CN102612338B

CN102612338B - 用于控制体内装置的功率消耗的系统和方法

Info

Publication number: CN102612338B
Application number: CN201080050480.2A
Authority: CN
Inventors: 塞米翁·海特; 伊莱·霍恩; 米莎·倪萨妮; 欧法拉·兹拉提
Original assignee: Given Imaging Ltd
Current assignee: Given Imaging Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: WO2011061746A1; JP5649657B2; CN102612338A; US8911360B2; DE112010004507T5; JP2013511320A; DE112010004507B4; US20120271104A1; US20150073213A1; US9750400B2

Abstract

一种方法和装置，其可以通过确定或估算以一定的帧速率捕获图像直到装置完全通过胃肠道的预定区域所需的能量的量来控制体内成像装置的能量消耗，并因此改变或限制帧捕获速率。

Description

用于控制体内装置的功率消耗的系统和方法

背景技术

用于在人体内对通道或体腔进行体内成像的装置和方法在现有技术中是众所周知的。这种装置特别地可以包括用于在各种内部体腔中进行成像的内窥镜成像系统和装置，例如体内胶囊。

由于其为可口服的，因此自主性体内胶囊不许超过一定的围长和长度，这又会限制可用于包括其能源的胶囊各部分的空间。对于能源的尺寸的限制可以转化为对可用于操作胶囊的动力的限制。

自主性体内胶囊通过胃肠(GI)道的蠕动可能花费数小时。有推进装置的胶囊可能在更短的时间内通过，但这样做可能需要更多的能量。此外，胶囊在到达例如为结肠的兴趣区域之前可能在胃肠道期间行进数小时。重要的是，确保在胶囊到达兴趣区域时胶囊的能源能够提供足够的能量，用于在通过兴趣区域期间以所需的操作速率(例如所需的帧捕获速率)进行胶囊的操作。

当在人体内部行进时，成像装置可以捕获例如肠的表面的图像，并可以将捕获的图像以固定的帧速率连续地传输至人体外部的图像记录器以便由医师进行分析。该装置可以在人体的通道或体腔内部不均匀地运动。例如，通过胃肠道的体内胶囊可以在胃肠道的一些部分中“缓慢地”运动，并在一些时间点和/或位置处可以开始“快速地”运动。如果体内装置以固定的时间间隔捕获图像，则为患者进行诊断的医师可能由于胶囊在运动中的这种突变而接收到关于胃肠道的这一部分的更少的图像。

各种方法可用于控制由成像装置捕获图像的速率和/或传输至接收器或记录器的速率。成像装置可以增大或减小图像捕获的速率和由装置发送的帧的对应的速率。

但是，当图像捕获和传输的速率增大时，功率消耗也因此增大。在一些情况中，过高的可变传输速率可以耗尽装置的电源。如果在装置排出人体之前能源被耗尽，则不能对胃肠道的区域进行成像。

发明内容

一种方法和装置可以通过确定或估算以一定的帧速率捕获图像直到装置通过胃肠道的预定区域所需的能量的量来控制体内成像装置的能量消耗，并由此改变或限制帧捕获速率。

附图说明

从结合附图对本发明的各个实施例的以下详细说明中将更加全面地理解和领悟本发明，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的体内成像系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的累积能量使用随着时间的曲线图；以及

图3是根据本发明的实施例的由体内成像装置执行帧速率控制的方法的简化流程图。

可以理解的是，为了图示的简化和清晰，附图中所示的元件没有必要按比例绘制。例如，为了清晰起见，一些元件的尺寸相对于其他元件可能被放大。

具体实施方式

在以下详细说明中，阐述许多具体细节以便提供对本本发明的彻底了解。但是，本领域技术人员可以理解，本发明可以在没有这些细节的情况下实施。在其他情况下，众所周知的方法、过程和部件没有详细地说明以免使本发明变得模糊。

本发明的一些实施例涉及例如从身体的外部可被插入到例如胃肠道的体腔内的体内装置。一些实施例涉及一般的一次性使用或局部地单独使用的检测和/或分析装置。一些实施例涉及一般可吞服的体内装置，该体内装置可以例如通过自然的蠕动或通过磁或机械推进力的推进而被动地或主动地在例如为胃肠道的体腔中前进。一些实施例涉及体内传感装置，该体内传感装置可以穿过其他体腔，例如穿过血管、生殖道或类似体腔。体内装置例如可以是传感装置、成像装置、诊断装置、检测装置、分析装置、治疗装置或其组合。在一些实施例中，体内装置可以包括图像传感器或成像器和/或其他适当的部件。本发明的一些实施例可以涉及其他成像装置，不一定是体内成像。

根据本发明的一些实施例的包括例如体内传感装置、接收系统和/或显示系统的装置、系统和方法可以与在属于Iddan等的名称为“InvivoVideoCameraSystem”的美国专利No.5,604,531中和/或在属于Iddan等的名称为“DeviceforInvivoImaging”的美国专利No.7,009,634中描述的实施例相似，所有这些专利的全部内容在此通过引证并入。根据本发明的一些实施例的装置、系统和方法可以与名称为“TWO-WAYCOMMUNICATIONINANAUTONOMOUSINVIVODEVICE”的PCT专利申请公开号WO2006059331中描述的实施例相似或者结合，该专利申请的全部内容通过引证并入，该PCT专利申请公开了一种包括体内收发器的自主性体内传感装置，该体内收发器用于将无线电信号传输至例如外部接收器并用于接收来自例如外部传输器的无线电信号。根据本发明的一些实施例的装置、系统和方法可以与共同受让人的商业SB2或Colon胶囊以及相关数据记录器和工作站相似。本申请还公开了由体内收发器接收的无线电信号可以是或可以包括指令或控制信号，该指令或控制信号可以激活、取消激活或改变体内装置的一个或更多个功能的操作状态。通过体内收发器传输的无线电信号可以是或者可以包括例如为可以通过体内传感装置采集的图像数据的感测数据。

如本文所描述的装置和系统可以具有其他构造和/或成套部件。例如，在比如工作站中的外部接收器/记录器单元、处理器和监视器(例如上述公开中描述的那些)可以适于与本发明的一些实施例一起使用。本发明可以利用内窥镜、针、支架、导管等等进行实践。一些体内装置可以是胶囊形，或者可以具有其他形状，例如，花生形或管状、球形、圆锥形或其他适当的形状。

本发明的实施例包括用于控制体内成像装置(例如，可吞服胶囊)的能量消耗的装置和方法。可以确定操作体内成像装置所需的能量的最小量，例如以最小非零帧速率捕获图像帧直到装置至少完全通过胃肠道的预定组织区域并将图像传输至接收装置为止所需的能量。非零帧速率可以包括固定或可变的非零帧捕获速率。可以根据例如为成像装置的速度、待成像的体腔的器官或组织部分或区域、体腔的运动性等等的几个帧速率参数确定非零速率。最小帧速率可以预先确定，例如设定为每秒4帧或每分钟48帧，或者可以根据一个或更多个帧速率参数进行选择。

在一些实施例中，可估算或计算出装置至少完全通过胃肠道的预定组织区域的时间。例如，可以估算装置通过待成像的身体通道的整个长度的最长持续时间。在一个示例中，体内装置完全通过体腔组织区域的时间可被估算为对于结肠成像进程为10小时，对于小肠成像进程为9小时。在一些实施例中，可以基于从体内成像装置接收的图像数据或位置数据在线地计算装置完全通过预计成像的组织区域的时间。可以确定通过的其他持续时间，例如根据病人的症状或可疑病理性状态进行调整。可以预先设定或者预先已知装置至少完全通过胃肠道的预定组织区域的时间或装置通过整个长度的最长持续时间。例如，装置或系统可以具有这种预设定值，该预设定值可以控制所需能量的判定。

能量的“最小”量可以是完成通过路径的体内成像进程所需能量的量(或者估算或计算的所需的量)，并且因此在一些实施例中，可以是完成以一定的最小帧速率捕获图像的任务所需的能量的最大量(或者估算或计算的所需的量)。所需能量的最小量可以包括成像装置的用于完成通过体腔的成像过程所需的一个或更多个操作的能量，例如，捕获图像帧、照亮用于捕获图像的照明源、将图像传送至外部接收装置以及控制体内成像装置和/或执行其他功能所需的能量。可以确定一操作帧速率，该操作帧速率利用来自装置电源的一定量的能量，使得剩余在装置电源中的可用能量大于或等于能量的最小量。体内装置可被引起或控制成以小于或等于操作帧速率的速率捕获图像。

本发明的一些实施例可以包括例如可吞服的体内装置。在其他的实施例中，体内装置不需要是可吞服的和/或自主的，可以是例如经由磁体远程可控制的或导航的，并且可以具有其他的形状或构造。一些实施例可以用于不同的体腔，例如胃肠道、血管、尿道、生殖道或类似体腔。

