CN114587241A - 能够对胶囊内窥镜进行定位的磁控装置 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种能够对胶囊内窥镜进行定位的磁控装置，胶囊内窥镜具有内置磁体，磁控装置包括：第一线圈，其产生第一可变磁场；第二线圈，其产生第二可变磁场；磁体，其可旋转地布置在第一线圈或第二线圈的附近，并对胶囊内窥镜的内置磁体产生磁力作用；以及磁传感器，其在胶囊内窥镜进入被检体的组织腔体之前获得磁控装置产生的第一磁场，并且在胶囊内窥镜进入被检体的组织腔体之后获得磁控装置和胶囊内窥镜的内置磁体共同产生的第二磁场，基于第一磁场和第二磁场获得内置磁体所产生的第三磁场，并且基于第三磁场和内置磁体的磁偶极子模型获得胶囊内窥镜相对于磁传感器的相对位置。根据本公开，能够提供一种能够实现精准定位的磁控装置。

Description

能够对胶囊内窥镜进行定位的磁控装置

本申请是申请日为2019年10月18日、申请号为CN201910996384.X、发明名称为磁控装置的专利申请的分案申请。

技术领域

本公开大体涉及磁控领域，具体涉及一种能够对胶囊内窥镜进行定位的磁控装置。

背景技术

随着现代医学技术的发展，对于胃腔内的病变(例如胃壁上的息肉)可以通过胶囊内窥镜进行检查。通过胶囊内窥镜能够方便地帮助医生等获取胃腔内病灶区域的信息，以辅助医生对患者进行诊断和治疗。这样的胶囊内窥镜通常具有内置磁体，外部磁控装置可以通过控制该内置磁体以控制胶囊内窥镜在胃腔内移动。具体而言，医生、护士或其他操作人员通过控制外部磁控装置，对位于胃腔内的胶囊内窥镜进行磁引导，以使胶囊内窥镜在胃腔内移动，并且采集胃腔内(例如病灶区域)的图像，然后将所采集的图像通过无线传输等传输方式传输至外部设备，通过外部设备医生等能够对患者的胃腔进行检查和诊断。

基于上述磁控装置引导胶囊内窥镜对患者的胃腔进行检查时，为了获得准确的检查结果，磁控装置应当能够对胶囊内窥镜在胃腔内的移动进行精准定位和控制，以充分地采集胃腔内的图像。例如现有的磁控装置，通常使用球形磁体旋转以控制胶囊内窥镜在胃腔的胃壁上翻滚，从而引导胶囊内窥镜移动。然而，这种磁控装置及磁控方法不能很好地实现上述对胶囊内窥镜的精准定位和控制。

发明内容

本公开是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种能够实现精准定位和控制的用于控制具有内置磁体的胶囊内窥镜在组织腔体内移动的磁控装置。

为此，本公开提供了一种磁控装置，其特征在于，包括：第一线圈，其产生第一可变磁场；以及磁体，其可旋转地布置在所述第一线圈的附近，所述磁体穿过所述第一线圈的中轴线，并对所述胶囊内窥镜的所述内置磁体产生磁力作用，其中，所述磁体和所述第一线圈以使所述内置磁体被磁约束在所述中轴线的方式对所述内置磁体施加磁力。

在本公开所涉及的磁控装置中，将磁体可旋转地布置在第一线圈附近并且穿过第一线圈的中轴线，并且磁体和第一线圈通过使内置磁体被磁约束在该中轴线的方式对内置磁体施加磁力。在这种情况下，当胶囊内窥镜在组织腔体内移动时通过磁力将其约束在中轴线，能够精准地定位胶囊内窥镜，从而能够精准地控制胶囊内窥镜移动。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述磁控装置还包括第二线圈，所述第二线圈产生第二可变磁场，所述组织腔体位于所述第一线圈与所述第二线圈之间。在这种情况下，通过在组织腔体相对的两侧设置线圈，能够在相对的两侧分别对内置磁体施加磁力，从而能够精准地控制胶囊内窥镜。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述第一可变磁场由流经所述第一线圈的第一电流确定，所述第二可变磁场由流经所述第二线圈的第二电流确定。在这种情况下，通过调节第一电流和第二电流，能够方便地调节第一可变磁场和第二可变磁场，从而能够方便地调节第一线圈和第二线圈对内置磁体施加的磁力。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述第二线圈穿过所述中轴线。在这种情况下，能够使得第一线圈和第二线圈通过对内置磁体施加磁力，从而能够更好地将胶囊内窥镜约束在中轴线附近。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述第一线圈与所述第二线圈在水平方向上不发生相对位移。在这种情况下，能够稳定地控制胶囊内窥镜进行移动。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述第一线圈的直径大于所述第二线圈的直径，所述磁体在所述第一线圈内可自由旋转。在这种情况下，通过设置不同直径的电磁线圈，能够更好地约束胶囊内窥镜，通过自由旋转磁体，能够方便地控制胶囊内窥镜进行偏转以调整采集图像时的姿态(偏转角度)。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，通过旋转所述磁体以控制位于所述组织腔体内的所述胶囊内窥镜的偏转。由此，能够方便地控制胶囊内窥镜采集图像时的姿态(偏转角度)。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，调整所述磁体和所述第一线圈对所述内置磁体施加的磁力，以使所述胶囊内窥镜沿着预定路线运动。由此，能够通过制定预定路线以使胶囊内窥镜在组织腔体内更充分地进行图像采集。

