控制開啟/關(guān)閉開關(guān)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地涉及開關(guān)電路，其用于切換系統(tǒng)（例如，體內(nèi)傳感膠囊，內(nèi)窺鏡膠囊 等）"開啟"和"關(guān)閉"，更具體地涉及用于控制系統(tǒng)開啟/關(guān)閉開關(guān)的狀態(tài)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 體內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的。一些自主膠囊狀的體內(nèi)設(shè)備，其遍歷胃腸（GI)系 統(tǒng)，可包括成像傳感器，或成像器，用于成像胃腸系統(tǒng)的內(nèi)部（例如，捕捉其圖像或拍攝其 圖片）。體內(nèi)設(shè)備可包括其他類型的傳感器（例如，PH值傳感器，壓力傳感器，溫度傳感器， 運(yùn)動(dòng)傳感器等），和/或各種類型的工具（例如，微機(jī)電系統(tǒng)，或"MEMS"），例如在體內(nèi)進(jìn)行 手術(shù)操作和/或在GI系統(tǒng)中施用藥物，例如從包含在體內(nèi)設(shè)備的容器中。
[0003] 可吞咽的體內(nèi)設(shè)備可能不允許手動(dòng)操作開啟/關(guān)閉開關(guān)，因?yàn)檫@種設(shè)備通常是氣 密和密封的，在任何情況下，它們通常一旦吞噬不能被手動(dòng)操作。然而，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)可以 要求每個(gè)設(shè)備在使用之前進(jìn)行測(cè)試，這可能需要該設(shè)備可被激活和停用數(shù)次，用于在使用 前測(cè)試的目的，并且體內(nèi)設(shè)備必須在不使用時(shí)被切換到"關(guān)閉"（為了保持其電池的能量）， 以及在剛剛吞咽之前"開啟"。
[0004] 通常使用簧片開關(guān)，在某些情況下，在與其它設(shè)備相結(jié)合，以在使用之前激活和停 用體內(nèi)器件。自然，簧片開關(guān)對(duì)電磁（"EM"）場(chǎng)敏感，并當(dāng)暴露于EM場(chǎng)時(shí)可處于"關(guān)閉"狀 態(tài)或處于"開啟"狀態(tài)。某些簧片開關(guān)可對(duì)機(jī)械沖擊敏感，該機(jī)械效果可能在它們激活/停 用的設(shè)備上具有不希望的效果，例如，在變換和處理設(shè)備的過程中?；善_關(guān)可不需要由EM 干涉激活，例如通過可用于操縱設(shè)備的EM場(chǎng)，或通過隨機(jī)EM干涉。在其他情況下，簧片開 關(guān)的電觸點(diǎn)有時(shí)會(huì)機(jī)械地卡住，并且在這樣的情況下，它不會(huì)正常工作。
[0005] 盡管開關(guān)體內(nèi)設(shè)備的開啟和關(guān)閉是有利的，但也存在與傳統(tǒng)的開啟/關(guān)閉開關(guān)方 案相關(guān)的缺點(diǎn)。對(duì)于體內(nèi)設(shè)備具有克服上述缺點(diǎn)的開啟/關(guān)閉開關(guān)方案是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 提供一種開啟/關(guān)閉機(jī)制，這有利于控制設(shè)備或系統(tǒng)（例如，吞咽的體內(nèi)設(shè)備）的 "開啟"和"關(guān)閉"狀態(tài)不受電磁干擾。
[0007] 本文描述的開啟/關(guān)閉機(jī)制通常控制設(shè)備的主要部件，例如，成像器、照明源和發(fā) 射器以發(fā)送體內(nèi)數(shù)據(jù)，并且可以通過不是最初（當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)中）運(yùn)行或未加電的電路 控制。例如，當(dāng)開啟/關(guān)閉機(jī)制處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，本文所描述的電路的實(shí)施方案可以是例如 成像膠囊的設(shè)備的一部分，并且電路可以是未加電，或不運(yùn)行。
