JP2009268591A

JP2009268591A - 生体観察システム及び生体観察システムの駆動方法

Info

Publication number: JP2009268591A
Application number: JP2008119892A
Authority: JP
Inventors: Yohei Sakai; 堺　　洋平
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-05-01
Filing date: 2008-05-01
Publication date: 2009-11-19
Also published as: EP2269499A1; EP2269499A4; CN102014728A; US20090275801A1; WO2009133733A1; US8398542B2

Abstract

【課題】内蔵バッテリの消耗を従来に比べて抑制可能な生体観察システム等を提供する。
【解決手段】本発明の生体観察システムは、生体情報を取得する生体情報取得部と、生体情報を無線により伝送する無線伝送部と、生体情報取得部及び無線伝送部の駆動電力を供給する電源部と、外部からの磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、電気信号に基づき、生体情報取得部及び無線伝送部へ供給される駆動電力の供給状態を制御する電力供給制御部と、を具備する生体情報取得装置と、磁界発生用コイルと、磁界発生用コイルへ駆動信号を出力する駆動回路と、磁界の発生状態のオンオフを切り替えるためのスイッチと、スイッチがオフからオンに切り替えられた後所定の期間が経過した際に、駆動信号の出力を停止させるための停止信号を出力するタイマと、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体観察システム及び生体観察システムの駆動方法に関し、特に、電池等からなる電源部を具備した生体観察システム及び生体観察システムの駆動方法に関するものである。

内視鏡は、医療分野等において従来広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡は、生体の内部の観察等の用途において主に用いられている。そして、前述した内視鏡の種類の１つとして、被検者が嚥下することにより体腔内に配置され、蠕動運動に伴って該体腔内を移動しつつ被写体の像を撮像し、撮像した該被写体の像を撮像信号として外部に無線伝送可能なカプセル型内視鏡が近年提案されている。

前述したカプセル型内視鏡と略同様の機能を有する装置としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。

特許文献１には、磁界中に置かれた状態において接点が開くリードスイッチを非接触型の電源スイッチとして用いたカプセル内視鏡の構成が記載されている。そして、特許文献１に記載のカプセル内視鏡は、前記リードスイッチの作用により、例えば、磁石を備えた梱包箱または収納ケースに収納されている場合には、前記リードスイッチの接点が開くことに伴って電源がオフし、かつ、該梱包箱または該収納ケースから取り出された場合には、前記リードスイッチの接点が閉じることに伴って電源がオンする（バッテリーから電源が供給される）ように構成されている。
特開２００１−２２４５５３号公報

しかし、特許文献１のカプセル内視鏡は、磁石を備えた梱包箱または収納ケースから取り出すとともに電源がオンされる構成であるため、カプセル内視鏡を生体の内部に配置する事前の段階において内蔵バッテリの消耗が始まってしまう。その結果、特許文献１のカプセル内視鏡は、生体の内部の所望の部位に到達する以前に、内蔵バッテリの残量が該所望の部位の撮像が不可能な程度に低下してしまうことにより、該所望の部位の観察を行うことができない場合がある、という課題を有している。そして、このような場合においては、カプセル内視鏡による観察が中断されてしまうことにより、再度の観察の必要が生じてしまう。

また、一旦電源がオンされた後において特許文献１のカプセル内視鏡の電源を再度オフするには、リードスイッチの向きに合った所定の強さ以上の磁界を、永久磁石等を用いつつ該カプセル内視鏡に対して印加する必要がある。すなわち、特許文献１のカプセル内視鏡は、一旦電源がオンされた後、再度電源をオフする場合に煩雑な操作が必要となってしまう、という課題を有している。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、電源のオンオフの切り替えを容易に行うことが可能であるため、内蔵バッテリの消耗を従来に比べて抑制可能な生体観察システム及び生体観察システムの駆動方法を提供することを目的としている。

