专利名称：有线数据传输型胶囊内镜系统的制作方法“胶囊内镜”全称为“智能胶囊消化道内镜系统”，又称“医用无线内镜”，近几年已 经成为用于检查人体消化道内病变的主要设备，其工作原理是智能胶囊内镜带有内置摄 像与信号传输装置，通过受检者口服进入体内，借助消化道蠕动获得运动动力，并在运动过 程中不断顺序采集消化道内(如食道、胃、小肠、结肠)的图像。操作者通常利用体外的图 像记录仪和影像工作站，对接收到的消化道内图像进行查阅，了解受检者的整个消化道情 况，从而对消化道疾病病情做出诊断。胶囊内镜具有检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无 交叉感染、不影响患者正常工作等优点，同时，扩展了消化道检查的视野，克服了传统插入 式内镜使受检者遭受不同程度疼痛的缺点。可作为消化道疾病尤其是小肠疾病诊断的首选 方法。目前典型的胶囊内镜系统主要由微型摄像头、图像编码器件、无线收发器件和图 像后期处理工作站组成。微型摄像头和图像编码器件主要用于消化道内图像数据的采集， 无线收发器件将采集的图像序列发送至体外图像后期处理工作站用于图像浏览和存储。典 型的胶囊内镜系统如美国专利公开号为US5604531的“In Vivo Video Camera System”和 US0143624 的“ Immobilizable In-vivo Imager With Moveable Focusing Mechanism，，，以 及中国专利公开号为CN1559337A的“医用无线电胶囊式内窥镜系统”、CN1647749A的“双工 多通道智能胶囊无线内窥镜系统”、和CN1672626A的“立体成像的智能胶囊式消化道内窥 镜”。上述这些类型的胶囊内镜在临床使用时，需要受检者配戴胶囊内镜体外无线记录仪， 该体外无线记录仪用无线的方式接收胶囊内镜在人体内部所采集的消化道图像数据。为 了正确的接收胶囊内镜所发出的图像数据，上述系统需要在人体腹部处放置多个高灵敏度 的无线接收器，并尽可能地使这些无线接收器与人体腹部紧密接触。因此，上述系统，以及 目前商用的胶囊内镜系统，都提供了一种可以穿戴在人体身上的背心，该背心的内侧等间 隔的布置了多个无线接收器，同时也装载了胶囊内镜体外数据记录仪。这样的记录数据的 方式，减轻了受检者在检查期间的限制，在检查期间一定程度上不影响受检者的行走和日 常生活。但由于胶囊内镜平均在体内要逗留7 8小时以上，对于消化道动力较差的受检 者，胶囊内镜可能需要在体内逗留更长的时间，往往大于8小时，所以受检者长时间穿戴这 样的背心，日常生活仍然受到了很大的影响，如不能做一些较为剧烈的运动，因为较为剧 烈的运动可能会使体外记录仪无法正确的接收到胶囊内镜发出的信号。尤其是在炎热的夏 季，记录背心更是会给受检者带来诸多的不便。目前，在国内拥有胶囊内镜系统的医院中， 大多数系统仅配有一件这样的胶囊内镜无线数据记录背心，添加一套这样的无线数据记录 背心需要进行额外的购买。胶囊内镜无线数据记录背心不仅增加了胶囊内镜系统的制作成 本和销售成本，同样也增加了使用胶囊内镜进行疾病检查的费用。后期处理工作站正如公开号为CN1647749A的中国专利文献“双工多通道智能胶 囊无线内窥镜系统”所描述的，它提供了一种胶囊内镜数据分析子系统，该分析子系统从图 像记录和智能胶囊控制仪上获得胶囊内镜所拍摄的图像数据，并对所拍摄的图像数据进行 浏览、分析和存储。美国专利申请号为US20080108866 的 “Control Method For CapsuleEndoscope with Memory Storage Device，，禾口 US20080154092 的"Capsule TypeEndoscope With Embedded Memory”虽然提出了一种具有存储功能的胶囊内镜，但都没有提出具体如何读取 存储在胶囊内镜中数据的方法。专利US2008010886仅仅只是描述将回收的胶囊内镜壳体 切开，通过有线的方式读取数据，而专利US20080154092也只是简单的提到通过有线的方 式读取数据，这两份专利都不涉及到具体的实现方案。胶囊内镜壳体切开，和读取数据线的 链接对于操作者来说并不是一件很容易的事情，不正确的操作容易导致胶囊内镜硬件设备 的损害而无法正确读取存储在胶囊内镜中的数据，使得胶囊内镜检查结果无效。
