CN104271028A - 用于体内检测胃肠道中出血的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于检测胃肠道内部出血的设备、系统和方法，其包括随着设备沿着胃肠道移动以不同的窄带波长照射体液，随着时间检测经过设备的感测头的体内流体的吸光度或透射比信号或测量其吸光度或透射比光谱，处理检测的数据，随着时间确定血浓度和随着时间显示血浓度。该诊断设备包括具有空隙的外罩，该空隙保持与体液接触并且流体可经过其中，和在空隙一侧包括至少三个LED的感测头，每个LED以不同的窄带波长照射体液，以及位于空隙的相对侧并且面向LED的光检测器，用于检测经过体内体液的光。

Description

用于体内检测胃肠道中出血的设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及体内检测领域。尤其，本发明涉及用于胃肠(GI)道中出血的体内检测的设备、系统和方法。

背景技术

由于在身体中和在沿着胃肠(GI)道的不同位置中不同的疾病可发生体内出血。这可指示在那些位置出现的不同病理。例如，食道中出血可由于食道中食管炎或由于静脉曲张破裂。胃溃疡，以及十二指肠溃疡，可引起出血。以及，在下消化道中，结肠直肠癌可引起潜隐出血。所以，沿着胃肠道出血的早期检测对许多患者的更好治疗是关键的。

在现有技术中公开了用于检测胃肠道中出血的一些设备和方法。例如，内窥镜可用于寻找胃肠道中的急性出血区。其它设备和方法可涉及患者吞咽染料或放射性材料，从而该染料使患者内的血管加亮，其然后被成像以检测出血。

PCT国际专利申请公开号WO 2010/086859——其转让给本发明的共同受让人并且通过引用将其全部并入本文——描述了用于检测胃肠道内部出血的体内诊断设备和方法。其中描述的用于检测胃肠道中的血的体内诊断设备包括具有一端为空隙形式的特定外罩，体内体液可流动通过该空隙。照明源，比如LED，可位于空隙一侧并且照射经过空隙的体液。每个照明源可以以不同的窄带照明照射体内流体。至少一个光检测器可位于面向照明源的空隙的相对侧，以便检测经过体内流体的光。该设备另外地包括用于发射检测的信号至外部接收器的发射器，其为用于体内检测出血的系统的一部分。该系统也包括用于对比检测的信号与预定的阈值的处理装置，从而确定胃肠道中血的存在。

但是，发现小肠中的胆汁可具有与血的透射比光谱相似的透射比光谱，使得关于确定体内血存在可能不准确。例如，当实际上在检查区存在胆汁时，如果胆汁的透射比光谱与血的透射比光谱相似，该设备可能给出关于血存在的指示。所以，确定透射比光谱指示血的存在并且不是胆汁的存在是非常重要的。

在WO 2010/086859中描述的设备通过能够检测胃肠道中胆汁的存在，克服了现有技术设备的缺陷。因此，在WO 2010/086859中公开的设备能够确定通过体内光检测器测量的吸收或透射比光谱是否指示血的存在、胆汁的存在或二者的存在。此外，在WO 2010/086859中公开的系统能够确定体内发现的胆汁和血二者的浓度。

如在WO 2010/086859中所提及，体内设备的感测头包括若干，例如四个不同的LED。两个LED以选自400nm至650nm之间的范围，例如560nm和610nm的两个不同的波长照射，而其它两个LED以选自范围650nm至900nm，例如700nm和800nm的两个不同的波长照射。通过一个LED以560nm照射和另一LED以610nm照射检测的光的比可计算定义的血积分(score)，而通过一个LED以700nm和另一LED以800nm照射检测的光比可计算定义的胆汁积分。如果来自560nm和610nm的读数的比是零，即该光谱是平直线，可推断照射的流过感测头空隙的流体不包含血。如果来自700nm和800nm的读数的比是零，即该光谱是平直线，可推断照射的流体不包含胆汁。

但是，在WO 2010/086859中公开的上述设备有若干缺陷，例如有限数量的LED(优选地四个)，其不允许区分血和在胃肠道的体液中发现的其它物质，比如在600nm和700nm之间与血具有相同吸收带的叶绿素。

近来发现位于感测头的LED也有相对宽的照射角的问题。在这种情况下，来自这种LED的光可能撞击物体(尤其是组织)并且改变光电二极管的读数。

添加时态信息至系统也是有好处的，以便识别在不久之前发生的活动性出血和呈现出血事件的时间线。换言之，体内诊断设备和系统的存储能力是非常期望的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

通过使用用于体内检测胃肠道中出血的改进的诊断设备和系统，可克服WO 2010/086859中描述的体内诊断设备和系统的上述缺陷。所以，本发明的目的是提供用于体内检测胃肠道中出血的改进的设备和系统。另一目的是提供使用所述改进的体内诊断设备体内检测胃肠道中出血的方法。

(二)技术方案

本发明的不同实施方式提供用于检测胃肠道中出血的包括感测头的体内诊断设备。

在一个实施方式中，体内诊断设备可以是自主可吞咽的非成像胶囊。该设备可以安装在外壳(在下文中为“外罩”)内部，其可具有基本上透明的部分。

在具体实施方式中，该外罩可包括以空隙形式的感测头，该空隙不断地保持与体液接触并且流体可不断地经过或流动通过其中。

在进一步的实施方式中，可以有至少六个照明源，例如，LED，其可位于空隙一侧，以不同的窄带波长照射，而至少一个光检测器光电二极管可位于空隙的相对侧。光检测器光电二极管典型地置于使其面向照明LED，而空隙位于LED和光检测器光电二极管之间。随着流体穿过空隙，通过LED照射的光穿过体液并且到光检测器光电二极管上。一些光可被流体吸收，一些可通过不溶性颗粒散射，一些可被反射，以及一些可被发射至光检测器光电二极管，然后该光检测器光电二极管可对检测的光产生应答而发射信号至外部接收器。

在设备外部的处理器可处理由光检测器发送的信号并且产生体液的吸收或透射比光谱。通过将信号与通常出现在胃肠道中的其它物质比如胆汁和叶绿素的参考透射比光谱和血的参考透射比光谱对比，可以确定体液中是否存在胆汁、血、叶绿素或全部，以及其浓度，使得可以关于体内病理的存在做出结论。

在一些实施方式中，可进行通过光检测器光电二极管检测的离散信号和预定的阈值之间的对比，而不是对比透射比或吸收光谱。

在仍进一步的实施方式，体内诊断设备的感测头可包括围绕在空隙一侧的照明源的特异性阻断剂，因此降低外反射。

体内诊断设备的内部组件可位于阶梯式印刷电路板(PCB)上。该PCB可任选地包括一个或多个组件，例如导电环。除环、阶梯等以外和/或替代其，可使用其它设计、组件、元件和结构。该PCB可进一步包括连接附加组件的接触点。

在仍进一步的实施方式，该PCB可包括用于感测设备的当前位置的传感器，和天线，其通常与用于从设备发射数据至外部系统的发射器关联，该外部系统在分段解析(segment resolution)中可确定设备的位置。例如，基于胆汁的存在和/或浓度，该系统可确定沿着胃肠道分段的设备位置，例如，确定设备是否在食道、胃、小肠或结肠中。可使用其它方法确定在沿着胃肠道不同的器官中设备的位置。

在一些实施方式中，可使用其它定位方法确定体内设备沿着胃肠道位于体内何处。例如，体内设备可包括pH检测器，其可内置于感测头中并且其可连续地检测胃肠道内部体液的pH水平。该pH检测器可包括两个电极以及电路，并且可发射检测的pH至在患者身体外部的接收器。因为，在胃肠道的不同区域中有不同的pH水平，检测的pH水平可指示胃肠道中不同的病理损伤的位置。因此，在具体实施方式中，体内诊断设备可检测吸收或透射比光谱和pH水平二者。

