双向数字式无线内窥镜系统技术方案

双向数字式无线内窥镜系统及其工作方式属医用无损伤内窥镜技术领域，它是一种双向无线通信可控且可实时观察图像、全数字且全消化道检查的双向数字式无线内窥镜系统，含有无线收发数字式内窥镜摄像装置，便携式无线接收与数据传输装置以及计算机控制与处理装置，在无线收发数字式内窥镜摄像装置内设有可调视角的摄像头、可调焦距的光学镜头以及可摄取三维图像的发光照明结构。具有三种不同的工作方：无线收发数字式内窥镜摄像装置与便携式无线接收和数据传输装置联合工作方式；无线收发数字式内窥镜摄像装置和计算机控制与处理装置联合工作方式；无线收发数字式内窥镜摄像装置、便携式无线接收和数据传输装置和计算机控制与处理装置联合工作方式。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种双向数字式无线内窥镜系统及其工作方式属于医用内窥镜
，尤其涉及一种不带插入导管而通过无线电波传送内窥镜图像的内窥镜

技术介绍
消化道疾病侵扰着全球无数的患者，目前对这种疾病的检查最常用和最直接有效的就是内窥镜检查，因此内窥镜检查系统在消化道疾病的诊断中起着极为重要的作用。纵观现有的常用内窥镜系统其内窥图像的传输都是通过有线来完成的，这些系统都不得不带有引导插管，这不仅给系统的操作带来很多不便，同时还对检查病人带来了很大的不适和痛苦，而且由于有线传输的原因，也导致内窥镜所能检查的部位受到了局限，比如无法实现对小肠部分的检查等。随着微电子技术的发展，目前已有了无线内窥镜系统，其发展还在起步阶段，系统还存在很多的局限性比如图像分辨率(90,000像素点)不够高；仅实现了从体内胶囊到体外的单向数据通信；医生无法现场实时观察病人图像；也不能控制体内的胶囊的工作状态；由于采用的电池供电时间有限(6～8小时)，因此无法实现大肠部分的检查；由于仅采用了是白色光二极管，因此只能实现二维图像的采集等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双向无线通信的、可控且可实时观察病人图像的、全数字的、能实现全消化道检查的双向数字式无线内窥镜系统及其实现方法。本专利技术所述的双向数字式无线内窥镜系统其特征在于它是一种双向无线通信的可控且可实时观察病人图像的、全数字且能实现全消化道检查的医用双向数字式无线内窥镜系统，它主要含有无线收发的数字式内窥镜摄像装置，它含有封闭壳体用生物兼容性材料制成且一端是透明的；天线、无线收发芯片及电源由外及里地依次内置于相对于透明端的封闭壳体内；视角可调整的摄像头由受电源供电的微电机以及受该微电机转动控制且光学主轴和该微电机主轴成一定夹角的摄像头组成，所述的摄像头是一块具有信号处理功能的光电传感器芯片；焦距可调的光学结构由光学镜头、与该光学镜头两侧相连且轴线垂直于该光学镜头镜面的两个金属导电线圈、通过气隙和该两个金属导电线圈磁铰链且固定在微电机上的两块极性磁体组成；发光照明结构由位于该两个金属导电线圈外周且沿光学镜头圆周方向配置的不同波长的发光光源构成，所述发光光源中有一对发光光源分别与该两个金属导电线圈弹性连接，同时，所述发光光源都嵌接在一个能使光线从光学镜头聚焦到该光电传感器芯片的感光部分的空心圆筒的上端面上，而所述的空心圆筒是与该微电机相连接的；便携式的无线接收与数据传输装置由天线接收阵列、受便携式电池供电的无线接收电路、缓冲器、信道解码器、信号处理电路，以及大容量数据存储器依次串接而成；计算机控制与处理装置由带高清晰度监视器的主机、依次与主机相连的无线数据收发卡和收发天线组成。所述的微电机含有与上述两块极性磁体和光电传感器芯片相连且和水平面成一定夹角的电路板、与电路板另一侧相连的滚轴、在空间彼此相隔45度且固定在该滚轴另一端垂直侧面上的四组线圈、相对于上述四组线圈有一个气隙且连接在固定内置于该封闭壳体内的固定板上的永久磁体。所述的光电传感器芯片是分辨率至少为640*480的数字式CMOS光电传感器。所述的光电传感器芯片是分辨率至少为640*480的数字式CCD光电传感器。所述的发光照明结构由位于金属导电线圈外周且沿光学镜头圆周方向成十字交叉地配置的一对白光发光光源和一对不同波长的发光光源组成。本专利技术所述的双向数字式无线内窥镜系统的工作方式，其特征在于它是根据下述三种工作方式中的任何一种来实现的(1)无线收发的数字式内窥镜摄像装置和便携式无线接收和数据传输装置联合工作的方式；(2)无线收发的数字式内窥镜摄像装置和计算机控制与处理装置联合工作的方式；(3)无线收发的数字式内窥镜摄像装置、便携式无线接收和数据传输装置和计算机控制与处理装置联合工作的方式。专利技术效果1)系统不仅对被检者带来了方便，还可根据医生的需要提供给医生对病人实时监控的功能。本双向数字式无线内窥镜系统提供了三种可供选择的工作方式。第一种是无线收发的数字式内窥镜摄像装置与人体外的便携式无线接收和数据传输装置联合工作方式，病人在该方式下检查时，能够行动自如，不影响日常的活动，在检查完毕后，再把摄取的图像数据下载到计算机上由医生进行后处理和诊断；第二种是无线收发的数字式内窥镜摄像装置和计算机控制与处理装置联合工作方式，医生可实时观察到通过无线电波发来的内窥图像，同时还可实时控制内窥镜摄像装置内的各项参数，但病人的活动受限；第三种是无线收发的数字式内窥镜摄像装置、便携式无线接收和数据传输装置和计算机控制与处理装置联合工作方式，它与第二种方式基本相似，由于便携式无线接收和数据传输装置的接收天线阵列具有定位功能，因此唯一的区别是第三种方式比第二种方式接收的数据中要多一个图像的定位信息。这是因为本系统有一与计算机相连接的无线数据发送器，以及有一与计算机能实时通信的在人体外的便携式无线收和数据传输装置。而现有无线系统只能提供第一种工作方式。2)首次实现了体内与体外的双向通信，从而使得体外能通过计算机控制无线收发的数字式内窥镜摄像装置内各部分的工作参数(无线收发的数字式内窥镜摄像装置内发光光源与图像传感器的工作状态、图像帧率、图像大小、图像压缩比、视角、焦距等)。由于本系统的无线收发的数字式内窥镜摄像装置内有一个双向无线收发芯片，能实现内窥镜摄像装置内与内窥镜摄像装置外的双向通信。而现有数字式内窥镜摄像装置内仅采用了无线单向的发送芯片，只能实现由体内到体外的单向通信。3)能实现对全消化道的检查。无线收发的数字式内窥镜摄像装置内的电源供给方案可采用电池或从无线电波中提取能量，或者两者的结合，从而确保实现对全消化道的检查，而现有系统仅采用了电池的供电，只能工作6～8小时。4)提供高分辨率的胃肠道图像，无线收发的数字式内窥镜摄像装置内采用了高分辨率(大于或等于640*480像素点)的微型CMOS或CCD图像传感器来提高了系统所摄图像的分辨率，且图像传感器能输出数字图像信号。而现有系统的图像分辨率是90,000像素点。5)不仅能提供二维图像数据，还能提供三维图像数据。无线收发的数字式内窥镜摄像装置中的照明结构不同波长的光源组成。当系统在需要获得三维图像数据时，通过用不同波长光源交替工作来获得被测部位表面的深度信息。而现有系统只用了4个相同的白光二极管来进行照明，因此只能采集二维平面图像。6)提供了调整焦距的功能。无线收发的数字式内窥镜摄像装置中，在光学镜头两侧相连接有两个金属导电线圈，在通过电流后产生磁场，通过该磁场与光电传感器两端具有极性磁体结构产生的磁场来相互作用来达到调整焦距。而现有系统的图像传感器的焦距是固定不可调节的。7)能调节调整摄像头的视角。无线收发的数字式内窥镜摄像装置中用微电机马达与摄像装置相连接来调整摄像头的视角。而现有系统的视角是固定不可调节的。8)能根据检查的需要对采集图像进行各种实时压缩(有损失和无损失)，且压缩比可调。无线收发的数字式内窥镜摄像装置中的光电传感器与数字处理电路模块中有图像压缩功能模块。而现有系统不提供任何的图像压缩功能。附图说明图1无线收发的数字式内窥镜摄像装置的纵剖视图。图2微电机的四组线圈的空间配置图。图3发光照明结构的结构示意图。图4微电机中的永久磁体与固定板的连接图。图5便携式无本文档来自技高网...

