胶囊内窥镜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种胶囊内窥镜，包括：壳体，和位于壳体内的电源、微型电机、微型电机控制电路、超声换能器、超声成像控制电路和无线通讯装置，其中，微型电机控制电路，与微型电机相连，用于控制微型电机旋转；超声换能器，用于在微型电机的带动下旋转，并产生超声波发射出去，接收回波信号；超声成像控制电路，用于向超声换能器发送脉冲信号，对超声换能器接收的回波信号进行处理，并将处理后得到的数据经过无线通讯装置发送至胶囊内窥镜的外部。本发明解决了现有技术中的胶囊内窥镜仅能观察到肠道内部表面的病变情况，深层次的组织信息以及管壁壁厚等信息难以被探测到的技术问题，达到了有效获取肠道深层次的组织信息的技术效果。
【专利说明】胶囊内窥镜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械【技术领域】，特别涉及一种胶囊内窥镜。
【背景技术】
[0002] 对消化道内疾病的检查，目前最常用和最直接有效的方法就是内窥镜检查，这种 检查方法在消化道疾病的诊断中起着极为重要的作用。近二十年来，消化内镜技术发展迅 速，尤其是内镜介入治疗技术更是突飞猛进，已成为消化系统疾病诊治中不可缺少的技术， 在一定程度上取代了某些消化系疾病传统的外科手术治疗。
[0003] 随着技术的发展，医用内窥镜技术也在不断完善，但其诊疗过程仍存在一定的不 足，医用超声内窥镜是电子内窥镜技术与超声传感技术，微机电技术，现代计算机技术等高 新技术的不断发展和融合的产物，是当前应用前景非常广阔的医疗仪器之一。
[0004] 胶囊内窥镜，是一种做成胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠胃的医疗仪器。 胶囊内窥镜体积仅有普通胶囊大小，消除了传统检查方式的痛苦。胶囊内窥镜原理是受检 者通过口服内置摄像与信号传输装置的智能胶囊，这种智能胶囊可以被人体吞入并进入胃 肠道，借助消化道蠕动使之在消化道内运动，能够拍摄食道、胃、小肠、大肠等，从而完成对 人体整个消化道的检查。医生利用体外的图像记录仪和影像工作站，了解受检者的整个消 化道情况，从而对其病情做出诊断。胶囊内镜具有检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交 叉感染、不影响患者的正常工作等优点，扩展了消化道检查的视野，克服了传动的插入式内 镜所具有的耐受性差、不适用于老年体弱和病情危重等缺陷。
[0005] 虽然现有胶囊内窥镜已经商用并得到了临床的认可，可以用于检测不明原因消化 道出血、克罗恩病、小肠肿瘤等疾病的诊断，但其原理是基于普通光学成像技术的，仍只能 观察肠道内部表面的病变情况，深层次的组织信息以及管壁壁厚等信息难以被探测到。
[0006] 针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种胶囊内窥镜，以解决现有技术中的胶囊内窥镜仅能观察 到肠道内部表面的病变情况，深层次的组织信息以及管壁壁厚等信息难以被探测到的技术 问题，该胶囊内窥镜包括：
[0008] 壳体，和位于所述壳体内的电源、微型电机、微型电机控制电路、超声换能器、超声 成像控制电路和无线通讯装置，其中：
[0009] 所述电源，用于为所述胶囊内窥镜提供工作所需的能量；
[0010] 所述微型电机，与所述超声换能器相连，用于带动所述超声换能器旋转；
[0011] 所述微型电机控制电路，与所述微型电机相连，用于控制所述微型电机旋转；
[0012] 所述超声换能器，用于在所述微型电机的带动下旋转，并将来自所述超声成像控 制电路的脉冲信号转化为超声波发射出去，并接收回波信号；
[0013] 所述超声成像控制电路，与所述超声换能器相连，用于向所述超声换能器发送所 述脉冲信号，对所述超声换能器接收的回波信号进行处理，并将处理后得到的数据经过所 述无线通讯装置发送至所述胶囊内窥镜的外部。
[0014] 在一个实施例中，所述超声换能器是能够产生IOMHz至80MHz超声波的超声换能 器。
[0015] 在一个实施例中，所述超声换能器为单振元超声换能器。
[0016] 在一个实施例中，所述微型电机包括：圆环柱型永磁铁、电磁铁、线圈和转轴，其 中：
