JP2006280829A - Power supply system for capsule endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が体腔内を撮影することによって得た画像信号を被検者の外部に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムに、関する。 The present invention relates to a capsule endoscope that wirelessly transmits an image signal obtained by a capsule endoscope introduced into a body cavity of a subject to image an inside of the body cavity to an external unit installed outside the subject. Concerning the system.
周知のとおり、被検者の消化管内部を観察するためのシステムとして、電子内視鏡システムがある。この電子内視鏡システムは、被検体の撮像を行う撮像装置がその先端に組み込まれている可撓管状の挿入部を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡から出力される画像信号のプロセシングを行うためのプロセッサ装置と、プロセッサ装置によってプロセシングを施された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを、備えている。このような電子内視鏡システムを用いて実際に被検者の消化管を観察する際には、電子内視鏡の挿入部を経口的に被検者の体腔（消化管）内に導入しなくてはならないが、被検者にとって、挿入部を構成する管が咽喉に差し込まれた状態は、多大なる苦痛を伴うものであって、耐え難いものであった。 As is well known, there is an electronic endoscope system as a system for observing the inside of the digestive tract of a subject. This electronic endoscope system includes an electronic endoscope having a flexible tubular insertion portion in which an imaging device for imaging a subject is incorporated at the tip thereof, and an image signal output from the electronic endoscope. A processor device for performing processing and a monitor for displaying an image based on an image signal processed by the processor device are provided. When actually observing the digestive tract of a subject using such an electronic endoscope system, the insertion portion of the electronic endoscope is orally introduced into the body cavity (digestive tract) of the subject. It must be, but for the subject, the state where the tube constituting the insertion portion was inserted into the throat was very painful and unbearable.
そこで、近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。 Therefore, in recent years, in order to eliminate the pain of the subject due to the insertion of the insertion part of the electronic endoscope into the throat, the subject swallows the body cavity (in the digestive tract) of the subject. A capsule endoscope system including a capsule endoscope to be introduced and an extracorporeal unit arranged outside the body of a subject has been developed.
このカプセル内視鏡システムにおいては、被検者に投与されたカプセル内視鏡が長時間にわたって動作できるように、カプセル内視鏡の内部に組み込まれた照明装置（発光ダイオード）や撮像素子等の回路部品に必要な電源電力を、被検者の外部から非接触に供給できる電力供給システムが、採用されている。即ち、この電力供給システムは、被検者を含む空間内に交流磁界を形成するために被検者の体外に設置される電力送電アンテナと、この交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるためにカプセル内視鏡内に組み込まれた電力受電アンテナ（ループアンテナ）とから、構成されている。
ところで、半導体回路に対して供給される電源電力は定電圧であることが望ましいところ、電池を電源にするのであれば、ある程度の期間にわたって安定した電圧を供給することができる。 By the way, it is desirable that the power source power supplied to the semiconductor circuit is a constant voltage. However, if the battery is used as a power source, a stable voltage can be supplied over a certain period.
しかしながら、上記電力供給システムにおいては、電力受電アンテナに生じる起電力（従って、整流器を介して半導体回路に供給される電源電圧）は、電力送電アンテナから電力受電アンテナまでの距離，電力送電アンテナによって生じる磁界の方向に対する電力受電アンテナの傾斜角，等に依存して、変動する。従って、この電力供給システムによる場合には、電圧が不安定であるという問題を本質的に伴うので、電圧不足による半導体回路のダウンを防止するには、電力送電アンテナの送信出力を、高い状態に固定せざるを得なかった。そのため、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。 However, in the above power supply system, the electromotive force generated in the power receiving antenna (and hence the power supply voltage supplied to the semiconductor circuit via the rectifier) is generated by the distance from the power transmitting antenna to the power receiving antenna, the power transmitting antenna. It fluctuates depending on the inclination angle of the power receiving antenna with respect to the direction of the magnetic field. Therefore, this power supply system inherently has the problem that the voltage is unstable. Therefore, in order to prevent the semiconductor circuit from being down due to insufficient voltage, the transmission output of the power transmission antenna is set to a high state. I had to fix it. For this reason, there is a problem that power consumption becomes large.