体内装置的实施例可以是独立的并且可以是自主或可控制的(例如，经由磁操纵)。例如，体内装置可以是或者可以包括胶囊或其他单元，其中，所有部件均基本包含在容器、外壳或壳体内，并且体内装置不需要任何电线或电缆，例如用于接收功率或传输信息。体内装置可以与外部接收和显示系统通信以提供数据、控制或其他功能的显示。例如，可以通过内部电池或内部能量或电源或者利用有线或无线功率接收系统提供动力。其他实施例可以具有其他的构造和性能。例如，部件可以分布在多个位置或单元上；并且可以从外部源接收控制信息或其他信息。

根据本发明的一些实施例的装置、系统和方法可以例如与可被插入到人体内或可被人吞服的装置结合使用。但是，本发明的实施例不限制于该方面，并且可以例如与可以插入到非人体或动物体内或者被吞服的装置结合使用。本发明的其他实施例不需要与体内成像装置一起使用。

本发明的实施例可以描述了这样的系统和方法，用于监控装置动力和能量使用并基于此控制帧捕获速率，以例如确保保持了足够量的可用能量来使装置沿着完整的身体通道完成图像捕获(其他实施例不需要沿着完整的通道完成图像捕获)。沿着完整的身体通道进行的捕获可以包括对胃肠道的整个长度、例如为小肠或结肠的胃肠道的组织子区域、靠近从身体排出胶囊的地方的区域终点或身体的任何其他预定长度或区域进行成像。

成像装置可以具有例如为一个或更多个电池或动力电池的电源，电源具有受限或有限量的可用功率。当装置处于储藏状态时，可用功率可以随着时间的过去通过化学材料的退变而耗尽。可用功率也可用于操作装置。例如，为了捕获每个图像帧，装置一般操作照明源、成像器、传输器或收发器、处理器和/或其他部件，他们中每一个均利用来自电源的功率。对于给定距离或时间间隔，随着帧速率的增加，每时间单位捕获的帧的数目增大，因此，每时间单位用于捕获帧的能量的量更大。由装置所使用的帧速率可以例如基于图像的分析而增大，例如基于连续帧之间的相似度、帧中的病理学的检测、装置的速度或加速度和/或旋转。例如，当确定装置静止时，帧速率可以大幅减小，以及当检测到运动时，帧速率可以根据检测的加速度而增大。当确定装置已达到所关注的部分或器官时，可以增大帧速率。例如，在结肠成像进程中，当装置捕获胃和小肠中的图像时帧速率可以较低，当装置经过盲囊时帧速率可以增大。类似地，当装置捕获对于当前检察进程不太重要的区域中的图像时帧速率可以减小。在传统的装置中，以最佳帧速率捕获帧所需的累积能量可以超过电源的总的有效能量或可用能量，例如，如果通道具有导致需要增大帧速率的较大程度的红色或流血时。在这种情况下，装置动力可以被快速地耗尽，装置不能继续获取图像并且可能未记录地离开身体通道的整个区域。

本发明的实施例包括限制帧速率，使得用于捕获图像的能量未耗尽捕获图像帧直到装置已经捕获所需通道的整个长度为止所需的能量。例如，保持能量储备以确保在该进程中沿着身体通道或所关注的的器官的基本的整个长度完整地捕获图像。当装置前进通过身体时，保持更小的距离直到终点，需要更少的时间以及因此更少的图像以完成对于整个通道的图像捕获。因此，当装置通过身体时，能量储备可以随着时间的过去而减小。在一个实施例中，计算能量储备，使得装置具有足够的能量，从而以不小于预定最小帧速率的帧速率捕获帧直到身体通道的终点为止(或直到终点之前的某个所需点为止)。可以连续地或重复地计算和更新能量储备的值，使得在沿着通道的任何给定点处，目标储备允许以不少于预定最小帧速率的帧速率捕获帧直到从该点开始的身体通道的终点为止(或直到终点之前的某点为止)。

处理器(例如，在工作站、接收单元或体内装置中)可以监视装置的例如用于每个帧的能量使用，以确定高于最小的帧速率的帧速率是否将耗尽能量储备。这样，最佳帧速率被校验和调整以确保电源保持足够量的功率以完成沿着身体通道的整个长度的图像捕获，或直到终点之前的某个所需点为止。如果更高的帧速率将耗尽能源，则处理器可以将装置设定为最小帧速率模式，例如，以保持能量储备的速率捕获帧，并且装置可以以该速率捕获和/或传输图像。如果更高的帧速率不会耗尽能量源，则更高的帧速率是可允许的，并且装置可以设定在更高的帧速率模式。在一些实施例中，尽管更高的帧速率是可允许的，但不需要使用更高的帧速率。处理器可以使用优化机制以从可允许的帧捕获速率中确定哪个帧速率最佳。

处理器可以例如基于任何单独的参数或参数的组合从可允许的帧捕获速率中计算最佳帧速率。在一些实施例中，可以例如基于运动、速度、加速度、位置、图像的颜色(例如，当指示血液的红色的数值增加时速率增大)、颜色中的差异、连续图像之间的肌理或图案、图像识别、阻抗变化等等确定最佳帧速率。当这些参数的感测值通过体腔发生变化时，装置可以在可允许的帧捕获速率中来回转换或切换。如果最佳帧速率小于或等于可允许的帧速率(例如，如果仍然保存能量储备)，则成像器可以以最佳帧速率捕获一个或更多个后续帧。如果最佳帧速率大于可允许的帧速率(例如，如果将耗尽能量储备)，则成像器可以以最大的可允许的帧速率捕获一个或更多个帧。

帧速率或捕获帧速率可以指的是非零速率，在该非零速率处，装置捕获图像或帧并且因此排除装置不采集图像(例如等待模式)、没有动力、或处于关闭模式中的操作模式。

本发明的实施例可以包括用于装置的降低功率或休眠模式，其中，装置可以临时地停止捕获图像或可以以小于预定最小捕获速率的速率捕获图像。在降低功率或休眠模式中，装置将沿着通道前进，并且当装置恢复正常功率操作时，可能需要对通道的更小距离进行成像。因此，在功率减小之后，可以需要获取通道的总的更少的图像，以便保持预定最小捕获速率。可以在每次功率减小之后重新计算最小能量储备以具有比在前计算更小的值(用于获取总的更少的图像)。在一个实施例中，当装置中的剩余可用能量基本等于最小能量储备(例如，装置可以仅以预定最小捕获速率捕获通道的剩余部分的图像)时，装置可以自动地或者响应于时间的消逝、或例如器官的变化的体内状态的检测、或这些因素的组合而进入降低功率或休眠模式，然后最小能量储备可被重新校正为比功率减小之前更小的值，装置可以再次具有可用于以高于预定最小捕获速率的捕获速率捕获图像的能量。

本发明的实施例还可以包括将装置的传输强度改变至，例如基本的最小传送强度，以在外部接收装置获得足够的信号清晰度。例如，当体内装置运动更靠近外部接收器天线时，可以需要更小的信号强度以在接收器处保持信号清晰度的基本水平。体内装置传输器与装置定位系统和/或外部装置接收器之间的反馈回路可被用于体内装置以连续地或定期地(例如，适时地或对于每个帧)改变传输信号的强度以满足最小传输信号强度要求。

参考图1，其示意性地示出根据本发明的一些实施例的体内系统。该系统的一个或更多个部件可以与本文中所说明的装置和/或部件或者根据本发明的实施例的其他体内装置结合使用，或者可以与其操作地相关。

在一些实施例中，该系统可以包括装置140，装置140具有例如为成像器146的传感器、一个或更多个照明源142、电源145和收发器141。在一些实施例中，装置140可以利用口服胶囊实现，但可以使用其他类别的装置或适当的实施方式。

接收器/记录器112可以包括收发器130，以与装置140通信，例如定期地向装置140发送帧速率并定期地接收来自装置140的图像、遥测和能量使用数据。在一些实施例中，接收器/记录器112是由患者穿戴或携带的便携式装置，但在其他实施例中，可以例如与工作站117相结合。工作站117(例如，计算机或计算平台)可以包括存储单元119(可以是或可以包括例如存储器、数据库等等中的一个或更多个，或者其他存储系统)、处理器114和监视器118。

