CN106963324B - 一种胶囊内镜位置的推定方法及装置 - Google Patents

一种胶囊内镜位置的推定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种胶囊内镜位置的推定方法，包括调用磁场源参数，接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度，基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置，输出胶囊内镜的位置。本方法通过磁场源参数可计算出磁场源周围的磁场强度，再结合胶囊内镜所在位置的磁场强度，即可推定出胶囊内镜的位置，实现了对人体内的胶囊内镜的位置的推定。

Description

一种胶囊内镜位置的推定方法及装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种胶囊内镜位置的推定方法及装置。
背景技术
主流的胶囊内镜动力均是来源于外部磁场，外部磁场源可以分为永磁源和电磁源两种，两种磁源各有优势，永磁源体积小、磁场强度大，而电磁源磁场可控，安全性高。如果想要使得胶囊内镜在控制过程中精准可控，电磁源无疑是良好的选择。在电磁源的使用过程中，由于磁场强度的分布特性，可能需要即时的随胶囊距离磁源的距离而改变电磁源的磁场强度来做反馈调节以实现电磁源对胶囊内镜的抓取丢弃等操作。
胶囊内镜的位置确定存在以下困难：视线完全封闭，使得视觉测量不可行；周围由人体组织包围，使得电磁波信号衰减强烈；自身体积有限，使得无法安装分布式接收设备；市场导向为无创无痛，使得侵入式的检测手段不可行。目前尚无产品将胶囊内镜的位置反馈设计到胶囊内镜系统之中，更无从解决胶囊内镜在电磁场中定位的问题。
因此，如何确定胶囊内镜在人体内的位置，成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胶囊内镜位置的推定方法，通过采集胶囊内镜所在位置的磁场强度的大小来推定胶囊内镜的位置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种胶囊内镜位置的推定方法，所述方法包括：
调用磁场源参数；
接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度；
基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置；
输出所述胶囊内镜的位置。
优选地，所述接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度包括：
接收所述胶囊内镜发出的磁场强度测量值；
将所述磁场强度测量值去除内部磁场分量后得到所述第一磁场强度，所述内部磁场分量为所述胶囊内镜内部磁体在所述胶囊内镜磁场感应器处的内部磁场强度。
优选地，所述磁场源为电磁场源。
优选地，所述求得所述胶囊内镜的位置是求得所述胶囊内镜与所述电磁场源间的距离。
优选地，所述基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置包括：
基于公式
及
求得所述胶囊内镜位置z，其中所述磁场源为桶型螺旋线管状，2a1为所述磁场源的内径，2a2为所述磁场源的外径，2b为所述磁场源长度，λ为所述磁场源填充系数，J为所述磁场源电流密度，所述电流密度J＝IS，I为所述电流值，S为所述磁场源横截面积。
优选地，使用第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n对所述磁场源内径2a1、所述磁场源外径2a2及所述磁场源长度2b进行修正得到
优选地，实时从电流表中接收所述电流值I。
8、一种胶囊内镜位置的推定装置，其特征在于，所述装置包括调用单元、接收单元、计算单元及输出单元，其中：
所述调用单元调用磁场源参数；
所述接收单元接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度；
所述计算单元基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置；
所述输出单元输出所述胶囊内镜的位置。
优选地，所述装置还包括第一修正单元，在所述接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度中，所述接收单元接收所述胶囊内镜发出的磁场强度测量值；所述第一修正单元将所述磁场强度测量值去除内部磁场分量后得到所述第一磁场强度，所述内部磁场分量为所述胶囊内镜内部磁体在所述胶囊内镜磁场感应器处的内部磁场强度。
优选地，所述调用单元调用的磁场源参数为电磁场源的参数。
优选地，所述计算单元求得的所述胶囊内镜的位置是所述胶囊内镜与所述电磁场源间的距离。
优选地，所述计算单元基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置包括：
