专利名称：胶囊血液检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及胶囊型内窥镜在患者中的使用。更具体地，本发明涉及检测、定位和校 准用于活体患者的胶囊型内窥镜，以利用血液含量(blood content)检测来定位和确定活 体组织中的异常。
背景技术：
长久以来，内科医生使用内窥镜进入患者体内的区域以在该部位实现某种功能。 传统上，内窥镜包括光学系统和照明系统，该光学系统和照明系统使内科医生能够将内窥 镜的末端(distal end)定位在期望的区域，从而使内科医生能够在患者体外的部位看到该 区域。近年来，已经发展了胶囊内窥镜，该内窥镜是包括如数字式摄像头等图像捕捉装 置的胶囊，该内窥镜被患者吞服并且行进到患者体内的如肠道等受关注的部位，以研究结 肠病变(lesion)。在该部位，胶囊内窥镜采集被捕捉的图像以帮助内科医生对患者进行一 些诊断。此外，例如R. K. Wali, H. K. Roy、Y. L. Kim、Y. Liu、J. L. Koetsier、D. P. Kunte, Μ. J. Goldberg、V. Turzhitsky 禾口 V. Backman 的 Increased Microvascular Blood Content is an EarlyEvent in Colon Carcinogenesis, Gut Vol. 54,654-660 (2005)所述，禾斗学家 们已经发现结肠中的靠近癌病变和癌前病变的表面粘膜的血液含量可察觉地增多，该现象 被称作血液供应的早期增加(EIBS)。上述文章的内容通过引用包含于此。
发明内容
本发明涉及一种能够测量包括例如肠道的组织的血液含量的可吞服胶囊。该装置 的典型构造在一起提交的题为“Methodand Solution for Correlating Image and Tissue CharacteristicData，，和"Blood Content Detecting Capsule” 的相关的对应专利申请中 作了说明，该专利申请通过引用包含于此。该装置可使医生和临床医师能够检测EIBS以筛 选病变或肿瘤，或者当与胶囊内的图像捕捉装置结合时帮助定位癌变和癌前病变或肿瘤。该胶囊的典型构造包括例如光源和光检测器，其中光源向表面黏膜的区域发射偏 振光，光检测器接收与组织和组织内包含的血红蛋白交互作用的光。来自组织的交互作用 后的光(interacted light，下文称为“交互光”)以与所发射的光的偏振角不同的偏振角 返回。所检测的交互光的该返回角度和大小是可以测量的，并且是该粘液组织中血液含量 的表征。因此，可以由胶囊将与血液含量有关的信息传递至患者体外的接收仪器，使得内科 医生可以监控组织中的血液含量并且在确定病变的存在或接近位置时使用这些信息。在如 下文章中已经公开了通过使用偏振光来测量血红蛋白的技术Y. L.Kim、Y. Liu、R. K. Wali、 H. K. Roy>M. J. Goldberg、A. K. Kromin> K.Chen 禾口 V. Backman 的 Simultaneous measurement of angular andspectral properties of light scattering for characterization oftissue microarchitecture and its alteration in early precancer, IEEEJ. Sel. Top. Quant. Elec.，Vol. 9，243-256 (2003)以及 Μ· P. SiegeU Y. L. Kim、H. K. Roy、 R.K. Wali 和 V.Backman 的 Assessment of blood supply in superficial tissue bypoIariζation-gated elastic 1ight—scattering spectroscopy, AppliedOptic， Vol. 45，335-342 (2006)，这些文章的全部内容通过引用包含于此。然而，该胶囊所面临的一个问题是胶囊必须与组织直接接触，或者至少与组织非常紧密的接近，以使光源和光检测器精确地检测血液含量。