專利名稱：一個(gè)供體內(nèi)成像的設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)體內(nèi)成像設(shè)備和系統(tǒng)，譬如為消化道成像的設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知的體內(nèi)測量系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡，它們常常用來提供上、下胃腸道的圖像。但是，內(nèi)窺鏡不能觀察小腸的全部。另外，它們令人不舒服、可能對病人造成損傷并且操作復(fù)雜。
人們已經(jīng)知道可吞咽電子膠囊，它們借助消化作用通過消化道，收集數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)射到一個(gè)接收系統(tǒng)，一個(gè)例子是“Heidelberg”膠囊。另一個(gè)例子是美國專利5,604,531公布的一種膠囊。這些膠囊可以用于測量整個(gè)腸道的pH值、溫度和壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)備和系統(tǒng)可以從身體內(nèi)部管腔或體腔獲得體內(nèi)圖像，譬如整個(gè)胃腸(D1)道的圖像。該設(shè)備和系統(tǒng)包括一個(gè)由某種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像攝像機(jī)構(gòu)成的成像系統(tǒng)。該設(shè)備還包括一個(gè)將來自CMOS成像攝像機(jī)的信號(hào)發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)的超低功率射頻(RF)發(fā)射器。
該CMOS成像攝像機(jī)是一個(gè)超低功率成像器，對紅色光譜具有低靈敏度，以芯片級(jí)封裝(CSP)形式供應(yīng)。該發(fā)射器是一個(gè)具有高帶寬輸入的、能夠以芯片級(jí)封裝形式提供的超低功率RF發(fā)射器。
本發(fā)明設(shè)備和系統(tǒng)的成像系統(tǒng)所能取得的高集成度和低功耗在CMOS技術(shù)發(fā)展之前是無法獲得的。此外，一種超低功耗、高帶寬輸入的視頻信號(hào)發(fā)射器在技術(shù)上亦不為人知。而且，以前技術(shù)上也還沒有公布過一種CSP形式的RF產(chǎn)品。
另外，該成像系統(tǒng)可以采用白光發(fā)光二極管(LED)作為光源，而不需要目前技術(shù)中上采用的一種略帶紅色的微型白熾燈泡或一個(gè)RGBLED。該白光LED可以生成質(zhì)量更高、使眼睛更加舒適的圖像。
所以根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一個(gè)體內(nèi)成像設(shè)備。該設(shè)備包括至少一個(gè)生成視頻輸出的成像系統(tǒng)(最好是數(shù)字輸出)和一個(gè)將該視頻輸出發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)的發(fā)射器。
該成像系統(tǒng)包括一個(gè)CMOS成像攝像機(jī)、至少一個(gè)照射某個(gè)體內(nèi)部位的照明光源和一個(gè)使該體內(nèi)部位在該CMOS成像攝像機(jī)上成像的光學(xué)系統(tǒng)。
該照明光源可以是一個(gè)白光LED。這里提及的術(shù)語“白光LED”涉及一個(gè)藍(lán)光LED芯片(發(fā)出藍(lán)色光譜范圍的光)和一個(gè)折射晶體的某種組合。該藍(lán)光LED芯片封裝在該折射晶體之內(nèi)，從而使得入射到該晶體的藍(lán)光以不同的光譜發(fā)射而生成白光。從該折射晶體發(fā)出的白光具有少量紅光和更加少量的紅外(1R)光，或者幾乎不存在紅外光。
該照明光源可以是某個(gè)折射晶體基質(zhì)中集成了一組藍(lán)光LED芯片的一個(gè)特殊集成光源。
該設(shè)備的部件藏匿在具有一個(gè)光學(xué)窗口的某個(gè)外殼之中。該外殼的結(jié)構(gòu)可以被插入和通過身體管腔或體腔。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供了一個(gè)供體內(nèi)成像的系統(tǒng)，它包括一個(gè)生成視頻輸出(最好是數(shù)字輸出)的成像系統(tǒng)、一個(gè)發(fā)射該成像系統(tǒng)視頻輸出的發(fā)射器和一個(gè)接收該被發(fā)射視頻輸出的接收系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括一個(gè)CMOS成像攝像機(jī)、一個(gè)照射某個(gè)體內(nèi)部位的照明光源和一個(gè)使該體內(nèi)部位在該CMOS成像攝像機(jī)上成像的光學(xué)系統(tǒng)。
