JP4370121B2

JP4370121B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP4370121B2
Application number: JP2003157106A
Authority: JP
Inventors: 初男清水; 武道本多; 健森; 茂一川合; 繁實岡本; 豊斉藤; 雅晴鈴木; 俊春林
Original assignee: Olympus Corp; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004357794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置に関し、特に、無線電波に基づいて内部に収容された電子機器への給電を行うとともに撮像された画像を無線電波を介して伝送するカプセル型の内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内視鏡装置として、カプセル型の筐体の内部に撮像素子等の電子機器を収容し、撮像された画像に基づく画像信号を無線電波を介して送信するようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、非特許文献１に記載される内視鏡装置の断面図を示す。
この内視鏡装置６０は、楕円のカプセル形状を有する本体部６１と、本体部６１の内部に収容されて撮像部位を撮像する撮像器、撮像部位に向けて光を照射する光源からなる撮像部６２と、薬液等の液体を貯蔵するためのタンク６３、６４と、タンク６３、６４から液体を送出する配管６３Ａ、６４Ａと、配管６３Ａ、６３Ａを開閉する弁６３Ｂ、６４Ｂと、電子機器の駆動に必要な電力を供給するためのコンデンサ６５と、撮像部位に対して撮像部６２の姿勢制御を行うための姿勢制御用コイル６６と、無線電波を受信するためのコイル６７と、無線電波の送信を行う無線送信部６８とを有する。
【０００４】
この内視鏡装置６０は、無線電波をコイル６７で受信することに基づいて撮像部等の電子機器の駆動に必要な電力を得るものであり、コンデンサ６５はこのようにして得られる電力を貯蓄する。撮像部６２で撮像された画像に基づく画像信号は、無線送信部６８から無線電波で送信される。
【０００５】
また、撮像部位の位置に応じて撮像部６２の向きを調整する必要が生じたときは、外部の磁界発生部（図示せず）で発生させる磁界と、姿勢制御用コイル６６およびコイル６７への通電とに基づいて撮像部６２が所望の方向を向くように本体部６１を回転させる。
【０００６】
また、他の内視鏡装置として、フレキシブル基板状のアンテナを用いて小型化を図るようにしたカプセル内視鏡装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に記載されたカプセル内視鏡では、イメージセンサ部、信号処理部、および変調・送信アンプ部を別々に搭載する３枚の円形回路基板と、受電アンテナ部を形成するフレキシブル基板とを連結した構成を有しており、３枚の円形回路基板は帯状のストリップ基板で接続されている。フレキシブル基板の裏面にはノイズ遮蔽のためのシールドが設けられている。この円形回路基板とフレキシブル基板とを所定の形状に折り曲げることによって密閉カプセル内に収容している。
【０００８】
【非特許文献１】
ＲＦ．ＮＯＲＩＫＡ．ＣＯＭカプセルカメラ内視鏡［平成１５年３月１８日検索］、インターネット
<URL:http://www.rfnorika.com./index1.html>
【特許文献１】
特開２００１−２２４５５１号公報（第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の内視鏡装置によると、以下のような問題がある。
（イ）非特許文献１の内視鏡装置では、撮像部や無線送信部の近傍にコイルが配置されているため、無線電波の受送信に伴う高周波のノイズが撮像部や無線送信部におよび、耐ノイズ性が低下して撮像画像の画質低下や受送信効率の低下を招くという問題がある。
