一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊及其控制系统的制作方法

1.本发明涉及医疗设备领域，特别涉及基于位置识别的食道细胞采集胶囊。


背景技术：

2.在进行患者食道检测的过程中，需要对患者伤患处的食道细胞进行检测，在对患者伤患处的食道细胞进行采集的过程中，通常使用胶囊对采集网进行释放，在采集的过程中存在着无法对指定伤患处的位置进行采集的问题，同时在采集的过程中，采集网拉出会对伤患处上方的细胞进行采集，这样导致细胞采集不准确，为解决这一问题，本发明提出了一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊及其控制系统。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊及其控制系统，能够有效解决背景技术中的问题：在对患者伤患处的食道细胞进行采集的过程中，通常使用胶囊对采集网进行释放，在采集的过程中存在着无法对指定伤患处的位置进行采集的问题，同时在采集的过程中，采集网拉出会对伤患处上方的细胞进行采集，这样导致细胞采集不准确。本发明的具体技术方案如下：一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，包括消化底盖、上展开套、控制器和上套，所述消化底盖与聚合后的上展开套底部套接，所述消化底盖的内部储存有采集网，所述采集网的中部安装有二号拉绳，所述二号拉绳的上端穿过上套，所述上套的上端与控制器连接，所述控制器的内部设置有一号拉绳，所述一号拉绳的底端与上套连接，所述控制器的内部有放绳组件，所述放绳组件用于释放指定准确长度的一号拉绳和二号拉绳。
4.本发明进一步的改进在于，所述上展开套的底部安装有弹性展开绳，所述弹性展开绳展开后的大小与食道内径适配。
5.本发明进一步的改进在于，所述消化底盖的上端固定安装有消化紧固套，所述消化底盖和消化紧固套均为食品级材料制造。
6.本发明进一步的改进在于，所述上套的表面安装有标记板，所述控制器运行控制系统。
7.一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统，所述控制系统包括采集模块、距离计算模块、神经网络构建模块和长度控制模块，所述采集模块用于采集吞咽过程中的口腔、食道和吞咽动作数据，所述神经网络构建模块用于根据采集的口腔、食道和吞咽动作数据的输入量构建和训练输出为伤患处位置的神经网络模型，所述距离计算模块用于将采集患者的口腔、食道和吞咽动作数据输入神经网络模型，输出伤患处位置，根据伤患处位置和患者嘴部位置计算嘴部至伤患处的距离，所述长度控制模块用于控制一号拉绳和二号拉绳的长度。
8.本发明进一步的改进在于，所述采集模块包括口腔数据采集单元、食道数据采集单元和吞咽数据采集单元，所述口腔数据采集单元用于采集吞咽过程中的口腔数据，所述
口腔数据包括口腔张开幅度数据和口腔咀嚼频率数据，张开幅度的计算方式为口腔咀嚼过程中嘴唇中部的张开距离与口腔长度的比值kz，口腔咀嚼频率数据的计算方式为记录口腔咀嚼的咀嚼频率f，所述食道数据采集单元用于采集食道长度ls和食道内径数据lr，所述吞咽数据采集单元用于采集吞咽习惯数据，所述吞咽习惯数据包括吞咽物平均颗粒大小数据sk。
9.本发明进一步的改进在于，所述神经网络构建模块中包括神经网络构建策略，所述神经网络构建策略包括以下具体步骤：获取至少一百个病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离采集构建输入为口腔数据、食道数据、吞咽数据，输出为嘴部至伤患处的距离的参数模型方程，将病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离分为作为70%的距离系数训练集和30%的距离系数测试集；对参数模型方程进行参数训练构建回归模型网络，将70%的距离系数训练集输入回归模型网络进行训练，以得到初始回归模型；利用30%的距离系数测试集对初始回归模型进行测试，输出满足预设嘴部至伤患处的距离准确度的最优初始回归模型作为回归预测模型。
10.本发明进一步的改进在于，所述参数模型方程的具体形式为：；其中m为设定的距离标准值，为张开幅度占比系数，为口腔咀嚼频率占比系数，为食道长度占比系数，为食道内径占比系数，为吞咽物平均颗粒占比系数，为设定的张开幅度安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的咀嚼频率安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的食道长度安全范围值，为食道长度安全范围值中最接近的值，为设定的食道内径安全范围值，为食道内径安全范围值中最接近的值，为设定的吞咽平均颗粒大小安全范围值，为吞咽平均颗粒大小安全范围值中最接近的值，lop为嘴部至伤患处的距离。
