微型药丸内窥镜和智能机器人技术对消化疾病诊断研究价值

—————内窥镜检查技术的一次大的革命

智能药丸内窥镜技术的发明人——陈少明

   一、概述

二十世纪七十年代科学家为了解决胃、肠等腔体的影像学检查难题，发明纤维电子光学仪器（电子胃、肠镜）因为当时电子芯片集成技术还不发达限制了摄像机像头的微型化，大的摄像机像头不能进入人体的腔体内，所以发明了用光纤维导光导像的原理，借助一束光纤维导管把一些腔体内的图像导到体外设置的摄像机像头端，再对图像进行处理的办法，在当时不失为一种高科技的发明创造！也促进了医学腔体影像学的发展，为无数病患者明确了诊断。但是，也看到它存在的弊端，检查时痛苦，以至于一些心理素质差或一些特殊患者和一些儿童无法接受检查，还有对于蟠曲的小肠，因为光纤维束不能过分弯曲，也不能进入检查。另外由于光纤维导管在结够上的复杂和局限性等原因，所以这项技术在短腔道（阴道、直肠、口腔）不能普及；使至今的短腔道仍然使用极其原始的检查办法。如现在市场上的所谓的电子数码阴道镜是应用原始的窥阴扩张器扩张后用体外的大射像头拍摄图像的办法，仍然没有逃脱原始办法的一种办法。

 我国人口已逾13亿，随着生活水平和经济水平的提高，人们对医疗诊断服务的质量要求越来越高，把高科技引进医疗临床科研，有广阔的发展空间。但是在临床中常规的一些检查仍然应用的是最原始的诊断方法，如对口腔扁桃体的检查，对肛门直肠的检查，对妇女阴道的检查，对耳鼻腔的检查仍应用的是压舌板、筒状物、扩张器等。

 在今天二十一世纪，芯片集成技术的发达带来了摄像机像头的微型化的成熟技术，所以为了医学临床的需要，为了人类的健康和幸福，应用新科技、新资源对内窥镜技术进行一次大的变革是事在必行了，可供吞服的药丸内窥镜影像检查技术也就应运而生了，中国的科学家发明了“红外线腔体影像检查仪”（zl00230160.1）专利技术。该技术用于肠胃、肛肠、耳鼻、阴道的红外腔体影像检查仪。是电子纤维镜的替代和换代产品。使用红外线腔体影像检查仪进行检查，无损伤、无痛苦，可直接显示、存储，为检查人员提供了方便，避免了人为的失误，结果准确，速度快。药丸照相机内窥镜肠胃检查仪属红外线腔体影像检查仪的组成之一。

二、技术原理

本专利技术涉及一种用于肛肠、阴道、耳鼻、口腔、食道、胃、小肠等腔道检查的红外线腔体影象检查仪。由探头体和装入其内的摄像机镜头组成腔体内检查器探头，摄像机镜头的侧壁圆周上固定有红外线二极管和白色发光二极管，由控制转换器专用计算机分别和荧光显示屏及办公自动化装置电（有线和无线）连接组成体外显示、存储、打印设备等。

 使用本实用新型对腔体进行检查时，无痛苦、无损伤，可直接显示、存储，为检查人员提供了方便。避免了人为的失误，结果准确，速度快。是电子和纤维镜的替代和换代产品。属高科技产品，开发利用价值较高。

它具有对患者及操作者、无痛苦、无创伤、对正常组织无副作用、可反复多次使用等多种优点、是目前医学上最具有突破性的研究成果，在检查方面最具有诱人的前景。

图1

在图1中探头体内由特制的射像机和红外线发光二极管、白色光二极管及传输线组成一个完整的红外线检查器探头，主要对短腔道阴道、直肠、口腔、耳鼻腔道的检查；在探球中（药丸内窥镜）中主要由2-3个微型摄像机像头定位安放，球的内部由发射和接受装置，每个摄像机像头最大的视野范围只有140度，所以，为避免漏检的发生采用2-3个摄像机像头把视野扩展到280-420度，也就是扩大到180-360度以上，可以减少或完全避免漏检的发生。

