Page 88 - 《中国医疗器械杂志》2026年第1期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第1期

设 计 与 制 造

1.1.2 光路发射模块
光路发射模块包括光路发射电路和激光源。光
路发射电路的图像数据输入端与发射光路预处理模
块的数据输出端连接，光路发射电路的输出端与激
光源连接。光路发射模块对图像电信号进行光传输
前的信号格式转换和调制，并根据调制后的图像电
图2 一次性十二指肠镜图像处理系统整机 信号输出图像光信号。光路发射模块利用一次性光
Fig.2 The whole machine diagram of the image processing system for
single-use duodenoscope 纤将图像光信号发送至图像处理器端的光路接收模
总体设计还包括以下内容： 块，如图4所示。

3.3 V
1）一次性十二指肠镜的制造技术。插入管
（
内部偏心牵引丝聚拢式的设计方案，保证了内部设 VDD
OUT+
计具有通道大空间。 DI+
光路发射电路
2）顶端可弯曲式设计和制造技术。通过采
（ DI− OUT−
用新颖结构设计及特殊工艺加工方式，实现顶端上 GND
下左右方向大角度、呈圆弧形自由偏转与弯曲角度
大小的控制自如。 图4 光路发射模块原理
（ Fig.4 Schematic diagram of the optical transmission module
3）符合现行临床使用的一次性灭菌方法，
优化材料的选型、防水技术。 1.1.3 一次性光纤
（ 一次性光纤采用玻璃或塑料制成，质优价廉，
4）采用最新、微型、低功耗、低成本的1/6
[9]
in CMOS图像传感器采集图像 ，空间分辨率高达 已经大量普及到民用的光纤网络。其可作为高清图
200万像素以上。 像的光传导工具，置于一次性十二指肠镜中，用后
5）基于微型全高清CMOS图像传感器的电
（ 一起抛弃。光纤通信具有传输容量大、速度快、保
子内窥镜现场可编程门阵列（field programmable 密性好、电磁干扰小等优点，并且无需增加价格昂
gate array, FPGA）图像处理技术 [10-15] ；重点设计与 贵的放大电路即可支持长距离传送大容量高清图
实现随机噪声滤波、宽动态图像融合、解决图像彩 像，在确保一次性十二指肠镜成像清晰度的同时降
色还原失真、高清算法影像实时性等技术 [16-20] 。 低内窥镜的成本。
6）头端微型LED光源集成、低成本光纤传
（ 1.2 电路设计
送高清图像及电气安全隔离技术。 结合图1，对一次性十二指肠镜图像处理系统的
1.1.1 视频采集模块 工作原理做进一步的说明。该系统包括一次性十二
一次性十二指肠镜采用头端微型LED照明，其 指肠镜、一次性光纤和图像处理器。一次性十二指
头端高清摄像模块包括微型高清摄像头和LED光 肠镜除机械模块外还包括高清摄像模块（含高清摄
源。高清摄像头与发射光路预处理模块连接，光源 像头、微型LED光源）、发射光路预处理模块、光
与光源驱动模块连接；高清摄像头用于采集视频数 路发射模块和按键模块。微型LED光源为高清摄像
据，光源用于为摄像头提供照明。图像处理器还包 头照明。高清摄像模块用于获取高清图像数据。发
括光源驱动模块。光源驱动模块连接于控制模块与 射光路预处理模块用于将图像数据转换为图像电信
摄像模块之间，用于驱动LED光源照明，如图3所示。 号以及驱动光路发射模块。光路发射模块将图像电
信号转换为图像光信号并通过一次性光纤发送至图像

图像处理 处理器。一次性光纤装配在一次性十二指肠镜内部。
摄像头 光源 显示单元
单元
图像处理器是可重复使用的，除机械模块外还
发射光路 接收光路 光源驱动 包括依次连接的光路接收模块、接收光路预处理模
预处理模块 预处理模块 模块 块、高清图像处理模块、控制模块、四轴机械臂模
块、显示模块、气路模块和触摸屏模块。光路接收
光路发射 光路接收
模块 模块 控制模块 模块用于接收来自一次性光纤的图像光信号并将图
像光信号转换为图像电信号，接收光路预处理模块
图3 视频采集模块原理
Fig.3 Schematic diagram of video capture module 用于将图像电信号转换为图像数据信号。高清图像

84