JP2005040342A - 無線型被検体内情報取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】送信効率および／または受信効率の低下を抑制する無線型被検体内情報取得システムを実現すること。
【解決手段】カプセル型内視鏡に対して無線信号を送信する送受信装置２において、送信用の共振回路２２の近傍に配置された送信レベル判定部２５と、送信レベル判定部２５による判定結果に基づいて発振周波数を制御する周波数制御部２６と、周波数制御部２６の制御に基づいて発振周波数を変化させる周波数可変発振器１６とを備える。送信レベルが大きくなるよう発振周波数を変化させることで、コイル２４の自己インダクタンス値の変動に伴って変化した共振回路２２の共振周波数との周波数差が低減されるよう発振周波数を変化させることが可能であり、送信効率の低減を抑制できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、被検体内導入装置との間で無線交信を行う送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムに関するものである。

近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために患者の口から飲込まれた後、人体から自然排出されるまでの観察期間、胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に伴って移動して順次撮像する機能を有する。

臓器内の移動によるこの観察期間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、メモリに蓄積される。患者がこの無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信機を携帯することにより、患者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間、自由に行動できる。観察後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる。

電力の供給においては、この種のカプセル型内視鏡が被検体の生体内に留置されるため、カプセル型内視鏡内に電池を搭載させ、その電池により内部に電力を供給する電池供給システムや、生体外からカプセル型内視鏡内に電力を送信することによりその内部に電力を供給する電力送信システムがある。

後者の電力送信システムの場合には、その内部に電力受信アンテナが設けられ、生体内に留置されたカプセル型内視鏡を長時間動作させるために、カプセル型内視鏡に対して電力受信アンテナを通じて電力送信する構成が備わっている（例えば、特許文献１参照。）。

また、後者の場合、カプセル型内視鏡に対して電力送信を行うために、カプセル型内視鏡の使用時には被検体外部に電力源および送信アンテナを配置し、かかる送信アンテナを介してカプセル型内視鏡に対して電力送信を行っている。最近では、被検体が着用するジャケット内に電力源および送信アンテナを搭載する構成が提案され、かかる構成を用いることによりカプセル型内視鏡使用時の被検体に対して、ある程度の行動自由度を確保することを可能としている。

特開２００１−２３１１８６号公報（第３頁、図１）

しかしながら、被検体が着用するジャケット内に送信アンテナを搭載する構成とした場合、送信効率および／または受信効率が低下するといった問題が生じている。以下、かかる問題について詳細に説明する。

無線送信を行うための送信アンテナは、通常、コンデンサとコイルによって形成される共振回路を備える。そのため、通常は、高効率の無線送信を行うために、コンデンサの静電容量と、コイルの自己インダクタンスとに基づいて定まる共振回路の共振周波数を発振器の周波数と一致させている。従って、通常の無線送信機構の場合には、発振器の周波数に適合するコンデンサおよびコイルの形状、材質等を定めている。

これに対して、ジャケット内に送信アンテナを組み込んだ構成の場合には、コイルの自己インダクタンスの値が安定しないという問題が存在する。すなわち、ジャケット内に組み込まれたコイルは、ジャケットを着用する被検体の体型に合わせてその形状等が変化するため、形状等の変化に伴って自己インダクタンスの値が変化することとなる。特に、被検体を内部に含むようにコイルを形成した場合には、被検体の体型によってコイル断面積が直接影響を受けることによってコイルの自己インダクタンスの値が大きく変動する。従って、使用時における共振回路の共振周波数と、発振器の周波数との間に周波数差が生じ、送信効率の低下が生じることとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡を用いた無線型被検体内情報取得システムにおいて、被検体外部に設けられたアンテナを構成するコイルの自己インダクタンス変動による送信効率および／または受信効率の低下を抑制する無線型被検体内情報取得システムを実現することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる無線型被検体内情報取得システムは、被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置との間で無線交信を行う送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、前記送受信装置は、送信する無線信号の発振周波数を規定し、該発振周波数を調整可能な発振器と、固定容量および送信用コイルによって形成された送信用共振回路と、前記発振周波数と、前記送信用コイルの自己インダクタンス値の変化に応じて変動する前記送信用共振回路の共振周波数との周波数差を低減するよう前記発振周波数を制御する周波数制御手段とを備え、前記被検体内導入装置は、可変容量および受信用コイルによって形成された受信用共振回路と、前記受信用共振回路の共振周波数と、受信する無線信号の周波数との周波数差を低減するよう前記可変容量の容量を変化させる容量制御手段とを備えたことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、送受信装置は、発振周波数を調整することで共振回路の共振周波数との差分値を低減する周波数制御手段を備えることとしたため、送信用コイルの自己インダクタンス値の変化によって生じる送信効率の低下を抑制できる。また、被検体内導入装置は、上記の発振周波数の調整に伴って受信用共振回路の共振周波数を調整する容量制御手段を備えることとしたため、受信用共振回路の共振周波数と発振周波数との差を低減し、受信効率の低下を抑制することができる。

