WO2021204182A1 - 胶囊内窥镜控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种胶囊内窥镜控制方法及系统，方法包括测量胶囊内窥镜（110）所处环境的磁场值；根据磁场值获取胶囊内窥镜（110）的临界悬浮磁场值；根据临界悬浮磁场值调整胶囊内窥镜（110）所受的牵引力；以及控制胶囊内窥镜（110）在水平和/或竖直方向运动，其中，通过移动第二磁体（230）控制第一磁体（112）运动，胶囊内窥镜（110）在水平和/或竖直方向运动时处于准悬浮状态。胶囊内窥镜控制方法及系统通过控制胶囊内窥镜（110）处于准悬浮状态，降低了移动过程中胶囊内窥镜（110）与目标区域壁之间的摩擦力，使得对目标区域的扫描更准确。

Description

胶囊内窥镜控制方法及系统
本申请要求了申请日为2020年4月8日、申请号为2020102682937、名称为“胶囊内窥镜控制方法及系统”的中国发明申请的优先权，并且通过参照上述中国发明申请的全部说明书、权利要求、附图和摘要的方式，将其引用于本申请。
技术领域
本发明涉及胶囊内窥镜技术领域，特别涉及一种胶囊内窥镜控制方法及系统。
背景技术
随着磁控胶囊内窥镜的发展，磁控胶囊在胃部检查时的准确性已经和传统胃镜一致，是一种舒适安全的胃部内窥镜检查方式。磁控胶囊内窥镜内部包括一个磁体，通过外部磁体与内部磁体之间的相互作用力从而控制胶囊内窥镜在胃部的移动。
在使用磁控胶囊内窥镜时，一般采用在胃部表面拖动行走的方式。这种方式虽然是一种直观的控制方式，但是由于胶囊内窥镜与胃壁之间的摩擦力和局部环境以及胶囊内窥镜受力情况相关，因此通常具有不确定性导致拖动行走的失败。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种胶囊内窥镜控制方法及系统，通过检测胶囊内窥镜所处部位进而计算所需的牵引力使胶囊内窥镜处于准悬浮状态，使得胶囊内窥镜与目标区域壁之间的摩擦力大大减小，更便于移动。
根据本发明的一方面，提供一种胶囊内窥镜的控制系统，包括：胶囊内窥镜，所述胶囊内窥镜包括图像采集模块，第一磁体，电池模块， 无线模块和感应模块；控制单元，用于接收所述胶囊内窥镜传输的数据计算临界悬浮磁场值，并根据所述临界悬浮磁场值得到控制信号；移动单元和第二磁体，所述移动单元根据所述控制信号控制所述第二磁体在水平和/或竖直方向运动，其中，通过移动所述第二磁体控制所述第一磁体运动，所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动时处于准悬浮状态。
优选地，所述感应模块包括磁传感器和加速度传感器。
优选地，所述磁传感器远离所述第一磁体，所述加速度传感器为重力传感器。
优选地，所述磁传感器和所述加速度传感器的感应方向沿所述胶囊内窥镜的长轴。
优选地，所述第一磁体的磁化方向沿所述胶囊内窥镜的长轴。
优选地，所述第二磁体的磁化方向与竖直方向存在一个夹角，所述夹角的大小为0～20°。
优选地，所述移动单元包括三维运动的机器人，直角机器人或机械臂。
优选地，所述第二磁体包括永磁体或电磁体。
优选地，还包括：图像单元，用于接收所述胶囊内窥镜拍摄的多个图像，并进行目标区域的三维空间结构的建立。
优选地，所述图像单元根据所述多个图像得到目标区域的全景图像，且所述图像单元根据所述全景图像得到所述目标区域的三维空间结构。
优选地，还包括：定位单元，用于记录所述胶囊内窥镜的位置信息和/或移动轨迹；所述图像单元根据所述定位单元的位置信息和/或移动轨迹得到所述目标区域的三维空间结构。
优选地，控制所述第二磁体在水平和/或竖直方向运动的方式包括由移动单元控制的手动控制和由控制单元控制的自动控制。
根据本发明的另一方面，提供一种胶囊内窥镜的控制方法，所述胶囊内窥镜包括内部的第一磁体和外部的第二磁体，所述控制方法包括：测量胶囊内窥镜所处环境的磁场值；根据所述磁场值获取所述胶囊内窥镜的临界悬浮磁场值；根据所述临界悬浮磁场值调整所述胶囊内窥镜所 受的牵引力；以及控制所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动，其中，通过移动所述第二磁体控制所述第一磁体运动，所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动时处于准悬浮状态。
