CN113679342A - 一种消化道动力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消化道动力检测装置，包括：壳体,在壳体内部设置有运动状态传感器和微处理器，所述运动状态传感器用于采集消化道的运动状态数据，所述微处理器用于获取所述运动状态传感器采集的运动状态数据。本申请采用的运动状态传感器无需考虑体积问题，只要可采集到消化道运动状态数据即可，减少了患者在检查过程中的不适感，且数据传输量小、传输功耗低。

Description

一种消化道动力检测装置

技术领域

本发明涉及医疗检测器械技术领域，具体涉及一种消化道动力检测装置。

背景技术

随着社会的快速发展和人们生活节奏的加快，消化道疾病数量居高不下，传统的基于可成像内窥镜的消化道检测装置由于视觉元件本身体积的限制，致使检测装置体积不能做的很小，给患者的检查过程带来很大不适；且传输的图像数据传输功耗较高，故亟待提出一种新的消化道检测装置以降低装置体积的同时降低数据传输功耗。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有消化道检测装置体积大、数据传输功耗高的缺陷，从而提供一种消化道动力检测装置。

根据第一方面，本发明实施例公开了一种消化道动力检测装置，包括：壳体；在所述壳体内部设置有运动状态传感器和微处理器，所述运动状态传感器用于采集消化道的运动状态数据，所述微处理器用于获取所述运动状态传感器采集的运动状态数据。

可选地，所述消化道动力检测装置，还包括：无线通信模块，用于将采集到的所述运动状态数据传输给外部终端设备。

可选地，所述消化道动力检测装置，所述壳体的形状为球形。

可选地，所述消化道动力检测装置，所述壳体内部设置有第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和所述第二电路板通过板对板连接线电连接，所述运动状态传感器设置在所述第一电路板上，所述微处理器设置在所述第二电路板上。

可选地，所述的消化道动力检测装置，还包括：电源模块，用于提供电源。

可选地，所述的消化道动力检测装置，还包括：电源管理模块和稳压模块，与所述电源模块连接，用于稳定所述电源模块的输出电压。

可选地，所述的消化道动力检测装置，还包括：开关模块，与所述微处理器连接，用于控制消化道动力检测装置的开/关状态。

可选地，所述的消化道动力检测装置，还包括：状态指示模块，与所述微处理器连接，用于指示消化道动力检测装置的工作状态。

可选地，所述的消化道动力检测装置，所述运动状态传感器包括：姿态传感器，用于检测所述消化道动力检测装置在消化道中的运动加速度、角速度和位置信息。

可选地，所述姿态传感器包括：九轴惯性传感器，所述九轴惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计，其中，所述加速度计用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴加速度；所述陀螺仪用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴角速度；所述磁力计用于采集三轴的磁力数据。

可选地，所述壳体的外表面摩擦度小于预设摩擦度。

可选地，所述壳体采用液体硅胶固化而成。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的消化道动力检测装置，通过在壳体内部设置有用于采集消化道的运动状态数据的运动状态传感器和微处理器，使得可以基于运动状态传感器采集的运动状态数据实现对消化道运动模式的判定，继而根据判定的消化道运动模式用于辅助判定消化道疾病。相较于现有技术中采用的体积较大的成像内窥镜，本申请采用的运动状态传感器无需考虑体积问题，只要可采集到消化道运动状态数据即可，减少了患者在检查过程中的不适感；且相比于现有技术中传输的图像数据，本申请直接采集运动状态数据，数据传输量小、传输功耗低、成本低、一次性使用不需要回收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中消化道动力检测装置的一个具体示例的结构框图；

图2为本发明实施例中消化道动力检测装置的一个具体内部结构示意图；

图3为本发明实施例中消化道动力检测装置的一个具体示例电路板顶层示意图；

图4发明实施例中消化道动力检测装置的一个具体示例电路板底层示意图图；

图5为本发明实施中消化道动力检测装置的一个具体示例电路板侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例公开了一种消化道动力检测装置，可用于胃肠道动力检测以识别消化道不同的运动模式。如图1所示，该消化道动力检测装置，包括：