また、請求項２にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記送受信装置は、該送信用共振回路によって送信される無線信号の強度を検出する送信レベル検出手段をさらに備え、前記周波数制御手段は、前記送信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ周波数を変化させることを特徴とする。

また、請求項３にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記被検体内導入装置は、前記受信用共振回路によって受信される無線信号の強度を検出する受信レベル検出手段をさらに備え、前記容量制御手段は、前記受信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ前記可変容量の容量を変化させることを特徴とする。

また、請求項４にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記容量制御手段は、前記無線信号の強度が許容レベル以下となるよう前記可変容量の容量を変化させることを特徴とする。

また、請求項５にかかる無線型被検体内情報取得システムは、被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置との間で無線交信を行う送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、前記送受信装置は、所定の発振周波数を供給する発振器と、可変容量および送信用コイルによって形成された送信用共振回路と、前記送信用コイルの自己インダクタンス値の変化に応じて生じた前記送信用共振回路の共振周波数と前記発振周波数との周波数差を低減するよう前記可変容量の容量を変化させる容量制御手段とを備えたことを特徴とする。

この請求項５の発明によれば、送信用共振回路の容量の調整を行う送受信装置が容量制御手段を備えることとしたため、送信用コイルの自己インダクタンス値の変化によって生じた共振周波数の変動幅を低減し、発振周波数との周波数差を低減することで発信効率の低下を抑制することができる。

また、請求項６にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記送受信装置は、前記送信用共振回路によって送信される無線信号の強度を検出する送信レベル検出手段をさらに備え、前記容量制御手段は、前記送信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ容量を変化させることを特徴とする。

また、請求項７にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記被検体内導入装置を被検体内に導入する際に前記被検体によって着用される着用部材をさらに備え、前記送信用コイルは、前記着用部材上に配置されることを特徴とする。

また、請求項８にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記送信用コイルは、前記着用部材が前記被検体に着用された際に当該送信用コイル内に前記被検体を含むよう形成されることを特徴とする。

また、請求項９にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記可変容量は、可変容量ダイオードを含んで形成されることを特徴とする。

また、請求項１０にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記可変容量は、固定容量とスイッチング手段とを接続した機構を複数並列接続することによって形成され、前記スイッチング手段のオン・オフによって容量値が変化することを特徴とする。

また、請求項１１にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記送受信装置は、少なくとも給電用信号を前記被検体内導入装置に対して送信することを特徴とする。

本発明にかかる無線型被検体内情報取得システムは、送受信装置が発振周波数を調整することで共振回路の共振周波数との差分値を低減する周波数制御手段を備える構成としたため、送信用コイルの自己インダクタンス値の変化によって生じる送信効率の低下を抑制できるという効果を奏する。また、被検体内導入装置は、上記の発振周波数の調整に伴って受信用共振回路の共振周波数を調整する容量制御手段を備える構成としたため、受信用共振回路の共振周波数と発振周波数との差を低減し、受信効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明にかかる無線型被検体内情報取得システムは、送信用共振回路の容量の調整を行う送受信装置が容量制御手段を備える構成としたため、送信用コイルの自己インダクタンス値の変化によって生じた共振周波数の変動幅を低減し、発振周波数との周波数差を低減することで発信効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態である無線型被検体内情報取得システムについて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。また、以下の実施の形態では、体腔内画像を撮像するカプセル型内視鏡システムを例としたものについて説明を行うが、被検体内情報としては体腔内画像に限定されるのではないことはもちろんである。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムについて説明する。図１は、使用時における無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、無線型被検体内情報取得システムは、被検体１の体内に導入され、無線信号を受信する目的の共振回路を備えたカプセル型内視鏡３と、カプセル型内視鏡３に対して無線送受信を行う機能を有する送受信装置２と、送受信装置２が受信したデータに基づいて体腔内画像を表示する表示装置４と、送受信装置２と表示装置４との間のデータ受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。