本発明における生体観察システムは、生体の内部において生体情報を取得する生体情報取得部と、該生体情報を無線により該生体の外部へ伝送する無線伝送部と、該生体情報取得部及び該無線伝送部の駆動電力を供給する電源部と、外部からの磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、該電気信号に基づき、該電源部から該生体情報取得部及び該無線伝送部へ供給される駆動電力の供給状態を制御する電力供給制御部と、を具備する生体情報取得装置と、磁界発生用コイルと、該磁界発生用コイルを駆動させるための駆動信号を出力する駆動回路と、該磁界発生用コイルにおける磁界の発生状態のオンオフを切り替えるためのスイッチと、該スイッチがオフからオンに切り替えられた後所定の期間が経過した際に、該駆動信号の出力を停止させるための停止信号を出力するタイマと、を具備し、前記生体情報取得装置の外部に配置される磁界発生部と、を有することを特徴とする。

本発明における生体観察システムの駆動方法は、生体の内部において生体情報を取得する生体情報取得部と、該生体情報を無線により該生体の外部へ伝送する無線伝送部と、該生体情報取得部及び該無線伝送部の駆動電力を供給する電源部と、外部からの磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、該電気信号に基づき、該電源部から該生体情報取得部及び該無線伝送部へ供給される駆動電力の供給状態を制御する電力供給制御部と、を具備する生体情報取得装置と、磁界発生用コイルと、該磁界発生用コイルを駆動させるための駆動信号を出力する駆動回路と、該磁界発生用コイルにおける磁界の発生状態のオンオフを切り替えるためのスイッチと、該スイッチがオフからオンに切り替えられた後所定の期間が経過した際に、該駆動信号の出力を停止させるための停止信号を出力するタイマと、を具備し、前記生体情報取得装置の外部に配置される磁界発生部と、を有する生体観察システムの駆動方法において、前記磁界発生部から前記磁界が発せられる度に、前記生体情報取得装置の電源状態がオンまたはオフに切り替えられることを特徴とする。

本発明における生体観察システム及び生体観察システムの駆動方法によると、電源のオンオフの切り替えを容易に行うことが可能であるため、内蔵バッテリの消耗を従来に比べて抑制可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１から図４は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本発明の実施形態における生体観察システムの要部の構成を示す図である。図２は、本発明の実施形態における電力供給部及び磁界検知部の具体的な構成の一例を示す図である。図３は、本発明の実施形態における磁界発生部の具体的な構成の一例を示す図である。図４は、本発明の実施形態における磁界発生部及びカプセル型内視鏡の動作状態を示すタイミングチャートである。

生体観察システム１０１は、図１に示すように、生体の内部に配置可能な寸法及び形状等を有して構成されるカプセル型内視鏡１と、カプセル型内視鏡１の外部において磁界を発する磁界発生部２０と、を具備している。

カプセル型内視鏡１は、図１に示すように、生体の内部の被写体を照明するための照明光を発する照明部２と、照明部２により照明された被写体を撮像し、撮像信号として出力する撮像部３と、撮像部３から出力される撮像信号を無線により生体の外部へ伝送する無線伝送部４と、照明部２、撮像部３及び無線伝送部４の各部の駆動に要する駆動電力を供給する電力供給部５と、磁界発生部２０において発せられた磁界を検知可能な磁界検知部６と、を内部に有している。

すなわち、本実施形態における生体情報取得部は、照明部２及び撮像部３を有して構成されている。

一方、電力供給部５は、図２に示すように、電池等からなる電源部８と、Ｐチャネル型ＦＥＴ９と、磁界検知部６からの出力信号を２分周する分周回路１５と、を有して構成されている。

Ｐチャネル型ＦＥＴ９は、ソースが電源部８に接続され、ゲートが分周回路１５の出力端に接続されるとともに、ドレインが照明部２、撮像部３及び無線伝送部４に各々接続されている。

