JP2010240104A - 体内観察システム、該体内観察システムの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の電源スタータを用いて、体外から所望の位置のみで経口後の体内観察装置の電源をオンオフできることにより、経口後の体内観察装置のバッテリの無駄な電力消費を抑制でき、かつバッテリを小型化できる体内観察システムを提供する。
【解決手段】生体内において生体情報を取得する照明部、撮像部と、生体情報を生体外へ伝送する伝送部と、照明部、撮像部、及び伝送部に駆動電力を供給する電池と、外部からの交流磁界Ｇ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、電気信号に基づき電池から照明部、撮像部及び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、を有するカプセル型内視鏡１と、カプセル型内視鏡１の外部に配置された、交流磁界Ｇを発生させる交流磁界発生装置２０と表示部４０とが一体的に形成されたカプセル型内視鏡１の電源スタータ７と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、体内観察装置と、該体内観察装置の外部に配置された体内観察装置の電源スタータとを具備する体内観察システム、該体内観察システムの駆動方法に関する。

近年、例えば錠剤カプセル形状の筐体の内部に撮影ユニットや、照明光学系等を収納した超小型の内視鏡、所謂カプセル型内視鏡が開発されている。カプセル型内視鏡は、被検者によって嚥下される等の手段によって体腔内へ導入され、患部等を撮像し、その画像を体外に送信する。この送信された画像を体外で受信することにより、体腔内の観察や検査等を行い得るようになっている。従って、従来の挿入部を有する内視鏡によっては観察や検査等を行うのが困難であった、例えば小腸等の臓器の観察や検査等をも比較的容易に行うことができるといった利点がある。

また、カプセル型内視鏡の起動、停止の制御、具体的には撮像開始、停止の制御や照明開始、停止の制御等を、外部から非接触かつ任意のタイミングで行う方法として磁性体を用いる方法が周知であり、特許文献１に開示されている。

特許文献１においては、カプセル型内視鏡内に設けられたバッテリからのカプセル型内視鏡内の各部材への電力供給をオン／オフするスイッチに、リードスイッチが用いられた体内観察システムの構成が開示されている。

カプセル型内視鏡の電源供給にリードスイッチを用いることにより、経口前のカプセル型内視鏡に、外部装置に設けられた磁性体を用いて非接触で磁力を印加することによって、リードスイッチを磁力によりオフからオンに切り替えてカプセル型内視鏡を起動することができる。また、カプセル型内視鏡への電源供給状態を、カプセル型内視鏡内に設けられたＬＥＤの点灯、非点灯により、操作者に対し認識可能とすることができる。

さらに、特許文献１には、カプセル型内視鏡のリードスイッチをオンオフする磁性体（永久磁石）が設けられた電源スタータを構成する外部装置に、カプセル型内視鏡によって撮像され、送信された画像を表示できる表示部が設けられた構成が開示されており、即ち、表示部と電源スタータとが一体化された小型の外部装置の構成が開示されており、表示部に表示される画像によっても、カプセル型内視鏡の電源供給状態や通信状態を認識することができる。

ところで、バッテリを内蔵したカプセル型内視鏡においては、カプセル型内視鏡が内蔵できるバッテリの大きさに限りがあることから、バッテリ容量に制限がある。このため、体腔内における観察が不要な部位では、カプセル型内視鏡の電源をオフ状態にし、体腔内の観察が必要な部位のみオン状態（電源供給状態）とすることにより、バッテリ電力の無駄な消費を抑制したい要望がある。

しかしながら、特許文献１に開示された体内観察システムにおいては、経口前の体外において外部装置を用いてカプセル型内視鏡の電源をオンにし、起動する構成であるため、経口後、所望の観察部位に達するまでも、カプセル型内視鏡は起動し続けてしまうことから、バッテリの電力が、無駄に消費されてしまうといった問題があった。

