JP2005125010A - カプセル型医療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 体外から供給されるエネルギーを伝送効率を下げずに受電用コイルにより発電でき、かつ内部部品の実装スペースを削減し、小型化を実現できるカプセル型医療装置を提供する。
【解決手段】 長方形状のフレキシブル基板２４の一方の面には、受電コイル配線２５ａが多数形成されており、折り曲げられて略四角の筒形状にされて、対向する二辺部分における端部２５ｂを半田付してコイル接続部２８を形成することにより、螺旋状の受電コイル２５を形成し、その外周側は樹脂等で形成した外装部材２３で覆っている。外装部材２３の外径に近いサイズで受電コイル２５を形成し、かつ薄膜状に省スペースで形成することにより、小型で効率良く発電できる構造にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、体腔内に挿入され、体腔内の生体情報を得たり、処置を行うカプセル型医療装置に関する。

近年、カプセル形状にされた各種のカプセル型医療装置が提案されている。また、カプセル型医療装置を小型化するために、体外から電気エネルギをカプセル型医療装置に供給する構成にしたものがある。
例えば、第１の従来例としての特開２００１−２２４５５１号公報には、カプセル型医療装置の内部にフレキシブル基板の面上に形成した受電アンテナを収納したものを開示している。
また、第２の従来例としての特開２００３−２１０３９５号公報には、薄膜曲面基板に回路部品を実装する記述がある。
特開２００１−２２４５５１号公報 特開２００３−２１０３９５号公報 大石 司他４名、"高密度マルチチップ・システムオンフィルム（ＳＯＦ）技術"、「シャープ技報」第８３号、２００２年８月

周波数の高い電磁波では人体での減衰が大きいため、上記第１の従来例における受電用のアンテナの構成は、高い周波数の電磁波用のものであり、この場合には人体の生体組織を通過する場合での減衰が大きい。このため、体内のカプセル型医療装置に対して電気エネルギの供給が十分にできない。
このように生体組織において、減衰を小さくしてエネルギ供給を行うためには、送信する電磁波の周波数を低くするか交流磁界で供給することが望ましいが、上記第１の従来例ではこのように周波数の低い電磁波或いは交流磁界によるエネルギーの供給を効率良く受けるには適していない。
また、第２の従来例は、受電用のアンテナ（或いはコイル）の効率的配置に関しての配慮が無く、受電用のコイルによる受信効率を下げないで実装スペースを削減することができていなかった。

（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、体外から供給されるエネルギーを伝送効率を下げずに受電用コイルにより発電でき、かつ内部部品の実装スペースを削減し、小型化を実現できるカプセル型医療装置を提供することを目的とする。

本発明は、交流磁界による無線発電を行なうカプセル型医療装置において、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体内に設けられた薄膜基板とからなり、
前記薄膜基板を筒状に形成することで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されるようにすることにより、筒状に形成された螺旋状コイルにより体外からの交流磁界を受けて、効率良く交流電力を発生できると共に、螺旋状コイルを薄膜基板内に設けた配線で形成することにより、実装スペースを削減でき、内装される部品もコンパクトに実装でき、小型化を実現できるようにしている。

本発明によれば、筒状に形成された螺旋状コイルにより体外からの交流磁界を受けて、効率良く交流電力を発生できると共に、螺旋状コイルを薄膜基板内に設けた配線で形成することにより、実装スペースを削減でき、内装される部品もコンパクトに実装でき、カプセル型医療装置を小型化できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図８は本発明の実施例１に係り、図１は実施例１を備えたカプセル型内視鏡システム等の構成を示し、図２は実施例１のカプセル型内視鏡等の構成を示し、図３は体外ユニットの内部構成を示し、図４は第１変形例のカプセル型内視鏡の断面構造を示し、図５は第２変形例のカプセル型内視鏡の構成を示し、図６は第３変形例におけるフレキシブル基板の構成を示し、図７は第３変形例のカプセル型内視鏡の構成を示し、図８は第４変形例におけるフレキシブル基板を示す。
図１（Ａ）に示すように本発明の実施例１を備えた内視鏡検査を行うカプセル型内視鏡システム１は、患者２の口部から飲み込まれることにより体腔内管路を通過する際に体腔内管路内を光学的に撮像した画像信号を無線で送信するカプセル型医療装置としてのカプセル型内視鏡３と、このカプセル型内視鏡３で送信された信号を患者２の体外に設けたアンテナユニット４により受け、画像を保存する機能を有する、（患者２の体外に配置される）体外ユニット５とを有する。