[0008] 包括在或由設(shè)備或系統(tǒng)（例如，在/由吞咽的體內(nèi)設(shè)備）使用的開啟/關(guān)閉開關(guān) 機(jī)制可包括控制電路和開關(guān)電路。開關(guān)電路可包括可連接到電源的功率輸入終端，可連接 到電負(fù)載的功率輸出終端，和開關(guān)控制輸入，經(jīng)由/通過該開關(guān)控制輸入控制電路可控制 開關(guān)電路在"開啟"狀態(tài)和"關(guān)閉"狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，在開啟狀態(tài)中所述功率輸入終端可電連 接到所述功率輸出終端（從而對(duì)電負(fù)載加電），在"關(guān)閉"狀態(tài)中所述功率輸入終端與功率 輸出終端不電連接（由此從電源斷開電負(fù)載）。該開關(guān)系統(tǒng)到特定狀態(tài)（例如，"開啟"或 "關(guān)閉"）的轉(zhuǎn)換可依賴于開關(guān)控制輸入（例如"1"）的/在開關(guān)控制輸入的邏輯值（例如 "0"或
[0009] 控制電路可包括第一單元和第二單元。第二單元可功能上/電學(xué)上插入在第一 單元和所述開關(guān)電路之間。第一單元可感測(cè)無線信號(hào)（例如，通過使用無線天線）和/或 物理參數(shù)（例如，通過使用壓力傳感器，溫度傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器，加速度計(jì)，等等），解析所 感測(cè)的無線信號(hào)和/或物理參數(shù)作為"開啟"信號(hào)以轉(zhuǎn)換開關(guān)電路到"開啟"狀態(tài)，或作為 "關(guān)閉"信號(hào)以轉(zhuǎn)換開關(guān)電路到"關(guān)閉"狀態(tài)，并分別經(jīng)由第一單元的第一輸出和/或第二輸 出傳送第一數(shù)字信號(hào)或邏輯值或第二數(shù)字信號(hào)或邏輯值，或該兩個(gè)信號(hào)或值到所述第二單 元。第一數(shù)字信號(hào)或邏輯值和第二數(shù)字信號(hào)或邏輯值可分別或組合地（共同）表示，或者 與"開啟"狀態(tài)/信號(hào)/命令或"關(guān)閉"狀態(tài)/信號(hào)/命令相一致。"分另U"是指數(shù)字信號(hào)的 其中一個(gè)（或者邏輯值中的一個(gè)）與"開啟"狀態(tài)（例如，用作轉(zhuǎn)換開關(guān)電路到"開啟"狀態(tài) 的命令）相一致并且另一數(shù)字信號(hào)（或邏輯值）與"關(guān)閉"狀態(tài)（例如，用作轉(zhuǎn)換開關(guān)電路 到"關(guān)閉"狀態(tài)的命令）相一致的的實(shí)施方式。"組合地"指的是第一和第二數(shù)字信號(hào)（或 邏輯值）的組合被用來轉(zhuǎn)換開關(guān)電路到"開啟"狀態(tài)并且第一和第二數(shù)字信號(hào)（或邏輯值） 的不同組合被用于轉(zhuǎn)換開關(guān)電路到"關(guān)閉"狀態(tài)的實(shí)施方式。例如，第一組合可包括第一數(shù) 字信號(hào)，其可以是或具有某一邏輯值（例如，"1"），以及第二數(shù)字信號(hào)，其可以是時(shí)鐘脈沖 (或脈沖的上升或者脈沖的下降緣），并且第二組合可包括第一數(shù)字信號(hào)，其可以是不同的 邏輯值（例如，"〇"），和第二數(shù)字信號(hào)，其可以是時(shí)鐘脈沖（或脈沖的上升或者脈沖的下降 緣）。