該系統(tǒng)還可以包括一個(gè)天線陣列，該天線陣列能夠包圍某個(gè)人體并有一個(gè)或一組接收該被發(fā)射視頻輸出以及產(chǎn)生一組接收信號(hào)的天線。而且該系統(tǒng)還可以包括一個(gè)能夠?qū)⑦@組接收到的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)單獨(dú)視頻數(shù)據(jù)流的解調(diào)器。該系統(tǒng)還可以包括一個(gè)從該單獨(dú)數(shù)據(jù)流產(chǎn)生跟蹤及視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
該接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理器通常放置在一位病人的體外。
作為可選方案，該系統(tǒng)還可以包括一個(gè)斷續(xù)操作該發(fā)射器的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是一?？赏萄誓z囊，它具有一個(gè)光學(xué)窗口，并包括一個(gè)獲得整個(gè)胃腸道體內(nèi)圖像的成像系統(tǒng)和一個(gè)將該所得圖像發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)的發(fā)射器。
該成像系統(tǒng)包括一個(gè)CMOS成像攝像機(jī)，一個(gè)白光LED和一個(gè)使某個(gè)胃腸道部位在該CMOS成像攝像機(jī)上成像的透鏡。該可吞咽膠囊還包括一個(gè)為該膠囊的全部電子元件提供能量的封閉能源。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供了一個(gè)以射頻信號(hào)發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)的發(fā)射器。受某個(gè)常開(NO)開關(guān)控制的該發(fā)射器包括一個(gè)控制本發(fā)明設(shè)備中照明和成像器的控制塊。
該常開開關(guān)受一個(gè)外部磁鐵控制，當(dāng)該磁鐵靠近該開關(guān)時(shí)能保護(hù)該開關(guān)閉合。不過，有一個(gè)內(nèi)部塊來維護(hù)某個(gè)斷開的開關(guān)的邏輯操作，以便保持該發(fā)射器電路和所有膠囊主子系統(tǒng)在該外部磁鐵存在時(shí)不發(fā)生動(dòng)作。移去該外部磁鐵可使該開關(guān)打開并使該內(nèi)部塊閉合，從而使該發(fā)射器電路以及膠囊主子系統(tǒng)被激活。
還提供了一種用來獲得體內(nèi)圖像的方法。該方法包括如下步驟照射某個(gè)體內(nèi)部位；將減弱的光線集中到某個(gè)CMOS成像攝像機(jī)的像素，從而產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)；處理該模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；對該數(shù)字信號(hào)作隨機(jī)化處理；將該數(shù)字信號(hào)發(fā)射到一個(gè)接收系統(tǒng)；處理該發(fā)射出的信號(hào)來獲得該體內(nèi)部位的圖像。


根據(jù)后面結(jié)合例圖所作的詳細(xì)說明可以更充分地理解和領(lǐng)略本發(fā)明。這些例圖包括圖1是一幅根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的某個(gè)體內(nèi)成像設(shè)備的示意縱向剖面圖；圖2是一幅根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的CMOS成像攝像機(jī)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例并包括一個(gè)特殊集成照明光源的某個(gè)設(shè)備的一幅剖面示意圖；圖4是一幅根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射器的方框圖；圖5是一幅根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的方框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的設(shè)備和系統(tǒng)可用來觀察體內(nèi)管腔和體腔，并用來發(fā)射至少視頻數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖1，圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備和它的部件。