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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine In-vivo-Bildgebungseinrichtung wie z. B. eine Kapselendoskopie-Einrichtung und ein Verfahren zu deren Montage.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die In-vivo-Bildgebung kann die Verwendung eines In-vivo-Imagers einschließen, dessen Bilddaten zu einem externen Empfangssystem übertragen werden können. Beispielsweise kann eine unverdauliche Kapsel, die von einem Patienten geschluckt werden kann, einen Bildsensor zur Bildgebung des gastrointestinalen (GI)-Trakts und einen Sender zur Übertragung der Bilddaten aufweisen. Bei einigen unverdaulichen Kapseln können die elektronischen Komponenten in der Kapsel auf mehreren Leiterplatten angeordnet sein, wobei jede Leiterplatte unterschiedliche Komponenten der Kapsel enthält. Beispielsweise kann der Bildsensor, der üblicherweise ein Siliziumchip ist, auf einer Leiterplatte angeordnet sein, während der Sender auf einer separaten Leiterplatte (PCB) angeordnet sein kann.
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In einigen Fällen sind die Leiterplatten entlang einer Achse der In-vivo-Abtasteinrichtung (z. B. einer Kapsel) ausgerichtet, und sie sind über eine Vielzahl von Drähten elektrisch verbunden. Die Montage der In-vivo-Abtasteinrichtungen mit mehreren durch Drähte miteinander verbundenen Platten, der das Zusammenwirken zwischen den elektrischen und elektronischen Komponenten und die erforderlichen optischen Eigenschaften der In-vivo-Abtasteinrichtung berücksichtigt, kann komplex sein und beispielsweise die Produktion in großen Stückzahlen behindern.
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Einige schluckbare Kapseln können mehr als eine Bildgebungsbaugruppe aufweisen, wobei sie jeweils einen Imager, Beleuchtungsquellen und eine optische Baugruppe aufweisen, sodass der gastrointestinale (GI)-Trakt aus mehr als einer Richtung oder mehr als einem Winkel betrachtet werden kann. Die Erfassung von Bildern des GI-Trakts aus verschiedenen Richtungen oder Winkeln ermöglicht die Sammlung von mehr Informationen zum Zustand des GI-Trakts, sodass eine bessere Einschätzung des physischen Zustands des Patienten erfolgen kann. Mehr als eine Bildgebungsbaugruppe kann jedoch zum Vorliegen von mehr elektronischen Komponenten im begrenzten Innenraum der Kapsel und zu einer komplexeren Anordnung der elektronischen Komponenten in der Kapsel führen, wodurch die Produktion großer Stückzahlen mehr als bei einer Bildgebungseinrichtung behindert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der Erfindung stellen eine In-vivo-Abtasteinrichtung mit einer flexiblen Leiterplatte und ein Verfahren zum leichten und einfachen Einbau der flexiblen Leiterplatte in der In-vivo-Abtasteinrichtung bereit.
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Verfahren zur Montage einer In-vivo-Einrichtung mit zwei Imagern sind beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 11/603.123 mit dem Titel ”Method of Assembling an In-vivo Imaging Device”, eingereicht am 22. November 2006 und veröffentlicht am 24. Mai 2007 als US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2007/0118012. Diese Anmeldung beschreibt ein Verfahren zum Falten einer starr-flexiblen Leiterplatte mit zwei optischen Köpfen in einem Gehäuse einer In-vivo-Einrichtung. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch ein unterschiedliches Konzept von Leiterplatten mit doppelter Bildgebungsbaugruppe und ein einfaches Montageverfahren für derartige Leiterplatten bereit.
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Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine In-vivo-Abtasteinrichtung eine flexible Leiterplatte aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Leiterplatte eine vollständig flexible Leiterplatte (Full-flex-PCB) aufweisen, d. h., dass die Leiterplatte flexible Installationseinheiten aufweist (die darauf angeordnete elektrische Komponenten aufweisen können), die über flexible Anschlusseinheiten miteinander verbunden sind. Bei einigen Ausführungsformen sind alle elektrischen und elektronischen auf der gleichen Seite der Platte angebracht, wenn sich die Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration befindet. Full-flex-PCBs werden von einer Reihe von Herstellern angeboten, wie z. B. von ELTEK, Printed Circuits, HIGHTEC und Dyconex.
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Eine Full-flex-PCB mit einseitiger Montagekonfiguration, d. h., wobei die elektronischen Komponenten nur auf einer Seite der Installationseinheiten angebracht sind, lässt sich leichter entwerfen und montieren als eine starr-flexible Leiterplatte, die eine zweiseitige Montagekonfiguration aufweist, d. h., dass die elektronischen Komponenten auf beiden Seiten der starren Bereiche angebracht sind. Beispielsweise lässt sich eine einseitig montierte Full-flex-PCB leichter handhaben, da statt beider Seiten nur eine Seite der Leiterplatte zu berücksichtigen ist. Somit gibt es im Vergleich zur Anordnung der Komponenten auf beiden Seiten eines starren Abschnitts geringere Einschränkungen bei der topografischen Anordnung der verschiedenen elektrischen Komponenten. Bei einem Full-flex-PCB kann jede Komponente auf einem unterschiedlichen „Zweig” einer flexiblen Installationseinheit montiert werden, und alle Komponenten sind auf der gleichen Seite der Full-flex-PCB positioniert. Bei einigen Ausführungsformen kann es auch möglich sein, während der Montage verschiedene Tests durchzuführen, wie z. B. Elektrizitätstests und optische Tests, wenn sich die Full-flex-PCB in ihrer nicht gefalteten Konfiguration befindet, ohne vor der Durchführung derartiger Tests abwarten zu müssen, bis die Leiterplatte im Innern einer Kapsel installiert ist.
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Eine Full-flex-PCB hat anders als einige starr-flexible Leiterplatten, bei denen die Verbindungen zwischen den starren Abschnitten und den flexiblen Abschnitten im Faltradius eingeschränkt sind, wenn die Leiterplatte zum Einsetzen in eine schluckbare In-vivo-Einrichtung gedrückt wird, fast keine Beschränkung hinsichtlich des „Biegungsradius”. Bei einigen starr-flexiblen Leiterplatten kann der Faltradius auf etwa 1 mm beschränkt sein, während es bei einem Full-flex-PCB im Wesentlichen keine Beschränkung gibt.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der starre Abschnitt der starr-flexiblen Leiterplatte wegen der Wechselfälle bei der Massenproduktion eine Dicke aufweisen, die geringfügig von der genauen Entwurfsgröße abweicht, da die Toleranz bei der Produktion ziemlich groß ist. Bei der Massenproduktion kann der starre Abschnitt der Leiterplatte so konzipiert sein, dass er eine Enddicke von normalerweise 0,5 mm bis 0,8 mm aufweist, wobei er aber auch eine Toleranz von etwa +0,1 mm aufweisen kann, die in der gleichen Größenordnung liegt wie die Enddicke. Eine derart große Toleranz kann zu einer großen Schwankung in der Dicke des starren Abschnitts führen. Ein Full-flex-PCB hat jedoch eine Enddicke von üblicherweise 0,05–0,06 mm, und die Toleranz beträgt circa ±5 μm (oder 0,005 mm), was im Vergleich zur Enddicke des Full-flex-PCB eine kleinere Größenordnung darstellt. Eine derart enge Toleranz in der „z”-Achse wie beim Full-flex-PCB ist bei der Montage optischer Systeme kritisch. Weiter hat ein Full-flex-PCB wegen eines sehr präzisen Layout-Schnitts der Leiterplatte auch in den „x-y”-Achsen eine enge Toleranz. Die beschriebenen engen Toleranzen können die Einstellung der Beleuchtungsquellen in einer genauen Position entlang des gefalteten Full-flex-PCB unterstützen, d. h. die räumliche Ausrichtung in den „x-y”-Achsen des LED-Rings um den Linsenhalter. Der präzise Layout-Schnitt der Leiterplatte stellt sicher, dass der LED-Ring den Linsenhalter umgibt, während ein spezifisches optisches Layout eingehalten wird. Weiter können die engen Toleranzen des Full-flex-PCB die Positionseinstellung der gesamten Bildgebungsbaugruppe (die die Beleuchtungsquellen, den Imager und die optische Baugruppe umfassen kann) im Verhältnis zum optischen Fenster (in den „x-y-z”-Achsen) unterstützen, um den Einfall von Streulicht aus dem optischen Fenster zu vermeiden, das die Bildgebungsbaugruppe bedeckt.
