DE102004034444A1

DE102004034444A1 - Kapsel-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004034444A1
Application number: DE102004034444A
Authority: DE
Inventors: Masafumi Kanazawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US7354398B2; US20050064815A1

Abstract

Beschrieben ist eine Kapsel-Vorrichtung, umfassend ein Mittel zum Erzeugen von Energie durch Empfang eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes und/oder eines zweitlich veränderlichen Magnetfeldes und ein Gehäuse, welches das Energieerzeugungsmittel umgibt. Die Energieerzeugungsvorrichtung enthält mehrere Empfangselemente, die unterschiedliche Richtungsabhängigkeiten bezüglich des zeitlich veränderlichen Feldes aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kapsel-Vorrichtung, die in der Lage ist, Energie zu erzeugen, indem sie beispielsweise ein von einer externen Energiequelle erzeugtes zeitlich veränderliches Magnetfeld empfängt. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuersystem für eine solche Kapsel-Vorrichtung.

Elektronische Endoskopsysteme werden weitläufig eingesetzt, um das Innere des Körpers eines Patienten zu untersuchen. Im Allgemeinen enthält ein solches System ein elektronisches Endoskop, das in das Innere des Körpers des Patienten eingeführt wird, und eine Verarbeitungseinheit, an der das elektronische Endoskop angebracht ist. Das elektronische Endoskop hat an seiner Spitze eine Bilderzeugungsvorrichtung, z.B. eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung), die ein durch eine Objektivlinse auf ihr erzeugtes Bild in ein Bildsignal wandelt. Das Bildsignal wird von dem Endoskop auf die Verarbeitungseinheit übertragen, um es zu verarbeiten. So erhält man das Bild eines Körperteils des Patienten.

Wird eine endoskopische Untersuchung durchgeführt, um den Verdauungstrakt des Patienten zu untersuchen, so muss ein Einführrohr des elektronischen Endoskops in den Verdauungstrakt des Patienten eingeführt werden. Dies bedeutet, dass der Patient das Einführrohr des Endoskops schlucken muss, was ihm Schmerzen bereitet.

In jüngerer Vergangenheit wurden Kapsel-Endoskope vorgeschlagen. Die Verwendung eines solchen Kapsel-Endoskops befreit den Patienten von dem Schmerz, den er beim Schlucken des Einführrohrs des Endoskops verspürt. Das Kapsel-Endoskop hat eine so geringe Größe, dass der Patient es problemlos schlucken kann. Außerdem ist das Kapsel-Endoskop ausgebildet, ein Bild vom Inneren des Körpers des Patienten zu erzeugen und dieses Bild als Funksignal zu übertragen.

Die Japanische Patentveröffentlichung 2001-224551 offenbart ein solches Kapsel-Endoskop. 15 zeigt ein Kapsel-Endoskop 100 als Blockdiagramm, das in dieser Veröffentlichung offenbart ist. Das Kapsel-Endoskop 100 ist Teil eines Kapsel-Endoskopsystems. Das Kapsel-Endoskopsystem enthält eine Verarbeitungseinheit und eine in 15 nicht gezeigte externe Energiequelle, die sich außerhalb des Körpers des Patienten befindet.

Das Kapsel-Endoskop 100 ist in der Lage, durch ein Funksignal mit der Verarbeitungseinheit zu kommunizieren. Die Verarbeitungseinheit wird zur Fernsteuerung des Kapsel-Endoskops 100 und zur Verarbeitung eines von dem Kapsel-Endoskop 100 übertragenen Signals genutzt. Die externe Energiequelle speist das Kapsel-Endoskop 100 mit Energie, indem sie ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt.

Wie in 15 gezeigt, enthält das Kapsel-Endoskop 100 ein Objektivlinsensystem 101, einen Bildsensor 102, eine Signalverarbeitungsschaltung 103, einen Sender 104 und eine Spule 105, die in einem Gehäuse 107 eingeschlossen sind. Das Objektivlinsensystem 100 erzeugt ein Objektbild auf dem Bildsensor 102. Der Bildsensor 102 wandelt das auf ihm erzeugte Bild in ein elektrisches Signal. Das von dem Bildsensor 102 erzeugte elektrische Signal wird von der Signalverarbeitungsschaltung 103 zu einem Bildsignal verarbeitet. Das von der Signalverarbeitungsschaltung 103 erzeugte Bildsignal wird dann durch den Sender 104 als Funksignal übertragen.

Die Spule 105 ist auf einem Teil der Innenfläche des Gehäuses 107, d.h. in 15 auf der unteren Innenfläche des Gehäuses, angeordnet, so dass sie Energie erzeugt, indem sie einen von der externen Energiequelle erzeugten magnetischen Fluss kreuzt.

Wird das Kapsel-Endoskop 100 von dem Patienten geschluckt, so empfängt die Spule 105 des Kapsel-Endoskops 100 den von der externen Energiequelle erzeugten zeitlich veränderlichen Magnetfluss und erzeugt dann Energie. Mit der von der Spule 105 erzeugten Energie werden verschiedene Schaltungen einschließlich des Bildsensors 102, der Verarbeitungsschaltung 103 und des Sensors 104 in dem Kapsel-Endoskop 100 gespeist.

Es wurden auch andere Arten von Kapsel-Vorrichtungen vorgeschlagen, die ausgebildet sind, durch Empfang eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes Energie zu erzeugen, und die genutzt werden, das Innere des Körpers eines Patienten zu beobachten.

Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Kapsel-Vorrichtungen besteht ein Problem darin, dass die elektromotorische Kraft in Abhängigkeit des Winkels zwischen der Spule 105 und dem von der externen Energiequelle erzeugten Magnetfluss abnimmt, da die Spule 105 nur auf einem Teil der Innenfläche des Gehäuses 107 ausgebildet ist.

