JP4987333B2 - 生体内撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
この出願は、２００５年３月３１日に出願されたイスラエル特許出願ＩＬ１６７７８２の優先権を主張し、それはその全体がここに引用により援用される。

発明の分野
この発明は一般に、胃腸管または他の身体管腔を撮像するのに好適な生体内撮像システムに関する。特にそれは、撮像装置と、たとえば取り込まれた画像信号を送信するためのアンテナとに関する。

発明の背景
生体内撮像を提供する際、公知の装置が有用な場合がある。自律型生体内撮像装置、たとえば飲込み可能または摂取可能なカプセルまたは他の装置といった生体内撮像装置は、身体管腔を撮像しながら通過し得る。これらの装置の中には、無線接続を使用して画像データを送信するものもある。

摂取可能撮像カプセルなどの生体内装置によっては、カプセル内の構成要素、たとえばアンテナが、１つまたは数個の基板上に、たとえばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置されてもよい。場合によっては、基板同士はカプセルの軸に沿って整列され、１つ以上の配線によって電気的に接続される。

アンテナの効率は一般に、アンテナの表面積および／またはサイズを含むアンテナの特性によって決まる。たとえば、アンテナがその送信波長よりもかなり小さい限り、アンテナの受信および送信効率は、アンテナの表面積および／または長さに直接比例して増加する。たとえば、アンテナが長いほど、および／またはアンテナの表面積が大きいほど、それはより効率的になる。

これまで、いくつかの要因が、アンテナのサイズが増加可能な範囲を制限してきた。これらの要因のうちの１つは、撮像装置のサイズであり得る。

発明の概要
この発明は、いくつかの実施例によれば、たとえばフレキシブル回路基板、および／または２つ以上のリジッド（硬質）区分または部分と１つ以上のフレキシブル（軟質）区分または部分とを有する回路基板、といった回路基板を含む生体内撮像装置を提供する。いくつかの実施例では、リジッド区分とフレキシブル区分とは交互になっていてもよい。

この発明の一実施例によれば、空間使用を節約するための一例は、リジッド区分および／またはフレキシブル区分をいくつかの構成要素のための支持体として採用することによってなされてもよい。たとえば、この発明の一実施例によれば、リジッド区分が照明系および／またはアンテナの双方を支持し、このため回路基板上のリジッド区分およびフレキシブル区分の数を減少させ得る。効率的で節約された回路基板機構は、占有空間がより少ないより小さいサイズへと回路基板を折畳むことを可能にし、このため、小型化した生体内装置を、または、生体内装置内のより多くの使用可能空間を提供し得る。

この発明のいくつかの実施例によれば、生体内撮像装置は画像センサを含んでいてもよい。この装置はさらに、照明系と、画像データを受信システムに送信するための送信機およびアンテナとを含んでいてもよい。一実施例によれば、送信機は無線送信機である。

この発明のいくつかの実施例によれば、１つ以上のリジッド部分は、照明系または１つ以上の照明ユニット、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤリング、照明リング、照明アセンブリ、または他の好適な照明系を、リジッド部分の第１の表面上に含み、アンテナをリジッド部分の第２の表面上に含んでいてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、１つ以上の照明ユニット、たとえばＬＥＤリングまたは他の好適な照明系と、アンテナとは、たとえば回路基板のリジッド部分および／またはフレキシブル部分内に組込まれても、または埋込まれてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナは、それが占める空間の量をおそらく減少させるために、生体内撮像装置の他の要素と組合されるかまたは他の要素に取付けられてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、撮像装置が提供され、送信機は整合要素および／または電圧制御発振器（ＶＣＯ）を含んでいてもよく、アンテナはＶＣＯの共振ループであってもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、撮像装置が提供され、それは、導体を三次元で有するアンテナ、すなわち三次元（３Ｄ）アンテナを含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、この３Ｄアンテナは、回路基板の横に並んでまたは回路基板内に埋込まれてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナが提供され、それは、アンテナの効率を高めるためにフェライトなどの物質を１つ以上含んでいてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、シェルまたはハウジングを有する撮像装置が提供され、アンテナはシェルまたはハウジング上に配置されてもよい。

この発明の別の実施例によれば、アンテナはシェルまたはハウジングの内側の周囲に沿って配置されてもよく、この周囲は、ハウジングの短軸に平行な平面、ハウジングの長軸と直角ではない角度を形成する平面、またはハウジングの長軸に平行な平面に存在していてもよい。または、アンテナはシェルまたはハウジングの外側の周囲に沿って配置されてもよい。

ここにこの発明を、例示のみのために、添付図面を参照して説明する。図中、同じ構成要素は同じ参照番号によって示される。

説明を簡潔かつ明確にするために、図に示す要素は必ずしも一律の縮尺に従って描かれてはいないことが理解されるであろう。たとえば、明確にするために、要素のうちのいくつかの寸法が、他の要素に対して誇張される場合がある。さらに、適切と考えられる場合、対応する、または類似する要素を示すために参照番号が図中で繰返される場合がある。

