CN118338831A - 胃胶囊内窥镜便携式自动控制系统 - Google Patents

Abstract

磁控内窥镜自动控制检测机，具有固定圆盘供人站在上面，该固定圆盘被旋转环包围，旋转环有两个伸缩杆，每个伸缩极杆上都有一个电磁铁组件，电磁铁组件上有用于升高和降低电磁铁的致动器。磁体电流驱动器调节电磁铁的电流，以增加吸引力，以水平拉动人胃中吞下的胶囊。致动器可以移动到比另一个致动器更高的Z位置，使胶囊能以非水平面角度成像。旋转环允许电磁铁围绕垂直轴旋转。控制程序执行一连串的旋转、Z和径向/水平运动，使胶囊沿着胃部的路径移动，从而通过胶囊内的摄像头捕捉图像。控制程序使用胶囊中的激光器绘制胃壁地图，然后再绘制胃部成像路径。

Description

胃胶囊内窥镜便携式自动控制系统

技术领域

本发明涉及医疗检查设备，尤其涉及用于胃胶囊内窥镜检查的便携式自动检查设备。

背景技术

常规医疗检查可以挽救生命，因为在症状出现之前进行早期检测可以在疾病恶化之前进行早期诊断和干预。对某些年龄组的人来说，结肠镜检查是每10年进行一次的例行检查，以便在症状出现之前及早发现癌症迹象。内窥镜检查同样显示出检查胃病的前景。

图1显示了现有的内窥镜检查过程。患者206被注射镇静剂，在手术过程中侧卧，手术可以在医务室或门诊诊所进行。在手术过程中，医生202操纵胃镜208，将胃镜的末端穿过被镇静的患者206的喉咙，到达胃210。胃镜208的末端连接有照明灯和摄像头，当医生202操作胃镜208调整摄像头在胃210内的位置和角度时，可以看到显示屏204上的图像。医生202可以更仔细地检查胃210上有变色或其他疾病迹象的区域，然后捕捉图像。

传统的内窥镜检查虽然有用，但也有几个缺点。使用胃镜208需要一定的技能，因此通常需要专业医生。由于不适，患者通常需要服用镇静剂，这可能会导致头晕和疲倦等镇静剂副作用。内窥镜检查并非没有风险。2014年，名人琼-里弗斯在纽约接受内窥镜检查时死亡。其他风险包括多名患者重复使用胃镜208导致的交叉感染，以及与胃镜208接触导致的出血。

由于成本、手术时间和患者不适，传统的内窥镜检查在用作大规模检查工具时受到限制。由于患者风险和使用胃镜208所需的技能，医生202不能由价格较低的技术人员取代。

图2显示了一种磁控胶囊内窥镜检查机。病人吞下一个小胶囊，胶囊中装有摄像头、光源、电池、无线发射器和磁铁。然后，病人躺在床222的上面，医生或技术人员操作磁性内窥镜检查机220，利用放置在胃部上方的可移动磁铁224移动胶囊在病人胃中的位置和角度。医生可以看到胶囊拍摄的图像226，这些图像以无线方式发送并显示在控制台的显示屏上。

操作员或医生需要快速检查胃部，因为胶囊体积小，限制了电池容量，从而限制了摄像头的工作时间。另外，磁性内窥镜检查机220可能非常昂贵，通常还需要医生来操作。磁性内窥镜检查机220的尺寸和体积限制了它的运输或便携性。由于病人平躺在病床222上，磁性内窥镜检查机220的占地面积相当大。因此，使用磁性内窥镜检查机220进行大规模检查是不可行的。

使用胶囊内窥镜进行大规模检查比使用胃镜208更为可取，因为胶囊不重复使用，可避免交叉感染。病人只需吞下胶囊，因此避免了镇静剂。胶囊光滑且小，因此消除了因接触胃镜208而出血的危险。

为了便于使用胶囊内窥镜进行大规模检查，需要一种占地面积小、可装入箱中运输的便携式磁控内窥镜检查机。希望在非医疗场所(如购物中心)进行内窥镜检查，以便让更多的人接受检查，并降低成本。此外，还希望通过计算机自动控制外部磁铁，将磁控胶囊定位在胃内，以快速检查每个胃，从而使电池和胶囊尺寸更小。希望实现胶囊内窥镜检查的自动化，这样就不需要医生来操作磁性内窥镜检查机，从而进一步降低检查成本。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种磁控内窥镜自动控制检测机，包括供人站在上面进行内窥镜检查的固定圆盘、包围固定圆盘的旋转环、用于使旋转环绕固定圆盘旋转的电机、连接到旋转环上的第一杆、连接到旋转环上的第二杆、无线接收器、可被人吞下并进入胃部的胶囊、以及执行控制程序的处理器。第一杆支撑第一电磁铁组件，该第一电磁铁组件具有第一电磁铁，该第一电磁铁可通过第一致动器沿Z方向移动，该Z方向与旋转环的平面正交。第二杆支撑第二电磁铁组件，该第二电磁铁组件具有第二电磁铁，该第二电磁铁可通过第二致动器沿Z方向移动。胶囊包括电池、捕捉胃部图像的摄像头、将图像传输到无线接收器的无线发射器、以及主磁铁。控制程序使得胶囊(1)在Z方向上垂直移动，这是通过命令第一致动器向上或向下移动第一电磁铁，同时发送第一电流给第一电磁铁通电，以及命令第二致动器向上或向下移动第二电磁铁，同时发送第二电流给第二电磁铁通电；(2)通过发送第一电流给第一电磁铁通电和发送第二电流给第二电磁铁通电来水平移动；其中第一电流和第二电流的大小或持续时间不同，导致在进行水平移动时，第一电磁铁对胶囊施加的力大于第二电磁铁对胶囊施加的力；以及(3)绕垂直轴旋转，该垂直轴穿过固定圆盘的中心，并穿过人的头部和部分腹部；控制程序向电机发送指令，使旋转环旋转一径向角度，同时向第一电磁铁发送第一电流，向第二电磁铁发送所述第二电流。控制程序向电机、第一和第二致动器、以及第一和第二电磁铁发送一连串命令，以执行胶囊的一连串运动，从而跟踪穿过胃部的路径。当胶囊沿着穿过胃部的路径运动时，控制程序接收来自胶囊的图像。当胶囊通过控制马达、第一电磁铁、第二电磁铁、第一致动器和第二致动器而沿路径移动时，控制程序自动捕捉胃部的图像。

在一些实施方式中，控制程序进一步用于通过命令第一致动器将第一电磁铁移动到与固定圆盘相距Z距离的位置，该位置不同于与第二电磁铁的固定圆盘的相距Z距离的位置，从而使胶囊向上仰起(pitching up)离开水平面。

在一些实施方式中，控制程序进一步控制电机、第一电磁铁、第二电磁铁、第一致动器和第二致动器，使胶囊沿着穿过胃部的路径移动，而无需人工输入选择路径或由胶囊捕获的图像。检查是自动的，不需要医生来控制磁控内窥镜自动控制检测机。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括翻转磁铁，其具有与主磁铁的磁轴正交的磁轴；以及固定圆盘之下的底部电磁铁。控制程序向底部电磁铁发送电流，产生作用于翻转磁铁的底部磁场，使胶囊翻转方向。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括激光器，该激光器产生的激光束从胃壁反射。激光器根据其接收到的反射激光束确定胶囊到胃壁的距离。控制程序向电机、第一电磁铁、第二电磁铁、第一致动器和第二致动器发送指令，以在多个方向上移动胶囊，使激光器能够测量胃壁上多个点的距离。胶囊使用无线发射器将激光器产生的距离发送到控制程序。控制程序使用激光器产生的距离来构建胃壁的地图。控制程序利用激光器确定的距离生成的胃壁的地图(map)来计算穿过胃部的路径。控制程序沿着路径生成的点都沿着所述胃壁。因此，胃壁由激光器测绘，控制程序使用地图生成胃部内的路径，以便胶囊中的摄像头进行图像捕捉。

