体内取液胶囊及取液系统

1.本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种体内取液胶囊，以及一种包含该体内取液胶囊的取液系统。


背景技术：

2.肠胃疾病是一种常见病多发病，在进行诊疗时，有时需要将肠胃内的液体取出以进行分析，便于确定诊疗方案。随着社会的发展，在体内取液过程中，更高的自动化以及使受检者拥有更高的舒适体验成为了一种追求。于是体内取液胶囊的取液技术应运而生，以代替导管内窥镜等技术。
3.而现有的体内取液胶囊中，一方面，通过采用气动控制的方法来进行取液，该方法灵敏性不高，难以控制。另一方面，胶囊在排出体内的过程中依赖压紧闭合的设计，可能存在密闭性不足的问题，导致所取的液体存在受污染的风险，进而影响分析结果。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种体内取液胶囊以及一种包含该体内取液胶囊的取液系统，以提高体内取液胶囊的可控性和密闭性。
5.第一方面，本技术提供了一种体内取液胶囊，包括壳体，以及收容于壳体内的电润湿控制模组、进液腔以及储液腔；进液腔与储液腔连通，进液腔设有进液管，进液管连通至壳体，壳体还设有包衣，包衣在体内取液胶囊未到达指定位置前遮蔽进液管的开口，在体内取液胶囊到达指定位置后溶解以露出进液管的开口；电润湿控制模组对应进液腔设置，电润湿控制模组通过形成电场以改变进液腔内的表面张力，进而驱动从进液管进入进液腔的液体流入储液腔内，储液腔用于储存所需提取的液体。
6.本技术体内取液胶囊通过将电润湿控制模组、进液腔和储液腔设置在壳体内，再将其送入受检者体内可以较大程度的减小取液装置的体积，以便于进行取液操作。通过设置进液腔与储液腔连通，确保取得的液体能流入储液腔中进行保存。同时通过在进液腔设置与壳体连通的进液管，使得体内液体能通过进液管从受检者体内流入到进液腔中。
7.通过在壳体设置包衣，包衣在体内取液胶囊未到达受检者体内指定位置前，可遮蔽进液管的开口，以避免其他液体进入进液腔内。在体内取液胶囊到达受检者体内指定位置后，包衣溶解以露出进液管的开口，使所需提取的液体通过进液管进入进液腔内，进而实现定向取液。
8.本技术体内取液胶囊还通过在对应进液腔的位置设置电润湿控制模组，以形成电场使得进液腔内的表面张力发生变化，减小液体与进液腔内壁的接触角，进而驱动从进液管流入进液腔的液体进入储液腔内进行密封保存。本技术通过设置电润湿控制模组，在电润湿控制模组通路时，进行液体的提取储存，在电润湿控制模组断路时，终止液体的提取储存，由此提高了取液胶囊的可控性。
9.在一实施例中，电润湿控制模组包括上极板和下极板、以及位于上极板和下极板
之间的介电层；上极板位于进液腔远离储液腔一侧，下极板位于进液腔靠近储液腔一侧，介电层用于实现上极板和下极板之间的绝缘，上极板与下极板用于在进液腔内形成电场。
10.在本实施例中，在电润湿控制模组中设置上极板、下极板，以形成电场，并产生麦克斯韦应力。在麦克斯韦应力的作用下，进液腔内的液体与上下极板之间表面张力的平衡被破坏，从而改变液体与上极板、下极板的接触角，使得液体的形状发生变化。
11.同时通过设置上极板位于进液腔远离储液腔一侧，下极板位于进液腔靠近储液腔一侧，使得进液腔内的液体与下极板之间的表面张力发生变化，液体得以进入与进液腔连通的储液腔中。同时，在上极板和下极板之间设置介电层，用于实现上极板和下极板之间的绝缘，以形成电润湿体系，并避免进液腔内的液体在电润湿控制模组接通时被电离，提高了取液的可靠性。
12.在一实施例中，电润湿控制模组还包括控制单元和导线，控制单元位于上极板背离进液腔一侧，控制单元通过导线分别与上极板和下极板电性连接以形成电场。
13.在本实施例中，通过在上极板背离进液腔一侧设置控制单元，以用于控制电润湿控制模组的通断路，从而实现取液操作的可控性。通过导线将上极板、控制单元以及下极板依次连通，形成电性通路，并在上极板与下极板之间形成电场。
14.在一实施例中，控制单元包括电源，用于给控制电路提供电压。
15.在本实施例中，通过设置控制单元包括电源，使得电源可以提供6v至36v的电压，以在上下极板之间形成电场。
16.在一实施例中，控制单元包括射频接收模块，用于接收信号。