なお、電力供給部５は、Ｐチャネル型ＦＥＴ９を用いて構成されるものに限らず、同様なスイッチング機能を有する電子スイッチ等を用いて構成されるものであっても良い。

磁界検知部６は、図２に示すように、磁界発生部２０において発せられた磁界に応じた電気信号を出力する磁界受信用アンテナ１７と、磁界受信用アンテナ１７から出力される該電気信号を整流しつつ出力する整流部４０と、抵抗１４と、を有して構成されている。

磁界受信用アンテナ１７は、磁界発生部２０において発せられた磁界に応じた電気信号を出力する磁界検知用コイル１１と、ダイオード１２の入力端において磁界検知用コイル１１に対して並列に接続された共振用コンデンサ１６と、を具備する共振回路として構成されている。なお、磁界検知用コイル１１及び共振用コンデンサ１６を具備する前記共振回路は、自身の共振周波数が磁界発生部２０において発せられた磁界の周波数と一致するように構成されているものとする。

なお、磁界受信用アンテナ１７は、磁界検知用コイル１１と共振用コンデンサ１６とを具備する並列共振回路として構成されるものに限らず、両者を直列に接続した直列共振回路として構成されていても良い。

また、磁界検知用コイル１１は、例えばソレノイド型コイルまたは平面コイル等からなるものであっても良く、カプセル型内視鏡１に配置可能な形状である限りにおいては、如何なる形状を有するものであっても良い。

整流部４０は、入力端が磁界検知用コイル１１の出力端に接続されたダイオード１２と、ダイオード１２から出力される電気信号を平滑化する平滑コンデンサ１３と、を有している。なお、本実施形態における整流部４０は、半波整流を行うものに限らず、全波整流を行うものであっても良い。

抵抗１４は、ダイオード１２の出力端において、平滑コンデンサ１３に対して並列に接続されている。

磁界発生部２０は、図３に示すように、電池、安定化電源または内蔵バッテリ等からなる電源部２１と、電源部２１からの電源の供給状態をオン又はオフに切り替えることが可能なスイッチ２２と、タイマ２３と、発振器２４と、タイミングジェネレータ２５と、駆動回路２６と、磁界送信用アンテナ２９と、を有して構成されている。また、磁界送信用アンテナ２９は、駆動回路２６から出力される駆動信号に応じた磁界を発生する磁界発生用コイル２８と、駆動回路２６の出力端において磁界発生用コイル２８に対して直列に接続された共振用コンデンサ２７と、を具備する共振回路として構成されている。

なお、磁界送信用アンテナ２９は、磁界発生用コイル２８と共振用コンデンサ２７とを具備する並列共振回路として構成されるものに限らず、両者を直列に接続した直列共振回路として構成されていても良く、または、共振用コンデンサ２７を接続しない非共振回路として構成されていても良い。

また、本実施形態のスイッチ２２は、磁界発生部２０における磁界の発生をオンまたはオフに切り替えることが可能な位置である限りにおいては、図３に示す位置（電源部２１の電源供給ライン）に配設されるものに限らない。

また、磁界発生用コイル２８は、例えばソレノイド型コイルまたは平面コイル等からなるものであっても良く、磁界発生部２０に配置可能な形状である限りにおいては、如何なる形状を有するものであっても良い。

タイマ２３は、カウンタまたは計時回路等により構成されており、発振器２４からの発振信号が入力されたタイミングにおいて、時刻のカウントを開始する。また、タイマ２３は、時刻のカウントを開始した後、予め設定された所定の期間が経過したタイミングにおいて、発振器２４からの発振信号の出力を停止させるための停止信号を出力する。

発振器２４は、スイッチ２２がオンされた直後のタイミングにおいて発振を開始し、タイマ２３及びタイミングジェネレータ２５に対して発振信号を出力する。また、発振器２４は、タイマ２３からの停止信号が入力されたタイミングにおいて、発振信号の出力を停止する。

タイミングジェネレータ２５は、例えば分周回路等により構成されており、発振器２４からの発振信号を所定の周波数に変更するための信号処理を行い、該信号処理を行った後の発振信号をタイミング信号として駆動回路２６へ出力する。

