CN113040694B - 胃部食物残留状态检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胃部食物残留状态检测系统，包括：胃部检测胶囊，包括胶囊外壳、无线通信机构、嵌入式摄像机、振动传感器和微控制器，用于从病人的食道中进入胃部以对胃部进行检测；所述振动传感器用于测量所述胃部检测胶囊的当前振动幅度，所述嵌入式摄像机用于在接收到的当前振动幅度小于等于预设幅度阈值，执行一次拍摄操作；比例分析机构，用于在范围扩展图像中的粘膜像素点占据所有像素点的比例低于预设比例阈值时，发出食物残留指令。本发明的胃部食物残留状态检测系统检测有效、应用广泛。由于能够基于病人胃部中粘膜占据成像图像比例确定病人胃部是否存在未消化的残留食物，从而为是否可以执行洗胃提供有价值的参考数据。

Description

胃部食物残留状态检测系统

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种胃部食物残留状态检测系统。

背景技术

洗胃机是一种医疗设备，适于各医疗单位、急救中心等抢救食物中毒、服毒患者以及手术前洗胃之用。洗胃机通常由主控模块、显示模块、电源模块、正负压泵、正负压调节阀组成，连接管路后用于临床洗胃。

电动洗胃机一般由主机、液管、洗胃管组成，其中洗胃管若为外购产品，应为符合产品注册要求且具有注册证的合格产品。若洗胃管为企业自己生产应在产品注册标准中增加洗胃管的相关性能指标。某些仪器还有集液瓶。

气泵式自动洗胃机由正负压泵、两个气控液容积控制单元、液路切换装置、气控集成阀组及传感器控制系统等组成。在正负压泵的动力作用下，通过电磁阀组根据洗胃程序控制两个气控液容积控制单元，同时从胃内和清液桶内吸液，经液路切换装置，换向控制系统由负压状态转换为正压，分别向胃内和污液桶内排液。

当前，在对人体胃部执行洗胃操作之前，需要确保人体胃部内的食物已经消化完毕，如果在存在残余食物的情况下执行洗胃，会导致洗胃效果大打折扣，甚至会变相延长洗胃的操作过程。然而，当前缺乏针对性的、高精度的人体胃部残留食物的检测机制。

发明内容

本发明至少需要具有以下三个重要发明点：

（1）基于病人胃部中粘膜占据成像图像比例确定病人胃部是否存在未消化的残留食物，从而为是否可以执行洗胃提供有价值的参考数据，具体地，成像图像中粘膜像素点占据成像图像所有像素点的比例低于预设比例阈值时，发出食物残留指令；

（2）基于胃部粘膜的红色成分数值范围对胃部粘膜执行针对性的识别操作；

（3）引入包括胶囊外壳、无线通信机构、嵌入式摄像机、振动传感器和微控制器的胃部检测胶囊，用于从病人的食道中进入胃部以对胃部进行检测。

根据本发明的一方面，提供了一种胃部食物残留状态检测系统，所述系统包括：

胃部检测胶囊，包括胶囊外壳、无线通信机构、嵌入式摄像机、振动传感器和微控制器，用于从病人的食道中进入胃部以对胃部进行检测。

更具体地，根据本发明的胃部食物残留状态检测系统中：

所述微控制器分别与所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器连接；

其中，所述微控制器用于配置所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器的各自的工作参数。

更具体地，根据本发明的胃部食物残留状态检测系统中，所述系统还包括：

所述振动传感器和所述微控制器设置在所述胶囊外壳的中央位置，所述无线通信结构和所述嵌入式摄像机设置在所述胶囊外壳的表面；

所述振动传感器用于测量所述胃部检测胶囊的当前振动幅度，所述嵌入式摄像机与所述振动传感器连接，用于在接收到的当前振动幅度小于等于预设幅度阈值，执行一次拍摄操作以获得一帧当前成像图像；

信号处理机构，设置在所述胶囊外壳内，与所述嵌入式摄像机连接，用于对接收到的当前成像图像执行动态范围扩展操作，以获得对应的范围扩展图像；

粘膜鉴别设备，与所述信号处理机构连接，用于基于预设红色成分数值范围鉴别出所述范围扩展图像中的每一个粘膜像素点；

比例分析机构，与所述粘膜鉴别设备连接，用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例低于预设比例阈值时，发出食物残留指令；

其中，所述比例分析机构还用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例高于等于所述预设比例阈值时，发出食物未残留指令；

其中，所述无线通信机构与所述比例分析机构连接，用于将接收到的食物残留指令或食物未残留指令无线发送给病人体外的医疗监控仪器。

本发明的胃部食物残留状态检测系统检测有效、应用广泛。由于能够基于病人胃部中粘膜占据成像图像比例确定病人胃部是否存在未消化的残留食物，从而为是否可以执行洗胃提供有价值的参考数据。

