CN113729599A - 一种磁控胶囊内窥镜的探测方法及其系统 - Google Patents

一种磁控胶囊内窥镜的探测方法及其系统 Download PDF

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李圆怡
杨黎
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Abstract

本发明公开了一种磁控胶囊内窥镜的探测方法及其系统，磁控胶囊内窥镜的探测方法用于检测含磁的胶囊，包括：在所述胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角，以任一所述航向角作为基准航向角，另一所述航向角作为比较航向角；根据所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系以及所述基准航向角，对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角；根据所述矫正航向角与所述基准航向角的差值，判断所述胶囊是否存在所述预判区域。上述磁控胶囊内窥镜的探测方法，不仅通过航向角的变化来检测磁场变化，提高了磁场探测的灵敏度；还可有效的消除地磁和环境磁场对磁场探测的影响，提高了探测的准确性。

Description

一种磁控胶囊内窥镜的探测方法及其系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种磁控胶囊内窥镜的探测方法。还涉及一种磁控胶囊内窥镜的探测系统。
背景技术
磁控胶囊内窥镜是一种做成胶囊形状的内窥镜，能进入人体，用于窥探人体肠胃和食道部位的健康状况。
随着大量的磁控胶囊内窥镜的应用，不少患者也对磁控胶囊的安全性表现出担忧：主要表现在怕服用后胶囊长时间停留体内对人体造成伤害。目前市场上用于探测胶囊的主要检查手段有三种：无线探测、X光探测和磁场探测。无线探测由胶囊和外部接收器组成，通过胶囊发送无线信号给外部接收器，当外部接收器收到胶囊发出的特定信号时，则判断附近有胶囊存在，否则判断无胶囊；无线探测受存储电能限制，当被测胶囊电量耗尽无法支持无线信号发送时，将无法进行探测。X光探测是通过对人体照射X光，根据X光影像直观的判断人体内是否存在胶囊；X光探测存在成本高的缺点，且对人体有辐射伤害，不宜频繁地进行检测。而传统的磁场探测受地磁影响大，容易引起误判的情况，探测精度和距离不高。
因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的磁控胶囊内窥镜的探测方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁控胶囊内窥镜的探测方法，不仅通过航向角的变化来检测磁场变化，提高了磁场探测的灵敏度；还可有效的消除地磁和环境磁场对磁场探测的影响，提高了探测的准确性。本发明的另一目的是提供一种磁控胶囊内窥镜的探测系统。
为实现上述目的，本发明提供一种磁控胶囊内窥镜的探测方法，用于检测含磁的胶囊，包括：
在所述胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角，以任一所述航向角作为基准航向角，另一所述航向角作为比较航向角；
根据所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系以及所述基准航向角，对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角；
根据所述矫正航向角与所述基准航向角的差值，判断所述胶囊是否存在所述预判区域。
优选地，所述在所述胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角的步骤，包括：
利用两个分布于磁场探测器的首尾两端的传感器模组，在所述胶囊的预判区域附近的两个位置检测航向角。
优选地，所述根据所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系以及所述基准航向角的步骤，包括：
建立基于所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表；
根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值。
优选地，所述建立基于所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表的步骤，包括：
在没有所述胶囊的空白区域，旋转所述磁场探测器；