そこで、本発明の課題は、電力受電アンテナに生じる起電力を常時安定させることによって、電力送電アンテナの出力を必要以上に上げる必要がなく、そのために消費電力を抑制することができるカプセル内視鏡の電力供給システムを、提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to always stabilize the electromotive force generated in the power receiving antenna, so that it is not necessary to increase the output of the power transmitting antenna more than necessary, and for this reason, the capsule endoscope can suppress power consumption. Is to provide a power supply system.
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル内視鏡の電力供給システムにおいて、カプセル内視鏡は、交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナとを備え、体外ユニットは、交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、電波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする。 In the capsule endoscope power supply system of the present invention devised to solve the above problems, the capsule endoscope includes an electric power receiving antenna that receives an alternating magnetic field and generates electromotive force by electromagnetic induction, and the electric power receiving antenna. A control circuit that operates according to the electromotive force generated in the power receiving antenna, generates information indicating the value of the electromotive force, and a transmission antenna that transmits the information generated by the control circuit on radio waves; The unit includes a power transmission antenna that generates an alternating magnetic field when an alternating current flows, a current source of the alternating current that flows through the power transmission antenna, a reception antenna that receives radio waves, and a radio wave received by the reception antenna. A demodulator circuit that demodulates the information, and compares the electromotive force value indicated by the information demodulated by the demodulator circuit with a predetermined target value. A control means for calculating the output value of the alternating current required to match the latter, and controlling the current source so that the output value of the alternating current becomes the calculated output value; To do.
このように構成されると、実際にカプセル内視鏡の電力受電アンテナに生じて制御回路に印加される起電力の値が、カプセル内視鏡の制御回路によって検知されて、その値を示す情報が、送電アンテナから電波に乗せられて、体外ユニットへ無線送信される。体外ユニットでは、受信アンテナがこの電波を受信し、復調回路が、この電波から前記情報を復調して、制御手段に通知する。制御手段は、この情報が示す起電力の値に基づいて、この起電力の値を所定の目標値と合致させるために必要な交流磁界の出力，即ち、電力送電アンテナに流すべき交流電流の出力値を算出する。この算出は、前記情報が示す起電力と目標値との差分に対して所定の関数を実行することによって算出しても良いし、差分の正負に応じて、所定量づつ交流電流の出力値を上昇又は下降させる方式であっても良い。制御手段は、電力送電アンテナに供給される交流電流が、このようにして算出された出力値と合致するように、電流源を制御する。よって、体外ユニットからカプセル内視鏡に対して非接触で電力を供給するシステムであるにも拘わらず、電力受電アンテナに生じる起電力の値を安定させるフィードバック制御が可能になるので、交流電流の出力値を必要最小限に抑えることができる。 When configured in this way, the value of the electromotive force actually generated in the power receiving antenna of the capsule endoscope and applied to the control circuit is detected by the control circuit of the capsule endoscope, and information indicating the value Is transmitted to the extracorporeal unit by radio waves from the power transmission antenna. In the extracorporeal unit, the receiving antenna receives the radio wave, and the demodulation circuit demodulates the information from the radio wave and notifies the control means. Based on the value of the electromotive force indicated by this information, the control means outputs an AC magnetic field necessary for matching the value of the electromotive force with a predetermined target value, that is, an output of an AC current to be supplied to the power transmission antenna. Calculate the value. This calculation may be performed by executing a predetermined function on the difference between the electromotive force indicated by the information and the target value, or the output value of the alternating current by a predetermined amount according to the sign of the difference. A method of raising or lowering may be used. The control means controls the current source so that the alternating current supplied to the power transmission antenna matches the output value thus calculated. Therefore, in spite of the system that supplies power from the extracorporeal unit to the capsule endoscope in a non-contact manner, feedback control that stabilizes the value of the electromotive force generated in the power receiving antenna becomes possible. The output value can be minimized.
