[发明专利]一种用于消化道内窥镜检查的胶囊机器人及其控制系统

说明书

技术领域

本发明属于内窥镜检测技术领域，更具体地，涉及一种用于消化道内窥镜检查的胶囊机器人及其控制系统。

背景技术

胶囊内窥镜是本世纪初出现的一种胶囊状的、用于人体消化道检查的便携式电子设备。相对于传统内窥镜，它具有体积小、使用方便、无痛苦等优点，因此在人体消化道的检查中获得了广泛的应用。胶囊内窥镜通常包括照明模块、摄像模块、无线收发模块等，并使用内置的电池供电。当它被吞服后，与人体消化道一起蠕动，并在蠕动过程中对人体消化道进行拍照与影像采集；所采集的影像通过无线收发模块传输给工作站计算机，由此方便医生进行疾病诊断。但是，这种胶囊内窥镜被吞服后只能随着人体消化道被动蠕动，不能够被主动控制而缺乏机动性，导致其在临床应用中存在较高的疾病漏检率。

近年来，不断有提高胶囊内窥镜胃肠道疾病漏检率的主动控制新技术出现，包括一些采用磁力驱动方式的技术如磁拖动式、螺纹旋进式等。例如，CN200580027391.5中公开了一种磁拖动式胶囊内窥镜系统，其中系统的口服胶囊机器人内置有永磁体，并由固定在被检查对象外部的外置永磁体直接拖动实现主动行走；CN200910273088.3中公开了一种磁导航式运动控制系统，其中在口服胶囊内窥镜的外壳上套有轴向磁化的圆环状永磁体，并在受检患者体外设置一对可同时绕着水平轴转动且具备平移自由度的外部永磁体，由此结合病床三个方向的平移自由度来驱动口服胶囊内窥镜在消化道内运动；DE102011075498A中公开了另外一种磁拖动控制系统，其中内置在胶囊内窥镜内的永磁体相对于胶囊壳体不再静止而是可受外部永磁体控制而旋转，这样外部永磁体在调整好内置永磁体的角度后，得以拖动整个胶囊内窥镜在消化道内运动。此外，US20060063974A和US20100174142A中公开了一种螺纹旋进式的主动驱动与控制系统，其中通过在患者外部放置一个旋转磁场发生设备，同时在具备螺旋线外形外壳的口服胶囊内窥镜内部放置固定的永磁体，通过体外设备控制内置永磁铁绕口服胶囊主轴转动，从而带动整个胶囊以及螺旋线的转动，最后通过转动的螺旋线与受检部位的相互作用，完成口服胶囊在消化道内的行走与影像采集。

然而，进一步的研究表明，上述磁拖动式的胶囊内窥镜往往在内置永磁与外部永磁体的间距偏大时存在拖动困难的问题，而且并不能对肠道进行扩充，因此不易发现隐藏在肠道褶皱中的疾病；对于螺纹旋进式的胶囊内窥镜而言，这种驱动方式并没有从根本上解决驱动力不足的问题，而且其所采用的旋转磁场发生设备所产生的交变磁场在安全无副作用方面尚有待论证，此外它同样不能对肠道进行有效扩充。因此，在相关领域中亟需寻找更为完善的胶囊内窥镜主动控制技术，以满足日益提高的操控性及检出率等方面的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于消化道内窥镜检查的胶囊机器人及其控制系统，其主旨在于通过对关键组件的结构及其驱动方式进行设计，相应得以很好地执行胶囊内窥镜的主动控制过程，同时获得主动行走、可执行肠道扩充和驱动力供应持久等特点。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于消化道内窥镜检查的胶囊机器人，其特征在于，该胶囊机器人包括胶囊外壳、设置在胶囊外壳内部的内置永磁体、齿轮传动机构、影像采集单元和无线收发模块，以及可伸出胶囊外壳的回转腿，其中：

所述内置永磁体安装在一个回转轴上，并保持其回转中心线与回转轴的中心线相重合；此外，该内置永磁体的回转中心线垂直于胶囊机器人的主轴线，位于内置永磁体自身磁极分界面上且穿过内置永磁体的几何中心，由此可使内置永磁体在外置永磁体的驱动下绕其自身的回转中心线而旋转；

所述齿轮传动机构的输入端与内置永磁体相连，其输出端与回转腿构成移动副，由此用于将内置永磁体的旋转运动传递给回转腿，并驱动回转腿以改变其伸出胶囊外壳的长度；

所述影像采集单元在胶囊机器人运动过程中拍摄被检部位，并将所拍摄的影像经由无线收发模块发送至体外的影像接收处理装置，由此执行消化道的内窥镜检查。