按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡檢查法使采用內(nèi)窺鏡圖像法檢查整個(gè)小腸成為可能，并且不會(huì)讓病人感到疼痛以及任何的不適現(xiàn)象，檢查非常方便。但目前還存在一些技術(shù)瓶頸，如定位和運(yùn)動(dòng)機(jī)制、合適的能源，使無(wú)線內(nèi)窺鏡的應(yīng)用受到限制。本論文針對(duì)能量傳輸、干擾等技術(shù)問(wèn)題，分析了無(wú)線內(nèi)窺鏡的研究現(xiàn)狀，歸納比較了國(guó)內(nèi)外無(wú)線內(nèi)窺鏡產(chǎn)品或者原型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡，并重點(diǎn)對(duì)按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡中的高效低頻電磁感應(yīng)連接、射頻通信中的抗干擾技術(shù)和天線進(jìn)行了深入的研究。本論文的主要

2、研究工作和結(jié)論如下：
　　1.采用可編程邏輯器件和微控制器協(xié)同工作模式，設(shè)計(jì)了按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡。該設(shè)計(jì)已獲發(fā)明專利授權(quán)。按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡為數(shù)字、雙向無(wú)線內(nèi)窺鏡，其中圖像數(shù)據(jù)采用射頻通信傳輸，以獲得高的數(shù)據(jù)速率；控制指令采用低頻電磁感應(yīng)連接傳輸，以降低系統(tǒng)的功耗。按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡中可編程邏輯器件控制圖像傳感器和射頻器件，負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；微控制器控制低頻電磁感應(yīng)連接，負(fù)責(zé)接收控制指令、設(shè)置相關(guān)參數(shù)。這樣對(duì)圖像數(shù)據(jù)的傳輸處理更

3、加有效、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，同時(shí)簡(jiǎn)化了微控制器的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的配置更合理。按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡增加了膠囊的處理和控制能力，能在體外的控制下即時(shí)地、按需地修改相關(guān)的參數(shù)。
　　2.研究無(wú)線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中電磁感應(yīng)三維接收各線圈輸出感應(yīng)電壓的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新的整流合成電路結(jié)構(gòu)——復(fù)合整流合成電路。在電磁感應(yīng)連接三維接收中，每個(gè)方向上電壓的波形一致，只存在幅值和初相不同，且初相只有同相和反相的差別，仍采用半波或者全波整流，將影響能量傳輸?shù)男屎涂刂?/p>

4、數(shù)據(jù)的接收，采用復(fù)合整流合成電路有助于提高系統(tǒng)的靈敏度，克服電磁感應(yīng)連接方向性的限制，消除通信中的盲點(diǎn)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院湍芰總鬏數(shù)男?，為無(wú)線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)體外向體內(nèi)控制指令的發(fā)送和能量傳輸提供了理想的平臺(tái)。
　　3.分析與無(wú)線內(nèi)窺鏡相同頻段不同應(yīng)用的信道特征，總結(jié)無(wú)線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)干擾源的特點(diǎn)，為跳頻系統(tǒng)和固定頻率系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種新的抗干擾方法。這種方法為解決低功耗便攜式無(wú)線裝置的抗干擾問(wèn)題提供了新的思路。該方法具有以下的優(yōu)點(diǎn)：通

5、過(guò)差錯(cuò)控制和變更射頻通信信道，提高了無(wú)線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了數(shù)據(jù)可靠傳輸；通過(guò)低頻電磁感應(yīng)發(fā)送控制指令，減少了差錯(cuò)處理時(shí)間；當(dāng)發(fā)現(xiàn)有丟失或者錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包立即發(fā)送請(qǐng)求重傳指令，減少了內(nèi)窺鏡膠囊發(fā)送不必要的數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)功耗；變更信道和差錯(cuò)控制都由體外裝置處理，不會(huì)增加體內(nèi)裝置的復(fù)雜度。
　　4.研究了天線設(shè)計(jì)中的微型化技術(shù)，以及影響天線性能的因素，并為無(wú)線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)了微帶天線。該天線采用阿基米德螺旋線結(jié)構(gòu)、以及介質(zhì)基座

6、和短路針技術(shù)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，直徑不大于8.3mm；頻帶寬，在駐波比不大于2時(shí)，頻率范圍為2.3～2.63GHz，中心頻率為2.44GHz；天線的發(fā)射效率高，最小的回波損耗為-23.7dB；不受周圍組織的影響。并且該天線采用雙面印制板工藝，一致性好。該天線完全能夠集成到無(wú)線內(nèi)窺鏡膠囊內(nèi)。
　　本論文從結(jié)構(gòu)、參數(shù)控制、電磁感應(yīng)連接、抗干擾技術(shù)和天線方面對(duì)按需式無(wú)線內(nèi)窺鏡進(jìn)行了研究，不僅減少了無(wú)線內(nèi)窺鏡膠囊的復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)