在一些实施方式中，激光器包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。

在一些实施方式中，控制程序激活电机以旋转旋转环，从而使胶囊绕垂直轴的弧线旋转，其中该弧线被控制程序限制在激光测绘(mapping)的胃壁所确定的胃部内。

在一些实施方式中，控制程序抑制胃部的上部区域的完全旋转。

在一些实施方式中，对于胃部的上部区域而言，垂直轴不与胃部相交。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括端部摄像头，放置在胶囊的端部，用于沿胶囊的纵轴成像；安装在印刷电路板上的侧摄像头，用于沿垂直于胶囊的纵轴的方向成像；多个发光二极管，用于产生从胃壁反射的光线，供端部摄像头或侧摄像头捕捉。

在一些实施方式中，磁控内窥镜自动控制检测机还包括围绕磁控内窥镜自动控制检测机的外壳，该外壳具有开口，使人可以踏入外壳并站在固定圆盘上。外壳将磁控内窥镜自动控制检测机完全包围以便运输；从而使得磁控内窥镜自动控制检测机可运输。

在一些实施方式中，磁控内窥镜自动控制检测机还包括扶手，其位于固定圆盘上方的距离要大于第一电磁铁组件和第二电磁铁组件的最大高度，用于放置人的手臂，以防止第一电磁铁组件和第二电磁铁组件的旋转造成伤害。

在一些实施方式中，磁控内窥镜自动控制检测机还包括显示屏，位于比扶手高的位置，用于在检查期间向人显示信息。显示屏接收来自控制程序的信息，以便向人显示。

在一些实施方式中，磁控内窥镜自动控制检测机还包括第一高度调节器，用于在检查前调节第一杆的高度，以及第二高度调节器，用于在检查前调节第二杆的高度。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括用于惯性跟踪胶囊的运动的加速度计，其中惯性运动通过无线发射器传输到控制程序。

根据本发明的另一方面，提供了一种无需医生介入的内窥镜检查机，包括供人站在上面进行测试的静止平台、围绕站在静止平台上的人旋转的旋转环、安装在可调节第一电磁铁高度的第一致动器上的第一电磁铁、安装在可调节第二电磁铁高度的第二致动器上的第二电磁铁、在测试过程中存在于人的胃部的胶囊、用于接收胶囊中的摄像头拍摄的胃部的图像的无线收发器、处理器、用于为第一电磁铁产生第一电流的第一磁体电流驱动器，其使第一电磁铁产生磁场从而在胶囊内的主磁铁上产生运动力、用于为第二电磁铁产生第二电流的第二磁体电流驱动器，其使第二电磁铁产生磁场从而在胶囊内的主磁铁上产生运动力、在处理器上执行的控制程序、以及响应在处理器上执行的控制程序发出的旋转指令使旋转环旋转的旋转电机。旋转环的旋转轴穿过人的头部和腹部。第一致动器通过第一支撑件安装在旋转环上。第二致动器通过第二支撑件安装在旋转环上。胶囊包括电池、无线收发器、沿胶囊的纵轴的主磁铁、摄像头、以及用于该摄像头的光源。控制程序通过命令第一磁体电流驱动器调节第一电流和命令第二磁体电流驱动器调节第二电流，使胶囊沿第一电磁铁和第二电磁铁之间的运动线移动。运动线旋转，使胶囊在胃部内旋转。控制程序通过命令第一致动器调整第一电磁铁的高度，以及命令第二致动器调整第二电磁铁的高度，使胶囊垂直移动。由控制程序发出的一连串移动指令，使胶囊沿着胃部内的路径移动，其中控制程序命令胶囊激活摄像头，以捕捉路径上各点的图像。通过执行控制程序而自动检查人以捕捉胃部图像。胶囊沿路径移动和沿路径自动捕获图像时不需要医生输入。

在一些实施方式中，无需医生介入的内窥镜检查机还包括位于人的下方的底部电磁铁。胶囊进一步包括翻转磁铁，其磁轴与主磁铁的磁轴正交。控制程序向底部电磁铁发送电流，从而产生作用于翻转磁铁的底部磁场，使胶囊翻转方向，将摄像头的视场改变到胃部内的不同位置。

在一些实施方式中，控制程序通过命令第一致动器将第一电磁铁的高度调整到与第二致动器设定的第二电磁铁的高度不同的高度来使得胶囊产生俯仰(pitching)。胶囊的俯仰改变了胃部内的摄像头的视野。

在一些实施方式中，第一电磁铁和第二电磁铁在旋转环上相距约180度。第一支撑件和第二支撑件安装在旋转环的相对两侧。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括具有至少一个用于检测胶囊的移动的加速度计的惯性监测单元、以及用于从胃部的内侧壁反射激光束的激光器。惯性监测单元通过无线收发器向控制程序发送移动信息。激光器包括测距仪，用于确定胶囊与胃壁之间的距离。胶囊使用无线收发器将从激光的测距仪获得的距离传送给控制程序。控制程序根据胶囊传输的距离和移动信息生成胃部地图。控制程序生成的路径只包含胃部地图所示的胃部内部的点。

在本发明的另一方面，提供了一种站立式内窥镜检查机，包括：供人站在上面进行内窥镜检查的固定部分；围绕垂直轴旋转的旋转环，该旋转轴穿过站在固定部分上的人的头部和胃部的一部分；用于使旋转环绕垂直轴旋转的电机；连接到旋转环上并支撑第一电磁铁组件的第一支撑件，该第一电磁铁组件具有第一电磁铁，该第一电磁铁可通过第一致动器沿Z方向移动，该Z方向与旋转环的平面正交；连接到旋转环上的第二支撑件，该第二支撑件支撑第二电磁铁组件，该第二电磁铁组件具有第二电磁铁，该第二电磁铁可通过第二致动器沿Z方向移动；无线收发器；以及执行控制程序的处理器。胶囊包括电池、捕捉胃部图像的摄像头、将图像传输到无线收发器的无线发射器、和主磁铁。控制程序使胶囊(1)在Z方向上垂直移动，这是通过命令第一致动器向上或向下移动第一电磁铁，同时发送第一电流给第一电磁铁通电，以及命令第二致动器向上或向下移动第二电磁铁，同时发送第二电流给第二电磁铁通电；(2)通过发送第一电流给第一电磁铁通电和发送所述第二电流给所述第二电磁铁通电来控制胶囊水平移动，其中所述第一电流和第二电流的大小或持续时间不同，导致在进行水平移动时，第一电磁铁对胶囊施加的力大于第二电磁铁施加的力；以及(3)绕垂直轴旋转，控制程序向电机发送指令，使旋转环旋转径向角度。控制程序向电机、第一和第二致动器、和第一和第二电磁铁发送一连串命令，以执行胶囊的一连串运动，从而跟踪穿过胃部的路径。当胶囊沿着穿过胃部的路径运动时，控制程序接收来自胶囊的图像。当胶囊通过控制马达、第一电磁铁、第二电磁铁、第一致动器和第二致动器沿路径移动时，胶囊自动捕捉胃部的图像。

在一些实施方式中，胶囊进一步包括具有至少一个用于检测胶囊的移动的加速度计的惯性监测单元、以及用于从胃部的内侧壁反射激光束的激光器。惯性监测单元通过无线收发器向控制程序发送移动信息。激光器包括测距仪，用于确定胶囊与胃壁之间的距离。胶囊使用无线收发器将从激光的测距仪获得的距离传送给控制程序。控制程序根据胶囊传输的距离和移动信息生成胃部地图。控制程序生成的路径只包含胃部地图所示的胃部内部的点。当胶囊位于与垂直轴相交的胃部的下部时，控制程序命令电机旋转旋转环，而对于与垂直轴不相交的胃部的上部区域，控制程序则抑制完全旋转。

因此，本发明的实施例提供了一种便携式磁性内窥镜检查机，其占地面积小，可装入箱内运输。该内窥镜检查机可在商场等非医疗场所进行内窥镜检查，从而使更多的人接受检查，并降低成本。此外，还提供了对外部磁铁的自动计算机控制，以定位胃内的磁控胶囊，快速检查每个胃，从而使电池和胶囊的尺寸更小。胶囊内窥镜检查是自动化的，因此不需要医生操作磁性内窥镜检查机，从而进一步降低了检查成本。

