用於接收人體通信系統中的數據的方法和設備的製作方法
2023-11-06 07:45:57 1
專利名稱：用於接收人體通信系統中的數據的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於接收人體通信系統中的數據的方法和設備，其通過利用多個接收電極，能夠改善接收信息的質量，並掌握人體中的傳感器的位置信息。
背景技術：
用於收集人體中的醫療信息的各種傳感器已經被發展和使用，在這裡，不僅用於收集人體中的信息的技術是非常重要的，而且用於將收集的信息發射到人體外部的技術也是非常重要的。
在一般的數據發射方法中，具有一種應用於為了觀察胃或腸而開發的內窺鏡中的通信電纜法。在通信電纜法中，將由導線或光纖製成的電纜通過病人的咽喉插入人體中。通信電纜法具有高可靠性和高數據質量，然而，病人在內窺鏡操作期間必須忍受強烈的疼痛。
為了解決上述問題，給出了成像LTD。在以色列已經開發了稱為M2A的膠囊式內窺鏡。當病人吞下如同藥片的膠囊式內窺鏡時，由內窺鏡的照相機拍攝的人體內的圖像數據被發射到位於人體外的接收單元，然後被顯示在監視器上。
然而，由於M2A使用無線電波法作為信號發射方法，由於人體外部的各種電波的幹擾，從而增加了能耗，減少了操作時間，並降低了接收靈敏度。另外，由於M2A需要無線電波發射器，例如用於將圖像信號轉換成高頻的轉換器電路和用於信號發射的天線，這增加了體積並提高了生產成本，另外，高頻對人體有害。因此，本申請人已經開發了一種人體通信系統，該系統通過將人體作為導體，可以以低頻電流將關於人體內部的數據發射到人體外部。
在人體通信系統中，發射電極之間的電勢差產生電流，所述發射電極在被放入人體的膠囊式內窺鏡的表面上形成。電流在流過人體時導致了安裝在人體表面的兩個接收電極之間的電壓，從而，接收設備能夠接收關於人體內部的數據。
圖1示出了包括膠囊式內窺鏡和兩個接收電極的人體通信系統。如圖1所示，膠囊式內窺鏡10位於人體1的內部，接收設備20位於人體的外部。在膠囊式內窺鏡10的兩端的表面上形成發射電極11，將接收設備20與接觸人體表面的兩個接收電極30連接。在對由膠囊式內窺鏡10採集的醫療信息進行信號處理後，當在兩個發射電極11之間產生電勢差時，由於兩個發射電極11通過體液彼此連接並形成閉環，因此電流流過人體2。在人體表面上流過的電流導致了安裝在人體表面的兩個接收電極30之間的電壓。所產生的電壓與所述電流和兩個接收電極30之間的距離成比例。位於體外的接收設備20利用產生的電壓檢測從人體中的膠囊式內窺鏡10發射的信號。
然而，當僅使用兩個接收電極時，如果電流的方向垂直於接收電極的排列方向，則在接收電極中不會產生電壓或僅產生少量電壓。因此，人體外的接收設備不能準確接收從人體內膠囊式內窺鏡發射的信號。
更詳細地說，如圖1所示，當膠囊式內窺鏡10位於一個(A)方向時，兩個接收電極30的排列方向與發射電極11的方向相同。在這種情況下，在兩個接收電極30之間流過最大電流，從而接收設備20獲得優良的接收靈敏度。然而，當膠囊式內窺鏡10位於一個(B)方向時，兩個接收電極30的排列方向垂直於發射電極11的方向。在這種情況下，在兩個接收電極30之間沒有電流流過，從而接收設備20不能接收從膠囊式內窺鏡10發射的信號。簡單地說，由於接收電極30固定，而發射電極11的排列方向隨時間變化，因此接收靈敏度隨時間變化，可能會丟失發射信號，從而降低信息接收的質量。
另外，當僅使用兩個接收電極時，不能檢測出膠囊式內窺鏡在人體中的位置，從而不能有效使用膠囊式內窺鏡。例如，當膠囊式內窺鏡捕捉到消化器官中的反常症狀時，如果知道膠囊式內窺鏡的當前位置，就能夠進行準確的手術和治療。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於，提供一種用於接收人體通信系統中的數據的方法和設備，該方法和設備能夠以最佳靈敏度接收數據，並獲取人體內的膠囊式內窺鏡的位置信息以將該位置信息用作醫療信息。
為了實現上述目的，根據本發明的用於接收人體通信系統中的數據的方法包括如下步驟在多個接收電極中順序選擇一對接收電極；處理選擇的一對接收電極的電壓值，並將其存儲在存儲器中；對存儲在存儲器中的值進行預定運算，以選擇一對最佳接收電極；以及對存儲在存儲器中的值中的對應於最佳的一對接收電極的值進行圖像處理。
