(57)【要約】【課題】消化管を撮像するため等の、インビボ撮像装置およびシステムを提供する。【解決手段】本発明は画像収集プロセス（ステップ３４）を起動する方法であって、外部磁石による抑止状態から画像収集プロセスに不可欠な構成要素の電源を開放するステップから構成され、また本発明は体腔内用に設計された、磁石を有する撮像システムを保管する適切なパッケージングを提供するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インビボ撮像のための装置であって、少なくとも１つのＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、前記ＣＭＯＳ撮像カメラ上で前記インビボの部位を撮像するための光学系と、前記ＣＭＯＳ撮像カメラのビデオ出力を送信するための送信器と、を備える装置。
【請求項２】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは能動画素回路を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、前記能動画素回路が生成したアナログ信号を処理するための相関二重サンプラを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、直列出力を有するアナログ−デジタル変換器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、フレームおよび行パラメータを規定し、送信のためにデジタル信号を用意するための符号化およびランダム化ユニットを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、
アナログ信号を生成する能動画素回路と、
前記能動画素回路が生成したアナログ信号を処理するための相関二重サンプラと、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するための直列出力を有するアナログ−デジタル変換器と、
フレームおよび行パラメータを規定し、送信のために前記デジタル信号を用意するための符号化およびランダム化ユニットと、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、超低電力カメラであり、赤色スペクトルの光に対する感度が低い、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記照明源は白色ＬＥＤである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記照明源は、一体化された少なくとも１つの青色ＬＥＤチップを有する屈折クリスタル・マトリクスを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学系は非球面合焦レンズを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学系は、更に、送出光を集光するための少なくとも１つのコリメータを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記送信器は、常時開スイッチの論理を常時閉論理に変換するための内部電気スイッチを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記送信器は、前記ＣＭＯＳ撮像カメラを制御するための制御ブロックを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御ブロックは、更に前記照明源を制御する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
胃腸管のインビボ撮像のための嚥下可能カプセルであって、光窓を有し、
少なくとも１つのＣＭＯＳ撮像カメラと、
胃腸管の部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、
前記ＣＭＯＳ撮像カメラ上で前記胃腸管の部位を撮像するための光学系と、
前記ＣＭＯＳ撮像カメラのビデオ出力を送信するための送信器と、
を備えるカプセル。
【請求項１６】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは能動画素回路を備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項１７】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、前記能動画素回路が生成したアナログ信号を処理するための相関二重サンプラを備える、請求項１６に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項１８】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、直列出力を有するアナログ−デジタル変換器を備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項１９】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、フレームおよび行パラメータを規定し、送信のためにデジタル信号を用意するための符号化およびランダム化ユニットを備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２０】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、