17.在本实施例中，通过设置控制单元包括射频接收模块，使得控制单元通过射频接收模块接收到的信号进行相应的控制操作。
18.在一实施例中，导线包括连接件，连接件位于上极板和下极板之间，用于将导线与下极板连接并固定。
19.在本实施例中，通过设置导线包括位于上极板和下极板之间的连接件，使得控制单元通过导线及连接件能够与下极板连接，并且连接件还可固定导线，由此提高了控制电路的可靠性。
20.在一实施例中，介电层贴合于下极板。
21.在本实施例中，通过将介电层设置贴合于下极板，使得进液腔内的液体与下极板之间绝缘，以形成电润湿体系。同时，可以通过设置介电层表现为疏水性，可以减小液体驱动的表面阻力，减小接触角滞后现象，保证液滴在进入储液腔过程中的平滑和稳定。
22.在一实施例中，进液腔的外壁设有保护层，保护层用于密封进液腔并固定控制单元。
23.在本实施例中，通过在进液腔外壁设置保护层，以密封进液腔，防止进液腔中的液体进入其它区域，损坏如控制单元等组件。同时，保护层还可以用于固定控制单元，以提高体内取液胶囊的可靠性。
24.在一实施例中，本技术提供的体内取液胶囊还包括多个输液毛细管，各个输液毛细管均连通于进液腔与储液腔之间，进液腔的液体经各个输液毛细管流入储液腔内。
25.在本实施例中，通过设置多个连通于进液腔与储液腔之间的输液毛细管，一方面使得进液腔内的液体得以流入储液腔内。另一方面使用直径较小的毛细管，使得制作的体
内取液胶囊整体体积较小，可以降低受检者的不适感，以便于取液。且输液毛细管的结构，方便液体朝向储液腔单向流动。
26.在一实施例中，各个输液毛细管的内壁均包括疏水段和亲水段，亲水段位于疏水段与储液腔之间。
27.在本实施例中，通过将输液毛细管的内壁设置为疏水段和亲水段，且亲水段位于疏水段与储液腔之间，使得输送到亲水段的液体能快速的流入储液腔内。同时，在电润湿控制模组断路时，输液毛细管的疏水段排斥液体，促使液体流出疏水段，以在疏水段的区域形成空气段，空气段可以使得储液腔内的液体实现可靠的密闭保存。
28.在一实施例中，输液毛细管连通于进液腔的开口处设置倒角，以便于降低所需电压并促进进液腔内的液体流入输液毛细管内。
29.在本实施例中，在输液毛细管连通于进液腔的开口处设置的倒角，一方面可以降低电源所需提供的电压；另一方面可以对进液腔内的液体具有导向作用，以使进液腔内的液体更容易流入输液毛细管内。
30.在一实施例中，倒角还可以倒圆角或其它具有一定角度的形状，使得液体进入输液毛细管所需克服的能垒减小，以便于液体流入输液毛细管内。
31.在一实施例中，进液管包括多个进液毛细管，进液毛细管的宽口径一端朝向壳体外侧。
32.在本实施例中，通过设置进液管为进液毛细管，使得取液胶囊的整体体积较小，可以降低受检者的不适感。同时设置进液毛细管的宽口径一端朝向壳体外侧，一方面使得受检者体内的液体在拉普拉斯压力的作用下能从进液毛细管宽口径一端进入进液腔中。另一方面，进液毛细管细口径一端可以限制受检者体内的液体的流量，避免因进入进液腔内的液体过多，使得进液腔内的压强过大而破坏在疏水段形成的空气段，从而破坏对储液腔内的液体的密封效果。
33.第二方面，本技术还提供了一种取液系统，包括无线控制器、以及如上述任一实施例中提供的体内取液胶囊，无线控制器用于从体外朝向所述体内取液胶囊的电润湿控制模组发送指令，以控制所述体内取液胶囊形成电场。
34.本技术取液系统，通过本技术的体内取液胶囊配合无线控制器，并通过无线控制器从体外朝向电润湿控制模组发送指令，以控制体内取液胶囊的取液操作。可以理解的，本技术第二方面所提供的取液系统，因为采用了本技术第一方面所提供的体内取液胶囊，而具有了较高的可控性和良好的密闭性。
附图说明
35.图1为本技术取液系统的工作示意图；
36.图2为本技术一实施例中体内取液胶囊的截面结构示意图；
37.图3为图2中电润湿控制模组的一种实施例的截面结构示意图；
38.图4为图2中用于连通进液腔与储液腔的通孔的截面结构示意图；
39.图5为输液毛细管的一种实施例的截面结构示意图；
40.图6为输液毛细管的另一种实施例的截面结构示意图；
41.图7为进液管的截面结构示意图。
具体实施方式
42.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
