膠囊內窺鏡的製作方法

2023-05-20 02:05:06

專利名稱：膠囊內窺鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括一生物相容殼體的膠囊內窺鏡，所述殼體中置有至少一個用於檢測醫學相關數據的傳感器裝置。
背景技術：
上胃腸道病痛的一個常見原因是其中的器官受到細菌感染。舉例而言，幽門螺桿菌感染是一系列胃病的罪魁禍首，其症狀是胃酸分泌增加。例如B型胃炎、大約75%的胃潰瘍和幾乎全部的十二指腸潰瘍都是感染幽門螺桿菌而引發的。因此，檢查胃腸道中空器官內有否定殖細菌，特別是有否定殖幽門螺桿菌，是胃病診斷的一個重要組成部分。C-13尿素呼氣試驗是幽門螺桿菌的一種檢測方法。尿素(CO(NH2)2)分解成氨 (NH3)和二氧化碳(CO2)時所產生的含C-13的二氧化碳可以在呼出的空氣中檢測到。其他的幽門螺桿菌檢測方法都與典型的血水平(Blutwerte)(例如胃蛋白酶原或胃泌素)相匹配。這些方法不但複雜，可靠性也有限。另一種幽門螺桿菌檢測方法是檢測排便中的幽門螺桿菌抗原。胃鏡檢查是另一種檢查胃部有否定殖幽門螺桿菌的方法。進行胃鏡檢查時，進行具體操作者會通過活組織檢查從胃黏膜上取下一份組織標本(活檢標本)，馬上或者過一段時間後再檢查該活組織有否感染幽門螺桿菌。幽門螺桿菌-尿素酶試驗(HU試驗，簡稱 HUT)是一種已知的組織標本檢驗方法。將活檢標本放入一份由細菌培養液、尿素和指示劑 (石蕊)組成的試驗培養基(待測溶液)中。如果標本中含有幽門螺桿菌，該細菌就會在尿素酶的幫助下將尿素(CO(NH2)2)分解成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。氨會將指示劑染紅。 幾分鐘後就可以看到試驗結果。但是如果試驗條件不理想，由最初的黃色到紅色的變色效果就不甚明顯。所謂的膠囊式內窺鏡是用柔性內窺鏡進行胃鏡檢查的一種替代方法。這種又稱 「膠囊內窺鏡」的膠囊式內窺鏡實施為被動式膠囊內窺鏡或可導航膠囊內窺鏡。被動式膠囊內窺鏡靠腸肌蠕動穿過患者的腸子。可導航膠囊內窺鏡公開自例如公開號為DE 101 42 253 Cl和同族的公開號為US 2003/0060702A1的專利申請，在這些文獻中被稱作「內窺鏡機器人」。人們可以藉助外部 (即，位於患者體外)磁系統(線圈系統)所產生的磁場在患者的某一中空器官(例如胃腸道)內對上述公開文獻所披露的內窺鏡機器人進行導航。內窺鏡機器人在患者中空器官內的位置變化可通過包含有內窺鏡機器人位置測量裝置和磁場或線圈電流自動調節裝置的整合式位置監測系統加以自動識別與補償。另外還能將內窺鏡機器人選擇性地導航至中空器官內的指定部位。因此，這種膠囊內窺鏡檢查又稱MGCE (MagneticalIy Guided Capsule Endoscopy，磁導航膠囊內窺鏡檢查)。

發明內容
本發明的目的是提供一種膠囊內窺鏡，用這種膠囊內窺鏡檢查胃酸和胃黏膜組織中是否存在幽門螺桿菌，患者不會有太大不適感。本發明用以達成上述目的的解決方案是一種如權利要求1所述的膠囊內窺鏡。本發明膠囊內窺鏡的有利實施例由其餘各項權利要求給出。本發明的膠囊內窺鏡包括一生物相容殼體，其中置有至少一個用於檢測醫療相關數據的傳感器裝置。根據本發明，在所述殼體的外表面布置一傳感器，其中，所述傳感器包括一由一種不會被酸(例如鹽酸、磷酸、硫酸、胃酸)腐蝕的貴金屬構成的第一電極和一由銀構成的第二電極，所述第一電極和所述第二電極之間可施加一電壓，當所述第一電極和所述第二電極之間存在氨時，可測量到一電變量的變化。如權利要求1所述的膠囊內窺鏡可以很方便地在檢查進行過程中，直接在患者的胃腸道內檢測氨(NH3),而無需提取組織標本。因此，用如權利要求1所述的膠囊內窺鏡檢查胃酸和胃黏膜組織中是否存在幽門螺桿菌，患者不會有太大不適感。如權利要求2所述的優選膠囊內窺鏡，其中，所述第一電極和所述第二電極之間的電壓等於零。在此情況下，第一電極和第二電極之間無電流產生。