医用内窥镜超声探头驱动系统的设计

介绍了医用超声内窥镜成像系统的工作原理,构建了驱动控制系统。根据超声成像系统指标确定了超声探头的设计参数,并具体设计了超声波激发、接收电路以及系统收发保护电路,电路的性能已得到实验的验证。

硬性内窥镜光学系统的杂散光分析与抑制

基于光学系统结构研究了硬性内窥镜光学系统内部杂散光的成因及抑制方法,以提高其成像效果。通过Lighttools软件进行光线追迹,分析了硬性内窥镜光机结构的杂散光;通过杂光路径分析,提出光线在中继系统和物镜组中发生全反射是硬性内窥镜存在杂散光的原因,由此研究了相应的杂散光抑制方法:即调整物镜组结构控制系统中光线传播的路径,并在光学系统优化过程中加入相应的控制条件。最后,采用提出的方法设计了视场角为70°,透镜直径为2.7mm的高成像性能消杂散光硬性关节镜。验证实验显示,研制的硬性内窥镜光学系统在100lp/mm处各视场的调制传递函数(MTF)值均在0.4以上,逼近衍射极限。光线追迹结果表明,在物镜组中消除杂散光可避免光线在棒镜内壁全反射,完全消除杂散光并保证良好的像质。

微波烧结金属陶瓷材料的工艺研究

采用微波烧结新技术研究了纳米金属陶瓷材料的烧结工艺与性能。结果表明 ,微波烧结Al2 O3 TiCN Mo Ni纳米金属陶瓷在 14 0 0℃的温度下保温 10分钟时 ,可达到 99%的相对密度 ;烧结温度降低 ,烧结时间大幅度缩短 ,且烧结前后晶粒尺寸变化很小。与设计的助热保温结构相结合 ,成功地对金属陶瓷进行了烧结 ,建立的加热系统加热效率高、结构简单 。

人体胃肠道窥视微机电系统设计与研制

通过理论和实验研究,详细分析了窥视微机电系统在人体胃肠道内工作所需要考虑的问题。对窥视微机电系统涉及的光学、图像、发射、控制和电源等关键技术进行了分析和设计。根据设计得到的参数和实际条件,通过利用磁控开关,研制出了定位在线控制采样的、可获取静态或动态影像的整个人体胃肠道内窥视系统。该系统在实验室条件下采集的图像表明,设计方案是可行的。

无线微型机器人肠道内窥镜系统中图像采集与无线传输子系统的设计

采用微型CMOS图像传感器和ISM频段超高频微型射频收发器设计一种短距离微型图像采集和无线传输系统,具有集成度高、体积小和功耗低的特点;在此基础上分析了它适用于无线微型机器人肠道内窥镜系统图像传输的可行性,最后对设计出的图像采集和无线传输系统进行了实验,获得了较为清晰的图像。

胶囊内窥镜便携式无线能量发射系统

对采用电磁感应无线能量传输(WPT)系统为视频胶囊内窥镜(VCE)提供能量的技术进行优化,主要对无线能量发射系统进行了改进,并搭建了便携式WPT平台。通过比较磁场强度和均匀度,选定了合适的发射线圈结构;通过分析谐振原理并测试Q值变化,确定了传输频率;在发射电路中加入可调电感提高频率稳定性,并测量了电流的波动情况。实验显示:优化设计的WPT系统稳定可靠,VCE在WPT平台上工作正常,可以30frame/s的帧率向接收天线发送分辨率为320×240的图像,功率为78.4mW。该无线能量发射系统可携带,传输效率和稳定性受人体行动影响较小,可保证VCE在高频率和高分辨率状态下持续工作,提高了VCE临床应用的可行性。

一种新型肌硬度测量装置

本文设计、试制了一种新型的肌硬度测量仪器,介绍了复式传感器的结构,仪器的工作原理。从一组肌硬度测量试验结果,看出该系统可用于描述一些人体肌肉的特性。

间歇工作图像胶囊内窥镜的设计与实验

针对图像胶囊内窥镜受到能量限制而工作时间较短的问题,基于图像胶囊在人体肠道蠕动的速度设计了一种间歇工作模式的微型化、低功耗图像胶囊内窥镜。采用霍尔开关代替干簧管作为电源总开关,进一步降低了图像胶囊的体积。通过对电池电源模块、模拟开关电路和软件进行设计研究,实现了无线发射和照明电路的间歇供电和图像传感器的间歇休眠。动物实验验证了整个系统的工作时间和可行性。结果表明,整个系统的尺寸仅为Φ12mm×25mm,1s间隔工作模式下系统的工作时间超过9h。

一种新型电子血压计的研制

分析了目前电子血压计存在的问题,提出在充气中测量血压的方法,通过对气泵电机的闭环控制来保证袖带压力的线性变化,以减小配置抛物线插补误差的原理设计了一种新型电子血压计。该测量原理克服了现有电子血压计的缺点和不足,具有测量速度快、精度高等优点,可广泛应用于临床和家庭保健中。

一种数字式微型无线内窥镜系统

提出了一种全新的数字化的微型无线内窥镜系统,该系统具有可实时观察病人消化道图像、全消化道检查、提供三维深度内窥镜图像数据等功能。对系统中各硬件模块及其关键技术进行了详细的论述。

基于充气测量的电子血压计研制

针对传统电子血压计在放气过程中测量血压时存在的缺点,研制了基于充气过程中之测量血压的新型电子血压计。该电子血压计根据示波法原理,运用一种新的方法,实现在充气过程中测量血压。使之达到了功耗低、体积小、测量时间短、个体适应性强的设计目的,适用于临床诊断监测和家庭医疗保健。

高温直流超导量子干涉器心磁图仪的研制

研制了用于心磁测量的直流高温量子干涉器,并建立了单通道高温直流超导量子干涉器心磁图仪.根据临床诊断标准,在磁屏蔽室内依次调节无磁床的位置,采集了人体胸前平面5×5正方格子上各点的心磁数据.实验结果表明,健康人与心脏病患者的心脏磁场信号存在明显差异.利用该系统,可为心脏病的临床诊断提供有价值的实验数据.

