一种胶囊内窥镜驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种胶囊内窥镜驱动系统，包括永磁体，所述永磁体固定在胶囊内窥镜内部，磁场发生装置，所述磁场发生装置包括转动机构、移动机构以及三个或以上电磁铁，各个所述电磁铁置于同一平面上，各个所述电磁铁以平面上的某一点为中心点呈环形阵列等间隔分布，所述转动机构驱动所述电磁铁绕着该中心点旋转。本发明专利技术创造在胶囊内窥镜中安装永磁体，通过磁场发生装置产生一个方向可变的均匀磁场，当胶囊内窥镜在人体中时，利用转动机构驱动各个电磁铁同时转动即可实现均匀磁场方向的改变，以实现胶囊内窥镜的各方向自由移动功能，同时还需要移动机构控制均匀磁场的作用区域位置，防止胶囊内窥镜在移动过程中脱离均匀磁场的约束。

A Driving System for Capsule Endoscope

The invention discloses a driving system for capsule endoscope, including a permanent magnet, which is fixed inside the capsule endoscope, and a magnetic field generating device. The magnetic field generating device includes a rotating mechanism, a moving mechanism and three or more electromagnets. Each electromagnet is placed on the same plane, and each electromagnet is in a ring array centered on a point on the plane. The rotating mechanism drives the electromagnet to rotate around the center point. The invention creates a permanent magnet installed in capsule endoscope, which generates a uniform magnetic field with variable direction through a magnetic field generating device. When the capsule endoscope is in the human body, the direction of uniform magnetic field can be changed by driving each electromagnet to rotate simultaneously by a rotating mechanism, so as to realize the function of free movement in all directions of capsule endoscope, and at the same time, a moving mechanism is needed to control uniform magnetic field. The location of the action area of the field prevents the capsule endoscope from breaking away from the constraints of the uniform magnetic field during its movement.

【技术实现步骤摘要】
一种胶囊内窥镜驱动系统
本专利技术涉及胶囊内窥镜
，更具体地说涉及一种胶囊内窥镜的驱动系统。
技术介绍
胶囊内窥镜技术自上世纪末出现，患者吞服之后，它能拍摄消化道图像，通过胃肠道的蠕动完成整个消化道系统的观测，避免了给患者带来较大的痛苦。经过十几年的发展，胶囊内窥镜技术已经日臻成熟，但是，从临床反馈来看，胶囊内窥镜还有很多问题需要解决。第一个是定位问题，胶囊内窥镜虽然可以对整个消化道系统进行检查，但是却无法给沿途拍摄的图像和视频进行精确的定位，而在使用胶囊内窥镜检查出病灶部位之后，要对病灶部位进行定点施药或者其他治疗措施，因此精确的定位是必须的；第二是驱动问题，现有技术中胶囊内窥镜是采用胃肠道蠕动而运动的这样一种被动式的运动方式，无法控制其行进、后退和逗留，可能会导致重要区域无法获得详细的检测。