另外，在本公开所涉及的磁控装置中，在所述胶囊内窥镜沿着所述预定路线移动的过程中，保持所述磁体的磁轴与所述中轴线共线。在这种情况下，在胶囊内窥镜移动时，能够有效地将胶囊内窥镜约束在第一线圈的中轴线。

此外，在本公开所涉及的磁控装置中，所述磁体为永磁体。由此，通过使用永磁体能够对内置磁体施加稳定的磁力。

根据本公开的磁控装置，能够提供一种能够实现精准定位和控制的用于控制具有内置磁体的胶囊内窥镜在组织腔体内移动的磁控装置。

附图说明

图1是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置的整体结构示意图。

图2是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置的第一线圈与磁体之间的局部结构示意图。

图3是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置的第一线圈与第二线圈之间的结构示意图。

图4是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜的外观结构示意图。

图5是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜的内部结构示意图。

图6是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置控制胶囊内窥镜在组织腔体内进行移动的一种简化流程示意图。

图7是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜在组织腔体内移动的一种典型的路径示意图。

图8是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜在组织腔体内进行图像采集的一种姿态示意图。

附图标记说明：

10…磁控装置，11…第一线圈，12…磁体，13…第二线圈，14…运动机构，15…检查床，16…磁传感器，20…胶囊内窥镜，201…主壳体，202…端部壳体，21…内置磁体，22…采集模块，221…摄像部，222…照明部，23…供电模块，24…传输模块，30…被检体，31…组织腔体，C…第一线圈的中轴线。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本公开的以下描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

图1是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置10的整体结构示意图。图2是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置10的第一线圈11与磁体12之间的局部结构示意图。图3是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置10的第一线圈11与第二线圈13之间的结构示意图。

在本实施方式中，如图1和图2所示，磁控装置10可以包括第一线圈11和磁体12。其中，磁体12可以可旋转地布置在第一线圈11的附近，并且穿过第一线圈11的中轴线C。胶囊内窥镜20可以具有内置磁体21(参见图5)。并且，第一线圈11和磁体12可以以使内置磁体21被约束在第一线圈11的中轴线C的方式对内置磁体21施加磁力，从而控制胶囊内窥镜20在被检体30的组织腔体31内进行移动。

在本实施方式所涉及的磁控装置10中，将磁体12可旋转地布置在第一线圈11附近并穿过第一线圈11的中轴线C，并且第一线圈11和磁体12以使内置磁体21被磁约束在第一线圈11的中轴线的方式对内置磁体21施加磁力。在这种情况下，当胶囊内窥镜20位于被检体30的组织腔体31内时，通过磁控装置10产生的磁力将其约束在第一线圈11的中轴线C，能够精准地对胶囊内窥镜20进行定位，从而能够精准地控制胶囊内窥镜20在组织腔体31内进行移动。根据本公开所涉及的磁控装置10对胶囊内窥镜20进行控制，能够使得胶囊内窥镜20在组织腔体31内的移动路径更全面地覆盖需要进行图像采集的区域，从而能够更充分更具体地采集组织腔体31内的图像例如组织腔体31的内壁的图像，有助于医生等对被检体30作出准确的诊断和治疗。

在本实施方式中，组织腔体31可以是消化腔例如胃腔、大肠腔、小肠腔等。另外，在一些示例中，组织腔体31也可以是非消化腔例如腹腔、胸腔等。对于消化腔例如胃腔、大肠腔、小肠腔等，胶囊内窥镜20可以通过吞服进入消化腔，对于非消化腔，医生等可以通过临床手术开具微创的开口从而将胶囊内窥镜20置于非消化腔。

(胶囊内窥镜20)

图4是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜20的外观结构示意图。图5是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜20的内部结构示意图。

如图4、图5所示，在本实施方式中，胶囊内窥镜20可以是形成为能够导入被检体30(例如人体30)的组织腔体31内且形状如胶囊的医用装置。从外观上看，胶囊内窥镜20可以呈胶囊型壳体(参见图4)。在一些示例中，胶囊型壳体可以由圆柱状的主壳体201和位于主壳体201两端的两个半球状的端部壳体202构成，主壳体201与端部壳体202结合可以形成为气密的封装结构即胶囊型壳体从而维持胶囊内窥镜20内部的液密状态。在一些示例中，端部壳体202可以通过螺接方式与主壳体201连接。在另一些示例中，端部壳体202也可以通过粘接方式与主壳体201连接。

另外，在一些示例中，端部壳体202可以是能够透射规定波长的光(例如可见光)的透明的光学元件，其中，两个端部壳体202可以都是透明的光学元件，也可以仅有其中一个是透明的光学元件。