为了解决上述问题，本发明公开了一种有线数据传输型胶囊内镜系统，该系统能 够简便地读取存储在胶囊内镜装置中的图像数据。本发明提供的一种有线数据传输型胶囊内镜系统，包括胶囊内镜装置和胶囊内镜 数据分析子系统，胶囊内镜装置用于摄取人体消化道的图像数据，它包括胶囊内镜壳体及 位于胶囊内镜壳体内的图像摄取模块和电源模块，胶囊内镜数据分析子系统用于对胶囊内 镜装置摄取的图像数据进行浏览处理，其特征在于，该内镜系统还包括数据读取装置，胶囊 内镜装置内还设置有数据存储传输模块；数据存储传输模块包括数据存储器、数据传输控制器和数据传输插口 ；数据存储器通过控制线与数据传输控制器相连，数据传输控制器通过控制线与图 像摄取模块相连，接收图像摄取模块发送的控制指令；数据存储器通过数据线与图像摄取 模块相连；数据传输插口放置于胶囊内镜壳体，它通过数据线和电源线与数据存储器连接；数据读取装置与胶囊内镜装置分离，设置有与数据传输插口匹配的数据读取插 头，将从胶囊内镜装置读取的图像数据上提供给胶囊内镜数据分析子系统。本发明提供了一种具有有线数据读取装置的存储型胶囊内窥镜系统，该系统能够 将全部的消化道图像数据存储在胶囊内镜装置内部的大容量存储器中，并通过有线非实时 的方式将所拍摄到的消化道图像数据传输到体外图像记录装置中保存。当胶囊内镜装置排 出体外，操作者仅需要将回收的胶囊内镜装置放置在数据读取装置中，即可以方便地读取 存储在胶囊内镜装置中的图像数据。本发明系统与现有美国专利US5604531和US0143624,中国专利CN1559337A、 CN1647749A和CN1672626A相比，由于本发明不采用无线的方式传输所拍摄的数据，所以不 受无线数据传输信道带宽和速率的限制，使得数据的采集和处理具有较高的质量，也使得 本发明系统使用时，无需额外的体外图像记录装置实时接收所拍摄到的图像数据，受检者 在使用该胶囊内镜做消化道检测时，无需穿戴额外的无线数据记录背心，更不用担心在炎 热的夏季无线数据记录背心给受检者带来诸多的不便，受检者在受检过程中日常生活基本不受到任何的限制。同时这样的胶囊内镜设计结构，也使其制作成本较低于传统胶囊内镜 系统。本发明系统与现有美国专利文献US20080108866和US20080154092相比，本发明 系统首次提出了一种新颖的带有数据读取接口的胶囊内镜装置和数据读取装置，利用该数 据读取接口，数据读取装置能够简便地读取存储在胶囊内镜装置中的图像数据。数据读取 接口和数据读取装置为具有存储功能的胶囊内镜的数据读取提供了一个统一的解决方案， 而上述两份专利文献都没有这样的设计结构。也没能够提出一个详细的、具体的读取存储 在胶囊内镜中数据的方法。总之，本发明系统能够从人体消化道内拍摄高质量的图像数据，并能够将高质量 的图像数据实时的保存在内部大容量存储器中。当胶囊内镜装置排出体外后，通过数据读 取装置能够方便地读取存储在其中的图像数据。由于采用有线非实时数据传输方式，所以 本发明不受无线数据传输信道带宽和速率的限制，从而能够拍摄分辨率相对较高的高质量 图像数据，同时受检者也无需实时穿戴无线接收装置或记录背心，日常生活基本不受任何 限制。操作者通过数据读取装置，就能很容易读取胶囊内镜所拍摄的图像数据。本发明系 统采用微型、高集成、低功耗的设计结构，系统结构简单，制作成本更低。图1为本发明系统的结构示意图；图2为本发明系统所使用的胶囊内镜装置功能模块结构示意图；图3为本发明系统所使用的胶囊内镜装置结构示意图；图4为本发明系统所使用的LED光源承载面板结构示意图；图5为本发明系统中电器件连接示意图；图6为本发明系统所使用的数据传输插孔和数据读取插头的一种 的结构示意图，其中，6a为数据传输插口的主视图，6b为数据传输插头的主视图，6c为数据 传输插口的右视图，6d为数据传输插头的左视图，6e为插入过程示意图；图7a、7b为本发明系统所使用的数据读取装置的两种
