CN111525653A - 振动胶囊及其供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振动胶囊及其供电方法，所述振动胶囊包括外壳、设置于所述外壳内的振动源和电池单元，所述电池单元与所述振动源电性连接，所述电池单元包括电池、连接于所述电池与所述振动源的电流回路上的供电调节单元。本发明的振动胶囊通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，使得电池向振动源提供低于电池的总电压的供电电压，在保证所述振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间。

Description

振动胶囊及其供电方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种振动胶囊及其供电方法。
背景技术
随着科学技术的发展，更加先进的医疗设备被开发出来用于人类疾病的诊断和治疗。以振动胶囊、内窥镜胶囊等为代表的可吞式医疗技术的发展，极大改善了治疗方式的舒适性，并避免了临床交叉感染的情况发生。
可吞式医疗胶囊的体积较小，胶囊内部的空间有限，仅能容纳小体积的纽扣电池，电池的放电能力和容量都有限。当电池通过控制电路将电压输出给振动电机时，振动电机转速快，工作状态稳定，胶囊振动力强，但是功耗大，纽扣电池很快就会被耗尽，无法满足振动胶囊长时间工作的需求。
有鉴于此，有必要提供一种改进的振动胶囊及其供电方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振动胶囊及其供电方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种振动胶囊，包括外壳、设置于所述外壳内的振动源、与所述振动源电性连接的电池单元，所述电池单元包括电池、连接于所述电池与所述振动源的电流回路上的供电调节单元。
进一步地，所述电池包括：
第一纽扣电池，所述第一纽扣电池与所述振动源串联构成第一电流回路；
串联于所述第一纽扣电池负极的第二纽扣电池，所述第二纽扣电池与所述振动源串联构成第二电流回路；
所述供电调节单元包括：
开关部件，电性连接于所述第一纽扣电池的正极；
电性连接于所述开关部件的电子控制部件，包括第一控制端和第二控制端；
第一MOSFET，所述第一MOSFET的控制端连接于所述第一控制端、电流输入端连接于所述第一纽扣电池的正极、电流输出端连接于所述振动源；
第二MOSFET，所述第二MOSFET的控制端连接于所述第二控制端、电流输入端连接于所述振动源、电流输出端连接于所述第二纽扣电池的负极。
进一步地，所述开关部件包括干簧管和第三MOSFET，所述第三MOSFET的控制端与所述干簧管连接、电流输入端与所述第一纽扣电池的正极相连、电流输出端与所述电子控制部件相连。
进一步地，第一MOSFET、所述第二MOSFET中的一个为NMOSFET另一个为PMOSFET。
进一步地，所述供电调节单元包括DC-DC转换器及控制单元，所述DC-DC转换器的输入端连接于电池的正极，输出端连接于所述振动源；所述控制单元连接于电池的正极和DC-DC转换器的控制端之间。
进一步地，所述DC-DC转换器的输入端电容不小于输出端电容。
进一步地，所述输入端电容是所述输出端电容的整数倍。
进一步地，所述控制单元为电子控制部件，或所述控制单元包括电性连接于所述电池的正极的开关部件、电性连接于所述开关部件的电子控制部件，所述电子控制部件电性连接于所述DC-DC转换器的控制端。
为实现上述发明目的，本发明还采用如下技术方案：
一种振动胶囊的供电方法，通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，所述供电电压低于电池的总电压。
进一步地，所述电池包括：
第一纽扣电池，所述第一纽扣电池与所述振动源串联构成第一电流回路；
串联于所述第一纽扣电池负极的第二纽扣电池，所述第二纽扣电池与所述振动源串联构成第二电流回路；
所述供电调节单元包括：
开关部件，电性连接于所述第一纽扣电池的正极；
电性连接于所述开关部件的电子控制部件，包括第一控制端和第二控制端；
第一MOSFET，所述第一MOSFET的控制端连接于所述第一控制端、电流输入端连接于所述第一纽扣电池的正极、电流输出端连接于所述振动源；
第二MOSFET，所述第二MOSFET的控制端连接于所述第二控制端、电流输入端连接于所述振动源、电流输出端连接于所述第二纽扣电池的负极；
所述供电方法为：所述开关部件接通后，通过所述电子控制部件轮流控制所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的通断，以使得所述第一纽扣电池、所述第二纽扣电池轮流给所述振动源供电；
或，所述供电调节单元包括DC-DC转换器及控制单元，所述DC-DC转换器的输入端连接于电池的正极，输出端连接于所述振动源；所述控制单元连接于电池的正极和DC-DC转换器的控制端之间；
所述供电方法为：所述DC-DC转换器在控制单元的控制下将电池的总电压转换成所述供电电压。
本发明的有益效果是：本发明的振动胶囊通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，使得电池向振动源提供低于电池的总电压的供电电压，在保证所述振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的振动胶囊的框架示意图；