表示装置４は、カプセル型内視鏡３によって撮像された体腔内画像を表示するためのものであり、携帯型記録媒体５によって得られるデータに基づいて画像表示を行う構成を有する。具体的には、表示装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

携帯型記録媒体５は、外部装置２ｂおよび表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡３が被検体１の体腔内を移動している間は外部装置２ｂに挿着されてカプセル型内視鏡３から送信されるデータを記録する。そして、カプセル型内視鏡が被検体１から排出された後には、外部装置２ｂから取り出されて表示装置４に挿着され、表示装置４によって記録したデータを読み出される構成を有する。外部装置２ｂと表示装置４との間のデータの受け渡しを携帯型記録媒体５によって行うことで、外部装置２ｂと表示装置４との間が有線接続された場合と異なり、被検体１が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。

送受信装置２は、被検体１が着用可能な形状を有する送受信ジャケット２ａと、送受信ジャケット２ａで受信したデータの処理等の機能を備えた外部装置２ｂとを備える。送受信ジャケット２ａは、着用時に被検体１を内部に含むよう形成されたコイル２４と、コイル２４と共振回路を形成するコンデンサ２３とを備える。

図２は、送受信装置２の詳細な構成について模式的に示すブロック図である。図２に示すように、送受信装置２は、受信アンテナ部１１と、送信アンテナ部２０とを送受信ジャケット２ａ上に備えると共に、信号処理等を行う機構を外部装置２ｂ上に備えている。

外部装置２ｂは、受信したデータを処理する機構を有する。具体的には、受信アンテナ部１１で受信した無線信号に対して所定の処理を行い、カプセル型内視鏡で撮像された体腔内の画像データを出力するＲＦ受信ユニット１２と、出力された画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理ユニット１３と、画像処理が施された画像データを記憶するための記憶ユニット１４とを備える。記憶ユニット１４を介して携帯型記録媒体５に画像処理が施された画像データが記録される。

また、外部装置２ｂは、カプセル型内視鏡３に対して送信する信号を生成する機構も有する。具体的には、カプセル型内視鏡３内の機構の駆動制御を行うコントロール情報信号を入力するコントロール情報入力ユニット１５と、送信対象である給電用信号を含む無線信号の発振周波数を規定するためのものであって、周波数を変化可能な機構を有する周波数可変発振器１６と、コントロール情報信号と発振周波数とを合成する重畳回路１７と、重畳回路１７で合成された信号を増幅する増幅回路１８とを備える。

送信アンテナ部２０は、コンデンサ２３とコイル２４とによって形成される共振回路２２と、共振回路２２から送信される無線信号の強度を検出する送信レベル判定部２５とを備える。送信レベル判定部２５で検出された強度は、外部装置２ｂ内に設けられた周波数制御部２６に出力され、周波数制御部２６は、検出された強度に基づいて周波数可変発振器１６から発振される周波数の値を変化させることとしている。

次に、カプセル型内視鏡３について説明する。カプセル型内視鏡３は、被検体１の体腔内に導入され、体腔内画像を撮像し、取得した画像を無線送信する機能を有すると共に、駆動電力確保等の目的のため送受信ジャケット２ａからの給電用信号等を受信するためのものである。

図３は、カプセル型内視鏡３の構成を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、カプセル型内視鏡３は、被検体１の被検部位を照明する照明光を発光する発光素子としてのＬＥＤ３１と、ＬＥＤ３１を駆動するためのＬＥＤ駆動信号を送出するＬＥＤ駆動回路３２と、ＬＥＤ３１からの照明光が被検部位において反射することで得られる被検体像を撮像するＣＣＤ３３と、ＣＣＤ３３を駆動するためのＣＣＤ駆動回路３４と、ＣＣＤ３３から出力された撮像信号を変調してＲＦ信号とするＲＦ送信ユニット３５と、このＲＦ送信ユニット３５から出力されたＲＦ信号を無線送信するための送信用アンテナとしての送信アンテナ部３６とを備える。

