JP2001224552A - カプセル内視鏡 - Google Patents
カプセル内視鏡Info
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Abstract
つ、小型化されたカプセル内視鏡を提供する。 【構成】生体内を照明する照明手段と、該照明手段によ
って照明された生体内を撮像する撮像手段と、該撮像手
段による画像信号を無線によって体外に送信する送信手
段とを有するカプセル内視鏡において、体外からの赤外
光を受けて前記カプセル内視鏡に電力供給する光発電素
子を備えた。
Description
から電力供給を受けて動作するカプセル内視鏡及びその
機構構造に関する。
プや電子内視鏡装置は、人体外に配置した操作部や画像
モニタ装置と、人体内に導入される撮像部とが可撓性管
でつながれている構成となっている。被験者の苦痛を軽
減するために撮像ヘッド部の小型化や細径化が図られて
も、「管」が被験者の喉を通る苦痛を根本的になくすこ
とができない。そこで近年、管のないカプセル状の撮影
部と離隔された画像モニタ部を有するカプセル内視鏡装
置が提案されている。従来の提案内容は、体腔内を撮像
するイメージセンサと、このイメージセンサが撮像した
画像情報を送信する送信器と、これらに電力を供給する
電池等を備えたカプセル内視鏡を体内に導入し、体内の
カプセル内視鏡が撮像した画像情報を無線によって体外
の画像モニタ部へ送信するものである。しかし、上述の
提案内容を実現するには、大容量の電池を必要とするた
めカプセル内視鏡の大型化を招き、その結果、被験者に
苦痛を与えてしまうこととなる。その反面、電池の容量
を小さくしてカプセル内視鏡の小型化を図れば、体外で
得られる情報量が制限されてしまう。
ることができ、かつ、小型化されたカプセル内視鏡を提
供することを目的とする。
と、該照明手段によって照明された生体内を撮像する撮
像手段と、該撮像手段による画像信号を無線によって体
外に送信する送信手段とを有するカプセル内視鏡におい
て、体外からの赤外光を受けて前記照明手段、前記撮像
手段、及び前記送信手段に電力供給する光発電素子を備
えたことに特徴を有する。この構成によれば、被験者の
体内に留置されたカプセル内視鏡への電力供給は、被験
者に赤外光を照射することで実現され、必要なときに電
力供給を行なうことができる。
記撮像手段及び前記送信手段を内蔵する密閉カプセルを
有し、前記照明手段及び前記撮像手段を前記密閉カプセ
ルの一端部に配設し、前記光発電素子を前記密閉カプセ
ル内周面に沿って配設し、前記送信手段に設けた送信ア
ンテナを前記密閉カプセルの他端部に配設すれば、前記
光発電素子は前記密閉カプセルの全周面から赤外光を効
率良く受光することができる。さらに、前記光発電素子
がフレキブル基板上に形成されていると、前記密閉カプ
セル内周面に沿って容易に配設できるので、好ましい。
また、前記撮像手段は、対物光学系と;固体撮像素子
と;赤外カットフィルターと;を少なくとも有している
ことが好ましい。
像素子と;前記赤外カットフィルターと;前記固体撮像
素子を制御する撮像制御手段と;前記送信手段と;を少
なくとも設けた回路基板を備え、該回路基板と前記光発
電素子を単一基板として形成すれば、組立時の接続の手
間が省けて良い。
段と前記対物光学系を支持する主ブロックと;該主ブロ
ックに一体に形成された電気要素保持筒を備え、前記回
路基板は該電気要素保持筒内に収納され、前記光発電素
子は該電気要素保持筒の外周に巻かれていることが好ま
しい。また前記回路基板は、前記固体撮像素子及び前記
赤外カットフィルターを保持する略円形基板と;前記撮
像制御手段を保持する略円形基板と;前記送信手段を保
持する略円形基板と;を接続ストリップ基板で接続した
形状をなし、各略円形基板は前記電気要素保持筒の内径
に対応する外径を有していると、前記電気要素保持筒内
に効率良く各基板を収納することができ、好ましい。
明する。図1に示した本カプセル内視鏡1は、測定観察
時に被験者の体内に導入されて体腔内の様子を撮像し、
その画像情報を無線によって体外の受信装置に送信する
ものである。カプセル内視鏡1は、密閉カプセル50内
にバッテリ101と光発電素子(太陽電池)140を有
し、バッテリ101からの電力供給を受けて動作する。
バッテリ101は、太陽電池140が赤外光を受光して
発生させた電圧によって充電される。したがって、被験
