相關(guān)申請交叉引用

本發(fā)明涉及以“invivoautonomouscamerawithon-boarddatastorageordigitalwirelesstransmissioninregulatoryapprovedband”為題并于2011年7月19日獲準的美國第7,983,458號專利，以及以“selfassemblyofin-vivocapsulesystem”為題并于2013年2月7日提交的美國第13/762,153號專利申請案。上述美國專利和美國專利申請案的全部內(nèi)容以參考方式并入本文。

本發(fā)明涉及人體或任何其他活體內(nèi)的診斷成像。本發(fā)明尤其涉及一種將腸溶衣(entericcoating)用于膠囊殼體的外表面上的體內(nèi)膠囊，并且偵測涂層(coating)是否已溶解，以作為控制圖像擷取的手段。

背景技術(shù)：

本領(lǐng)域中習(xí)知用于活體內(nèi)的體腔或信道的成像裝置，而且包括內(nèi)窺鏡和自動封裝的相機。內(nèi)窺鏡是柔性或剛性的管，其通過孔口或手術(shù)開口進入身體，通常經(jīng)由口腔進入食道或經(jīng)由直腸進入結(jié)腸。使用透鏡在遠程形成圖像，并通過透鏡中繼系統(tǒng)或通過相干光纖束傳輸至近端，即體外。概念上類似的儀器可在遠程以電子方式記錄圖像，例如使用ccd或cmos傳感器陣列(array)，并通過電纜將作為電信號的圖像數(shù)據(jù)傳輸至近端。內(nèi)窺鏡使醫(yī)師或獸醫(yī)能對視野進行控制，并且是被廣泛接受的診斷工具。然而，它們確實存在一些限制、對患者來說存在風(fēng)險且具有侵入性和不舒適性，而且它們的成本將其應(yīng)用限制為常規(guī)的健康檢查工具。

由于內(nèi)窺鏡難以穿過曲折的通道，故無法輕易地達到小腸的大多數(shù)部位，并且需要由耗費成本的特殊技術(shù)和預(yù)防措施以達到整個結(jié)腸。內(nèi)窺鏡的風(fēng)險包括穿過身體器官可能造成的穿孔以及麻醉所引起的并發(fā)癥。此外，必須在手術(shù)期間的患者疼痛以及與麻醉相關(guān)的健康風(fēng)險和術(shù)后恢復(fù)時間之間進行權(quán)衡。

膠囊型內(nèi)窺鏡是解決許多上述問題的另一種體內(nèi)圖像傳感器。可吞咽的膠囊中裝載相機和無線電發(fā)射器，無線電發(fā)射器是用于傳輸數(shù)據(jù)(主要包括由數(shù)字相機記錄的圖像)至體外的基站接收器或收發(fā)器和數(shù)據(jù)記錄器。膠囊亦可包括無線電接收器，用于接收來自基站傳輸器的指令或其他數(shù)據(jù)?？梢允褂玫皖l電磁信號代替射頻傳輸?？捎赏獠侩姼衅鞲袘?yīng)膠囊內(nèi)部電感器以供應(yīng)電力，或者由膠囊內(nèi)的電池以供應(yīng)電力。

以“invocalautonomouscamerawithon-boarddatastorageordigitalwirelesstransmissioninregulatoryapprovedband”為題并于2011年7月19日獲準的美國第7,983,458號專利公開一種具有機載(on-board)數(shù)據(jù)存儲器的自主膠囊相機系統(tǒng)。此專利描述使用例如半導(dǎo)體非揮發(fā)性檔案存儲器的機載存儲器以存儲所擷取圖像的膠囊系統(tǒng)。當膠囊通過身體后，將其回收。打開膠囊外殼，將所存儲的圖像傳輸至計算器工作站以進行存儲和分析。對于通過無線傳輸所接收或從機載存儲器所回收的膠囊圖像，必須由診斷者顯示并檢查圖像以識別潛在的異常。

圖1顯示具有機載存儲器的示例性膠囊系統(tǒng)。膠囊裝置110包括照明系統(tǒng)12和包括光學(xué)系統(tǒng)14和圖像傳感器16的相機?？商峁┌雽?dǎo)體非揮發(fā)性檔案存儲器20以儲存圖像，并在膠囊回收后由體外的擴展塢(dockingstation)取出圖像。膠囊裝置110包括電池電源24和輸出埠26。膠囊裝置110可通過蠕動以推進穿過胃腸(gastrointestinal；gi)道。

照明系統(tǒng)12可由led實施。在圖1中，led位于相機的光圈附近，但也可能有其他配置。亦可提供光源，舉例來說，設(shè)置于光圈的后面。也可使用其他光源，例如激光二極管。或者，也可使用白光源或兩個或更多個窄波長帶光源的組合?？捎玫陌坠鈒ed可包括藍光led或紫光led，以及由led光激發(fā)以發(fā)射較長的波長光的磷光材料。膠囊殼體10中允許光通過的部分可以由生物兼容的玻璃或聚合物制成。

