隨著膠囊內(nèi)窺鏡的功能多樣化和小型化,對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡的供能方式提出了更高的要求,如供能功率大、工作時(shí)常長(zhǎng)、體積占比小等。無線能量傳輸（Wireless power transfer,WPT）技術(shù)作為一種有效的供能方式可以為膠囊內(nèi)窺鏡提供持續(xù)的、高能量密度的能量供給。另外,在滿足膠囊內(nèi)窺鏡能量需求的同時(shí),接收裝置的體積占比也是衡量其性能的重要指標(biāo)之一。本文研究了 一種接收裝置體積占比小的 WPT 系統(tǒng),包括一維接收線圈（One-dimensional receiving coil,ODRC）結(jié)構(gòu)和三維發(fā)射線圈（Three-dimensional transmitting coil,TDTC）結(jié)構(gòu)。首先,在分析目前膠囊內(nèi)窺鏡供能系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了基于ODRC接收系統(tǒng)的方案。該ODRC由纏繞在膠囊外圍的單層螺線管構(gòu)成,且該螺線管體積和質(zhì)量小于紐扣電池和三維接收線圈,有利于膠囊的功能多樣化和小型化。為了保證上述ODRC在任意姿態(tài)下都能夠有效地接收能量,本文設(shè)計(jì)了兩種能產(chǎn)生具有x,y,z三個(gè)分量磁場(chǎng)的TDTC結(jié)構(gòu)。（1）提出了一種可以降低相鄰線圈之間耦合的分布式發(fā)射線圈陣列,分析結(jié)果表明該設(shè)計(jì)... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１傳統(tǒng)內(nèi)鏡及其監(jiān)視器?圖１．２人體消化系統(tǒng)??２０００年，Ｉｄｄａｎ等人首先對(duì)無線視頻膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行了研宄，并且這種??膠囊內(nèi)窺鏡在十幾年間得到了很大的發(fā)展

所經(jīng)過位置的消化道圖像并將所采集的信息儲(chǔ)??存或者實(shí)時(shí)傳輸?shù)襟w外，用于對(duì)消化道系統(tǒng)的檢測(cè)和診斷。膠囊內(nèi)窺鏡克服了傳??統(tǒng)內(nèi)窺鏡的主要缺點(diǎn)，一方面，膠囊內(nèi)窺鏡無拖拽纜線，可吞咽，是一種患者友??好，非侵入性和無痛的檢查方式；另一方面，通過吞咽，無線膠囊內(nèi)窺鏡不但可??以拍攝食道、胃和大腸的圖像并傳輸?shù)襟w外，而且也可以對(duì)小腸等傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡不??能到達(dá)的部位進(jìn)行檢測(cè)，是一種可以獲取整個(gè)消化道影像的醫(yī)療設(shè)備。??無＾?ｒ￣￣￣｜外殼??層?電池電池?沒頭?］??＼?１?ｎ」圖像傳感器＾??圖１．３膠囊內(nèi)窺鏡基本結(jié)構(gòu)示意圖??因?yàn)闊o線膠囊內(nèi)窺鏡在消化道檢查方面的顯著優(yōu)勢(shì)，針對(duì)無線膠囊內(nèi)窺鏡的??研究對(duì)于臨床醫(yī)療應(yīng)用和人類的消化道健康具有重要的價(jià)值和意義。雖然自從第??一款無線膠囊內(nèi)窺鏡誕生以來己經(jīng)有多家研究機(jī)構(gòu)推出了多種系列的膠囊內(nèi)窺??鏡產(chǎn)品，也有很多研宄人員針對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行了大量的研宄［８］［９］，但是從臨??床應(yīng)用中的反饋來看，目前的膠囊內(nèi)窺鏡技術(shù)仍然不成熟，仍然存在很多問題亟??待解決［１０］。其中，供能問題己經(jīng)嚴(yán)重影響了膠囊內(nèi)窺鏡的進(jìn)一步發(fā)展，由于目??前大部分膠囊內(nèi)窺鏡采用電池進(jìn)行供電，導(dǎo)致了以下幾點(diǎn)問題：??１．圖像質(zhì)量、圖像拍攝幀率和圖像傳輸速率問題。現(xiàn)有的商用膠囊內(nèi)窺鏡??產(chǎn)品的主要功能是拍攝消化道的圖片供醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷，但是這些產(chǎn)品主要采??用紐扣型的氧化銀電池進(jìn)行供電�？紤]到膠囊內(nèi)窺鏡的尺寸和電池技術(shù)的限制，??典型膠囊內(nèi)窺鏡的電池僅僅能提供約２０ｍＷ或２５ｍＷ的功率［８］［１１］，雖然該功??率可以滿足膠囊內(nèi)窺鏡中的ＬＥＤ光源、圖像傳感器和射頻發(fā)射模塊的需求，但??是所拍攝的圖像分辨率較差且一定時(shí)間