駆動回路２６は、タイミングジェネレータ２５からのタイミング信号が入力されている期間において、磁界発生用コイル２８を駆動するための電圧を駆動信号として出力する。

なお、本実施形態のタイマ２３は、発振信号の出力を停止させるための停止信号を発振器２４へ出力するものに限らず、例えば、タイミング信号の出力を停止させるための停止信号をタイミングジェネレータ２５へ出力するものであっても良く、または、駆動信号の出力を停止させるための停止信号を駆動回路２６へ出力するものであっても良い。

ここで、本実施形態の生体観察システム１０１の作用について説明を行う。

まず、術者等は、図示しないケース内に収納されたカプセル型内視鏡１を該ケース内から取り出す。そして、術者等は、磁界発生部２０のスイッチ２２をオフからオンに切り替えることにより、カプセル型内視鏡１に対して磁界を印加する。

なお、磁界発生部２０からの磁界の印加は、カプセル型内視鏡１を図示しないケース内から取り出した後に限らず、カプセル型内視鏡１が該ケース内に収納されている際に行われるものであっても良い。

一方、図４に示すように、時刻ｔ１において磁界発生部２０のスイッチ２２がオフからオンに切り替えられると、電源部２１からの電源がタイマ２３、発振器２４、タイミングジェネレータ２５、及び、駆動回路２６の各部へ供給される。

図４に示す時刻ｔ１においてスイッチ２２がオンされると、発振器２４において発振信号の出力が開始され、該発振信号の入力に伴う時刻のカウントがタイマ２３において開始され、該発振信号の入力に伴うタイミング信号の出力がタイミングジェネレータ２５において開始され、該タイミング信号の入力に伴う駆動信号の出力が駆動回路２６において開始される。これにより、磁界発生用コイル２８は、図４に示す時刻ｔ１において磁界の発生を開始する。

タイマ２３は、時刻ｔ１において開始した時刻のカウントにより、例えば図４に示す時刻ｔ２が経過したことを検知すると、発振信号の出力を停止させるための停止信号を発振器２４へ出力する。そして、発振器２４からの発振信号の出力が停止されると、該発振信号の入力に伴うタイミング信号の出力が停止され、該タイミング信号の入力に伴う駆動信号の出力が停止され、該駆動信号の入力に伴う磁界の発生が停止する。

すなわち、磁界発生部２０は、図４に示すように、スイッチ２２がオンされ続けている期間としての時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間の期間Ｔ１のうち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の期間Ｔ２において磁界を発生し、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の期間Ｔ３において磁界の発生を停止する。

但し、前述した期間Ｔ２は、タイマ２３における所定の期間として予め設定された、固定の期間である。そのため、本実施形態の磁界発生部２０は、スイッチ２２がオンされ続けている期間としての期間Ｔ１の長さによらず、期間Ｔ２の間磁界を発生し続ける。具体的には、本実施形態の磁界発生部２０は、スイッチ２２がオンされている期間Ｔ１が極めて短い、トリガ状の信号の入力によりオンされた場合であっても、期間Ｔ２の間磁界を発生し続ける。

そして、磁界発生部２０の各部は、スイッチ２２のオンオフの切り替えに伴う、前述したような磁界の発生及び停止に係る動作を時刻ｔ４以降においても繰り返し行う。

一方、磁界発生部２０からの磁界の発生が時刻ｔ１において開始されると、電磁誘導による電位差が磁界検知用コイル１１の両端に発生した後、該電位差に応じた交流の電気信号が整流部４０へ出力される。

そして、磁界検知用コイル１１から出力された交流の電気信号は、整流部４０において整流されることにより、直流の電気信号に変換されつつ分周回路１５の入力端へ出力される。これに伴い、ノードＮ１の電位レベルは、図４に示すように、時刻ｔ１のタイミングにおいて、ロー（以降、Ｌと称する）レベルからハイ（以降、Ｈと称する）レベルへ遷移する。