另外，在本实施方式中，胶囊内窥镜20还可以包括采集模块22、供电模块23和传输模块24(参见图5)。其中，采集模块22可以包括摄像部221和照明部222，并布置于与透明的端部壳体202相同的一端。胶囊内窥镜20可以通过采集模块22在胃腔内进行图像采集，例如胶囊内窥镜20可以通过摄像部221以拍摄照片的方式在组织腔体(例如胃腔)31内进行图像采集，例如拍摄组织腔体内壁(例如胃壁)的照片，照明部222可以用于为拟采集图像的区域提供照明，从而有助于摄像部221清晰地拍摄照片。供电模块23可以用于为胶囊内窥镜20中的各个组件提供电能。传输模块24可以用于在胶囊内窥镜20与外部设备(未图示)之间进行信号传输，例如将采集模块22在组织腔体31(例如胃腔)内采集到的图像传输至外部设备以作进一步处理。

在一些示例中，传输模块24可以利用蓝牙、近场通讯(NFC)、WIFI等无线传输方式进行信号传输。由此，能够方便胶囊内窥镜20与外部设备进行即时通信。在另一些示例中，传输模块24也可以通过USB、HDMI、VGA等有线传输方式进行信号传输。在这种情况下，在胶囊内窥镜1排出体外时，胶囊内窥镜20可以通过有线传输方式与外部设备进行信号传输，从而有效降低胶囊内窥镜20中的能耗，并且能够使得胶囊内窥镜20在能量耗尽时也能进行信号传输。

另外，在一些示例中，胶囊内窥镜20还可以包括存储模块(未图示)。由此，能够方便地保存采集模块22在组织腔体(例如胃腔)31内采集到的图像。

另外，在一些示例中，胶囊内窥镜20的内置磁体21的形状可以是正方体、长方体、三棱柱、六棱柱、圆柱体等规则形状中的一种。在这种情况下，通过获取内置磁体21的几何轴线例如中轴线，能够方便地获知内置磁体21的磁轴线方向，从而能够方便地确定磁控装置10对内置磁体21施加的磁力的方向。

另外，在一些示例中，内置磁体21的磁轴线与胶囊内窥镜20的长度方向之间具有预定的夹角。优选地，内置磁体21的磁轴线的方向可以与胶囊内窥镜20的长度方向相同。在这种情况下，通过调节施加在内置磁体21上的磁力例如磁力的方向等，能够方便地调节胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)。

另外，在一些示例中，胶囊内窥镜20还可以包括加速度计和陀螺仪。由此，能够方便并准确地获取胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)信息。

在本实施方式中，磁控装置10可以通过磁场组件(包括第一线圈11、磁体12以及第二线圈13)产生的外部磁场(包括第一线圈11产生的第一可变磁场、磁体12产生的磁场以及第二线圈13产生的第二可变磁场)对上述胶囊内窥镜20的内置磁体21产生磁力作用，从而控制该胶囊内窥镜20在被检体30的组织腔体(例如胃腔)31内移动。

(第一线圈11)

在本实施方式中，第一线圈11可以产生第一可变磁场。在这种情况下，第一线圈11可以通过第一可变磁场对胶囊内窥镜20的内置磁体21产生磁力作用，从而能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位和控制。

在本实施方式中，第一线圈11是指电磁线圈即环形的导线绕组。在一些示例中，第一可变磁场可以由流经第一线圈11的第一电流确定，通过调节第一电流的大小或方向从而调节第一可变磁场。在这种情况下，通过调节第一电流，能够方便地调节第一可变磁场例如第一可变磁场的大小、方向，从而能够方便地调节第一线圈11对内置磁体21施加的磁力。在一些示例中，通过增大第一电流可以增大第一线圈11对内置磁体21施加的磁力，通过改变第一电流的方向可以改变第一线圈11对内置磁体21施加的磁力的方向。

另外，在一些示例中，通过对第一线圈11设置规则形状，能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。具体而言，在第一可变磁场的作用下，与第一线圈11的磁轴线垂直的平面上，与磁轴线相交的点总是该平面中磁场强度最大的点。基于这个理论，当内置磁体21在第一可变磁场中受到磁力作用时，总是趋于向第一线圈11的磁轴线靠近。在这种情况下，通过确定第一线圈11的磁轴线，能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。也就是说，通过对第一线圈11设置规则形状，并确定第一线圈11的中轴线C，能够方便地确定当产生第一可变磁场时第一线圈11的磁轴线。由于胶囊内窥镜20总是趋于向第一线圈11的磁轴线靠近，能够方便地将胶囊内窥镜20约束在第一线圈11的磁轴线，从而能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。

另外，在一些示例中，第一线圈11的形状可以选自正方体、长方体、三棱柱、六棱柱、圆柱体等规则形状中的一种。在这种情况下，通过对第一线圈11设置规则的形状，能够方便地确定第一线圈11的几何轴线例如中轴线C，从而能够方便地确定第一线圈11的磁轴线。如上所述，对于规则形状的磁性元件而言，通常情况下，该磁性元件的磁轴线与中轴线共线。也就是说，通过对第一线圈11设置规则的形状，在第一线圈11通以第一电流即产生第一可变磁场时，能够通过确定第一线圈11的中轴线C以方便地确定第一线圈11的磁轴线，从而方便地对胶囊内窥镜20进行定位。

