胶囊内窥镜控制方法、系统，电子设备及可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种胶囊内窥镜控制方法、系统，电子设备及可读存储介质，所述方法包括：确保初始状态下胶囊内窥镜位于磁场发生装置竖直方向上，并在初始状态下通过磁场信息获取胶囊内窥镜与外部磁场发生装置之间的初始距离H；根据体内胶囊内窥镜受力平衡，预设一个目标区域，调节第二永磁体相对胶囊内窥镜之间的距离，使胶囊内窥镜位于目标区域内；监控胶囊内窥镜的加速度，并确定胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；根据加速度竖直分量大小调整电磁感线圈的电流，以精细调整胶囊内窥镜在目标区域中的受力平衡。本发明专利技术在悬浮控制时，直接使用胶囊内置的加速度传感器测得的加速度值作为反馈信号，通过闭环控制，达到悬浮的目的。

Capsule endoscope control method, system, electronic equipment and readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
胶囊内窥镜控制方法、系统，电子设备及可读存储介质
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种胶囊内窥镜控制方法、系统，电子设备及可读存储介质。
技术介绍
胶囊内窥镜是一种医疗设备，胶囊内窥镜将摄像头、无线传输天线等核心器件集成于一个可被人体吞咽的胶囊内，在进行检查过程中，将胶囊内窥镜吞入体内，内窥镜在体内采集消化道图像并同步传送到体外，以根据获得的图像数据进行医疗检查。为提高胶囊内窥镜进行消化道检查时的控制灵活度，以提高定位的准确性，需要胶囊内窥镜具有主动控制的运动能力；主动控制的动力主要来自胶囊内部，如电机等推进装置，或通过外部磁场控制。为减小胶囊的体积和工作功率，目前最主流的主动控制方式是通过外部磁场进行控制；其原理为：胶囊内窥镜内置小型的永磁体，外部控制部分通过大型的永磁体对体内胶囊的方位进行控制。然而，当前的体外主动控制方法主要是开环控制，缺少胶囊的实际物理空间位置或运动状态的精确反馈，因此，胶囊内窥镜的控制精度受限；例如：现有技术中，当胶囊内窥镜处于消化道内时，通常只能处于底部、顶部或液面三个位置；如果可以将胶囊内窥镜稳定悬浮在胃部腔体中，同时还可以自由移动和调整方向，则可大大提高控制的精度。现有技术中，为了使胶囊内窥镜悬浮在目标区域中，通常采用下述方法进行控制，专利公告号CN107773205A、申请名称：一种胶囊式内窥镜磁控系统指出：外部磁场发生模块包括：产生基础磁场的永磁体，以及产生可变磁场的电磁线圈，胶囊内窥镜中设置霍尔传感器，以感测外部磁场强度，从而估计胶囊内窥镜在垂直方向的位置。该种方式虽然可以闭环反馈胶囊内窥镜的位置，但在实际应用中确存在下述问题。问题1：信噪比低，该实施方式中需要将霍尔传感器放置在胶囊内窥镜内部，由于霍尔传感器与胶囊内部的磁体相距较近，因此磁体在磁传感器处的磁场约为10mT量级。同时，在磁悬浮稳定点附近，为克服胶囊内窥镜的自身重力，外部磁场发生模块的基础磁场通常也在1～10mT量级。因此，霍尔传感器需要在10～102mT量级的基准磁场强度水平上感知胶囊内窥镜位置微小抖动，在复杂的电磁环境下，周围设备产生的磁场强度较强，如0.01～0.1mT量级，同时还存在随时间和位置的波动；因此，通过测量磁场反馈位置信息的方式，存在信噪比低的问题，影响控制精度。问题2：功耗高，霍尔传感器的功耗通常较高，以MLX90393为例，工作电压在1V量级，标称工作电流在100μA量级，因此，采用该方案设计的胶囊内窥镜不利于长期悬浮。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种胶囊内窥镜控制方法、系统，电子设备及可读存储介质。为了实现上述专利技术目的之一，本专利技术一实施方式提供一种胶囊内窥镜控制方法，所述方法包括：S1、提供外部磁场发生装置和位于体内的胶囊内窥镜，确保初始状态下胶囊内窥镜位于磁场发生装置竖直方向上，并在初始状态下通过磁场信息获取胶囊内窥镜与外部磁场发生装置之间的初始距离H；其中，胶囊内窥镜包括：第一永磁体，磁传感器以及加速度传感器；外部磁场发生装置包括：被配置为形成较强基础磁场的第二永磁体以及被配置为施加可变电流形成强度可调的辅助磁场的电磁感线圈；S2、根据体内胶囊内窥镜受力平衡，预设一个目标区域，第二永磁体与目标区域的距离为H1，调节第二永磁体相对胶囊内窥镜之间的距离，使胶囊内窥镜位于目标区域内；S3、确定胶囊内窥镜处于目标区域内后通过加速度传感器监控胶囊内窥镜的加速度，并确定胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；根据加速度竖直分量大小调整电磁感线圈的电流，以精细调整胶囊内窥镜在目标区域中的受力平衡。