CN115251807A - 胶囊内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，提供一种胶囊内窥镜系统，包括：第一至第N通信单元，第一至第N通信单元分别具有相应的通信范围，第一至第N通信单元的通信范围分别与第一至第N肠道段一一对应；第一胶囊内窥镜；第二胶囊内窥镜；便携式主控机，便携式主控机用于在第一胶囊内窥镜进入第i通信单元的通信范围内时，控制第i通信单元建立起与第一胶囊内窥镜的图像传输连接，依次通过第一至第N通信单元获取普通图像，便携式主控机还用于根据普通图像检出病灶并确定病灶所在的第j肠道段，并控制第j通信单元建立起与第二胶囊内窥镜的图像传输连接，通过第j通信单元获取高清图像。本发明能够可靠地获取病灶处的高清图像。

Description

胶囊内窥镜系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种胶囊内窥镜系统。

背景技术

胶囊内窥镜相对于机械插入式消化道内窥镜而言，具有无痛苦、无交叉感染等诸多优势，因此目前对于胶囊内窥镜的使用越来越普遍。

决定于消化道各部分蠕动速度等特点，胶囊内窥镜在被待检查者吞服后，在食道、胃和小肠内的停留时间相对较短，总时间普遍不会超过9个小时，而在结肠中则会停留十数小时乃至数十小时。因此，对于实施结肠检查的胶囊内窥镜的电池续航是一个很大的考验。并且，对于一些病灶的初步确诊，例如结肠恶性肿瘤，需要得到病灶处高清晰度的图像，而想要得到高质量、高清晰度的图像，胶囊内窥镜的灯光、图像传感器以及信号传输等方面均会产生更高的能耗。

因此，目前实施结肠检查的胶囊内窥镜的电池续航有限、图像清晰度受限的问题是亟需解决的。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种胶囊内窥镜系统，能够解决目前胶囊内窥镜因在结肠内持续时间较长、续航能力有限而难以获取高清图像的问题，能够可靠地获取病灶处的高清图像，并且还能够解决目前胶囊内窥镜存在的无法重复检查的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种胶囊内窥镜系统，包括：第一至第N通信单元，所述第一至第N通信单元分别具有相应的通信范围，待检查肠道自始端至末端依次划分为第一至第N肠道段，所述第一至第N通信单元的通信范围分别与所述第一至第N肠道段一一对应，相邻通信单元的通信范围具有重合区域，其中，N为大于1的整数；第一胶囊内窥镜，所述第一胶囊内窥镜用于在接收到第一控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的普通图像，并将采集到的所述普通图像实时发送到与所述第一胶囊内窥镜有图像传输连接的通信单元；第二胶囊内窥镜，所述第二胶囊内窥镜用于在接收到第二控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的高清图像，并将采集到的所述高清图像实时发送到与所述第二胶囊内窥镜有图像传输连接的通信单元；便携式主控机，所述便携式主控机与所述第一至第N通信单元分别相连，所述便携式主控机用于在所述第一胶囊内窥镜进入第一通信单元的通信范围内时，控制所述第一通信单元建立起与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，并向所述第一胶囊内窥镜发送所述第一控制信号，而后在所述第一胶囊内窥镜进入第i通信单元的通信范围内时，控制所述第i通信单元建立起与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，并控制第i-1通信单元断开与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，以便依次通过所述第一至第N通信单元获取所述普通图像，所述便携式主控机还用于根据所述普通图像检出病灶并确定所述病灶所在的第j肠道段，并在所述第二胶囊内窥镜进入第j通信单元的通信范围内时，控制所述第j通信单元建立起与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，并向所述第二胶囊内窥镜发送所述第二控制信号，以便通过所述第j通信单元获取所述高清图像，其中，i取2、3、…、N，j取1、2、3、…、N中的一个。

当j小于N时，所述便携式主控机还用于在所述第二胶囊内窥镜进入第j+k通信单元的通信范围内时，控制所述第j+k通信单元建立起与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，并控制第j+k-1通信单元断开与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，以便依次通过第j至第j+k通信单元获取所述高清图像，直至所述第二胶囊内窥镜的电量耗尽，其中，k为1、2、…、N-j。