[0010] 在一些實(shí)施方案中，第二單元可包括控制器和邏輯單元。在其它實(shí)施方案中，第二 單元可包括觸發(fā)器（例如，D-FF)。第二單元可以設(shè)置或強(qiáng)制開關(guān)電路的（開關(guān)）控制輸入 到邏輯值，該邏輯值是與開關(guān)電路要被轉(zhuǎn)換至的狀態(tài)相一致的所述第一數(shù)字信號(hào)和/或第 二數(shù)字信號(hào)的函數(shù)。第一單元可以使用有線通信協(xié)議例如在IIC(I2C)通信協(xié)議傳輸所述 第一數(shù)字信號(hào)或邏輯值或第二數(shù)字信號(hào)或邏輯值或兩個(gè)信號(hào)/值到第二單元。
[0011] 第一單元可以是或包括"通信和能量收集（"CEH"）單元，并且第二單元可以是或 包括控制和邏輯單元（"CLU")。所述CEH單元可包括接收單元，用于感測(cè)例如射頻（"RF"） 信號(hào)和/或物理參數(shù)；第一輸出終端，每當(dāng)CHl單元從RF信號(hào)（或另一類型的信號(hào)）或通 過接收輸入感測(cè)的物理參數(shù)收集電能時(shí)CHl單元可控制地設(shè)置為電壓+V (VX)伏）；以及第 二輸出終端，CHl單元可以從'高Z'狀態(tài)（高阻抗?fàn)顟B(tài)）可控地轉(zhuǎn)換到零伏狀態(tài)（或低阻 抗?fàn)顟B(tài)，或'低Z'狀態(tài)），例如，每當(dāng)CEH單元內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)到本地/內(nèi)部寄存器時(shí)。
[0012] CLU可包括兩個(gè)二進(jìn)制輸入，在本文中稱為"設(shè)置"輸入和"復(fù)位"輸入，以及一個(gè) 二進(jìn)制輸出。CLU的"復(fù)位"輸入可以在功能上被連接到CEH單元的第二輸出（例如，"高 Z/零，低Z"端）。所述CEH單元的第二輸出，通過被連接到所述CLU的"復(fù)位"輸入，可控 制CLU邏輯輸出的邏輯狀態(tài)（例如，"0"/ "1"）。CLU的邏輯輸出可功能上被連接到開關(guān) 電路的開關(guān)控制輸入，以控制所述開關(guān)電路的"開啟/關(guān)閉"狀態(tài)。
[0013] 所述CEH單元的第一輸出（輸出可設(shè)置到Ov或+V，V>0伏），在某些實(shí)施方案中， 也可功能性地連接（例如，邏輯或地）到開關(guān)電路的開關(guān)控制輸入（例如，它可以是與CLU 輸出的邏輯或），以控制所述開關(guān)電路的"開啟/關(guān)閉狀態(tài)。如果任一個(gè)被或的信號(hào)（CLU的 輸出或CEH單元的第一輸出）或兩個(gè)信號(hào)具有某一預(yù)定的邏輯值（例如，"1"），開關(guān)電路 可以由"關(guān)閉"狀態(tài)轉(zhuǎn)換為"開啟"狀態(tài)，或保持在"開啟"狀態(tài)中，以電連接電源到要被通電 的設(shè)備或系統(tǒng)。否則（兩個(gè)被或的信號(hào)不具有該某一預(yù)定邏輯值；例如，它們都具有邏輯值 "〇"），開關(guān)電路可以從"開啟"狀態(tài)轉(zhuǎn)換到"關(guān)閉"狀態(tài)，或保持在"關(guān)閉"狀態(tài)，并斷開設(shè)備 或系統(tǒng)的電源。
[0014] 所述CEH單元可配置為例如在RF通信信道上與遠(yuǎn)程、無線、開關(guān)激活系統(tǒng)進(jìn)行無 線通信。所述CHl單元可被配置成接收例如來自遠(yuǎn)程開關(guān)激活系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)于"開啟"命令的 第一 RF信號(hào)，并通過下述響應(yīng)接收的第一信號(hào)：（i)斷開第二輸出（其被連接到CLU的"復(fù) 位"輸入終端），例如通過迫使它處于高Z狀態(tài)，并同時(shí)或一些延遲后，（ii )實(shí)現(xiàn)它的第一 輸出（其功能上連接到開關(guān)電路的輸入終端），并設(shè)置為高電壓+V，其可表示邏輯電平/狀 態(tài)"1"，以便將開關(guān)電路設(shè)定到"開啟"狀態(tài)。在開關(guān)電路"開啟"狀態(tài)期間，CLU可通過電 源被通電，在這種情況下，CLU的"設(shè)置"輸入并因此它的輸出轉(zhuǎn)換為邏輯值/狀態(tài)"1"。因 為，在一些實(shí)施方案中，CLU的邏輯輸出被連接到開關(guān)電路的開關(guān)控制輸入，故轉(zhuǎn)換其狀態(tài) 到邏輯值/狀態(tài)" 1"保持開關(guān)電路的"開啟"狀態(tài)，并且因此自支持功率回路。