同样地，因为胶囊本身在患者体 内不易于操作，所以必须存在能够使胶囊相对于组织以适当的定向定位的系统。使用该胶 囊的另一个问题是更重要的是存在某个验证接触的存在的系统，使得胶囊能够确实获得 该组织中的血液含量的正确信息。同样，重要的是存在某个胶囊型血液含量检测系统用的 校准系统，该校准系统是非常可靠的并且能够在患者使用前被现场使用。本发明提供克服这些问题的方法和胶囊装置。根据本发明，提供一种足够小而能 被患者吞服的胶囊，并且在胶囊内具有血液含量检测器。血液含量检测器包括以如下方式 定向的光源和光检测器来自光源的偏振白光穿过形成在胶囊中的测量窗口以照射到患者 的活体组织上，这里，由光检测器检测来自组织和包含在组织内的血红蛋白的交互光。分析 反射光的角度作为该组织中的血液含量的表示，并且产生表示血液含量的信号，该信号被 发送至例如计算机等数据处理部件，在该数据处理部件中，关于血液含量的信息被处理并 且可被使用者使用。同样，本发明包括将胶囊定向成使得胶囊与被分析的组织实际接触并且使得光照 射到组织的多种部件。为此，一个实施方式利用胶囊的形状来实现期望的定向。另一个实 施方式提供战略上位于胶囊内的配重(weight)来实现期望的定向，又一个实施方式具有 安装在内模块内的血液含量检测器，该内模块可在外胶囊内移动。在一个典型实施方式中， 为了使胶囊进一步小型化，设置镜以将光从照明部件引导到光接收部件。本发明还包括接近检测器(proximity detector)，该接近检测器检测胶囊检测器 与活体组织的接近，特别地，该接近检测器验证胶囊和该组织之间何时存在实际接触。接近 检测器可以是多种类型并可以包括距离检测系统，该距离检测系统确定胶囊和活体组织之 间的距离，使得当实际接触即将来临时能够提供信号，从而在接触时能够进行血液含量的 测量。最后，存在能够在使用之前容易地和精确地校准胶囊的校准系统。在以下结合附图的具体说明的过程中，本发明的这些和其它特征和优点将变得更 加明显。
图1是根据本发明的活体传感系统的示例的示意图。图2是示出根据本发明构造的典型胶囊的剖视图。图3是示出在本发明的典型处理设备内执行的功能的方框图。图4是示出根据本发明的胶囊的典型形状的剖视图。图5是示出本发明的另一个典型实施方式的剖视图。图6是示出本发明的又一个典型实施方式的剖视图。图7A至图7B是示出使用配重来定位本发明的血液含量检测器的示例的剖视图。
图8是示出相对于图7A至图7B所示的定向系统的本发明的替换(alternate)定 向系统的剖视图。图9A至图9D是示出本发明的另一定向系统的剖视图。图10是示出利用镜(mirror)引导来自患者组织的光和引导光行进到患者组织的 本发明的替换实施方式的示意图。图11是在光路中使用镜的另一典型实施方式的示意图。图12是具有多种接近检测系统的胶囊的剖视图。图13是描述时间与胶囊和患者的活体组织之间的距离的关系的图。图14是示出可使用本发明的校准系统的剖视图。图15是示出可使用本发明的替换校准系统的剖视图。
具体实施例方式首先，参照图1，其示出了图解本发明所使用的活体传感系统的示意图。因此，在图 1中，可以看见胶囊10和外部处理单元16，其中，胶囊10在患者14的结肠12中缓慢地移 动，外部处理单元16接收从胶囊10发送的数据、分析该数据并且显示结果。例如，数据和 信息流可以沿着路径18无线地传输至外部处理单元16。在胶囊10的典型构造中，取得活体组织的两份光谱信息以获得关于黏膜的表面 部分或其它活体组织中的血液含量的信息。本实施方式使用第一定向的偏振光谱(水 平偏振光谱)和相应的正交偏振光谱，其中，被称为水平偏振的水平偏振光谱具有与来 自胶囊光源的入射光相同的偏振方向，正交偏振光谱具有与来自胶囊光源的入射光垂 直的偏振方向。