DIY胶囊内窥镜

原创 云深之无迹 2023-07-23 19:45

起因是一篇论文(中段看论文),然后就浅浅的研究一下,琢磨着应该进行系统选型也做一个出来。

胶囊内窥镜也称为胶囊相机,是一种可以安全吞咽并通过消化道的微型相机。该设备使用一个或多个摄像头传感器来捕获胃肠道的图像,可用于诊断或评估消化系统的多种疾病或功能障碍。许多配置都是可能的,但核心功能归结为 (1) 捕获图像,(2) 处理并存储/传输图像,以及 (3) 连续运行 24-48 小时。

这种装置对于评估难以到达的地方(例如远端小肠)特别方便。它在患者无法(或拒绝)耐受更传统的方法(例如结肠镜检查或食管胃十二指肠镜检查(EGD 又名上消化道内窥镜检查))的情况下也很有用。尽管胶囊相机尚未取代这些传统的“黄金标准”方法,但它们已成为一种无价的医疗工具。

在医院周围,偶尔有幸看到这些医疗设备的运行情况。用于真实人类患者的经 FDA 批准的品牌版本是极其复杂的系统,背后有多年的研究和安全测试。与医学上的大多数东西一样,它们也非常昂贵,并且可以理解的是,它们具有高度专有性。像这样的设备需要数千万的开发和数年(甚至数十年)的研究和开发才能进行人体试验,更不用说实际销售了。总的来说,这是一项很难获得的技术。

你没有看错,最早折腾的又是以色列

渲染版,好丑

一个播主拍的

LED是有必要的

是不可降解的塑料头

金属外壳

使用银锌电池供电

MCU我没有看到,这个是晶振

一个普通的CMOS,就是小相机上面的

供电,CAMERA,MCU,RF,一看就是专利图

PillCam 是一种塑料胶囊,大小约为大维生素或鱼油丸(26 毫米)。它配备了一个微型摄像头和内部照明装置,因此可以捕捉消化道(特别是小肠)的彩色特写。它还具有一根天线,可将图像传输到患者佩戴在专门设计的传感器带上的无线记录器。

在吞咽之前,医生会将记录器同步到 PillCam。最新版本的 PillCam 每秒拍摄 2 到 6 帧,或者在 12 小时的体内旅程中拍摄超过 50,000 张图像。虽然 PillCam 可以拍摄整个消化道的照片,但它的主要用途是检测小肠的问题,这是传统内窥镜检查或结肠镜检查难以进入的区域。它对于检测不明原因出血、缺铁性贫血和小至 0.07 毫米的病变特别有效。手术前大约 10-12 小时,患者开始饮用有助于清洁肠道的液体 - 顺便说一句,这只是结肠镜检查通常处方液体量的一半左右,因为筛查重点是小肠。患者在手术前还必须限制自己吃清流质饮食。到达医生办公室后,患者将用一杯水吞下具有光滑涂层的 PillCam。之后,他们就可以开始他们的一天了。相机将生成小肠的清晰图像,并将其发送到数据记录器,以便稍后由胃肠道专家下载和分析。

这个接收的机器长这样

内部是DSP+FPGA,这。。。为了解码?

是DSP哦

我猜是为了快速编解码,胶囊没有内置解码器,因为太耗能了。可能将图像转换成编码信号,辐射出来。然后FPGA去解码,然后DSP就是个单片机的功能。但是里面的FlASH是4G的,无损或受控损失压缩的范围 - 传感器和光学器件将最终质量限制在 jpeg 的水平以下,损失可以忽略不计,但对于相机到接收器的链路来说,这并不是真正必要的。从整体带宽来看,接收器将进行一些压缩 - 320x320x3fpsx12 小时 = 12GB,但它只有 4GB 闪存。