発明の詳細な説明
以下の説明は、当業者が、ある特定の用途およびその要件の状況において提供されるようにこの発明を行ない、用いることができるようにするために提示される。説明される実施例へのさまざまな変更は当業者には明らかであり、ここに定義される一般的な原理は他
の実施例に適用されてもよい。したがって、この発明は、図示および説明される特定の実施例に限定されるよう意図されてはおらず、ここに開示される原理および新規の特徴と一貫する最も幅広い範囲が与えられるべきものである。以下の詳細な説明では、この発明の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が述べられる。しかしながら、この発明がこれらの特定の詳細なしで実践され得ることは、当業者には理解されるであろう。他の点では、この発明を不明瞭にしないよう、周知の方法、手順、および構成要素は詳細には説明されていない。

ここで、この発明の一実施例に従った生体内撮像装置を概略的に示す図１を参照する。一実施例によれば、装置４０は通常、光学窓２１と、胃腸管などの身体管腔内部から画像を得るための撮像系とを含む。撮像系は、白色ＬＥＤおよび／またはＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）といった１つ以上の照明源２３と、ＣＭＯＳおよび／またはＣＣＤ撮像カメラといった撮像器８と、撮像器８上に画像をフォーカスする光学系２２とを含んでいてもよい。照明源２３は、光学窓２１を介して身体管腔の内部を照明する。以下に説明するようなこの発明の実施例によれば、装置４０は、画像信号を送信するための、通常撮像器８から信号を無線送信するための送信機１２および／または受信機とアンテナ２７と、装置４０の電気素子に電力を供給する酸化銀電池などの電源２とを含んでいてもよい。一実施例によれば、送信機１２はＲＦ送信機である。他の無線送信機が使用可能である。一実施例によれば、装置４０は、１つ以上の支持体、たとえば２つの異なるＰＣＢ３０および３０′、または２つの部分を含み得る単一のＰＣＢを含んでいてもよい。この発明の一実施例によれば、装置４０のさまざまな構成要素、たとえば送信機１２、アンテナ２７、および撮像器８は、たとえばＰＣＢ３０といった支持体上に配置されてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、患者の体外に、たとえば画像受信機９０（たとえばアンテナまたはアンテナアレイを含む）、ストレージユニット９１、データプロセッサ９２、およびモニタ９３があってもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、装置４０は、データの表示、制御、または他の機能を提供するために（たとえば受信機９０を介して）外部受信および表示システムと通信してもよい。たとえば、内部電池、内部電源、または電力を受信する無線システムを用いて、電力が装置４０に供給されてもよい。他の実施例は他の構成および能力を有していてもよい。たとえば、構成要素は多数の場所またはユニットにわたって分散されてもよく、制御情報は外部源からたとえば制御チャネルを介して受信されてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、装置４０は通常、たとえば自律型の飲込み可能なカプセルであってもよく、またはそれを含んでいてもよいが、装置４０は他の形状を有していてもよく、飲込み可能または自律型である必要はない。装置４０の実施例は通常自律型であり、通常内蔵型である。たとえば、装置４０は、全構成要素がコンテナシェルまたはハウジング内に実質的に含まれているカプセルまたは他のユニットであってもよく、この場合、装置４０は、たとえば電力を受取るための、または情報を送信するための配線またはケーブルを全く必要としない。

この発明のいくつかの実施例によれば、装置４０はカプセル形状であってもよく、胃腸管を撮像するための自律型内視鏡として作動可能である。しかしながら、この発明の実施例によれば、内視鏡、カテーテル、ステント、針などに組込まれるよう設計された装置といった他の装置も使用可能である。さらに、装置４０は、上述の要素をすべて含む必要はない。たとえば、装置４０は、内部光源または内部電源を含む必要はなく、照明および／または電力は、当該技術分野において公知であるように、外部源から供給されてもよい。

この発明のシステムおよび方法は、２００１年３月８日に出願された「生体内撮像用装置およびシステム」（A DEVICE AND SYSTEM FOR IN-VIVO IMAGING）と題された米国特許
出願連続番号第０９／８００，４７０号に記載されているような撮像系を用いて、またはそれにおいて使用されてもよい。この発明のシステムおよび方法が使用され得る撮像系のさらに別の例は、１９９５年１月１７日に出願された「生体内ビデオカメラシステム」（IN-VIVO VIDEO CAMERA SYSTEM）と題されたイッダン（Iddan）等への米国特許第５，６０４，５３１号に記載されている。これらの公開は双方とも、この出願の共通譲受人に譲渡されており、ここに引用により援用される。また、これに代えて、この発明のシステムは、身体管腔または腔の画像を提供する任意の好適な撮像装置において利用されてもよい。たとえば、この発明の一実施例に従った回路基板が、内視鏡などの生体内撮像に使用されるプローブにおいて利用されてもよい。