アナログ信号を生成する能動画素回路と、
前記能動画素回路が生成したアナログ信号を処理するための相関二重サンプラと、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するための直列出力を有するアナログ−デジタル変換器と、
フレームおよび行パラメータを規定し、送信のために前記デジタル信号を用意するための符号化およびランダム化ユニットと、
を備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２１】
前記照明源は白色ＬＥＤである、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２２】
前記照明源は、一体化された少なくとも１つの青色ＬＥＤチップを有する屈折クリスタル・マトリクスを備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２３】
前記光学系は非球面合焦レンズを備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２４】
前記光学系は、更に、送出光を集光するための少なくとも１つのコリメータを備える、請求項２３に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２５】
前記送信器は、常時開スイッチの論理を常時閉論理に変換するための内部電気スイッチを備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２６】
前記送信器は、前記ＣＭＯＳ撮像カメラを制御するための制御ブロックを備える、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２７】
前記制御ブロックは、更に前記照明源を制御する、請求項２６に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２８】
前記制御ブロックは、停止信号を、撮像装置に送出してこれを停止させ、前記送信器自体に送出して主カプセル・サブシステムを停止させる、請求項２７に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項２９】
前記制御ブロックは、前記送信器の作動後２時間の間、停止信号を送出する、請求項２８に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項３０】
前記送信器は無線周波数で送信を行う、請求項１５に記載の嚥下可能カプセル。
【請求項３１】
インビボ撮像のためのシステムであって、
インビボの画像を捕捉しビデオ出力を生成するための撮像システムと、
前記ビデオ出力を送信するための送信器と、
前記送信されたビデオ出力を受信するための受信システムと、を備え、前記撮像システムは、少なくとも１つのＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、前記ＣＭＯＳ撮像カメラ上で前記インビボの部位を撮像するための光学系と、を備えるシステム。
【請求項３２】
更に、身体を取り囲むことができ、前記送信されたビデオ出力を受信し複数の受信信号を生成するための少なくとも１つのアンテナを備えたアンテナ・アレイを備える、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
更に、前記複数の受信ビデオ信号を単一のビデオ・データストリームに変換することができる復調器を備える、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
更に、前記単一のデータストリームからトラッキングおよびビデオ・データを発生するデータ処理システムを備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記受信システムおよびデータ処理システムは患者の外部に配置される、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
インビボ撮像のための装置において、前記装置は、少なくとも１つのＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、前記ＣＭＯＳ撮像カメラ上で前記インビボの部位を撮像するための光学系と、を備えた装置において、
前記ＣＭＯＳ撮像カメラからの信号を受信システムに送信し、前記ＣＭＯＳ撮像カメラを制御する制御ブロックを備えた送信器。
【請求項３７】
前記制御ブロックは、更に前記照明源を制御する、請求項３６に記載の送信器。
【請求項３８】