11.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：c1、本发明首先构建神经网络模型，对使用者口腔、食道和吞咽数据进行采集，将数据代入事先构建的神经网络模型中，对口腔至伤患处的距离进行估算，代入参数模型方程中计算患者口腔至伤患处的距离，以准确控制拉绳的长度，通过拉绳的释放长度导入长度控制模块中，到达指定长度后经过一段时间消化底盖和消化紧固套被食道中的黏液经过一段时间消化，自动控制胶囊打开对采集网进行释放在指定位置；c2、本发明使用一号拉绳和二号拉绳，一号拉绳与上套上部固定，二号拉绳与采集网连接，这样在消化底盖、上展开套构成的整体分离时，上展开套在弹性展开绳的作用下展开在患处上方，弹性展开绳的侧面与食道内壁接触，采集网在二号拉绳的拉动作用下在患处纵向移动对食道内患处细胞进行采集，然后向上移动与上展开套合为一体，这样上展开
套对采集网进行保护，避免在采集网拉出的过程中采集到伤患处上方的细胞。
附图说明
12.图1为本发明一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的整体示意图。
13.图2为本发明一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的整体展开示意图。
14.图3为本发明一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统的系统结构示意图。
15.图4为本发明一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统的采集模块示意图。
16.图中：1、消化底盖；2、消化紧固套；3、上展开套；4、上套；5、标记板；6、一号拉绳；7、控制器；8、采集网；9、二号拉绳；10、弹性展开绳。
具体实施方式
17.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
18.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
19.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
20.实施例1本实施例使用一号拉绳6和二号拉绳9，一号拉绳6与上套4上部固定，二号拉绳9与采集网8连接，这样在消化底盖1、上展开套3构成的整体分离时，上展开套3在弹性展开绳10的作用下展开在患处上方，弹性展开绳10的侧面与食道内壁接触，采集网8在二号拉绳9的拉动作用下在患处纵向移动对食道内患处细胞进行采集，然后向上移动与上展开套3合为一体，这样上展开套3对采集网8进行保护，避免在采集网8拉出的过程中采集到伤患处上方的细胞，具体方案为，如图1和图2所示，一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，包括消化底盖1、上展开套3、控制器7和上套4，消化底盖1与聚合后的上展开套底部套接，消化底盖1的内部储存有采集网8，采集网8的中部安装有二号拉绳9，二号拉绳9的上端穿过上套4，上套4的上端与控制器7连接，控制器7的内部设置有一号拉绳6，一号拉绳6的底端与上套4连接，控制器7的内部有放绳组件，放绳组件用于释放指定准确长度的一号拉绳6和二号拉绳9。
21.在本实施例中，上展开套3的底部安装有弹性展开绳10，弹性展开绳10的展开后的大小与食道内径适配；这样设置弹性展开绳10的展开后的大小与食道内径适配，是为了张开后上展开套依附在食道上，使采集网容易进入上展开套的内部；在本实施例中，消化底盖1的上端固定安装有消化紧固套2，消化底盖1和消化紧固套2均为食品级材料制造。
22.在本实施例中，上套4的表面安装有标记板5，控制器7运行控制系统。