在另一个实施方式中，体内诊断设备可包含成像器，以便获得可发生出血的病理损伤的体内图像。体内设备也可包含电源，比如电池组。

在一些实施方式中，体内诊断设备可另外地包括治疗手段。在这种情况下，期望对这种体内诊断设备的运动具有完全控制，包括转向和操纵该设备至期望的位置和在胃肠道中设备的定向。该完全可操纵的体内设备在其穿过胃肠道期间，可检测并且立即治疗出血损伤。体内诊断设备可包括与用于产生使设备转向的力的外部磁场相互作用的永磁体装配。另外，该体内诊断设备可包括多层成像和感测印刷电路板，其用于感测体内设备当前位置和方向，以及用于发射相应的位置和方向数据至产生外部磁场的外部系统。

在仍进一步的实施方式，本发明的系统可包括体内诊断设备、能够接收通过体内设备发射的数据(例如，吸光度或透射比值)的外部接收器/记录器、以及能够储存、处理、显示或分析接收的数据的计算平台或工作站。

本发明的一些实施方式可包括体内诊断方法。用于检测体内血的方法可包括以下步骤：

(i)吞咽本发明的体内诊断设备；

(ii)随着设备沿着胃肠道移动以不同的波长体内照射体液；

(iii)随着时间，检测经过该设备的感测头的体内体液的吸光度或透射比信号或测量其吸光度或透射比光谱；

(iv)随着时间，处理吸光度或透射比信号或光谱；和

(v)显示作为时间函数的处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱。

该方法可另外地包括对比处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱与预定的阈值。该方法可进一步包括对比体内体液的吸光度或透射比光谱与胆汁和叶绿素的预定的吸光度或透射比光谱，并且确定体液中胆汁和叶绿素的存在和浓度。

该方法可进一步包括在随着时间处理检测的吸光度或透射比信号或光谱的步骤以后，随着时间确定体液中的血浓度的步骤。在一些实施方式中，该方法可包括在随着时间处理检测的吸光度或透射比信号或光谱的步骤以后，随着时间显示处理的吸光度或透射比信号或光谱的步骤。在一些实施方式中，随着时间显示处理的吸光度或透射比信号或光谱可包括随着时间显示血浓度。在其它实施方式中，显示步骤可包括随着时间显示血浓度，同时显示体内图像流的视频。

该方法可进一步任选地包括获得胃肠道的体内图像或其它数据(除吸光度或透射比信号或光谱以外)，比如pH，发射获得的体内图像或其它数据，分析体内图像或其它数据，和/或其它适合的操作。

在一些实施方式中，为了能够显示随着时间与出血曲线或出血事件关联的数据，体内诊断设备或外部接收器应包括存储器。随着时间通过感测头收集的数据(以及在一些实施方式中的成像数据)可存储在位于外部接收器或体内设备中的存储装置中。然后通过，例如可操作地与接收器或设备关联的计算平台可处理和分析储存数据。然后可对医师显示处理的数据(例如，随着时间的血浓度)，这样医师能对患者病况做出快速和精确的诊断。

在其它实施方式中，外部接收器可包括存储装置、处理装置和显示器，使得不需要将收集的数据转移至另外的计算平台。在这些实施方式中，整个系统可仅仅包括体内诊断设备和外部接收器，其可使得对患者在家中而不是在医院中进行血检测程序的大部分——如果不是全部——更简单。

本发明的不同实施方式可允许不同的好处，并且可连同不同的应用使用。在附图和以下描述中阐释了一个或多个实施方式的细节。从说明和附图以及从权利要求书，描述的技术的其它特征、目的和优势将显而易见。

附图说明

由以下详细描述结合附图，本发明将被理解和认识的更完全，其中：

图1A-1B分别是现有技术非成像体内诊断设备的横截面正视图和侧视图；

图2是在胃肠道的体液中吸收500nm至800nm之间的三个主要组件的透射比光谱；

图3是根据本发明的实施方式，用于体内诊断设备的六个实验上选择的LED的发射光谱；

图4A是根据本发明的实施方式构造和操作的成像体内诊断设备的正视图；

图4B是根据本发明的实施方式构造和操作的成像体内诊断设备的横截面正视图；

图4C是根据本发明的实施方式构造和操作的成像体内诊断设备的横截面侧视图；

图5A是根据本发明的实施方式，印刷电路板装配的透视图(正面)；

图5B是根据本发明的实施方式，印刷电路板装配的透视图(背面)；

图5C是根据本发明的实施方式，折叠的印刷电路板装配的透视图；

图6A-6B是根据本发明的实施方式，不同的成像体内诊断设备的正视图；

图6C-6D分别是根据本发明成像体内诊断设备的正视图和侧视图；

图7是根据本发明的实施方式，用于体内检测胃肠道中出血的系统的示意图；

图8是根据本发明的实施方式，描述不同出血曲线的图；

图9A-9B是显示在处理前和处理后分别检测的作为时间函数的光信号的图。

图10是根据本发明的实施方式，描述了使用体内诊断设备的方法的流程图；和

图11是根据本发明的其它实施方式，描述了使用体内诊断设备用于检测胃肠道中出血的方法的流程图。

将认识到，为了图解的简化和清晰，图中显示的元件不需要精确地或按比例绘制。例如，为了清晰，一些元件的尺寸可相对于其它元件扩大，或若干物理组件可包括在一个功能块或元件中。进一步，在认为合适的地方，参考数字可在图中重复以指示相应的或类似的元件。

具体实施方式

在以下描述中，将描述本发明的不同方面。为了解释的目的，阐释了特定结构和细节，以便提供本发明的全面理解。但是，对本领域技术人员也将显而易见的是本发明可在无本文呈现的特定细节下实施。此外，可省略或简化熟知的特征，目的是不使本发明含糊不清。

应该指出，虽然部分讨论可涉及体内诊断设备、系统和方法，但是本发明不限于这方面，并且本发明的实施方式可结合不同其他体内感测和成像设备、系统和方法使用。如此，本发明的一些实施方式可例如结合以下使用：pH、温度、压力和/或电阻抗的体内感测，物质或材料的体内检测，医学病况或病理的体内诊断和成像，数据的体内获取或分析，体内疗法以及各种其它体内感测、成像和治疗设备、系统和方法。本发明的一些实施方式可不需要在体内成像或体内诊断的背景下使用。

一个实施方式的体内诊断设备通常可以是完全自主的和通常独立的。例如，根据一些实施方式的设备可以是胶囊或其它装置，其中所有组件基本上包含在外壳中(在下文中“外罩”)，并且其中该设备不需要导线或电缆，以便接收功率或发射信息。

根据具体实施方式，该体内设备在水中或在可填充胃肠道的体腔的其它液体中基本上是可漂浮的或具有中性的或接近中性的浮力。所以，该设备相对于水可具有1的比重或相对于水它可具有约1的比重。根据一个实施方式，可设计体内诊断设备以接近在包括结肠和胆道的胃肠(GI)道的几乎每个区域的病理损伤。在一些实施方式中，可设计体内设备以收集仅病理区中的数据并且绕过健康区域，并且它可设计为接近难以到达的区域，在这些区域，栓系的内窥镜不能到达或不能容易地到达。

一些实施方式涉及以可吞咽的胶囊的形式的通常可吞咽的体内诊断设备，其可用于诊断其中发生出血的胃肠道内部的病理区。

另外，根据本发明的实施方式，该设备的组件可与来自本发明的受让人Given Imaging Ltd.,Yoqneam,Israel的商业上可获得的胶囊内窥镜检查系统使用的组件相似。当然，如本文所描述的设备、系统、结构、功能和方法可具有其它结构、组件套和过程等。

应该指出，虽然根据一些实施方式的设备、系统和方法可用于例如人体，但是本发明不限于这方面。例如，一些实施方式可用于与非人体结合或插入非人体，例如，狗、猫、大鼠、母牛，或其它动物、宠物、实验室动物等。

如以上所提及，根据一个实施方式，体内诊断设备是基于在WO2010/086859中描述的体内设备，并且显示在现有技术图1A和1B中，其分别展示了用于体内检测出血的非成像体内诊断设备的横截面正视图和侧视图。该现有技术设备包括外罩11。外罩的一端形成空隙12，其可以是水动力弯曲的，以便允许体液通过它持续流动。在一些实施方式中，虽然可使用其它宽度，但是空隙12的宽度可以在4-5mm之间。为了使空隙12允许流体通过它持续流动，体内设备应不断地与胃肠道中的体液接触。所以，在一些实施方式中，该设备具有略大于1的比重。当设备的比重大于1时，该设备可以以最佳路径穿过结肠。一方面，略大于1的比重可确保体内诊断设备不漂浮在流体上，即设备并且更重要的是空隙12与流体持续不断的接触，和另一方面，可确保设备不沉到胃肠道中体腔壁的底部，并且从而，失去其自由运动的能力。