この体外ユニット５には、画像データを保存するために、容量が例えば１ＧＢのコンパクトフラッシュ（Ｒ）サイズのハードディスクが内蔵されている。
そして、体外ユニット５に蓄積された画像データは検査中或いは検査終了後に図１（Ｂ）の表示システム６に接続して、画像を表示することができる。
つまり、図１（Ｂ）に示すように、この体外ユニット５は、表示システム６を構成するパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略記）７とＵＳＢケーブル８等の通信を行う通信ケーブルで着脱自在に接続される。
そして、パソコン７により体外ユニット５に保存した画像を取り込み、内部のハードディスクに保存したり、表示するため等の処理を行い表示部９により保存した画像を表示できるようにしている。このパソコン７にはデータ入力操作等を行う操作盤としての例えばキーボード１０が接続されている。

図１（Ａ）に示すように、カプセル型内視鏡３を飲み込んで内視鏡検査を行う場合には、患者２はシールド機能を持つシールドシャツ１１を着て行う。
このシールドシャツ１１の内側には複数のアンテナ１２が取り付けられたアンテナユニット４が取り付けてあり、このアンテナユニット４は、体外ユニット５に接続される。 そして、体外ユニット５は、このアンテナユニット４により、カプセル型内視鏡３により撮像され、それに内蔵されたアンテナから送信された信号を受け、このアンテナユニット４に接続された体外ユニット５に撮像した画像を保存するようにしている。この体外ユニット５は、例えば患者２のベルトに着脱自在のフックにより取り付けられる。

また、本実施例では、シールドシャツ１１には、外側表面のシールド部分の内側に交流磁界を発生して、給電或いは送電するアンテナコイル（送電コイル）１３ａ、１３ｂが肩から側面側に（患者２の身長方向に対して）斜めに形成されると共に、中央部には例えば長方形状に巻回した送電或いは給電するアンテナコイル１３ｃが正面側と背面側に対向するように形成されている。
これらアンテナコイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃも、体外ユニット５に接続される。
また、この体外ユニット５は、例えば箱形状であり、前面には画像表示を行う表示装置としての例えば液晶モニタ１４と、制御操作を行う操作部１５とが設けてある。

図３に示すように、体外ユニット５の内部には、液晶モニタ１４，操作部１５の他に、アンテナ１２に接続される通信回路（無線通信回路）１６と、信号処理を行う信号処理回路１７と、信号処理された画像データを記憶するハードディスク１８と、アンテナコイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃに出力する交流電力を発生する（発振回路及び電力増幅回路からなる）交流出力回路１９と、通信回路１６等を制御する制御回路２０と、電源としての電池２１とを備えている。
そして、アンテナコイル１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、交流出力回路１９から供給される交流電力により、交流磁界を発生する。後述するようにこの交流磁界は、人体では減衰の少ない数１００ｋＨｚ以下であり、体内のカプセル型内視鏡３に対して交流磁界を印加することができるようにしている。

また、ユーザは、操作部１５を操作することにより、制御回路２０を介して交流出力回路１９からアンテナコイル１３ａ〜１３ｃに供給される交流電力を制御することができるようにしている。例えば、交流電力を供給するアンテナ１３ａ〜１３ｃを選択設定したり、順次切り換えてサイクリックに供給したり、順次切り換えて供給する周期を選択設定することもできるようにしている。

また、ユーザは、体外ユニット５の操作部１５を操作することにより、制御回路２０は、その操作信号を通信回路１６及びアンテナ１２を介してカプセル型内視鏡３側に送り、カプセル型内視鏡３の撮像動作の制御を行えるようにしている。この場合、カプセル型内視鏡３は、後述する送受信アンテナ２６によりアンテナ１２から放射される電波を受信する。
次に図２を参照して、本実施例のカプセル型内視鏡３の構成を説明する。図２（Ａ）はカプセル型内視鏡３の内部構造を縦断面図で示し、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）はフレキシブル基板を展開した外側及び内側の展開図を示し、図２（Ｄ）は図２（Ａ）のＡ−Ｂ−Ｂ′−Ａ′断面図を示す。なお、図２（Ａ）では、薄膜状のフレキシブル基板２４を筒状にした場合の対向する２辺のコイル接続部２８を、この断面図中に示しているが、このコイル接続部２８は、図２（Ｄ）に示すように電気部品等が実装されていない側方となる。

図２に示すように本実施例のカプセル型内視鏡３は、ポリサルホン等の樹脂等を用いて、一体成形による外装部材２３により、カプセル形状の密閉された筐体が形成されている。この外装部材２３の内側には略四角の筒体形状にされた薄膜基板としてのフレキシブル基板２４が収納されている。
このフレキシブル基板２４は、その展開図は図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように四角形、より具体的には長方形ないしは正方形状である。このフレキシブル基板２４の（筒体状にした場合の）外側となる面には受電コイル２５を構成する受電コイル配線２５ａが、筒体の軸と直交する方向より僅かに傾いて平行線状にプリントパターンにより多数形成されている。
また、このフレキシブル基板２４には、一方の端部付近に（信号の送受信を行う）送受信アンテナ２６がスパイダ状に形成されている。