[0015] 所述CEH單元可被配置成接收例如來自遠(yuǎn)程開關(guān)激活系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)于"關(guān)閉"命令 的第二RF信號(hào)，并通過轉(zhuǎn)換它的第二輸出（它被連接到CLU輸入的"復(fù)位"）從高Z狀態(tài) 到零或低-Z狀態(tài)，響應(yīng)所接收的第二RF信號(hào)，從而迫使CLU設(shè)置其輸出為邏輯值"0"。當(dāng) CEH單元的第二輸出轉(zhuǎn)變到邏輯值/電平"0"時(shí)，開關(guān)電路的狀態(tài)可以從"開啟"改變到"關(guān) 閉"（假設(shè)連接到邏輯值為"1"的開關(guān)電路的輸入終端CEH的第一輸出，已轉(zhuǎn)變到邏輯值 "0"，例如通過CEH禁用其第一輸出，或者通過減弱/降低的能量，該能量為由CEH(預(yù)先） 收集）。
[0016] 根據(jù)另一示例實(shí)施方案，CEH單元的第一輸出（VOUT)可以在功能上被連接到CLU 的第一輸入（例如數(shù)據(jù)輸入），并且CHl單元的第二輸出（例如，"高Z/零，低Z"終端）可 功能上被連接到CLU (例如，時(shí)鐘輸入）的第二輸入。CLU的輸出可在功能上被連接到開關(guān) 電路的開關(guān)控制輸入并通過由CHl單元的兩個(gè)輸出同時(shí)提供到CLU的兩個(gè)輸入的數(shù)字信號(hào) 或邏輯值操縱，從而控制所述開關(guān)電路的狀態(tài)。
[0017] 在一些實(shí)施方案中，CLU可以被實(shí)現(xiàn)為數(shù)字觸發(fā)器（"FF"），其包括兩個(gè)輸入和一 個(gè)輸出。在這些實(shí)施方案中，CEH單元的第一輸出（例如，VOUT終端）可在功能上被連接到 FF的數(shù)據(jù)（D)輸入，且CEH單元的第二輸出（例如，"高Z/零，低Z"終端）可在功能上連接 到FF的時(shí)鐘（CLK)輸入，以便基于D輸入出現(xiàn)的邏輯狀態(tài)（"0"或"1"）控制FF輸出（Q) 的所述狀態(tài)（例如，邏輯電平"〇"或"1"）。所述FF輸出（Q)可以在功能上被連接到開關(guān) 電路的開關(guān)控制輸入，以控制該開關(guān)電路的"開啟/關(guān)閉"狀態(tài)。
[0018] 所述CEH單元可以被配置成例如在RF通信信道上接收來自遠(yuǎn)程系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)于"開 啟"命令的第一 RF信號(hào)，并響應(yīng)于所接收的"開啟"命令通過設(shè)置其第一輸出到高壓+V (+V 對(duì)應(yīng)于或體現(xiàn)邏輯電平"1"），設(shè)置FF的數(shù)據(jù)（D)輸入到邏輯值"1"，并且，可選地，用于啟 動(dòng)CEH單元和FF。當(dāng)通電時(shí)，CEH單元可以使用它的第二輸出傳送時(shí)鐘脈沖到FF的CLK輸 入，由此，設(shè)置FF輸出（Q)，以對(duì)應(yīng)于FF的D輸入的邏輯電平/狀態(tài)（例如"1"）。所述FF 的輸出Q設(shè)置為邏輯位" 1"可轉(zhuǎn)變開關(guān)電路從"關(guān)閉"狀態(tài)到"開啟"狀態(tài)，其中所述開關(guān) 電路可連接電源到電負(fù)載（例如，CHl單元和/或FF設(shè)備，以及可能的其它電負(fù)載；例如， 體內(nèi)設(shè)備或系統(tǒng)）。