在一些实施方式中，为了避免胃肠道中发现的大的不溶性颗粒进入空隙12，从而可能阻塞它，空隙12可包括膜覆盖物或水凝胶覆盖物(未显示)。膜或水凝胶可覆盖整个空隙12，并且可具有仅允许一定大小或更小的微粒穿过它们的洞或孔。另一方面，膜中的洞或孔不应该太小而阻止液体(由于表面张力)和血微粒的持续不断的流动或经过通过空隙。例如，洞或孔的大小可以约为0.1-1mm。

在进一步的实施方式中，体内诊断设备的外罩11可以做成透明的或半透明的，并且由任何适合的生物相容性材料例如Parylene、Parylene C、Isoplast或Makrolon制成。可使用其它生物相容性材料。

在一个实施方式中，可以有至少四个照明源，例如，LED13，其位于空隙12的一侧，以不同的波长照射，同时可以有至少一个光检测器光电二极管14位于空隙12的相对侧。

在一个实施方式中，将光检测器光电二极管14置于使得其正对LED13，同时空隙12位于LED13和光电二极管14之间。通过LED13照射的光穿过体液并且撞击光电二极管14。一些光可被流体吸收，一些可通过不溶性颗粒散射，一些可被反射，以及一些可被发射至光电二极管14，然后其可发射对检测的光产生应答而形成的信号至外部接收器。根据一些实施方式，LED13可以以低频照射，以便在血检测过程期间节省能源。光电二极管14也可与LED13同步打开，例如，来自体内设备的信号可每10秒或每1分钟检测一次。可使用其它频率。

在图1A-1B上显示的非成像体内诊断设备可包括印刷电路板装配(PCB)15，LED13和光电二极管14被电子地连接在其上。PCB15可以由刚性部分和挠性部分组成。在PCB15上可进一步安装发射器20和天线21。

光电二极管14可将信号传递至发射器，该信号通过穿过体液的检测的光产生。为了保存能量，发射器20可与光检测器14同步。该设备可进一步包括电源18，比如氧化银电池组，和安装在PCB15的电源接触器17和19。电源18应该供给足够的功率以使设备在其穿过整个胃肠道期间例如至少72小时时长保持运转。

基于包括在该设备中的RF电力传输，电源18可采取内部电池组、电池或电源线路比如无线电源接收装置的形式。电源18中的电池组可以非常小。适合的电池组的例子是通常用于电能表的氧化银电池组、锂电池组或具有高能量密度的任何其它适合的电化学电池。典型电池组具有1.55伏特的电压和12.5mA-小时的电容，并且具有直径约5.7mm和厚度约1.65mm的盘状形状。对于电源要求的典型范围，可期望典型电池组向体内设备供给动力约两周和18个月之间，这取决于实际使用条件。可使用其它适合的电源。例如，电源18可从外部电源(例如，电磁场发电机)接收功率或能量，其可用于发射功率或能量至体内诊断设备。

在进一步的实施方式中，电源18可以是经感应或超声能量传输可再充电的，并且可包括用于恢复经皮接收的能量的合适的电路。例如，电源18可包括用于感应能量转移的次级线圈和整流电路。在仍其它实施方式中，电源18可不包括任何存储元件，并且体内设备经经皮感应的能量转移可完全供给动力。例如，这种电源是从Minneapolis，Minn的Medtronic，Inc.商业上可获得的。

为了区分通过光电二极管14不断地检测的不同的LED，LED13可以以具有不同的脉冲持续时间的交替模式或序列模式操作。例如，一个LED13可照射胃肠道中的体液一定的预定时间期间并且然后停止，并且第二个LED13可开始照射体液另一时间期间。当第二个LED停止照射时，第三个LED可开始照射又另一预定的时间期间，等等。

在一些实施方式中，每个LED预定的照射持续时间可不同，但是在其它实施方式中，它们可全部照射相同的持续时间，一个接着另一个。然后光电二极管14可检测某时来自一个LED13的穿过体液的光。

本发明解决的一个问题是区分胃肠道中体液的血和其它组分，同时具有有限数量的LED。例如，通过测量大于600nm的吸收可区分胆汁与血。因此，在600-700nm的吸光区中的强度梯度指示胆汁存在，而在400-600nm的吸光区的强度梯度指示血存在。

在具体实施方式中，可以有至少六个LED，优选地是具有不同的滤光片的白色，其用于以特定窄波长照明。选择以不同的特定波长照射的LED不是简单的任务并且构成本发明的主要部分。

现在参考图2，其显示在500nm至800nm之间在胃肠道的体液中吸收的三个主要组分的吸收光谱。在500-800nm的吸收范围中的人结肠样品的分光镜测量令人意外地在血吸光度/透射比光谱中显示一些另外的肩峰，其不能归因于血的光谱。评价结果后，对来自胃肠道的体液的所有吸收光谱起作用的两个其它组分(除血以外)确定为胆汁和叶绿素。

因为叶绿素在水中的吸收光谱是已知的，有可能在体内检测胃肠道中的血期间使测量的吸收标准化，并且消除叶绿素在发射的吸光度数据中的贡献。如在WO 2010/086859中所描述，可相似地进行该标准化以从血的发射的吸光度数据中消除胆汁的贡献。

基于通过本申请的共同受让人开发的和其它地方描述的新的和独特的算法，选择至少六个LED以计算胃肠道的体液中血、胆汁和叶绿素的吸光度。例如，叶绿素在670nm处具有吸收峰，所以体内诊断设备应该包括在约该波长的LED照射，以及在610-620nm范围的LED照射，其将帮助确定吸收带的斜率。

现在参考图3，其显示根据本发明的实施方式，六个实验上选择的LED的发射光谱，虽然可以选择其它LED。从若干结构选出LED的结构，其对于有限数据集给出相似结果。例如，如图3中所显示，在557nm和574nm处发射的前两个LED在血的吸光区(101)照射。在609、626、653和747nm处发射的其它四个LED在其中血的吸光度是不显著的但是其中胆汁和叶绿素吸收良好的区域(102)照射。典型血吸收光谱由线103代表。选择在区域102中的LED远离血陡斜率以便降低信号的灵敏度。另外，考虑商业的LED漂移和约10nm的光谱串扰。

典型LED13具有相对宽的照射角。来自这些LED的光可撞击物体(例如组织或设备10的外罩边缘)和改变光电二极管14的读数。为了克服这个问题，在具体实施方式中，阻断剂(未显示)——其与围绕LED13区域的栅栏相似并且稍微地高于这些LED——被环绕它们放置。在一些实施方式中，该阻断剂可具有黑色不透明颜色以便阻断光通过它。

LED13可选自的范围可以分成三个；第一个范围可以在400nm和600nm之间，其中血吸光度是显著的，第二个范围可以在600nm和700nm之间，其中胆汁和叶绿素的吸光度是显著的，而血的吸光度是不显著的，以及第三个范围可以在700nm和900nm之间，其用于使体内漂浮的漂浮物的吸光度标准化。至少一个LED可以选自每个以上提及的三个范围。根据以上提供的例子，以557nm和574nm发射的LED选自第一个范围，以609、626和653nm发射的LED选自第二个范围，以及以747nm发射的LED选自第三个范围。其它LED可以从三个范围中的每个选出。

如上所述，在一些实施方式中，设备10可包括六个LED13。在这些实施方式中，该六个LED13可以以大约560、575、610、625、650和750nm照射。例如，大约意思是LED13可以以提及的波长加减5nm照射，虽然可使用其它偏差。在以上的例子中，该六个LED13以波长557、574、609、626、653和747nm发射光，其全部符合5nm偏差，虽然可使用其它偏差。

可以选择用于设备10的另一个LED(图4A-4C，以下详细描述)可以是以660nm发射的LED，因为叶绿素b在660nm处具有高吸光度。除列出的以上提供的六个LED以外，可使用这个LED，或它可替代以上列出的一个LED，例如，以660nm发射的LED可替代以653nm发射的LED。