このように受電コイル配線２５ａを設けたフレキシブル基板２４を、点線で示す折り曲げ線２７に沿って折り曲げることにより、図２（Ｄ）に示すように断面形状が略正方形の筒形状になる。
この場合、フレキシブル基板２４の対向する２辺に臨む受電コイル配線２５ａの各端部２５ｂは、折り曲げた場合に図２（Ｄ）に示すように重なり、半田付けで接続されたコイル接続部２８となり、受電コイル配線２５ａは螺旋状に巻回された受電コイル２５が形成されることになる。また、フレキシブル基板２４も略正方形の筒形状として固定される。このフレキシブル基板２４は、折り曲げ線２７に近い部分は図２（Ｄ）に示すように薄肉にされた薄肉部２４ａが形成され、折り曲げて加工し易くしている。

略正方形の筒形状の一方の端部付近には、体腔内の光学像を結ぶ対物レンズ系３１、照明を行う照明用ＬＥＤ３２及び対物レンズ系３１の結像位置に配置した固体撮像素子としての例えばＣＣＤ３３とが共通のＬＥＤ基板３４に取り付けられて照明手段及び撮像手段とが一体的に形成されており、その周囲は、透明な外装部材２３で覆われている。
また、この略正方形の筒形状の他方の端部付近には、蓄電手段として充電可能なスーパキャパシタと呼ばれる大容量のコンデンサ３５が配置され、その周囲は透明な外装部材２３で覆われている。
また、フレキシブル基板２４における内側の面には、図２（Ａ）或いは図２（Ｃ）に示すように電子部品が実装されている。

具体的には、送受信アンテナ２６に接続され、送受信回路（無線回路）３６を構成するベアチップ実装される集積回路（ＩＣ）や、ＣＣＤ３３で撮像した撮像信号に対する信号処理を行い、Ａ／Ｄ変換して圧縮した画像データを送受信回路３６に送る機能や各回路等を統括制御する（撮像＆）制御回路３７を構成するベアチップ実装されるＩＣや、送受信回路３６及び制御回路３７を構成するチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品３８が実装されている。なお、照明手段としての照明用ＬＥＤ３２を駆動する照明回路は、ＬＥＤ基板３４に実装されているが、このフレキシブル基板２４に実装しても良い。

また、このフレキシブル基板２４における内側の面、具体的には前記送受信回路３６等の電子部品に対向する面には、受電コイル２５に発生した交流電力を整流してコンデンサ３５に供給する整流回路３９を構成するベアチップＩＣと、この整流回路３９を構成するチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品４０とが実装されている。
また、例えば整流回路３９を構成するベアチップＩＣに隣接する端部には、ＣＣＤ３３等と接続するための電極パッド４１が設けてあり、また電子部品４０に隣接してコンデンサ３５に接続するための電極パッド４２ａが設けてある。

本実施例では、受電コイル２５をカプセル型内視鏡３の外径に近いサイズで筒体形状に形成すると共に、その長手方向の略全長に近いサイズで受電コイル２５を形成する螺旋状コイル（或いはソレノイド状コイル）の巻線が多数形成されるようにしている。
つまり、受電コイル２５のコイルの実効的な外径が大きく、かつその長手方向のサイズも外装部材２３の軸方向の長さと概略同程度に形成され、さらにコイル巻線数も多数形成されるようにすると共に、そのスペースは薄肉の筒体形状に形成されて小スペース内に収納できるようにしている。このため、このカプセル型内視鏡３のサイズを小型化することもできるようにしている。
また、体外のアンテナコイル１３ａ〜１３ｃから交流磁界による電気エネルギ送電（給電）をする場合、人体組織での電磁波の減衰の影響が大きい高周波数帯（例えば１０ＭＨｚ以上）は使用しないで、数１０Ｈｚ〜数１００ｋＨｚの周波数の交流磁界で印加できるようにすると共に、受電コイル２５もその交流磁界に対して上述したようにその断面積やコイル巻線数を大きくして、受電コイル２５を通る磁束本数を大きくして、効率良く交流電力を発生できるようにしている。

このような構成であるので、体外の体外ユニット５から交流磁界を印加することにより、患者２の体内に挿入されたカプセル型内視鏡３に設けた受電コイル２５により、その受電コイル２５を交差する交流磁界により、交流起電力を効率良く発生させることができる。
この場合、受電コイル２５の断面積は外装部材２３の外径に近くサイズで形成しているので、効率良く交流起電力を発生できるし、またその巻線数も多数回となるように形成しているので、大きな交流起電力を発生できる。
この受電コイル２５で発生した交流起電力は、整流回路３９により整流されて、直流に変換された後、コンデンサ３５に蓄積され、蓄積された直流電荷を電源としてカプセル型内視鏡３の各電気系は動作する。

