JP2011130840A

JP2011130840A - 生体情報取得システム

Info

Publication number: JP2011130840A
Application number: JP2009291128A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwasako; 洋志祝迫
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】カプセル型内視鏡１０の電池１４Ａの、使用前の消耗を防止できる生体情報取得システム１を提供する
【解決手段】カプセル型内視鏡１０と磁界発生装置２０とを具備し、磁界発生装置２０が、起動制御信号である磁界信号を送信する磁界信号送信部２１と、カプセル型内視鏡１０の起動を画像信号により検知する画像信号受信部４１と、画像信号受信部４１が起動を検知すると起動検知信号を送信する起動検知信号送信部４０と、を有し、カプセル型内視鏡１０が、画像取得部１７Ａと、画像信号送信部１３と、駆動電力を供給する電池１４Ａと、磁界信号受信部１５と、起動検知信号受信部２８と、磁界信号受信部１５が磁界信号を受信すると駆動電力の供給を開始するとともに、起動検知信号受信部２８が起動検知信号を受信しない場合には駆動電力の供給を停止する電力供給制御部１４と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被検体内に導入され被検体内の情報を取得する生体情報取得装置と、生体情報取得装置を起動するための起動制御信号を送信する起動制御信号送信装置と、を具備する生体情報取得システムに関する。

内視鏡は医療分野においては生体内の観察等の用途において用いられている。そして、近年、被検者が嚥下することにより体内に導入され、蠕動運動に伴って体内を移動しつつ画像を撮像する生体情報取得装置であるカプセル型内視鏡が提案されている。体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次画像通信として外部に送信され、外部の受信機内に設けられたメモリに蓄積される。被検者は受信機を携帯することにより、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、自由に行動できる。

カプセル型内視鏡は筐体に内蔵した電池等から駆動電力を得る。そして内部回路等が筐体内に密閉された構造であるため、操作者が筐体外面に配設したスイッチ等を操作して起動／停止することができない。このため、例えば特開２００９−８９９０７号公報には、磁界を発生する磁界発生装置と、外部からの磁界に応じて駆動電力の供給をトグル動作によりＯＮ／ＯＦＦ制御するカプセル型内視鏡と、を有する生体観察システムが開示されている。

しかし、カプセル型内視鏡の輸送時などにおいて予期せぬ外乱ノイズ、例えば資材管理に利用されるＲＦＩＤタグに対する信号等によって、カプセル型内視鏡が誤って起動してしまうおそれがある。カプセル型内視鏡が輸送時などに起動してしまうと、内蔵した電池が使用前に消耗してしまう。すると、カプセル型内視鏡は、使用できなくなったり、充分な動作時間を確保できないため観察したい部位が観察できなくなったりする。

特開２００９−８９９０７号公報

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、生体情報取得装置の電池の、使用前の消耗を防止できる生体情報取得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、本発明の実施の形態の生体情報取得システムは、生体情報取得装置と、起動制御信号送信装置と、を具備し、前記起動制御信号送信装置が、起動制御信号を送信する起動制御信号送信部と、前記生体情報取得装置の駆動電力の供給開始による起動を検知する起動検知部と、前記起動検知部が前記起動を検知すると、起動検知信号を送信する起動検知信号送信部と、を有し、前記生体情報取得装置が、生体内の情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得する前記情報を、前記情報信号として送信する情報信号送信部と、前記情報取得部および前記情報信号送信部へ前記駆動電力を供給する電源部と、前記起動制御信号を受信する起動制御信号受信部と、前記起動検知信号を受信する起動検知信号受信部と、前記起動制御信号受信部が前記起動制御信号を受信すると前記駆動電力の供給を開始する制御をおこなうとともに、前記起動検知信号受信部が前記駆動電力の供給開始時から所定時間内に前記起動検知信号を受信しない場合には前記駆動電力の供給を停止する制御をおこなう電力供給制御部と、を有する。