收发器141可以利用无线电波操作；但在一些实施例中，例如在装置140是内窥镜或包括在内窥镜内的那些实施例中，收发器141可以经由例如电线、光纤和/或其他适当的方法传输/接收数据。可以使用其他已知的无线传输方法。收发器141可以包括，例如，发射器模块或子单元以及接收器模块或子单元，或者集成的收发器或发射器-接收器。在一个实施例中，收发器141包括至少用于接收来自传感器146的图像信号的调制器、射频(RF)放大器、阻抗匹配器和天线148。调制器将具有小于5MHz的截频f₀的输入图像信号转换成具有一般在1GHz范围内的载频f_r的RF信号。而在一个实施例中，该信号是模拟信号，调制信号可以是数字信号而非模拟信号。载频可以在其他频带中，例如400MHz的频带。调制的RF信号具有f_t的带宽。阻抗匹配器可以使电路的阻抗与天线的阻抗相匹配。可以采用其他收发器或收发器部件的布置。例如，可替代实施例可以不包括匹配的天线，或者可以包括没有匹配电路的收发器。在可替代实施例中，装置140可具有不同的构造并且包括其他成套的部件。可以采用其他频率。在另外的实施例中，可以采用除图像传感器以外的传感器，例如pH计、温度传感器、压力传感器等等，并且可以采用除图像信号以外的输入RF信号。

收发器141可以发送不同类型的信号，包括例如遥测信号、图像信号和信标信号。收发器141可以发射其他类型的信号。由装置140发送的信息可以包括由装置中的传感器感测的信息，例如图像、pH、温度、位置和压力。由装置140发送的信息可以包括关于胶囊ID、时间计数器、图像类型的数据和装置中的部件的状态的遥测信息，例如成像器的当前图像捕获模式或帧速率，不同的可容许的帧速率、用于捕获每个单独的图像帧或一组图像帧的功率使用、用于每个可容许的帧速率的功率使用、装置电源的剩余功率、捕获图像帧直到装置以最小帧速率完全通过身体通道为止所需的能量储备的量。信号可被分别地或者作为更大的帧的部分发送，例如包括遥测类型信号和图像类型信号两者的帧。

装置140的实施例可以是自主的和独立的或者可以是可控制的胶囊(例如，磁性地操纵的)。例如，装置140可以是胶囊或其他单元，其中，所有部件基本包含在容器或壳体内，并且装置140不需要任何电线或电缆以例如接收电力或传输信息。在一些实施例中，装置140可以是自主的和非远程可控制的；在另一个实施例中，装置140可以是部分或完全远程可控制的。

在一些实施例中，装置140可以包括例如为成像器146的体内视频摄像机，体内视频摄像机可以在装置140穿过胃肠管腔时捕获和传输例如胃肠道的图像。装置140可以对其他管腔和/或体腔进行成像和/或感测。在一些实施例中，成像器146可以包括例如电荷耦合装置(CCD)摄像机或成像器、互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机或成像器、数字摄像机、静物摄像机、视频摄像机或者其他适当的成像器、摄像机或图象获取部件。

在一些实施例中，成像器146可被操作地连接至传输器或收发器141。收发器141可以将图像传输至例如外部收发器或接收器/记录器112(例如，通过一个或更多个天线)，外部收发器或接收器/记录器112可以将数据发送至工作站117、处理器114和/或存储单元119。收发器141还可以包括控制能力，即使控制能力可以包括在例如为处理器147的独立的部件中。收发器141可以包括能够将图像数据、其他感测数据和/或其他数据(例如，控制数据、信标信号等等)传输至接收装置的任何适当的传输器。收发器141还能够接收例如来自外部收发器的信号/指令。例如，在一些实施例中，收发器141可以包括可能设置在芯片比例封装(CSP)中的超低功率射频(RF)高带宽传输器。

在一些实施例中，收发器141可以经由天线148进行传输/接收。装置140中的收发器141和/或例如为控制器或处理器147的另一个单元可以包括控制能力，例如，用于控制装置140、用于控制帧捕获速率或装置140的设定和/或用于执行装置140内的控制操作或处理装置140内的操作的一个或更多个控制模块、处理模块、电路和/或功能。根据一些实施例，收发器141可以包括接收器，接收器可以例如通过天线148或通过不同的天线或接收元件接收信号(例如，从患者身体的外部)。根据一些实施例，可以通过装置140中的独立的接收装置接收信号或数据。

电源145可以包括一个或更多个电池组或动力电池。例如，电源145可以包括氧化银电池、锂电池、具有高能量密度的其他适当的电化学电池或类似电池，例如的1.55V、5mA，产品号码为399的长寿命电池或者的1.55V、产品号码为370的氧化银电池。可以使用其他适当的电源。例如，电源145可以接收来自外部电源(例如，电磁场发生器)的电力或能量，外部电源可被用于将电力或能量传输至体内装置140。一般地，电源145可具有在成像过程期间使用的初始量的能量和在该过程期间不能获取或获得的另外的能量。

电源145可以位于装置140的内部，和/或可以不需要联接至外部电源，例如以接收动力。电源145可以连续地、基本连续地、或者以非离散方式或定时方式、或以例如每当捕获一帧时的周期方式、间歇方式或另外的非连续方式向装置140的一个或更多个部件提供动力。在一些实施例中，电源145可以例如未必根据需要或未必根据触发事件或外部激发或外部激励来向装置140的一个或更多个部件提供动力。

电源145可以可操作地联接至数据总线144，并且可以例如按要求提供关于不同电池参数的状态的数据。可以从电池读取的电池数据参数可以包括留给以特定捕获速率或装置模式(或能量剩余，其可用于计算该时间剩余值)操作的估算时间、电流容量、电压、电池和/或制造商标识码、容量的最大误差百分数等等。在一个实施例中，装置140可以定期地传输瞬时能量，例如用于捕获每个图像帧、自上次传输所使用的、用于每个操作或一组操作等等。保留在电源145中能量的量可以在每个图像帧和/或装置140传输之后或在其他时候确定。保留在电源145中的能量的量可以例如通过从电源145的可用能量供给减去由装置140传输的瞬时能量值的总和(例如，给出电流总能量利用率)来确定。任何时间点的帧速率可被计算和控制以确保保留在电源145中的能量的量大于或等于以最小帧速率捕获图像帧直到装置140完全通过所需的能量储备的量。可以使用用于估算保留在电池中的能量或容量的其他方法。不必使用与在正常使用期间由电池提供的动力分离的特定信号。

收发器141可以包括处理单元、处理器或控制器，例如以处理由成像器146产生的信号和/或数据。在另一个实施例中，处理单元可以利用装置140内的独立部件实现，例如控制器或处理器147，或者可以实现为成像器146、收发器141或另一个部件的组成部分，或者可以不需要。处理单元可以包括，例如，中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、控制器、芯片、微芯片、控制器、电路、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)或任何其他适当的多目的或特殊处理器、控制器、电路系统或电路。在一些实施例中，例如，处理单元或控制器可以嵌入在收发器141中或与收发器141集成，并且可以例如利用ASIC实现。

在一些实施例中，成像器146可以以离散或定期的方式、或以间歇的方式、或其他的非连续方式获取体内图像，例如以根据多个帧捕获速率中的可变的一个的间隔获取体内图像。捕获速率对于每个帧可以不同，并且可以相对于最近在先捕获的图像或图像的组计算得出。可以在任何时间点将帧捕获速率调整至最佳速率，例如足以在装置的快速运动的时间期间或在“重要”区域中看见细节，在此以该速率捕获图像耗费小于或等于可用能量的量，以便保持以最小帧速率捕获帧的能量储备，用于身体通道的剩余部分。

成像或图像捕获进程可以包括成像器146捕获图像并且收发器141将图像数据传输至接收单元112的时间段。装置140可以从外部控制单元接收指令，外部控制单元可以是位于患者的身体外部的独立单元或者可以例如与接收单元112集成。外部控制单元例如可以是集成在接收单元112内的控制/处理单元122。在一个实施例中，装置电源145可以通过收发器141传输指示，通知低电池状态的控制/处理单元122。成像装置处理器147或操作地连接到电池的另一个单元可以采样电池中的内部寄存器以确定例如当前电池状态或其他电池参数。控制/处理单元122可以响应地向装置140传输控制命令，以将帧捕获速率减小至大于零的值。例如对每个信号类型或根据装置140中的能量的计算的剩余量对传输功率进行实时地控制或者进行预编程。可以使用确定电池功率的其他方法；例如，比如为处理器147或传输器141的单元可以定期地采样电池以确定功率特性，例如，剩余电压水平、根据当前使用估算剩余的时间量等等。

在一些实施例中，装置140可以包括一个或更多个照明源142，例如一个或更多个发光二极管(LED)、“白色LED”、或其他适当的光源，例如产品号码为NESW007BT的Nichia的LED或号码为NESW007ATB3/B5的Nichia的产品。照明源142可以例如照亮被成像和/或感测的体腔或腔。光学系统150包括例如一个或更多个光学元件，例如一个或更多个透镜或复合透镜组件、一个或更多个适当的滤光器或任何其他适当的光学元件，光学系统150可选择地包括在装置140中并且可以辅助将反射光聚焦在成像器146上、聚焦照明光和/或执行其他光处理操作。