附图说明

图1显示了一种现有技术的内窥镜检查过程。

图2显示了一种用于磁控胶囊内窥镜检查的机器。

图3显示了一种放在箱内的磁控内窥镜自动控制检测机

图4是磁控内窥镜自动控制检测机的后部横截面图，其中箱体关闭以便运输。

图5是磁控内窥镜自动控制检测机的后角视图。

图6是磁控内窥镜自动控制检测机的后视图。

图7是磁控内窥镜自动控制检测机的后视图，突出显示了用于倾斜胶囊成像的倾斜电磁铁位置。

图8是磁控胶囊的示意图。

图9A-9B突出显示了胶囊在X方向上的移动。

图10A-10B突出显示了胶囊在Z方向上的移动。

图11A-11B突出显示了胶囊在Z方向上的倾斜运动。

图12A-12C突出显示了围绕人旋转的磁铁。

图13突出显示了利用人脚下的底部电磁铁翻转胶囊的过程。

图14是极坐标图。

图15是磁控内窥镜自动控制检测机的电气框图。

图16是磁控内窥镜自动控制检测机对人进行检查的流程图。

图17是胶囊的自主移动程序流程图。

图18A-18B显示了控制程序创建的路径，这些路径位于根据激光测距数据创建的胃部地图范围内。

具体实施方式

本发明涉及对磁控内窥镜机器的一种改进。下面的描述是为了使本领域的普通技术人员能够在特定应用及其要求的背景下制造和使用本发明。对于本领域的技术人员来说，对优选实施例的各种修改是显而易见的，本文所定义的一般原则可应用于其他实施例。因此，本发明无意局限于所示和所描述的特定实施例，而是要赋予与本文所公开的原则和新颖特征相一致的最广泛的范围。

图3显示了一种装在箱子里的磁控内窥镜自动控制检测机。箱体310的顶部306被翻开，侧面304降下，以便人50进入箱体310接受检查。人50站在固定圆盘44上，固定圆盘44被地面42上的旋转环40包围。人50将双臂放在固定的扶手上，腹部由夹子固定，夹子从被固定圆盘44支撑的支柱上伸出。

左电磁铁组件31由从旋转环40向上延伸的支柱支撑。右电磁铁组件33同样由另一根支柱支撑，该支柱也从旋转环40向上延伸。当旋转环40绕固定圆盘44旋转时，左电磁铁组件31和右电磁铁组件33绕着人50旋转。左电磁铁组件31内的电磁铁20通过同样位于左电磁铁组件31内的致动器30上下移动。与之相同的，右电磁铁组件33内的电磁铁22通过同样位于右电磁铁组件33内的致动器32上下移动。

因此，电磁铁20、22通过旋转环40围绕人50旋转，这样一来人50肚子里的磁控胶囊就可以在旋转环40的整个圆周范围内旋转到任意径向角度。同样，致动器30、32也可垂直移动电磁铁20、22，使磁控胶囊在胃内垂直上升或下降。另外，当电磁铁20高于电磁铁22时，如图3所示，磁囊可以向上倾斜，而不是定位在水平面内，如图11B所示。

图4是磁控内窥镜自动控制检测机的后部横截面图，在此图中箱体关闭以便运输。当支撑脚312缩回时，连接到箱体底部的轮子302会便于运输磁控内窥镜自动控制检测机。顶盖306盖在箱体310的顶部，侧面304(该图中未示出)升起遮住前部。

电机41具有齿轮或其他机构，用于转动放置在底板42中，围着的固定圆盘44而旋转的旋转环40。立柱126连接到旋转环40上并支撑左电磁铁组件31，可通过垂直调节器26手动调节高度。另一根立柱126也连接到旋转环40上，支撑右电磁铁组件33，同样可以通过垂直调节器26手动调节高度。

当支柱126、左电磁铁组件31以及右电磁铁组件33随着旋转环40旋转时，固定支柱128固定在固定圆盘44上，而前支柱132固定在底板42上。因此，固定支柱128和前支柱132不会移动。固定柱128上有向内突出的夹子28，可在检查过程中将人50固定到位。前立柱132支承着显示屏38，显示屏38可指示人50在检查过程中保持静止，或倒计时剩余时间，或提供其他信息。前立柱132还支撑着扶手36，人50在检查过程中将手臂放在扶手36上。

底部电磁铁34位于人50下方的固定圆盘44下面。底部电磁铁34通常不通电并处于关闭状态，但也可以打开以翻转磁控胶囊，如图13所示的那样。底部电磁铁34在垂直(即Z方向)上产生向下的磁场。垂直(即Z方向)和左右(即X方向)如图4所示。

图5显示了磁控内窥镜自动控制检测机的后角视图。垂直(即Z方向)、左右(即X方向)以及深度(即Y方向)如图5所示。

轮子302允许箱体310轻松地被移动，但可在检查期间锁定以防止移动。支撑脚312可以伸展以支撑箱体310，并防止在检查过程中移动。通过铰链可以打开顶部306和侧面304。另外，顶部306和侧面304可以拆卸。

人50步入箱体310并站在固定圆盘44上。夹具28可以手动调节到与人50的两侧相接触，以防止腹部移动。人50将双臂放在扶手36上，阅读显示屏38上的任何指示。显示屏38可以通过前支柱132上的伸缩延伸部分向上延伸，以便更好地观察。

在自动操作过程中，箱体310中控制显示屏38的计算机会启动电机41旋转旋转环40，从而使电磁铁20、22按测试顺序围绕人50旋转，这是为了使磁控胶囊及其摄像机在X-Y平面上被强制旋转到不同角度。致动器30、32由计算机启动，在Z轴上垂直调整电磁铁20、22。这样就实现了对磁控胶囊的X、Y、Z方向的控制。

图6是磁控内窥镜自动控制检测机的后视图。顶盖306打开，人50站在固定在地面42上的固定圆盘44上。夹具28防止人50在检查过程中移动胃部。

在测试期间，旋转环40围绕固定圆盘44旋转，左电磁铁组件31和右电磁铁组件33围绕静止的人50旋转。用于垂直调节器26的伸缩杆和夹具可允许在测试开始前根据人50的身高手动垂直调节左电磁铁组件31和右电磁铁组件33。测试期间，计算机控制致动器30在左电磁铁组件31内上下移动电磁铁20，并控制致动器32在右电磁铁组件33内上下(沿着Z方向)移动电磁铁22。

在图6中，电磁铁20在垂直(即Z)方向上较低，而电磁铁22在Z方向上较高。这种定位使磁控胶囊与水平X-Y平面成一定角度，从而允许胶囊摄像头拍摄X-Y平面外的图像，即人50右上方的图像。

图7是磁控内窥镜自动控制检测机的后视图，其突出显示了用于倾斜胶囊成像的倾斜电磁铁位置。在图7中，电磁铁20在垂直(即Z)方向上较高，电磁铁22在Z方向上较低。这种定位使磁控胶囊与水平X-Y平面成不同角度，从而允许胶囊摄像机拍摄X-Y平面以外的图像，即人50右下方的图像。

图8是磁控胶囊的示意图。胶囊10相对较小，被检查者在检查前吞下。胶囊10在交给人之前可以先被激活或唤醒，这样电池90就不会在检查开始之前被耗尽。

胶囊10执行控制器94编程的程序，控制器94安装在印刷电路板(PCB)78上，将电源从电池90连接到控制器94以及PCB 78上或PCB 78以外的其他组件，如摄像头72、82及其发光二极管(LED)74、84和激光器76、86。

激光器76和86都可以是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，用于产生从胃壁反射的激光束。然后检测返回的激光束，以确定与胃壁的距离。然后，在摄像头72、82捕捉到图像之前，激光器76、86可以绘制出胃部的物理形状。

胶囊10的顶端或末端装有激光器76、摄像头72及其LED 74，以便从胶囊10的前端进行激光测距和图像捕捉。胶囊10的长边也装有激光器86、摄像头82和LED 84，以便从胶囊10的侧面进行激光测距和图像捕捉。LED 74为前置摄像头72拍摄的图像提供正面照明，而LED 84则为侧置摄像头82拍摄的图像提供侧面照明。

摄像头72、82和激光器76、86利用外部电磁铁20、22在胃部的内部定向，通过施加在主磁铁70上的磁力移动胶囊10。在检查过程中，致动器30、32和旋转环40移动以改变磁场方向，从而改变胶囊10的方向，以捕捉胃内的不同图像。这种运动的序列被编入自动检查程序，以便快速捕捉整个胃部的图像。