本発明によれば、生体情報取得装置の電池の、使用前の消耗を防止できる生体情報取得システムを提供することができる。

実施の形態の生体情報取得システムの構成を示す構成図である。実施の形態のカプセル型内視鏡の回路構成を示した構成図である。実施の形態の磁界発生装置の回路構成を示した構成図である。実施の形態の生体情報取得システムの動作の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、図を用いて、本発明の実施の形態の生体情報取得システム１について説明する。
図１に示すように生体情報取得システム１は、被検体内である消化器管腔に導入可能な生体情報取得装置であるカプセル型内視鏡１０と、カプセル型内視鏡１０に電磁界による起動制御信号を送信する起動制御信号送信装置である磁界発生装置２０と、を具備する。

カプセル型内視鏡１０は、筐体１６の内部に密封された、照明部１１および撮像部１２を有する情報取得部である画像取得部１７Ａ（図２参照）と、情報信号送信部である画像信号送信部１３と、電力供給制御部（以下「制御部」ともいう。）１４と、起動制御信号である磁界信号を受信する起動制御信号受信部である磁界信号受信部１５と、画像取得部１７Ａおよび画像信号送信部１３へ駆動電力を供給する電源部である電池１４Ａ（図２参照）と、起動検知信号受信部２８（図２参照）と、を有する。筐体１６は細長いカプセル形状であり、撮像部１２側の端部１６Ａは透明材料によって構成されたドーム形状であり、中央の円筒部１６Ｂおよび反対側のドーム形状の端部１６Ｃは遮光性材料によって構成されている。なお、両端部に撮像素子を有し両端部を透明材料で構成したカプセル型内視鏡を用いてもよい。

磁界発生装置２０は、磁界信号を送信する起動制御信号送信部である磁界信号送信部２１と、カプセル型内視鏡１０が送信する画像信号を受信する情報信号受信部である画像信号受信部４１と、起動検知信号送信部（以下、「検知信号送信部」ともいう）４０と、電源部４７と、を有する。検知信号送信部４０は、起動検知部である画像信号受信部４１が画像信号を受信すると、起動検知信号（以下、「検知信号」ともいう）を送信する。すなわち、磁界発生装置２０は、カプセル型内視鏡１０の起動を、画像信号受信部４１が画像信号を受信したことにより検知する。

次に図２を用いてカプセル型内視鏡１０の回路構成について説明する。図２に示すように、カプセル型内視鏡１０の主機能部１７は、照明部１１と撮像部１２とを有する画像取得部１７Ａ、画像信号送信部１３、およびアンテナ１３Ａにより構成されている。

カプセル型内視鏡１０が起動、すなわち主機能部１７が起動すると、画像取得部１７Ａが画像を取得し画像信号送信部１３がアンテナ１３Ａを介して画像信号を送信する。電池１４Ａは主機能部１７の駆動に用いられる電力を供給する電源部である。磁界信号受信部１５は磁界発生装置２０が発生した交流磁界による起動制御信号を受信し、整流して直流として出力する。

起動検知信号受信部（以下「検知信号受信部」ともいう）２８はアンテナ２８Ａを介して磁界発生装置２０が発信する検知信号を受信する。電力供給制御部１４は、２分周回路１４Ｃとスイッチ１４Ｂとを有し、磁界信号受信部１５からの電気信号にもとづき、電池１４Ａから主機能部１７への電力の供給をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

さらに、制御部１４は、タイマ部１４Ｄとスイッチ１４Ｅとを有し、検知信号受信部２８からの信号にもとづき電池１４Ａから主機能部１７への電力の供給をＯＦＦ制御する。すなわちタイマ部１４Ｄは、電池１４Ａから主機能部１７への電力の供給が開始されると開始時からの時間をカウントする。そして、所定時間内に検知信号受信部２８が検知信号を受信しない場合には、制御部１４は、主機能部１７への電力の供給をＯＦＦ制御する。後述するように、この制御部１４の動作により、カプセル型内視鏡１０は誤起動による電池１４Ａの、使用前の消耗を防止することができる。

