CN103346012A - 用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法，通过采用外部带有两组径向固定柱的非磁圆筒进行椭圆形状线圈的绕制。本发明采用圆环形磁芯，在该磁芯上按椭圆形状绕制线圈；采用本方法绕制的线圈励磁面积均匀度很高，而且有效减少了因缺乏有效制具绕制线圈带来的误差。

Description

用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的，具体是一种用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法。

背景技术

近年来，随着电子技术的迅速发展，各种集成电路的尺寸及能量消耗大大减少，使得微型无线内窥镜的出现成为可能。但是限于胶囊的体积，电池必须非常小，造成电池容量不足，因此微型胶囊内窥镜最多只能工作6～8小时，每秒只能拍摄几帧图像。无线供能是现阶段能量供给的研究热点，采用无线能量传输的方式给胶囊内窥镜供电解决了胶囊内窥镜工作时间短的问题，可以使胶囊内窥镜对人体消化道进行全面的检查。

电能如何实现高效传输无线能量传输技术的核心问题之一。目前常用的方法有两种：一种是建立在电磁感应原理基础上的，即设置相互接近的两个初、次级线圈，当初级线圈中流过的电流发生变化时，由于电磁感应在次级线圈产生感应电动势，实现电能的无线传输。该无线传输方式原理简单，易于实现，但其传输距离短，需要的次级线圈尺寸较大，这大大限制了其应用范围。另一种是建立在磁耦合谐振基础上的，即先在初级线圈中加入一电容器使发射端在电流变化的频率点上达到谐振，由于电磁感应在次级线圈产生感应电动势，同时，在次级线圈加入合适电容，使其在同一频率点谐振，实现电能的无线传输。该无线传输方式传输距离长，次级线圈接收线圈体积小，但其传输效率稳定性差，接收线圈制备精度差。因此，迫切需要一种适用于胶囊内窥镜的、能适应方向性、高效的、重复精度高的、远距离无线供电方法。

经对现有技术检索发现以下相关技术文献：

发明专利文献号CN102593964，发明名称：一种具有方向适应性的耦合谐振式无线供电方法及绕组装置。该技术提出了一种在x、y、z方向上三维正交结构的能量接收单元，并使接收单元中的接收线圈分别保持与发射线圈具有相同的谐振频率并产生磁耦合谐振。该接收线圈具有一定的方向适应性，但该种线圈能量接收的均匀度不高，应用于胶囊内窥镜时，其体积利用率低。同时没有提供该线圈的制备方法，绕制时重复误差较大。

发明文献号CN102360688，发明名称：磁矢量发生器线圈制备方法。该技术提供了一种制备产生高精度、可控制三维磁矢量场的线圈的制作方法，采用非铁磁材料构成线圈骨架，该骨架的六个面的侧边缘处均开有线圈槽，在线圈槽内绕制漆包线。但将该制备方法应用于接收线圈的绕制时，非磁性材料会占用一定的体积，绕制出来的线圈体积过大，大大限制了其应用范围。

综上所述，在现有的无线供能传输系统中多采用三维正交线圈作为接收线圈，主要是因为三维正交线圈具有较好的姿态适应性，以及较为稳定的输出效率。但是随着临床应用的开展，一些基于无线供能的医疗器械，例如：视频图像胶囊内窥镜对整个接收系统尺寸的要求更加严格，需要在现有基础上进一步优化接收系统的尺寸。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法，采用圆环形磁芯，在该磁芯上按椭圆形状绕制线圈；采用本方法绕制的线圈励磁面积均匀度很高，而且有效减少了因缺乏有效制具绕制线圈带来的误差。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过采用外部带有两组径向固定柱的非磁圆筒进行椭圆形状线圈的绕制。

所述的径向固定柱中每组固定柱的个数为偶数，优选为导线根数的整数倍，且均为中心对称设置；两组径向固定柱在非磁圆筒的轴向上保持相同的投影角度。所述的径向固定柱根据其组别和位置的不同唯一标注号码，如1-1、1-2、…、2-1、2-2…，其中第一位为组数，第二位为位置数。

