基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，特別涉及一種利用控制永磁體旋轉(zhuǎn)原理的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，屬醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用膠囊內(nèi)窺鏡檢測(cè)系統(tǒng)包括膠囊、體外接收器、體外遙控裝置和影像工作站。所述膠囊內(nèi)有超微縮全景照相機(jī)，還有無(wú)線(xiàn)信號(hào)收發(fā)裝置、電子光學(xué)成像部件等。被檢查者吞服膠囊后，膠囊將依次穿過(guò)胃、十二指腸、空腸與回腸、結(jié)腸和直腸后排出，其間每一處內(nèi)壁拍攝成像通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)襟w外接收器上。被檢者的活動(dòng)不會(huì)干擾到圖像的獲取與記錄是對(duì)體外接收器的基本要求；體外遙控裝置用于向膠囊發(fā)送各種控制命令；影像工作站用于存儲(chǔ)所拍攝的腸道影像并供醫(yī)生診斷分析。
[0003]現(xiàn)有臨床上膠囊內(nèi)窺鏡的膠囊旋轉(zhuǎn)控制裝置主要為被動(dòng)式，即膠囊在腸道中的運(yùn)動(dòng)主要依靠腸道的蠕動(dòng)前進(jìn)，最終排出體外，由于體內(nèi)膠囊不能受體外醫(yī)生的主動(dòng)控制，檢查過(guò)程因此存在不能對(duì)疑似病癥反復(fù)進(jìn)行觀(guān)察問(wèn)題，漏檢率較高，因此膠囊的主動(dòng)控制成為新的研宄方向。有鑒于此，公知的主動(dòng)式控制膠囊運(yùn)動(dòng)包括:⑴電刺激法:通過(guò)刺激肌肉收縮的方式推進(jìn)膠囊行進(jìn)，但電刺激對(duì)腸道的損傷是未知的；⑵手持式外部永磁體控制膠囊在人體食管和胃中的運(yùn)動(dòng)，但既有裝置大多不能精確和反復(fù)控制膠囊測(cè)特定區(qū)域；⑶利用帶有永磁體的機(jī)械手來(lái)控制帶有磁殼的膠囊自由運(yùn)動(dòng)，但設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，不利于推廣；⑷用亥姆霍茲線(xiàn)圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)主動(dòng)控制膠囊，但亥姆霍茲線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生傷害。
[0004]針對(duì)采用永磁體控制膠囊內(nèi)窺鏡的專(zhuān)利成果包括:發(fā)明專(zhuān)利《膠囊式內(nèi)窺鏡控制系統(tǒng)》(CN200580027391.5)是一種帶床體構(gòu)架的大型復(fù)雜系統(tǒng)，包括傳感器、無(wú)線(xiàn)控制回路、遙控單元等，總體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價(jià)高；西門(mén)子公司在中國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利《膠囊式內(nèi)窺鏡》(CN200780014471.6)需要外置的感應(yīng)線(xiàn)圈為膠囊充電；發(fā)明專(zhuān)利《用于膠囊內(nèi)窺鏡檢測(cè)的磁導(dǎo)航式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》(CN200910273088)是采用內(nèi)置永磁體、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)腿等裝置驅(qū)動(dòng)膠囊，總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；發(fā)明專(zhuān)利《一種用于消化道內(nèi)窺鏡檢查的膠囊機(jī)器人及其控制系統(tǒng)》(CN201310133128)包括受檢者支撐部、磁裝配體、磁支撐座以及聯(lián)動(dòng)軸等構(gòu)件，同樣存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高等不足之處。一種基于磁主動(dòng)控制法的手持式簡(jiǎn)易型膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置成為必需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】所述不足，提供一種性?xún)r(jià)比高，特別是可方便操作的基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下方案:
[0007]—種基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運(yùn)動(dòng)的控制單元；所述控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體，所述旋轉(zhuǎn)永磁體通過(guò)傳動(dòng)軸與控制盒內(nèi)步進(jìn)電機(jī)連接，所述步進(jìn)電機(jī)由單片機(jī)控制；所述控制盒上還有顯示步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及:分別控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)/停止、加速、減速、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；其特征在于:
[0008]所述旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體；
[0009]旋轉(zhuǎn)永磁體外型尺寸為:50mmX 50mmX 25mm的長(zhǎng)方體；
[0010]旋轉(zhuǎn)永磁體通過(guò)鋁制夾具固連在所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸上；
[0011]所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)可調(diào)，所述旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同步；