23.实施例2本实施例首先构建神经网络模型，对使用者口腔、食道和吞咽数据进行采集，将数据代入事先构建的神经网络模型中，对口腔至伤患处的距离进行估算，代入参数模型方程中计算患者口腔至伤患处的距离，以准确控制拉绳的长度，通过拉绳的释放长度导入长度控制模块中，到达指定长度后经过一段时间消化底盖1和消化紧固套2被食道中的黏液经过一段时间消化，自动控制胶囊打开对采集网8进行释放在指定位置，具体方案为，如图1-图4所示，一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，包括消化底盖1、上展开套3、控制器7和上套4，消化底盖1与聚合后的上展开套底部套接，消化底盖1的内部储存有采集网8，采集网8的中部安装有二号拉绳9，二号拉绳9的上端穿过上套4，上套4的上端与控制器7连接，控制器7的内部设置有一号拉绳6，一号拉绳6的底端与上套4连接，控制器7的内部有放绳组件，放绳组件用于释放指定准确长度的一号拉绳6和二号拉绳9。
24.在本实施例中，上展开套3的底部安装有弹性展开绳10，弹性展开绳10的展开后的大小与食道内径适配。
25.在本实施例中，消化底盖1的上端固定安装有消化紧固套2，消化底盖1和消化紧固套2均为食品级材料制造。
26.在本实施例中，上套4的表面安装有标记板5，控制器7运行控制系统。
27.在本实施例中，控制系统包括采集模块、距离计算模块、神经网络构建模块和长度控制模块，采集模块用于采集吞咽过程中的口腔、食道和吞咽动作数据，神经网络构建模块用于根据采集的口腔、食道和吞咽动作数据的输入量构建和训练输出为伤患处位置的神经网络模型，距离计算模块用于将采集患者的口腔、食道和吞咽动作数据输入神经网络模型，输出伤患处位置，根据伤患处位置和患者嘴部位置计算嘴部至伤患处的距离，长度控制模块用于控制一号拉绳6和二号拉绳9的长度。
28.在本实施例中，采集模块包括口腔数据采集单元、食道数据采集单元和吞咽数据采集单元，口腔数据采集单元用于采集吞咽过程中的口腔数据，其中包括口腔张开幅度数据，张开幅度的计算方式为口腔咀嚼过程中嘴唇中部的张开距离与口腔长度的比值kz，口腔咀嚼频率数据的计算方式为口腔咀嚼的咀嚼频率f，食道数据采集单元用于采集食道长度ls和食道内径数据lr，吞咽数据采集单元用于采集吞咽习惯数据，吞咽习惯数据包括吞咽物平均颗粒大小数据sk。
29.这里对口腔数据、食道数据和吞咽数据进行提取，因为口腔数据、食道数据和吞咽数据能够反应病患处的位置；在本实施例中，神经网络构建模块中包括神经网络构建策略，神经网络构建策略包括以下具体步骤：获取至少一百个病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离采集构建输入为口腔数据、食道数据、吞咽数据，输出为嘴部至伤患处的距离的参数模型方程，将病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离分为作为70%的距离系数训练集和30%的距离系数测试集；对参数模型方程进行参数训练构建回归模型网络，将70%的距离系数训练集输入回归模型网络进行训练，以得到初始回归模型；利用30%的距离系数测试集对初始回归模型进行测试，输出满足预设嘴部至伤患处的距离准确度的最优初
始回归模型作为回归预测模型。
30.在本实施例中，参数模型方程的具体形式为：；其中m为设定的距离标准值，为张开幅度占比系数，为口腔咀嚼频率占比系数，为食道长度占比系数，为食道内径占比系数，为吞咽物平均颗粒占比系数，为设定的张开幅度安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的咀嚼频率安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的食道长度安全范围值，为食道长度安全范围值中最接近的值，为设定的食道内径安全范围值，为食道内径安全范围值中最接近的值，为设定的吞咽平均颗粒大小安全范围值，为吞咽平均颗粒大小安全范围值中最接近的值，lop为嘴部至伤患处的距离。
31.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，其特征在于：包括消化底盖、上展开套、控制器和上套，所述消化底盖与聚合后的上展开套底部套接，所述消化底盖的内部储存有采集网，所述采集网的中部安装有二号拉绳，所述二号拉绳的上端穿过上套，所述上套的上端与控制器连接，所述控制器的内部设置有一号拉绳，所述一号拉绳的底端与上套连接，所述控制器的内部有放绳组件，所述放绳组件用于释放指定准确长度的一号拉绳和二号拉绳。2.根据权利要求1所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，其特征在于：所述上展开套的底部安装有弹性展开绳，所述弹性展开绳展开后的大小与食道内径适配。3.根据权利要求2所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，其特征在于：所述消化底盖的上端固定安装有消化紧固套，所述消化底盖和消化紧固套均为食品级材料制造。