专利名称：胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及胶囊内窥镜，特别是指一种可对胶囊内窥镜的肠胃中运行轨迹进行控制和变换的控制系统。
背景技术：
胶囊式内窥镜是医学发展的科技新产品，其日渐被广泛应用于医学上各种病症的临床诊断，采用无痛无创伤的监测诊断，口服后进入人体胃或肠道中，通过其镜头组件近距离拍摄其内部的胃或肠壁状况，以进行临床诊断，减轻患者的临床痛苦。胶囊内窥镜进入体内后，需要对人体的胃部进行影像，胶囊内窥镜处于游离状态，在体液中自由漂浮，由于其的位置不确定，所拍摄的影像具有太大的随意性，人们有时难于判断出所摄图像的方位，难于判定胃部中的整体状况，或所摄肿瘤在其何方位，如何确定所摄图像在胃中的方位并进行可控性拍摄是亟待解决的一个重要问题。因此，有必要提供一种可以控制胶囊内窥镜在肠胃中的三维立体运行轨迹的控制系统，以可控地对肠胃壁进行清晰地拍摄，提高医学诊断的准确度和精确度。
实用新型内容基于现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种通过手柄控制磁场方向和大小，以对人体内的胶囊内窥镜的三维立体运行轨迹进行控制和调整的控制系统。本实用新型提供了一种胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其包括若干个电磁线圈、电磁铁供电系统、微处理器和手柄控制系统，所述手柄控制系统通过微处理器与电磁铁供电系统电连接，所述电磁铁供电系统与若干个电磁线圈电连接，通过手持推动手柄控制系统，产生坐标信息，经微处理器将所述坐标信息转换为与相应的电磁线圈相关联的电流幅度值，输出至相应的电磁线圈，使得通电的电磁线圈产生与手柄推力方向相同，大小成比例对应的磁场吸引力，以控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中的运行轨迹。优选地，所述若干个电磁线圈可不在同一水平面上，以通过手柄控制系统控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中竖直或平行地运行。优选地，所述微处理器包括坐标转化模块，其中设有手柄控制系统的坐标轴和电磁铁供电幅度的坐标轴，所述坐标转化模块接收所述手柄控制系统所产生包含手柄推力的第一坐标信息导出至手柄控制系统的坐标轴上，将其转化为包含电流幅度值的第二坐标信息导出至电磁铁供电幅度的坐标轴，反馈至电磁铁供电系统以向电磁线圈供电，所述第一坐标信息和第二坐标信息方向相同，大小成比例对应。将手柄推力转化为电磁力，以产生磁场对胶囊内窥镜在肠胃中的运行轨迹进行定位定向定量的控制和调整。其中，所述电磁铁供电系统中设有包含电磁线圈位置信息的电磁线圈的坐标轴，其中，所述电磁线圈的坐标轴、电磁铁供电幅度的坐标轴和手柄控制系统的坐标轴的指向相同。在通电状态下，电磁线圈产生的磁合力方向与电流幅度的方向相同，大小成比例对应，使得人体肠胃中的带磁铁的胶囊内窥镜沿手柄推力方向运行。[0010]优选地，所述电磁线圈至少有三个，分别与电磁铁供电系统电连接，其中至少两个电磁线圈在同一水平面上，以驱动胶囊内窥镜在胃液中进行水平运行；其中一个电磁线圈设置于另两个电磁线圈的正下方，驱动其进行竖直地运行。优选地，所述电磁线圈设有五个，其中四个电磁线圈设置于同一水平面上，用于控制带磁铁的胶囊内窥镜在胃液中做水平运动，另一个电磁线圈设于所述四个电磁线圈的下方，用于控制胶囊内窥镜在胃液中进行竖直运行。与现有技术相比，本实用新型的胶囊内窥镜运行姿态的控制系统，通过对手柄控制系统的手柄方向和施力大小进行控制，在微处理器的手柄控制系统的坐标轴上表征出手柄推力的第一坐标信息，通过坐标转换模块将所述第一坐标信息转换为表征电磁铁供电的电流幅度值的第二坐标信息，并向相应的电磁线圈输出电流，以产生特定方向的磁场，磁合力与手柄推力的方向相同，大小成比例对应，将手柄推力转换为相应的电磁线圈的供电电流的大小，再转换为特定角度的大小磁力，进而达到通过手柄对磁场方向和大小进行控制的目的。另外，本实用新型通过设置于不同平面的多组电磁线圈，形成对胶囊内窥镜的三维立体的牵引力矢量，从而可以对其在胃液的三维立体运动轨迹进行多向控制，以达到拍摄特定方位的肠胃壁，获取更为清晰准确的图像的目的，帮助更快地确诊，大大提高了诊断或检测的准确度和精确度。
