專利名稱：無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代人由于工作節(jié)奏加快、飲食不均、導(dǎo)致消化道疾病的發(fā)病率日趨升高，消化道疾病成為影響現(xiàn)代人健康的常見的一種疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，消化道疾病正在向低齡化、 西方化、隱蔽化方向發(fā)展。消化道疾病的可視化檢測對于消化道疾病的預(yù)防和診療具有非常重要的作用，而人體全消化道總長9米，由于消化道形狀屬于細(xì)長管道，分布于人體軀干各個(gè)器官之間，全消化道結(jié)構(gòu)的不規(guī)則和封閉性，給臨床上消化道疾病的檢測帶來很大困難。臨床上實(shí)施的消化道疾病的可視化檢測主要有兩種胃腸、腸鏡和膠囊內(nèi)窺鏡兩大類。胃鏡或腸鏡分別從口腔和肛門插入實(shí)施消化道疾病檢測，但由于受到胃鏡、和腸鏡長度的限制，胃鏡只能檢測胃部和十二指腸部位的消化道疾病，腸鏡只能檢測結(jié)腸以下的消化道疾病，因此胃鏡和腸鏡無法檢測小腸部位的疾病，同時(shí)胃鏡、腸鏡檢測過程中可能存在導(dǎo)致胃創(chuàng)傷、腸創(chuàng)傷的風(fēng)險(xiǎn)，檢測過程中會給病人帶來巨大的痛苦。膠囊內(nèi)窺鏡檢測屬于無創(chuàng)檢測方法，患者口服膠囊內(nèi)窺鏡后即可實(shí)施消化道疾病的檢測，不會給患者帶來不適或痛苦的感覺，但現(xiàn)有膠囊的供電方式采用鈕扣電池供電，受膠囊外形結(jié)構(gòu)限制，圖像膠囊攜帶的鈕扣電池?cái)?shù)量有限，導(dǎo)致圖像膠囊的工作壽命有限，臨床上的圖像膠囊只能工作8小時(shí)左右，只能完成部分上消化道疾病的診斷，圖像膠囊的工作壽命還與消化道圖像的采樣速率和圖像分辨率有關(guān)，現(xiàn)有消化道圖像的檢測速率只有2幀/秒，提高消化道圖像的檢測速率和圖像分辨率，可以提高疾病診斷的正確率，但提高消化道圖像的檢測速率和圖像分辨率，會降低圖像膠囊的工作時(shí)間，縮短被檢測消化道的長度，因此現(xiàn)有圖像膠囊的工作方式和供電方式不能滿足檢測全消化道圖像的需求?，F(xiàn)有臨床上現(xiàn)有膠囊系統(tǒng)由于受到電池供電的制約，限制了膠囊的工作壽命和無法提高圖像的采樣頻率和分辨率，無法全面發(fā)揮圖像膠囊在消化道疾病檢測中的應(yīng)用。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國授權(quán)公告號CN 100341459C、專利名稱為醫(yī)用無線電膠囊發(fā)明了一種可檢測消化道圖像的無線電膠囊，該專利采用電池供電，為解決由于電池供電帶來的功耗上的限制，專利采用微功耗器件及設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC)來降低系統(tǒng)功耗。但僅僅采用微功耗器件及設(shè)計(jì)專用集成電路的方法來延長無線電膠囊的工作壽命是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到全消化道檢測的目的，同時(shí)如果提高圖像膠囊的采樣頻率和圖像分辨率， 該專利更無法解決系統(tǒng)采集電池供電帶來的功耗不足的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，采用體外無線供能技術(shù)，徹底消除電池供電帶來的功耗不足，解決現(xiàn)有圖像膠囊無法檢測全消化道的問題和無法提高圖像采集頻率和提高圖像成像分辨率的問題。真正實(shí)現(xiàn)全消化道圖像的檢測，同時(shí)還可以大大提高圖像的采集頻率，實(shí)現(xiàn)消化道圖像的“連續(xù)”采集，提高消化道圖像采集的分辨率，極大提高臨床醫(yī)生對疾病診斷的正確率，在臨床上具有非常重要的實(shí)際意義。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括膠囊系統(tǒng)、體外無線供能裝置和體外圖像處理裝置，其中膠囊系統(tǒng)位于消化道內(nèi)并采集消化道環(huán)境信息，體外圖像處理裝置與膠囊系統(tǒng)以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式輸出，體外無線供能裝置向膠囊系統(tǒng)以交變磁場方式提供能量。所述的膠囊系統(tǒng)包括視頻圖像傳感器、照明系統(tǒng)、外殼及設(shè)置于其內(nèi)部的主控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、圖像無線發(fā)送裝置、整流裝置和無線能量接收三維線圈，其中視頻圖像傳感器和照明系統(tǒng)安裝在外殼的外側(cè)端部，無線能量接收三維線圈接收由體外無線供能裝置發(fā)送的交變磁場并轉(zhuǎn)化為交流電動(dòng)勢，整流裝置與無線能量接收三維線圈相連并將交流電動(dòng)勢轉(zhuǎn)化為直流電壓，整流裝置分別與視頻圖像傳感器、照明系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、圖像無線發(fā)送裝置相連并提供直流電源，圖像無線發(fā)送裝置將視頻圖像傳感器采集到的視頻信息， 該信息屬于模擬視頻信息，圖像無線發(fā)送裝置直接將該模擬視頻信息轉(zhuǎn)化為一定頻率的電磁波，并發(fā)送至體外。所述的外殼為膠囊體狀，兩端部為球狀結(jié)構(gòu)。所述的體外無線供能裝置包括體外無線能量發(fā)射線圈和電源控制器，其中電源控制器與直流或交流電源相連并輸出具有時(shí)序的控制信號至體外無線能量發(fā)射線圈，體外無線能量發(fā)射線圈將控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸姶艌霾⑤敵鲋聊z囊系統(tǒng)。