JP2009125098A - 無線給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】被検者１１２の肉体的な負担を低減した無線給電システム１を提供する。
【解決手段】電力を受電する受電コイル２６の軸がカプセル型筐体２１の長手方向であり、かつカプセル型筐体２１の重心が長手方向に偏心しており、かつ被検者１１２の体腔内に導入される液体１１３より比重が小さいカプセル型内視鏡１１１と、被検者１１２に装着され外部からカプセル型内視鏡１１１に電力を供給できる第１の送電コイル１１４と、被検者１１２を検査する検査台１１６に搭載され外部からカプセル型内視鏡１１１に電力を供給できる第２の送電コイル１１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体内に導入されたカプセル型医療装置に、電磁誘導により、被検体の外部から電力を供給する無線給電システムに関する。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線機能とが装備された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は、観察（検査）のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者の体腔から自然排出されるまでの間、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、撮像機能を用いて順次、臓器の内部を撮像する。また、これら臓器内を移動する間、カプセル型内視鏡によって生体内で撮像された画像データは、順次、無線通信などの無線機能により、被検者の外部に設けられた外部装置に送信される。

特開２００７−１７５４４８号公報には、体腔内に滞留した液体の液面に、重力方向の姿勢を保持した状態で浮遊するカプセル型内視鏡を用いて、被検者が姿勢を変えながら胃壁等を観察する観察システムが開示されている。前記観察システムでは、被検者はカプセル型内視鏡と液体を一緒に飲み込む。そして、液体の比重をカプセル型内視鏡の比重より大きくし、かつ、カプセル型内視鏡の構成を体腔内に滞留した液体の液面に、重力方向の姿勢を保持した状態で浮遊するように構成している。そして、前記観察システムでは、被検者が姿勢を変えることで、胃壁全体を順次観察することが提案されている。

また、特開２００４−１５９４５６号公報には、被検者の体腔内にある医療用小型機器に対して、電力を供給するエネルギー供給装置が開示されている。図２０および図２１は特開２００４−１５９４５６号公報に開示されたエネルギー供給装置を説明するための図であり、図２０はコイル構成を示す図であり、図２１は、回路構成を説明するための図である。

図２０に示すように、エネルギー供給装置は、被検者Ｂの体腔内にある医療用小型機器１００に配設された磁性体コア１０２を有する二次コイル１０１に、被検者Ｂに装着された３つのヘルムホルツ型の一次コイル４１ａ−４１ｂ、４２ａ−４２ｂ、４３ａ−４３ｂを用いて電力を供給する。一次コイル４１ａ−４１ｂはＸ方向、一次コイル４２ａ−４２ｂはＹ方向、一次コイル４３ａ−４３ｂはＺ方向と、３つの一次コイルは、ＸＹＺ軸の各軸方向に配置されている。医療用小型機器１００が動作するために必要な電力は、一次コイルが発生した磁界が、医療用小型機器１００に配設された二次コイル１０１と鎖交することで、電磁誘導現象により供給される。

また、図２１に示すように、エネルギー供給装置は、３つの一次コイル４１ａ−４１ｂ、４２ａ−４２ｂ、４３ａ−４３ｂと、それぞれの一次コイルと直列接続された共振用コンデンサ４２、４４、４６と、それぞれの一次コイルを駆動するスイッチング回路５１、５２、５３と、直流電源４６とを有している。

そして、医療用小型機器１００では、磁性体コア１０２を有する二次コイル１０１と共振用コンデンサ１０３とが直列接続され、更に、その直列接続された二次コイル１０１及び共振用コンデンサ１０３が４つのダイオードＤ１〜Ｄ４、インダクタンスＬ及びコンデンサＣで構成される整流回路１０４に接続されている。

上記構成により、上記エネルギー供給装置においては、いずれかの一次コイル１０１で発生した磁界により、二次コイル１０１に誘起された交流電流が整流回路１０４により直流に変換され、医療用小型機器１００に電力が供給される。
特開２００７−１７５４４８号公報 特開２００４−１５９４５６号公報

しかし、特開２００７−１７５４４８号公報に開示されたカプセル型内視鏡は、その駆動電源として、カプセル型内視鏡に内蔵された電池を用いていた。しかし、電池を用いたカプセル型内視鏡では、観察時間が電池の容量によって決まり、長時間の観察が困難となる場合があった。

また、特開２００４−１５９４５６号公報に開示されたエネルギー供給装置においては、被検者は３つもの一次コイルを装着する必要があった。しかし、女性や高齢者が被検者の場合を考えると、３つもの一次コイルを体に装着しながらの姿勢変換を負担無く行うためには、一次コイルの軽量化が必要である。また、例えば、胃壁全体の観察を行うために、被検者は仰臥位と側臥位と座位との３つの姿勢を順に変える必要がある。このため、一次コイルは、被検者が姿勢を変える際に、障害とならない構成としたり、一次コイルの引き出し線が絡まったりしない構成にする必要がある。

本発明は、かかる点に鑑み、被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得するカプセル型医療装置に対して、被検体の外部から電力を供給する送電コイルを備えた、被検者の肉体的な負担を低減した無線給電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の無線給電システムは、被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得するカプセル型医療装置であって電力を受電する受電コイルの軸がカプセル型筐体の長手方向であり、かつ前記カプセル型筐体の重心が前記カプセル型医療装置の長手方向に偏心しており、かつ前記被検体の体腔内に導入される液体より比重が小さいカプセル型医療装置と、前記被検体に装着され前記被検体の外部から前記カプセル型医療装置に電力を供給できる第１の送電コイルと、前記被検体を検査する検査台に搭載され前記被検体の外部から前記カプセル型医療装置に電力を供給できる第２の送電コイルとを備える。

