專利名稱：膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠囊內(nèi)窺鏡，特別是指一種通過檢測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度采用負(fù)反饋機(jī)制對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整的控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
膠囊式內(nèi)窺鏡是醫(yī)學(xué)發(fā)展的科技新產(chǎn)品，其日漸被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上各種病癥的臨床診斷，采用無痛無創(chuàng)傷的監(jiān)測(cè)診斷，口服后進(jìn)入人體胃或腸道中，通過其鏡頭組件近距離拍攝其內(nèi)部的胃或腸壁狀況，以進(jìn)行臨床診斷，減輕患者的臨床痛苦。由于膠囊內(nèi)窺鏡內(nèi)部的視頻傳感器單張圖片的采集時(shí)間約為30ms，單張圖片的采集時(shí)間過長(zhǎng)，如果膠囊在體內(nèi)運(yùn)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(yùn)行速度變得有意義。因此，有必要提供可對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)運(yùn)行速度進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)和控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種通過檢測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)運(yùn)行速度進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)和控制方法，以控制其在腸胃中保持勻速運(yùn)行，獲得清晰的圖像。本發(fā)明提供了膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，其包括:膠囊內(nèi)窺鏡，其設(shè)有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片，通過霍爾傳感器實(shí)時(shí)記錄下膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號(hào)發(fā)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(diào)芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接；當(dāng)電磁鐵電源控制模塊驅(qū)動(dòng)電磁線圈通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內(nèi)壁，并通過霍爾傳感器記錄膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片，并由射頻解調(diào)芯片傳輸至第二微控制器，第二微控制器根據(jù)設(shè)定要求驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場(chǎng)的大小，以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度。在第二微控制器中，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送減速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送加速信號(hào)至電磁鐵電源控 制模塊，驅(qū)動(dòng)其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。優(yōu)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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B〈60Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為30A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為20A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為10A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時(shí)，電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。速度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡的霍爾傳感器所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來調(diào)整其在腸胃中的運(yùn)行速度，使其保持低速運(yùn)行。本發(fā)明還提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其包括以下步驟:步驟I)啟動(dòng)電磁鐵電源控制模塊，電磁線圈通電而產(chǎn)生電磁場(chǎng)；步驟2)人體靠近電磁線圈，腸胃中的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力吸引而向腸胃壁運(yùn)動(dòng)，并將霍爾傳感器所記錄其所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)送至速度控制裝置；步驟3)速度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化以控制其的運(yùn)行速度。優(yōu)選地，還可進(jìn)一步包括以下步驟:步驟4)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度；步驟5)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度和當(dāng)前電磁線圈的饋電電流值，計(jì)算得出膠囊當(dāng)前所在位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，通過霍爾傳感器記錄并向速度控制裝置反饋磁感應(yīng)強(qiáng)度值，根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制模塊調(diào)整饋電電流的幅度，通過負(fù)反饋機(jī)制調(diào)整電磁吸引力的大小，由此，調(diào)整內(nèi)窺鏡的運(yùn)行速度，避免了其速度過快導(dǎo)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(zhì)量，進(jìn)而提高了診斷的準(zhǔn)確性和精確度，對(duì)其診療具有很大的實(shí)踐意義。同時(shí)，在操作設(shè)備上，采用負(fù)反饋機(jī)制進(jìn)行檢測(cè)并控制，結(jié)合電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)變化特點(diǎn)對(duì)內(nèi)窺鏡運(yùn)行的影響，通過改變場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)窺鏡速度的調(diào)整，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可靠性強(qiáng)，調(diào)整應(yīng)變靈活。另外，還可通過所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度來計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度、其所在當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度等各參數(shù)，對(duì)醫(yī)學(xué)診斷具有很大意義。


