CN101744601B - 胶囊式成像装置和体内图像获取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医学成像领域，提供一种胶囊式成像装置，其外壳包括半球形端部和具有透明部的管状部分，该成像装置还包括：发光单元，用于通过所述透明部向外侧物体提供照明；反射单元，用于反射所述发光单元所照亮区域的反射光线；驱动单元，用于驱动所述反射单元旋转；成像单元，用于对所述反射单元反射来的光线进行成像；通信单元，用于发送所述成像单元进行成像后的图像。本发明实施例能够通过旋转反射镜片来直接获得被测体侧壁的图像，而不需对所拍摄的图像进行复杂的后处理。

Description

胶囊式成像装置和体内图像获取系统
技术领域
本发明涉及医学成像领域，尤其涉及一种可导入生物体内的胶囊式成像装置和体内图像信息系统。
背景技术
近年来，具有成像功能的胶囊式内窥镜出现在医疗领域中。内窥镜被封装在胶囊内，由被检查对象吞下，之后随着器官的蠕动，该胶囊式内窥镜在体内移动，直到从被检查对象体内排出。当胶囊式内窥镜在体内移动时，利用其成像功能可以获取被检查对象体内的图像。
现有技术提供一种胶囊式内窥镜，将成像系统和照明装置安装在胶囊的前端，镜头的位置是固定不变的，因此只能拍摄前方一定角度内的图像。然而，当观察一个生物体内腔的内壁时，所感兴趣的通常是侧壁的图像。因而上述现有技术存在需要对所拍摄的图像进行复杂的后处理才能获得所期望的图像信息的缺陷。
发明内容
本发明解决现有的技术问题所采用的技术方案是：提供一种体内胶囊式成像装置，其外壳包括半球形端部和具有透明部的管状部分，所述成像装置还包括：发光单元，用于通过所述透明部向外侧物体提供照明；反射单元，用于反射所述发光单元所照亮区域的反射光线；驱动单元，用于驱动所述反射单元旋转；成像单元，用于对所述反射单元反射来的光线进行成像；通信单元，用于发送所述成像单元进行成像后的图像。
本发明还提供一种体内图像获取系统，包括可由被测对象吞入体入的胶囊式成像装置和处于被测对象体外的外部装置，所述胶囊式成像装置用于拍摄并发送被测对象体内的图像，所述外部装置包括接收单元，用于接收所述胶囊式成像装置所发送的图像，其中，所述胶囊式成像装置具有前面所述的胶囊式成像装置的特征。
本发明所举实施例具有的有益效果是：能够通过旋转反射镜片来直接获得被测体侧壁的图像，而不需对所拍摄的图像进行复杂的后处理。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例的胶囊式成像装置100的剖面图；
图2为本发明实施例的胶囊式成像装置100的结构分解示意图；
图3为本发明实施例的胶囊式成像装置100中驱动单元的平面示意图。
图4为本发明实施例的胶囊式成像装置200去除外壳后的内部结构立体图；
图5为本发明实施例的胶囊式成像装置200去除外壳后的内部结构分解示意图；
图6为本发明实施例的胶囊式成像装置300去除外壳后的内部结构立体图。
图7为本发明实施例的胶囊式成像装置300去除外壳后的内部结构分解示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的胶囊式成像装置，其外壳包括半球形端部和具有透明部的管状部分，该成像装置还包括：发光单元，用于通过所述透明部向外侧物体提供照明；反射单元，用于反射所述发光单元所照亮区域的反射光线；驱动单元，用于驱动所述反射单元旋转；成像单元，用于对所述反射单元反射来的光线进行成像；通信单元，用于发送所述成像单元进行成像后的图像。
图1至图3示出根据本发明一实施例的胶囊式成像装置100，其包括密封外壳、以及置于壳体内的电源装置(如钮扣型电池)1、电路板2、发光单元3、反射单元、成像单元和驱动单元。
密封外壳包括管状部分11和半球形的端部12，管状部分11具有透明部13，外壳的内部具有支撑部分，用于支撑置于壳体内的部件。