的结构示意 图；图8为本发明系统所使用的读取装置的侧视结构示意图，其中8a为读取装置卡槽 把手水平放置示意图，8b为读取装置卡槽把手旋转示意图。

当通过数据读取装置2读取胶囊内镜装置1存储的图像数据时，需要将数据读取 装置2的数据读取接头沈插入数据传输接头20内，使其紧密接触。利用上述胶囊内镜装置1获取图像数据，并通过数据读取装置2读取存储在胶囊 内镜装置1内的图像数据，并上传至阅览主机。阅览主机的胶囊内镜数据分析子系统能够 将胶囊内镜装置所拍摄到的图像数据还原显示，并能对这些图像数据进行冗余度筛查、小 肠出血点检测、病症分析和识别、以及小肠特征提取等多项辅助诊断功能。图像数据的冗余度筛查可以通过在一个设定的时间段内判断相似图片的比率来 判断冗余程度和具有用于信息的图片。同时可以通过彩色通道纹理特征的检测是否存在小肠出血和其他消化道疾病， 如肿瘤、溃疡和息肉等病症。还可以通过图像数据中区域纹理的均勻度、粗糙度、光滑度、扭曲度、复杂度以及 变化度提取小肠特征。下面说明本发明系统的工作过程胶囊内镜装置1在未使用时是放置在安装有永磁铁的盒体内，在永磁铁的作用 下，磁控开关15为断开状态，此时电池16不能和电池极板14导通，为图像摄取模块4和数 据存储传输模块6提供电源。当胶囊内镜装置1从盒体内取出时，磁控开关15没有受到外部磁力的情况下，电 池极板14与电池16连接，电池16为图像摄取模块4和数据存储传输模块6提供恒定的电 压，并启动图像摄取模块4和数据存储传输模块6开始运行。在图像摄取模块4和数据存储传输模块6启动的过程中，图像控制处理器13，首先 进行自检，自检过程是图像控制处理器13先通过控制指令检测检测LED光源9、图像传感 器12、数据存储器17是否正常工作，如果正常工作图像控制处理器13通过控制指令让LED 光源9以相同时间间隔的闪亮，或者不同位置的LED闪亮(如某连续相邻排列的三个LED 同时闪亮或某相邻两个LED交替闪亮等方式)，并持续一段时间，如让LED光源9亮一秒 钟，暗一秒钟，持续该过程10秒，用于指示胶囊内镜装置1能够正常运行。如果在自检的过 程中，图像控制处理器13发现所检测的图像传感器12和数据存储器17不能够正常运行， 则图像控制处理器13通过控制指令让LED光源9保持常亮状态或关闭状态，用于指示胶囊 内镜装置1存在问题，不能够正常工作。如果因为图像控制处理器13自身的问题而无法完 成自检工作，则不会发送任何控制指令让LED光源9闪烁，此时同样能够断定胶囊内镜装置 1存在问题，不能够正常工作。自检通过后，图像控制处理器13向数据传输控制器18发送清空存储器的控制指 令，数据传输控制器18通过控制指令将数据存储器17中存储的数据清空，数据的清空是指 将数据的开始的存储位置设置为数据存储器17的首地址。清空数据存储器17中存储的数 据后，图像控制处理器13发送控制指令让LED光源9处于常亮状态；图像控制处理器13向 数据传输控制器18发送数据存储器开始存储指令，数据传输控制器18通过控制指令将数 据存储器17设置为数据存储状态；图像控制处理器13向图像传感器12发送控制指令，让 图像传感器12拍摄胶囊装置壳体外的景物。图像传感器12将所拍摄的图像数据传输给图 像控制处理器13，图像控制处理器13对所接收到的图像数据进行必要数据处理，数据处理 包括降噪、增强和数据压缩等，并将处理后的图像数据传输给数据存储器17，由数据存储器17进行数据保存。