設(shè)備10通常包括一個(gè)光學(xué)窗口21和一個(gè)獲得某個(gè)身體管腔(譬如胃腸道)內(nèi)部圖像的成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括一個(gè)照明光源23(譬如一個(gè)白光LED)、一個(gè)檢測這些圖像的CMOS成像攝像機(jī)24和一個(gè)將這些圖像聚焦到該CMOS成像攝像機(jī)24上的光學(xué)系統(tǒng)22。照明光源23通過光學(xué)窗口21照射該身體管腔的內(nèi)部。設(shè)備10還包括能發(fā)射CMOS成像攝像機(jī)24的視頻信號(hào)的一個(gè)發(fā)射器26和一個(gè)天線27，以及一個(gè)為設(shè)備10的各電子元件供電的電源25，譬如一個(gè)氧化銀電池。
可以理解，許多CMOS成像攝像機(jī)可以用于本發(fā)明的設(shè)備和系統(tǒng)。每個(gè)CMOS成像攝像機(jī)可以根據(jù)該設(shè)備或系統(tǒng)的特殊要求而包括它自己的光學(xué)系統(tǒng)以及一個(gè)或多個(gè)照明光源。
CMOS攝像機(jī)24所獲得的圖像被發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)(未畫)，該接收系統(tǒng)還可以包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元。該接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理單元通常放置在一位病人的體外。
設(shè)備10具有膠囊形狀，可以很容易地被吞咽，并在自然蠕動(dòng)的推動(dòng)下被動(dòng)通過整個(gè)胃腸道。
但是應(yīng)當(dāng)理解，該設(shè)備可以具有任何適宜于插入和通過某個(gè)身體管腔或體腔的形狀。而且，本發(fā)明的設(shè)備可以附加到或附接到一個(gè)插入身體管腔和體腔的儀器，譬如內(nèi)窺鏡、腹腔鏡、支架、注射針、導(dǎo)液管等等。
所以，該設(shè)備可以通過吞咽、采用一個(gè)內(nèi)窺鏡設(shè)備、通過外科手術(shù)等等導(dǎo)入某個(gè)身體管腔或體腔。
舉例來說，一個(gè)合適的CMOS成像攝像機(jī)24是一個(gè)由以色列Given Imaging有限公司(Given Imaging Ltd.Of Yokneam，Israel)列出規(guī)格、美國Photobit公司(Photobit Corporation of California，USA設(shè)計(jì)、具有集成活動(dòng)像素和后處理電路的“芯片攝像機(jī)”類型的CMOS成像器(將會(huì)參考圖2作進(jìn)一步說明)。該單芯片攝像機(jī)既可以提供黑白信號(hào)也可以提供彩色信號(hào)。
該CMOS成像攝像機(jī)24被設(shè)計(jì)得對紅光光譜的敏感性低于已有的CMOS攝像機(jī)。
光學(xué)系統(tǒng)22包括至少一個(gè)透鏡以及可以選用的反射鏡和/或棱鏡來將減弱的光線收集和對準(zhǔn)到CMOS成像攝像機(jī)24的像素。通常該光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)非球面聚焦透鏡。舉例來說，一種合適的透鏡是Given Imaging有限公司根據(jù)特殊的物鏡平面、失真和分辨率參數(shù)設(shè)計(jì)的透鏡。
照明光源23通過光學(xué)窗口21將照明光線發(fā)射到該身體管腔的腔壁。然后光學(xué)系統(tǒng)22的透鏡將忽強(qiáng)忽弱的光線聚焦到CMOS成像攝像機(jī)24的像素。
可以根據(jù)特殊的成像要求(譬如避免散射光等)而采用和放置單個(gè)或多個(gè)光源或者一個(gè)特殊的集成光源。而且，光學(xué)窗口21可以根據(jù)該設(shè)備形狀以及根據(jù)特殊的成像要求未定位和造形。譬如，當(dāng)光學(xué)窗口21構(gòu)造得能形成一個(gè)橢圓體形狀的拱頂、CMOS成像芯片攝像機(jī)系統(tǒng)24以及照明光源23位于該光學(xué)拱頂所成形狀的焦平面附近時(shí)，就能獲得最佳的成像條件。WO 00/76391說明了如何獲得上述成像條件，該專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的公共受讓人，于此整體參考編入。