在一些实施例中，装置140的部件可被封闭在外壳或壳体内，例如胶囊形状、椭圆形或具有其他适当的形状。外壳或壳体可以是基本透明的，和/或可以包括一个或更多个部分、窗口或圆顶，这些部分、窗口或圆顶可以是基本透明的。例如，装置140内的一个或更多个照明源142可以通过透明的窗口或圆顶照亮体腔；从体腔反射的光可以例如通过同一透明部分、窗口或圆顶或者可选择地通过另一个透明部分、窗口或圆顶进入装置140，并且可以由光学系统150和/或成像器146接收。在一些实施例中，例如，光学系统150和/或成像器146可以通过同一窗口或圆顶接收从体腔反射的光，照明源142通过上述同一窗口或圆顶照亮体腔。

根据一个实施例，虽然装置140横穿患者的胃肠道，但是装置140将图像和可能的其他数据传送至位于患者的身体外部的接收和处理数据的部件。一般地，接收单元112定位在患者的身体外部的一个或更多个位置中。接收单元112一般地可以包括例如一个或更多个天线、传感器或天线阵列124，或者与例如一个或更多个天线、传感器或天线阵列124可操作地相关，用于接收来自装置140的信号和/或向装置140传输信号。接收单元112一般地包括图像接收器存储单元。根据一个实施例，图像接收器112和图像接收器存储单元是小的和便携的，并且一般地在图像的记录期间佩带在患者的身体上(或非常靠近患者的身体定位)。

接收单元112可以包括信号检测单元123或与信号检测单元123可操作地相关，信号检测单元123可以检测例如来自装置140的信号。信号检测单元123可以联接或包括在天线或天线阵列124中。

控制/处理单元122、处理器114和/或处理器147可以估算包括电源145中的可用能量的传输数据，并且例如基于信息可以确定图像捕获速率，从而确保至少利用最小捕获速率沿整体通道或所关注的器官连续地成像。

在一些实施例中，装置140可以与外部接收和显示系统(例如，工作站117或监视器118)通信，以提供数据、控制或其他功能的显示。例如，可以利用内部电池、内部电源或能够接收动力的无线系统向装置140提供动力。其他实施例可以具有其他构造和性能。例如，部件可被分布在多个地点或单元上，可以从外部源接收控制信息或其他信息。

处理器114和处理器122可以包括处理单元、处理器或控制器。处理单元可以包括，例如，CPU、DSP、微处理器、控制器、芯片、微芯片、控制器、电子电路、IC、ASIC或任何其他适当的多目的或特定处理器、控制器、电子电路或电路。

数据处理器114可以分析经由外部接收器/记录器112从装置140接收的数据，并且可以与存储单元119通信，例如，向存储单元119传送帧数据和从存储单元119传送帧数据。数据处理器114可以向监视器118提供分析数据，在此使用者(例如，医师)可以观察或者另外地利用数据。在一些实施例中，数据处理器114可被配置用于实时处理和/或用于后处理以待随后时间的执行和/或观察。在控制性能(例如，延迟、定时等等)在装置140以外的情况下，适当的外部设备(例如，数据处理器114或具有传输器或收发器的外部接收器/记录器112)可以向装置140传输一个或更多个控制信号。

监视器118可以包括，比如一个或更多个屏幕、监视器或适当的显示单元。监视器118，比如，可以显示由装置140捕获和/或传输的一个或更多个图像或一串图像，例如，胃肠道或其他成像体腔或空腔的图像。另外地或可替代地，监视器118可以显示，例如控制数据、位置或位置数据(例如，描述或指示装置140的位置或相对位置的数据)、定向数据和各种其他适当的数据。在一些实施例中，例如，图像及其位置(例如，相对于被成像的体腔)或定位均可利用监视器118呈现和/或均可利用存储单元119存储。可以采用储存和/或显示采集的图像数据和/或其他数据的其他系统和方法。

一般地，装置140可以传输离散部分中的图像信息。每个部分一般地可以对应于图像或帧；可以使用其他适当的传输方法。例如，在一些实施例中，装置140可以以例如为三个、四个、十个或一百个的多个不同的帧捕获速率中的一个捕获和/或获取图像，并且可以向外部接收单元112传输图像数据。可以采用其他恒定和/或可变的捕获速率和/或传输速率。

虽然装置140沿身体的胃肠道被动地运动，但是装置140可以以可变的获取速率获取图像。装置140可以具有初始或默认图像捕获速率，例如，每秒四帧(4Hz)。在装置140的操作期间，可以例如基于装置的功率使用，比如经由通过接收单元112发送至装置140的控制或调整信号调整、改变或控制帧速率。可以例如通过工作站117的处理器114在装置140的外部计算帧捕获速率，并且从收发器130和/或工作站117传输并由装置140的收发器141接收该帧捕获速率。可替代地，可以例如通过处理器147在装置140的内部计算帧捕获速率。帧捕获速率可以由处理器147施加，使得成像器146可以以接收的帧捕获速率捕获图像。例如，处理器114和/或处理器147可以监控功率水平并且基于此确定和触发对应的帧捕获速率。在一个实施例中，处理器114可以例如基于诸如速度、运动、位置、环境的装置140的参数确定最佳捕获速率，然后如果必要调整捕获速率或调整其他参数(例如光控制、光增益、光脉冲的长度、所传输信号的传输强度和类型)，以能够沿全部通道成像或足以完全地覆盖器官或所关注区域。因此，处理器114可以将装置140的捕获速率设定为最接近最佳捕获速率的能沿全部通道成像的速率。

在一个实施例中，处理器114可以监视装置140的能量使用，以例如对于每个帧(或以更长的间隔)确定比最小帧速率更高的帧速率是否将耗尽能量储备。如果不能耗尽，更高的帧速率是可容许的，并且装置140设定为更高帧速率模式。但是，尽管更高帧速率是可容许的，但是不一定使用更高帧速率。处理器114可以利用优化机构以从可容许的帧捕获速率中确定哪个帧速率最佳，在此考虑了一些参数，例如，装置140的当前位置、装置140的速度和/或从由装置140接收的数据提取的其他信息。

为了确定装置140的能量使用，处理器114可以确定帧捕获速率和与以每个捕获速率捕获帧相关的能量的量。在一个实施例中，处理器114可以由帧被传输和/或接收的速率推出捕获速率或者，可以单独地接收指示速率的捕获速率信号，例如，每次捕获帧时可以定期地、与图像数据一起或与图像数据分离地传输捕获速率信号。处理器114可以通过以每个捕获速率捕获的帧的数目与以该速率捕获帧相关的能量的乘积的总和来确定装置140的总能量使用。

可以例如基于例如为运动、速度、加速度、位置、图像的颜色(例如，随着表示血液的红色的量增加，速率增大)、连续图像之间的颜色、色度、饱和度、肌理或图案的区别、阻抗变化、当与连续图像比较时的相似度、环境pH值等等的参数确定最佳帧速率。在一个实施例中，可以例如基于装置在身体内所定位的区域确定最佳帧速率。例如，当医师想要调查身体内所兴趣的区域时，例如小肠或结肠，可以在装置位于(或确定位于)该区域中时或在该装置期望位于该区域中的时候提高最佳帧速率。例如，当检查结肠时，可以在胃中使用相对低或最小的帧速率，在小肠中可以使用处于相对低和相对高的速率中间的帧速率，在结肠中可以使用相对高或最大帧速率，然而可以使用速率的其他组合。在一些实施例中，与参数值的每个范围相关的最佳帧速率可被预先设定，并且可被存储在装置可访问的查找表中。在一些实施例中，预设定值可以通过发送指令信号调整，例如由接收器112发送指令信号以更新上述值或写入可以存储在装置140中的新值。

在本发明的一个实施例中，处理器(例如，处理器122、114和/或147)可以例如基于装置在身体内所定位的区域计算最佳帧速率。可以例如基于与每个区域有关的图像区别、已知颜色(色度、饱和度、像素值)、图像参数(图像的强度、用于图像的增益和曝光参数)、肌理、图案或体内目标(例如腔孔、茸毛、褶皱等等)例如自动或手动地确定装置所定位的区域。可替代地或另外地，可以利用基于时间的参数，例如通过比较胶囊通过的持续时间和与每个区域相关的预定时间，确定装置所定位的区域(例如，装置140可以停留在胃中达到2小时，在4-6小时内穿过小肠，然后停留在结肠中达到例如24小时。这些时间平均值可以是利用特定的制备和检查饮食疗法基于一般的小肠进程，并且可以显著地不同于结肠进程中的时间)。可替代地或另外地，可以利用已知与身体通道的每个区域相关的pH值和/或利用对胃肠道中的结构的认识确定装置所定位的区域(例如已从胃运动至小肠的装置140将不可能返回到胃)。可以使用上述方法的组合。