所述计算单元基于公式
及
求得所述胶囊内镜位置z，其中所述磁场源为桶型螺旋线管状，2a1为所述磁场源的内径，2a2为所述磁场源的外径，2b为所述磁场源长度，λ为所述磁场源填充系数，J为所述磁场源电流密度，所述电流密度J＝IS，I为所述电流值，S为所述磁场源横截面积。
优选地，所述装置还包括第二修正单元，所述第二修正单元使用第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n对所述磁场源内径2a1、所述磁场源外径2a2及所述磁场源长度2b进行修正得到
优选地，所述第一接收单元实时从电流表中接收所述电流值I。
从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种胶囊内镜位置的推定方法，包括调用磁场源参数，接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度，基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置，输出胶囊内镜的位置。本方法通过磁场源参数可计算出磁场源周围的磁场强度，再结合胶囊内镜所在位置的磁场强度，即可推定出胶囊内镜的位置，实现了对人体内的胶囊内镜的位置的推定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定方法的实施例1的流程图；
图2为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定方法的实施例2的流程图；
图3为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定方法中基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置的一种实施方式的流程图；
图4为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定装置的实施例1的结构示意图；
图5为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定装置的实施例2的结构示意图；
图6为本发明公开的电磁磁场源与胶囊内镜间位置关系的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定方法实施例1的流程图，本方法包括以下步骤：
S101、调用磁场源参数；
磁场源即为产生磁场驱动胶囊内镜移动的装置，磁场源参数可包括磁场源的形状及体积等可用来计算磁场源生成的磁场情况的信息。
S102、接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度；
胶囊内镜的内部安装有磁场感应器，可获取当前胶囊内镜所在位置的磁场强度，即第一磁场强度，然后通过内置的信号发射器将第一磁场强度发出。
S103、基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置；
在已知磁场源参数的情况下，可计算出磁场源产生的磁场分布情况，即磁场源周围的磁场强度，磁场源周围不同位置的磁场强度也各不相同，因此，在接收到胶囊内镜所处位置的第一磁场强度后，即可推定出胶囊内镜的位置。
S104、输出胶囊内镜的位置；
推定出胶囊内镜的位置后，将胶囊内镜的位置输出给显示屏或其他电子设备最终使用户可以读取到胶囊内镜的位置。
如上述实施例提供的技术方案，包括调用磁场源参数，接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度，基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置，输出胶囊内镜的位置。本方法通过磁场源参数可计算出磁场源周围的磁场强度，再结合胶囊内镜所在位置的磁场强度，即可推定出胶囊内镜的位置，实现了对人体内的胶囊内镜的位置的推定。
如图2所示，为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定方法实施例2的流程图，本方法包括以下步骤：
S201、调用磁场源参数；
磁场源即为产生磁场驱动胶囊内镜移动的装置，磁场源参数可包括磁场源的形状及体积等可用来计算磁场源生成的磁场情况的信息。
S202、接收胶囊内镜发出的磁场强度测量值；
胶囊内镜的内部安装有磁场感应器，可获取当前胶囊内镜所在位置的磁场强度，即磁场强度测量值，然后通过内置的信号发射器将磁场强度测量值发出。
S203、将磁场强度测量值去除内部磁场分量后得到第一磁场强度，内部磁场分量为胶囊内镜内部磁体在胶囊内镜磁场感应器处的内部磁场强度。
因胶囊内镜内部安装有磁体，胶囊内镜内部的磁场感应器感应到的是磁场源的磁场与内部安装的磁体的磁场叠加后的磁场强度，因胶囊内镜内的磁体施加的磁场分量可单独利用胶囊内镜测出，为避免出现误差，在计算第一磁场强度时需要在磁场强度测量值上去掉胶囊内镜内的磁场源施加的磁场强度。