因此，優選測量第一電極和第二電極之間的電位，即無電流。因而胃酸中幾乎無離子遷移。根據如權利要求3所述的另一有利實施例，所述第一電極和所述第二電極之間的電壓為一頻譜可作可變預定的交流電壓。在受直流電或定向電位(gerichtetes Potential)作用的胃酸中，離子會向相應電極遷移，即陽離子(例如銨根離子NH4+)向陰極遷移，陰離子(例如氯離子Cl—)向陽極遷移。使用如權利要求3所述的膠囊內窺鏡時，通過施加合適的交流電壓，將能可靠地防止第一電極(參考電極)和第二電極(測量電極)都充滿電，因為在頻率足夠高的情況下，胃酸中離子的遷移速度幾乎為零。施加所述交流電壓時，本發明由銀(Ag)構成的所述第二電極(測量電極)會在破壞氯化銀(AgCl)層與建立氯化銀層之間發生周期性轉換。無論是氯化銀層的破壞還是建立，都可藉助(例如)阻抗測量來加以測量並做周期性的比較。如果在此過程中能測量到電位差和相位差，就表明存在尿素酶活性，這是存在幽門螺桿菌的一個有力證明。根據如權利要求25所述的一種特別有利的實施例，所述交流電壓的頻譜經過調製。藉此可提高該交流電壓的穩定性，進而提高測量精度，縮短測量用時。根據如權利要求4所述的有利實施例，所述第一電極和所述第二電極之間的電壓為直流電壓，所述直流電壓的施加時間可預定(vorgelDbare)。第一電極和第二電極之間由用戶施加電壓的這段可預定時間可介於零秒與持久(dauernd)之間，其中，用戶所選擇的電壓可為零伏或高於零伏。當所選時間為零秒或者所選電壓為零伏時，這就是一次被動測量。若所選時間和所選電壓不為零秒或不為零伏，則為主動測量。根據本發明膠囊內窺鏡的有利實施例，可將例如電位、電流或電阻或其變化作為電變量加以測量，或者將推導自所述電變量的變量(如電導率)或所述變量的變化作為電變量加以測量。在如權利要求1所述的膠囊內窺鏡中，由銀(Ag)構成的所述第二電極(測量電極)必須用鹽酸(HCl)進行蝕刻處理。初次蝕刻可以但並非必須在交付所述膠囊內窺鏡或所述第二電極之前就實施。用戶也可自行實施初次HCl蝕刻或者通過適當的電解方法塗覆一相應的氯化銀層。經過HCl蝕刻或電解沉積處理後，所述第二電極在其表面具有一氯化銀(AgCl)塗層，從而被激活以用於與檢測幽門螺桿菌有關的測量。
如權利要求1所述的膠囊內窺鏡可以很方便地在檢查進行過程中，直接在患者的胃腸道內檢測氨，而無需提取組織標本。本發明的膠囊內窺鏡可以通過(例如)基線校正很方便地對所述傳感器或其第一電極(參考電極)和/或其第二電極(測量電極)進行控制或調節。每次檢查結束後還能使所述傳感器尤其是第二電極可重複性再生。如果採取如權利要求2至4所述的措施，就能防止第二電極充滿電，這樣只有在實施過複數次檢查後才有必要讓第二電極再生。此外，本發明的膠囊內窺鏡還能很方便地對所述傳感器或其第一電極和/或其第二電極的靈敏度進行調節。靈敏度調節可在開始檢查幽門螺桿菌之前或檢查幽門螺桿菌期間進行。不會被酸腐蝕的貴金屬適用於第一電極(參考電極)，可以考慮採用鉬(Pt)和金 (Au)。患者咽下本發明的膠囊內窺鏡後，所述傳感器會對存在於胃內壁上的胃酸和胃黏膜組織中的氨(NH3)進行檢測。藉此以對患者友好的方式通過檢測氨(NH3)來檢查組織(胃黏膜)感染幽門螺桿菌的狀況。這一過程無需進行活組織檢查，從而可大大減輕患者的不適感。氨的檢出是存在幽門螺桿菌的一個有力證明，因為幽門螺桿菌會在尿素酶的幫助下將尿素分解以產生氨，以便在胃腸道的酸性環境中(尤其是胃部的高酸濃度下)得到保護。在如權利要求1所述的膠囊內窺鏡中由銀(Ag)構成的所述第二電極(測量電極) 必須用鹽酸(HCl)進行蝕刻處理。經過HCl蝕刻後，第二電極在其表面具有一氯化銀(AgCl) 塗層，從而被激活而可應用於與幽門螺桿菌檢測有關的測量。激活第二電極的化學反應如下Ag+HCl — AgCl+H++e"在正常條件下，中和反應NH3 + H+ ^ NH4+(通過氨的質子化而形成銨根陽離子)使得胃腸道的中空器官(例如胃部)內不會存在氨(NH3)或者只會存在濃度極低的氨(NH3),因此，氨的檢出就是存在幽門螺桿菌的一個有力證明。