磁控人体胶囊式无线内窥镜的设计与实验研究

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随着MEMS技术、通讯技术和计算机技术等多学科的发展,微创甚至无创越来越成为人们对于外科诊疗技术的追求,而内窥镜是实现这一追求的重要手段。为此,国内外很多研究机构和学者都致力于该方向的研究,也取得了丰硕的成果,本文正是在这样的研究背景下应运而生的。 在已有的先进内窥镜技术基础上,本文研制了带有磁控开关的胶囊式无线内窥镜微机电系统。该胶囊首先经被检查者吞服,然后通过定点设置外加磁场,在需要的位置处启动该胶囊,胶囊就会利用图像传感器采集消化道图像,并通过内部无线发射电路和外部无线接收电路实现图像的无线传输,图像最终进入计算机进行最终处理和提供医护人员作诊断参考。移去外加磁场可以使信号关闭,以在不需要时节约电源。 在本文所述的内窥镜的设计中,综合运用了工程光学、微机械、电子电路、计算机图像等多方面的知识,并进行了大量的实验研究,以求使该系统的研究更为完善。论文主要完成了以下内容: 一、对内窥镜系统的图像传感器部分进行了深入的设计,并通过实验对比测试了各芯片方案的性能参数,验证了系统的有效性,总结了设计中应该注意的几个问题,可以作为后期的研究的参考依据; 二、给出了无线内窥镜的机构设计过程,包括镜头、照明装置和控制开关的设计,最后给出了无线胶囊式内窥镜的总体布局; 三、讨论了无线内窥镜设计中的其他关键问题,比如电源系统的设计问题,无线发射电路的设计问题,工作定位问题,图像采集与保存问题,在它们的设计过程中,综合考虑了无线内窥镜的性能、功耗与尺寸要求,都给出了合理的最终解决方案。 四、进行了胶囊式无线内窥镜样机的离体及活体实验研究,通过不断改进实验过程,均能得到清晰稳定的图像。 五、将目前正在研究的数字式胶囊内窥镜的原理和设计方案做了简要介绍,以作为对今后的研究和发展方向的展望。
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