また、カプセル型内視鏡３は、送受信装置２から送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部３７と、この受信アンテナ部３７で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路３８と、この給電用信号から電力を再生する電力再生回路３９と、再生された電力を昇圧する昇圧回路４１と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器４２と、蓄電器４２に蓄積された電力と、コントロール情報検出回路４４で抽出されたコントロール情報信号によってＣＣＤ３３、ＬＥＤ３１等のカプセル型内視鏡３内の各ユニットをコントロールするシステムコントロール回路４３とが設けられている。また、カプセル型内視鏡３は、後述の受信レベル判定部４０で得られた電力レベルに基づいて、後述の受信アンテナ部３７内に備わる可変容量コンデンサ４７の容量を制御する容量制御部４８を備える。

受信アンテナ部３７は、コイル４６と、可変容量コンデンサ４７とによって形成される共振回路４５と、共振回路４５の近傍に共振回路４５によって受信される無線信号の強度を検出する受信レベル判定部４０を備える。共振回路４５は、コイル４６の自己インダクタンスと、可変容量コンデンサ４７の容量によって定まる共振周波数を有する。可変容量コンデンサ４７は、例えば、可変容量ダイオードや、固定容量とスイッチング手段とを接続した機構を複数並列接続することによって形成され、前記スイッチング手段のオン・オフによって容量値が変化する機構を有し、容量制御部４８の制御に基づいて容量が変化する機能を有する。

受信アンテナ部３７は、可変容量コンデンサ４７の容量を変化させることによって、共振回路４５の共振周波数を変化可能な構成を有している。具体的には、可変容量コンデンサ４７は、容量制御部４８の制御によって容量の値が変化する構成となっている。容量制御部４８は、受信レベル判定部４０で得られた無線信号の強度に基づいて可変容量コンデンサ４７の容量を調整する機能を有する。

次に、本実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムの動作について説明する。既に述べたように、送受信ジャケット内に送信用のコイル２４を組み込んだ構成とした場合には、送受信ジャケットを着用する被検体１の体型等に応じて、送信用のコイル２４の形状等が変化することが知られている。かかる形状変化等によって、コイル２４の自己インダクタンスの値が変動し、共振回路２２の共振周波数が変化する。従って、初期状態において無線信号の発振周波数と、共振回路２２の共振周波数とが一致していても、送受信ジャケット２ａが被検体１によって着用された際には、発振周波数と共振周波数との間に差が生じ、送受信装置２からの送信効率およびカプセル型内視鏡３における受信効率が低下することとなる。このため、本実施の形態１では、共振周波数の変動に対して、送受信装置２における発振周波数の調整と、カプセル型内視鏡３における可変容量コンデンサ４７の容量の調整を行っている。

図４は、送受信装置２における発振周波数の調整動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信レベル判定部２５によって、送信アンテナ部２０から送信される無線信号の強度を判定される（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で判定された無線信号の強度に関する情報は、送信レベル判定部２５から周波数制御部２６に出力され無線信号の強度が最適値であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０２）。

そして、無線信号の強度が最適値であると判定された場合には、発振周波数と、共振回路２２の共振周波数とがほぼ一致すると判断されることから、発振周波数の値をそのまま維持し（ステップＳ１０４）、発振周波数の調整を終了する。無線信号の強度が最適値ではないと判定された場合には、発振周波数の値を変更した（ステップＳ１０３）後、再びステップＳ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。

上記のように、コイル２４は送受信ジャケット２ａ上に設けられ、被検体１の体型等によってその形状が影響を受けることから、自己インダクタンスの値が変動する。一方、共振回路２２の共振周波数は、コイル２４の自己インダクタンスと、コンデンサ２３の容量とによって定まる。そのため、自己インダクタンスの値の変動により、共振回路２２の共振周波数が変動し、周波数可変発振器１６によって規定される発振周波数とのずれが生じることによって送信効率が低下することとなる。このため、送受信装置２においては、コイル２４の自己インダクタンスの変動による共振周波数の変化に対して、発振周波数を調整することによって、共振周波数と発振周波数との間の差を減少させ、送信効率の低下を抑制している。

なお、ステップＳ１０２で送信された無線信号の最適値は、送信機構の特性等に応じて任意に定めることとして良いが、例えば、送信レベル判定部２５が、共振回路２２中を流れる電流値を検出する構成を備えた場合には、理論上共振回路２２中を流れるべき電流値を最適値としても良い。また、ステップＳ１０２における判定は、最適値と正確に一致する場合のみならず、所定値との差分値が所定範囲内に抑制されている場合に最適値に到達したと判定することとしても良い。