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Ein weiterer Vorteil des Full-flex-PCB kann die Fähigkeit des optischen Fensters bzw. der Kuppel sein, auf der Bildgebungsbaugruppe blockiert zu sein, bevor die Bildgebungsbaugruppe im Gehäuse der Einrichtung blockiert wird. Dies stellt sicher, dass die Bildgebungsbaugruppe korrekt in Bezug auf die Kuppel positioniert ist, um Ausrichtungsfehler der optischen Komponenten zu vermeiden, wobei die Bildgebungsbaugruppe und die Kuppel erst danach im Gehäuse der Einrichtung blockiert werden. Dieses Merkmal kann beispielsweise bei der Montage einer In-vivo-Einrichtung mit mehr als einer Bildgebungsbaugruppe (z. B. mit zwei Bildgebungsbaugruppen) wichtig sein.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB eine lange flexible Anschlusseinheit aufweisen, die eine Bildgebungsbaugruppe mit der jeweils anderen verbinden kann. Wenn die lange flexible Anschlusseinheit länger ist als die Gehäuselänge der Einrichtung, können die beiden optischen Fenster über den dazugehörigen Bildgebungsbaugruppen blockiert werden, und erst dann kann die Energiequelle eingeschaltet werden und die optischen Fenster können mit dem Gehäuse der Einrichtung verbunden werden, um ein geschlossenes Gehäuse zu bilden. Auch wenn die lange flexible Anschlusseinheit länger ist als die Gehäuselänge der Einrichtung, ermöglicht die zusätzliche Länge der Leiterplatte das Einschieben in das Gehäuse der Einrichtung und das Schließen der optischen Fenster an beiden Enden des Gehäuses, ohne die lange flexible Anschlusseinheit zu beschädigen.
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Ein Full-flex-PCB wiegt auch weniger als eine starr-flexible Leiterplatte. Dies kann ein wichtiges Merkmal sein, wenn das Full-flex-PCB Teil einer Einrichtung sein soll, die ein spezifisches Gewicht aufweisen muss. Beispielsweise muss eine schluckbare Kapsel, die Bilder des Darms erfassen soll, eine relative Dichte (SG) von etwa 1 aufweisen, sodass die Kapsel schwimmen kann, während sie teilweise in den In-vivo-Flüssigkeiten eingetaucht ist, da von einer Kapsel mit SG~1 bekannt ist, dass sie den Darm leichter und schneller passiert, und zwar insbesondere im Caecum-Bereich, wo der Inhalt zum Eintauchen neigt. Die Verwendung eines Full-flex-PCB kann die Geringhaltung des Kapselgewichts unterstützen, wobei die Kapsel dann auf eine relative Dichte SG~1 angepasst werden kann, indem durch andere Komponenten Gewicht hinzugefügt wird, indem zum Beispiel Kunststoffteile verdickt werden, die das Kapselgehäuse bilden.
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Aus diesen und anderen Gründen kann das in der Erfindung offenbarte vollständig flexible Konzept ein zweckmäßiges Konzept zur Aufnahme in einer In-vivo-Abtasteinrichtung sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung lässt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung umfassender verstehen und nachvollziehen, wobei die beigefügten Zeichnungen Folgendes zeigen:
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1 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine schematische Darstellung einer Ansicht von unten eines Abschnitts eines Full-flex-PCB gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
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5–12 sind eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Falten eines Full-flex-PCB gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
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13–15 sind eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Montage einer In-vivo-Bildgebungseinrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
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16 ist eine schematische Darstellung einer Perspektivansicht der in 15 wiedergegebenen In-vivo-Bildgebungseinrichtung in einem montierten Zustand; und
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17 ist ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung eines Montageverfahrens für eine In-vivo-Bildgebungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Im Interesse der Einfachheit und Klarheit der Darstellung versteht es sich, dass in den Figuren wiedergegebene Elemente nicht notwendigerweise maßstabgetreu dargestellt sind. Beispielsweise können die Abmessungen von einigen der Elemente bezüglich der Abmessungen anderer Elemente übertrieben vergrößert wiedergegeben sein.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details wiedergegeben, um ein genaues Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Für Fachleute auf diesem Gebiet ist es jedoch ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind bereits bekannte Verfahren, Abläufe und Komponenten nicht detailliert beschrieben, um die Erfindung nicht zu verschleiern.
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Es wird angemerkt, dass einige Ausführungsformen der Erfindung auf eine selbstständige und üblicherweise unverdauliche In-vivo-Einrichtung abzielen können. Andere Ausführungsformen sind nicht notwendigerweise unverdaulich. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entsprechende Einrichtungen oder Systeme können Ausführungsformen ähneln, die im
US-Patent Nr. 7.009.634 und/oder der US-Patentanmeldung Nr. 2007/0118012 beschrieben sind, wobei diese jeweils für den gemeinsamen Inhaber der vorliegenden Erfindung erteilt wurden und hiermit ausdrücklich vollständig übernommen werden, und sie können den PillCam
® Darmkapsel-Endoskopen des gemeinsamen Inhabers der vorliegenden Erfindung ähneln. Weiter kann ein Empfangs- und/oder Anzeigesystem, das sich für die Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eignet, auch Ausführungsformen ähneln, die im
US-Patent Nr. 6.904.308 und/oder im
US-Patent Nr. 7.119.814 beschrieben sind, wobei diese jeweils für den gemeinsamen Inhaber der vorliegenden Erfindung erteilt wurden und hiermit ausdrücklich vollständig übernommen werden, und sie können der RAPID
®-Software und -Workstation des gemeinsamen Inhabers der vorliegenden Erfindung ähneln. Hierin beschriebene Einrichtungen und Systeme können auch andere Konfigurationen und andere Komponentengruppen aufweisen.