解决胶囊内窥镜的驱动问题意义十分巨大，现有技术中胶囊内窥镜在人体消化道内是一次性通过的，无论是健康部位还是病灶部位都是一视同仁，没有区别对待，这对于内置供能系统的胶囊内窥镜来说是一种“浪费”，如果胶囊内窥镜能够在人体内自由前进、后退，准确地在病灶处停留，将大大提高胶囊内窥镜的诊断效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种胶囊内窥镜驱动系统。本专利技术解决其技术问题的解决方案是：一种胶囊内窥镜驱动系统，包括：永磁体，所述永磁体固定在胶囊内窥镜上，优选为固定在胶囊内窥镜的内部；磁场发生装置，在空间中产生大小恒定，方向可控的均匀磁场，将该空间定义为作用区域；所述永磁体始终在所述作用区域中；所述磁场发生装置包括转动机构、移动机构以及三个或以上电磁铁，各个所述电磁铁置于同一平面上，各个所述电磁铁以平面上的某一点为中心点呈环形阵列等间隔分布，所述转动机构驱动所述电磁铁绕着该中心点旋转；将从电磁铁的N极中心指向S极中心的直线定义为轴线，所述电磁铁的数量为偶数时，相邻的两个电磁铁的轴线相差360/(n/2)度，所述电磁铁的数量为奇数时，相邻的两个电磁铁的轴线相差360/n度，其中n为电磁铁的数量。作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁铁通电后所产生的磁场与条形磁铁的磁场相似。作为上述技术方案的进一步改进，所述转动机构包括基座、旋转电机、转盘以及衔接杆，所述衔接杆与电磁铁数量相同，所述基座安装在移动机构上，所述旋转电机安装在基座上，所述旋转电机驱动转盘绕着转盘的中心旋转，各个所述衔接杆以转盘的中心为中点，呈环形阵列等间距地垂直固定在转盘上，各个所述电磁铁固定在衔接杆上，且各个所述电磁铁到转盘的距离一致。作为上述技术方案的进一步改进，所述移动机构包括底座、移动电机、导轨以及丝杆组件，所述导轨安装在底座上，所述转动机构设置在导轨上，所述移动电机驱动丝杆组件动作，所述丝杆组件与转动机构相连接以驱动转动机构沿着导轨移动。作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转电机以及移动电机均是步进电机。作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括电机驱动电路，所述电机驱动电路分别与移动电机以及旋转电机电性连接；所述电机驱动电路包括单片机以及两个型号为L298N的驱动芯片，所述单片机分别与两个驱动芯片的输入端相连接，两个所述驱动芯片的输出端分别与移动电机以及旋转电机相连接。作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括检测模块以及上位机，所述检测模块配置有两个或两个以上，每个所述检测模块包括磁阻传感器以及放大电路，所述磁阻传感器与放大电路的输入端相连接，各个检测模块的放大电路的输出端分别与上位机相连接，各个检测模块的磁阻传感器均设置在同一平面上且呈环形阵列分布在永磁体的外部。作为上述技术方案的进一步改进，所述放大电路包括放大单元、调零单元以及基准电压单元，所述磁阻传感器与放大单元的输入端相连接，所述放大单元的输出端与上位机相连接，所述调零单元以及基准电压单元分别与放大单元相连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述放大单元包括仪表放大器芯片、电阻R1、电容C1、电容C2以及电容C3，所述仪表放大器芯片设有两个增益控制端、两个电压输入端、一个电压输出端以及一个基准电压端，所述电阻R1两端分别与仪表放大器芯片的两个增益控制端相连接，所述仪表放大器芯片的两个电压输入端分别与磁阻传感器相连接，所述仪表放大器芯片的两个电压输入端分别通过电容C1以及电容C2接地，所述电容C3的两端分别与所述仪表放大器芯片的两个电压输入端相连接，所述仪表放大器芯片的基准电压端与基准电压单元相连接，所述仪表放大器芯片的电压输出端与上位机相连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述调零单元包括电阻R2、电阻R3、电阻R4以及电阻R5，所述电阻R2是电位器，所述电阻R2与电阻R3串联在电源端与接地端之间，所述电阻R4一端接在电阻R2与电阻R3之间，另一端通过电阻R5与磁阻传感器相连接，所述仪表放大器芯片的其中一个电压输入端接在电阻R4与电阻R5之间。作为上述技术方案的进一步改进，所述基准电压单元包括基准电压芯片，所述基准电压芯片的输出端与仪表放大器芯片的基准电压端相连接。