主磁体70和翻转磁体80是永久磁铁，彼此成直角安装。主磁铁70比翻转磁铁80要大，磁性更强。当电磁铁20、22(图3至7)通电时，它们对主磁铁70施加的力大于对翻转磁铁80施加的力，从而使胶囊10移动，使主磁铁70与电磁铁20、22产生的外部磁场对齐。

在检查过程中，当胃部上半部分的图像被朝上的摄像头82拍摄到之后，胶囊10可以翻转，使摄像头82朝下，这样胃部的下半部分就可以被摄像头82拍摄到。当胶囊10位于或接近X-Y平面时，底部电磁铁34(图4，13)被激活。底部电磁铁34几乎与主磁铁70平行，因此从底部电磁铁34向主磁铁70施加的净力很小。因此，底部电磁铁34主要对翻转磁铁80施加磁力，而不是对主磁铁70施加磁力。翻转磁铁80上的磁力导致胶囊10沿着与主磁铁70平行的纵轴旋转，使摄像头82朝下而不是朝上翻转。

摄像头72和82拍摄的图像被发送到控制器94或其存储器(未显示)，然后通过天线92无线传输到磁控内窥镜自动控制设备上的无线收发器。接收到的图像可以被自动检查程序存储和分析。当检测到异常情况时，例如胃壁上出现深色斑点，程序就会指示致动器30、32和旋转环40调整胶囊10的方向，将摄像头对准异常位置，以便捕捉更多图像。程序还可以通过增加电磁铁20或电磁铁22的功率等方式，将胶囊10移近异常点，直到胶囊10位于特写图像捕获所需的位置。

图9A-9B突出显示了胶囊在X方向上的移动。在图9A中，胶囊10位于人50的胃部内部，电磁铁20在其左侧，电磁铁22在其右侧，两个电磁铁20、22处于相同的Z位置。当自动程序指示磁控内窥镜自动控制检测机增加电磁铁22的电流并减少电磁铁20的电流时，电磁铁22对胶囊10产生的力大于电磁铁20产生的力，胶囊10被拉向右侧，拉向电磁铁22。因此，自动程序可以沿+X方向移动胶囊10。

在图9B中，自动程序对电磁铁20施加较大电流，对电磁铁22施加较小电流，因此电磁铁20施加的力较大。胶囊10在胃的范围内向电磁铁20移动。自动程序可以只在短时间内施加足以使胶囊10移动的增大电流，也可以在胶囊10到达电磁铁20和22的作用力平衡点后继续施加增大电流，使胶囊10保持静止不动。控制程序可以计算胶囊10的加速或减速时间，从而计算出移动的距离。因此，自动程序还可以沿-X方向移动胶囊10。

图10A-10B突出了胶囊在Z方向上的移动。在图10A中，胶囊10位于人50的胃内，电磁铁20在其左侧，电磁铁22在其右侧，两个电磁铁20、22处于相同的Z位置。

当自动程序打算将胶囊10沿+Z方向向上移动时，程序会激活致动器30以将电磁铁20向上移动，例如沿机械轨道移动。向上运动的量可以是轨道上的齿数，也可以是致动器30被激活的时间段，该时间段与Z运动的物理量相对应。程序还会激活致动器32，使右电磁铁22向上移动，例如其移动量与左电磁铁20相同。

电流可以在致动器30、32完成Z运动之后，或者在致动器Z运动期间施加到电磁铁20、22上。然后，胶囊10内的主磁铁70被电磁铁20、22吸引，这种磁吸引力将胶囊10沿+Z方向向上拉，直到胶囊10与电磁铁20、22处于同一水平面或X-Y平面上。

在图10B中，自动程序打算将胶囊10沿-Z方向向下移动。程序激活致动器30，将电磁铁20向下移动，例如沿着机械轨道移动。程序还激活致动器32，使右侧电磁铁22向下移动，例如移动量与左侧电磁铁20相同。

电流可以在致动器30、32完成Z运动后，或者在致动器Z运动期间施加到电磁铁20、22上。然后，胶囊10内部的主磁铁70被电磁铁20、22吸引，这种磁吸引力将胶囊10沿+Z方向向下拉，直到胶囊10与电磁铁20、22处于同一水平面上。

图11A-11B突出显示了胶囊在Z方向上的倾斜运动。前置摄像头72朝向前方，例如朝向右侧电磁铁22。自动程序可能希望捕捉胶囊10的水平X-Y平面上方的图像。程序可以向上移动胶囊10，如图10A所示，但在胃的顶部附近，胃内可能没有足够的空间。

在图11A中，自动程序将胶囊10向上仰起(pitches up)，使其前置摄像头72能够对胃的上角壁成像。自动程序激活致动器30，将电磁铁20向下移动，例如沿着机械轨道移动。程序还激活致动器32，使右侧电磁铁22向上移动，与左侧电磁铁20的Z方向相反。

电流可以在致动器30、32的Z方向运动完成后，或者在致动器Z方向运动期间施加到电磁铁20、22上。然后，胶囊10内部的主磁铁70被吸引到电磁铁20、22上，这种磁吸引力将胶囊10向上并向右推移，直到胶囊10通过电磁铁20、22处于倾斜平面上。

在图11B中，自动程序使胶囊10向下伏低(pitches down)，使其前置摄像头72能够拍摄胃的下角壁。自动程序激活致动器30，将电磁铁20向上移动，例如沿着机械轨道移动。程序还激活致动器32，使右侧电磁铁22向下移动，Z方向与左侧电磁铁20相反。

电流可以在致动器30、32的Z方向运动完成后，或者在致动器Z方向运动期间施加到电磁铁20、22上。然后，胶囊10内的主磁铁70被电磁铁20、22吸引，这种磁吸引力将胶囊10向下、向右推移，直到胶囊10通过电磁铁20、22相对于平面而倾斜。然后可以使用前置摄像头72对胃壁下部进行成像。

图12A-12C突出显示了人周围的旋转磁铁。在图12A中，俯视图显示了人50(未显示)站在固定圆盘44上，因此他的脚2、3位于固定圆盘44上，胃内的胶囊10位于他的脚2、3之间，但在Z方向上处于较高平面。

自动程序可以通过启动电机41(见图4)使旋转环40绕固定圆盘44旋转。左电磁铁20可以通过致动器30在Z方向上移动，致动器30位于左电磁铁组件31(图3)内，该组件通过左固定支柱128安装在旋转环40上(见图4)。同样，右电磁铁22可通过致动器32沿Z方向移动，致动器32位于右电磁铁组件33(图3)内，该组件通过右固定支柱128安装在旋转环40上(见图4)。当旋转环40旋转时，底板42和固定圆盘44保持静止。

在图12A中，当旋转环未旋转时，电磁铁20位于人的左侧，电磁铁22位于人的右侧，胶囊10与电磁铁20、22在默认径向平面上对齐。默认的径向平面是垂直平面，从头到脚穿过人的身体，包括胃部和胶囊10。

在图12B中，自动程序启动电机41将旋转环40逆时针旋转约45度。旋转围绕位于固定圆盘44中心的垂直旋转轴进行，此垂直旋转轴通常会穿过人的头部和下腹部。电磁铁20现在位于人的左后方，而电磁铁22则位于人的右前方。胶囊10在胃内旋转，以对准电磁铁20、22。

在旋转环40旋转45度后，胶囊10落在45度径向平面内。这个45度径向平面包括胶囊10和电磁铁20、22，以及人的胃部和头部。胶囊10内的前置摄像头72可以捕捉胃部右前壁的图像。同样位于胶囊10内的侧向摄像头82可以捕捉胃左上方壁的图像。

在图12C中，自动程序已启动电机41将旋转环40逆时针旋转约90度。电磁铁20现在位于人的背部，而电磁铁22则位于人的前部。胶囊10在胃内旋转，以对准电磁铁20、22。

在旋转环40旋转90度后，胶囊10落在90度径向平面内。该90度径向平面包括通过固定圆盘44中心的垂直旋转轴。该径向平面穿过胶囊10和电磁铁20、22以及人的腹部和头部，并沿着人的中线将其切成左右两半。

胶囊10内的前置摄像头72可以捕捉胃部前壁的图像。同样位于胶囊10内的侧摄像头82可以捕捉胃顶壁的图像。

旋转环40可以进一步旋转，或顺时针旋转而不是逆时针旋转，以将电磁铁20、22和胶囊10对准任何径向平面或旋转平面。例如，旋转环40可以顺时针旋转270度，使电磁铁20朝向人的前方，而电磁铁22朝向人的后方，以允许前向摄像头72对胃的后壁成像。