[0017] 所述线圈缠绕在所述电磁铁上，所述转轴插在所述圆环柱型永磁铁中，且与所述 圆环柱型永磁铁贴合；
[0018] 所述电磁铁套在所述圆环柱型永磁铁外侧，所述电磁铁作为定子，所述圆环柱型 永磁铁作为转子，当所述电磁铁上的线圈通电时产生磁场，所述圆环柱型永磁铁受到吸引 力和排斥力的作用发生转动从而带动所述转轴转动。
[0019] 在一个实施例中，所述微型电机控制电路包括：控制模块、电流驱动模块和电流放 大模块，其中：
[0020] 所述控制模块与所述电源相连，用于产生控制信号；
[0021] 所述电流驱动模块，与所述控制模块相连，用于在所述控制信号的控制下输出驱 动电流；
[0022] 所述电流放大模块，与所述电流驱动模块相连，用于对所述驱动电流进行放大，并 将放大后的电流信号输出至所述微型电机，控制所述微型电机旋转。
[0023] 在一个实施例中，所述超声成像控制电路包括：激励发送模块、接收处理模块和发 送模块，其中：
[0024] 所述激励发送模块，与所述超声换能器相连，用于产生所述脉冲信号，并将所述脉 冲信号传送至所述超声换能器中，激励所述超声换能器发射超声波；
[0025] 所述接收处理模块，与所述超声换能器相连，用于接收所述超声换能器返回的回 波信号，并将所述回波信号转换为数字化的图像数据；
[0026] 所述发送模块，与所述接收处理模块和所述无线通讯装置相连，用于将所述数字 化的图像数据发送至所述胶囊内窥镜外部的成像控制系统。
[0027] 在一个实施例中，上述胶囊内窥镜还包括：光学成像装置，位于所述壳体内，靠近 所述壳体的一端设置，与所述电源相连，用于进行光学拍照。
[0028] 在一个实施例中，上述胶囊内窥镜还包括：密封装置，设置于所述壳体内，用于将 所述电源、微型电机、微型电机控制电路、超声成像控制电路和无线通讯装置，与超声成像 的液态耦合剂隔离。
[0029] 在本发明实施例中，提出了一种胶囊内窥镜，包括：壳体，和位于壳体内的电源、 微型电机、微型电机控制电路、超声换能器、超声成像控制电路和无线通讯装置，并通过微 型电机带动超声换能器旋转，以实现预定角度的超声成像，实现对病人肠胃信息的检查，获 得深层次的组织信息，解决了现有技术中的胶囊内窥镜仅能观察到肠道内部表面的病变情 况，深层次的组织信息以及管壁壁厚等信息难以被探测到的技术问题，达到了有效获取肠 道深层次的组织信息的技术效果，且基于旋转电机的成像方案，显著降低了超声成像系统 的复杂度，并降低了超声成像的实现成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0031] 图1是根据本发明实施例的胶囊内窥镜的结构示意图；
[0032] 图2是根据本发明实施例的超声换能器的旋转成像示意图；
[0033] 图3是根据本发明实施例的微型电机的结构示意图；
[0034] 图4是根据本发明实施例的微型电机控制电路的结构框图；
[0035] 图5是根据本发明实施例的超声成像控制电路的结构框图。
【具体实施方式】
[0036] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对 本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0037] 针对现有的胶囊内窥镜一般都是基于普通光学成像技术的，只能观察到肠道内部 表面的病变情况，对于深层次的组织信息则难以探测，且管壁壁厚等信息也无法通过胶囊 内窥镜获得，发明人考虑到超声成像技术可以获得表面以下深层次的组织信息，进而可以 获得更多有价值的组织信息，因此可以将该技术应用到胶囊内窥镜中。
[0038] 针对现有出现的为数不多的几种基于超声的胶囊内窥镜的技术，也都仅仅是简要 说明了将超声成像应用到胶囊内窥镜中的设想，并未给出一种明确的实现方式，也因为超 声成像相较于普通光学成像要复杂很多，使得在给出将超声成像应用到胶囊内窥镜中的设 想的情况下，本领域技术人员并不清楚如何有效地将超声成像应用到胶囊内窥镜中，更不 清楚如何使其低成本地应用到胶囊内窥镜中。