编码看起来像差分曼彻斯特/BMC(因为极性似乎并不重要,只有转换,并且根据标头帧计数值,标头的其余部分可以反转)。

常见的曼彻斯特

差分曼彻斯特

首先这个品类已经很成熟了在过国内外。

(1)病理组织的位置确定问题:胶囊运动是自主的,医生不能确定其位置和姿态(以下简称位姿)及发现的病理组织的位置,使进一步的手术或医疗措施变得困难。

(2)胶囊运动主动反馈控制问题:这是制约胶囊内镜应用的关键因素。现有临床使用的胶囊内窥镜的运动由胃肠蠕动引起,不能受医生控制,检查中可能失去重要区域和细节的观测。需对胶囊位姿进行遥控,以使医生实现对特定部位有针对性地观测 
(3)图像质量问题:现有胶囊内镜的图像分辨率较低 ,需要提高;
(4)图像的观测问题:一次胶囊内镜检查会产生几万张图片,医生难以每张仔细观测,要有自动分析手段来发现特定部位的病理组织及异常;还要测算出病理组织尺寸,以采取进一步的医疗措施;
(5)供电问题:现有胶囊用电池只能用于图像拍摄传输7~8小时,不能满足全肠胃道的检查,且难以用于其它功能。
对上述问题进行分析,均与胶囊的位置确定和运动主动控制相关。要实现优质可靠的胶囊驱动,需要高精度的胶囊位姿信息,以进一步实现反馈式导航控制。

由于磁体是静磁场信号,人体对其没有(遮挡)影响,所以能获得高的定位精度;提出在胶囊内窥镜的外周套上一个圆环型薄磁套。在保证磁场强度的同时,不会占用胶囊内部的较大空间。在人体外布置磁场传感器阵列测量该磁套产生的静态磁场。

显然,传感器接收的磁场信号与胶囊内磁体相对传感器的位置和方向有关。对这些传感器信号进行处理和采样后,计算机可根据传感器信号利用算法计算出胶囊磁套的位置和方向参数。

1857 年,Lord Kelvin 将一个铁块放在磁场中,注意到铁块的电阻发生了微弱变化,由此发现了磁阻效应。但直到 100 多年后的 1971 年,才由 Hunt 第一次提出了磁阻 (MR) 传感器的概念。又经过 20 年,到了 1991 年,IBM 公司在硬盘驱动器中引入了第一个 MR 头,使用一条磁阻材料来检测位数。此前,MR 传感器只是用于要求不高的价格标签和标记阅读器(只读)及磁带应用中(1985 年)。亨特元件的几何结构 - 具有感应电流 I 和磁化矢量 M 的磁阻薄膜,与薄膜平面上的电流形成角度 α,以此确定信号

磁场 Hy 耦合到软磁传感器材料中,这将改变由感应电流探测的带条电阻系数。

AMR磁传感器的基本结构由四个磁阻组成了惠斯通电桥。其中供电电源为Vb,电流流经电阻。当施加一个偏置磁场H在电桥上时,两个相对放置的电阻的磁化方向就会朝着电流方向转动,这两个电阻的阻值会增加;而另外两个相对放置的电阻的磁化方向会朝与电流相反的方向转动,该两个电阻的阻值则减少。通过测试电桥的两输出端输出差电压信号,可以得到外界磁场值。