図２は、この発明のいくつかの実施例に従った、垂直に方向付けられた空気コイルを含む垂直アンテナ２２６の概略図である。ここで使用される場合、垂直および水平は相対的な用語であり、見る人の視点に基づいて、または特定の実施例に基づいて交換可能であってもよい。一実施例では、アンテナ２２６は、シェルまたはハウジング２０５を有する生体内装置４０内に含まれていてもよく、アンテナ２２６は、それが装置４０のハウジング２０５の軸「Ａ」に沿って（かつそれに垂直に）旋回し、かつ、軸Ｂに沿って多かれ少なかれ垂直に延びるように方向付けられてもよい。言い換えれば、アンテナ２２６のループまたはコイルによって形成される平面は、軸Ａに相対的に垂直であってもよく、または、たとえばプリント回路基板（ＰＣＢ）または他の保持体といった支持板２０４の平面に相対的に水平にかつ平行に方向付けられてもよい。一実施例では、ループまたはコイルは実質的に円形であってもよいが、他の実施例では、それらは楕円形、正方形などの他の形状を有していてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、ＰＣＢ２０４とアンテナ２２６によって形成されたループとは、装置４０のハウジング２０５の短軸「Ｂ」に平行な、または実質的に平行な平面において方向付けられてもよく、および／または、長軸Ａに垂直、または実質的に垂直であってもよい。「水平」および「垂直」位置からのずれ、たとえば長軸Ａまたは短軸Ｂからの傾斜が用いられてもよい。一実施例では、アンテナ２２６は装置４０の周囲に沿って配置されてもよい。たとえば、アンテナ２２６は、シェルまたはハウジングにもたれかかって、またはその上に配置されてもよく、もしくは、たとえば以下に説明するようにシェルまたはハウジング２０５内に組込まれてもよい。図３は、この発明の一実施例に従った、水平空気コイルのアンテナ３２７を示しており、それは、アンテナ３２７のループまたはコイルが、この発明のいくつかの実施例に従って装置４０の短軸Ｂに沿って旋回するように方向付けられている。この発明の一実施例によれば、ループまたはコイルによって形成された１つまたは複数の平面は、支持板３０４（たとえばＰＣＢ）に垂直であってもよく、長軸Ａと平行であってもよい。

球形の生体内装置が使用されるといった別の実施例では、アンテナは、支持体または回路基板に垂直な１つまたは複数の平面に１つまたは１組のコイルを形成するというよりもむしろ、アンテナが搭載される回路基板または支持体に平行な１つまたは複数の平面に存在する１つまたは１組のコイルを形成してもよい。さらに、球形の装置を含む一実施例では、アンテナは装置の周囲の周りに、たとえば装置のシェルまたはハウジングの内側の周りに配置されてもよい。アンテナについての、および生体内装置についての他の寸法および形状、ならびにコイルの他の巻回数が使用されてもよい。

この発明の一実施例によれば、図２のアンテナ２２６によって示すような一連の積層コイルまたはループの累積高さまたは長さ（視点による）「Ｈ」は、積層コイルまたはループの直径「Ｄ」より小さくてもよい。ループまたはコイルの組（ここで使用される場合、「組」という用語は１つの単位または２つ以上の単位を含み得る）長さＨに沿って伸びてもよい。この発明の別の実施例によれば、アンテナ２２６の２つ以上のループまたはコイ
ルの直径Ｄは互いに若干異なっていてもよい。たとえば、アンテナ２２６がＰＣＢまたは他の支持媒体上に刻設されている場合、１つのコイルが別のコイルよりも若干小さく、したがってその内側に含まれてもよく、そのため異なるコイルが実質的に同じ平面上に形成されてもよい。

図４Ａは、この発明のいくつかの実施例に従った、生体内装置４０のシェルまたはハウジング５上に刻設された垂直アンテナ４０６の簡略化された概略図である。アンテナ４０６の刻設は、たとえば、シェルまたはハウジング５の内側上であっても外側上であってもよく、好ましくは内側上である。アンテナ４０６の刻設がシェルまたはハウジング５の外側上にある場合には、たとえばハウジングの壁にピンサイズの孔をあけ、その後孔を封鎖して患者の胃腸または管腔の内部から来るかもしれない流体が装置４０の区画に入らないようにすることによって、送信機４０８へのアンテナ４０６の適正な電気接続がなされることを確実にするよう、注意しなければならない。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ４０６は、装置４０の長軸を包囲する周囲上に配置されてもよいが、そうである必要はない。さらに、装置４０では一方の軸が他方より長い必要はなく、たとえば装置４０は対称形、球形などであってもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、生体内装置４０はシェルまたはハウジングを含んでいてもよく、それは一体型であってもよいが、たとえば本体部品と光学ドーム部品などのように多部品構成であってもよい。通常、シェルまたはハウジングは好適なプラスチックから形成されるが、ガラス、金属などの他の材料からも作られてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ、またはアンテナの一部、もしくはアンテナの大部分は、概してシェルの内周の周りに配置されてもよい。好ましくは、アンテナは、ループまたはコイル面積を増加させるために最長内周の周りに配置されるが、そうである必要はない。

図４Ｂに示すようなこの発明のいくつかの実施例によれば、生体内装置４０は、シェルまたはハウジング５上に、生体内装置４０の内側か外側に刻設されたアンテナ４１６を含んでいてもよい。達成可能な最大コイル面積を形成するために、アンテナ４１６は、装置４０の長軸に平行な、または長軸を通る平面に存在していてもよい。

図４Ｃに示すようなこの発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ４２６は、生体内装置４０のハウジング５上に、装置４０のハウジングの長軸に対して真っ直ぐではない角度で刻設されてもよい。垂直アンテナ４２６のコイル面積は、４１６のアンテナのものよりも小さいかもしれないが、４０６のアンテナのものよりも大きい。

