專利名稱：膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及膠囊內窺鏡，特別是指一種通過檢測磁感應強度采用負反饋機制對膠囊內窺鏡的速度進行實時調整的控制系統。
背景技術：
膠囊式內窺鏡是醫學發展的科技新產品，其日漸被廣泛應用于醫學上各種病癥的臨床診斷，采用無痛無創傷的監測診斷，口服后進入人體胃或腸道中，通過其鏡頭組件近距離拍攝其內部的胃或腸壁狀況，以進行臨床診斷，減輕患者的臨床痛苦。由于膠囊內窺鏡內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窺鏡在體內運行速度進行控制的控制系統。
實用新型內容基于現有技術的不足，本實用新型的主要目的在于提供一種通過檢測磁感應強度對膠囊內窺鏡在體內運行速度進行控制的控制系統，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窺鏡體內運行速度的控制系統，其包括:膠囊內窺鏡，其設有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調制芯片，通過霍爾傳感器實時記錄下膠囊內窺鏡所在位置的磁感應強度，傳輸至射頻調制芯片進行信號發送;·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、射頻解調芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接；當電磁鐵電源控制模塊驅動電磁線圈通電產生電磁場，體內的膠囊內窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內壁，并通過霍爾傳感器記錄膠囊內窺鏡所在位置的磁感應強度，經由射頻調制芯片發送至接收控制模塊的射頻解調芯片，并由射頻解調芯片傳輸至第二微控制器，第二微控制器根據設定要求驅動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調整電磁場的大小，以根據所反饋的磁感應強度的變化來控制膠囊內窺鏡在腸胃內的運動速度。在第二微控制器中，當射頻解調芯片所傳輸的磁感應強度值大于設定磁感應強度值時，則發送減速信號至電磁鐵電源控制模塊，驅動其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當射頻解調芯片所傳輸的磁感應強度值小于設定磁感應強度值時，則發送加速信號至電磁鐵電源控制模塊，驅動其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。優選地，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，當磁感應強度B〈60Gs時，啟動電流饋電輸出為30A，當磁感應強度為60Gs〈B〈80Gs時，啟動電流饋電輸出為20A，當磁感應強度為80Gs〈B〈90Gs時，啟動電流饋電輸出為10A，當磁感應強度為B>100Gs時，電磁鐵電源控制模塊關閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。速度控制裝置根據膠囊內窺鏡的霍爾傳感器所反饋的磁感應強度的變化來調整其在腸胃中的運行速度，使其保持低速運行。與現有技術相比，本實用新型膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統，通過霍爾傳感器記錄并向速度控制裝置反饋磁感應強度值，根據所反饋的磁感應強度值驅動電磁鐵電源控制模塊調整饋電電流的幅度，通過負反饋機制調整電磁吸引力的大小，由此，調整內窺鏡的運行速度，避免了其速度過快導致所攝圖像不清晰，以獲得清晰的圖像或影像，提高了拍攝的質量，進而提高了診斷的準確性和精確度，對其診療具有很大的實踐意義。同時，在操作設備上，采用負反饋機制進行檢測并控制，結合電磁場場強變化特點對內窺鏡運行的影響，通過改變場強強度來實現對內窺鏡速度的調整，設備簡單，操作方便，可靠性強，調整應變靈活。另外，還可通過所反饋的磁感應強度來計算得出膠囊內窺鏡的運行加速度、其所在當前位置以及運行速度等各參數，對醫學診斷具有很大意義。
圖1為本實用新型膠囊內窺鏡的結構示意圖；圖2為本實用新型膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統的控制示意圖；圖3為本實用新型膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統的系統框圖；圖4為本實用新型膠 囊內窺鏡體內運行速度的控制系統的電磁場曲線圖；圖5為本實用新型膠囊內窺鏡的電流控制示意圖；圖6為本實用新型膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統的測距示意圖；圖7為本實用新型膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統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窺鏡的圖像數據中加速度的標示示意圖。