壳体6，壳体的形状可以是一个球形、或者是椭球形，也可以是一个没有任何棱角或棱角光滑的胶囊形状等，本发明实施例对消化道动力检测装置壳体形状不作限定，只要该消化道动力检测装置运动时不会对人体造成伤害即可，本申请实施例中该壳体的形状为球形，该球形壳体的直径范围可以为11-16mm。

该消化道动力检测装置中的所有模块内置于壳体6中，壳体6对内置模块有固定和保护作用，在该装置进入到消化道中壳体会对消化道的蠕动产生的压迫和胃液的腐蚀起到固定元器件和保护作用。为了保证患者安全，该壳体采用具有生物相容性和生物安全性的材质构成，如可以是用人体硅胶，该人体硅胶是一种双组份加温硫化硅橡胶，可以对整个消化道动力检测装置进行包裹、固定，壳体外部可通过磨具进行塑形、抛光，最终得到一个光滑的球体，该光滑的球体的外表面的摩擦度小于预设摩擦度，该预设摩擦度可根据实际使用需求确定。通过用人体硅胶镀化制作的一层保护壳，由于选用人体硅胶的材料经过了FDA(Food and Drug Administration，食品药品监督管理局)认证，为具有生物相容性的材质，不会对人体带来伤害，保证了使用安全。

在壳体内部设置有运动状态传感器10和微处理器9，所述运动状态传感器10用于采集消化道的运动状态数据，所述微处理器9用于获取所述运动状态传感器采集的运动状态数据。

示例性地，该装置进入消化道中会在消化道的作用下产生运动，通过运动状态传感器10采集到该装置在消化道中随着消化道的运动时的运动状态数据即为消化道的运动状态数据。该运动状态传感器可以是多种类型的运动感知模块集成的传感器，如该运动感知设备可以包括速度感知设备和加速度感知设备以采集到消化道的运动速度和加速度信息以用于判定消化道运动模式，本发明实施例对体现运动状态的参数类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

微处理器9与运动状态传感器10连接，通过对获取到运动状态传感器10采集到的运动状态数据进行识别处理实现对消化道运动模式的判定，也可以将采集到的运动状态数据发送至外部设备，通过外部设备对运动状态数据进行分析处理。本申请实施例中该微处理器可选用型号为NRF52832的低功耗、多协议的处理器，支持的协议可以包括ANT协议、2.4GHz应用和蓝牙5.0中的至少一种，该微处理器可根据接收到的指令控制运动状态传感器处于不同的工作状态。

消化道运动模式的判定方式可以是将采集的运动状态数据与历史运动模式对应的消化道运动状态数据进行比对，当比对结果满足一定匹配条件，则可以确定当前采集到的消化道的运动状态数据对应的消化道运动模式，继而将判定出的当前消化道运动模式与多种消化道疾病对应的运动模式进行比对，当比对结果满足一定匹配条件，则可以辅助确定当前消化道运动模式对应的消化道疾病。

本发明实施例提供的消化道动力检测装置，通过在壳体内部设置有用于采集消化道的运动状态数据的运动状态传感器和微处理器，使得可以基于运动状态传感器采集的运动状态数据实现对消化道运动模式的判定，继而根据判定的消化道运动模式用于辅助判定消化道疾病。相较于现有技术中采用的体积较大的成像内窥镜，本申请采用的运动状态传感器无需考虑体积问题，只要可采集到消化道运动状态数据即可，减少了患者在检查过程中的不适感；且相比于现有技术中传输的图像数据，本申请直接采集运动状态数据，数据传输量小、传输功耗低。

作为本发明一个可选实施方式，该消化道动力检测装置还包括：无线通信模块，用于将采集到的所述运动状态数据传输给外部终端设备。

示例性地，如图3所示，无线通信模块7用于消化道动力检测装置与外界的通信通道，该无线通信模块可以直接与微处理器连接，用于将微处理器中的数据传输到外部设备中；也可以直接与运动状态传感器连接，将运动状态传感器采集的数据直接传输到外部设备；或者是同时与微处理器以及运动状态传感器连接，以实现对二者数据的传输。本申请实施例对该无线通信模块的连接方式不作限定。

