DE69837160T2 - Anordnung zur energieversorgung einer video-einheit - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Versorgungssystem zum Steuern des Energieaufwands von autonomen Videokapseln. Insbesondere ist die Erfindung im Gebiet der internen medizinischen Untersuchung des Magen-Darm-Traktes angesiedelt.
  • Die endoskopische Untersuchung ist ein übliches Verfahren in der medizinischen Diagnose von Magen-Darm-(M.D.-)Krankheiten. Die zum Identifizieren von beobachtbaren Unregelmäßigkeiten der Innenwand des M.D.-Traktes verwendete Videokamera wird innerhalb eines Endoskops installiert, und fortschreitende Szenen werden beobachtet, indem das Endoskop in den Trakt hineingeschoben wird. Das Endoskop ist ein röhrenförmiges Gerät, das typischerweise entweder eine Kamera mit den zugehörigen elektrischen Schaltkreisen oder einen faseroptischen Bildleiter enthält. Es enthält außerdem eine Lichtquelle oder einen Lichtleiter und einen elektrischen Leiter zum Empfangen von Signalen und/oder Liefern von Energie. Da die Bewegung des Endoskopkopfes entlang des M.D.-Traktes durch eine Schiebebewegung hervorgerufen wird, wird die mechanische Einwirkung, die eine solche Kraftausübung mit sich bringt, besonders ungünstig, sobald der Kopf des Endoskops in eine Biegung eintritt. In solchen Biegungen ist die Bewegung des Endoskops stark behindert, was die für Perforation anfälligen Wände des M.D.-Traktes gefährdet und das Verfahren der endoskopischen Untersuchung auf ungewundene Bereiche des M.D.-Traktes beschränkt.
  • Eine in vivo autonome Videokapsel, die in US-Patent 5,604,531 (oder EP 0667115 A ) beschrieben wird, bewegt sich entlang des M.D.-Traktes kraft der natürlichen Pressbewegung der Wände des Traktes, wodurch das Risiko der Schiebebewegung überwunden wird und zusätzlich ein praktischeres Verfahren zum Führen der Kamera geboten wird. Ein zusätzlicher Vorteil der Kapsel ist die Vermeidung der umständlichen Aspekte des Verbindens der Gedärme des Patienten mit externen Geräten. Über die autonome Kapsel werden Bilder des Magen-Darm-Traktes gewonnen, ohne dass physische Verbindungen zu einer Energiequelle oder einer Informationssenke hergestellt werden. Eine interne Stromversorgung versorgt die Kapsel mit Strom und unterstützt die Beleuchtung, -Bilderlangung und Funkübertragung der Information zu einem externen Empfänger. Wegen der beträchtlichen Länge des M.D.-Traktes müssen viele Bilder erlangt werden, um die gesamte Länge des Traktes abzudecken; diese Datenmenge kann durch redundante Bilder derselben Stelle erhöht werden, die erlangt werden, wenn sich die Kapsel nicht oder nur kaum bewegt. Solch eine Aufgabe verbraucht eine erhebliche Menge an Energie, was potentiell ein limitierender Faktor bezüglich Qualität und Quantität des Satzes in einer einzelnen Untersuchung gesammelter Bilder werden kann. Ein zusätzlicher Nachteil, der mit Redundanz von Bildern eines M.D.-Traktes verbunden ist, ist die Effektivität der Analysephase. Wenn die gesamte Folge von Bildern dem analysierenden Arzt gezeigt wird, folgt ein übermäßig langer Prozess des Auffindens der potentiell interessanten Stellen. Jegliche Redundanz, die in solch einer Folge von Bildern besteht, stellt eine Störung des Analyseverfahrens dar.
  • Das Dokument EP 0667115 A schlägt vor, Bilder wahlweise nur dann zu sammeln, wenn die Muskeln pressen (wie durch einen Drucksensor angezeigt), oder in einem Arbeitszyklus auf der Basis einer erwarteten Tätigkeitsfrequenz der Muskeln.
  • Die Erfindung stellt ein in angefügtem Patentanspruch 1 definiertes Verfahren zum Erlangen einer Folge von Bildern des internen Magen-Darm-Traktes bereit. Ferner beinhaltet das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung den Schritt des Wiederanschließens der Bilderzeugungseinheit, wenn der erkannte Bewegungsablauf oberhalb der zuvor festgelegten Schwelle liegt.
  • Die Erfindung stellt ferner eine in angefügtem Patentanspruch 7 definierte autonome Videokapsel bereit.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen:
  • 1 ist eine schematische Blockdiagrammillustration der Struktur einer frei beweglichen Videokamera, die sich innerhalb einer autonomen Kapsel befindet.
  • 2 ist eine schematische Blockdiagrammillustration, die die Bilderzeugungs- und die Steuereinheit, die ihren Stromverbrauch reguliert, mit Details zeigt.
  • 3 ist eine Blockdiagrammillustration, die im Detail die Komponenten des Bewegungsablaufdetektors zeigt, der die Folge von Ereignissen initiiert, die die Veränderungen in dem Schaltzustand der Energieversorgung zur Folge haben.