图2

在图2中，由接受转换器和探头或探球有线或无线电连接，接受和反馈信息指令，由图中7进行显示和监视管理指示下达命令，图中8为存储打印的设备。

药丸照摄像机肠胃检查仪属红外线腔体影像检查仪的实用新型之一。该实用新型涉及一种用于肠胃、肛肠、耳鼻、阴道的红外腔体影像检查仪。药丸摄像机肠胃检查仪是电子纤维镜的替代和换代产品。

使用药丸摄像机肠胃检查仪进行检查时，无损伤、无痛苦，可直接显示、存储，为检查人员提供了方便，避免了人为的失误，结果准确，速度快。

药丸摄像机肠胃检查仪由透镜组、控制芯片、红外线发光二极管、天线与信号发射设备等组成。由控制转换器分别与荧光显示屏和办公自动化装置电连接组成体外显示、存储和打印设备，由探头体和装入其内的摄象机镜头组成腔体内检查器探头，摄象机镜头的侧壁圆周上固定有红外线发光二极管和白色发光二极管。

胶囊（药丸）内窥镜小肠检查仪

短腔道探头照片
（红外线内窥镜阴道、直肠、口腔探头）

对阴道（右）和直肠（左）的检查影像

它被患者吞服之后，可对体内器官进行精确拍摄，并将照片传送给医生供诊断用。这种照相机的电池组可以在病人体内工作10个小时，拍摄并传送约万张图片，图片的清晰度可分辨出肠道黏膜上的绒毛。照相机在人体消化道内随消化过程自然运动，直至排出体外。

三、关键技术

1、项目的技术路线、关键技术的先进性论述。

该产品应用了光学成像技术、计算机软件技术、红外线实用技术等先进技术，技术含量高，填补了红外线在医学腔体检查方面的空白。

该仪器在早期识别小肠癌方面会取得良好效果。检查实例如下：

原因不明胃肠道出血检查：

2、项目产品性能

 1)拟研制产品特性：

 A、操作步序无痛无伤害，安全可靠且简便、灵活易行；

 B、多镜头（2-3）、全方位、全小肠段真彩色图清晰微观，减少或避免漏检率，大大提高诊断检出率，对病变部位进行近红外线拍摄照片，根据红外线对温度的敏感特性，依次来判断病理性质

 C、检测过程中患者行动自如，即使重度体虚患者亦可适用

 D、一次性使用，避免交叉感染，无需注入空气

 E、便于教学及临床病例研讨，为教学、科研、提供可靠的资料

 F、提供药丸（胶囊）内窥镜体内定位功能，估测胃排空及小肠通过时间。

2）产品技术参考规格

药丸（胶囊）内窥镜：

尺寸：          26mm(L)×11mm(D)或直径（d）20mm(圆形)

重量：          3.45+0.35g

光学特性：

        单镜可视范围:   视场角125°+15°，最大140°

        2-3镜可视范围:  