所述待检查肠道为自盲肠开始的肠道，N取6，第一至第六通信单元的通信范围分别与盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠、直肠相对应。

每个通信单元均包括至少一个窄波束天线。

所述第一胶囊内窥镜和所述第二胶囊内窥镜在吞服前开机后处于待机状态，且在所述待机状态下具有信号接收功能，所述第一至第N通信单元均周期性地向相应的通信范围发送位置探测信号，所述第一胶囊内窥镜或所述第二胶囊内窥镜在接收到所述位置探测信号后返回位置确认信号，以便所述便携式主控机确定所述第一胶囊内窥镜或所述第二胶囊内窥镜进入相应的通信单元的通信范围。

所述第一至第N通信单元和所述便携式主控机均设置于穿戴式设备上。

所述穿戴式设备为背心，所述背心包括天线设置层和支撑层，每个所述窄波束天线均设置于所述天线设置层。

所述天线设置层具有第一至第N设置区域，所述第一至第N设置区域用于分别对应地设置所述第一至第N通信单元。

所述第一至第N设置区域均具有魔术贴的一面，所述第一至第N通信单元均具有魔术贴的另一面，其中，所述魔术贴的一面的面积大于所述魔术贴的另一面的面积。

所述第一至第N设置区域均具有多组纽扣。

本发明的有益效果：

本发明的胶囊内窥镜系统，通过设置多个具有相应通信范围的通信单元，并设置两个胶囊内窥镜，由该多个通信单元和两个胶囊内窥镜组成无线通信网络，利用各通信单元有各自通信范围的特点，实现对两个胶囊内窥镜的粗定位，并实现对两个胶囊内窥镜的适时主动控制，且能够同时实现胶囊内窥镜的定位和图像的传输，由此，解决了目前胶囊内窥镜因在结肠内持续时间较长、续航能力有限而难以获取高清图像的问题，能够可靠地获取病灶处的高清图像，并且还能够解决目前胶囊内窥镜存在的无法重复检查的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的胶囊内窥镜系统的方框示意图；

图2为本发明一个具体实施例的各通信单元的通信范围示意图；

图3为本发明一个实施例的背心的结构示意图。

附图标记：

第一至第N通信单元101~10N；第一胶囊内窥镜200；第二胶囊内窥镜300；便携式主控机400；天线设置层01；支撑层02。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的胶囊内窥镜系统包括第一至第N通信单元101~10N、第一胶囊内窥镜200、第二胶囊内窥镜300和便携式主控机400。第一至第N通信单元101~10N分别具有相应的通信范围，待检查肠道自始端至末端依次划分为第一至第N肠道段，第一至第N通信单元101~10N的通信范围分别与第一至第N肠道段一一对应，相邻通信单元的通信范围具有重合区域，其中，N为大于1的整数；第一胶囊内窥镜200用于在接收到第一控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的普通图像，并将采集到的普通图像实时发送到与第一胶囊内窥镜200有图像传输连接的通信单元；第二胶囊内窥镜300用于在接收到第二控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的高清图像，并将采集到的高清图像实时发送到与第二胶囊内窥镜300有图像传输连接的通信单元；便携式主控机400与第一至第N通信单元101~10N分别相连，便携式主控机400用于在第一胶囊内窥镜200进入第一通信单元101的通信范围内时，控制第一通信单元101建立起与第一胶囊内窥镜200的图像传输连接，并向第一胶囊内窥镜200发送第一控制信号，而后在第一胶囊内窥镜200进入第i通信单元10i的通信范围内时，控制第i通信单元10i建立起与第一胶囊内窥镜200的图像传输连接，并控制第i-1通信单元10i-1断开与第一胶囊内窥镜的图像传输连接，以便依次通过第一至第N通信单元101~10N获取普通图像，便携式主控机400还用于根据普通图像检出病灶并确定病灶所在的第j肠道段，并在第二胶囊内窥镜300进入第j通信单元10j的通信范围内时，控制第j通信单元10j建立起与第二胶囊内窥镜300的图像传输连接，并向第二胶囊内窥镜300发送第二控制信号，以便通过第j通信单元10j获取高清图像，其中，i取2、3、…、N，j取1、2、3、…、N中的一个。