（ロ）特許文献１のカプセル内視鏡装置では、イメージセンサ部、信号処理部、および変調・送信アンプ部を回路基板およびフレキシブル基板で一体的に形成しているため、無線電波の受送信性がフレキシブル基板の構造に依存して制約を受け、周波数特性や電力伝達特性に応じたアンテナの回路設計を容易に行うことができないという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、コイル近傍に電子機器を配置する場合であっても耐ノイズ性が良好で、画質低下を生じることがなく、要求される仕様に応じて最適な電波受送信性を容易に実現できる内視鏡装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、無線電波によって被検体の外部との通信を行う内視鏡装置において、前記無線電波にて無線通信を行うアンテナ部と、前記被検体の被検部位を撮像して撮像信号を生成する撮像部と、前記撮像部から出力された前記撮像信号を前記アンテナ部から前記無線電波を介して送信させる無線部とを有し、前記アンテナ部は、前記撮像部及び前記無線部を収容する中空筒状のコアと、前記コアの外側において前記コアの長さ方向に導線を巻回させたコイルとにより形成され、前記コイルに流れる電流により前記コアに生じる磁界を打ち消す磁界を形成することで、前記撮像部と前記無線部とを前記アンテナ部の無線通信から磁気的に保護することを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【００１２】
磁気保護領域部は、高透磁率の磁性材料（高透磁性材）からなるコアを設けることで形成することができる。このコアは、薄膜状に形成されたアモルファス系金属等の高透磁率の磁性材料を積層することで形成することができる。
【００１３】
また、磁気保護領域部は、アンテナ部、撮像部、および無線部とを内部に収容し、被検体の内部へ導入可能な有底の円筒形状をなす外装部の内周面より小さい外形の中空円筒状に形成されて、外装部の内周面に沿って配置されることが磁気遮蔽性の点から好ましい。
【００１４】
アンテナ部は、コアの外側においてコアの長さ方向に巻回した導線からなるコイルを一体的に有する。
【００１５】
また、導線は、自己融着性を有することで、コイル形状崩れを防ぐとともに、安定した無線電波の受送信性を付与できる。
【００１６】
また、アンテナ部は、撮像部で撮像された撮像信号を、無線電波を介して送信する送信用アンテナを有するようにしても良く、撮像部と無線部とを駆動させるための電力を発生する、被検体の外部から送信された電力信号を受信する受電用アンテナを有するようにしても良い。また、受電用アンテナを送信用アンテナと別体で設けても良い。また、撮像部と無線部とを被検体の外部から制御するための制御信号を受信する制御用アンテナをさらに有するようにしても良い。
【００１７】
このような構成によれば、アンテナの形状に基づいて磁気的に保護される領域に撮像部や無線部等の電子機器を配置することで、無線電波に基づいて生じる磁気的なノイズを低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施の形態に係る内視鏡装置であり、（ａ）はカプセル部の断面構造を含む全体図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面におけるカプセル部の断面図である。
この内視鏡装置１は、楕円状のカプセル形状を有し、内部に撮像器等の電子機器を収容して構成されるカプセルユニット２と、カプセルユニット２に無線で電力の供給を行うとともに、カプセルユニット２で撮像した画像に基づく無線電波を受信する制御ユニット３と、制御ユニット３と接続されてカプセルユニット２から受信した画像信号に基づく映像を表示するディスプレイ等の表示部４とを有する。
【００２０】
カプセルユニット２は、樹脂材料によって形成される本体部２０と、本体部２２と一体的に設けられる透明樹脂からなるドーム部２１と、本体部２０の内部に収容されて中空円筒状の断面形状を有するアンテナ部２２と、アンテナ部２２の断面内に収容される画像処理部２３と、透明樹脂で形成されてドーム部２１から画像処理部２３にかけて設けられる棒状のレンズ２４と、レンズ２４と同軸的に設けられて撮像方向を照明する光源部２５と、撮像および通信についての処理を行う処理部２６とを有する。
【００２１】
本体部２０およびドーム部２１は、被験者がカプセルユニット２を内服するにあたって粘膜や臓器を損傷することがなく、かつ、毒性のない樹脂材料で形成されている。なお、本体部２０およびドーム部２１を透明樹脂で一体的に形成しても良い。
【００２２】
