本發(fā)明涉及一種獲取體內(nèi)胃腸道圖像的方法和裝置。具體而言，本發(fā)明涉及一種延長膠囊內(nèi)窺鏡壽命而不影響其性能的技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、用于體內(nèi)成像體腔或通道的裝置是本領(lǐng)域已知的，包括內(nèi)窺鏡和自主封裝相機。內(nèi)窺鏡是通過孔口或手術(shù)開口進入體內(nèi)的柔性或剛性管，通常通過口腔進入食道或通過直腸進入結(jié)腸。使用透鏡在遠端形成圖像，并通過透鏡中繼系統(tǒng)或相干光纖束傳輸?shù)襟w外的近端。概念上類似的儀器可能在遠端以電子方式記錄圖像，例如使用ccd或cmos陣列，并通過電纜將圖像數(shù)據(jù)作為電信號傳輸?shù)浇恕?nèi)窺鏡允許醫(yī)生控制視野，并且是廣為接受的診斷工具。然而，它們確實有許多局限性，給患者帶來風(fēng)險，對患者來說是侵入性的和不舒服的，而且它們的成本限制了它們作為常規(guī)健康篩查工具的應(yīng)用。

2、由于難以穿過復(fù)雜的通道，內(nèi)窺鏡無法輕易到達大部分小腸，需要特殊的技術(shù)和預(yù)防措施才能到達整個結(jié)腸，這會增加成本。內(nèi)窺鏡風(fēng)險包括穿過的身體器官可能穿孔以及麻醉引起的并發(fā)癥。此外，必須在手術(shù)過程中患者的疼痛與麻醉相關(guān)的健康風(fēng)險和術(shù)后停工時間之間進行權(quán)衡。

3、解決這些問題的另一種體內(nèi)圖像傳感器是膠囊內(nèi)窺鏡。相機與無線電發(fā)射器一起安裝在可吞咽的膠囊中，用于將數(shù)據(jù)(主要包括數(shù)碼相機記錄的圖像)傳輸?shù)襟w外的基站接收器或收發(fā)器和數(shù)據(jù)記錄器。膠囊還可以包括無線電接收器，用于從基站發(fā)射器接收指令或其他數(shù)據(jù)?？梢允褂幂^低頻率的電磁信號來代替射頻傳輸?？梢詮耐獠侩姼衅鞲袘?yīng)地向膠囊內(nèi)的內(nèi)部電感器供電，也可以從膠囊內(nèi)的電池供電。

4、2011年7月19日授予的美國專利號7,983,458公開了一種具有機載數(shù)據(jù)存儲的自主膠囊相機系統(tǒng)，該專利名為“具有機載數(shù)據(jù)存儲或監(jiān)管批準頻段的數(shù)字無線傳輸?shù)捏w內(nèi)自主相機(in?vivo?autonomous?camera?with?on-board?data?storage?or?digitalwireless?transmission?in?regulatory?approved?band)”。該專利描述了一種使用機載存儲器(例如半導(dǎo)體非易失性檔案存儲器)來存儲捕獲的圖像的膠囊系統(tǒng)。膠囊離開身體后，將被取回。打開膠囊外殼，將存儲的圖像傳輸?shù)接嬎銠C工作站進行存儲和分析。對于通過無線傳輸接收或從機載存儲器檢索的膠囊圖像，必須由診斷醫(yī)生顯示和檢查圖像以識別潛在異常。

5、圖1示出了具有機載存儲的示例性膠囊系統(tǒng)。膠囊裝置110包括照明系統(tǒng)12和包括光學(xué)系統(tǒng)14和圖像傳感器16的相機?？商峁┌雽?dǎo)體非易失性檔案存儲器20，以允許存儲圖像并在膠囊回收后在體外的對接站檢索圖像。膠囊裝置110包括電池電源24和輸出端口26。膠囊裝置110可通過蠕動推進胃腸道(gi)。

6、照明系統(tǒng)12可以由led實現(xiàn)。在圖1中，led位于相機光圈附近，但其他配置也是可能的。光源也可以設(shè)置在光圈后面。也可以使用其他光源，例如激光二極管?；蛘?，也可以使用白色光源或兩個或多個窄波長帶光源的組合?？捎玫陌坠鈒ed可以包括藍色led或紫色led，以及由led光激發(fā)以發(fā)射較長波長的光的磷光材料。膠囊外殼10中允許光穿過的部分可以由生物相容性玻璃或聚合物制成。

7、光學(xué)系統(tǒng)14可包括多個折射、衍射或反射透鏡元件，其在圖像傳感器16上提供腔壁(100)的圖像。圖像傳感器16可由電荷耦合裝置(ccd)或互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)型裝置提供，這些裝置將接收到的光強度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。圖像傳感器16可具有單色響應(yīng)或包括彩色濾光片陣列，以便可捕獲彩色圖像(例如，使用rgb或cym表示)。來自圖像傳感器16的模擬信號最好轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以便以數(shù)字形式進行處理。這種轉(zhuǎn)換可使用模擬-數(shù)字(a/d)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)換器可設(shè)置在傳感器內(nèi)部(如當前情況)，或設(shè)置在膠囊外殼10內(nèi)的另一部分中。a/d單元可設(shè)置在圖像傳感器16和系統(tǒng)的其余部分之間。照明系統(tǒng)12中的led與圖像傳感器16的操作同步。處理模塊22可用于提供系統(tǒng)所需的處理，例如圖像處理和視頻壓縮。處理模塊還可以提供所需的系統(tǒng)控制，例如在圖像捕獲操作期間控制led。處理模塊還可以負責(zé)其他功能，例如管理圖像捕獲和協(xié)調(diào)圖像檢索。雖然圖1示出了具有檔案存儲器以存儲捕獲圖像的膠囊內(nèi)窺鏡，但膠囊內(nèi)窺鏡還可以配備無線發(fā)射器以將捕獲的圖像傳輸?shù)酵獠拷邮掌鳌?/p>