?第１章緒論???人體軀干?＼?Ｉ?膠囊內(nèi)窺鏡??＿區(qū)域??ＷＣＥ＾?內(nèi)部ＲＣ后續(xù)電路??ｉ＝＝＝＝Ｓ??功率放大器等??—ｏ—??電源??圖１．４應(yīng)用于膠囊內(nèi)窺鏡的無線能量傳輸系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)??因?yàn)槟z囊內(nèi)窺鏡應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，無線能量傳輸系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中需要??考慮以下幾點(diǎn)：??（１）人體周圍的發(fā)射線圈要便于使用者穿戴，且在工作過程中產(chǎn)生的電磁??場(chǎng)對(duì)人體是安全的；??（２）接收線圈及其后續(xù)電路所占用的膠囊空間盡可能��；??（３）接收線圈接收到的功率要能夠滿足膠囊內(nèi)窺鏡總的功率需求。??根據(jù)無線能量傳輸?shù)脑砗蛻?yīng)用于膠囊內(nèi)窺鏡的要求，十幾年來國(guó)內(nèi)外對(duì)膠??囊內(nèi)窺鏡的無線供能系統(tǒng)進(jìn)行了大量研宄。??１．２．１現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品及其中的無線能量傳輸應(yīng)用??早在２００１年，以色列的Ｇｉｖｅｎ?Ｉｍａｇｉｎｇ公司推出的世界上第一款膠囊內(nèi)窺鏡??Ｍ２Ａ獲批投入臨床應(yīng)用，隨后國(guó)內(nèi)外各個(gè)公司相繼推出更多功能和結(jié)構(gòu)類似的??產(chǎn)品，部分膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品如圖１．５所示。這些膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品采用電池進(jìn)行供??電，以Ｍ２Ａ膠囊內(nèi)窺鏡為例，產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１．６所示［１３］，如上所述，這種??供能方式存在諸多缺點(diǎn)。??２００２年，日本ＲＦ?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｌａｂ推出其第一款釆用無線能量傳輸技術(shù)進(jìn)行供電??的膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品Ｎｏｒｉｋａ３，并隨后推出了該系列的其他產(chǎn)品，如Ｎｏｒｉｋａ?ＪＲ和??ＮｏｒｉｋａＳａｙａｋａ型號(hào)膠囊內(nèi)窺鏡，其中ＮｏｒｉｋａＳａｙａｋａ產(chǎn)品的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖??１．７所示［１４］。在供能方面，Ｎｏｒｉｋａ系列膠囊內(nèi)窺鏡內(nèi)部采用接收線圈取代原來??的紐扣電池，外部放置的發(fā)射線圈，是一種典型的利用無線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J]. 張瑞娟,劉晴.  生物技術(shù)世界. 2015(09)
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博士論文
[1]高效無線能量傳輸及可植入人體的傳輸輻射一體化研究[D]. 孫桂林.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
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[3]基于無線能量傳輸技術(shù)的視頻膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 朱柄全.上海交通大學(xué) 2015



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