，即完成上述 胶囊定点姿态角后，五自由度机构前两个关节联动，控制磁场发生器W A X为半径绕Z轴转 动，同时第四关节与之同步转动相同角度，如图5所示，可实现胶囊内镜绕Z轴定点转动。所 述的胶囊水平方向移动，即五自由度机构前两个关节联动，控制磁场发生器在水平方向上 的移动，如图5所示，从而带动胶囊内镜在水平方向上的移动。
[0096] 所述胶囊内镜从沉底状态到漂浮状态的自动控制，包含预先构建运动曲线库、实 际起漂实现过程。所述的预先构建运动曲线库，即要根据不同水深，规划如图6所示的磁场 发生器运动曲线，曲线包括S段，首先从初始位置下降Down距离运动到Zs位置;然后从Zs位 置上升到Zf+Up位置;最后下降到Zf位置。曲线的具体规划步骤为:首先根据受力平衡W及 磁场发生器产生磁力与距离的关系确定Zs和Zf-Zw的大小，然后在不同的水深Zw下计算出 Zf,并通过实验规划能够实现起漂的Down和化距离参数，形成了不同水深下的运动曲线库。 所述的实际起漂实现过程，包括两个步骤:1.先通过试探法确定起漂位置Zs的位置，具体方 法是使磁场发生器下降到某个最低点再上升，每次降低最低点位置，逐次试探直至胶囊内 镜发生跳跃，将该最低点位置视为起漂位置Zs;2.采用不同水深的运动曲线去试探，直至找 到匹配曲线，使胶囊内镜从沉底状态运动到漂浮状态。试探次序由最大水深对应的曲线开 始，逐次减小深度，可W保证胶囊不会飞出水面。是否成功由胶囊内镜反馈的图像判断。成 功的结果可W反推判断出大概的水深度。
[0097] 所述的胶囊内镜固定模式动态跳跃运动，包括两部分：1.首先永磁体从初始位置 Zs+Down点到点运动至最低位置Zs ; 2.然后永磁体做复合运动：竖直方向上做Zs点与Zs+ Down点之间的往返运动;水平方向上往任意方向，点到点运动相应距离，须保证时间与竖直 方向运动同步，如此可W实现胶囊内镜的固定模式跳跃运动。
[0098] 所述胶囊内镜自动检查流程，利用前述的几种相对独立的控制方法进行排列组合 和衔接，设置程序自动完成动作序列，实现对全部胃壁的检查。具体包括：1.根据上述胶囊 内镜从沉底状态到漂浮状态的自动控制方法实现胶囊内镜漂浮;2.根据上述胶囊内镜漂浮 状态下的位置姿态控制：自动引导胶囊在水面平移，完成对胃壁上表面的检查。在边缘靠近 侧壁的位置，会调节胶囊姿态，使之检测胃壁侧上部。检查路径是根据一般人的胃体形状预 先设置的；3.翻转磁场发生器磁极，并使胶囊内镜沉底;4.根据上述胶囊内镜沉底状态下的 位置姿态控制：W固定模式跳跃方式完成对胃壁下表面的检查，同样在边缘靠近侧壁的位 置，会调节胶囊姿态，使之检测胃壁侧下部，检查路径是根据一般人的胃体形状预先设置 的;5.根据实际情况，利用上述方法操控胶囊到指定位置进行补拍。
[0099] W上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可W根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可W得到的技术 方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于磁场空间分布变化的胶囊内镜运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 提供永磁体胶囊内镜、磁场发生器、多自由度运动机构和对应的运动控制器； 根据理论建模以及实验获得所述磁场发生器与所述永磁体胶囊内镜的相对位置曲线； 在运行过程中，改变所述磁场发生器的偏转角度，同时根据曲线补偿其竖直、水平位 置，实现所述永磁体胶囊内镜位置不变，姿态角改变； 控制所述磁场发生器绕所述永磁体胶囊内镜所在的竖直轴旋转，实现永磁体胶囊内镜 方向角的旋转； 控制所述磁场发生器姿态不变，保持所述永磁体胶囊内镜的高度不变，水平移动所述 磁场发生器，实现牵引所述永磁体胶囊内镜平移运动。