43.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
44.下面结合附图，具体说明本技术体内取液胶囊的具体结构和工作过程。
45.请参阅图1所示的本技术取液系统200的工作示意图。
46.如图1所示，本技术所提供的取液系统200包括无线控制器201和体内取液胶囊100，其中体内取液胶囊100可以进入人体内部，无线控制器201则位于人体外。体内取液胶囊100与无线控制器201之间通过无线连接，体内取液胶囊100可以用于人体内部肠胃溶液的提取，取液操作结束后，体内取液胶囊100可以通过消化系统排出体外。通过对本技术取液系统200提取到的液体进行分析，可以确定患者的诊疗方案。
47.体内取液胶囊100通过食道进入人体胃部，在一种实施例中，可以配合如b型超声检测等技术，观察体内取液胶囊100是否到达胃部。同时，在本实施例中，体内取液胶囊100的内部设有接收信号的单元，如射频接收模块(图中未示)，可以接收无线控制器201自人体外部发送的信号。
48.可以理解的，本技术取液系统200可以在体内不同的位置实现取液操作，通常可以在消化道。需要说明的是，该取液系统200可应用于生命体或非生命体内部微量溶液的提取。
49.请参阅图2所述的本技术一实施例所提供的体内取液胶囊100的截面结构示意图。
50.如图2所示，本技术提供的体内取液胶囊100，包括壳体10，以及收容于壳体10内的电润湿控制模组20、进液腔30以及储液腔40。同时在进液腔30一侧壁设有进液管31，进液管31连通至壳体10。壳体10上还设有包衣11，需要说明的，包衣11在体内取液胶囊100未达到受检者体内指定位置前，遮蔽进液管31的开口，以防止其他液体进入进液腔30内，进而影响提取液的成分以致诊疗失误。包衣11在体内取液胶囊100到达指定位置后，溶解露出进液管31的开口，以使所需提取的液体进入进液腔30内。由于此设置只有在体内取液胶囊100进入受检者体内的指定位置时，包衣11溶解后才开始进行取液，进而实现定向取液。
51.可以理解的，本技术体内取液胶囊100进入受检者体内后，处于液体环境但未进行取液时，体内取液胶囊100内部的压力小于液体环境压力，当包衣11溶解后，在拉普拉斯压力的作用下，液体可通过进液管31从受检者体内流入进液腔30内。
52.一方面，本技术包衣11的材料可以根据所需提取的液体的具体环境相对应设置。例如，当需要提取受检者胃部的液体时，包衣11可设置为酸性薄膜包衣。在取液胶囊100进入胃部后，包衣11在酸性胃液的作用下溶解，露出进液管31，胃液便可在拉普拉斯压力的作用下通过进液管31流入进液腔30内。另一方面，包衣11可以只设置在进液管31开口处，也可以设置包裹整个壳体10。
53.同时，进液腔30与储液腔40之间连通，确保从受检者体内进入到进液腔30内的液
体能流入储液腔40中进行储存。
54.在本实施例中，电润湿控制模组20对应进液腔30设置。电润湿控制模组20通过在进液腔30对应位置形成电场，使得进液腔30内液体与进液腔30内壁之间的表面张力发生变化。由此可以减小液体与进液腔30内壁的接触角，从而驱动从进液管31进入进液腔30的液体流入储液腔40内，储液腔40则用来储存所需提取的液体。
55.在另一种实施例中，电润湿控制模组20的部分结构与壳体10共同形成进液腔30也可以使电润湿控制模组20在进液腔30中形成电场以达到同样的效果。
56.可以理解的，通过设置电润湿控制模组20，在电润湿控制模组20通路时，基于电场的作用，体内取液胶囊100进行液体的提取储存；在电润湿控制模组20断路时，电场的作用消失则终止液体的提取储存，由此提高了体内取液胶囊100的灵敏性和可控性。
57.请参阅图3所示的本技术一种实施例中电润湿控制模组20的截面结构示意图。
58.如图3所示，在一种实施例中，电润湿控制模组20包括上极板21、下极板22以及介电层23。其中，上极板21位于进液腔30远离储液腔40一侧，下极板22位于进液腔30靠近储液腔40一侧，介电层23位于上极板21与下极板22之间。上极板21与下极板22在对应进液腔30的位置形成电场，并产生麦克斯韦应力，进而打破进液腔30内的液体与上极板21、下极板22之间的表面张力的平衡状态，使得液体的形状发生变化。