図５は、この発明の別の実施例に従った生体内撮像装置を概略的に示す。一実施例によれば、装置４０は、光学窓２１と、胃腸管などの身体管腔内部から画像を得るための撮像系とを含んでいてもよい。この発明の一実施例によれば、撮像系は照明系を含んでいてもよく、それは、たとえば、白色ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、照明リングまたは照明アセンブリ、ハイブリッド照明ユニットまたは他の好適な照明ユニットといった照明源２３を１つ以上含んでいてもよい。この発明の一実施例によれば、撮像系は、画像センサ、たとえばＣＭＯＳ撮像カメラといった撮像器８と、撮像器８上に画像をフォーカスする光学系２２とを含んでいてもよい。この発明の一実施例によれば、照明源２３は、光学窓２１を介して身体管腔の内部を照明してもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、装置４０は、制御ユニット１４と、撮像器８からの画像信号などの信号を送信および／または受信するための送信機／受信機１２およびアンテナ１３と、装置４０の電気素子に電力を供給する酸化銀電池などの電源２とを含んでいてもよい。

この発明の一実施例によれば、送信機１２は任意で、たとえば、撮像器８によって生成
される信号および／またはデータを処理する処理ユニットまたはプロセッサもしくはコントローラを含んでいてもよい。別の実施例では、処理ユニットは、装置４０内の別個の構成要素、たとえばコントローラまたはプロセッサ１４を用いて実現されてもよく、または、撮像器８、送信機／受信機１２、もしくは別の構成要素の一体部分として実現されてもよく、または、必要とされなくてもよい。この任意の処理ユニットは、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、コントローラ、チップ、マイクロチップ、コントローラ、回路構成、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他の好適な多目的または特定プロセッサ、コントローラ、回路構成もしくは回路を含んでいてもよい。一実施例では、たとえば、処理ユニットまたはコントローラは送信機／受信機１２に埋込まれるかまたは組込まれていてもよく、たとえばＡＳＩＣを用いて実現されてもよい。

この発明の一実施例によれば、装置４０のさまざまな構成要素は、支持体、たとえばフレキシブル回路基板、および／またはリジッド部分とフレキシブル部分とを含む回路基板３上に配置されてもよく、好ましくは、構成要素は垂直に積層されて配置されるが、他の配置も可能である。たとえば、この発明の一実施例によれば、回路基板３のあるリジッド部分１１が制御ユニット１４を保持してもよい。回路基板の別のリジッド部分９は、たとえば、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤリング、または他の照明源といった１つ以上の照明源２３などの照明系と、撮像器８とを、一方の側に含んでいてもよく、このリジッド部分９の他方の側は、たとえば、電池または電源２のための接点５１を含んでいてもよい。一実施例によれば、電池接点は好ましくは、以下で説明するようなばねであってもよい。回路基板３の別のリジッド部分７は、たとえば、別の電池接点５３を一方の側に有していてもよく、このリジッド部分７の他方の側は、たとえば送信機／受信機１２を含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、回路基板の各リジッド部分は、回路基板のフレキシブルコネクタ部分（たとえば１７および１７′）によって、回路基板の別のリジッド部分に接続されてもよい。

この発明の一実施例によれば、回路基板３は、たとえば図５、図６Ａおよび図６Ｂに示すように折畳まれてもよい。折畳まれる場合、電池接点は、２つのリジッド回路基板部分の間に挟まれる１組の１つ以上の電池、たとえば電源２に接触してもよい。回路基板３はさまざまな態様で折畳まれてもよく、たとえば、回路基板３は「２」形状、「５」形状、「６」形状、「Ｃ」形状、または他の好適な形状を有していてもよい。図５は、この発明の一実施例に従った、リジッド部分９、７および１１とフレキシブル部分１７および１７′とを交互に有する「Ｓ」として構成された回路基板を概略的に示している。

代替的な実施例では、ｐＨ、温度または圧力を計測する飲込み可能カプセルといった他の生体内撮像装置において、または、上述のもの以外の構成要素を有する飲込み可能撮像カプセルにおいて、構成要素を配置し保持するために、リジッド部分とフレキシブル部分とを有する回路基板が使用されてもよい。そのような回路基板は、「フレキシブル回路基板を備えた生体内装置およびその組立のための方法」（IN VIVO DEVICE WITH FLEXIBLE CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR ASSEMBLY THEREOF）と題された米国出願番号第１０／８７９，０５４号、および「リジッド区分とフレキシブル区分とを有する回路基板を備えた生体内撮像装置」（IN VIVO IMAGING DEVICE WITH A CIRCUIT BOARD HAVING RIGID SECTIONS AND FLEXIBLE SECTIONS）と題された米国出願番号第６０／２９８，３８７号に記載された実施例と同様であってもよく、各々、ここにその全体が引用により援用される。

