CN210990146U - 一种含磁胶囊固定式探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含磁胶囊固定式探测器，该探测器在探测过程中固定不移，其包括至少一个磁传感器、A/D转换器、处理器和电源；电源分别为磁传感器、A/D转换器和处理器供电；磁传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连，处理采集A/D转换器输出的信号从而获取磁传感器的检测数据。当有任意一个轴向的数据变换时，则判断胶囊还滞留在患者体内，否则已经排出。本实用新型的含磁胶囊固定式探测器结构简单，检测方式方便、快捷、可靠性高。

Description

一种含磁胶囊固定式探测器

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种含磁胶囊固定式探测器。

背景技术

胶囊内镜自上市以来，以其检查方便、无创伤、无导线、非侵入式无痛苦、无交叉感染等优点，为广大消化道患者所接受。而且胶囊内镜操作简便，不必依赖专业内镜医生，无太大操作风险。

然而，在胶囊内镜的临床检查中，医生发现有部分由于肿瘤或者各种疾病所致肠道狭窄患者，可能会发生胶囊滞留体内的风险。因为正常的胶囊内镜不可降解，如滞留体内必须取出，否则将导致严重后果。且不同于胃与结肠，小肠解剖位置特殊，胶囊发生滞留后，其取出较困难，有时甚至需进行剖腹手术，这给患者带来极大的痛苦，甚至产生医疗纠纷。

目前临床医生多首先根据病史初步筛选胶囊内镜检查患者，然后进一步进行造影检查明确是否存在肠道狭窄。但是这种方法准确率并不高，有些患者漏诊，有些患者造影结果显示有肠道狭窄，但仍可完成胶囊内镜检查。

目前市场上的探路胶囊及其探测方法主要有如下几种方式：

1)胶囊内置RFID标签、外部用无线扫描仪进行探测。首先，体外的无线扫描仪(RFID读写器)发射大功率无线信号激活体内的RFID标签；然后RFID标签发射信号；最后体外的无线扫描仪接收信息，确认探路胶囊是否还滞留体内。这种检查方式的RFID读写器比较复杂，无线发射功率要大，才能激活内体的RFID标签；接收灵敏度要高，体内的RFID标签发射的信号弱，并经人体衰减，所以体外的RFID读写器必需具有较高的灵敏度才能接收到信号。不管是探路胶囊还是体外的RFID读写器，设计和工艺都比较复杂，导致生产效率和成品率低，容易出现漏检。

2)使用染色剂，例如CN103494594B中公开的“一种消化道探路胶囊”，当探路胶囊在体内滞留一定时间后，胶囊外部可降解材料溶解，内部的有色造影剂被释放出来并被肠道吸收使排出的尿液变色。这种探路胶囊需要一种不溶于大肠而可溶于小肠的包膜，可操作性不强，且不能精确定位狭窄的部位。更为严重的是，常用的有色造影剂亚甲蓝可能会引起患者产生头晕、恶心、呕吐甚至头痛、血压降低、心率增快心率失常等问题。

3)CN102920418B中公开了“一种消化道自稳探路胶囊”，使用该探路胶囊需要多次X线透视检查，13小时后进行第一次检测，如胶囊完整排出体外，则患者消化道通畅，可继而行胶囊内镜检查。如不见胶囊排出体外，则行X线透视检查，大致定位胶囊位置:12小时后进行第二次检测，如胶囊完整排出体外，则患者消化道通畅，可继而行胶囊内镜检查，否则，再次行X线透视检查，定位胶囊，如位置与上次相同，则胶囊嵌顿，不宜行胶囊内镜检查，如位置不同，则有可能是消化道转运时间延长，可隔12小时再行观察。利用该探路胶囊需要多次X射线检查，不利于检查者的健康。

本专利申请的申请人设计了一种含磁探路胶囊，并于本专利申请的申请日向国知局递交，因此需要设计一种探测系统，以判断该探路胶囊是否处于体内还是已经排出了体内。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种含磁胶囊固定式探测器，实现对含磁探路胶囊的检测。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种含磁胶囊固定式探测器，所述探测器在探测过程中固定不移，其包括至少一个磁传感器、A/D转换器、处理器和电源；所述电源分别为磁传感器、A/D转换器和处理器供电；述磁传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述处理器采集A/D转换器输出的信号从而获取磁传感器的检测数据。

当有任意一个轴向的数据变换时，则判断胶囊还滞留在患者体内，否则已经排出。本实用新型通过磁场方式对含磁胶囊实现检测，检测速度快，相比于X射线检查等辐射检查方式，无辐射更安全。