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窺鏡體內運行速度的控制系統，其包括膠囊內窺鏡100和速度控制裝置200，速度控制裝置200通過膠囊內窺鏡100所反饋的磁感應強度值的變化，對其進行負反饋控制，以調整膠囊內窺鏡100在腸胃內的運行速度。其中，所述膠囊內窺鏡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、導磁模塊7,鏡頭3設置于電源5的一端或兩端,光源2裝設于鏡頭3旁，天線4套設于鏡頭3上，主控電路6和電源5分別與各模塊電連接，所述導磁模塊7套設于電源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與射頻調制芯片63電連接，其中，所述霍爾傳感器61設于導磁模塊7的一側，并貼附于電源5上，用于采集膠囊內窺鏡在腸胃中的當前磁感應強度并傳輸至第一微處理器60 ;所述第一微處理器60將磁感應強度值附于視頻傳感器62所采集的圖像數據上，傳輸至射頻調制芯片63，經射頻調制芯片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，并通過天線發送至圖像處理模塊進行記錄并分析。[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，射頻解調芯片201b與圖像處理模塊201d電連接，其中，射頻解調芯片201b接收膠囊內窺鏡100所反饋的磁感應強度，對其進行解調后傳輸至圖像處理模塊201d,所述圖像數據發送至第二微控制器201a，經第二微控制器201a對圖像數據進行解析，提取出圖像數據中的磁感應強度值，第二微控制器201a根據磁感應強度值的變化值控制電磁鐵電源控制模塊201c對其輸出電流進行實時調整，實現電磁線圈的磁場大小調整，以改變磁場對膠囊內窺鏡100的磁場吸引力，進而改變膠囊內窺鏡在腸胃中的運行速度。膠囊內窺鏡在體液中，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強度成正比例關系，因此，磁感應強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產生磁場，對含有導磁模塊的膠囊內窺鏡產生吸引力，進而控制膠囊在人體內的行進路線和位置。當電磁線圈吸引膠囊內窺鏡靠近時，距離越遠，磁力增加越慢；距離越近，磁力增加越快。因此，當電磁線圈通電啟動時，吸引膠囊內窺鏡的時候，由于膠囊內窺鏡距離磁鐵越來越近，電磁吸引力隨曲線急劇增大，導致加速度越來越大，膠囊運行速度也急劇增大，由于膠囊內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行控制，以獲得清晰的圖像數據。由于，磁感應強度正比于電磁鐵饋電電流的幅度，控制電磁鐵的電流，即可控制膠囊內窺鏡的瞬時加速度。參照圖3所示，從以上電磁線圈磁感應強度分布曲線可以看出，磁感應強度距離
不是均勻分布的，其計算公式為
權利要求1.膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統，其特征在于包括: 膠囊內窺鏡，其設有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調制芯片，通過霍爾傳感器實時記錄下膠囊內窺鏡所在位置的磁感應強度，傳輸至射頻調制芯片進行信號發送； 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、射頻解調芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接； 當電磁鐵電源控制模塊驅動電磁線圈通電產生電磁場，體內的膠囊內窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內壁，并通過霍爾傳感器記錄膠囊內窺鏡所在位置的磁感應強度，經由射頻調制芯片發送至接收控制模塊的射頻解調芯片，并由射頻解調芯片傳輸至第二微控制器，第二微控制器根據設定要求驅動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調整電磁場的大小，以根據所反饋的磁感應強度的變化來控制膠囊內窺鏡在腸胃內的運動速度。
2.根據權利要求1所述的膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統，其特征在于包括:在第二微控制器中，當射頻解調芯片所傳輸的磁感應強度值大于設定磁感應強度值時，則發送減速信號至電磁鐵電源控制模塊，驅動其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當射頻解調芯片所傳輸的磁感應強度值小于設定磁感應強度值時，則發送加速信號至電磁鐵電源控制模塊，驅動其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。
3.根據權利要求2所述的膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統，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，當磁感應強度B<60Gs時，啟動電 流饋電輸出為30A，當磁感應強度為60Gs〈B〈80Gs時，啟動電流饋電輸出為20A，當磁感應強度為80Gs〈B〈90Gs時，啟動電流饋電輸出為10A，當磁感應強度為B>100Gs時，電磁鐵電源控制模塊關閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統，其特征在于:所述磁感應強度值嵌入圖像數據中，以圖像數據中的填色像素格作為標記，與圖像數據一并發送至接收控制模塊。
專利摘要膠囊內窺鏡體內運行速度的控制系統包括膠囊內窺鏡，設有第一微處理器和與之電連接的霍爾傳感器、射頻調制芯片，通過霍爾傳感器記錄下其在體內運行時的磁感應強度值，傳輸至射頻調制芯片進行信號發送；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、射頻解調芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接；當通電產生電磁場，體內的膠囊內窺鏡逐漸靠近腸胃內壁，并將運行磁感應強度值經由射頻調制芯片發送至射頻解調芯片，第二微控制器驅動電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調整電磁場的大小，以根據所反饋的磁感應強度值的變化來控制膠囊內窺鏡在腸胃內的運動速度。
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 優先權日2013年4月10日
發明者李奕, 孫平, 章偉 申請人:深圳市資福技術有限公司