S204、基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置；
在已知磁场源参数的情况下，可计算出磁场源产生的磁场分布情况，即磁场源周围的磁场强度，磁场源周围不同位置的磁场强度也各不相同，因此，在接收到胶囊内镜所处位置的第一磁场强度后，即可推定出胶囊内镜的位置。
S205、输出胶囊内镜的位置；
推定出胶囊内镜的位置后，将胶囊内镜的位置输出给显示屏或其他电子设备最终使用户可以读取到胶囊内镜的位置。
为进一步优化本实施例，本实施例中的磁场源为电磁场源，因电磁场源其磁场强度可控，且其磁场分布情况便于计算，因此，使用电磁场源更易精确推定出胶囊内镜的位置。
除此之外，胶囊内镜的位置为胶囊内镜与磁场源间的距离，例如，磁场源垂直摆放，其磁力线由磁场源出发垂直穿过胶囊内镜，此时，胶囊内镜的位置即为胶囊内镜与磁场源的垂直距离。
为进一步优化本实施例，如图3所示，为本实施例中基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置的一种实施方式的流程图：
S301、基于公式
及
求得胶囊内镜位置z。
其中磁场源为桶型螺旋线管状，2a1为磁场源的内径，2a2为磁场源的外径，2b为磁场源长度，λ为磁场源填充系数，J为磁场源电流密度，电流密度J＝IS，I为电流值，S为磁场源横截面积。在已知上述公式的情况下，可求反函数从而求得z。如图6所示，z为胶囊内镜中磁场感应器与磁场源较远端的距离。
为进一步优化本方案，还包括：
使用第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n对磁场源内径2a1、磁场源外径2a2及磁场源长度2b进行修正得到
因磁场源内径2a1、磁场源外径2a2及磁场源长度2b都是通过测量得到的，可能存在误差，在经过多次实验验证后，得出了第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n，使用修正系数对磁场源参数进行修正后，可减少误差，提高对于胶囊内镜位置的推定的精准度。
为进一步优化本方案，电流值I是实时从电流表中获取的。
因为电磁磁场源是一个感性原件，在两端电压固定时，其电流也是会随时间发生变化的，为保证推定结果的准确性，必须实时的获取电流值。
如图4所示，为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定装置实施例1的结构示意图，装置包括调用单元101、接收单元103、计算单元102及输出单元104，其中：
调用单元101调用磁场源参数；
磁场源即为产生磁场驱动胶囊内镜移动的装置，磁场源参数可包括磁场源的形状及体积等可用来计算磁场源生成的磁场情况的信息。
接收单元103接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度；
胶囊内镜的内部安装有磁场感应器，可获取当前胶囊内镜所在位置的磁场强度，即第一磁场强度，然后通过内置的信号发射器将第一磁场强度发出。
计算单元102基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置；
在已知磁场源参数的情况下，可计算出磁场源产生的磁场分布情况，即磁场源周围的磁场强度，磁场源周围不同位置的磁场强度也各不相同，因此，在接收到胶囊内镜所处位置的第一磁场强度后，即可推定出胶囊内镜的位置。
输出单元104输出胶囊内镜的位置；
推定出胶囊内镜的位置后，将胶囊内镜的位置输出给显示屏或其他电子设备最终使用户可以读取到胶囊内镜的位置。
如上述实施例提供的技术方案，包括调用磁场源参数，接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度，基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置，输出胶囊内镜的位置。本方法通过磁场源参数可计算出磁场源周围的磁场强度，再结合胶囊内镜所在位置的磁场强度，即可推定出胶囊内镜的位置，实现了对人体内的胶囊内镜的位置的推定。
如图5所示，为本发明公开的一种胶囊内镜位置的推定装置实施例2的结构示意图，装置包括调用单元201、接收单元203、计算单元202、输出单元204及第一修正单元205，其中：
调用单元201调用磁场源参数；
磁场源即为产生磁场驱动胶囊内镜移动的装置，磁场源参数可包括磁场源的形状及体积等可用来计算磁场源生成的磁场情况的信息。
接收单元203接收胶囊内镜发出的磁场强度测量值；
胶囊内镜的内部安装有磁场感应器，可获取当前胶囊内镜所在位置的磁场强度，即磁场强度测量值，然后通过内置的信号发射器将磁场强度测量值发出。
第一修正单元205将磁场强度测量值去除内部磁场分量后得到第一磁场强度，内部磁场分量为胶囊内镜内部磁体在胶囊内镜磁场感应器处的内部磁场强度；
