一种胶囊内镜电磁共振电源供电系统、胶囊内镜的制作方法

1.本发明涉及电源供电系统设计技术领域，具体涉及一种胶囊内镜电磁共振电源供电系统、胶囊内镜。


背景技术：

2.早期胃癌症状和胃炎基本相似，所以定期胃镜检查对于早发现、早治疗、及提高胃癌治愈率具有至关重要的作用，然而传统胃镜的不适感和可能存在的感染风险使得很多人放弃了传统胃镜的健康筛查。
3.胶囊内镜，克服了传统的推进式内窥镜体积大，检测过程痛苦，不适用于老年、纤弱和危险病人等缺陷，其具有体积小、重量轻、检查方便、无创伤、无痛苦、无交叉感染、不影响受检者正常工作等优点。胶囊内镜，是一种普通胶囊大小的内窥镜，它是用来检查人体肠道的医疗仪器。不需要吃泻药，不需要麻醉，胶囊内镜吞服后进入肠道,用于窥探人体肠胃和食道部位的健康状况，帮助医生对病人消化道系统疾患进行诊断，不会给患者的身体和心理造成不适。胶囊内镜的整体带电检查时间约为 10 h左右，胃腔内检查时间约 20min ，在空肠、回肠及结肠中的检查时间在 9 h 左右。由于工作时间长，就要求电源供电系统长时间续航，但是，由于胶囊内镜受体积限制，就目前技术很难做到大于10h续航时间的电源。无论是处理器选择、无线传输选择、照明光源、都受到电源的约制，特别是定位引导、无法进行活组织检查、无法进行干预性治疗给药都被电源限制的无法实现。由于受检者肠道蠕动速度各不相同，而胶囊内镜在肠道中是依赖自身重力和肠道蠕动被动行进，并非由外力控制，在每个受检者肠道内的停留时间也不相同。胶囊内镜前进速度缓慢，可能在排出体外前耗尽电量，导致检查不完全。
4.由于电源容量和续航问题导致目前照明、微处理器、图形图像采集、无线传输、行踪定位、活检取样、靶向给药、自动运行等选择尽量适应电源要求来设计，这样在很大程度上制约了胶囊内镜的功能提升，上述问题的重点是电源问题，电源问题解决一切问题都会顺理成章的得到解决。


技术实现要素：

5.目前胶囊内镜设计中由于电源容量和续航问题导致照明、微处理器、图形图像采集、无线传输、行踪定位、活检取样、靶向给药、自动运行等选择尽量适应电源（供电10h左右）要求来设计，这样在很大程度上制约了胶囊内镜的功能提升的问题，本发明提供一种胶囊内镜电磁共振电源供电系统、胶囊内镜。本技术提供的供电系统能够实现根据疾病诊疗的具体需求建造个性化的磁控胶囊内镜。
6.本发明的技术方案是：第一方面，本发明技术方案提供一种胶囊内镜电磁共振电源供电系统，包括磁共振发射装置和设置在胶囊内镜内的磁共振谐振接收装置；磁共振发射装置，用于产生并发射高频振荡电磁波；
磁共振谐振接收装置包括磁共振接收单元、信号处理单元、储能单元；磁共振接收单元通过信号处理单元与储能单元连接；磁共振接收单元，用于接收磁共振发射装置发射的高频振荡电磁波；信号处理单元，用于对接收到的高频振荡电磁波进行处理变为脉动整流存储到储能单元；储能单元，用于存储信号处理单元处理后的脉动整流给胶囊内镜供电。
7.将磁共振发射装置和磁共振谐振接收装置调到同一频率，根据同频谐振原理不需进距离接触感应充电，磁共振谐振接收装置设置在胶囊内镜内，无接触感应充电的方式无论胶囊内镜在体内或在体外可以灵活进行充电，使用者可以在固定场所的固定设备使用，亦可随身携带使用。以此实现胶囊内镜无线供电（充电）。
8.优选地，磁共振接收单元包括磁共振谐振接收线圈；磁共振谐振接收线圈，用于将磁共振发射装置发射高频振荡电磁波进行谐振传输到信号处理单元。通过磁共振谐振接收线圈进行谐振传输。
9.优选地，信号处理单元包括整流器和谐振自动跟踪微调器；谐振自动跟踪微调器，用于进行谐振频率的校正；整流器的输入端分别连接到磁共振谐振接收线圈的两端，整流器的正输出端通过谐振自动跟踪微调器连接到储能单元，整流器的负输出端连接到储能单元。接收的高频正弦波经整流器变为脉动整流，输入到储能单元进行存储。优选地，储能单元包括超级电容蓄电池。由于胶囊内镜是进入人体，超级电容蓄电池不过充，不发热，无化学反应。