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Mit Bezug auf 1 wird eine schematische Darstellung einer Perspektivansicht eines Full-flex-PCB von oben in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB 100 in eine Kapsel mit zwei optischen Kuppeln eingesetzt werden, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 2002/0109774 für Meron et al. beschrieben, die für den gemeinsamen Inhaber der vorliegenden Erfindung erteilt wurde und hiermit ausdrücklich vollständig übernommen wird.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die Full-flex-PCB 100 eine Vielzahl flexibler Installationseinheiten aufweisen, die über flexible Anschlusseinheiten miteinander verbunden sein können. Eine flexible Anschlusseinheit verbindet üblicherweise zwei flexible Installationseinheiten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB 100 zwei Seiten aufweisen; eine Seite ist so konfiguriert, dass elektrische Komponenten darauf installiert sind (auf den flexiblen Installationseinheiten), während die andere Seite keine Komponenten aufweist.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB 100 konzipiert sein, um in einer Kapsel eingeschlossen zu sein, sodass es in einer selbstständigen In-vivo-Abtasteinrichtung arbeitet. Bei einer in einer Kapsel eingeschlossenen Konfiguration, die die Form einer Kugel, einer lang gestreckten Kapsel oder eine andere für den Einsatz bei Patienten geeignete Form haben kann, kann die In-vivo-Abtasteinrichtung einen Zustand der In-vivo-Umgebung abrufen und z. B. Bilder eines Lumens, das sie durchläuft, erfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die In-vivo-Abtasteinrichtung, in der das Full-flex-PCB 100 eingeschlossen ist, eine schluckbare oder unverdauliche Einrichtung sein, die ein Körperlumen durchläuft und bei ihrer Fortbewegung abtastet. Bei einigen Ausführungsformen kann die In-vivo-Abtasteinrichtung einen Imager aufweisen, um Bilder eines Körperlumens oder Hohlraums, z. B. des gastrointestinalen (GI)-Trakts, zu erfassen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann die In-vivo-Abtasteinrichtung weiter die abgetasteten Daten (z. B. die erfassten Bilder) zu einem externen Empfänger und/oder Anzeigesystem übertragen, damit ein Arzt oder ein anderer Spezialist in der Lage ist, die abgetasteten Daten einzusehen und seine Diagnose mit der Bewertung des Zustands des Patienten abzugeben.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Full-flex-PCB 100 eine flexible Installationseinheit 110 aufweisen, auf der ein Sender angeordnet sein kann. Entsprechend einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die flexible Installationseinheit 110 einen Sender/Empfänger zum Senden und/oder Empfangen von bildbezogenen und anderen (z. B. nicht bildbezogenen) Informationen an eine Empfangseinrichtung aufweisen. Der Sender/Empfänger kann ein Hochfrequenz-(RF)-Sender mit extrem niedriger Leistungsaufnahme sein, der in Chip-Größenordnung (Chip Scale Package/CSP) bereitgestellt sein kann, und er kann mit einem Controller oder einer analogen oder digitalen Schaltung kombiniert sein. Der Sender/Empfänger kann beispielsweise über eine eingebettete Antenne, die an der flexiblen Installationseinheit 14 installiert ist, senden und/oder empfangen. Andere Sendeverfahren können verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 110 einen ASIC aufweisen, der ebenfalls als Controller fungieren kann, und sie kann Schaltungen und Funktionsumfänge zum Steuern der In-vivo-Abtasteinrichtung aufweisen, obwohl eine separate Steuereinheit verwendet werden kann. Der ASIC kann weiter einen Prozessor zur Ausführung der anfänglichen Verarbeitung der abgetasteten Daten (z. B. In-vivo-Bilder) aufweisen, bevor die Daten zu einem externen Empfänger oder Anzeigesystem übertragen werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 110, die einen Sender aufnehmen kann, über die flexible Anschlusseinheit 111' mit der flexiblen Installationseinheit 11' verbunden sein, die einen darauf angeordneten ersten Imager aufweisen kann, und sie kann über die flexible Anschlusseinheit 111 mit der flexiblen Installationseinheit 11 verbunden sein, auf der ein zweiter Imager angeordnet sein kann. Der auf jeder der flexiblen Installationseinheiten 11 und 11' installierte Imager kann eine komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildkamera sein. Der CMOS-Imager ist üblicherweise ein Imager mit extrem niedriger Leistungsaufnahme, und er ist in Chip-Größenordnung (CSP) bereitgestellt. Andere Typen von CMOS-Imagern können verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann ein anderer CMOS-Imager eingesetzt werden, wie z. B. ein CCD-Imager oder ein anderer Imager. Entsprechend anderen Ausführungsformen kann ein 256×256- oder ein 320×320-Pixel-Imager verwendet werden. Die Pixelgröße kann von 5 μm bis 6 μm reichen. Entsprechend einigen Ausführungsformen können die Pixel jeweils mit einer Mikrolinse ausgestattet sein. Andere Abmessungen für Imager und/oder andere Pixelanzahlen können verwendet werden.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 11', die einen darauf angeordneten ersten Imager aufweisen kann, über eine flexible Anschlusseinheit 113' mit einer flexiblen Installationseinheit 13' verbunden sein, auf der ein erster Batteriekontakt angeordnet sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 110 weiter über eine flexible Anschlusseinheit 113 mit einer flexiblen Installationseinheit 13 verbunden sein, auf der ein zweiter Batteriekontakt angeordnet sein kann. Entsprechend einigen Ausführungsformen können die auf den flexiblen Installationseinheiten 13 und 13' installierten Batteriekontakte ein Spiralspannstift (entsprechend der Darstellung in 1), ein Federkontaktstift (wie der handelsübliche „Pogo”-Stift von Everett Charles Technologies), ein Flachstecker, der gegen die Batterie drückt, oder ein beliebiger anderer entsprechender Batteriekontakt sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Batterien, die nach dem Falten des Full-flex-PCB 100 mit den Batteriekontakten in Berührung stehen, um Energie für alle auf dem Full-flex-PCB 100 installierten elektrischen Komponenten bereitzustellen, Silberoxidbatterien, Lithiumbatterien oder andere elektrochemische Zellen mit hoher Energiedichte oder ähnliche Einrichtungen aufweisen. Andere Energiequellen können verwendet werden. Beispielsweise kann das Full-flex-PCB 100 eine andere Energiequelle als Batterien aufweisen. Eine derartige Energiequelle kann Energie aus einer externen Energiequelle schöpfen und sie für die In-vivo-Abtasteinrichtung bereitstellen.
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Bei einigen Ausführungsformen ist die flexible Installationseinheit 110, die einen darauf angebrachten Sender aufweisen kann, über die flexible Anschlusseinheit 112 mit einer flexiblen Installationseinheit 12 verbunden, auf der mindestens eine Beleuchtungsquelle angeordnet sein kann, und die flexible Installationseinheit 11', auf der ein erster Imager angeordnet sein kann, kann über die flexible Anschlusseinheit 112' mit einer flexiblen Installationseinheit 12' verbunden sein, die mindestens eine Beleuchtungsquelle aufnehmen kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Anschlusseinheit 112' die flexible Installationseinheit 13', die einen ersten daran angebrachten Batteriekontakt aufweisen kann, und die flexible Installationseinheit 12', die eine darauf angebrachte Beleuchtungsquelle aufweisen kann, direkt verbinden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die auf dem Full-flex-PCB 100 installierte Beleuchtungsquelle beispielsweise eine Gruppe von Leuchtdioden (LEDs), organischen Leuchtdioden (OLEDs), vertikal-emittierenden Laserdioden (VCSELs) oder anderen für die Bereitstellung von Licht zur In-vivo-Beleuchtung von Objekten geeigneten Lichtquellen sein.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die auf der flexiblen Installationseinheit 12 installierte Beleuchtungsquelle von einem anderen Typ sein als die auf der flexiblen Installationseinheit 12' installierte Beleuchtungsquelle. Bei einigen Ausführungsformen können die flexiblen Installationseinheiten 12 und 12' Beleuchtungsquellen aufweisen, die mit unterschiedlichen Spektren leuchten. Beispielsweise kann die auf der flexiblen Installationseinheit 12 installierte Beleuchtungsquelle eine Weißlichtquelle sein, während die auf der flexiblen Installationseinheit 12' installierte Beleuchtungsquelle ein engeres Spektrum wie z. B. Blau aufweisen kann. Das Blauspektrum ist dafür bekannt, dass es, anders als Weißlicht, das Gewebe durchdringt und dadurch die Erfassung zusätzlicher Informationen zu Gewebeeigenschaften unterstützen kann, wobei z. B. ein „blaues” Bild Blutgefäße unterhalb der Gewebeoberfläche zeigen kann, die bei Weißlichtbeleuchtung nicht dargestellt worden wären.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 110 weiter über eine flexible Anschlusseinheit 114 mit einer flexiblen Installationseinheit 14 verbunden sein, auf der eine Antenne angeordnet sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die auf der flexiblen Installationseinheit 14 installierte Antenne in der flexiblen Installationseinheit 14 eingebettet sein. Eine in der flexiblen Installationseinheit 14 eingebettete Antenne kann Ausführungsformen ähneln, die in der US-Patentanmeldung Nr. 2006/0241422 beschrieben sind, die für den gemeinsamen Inhaber der vorliegenden Erfindung erteilt wurde und hiermit ausdrücklich vollständig übernommen wird. Bei anderen Ausführungsformen braucht die Antenne nicht eingebettet zu sein, und sie kann beispielsweise einen Spiralspannstift aufweisen.