因此，旋转环40可使胶囊10对胃壁进行360度全方位成像。利用连接到旋转环40上的电磁铁20、22，胶囊10及其摄像头可以360度旋转。

图13展示了利用人脚下的底部电磁铁翻转胶囊的过程。在检查过程中，侧摄像头82朝上拍摄到胃部上半部分的图像后，可以翻转胶囊10使侧摄像头82朝下，以便侧摄像头82拍摄到胃部下半部的图像。

当胶囊10靠近X-Y平面且上下倾角不大时，底部电磁铁34(图4)被激活(图11A-11B)。致动器30、32可放置在相同或几乎相同的Z位置或设置中，以便电磁铁20和电磁铁22处于与底板42平行的相同X-Y平面中，或仅有轻微倾斜。

然后，底部电磁铁34几乎平行于主磁体70，因此从底部电磁铁34施加到主磁体70的净力很小。因此，底部电磁铁34对翻转磁铁80施加的磁力最大，对主磁铁70施加的磁力最小。

当自动程序激活底部电磁铁34时，底部电磁铁34对翻转磁铁80施加的力会使胶囊10沿着与主磁铁70平行的纵轴旋转，将侧摄像头82翻转朝下而不是朝上。

由于胶囊10的旋转运动不像胶囊10的平移运动那样在胃部面临很大阻力，因此所需的翻转力相对较小。因此，底部电磁铁34不需要很强的磁力，尽管与胶囊10的较大距离(从脚以下到胃)可能需要比距离较近的电磁铁20、22更大的磁力。

底部电磁铁34放置在人50下方的固定圆盘44下面。底部电磁铁34通常不通电并处于关闭状态，但可以短暂开启以翻转胶囊10。底部电磁铁34在垂直(即Z方向)上产生向下的磁场。

图14是极坐标图。VCSEL激光器76、86可以测量激光束从激光源射出并从胃壁等物体反射后返回检测器的距离。通过将旋转环40旋转360度，并进行一系列激光测距拍摄，可以生成特定Z值或高度的胶囊10到胃壁的距离。可以使用致动器30和32将Z值调整为不同的Z值，使胶囊10向上或向下倾斜。然后重复360度激光测距。胶囊10的不同俯仰角度可实现对胶囊10的每个物理位置的整个极坐标空间的测绘。

可以激活致动器30、32以增加胶囊10的Z值，并针对胶囊10的每个新位置重复360度距离测量序列。此外，通过电磁铁20、22的电流可以设置为不均匀值，以便在需要时让胶囊在X方向移动。通过将旋转环40旋转360度，以及将胶囊10上下倾斜不同角度，可以为胶囊10的多个物理位置中的每个位置获取极坐标图，其中包含到胃壁的测量距离。这些极坐标图可以合并以获得胃壁的整体地图。

此外，每次测量可同时使用两个激光器76和86，从而获得极坐标图上两个不同点的两个测距范围。由于激光器76、86在胶囊10中的位置互成直角，因此绘制极坐标图时可能比仅使用一个激光器更快、更准确。

图15是磁控内窥镜自动控制检测机的电气框图。自动控制程序被加载到存储器112中并由处理器110执行。该控制程序通过对电磁铁20、22的电流进行排序、调整致动器30、32的Z位置以及旋转旋转环40来对人进行检查。

控制程序通过I/O控制器向外围总线120发送一条或多条命令到磁体电流驱动器35。这些命令指定或调整电磁铁20或电磁铁22的电流。这些电流可以在指定的时间内脉冲接通，也可以保持接通，直到另一条命令将电流关闭。电流的方向可以反转，以交换电磁铁的N极和S极。

有时，胶囊10会翻转，使侧摄像头82或侧激光器86可以看到胃的不同半球。当控制程序希望翻转胶囊10时，控制程序通过I/O控制器向外围总线120发送指令，向磁体电流驱动器35发送指令，指定底部电磁铁34的电流。

在其他时间，控制程序通过I/O控制器向外围总线120发出指令，使电机41转动，从而使旋转环40旋转。旋转量可以由命令指定，也可以由电机41的启动时间决定，控制程序跟踪旋转环40的旋转位置。

当需要调整Z位置时，无论是增加或减少胶囊10的高度，还是使其向上或向下倾斜，控制程序都会通过I/O控制器向外围总线120发送一条或多条指令，指令发送至致动器30或致动器32。例如，该命令可以激活致动器20，使电磁铁20的Z距离增加或减少一定量。或者，也可以在命令中指定时间量和致动器30的运动方向，并将启动时间转换为预期Z距离。控制程序可以跟踪之前的Z运动和当前的Z位置，并根据需要进行调整。

控制程序还可通过I/O控制器向外围总线120发送命令，使显示屏38向被检查者显示信息，并可读取来自用户输入设备116的用户输入，例如供技术人员诊断使用的插入式键盘，或供被检查者按下以开始检查的简单启动按钮或停止按钮。

处理器110、存储器112、无线收发器115和I/O控制器114的尺寸较小，可安装在显示屏38的组件或外壳中，也可安装在底板42下的外壳中或箱体310内的其他位置。磁体电流驱动器35可以是位于底板42中的一个或多个芯片或电子装置，也可以分置于左电磁铁组件31和右电磁铁组件33以及底部电磁铁34之间。其他物理位置和变化也是可能的。

图16是磁控内窥镜自动控制检测机对人进行检查的流程图。该人在程序开始前已吞下胶囊10，或在踏上固定圆盘44并被夹住后将胶囊递给他吞下。使用者站在固定圆盘44上，由个人或操作员或其他助手调节伸缩杆和侧夹，以适应个人的身高或体型。然后，使用者按下启动按钮，开始检查程序，即步骤500。

控制程序使用激光76、86绘制胃壁图，这是步骤502。这可能涉及使用电磁铁20、22将胶囊10向上或向下倾斜，并通过旋转环40绘制整个极坐标系，为每个俯仰设置旋转一圈。可以通过移动胶囊10并重复旋转和俯仰调整来获取激光到胃壁的距离，从而获得胶囊10的多个物理位置的极坐标图。

一旦获得胃壁图，即步骤502，控制程序就可以将胶囊10移动到胃内的不同位置。这些位置可以根据胃的形状来选择。例如，胃的某些部位可能更容易发生溃疡，控制程序可以将胶囊10移到靠近这些区域的位置，以获取特写图像。所选的其他位置可以无障碍地观察胃的大部分。还有一些位置可以靠近胃的顶部或底部，以便让胶囊10对这些难以检查的区域成像。此外，如果在成像过程中发现深色区域等异常情况，在电池寿命允许的情况下，控制程序可以将胶囊10移近这些区域进行更近距离的成像。

图17中的胶囊移动例程可用于胶囊10的每次预期移动，即步骤504。移动可分为一系列较小的调整或步骤，各种较高级例程可调用较低级例程来执行磁体电流驱动器35、致动器30、32、和电机41的控制。

胶囊10可以安装惯性测量单元(IMU)，通过使用陀螺仪、加速度计、磁力计或类似微型装置的各种组合跟踪力、角动量或方位，胶囊10可以报告其估计位置。控制程序还可以跟踪胶囊10的位置，例如通过跟踪之前的运动，或通过使用激光76、86验证与胃壁的距离来验证当前位置。步骤506中的控制程序使用这些方法中的一种或多种来跟踪胶囊10在步骤502中通过激光测距获得的胃部地图中的当前位置。

一旦胶囊10位于所需的位置、旋转角度和间距，则使用前置摄像头72捕捉图像，并打开LED 74进行照明。使用LED 84照明的侧置摄像头82也可用于对与前置摄像头72所获图像成90度的不同位置进行成像。步骤508：这些捕捉到的图像通过无线方式从胶囊10传输到磁控内窥镜自动控制检测机并储存起来。控制程序可以分析这些图像，查找异常或图像捕捉错误，并重新捕捉错误图像，或将胶囊10移近异常位置，进行额外的特写图像捕捉。

重复移动胶囊10(步骤504)、跟踪位置(步骤506)和捕获新图像(步骤508)，在一系列位置对大部分胃壁进行成像。一旦捕捉到所有需要的图像，或者电池电量太弱，即步骤510，检查程序结束，控制程序向显示屏38发送信息，告知用户检查程序已完成。用户可以取下侧夹，离开固定圆盘44。几小时后，用户将排出胶囊10，并将其丢弃。