常時開スイッチの論理を常時閉論理に変換するための内部電気スイッチを備える、請求項３６に記載の送信器。
【請求項３９】
前記制御ブロックは、停止信号を、撮像装置に送出して該撮像装置を停止させ、前記送信器自体に送出して主装置サブシステムを停止させる、請求項３６に記載の送信器。
【請求項４０】
前記送信器はビーコン信号を送出する、請求項３９に記載の送信器。
【請求項４１】
前記送信器は無線周波数で送信を行う、請求項３６に記載の送信器。
【請求項４２】
インビボ撮像のためのシステムにおいて、前記システムは、インビボの画像を捕捉しビデオ出力を生成するための撮像システムと、前記送信されたビデオ出力を受信するための受信システムと、を備え、前記撮像システムは、少なくとも１つのＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、前記ＣＭＯＳ撮像カメラ上で前記インビボの部位を撮像するための光学系と、を備えたシステムにおいて、
前記ＣＭＯＳ撮像カメラからの信号を前記受信システムに送信し、前記ＣＭＯＳ撮像カメラを制御する制御ブロックを備えた送信器。
【請求項４３】
前記制御ブロックは更に前記照明源を制御する、請求項４２に記載の送信器。
【請求項４４】
常時開スイッチの論理を常時閉論理に変換するための内部電気スイッチを備える、請求項４２に記載の送信器。
【請求項４５】
前記制御ブロックは、停止信号を、撮像装置に送出して該撮像装置を停止し、前記送信器自体に送出して主装置サブシステムを停止させる、請求項４２に記載の送信器。
【請求項４６】
前記送信器はビーコン信号を送出する、請求項４５に記載の送信器。
【請求項４７】
前記送信器は無線周波数で送信を行う、請求項４２に記載の送信器。
【請求項４８】
インビボ撮像のための装置において、前記装置は、少なくとも１つの画像センサと、前記画像センサ上でインビボの部位を撮像するための光学系と、前記画像センサからの信号を受信システムに送信するための送信器と、を備えた装置において、
前記インビボの部位を照らし、少なくとも１つの青色ＬＥＤチップおよび屈折クリスタルを備えた照明源。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの青色ＬＥＤチップは屈折クリスタル・マトリクス内に一体化されている、請求項４８に記載の照明源。
【請求項５０】
インビボの部位を撮像するための方法であって、
インビボの部位を照らすステップと、
ＣＭＯＳ撮像カメラの画素上に送出光を集光し、これによってアナログ信号を発生するステップと、
前記アナログ信号を処理してデジタル信号に変換するステップと、
前記デジタル信号をランダム化するステップと、
前記デジタル信号を受信システムに送信するステップと、
前記送信された信号を処理して前記インビボの部位の画像を得るステップと、を備える方法。
【請求項５１】
前記照らすステップは白色ｌｅｄを用いて行われる、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ＣＭＯＳ撮像カメラは、
アナログ信号を生成する能動画素回路と、
前記能動画素回路が生成した前記アナログ信号を処理するための相関二重サンプラと、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するための直列出力を有するアナログ−デジタル変換器と、
フレームおよび行パラメータを規定し、送信のために前記デジタル信号を用意するための符号化およびランダム化ユニットと、
を備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記アナログ信号を処理してデジタル信号に変換するステップは、直列出力を有するアナログ−デジタル変換器によって実行する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記デジタル信号をランダム化するステップは、０および１のデジタル信号の発生をランダム化することによって実行する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記デジタル信号を受信システムに送信するステップは、ＣＭＯＳ撮像カメラを制御するための制御ブロックを備えた送信器によって実行する、請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、消化管を撮像するため等の、インビボ撮像装置およびシステムに関する。
【０００２】
既知のインビボ測定システムには内視鏡があり、これは多くの場合、上部または下部胃腸管の画像を提供するために利用される。しかしながら、内視鏡では、小腸の全長の像は得られない。更に、それらは苦痛を与え、患者にダメージを与える恐れがあり、操作が複雑である。
【０００３】