カプセル型内視鏡１０の画像取得部１７Ａの照明部１１は被検体の体内を撮影するときに撮像領域を照射するためのＬＥＤ（不図示）とＬＥＤの駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路（不図示）とを有する。撮像部１２は、ＬＥＤによって照射された領域の撮像をおこなうＣＣＤ（不図示）とＣＣＤから出力された画像信号を所望形式の画像データに処理する信号処理回路（不図示）と、を有する。画像信号送信部１３は、ＣＣＤにより撮像され処理された画像データを変調して画像信号を生成する画像信号送信ユニット（不図示）を有し、アンテナ１３Ａは画像信号送信ユニットから出力された画像信号を実際に送信する。なお照明手段としてＬＥＤを例示したが、撮像領域を照射可能であればこれに限定するものではない。また、撮像手段としてＣＣＤを例示したが、撮像をおこなうことが可能であればこれに限定するものではなく、例えばＣＭＯＳセンサ等でもよい。

磁界信号受信部１５は、アンテナ３５と、整流回路を構成するダイオード３８、平滑用コンデンサ３７および抵抗３４と、を有する。アンテナ３５は、二次側コイル３６Ａと、二次側コンデンサ３６Ｂとを有する共振回路であり、起動制御信号の周波数と共振するように調整されている。二次側コイル３６Ａは例えば筐体１６の円周方向に巻回されたコイルまたは平面コイルであり、細長い筐体１６の長手方向に平行な電磁界を効率良く受信する。

外部からの交流磁界による起動制御信号は、電磁誘導作用により二次側コイル３６Ａに交流電流を発生する。そしてアンテナ３５が受電した起動制御信号による交流電流は、ダイオード３８にて整流され、平滑用コンデンサ３７によって平滑化され、受電電圧レベルの直流の電気信号として制御部１４の２分周回路１４Ｃへ伝達される。すなわちカプセル型内視鏡１０は受信した起動制御信号を磁電変換し直流の電流を得るために、磁界信号受信部１５が磁界を検知するための電源が不要である。

２分周回路１４Ｃは、Ｄ型フリップフロップ回路を有し、入力された電気信号を２分周した信号を、スイッチ１４Ｂに出力する。スイッチ１４Ｂは、ソースが電池１４Ａに、ゲートが２分周回路１４Ｃの出力に、ドレインが主機能部１７の各回路に接続されたＰチャネル型ＦＥＴからなる。
磁界信号受信部１５が交流磁界を検知（受電）すると、出力する電気信号（ノードＮ１）は受電電圧レベルのハイレベルとなる。受電電圧レベルが２分周回路１４Ｃの閾値を超えると、２分周回路１４Ｃの出力（ノードＮ２）は接地電圧レベルとなり、スイッチ１４Ｂはオン状態となり、カプセル型内視鏡１０の主機能部１７は動作を開始する。

２分周回路１４Ｃの出力信号が電源電圧レベルのとき、スイッチ１４Ｂはオフであり、主機能部１７への電力は供給されない。逆に、２分周回路１４Ｃの出力信号が接地電圧レベルのとき、スイッチ１４Ｂはオンとなり、主機能部１７への電力が供給される。

以上の説明のように、磁界信号受信部１５の一動作によって、スイッチ１４Ｂは、オン／オフ状態が切り替わるトグル動作をおこなうことになる。すなわち、磁界信号受信部１５が一回磁界を検出するという一動作によってスイッチ１４Ｂがオフ状態からオン状態、またはオン状態からオフ状態になる。すなわち２分周回路１４Ｃはスイッチ１４Ｂの状態保持部として機能する。なお２分周回路１４ＣのＤ型フリップフロップ回路は、その他の回路であっても入力信号を２分周できる回路であればよく、Ｔ型フリップフロップ回路等でもよい。

次に、図３を用いて磁界発生装置２０の回路構成について説明する。磁界発生装置２０は、起動制御信号送信部である磁界信号送信部２１と、画像信号受信部４１と、検知信号送信部４０と、電源４７と、を有する。

