胶囊内窥镜控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种胶囊内窥镜控制系统，其包括助力臂装置、机械臂装置、永磁体及二自由度转台；该助力臂装置底部固定，其活动端具有吊臂；该机械臂装置底部固定，其活动端具有球铰链；该二自由度转台位于该吊臂下方，该永磁体位于该二自由度转台内；该球铰链与该吊臂连接，协助该永磁体在待检查者周围区域运动。本实用新型专利技术的胶囊内窥镜控制系统用助力臂装置配合机械臂装置控制二自由度转台的空间位置，提供了五自由度的运动范围，扩大了有效检测区域；使得系统更简单，永磁体的运行更加贴合人体，能够在人体周围的区域运动，从而对胶囊内窥镜的控制更为直接有效。

Capsule endoscope control system

【技术实现步骤摘要】
胶囊内窥镜控制系统
本技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种胶囊内窥镜控制系统。
技术介绍
胶囊内窥镜(Capsuleendoscopy)，是一种做成胶囊形状的内窥镜，用来检查人体肠道的医疗器械。通常，胶囊内窥镜由患者吞服后进入人体，通过外部的磁场控制设备引导其在人体肠道内移动，从而窥探人体肠胃和食道部位的健康状况，帮助医生对病人进行诊断。现有技术的胶囊内窥镜控制系统包括用于采集待检查者的消化道信息的胶囊内窥镜，其内设有永磁铁；通过永磁铁控制胶囊内窥镜运动的胶囊控制设备；用于接收并显示消化道信息和胶囊内窥镜的位置信息以及控制胶囊控制设备工作的控制终端。通过胶囊控制设备控制胶囊内窥镜运动到第一个待测位置后，胶囊内窥镜可以将检测到的第一个待测位置的消化道信息发送到控制终端并进行显示，能够使医护人员清楚地观察到待测者的消化道情况。然后移动胶囊内窥镜到第二个待测位置进行检测，并发送消化道信息到控制终端，由此检测全部的待测位置。该胶囊内窥镜控制系统的机器人固定在带滚轮的控制柜上，可以随着控制柜的移动而四处移动。但是该种移动方式可能会使得该检测机器人撞到周围的检查床或者控制终端，影响患者体验，甚至损坏精密仪器。同时，该胶囊内窥镜控制系统的机器人手臂下方悬吊一主动磁铁，机器人手臂到达指定位置后，通过控制主动磁铁运动，致使主动磁铁对胶囊内窥镜内的永磁铁产生作用力，从而使胶囊内窥镜内的永磁铁带动该胶囊内窥镜在消化道内运动。但是，由于该机器人手臂下方的主动磁铁很重，其竖直方向移动需要克服重力作用，但是作为精密机械，机器人手臂的负载有限而且比较贵重，长期负载较重的主动磁铁会使得机器人手臂变形甚至损坏，从而影响检测精度。进一步地，在上述方案中，该胶囊内窥镜控制系统对胶囊的控制需要通过人-控制终端-电脑-伺服器-电机-永磁体的一系列传递，使得整个系统结构复杂，操作不便；并且待测位置固定，无法提供全方位的扫描和控制。或者，所述胶囊内窥镜控制系统为一机械臂对永磁铁进行控制，从而实现对胶囊内窥镜的控制。此时，该永磁铁的重量很重，导致机械臂的电机承重大造价高。为此，有必要提供一种结构简化、操作简单，同时能够提供全方位扫描和控制且成本低的胶囊内窥镜控制系统。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种胶囊内窥镜控制系统，其包括助力臂装置、机械臂装置、永磁体及二自由度转台；该助力臂装置底部固定，其活动端具有吊臂；该机械臂装置底部固定，其活动端具有球铰链；该二自由度转台位于该吊臂下方，该永磁体位于该二自由度转台内；该球铰链与该吊臂连接，协助该永磁体在待检查者周围区域运动。根据本技术的一个实施例，在该二自由度转台下方设置检查床，该检查床与该二自由度转台之间的区域为待检查部位所在区域。根据本技术的一个实施例，所述助力臂装置为气动助力臂，包括用于提供支撑的立柱和底盘，在该立柱顶端设置相互平行的上平衡臂及下平衡臂。根据本技术的一个实施例，所述气动助力臂还包括位于立柱一侧的平衡气缸及控制盒，该控制盒与该平衡气缸电性连接，该平衡气缸与该上平衡臂、下平衡臂活塞连接，该控制盒通过控制平衡气缸，带动该上平衡臂、下平衡臂在竖直及水平方向运动。