可包括多個折射、繞射或反射透鏡組件的光學(xué)系統(tǒng)14在圖像傳感器16上提供管腔壁(100)的圖像。圖像傳感器16可以由電荷耦合裝置(charged-coupledevice；ccd)或互補性金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)型裝置提供，其將接收的光強度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。圖像傳感器16可具有單色響應(yīng)或包括濾色器陣列，從而可擷取彩色圖像(例如使用rgb或cym表示)。來自圖像傳感器16的模擬信號優(yōu)選地被轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，使處理程序以數(shù)字形式進行。這種轉(zhuǎn)換可以使用模擬-數(shù)字(analog-to-digital；a/d)轉(zhuǎn)換器以實現(xiàn)，所述轉(zhuǎn)換器可設(shè)置于傳感器內(nèi)部(如在當前情況下)或膠囊殼體10內(nèi)的另一部分。a/d單元可設(shè)置于圖像傳感器16和系統(tǒng)的其余部分之間。照明系統(tǒng)12中的led與圖像傳感器16的操作同步。處理模塊22可用于提供系統(tǒng)所需的處理，例如圖像處理和視頻壓縮。處理模塊還可提供所需的系統(tǒng)控制，例如在圖像擷取的操作期間控制led。處理模塊還可負責其他功能，例如管理圖像擷取和安排圖像回收等。

膠囊相機行進胃腸道并離開身體后，回收膠囊相機，并通過輸出埠讀取儲存在檔案存儲器中的圖像。所接收的圖像通常被傳輸至基站以進行處理，并由診斷者進行檢查。診斷的準確性和效率最為重要。預(yù)期診斷者能檢查圖像并正確識別任何異常。

當膠囊裝置行經(jīng)胃腸道時，膠囊裝置將遭遇不同的環(huán)境。理想的是，控制膠囊裝置的行進速度以在感興趣的胃腸道部位的所有位置收集足夠的傳感器數(shù)據(jù)(例如，圖像)，而不會浪費電池電量和/或在一些地方收集過多的數(shù)據(jù)于數(shù)據(jù)存儲器中。為了控制膠囊裝置以相對穩(wěn)定的速度行進，已經(jīng)開發(fā)在膠囊行經(jīng)胃腸道的過程中改變其比重的技術(shù)。在一些環(huán)境中，需要具有較高比重的膠囊。在其他環(huán)境中，可能需要具有較低比重的膠囊。舉例來說，當膠囊裝置行經(jīng)升結(jié)腸時，需要將膠囊裝置設(shè)定為具有較低的比重。另一方面，若降結(jié)腸充滿液體，則當膠囊裝置行經(jīng)降結(jié)腸時，可能需要將膠囊裝置設(shè)定為具有較高的比重。然而，由于各種原因，基于比重或密度控制的技術(shù)可能無法可靠地工作。舉例來說，比重或密度的變化可能不一定發(fā)生在胃腸道的預(yù)期部位。因此，必須監(jiān)控或估計膠囊裝置在胃腸道內(nèi)的位置。然而，未使用患者體外附加設(shè)備的情況下，通常無法準確地確定膠囊裝置的位置。因此，需要開發(fā)可靠的方法以控制膠囊裝置于胃腸道中以相對穩(wěn)定的速度行進。

膠囊裝置在人體內(nèi)行進時由電池運作。對于自主膠囊型內(nèi)窺鏡來說，膠囊裝置必須在行經(jīng)人體的過程中擷取大量的圖像，通常為幾萬或更多。此外，膠囊還可包括其他傳感器(例如，ph計和超聲波傳感器)以擷取其他傳感數(shù)據(jù)。嚴謹?shù)毓芾砟z囊裝置的功耗是至關(guān)重要的，使膠囊裝置僅在需要時消耗功率。因此，膠囊裝置將能執(zhí)行成功的圖像/傳感數(shù)據(jù)擷取。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種膠囊裝置以及一種使膠囊裝置經(jīng)口投入人體后能維持非常低的功率狀態(tài)以達監(jiān)控目的(亦即，監(jiān)控模式)的方法。膠囊裝置涂有進入小腸后預(yù)期會溶解的腸溶材料。為了確定膠囊裝置何時進入小腸，設(shè)定膠囊裝置于低功率監(jiān)控模式下運作。在監(jiān)控狀態(tài)下，投入人體后的膠囊裝置使用相機和光源以基本低于目標幀率的第一幀率擷取第一圖像。膠囊裝置將與第一圖像相關(guān)的第一信息以及與對應(yīng)涂層的涂層圖像相關(guān)的第二信息進行比對。若第一信息與第二信息匹配，則膠囊裝置通過重復(fù)擷取第一圖像并將與第一圖像相關(guān)的第一信息以及與涂層圖像相關(guān)的第二信息進行比較，從而維持監(jiān)控狀態(tài)。若第一信息與第二信息不匹配，則膠囊裝置宣告涂層已經(jīng)溶解，并且在宣告涂層已經(jīng)溶解后，膠囊裝置設(shè)定相機以目標幀率擷取第三圖像。比對第一信息與第二信息的程序可以在膠囊裝置內(nèi)或外執(zhí)行。在膠囊裝置外執(zhí)行工作的情況下，膠囊裝置還包括無線發(fā)射器，用于將第一圖像傳輸至膠囊裝置外的無線接收器。