その後、磁界発生部２０からの磁界の発生が時刻ｔ２において停止されると、平滑コンデンサ１３に蓄積されていた電荷が抵抗１４を介して放電される。これに伴い、ノードＮ１の電位レベルは、図４に示すように、ＨレベルからＬレベルへ遷移する。

すなわち、本実施形態の磁界検知部６の出力端側のノードＮ１における電位レベルは、磁界発生部２０から磁界が発せられている期間である期間Ｔ２にＨレベルとなり、また、磁界発生部７から磁界が発せられていない期間である期間Ｔ３及び期間Ｔ４にＬレベルとなる
また、分周回路１５の入力端には、ノードＮ１の電位レベルを具備する出力信号が入力される。これにより、分周回路１５の出力端側のノードＮ２の電位レベルは、時刻ｔ１において、ＨレベルからＬレベルへ遷移する。

そして、ノードＮ２の電位レベルがＨレベルからＬレベルへ遷移することに伴い、Ｐチャネル型ＦＥＴ９がオフ状態からオン状態へ遷移し、電源部８から照明部２、撮像部３及び無線伝送部４の各部への駆動電力の供給が開始される。すなわち、図４に示すように、磁界発生部２０のスイッチ２２がオンされた時刻ｔ１において、カプセル型内視鏡１の電源がオンされる。

図４に示すように、ノードＮ２の電位レベルは、ノードＮ１の電位がＨレベルからＬレベルへ遷移した場合においても、Ｌレベルを維持する。そのため、ノードＮ２の電位レベルは、ノードＮ１の電位が再度ＬレベルからＨレベルへ遷移するタイミングである、時刻ｔ４に達するまではＬレベルのままとなる。これにより、カプセル型内視鏡１は、図４に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間において、オン状態を維持する。

また、図４に示すように、ノードＮ２の電位レベルは、時刻ｔ４において、ＬレベルからＨレベルへ遷移する。これに伴い、Ｐチャネル型ＦＥＴ９がオン状態からオフ状態へ遷移し、電源部８から照明部２、撮像部３及び無線伝送部４の各部への駆動電力の供給が停止される。

そして、カプセル型内視鏡１は、図４に示すように、時刻ｔ４においてオフした後、磁界発生部２０からの磁界によりノードＮ１の電位が再度ＬレベルからＨレベルへ遷移する時刻ｔ７までの間において、オフ状態を維持する。

すなわち、本実施形態のカプセル型内視鏡１は、磁界発生部２０における磁界の発生状態がオフからオンに切り替えられる毎に、電源のオンオフの切り替えが行われるような構成及び作用を有している。

そのため、本実施形態の生体観察システム１０１によれば、ユーザの所望のタイミングにおいて、カプセル型内視鏡１の電源のオンオフの切り替えを容易に行うことができ、その結果、カプセル型内視鏡１の電源部８の消耗を従来に比べて容易に制御可能である。

一方、ユーザは、磁界発生部２０から発せられる磁界を印加してカプセル型内視鏡１をオンし、被験者の嚥下により体内にカプセル型内視鏡１を配置した後、該体内の観察を開始する。

ユーザは、被験者の体内の観察を開始した後、カプセル型内視鏡１をオンしたままにしても良く、また、磁界発生部２０から発せられる磁界の印加により、該被験者の体内に配置されたカプセル型内視鏡１の電源のオンオフを適宜切り替えても良い。具体的には、ユーザは、例えば、観察不要な部位を通過している期間においてはカプセル型内視鏡１の電源をオフし、また、所望の部位に到達した際に磁界発生部２０からの磁界を印加してカプセル型内視鏡１の電源をオンする、というような手法を用いつつ観察を行うものであっても良い。そして、このような手法を実現可能な構成及び作用を有する本実施形態の生体観察システム１０１によれば、ユーザの所望の部位における観察または診断の確実性が向上する。