图17是胶囊自主移动程序的流程图。该移动例程可由磁控内窥镜自动控制检测机上的处理器执行，并且可以是控制程序在检查过程中调用的子例程，例如图16中的步骤504。

控制程序跟踪当前位置，并确定将胶囊10移动到的期望位置。然后控制程序可以计算出X、Y、Z预期运动矢量。X-Y运动可以转换为极坐标，以便计算旋转角度，而不是运动矢量的Y值。

当所需运动矢量包括Z分量时，控制程序会向致动器30、32发出指令，以调整Z距离，从而向上或向下移动电磁铁20、22，即步骤520。当胶囊10要向上或向下倾斜时，为致动器30和致动器32设置的Z值是不同的。

当所需的运动矢量包括旋转角度时，控制程序发送一条或多条指令，以激活电机41，使旋转环40按所需运动矢量中的旋转角度旋转，步骤522。

当所需运动矢量包括当前旋转平面中的Xr分量时，控制程序向磁体电流驱动器35发出指令，调整电磁铁20、22的电流比例，步骤524。这样就增加了Xr方向的磁吸引力，使胶囊10沿着Xr方向移动。请注意，该Xr方向是针对当前旋转平面的，而不是旋转角度不为零时默认平面中的原始X方向。

当控制程序希望翻转胶囊10使侧摄像头82朝下而不是朝上时，控制程序向磁体电流驱动器35发出命令，向底部电磁铁34输送脉冲电流，步骤526。该电流脉冲使底部电磁铁34向下拉动胶囊10内的翻转磁铁80，导致胶囊10沿着其纵轴旋转，并将朝上的摄像头翻转为朝下，反之亦然。如果胶囊10向上或向下倾斜，而不是与底部电磁铁34平齐平行，则可以跳过步骤526。

在步骤520-526中对任何所需的运动部件发出指令后，控制程序会等待一段时间，即步骤528。运动所需的时间取决于多个因素，例如胃液的粘度、所需运动的距离、旋转环40或电磁铁20、22响应于致动器30、32的物理运动所需的时间等。时间延迟可以使用估计值。

控制程序在所需运动经过足够时间后检查胶囊10的位置，即步骤532。胶囊10的位置可以使用胶囊10内的IMU来验证，IMU在其控制程序中将加速度数据无线传输给磁控内窥镜自动控制检测机。当胶囊10不在所需位置时，即步骤530，控制程序可通过调整运动矢量和重复步骤520-532进行进一步运动。当胶囊10到达所需位置时，即步骤530，胶囊移动子程序结束，控制程序返回到图16的主检查程序。

图18A-18B显示了控制程序创建的路径，这些路径位于根据激光测距数据创建的胃部地图范围内。胶囊10进入胃部后，随着胶囊在胃部的移动，激光会测量胶囊到胃壁的距离。控制程序会生成胃部地图704，这是根据激光测距数据和胶囊位置或移动的惯性数据计算得出的胃部三维地图。控制程序可激活电磁铁20、22、致动器30、32和电机41，以调整胶囊10在胃内的位置，或在捕获激光测距数据和胃部地图不完整时，在胃的预期位置内调整胶囊10的位置。

在图18A中，激光测距数据和胶囊惯性数据已用于生成胃部地图704。在下部区域712中，旋转轴702是旋转环40绕其旋转的垂直轴，该垂直轴通常穿过人的头部和腹部，具体取决于人的确切站立位置和体格。虽然旋转轴702经过胃部，但胃部的非对称形状导致旋转轴702只经过下部区域712，而不经过上部区域710，只有食道旁的一小部分除外。当控制程序创建胶囊穿过胃部的路径720时，当胶囊10靠近旋转轴702时，控制程序可以旋转胶囊10。然而，当胶囊10远离旋转轴702时，例如在上部区域710，旋转环40的旋转可能导致胶囊10撞到胃壁。

控制程序主要在下部区域712执行旋转。在上部区域710生成路径722时，控制程序主要使用X和Z方向运动。在图18A中，当胶囊靠近下部区域712中的旋转轴702时，控制程序通过旋转胶囊来生成路径720，同时也使用X和Z方向运动，但要注意只在胃部地图704的范围内运动。在图18B中，控制程序生成的路径722无需完全旋转上部区域710中的胶囊，并且仅使用部分旋转来调整摄像机角度，以及X和Z运动，同时注意仅在胃部地图704的内部进行运动。控制程序可将许多路径722组合在一起，每个路径在三维地图中追踪胃部地图702的不同垂直切片。当需要旋转时，控制程序可以将胶囊10返回到下部区域712的旋转轴702上进行旋转，然后再返回到上部区域710。可以有多种路径和运动变化。

其他实施方案

本发明人还考虑了其他几个实施例。例如，控制程序、硬件、控制器、磁铁、磁极、夹具和运输箱的许多组合和变化都是可能的。箱体310可以安装把手和滚轮，以便于运输，顶部306和侧面304可以用铰链打开或可拆卸。箱壁可以是透明的，以便围观者观看磁铁在检查过程中的旋转，从而提高公众对检查过程的兴趣。

磁控内窥镜自动控制检测机可以相对较小，便于携带。箱体310可以是一个箱体或每边约1.2至1.6米。虽然已经描述了侧面夹具，但还可以通过其他约束方法限制人的移动，例如绑带、皮套、织带、阻挡等。

用于调节不同身高的伸缩杆可以是手动的，也可以是自动的。可提供箭头或其他指示器，以便将杆的高度与人的腹部对齐，例如在人的乳头和肚脐之间。

由于控制程序选择要捕捉的图像并绘制胃部地图以确定将胶囊10移动到的位置，因此不需要熟练的医生来操作磁控内窥镜自动控制检测机。此外，由于控制程序决定对哪些区域进行成像，因此检查程序无需等待人类医生检查图像并决定进一步成像的下一步动作。使用控制程序进行检查的速度要比使用人类医生快得多。与人工控制的检查相比，检查速度更快的好处是可以使用更小的电池，减少胶囊10的体积。可自动捕获更多图像，从而提供更好的检查。

当剩余电池寿命足够和在检查接近尾声时，控制程序可以对在早期图像扫描中检测到异常的区域拍摄额外的图像。控制程序可使用人工智能(AI)或其他工具，并可将图像卸载到远程服务器进行处理。远程服务器可在感兴趣区域的胃部地图中提供坐标，以便控制程序在电池耗尽前拍摄更多图像。

控制程序不需要人工输入。控制程序绘制胃壁图，然后调整磁铁，使胶囊10穿过胃壁图确定的胃壁范围内的一系列位置，并从这些不同位置捕捉胃壁图像。控制程序可以对这些图像进行异常检查，并在发现异常时拍摄更多图像。当控制程序检测到异常时，可将异常图像标记并发送给医生或技术人员进行进一步评估，并将患者转诊至医生处进行传统的内窥镜检查。

虽然已经描述了胶囊10的两个摄像头72、82和两个激光器76、86，但其他实施例可能只有一个摄像头或激光器，也可能有两个以上。胶囊10还可以进一步简化或增强。胶囊10的外壳可以使用不透胃酸的硬塑料，并为摄像头72、82和LED 74、84以及激光器76、86安装透明窗口。胶囊10可以是药丸状，便于吞咽。

虽然已经描述了胃部的激光绘图和成像，但胶囊10最终会穿过肠道，因此在有足够电池寿命的情况下也可以对肠道进行成像。与较大的胃相比，肠道的横截面积更为有限，这可能会阻碍胶囊10的移动，而且由于肠道的自然收缩和其他过程，胶囊10可能会快速穿过肠道而不受外部磁场的影响。因此，检查程序可能更难应用于结肠镜检查，但并非不可能。对本发明的进一步研究可能允许将其扩展到肠道检查。

虽然已经描述了旋转环40的360度旋转，但这种旋转可能不需要360次单独测量。例如，只需每10度进行一次激光测距或照摄像头成像，整个360度旋转周期共进行36次测量。极地图上纬度较高的区域与周长较大的赤道区域相比，测量次数可能较少。照摄像头的视场可能会影响每次旋转的图像数量。视场角为45度的摄像头可以每旋转36度拍摄一张图像，一整圈共拍摄10张图像，而视场角为15度的摄像头可能需要每10度拍摄一张图像，一整圈共拍摄36张图像。相邻图像之间的重叠量也可以调整。还可以进行许多优化。