10.优选地，磁共振谐振接收装置还包括输出稳压器和电源输出端；储能单元通过输出稳压器与电源输出端连接；输出稳压器，用于提取储能单元的电能经稳压、恒流、过流保护处理后，经电源输出端给胶囊内镜供电。保证输出电压电流满足胶囊内镜的供电需求。
11.优选地，磁共振接收单元还包括高频铁氧体管状芯；磁共振谐振接收线圈以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯外面；高频铁氧体管状芯，用于提高磁共振谐振接收线圈的品质因数减少损耗。提高接收效率。
12.优选地，磁共振发射装置包括电源适配单元、频率发生器和磁共振发射线圈；频率发生器经过电磁波功率放大器与磁共振发射线圈连接；电源适配单元与频率发生器连接，用于给磁共振发射装置供电；频率发生器，用于产生高频振荡电磁波；电磁波功率放大器，用于对频率发生器产生的高频振荡电磁波进行功率放大；磁共振发射线圈，用于将放大后的高频振荡电磁波发射输出。
13.优选地，电源适配单元包括dc12v蓄电池和/或ac220v/dc12v适配器。
14.频率发生器产生高频振荡电磁波经电磁波功率放大器进行信号放大后，经磁共振发射线圈发射电磁波，该电磁波无需接触或近距离感应，胶囊内镜安装的磁共振谐振接收装置的磁共振谐振接收线圈进行谐振传输，其谐振频率校正由谐振自动跟踪微调器完成，谐振接收的高频正弦波经整流器变为脉动整流，输入到超级电容蓄电池储存，输出稳压器提取超级电容蓄电池的电能经稳压、恒流、过流保护等系列措施后经电源输出端为胶囊内
镜提供工作电源。本发明磁共振谐振接收装置安装在胶囊内镜的胶囊腰壁上，胶囊内镜的胶囊腰壁内镶高频铁氧体管状芯，磁共振谐振接收线圈以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯外面，其高频铁氧体管状芯的作用是提高磁共振谐振接收线圈的q值（品质因数），提高接收效率。应用时，在人体胃肠系统中的胶囊内镜与人体外的磁共振发射装置可非靠近接触远距离谐振接收，磁共振发射装置可以是固定在医院、家庭、办公室等场所（适配器供电），也可以随身携带（蓄电池供电）磁共振谐振接收装置可在胶囊内镜未进入人体时在体外充电备用，使用时，可同时输出同时充电，超级电容蓄电池不过充，不发热，无化学反应。
15.第二方面，本发明技术方案还提供一种胶囊内镜，包括胶囊型外壳，胶囊型外壳内设置有磁共振谐振接收装置，磁共振谐振接收装置包括磁共振接收单元、信号处理单元、储能单元；磁共振接收单元通过信号处理单元与储能单元连接；磁共振接收单元，用于接收外部的磁共振发射装置发射的高频振荡电磁波；信号处理单元，用于对接收到的高频振荡电磁波进行处理变为脉动整流存储到储能单元；储能单元，用于存储信号处理单元处理后的脉动整流给胶囊内镜供电。
16.磁共振谐振接收装置设置在胶囊内镜内，使用时只要外部存在磁共振发射装置发射与磁共振谐振接收装置频率相同的电磁波，无接触感应充电的方式无论胶囊内镜在体内或在体外可灵活进行充电，使用者可以在固定场所的固定设备使用，亦可随身携带使用。以此实现胶囊内镜无线供电（充电）。
17.优选地，磁共振接收单元包括磁共振谐振接收线圈和高频铁氧体管状芯；磁共振谐振接收线圈以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯外面；磁共振谐振接收线圈，用于将外部的磁共振发射装置发射高频振荡电磁波进行谐振传输到信号处理单元；高频铁氧体管状芯，用于提高磁共振谐振接收线圈的品质因数减少损耗。
18.优选地，信号处理单元包括整流器和谐振自动跟踪微调器；整流器的输入端分别连接到磁共振谐振接收线圈的两端，整流器的正输出端通过谐振自动跟踪微调器连接到储能单元，整流器的负输出端连接到储能单元；储能单元通过输出稳压器连接有电源输出端；输出稳压器，用于提取储能单元的电能经稳压、恒流、过流保护处理后，经电源输出端给胶囊内镜供电。