作为本专利技术一实施方式的进一步改进，步骤S1具体包括：S11、获取初始状态下磁传感器探测到的磁场强度根据计算第二永磁体在胶囊内窥镜处产生的磁场则其中为第一永磁体在磁传感器的磁场强度，为环境本底磁场强度；S12、根据计算获得的计算胶囊内窥镜与第二永磁体的距离差H。作为本专利技术一实施方式的进一步改进，步骤S2具体包括：S21、在所述预设目标区域内，胶囊受力情况如下：其中，为胶囊内窥镜所受的重力，为第二永磁体对胶囊内窥镜的拉力，为胶囊内窥镜完全浸没在液体中所受到的浮力，均为已知值，根据可求出第二永磁体距离预设目标区域的距离H1；S22、沿竖直方向移动第二永磁体，移动距离为H-H1，使胶囊内窥镜位于目标区域内。作为本专利技术一实施方式的进一步改进，步骤S3具体包括：监控胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值是否小于一定的阈值，若是，控制电磁感线圈处于关闭状态；若否，控制电磁感线圈开启，通过调整电磁感线圈输入电流I的大小以调整辅助磁场的强度，进而调整胶囊内窥镜受到的推力或拉力大小，使得胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值小于一定的阈值；其中，I＝U(t)/R，e(t)＝0-az(t)，t表示时间；U(t)为t时刻电磁感线圈两端的电压值，R为电磁感线圈的电阻，Kp为比例系数，Ti为积分时间常量，Td为微分时间常量；az(t)是t时刻胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；∫e(t)dt表示积分运算，表示微分运算。作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：在确认胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值小于一定的阈值时，调整第二永磁体在竖直方向上朝向胶囊内窥镜方向运动和/或远离胶囊内窥镜方向运动；并判断胶囊内窥镜与第二永磁体新形成的高度差是否在有效范围内变化，若是，继续监测；若否，则调整第二永磁体与胶囊内窥镜距离差，并循环执行步骤S1。为了解决上述专利技术目的之一，本专利技术一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述胶囊内窥镜控制方法的步骤。为了解决上述专利技术目的之一，本专利技术一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述胶囊内窥镜控制方法的步骤。为了解决上述专利技术目的另一，本专利技术一实施方式提供一种胶囊内窥镜图像的控制系统，所述系统包括：胶囊内窥镜，其包括：第一永磁体，磁传感器以及加速度传感器；外部磁场发生装置，其在初始状态下位于胶囊内窥镜的竖直方向上；其包括：被配置为形成较强基础磁场的第二永磁体以及被配置为施加可变电流形成强度可调的辅助磁场的电磁感线圈；粗调模块，用于根据体内胶囊内窥镜的受力平衡预设一个目标区域，所述第二永磁体与目标区域的距离为H1；所述粗调模块还用于：在初始状态下通过磁场信息获取胶囊内窥镜与外部磁场发生装置之间的初始距离H，根据H与H1的大小关系调节第二永磁体相对胶囊内窥镜之间的距离，使胶囊内窥镜位于目标区域内；精调模块，用于在确定胶囊内窥镜处于目标区域内后通过加速度传感器监控胶囊内窥镜的加速度，并确定胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；根据竖直分量加速度大小调整电磁感线圈的电流，以精细调整胶囊内窥镜在目标区域中的受力平衡。作为本专利技术一实施方式的进一步改进，粗调模块具体用于：获取初始状态下磁传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1、提供外部磁场发生装置和胶囊内窥镜，确保初始状态下胶囊内窥镜位于磁场发生装置竖直方向上，并在初始状态下通过磁场信息获取胶囊内窥镜与外部磁场发生装置之间的初始距离H；其中，胶囊内窥镜包括：第一永磁体，磁传感器以及加速度传感器；外部磁场发生装置包括：被配置为形成较强基础磁场的第二永磁体以及被配置为施加可变电流形成强度可调的辅助磁场的电磁感线圈；/nS2、根据体内胶囊内窥镜受力平衡，预设一个目标区域，第二永磁体与目标区域的距离为H1，调节第二永磁体相对胶囊内窥镜之间的距离，使胶囊内窥镜位于目标区域内；/nS3、确定胶囊内窥镜处于目标区域内后通过加速度传感器监控胶囊内窥镜的加速度，并确定胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；根据加速度竖直分量大小调整电磁感线圈的电流，以精细调整胶囊内窥镜在目标区域中的受力平衡。/n