消化作用によって消化管を通り抜け、データを収集してこのデータを受信システムに送信する嚥下可能な電子カプセルが知られており、その一例が「ハイデルベルグ」カプセルである。更に別の例が、米国特許第５，６０４，５３１号に開示されている。これらのカプセルを利用して、腸全体のｐＨ、温度および圧力を測定することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の装置およびシステムによって、胃腸（ＧＩ）管の全長の画像等の、内腔または体腔内からのインビボ画像を得ることができる。この装置およびシステムは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像カメラを含む撮像システムを含む。また、この装置は、ＣＭＯＳ撮像カメラから受信システムに信号を送信するための超低電力無線周波数（ＲＦ）送信器も含む。
【０００５】
ＣＭＯＳ撮像カメラは、超低電力撮像装置であり、赤色のスペクトルには感度が低く、チップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）内に設けられている。送信器は、高帯域幅入力を有する超低電力ＲＦ送信器であり、チップ・スケール・パッケージ内に設けることができる。
【０００６】
本発明の装置およびシステムの撮像システムによって達成される高集積化および低消費電力は、ＣＭＯＳ技術の進展以前には得られないものであった。更に、当技術分野において、ビデオ信号のための超低電力、高帯域幅入力の送信器は知られていない。また、当技術分野において、ＣＳＰ内のＲＦ製品はこれまで開示されていない。
【０００７】
更に、この撮像システムは、当技術分野において現在用いられている赤みがかった白熱豆電球またはＲＧＢ  ＬＥＤではなく、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）を、光源として利用することができる。白色ＬＥＤは、品質向上を可能とし、アイ・イメージにいっそう快適である。
【０００８】
従って、本発明の一実施形態によれば、インビボ撮像装置が提供される。この装置は、好ましくはデジタル出力であるビデオ出力を生成するための少なくとも１つの撮像システムと、このビデオ出力を受信システムに送信する送信器とを備える。
【０００９】
撮像システムは、ＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための少なくとも１つの照明源と、ＣＭＯＳ撮像カメラ上でインビボの部位を撮像するための光学系とを含む。
【００１０】
照明源は、白色ＬＥＤとすることができる。ここで引用する場合、「白色ＬＥＤ」という語は、青色ＬＥＤチップ（青色スペクトル範囲の光を発する）および屈折結晶の組み合わせを指す。青色ＬＥＤチップを屈折結晶内に封入して、結晶に入射する青色光が異なるスペクトルで発光し、結果として白色光が得られるようになっている。屈折結晶から発した白色光は、少量の赤色光と、更に少量でほぼ皆無の赤外線（ＩＲ）光とを有する。
【００１１】
照明源は、特定の一体型光源とすることができ、屈折クリスタル・マトリクスは、一体化された複数の青色ＬＥＤチップを有する。
【００１２】
この装置の構成要素は、光窓を有する筐体に収容されている。筐体は、内腔または体腔内に挿入されて通過するように構成されている。
【００１３】
また、本発明の一実施形態によれば、インビボ撮像のためのシステムが提供され、これは、好ましくはデジタル出力であるビデオ出力を生成する撮像システムと、撮像システムのビデオ出力を送信する送信器と、送信されたビデオ出力を受信するための受信システムとを含む。撮像システムは、ＣＭＯＳ撮像カメラと、インビボの部位を照らすための照明源と、ＣＭＯＳ撮像カメラ上でインビボの部位を撮像するための光学系と、から成る。
【００１４】
このシステムは、更に、身体を取り囲むことができ、送信されたビデオ出力を受信し複数の受信信号を生成するための１つまたは複数のアンテナを備えたアンテナ・アレイを備える。また、このシステムは、複数の受信ビデオ信号を単一のビデオ・データストリームに変換することができる復調器を備えることができる。また、このシステムは、単一のデータストリームからトラッキングおよびビデオ・データを発生するデータ処理システムを備えることも可能である。
【００１５】
受信システムおよびデータ・プロセッサは、通常、患者の外部に配置されている。
【００１６】
任意選択的に、このシステムは、間欠的に送信器を動作させるための装置も含むことができる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、装置は、光窓を有し、ＧＩ管の全長のインビボ画像を得るための撮像システムと、得た画像を受信システムに送信する送信器とを含む嚥下可能カプセルである。
【００１８】
撮像システムは、ＣＭＯＳ撮像カメラと、白色ＬＥＤと、ＧＩ管の部位をＣＭＯＳ撮像カメラ上で撮像するためのレンズとから成る。また、嚥下可能カプセルは、カプセルの電気的素子全体にエネルギを供給するための内蔵エネルギ源も含む。
【００１９】
また、本発明の一実施形態によれば、ＲＦで信号を受信システムに送信するための送信器が提供される。この送信器は、常時開（ＮＯ）スイッチによって制御され、本発明の装置の照明および撮像装置を制御するための制御ブロックを含む。
【００２０】
ＮＯスイッチは、スイッチの近くにあるとスイッチを閉じたままとする外部磁石によって制御される。しかしながら、内部ブロックは、開スイッチの論理を維持し、外部磁石がある間は送信器の回路および全てのカプセルの主サブシステムをイナクティブのままとする。外部磁石を除去すると、スイッチが開き、内部ブロックが閉じ、これによって、送信器の回路およびカプセルの主サブシステムが作動する。