つまり、コンデンサ３５から供給される直流電力により、照明手段となる照明用ＬＥＤ３２を例えば間欠的に発光させて照明を行うようにする。その照明の下で撮像手段を構成するＣＣＤ３３により撮像を行い、そのＣＣＤ３３で撮像した信号を制御回路３７により信号処理し、さらにＡ／Ｄ変換して画像データを圧縮して送受信回路３６に送る。この送受信回路３６は、高周波で変調して送受信アンテナ２６を経て電波で放射する。
この電波は体外のアンテナ１２で受信され、通信回路１６で復調された後、信号処理回路１７に送られる。そして、ハードディスク１８には圧縮された画像データが蓄積される。また、信号処理回路１７により、圧縮された画像データは伸張処理された後、映像信号に変換されて液晶モニタ１４に送られ、この液晶モニタ１４によりＣＣＤ３３で撮像された内視鏡画像を確認（モニタ）することもできる。

本実施例によれば、体外からの交流磁界による電力供給に対して受電コイル２５により、効率良く交流電力を発生できるように形成しているので、カプセル型内視鏡３に搭載された内視鏡画像を得るための照明手段や撮像手段を確実に動作させることができる。
また、本実施例では、薄膜基板としてのフレキジブル基板２４上に受電コイル２５を形成しているので、その収納スペースは小さくでき、他の内蔵部品の実装スペースを十分に確保でき、小型かつ軽量化できる（カプセル型医療装置としての）カプセル型内視鏡３を実現できる。
図４は、第１変形例のカプセル型内視鏡３Ｂの構造を示す。
図４に示す第１変形例は、図２（Ａ）における例えばＡ−Ｂ−Ｂ′−Ａ′線での断面構造で示している。この変形例では、ＬＥＤ基板３４及びコンデンサ３５とを略正方形の形状にすることにより、その周囲に沿ってフレキシブル基板２４を折り曲げて略正方形に近い（四角形の）筒形状にして、その外周側を外装部材２３で一体成形している。

また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２変形例のカプセル型内視鏡３Ｃの構造を示す。なお、図５（Ａ）は縦断面を示し、図５（Ｂ）はＣ−Ｃ断面を示す。
この第２変形例のカプセル型内視鏡３Ｃは、高密度マルチチップ・システムオンフィルム（高密度マルチチップＳＯＦ）技術を採用して、略円筒面形状のフレキシブル基板２４Ｃの内面に上述した制御回路３７等を実装したものである。これは非特許文献１に詳しく記載されている。
この高密度マルチチップＳＯＦ技術では、極限に近い状態まで薄く形成したポリイミドフィルムにＣｕ箔を設けたフレキシブル基板２４Ｃを採用して、より屈曲等を容易にしている。そして、このフレキシブル基板２４Ｃに制御回路３７等の電気部品を曲面実装している。

また、制御回路３７等をより小型化したＩＣチップを採用することにより、円筒形状にした内面にも実装し易くしている。
この構造であれば、受電コイル２５の断面積をより外装部材２３の外径に近い形状にすることができ、発電効率を向上することができる。
本変形例では、円筒形にした場合で図示しているが、四角筒型形や円筒形だけでなく、八角筒形などの多角形の筒形でも良い。多いほど、受電コイルの面積が大きくなり有利となる。
図６は第３変形例におけるフレキシブル基板２４Ｄを示す。このフレキシブル基板２４Ｄは、例えば図１（Ｂ）に示すフレキシブル基板２４における受電コイル２５を形成するコイル配線の端部２５ｂが露呈する２辺の形状を、例えば矩形波状にした矩形波部５１を形成している（矩形波形状の代わりに波状或いは正弦波形状にしても良い）。

図１（Ｂ）のような直線形状であると、例えば半田などで電気的に接続を行なう場合、半田を載せるための面積が十分ではなく、隣り合わせの接続部をショートしないようにするために間隔を小さくすることが困難であるが、本変形例によれば、電気的に接続する領域を交互にシフトでき、ショートしないように半田付けを容易に行うことができると共に、間隔を小さくしてコイル巻線数を増大して、誘起できる電力を大きくすることもできる。
図７は第４変形例のカプセル型内視鏡３Ｄの構造を示す。
本変形例では、例えば図５（Ａ）に示すフレキシブル基板２４Ｃにおける対物レンズ系３１が形成された側の端部を延出して対物レンズ系３１の前まで延設した延出部５２を設けるようにしている。この延出部５２の前端は対物レンズ系３１の観察視野の境界とほぼ一致するように設定されている。

この構成により、薄膜基板としてのフレキシブル基板２４Ｃの延出部５２が対物レンズ系３１のフード代わりになり、不要な光が光学系にはいるのを避けられる。従って、本変形例は、観察性能を向上できる効果を有する。
図８は第５変形例におけるフレキシブル基板２４Ｅ及び２４Ｆを示す。
上述したフレキシブル基板２４等による薄膜基板は、ほぼ長方形であったが、薄膜基板は長方形に限定されるものでなく、図８（Ａ）に示す菱形のフレキシブル基板２４Ｅでも良いし、図８（Ｂ）に示す波型のフレキシブル基板２４Ｆでも良い。つまり、筒形に形成できる形状であれば良い。つまり、発電効率を向上できるものであれば良い。