また、ステップＳ１０４において、発振周波数の変更は、変更する周波数を無作為に決定することとしても良いが、いわゆる山登り法（Hill-climbing method：最急勾配法）を用いることによって、より迅速に最適な発振周波数の調整を行うこととしても良い。この他にも、任意のアルゴリズムを用いて変更する周波数を決定することが可能である。

次に、カプセル型内視鏡３における可変容量コンデンサ４７の調整動作について説明する。図５は、カプセル型内視鏡３における可変容量コンデンサ４７の調整動作を説明するためのフローチャートである。まず、受信レベル判定部４０によって、受信した無線信号の強度を検出する（ステップＳ２０１）。検出された強度は、容量制御部４８に出力され、容量制御部４８は、無線信号の強度が最適値に到達しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

そして、無線信号の強度が最適値と異なると判定された場合には、共振回路４５の共振周波数を変化させるために、容量制御部４８は、可変容量コンデンサ４７の容量の値を変化させ、再びステップＳ２０１に戻って同様の動作が繰り返される。従って、可変容量コンデンサ４７の容量の値の調整は、受信された無線信号の強度が最適値に達するまで繰り返されることとなる。一方、ステップＳ２０２において無線信号の強度が最適値に到達していると判断された場合には、可変容量コンデンサ４７の容量を固定し、調整動作は終了する。

上述したように、本実施の形態１は、送受信装置２において、コイル２４の自己インダクタンスの変動に応じて発振周波数を変化させる構造を有する。発振周波数の変化によって、受信側となるカプセル型内視鏡３では、受信する無線信号の周波数と、共振回路４５の共振周波数との間に差が生じ、受信効率が低下することとなる。このため、本実施の形態１では、コイル２４の形状が変化する送受信装置２側のみならず、カプセル型内視鏡３に備わる共振回路４５の共振周波数の調整も行うことによって、無線通信の効率低下を抑制している。

なお、ステップＳ２０２において判断基準となる最適値は、受信機構の特性に応じて任意に定めることとして良いが、ステップＳ１０２の場合と同様に、共振回路を流れる電流値や、共振回路中の所定の２点間電圧値に関して設定することが好ましい。また、ステップＳ２０３における容量の変更は、ステップＳ１０３の場合と同様に、無作為抽出した容量に変更することとしても良いし、山登り法等に基づいて変更する容量値を決定することとしても良い。

以上説明したように、本実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムでは、コイル２４の形状変化等による自己インダクタンス値の変動に対して、送信側の送受信装置２の発振周波数と、受信側のカプセル型内視鏡３の共振回路４５における共振周波数を変化させることによって、送信効率および受信効率の低下を抑制するという利点を有する。

コイル２４の形状等の変化による自己インダクタンス値の変化は、被検体１の体型ごとによって異なる値となる。このため、本実施の形態１では、送受信ジャケット２ａが被検体１によって着用されるごとに上記のように発振周波数等の調整を行う構成とすることで、被検体１の体型等の相違にかかわらず、送信効率の低下を抑制することができる。

また、送受信装置２側の発振周波数の調整に伴い、本実施の形態１ではカプセル型内視鏡３に備わる可変容量コンデンサ４７の容量を調整することとしている。これにより、カプセル型内視鏡３に備わる共振回路４５の共振周波数と、無線信号の周波数、すなわち上記のように調整された発振周波数との周波数差が低減され、カプセル型内視鏡３側における受信効率の低下を抑制することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムについて説明する。本実施の形態２では、送受信ジャケット内に設けられたコイルの自己インダクタンス値の変動に応じて、同じく送受信ジャケット内に設けられたコンデンサの容量を変化させることによって送信効率の低下を抑制している。

図６は、実施の形態２における送受信装置５１の構成を模式的に示すブロック図であり、図７は、実施の形態２におけるカプセル型内視鏡５２の構成を模式的に示すブロック図である。なお、本実施の形態２において、無線型被検体内情報取得システムの全体構成等は、以下で特に言及しない限り実施の形態１と同様であることとする。また、図６、図７において、実施の形態１と共通する名称または符号を付したものについては、以下で特に言及しない限り、その構成、機能等は実施の形態１におけるものと同様とする。