また、本発明の無線給電システムは、被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得するカプセル型医療装置であって、電力を受電する受電コイルの軸がカプセル型筐体の長手方向であり、かつ、前記カプセル型筐体の重心が前記長手方向に偏心しており、かつ、前記被検体の体腔内に導入される液体より比重が小さいカプセル型医療装置と、前記被検体を検査する検査台に搭載され、前記被検体の外部から、前記カプセル型医療装置に、電力を供給できる第１の送電コイルと第２の送電コイルとを備え、前記検査台の角度を変える角度変更手段を備え、前記第１の送電コイルは前記検査台の長手方向の磁界を発生し、前記第２の送電コイルは前記検査台平面に対して垂直方向の磁界磁界を発生する。

本発明は、被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得するカプセル型医療装置に対して、被検体の外部から電力を供給する送電コイルを備えた、被検者の肉体的な負担を低減した無線給電システムを提供するものである。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態の無線給電システム１について説明する。
＜無線給電システムの概要＞
図１は、本実施の形態にかかる無線給電システム１の概要を示す概要図であり、図２は、カプセル型内視鏡１１１の構造の概要を説明するための側面図であり、図３は、被検体である被検者１１２が無線給電システム１のカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡１１１と液体１１３を一緒に飲み込む状態を示す図であり、図４は、無線給電システム１の送電コイルの駆動回路を説明するための回路図である。図１に示すように、無線給電システム１は、被検者１１２の体腔内に導入されたカプセル型内視鏡１１１に、被検者１１２の外部から、電磁誘導により電力を供給する。

図２に示すように、カプセル型内視鏡１１１は、被検者１１２の体腔内に導入可能な細長いカプセル型筐体２１内に内蔵されている前端および後端方向の撮影が可能な撮像光学系２２ａ、２２ｂ等とを備える複眼型のカプセル型内視鏡である。カプセル型内視鏡１１１は、被検者１１２の口腔から体内に飲み込み可能な大きさのものであり、略半球状で透明性あるいは透光性を有する先端カバー２１ａ、２１ｂと、可視光が不透過な有色材質からなる筒形状の胴部カバー２１ｃとを弾性的に嵌合させることで、内部を液密に封止するカプセル型筐体２１を形成している。

カプセル型筐体２１内には、撮像光学系２２ａ、２２ｂを含む撮像部２２Ａ、２２Ｂ、画像処理部２３、情報伝達部２４、電源部２５および電力を受電する受電コイル２６および制御部（不図示）等が内蔵されている。

撮像部２２Ａ、２２Ｂは、カプセル型筐体２１内にあって、先端部側の撮像部２２Ａは、体腔内撮像部位を先端カバー２１ａ部分を介して照明するための照明光を出射するＬＥＤなどの照明部２８と、照明光による反射光を受光して体腔内撮像部位を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２９と、この撮像素子２９に被写体の像を結像させる結像レンズ２７とを備え、先端カバー２１ａ側なる前端部方向の撮影が可能とされている。そして、後端側にも先端側と同様の撮像部２２ｂが配設されている。画像処理部２３は撮像した画像を処理し、情報伝達部２４は撮像した画像を体外に無線で送信する機能を有している。

受電コイル２６は、導電線を巻回した所定のターン数のソレノイド型コイルであり、細長いカプセル型筐体２１の胴部内に、コイルの軸がカプセルの長手方向となるように配設されている。ここで、コイルの軸とは、コイルの磁路の中心線を意味する。なお、受電コイル２６は細長いカプセル型筐体２１の一部に巻回されていてもよいし、内部に軟磁性コアを有していてもよい。

また、電源部２５は、カプセル型内視鏡１１１の内蔵物中では最も重い構成部材であるが、カプセル型筐体２１内の後端部側に配設されている。そして本実施の形態のカプセル型内視鏡１１１は、後端側が相対的に重くなるように前後方向の重量バランスを変えることで重心位置が、細長いカプセル型筐体２１の長手方向の中心よりも後端側に偏心している。このため、後述するようにカプセル型内視鏡１１１は、液体１１３上では水平面に常に立ち状態で浮揚することができる。なお、カプセル型内視鏡１１１は複眼型のカプセル型内視鏡であるため、前記の重心位置の偏心は、前端側に偏心していてもよい。また、電源部２５以外の重い部材、例えば、錘を用いてカプセル型内視鏡１１１の重心を偏心させてもよい。

図３に示すように、観察に先立ち、被検者１１２の体腔内に経口的に液体１１３と、カプセル型内視鏡１１１が導入される。液体１１３は、その比重がカプセル型内視鏡１１１よりも大きく、被検者１１２の口腔から飲用可能であって、かつ、カプセル型内視鏡１１１の撮像光学系２２ａ、２２ｂの波長に対して透明な液体が用いられる。カプセル型内視鏡１１１の比重が１未満の場合には、液体１１３として、比重が１に近い飲料水を用いることができる。被検者１１２の体腔内に導入する液体１１３の量は被検者１１２の体腔内部、例えば胃内部において滞留し、かつカプセル型内視鏡１１１が、その液面に浮遊するために十分な量とする。液体１１３は体腔内に一度に導入してもよいし、何回かに分割して導入してもよい。