因胶囊内镜内部安装有磁体，胶囊内镜内部的磁场感应器感应到的是磁场源的磁场与内部安装的磁体的磁场叠加后的磁场强度，因胶囊内镜内的磁体施加的磁场分量可单独利用胶囊内镜测出，为避免出现误差，在计算第一磁场强度时需要在磁场强度测量值上去掉胶囊内镜内的磁场源施加的磁场强度。
计算单元202基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置；
在已知磁场源参数的情况下，可计算出磁场源产生的磁场分布情况，即磁场源周围的磁场强度，磁场源周围不同位置的磁场强度也各不相同，因此，在接收到胶囊内镜所处位置的第一磁场强度后，即可推定出胶囊内镜的位置。
输出单元204输出胶囊内镜的位置；
推定出胶囊内镜的位置后，将胶囊内镜的位置输出给显示屏或其他电子设备最终使用户可以读取到胶囊内镜的位置。
为进一步优化本实施例，本实施例中的磁场源为电磁场源，因电磁场源其磁场强度可控，且其磁场分布情况便于计算，因此，使用电磁场源更易精确推定出胶囊内镜的位置。
除此之外，胶囊内镜的位置为胶囊内镜与磁场源间的距离，例如，磁场源垂直摆放，其磁力线由磁场源出发垂直穿过胶囊内镜，此时，胶囊内镜的位置即为胶囊内镜与磁场源的垂直距离。
为进一步优化本实施例，在本实施例中基于磁场源参数及第一磁场强度求得胶囊内镜的位置中：
计算单元202基于公式
及
求得胶囊内镜位置z。
其中磁场源为桶型螺旋线管状，2a1为磁场源的内径，2a2为磁场源的外径，2b为磁场源长度，λ为磁场源填充系数，J为磁场源电流密度，电流密度J＝IS，I为电流值，S为磁场源横截面积。在已知上述公式的情况下，可求反函数从而求得z。如图6所示，z为胶囊内镜中磁场感应器与磁场源较远端的距离。
为进一步优化本方案，本装置还包括第二修正单元206，其中：
第二修正单元206使用第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n对磁场源内径2a1、磁场源外径2a2及磁场源长度2b进行修正得到
因磁场源内径2a1、磁场源外径2a2及磁场源长度2b都是通过测量得到的，可能存在误差，在经过多次实验验证后，得出了第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n，使用修正系数对磁场源参数进行修正后，可减少误差，提高对于胶囊内镜位置的推定的精准度。
为进一步优化本方案，电流值I是实时从电流表中获取的。
因为电磁磁场源是一个感性原件，在两端电压固定时，其电流也是会随时间发生变化的，为保证推定结果的准确性，必须实时的获取电流值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种胶囊内镜位置的推定装置，其特征在于，所述装置包括调用单元、接收单元、计算单元及输出单元，其中：
所述调用单元调用磁场源参数；磁场源参数包括磁场源的形状及体积；
所述接收单元接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度；
所述计算单元基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置；
所述输出单元输出所述胶囊内镜的位置；
所述计算单元基于所述磁场源参数及所述第一磁场强度求得所述胶囊内镜的位置包括：
所述计算单元基于公式
及
求得所述胶囊内镜位置z，其中所述磁场源为桶型螺旋线管状，2a1为所述磁场源的内径，2a2为所述磁场源的外径，2b为所述磁场源长度，λ为所述磁场源填充系数，J为所述磁场源电流密度，所述电流密度J=IS，I为所述电流值，S为所述磁场源横截面积。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一修正单元，在所述接收胶囊内镜所在位置的第一磁场强度中，所述接收单元接收所述胶囊内镜发出的磁场强度测量值；所述第一修正单元将所述磁场强度测量值去除内部磁场分量后得到所述第一磁场强度，所述内部磁场分量为所述胶囊内镜内部磁体在所述胶囊内镜磁场感应器处的内部磁场强度。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调用单元调用的磁场源参数为电磁场源的参数。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述计算单元求得的所述胶囊内镜的位置是所述胶囊内镜与所述电磁场源间的距离。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二修正单元，所述第二修正单元使用第一修正系数h、第二修正系数m及第三修正系数n对所述磁场源内径2a1、所述磁场源外径2a2及所述磁场源长度2b进行修正得到
。
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