欲比較的第一/第二信息可以與對應(yīng)圖像的顏色、亮度、或內(nèi)容相關(guān)?？苫趫D像分辨率(resolution)、圖像尺寸或兩者，從而導(dǎo)出第一/第二信息。在監(jiān)控模式下，可用經(jīng)降低的光能以擷取第一圖像，從而節(jié)省能量。涂層可包括具有預(yù)定顏色或亮度的區(qū)域。第一/第二信息的比較可基于底層圖像各自顏色或亮度的平均值或中位數(shù)值。涂層可包括具有預(yù)定圖案的區(qū)域。第一圖像與涂層圖像之間的圖像匹配可基于各圖像所選定的樣本以執(zhí)行。為了進一步簡化比對程序，可將樣本轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)，從而可以使用簡單的邏輯比較，而且匹配樣本的數(shù)量可易于計數(shù)并用于判定涂層是否已經(jīng)溶解。若涂層已經(jīng)確定溶解，則膠囊裝置可被設(shè)定以期望的幀率擷取圖像?；蛘撸z囊裝置可被設(shè)定為等待一段時間，從而確保開始以期望的幀率擷取圖像之前，涂層已經(jīng)完全溶解。

在類似于目標用途(亦即，在胃腸道內(nèi))的環(huán)境中，可以使用樣品膠囊離線(off-line)獲得用于比對的涂層圖像。在此情況下，可離線確定第二信息并存儲于每個膠囊裝置中。在涂層未溶解的期間內(nèi)，也可以使用膠囊裝置擷取涂層圖像。舉例來說，可在吞下膠囊裝置不久后完成。

附圖說明

圖1顯示胃腸道中的膠囊相機系統(tǒng)的示意圖，其中檔案存儲器用于存儲欲分析和/或檢查的經(jīng)擷取的圖像。

圖2a-圖2b顯示膠囊裝置包含至少覆蓋相機視野的腸溶衣的實施例，其中圖2a顯示腸溶衣用于具有前視相機的膠囊裝置，圖2b顯示腸溶衣用于具有環(huán)繞膠囊裝置的中心的全景相機的膠囊裝置。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的具體實例，顯示用于具有腸溶衣的膠囊裝置的擷取控制的示例性流程圖。

具體實施方式

易于理解的是，本發(fā)明的組件，例如于本文的附圖所概括描述和顯示，可以各種不同的配置來安排和設(shè)計。因此，以下更詳細地描述本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的具體實例，例如附圖所示，并非意于限制所請求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅代表本發(fā)明所選定的具體實例。

參見本說明書全文的“一個具體實例”、“一具體實例”、或類似語言，其表示與具體實例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性可包含于本發(fā)明的至少一個具體實例中。因此，出現(xiàn)于本說明書全文各處的“在一個具體實施例中”或“在一具體實施例中”等詞組不一定皆指相同的實例。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)、或特性可在一個或多個具體實例中以任何適當?shù)姆绞浇M合。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將承認，可在缺乏一個或多個具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明，或以其他方法、組件等實施本發(fā)明。在其他情況下，未示出或詳細描述公知的結(jié)構(gòu)或操作，以避免使本發(fā)明的方面模糊不清。

通過參考附圖將能最佳理解本發(fā)明的具體實例，其中相同的部件由相同的附圖標記表示。以下敘述僅旨在通過示例的方式，簡述與本文所請求保護的發(fā)明一致的裝置和方法的一些所選具體實例。

在一些應(yīng)用中，期望膠囊在主動擷取模式下運作以針對胃腸的指定部位成像。舉例來說，可能僅需要針對胃腸道中的小腸和結(jié)腸進行成像。因此，當膠囊進入小腸時，將膠囊設(shè)定為主動圖像擷取模式為佳。換句話說，膠囊在進入小腸之前被設(shè)定為非主動模式。在以“detectionofwhenacapsulecameraentersintoorgoesoutofahumanbodyandassociatedoperations”為題并于2012年5月29日公告的美國第8,187,174號專利中，公開一種區(qū)分膠囊是否在人體內(nèi)或外的技術(shù)。然而，美國第8,187,174號專利所公開的技術(shù)無法提供進一步區(qū)分膠囊是否進入小腸的可靠方法。

在以“selfassemblyofin-vivocapsulesystem”為題并于2013年2月7日提交的美國第13/762,153號專利申請案中，公開一種具有涂層或外殼的膠囊，其中涂層或外殼于胃腸道中溶解。膠囊裝置具有由涂層或外殼所封裝的連接器。涂層或外殼可由在小腸或結(jié)腸而非胃中溶解的材料制成。因此，當膠囊行經(jīng)小腸或結(jié)腸時，連接器可能會露出。當兩個膠囊接觸時，其中一個膠囊可連接至另一個膠囊。連接的膠囊可以達到期望的比重。

本發(fā)明公開一種方法，是利用膠囊外表面上的涂層以確定膠囊是否進入胃腸道的目標部位。選擇一種用于胃腸道的目標部位(例如十二指腸、空腸、回腸、盲腸、或結(jié)腸)的涂層材料，從而當膠囊進入目標部位時或在膠囊進入目標部位的小時間窗內(nèi)，預(yù)期涂層溶解。當涂層存在時，膠囊裝置的相機將擷取涂層圖像。另一方面，當涂層已經(jīng)溶解時，相機將能在其視場內(nèi)擷取管腔壁的圖像。因此，膠囊可利用圖像處理技術(shù)以確定涂層是否已經(jīng)溶解。一旦確定涂層是否已經(jīng)溶解，意指膠囊是否已經(jīng)進入胃腸道的目標部位，則可以相應(yīng)地設(shè)定膠囊以執(zhí)行期望的工作，例如進入主動圖像擷取模式。