Ein anderes Problem besteht bei den herkömmlichen Kapsel-Vorrichtungen darin, dass sie beispielsweise durch die Peristaltik des Darmtraktes leicht ihre Lage innerhalb des Körpers des Patienten ändern. Es ist deshalb sehr schwierig, die Lage einer solchen Kapsel-Vorrichtung zu erfassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kapsel-Vorrichtung und ein Steuersystem für eine solche Kapsel-Vorrichtung anzugeben, die ungeachtet der Lage der Kapsel-Vorrichtung eine stabile Energieerzeugung gewährleisten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1 gewährleistet ungeachtet ihrer Lage eine konstante und stabile Energieerzeugung.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kapsel-Endoskops nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2A eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer bestimmten Blickrichtung,
2B eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer anderen Blickrichtung,
2C eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Kapsel-Endoskops,
3 eine abgewickelte Darstellung einer in dem Kapsel-Endoskop vorgesehenen gedruckten Leiterplatte,
4 ein Blockdiagramm eines für das Kapsel-Endoskop bestimmten Steuersystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung zweier Spulen, die in dem Kapsel-Endoskop so angeordnet sind, dass ihre Winkelbeziehung zueinander berechenbar ist,
6 eine schematische Darstellung zweier Spulen, die in dem Kapsel-Endoskop so angeordnet sind, dass ihre Winkelbeziehung zueinander berechenbar ist,
7 ein von einer Vergleicherschaltung des Kapsel-Endoskops durchgeführter Operationsablauf zur Bestimmung der Lage des Kapsel-Endoskops,
8 eine perspektivische Ansicht eines Kapsel-Endoskops nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
9A eine Seitenansicht des in 8 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer bestimmten Blickrichtung,
9B eine Seitenansicht des in 8 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer anderen Blickrichtung,
9C eine Vorderansicht des in 8 gezeigten Kapsel-Endoskops,
10 eine abgewickelte Darstellung einer in dem Kapsel-Endoskop nach 8 vorgesehenen gedruckten Leiterplatte,
11 eine in dem Kapsel-Endoskop nach 8 eingelegte Batterie,
12 eine perspektivische Ansicht eines Kapsel-Endoskops nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
13A eine Seitenansicht des in 12 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer bestimmten Blickrichtung,
13B eine Seitenansicht des in 12 gezeigten Kapsel-Endoskops längs einer anderen Blickrichtung,
13C eine Vorderansicht des in 12 gezeigten Kapsel-Endoskops,
14 eine abgewickelte Darstellung einer in dem Kapsel-Endoskop nach 12 vorgesehenen gedruckten Leiterplatte,
15 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Kapsel-Endoskops,
16 eine gedruckte Leiterplatte eines Kapsel-Endoskops, bei dem auf drei Seitenflächen drei Spulen angeordnet sind,
17A ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Magnetfelderzeugung in einem Zustand, in dem die Vorrichtung eingeschaltet ist,
17B ein Blockdiagramm der Vorrichtung zur Magnetfelderzeugung in einem Zustand, in dem die Vorrichtung ausgeschaltet ist,
18 ein Blockdiagramm eines zusammen mit der in den 17A und 17B gezeigten Vorrichtung zur Magnetfelderzeugung verwendeten Kapsel-Endoskops,
19 ein Kapsel-Endoskop, das ausgebildet ist, durch Empfang eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes Energie zu erzeugen, und
20 das äußere Erscheinungsbild des in 19 gezeigten Kapsel-Endoskops.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kapsel-Endoskops 50, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. In der folgenden Beschreibung ist die in 1 linke Seite des Kapsel-Endoskops 50 als vordere Seite und die in 1 rechte Seite des Kapsel-Endoskops 50 als hintere Seite definiert. Das Kapsel-Endoskop 50 bildet einen Teil eines Kapsel-Endoskop-Steuersystems 90 (vergl. 4).
2A ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 50 in Blickrichtung des in 1 gezeigten Pfeils A. 2B ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 50 in Blickrichtung des in 1 gezeigten Pfeils B. 2C ist eine Vorderansicht des Kapsel-Endoskops 50 in Blickrichtung des in 1 gezeigten Pfeils C. Wie in den 1 und 2A bis 2C gezeigt, enthält das Kapsel-Endoskop 50 eine Bildaufnahmeeinheit 30, eine gedruckte Leiterplatte 20 sowie Spulen 1 bis 10, die in einem Gehäuse 40 eingeschlossen und so geschützt sind. Die gedruckte Leiterplatte 20 ist so gefaltet, dass sie die Form eines Rechtwinkelprismas hat.
Das Gehäuse 40 hat eine transparente Abdeckung 40a, einen Körperabschnitt 40b mit zylindrischer Form und einen Endabschnitt 40c. Die transparente Abdeckung 40a und der Endabschnitt 40c haben die gleiche halbkugelige Form. Das Gehäuse 40 hat insgesamt die Form einer Kapsel und ist so klein, dass es von einem Patienten geschluckt werden kann.
Die Abdeckung 40a ist transparent und besteht aus einem säurebeständigen Material. Die transparente Abdeckung 40a hat zudem die Funktion, für einen geeigneten Abstand zwischen einem Objektivlinsensystem 30a der Bildaufnahmeeinheit 30 und einem Objekt zu sorgen. Der Körperabschnitt 40b und der Endabschnitt 40c bestehen aus einem Material, das lichtabschirmend und säurebeständig ist, z.B. aus einem säurebeständigen Kunststoff. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Körperabschnitt 40b lichtundurchlässig ist, jedoch in den 1 und 2A bis 2C transparent dargestellt ist, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Die Bildaufnahmeeinheit 30 ist an der Vorderseite des Gehäuses 40 angeordnet. Sie umfasst das Objektivlinsensystem 30a und einen Bildsensor 22 (vergl. 3), die von einem Gehäuse eingeschlossen sind, das die Form eines flachen Rechtwinkelprismas hat. Die Bildaufnahmeeinheit 30 ist so an einer vorderen Seitenfläche der gedruckten Leiterplatte 20 angeordnet, dass die optische Achse des Objektivlinsensystems 30a mit der Rotationsachse der transparenten Abdeckung 40a zusammenfällt.
Beaufschlagt eine außerhalb des Kapsel-Endoskops 50 befindliche Energiequelle 60 (vergl. 4) dieses mit einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld, so wird in jeder der Spulen 1 bis 10 durch elektromagnetische Induktion eine elektromotorische Kraft erzeugt. Die von den Spulen 1 bis 10 erzeugte Energie, d.h. der Strom, wird verschiedenen in dem Kapsel-Endoskop 50 vorgesehenen Komponenten zugeführt. Die Spulen 1 bis 10 haben die gleiche Ringform sowie die gleiche elektrische Charakteristik, d.h. sie haben die gleiche Zahl an Windungen und den gleichen Durchmesser. Die Spulen 1 bis 10 geben deshalb die gleiche Energie ab, wenn sie sich in dem gleichen zeitlich veränderlichen Magnetfeld befinden.