[0039] 为此，在本例中，提出了一种胶囊内窥镜，给出了将超声成像应用到胶囊内窥镜中 是的具体的成像方法和电路控制的实现方案，以提高内窥镜诊断的适用性和降低病人检查 的痛苦及减少不良反应的发生，提高内窥镜的检查能力。具体的，在现有的胶囊内窥镜的基 础上，增加了超声成像功能，通过该技术的加入可以实现无创、无辐射、实时性好、对软组织 鉴别力较高、仪器使用移动方便、价格低廉等优点。进一步的，由于胶囊超声设备尺寸比较 小，可大大延伸超声的检测范围，到达传统超声内窥镜不能到达的区域。
[0040] 根据超声成像原理，纵向分辨率Raxial和横向分辨率Rlateal公式分别为：
【权利要求】
1. 一种胶囊内窥镜，其特征在于，包括：壳体，和位于所述壳体内的电源、微型电机、微 型电机控制电路、超声换能器、超声成像控制电路和无线通讯装置，其中： 所述电源，用于为所述胶囊内窥镜提供工作所需的能量； 所述微型电机，与所述超声换能器相连，用于带动所述超声换能器旋转； 所述微型电机控制电路，与所述微型电机相连，用于控制所述微型电机旋转； 所述超声换能器，用于在所述微型电机的带动下旋转，并将来自所述超声成像控制电 路的脉冲信号转化为超声波发射出去，并接收回波信号； 所述超声成像控制电路，与所述超声换能器相连，用于向所述超声换能器发送所述脉 冲信号，对所述超声换能器接收的回波信号进行处理，并将处理后得到的数据经过所述无 线通讯装置发送至所述胶囊内窥镜的外部。
2. 如权利要求1所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述超声换能器是能够产生10MHz至 80MHz超声波的超声换能器。
3. 如权利要求1所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述超声换能器为单振元超声换能 器。
4. 如权利要求1所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述微型电机包括：圆环柱型永磁 铁、电磁铁、线圈和转轴，其中： 所述线圈缠绕在所述电磁铁上，所述转轴插在所述圆环柱型永磁铁中，且与所述圆环 柱型永磁铁贴合； 所述电磁铁套在所述圆环柱型永磁铁外侧，所述电磁铁作为定子，所述圆环柱型永磁 铁作为转子，当所述电磁铁上的线圈通电时产生磁场，所述圆环柱型永磁铁受到吸引力和 排斥力的作用发生转动从而带动所述转轴转动。
5. 如权利要求1所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述微型电机控制电路包括：控制模 块、电流驱动模块和电流放大模块，其中： 所述控制模块与所述电源相连，用于产生控制信号； 所述电流驱动模块，与所述控制模块相连，用于在所述控制信号的控制下输出驱动电 流； 所述电流放大模块，与所述电流驱动模块相连，用于对所述驱动电流进行放大，并将放 大后的电流信号输出至所述微型电机，控制所述微型电机旋转。
6. 如权利要求1所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述超声成像控制电路包括：激励发 送模块、接收处理模块和发送模块，其中： 所述激励发送模块，与所述超声换能器相连，用于产生所述脉冲信号，并将所述脉冲信 号传送至所述超声换能器中，激励所述超声换能器发射超声波； 所述接收处理模块，与所述超声换能器相连，用于接收所述超声换能器返回的回波信 号，并将所述回波信号转换为数字化的图像数据； 所述发送模块，与所述接收处理模块和所述无线通讯装置相连，用于将所述数字化的 图像数据发送至所述胶囊内窥镜外部的成像控制系统。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的胶囊内窥镜，其特征在于，还包括：光学成像装 置，位于所述壳体内，靠近所述壳体的一端设置，与所述电源相连，用于进行光学拍照。
8. 如权利要求1至6中任一项所述的胶囊内窥镜，其特征在于，还包括：密封装置，设 置于所述壳体内，用于将所述电源、微型电机、微型电机控制电路、超声成像控制电路和无 线通讯装置，与超声成像的液态耦合剂隔离。
【文档编号】A61B5/07GK104473614SQ201410766330
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】邱维宝, 亚历山大·科克伦, 胡丽, 黄志红, 王杏颖, 郑海荣 申请人:深圳先进技术研究院