本発明によるカプセル内視鏡の電力供給システムによると、カプセル内視鏡側の電力受電アンテナの状態に応じて電力送電アンテナの出力がアクティブに変化することによって、電力受電アンテナに生じる起電力が安定に保たれる。よって、必要以上に電力送電アンテナの出力を上げる必要がないので、消費電力を抑制することが可能になる。 According to the capsule endoscope power supply system of the present invention, the electromotive force generated in the power receiving antenna is stabilized by the active change of the output of the power transmitting antenna according to the state of the power receiving antenna on the capsule endoscope side. To be kept. Therefore, since it is not necessary to increase the output of the power transmission antenna more than necessary, it is possible to suppress power consumption.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
本実施形態におけるカプセル内視鏡システムは、経口的に被検者の体腔内に導入されて体腔内を撮像するとともに、体腔内を撮像することによって得た画像信号を無線送信するカプセル内視鏡１（図１参照）と、このカプセル内視鏡１から送信された画像信号を受信するとともに、このカプセル内視鏡１に対して各種制御信号を送出するために被検者の体外に設置された体外ユニット２（図２参照）とから、構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
The capsule endoscope system according to this embodiment is orally introduced into a body cavity of a subject and images the inside of the body cavity, and wirelessly transmits an image signal obtained by imaging the inside of the body cavity. 1 (see FIG. 1) and an image signal transmitted from the capsule endoscope 1, and are installed outside the body of the subject to send various control signals to the capsule endoscope 1. And the extracorporeal unit 2 (see FIG. 2).
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表す概略図である。この図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、被検者の体腔内を撮像するための図示せぬ照明装置（発光ダイオード等），対物光学系及び撮像素子からなる撮影装置１１と、この撮影装置１１を構成する照明装置に対して駆動電流を供給するとともに同撮像素子に対してパルスや同期信号等の制御信号を供給することによって得られた画像信号に対して各種処理を施す制御回路１２と、このカプセル内視鏡１が存在する空間における交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるループアンテナである電力受電アンテナ１３と、制御回路１２によって処理された画像信号を無線送信するための送信アンテナ１４とを、主要構成要素としている。なお、制御回路１２は、電力受電回路１２に生じた起電力に基づく電流を受けて動作するとともに、この起電力を安定させるための処理（後述）を実行することによって生成された受電状況通知信号を、送信アンテナ１４を通じて無線送信する。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal configuration of the capsule endoscope 1. As shown in FIG. 1, the capsule endoscope 1 includes an imaging device 11 including an illuminating device (such as a light emitting diode) (not shown), an objective optical system, and an imaging element for imaging the inside of a body cavity of a subject. In addition, various processing is performed on an image signal obtained by supplying a drive current to the illuminating device constituting the photographing device 11 and supplying a control signal such as a pulse or a synchronization signal to the image sensor. A control circuit 12 to be applied, a power receiving antenna 13 that is a loop antenna that receives an alternating magnetic field in a space where the capsule endoscope 1 is present and generates electromotive force by electromagnetic induction, and an image signal processed by the control circuit 12 is wirelessly transmitted. A transmission antenna 14 for transmission is a main component. The control circuit 12 operates by receiving a current based on the electromotive force generated in the power receiving circuit 12 and generates a power reception state notification signal generated by executing a process (described later) for stabilizing the electromotive force. Is transmitted wirelessly through the transmission antenna 14.
一方、図２（ａ）及び（ｂ）は、夫々、体外ユニット２の正面図及び背面図である。これらの図に示されたように、体外ユニット２は、被検者がその上半身に着込むベストの形態を有している。そして、その表面における腹部及びその周辺に重なる位置には、多数個の小型の受信アンテナ３３ａが分散して取り付けられている（これら多数の受信アンテナ３３ａを総称して、受信アンテナアレイ３３と呼ぶ）。また、その表面における胸部に重なる位置には、受信モジュール３０，メモリ３１及びバッテリー３２が取り付けられている。他方、その背面には、一個の電力送電アンテナ３４が取り付けられている。 2A and 2B are a front view and a rear view of the extracorporeal unit 2, respectively. As shown in these drawings, the extracorporeal unit 2 has a vest that the subject wears on the upper body. A large number of small receiving antennas 33a are distributed and attached at positions overlapping the abdomen and the periphery on the surface (the numerous receiving antennas 33a are collectively referred to as a receiving antenna array 33). . In addition, a receiving module 30, a memory 31, and a battery 32 are attached to a position overlapping the chest on the surface. On the other hand, one power transmission antenna 34 is attached to the rear surface.