Die Spulen 1 bis 10 sind auf der gedruckten Leiterplatte 20 befestigt. Die Spulen 1 und 2 sind an der vorderen bzw. der hinteren Fläche der Leiterplatte 20 angeordnet. Die Spulen 3 und 4 sind auf einer der Seitenflächen der Leiterplatte 20 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite angeordnet. Die Spulen 5 und 6 sind auf einer der Seitenflächen der Leiterplatte 20 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite angeordnet. Die Spulen 7 und 8 sind auf einer der Seitenflächen der Leiterplatte 20 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite angeordnet. Die Spulen 9 und 10 sind auf einer der Seitenflächen der Leiterplatte 20 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite angeordnet.
3 ist eine abgewickelte Darstellung der gedruckten Leiterplatte 20, aus der die Positionsbeziehungen der Spulen 1 bis 10 hervorgehen. Die gedruckte Leiterplatte 20 ist flexibel ausgebildet. Wie in 3 gezeigt, umfasst die gedruckte Leiterplatte 20 eine vordere kreisförmige Platte 20a, eine innere kreisförmige Platte 20b, eine hintere kreisförmige Platte 20c und eine seitliche Platte 20d, die über Verbindungsplatten 20e bis 20g miteinander verbunden sind. In der abgewickelten Darstellung nach 3 sind die vordere, die innere und die hintere kreisförmige Leiterplatte 20a, 20b und 20c längs einer zu den Längsseiten der Verbindungsplatten 20e und 20f parallelen Linie angeordnet. Die seitliche Platte 20d hat rechteckige Form.
Eine Verbindungsplatte 20g schließt an einen hinteren Endabschnitt der Verbindungsplatte 20f an und ist mit einem Endabschnitt einer der kürzeren Seiten der seitlichen Pate 20d verbunden.
Die vordere, die innere und die hintere kreisförmige Platte 20a, 20b und 20c haben gleiche Form, d.h. gleichen Durchmesser. Wird die gedruckte Leiterplatte 20 zusammengebaut und in dem Gehäuse 40 montiert, so werden die vordere, die innere und die hintere kreisförmige Platte 20a, 20b und 20c an den in 3 mit gestrichelten Linien dargestellten Stellen so geknickt, dass diese parallel zueinander und koaxial angeordnet sind.
Ist die gedruckte Leiterplatte 20 vollständig zusammengesetzt und in dem Gehäuse 40 montiert, so ist die vordere kreisförmige Platte 20a auf der Vorderseite, die innere kreisförmige Platte 20b auf einem mittleren Abschnitt und die hintere kreisförmige Platte 20c auf der hinteren Seite des Kapsel-Endoskops 50 angeordnet. Die seitliche Platte 20d wird an Linien, die parallel zu ihrer kürzeren Seite sind, in Form eines Rechtwinkelprismas gefaltet, das die vordere, die innere und die hintere kreisförmige Platte 20a, 20b und 20c umgibt.
Auf jeder der kreisförmigen Platten 20a, 20b und 20c sind Schaltungen vorgesehen. Dabei ist auf der vorderen Platte 20a die Bildaufnahmeeinheit 30 angeordnet. Auf der inneren Platte 20b sind eine Vergleicherschaltung 21 und eine Signalverarbeitungsschaltung 23 angeordnet. Auf der hinteren kreisförmigen Platte 20c sind ein Modulator 24 und eine Antenne 25 angeordnet. Die Schaltungen auf der vorderen, der inneren und der hinteren kreisförmigen Platte 20a, 20b und 20c werden von den Spulen 1 bis 10 mit Energie gespeist. Außerdem ist die gedruckte Leiterplatte 20 mit einer nicht gezeigten Lichtquelle zur Beleuchtung des Objektes versehen. Auch die Lichtquelle wird von den Spulen 1 bis 10 mit Energie gespeist.
Wie später genauer beschrieben, nimmt die Vergleicherschaltung 21 auf Grundlage von Ausgangssignalen der Spulen 1 bis 10 eine Berechnung vor, um die Lage des Kapsel-Endoskops 50 im Inneren des Körpers des Patienten zu ermitteln. Das Ergebnis dieser Berechnung wird dann von der Vergleicherschaltung 21 als Lagesignal ausgegeben.
Der Bildsensor 22 wandelt das von dem Objektivlinsensystem 30a auf ihm erzeugte Bild in ein elektrisches Signal und überträgt dieses elektrische Signal an die Signalverarbeitungsschaltung 23. Der Bildsensor 22 ist in der Bildaufnahmeeinheit 30 so befestigt, dass das von dem Objekt kommende Licht auf eine Lichtempfangsfläche des Bildsensors 22 gebündelt wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung 23 unterzieht das aus dem Bildsensor 22 stammende elektrische Signal vorbestimmten Prozessen, um ein Bildsignal zu erzeugen. Diese vorbestimmten Prozesse beinhalten eine Weißabgleichskalibrierung, eine Gammakorrektur und eine Analog/Digital-Wandlung.
Der Modulator 24 hat die Funktion, das Lagesignal und das Bildsignal zu modulieren. Ferner hat der Modulator 24 die Funktion eines Verstärkers. Die von dem Modulator 24 modulierten Signalen werden als Funksignale über die Antenne 25 übertragen. Die von der Antenne 25 übertragenen Funksignale werden dann von einer Verarbeitungseinheit 70 (vergl. 4) empfangen, die sich außerhalb des Körpers des Patienten befindet. Die Antenne 25 steht senkrecht von der hinteren kreisförmigen Platte 20c in Richtung der hinteren Seiten des Kapsel-Endoskops 50 ab.
Wie in 3 gezeigt, sind die Spulen 3 bis 10 auf der seitlichen Platte 20d montiert. Dabei sind vier Spulenpaare, nämlich das Spulenpaar 3 und 4, das Spulenpaar 5 und 6, das Spulenpaar 7 und 8 und das Spulenpaar 9 und 10, parallel zur Längsseite der seitlichen Platte 20 angeordnet. Die Linien, welche die Mittelpunkte jeweils benachbarter Spulen auf der seitlichen Platte 20 verbinden, z.B. die die Mittelpunkte der Spulen 3 und 5 verbindende Linie oder die die Mittelpunkte der Spulen 3 und 4 verbindende Linie, verlaufen parallel zur kürzeren Seite bzw. zur Längsseite der seitlichen Platte 20.
Die Spulen 1 und 2 sind über Elektroden, die entlang den Längsseiten der Platte 20d angeordnet sind, elektrisch mit der Platte 20d verbunden. Die Spule 1 ist auf der Vorderseite und die Spule 2 auf der Rückseite des Kapsel-Endoskops 50 angeordnet. Ist die gedruckte Leiterplatte 20 vollständig zusammengesetzt und in dem Gehäuse 40 untergebracht, so ist die Spule 1 so auf der Vorderseite der Bildaufnahmeeinheit 30 angeordnet, dass die optische Achse des Objektivlinsensystem 30a durch den Mittelpunkt der Spule 1 geht. Außerdem ist die Spule 2 so auf der Rückseite des Gehäuses 40 angeordnet, dass die Antenne 25 durch eine Öffnung 2a (vergl. 3) der Spule 2 geht.