另外，在一些示例中，第一线圈11的中轴线C可以沿竖直方向设置。如上所述，由于内置磁体21受到第一可变磁场的磁力作用时总是趋于向第一线圈11的磁轴线靠近，即胶囊内窥镜20总是趋于向第一线圈11的中轴线C靠近。在这种情况下，通过沿竖直方向设置第一线圈11的中轴线C，能够较好地将胶囊内窥镜20约束在第一线圈11的中轴线C，并且仅在竖直方向上对胶囊内窥镜20产生磁力，从而能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位和控制。

另外，在一些示例中，第一线圈11的中轴线C可以固定为竖直方向。由此，能够有效避免例如操作磁控装置10时产生的晃动等影响第一线圈11的中轴线C方向。在另一些示例中，第一线圈11的中轴线C方向是可调节的。由此，能够方便地根据放置磁控装置10的地面的平坦度对第一线圈11的中轴线C方向进行调节。

另外，在一些示例中，第一线圈11的形状可以是圆柱体。在这种情况下，能够有效地利用第一线圈11的内部空间。在一些示例中，第一线圈11可以具有空心结构。一方面，空心结构可以用于设置用于固定第一线圈11的连接部件。另一方面，空心结构还可以用于容纳磁体12。由此，能够灵活地设置第一线圈11与磁体12之间的结构关系。

(磁体12)

另外，在本实施方式中，磁控装置10可以包括磁体12，以产生作用于内置磁体21的外部磁场，并且磁体12可以用于调节胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)。在一些示例中，磁体12可以可旋转地布置在第一线圈11的附近(参见图2)。通过旋转磁体12，能够改变磁体12对内置磁体21所产生的磁力作用，从而能够方便地调整胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)。在这种情况下，能够方便地调整胶囊内窥镜20进行图像采集时的姿态(偏转角度)，从而能够使得胶囊内窥镜20的灵活地移动以充分地在组织腔体31内进行图像采集。

另外，在一些示例中，磁体12可以由永磁体或电磁线圈构成。优选地，磁体12可以由永磁体构成。由此，磁体12能够对胶囊内窥镜20产生稳定的磁力，从而能够精准地对胶囊内窥镜20进行控制。

另外，在一些示例中，磁体12的形状可以是球形、圆柱形、圆饼形(长度较底面圆直径小的圆柱形)中的一种。由此，能够方便地确定磁体12的几何轴线例如中轴线，从而能够方便地确定磁体12的磁轴线。但本实施方式的示例并不限于此，磁体12的形状还可以采用其他规则的几何形状例如棱柱形。

另外，在本实施方式中，磁体12可以穿过第一线圈11的中轴线C(参见图2)。优选地，当磁体12的磁轴线和第一线圈11的中轴线C都沿竖直方向时，磁体12的磁轴线可以与第一线圈11的中轴线C重合(参见图2)。在这种情况下，当磁体12的磁轴线和第一线圈11的中轴线C都沿竖直方向时，磁体12和第一线圈11对内置磁体21所施加的磁力方向相同，从而能够有效地将胶囊内窥镜20定位在第一线圈11的中轴线C。

另外，在一些示例中，磁体12可以布置在第一线圈11的上方。在另一些示例中，磁体12可以布置在第一线圈11的下方。

在一些示例中，优选地，磁体12可以布置在第一线圈11的空心结构中。在这种情况下，能够使得第一线圈11和磁体12的磁力中心线统一，从而能够便于进行磁控操作，例如能够有效地将胶囊内窥镜20定位在第一线圈11的中轴线C。

另外，在一些示例中，磁体12可以以位置关系相对固定地布置在第一线圈11的空心结构中。具体而言，磁体12在空心结构中可自由旋转，但在水平方向和竖直方向上磁体12与第一线圈11的相对位置关系可以保持不变。在这种情况下，能够有效地对胶囊内窥镜20进行定位，并且方便地控制胶囊内窥镜20进行旋转。

另外，在一些示例中，当磁体12为规则形状时，磁体12进行旋转时可以以磁体12的几何中心为旋转中心，例如磁体12为球体，磁体12旋转时可以以球心为旋转中心。在这种情况下，能够方便地控制和计算磁体12对内置磁体21所产生的磁力在竖直方向和水平方向上的分量，从而便于相应地调节第一线圈11的第一电流以调节第一可变磁场。另外，在一些示例中，当磁体12为不规则形状时，磁体12进行旋转时可以以磁体12的重心为旋转中心。

具体而言，例如当磁体12的磁轴线为竖直方向(此时，磁体12的磁轴线可以与第一线圈11的中轴线共线)并对内置磁体21产生磁吸引力作用而使胶囊内窥镜10贴附在组织腔体31的上壁(相对于地面)时，若磁体12发生旋转，即磁体12的磁轴线方向发生改变，则磁体12在竖直方向上对内置磁体21施加的磁吸引力作用减小。为了保持胶囊内窥镜20不会因自身重力而移动例如下落，需要调节第一可变磁场以相应地调节第一线圈11对内置磁体21所施加的磁吸引力，以使胶囊内窥镜20保持贴附在组织腔体31的上壁。

