一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，具體來說，是一種可以實時監(jiān)測對結腸鏡操手柄施加力大小的技術，屬于結腸鏡外力手柄技術領域。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)在結腸鏡手術已經(jīng)取得了重大成就，結腸鏡手術以其高效性、微創(chuàng)性已被廣泛應用到腸病的檢查、診斷和治療當中。但是，由于在結腸鏡手術中缺少一種能夠有效檢測醫(yī)生對結腸鏡施加的操作力的外力監(jiān)測系統(tǒng)，如果我們在做結腸鏡檢查前發(fā)現(xiàn)病人的腸道的某一個位置有病變產(chǎn)生或者是有先天性的生理缺陷，那么當我們在操作結腸鏡遇到這一位置時，就能夠利用這個檢測裝置精確地控制用力來更好地避免對腸道的損傷，那么學生接受訓練給病人做結腸鏡手術時就會減輕病人的痛苦，因為被訓練者可以通過電腦屏幕的顯示器時刻知道自己所施加力的大小，將要超過警示線的時候就相應減小力，即便是訓練也可以用腸胃模型作為練手對象，那么患者可免于受苦。
[0003]目前，國內(nèi)結腸鏡外力傳感器數(shù)據(jù)傳輸存在的問題主要有:I)采用有線傳輸方式，結構復雜，影響醫(yī)生的操作，經(jīng)常使用對線材損壞較大;2)傳感器信號采集電路尺寸過大，無法放入結腸鏡外力手柄中；3)信號最終輸出的還是電壓信號，在單片機應用上有欠缺。國外結腸鏡外力傳感器數(shù)據(jù)傳輸存在的問題主要有:I)結構太過復雜以至于整個手柄的體積過大，影響醫(yī)生的操作;2)成本昂貴，一般的醫(yī)院無法購買得起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上的這些問題，本發(fā)明的目的在于提供一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)鞲衅鞯牧τ嘘P信號傳輸給上位機，且具備通信質(zhì)量高，能夠?qū)⑿盘枌崟r的傳輸?shù)缴衔粰C，成本低等優(yōu)點，彌補國內(nèi)外設計中的不足之處。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，包含上位機和下位機，所述下位機安裝在結腸鏡的軟管上，用于采集醫(yī)生施加給軟管的推拉力和扭轉力矩，并通過無線傳輸給上位機，其特征在于所述下位機包含依次相連的傳感器部件、主控制部件，所述傳感器部件包含依次相接的外力傳感器、傳感器采集轉換模塊；
[0007]所述傳感器采集轉換模塊為HX711芯片，用于采集外力傳感器輸出的電壓信號后進行放大并轉換成脈沖信息；
[0008]所述主控模塊用于定時讀取所述脈沖信息并對脈沖信息進行解碼，轉化為推拉力和扭轉力矩的信息后通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給上位機。
[0009]依據(jù)上述特征，所述所述HX711芯片中設有第一采集通道和第二采集通道，第一采集通道采集放大外力傳感器輸出推拉力部分的電壓信號，第二采集通道采集放大外力傳感器輸出的扭轉力矩部分的電壓信號。
[0010]依據(jù)上述特征，所述HX711芯片向外力傳感器提供電源。
[0011]優(yōu)選地，所述主控制部件包含單片機和藍牙主模塊，單片機的RX口與藍牙主模塊的TX 口相接，單片機的TX 口與藍牙主模塊的RX 口相接。
[0012]優(yōu)選地，所述上位機包含串口模塊、藍牙從模塊和PC機，串口模塊與藍牙從模塊相接，串口模塊的USB 口與PC機USB 口相接。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]I)本發(fā)明具有價格低廉、兼容性強、抗干擾能力強、低功耗、PCB板最大寬度不超過22mm、成本在100RMB以內(nèi)、可持續(xù)工作6h等優(yōu)點。
[0015]2)能幫助醫(yī)生在做結腸鏡手術前的訓練，大大緩解醫(yī)生的壓力，以及可以幫助患者緩解疼痛，避免腸道的穿孔、出血等并發(fā)癥。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中傳感器采集轉換模塊的原理圖。
[0018]圖3是本發(fā)明中的藍牙主模塊的原理圖。
[0019]圖4是本發(fā)明中下位機的PCB設計布線圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0021]參見圖1，本發(fā)明型所述的一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)的【具體實施方式】結合附圖敘述如下:其結構由下位機和上位機;下位機和上位機通過無線網(wǎng)絡配對后相互通信；下位機(I)的電源由3.7V的鋰電池提供；上位機(2)的電源由PC機的USB 口提供。
[0022]所述的下位機由多個部件組成:包括傳感器部件和主控制部件;傳感器部件與主控制部件相接。所述傳感器部件由多個模塊組成:包括外力傳感器、傳感器采集轉換模塊，外力傳感器與傳感器采集轉換模塊相接。主控制部件由多個模塊組成:包括單片機、藍牙主模塊，單片機與藍牙主模塊相接。
[0023]上位機有多個模塊組成:包括藍牙從模塊、串口模塊、PC機組成，藍牙從模塊與串口模塊相接，串口模塊與PC機相拉。
