鬼佬大哥大
  • / 11
  • 下載費用:30 金幣  

基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統.pdf

關 鍵 詞:
基于 視頻 圖像 導航 體外 控制 智能 刺激 膠囊 系統
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201410166353.9

申請日:

20140423

公開號:

CN103949008B

公開日:

20160316

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61N1/36,A61N1/372 主分類號: A61N1/36,A61N1/372
申請人: 上海交通大學
發明人: 劉華
地址: 200240 上海市閔行區東川路800號
優先權: CN201410166353A
專利代理機構: 上海交達專利事務所 代理人: 王毓理;王錫麟
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201410166353.9

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種內窺鏡領域的基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統,干刺激電極布置于外殼的外表面且與電刺激發生器相連,主控制系統分別與圖像傳感器、壓力傳感器和電刺激發生器相連,體內無線通信模塊分別與主控制系統、體外電刺激控制裝置相連,接收體外電刺激控制裝置的電刺激信號并將該信號傳送至主控制系統,主控制系統根據電刺激信號向電刺激發生器發送電刺激控制命令,電刺激發生器產生刺激電流并傳送至各個刺激電極,各個刺激電極釋放出該刺激電流,實現對消化道壁肌肉進行電刺激。

權利要求書

1.一種基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統,其特征在于,包括:刺激膠囊、體外磁驅動裝置、體外無線供能裝置、體外電刺激控制裝置和體外圖像實時處理裝置,其中:電刺激膠囊包括:照明系統、光學系統、圖像傳感器、若干刺激電極、主控制系統、電刺激發生器、壓力傳感器、體內無線通信模塊、無線能量接收模塊、體內永磁體和外殼,其中:光學系統嵌設于外殼的端部,照明系統和圖像傳感器依次設置于光學系統的后側,若干刺激電極布置于外殼的外表面且與電刺激發生器相連,主控制系統分別與圖像傳感器、壓力傳感器和電刺激發生器相連,體內無線通信模塊分別與主控制系統、體外電刺激控制裝置相連,接收體外電刺激控制裝置的電刺激信號并將該信號傳送至主控制系統,主控制系統根據電刺激信號向電刺激發生器發送電刺激控制命令,電刺激發生器產生刺激電流并傳送至各個刺激電極,各個刺激電極釋放出該刺激電流,實現對消化道壁肌肉的電刺激;壓力傳感器實時檢測胃腸道內的壓力,主控制系統將壓力傳感器的輸出進行AD采樣后,判斷胃腸內壓力改變情況,從而控制電刺激發生器改變電刺激信號強度;體內無線通信模塊將圖像傳感器輸出傳送至體外圖像實時處理裝置,無線能量接收模塊接收體外無線能量裝置發送的能源并為照明系統、圖像傳感器、主控制系統、電刺激發生器、壓力傳感器和體內無線通信模塊提供能源,體內永磁體受體外磁驅動裝置的控制以實現電刺激膠囊整體姿態和位置的調節控制;所述的體外電刺激控制裝置包括:體外無線通信模塊、波形顯示屏和電刺激調節裝置,其中:電刺激調節裝置發生電刺激信號并調節控制電刺激信號的信息,該電刺激信號經體外無線通信模塊傳送至電刺激膠囊內,體外無線通信模塊與體內無線通信模塊進行通信并將接受刺激電極的刺激電流信息,傳輸至波形顯示屏上和電刺激調節裝置;所述的電刺激信號的信息包括:脈沖信號類型、相位、周期、占空比、電壓幅值和電流,電刺激信號類型為脈沖信號或正弦波信號,初始信號類型為方波,信號初始相位為0、周期為3.5秒、占空比1:3,電壓初始值為3伏特、電流初始值為10mA,信號類型、相位、周期、占空比、電壓和電流均可以編程設定;所述的刺激電極排列方式包括:刺激電極為圓形點狀,均勻布置3個刺激電極在外殼的外表面,每個刺激電極具有獨立的ID,通過控制每個刺激電極的ID單獨控制刺激電極以釋放刺激電流;或者刺激電極為繞線式電極,即以螺旋纏繞方式繞制在外殼外表面的中部,繞線寬度為5cm;所述的壓力傳感器布置于外殼表面,可設置單個或兩個壓力傳感器,壓力傳感器實時檢測胃腸道內壓力,主控制系統通過AD采樣獲取壓力傳感器輸出,判斷電刺激后胃腸道壓力改變情況,如果胃腸道內壓力升高過快,表明電刺激信號強度過大,對胃腸道不安全,主控制系統控制電刺激發生器降低電刺激信號的電壓或電流,減小電刺激信號強度;如果胃腸道壓力維持不變,表明電刺激信號強度過低,主控制系統控制電刺激發生器增加電刺激信號的電壓和電流,增大電刺激信號強度,實現電刺激信號強度的智能控制;所述的體外磁驅動裝置包括:相互連接的體外永磁體和永磁體操作控制裝置,其中:永磁體操作控制裝置控制體外永磁體使其向體內永磁體產生磁力作用;所述的體外無線供能裝置包括:體外無線能量發射線圈以及向其供能的電源控制器,其中:無線能量接收模塊與體外無線能量發射線圈的交變電磁場耦合實現能量的傳遞;所述的體外圖像實時處理裝置包括:相連接的體外圖像實時接收模塊和計算機工作站,其中:體外圖像實時接收模塊實時接收體內電刺激膠囊發送的圖像并傳送到計算機工作站,計算機工作站對圖像進行顯示和保存。