磁界信号送信部２１は、送信コイル２７と共振用コンデンサ２６とスイッチ２２と発振器２３と周波数調整部２４とドライバ２５とを有する。スイッチ２２は操作者が操作するスイッチであり、例えば押しボタンスイッチである。周波数調整部２４は、発振器２３からの信号を所望の周波数にするなどの処理を行い、ドライバ２５に所定周波数の信号を送信する。ドライバ２５は入力された信号によって送信コイル２７を駆動し、送信コイル２７は、これに応じた所定周波数の交流磁界を発生する。磁界信号送信部２１が発生する交流磁界は、カプセル型内視鏡１０の起動または停止を制御する起動制御信号として機能する。

なお、磁界発生装置２０が、起動制御信号として発生する交流磁界の周波数は、ＲＦＩＤタグが使用する周波数として標準化されている周波数であることが好ましい。電磁波放出の法律的な問題だけでなく、磁界発生装置２０の磁界信号送信部２１およびカプセル型内視鏡１０の磁界信号受信部１５等を、安価であり信頼性も高い汎用の電子部品により構成することができるためである。

そして、交流磁界の周波数は、国際標準化機構のISO10536/14443/15693でＲＦＩＤタグ用周波数として国際的に標準化されている１３．５６ＭＨｚが特に好ましい。前述のようにカプセル型内視鏡１０が起動制御信号の電磁波を磁電変換することによりエネルギーとして使用できるために、主機能部１７が停止しているときに内蔵されている電池１４Ａの電力を消費することがない。このため、製造後、日数が経過しても、体内観察可能時間が確保できるためである。

しかし、ＲＦＩＤタグは物流管理をはじめとする多くの用途に使用されている。このためＲＦＩＤタグが使用する周波数の電磁界を起動制御信号として用いているカプセル型内視鏡１０は、流通段階等において同じ周波数の電磁界を受信してしまう可能性、すなわち、誤って起動してしまう可能性がある。

カプセル型内視鏡１０が誤って起動した場合に停止処理をするために、生体情報取得システム１の磁界発生装置２０は、起動制御信号である磁界信号を送信する磁界信号送信部２１に加えて、画像信号受信部４１と、検知信号送信部４０と、を有している。

画像信号受信部４１は、カプセル型内視鏡１０の駆動電力が供給開始される、すなわちカプセル型内視鏡１０が起動すると送信される画像信号を受信する情報信号受信部であり、画像信号の受信によりカプセル型内視鏡１０の起動を検知する起動検知部である。

なお、起動検知部としては、起動したカプセル型内視鏡１０の照明部１１が発生する光を、フォトダイオード等により検出してもよいし、他の方法により起動を検知してもよい。

画像信号受信部４１はアンテナ４１Ａと、受信部４１Ｂと、判定部４１Ｃと、を有する。アンテナ４１Ａおよび受信部４１Ｂからなる回路は、カプセル型内視鏡１０の画像信号の周波数と共振する共振回路であり、効率的な画像信号の受信が可能である

カプセル型内視鏡１０が送信しアンテナ４１Ａが受信した画像信号は、受信部４１Ｂを介して判定部４１Ｃに入力される。判定部４１Ｃは入力された信号が画像信号であるかどうかを判定し、画像信号であった場合には、検知信号送信部４０のスイッチ４０ＣをＯＮする。すると検知信号送信部４０は検知信号を送信する。

すでに説明したように、カプセル型内視鏡１０は、起動後、所定時間内に検知信号受信部２８が検知信号を受信しない場合には、制御部１４が主機能部１７への電力の供給をＯＦＦ制御する。これに対して、起動後、所定時間内に検知信号受信部２８が検知信号を受信した場合には、制御部１４は、主機能部１７への電力の供給をＯＮ制御したままである。

すなわち、本実施の形態の生体情報取得システム１のカプセル型内視鏡１０は、誤起動した場合には自動的に停止する。このためのカプセル型内視鏡１０は電池１４Ａの使用前の消耗を防止できる。

