CN109708851B - 一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，包括密封舱、温度调节模块、湿度调节模块、肠道模拟装置、胶囊位置固定及调节模块、总体控制模块、数据传输模块、图像显示终端、能源供给系统，温度调节模块和湿度控制模块调节肠道模拟装置内温度、湿度，使其模拟人体正常肠道环境，胶囊内窥镜夹持在胶囊位置固定及调节模块上，肠道模拟装置在接收到总体控制模块的运动指令后，模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动，其采集到的图像信息通过数据传输装置传输至图像显示终端。

Description

一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统

【技术领域】

本发明专利涉及动态成像性能检测领域，特别涉及一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统。

【背景技术】

胶囊内窥镜是一种做成胶囊形状的内窥镜，是用来检查人体肠道的医疗仪器。目前，对胶囊内窥镜此类产品的成像系统的优劣没有特定的集成检测装置来进行动态对比和分析，而胶囊内镜在消化道内又是不断运动的，所以动态图像的成像清晰度是考察产品成像系统优劣的关键参数。

目前所存在的图像性能测试装置主要是静态结构，所存在的不足在于：

1、无法仿真人体运动过程中的动态环境。

2、无法模拟人体体内的温度湿度等生理参数的变化。

3、无法对实验环境实时调控。

【发明内容】

本发明专利针对上述现有技术存在的缺陷，设计了一种可以仿真胶囊内窥镜在人体内行进过程中的动态环境，能够模拟消化道内的温度湿度等生理参数的变化，支持对实验环境进行实时调控的测试装置。

本装置技术方案如下：

一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，该系统包括：密封舱、温度调节模块、湿度调节模块、肠道模拟装置、胶囊位置固定及调节模块、总体控制模块、数据传输模块、图像显示终端、能源供给系统，所述能源供给系统和上述除密封舱之外各部分连接并提供电源供给，密封舱使整个装置呈现黑暗环境，温度调节模块、湿度调节模块、肠道模拟装置、胶囊位置固定及调节模块均安装于密封舱内部，温度调节模块调节肠道模拟装置内温度变化，湿度控制模块调节肠道模拟装置内湿度、雾气环境，使其模拟人体正常肠道环境，胶囊内窥镜夹持在胶囊位置固定及调节模块上，肠道模拟装置在接收到总体控制模块的运动指令后，模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动，其采集到的图像信息通过数据传输装置传输至图像显示终端，所述肠道模拟装置包括隔热板、肠道模型、肠道夹持装置、分辨率测试板、震动装置；所述震动装置包括震动电机、减震弹簧、震动台，所述震动装置安装在肠道模型下侧或有利于模拟肠道抖动的多个位置，震动装置模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动的情况，在模拟人体真实环境下检测胶囊内窥镜的动态拍摄性能；所述肠道模型内部具有褶皱结构、或者网纹结构，所述肠道模型内部贴有大小不一的图案文字，用于检测肠道运动时胶囊内窥镜对肠道深浅沟壑上病灶的分辨能力。

所述温度调节模块包括温度传感器和加热装置，所述湿度调节模块包括湿度传感器和雾化加湿装置，所述雾化加湿装置是模拟当胶囊内窥镜在真实肠道内时，内窥镜表面的雾气，从而检测胶囊内窥镜采集图像性能。

所述胶囊位置固定及调节模块包括多维运动装置和胶囊内镜夹持装置，其中多维运动装置包括位移传感器、丝杆、步进电机、轨道、滑台，多维运动控制器控制多维运动装置进行启动、急停、复位操作，所述胶囊内镜夹持装置安装在滑台前端，胶囊内窥镜固定在胶囊内镜夹持装置内部；所述位移传感器安装于步进电机前侧，当步进电机带动滑台向后运动时，位移传感器会检测前方是否有障碍物，并发出电压脉冲信号，向步进电机发出停止指令。

所述胶囊内镜夹持装置包括圆弧夹持器、或者平行开合型夹持器、或者万向臂夹持器。

所述总体控制模块包括多维运动控制模块和震动控制装置，其中多维运动控制模块包括：多维运动控制器、多维运动驱动器、多维运动控制开关。所述图像显示终端包括显示屏、存储装置、数据处理器、图像处理器、电源模块，图像显示终端通过数据处理器、图像处理器对采集到的图像进行处理。