应当理解的是，考虑到第一至第N通信单元101~10N对应待检查肠道设置时，无法准确确定待检查肠道位置处各个通信单元通信范围的边界，而且由于人体的活动、肠道的活动，待检查肠道位置处各个通信单元通信范围的边界会发生变化，因此设置相邻通信单元的通信范围具有重合区域，是为了保证第一至第N通信单元101~10N的通信范围全面覆盖待检查肠道，即待检查肠道的每一部分均能够在至少一个通信单元的通信范围内。

在本发明的一个实施例中，第一胶囊内窥镜200在灯光、图像传感器的选型及分辨率等方面均要劣于第二胶囊内窥镜300，但是能耗要低于第二胶囊内窥镜300，例如第一胶囊内窥镜200的灯光亮度低于第二胶囊内窥镜300，第一胶囊内窥镜200采用CMOS图像传感而第二胶囊内窥镜300采用CCD图像传感器，第一胶囊内窥镜200的分辨率低于第二胶囊内窥镜300。因此，第一胶囊内窥镜200所采集的图像的清晰度要低于第二胶囊内窥镜300，在本发明中将第一胶囊内窥镜200采集的清晰度较低的图像称为普通图像，将第二胶囊内窥镜300采集的清晰度较高的图像称为高清图像。

在本发明的一个实施例中，第一胶囊内窥镜200和第二胶囊内窥镜300在吞服前开机后处于待机状态，且在待机状态下具有信号接收功能，第一至第N通信单元101~10N均周期性地向相应的通信范围发送位置探测信号，第一胶囊内窥镜200或第二胶囊内窥镜300在接收到位置探测信号后返回位置确认信号，以便便携式主控机400确定第一胶囊内窥镜200或第二胶囊内窥镜300进入相应的通信单元的通信范围。第一胶囊内窥镜200和第二胶囊内窥镜300在接收到相应的控制信号并开启图像采集功能时，灯光、图像传感器等参与图像采集的部件均开启。

在本发明的一个实施例中，第一胶囊内窥镜200采集的普通图像的主要作用是先行判断病灶的有无，因此对于便携式主控机400的图像处理分析能力要求较低，可做成便携的形式，便携式主控机400可通过模板匹配或简单的深度学习算法，检出普通图像中的病灶。

本发明实施例的胶囊内窥镜系统，由通信范围有限的多个通信单元和两个胶囊内窥镜组成无线通信网络，利用各通信单元有各自通信范围的特点，实现对两个胶囊内窥镜的粗定位，并实现对两个胶囊内窥镜的适时主动控制，在确定第一胶囊内窥镜200获取的病灶图像是由哪一通信单元接收的，即病灶在哪一肠道段后，控制第二胶囊内窥镜300在到达该肠道段后开启图像采集功能，采集该肠道段的高清图像，从而能够获取到病灶的高清图像。便携式主控机400可存储所获取的高清图像，待两个胶囊内窥镜均排出体外、完成检查后，由处理分析能力更强的计算机进行自动阅片，或由医生人工阅片。

由于是在通过第一胶囊内窥镜200检出病灶后，第二胶囊内窥镜300才开启图像采集功能去采集病灶的高清图像，因此，第二胶囊内窥镜300在肠道内的位置要在第一胶囊内窥镜200之后，在本发明的一个实施例中可通过人为制定吞服时间来保证，例如第二胶囊内窥镜300的吞服时间在第一胶囊内窥镜200吞服1-2个小时之后。

此外，鉴于第二胶囊内窥镜300在开启图像采集功能并经过一个肠道段后一般还会有剩余电量，以及考虑到病灶可能位于两个肠道段交界处的特殊情况，如果第j肠道段不是最后一个肠道段，那么可控制第二胶囊内窥镜300在经过第j肠道段后继续工作。因此，当j小于N时，便携式主控机400还可在第二胶囊内窥镜300进入第j+k通信单元10j+k的通信范围内时，控制第j+k通信单元10j+k建立起与第二胶囊内窥镜300的图像传输连接，并控制第j+k-1通信单元10j+k-1断开与第二胶囊内窥镜300的图像传输连接，以便依次通过第j至第j+k通信单元10j~10j+k获取高清图像，直至第二胶囊内窥镜300的电量耗尽，其中，k为1、2、…、N-j。