また、本実施形態の生体観察システム１０１によれば、磁界発生部２０から発せられる磁界の周波数と、磁界検知用コイル１１及び共振用コンデンサ１６からなる共振回路の共振周波数ｆｒ２とが一致するように構成されている。そのため、本実施形態の生体観察システム１０１によれば、磁界検知部６において、磁界発生部２０から発せられる磁界の検知感度を向上させることができるとともに、意図しない外乱磁界の検知感度を低下させることができる。その結果、本実施形態の生体観察システム１０１によれば、カプセル型内視鏡１の電源のオンオフの切り替えを安定的かつ確実に行うことができる。

一方、本実施形態の生体観察システム１０１によれば、予め設定された所定の期間Ｔ２の間のみ磁界を発する構成であるため、磁界発生部２０における消費電力を低減することができる。

なお、前述した、カプセル型内視鏡１の電源のオンオフの切り替えは、カプセル型内視鏡１が生体の内部に配置されている場合に限らず、カプセル型内視鏡１が生体の外部に配置されている場合においても同様に行うことができる。

また、以上に述べた実施形態は、カプセル型内視鏡に対して適用されるものに限らず、例えば、生体の内部の温度またはｐＨ等の生体情報を取得するための構成を有する、各種生体情報取得装置に対して適用されるものであっても良い。

さらに、以上に述べた実施形態においては、ノードＮ１の電位の上昇を抑制するためのリミッタ回路を付加するものであっても良い。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態における生体観察システムの要部の構成を示す図。本発明の実施形態における電力供給部及び磁界検知部の具体的な構成の一例を示す図。本発明の実施形態における磁界発生部の具体的な構成の一例を示す図。本発明の実施形態における磁界発生部及びカプセル型内視鏡の動作状態を示すタイミングチャート。

符号の説明

１カプセル型内視鏡
２照明部
３撮像部
４無線伝送部
５電力供給部
６磁界検知部
２０磁界発生部
２１電源部
２２スイッチ
２３タイマ
２４発振器
２５タイミングジェネレータ
２６駆動回路
２７共振用コンデンサ
２８磁界発生用コイル
２９磁界送信用アンテナ
１０１生体観察システム

Claims

生体の内部において生体情報を取得する生体情報取得部と、該生体情報を無線により該生体の外部へ伝送する無線伝送部と、該生体情報取得部及び該無線伝送部の駆動電力を供給する電源部と、外部からの磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、該電気信号に基づき、該電源部から該生体情報取得部及び該無線伝送部へ供給される駆動電力の供給状態を制御する電力供給制御部と、を具備する生体情報取得装置と、
磁界発生用コイルと、該磁界発生用コイルを駆動させるための駆動信号を出力する駆動回路と、該磁界発生用コイルにおける磁界の発生状態のオンオフを切り替えるためのスイッチと、該スイッチがオフからオンに切り替えられた後所定の期間が経過した際に、該駆動信号の出力を停止させるための停止信号を出力するタイマと、を具備し、前記生体情報取得装置の外部に配置される磁界発生部と、
を有することを特徴とする生体観察システム。
前記磁界発生部は、前記スイッチがオンされた際に発振信号を出力する発振器と、該発振信号を所定の周波数に変更するための信号処理を行うことにより生成したタイミング信号を前記駆動回路へ出力するタイミングジェネレータと、をさらに有し、
前記駆動回路は、前記タイミング信号が入力されている期間において前記駆動信号を出力し、
前記タイマは、前記スイッチがオフからオンに切り替えられた後所定の期間が経過した際に、前記発振信号の出力を停止させるための停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の生体観察システム。
前記生体情報取得装置は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体観察システム。
前記請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の生体観察システムを駆動するための方法において、前記磁界発生部から前記磁界が発せられる度に、前記生体情報取得装置の電源状態がオンまたはオフに切り替えられることを特徴とする生体観察システムの駆動方法。
前記生体情報取得装置は、前記磁界の印加により前記生体の外部においてオンされることを特徴とする前記請求項４に記載の生体観察システムの駆動方法。
前記生体情報取得装置は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする前記請求項４または請求項５に記載の生体観察システムの駆動方法。