液体１１３は、その比重がカプセル型内視鏡１１１よりも大きく、カプセル型内視鏡１１１は重心が後端側に偏心しているので、被検者１１２の体腔内、例えば胃内の液面において、カプセル型内視鏡１１１は、常に、第１の撮像方向となる前端側が上を向き、第２の撮像方向となる後端側が下を向いた立ち状態（鉛直状態）で浮揚する。このため、カプセル型内視鏡１１１は、第１の撮像方向と第２の撮像方向を同時に安定した状態で観察することができる。

次に、図１を用いて無線給電システム１の構成を説明する。図１に示すように、無線給電システム１は、体腔内に液体１１３とカプセル型内視鏡１１１が導入された被検者１１２が検査台１１６に横たわった状態で、被検体内情報を取得、例えば、被検者１１２の検査を行う。カプセル型内視鏡１１１に、電力を供給する送電コイルは、第１の送電コイル１１４と第２の送電コイル１１５とから構成されている。

第１の送電コイル１１４は、被検者１１２の胸部および腹部に装着する送電コイルであり、本実施の形態においては、送電コイル１１４ａと送電コイル１１４ｂとが対向配置されたヘルムホルツ型送電コイルである。一方、第２の送電コイル１１５は、対向する２個のコイルからなるヘルムホルツ型の送電コイルであり、検査台１１６に搭載されている。すなわち、検査台の下には第２の送電コイル１１５の一方の送電コイル１１５ｂが搭載され、検査台の上方には図示しないアーム等で支持された、もう一方の送電コイル１１５ａが送電コイル１１５ｂと対向するように搭載されている。

すなわち、第１の送電コイル１１４は、被検者１１２の身体方向の磁界を発生し、第２の送電コイル１１５は重力方向の磁界を発生する。ここで、被検者１１２の身体方向とは、被検者１１２の頭部と臀部を結ぶ方向である。

そして、第１の送電コイル１１４は第１の送電コイル駆動回路１１７と、第２の送電コイル１１５は第２の送電コイル駆動回路１１８と接続され、それぞれの送電コイル駆動回路はコントローラ１１９に接続されている。

次に図４を用いて、無線給電システム１の送電コイルの駆動回路を詳細に説明する。図４に示すように、第１の送電コイル１１４は、送電コイル１１４ａと送電コイル１１４ｂとが直列に接続されており、共振コンデンサ１２１を介して、第１の送電コイル駆動回路１１７と接続されている。同様に、第２の送電コイル１１５は、送電コイル１１５ａと送電コイル１１５ｂとが直列に接続されており、共振コンデンサ１２２を介して、第２の送電コイル駆動回路１１８と接続されている。

すなわち、第１の送電コイル１１４および第２の送電コイル１１５は、それぞれと接続されたそれぞれの共振コンデンサ１２１、１２２を有する。被検者１１２の体内にあるカプセル型内視鏡１１１に給電する際には、カプセル型内視鏡１１１内部の受電コイル２６の共振周波数と、無線給電システム１の送電用の送電コイルの共振周波数を一致することで、効率的な給電が可能となる。

第１の送電コイル駆動回路１１７と第２の送電コイル駆動回路１１８とは、後述するように被検者１１２の姿勢に基づき、第１の送電コイル１１４または第２の送電コイル１１５を選択し駆動するためのコントローラ１１９に接続されている。なお、第１の送電コイル駆動回路１１７と第２の送電コイル駆動回路１１８には、図示していない駆動用電源が接続されている。

なお、被検者１１２の姿勢は、例えば、被検者１１２に装着される傾斜センサ等の姿勢検出手段が検出し、コントローラ１１９に姿勢情報を入力してもよい。

＜無線給電システムの動作＞
次に、図１および図５〜図１０を用いて、本実施の形態の無線給電システム１の動作による被検体内情報の取得について説明する。図１は被検者１１２が仰臥位時の無線給電システム１の概要を示す概要図であり、図５、図６は、被検者１１２が仰臥位時の観察時の胃の模式図であり、図７は被検者１１２が側臥位時の無線給電システム１の概要を示す概要図であり、図８は被検者１１２が側臥位時の観察時の胃の模式図であり、図９は被検者１１２が座位時の無線給電システム１の概要を示す概要図であり、図１０は被検者１１２が座位時の観察時の胃の模式図である。

図１に示したように、体腔内にカプセル型内視鏡１１１と液体１１３とが導入された被検者１１２は、最初の姿勢である仰臥位で検査台１１６に横たわっている。この際に、被検者１１２の胃部は、検査台１１６の下に搭載された第２の送電コイル１１５ｂの上になるような位置とする。なお、被検者１１２が検査台１１６に横たわった後に、第２の送電コイル１１５ａを、第２の送電コイル１１５ｂと対向する位置に配置している。

この時、図５および図６に示すように、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３より比重が小さいので、液体１１３が滞留した胃１２３内部では、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に浮上する。また、カプセル型内視鏡１１１は重心が長手方向の後端側に偏心している、すなわち、液面にて長手方向が重力方向と一致する姿勢となるようなバランス構造となっているため、常に、第１の撮像方向となる前端側が上を向き、第２の撮像方向となる後端側が下を向いた立ち状態（鉛直状態）で浮揚する。このため、図５に示すように、被検者１１２が仰臥位で検査台１１６に横たわっている場合には、第１の撮像方向は前面側内壁１２７の方向であり、第２の撮像方向は背面側内壁１２６の方向である。