質子氫核)是胃酸的組成部分。與幽門螺桿菌檢測有關的化學反應為AgCl+2NH3— [Ag(NH3)2]++Cl_。鹽AgCl (氯化銀)被氨分解成二氨合銀離子[Ag(NH3)2] +和氯離子Cl_。[Ag(NH3)2] + 可以很好地溶於水並被胃酸吸收。根據本發明膠囊內窺鏡的有利實施例，在所述第一電極 (參考電極)和所述第二電極(測量電極)之間要麼施加電壓值為零的電壓(權利要求2)， 要麼施加一頻譜能作可變預定的交流電壓(權利要求3)。作為替代方案，可在第一電極和第二電極之間施加直流電壓，且施加時間可預定(權利要求4)。無論採用哪種方案，胃酸中都不會有離子遷移(陽離子和陰離子的遷移速度幾乎為零)。記錄和顯示在所述第一電極(參考電極)和所述第二電極(測量電極)之間測量到的電變量(電位、電流、電阻)並在需要時將其傳輸到電子分析設備上。通過測量值與預定值的(自動)比較，能夠可靠地了解到胃黏膜的幽門螺桿菌感染情況。 所述膠囊內窺鏡的傳感器可以在每次測量後進行體內再生，之後便可用於進一步的測量。從患者體內排出的膠囊內窺鏡可予以銷毀或回收利用。實施消毒處理之前，優選用含氨衝洗液(含氨消毒劑)清洗所述膠囊內窺鏡及其傳感器，以便除去可能存在的殘餘 AgCl。因此在對傳感器進行必要的再校準後，本發明的膠囊內窺鏡就可再度用於幽門螺桿菌的檢測。舉例而言，所述傳感器的校準可以定量施加合成氨的方式而實現。用本發明的膠囊內窺鏡檢查胃黏膜中是否存在幽門螺桿菌，患者的不適感較小， 其中，只有在懷疑胃黏膜中存在幽門螺桿菌時才提取組織標本。可以用所述膠囊內窺鏡提取組織標本，只要該膠囊內窺鏡具有一種活檢儀器。根據所述膠囊內窺鏡的一種有利實施例，除按本發明設置的所述傳感器外，所述殼體中還置有一用於施加一治療劑的治療裝置。根據本發明膠囊內窺鏡的其他有利實施例，所述殼體中置有至少一個數據存儲器和/或至少一個數據傳輸裝置。根據所述膠囊內窺鏡的一種優選實施方式，所述殼體中還置有一種電子分析設備。由所述電子分析設備測定的值可存儲在所述數據存儲器中和/或直接傳輸到人體或動物體外的一種接收裝置上。根據所述膠囊內窺鏡一種特別優選的實施例，分析、存儲數據和/或傳輸數據所需要的能量由一個儲能器提供，所述儲能器優選為可再充電的儲能器(蓄電池、電容器)。舉例而言，所述儲能器可以通過電感或布置在所述殼體外表面的傳感器的兩個電極(參考電極、測量電極)實現一次性充電或反覆充電。如果所述儲能器配有至少一個太陽能電池，並且所述膠囊內窺鏡的殼體至少在所述太陽能電池的區域內採用透明設計，就可通過用雷射照射膠囊內窺鏡的透明殼體區域來為儲能器充電，以便完成後續檢查。作為在檢查開始之前為儲能器充電這一方案的替代方案，也可以在檢查過程中通過電感連續為所述膠囊內窺鏡提供必要的能量。要實現這一點，只需讓患者身處交變磁場範圍內就可以了。在本發明範圍內，所述膠囊內窺鏡可實施為一種被動式膠囊內窺鏡或一種可導航膠囊內窺鏡(「內窺鏡機器人」)。被動式膠囊內窺鏡靠腸肌蠕動穿過患者的腸子，可導航膠囊內窺鏡的殼體中則置有至少一個磁性元件，用以藉助外部磁系統所產生的磁場進行導航。為了能夠在患者服下被動式膠囊內窺鏡後檢測其胃壁的所有區域，需要讓患者在檢查過程中作出多種不同的姿勢，便於膠囊內窺鏡運動到患者胃部的不同部位。優選由一種患者監測系統以標準化順序輸出需要讓患者作出的姿勢，並將陽性測量結果(檢出氨) 與患者的相應姿勢聯繫起來。其中，優選用包括相應圖像處理軟體的外部攝像機系統檢測患者所作出的各種姿勢。為了改善對患者的位置檢測，例如可以讓患者系一種帶有標記的腰帶，該標記例如會在受到紅外光照射時進行反射，從而更便於所述外部攝像機系統的測量(erkennbar)0患者服下可導航膠囊內窺鏡後，一外部(即，位於患者體外的)磁系統(線圈系統)所產生的磁場會在患者胃部對該膠囊內窺鏡進行導航。這個線圈系統所產生的交變磁場還能在檢查過程中通過電感連續為膠囊內窺鏡提供必要的能量。若想對膠囊內窺鏡進行如DE 10 2007 017 267 Al所述的回收利用，需要提供給患者一種電感式檢測器，患者可用該檢測器檢測膠囊內窺鏡在胃腸道或便池內的位置。檢查結束後，患者可將排出的膠囊內窺鏡連同電感式檢測器送到服務供應商處加以回收利用。