图2是本发明一较佳实施例的电池单元与振动源的电路连接示意图；
图3是本发明另一较佳实施例的电池单元与振动源的电路连接示意图；
图4是本发明另一较佳实施例的电池单元与振动源的电路连接示意图；
图5是图3或图4中的DC-DC转换器的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
请参阅图1～图5所示，本发明的振动胶囊包括外壳、设置于所述外壳内的振动源和电池单元。所述振动源、电池单元通过固定结构固定于所述外壳内，且所述电池单元与所述振动源电性连接以给所述振动源提供电源。
所述外壳采用现有技术中的外壳及其拼装方式，所述振动源均采用现有技术中任意一种振动电机；于此不再赘述。
所述电池单元包括电池、连接于所述电池与所述振动源的电流回路上的供电调节单元。通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，使得电池向振动源提供低于电池的总电压的供电电压，在保证所述振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间。
具体地，请参考图2所示的实施例，所述电池包括第一纽扣电池、串联于所述第一纽扣电池负极的第二纽扣电池。例如，两节纽扣电池均为1.5V时，通过两节纽扣电池串联构成总电压为3V的电池，解决了现有的电池充放电能力和容量都有限的问题。
其中，所述第一纽扣电池与所述振动源串联构成第一电流回路，所述第二纽扣电池与所述振动源串联构成第二电流回路。
所述供电调节单元包括开关部件、电性连接于所述开关部件的电子控制部件、分别连接于所述电子控制部件的两个控制端的第一MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属-氧化物半导体场效应晶体管)和第二MOSFET。
所述开关部件电性连接于所述第一纽扣电池的正极，在所述开关部件导通时，所述电池给所述电子控制部件输出总电压，满足所述电子控制部件的电压需求。
所述电子控制部件包括第一控制端和第二控制端。所述第一MOSFET的控制端连接于所述第一控制端、电流输入端连接于所述第一纽扣电池的正极、电流输出端连接于所述振动源。所述第二MOSFET的控制端连接于所述第二控制端、电流输入端连接于所述振动源、电流输出端连接于所述第二纽扣电池的负极。所述开关部件接通后，通过所述电子控制部件轮流控制所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的通断，以使得所述第一纽扣电池、所述第二纽扣电池轮流给所述振动源供电；并且确保所述第一MOSFET和所述第二MOSFET不会同时导通，进而保护电池和电子控制部件。在保证振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间。
具体地，所述开关部件包括干簧管和第三MOSFET。所述第三MOSFET的控制端与所述干簧管连接、电流输入端与所述第一纽扣电池的正极相连、电流输出端与所述电子控制部件相连。所述干簧管闭合时，所述第三MOSFET导通，所述电池给所述电子控制部件供电，所述干簧管断开时，所述第三MOSFET不导通，断开所述电池给电子控制部件的供电。
一实施例中，所述第一MOSFET、所述第二MOSFET中的一个为NMOSFET，另一个为PMOSFET。所述电子控制部件中的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)定时输出PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号，通过高低电平轮流控制所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的通断，控制所述第一纽扣电池、所述第二纽扣电池轮流给所述振动源供电。
具体地，所述第一MOSFET导通时，从所述第一纽扣电池的正极向所述第一MOSFET导入电流并经过所述振动源后返回到所述第一纽扣电池的负极，使得第一纽扣电池给所述振动源供电以驱动其进行工作。所述第二MOSFET导通时，电流自所述第二纽扣电池正极经所述振动源导入所述第二MOSFET后返回到第二纽扣电池的负极，使得第二纽扣电池给所述振动源供电以驱动其进行工作。以此顺序使得第一纽扣电池、第二纽扣电池轮流驱动振动源进行工作。另外，所述第一MOSFET和所述第二MOSFET不能同时导通，否则会严重损坏电池和电子控制部件。
请参考图3所示的另一实施例，所述供电调节单元包括DC-DC转换器(Directcurrent-Direct current converter，直流电源-直流电源转换器)及控制单元，所述控制单元可以为所述电子控制部件。所述DC-DC转换器的输入端连接于所述电池的正极，输出端连接于所述振动源。所述控制单元连接于电池的正极和DC-DC转换器的控制端之间。通过所述控制单元定时输出开关控制信号，所述DC-DC转换器在所述控制单元的控制下将电池的总电压转换成低于电池的总电压的供电电压，且可在所述振动源的允许电压范围内，输出不同的电压，在保证所述振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间；并且电路和逻辑较简单，也不受电池性能的影响，可以稳定的输出电流驱动振动源工作，使得振动源工作状态更稳定。
所述电池可为所述第一纽扣电池与所述第二纽扣电池串联为一个总的电池，或直接为一个纽扣电池。例如，所述电池为两个1.5V的纽扣电池串联为一个3V的电池，或所述电池为一个3V的电池。