图1为本实用新型胶囊内窥镜的结构示意图；图2为本实用新型胶囊内窥镜在胃液中的漂浮状态图；图3为本实用新型胶囊内窥镜在胃液中受电磁线圈吸引而运行状态图；图4为本实用新型胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的系统框图；图5为本实用新型胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的电磁线圈的坐标图；图6为本实用新型胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的手柄控制系统的坐标图；图7为本实用新型胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的电磁线圈供电幅度的坐标图；图8为本实用新型胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统的磁力线坐标图。
具体实施方式
参照图1至图3所示，本实用新型提供了一种胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统100,其包括若干个电磁线圈10、电磁铁供电系统20、微处理器30和手柄控制系统40,所述手柄控制系统40通过微处理器30与电磁铁供电系统20电连接，所述电磁铁供电系统20与若干个电磁线圈10电连接，通过手持推动手柄控制系统40，产生坐标信息，经微处理器30将所述坐标信息转换为与相应的电磁线圈10相关联的电流幅度值，输出至相应的电磁线圈10，使得通电的电磁线圈10产生与手柄推力方向相同，大小成比例对应的磁场吸引力，以控制带磁铁的胶囊内窥镜50在人体肠胃中的运行轨迹。在本头用新型中，所述控制系统100结合手柄控制系统40，通过推动手柄来驱动电磁铁供电系统产生与之同向等量的电流幅度值，传输至相应坐标位上的电磁线圈10，以产生与之相应的磁合力驱动带磁铁的胶囊内窥镜40在人体肠胃中的运行。通过控制所产生的磁力线的方向，来驱动胶囊内窥镜的运行，达到控制其在体内运行轨迹的目的。在本实用新型中，所述电磁线圈10至少有三个，分别与电磁铁供电系统20电连接。所述若干个电磁线圈可不在同一水平面上，以通过手柄控制系统40控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中竖直或平行地运行。其中，至少两个电磁线圈在同一水平面上，以驱动胶囊内窥镜在胃液中进行水平运行；再结合与之不在同一水平面上的电磁线圈，驱动其进行竖直地运行。在本实用新型的一个优选实施例中，所述电磁线圈10设有五个，其中四个电磁线圈10设置于同一水平面上，所述电磁线圈10设有四个，设置于同一水平面上，两两对称分布，且两相邻电磁线圈10之间构成直角，用于控制带磁铁的胶囊内窥镜在胃液中做水平运动，还有一个电磁线圈设于所述四个电磁线圈的下方，用于控制胶囊内窥镜在胃液中进行竖直运行。参照图5所示，按电磁线圈10的方位设置坐标轴，在本电磁线圈的坐标轴上，设横向坐标为Tl一T2方向，纵向坐标为U1—U2方向，垂直于上述平面延伸出的垂直坐标为U3方向。电磁线圈A设在坐标轴的Ul方向上，电磁线圈B设在坐标轴的U2方向上，电磁线圈C设在坐标轴的Tl方向上，电磁线圈D设在坐标轴的T2方向上，电磁线圈E设在坐标轴的Zl方向，在坐标轴上对各电磁线圈的位置进行相应标示。可以理解，所述坐标轴可根据电磁线圈的位置和个数进行设置，使得电磁线圈可受控在坐标轴的特定方向内产生磁场。在本实用新型中，所述微处理器30包括坐标转化模块，在所述坐标转化模块中设置有手柄控制系统的坐标轴和电磁铁供电幅度的坐标轴，当推动手柄时，坐标转化模块接收所述手柄控制系统40所产生包含手柄推动方向值的第一坐标信息，将其转化为包含电流幅度值的第二坐标信息，反馈至电磁铁供电系统20以向电磁线圈10供电，所述第一坐标信息和第二坐标信息方向相同，大小成比例对应。