优选地，所述磁场值通过磁传感器测量。
优选地，所述临界悬浮磁场值根据所述胶囊内窥镜的重量，倾斜角度和浮力得到。
优选地，根据所述临界悬浮磁场值调整所述胶囊内窥镜所受的牵引力的步骤包括：根据所述临界悬浮磁场值获得修正后的磁场值；根据所述修正后的磁场值调整所述第二磁体的高度，从而调整所述胶囊内窥镜所受的牵引力。
优选地，当所述胶囊内窥镜的倾斜角度大于零时，判断所述胶囊内窥镜遇到障碍物。
优选地，当所述胶囊内窥镜遇到障碍物时，通过所述第二磁体在竖直方向上磁场值的梯度变化控制所述胶囊内窥镜在竖直方向上移动，并通过所述第二磁体在水平方向上移动控制所述胶囊内窥镜在水平方向上移动，进行越障。
优选地，控制所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动的方式包括手动控制和自动控制。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，通过控制所述胶囊内窥镜处于准悬浮状态，即第二磁体与第一磁体的相互吸引力在目标区域上壁时等于或略大于胶囊内窥镜重量，在目标区域下壁时等于或略小于胶囊内窥镜重量，在目标区域有液体时减去浮力，因此胶囊内窥镜与目标区域壁之间的压力趋向于零，摩擦力大大减小，对目标区域的扫描更准确。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，当胶囊内窥镜遇到障碍物时，通过第二磁体在竖直方向上磁场值的梯度变化来控制胶囊内窥镜在竖直方向上的运动，从而达到越障的目的。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，拥有自动扫描和手动扫描两种控制方式，当自动扫描获得的图像中有想要重点查看的部位时， 可以通过手动扫描方式控制胶囊内窥镜移动到目标区域的指定位置进行扫描，提高了检查的效率和准确性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了本发明实施例的胶囊内窥镜的结构示意图；
图2a至图2f示出了本发明实施例的胶囊内窥镜控制方法中多种情况的示意图；
图3示出了本发明实施例的胶囊内窥镜控制系统的示意图；
图4示出了本发明实施例的胶囊内窥镜对胃壁的之字形扫描示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
在控制胶囊内窥镜进行移动的方法中，一般通过控制胶囊内窥镜外部的磁体与内部磁体之间的相互作用力的大小从而控制胶囊内窥镜在目标区域(例如胃部)的移动。该目标区域为一密闭空间，例如可为仿生的胃部，胃部模型，离体的动物胃部，或人体的胃部。这种移动具体为在目标区域表面拖动行走，这种方式由于胶囊内窥镜与目标区域壁(例如胃壁)之间的摩擦力和局部环境以及胶囊内窥镜受力情况相关，因此通常具有不确定性导致拖动行走的失败。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的胶囊内窥镜控制方法及系统，通过控制外部第二磁体与胶囊内窥镜中第一磁体之间的相互作用力，使目标区域的胶囊内窥镜处于准悬浮状态，大大降低了胶囊内窥镜与目标区域壁(例如胃壁)之间的摩擦力，提高了移动效率。
准悬浮状态为胶囊内窥镜受到的向下的力约等于向上的力，在没有支撑的空中大致处于悬浮没有竖直方向上的运动时的一种状态。在这种状态时对胶囊内窥镜进行水平方向的移动时对目标区域壁(例如胃壁)的摩擦力大大减小。
图1示出了本发明实施例的胶囊内窥镜的结构示意图。如图所示，胶囊内窥镜110至少包括图像采集模块111，第一磁体112，电池模块113，无线模块114，感应模块115。
其中，图像采集模块111可以是一个，也可以是两个，用于拍摄目标区域图像并输出图像数据。