本发明实施例的胶囊内窥镜系统优选适用于对肠道大肠段的检测。在本发明的一个具体实施例中，待检查肠道为自盲肠开始的肠道，N可取6，如图2所示，第一至第六通信单元101~106的通信范围分别与盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠、直肠相对应。在本发明的其他实施例中，通信单元的数量还可作其他设置，例如在横结肠位置设置两个或更多个通信单元，以确保不相邻的通信单元的通信范围不会有重合区域为准。

在本发明的一个实施例中，每个通信单元均包括至少一个窄波束天线。图2中以每个通信单元均包括一个窄波束天线为例，在实际实施时每个通信单元中窄波束天线的数量，以每个通信单元的窄波束天线的通信范围能够覆盖相应的肠道段，且不相邻的通信单元的通信范围不会有重合区域为准。

在本发明的一个实施例中，第一至第N通信单元101~10N和便携式主控机400均设置于穿戴式设备上。在本发明的一个具体实施例中，穿戴式设备为背心。如图3所示，背心可包括天线设置层01和支撑层02，支撑层02为临近人体的内层，天线设置层01位于支撑层02之外，每个窄波束天线均设置于天线设置层01。支撑层02所采用的材料不会影响电磁信号的传播，且具有一定的厚度，例如可以为塑料支架层、棉质支架层等，通过支撑层02的设置，能够通过支撑层02的厚度增大窄波束天线与待检查肠道之间的距离，从而增大第一至第N通信单元101~10N与每个胶囊内窥镜的通信范围，也就是说，能够确保每个通信单元辐射到待检查肠道的部位时，辐射范围覆盖相应的肠道段。

在本发明的一个实施例中，天线设置层01具有第一至第N设置区域，第一至第N设置区域用于分别对应地设置第一至第N通信单元101~10N。每个通信单元在相应设置区域的具体设置位置可变，从而便于根据待检查者的体型调整通信单元的位置，以确保每个通信单元的通信范围能够覆盖相应的肠道段，且不相邻的通信单元的通信范围不会有重合区域。

在本发明的一个具体实施例中，第一至第N设置区域均具有魔术贴的一面，第一至第N通信单元101~10N均具有魔术贴的另一面，其中，魔术贴的一面的面积大于魔术贴的另一面的面积，从而便于将每个通信单元设置于相应设置区域的不同位置。

在本发明的另一个具体实施例中，第一至第N设置区域均具有多组纽扣，从而便于将每个通信单元设置于相应设置区域的不同位置。

本发明实施例的胶囊内窥镜系统的使用和工作流程如下：待检查者禁食并排空肠道后，穿上背心，同时结合待检查者体型调整每个通信单元的位置，使各个通信单元大致地与相应的肠道段对齐；待检查者吞服第一胶囊内窥镜200，等待2个小时吞服第二胶囊内窥镜300；打开便携式主控机400，便携式主控机400控制每个通信单元向其通信范围发送位置探测信号，待通过第一通信单元101接收到位置确认信号时，控制第一通信单元101建立起与第一胶囊内窥镜200的图像传输连接，并向第一胶囊内窥镜200发送第一控制信号，以控制第一胶囊内窥镜200开启图像采集功能；便携式主控机400接收普通图像，并分析普通图像以检出病灶；在检出病灶后，确定发送存在病灶的普通图像的通信单元；待该发送存在病灶的普通图像的通信单元探测到第二胶囊内窥镜300时，控制其与第二胶囊内窥镜300建立图像传输连接，并向第二胶囊内窥镜300发送第二控制信号，以控制第二胶囊内窥镜300开启图像采集功能；存储第二胶囊内窥镜300采集到的高清图像；第一胶囊内窥镜200和第二胶囊内窥镜300相继排出体外后，脱下背心，交予医生；医生将背心上便携式主控机400存储的高清图像拷贝至计算机上，由计算机进行自动阅片，或由医生人工阅片。

