基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，特別涉及一種利用控制永磁體旋轉(zhuǎn)原理的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，屬醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用膠囊內(nèi)窺鏡檢測系統(tǒng)包括膠囊、體外接收器、體外遙控裝置和影像工作站。所述膠囊內(nèi)有超微縮全景照相機，還有無線信號收發(fā)裝置、電子光學(xué)成像部件等。被檢查者吞服膠囊后，膠囊將依次穿過胃、十二指腸、空腸與回腸、結(jié)腸和直腸后排出，其間每一處內(nèi)壁拍攝成像通過無線傳輸?shù)襟w外接收器上。被檢者的活動不會干擾到圖像的獲取與記錄是對體外接收器的基本要求；體外遙控裝置用于向膠囊發(fā)送各種控制命令；影像工作站用于存儲所拍攝的腸道影像并供醫(yī)生診斷分析。
[0003]現(xiàn)有臨床上膠囊內(nèi)窺鏡的膠囊旋轉(zhuǎn)控制裝置主要為被動式，即膠囊在腸道中的運動主要依靠腸道的蠕動前進，最終排出體外，由于體內(nèi)膠囊不能受體外醫(yī)生的主動控制，檢查過程因此存在不能對疑似病癥反復(fù)進行觀察問題，漏檢率較高，因此膠囊的主動控制成為新的研宄方向。有鑒于此，公知的主動式控制膠囊運動包括:⑴電刺激法:通過刺激肌肉收縮的方式推進膠囊行進，但電刺激對腸道的損傷是未知的；⑵手持式外部永磁體控制膠囊在人體食管和胃中的運動，但既有裝置大多不能精確和反復(fù)控制膠囊測特定區(qū)域；⑶利用帶有永磁體的機械手來控制帶有磁殼的膠囊自由運動，但設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，不利于推廣；⑷用亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場主動控制膠囊，但亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的電磁輻射對人體會產(chǎn)生傷害。
[0004]針對采用永磁體控制膠囊內(nèi)窺鏡的專利成果包括:發(fā)明專利《膠囊式內(nèi)窺鏡控制系統(tǒng)》(CN200580027391.5)是一種帶床體構(gòu)架的大型復(fù)雜系統(tǒng)，包括傳感器、無線控制回路、遙控單元等，總體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價高；西門子公司在中國申請專利《膠囊式內(nèi)窺鏡》(CN200780014471.6)需要外置的感應(yīng)線圈為膠囊充電；發(fā)明專利《用于膠囊內(nèi)窺鏡檢測的磁導(dǎo)航式運動控制系統(tǒng)》(CN200910273088)是采用內(nèi)置永磁體、齒輪傳動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)腿等裝置驅(qū)動膠囊，總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；發(fā)明專利《一種用于消化道內(nèi)窺鏡檢查的膠囊機器人及其控制系統(tǒng)》(CN201310133128)包括受檢者支撐部、磁裝配體、磁支撐座以及聯(lián)動軸等構(gòu)件，同樣存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高等不足之處。一種基于磁主動控制法的手持式簡易型膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置成為必需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對【背景技術(shù)】所述不足，提供一種性價比高，特別是可方便操作的基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用以下方案:
[0007]—種基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運動的控制單元；所述控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體，所述旋轉(zhuǎn)永磁體通過傳動軸與控制盒內(nèi)步進電機連接，所述步進電機由單片機控制；所述控制盒上還有顯示步進電機旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及:分別控制步進電機啟動/停止、加速、減速、順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；其特征在于:
[0008]所述旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體；
[0009]旋轉(zhuǎn)永磁體外型尺寸為:50mmX 50mmX 25mm的長方體；
[0010]旋轉(zhuǎn)永磁體通過鋁制夾具固連在所述步進電機輸出軸上；
[0011]所述步進電機的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)可調(diào)，所述旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進電機的旋轉(zhuǎn)速度同步；
[0012]所述膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和磁殼，所述磁殼套緊在商用膠囊內(nèi)窺鏡的外表面，磁殼的外表面有螺旋紋理；所述帶螺旋紋理狀的磁殼是沿膠囊徑向充磁的永磁體。
[0013]如上所述基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)永磁體是但不限于由銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體表面最高磁感應(yīng)強度多4490高斯。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]⑴本裝置通過體外旋轉(zhuǎn)永磁體感應(yīng)體內(nèi)膠囊內(nèi)窺鏡磁殼的方式，實現(xiàn)對膠囊內(nèi)窺鏡的加速、減速、前進或后退控制，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可控性強。
[0016]⑵本裝置制作成本相對較低，與公知的主動式控制永磁體膠囊內(nèi)窺鏡運動設(shè)備相比，性價比更高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例膠囊內(nèi)窺鏡與旋轉(zhuǎn)永磁體同步旋轉(zhuǎn)步路示意圖；
[0019]圖3是本實用新型實施例控制單元組成框圖；
[0020]圖4是本實用新型實施例單片機程序流程圖。
[0021]圖中的標(biāo)記說明:I一控制盒，2—膠囊，3—旋轉(zhuǎn)永磁體，4一LED數(shù)碼管，5—按鈕，8一被檢查腸道。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步說明:
[0023]如附圖1、圖3所示，本實用新型基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊2和體外控制膠囊運動的控制單元，所述膠囊2是表面帶螺旋紋理狀磁殼的商用膠囊內(nèi)窺鏡；所述控制單元包括控制盒I和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體3，所述旋轉(zhuǎn)永磁體3通過傳動軸與控制盒內(nèi)步進電機連接，所述步進電機由單片機控制；所述控制盒上還有顯示步進電機旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管4以及:分別控制步進電機啟動/停止、加速、減速、順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕5。