无线通信模块7采用的无线传输方式可以为2.4G蓝牙传输，蓝牙版本可以为蓝牙5.0。射频天线可以使用型号为2450AT18A100E陶瓷天线，通过射频天线将运动状态数据发送给外部设备的数据处理模块，同时该射频天线设置为全向型天线，保证了2.4G信号的质量；射频电路连接了陶瓷天线和微处理器，置于两者之间，射频电路使用了针对型号为NRF52832-CIAA的微处理器封装信号的阻抗匹配滤波器，采集的运动状态数据中每组数据大小可以为18Bit，每秒可传输50组，传输的数据总量远远小于内窥镜机器人采集的图像数据量，降低了传输的功耗。本发明实施例对无线通信模块的具体硬件设备和传输方式不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

无线通信模块7可以实时地向外部设备发送采集到的运动状态数据，该外部设备可以为PC端，以便PC端对相应的数据进行显示和处理，也可以为外部移动终端，通过将采集到的运动状态数据发送到外部终端中，使得在外部终端的定制开发的手机App中进行处理、记录、保存等操作，本发明实施例对外部终端的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

作为本发明一个可选实施方式，所述壳体内部设置有第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和所述第二电路板通过板对板连接线电连接，所述运动状态传感器设置在所述第一电路板上，所述微处理器设置在所述第二电路板上。

示例性地，消化道动力检测装置内置的各个电子元器件可以全部设置在对应的电路板中，电路板之间可通过连接线电连接，为了减小消化道动力检测装置的体积，可以控制设置在壳体内部的电路板的数量和/或对壳体内部电路板的数量进行合理布设，如可以沿着球形壳体内表面首尾相连布设。

如图2所示，本申请实施例中壳体内部设置有两个电路板，每一个电路板都有相对的顶层和底层，第一电路板1和第二电路板3底层相对，运动状态传感器10设置在第一电路板1，所述微处理器9设置在第二电路板3上，第一电路板1和第二电路板3之间由板对板连接线2电连接，板对板连接线的两个接线端分别位于第一电路板1的底层和第二电路板3的底层。第一电路板1和第二电路板3可以是PCB(Printed Circuit Board)电路板或者FPC(Flexible Printed Circuit board)电路板，本发明实施例对电路板的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。本申请实施例中该第一电路板1可以是基板成圆形的PCB电路板，基板直径为9mm；第二电路板3可以是基板成圆形的PCB电路板，其基板直径为10mm，本申请实施例中对基板形状和尺寸大小不作限定。

作为本发明一个可选实施方式，该消化道动力检测装置还包括：电源模块，用于提供电源。

示例性地，如图2所示，电源模块5为消化道动力检测装置提供所需的驱动能量，电源模块5可以是微型锂电池或者其他体积小、能量大的电源模块，本发明实施例对电源模块的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。电源模块5的正极对应连接到第一电路板1的正极触点13、负极对应连接到第一电路板1的负极触点15，电源模块5的电极4通过细导线和第一电路板1连接，以实现对第一电路板的供电。

本申请实施例中该电源模块优选为3.7V的圆形软包微型锂电池，容量为40mAh。如图2所示，该微型锂电池设置为相对设置的第一电路板1和第二电路板3之间，由于所有的器件和模块中，微型锂电池的体积最大，将其置于球体的中心位置，可以充分利用球体内部空间，减小整个消化道动力检测装置的体积。该微型锂电池可以支持有线充电和/或无线充电。

