CN1309343C - 用于接收人体通信系统中的数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于接收人体通信系统中的数据的方法和设备。包括多个接收电极的接收设备在接收数据时选择最佳的一对接收电极，从而，该接收设备能够改善接收信息的质量，并获得人体中的传感器的位置信息。

Description

用于接收人体通信系统中的数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于接收人体通信系统中的数据的方法和设备，其通过利用多个接收电极，能够改善接收信息的质量，并掌握人体中的传感器的位置信息。

背景技术

用于收集人体中的医疗信息的各种传感器已经被发展和使用，在这里，不仅用于收集人体中的信息的技术是非常重要的，而且用于将收集的信息发射到人体外部的技术也是非常重要的。

在一般的数据发射方法中，具有一种应用于为了观察胃或肠而开发的内窥镜中的通信电缆法。在通信电缆法中，将由导线或光纤制成的电缆通过病人的咽喉插入人体中。通信电缆法具有高可靠性和高数据质量，然而，病人在内窥镜操作期间必须忍受强烈的疼痛。

为了解决上述问题，给出了成像LTD。在以色列已经开发了称为M2A的胶囊式内窥镜。当病人吞下如同药片的胶囊式内窥镜时，由内窥镜的照相机拍摄的人体内的图像数据被发射到位于人体外的接收单元，然后被显示在监视器上。

然而，由于M2A使用无线电波法作为信号发射方法，由于人体外部的各种电波的干扰，从而增加了能耗，减少了操作时间，并降低了接收灵敏度。另外，由于M2A需要无线电波发射器，例如用于将图像信号转换成高频的转换器电路和用于信号发射的天线，这增加了体积并提高了生产成本，另外，高频对人体有害。因此，本申请人已经开发了一种人体通信系统，该系统通过将人体作为导体，可以以低频电流将关于人体内部的数据发射到人体外部。

在人体通信系统中，发射电极之间的电势差产生电流，所述发射电极在被放入人体的胶囊式内窥镜的表面上形成。电流在流过人体时导致了安装在人体表面的两个接收电极之间的电压，从而，接收设备能够接收关于人体内部的数据。

图1示出了包括胶囊式内窥镜和两个接收电极的人体通信系统。如图1所示，胶囊式内窥镜10位于人体1的内部，接收设备20位于人体的外部。在胶囊式内窥镜10的两端的表面上形成发射电极11，将接收设备20与接触人体表面的两个接收电极30连接。在对由胶囊式内窥镜10采集的医疗信息进行信号处理后，当在两个发射电极11之间产生电势差时，由于两个发射电极11通过体液彼此连接并形成闭环，因此电流流过人体2。在人体表面上流过的电流导致了安装在人体表面的两个接收电极30之间的电压。所产生的电压与所述电流和两个接收电极30之间的距离成比例。位于体外的接收设备20利用产生的电压检测从人体中的胶囊式内窥镜10发射的信号。

然而，当仅使用两个接收电极时，如果电流的方向垂直于接收电极的排列方向，则在接收电极中不会产生电压或仅产生少量电压。因此，人体外的接收设备不能准确接收从人体内胶囊式内窥镜发射的信号。

更详细地说，如图1所示，当胶囊式内窥镜10位于一个(A)方向时，两个接收电极30的排列方向与发射电极11的方向相同。在这种情况下，在两个接收电极30之间流过最大电流，从而接收设备20获得优良的接收灵敏度。然而，当胶囊式内窥镜10位于一个(B)方向时，两个接收电极30的排列方向垂直于发射电极11的方向。在这种情况下，在两个接收电极30之间没有电流流过，从而接收设备20不能接收从胶囊式内窥镜10发射的信号。简单地说，由于接收电极30固定，而发射电极11的排列方向随时间变化，因此接收灵敏度随时间变化，可能会丢失发射信号，从而降低信息接收的质量。

另外，当仅使用两个接收电极时，不能检测出胶囊式内窥镜在人体中的位置，从而不能有效使用胶囊式内窥镜。例如，当胶囊式内窥镜捕捉到消化器官中的反常症状时，如果知道胶囊式内窥镜的当前位置，就能够进行准确的手术和治疗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种用于接收人体通信系统中的数据的方法和设备，该方法和设备能够以最佳灵敏度接收数据，并获取人体内的胶囊式内窥镜的位置信息以将该位置信息用作医疗信息。