软件、固件和硬件的各种组合可用于实现各种功能和操作。硬件可提供致动器30、32的低级控制，软件可使用I/O写入将命令和值写入致动器30、32的寄存器以控制移动，或磁体电流驱动器35以控制电流值。硬件可解码命令并激活低级控制程序，例如按指定量或指定时间旋转或移动部件。控制方式和控制级别可以有多种变化。

电流可以是正电流或负电流、直流电或交流电，并且可以沿任一方向流动。可能存在许多二阶和三阶磁效应和电效应，这些效应可能很重要，但可通过基准进行调整。

电极不一定是圆柱形的，可以通过各种机制进行伸缩或高度调节。

诸如上、下、上面、下面、水平、垂直、内、外、顺时针、逆时针等术语是相对的，取决于视角，并不意味着将本发明局限于某一特定视角。设备可以旋转，这样垂直就是水平，水平就是垂直，因此这些术语与观看者有关。

本发明的背景部分可以包含有关本发明的问题或环境的背景信息，而不是描述其他人的现有技术。因此，在背景部分包含材料并不表示申请人承认现有技术。

本文所述的任何方法或过程均为机器实现或计算机实现，旨在由机器、计算机或其他设备执行，而非仅由人类在没有此类机器协助的情况下执行。生成的有形结果可包括报告或其他机器生成的显示在显示设备(如计算机显示器、投影设备、音频生成设备和相关媒体设备)上的结果，还可包括也是机器生成的硬拷贝打印输出。计算机对其他机器的控制是另一个有形的结果。

所描述的任何优点和好处可能并不适用于本发明的所有实施例。当“手段”一词出现在权利要求要素中时，申请人希望该权利要求要素属于《美国法典》第35卷第112条第6款的范围。通常，在“手段”一词之前会标注一个或多个单词。在“手段”一词之前的一个或多个词是一个标签，目的是方便权利要求要素的引用，而不是传达结构限制。这种“手段加功能”的权利要求不仅包括本文所述的用于执行功能的结构及其结构等效物，还包括等效结构。例如，尽管钉子和螺丝的结构不同，但它们是等效结构，因为它们都具有紧固功能。未使用“手段”一词的权利要求不属于《美国法典》第35编第112条第6款的范畴。信号通常是电子信号，但也可以是光信号，例如可以通过光纤线路传输的信号。

以上对本发明实施例的描述是为了说明和描述的目的。其目的并非详尽无遗或将本发明限制在所披露的精确形式上。根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。本发明的范围不应受本详细说明的限制，而应受所附权利要求书的限制。

Claims (20)

1.一种磁控内窥镜自动控制检测机，包括：

固定圆盘，供人站在上面进行内窥镜检查；

包围所述固定圆盘的旋转环；

用于使所述旋转环绕所述固定圆盘旋转的电机；

连接到所述旋转环上的第一杆；该第一杆支撑第一电磁铁组件，该第一电磁铁组件具有第一电磁铁，该第一电磁铁可通过第一致动器沿Z方向移动，该Z方向与所述旋转环的平面正交；

连接到所述旋转环上的第二杆，该第二杆支撑第二电磁铁组件，该第二电磁铁组件具有第二电磁铁，该第二电磁铁可通过第二致动器沿所述Z方向移动；

无线接收器；

可被人吞下并进入胃部的胶囊，该胶囊包括电池、捕捉胃部图像的摄像头、将所述图像传输到所述无线接收器的无线发射器、以及磁铁；

执行控制程序的处理器，该控制程序使得所述胶囊：

(1)在所述Z方向上垂直移动，这是通过命令所述第一致动器向上或向下移动所述第一电磁铁，同时发送第一电流给所述第一电磁铁通电，以及命令所述第二致动器向上或向下移动所述第二电磁铁，同时发送第二电流给所述第二电磁铁通电

(2)通过发送所述第一电流给所述第一电磁铁通电和发送所述第二电流给所述第二电磁铁通电来水平移动；其中所述第一电流和所述第二电流的大小或持续时间不同，导致在进行水平移动时，所述第一电磁铁对所述胶囊施加的力大于所述第二电磁铁对所述胶囊施加的力；以及

(3)绕垂直轴旋转，该垂直轴穿过所述固定圆盘的中心，并穿过所述人的头部和部分腹部；所述控制程序向所述电机发送指令，使所述旋转环旋转一个径向角度，同时向所述第一电磁铁发送所述第一电流，向所述第二电磁铁发送所述第二电流；

其中，所述控制程序向所述电机、所述第一和第二致动器、以及所述第一和第二电磁铁发送一连串命令，以执行所述胶囊的一连串运动，从而跟踪穿过所述胃部的路径，其中，当所述胶囊沿着穿过所述胃部的路径运动时，所述控制程序接收来自所述胶囊的图像；

当所述胶囊通过控制所述马达、所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述第一致动器和所述第二致动器而沿所述路径移动时，所述控制程序自动捕捉所述胃部的图像。

2.根据权利要求1所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述控制程序进一步用于通过命令所述第一致动器将所述第一电磁铁移动到与所述固定圆盘相距Z距离的位置，该位置不同于与所述第二电磁铁的所述固定圆盘的相距Z距离的位置，从而将所述胶囊向上仰起离开水平面。

3.根据权利要求1所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述控制程序进一步控制所述电机、所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述第一致动器和所述第二致动器，使所述胶囊沿着穿过所述胃部的所述路径移动，而无需人工输入选择所述路径或由所述胶囊捕获的所述图像；

其中检查是自动的，不需要医生来控制所述磁控内窥镜自动控制检测机。

4.根据权利要求3所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述胶囊进一步包括：

翻转磁铁，其具有与所述主磁铁的磁轴正交的磁轴；

还包括：

所述固定圆盘之下的底部电磁铁；

其中，所述控制程序向所述底部电磁铁发送电流，产生作用于所述翻转磁铁的底部磁场，使所述胶囊翻转方向。

5.根据权利要求3所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述胶囊进一步包括激光器，该激光器产生的激光束从所述胃壁反射；所述激光器根据其接收到的反射激光束确定所述胶囊到胃壁的距离；

其中，所述控制程序向所述电机、所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述第一致动器和所述第二致动器发送指令，以在多个方向上移动所述胶囊，使所述激光器能够测量所述胃壁上多个点的距离；

其中，所述胶囊使用所述无线发射器将所述激光器测量的所述距离发送到所述控制程序；

其中，所述控制程序使用所述激光器测量的所述距离来构建所述胃壁的地图；

其中，所述控制程序利用所述激光器确定的所述距离生成的所述胃壁的所述地图来计算穿过所述胃部的所述路径，其中，所述控制程序沿着所述路径生成的点都沿着所述胃壁；

其中，所述胃壁由所述激光器测绘，所述控制程序使用所述地图生成所述胃部内的所述路径，以便所述胶囊中的所述摄像头进行图像捕捉。

6.根据权利要求5所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述激光器包括垂直腔表面发射激光器。

7.根据权利要求5所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述控制程序激活所述电机以旋转所述旋转环，使所述胶囊绕所述垂直轴的弧线旋转，其中该弧线被所述控制程序限制在所述激光测绘的所述胃壁所确定的所述胃部内；

其中，所述控制程序抑制所述胃部的上部区域的完全旋转；

其中，对于所述胃部的所述上部区域而言，所述垂直轴不与所述胃部相交。

8.根据权利要求5所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述胶囊进一步包括：

端部摄像头，放置在所述胶囊的端部，用于沿所述胶囊的纵轴成像；

安装在印刷电路板上的侧摄像头，用于沿垂直于所述胶囊的所述纵轴的方向成像；

多个发光二极管，用于产生从所述胃壁反射的光线，供所述端部摄像头或所述侧摄像头捕捉。

9.根据权利要求5所述的磁控内窥镜自动控制检测机，还包括：

围绕所述磁控内窥镜自动控制检测机的外壳，该外壳具有开口，使所述人可以踏入所述外壳并站在所述固定圆盘上；

其中，所述外壳将所述磁控内窥镜自动控制检测机完全包围以便运输；从而使得所述磁控内窥镜自动控制检测机可运输。

10.根据权利要求9所述的磁控内窥镜自动控制检测机，还包括：

扶手，其位于所述固定圆盘上方的距离要大于所述第一电磁铁组件和所述第二电磁铁组件的最大高度，用于放置所述人的手臂，以防止所述第一电磁铁组件和所述第二电磁铁组件的旋转造成伤害。