ここで、経口後、特許文献１の構成を用いて、即ち、体外から磁性体を用いて磁力をカプセル型内視鏡に付与することにより、カプセル型内視鏡のリードスイッチをオンオフさせる構成も考えられるが、磁力により、リードスイッチをオンオフさせるには、体外に巨大磁性体で強磁場を作る必要があり、電源スタータを有する外部装置が、表示部が一体化されていても大型化してしまうといった問題がある。

よって、特許文献１に開示された構成は、経口後のカプセル型内視鏡の電源を、体外からオンオフすることができないため、カプセル型内視鏡の電源をオフして経口した停止状態では、内視鏡の観察画像を確認する、即ち、内視鏡の起動状態を確認することができないことから、やはり内視鏡の起動状態を確認するためには、経口前にカプセル型内視鏡をオンさせるしかなく、バッテリの電力を無駄に消費してしまう場合があった。尚、以上のことは、カプセル型内視鏡に限らず、既知のｐＨ測定用医療カプセルや、温度測定用医療カプセル等であっても同様である。即ち、これらの体内観察装置に共通する問題である。

よって、経口後の体内観察装置の電源を、小型の電源スタータを用いてオンオフすることができるとともに、電源スタータによって体内観察装置の起動、停止が確認できる構成が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、小型の電源スタータを用いて、体外から所望の位置のみで経口後の体内観察装置の電源をオンオフできることにより、経口後の体内観察装置のバッテリの無駄な電力消費を抑制でき、かつバッテリを小型化できる体内観察システム、該体内観察システムの駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による体内観察システムは、生体内において生体情報を取得する生体情報取得部と、前記生体情報を無線により前記生体外へ伝送する伝送部と、前記生体情報取得部及び前記伝送部に駆動電力を供給する電源部と、外部からの交流磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、前記電気信号に基づき、前記電源部から前記生体情報取得部及び前記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、を有する体内観察装置と、前記体内観察装置の外部に配置された、交流磁界を発生させる磁界発生部と表示部とが一体的に形成された前記体内観察装置の電源スタータと、を具備したことを特徴とする。

また、本発明による体内観察システムの駆動方法は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の体内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交流磁界が発せられる度に、前記体内観察装置の電源状態がオンからオフにまたはオフからオンに切り替わることを特徴とする。

本発明によれば、小型の電源スタータを用いて、体外から所望の位置のみで経口後の体内観察装置の電源をオンオフできることにより、経口後の体内観察装置のバッテリの無駄な電力消費を抑制でき、かつバッテリを小型化できる体内観察システム、該体内観察システムの駆動方法を提供することができる。

本実施の形態を示す体内観察システムの構成の概略を示す図。 図１の電源スタータが具備する交流磁界発生装置の電気回路の構成の概略を示す図。 図１のカプセル型内視鏡の電気回路の構成の概略を示す図。 図１の電源スタータの外観を概略的に示す図。 電源スタータの上面に送信アンテナの一次側コイルを設けた変形例を示す図。 図４の送信アンテナの一次側コイルの平面形状を、８の字型に形成した変形例を示す図。 （ａ）電源スタータからの磁界発生状態を示すタイミングチャート、（ｂ）カプセル型内視鏡の磁界検知部の信号出力を示すタイミングチャート、（ｃ）電力供給制御部のＰチャネル型ＦＥＴのゲートに入力されるカプセル型内視鏡の分周回路の信号出力を示すタイミングチャート、（ｄ）カプセル型内視鏡の電力供給状態を示すタイミングチャート。 経口後の体内に導入された図１のカプセル型内視鏡の起動、停止を、カプセル型内視鏡によって撮像された観察画像が表示される表示部を有する電源スタータを用いて交流磁界の発生により行う状態を模式的に示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材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勿論である。

また、以下の実施の形態においては、体内観察装置は、カプセル型内視鏡を例に挙げて説明する。

図１は、本実施の形態を示す体内観察システムの構成の概略を示す図、図２は、図１の電源スタータが具備する交流磁界発生装置の電気回路の構成の概略を示す図、図３は、図１のカプセル型内視鏡の電気回路の構成の概略を示す図である。