本发明具有的优点和积极效果是：利用先进的传感器技术、图像处理技术等多种技术的融合，构建了一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，通过温湿控制电路、运动控制电路、震动电路的设计实现了模拟环境中温湿度的实时显示和调节，以及肠道模型震动幅度、震动频率、震动速度的多重调节，可以观察胶囊内窥镜动态成像检测效果，同时可以为国内市场上现有的胶囊内窥镜产品提供多方面的性能测试，同时，该系统参数大范围调节获得的大量数据也为性能评估提供了较为可靠的依据。

【附图说明】

图1是胶囊内窥镜动态成像性能检测系统的总体组成图。图中：100、密封舱；200、温度调节模块；300、湿度调节模块；400、肠道模拟装置；500、胶囊位置固定及调节装置；600、总体控制模块；700、数据传输模块；800、图像显示终端；900、能源供给系统。

图2是温度调节模块组成图。图中：210、温度传感器；220、加温装置。

图3是湿度调节模块组成图。图中：310、湿度传感器；320、雾化加湿装置。

图4是肠道模拟装置组成图。图中：410、隔热板；420、肠道模型；430、肠道夹持装置；440、分辨率测试板；450、震动装置；451、震动电机；452、减震弹簧；453、震动台。

图5是胶囊位置固定及调节模块组成图。图中：510、多维运动装置；520、胶囊内窥镜夹持装置；511、位移传感器；512、丝杆；513、步进电机；514、轨道；515、滑台。

图6是总体控制模块组成图。图中：610、多维运动控制模块；620、震动控制装置；611、多维运动控制器；612、多维运动驱动器；613、多维运动控制开关。

图7是图像展示终端和能源供给系统组成图。图中：801、显示屏；802、存储装置；803、数据处理器；804、图像处理器；805、电源模块；901、交流电稳压模块；902、电源管理模块；903、变压器模块。

图8是胶囊内窥镜动态图像性能检测装置模型结构图(内部)。图中：1、肠道模型；2、震动台；3、震动台上板；4、震动电机；5、震动控制装置；6、防滑垫；7、减震弹簧；8、加热装置；9、雾化加湿装置；10、温湿控制装置；11、多维移动装置；12、胶囊内窥镜夹持装置；13、多维运动控制器；14、多维运动驱动器；15、底座；19、丝杆；21、直流电源；22、多维运动控制开关。

图9是胶囊内窥镜动态图像性能检测装置模型结构图(外部)。图中：16、密封舱；17、操作门；18、隔离板；20、隔热板。

【具体实施方式】

为能进一步了解本发明内容、特点、技术方案及技术效果，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

请参阅图1所示：一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，该系统包括：密封舱100、温度调节模块200、湿度调节模块300、肠道模拟装置400、胶囊位置固定及调节模块500、总体控制模块600、数据传输模块700、图像显示终端800、能源供给系统900，所述能源供给系统900和上述除密封舱100之外各部分连接并提供电源供给，密封舱100使整个装置呈现黑暗环境，温度调节模块200、湿度调节模块300、肠道模拟装置400、胶囊位置固定及调节模块500均安装至密封舱内部，并保持温度、湿度的稳定，温度调节模块200调节肠道模拟装置400内温度变化，湿度控制模块300调节肠道模拟装置400内湿度、雾气环境，使其模拟人体正常肠道环境，胶囊内窥镜夹持在胶囊位置固定及调节模块500上，肠道模拟装置400在接收到总体控制模块600的运动指令后，模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动，其采集到的图像信息通过数据传输装置700传输至图像显示终端800。

本实施例中温湿模块100，包括温湿传感模块110和加温加湿模块120，其中温湿传感模块110包括：温度传感器111、湿度传感器112，本实施例中的加温加湿模块120包括：加温装置121、雾化加湿装置122，温湿传感模块110和加温加湿模块120通过有线通讯方式将数据实时传输至控制模块200，根据设置的温度和湿度参数，装置的加热和加湿模块开始调整装置的内部环境，使测试空间尽快达到实验所需条件，在达到需求的参数条件后即将对应的加热器或加湿器断电。

本实施例中的温度调节模块200包括温度传感器210和加热装置220，本实施例中湿度调节模块300包括湿度传感器310和雾化加湿装置320，本实施例中雾化加湿装置320是为了模拟当胶囊内窥镜在真实肠道内时，内窥镜表面的雾气，从而检测胶囊内窥镜采集图像性能。