根据本技术的一个实施例，所述上平衡臂及下平衡臂的另一端连接后终端臂及前终端臂，该后终端臂位于该前终端臂与该上平衡臂、下平衡臂之间，该上平衡臂、该下平衡臂、该后终端臂及该前终端臂均为刚性手臂。根据本技术的一个实施例，所述后终端臂与该上平衡臂、该下平衡臂之间为枢轴连接，该后终端臂可沿轴360度水平旋转。根据本技术的一个实施例，所述前终端臂与该后终端臂之间为枢轴连接，该前终端臂可沿轴360度水平旋转。根据本技术的一个实施例，所述吊臂位于该前终端臂的另一端，并与该前终端臂垂直连接。根据本技术的一个实施例，所述机械臂装置包括用于提供支撑的物体，该物体顶端具有第一电机、第二电机及与第二电机连接的后臂，该第一电机用于提供该第二电机及该后臂在水平方向的旋转，该第二电机提供该后臂在竖直方向的旋转。根据本技术的一个实施例，所述后臂的另一端通过第三电机与前臂连接，该第三电机可带动该前臂360度旋转；该球铰链连接该前臂的另一端。根据本技术的一个实施例，所述机械臂装置还包括与所述前臂连接的气弹簧，所述气弹簧用于驱动所述前臂上下移动。根据本技术的一个实施例，所述用于提供支撑的物体为立柱，该立柱的底部具有一可固定的底盘或为一具有轮子的活动底盘；或所述用于提供支撑的物体为基座，该基座的底部固定于墙壁上或悬挂固定于天花板上。根据本技术的一个实施例，该二自由度转台包括相连的第一围架和第二围架，在该第一围架内具有第四电机，其提供沿纵轴方向的360度旋转；在该第二围架内具有第五电机，其提供沿水平轴方向的360度旋转。根据本技术的一个实施例，所述胶囊内窥镜控制系统还包括控制台，该控制台用于驱动机械臂装置运动以调节吊臂的空间位置，来带动永磁体在三维空间运动；该控制台还用于定位永磁体的空间位置，该永磁体的空间位置包括三维位置和二维方向。根据本技术的一个实施例，所述胶囊内窥镜控制系统还包括由多个磁传感器组成的磁传感器阵列，该磁传感器阵列通过该多个磁场传感器检测永磁体的空间位置，以得到永磁体的三维位置和二维方向。根据本技术的一个实施例，根据永磁体的位移计算二自由度转台的补偿角度。根据本技术的一个实施例，当永磁体往水平移动方向时，永磁体从原水平角度旋转到移动方向的角度，在移动过程中对于永磁体对大地坐标系的偏转进行补偿。根据本技术的一个实施例，在水平移动二自由度转台时，永磁体发生对大地坐标系的偏转，为使永磁体对大地坐标系没有偏转，对永磁体的水平偏转角度进行补偿。根据本技术的一个实施例，所述永磁体控制胶囊内窥镜在消化道内的运动，当胶囊内窥镜在胃部下壁，永磁体旋转远离胃下壁点的切向方向与永磁体的移动方向相反；当胶囊内窥镜在胃部上壁，永磁体旋转远离胃上壁点的切向方向与永磁体的移动方向一致。根据本技术的一个实施例，所述永磁体旋转与移动速度满足v＝ω*L，v是永磁体的平均移动速度，ω是永磁体的平均转动角速度，L是胶囊内窥镜的长度。根据本技术的一个实施例，所述助力臂装置为弹簧助力臂，该弹簧助力臂包括用于提供支撑的基座及与基座顶端连接的横摆臂，该横摆臂的另一端设置与横摆臂呈一定角度的上平衡臂、下平衡臂及弹簧，该上平衡臂与该下平衡臂彼此平行，该弹簧通过其形变用于提供该上平衡臂及该下平衡臂向上或向下的动力。根据本技术的一个实施例，所述弹簧为普通弹簧或者气弹簧或者卷簧。根据本技术的一个实施例，该横摆臂与该基座之间为枢轴连接，且该横摆臂与该上平衡臂及该下平衡臂之间也为枢轴连接，该横摆臂可沿轴360度水平旋转。根据本技术的一个实施例，所述吊臂与该上平衡臂、下平衡臂及弹簧的另一端垂直连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：包括助力臂装置、机械臂装置、永磁体及二自由度转台；/n该助力臂装置底部固定，其活动端具有吊臂；/n该机械臂装置底部固定，其活动端具有球铰链；/n该二自由度转台位于该吊臂下方，该永磁体位于该二自由度转台内；/n该球铰链与该吊臂连接，协助该永磁体在待检查者周围区域运动。/n