【００２１】
更に、インビボの画像を得るための方法が提供される。この方法は、インビボの部位を照らすステップと、ＣＭＯＳ撮像カメラの画素上に送出光を集光し、これによってアナログ信号を発生するステップと、アナログ信号を処理してデジタル信号に変換するステップと、デジタル信号をランダム化するステップと、デジタル信号を受信システムに送信するステップと、送信された信号を処理してインビボの部位の画像を得るステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、図面と関連付けて述べる以下の詳細な説明から、更に十分に理解され認められよう。
【００２３】
本発明の装置およびシステムは、内腔および体腔内部を見るため、ならびに少なくともビデオ・データを送信するために用いられる。
【実施例】
【００２４】
ここで、本発明の一実施形態による装置およびその構成要素を例示した図１を参照する。装置１０は、通常、光窓２１と、ＧＩ管等の内腔内部からの画像を得るための撮像システムとを備えている。撮像システムは、白色ＬＥＤ等の照明源２３と、画像を検出するＣＭＯＳ撮像カメラ２４と、ＣＭＯＳ撮像カメラ２４上に画像の焦点を合わせる光学系２２とを含む。照明源２３は、光窓２１を介して内腔の内部を照らす。装置１０は、更に、ＣＭＯＳ撮像カメラ２４のビデオ信号を送信するための送信器２６およびアンテナ２７と、装置１０の電気的素子に電力を供給する酸化銀電池等の電力源２５とを含む。
【００２５】
本発明の装置およびシステムには、複数のＣＭＯＳ撮像カメラを用いても良いことは認められよう。装置またはシステムの特定の要件に合わせて、各ＣＭＯＳ撮像カメラが、それ自身の光学系および１つまたはそれ以上の照明源を含むことができる。
【００２６】
ＣＭＯＳカメラ２４によって得た画像は、データ処理ユニットも含むことができる受信システム（図示せず）に送信される。受信システムおよびデータ処理ユニットは、通常、患者の外部に配置する。
【００２７】
装置１０は、カプセルの形状をしており、容易に飲み込むことができ、自然なぜん動によって押されて、ＧＩ管全体を受動的に通過することができる。
【００２８】
しかしながら、この装置は、内腔または体腔の内部への挿入および通過に適したいかなる形状とすることも可能であることは認められよう。更に、本発明の装置は、内視鏡、腹腔鏡、ステント、針、カテーテル等、内腔または体腔内に挿入する器具に取り付けるかまたは貼りつけることができる。
【００２９】
このため、この装置は、飲み込むことにより、内視鏡装置を用い、手術等によって、内腔または体腔内に導入することができる。
【００３０】
適切なＣＭＯＳ撮像カメラ２４は、例えば、Ｇｉｖｅｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｔｄ．（Ｙｏｋｎｅａｍ、Ｉｓｒａｅｌ）によって規定され、Ｐｈｏｔｏｂｉｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳＡ）によって設計された「チップ上カメラ」タイプのＣＭＯＳ撮像装置であり、一体型能動画素および後処理回路（図２を参照して更に述べる）を有する。単一のチップ・カメラによって、黒および白信号または色信号のいずれかを供給することができる。
【００３１】
ＣＭＯＳ撮像カメラ２４は、既知のＣＭＯＳカメラよりも赤色スペクトルの光に対する感度が低いように設計されている。
【００３２】
光学系２２は、少なくとも１枚のレンズおよび任意選択として鏡および／またはプリズムを備え、ＣＭＯＳ撮像カメラ２４の画素上に送出光を集めると共に平行化する。通常、光学系は、非球面合焦レンズを備えている。適切なレンズは、例えば、特定の物体平面、ひずみ、および解像度のパラメータに応じた、Ｇｉｖｅｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｔｄ．（Ｙｏｋｎｅａｍ、Ｉｓｒａｅｌ）によって設計されたレンズである。
【００３３】
照明源２３は、光窓２１を介して、内腔の壁に光を送る。次いで、光学系２２のレンズが、ＣＭＯＳ撮像カメラ２４の画素上に送出光の焦点を合わせる。
【００３４】
迷光を避けるため等の特定の撮像要件に合わせて、単一または複数の光源または特定の一体型光源を用い、配置することができる。また、光窓２１は、装置の形状に合わせた、更に特定の撮像要件に合わせた位置および形状とすることができる。例えば、光窓２１を楕円形状の半球を規定するように形成し、ＣＭＯＳ撮像チップ・カメラ・システム２４および照明源２３を、光半球によって規定される形状の焦点面の近くに配置した場合、最適な撮像条件が得られる。上述の撮像条件を得ることについては、ＷＯ  ００／７６３９１号に記載されており、これは、本発明の共通の譲受人に譲渡され、引用によりその全体がここに含まれるものとする。
【００３５】
本発明において撮像されるインビボの部位は、通常、撮像装置に極めて近接している。例えば、小腸を通過し撮像する１１ｘ３０ミリメートルのカプセルは、極めて短距離から小腸の壁を撮像する。従って、ＬＥＤ等の固体照明源を利用した撮像プロセスの照明要件を満たすことができる。