AD家有这个这样的传感器

正面

接插件的定义

内部的框图

唯一的一个应用

本来不想说这个论文的事情的,结果看了看推导很简单,这里就展示一下。

首先要明确一点,这也是参杂了大量的坐标系之间的变换关系,因为是多个磁阻传感器感应到的信号是不一样的,但是我们说一个位置的时候是按照你绝对不会动的肚子来说的。

OK,不难,定义了几个坐标系而已

长的三个算式,就是展开了而已,如何就是写下了三个方向的误差函数

没有明确的解析解就逼近

这个图糊死了,等着哪天数学建模有这种题就爽了

不看了,后面的内容我不感兴趣了。

一个渲染图,我感觉不好看

系统的构架设计

SPI是一种性价比很高的协议

相机对电源要求高,PMU也要好好设计

整个系统由单节 1.55V ,75mAH 氧化银纽扣电池供电。它通过电源板上的一个小固定夹固定。该电源板还包含一个升压调节器,用于将输入电压(标称值 1.55V,最小值 ~0.9V)转换为 2.8V。由于相机需要 2.8V 主电源,系统中的所有其他 IC 都将以 2.8V 运行。
鉴于系统将密封在塑料胶囊中,打开/关闭系统是一个有点令人困惑的挑战。小型磁簧开关 (SPST-NO) 将控制升压调节器的使能引脚,当在设备附近放置小磁铁时,系统将进入断电状态。这类似于一些心脏起搏器的控制方式。

因为摄像头上面这个是完整的模组不好封装,只能买现成的

摄像头板包含 OV2640 摄像头模块,这是一个具有并行 RGB 输出的(高达)2.0 兆像素图像传感器。图像传感器需要一个用于数字和逻辑的 2.8V 电源轨,以及一个用于模拟电源的 1.3V 电源轨(由小型 LDO 稳压器提供)。

看看能不能找到更小的

由于典型应用缺乏环境光,因此有 4 个白色 LED 来提供“闪光灯”。

OV2640 接受由系统处理器提供的最低 6MHz 像素时钟(标称 24MHz)。

相机数据电气接口为8位并行,可配置为YUV、RGB或RAW。数据表还提到 JPEG 压缩作为一个选项。

封装看A和B就行

空间寸土寸金,要好好选择

真的很小

主板沿着设备的轴线延伸,并容纳处理器、图像存储器和无线电收发器。它还将电池模块的电源桥接至相机模块。
该处理器实现了相机的 8 位并行视频接口,包括数据、同步和像素时钟。它还提供图像传感器使用的 6-24MHz 参考时钟。它还实现闪光灯控制、相机的 I2C 接口以及存储器和无线电收发器的控制接口。电子设备将被封装在密封的胶囊中。胶囊的大部分可能是用生物相容性材料 3D 打印的,也可能在某种程度上被封装起来。相机的末端将被透明盖覆盖。
插个眼,不想写了。
下面是一些论文里面奇奇怪怪的东西,限于篇幅,就不写了。

FPGA的pillcam,为了省电

驱动才是大问题

以及还有能源问题

在未来,ASIC的芯片才能让东西更小

这个K210搞得,骚的很

最重要的功能包括:

(1) 使用深度神经网络 (DNN) 对捕获的图像进行机载分析,以实时动态检测重要发现,例如出血、病变、结直肠息肉或癌症,

(2) 使用自适应帧速率采集图像

摄像头的图像采集系统由玻璃球罩(15毫米透明小半球形玻璃盖)和OV7670 CMOS VGA摄像芯片和镜头组成,轴向视场为140,景深为5到100mm,捕获BMP格式的图像,图像分辨率为240X190。尽管与标准单头摄像头相比,双头摄像头药丸(两端各有一个摄像头)可以更广泛地覆盖粘膜层。