根据所述磁场探测器的旋转，建表得到第一个位置航向角、第二个位置航向角以及补偿值，所述补偿值为所述第二个位置航向角与所述第一个位置航向角的差值。
优选地，所述根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，包括：
根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找与所述基准航向角相等的所述第一个位置航向角，获得与所述第一个位置航向角对应的补偿值。
优选地，所述对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角的步骤，包括：
根据所述航向角补偿表获得的所述补偿值对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角，所述矫正航向角为所述比较航向角与所述补偿值的差值。
优选地，所述判断所述胶囊是否存在所述预判区域的步骤，包括：
若所述矫正航向角与所述基准航向角的差值大于预设阈值，则判定所述胶囊存在所述预判区域，否则不存在。
优选地，所述根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，还包括：
若没有找到与所述基准航向角相等的所述第一个位置航向角，则查找与所述基准航向角相近的两组所述第一个位置航向角及其补偿值；
建立一元一次方程并将两组数据代入求解得到所述一元一次方程；
将所述基准航向角代入所述一元一次方程，求解得到与所述一元一次方程对应的所述补偿值。
本发明还提供一种磁控胶囊内窥镜的探测系统，适用于上述磁控胶囊内窥镜的探测方法，包括设置磁体的胶囊和磁场探测器，所述磁场探测器具有处理器以及接入所述处理器的至少两组传感器模组。
优选地，所述磁场探测器还具有蜂鸣器、电源、矫正按键、指示灯和开关按键。
相对于上述背景技术，本发明所提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法，用于检测含磁的胶囊，主要包括以下三步：第一步、在胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角，以任一航向角作为基准航向角，另一航向角作为比较航向角；第二步、根据基准航向角和比较航向角二者检测位置关系以及基准航向角，对比较航向角进行补偿得到矫正航向角；第三步、根据矫正航向角与基准航向角的差值，判断胶囊是否存在预判区域。该磁控胶囊内窥镜的探测方法，不仅通过航向角的变化来检测磁场变化，提高了磁场探测的灵敏度；还可有效的消除地磁和环境磁场对磁场探测的影响，提高了探测的准确性。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法的处理图；
图3为本发明实施例提供的磁场探测器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的胶囊的结构示意图。
其中：
1-传感器模组、2-蜂鸣器、3-处理器、4-电源、5-矫正按键、6-指示灯、7-开关按键、9-胶囊、10-磁体。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，其中，图1为本发明实施例提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法的流程图，图2为本发明实施例提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法的处理图，图3为本发明实施例提供的磁场探测器的结构示意图，图4为本发明实施例提供的胶囊的结构示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法，主要包括以下三步：
S1、在胶囊9的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角，以任一航向角作为基准航向角，另一航向角作为比较航向角；
S2、根据基准航向角和比较航向角二者检测位置关系以及基准航向角，对比较航向角进行补偿得到矫正航向角；
S3、根据矫正航向角与基准航向角的差值，判断胶囊9是否存在预判区域。
该磁控胶囊内窥镜的探测方法，用于检测含磁的胶囊9，若胶囊9不含磁，可在胶囊9上增设磁体10，可具体设置于胶囊9的内部，使胶囊9含磁，在胶囊9附近产生磁场变化。
在步骤S1中，假定含磁的胶囊9存在于预判区域，对预判区域附近的至少两个位置进行检测；在具体的过程中利用具有传感器模组1的磁场探测器，可于不同位置检测得到对应位置的磁场的航向角。此时在多个位置的多个航向角中，选择对应两个具体检测位置的两个航向角，择一作为基准航向角R1，另一作为比较航向角R2。