この電力送電アンテナ３４は、受信モジュール３０によって供給される交流電流を流すことによって図２の紙面に直交する方向に交流磁界を発生するループアンテナであり、カプセル内視鏡１が被検者の消化管のどこに在ってもその電力受電アンテナ１３に起電力を生じうるように、腹部全体と重なる程度の広い面積を持つものが用いられる。一方、受信アンテナアレイ３３としては、カプセル内視鏡１からの信号の受信状況に応じてその位置が算出できるように、信号を受信できる範囲が狭い小型の受信アンテナ３３ａが、腹部全体と重なる範囲に、多数分散配置されている。 The power transmission antenna 34 is a loop antenna that generates an alternating magnetic field in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 2 by flowing an alternating current supplied by the receiving module 30, and the capsule endoscope 1 is digested by the subject. In order to be able to generate an electromotive force in the power receiving antenna 13 wherever it is on the tube, one having a large area that overlaps the entire abdomen is used. On the other hand, as the receiving antenna array 33, a small receiving antenna 33a having a narrow range in which a signal can be received overlaps the entire abdomen so that the position of the receiving antenna array 33 can be calculated according to the reception state of the signal from the capsule endoscope 1. Many of them are distributed.
図３は、受信モジュール３０の内部構成を示すブロック図である。この図３に示されるように、この受信モジュール３０は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａに接続されたレシーバー３０１，このレシーバー３０１に接続された復調回路３０２及び位置特定回路３０３，復調回路３０２に接続されるとともにその出力端がメモリ３１に接続された情報圧縮回路３０４，復調回路３０２及び位置特定回路３０３及び情報圧縮回路３０４に接続されたマイコン３０５，このマイコン３０５に更に接続されたＲＴＣ（Real Time Clock）３０６及びパワーコントロール回路３０７，このパワーコントロール回路３０７に接続されているとともにその出力端が電力送電アンテナ３４に接続されたアンプ３０８とから、構成されている。 FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the receiving module 30. As shown in FIG. 3, the receiving module 30 includes a receiver 301 connected to each receiving antenna 33a constituting the receiving antenna array 33, a demodulating circuit 302 and a position specifying circuit 303 connected to the receiver 301, and a demodulating function. An information compression circuit 304 connected to the circuit 302 and an output terminal thereof connected to the memory 31, a demodulation circuit 302, a position specifying circuit 303, a microcomputer 305 connected to the information compression circuit 304, and further connected to the microcomputer 305 An RTC (Real Time Clock) 306, a power control circuit 307, and an amplifier 308 that is connected to the power control circuit 307 and whose output terminal is connected to the power transmission antenna 34 are configured.
上記構成を有するカプセル内視鏡１の送信アンテナ１４から発信されて何れかの受信アンテナ３３ａによって受信された信号（画像信号によって搬送波を変調した信号）は、レシーバー３０１によって増幅されて、位置特定回路３０３及び復調回路３０２に入力される。 A signal transmitted from the transmission antenna 14 of the capsule endoscope 1 having the above-described configuration and received by any one of the reception antennas 33a (a signal obtained by modulating a carrier wave with an image signal) is amplified by the receiver 301 and is then positioned. 303 and the demodulation circuit 302.
位置特定回路３０３は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａからの信号を、個別に、レシーバー３０１経由で受け取る。そして、位置特定回路３０３は、逐次、各受信アンテナアレイ３３ａの受信強度の分布に基づき、カプセル内視鏡１の位置を割り出し、割り出した位置を示す位置情報をマイコン３０５に通知する（位置特定手段に相当）。 The position specifying circuit 303 individually receives signals from the reception antennas 33 a constituting the reception antenna array 33 via the receiver 301. Then, the position specifying circuit 303 sequentially determines the position of the capsule endoscope 1 based on the distribution of the received intensity of each receiving antenna array 33a, and notifies the microcomputer 305 of position information indicating the determined position (position specifying means). Equivalent).