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Bei einigen Ausführungsformen können andere oder zusätzliche Installationseinheiten über einen zusätzlichen Zweig, d. h., durch eine zusätzliche flexible Anschlusseinheit, mit der flexiblen Installationseinheit 110 verbunden sein. Im Folgenden sind Beispiele von Sensoren aufgeführt, die an den zusätzlichen flexiblen Installationseinheiten installiert sein können: pH-Sensoren, Temperatursensoren, elektrische Widerstandssensoren zum Messen der Impedanz des In-vivo-Gewebes, chemische oder biologische Kammern zur Durchführung einer chemischen oder biologischen In-vivo-Analyse eines Zustands usw.
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In anderen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB 100 so konfiguriert sein, dass es in eine Kapsel mit nur einer Bildgebungsbaugruppe und einem optischen Fenster eingesetzt wird. Beispielsweise kann die flexible Installationseinheit 110, die einen daran angebrachten Sender aufweisen kann, über die flexible Anschlusseinheit 111 mit der flexiblen Installationseinheit 11 verbunden sein, die einen darauf angeordneten Imager aufweisen kann, und sie kann weiter über die flexible Anschlusseinheit 114 mit der flexiblen Installationseinheit 14 verbunden sein, auf der eine Antenne angeordnet sein kann. Die flexible Installationseinheit 110 kann weiter über eine flexible Anschlusseinheit 112 mit einer flexiblen Installationseinheit 12 verbunden sein, auf der Beleuchtungsquellen angeordnet sein können. Die flexible Installationseinheit 110 kann über die flexible Anschlusseinheit 111' mit der flexiblen Installationseinheit 13' verbunden sein, die einen darauf angeordneten ersten Batteriekontakt aufweisen kann, und sie kann über die flexible Anschlusseinheit 113 mit der flexiblen Installationseinheit 13 verbunden sein, auf der ein zweiter Batteriekontakt angeordnet sein kann. Bei dieser Ausführungsform weist das Full-flex-PCB 100 keine flexiblen Installationseinheiten auf, auf denen ein zweiter Imager und eine zweite Beleuchtungsquelle entsprechend der vorstehenden Beschreibung angeordnet sein können.
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Mit Bezug auf 2 wird eine schematische Darstellung einer Ansicht eines Abschnitts eines Full-flex-PCB von unten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei einigen Ausführungsformen hat das Full-flex-PCB 100 eine gewissermaßen feste Halterung bzw. Verstärkung zur Aufnahme einiger der flexiblen Installationseinheiten. Damit das Full-flex-PCB 100 einfach zu montieren ist, können einige der Installationseinheiten eine feste Stütze aufweisen (z. B. Halterungen oder Verstärkungen 15 und 16), die auf der Unterseite der flexiblen Installationseinheit gegenüber den elektrischen Komponenten platziert sein können, um Letztere aufzunehmen. Ein Full-flex-PCB lässt sich schwer falten und ohne feste Stütze, die auf den Installationseinheiten platziert ist, die die elektrischen Komponenten darauf tragen, in einer gefalteten Konfiguration halten. Üblicherweise können die flexiblen Installationseinheiten, die eine feste Stütze aufweisen können, diejenigen Installationseinheiten sein, auf die andere Installationseinheiten gefaltet werden. Wie im Folgenden beschrieben wird, können die flexiblen Installationseinheiten 110, die einen darauf angeordneten Sender aufweisen können, und die flexiblen Installationseinheiten 11 und 11', die einen darauf angeordneten Imager aufweisen können, als die „Core”-Einheiten angesehen werden. Da entsprechend einigen Ausführungsformen die restlichen flexiblen Installationseinheiten über diesen drei flexiblen Installationseinheiten gefaltet werden, werden diese drei Einheiten 110, 11 und 11' (und keine weiteren Installationseinheiten) normalerweise durch eine feste Stütze aufgenommen. Bei anderen Ausführungsformen können zusätzliche oder andere flexible Installationseinheiten eine an der freien Seite der Komponente angebrachte feste Stütze aufweisen.
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Wenn die In-vivo-Abtasteinrichtung, in die das Full-flex-PCB 100 gefaltet wird, weiter eine oder mehrere Batterie(n) aufweist, stellen die festen Stützen durch die Batteriekontakte (die auf den flexiblen Installationseinheiten 13 und 13' installiert sind) eine gegen die Batterien gerichtete Kraft bereit. Die Batterien müssen eng zwischen den Batteriekontakten gehalten werden, um Energie für alle auf dem Full-flex-PCB 100 installierten elektrischen Komponenten bereitzustellen. Wenn das Full-flex-PCB 100 gefaltet und in ein Gehäuse einer In-vivo-Einrichtung eingesetzt ist, können die festen Stützen über die Batteriekontakte gegen die dazwischen gehaltenen Batterien drücken. Die Stützen können aus beliebigen thermoplastischen Polymeren hergestellt sein, wie z. B. Acetal, ABS, Polycarbonat, Polyimid. Andere Materialien können verwendet werden.
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2 zeigt zwei feste Stützen 15 und 16. Die Stütze 15 kann entsprechend der Darstellung in 3 als Draufsicht unter der flexiblen Installationseinheit 11 platziert sein, um das Knicken oder Falten der Installationseinheit 11 zu verhindern. Bei einigen Ausführungsformen kann eine andere Stütze 15' vorliegen, die zur Aufnahme der flexiblen Installationseinheit 11' (entsprechend der Darstellung 3) dient. Bei einigen Ausführungsformen können die Stützen oder Verstärkungen so konzipiert sein, dass die Stützen, wenn das Full-flex-PCB 100 gefaltet wird, miteinander verbunden werden können, um die Beibehaltung einer gefalteten Konfiguration zu unterstützen, bevor die Leiterplatte in das Gehäuse einer In-vivo-Einrichtung eingesetzt wird. Die Stütze 15 kann beispielsweise ein weibliches Element 15a aufweisen, das im Wesentlichen aus einem halbzylindrischen Gehäuse besteht. Während des Faltvorgangs eines Full-flex-PCB kann ein männliches Element 16a, das im Wesentlichen aus einem Zylinder besteht, mittels Druck in das weibliche Element 15a eingepasst werden, um eine gefaltete Konfiguration bei den mit den Stützen 15 und 16 verbundenen flexiblen Installationseinheiten beizubehalten (wie in 7 und 8 gezeigt ist, wird die flexible Installationseinheit 11 über der flexiblen Installationseinheit 110 und unter der flexiblen Installationseinheit 12 und anschließend über der flexiblen Installationseinheit 12 gefaltet, woran sich das Einpassen des weiblichen Elements 15a in das männliche Element 16a mittels Druck anschließt). Bei einigen Ausführungsformen kann das männliche Element 16a Teil der Stütze 16 sein, die mit der flexiblen Installationseinheit 110 verbunden sein kann, die einen darauf angebrachten Sender aufweisen kann (ebenfalls in 3 als Draufsicht dargestellt). Üblicherweise weist die Stütze 15 zwei weibliche Elemente 15a auf, und die Stütze 16 kann zwei dazugehörige männliche Elemente 16a aufweisen (in 2 ist nur eines wiedergegeben, da sich das zweite hinter der Stütze 16 befindet).
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann das weibliche Element 15a an seiner Innenwand und in Axialrichtung eine Vielzahl herausragender Rippen 15d aufweisen. Die Vielzahl der Rippen 15d auf der Innenwand der weiblichen Einheit 15a kann Reibung bereitstellen, wenn die männliche Einheit 16a darin eingepasst wird. Die Rippen können eine engere Passung oder eine engere Verbindung zwischen der männlichen Einheit 16a und der weiblichen Einheit 15a aufweisen, da die männliche Einheit 16a tatsächlich gegen die Rippen 16d [sic] gedrückt wird, wenn sie in die weibliche Einheit 15a eingepasst wird.