【技术特征摘要】
1.一种胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、提供外部磁场发生装置和胶囊内窥镜，确保初始状态下胶囊内窥镜位于磁场发生装置竖直方向上，并在初始状态下通过磁场信息获取胶囊内窥镜与外部磁场发生装置之间的初始距离H；其中，胶囊内窥镜包括：第一永磁体，磁传感器以及加速度传感器；外部磁场发生装置包括：被配置为形成较强基础磁场的第二永磁体以及被配置为施加可变电流形成强度可调的辅助磁场的电磁感线圈；
S2、根据体内胶囊内窥镜受力平衡，预设一个目标区域，第二永磁体与目标区域的距离为H1，调节第二永磁体相对胶囊内窥镜之间的距离，使胶囊内窥镜位于目标区域内；
S3、确定胶囊内窥镜处于目标区域内后通过加速度传感器监控胶囊内窥镜的加速度，并确定胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；根据加速度竖直分量大小调整电磁感线圈的电流，以精细调整胶囊内窥镜在目标区域中的受力平衡。


2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S11、获取初始状态下磁传感器探测到的磁场强度根据计算第二永磁体在胶囊内窥镜处产生的磁场
则其中为第一永磁体在磁传感器的磁场强度，为环境本底磁场强度；
S12、根据计算获得的计算胶囊内窥镜与第二永磁体的距离差H。


3.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21、在所述预设目标区域内，胶囊受力情况如下：其中，为胶囊内窥镜所受的重力，为第二永磁体对胶囊内窥镜的拉力，为胶囊内窥镜完全浸没在液体中所受到的浮力，均为已知值，根据可求出第二永磁体距离预设目标区域的距离H1；
S22、沿竖直方向移动第二永磁体，移动距离为H-H1，使胶囊内窥镜位于目标区域内。


4.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：监控胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值是否小于一定的阈值，若是，控制电磁感线圈处于关闭状态；
若否，控制电磁感线圈开启，通过调整电磁感线圈输入电流I的大小以调整辅助磁场的强度，进而调整胶囊内窥镜受到的推力或拉力大小，使得胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值小于一定的阈值；
其中，I＝U(t)/R，e(t)＝0-az(t)，t表示时间；U(t)为t时刻电磁感线圈两端的电压值，R为电磁感线圈的电阻，Kp为比例系数，Ti为积分时间常量，Td为微分时间常量；az(t)是t时刻胶囊内窥镜加速度竖直分量大小；∫e(t)dt表示积分运算，表示微分运算。


5.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在确认胶囊内窥镜加速度竖直分量大小的绝对值小于一定阈值时，调整第二永磁体在竖直方向上朝向胶囊内窥镜方向运动和/或远离胶囊内窥镜方向运动；并判断胶囊内窥镜与第二永磁体新形成的高度差是否在有效范围内变化，若是，继续监测；
若否，则调整第二永磁体与胶囊内窥镜距离差，并循环执行步骤S1。


6.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5任意一项所述胶囊内窥镜控制方法的步骤。


7.一种计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨戴天杙，刘浩，王新宏，
申请(专利权)人：安翰科技武汉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42