上述のように、アンテナがその送信波長よりもかなり小さい限り、アンテナの受信および同報通信効率は、アンテナの表面積および／または長さに直接比例して増加する。たとえば、アンテナが長いほど、および／またはアンテナの表面積が大きいほど、それはより
効率的になる。この発明のいくつかの実施例によれば、たとえば生体内装置４０よりも長いアンテナ１３が、装置４０などの生体内撮像装置に、アンテナ１３などのアンテナを回路基板３に、または回路基板３内の層に取付ける／埋込むことによって挿入されてもよい。たとえば、この発明の一実施例によれば、アンテナ１３はリジッド部分９および／または７に、および／またはフレキシブル部分１７′に取付けられてもよく、もしくは、リジッド部分９および／または７、および／またはフレキシブル部分１７′の層内に組込まれるかまたは埋込まれてもよい。たとえば、この発明の一実施例によれば、回路基板３のリジッド部分９と７、および／またはフレキシブル部分１７′は、アンテナ１３が回路基板３の一体部分となるように製造されてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ１３は、回路基板３またはリジッド部分９の組込まれた、もしくは一体部分として、形成、製造または生産されてもよい。たとえば、回路基板３またはリジッド部分９を製造するプロセスは、回路基板３の一部としてアンテナ１３を結合、貼付け、はんだ付け、接続、または他の態様でしっかりと取付けることを含んでいてもよい。そのような製造は、内部に組込まれたアンテナ１３を有する予め提供された回路基板３またはリジッド部分９をもたらす場合があり、回路基板３またはリジッド部分９の製造プロセスが完了した後でアンテナ１３を回路基板３またはリジッド部分９に組立てる、またはさらに接続する必要性をなくす場合がある。

この発明のいくつかの実施例によれば、達成可能な最大コイル面積を形成するために、アンテナ１３は、回路基板３に平行な、または回路基板３を通る平面に存在していてもよい。加えて、垂直アンテナ１３のループは、できるだけ大きいループ面積を形成し、それによりアンテナ１３の効率を高めるために、回路基板３の周囲の近くに刻設されてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ１３のループ同士は、回路基板３の内部または上に刻設された場合、互いに若干異なる直径を有するように作られてもよい。たとえば、回路基板３の単一の層に異なるループが作られるように、１つのループが別のループよりも若干小さく、したがってその内側に含まれていてもよい。加えて、アンテナ１３のループは、回路基板３の異なる層上に、実質的に同じ直径を有して作られてもよい。

図６Ａおよび図６Ｂは、この発明のいくつかの実施例に従った、装置４０内での占有面積が最小で、折畳み可能なアンテナを含むように構成された、回路基板、または他の好適な基材、もしくは支持体６００の上面図および底面図をそれぞれ概略的に示す。

この発明の一実施例によれば、回路基板６００はリジッド部分６０１、６０２および６０３を含んでいてもよく、それらはフレキシブル部分６１１および６１２を用いて相互接続されてもよい。３つのリジッド部分と２つのフレキシブル部分とが図示されているが、この発明の実施例はこの点に関して限定されておらず、他の数、順序または組合せのリジッド部分および／またはフレキシブル部分を含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分６０１は、たとえば、ハイブリッド照明ユニットおよび／またはＬＥＤリングもしくはＯＬＥＤリングなどの照明リングといった照明系６３２を含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分６０２は撮像器６２２を一方の側に含んでいてもよく、このリジッド部分６０２の他方の側は、たとえば、電池または他の電源を定位置に保持可能なばねといった電池保持体６２１を含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分６０３は、ＡＳＩＣ６０７などの送信機と電池保持体６５７とを含んでいてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、各リジッド部分は厚さが８ｍｍに等しいかそれ未満であってもよい。この発明の一実施例によれば、回路基板６００は１つ以上の層を含
んでいてもよく、たとえばアンテナ６２３のようなアンテナはこれらの層のうちの１つに、またはこれらの層のすべてに部分的に埋込まれていてもよく、たとえば深さ方向を備える螺旋形状を有するアンテナであってもよい。たとえばリジッド区分６０３は６つの層６３１を含んでいてもよく、アンテナ６２３はこれらの層のうちの１つ、いくつか、またはすべてに埋込まれていてもよい。この発明の一実施例によれば、これらの層のうちの１つは、アンテナ６２３をたとえばリジッド区分６０３に位置するたとえばＡＳＩＣ６０７に接続し得る電気接続を含んでいてもよい。

この発明の一実施例によれば、回路基板のこれらの層は任意の種類の公知の材料を含んでいてもよく、いくつかの実施例によれば、銅が使用される。

図６Ｃおよび図６Ｄは、この発明のいくつかの実施例に従った回路基板６７０の上面図および底面図をそれぞれ概略的に示す。いくつかの実施例では、回路基板６７０は、図５の装置４０とともに、または、生体内撮像もしくは生体内感知用の他の好適な装置またはシステムとともに使用されてもよい。

この発明の一実施例によれば、回路基板６７０は、たとえば、１つ以上のリジッド部分と１つ以上のフレキシブル部分とを含んでいてもよい。たとえば、回路基板６７０はリジッド部分６７１、６７３、６７５および６７７を含んでいてもよく、それらは、フレキシブル部分６７２、６７４および６７６を用いて相互接続されてもよい。４つのリジッド部分と３つのフレキシブル部分とが図示されているが、この発明の実施例はこの点に関して限定されておらず、他の数、順序または組合せのリジッド部分および／またはフレキシブル部分を含んでいてもよい。

いくつかの実施例では、リジッド部分６７１および６７７は、たとえば、ＬＥＤ６８１などの１つ以上の照明ユニットを含み、たとえばＬＥＤ６８１に供給される電力を調整または制御する抵抗および／またはキャパシタを１つ以上、任意で含んでいてもよい。