胶囊内镜装置1启动正常后，受检者可以服用胶囊内镜装置1，并等待和收集排出 体外的胶囊内镜装置1。读取胶囊内镜转置1所存储的数据时，先将收集到的胶囊内镜装置1固定在胶囊 固定槽23内，然后旋转曲柄30到底座22上。由于顶杆四受曲柄30旋转而向胶囊固定槽 23推进，从而使得行程槽27内的滑块观和安装在滑块观前端的数据读取接头沈也向胶 囊固定槽23推进。滑块观到达胶囊固定槽23的一侧时，数据读取接头沈刺破胶囊内镜装 置1的壳体，插入数据传输接头20内，与数据传输接头20相连接。当曲柄30通过铰链31 旋转到底座22上时，卡扣32能够卡在卡扣固定槽％内，使得曲柄30固定在底座22上，这 样能够保证数据读取接头沈的导电区间紧密地与数据传输接头20的导电触点紧密接触。 同时当数据传输接头20的导电触点和数据读取接头沈的导电区间完全接触后的情况下， 数据读取控制器M通过数据读取接头沈为数据存储器17提供外部电源使其正常工作，并 通过数据读取接头沈向胶囊内镜装置1的数据存储器17发送读取数据的指令，读取数据 存储器17传出的图像数据。随后数据读取控制器M将读取到的图像数据实时通过数据线 传输至专用数据阅览主机。实施例下面对本发明的实施作进一步具体的说明。该实施例功能包括胶囊内镜装置1 和数据读取装置2。胶囊内镜装置1内置大容量存储器，能够拍摄壳体外的景物，并将所拍 摄的图像数据存储在内置大容量存储器中。数据读取装置2用于读取存储在胶囊内镜装置 1中的图像数据。如图3所示，用无机高分子抗酸碱材料制作成一个直径为12毫米，长度为20毫米 的圆柱形外壳。用光学透明材料，如抗酸碱的有机玻璃，制作成一个直径为12毫米的光学 透明球罩，光学透明球罩安装在圆柱形外壳的一端。圆柱形外壳和光学透明球罩组成了胶 囊内镜壳体3，胶囊内镜壳体3内放置图像摄取模块4、电源模块5、数据存储传输模块6。图像传感器12采用0V7670芯片，图像控制处理器13采用MSP430控制芯片和 MV3018图像处理芯片，图像控制处理器13通过控制线和数据线与0V7670相连接，图像传感 器12的正面安装光学镜头10，LED光源9，采用六个LED，以60度角的间隔，安装在光学镜 头10的周围。图像控制及处理器13通过控制线与LED光源9相连。数据存储器17采用micro SD芯片。在本实例中据传输控制器18采用图像控制 处理器13代替，由图像控制处理器13通过控制线和数据线与数据存储器17相连。数据存 储器17接收图像控制处理器13发送的控制指命令，并根据控制指令接收图像控制处理器 13处理后的数据。如图6所示，数据传输接头20，采用无机高分子抗酸碱腐蚀的材料制作成一个圆 主体，采用导电材料如铜，在圆柱体的一端以同心圆方式安装4个导电触点38、39、40、41。 每个触点做成一个凹槽形式。从数据传输接头20的截面图来看，导电触点排列形状具有类 似锯齿形状。每个导电触点之间保持一定的距离，并在触点的间隔之间涂上硅胶进行绝缘 处理。导电触点38、41为电源触点通过电源线与数据存储器17电源触点相连接。导电触 点39、40为数据触点通过数据线与数据存储器17相连接。为了在数据读取接头沈刺破胶囊内镜壳体3读取数据时，有效地保护胶囊内镜壳体内主要的器件模块不受损坏，数据传输接头20与胶囊内镜壳体3其它部件之间可以通过 传输端子隔膜19隔离。传输端子隔膜19可采用一般塑料或其它材料制成。即数据传输接 头20被放置在由传输端子隔膜19与胶囊内镜壳体3所围成的小空间中，即壳体3的后部 分。如图6所示，数据读取接头沈是一个圆柱体，圆柱体的顶端46可以此采用较为弹 性的材料制作，如弹簧。圆柱体的底部采用一般的塑料制作成，圆柱体的顶端46安装4个 针形的导电触点42、43、44、45每个导电触点之间保持一定的距离。