そして、図１に示すように、被検者１１２が仰臥位の姿勢で検査台１１６に横たわっている場合には、カプセル型内視鏡１１１に配設された受電コイル２６の軸がカプセル型内視鏡１１１の長手方向であり、かつ、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に鉛直状態を維持して浮遊しているため、受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５である。このため、無線給電システム１のコントローラ１１９は、被検者１１２の姿勢に基づき、第２の送電コイル１１５を選択し駆動する。

次に図７および図８を用いて、被検者１１２が側臥位の姿勢で検査台１１６に横たわっている場合について説明する。被検者１１２が仰臥位から身体方向の軸を中心に体を９０度回転し、姿勢を変換すると側臥位となる。

被検者１１２が姿勢を変換しても、カプセル型内視鏡１１１は、液体１１３の表面に鉛直状態を維持して浮遊している。このため、図８に示すように、被検者１１２が側臥位の姿勢で検査台１１６に右脇腹を下にするように横たわっている場合には、第１の撮像方向は左側内壁１２８の方向であり、第２の撮像方向は右側内壁１２９の方向である。

なお、図７に示すように、被検者１１２が側臥位の姿勢で検査台１１６に横たわっている場合にも、カプセル型内視鏡１１１に配設された受電コイル２６の軸がカプセル型内視鏡１１１の長手方向であり、かつ、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に鉛直状態を維持して浮遊しているため、受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５である。このため、無線給電システム１のコントローラ１１９は、被検者１１２の姿勢に基づき、第２の送電コイル１１５を選択し駆動する。

このように、カプセル型内視鏡１１１は、被検者１１２の姿勢が仰臥位および側臥位の姿勢において、噴門部１２４と幽門部１２５を除く胃壁全体の画像情報を取得することができる。

次に、図９および図１０を用いて、被検者１１２が座位の姿勢の場合について説明する。被検者１１２が検査台１１６から上半身が起きあがった状態が座位である。なお、図９には図示していなが、被検者１１２が座位の姿勢の場合、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５のうち、検査台の上方に搭載された第２の送電コイル１１５ａは、被検者１１２と接触しない位置へ移動するか、被検者１１２が第２の送電コイル１１５ａと接触しない位置で、カプセル型内視鏡１１１は被検体内情報を取得する。

図１０に示すように、被検者１１２が座位の姿勢の場合にも、カプセル型内視鏡１１１に配設された受電コイル２６の軸がカプセル型内視鏡１１１の長手方向であり、かつ、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に鉛直状態を維持して浮遊している。このため、図１０に示すように、被検者１１２が座位の姿勢の場合には、第１の撮像方向は噴門部１２４の方向であり、第２の撮像方向は幽門部１２５の方向である。そして図９に示すように、カプセル型内視鏡１１１の受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、被検体に装着された第１の送電コイル１１４である。このため、無線給電システム１のコントローラ１１９は、被検者１１２の姿勢に基づき、第１の送電コイル１１４を選択し駆動する。なお、被検者１１２が座位の姿勢でなく立位の姿勢においても、無線給電システム１の動作は、座位の姿勢と同様である。

このように、カプセル型内視鏡１１１は、被検者１１２が仰臥位、側臥位および座位の順に姿勢を変えることで、胃壁全体の画像情報を取得することができる。

本実施の形態の無線給電システム１によれば、被検者１１２は第１の送電コイル１１４のみ、すなわち１つの送電コイルのみを装着すればよく、被検者１１２の肉体的な負担を低減することができる。すなわち、被検者１１２は姿勢変換等が容易にできる。

また、無線給電システム１は、２軸分の送電コイル、すなわち第１の送電コイル１１４と第２の送電コイル１１５の２つの送電コイルを備えればよく、３軸分の送電コイルは不要である。このため、送電コイルの駆動回路を含めてシステム全体を小型化および低価格化することが可能となる。また、送電コイルと駆動回路を結ぶ引き出し線が絡まったりしにくい。

本実施の形態では、被検者は仰臥位、側臥位、座位の順に姿勢を変えた場合を例に説明したが、姿勢を変える順番はこれに固定されるものではなく、座位または側臥位から始めても、また座位の次に側臥位に変えても、もちろん、本実施の形態における作用効果は同様である。

また、本実施の形態では、第１の送電コイル１１４が、ヘルムホルツ型送電コイルを例に説明したが、必ずしもヘルムホルツ型送電コイルである必要はなくソレノイド型送電コイルでもよい。

さらに、カプセル型内視鏡１１１を被検者１１２が仰臥位の姿勢で経口的に導入した場合には、第１の送電コイル１１４を選択し駆動することにより、食道内にあるカプセル型内視鏡１１１に電力を供給することが可能であり、カプセル型内視鏡１１１は食道内の撮像もできる。

また、カプセル型内視鏡１１１の前端および後端方向の撮影が可能な撮像光学系２２ａ、２２ｂを備える複眼型のカプセル型内視鏡を用いて説明したが、カプセル型内視鏡の両端部でなく、片側のみに撮像光学系を備えた単眼型のカプセル型内視鏡を用いてもよい。