本發(fā)明中成像的體內(nèi)部位通常非常接近該成像器。譬如，一個(gè)通過小腸并使之成像的11×30mm膠囊從一個(gè)很近的距離使小腸壁成像。所以能夠使用固態(tài)照明光源(譬如LED)來滿足該成像過程的照明要求。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該照明光源是一個(gè)白光LED。從該白光LED發(fā)射的白光中有很少一部分紅光和更少部分的紅外光。因?yàn)楣铇渲瑢t光和紅外光的靈敏度，所以一個(gè)白光LED對于使用基于硅樹脂的圖像傳感器(譬如CMOS成像攝像機(jī))十分有益。
在一個(gè)包括本發(fā)明的對紅光光譜靈敏度變低的CMOS成像攝像機(jī)以及白光照明光源的系統(tǒng)中，不需要加過濾紅外光的濾波器(適光濾波器)。
一個(gè)合適的發(fā)射器可以包括一個(gè)接收來自該CMOS成像攝像機(jī)的視頻信號(hào)(數(shù)字的或者模擬的)的調(diào)制器、一個(gè)射頻(RF)放大器、一個(gè)阻抗匹配器和一個(gè)天線。該發(fā)射器將在圖4作進(jìn)一步說明。
該系統(tǒng)的其他可選部件以及一種為包含該系統(tǒng)的膠囊在消化系統(tǒng)中定位的方法可以類似于US 5,604,531中的描述(已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的共同受讓人并于此整體參考編入)。
設(shè)備10可以另外包括測量pH值、溫度、壓力等的傳感器元件。這些傳感器元件可以是適合測量身體管腔(譬如消化系統(tǒng))內(nèi)主導(dǎo)狀況并能夠附加到或包括進(jìn)該設(shè)備的任何元件，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述了其中的一些元件。
現(xiàn)在參考圖2，圖中顯示了該CMOS成像攝像機(jī)的示意布置。CMOS成像攝像機(jī)200包括一個(gè)單獨(dú)芯片上的活動(dòng)像素和后處理電路。CMOS成像攝像機(jī)200包括光電元件202(該CMOS成像攝像機(jī)的像素)、相關(guān)二重采樣器(CDS)204、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器206、編碼及隨機(jī)化單元208和控制及同步該電路元件的定時(shí)發(fā)生器210。
由某個(gè)光學(xué)系統(tǒng)收集的光線直射CMOS成像攝像機(jī)200，當(dāng)該光線被光電元件202吸收時(shí)光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮印ｋ娮颖晦D(zhuǎn)換為電流，該活動(dòng)像素電路則產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過傳送由芯片上的后處理器作進(jìn)一步處理。該信號(hào)又進(jìn)一步被CDS 204處理。CDS 204執(zhí)行相關(guān)二重采樣，在將該信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器206之前消除噪聲并進(jìn)行信號(hào)整形。A/D轉(zhuǎn)換器206是一個(gè)能夠啟動(dòng)串行低功率信號(hào)傳輸?shù)拇休敵鯩D轉(zhuǎn)換器。該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)一步傳送到編碼及隨機(jī)化單元208來構(gòu)成幀和行參數(shù)(編碼)以及準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)使之可供發(fā)射(隨機(jī)化)。編碼及隨機(jī)化單元208使數(shù)字“0”和“1”信號(hào)隨機(jī)出現(xiàn)，從而使得發(fā)射不會(huì)因某個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的同一類型信號(hào)而被阻止。