作为上述技术方案的进一步改进，还包括PWM信号发生器、反相器、第一继电器以及第二继电器，所述PWM信号发生器输出端与第一继电器相连接，所述第一继电器控制磁场发生装置的通电连接；所述PWM信号发生器输出端通过反相器与第二继电器相连接，所述第二继电器同时控制各个检测单元的通电连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术在胶囊内窥镜中安装永磁体，通过磁场发生装置产生一个方向可变的均匀磁场，当胶囊内窥镜在人体中时，利用转动机构驱动各个电磁铁同时转动即可实现均匀磁场方向的改变，以实现胶囊内窥镜的各方向自由移动功能，同时还需要移动机构控制均匀磁场的作用区域位置，防止胶囊内窥镜在移动过程中脱离均匀磁场的约束。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是本专利技术创造的装置结构示意图；图2是本专利技术创造的磁场发生装置的磁场线合成示意图(6个电磁铁)；图3是本专利技术创造的磁场发生装置的磁场线合成示意图(3个电磁铁)；图4是本专利技术创造的磁阻传感器分布示意图；图5是本专利技术创造的放大电路原理图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶囊内窥镜驱动系统，其特征在于，包括：永磁体(400)，所述永磁体(400)固定在胶囊内窥镜上；磁场发生装置，在空间中产生大小恒定，方向可控的均匀磁场，将该空间定义为作用区域；所述永磁体(400)始终在所述作用区域中；所述磁场发生装置包括转动机构、移动机构以及三个或以上电磁铁(100)，各个所述电磁铁(100)置于同一平面上，各个所述电磁铁(100)以平面上的某一点为中心点呈环形阵列等间隔分布，所述转动机构驱动所述电磁铁(100)绕着该中心点旋转；将从电磁铁(100)的N极中心指向S极中心的直线定义为轴线，所述电磁铁(100)的数量为偶数时，相邻的两个电磁铁(100)的轴线相差360/(n/2)度，所述电磁铁(100)的数量为奇数时，相邻的两个电磁铁(100)的轴线相差360/n度，其中n为电磁铁(100)的数量。

【技术特征摘要】
1.一种胶囊内窥镜驱动系统，其特征在于，包括：永磁体(400)，所述永磁体(400)固定在胶囊内窥镜上；磁场发生装置，在空间中产生大小恒定，方向可控的均匀磁场，将该空间定义为作用区域；所述永磁体(400)始终在所述作用区域中；所述磁场发生装置包括转动机构、移动机构以及三个或以上电磁铁(100)，各个所述电磁铁(100)置于同一平面上，各个所述电磁铁(100)以平面上的某一点为中心点呈环形阵列等间隔分布，所述转动机构驱动所述电磁铁(100)绕着该中心点旋转；将从电磁铁(100)的N极中心指向S极中心的直线定义为轴线，所述电磁铁(100)的数量为偶数时，相邻的两个电磁铁(100)的轴线相差360/(n/2)度，所述电磁铁(100)的数量为奇数时，相邻的两个电磁铁(100)的轴线相差360/n度，其中n为电磁铁(100)的数量。2.根据权利要求1所述的一种胶囊内窥镜驱动系统，其特征在于：所述转动机构包括基座(210)、旋转电机(220)、转盘(230)以及衔接杆(240)，所述衔接杆(240)的与电磁铁(100)数量相同，所述基座(210)安装在移动机构上，所述旋转电机(220)安装在基座(210)上，所述旋转电机(220)驱动转盘(230)绕着转盘(230)的中心旋转，各个所述衔接杆(240)以转盘(230)的中心为中点，呈环形阵列等间距地垂直固定在转盘(230)上，各个所述电磁铁(100)固定在衔接杆(240)上，且各个所述电磁铁(100)到转盘(230)的距离一致。3.根据权利要求2所述的一种胶囊内窥镜驱动系统，其特征在于：所述移动机构包括底座(310)、移动电机(320)、导轨(330)以及丝杆组件(340)，所述导轨(330)安装在底座(310)上，所述转动机构设置在导轨(330)上，所述移动电机(320)驱动丝杆组件(340)动作，所述丝杆组件(340)与转动机构相连接以驱动转动机构沿着导轨(330)移动。4.根据权利要求3所述的一种胶囊内窥镜驱动系统，其特征在于：还包括电机驱动电路，所述旋转电机(220)以及移动电机(320)均是步进电机，所述电机驱动电路分别与移动电机(320)以及旋转电机(220)电性连接；所述电机驱动电路包括单片机以及两个型号为L298N的驱动芯片，所述单片机分别与两个驱动芯片的输入端相连接，两个所述驱动芯片的输出端分别与移动电机(320)以及旋转电机(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘修泉，李艳红，杨伟，刘智，张涛川，黄平，刘畅，
申请(专利权)人：佛山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44