综上所述，根据本发明实施例的胶囊内窥镜系统，通过设置多个具有相应通信范围的通信单元，并设置两个胶囊内窥镜，由该多个通信单元和两个胶囊内窥镜组成无线通信网络，利用各通信单元有各自通信范围的特点，实现对两个胶囊内窥镜的粗定位，并实现对两个胶囊内窥镜的适时主动控制，且能够同时实现胶囊内窥镜的定位和图像的传输，由此，解决了目前胶囊内窥镜因在结肠内持续时间较长、续航能力有限而难以获取高清图像的问题，能够可靠地获取病灶处的高清图像，并且还能够解决目前胶囊内窥镜存在的无法重复检查的问题。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种胶囊内窥镜系统，其特征在于，包括：

第一至第N通信单元，所述第一至第N通信单元分别具有相应的通信范围，待检查肠道自始端至末端依次划分为第一至第N肠道段，所述第一至第N通信单元的通信范围分别与所述第一至第N肠道段一一对应，相邻通信单元的通信范围具有重合区域，其中，N为大于1的整数；

第一胶囊内窥镜，所述第一胶囊内窥镜用于在接收到第一控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的普通图像，并将采集到的所述普通图像实时发送到与所述第一胶囊内窥镜有图像传输连接的通信单元；

第二胶囊内窥镜，所述第二胶囊内窥镜用于在接收到第二控制信号时开启图像采集功能，以采集所在位置肠道内壁的高清图像，并将采集到的所述高清图像实时发送到与所述第二胶囊内窥镜有图像传输连接的通信单元；

便携式主控机，所述便携式主控机与所述第一至第N通信单元分别相连，所述便携式主控机用于在所述第一胶囊内窥镜进入第一通信单元的通信范围内时，控制所述第一通信单元建立起与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，并向所述第一胶囊内窥镜发送所述第一控制信号，而后在所述第一胶囊内窥镜进入第i通信单元的通信范围内时，控制所述第i通信单元建立起与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，并控制第i-1通信单元断开与所述第一胶囊内窥镜的图像传输连接，以便依次通过所述第一至第N通信单元获取所述普通图像，所述便携式主控机还用于根据所述普通图像检出病灶并确定所述病灶所在的第j肠道段，并在所述第二胶囊内窥镜进入第j通信单元的通信范围内时，控制所述第j通信单元建立起与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，并向所述第二胶囊内窥镜发送所述第二控制信号，以便通过所述第j通信单元获取所述高清图像，其中，i取2、3、…、N，j取1、2、3、…、N中的一个。

2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，当j小于N时，所述便携式主控机还用于在所述第二胶囊内窥镜进入第j+k通信单元的通信范围内时，控制所述第j+k通信单元建立起与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，并控制第j+k-1通信单元断开与所述第二胶囊内窥镜的图像传输连接，以便依次通过第j至第j+k通信单元获取所述高清图像，直至所述第二胶囊内窥镜的电量耗尽，其中，k为1、2、…、N-j。

3.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述待检查肠道为自盲肠开始的肠道，N取6，第一至第六通信单元的通信范围分别与盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠、直肠相对应。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，每个通信单元均包括至少一个窄波束天线。

5.根据权利要求4所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述第一胶囊内窥镜和所述第二胶囊内窥镜在吞服前开机后处于待机状态，且在所述待机状态下具有信号接收功能，所述第一至第N通信单元均周期性地向相应的通信范围发送位置探测信号，所述第一胶囊内窥镜或所述第二胶囊内窥镜在接收到所述位置探测信号后返回位置确认信号，以便所述便携式主控机确定所述第一胶囊内窥镜或所述第二胶囊内窥镜进入相应的通信单元的通信范围。

6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述第一至第N通信单元和所述便携式主控机均设置于穿戴式设备上。

7.根据权利要求6所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述穿戴式设备为背心，所述背心包括天线设置层和支撑层，每个所述窄波束天线均设置于所述天线设置层。

8.根据权利要求7所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述天线设置层具有第一至第N设置区域，所述第一至第N设置区域用于分别对应地设置所述第一至第N通信单元。

9.根据权利要求8所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述第一至第N设置区域均具有魔术贴的一面，所述第一至第N通信单元均具有魔术贴的另一面，其中，所述魔术贴的一面的面积大于所述魔术贴的另一面的面积。

10.根据权利要求8所述的胶囊内窥镜系统，其特征在于，所述第一至第N设置区域均具有多组纽扣。

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