如前所述，在如下文章中已经公开了通过使用偏振光来确定组织的血 红蛋白含量的技术Y. L. Kim、Y. Liu、R. K. Wali、H. K. Roy、Μ. J. Goldberg、A. K. Kromin, K.Chen 禾口 V.Backman 的 Simultaneousmeasurement of angular and spectral properties of lightscattering for characterization of tissue microarchitecture and itsalteration in early precancer, IEEE J. Sel. Top.Quant.Elec. , Vol.9, 243-256(2003)以及 Μ. P. SiegeU Y. L. Kim, H. K. Roy, R. K. Wali 禾口 V. Backman 的 Assessment of blood supply in superficialtissue by polarization-gated elastic light-scattering spectroscopy, Applied Optics, Vol. 45，335-342 (2006)，这些文章的 全部内容通过引用包含于此。在本实施方式中，在胶囊10中进行第一偏振光谱、即水平偏振光谱与垂直偏振光 谱之间的差分运算，并且将结果发送至处理单元16。根据本发明可以适当地选择在处理单 元16中或其它外部装置中进行差分运算，由此，由胶囊10将表示水平偏振光谱和垂直偏振 光谱的数据发送至处理单元16。现在，参照图2，其示出了图解本发明的典型胶囊10的构造的剖视图。可以看出， 胶囊10包括外壳(enclosure) 20，在该外壳20内装入装置的部件。外壳20被设计成具有 比较容易使患者吞服的尺寸，并且通常可以具有约IOmm的直径。在外壳20内可以包含血液含量检测器22，该血液含量检测器22包括借助于光学 检测器用于确定活体组织的血液含量的多个部件。因此，血液含量检测器22具有光检测器 28和包括例如白色LED 26的光源24。光路沿箭头A的方向行进，其中，在广角光穿过使光偏振的线性偏振元件34之后，广角光被光吸收构件30吸收，从而仅窄角光(接近平行光) 能够穿过开口 32。通过减小开口 32的尺寸，也可以减小组织的被照明区域。例如，照明区 域的合适尺寸可以在约0. Imm2至IOOmm2的范围内。之后，偏振光穿过透镜36，并且沿着透镜的焦距位置布置开口 32和线性偏振元件 34。因此，来自光源24的光是照射到组织的小区域的窄角光。此外，可以通过使用透镜改 变平行光的行进方向，以经由测量窗口 38引导该平行光，从而将该平行光照射到患者体内 的活体组织40。来自活体组织40和活体组织40中所包含的血红蛋白的交互光作为具有特定反射角的光沿着箭头B的方向返回光检测器28。可以看出，返回的交互光再次穿过光学光 路转换器36，之后，光穿过两个线性偏振元件、即彼此正交的第一线性偏振元件42和第二 线性偏振元件44。这样，线性偏振元件42和44透射彼此垂直的偏振光束，并且光接收部 件28的第一线性偏振元件42的偏振方向与照明部件24的线性偏振元件34的偏振方向 相同，第二线性偏振元件44中穿过的是与其正交的偏振光谱。由透射光栅(transmissive grating)46使已经穿过线性偏振元件42、44的光束沿光的各波长的不同扩散角的方向继 续传递。然后，通过光传感器48感测到这些光。这样，光的各波长成分都能够到达光传感器48上的不同位置，该光传感器48能够 使光谱(spectroscopy)处于两种偏振状态水平偏振光谱和垂直偏振光谱。然后，所测量 的光谱数据被发送至数据发送器50，在该数据发送器50，数据被发送至图1的处理单元16。 电源52为胶囊10的部件供电。现在转至图3，其示出了图解处理单元16内所执行的功能的方框图。首先，存在经 由天线56接收来自胶囊10 (图1)的信息和数据的数据接收部件54。在本实施方式中，尽 管期望使用无线电发送，但是根据本发明也可以利用例如声波或红外线方案等备选技术发 送数据。在这种情况下，胶囊中的数据发送器和处理单元中的数据接收器需要被相应地设 置成符合另一种技术。将由数据接收器54接收到的数据提供给数据预处理器58。数据预处理器58进行 白色修正(white correction)。式(1)示出了白色修正的示例。(1) ΔΙο(λ) = Δ I (λ)/Δ Iw(A) = (I11 (λ)_Ι± (λ))/ (Iw11 (A)+Iw± (λ))在式(1)中，λ表示波长。Δ I (λ)表示所测量的偏振光谱的差值。AIwU)是 通过使用公知的标准白板测量到的光谱，如式(1)的分母所示，AIwU)是通过求白色水 平偏振光谱Ι (λ)和白色垂直偏振光谱Iw± (λ)的和来算出的。