  • 4 ist eine Illustration, die die Positionierung der autonomen Kapsel innerhalb des M.D.-Traktes zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun auf 1. Bezug genommen, die die schematische Struktur einer autonomen Kapsel 10 zeigt, die eine Steuereinheit 14 zum Steuern von Energiefluss von einer Stromversorgung 24 zu dem Hauptstromverbraucher in der Kapsel, welcher eine Bilderzeugungseinheit 12 ist, beinhaltet. Nebenstromverbraucher 13 sind nicht der Intervention von Einheit 14 ausgesetzt. Die Stromversorgung 24 der autonomen Kapsel ist daher mit der Bilderzeugungseinheit 12 indirekt verbunden, wodurch der Energiefluss der durch die Steuereinheit 14 ausgeübten Steuerung ausgesetzt ist. Die autonome Kapsel, die ihre eigene begrenzte Energieversorgung beinhaltet, legt die gesamte Länge des M.D.-Traktes zurück und erlangt eine potentiell große Menge an Bildern auf der gesamten Länge des Traktes. Daher minimiert die neuartige Kapsel die Menge an verbrauchter Energie vereint mit der Erlangung von soviel wertvoller Information wie möglich.
  • 2, auf die nun Bezug genommen wird, zeigt zwischen anderen Einheiten die Details der Steuereinheit 14 und der Bilderzeugungseinheit 12. Einheit 14 umfasst einen Detektor 22 axialer Bewegungsabläufe, einen Schalttreiber 20 und einen An/Aus-Schalter 18. Der Detektor 22 axialer Bewegungsabläufe detektiert die Bewegungsänderungen der Kapsel und extrahiert die axiale Bewegungskomponente der Kapsel. Wenn die Bedingungen einer vorgeschriebenen Entscheidungsregel erfüllt wurden, wird ein Auslösebefehl an Schalttreiber 20 gesendet. Das heißt, dass die Schalteinheit 18 die Stromversorgung 24 entweder verbindet oder trennt. Die Bilderzeugungseinheit umfasst drei Hauptstromverbraucher, nämlich Funksender 27, Illuminator (Lichtemitter) 26 und Kameraanordnung 25. Stromverteiler 16 steuert die Versorgung dieser Verbraucher.
  • 3, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine detaillierte schematische Illustration des Detektors 22 axialer Bewegungsabläufe. Der Detektor 22 umfasst einen axialen Beschleunigungsmesser 30, der zur Verstärkung des Signals mit einem Verstärker 32 verbunden ist.
  • Das verstärkte Signal wird von einem axialen Beschleunigungsanalysator 34 verarbeitet. Der von diesem Analysator bereitgestellte Wert wird einem Schwellenbeschleunigungsvergleicher 36 gesendet, der dem Schalttreiber 20 Information weiterleitet.
  • Der lineare Beschleunigungsmesser 30 ist selektiv für Beschleunigungen in der Achsenrichtung des Körpers des Beschleunigungsmessers empfindlich. Er muss daher physisch mit der Bewegungsachse der Kapsel ausgerichtet sein.
  • Das Verfahren kann wie folgt beschrieben werden: Das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers 30 wird erst von Einheit 32 verstärkt und dann Analysator 34 bereitgestellt, der die tatsächliche axiale Beschleunigung bestimmt. Vergleicher 36 vergleicht den Beschleunigungswert mit einem zuvor festgelegten Schwellenwert und entscheidet, ob der Schalter umgelegt werden soll. Demnach würde bei Verlangsamung der Kapsel relativ zum M.D.-Trakt der axiale Beschleunigungsmesser eine negative Beschleunigung anzeigen. Die Stärke des Signals wird von Einheit 34 analysiert, und von Vergleicher 36 wird ein Schwellenvergleich durchgeführt. Wenn die Eingabe über dem Schwellenwert liegt, wird die Stromversorgung durch einen Befehl von Treiber 20 getrennt.
  • Ähnlich wird, wenn eine ruhende Kapsel plötzlich anfängt, sich zu bewegen, das von dem Beschleunigungsmesser 30 bereitgestellte Signal analysiert und mit der Schwellenzahl verglichen. Wenn der Wert es anzeigt, wird die Stromversorgung wieder verbunden, um die Bilderzeugungseinheit 12 zu reaktivieren.
  • Die Ausrichtung der Bewegungsachse der Kapsel ist in 4, die einige der Strukturen der Kapsel 10 zeigt, illustriert. Die Kapsel 10 bewegt sich durch die Pressbewegung der Wände 50 des M.D.-Traktes entlang des zusammengezogenen Hohlraums 52 des M.D.-Traktes 56. Dies bewirkt, dass sich die Längsachse (mit 54 referenziert) der Kapsel entlang der lokalen Achse 60 des M.D.-Traktes ausrichtet. Damit der axiale Beschleunigungsmesser 30 die fortschreitende Bewegung innerhalb des M.D.-Traktes detektiert, muss seine Längsachse, mit 56 referenziert, parallel zu den in Längsrichtung überlappenden Achsen (54, 60) der Kapsel beziehungsweise des M.D.-Traktes ausgerichtet sein.