具体实施方式

下面将对本发明的胃部食物残留状态检测系统的实施方案进行详细说明。

胃黏膜：胃腔内面的黏膜为胃黏膜，是胃壁的最内层。新鲜胃黏膜呈淡粉色。胃在空虚时或半充盈时，胃黏膜形成许多皱壁。胃小弯处约有4～5条纵行皱壁；胃大弯处多为横行或斜行皱壁；其他部分的皱壁形状不规则。胃黏膜由上皮、固有层及粘膜肌层3层组成。临床所见的各型胃炎及溃疡主要为胃黏膜的病变。胃黏膜病变较多见，尤以炎症、溃疡、粘膜脱垂、癌等为重要。

胃黏膜上皮系胃黏膜层内面部分。胃黏膜上皮是单层柱状上皮，很薄，其下面的血色可透过上皮映现出来，使上皮亦呈现淡玫瑰色。胃上皮下陷构成大量的胃腺，如胃底腺、贲门腺、幽门腺，这3种腺都存在于固有膜内，其分泌液到胃混合后叫胃液，对消化有重要意义。胃黏膜上皮可受多种理化因素及微生物感染的影响，其中萎缩型胃炎可使腺上皮萎缩。

当前，在对人体胃部执行洗胃操作之前，需要确保人体胃部内的食物已经消化完毕，如果在存在残余食物的情况下执行洗胃，会导致洗胃效果大打折扣，甚至会变相延长洗胃的操作过程。然而，当前缺乏针对性的、高精度的人体胃部残留食物的检测机制。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种胃部食物残留状态检测系统，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的胃部食物残留状态检测系统包括：

胃部检测胶囊，包括胶囊外壳、无线通信机构、嵌入式摄像机、振动传感器和微控制器，用于从病人的食道中进入胃部以对胃部进行检测；

所述微控制器分别与所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器连接，用于配置所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器的各自的工作参数；

所述振动传感器和所述微控制器设置在所述胶囊外壳的中央位置，所述无线通信结构和所述嵌入式摄像机设置在所述胶囊外壳的表面；

所述振动传感器用于测量所述胃部检测胶囊的当前振动幅度，所述嵌入式摄像机与所述振动传感器连接，用于在接收到的当前振动幅度小于等于预设幅度阈值，执行一次拍摄操作以获得一帧当前成像图像；

信号处理机构，设置在所述胶囊外壳内，与所述嵌入式摄像机连接，用于对接收到的当前成像图像执行动态范围扩展操作，以获得对应的范围扩展图像；

粘膜鉴别设备，与所述信号处理机构连接，用于基于预设红色成分数值范围鉴别出所述范围扩展图像中的每一个粘膜像素点；

比例分析机构，与所述粘膜鉴别设备连接，用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例低于预设比例阈值时，发出食物残留指令；

其中，所述比例分析机构还用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例高于等于所述预设比例阈值时，发出食物未残留指令；

其中，所述无线通信机构与所述比例分析机构连接，用于将接收到的食物残留指令或食物未残留指令无线发送给病人体外的医疗监控仪器。

接着，继续对本发明的胃部食物残留状态检测系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述胃部食物残留状态检测系统中：

所述嵌入式摄像机还用于接收到的当前振动幅度大于所述预设幅度阈值，不执行拍摄操作。

在所述胃部食物残留状态检测系统中：

基于预设红色成分数值范围鉴别出所述范围扩展图像中的每一个粘膜像素点包括：将所述范围扩展图像中红色成分数值位于所述预设红色成分数值范围内的像素点作为粘膜像素点。

在所述胃部食物残留状态检测系统中，还包括：

TF存储卡，设置在所述胶囊外壳内，与所述粘膜鉴别设备连接，用于存储所述预设红色成分数值范围，所述预设红色成分数值范围为粘膜对象成像区域中的像素点的红色成分的数值分布范围；