(第二线圈13)

另外，在一些示例中，磁控装置10还可以包括第二线圈13(参见图1或图3)。第二线圈13可以产生第二可变磁场从而对内置磁体21产生磁力作用。由此，能够方便对胶囊内窥镜20进行控制。

另外，在一些示例中，组织腔体31可以位于第一线圈11与第二线圈13之间。在这种情况下，通过在组织腔体31相对的两侧设置第一线圈11和第二线圈13，能够在相对的两侧分别对内置磁体21施加磁力，从而能够方便地对胶囊内窥镜20进行控制。

另外，在一些示例中，第二可变磁场可以由流经第二线圈13的第二电流确定，通过调节第二电流的大小或方向从而调节第二可变磁场。在这种情况下，通过调节第二电流，能够方便地调节第二可变磁场例如第二可变磁场的大小、方向，从而能够方便地调节第二线圈13对内置磁体21施加的磁力。

在一些示例中，通过对第二线圈13设置规则形状，能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。具体而言，在第二可变磁场的作用下，与第二线圈13的磁轴线垂直的平面上，与磁轴线相交的点总是该平面中磁场强度最大的点。基于这个理论，当内置磁体21受到第二可变磁场的磁力作用时，总是趋于向第二线圈13的磁轴线靠近。在这种情况下，通过确定第二线圈13的磁轴线，能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。也就是说，通过对第二线圈13设置规则形状，能够方便地确定第二线圈13的中轴线，从而能够方便地确定当产生第二可变磁场时第二线圈13的磁轴线，进一步地，能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位。

另外，在一些示例中，第二线圈13的形状可以选自正方体、长方体、三棱柱、六棱柱、圆柱体等规则形状中的一种。在这种情况下，通过对第二线圈13设置规则的形状，能够方便地确定第二线圈13的几何轴线例如中轴线，从而方便地确定第二线圈13的磁轴线。对于规则形状的磁性元件而言，通常情况下，该磁性元件的磁轴线与中轴线共线。也就是说，通过对第二线圈13设置规则的形状，在第二线圈13通以第二电流即产生第二可变磁场时，能够通过确定第二线圈13的中轴线方便地确定第二线圈13的磁轴线，从而方便地对胶囊内窥镜20进行定位。

另外，在一些示例中，优选地，第二线圈13的形状可以是圆柱体。在这种情况下，能够有效地利用第二线圈13的内部空间。

另外，在一些示例中，第二线圈13的中轴线可以沿竖直方向设置。如上所述，由于内置磁体21受到第二可变磁场的磁力作用时总是趋于向第二线圈13的磁轴线靠近，即胶囊内窥镜20总是趋于向第二线圈13的中轴线靠近。在这种情况下，通过沿竖直方向设置第二线圈13的中轴线，能够好地将胶囊内窥镜20约束在第二线圈13的中轴线，并且仅在竖直方向上对胶囊内窥镜20产生磁力，从而能够方便地对胶囊内窥镜20进行定位和控制。

图3是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置10的第一线圈11与第二线圈13之间的结构示意图。

在一些示例中，第二线圈13可以穿过第一线圈11的中轴线C(参见图3)。优选地，第二线圈13的中轴线与第一线圈11的中轴线C可以共线(参见图3)。在这种情况下，第一线圈11和第二线圈13能够在同一直线上对内置磁体21施加磁力，从而能够精准地对胶囊内窥镜20进行定位和控制。具体而言，当第一线圈11的磁轴线和第二线圈13的磁轴线都沿竖直方向时，能够对胶囊内窥镜20产生有效地约束作用，将胶囊内窥镜20约束在第一线圈11的中轴线C，也就是第二线圈13的中轴线。

另外，在一些示例中，第一线圈11与第二线圈13之间的结构方式可以使第一线圈11与第二线圈13在水平方向上保持相对静止。在这种情况下，能够有效避免因第一线圈11与第二线圈13在水平方向上的相对位移使外部磁场产生变化导致胶囊内窥镜20进行非预期的移动，从而能够精准地定位和控制胶囊内窥镜20。具体而言，例如当第一线圈11的中轴线C和第二线圈13的中轴线都沿竖直方向时，若保持第一线圈11与第二线圈13在水平方向上相对静止，则能够有效地将胶囊内窥镜20约束在上述中轴线C。

另外，在一些示例中，第二线圈13的直径可以大于、等于或小于第一线圈11的直径。优选地，第二线圈13的直径可以小于第一线圈11的直径。在这种情况下，通过对第一线圈11和第二线圈13设置大小不同的直径，从而能够好地约束胶囊内窥镜20。

(运动机构14)

另外，在一些示例中，磁控装置10还可以包括多维度的运动机构14(参见图1)。运动机构14至少可以在XYZ轴上自由移动。运动机构14可以与第一线圈11、磁体12和第二线圈13连接并控制第一线圈11、磁体12和第二线圈13进行移动。由此，能够方便地调节第一线圈11、磁体12和第二线圈13的位置，从而方便地调节磁控装置10对内置磁体21产生磁力作用的外部磁场。

