专利名称：胶囊内窥镜体内运行速度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，特别是指一种通过检测磁感应强度采用负反馈机制对胶囊内窥镜的速度进行实时调整的控制系统。
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。由于胶囊内窥镜内部的视频传感器单张图片的采集时间约为30ms，单张图片的采集时间过长，如果胶囊在体内运行速度过快，极易造成采集下来的图片模糊不清的情况，因此有效控制胶囊运行速度变得有意义。因此，有必要提供可对胶囊内窥镜在体内运行速度进行控制的控制系统。
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检测磁感应强度对胶囊内窥镜在体内运行速度进行控制的控制系统，以控制其在肠胃中保持匀速运行，获得清晰的图像。本实用新型提供了胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其包括:胶囊内窥镜，其设有第一微处理器以及与之电连接的霍尔传感器、射频调制芯片，通过霍尔传感器实时记录下胶囊内窥镜所在位置的磁感应强度，传输至射频调制芯片进行信号发送;·速度控制装置，置于体外，包括电性连接的接收控制模块和电磁线圈；其中，接收控制模块包括第二微控制器和与之电连接的电磁铁电源控制模块、射频解调芯片，电磁铁电源控制模块与电磁线圈电连接；当电磁铁电源控制模块驱动电磁线圈通电产生电磁场，体内的胶囊内窥镜受磁力作用而逐渐靠近肠胃内壁，并通过霍尔传感器记录胶囊内窥镜所在位置的磁感应强度，经由射频调制芯片发送至接收控制模块的射频解调芯片，并由射频解调芯片传输至第二微控制器，第二微控制器根据设定要求驱动电磁铁电源控制模块控制电磁线圈调整电磁场的大小，以根据所反馈的磁感应强度的变化来控制胶囊内窥镜在肠胃内的运动速度。在第二微控制器中，当射频解调芯片所传输的磁感应强度值大于设定磁感应强度值时，则发送减速信号至电磁铁电源控制模块，驱动其降低电流输出，以降低电磁线圈的电磁力；反之，当射频解调芯片所传输的磁感应强度值小于设定磁感应强度值时，则发送加速信号至电磁铁电源控制模块，驱动其提高电流，以提高电磁线圈的电磁力。优选地，所述电磁铁电源控制模块的电流馈电档位分为4档:0A、10A、20A和30A，当磁感应强度B〈60Gs时，启动电流馈电输出为30A，当磁感应强度为60Gs〈B〈80Gs时，启动电流馈电输出为20A，当磁感应强度为80Gs〈B〈90Gs时，启动电流馈电输出为10A，当磁感应强度为B>100Gs时，电磁铁电源控制模块关闭电流输出，电流馈电输出为0A。速度控制装置根据胶囊内窥镜的霍尔传感器所反馈的磁感应强度的变化来调整其在肠胃中的运行速度，使其保持低速运行。与现有技术相比，本实用新型胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，通过霍尔传感器记录并向速度控制装置反馈磁感应强度值，根据所反馈的磁感应强度值驱动电磁铁电源控制模块调整馈电电流的幅度，通过负反馈机制调整电磁吸引力的大小，由此，调整内窥镜的运行速度，避免了其速度过快导致所摄图像不清晰，以获得清晰的图像或影像，提高了拍摄的质量，进而提高了诊断的准确性和精确度，对其诊疗具有很大的实践意义。同时，在操作设备上，采用负反馈机制进行检测并控制，结合电磁场场强变化特点对内窥镜运行的影响，通过改变场强强度来实现对内窥镜速度的调整，设备简单，操作方便，可靠性强，调整应变灵活。另外，还可通过所反馈的磁感应强度来计算得出胶囊内窥镜的运行加速度、其所在当前位置以及运行速度等各参数，对医学诊断具有很大意义。
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体内运行速度的控制系统的控制示意图；图3为本实用新型胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统的系统框图；图4为本实用新型胶 囊内窥镜体内运行速度的控制系统的电磁场曲线图；图5为本实用新型胶囊内窥镜的电流控制示意图；图6为本实用新型胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统的测距示意图；图7为本实用新型胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统的电磁铁电源控制模块的原理不意图；图8为本实用新型胶囊内窥镜的图像数据中加速度的标示示意图。
具体实施方式
参照图1和图2所示，本实用新型提供了一种胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其包括胶囊内窥镜100和速度控制装置200，速度控制装置200通过胶囊内窥镜100所反馈的磁感应强度值的变化，对其进行负反馈控制，以调整胶囊内窥镜100在肠胃内的运行速度。其中，所述胶囊内窥镜100包括胶囊壳体I以及封装于其中的光源2、镜头3、天线
