一種控制膠囊或探針運動的方法
2023-05-23 22:23:01 1
專利名稱：一種控制膠囊或探針運動的方法
技術領域：
本發明涉及膠囊內窺鏡領域，尤其涉及一種控制膠囊或探針運動的方法。
背景技術：
消化道功能的強弱直接關係到人體對所需營養物質的吸收和利用，關係到人類的健康。隨著人們生活節奏的加快與飲食結構的變化，腸道及胃部疾病的發病率日趨升高。消化道疾病已經成為最常見最多發的疾病之一，胃癌是世界範圍內最常見的惡性腫瘤之一，每年約有64萬人因胃癌死亡，據癌症死因的第二位；世界上腸癌的發病率正以每年2%的速度上升，每年近50萬人死於腸癌，而我國腸癌發病率的增速是世界水平的兩倍，死亡率居癌症死因第三位。對腸道疾病及胃病的檢查，目前最常用和最直接有效的方法就是內窺鏡檢查，它在消化道疾病的診斷中起著極為重要的作用。然而目前臨床上常用的腸道內窺 鏡或胃鏡都是從口腔或肛門直接插入的，由於消化道狹窄曲折，長距離插入存在很大困難，位於消化道中間部位的小腸成為檢查的「盲區」;另一方面，在插入過程中，病人承受巨大痛苦，還有可能引起諸多併發症咽部擦傷、食管賁門黏膜撕裂、急性胃擴張、胃腸道穿孔。伴隨著醫學技術的進一步發展，膠囊內窺鏡越來越廣泛的應用於疾病診斷，極大的提高了疾病確診的可靠性。研究膠囊內窺鏡，不可避免地要提到怎樣控制膠囊內窺鏡在我們體內的運動。目前不少機構研製出來的膠囊內窺鏡在人體內主要依靠器官的蠕動和收縮來完成沿消化道運動，運動速度很慢，檢測效率低，同時存在著盲區。本發明提供的控制膠囊或探針運動的方法，能夠實時控制膠囊或探針在一封閉區域的位置，所需磁場較低，設備簡單。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供了一種控制膠囊或探針運動的方法，利用外部旋轉磁場對有磁場的膠囊或探針進行任意三維空間的運動控制。本發明提供的控制膠囊或探針運動的方法，能夠實時控制膠囊或探針在一封閉區域的位置，在膠囊或探針無電情況下亦可操作，所需磁場較低，過程設備簡單。如圖I所示，膠囊平躺在區域表面時受到了豎直向下的重力mg、向上的垂直於表面的支持力N、由外加磁場101提供的向左的拉力fg、以及和拉力方向相反的摩擦力f。使用直接拖拽的方式，需要克服較大的靜摩擦力，對磁場力的要求較高，實現穩定前進較為困難。為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案本發明提供了一種控制膠囊或探針運動的方法，包括以下步驟步驟一放置一個膠囊或探針在封閉區；步驟二 採用一個外部旋轉磁場，沿著可變軸施加旋轉力於膠囊或探針上；步驟三移動外部磁場來操縱膠囊或探針沿著可變軸在任意方向上運動。進一步地，所述膠囊或探針為兩端是半球形的圓柱，或者其他合適的形狀或組合形狀。進一步地，所述膠囊或探針含有磁偶極子。進一步地，所述膠囊或探針在運動時與封閉環境的接觸面有一個或多個支撐點。當膠囊或探針運動與封閉區域表面接觸時，外部旋轉磁場造成磁偶極子旋轉，從而改變膠囊或探針與封閉區表面的支撐點，外部磁場控制膠囊或探針在任意方向上運動。進一步地，所述步驟三膠囊或探針沿著可變軸在任意方向上運動是利用膠囊或探針與接觸面產生的摩擦力。進一步地，所述步驟二中所述的外部旋轉磁場是由一個控制機制提供可移動的外部磁鐵產生。本發明提供的控制膠囊或探針運動的方法，能夠實時控制膠囊或探針在一封閉區 域的運動，定位準速度快，過程設備簡單，在膠囊或探針無電情況下亦可，具有很強的實用性。