また、蓄電手段としてコンデンサ３５の場合で説明したが、蓄電する機能を持つものであれば、コンデンサに限らず、充電可能な二次電池などでも良い。例えばＮｉＭＨ（ニッケル水素）電池、リチウム電池等を用いることができる。
また、コンデンサ３５としてはスーパキャパシタ、電気二重層コンデンサ、セラミックコンデンサなどを用いることができる。この場合、セラミックコンデンサを用いると、液体を使わないため、カプセル型内視鏡内で液漏れ等の心配がない。また、電気二重層コンデンサを採用した場合には、小型な形状で、その静電容量を非常に大きくできるため、安定した電力の供給が可能となる。

次に図９及び図１０を参照にて本発明の実施例２を説明する。図９（Ａ）は、本発明の実施例２のカプセル型内視鏡３Ｅを示す。
本実施例のカプセル型内視鏡３Ｅは、薄膜基板として、多層、具体的には２層となる第１層コイル部６１及び第２層コイル部６２と、さらに磁性体層６３とを設けたフレキシブル基板６４を採用したものである。図９（Ａ）に示す構成は、図２（Ａ）のフレキシブル基板２４がフレキシブル基板６４に変更された以外はほぼ同様の構成である。
本実施例における（筒形状に組み立てる前のフレキシブル基板６４を展開した場合の外側となる面には図９（Ｂ）に示すように第１層コイル部６１が形成されており、その下側（内側）の面に点線で示す第２層コイル部６２が形成されている。

また、図９（Ｃ）に示すようにこのフレキシブル基板６４の最も内側の面には、制御回路３７を構成するベアチップＩＣなどが実装されている。なお、整流回路３９を構成するベアチップＩＣは、コンデンサ３５に接続される電極パッド４２ｂと（コイル部６１、６２により形成される）受電コイルに接続される電極パッド４２ｂと接続されている。
また、図９（Ｄ）は、図９（Ａ）に示すフレキシブル基板６４を円筒形状にした場合の外観を示す。この図９（Ｄ）に示すようにフレキシブル基板６４を円筒形状にした場合における重なる２辺の間には、異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄａｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ ＡＣＦと略記）６５が介挿され、このＡＣＦ６５により、コイル端部を電気的に接続して、受電コイル２５′が形成されるようにしている。ここで、受電コイル２５′は、第１層コイル部６１による受電コイルと第２層コイル部６２による受電コイルとから構成される。

ＡＦＣ６５は、異方的に導電性及び絶縁性を有するフィルム（膜）であり、具体的にはその厚み方向には導電性を示し、厚み方向に直交する面方向には絶縁性を有する。従って、このＡＦＣ６５を介挿することにより、ＡＦＣ６５を介挿した部分の両側に位置する２端部を電気的に導通させる（バンプ接続で導通させる）ことができ、かつ面方向に隣接する端部との絶縁を確保することができることになる。
図１０（Ａ）は図９（Ａ）のフレキシブル基板６４をより詳細に示すものであり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＤ−Ｅ−Ｅ′−Ｄ′断面を示す。

図１０に示すようにこのフレキシブル基板６４は、第１層コイル部６１及び第２層コイル部６２と、磁性体層６３とが積層され、その下側には２層の部品実装パターン層６６が形成されている。なお、磁性体層６３には、強磁性体膜６３ａが薄膜状に設けてある。

第１層コイル部６１及び第２層コイル部６２には、平行線状に多数のコイル配線が円筒にされる場合の軸と略直交する方向に形成されている。この場合、第１層コイル部６１では、コイル配線が前記軸と直交する方向から僅かに一方に傾くように形成され、他方の第２層コイル部６２では、コイル配線が前記軸と直交する方向から僅かに反対側に傾くように形成されている。
このフレキシブル基板６４は、図９（Ｄ）に示すように円筒形状にされ、重なる２辺部分にＡＣＦ６５が介挿されてコイル端部が電気的に接続される。
この場合におけるコイル端部の接続の様子を図１０（Ａ）では、符号ａ１〜ａ８とｂ１〜ｂ８で示す。

つまり、図１０（Ａ）における上側のコイル端部ａｉ（ｉ＝１〜８）は、下側のコイル端部ａｉに接続され、上側のコイル端部ｂｉは、下側のコイル端部ｂｉに接続される。この接続を行うため、ＡＦＣ６５は、上側のコイル端部ａｉ、ｂｉと下側のコイル端部ａｉ、ｂｉとがそれぞれ対向するように位置決めして介挿されるようにしている。
このようにして１枚の帯び形状のＡＦＣ６５を用いることにより、コイル端部ａｉ、ｂｉの接続を簡単に行うことができるようにしている。
また、図１０（Ａ）における第１層コイル部６１の終端は、ビア６７によりその下層となる第２層コイル部６２の始端と接続されている。
また、第１層コイル部６１の始端と第２層コイル部６２の終端とは、それぞれビア６８により部品実装パターン層６６側に連通させている。そして、このビア６８は、受電コイル出力端となり、整流回路３９に接続される。