本实用新型的含磁胶囊固定式探测器结构简单，检测方式方便、快捷、可靠性高。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括加速度传感器，所述加速度传感器的输出端与处理器相连，所述处理器接收加速度传感器检测的数据并对磁传感器的磁轴进行校正。

通过加速度传感器对采集到的含磁探路胶囊发出的微弱磁信号进行软磁和硬磁校正，从而提高了检测结果的灵敏度和可靠性。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述磁传感器为一个或者由多个传感器组成的阵列；

所述加速度传感器为一个或者由多个传感器组成的阵列；

所述加速度传感器与磁传感器一一对应设置且同步位移。

从而提高探测器的灵敏度和可靠性，使检测的灵敏度提高一个数量级左右，从而提高了探测距离。

在本实用新型的再另一种优选实施方式中，所述磁传感器与A/D转换器分离设置或一体设置。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述磁传感器为磁电感应式传感器，霍尔磁传感器，磁阻传感器或巨磁电阻式传感器。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述磁传感器为单轴磁传感器、双轴磁传感器或者三轴磁传感器。

结构多样，提高了适用性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一种优选实施方式中含磁胶囊固定式探测器的结构示意图；

图2是图1所示结构的电路连接图；

图3是图1所示结构的磁场方位角确定方式示意图；

图4是含磁胶囊探测器的检测原理示意图；

图5是本实用新型另一种优选实施方式中含磁胶囊固定式探测器的结构示意图；

图6是图5所示结构的电路连接图；

图7是图5所示结构的检测原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种含磁胶囊固定式探测器，可用于含磁探路胶囊或者正常含磁检查胶囊的探测，简易快速准确地确定胶囊是否在体内。

该探测器在探测过程中固定不移，如图1和图2所示，其包括至少一个磁传感器、A/D转换器、处理器和电源。其中，电源分别为磁传感器、A/D转换器和处理器供电；磁传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连，处理器采集A/D转换器输出的信号从而获取磁传感器的检测数据，当有任意一个轴向的数据变换时，则判断胶囊还滞留在患者体内，否则已经排出。

在本实施方式中，A/D转换器可集成于磁传感器内部，也可以与磁传感器分体设置。

在本实施方式中，处理器获取传感器的检测数据，并判断检测数据是否发生变化的结构和方法均可采用现有技术，例如公开号为CN204680160U名称为“一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置”中公开的检测方法，具体为PNI磁传感阵列各套磁传感器测得的磁场大小就会发生变化，磁传感阵列把这个变化实时的送给单片机。

在本实施方式中，磁传感器为磁电感应式传感器，霍尔磁传感器，磁阻传感器或巨磁电阻式传感器。磁传感器为单轴磁传感器、双轴磁传感器或者三轴磁传感器。

具体检测的基本原理为：将探测器固定在某个地点，探测器一旦固定下来则其相对地磁的方位角α也是固定的，地磁场在传感器HX、HY、HZ三个轴向(也可为单轴或双轴)上的分量也是固定不变的，当探测器水平放置时，传感器坐标系的X、Y轴在水平面内。Y轴方向垂直纸面向外，X轴垂直于Y轴向右，Z轴沿重力方向向下，从磁北方向沿顺时针到X轴的夹角即为方位角α，如图3所示。当体内有探路胶囊的患者靠近探测器时，则胶囊内的磁铁产生的磁场将会和地磁场进行叠加后作用于磁传感器上。从而导致磁传感器各轴向检测数据的变化，通过与患者靠近前的数据相比较就可判断出胶囊是否还滞留在患者体内。如图4所示，磁传感器所处的地方地磁场在磁传感器X、Y、Z轴上的分量分别为：HXg、HYg、HZg(图中未示出)。当服用探路胶囊的患者靠近探测器后，探测器中的磁传感器X、Y、Z轴上的检测数据假设分别为：HX、HY、HZ，则前后两次的差值分别为：

△HX＝HX-HXg；

△HY＝HY-HYg；

△HZ＝HZ-HZg；

当数据发生变化，则当△HX≠0或△HY≠0或△HZ≠0(具体检测数据是否发生变化可以人工判断也可以通过减法器或者比较器进行判断，具体可采用现有的判断方案)，即可判断为探路胶囊(磁铁)还滞留在患者体内，否则磁铁已排出体外。该方案用的器件少，适合对成本要求高，但对灵敏度要求不是太高、使用场合较固定的情况。