圖1為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)的控制示意圖；圖3為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖4為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)的電磁場(chǎng)曲線圖；圖5為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡的電流控制示意圖；圖6為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)的測(cè)距示意圖；圖7為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)的電磁鐵電源控制模塊的原理示意圖；圖8為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡的圖像數(shù)據(jù)中加速度的標(biāo)示示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，其包括膠囊內(nèi)窺鏡100和速度控制裝置200，速度控制裝置200通過膠囊內(nèi)窺鏡100所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化，對(duì)其進(jìn)行負(fù)反饋控制，以調(diào)整膠囊內(nèi)窺鏡100在腸胃內(nèi)的運(yùn)行速度。其中，所述膠囊內(nèi)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(dǎo)磁模塊7,鏡頭3設(shè)置于電源5的一端或兩端,光源2裝設(shè)于鏡頭3旁，天線4套設(shè)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(dǎo)磁模塊7套設(shè)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(shè)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(diào)制芯片63電連接，其中，所述霍爾傳感器61設(shè)于導(dǎo)磁模塊7的一側(cè)，并貼附于電源5上，用于采集膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的當(dāng)前磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度值附于視頻傳感器62所采集的圖像數(shù)據(jù)上，傳輸至射頻調(diào)制芯片63，經(jīng)射頻調(diào)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(fā)送至圖像處理模塊進(jìn)行記錄并分析。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(diào)芯片201b與圖像處理模塊201d電連接，其中，射頻解調(diào)芯片201b接收膠囊內(nèi)窺鏡100所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行解調(diào)后傳輸至圖像處理模塊201d,所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至第二微控制器201a，經(jīng)第二微控制器201a對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取出圖像數(shù)據(jù)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，第二微控制器201a根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化值控制電磁鐵電源控制模塊201c對(duì)其輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電磁線圈的磁場(chǎng)大小調(diào)整，以改變磁場(chǎng)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100的磁場(chǎng)吸引力，進(jìn)而改變膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的運(yùn)行速度。膠囊內(nèi)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(wěn)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(yīng)強(qiáng)度成正比例關(guān)系，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度決定膠囊運(yùn)行加速度的大小和方向。電磁線圈在通電狀態(tài)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)含有導(dǎo)磁模塊的膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)生吸引力，進(jìn)而控制膠囊在人體內(nèi)的行進(jìn)路線和位置。當(dāng)電磁線圈吸引膠囊內(nèi)窺鏡靠近時(shí)，距離越遠(yuǎn)，磁力增加越慢；距離越近，磁力增加越快。因此，當(dāng)電磁線圈通電啟動(dòng)時(shí)，吸引膠囊內(nèi)窺鏡的時(shí)候，由于膠囊內(nèi)窺鏡距離磁鐵越來越近，電磁吸引力隨曲線急劇增大，導(dǎo)致加速度越來越大，膠囊運(yùn)行速度也急劇增大，由于膠囊內(nèi)窺鏡圖像采集速度的限制，膠囊運(yùn)行速度過快，對(duì)于采集到清晰圖像是非常不利的，因此需要對(duì)其加速度進(jìn)行控制，以獲得清晰的圖像數(shù)據(jù)。由于，磁感應(yīng)強(qiáng)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(nèi)窺鏡的瞬時(shí)加速度。參照?qǐng)D3所示，從以上電磁線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線可以看出，磁感應(yīng)強(qiáng)度距離
不是均勻分布的，其計(jì)算公式為κ=μ°Η: = 0磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離以約為形式分布，
可計(jì)算出膠囊所在位置、運(yùn)行的加速度值和當(dāng)前速度。設(shè)定一定電流值，通過霍爾傳感器可測(cè)得出附近區(qū)域各位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，改變電流值，測(cè)得不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，記錄下不同檔位的電流時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。由此可知，在已知的電流值時(shí)，根據(jù)霍爾傳感器所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，結(jié)合磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線，可計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡所在的位置，有助于幫助各圖像的定位觀測(cè)。由于膠囊內(nèi)窺鏡所受的電磁吸引力與磁感應(yīng)強(qiáng)度值成正比關(guān)系，磁感應(yīng)強(qiáng)度直接決定了其電磁 吸引力，而電磁吸引力又直接決定了膠囊內(nèi)窺鏡所受的合力，根據(jù)霍爾傳感器傳出的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，可以實(shí)時(shí)推算出膠囊內(nèi)窺鏡的加速度值。