本実施例では、実施例１と同様に薄膜基板としてのフレキシブル基板６４により受電コイル２５′を形成すると共に、電気部品を実装しているので、小型のカプセル型内視鏡を実現できる。
また、本実施例では、受電コイル２５′を２層に設けたコイル配線で形成しているので、その巻線数を倍増することもでき、交流磁界に対して誘起できる交流起電力を倍増することができる。つまり、交流磁界に対して発電機能を倍増することもできる。
また、図１０（Ｂ）に示す断面図のように、薄膜基板にはパーマロイ膜等からなる磁性体層６３が設けてあるので、磁束を集束させる効率が向上し、発電効率を向上できる。なお、磁性体層６３は、パーマロイに限らず、純鉄、スーパーマロイ、ニッケル、珪素鋼など、比透磁率の高い物質であれば良い。

また、磁性体を薄膜内に設けるのではなく、円筒状薄膜コイルの内側の空いているスペースに、上記磁性体からなるロッド（棒状、円柱あるいは多角柱）あるいはパイプを設けるのでも良い（後述する図１４（Ａ）参照）。
図１１（Ａ）は、第１変形例のカプセル型内視鏡３Ｆを示す。このカプセル型内視鏡３Ｆでは、電気部品７１は、フレキシブル基板６４Ｂによる筒の内側だけでなく、外側にも実装したものである。例えば、四角筒状にフレキシブル基板６４Ｂの筒を形成した場合、外側にもスペースがあるため、そこに電気部品７１を実装している。
本変形例は、図１０で示した２層の部品実装パターン層６６における一方（図１１（Ａ）及び図１１（Ｃ）では６６ａで示す）を、第１層コイル部６１の外側の層に配置した構造にしている。
この場合、特に外側に出ていた方が良い送受信回路３９や送受信アンテナ２６を配置すると、信号の送受信効率も上がる。

また、図１１（Ｄ）に示すように最内側となる他方の部品実装パターン層６６ｂにも電気部品７２が実装されている。本変形例は、図９の実施例とほぼ同様の効果を有する。 図１２は第２変形例におけるコンデンサ３５とフレキシブル基板６４との接続部を示す。図１２（Ａ）は側面図を示し、図１２（Ｂ）は右側から見た背面図を示す。
本変形例におけるフレキシブル基板６４Ｃは、図９のフレキシブル基板６４において、コンデンサ３５に接続する端部側を延出した延出部６４ｄを形成し、この延出部６４ｄをコンデンサ３５の外形に沿って折り曲げて接続する構造にしている。
このような構成にすることで、設置面積が大きくなり、より多くの電流を安定して流すことができる。つまり、本変形例の効果としてカプセル型医療装置内部への電力供給のより安定化を実現できる。

図１３は第３変形例におけるフレキシブル基板６４Ｅを示す。図１０（Ａ）等で示したようにフレキシブル基板６４では、第１層コイル部６１と第２層コイル部６２との端部の接続をビア接続で行っていたが、本変形例では２辺の端部ｂ１，ｂ１において接続する構造にしたものである。
また、このフレキシブル基板６４Ｅでは、受電コイルのその出力端となる第１層コイル部６１の始端部分と第２層コイル部６２の終端部分とは、それぞれ幅の広いパターン７５、７６と接続され、これらのパターン７５、７６は、例えばこれらのパターン７５、７６に対向する部分を切り欠いた部品実装パターン層６６に露呈しており、整流回路との接続を簡単に行うことができるようにしている。
本変形例によれば、薄膜基板の配線の簡略化ができる。

次に図１４を参照にて本発明の実施例３を説明する。図１４（Ａ）は、本発明の実施例３のカプセル型内視鏡３Ｇを示す。
図１４（Ａ）に示す本実施例のカプセル型内視鏡３Ｇは、このカプセル型内視鏡３Ｇの長手方向と直交する方向（ここでは上方向として説明する）に軸を持つ筒体、例えば略四角筒体に形成されたフレキシブル基板８１が採用されている。
そして、この筒体の外周面に沿ってコイル配線８２ａを設けて受電コイル８２が形成されている。
つまり、外装部材２３で一体成形する前の構造は、図１４（Ｂ）に示すように状態になっており、筒体の外周面に沿って受電コイル８２が形成されている。