11.根据权利要求10所述的磁控内窥镜自动控制检测机，还包括：

显示屏，位于比所述扶手高的位置，用于在检查期间向所述人显示信息，所述显示屏接收来自所述控制程序的信息，以便向所述人显示。

12.根据权利要求10所述的磁控内窥镜自动控制检测机，还包括：

第一高度调节器，用于在检查前调节所述第一杆的高度；

第二高度调节器，用于在检查前调节所述第二杆的高度。

13.根据权利要求10所述的磁控内窥镜自动控制检测机，其中所述胶囊进一步包括用于惯性跟踪所述胶囊的运动的加速度计，其中惯性运动通过所述无线发射器传输到所述控制程序。

14.一种无需医生介入的内窥镜检查机，包括：

静止平台，供人站在上面进行测试；

围绕站在所述静止平台上的人旋转的旋转环，其中该旋转环的旋转轴穿过所述人的头部和腹部；

第一电磁铁，安装在可调节该第一电磁铁高度的第一致动器上，所述第一致动器通过第一支撑件安装在所述旋转环上；

第二电磁铁，安装在可调节该第二电磁铁高度的第二致动器上，所述第二致动器通过第二支撑件安装在所述旋转环上；

在测试过程中存在于所述人的胃部的胶囊，该胶囊包括电池、无线收发器、沿所述胶囊的纵轴的主磁铁、摄像头、以及用于该摄像头的光源；

无线收发器，用于接收所述胶囊中的摄像头拍摄的所述胃部的图像；

处理器；

第一磁体电流驱动器，用于为所述第一电磁铁产生第一电流，使所述第一电磁铁产生磁场，从而在所述胶囊内的主磁铁上产生运动力；

第二磁体电流驱动器，用于为所述第二电磁铁产生第二电流，使所述第二电磁铁产生磁场，从而在所述胶囊内的主磁铁上产生运动力；

在所述处理器上执行的控制程序，该控制程序通过命令所述第一磁体电流驱动器调节所述第一电流和命令所述第二磁体电流驱动器调节所述第二电流，使所述胶囊沿所述第一电磁铁和所述第二电磁铁之间的运动线移动；

旋转电机，其响应在所述处理器上执行的控制程序发出的旋转指令，使所述旋转环旋转，其中所述运动线旋转，使所述胶囊在所述胃部内旋转；

其中，所述控制程序通过命令所述第一致动器调整所述第一电磁铁的高度，以及命令所述第二致动器调整所述第二电磁铁的高度，使所述胶囊垂直移动；以及

由所述控制程序发出的一连串移动指令，使所述胶囊沿着所述胃部内的路径移动，其中所述控制程序命令所述胶囊激活所述摄像头，以捕捉所述路径上各点的图像；

其中，通过执行所述控制程序而自动检查所述人以捕捉胃部图像，其中，所述胶囊沿所述路径移动和沿所述路径自动捕获图像时不需要医生输入。

15.根据权利要求14所述的无需医生介入的内窥镜检查机，还包括：

位于所述人的下方的底部电磁铁；

其中所述胶囊进一步包括：

翻转磁铁，其磁轴与所述主磁铁的磁轴正交；

其中，所述控制程序向所述底部电磁铁发送电流，从而产生作用于所述翻转磁铁的底部磁场，使所述胶囊翻转方向，将所述摄像头的视场改变到所述胃部内的不同位置。

16.根据权利要求14所述的无需医生介入的内窥镜检查机，其中所述控制程序通过命令所述第一致动器将所述第一电磁铁的高度调整到与所述第二致动器设定的所述第二电磁铁的高度不同的高度来使得所述胶囊产生俯仰；

其中，所述胶囊的俯仰改变了所述胃部内的所述摄像头的视野。

17.根据权利要求14所述的无需医生介入的内窥镜检查机，其中所述第一电磁铁和所述第二电磁铁在所述旋转环上相距约180度；

其中所述第一支撑件和所述第二支撑件安装在所述旋转环的相对两侧。

18.根据权利要求14所述的无需医生介入的内窥镜检查机，其中所述胶囊进一步包括：

惯性监测单元，该单元具有至少一个加速度计，用于检测所述胶囊的移动，所述惯性监测单元通过所述无线收发器向所述控制程序发送移动信息；

激光器，用于从所述胃部的内侧壁反射激光束，所述激光器包括测距仪，用于确定所述胶囊与所述胃壁之间的距离；

其中，所述胶囊使用所述无线收发器将从所述激光的所述测距仪获得的距离传送给所述控制程序；

所述控制程序根据所述胶囊传输的所述距离和所述移动信息生成胃部地图；

其中，所述控制程序生成的所述路径只包含所述胃部地图所示的所述胃部内部的点。

19.一种站立式内窥镜检查机，包括：

静止部分，供人站在上面进行内窥镜检查；

旋转环，围绕垂直轴旋转，该旋转轴穿过站在所述静止部分上的人的头部和胃部的一部分；

用于使所述旋转环绕所述垂直轴旋转的电机；

连接到所述旋转环上的第一支撑件，该第一支撑件支撑第一电磁铁组件，该第一电磁铁组件具有第一电磁铁，该第一电磁铁可通过第一致动器沿Z方向移动，该Z方向与所述旋转环的平面正交；

连接到所述旋转环上的第二支撑件，该第二支撑件支撑第二电磁铁组件，该第二电磁铁组件具有第二电磁铁，该第二电磁铁可通过第二致动器沿所述Z方向移动；

无线收发器；

可被人吞下并进入胃部的胶囊，该胶囊包括电池、捕捉胃部图像的摄像头、将图像传输到所述无线收发器的无线发射器、和主磁铁；

执行控制程序的处理器，该控制程序使所述胶囊：

(1)在所述Z方向上垂直移动，这是通过命令所述第一致动器向上或向下移动所述第一电磁铁，同时发送第一电流给所述第一电磁铁通电，以及命令所述第二致动器向上或向下移动所述第二电磁铁，同时发送第二电流给所述第二电磁铁通电；

(2)通过发送所述第一电流给所述第一电磁铁通电和发送所述第二电流给所述第二电磁铁通电来水平移动，其中所述第一电流和所述第二电流的大小或持续时间不同，导致在进行水平移动时，所述第一电磁铁对所述胶囊施加的力大于所述第二电磁铁施加的力；以及

(3)绕所述垂直轴旋转，所述控制程序向所述电机发送指令，使所述旋转环旋转径向角度；

其中，所述控制程序向所述电机、所述第一和第二致动器、和所述第一和第二电磁铁发送一连串命令，以执行所述胶囊的一连串运动，从而跟踪穿过所述胃部的路径，其中，当所述胶囊沿着穿过所述胃部的所述路径运动时，所述控制程序接收来自所述胶囊的图像、

其中，当所述胶囊通过控制所述马达、所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述第一致动器和所述第二致动器沿所述路径移动时，所述胶囊自动捕捉所述胃部的图像。

20.根据权利要求19所述的站立式内窥镜检查机，其中所述胶囊进一步包括：惯性监测单元，具有至少一个加速度计，用于检测所述胶囊的移动；所述惯性监测单元通过所述无线收发器向所述控制程序发送移动信息；

激光器，用于从所述胃部的内侧壁反射激光束，该激光器包括测距仪，用于确定所述胶囊与所述胃壁之间的距离；

其中，所述胶囊使用所述无线收发器将从所述激光器的所述测距仪获得的距离传送给所述控制程序；

所述控制程序根据所述胶囊传输的所述距离和所述移动信息生成胃部地图；

其中，所述控制程序生成的所述路径只包含所述胃部地图所示的胃部的内部的点；

其中，当所述胶囊位于与所述垂直轴相交的胃部的下部时，所述控制程序命令所述电机旋转所述旋转环，而对于与所述垂直轴不相交的所述胃部的上部区域，所述控制程序则抑制完全旋转。