一方、復調回路３０２は、各受信アンテナ３３ａが受信した信号を合成し、その信号に変調されていた画像信号及び受電状況通知信号を夫々復調する。そして、復調した画像信号を情報圧縮回路３０４へ、受電状況通知信号をマイコン３０５へ、夫々通知する。 On the other hand, the demodulation circuit 302 synthesizes the signals received by the respective reception antennas 33a, and demodulates the image signal and the power reception status notification signal that are modulated by the signals. Then, the demodulated image signal is notified to the information compression circuit 304, and the power reception status notification signal is notified to the microcomputer 305, respectively.
ＲＴＣ回路３０６は、時刻情報を逐次生成してマイコン３０５に通知する。 The RTC circuit 306 sequentially generates time information and notifies it to the microcomputer 305.
マイコン３０５は、周期的に、位置特定回路３０３から通知された位置情報及びＲＴＣ回路３０６から通知された時刻情報を併せて、情報圧縮回路３０４に通知する。これと並行して、マイコン３０５は、復調回路３０２から通知された受電状況信号に基づいて、電力送電アンテナ３４の出力を調整するための処理（後述）を実行し、その処理結果を示す数値を逐次パワーコントロール回路３０７に指示する。 The microcomputer 305 periodically notifies the information compression circuit 304 together with the position information notified from the position specifying circuit 303 and the time information notified from the RTC circuit 306. In parallel with this, the microcomputer 305 performs processing (described later) for adjusting the output of the power transmission antenna 34 based on the power reception status signal notified from the demodulation circuit 302, and sets a numerical value indicating the processing result. The sequential power control circuit 307 is instructed.
パワーコントロール回路３０７は、マイコン３０５から指示された数値に基づいて、交流電流を出力するアンプ３０８の出力値を制御する。そして、このアンプ３０８から出力された交流電流は、電力送電アンテナ３４に給電される。即ち、これらマイコン３０５及びパワーコントロール回路３０７が制御手段に相当し、アンプ３０８が電流源に相当する。電力送電アンテナ３４は、上述したように、アンプ３０８から出力された交流電流に基づいて、交流磁界を発生する。 The power control circuit 307 controls the output value of the amplifier 308 that outputs an alternating current based on the numerical value instructed from the microcomputer 305. The alternating current output from the amplifier 308 is fed to the power transmission antenna 34. That is, the microcomputer 305 and the power control circuit 307 correspond to control means, and the amplifier 308 corresponds to a current source. As described above, the power transmission antenna 34 generates an alternating magnetic field based on the alternating current output from the amplifier 308.
他方、情報圧縮回路３０４は、入力された画像信号の各フレーム毎に、マイコンから通知された位置情報及び時刻情報を含むヘッダを付して画像信号を圧縮し、圧縮された画像信号をメモリ３１に格納する。 On the other hand, the information compression circuit 304 adds a header including position information and time information notified from the microcomputer for each frame of the input image signal, compresses the image signal, and stores the compressed image signal in the memory 31. To store.
次に、図４を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。 Next, referring to FIG. 4, the processing executed by the control circuit 12 of the capsule endoscope 1 to stabilize the electromotive force and the microcomputer 305 of the extracorporeal unit 2 executed to adjust the output of the power transmission antenna 34. The treatment to be performed will be described.
図４において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ０１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界は、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３によって交流電流に変換され、この交流電流が制御回路１２に受電される（Ｓ１１）。 In FIG. 4, the microcomputer 305 of the extracorporeal unit 2 instructs the initial value of the “numerical value” to the power control circuit 307 in S01. Then, the power control circuit 307 controls the amplifier 308 so that an alternating current flows through the power transmission antenna 34 with a strength that causes the power transmission antenna 34 to generate a predetermined output AC magnetic field. The alternating magnetic field generated in this way is converted into an alternating current by the power receiving antenna 13 of the capsule endoscope 1, and this alternating current is received by the control circuit 12 (S11).