無
具體實施例方式下文將藉助附圖所示的實施例對本發明及其他有利實施例進行詳細說明，但本發明並不限於所描述的實施例。本案唯——個附圖示出一種如前述DE 101 42 253 Cl及同族的 US2003/0060702A1所揭示的膠囊內窺鏡1，本申請將明確引用這些公開案中所披露的內容。膠囊內窺鏡1 (膠囊式內窺鏡、內窺鏡機器人)包括一橢圓形殼體2，即在其兩端各具有一個膠囊錐端。殼體2由生物相容材料構成，其中置有至少一個用於檢測醫療相關數據的傳感器裝置。根據本發明，殼體2的外表面布置有一傳感器3，該傳感器是所述傳感器裝置的一部分。所述傳感器裝置布置在殼體2中的部件例如公開自DE 10142 253 Cl，因而未在附圖中示出。傳感器3包括一第一電極4 (參考電極)和一第二電極5 (測量電極)，第一電極由一種不會被鹽酸腐蝕的貴金屬構成，第二電極由銀(Ag)構成。第二電極5在其表面具有一氯化銀層(AgCl層)，從而被激活以用於與幽門螺桿菌檢測有關的測量。在膠囊內窺鏡1如圖所示的實施例中，第一電極4和第二電極5在膠囊錐端6區域內相互間隔恆定距離布置。第一電極4和第二電極5之間可施加電壓，在此情況下，當第一電極4和第二電極 5之間存在氨時，就可測量到某一電變量(例如電位、電流或電阻)的變化。不會被鹽酸腐蝕的貴金屬可用作第一電極4，可以考慮採用鉬(Pt)、金(Au)。在本發明範圍內，作為替代或補充方案，傳感器3以及第一電極4和/或第二電極 5也可採用其他布置方式。舉例而言，第一電極4可布置在其中一個膠囊錐端，第二電極5 可布置在另一膠囊錐端。另外還可將兩電極4和5布置在膠囊內窺鏡1的殼體2的周邊區域。
權利要求
1.一種帶有一生物相容殼體O)的膠囊內窺鏡，所述殼體中置有至少一個用於檢測醫療相關數據的傳感器裝置，其特徵在於，在所述殼體O)的外表面布置一傳感器(3)，其中，所述傳感器C3)包括一由一種不會被酸腐蝕的貴金屬構成的第一電極(4)和一由銀構成的第二電極(5)，所述第一電極(4)和所述第二電極( 之間可施加一電壓，當所述第一電極(4)和所述第二電極( 之間存在氨時，可測量到一電變量的變化。
2.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述第一電極(4)和所述第二電極( 之間的電壓等於零。
3.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述第一電極(4)和所述第二電極( 之間的電壓為一頻譜能作可變預定的交流電壓。
4.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述第一電極(4)和所述第二電極( 之間的電壓為直流電壓，所述直流電壓的施加時間能預定。
5.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 將電位作為所述電變量加以測量。
6.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 將電流作為所述電變量加以測量。
7.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 將電阻作為所述電變量加以測量。
8.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述第一電極由鉬或金構成。
9.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述第二電極( 具有一氯化銀層。