进一步地，所述DC-DC转换器的输入端电容不小于输出端电容，因此在所述DC-DC转换器启动时，不会在极短时间内把输入转换器的电池电压瞬间拉垮，使得整个系统无法正常启动。参考图5所示，所述DC-DC转换器的输入端BAT_IN的电容C1不小于所述DC-DC转换器的输出端VDD_OUT的电容C2。优选地，输入端电容大于输出端电容，所述输入端电容是所述输出端电容的整数倍。或者，参考图4所示的另一实施例，所述控制单元包括电性连接于所述电池的正极的开关部件、电性连接于所述开关部件的电子控制部件，所述电子控制部件电性连接于所述DC-DC转换器的控制端。所述开关部件与图2中的开关部件相同，于此不再赘述。
本发明还提供基于上述振动胶囊的供电方法，通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，所述供电电压低于电池的总电压。
具体地，在图2所示的实施例中，所述供电方法为：所述开关部件接通后，通过所述电子控制部件轮流控制所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的通断，以使得所述第一纽扣电池、所述第二纽扣电池轮流给所述振动源供电。
在图3所示的实施例中，所述供电方法为：所述DC-DC转换器在控制单元的控制下将电池的总电压转换成所述供电电压。
综上所述，本发明的振动胶囊通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，使得电池向振动源提供低于电池的总电压的供电电压，在保证所述振动胶囊振动安全性的前提下，可以降低功耗，提供更长的振动时间。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种振动胶囊，包括外壳、设置于所述外壳内的振动源、与所述振动源电性连接的电池单元，其特征在于，所述电池单元包括电池、连接于所述电池与所述振动源的电流回路上的供电调节单元。
2.根据权利要求1所述的振动胶囊，其特征在于：
所述电池包括：
第一纽扣电池，所述第一纽扣电池与所述振动源串联构成第一电流回路；
串联于所述第一纽扣电池负极的第二纽扣电池，所述第二纽扣电池与所述振动源串联构成第二电流回路；
所述供电调节单元包括：
开关部件，电性连接于所述第一纽扣电池的正极；
电性连接于所述开关部件的电子控制部件，包括第一控制端和第二控制端；
第一MOSFET，所述第一MOSFET的控制端连接于所述第一控制端、电流输入端连接于所述第一纽扣电池的正极、电流输出端连接于所述振动源；
第二MOSFET，所述第二MOSFET的控制端连接于所述第二控制端、电流输入端连接于所述振动源、电流输出端连接于所述第二纽扣电池的负极。
3.根据权利要求2所述的振动胶囊，其特征在于：所述开关部件包括干簧管和第三MOSFET，所述第三MOSFET的控制端与所述干簧管连接、电流输入端与所述第一纽扣电池的正极相连、电流输出端与所述电子控制部件相连。
4.根据权利要求2所述的振动胶囊，其特征在于：第一MOSFET、所述第二MOSFET中的一个为NMOSFET另一个为PMOSFET。
5.根据权利要求1所述的振动胶囊，其特征在于：所述供电调节单元包括DC-DC转换器及控制单元，所述DC-DC转换器的输入端连接于电池的正极，输出端连接于所述振动源；所述控制单元连接于电池的正极和DC-DC转换器的控制端之间。
6.根据权利要求5所述的振动胶囊，其特征在于：所述DC-DC转换器的输入端电容不小于输出端电容。
7.根据权利要求6所述的振动胶囊，其特征在于：所述输入端电容是所述输出端电容的整数倍。
8.根据权利要求5所述的振动胶囊，其特征在于：所述控制单元为电子控制部件，或所述控制单元包括电性连接于所述电池的正极的开关部件、电性连接于所述开关部件的电子控制部件，所述电子控制部件电性连接于所述DC-DC转换器的控制端。
9.一种基于权利要求1所述的振动胶囊的供电方法，其特征在于，通过供电调节单元调节电池给振动源的供电电压，所述供电电压低于电池的总电压。
10.根据权利要求9所述的振动胶囊的供电方法，其特征在于，
所述电池包括：
第一纽扣电池，所述第一纽扣电池与所述振动源串联构成第一电流回路；
串联于所述第一纽扣电池负极的第二纽扣电池，所述第二纽扣电池与所述振动源串联构成第二电流回路；
所述供电调节单元包括：
开关部件，电性连接于所述第一纽扣电池的正极；
电性连接于所述开关部件的电子控制部件，包括第一控制端和第二控制端；
第一MOSFET，所述第一MOSFET的控制端连接于所述第一控制端、电流输入端连接于所述第一纽扣电池的正极、电流输出端连接于所述振动源；
第二MOSFET，所述第二MOSFET的控制端连接于所述第二控制端、电流输入端连接于所述振动源、电流输出端连接于所述第二纽扣电池的负极；
所述供电方法为：所述开关部件接通后，通过所述电子控制部件轮流控制所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的通断，以使得所述第一纽扣电池、所述第二纽扣电池轮流给所述振动源供电；
或，所述供电调节单元包括DC-DC转换器及控制单元，所述DC-DC转换器的输入端连接于电池的正极，输出端连接于所述振动源；所述控制单元连接于电池的正极和DC-DC转换器的控制端之间；
所述供电方法为：所述DC-DC转换器在控制单元的控制下将电池的总电压转换成所述供电电压。
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