在本發(fā)明的一個具體實例中，將腸溶衣施加于膠囊的外表面上。通過使涂層圖像的顏色、亮度、對比度和/或內(nèi)容不常見于胃腸道中，應(yīng)可輕易區(qū)隔胃腸道和施加于膠囊殼體外表面上的涂層。涂層可以被設(shè)計成在胃腸道的目標部位，即本實施例中的小腸中溶解。當涂層仍然存在時，由膠囊相機所擷取的圖像將非常不同于沒有涂層時的圖像。因此，系統(tǒng)可以確定涂層仍然存在或是已經(jīng)溶解。一旦涂層溶解，系統(tǒng)可基于所擷取的圖像以偵測此情況。因此，系統(tǒng)可以被設(shè)定為以期望的速率開始擷取和傳輸小腸的圖像。

涂層的主要目的之一是易于系統(tǒng)確定膠囊是否已經(jīng)進入小腸。在進入小腸之前，系統(tǒng)應(yīng)被設(shè)定為節(jié)能模式，以便在盡可能低的功耗水平下運作。在節(jié)能模式下，系統(tǒng)需要通過偵測涂層是否存在以執(zhí)行監(jiān)控膠囊是否進入小腸的工作。然而，監(jiān)控膠囊是否進入小腸的工作將會消耗能量。因此，必須使用相對較低的功率以執(zhí)行此工作。舉例來說，可以不頻繁地執(zhí)行工作，例如以所期望幀率的百分之一或更低的幀率以執(zhí)行工作。實際上，基本低于常規(guī)幀擷取速率的任何幀率皆可用于偵測涂層的存在。以適當頻率執(zhí)行確定膠囊是否進入小腸的工作，其相關(guān)因素可取決于涂層幾乎完全溶解所需的時間。檢查涂層狀態(tài)的各時間點之間的間隔可對應(yīng)于預(yù)期涂層溶解所需時間的一小部分。也可以考慮其他因素以確定執(zhí)行工作的適當頻率，例如膠囊在胃腸道內(nèi)的預(yù)期行進速度。

也可以使用其他以低功耗執(zhí)行工作的方法。舉例來說，可用來自膠囊內(nèi)部光源且經(jīng)降低的光能以擷取圖像而達到確定膠囊是否進入小腸的目的。只要經(jīng)降低的亮度足以識別所擷取的圖像是否對應(yīng)于涂層的反射或胃腸道的實際圖像，則可使用所述經(jīng)降低的亮度以擷取圖像。若在監(jiān)視模式期間使用經(jīng)減少的光能，則亦須以經(jīng)減少的光能擷取用于與當前擷取圖像進行比較的涂層圖像。具有經(jīng)降低的分辨率或尺寸的圖像也可用于確定膠囊是否進入小腸。舉例來說，若殼體的外表面涂覆有藍色或綠色材料，則在涂層仍然存在的情況下，所擷取的圖像將相當于大致均勻的藍色或綠色區(qū)域。因此，來自所擷取的圖像的少量樣本將足以導(dǎo)出相當準確的平均顏色。所導(dǎo)出的平均顏色可用于確定膠囊是否進入小腸。除了顏色之外，還可使用其他圖像屬性，例如亮度或?qū)Ρ榷?。若使用對比度，則涂層圖像應(yīng)至少包含兩個對應(yīng)于兩種強度級的區(qū)域。兩種強度級間的差異可用于指示涂層是否已經(jīng)溶解。

可以結(jié)合各種低階的方法以執(zhí)行確定膠囊是否進入小腸的工作，從而進一步降低功耗。舉例來說，可用涂層溶解后所期望的幀率的百分之一以執(zhí)行工作；可用常規(guī)圖像擷取所需亮度的四分之一以擷取圖像；以及只用16個分布樣本以確定膠囊裝置是否進入小腸。

根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)涂覆的膠囊的優(yōu)點在于，當涂層在膠囊上時，膠囊可被設(shè)定以非常低的功耗模式運作，例如非常慢的幀率，因此膠囊裝置僅需以非常低階的處理以擷取圖像，并確定涂層是否溶解。相較于膠囊經(jīng)吞咽后立即以期望的幀率開始連續(xù)擷取圖像的系統(tǒng)，這種低功率狀態(tài)將使電池或膠囊中的電池更為持久。除了電池壽命之外，根據(jù)本發(fā)明運作的具有機載檔案存儲器的膠囊裝置，可無須存儲對應(yīng)于非期望區(qū)域的圖像。因此，膠囊裝置將更高效地使用存儲器并擷取更多期望的圖像。

根據(jù)相機或膠囊中的相機的配置，可在縱向方向上的一端處的涂層區(qū)域成像(前視相機配置)，或者可在環(huán)繞膠囊的縱向軸線的環(huán)形區(qū)域成像(全景相機配置)。在本發(fā)明的一具體實例中，將殼體上的涂層設(shè)置為至少覆蓋欲成像的區(qū)域。圖2a顯示用于具有前視相機配置的膠囊裝置(210)的涂層(212)的實施例。區(qū)域212是在相機的視場中，可覆蓋視場的局部區(qū)域。在此情況下，僅需使用所擷取圖像中與涂層覆蓋區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域以監(jiān)控涂層是否溶解。若膠囊裝置(220)使用具有環(huán)繞膠囊的中間部分的環(huán)形區(qū)域視野的全景相機，則涂層(222)可以被設(shè)置在相應(yīng)的環(huán)形區(qū)域上，如圖2b所示。為了方便，涂層亦可覆蓋整個膠囊殼體。