附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中圖I是一膠囊橫躺在接觸區域的表面時的受力情況及各種力的方向的示意圖；圖2是一膠囊受到一外部旋轉磁場的拉力而產生運動的示意圖；圖3是一膠囊受到與圖2相反方向的外部旋轉磁場的拉力而產生運動的示意圖；圖4是一膠囊在三維空間交換支點的水平移動狀態圖；圖5是一膠囊在三維空間交換支點的水平移動狀態圖；圖6是一膠囊在三維空間交換支點的水平移動狀態圖；圖7是一膠囊在三維空間交換支點的水平移動狀態圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖2所示,膠囊200或多或少是沿著運動軌跡翻轉(箭頭V所示)。外部磁體201沿著運動軌跡V橫向旋轉和移動，由此產生的磁力施加在外部磁體和膠囊偶極子之間造成支撐點202與沿著運動軌跡V移動的膠囊200的另一端支撐點交替翻滾。在這裡我們看到外部磁體是在與它的橫向運動一致的方向上旋轉。人們發現為了取得最佳的前進運動，對於外部磁體，運動速度V和旋轉速度w的關係應該是v=wL。在移動的表面不光滑的環境下，改進此運動的方法時有利於克服障礙物。另外一個例子，當外部控制磁體和膠囊之間的的磁場力足夠大時，膠囊200能被磁懸浮到上壁，並進行水平運動。膠囊和工作環境的「牆」之間的靜摩擦力，如作為體內消化的小腸和胃，可以被用來穩定膠囊。膠囊這種交替的支撐點「行走」技術也可被用在這樣的情況下，比如膠囊爬上垂直或傾斜的表面，或導致膠囊沿著一個倒面行進。如圖3所示，膠囊300沿著倒面旋轉並同時通過外部磁體的操縱橫向向前移動。在這裡我們看到外部磁體是在與圖2中外部磁體方向相反的方向旋轉。
如圖4、圖5、圖6與圖7為一膠囊在三維空間交換支點的水平移動示意圖，膠囊水平移動了一定距離。其中一個支點從400，404，410到412，另一個支點從402，406，408到414，這種運動方式可以在更加緊湊的空間內完成。本發明提供的控制膠囊或探針運動的方法，能夠實時控制膠囊或探針在一封閉區的運動，定位準速度快，所需磁場較低，過程設備簡單，在膠囊或探針無電情況下亦可，具有很強的實用性。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。·
權利要求
1.一種控制膠囊或探針運動的方法，包括以下步驟 步驟一放置一個膠囊或探針在封閉區； 步驟二 採用一個外部旋轉磁場，沿著可變軸施加旋轉力於膠囊或探針上； 步驟三移動外部磁場來操縱膠囊或探針沿著可變軸在任意方向上運動。
2.根據權利要求I所述的一種控制膠囊或探針運動的方法，其特徵在於所述膠囊或探針為兩端是半球形的圓柱。
3.根據權利要求I所述的一種控制膠囊或探針運動的方法，其特徵在於所述膠囊或探針含有磁偶極子。
4.根據權利要求I所述的一種控制膠囊或探針運動的方法，其特徵在於所述膠囊或探針在運動時與封閉區的接觸面有一個或多個支撐點；當膠囊或探針運動與封閉區域表面 接觸時，外部旋轉磁場造成磁偶極子旋轉，從而改變膠囊或探針與封閉區表面的支撐點，夕卜部磁場控制膠囊或探針在任意方向上運動。
5.根據權利要求I所述的一種控制膠囊或探針運動的方法，其特徵在於所述步驟三膠囊或探針沿著可變軸在任意方向上運動是利用膠囊或探針與接觸面產生的摩擦力。
6.根據權利要求I所述的一種控制膠囊或探針運動的方法，其特徵在於步驟二中所述的外部旋轉磁場是由一個控制機制提供可移動的外部磁鐵產生。
全文摘要
本發明提供了一種控制膠囊或探針運動的方法，包括以下步驟步驟一放置一個膠囊或探針在封閉區；步驟二採用一個外部旋轉磁場，沿著可變軸施加旋轉力於膠囊或探針上；步驟三移動外部磁場來操縱膠囊或探針沿著可變軸在任意方向上運動。本發明提供的控制膠囊或探針運動的方法，能夠實時控制膠囊或探針在一封閉區域的位置，所需磁場較低,設備簡單。
文檔編號A61B5/06GK102743174SQ20121022344
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月30日 優先權日2012年6月30日
發明者段曉東 申請人:安翰光電技術(武漢)有限公司