按需式無線內(nèi)窺鏡的設(shè)計與研究.pdf

1、無線膠囊內(nèi)窺鏡檢查法使采用內(nèi)窺鏡圖像法檢查整個小腸成為可能，并且不會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，如定位和運動機制、合適的能源，使無線內(nèi)窺鏡的應(yīng)用受到限制。本論文針對能量傳輸、干擾等技術(shù)問題，分析了無線內(nèi)窺鏡的研究現(xiàn)狀，歸納比較了國內(nèi)外無線內(nèi)窺鏡產(chǎn)品或者原型設(shè)計，設(shè)計了按需式無線內(nèi)窺鏡，并重點對按需式無線內(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)計了按需式無線內(nèi)窺鏡。該設(shè)計已獲發(fā)明專利授權(quán)。按需式無線內(nèi)窺鏡為數(shù)字、雙向無線內(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)。這樣對圖像數(shù)據(jù)的傳輸處理更

3、加有效、結(jié)構(gòu)更加簡潔，同時簡化了微控制器的設(shè)計，使系統(tǒng)的配置更合理。按需式無線內(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地、按需地修改相關(guān)的參數(shù)。
　　2.研究無線內(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，設(shè)計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，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院湍芰總鬏數(shù)男?，為無線內(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。
　　3.分析與無線內(nèi)窺鏡相同頻段不同應(yīng)用的信道特征，總結(jié)無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)干擾源的特點，為跳頻系統(tǒng)和固定頻率系統(tǒng)設(shè)計了一種新的抗干擾方法。這種方法為解決低功耗便攜式無線裝置的抗干擾問題提供了新的思路。該方法具有以下的優(yōu)點：通

5、過差錯控制和變更射頻通信信道，提高了無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了數(shù)據(jù)可靠傳輸；通過低頻電磁感應(yīng)發(fā)送控制指令，減少了差錯處理時間；當(dāng)發(fā)現(xiàn)有丟失或者錯誤數(shù)據(jù)包立即發(fā)送請求重傳指令，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；變更信道和差錯控制都由體外裝置處理，不會增加體內(nèi)裝置的復(fù)雜度。
　　4.研究了天線設(shè)計中的微型化技術(shù)，以及影響天線性能的因素，并為無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)設(shè)計了微帶天線。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：尺寸小，直徑不大于8.3mm；頻帶寬，在駐波比不大于2時，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)和天線方面對按需式無線內(nèi)窺鏡進(jìn)行了研究，不僅減少了無線內(nèi)窺鏡膠囊的復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)