可以采用本发明的用于确定装置所定位的区域的实施例，如在属于Vilarino等的名称为“DEVICE,SYSTEMANDMETHODFORMEASUREMENTANDANALYSISOFCONTRACTILEACTIVITY”的美国专利申请公开No.2009/0202117和属于Horn等的名称为“SYSTEMANDMETHODTODETECTATRANSITIONINANIMAGESTREAM”的美国专利申请公开No.2006/0069317中所描述的，以上两个专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

在一个实施例中，预定数目(例如三个)的不同的非零帧速率或帧速率的范围可用于捕获分别与不同的身体区域(例如三个)相关的帧。例如，相对高的帧速率(HFR)，例如每秒30-100帧，可用在结肠中捕获帧；相对低或中间的帧速率(MFR)，例如每秒10-20帧，可用于在小肠中捕获帧；并且甚至更低或最低的帧速率(LFR)，例如每秒1-5帧，可用于当装置不位于结肠或小肠中，例如位于食道或胃中时捕获帧。在身体的每个区域内，高帧速率至低帧速率的范围是可容许的。从可容许的帧速率的范围中，处理器114可以对于每个帧单独地和瞬间地确定最佳帧速率。当身体中的参数值改变时(例如，对于茸毛的速度、颜色、肌理、存在)，最佳帧速率也变化，并且因此，装置140可以在较高帧速率和较低帧速率之间来回切换。例如，在结肠和小肠中，捕获速率在较高帧速率和较低帧速率之间来回切换。操作的不同区域或时间可以具有与其相关的不同的“较高”帧速率(例如，在结肠中每秒36或35帧，在小肠中每秒20帧)。例如，在结肠中，装置140在结肠HFR(例如，每秒36或35帧)与较低帧速率(例如，每秒4帧)之间切换，而在小肠中，装置140在小肠MFR(例如每秒20帧)与较低帧速率(例如，每秒4帧)之间切换。

在一个实施例中，每个不同的捕获速率可被触发预定时间，在该预定时间期间推定装置140穿过每个区域。例如，装置140可以以小肠捕获速率捕获帧，例如，通过检测通向小肠的入口引发的1200秒或二十分钟，装置140可以以下面的结肠捕获速率捕获，例如10800秒或180分钟，装置140可以再次以小肠捕获速率捕获，例如1800秒或三十分钟，并且装置140可以以最低或默认捕获速率捕获，例如直到电源145耗尽功率或者直到该进程被另外地确定被终止。

可以使用其他区域、子区域或帧速率。例如，对于用于检查小肠的装置，用于小肠的捕获速率或捕获速率的范围可以大于用于结肠的捕获速率。在又一个实施例中，小肠和结肠的捕获速率或捕获速率的范围可以相等。

一旦计算出最佳帧速率，则处理器(例如，处理器122、114和/或147)可以确定以最佳帧速率捕获帧是否将耗尽捕获图像帧直到装置完全通过所需的能量储备。如果耗尽，可以调整最佳捕获速率，例如，在参照图2的进一步的细节中描述的。

参考图2，图2是根据本发明的一些实施例的累积能量使用随着时间的曲线图。X轴表示例如由处理器147中的时钟(例如8.1MHz时钟)测量的通过时间，从图像捕获的开始或从成像进程的开始到装置通过待成像的身体通道的整体长度的估测最长持续时间，其可以在该进程期间预定或计算。Y轴表示随着时间推移的累积的能量水平，其中上部水平线表示在图像捕获开始时电源的能量水平。曲线表示随着时间推移的装置能量使用。在沿x轴的任何时间，曲线与x轴之间的能量差表示直到那个时间所使用的总能量，曲线与上部水平线之间的能量差表示电源中仍然可供使用的总能量。随着时间的推移，当沿身体通道捕获图像时，所使用的能量增加并且可用能量减少，例如单调地。当沿曲线的斜率增加时，帧速率增加，并且当沿曲线的斜率减小时，帧速率减小。由具有恒定斜率的线指示恒定帧速率。

在沿x轴的任意时间处，在电源145具有保持未使用的最小能量储备，以确保其可用于捕获帧(例如，以最小或最少帧速率(LFR))直到身体通道的端部。在该说明书中，LFR是每秒4帧，LFR曲线以上的能量是估测从那个时间直到通道或兴趣区域的端部以LRF帧速率捕获图像所需的能量。由标记为“LFR”的曲线与上部水平线之间的差表示最小能量储备。随着时间的推移，当装置140穿过身体时，需要很少的图像来完成通道的捕获。因此，当装置140穿过身体时，最小能量储备可以随着时间例如线性地减小。

为了确保以最小或最少帧速率捕获图像直到身体通道的端部，装置140的能量使用不应该耗尽电源145的最小能量储备，在沿x轴的相关时间处，保留在电源中的实际能量应该是对于该时间的至少最小能量储备。因此，LRF曲线可以表示对由装置140在任何时间的累积的能量使用的限制。因此，电源145中可用的能量(即，能量使用曲线以上的能量)可以大于或等于该最小能量储备(即，LFR曲线以上的能量)。即，在曲线图中，能量使用曲线和LRF曲线将永不交叉，但可以渐近地会聚。当电源145中的可用能量大于最小能量储备时，可以使用大于最小捕获速率的捕获速率。但是，一旦电源中的可用能量等于该最小能量储备(即，曲线会聚)，则可以使用最小或最少帧速率，直到电源145完全地耗尽并且装置140到达身体通道的端部。

在一些实施例中，装置140可以针对身体通道或者时间间隔的每个区域分配电源145的总能量的预定部分。例如，每个区域可以具有由相应的最小能量曲线标定的独立的最大能量极限，这单独地限制了每个身体区域中的能量使用。在一个实施例中，如果装置140设计成检查结肠，则可以向结肠指定比小肠的更大量的能量。因此，用于小肠的最小能量LFR曲线与用于结肠的最小能量LFR曲线相比在曲线与x轴之间可以具有相对小的距离，用于结肠的最小能量LFR曲线在用于结肠的LFR曲线与用于小肠的LFR曲线之间可具有相对大的距离。因此，当装置140穿过小肠时，能量使用可以很快地接近能量极限，帧速率可以迅速地减小至最小帧速率。相比而言，较高帧速率在被指定更多能量的结肠中可以使用更长的时间段。

在另一个实施例中，不同的最小或最少帧速率可被指定用于时间间隔的身体中的不同区域。例如，如果装置140设计成检查结肠，则结肠可以具有大于小肠的最少帧速率(例如，每秒4帧)的最少帧速率(例如，每秒6帧)。在曲线图中，用于结肠的最小能量曲线看上去比用于小肠的最小能量曲线更倾斜。

在以下表1中描述的一个例子中，示出多个不同的模式0-4，每个模式均具有用于装置140的不同的非零帧速率。用于捕获和传输每个帧的能量的量可以基于在装置140操作期间改变的参数而变化，上述参数包括例如，由传输器141使用的能量，其中由接收单元112适当地接收所需的传输的强度可以例如基于装置140与接收单元112之间的距离而变化；自动光量控制，其可以例如基于适当地照亮用于每个特定帧的区域所需的光而变化；由处理器147和成像器146使用的能量，其可以例如基于图像数据的复杂性或量而变化；等等。表1列出如在实验室试验中测量的在每个模式中由装置140针对每个帧使用的能量的量的平均值。

表1

每个模式中所使用的能量的近似值可以是用于在每个模式中捕获单帧的平均能量(例如，由装置140测量和传输)乘以在该模式中捕获的帧的总数。为了计算保留在装置中的能量的剩余量，采用不同参数的平均值，例如由传输器使用的用于平均帧的传输的能量，由成像器所使用的用于捕获单帧的平均能量，由成像器所使用的用于平均帧的处理的平均能量，由照明单元所使用的照亮帧和所使用的照明模式(例如，具有或没有预闪光、预充电)的平均能量，以及用于胶囊循环和中止循环的平均能量。所使用的总能量的计算(或近似值)可以包括用于每个模式中的平均能量的总和。因此，任意时间所使用的总能量是：

U s e d E n e r g y T i l l N o w = \underset{i}{Σ} {EngSt}_{i} * {Counter}_{i} .