在式⑴的分子中，水 平偏振光谱I11 ( λ )和垂直偏振光谱I ± ( λ )之间的差值是在数据发送器50中算出的，并 且表示Δ I ( λ )的信号被数据发送器50发送至处理单元16。血液含量估值器60通过使用下式(2)来算出血液含量，例如在M.P.Siegel、 Y. L. Kim> H. K. Roy> R. K. Wali 禾口 V. Backman 的 Assessment of blood supply in superficial tissue bypolarization-gated elastic light-scattering spectroscopy, AppliedOptical，Vol. 45，335-342 (2006)中示出 了该式(2)。 (2) Δ I ( λ ) = Δ Iscattering ( λ ) exp [- α Apg ( λ )] 如上所述，血液含量估值器60通过使用如式(2)等模型方程来算出血液含量，并 且将相应的血液含量值提供给例如显示器62等指示器。然后可以由显示器62将相应的血液特征信息显示给使用者。另外，电源64用于为处理单元16提供电力，控制器66用于执 行处理和显示信息所需的各种控制功能。现在转至图4，其示出了胶囊10的典型实施方式的示意图，其中，外壳20的截面为 大致椭圆形状。因为外壳20具有大致椭圆形状，因此，当沿着较大曲率延伸的区域B在肠 道中来回移动时，区域B比沿着较小曲率延伸的区域A易于沿着组织定位。因此，测量窗口 38被布置在沿着较大曲率的区域B中。暂时返回图2，可以看出测量窗口 38被布置在向下的位置。测量窗口 38被布置在 图2中的该位置，并且透镜36、光源24和光检测器28被布置在装置的面对测量窗口 38的 位置，以使照明光指向活体组织40的期望位置。虽然前面的典型实施方式中的胶囊10通过胶囊外壳20的特征形状来定向测量窗 口，但是，另一典型实施方式借助于胶囊外壳20的重量平衡来实现正确的定向。
因此，转至图5，其示出了外壳20自身的截面为圆形并且配重68被设置为接近测 量窗口 38的胶囊10。配重68被设置在远离胶囊10的中心的位置。如图5所示，当重心偏 离外壳20的中心时，外壳20的在偏离方向上的外表面很可能与患者的活体组织40接触。因此，本实施方式中的测量窗口 38被定位成沿着胶囊外壳20的在偏离方向上的 外表面，从而将测量窗口 38定位在与活体组织40接触的期望位置，从而获得与图4中的实 施方式相同的效果，本实施方式与前面的实施方式的差别在于本实施方式的胶囊10的定 向是通过增加配重68而实现的，而在前面的实施方式中，期望的定向是通过胶囊10自身的 形状来实现的。现在转至图6，其示出了图解图2的典型实施方式的剖视图，用与图2所用的附图 标记相同的附图标记来表示对应的特征。然而，可以看出在图6中增加了配重68，为了使光 适当地指向活体组织40并且接收返回的反射光，配重68被布置在测量窗口 38的两侧，从 而将胶囊10定向成与活体组织40接触。配重68可以由例如不锈钢等金属或者具有较大比重的玻璃制成。即使当胶囊10 的形状是如图4所示的椭圆形状时，测量窗口 38仍然可以借助于配重位于任意给定的位 置。如图7A和图7B可以看出，即使测量窗口不能被布置或定位在如图7A所示的期望位置， 仍然可以如图7B所示进行测量。可以看出，配重68的重量不是特定的，而是可以根据胶囊 的设计而变化。当胶囊10被布置在与竖直方向垂直设置的平坦面板上时，可以确定测量窗 口面朝下。接下来转至图8，其示出了图解本发明的又一个典型实施方式的剖视图。在本实施 方式中，不是使用配重，而是通过使胶囊10的重心偏离胶囊10的中心即通过改变胶囊10 内的布局来实现胶囊10的期望定向。在图8中，可以通过在上部位置局部地放置中空或轻 质部分46而使重心偏离，从而使测量窗口 38面朝下以接触活体组织40。现在转至图9A至图9D，其示出了本发明的又一个典型实施方式。在本实施方式 中存在由透明材料构成以允许光透过的外胶囊72。在外胶囊72内布置可动的内模块74， 该内模块74中安装有血液含量检测器22。图9A是内模块74的剖视图，图9B是外胶囊72 的剖视图。在图9C中，可以看出内模块74被可动地安装在外胶囊72内。内模块74的移 动可以通过未示出的例如万向节(gimbal)配置来完成，该配置可以是允许血液含量检测 器22在其中移动的传统安装机构。