[0024]參見圖2，傳感器采集轉換模塊的采集與放大功能由HX711芯片來實現(xiàn)。HX711采集放大電路可以提供第一采集通道和第二采集通道，第一采集通道和第二采集通道的增益分別為128或64倍和32倍。在第一采集通道中，電路INA-、INA+可以直接和測推拉力的傳感器相接，通過第一采集通道采集和放大推拉力方向上外部傳感器的電壓信號。同理，在第二采集通道中，第二采集通道采集和放大扭矩方向上外部傳感器的電壓信號。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源，外圍電路中的R1、R2和HX711芯片內(nèi)部的VBG為外力傳感器提供了穩(wěn)定的電壓。HX711模塊串口通訊線由管腳PD_SCK和DOUT組成，PD_SCK和DOUT分別和單片機的兩個數(shù)字口相接，單片機可以讀取PD_SCK的脈沖數(shù)據(jù)，并通過程序?qū)@些二進制脈沖數(shù)據(jù)進行解碼，最終轉化為力和力矩的信息，而且單片機還可以控制DOUT口，用于控制HX711讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的切換第25至27個時鐘脈沖用來選擇下一次A/D轉換的輸入通道和增益。在本實施例中，單片機選用的是ATMEGA3 28P芯片。
[0025]參見圖3，藍牙主模塊選用HC-O5芯片，HC-O5的引腳I (UART-TX )，引腳2 (UART-RX)分別是串口數(shù)據(jù)輸出和串口數(shù)據(jù)輸入，當單片機采集的數(shù)據(jù)通過串口傳遞給HC-05，再通過HC-05無線發(fā)送到上位機，所以單片機的RX與HC-05的TX相接，單片機的TX與HC-05的RX相接。HC-05的引腳12(3.3V)，13(GND)用于給藍牙模塊提供3.3V的工作電壓，另外在3.3V電壓出加電容104uF電容起濾波作用，引腳31，32都是狀態(tài)指示燈，31連接的LED顯示工作狀態(tài)，快閃表示上電但還沒配對，慢閃表示配對成功或進入AT命令，32連接的LED燈只有在配對成功才會殼而且長殼。
[0026]如圖4所示，為下位機的PCB設計布線圖，最大寬度不超過22mm。
[0027]可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，包含上位機和下位機，所述下位機安裝在結腸鏡的軟管上，用于采集醫(yī)生施加給軟管的推拉力和扭轉力矩，并通過無線傳輸給上位機，其特征在于所述下位機包含依次相連的傳感器部件、主控制部件，所述傳感器部件包含依次相接的外力傳感器、傳感器采集轉換模塊； 所述傳感器采集轉換模塊為HX711芯片，用于采集外力傳感器輸出的電壓信號后進行放大并轉換成脈沖信息； 所述主控模塊用于定時讀取所述脈沖信息并對脈沖信息進行解碼，轉化為推拉力和扭轉力矩的信息后通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給上位機。2.根據(jù)權利要求1所述的一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述HX711芯片中設有第一采集通道和第二采集通道，第一采集通道采集放大外力傳感器輸出推拉力部分的電壓信號，第二采集通道采集放大外力傳感器輸出的扭轉力矩部分的電壓信號。3.根據(jù)權利要求1所述的一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述HX711芯片向外力傳感器提供電源。4.根據(jù)權利要求1所述的一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述主控制部件包含單片機和藍牙主模塊，單片機的RX 口與藍牙主模塊的TX 口相接，單片機的TX 口與藍牙主模塊的RX 口相接。5.根據(jù)權利要求1所述的一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述上位機包含串口模塊、藍牙從模塊和PC機，串口模塊與藍牙從模塊相接，串口模塊的USB口與PC機USB 口相接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小體積結腸鏡外力傳感器無線傳輸系統(tǒng)，包含上位機和下位機，所述下位機安裝在結腸鏡的軟管上，用于采集醫(yī)生施加給軟管的推拉力和扭轉力矩，并通過無線傳輸給上位機，其特征在于所述下位機包含依次相連傳感器部件、主控制部件，所述傳感器部件包含依次相接的外力傳感器、傳感器采集轉換模塊；所述傳感器采集轉換模塊為HX711芯片，用于采集外力傳感器輸出的電壓信號后進行放大并轉換成脈沖信息；所述主控模塊用于定時讀取所述脈沖信息并對脈沖信息進行解碼，轉化為推拉力和扭轉力矩的信息后通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給上位機。本發(fā)明結構簡單、抗干擾能力強、成本低、可持續(xù)工作時間長。
【IPC分類】G08C17/02, G01L3/00, G01L5/00
【公開號】CN105547546
【申請?zhí)枴緾N201610061510
【發(fā)明人】陸正南, 劉再良, 劉開明, 曠金, 錢志勤, 王寅, 章文俊, 周康
【申請人】上海醫(yī)光儀器有限公司, 華東理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月28日