また、図１４（Ａ）に示すようにこのフレキシブル基板８１の内側には、アンテナ２６や送受信回路３６，制御回路３７等が実装されており、さらにその内側の空きスペースには、鉄芯等のロッド状にした磁性体８３が配置されている。但し、渦電流の発生を防止するため、薄板を積層してロッド状にしたり、粉状のものを圧力をかけてロッド状にしたものが採用されている。
また、図１４（Ａ）に示すようにこのフレキシブル基板８１には、延出部８４が設けられ、この延出部８４の端部はＬＥＤ基板３４と電気的に接続される。
本実施例によれば、薄膜基板はカプセル型内視鏡３Ｇの長手軸と垂直方向に軸をもつ筒状にしてこの薄膜基板ににより受電コイル８２が形成され、この受電コイル８２もその断面積を最大に近い状態で形成されるので、発電効率がよい。

また、筒状にした受電コイル８２の内部には実施例１や実施例２の場合と同様に、薄膜基板上に回路部品が実装されているのでコンパクトにカプセル型内視鏡３Ｇを構成できる。さらに、空きスペースには、純鉄等からなる鉄心を配置しているため、発電効率がさらに向上する。
さらに第１変形例として、図１５に示すように、（図１４（Ａ）で示した）カプセル型内視鏡３Ｇの長手方向と直交し、かつ互いに直交する２方向に軸を持つ２つの筒体形状に形成された筒体部８５，８６を有するフレキシブル基板８１Ｂとし、各筒体部８５，８６に受電コイル８７、８８を形成する第１受電コイル配線８７ａ、第２受電コイル配線８８ａを形成するようにしても良い。

本変形例によれば、互いに直交する２方向に軸を持つ２つの筒体形状にされた薄膜基板にそれぞれ受電コイル８７、８８を設けているので、カプセル型内視鏡の向きが変化したりしてもこれらの受電コイル８７、８８による互いに異なる２方向に対して効率良く発電することができる。換言すると、磁界の向きによる発電効率のばらつきを少なくすることができる。
なお、第２変形例として、例えば図１５において、筒体部８５の内側に、筒体部８６の代わりに実施例１に示すようなフレキシブル基板２４を配置しても良い。この場合にも
第１変形例とほぼ同様の効果が得られる。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。

［付記］
１．交流磁界による無線発電を行なうカプセル型医療装置において、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体内に設けられた薄膜基板とからなり、
前記薄膜基板を筒状に形成することで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。 １．１．付記１において、前記筒状薄膜基板が円筒状に形成され、その円筒の外径が前記カプセル状筐体の外径と略一致することを特徴とする。
１．２．付記１において、前記筒状薄膜基板が略多角形の筒状に形成されていることを特徴とする。
１．３．付記１において、前記筒状薄膜基板が略四角形の筒状に形成されていることを特徴とする。

１．４．付記１において、前記薄膜基板内に形成した螺旋状コイル用配線が多層になっていることを特徴とする。
１．５．付記１において、前記筒状薄膜基板内のコイル配線層より内側に、磁性体からなる膜を設けたことを特徴とする。
１．６．付記１において、前記筒状薄膜基板の内側に棒状あるいはパイプ状磁性体を設けたことを特徴とする。
１．７．付記１において、前記磁性体が鉄であることを特徴とする。
１．８．付記１において、前記磁性体がパーマロイであることを特徴とする。

２．交流磁界による無線発電を行なうカプセル型医療装置において、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体に設けられた、略四角形状の薄膜基板とからなり、
前記略四角形状の薄膜基板の対向する二辺を接続し筒状にすることで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
２．１．付記２において、前記筒状薄膜基板が円筒状に形成され、その円筒の外径が前記カプセル状筐体の外形と略一致することを特徴とする。
２．２．付記２において、前記筒状薄膜基板が略多角形の筒状に形成されていることを特徴とする。

２．３．付記２において、前記筒状薄膜基板が略四角形の筒状に形成されていることを特徴とする。
２．４．付記２において、前記対向する二辺上の前記配線同士を半田によって電気的に接続したことを特徴とする。
２．５．付記２において、前記対向する二辺上の前記配線同士を異方性導電膜によって電気的に接続したことを特徴とする。
２．６．付記２において、前記略四角形状の薄膜基板の形状が略長方形であることを特徴とする。

２．７．付記２において、前記略四角形状の薄膜基板の形状が略菱形であることを特徴とする。
２．８．付記２において、前記薄膜基板内に形成した螺旋状コイル用の配線が多層に形成されていることを特徴とする。
２．９．付記２において、前記筒状薄膜基板の筒内面に強磁性体からなる膜を設けたことを特徴とする。
２．１０．付記２において、前記対向する二辺が矩形波等の波状の形状であり、二辺を接続することによって互いにかみ合う形状になっていることを特徴とする。

３．交流磁界による無線発電を行うカプセル型医療装置において、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体内に設けられた、略四角形状の薄膜基板と、
前記略四角形状の薄膜基板の対向する二辺を接続し筒状にすることで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されており、
かつ、照明手段を制御する照明回路、照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段を制御する撮像回路、発電した電流を整流する整流回路、撮像された信号を無線で送信する送信回路、前記照明手段や照明回路等を制御する制御回路における少なくとも１つの回路を構成する電気部品が前記薄膜基板上に実装されていることを特徴とするカプセル型医療装置。