另外，用于除成像以外的功能(例如，磁或机械推进或导航、非图像传感器、比如为施药的治疗应用、固定等等)的能量也可以被添加以计算由装置140所使用的总能量。

在本发明的一个实施例中，帧捕获速率可以例如被限定为满足以下方程式：

\begin{matrix} \begin{matrix} E q (1) & B a t t e r y F u l l C a p - S t o r a g e E n e r g y Re d u c t i o n - U s e d E n e r g y T i l l N o w - \end{matrix} \\ (\Pr o c e d u r e M a x T i m e - c u r r e n t T i m e) * \frac{{EngSt}_{L F R}}{T_{L F R}} &GreaterEqual; 0 \end{matrix}

方程式(1)中的参数可以例如限定如下：

·BatteryFullCap可以是电源145的初始总能量供给。在一个例子中，初始能量可以具有例如52mAh的值。

·StorageEnergyReduction可以是由于存储条件引起的能量减少。例如，存储条件可以是达到12个月处于40℃。由于存储条件引起的能量减少可以是基于存储条件的估计的平均值，例如，包括电源145未被使用的时间的量和在该时间期间的估测的存储温度范围。可以基于记录在装置140中的组装日期计算存储时间。可以基于存储设备估测存储温度，并且可以将存储温度编程到装置140、接收单元112或工作站117内。如果由于存储条件而存在能量减少的范围或不确定性，则可以使用最大、平均或最小估测值。

·StorageEnergyReduction＝(BSDF+COMC)*Period[months]其中，BSDF是电池自放电因数，COMC是能量耗尽所需时间或胶囊截止电流的月消耗。

·UsedEnergyTillNow可以是装置140的直到当前时间积累的总能量使用。

·EngSt_i可以是用于捕获每个帧的平均能量，例如，包括照亮、成像、处理和传输每个帧，在模式“i”中，例如，其中i＝0-4，如在表1所限定的。

·ProcedureMaxTime可以是用于装置140以完全地穿过预指定身体通道的最大估算时间(例如，以小时计)，并且可被预先确定或者计算，例如基于装置140行进的当前速度或路径长度并利用反馈回路定期地更新。在一些实施例中，ProcedureMaxTime可以是预定值，例如等于9或10小时，可以基于装置140完全通过预指定的解剖结构或区域的典型最长持续时间例如凭经验确定。

·currentTime可以是捕获的图像帧的当前时间(例如，以小时计)。

·EngSt_LFR可以是捕获每个帧所需的平均能量，例如，包括在最小捕获速率模式下的照亮、成像、处理和传输每个帧。

·T_LFR可以是用于在最小捕获速率模式下捕获一个帧的时间(例如，以小时计)间隔。

可以采用其他参数和其他方程式。根据方程式(1)，保留在装置电源145中的可用能量(例如，初始能量供给或“BatteryFullCap”与总能量使用“UsedEnergyTillNow”和由于储存“StorageEnergyReduction”引起的能量耗尽之间的差)可以大于或等于以最小帧速率捕获图像帧直到装置140完成通过所需的能量(例如，

(\Pr o c e d u r e M a x T i m e - c u r r e n t T i m e) * \frac{{EngSt}_{L F R}}{T_{L F R}}

)当可用能量大于由用于以中帧速率或高帧速率捕获图像使用的能量的最小量所需的能量时，可以分别使用中帧速率和高帧速率。当可用能量等于所需能量时，装置140可以切换到最小或最少帧速率。

以下说明例如利用方程式(1)提供根据本发明的实施例的操作装置140的说明性例子。可以理解，这些计算一般由计算装置中的处理器执行，这些值的表示、操作次序以及其他特征在不同的实施例中可以不同，例如，在具有存储指针的编程代码中。但是，通常可以使用相同的计算。注意到，在此给出的值仅用于例示，可以采用不同的值。

实例1：

在第一实例中，电源145可以基本不具有由于存储引起的能量损失，例如，当装置140被即时使用时，(StorageEnergyReduction＝＝0)。在表1中说明了用于在模式0-4中的每一个中捕获每个帧的能量。例如在处理器147中或由例如处理器147操作的时钟(例如，8.1MHz时钟)可以测量装置140操作每个模式的时间，例如，如下：

·在模式0中7分钟(1680帧)，

·在模式1中30分钟(1440帧)，

·在模式2中1小时(14400帧)，

·在模式3中57.4917分钟(124182帧)，以及

·总估测进程时间9小时。

处理器可以将上述值代入方程式(1)，例如如下：

\begin{matrix} 52 - 0 - (\frac{1.0993}{3600} * 1680 + \frac{0.6026}{3600} * 1440 + \frac{1.0993}{3600} * 14400 + \frac{0.5391}{3600} * 124182) - (9 - 2.5749) * \frac{\frac{1.0993}{3600}}{\frac{1}{4 * 3600}} = \\ 52 - (\frac{1.0993}{3600} * 1680 + \frac{0.6026}{3600} * 1440 + \frac{1.0993}{3600} * 14400 + \frac{0.5391}{3600} * 124182) - (9 - 2.5749) * 4 * 1.0993 = 0.000049 \end{matrix}

所产生的方程式(1)具有虽然大于零但非常接近零的值(例如，0.000049)。根据对于表1中的操作模式0-4中的每一个的能量使用值，如果装置140在模式3中再捕获一个帧，则方程式(1)将具有小于零的值，表明能量储备正在耗尽并且装置140针对9小时的总估测进程时间可能不具有足够的能量以捕获帧。为了确保对于进程的整体长度进行连续成像，装置140从模式3中的相对高帧速率(例如，每秒36帧)切换至模式2中的最小可容许帧速率(例如，每秒4帧)。

可以理解，在一些实施例中，处理器可以切换到最小帧速率，不是在能量储备的初始耗尽之前而在其之后，例如，当方程式(1)首先具有负值时。在这种情况下，装置140可以对于仅稍微小于(例如，小于一个或几个帧)整体估测进程时间(例如，9小时)的时间捕获帧。这种情况下，装置140可以虽然不精确地但基本上对于总估测进程时间捕获帧。

处理器可以例如根据写入伪代码中的步骤1-3进行：

步骤1.通过从电源145的全部初始能量减去由于存储时间而消耗的能量来确定装置140的“EnergyBalance”，例如，如下：

EnergyBalance＝

BatteryFullCap-StorageEnergyReduction＝

BatteryFullCap-(BSDF+COMC)*TotalMonths

处理器可以执行以下操作以寻回数据：

a.getBatteryCapacity():寻回电源145的全部初始能量(例如，作为遥测数据的一个(1)字节存储)。该值在方程式(1)中可被设定为‘BatteryFullCapacity’。

b.getCurrentDate():用于对于以上“TotalMonths”值的存储时间计算中。

c.getProductionDate():用于对于以上“TotalMonths”值的存储时间计算中。

d.getBatteryBUC():寻回电池自放电因数(BSDF)和电源145的能量消耗所需时间(例如，胶囊截止电流的月消耗(COMC))。这些参数可以作为电池利用系数或遥测数据中的“BUC”存储，其可以是一个(1)字节。

处理器可以确定项目尽管可替代地该计算可以在随后执行，但是，该计算可以在步骤1中执行，以使得能够很快地在随后的步骤中进行乘积。

处理器可以执行以下操作，以将装置140的模式设定至相对的高帧速率模式，例如表1中的模式3，例如如下：

m_statusLowPower＝HIGH_POWER。

将装置设定为比最小帧速率高的帧速率可以意味着装置140被允许但非必要地使用高帧速率。例如利用方程式(1)的能量估算可以限定可用于装置140的能量模式，使得保持其能量储备。从可用能量模式中，处理器可以例如基于捕获速率优化参数(例如，速度、颜色、肌理、茸毛的存在等等)确定供装置140使用的实际能量模式。一旦存在足够的能量用于装置140以高于最小帧速率的帧速率运行而不会耗尽能量储备，可以例如根据帧捕获速率参数的感测值在高于最小帧速率的帧速率(例如，以每秒36帧的模式3)与最小帧速率(例如，以每秒4帧的模式2)之间切换装置140。

步骤2.对于所捕获和传输的每个帧，处理器可以从“EnergyBalance”减去在装置的当前模式中传输帧的能量。该能量可被预先设定并且存储在通过处理器可访问的查找表中(例如，列出在表1中的示例值)。这样，“EnergyBalance”值可以在每个帧被捕获并传输之后进行更新，以表示电源145中的当前能量的量。

步骤3.处理器可以执行以下操作，例如，如下：

a.LeftTime＝ProcedureMaxTime-currentTime；ProcedureMaxTime可以从与装置140的类型或模型或者进程的选定类型相关的预定设置寻回。预定设置可以存储在工作站117或接收单元112中的文件内，并且可被下载至接收单元112。

b.NeededEnrToCompleteProc＝LeftTime*EnrPerTInLFR；其中EngPerTInLFR可以计算为例如，如步骤1中所描述的。

c.如果剩余的总能量小于以最小帧速率完成捕获所需的能量储备，即，(EnergyBalance＜NeededEnrToCompleteProc)；则装置140的模式可被永久地设定为具有最小帧速率的模式，例如：m_statusLowPower＝LOW_POWER。因此，仅最小帧速率模式(LFR)可被启用，直到基本上操作的结束和/或电源145的全部耗尽。