すると、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、受電状況を検知する（Ｓ１２）。即ち、電力受電アンテナ１３に生じた起電力の電圧（最大値又は実効値）を測定する。 Then, the control circuit 12 of the capsule endoscope 1 detects the power reception status (S12). That is, the voltage (maximum value or effective value) of the electromotive force generated in the power receiving antenna 13 is measured.
次のＳ１３では、制御回路１２は、Ｓ１２にて検知した受電状況（電圧）を示すデータを搬送波に乗せて、送信アンテナ１４を通じて体外ユニット２に送信する。以上の処理プロセスを、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、繰り返し実行する。 In next S <b> 13, the control circuit 12 puts data indicating the power reception status (voltage) detected in S <b> 12 on the carrier wave and transmits it to the extracorporeal unit 2 through the transmission antenna 14. The control circuit 12 of the capsule endoscope 1 repeatedly executes the above processing process.
一方、Ｓ１３にてカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信した体外ユニット２では、受信モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ０２からＳ０３へ進め、入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。 On the other hand, in the extracorporeal unit 2 that has received the radio wave (data indicating the power reception status) transmitted from the capsule endoscope 1 in S13, the demodulation circuit 302 of the reception module 30 demodulates the data indicating the power reception status from this radio wave. To the microcomputer 305. Then, the microcomputer 305 advances the process from S02 to S03, calculates the difference between the power reception status (voltage) indicated by the input data and the minimum voltage required by the circuit in the capsule endoscope 1, Based on the difference, the minimum output value of the amplifier 308 necessary to match the former with the latter (corresponding to the value of the alternating current flowing through the power transmission antenna 34 and hence the strength of the alternating magnetic field from the power transmission antenna 34) ) And a “numerical value” for instructing the output value to the power control circuit 307 is generated.
次のＳ０４では、マイコン３０５は、Ｓ０３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する（Ｓ０１）。そこで、マイコン３０５は、Ｓ０２において、カプセル内視鏡１が次のデータを送信して来るのを待つのである。 In next step S04, the microcomputer 305 instructs the power control circuit 307 of the “numeric value” generated in step S03. Then, the power control circuit 307 controls the amplifier 308 so that an alternating current having a value corresponding to the instructed “numerical value” flows through the power transmission antenna 34 (S01). Therefore, the microcomputer 305 waits for the capsule endoscope 1 to transmit the next data in S02.
以上の処理を繰り返すことによって、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３に対する電力送電アンテナ３４の距離及び角度如何に関わらず、電力受電アンテナ１３に生じる起電力の電圧（最大値又は実効値）は、このカプセル内視鏡１の内部回路が必要とする最低限の電圧に、調整されるのである。その結果、体外ユニット２の消費電力が抑制されるのである。
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態は、上述した第１実施形態と比較して、図５（ｂ）に示すように、体外ユニット２の電力送電アンテナが、体外ユニット２の背面に分散されて配置された多数の小型の電力送電アンテナ３５ａからなる電力送電アンテナアレイ３５に置き換えられ、その関係で、図６に示すように、マイコン３０５からの指示に応じて、アンプ３０８から出力された交流電流を流す電力送電アンテナ３５ａを切り換えるためのアンテナ選択回路３０９（アンテナ選択手段に相当）が受信モジュール３０に追加されたことを、特徴とする。
By repeating the above processing, the voltage (maximum value or effective value) of the electromotive force generated in the power receiving antenna 13 is independent of the distance and angle of the power transmitting antenna 34 with respect to the power receiving antenna 13 of the capsule endoscope 1. The voltage is adjusted to the minimum voltage required by the internal circuit of the capsule endoscope 1. As a result, the power consumption of the extracorporeal unit 2 is suppressed.
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5B, the power transmission antenna of the extracorporeal unit 2 is distributed and arranged on the back surface of the extracorporeal unit 2, as compared with the first embodiment described above. In this relation, as shown in FIG. 6, the alternating current output from the amplifier 308 is changed in response to an instruction from the microcomputer 305. An antenna selection circuit 309 (corresponding to an antenna selection means) for switching the power transmission antenna 35a to be sent is added to the reception module 30.