LED13可以是任何商业上可获得的LED，比如Osram的HyperTOPLED、Kingbright的KPHHS-1005SECK或KPHHS-1005CGCK、Optotech的ED-109UYGL、ED-107UR或ED-012UORS、Epigap的ELC-740-25或Toshiba的TLPGE1008A。

光电二极管14可以是，例如，Texas Instruments的Burr-BrownProducts的OPT101、Melexis微电子集成系统的MLX75305C、或TAOS(Texas Advanced Optoelectronic Solutions)的TSL12S-E23、TSL13T或TSL257T。

在一个实施方式中，体内诊断设备也可以是成像设备，例如，它可包含成像器，以便获得其中可发生出血的胃肠道中的病理损伤的体内图像。现在参考图4A、4B和4C，根据本发明的实施方式，其分别显示成像体内诊断设备10结构和操作的正视图、横截面正视图和横截面侧视图。这个成像体内设备可以基于商业上从本发明的共同受让人可获得的胶囊内窥镜检查系统。

如上所述，成像体内诊断设备10的组件与非成像体内设备的组件可以是相似的。外罩11可形成空隙12，其可以是水动力弯曲的，以便允许体液持续流动或通过它。在一些实施方式中，空隙12的宽度可以在4-5mm之间，尽管可使用其它宽度。照明源，例如，LED13可以是放置在空隙12一侧，每个以不同的窄带波长照射，同时在空隙的相对侧可以有至少一个光检测器或光电二极管14，其可置于使得它正对LED13。在一些实施方式中，LED13的数目可以是六个，而在其它实施方式中，可使用其它数目。包括空隙12、LED13和光检测器或光电二极管14的设备10的末端形成感测头16。

现在参考图5A和5B，其显示可具有刚性部分的印刷电路板装配(PCB)15，在其上LED13和光电二极管14是相对地安装，从而光电二极管14将直接面向LED13。在一个实施方式中，在空隙12的任一侧，在其上安装LED13和光电二极管14的PCB15的刚性部分的形状可以是任何形状，只要它符合体内设备两侧的形状和大小。

通常，设备的轮廓应该是不具有锋利边缘的圆形，从而它适合于通过吞咽或通过其它方法体内插入，使得在插入期间它不会对组织引起任何损伤。此外，该设备应该设计为具有圆形的边缘，这样当通过自然蠕动沿着胃肠道经过时，它不会对组织引起任何伤害。因此，如在图5A和5B中所显示的，连接LED13和光电二极管14的PCB15的刚性部分的形状可以是适合的。在其它实施方式中，其它形状比如三角形、长方形和正方形可用于PCB15，只要覆盖PCB15的体内诊断设备的外罩11的形状不是锋利的并且适合于插入体内，因为其是实际上与体内组织接触的部分。

在进一步的实施方式中，PCB15的挠性部分24可以是折叠的，目的是调节PCB的形状以适合在体内设备的容积中。例如，如在图5A和5B中所显示，挠性部分24将五个刚性部分连接至一个中央刚性部分。如在图5C中所显示，然后折叠该挠性部分24以产生适合该设备的U形状的U形状，该设计使得在刚性部分之间有空间以便形成空隙12。与刚性部分连接的可以是电池组接触器17和19。如在图4B和4C中所显示，在电池组接触器17和19之间可以插入电池组18。

在另一个实施方式中，该设备可包括成像头22，如在图4A-4C和5C中所显示，以便获得体腔的体内图像。在这种情况下，操作这两个头(感测头16和成像头22)的组合模式可以是同时的，例如当设备在胃或小肠中时，或当设备在结肠中时仅感测头16可操作(因此节省能量)。在其它实施方式中，贯穿整个胃肠道感测头和成像头可同时操作。

如在图4B、4C和5C中所显示，设备10的成像头22可包括一个或多个照明源25，比如LED或其它适合的照明源，以及放置在透明的凸透镜(例如，圆顶状的)光学窗后面的透镜32。

如图5A所显示，在具体实施方式中，体内设备的成像头22可包括体内照相机/成像器26。例如，LED25可以照明被诊断的体腔或腔。成像光学系统可包括，例如，一个或多个光学元件，比如一个或多个透镜32或复合透镜组件，一个或多个适合的光学滤光片，或任何其它适合的光学元件，并且可以包括在体内设备中，并且可帮助将反射的光聚焦至成像器上(未显示)，聚焦照明的光和/或进行其它光处理操作。

在一个实施方式中，该设备可包含簧片开关23，其可以通过磁铁驱动并且用作接近度传感器。当不需要操作时，它也可用于关掉设备，以延长电池组寿命。在进一步的实施方式中，PCB15可包括发射器20和天线电路21，其在图1A-1B和5A-5B中显示。

现在参考图6A-6C，其根据本发明的实施方式，图解了不同的成像体内诊断设备的正视图。根据一些实施方式，体液(携带或未携带与血相关的微粒)经过的空隙12可以被在体液中流动的大微粒阻塞。在一些实施方式中，在体液中流动的气泡可以捕捉在空隙12内部。在仍其它实施方式中，在胃肠道中的流体可经历紊流。例如，当设备10穿过小肠时，在体液中可能有紊流，该紊流可引起设备10推挤胃肠道的组织壁。然后胃肠道组织可被推进空隙12中，因此至少部分地阻止LED13照射体液。当空隙12阻塞使得体液通过它的持续不断的流动被阻止时，可能干扰感测头16的操作。为了克服空隙12可能的阻塞，可使用不同于设备10的一些体内设备。

例如，在图6A中显示的设备100可包括覆盖整个感测头116的覆层110。覆层110可以由例如硅制成，因为它是生物相容性材料，所以其在体内使用是安全的，但可使用其它材料。在一些实施方式中，覆层110可以放置在整个感测头116上，顺着设备100的所有塑料部分的组件，其构成设备100的外壳。覆层110可包括位于空隙112的两侧的洞61(空隙112现在被覆层110覆盖)。洞61可以位于垂直于LED13和光电二极管14的空隙12的一侧，并且其位于LED13和光电二极管14之间。在一些实施方式中，没有洞位于空隙112的顶端，或覆层110的顶端。覆层110的顶端(或空隙112的顶端)可以在与PCB15的刚性部分27的平面平行的平面上(图5A-5C)，并且在覆层110的轮廓周围离其最远。但是，在其它实施方式中，除洞61位于空隙112的一侧以外(以上所述)，与洞61相似的洞可位于覆层110的顶端。每个洞61的大小可以足够大以便允许血微粒的自由经过，并且仍足够小以防止可阻塞空隙112的大微粒的经过，因此可以避免从LED13向体液的照射的阻断和/或体液的吸光度或透射比信号朝向光电二极管14的阻断。在一些实施方式中，覆层110和洞61可以用网或筛替代，该网或筛包括以允许血微粒的自由经过但是防止大微粒经过的合适大小的洞，如上所述。在一些实施方式中，设备100可包括位于感测头116对面的成像头122，而在其它实施方式中，除感测头116以外，设备100不需要包括成像头122。

成像体内诊断设备的另一个例子可以是设备200，在图6B中所显示。在一些实施方式中，设备200可包括位于感测头216对面的成像头222。在仍其它实施方式中，除感测头216以外，设备200不需要包括成像头222。在一些实施方式中，感测头216可包括与设备200的纵轴垂直放置的空隙212。不像在设备10中——其中空隙12的开口与设备10的纵轴平行，空隙212的开口与设备200的纵轴垂直。

现在参考图6C-6D，根据本发明，其分别图解了另一成像体内诊断设备的正视图和侧视图。在一些实施方式中，设备300可包括位于感测头316对面的成像头322，而在其它实施方式中，除感测头316以外，设备300不需要包括成像头322。在图6C-6D中所显示的设备300可包括贯穿整个感测头316的一个通道312。设备300可包括通道312而不是空隙(例如，设备10的空隙12)。在一些实施方式中，如在图6D中所显示，通道312可包括开口310，该开口310的直径大于位于其开口310之间的通道312的直径。开口的直径大于通道312的中间/内部的直径可使体液通过通道312能够更好的流动，因此避免在LED13和光电二极管14之间阻塞，并且使能够合适的操作感测头316。