涂層可被設(shè)計為當膠囊進入胃腸道的目標部位時，涂層在目標期間內(nèi)溶解。在使用腸溶衣的情況下，當腸中的ph值由胃中的酸性狀態(tài)ph值升高至小腸中較中性或微堿性的ph值后，涂層可于一段時間內(nèi)溶解。為了確定涂層是否溶解，膠囊必須將新擷取的圖像與先前擷取的圖像或參考圖像進行比較。在一個具體實例中，將新擷取的圖像與先前擷取的圖像或參考圖像進行圖像顏色的比較。在此情況下，首先當膠囊被吞咽時，以非常慢的幀率(例如每5分鐘)擷取圖像，接著將涂層區(qū)域中的多個像素的平均顏色與已知的涂層顏色進行比較。起初，所述比較將顯示與已知顏色十分匹配，但當涂層溶解，所述比較將顯示與已知顏色的越多差異。系統(tǒng)可以確定所擷取的樣本的平均顏色與已知的涂層顏色之間的差異何時超過閾值。然后，膠囊開始以所期望的幀率擷取圖像，或者(視需要)在切換至主動擷取模式前等待一段時間。

在本發(fā)明的另一具體實例中，涂層可對應(yīng)于預(yù)定圖案?？墒褂闷ヅ浼夹g(shù)輕易偵測預(yù)定圖案的擷取圖像。舉例來說，可以使用棋盤圖案，并且可以在殼體的外表面上與傳感器相對的固定位置設(shè)置棋盤圖案。因此，所擷取的圖像將對應(yīng)于已知的預(yù)定圖像。所擷取的圖像可與已知的預(yù)定圖像匹配以確定涂層是否存在?？捎蔑@著降低的分辨率以執(zhí)行圖像匹配，從而節(jié)約系統(tǒng)功率。舉例來說，可用來自棋盤圖案中各格片的少量樣本以執(zhí)行圖像匹配?？纱_定來自棋盤圖案中各格片的少量樣本的平均值或中位數(shù)值。平均值或中位數(shù)值可以進一步表示為二進制值，例如：白色格片的值為1，而黑色格片的值為0。因此，通過簡單地計數(shù)匹配樣本的數(shù)量(亦即，在此情況下匹配的格片數(shù)量)，可提供關(guān)于所擷取的圖像是否對應(yīng)于具有預(yù)定圖案的涂層的良好指示。如果對應(yīng)，則確定涂層尚未溶解。反之，則確定涂層已經(jīng)溶解。亦可使用其它圖案。舉例來說，可使用供選擇的黑白線。在另一實施例中，還可以使用多階格片，例如對應(yīng)于0、80、160和240的4個灰階可用于8位圖像數(shù)據(jù)。

膠囊裝置經(jīng)吞咽后，可于體內(nèi)產(chǎn)生涂層圖像。雖然膠囊裝置經(jīng)吞咽后行至小腸所需的時間可能有所不同，但是幾乎能肯定的是，起初涂層將保持30分鐘。因此，在所述期間內(nèi)可產(chǎn)生涂層圖像。為了進一步降低功耗，可以將膠囊裝設(shè)定為計時喚醒的睡眠模式。所述期間快要結(jié)束時，膠囊裝置被喚醒以擷取涂層圖像并導(dǎo)出與涂層圖像相關(guān)的信息，以便與隨后擷取的圖像為基礎(chǔ)所導(dǎo)出的信息進行比較。隨后擷取的圖像可能仍與涂層圖像相同(亦即，尚有涂層)，或可能是胃腸道壁的新圖像(亦即，涂層溶解)。或者，可在類似于胃腸道內(nèi)部的環(huán)境中離線產(chǎn)生涂層圖像。在此情況下，可以使用具有同型相機、同型光源、和同型涂層的樣品膠囊裝置以產(chǎn)生樣品涂層圖像，在本公開中亦稱作參考涂層圖像。應(yīng)采用相同的光源設(shè)置和相機設(shè)置以擷取參考涂層圖像。在膠囊投入人體前，參考涂層圖像可被加載膠囊內(nèi)的存儲器中。因此，可將膠囊裝置擷取的圖像與此參考涂層圖像進行比較，以確定涂層是否仍存在。盡管參考涂層圖像可存儲于膠囊裝置中，但是也可以只存儲參考圖像所導(dǎo)出的參數(shù)，并將其用于與經(jīng)擷取的圖像進行比較，以確定涂層是否已經(jīng)溶解。舉例來說，若使用棋盤圖案，則參數(shù)可以包括格片的尺寸和兩個格片的像素值。此外，所述兩個格片的像素值可以由兩個二進制值(亦即，0和1)表示。在此情況下，對應(yīng)于參考涂層圖像的參數(shù)可以非常緊密。所以，無須由每個膠囊裝置產(chǎn)生涂層圖像以及導(dǎo)出相關(guān)信息。若個別膠囊相機之間的制造差異較小，則所述方法應(yīng)確實可行。