电子内窥镜图像实时采集与视频显示系统设计与实现

介绍了医用电子内窥镜图像实时采集与显示系统的设计与实现 .用PCI接口控制器AMCCS5 933实现PCI总线接口 ,用FPGA作为核心控制模块完成对数据传输和相关芯片的控制 .用WinDriver开发了系统的Windows设备驱动程序 ,用DMA方式将图像数据由PCI总线传送至主机内存 ;用DirectDraw接口实现了对显示硬件的直接访问 ,从而实现图像的实时显示 .调试结果证明该系统性能良好 ,并己投入使用 。

基于LED的医用内窥镜照明系统设计

目的:设计一种基于发光二极管(light emitting diode,LED)的医用内窥镜照明系统,解决传统弧光灯发光效率低、温升高、使用寿命短等不足。方法:以带脉冲宽度调制(pule width modulation,PWM)功能的AD型单片机为核心进行控制,采用特制的RGB-LED混光合成白光的方法,通过光纤将合成后的光线传到内窥镜的前端对体内的组织器官进行照明。结果:将该照明系统通过光纤连接至内窥镜主机进行组织照明,光源显色指数高、效果好,可真实再现组织颜色。结论:该内窥镜照明系统发光效率高、功耗低、照明效果好,非常适用于内窥镜诊疗照明。

医用内窥镜系统体内驱动方式的研究

提出了一种新型的医用内窥镜系统的体内驱动方式和相应的驱动机构。此方式利用螺旋旋转时产生的牵引力推动医用内窥镜系统在人体内腔中运行 ,同时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜 ,使医用内窥镜系统在体内运行时不与内腔壁发生直接接触 ,避免对人体有机组织产生损伤。详细分析计算了用此方法驱动的医用内窥镜系统在不同半径、不同粘度粘液和不同弹性模量的内腔中的轴向运行速度和形成的粘液膜厚度。结果表明 ,用此方法驱动的医用内窥镜系统在人体内腔中运行时可以形成足够厚的粘液膜把医用内窥镜系统与内腔壁隔开 ,实现以较快速度的悬浮运行。

新型医用红外测温仪的设计

目的:针对市场现有的测温仪的弊端,设计一种新型医用红外测温仪。方法:采用红外线温度传感器采集人体温度,以HT67F5640芯片为主控制器,通过A/D转换把检测的人体温度显示在液晶显示器(liquid crystal display,LCD)上。该仪器设计的电路包括主控制电路、电源电路、红外温度传感器电路、LCD驱动电路、按键电路、报警电路等;软件部分包括主程序,AD采集、LCD显示、蜂鸣器报警以及按键扫描等子程序。结果:该医用红外测温仪测量体温速度快、精度高、重复性好,医务人员反应良好。结论:该测温仪功耗低、使用方便、稳定性高、便于携带、各项参数优越,可以实现患者体温的快速检测。

一种野战便携式内窥镜视频系统的研制

目的:研制一种野战便携式内窥镜视频系统。方法:将主控制器TMS320DM368、图像传感器MT9P301、LED照明单元、LED显示器、光学接口和Wi-Fi模块一体化设计,集成在一个微型手持主机上。系统通过手持主机按键或无线脚踏开关2种方式进行采集图像;采用1 800 m Ah锂电池供电,通过市电或太阳能进行充电。结果:经过临床测试,研制的便携式内窥镜视频系统可以与相应的医用内窥镜配接,适合于内窥镜检查及手术的实时观察、记录和回放,可通过Wi-Fi实现远程医疗。结论:便携式内窥镜视频系统体积小、性能稳定、操作方便、自我续航能力强,非常适合野战医疗。

新型可视电子听诊器的研制

一种以AT89S52单片机为核心,利用驻极体式声音传感器实现的心音数据采集系统,利用图形液晶模块实现显示的新型可视电子听诊器。介绍了电子听诊器的系统结构图,给出了硬件电路原理和软件流程。该系统在进行常规心脏听诊的同时可通过液晶显示屏直观地显示心率和心音波形。

胶囊内窥镜在肠道中的钳位

由于胶囊内窥镜的有效钳位是实现其在肠道中有效驻停及运动的重要因素,本文研究并设计了胶囊内窥镜的钳位机构。首先,基于对摩擦力和肠道形变的分析,讨论了影响钳位力的因素。考虑肠道安全性,设计了阿基米德螺线腿机构。然后,通过构建离体肠道测试平台,测试不同直径、宽度、纹理及形状的样本在肠道内的钳位特性;分析实验结果,并建立了可定性描述钳位力的方程。最后,基于电流反馈实现钳位机构的安全控制;通过离体实验测试了钳位机构运动性能,并验证了钳位机构的安全性和可行性。实验结果显示,优化后的螺线腿钳位机构的钳位力达1.486N;可较好地适应肠道的生理环境,满足扩展肠道、安全钳位的要求。