第一磁体112通过与外部磁体的相互作用力带动胶囊内窥镜110移动。其中，第一磁体112的极化方向为沿胶囊内窥镜110的长轴方向(图1中虚线所示)。
无线模块114通过无线通信向外部装置发送图像数据和感应数据。
感应模块115包括加速度传感器和磁传感器，加速度传感器用于测量胶囊内窥镜的倾斜角度，磁传感器用于测量胶囊内窥镜的环境磁场。感应模块115还包括用于检测目标区域是否有液体和测量液体浮力的传感器。在其他实施例中，所述加速度传感器可为陀螺仪、或重力传感器，以用于测量胶囊内窥镜的倾斜角度。
其中，磁传感器应位于远离第一磁体的位置，避免饱和。以胶囊内窥镜110远离磁场源时的磁场读数作为第一磁体112的读数，所述磁传感器所测量的胶囊内窥镜的环境磁场减去第一磁体112的读数即为环境中外部磁体的读数。
在该实施例中，加速度传感器和磁传感器优选地为三维传感器，也可以是一维传感器，但为一维传感器时，感应方向应沿着胶囊内窥镜110的长轴。
在该实施例中，通过测量胶囊内窥镜的倾斜角度和环境磁场，可以进一步计算出胶囊内窥镜达到准悬浮状态所需的外部磁力以及方向，从而在准悬浮状态下移动胶囊内窥镜。
其中，胶囊内窥镜110的重心在胶囊内窥镜110长轴线的附近，距 离偏差小于2毫米，优选地，距离偏差小于0.5毫米。
图2a至图2f示出了本发明实施例的胶囊内窥镜控制方法中多种情况的示意图。在该实施例中，优选地采用双镜头胶囊内窥镜，也可以使用单镜头胶囊内窥镜，但是当胶囊内窥镜处于目标区域的下壁时，需要翻转180°使镜头朝下。下述实施例以双镜头胶囊内窥镜为例，因此无论在目标区域的上壁还是在目标区域的下壁，胶囊内窥镜的朝向都无需改变。在图2a至图2f的描述中，以双镜头胶囊内窥镜在胃上壁及胃下壁的情况进行介绍。
在该实施例中，胶囊内窥镜110中第一磁体的磁化方向为沿胶囊长轴，在拍摄图像时，胶囊内窥镜110竖直向上。优选地，第二磁体与第一磁体的磁化方向一致，但是这种情况下，完全对称会使胶囊内窥镜110在临界悬浮时发生自旋而导致图像拍摄不清晰，因此将第二磁体的磁化方向对地倾斜0～20°的小角度，优选地，倾斜角度为5°。在以下的实施例中，第二磁体与第一磁体的磁化方向一致指将第二磁体对地倾斜一个小角度。
图2a和图2b示出了胃部具有空气时，胶囊内窥镜分别位于胃上壁和胃下壁的情况。
参考图2a和图2b，胶囊内窥镜110的磁化方向(图中箭头所示方向)与外部的第二磁体230的磁化方向一致，第二磁体230位于胶囊内窥镜110正上方，胶囊内窥镜110位于胃上壁130的下方(或胃下壁130的上方)，与第二磁体230的距离为d，所述距离为胶囊内窥镜110的中心与第二磁体230的中心之间的距离。
此时，胶囊内窥镜110所受的力有第二磁体230给的向上的牵引力F 磁力以及胶囊内窥镜110本身的重力W 胶囊，当胶囊内窥镜110处于准悬浮状态时，由于F 磁力＝W 胶囊，因此可以根据下述公式(1)至(3)获得公式(4)。
Figure PCTCN2021085891-appb-000001
Figure PCTCN2021085891-appb-000002
其中，胶囊内窥镜110中的磁传感器，探测得到的临界悬浮磁场值B cr为：
Figure PCTCN2021085891-appb-000003
Figure PCTCN2021085891-appb-000004
上述公式(1)至(4)中，M为第二磁体230的磁矩，m为胶囊内窥镜110中的第一磁体的磁矩，μ 0为真空磁导率，d为两磁体间距离，W为胶囊重量，F为第二磁体(外磁体)230与第一磁体(胶囊内磁体)之间的吸引力。
当胶囊内窥镜110位于胃上壁时，B＞B cr,e.g.B 设定＝1.05B cr，
当胶囊内窥镜110位于胃下壁时，B＜B cr,e.g.B 设定＝0.95B cr。
B和B 设定为第二磁体230的磁场值，B 设定是修正后的磁场值，此时的摩擦力f 摩擦＝μN，当B～B cr,f 摩擦≈0，因此通过不断根据B 设定的值调整第二磁体高度，使胶囊内窥镜达到准悬浮状态，配合第二磁体230的水平移动，就可以实现胶囊内窥镜的近悬浮平移。