所述的體外圖像處理裝置包括體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊和計(jì)算機(jī)工作站，其中 體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊實(shí)時(shí)接收由膠囊系統(tǒng)發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到計(jì)算機(jī)工作站，計(jì)算機(jī)工作將圖像顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，為操作控制者實(shí)現(xiàn)膠囊系統(tǒng)姿態(tài)、位置控制和熱療操作提供圖像導(dǎo)航功能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，明顯的優(yōu)點(diǎn)在于無限制延長膠囊在體內(nèi)的工作時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)全消化道圖像檢測；得益于膠囊供電方式的改進(jìn)，膠囊的采樣頻率和圖像分辨率可以極大提高，提高臨床醫(yī)生診斷疾病的正確率，在臨床上具有非常重要的實(shí)用應(yīng)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明工作原理示意圖。圖2為膠囊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為體外無線供能裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為體外圖像處理裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施包括膠囊系統(tǒng)1、體外無線供能裝置2和體外圖像處理裝置 3，其中膠囊系統(tǒng)1位于消化道內(nèi)并采集消化道環(huán)境信息，體外圖像處理裝置3與膠囊系統(tǒng) 1以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式輸出，體外無線供能裝置2向膠囊系統(tǒng)1以交變磁場方式提供能量。所述的膠囊系統(tǒng)1包括視頻圖像傳感器4、照明系統(tǒng)5、外殼6及設(shè)置于其內(nèi)部的主控制系統(tǒng)7、光學(xué)系統(tǒng)8、圖像無線發(fā)送裝置9、整流裝置10和無線能量接收三維線圈11， 其中視頻圖像傳感器4和照明系統(tǒng)5安裝在外殼6的外側(cè)端部，無線能量接收三維線圈11 接收由體外無線供能裝置2發(fā)送的交變磁場并轉(zhuǎn)化為交流電動(dòng)勢，整流裝置10與無線能量接收三維線圈11相連并將交流電動(dòng)勢轉(zhuǎn)化為直流電壓，整流裝置10分別與視頻圖像傳感器4、照明系統(tǒng)5、主控制系統(tǒng)7、圖像無線發(fā)送裝置9相連并提供直流電源，圖像無線發(fā)送裝置9直接將視頻圖像傳感器4采集到的視頻信息以電磁波形式發(fā)送到患者體外。所述的外殼6為膠囊體狀，兩端部為球狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中的視頻圖像傳感器4通過利用CMOS圖像傳感器采集消化道圖像信息， 并直接生成模擬圖像信息，不同于數(shù)字圖像信息。本實(shí)施例中的主控制系統(tǒng)7采用小封裝結(jié)構(gòu)的微處理器，減小視頻圖像膠囊的尺寸。本實(shí)施例中的圖像無線發(fā)送裝置9采用模擬信號無線發(fā)射原理，將模擬信號轉(zhuǎn)變化一定頻率的電磁波，直接發(fā)射到患者體外。本實(shí)施例中的無線能量接收三維線圈11通過空間三維方向(X、Y、Z)的單維線圈集成在一起形成三維能量接收線圈，電氣聯(lián)接方式將三個(gè)單維線圈分別并聯(lián)在一點(diǎn)上得以實(shí)現(xiàn)。所述的體外無線供能裝置2包括體外無線能量發(fā)射線圈12和電源控制器13，其中電源控制器13與直流或交流電源相連并輸出具有時(shí)序的控制信號至體外無線能量發(fā)射線圈12，體外無線能量發(fā)射線圈12將控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸姶艌霾⑤敵鲋聊z囊系統(tǒng)1。本實(shí)施例中的體外無線能量發(fā)射線圈12采用利茲線繞制成單維線圈，該線圈大小應(yīng)該能夠通過人體軀干最大截面處。本實(shí)施例中的電源控制器13屬于直流逆變器，將直流電源逆變成為一定頻率的方波信號。所述的體外圖像處理裝置3包括體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊14和計(jì)算機(jī)工作站15， 其中體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊14實(shí)時(shí)接收由膠囊系統(tǒng)1發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到計(jì)算機(jī)工作站15，計(jì)算機(jī)工作將圖像顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，為操作控制者實(shí)現(xiàn)膠囊系統(tǒng)1姿態(tài)、位置控制和熱療操作提供圖像導(dǎo)航功能。本裝置通過以下方式進(jìn)行工作患者通過吞服視頻圖像膠囊，體外無線供能裝置 2開始工作，電源控制器13將直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢l率的交變信號并傳送到體外無線能量發(fā)射線圈12，體外無線能量發(fā)射線圈12將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢l率的交變磁場，該交變磁場被體內(nèi)視頻圖像膠囊系統(tǒng)1里的無線能量接收三維線圈11接收，在線圈內(nèi)部產(chǎn)生交變電動(dòng)勢，該交變電動(dòng)勢被整流裝置10進(jìn)行濾波整流后生成直流電源，該直流電源給照明系統(tǒng)5、 視頻圖像傳感器4、主控制系統(tǒng)7和圖像無線發(fā)射裝置。