【００３６】
本発明の一実施形態では、照明源は白色ＬＥＤである。白色ＬＥＤから発した白色光は、少量の赤色光と、更に少量のＩＲ光とを有する。従って、白色ＬＥＤは、赤色光およびＩＲ光に対するシリコンの感度のため、シリコン系の画像センサ（ＣＭＯＳ撮像カメラ等）と共に用いると有益である。
【００３７】
本発明の、赤色スペクトルの光に対する感度が低いＣＭＯＳ撮像カメラおよび白色ＬＥＤ照明源を含むシステムでは、ＩＲ排除フィルタ（明所視フィルタ）は不要である。
【００３８】
適切な送信器は、ＣＭＯＳ撮像カメラからのビデオ信号（デジタルまたはアナログのいずれか）を受信する変調器、無線周波数（ＲＦ）増幅器、インピーダンス整合器およびアンテナを備えることができる。送信器については、図４において更に例示する。
【００３９】
このシステムの他の任意選択的な部分、ならびに消化器系内におけるシステムを含むカプセルの位置決めの方法は、米国特許第５，６０４，５３１号（これは、本発明の共通の譲受人に譲渡され、引用によりその全体がここに含まれるものとする）に記載されたものと同様とすれば良い。
【００４０】
装置１０は、更に、ｐＨ、温度、圧力等を測定するためのセンサ素子を含むことができる。これらのセンサ素子は、そのいくつかが従来技術において記載されており、内腔（例えば消化器系）に広く行き渡る状態を測定するのに適切な、装置に添付または装置内に包含することができるいずれかの素子とすれば良い。
【００４１】
ここで図２を参照すると、ＣＭＯＳ撮像カメラの概略的な構成が表されている。ＣＭＯＳ撮像カメラ２００は、単一チップ上に能動画素および後処理回路を備えている。ＣＭＯＳ撮像カメラ２００は、フォトセル２０２（ＣＭＯＳ撮像カメラの画素）と、相関二重サンプラ（ＣＤＳ）２０４と、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０６と、符号化およびランダム化ユニット２０８と、回路素子の制御および同期化のためのタイミング発生器２１０とを含む。
【００４２】
光学系によって集められた光は、ＣＭＯＳ撮像カメラ２００上に送出され、光がフォトセル２０２によって吸収されると、光子が電子に変換される。電子は電流に変換され、能動画素回路によってアナログ信号が生成される。アナログ信号は、オンチップ後処理回路によって更に処理するために送出される。信号は、ＣＤＳ２０４によって更に処理される。ＣＤＳ２０４は、ノイズ排除および信号整形のため、相関二重サンプリングを行い、その後、信号はＡ／Ｄ変換器２０６に送信される。Ａ／Ｄ変換器２０６は、Ａ／Ｄ変換した直列出力であり、信号の直列低電力送信を可能とする。信号はデジタル信号に変換され、更に符号化およびランダム化ユニット２０８に送信されて、フレームおよび行パラメータを規定し（符号化）、送信のため信号を用意する（ランダム化）。符号化およびランダム化ユニット２０８は、デジタル「０」および「１」の信号の発生をランダム化して、一方のタイプの信号の再発生によって送信が妨げられないようにする。
【００４３】
ＣＭＯＳ撮像カメラ２００は、インビボ撮像に合わせて調整した仕様に従って、Ｇｉｖｅｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｔｄ．（Ｙｏｋｎｅａｍ、Ｉｓｒａｅｌ）によって規定され、Ｐｈｏｔｏｂｉｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳＡ）によって設計される。ＣＭＯＳ撮像チップは、超低電力要件（３ミリワット未満）を有する。温度の関数としての、撮像カメラによって発生する暗電流の増大のダイナミクスは、当技術分野において既知の固体装置のものよりも小さく、３７℃において、少量の出力ビデオ信号が暗電流である。更に、上述のように、撮像カメラは、赤色スペクトルの光に対して感度が低く、明所視フィルタの必要性が小さくなる。
【００４４】
ここで図３を参照すると、具体的な一体型光源を備えたインビボ撮像のための装置が例示されている。装置３００は、ＣＭＯＳ撮像カメラ３０２と、ＣＭＯＳ撮像カメラ３０２上にインビボ画像を撮像するための光学系（図示せず）と、インビボの部位を照らすための一体型光源３０４とを備えている。装置３００は、更に、撮像カメラ３０２から受信器（図示せず）にビデオ・データを送信するための送信器３０５を含む。送信器３０５は、光源３０４のための高電圧電流源を発生する。一体型光源３０４は、接続ワイヤ３０１を介して送信器３０５に接続されている。装置の電気的構成要素は、装置内に含まれる電池（図示せず）によって給電される。
【００４５】
一体型光源３０４は、ＣＭＯＳ撮像カメラ３０２を囲む屈折クリスタル・マトリクスのストリップ３０６を備えている。屈折クリスタル・マトリクスのストリップ３０６内に封入された青色ＬＥＤチップ３０８が、ストリップ３０６に沿って配置されて、ＣＭＯＳ撮像カメラ３０２の周りの円環に照明を与えるようになっている。
【００４６】
また、青色ＬＥＤチップ３０８をストリップ３０６全体に散在させて、ストリップ３０６全体が発光するようにすることも可能である。
【００４７】