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Bei einigen Ausführungsformen können die Stützen 15 und 16 mehr als eine Bohrung 15b bzw. 16b aufweisen. Die Bohrungen 15b und 16b können als Löcher dienen, durch die Klebematerial aufgetragen wird, um die flexiblen Installationseinheiten an ihren Stützen anzubringen. Beispielsweise kann Klebstoff auf eine oder mehrere Bohrung(en) 15b aufgetragen werden, um die flexible Installationseinheit 11 sicher auf der Stütze 15 anzubringen. Normalerweise ist das verwendete Klebematerial wegen der schnellen Aushärtezeit und der hohen Bindungsstärke UV-härtender Kleber, doch können andere Arten von Klebstoffen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen ist es nicht erforderlich, Klebematerial durch jedes Loch 15b und 16b aufzutragen, sondern eine Bohrung kann für die Anbringung der flexiblen Installationseinheiten an den Stützen 15 und 16 ausreichen. Bei einigen Ausführungsformen können die zusätzlichen Bohrungen, die nicht für den Auftrag von Klebematerial verwendet werden, die Gewichtsreduktion der Stützen 15 und 16 unterstützen, da die Bohrungen ohne Material sind, wodurch sich ein geringeres Gewicht ergibt. Dies kann ein wichtiger Vorteil sein, wenn das Full-flex-PCB entsprechend der vorstehenden Beschreibung in einer schluckbaren In-vivo-Kapsel implementiert ist, die beispielsweise eine relative Dichte von etwa 1 aufweisen muss.
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Bei einigen Ausführungsformen können die Stützen 15 und 16 Schenkel oder Erweiterungen 15c und 16c aufweisen, die am Umfang der Stützen 15 und 16 positioniert sein können. Üblicherweise gibt es mehr als einen Schenkel 15c und mehr als einen Schenkel 16c. Die Schenkel 15c und 16c können zusätzliche Festigkeit für die Stützen 15 bzw. 16 bereitstellen. Ohne Schenkel/Erweiterungen 15c und 16c können sich die Stützen 15 und 16 biegen; mit diesen Schenkeln ist dies jedoch weniger wahrscheinlich, sodass die Stützen 15 und 16 eine flache mechanische Aufnahme für die darauf verklebten flexiblen Installationseinheiten bereitstellen. Weiter können die Schenkel 15c und 16c die Ränder oder Begrenzungen der Stützen 15 bzw. 16 definieren. Wenn die Stützen 15 und 16 an ihrem Umfang Schenkel aufweisen, können die auf ihnen angebrachten flexiblen Installationseinheiten korrekt zwischen den Begrenzungen der Stützen 15 und 16 gehalten werden, und sie können während des Klebevorgangs und danach in dieser Position gehalten werden.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die an der flexiblen Installationseinheit 110, die einen darauf angebrachten Sender aufweisen kann, angebrachte Stütze 16 weiter einen Hohlzylinder 17 aufweisen. Die flexible Installationseinheit 14 (siehe 1), die eine daran angebrachte Antenne aufweisen kann, kann auf dem Hohlzylinder 17 platziert werden. Die Anbringung der Antenne an einem Ende des Zylinders stellt sicher, dass die Antenne in einem Abstand vom Sender und von den Batterien positioniert ist (wie im Folgenden anlässlich des Faltvorgangs in 12 gezeigt wird), wobei dies wichtig ist, damit der Betrieb der Antenne und des Senders nicht unterbrochen oder beeinträchtigt wird. Andere Verfahren zur Sicherstellung der Antennenposition in einem Abstand vom Sender und von den Batterien können verwendet werden.
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Mit Bezug auf 3 wird eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. 3 stellt die an den flexiblen Installationseinheiten angebrachten festen Stützen in einer Draufsicht dar, d. h., gegenüber der in 2 wiedergegebenen Seite. Entsprechend einigen Ausführungsformen ist die Stütze 15' an der flexiblen Installationseinheit 11' angebracht, die einen daran angebrachten ersten Imager aufweisen kann. Die Stütze 15 ist an der flexiblen Installationseinheit 11 angebracht, die einen daran angebrachten ersten Imager aufweisen kann, und die Stütze 16 ist an der flexiblen Installationseinheit 110 angebracht, die einen daran angebrachten Sender aufweisen kann. Bei einigen Ausführungsformen können entsprechend der vorstehenden Beschreibung die Stützen 15, 15' und 16 an ihrem Umfang eine Vielzahl von festen Schenkeln oder Erweiterungen aufweisen, die eine weitere mechanische Stützung der flexiblen Installationseinheit bereitstellen können, die an der festen Stütze angebracht und/oder damit verklebt ist. Diese Erweiterungen können als Rahmen fungieren, der die flexible Installationseinheit in der festen Stütze in ihrer Position hält. Normalerweise ist die Position einer Erweiterung in Bezug auf eine andere Erweiterung so konzipiert, dass eine Zentrierung der flexiblen Installationseinheit in der Stütze bereitgestellt wird. Falls die Stütze beispielsweise vier Erweiterungen aufweist, sind ihre Positionen zueinander normalerweise symmetrisch, sodass der Abstand zwischen zwei Erweiterungen jeweils gleich ist. Weiter stellen diese Erweiterungen eine Verstärkung der Stütze bereit, sodass die Stütze ihre flache Struktur beibehält, und sie stellen die mechanische Stützung der flexiblen Installationseinheit darin sicher.
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Mit Bezug auf 4 wird eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Full-flex-PCB in einer nicht gefalteten Konfiguration gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. 4 gibt zwei optische Baugruppen wieder, die auf den flexiblen Installationseinheiten platziert sind, die einen darauf angeordneten Imager aufweisen können, wobei der Imager abgedeckt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die optische Baugruppe 25' über den flexiblen Installationseinheiten 11' platziert sein, die einen darauf angeordneten ersten Imager aufweisen können, und die optische Baugruppe 25 kann über der flexiblen Installationseinheit 11 platziert sein, die einen darauf angeordneten zweiten Imager aufweisen kann. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die optische Baugruppe (25 und/oder 25') Spiegel, Prismen, Linsengruppen oder beliebige andere geeignete Fokussierungs- und/oder Lichtleitungselemente aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die optische Baugruppe (25 und/oder 25') einen Linsenhalter und im Linsenhalter eingesetzte Linsen aufweisen. Der Linsenhalter kann so konzipiert sein, dass er an einer spezifischen Stelle über jedem Imager positioniert wird, sodass die vom In-vivo-Gewebe reflektierte Beleuchtung auf den Imager fokussiert wird (wobei der Imager auf der flexiblen Installationseinheit 15 oder 15' installiert sein kann). Die optische Baugruppe kann eine Blendenöffnung haben, durch die reflektierte Beleuchtung eindringt.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen hat die Breite einer Full-flex-Leiterplatte eine enge Toleranz. Ein Full-flex-PCB hat eine Endbreite von üblicherweise 0,05–0,06 mm, und die Toleranz beträgt circa +5 μm (oder 0,005 mm), was im Vergleich zur Endbreite des Full-flex-PCB eine kleinere Größenordnung darstellt. Weiter hat eine Full-flex-PCB wegen eines sehr präzisen Layout-Schnitts der Leiterplatte auch in den „x-y”-Achsen eine enge Toleranz. Dies kann bei der Montage von optischen Systemen wie den optischen Baugruppen 25 und 25' kritisch sein. Die beschriebenen engen Toleranzen können die Einstellung der Beleuchtungsquellen in einer genauen Position entlang der Full-flex-PCB unterstützen, d. h. die räumliche Ausrichtung in den „x-y”-Achsen des LED-Rings, der an den flexiblen Installationseinheiten 12 und 12' um einen Linsenhalter installiert ist, der in den dazugehörigen optischen Baugruppen 25 und 25' angeordnet ist. Der präzise Layout-Schnitt der Leiterplatte stellt sicher, dass der LED-Ring den Linsenhalter umgibt, während ein spezifisches optisches Layout eingehalten wird. Weiter können die engen Toleranzen der Full-flex-PCB die Positionseinstellung des Imagers und des optischen Systems im Verhältnis zum optischen Fenster (in den „x-y-z”-Achsen) unterstützen, um den Einfall von Streulicht aus dem optischen Fenster zu vermeiden, das die Bildgebungsbaugruppe (später mit den Kennziffern 250 und 250' dargestellt) bedeckt.