可使用其他操作次序的操作。

在一些实施例中，如果具有足够的能量用于装置140使用高于最小帧速率的帧速率(例如，以每秒36帧的模式3或以每秒20帧的模式4)，则可以以高于最小帧速率的帧速率捕获的帧的最大数量X可以例如通过分析如下限定的方程式(2)和(3)进行确定(可以使用其他系列的操作)：

Eq(2)BaseEnergy-X*EngStHFR-NumberOfFramesInLFR*EngStLFR≥0

Eq(3)NumberOfFramesInLFR＝(ProcedureMaxTime-TAFRStart-X*T_HFR)/T_LFR

方程式(2)和(3)中的参数可以例如如下地限定：

·BaseEnergy可以是：[BatteryFullCap-StorageEnergyReduction-UsedEnergyTillNow]。这是装置140在没有耗尽能量储备的情况下可以使用的能量。

·X可以是以高于最小帧速率模式的帧速率模式，例如模式3或4，捕获的帧的最大数量。

·EngStHFR可以是用于以模式3或4的高于最小帧速率的帧速率捕获每个帧的能量。

·EngStLFR可以是用于以模式2的最小帧速率捕获每个帧的能量。

·ProcedureMaxTime可以是总估测进程时间。

·TAFRStart可以是起动AFR的时间。

·T_HFR可以是以高于最小帧速率模式的帧速率模式捕获一个帧的循环时间。

·T_LFR可以是以高于最小帧速率模式的帧速率模式捕获一个帧的循环时间。

组合方程式(2)和(3)可以提供以下方程式(4)，方程式(4)限定帧的最大数量或数量的上限，X，最大数量或数量的上限可以以高于最小帧速率模式的帧速率模式，例如模式3或4，进行捕获，如下：

\begin{matrix} E q (4) & X \leq \frac{B a s e E n e r g y - \frac{\Pr o c e d u r e M a x T i m e - T A F R S t a r t}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}}{{EngSt}_{H F R} - \frac{T_{H F R}}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}} \end{matrix}

以下示例可以应用于估算方程式(4)。

实例2：

在第二实例中，电源145可以遭受由于存储引起的能量损失，例如，当装置140已存储12个月时。在表1中列出用于在模式0-4中的每一个中捕获每个帧的平均能量。处理器147中的时钟(例如，8.1MHz时钟)可以测量装置140操作每个模式的时间，例如，如下：

·在模式0中7分钟(1680帧)，

·在模式1中30分钟(1440帧)，以及

·总体估计进程时间9小时。

处理器可以计算装置140的BaseEnergy(mAh)，例如，如下：

\begin{matrix} B a s e E n e r g y = B a t t e r y F u l l C a p - S t o r a g e E n e r g y Re d u c t i o n - \underset{i}{Σ} {EngSt}_{i} * {Counter}_{i} = \\ 52 - (0.52 + 0.219) * 12 - \frac{1.0993}{3600} * 1680 - \frac{0.6026}{3600} * 1440 = 42.378 m A h \end{matrix}

当装置140存储12个月时，处理器可以例如通过将值代入如下方程式(4)中确定在没有耗尽能量储备的情况下可以以高于最小帧速率的帧速率，例如模式3的帧速率，捕获的帧的最大数量，X。

X \leq \frac{B a s e E n e r g y - \frac{\Pr o c e d u r e M a x T i m e - T A F R S t a r t}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}}{{EngSt}_{H F R} - \frac{T_{H F R}}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}}

X = \frac{42.378 - \frac{9 - 0.6167}{0.25 / 3600} * 1.0993 / 3600}{0.5391 / 3600 - \frac{4}{36} * 1.0993 / 3600} = \frac{3600 * (42.378 - \frac{9 - 0.6167}{0.25} * 1.0993)}{0.5391 - \frac{4}{36} * 1.0993} = 47616

可以以高于最小帧速率的帧速率，例如模式3的帧速率，捕获值X为47616的帧，同时针对9小时进程的剩余部分，维持了以例如模式2的最小帧速率进行连续捕获所需的能量储备。在模式3中，由于每秒捕获36帧，因此，装置140可以对于22.5分钟的最大时间以该速率捕获帧，然后切换到例如模式2的最小帧速率，用于9小时进程的剩余部分。

实例3：

在第三实例中，电源145可以基本不具有由于存储引起的能量损失，例如，当装置140在制造不久之后即被使用时，(StorageEnergyReduction＝＝0)。在表1中列出用于在模式0-4中的每一个中捕获每个帧的能量。处理器147中的时钟(例如，8.1MHz时钟)可以测量装置140操作每个模式的时间，例如，如下：

·在模式0中7分钟(1680帧)，

·在模式1中30分钟(1440帧)，以及

·总体估计进程时间9小时。

如果没有由于存储引起的能量损失，则装置140的BaseEnergy(mAh)可以例如如下地计算：

\begin{matrix} B a s e E n e r g y = B a t t e r y F u l l C a p - S t o r a g e E n e r g y Re d u c t i o n - \underset{i}{Σ} {EngSt}_{i} * {Counter}_{i} = \\ 52 - 0 - \frac{1.0993}{3600} * 1680 - \frac{0.6026}{3600} * 1440 = 51.246 m A h \end{matrix}

由于不存在因存储而引起的能量消耗，例如，值可被代入方程式(4)，如下：

X \leq \frac{B a s e E n e r g y - \frac{\Pr o c e d u r e M a x T i m e - T A F R S t a r t}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}}{{EngSt}_{H F R} - \frac{T_{H F R}}{T_{L F R}} * {EngSt}_{L F R}}

X = \frac{51.246 - \frac{9 - 0.6167}{0.25 / 3600} * 1.0993 / 3600}{0.5391 / 3600 - \frac{4}{36} * 1.0993 / 3600} = \frac{3600 * (51.246 - \frac{9 - 0.6167}{0.25} * 1.0993)}{0.5391 - \frac{4}{36} * 1.0993} = 124182

可以以高于最小帧速率的帧速率，例如模式3的帧速率，捕获值X为124182的帧，同时针对9小时进程的剩余部分，维持了以例如模式2的最小帧速率进行连续捕获所需的能量储备。在模式3中，由于每秒捕获36帧，因此，装置140可以对于57分钟的最大时间以该速率捕获帧，然后切换到例如模式2的最小帧速率，用于9小时进程的剩余部分。

减小装置140中的功率的附加机制可以包括例如以下：

·接收信号强度指示器(RSSI)优化：基于保留能量的量和完成进程所需的能量的量的估测(即，完成所关注的选定器官的最佳覆盖范围)，接收单元112可以确定接收信号强度是否在一定的阈值之上，如果如此，则可以减小装置140的传输强度。可以使用本发明的用于基于RSSI优化减小传输功率的实施例，例如，如属于GLUKHOVSKY等的名称为“SYSTEMANDMETHODFORCHANGINGTRANSMISSIONFROMANINVIVOSENSINGDEVICE”的美国专利No.6,934,573中所描述的，其全部内容由此通过引用并入。

·光优化(ALC)：以减小提供给照明源142的能量的量或的电流(基于图像强度/亮度)。可以采用本发明的用于根据图像饱和度减低照明水平的实施例，例如，如属于Avni等的名称为“APPARATUSANDMETHODFORCONTROLLINGILLUMINATIONINANINVIVOIMAGINGDEVICE”的美国专利申请公开No.20030/117491中所描述的，其全部内容由此通过引用并入。

·如根据本发明的实施例说明的用于维持通过所关注的整个区域的最小捕获速率的适应性的帧速率。

·用于当装置140停止或不运动时减小帧速率的适应性的帧速率。可以采用本发明的用于减小帧速率的实施例，例如，如属于GLUKHOVSKY等的名称为“SYSTEMFORCONTROLLINGINVIVOCAMERAFRAMECAPTUREANDFRAMEDISPLAYRATES”的美国专利No.7,022,067中所描述的，其全部内容由此通过引用并入。

·采用可以指示电源145的状态、报警或根据当前使用的速率估测功率寿命的智能电池。可以采用本发明的描述智能电池的实施例，例如，如属于Khait等的名称为“SYSTEMANDMETHODFORCHECKINGTHESTATUSOFANINVIVOIMAGINGDEVICE”的美国专利申请公开No.2007/0232887中所描述的，其全部内容由此通过引用并入。

·监控电源145的电压以估测其在特定载荷操作下的功率寿命。

在一些实施例中，可以采用其他帧速率，可以激活用于不同时间段的模式。例如，装置140可以在模式0(例如每秒4帧)中操作3分钟的时间，在模式1中操作30分钟的时间(每分钟14帧)，以及在进程的其余部分中，可以根据例如装置的运动性、其速度或加速度或者根据连续的帧之间的景物的变化在模式2(例如每秒4帧)与模式3(例如每35秒帧)之间切换模式。成像进程的总估算时间可以是例如5小时。当然可以采用其他参数。