图2c和图2d示出了胃部具有障碍物时，胶囊内窥镜分别位于胃上壁和胃下壁的情况。
参考图2c和图2d，由于胃部具有障碍物101，胶囊内窥镜110在沿胃壁行走时遇到障碍物101发生倾斜，此时，胶囊内窥镜110的磁化方向(图中箭头所示方向)与外部的第二磁体230的磁化方向有一个角度差，即夹角θ，第二磁体230位于胶囊内窥镜110正上方，胶囊内窥镜110位于胃上壁130的下方(或胃下壁130的上方)，与第二磁体230的距离为d，所述距离为胶囊内窥镜110的中心与第二磁体230的中心之间的距离。
此时，胶囊内窥镜110所受的力有第二磁体230给的向上的牵引力F 磁力以及胶囊内窥镜110本身的重力W 胶囊，但是由于胶囊内窥镜110遇到障碍物发生了倾斜，需要加速度传感器计算胶囊内窥镜110的倾斜角度，因此当胶囊内窥镜110处于准悬浮状态时，可以根据下述公式(5)至(7)获得公式(8)。
Figure PCTCN2021085891-appb-000005
Figure PCTCN2021085891-appb-000006
Figure PCTCN2021085891-appb-000007
其中，胶囊内窥镜110中的磁传感器，探测得到的临界悬浮磁场值B cr为：
Figure PCTCN2021085891-appb-000008
上述公式(5)至(8)中，M为第二磁体230的磁矩，m为胶囊内窥镜110中的第一磁体的磁矩，μ 0为真空磁导率，d为两磁体间距离，W为胶囊重量，F为第二磁体(外磁体)230与第一磁体(胶囊内磁体)之间的吸引力，g z为胶囊轴向加速度分量，g为重力加速度。在本发明实施例中，重力加速度g为加速度传感器测量得到的总加速度，
Figure PCTCN2021085891-appb-000009
数值与9.8相差不大。在替代的实施例中，可以认为重力加速度g为已知参数(9.8)，则可以采用重力传感器代替加速度传感器，以降低成本，并且降低计算量。
当胶囊位于胃上壁时，B＞B cr(θ),e.g.B 设定(θ)＝1.05B cr(θ)。
当胶囊位于胃下壁时，B＜B cr(θ),e.g.B 设定(θ)＝0.95B cr(θ)。
B为第二磁体230的磁场值。当胶囊竖直向上，即θ＝0°,cosθ＝1，此时就是胶囊无障碍物时的悬浮情况，所以B cr(θ)的计算公式包含了胶囊竖直向上的情况，为有无障碍物时的通用公式。
此时的摩擦力f 摩擦＝μN，当B～B cr,f 摩擦≈0，因此通过不断根据B 设 定的值调整第二磁体高度，就可以实现胶囊内窥镜的近悬浮平移。
在该实施例中，通过改变第二磁体与胶囊内窥镜110的距离，从而改变胶囊内窥镜110在长轴方向上受到的牵引力的大小，使胶囊内窥镜在长轴方向上移动，从而胶囊内窥镜达到准悬浮状态，配合第二磁体230的水平移动，进而达到越过障碍物的目的。由于利用的是第二磁体在竖直方向上磁场的变化梯度进行越障，因此与障碍物无论大小都可以成功。
图2e和图2f示出了胃部具有液体102时，胶囊内窥镜110分别位于胃上壁和胃下壁的情况。
参考图2e和图2f，胶囊内窥镜110的磁化方向(图中箭头所示方向)与外部的第二磁体230的磁化方向一致，第二磁体230位于胶囊内窥镜110正上方，胶囊内窥镜110位于胃上壁130的下方(或胃下壁130的上方)，与第二磁体230的距离为d，所述距离为胶囊内窥镜110的中心与第二磁体230的中心之间的距离。
此时，胶囊内窥镜110所受的力有第二磁体230给的向上的牵引力F 磁力，浮力以及胶囊内窥镜110本身的重力W 胶囊，因此当胶囊内窥镜110处于准悬浮状态时，可以根据下述公式(9)至(12)获得公式(13)。
F 磁力＝W 胶囊-ρv    (9)
Figure PCTCN2021085891-appb-000010
Figure PCTCN2021085891-appb-000011
Figure PCTCN2021085891-appb-000012
其中，胶囊内窥镜110中的磁传感器，探测得到的临界悬浮磁场值B cr为：
Figure PCTCN2021085891-appb-000013