まず、図６を参照して、送受信装置５１の構成を説明する。本実施の形態２では、外部装置５１ｂ内に備わる発振器５３は、実施の形態１における周波数可変発振器１６とは異なり、あらかじめ定められた一定の周波数で発信する構成を有する。また、送受信ジャケット５１ａ内に備わる送信アンテナ部５４は、コイル２４と、可変容量コンデンサ５６とによって形成される共振回路５５と、共振回路５５によって送信される無線信号の強度を検出する送信レベル判定部２５と、無線信号の強度に基づいて可変容量コンデンサ５６の容量を制御する容量制御部５７とを備える。

次に、図７を参照してカプセル型内視鏡５２の構成を説明する。本実施の形態２では、カプセル型内視鏡５２に備わる受信アンテナ部６２内に配置される共振回路６３の共振周波数は調整対象とはならず、共振回路６３を形成する容量たるコンデンサ６４は、固定容量を備え、また、受信レベル判定部、容量制御部等も備えない構成となる。

本実施の形態２では、送受信装置５１内に備わるコイル２４の自己インダクタンス値の変動に対して、コイル２４との間で共振回路５５を形成する可変容量コンデンサ５６の容量を調整している。以下、図８に示すフローチャートを参照しつつ、送受信装置５１における可変容量コンデンサ５６の調整動作について説明する。

まず、送信レベル判定部２５によって、送信する無線信号の強度を検出する（ステップＳ３０１）。検出された強度は、容量制御部５７に出力され、容量制御部５７は、無線信号の強度が最適値に到達しているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

そして、無線信号の強度が最適値に到達していないと判定された場合には、容量制御部５７によって、可変容量コンデンサ５６の容量を変化させた後（ステップＳ３０３）、再びステップＳ３０１に戻って上述の動作を繰り返す。従って、送信される無線信号の強度が最適値に到達するまでは、可変容量コンデンサ５６の容量の調整が行われることとなる。一方、ステップＳ３０２において無線信号の強度が最適値に到達していると判定された場合には、可変容量コンデンサ５６の容量を固定し（ステップＳ３０４）、調整は終了する。

本実施の形態２では、送受信装置５１内に備わる可変容量コンデンサ５６の容量を調整することによって、送信効率の低下を抑制している。すなわち、コイル２４の自己インダクタンス値が変動することによって、コイル２４を含む共振回路５５の共振周波数は、発振器５３によって供給される発振周波数と異なる値となる。これに対して、本実施の形態２では、コイル２４と共に共振回路５５を形成する可変容量コンデンサ５６の容量を変化させることで共振回路５５の共振周波数を調整し、発振器５３から供給される発振周波数と共振周波数との差を低減することによって、送信効率の低下を抑制している。

また、送受信装置５１内に備わる共振回路５５の共振周波数を、発振器５３から供給される発振周波数との差分値が小さくなるよう制御することで、カプセル型内視鏡５２において共振周波数の調整が不要となるという利点も有する。すなわち、本実施の形態２では、送受信装置５１において、発振器５３から供給される発振周波数は当初の値に維持されることとなるため、送受信装置５１から送信される無線信号の周波数は、当初の値から変化することはない。一方、カプセル型内視鏡５２に備わる共振回路６３は、その共振周波数と発振器５３から供給される発振周波数とが一致するようあらかじめ形成されている。従って、本実施の形態２のように発振周波数の調整を行わない構成とすることで、カプセル型内視鏡５２において受信される無線信号の周波数が変化することはなく、共振回路６３の共振周波数の調整を行う機構を備えなくとも効率良い受信が可能である。このため、本実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムは、カプセル型内視鏡５２を簡易な構成で実現できるという利点を有する。

（変形例）
次に、実施の形態２の変形例について説明する。本変形例では、送受信ジャケットを着用した被検体が姿勢等を変更するごとに可変容量コンデンサの容量の調整を行う構成を有する。

実施の形態１および実施の形態２では、被検体ごとに送受信ジャケット内に備わるコイルの自己インダクタンス値が変化することを問題としており、可変容量コンデンサの容量の調整等を行うことで送信効率および／または受信効率の低下を抑制している。しかしながら、送受信ジャケット内に備わるコイルの形状等は、送受信ジャケットの着用時のみならず、送受信ジャケットを着用した後に被検体がその姿勢を変更する等の動作を行った場合、コイルの形状は再び変化することとなる。

このため、本変形例では、外部装置内に被検体の動作を検出する機構を備え、被検体が動作するごとに可変容量コンデンサの容量の調整を行うこととしている。以下、かかる構成を備えた変形例における送受信装置の構成と、可変容量コンデンサの容量の調整動作について説明する。