https://rdcu.be/dhwnl
https://www.nature.com/articles/s41598-022-17502-7

评论
  • 在测试XTS时会遇到修改产品属性、SElinux权限、等一些内容,修改源码再编译很费时。今天为大家介绍一个便捷的方法,让OpenHarmony通过挂载镜像来修改镜像内容!触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示。搭载了瑞芯微RK3566四核处理器,树莓派卡片电脑设计,支持开源鸿蒙OpenHarmony3.2-5.0系统,适合鸿蒙开发入门学习。挂载镜像首先,将要修改内容的镜像传入虚拟机当中,并创建一个要挂载镜像的文件夹,如下图:之后通过挂载命令将system.img镜像挂载到sys
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:39 115浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 166浏览
  •     为控制片内设备并且查询其工作状态,MCU内部总是有一组特殊功能寄存器(SFR,Special Function Register)。    使用Eclipse环境调试MCU程序时,可以利用 Peripheral Registers Viewer来查看SFR。这个小工具是怎样知道某个型号的MCU有怎样的寄存器定义呢?它使用一种描述性的文本文件——SVD文件。这个文件存储在下面红色字体的路径下。    例:南京沁恒  &n
    电子知识打边炉 2025-01-04 20:04 53浏览
  • 车身域是指负责管理和控制汽车车身相关功能的一个功能域,在汽车域控系统中起着至关重要的作用。它涵盖了车门、车窗、车灯、雨刮器等各种与车身相关的功能模块。与汽车电子电气架构升级相一致,车身域发展亦可以划分为三个阶段,功能集成愈加丰富:第一阶段为分布式架构:对应BCM车身控制模块,包含灯光、雨刮、门窗等传统车身控制功能。第二阶段为域集中架构:对应BDC/CEM域控制器,在BCM基础上集成网关、PEPS等。第三阶段为SOA理念下的中央集中架构:VIU/ZCU区域控制器,在BDC/CEM基础上集成VCU、
    北汇信息 2025-01-03 16:01 184浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 168浏览
  • 在快速发展的能源领域,发电厂是发电的支柱,效率和安全性至关重要。在这种背景下,国产数字隔离器已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性,同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。什么是数字隔离器?数字隔离器充当屏障,在电气上将系统的不同部分隔离开来,同时允许无缝数据传输。在发电厂中,它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响,确保准确的信号处理,并在恶劣条件下保持系统完整性。中国国产数字隔离器经历了重大创新,在许多方面达到甚至超过了全球
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:10 121浏览
  • 随着市场需求不断的变化,各行各业对CPU的要求越来越高,特别是近几年流行的 AIOT,为了有更好的用户体验,CPU的算力就要求更高了。今天为大家推荐由米尔基于瑞芯微RK3576处理器推出的MYC-LR3576核心板及开发板。关于RK3576处理器国产CPU,是这些年的骄傲,华为手机全国产化,国人一片呼声,再也不用卡脖子了。RK3576处理器,就是一款由国产是厂商瑞芯微,今年第二季推出的全新通用型的高性能SOC芯片,这款CPU到底有多么的高性能,下面看看它的几个特性:8核心6 TOPS超强算力双千
    米尔电子嵌入式 2025-01-03 17:04 36浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 45浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 68浏览
  • 本文介绍Linux系统更换开机logo方法教程,通用RK3566、RK3568、RK3588、RK3576等开发板,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。制作图片开机logo图片制作注意事项(1)图片必须为bmp格式;(2)图片大小不能大于4MB;(3)BMP位深最大是32,建议设置为8;(4)图片名称为logo.bmp和logo_kernel.bmp;开机
    Industio_触觉智能 2025-01-06 10:43 63浏览
  • 物联网(IoT)的快速发展彻底改变了从智能家居到工业自动化等各个行业。由于物联网系统需要高效、可靠且紧凑的组件来处理众多传感器、执行器和通信设备,国产固态继电器(SSR)已成为满足中国这些需求的关键解决方案。本文探讨了国产SSR如何满足物联网应用的需求,重点介绍了它们的优势、技术能力以及在现实场景中的应用。了解物联网中的固态继电器固态继电器是一种电子开关设备,它使用半导体而不是机械触点来控制负载。与传统的机械继电器不同,固态继电器具有以下优势:快速切换:确保精确快速的响应,这对于实时物联网系统至
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:11 172浏览
  • PLC组态方式主要有三种,每种都有其独特的特点和适用场景。下面来简单说说: 1. 硬件组态   定义:硬件组态指的是选择适合的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬件组件,并按照实际需求进行连接和配置。    灵活性:这种方式允许用户根据项目需求自由搭配硬件组件,具有较高的灵活性。    成本:可能需要额外的硬件购买成本,适用于对系统性能和扩展性有较高要求的场合。 2. 软件组态   定义:软件组态主要是通过PLC
    丙丁先生 2025-01-06 09:23 55浏览
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 57浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 86浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 54浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