现在参考图7，根据本发明的实施方式，其呈现了用于从体内诊断设备例如设备10获得吸光度数据或类似数据的系统的示意图。该系统可包括体内诊断设备，例如，设备10(或设备100、200或300的任何一个)、能够接收通过设备10发射的数据(例如，吸光度和/或图像数据)的外部接收器/记录器28、可储存、处理和分析接收的数据的计算平台(工作站)30和任选的显示器29。发射器20可发射通过光电二极管14检测的信号至外部接收器28，其可以是便携的、非便携的、移动的、非移动的、可佩戴的或类似物。在具体实施方式中，发射器20可使用无线电波操作。可使用其它已知的无线传输方法。发射器20可包括，例如，发射模块或子装置和接收模块或子装置，或集成的收发器或发射器-接收器。

发射器20也能够接收信号/命令，例如从外部收发器。例如，发射器20可包括超低功率射频(RF)高带宽发射器，可能设置在芯片级封装(CSP)中。发射器20可包括不同的控制能力，例如，用于控制设备的不同操作，尽管控制能力或控制的一个或多个方面可以包括在分离的组件中。发射器20通常是ASIC(专用集成电路)的部分，但是可以是其它构造；例如，发射器20可以是执行指令的处理器。发射器20可以以选自工业、科学和医疗无线电频率(ISM)的任何频率发射。例如，当发射器20将要仅发射与通过光电二极管14检测的信号相关的数据时，它可以以频率433.9Mhz、以带宽+/-200Khz发射。以及，例如，当发射器20将要发射通过光电二极管14检测的图像数据和信号时，它可以以频率434.1Mhz、以带宽+/-8Mhz发射。

在一个实施方式中，经天线21发射器20可发射数据至接收器28，其在图5B中显示。当体内诊断设备10穿过胃肠道时或其穿过胃肠道后，通过光电二极管14检测的信号可通过发射器20被发射至患者的身体外部的外部接收器28。在具体实施方式中，接收器28可以是一次性接收器或可佩戴的一次性贴片。它可能接近患者或戴在其上。患者可每天佩戴接收器并且吞咽新的体内诊断设备，持续一周，例如，以便不断地监测胃肠道内部的体液，并且因此，随着时间检测出血并且确定出血动态。所以，在长周期时间内，例如1周，需要通过在检查周期内每天将新的设备插入患者监测胃肠道。接收器28可包括视觉指示，其可显示沿着胃肠道在何处检测到出血。

接收器28可包括可根据从至少四个波长检测的信号产生体液的吸收光谱的处理器。该处理器可进一步对比体内体液的吸收光谱与胆汁和叶绿素的参考吸收光谱，以及血的参考吸收光谱，所述参考吸收光谱通过检测在水中胆汁、叶绿素和血以及不同浓度的叶绿素对血和胆汁对血的吸收光谱产生，并且因此确定是否有体内叶绿素，是否有体内胆汁，以及是否有血或是否有全部三种。此外，该处理器可在测量的吸收光谱与参考光谱之间对比，并且可确定胆汁、血或二者的浓度。当有所有的胆汁、叶绿素和血出现在相同的样品中时，该处理器，通过对比测量的吸收光谱与参考光谱，可指示胆汁或叶绿素与血之间的比是否指示出血，或该结果是否指示高浓度的血但是没有真正出血，其也可指示病理。在其它实施方式中，血浓度，连同其它检测的体内数据，可指示体内血的位置。在其它实施方式中，可以进行通过光电二极管14检测的离散信号和预定的阈值之间的对比，而不是对比透射比或吸收光谱，如以上提及的关于WO 2010/086859的图11-12所描述。

在仍进一步实施方式中，接收器28可包括用于储存随着时间从体内设备发射的数据的存储装置。接收器28可包括一个或多个天线元件或阵列，例如，以便改进信号接收和/或允许体内设备的定位。体内设备可任选地包括与发射器20分离的处理装置，例如其可以包含或处理指令。在其它实施方式中，不是包括存储装置的接收器28，该设备(例如设备10、100、200或300)可包括用于记录和储存检测的信号/数据的存储装置。然后该设备可发射数据至用于处理数据的处理器以随着时间计算血浓度的水平(如在图8中以下将描述的)，并且然后显示系统可向使用者将其显示。

在一些实施方式中，接收器28(或设备其自身)可以操作地与计算平台或工作站30关联，计算平台或工作站30例如可以储存接收的数据(例如，图像数据和/或其它数据)、处理接收的数据(例如，使用处理器)、在存储装置中储存数据、显示接收的数据和/或处理的数据(例如，使用监测仪)、分析数据、进行后期处理操作、进行实时处理操作，等等。

在一些实施方式中，体内诊断设备可与外部接收和显示系统29(例如，监测仪)通讯以提供数据例如吸收光谱或单光密度值的显示、控制或其它功能。在一些实施方式中，该显示器可以是分离装置，其不是计算设备30的部分。在其它实施方式中，显示器29可显示吸收光谱连同其它信息，比如在其中检测或期望的病理损伤的相关体内位置处的pH值。在其它实施方式中，例如，其中该设备可包括成像器和宽带照明，即白色光，体内图像可以单独显示或连同检测血、或胆汁、或叶绿素、或所有它们的体内位置。其它实施方式可具有其它结构和性能。例如，组件可以分布在多个部位或装置上，并且可从外部源接收控制信息或其它信息。

根据一些实施方式，体内诊断可包括pH检测器(未显示)。用于pH检测器的例子可以是如美国专利号6,689,056中公开的Endonetics Inc.的pH检测器。这种pH检测器可连续地检测pH水平，并且发射器20可发射检测的pH值连同通过光电二极管14检测的信号至在患者身体外部的接收器。因为在沿着胃肠道的不同位置处有基本上不同的pH水平，所以检测的pH可指示体内位置。例如，在胃中有1至4之间的低酸性pH，而在小肠中该pH值在7至8之间(微碱性的)，以及在结肠中该pH在5.5和7之间(微酸性的)。

在其它实施方式中，检测出血的体内位置可通过比如在美国专利号7,596,403中公开的算法或通过其它算法计算。美国专利号7,596,403公开了用于确定通过体腔的路径长度例如到特定位置的路径长度或距离的方法。该信息可单独使用或与其它体内数据比如pH组合使用，以便确定光检测器14检测光信号的体内位置，其可指示血的存在。

根据图2，和如以上所提及，六个LED13可以557、574、609、626、653和747nm照射。从至少两个LED照射的检测的光强度之间的叶绿素的吸光度比通常非常高，该至少两个LED以选自600nm至750nm的波长照射，其与胆汁的吸收光谱表现的相似。所以，为了确定叶绿素是否出现在体内特定位置处，需要计算从至少两个LED照射的检测的光强度比，该至少两个LED以选自600nm至750nm的波长照射，但是其将对叶绿素的吸收光谱给出独特的结果，并且对胆汁不是这样。例如，在该位置计算来源于以波长626nm照射的一个LED和以波长747nm照射光的第二个LED检测的光强度之间的吸光度比。然后将来源于以波长626nm和747nm照射的LED的检测光强度之间的比与参考值对比，该参考值可由叶绿素在水中的吸收光谱计算，并且可指示叶绿素的存在。在叶绿素中在626nm和747nm处检测的光强度的比通常大于胆汁中的比；所以这个比适合于指示这两者之间的不同。如果从体内信号计算的比超过通过处理器从参考光谱计算的某一阈值，它可以指示在计算626nm和747nm之间的比的特定位置中体内叶绿素的存在。

为了确定体内血的存在，应该计算另外的比并与参考对比。可以计算从至少两个LED照射的检测光强度之间的吸光度比，该至少两个LED以选自400nm至600nm的波长照射。然后将该比与参考值对比，该参考值可从在水中血的吸光度光谱计算。如果从检测的信号计算的比超过基于血的参考吸光度光谱计算的某一阈值，这可以指示血的存在，其可指示体内病理。