說明書

技術領域

本發明涉及一種醫療器械技術領域的系統,具體是一種基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統。

背景技術

消化道疾病是困擾現代人類的一大類疾病,據統計在美國有近20%的人患有不同程度的消化道疾病,中國人消化道疾病的總發病率高達30%。人體消化道自口腔至肛門,消化道主要器官小腸和大腸形狀屬于細長管道,分布于人體軀干器官之間,受限于消化道在人體的結構分布及消化道器官本身的結構特點,能夠獲取消化道內參數信息(包括圖像及其它信息)的醫療器械和改變消化道運動規律的醫療器械都屬于臨床上有應用價值的醫療器械。

經對現有技術檢索發現以下相關技術文獻:中國專利文獻號CN1061564公開(公告)日2001.02.07,公開了一種電子藥丸,由絕緣隔離環和左、右不銹鋼電極外殼構成殼體,內裝電池和脈沖信號發生器,發出周期為3~4秒,脈寬部分包絡占空比1:2.5~3.5,周期20~28毫秒,幅度為1.5~4.5伏調制脈沖信號,外形呈膠囊藥物狀,服用或置入人身(肛口、陰道),電脈沖刺激胃、腸道、胰腺、前列腺和淋巴系統,但該技術的缺陷和不足在于:該電子藥丸本身不能進行位置調整,只能被動跟隨胃腸道的消化蠕動而運行,操作者無法控制電子藥丸在消化道的位置,同時該電子藥丸執行電刺激后,操作者無法獲知電刺激的效果,存在著電刺激強度過大或不足的可能,無法實時調整電刺激信號的強度。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足,提供一種基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統,操作者借助于智能電刺激膠囊上圖像傳感器獲取的圖像,發現智能電刺激膠囊停頓或需要改變腸道蠕動快慢時,可以利用體外磁控制裝置改變智能電刺激膠囊的姿態和位置,使智能電刺激膠囊靠近腸道壁,同時控制電刺激膠囊產生電刺激脈沖,實現對腸道壁肌肉的電刺激。