发光单元3由多个发光器件组成，是胶囊的照明部分，用于通过外壳的透明部13在测试体的体内照亮被检查区域，其例如可以是一个或多个白色发光二极管。
反射单元包括镜片座和反射镜片32，镜片座具有圆柱形的基体部分33和与基体部分33的一端成一体的镜片支撑部分34，基体部分33与外壳的中心轴5同轴，镜片支撑部分34与基体部分33形成一定角度，以使安装在其上的反射镜片32能够将发光单元所照亮区域的反射光线反射到成像单元。基体部分33的另一端设有可容纳驱动单元的开口处。
成像单元包括支架40、以及固定在支架40上的物镜光学系统41和图像检测单元42，发光单元所照亮区域的反射光线由反射镜片32反射到物镜光学系统41，进而聚焦在图像检测单元42上成像。其中，物镜光学系统41的光轴可与外壳的中心轴5对准，并与反射镜片32成45度角，图像检测单元42可以是CCD或CMOS等类型的图像检测元件，其中心可与物镜光学系统41的光轴对准。另外，可将作为发光单元3的发光二极管设置在支架40上围绕物镜光学系统41的部位。
驱动单元包括位置相对于外壳固定的马达支撑部件51、以及设置于马达座56的开槽内的压电马达53和弹性装置(如弹簧)54，马达支撑部件51被设置在基体部分33的开口内，并与基体部分33形成间隙55，马达支撑部件51与基体部分33之间还具有支撑反射单元的支撑部件52，支撑部件52可以是滑动轴承或滚动轴承。弹性装置54用于对马达座56并进而对压电马达53弹性地施力从而使其摩擦块57摩擦连接到基体部分33在开口处的内表面以向基体部分33施加力，从而使镜片座带动反射镜片围绕外壳的中心轴5旋转。
电路板2包括发光元件的驱动单元、图像检测元件的驱动单元、压电马达的驱动单元以及通信单元等，通信单元可将成像单元所成像后的图像数据调制为无线传输信号后无线地发送出去。
可选地，本发明实施例中的压电马达可以是在美国专利申请US2008/007399A1中所描述的一种压电马达，其公开内容在此并入作为参考。该马达包含长度为L、高度为H的压电板形式振荡器以及一个或两个设置在振荡器上并相对于要被运动的部件的摩擦面弹性挤压的摩擦块，其压电板被垂直于大的表面延伸的截面划分成两个相同部分，其中至少一个所述部分包括不对称声学驻波的不对称发生器，其在激励后生成不对称两维驻波，使得设置在板的长端面中央的摩擦元件进行相对于端面倾斜的运动，从而运动能被传递到被运动的元件。其压电板一面为单个大电极，另外一面分成两组电极，构成两个不对称声学驻波发生器。未图示的控制器激励振荡器的一个不对称发生器的电极，则振荡器产生振动，摩擦块就能够产生相对于端面倾斜的运动，从而推动和它接触的基体部分33的内表面向一个方向运动。通过控制不同的不对称发生器的电极的激励，可以使镜片座围绕旋转外壳的中心轴5顺时针或者逆时针旋转。
可选地，本发明实施例中的压电马达也可以是美国专利5,453,653中描述的一种压电马达，其公开内容在此并入作为参考。该马达包含薄的长方形的陶瓷压电振动器，摩擦块位于振动器的短边上。可选地，四个象限电极在压电马达的上表面上以对称的棋盘图形设置。单个大电极位于后表面上。未图示的控制器对象限电极通电，以在压电马达的振动器上产生振动，从而在摩擦块上产生振动，驱动同其接触的镜片座。
图4示出本发明另一实施例的胶囊式成像装置200，其去除外壳后内部结构如图所示。其与胶囊式成像装置100类似，主要区别在于，在本实施例中，反射单元可旋转地安装在支撑部件60上，支撑部件60相对胶囊外壳固定，连接装置65可以为滑动轴承或滚动轴承；其镜片座包括圆形的薄板61和镜片支撑部分62，马达座66被安装在薄板61的另一侧并与外壳的中心轴5平行，弹性装置64对压电马达63弹性地施力使其摩擦块67摩擦连接到薄板61的端面以向薄板61施加力，从而使镜片座带动反射镜片围绕外壳的中心轴5旋转。