在一些实施方式中，为了确定体内血的存在和/或胆汁的存在，LED13可通常以至少三个不同的窄带波长照射，在其中，至少第一个LED以在400nm至600nm之间选择的波长照射，至少第二个LED以在600nm至700nm之间选择的波长照射，以及至少第三个LED以在700nm至900nm之间选择的波长照射。例如，LED13可包括以576nm、700nm和850nm照射的LED。在其它实施方式中，可使用其它数目的LED。例如，LED13可包括以波长：557、574、609、626、653和747nm照明的六个LED。通常，某一波长将用于计算所有的比。该波长应该是在血中经历良好吸光度的波长，例如，747nm。

现在参考图8，根据本发明的实施方式，其是随着时间描述不同的出血曲线的图。如在图8中所显示，随着时间出血曲线可以呈现为出血事件的时间线。在一些实施方式中，出血曲线随着时间的显示可以是作为时间函数的血浓度的显示(例如，每升体内体液中血的升数)。随着时间出血事件或出血曲线的显示——其基于通过感测头例如感测头16获得的分析数据——可以是用于确定体内血的存在(以及确定出血曲线的类型)的更有效的工具，与图像数据中的红色水平检测对比。图像中的红色区域不需要指示出血的存在但是可显现，例如，由于血管组织内的高浓度。而，分析与在体内体液内流动的微粒或流体的光吸光度相关的数据并且因此确定血浓度(随着时间)，可对体内出血的存在提供更准确的指示，基本上消除由于组织背景可出现的误差。

根据一些实施方式，可以有一些不同的体内出血事件或出血曲线，其可与不同的体内病理相关。那些出血事件或曲线中的一个可以是“不出血”(在图8中未显示)。健康患者应沿着胃肠道正常地经历不出血。所以，在健康患者中，体内诊断设备10可检测不出血，例如，通过设备10检测的吸光度或透射比信号可不超过预定的阈值，预定的阈值基于血的参考吸光度光谱计算。

在一些实施方式中，除包括空隙12的感测头16以外，体内诊断设备可包括成像头22(例如，图4A)。在这种设备中，通过初始地观察由感测头16获得的分析数据，它可能缩短观察次数，例如，首先观察出血曲线，并且如果需要，仅接着继续观察由成像头22获得的图像数据。在可选的实施方式中，由感测头16获得的分析数据可以与由成像头22捕获的图像的显示同时显示。图像流的观察者可使用由感测头16获得的分析数据以识别图像流的可见损伤或血的部分。

另一出血曲线可以是“活动性大出血”(810)。例如，如果体内诊断设备正好在有大出血的大约同时沿着小肠经过，可以检测到血浓度非常高的峰。在该峰以后，胶囊离出血区域越远，通过设备10检测的血浓度越低。在一些实施方式中，当患者遭受大出血时，计算设备30或显示系统29可警报医师和/或以医师不会忽略的方式显示与出血相关的数据，以便确保医师快速评估患者的病况。在一些实施方式中，除感测头16以外，当体内诊断设备10包括成像头22时(例如，图4A)，由感测头16获得的分析数据可以与由成像头22捕获的图像流的显示同时显示。

进一步出血曲线或事件可以是“非活动性大出血”(820)。在一些患者中，例如，溃疡可不连续地出血。相反，溃疡可在第一个时间期间出血，在其之后在第二个时间期间内可停止出血，并且然后又开始出血，等等。在一些实施方式中，如果体内诊断设备10在其非出血期间内到达该溃疡，例如，在出血期间后的几个小时，血浓度的峰值可能不是高峰，而是低的并且仍稳定的峰。由于相对长期的出血，该峰值可能是稳定的，因此血在其不明显之前可能沿着大段的胃肠道在长时间期间内存在。对于医师定位沿着胃肠道的出血溃疡的区域，他应该指出沿着出血曲线在稳定的峰值之前的区域。在一些实施方式中，除感测头16以外，体内设备10可包括成像头22(例如，图4A)。然后由感测头16获得的分析数据可以与由成像头22捕获的图像流的显示同时显示。可以观察沿着出血曲线稳定的峰值之前的相应区域的图像，以便确定出血溃疡的体内位置。

另一出血曲线或事件可以是“活动性轻微出血”(730)。一些患者可遭受由小溃疡或通常无害的其它体内病理引起的胃肠道中的轻微出血。这种轻微或不显著的病理可显现为血浓度中的不同峰；但是，因为这不是大出血，该峰可能是低峰。

在一些实施方式中，为了确定在血浓度中哪个被认为是高峰值(因此指示大出血)，以及在血浓度中哪个被认为是低峰值(因此指示轻微出血)，应该有与任何出血曲线可以对比的阈值(840)。例如，10-3的血浓度[血的升数/流体的升数]被认为指示病理。随着时间计算的血浓度可以与预定的阈值(840)例如10-3[血的升数/流体的升数]对比，以便确定出血曲线是否包括高于、等于、或低于10-3[血的升数/流体的升数]的血浓度，即，出血曲线是否分别指示大出血、非活动性大出血或轻微出血。可使用其它阈值。

根据一些实施方式，为了随着时间显示血浓度，检测的光信号应该被分析并且转化成血浓度值。该光强度至浓度的转化可以如在WO2010/086859中关于图11-12所描述的进行，以上提及。具体地，从体外实验可以计算预定的阈值(840)，例如，在该实验期间对于在水中不同浓度的胆汁检测不同波长的光强度，(和在一些实施方式中，对于在水中不同浓度的叶绿素检测不同波长的光强度)，以及对于在水中不同浓度的血检测不同波长的光强度。如从WO 2010/086859的图11可见，当被照明的流体包含胆汁和血时(光谱111)，胆汁的存在引起水中血光谱(110BD)的较低斜率，即波长在400-600nm之间的光被血(110BD)吸收的显著高的特异性不如当胆汁存在时高。所以，预定的阈值113或在本发明的阈值(840)是增加的阈值；胆汁浓度越高，阈值越高。可使用其它方法以便将检测的光信号转化至血浓度。

根据一些实施方式，出血曲线对医师的显示与图8中的图可以是相似的，例如，它可包括阈值(840)和随着时间通过体内设备例如设备10检测的血浓度的值。在一些实施方式中，该显示可包括血浓度随着时间的图，没有阈值(840)。在其它实施方式中，出血曲线可以连同相应的体内图像呈现。在仍其它实施方式中，出血曲线图可以是交互式的，使得在时间标度(或在沿着出血曲线的图的任何位置上)上的点击可指示医师至相应的体内图像。可使用其它显示方法。

根据一些实施方式，为了使能够随着时间显示与出血曲线相关的数据，体内诊断设备例如设备10或外部接收器28应该包括存储装置。随着时间通过感测头收集的数据(和在一些实施方式中，成像数据)可存储在位于外部接收器28或体内设备例如设备10中的存储装置内。然后该储存的数据可通过例如计算平台30被处理和分析，计算平台30可以操作地与接收器28或设备10关联。然后该处理的数据可以被呈现/显示至医师，所以医师可对患者的病况做出快速和精确的诊断。

在一些实施方式中，外部接收器28可包括存储装置、处理装置和显示器，使得不需要将收集的数据转移至另外的计算平台30。在这些实施方式中，整个系统可仅包括体内诊断设备10和外部接收器28，其可变得更简单，使患者在家庭中而不是住院经历血检测过程的大部分，如果不是全部。

现在参考图9A-9B，其为显示在处理前和处理后分别作为时间函数的检测的光信号的图。根据一些实施方式，由于若干原因，随着时间获得的数据的处理和随着时间处理的数据的显示可以是重要的。如图9A中所显示，通过感测头例如感测头16检测光信号可能被噪声影响。由于碎屑、漂浮物或气泡在穿过空隙12的体内体液中出现，或由于组织在空隙12内被卡住，检测的信号中的噪声可出现。例如，因为在小肠中，该组织壁可能紧压诊断设备(例如，设备10)，尤其是在作为胃肠道的蠕动的部分发生的收缩期间，该组织壁可以被推进空隙12中。由于在收缩期间的高紊流或增加的流体流动可显现其它噪声，因此引起流体变浑浊，所有这些可影响LED13的照明状况，从而影响光电二极管14的读数。所以，如在图9B中所显示，当该系统包括存储装置(作为诊断设备的部分或作为接收器的部分)并且检测的数据被保存作为时间函数时，可以将不同的滤光片应用至该数据以便净化、平滑和基本上减少噪声。例如，不同的平均滤光片可用于净化噪声，例如，如执行图9A中显示的信号的移动平均滤光片产生图9B中显示的净化信号。在其它实施方式中，可使用其它滤光片和处理方法。