３．１．付記３において、前記いずれかあるいは複数の回路が前記筒状基板の内面に実装されていることを特徴とする。
３．２．付記３において、前記いずれかあるいは複数の回路が前記筒状基板の外面に実装されていることを特徴とする。
３．３．付記３において、前記いずれか複数の回路が前記筒状薄膜基板の内面と外面に分かれて実装されていることを特徴とする。
３．４．付記３において、前記整流回路にはコンデンサなどの蓄電手段が接続されていることを特徴とする。
３．５．付記３において、前記蓄電手段がセラミックコンデンサであることを特徴とする。
３．６．付記３において、前記蓄電手段が二次電池であることを特徴とする。

４．外部からの交流磁界により交流電力を発生し、直流電力に変換する整流回路を備えたカプセル型医療装置において、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体内に設けられた筒体状の薄膜基板と、
前記薄膜基板上に形成され、前記筒体面に沿って前記交流磁界受信用の螺旋状コイルと、
を具備したことを特徴とするカプセル型医療装置。
４．１．付記４において、前記螺旋状コイルは互いに異なる方向に２組以上形成されている。
４．２．付記４において、前記薄膜基板には電磁部品が実装されている。

５．生体内に挿入されるカプセル型医療装置と、生体外からこのカプセル医療装置に無線で電気エネルギを供給する体外装置とを備えたカプセル型医療システムにおいて、
前記体外装置は、交流磁界を発生する交流磁界発生手段を有し、
前記カプセル型医療装置は、
カプセル状筐体と、
前記カプセル状筐体内に設けられた筒状の薄膜基板と、
前記筒状の薄膜基板上に設けられ、前記交流磁界を受信する螺旋状コイルと、
を有することを特徴とするカプセル型医療システム。
５．１．付記５において、前記交流磁界発生手段は、生体での減衰の小さい周波数帯での交流磁界を発生する。
５．１．２．付記５．１において、前記周波数帯は数１００ｋＨｚ程度以下の周波数である。

生体内に挿入して生体内の生体情報を得て、生体情報を生体外部に送信すると共に、生体外部から印加される交流磁界に対してカプセル型医療装置内部に筒状にした薄膜基板上に形成した螺旋状コイルにより効率良く発電し、電源として利用できるようにした。

本発明の実施例１を備えたカプセル型内視鏡システム等の構成を示す図。 実施例１のカプセル型内視鏡等の構成を示す図。 体外ユニットの内部構成を示すブロック図。 第１変形例のカプセル型内視鏡の構造を示す断面図。 第２変形例のカプセル型内視鏡の構成を示す断面図。 第３変形例におけるフレキシブル基板の構成を示す図。 第３変形例のカプセル型内視鏡の構成を示す断面図。 第４変形例におけるフレキシブル基板を示す図。 本発明の実施例２のカプセル型内視鏡等の構成を示す図。 フレキシブル基板を示す図。 第１変形例のカプセル型内視鏡等の構成を示す図。 第２変形例におけるフレキシブル基板とコンデンサ付近を示す図。 第３変形例におけるフレキシブル基板を示す図。 本発明の実施例３のカプセル型内視鏡等の構成を示す図。 変形例におけるフレキシブル基板に形成した受電コイルの構造を示す図。

符号の説明

１…カプセル型内視鏡システム
２…患者
３…カプセル型内視鏡
４…アンテナユニット
５…体外ユニット
６…表示システム
１２…アンテナ
１３ａ〜１３ｃ…アンテナコイル（送電コイル）
１４…液晶モニタ
１６…通信回路
１９…交流出力回路
２３…外装部材
２４…フレキシブル基板
２５…受電コイル
２５ａ…コイル配線
２８…コイル接続部
３１…対物レンズ系
３２…照明用ＬＥＤ
３３…ＣＣＤ
３５…コンデンサ
３６…送受信回路
３７…制御回路
３９…整流回路
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (3)

1. 交流磁界による無線発電を行なうカプセル型医療装置において、
   カプセル状筐体と、
   前記カプセル状筐体内に設けられた薄膜基板とからなり、
   前記薄膜基板を筒状に形成することで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
2. 交流磁界による無線発電を行なうカプセル型医療装置において、
   カプセル状筐体と、
   前記カプセル状筐体に設けられた、略四角形状の薄膜基板とからなり、
   前記略四角形状の薄膜基板の対向する二辺を接続し筒状にすることで、交流磁界受信用の螺旋状コイルが構成されるように、前記薄膜基板内に配線が形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
3. 前記対向する二辺上の前記配線同士を異方性導電膜によって電気的に接続したことを特徴とする請求項２記載のカプセル型医療装置。

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