主控制系統(tǒng)7上電后對視頻圖像傳感器4進(jìn)行配置控制，完成配置控制后，視頻圖像傳感器4開始正常工作。當(dāng)照明系統(tǒng)5上電開始工作后，將有光學(xué)系統(tǒng)8—端的視頻圖像膠囊前端照亮，消化道壁的圖像通過光學(xué)系統(tǒng)8成像在視頻圖像傳感器4上，視頻圖像傳感器4生成消化道壁圖像的視頻信號，該視頻信號直接傳送到圖像無線發(fā)射裝置上，由圖像無線發(fā)射裝置將視頻圖像信號轉(zhuǎn)化為一定頻率的電磁波并傳送到患者體外。發(fā)送到體外的視頻圖像信號被體外圖像處理裝置3接收，有兩種接收方式當(dāng)使用便攜式體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊14時(shí)，便攜式體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊14可將接收到的視頻圖像信號，將視頻圖像信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號，顯示在屏幕上，同時(shí)保存在本身的存儲裝置上；當(dāng)使用計(jì)算機(jī)工作站15時(shí)，計(jì)算機(jī)工作站15將接收到的視頻圖像信號，并將該視頻圖像信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號，實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)存儲在計(jì)算機(jī)屏幕上。計(jì)算機(jī)工作站15還具備讀取并回放便攜式體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊14存儲的數(shù)字圖像信號。
權(quán)利要求
1.一種無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，其特征在于，包括膠囊系統(tǒng)、體外無線供能裝置和體外圖像處理裝置，其中膠囊系統(tǒng)位于消化道內(nèi)并采集消化道環(huán)境信息，體外圖像處理裝置與膠囊系統(tǒng)以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式輸出，體外無線供能裝置向膠囊系統(tǒng)以交變磁場方式提供能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，其特征是，所述的膠囊系統(tǒng)包括視頻圖像傳感器、照明系統(tǒng)、外殼及設(shè)置于其內(nèi)部的主控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、圖像無線發(fā)送裝置、整流裝置和無線能量接收三維線圈，其中視頻圖像傳感器和照明系統(tǒng)安裝在外殼的外側(cè)端部，無線能量接收三維線圈接收由體外無線供能裝置發(fā)送的交變磁場并轉(zhuǎn)化為交流電動(dòng)勢，整流裝置與無線能量接收三維線圈相連并將交流電動(dòng)勢轉(zhuǎn)化為直流電壓，整流裝置分別與視頻圖像傳感器、照明系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、圖像無線發(fā)送裝置相連并提供直流電源，圖像無線發(fā)送裝置直接將視頻圖像傳感器采集到的模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為一定頻率的電磁波，并傳送到體外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，其特征是，所述的外殼為膠囊體狀，兩端部為球狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，其特征是，所述的體外無線供能裝置包括體外無線能量發(fā)射線圈和電源控制器，其中電源控制器與直流或交流電源相連并輸出具有時(shí)序的控制信號至體外無線能量發(fā)射線圈，體外無線能量發(fā)射線圈將控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸姶艌霾⑤敵鲋聊z囊系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，其特征是，所述的體外圖像處理裝置包括體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊和計(jì)算機(jī)工作站，其中體外圖像實(shí)時(shí)接收模塊實(shí)時(shí)接收由膠囊系統(tǒng)發(fā)送到體外的拍攝圖像并傳送到計(jì)算機(jī)工作站，計(jì)算機(jī)工作將圖像顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，為操作控制者實(shí)現(xiàn)膠囊系統(tǒng)姿態(tài)、位置控制和熱療操作提供圖像導(dǎo)航功能。
全文摘要
一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)，包括膠囊系統(tǒng)、體外無線供能裝置和體外圖像處理裝置，膠囊系統(tǒng)位于消化道內(nèi)并采集消化道環(huán)境信息，體外圖像處理裝置與膠囊系統(tǒng)以無線方式連接并傳輸膠囊視頻信息并以圖形方式輸出，體外無線供能裝置向膠囊系統(tǒng)以交變磁場方式提供能量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)體外操作控制者對膠囊系統(tǒng)的姿態(tài)和位置的主動(dòng)控制。
文檔編號A61B1/04GK102160774SQ201110051518
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉華, 姜萍萍, 王志武, 顏國正 申請人:上海交通大學(xué)