[發明專利]一種用于空腔結構內部熱成像的探測器及系統裝置

有效

• 申請號: 201510077674.6
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104720752B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 漢斯.格里格森
• 申請（專利權）人: 亞太仿生學有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所44209
• 代理人: 唐飈

技術領域

本發明涉及探測裝置領域，特別涉及一種用于空腔結構內部熱成像的探測器及系統裝置。

背景技術

研究中空結構，如管狀、椎狀、球狀及其他幾何形狀的內外表面的材料特性具有重要的意義。這些中空結構可能是由工程師設計的也可能是自然形成的，可以是生物性材料，也可以是非生物性材料。在以下的描述中，對這類中空結構總的用“管狀結構”給予描述，但管狀結構應該被理解為更寬泛的含義，即涵蓋了所有幾何外形的中空結構。

管狀結構具有多種物理及化學特性，包括了其表面的導熱性。通過熱量測量可以探測管狀結構的破損、缺陷、泄漏及表面溫度改變等，因此研究管狀結構的熱量測量方法具有重要的意義。例如，基于紅外輻射探測原理的熱成像照相機可以被用于探測隔熱性差的構筑物的熱量泄漏，此外，還可用于探測管狀結構的泄漏。但這類測量一般都是從被探測物的外部進行的，因此，當管狀結構被嵌入或埋入其他材料時，從外部探測管狀結構內部的破損、缺陷、泄漏及表面溫度改變等就難以進行了。而在醫療領域，紅外熱成像照相機也通常被用于研究人體表面及皮膚的熱特性。

在工程學領域，由于管狀結構的缺陷或破損往往首先產生于內壁表面，因此通過測量管狀結構內壁表面的熱特性來探測其泄漏、破損及其他類型的缺陷具有重要的意義。此外，探測生物性管狀結構內表面的熱特性及泄露、破損也同樣具有重要意義。例如，人體胃腸道就是一個典型的生物性管狀結構，胃腸道可將營養物質和液體從口腔運送到腸道并使其在腸道內被吸收。食物被吞咽進入食管并被運送到胃，在進入小腸之前，食物在胃內被進一步分解。

而食管和腸道的各種疾病都可能干擾或抑制食管、腸道的正常機械功能，并可能引發不同的癥狀。在最常見的胃腸疾病中，有一些被稱作“功能性疾病”且致病原因尚不明確。因此，這類疾病無法通過常規的診斷工具如記錄壓力和醫療成像技術等來進行診斷。

由于管狀結構通常被用于輸送冷的或熱的流體，一般帶有隔熱材料來盡量減少進入管道內的熱能或減緩熱能從管道散失。然而，管狀結構在被制造的過程中或長期使用后，可能會產生損傷，例如鐵質管道或受到持續性的緩慢腐蝕。在管狀結構內的液體真正發生泄漏之前，可以通過測量管狀結構表面的熱量變化來發現其缺損部位。但實際使用中的管狀結構，很多都難以從外部來進行熱量變化檢測，因此，開發一種可以從管道內部來進行熱量變化檢測的解決方案是非常必要的。

物理特性包括熱特性，對于生物性管狀結構也同樣非常重要。人體胃腸道是6—10米長的管狀結構，其溫度會基于幾個原因而發生局部變化。例如食道內表面的溫度會根據冷熱程度而發生顯著變化。而炎癥過程及癌癥也會導致組織的局部溫度上升。伴有胃腸道癥狀的患者通常都需要接受胃腸功能檢測。這些檢測通常都需要由專業技術人員或護士在胃腸動力實驗室進行操作。大多數有消化內科的大型醫院都配備有胃腸動力實驗室。目前，應用最為廣泛的食道檢測技術是高分辨率食道壓力測量（HRM）， pH值記錄以及內窺鏡檢查。

一些中國的實用新型專利（CN201929931, CN201912043, CN201912041, CN201905858）及其它一些密切相關的中國實用新型專利描述了一種醫用膠囊內鏡系統，其膠囊型裝置可以進入到人體的小腸來進行檢測。膠囊內鏡系統具有紅外掃描功能，可以通過一個接收鏡頭來探測來自消化道的紅外輻射。該系統的局限性在于，其僅包含的紅外傳感器數量非常有限（僅在膠囊裝置的兩端設置了兩個單向或雙向的紅外傳感器），而其膠囊裝置在消化道內的方向是無法控制的。此外，當膠囊裝置通過消化道內的某些部位時（如食道）速度過快，從而使得記錄數據沒有意義。

近年來，隨著刺激檢測技術被開發出來。這些刺激檢測技術的原理包括：通過球囊擴張來對內臟器官施加機械刺激；抑或通過酸液注入及其他方法來對內臟器官施加刺激。為簡化起見，在本發明申請書以下的描述中均采用“球囊擴張”這一術語。用于擴張的球囊可用多種不同的材料制成并且具有確定的尺寸或者是可拉伸的。然而，運用刺激檢測技術繼續開發新的特別是區別于壓力記錄、內窺鏡和磁共振等傳統檢測方法的技術仍然是非常必要的。

基于上述考慮，開發能獲得更好和更詳細的管狀結構或生物性管狀結構的數據/信息并可用于臨床診斷的新型裝置、系統和方法將有非常重要的意義。

發明內容