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5–12 sind eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Falten eines Full-flex-PCB gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. In 5 sind die flexible Anschlusseinheit 113' und die flexible Installationseinheit 13', die mit der Anordnung eines in 4 wiedergegebenen Batteriekontakts darauf dargestellt sind, unter der flexiblen Installationseinheit 11' gefaltet, die einen darauf angeordneten ersten Imager aufweisen kann. Diese Faltung kann dazu führen, dass die flexible Anschlusseinheit 112' und die flexible Installationseinheit 12', die darauf angeordnete Beleuchtungsquellen aufweisen kann, in 5 umgedreht wiedergegeben sind, d. h., mit der nach oben gerichteten Seite ohne Komponenten. In 6 ist die flexible Installationseinheit 112' darüber gefaltet, sodass die flexible Installationseinheit 12' über der optischen Baugruppe 25' platziert ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die optische Baugruppe 25' mindestens zwei Einrückungen 26' aufweisen, die einander gegenüber liegend positioniert sind und auf denen Klebstoff aufgetragen werden kann, um die flexible Installationseinheit 12' auf der optischen Baugruppe 25' zu fixieren, um eine gefaltete Konfiguration beizubehalten. Die Einrückungen 26' können einen Teil der Oberfläche der optischen Baugruppe 25' freilegen, auf dem die flexible Installationseinheit 12' platziert wird, und ein beliebiges geeignetes Klebematerial kann aufgetragen werden, um die beiden Teile sicher zu verbinden. Normalerweise wird UV-härtendes Klebematerial verwendet. Dies kann der abschließende Schritt sein, der dazu führt, dass die flexiblen Installationseinheiten 11', 12' und 13' stapelweise unter der ersten optischen Baugruppe 25' entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind, die im Wesentlichen durch den Mittelpunkt der flexiblen Installationseinheiten 11', 12' und 13' verläuft und damit die erste Bildgebungsbaugruppe 250' schafft.
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7 gibt einen anderen Faltschritt wieder, der während des Montagevorgangs des Full-flex-PCB vor dem Einsetzen des Full-flex-PCB in ein Gehäuse erfolgen kann. in 7 erfolgt der Faltvorgang über der flexiblen Installationseinheit 110, die einen darauf angeordneten Sender aufweisen kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Anschlusseinheit 111 über der flexiblen Installationseinheit 110 gefaltet sein, die einen darauf angeordneten Sender aufweisen kann. Anschließend kann die flexible Anschlusseinheit 112 über der flexiblen Installationseinheit 110 gefaltet werden, sodass sich diese flexible Anschlusseinheit 111 und die flexible Installationseinheit 110 kreuzen.
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8 gibt die Faltung der optischen Baugruppe 25' wieder, die über dem Kreuzungspunkt, d. h. über der gefalteten flexiblen Anschlusseinheit 112, mit der flexiblen Installationseinheit 111 verbunden ist. In 9 ist die flexible Installationseinheit 12, die eine darauf angeordnete Beleuchtungsquelle aufweisen kann, über der optischen Baugruppe 25 gefaltet dargestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die optische Baugruppe 25 mindestens zwei Einrückungen 26 aufweisen, die einander gegenüber liegend positioniert sind und auf denen Klebstoff aufgetragen werden kann, um die flexible Installationseinheit 12 auf der optischen Baugruppe 25 zu fixieren, um eine gefaltete Konfiguration beizubehalten. Die Einrückungen 26 können einen Teil der Oberfläche der optischen Baugruppe 25 freilegen, auf dem die flexible Installationseinheit 12 platziert wird, und ein beliebiges geeignetes Klebematerial kann aufgetragen werden, um die beiden Teile sicher zu verbinden. Üblicherweise wird UV-härtendes Klebematerial auf den Einrückungen 26 aufgetragen.
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10 stellt einen Hohlzylinder 104 mit einer Abdeckung 104a dar, der durch die Bohrung in der flexiblen Installationseinheit 14, auf der eine Antenne installiert ist, eingesetzt wurde.
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In 11 ist die flexible Anschlusseinheit 114 unter der Stütze 16 gefaltet dargestellt, sodass die flexible Installationseinheit 14 mit dem Hohlzylinder 104 gegenüber der optischen Baugruppe 25 gefaltet ist. Entsprechend einigen Ausführungsformen hat der Zylinder 17 (in 2 dargestellt) einen kleineren Durchmesser als der Zylinder 104. Bei einigen Ausführungsformen kann der Hohlzylinder 17 in den Hohlzylinder 104 eingesetzt sein, sodass die flexible Installationseinheit 14, auf der eine Antenne installiert ist, an die Kante des Hohlzylinders 104 angrenzt. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 14 an den Zylinder 104 angrenzen, wenn der Durchmesser des Zylinders 104 größer ist als der Durchmesser des Zylinders 17 und wenn der Durchmesser der Öffnung in der flexiblen Installationseinheit 14 (durch den der Zylinder 17 verläuft) kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders 104. Wenn die flexible Installationseinheit 14 an den Hohlzylinder 104 angrenzt, behält die darauf installierte Antenne einen Abstand vom Sender bei, sodass die Funktionalität und die Effizienz der Antenne nicht unterbrochen oder sogar beschädigt werden.
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12 stellt den abschließenden Faltschritt dar, der eine zweite Bildgebungsbaugruppe 250 ergibt, die über die flexible Anschlusseinheit 111' mit einer ersten Bildgebungsbaugruppe 250' verbunden ist. In 12 kann die flexible Anschlusseinheit 113 unter der Stütze 16 gefaltet sein, sodass die flexible Installationseinheit 13, die einen darauf angeordneten zweiten Batteriekontakt aufweisen kann, über dem Zylinder 104 gefaltet sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Installationseinheit 13 auf der Abdeckung 104a des Zylinders 104 angeklebt sein, um die flexible Installationseinheit 13 in einer sicheren Verbindung mit dem Zylinder 104 zu halten. Bei einigen Ausführungsformen können die flexiblen Installationseinheiten 11, 12, 13 und 14 stapelweise unter der zweiten optischen Baugruppe 25 entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sein, die im Wesentlichen durch den Mittelpunkt der flexiblen Installationseinheiten 11, 12, 13 und 14 verläuft und damit die zweite Bildgebungsbaugruppe 250 schafft.
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Es ist bereits bekannt, dass eine Antenne nicht zu nahe an Metallelementen sein darf, die Unterbrechungen oder Beeinträchtigungen des Antennenbetriebs verursachen könnten. Aus diesem Grund ist das Full-flex-PCB so konzipiert, dass die Antenne nicht in der Nähe des Senders oder der Batterien ist. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann die auf der flexiblen Installationseinheit 14 installierte Antenne in einem Abstand sowohl vom Sender (entsprechend der vorstehenden Beschreibung mit Bezug auf 11) als auch vom auf der zweiten Installationseinheit 13 installierten zweiten Batteriekontakt positioniert sein. Entsprechend der Darstellung in 11 kann die Antenne vom Sender beabstandet sein, da sie an die Stufe angrenzt, die durch den größeren Durchmesser des Zylinders 104 im Vergleich zum Zylinder 17 geschaffen wird. Entsprechend der Darstellung in 12 kann die Antenne weiter von dem auf der flexiblen Installationseinheit 13 installierten zweiten Batteriekontakt beabstandet sein, da der zweite Batteriekontakt an der Abdeckung 104a angebracht ist, die mindestens um die Höhe des Zylinders 104 von der Antenne entfernt ist. Die Beabstandung des zweiten Batteriekontakts von der Antenne entspricht der Beabstandung der Batterien von der Antenne. Die Höhe des Zylinders 104 kann für den erforderlichen Abstand zwischen der Batterie und der Antenne konzipiert sein, der keine Unterbrechungen des Antennenbetriebs verursacht, d. h. der Übertragung von In-vivo-Daten zu einem Empfänger.