另外，根據本發明的用於接收人體通信系統中的數據的設備包括多個接收電極，其被安裝在人體表面；開關裝置，用於在多個接收電極中順序選擇一對接收電極；處理裝置，用於處理由開關裝置選擇的一對接收電極的電壓值；存儲器，用於存儲被處理的值；比較-運算裝置，用於計算存儲在存儲器中的值的最大值；圖像處理裝置，用於對最大值進行圖像處理；以及控制裝置，用於控制開關裝置和比較運算裝置以將最大值提供給圖像處理裝置。
附圖示出了本發明的實施例，並與說明書一起用於說明本發明的原理，所述附圖被包括以提供對本發明的進一步理解，並被結合到說明書中以構成本說明書的一部分。
在附圖中圖1示出了在常規人體通信系統的數據接收中存在的問題；圖2示例示出了根據本發明安裝在人體表面上的多個接收電極；以及圖3是示出根據本發明的接收設備的方框圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖描述本發明的優選實施例。
圖2是示出安裝在人體表面上的多個接收電極的平面圖。如圖2所示，將8個接收電極分別安裝在人體表面，例如，胸部、肚臍、後背的上部、後背的下部、腋窩和肋部。當由膠囊式內窺鏡10的發射電極11之間的電勢差產生的電流通過身體到達多個接收電極時，在兩個接收電極之間產生了與兩個接收電極之間的電流和距離成比例的電壓。
參考圖2，將電極1和2看作一對接收電極，在接收電極1和2之間檢測最大電壓。那是因為發射電極11的排列方向與接收電極1和2的方向一致，並且膠囊式內窺鏡10和接收電極之間的距離最短。另一方面將接收電極3和4或接收電極7和8看作一對接收電極，在所述接收電極之間沒有檢測出電壓。那是因為膠囊式內窺鏡10的發射電極11的排列方向垂直於該接收電極的排列方向。另外，將接收電極5和6看作一對接收電極，接收電極5和6之間的電壓小於接收電極1和2之間的電壓。那是因為膠囊式內窺鏡10的發射電極11的排列與該接收電極的排列方向一致，但是膠囊式內窺鏡10和接收電極5和6之間的距離比膠囊式內窺鏡10和接收電極1和2之間的距離遠。
如上所述，通過測量和比較每對接收電極之間的電壓，根據接收電極1和2之間的電壓是最大的情況，選擇接收電極1和2以獲得更好的接收靈敏度。另外，從接收電極1和2的電壓大於接收電極5和6的電壓，而獲知膠囊式內窺鏡更靠近接收電極1和2。
通過以預定的時間間隔對每對接收電極檢測的電壓進行比較和運算，可以獲得膠囊式內窺鏡10在人體內的準確位置。另外，接著通過處理膠囊式內窺鏡10的獲取位置，可以知道膠囊式內窺鏡在人體內的移動路徑、速度和方向等。
在本發明的實施例中，描述了平面排列的多個接收電極，然而本發明不限於此。通過在人體的上/下、前/後和左/右分布多個接收電極，能夠獲得膠囊式內窺鏡10的三維位置和方向。
圖3是示出根據本發明的具有多個接收電極的接收設備的方框圖。如圖3所示，分別將N個接收電極連接到接收設備30的第一開關電路21和第二開關電路22。將第一開關電路21的輸出線連接到差動放大器23的正(+)端，並將第二開關電路22的輸出線連接到差動放大器23的負(-)端。在控制電路28的控制下，開關電路22、23分別在來自N個接收電極的輸入中只選擇一個。
現在詳細描述接收設備30的操作。首先，當第一開關電路21選擇接收電極1，並且第二開關電路22選擇接收電極2時，將接收電極1和2之間的信號電壓傳送到差動放大器23以放大。放大的信號通過帶通濾波器24，在該帶通濾波器中將噪聲除去。將通過帶通濾波器24的信號在A/D轉換器25中轉換成數位訊號並存儲在存儲器27中。接著，當第一開關電路21保持選擇接收電極1時，第二開關電路22選擇接收電極3。然後將接收電極1和3之間的信號電壓通過上述過程存儲在存儲器27的不同地址中。接下來，當第一開關電路21保持選擇接收電極1時，第二開關電路22選擇接收電極4，5，...和N，然後將接收電極1和其它接收電極之間的信號電壓順序存儲在存儲器27中。
同樣，當第一開關電路21保持選擇接收電極2時，第二開關電路22順序選擇其它的接收電極1，3，...和N，然後將接收電極2和其它接收電極之間的信號電壓順序存儲在存儲器27中。如上所述，如果第一開關電路21順序選擇接收電極3，4，...和N，並且第二開關電路22順序選擇其它接收電極，最後將(N-1)2個信號電壓存儲在存儲器27中。當然，為了存儲平均值，可以將接收電極之間的信號電壓採樣幾次(大於2次)。或者，可以存儲某個時間的電壓波形的平均值。另外，為了減少存儲器容量和處理時間，不再選擇已經選擇過的接收電極對，並且可以僅選擇nC2對接收電極。