なお、被検者１１２が横たわる検査台１１６には、被検者１１２が体に装着する第１の送電コイル１１４の幅に対応するように窪みをもうけてもよい。その結果、被検者１１２が横たわった際に第１の送電コイル１１４に被検者１１２の荷重がかからず送電コイル１１４の変形を防ぐことができ、また、被検者１１２が送電コイル１１４と接触して苦痛を感じることを防ぐことができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図１１から図１３を参照して本発明の第２の実施の形態の無線給電システム２について説明する。図１１は、被検者１１２が仰臥位の姿勢の場合の無線給電システム２の概要を示す概要図であり、図１２は無線給電システム２の送電コイルの駆動回路を説明するための回路図であり、図１３は、被検者１１２が座位の姿勢の場合の無線給電システム２の概要を示す概要図である。なお、無線給電システム２の基本構成は第１の実施の形態の無線給電システム１と類似しているため、以下、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略し、無線給電システム１と異なる点のみについて説明する。

無線給電システム２は、第２の送電コイル１１５が、対向する２個のコイルからなるヘルムホルツ型コイルであり、ヘルムホルツ型コイルを構成する２個のそれぞれの前記コイルと接続された、それぞれの共振コンデンサを有し、それぞれの前記コイルが、独立して駆動できる。

すなわち、図１２に示すように、ヘルムホルツ型送電コイルである第２の送電コイル１１５が、送電コイル１１５ａと送電コイル１１５ｂとに分割され、分割したそれぞれのコイルに共振用コンデンサ１１０ａ、１１０ｂが直列に接続されている。さらに、送電コイル１１５ａと送電コイル１１５ｂとに、それぞれ第２の送電コイル駆動用電源１１８ａと第２の送電コイル駆動用電源１１８ｂとが接続され、送電コイル１１５ａと送電コイル１１５ｂは独立して駆動できる。なお、第２の送電コイル駆動用電源１１８ａと第２の送電コイル駆動用電源１１８ｂはコントローラ１１９に接続され、コントローラ１１９は、第２の送電コイル駆動用電源１１８ａと第２の送電コイル駆動用電源１１８ｂとを同期駆動し、１組のヘルムホルツ型送電コイルとして駆動することもできる。また、第１の送電コイル１１４は共振コンデンサ１０９を介して第１の送電コイル駆動回路１１７に接続され、コントローラ１１９により制御される。

図１１に示すように、無線給電システム２は、体腔内に液体１１３とカプセル型内視鏡１１１が導入された被検者１１２が検査台１１６に、まず仰臥位の姿勢で横たわった状態で、被検体内情報を取得する。カプセル型内視鏡１１１に、電力を供給する送電コイルは、第１の送電コイル１１４と、それぞれが独立して駆動可能な２個の第２コイル１１５ａ、１１５ｂとからなる第２の送電コイル１１５とから構成されている。被検者１１２が仰臥位の姿勢では、無線給電システム２は、無線給電システム１と同様に、第２の送電コイル１１５を駆動してカプセル型内視鏡１１１に電力を供給する。この際、コントローラ１１９は、第２の送電コイル駆動用電源１１８ａと第２の送電コイル駆動用電源１１８ｂとを同期駆動し、１組のヘルムホルツ型送電コイルとして駆動する。

次に、図１３に、被検者１１２が座位の姿勢の場合の無線給電システム２について説明する。なお、図１３には図示していなが、被検者１１２が座位の姿勢の場合、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５のうち、検査台の上方に搭載された第２の送電コイル１１５ａは、被検者１１２と接触しない位置へ移動する。

無線給電システム１で説明したように、被検者１１２が座位の姿勢の場合には、受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、被検体に装着された第１の送電コイル１１４である。しかし、胃の位置および大きさには個人差があり、第１の送電コイル１１４の対向部分、すなわち第１の送電コイル１１４が強い磁界を発生する部分、より下方に胃が位置する場合がある。また、胃内に導入した液体１１３の重さにより、胃が下がる場合もある。一方、第１の送電コイル１１４は、被検者１１２の大腿部（太もも）より下に下げることは困難である。被検者１１２の胃が下がりカプセル型内視鏡１１１が第１の送電コイル１１４の対向部分より下方に位置している場合には、第１の送電コイル１１４を駆動してもカプセル型内視鏡１１１に電力を供給することが困難となる場合がある。そのような場合、無線給電システム２においては、第１の送電コイル１１４に加えて、検査台１１６の下に搭載されている第２の送電コイル１１５ｂを第１の送電コイル１１４と同期させて駆動する。このため、送電コイルにより発生する磁界は第２の送電コイル１１５ｂの位置まで強く、カプセル型内視鏡１１１に効率的に送電することが可能となる。

このように、無線給電システム２においては、無線給電システム１が有する効果に加えて、無線給電システム１よりも広い範囲で、カプセル型内視鏡１１１に十分に給電することができる。

なお、上記説明では、無線給電システム２は、第２の送電コイル１１５が対向する２個の送電コイル１１５ａ、１１５ｂからなるヘルムホルツ型コイルであり、それぞれの送電コイル１１５ａ、１１５ｂが独立して駆動可能な構成とした例を示したが、第１の送電コイル１１４が対向する２個の送電コイル１１４ａ、１１４ｂからなるヘルムホルツ型コイルであり、それぞれの送電コイル１１４ａ、１１４ｂが独立して駆動可能な構成としてもよい。例えば、送電コイル１１５ｂと送電コイル１１４ｂを同期駆動させて１組のヘルムホルツ型コイルとして用いることで、送電コイル１１５ｂと送電コイル１１４ｂの間にあるカプセル型内視鏡１１１に効率的に送電することができる。