导电触点可以是点状的 分布，也可以采用其他的方式，如同心圆分布的方式，或分散点的方式。导电触点42、45通 过电源线与数据读取控制器M电源触点相连接，导电触点43、44通过数据线与数据读取控 制器M相连接。当通过数据读取装置2读取存储在胶囊内镜装置1中的图像数据时，数据 读取接头26借助滑块观的推力，插入数据传输接头20内，使数据读取接头沈上的导电触 点依次序与相对应的数据传输接头20上的导电触点相接处。此时顶端46由于采用弹性材 料，能够动态的调整导电触点43、43、44、45的高度，使得数据传输接头20上的导电触点38、 39、40、41与所对应的数据读取接头沈上的导电触点43、43、44、45紧密稳定的接触。通过数据读取接头沈的导电触点42、45，数据读取控制器M为数据存储器17提 供外部电源，并通过数据读取接头沈的导电触点39、40，数据读取控制器M读取存储在数 据存储器17的图像数据。电池15采用直径11毫米，长度为6毫米的锂电池。采用两片导电性能较好的铜 片制作两片电池极板14，两片电池极板14分别安装在电池16正负两极。磁控开关15为干 簧管，磁控开关15放置在电池16正极和电池极板14之间。磁控开关15 —端连接着电源 的正极，磁控开关15的另一端连接电池极板14。在外部永磁铁的作用下，磁控开关15为断 开状态，此时电池16不能和电池极板14导通，为图像摄取模块4、数据存储传输模块6提供 电源。如图7所示，利用金属或塑料制作一个盒式的底座22，底座22内部安装数据读取 控制器对，数据读取控制器M可采用STCM52AD芯片或MSP430芯片，数据指示装置33安 装在底座22表面上，数据指示装置33可以采用标准LED发光二极管或数码液晶屏，数据指 示装置33通过数据线与数据读取控制器M相连接。在底座22上开一个胶囊型的胶囊固 定槽23。胶囊固定槽23的尺寸比胶囊内镜装置1略大一点，使得刚好能够在胶囊固定槽 23槽内固定胶囊内镜装置1。胶囊固定槽23靠近曲柄30的一侧，开一个长方形的槽口作 为行程槽27，行程槽27的槽口宽度应比滑块观略宽一些，使得滑块观能放置在行程槽27 内。底座22—侧安装铰链31，铰链上安装曲柄30。曲柄30可采用金属或塑料制作。曲柄30上安装卡扣32，卡扣32同样可以采用金 属或塑料制作。底座22的另一侧开有卡扣固定槽25。滑块观可以采用金属或塑料制作成一个具有一定硬度的方形盒体。滑块观的前 端安装数据读取接头26，滑块观的前端为向着胶囊固定槽23的一侧，滑块观另一侧开有 槽口，槽口用于安装顶杆四的一端。采用金属材料制成，制作成一个“工字形”顶杆四，一端安装在滑块观可以让顶杆 29旋转活动槽口内，另一端安装在可以让顶杆四旋转活动的曲柄30上。胶囊内镜数据分析子系统能够将胶囊内镜装置所拍摄到的图像数据还原显示，并能对这些图像数据进行冗余度筛查、小肠出血点检测、病症分析和识别、以及小肠特征提取 等多项辅助诊断功能。图像数据的冗余度筛查可以通过在一个设定的时间段内判断相似图片的比率来 判断冗余程度和具有用于信息的图片。同时可以通过彩色通道纹理特征的检测是否存在小肠出血和其他消化道疾病， 如肿瘤、溃疡和息肉等病症。还可以通过图像数据中区域纹理的均勻度、粗糙度、光滑度、扭曲度、复杂度以及 变化度提取小肠特征。使用胶囊内镜装置1拍摄图像的工作过程为(1)在没有外部磁力的情况下电池16为图像摄取模块4、数据存储传输模块6提 供电源，启动胶囊内镜装置；(2)在图像摄取模块4和数据存储传输模块6启动的过程中，图像控制处理器13， 首先进行自检过程，自检过程其步骤如下(2. 1)图像控制处理器13先通过控制指令进行自身自检，再通过控制指令检测检 测LED光源9、图像传感器12、数据存储器17是否正常工作；(2. 