また、図４は、図１の電源スタータの外観を概略的に示す図、図５は、電源スタータの上面に送信アンテナの一次側コイルを設けた変形例を示す図、図６は、図４の送信アンテナの一次側コイルの平面形状を、８の字型に形成した変形例を示す図である。

図１に示すように、体内観察システム１００は、カプセル型内視鏡１と、該カプセル型内視鏡１の外部に配置された、カプセル型内視鏡１に交流磁界Ｇを印加する電源スタータ７とにより主要部が構成されている。

カプセル型内視鏡１は、生体内において生体情報を取得する体内情報取得部である照明部２及び撮像部３と、伝送部４と、電力供給制御部５と、磁界検知部６とを具備して主要部が構成されている。

照明部２は、カプセル型内視鏡１が起動状態となった後、観察部位を照明するものであり、また、撮像部３は、カプセル型内視鏡１が起動状態となった後、観察部位を撮像するものである。

伝送部４は、撮像部３によって撮像された生体情報である撮像信号を、生体外、例えば、電源スタータ７に無線で伝送するものであり、電力供給制御部５は、照明部２、撮像部３、伝送部４に、駆動電力を供給するものである。

磁界検知部６は、図３に示すように、磁界検知用コイル１１と、該磁界検知用コイル１１に接続されたダイオード１２及び平滑コンデンサ１３からなる半波整流回路と、半波整流回路に並列接続された共振用コンデンサ１６と、平滑コンデンサ１３に並列に接続された抵抗１４とから主要部が構成されており、外部、例えば電源スタータ７から発生された交流磁界Ｇを検知し、検知結果を電気信号として、電力供給制御部５に出力するものである。

電力供給制御部５は、電源部であるバッテリを構成する電池８と、磁界検知部６からの電気信号（検知信号）を２分周する分周回路１５と、ドレインが電池８に接続され、ゲートが分周回路１５の出力に接続され、さらにソースが照明部２、撮像部３、伝送部４に接続されたＰチャネル型ＦＥＴ９とから主要部が構成されており、入力された電気信号に基づき、電池８から照明部２、撮像部３及び伝送部４へ供給される駆動電力の供給状態を制御する。

電源スタータ７は、交流磁界Ｇを発生させるとともに、カプセル型内視鏡１の伝送部４から送信された撮像信号を既知の手段によって受信するものであり、図４に示すように、電源スタータ７を清浄な状態に保つため、外表面に突起部を有さない外表面がフラットな形状を有している。これは、外表面に突起部が形成されていると、該突起部に塵埃等や汚れが残留しやすくなるためである。

また、電源スタータ７の表面７ａに、電源スタータ７が伝送部４から送信された撮像信号を受信することにより、カプセル型内視鏡１の撮像部３によって撮像された観察画像が表示される表示部４０が設けられている。即ち、表示部４０は、電源スタータ７と一体的に形成されている。尚、表示部４０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro-Luminescence）等から構成されている。

さらに、電源スタータ７には、カプセル型内視鏡１の起動（オン）、停止（オフ）を行うために、交流磁界Ｇを発生させる磁界発生部である交流磁界発生装置２０が設けられている。

図２に示すように、交流磁界発生装置２０は、電源２１と、カプセル型内視鏡１の起動及び停止の制御を行う起動停止信号である交流磁界Ｇを発生する起動停止信号発生部３０とを具備して主要部が構成されている。

起動停止信号発生部３０は、発振器２４と、タイミング生成回路２５と、送信アンテナ２９を駆動するドライバ２６と、送信アンテナ２９とにより主要部が構成されている。

送信アンテナ２９は、交流磁界を発生する一次側コイル２８と一次側コンデンサ２７とから主要部が構成されている。尚、一次側コイル２８と一次側コンデンサ２７は共振回路を構成している。