上述公式(9)至(13)中，M为第二磁体230的磁矩，m为胶囊内窥镜110中的第一磁体的磁矩，μ 0为真空磁导率，d为两磁体间距离，W为胶囊重量，F为第二磁体(外磁体)230与第一磁体(胶囊内磁体)之间的吸引力，θ为胶囊内窥镜110倾斜角度，g z为胶囊轴向加速度分量，g为重力加速度，ρ为胃内液体比重，v为胶囊体积。在本发明实施例中，重力加速度g为加速度传感器测量得到的总加速度，
Figure PCTCN2021085891-appb-000014
数值与9.8相差不大。在替代的实施例中，可以认为重力加速度g为已知参数(9.8)，则可以采用重力传感器代替加速度传感器，以降低成本，并且降低计算量。
胶囊位于胃上壁时，B＞B cr(θ),e.g.B 设定(θ)＝1.05B cr(θ)。
胶囊位于胃下壁时，B＜B cr(θ),e.g.B 设定(θ)＝0.95B cr(θ)。
此时的摩擦力f 摩擦＝μN，当B～B cr,f 摩擦≈0，因此通过不断根据B 设 定的值调整磁体高度，并配合第二磁体230的水平移动，就可以实现胶囊内窥镜的近悬浮平移。
在图2a至图2f所示的实施例中，临界悬浮磁场值B cr通过公式计算得到，在其他实施例中，也可以通过实验测试结果得到。具体的，通过实验测试结果得到临界悬浮磁场值B cr的步骤包括：将胶囊内窥镜放置在第二磁体正下方，以较小的距离调整第二磁体的高度，在胶囊即将被第二磁体吸上去或者掉下来的时候，记录临界悬浮磁场值B cr；改变胶囊内窥镜所处的环境，例如放置在第二磁体正下方的液体中，以较小的距离调整第二磁体的高度，在胶囊即将被第二磁体吸上去或者掉下来的时候，记录临界悬浮磁场值B cr；多次试验记录数据，获得准确的临界悬浮磁场值B cr。
图3示出了本发明实施例的胶囊内窥镜控制系统的示意图。参考图3，胶囊内窥镜控制系统200包括胶囊内窥镜110以及外部的控制单元 210，移动单元220，第二磁体230，图像单元240以及定位单元250。
控制单元210接收胶囊内窥镜110中磁传感器和加速度传感器测得的磁场数据和加速度数据，并根据磁场数据和加速度数据计算使胶囊内窥镜110处于准悬浮状态时所需的牵引力，然后生成控制信号。
移动单元220接收控制信号，并根据控制信号对第二磁体230进行水平或竖直方向上的移动，进而控制位于目标区域的胶囊内窥镜110在水平或竖直方向上进行移动。移动单元220具体可以是三维机器人、直角机器人或机械臂等。
第二磁体230可以是永磁体，也可以是电磁体。当第二磁体230是永磁体时，通过改变第二磁体230与第一磁体在竖直方向上的距离来控制胶囊内窥镜110受到的牵引力，当第二磁体230为电磁体时，通过控制第二磁体与第一磁体在竖直方向上的距离或第二磁体230的电流大小来控制胶囊内窥镜110受到的牵引力，使胶囊内窥镜110处于准悬浮状态。
图像单元240用于接收胶囊内窥镜110拍摄的多个图像，并根据这些图像合成目标区域的全景图像。由于胶囊内窥镜110在第二磁体230的控制下在目标区域沿目标区域壁移动并拍摄目标区域图像，根据这些目标区域图像就可以合成目标区域的全景图像。同时，还可以根据全景图像建立目标区域的三维空间结构，方便对目标区域的检查，提高了准确性。
定位单元250用于记录胶囊内窥镜110的位置信息和移动轨迹。当胶囊内窥镜110沿目标区域壁移动时，定位单元250可以实时记录胶囊内窥镜110的位置信息和移动轨迹，或者定位单元250每个一定时间记录一次胶囊内窥镜110的位置信息，而图像单元240则可以根据位置信息和/或移动轨迹建立目标区域的三维空间结构，方便对目标区域的检查，提高了准确性。
在该实施例中，胶囊内窥镜控制系统200可以采用手动控制或自动控制两种方式移动胶囊内窥镜110从而对目标区域图像进行采集。
在手动控制方式中，需要先将胶囊内窥镜110放置到目标区域。具 体的步骤包括：1、通过移动单元将胶囊内窥镜放置到目标区域的第一点；2、吸引胶囊内窥镜到目标区域的上壁，启动上壁准悬浮模式，第二磁体自动调整高度；3、通过移动单元控制胶囊内窥镜沿水平方向行走，并拍摄图片；4、切换到下悬浮模式，外磁体自动调整高度；5、通过移动单元控制胶囊内窥镜沿水平方向行走，并拍摄图片；6、变换目标区域的姿态，重复上述步骤。