为了实现上述目的，根据本发明的用于接收人体通信系统中的数据的方法包括如下步骤：在多个接收电极中顺序选择一对接收电极；处理选择的一对接收电极的电压值，并将其存储在存储器中；对存储在存储器中的值进行预定运算，以选择一对最佳接收电极；以及对存储在存储器中的值中的对应于最佳的一对接收电极的值进行图像处理。

另外，根据本发明的用于接收人体通信系统中的数据的设备包括：多个接收电极，其被安装在人体表面；开关装置，用于在多个接收电极中顺序选择一对接收电极；处理装置，用于处理由开关装置选择的一对接收电极的电压值；存储器，用于存储被处理的值；比较-运算装置，用于计算存储在存储器中的值的最大值；图像处理装置，用于对最大值进行图像处理；以及控制装置，用于控制开关装置和比较运算装置以将最大值提供给图像处理装置。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理，所述附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并被结合到说明书中以构成本说明书的一部分。

在附图中：

图1示出了在常规人体通信系统的数据接收中存在的问题；

图2示例示出了根据本发明安装在人体表面上的多个接收电极；以及

图3是示出根据本发明的接收设备的方框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的优选实施例。

图2是示出安装在人体表面上的多个接收电极的平面图。如图2所示，将8个接收电极分别安装在人体表面，例如，胸部、肚脐、后背的上部、后背的下部、腋窝和肋部。当由胶囊式内窥镜10的发射电极11之间的电势差产生的电流通过身体到达多个接收电极时，在两个接收电极之间产生了与两个接收电极之间的电流和距离成比例的电压。

参考图2，将电极1和2看作一对接收电极，在接收电极1和2之间检测最大电压。那是因为发射电极11的排列方向与接收电极1和2的方向一致，并且胶囊式内窥镜10和接收电极之间的距离最短。另一方面将接收电极3和4或接收电极7和8看作一对接收电极，在所述接收电极之间没有检测出电压。那是因为胶囊式内窥镜10的发射电极11的排列方向垂直于该接收电极的排列方向。另外，将接收电极5和6看作一对接收电极，接收电极5和6之间的电压小于接收电极1和2之间的电压。那是因为胶囊式内窥镜10的发射电极11的排列与该接收电极的排列方向一致，但是胶囊式内窥镜10和接收电极5和6之间的距离比胶囊式内窥镜10和接收电极1和2之间的距离远。

如上所述，通过测量和比较每对接收电极之间的电压，根据接收电极1和2之间的电压是最大的情况，选择接收电极1和2以获得更好的接收灵敏度。另外，从接收电极1和2的电压大于接收电极5和6的电压，而获知胶囊式内窥镜更靠近接收电极1和2。

通过以预定的时间间隔对每对接收电极检测的电压进行比较和运算，可以获得胶囊式内窥镜10在人体内的准确位置。另外，接着通过处理胶囊式内窥镜10的获取位置，可以知道胶囊式内窥镜在人体内的移动路径、速度和方向等。

在本发明的实施例中，描述了平面排列的多个接收电极，然而本发明不限于此。通过在人体的上/下、前/后和左/右分布多个接收电极，能够获得胶囊式内窥镜10的三维位置和方向。

图3是示出根据本发明的具有多个接收电极的接收设备的方框图。如图3所示，分别将N个接收电极连接到接收设备30的第一开关电路21和第二开关电路22。将第一开关电路21的输出线连接到差动放大器23的正(+)端，并将第二开关电路22的输出线连接到差动放大器23的负(-)端。在控制电路28的控制下，开关电路22、23分别在来自N个接收电极的输入中只选择一个。

现在详细描述接收设备30的操作。首先，当第一开关电路21选择接收电极1，并且第二开关电路22选择接收电极2时，将接收电极1和2之间的信号电压传送到差动放大器23以放大。放大的信号通过带通滤波器24，在该带通滤波器中将噪声除去。将通过带通滤波器24的信号在A/D转换器25中转换成数字信号并存储在存储器27中。接着，当第一开关电路21保持选择接收电极1时，第二开关电路22选择接收电极3。然后将接收电极1和3之间的信号电压通过上述过程存储在存储器27的不同地址中。接下来，当第一开关电路21保持选择接收电极1时，第二开关电路22选择接收电极4，5，...和N，然后将接收电极1和其它接收电极之间的信号电压顺序存储在存储器27中。