者に赤外光を照射すれば、被験者の体内にあるカプセル
内視鏡1へ電力を供給することができ、カプセル内視鏡
1を動作させることができる。
の主ブロック10に収納される回路基板100、及びこ
れらを収納する密閉カプセル50から構成されている。
密閉カプセル50は、一端部および他端部が丸みを帯び
た(球面形状の)全体として滑らかな外観の円筒形とな
っている。密閉カプセル50は、前部を覆う半球状の透
明カバー50aと後部を覆う半球部51を有する筒状カ
バー50bを接続して形成される。透明カバー50aは
透明材料で形成されている。筒状カバー50bは、赤外
光を透過する材料で形成され、半球状部51には水密保
持可能なOリング53を有する貫通孔52が設けられて
いる。
構成について組立手順に沿って説明する。図2には主ブ
ロック10を示してある。主ブロック10は、全体とし
て筒状をなし、その前方(図2の左方向)から順に、照
明体支持板部11、小径の対物光学系保持筒12、大径
の電気要素保持筒13を有する。照明体支持板部11に
は、対物光学系保持筒12の径方向の両側に位置させ
て、照明手段(発光ダイオード)30が保持されてい
る。発光ダイオード30のリード31は、電気要素保持
筒13の前壁を貫通していて、電気要素保持筒13内に
収納される回路基板100に接続される。発光ダイオー
ド30は、回路基板100を介して駆動電流が与えられ
ると発光するように構成されている。対物光学系保持筒
12には、対物光学系22を支持する対物光学系鏡筒2
0が保持されている。対物光学系鏡筒20は光軸方向に
位置調節可能で、調節後は対物光学系保持筒12に固定
される。また、照明体支持板部11の前部に固定された
透明カバー50aは、対物光学系22及び発光ダイオー
ド30を保護するとともに、対物光学系22から被写体
までの距離を確保する役割を有している。
ある。この回路基板100は、3枚の円形回路基板11
0、120、130と一枚の長方形状をしたフレキシブ
ルな太陽電池140を連結した形状となっている。これ
らの円形回路基板110、120、130の各々は、帯
状の接続ストリップ基板150で接続され、この裏面に
配線された導電部材で結線されている。なお、本実施形
態の回路基板100は一枚の回路基板から形成してある
が、各回路基板を連結して形成することもできる。
サ窓112が形成されていて、イメージセンサ窓112
を挟んで表面にイメージセンサ111が固定され、裏面
には体内に入射した赤外光がイメージセンサ111へ入
射するのを防止するため赤外カットフィルター113が
固定されている。第2円形回路基板120には、その表
面にイメージセンサ制御電気部品121が固定されてい
る。イメージセンサ制御電気部品121としては、不図
示ではあるが、発光ダイオード30の発光タイミング制
御用またはイメージセンサ111の走査タイミング制御
用のタイミングジェネレータ、イメージセンサ111の
出力信号をA/D変換するA/Dコンバータ等が設けら
れている。
アンプ等の送信電気部品131、送信アンテナ132、
及び電源スイッチ134が固定されている。また、裏面
にはバッテリ101を押さえ込むためのバッテリ用圧縮
バネ133が固定されている。本実施形態では、バッテ
リ101は充電池であって、カプセル内視鏡1の駆動電
源として機能する。さらに第3の円形回路基板130に
は、太陽電池140が接続されている。この太陽電池1
40は、体外から体内に向けて発せられた赤外光を吸収
して電圧を発生させるもので、その長さLは主ブロック
10の電気要素保持筒13の円周長とほぼ同等である。
太陽電池140で発生された電圧は、図7に示すよう
に、電源安定化回路135を介して一定電圧とされてバ
ッテリ101に供給され、バッテリ101の充電用電力
または補助電力として消費される。各円形回路基板11
0、120、130は、バッテリ101から供給される
電力によって動作する。なお、電源安定化回路135
は、図3には図示されていないが、第3円形回路基板1
30に設けられている。
に、第1円形回路基板110、第2円形回路基板12
0、及び第3円形回路基板130の夫々が平行になるよ
う接続ストリップ基板150との接続部で折り曲げら
れ、第2円形回路基板120と第3円形回路基板130
の間にバッテリ101が組み込まれる。第1円形回路基
板110と第2円形回路基板120は、折り曲げられた
形状を安定化させるため、その間に円筒状のスペーサ1