在图9D中，其示出了沿图9C中的线9D-9D截取的剖视图，其中示出了内模块74 从位置X到位置Y的移动。因此，在位置X，可以看出测量窗口 38位于侧面而不是面对活体 组织40，而测量窗口 38面对活体组织40是读取活体组织40中的血流量的必须位置。因 此，操作配重68，以使内模块74位于位置Y，在位置Y，外胶囊72内的内模块74的自由移动 将测量窗口 38再次定位在与活体组织40接触以读取血液含量的期望位置。在本实施方式 中，外胶囊72可以具有截面为大致圆形的椭圆形状或者其它可能的形状。现在转至图10，其示出了本发明的为了使胶囊10进一步小型化而用镜配置代替 透镜(图2)的示意图。因此，在本实施方式的情况下，在光源24所发射的光穿过窗口 38 到达活体组织40的过程中，该光被两个镜、即第一镜76和第二镜78反射。以类似的方式， 来自活体组织40的交互光在到达光检测器82之前被两个镜、即共用的第二镜78和第三镜 80反射。可以看出镜的光轴是倾斜的或者相对于测量窗口呈非90度的角度，从而消除来自 测量窗口 38的表面的反射。在本实施方式中，分光器适合用于光检测器82。在图10的实施方式中，从光源24以与第一镜76和第二镜78的旋转对称轴(对 应于光轴)平行的方式发射照明光(偏振光)。所发射的光穿过形成于第一镜76的中心 的孔到达活体组织40的表面。与活体组织40交互作用后的光被第二镜78和第三镜80反 射，并且到达分光器(光检测器82)。活体组织40的表面位于第一镜76和第二镜78的组 合焦点(combined focus)，使得散射光到达分光器的位置随散射角而变化。此外，散射光在 分光器附近变成与光轴平行。镜应当被配置成使得当物点(object point)是组合焦点时，第一镜76的(虚像 的)像点与“第二镜78的焦点”重合。这里，第一镜76是双曲面镜，第二镜78是抛物面镜， 可以减小光学像差。现在转至图11，其示出了与图10的实施方式的示意图类似的示意图，然而，镜的 光轴与胶囊10的外层垂直并且测量窗口 38是楔形的透明构件。本实施方式能够减少穿过 测量窗口 38的杂散光，并且不必像图8的实施方式那样倾斜镜的光轴，从而简化了胶囊10 的结构。现在转至图12，其示出了本发明的胶囊10的简化剖视图，为了解释本实施方式， 相对于例如图2简化了图12，需要理解，图12的胶囊10可以具有与根据图2说明的部件类 似的部件。同样，图12的胶囊10包括胶囊20、血液含量检测器22、照明部件16、光接收部 件28和被示出为与活体组织40接触的测量窗口 38。如上所述，对于胶囊，为了获得组织中的血液含量的有效读数，重要的是使装置与 活体组织40实际接触。在本实施方式中，存在当胶囊10和患者的活体组织40之间存在实 际接触时提醒使用者的接触检测器。作为可选方案，可以存在感测胶囊10接近活体组织40 的接近检测器，该接近检测器包括接触预测部件，当即将实际接触时，该接触预测部件向整 个系统发送开始测量活体组织40中的血液含量的命令。这里使用的术语“接近检测器”指 的是感测胶囊靠近或即将接近活体组织的检测器，其中，接近是指在胶囊和活体组织之间 存在实际接触的点。因此，在图12中，在一个典型实施方式中，存在由例如摄像头等图像传感器84构 成的接近检测器，该接近检测器沿着如下路径指向活体组织32 该路径通常接近照明部件 16指向活体组织32的照明路径。图像传感器84能够经由测量窗口 38或备选窗口接收活体组织40的图像。图像传感器84包括用于分析来自图像传感器84的图像的图像分析仪 86。基本上，当图像传感器变得太靠近目标而与该目标接触时，整个捕捉的图像呈现 在大致单色范围内。在活体组织的情况下，该单色范围典型地是红色，并且该现象被称为 “红视(redout) ”。因此，可以在图像分析仪86中通过比较信号值和红色平均阈值来分析该 图像。通过这种方式，系统可检测到胶囊10和患者的活体组织40之间的接触。然后，在实 际接触已得到验证的情况下，可以由图像分析仪86无线地发送信号，以使胶囊10的照明部 件(光源)24的光强度能够被加强，以获得该组织中的血液含量的读数。如上所述，当感测到红视条件时，照明部件24的光强度立即增强到足够用于光谱测定法和进行血液测量的水平。测量后，照明部件24的光强度快速回到测量前的值。