＜第３の実施の形態＞
次に、図１４から図１７を参照して本発明の第３の実施の形態の無線給電システム３について説明する。図１４は、カプセル型内視鏡１１１が被検者１１２の下腹部にある場合の無線給電システム３の概要を示す側面観察図であり、図１５は、カプセル型内視鏡１１１が被検者１１２の下腹部にある場合の無線給電システム３の概要を示す上面観察図であり、図１６は、カプセル型内視鏡１１１が被検者１１２の胸部にある場合の無線給電システム３の概要を示す側面観察図であり、図１７は、カプセル型内視鏡１１１が被検者１１２の胸部にある場合の無線給電システム３の概要を示す上面観察図である。なお、無線給電システム３の基本構成は第１の実施の形態の無線給電システム１と類似しているため、以下、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略し、無線給電システム１と異なる点のみについて説明する。

無線給電システム３は、被検者１１２の体腔内のカプセル型内視鏡１１１の位置を検出する位置検出手段１３０を有し、位置検出手段１３０により検出されたカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づき、第１の送電コイル１１４および／または第２の送電コイル１１５の位置が移動できる。

位置検出手段１３０は、例えば、特開２００５−３０４６３８号公報に開示の技術等の公知技術を適用することができる。この技術では、励磁用コイルと検出用コイルとを備え、励磁用コイルによってカプセル内視鏡１１１内に設けた共振回路から磁界を発生させ、この磁界を検出用コイルで検出することで、カプセル内視鏡１１１の位置及び向きを検出する。

尚、カプセル内視鏡１１１の位置・向きを検出する技術については、上述した技術に限定するものではなく、いかなる検出手段及び方法を用いても良い。また、本実施の形態のカプセル内視鏡１１１のようにカプセル内視鏡１１１の受電コイル２６が常に重力方向の姿勢になっている場合には、位置のみを検出すれば良く、例えば、カプセル内視鏡１１１から発信される信号の受信強度に基づいて位置を特定することもできる。

位置検出手段１３０により検出されたカプセル型内視鏡１１１の位置情報はコントローラ１１９に入力され、コントローラ１１９はカプセル型内視鏡１１１に最も効率的に電力を供給できる位置、例えばヘルムホルツコイルを構成する各コイルが対向している対向部分の位置、に第２の送電コイル１１５を移動する。なお、無線給電システム３における、送電コイルの移動は自動でもよいし、術者に移動方向等を示すだけでもよい。

すなわち、図１４に示すように、被検者１１２の胃が下腹部にありカプセル型内視鏡１１１も下腹部にある場合や、カプセル型内視鏡１１１が下腹部に移動している場合、第２の送電コイル１１５の対向部分を被検者１１２の下腹部に移動する。図１５は、カプセル型内視鏡１１１が下腹部にある場合の被検者１１２を上面から観察した図である。位置検出手段１３０により検出されたカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づいて、第２の送電コイル１１５は被検者１１２の下腹部に移動している。

逆に、図１６に示すように、カプセル型内視鏡１１１が被検者１１２の胸部にある場合、第２の送電コイル１１５の対向部分を被検者１１２の胸部に移動する。図１７は、カプセル型内視鏡１１１が胸部にある場合の被検者１１２を上面から観察した図である。位置検出手段１３０により検出されたカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づいて、第２の送電コイル１１５の対向部分は被検者１１２の胸部に移動している。

なお、被検者１１２が側臥位の姿勢の場合においても、同様に位置検出手段１３０を用いてカプセル型内視鏡１１１の位置を検出し、第２の送電コイル１１５が発生する磁界が、カプセル型内視鏡１１１の受電コイル２６と、より多く鎖交する位置に第２の送電コイル１１５を移動することにより、無線給電システム３は、カプセル型内視鏡１１１に効率的な給電ができる。

無線給電システム３は、無線給電システム１が有する効果に加えて、被検者１１２の体腔内のカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づき、送電コイルの位置を移動し、より多くの電力をカプセル型内視鏡１１１に給電することができる。

なお、被検者１１２が、仰臥位および側臥位の姿勢の場合において、第２の送電コイル１１５をカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づいて移動する無線給電システム３の場合を説明したが、被検者１１２が座位の場合においても同様に第１の送電コイル１１４をカプセル型内視鏡１１１の位置情報に基づいて移動することもできる。また、第２の実施の形態の無線給電システム２に、無線給電システム３が有する構成を付与することで、無線給電システム２においても無線給電システム３の効果を得ることができる。

＜第４の実施の形態＞
次に、図１８および図１９を参照して本発明の第４の実施の形態の無線給電システム４について説明する。図１８は、検査台１１６が水平の場合の無線給電システム４の概要を示す側面観察図であり、図１９は、検査台１１６が垂直の場合の無線給電システム４の概要を示す側面観察図である。なお、無線給電システム４の基本構成は第１の実施の形態の無線給電システム１と類似しているため、以下、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略し、無線給電システム１と異なる点のみについて説明する。

無線給電システム４は、被検者１１２の体腔内に導入されて、体腔内画像情報を取得するカプセル型内視鏡１１１と、カプセル型内視鏡１１１よりも比重が大きく、体腔内に導入される液体１１３と、被検者１１２が横たわることが可能な検査台１１６と、被検者１１２の外部から、カプセル型内視鏡１１１に、電力を供給する送電コイル１１５、１３１とを備え、カプセル型内視鏡１１１は、電力を受電する受電コイル２６の軸がカプセル型内視鏡１１１のカプセルの長手方向であり、かつ重心が前記長手方向に偏心しており、検査台１１６は、検査台１１６の角度を変える角度変更手段を備え、送電コイルは、前記検査台に搭載する第１の送電コイル１３１および第２の送電コイル１１５とを備え、第１の送電コイル１３１は検査台１１６の長手方向の磁界を発生し、第２の送電コイル１１５は検査台１１６の平面に対して垂直方向の磁界磁界を発生する。