        视场角(2-3)*(125°+15°) =180°，最大(2-3)*140°=360°

        最小可视物  小于0.1mm

        有效可视区  30mm

    运作特性：

        采样频率    2祯/秒

        电池类型    2节氧化银电池

        运行时间    6—8小时

数据记录仪：

    记录时长        10小时以上

    重量            305克

    电能供应        6V—8V直流0.5—0.8A

    电池类型        外置，镍金属 6V  7000Mah

    电池包重量      912克

阵列传感器      8片  40mm直径  柔性PCB

应用软件：

    数据输出        JPEJ，AVI，HTML

    数据显示        图像、时间及其它诊断数据

    事件标记        略图注解

    显示频率        1—25祯/秒

3）临床经验用时

检查前肠道准备时间    12小时以上

药丸（胶囊）内窥镜检查时间          6—8小时

吞服药丸（胶囊）内窥镜时间          即时

患者饮水              检查开始后2小时

患者餐食服药丸时间      检查开始后4小时

数据下载时间          2.5—7小时

观看结果及完成报告时间90分钟—3小时

四、创造点

   "红外线腔体影像检查仪"（专利号00230160·1），即肛肠、阴道、口腔、五官影像内窥镜和药丸（胶囊）内窥镜内窥镜小肠检查仪，填补了国内在此领域内的空白。

关于这项技术在短腔道（阴道、直肠、口腔）领域的应用在国内和国外仍然是空白项目。所以，在短腔道领域方面的应用在国际具有领先水平。

 目前这项技术的部分同类产品（药丸摄像机内窥镜小肠检查仪）以色列于2002年底产品投放中国市场，经临床应用已经显示它的优越性，但是，以色列的产品仍有缺陷和不足，它只有单镜头，有30%的漏检率，它只有真彩照片，不能辅助判断病理性质。

 红外线腔体影像检查仪是2000年6月13日申报并获得国家专利的，是目前具有中国自主产权的在国际上具有领先水平的一项技术。药丸摄像机内窥镜肠胃检查仪属红外线腔体影像检查仪的部分内容之一。在权利要求书中已经保护了:1.在药丸里可以在等分点位置安放2-3个摄像机像头，避免单镜头（140度）视野之外的盲区而漏诊，2.利用红外线对温度的敏感性的特点，所拍摄的近红外线属性照片可以判断病变区病理性质。所以本专利技术比以色列的技术更为完善和全面；弥补了以色列产品的不足之处。药丸摄像机肠胃检查仪是电子纤维镜的替代和换代产品。它带来了内窥镜革新的一场大革命！

 五、本专利的临床价值

本专利是红外线腔体影像检查仪，适合人体的所有腔道，和现行的技术相比有两大优：

一、较好的解决了短腔道的影像检查，既：电子影像压舌板，电子影像阴道镜，电子影像肛肠镜。目前，这些产品在国内外、在临床上是空白的。现在市场上有一种电子数码阴道镜，是必须在传统的阴道扩张器的支持下才能完成。是没有从根本上逃脱原始检查办法的一种方法。

二、从根本上解决和革命了深腔道的影像检查，既药丸（胶囊）内窥镜，主要优势是对小肠的检查。现行的技术既电子胃镜、肠镜，只能检查胃和大肠部分，不能检查小肠，并且具有痛苦大的缺点，是一个过度的、需要改进、替代的产品。

目前这项技术以色列于2002年底已经有产品投放中国市场，经临床应用已经显示它的优越性，但是，以色列的产品仍有缺陷和不足，它只有单镜头，有30%的漏检率，它只有真彩照片，没有红外线支持的照片不能辅助判断病理性质。

红外线腔体影像检查仪是在药丸里可以在等分点位置安放2-3个射像头，避免单镜头（140度）视野之外的盲区而漏诊，利用红外线对温度的敏感性的特点，所拍摄的照片可以判断病变区病理性质。

关于这项技术在短腔道（阴道、直肠、口腔）领域的应用在国内和国外仍然是空白项目。所以，在短腔道领域方面我国的技术在国际仍具有领先水平。

红外线腔体影像检查仪是于2000年6月13日申报并获得国家专利的，是目前具有中国自主产权的在国际上具有领先水平的一项技术。药片摄像机内窥镜肠胃检查仪属红外线腔体影像检查仪的技术的部分内容之一。药片摄像机肠胃检查仪是电子纤维镜的替代和换代产品。药片摄像机肠胃检查仪由透镜组、控制芯片、白色光发光二极管、红外线发光二极管、天线与信号发射设备等组成。它被患者吞服之后，可对体内器官进行精确拍摄，并将照片传送给医生供诊断用。摄像机在人体消化道内随消化过程自然运动，直至排出体外。使用药片射像机肠胃检查仪进行检查时，无损伤、无痛苦，可直接显示、存储，为检查人员提供了方便，避免了人为的失误，结果准确，速度快。