アンテナ部２２は、厚さ１５μｍのアモルファス系高透磁率の磁性材料を中空円筒状に巻回することにより所定の厚さを有して形成されるコア２２Ａと、コア２２Ａの外側に所定のターン数で長さ方向に巻回されたセルフボンド線２２Ｂを融着させることによって形成されたコイル２２Ｃとを有する。なお、セルフボンド線２２Ｂの融着については熱処理によるもの、又は化学処理によるものの何れであっても良い。
【００２３】
画像処理部２３は、ドーム部２１およびレンズ２４を介して撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）２３Ａと、ＣＣＤ２３Ａで撮像された画像信号を圧縮して圧縮画像信号を生成する画像圧縮回路２３Ｂとを回路基板２３Ｃに一定的に実装して形成されている。なお、ＣＣＤ以外の撮像素子として、例えば、ＣＭＯＳ型撮像素子を用いることもできる。
【００２４】
光源部２５は、白色光を放射する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２５Ａと、ＬＥＤ２５Ａを実装する回路基板２５Ｂとを有し、ＬＥＤ２５Ａはレンズ２４の周囲に環状に配置されている。なお、光源としては撮像対象の見え方が自然光で見た状態に近い演色性の良好なものが好ましい。
【００２５】
図２は、処理部の回路構成を示す回路ブロック図である。
処理部２６は、制御ユニット３から無線送信される無線電波をアンテナ部２２（図示せず）を介して受信するとともに、画像圧縮回路２３Ｂで生成される圧縮画像信号に基づく無線電波をアンテナ部２２を介して送信する無線部２６０と、受信した無線電波から制御信号等の通信信号成分を分離するフィルタ部２６１と、無線電波を整流して直流電流に変換する整流部２６２と、各部を制御する制御部２６３と、画像処理部２３を接続するためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）部２６４とをバス２６５で接続して構成されている。
【００２６】
整流部２６２は、整流された直流電流に基づく電荷をチャージする図示しないコンデンサを有する。
【００２７】
図３は、制御ユニットの回路構成を示す回路ブロック図である。
制御ユニット３は、数字、かな、記号等の入力キーを備え、カプセルユニット２に対して種々のコマンドを入力するキーボードやマウス等の入力部３０と、表示部４等の外部の機器を接続するためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、所定の周波数の無線電波を発生させる発振部３２と、無線電波を無線送信するとともに圧縮画像信号に基づく無線電波をアンテナ３３Ａを介して受信する受送信部３３と、各部を制御する制御部３４とをバス３５で接続して構成されている。
【００２８】
発振部３２は、１００ＫＨｚの無線電波を発生させる図示しない発振器を有する。
【００２９】
図４は、制御ユニットの装着例を示す図である。
制御ユニット３は、被験者５の体格に応じたサイズを有するベスト３Ａに組み込まれた構成を有する。ベスト３Ａは、被験者５の右胸部分にアンテナを除いた回路機器を収容する回路機器収容部３Ｂと、被験者５の胸部から腹部にかけての範囲に無線電波を放射するように２組のアンテナ３３Ａを内蔵している。このベスト３Ａにおいて、アンテナ３３Ａは平坦状のループコイルによって形成されている。なお、制御ユニット３を被験者５に装着するものとして、上記したベスト以外に、例えば、ガウン状の羽織や、ウエストポーチ、腹巻き、ザック等の形態を有していても良い。
【００３０】
また、制御ユニット３を装着型とせず、屋内設備等の固定型無線ユニットとしても良い。
【００３１】
以下に、第１の実施の形態の内視鏡装置の動作を説明する。
【００３２】
まず、被験者５はベスト３Ａを着用する。次に、被験者５はカプセルユニット２を服用する。次に、オペレータは制御ユニット３の入力部３０を操作して電源投入動作を実行する。制御部３４は、電源投入動作の要求信号に基づいて発振部３２を駆動し、受送信部３３からアンテナ３３Ａを介して無線電波を放射させる。
【００３３】
カプセルユニット２において、無線部２６０は、無線電波を受信し、フィルタ部２６１で制御信号等の通信信号成分を分離する。整流部２６２は、受信した無線電波を整流して直流に変換することにより電力を得るとともに内蔵されたコンデンサに電荷をチャージする。
【００３４】