また、無線給電システム４は、検査台１１６の角度に基づき、第１の送電コイル１３１および／または第２の送電コイル１１５を選択し駆動する。

すなわち、無線給電システム４において、第１の送電コイル１３１は検査台１１６に搭載され、検査台１１６の長手方向の磁界を発生するための送電コイルであり、第１の送電コイル１３１は検査台１１６および被検者１１２が、コイル内に入ることができる大きさである。一方、無線給電システム４において、第２の送電コイル１１５も検査台１１６に搭載されているが、検査台１１６の被検者１１２が横たわる平面に対して垂直方向の磁界を発生するための送電コイルである。また、検査台１１６は、検査台１１６の角度を水平から垂直まで変えるための角度変更手段である検査台変換装置１２０を有し、検査台変換装置１２０はコントローラ１１９に接続されている。検査台変換装置１２０は、被検者１１２が仰臥位または側臥位の姿勢とする時には、検査台１１６が水平の状態となるように、そして、被検者１１２を立位の姿勢とする時には、検査台１１６が垂直（鉛直）の状態となるように検査台１１６の角度を変える角度変更手段である。

図１８に示すように、無線給電システム４は、体腔内に液体１１３とカプセル型内視鏡１１１が導入された被検者１１２が、検査台１１６に仰臥位の姿勢で横たわった状態で、まず被検体内情報を取得する。カプセル型内視鏡１１１に、電力を供給する送電コイルは、検査台１１６の長手方向の磁界を発生する対向コイル１３１ａ、１３１ｂからなる第１の送電コイル１３１と、検査台１１６の平面に対して垂直方向の磁界磁界を発生する第２の送電コイル１１５である。検査台１１６が水平の角度であるため、カプセル型内視鏡１１１に配設された受電コイル２６の軸がカプセル型内視鏡１１１の長手方向であり、かつ、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に鉛直状態を維持して浮遊しているため、受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５である。このため、無線給電システム４のコントローラ１１９は、検査台１１６の角度に基づき、第２の送電コイル１１５を選択し駆動する。

次に、被検者１１２を側臥位の姿勢とすると、この場合も受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、検査台１１６に搭載した第２の送電コイル１１５である。このため、無線給電システム４のコントローラ１１９は、検査台１１６の角度に基づき、第２の送電コイル１１５を選択し駆動する。

次に、無線給電システム４は、検査台１１６の角度を水平から垂直まで変えるための角度変更手段である検査台変換装置１２０を有するため、被検者１１２は、検査台１１６に横たわったままで、検査台１１６を徐々に垂直方向に変えることで、被検者１１６は立位の姿勢となることができる。

図１９は、検査台１１６が垂直の角度、すなわち被検者１１６は立位の姿勢の場合の無線給電システム４の概要を示す側面観察図である。被検者１１６は立位の姿勢であるが、座位の姿勢と同様に、カプセル型内視鏡１１１に配設された受電コイル２６の軸はカプセル型内視鏡１１１の長手方向であり、かつ、カプセル型内視鏡１１１は液体１１３の液面に鉛直状態を維持して浮遊している。このため、図１９に示すように、第１の撮像方向は噴門部１２４の方向であり、第２の撮像方向は幽門部１２５の方向である。そして、受電コイル２６の軸方向と一致する方向の磁界を発生するのは、検査台に搭載された第１の送電コイル１３１である。このため、無線給電システム４のコントローラ１１９は、検査台１１６の角度に基づき、第１の送電コイル１３１を選択し駆動する。

なお、検査台変換装置１２０により検査台１１６の角度を変える際には、術者が手動で行ってもよいし、電動でおこなってもよい。また、検査台１１６の角度は、例えば、検査台１１６に配設された傾斜センサ等の角度検出手段が検出し、コントローラ１１９に角度情報を入力してもよい。

無線給電システム４は、２つの送電コイル１１５、１３１を共に検査台１１６に搭載し、被検者１１２は検査台１１６に横たわったままで、検査台１１６の角度変化により仰臥位の姿勢から立位の姿勢となることができる。また、無線給電システム４は、検査台１１６の角度に応じて、駆動する送電コイルを選択し駆動する。

このため、無線給電システム４は、被検者への肉体的負担が、特に軽く、女性や高齢者であっても、容易に胃壁全体を撮像することができる。

なお、第４の実施の形態の無線給電システム４に無線給電システム３が有する構成を付与することで、無線給電システム４においても無線給電システム３の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態は、受電コイルの軸とカプセル型筐体の長手方向が一致し、かつカプセル型筐体の重心が前記カプセル型筐体の長手方向に偏心している場合を例に説明したが、必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば受電コイルの軸をカプセル型筐体の短軸方向と一致するように配置し、カプセル型医療装置が液体の表面に水平状態で浮遊する状態にておいても本発明は適用可能である。

また、上記説明は、カプセル型内視鏡を例に説明したが、本発明の無線給電システムは、カプセル型内視鏡への無線給電に限られるものではなく、消化器液採取用カプセル型または嚥下型のｐＨセンサのような各種カプセル型医療装置に適用できる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。