如前所述，特定的涂層材料可用于胃腸道的預(yù)期目標部位。舉例來說，腸溶衣不溶于胃中的低ph值(通常在1.5至3.5之間)(酸性)環(huán)境。然而，當ph值變得較中性時，涂層溶解。因此，如果目標部位在胃之后，例如十二指腸(ph值通常約5-6)、空腸(ph值通常在7-8之間)、回腸(ph值通常在7-8之間)、盲腸(ph值約為6)或結(jié)腸(ph值通常在5.5和7之間，微酸性至中性)，則可使用腸溶衣。

根據(jù)所期望的目標部位，可以選擇各種用于腸溶衣的材料。一般腸溶衣可相當于羧甲基纖維素纖維素(carboxymethylcellulosecellulose；cmc)、經(jīng)酸取代的纖維素、經(jīng)二酸取代的纖維素，例如但不限于鄰苯二甲酸酯(phthalate)和琥珀酸酯(succinate)、經(jīng)三酸取代的纖維素，例如但不限于偏苯三酸(trimelliticacid)和檸檬酸(citricacid；cat)、經(jīng)酸取代的聚(乙烯醇或乙酸乙烯酯)(polyvinylalcohol/polyvinylacetate)(pva/pvap)，經(jīng)酸、二酸、或三酸取代的羥丙基甲基纖維素(hydroxypropylmethylcellulose)，例如但不限于鄰苯二甲酸(phtallic)、琥珀酸(succinic)、偏苯三酸(trimetellitic)、和檸檬酸(citric)、各種經(jīng)取代的甲基丙烯酸(methacrylic)和丙烯酸共聚物(acrylicacidcopolymers)、脂肪酸(fattyacids)、蠟(waxes)、蟲膠(shellac)(紫膠桐酸的酯(ph7.0))、塑料、或植物纖維。上述任何一種聚合物的tg>45℃、tg>75℃、tg>120℃、tg>130℃、tg>135℃、或tg>140℃，tg對應(yīng)于玻璃轉(zhuǎn)變溫度。腸溶衣的實施例包括羧甲基纖維素(cmc)(溶解度>ph5.0)、乙酸鄰苯二甲酸纖維素(acetatephthalate；cap)(溶解度>ph6.2)、乙酸偏苯三酸纖維素(celluloseacetatetrimellitate；cat)(ph5.0)、聚(乙酸乙烯鄰苯二甲酸酯)(polyvinylacetatephthalate；pvap)(>ph5.2)、羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯(hydroxypropylmethylcellulosephthalate；hpmcp)(>ph4.5-5.5)、c型甲基丙烯酸共聚物/聚(甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯)(methacrylicacidcopolymertypec/polymethacrylicacid-co-methylmethacrylate)(ph5.5-7.0)、脂肪酸、蠟、蟲膠(紫膠桐酸的酯(ph7.0))、塑料、或植物纖維。上列腸溶材料僅是可用于涂層的材料的一些實施例，并非意于窮舉性列出所有可能的腸溶材料。

雖然腸溶衣具有其根據(jù)酸度的溶解性，但是涂層溶解性亦取決于腔內(nèi)環(huán)境的其它因素。舉例來說，涂層的溶解或降解可由只存在于胃腸道某些部位(例如腸道下段)中的酶或細菌觸發(fā)。酶涂層(enzymaticcoating)的實例包括編碼(encode)、偶氮交聯(lián)聚合物(azocrosslinkedpolymers)，例如甲基丙烯酸和/或丙烯酸共聚物、羧甲基纖維素(carboxmethylcellulose)、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropylmethylcellulose)、甲基丙烯酰氧基偶氮苯hema(methacryloxyazobenzenehema)、二異氰酸酯交聯(lián)葡聚糖(diisocyanatecrosslinkeddextran)。類似于ph引發(fā)涂層溶解的方法，涂層可以被設(shè)計成在膠囊與正確環(huán)境接觸后的一段時間內(nèi)溶解。再次，首先當膠囊被吞咽時，以非常慢的速率擷取圖像，例如每5分鐘一次，接著將所擷取的圖像與參考涂層圖像進行比較。舉例來說，可基于涂層區(qū)域中多個像素的平均顏色與已知涂層顏色以進行比較。起初，所述比較將顯示所擷取圖像的平均顏色以及與涂層相關(guān)的預(yù)定顏色之間十分匹配。一旦涂層溶解，所述比較將顯示所擷取圖像的平均顏色以及與涂層相關(guān)的預(yù)定顏色之間的可識別的差異。系統(tǒng)可確定偵測到的平均顏色和預(yù)定顏色之間的差異何時變得足夠大，然后開始以期望的幀率擷取圖像。如果需要，系統(tǒng)也可以配置為等待一段時間以確保在以期望的常規(guī)幀率開始圖片之前去除所有涂層。

膠囊停留在體內(nèi)的時間是相當多變的。多變性的一個重要原因是膠囊停留在食道和胃中的時間長短。上述實施例消除了這種多變性的影響，因為涂層僅在進入十二指腸或空腸時才開始溶解。這是胃酸中和的地方。如果膠囊的目的是在胃腸道下段成像，則相較于吞咽之后立即開始成像的膠囊或具有預(yù)設(shè)延遲的膠囊，本實施例可提供明顯更長的電池壽命。