根據(jù)某個(gè)用于體內(nèi)成像的技術(shù)說明，CMOS成像攝像機(jī)200由以色列Given Imaging有限公司設(shè)定規(guī)格，并由美國Photobit公司設(shè)計(jì)。該CMOS成像芯片具有超低功率要求(小于3毫瓦)。該成像攝像機(jī)產(chǎn)生的暗電流的上升動(dòng)態(tài)特性是溫度的函數(shù)，它低于技術(shù)上已知的固態(tài)設(shè)備，所以在37℃時(shí)該輸出視頻信號(hào)的一個(gè)很小部分是暗電流。而且正如上面討論的那樣，該成像攝像機(jī)對紅色光譜內(nèi)光線的靈敏度變低，所以不需要適光濾波器。
現(xiàn)在參考圖3，圖中供體內(nèi)成像的設(shè)備包括某個(gè)特殊的集成光源。設(shè)備300包括CMOS成像攝像機(jī)302、一個(gè)使體內(nèi)圖像在CMOS成像攝像機(jī)302上成像的光學(xué)系統(tǒng)(未畫)和一個(gè)照射某個(gè)體內(nèi)部位的集成光源304。設(shè)備300還包括一個(gè)將來自成像攝像機(jī)302的視頻數(shù)據(jù)發(fā)射到某個(gè)接收器(未畫)的發(fā)射器305。發(fā)射器305為光源304產(chǎn)生一個(gè)高電壓電流源。集成光源304通過連接導(dǎo)線301被連接到發(fā)射器305。該設(shè)備的電氣部件由一個(gè)裝在該設(shè)備內(nèi)部的電池(未畫)供電。
集成光源304包括一條圍繞CMOS成像攝像機(jī)302的帶狀折射晶體基質(zhì)306。封裝在帶狀折射晶體基質(zhì)306內(nèi)部的藍(lán)光LED芯片308沿帶狀體306分布，從而在圍繞CMOS成像攝像機(jī)302的一個(gè)環(huán)上提供照明。
藍(lán)光LED芯片308還可以散置在整條帶狀體306上以使整個(gè)帶狀體306發(fā)光。
現(xiàn)在參考圖4，它表示該發(fā)射器的一幅方框圖。發(fā)射器400是一個(gè)設(shè)計(jì)得滿足國際通信標(biāo)準(zhǔn)(譬如FCC標(biāo)準(zhǔn))的專用集成電路(ASIC)，它操作一個(gè)最小相移鍵控(MSK)調(diào)制系統(tǒng)來使數(shù)字信號(hào)通過天線426和427以射頻發(fā)射到某個(gè)接收系統(tǒng)。發(fā)射器400還控制本發(fā)明設(shè)備的照明和成像器，以及控制該開關(guān)的邏輯轉(zhuǎn)換(見前)。發(fā)射器400包括一個(gè)與外部編程輸入428通信的一次編程單元408、一個(gè)與該成像器通信的控制邏輯塊401、一個(gè)與調(diào)制器425通信的鎖相回路(PLL)402，作為選項(xiàng)，還包括一個(gè)控制該照明的LED電源及控制塊4，)3、一個(gè)主振蕩器404和一個(gè)控制某個(gè)內(nèi)部電子開關(guān)406的開關(guān)405。
控制邏輯塊401與該成像器通信，在編程模式下讀入預(yù)編程參數(shù)并實(shí)現(xiàn)與“外”界的連接?？刂七壿媺K401維持一個(gè)主時(shí)鐘，由位速率數(shù)據(jù)412和幀速率413同步，并通過該成像器產(chǎn)生的控制411來觸發(fā)LED電源及控制塊403。控制邏輯塊401還控制主時(shí)鐘414和成像器關(guān)機(jī)信號(hào)415。
在關(guān)機(jī)期間，該發(fā)射器只發(fā)送信標(biāo)信號(hào)。關(guān)機(jī)可以經(jīng)濟(jì)利用該設(shè)備的電源供應(yīng)。譬如，在一個(gè)設(shè)計(jì)用于小腸成像的設(shè)備中，發(fā)射器400可以通過編程來包括一個(gè)兩小時(shí)的遲延，在該遲延期間內(nèi)該成像器和其他電子器件均被關(guān)閉。兩小時(shí)大約是特定病人使一個(gè)可吞咽設(shè)備通過胃部進(jìn)入小腸所需的時(shí)間。所以在這些病人中，只是當(dāng)該設(shè)備到達(dá)小腸時(shí)該設(shè)備才會(huì)利用電池的供電來收集圖像。
PLL 402是一個(gè)旨在自動(dòng)校正發(fā)射頻率漂移的反饋系統(tǒng)。PLL 402包括一個(gè)不取決于通道頻率而進(jìn)行快速分頻的預(yù)引比例器424。預(yù)引比例器424與一個(gè)對振蕩器404頻率分頻來實(shí)現(xiàn)PLL參考頻率的分頻器421通信。分度值與通道有關(guān)。PLL 402還包括一個(gè)實(shí)現(xiàn)該P(yáng)LL的頻率比較以及相位比較的相位頻率檢測器(PED)422和一個(gè)實(shí)現(xiàn)整個(gè)回路的回路傳輸整形的電荷泵423。
