磁性螺旋型胶囊内镜、磁性螺旋型胶囊内镜控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种磁性螺旋型胶囊内镜、磁性螺旋型胶囊内镜控制系统及其控制方法。该磁性螺旋型胶囊内镜，包括胶囊内镜本体及设于所述胶囊内镜本体外周的磁壳层，所述磁壳层表面螺旋绕设有可磁化材料。该磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，包括外部永磁体、永磁体控制机构和上述的磁性螺旋型胶囊内镜；所述永磁体控制机构控制所述外部永磁体翻转，所述外部永磁体与所述磁性螺旋型胶囊内镜产生磁作用，控制驱动所述磁性螺旋型胶囊内镜旋转、移动、姿态保持。该磁性螺旋型胶囊内镜控制系统实现了对磁性螺旋型胶囊内镜运动、姿态保持的有效控制。姿态保持的有效控制。姿态保持的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
磁性螺旋型胶囊内镜、磁性螺旋型胶囊内镜控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种磁性螺旋型胶囊内镜、磁性螺旋型胶囊内镜控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，消化系统疾病是临床上最常见的疾病，其中胃肠疾病占最大比例。传统上，上消化道和下消化道都是通过机械插入来检查的，这会给患者带来不适和疼痛，在一定程度上降低患者的依从性，有时甚至需要麻醉。无线胶囊内窥镜检查具有无创、无痛、无交叉感染等优点，克服传统内镜如胃镜的缺点，在世界上很多地区已作为小肠疾病的一线检查手段。
[0003]胶囊式内窥镜组件通常包括胶囊本身，内置微型摄像机，可达到160度的视角，续航能力一般在8小时以上，以及数据记录仪、图像数据分析软件。目前很多地方的胶囊内窥镜大多是被动式的，是伴随着胃肠道蠕动前进，存在不稳定性和不确定性，没有治疗功能，主动控制的缺失使胶囊很难准确定位病变位置，主要用于小肠检查，对于腔体较大较复杂的胃部检查不适用。
[0004]目前正在研究中的胶囊内窥镜的主动控制方法分为内部和外部驱动方式。内部驱动就是利用胶囊内镜自身的能源和机械结构进行运动的一种驱动方式，主要包括：形状记忆合金驱动、微型电机驱动、磁致伸缩驱动、气动驱动、蠕动驱动、多足驱动、静电驱动和仿生驱动等，大部分处理原理研究阶段。内部驱动有以下几个缺点：1、驱动是依靠电机，可能造成电池电量不够；2、微型胶囊内镜的结构变得复杂，生产困难，成本偏高；3、运动结构可能对消化道产生损伤；4、胶囊内镜运动无法准确控制以及速度不快。
[0005]外部驱动是通过外部设备为胶囊内镜运动提供动力的驱动方式。常规可用的非接触力只有重力(万有引力)和电磁力，重力基本不可控，而电磁力目前仍没有研究出能较好的控制胶囊内镜移动的方案。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种磁性螺旋型胶囊内镜、磁性螺旋型胶囊内镜控制系统及其控制方法。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种磁性螺旋型胶囊内镜，包括胶囊内镜本体及设于所述胶囊内镜本体外周的磁壳层，所述磁壳层表面螺旋绕设有可磁化材料。
[0008]该磁性螺旋型胶囊内镜结构简单，制作成本低，可根据外部磁场方向、强度等的变化进行旋转、移动、姿态保持。
[0009]本专利技术还提供了一种磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，包括外部永磁体、永磁体控制机构和上述的磁性螺旋型胶囊内镜；
[0010]所述永磁体控制机构控制所述外部永磁体翻转，所述外部永磁体与所述磁性螺旋型胶囊内镜产生磁作用，控制驱动所述磁性螺旋型胶囊内镜旋转、移动、姿态保持。
[0011]该磁性螺旋型胶囊内镜控制系统通过控制外部永磁体旋转，实现对磁性螺旋型胶囊内镜的旋转控制，从而将磁性螺旋型胶囊内镜旋转运动转化为直线运动，促进了磁性螺旋型胶囊内镜在胃肠道内的应用，实现了对磁性螺旋型胶囊内镜运动、姿态保持的有效控制。
[0012]该磁性螺旋型胶囊内镜控制系统的优选方案：其还包括至少一个用于采集外部磁场参数的磁传感器阵列、与所述磁传感器阵列一一对应连接的数据采集器；所述数据采集器数据输出端连接至PC机。
[0013]PC机可根据磁传感器阵列所采集的数据实现对磁性螺旋型胶囊内镜在人体胃肠道内位置和姿态，并通过永磁体控制机构实现对磁性螺旋型胶囊内镜的定点悬浮和精确运动控制。