本实施例中，肠道模拟装置400包括隔热板410、肠道模型420、肠道夹持装置430、分辨率测试板440、震动装置450，所述震动装置450包括震动电机451、减震弹簧452、震动台453，肠道夹持装置430固定肠道模型420外围，分辨率测试板440安装至肠道模型420截面口处，以此较准确客观地评判被测内窥镜的图像性能。隔热板410安装至肠道模型420外侧，使其内部达到恒温状态，以防温度过高影响检测效果。本实施例中震动装置450安装在肠道模型420下侧或有利于模拟肠道抖动的多个位置，震动装置模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动的情况，在模拟人体真实环境下检测胶囊内窥镜的动态拍摄性能，观察胶囊内镜拍摄图片分辨率的变化，逐级调节震动的幅度、速度、频率观察其变化。

本实施例中，肠道模型420内部具有褶皱结构、或者网纹结构，其内部贴有大小不一的图案文字，用于检测肠道运动是胶囊内窥镜对肠道深浅沟壑上病灶的分辨能力

本实施例中，胶囊位置固定及调节模块500包括多维运动装置510和胶囊内镜夹持装置520，其中多维运动装置510包括位移传感器511、丝杆512、步进电机513、轨道514、滑台515，多维运动控制器611控制多维运动装置510进行启动、急停、复位操作，本实施例中胶囊内镜夹持装置520安装在滑台515前端，胶囊内窥镜固定在内镜夹持装置内部。

本实施例中，胶囊内镜夹持装置520包括圆弧夹持器、或者平行开合型夹持器、或者万向臂夹持器。

本实施例中，位移传感器511安装于步进电机513前侧，当步进电机513带动滑台515向后运动时，位移传感器311会检测前方是否有障碍物，并发出电压脉冲信号，向多维运动控制器611发出停止指令。位移传感器511可以购买现有产品进行组合使用，为了提高系统可靠性，不同厂家的传感器模块组合使用。

本实施例中，总体控制模块600包括多维运动控制模块610和震动控制装置620，其中多维运动控制模块610包括：多维运动控制器611、多维运动驱动器612、多维运动控制开关613。

本实施例中，图像显示终端800包括显示屏801、存储装置802、数据处理器803、图像处理器804、电源模块805，图像显示终端800通过数据处理器803、图像处理器804对采集到的图像进行处理。胶囊内窥镜采集数据通过数据传输模块700传输至图像显示终端的存储装置上802，通过图像处理技术将图像的清晰度、分辨率进行优化。本实施例中，图像显示终端800可以是一个集成上述功能的平板电脑，也可以是一台多媒体电脑。

本实施例中，能源供给系统900包括交流电稳压模块901、电源管理模块902、变压器模块903，上述除密封舱之外的模块通过电缆和电源管理模块902连接，电源管理模块902通过变压器模块903，将电源分为不同的电压，输出到不同的用电装置。交流电稳压模块901用于和外部交流供电连接并提供稳定的电压，可确保整体系统能正常工作。

本实施例利用先进的传感器技术、图像处理技术等多种技术的融合，构建了一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，通过温湿控制电路、运动控制电路、震动电路的设计实现了模拟环境中温湿度的实时显示和调节，以及肠道模型震动幅度、震动频率、震动速度的多重调节，同时可以观察胶囊内窥镜动态检测效果，同时可以为国内市场上现有的胶囊内窥镜产品提供多方面的性能测试，同时，该系统参数大范围调节获得的大量数据也为性能评估提供了较为可靠的依据。

实施例2：

请参阅图8、9所示，一种胶囊内窥镜动态图像性能检测装置，该装置包括：肠道模型1、震动台2、震动台上板3、震动电机4、震动控制装置5、防滑垫6、减震弹簧7、加热装置8、雾化加湿装置9、温湿控制装置10、步进电机11、胶囊内窥镜夹持装置12、多维运动控制器13、多维运动驱动器14、底座15、密封舱16、操作门17、隔离板18、丝杆19、隔热板20、直流电源21、多维运动控制开关22。

本实施例中，三个肠道模型1安装在震动台上板3之上，用肠道模型夹持装置进行固定，震动台2下方安装有震动电机4和减震弹簧7，并在底部放有防滑垫6，以防止肠道模拟装置滑倒倾斜，三个肠道模型从上到下分别设为1号肠道模型、2号肠道模型、3号肠道模型。