本专利技术还在药丸探球里等分点位置安放2-3个射像头，避免单镜头（140度）视野之外的盲区而漏诊，利用红外线对温度的敏感性的特点，所拍摄的照片可以判断病变区病理性质。比以色列的产品更完善，在国际上具有先进性。

  六、展望

任何一项技术都是在不断的发展中完善，药丸内窥镜技术也是如此，尽管药丸内窥镜技术已经在临床上应用并取得好的效果，但是，目前的药丸内窥镜仍然处于低级阶段，处于发展阶段，目前的药丸内窥镜仅为检查使用，智能化的药丸内窥镜，既检查和治疗一体化的和智能机器人技术的配合应用的药丸内窥镜治疗机，科学家们正在积极的研制中，中国科学家（陈少明教授专利技术）首先提出在药丸的特定部位设置像蜗牛的吸盘和蜜蜂的蜂针及蝙蝠的探测器，对病变组织进行探测和吸附固定后进行活体组织检查或进行治疗。日本科学家在进行体外磁场磁力进行遥控控制方面研究已经取得长足性的进展。我们有理由相信，在不远的将来，有3-5的时间，这项技术会得到发展和普及，他会取代现行的光纤维管性的电子内窥胃、肠镜，这是内窥镜的一场大变革，内窥镜的革命已经到来了！

目前这项技术的以色列于2002年底已经有产品投放中国市场，经临床应用已经显示它的优越性，但是，以色列的产品仍有缺陷和不足，它只有单镜头，有30%的漏检率，它只有真彩照片，没有红外线支持的照片不能辅助判断病理性质，也没有智能的检查和治疗系统，中国的专利已经在向智能化研究方面进军！

关于这项技术在短腔道（阴道、直肠、口腔）领域的应用在国内和国外仍然是空白项目。所以，在短腔道领域方面的应用在国际具有领先水平；这项技术将在对慢传输和出口梗阻便秘的检测、研究及应用起到推动作用。

说明书内容

红外线腔体智能检查治疗药丸

所属技术领域

红外线腔体智能检查治疗药丸属于临床、医学研究中使用的一种用于肠胃、肛肠、耳鼻、阴道的检查治疗仪。是电子和纤维镜的替代和换代产品。

技术背景

在临床中常规的一些检查应用的仍然是原始的诊断方法，如对口腔扁桃体的检查，对肛门直肠的检查，对妇女阴道的检查，对耳鼻腔的检查仍应用的是压舌板、筒状物、扩张器等

目前临床广泛应用的纤维和电子胃肠镜属于推进时式检查内窥镜，对人体检查治疗有创伤。部分患者恐惧检查，部分不接受检查造成漏诊。推进式纤维和电子内窥镜不能进入小肠等医学腔道。

近年来临床中新应用的胶囊内窥镜小肠检查仪仅仅只有检查小肠功能，只有一个镜头，按最大125度视角，检查时125度视角以外造成漏诊可能不可避免。不能检查浅腔道口腔、阴道、肛门直肠，没有注射治疗、活检和判断病理属性功能。

发明内容

针对对当前的纤维和电子胃肠镜属于推进时的检查痛苦大，不能进入小肠等缺陷，以及胶囊内窥镜小肠检查仪不能利用所拍图像图片判别病理属性等缺点而设计红外线腔体智能检查治疗药丸。由探头体（药丸）和装入其内的摄象机镜头组成腔体内检查器探头，摄象机镜头的侧壁圆周上固定有红外线发光二极管。由透镜组、控制芯片、红外线发光二极管、内置天线与信号发射设备、纽扣电池等组成。还有对于发现病理部位时的智能磁性负压吸盘器固定，取用活体的智能磁性组织钳，病变部位智能磁性注射器等。由中心控制器分别与显示屏和办公自动化装置电连接组成体外显示、存储和打印设备。帮助医生、科研人员诊断研究使用。这种照相机的电池组可以在病人体内工作12个小时，拍摄并传送约万张图片，图片的清晰度可分辨出肠道黏膜上的绒毛。摄象机在人体消化道内随消化过程自然运动，直至排出体外。