4、电源5、主控电路6、导磁模块7,镜头3设置于电源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6和电源5分别与各模块电连接，所述导磁模块7套设于电源5外周，起配重并受磁力吸引牵引作用。所述主控电路6上设有第一微处理器60和与之电连接的霍尔传感器61和视频传感器62，所述视频传感器62与射频调制芯片63电连接，其中，所述霍尔传感器61设于导磁模块7的一侧，并贴附于电源5上，用于采集胶囊内窥镜在肠胃中的当前磁感应强度并传输至第一微处理器60 ;所述第一微处理器60将磁感应强度值附于视频传感器62所采集的图像数据上，传输至射频调制芯片63，经射频调制芯片63反馈至速度控制装置200，所述视频传感器62用于拍摄肠胃壁的图像，并通过天线发送至图像处理模块进行记录并分析。[0025]所述速度控制装置200包括电连接的接收控制模块201和电磁线圈202，其中，接收控制模块201包括第二微控制器201a以及与之电连接的电磁铁电源控制模块201c和图像处理模块201d，射频解调芯片201b与图像处理模块201d电连接，其中，射频解调芯片201b接收胶囊内窥镜100所反馈的磁感应强度，对其进行解调后传输至图像处理模块201d,所述图像数据发送至第二微控制器201a，经第二微控制器201a对图像数据进行解析，提取出图像数据中的磁感应强度值，第二微控制器201a根据磁感应强度值的变化值控制电磁铁电源控制模块201c对其输出电流进行实时调整，实现电磁线圈的磁场大小调整，以改变磁场对胶囊内窥镜100的磁场吸引力，进而改变胶囊内窥镜在肠胃中的运行速度。胶囊内窥镜在体液中，受浮力、重力和电磁吸引力的合力作用，其浮力和重力为稳定值，因此，电磁吸引力决定其合力大小和方向，而电磁吸引力与磁感应强度成正比例关系，因此，磁感应强度决定胶囊运行加速度的大小和方向。电磁线圈在通电状态产生磁场，对含有导磁模块的胶囊内窥镜产生吸引力，进而控制胶囊在人体内的行进路线和位置。当电磁线圈吸引胶囊内窥镜靠近时，距离越远，磁力增加越慢；距离越近，磁力增加越快。因此，当电磁线圈通电启动时，吸引胶囊内窥镜的时候，由于胶囊内窥镜距离磁铁越来越近，电磁吸引力随曲线急剧增大，导致加速度越来越大，胶囊运行速度也急剧增大，由于胶囊内窥镜图像采集速度的限制，胶囊运行速度过快，对于采集到清晰图像是非常不利的，因此需要对其加速度进行控制，以获得清晰的图像数据。由于，磁感应强度正比于电磁铁馈电电流的幅度，控制电磁铁的电流，即可控制胶囊内窥镜的瞬时加速度。参照图3所示，从以上电磁线圈磁感应强度分布曲线可以看出，磁感应强度距离
不是均匀分布的，其计算公式为
权利要求1.胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其特征在于包括: 胶囊内窥镜，其设有第一微处理器以及与之电连接的霍尔传感器、射频调制芯片，通过霍尔传感器实时记录下胶囊内窥镜所在位置的磁感应强度，传输至射频调制芯片进行信号发送； 速度控制装置，置于体外，包括电性连接的接收控制模块和电磁线圈； 其中，接收控制模块包括第二微控制器和与之电连接的电磁铁电源控制模块、射频解调芯片，电磁铁电源控制模块与电磁线圈电连接； 当电磁铁电源控制模块驱动电磁线圈通电产生电磁场，体内的胶囊内窥镜受磁力作用而逐渐靠近肠胃内壁，并通过霍尔传感器记录胶囊内窥镜所在位置的磁感应强度，经由射频调制芯片发送至接收控制模块的射频解调芯片，并由射频解调芯片传输至第二微控制器，第二微控制器根据设定要求驱动电磁铁电源控制模块控制电磁线圈调整电磁场的大小，以根据所反馈的磁感应强度的变化来控制胶囊内窥镜在肠胃内的运动速度。
2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其特征在于包括:在第二微控制器中，当射频解调芯片所传输的磁感应强度值大于设定磁感应强度值时，则发送减速信号至电磁铁电源控制模块，驱动其降低电流输出，以降低电磁线圈的电磁力；反之，当射频解调芯片所传输的磁感应强度值小于设定磁感应强度值时，则发送加速信号至电磁铁电源控制模块，驱动其提高电流，以提高电磁线圈的电磁力。
3.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其特征在于包括:所述电磁铁电源控制模块的电流馈电档位分为4档:0A、10A、20A和30A，当磁感应强度B<60Gs时，启动电 流馈电输出为30A，当磁感应强度为60Gs〈B〈80Gs时，启动电流馈电输出为20A，当磁感应强度为80Gs〈B〈90Gs时，启动电流馈电输出为10A，当磁感应强度为B>100Gs时，电磁铁电源控制模块关闭电流输出，电流馈电输出为0A。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统，其特征在于:所述磁感应强度值嵌入图像数据中，以图像数据中的填色像素格作为标记，与图像数据一并发送至接收控制模块。
专利摘要胶囊内窥镜体内运行速度的控制系统包括胶囊内窥镜，设有第一微处理器和与之电连接的霍尔传感器、射频调制芯片，通过霍尔传感器记录下其在体内运行时的磁感应强度值，传输至射频调制芯片进行信号发送；速度控制装置，置于体外，包括电性连接的接收控制模块和电磁线圈；接收控制模块包括第二微控制器和电磁铁电源控制模块、射频解调芯片，电磁铁电源控制模块与电磁线圈电连接；当通电产生电磁场，体内的胶囊内窥镜逐渐靠近肠胃内壁，并将运行磁感应强度值经由射频调制芯片发送至射频解调芯片，第二微控制器驱动电磁铁电源控制模块控制电磁线圈调整电磁场的大小，以根据所反馈的磁感应强度值的变化来控制胶囊内窥镜在肠胃内的运动速度。
文档编号A61B5/07GK203122347SQ20132017649
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者李奕, 孙平, 章伟 申请人:深圳市资福技术有限公司