[0012]所述膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和磁殼，所述磁殼套緊在商用膠囊內(nèi)窺鏡的外表面，磁殼的外表面有螺旋紋理；所述帶螺旋紋理狀的磁殼是沿膠囊徑向充磁的永磁體。
[0013]如上所述基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)永磁體是但不限于由銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體表面最高磁感應(yīng)強(qiáng)度多4490高斯。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]⑴本裝置通過(guò)體外旋轉(zhuǎn)永磁體感應(yīng)體內(nèi)膠囊內(nèi)窺鏡磁殼的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡的加速、減速、前進(jìn)或后退控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可控性強(qiáng)。
[0016]⑵本裝置制作成本相對(duì)較低，與公知的主動(dòng)式控制永磁體膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)動(dòng)設(shè)備相比，性?xún)r(jià)比更高。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例膠囊內(nèi)窺鏡與旋轉(zhuǎn)永磁體同步旋轉(zhuǎn)步路示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例控制單元組成框圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例單片機(jī)程序流程圖。
[0021]圖中的標(biāo)記說(shuō)明:I一控制盒，2—膠囊，3—旋轉(zhuǎn)永磁體，4一LED數(shù)碼管，5—按鈕，8一被檢查腸道。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0023]如附圖1、圖3所示，本實(shí)用新型基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊2和體外控制膠囊運(yùn)動(dòng)的控制單元，所述膠囊2是表面帶螺旋紋理狀磁殼的商用膠囊內(nèi)窺鏡；所述控制單元包括控制盒I和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體3，所述旋轉(zhuǎn)永磁體3通過(guò)傳動(dòng)軸與控制盒內(nèi)步進(jìn)電機(jī)連接，所述步進(jìn)電機(jī)由單片機(jī)控制；所述控制盒上還有顯示步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管4以及:分別控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)/停止、加速、減速、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕5。
[0024]本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)永磁體3是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體，膠囊內(nèi)窺鏡外的帶螺旋紋理狀磁殼是沿膠囊2的徑向充磁的永磁體。旋轉(zhuǎn)永磁體3采用銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體3的表面最高磁感應(yīng)強(qiáng)度多4490高斯，旋轉(zhuǎn)永磁體3的外型尺寸為:50mmX50mmX25mm，旋轉(zhuǎn)永磁體3通過(guò)銷(xiāo)制夾具固連在所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸上。
[0025]優(yōu)選的，當(dāng)旋轉(zhuǎn)永磁體3表面最高磁感應(yīng)強(qiáng)度高于4490高斯時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)永磁體3的體積還可以做得更小。
[0026]單片機(jī)選定型號(hào)為AT89C52型，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)變化，旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同步。
[0027]如圖2所示，旋轉(zhuǎn)永磁體3與膠囊內(nèi)窺鏡外帶螺旋紋理狀磁殼之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)步路示意圖，根據(jù)磁感應(yīng)原理，當(dāng)位于體外的旋轉(zhuǎn)永磁體3逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，位于腸道8內(nèi)的膠囊2外部磁殼在旋轉(zhuǎn)永磁體3的磁感應(yīng)力作用下，同步的在腸道8內(nèi)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，反之，當(dāng)位于體外的旋轉(zhuǎn)永磁體3順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，位于腸道8內(nèi)的膠囊2外部磁殼在旋轉(zhuǎn)永磁體3的磁感應(yīng)力作用下，同步的在腸道8內(nèi)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)/停止、加速、減速、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即可同步的實(shí)現(xiàn)膠囊2的相應(yīng)動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向通過(guò)切換驅(qū)動(dòng)電路方向控制端的高低電平來(lái)控制。