4 zeigt ein Blockdiagramm des für das Kapsel-Endoskop bestimmten Steuersystems 90 für das erste Ausführungsbeispiel. Das Steuersystem 90 umfasst eine externe Energiequelle 60, das Kapsel-Endoskop 50 und die Verarbeitungseinheit 70. Die Verarbeitungseinheit 70 enthält einen Empfänger 71, eine Verarbeitungsschaltung 72 und eine Anzeige 73.
Der Empfänger 71 empfängt das von der Antenne 25 übertragene Funksignal und demoduliert das empfangene Signal, um so das Bildsignal und das Lagesignal zu ermitteln. Das empfangene Signal wird dann von dem Empfänger 71 an die Verarbeitungsschaltung 72 ausgegeben. Die Verarbeitungsschaltung 72 unterzieht das empfangene Bildsignal einer Bildverarbeitung, um so ein auf das Innere des Körpers des Patienten bezogenes Videosignal zu erzeugen. Das Videosignal wird an die Anzeige 73 ausgegeben, welches das Bild (oder eine Videodarstellung) anzeigt. Das Lagesignal wird ebenfalls von der Verarbeitungsschaltung 72 verarbeitet, um auf der Anzeige 73 die Lageinformation darzustellen.
Wie in 4 gezeigt, enthält das Kapsel-Endoskop 50 eine Vereinigungsschaltung 27, welche die Energie aus den Spulen 1 bis 10 vereinigt und diese vereinigte Energie den verschiedenen Komponenten des Kapsel-Endoskops 50, z.B. dem Bildsensor 22, der Vergleicherschaltung 21 etc., zuführt. In 4 ist der Einfachheit halber nur ein Teil der in dem Kapsel-Endoskop 50 vorgesehenen Schaltungen gezeigt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Steuersystems 90 im Detail unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben.
Zunächst wird die Erfassung der Lage des Kapsel-Endoskops 50 im Inneren des Körpers des Patienten beschrieben. Nachdem der Patient das Kapsel-Endoskop 50 geschluckt hat, schaltet die Bedienperson die Energiequelle 60 ein, die sich außerhalb des Kapsel-Endoskops 50 befindet. Die Energiequelle 60 erzeugt ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, das in den 5 und 6 in einer Richtung M (vertikale Richtung) oszilliert. Diese Oszillation, d.h. die Amplitudenschwankung des Magnetfeldes, ist in den 5 und 6 durch eine gestrichelte Sinuswelle 63 dargestellt.
Infolge der Magnetfeldänderung erzeugt jede der Spulen 1 bis 10 eine elektromotorische Kraft. Es erfolgt dann eine Überlagerung der von den Spulen 1 bis 10 erzeugten Energie, d.h. des Stroms, durch die Vereinigungsschaltung 27. Diese vereinigte Energie wird dann den verschiedenen Komponenten in dem Kapsel-Endoskop 50 zugeführt.
Die von den Spulen 1 bis 10 erzeugten Spannungswerte, d.h. die elektromotorischen Kräfte, werden auch der Vergleicherschaltung 21 zugeführt. In der Vergleicherschaltung 21 werden die Ausrichtungen und die Abstände der Spulen 1 bis 10 bezüglich der externen Energiequelle 60 berechnet, so dass man die Lage des Kapsel-Endoskops 50 erhält.
Die elektromotorische Kraft einer Spule ändert sich in Abhängigkeit der Dichte des die Spule kreuzenden Magnetflusses sowie in Abhängigkeit des Winkels zwischen der Spule und dem Magnetfluss. Das Ausgangssignal, d.h. der Spannungswert, der jeweiligen Spule 1 bis 10 ändert sich also in Abhängigkeit des Winkels der Öffnungsfläche der Spule bezüglich des von der externen Energiequelle 60 erzeugten Magnetflusses sowie in Abhängigkeit des Abstandes von der externen Energiequelle 60.
Da die Spulen 1 bis 10, wie oben erwähnt, die gleiche elektrische Charakteristik aufweisen, können die Positionsbeziehungen zwischen den Spulen 1 bis 10 bezüglich der externen Energiequelle 60 sowie die Winkelbeziehungen zwischen den Spulen 1 bis 10 bezüglich der externen Energiequelle 60 auf Grundlage der Ausgangssignale der Spulen 1 bis 10 erfasst werden.
Betrachtet man dabei zwei Spulen, die parallel zueinander und koaxial angeordnet sind (z.B. die beiden Spulen 1 und 2, die beiden Spulen 3 und 7, die beiden Spulen 5 und 9, etc.), so ist das Ausgangssignal derjenigen Spule, die der Energiequelle 60 näher ist, größer als das der anderen Spule. Auf diese Weise kann die Positionsbeziehung zwischen diesen beiden Spulen aus deren Ausgangssignal erfasst werden.
Sind die Spulen 1 und 2 wie in 5 gezeigt angeordnet, so ist die Ausgangsspannung B der Spule 1 größer als die Ausgangsspannung A der Spule 2. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Magnetflussdichte mit zunehmendem Abstand von der externen Energiequelle 60 abnimmt und dass der Abstand DX zwischen der externen Energiequelle 60 und der Spule 1 kürzer als der Abstand DY zwischen der externen Energiequelle 60 und der Spule 2 ist.
Betrachtet man zwei Spulen, die einander benachbart und senkrecht zueinander angeordnet sind (z.B. die beiden Spulen 1 und 3, die beiden Spulen 1 und 5, die beiden Spulen 3 und 5, etc.), so ist die Ausgangsspannung derjenigen der beiden Spulen größer, deren Winkel bezüglich der in 6 gezeigten Linie L kleiner ist als der Winkel der anderen Spule bezüglich dieser Linie L. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Ausgangsspannung der Spule zunimmt, wenn der Winkel zwischen der Spule und der Richtung des Magnetflusses zunimmt. In 6 ist die Linie L senkrecht zur Richtung des von der externen Energiequelle 60 erzeugten Magnetflusses.
Sind die Spulen 1 und 3 so angeordnet, wie dies in 6 gezeigt ist, so ist die Ausgangsspannung D der Spule 1 größer als die Ausgangsspannung C der Spule 3, da der Winkel β der Spule 1 bezüglich der Linie L kleiner als der Winkel α der Spule 3 bezüglich der Linie L ist. Die Winkelbeziehung zwischen den Spulen 1 und 3 bezüglich der externen Energiequelle 60 wird so auf Grundlage der Ausgangsspannungen C und D der Spulen 1 und 3 erfasst.
7 zeigt den Operationsablauf zur Bestimmung der Lage des Kapsel-Endoskops 50, der von der Vergleicherschaltung 21 des Kapsel-Endoskops 50 durchgeführt wird. In der folgenden Beschreibung sind die Seitenflächen der seitlichen Platte 20d der gedruckten Leiterplatte 20 wie folgt definiert. Die Seitenfläche, auf der die Spulen 3 und 4 angeordnet sind, wird als Seitenfläche SA1 bezeichnet (vergl. 3). Die Seitenfläche, auf der die Spulen 5 und 6 angeordnet sind, wird als Seitenfläche SA2 bezeichnet. Die Seitenfläche, auf der die Spulen 7 und 8 angeordnet sind, wird als Seitenfläche SA3 bezeichnet. Die Seitenfläche, auf der die Spulen 9 und 10 angeordnet sind, wird als Seitenfläche SA4 bezeichnet.