作为本发明一个可选实施方式，该消化道动力检测装置还包括：电源管理模块和稳压模块，与所述电源模块连接，用于稳定所述电源模块的输出电压。

示例性地，如图2-图4所示，电源管理模块11用于对电源模块5进行监控和管理，本申请实施例中该电源管理模块可以为型号为SGM2019-3.3的DC-DC电源管理模块，其内部集成了低压差的低功耗的DC线性稳压芯片，采用了SOT-23小型封装，减少了整个检测核装置的体积；稳压模块12为消化道动力检测装置在运行过程中保证稳定安全的电能以供该装置的正常工作，稳压模块12可以是DC线性稳压芯片，将电源模块的输出电压稳定到所需的范围，如可以将微型锂电池输出的3.7V的电压稳压到3.3V以供检测使用。本发明实施例对电压稳定范围不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。同时该电源管理模式可以集成有无线通信模块，或与壳体内部的统一的无线通信模块7连接，当电源模块5在运行过程中处于电量不足的情况下，电源管理模块可以通过无线通信模块向外界发送电量不足的提示信息，以便使用者及时做出应对操作。

作为本发明一个可选实施方式，该消化道动力检测装置还包括：开关模块，与所述微处理器连接，用于控制消化道动力检测装置的开/关状态。

示例性地，如图4所示，开关模块14用于对消化道动力检测装置进行控制，在使用前打开开关，消化道动力检测装置进入工作状态，使用结束后关闭开关，消化道动力检测装置停止运行。该开关模块可以为一微型的按键开关，或者为可由远端控制的遥控开关，当开关模块为按键开关时，壳体材质的韧性应该可以保证通过从壳体外壁按压可以可靠实现按键开关的触发操作。

以开关模块为按键开关为例，当微处理器9采集按键信号，并根据按键状态做出相应的操作。例如，当开关模块14按下后可表征***复位开机，检测装置进入广播模式，等待连接；当开关模块14被长按时间大于预设时长(如两秒)，可表征***进入深度休眠状态。本发明实施例对开关模块不同的操作方式对应的***状态不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

作为本发明一个可选实施方式，该消化道动力检测装置还包括：状态指示模块，与所述微处理器连接，用于指示消化道动力检测装置的工作状态。

示例性地，如图3所示，状态指示模块8可以使用蓝色的贴片LED，置于电路板上朝向壳体的一侧，便于用户观察其状态变化。状态指示模块8用于显示消化道动力检测装置的工作状态，微处理器9可以根据消化道动力检测装置不同的工作状态发出不同的指令，对应状态指示模块做出不同的反应。如当消化道动力检测装置处于关闭状态时，该LED灯可处于熄灭状态；当消化道动力检测装置处于正常工作状态，该LED灯可处于绿色灯常亮状态；当消化道动力检测装置处于低电量状态可进行红灯闪烁预警；当消化道动力检测装置处于故障状态，该LED灯可处于红灯闪烁状态；当消化道动力检测装置处于广播状态、等待连接时，该LED灯表现为闪烁状态；当消化道动力检测装置连接成功，开始数据传输时，LED灯表现由闪烁状态转变为熄灭状态；当消化道动力检测装置复位时，LED灯表现为常亮状态。本发明实施例对状态指示模块的类型和不同状态对应的显示方式不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

作为本发明一个可选实施方式，该运动状态传感器包括：姿态传感器，用于检测所述消化道动力检测装置在消化道中的运动加速度、角速度和位置信息。

示例性地，姿态传感器用于采集消化道动力检测装置随着消化道运动而运动的运动数据，其中运动加速度和角速度用于检测消化道蠕动的快慢，从而用于判定消化道***的运行频率；采集的位置信息用于判断当前消化道动力检测装置所处的位置，并结合运动加速度和角速度可以准确的判断出当前位置的消化道蠕动状态。

作为本发明一个可选实施方式，该姿态传感器包括：九轴惯性传感器，所述九轴惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计，其中，所述加速度计用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴加速度；所述陀螺仪用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴角速度；所述磁力计用于采集三轴的磁力数据，采集三轴的磁力数据可以用于定位消化道动力检测装置在消化道中的位置信息。