另外，在一些示例中，运动机构14可以包括能够控制磁体12进行旋转的旋转部件(未图示)。由此，能够方便地控制磁体12进行旋转。

(检查床15)

另外，在一些示例中，磁控装置10还可以包括用于承载被检体30的检查床15(参见图1)。磁控装置10对载置在检查床15上的被检体30内部的胶囊内窥镜20施加外部可变磁场，通过该外部可变磁场的作用对被检体30的组织腔体31内的胶囊内窥镜20的内置磁体21产生磁力作用，从而控制胶囊内窥镜20在组织腔体31内进行移动。在一些示例中，检查床15可以放置于水平面上，此时被检体30可以平躺于检查床15进行组织腔体31的检查。

另外，在一些示例中，检查床15可以固定于地面。在另一些示例中，检查床15可以连接于运动机构15。运动机构15可以控制检查床15以及载置在检查床15上的被检体30相对于磁场组件(包括第一线圈11、磁体12和第二线圈13)例如在XYZ三维坐标轴上进行移动，从而使检查床15及检查床15上的被检体30移动到适当的位置。

另外，在一些示例中，在对被检体30的组织腔体31进行检查时，检查床15的位置可以保持不变，通过移动磁场组件(包括第一线圈11、磁体12和第二线圈13)以调节磁场组件(包括第一线圈11、磁体12和第二线圈13)与检查床15之间的相对位置，从而改变对内置磁体21产生磁力作用的外部磁场(包括第一可变磁场、第二可变磁场以及磁体产生的磁场)。在这种情况下，能够有效避免因检查床15的移动造成胶囊内窥镜20在组织腔体31内发生非预期的移动例如晃动等。

另外，在一些示例中，在对被检体的组织腔体31进行检查时，可以保持磁场组件(包括第一线圈11、磁体12和第二线圈13)的位置不变，通过移动检查床15以调节磁场组件(第一线圈11、磁体12和第二线圈13)与检查床15之间的相对位置，从而改变对内置磁体21产生磁力作用的外部磁场(包括第一可变磁场、第二可变磁场以及磁体产生的磁场)。在这种情况下，能够简化磁场组件之间的结构，从而能够有效降低磁场组件之间的耦合关系。

另外，在一些示例中，在对被检体的组织腔体31进行检查时，可以同时移动磁场组件包括第一线圈11、磁体12和第二线圈13)和检查床15以调节磁场组件和检查床15之间的相对位置。

(磁传感器16)

另外，在一些示例中，磁控装置10还可以包括磁传感器16(参见图1)。磁传感器16与磁控装置10的其他组件例如磁场组件(包括第一线圈11、磁体12以及第二线圈13)、运动机构14以及检查床15等之间具有已知的相对位置。磁传感器16可以检测内置磁体21产生的磁场，并基于内置磁体21的磁偶极子的模型计算磁传感器16相对于内置磁体21的位置，从而获得胶囊内窥镜20相对于磁传感器16的位置。进一步地，通过磁传感器16与磁控装置10的其他组件之间的相对位置，能够获知胶囊内窥镜20相对于磁场组件(第一线圈11、磁体12以及第二线圈13)的位置，从而便于调节磁场组件以调节外部磁场(第一线圈11产生的第一可变磁场、磁体12产生的磁场、以及第二线圈13产生的第二可变磁场)对内置磁体21施加的磁力。

在一些示例中，磁传感器16可以布置在第一线圈11的附近，例如布置在第一线圈11的正下方，并且第一线圈11的中轴线可以穿过磁传感器16的几何中心。在另一些示例中，磁传感器16可以布置在第二线圈13的附近，例如布置在第二线圈13的正上方，并且第二线圈13的中轴线可以穿过磁传感器16的几何中心。

具体而言，磁传感器16可以由至少一个三轴磁传感器构成，也可以为由两个及以上二轴磁传感器构成，也可以由三个及以上一轴磁传感器构成。在一些示例中，磁传感器16可以设置在第一线圈11的下方，并与第一线圈11保持相对静止。在另一些示例中，磁传感器16可以设置在第二线圈13上方，并与第二线圈13保持相对静止。在另一些示例中，磁传感器16可以设置在检查床上。

在胶囊内窥镜20进入组织腔体31前可以提前检测磁控装置10的磁场组件(包括第一线圈11、磁体12以及第二线圈13)所产生的背景磁场(X_m0，Y_m0，Z_m0)。当胶囊内窥镜20位于组织腔体31内任意一处时，设此时磁传感器16接收到的磁场强度为(Xs，Ys，Zs)，此时磁控装置10所产生的磁场为(X_m1，Y_m2，Z_m3)。此时，若第一线圈11、磁体12与第二线圈13之间的相对位置保持固定，则可以通过调整第一电流或第二电流的大小或调整磁体12的偏向以将(X_m1，Y_m2，Z_m3)调整为(X_m0，Y_m0，Z_m0)。此时，胶囊内窥镜20中内置磁体21产生的磁场强度(Xc，Yc，Zc)＝(Xs-X_m0，Ys-Y_m0，Zs-Z_m0)，然后再利用胶囊内窥镜20的内置磁体21的磁偶极子模型，可以计算出胶囊内窥镜20相对于磁传感器16的相对位置，从而能够计算出胶囊内窥镜20相对于第一线圈11、磁体12或第二线圈13的位置。

