[发明专利]一种消化道电子胶囊的数字式定位系统及方法

说明书

本发明涉及一种消化道电子胶囊的数字式定位系统，包括设于体外的多磁源分频激磁装置，用于产生不同频率的交变磁场；数字式磁场检测装置，固定在电子胶囊上，用于检测电子胶囊所处位置的磁场强度后进行特征值提取；设于体外的数据无线接收与处理平台，与多磁源分频激磁装置和数字式磁场检测装置无线连接，用于接收数字式磁场检测装置发送的特征值，进行数据分析和方位求解；本发明还公开了一种数字式定位方法，该方法基于消化道电子胶囊的数字式定位系统，采用适合于多磁源跟踪方法的模拟信号前端预处理技术与数字信号处理技术，实现电子胶囊的数字式定位。与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强、功耗低、实时性强、处理速度快等优点。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其是涉及一种消化道电子胶囊的数字式定位系统及方法。

背景技术

随着微电子技术、微机电系统技术、机器人技术、无线通信等技术的发展，消化道电子胶囊状诊疗装置(以下简称电子胶囊)已成为现代医疗器械的研究热点与发展方向。微型化使电子胶囊能进入人体消化道，能够监测消化道多生理参数信息、摄取消化道内图像、识别病变组织、并主动施药治疗或进行取样活检。

在医疗应用中，医生无法获知电子胶囊在体内的位置，由此无法将诊查信息与具体部位对应，并且也无法根据胶囊的方位准确地驱动胶囊运动。因此，对电子胶囊跟踪定位成为急需解决的关键技术之一。对于消化道内目标物的定位，临床上一般采用的方法有：X射线图像法、核医学显像法、实时超声法。这些方法具有一定的辐射伤害，不能连续数小时进行监测，并且需要大型昂贵的设备，使得检查只能在一定的场所进行，影响了病人的正常工作和生活。目前也有相关文献报道了永磁定位跟踪法，将微型永磁体作为定位标记源，置于电子胶囊中，在被测者腹部周围，布置一定数量的霍尔传感器，用来检测永磁体在空间产生的磁场强度，由此反求出目标的空间方位。由于磁标记物的体积在空间上受到电子胶囊的限制，导致磁场信号强度受限，当磁标记物距传感器距离较远时，磁场传感器不能分辨微弱的信号，导致定位失效。目前报道的磁标记定位法的测量精度和探测距离与实用性还有较大差距。

电子元件的低频噪声和地磁场信号难以在静磁信号中滤除，磁场逆问题求解中未知量个数多、求解耗时、容易陷入局部极值点，且电子胶囊尺寸和功耗的制约，是磁跟踪系统体内装置设计的难点；此外，现有的交流磁定位方法研究中，体外的磁场激发装置大多采用分时的方式进行信号区分，该方式的实时性还有待改善。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种消化道电子胶囊的数字式定位系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种消化道电子胶囊的数字式定位系统，包括：

多磁源分频激磁装置，设于体外，用于产生不同频率的交变磁场；所述的多磁源分频激磁装置包括分频激磁电路和多个激磁线圈，分频激磁电路设有多路输出端，多路输出端分别与多个激磁线圈的输入端连接；

数字式磁场检测装置，固定在电子胶囊上，用于检测电子胶囊所处位置的磁场强度后进行特征值提取，所述的数字式磁场检测装置包括依次连接的次级感应线圈、模拟信号前端预处理模块、数字信号处理模块和射频通信模块；

数据无线接收与处理平台，设于体外，与多磁源分频激磁装置和数字式磁场检测装置无线连接，用于接收数字式磁场检测装置发送的特征值后，进行数据分析和方位求解，所述的数据无线接收与处理平台包括用于收发数据的数据无线收发电路。

优选地，所述的模拟信号前端预处理模块包括依次连接的前置阻抗匹配电路、可编程放大电路、电平抬升电路与ADC驱动电路，所述的前端阻抗匹配电路的输入端与次级感应线圈的输出端连接，所述的数字信号处理模块的输入端与电平抬升电路与ADC驱动电路的输出端连接。

优选地，所述的数字信号处理模块为微处理器。

优选地，所述的射频通信模块为射频通信芯片。