ここで図４を参照すると、送信器のブロック図が例示されている。送信器４００は、国際通信規格（ＦＣＣ等）の基準を満たすように設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）であり、最小偏位変調（ＭＳＫ）変調システム上で動作して、アンテナ４２６および４２７を介して無線周波数でデジタル信号の受信システムへの送信を実行する。また、送信器４００は、本発明の装置の照明および撮像装置ならびに、スイッチの論理変換を（上述のように）制御する。送信器４００は、外部プログラミング入力４２８と通信状態にあるワンタイム・プログラミング・ユニット４０８と、撮像装置と通信するための制御論理ブロック４０１と、変調器４２５と通信状態にある位相ロック・ループ（ＰＬＬ）４０２と、任意選択的に、照明を制御するためのＬＥＤ電力および制御ブロック４０３と、主発振器４０４と、内部電子スイッチ４０６を制御するスイッチ４０５とを含む。
【００４８】
制御論理ブロック４０１は、撮像装置と通信し、予めプログラムされたパラメータを読み取り、プログラミング・モードにおいて、「外側」とのインタフェースを実行する。制御論理ブロック４０１は、主クロックを維持し、ビット・レート・データ４１２およびフレーム・レート４１３によって、撮像装置によって発生する制御４１１を介して同期化され、ＬＥＤ電力および制御ブロック４０３をトリガする。制御論理ブロック４０１は、更に、主クロック４１４および撮像装置停止４１５を制御する。
【００４９】
停止の間、送信器は、ビーコン信号のみを送信する。停止によって、装置の電源を経済的に用いることができる。例えば、小腸を撮像するために設計された装置において、送信器４００は、２時間の遅延を含むようにプログラムすることができ、その期間中、撮像装置および他の装置の電子機器回路の周期的な停止を実行する。２時間は、特に患者において、ほぼ、嚥下可能な装置が胃を通過して小腸に入るために要する時間である。このため、そういった患者では、装置が小腸に到達した時にのみ、画像を収集するために、装置は電池からの電力を利用する。
【００５０】
ＰＬＬ４０２は、送信周波数におけるドリフトを自動的に補正することを意図したフィードバック・システムである。ＰＬＬ４０２は、チャネル周波数に依存しない高速分周のためのプリスケーラ４２４を含む。プリスケーラ４２４は、分周器４２１と通信状態にあり、分周器４２１は、発振器４０４の周波数を分割して、ＰＬＬのための基準周波数を実行する。分割値は、チャネルに依存する。また、ＰＬＬ４０２は、ＰＬＬの周波数比較および位相比較を行うための位相周波数検出器（ＰＥＤ）４２２と、全ループのループ送信の整形を実行するためのチャージ・ポンプ４２３とを含む。
【００５１】
ＬＥＤ電力および制御ブロック４０３は、外部コンデンサ４３１によって制御される高電圧源４３２を含む。また、ＬＥＤ電力および制御ブロック４０３は、高電流源４３３を含み、ＬＥＤのピーク電流値は、ＬｅｄＲｅｓ４３５に接続された抵抗によって制御される。
【００５２】
送信器４００は、外部磁気スイッチ４０５によって制御される。スイッチ４０５は、上述のように、外部磁石によって閉じたままとされる、常時開（ＮＯ）スイッチである。スイッチ４０５は、全ての装置のエレクトロニクスを制御する内部電子スイッチ４０６を制御する。電子スイッチ４０６は、ＮＯスイッチ４０５の論理を「常時閉」（ＮＣ）論理に変換する低漏れ回路を含み、スイッチ４０５がＮＯスイッチであるにもかかわらず、これが閉じている間は送信器をイナクティブのままとするようにする。
【００５３】
低漏れ回路は、１年当たり、電池電力の１％ないし３％を用いるだけであるので、内部電子スイッチ４０６は、この装置の電力方式において大きなファクタではない。
【００５４】
本発明の一実施形態では、この装置は、光窓を有し、ＣＭＯＳ撮像カメラと、白色ＬＥＤと、光学系と、送信器と、電池とを備えた、嚥下可能カプセルである。嚥下可能カプセルは、ＰＣＴ出願ＩＬ００／００７５２号（これは、本発明の共通の譲受人に譲渡され、引用によりその全体がここに含まれるものとする）に記載された磁気パッケージング等、磁石を有するパッケージ内に含まれている間はイナクティブのままである。用いる直前に、磁石を有するパッケージを除去してスイッチ４０５を開放可能とし、これによって送信器を作動させ、これと共に、撮像装置および照明動作を始動する。
【００５５】
送信器４００における情報の入力帯域幅は、毎秒１．３５メガビットを超える。かかるビデオ・データ送信のための低電力高入力帯域幅の送信器は、当技術分野においていまだ示されていない。
【００５６】
ここで図５を参照すると、本発明の方法のブロック図が例示されている。インビボ撮像のための方法は、以下のステップを含む。すなわち、インビボの部位を照らす（５０２）、ＣＭＯＳ撮像カメラの画素上に送出光を集めて、これによってアナログ信号を発生する（５０４）、アナログ信号をデジタル信号に変換する（５０６）、デジタル信号をランダム化する（５０８）、デジタル信号を受信システムに送信する（５１０）、送信された信号を処理してインビボ部位の画像を得る（５１２）、である。
【００５７】
照明するステップ（５０２）は、インビボの部位を照らすために白色ＬＥＤを用いて行うと好ましい。システムの特定の要件に合わせて、照明は、連続的または交番したものとすることができる。