19.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：采用磁共振原理，以松耦合在体外给体内的胶囊内镜实现无线供电（包括充电）。不需要发射与接收近距离接触，使用者可以在固定场所的固定设备使用，亦可随身携带使用。以此实现胶囊内镜体外实现无线供电、充电。
20.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
21.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明一个实施例的磁共振传输示意图。
24.图2是本发明一个实施例的磁共振谐振接收装置结构图。
25.图3是胶囊内镜磁共振接收单元结构示意图。
26.图4是磁共振发射与人体传输示意图。
27.图5是磁共振远距离传输示意图。
28.图6是磁共振谐振接收线圈展开示意图。
29.图7是本发明一个实施例中胶囊内镜与人体外的磁共振发射装置位置示意图。
具体实施方式
30.目前胶囊内镜设计中由于电源容量和续航问题导致照明、微处理器、图形图像采集、无线传输、行踪定位、活检取样、靶向给药、自动运行等选择尽量适应电源（供电10h左右）要求来设计，这样在很大程度上制约了胶囊内镜的功能提升的问题，本技术采用磁共振原理，以松耦合在体外给体内的胶囊内镜实现无线供电（充电）。其原理是：在松耦合系统中，由磁共振发射装置（体外）和磁共振谐振接收装置（可以在体内也可以在体外）调到同一频率，由于同频谐振原理不需进距离接触感应充电方式，如同我们的手机，只要手机与基站频率谐振就能够传输信号和能量,还有远距离读卡器都是远距离接收能量的。由于胶囊内镜在体内，无法实现现有的近距离接触无线充电来实现充电，磁共振是在松耦合情况下，电能传输的一种选择，因为该发明不需要发射与接收近距离接触，使用者可以在固定场所的固定设备使用，亦可随身携带使用。以此实现胶囊内镜体外实现无线供电（充电）。本技术提供的供电系统能够实现根据疾病诊疗的具体需求建造个性化的磁控胶囊内镜。
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.如图1所示，本发明实施例提供一种胶囊内镜电磁共振电源供电系统，包括磁共振发射装置1和设置在胶囊内镜6内的磁共振谐振接收装置2；磁共振发射装置1，用于产生并发射高频振荡电磁波；磁共振谐振接收装置2包括磁共振接收单元、信号处理单元、储能单元2-4；磁共振接收单元通过信号处理单元与储能单元2-4连接；磁共振接收单元，用于接收磁共振发射装置1发射的高频振荡电磁波；信号处理单元，用于对接收到的高频振荡电磁波进行处理变为脉动整流存储到储能单元2-4；储能单元2-4，用于存储信号处理单元处理后的脉动整流给胶囊内镜6供电。
33.在有些实施例中，磁共振接收单元包括磁共振谐振接收线圈2-1；
磁共振谐振接收线圈2-1，用于将磁共振发射装置1发射高频振荡电磁波进行谐振传输到信号处理单元。
34.在有些实施例中，信号处理单元包括整流器2-2和谐振自动跟踪微调器2-3；谐振自动跟踪微调器2-3，用于进行谐振频率的校正；整流器2-2的输入端分别连接到磁共振谐振接收线圈2-1的两端，整流器2-2的正输出端通过谐振自动跟踪微调器2-3连接到储能单元2-4，整流器2-2的负输出端连接到储能单元2-4。
35.在有些实施例中，磁共振谐振接收装置2还包括输出稳压器2-5和电源输出端2-6；储能单元2-4通过输出稳压器2-5与电源输出端2-6连接；输出稳压器2-5，用于提取储能单元2-4的电能经稳压、恒流、过流保护处理后，经电源输出端2-6给胶囊内镜6供电。
36.如图2、3所示，在有些实施例中，磁共振接收单元还包括高频铁氧体管状芯2-7；磁共振谐振接收线圈2-1以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯2-7外面；高频铁氧体管状芯2-7，用于提高磁共振谐振接收线圈2-1的品质因数减少损耗。