本实施例中，肠道模型1的前后两侧安装有加热装置8、雾化加湿装置9，两个装置都可以通过温湿控制装置10进行调节，其目的是模拟人体肠道内温度、湿度环境。

本实施例中，多维运动控制器13和多维运动驱动器14控制两台步进电机11，步进电机11转动丝杆19进行多维运动，上部丝杆19连有胶囊内窥镜夹持装置12，随着丝杆转动，胶囊内窥镜就可以深入肠道模型1内侧。

本实施例中，直流电源21可以给各个需要能源供给的模块进行供电，

本实施例中，隔离板18将整个装置的内部空间一分为二，其一为需要达到实验环境的测试部分，其二为直流电源21、多维运动控制器13、多维运动驱动器14等工作部分。

本实施例中，多维运动开关22用于控制步进电机11进程的自复位开关，其功能分别为复位至一号位、运行二号位、运行三号位、紧急停止。

本实施例中，密封舱16将除了震动控制装置5、温湿控制装置10、多维运动控制开关13之外的其他装置进行密闭处理，在其上方设有操作门17，可以查看内部装置运行情况。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明专利一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统的说明，而不是对本发明专利的限定。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本设计的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于，该系统包括：密封舱、温度调节模块、湿度调节模块、肠道模拟装置、胶囊位置固定及调节模块、总体控制模块、数据传输模块、图像显示终端、能源供给系统，所述能源供给系统和上述除密封舱之外各部分连接并提供电源供给，密封舱使整个装置呈现黑暗环境，温度调节模块、湿度调节模块、肠道模拟装置、胶囊位置固定及调节模块均安装于密封舱内部，温度调节模块调节肠道模拟装置内温度变化，湿度控制模块调节肠道模拟装置内湿度、雾气环境，使其模拟人体正常肠道环境，胶囊内窥镜夹持在胶囊位置固定及调节模块上，肠道模拟装置在接收到总体控制模块的运动指令后，模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动，其采集到的图像信息通过数据传输装置传输至图像显示终端，所述肠道模拟装置包括隔热板、肠道模型、肠道夹持装置、分辨率测试板、震动装置；所述震动装置包括震动电机、减震弹簧、震动台，所述震动装置安装在肠道模型下侧或有利于模拟肠道抖动的多个位置，震动装置模拟胶囊内窥镜在肠道内运动或突发抖动的情况，在模拟人体真实环境下检测胶囊内窥镜的动态拍摄性能；所述肠道模型内部具有褶皱结构、或者网纹结构，所述肠道模型内部贴有大小不一的图案文字，用于检测肠道运动时胶囊内窥镜对肠道深浅沟壑上病灶的分辨能力。

2.根据权利要求1所述的一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于：所述温度调节模块包括温度传感器和加热装置，所述湿度调节模块包括湿度传感器和雾化加湿装置，所述雾化加湿装置是模拟当胶囊内窥镜在真实肠道内时，内窥镜表面的雾气，从而检测胶囊内窥镜采集图像性能。

3.根据权利要求1所述的一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于：所述胶囊位置固定及调节模块包括多维运动装置和胶囊内镜夹持装置，其中多维运动装置包括位移传感器、丝杆、步进电机、轨道、滑台，多维运动控制器控制多维运动装置进行启动、急停、复位操作，所述胶囊内镜夹持装置安装在滑台前端，胶囊内窥镜固定在胶囊内镜夹持装置内部；所述位移传感器安装于步进电机前侧，当步进电机带动滑台向后运动时，位移传感器会检测前方是否有障碍物，并发出电压脉冲信号，向步进电机发出停止指令。

4.根据权利要求3所述的一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于：所述胶囊内镜夹持装置包括圆弧夹持器、或者平行开合型夹持器、或者万向臂夹持器。

5.根据权利要求1所述的一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于：所述总体控制模块包括多维运动控制模块和震动控制装置，其中多维运动控制模块包括：多维运动控制器、多维运动驱动器、多维运动控制开关。

6.根据权利要求1所述的一种胶囊内窥镜动态成像性能检测系统，其特征在于：所述图像显示终端包括显示屏、存储装置、数据处理器、图像处理器、电源模块，图像显示终端通过数据处理器、图像处理器对采集到的图像进行处理，所述图像显示终端可以是一个集成上述功能的平板电脑，也可以是一台多媒体电脑。

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