比較-運算電路29比較存儲在存儲器27中的信號電壓值並獲得最大值。從比較-運算電路29的結果能夠知道，膠囊式內窺鏡10的方向與具有最大值的一對接收電極的排列方向相同。另外，通過比較和運算存儲在存儲器27中的信號電壓值，比較-運算電路29可以獲取膠囊式內窺鏡10的三維位置，並將其同樣存儲在存儲器27中。
控制電路28將具有最大電壓的一對接收電極選為通信電極，因此可以以最佳接收靈敏度接收從體內的膠囊式內窺鏡10發射的信號。更詳細地說，在圖像處理電路26中處理具有最大接收電壓的一對接收電極。
將上述結合一對接收電極的過程、信號電壓處理過程、比較-運算過程和選擇最佳的一對接收電極的過程等以非常快的速度(10兆秒內)執行並以規則的時間間隔(每5秒鐘)重複進行。因此，可以總是通過最佳的一對接收電極接收膠囊式內窺鏡10發射的信息。另外，通過將計算的位置信息順序存儲在存儲器27中，可以檢測人體內的膠囊式內窺鏡10的移動路徑、速度和方向。
工業應用在本發明中，可以以最佳的接收靈敏度將利用人體作為通信導體的膠囊式內窺鏡發射的信息接收到具有多個接收電極的接收設備。因此，能夠改善接收的信息的質量，掌握膠囊式內窺鏡在人體內的移動路徑、速度和方向，並將它們用作醫療信息。
權利要求
1.一種用於接收人體通信系統中的數據的方法，包括如下步驟在多個接收電極中順序選擇一對接收電極；處理選擇的所述一對接收電極的電壓值，並將其存儲在存儲器中；對存儲在所述存儲器中的所述值進行預定運算，以選擇最佳的一對所述接收電極；以及對存儲在所述存儲器中的所述值中的對應於所述最佳的一對接收電極的值進行圖像處理。
2.根據權利要求1的方法，其中所述處理所述電壓的步驟包括下述子步驟放大所述電壓值；除去所述放大信號中的噪聲；以及將所述除去噪聲的模擬信號轉換成數位訊號。
3.根據權利要求1的方法，其中存儲在所述存儲器中的所述值是被採樣多於兩次的所述電壓值的平均值或某個時間的電壓波形的平均值。
4.根據權利要求1的方法，其中將存儲在所述存儲器中的所述值中的對應於最大值的一對所述接收電極選為所述最佳的一對接收電極。
5.根據權利要求1的方法，還包括如下步驟從所述最佳的一對接收電極的位置計算傳感器的位置信息，並將其順序存儲在所述存儲器中。
6.根據權利要求5的方法，其中可以從所述位置信息獲取所述傳感器的移動路徑、速度和方向。
7.一種用於接收人體通信系統中的數據的設備，包括多個接收電極，其被安裝在人體的表面；開關裝置，用於在多個所述接收電極中順序選擇一對所述接收電極；處理裝置，用於處理由所述開關裝置選擇的所述一對接收電極的電壓值；存儲器，用於存儲所述被處理的值；比較-運算裝置，用於計算存儲在所述存儲器中的所述值的最大值；圖像處理裝置，用於對所述最大值進行圖像處理；以及控制裝置，用於控制所述開關裝置和所述比較-運算裝置，以將所述最大值提供給所述圖像處理裝置。
8.根據權利要求7的設備，其中所述開關裝置包括第一開關電路和第二開關電路，其中所述多個接收電極分別連接到所述開關電路。
9.根據權利要求7的設備，其中所述處理裝置包括差動放大器，用於放大從所述開關裝置輸出的電壓；帶通濾波器，用於除去在所述放大信號中的噪聲；以及A/D轉換器，用於將所述除去噪聲的模擬信號轉換成數位訊號。
10.根據權利要求7的設備，其中存儲在所述存儲器中的所述值是被採樣多於兩次的所述電壓值的平均值或某個時間的電壓波形的平均值。
11.根據權利要求7的設備，其中所述比較-運算裝置從對應於所述最大值的一對所述接收電極的位置計算傳感器的位置信息，並將其順序存儲在所述存儲器中。
12.根據權利要求11的設備，其中所述傳感器的移動路徑、速度和方向可以從所述位置信息獲取。
全文摘要
一種用於接收人體通信系統中的數據的方法和設備。包括多個接收電極的接收設備在接收數據時選擇最佳的一對接收電極，從而，該接收設備能夠改善接收信息的質量，並獲得人體中的傳感器的位置信息。
文檔編號A61B5/00GK1741766SQ200380109155
公開日2006年3月1日 申請日期2003年12月31日 優先權日2003年1月25日
發明者金泰松, 樸鍾午, 金柄奎, 金珍奭, 鄭漢, 趙沅佑, 尹蘭榮, 金暎錄 申請人:韓國科學技術研究院