参考图3，图3是根据本发明的一些实施例的通过体内成像装置执行帧速率控制的方法的流程图。

在操作300中，处理器(例如，图1的处理器122、114和/或147)可以确定以最小非零帧速率捕获图像帧直到装置至少完全通过胃肠道的预定区域为止所需的能量的最小量。能量的最小量可以是储备在电源中的一定量的能量，上述能量可以保持未使用以确保其在将来可用于以最小或最少帧速率(LFR)捕获一个或更多个后续的图像直到身体区域或通道的估测端部为止。随着时间的过去，当体内装置(例如，图1的装置140)沿着胃肠道前进时，装置可以需要越来越少的储备能量以LFR完成捕获图像。因此，最小能量可以在进程结束时(当不需要储备能量时)的估测时间处减小至零。

在操作310中，处理器可以估测或确定在装置的操作期间所使用的能量的累积的量的近似值。可以基于例如由照明源、成像器、处理器和传输器使用能量的平均值来计算能量的累积量。在一些实施例中，处理器可以估测在装置的操作的剩余持续时间直到成像器官的成像进程完成或最大完成估测时间的期间所使用的能量的量。该量可以例如经由来自电池的信号测得，或者例如基于每帧所使用的能量的已知量乘以所捕获的帧的数量而计算得出。

在操作320中，处理器可以确定剩余在装置电源中的可用能量。在一个实施例中，剩余在装置电源中的可用能量可被估测为装置电源中的初始可用能量与例如在操作310中所确定的使用的大致累积能量之间的差。在另一个实施例中，剩余在装置电源中的可用能量可以基于从电池传输的信号进行确定，或通过比较电池的当前电压水平与前电压水平或初始电压水平进行确定。

在操作320中的能量的可用量可以与用于操作310的能量的累积量成反比。例如，当所使用的能量的累积量增大时，能量的可用量通常减少。在一个实施例中，可用能量可以等于比所使用的能量的累积量(310)小的总初始能量(例如，基于电池源规格已知的)。在一些实施例中，操作310和320中的一个不必使用，确定所使用的可用能量或累积能量中的一个可以等同于确定另一个。例如，如果剩余能量通过利用电池电压确定，则不必使用所使用的累积能量。

在操作330中，处理器可以确定使用来自装置电源的一定量的能量的操作帧速率，使得剩余在装置电源中的可用能量足以完成成像进程，例如大于或等于能量的最小量。

处理器可以例如确定以最小非零帧捕获速率操作体内成像装置以时装置至少完全通过胃肠道的预定区域所需的能量的最小量。

随着时间的过去，当沿着身体通道捕获图像时，所使用的累积能量(在操作310中)增加，可用能量(在操作320中)减小。可以选择用于捕获后续图像的操作帧速率(或直到捕获下一个帧的类似时间间隔)，该操作帧速率被估测以使用一定量的能量或耗尽可用能量以保持能量储备的最小量(在操作300中)。例如，小于用于以操作帧速率捕获后续图像的计算能量的能量的可用量(在操作320中)可以大于或等于能量的最小量(在操作300中)。等同地，小于用于以操作帧速率捕获后续图像的计算能量并且小于所使用能量的累积量(在操作310中)的总初始能量可以大于或等于能量的最小量(在操作300中)。操作帧速率可以是最大可容许(上限)帧捕获速率以保持能量储备(例如，下限或最小可容许帧捕获速率可以是LFR)。

在操作340中，处理器可以确定最佳帧速率。可以基于例如连续帧之间的相似度、帧中的病理学检测、装置速度或加速度和/或旋转运动、颜色、色度、饱和度、图像中或连续图像之间的肌理或图案、阻抗变化、pH等等确定最佳帧速率。处理器可以例如确定用于捕获一个或更多个后续图像的操作帧速率，该操作帧速率利用来自装置电源的计算的能量总量，其中，减去所使用的能量的累积量后剩余在装置电源中的可用能量(已从其减去)大于或等于能量的最小量。

在操作350中，处理器可以确定最佳帧速率是否小于或等于操作帧速率。如果不是，进程可以前进至操作360。如果是，进程可以前进至操作370。处理器可以使得体内装置或成像器以一定的帧速率进行操作。

在操作360中，当最佳帧速率大于操作帧速率时，成像器(例如，图1的成像器146)可以以在操作330中确定的操作帧速率捕获后续的一个或更多个图像。操作330的操作帧速率可以限定最大可容许帧速率。在这种情况下，由于最佳帧速率大于330的该上限操作帧速率，因此以该最佳帧速率捕获后续图像将耗尽能量储备并且应当被避免。

在操作370中，当最佳帧速率小于或等于操作帧速率时，成像器可以以在操作340中确定的最佳帧速率捕获后续的一个或更多个图像。在这种情况下，由于最佳帧速率小于或等于330的上限操作帧速率，因此以该最佳帧速率捕获后续图像不会耗尽能量储备。

可以使用其他操作或系列操作。

可以理解，尽管具体参照了身体的区域，例如结肠、小肠、胃等等，但这些区域仅是例示，与这些区域中的任意一个或每一个相关的说明可以和与任意长度或其他预定时间间隔的身体通道的其他部分相关地互换或替代。

尽管所示和如上所述的具体实施例将证明对于本发明所涉及的许多分配系统是有用的，但本领域技术人员将联想到本发明的进一步的变型。所有这些变型都在由所附权利要求限定的本发明的范围和精神之内。

Claims

1.控制体内成像装置中的能量消耗的方法，所述方法包括使用至少一个硬件处理器执行以下操作：

所述处理器重复地计算以最小非零帧捕获速率操作所述成像装置至少完全通过胃肠道的预定区域所需的能量的最小量；

重复地确定剩余在所述成像装置的电源中的可用能量；

如果剩余在所述电源中的可用能量大于所述能量的最小量，则能够以大于所述最小非零帧捕获速率的帧捕获速率操作所述成像装置；

如果剩余在所述电源中的可用能量等于或小于所述能量的最小量，则以所述最小非零帧捕获速率操作所述成像装置。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作，确定最佳帧捕获速率，所述最佳帧捕获速率选自允许的帧捕获速率，其中，所述允许的帧捕获速率大于所述最小非零帧捕获速率，并且所述允许的帧捕获速率使得所述电源的可用能量保持具有所述能量的最小量。

3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作，所述最佳帧捕获速率是基于以下因素中的至少一个进行确定的：所述成像装置所位于的身体的组织区域；连续捕获的帧之间的相似度；帧中的病理学检测；成像装置的速度或加速度和/或旋转运动；图像中或连续图象之间的颜色、色度、饱和度、肌理或图案；阻抗变化以及pH。

4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作，基于由照明源、成像器、处理器和传输器使用的能量的平均值来确定在所述装置的操作期间使用的能量的累积量的近似值，其中，确定剩余在所述体内装置的电源中的可用能量包括计算初始可用能量与所使用的大致累积能量之间的差。

5.如权利要求1所述的方法，其中，确定剩余在所述体内装置的电源中的可用能量进一步包括，基于与捕获一个帧率相关的能量以及所捕获帧率的数量计算剩余在所述体内装置的电源中的可用能量的量。

6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作，确定大于所述最小非零帧捕获速率的帧捕获速率，以便当所述体内装置位于预定关注区域中时的帧捕获速率比所述体内装置位于所述胃肠道的任何其他区域中时相对更高。

7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作，确定所述体内装置完全通过待成像的所述胃肠道的预定区域的最长持续时间。

8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，当剩余在所述电源中的可用能量大于所述能量的最小量时，使用所述至少一个硬件处理器执行以下操作：从以下组中选择操作帧捕获速率：允许的帧捕获速率以及所述最小非零帧捕获速率，其中所述允许的帧捕获速率大于所述最小非零帧捕获速率，并且所述允许的帧捕获速率使得所述电源的可用能量保持具有所述能量的最小量，以及

使所述成像装置在以下帧捕获速率的范围内操作：大于或等于最小非零帧捕获速率并且小于或等于所选择的所述操作帧捕获速率。

9.一种用于控制体内成像装置中的能量消耗的系统，所述系统包括：

用于捕获体腔的图像的体内成像装置，所述体内成像装置包括电源；

至少一个处理器，其配置为：

重复地计算以最小非零帧捕获速率操作所述成像装置至少完全通过胃肠道的预定区域所需的能量的最小量；

确定剩余在所述成像装置的电源中的可用能量；

如果剩余在所述电源中的可用能量等于或小于所述能量的最小量，则以所述最小非零帧捕获速率操作所述成像装置；

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述处理器将确定所述装置完全通过待成像的所述胃肠道的所述预定区域的最长持续时间。

11.如权利要求9所述的系统，其中，所述处理器将至少部分地基于所述装置位于的身体的组织区域来确定操作帧速率。