同样，当第一开关电路21保持选择接收电极2时，第二开关电路22顺序选择其它的接收电极1，3，...和N，然后将接收电极2和其它接收电极之间的信号电压顺序存储在存储器27中。如上所述，如果第一开关电路21顺序选择接收电极3，4，...和N，并且第二开关电路22顺序选择其它接收电极，最后将(N-1)²个信号电压存储在存储器27中。当然，为了存储平均值，可以将接收电极之间的信号电压采样几次(大于2次)。或者，可以存储某个时间的电压波形的平均值。另外，为了减少存储器容量和处理时间，不再选择已经选择过的接收电极对，并且可以仅选择_nC₂对接收电极。

比较-运算电路29比较存储在存储器27中的信号电压值并获得最大值。从比较-运算电路29的结果能够知道，胶囊式内窥镜10的方向与具有最大值的一对接收电极的排列方向相同。另外，通过比较和运算存储在存储器27中的信号电压值，比较-运算电路29可以获取胶囊式内窥镜10的三维位置，并将其同样存储在存储器27中。

控制电路28将具有最大电压的一对接收电极选为通信电极，因此可以以最佳接收灵敏度接收从体内的胶囊式内窥镜10发射的信号。更详细地说，在图像处理电路26中处理具有最大接收电压的一对接收电极。

将上述结合一对接收电极的过程、信号电压处理过程、比较-运算过程和选择最佳的一对接收电极的过程等以非常快的速度(10兆秒内)执行并以规则的时间间隔(每5秒钟)重复进行。因此，可以总是通过最佳的一对接收电极接收胶囊式内窥镜10发射的信息。另外，通过将计算的位置信息顺序存储在存储器27中，可以检测人体内的胶囊式内窥镜10的移动路径、速度和方向。

工业应用

在本发明中，可以以最佳的接收灵敏度将利用人体作为通信导体的胶囊式内窥镜发射的信息接收到具有多个接收电极的接收设备。因此，能够改善接收的信息的质量，掌握胶囊式内窥镜在人体内的移动路径、速度和方向，并将它们用作医疗信息。

Claims (12)

1.一种用于接收人体通信系统中的数据的方法，包括如下步骤：

在多个接收电极中顺序选择一对接收电极；

处理选择的所述一对接收电极的电压值，并将其存储在存储器中；

对存储在所述存储器中的所述值进行预定运算，以选择最佳的一对所述接收电极；以及

对存储在所述存储器中的所述值中的对应于所述最佳的一对接收电极的值进行图像处理。

2.根据权利要求1的方法，其中所述处理所述电压的步骤包括下述子步骤：

放大所述电压值；

除去所述放大信号中的噪声；以及

将所述除去噪声的模拟信号转换成数字信号。

3.根据权利要求1的方法，其中存储在所述存储器中的所述值是被采样多于两次的所述电压值的平均值或某个时间的电压波形的平均值。

4.根据权利要求1的方法，其中将存储在所述存储器中的所述值中的对应于最大值的一对所述接收电极选为所述最佳的一对接收电极。

5.根据权利要求1的方法，还包括如下步骤：

从所述最佳的一对接收电极的位置计算传感器的位置信息，并将其顺序存储在所述存储器中。

6.根据权利要求5的方法，其中可以从所述位置信息获取所述传感器的移动路径、速度和方向。

7.一种用于接收人体通信系统中的数据的设备，包括：

多个接收电极，其被安装在人体的表面；

开关装置，用于在多个所述接收电极中顺序选择一对所述接收电极；

处理装置，用于处理由所述开关装置选择的所述一对接收电极的电压值；

存储器，用于存储所述被处理的值；

比较-运算装置，用于计算存储在所述存储器中的所述值的最大值；

图像处理装置，用于对所述最大值进行图像处理；以及

控制装置，用于控制所述开关装置和所述比较-运算装置，以将所述最大值提供给所述图像处理装置。

8.根据权利要求7的设备，其中所述开关装置包括第一开关电路和第二开关电路，其中所述多个接收电极分别连接到所述开关电路。

9.根据权利要求7的设备，其中所述处理装置包括：

差动放大器，用于放大从所述开关装置输出的电压；

带通滤波器，用于除去在所述放大信号中的噪声；以及

A/D转换器，用于将所述除去噪声的模拟信号转换成数字信号。

10.根据权利要求7的设备，其中存储在所述存储器中的所述值是被采样多于两次的所述电压值的平均值或某个时间的电压波形的平均值。

11.根据权利要求7的设备，其中所述比较-运算装置从对应于所述最大值的一对所述接收电极的位置计算传感器的位置信息，并将其顺序存储在所述存储器中。

12.根据权利要求11的设备，其中所述传感器的移动路径、速度和方向可以从所述位置信息获取。

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