有益性：使用红外线腔体智能检查治疗药丸进行检查时，无损伤、无痛苦，可以诊断和治疗，可以判别病理属性，可直接显示、存储，为检查人员提供了方便，避免了人为的失误，结果准确，速度快。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1：是红外线腔体智能检查治疗药丸用于胃、十二指肠、小肠、结肠检查治疗仪示意图。

图2：是红外线腔体智能检测治疗仪用于浅腔道（口腔、阴道）检查仪示意图。

图3：是红外线腔体智能检测治疗仪用于中深腔道（直肠、食道、乙状结肠）检查仪示意图

图4：是红外线腔体智能检查治疗药丸对病变部位智能磁性负压吸盘器固定示意图。

图5：是红外线腔体智能检查治疗药丸吸盘对病变部位固定后活体组织取样器示意图。

图6：是红外线腔体智能检查治疗药丸吸盘对病变部位固定后注射药物治疗注射器示意图。

图7：是红外线腔体智能检查治疗药丸治疗活检舱舱体门示意图。

图8：是红外线腔体智能检查治疗药丸体外接收器和医生工作站示意图。

图9：是红外线腔体智能检查治疗药丸体外夹克式穿着接收器示意图。在图1：1是红外线腔体智能检查治疗药丸示意图，2.是红外线腔体智能检查治疗药丸内微型摄像系统示意图，3. 是相互连接集成电线联结示意图，4.是红外线发光管示意图，5.是白炽色发光管示意图，7.中心控制集成板，8.是纽扣电池，9.发射内置天线，10.治疗活检舱，11.磁控开关，14.固定于病变部位智能吸盘器，12. 智能活检钳，13. 智能治疗活检舱舱体门，15.智能注射器。

图8：16. 夹克式穿着接收器，17.移动数据盘。

图9：18.体外接收器， 19.工作站器械台，20.计算机，21.显示器，22.键盘，23.图片打印机。

具体实施方式（深腔道）一

以是红外线腔体智能检查治疗药丸检查胃肠为例，患者经过胃肠道清洁准备后，第一步穿上体外接收器夹克（18），吞服前拿开磁性开关座（16），药丸内电源开关接通，立即用水送吞服红外线腔体智能检查治疗药丸。药丸快速通过食道进入胃肠。通过显示器监视查看胃肠内的情况，如果发现息肉肿块等病变，通过体外磁性磁力控制(1)驻停和治疗活检舱舱体（10）贴近，遥控打开治疗活检舱舱体门（13），控制吸盘固定于病变组织上，根据具体情况选择活体组织钳咬去病理组织或同时予以药物通过注射器注射药物于病变处。随后关闭治疗活检舱舱体门（10）。继续检查其它腔体直至完成整个胃肠检测。完成后取下夹克式穿着接收器（17）上的移动数据盘（18），下载到计算机进行分析诊断和数据分类存储。利用红外线对温度敏感特性，可以辅助判断急性慢性炎症或良性、恶性肿瘤。以此计算机自动判断提示病理的属性。

具体实施方式（浅腔道）二

以是红外线腔体智能检查治疗仪检查口腔为例，患者经过口腔清洁准备后，第一步口含红外线腔体智能检查治疗仪头。由于适用性反映舌床自然下降。通过摄像头可以清晰检查口腔内扁挑体和咽喉部情况。完成后检查后下载到计算机自动进行分析诊断病理的属性。