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胶囊内窥镜电路设计与主动控制研究

作　者: 陆瑞毓
导　师: 刘胜
学　校: 华中科技大学
专　业: 精微制造工程
关键词: 胶囊内窥镜无线信号传输 SiP MCM技术主动驱动控制
分类号: TH776
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

胶囊内窥镜是应IC(Integrated Circuit,集成电路)技术、无线通信技术、MEMS(Micro Electro-Mechanical System,微机电系统)技术的发展而在近年发展起来的微型、无创消化道检查设备。它克服了传统内窥镜的诸多缺点,而且实现了对小肠的完整检查,成为近年医疗器械领域研究的重要课题。市场上已有以色列M2A等产品面世,国内亦有胶囊内窥镜产品出现。但目前胶囊内窥镜存在着成本高昂,功能局限等缺陷,而且国内研究更多的是跟随国际上已有的技术。因此胶囊内窥镜关键技术的研究对于提升相关技术,降低国内该产品的价格阈值等都有重要意义。本论文旨在降低微型化电路系统开发成本,同时拓展胶囊内窥镜的功能。在使用商用芯片实现胶囊内窥镜无线信号传输电路的基础上,提出了基于SiP(System in Package,系统级封装)MCM(Multi Chips Module,多芯片组件)技术对胶囊内窥镜电路系统进行微型化的方案。同时,对旋转磁场式驱动进行研究,设计基于三维空间控制的机制。本论文研究主要分为三个部分:首先是胶囊内窥镜电路设计:基于商用芯片设计电路,实现图像信号、温度信号的无线采集。考虑胶囊内窥镜图像分辨率,传输速率等参数。其次是基于SiP MCM技术的胶囊内窥镜微型化设计:讨论了SiP MCM的工艺特点,同时对第一部分的电路各元件进行分析,提出基于SiP技术的MCM实施工艺,设计了具体的胶囊内镜微型化电路系统结构,以代替成本高昂的SoC(System on Chip,片上系统)传统芯片定制途径。最后一部分是旋转磁场式空间主动控制研究:通过给三组线圈通于一定模式的信号,产生用于驱动胶囊的三维旋转磁场。具体计算得到胶囊在肠道内的受力、旋转磁场产生机制、控制算法的设计、控制电路的实现过程。其中控制电路包括信号发生、信号放大、信号复合三级结构。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.2 国内外研究概况  9-14
  1.3 应用前景  14-15
  1.4 课题来源、研究内容和论文安排  15-16
2 胶囊内窥镜电路系统设计  16-29
  2.1 胶囊内窥镜工作原理  16-20
  2.2 硬件设计  20-24
  2.3 软件设计  24-28
  2.4 本章小结  28-29
3 高密度封装微型化方案  29-45
  3.1 胶囊内窥镜微型化方案  29-32
  3.2 MCM 技术  32-34
  3.3 胶囊内窥镜的电路特点与高密度封装结构设计  34-40
  3.4 胶囊内窥镜 MCM 组件的 SiP 工艺设计  40-44
  3.5 本章小结  44-45
4 胶囊内窥镜主动驱动控制  45-61
  4.1 无线微型机器人主动驱动技术简介  45-48
  4.2 旋转磁场式主动驱动控制设计  48-56
  4.3 信号发生及控制电路设计  56-60
  4.4 本章小结  60-61
5 总结与展望  61-63
  5.1 全文总结  61-62
  5.2 对后续工作的展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  69

胶囊内窥镜电路设计与主动控制研究

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