参照图6所示，在所述坐标转化模块之中，在手柄控制系统的坐标轴上，本坐标轴Xl与电磁线圈坐标轴的Tl对应，坐标轴X2与电磁线圈坐标轴的T2对应，坐标轴Yl与电磁线圈坐标轴的Ul对应，坐标轴Y2与电磁线圈坐标轴的U2对应，在手柄控制系统的坐标轴上，向Xl和Yl方向推动手柄，手柄推力的坐标信息为(X0，Y0)，推力方向与坐标轴Xl之间的夹角为9角，由此设定了手柄推力的第一坐标信息(X0，Y0)，坐标的单位为牛顿。参照图7所示，在电磁铁供电幅度的坐标轴上，本坐标轴Al与手柄控制系统坐标轴的Xl对应，坐标轴A2与手柄控制系统坐标轴的X2对应，坐标轴BI与手柄控制系统坐标轴的Yl对应，坐标轴B2与手柄控制系统坐标轴的Y2对应，经坐标转化模块进行处理，将表征手柄推力矢量信息的第一坐标信息(X0, Y0),转化为表征电磁铁供电信息的第二坐标信息(AO, B0),坐标的单位为安培，电流方向与坐标轴Al之间的夹角亦为0角。电磁铁供电系统中设置有电磁线圈的坐标轴，表征各电磁线圈的相对位置以及磁合力的大小和角度。由于所述电磁线圈的坐标轴、电磁铁供电幅度的坐标轴和手柄控制系统的坐标轴的指向相同，通过电磁转化，向电磁线圈A输出电流量B0,向电磁线圈C输出电流量A0,在电磁线圈的坐标轴上,坐标单位为高斯，电磁线圈A产生磁力UO’电磁线圈C产生磁力T0，与电磁铁的分供电电流相对应，磁力UO和磁力TO产生的第三坐标信息的磁合力(TO,U0)与电磁铁的供电电流的第二坐标信息(A0，B0)相当。在通电状态下，经过各不同矢量信息之间的坐标轴转换，将手柄的方位控制信息，转换为供电电流量的信息，输出至相应的电磁线圈，使得电磁线圈产生的磁合力方向与电流幅度的方向相同，大小成比例对应，驱动人体肠胃中的带磁铁的胶囊内窥镜沿手柄推动方向运行。参照图8所示，漂浮在胃液中的胶囊内窥镜，通过五组电磁线圈的磁力和胃液对其的浮力，形成整个控制系统对胶囊内窥镜三维立体的牵引力矢量，从而可以对胶囊内窥镜在胃中的三维立体运动轨迹进行控制。参照图1和图2所示，所述胶囊内窥镜50包括胶囊壳体I以及封装于其中的光源
2、镜头3、天线4、电池5、主控电路板6和磁铁7,镜头3设置于电池5的一端或两端,光源2装设于镜头3旁，天线4套设于镜头3上，主控电路板6和电池5分别与各模块电连接，所述磁铁7套设于电池5的外周，以和外部通电线圈产生的磁场产生相互作用，改变胶囊内窥镜在胃中的运行轨迹。其中，参照图2和图3所示，所述磁铁7设置于胶囊内窥镜中部的电池一端上，使得胶囊内窥镜的两端配重不相等，胶囊内窥镜的轴心和重心不相重合，使其可保持直立漂浮于胃液中进行拍摄。胶囊内窥镜在通电电磁线圈的磁场作用下，胶囊内窥镜在胃液中的浮力Fl和电磁线圈的磁场引力F2作用于胶囊内窥镜上，使之朝磁场引力F2的方向竖直运行，通过通电电磁线圈所产生的外部磁场的方向和大小，以控制胶囊内窥镜在人体肠胃内的运行轨迹，达到控制拍摄的目的。优选地，所述胶囊内窥镜50设有设于其两端的两个镜头3，通过两个镜头3可摄取胃中两侧壁的壁面状况，并可通过控制旋转改变胶囊内窥镜的运行姿态，以选择性地对所需胃壁进行拍摄。电磁线圈的匝数越大，通电强度越大，所产生的电磁场强度越大，对胶囊内窥镜的磁力越大，对其运行轨迹控制的灵敏度越高。在本实用新型中，所述电磁线圈的匝数为300-2000匝之间。所述胶囊内窥镜内置于通电的电磁线圈所产生的磁场中，并于电磁线圈的拉伸方向相垂直。这样，当胶囊内窥镜进入人体胃中，其在胃液中自由运行，当进入电磁线圈产生的磁场中时，电磁线圈所产生的磁力线与胶囊内窥镜的运行相平行，使之可对胶囊内窥镜产生引力作用而致使其运行轨迹的改变。通过对手柄控制系统的手柄方向和施力大小进行控制，在微处理器的手柄控制系统的坐标轴上表征出手柄推力的第一坐标信息，通过坐标转换模块将所述第一坐标信息转换为表征电磁铁供电的电流幅度值的第二坐标信息，并向相应的电磁线圈输出电流，以产生特定方向的磁场，磁合力与手柄推力的方向相同，大小成比例对应，将手柄推力转换为相应的电磁线圈的供电电流的大小，再转换为特定角度的大小磁力，进而达到通过手柄对磁场方向和大小进行控制的目的，利用此技术对人体内的胶囊内窥镜的运行轨迹进行实时控制和调整，以达到拍摄特定方位的肠胃壁，获取更为清晰准确的图像的目的，帮助更快地确诊，大大提高了诊断或检测的准确度和精确度。在本实用新型中，不仅可以控制胶囊内窥镜的水平运行轨迹，并且可以其竖直方向的运行轨迹，达到对其进行三维立体运动轨迹控制的目的。