本發明是通過以下技術方案實現的,本發明包括:電刺激膠囊、體外磁驅動裝置、體外無線供能裝置、體外電刺激控制裝置和體外圖像實時處理裝置。

所述的電刺激膠囊包括:照明系統、光學系統、圖像傳感器、若干刺激電極、主控制系統、電刺激發生器、壓力傳感器、體內無線通信模塊、無線能量接收模塊、體內永磁體和外殼,其中:光學系統嵌設于外殼的端部,照明系統和圖像傳感器依次設置于光學系統的后側,若干刺激電極布置于外殼的外表面且與電刺激發生器相連,主控制系統分別與圖像傳感器和電刺激發生器相連,體內無線通信模塊分別與主控制系統、體外電刺激控制裝置相連,接收體外電刺激控制裝置的電刺激信號并將該信號傳送至主控制系統,主控制系統根據電刺激信號向電刺激發生器發送電刺激控制命令,電刺激發生器產生刺激電流并傳送至各個刺激電極,各個刺激電極釋放出該刺激電流,實現對消化道壁肌肉的電刺激,同時刺激電流的信息由體內無線通信模塊傳輸至體外電刺激控制裝置進行顯示和反饋調節;體內無線通信模塊與主控制系統相連并將消化道壁的圖像傳送至體外圖像實時處理裝置,壓力傳感器與主控制系統相連,主控制系統檢測壓力傳感器信號值,根據壓力傳感器信號值大小,對電刺激信號強弱進行智能控制,無線能量接收模塊接收體外無線能量裝置發送的能源并為照明系統、圖像傳感器、主控制系統、電刺激發生器、壓力傳感器和體內無線通信模塊提供能源,體內永磁體受體外磁驅動裝置的控制以實現電刺激膠囊整體姿態和位置的調節控制。

所述的刺激電極排列方式包括:刺激電極為圓形點狀,均勻布置3個刺激電極電極在外殼的外表面,每個刺激電極具有獨立的ID,通過控制每個刺激電極的ID單獨控制刺激電極以釋放刺激電流;或者刺激電極為繞線式電極,即以螺旋纏繞方式繞制在外殼外表面的中部,繞線寬度為5cm。

所述的刺激電流為電刺激信號,類型為方波、正弦波和脈沖信號,初始信號類型為方波,信號初始相位為0、周期為3.5秒、占空比1:3,電壓初始值為3伏特、電流初始值為10mA,信號類型、相位、周期、占空比、電壓和電流均可以編程設定。

所述的體外電刺激控制裝置包括:體外無線通信模塊、波形顯示屏和電刺激調節裝置,其中:電刺激調節裝置發生電刺激信號并調節控制電刺激信號的信息,該電刺激信號經體外無線通信模塊傳送至電刺激膠囊內,電刺激膠囊主控制系統根據電刺激信號控制電刺激發生器產生刺激電流,并傳送至刺激電極,由刺激電極將刺激電流釋放出去。

所述的電刺激信號的信息包括:信號類型、相位、周期、占空比、電壓和電流。

所述的體外磁驅動裝置包括:相互連接的體外永磁體和永磁體操作控制裝置,其中:永磁體操作控制裝置控制體外永磁體使其向體內永磁體產生磁力作用。

所述的體外無線供能裝置包括:體外無線能量發射線圈以及向其供能的電源控制器,其中:無線能量接收模塊與體外無線能量發射線圈的交變電磁場耦合實現能量的傳遞。

所述的體外圖像實時處理裝置包括:相連接的體外圖像實時接收模塊和計算機工作站,其中:體外圖像實時接收模塊實時接收體內電刺激膠囊發送的圖像并傳送到計算機工作站,計算機工作站對圖像進行顯示和保存。

技術效果

本發明實現了對消化道內電刺激膠囊的姿態和位置的主動控制,能夠完成消化道圖像“定點”拍攝,實現電刺激操的“定點”操作控制,同時體外主動控制體內電刺激膠囊均在視頻圖像導航幫助下進行直觀的操作,電刺激膠囊在實施電刺激過程中,壓力傳感器實時檢測胃腸道壓力,當電刺激強度過強,胃腸道壓力過高,電刺激膠囊會自動減小電刺激信號強度,保證電刺激操作對胃腸道的安全;當電刺激強度過低,電刺激膠囊會自動增大電刺激信號強度,避免電刺激信號過弱達不到電刺激效果。壓力傳感器檢測到的壓力信息也可通過無線通信模塊傳送至體外,由醫生判斷電刺激后壓力的變化情況,從而控制電刺激信號的強度。