【技术特征摘要】
20180602 US 62/679,7911.一种胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：包括助力臂装置、机械臂装置、永磁体及二自由度转台；
该助力臂装置底部固定，其活动端具有吊臂；
该机械臂装置底部固定，其活动端具有球铰链；
该二自由度转台位于该吊臂下方，该永磁体位于该二自由度转台内；
该球铰链与该吊臂连接，协助该永磁体在待检查者周围区域运动。


2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：在该二自由度转台下方设置检查床，该检查床与该二自由度转台之间的区域为待检查部位所在区域。


3.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述助力臂装置为气动助力臂，包括用于提供支撑的立柱和底盘，在该立柱顶端设置相互平行的上平衡臂及下平衡臂。


4.根据权利要求3所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述气动助力臂还包括位于立柱一侧的平衡气缸及控制盒，该控制盒与该平衡气缸电性连接，该平衡气缸与该上平衡臂、下平衡臂活塞连接，该控制盒通过控制平衡气缸，带动该上平衡臂、下平衡臂在竖直及水平方向运动。


5.根据权利要求3所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述上平衡臂及下平衡臂的另一端连接后终端臂及前终端臂，该后终端臂位于该前终端臂与该上平衡臂、下平衡臂之间，该上平衡臂、该下平衡臂、该后终端臂及该前终端臂均为刚性手臂。


6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述后终端臂与该上平衡臂、该下平衡臂之间为枢轴连接，该后终端臂可沿轴360度水平旋转。


7.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述前终端臂与该后终端臂之间为枢轴连接，该前终端臂可沿轴360度水平旋转。


8.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述吊臂位于该前终端臂的另一端，并与该前终端臂垂直连接。


9.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述机械臂装置包括用于提供支撑的物体，该物体顶端具有第一电机、第二电机及与第二电机连接的后臂，该第一电机用于提供该第二电机及该后臂在水平方向的旋转，该第二电机提供该后臂在竖直方向的旋转。


10.根据权利要求9所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：该后臂的另一端通过第三电机与前臂连接，该第三电机可带动该前臂360度旋转；该球铰链连接该前臂的另一端。


11.根据权利要求10所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述机械臂装置还包括与所述前臂连接的气弹簧，所述气弹簧用于驱动所述前臂上下移动。


12.根据权利要求9所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：所述用于提供支撑的物体为立柱，该立柱的底部具有一可固定的底盘或为一具有轮子的活动底盘；或所述用于提供支撑的物体为基座，该基座的底部固定于墙壁上或悬挂固定于天花板上。


13.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜控制系统，其特征在于：该二自由度转台包括相连的第一围架和第二围架，在该第一围架内具有第四电机，其提供沿纵轴方向的360度旋转；在该第二围架内具有第五电机，其提供沿水平轴方向的360度旋转。


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【专利技术属性】
技术研发人员：段晓东，张少邦，
申请(专利权)人：上海安翰医疗技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31