02を挟み込んで接着されている。このスペーサ102
の外径は電気要素保持筒13の内径に対応している。ま
た、バッテリ101の外径は電気要素保持筒13の内径
に対応していて、バッテリ101は第2円形回路基板1
20と第3円形回路基板130との間のスペーサとして
も機能する。
に示すように、主ブロック10の電気要素保持筒13内
に挿入され、バッテリ用圧縮バネ133を押さえ込みな
がらかしめ突起14によって主ブロック10に固定され
る。図5からも分かるように、各電気系部品は電気要素
保持筒13内に効率良く収納される。さらに、主ブロッ
ク10及び回路基板100は、図6に示すように、電気
要素保持筒13の外周に太陽電池140を巻きつけて筒
状カバー50bに挿入される。この、太陽電池140を
電気要素保持筒13の外周に巻きつけることにより、太
陽電池140を電気要素保持筒13と筒状カバー50b
とのわずかなスペースに効率良く収納することができ、
また密閉カプセル50の全周面からの赤外光を効率良く
受光して発電することが可能となる。また、第3円形回
路基板130上に設けた送信電気部品131、送信アン
テナ132及び電源スイッチ134は、筒状カバー50
bの半球状部51の内部にスペースの無駄なく収納され
る。なお電源スイッチ134は、半球状部51の貫通孔
52から外部に突出する。
50bが水密に接続されると、図1に示すカプセル内視
鏡1となる。カプセル内視鏡1は、貫通孔52から突出
した電源スイッチ134を押し込むと電源オン状態とな
り、バッテリ101からの電力供給を受けて動作するよ
う構成されている。
て図1を参照して説明する。検査・診断前には、充電器
でフル充電したバッテリ101をカプセル内視鏡1に装
填するか、カプセル内視鏡1に赤外光を照射してバッテ
リ101を予めフル充電しておく。そして検査・診断時
には、先ず、電源スイッチ134を押し込んでカプセル
内視鏡1の電源をオン状態にした後、被験者にこのカプ
セル内視鏡1を嚥下させる。次に、体外の発光手段から
被験者への赤外光照射を開始する。被験者の体内に向け
て照射された赤外光は、体内のカプセル内視鏡1の太陽
電池140で吸収されて電圧に変換される。この太陽電
池140から供給される電力が十分な場合は、その電力
によって密閉カプセル50内に設けられた各電気部品等
が動作し、またバッテリ101が充電される。太陽電池
140から供給される電力が十分でない場合は、バッテ
リ101からも電力供給され、太陽電池140およびバ
ッテリ101から供給された電力を受けて密閉カプセル
50内に設けられた各電気部品等が動作する。なお、本
実施形態では、カプセル内視鏡1の使用中は、体外の発
光手段を継続して発光させ、体内のカプセル内視鏡1内
のバッテリ101への電力供給を継続する。
られた管腔が密閉カプセル50の透明カバー50aに密
着する。この密着した部分および透明カバー50aの前
方に位置する部分は、対物光学系22を挟んで対向した
一対の発光ダイオード30によって照明される。この照
明された部分(被検部)の像は、対物光学系22によっ
てイメージセンサ111上に形成され、イメージセンサ
111で光電変換されて蓄積される。イメージセンサ1
11から出力された蓄積信号は、イメージセンサ制御電
気部品121で画像処理され、送信電気部品131で変
調・増幅されて送信信号となり、送信アンテナ132か
ら送信されて、体外の受信手段により受信され、ディス
プレイ等によって映像化され、観察される。
内視鏡1に太陽電池140を設け、太陽電池140が体
外から発せられた赤外光を受光して発生させた電圧によ
ってバッテリ101を充電し、バッテリ101から供給
される電圧によってカプセル内視鏡1を動作させる構成
としたので、必要なときに体外から無線によって体内の
カプセル内視鏡1に電力供給を行なうことができる。従
って、大容量の電池を備える必要がなくカプセル内視鏡
1の小型化が可能となり、また、電池残量がないために
体外で得られる情報が制限されるという事態も発生しな
い。
て、太陽電池140によって充電される充電池を密閉カ
プセル50内に設け、測定観察中は継続して電力供給す
る構成としているが、これに限定されないのは勿論であ
る。例えば、太陽電池140からの電力のみでカプセル
内視鏡1を動作させる構成としてもよく、バッテリ10
1を非常用のバッテリとして用いる構成としてもよく、
また、必要なときに外部の発光手段を発光させて電力供