In Schritt S1 werden die Ausgangssignale der Spulen 1 und 2 miteinander verglichen, um festzustellen, welche der Spulen 1 und 2 der externen Energiequelle 60 näher ist. In Schritt S2 werden die Summe der Ausgangssignale der auf der Seitenfläche SA1 angeordneten Spulen 3 und 4 und die Summe der Ausgangssignale der auf der Seitenfläche SA3 angeordneten Spulen 7 und 8 miteinander verglichen, um festzustellen, welche der Seitenflächen SA1 und SA3 der externen Energiequelle 60 näher ist. In Schritt S3 werden dann die Summe der Ausgangssignale der auf der Seitenfläche SA2 angeordneten Spulen 5 und 6 und die Summe der Ausgangssignale der auf der Seitenfläche SA4 angeordneten Spulen 9 und 10 miteinander verglichen, um festzustellen, welche der Seitenflächen SA2 und SA4 der externen Energiequelle 60 näher ist.
Dann wird auf Grundlage der Ergebnisse der Schritte S1, S2 und S3 derjenige Scheitel der Rechtwinkelprismenform der gedruckten Leiterplatte 20 bestimmt, der der externen Energiequelle 60 am nächsten ist (Schritt S4).
Anschließend werden drei Spulen ausgewählt, die den Scheitel, der der externen Energiequelle 60 am nächsten ist, umgeben und diesem benachbart sind. Ist beispielsweise der besagte Scheitel der in 1 gezeigte Scheitel V1, so sind die ausgewählten drei Spulen die Spulen 1, 3 und 5. Die Ausgangssignale dieser drei ausgewählten Spulen werden dann miteinander verglichen, um die Winkelbeziehungen zwischen diesen Spulen bezüglich der Linie L zu ermitteln (Schritt S5).
In Schritt S6 wird die Lage der prismatischen Form des Kapsel-Endoskops 50 bezüglich der externen Energiequelle 60 auf Grundlage des Ergebnisses des Schrittes S5 ermittelt. Die Lage des Kapsel-Endoskops 50 wird dann von der Vergleicherschaltung 21 an den Modulator 24 in Form des Lagesignals ausgegeben. Das Lagesignal wird von dem Modulator 24 moduliert und verstärkt und dann über die Antenne 25 als Funksignal übertragen.
Der Empfänger 71 der Verarbeitungseinheit 70 empfängt das von der Antenne 25 des Kapselendoskops 50 übertragene Funksignal und demoduliert dieses Funksi gnal, um das Lagesignal zu erhalten. Das Lagesignal wird dann von dem Empfänger 71 an die Verarbeitungsschaltung 72 ausgegeben. Die Verarbeitungsschaltung 72 erzeugt eine Information, welche die Lage des Kapsel-Endoskops 50 angibt. Dann wird die die Lage des Kapsel-Endoskops 50 angebende Information auf der Anzeige 73 dargestellt.
Die die Lage des Kapsel-Endoskops 50 angebende Information kann eine Textinformation oder eine Bildinformation sein. Diese Information kann dem Betrachtungsbild (Videobild) aus dem Inneren des Körpers des Patienten überlagert werden.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Steuersystems 90 erläutert, die das Betrachten des Körperinneren des Patienten ermöglicht.
Wird von den Spulen 1 bis 10 in dem Kapsel-Endoskop 50 die Energie durch elektromagnetische Induktion erzeugt, so beleuchtet die Lichtquelle das Objekt, d.h. das Körperinnere des Patienten, durch die transparente Abdeckung 40a. Das an dem Objekt reflektierte Licht wird durch das Objektivlinsensystem 30 auf den Bildsensor 22 gebündelt.
Das von dem Bildsensor 22 aufgenommene Bild wird von diesem als elektrisches Signal an die Signalverarbeitungsschaltung 23 ausgegeben. Wie oben beschrieben, führt die Signalverarbeitungsschaltung 23 den vorbestimmten Prozess zur Erzeugung des Bildsignals durch. Dann wird das Bildsignal von dem Modulator 24 moduliert und verstärkt. Anschließend wird das Bildsignal durch die Antenne 25 als Funksignal übertragen.
Der Empfänger 71 empfängt das von der Antenne 25 des Kapsel-Endoskops 50 übertragene Funksignal und demoduliert das empfangene Funksignal, um das Bildsignal zu erhalten. Die Verarbeitungsschaltung 72 erzeugt das Videosignal auf Grundlage des von dem Empfänger 71 demodulierten Bildsignals. Anschließend wird das Videobild des Körperinneren des Patienten auf der Anzeige 73 dargestellt.
Wie oben beschrieben, sind in dem ersten Ausführungsbeispiel die Spulen auf sämtlichen Flächen der Rechtwinkelprismenform der Leiterplatte 20 angeordnet, so dass der von der externen Energiequelle 60 erzeugte Magnetfluss ungeachtet der Lage des Kapsel-Endoskops 50 im Körperinneren des Patienten mindestens zwei der Spulen 1 bis 10 kreuzt. Dadurch kann das Kapsel-Endoskop 50 konstant und stetig Energie, d.h. elektromotorische Kraft, erzeugen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Lage des Kapsel-Endoskops 50 unter Ausnutzung des Umstandes ermittelt, dass sich die Ausgangsspannung der jeweiligen Spule in Abhängigkeit des Abstandes von der externen Energiequelle 60 und des Winkels der Spule bezüglich des von der externen Energiequelle 60 erzeugten Magnetflusses ändert.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 20 durch eine flexible gedruckte Leiterplatte gebildet. Sie kann jedoch auch aus einer Kombination von starren gedruckten Leiterplatten und flexiblen gedruckten Leiterplatten bestehen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 ein Kapsel-Endoskop 150 als zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In den 8 bis 11 sind diejenigen Elemente, die den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Elementen entsprechen, mit deren Bezugszeichen versehen. Sie werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben. 8 ist eine perspektivische Ansicht des Kapsel-Endoskops 150. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist die in 8 linke Seite des Kapsel-Endoskops 150 als vordere Seite und die in 8 rechte Seite des Kapsel-Endoskops 150 als hintere Seite definiert.
9A ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 150 in Blickrichtung des in 8 gezeigten Pfeils A. 9B ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 150 in Blickrichtung des in 8 gezeigten Pfeils B. 9C ist eine Vorderansicht des Kapsel-Endoskops 150 in Blickrichtung des in 8 gezeigten Pfeils C. 10 ist eine abgewickelte Darstellung einer gedruckten Leiterplatte 120.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Kapsel-Endoskop 150 zusammen mit der externen Energiequelle 60 und der Verarbeitungseinheit 70 verwendet. Wie in den 8 bis 10 gezeigt, besteht das Unterscheidungsmerkmal des zweiten Ausführungsbeispiels darin, dass sich die auf den jeweiligen Seitenflächen der seitlichen Platte 20d angeordneten Spulen 153, 155, 157, 159 in Zahl und Form von den Spulen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden.