制御部２６３は、フィルタリングされた通信信号成分に基づいて撮像開始命令を入力すると、整流部２６２からＬＥＤ２５ＡおよびＣＣＤ２３Ａに電力を供給する。ＬＥＤ２５Ａは、電力の供給に基づいて発光し、被験者５の体内の撮像部位に向けて光を照射する。ＣＣＤ２３Ａは、電力の供給に基づいて駆動されて撮像部位を撮像する。ＣＣＤによる撮像の動作原理は周知技術であるので、詳細な説明については省略する。
【００３５】
画像圧縮回路２３Ｂは、ＣＣＤ２３Ａで撮像された画像信号を圧縮し、圧縮画像信号として処理部２６に出力する。
【００３６】
処理部２６において、制御部２６３は、Ｉ／Ｆ部２６４を介して入力した圧縮画像信号を図示しないメモリに記憶するとともに、圧縮画像信号を無線部２６０に出力する。
【００３７】
無線部２６０は、圧縮画像信号に基づいて変調した無線電波をアンテナ部２２から放射する。
【００３８】
制御ユニット３において、受送信部３３はカプセルユニット２から放射された無線電波をアンテナ３３Ａを介して受信する。
【００３９】
制御部３４は、カプセルユニット２から放射された無線電波に含まれる圧縮画像信号を復調し、復調された圧縮画像信号を解凍して圧縮前の状態に復元した映像信号を図示しないメモリに格納する。次に、制御部３４は、メモリに格納された映像信号をＩ／Ｆ部３１を介して表示部４に出力する。表示部４は、映像信号に基づく映像を表示画面に表示する。
【００４０】
図５は、カプセルユニットにおける無線電波の受信状態を示す図である。
カプセルユニット２において、アンテナ２２部に高透磁率のコア２２Ａがあることにより、この部分の磁気抵抗が低くなり、かつ、その形状に基づいて図示するように磁界が吸い寄せられることによって磁界Ｈが形成される。コイル２２Ｃに磁界Ｈの付与に基づく電流が流れると、この電流によって形成される磁界が磁界Ｈを打ち消す方向に働く。これら２つの相乗的な作用により、アンテナ２２の中空断面内は磁気的にシールドされた空間となる。
【００４１】
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）アンテナ部２２の断面内に収容される画像処理部２３および処理部２６が磁気的にシールドされることにより、耐ノイズ性が向上し、撮像された画像信号にノイズが重畳することを防いで鮮明な画像を得ることができる。
（２）アンテナ部２２を中空円筒状に形成して内部に電子機器を収容することにより、アンテナ部２２のサイズを大にでき、無線電波による電力の給電効率を大にできるとともに無線電波の受送信効率が向上する。また、本体部２０とアンテナ部２２との筒状構造によって電子機器収容部分の機械的強度が大になる。
（３）薄膜状の高透磁率の磁性材料を中空円筒状に巻回してコア２２Ａを形成することから、コア２２Ａに要求される形状条件や磁気的特性、又は電気的特性に応じて柔軟に対応することができる。
（４）コア２２Ａの外周部に自己融着性を有するセルフボンド線２２Ｂを巻回してコイル２２Ｃを形成しているので、コイル成形性が良好で生産性に優れ、安定した電気的特性を付与できる。
【００４２】
第１の実施の形態では、ＣＣＤ２３Ａで撮像した画像を無線電波で送信するカプセルユニット２を説明したが、撮像以外の他の用途として、例えば、温度、湿度、加速度等の物理量を測定する物理量センサを内蔵するものであっても良い。また、第１の実施の形態に加えて、このような物理量センサを有し、画像と物理量を収集する構成としても良い。
【００４３】
ここで、上記した第１の実施の形態と同様の効果を得られるアンテナの他の実施の形態として、送受信の搬送波周波数が異なる場合には、単一のコアの外周上に送信用および受信用のコイルをそれぞれ巻き付けるようにしても良い。更に、受信用アンテナとしての電力受信用コイルを、制御ユニット３との間で無線電波で送信される信号を送受信するアンテナとしての送受信用コイルと分割して形成しても良い。
【００４４】
また、アンテナ部２２は、上記した中空円筒状以外の他の形状であっても良く、例えば、矩形中空断面状、あるいは楕円中空断面状に形成されていても同様の効果を奏することができる。このことから、カプセルユニット２の本体部２０およびドーム部２１の形状に応じて適切な形状のものを選択することが好ましい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の内視鏡装置によると、撮像部位を撮像する撮像部と撮像部で撮像された画像をアンテナから無線電波を介して送信させる無線部とをアンテナの形状に基づいて磁気的に保護される領域に配置したため、コイル近傍に電子機器を配置する場合であっても耐ノイズ性が良好で、画質低下を生じることがなく、要求される仕様に応じて最適な電波受送信性を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置であり、（ａ）はカプセル部の断面構造を含む全体図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面におけるカプセル部の断面図である。