LED電源及控制塊403包括一個(gè)受外部電容器431控制的高壓電源432。LED電源及控制塊403還包括一個(gè)強(qiáng)電流源433，該LED的電流峰值由連接到LedRes435的電阻器控制。
發(fā)射器400由一個(gè)外部磁力開關(guān)405控制。如上所述，開關(guān)405是一個(gè)由某個(gè)外部磁鐵維持閉合的常開(NO)開關(guān)。開關(guān)405控制一個(gè)能控制所有設(shè)備電子器件的內(nèi)部電子開關(guān)406。電子開關(guān)406包括一個(gè)將常開開關(guān)405的邏輯轉(zhuǎn)換為“常閉”(NC)邏輯的低漏電電路，所以盡管開關(guān)405是一個(gè)常開開關(guān)，但在它閉合時(shí)卻能使該發(fā)射器不工作。
該低漏電電路每年只使用該電池功率的1％至3％，所以內(nèi)部電子開關(guān)406在該設(shè)備電源狀況中不是一個(gè)重要因素。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是一個(gè)具有某個(gè)光學(xué)窗口的可吞咽膠囊，它包括一個(gè)CMOS成像攝像機(jī)、若干白光LED、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、一個(gè)發(fā)射器和電池。當(dāng)被包裝在某個(gè)帶有一塊磁鐵的封裝中時(shí)，該可吞咽膠囊保持不活動(dòng)狀態(tài)，譬如PCT申請IL 00/00752中描述的磁力封裝(已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的共同受讓人，并于此完全參考編入)。臨到使用之前除去帶有磁鐵的封裝就能使開關(guān)405斷開，從而激活該發(fā)射器，并利用它啟動(dòng)成像器和照明的運(yùn)行。
發(fā)射器400中信息的輸入帶寬超過1.35兆位每秒。技術(shù)上還沒有展示過如此低功率、高輸入帶寬的發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的發(fā)射器。
現(xiàn)在參考圖5，它顯示本發(fā)明方法的一幅方框圖。該供體內(nèi)成像的方法包括如下步驟照射某個(gè)體內(nèi)部位(502)；將減弱的光線集中到某個(gè)CMOS成像攝像機(jī)的像素，從而產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)(504)；將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字信號(hào)(506)；隨機(jī)化該數(shù)字信號(hào)(508)；將該數(shù)字信號(hào)發(fā)射到一個(gè)接收系統(tǒng)(510)；處理該發(fā)射出的信號(hào)以便獲得該體內(nèi)部位的圖像(512)。
照明步驟(502)最好通過采用白光LED來照射該體內(nèi)部位來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該系統(tǒng)的特殊需要，照明可以是連續(xù)的，也可以是交變的。
將來自該體內(nèi)部位的減弱的光線進(jìn)行集中(504)并將它引導(dǎo)到某個(gè)CMOS成像芯片的像素可以采用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)透鏡，還可以包括任何合適的準(zhǔn)直儀。
將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字信號(hào)(506)最好采用某種串行方法實(shí)現(xiàn)。
使該數(shù)字信號(hào)隨機(jī)化(508)，即使數(shù)字信號(hào)(“0”和“1”)隨機(jī)出現(xiàn)，可以使傳輸不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)重復(fù)出現(xiàn)的同一類型信號(hào)而被阻止。
信號(hào)的傳輸(510)是用射頻(大約432至434MHz)以每秒2至8幀畫面的某個(gè)速率傳送到附加于某位病人身體的天線陣列來實(shí)現(xiàn)的。這些天線可以進(jìn)行圖像捕捉，并被用來計(jì)算以及指示該病人體內(nèi)成像器的位置。上述US 5,604,531提供了一個(gè)計(jì)算和指示該病人體內(nèi)成像器位置的示例。