2. -种基于磁场空间分布变化的胶囊内镜运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 提供永磁体胶囊内镜、磁场发生器、多自由度运动机构和对应的运动控制器； 计算不同深度下控制所述永磁体胶囊内镜起漂过程的所述磁场发生器运动曲线； 所述多自由度运动机构控制所述磁场发生器，首先于初始位置下降到最低位置;然后 上移至稍高于末态位置，最后下降至末态位置，规划构建成运动曲线库； 检查时，寻找最低位置Zs，控制磁场发生器迅速下降然后迅速回升，从永磁体胶囊内镜 反馈的图像中判断永磁体胶囊内镜是否出现跳跃，逐次压低最低点直至永磁体胶囊内镜跳 跃； 确定最低位置后，即按照预先计算的曲线系列逐步试探，直至找到匹配曲线，使永磁体 胶囊内镜从沉底状态运动到漂浮状态。3. 如权利要求2所述的基于磁场空间分布变化的胶囊内镜运动控制方法，其特征在于， 包括以下步骤： 如权利要求2所述方法找到运动最低点Zs位置； 控制磁场发生器连续做两段运动： i .竖直方向由初始位置下降至Zs位置，水平方向不动，使永磁体胶囊内镜开始上浮； i i .然后竖直方向由Zs位置上升至初始高度，水平方向等时运动相应距离。4. 一种基于磁场空间分布变化的胶囊内镜运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 提供永磁体胶囊内镜、磁场发生器、多自由度运动机构和对应的运动控制器； 计算不同深度下控制所述永磁体胶囊内镜起漂过程的所述磁场发生器运动曲线； 所述多自由度运动机构控制所述磁场发生器，首先于初始位置下降到最低位置;然后 上移至稍高于末态位置，最后下降至末态位置，规划构建成运动曲线库； 检查时，寻找最低位置Zs，控制磁场发生器迅速下降然后迅速回升，从永磁体胶囊内镜 反馈的图像中判断永磁体胶囊内镜是否出现跳跃，逐次压低最低点直至永磁体胶囊内镜跳 跃； 确定最低位置后，即按照预先计算的曲线系列逐步试探，直至找到匹配曲线，使永磁体 胶囊内镜从沉底状态运动到漂浮状态； 在运行过程中，改变所述磁场发生器的偏转角度，同时根据曲线补偿其竖直、水平位 置，实现所述永磁体胶囊内镜位置不变，姿态角改变； 控制所述磁场发生器绕所述永磁体胶囊内镜所在的竖直轴旋转，实现永磁体胶囊内镜 方向角的旋转； 控制所述磁场发生器姿态不变，保持所述永磁体胶囊内镜的高度不变，水平移动所述 磁场发生器，实现牵引所述永磁体胶囊内镜平移运动； 翻转磁场发生器磁极，并使永磁体胶囊内镜沉底； 在运行过程中，改变所述磁场发生器的偏转角度，同时根据曲线补偿其竖直、水平位 置，实现所述永磁体胶囊内镜位置不变，姿态角改变； 控制所述磁场发生器绕所述永磁体胶囊内镜所在的竖直轴旋转，实现永磁体胶囊内镜 方向角的旋转； 控制所述磁场发生器姿态不变，保持所述永磁体胶囊内镜的高度不变，水平移动所述 磁场发生器，实现牵引所述永磁体胶囊内镜平移运动。5.如权利要求4所述的胶囊内镜运动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤： 操控永磁体胶囊内镜到指定位置进行补拍。
【专利摘要】本发明公开了一种医疗用胶囊内镜的运动控制方法，目的是为了解决永磁体胶囊内镜在人体内进行检查时对胶囊内镜实施体外主动控制的问题。本发明提出了一种基于磁体运动改变空间磁场分布变化，从而改变永磁体胶囊内镜所受磁力，进而控制其在人体内运动的方法。本方法包括胶囊内镜沉底状态下的位置姿态控制、胶囊内镜漂浮下的位置姿态控制、实现胶囊内镜从沉底状态到漂浮状态的自动控制、实现胶囊内镜固定模式动态跳跃运动和实现整个检查流程的程序控制。
【IPC分类】A61B1/00, A61B1/045, A61B1/04
【公开号】CN105559738
【申请号】CN201510974052
【发明人】栾楠, 赵振亮, 张海青
【申请人】苏州向东智造医疗科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月22日