  • Fehlalarme, die durch Körperbewegungen entstehen, die eine Komponente in der Achsenrichtung der Kapsel aufweisen, könnten auch eine ansonsten ruhende Kapsel auslösen, wenn die Signalamplitude über einer vorbestimmten Schwelle ist. In einer Alternativausführung kann ein externer Detektor zusätzlich zu dem internen Beschleunigungsmesser der Kapsel eingesetzt werden, um solche Körperbewegungen zu detektieren.
  • Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch das speziell Gezeigte und oben Beschriebene beschränkt ist. Vielmehr ist der Umfang der Erfindung in den folgenden Patentansprüchen definiert:

Claims (14)

  1. Ein Verfahren zum Erlangen einer Folge von Bildern des internen Magen-Darm-Traktes durch eine Bilderzeugungseinheit (12), die sich innerhalb einer Kapsel (10) innerhalb des Traktes befindet, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Erkennen (22) eines axialen Bewegungsablaufs der Kapsel; und wenn der erkannte Bewegungsablauf unterhalb einer zuvor festgelegten Schwelle liegt, Abtrennen (18) der Bilderzeugungseinheit, um dadurch die Erlangung redundanter Bilder zu verhindern.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner den Schritt des Wiederanschließens der Bilderzeugungseinheit beinhaltet, um die Bilderlangung wieder aufzunehmen, wenn der erkannte Bewegungsablauf oberhalb der zuvor festgelegten Schwelle liegt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bilderzeugungseinheit durch eine Schalteinheit (18) von ihrer Stromversorgung (24) abgetrennt wird, um die Verhinderung der Erlangung redundanter Bilder zu erreichen.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Erkennung des Bewegungsablaufs mittels eines der Kapsel internen Beschleunigungsmessers (30) erfolgt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei zusätzlich zu dem internen Beschleunigungsmesser ein externer Detektor benutzt wird, um falsche Signale, die durch Körperbewegungen mit einer Komponente in der axialen Richtung der Kapsel verursacht werden, zu eliminieren.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bilderzeugungseinheit einen Funksender (27), einen Lichtemitter (26) und eine Kameraanordnung (25) umfasst.
  7. Eine autonome Videokapsel (10) zum Erlangen einer Folge von Bildern innerhalb eines Magen-Darm-Traktes, wobei die Kapsel Folgendes beinhaltet: eine Bilderzeugungseinheit (12), die sich innerhalb der Kapsel befindet; einen Detektor (22) axialer Bewegungsabläufe zum Erkennen eines axialen Bewegungsablaufs der Kapsel; und ein Steuer- und Schaltmittel (14, 18) zum Abtrennen der Bilderzeugungseinheit, wenn der erkannte Bewegungsablauf unterhalb einer zuvor festgelegten Schwelte liegt, um dadurch die Erlangung redundanter Bilder zu verhindern.
  8. Videokapsel gemäß Anspruch 7, wobei das Steuer- und Schaltmittel ferner betriebsfähig ist, die Bilderzeugungseinheit wieder anzuschließen, um die Bilderlangung wieder aufzunehmen, wenn der erkannte Bewegungsablauf oberhalb der zuvor festgelegten Schwelle liegt.
  9. Autonome Videokapsel gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Steuer- und Schaltmittel (14, 18) arbeitet, indem es die Bilderzeugungseinheit von ihrer Stromversorgung (24) abtrennt, um die Verhinderung der Erlangung redundanter Bilder zu erreichen.
  10. Autonome Videokapsel gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, wobei der Bewegungsablaufdetektor einen der Kapsel internen Beschleunigungsmesser (30) beinhaltet.
  11. Autonome Videokapsel gemäß Anspruch 10, wobei der Bewegungsablaufdetektor (22) einen Verstärker, der mit dem Beschleunigungsmesser verbunden ist, zum Verstärken eines Signals von dem Beschleunigungsmesser und einen Analysator (34) zum Analysieren des verstärkten Signals des Beschleunigungsmessers umfasst.
  12. Autonome Videokapsel gemäß Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (14) einen Vergleicher (36) zum Empfangen eines Beschleunigungswertes von dem Analysator (34) und Verwenden des empfangenen Wertes bei der Bestimmung, ob der erkannte Bewegungsablauf unterhalb der zuvor festgelegten Schwelle liegt, umfasst.
  13. Autonome Videokapsel gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, wobei das Steuer- und Schaltmittel zusätzlich zu dem internen Beschleunigungsmesser ferner auf einen externen Detektor reagiert, um falsche Signale, die durch Körperbewegungen mit einer Komponente in der axialen Richtung der Kapsel verursacht werden, zu eliminieren.
  14. Autonome Videokapsel gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Bilderzeugungseinheit einen Funksender (27), einen Lichtemitter (26) und eine Kameraanordnung (25) umfasst.
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