Die gedruckte Leiterplatte 120 umfasst eine seitliche Platte 20d mit vier Seitenflächen, auf denen die Spulen 153, 155, 157 und 159 angeordnet sind. Die Spulen 153, 155, 157 und 159 haben rechteckige Form und gleiche elektrische Charakteristik. Dies bedeutet, dass die Spulen 153, 155, 157 und 159 gleiche Ausgangssignale erzeugen, wenn sie sich in dem gleichen magnetischen Zustand befinden. Die Spulen 153, 155, 157 und 159 entsprechen einer Kombination der Spulen 3 und 4, einer Kombination der Spulen 5 und 6, einer Kombination der Spulen 7 und 8 bzw. einer Kombination der Spulen 9 und 10.
Ähnlich dem in 7 des ersten Ausführungsbeispiels dargestellten Berechnungsprozess kann die Lage des Kapsel-Endoskops 150 ermittelt werden. Da sich die Spulen 153, 155, 157 und 159 jeweils in ihrer Größe von den Spulen 1 und 2 unterscheiden, werden die Ausgangssignale der Spulen 153, 155, 157 und 159 über den Unterschied in der elektrischen Charakteristik zwischen der jeweiligen Spule 1 und 2 und der jeweiligen Spule 153, 155, 157 und 159 eingestellt.
Dabei werden in diesem Ausführungsbeispiel die Ausgangssignale der Spulen 153 und 157 in Schritt S2 nach 7 miteinander verglichen. In Schritt S3 nach 7 werden die Ausgangssignale der Spulen 155 und 159 miteinander vergli chen. Nachdem in Schritt S4 nach 7 die drei Spulen (z.B. die Spulen 1, 155 und 157), die den der externen Energiequelle 60 am nächsten gelegenen Scheitel umgeben, bestimmt sind, werden in Schritt S5 nach 7 die Ausgangssignale dieser ausgewählten drei Spulen miteinander verglichen. Anschließend wird auf Grundlage des in Schritt S5 ermittelten Ergebnisses die Lage der prismatischen Form des Kapsel-Endoskops 150 bezüglich der externen Energiequelle 60 bestimmt.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Unterscheidungsmerkmal ist das Kapsel-Endoskop 150 ausgebildet, eine wiederaufladbare Batterie 160 aufzunehmen. Die von den Spulen 1, 2, 153, 155, 157 und 159 erzeugte Energie wird nicht nur den verschiedenen in dem Kapsel-Endoskop 150 vorgesehenen Schaltungen, sondern auch der wiederaufladbaren Batterie 160 zugeführt, um Energie zu speichern. Nimmt die von den Spulen erzeugte Energie ab, so werden die verschiedenen Schaltungen in dem Kapsel-Endoskop 150 von der Batterie 160 mit Energie gespeist.
Wie in 10 gezeigt, ist auf der hinteren kreisförmigen Platte 20c eine Feder 26 befestigt, die als negativer Anschluss für die Batterie 160 dient. Auf einer in 10 nicht dargestellten Bodenfläche auf der inneren kreisförmigen Platte 20b ist ein nicht gezeigter positiver Anschluss für die Batterie 160 ausgebildet. 11 zeigt den Zustand, in dem die wiederaufladbare Batterie 160 in dem Kapsel-Endoskop 150 untergebracht ist.
Ist die gedruckte Leiterplatte 120 vollständig zusammengesetzt und in dem Gehäuse 40 montiert, wie in 11 gezeigt ist, so ist die wiederaufladbare Batterie 160 in einem Raum untergebracht, der von der inneren kreisförmigen Platte 20b, der Verbindungsplatte 20f und der hinteren kreisförmigen Platte 20c umgeben ist. In diesem Zustand wird die Batterie 160 durch die Feder 26 auf den positiven Anschluss der Bodenfläche der inneren Platte 20b gedrückt.
Da die wiederaufladbare Batterie 160 zur Energiespeisung genutzt wird, wenn die von den Spulen erzeugte Energie abnimmt, werden die verschiedenen Schaltungen in dem Kapsel-Endoskop 150 stabiler mit Energie gespeist.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 ein Kapsel-Endoskop 250 als drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. In den 12 bis 14 sind diejenigen Elemente, die den Elementen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit deren Bezugszeichen versehen. Sie werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben. 12 ist eine perspektivische Ansicht des Kapsel-Endoskops 250. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist die in 12 gezeigte linke Seite des Kapsel-Endoskops 250 als vordere Seite und die in 12 rechte Seite des Kapsel-Endoskops 250 als hintere Seite definiert.
13A ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 250 in Blickrichtung des in 12 gezeigten Pfeils A. 13B ist eine Seitenansicht des Kapsel-Endoskops 250 in Blickrichtung des in 12 gezeigten Pfeils B. 13C ist eine Vorderansicht des Kapsel-Endoskops 250 in Blickrichtung des in 12 gezeigten Pfeils C. 14 ist eine abgewickelte Darstellung einer gedruckten Leiterplatte 220. Wie in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Kapsel-Endoskop 250 zusammen mit der externen Energiequelle 60 und der Verarbeitungseinheit 70 verwendet.
Das Unterscheidungsmerkmal des Kapsel-Endoskops 250 besteht darin, dass gedruckte Leiterplatten 201, 202, 203, 205, 207 und 209 mit Wirbelmustern verwendet werden. Die gedruckten Leiterplatten 201, 202, 203, 205, 207 und 209 entsprechen den Spulen 1, 2, 153, 155, 157 und 159 des zweiten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel ist die seitliche Platte 20d durch die gedruckten Leiterplatten 203, 205, 207 und 209 gebildet, die jeweils rechteckige Form haben.
Die Leiterplatten 203, 205, 207 und 209 bilden die Seitenflächen der Rechtwinkelprismenform der seitlichen Platte 20d. Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die auf den Leiterplatten 201 und 202 ausgebildeten Wirbelmuster gleiche elektrische Charakteristik. Dies bedeutet, dass die auf den Leiterplatten 201 und 202 ausgebildeten Wirbelmuster die gleiche Energie, d.h. die gleiche elektromotorische Kraft, erzeugen, wenn sie sich in dem gleichen magnetischen Zustand befinden.
Die auf den Leiterplatten 203, 205, 207 und 209 ausgebildeten Wirbelmuster haben gleich elektrische Charakteristik. Dies bedeutet, dass die auf den Leiterplatten 203, 205, 207 und 209 ausgebildeten Wirbelmuster die gleiche Energie, d.h. die gleiche elektromotorische Kraft, erzeugen, wenn sie sich in dem gleichen magnetischen Zustand befinden. Die Lage des Kapsel-Endoskops 250 kann deshalb in gleicher Weise wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel berechnet werden.
Die Erfindung wurde vorstehend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich.
So sind in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Spulen (oder die Wirbelmuster) auf sämtlichen Seitenflächen der Rechtwinkelprismenform der seitlichen Platte 20d angeordnet. Man erhält jedoch im Wesentlichen die gleiche technische Wirkung wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch eine Konfiguration, in der drei Spulen (oder drei Wirbelmuster) auf drei Seitenflächen der seitlichen Platte 20d angeordnet sind. Dies bedeutet, dass man den erfindungsgemäßen Vorteil auch dadurch erreichen kann, dass die drei Spulen in drei Ebenen angeordnet werden, die in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet sind.