权利要求1.一种胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:包括若干个电磁线圈、电磁铁供电系统、微处理器和手柄控制系统，所述手柄控制系统通过微处理器与电磁铁供电系统电连接，所述电磁铁供电系统与若干个电磁线圈电连接，通过手持推动手柄控制系统，产生坐标信息，经微处理器将所述坐标信息转换为与相应的电磁线圈相关联的电流幅度值，输出至相应的电磁线圈，使得通电的电磁线圈产生与手柄推力方向相同，大小成比例对应的磁场吸引力，以控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中的运行轨迹。
2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述若干个电磁线圈可不在同一水平面上，以通过手柄控制系统控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中竖直或平行地运行。
3.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述微处理器包括坐标转化模块，其中设有手柄控制系统的坐标轴和电磁铁供电幅度的坐标轴，所述坐标转化模块接收所述手柄控制系统所产生包含手柄推力的第一坐标信息导出至手柄控制系统的坐标轴上，将其转化为包含电流幅度值的第二坐标信息导出至电磁铁供电幅度的坐标轴，反馈至电磁铁供电系统以向电磁线圈供电。
4.根据权利要求3所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述第一坐标信息和第二坐标信息方向相同，大小成比例对应。
5.根据权利要求4所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述电磁铁供电系统中设有包含电磁线圈位置信息的电磁线圈的坐标轴，其中，所述电磁线圈的坐标轴、电磁铁供电幅度的坐标轴和手柄控制系统的坐标轴的指向相同。
6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:在通电状态下，电磁线圈产生的磁合力方向与电流幅度的方向和大小相同，使得人体肠胃中的带磁铁的胶囊内窥镜沿手柄推力方向运行。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述电磁线圈至少有三个，分别与电磁铁供电系统电连接，其中至少两个电磁线圈设置于同一平面上，其中一个电磁线圈设置于所述两个电磁线圈的正下方。
8.根据权利要求7中所述的胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其特征在于:所述电磁线圈设有五个，其中四个电磁线圈设置于同一水平面上，用于控制带磁铁的胶囊内窥镜在胃液中做水平运动，另一个电磁线圈设于所述四个电磁线圈的正下方，用于控制胶囊内窥镜在胃液中进行竖直运行。
专利摘要一种胶囊内窥镜运行轨迹的控制系统，其中控制系统包括若干个电磁线圈、电磁铁供电系统、微处理器和手柄控制系统，手柄控制系统通过微处理器与电磁铁供电系统电连接，电磁铁供电系统与若干个不在同一平面的电磁线圈电连接，通过手持推动手柄控制系统，产生坐标信息，经微处理器将坐标信息转换为与相应的电磁线圈相关联的电流幅度值，输出至相应的电磁线圈，使得电磁线圈产生与手柄推力一致的磁场引力，以通过手柄控制系统控制带磁铁的胶囊内窥镜在人体肠胃中竖直或平行地运行，达到拍摄特定方位的肠胃壁，获取更为清晰准确的图像的目的。
文档编号A61B1/00GK202942081SQ20122071045
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者李奕, 肖潇, 登文军 申请人:深圳市资福技术有限公司