第１の実施の形態にかかる無線給電システム１の概要を示す概要図である。 第１の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡１１１の構造の概要を説明するための側面図である。 被検者が第１の実施の形態にかかる無線給電システムのカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡と液体を一緒に飲み込む状態を示す図である。 第１の実施の形態にかかる無線給電システムの送電コイルの駆動回路を説明するための回路図である。 第１の実施の形態にかかる無線給電システムにおいて被検者が仰臥位時の観察時の胃の模式図である。 第１の実施の形態にかかる無線給電システムにおいて被検者が仰臥位時の観察時の胃の模式図である。 第１の実施の形態にかかる被検者が側臥位時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第１の実施の形態にかかる無線給電システムにおいて被検者が側臥位時の観察時の胃の模式図である。 第１の実施の形態にかかる被検者が座位時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第１の実施の形態にかかる無線給電システムにおいて被検者が座位時の観察時の胃の模式図である。 第２の実施の形態にかかる被検者が仰臥位時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第２の実施の形態にかかる無線給電システムの送電コイルの駆動回路を説明するための回路図である。 第２の実施の形態にかかる被検者が座位時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第３の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡が下腹部にある時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第３の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡が下腹部にある時の無線給電システムの上面からの観察を示す上面観察図である。 第３の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡が胸部にある時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第３の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡が胸部にある時の無線給電システムの上面からの観察を示す上面観察図である。 第４の実施の形態にかかる検査台が水平時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 第４の実施の形態にかかる検査台が垂直時の無線給電システムの概要を示す概要図である。 従来の被検者が３組の送電コイルを装着したコイル構成を説明する説明図である。 従来の３組の送電コイルを駆動するための回路構成を説明する説明図である。

符号の説明

１、２、３、４…無線給電システム、２１…カプセル型筐体、２１ａ、２１ｂ…カプセル型筐体端カバー、２１ｃ…カプセル型筐体胴部カバー、２２Ａ、２２Ｂ…撮像部、２３…画像処理部、２４…情報伝達部、２５…電源部、２６…受電コイル、２７…結像レンズ、２８…照明部、２９…撮像素子、５１、５２、５３…スイッチング回路、１００…医療用小型機器、１０１…二次コイル、１０２…磁性体コア、１０３…共振用コンデンサ、１０４…整流回路、１０９、１１０ａ、１１０ｂ…共振コンデンサ、１１１…カプセル型内視鏡、１１２…被検者、１１３…液体、１１４…第１の送電コイル、１１５…第２の送電コイル、１１６…検査台、１１８…送電コイル駆動回路、１１９…コントローラ、１２０…検査台変換装置、１２１、１２２…共振コンデンサ、１２３…胃、１２４…噴門部、１２５…幽門部、１２６…背面側内壁、１２７…前面側内壁、１２８…左側内壁、１２９…右側内壁、１３０…位置検出手段、１３１…第１の送電コイル

Claims (9)

1. 被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得するカプセル型医療装置であって、
   前記被検体の体腔内に導入される液体より比重が小さく、
   かつ、電力を受電するための受電コイルを内部に設けたカプセル型医療装置と、
   前記被検体に装着され、前記被検体の外部から、前記カプセル型医療装置に、電力を供給できる第１の送電コイルと、
   前記被検体を検査する検査台に搭載され、前記被検体の外部から、前記カプセル型医療装置に、電力を供給できる第２の送電コイルとを備えることを特徴とする無線給電システム。
2. 前記第１の送電コイルは前記被検体の身体方向の磁界を発生し、前記第２の送電コイルは重力方向の磁界を発生することを特徴とする請求項１に記載の無線給電システム。
3. 前記被検体の姿勢に基づき、前記第１の送電コイルおよび／または前記第２の送電コイルを選択し駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線給電システム。
4. 前記第１の送電コイルおよび／または前記第２の送電コイルが、対向する２個のコイルからなるヘルムホルツ型コイルであり、
   前記２個のコイルそれぞれの前記コイルと接続された、それぞれの共振コンデンサを有し、それぞれの前記コイルが、独立して駆動できることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無線給電システム。
5. 被検体の体腔内に導入されて被検体内情報を取得し体外に送信するカプセル型医療装置であって、
   電力を受電する受電コイルの軸がカプセル型筐体の長手方向であり、
   かつ、前記カプセル型筐体の重心が前記カプセル型筐体の長手方向に偏心しており、
   かつ、前記被検体の体腔内に導入される液体より比重が小さいカプセル型医療装置と、
   前記被検体を検査する検査台と、
   前検査台に搭載され、前記被検体の外部から、前記カプセル型医療装置に、電力を供給できる第１の送電コイルと第２の送電コイルとを備え、
   前記検査台は前記検査台の角度を変える角度変更手段を備え、
   前記第１の送電コイルは前記検査台の長手方向の磁界を発生し、前記第２の送電コイルは前記検査台平面に対して垂直方向の磁界磁界を発生することを特徴とする無線給電システム。
6. 前記検査台の角度に基づき、前記第１の送電コイルおよび／または前記第２の送電コイルを選択し駆動することを特徴とする請求項５に記載の無線給電システム。
7. 前記第１の送電コイルおよび前記第２の送電コイルは、それぞれと接続された、それぞれの共振コンデンサを有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の無線給電システム。
8. 前記体腔内の前記カプセル型医療装置の位置を検出する位置検出手段を有し、
   前記位置検出手段により検出された前記カプセル型医療装置の位置情報に基づき、前記第１の送電コイルおよび／または前記第２の送電コイルの位置が移動できることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の無線給電システム。
9. 前記カプセル型医療装置が、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の無線給電システム。

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