送信アンテナ２９は、起動停止信号である交流磁界Ｇを、カプセル型内視鏡１に送信するものであり、図４に示すように、ループ型の平面アンテナに形成された一次側コイル２８が、電源スタータ７の裏面７ｂに設けられている。

尚、一次側コイル２８は、電源スタータ７の裏面７ｂに限らず、図５に示すように、電源スタータ７の上面７ｊに設けられていても構わないし、電源スタータの外表面であれば、どこに設けられていても構わない。また、電源スタータの外表面に限定されることなく、電源スタータの内部に設けても良い。

また、一次側コイル２８が平面アンテナとして形成されていることにより、電源スタータ７の外表面が、上述したように突起の無いフラットな面に形成しやすくなっている。

さらに、図６に示すように、一次側コイル２８の平面形状は、８の字状であっても構わない。このことによれば、交流磁界Ｇの向きは、図６に示すように、Ｇ１となり、カプセル型内視鏡１の磁界検知用コイル１１を磁界の向きＧ１と一致させることが容易となり、一次側コイル２８から送信される起動停止信号である交流磁界Ｇを、安定してカプセル型内視鏡１に送信できることで、カプセル型内視鏡１の起動、停止をより確実に行うことができる。尚、一次側コイル２８の平面形状は、ループ型や８の字形状に限らず、どのようなものであっても構わない。

次に、交流磁界Ｇを用いたカプセル型内視鏡１の起動、停止動作を、上述した図１〜図３及び図７を用いて説明する。図７（ａ）は、電源スタータからの磁界発生状態を示すタイミングチャート、図７（ｂ）は、カプセル型内視鏡の磁界検知部の信号出力を示すタイミングチャート、図７（ｃ）は、電力供給制御部のＰチャネル型ＦＥＴのゲートに入力されるカプセル型内視鏡の分周回路の信号出力を示すタイミングチャート、図７（ｄ）は、カプセル型内視鏡の電力供給状態を示すタイミングチャートである。

図７（ａ）に示すように、先ず、時刻ｔ１に電源スタータ７の交流磁界発生装置２０から交流磁界Ｇが発生される、即ち送信アンテナ２８からカプセル型内視鏡１に交流磁界Ｇが送信されると、図３に示すように、カプセル型内視鏡１の磁界検知用コイル１１の両端には電磁誘導により交流電圧が発生し、ダイオード１２と平滑コンデンサ１３とからなる半波整流回路より直流電圧に変換され、図７（ｂ）に示すように、磁界検知部６の出力電位（ノードＮ１）はハイレベル（Ｖ１）となる。

次いで、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ２に、電源スタータ７から交流磁界Ｇの発生が停止されると、即ち、カプセル型内視鏡１への送信アンテナ２８からの交流磁界Ｇの送信が停止されると、図７（ｂ）に示すように、磁界検知部６の出力電位（ノードＮ１）はローレベルとなる。

以下同様にして、電源スタータ７から交流磁界Ｇが発生している期間Ｔ１は磁界検知部６の出力はハイレベルとなり、交流磁界Ｇが発生していない期間Ｔ２の磁界検知部６の出力はローレベルとなる。

電力供給制御部５の分周回路１５は、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、磁界検知部６の出力信号により、時刻ｔ１からｔ３の間（期間Ｔ３）の出力電位（ノードＮ２）は、ローレベル、時刻ｔ３からｔ５の間（期間Ｔ４）はハイレベルとなる。そのため、分周回路１５の出力信号がゲートに入力されているＰチャネル型ＦＥＴ９は、時刻ｔ１からｔ３の間（期間Ｔ３）はオン、ｔ３からｔ５の間（期間Ｔ４）はオフとなる。したがって、図７（ｄ）に示すように、期間Ｔ３ではカプセル型内視鏡１の各回路に電池８から電力が供給され、期間Ｔ４では電力の供給が停止されることになる。