其中，每一像素点具有RGB颜色空间下的红色成分数值、绿色成分数值和蓝色成分数值。

在所述胃部食物残留状态检测系统中，还包括：

显示设备，分别与粘膜鉴别设备和比例分析机构连接，用于显示粘膜鉴别设备的各项工作参数和比例分析机构的各项工作参数。

在所述胃部食物残留状态检测系统中：

将显示设备、粘膜鉴别设备和比例分析机构集成在一块集成电路板上。

在所述胃部食物残留状态检测系统中，还包括：

视频通信设备，用于无线发送对粘膜鉴别设备所在环境进行图像采集所获得的现场图像；

其中，视频通信设备包括压缩编码器件，用于对现场图像进行MPEG-4标准压缩以获得压缩图像；

其中，视频通信设备包括多指标编码器件，与压缩编码器件连接，用于对压缩图像进行多指标编码以获得信道编码数据；

其中，视频通信设备包括无线通信接口，与多指标编码器件连接，用于无线发射信道编码数据。

在所述胃部食物残留状态检测系统中，还包括：

硬盘设备，用于存储粘膜鉴别设备的各项配置参数；

其中，所述硬盘设备采用橡胶避震、钢丝避震或者电子避震。

在所述胃部食物残留状态检测系统中，还包括：

拾音设备，位于粘膜鉴别设备的附近，用于实时采集粘膜鉴别设备所在环境的实时音频数据。

另外，在所述胃部食物残留状态检测系统中，所述无线通信接口为频分双工通信接口。频分双工是指上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行。在第一、二代蜂窝系统中，基本都是采用FDD技术来实现双工传输的。特别是在第一代蜂窝系统中，由于传输的是连续的基带信号，必须用不同的频率来提供双工的上下行链路信道。在第一代蜂窝系统中传输连续信息采用FDD技术时，收发两端都必须有产生不同载波频率的频率合成器，在接收端还必须有一个防止发射信号泄漏到接收机的双工滤波器。另外，为了便于双工器的制作，收发载波频率之间要有一定的频率间隔。在第二代的GSM、IS-136和IS-95等系统中，也采用了FDD技术。在这些系统中，由于信息是以时隙方式进行传输的，收发可以在不同的时隙中进行，移动台或基站的发射信号不会对本接收机产生干扰。所以，尽管采用的FDD技术，也不需要昂贵的双工滤波器。FDD模式的特点是在分离（上下行频率间隔190MHz）的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保护频段来分离接收和传送信道。采用包交换等技术，可突破二代发展的瓶颈，实现高速数据业务，并可提高频谱利用率，增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率，即在每2x5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在非对称的分组交换工作时，频谱利用率则大大降低（由于低上行负载，造成频谱利用率降低约40%），在这点上，TDD模式有着FDD无法比拟的优势。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种胃部食物残留状态检测系统，其特征在于，包括：

胃部检测胶囊，包括胶囊外壳、无线通信机构、嵌入式摄像机、振动传感器和微控制器，用于从病人的食道中进入胃部以对胃部进行检测；

所述微控制器分别与所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器连接；

其中，所述微控制器用于配置所述无线通信机构、所述嵌入式摄像机和所述振动传感器的各自的工作参数；

所述振动传感器和所述微控制器设置在所述胶囊外壳的中央位置，所述无线通信机构和所述嵌入式摄像机设置在所述胶囊外壳的表面；

所述振动传感器用于测量所述胃部检测胶囊的当前振动幅度，所述嵌入式摄像机与所述振动传感器连接，用于在接收到的当前振动幅度小于等于预设幅度阈值，执行一次拍摄操作以获得一帧当前成像图像；

信号处理机构，设置在所述胶囊外壳内，与所述嵌入式摄像机连接，用于对接收到的当前成像图像执行动态范围扩展操作，以获得对应的范围扩展图像；

粘膜鉴别设备，与所述信号处理机构连接，用于基于预设红色成分数值范围鉴别出所述范围扩展图像中的每一个粘膜像素点；

比例分析机构，与所述粘膜鉴别设备连接，用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例低于预设比例阈值时，发出食物残留指令；

TF存储卡，设置在所述胶囊外壳内，与所述粘膜鉴别设备连接，用于存储所述预设红色成分数值范围，所述预设红色成分数值范围为粘膜对象成像区域中的像素点的红色成分的数值分布范围；

其中，所述比例分析机构还用于在所述范围扩展图像中的粘膜像素点占据所述范围扩展图像所有像素点的比例高于等于所述预设比例阈值时，发出食物未残留指令；

其中，所述无线通信机构与所述比例分析机构连接，用于将接收到的食物残留指令或食物未残留指令无线发送给病人体外的医疗监控仪器；

其中，所述嵌入式摄像机还用于接收到的当前振动幅度大于所述预设幅度阈值，不执行拍摄操作；

其中，基于预设红色成分数值范围鉴别出所述范围扩展图像中的每一个粘膜像素点包括：将所述范围扩展图像中红色成分数值位于所述预设红色成分数值范围内的像素点作为粘膜像素点；

粘膜对象成像区域中的每一像素点具有RGB颜色空间下的红色成分数值、绿色成分数值和蓝色成分数值；

视频通信设备，用于无线发送对粘膜鉴别设备所在环境进行图像采集所获得的现场图像；

其中，视频通信设备包括压缩编码器件，用于对现场图像进行MPEG-4标准压缩以获得压缩图像；

其中，视频通信设备包括多指标编码器件，与压缩编码器件连接，用于对压缩图像进行多指标编码以获得信道编码数据；

其中，视频通信设备包括无线通信接口，与多指标编码器件连接，用于无线发射信道编码数据；

其中，所述无线通信接口为频分双工通信接口，所述频分双工即FDD是指上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行，FDD模式的特点是在分离的两个对称频率信道上，通信系统进行接收和传送，用保护频段来分离接收和传送信道，并采用包括包交换的技术。

2.如权利要求1所述的胃部食物残留状态检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示设备，分别与粘膜鉴别设备和比例分析机构连接，用于显示粘膜鉴别设备的各项工作参数和比例分析机构的各项工作参数。

3.如权利要求2所述的胃部食物残留状态检测系统，其特征在于：

将显示设备、粘膜鉴别设备和比例分析机构集成在一块集成电路板上。

4.如权利要求3所述的胃部食物残留状态检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

硬盘设备，用于存储粘膜鉴别设备的各项配置参数；

其中，所述硬盘设备采用橡胶避震、钢丝避震或者电子避震。

5.如权利要求4所述的胃部食物残留状态检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

拾音设备，位于粘膜鉴别设备的附近，用于实时采集粘膜鉴别设备所在环境的实时音频数据。