59.同时，基于进液腔30与储液腔40连通，在进液腔30内的液体与下极板22之间表面张力的平衡状态发生变化后，进液腔30内的液体与下极板22的接触角减小，液体得以在麦克斯韦应力作用下进入储液腔40中。
60.在上极板21和下极板22之间设置介电层23，可以用于实现上极板21和下极板22之间的绝缘，由此避免进液腔30内的液体在电润湿控制模组20接通时被电离，防止所提取的液体成分发生变化，提高了取液的可靠性。
61.在一种实施例中，设置介电层23贴合于下极板22，也即介电层23覆盖于下极板22背离储液腔40的一侧，使得进液腔30内的液体与下极板22之间绝缘，以形成电润湿体系。
62.在一种实施例中，设置介电层23表现为疏水性，可以减小液体驱动的表面阻力，减小接触角滞后现象，保证液滴在进入储液腔40过程中的平滑和稳定。
63.可以理解的，在本实施例中介电层23的材料可以是聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)薄膜。在其他实施例中，介电层的材料不限于pdms薄膜，还可以是其他任意具有介电性的薄膜，包括但不限于pdms薄膜。
64.在图3示意的一种实施例中，电润湿控制模组20还包括控制单元24和导线25。其中，控制单元24设置于上极板21背离进液腔30一侧，可以用于控制电润湿控制模组20的通断路，从而实现取液操作的可控性。控制单元24还导线25与上极板21下极板22连通，形成电性通路。
65.在一种实施例中，在控制单元24设置电源(图中未示)，电源用于提供电压，以在上极板21与下极板22之间形成电场。可以理解的，电源可采用内置6v至36v固定电源，使得控制电路的电压小于36v人体安全电压。其中，电源可以采用电池。
66.在一种实施例中，在控制单元24内设置射频接收模块(图中未示)用于接收人体外部无线控制器201的信号，使得控制单元24可以基于该信号进行通路和断路的控制操作。
67.在一种实施例中，导线25设置有连接件251，使得控制单元24导线25及连接件251
与下极板22连接。同时，连接件251的位置可以设置在进液腔30与壳体10之间，且位于进液腔30相对进液管31的一侧，以便于固定导线25，由此提高了控制电路的可靠性。
68.如图4所示，在一种实施例中，在介电层23与下极板22上设置一排或几排通孔231，使得进液腔30与储液腔40通孔231实现连通。可以理解的，通孔231径向截面形状可以是圆形、方形或其他形状。同时，通孔231的数量也可以根据需要具体设置。
69.请看回图3，在一种实施例中，在进液腔30的外壁设置保护层32，以密封进液腔30。该设置使得进液腔30除了与受检者体内液体环境连通的进液管31以及与储液腔40连通的结构，其余部分皆被保护层32密封。由此，可以防止进液腔30中的液体进入其它区域，损坏如控制单元24等电气组件。同时，保护层32还可以用于固定控制单元24与上极板21之间的导线25，以提高体内取液胶囊100的可靠性。其中，保护层32的材料可以具有绝缘性，以防止电润湿控制电路短接，从而影响取液操作，例如可采用pdms或环氧树脂等制备。
70.可以理解的，在其他实施例中，保护层32可以位于上极板21背离进液腔30一侧以及进液腔30与上极板21相邻的两侧。保护层32还可以贯通壳体10整个截面。也即，保护层32能确保壳体10内的电气元件在存有液体的环境中正常工作即可。
71.请看回图2，在一种实施例中，本技术提供的体内取液胶囊100还包括多个输液毛细管50。设置各个输液毛细管50均连通于进液腔30与储液腔40之间，一方面，使得进液腔30与储液腔40输液毛细管50连通，由此进液腔30内的液体得以流入储液腔40内。另一方面，输液毛细管50的直径较小，使得制作的体内取液胶囊100整体体积较小，可以降低受检者的不适感，以便于取液。
72.同时，体积小的体内取液胶囊100还可以进入受检者体内更深更窄的空间进行取液操作，提高了体内取液胶囊100的实用性。且由于输液毛细管50的结构具有大端和小端，也即输液毛细管50在平面方向上的横截面为变截面，可以方便液体朝向储液腔40单向流动。
73.请参阅图5所示的本技术一种实施例中输液毛细管50的截面结构示意图。
