[发明专利]用于消化道的电子胶囊及药物输送方法

说明书

一种用于消化道的电子胶囊，包括外壳以及顺序设置在外壳内的施药单向阀、第一永磁体、储药囊、薄圆柱片、电磁线圈、第二永磁体、位置跟踪与驱动控制模块。基于上述电子胶囊的药物输送方法是，采用三轴地磁场检测原理和四元数旋转理论以及交变磁矢量传感原理，结合姿态角检测，由体外射频收发器无线接收电子胶囊发送的磁矢量信号和姿态角信号，通过数据处理平台实时求解，实现电子胶囊的位置跟踪；待电子胶囊达到目标区域，通过射频信号触发施药单向阀将药物释放。本发明实现了施药的可靠性、快速性、药物释放剂量和速度的可控性，且实现了多次药物释放动作。

技术领域

本发明涉及医疗用品，尤其涉及一种用于消化道的电子胶囊及药物输送方法。

背景技术

随着我国老龄人口以每年新增约1000多万的数量增长，人口老龄化问题日益突出。老年人疾病多以慢性病为主，其中胃肠道类疾病是其中表现较为突出的一种。此外，现代生活节奏的加快及生活压力的增加，使慢性消化道疾病的发病率逐年提高。

目前的胃肠道类慢性疾病大多需要服用药物来进行长期治疗，由于口服药物难以直接到达病灶部位或到达病灶剂量过小，从而导致口服药物疗法不佳或者失效。因此，若能在炎症、创面、病灶处直接高效地进行靶向给药治疗，既可增强药物的吸收实现高效治疗，并能减小药物的副作用。

A.Nisar等人，F.N.Pirmoradi等人研究了基于MEMS技术的微型泵，将其应用于药物释放装置，包括：储药仓、微型泵、阀、管路、流量传感器、微控制器及相应的信号处理电路等。微型泵作为药物释放的动力源，可以精确控制药物释放的剂量，但结构复杂，需要占用较大空间，消耗功耗较大。S.Murad等人利用形状记忆合金在一定条件下逆加工过程自动恢复本来形状的特性，实现药物释放。该方案不能实现多次重复释放，且释放剂量无法控制。R.Groening等人提出了利用气体反应产生的气压作为动力，推动活塞，完成喷药的动作。喷药动作采用高频信号触发，在胶囊内产生感应电流，激发气体反应室的气体开始反应。该方法可实现多次重复药物释放，但触发后等待的时间较长，需要长达数小时。

目前的消化道定点药物释放系统，具有如下不足之处：驱动装置构造复杂，可靠性不足；药物的释放速度低，释药剂量不可控，无法适应各段消化道的释药要求；触发时间较长，可能导致施药装置错过目标区域；只能完成单次施药动作。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种用于消化道内、施药剂量和施药速度可控的电子胶囊及药物输送方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于消化道的电子胶囊，包括外壳以及顺序设置在外壳内的施药单向阀、第一永磁体、储药囊、薄圆柱片、电磁线圈、第二永磁体、位置跟踪与驱动控制模块；其中，第一永磁体设有轴向通孔，该通孔的前后分别与单向阀、储药囊连通。

所述第一永磁体和第二永磁体均为沿轴向磁化的圆柱永磁体，并按磁极相反布置，形成梯度磁场。

所述电磁线圈为可动式电磁线圈，电磁线圈的激磁信号由位置跟踪与驱动控制模块提供。当在电磁线圈中通以设定方向的电流，即可使第一永磁体吸引电磁线圈而第二永磁体排斥电磁线圈，从而避免了电磁线圈运动行程较大时驱动力随行程增加导致的迅速衰减，实现了大剂量药物的释放。

所述位置跟踪与驱动控制模块包括交变磁信号传感器、可编程放大及滤波电路、均方根拾取电路、采样及AD转换电路、姿态角检测体内电路、信号处理电路、微控制器、体内射频收发器、天线、激磁时间调节电路、激磁强度调节电路、电池及电源管理电路，其中交变磁信号传感器、可编程放大及滤波电路、均方根拾取电路、采样及AD转换电路、微控制器、体内射频收发器和天线按顺序电信号相连，姿态角检测体内电路的输出连接信号处理电路，信号处理电路的输出连接采样及 AD转换电路，激磁时间调节电路和激磁强度调节电路的输入分别连接微控制器；电池及电源管理电路分别与各用电元件电连接。