すなわち、電源スタータ７から交流磁界Ｇが発生されるたびに、電力供給が開始、停止され、カプセル型内視鏡１は起動状態から停止状態または停止状態から起動状態へ切り替わる。よって、電源スタータ７は、カプセル型内視鏡１の起動状態と停止状態との切替制御が可能となる。よって、発生した交流磁界Ｇは一種のスイッチ機能を有する。

ここで、磁界検知部６内のコイル１１は、共振用コンデンサ１６と共振回路を構成しているため、この共振周波数を電源スタータ７から発生される交流磁界Ｇの周波数に合わせることにより、カプセル型内視鏡１の誤起動又は誤停止がない安定した制御が可能となる。

これは、電源スタータ７から印加される交流磁界Ｇに対しては検知感度が向上してカプセル型内視鏡１の起動及び停止が容易に制御可能であるのに対し、意図しないような外乱磁場に対しては検知感度が低下して起動及び停止が行われなくなるからである。

尚、図３に示した構成においては、平滑回路として半波整流回路を用いたが、全波整流回路を用いても同様な動作が可能なことは言うまでもない。さらに、カプセル型内視鏡１内のスイッチング手段としてＰチャネル型ＦＥＴ９を用いたが、これには限定されず、同様な機能を有するものであれば他の電子スイッチを用いても構わない。

次に、本実施の形態の作用について、図８を用いて説明する。図８は、経口後の体内に導入された図１のカプセル型内視鏡の起動、停止を、カプセル型内視鏡によって撮像された観察画像が表示される表示部を有する電源スタータを用いて交流磁界の発生により行う状態を模式的に示す図である。

先ず、図１に示すカプセル型内視鏡１を、経口する前に、電源スタータ７の交流磁界発生装置２０から交流磁界Ｇを期間Ｔ１だけ発生させ、上述した手段を用いてカプセル型内視鏡１を駆動する。

その結果、カプセル型内視鏡１の撮像部３は、撮像を始めることにより、カプセル型内視鏡１の伝送部４から、撮像信号が電源スタータ７に伝送され、カプセル型内視鏡１の観察画像が、表示部４０に表示される。

このことにより、術者は、カプセル型内視鏡１が、正常に起動すること、即ち、照明部２を駆動する回路や、撮像部３を駆動する回路、伝送部４が正常に起動することを容易に確認することができる。

その後、再度、電源スタータ７からの交流磁界Ｇを、Ｔ１の期間発生させると、上述したように、カプセル型内視鏡１は、停止状態となる。即ち、照明部２及び撮像部３等が停止する。

この停止状態において、カプセル型内視鏡１を、嚥下等の手段により、被検者に経口してもらい、被検者の体内９０に導入する。その後、一定時間が経過した後、電源スタータ７を、図８に示すように、被検者に近接させて、再度、電源スタータ７を用いて、交流磁界ＧをＴ１の期間発生させることにより、カプセル型内視鏡１を起動状態とする。

その結果、表示部４０に表示される観察画像から、一方、カプセル型内視鏡１がまだ観察対象部位まで到達していないと判断できる場合は、再度、電源スタータ７から交流磁界Ｇを期間Ｔ１だけ発生させ、カプセル型内視鏡１を停止状態とする。他方、表示部４０からカプセル型内視鏡１が観察対象部位近傍まで到達していると判断できる場合は、表示部４０を用いて、そのまま観察対象部位の観察を行うことも可能である。

このように、本実施の形態においては、カプセル型内視鏡１を経口後も、電源スタータ７を被検者に近接させて、電源スタータ７から交流磁界Ｇを発生させる度に、カプセル型内視鏡１を起動状態または停止状態にできると示した。また、電源スタータ７に、撮像画像が表示される表示部４０が一体化されていると示した。