74.如图5所示，在一种实施例中，各个输液毛细管50的内壁均包括疏水段51和亲水段52。设置亲水段52位于疏水段51与储液腔40之间，以在电润湿控制模组20通路时，基于电润湿的作用，液体能从进液腔30中经疏水段51输送到亲水段52，且液体在亲水段52的吸引下能快速的流入储液腔40内。
75.而在电润湿控制模组20断路时，电润湿作用消失。此时由于输液毛细管50的疏水段51排斥液体，促使液体流出疏水段51，以在疏水段51的区域形成空气段，也即疏水段51被空气填充。疏水段51两端的液体由于空气段的存在无法彼此接触，进液腔30与储液腔40不再连通，由此使得储液腔40内的液体实现可靠的密闭保存。
76.可以理解的，在本实施例中，输液毛细管50的疏水段51和亲水段52可以采用注塑毛细管制备。在其他实施例中也可以采取其他方法制备，例如反应离子刻蚀(reactive ion etching，rie)对毛细管进行氟化处理制备或者微纳加工工艺进行蚀刻制备。
77.同时，为了清楚的表示输液毛细管50的结构，图5仅对疏水段51和亲水段52的位置及长度进行示例性介绍，并不代表输液毛细管50实际结构和形状。也即，在本技术其他的一些实施例中，疏水段51与亲水段52的位置及长度可以根据实际场景设置。或者可以只设置疏水段51，只要将进液腔30内的液体输送到储液腔40即可。
78.请参阅图6所示的本技术另一种实施例中输液毛细管50的截面结构示意图。
79.如图6所示，在一种实施例中，在各个输液毛细管50连通于进液腔30的开口处设置倒角53，也即，输液毛细管50在介电层23朝向进液腔30的表面上设置倒角53。一方面，倒角53可以降低液体进入输液毛细管50时所需克服的能垒，从而降低电源所需提供的电压；另一方面可以使得进液腔30内的液体在倒角53的导向作用下，更容易从进液腔30流入输液毛细管50内。
80.可以理解的，输液毛细管50的开口在介电层23形成边缘，边缘越尖锐，产生的钉扎效应越明显，液体需跨越的能垒越高，也即进液腔30内的液体进入输液毛细管50所需要克服的阻力越大，则需要的电润湿控制电压越大。反之，边缘越圆滑，产生的钉扎效应越微妙，液体需跨越的能垒越低，也即进液腔30内的液体进入输液毛细管50所需要克服的阻力越小，则需要的电润湿控制电压越小。通过倒角53的设置可以减小输液毛细管50开口边缘的尖锐程度，以降低所需提供的电润湿电压。
81.需要说明的，在其他实施例中，还可以设置为圆角或其它具有一定角度的形状，即对该处倒圆角或其他形状，只要使得液体在下极板22的接触面上进入输液毛细管50的能垒降低，利于液体流入输液毛细管50内即可。
82.请参阅图7所示的本技术一种实施例中进液管31的截面结构示意图。
83.如图7所示，在一种实施例中，设置进液管31包括多个进液毛细管311，使得体内取液胶囊100的整体体积较小，可以降低受检者的不适感，以便于取液。同时，体积小的体内取液胶囊100还可以进入受检者体内更深更窄的空间进行取液操作，提高了体内取液胶囊100的实用性。
84.可以理解的，在电润湿控制模组20还未开始作用时，进液腔30内的压强小于受检者体内的压强。设置进液毛细管311为在平面方向上的横截面为变截面，且宽口径一端朝向壳体10外侧。一方面，受检者体内的液体在压强差的作用下能从进液毛细管311宽口径一端流入进液腔30内。
85.另一方面，进液毛细管311细口径一端可以限制受检者体内的液体的流量，以避免在对储液腔40内的液体进行密封保存时，进入进液腔30内的液体过多，使得进液腔30内的压强过大而破坏在疏水段51形成的空气段，从而破坏对储液腔40内的液体的密封保存效果。
86.可以理解的，为了清楚的表示进液管31的结构，图7仅对进液毛细管311的大小和数量做示例性介绍，并不代表进液管31实际的结构和形状。
87.在另一种实施例中，体内取液胶囊100可以不设置接收外部信号的单元，也即体内取液胶囊100不需要无线控制器201发送信号，而可以在体内取液胶囊100内设置定时模块。通过计算体内取液胶囊100进入到人体胃部的时间，可以推算出该定时模块需要设置启动和关闭控制单元24的时间，从而控制体内取液胶囊100的取液操作，以实现体内取液胶囊100的可控性。
88.应当理解的是，上述各个实施方式可以单独应用，也可以组合应用，以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。