为了基本上降低噪声和显示“净化”数据，在随着时间处理获得的光信号后，可识别诊断设备(例如，设备10)从胃肠道中的一个区域至另一个区域的通道。例如，因为胃包括的流体组合物与小肠中出现的流体组合物不同，在胃中检测的光强度与在小肠中检测的光强度对比可以不同。同样地，因为在小肠中的流体组合物与在结肠中出现的流体组合物不同，在两个GI区域即小肠和结肠检测的光强度应该有明显差别。在一些实施方式中，因为没有特定的净化或制备方法，结肠通常用比小肠中流动的流体浑浊的流体填充，结肠中传输光谱的强度低于小肠中(即，结肠中光的吸收高于小肠中)。

通过随着时间显示数据，可以更容易确定传输强度(或吸收)的变化，其可指示诊断设备位置沿着胃肠道的改变，例如，传送体内诊断设备从胃肠道中的一个区域至另一个区域。在一些实施方式中，通过医师观察显示的数据可以确定胃肠道区域中的变化(基于传输光谱强度的变化)。仍根据其它实施方式，确定体内诊断设备(例如，设备10)位置沿着胃肠道的变化可以使用随着时间应用至“净化”数据的不同算法而通过处理器自动进行。

当检测的数据被进一步处理使得检测的光强度被转化为血浓度(并且不仅从噪声“净化”)，作为时间函数的血浓度的显示可指示出血曲线的类型，从而指示患者病况，如上所述(图8)。

现在参考图10，根据本发明的实施方式，其显示了描述使用体内诊断设备检测胃肠道中出血的方法的流程图。在本发明的具体实施方式中，体内诊断方法可包括以下步骤：

(i)吞咽本发明的体内诊断设备(1010)；

(ii)随着设备沿着胃肠道移动以不同的窄带波长体内照射体液(1020)；

(iii)随着时间，检测穿过设备的感测头的体内体液的吸光度或透射比信号或测量其吸光度或透射比光谱(1030)；

(iv)处理检测的吸光度或透射比信号或透射比光谱(1040)；和

(v)显示作为时间函数的处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱(1050)。

该方法可另外地包括对比处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱与预定的阈值，然后显示处理的数据。在一些实施方式中，该方法可进一步包括对比体内体液的吸光度或透射比光谱与胆汁和叶绿素的预定的吸光度或透射比光谱，并且确定体液中胆汁和叶绿素的存在和浓度。在一些实施方式中，该方法可进一步包括随着时间确定体液中的血浓度的步骤，接着是随着时间处理检测的吸光度或透射比信号或光谱的步骤。在仍进一步的实施方式中，该方法可包括以下步骤，获得除吸光度或透射比信号或透射比光谱以外的附加数据，发射获得的附加数据，并且分析附加数据。通过体内诊断设备比如设备10可获得的附加数据可以是体内图像、pH或任何其它体内相关的数据。

在一些实施方式中，显示作为时间函数的处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱的步骤(1050)可包括显示作为时间函数的血浓度。在一些实施方式中，显示步骤(1050)可包括显示血浓度，同时显示体内图像流的视频。可连同血浓度数据显示的体内图像是与检测体内体液的吸光度或透射比信号或测量吸光度或透射比光谱基本上同时获得的图像。

在其它实施方式中，处理检测的吸光度或透射比信号或透射比光谱(1040)的步骤可包括过滤检测的信号或光谱，以便通过降低噪声“净化”信号或光谱。在这种实施方式中，显示作为时间函数的处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱的步骤(1050)可包括随着时间显示“净化的”吸光度或透射比信号或透射比光谱。在显示步骤(1050)以后，该方法可进一步包括确定体内诊断设备从胃肠道中的一个区域至另一个区域的通道的步骤。确定沿着胃肠道从一个区域至另一个区域的通道可以由医师或通过可能是接收器28、计算平台30或甚至诊断设备10的部分的处理器进行。

在一些实施方式中，该方法可包括用发射器例如发射器20将检测的体内体液的吸光度或透射比信号或透射比光谱发射至外部接收器例如接收器28或发射至计算平台例如计算平台30的步骤，然后处理检测的信号或光谱(1040)的步骤。在其它实施方式中，该方法不需要包括发射检测的信号的步骤，这是由于诊断设备(例如，设备10)可独自进行处理步骤。在这种情况下，该方法可包括将处理的信号发射至显示系统的步骤，然后是显示处理的信号或光谱的步骤(1050)。

现在参考图11，根据本发明的其它实施方式，其显示了描述使用体内诊断设备检测胃肠道中出血的方法的流程图。在本发明的具体实施方式中，体内诊断方法可包括以下步骤：

(i)吞咽本发明的体内诊断设备(1110)；

(ii)随着设备沿着胃肠道移动以不同的窄带波长体内照射体液(1120)；

(iii)随着时间，检测穿过设备的感测头的体内体液的吸光度或透射比信号或测量吸光度或透射比光谱(1130)；

(iv)处理检测的吸光度或透射比信号或透射比光谱(1140)；

(v)随着时间确定体液中的血浓度(1150)；和

(vi)显示作为时间函数的血浓度(1160)。

在一些实施方式中，确定血浓度的步骤(1150)可包括对比处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱与预定的阈值。在一些实施方式中，该方法可进一步包括对比体内体液的吸光度或透射比信号或透射比光谱与胆汁和叶绿素的预定的吸光度或透射比光谱，并且确定体液中胆汁和叶绿素的存在和浓度，然后是显示步骤(1160)。

在一些实施方式中，方法可包括用发射器例如发射器20将检测的体内体液的吸光度或透射比信号或透射比光谱发射至外部接收器例如接收器28或发射至计算平台例如计算平台30的步骤，然后是处理检测的信号或光谱的步骤(1140)。在其它实施方式中，该方法不需要包括发射检测的信号的步骤，这是由于诊断设备(例如，设备10)可独自进行处理步骤。在这种情况下，该方法可包括将处理的信号发射至显示系统的步骤，然后是随着时间显示血浓度的步骤(1160)。

在一些实施方式中，显示作为时间函数的血浓度的步骤(1160)可包括显示血浓度，同时显示体内图像流的视频。可连同血浓度数据显示的体内图像是与检测体内体液的吸光度或透射比信号或测量吸光度或透射比光谱基本上同时获得的图像。

在一些实施方式中，该方法可包括以下步骤，获得除吸光度或透射比信号或透射比光谱以外的附加数据，发射获得的附加数据，并且分析附加数据。通过体内诊断设备比如设备10可获得的附加数据可以是体内图像、pH或任何其它体内相关的数据。

根据一些实施方式，为了确保体内诊断设备例如设备10提供可靠的结果，设备10可包括两个相同波长的LED13，LED13可选自三个范围的每个。如上所述，LED13可以选自三个范围：400-600nm、600-700nm和700-900nm。例如，两个LED可以以557nm(选自400-600nm的第一个范围)照射，两个LED可以以626nm(选自600-700nm的第二个范围)照射和两个LED可以以747nm(选自700-900nm的第三个范围)照射。当使用一对相似的LED13时，该对的一个LED可用作另一个LED的参考。根据一些实施方式，可以对比每两个相似的LED的每个的吸光度或透射比信号。在一些实施方式中，只有当任何一对的每个LED的信号相似时，这些信号才被处理。如果信号LED任何一对的每个不相似，这些信号不被处理，这是由于结果不足够可靠。