根據(jù)霍爾傳感器所測(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的所在位置和加速度值，在電磁線圈饋電電流恒定的情況下，計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度變化速度，可大致推算出其運(yùn)動(dòng)速度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過霍爾傳感器記錄各個(gè)時(shí)間下的膠囊內(nèi)窺鏡的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，在第二微控制器中，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送減速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送加速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力，則提升膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的運(yùn)行速度。膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)處于游離狀態(tài)，根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,來實(shí)時(shí)地調(diào)整其的運(yùn)行速度。為了更精確地對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，對(duì)加速度值的變化進(jìn)行定量控制。當(dāng)啟動(dòng)電磁線圈時(shí)，膠囊內(nèi)窺鏡距離腸胃壁最遠(yuǎn)，設(shè)定最大的電流輸出，這時(shí)，膠囊內(nèi)窺鏡受磁場(chǎng)吸引力逐漸靠近腸胃壁，隨著膠囊內(nèi)窺鏡與腸胃壁之間的距離縮短，按圖4所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化曲線所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨膠囊內(nèi)窺鏡與腸胃壁之間的距離逐漸縮小而增大。參照?qǐng)D5所示，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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B〈60Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為30A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為20A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為10A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時(shí)，電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度較弱時(shí)，開啟最大饋電輸出，使得膠囊內(nèi)窺鏡受力最大，提升其運(yùn)行的速度；隨著膠囊內(nèi)窺鏡逐漸向腸胃壁靠近，其磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，表明膠囊胃窺鏡進(jìn)入某磁場(chǎng)范圍區(qū)域，降低饋電幅度，下降一個(gè)檔位，即可將其加速度減小，隨之運(yùn)行速度下降；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到一定強(qiáng)度時(shí)，為了控制膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行速度，第二微控制器發(fā)送停止信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，由其控制電磁線圈停止電流輸出，使得膠囊內(nèi)窺鏡不受磁吸引力，其靠慣性緩慢向腸胃壁靠近，使其保持低速運(yùn)行，以獲得清晰的拍攝圖像并傳輸至接收控制模塊的圖像處理模塊中進(jìn)行處理分析。參照?qǐng)D6所示，通過本運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時(shí)檢測(cè)膠囊內(nèi)窺鏡的磁感應(yīng)強(qiáng)度，通過負(fù)反饋機(jī)制，調(diào)整電磁線圈的饋電電流，來調(diào)整其運(yùn)行速度。另一方面，通過對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的檢測(cè)，獲知膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃中的大致位置。距離電磁中心面50cm處為基準(zhǔn)線，以饋電電流為20A為例，膠囊內(nèi)窺鏡在40cm — 50cm之間時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為60GS —100GS ;在30cm — 40cm之間時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為100GS — 160GS ;在20cm — 30cm之間時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為160GS - 300GS。若調(diào)整饋電電流為IOA時(shí)，當(dāng)霍爾傳感器所測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度為30GS - 60GS時(shí)，可推測(cè)膠囊內(nèi)窺鏡在40cm — 50cm之間，當(dāng)所測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度為50GS —80GS時(shí)，可推測(cè)膠囊內(nèi)窺鏡在30cm — 40cm之間，當(dāng)所測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度為80GS — 150GS時(shí)，可推測(cè)膠囊內(nèi)窺鏡在20cm— 30cm之間。以此類推，在已知饋電幅度的情況下，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度，可計(jì)算出膠囊內(nèi)窺鏡與腸胃壁之間的間距，由此獲知其位置，幫助其推測(cè)所拍攝圖像的大致位置。參照?qǐng)D7所 示，在電磁鐵電源控制模塊201c中，包括電連接的交直流轉(zhuǎn)換控制模塊202a、反向電流抑制模塊202b和防雷保護(hù)模塊202c，交直流轉(zhuǎn)換控制模塊202a與第二微控制器電連接，反向電流抑制模塊202b與電磁線圈202電連接，當(dāng)交流電源接入交直流轉(zhuǎn)換控制模塊202a，防雷保護(hù)模塊202c與報(bào)警模塊電連接，交流電源由交直流轉(zhuǎn)換控制模塊202a接入，當(dāng)收到第二微控制器所發(fā)出的調(diào)整電壓信號(hào)時(shí)，根據(jù)所述信號(hào)指令控制，采用小信號(hào)控制輸出的直流幅值，經(jīng)過交直流轉(zhuǎn)換后，輸出所需大小電流，所述防雷保護(hù)模塊202c起到防雷擊及電流浪涌的作用，反向電流抑制模塊對(duì)反向電流起到泄放和抑制作用，使得電壓保持正向，經(jīng)電流抑制和調(diào)整后，輸出至電磁線圈202，使其產(chǎn)生相應(yīng)大小的磁場(chǎng)。參照?qǐng)D8所示，為提高圖像質(zhì)量，膠囊內(nèi)窺鏡圖像傳輸采用模擬信號(hào)形式，直接通過模擬FM調(diào)制芯片輸出，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度值無法通過數(shù)字形式打包輸出。為了解決數(shù)據(jù)的傳輸問題，所述磁感應(yīng)強(qiáng)度值嵌入圖像數(shù)據(jù)中，以圖像數(shù)據(jù)中的填色像素格作為標(biāo)記，與圖像數(shù)據(jù)一并發(fā)送至接收控制模塊，通過視頻傳感器的OSD功能，當(dāng)?shù)谝晃⒖刂破鞑杉酱鸥袘?yīng)強(qiáng)度值后，通過OSD功能，控制特定區(qū)域輸出圖像像素排列，以像素排列數(shù)表示磁感應(yīng)強(qiáng)度值，以此將磁感應(yīng)強(qiáng)度值輸出給外部接收端。OSD是on-screen display的簡(jiǎn)稱，即屏幕菜單式調(diào)節(jié)方式。一般是按Menu鍵后屏幕彈出的顯示器各項(xiàng)調(diào)節(jié)項(xiàng)目信息的矩形菜單，可通過該菜單對(duì)顯示器各項(xiàng)工作指標(biāo)包括色彩、模式、幾何形狀等進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。