8、膠囊攝像機穿過胃腸道并離開身體后，膠囊攝像機被檢索，并通過輸出端口讀出存儲在檔案存儲器中的圖像。接收到的圖像通常被傳輸?shù)交具M行處理并供診斷人員檢查。診斷的準確性和效率是最重要的。診斷人員需要檢查圖像并正確識別任何異常。

9、膠囊裝置包括一個或多個處理器，用于根據(jù)需要執(zhí)行各種任務(wù)，例如控制照明、捕獲圖像、存儲或傳輸圖像等。與摩爾定律同步，在每一代新半導(dǎo)體工藝中，裝置特征尺寸變得越來越小，集成電路的工作電壓也變得越來越低。隨著晶體管的小型化，處理裝置穿通效應(yīng)(punch?through?effect)、熱電子和氧化物可靠性的較低電壓也隨之出現(xiàn)。由于cv＝q(c：電容，v：電壓，q：電荷)，電容的充電和放電需要的電流較少，因此它在降低功耗方面也具有非常顯著的優(yōu)勢。因此，如果v較低，q將較低，并且需要的電流較低。另一方面，在溫室效應(yīng)(例如數(shù)據(jù)中心、搜索引擎操作和最近的chatgpt)或電池供電系統(tǒng)中很重要的總能量進一步取決于工作電壓(能量＝qv＝cv2)。此外，產(chǎn)生的熱量將首先影響集成電路性能。

10、然而，有一個競爭因素正在悄然出現(xiàn)，需要認真考慮。以逆變器為例，其傳輸曲線如圖2所示。為了使其成為有效的開關(guān)，傳輸曲線中必須有一個高增益區(qū)域，其中p溝道和n溝道晶體管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，這反過來意味著工作電壓必須高于|vtn|+|vtp|，其中vtn和vtp分別是n溝道和p溝道晶體管的閾值電壓。隨著工作電壓的下降，必然會降低晶體管的閾值電壓。晶體管亞閾值電流(transistor?subthreshold?current)是與閾值電壓成反比的指數(shù)函數(shù)，以每100mv的十倍為單位進行測量。隨著閾值電壓的持續(xù)下降，與工作電流相比，漏電流開始成為電流消耗的重要因素。由于工作電流按照摩爾定律繼續(xù)下降，而漏電流則隨著尺寸縮小而繼續(xù)增加。

11、因此，需要開發(fā)出方法來減少漏電流，而不會對設(shè)備的性能產(chǎn)生明顯的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本文公開使用膠囊內(nèi)窺鏡對胃腸道進行成像的方法和裝置。根據(jù)該方法，確定使用膠囊內(nèi)窺鏡進行胃腸道檢查過程中的至少兩種操作狀態(tài)，其中所述至少兩種操作狀態(tài)包括第一操作狀態(tài)和第二操作狀態(tài)，并且膠囊內(nèi)窺鏡包括配備有反偏置控制的一個或多個膠囊處理器。響應(yīng)于當前操作狀態(tài)為第一操作狀態(tài)或第二操作狀態(tài)，相應(yīng)地將所述一個或多個膠囊處理器的當前體偏置設(shè)置為第一體偏置或第二體偏置，其中第一體偏置不同于第二體偏置。使用所述一個或多個膠囊處理器的當前體偏置捕獲一個或多個圖像。

2、在一個示例，該第一操作狀態(tài)對應(yīng)于該膠囊內(nèi)窺鏡在食管中或者在到達食管之前，并且該第二操作狀態(tài)對應(yīng)于該膠囊內(nèi)窺鏡在人體胃腸道中遠離該食管的部分中。在一個示例，在該膠囊內(nèi)窺鏡開啟后的初始時間段內(nèi)，將該膠囊內(nèi)窺鏡設(shè)置為該第一操作狀態(tài)。在一個示例，該初始時間段少于2分鐘。在一個示例，在體內(nèi)檢測到該膠囊內(nèi)窺鏡后，將該膠囊內(nèi)窺鏡設(shè)置為該第一操作狀態(tài)。在一個示例，在該膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)被檢測到之后的2分鐘內(nèi)將該膠囊內(nèi)窺鏡設(shè)置為該第一操作狀態(tài)。在一個示例，該第一體偏置比該第二體偏置更多順向反偏置或者更少逆向反偏置。在另一個示例，檢測到該膠囊內(nèi)窺鏡進入人體之后，該膠囊內(nèi)窺鏡進入該第一狀態(tài)。檢測該膠囊內(nèi)窺鏡進入人體的方式有很多種。例如，檢測可以基于圖像傳感器像素值，例如變得更小的像素值。在進入該第一狀態(tài)之前，該反偏置設(shè)置為相對于該第一狀態(tài)更少順向或者更多逆向。

3、在一個示例，該第一操作狀態(tài)對應(yīng)于快速幀速率操作并且該第二操作狀態(tài)對應(yīng)于常規(guī)幀速率操作。在一個示例，該第一體偏置比該第二體偏置更多順向反偏置或者更少逆向反偏置。

4、在一個示例，該第一操作狀態(tài)對應(yīng)于高清晰度操作，而該第二操作狀態(tài)對應(yīng)于常規(guī)清晰度操作。在一個示例，該第一體偏置比該第二體偏置更多順向反偏置或者更少逆向反偏置。