另外，基于由磁传感器16所获取的胶囊内窥镜20的定位位置，可以规划和调整胶囊内窥镜20在组织腔体31内的移动路径，使胶囊内窥镜20的图像采集区域基本覆盖组织腔体31。由此，能够合理地优化胶囊内窥镜20在组织腔体31内的移动路径，例如在可能存在病变的区域加大胶囊内窥镜20进行图像采集的密集度，从而能够使胶囊内窥镜20充分具体地采集组织腔体31内的图像。

此外，在本实施方式中，组织腔体31没有特别限定，可以是消化腔例如胃腔、大肠腔、小肠腔等。

以下，以胃腔为例对磁控装置10控制胶囊内窥镜20在胃腔内移动并进行图像采集进行详细说明。但需要说明的是，本实施方式所涉及的用于控制胶囊内窥镜20磁控装置10同样适用于上述的其他组织腔体31。

图6是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置10控制胶囊内窥镜20在组织腔体31内进行移动的其中一种简化流程示意图。在本实施方式中，如图6所示，磁控装置10控制胶囊内窥镜20在胃腔内进行移动可以包括如下步骤：使胶囊内窥镜20进入胃腔(步骤S100)；初步调节磁控装置10与胶囊内窥镜20之间的相对位置(步骤S200)；调节磁场组件以调节内置磁体21所受到的磁力作用(步骤S300)；移动磁控装置10或检查床16以控制胶囊内窥镜20在水平方向和竖直方向上进行移动(步骤S400)；执行上述步骤S100至S400以使胶囊内窥镜20在组织腔体31内到达预定区域，旋转磁体12以调节胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)，并控制胶囊内窥镜20进行图像采集(步骤S500)。

图7是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜20在组织腔体31内移动的一种典型的路径示意图。以下，结合图7，对磁控装置10控制胶囊内窥镜20在胃腔内移动进行详细说明。

首先，例如在医生等的指导下，被检者30可以平躺在位于第一线圈11(例如呈圆柱状的)和第二线圈13(例如呈圆柱状的)之间的检查床15上，并通过吞服胶囊内窥镜20从而使胶囊内窥镜20进入胃腔。胶囊内窥镜20进入胃腔后，初步调整磁控装置10的磁场组件，使磁场组件的第二线圈13大致位于胃腔的下方。医生等读取布置在第二线圈13上方的磁传感器16所感测到的磁场信息，并通过该磁场信息来找寻胶囊内窥镜20的大致位置。基于胶囊内窥镜20的大致位置，在竖直方向上移动第一线圈11和磁体12(例如布置在第一线圈11的空心结构中)，在磁体12的磁场力作用下，胶囊内窥镜20在胃腔底部的某一处P1恰好或接近处于直立状态。在一些示例中，检查床15可以保持相对于地面静止，即胃腔相对于地面静止，通过移动磁控装置10的磁场组件以调整磁控装置10的磁场组件与检查床15之间的相对位置。但本实施方式不限于此，也可以保持磁控装置10的磁场组件相对于地面静止，通过移动检查床15以调整磁控装置10的磁场组件与检查床15之间的相对位置。

然后，保持第一线圈11与磁体12之间相对静止，并且第一线圈11的磁轴线与磁体12的磁轴线都沿竖直方向(需要说明的是，此时磁体12的磁轴线与磁体12的中轴线共线)。调节流经第一线圈11的第一电流，以调节胶囊内窥镜20在竖直方向上所受到的磁吸引力，使得胶囊内窥镜20能够沿竖直方向朝胃腔的上部移动至胃腔上部某一处P2。此时，由于磁力作用，P1与P2都位于或靠近第一线圈11的磁轴线即第一线圈11的中轴线C(参见图7)。

接着，在水平方向上调节磁控装置10的磁场组件与检查床15之间的相对位置，并调节第一电流以调节胶囊内窥镜20在竖直方向上所受到的磁吸引力，例如使该磁吸引力略小于胶囊内窥镜20所受到的重力，以使胶囊内窥镜20能够在重力作用下自由下落至胃腔底部的某一处P3。在一些示例中，可以保持检查床15相对于地面静止，通过移动磁控装置10的磁性组件(参见图7所示箭头方向)以控制胶囊内窥镜20在水平方向上进行移动。具体而言，由于胶囊内窥镜20的内置磁体21趋于向第一线圈11的中轴线C靠近，在水平方向上改变上述中轴线C与胶囊内窥镜20之间的相对位置，从而能够使得胶囊内窥镜20在水平方向进行移动。但本实施方式不限于此，例如也可以保持磁控装置10的磁性组件相对于地面静止，通过移动检查床15来移动胃腔以改变上述中轴线C与胶囊内窥镜20之间的相对位置，从而使得胶囊内窥镜20在水平方向上进行移动。如上所述，由于胶囊内窥镜20总是趋于向第一线圈11的磁轴线即第一线圈11的中轴线C(需要说明的是，此时也是磁体12的磁轴线)靠近即被约束在该中轴线，因此胶囊内窥镜20在胃腔的底部的落点P3可以通过第一线圈11的磁轴线即第一线圈11中轴线C确定，P3位于或靠近第一线圈11的中轴线C(参见图7)。