【技术保护点】
双向数字式无线内窥镜系统，含有无线数字式内窥镜摄像装置以及便携式无线接收装置，其特征在于：它是一种双向无线通信的可控且可实时观察病人图像的、全数字且能实现全消化道检查的医用双向数字式无线内窥镜系统，它主要含有： 无线收发的数字式内窥镜摄像装置，它含有： 封闭壳体：用生物兼容性材料制成且一端是透明的； 天线、无线收发芯片及电源：由外及里地依次内置于相对于透明端的封闭壳体内； 视角可调整的摄像头：由受电源供电的微电机以及受该微电机转动控制且光学主轴和该微电机主轴成一定夹角的摄像头组成，所述的摄像头是一块具有信号处理功能的光电传感器芯片； 焦距可调的光学结构：由光学镜头、与该光学镜头两侧相连且轴线垂直于该光学镜头镜面的两个金属导电线圈、通过气隙和该两个金属导电线圈磁铰链且固定在微电机上的两块极性磁体组成； 发光照明结构：由位于该两个金属导电线圈外周且沿光学镜头圆周方向配置的不同波长的发光光源构成，所述发光光源中有一对发光光源分别与该两个金属导电线圈弹性连接，同时，所述发光光源都嵌接在一个能使光线从光学镜头聚焦到该光电传感器芯片的感光部分的空心圆筒的上端面上，而所述的空心圆筒是与该微电机相连接的； 便携式的无线接收与数据传输装置：由天线接收阵列、受便携式电池供电的无线接收电路、缓冲器、信道解码器、信号处理电路，以及大容量数据存储器依次串接而成； 计算机控制与处理装置：由带高清晰度监视器的主机、依次与主机相连的无线数据收发卡和收发天线组成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志华，谢翔，张春，张利，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]