[0024]本實施例中，旋轉(zhuǎn)永磁體3是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體，膠囊內(nèi)窺鏡外的帶螺旋紋理狀磁殼是沿膠囊2的徑向充磁的永磁體。旋轉(zhuǎn)永磁體3采用銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體3的表面最高磁感應(yīng)強度多4490高斯，旋轉(zhuǎn)永磁體3的外型尺寸為:50mmX50mmX25mm，旋轉(zhuǎn)永磁體3通過銷制夾具固連在所述步進電機輸出軸上。
[0025]優(yōu)選的，當(dāng)旋轉(zhuǎn)永磁體3表面最高磁感應(yīng)強度高于4490高斯時，所述旋轉(zhuǎn)永磁體3的體積還可以做得更小。
[0026]單片機選定型號為AT89C52型，單片機控制步進電機的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)變化，旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進電機的旋轉(zhuǎn)速度同步。
[0027]如圖2所示，旋轉(zhuǎn)永磁體3與膠囊內(nèi)窺鏡外帶螺旋紋理狀磁殼之間的相對運動步路示意圖，根據(jù)磁感應(yīng)原理，當(dāng)位于體外的旋轉(zhuǎn)永磁體3逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，位于腸道8內(nèi)的膠囊2外部磁殼在旋轉(zhuǎn)永磁體3的磁感應(yīng)力作用下，同步的在腸道8內(nèi)順時針方向旋轉(zhuǎn)，反之，當(dāng)位于體外的旋轉(zhuǎn)永磁體3順時針方向旋轉(zhuǎn)時，位于腸道8內(nèi)的膠囊2外部磁殼在旋轉(zhuǎn)永磁體3的磁感應(yīng)力作用下，同步的在腸道8內(nèi)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。通過單片機控制步進電機進行啟動/停止、加速、減速、順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)運動，即可同步的實現(xiàn)膠囊2的相應(yīng)動作。步進電機的旋轉(zhuǎn)方向通過切換驅(qū)動電路方向控制端的高低電平來控制。
[0028]圖4是本實用新型實施例控制單片機(AT89C52)程序流程圖，單片機的程序代碼在Keil上進行調(diào)試，所有硬件電路在制備前均在Proteus上進行了仿真，程序流程步驟說明如下:
[0029]I)啟動開始運行程序；
[0030]2)軟件進行初始化設(shè)置；
[0031]3)設(shè)置定時器O:開啟定時器中斷并設(shè)置定時器初始值；之后啟動定時器O ;
[0032]4)判斷是否有按動啟動鍵，如果是就轉(zhuǎn)到步驟5)，否則轉(zhuǎn)到步驟4);
[0033]5)輸出驅(qū)動脈沖，并獲取速度值，在LED顯示轉(zhuǎn)速。
[0034]本實用新型裝置通過體外旋轉(zhuǎn)永磁體感應(yīng)體內(nèi)膠囊內(nèi)窺鏡磁殼的方式，實現(xiàn)對膠囊內(nèi)窺鏡的加速、減速、前進或后退控制，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可控性強。裝置制作成本相對較低，與公知的主動式控制永磁體膠囊內(nèi)窺鏡運動設(shè)備相比，性價比更高。
[0035]以上僅為本實用新型的實施例，但并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運動的控制單元；所述控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體，所述旋轉(zhuǎn)永磁體通過傳動軸與控制盒內(nèi)步進電機連接，所述步進電機由單片機控制；所述控制盒上還有顯示步進電機旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及:分別控制步進電機啟動/停止、加速、減速、順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；其特征在于: 所述旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體； 旋轉(zhuǎn)永磁體外型尺寸為:50mmX 50mmX 25mm的長方體； 旋轉(zhuǎn)永磁體通過鋁制夾具固連在所述步進電機輸出軸上； 所述步進電機的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)可調(diào)，所述旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進電機的旋轉(zhuǎn)速度同步； 所述膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和磁殼，所述磁殼套緊在商用膠囊內(nèi)窺鏡的外表面，磁殼的外表面有螺旋紋理；所述帶螺旋紋理狀的磁殼是沿膠囊徑向充磁的永磁體。2.如權(quán)利要求1所述基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)永磁體是但不限于由銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體表面最高磁感應(yīng)強度多4490尚斯。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于磁主動控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運動的控制單元；控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的由步進電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)永磁體，步進電機由單片機控制；控制盒上還有顯示步進電機旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及：分別控制步進電機啟動/停止、加速、減速、順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體；步進電機的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒內(nèi)可調(diào)；膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和套在外部的帶螺旋紋理的磁殼，磁殼沿膠囊徑向充磁。旋轉(zhuǎn)永磁體由銣鐵硼材料制作，表面最高磁感應(yīng)強度≥4490高斯。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、可控性強、制作成本相對較低、性價比更高。
【IPC分類】A61B5/07, A61B1/00
【公開號】CN204618172
【申請?zhí)枴緾N201520257781
【發(fā)明人】葉波, 郭琳, 張偉
【申請人】湖北大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月27日