【図２】処理部の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図３】制御ユニットの回路構成を示す回路ブロック図である。
【図４】制御ユニットの装着例を示す図である。
【図５】カプセルユニットにおける無線電波の受信状態を示す図である。
【図６】非特許文献に係る内視鏡装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１、内視鏡装置２、カプセルユニット３Ａ、ベスト３Ｂ、回路機器収容部
３、制御ユニット４、表示部５、被験者２０、本体部
２１、ドーム部２２、アンテナ２２、アンテナ部２２Ａ、コア
２２Ｃ、コイル２２Ｂ、セルフボンド線２２、本体部
２３Ｂ、画像圧縮回路２３、画像処理部２３Ｃ、回路基板
２４、レンズ２５Ｂ、回路基板２５、光源部２６、処理部
３０、入力部３１、Ｉ／Ｆ部３２、発振部３３、受送信部
３３Ａ、アンテナ３４、制御部３５、バス６０、内視鏡装置
６１、本体部６２、撮像部６３．６４、タンク
６３Ａ．６４Ａ、配管６３Ｂ、６４Ｂ弁６５、コンデンサ
６６、姿勢制御用コイル６７、コイル６８、無線送信部
２６０、無線部２６１、フィルタ部２６２、整流部
２６３、制御部２６４、Ｉ／Ｆ部２６５、バス

Claims

無線電波によって被検体の外部との通信を行う内視鏡装置において、
前記無線電波にて無線通信を行うアンテナ部と、
前記被検体の被検部位を撮像して撮像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部から出力された前記撮像信号を前記アンテナ部から前記無線電波を介して送信させる無線部とを有し、
前記アンテナ部は、前記撮像部及び前記無線部を収容する中空筒状のコアと、前記コアの外側において前記コアの長さ方向に導線を巻回させたコイルとにより形成され、前記コイルに流れる電流により前記コアに生じる磁界を打ち消す磁界を形成することで、前記撮像部と前記無線部とを前記アンテナ部の無線通信から磁気的に保護することを特徴とする内視鏡装置。
前記コアは、高透磁性材料からなることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記コアは、前記高透磁性材料を積層してなることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
前記高透磁性材料は、薄膜状に形成されたものであることを特徴とする請求項３記載の内視鏡装置。
前記アンテナ部、前記撮像部、および前記無線部を内部に収容して前記被検体の内部へ導入可能な有底の円筒形状に形成された外装部を有し、
前記アンテナ部は、前記外装部の内周面より小さい外形の中空円筒状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記導線は、自己融着性を有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記アンテナ部は、前記撮像部で撮像された前記撮像信号を、前記無線電波を介して送信する送信用アンテナを有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記アンテナ部は、前記撮像部と前記無線部とを駆動させるための電力を発生する、前記被検体の外部から送信された電力信号を受信する受電用アンテナを有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記アンテナ部は、前記受電用アンテナを前記送信用アンテナと別体で設けられていることを特徴とする請求項８記載の内視鏡装置。
前記アンテナ部は、前記撮像部と前記無線部とを前記被検体の外部から制御するための制御信号を受信する制御用アンテナをさらに有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。