在其它实施方式中，因为六个LED13可构成三个不同的LED的若干组合，处理器可确定最好使用三个不同的LED的哪一组。基于在胃肠道中出现的体内体液的组成——其主要包括血、胆汁和叶绿素，与吸收选自600-700nm范围的波长照射照明的强度相比，吸收选自400-600nm范围的波长照射照明的这种流体的强度应更高。此外，与吸收选自700-900nm范围的波长照明的强度相比，吸收选自600-700nm范围的波长照明的GI流体的强度应更高。例如，胃肠道流体吸收来自557nm处LED照射的光强度应高于吸收来自626nm处LED照射的光强度，其应高于吸收来自747nm处LED照射的光强度。可使用以不同波长照射的其它LED，只要在来自以上提及的不同范围的LED之间进行光吸收强度的对比。处理器可选择一组来自全部六个LED的三个不同的LED，其在特定时间期间符合提及的吸收强度水平的顺序(如上关于波长的三个范围所述)，和在该特定时间期间可处理其相应的检测信号。但是，当在特定时间期间三个不同的LED的任何一种组合中没有吸收强度的这种顺序时，如上关于波长的三个范围所述，在特定时间期间检测的信号不被处理，因为指示该结果不可靠。

在一些实施方式中，体内诊断设备例如设备10可包括位于与空隙12相对的设备末端的成像头。可使用通过这种设备获得的图像数据，以便确定哪种信号可以被认为是出血事件。与检测的信号同时获得的图像可用于确定信号是否指示血存在或不存在，其可帮助接收通过设备10的感测头出血检测的可靠结果。

在一些实施方式中，当体内设备例如设备10除感测头以外包括成像头(例如，成像头可与感测头相对放置)时，成像头(例如，成像头22)和感测头(例如，感测头16)不需要同时操作；相反，在不同的时间期间内和/或在不同的体内位置每个设备的头可单独操作。例如，当吞咽该设备时并且只要设备10在胃中，可操作感测头。在预定的时间期间后——其通常比自主设备穿过胃花费的时间长，或在设备10认识到它不再在胃中而是在小肠中后(使用任何已知方法，例如，pH的变化)，成像头可开始其操作，而感测头可停止其操作。在进一步时间期间后——其通常比该设备穿过正常构造的小肠花费的时间长，或在设备10认识它不再是在小肠中而是在结肠中后(使用任何已知方法，例如pH的变化)，成像头可停止其操作，而感测头可再次开始其操作。在其它实施方式中，感测头和成像头可在某些体内位置或某些时间期间同时操作，而在其它体内位置或其它时间期间分开操作。可使用感测头和成像头的操作的其它组合。

根据图10-11的以上方法可进一步包括获取体内图像或获得其它数据，比如用于定位设备的pH值。在这种情况下，如在图4A-4C中所显示，该设备可包括位于设备不同侧，例如，与包含空隙的设备末端相对的成像器和白光照明源，使得体内图像可指示体内位置，连同确定通过感测头提供的关于血的存在。在其它实施方式中，该设备可包括pH检测器，使得，基于检测的pH水平，可以确定沿着胃肠道该设备的位置。在仍其它实施方式中，使用胆汁和/或叶绿素的光谱信息可以进行该设备的定位，同时血的光谱信息可指示体内血的存在，以及体内图像可显示组织上的出血源，如果有的话。

在一些其它实施方式中，代替在吸收光谱之间对比，该方法可在通过光电二极管14检测的离散信号和预定的阈值之间对比，如在以上提及的WO 2010/086859中关于图11-12所描述的。

在仍其它实施方式中，腔内体液可包括，例如，肿瘤标记物。肿瘤标记物可包括在与癌症关联的体液或组织中表达的分子。通常，肿瘤标记物可以是癌细胞或癌细胞的产物，并且可代表通常可以是正常因素的异常产生。一些标记物，比如抗体，可以响应癌症的存在而产生。肿瘤标记物靶向的分子对肿瘤标记物可具有高亲和力，并且在某些条件下，可在液体环境中附着至肿瘤标记物。这些可包括对肿瘤标记物抗体具有特异性的抗原。可选地，肿瘤标记物靶向的分子可包括对肿瘤标记物抗原特异的抗体。患者可在吞咽体内诊断设备之前，提前吞咽肿瘤标记物靶向的分子，使得当设备沿着胃肠道经过时，它可以检测标记的组织。可以分析体液样品的其它化学物质、化合物或分子。

本文公开的不同实施方式的不同方面可与本文公开的其它实施方式组合。尽管本文讨论的部分可涉及用于照射体液的六个LED，但是本发明不限于这点，并且可包括例如七个或更多个LED，或少于六个LED。

可使用根据本发明的一些实施方式的设备、系统和方法，例如，结合可以插入人体的设备。但是，本发明的范围不限于这点。例如，本发明的一些实施方式可与可以插入非人体或动物身体的设备结合使用。

虽然本文已经图解和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员现在可想到许多修饰、替代、改变和等价物。所以，要理解所附的权利要求旨在覆盖落在本发明的真正精神内的所有这种修饰和改变。

Claims (24)

1.一种用于检测患者的胃肠道内出血的体内诊断系统，所述系统包括：

设备，其包括：

具有空隙的外罩，当所述设备在胃肠道中时，所述空隙保持与体液接触并且流体经过其中；

感测头，其包括：

在所述空隙第一侧的至少三个LED，其照射经过所述空隙的胃肠道中的体内体液，其中每个LED以不同的窄带波长照射所述体液，并且其中所述至少三个LED的至少一个LED以选自400nm至600nm范围的波长照射，至少一个LED以选自600nm至700nm范围的波长照射，和至少一个LED以选自700nm至900nm范围的波长照射；

光检测器光电二极管，其位于与所述第一侧相对的所述空隙的第二侧并且面向所述LED，用于检测来自所述LED的经过体内体液的光；和

用于发射检测的信号的发射器；和

用于记录所述检测的信号的存储装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备是自主可吞咽的胶囊。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述感测头进一步包括围绕在所述空隙一侧的LED的特异性阻断剂，其中所述特异性阻断剂降低外反射。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备进一步包括印刷电路板(PCB)，所述LED和光检测器光电二极管被电子地连接在所述印刷电路板上。

5.根据权利要求4所述的系统，其中进一步安装在所述PCB上的是用于从所述设备至外部系统发射数据的所述发射器和天线。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备进一步包括置于所述外罩上的成像头，其用于获得体液和内腔的体内图像。

7.根据权利要求8所述的系统，其中所述成像头进一步包括用于获得体腔的体内图像的照相机。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备进一步包括电源。

9.根据权利要求10所述的系统，其中所述电源是一个或多个电池。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述感测头进一步包括内置pH传感器，其连续地检测胃肠道中体液的pH水平。

11.根据权利要求12所述的系统，其中所述pH传感器包括两个电极和电路，并且发射检测的pH至患者身体外部的接收器。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备具有大于1的比重。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少三个LED包括六个LED，其以约560、575、610、625、650和750nm照射。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少三个LED包括六个LED，其以557、574、609、626、653和747nm照射。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述空隙是水动力弯曲的。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述存储装置位于所述设备中。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述存储装置位于外部接收器中。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统进一步包括用于分析和处理检测的信号的处理器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述系统进一步包括用于显示处理的检测信号的显示器。

20.一种用于体内诊断胃肠道中出血的方法，包括以下步骤：

(i)吞咽权利要求1所述的体内诊断设备；

(ii)随着设备沿着所述胃肠道移动，以不同的窄带波长体内照射经过所述空隙的体液；

(iii)随着时间，检测经过所述设备的感测头的体内体液的吸光度或透射比信号或透射比光谱；

(iv)随着时间，处理检测的吸光度或透射比信号或透射比光谱；

(v)随着时间确定体液中的血浓度；和

(vi)显示作为时间函数的血浓度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中确定血浓度的步骤包括比较处理的吸光度或透射比信号或透射比光谱与预定的阈值。

22.根据权利要求20所述的方法，进一步包括以下步骤：比较体内体液的吸光度或透射比光谱与胆汁和叶绿素的预定的吸光度或透射比光谱，以及确定体液中胆汁和叶绿素的存在和浓度，然后显示作为时间函数的血浓度。

23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括以下步骤：获得除吸光度或透射比信号或透射比光谱以外的附加数据，发射获得的附加数据，以及分析附加数据。

24.根据权利要求20所述的方法，其中显示步骤包括显示作为时间函数的血浓度，同时显示体内图像流的视频。