專利名稱:膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及膠囊內(nèi)窺鏡,特別是指一種通過檢測磁感應(yīng)強(qiáng)度采用負(fù)反饋機(jī)制對膠囊內(nèi)窺鏡的速度進(jìn)行實時調(diào)整的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
膠囊式內(nèi)窺鏡是醫(yī)學(xué)發(fā)展的科技新產(chǎn)品,其日漸被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上各種病癥的臨床診斷,采用無痛無創(chuàng)傷的監(jiān)測診斷,口服后進(jìn)入人體胃或腸道中,通過其鏡頭組件近距離拍攝其內(nèi)部的胃或腸壁狀況,以進(jìn)行臨床診斷,減輕患者的臨床痛苦。由于膠囊內(nèi)窺鏡內(nèi)部的視頻傳感器單張圖片的采集時間約為30ms,單張圖片的采集時間過長,如果膠囊在體內(nèi)運行速度過快,極易造成采集下來的圖片模糊不清的情況,因此有效控制膠囊運行速度變得有意義。因此,有必要提供可對膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)運行速度進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容基于現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型的主要目的在于提供一種通過檢測磁感應(yīng)強(qiáng)度對膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)運行速度進(jìn)行控制的控制系統(tǒng),以控制其在腸胃中保持勻速運行,獲得清晰的圖像。本實用新型提供了膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其包括:膠囊內(nèi)窺鏡,其設(shè)有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片,通過霍爾傳感器實時記錄下膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號發(fā)送;·速度控制裝置,置于體外,包括電性連接的接收控制模塊和電磁線圈;其中,接收控制模塊包括第二微控制器和與之電連接的電磁鐵電源控制模塊、射頻解調(diào)芯片,電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接;當(dāng)電磁鐵電源控制模塊驅(qū)動電磁線圈通電產(chǎn)生電磁場,體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內(nèi)壁,并通過霍爾傳感器記錄膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片,并由射頻解調(diào)芯片傳輸至第二微控制器,第二微控制器根據(jù)設(shè)定要求驅(qū)動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場的大小,以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運動速度。在第二微控制器中,當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時,則發(fā)送減速信號至電磁鐵電源控制模塊,驅(qū)動其降低電流輸出,以降低電磁線圈的電磁力;反之,當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時,則發(fā)送加速信號至電磁鐵電源控制模塊,驅(qū)動其提高電流,以提高電磁線圈的電磁力。優(yōu)選地,所述電磁鐵電源控制模塊的電流饋電檔位分為4檔:0A、10A、20A和30A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B〈60Gs時,啟動電流饋電輸出為30A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時,啟動電流饋電輸出為20A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時,啟動電流饋電輸出為10A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時,電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出,電流饋電輸出為0A。速度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡的霍爾傳感器所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來調(diào)整其在腸胃中的運行速度,使其保持低速運行。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),通過霍爾傳感器記錄并向速度控制裝置反饋磁感應(yīng)強(qiáng)度值,根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值驅(qū)動電磁鐵電源控制模塊調(diào)整饋電電流的幅度,通過負(fù)反饋機(jī)制調(diào)整電磁吸引力的大小,由此,調(diào)整內(nèi)窺鏡的運行速度,避免了其速度過快導(dǎo)致所攝圖像不清晰,以獲得清晰的圖像或影像,提高了拍攝的質(zhì)量,進(jìn)而提高了診斷的準(zhǔn)確性和精確度,對其診療具有很大的實踐意義。同時,在操作設(shè)備上,采用負(fù)反饋機(jī)制進(jìn)行檢測并控制,結(jié)合電磁場場強(qiáng)變化特點對內(nèi)窺鏡運行的影響,通過改變場強(qiáng)強(qiáng)度來實現(xiàn)對內(nèi)窺鏡速度的調(diào)整,設(shè)備簡單,操作方便,可靠性強(qiáng),調(diào)整應(yīng)變靈活。另外,還可通過所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度來計算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運行加速度、其所在當(dāng)前位置以及運行速度等各參數(shù),對醫(yī)學(xué)診斷具有很大意義。
圖1為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的控制示意圖;圖3為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖;圖4為本實用新型膠 囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的電磁場曲線圖;圖5為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡的電流控制示意圖;圖6為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的測距示意圖;圖7為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)的電磁鐵電源控制模塊的原理不意圖;圖8為本實用新型膠囊內(nèi)窺鏡的圖像數(shù)據(jù)中加速度的標(biāo)示示意圖。
具體實施方式
參照圖1和圖2所示,本實用新型提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其包括膠囊內(nèi)窺鏡100和速度控制裝置200,速度控制裝置200通過膠囊內(nèi)窺鏡100所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化,對其進(jìn)行負(fù)反饋控制,以調(diào)整膠囊內(nèi)窺鏡100在腸胃內(nèi)的運行速度。其中,所述膠囊內(nèi)窺鏡100包括膠囊殼體I以及封裝于其中的光源2、鏡頭3、天線