在另一典型实施方式中，接近检测器可以是位于胶囊10的外接触面上的机械检 测器(mechanical detector) 88,并且机械检测器88能够感测到胶囊10和活体组织40之 间的机械接触。接近传感器的另一个备选实施方式包括电磁信号传感器90、激光器92和激 光检测器94、压电装置96、和光检测器98。作为强度检测器的备选实施方式，可以是用于检测胶囊10和活体组织40之间的 距离的系统，使得距离确定部件可以预测胶囊10与活体组织实际接触所需要的时间，并且 该系统可以发信号通知测量系统开始进行接触时的测量。转至图13，一起参照图13和图12，从距离传感器发送的信号被连续地监控以用于 确定胶囊和活体组织之间的距离。图13绘出了胶囊10和活体组织40之间的距离(D)与 时间(t)的关系。可以看出，随着时间的推移，距离变窄到时间tl处，时间tl是距离检测 处理器已经确定出实际接触即将来临的点。因此，在tl处，在根据时间轴的趋势对距离进 行下一步测量之前，距离检测处理器确定胶囊可能与活体组织接触，处理器命令测量系统 开始血流量的测量。因此，在时间t2处，进行实际测量。可以调整所有系统操作的时间表，使得命令开始实际测量的时间完全等于直到胶 囊与活体组织接触的预期时间。以这样的方式控制测量系统使得即使当胶囊与活体组织接 触时也能够精确测量。事实上，接触所经历的时间不总是与实际接触的时间匹配。因此，系统可以具有用 于监控测量结果以及基于不同组测量数据之间的波动或者通过对比最终结果和预定阈值 来评估测量结果对于后续步骤的适用性的部件。当考虑侵入程度和患者的可接受性时，胶囊测量型装置是非常理想的，然而，胶囊 测量型装置在使用时必须精确。由制造过程中的制造误差所引起的分光误差是可以校正的 (这意味着将校正数据存储在胶囊中)。然而，不能应对由于运输过程中的振动以及照明的 分光特性随时间的变化而引起的光学元件的分光测量值的误差。因此，胶囊在使用前能够 易于校准是非常重要的。因此，转至图14，其示出了满足这些要求的校准系统的示意图。特别地，胶囊10被 保护罩100覆盖以维持胶囊10的消过毒的状态。保护罩100可以由允许消毒气体穿过但是 不允许细菌渗透的透明材料制成。保护罩100包括白光扩散板(diffuse!· plate) 102，该白 光扩散板102被布置在保护罩100的内侧以用作校准部件。可以看出，从照明部件24发射 的光束被白光扩散板102扩散和反射，并且指向光接收部件28，测量Iw ( λ )并且将Iw ( λ )发送至数据处理部件58 (图1)，其中，IwU )被用于在数据处理部件中进行计算的等式中。因此，在本实施方式中，由于胶囊10利用固定于其上的保护罩100来维持消过 毒的状态，因此，使用者在使用装置前能够进行校准，然后从槽口(notch) 104移除保护罩 100，并且能够在消过毒和校准过的状态下使用胶囊10。另外，由于校准部件被设置在保护罩100内，所以可以在胶囊10的外表面附近进 行校准。由于可以通过使胶囊10的外表面与患者的活体组织接触来测量血液量，因此，能 够在与实际使用几乎相同的状态下进行校准，从而实现高精度的校准。此外，由于保护罩 100和白光扩散板102被集成为一个单元，因此，使用者不必使校准部件的位置与胶囊10的 位置对齐，从而能够简单容易地操作。最后转至图15，其示出了本发明的校准系统的又一典型实施方式。在本实施方式 中，存在包含胶囊10的容器105，并且白光扩散板102被布置在容器105内。在图13中的 开口位置示出容器105。容器105具有形状与胶囊10的形状相像的凹部106，并且可以通 过将胶囊10放置在凹部106内来完成定位。保护罩100的至少被从光源24发射的光到达的部分由对于照明光的波长透明的 材料制成。如图12的实施方式那样，通过使用白光扩散板102来进行校准。 在本实施方式中，在使用胶囊10之前，使用者进行校准，并且通过从槽口 104(图 14)移除保护盖100，使用者同样具有消过毒和校准过的胶囊10。另外，当与图14的实施方式比较时，因为白光扩散板102被布置在容器104内，因 此，用于白光扩散板102的材料可以更为广泛，从而降低了校准系统的成本。另一个优点 是可以在打开容器104之前进行校准，这可以消除包括室内光的外部光的影响。本领域的技术人员可以容易地认识到对本发明进行的各种修改和变型，并获得改 进的装置和使用该装置的方法，但是所有这些将落入所附权利要求书所限定的范围和构思 内。因此，本发明应仅由所附权利要求书及其等同进行限制。