在手动控制方式中，控制系统200会自动根据测试得到的临界悬浮磁场值B cr不断调整第二磁体高度，即胶囊内窥镜在Z方向(竖直方向)上的高度由系统自动调节，实现近悬浮平移，因此操控者只需控制水平方向上的移动，就可以得到目标区域相应位置的图像。
在该实施例中，手动控制方式可以控制胶囊内窥镜110移动到指定部位进行图像采集，提高了目标区域扫描的准确性。
在自动控制方式中，具体的步骤包括：1、将胶囊内窥镜放置到目标区域的第一点；2、吸引胶囊内窥镜到目标区域的上壁，启动上壁准悬浮模式，外磁体自动调整高度；3、对目标区域的上壁进行之字形扫描；4、对目标区域的下壁进行之字形扫描。该自动控制方式按照控制单元的指令而完成。
在自动控制方式中，参考图4，之字形扫描的具体步骤包括：3.1、在XY平面倾斜一个角度进行直线运动，由于目标区域的表面为弧形，因此第二磁体在Z方向通过胶囊内窥镜的反馈控制胶囊高度；3.2、当胶囊内窥镜在直线运动的过程中Z方向下降梯度超过阈值时，认为达到目标区域的边缘，直线在XY平面偏转θ夹角，继续运动；如果需要使扫描路线紧密，则减小θ角，如果扫描路线过于紧密，则增大θ角；3.3、重复3.1-3.2直到XY直线上Z轴梯度均大于阈值。
在该实施例中，自动控制方式提高了检查效率，根据自动控制方式获得的图像提供的目标区域的图像，医疗人员可以大致确定病变位置，从而使用手动控制方式对病变位置进行进一步的检查，提高了检查效率和准确性。
在上述自动和/或手动方式中，通过将目标区域的上壁和目标区域的 下壁图案合成可以得到目标区域的全景照片和三维空间形状。
由于胶囊内窥镜处于准悬浮状态，因此与目标区域之间的摩擦力大大减小，在移动时对目标区域的损伤也大大降低。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，通过控制所述胶囊内窥镜处于准悬浮状态，即第二磁体与第一磁体的相互吸引力在目标区域上壁时等于或略大于胶囊内窥镜重量，在目标区域下壁时等于或略小于胶囊内窥镜重量，在目标区域有液体时减去浮力，因此胶囊内窥镜与胃壁之间的压力趋向于零，摩擦力大大减小，对目标区域的扫描更准确。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，当胶囊内窥镜遇到障碍物时，通过第二磁体在竖直方向上磁场值的梯度变化来控制胶囊内窥镜在竖直方向上的运动，以使胶囊内窥镜达到准悬浮状态，并配合第二磁体在水平方向的水平移动，从而达到越障的目的。
本发明提供的胶囊内窥镜控制方法及系统，拥有自动扫描和手动扫描两种控制方式，当自动扫描获得的图像中有想要重点查看的部位时，可以通过手动扫描方式控制胶囊内窥镜移动到目标区域的指定位置进行扫描，提高了检查的效率和准确性。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (19)

  1. 一种胶囊内窥镜的控制系统，包括：
    胶囊内窥镜，所述胶囊内窥镜包括图像采集模块，第一磁体，电池模块，无线模块和感应模块；
    控制单元，用于接收所述胶囊内窥镜传输的数据计算临界悬浮磁场值，并根据所述临界悬浮磁场值得到控制信号；
    移动单元和第二磁体，所述移动单元根据所述控制信号控制所述第二磁体在水平和/或竖直方向运动，
    其中，通过移动所述第二磁体控制所述第一磁体运动，所述胶囊内窥镜沿胃壁在水平和/或竖直方向运动时处于准悬浮状态，所述胶囊内窥镜传输的数据包括浮力，重力，以及磁力。
  2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述感应模块包括磁传感器和加速度传感器。
  3. 根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述磁传感器远离所述第一磁体，所述加速度传感器为重力传感器。