図９は、本変形例にかかる無線型被検体内情報取得システムを構成する送受信装置６５の構成を示すブロック図である。なお、送受信装置６５以外の構成については実施の形態２と同様とする。

送受信装置６５は、送受信ジャケット６５ａが被検体１によって着用される間、被検体１の移動や姿勢変化等を検出する加速度判定部６６を備え、加速度判定部６６における検出結果に基づいて送信レベル判定部２５の検出動作が開始される構成を有する。

次に、図１０を参照しつつ可変容量コンデンサ５６の容量の調整動作について説明する。まず、加速度判定部６６によって、被検体１の移動、姿勢変化等によって生じる加速度を検出し（ステップＳ４０１）、検出した加速度が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４０２）。閾値を超えていないと判定された場合には、ステップＳ４０１に戻ってステップＳ４０１、Ｓ４０２の動作を繰り返す。

ステップＳ４０２において加速度が閾値を超えたと判定された場合には、実施の形態２と同様に、送信レベル判定部２５によって、送信される無線信号の強度が検出され（ステップＳ４０３）、無線信号の強度が最適値に到達しているか否かを判定される（ステップＳ４０４）。そして、最適値に到達していないと判定された場合には可変容量コンデンサ５６の容量値を変化させ（ステップＳ４０５）、再びステップＳ４０３に戻り、最適値に到達したと判定された場合には、容量値が固定され（ステップＳ４０６）、再びステップＳ４０１に戻って上述の動作を繰り返す。

このように、加速度判定部６６を備えた構成としたことで、被検体１の移動、姿勢変化等が生じることによって送受信ジャケット６５ａに備わるコイル２４の形状等が変化した場合に、送信効率の低下を抑制することができる。すなわち、本変形例では、被検体１の移動、姿勢変化等によってコイル２４の形状等が変化して自己インダクタンス値が変動し、共振回路６３の共振周波数が変動するような場合にも、共振周波数が変化するたびに送信レベル判定部２５および容量制御部５７が動作を開始し、送信強度が最適値に到達するまで可変容量コンデンサ５６の容量の調整を行う。これにより、カプセル型内視鏡が被検体内に導入されてから体外に排出されるまでの間、良好な送信効率を維持することが可能である。

なお、ステップＳ４０２において判断基準に閾値を設けることとしたのは、コイル２４の形状が変化しないような軽微な移動等の場合にまで容量の調整を行うことを回避するためである。かかる閾値の値は、送受信ジャケット６５ａおよびコイル２４の形状に基づいて決定することとしても良いし、被検体１ごとに設定することとしても良い。

以上、実施の形態１、実施の形態２および変形例を用いて本発明を説明してきたが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、実施の形態１の構成に対して、変形例で示した加速度判定部６６を新たに備えることとしても良い。

また、実施の形態１、実施の形態２および変形例では、送受信装置からカプセル型内視鏡に対して送信される無線信号は、給電用信号とコントロール情報信号とを含むこととしたが、いずれか一方のみを含むこととしても良いし、これら以外の信号を含むこととしても良い。すなわち、本発明では、無線信号の種類に関わらず、無線信号の送信効率および／または受信効率の低下を抑制することが可能である。

さらに、実施の形態１、実施の形態２および変形例では、カプセル型内視鏡はＬＥＤ、ＣＣＤ等を備えることによって被検体１内部の画像を撮像する構成としている。しかしながら、被検体内に導入される被検体内導入装置は、かかる構成に限定されるものではなく、たとえば温度情報やｐＨ情報などの他の生体情報を取得するものとしても良い。