信號(hào)處理(512)可以采用合適的處理器和軟件來實(shí)現(xiàn)。譬如，RAPID軟件(以色列Given Imaging有限公司開發(fā)并擁有的適當(dāng)軟件)被用來獲取從該胃腸道內(nèi)所捕捉圖像的一個(gè)視頻片段。該視頻片段可以在該成像設(shè)備通過該胃腸道時(shí)與該成像設(shè)備的軌跡同步，以便確定該設(shè)備在該胃腸道內(nèi)的位置。
另外，可以采用一組能夠被移動(dòng)到產(chǎn)生最佳接收條件的位置的接收天線。
該圖像可以被儲(chǔ)存在一個(gè)由某條傳送帶運(yùn)載的小型便攜式記錄器，隨后再下載供分析和檢索。另外，該接收器也可以被直接連接到一個(gè)固定的數(shù)據(jù)記錄器。
試驗(yàn)是用一個(gè)11×30mm的膠囊來進(jìn)行的，該膠囊包括一個(gè)CMOS成像芯片和微型處理器、多個(gè)白光LED光源、一個(gè)短焦距透鏡和一個(gè)微型發(fā)射器及天線。氧化銀電池供電的膠囊被吞咽后，可以獲得5個(gè)多小時(shí)的胃腸道圖像連續(xù)記錄。
對走動(dòng)的狗，已經(jīng)獲得了長達(dá)6小時(shí)的高質(zhì)量視頻圖像實(shí)況傳輸。
經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，已經(jīng)對人類志愿者進(jìn)行了研究。該膠囊很容易吞咽。已經(jīng)獲得了來自胃部和小腸的活動(dòng)圖像。沒有感覺到不舒適。在整個(gè)傳輸中該光學(xué)窗口始終保持清晰。
信號(hào)強(qiáng)度的三角分析法允許對該膠囊位置進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。可以在2小時(shí)內(nèi)成功完成小腸的成像。
熟習(xí)該技術(shù)的人員可以理解，本發(fā)明并不限于上文特別展示和說明的內(nèi)容。更正確地講，本發(fā)明的范圍僅由下述權(quán)利要求來定義。
權(quán)利要求
1.一種可吞咽體內(nèi)成像膠囊，包括發(fā)射器，適于發(fā)射來自所述膠囊的圖像信號(hào)到附著在病人的身體上的天線陣列，所述發(fā)射器包括天線并以每秒2-8幀的速率發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的膠囊，其中發(fā)射器工作于432-434MHz的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的膠囊，其具有高于1.35Mbit/s的輸入帶寬。
4.一種可吞咽體內(nèi)成像膠囊，包括照明光源；成像攝像機(jī)；發(fā)射器；及控制電路，用于控制照明光源、成像攝像機(jī)和發(fā)射器，并包括可由磁開關(guān)控制的電開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的可吞咽體內(nèi)成像膠囊，其中所述磁開關(guān)具有常開邏輯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的可吞咽體內(nèi)成像膠囊，其中所述電開關(guān)包括用于將所述磁開關(guān)的常開邏輯轉(zhuǎn)換成常閉邏輯的低漏泄電路。
7.一種可吞咽體內(nèi)成像膠囊，包括多個(gè)照明光源；光學(xué)窗口；及成像攝像機(jī)；這樣放置所述照明光源，使得照明被提供于圍繞該成像攝像機(jī)的環(huán)形，以便通過所述光學(xué)窗口照射體腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的可吞咽體內(nèi)成像膠囊，其中照明光源包括多個(gè)LED。
全文摘要
本發(fā)明提供一個(gè)獲得體內(nèi)圖像的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括一個(gè)成像系統(tǒng)(10)和一個(gè)將來自CMOS成像攝像機(jī)(24)的信號(hào)發(fā)射到一位病人體外某個(gè)接收系統(tǒng)的超低功率射頻發(fā)射器(26)。該成像系統(tǒng)(10)包括至少一個(gè)CMOS成像攝像機(jī)(24)、至少一個(gè)照射某個(gè)體內(nèi)部位的照明光源(23)和一個(gè)使該體內(nèi)部位在該CMOS成像攝像機(jī)(24)上成像的光學(xué)系統(tǒng)(22)。
文檔編號(hào)A61B1/273GK101015441SQ20071000531
公開日2007年8月15日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月8日
發(fā)明者加夫里爾·伊達(dá)恩, 多夫·阿維尼, 阿爾卡季·格盧霍夫斯基, 加夫里爾·梅龍 申請人:吉溫成象有限公司