最后，重复上述步骤，并在水平方向上调整磁控装置10的磁场组件与检查床15之间的相对位置，能够控制胶囊内窥镜20在被约束在第一线圈11的中轴线C的同时，即定位在第一线圈11的中轴线C的同时在胃腔内移动(参见图7)，并控制胶囊内窥镜20在组织腔体31内进行图像采集。由此，能够使得胶囊内窥镜20在胃腔内充分采集图像后。

图8是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜20在组织腔体内31进行图像采集的一种姿态(偏转角度)示意图。以下，结合图8，对磁控装置10调整胶囊内窥镜20在胃腔内进行图像采集时的姿态(偏转角度)进行详细说明：

如图8所示，例如当胶囊内窥镜20位于图7所示的位置P3时，旋转磁体12以调整胶囊内窥镜20的姿态(偏转角度)，并控制胶囊内窥镜20在胃腔内进行图像采集。具体而言，胶囊内窥镜20可以以P3为顶点、以中轴线C为轴进行旋转。胶囊内窥镜20在胃腔内进行图像采集时，保持磁控装置10的其他组件相对于地面静止。如前所述，由于第一线圈11对胶囊内窥镜20产生的磁力作用，使得胶囊内窥镜20在进行图像采集时被约束在第一线圈11的中轴线C。在这种情况下，能够有效地将胶囊内窥镜20定位于某一以进行充分地图像采集。例如，若胶囊内窥镜20所采集到的图像显示该位置P3的组织壁情况较为复杂或可能存在病变，则可以将胶囊内窥镜20定位于该位置并以多种不同的姿态(偏转角度)进行图像采集。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

以上在具体实施方式中描述了本公开的各种示例。尽管这些描述直接描述了上述示例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以想到对这里示出和描述的特定示例的修改和/或变形。落入本说明书范围内的任何这样的修改和/或变形也包括在其中。除非特别指出，否则发明人的意图是说明书和权利要求书中的词语和短语被赋予普通技术人员的普通和习惯的含义。

Claims (10)

1.一种能够对胶囊内窥镜进行定位的磁控装置，所述胶囊内窥镜具有内置磁体，其特征在于，所述磁控装置包括：第一线圈，其产生第一可变磁场；第二线圈，其产生第二可变磁场；磁体，其可旋转地布置在所述第一线圈或所述第二线圈的附近，并对所述胶囊内窥镜的所述内置磁体产生磁力作用；以及磁传感器，其在所述胶囊内窥镜进入被检体的组织腔体之前获得所述磁控装置产生的第一磁场，并且在所述胶囊内窥镜进入被检体的组织腔体之后获得所述磁控装置和所述胶囊内窥镜的所述内置磁体共同产生的第二磁场，基于所述第一磁场和所述第二磁场获得所述内置磁体所产生的第三磁场，并且基于所述第三磁场和所述内置磁体的磁偶极子模型获得所述胶囊内窥镜相对于所述磁传感器的相对位置。

2.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，所述第一线圈的磁轴线、所述第二线圈的磁轴线沿竖直方向设置，所述第一线圈与所述第二线圈在水平方向上不发生相对位移。

3.如权利要求1或2所述的磁控装置，其特征在于，在所述胶囊内窥镜进入被检体的组织腔体且获得所述第二磁场之后，调整所述第一线圈和所述第二线圈的电流大小和/或所述磁体的偏向以使其所产生的磁场回复至所述第一磁场。

4.如权利要求1或2所述的磁控装置，其特征在于，所述第一线圈具有空心结构，所述磁体位于所述空心结构。

5.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，所述第一线圈的磁轴线、所述第二线圈的磁轴线和所述磁体的磁轴线同轴，所述内置磁体被磁约束于所述磁轴线。

6.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，所述第一线圈的直径大于所述第二线圈的直径，所述磁体在所述第一线圈内可自由旋转。

7.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，通过旋转所述磁体以控制位于所述组织腔体内的所述胶囊内窥镜的偏转。

8.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，所述第一可变磁场由流经所述第一线圈的第一电流确定，所述第二可变磁场由流经所述第二线圈的第二电流确定，通过调整所述磁体、所述第一线圈和/或所述第二线圈对所述内置磁体施加的磁力，以使所述胶囊内窥镜沿着预定路线移动。

9.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，还包括用于承载所述被检体的检查床，所述检查床可相对于所述第一线圈、所述第二线圈和所述磁体移动。

10.如权利要求1所述的磁控装置，其特征在于，还包括运动机构，所述运动机构与所述第一线圈、所述第二线圈以及所述磁体连接，并控制所述第一线圈、所述第二线圈以及所述磁体进行移动。

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