16 zeigt eine solche Konfiguration. In 16 sind nur drei Spulen 1, 3 und 5 auf der seitlichen Platte 20d angeordnet. Ist die mit 320 bezeichnete gedruckte Leiterplatte vollständig zusammengesetzt und in dem Gehäuse 40 montiert, so schneiden sich die Ebenen, in denen die Spulen 1, 3 und 5 angeordnet sind, senkrecht.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erzeugt die externe Energiequelle 60 ein zeitlich veränderliches Magnetfeld. Ein solches zeitlich veränderliches Magnetfeld kann in Form einer elektromagnetischen Welle erzeugt werden. Die externe Energiequelle 60 kann so ausgebildet sein, dass sie Mikrowellen aussendet.
Die jeweilige Spule oder das jeweilige Wirbelmuster besteht beispielsweise aus Metall. Alternativ kann sie bzw. es auch aus einem leitenden Harz bestehen.
In der Kapsel-Vorrichtung kann eine Rahmenantenne vorgesehen sein, die auf Grundlage des zeitlich veränderlich Magnetfeldes Energie erzeugt.
Das für das Kapsel-Endoskop bestimmte Steuersystem 90 kann ferner eine Vorrichtung 310 zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes enthalten. 17A zeigt schematisch diese Vorrichtung 310 zur Magnetfelderzeugung. Wie in 17A gezeigt, hat die Vorrichtung 310 einen Nordpol 311 und einen Südpol 312, die außerhalb des Körpers des Patienten so angeordnet sind, dass sich ein Kapsel-Endoskop 350 zwischen dem Nordpol 311 und dem Südpol 312 befindet.
18 ist ein Blockdiagramm des Kapsel-Endoskops 350. Das Kapsel-Endoskop 350 hat den gleichen Aufbau wie das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Kapsel-Endoskop 50. Das Kapsel-Endoskop 350 hat ferner eine Empfängerspule 355 und eine Erfassungsschaltung 351, wie in 18 gezeigt ist.
Die Erfassungsschaltung 351 ist elektrisch mit beiden Enden der Empfängerspule 355 verbunden. In den 17A und 17B ist die Empfängerspule 355 als Querschnitt längs der in 18 gezeigten Linie I-I gezeigt.
Die Erfassungsschaltung 351 erfasst die Richtung des durch die Empfängerspule 355 fließenden Stroms. Schaltet die Vorrichtung 351 das Magnetfeld ein, so fließt der Strom in der in 17A gezeigten Richtung durch die Empfängerspule 355. Schaltet dagegen die Vorrichtung 351 das Magnetfeld ab, so fließt der Strom in der in 17B gezeigten Richtung durch die Empfängerspule 355.
Das Erfassungsergebnis der Erfassungsschaltung 351 wird über den Modulator 24 und die Antenne 25 an die Verarbeitungseinheit 70 übertragen. Indem die Richtung des durch die Empfängerspule 355 fließenden Stroms bei Einschalten oder Ausschalten des Magnetfeldes erfasst wird, kann bestimmt werden, ob das Kapsel-Endoskop 350 umgekippt ist oder nicht.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die externe Energiequelle 60 so ausgebildet, dass sie ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt, während das Kapsel-Endoskop wiederum so ausgebildet ist, dass es durch elektromagnetische Induktion Energie erzeugt. Jedoch können die externe Energiequelle und das Kapsel-Endoskop auch so ausgebildet sein, dass sie durch Einkoppeln eines elektrischen Feldes Energie erzeugen. In diesem Fall hat die Kapsel-Vorrichtung eine für ein elektrisches Feld bestimmte Antenne, z.B. eine Rahmenantenne.
19 zeigt ein Kapsel-Endoskop 450, das ausgebildet ist, durch Empfang eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes Energie zu erzeugen. Das Kapsel-Endoskop 450 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das des ersten, des zweiten oder des dritten Ausführungsbeispiels. Das Kapsel-Endoskop 450 hat zur Energieerzeugung an Stelle der Spulen eine Rahmenantenne 451. Beispielsweise erzeugt die externe Energiequelle eine elektromagnetische Welle 455 mit einer Schwingungsrichtung Y und einer Ausbreitungsrichtung X, die in 19 gezeigt sind. Die Rahmenantenne 451 empfängt die elektromagnetische Welle 455, um Energie zu erzeugen.
Ein Beispiel für eine in der Praxis verwendbare Konfiguration der Rahmenantenne 451 ist in 20 gezeigt. 20 zeigt das äußere Erscheinungsbild des Kapsel-Endoskops 450. Auf jeder Seitenfläche der seitlichen Platte 20d sind mehrere in einer ersten Richtung angeordnete Rahmenantennen 451a und mehrere in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung angeordnete Rahmenantennen 451b vorgesehen. Mit diesem Aufbau erzeugen die Rahmenantennen 451a und 451b ungeachtet der Lage des Kapsel-Endoskops 450 in stabiler Weise Energie.
In dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird die wiederaufladbare Batterie 160, d.h. eine Sekundärbatterie verwendet. Um die verschiedenen Schaltungen in dem Kapsel-Endoskop mit Energie zu speisen, kann jedoch auch an Stelle der wiederaufladbaren Batterie 160 eine Primärbatterie, z.B. eine Trockenbatterie, verwendet werden.
Das Kapsel-Endoskop kann so ausgebildet sein, dass die wiederaufladbare Batterie 160 nur dann zum Einsatz kommt, wenn ein Notfall, z.B. ein Zusammenbruch der externen Energiequelle 60, auftritt. Alternativ kann die wiederaufladbare Batterie 160 so eingesetzt werden, dass sie die Schaltungen in dem Kapsel-Endoskop konstant mit Energie speist.
Die Anzeigeeinheit 73 kann zwei Sichtgeräte oder Monitore enthalten, von denen eines die Lageinformation des Kapsel-Endoskops und das andere das Beobachtungsbild darstellt.
Vorstehend wurden das Kapsel-Endoskop und dessen Steuersystem beispielhaft an Hand der gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Erfindung ist auch auf verschiedene Kapsel-Vorrichtungen anwendbar, die der Betrachtung des Inneren eines Objektes dienen. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hat die Kapsel-Vorrichtung einen Bildsensor. Alternativ oder zusätzlich kann die Kapsel-Vorrichtung auch einen anderen Sensor, z.B. einen Temperatursensor, aufweisen, der dazu dient, Information über das Innere des Objektes zu erhalten. In diesem Fall wird diese Information an die Verarbeitungseinheit übertragen und auf der Anzeige dargestellt.
Das Kapsel-Endoskop kann so ausgebildet sein, dass es die Ausgangssignale der Spulen überträgt, ohne die Ausgangssignale der Spulen in dem Kapsel-Endoskop miteinander zu vergleichen. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der Spulen an die Verarbeitungseinheit übertragen, in der dann die Lage des Kapsel-Endoskops berechnet wird.