附圖說明

圖1為本發明工作原理示意圖;

圖2為電刺激膠囊結構示意圖;

圖3為體外磁驅動裝置結構示意圖;

圖4為體外無線供能裝置結構示意圖;

圖5體外電刺激控制裝置結構示意圖;

圖6為體外圖像實時處理裝置示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明,本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1和圖2所示,本實施例包括:電刺激膠囊、體外磁驅動裝置、體外無線供能裝置、體外電刺激控制裝置和體外圖像實時處理裝置。

電刺激膠囊包括:照明系統1、光學系統2、圖像傳感器3、刺激電極4、主控制系統5、電刺激發生器6、壓力傳感器7、體內無線通信模塊8、無線能量接收模塊9、體內永磁體10和外殼11。

本實施例所述電刺激膠囊外殼11為圓柱狀,為便于吞服,外殼11兩端部盡可能接近于半球狀,表面光滑,并且外殼11要求具有良好的防水、絕緣性能,確保消化道內液體不會滲漏至外殼11內部。

光學系統2安裝在電刺激膠囊端部,照明系統1安裝在光學系統2后面,圖像傳感器3安裝在照明系統1后面,刺激電極4安裝在電刺激膠囊外殼表面,確保刺激電極4消化道直接接觸,體內永磁體10安裝在電刺激膠囊另一端。

光學系統2為圖像傳感器3提供合適的視野,照明系統1為圖像傳感器3提供照明。借助于體外永磁控制裝置可主動改變電刺激膠囊的姿態和位置,電刺激膠囊姿態或位置改變后,可以獲取理想視頻圖像信號,并在視頻圖像信號的導航引導下改變電刺激膠囊的位置和姿態,使電刺激膠囊貼緊消化道壁。

主控制系統5通過控制線連接到照明系統1、圖像傳感器3、電刺激發生器6、壓力傳感器7和體內無線通信模塊8,主控制系統5控制照明系統1的照明,主控制系統5通過控制線實現對圖像傳感器3成像參數調節,圖像傳感器3的圖像輸出通過主控制系統5傳送到體內無線通信模塊8,體內無線通信模塊8可以將圖像輸出的圖像轉變為一定頻率的電磁波并傳送到體外。

主控制系統5控制電刺激發生器6,使電刺激發生器6生成不同的電刺激波形,刺激電極4連接到電刺激發生器6的輸出,實現對刺激電流的釋放。

所述的刺激電流為電刺激信號,類型為方波、正弦波和脈沖信號,初始信號類型為方波,信號初始相位為0、周期為3.5秒、占空比1:3,電壓初始值為3伏特、電流初始值為10mA,信號類型、相位、周期、占空比、電壓和電流均可以編程設定。

主控制器5通過AD采樣檢測壓力傳感器7的輸出,用以判斷電刺激信號強度高低,實現電刺激操作的智能化控制。壓力傳感器檢7測到的壓力信息也可通過無線通信模塊8傳送至體外,由醫生判斷電刺激后壓力的變化情況,從而控制電刺激信號的強度。

體內永磁體10與電刺激膠囊其它系統不產生電氣連接。該體內永磁體10與體外磁驅動裝置的永磁體13實現同性相吸,異性相斥,因此可以利用體外磁驅動裝置的永磁體13控制電刺激膠囊的體內永磁體10,實現操作者對電刺激膠囊的姿態和位置的控制。

如圖3所示,體外磁驅動裝置包括:體外永磁體13和永磁體控制裝置12,體外永磁體13圍繞測試者形成磁場且安裝永磁體控制裝置12上,實現體外永磁體13的控制和操作。

如圖4所示,體外無線供能裝置包括:體外無線1能量發射線圈14和電源控制器15,電源控制器15將直流電源轉變成一定頻率的交流電流并傳送到體外無線能量發射線圈14,體外無線能量發射線圈14將電能轉變成為一定頻率的交變電磁場。體內電刺激膠囊的無線能量接收模塊9能夠耦合體外的交變電磁場,并在無線能量接收線圈內產生交變電動勢,該交變電動勢經過整流、濾波和電壓調節后,可以為消化道內的電刺激膠囊提供電能。