2)如果正常运行，图像控制处理器13通过控制指令让自检指示LED光源9亮 一秒钟，暗一秒钟，持续该过程10秒，用于指示胶囊内镜装置1能够正常运行；(2. 3)如果在自检的过程中，图像控制处理器13发现所检测的LED光源9、图像传 感器12、数据存储器17不能够正常工作，则图像控制处理器13通过控制指令让LED光源9 保持关闭状态，用于指示胶囊内镜装置1不能够正常工作；(2. 4)如果因为图像控制处理器13自身的问题而无法完成自检工作，则不会发送 任何控制指令让LED光源9闪烁或常亮，此时同样能够断定胶囊内镜装置1不能够正常工 作；(3)自检通过后，图像控制处理器13向数据存储器17发送清空数据的指令；(4)数据存储器17将存储的数据清空，数据的清空是指将数据的开始的存储位置 设置为数据存储器17的首地址；(5)图像控制处理器13发送控制指令让LED光源9处于常亮状态；(6)图像控制处理器13向数据存储器17发送开始存储指令，并将数据存储器17 设置为数据存储状态；(7)图像控制处理器13向图像传感器12发送控制指令，让图像传感器12拍摄胶 囊装置壳体外的景物；(8)图像传感器12将所拍摄的图像数据传输给图像控制处理器13，图像控制处理 器13对所接收到的图像数据进行必要数据处理，图像数据处理包括降噪、增强和数据压 缩等；(9)图像控制处理器13将处理后的图像数据传输给数据存储器17，由数据存储器 17将图像数据保存；使用数据读取装置2读取胶囊内镜装置1中存储的图像数据工作过程为(1)将体外或排除体外的胶囊内镜装置1放置在胶囊固定槽23内；(2)然后旋转曲柄30到底座22上；
(3)此时顶杆四受曲柄30旋转而向胶囊固定槽23推进，从而使得行程槽27内的 滑块观和安装在滑块观前端的数据读取接头26也向胶囊固定槽23推进。滑块观到达 胶囊固定槽23的一侧时，数据读取接头沈刺破胶囊内镜装置1的壳体，插入数据传输接头 20内，与数据传输接头20相连接；(4)当数据传输接头20的导电触点38、39、40、41和数据读取接头沈的导电触点 42、43、44、45完全接触后，数据读取控制器M通过数据读取接头沈和数据传输接头20为 数据存储器17提供外部电源使其正常运行；(6)随后数据读取控制器M通过数据读取接头沈和数据传输接头20读取数据存 储器17传出的图像数据；(7)数据读取控制器M控制数据指示装置33显示数据读取过程中的各种状态， 如正在读取胶囊内镜装置1存储的图像数据、显示数据读取装置是否正常工作、显示所花 费的读取时间等状态信息；(8)数据读取控制器M将读取到的图像数据实时通过数据线传输至专用数据阅 览主机。(9)通过主机上安装的胶囊内镜数据分析子系统，浏览胶囊内镜装置所拍摄到的 图像数据，并通过该软件进行辅助诊断。胶囊内镜数据分析子系统可以采用现有技术，也可以由用户自行设计。本发明不仅局限于上述
，本领域一般技术人员根据实施例和附图公 开的内容，可以采用其它多种
实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构 和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。


本发明公开一种有线数据传输型胶囊内镜系统，包括胶囊内镜装置、数据读取装置和胶囊内镜数据分析子系统。该系统使用时先将消化道图像数据存储在胶囊内镜装置内部的大容量存储器中，再通过有线非实时的方式将所拍摄到的消化道图像数据传输到体外图像记录装置中保存。当胶囊内镜装置排出体外，操作者仅需要将回收的胶囊内镜装置放置在数据读取装置中，即利用胶囊内镜的数据传输接口和外在的数据读取装置，方便地读取存储在囊内镜装置中的图像数据。受检者在使用该胶囊内镜做消化道检测时，无需穿戴像目前市面上的胶囊内镜产品所需要穿戴的无线数据记录背心。本发明消除了无线传输带宽瓶颈的问题，可提高图像数据量，提高图片的质量和拍摄密度。