另外，在OSD選項(xiàng)里還可以調(diào)整顯示的位置、無動(dòng)作關(guān)閉顯示的時(shí)間。例如:我們將圖像屏幕最后一列像素排列作為磁感應(yīng)強(qiáng)度值輸出表示列:從上之下，每一位像素顯紅色，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度值為IOGs ;如磁感應(yīng)強(qiáng)度值為SOGs時(shí)，則從上至下顯示8格紅色，同列其余格像素顯示藍(lán)色；以此類推，接收端根據(jù)所接收屏幕信息最后一列的像素顏色排列和數(shù)量，即可即使得到磁感應(yīng)強(qiáng)度值。本發(fā)明還提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其包括以下步驟:步驟I)啟動(dòng)電磁鐵電源控制模塊，電磁線圈通電而產(chǎn)生電磁場(chǎng)；步驟2 )人體靠近電磁線圈，腸胃中的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力吸引而向腸胃壁運(yùn)動(dòng)，并將霍爾傳感器所記錄其所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)送至速度控制裝置；步驟3)速 度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化以控制其的運(yùn)行速度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，還可以通過所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度和其當(dāng)前所在位置，具體包括以下步驟:步驟4)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度。F合力=G+F浮力=ma，其中，重力G浮力，浮力F浮力可以測(cè)得，磁力F磁力可以根據(jù)霍爾傳感器所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值計(jì)算可得，已知膠囊內(nèi)窺鏡的質(zhì)量m，因此即可實(shí)時(shí)計(jì)算出加速度；步驟5)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度和當(dāng)前電磁線圈的饋電電流值，計(jì)算
得出膠囊當(dāng)前所在位置。依據(jù)足= 廣測(cè)試所得磁感應(yīng)強(qiáng)度B，饋電電流值〗，磁
導(dǎo)率uO，線圈匝數(shù)NI，線圈半徑a，均已知，根據(jù)公式即可測(cè)試膠囊內(nèi)窺鏡目前所在位置r(膠囊內(nèi)窺鏡與電磁線圈中心之間的距離)。其中，在步驟2)中，膠囊內(nèi)窺鏡中霍爾傳感器采集其所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至速度控制裝置，速度控制裝置的接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片接收所述磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)后，傳輸至第二微處理器中進(jìn)行信號(hào)比對(duì)，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)牡诙鸥袘?yīng)強(qiáng)度大于第一磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，則發(fā)送減速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其降低電流，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)牡诙鸥袘?yīng)強(qiáng)度小于第一磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，則發(fā)送加速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。經(jīng)過磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量和比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果，改變電磁線圈的饋電輸出，來實(shí)時(shí)調(diào)整膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行速度。優(yōu)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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B〈60Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為30A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為20A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為10A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時(shí)，電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。速度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡的霍爾傳感器所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來調(diào)整其在腸胃中的運(yùn)行速度，使其保持低速運(yùn)行。可以理解，電流饋電可分為若干檔位，亦可根據(jù)不同的需求進(jìn)行饋電檔位的調(diào)整，以實(shí)時(shí)調(diào)整膠囊內(nèi)窺鏡的所受的磁場(chǎng)吸引力，進(jìn)而調(diào)整其實(shí)時(shí)加速度。剛啟動(dòng)電磁線圈時(shí)，由于膠囊內(nèi)窺鏡距離電磁線圈的相對(duì)距離較遠(yuǎn)，吸引力較弱，這時(shí)，設(shè)定電磁線圈以最大電流進(jìn)行工作，以吸引和牽動(dòng)膠囊內(nèi)窺鏡；當(dāng)膠囊內(nèi)窺鏡受到電磁線圈的電磁吸引力，開始向腸胃壁方向運(yùn)行，由于其相互之間距離的拉近，電磁吸引力根據(jù)其磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線，開始逐漸加強(qiáng)，膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)行加速度越來越大；當(dāng)外部的接收控制模塊接收到膠囊內(nèi)窺鏡的磁感應(yīng)強(qiáng)度值急劇增大時(shí)，立即通過電磁鐵電源控制模塊，通過負(fù)反饋的方式實(shí)時(shí)降低電磁線圈的饋電電流，從而降低電磁吸引力，降低膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度，從而保證其運(yùn)行速度不至于過快，保證輸出圖像的清晰度，有利于圖像數(shù)據(jù)的分析。通過上述控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時(shí)控制調(diào)整膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行速度，而且可以計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡與腸胃 壁之間的間距和其運(yùn)行加速度值。
權(quán)利要求