如圖5所示,體外電刺激控制裝置包括:無線通信模塊17、波形顯示屏16和電刺激調節裝置18。波形顯示屏16將不同的電刺激波形顯示出來,電刺激調節裝置18調節電刺激信號的波形、頻率、強度、占空比參數后,通過無線通信模塊17發送至消化道內的電刺激膠囊,由消化道內電刺激膠囊的體內無線通信模塊8接收并傳送至主控制系統5,主控制系統5根據接收到的電刺激的參數信息控制電刺激信號發生器6產生刺激電流,刺激電極4接收到刺激電流并釋放出去,實現對消化道疾病壁肌肉的電刺激。

如圖6所示,體外圖像實時處理裝置包括:體外圖像實時接收模塊19和計算機工作站20,體外圖像實時接收模塊19實時接收電刺激膠囊發送到體外的數字圖像,并傳送到計算機工作站20,計算機工作19將數字圖像顯示在計算機屏幕上并對圖像進行保存。

下面結合附圖將該系統的工作原理開展詳細說明。測試者吞服電刺激膠囊,體外無線供能裝置開始工作。圖像傳感器3通過光學系統2和照明系統1采集到消化道壁的數字圖像,該數字圖像通過主控制系統5傳送到體內無線通信模塊8,通過體內無線通信模塊8傳送到體外,由體外圖像實時接收模塊19接收并傳送到計算機工作站20,計算機工作站20將圖像顯示在屏幕上,操作者根據圖像,控制體外永磁體控制裝置的永磁體控制裝置12改變體外永磁體13姿態和位置,體內電刺激膠囊系統的體內永磁體10跟隨體外永磁體13的姿態和位置發生改變,從而改變電刺激膠囊在消化道內的姿態和位置,圖像傳感器3可以檢測不同姿態和位置情況下消化道壁的圖像并傳送到體外,從而確保操作者在圖像導航下對消化道開展“定點”和“定向”的操作,操作者根據消化道壁圖像,在數字圖像導航幫助下,操作者控制電刺激膠囊停留,使電刺激膠囊的刺激電極4緊貼腸道壁,操作者利用體外電刺激控制裝置的電刺激調節系統18發出電刺激治療控制信號,該控制信號通過無線通信模塊17傳送到電刺激膠囊,由體內無線通信模塊8接收并傳送到主控制系統5,主控制系統5控制電刺激發生器6發出刺激電流,該刺激電流由刺激電極4釋放再來,對腸道壁肌肉進行電刺激,改變消化道的蠕動快慢,在電刺激過程中,操作者可以結合圖像傳感器3檢測到的實時圖像對調整電刺激參數,操作者也可以操作體外磁驅動裝置改變電刺激膠囊的姿態和位置,以實現對消化道壁準確的電刺激。在電刺激實施過程中,壓力傳感器7實時檢測胃腸道壓力,主控制系統5通過AD采樣獲得壓力傳感器7的輸出,可以判斷出電刺激后胃腸道壓力改變情況,如果胃腸道壓力過高,表明電刺激強度太強,對胃腸道不安全,主控制系統5控制電刺激發生器6降低電刺激信號的電壓和電流,降低電刺激信號強度,如果胃腸道壓力過低或沒有改變,證明電刺激信號強度過低,達不到電刺激效果,主控制系統5控制電刺激發生器6增大電刺激信號的電壓和電流,增大電刺激信號強度,使電刺激信號保持在一個合理范圍。壓力傳感器檢7測到的壓力信息也可通過無線通信模塊8傳送至體外,由醫生判斷電刺激后壓力的變化情況,從而控制電刺激信號的強度。

關于本文
本文標題:基于視頻圖像導航的體外磁控制的智能電刺激膠囊系統.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6914225.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大