いくつかの実施例では、リジッド部分６７３は、第１の撮像器６９１と、ＡＳＩＣ６９２などの送信機とを含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分６７５は、第２の撮像器６９３および／またはプロセッサ６９４を任意で含んでいてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、円形ループアンテナ６７８などのアンテナが、回路基板６７０の１つ以上の区分上に搭載されてもよく、および／または１つ以上の区分に埋込まれてもよい。たとえば、この発明の一実施例によれば、アンテナ６７８の一部分はリジッド部分６７１上に搭載されてもよく、アンテナ６７８の別の部分はフレキシブル部分６７２上に搭載されてもよく、さらに別の部分はリジッド部分に搭載されてＡＳＩＣ６９２に接続されてもよい。

図７Ａは、この発明のいくつかの実施例に従ったリジッド部分７０３、アンテナ７２３、および送信機７５１を示す一部切断図である。いくつかの実施例では、リジッド部分７０３は、図６Ａおよび図６Ｂのリジッド部分６０３の一例であってもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分７０３は１つ以上の層７２１、たとえば６つの内層を含んでいてもよい。アンテナ７２３はこれらの層のうちの１つに埋込まれても、および／またはプリントされてもよく、たとえば送信機７５１に電気的に相互接続されてもよい。この発明の一実施例によれば、アンテナ７２３は、たとえばこれらの層のうちの１つにおいて、リジッド部分７０３の内側に巻きつけられてもよい。この発明の一実施例によれば、リジッド部分７０３は円筒形状を有していてもよく、アンテナ７２３はリジッド部分７０３の外側の周りを覆っていてもよい。

図７Ｂ−７Ｃは、この発明のいくつかの実施例に従った、たとえばリジッド区分７０３
の内層の上面図および側面図をそれぞれ概略的に示す。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ７２３は、たとえば、これらの層のうちの１つを通ってリジッド区分７０３の一方の側から他方の側へと横断し得るバイアおよび／または配線および／または電気接点を介して、電気的に通じていてもよい。この発明の一実施例によれば、たとえば２つのプリントトレース７２４および７３４といった電気配線が、層７２１のうちの１つの上にプリントおよび／または成形されてもよい。この発明の一実施例によれば、プリントトレース７２４および７３４の各々は、送信機７５１に、または、たとえば回路基板６００上に配置される他の構成要素に接続されてもよい。

ここで、この発明のいくつかの実施例に従ったアンテナ８２３を例示する概略図である図８Ａ−８Ｃを参照する。たとえば図８Ａに示すような一実施例によれば、アンテナ８２３は円形螺旋形状であってもよい。たとえば図８Ｂに示すようなこの発明の一実施例によれば、アンテナ８２３は正方形螺旋形状のアンテナであってもよい。たとえば図８Ｃに示すようなこの発明の別の実施例によれば、アンテナは、たとえば、その中央に丸い孔などの内円を備えるリングまたはブーメラン形状であってもよい。通常、アンテナ８２３は、回路基板への、たとえばリジッド部分７０３の層のうちの１つへの好適な組込のために適合する寸法を有する。アンテナ８２３はリング形状以外の異なる形状、たとえば矩形形状であってもよく、または、摂取可能カプセルなどの生体内装置に収まるために適合する任意の他の形であってもよい。

図８Ｄは、この発明のいくつかの実施例に従った、水平空気コイルアンテナなどのアンテナ８００を示す。たとえばアンテナ８００の効率は、たとえばフェライトを含むフレキシブルスティック８１０といった構成要素を１つ以上使用することによって高められてもよい。たとえば、１０ＭＨｚといった低周波数では、アンテナ８００などのアンテナを包囲する磁界の強さは、スティック８１０をコイルアンテナ８００内に、たとえばコイルアンテナ８００の空洞化したコイルに沿って配置することによって、１００倍強化される場合がある。

図９Ａは、この発明のいくつかの実施例に従った回路基板９００の三次元図を概略的に示す。この発明のいくつかの実施例によれば、回路基板９００は、図６Ａおよび図６Ｂの回路基板６００の一例であってもよい。いくつかの実施例では、回路基板９００は、図５の装置４０とともに、または、生体内撮像用の他の好適な装置およびシステムとともに使用されてもよい。

この発明の一実施例によれば、回路基板９００は、たとえば、１つ以上のリジッド部分と１つ以上のフレキシブル部分とを含んでいてもよい。たとえば、回路基板９００はリジッド部分９７１、９７３、９７５および９７７を含んでいてもよく、それらは、フレキシブル部分９７２、９７４および９７６を用いて相互接続されてもよい。４つのリジッド部分と３つのフレキシブル部分とが図示されているが、この発明の実施例はこの点に関して限定されておらず、他の数、順序または組合せのリジッド部分および／またはフレキシブル部分を含んでいてもよい。

この発明の一実施例によれば、リジッド部分９７１は、レンズ保持体と、１つ以上の照明ユニットまたはＬＥＤ９４２を有するＬＥＤリング９２１と、おそらくは他の構成要素とを、その一面上に搭載された状態で有していてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、リジッド部分９７３は撮像器９２２を一方の側に有していてもよく、このリジッド部分９７３の他方の側は、たとえば電池保持体９０２を含んでいてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、回路基板９００は１つ以上の層を任意で有していてもよく、アンテナはそれらの層のうちの１つに埋込まれてもよい。たとえばこの発明
の一実施例によれば、アンテナ９７８は、回路基板９００のリジッド区分９７５と９７７およびフレキシブル区分９７６の層のうちの１つに埋込まれてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ９７８は、リジッド区分９７５に位置する送信機９３０といった送信機に接続されてもよい。たとえば送信機９３０といったさまざまな構成要素は、たとえば、回路基板９００に埋込まれたバイア９２４および／または配線および／または電気接点を介して電気的に通じていてもよい。