1.膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，其特征在于包括: 膠囊內(nèi)窺鏡，其設(shè)有第一微處理器以及與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片，通過霍爾傳感器實(shí)時(shí)記錄下膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號(hào)發(fā)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(diào)芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接； 當(dāng)電磁鐵電源控制模塊驅(qū)動(dòng)電磁線圈通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力作用而逐漸靠近腸胃內(nèi)壁，并通過霍爾傳感器記錄膠囊內(nèi)窺鏡所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片，并由射頻解調(diào)芯片傳輸至第二微控制器，第二微控制器根據(jù)設(shè)定要求驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場(chǎng)的大小，以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，其特征在于包括:在第二微控制器中，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送減速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送加速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B<60Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為30A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為20A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為10A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B>100Gs時(shí)，電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電流輸出，電流饋電輸出為0A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述磁感應(yīng)強(qiáng)度值嵌入圖像`數(shù)據(jù)中，以圖像數(shù)據(jù)中的填色像素格作為標(biāo)記，與圖像數(shù)據(jù)一并發(fā)送至接收控制模塊。
5.根據(jù)如權(quán)利要求1所述膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I)啟動(dòng)電磁鐵電源控制模塊，電磁線圈通電而產(chǎn)生電磁場(chǎng)； 步驟2)人體靠近電磁線圈，腸胃中的膠囊內(nèi)窺鏡受磁力吸引而向腸胃壁運(yùn)動(dòng)，并將霍爾傳感器所記錄其所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)送至速度控制裝置； 步驟3)速度控制裝置根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化以控制其的運(yùn)行速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于進(jìn)一步包括: 步驟4)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算得出膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)行加速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于包括:在步驟3)中，控制所述膠囊內(nèi)窺鏡的設(shè)定加速度值小于1.0m/s2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于進(jìn)一步包括:步驟5)根據(jù)霍爾傳感器所記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度和當(dāng)前電磁線圈的饋電電流值，計(jì)算得出膠囊當(dāng)前所在位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于:在步驟2)中，膠囊內(nèi)窺鏡中的霍爾傳感器采集其所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至速度控制裝置，速度控制裝置的接收控制模塊的射頻解調(diào)芯片接收所述磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)后，傳輸至第二微處理器中進(jìn)行信號(hào)比對(duì)，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值大于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送減速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其降低電流輸出，以降低電磁線圈的電磁力；反之，當(dāng)射頻解調(diào)芯片所傳輸?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度值小于設(shè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度值時(shí)，則發(fā)送加速信號(hào)至電磁鐵電源控制模塊，驅(qū)動(dòng)其提高電流，以提高電磁線圈的電磁力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制方法，其特征在于: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(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B〈60Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為30A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為60Gs〈B〈80Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為20A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為80Gs〈B〈90Gs時(shí)，啟動(dòng)電流饋電輸出為10A，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B〉IOOGs時(shí)，電磁鐵電源控制模塊關(guān)閉電 流輸出，電流饋電輸出為OA。
全文摘要
膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)運(yùn)行速度的控制系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡，設(shè)有第一微處理器和與之電連接的霍爾傳感器、射頻調(diào)制芯片，通過霍爾傳感器記錄下其在體內(nèi)運(yùn)行時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，傳輸至射頻調(diào)制芯片進(jìn)行信號(hào)發(fā)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(diào)芯片，電磁鐵電源控制模塊與電磁線圈電連接；當(dāng)通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡逐漸靠近腸胃內(nèi)壁，并將運(yùn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度值經(jīng)由射頻調(diào)制芯片發(fā)送至射頻解調(diào)芯片，第二微控制器驅(qū)動(dòng)電磁鐵電源控制模塊控制電磁線圈調(diào)整電磁場(chǎng)的大小，以根據(jù)所反饋的磁感應(yīng)強(qiáng)度值的變化來控制膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度。
文檔編號(hào)A61B5/06GK103222841SQ20131012186
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者李奕, 孫平, 章偉 申請(qǐng)人:深圳市資福技術(shù)有限公司