【００５８】
インビボの部位から送出された光を集めること（５０４）およびこれをＣＭＯＳ撮像チップの画素上に向けることは、レンズを備え、更にいずれかの適切なコリメータを備えていても良い光学系を用いることによって、達成される。
【００５９】
アナログ信号からデジタル信号への変換（５０６）は、直列で行うと好ましい。
【００６０】
デジタル信号のランダム化（５０８）、すなわちデジタル信号（「０」および「１」）の発生のランダム化は、一方のタイプの信号の再発生によって送信が妨げられないように行う。
【００６１】
信号の送信（５１０）は、患者の身体に取り付けた多数のアンテナに対して、毎秒２ないし８フレームのレートで、無線周波数（約４３２〜４３４Ｍｈｚ）を用いて達成する。アンテナによって、画像の捕捉が可能となり、また、アンテナを用いて、患者の身体内の撮像装置の位置を算出して示す。患者の身体内における撮像装置の位置の算出および表示の一例は、上述の米国特許第５，６０４，５３１号に記載されている。
【００６２】
信号の処理（５１２）は、適切なプロセッサおよびソフトウエアを用いることで実行可能である。例えば、ＲＡＰＩＤソフトウエア（Ｇｉｖｅｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｔｄ．（Ｙｏｋｎｅａｍ、Ｉｓｒａｅｌ）によって開発され所有される所有ソフトウエア）を用いて、ＧＩ管内から捕捉した画像のビデオ・クリップを得る。撮像装置がＧＩ管を通過する際に、撮像装置の経路にビデオ・クリップを同期させて、ＧＩ管内の装置の位置を突き止めることを可能とする。
【００６３】
更に、複数の受信アンテナを用いて、これらを最善の受信条件を可能とする位置に動かすことができる。
【００６４】
画像は、ベルトに搭載した小さい携帯用記録器に格納し、続いて分析および検索のためにダウンロードすることができる。更に、受信器を固定データ記録器に直接接続することも可能である。
【００６５】
ＣＭＯＳ撮像チップ、小型プロセッサ、白色ＬＥＤ光源、短焦点距離レンズ、小型送信器およびアンテナを備えた１１ｘ３０ミリメートルのカプセルによって実験を行った。カプセルは、酸化銀電池によって給電し、飲み込んで、胃腸管からの画像を５時間以上連続して記録することができた。
【００６６】
歩行する犬で、６時間までの間、高品質のビデオ画像を生放送で送信した。
【００６７】
倫理委員会の承認を得て、人のボランティアによる研究を行った。カプセルは容易に飲み込まれた。胃および小腸から、動画が得られた。苦痛はなかった。光窓は、全ての送信の間、透明なままであった。
【００６８】
信号強度の三角分析によって、カプセル位置を連続的に監視することができた。小腸の撮像は、２時間で成功のうちに完了した。
【００６９】
本発明は、先に具体的に図示し説明したものに限定されないことは、当業者には理解されよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態によるインビボ撮像装置の概略的な長手方向の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＣＭＯＳ撮像カメラの概略表現である。
【図３】具体的な一体型照明源を含む、本発明の一実施形態による装置の断面の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による送信器のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による方法のブロック図表現である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  装置
２１  光窓
２２  光学系
２３  照明源
２４  ＣＭＯＳ撮像カメラ
２５  電力源
２６  送信器
２００  ＣＭＯＳ撮像カメラ
２０２  フォトセル（ＣＭＯＳ撮像カメラの画素）
２０４  相関二重サンプラ（ＣＤＳ）
２０６  アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
２０８  符号化およびランダム化ユニット
２１０  タイミング発生器
３００  装置
３０２  ＣＭＯＳ撮像カメラ
３０４  一体型光源
３０５  送信器
３０６  屈折クリスタル・マトリクスのストリップ
３０８  青色ＬＥＤチップ
４００  送信器
４０１  制御論理ブロック
４０２  位相ロック・ループ（ＰＬＬ）
４０３  制御ブロック
４０４  主発振器
４０５  スイッチ
４０６  内部電子スイッチ
４０８  ワンタイム・プログラミング・ユニット
４１１  制御
４１２  ビット・レート・データ
４１３  フレーム・レート
４２１  分周器
４２２  位相周波数検出器（ＰＥＤ）
４２４  プリスケーラ
４２５  変調器
４２６および４２７  アンテナ
４３３  高電流源
４３５  ＬｅｄＲｅｓ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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