  4. 根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述磁传感器和所述加速度传感器的感应方向沿所述胶囊内窥镜的长轴。
  5. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第一磁体的磁化方向沿所述胶囊内窥镜的长轴。
  6. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第二磁体的磁化方向与竖直方向存在一个夹角，所述夹角的大小为0～20°。
  7. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述移动单元包括三维运动的机器人，直角机器人或机械臂。
  8. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第二磁体包括永磁体或电磁体。
  9. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，还包括：
    图像单元，用于接收所述胶囊内窥镜拍摄的多个图像，并进行目标区域的三维空间结构的建立。
  10. 根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述图像单元根据所述多个图像得到目标区域的全景图像，且所述图像单元根据所述全景图像得到所述目标区域的三维空间结构。
  11. 根据权利要求9所述的控制系统，其中，还包括：
    定位单元，用于记录所述胶囊内窥镜的位置信息和/或移动轨迹；所述图像单元根据所述定位单元的位置信息和/或移动轨迹得到所述目标区域的三维空间结构。
  12. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，控制所述第二磁体在水平和/或竖直方向运动的方式包括由移动单元控制的手动控制和由控制单元控制的自动控制。
  13. 一种胶囊内窥镜的控制方法，所述胶囊内窥镜包括内部的第一磁体和外部的第二磁体，所述控制方法包括：
    测量胶囊内窥镜所处环境的磁场值；
    根据所述磁场值获取所述胶囊内窥镜的临界悬浮磁场值；
    根据所述临界悬浮磁场值调整所述胶囊内窥镜所受的牵引力；以及
    控制所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动，
    其中，通过移动所述第二磁体控制所述第一磁体运动，所述胶囊内窥镜沿胃壁在水平和/或竖直方向运动时处于准悬浮状态。
  14. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，所述磁场值通过磁传感器测量。
  15. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，所述临界悬浮磁场值根据所述胶囊内窥镜的重量，倾斜角度和浮力得到。
  16. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，根据所述临界悬浮磁场值调整所述胶囊内窥镜所受的牵引力的步骤包括：
    根据所述临界悬浮磁场值获得修正后的磁场值；
    根据所述修正后的磁场值调整所述第二磁体的高度，从而调整所述胶囊内窥镜所受的牵引力。
  17. 根据权利要求15所述的控制方法，其中，当所述胶囊内窥镜的倾斜角度大于零时，判断所述胶囊内窥镜遇到障碍物。
  18. 根据权利要求17所述的控制方法，其中，当所述胶囊内窥镜遇到障碍物时，通过所述第二磁体在竖直方向上磁场值的梯度变化控制所述胶囊内窥镜在竖直方向上移动，并通过所述第二磁体在水平方向上移动控制所述胶囊内窥镜在水平方向上移动，进行越障。
  19. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，控制所述胶囊内窥镜在水平和/或竖直方向运动的方式包括手动控制和自动控制。
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