本申请实施例中该九轴惯性传感器选取型号为ICM20948的九轴惯性传感器，其内部集成了加速度计、陀螺仪和磁力计，其可以输出三轴的加速度、三轴的角速度和三轴的磁力值。姿态传感器通过板对板连接线和微处理器连接，并通过板对板连接线2上的IIC总线和微处理器进行通信，并以50Hz的采样率采集球型检测装置在消化道中的运动状态数据。其中，三轴的加速度和三轴的角速度用于确定不同病症下消化道的运动模式，三轴的磁力数据用于对检测装置的位置定位。姿态传感器采集到的运动状态数据可以通过无线通信模块被实时的发送到定制开发的手机App端，记录、保存。

作为本发明一个可选实施方式，所述壳体采用液体硅胶固化而成。示例性地，如图2所述消化道动力检测装置的壳体6用液体硅胶对内部装置进行浇筑固化完成，在浇筑的过程中完成对该装置内部结构的固定及保护。

作为本申请一个具体实施方式，结合图2-图5，对本申请实施例中不同的功能模块在第一电路板和第二电路板的设置方式进行说明：

运动状态传感器10和电源管理模块11设置在第一电路板1的顶层，开关模块14设置在第一电路板1的底层；微处理器9、无线通信模块7和状态指示模块8设置在第二电路板3的顶层，晶体振荡器设置在第二电路板的底层,为微处理器9提供必需的时钟信号；电源管理模块分别和正极触点13和负极触点15连接，通过正、负极触点和微型锂电池连接，作用将锂电池的3.7V的电源稳压到3.3V，然后给整个检测装置的其他模块提供电源供应，最大可提供300mA的电流持续输出，可满足***平均4.3mA的电流消耗。电源管理模块和无线通信模块分别置于两块不同的PCB电路板上，避免了电源对无线信号的干扰。

板对板连接线2可以为自主设计的长15mm、最大宽度4mm、厚度0.1mm的不规则形状的排线，线与线的间距为0.35mm，两端的连接部置于PCB电路板的底层，连接了第一电路板1和第二电路板3；电源模块、开关模块和姿态传感器的数据信号通过板对板连接排线由PCB电路板1传输到PCB电路板3。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (12)

1.一种消化道动力检测装置，其特征在于，包括：

壳体；

在所述壳体内部设置有运动状态传感器和微处理器，所述运动状态传感器用于采集消化道的运动状态数据，所述微处理器用于获取所述运动状态传感器采集的运动状态数据。

2.根据权利要求1所述的消化道动力检测装置，其特征在于，还包括：无线通信模块，用于将采集到的所述运动状态数据传输给外部终端设备。

3.根据权利要求1所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述壳体的形状为球形。

4.根据权利要求3所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述壳体内部设置有第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和所述第二电路板通过板对板连接线电连接，所述运动状态传感器设置在所述第一电路板上，所述微处理器设置在所述第二电路板上。

5.根据权利要求1或4所述的消化道动力检测装置，其特征在于，还包括：电源模块，用于提供电源。

6.根据权利要求5所述的消化道动力检测装置，其特征在于，还包括：电源管理模块和稳压模块，与所述电源模块连接，用于稳定所述电源模块的输出电压。

7.根据权利要求1或4所述的消化道动力检测装置，其特征在于，还包括：开关模块，与所述微处理器连接，用于控制消化道动力检测装置的开/关状态。

8.根据权利要求1或4所述的消化道动力检测装置，其特征在于，还包括：状态指示模块，与所述微处理器连接，用于指示消化道动力检测装置的工作状态。

9.根据权利要求1或4所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述运动状态传感器包括：姿态传感器，用于检测所述消化道动力检测装置在消化道中的运动加速度、角速度和位置信息。

10.根据权利要求9所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述姿态传感器包括：九轴惯性传感器，所述九轴惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计，其中，

所述加速度计用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴加速度；

所述陀螺仪用于采集所述消化道动力检测装置在消化道中的三轴角速度；

所述磁力计用于采集三轴的磁力数据。

11.根据权利要求3或4所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述壳体的外表面摩擦度小于预设摩擦度。

12.根据权利要求11所述的消化道动力检测装置，其特征在于，所述壳体采用液体硅胶固化而成。

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