Claims

Kapsel-Vorrichtung, umfassend ein Mittel zum Erzeugen von Energie durch Empfang eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes und/oder eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes und ein Gehäuse, welches das Energieerzeugungsmittel umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieerzeugungsmittel mehrere Empfangselemente enthält, die unterschiedliche Richtungsabhängigkeiten gegenüber dem zeitlich veränderlichen Feld aufweisen.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente so angeordnet sind, dass sie ihre unterschiedlichen Richtungsabhängigkeiten aufweisen.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente in Ebenen angeordnet sind, die unterschiedliche Ausrichtungen haben.
Kapsel-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente gleiche elektrische und/oder magnetische Charakteristik aufweisen.
Kapsel-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente an Seitenflächen einer Rechtwinkelprismenform angeordnet sind.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Vergleichssystem zum Vergleichen der Ausgangssignale von mindestens drei der Empfangselemente, um die Winkelbeziehung jeweils zwischen diesen drei Empfangselementen und einer externen Energiequelle zu erfassen, die das zeitlich veränderliche Feld erzeugt, wobei die drei Empfangselemente senkrecht zueinander und einander benachbart angeordnet sind, und einen Sender zum Übertragen des von dem Vergleichssystem ermittelten Vergleichsergebnisses in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Vergleichssystem zum Vergleichen der Ausgangssignale von mindestens zwei der Empfangselemente, um die Positionsbeziehung jeweils zwischen diesen beiden Empfangselementen bezüglich einer externen Energiequelle zu erfassen, die das zeitlich veränderliche Feld erzeugt, wobei die beiden Empfangselemente parallel und koaxial zueinander angeordnet sind, und einen Sender zum Übertragen des von dem Vergleichssystem ermittelten Vergleichsergebnisses in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente auf drei Seitenflächen der Rechtwinkelprismenform angeordnet sind.
Kapsel-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente auf sämtlichen Seitenflächen der Rechtwinkelprismenform angeordnet sind.
Kapsel-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sender zum Übertragen von auf die Ausgangssignale der Empfangselemente bezogener Information in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Vergleichssystem zum Vergleichen der Ausgangssignale der Empfangselemente, um die Lage der Kapsel-Vorrichtung zu bestimmen, und einen Sender zum Übertragen der bestimmten Lage der Kapsel-Vorrichtung in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor zum Erfassen einer auf das Innere eines Objektes bezogenen Information, wenn sich die Kapsel-Vorrichtung im Inneren dieses Objektes befindet, und einen Sender zum Übertragen der von dem Sensor erfassten Information in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Objektivlinsensystem zum Erzeugen eines Objektbildes, eine Bildaufnahmevorrichtung zum Wandeln des auf ihr durch das Objektivlinsensystem erzeugten Bildes in ein Bildsignal und einen Sender zum Übertragen des von der Bildaufnahmevorrichtung erzeugten Bildsignals in Form eines Funksignals.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente Spulen umfassen, die in unterschiedlich ausgerichteten Ebenen angeordnet sind, und mindestens eine der Spulen so angeordnet ist, dass sie den Strahlengang des Objektivlinsensystems kreuzt, wobei der Strahlengang durch die Öffnung der Spule geht.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente Spulen umfassen.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen in Form von Wirbelmustern auf einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine wiederaufladbare Batterie zur temporären Speicherung der von dem Energieerzeugungsmittel erzeugten Energie.
Kapsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente ausgebildet sind, die Energie durch Empfang von Mikrowellen zu erzeugen.
System, umfassend eine externe Energiequelle zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes und/oder eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes, und eine Kapsel-Vorrichtung mit einem Mittel zum Erzeugen von Energie durch Empfang des zeitlich veränderlichen Feldes, um interne Komponenten der Kapsel-Vorrichtung mit Energie zu speisen, wobei das Energieerzeugungsmittel mehrere Spulen enthält, die auf mindestens drei Seitenflächen einer Rechtwinkelprismenform angeordnet sind.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel-Vorrichtung umfasst: ein Objektivlinsensystem zum Erzeugen eines Objektbildes, eine Bildaufnahmevorrichtung zum Wandeln des auf ihr durch das Objektivlinsensystem erzeugten Bildes in ein Bildsignal und einen Sender zum Übertragen des von der Bildaufnahmevorrichtung erzeugten Bildsignals in Form eines Funksignals.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel-Vorrichtung einen Sender zum Übertragen einer auf die Ausgangssignale der Spule bezogenen Information in Form eines Funksignals enthält.
System nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungseinheit, die einen Empfänger, der das von dem Sender der Kapsel-Vorrichtung übertragene Funksignal empfängt, enthält und die Lage der Kapsel-Vorrichtung bezüglich der externen Energiequelle auf Grundlage der empfangenen Information bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel-Vorrichtung umfasst: ein Vergleichssystem zum Vergleichen der Ausgangssignale der Spulen, um die Lage der Kapsel-Vorrichtung zu bestimmen, und einen Sender zum Übertragen der bestimmten Lage der Kapsel-Vorrichtung in Form eines Funksignals.