本発明にかかる無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。 実施の形態１における送受信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１におけるカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 送受信装置の発振周波数の調整動作を説明するためのフローチャートである。 カプセル型内視鏡の容量の調整動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における送受信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２におけるカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 送受信装置の容量の調整動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の変形例における送受信装置の構成を示すブロック図である。 送受信装置の容量の調整動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 被検体
２ 送受信装置
２ａ 送受信ジャケット
２ｂ 外部装置
３ カプセル型内視鏡
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
１１ 受信アンテナ部
１２ ＲＦ受信ユニット
１３ 画像処理ユニット
１４ 記憶ユニット
１５ コントロール情報入力ユニット
１６ 周波数可変発振器
１７ 重畳回路
１８ 増幅回路
２０ 送信アンテナ部
２２ 共振回路
２３ コンデンサ
２４ コイル
２５ 送信レベル判定部
２６ 周波数制御部
３１ ＬＥＤ
３２ ＬＥＤ駆動回路
３３ ＣＣＤ
３４ ＣＣＤ駆動回路
３５ ＲＦ送信ユニット
３６ 送信アンテナ部
３７ 受信アンテナ部
３８ 分離回路
３９ 電力再生回路
４０ 受信レベル判定部
４１ 昇圧回路
４２ 蓄電器
４３ システムコントロール回路
４４ コントロール情報検出回路
４５ 共振回路
４６ コイル
４７ 可変容量コンデンサ
４８ 容量制御部
５１ 送受信装置
５１ａ 送受信ジャケット
５１ｂ 外部装置
５２ カプセル型内視鏡
５３ 発振器
５４ 送信アンテナ部
５５ 共振回路
５６ 可変容量コンデンサ
５７ 容量制御部
６２ 受信アンテナ部
６３ 共振回路
６４ コンデンサ
６５ 送受信装置
６５ａ 送受信ジャケット
６５ｂ 外部装置
６６ 加速度判定部

Claims (11)

1. 被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置との間で無線交信を行う送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、
   前記送受信装置は、
   送信する無線信号の発振周波数を規定し、該発振周波数を調整可能な発振器と、
   固定容量および送信用コイルによって形成された送信用共振回路と、
   前記発振周波数と、前記送信用コイルの自己インダクタンス値の変化に応じて変動する前記送信用共振回路の共振周波数との周波数差を低減するよう前記発振周波数を制御する周波数制御手段と、
   を備え、
   前記被検体内導入装置は、
   可変容量および受信用コイルによって形成された受信用共振回路と、
   前記受信用共振回路の共振周波数と、受信する無線信号の周波数との周波数差を低減するよう前記可変容量の容量を変化させる容量制御手段と、
   を備えたことを特徴とする無線型被検体内情報取得システム。
2. 前記送受信装置は、該送信用共振回路によって送信される無線信号の強度を検出する送信レベル検出手段をさらに備え、
   前記周波数制御手段は、前記送信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の無線型被検体内情報取得システム。
3. 前記被検体内導入装置は、前記受信用共振回路によって受信される無線信号の強度を検出する受信レベル検出手段をさらに備え、
   前記容量制御手段は、前記受信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ前記可変容量の容量値を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の無線型被検体内情報取得システム。
4. 前記容量制御手段は、前記無線信号の強度が許容レベル以下となるよう前記可変容量の容量値を変化させることを特徴とする請求項３に記載の無線型被検体内情報取得システム。
5. 被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置との間で無線交信を行う送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、
   前記送受信装置は、
   所定の発振周波数を供給する発振器と、
   可変容量および送信用コイルによって形成された送信用共振回路と、
   前記送信用コイルの自己インダクタンス値の変化に応じて生じた前記送信用共振回路の共振周波数と前記発振周波数との周波数差を低減するよう前記可変容量の容量を変化させる容量制御手段と、
   を備えたことを特徴とする無線型被検体内情報取得システム。
6. 前記送受信装置は、前記送信用共振回路によって送信される無線信号の強度を検出する送信レベル検出手段をさらに備え、
   前記容量制御手段は、前記送信レベル検出手段によって検出された無線信号の強度を参照しつつ容量を変化させることを特徴とする請求項５に記載の無線型被検体内情報取得システム。
7. 前記被検体内導入装置を被検体内に導入する際に前記被検体によって着用される着用部材をさらに備え、
   前記送信用コイルは、前記着用部材上に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線型被検体内情報取得システム。
8. 前記送信用コイルは、前記着用部材が前記被検体に着用された際に当該送信用コイル内に前記被検体を含むよう形成されることを特徴とする請求項７に記載の無線型被検体内情報取得システム。
9. 前記可変容量は、可変容量ダイオードを含んで形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の無線型被検体内情報取得システム。
10. 前記可変容量は、固定容量とスイッチング手段とを接続した機構を複数並列接続することによって形成され、前記スイッチング手段のオン・オフによって容量値が変化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の無線型被検体内情報取得システム。
11. 前記送受信装置は、前記被検体内導入装置内部で駆動電力に変換される給電用信号を少なくとも含む無線信号を前記被検体内導入装置に対して送信することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の無線型被検体内情報取得システム。

Images