10.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述傳感器( 能更換。
11.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述傳感器( 能再生。
12.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述殼體O)中置有至少一個用於施加一治療劑的治療裝置。
13.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述殼體O)中置有至少一個磁性元件，用以藉助一外部磁系統產生的磁場進行導航。
14.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述殼體O)中置有至少一個數據存儲器。
15.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述殼體O)中置有一種電子分析儀。
16.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述殼體O)中置有至少一個數據傳輸裝置。
17.根據上述任一項權利要求所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述殼體O)中置有至少一個儲能器。
18.根據權利要求17所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述儲能器能再充電。
19.根據權利要求3所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述交流電壓的頻譜包含複數個正弦電壓形式的脈衝。
20.根據權利要求3所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述交流電壓的頻譜包含複數個三角形電壓形式的脈衝。
21.根據權利要求3所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述交流電壓的頻譜包含複數個鋸齒形電壓形式的脈衝。
22.根據權利要求3所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於， 所述交流電壓的頻譜包括一噪聲頻譜。
23.根據權利要求3或權利要求19至22中任一項權利要求所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述交流電壓的頻譜包含至少兩種不同形式的脈衝。
24.根據權利要求3或權利要求19至23中任一項權利要求所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述交流電壓的頻譜具有複數個不同帶寬的分量。
25.根據權利要求3或權利要求19至M中任一項權利要求所述的膠囊內窺鏡，其特徵在於，所述交流電壓的頻譜經過調製。
全文摘要
本發明涉及一種包括一生物相容殼體(2)的膠囊內窺鏡，所述殼體中置有至少一個用於檢測醫療相關數據的傳感器裝置，其中在所述殼體(2)的外表面布置一傳感器(3)，其中，所述傳感器(3)包括一由一種不會被酸腐蝕的貴金屬構成的第一電極(4)和一由銀構成的第二電極(5)，所述第一電極(4)和所述第二電極(5)之間可施加一電壓，當所述第一電極(4)和所述第二電極(5)之間存在氨時，可測量到一電變量的變化。用本發明的膠囊內窺鏡檢查胃酸和胃黏膜組織中是否存在幽門螺桿菌，患者較為舒適。
文檔編號A61B1/07GK102316786SQ201080008120
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年2月17日
發明者卡爾-海因茨·邁爾, 斯特凡·弗奇, 賴納·庫特 申請人:西門子公司