在本实用新型另外的优选实施方式中，如图5和图6所示，在图1所示结构的基础上，还包括加速度传感器(例如采用三轴重力加速度传感器)，该加速度传感器的输出端与处理器相连，处理器接收加速度传感器检测的数据并对磁传感器的磁轴进行校正。具体校正方法采用现有技术，例如《兵工学报》第29卷第2期中“基于磁阻和MEMS加速度传感器的垫子罗盘设计及应用”中公开的校正方法。

采用加速度传感器进行校正是因为探测器并不总是处于水平位置，需要根据加速度传感器测出俯仰角φ和滚动角θ，通过坐标变换，将磁传感器测得的磁场强度分量分解到水平方向，再计算方位角α。

俯仰角φ为探测器纵轴Y与水平面之间的夹角，滚动角θ为探测器Z轴与过X轴的铅垂面之间的夹角。

如图7所示，在对患者进行探测前，探测器上的磁传感器检测到的地磁场，不管是X轴，Y轴还是Z轴，磁场分量基本上是不变的(变化主要取决于探测器本身的测量误差)，分别为Hx、Hy、Hz。

同时，探测器上的重力加速度g在三轴方向上的分量分别为Ax、Ay、Az。则根据坐标关系可求得俯仰角φ和滚动角θ分别为：

φ＝arcsin[Ay/g]

θ＝arcsin[Ax/g]

则由坐标关系换算可得磁水平方向HX、HY分量分别为：

HX＝Hxcosθ–Hzsinθ

HY＝Hxsinφ*sinθ+Hzsinφ*cosθ

再利用三角函数关系可以得到方位角α；

当HX<0时，α＝-[arctan(HY/HX)]*180/π；

当HX>0，HY>0时，α＝360-[arctan(HY/HX)]*180/π；

当HX>0，HY<0时，α＝180-[arctan(HY/HX)]*180/π；

当HX＝0，HY<0时，α＝90°；

当HX＝0，HY>0时，α＝270°；

当探测器固定时，其方位角α、俯仰角φ、滚动角θ是不会变的，当体内有探路胶囊的患者靠近探测器时，磁传感器上的检测数据Hx、Hy、Hz会发生改变，从而导致探测器的方位角α会改变，从而可以判断出患者体内带有磁铁，否则方位角不会改变。

在本实施方式中，磁传感器既可以为一个，也可以采用多个传感器组成的阵列；加速度传感器既可以为一个，也可以由多个传感器组成的阵列。加速度传感器与磁传感器一一对应设置且同步位移，保证校正信息准确。磁传感器与A/D转换器分离设置或一体设置。

在本实施方式中，磁传感器的型号可采用但不限于LSM303DLHC，A/D转换器的型号可采用但不限于ADC0809、处理器的型号可以为但不限于STM32，加速度传感器的型号可以采用但不限于LIS3DSH，具体管脚含义和连接方式可采用本领域中通用的管脚含义和连接方式，在此不做赘述。

在本实用新型另外的优选实施方式中，该探测器还包括警示系统(具体可采用现有的声光报警结构)，警示系统的启动端与处理器的警示信号输出端相连，当磁传感器检测的磁场数据发生变化时，处理器向警示系统发出警示启动信号。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，所述探测器在探测过程中固定不移，其包括至少一个磁传感器、A/D转换器、处理器和电源；

所述电源分别为磁传感器、A/D转换器和处理器供电；

所述磁传感器的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述处理器采集A/D转换器输出的信号从而获取磁传感器的检测数据。

2.根据权利要求1所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，还包括加速度传感器，所述加速度传感器的输出端与处理器相连，处理器接收加速度传感器检测的数据并对磁传感器的磁轴进行校正。

3.根据权利要求2所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，所述磁传感器为一个或者由多个传感器组成的阵列；

所述加速度传感器为一个或者由多个传感器组成的阵列；

所述加速度传感器与磁传感器一一对应设置且同步位移。

4.根据权利要求1所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，所述磁传感器与A/D转换器分离设置或一体设置。

5.根据权利要求1所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，所述磁传感器为磁电感应式传感器，霍尔磁传感器，磁阻传感器或巨磁电阻式传感器。

6.根据权利要求1所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，所述磁传感器为单轴磁传感器、双轴磁传感器或者三轴磁传感器。

7.根据权利要求1所述的含磁胶囊固定式探测器，其特征在于，还包括警示系统，所述警示系统的启动端与处理器的警示信号输出端相连，当磁传感器检测的磁场数据发生变化时，处理器向警示系统发出警示启动信号。

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