图5示出本发明另一实施例的胶囊式成像装置200去除外壳后的内部结构的分解示意图。成像单元包括摄像模组45、以及固定在摄像模组45上的物镜光学系统41和图像检测单元42。发光单元3围绕物镜光学系统41分布在摄像模组的上表面，其所照亮区域的反射光线由反射镜片32反射到物镜光学系统41，进而聚焦在图像检测单元42上成像。摄像模组内部可根据需要设置静态的镜头支架，或者设置可以实现自动对焦或自动变焦的驱动机构。在实际产品中，物镜光学系统41也合并到摄像模组45中。
图6和图7示出本发明再一实施例的胶囊式成像装置300，其去除外壳后内部结构如图所示。其与胶囊式成像装置100类似，主要区别在于，本实施例的反射单元通过连接部70可旋转地安装在外壳的支撑部分上，其镜片座包括圆柱形的基体部分71和镜片支撑部分72，基体部分71中空，镜片支撑部分72设置在基体部分71的内部并与基体部分的端部75成一体，基体部分71侧面与反射镜片32对应的位置处具有开口，以避免光线被阻挡而无法到达反射镜片32，基体部分71的端部75呈圆环状，以使反射镜片32所反射的光线不被阻挡地到达成像单元的物镜光学系统41；马达座76被固定安装在成像单元的同侧并与外壳的中心轴5平行，弹性装置74对压电马达73弹性地施力使其摩擦块77摩擦连接到基体部分71的端部75的侧表面以向基体部分71施加力，从而使镜片座带动反射镜片32围绕外壳的中心轴5旋转。
本发明还提供体内图像获取系统的实施例，该系统包括可由被测对象吞入体入的胶囊式成像装置和处于被测对象体外的外部装置，所述胶囊式成像装置用于拍摄并发送被测对象体内的图像，所述外部装置包括接收单元，用于接收所述胶囊式成像装置所发送的图像，其中，所述的胶囊式成像装置可具有前面任一实施例所述的胶囊式成像装置的特征。此外，所述外部装置还可包括用于存储接收单元所接收图像的存储单元和用于显示接收单元所接收图像的显示单元。所述外部单元可以通过USB线等连接到计算机系统，从而将所存储的图像传输到计算机系统进行处理和显示等。
综上所述，本发明的实施例能够通过旋转反射镜片来直接获得被测体侧壁的图像，而不需对所拍摄的图像进行复杂的后处理。并且，由于采用压电马达作为驱动单元的动力源，因此能够工作于强磁场等特殊环境。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种胶囊式成像装置，其外壳包括半球形端部和具有透明部的管状部分，其特征在于，所述成像装置还包括：
发光单元，用于通过所述透明部向位于成像装置外侧的物体提供照明；
反射单元，用于反射所述发光单元所照亮区域的反射光线；
驱动单元，用于驱动所述反射单元旋转；
成像单元，用于对所述反射单元反射来的光线进行成像；
通信单元，用于发送所述成像单元进行成像后的图像；
所述反射单元包括镜片座和固定于该镜片座上的反射镜片；所述驱动单元包括压电马达，所述镜片座包括圆柱形基体部分，所述压电马达包括摩擦块，所述摩擦块摩擦连接所述基体部分，从而使压电马达驱动镜片座相对外壳旋转。
2.根据权利要求1所述的胶囊式成像装置，其特征在于，所述驱动单元与成像单元位于所述反射单元的两侧。
3.根据权利要求1所述的胶囊式成像装置，其特征在于，所述驱动单元与成像单元位于所述反射单元的同侧。
4.根据权利要求1所述的胶囊式成像装置，其特征在于，所述反射镜片与所述成像单元的光轴成45度角。
5.根据权利要求1所述的胶囊式成像装置，其特征在于，所述压电马达的摩擦块摩擦连接到所述基体部分的轴向端面。
6.根据权利要求1所述的胶囊式成像装置，其特征在于，所述基体部分设有开口处，所述压电马达的摩擦块摩擦连接所述开口处的内表面。
7.一种体内图像获取系统，包括可由被测对象吞入体入的胶囊式成像装置和处于被测对象体外的外部装置，所述胶囊式成像装置用于拍摄并发送被测对象体内的图像，所述外部装置包括接收单元，用于接收所述胶囊式成像装置所发送的图像，其特征在于，所述胶囊式成像装置具有如权利要求1至6任一项所述的胶囊式成像装置的特征。
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