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Im Folgenden wird auf 13–15 Bezug genommen. 13–15 sind eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Montage einer In-vivo-Bildgebungseinrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. In 13 können die erste Bildgebungsbaugruppe 250' und anschließend die flexible Anschlusseinheit 111' durch das Gehäuse 101 geführt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 101 zwei offene Enden aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 101 weiter an seiner Innenwand entlang der Längsachse herausragende Rippen wie z. B. die Rippe 101a aufweisen. Die Rippe 101a kann die Führung einer flexiblen Anschlusseinheit 111' durch das Gehäuse 101 unterstützen. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Anschlusseinheit 111' zwischen zwei Rippen durch das Gehäuse 101 geführt werden, sodass die Rippen die Positionierung der flexiblen Anschlusseinheit 111' an einer bestimmten Stelle am Gehäuse 101 unterstützen können. Dies kann weiter den Montagevorgang erleichtern, indem die freie Bewegung der flexiblen Anschlusseinheit im Gehäuse 101 verhindert wird, sodass die Bildgebungsbaugruppen 250 und 250' zusammen mit der zwischen den Gehäuserippen eingesetzten flexiblen Anschlusseinheit 111' eine gewissermaßen stabile Konfiguration schaffen, die sich leichter handhaben lässt.
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In 14 sind die Bildgebungsbaugruppen 250 und 250' durch optische Fenster (oder Kuppeln) 102 bzw. 102' abgedeckt Bei diesem Schritt werden die optischen Fenster 102 und 102' auf den Bildgebungsbaugruppen 250 und 250' platziert, wobei optische Beschränkungen, z. B. korrekte Winkel und Abstände zwischen allen optischen Fenstern (102 und 102') und den optischen Baugruppen (25 oder 25'), die sie abdecken, Winkel zwischen den Beleuchtungsquellen und dem optischen Fenster usw. berücksichtigt werden.
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Bei der Montage anderer In-vivo-Bildgebungseinrichtungen, die zwei oder eine Bildgebungsbaugruppe(n) aufweisen können, wird das optische Fenster erst über der Bildgebungsbaugruppe platziert, nachdem die Bildgebungsbaugruppe im Gehäuse gesichert worden ist. Dies kann bei der Montage große Schwierigkeiten auslösen, da die Bildgebungsbaugruppe und das optische Fenster in einer bestimmten Ausrichtung zueinander angebracht werden müssen, wobei mögliche optische Begrenzungen zu berücksichtigen sind (wie vorstehend erwähnt). Und nach der Verbindung der Bildgebungsbaugruppe mit dem Gehäuse gibt es normalerweise wenig Raum für Änderungen der Ausrichtung zwischen dem optischen Fenster und der Bildgebungsbaugruppe.
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Entsprechend einigen Ausführungsformen der Erfindung wird das optische Fenster jedoch zunächst über der Bildgebungsbaugruppe platziert, sodass eventuelle Einstellungen leicht vorgenommen werden können, und nach dem Befestigen des optischen Fensters an der Bildgebungsbaugruppe werden diese beiden Komponenten am Gehäuse angebracht. Dies kann durch die Länge der flexiblen Anschlusseinheit 111' möglich sein. Da die flexible Anschlusseinheit 111' länger ist als die Länge des Gehäuses 101, kann es möglich sein, zunächst die optischen Fenster an den Bildgebungsbaugruppen anzubringen und erst danach die optischen Fenster am Gehäuse 101 anzubringen.
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In 15 kann das optische Fenster 102, das die zweite Bildgebungsbaugruppe 250 abdeckt, sicher am Gehäuse 101 angebracht werden. Entsprechend einigen Ausführungsformen wird das optische Fenster 102 mittels Klebematerial, Laserschweißen oder beliebigen anderen Verbindungsmitteln, die eine gute Abdichtung bereitstellen, sicher am Gehäuse 101 angebracht. Mindestens eine Batterie 103 kann in das Gehäuse 101 eingesetzt werden, die den an der flexiblen Installationseinheit 13 installierten zweiten Batteriekontakt berühren kann. Bei einigen Ausführungsformen ist die flexible Anschlusseinheit 111' länger als die Länge des Gehäuses 101, wodurch entsprechend der vorstehenden Beschreibung die Blockierung der optischen Fenster 102 und 102' auf den Bildgebungsbaugruppen 250 und 25' [sic] vor der Anbringung der optischen Fenster im Gehäuse 101 ermöglicht wird. Nur durch den Umstand, dass die flexible Anschlusseinheit 111' tatsächlich flexible und nicht starr ist, und wegen ihrer geringen Dicke ist es jedoch möglich, die zusätzliche Lunge im Innern des Gehäuses 101 zu falten. Da die flexible Anschlusseinheit 111' flexibel und sehr dünn ist, kann es möglich sein, die zusätzliche Länge der flexiblen Anschlusseinheit 111' in das Gehäuse 101 zu drücken, ohne Schäden an der Schaltung zu verursachen, die die flexible Anschlusseinheit 111' durchläuft. Die zusätzliche Länge der flexiblen Installationseinheit 111 kann in das Gehäuse 101 gedrückt werden, bevor die Kuppel 102' auf dem Gehäuse 101 blockiert wird, und, da die flexible Anschlusseinheit 111' flexibel und dünn ist, gibt es dafür ausreichenden Platz zwischen den Batterien 103 und den Innenwänden des Gehäuses 101. Das optische Fenster 102' kann mittels Klebematerial, Laserschweißen oder beliebigen anderen Verbindungsmitteln, die eine gute Abdichtung bereitstellen, sicher am Gehäuse 101 angebracht werden.
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16 ist eine schematische Darstellung einer Perspektivansicht der in 15 wiedergegebenen In-vivo-Bildgebungseinrichtung in einem montierten Zustand; 16 stellt eine In-vivo-Abtasteinrichtung 200 dar, die tatsächlich der montierte Zustand der in 12–15 zusammengesetzten In-vivo-Einrichtung ist. Die In-vivo-Abtasteinrichtung 200 kann ein Gehäuse 101 und zwei Kuppeln 102 und 102' aufweisen, die die Bildgebungsbaugruppen 250 bzw. 250' abdecken. Das Gehäuse 101 und die Kuppeln 102 und 102' können ein geschlossenes Gehäuse bilden, das das in 1–11 beschriebene Full-flex-PCB umschließt. Im Anschluss durch die Einnahme durch einen Patienten durch Schlucken, Nahrungsaufnahme oder Einsetzen unter Verwendung eines Endoskops oder ähnlicher Einrichtungen kann die Einrichtung 200 gegenüberliegende Seiten eines Lumens im Körper des Patienten, z. B. des GI-Trakts, beleuchten und Bilder davon erfassen. Die In-vivo-Einrichtung 200 kann einen breiten Sichtbereich haben, z. B. 170 Grad, der sich nach verschiedenen optischen Designpräferenzen richtet, wie z. B. dem Abstand zwischen der Kuppel und der optischen Baugruppe, dem Abstand zwischen der optischen Baugruppe und dem Imager usw.