[0028]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例控制單片機(jī)(AT89C52)程序流程圖，單片機(jī)的程序代碼在Keil上進(jìn)行調(diào)試，所有硬件電路在制備前均在Proteus上進(jìn)行了仿真，程序流程步驟說(shuō)明如下:
[0029]I)啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行程序；
[0030]2)軟件進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0031]3)設(shè)置定時(shí)器O:開(kāi)啟定時(shí)器中斷并設(shè)置定時(shí)器初始值；之后啟動(dòng)定時(shí)器O ;
[0032]4)判斷是否有按動(dòng)啟動(dòng)鍵，如果是就轉(zhuǎn)到步驟5)，否則轉(zhuǎn)到步驟4);
[0033]5)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，并獲取速度值，在LED顯示轉(zhuǎn)速。
[0034]本實(shí)用新型裝置通過(guò)體外旋轉(zhuǎn)永磁體感應(yīng)體內(nèi)膠囊內(nèi)窺鏡磁殼的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡的加速、減速、前進(jìn)或后退控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可控性強(qiáng)。裝置制作成本相對(duì)較低，與公知的主動(dòng)式控制永磁體膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)動(dòng)設(shè)備相比，性?xún)r(jià)比更高。
[0035]以上僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，但并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運(yùn)動(dòng)的控制單元；所述控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的旋轉(zhuǎn)永磁體，所述旋轉(zhuǎn)永磁體通過(guò)傳動(dòng)軸與控制盒內(nèi)步進(jìn)電機(jī)連接，所述步進(jìn)電機(jī)由單片機(jī)控制；所述控制盒上還有顯示步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及:分別控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)/停止、加速、減速、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；其特征在于: 所述旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體； 旋轉(zhuǎn)永磁體外型尺寸為:50mmX 50mmX 25mm的長(zhǎng)方體； 旋轉(zhuǎn)永磁體通過(guò)鋁制夾具固連在所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸上； 所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒范圍內(nèi)可調(diào)，所述旋轉(zhuǎn)永磁體旋轉(zhuǎn)速度與步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同步； 所述膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和磁殼，所述磁殼套緊在商用膠囊內(nèi)窺鏡的外表面，磁殼的外表面有螺旋紋理；所述帶螺旋紋理狀的磁殼是沿膠囊徑向充磁的永磁體。2.如權(quán)利要求1所述基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)永磁體是但不限于由銣鐵硼材料制作，旋轉(zhuǎn)永磁體表面最高磁感應(yīng)強(qiáng)度多4490尚斯。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于磁主動(dòng)控制法的手持式膠囊內(nèi)窺鏡控制裝置，包括膠囊和體外控制膠囊運(yùn)動(dòng)的控制單元；控制單元包括控制盒和連接在控制盒側(cè)部的由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)永磁體，步進(jìn)電機(jī)由單片機(jī)控制；控制盒上還有顯示步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的LED數(shù)碼管以及：分別控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)/停止、加速、減速、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的控制按鈕；旋轉(zhuǎn)永磁體是沿旋轉(zhuǎn)軸軸向充磁的永久磁體；步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在0.1圈/秒到10圈/秒內(nèi)可調(diào)；膠囊包括商用膠囊內(nèi)窺鏡和套在外部的帶螺旋紋理的磁殼，磁殼沿膠囊徑向充磁。旋轉(zhuǎn)永磁體由銣鐵硼材料制作，表面最高磁感應(yīng)強(qiáng)度≥4490高斯。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、可控性強(qiáng)、制作成本相對(duì)較低、性?xún)r(jià)比更高。
【IPC分類(lèi)】A61B5/07, A61B1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204618172
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520257781
【發(fā)明人】葉波, 郭琳, 張偉
【申請(qǐng)人】湖北大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日