図９Ｂおよび図９Ｃは、この発明のいくつかの実施例に従った３Ｄ回路基板９９０と、たとえば３Ｄアンテナなどの折畳まれたアンテナ９９３との三次元（３Ｄ）図および上面図をそれぞれ概略的に示す。いくつかの実施例では、回路基板９９０は、図５の装置４０とともに、または、生体内撮像または生体内感知用の他の好適な装置およびシステムとともに使用されてもよい。

この発明の一実施例によれば、回路基板９９０は、たとえば、１つ以上のリジッド部分と１つ以上のフレキシブル部分とを含んでいてもよい。たとえば、回路基板９９０はリジッド部分９９１および９９２を含んでいてもよく、それらは、フレキシブル部分９９６を用いて相互接続されてもよい。２つのリジッド部分と１つのフレキシブル部分とが図示されているが、この発明の実施例はこの点に関して限定されてはおらず、他の数、順序または組合せのリジッド部分および／またはフレキシブル部分を含んでいてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、回路基板９９０は１つ以上の層を任意で含んでいてもよく、アンテナ９９３はこれらの層の１つ以上に埋込まれてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ９９３は、回路基板９９０の横に並んでアンテナ９９３を配置し、または埋込み、回路基板を装置４０内で折畳むことによって、装置４０の内部で使用されてもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、アンテナ９９３は回路基板９９０を包囲してもよい。

図９Ｄに示すようなこの発明のいくつかの実施例によれば、たとえばアンテナ９９３などのアンテナを回路基板９９０内で、または装置４０内で、もしくは他の好適な装置およびシステムで折畳むことによって、導体を３つの次元で含むアンテナが形成され、各導体は異なる方向に放射する。その結果、ダイバーシティ偏波磁界９９８などの均一磁界が、アンテナの周りに、および／または装置４０の周りに生成される。

図９Ｅは、この発明のいくつかの実施例に従った、折畳み可能なアンテナを備える生体内撮像装置を製造する方法の概略的なフローチャートである。ステップ９１０で、１つ以上の層を備えるリジッド部分とフレキシブル部分とを有する回路基板が提供される。ステップ９１１で、回路基板のこれらの層のうちの１つ以上に、アンテナが取付けられ、接続され、または埋込まれてもよい。これは、たとえば、回路基板全体の横に並んでアンテナを取付けること、または埋込むことを含んでいてもよい。ステップ９１２で、たとえば回路基板とアンテナとが、予め規定された形状へと、たとえば折畳まれ、曲げられ、ねじられ、および／または形作られてもよい。ステップ９１３で、回路基板とアンテナとは、生体内撮像用に適合または構成された好適なハウジング、たとえば飲込み可能カプセルのハウジングへと挿入されてもよい。この発明の実施例に従って、３Ｄアンテナとそのようなアンテナを含む装置とが生産されてもよい。一実施例によれば、回路基板に撮像器が取付けられても、または埋込まれてもよい。この発明の実施例に従って、他の好適な動作または方法が使用されてもよい。

図１０は、この発明のいくつかの実施例に従った、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０１２を含み、ＶＣＯ１０１２の共振コイル１０１４を使用してアンテナとして機能する例示的な送信機１００２の簡略化されたブロック図である。

この発明の一実施例によれば、水晶発振子（ＯＳＣ）１００４が、比較的安定しかつ正確な基準周波数１０２４を提供してもよい。基準周波数１０２４は次に位相ロックループ（ＰＬＬ）１００８に供給される。ＰＬＬの第２の入力１０２６が二進分周器１００６の出力から来てもよく、それは、たとえばＶＣＯ１０１２の出力から直接タップされた入力信号１０３２の周波数を適正に分割し、基準周波数１０２４に十分近い周波数の信号を出力してもよい。ＰＬＬ１００８は出力電流信号１０２８を生成してもよく、それはゼロに近くてもよく、その２つの入力信号１０２４および１０２６の相対位相差に比例していてもよい。基準信号１０２４と分周器１００６からの入力信号１０２６とが実質的に同じ周波数である場合、ＰＬＬ１００８の出力は一定のゼロ電流であってもよい。この電圧にノイズがあれば、それはローパスループフィルタ１０１０によって取除かれ、ローパスループフィルタ１０１０は次に制御電圧出力１０３０を生成する。ＰＬＬ１００８への２つの入力信号の周波数が同じではない場合、ローパスループフィルタ１０１０からの制御電圧出力１０３０は変動する場合があり、それはＶＣＯ１０１２を正しい周波数へ駆動しようとする場合がある。送信機１００２において、他の構成要素、または他の組の構成要素が使用されてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、プロセッサからの信号といった変調信号１０２２はデジタル二値信号であってもよいが、そうである必要はない。この発明の一実施例によれば、変調信号１０２２は、撮像系によって収集された画像データを含んでいてもよく、また、ｐＨデータ、圧力データ、電池電圧データなどの他の遠隔測定データも含んでいてもよい。変調信号１０２２はＶＣＯ１０１２の制御電圧信号１０３０上に重ね合わされて、変調された信号１０３４を生成してもよい。この発明のいくつかの実施例によれば、この変調は、周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、位相偏移変調（ＰＳＫ）、最小偏移変調（ＭＳＫ）、位相連続周波数偏移変調（ＣＰＦＳＫ）のフォーマットで、または任意の他の好適なフォーマットで行なわれてもよい。