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Im Folgenden ist 17 ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung eines Montageverfahrens für eine In-vivo-Bildgebungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In Schritt 700 wird eine flexible Leiterplatte bereitgestellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die flexible Leiterplatte eine vorstehend beschriebene Full-flex-Leiterplatte 100 sein. Die Full-flex-Leiterplatte kann eine Vielzahl flexibler Installationseinheiten abwechselnd mit einer Vielzahl flexibler Anschlusseinheiten aufweisen, sodass eine flexible Anschlusseinheit jeweils zwei flexible Installationseinheiten verbindet. Bei einigen Ausführungsformen können zwei der Full-flex-PCBs einen darauf angeordneten Imager aufweisen, z. B. die flexiblen Installationseinheiten 11 und 11' entsprechend der Darstellung in 1. Bei einigen Ausführungsformen können einigen wenigen flexiblen Installationseinheiten auf der Seite ohne Komponenten Verstärkungen angebracht sein. Beispielsweise können die Verstärkungen 15, 15' und 16 an den flexiblen Installationseinheiten 11, 11' bzw. 110 angebracht sein, um vor dem Falten der Leiterplatte Festigkeit bereitzustellen (entsprechend der Darstellung in 2 und 3). In Schritt 710 sind zwei optische Baugruppen an zwei flexiblen Installationseinheiten angebracht, auf denen ein Imager angeordnet ist. Eine optische Baugruppe ist über jedem Imager angebracht, z. B. ist entsprechend der Darstellung in 4 die optische Baugruppe 25 an der flexiblen Installationseinheit 11 angebracht, und die optische Baugruppe 25' ist an der flexiblen Installationseinheit 11' angebracht. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann vor der Anbringung der beiden optischen Baugruppen an ihren dazugehörigen flexiblen Installationseinheiten ein Schritt der Montage von Stützen oder Verstärkungen auf der Seite der Leiterplatte ohne Komponenten vorliegen. Entsprechend der Darstellung in 2–3 können die Stützen 15, 15' und 16 beispielsweise auf den flexiblen Installationseinheiten 11, 11' bzw. 110 verklebt werden, um eine gewisse Festigkeit für die flexible Leiterplatte 100 bereitzustellen und somit die einfachere Handhabung und leichteres Falten zu ermöglichen.
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In Schritt 720 kann die flexible Leiterplatte gefaltet werden, sodass die flexiblen Installationseinheiten stapelweise entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind, die im Wesentlichen durch den Mittelpunkt der flexiblen Installationseinheiten verläuft, um die beiden Bildgebungsbaugruppen zu bilden. Entsprechend der Darstellung in 12 sind die flexiblen Installationseinheiten stapelweise entlang einer gemeinsamen Längsachse und unter den optischen Baugruppen 25 und 25' angeordnet, um die beiden Bildgebungsbaugruppen 250 und 250' zu bilden. An des Falten des Full-flex-PCB, um die beiden Bildgebungsbaugruppen zu schaffen, schließt sich Schritt 730 an, der die Durchführung der flexiblen Leiterplatte durch ein Gehäuse umfasst. Das Gehäuse kann zwei einander gegenüberliegende offene Enden aufweisen, sodass, wenn das Full-flex-PCB hindurchgeführt wird, eine erste Bildgebungsbaugruppe aus einem offenen Ende des Gehäuses herausragt, während die zweite Bildgebungsbaugruppe aus dem gegenüberliegenden offenen Ende des Gehäuses herausragt. Beispielsweise ragt entsprechend der Darstellung in 13 die erste Bildgebungsbaugruppe 250' aus einem offenen Ende des Gehäuses 101 heraus, während die zweite Bildgebungsbaugruppe 250 aus dem anderen offenen Ende des Gehäuses herausragt.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der Schritt 740 die Platzierung von optischen Fenstern/Kuppeln über den beiden Bildgebungsbaugruppen umfassen. Während der Platzierung der Kuppeln über den Bildgebungsbaugruppen werden die Bildgebungsbaugruppen in Bezug auf die Kuppeln ausgerichtet, sodass alle optischen Gesichtspunkte und Anforderungen erfüllt sind. Entsprechend der Darstellung in 14 kann beispielsweise die Kuppel 102 über der optischen Baugruppe 250 platziert werden, während die Kuppel 102' über der optischen Baugruppe 250' platziert werden kann.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Faltens der flexiblen Leiterplatte aufweisen, sodass jede der Kuppeln über einem dazugehörigen offenen Ende des Gehäuses positioniert ist; dies kann ein Schritt sein, der Schritt 750 vorausgeht. Schritt 750 kann die Annäherung der Kuppeln bis zur Angrenzung an das Gehäuse aufweisen, sodass das Gehäuse und die Kuppeln ein geschlossenes Gehäuse bilden. Bei einigen Ausführungsformen werden die Kuppeln sicher am Gehäuse angebracht, nachdem sie fest über ihren dazugehörigen Bildgebungsbaugruppen angebracht worden sind. Wenn die Kuppeln sicher am Gehäuse angebracht sind, bilden sie ein geschlossenes Gehäuse, das die Full-flex-Leiterplatte umschließt. Verfahren zum sicheren Anbringen der Kuppeln am Gehäuse können das Ankleben, das Laserschweißen oder beliebige andere Verfahren aufweisen, die eine gute Abdichtung bereitstellen.
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Die Kuppeln und das Gehäuse können das geschlossene Gehäuse einer In-vivo-Einrichtung wie z. B. der In-vivo-Einrichtung 200 (entsprechend der Darstellung in 16) bilden, die in ein Körperlumen eines Patienten eingesetzt werden kann, wie z. B. in den GI-Trakt, In-vivo-Daten erfassen und an Mittel übertragen kann, um die abgetasteten Daten eines Körperlumens einem Benutzer vorzulegen. Bei einigen Ausführungsformen können die In-vivo-Daten Bilddaten, pH-Daten, Druckdaten, Temperaturdaten usw. sein, die jeweils vom Typ des an das in der In-vivo-Einrichtung eingeschlossenen Full-flex-PCB 100 angeschlossenen Sensors abhängen. Bei einigen Ausführungsformen kann es mehr als einen an das Full-flex-PCB angeschlossenen Sensortyp geben. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann das Verfahren, wenn die In-vivo-Einrichtungen eine interne Energiequelle wie z. B. Batterien aufweisen, einen zusätzlichen Schritt aufweisen. Das Verfahren kann den Schritt des Einsetzens einer Batterie in das Gehäuse vor dem Schritt des Faltens der flexiblen Leiterplatte aufweisen, sodass eine erste Kuppel über einem ersten offenen Ende des Gehäuses platziert wird und eine zweite Kuppel über einem zweiten offenen Ende des Gehäuses platziert wird. Das Verfahren des Einsetzens einer Batterie muss vor dem Schritt der Annäherung der Kuppeln bis zum Angrenzen an das Gehäuse erfolgen, sodass die eine oder die mehreren Batterie(n) im Gehäuse platziert werden können, um die Einrichtung mit Energie zu versorgen, und erst anschließend können die Kuppeln sicher am Gehäuse angebracht werden, um ein geschlossenes Gehäuse zu bilden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Verfahren der Montage einer In-vivo-Bildgebungseinrichtung andere Schritte aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Full-flex-PCB gefaltet sein, um zwei Bildgebungsbaugruppen zu bilden, und die beiden Bildgebungsbaugruppen können an einem Gehäuse mit zwei offenen Enden entlanggeführt werden. Anschließend kann das Verfahren den Schritt der Abdeckung von jeder der beiden Bildgebungsbaugruppen mit einer dazugehörigen Kuppel aufweisen. Das Verfahren kann die Schritte der Annäherung einer ersten Kuppel bis zum Angrenzen an ein erstes offenes Ende des Gehäuses, des Einsetzens einer oder mehrerer Batterie(n) in das Gehäuse (das anschließend ab seinem ersten Ende geschlossen ist) und der Annäherung einer zweiten Kuppel bis zum Angrenzen an ein zweites offenes Ende des Gehäuses aufweisen, um ein geschlossenes Gehäuse einer In-vivo-Abbildungseinrichtung zu bilden.
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Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend gezeigten und beschriebenen Besonderheiten eingeschränkt ist. Vielmehr wird der Schutzumfang der Erfindung nur durch die folgenden Patentansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7009634 [0026]
- US 6904308 [0026]
- US 7119814 [0026]