[0014]该磁性螺旋型胶囊内镜控制系统的优选方案：所述永磁体控制机构包括单片机和步进电机。
[0015]本专利技术还提供了一种磁性螺旋型胶囊内镜控制系统控制方法，包括以下步骤：
[0016]在外部永磁体正上方和正下方分别设置相同的磁传感器阵列，位于正下方的磁传感器阵列用于检测磁性螺旋型胶囊内窥镜与外部永磁体的混合磁场强度，位于正上方的磁传感器阵列用于检测外部永磁体的位置和姿态，利用外部永磁体的位置和姿态得到外部永磁体的磁场强度；
[0017]使用混合磁场强度减去外部永磁体的磁场强度，得到磁性螺旋型胶囊内窥镜的磁场强度；
[0018]根据磁性螺旋型胶囊内镜的磁场强度计算得到磁性螺旋型胶囊内镜当前的空间位置信息和方向角信息；
[0019]将磁性螺旋型胶囊内镜当前的空间位置信息和方向角信息与目标定位位置进行比较，根据定位坐标控制外部永磁体驱动磁性螺旋型胶囊内镜的运动，使磁性螺旋型胶囊内镜从当前定位位置向目标定位位置移动。
[0020]与现有技术相比，该方法采用闭环主动控制手段，通过对磁传感器阵列传来的数据进行处理和运算，得到磁性螺旋型胶囊内镜的位置，通过闭环主动控制方法使磁性螺旋型胶囊内镜在二维平面内稳定运动。该方法操作过程简单便利，利于控制移动内窥镜胶囊的位置和姿态，极大的方便了胶囊内镜的使用，也有利于胶囊内镜更全面的采集消化道的信息。
[0021]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0023]图1是磁性螺旋型胶囊内镜的结构示意图；
[0024]图2是磁性螺旋型胶囊内镜控制系统原理示意图；
[0025]图3是磁传感器阵列原理示意图；
[0026]图4是外部永磁体及永磁体控制机构立体示意图；
[0027]图5是磁性螺旋型胶囊内镜控制系统控制方法流程图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0030]如图1所示，本专利技术提供了一种磁性螺旋型胶囊内镜，其包括胶囊内镜本体1及设于胶囊内镜本体1外周的磁壳层3，磁壳层3表面螺旋绕设有可磁化材料2。
[0031]这里磁壳层3优选包覆于所述胶囊内镜本体1外周，可磁化材料2优选但不限于为铁丝，铁丝外可包覆防腐蚀且无害保护层，铁丝两端固定在磁壳层3端部,比如将铁丝两端通过热熔胶固定在磁壳层2端部。
[0032]磁性螺旋型胶囊内镜用于置于人体消化道内，特别是肠道内，可通过在人体外部设置可旋转磁场来控制磁性螺旋型胶囊内镜的同步旋转运动，以实现磁性胶囊内镜在人体消化道内的定点悬浮和运动控制。
[0033]如图2所示，本专利技术还提出了一种磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，包括外部永磁体、永磁体控制机构和上述磁性螺旋型胶囊内镜。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性螺旋型胶囊内镜，其特征在于：包括胶囊内镜本体及设于所述胶囊内镜本体外周的磁壳层，所述磁壳层表面螺旋绕设有可磁化材料。2.根据权利要求1所述的磁性螺旋型胶囊内镜，其特征在于：所述磁壳层包覆于所述胶囊内镜本体外周。3.一种磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，其特征在于：包括外部永磁体、永磁体控制机构和权利要求1或2所述的磁性螺旋型胶囊内镜；所述永磁体控制机构控制所述外部永磁体翻转，所述外部永磁体与所述磁性螺旋型胶囊内镜产生磁作用，控制驱动所述磁性螺旋型胶囊内镜旋转、移动、姿态保持。4.根据权利要求3所述的磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，其特征在于：还包括至少一个用于采集外部磁场参数的磁传感器阵列、与所述磁传感器阵列一一对应连接的数据采集器；所述数据采集器数据输出端连接至PC机。5.根据权利要求4所述的磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，其特征在于：在外部永磁体正上方与正下方分别设置相同的磁传感器阵列。6.根据权利要求4所述的磁性螺旋型胶囊内镜控制系统，其特征在于：所述磁传感器阵列包括磁场感应模块、模数转换器和串口通信器，所述模数转换器将所述磁场感应模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶波，钟照权，伍嘉丽，郭琳，李向东，刘胜，
申请(专利权)人：江苏势通生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：