これら図５及び図６において、第１実施形態と同じ構成には、図２及び図３と同じ参照番号を付して、その説明を省略する。但し、第２実施形態のマイコン３０５は、上述した第１実施形態の処理を実行する他、位置特定回路３０３から通知された位置情報が示すカプセル内視鏡１の位置と重なる何れかの電力送電アンテナ３５ａを特定し、特定した電力送電アンテナ３５ａに交流電流を流すべきことを、アンテナ選択回路３０９に通知する。アンテナ選択回路３０９は、マイコン３０５からの指示に応じてアンプ３０８の出力端を何れかの電力送電アンテナ３５ａと選択的に導通させるスイッチである。 5 and 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3, and the description thereof is omitted. However, the microcomputer 305 of the second embodiment performs any of the power transmissions that overlap the position of the capsule endoscope 1 indicated by the position information notified from the position specifying circuit 303 in addition to executing the processing of the first embodiment described above. The antenna 35a is specified, and the antenna selection circuit 309 is notified that an alternating current should flow through the specified power transmission antenna 35a. The antenna selection circuit 309 is a switch that selectively connects the output terminal of the amplifier 308 to any one of the power transmission antennas 35a in accordance with an instruction from the microcomputer 305.
次に、図７を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。但し、第２実施形態に用いられるカプセル内視鏡１は、第１実施形態のものと全く同じであるので、フローチャートのみを図示して、その説明を省略する。 Next, referring to FIG. 7, the processing executed by the control circuit 12 of the capsule endoscope 1 to stabilize the electromotive force and the microcomputer 305 of the extracorporeal unit 2 executed to adjust the output of the power transmission antenna 34. The treatment to be performed will be described. However, since the capsule endoscope 1 used in the second embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, only the flowchart is shown and the description thereof is omitted.
図７において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ２１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界内に存在するカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信すると、受診モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ２２からＳ２３へ進め、位置特定回路３０３が出力している位置情報を取り込む。 In FIG. 7, the microcomputer 305 of the extracorporeal unit 2 instructs the initial value of the “numerical value” to the power control circuit 307 in S 21. Then, the power control circuit 307 controls the amplifier 308 so that an alternating current flows through the power transmission antenna 34 with a strength that causes the power transmission antenna 34 to generate a predetermined output AC magnetic field. When the radio wave (data indicating the power reception status) transmitted from the capsule endoscope 1 existing in the alternating magnetic field generated in this way is received, the demodulation circuit 302 of the diagnosis module 30 receives the data indicating the power reception status from this radio wave. Is demodulated and input to the microcomputer 305. Then, the microcomputer 305 advances the process from S22 to S23, and takes in the position information output from the position specifying circuit 303.
次のＳ２４では、マイコン３０５は、Ｓ２２にて復調回路３０２から入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。 In the next S24, the microcomputer 305 calculates the difference between the power reception status (voltage) indicated by the data input from the demodulation circuit 302 in S22 and the minimum voltage required by the circuit in the capsule endoscope 1. Based on this difference, the minimum output value of the amplifier 308 necessary to match the former with the latter (the value of the alternating current flowing through the power transmission antenna 34, and hence the strength of the alternating magnetic field from the power transmission antenna 34) And a “numerical value” for instructing the output value to the power control circuit 307 is generated.
次のＳ２５では、マイコン３０５は、Ｓ２３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。更に、マイコン３０５は、Ｓ２６において、Ｓ２３にて取り込んだ位置情報に対応する電力送電アンテナ３５ａを特定してアンテナ選択回路３０９に通知する。これにより、特定された電力送電アンテナ３５ａから交流電流が出力される（Ｓ２１）。 In the next step S25, the microcomputer 305 instructs the power control circuit 307 of the “number” generated in step S23. Then, the power control circuit 307 controls the amplifier 308 so that an alternating current having a value corresponding to the instructed “numerical value” flows through the power transmission antenna 34. Further, in S26, the microcomputer 305 identifies the power transmission antenna 35a corresponding to the position information captured in S23, and notifies the antenna selection circuit 309 of it. Thereby, an alternating current is output from the specified power transmission antenna 35a (S21).