37.在有些实施例中，磁共振发射装置1包括电源适配单元1-4、频率发生器1-3和磁共振发射线圈1-1；频率发生器1-3经过电磁波功率放大器1-2与磁共振发射线圈1-1连接；电源适配单元1-4与频率发生器1-3连接，用于给磁共振发射装置1供电；频率发生器1-3，用于产生高频振荡电磁波；电磁波功率放大器1-2，用于对频率发生器1-3产生的高频振荡电磁波进行功率放大；磁共振发射线圈1-1，用于将放大后的高频振荡电磁波发射输出。
38.在有些实施例中，电源适配单元1-4包括dc12v蓄电池和/或ac220v/dc12v适配器。
39.本发明实施例还提供一种胶囊内镜，包括胶囊型外壳，胶囊型外壳内设置有磁共振谐振接收装置2，磁共振谐振接收装置2包括磁共振接收单元、信号处理单元、储能单元2-4；磁共振接收单元通过信号处理单元与储能单元2-4连接；磁共振接收单元，用于接收外部的磁共振发射装置发射的高频振荡电磁波；信号处理单元，用于对接收到的高频振荡电磁波进行处理变为脉动整流存储到储能单元2-4；储能单元2-4，用于存储信号处理单元处理后的脉动整流给胶囊内镜6供电。
40.在有些实施例中，磁共振接收单元包括磁共振谐振接收线圈2-1和高频铁氧体管状芯2-7；磁共振谐振接收线圈2-1以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯2-7外面；磁共振谐振接收线圈2-1，用于将外部的磁共振发射装置发射高频振荡电磁波进行谐振传输到信号处理单元；高频铁氧体管状芯，用于提高磁共振谐振接收线圈2-1的品质因数减少损耗。
41.在有些实施例中，信号处理单元包括整流器2-2和谐振自动跟踪微调器2-3；谐振自动跟踪微调器2-3，用于进行谐振频率的校正；
整流器2-2的输入端分别连接到磁共振谐振接收线圈2-1的两端，整流器2-2的正输出端通过谐振自动跟踪微调器2-3连接到储能单元2-4，整流器2-2的负输出端连接到储能单元2-4；储能单元2-4通过输出稳压器2-5连接有电源输出端2-6；输出稳压器2-5，用于提取储能单元2-4的电能经稳压、恒流、过流保护处理后，经电源输出端2-6给胶囊内镜6供电。
42.频率发生器1-3产生高频振荡电磁波经电磁波功率放大器1-2进行信号放大后，经磁共振发射线圈1-1发射电磁波3，该电磁波无需接触或近距离感应，胶囊内镜6安装的磁共振谐振接收装置2的磁共振谐振接收线圈2-1进行谐振传输，其谐振频率校正由谐振自动跟踪微调器2-3完成，谐振接收的高频正弦波经整流器2-2变为脉动整流，输入到储能单元2-4也就是超级电容蓄电池储存，输出稳压器2-5提取超级电容蓄电池的电能经稳压、恒流、过流保护等系列措施后经电源输出端2-6为胶囊内镜提供工作电源。本发明磁共振谐振接收装置2安装在胶囊内镜6的胶囊腰壁上，如图3所示，胶囊内镜6的胶囊腰壁内镶高频铁氧体管状芯2-7，磁共振谐振接收线圈2-1以蜂房形绕在高频铁氧体管状芯2-7外面如图6所示，磁共振谐振接收线圈2-1展开如图6所示，其高频铁氧体管状芯2-7的作用是提高磁共振谐振接收线圈2-1的q值（品质因数），提高接收效率，q值越大信号损耗越小，即省电；磁共振谐振接收装置2的结构如图2所示，应用如图4、图5、图7，图4、5、7中在人体胃肠系统4中的胶囊内镜6与人体外的磁共振发射装置可非靠近接触远距离谐振接收，磁共振发射装置1可以是固定在医院、家庭、办公室等场所（适配器供电），也可以随身携带（蓄电池供电），如图5、图6，磁共振谐振接收装置2可在胶囊内镜6未进入人体时在体外充电备用，使用时，可同时输出同时充电，超级电容蓄电池不过充，不发热，无化学反应。
43.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。