当采用N根导线进行绕制时，所述的绕制的具体顺序为：两组径向固定柱之间来回绕制，且固定柱的位置数的差值x满足：x=L/2，其中：L为每组固定柱的个数；

所述的固定柱的个数优选为2N的偶数倍。

所述的非磁圆筒为两段式结构，其上、下两部分之间通过内部的螺钉实现可拆卸的固定连接。

本发明涉及上述方法制备得到的线圈，该线圈中的每根导线的空间形态均为椭圆形曲线，其面积参数方程满足：

椭圆的短轴半径恒定为R，长轴半径为恒定为

技术效果

与现有技术相比，本发明的绕制方法具有体积利用率高的效果，绕制得到的线圈能够充分利用磁环的内部空间，并且绕制的线圈有效励磁面积均匀度高。

附图说明

图1是实施例中绕组装置结构整体示意图。

图2为实施例中绕组装置编号示意图。

图3a是实施例中绕组装置上非磁圆筒部分示意图。图3b是实施例中绕组装置下非磁圆筒部分示意图。

图4为本绕组装置实际制备得到的线圈。

图4中的1为空心磁环，2为线圈在某一固定柱上的空间结构。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，给出了线圈制具的整体装配图，先将上非磁圆筒1与下非磁圆筒2配合，然后用螺钉4旋紧，最后在上、下非磁圆筒中分别插入12根导向柱3并标注号码以此为第1-1号、…、1-12、2-1、…、第2-12号。

如图3a所示，为上非磁圆筒为带有12个导向柱孔材质为工程材料的非磁圆筒，中间的圆形孔用于通过螺钉；如图3b所示，为下非磁圆筒为带有12个导向柱孔材质为工程材料的非磁圆筒，中间为螺纹孔，用于旋紧上下两个非磁圆筒。

如图2所示，本实施例采用奇数根线来绕制，其中以最为经典的三根线来进行示意：当采用2组、每组12根固定柱，3根导线进行绕组时，因为固定柱的根数是导线的4倍，所以每根线在从起始固定柱绕制开始，需要不断转动4个步距绕制线圈才能结束。

具体为：第一根导线绕制的顺序为1-1到2-7再回到1-1；转动一步距从第二根固定柱1-2绕到2-8再回到1-2；再转动一步距从第三根固定柱1-3绕到2-9再回到1-3；再转动一步距从第四根固定柱1-4绕到2-10再回到1-4，最后转动一步距从第5根固定柱1-5绕到2-11。此时第一根线的第一维1/3圈已完成，接着第二根线接着从1-5按上述方法继续绕制，直到绕完2/3圈即1-9这根固定柱。最后第三根线从1-9这根固定柱开始继续按上述方法绕制，直到绕完1-10、1-11、1-12绕回1-1。此时第一层线圈绕制完毕。

最后根据实际所需要的接受能量大小决定是否需要绕制第二层或更多，方法以此类推。

当线圈绕制完毕后，拔去固定柱后将上下非磁圆筒轻轻分离，从而取出绕好的线圈。

与背景技术公开的线圈及制备方法相比，本方法具有空间体积利用率高的效果，绕制得到的线圈能够达到充分利用磁环的内部空间，并且绕制的线圈有效励磁面积均匀度高。

Claims (7)

1.一种用于胶囊内窥镜的椭圆绕线线圈制备方法，其特征在于，通过采用外部带有两组径向固定柱的非磁圆筒进行椭圆形状线圈的绕制；每组径向固定柱均为中心对称设置；

当采用N根导线进行绕制时，所述的绕制的具体顺序为：两组径向固定柱之间来回绕制，且固定柱的位置数的差值x满足：x=L/2，其中：L为每组固定柱的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的固定柱的个数为2N的偶数倍。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的固定柱的个数为导线根数的整数倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，两组径向固定柱在非磁圆筒的轴向上保持相同的投影角度。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是，所述的径向固定柱根据其组别和位置的不同唯一标注号码。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的非磁圆筒为两段式结构，其上、下两部分之间通过内部的螺钉实现可拆卸的固定连接。

7.一种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的线圈，该线圈中的每根导线的空间形态均为椭圆形，其面积参数方程满足：

椭圆的短轴半径恒定为R，长轴半径为恒定为

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