このことによれば、カプセル型内視鏡１を経口した後であっても、電源スタータ７からの極短時間、交流磁界Ｇを発生させる度に、カプセル型内視鏡１の起動及び停止の制御が可能となり、観察対象部位までは、カプセル型内視鏡１を停止状態とすることができるため、カプセル型内視鏡１の電池８の消耗を防ぐことができることから、診断性の向上が期待できる。

また、表示部４０で体内９０の画像確認を行いながら、カプセル型内視鏡１が観察部位に到達しているかを判断することができることにより、バッテリ容量の小さい小型バッテリをカプセル型内視鏡１に内蔵しても、バッテリ容量を気にすることなく、観察対象部位の観察が可能となる。このことから、バッテリを小型化できる分、カプセル型内視鏡１を小型化することが出来るため、被検者が楽に嚥下できるカプセル型内視鏡１を提供することが出来る。

さらには、カプセル型内視鏡１を被検者が経口する前に、電源スタータ７を用いてカプセル型内視鏡１を起動状態とすることで、カプセル型内視鏡１によって撮像された観察画像が表示部４０に映ることを確認することにより、術者は、カプセル型内視鏡１の照明部２を駆動する回路、撮像部３を駆動する回路、伝送部４等の全てが動作していることを容易に判断することができる。

以上から、表示部４０が一体となった小型の電源スタータ７を用いて、体外から所望の位置のみで経口後のカプセル型内視鏡１の電源をオンオフできることにより、経口後のカプセル型内視鏡１のバッテリの無駄な電力消費を抑制でき、かつバッテリを小型化できる体内観察システム１００、該体内観察システム１００の駆動方法を提供することができる。

尚、本実施の形態においては、体内観察装置は、カプセル型内視鏡１を例に挙げて説明したが、これに限らず、ｐＨ測定用医療カプセルや、温度測定用医療カプセル等に適用しても、本実施の形態と同様の効果を得ることができることは勿論である。

１…カプセル型内視鏡（体内観察装置）
２…照明部（生体情報取得部）
３…撮像部（生体情報取得部）
４…伝送部
５…電力供給制御部
６…磁界検知部
７…電源スタータ
８…電池（電源部）
２０…交流磁界発生装置（磁界検知部）
２４…発振器
２６…ドライバ
２９…送信アンテナ
３０…起動停止信号発生部
４０…表示部
１００…体内観察システム
Ｇ…交流磁界（起動停止信号）

特開２００６−９４９３３号公報

Claims (7)

1. 生体内において生体情報を取得する生体情報取得部と、
   前記生体情報を前記生体外へ伝送する伝送部と、
   前記生体情報取得部及び前記伝送部に駆動電力を供給する電源部と、
   外部からの交流磁界を検知し、検知結果を電気信号として出力する磁界検知部と、
   前記電気信号に基づき、前記電源部から前記生体情報取得部及び前記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、
   を有する体内観察装置と、
   前記体内観察装置の外部に配置された、交流磁界を発生させる磁界発生部と表示部とが一体的に形成された前記体内観察装置の電源スタータと、
   を具備したことを特徴とする体内観察システム。
2. 前記電源スタータは、前記体内観察装置より送信される前記生体情報を受信し、
   前記表示部に、前記生体情報から取得した撮像信号に基づく前記体内観察装置によって撮像された観察画像が表示されることを特徴とする請求項１に記載の体内観察システム。
3. 前記磁界発生部は、前記体内観察装置の起動及び停止の制御を行う起動停止信号を発生する起動停止信号発生部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の体内観察システム。
4. 前記起動停止信号発生部は、発振器と、前記起動停止信号を前記体内観察装置に送信する送信アンテナと、該送信アンテナを駆動するドライバとを含むことを特徴とする請求項３に記載の体内観察システム。
5. 前記体内観察装置は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の体内観察システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の体内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交流磁界が発せられる度に、前記体内観察装置の電源状態がオンからオフまたはオフからオンに切り替わることを特徴とする体内観察システムの駆動方法。
7. 前記体内観察装置は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項６に記載の体内観察システムの駆動方法。

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