次に、図４のフローチャートを用いて、生体情報取得システム１の動作の流れについて説明する。
＜ステップＳ１０＞
磁界発生装置２０の発生する電磁界による信号が効率的に受信できる位置に、カプセル型内視鏡１０がセットされる。

＜ステップＳ１１＞
操作者が磁界発生装置２０のスイッチ２２を押圧操作すると、磁界信号送信部２１が起動制御信号である交流磁界信号を送信する。磁界発生装置２０はスイッチ２２の押圧操作中のみ交流磁界信号を送信してもよいし、押圧操作をもとに所定時間だけ交流磁界信号を送信してもよい。

＜ステップＳ１２＞
カプセル型内視鏡１０は、起動制御信号である磁界信号を受信する（Ｙｅｓ）までは停止状態、すなわち主機能部１７への駆動電力の供給が停止された状態を維持する（Ｎｏ）。このため内蔵されている電池１４Ａの電力を消費することがない。そして、磁界信号受信部１５が起動制御信号を受信すると、ステップＳ１３以降の処理が開始される。

なお、起動制御信号が、ステップＳ１１において意図的にカプセル型内視鏡１０を起動するために送信されたものであっても、例えば流通／保管段階において他の物品等のＲＦＩＤタグ等に対して送信されたものであっても、以下の動作はほぼ同じである。

＜ステップＳ１３＞
カプセル型内視鏡１０の磁界信号受信部１５が起動制御信号である磁界信号を受信する（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と、制御部１４は主機能部１７への電力の供給をＯＮ制御、すなわち開始する。

＜ステップＳ１４＞
カプセル型内視鏡１０の制御部１４が主機能部１７への電力の供給を開始すると、主機能部１７は起動し、動作を開始する。すなわち画像信号送信部１３が画像信号の送信を開始する。

＜ステップＳ１５＞
カプセル型内視鏡１０の制御部１４は、主機能部１７への電力の供給を開始すると、タイマ部１４Ｄによるカウント、すなわち時間の計測を開始する。

＜ステップＳ１６＞
磁界発生装置２０は、画像信号受信部４１の受信部４１Ｂが、アンテナ４１Ａを介して画像信号を受信するまでは待機状態にある。
受信部４１Ｂは、画像信号を受信する（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）と、受信した画像信号を判定部４１Ｃに出力する。

＜ステップＳ１７＞
磁界発生装置２０の画像信号受信部４１の判定部４１Ｃは、入力された信号が画像信号の場合には、検知信号送信部４０のスイッチ４０ＣをＯＮ状態とする。検知信号送信部４０の送信部４０Ｂはスイッチ４０ＣがＯＮ状態となると、起動検知信号を送信する。

＜ステップＳ１８＞
起動しているカプセル型内視鏡１０は、検知信号受信部２８が起動検知信号を受信した場合（Ｙｅｓ）には、起動状態を維持、すなわち、主機能部１７の動作を継続する。

＜ステップＳ１９＞
カプセル型内視鏡１０は、タイマ部１４Ｄのカウントが所定の時間になるまでは、検知信号受信部２８による起動検知信号の検知を試みる（Ｓ１９：Ｎｏ）。

＜ステップ２０＞
タイマ部１４Ｄのカウントが所定の時間を超えた場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）には、カプセル型内視鏡１０の電力供給制御部１４は主機能部１７への電力の供給をＯＦＦ制御する。すなわちカプセル型内視鏡１０は停止する。

磁界発生装置２０のタイマ部１４Ｄの動作は、カプセル型内視鏡１０が起動したのが、操作者が起動するために意図的に送信した磁界信号によるか、または、輸送／保管の間の誤った磁界信号によるかを区別するためである。すなわち、操作者がカプセル型内視鏡１０を起動するためにスイッチ２２を操作した場合には、所定の時間内に磁界発生装置２０から起動検知信号が送信される。このためステップＳ１８においてカプセル型内視鏡１０は起動検知信号を受信する（Ｙｅｓ）ため起動状態を維持する。これに対して誤った磁界信号により起動した場合には、所定の時間後にもカプセル型内視鏡１０は起動検知信号を受信しない（Ｎｏ）ため、停止する。