权利要求
一种包括胶囊(10)的装置，所述胶囊(10)具有血液含量检测器(22)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括布置在所述胶囊中的图 像捕捉装置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述血液含量检测器(22)是光学检测器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括形成于所述胶囊(10)的 测量窗口(38)，所述光学检测器(22)被布置成与所述测量窗口(38)相邻。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述胶囊(10)具有如下的构造当在活 的有机体内使用所述胶囊(10)时，使所述测量窗口(38)与活体组织接触。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述构造包括便于在活的有机体内定位 所述测量窗口(38)的形状。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述构造包括利用重力而便于在活的有 机体内定位所述测量窗口(38)的重心。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括实现所述重心的至少一 个配重(68)。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述血液含量检测器(22)能在所述胶囊 (10)内选择性地移动。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括可动地布置在所述胶囊 (10)内的模块(74)，所述血液含量检测器(22)被安装至所述模块(74)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述胶囊(10)的至少一部分具有圆形 的截面形状。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述胶囊(10)的至少一部分具有椭圆 形的截面形状。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括万向节，所述血液含量 检测器(22)被安装至所述万向节。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括配置于所述胶囊(10) 的至少一个测量窗口(38)，所述血液含量检测器(22)是光学检测器。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述血液含量检测器(22)包括光源和 光检测器。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述血液含量检测器(22)还包括至少 一个反射体。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述至少一个反射体被定位在所述胶 囊(10)内，以将由所述光源(24)产生的光经由所述测量窗口(38)反射到活体组织的表面 上。
18.一种能在活的有机体的内腔中一次性使用的系统，所述系统包括血液含量检测器(22)；和接近检测器。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述接近检测器电连接到所述血液含 量检测器(22)，用于将致动信号传递给所述血液含量检测器。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述血液含量检测器(22)和所述接近检测器被布置在内窥镜中。
21.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述血液含量检测器(22)和所述接近 检测器被布置在胶囊(10)内。