對于只有延遲的膠囊來說，其困難在于膠囊在食管和胃中的時間是相當多變的，尤其當膠囊比重接近1。舉例來說，在美國第7,192,397號專利和美國第8,444,554號專利中公開一種比重約為1的膠囊裝置。當膠囊裝置的比重約為1時，裝置將懸浮或漂浮于胃腸道中(例如在胃或結(jié)腸中)的液體。如美國第7,192,397號專利和美國第8,454,554號專利中所公開的，當膠囊裝置的比重約為1時，膠囊裝置將通過液體流經(jīng)身體內(nèi)腔。然而，對于體內(nèi)膠囊裝置來說，在膠囊裝置被患者吞咽之后，膠囊裝置首先通過咽和食道進入胃，而且胃可能充滿液體。延遲不能超過膠囊停留在所述區(qū)域的最小時間，或膠囊也將開始對胃腸道的期望區(qū)域進行成像。本發(fā)明消除了此多變性。

涂層不一定與ph值或酶相關(guān)。舉例來說，涂層材料可能只是減緩凝膠膠囊的溶解以引起，使涂層預(yù)期在一段時間內(nèi)溶解。定時涂層可有內(nèi)層是離子涂層且外層是任何上述腸溶衣的雙層結(jié)構(gòu)。水分通過腸溶衣擴散至離子涂層，離子涂層吸收水分，并且當離子涂層吸收足量的水分，外層開裂以使所有涂層基質(zhì)(matrix)脫落。涂層包括疏水性界面活性劑、水溶性聚合物、或羥丙基甲基纖維素(hpmc)

對于完全涂覆的膠囊，本發(fā)明還可具有對膠囊材料附著性差且非常親水的涂層作為第一層。接著由經(jīng)設(shè)計的腸溶衣包護第一層，當腸中的ph值由胃中的酸性狀態(tài)ph值升高至小腸中較中性或微堿性的ph值后，腸溶衣在30分鐘至12小時內(nèi)溶解。此系統(tǒng)的優(yōu)點是確保所有涂層易于從膠囊上去除，以確保圖像的質(zhì)量不受任何可能殘存的涂層的影響。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的具體實例，顯示用于具有腸溶衣的膠囊裝置的擷取控制的示例性流程圖。在步驟310中，通過吞咽以投予膠囊裝置至受試者。在步驟320中，將膠囊裝置投予所述人體對象后，設(shè)定膠囊裝置使用相機和光源以擷取第一圖像。應(yīng)盡早擷取第一圖像以確保涂層未溶解。如步驟330所示，設(shè)定膠囊裝置使用相機和光源以擷取第二圖像。接著在步驟340中，將與第一圖像相關(guān)的第一信息以及與第二圖像相關(guān)的第二信息進行比較。如前所述，可由膠囊裝置在體內(nèi)擷取涂層圖像，如步驟320所示。或者，可以使用樣品膠囊裝置離線擷取涂層圖像，以得到第一信息。在此情況下，第一信息被存儲于每個膠囊裝置中，并且跳過步驟320。如步驟350所示，將第一信息與第二信息進行比較，以確定第一信息是否匹配第二信息。如果第一信息與第二信息匹配(亦即，路徑“是”)，則重復(fù)步驟330中的擷取程序和步驟340中比較程序。否則(亦即路徑”否”)，如步驟360所示，確定涂層已經(jīng)溶解并將相機設(shè)定為主動擷取模式。

在不悖離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以其他具體形式實施。所描述的示例在所有方面僅被認為是說明性而非限制性。因此，本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求來表示，而非由上文的描述來表示。在權(quán)利要求的等效范圍及含義內(nèi)的所有改變均包含于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種圖像擷取控制的方法，用于具有相機和光源封裝于膠囊殼體中的膠囊裝置，其中，涂層位于所述殼體的外表面以覆蓋所述相機的視場，以及所述涂層可根據(jù)腔內(nèi)環(huán)境的因素而溶解，所述方法包括：

將具有位于所述殼體的外表面的所述涂層的所述膠囊裝置投予活體；

確定第一圖像，所述第一圖像對應(yīng)于所述膠囊裝置擷取自所述涂層或預(yù)定圖像的涂層圖像；

使用所述相機和所述光源以基本低于目標幀率的第一幀率擷取第二圖像；

確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配；

若所述第一信息與所述第二信息匹配，則重復(fù)所述擷取第二圖像以及所述確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配，直到所述第一信息與所述第二信息不匹配；以及

若所述第一信息與所述第二信息不匹配，則宣告所述涂層已經(jīng)溶解，并且在所述宣告所述涂層已經(jīng)溶解后，設(shè)定所述相機以所述目標幀率擷取第三圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用所述膠囊裝置內(nèi)的處理單元以執(zhí)行所述確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配是在所述膠囊裝置外執(zhí)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定第一圖像相當于投予所述膠囊裝置后使用所述相機和所述光源擷取一初始圖像。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以經(jīng)降低的分辨率或經(jīng)裁切的尺寸擷取所述第一圖像。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以來自所述光源且經(jīng)降低的光能擷取所述第一圖像。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述第一圖像和所述第二圖像的部分樣本分別導(dǎo)出所述第一信息和所述第二信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一信息和所述第二信息分別對應(yīng)于所述第一圖像和所述第二圖像的顏色、亮度、或內(nèi)容。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配是基于所述第一圖像和所述第二圖像各自的顏色或亮度的平均值或中位數(shù)值。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對應(yīng)于所述涂層的所述涂層圖像包括藍色、綠色、或白色區(qū)域。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一信息和所述第二信息是基于在底層圖像的固定位置處所選定的樣本而確定。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，將所述選定的樣本轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)；將所述第一圖像的選定的樣本以及所述第二圖像的選定的樣本進行逐個樣本為基礎(chǔ)的比較，以獲得匹配的樣本計數(shù)；以及使用所述匹配的樣品計數(shù)以確定所述涂層是否溶解。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述宣告所述涂層已經(jīng)溶解后，設(shè)定在所述相機以所述目標幀率擷取第三圖像前等待一段時間。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用樣品膠囊裝置以確定所述第一圖像，所述樣品膠囊裝置具有與所述膠囊裝置中涂覆同型涂層的同型相機以及同型光源。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述膠囊裝置被設(shè)定為在使用所述相機和所述光源擷取所述第一圖像前等待一段時間。