[0019] 在開關(guān)電路"開啟"狀態(tài)期間，CEH單元可接收例如來自遠(yuǎn)程系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)于"關(guān)閉" 命令的第二RF信號(hào)，并且通過禁用其第一輸出響應(yīng)所接收的"關(guān)閉"命令以設(shè)置FF的D輸 入為邏輯值"〇"，并通過改變第二輸出的狀態(tài)（其在功能上連接到所述FF的CLK輸入）從 高Z到零或低-Z狀態(tài)，由此設(shè)定FF輸出（Q)到對(duì)應(yīng)于FF的D輸入的邏輯值/狀態(tài)（例如， "〇"）的邏輯電平/狀態(tài)。FF輸出Q設(shè)置為邏輯電平"0"可轉(zhuǎn)換開關(guān)電路從"開啟"狀態(tài)到 "關(guān)閉"狀態(tài)。觸發(fā)器可以是"D"型觸發(fā)器（D-FF)或閂鎖。
[0020] 所述CEH單元可以是或包括射頻識(shí)別（"RFID"）標(biāo)簽或設(shè)備，RFID標(biāo)簽/設(shè)備的 第一輸出可以是能量收集（"EH"）終端，其可以在內(nèi)部被連接到能量收集單元并賦能以輸 出直流電壓，該直流電壓被無線收集，例如從RF傳輸器（或者可被禁用，以防止這種情 況的發(fā)生），并且RFID標(biāo)簽/設(shè)備的第二輸出可以是RFID設(shè)備的"RF-BUSY/WIP"終端，該 RFID設(shè)備可配置為在"RF-BUSY"運(yùn)作模式中運(yùn)行，其中每當(dāng)RFID感測(cè)RF信號(hào)時(shí)它會(huì)從高 Z狀態(tài)轉(zhuǎn)變到零電壓或低Z狀態(tài)，以指示（例如，向外部設(shè)備）該RFID標(biāo)簽/設(shè)備正忙于處 理傳入（感測(cè)）的RF信號(hào)，或在WIP ( "寫進(jìn)程"）的操作模式，其中每當(dāng)RFID標(biāo)簽/設(shè)備 在本地寄存器內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)時(shí)它從高Z狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷夯虻?Z狀態(tài)，，以指示（例如，向 外部設(shè)備）該RFID標(biāo)簽/設(shè)備忙于在內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)。
[0021] 第一數(shù)字信號(hào)或邏輯值可包括或體現(xiàn)從感測(cè)到的無線信號(hào)或感測(cè)的物理參數(shù)收 集能量，而第二數(shù)字信號(hào)或邏輯值可包括，或可以是，表示在RFID標(biāo)簽/設(shè)備中寫入的內(nèi)部 數(shù)據(jù)的信號(hào)。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，CLU控制器可以是控制體內(nèi)設(shè)備/傳感器或系統(tǒng)的 控制器，所述CLU的"設(shè)置"輸入可以是控制器自身的功率輸入（+VCC)，CLU的輸出終端可 以連接到寄存器位，該寄存器位被配置成當(dāng)所述控制器被加電時(shí)具有邏輯值" 1"且當(dāng)控制 器接收復(fù)位信號(hào)時(shí)具有邏輯值"〇"，且CLU的"復(fù)位"輸入可被連接到寄存器位，該寄存器位 被配置成接收所述復(fù)位信號(hào)。
【附圖說明】
[0023] 各種示范實(shí)施方案在附圖中示出，但并不意圖這些實(shí)施方案是限制性的。應(yīng)當(dāng)理 解，為了簡單和清楚的說明，在下面所引用的附圖中示出的元件不必按比例繪制。此外，在 認(rèn)為適當(dāng)時(shí)，附圖標(biāo)記可以在附圖之間重復(fù)以指示相同、相應(yīng)或類似的元件。
[0024] 附圖中：
[0025] 圖IA是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)控制系統(tǒng)的總體圖。
[0026] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的開關(guān)控制系統(tǒng)的框圖；