22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述接近检测器是机械检测器。
23.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述接近检测器是光学检测器。
24.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述接近检测器是电磁信号传感器。
25.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述接近检测器位于所述系统的用于 与活体组织接触的表面上。
26.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述光学检测器包括激光器和激光检 测器。
27.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述电磁信号传感器是压电装置。
28.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述光学检测器是图像传感器。
29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述图像传感器通过位于大致单色范 围内的图像的比例来检测对活体组织的接近。
30.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述图像传感器通过确定所感测的图 像何时位于大致单色范围内来检测与活体组织的接触。
31.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述单色范围为红色。
32.—种致动血液含量检测系统的方法，所述方法包括将血液含量检测器(22)定位在活的有机体的内腔中；检测所述血液含量检测器(22)相对于所述内腔的壁的接近；产生接近信号；和当所述接近信号满足触发条件时，触发所述血液含量检测器(22)。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，由内窥镜或胶囊(10)来进行所述定位。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，通过机械检测、光学检测或电磁感测来 进行所述检测。
35.一种血液含量检测器用的校准系统，所述校准系统包括用于容纳内含血液含量检测器(22)的胶囊的容器；布置在所述容器内的照明反射体。
36.根据权利要求35所述的校准系统，其特征在于，所述校准系统还包括处理器；和与所述处理器相连的收发器，所述收发器用于向所述胶囊(10)发送数据以及从所述 胶囊(10)接收数据。
37.根据权利要求35所述的校准系统，其特征在于，所述照明反射体是扩散板。
38.根据权利要求35所述的校准系统，其特征在于，所述容器是所述胶囊(10)用的保 护罩(100)。
39.根据权利要求38所述的校准系统，其特征在于，在校准过程中，所述保护罩(100) 形成围绕所述胶囊(10)的消毒壁垒。
40.一种具有血液含量检测器(22)的胶囊(10)用的校准方法，所述校准方法包括将所述胶囊(10)配置在校准容器中；使所述胶囊(10)的光源照射所述容器的校准区域； 基于从所述校准区域所检测到的光特性产生信号；和 基于所产生的信号确定至少一个校准因子。
全文摘要
本发明提供一种用于确定患者的活的有机体内的活体组织中的血液含量以检测肿瘤的胶囊(10)。胶囊(10)包括用于使光指向组织的光源和用于接收来自组织的交互光的光检测器。通过分析交互光，可确定组织的血液含量。存在多种将胶囊(10)定位成使得胶囊(10)在光源(24)和光检测器(28)的期望定向上与组织接触的方法。本发明还提供一种用于确定胶囊和组织之间的实际接触的系统。还使用一种在使用胶囊(10)之前允许能够容易和精确地进行的自身校准的校准系统。
文档编号A61B5/00GK101848673SQ20088011505
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月10日 优先权日2007年11月8日
发明者后野和弘, 菅武志 申请人:奥林巴斯医疗株式会社