针对人体消化道微型工程药丸的磁定位跟踪系统产品外观设计

　　目前微创、无创诊疗已成为医疗领域主要发展趋势,在这一应用领域中,对于体内微型医疗装置的定位跟踪成为影响诊疗效果的关键,目前所应用的各种定位方式在的应用过程中都存在缺点,而电磁定位具有造价低,定位精度高,使用方便的优点,具有非常好的研究价值和应用前景^[1O2]。但由于磁场信号衰减强烈,数据采集处理要求较高,另外传统提出的电磁定位方式容易受到金属物体的影响及环境干扰,从而该方式在医学领域并未得到广泛的应用。于是,我们提出了一种新的基于永磁体磁场和霍尔传感器阵列的体内微型医疗装置定位跟踪技术。在该技术中,高精度传感器阵列检测空间中磁源磁场信息,采用更加有效的数据采集技术和处理方式,设计算法计算磁源位置,在三维环境中对磁源位置描绘并对其运动轨迹进行跟踪[3O5]。本技术克服了环境中金属物体及其他干扰源的影响,实现了被跟踪的体内微型医疗装置的高精度实时定位跟踪表达。为该领域提供一种全新、高效、廉价的定位跟踪技术。

　　1　磁定位跟踪系统工作原理

　　整个系统由工程药丸、可穿戴式磁定位诊疗系统系统、遥控装置、图形工作站、诊疗系统软件构成,见图1。               

　　系统工作时,先让受疗者把内置位移传感器的可穿戴式磁定位装置穿好,再由受疗者把药丸吞下,当药丸进入人体消化道(传感器的工作范围)内,启动信号采集过程,传感器阵列探测工程药丸位移变化,传至信号采集模块,经过数模转换模块把信号处理成数字信号通过USB端口接入图形工作站,药丸在人体内移动的轨迹就可以通过软件在显示器上显示,医务人员通过这套系统可以清楚的看到电子药丸所在的位置,根据治疗的需要,通过遥控装置来控制电子药丸对人体消化道的患病部位释放药物,以达到局部精确的治疗的目的。

　　2　待解决的问题及概念设计

　　2.1　系统特点及存在问题

　　系统的特点是,整个磁定位装置能方便的穿戴,便于维护,不能用金属材料,而且要能够调节尺寸以适应不同身材的人体。设计的关键环节是磁定位装置的“可穿戴”性。设计之

　　初,作者对装置的功能分析后,进行了概念的描述: (1)方便而舒适的穿着在身上; (2)内置传感器,而且穿在人身上时传感器的相对位置不变; (3)供电模块,数模转换卡的安放; (4)信号线的布置; (5)接口的位置方便连接数据线; (6)方便拆卸和检测和维修; (7)满足不同形体的人; (8)视觉上宜人; (9)小批量生产。

　　2. 2　建立求解模型

　　按照基于创造学的产品创新设计方法[6],建立出求解模型,见图2。