なお、起動制御信号として直流磁界を用いることも可能であり、カプセル型内視鏡１０の磁界信号受信部１５および磁界発生装置２０の磁界信号送信部２１の構成を単純化することができる。この場合、例えば磁界信号受信部１５はリードスイッチを用いることができる。

また上記説明は、生体情報取得装置としてカプセル型内視鏡を例に説明したが、消化器液採取用カプセル型医療装置、嚥下型のカプセル型温度センサまたは嚥下型のカプセル型ｐＨセンサのような各種カプセル型生体情報取得装置に適用できる。

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。

１…生体情報取得システム、１０…カプセル型内視鏡、１１…照明部、１２…撮像部、１３…画像信号送信部、１３Ａ…アンテナ、１４…電力供給制御部、１４Ａ…電池、１４Ｂ…スイッチ、１４Ｃ…分周回路、１４Ｄ…タイマ部、１４Ｅ…スイッチ、１５…磁界信号受信部、１６…筐体、１６Ａ…端部、１６Ｂ…円筒部、１６Ｃ…端部、１７…主機能部、１７Ａ…画像取得部、２０…磁界発生装置、２１…磁界信号送信部、２２…スイッチ、２３…発振器、２４…周波数調整部、２５…ドライバ、２６…共振用コンデンサ、２７…送信コイル、２８…起動検知信号受信部、２８Ａ…アンテナ、３４…抵抗、３５…アンテナ、３６Ａ…二次側コイル、３６Ｂ…二次側コンデンサ、３７…平滑用コンデンサ、３８…ダイオード、４０…起動検知信号送信部、４０Ｂ…送信部、４０Ｃ…スイッチ、４１…画像信号受信部、４１Ａ…アンテナ、４１Ｂ…受信部、４１Ｃ…判定部、４７…電源

Claims

生体情報取得装置と、起動制御信号送信装置と、を具備し、
前記起動制御信号送信装置が、
起動制御信号を送信する起動制御信号送信部と、
前記生体情報取得装置の駆動電力の供給開始による起動を検知する起動検知部と、
前記起動検知部が前記起動を検知すると、起動検知信号を送信する起動検知信号送信部と、を有し、
前記生体情報取得装置が、
生体内の情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得する前記情報を、前記情報信号として送信する情報信号送信部と、
前記情報取得部および前記情報信号送信部へ前記駆動電力を供給する電源部と、
前記起動制御信号を受信する起動制御信号受信部と、
前記起動検知信号を受信する起動検知信号受信部と、
前記起動制御信号受信部が前記起動制御信号を受信すると前記駆動電力の供給を開始する制御をおこなうとともに、前記起動検知信号受信部が前記駆動電力の供給開始時から所定時間内に前記起動検知信号を受信しない場合には前記駆動電力の供給を停止する制御をおこなう電力供給制御部と、を有することを特徴とする生体情報取得システム。
前記起動制御信号送信装置の前記起動検知部が、前記情報信号を受信する情報信号受信部を有し、
前記情報信号受信部による前記情報信号の受信により、前記生体情報取得装置の前記駆動電力の供給開始を検知することを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得システム。
前記生体情報取得装置の前記電力供給制御部が、前記起動制御信号を受信する毎に、トグル動作によって前記駆動電力の供給開始および供給停止の制御をおこなうことを特徴とする請求項２に記載の生体情報取得システム。
前記起動制御信号の周波数が、ＲＦＩＤタグが使用する周波数であることを特徴とする請求項３に記載の生体情報取得システム。
前記生体情報取得装置が、カプセル型内視鏡であり、
前記情報取得部が、前記生体内の画像を撮像する撮像部と、前記生体内を照明する照明部と、を有し、
前記情報信号送信部が送信する前記情報信号が、画像信号であることを特徴とする請求項４に記載の生体情報取得システム。