本第２実施形態によると、上述した第１実施形態による効果が得られることの他、実際にカプセル内視鏡１が存在する位置と重なる電力送電アンテナ３５ａのみから交流磁界を発生させられるので、カプセル内視鏡１に印加される交流磁界が同じ場合に上述した第１実施形態と比較して、アンプ３０８からの交流電流の出力をより低減させることができるという効果を得ることができる。 According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, an AC magnetic field can be generated only from the power transmission antenna 35a that overlaps the position where the capsule endoscope 1 actually exists. When the AC magnetic field applied to the capsule endoscope 1 is the same, an effect that the output of the AC current from the amplifier 308 can be further reduced as compared with the first embodiment described above can be obtained.
１ カプセル内視鏡
２ 体外ユニット
１２ 制御回路
１３ 電力受電アンテナ
１４ 送信アンテナ
３０ 受信モジュール
３３ａ 受信アンテナ
３４ 電力送電アンテナ
３５ａ 電力送電アンテナ
３０１ レシーバ
３０２ 復調回路
３０３ 位置特定回路
３０５ マイコン
３０７ パワーコントロール回路
３０８ アンプ
３０９ アンテナ選択回路
３０６ 変調回路
1 Capsule endoscope 2 External unit 12 Control circuit
13 power receiving antenna 14 transmitting antenna 30 receiving module 33a receiving antenna 34 power transmitting antenna 35a power transmitting antenna 301 receiver 302 demodulation circuit 303 position specifying circuit 305 microcomputer 307 power control circuit 308 amplifier 309 antenna selection circuit 306 modulation circuit
Claims (2)
前記カプセル内視鏡は、
交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、
この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、
この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナと
を備え、
前記体外ユニットは、
交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、
この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、
電波を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、
この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、
前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするカプセル内視鏡システムの電力供給システム。 The power of the capsule endoscope system that wirelessly transmits an image signal obtained by the capsule endoscope introduced into the body cavity of the subject to image the inside of the body cavity to an external unit installed outside the body of the subject. A feeding system,
The capsule endoscope is:
A power receiving antenna that receives an alternating magnetic field and generates electromotive force by electromagnetic induction;
A control circuit that operates by the electromotive force generated in the power receiving antenna and generates information indicating the value of the electromotive force,
A transmission antenna for transmitting the information generated by the control circuit on radio waves;
The extracorporeal unit is
A power transmission antenna that generates an alternating magnetic field when alternating current flows;
A current source of the alternating current flowing through the power transmission antenna;
A receiving antenna for receiving radio waves,
A demodulation circuit that demodulates the information from the radio wave received by the receiving antenna;
The value of the electromotive force indicated by the information demodulated by the demodulation circuit is compared with a predetermined target value,
A control means for calculating an output value of the alternating current required to make the former coincide with the latter, and controlling the current source so that the output value of the alternating current becomes the calculated output value. A power supply system for a capsule endoscope system.
分散して夫々配置された多数の前記電力送電アンテナ及び多数の前記受信アンテナを備えるともに、
前記各受信アンテナによって受信された前記電波の強度の分布に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を特定する位置特定手段と、
前記電流源と前記各電力送電アンテナとを選択的に接続することによって、前記交流電流の供給先電力送電アンテナを切り換えるアンテナ選択手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記位置特定手段によって特定された位置に重なる電力送電アンテナに前記交流電流を流すように前記アンテナ選択手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システムの電力供給システム。 The extracorporeal unit is
Including a large number of the power transmission antennas and a large number of the reception antennas, which are respectively distributed and distributed,
Position specifying means for specifying the position of the capsule endoscope based on the distribution of the intensity of the radio wave received by each receiving antenna;
An antenna selecting means for selectively switching the alternating current source power transmission antenna by selectively connecting the current source and each power transmission antenna;
2. The capsule endoscope system according to claim 1, wherein the control unit controls the antenna selection unit so that the alternating current flows through a power transmission antenna that overlaps the position specified by the position specifying unit. Power supply system.
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