低功耗人体全消化道生理参数遥测胶囊的设计

设计了一种连续监测胃肠道生理参数的低功耗参数遥测胶囊,它主要包括传感器模块、低功耗专用集成芯片和无线射频模块。首先,采用三态时钟管理单元为集成芯片内部的各个模块选择合适的时钟频率,并在模块闲置时关闭相应模块的时钟来降低集成芯片的功耗。其次,采用单工通讯、数据暂存和减小发射功率等方法降低射频模块的功耗。最后,通过软件设计使胶囊间歇工作以降低系统整体功耗。测试结果表明:专用集成芯片工作时电流约为300μA@2MHz,休眠时约为4μA@28kHz;射频模块发射时电流约为12mA,单片机采集数据时电流约为300μA。与第二代参数胶囊相比,射频模块和单片机的功耗分别降低了约47%和24%,可连续工作时间达到136h,基本满足参数胶囊长时连续监测胃肠道生理参数的要求。

遥测胶囊微带天线的设计

针对遥测胶囊工作在人体消化道中的特点,为遥测胶囊设计了一种新型的微带天线,用于和外部数据接收存储器通信,工作频率为915 MHz波段(ISM波段).为了模拟天线在人体消化道内的工作环境,计算模型采用了真实的三维人体数字模型.基于时域有限差分算法,讨论了天线的设计参数,分析比较了天线在自由空间中和人体消化道内的谐振频率、方向图等特性,计算了天线在人体消化道内的比吸收率,求出了最大允许输入功率.结果表明,该天线完全满足遥测胶囊的实际应用要求.

人体全消化道生理参数遥测胶囊体外连续跟踪定位方法

介绍了目前国际上常用的体内目标的定位方法即放射性同位素扫描和电磁场定位,分析了各自的优缺点,在此基础上提出利用目标体内密封的永久磁铁为磁标记物,在体表处检测多点磁场强度,并采用遗传算法解决非线性方程组的求逆问题从而获得胶囊在体内的位置和方向信息,实现目标在体内的连续定位.仿真实验表明,该方法定位精度在毫米级,完全满足实际应用需求.

用于体内胶囊式遥测系统的电磁跟踪定位方法

提出了基于电磁检测原理的定位方法。该方法在体表布置多个电磁发射线圈,通过胶囊内密封的接收线圈检测所在点的磁感应强度,利用检测值,根据磁感应强度和该点位置坐标之间的函数模型反向求解出位置信息。设计的悬浮式单维接收线圈,能始终保持接收方向的恒定,不仅大大减少了接收线圈和发射线圈维数,也大大降低了求解模型的复杂性,满足了胶囊内严格的空间限制和功耗限制。设计了完整的电磁定位系统,构建了三维实验平台,并开展了38个位置点处的检测,将结果代入定位软件求解后表明,三个坐标方向的定位误差均在4 cm以下,平均定位误差在2 cm以下,小于同类研究的定位误差。