16.一種適于患者吞咽的膠囊裝置，用于對所述患者的胃腸道進行成像，所述膠囊裝置包括：

圖像傳感器，用于擷取被投影在所述圖像傳感器上的圖像；

光源；

膠囊殼體，用于封裝所述圖像傳感器和所述光源；

在所述膠囊殼體的外表面上的涂層，所述涂層覆蓋至少一個對應(yīng)于由所述傳感器成像的視場的區(qū)域，其中，所述涂層可根據(jù)腔內(nèi)環(huán)境的因素而溶解；以及

處理單元，被設(shè)定為：

(a)確定第一圖像，所述第一圖像對應(yīng)于所述圖像傳感器擷取自所述涂層或預(yù)定圖像的涂層圖像；

(b)使用所述圖像傳感器和所述光源以基本低于目標幀率的第一幀率擷取第二圖像；

(c)確定與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二圖像相關(guān)的第二信息是否匹配；

(d)若與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述第二信息相關(guān)的第二信息匹配，則重復(fù)步驟(a)至(c)；以及

(e)若與所述第一圖像相關(guān)的第一信息以及與所述相關(guān)的第二信息第二信息不匹配，則宣告所述涂層已經(jīng)溶解，并且設(shè)定所述膠囊裝置以所述目標幀率擷取第三圖像。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述膠囊裝置還包括用于存儲所述第三圖像的檔案存儲器，而且所述檔案存儲器封裝于所述膠囊殼體中。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述處理單元是在所述膠囊殼體內(nèi)。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述膠囊裝置還包括在所述膠囊殼體內(nèi)的無線發(fā)射器，從而將所述第一圖像傳輸至所述膠囊裝置外的無線接收器。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的膠囊裝置，其中，所述處理單元是在所述膠囊殼體外。

21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述涂層相當于腸溶衣。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的膠囊裝置，其中，所述腸溶衣的材料是選自由羧甲基纖維素(cmc)、經(jīng)酸取代的纖維素、例如但不限于鄰苯二甲酸酯和琥珀酸酯的經(jīng)二酸取代的纖維素、例如但不限于偏苯三酸和檸檬酸(cat)的經(jīng)三酸取代的纖維素、經(jīng)酸取代的聚(乙烯醇或乙酸乙烯酯)(pva/pvap)、例如但不限于鄰苯二甲酸、琥珀酸、偏苯三酸、和檸檬酸的經(jīng)酸、二酸、或三酸取代的羥丙基甲基纖維素、各種經(jīng)取代的甲基丙烯酸和丙烯酸共聚物、脂肪酸、蠟、蟲膠(紫膠桐酸的酯(ph7.0))、塑料、和植物纖維所組成的腸溶群組。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的膠囊裝置，其中，所述腸溶衣的材料進一步選自由羧甲基纖維素(cmc)(溶解度>ph5.0)、乙酸鄰苯二甲酸纖維素(cap)(溶解度>ph6.2)、乙酸偏苯三酸纖維素(cat)(ph5.0)、聚(乙酸乙烯鄰苯二甲酸酯)(pvap)(>ph5.2)、羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯(hpmcp)(>ph4.5-5.5)、乙酸琥珀酸纖維素(溶解度ph>5.5-7.0)、c型甲基丙烯酸共聚物/聚(甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯)(ph5.5-7.0)、聚(丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯)(ph5.5-7.0)、聚(丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸乙酯-共-甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸乙酯)、脂肪酸、蠟、蟲膠(紫膠桐酸的酯(ph7.0))、塑料、和植物纖維所組成的腸溶群組。

24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述涂層相當于酶涂層。

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的膠囊裝置，其中，所述酶涂層的材料是選自由編碼、例如甲基丙烯酸和/或丙烯酸共聚物的偶氮交聯(lián)聚合物、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基丙烯酰氧基偶氮苯hema、二異氰酸酯交聯(lián)葡聚糖所組成的酶群組。

26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠囊裝置，其中，所述涂層具有內(nèi)層是離子涂層且外層是腸溶衣的雙層結(jié)構(gòu)，其中，水分通過所述腸溶衣擴散至所述離子涂層，所述離子涂層吸收所述水分，并且當所述離子涂層吸收足量的所述水分，所述外層開裂以使所有涂層基質(zhì)脫落。

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的膠囊裝置，其中，所述涂層的材料是選自由疏水性界面活性劑、水溶性聚合物、和羥丙基甲基纖維素(hpmc)所組成的群組。