在步骤S2中，基于上述两个具体检测位置的关系，以及基准航向角，对R2进行补偿即矫正，补偿后得到矫正航向角R2’。
在步骤S3中，比较矫正航向角R2’和基准航向角R1，根据二者的差值判断胶囊9是否存在预判区域。
为了更容易的理解该磁控胶囊内窥镜的探测方法，现给出其工作原理，此时以检测航向角的位置数量等于二为例，但是并非限定了检测航向角的位置数量只能等于二，对于其他数量大于二的实施例同应属于本实施例的说明范围，只需要从多个检测航向角的位置中挑出两个，其一作为基准航向角R1，其二作为比较航向角R2即可。
在工作原理中：
由于地磁场的方向在同一空间上是固定不变的，因此，在无其他磁场干扰的条件下(无环境干扰以及无胶囊9干扰)磁场探测器两端的传感器模组1检测到的地磁场航向角是固定的，当两组传感器放置的方向保持一致时，两航向角也是一致的，即R1＝R2＝R地，此时ΔR＝R2–R1＝0，消除了地磁场的干扰；
当两组传感器放置的方向具有固定夹角时，两组传感器输出的航向角之间将具有固定的夹角α，进而R1＝R地，R2＝R地+α，此时ΔR＝R2–R1＝α为固定值；
当周围存在均匀恒定的环境磁场时，R1＝R地+R环境，R2＝R地+R环境，此时ΔR＝R2–R1＝0，消除了地磁和环境磁场的干扰；
当测试周围既存在均匀恒定的环境磁场，两组传感器放置的方向又具有固定夹角α时，两组传感器模组1测量输出的航向角为：R1＝R地+R环境，R2＝R地+R环境+α，此时ΔR＝R2–R1＝α为固定值。
综上，在传感器模组1放置的方向不受限制的同时，还可有效的消除地磁和环境磁场的影响。该磁控胶囊内窥镜的探测方法，不仅通过航向角的变化来检测磁场变化，提高了磁场探测的灵敏度；还可有效的消除地磁和环境磁场对磁场探测的影响，提高了探测的准确性。而且该探测方法可进行移动式动态检测，具有操作简单、环境适应性强的优点。
进一步的，步骤S1，也即在胶囊9的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角的步骤，包括：
S11、利用两个分布于磁场探测器的首尾两端的传感器模组，在胶囊9的预判区域附近的两个位置检测航向角。
在本实施例中，可仅采用两组传感器模组1实现该探测方法，此时两组传感器模组1分布于磁场探测器的首尾两端，当磁场探测器放置于预判区域附近时，磁场探测器的首尾两端即相当于两个具体检测位置。
需要注意的是，此航向角可以是由传感器模组1直接输出，也可以是通过与两组传感器模组1相连的处理器3计算得到，同应属于本实施例的说明范围；在一种航向角的具体计算原理中，传感器模组1采用了三轴磁强计和三轴加速度计，此时航向角可通过三轴磁强计和三轴加速度计的值进行计算得到。
进一步的，步骤S2，也即根据基准航向角和比较航向角二者检测位置关系以及基准航向角的步骤，包括：
S21、建立基于基准航向角和比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表；
S22、根据基准航向角在航向角补偿表中查找对应的补偿值。
在本实施例中，以建表的方式给出了一种基于两个具体检测位置的关系的补偿值获取方法，涉及了具体为航向角补偿表的数据查找表的建立。该航向角补偿表的建立需要在无被测胶囊9的环境中进行，目的是消除地磁和环境磁场的影响，同时矫正两组传感器之间的角度偏差。
更进一步的，步骤S21，也即建立基于基准航向角和比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表的步骤，包括：
S211、在没有胶囊9的空白区域，旋转磁场探测器；
S212、根据磁场探测器的旋转，建表得到第一个位置航向角、第二个位置航向角以及补偿值，补偿值为第二个位置航向角与第一个位置航向角的差值。
在本实施例中，将磁场探测器放置于水平面上，以水平状态做整周旋转，相当于在空白区域中360°旋转，建立航向角补偿表以便测量时进行数据矫正；在建表的过程中，磁场探测器内部的处理器3自动同时采集对应于两个位置的传感器模组1的航向角，第一个位置航向角即R1，第二个位置航向角即R2，将同一时刻、同一旋转角度的基准航向角R1与对应两航向角的差ΔR记录下来，建立0°～360°对应的ΔR数据表。
进一步的，步骤S22，也即根据基准航向角在航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，包括：
S221、根据基准航向角在航向角补偿表中查找与基准航向角相等的第一个位置航向角，获得与第一个位置航向角对应的补偿值。
在本实施例中，结合上述航向角补偿表，以基准航向角R1为输入，查找同一时刻、同一旋转角度对应的补偿值ΔR。