給する構成としてもよい。
電池140を電気要素保持筒13に巻きつけて密閉カプ
セル50内に収納したので、太陽電池140を電気要素
保持筒13と筒状カバー50bとのわずかなスペースを
効率良く利用して収納することができるだけでなく、密
閉カプセル50の全周面からの赤外光を効率良く受光し
て電力供給することが可能となる。また、長方形状のフ
レキシブルな太陽電池140を用いる代わりに複数の太
陽電池を密閉カプセル50の周面に沿って配置する構成
としても良いが、収納スペース・組立容易性等の観点か
ら見ると、本実施形態のようにフレキシブルな太陽電池
140を用いた方が優位である。なお、送信アンテナ1
32は密閉カプセル50の一端部(図6において右方
向)に配設されているので、送信アンテナ132による
送信は太陽電池140の受光を妨げることもない。
00を、第1円形回路基板110、第2円形回路基板1
20、及び第3円形回路基板130の夫々が平行になる
ように折り曲げると略円柱状となる構造としたので、各
電気系部品を電気要素保持筒13内に効率良く収納する
ことができ、カプセル内視鏡1の小型化に貢献できる。
と、該照明手段によって照明された生体内を撮像する撮
像手段と、該撮像手段による画像信号を無線によって体
外に送信する送信手段とを有するカプセル内視鏡におい
て、体外からの赤外光を受けて前記カプセル内視鏡に電
力供給する光発電素子を備えたので、体外から赤外光を
照射することにより、体内のカプセル内視鏡に電力供給
を行なうことができる。従って、大容量の電池を備える
必要がなくカプセル内視鏡の小型化が可能となり、ま
た、電池残量がないために体外で得られる情報が制限さ
れるという事態も発生しない。
態を示す図である。
図である。
である。
板の側断面図である。
である。
を示す図である。
様子をブロックで示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 生体内を照明する照明手段と、 該照明手段によって照明された生体内を撮像する撮像手
段と、 該撮像手段による画像信号を体外に無線送信する送信手
段と、を有するカプセル内視鏡において、 体外からの赤外光を受けて前記照明手段、前記撮像手
段、及び前記送信手段に電力供給する光発電素子を備え
たことを特徴とするカプセル内視鏡。 - 【請求項2】 請求項1記載のカプセル内視鏡は、前記
照明手段、前記撮像手段、前記送信手段及び前記光発電
素子を内蔵する密閉カプセルを有し、 前記照明手段及び前記撮像手段を前記密閉カプセルの一
端部に配設し、 前記光発電素子を前記密閉カプセルの内周面に沿って配
設し、 前記送信手段に設けた送信アンテナを前記密閉カプセル
の他端部に配設したカプセル内視鏡。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のカプセル内視鏡
において、 前記光発電素子はフレキシブルに形成されているカプセ
ル内視鏡。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
カプセル内視鏡において、前記撮像手段は、対物光学系
と;固体撮像素子と;赤外カットフィルターと;を少な
くとも有するカプセル内視鏡。 - 【請求項5】 請求項4記載のカプセル内視鏡におい
て、 前記固体撮像素子と;前記赤外カットフィルターと;前
記固体撮像素子を制御する撮像制御手段と;前記送信手
段とを少なくとも設けた回路基板を備え、 該回路基板と前記光発電素子は、単一の基板として形成
されているカプセル内視鏡。 - 【請求項6】 請求項5記載のカプセル内視鏡におい
て、 さらに、前記照明手段と前記対物光学系を支持する主ブ
ロックと;該主ブロックに一体に形成された電気要素保
持筒を備え、 前記回路基板は該電気要素保持筒内に収納され、前記光
発電素子は該電気要素保持筒の外周に巻かれているカプ
セル内視鏡。 - 【請求項7】 請求項6記載のカプセル内視鏡におい
て、 前記回路基板は、 前記固体撮像素子及び前記赤外カットフィルターを保持
する略円形基板と;前記撮像制御手段を保持する略円形
基板と;前記送信手段を保持する略円形基板と;を接続
ストリップ基板で接続した形状をなし、 各略円形基板は前記電気要素保持筒の内径に対応する外
径を有しているカプセル内視鏡。
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