4.根据权利要求3所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，其特征在于：所述上套的表面安装有标记板，所述控制器运行控制系统。5.一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统，其用于控制如权利要求1-4任一项所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊，其特征在于：所述控制系统包括采集模块、距离计算模块、神经网络构建模块和长度控制模块，所述采集模块用于采集吞咽过程中的口腔、食道和吞咽动作数据，所述神经网络构建模块用于根据采集的口腔、食道和吞咽动作数据的输入量构建和训练输出为伤患处位置的神经网络模型，所述距离计算模块用于将采集患者的口腔、食道和吞咽动作数据输入神经网络模型，输出伤患处位置，根据伤患处位置和患者嘴部位置计算嘴部至伤患处的距离，所述长度控制模块用于控制一号拉绳和二号拉绳的长度。6.根据权利要求5所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统，其特征在于：所述采集模块包括口腔数据采集单元、食道数据采集单元和吞咽数据采集单元，所述口腔数据采集单元用于采集吞咽过程中的口腔数据，所述口腔数据包括口腔张开幅度数据和口腔咀嚼频率数据，张开幅度的计算方式为口腔咀嚼过程中嘴唇中部的张开距离与口腔长度的比值kz，口腔咀嚼频率数据的计算方式为记录口腔咀嚼的咀嚼频率f，所述食道数据采集单元用于采集食道长度ls和食道内径数据lr，所述吞咽数据采集单元用于采集吞咽习惯数据，所述吞咽习惯数据包括吞咽物平均颗粒大小数据sk。7.根据权利要求6所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统，其特征在于：所述神经网络构建模块中包括神经网络构建策略，所述神经网络构建策略包括以下具体步骤：获取至少一百个病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离构建输入为口腔数据、食道数据、吞咽数据，输出为嘴部至伤患处的距离的参数模型方程，将病患的口腔数据、食道数据、吞咽数据和嘴部至伤患处的距离分为作为70%的距离系数训练集和30%的距离系数测试集；对参数模型方程进行参数训练构建回归模型网络，将70%的距离系数训练集输入回归模型网络进行训练，以得到初始回归模型；利用30%的距离系数测试集对初始回归模型进行测试，输出满足预设嘴部至伤患处的距离准确度的最优初始回归模型作为回归预测模型。8.根据权利要求7所述的一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊的控制系统，其特征在于：所述参数模型方程的具体形式为：
；其中m为设定的距离标准值，为张开幅度占比系数，为口腔咀嚼频率占比系数，为食道长度占比系数，为食道内径占比系数，为吞咽物平均颗粒占比系数，为设定的张开幅度安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的咀嚼频率安全范围值，为张开幅度安全范围值中最接近的值，为设定的食道长度安全范围值，为食道长度安全范围值中最接近的值，为设定的食道内径安全范围值，为食道内径安全范围值中最接近的值，为设定的吞咽平均颗粒大小安全范围值，为吞咽平均颗粒大小安全范围值中最接近的值，lop为嘴部至伤患处的距离。

技术总结
本发明公开了一种基于位置识别的食道细胞采集胶囊及其控制系统，首先构建神经网络模型，对使用者口腔、食道和吞咽数据进行采集，将数据代入事先构建的神经网络模型中，对口腔至伤患处的距离进行估算，代入参数模型方程中计算患者口腔至伤患处的距离，以准确控制拉绳的长度，通过拉绳的释放长度导入长度控制模块中，到达指定长度后经过一段时间消化底盖和消化紧固套被食道中的黏液经过一段时间消化，自动控制胶囊打开对采集网进行释放在指定位置，上展开套在弹性展开绳的作用下展开在患处上方，然后向上移动与上展开套合为一体，这样上展开套对采集网进行保护，避免在采集网拉出的过程中采集到伤患处上方的细胞。过程中采集到伤患处上方的细胞。过程中采集到伤患处上方的细胞。


技术研发人员：蔡惠明 李长流 朱淳 潘洁 胡学山 卢露 倪轲娜 王玉叶 张岩
受保护的技术使用者：南京诺源医疗器械有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/9/9