4、電源5、主控電路6、導(dǎo)磁模塊7,鏡頭3設(shè)置于電源5的一端或兩端,光源2裝設(shè)于鏡頭3旁,天線4套設(shè)于鏡頭3上,主控電路6和電源5分別與各模塊電連接,所述導(dǎo)磁模塊7套設(shè)于電源5外周,起配重并受磁力吸引牽引作用。所述主控電路6上設(shè)有第一微處理器60和與之電連接的霍爾傳感器61和視頻傳感器62,所述視頻傳感器62與射頻調(diào)制芯片63電連接,其中,所述霍爾傳感器61設(shè)于導(dǎo)磁模塊7的一側(cè),并貼附于電源5上,用于采集膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的當(dāng)前磁感應(yīng)強(qiáng)度并傳輸至第一微處理器60 ;所述第一微處理器60將磁感應(yīng)強(qiáng)度值附于視頻傳感器62所采集的圖像數(shù)據(jù)上,傳輸至射頻調(diào)制芯片63,經(jīng)射頻調(diào)制芯片63反饋至速度控制裝置200,所述視頻傳感器62用于拍攝腸胃壁的圖像,并通過天線發(fā)送至圖像處理模塊進(jìn)行記錄并分析。[0025]所述速度控制裝置200包括電連接的接收控制模塊201和電磁線圈202,其中,接收控制模塊201包括第二微控制器201a以及與之電連接的電磁鐵電源控制模塊201c和圖像處理模塊201d,射頻解調(diào)芯片201b與圖像處理模塊201d電連接,其中,射頻解調(diào)芯片201b接收膠囊內(nèi)窺鏡100所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度,對其進(jìn)行解調(diào)后傳輸至圖像處理模塊201d,所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至第二微控制器201a,經(jīng)第二微控制器201a對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,提取出圖像數(shù)據(jù)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度值,第二微控制器201a根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化值控制電磁鐵電源控制模塊201c對其輸出電流進(jìn)行實時調(diào)整,實現(xiàn)電磁線圈的磁場大小調(diào)整,以改變磁場對膠囊內(nèi)窺鏡100的磁場吸引力,進(jìn)而改變膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的運行速度。膠囊內(nèi)窺鏡在體液中,受浮力、重力和電磁吸引力的合力作用,其浮力和重力為穩(wěn)定值,因此,電磁吸引力決定其合力大小和方向,而電磁吸引力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例關(guān)系,因此,磁感應(yīng)強(qiáng)度決定膠囊運行加速度的大小和方向。電磁線圈在通電狀態(tài)產(chǎn)生磁場,對含有導(dǎo)磁模塊的膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)生吸引力,進(jìn)而控制膠囊在人體內(nèi)的行進(jìn)路線和位置。當(dāng)電磁線圈吸引膠囊內(nèi)窺鏡靠近時,距離越遠(yuǎn),磁力增加越慢;距離越近,磁力增加越快。因此,當(dāng)電磁線圈通電啟動時,吸引膠囊內(nèi)窺鏡的時候,由于膠囊內(nèi)窺鏡距離磁鐵越來越近,電磁吸引力隨曲線急劇增大,導(dǎo)致加速度越來越大,膠囊運行速度也急劇增大,由于膠囊內(nèi)窺鏡圖像采集速度的限制,膠囊運行速度過快,對于采集到清晰圖像是非常不利的,因此需要對其加速度進(jìn)行控制,以獲得清晰的圖像數(shù)據(jù)。由于,磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于電磁鐵饋電電流的幅度,控制電磁鐵的電流,即可控制膠囊內(nèi)窺鏡的瞬時加速度。參照圖3所示,從以上電磁線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線可以看出,磁感應(yīng)強(qiáng)度距離
不是均勻分布的,其計算公式為
權(quán)利要求1.膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其特征在于包括: 膠囊內(nèi)窺鏡,其設(shè)有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片,通過霍爾傳感器實時記錄下膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號發(fā)送; 速度控制裝置,置于體外,包括電性連接的接收控制模塊和電磁線圈; 其中,接收控制模塊包括第二微控制器和與之電連接的電磁鐵電源控制模塊、射頻解調(diào)芯片,電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接; 當(dāng)電磁鐵電源控制模塊驅(qū)動電磁線圈通電產(chǎn)生電磁場,體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內(nèi)壁,并通過霍爾傳感器記錄膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片,并由射頻解調(diào)芯片傳輸至第二微控制器,第二微控制器根據(jù)設(shè)定要求驅(qū)動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場的大小,以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運動速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其特征在于包括:在第二微控制器中,當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時,則發(fā)送減速信號至電磁鐵電源控制模塊,驅(qū)動其降低電流輸出,以降低電磁線圈的電磁力;反之,當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時,則發(fā)送加速信號至電磁鐵電源控制模塊,驅(qū)動其提高電流,以提高電磁線圈的電磁力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其特征在于包括:所述電磁鐵電源控制模塊的電流饋電檔位分為4檔:0A、10A、20A和30A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B<60Gs時,啟動電 流饋電輸出為30A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時,啟動電流饋電輸出為20A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時,啟動電流饋電輸出為10A,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時,電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出,電流饋電輸出為0A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng),其特征在于:所述磁感應(yīng)強(qiáng)度值嵌入圖像數(shù)據(jù)中,以圖像數(shù)據(jù)中的填色像素格作為標(biāo)記,與圖像數(shù)據(jù)一并發(fā)送至接收控制模塊。
專利摘要膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運行速度的控制系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡,設(shè)有第一微處理器和與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片,通過霍爾傳感器記錄下其在體內(nèi)運行時的磁感應(yīng)強(qiáng)度值,傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號發(fā)送;速度控制裝置,置于體外,包括電性連接的接收控制模塊和電磁線圈;接收控制模塊包括第二微控制器和電磁鐵電源控制模塊、射頻解調(diào)芯片,電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接;當(dāng)通電產(chǎn)生電磁場,體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡逐漸靠近腸胃內(nèi)壁,并將運行磁感應(yīng)強(qiáng)度值經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至射頻解調(diào)芯片,第二微控制器驅(qū)動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場的大小,以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運動速度。
文檔編號A61B5/07GK203122347SQ20132017649
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者李奕, 孫平, 章偉 申請人:深圳市資福技術(shù)有限公司