进一步的，步骤S2，也即对比较航向角进行补偿得到矫正航向角的步骤，包括：
S23、根据航向角补偿表获得的补偿值对比较航向角进行补偿得到矫正航向角，矫正航向角为比较航向角与补偿值的差值。
在本实施例中，根据补偿值ΔR1对比较航向角R2进行补偿得到矫正航向角R2’，补偿矫正的计算公式为R2’＝R2-ΔR。
进一步的，步骤S3，也即判断胶囊9是否存在预判区域的步骤，包括：
S31、若矫正航向角与基准航向角的差值大于预设阈值，则判定胶囊9存在预判区域，否则不存在。
在本实施例中，比较矫正航向角R2’和基准航向角R1，若二者的差大于预设阈值，相当于ΔR’＝R2’-R1＞预设阈值，则判定胶囊9存在预判区域。
需要注意的是，在实际应用中，由于地磁场和环境磁场的方向并不一致，且环境磁场可能分布不均匀，导致两组传感器只检测环境时R1≠R2，当磁场探测器水平转动时，两组传感器模组1输出的航向角差值ΔR并非固定不变，因此本发明采用建立查找表的方式对不同探测方向的ΔR进行补偿，使补偿后的ΔR＝R2-R1＝0。
该探测方法主要是利用电子罗盘原理计算的航向角，进行一系列数据矫正处理和运算来实现对磁场的探测。
进一步的，步骤S22，也即根据基准航向角在航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，还包括：
S222、若没有找到与基准航向角相等的第一个位置航向角，则查找与基准航向角相近的两组第一个位置航向角及其补偿值；
S223、建立一元一次方程并将两组数据代入求解得到一元一次方程；
S224、将基准航向角代入一元一次方程，求解得到与一元一次方程对应的补偿值。
在本实施例中，对于不在查找表内的航向角对应的ΔR值计算，可取其在查找表内相邻的两组航向角与ΔR值，通过线性方程式y＝kx+b进行代入计算，线性方程式y＝kx+b可通过两组航向角与ΔR值求解得到k和b，进而将不在查找表内的航向角代入y＝kx+b得到对应的ΔR值，再进行矫正计算：R2’＝R2-ΔR。
本发明还提供一种磁控胶囊内窥镜的探测系统，适用于上述磁控胶囊内窥镜的探测方法，是一种用于确认磁控胶囊9是否还停留在体内的方便、快捷、安全的检测手段。
在本实施例中，探测系统包括设置磁体10的胶囊9和磁场探测器，磁场探测器具有处理器3以及接入处理器3的至少两组传感器模组1，传感器模组1用于检测磁场的航向角，处理器3用于接收数据并处理实现上述探测方法中的步骤，简单而言，将第一组传感器计算的航向角作为基准航向角R1，再将第二组传感器计算的比较航向角R2通过查表补偿的方式得到一个矫正航向角R2’，将矫正航向角R2’与基准航向角R1之差作为判断依据，来判定周围有无胶囊9存在。
具体而言，本探测系统中的磁场探测器包括至少两组三轴磁强计和三轴加速度计组成的传感器模组1(或至少两个集成有三轴磁强计和三轴加速度计的传感器芯片，一个三轴磁强计和一个三轴加速度计为一组)、处理器3、电源4、开关按键7、矫正按键5、指示灯6和蜂鸣器2等。
两组三轴传感器分别固定于磁场探测器的两端，两组三轴传感器之间的间距有多种情况，可根据实际情况适当增加和缩小；优选地，间距为5cm～20cm。传感器的输出数据均接入处理器3中。两组传感器模组1的方向可任意放置，也可保持一致，但同一组中的磁强计和加速度计方向要保持一致。处理器3除实现上述探测方法中的步骤以外，可放置在探测器上的任一位置，用于处理传感器模组1输入的数据，并输出提示信号。电源4用于给系统供电。开关按键7用于控制系统通断电，连接于电源4和各用电器件之间。矫正按键5用于给处理器3发送数据矫正信号，建立数据查找表。指示灯6接收处理器3输出的提示信号，用于提示探测矫正结果。蜂鸣器2接收处理器3输出的提示信号，用于提示探测结果。
在具体的使用过程中：
首先，将磁场探测器放置于水平面上，按下开关按键7以启动；
然后，在磁场探测器周围2m内没有被测胶囊9的环境下，按下矫正按键5，建立数据查找表库即航向角补偿表，以便测量时进行数据补偿即矫正。矫正过程：将磁场探测器放置水平面上，旋转一圈360°，内部处理器3自动同时采集两组传感器的航向角数据，将同一时刻、同一旋转角度的基准航向角R1与对应两航向角的差ΔR记录下来，并存于处理器3内部存储器中形成查找表库即航向角补偿表。所有角度记录完成后点亮指示灯6提示矫正结束；
最终，将磁场探测器靠近被测胶囊9进行探测，处理器3自动对R2进行矫正得到R2’，并计算当前航向角即基准航向角R1与R2’的差值，当差值大于预设阈值时，判定周围有胶囊9存在，并控制蜂鸣器2鸣叫进行提示。
