劉志文連吉時臺灣大學：曾日新Tzeng, R-ShinR-ShinTzeng2007-11-262018-07-062007-11-262018-07-062007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/53239現行應用於消化道診察之膠囊型內視鏡皆無法由體外控制其運動，端賴消化道本身蠕動以推動膠囊本體單向前進。此外受上述條件限制，現行之膠囊型內視鏡亦無法定時定點觀察可疑處病徵，對於體積較大且蠕動推力較小之胃部之診察仍力有未逮。 本研究為改善以上現象，以提高診察效率，參考萬芳醫院連副院長吉時之構想，在國立臺灣大學劉教授志文指導下，整合體外磁場控制相關理論和方法，以及光學元件等領域之相關研究與技術應用；藉由運用磁場控制理論與技術，使膠囊型內視鏡能充分為體外磁力牽引，以控制膠囊型內視鏡之進退移動及旋轉，並透過膠囊型內視鏡之光學影像模組攝取影像後，經擷取系統傳輸至監視器畫面。 其次，本系統亦針對控制介面之組成技術進行研究與應用，以期使系統操作人員可以藉由簡便、低成本之體外控制器以及電腦程式介面，對體內之膠囊型內視鏡進行操作、監控，以更方便、快速且詳細地執行消化道檢查任務。 最後藉由整體實驗系統之建構模擬，以及對實驗結果之考察探究，據以進行理論之驗證與系統整體可行度及確實度之評估，俾能對系統未來之研究發展方向與目標檢討策進。Capsule endoscopes now used in gastrointestinal tract are carried through the body in one way by the peristaltic movement of the stomach and the intestines. In other words, one cannot control the motion of a capsule endoscope in a patient’s body. Yet it is impossible to stop the capsule endoscope to examine an exact part with suspicious symptom. Besides, due to smaller peristaltic movement and the size of the stomach, it is still difficult to use capsule endoscope to make the diagnosis. To improve the capsule endoscope system and enhance the efficiency of the diagnosis, we start this research which refers to the idea of Dr. Gi-Shih Lien, vice Superintendent of Wan-Fang Medical Center. With the guidance of Dr. Chih-Wen Liu, Professor of National Taiwan University, we integrate related external magnetic control theory and research on optical devices. By applying the technique of magnetic control, capsule endoscope internal to the body can be controlled to move, whirl, and yaw by the drawing of magnetism outside body. Then the image of gastrointestinal tract can be taken by the optical device of the capsule endoscope and monitored by dedicated driver. We also emphasize the application of the interface of the capsule endoscope system fabricated during the process of this work. Our goal is to build an easy and low-cost external control system can be used to operate the capsule endoscope internal to the body freely, quickly, and precisely. Finally, according to the fabrication and simulation of the system for experiment, we analyze the data and outcome to verify our theory and evaluate feasibility of the whole system for further discussion of what should be taken into account while realizing a better capsule endoscope system in the future.誌　謝 ii Abstract iv 目 錄 v 圖目錄 vii 表目錄 x 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法 3 1.3 論文架構 4 第二章 膠囊型內視鏡系統之理論與實務概況 6 2.1 傳統內視鏡發展及應用概況 6 2.2 當前業界膠囊型內視鏡系統發展及應用概況 8 2.2.1 以色列Given Imaging公司產品發展及應用概況 8 2.2.2 日本Olympus公司產品發展及應用概況 16 2.2.3 日本RF System Lab公司產品發展及應用概況 20 2.3 當前學界膠囊型內視鏡系統構想及研究概況 29 2.3.1 日本東北大學膠囊型內視鏡磁場控制系統研究概況 29 2.3.2 韓國科學技術研究院膠囊型內視鏡磁場控制系統研究概況 37 2.3.3 臺灣大學膠囊型內視鏡磁場控制系統先期研究概況 40 2.4 新式膠囊型內視鏡系統構想 46 第三章 膠囊型內視鏡元件分析建構 51 3.1 膠囊型內視鏡組成架構 51 3.2 光學鏡頭模組光源照明元件設計 52 3.3 光學鏡頭模組影像感測元件設計 56 3.3.1 CCD影像感測器原理及比較 57 3.3.2 CMOS影像感測器原理及比較 59 3.4 光學鏡頭模組鏡頭設計 62 3.4.1 透鏡光學公式簡述 63 3.4.2 光欄設計原理 67 3.4.3 像差之成因及修正設計 68 3.4.4 鏡頭之設計及建構修正 73 第四章 磁力控制理論說明 78 4.1 磁性材料簡介 78 4.2 磁力控制機制建構及設計 81 4.3 電腦軟體模擬磁力控制機構及驗證 87 第五章 實驗結果與討論 90 5.1實驗模組一之建構及實驗結果 90 5.2實驗模組二之建構及實驗結果 94 5.3實驗模組三之建構及實驗結果 97 第六章 結論與未來研究方向 99 6.1結論 99 6.2未來研究方向 99 參考文獻 1013715870 bytesapplication/pdfen-US膠囊型內視鏡磁力控制光學影像系統Capsule EndoscopeMagnetic ControlOptical Image Systemthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/53239/1/ntu-96-R94921020-1.pdf