经过矫正计算后的两航向角的值是相等的，即R1＝R2’。当有外加磁场(即含磁的胶囊9)存在时，由于两组传感器距离外加磁场的位置方向具有差异，测量的磁场变化不一致，导致两航向角的变化也不一致，此时通过矫正后的两航向角之间必定存在角度差，即ΔR’＝R2’-R1≠0。此时通过该差值可判断有无外加磁场(即含磁的胶囊9)的存在。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的磁控胶囊内窥镜的探测方法及其系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁控胶囊内窥镜的探测方法，用于检测含磁的胶囊，其特征在于，包括：
在所述胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角，以任一所述航向角作为基准航向角，另一所述航向角作为比较航向角；
根据所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系以及所述基准航向角，对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角；
根据所述矫正航向角与所述基准航向角的差值，判断所述胶囊是否存在所述预判区域。
2.根据权利要求1所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述在所述胶囊的预判区域附近的至少两个位置检测磁场的航向角的步骤，包括：
利用两个分布于磁场探测器的首尾两端的传感器模组，在所述胶囊的预判区域附近的两个位置检测航向角。
3.根据权利要求2所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述根据所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系以及所述基准航向角的步骤，包括：
建立基于所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表；
根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值。
4.根据权利要求3所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述建立基于所述基准航向角和所述比较航向角二者检测位置关系的航向角补偿表的步骤，包括：
在没有所述胶囊的空白区域，旋转所述磁场探测器；
根据所述磁场探测器的旋转，建表得到第一个位置航向角、第二个位置航向角以及补偿值，所述补偿值为所述第二个位置航向角与所述第一个位置航向角的差值。
5.根据权利要求4所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，包括：
根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找与所述基准航向角相等的所述第一个位置航向角，获得与所述第一个位置航向角对应的补偿值。
6.根据权利要求5所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角的步骤，包括：
根据所述航向角补偿表获得的所述补偿值对所述比较航向角进行补偿得到矫正航向角，所述矫正航向角为所述比较航向角与所述补偿值的差值。
7.根据权利要求6所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述判断所述胶囊是否存在所述预判区域的步骤，包括：
若所述矫正航向角与所述基准航向角的差值大于预设阈值，则判定所述胶囊存在所述预判区域，否则不存在。
8.根据权利要求5至7任一项所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，所述根据所述基准航向角在所述航向角补偿表中查找对应的补偿值的步骤，还包括：
若没有找到与所述基准航向角相等的所述第一个位置航向角，则查找与所述基准航向角相近的两组所述第一个位置航向角及其补偿值；
建立一元一次方程并将两组数据代入求解得到所述一元一次方程；
将所述基准航向角代入所述一元一次方程，求解得到与所述一元一次方程对应的所述补偿值。
9.一种磁控胶囊内窥镜的探测系统，适用于如权利要求1至8任一项所述的磁控胶囊内窥镜的探测方法，其特征在于，包括设置磁体的胶囊和磁场探测器，所述磁场探测器具有处理器以及接入所述处理器的至少两组传感器模组。
10.根据权利要求9所述的磁控胶囊内窥镜的探测系统，其特征在于，所述磁场探测器还具有蜂鸣器、电源、矫正按键、指示灯和开关按键。
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