この発明のいくつかの実施例によれば、変調された信号１０３４の電力を、それがアンテナに印加される前にさらに増強するために、電力増幅器が使用されてもよい。しかしながら、これは、利用可能な電源が制限され得るたとえば飲込み可能カプセルといった生体内撮像装置の内部で使用されるアンテナに電力を供給するには効果的な方法ではない場合がある。この発明のいくつかの例示的な実施例によれば、ＶＣＯ１０１２の共振コイル１０１４がアンテナとして機能するよう使用されてもよく、変調された信号１０３４は共振コイル１０１４によって直接放射されてもよい。加えて、ＶＣＯ１０１２を流れる駆動電流を変更することによって、比較的大きなダイナミックレンジの放射電力、たとえば２０ｄＢが達成され得る。

アンテナの効率は一般に、アンテナの表面積および／またはサイズを含むアンテナの特性によって決まる。たとえば、アンテナがそのアンテナの送信波長よりもかなり小さい限り、アンテナの受信および送信効率は、アンテナの表面積および／または長さに直接比例して増加する。たとえば、アンテナが長いほど、および／またはアンテナの表面積が大きいほど、それはより効率的になる。加えて、アンテナのインピーダンスは、アンテナの表面積およびコイルの数に直接比例して増加する。その結果、アンテナのインピーダンスは、アンテナの効率を高めることによって変更される（通常増加する）。

この発明のいくつかの実施例によれば、たとえば追加のキャパシタンスおよび／またはチョークといった整合要素を使用することによって、アンテナインピーダンスを必要な値に整合させることが可能であり得る。

この発明の一実施例によれば、整合要素の採用は、図５に示すアンテナなどの（たとえ
ば高い効率および予め定められた範囲のインピーダンスとを備える）より大きくより長いアンテナの効果的な使用を可能にし、整合要素を用いてアンテナのインピーダンスの所望の範囲を調節し得る。図１１Ａ−１１Ｄに示すようなこの発明のいくつかの実施例によれば、異なる形状およびサイズのアンテナを、ＡＳＩＣなどの異なるカプセル構成要素と組合せて使用することが可能である。

図１１Ａは、この発明のいくつかの実施例に従った、電気回路、たとえばＶＣＯ（電圧制御発振器）回路１１０１といった共振回路を概略的に示す。この発明の一実施例によれば、回路１１０１は、電力増幅器１１０２または電力ＶＣＯと、アンテナ１１２３とを含んでいてもよい。この発明の一実施例によれば、アンテナ、たとえばアンテナ１１２３のインダクタンス（inductive value）は以下の式によって求められ得る。

式中、ｆは搬送波の周波数値であり、Ｌは共振回路のインダクタンス値であり、Ｃは共振回路のキャパシタンス値である。

この発明のいくつかの実施例によれば、追加のキャパシタンスおよび／またはチョークを使用することによって、アンテナインダクタンスを必要な値に整合させることが可能であり得る。たとえば、図１１Ｂに示すような一実施例によれば、回路１１１０はキャパシタンス１１１１を含んでいてもよく、それはアンテナ１１２３に直列接続されていてもよい。

図１１Ｃに示すようなこの発明の別の実施例によれば、回路１１２０はチョーク１１２１を含んでいてもよく、それはアンテナ１１２３に直列接続されていてもよい。

図１１Ｄに示すようなこの発明の別の実施例によれば、回路１１３０はキャパシタンス１１３１を含んでいてもよく、それはアンテナ１１２３に並列接続されていてもよい。

図１１Ｅに示すようなこの発明の別の実施例によれば、回路１１４０はチョーク１１４２を含んでいてもよく、それは、キャパシタンス１１４１およびアンテナ１１２３に並列接続されていてもよい。

この発明が、上に特に図示し説明したものに限定されないことは、当業者によって理解されるであろう。むしろ、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。

この発明の一実施例に従った生体内撮像装置およびシステムの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、撮像装置のシェル内部のアンテナの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、水平に方向付けられた空気コイルを含む撮像装置のシェル内部のアンテナの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、生体内装置のハウジング上に刻設された垂直アンテナの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、生体内装置のハウジング上に刻設された垂直アンテナの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、生体内装置のハウジング上に刻設された垂直アンテナの概略図である。 この発明のいくつかの実施例に従った生体内撮像装置の概略図である。 この発明の別の実施例に従った回路基板の上面図を概略的に示す図である。 この発明の別の実施例に従った回路基板の底面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った回路基板の上面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った回路基板の底面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、回路基板のリジッド部分、アンテナ、および送信機を示す一部切断図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、回路基板のリジッド部分の上面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、回路基板のリジッド部分の側面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従ったアンテナを概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従ったアンテナを概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従ったアンテナを概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従ったアンテナを概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った回路基板およびアンテナの三次元図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った３Ｄ回路基板および３Ｄアンテナの三次元（３Ｄ）図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った３Ｄ回路基板および３Ｄアンテナの上面図を概略的に示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った、３Ｄアンテナのダイバーシティ偏波磁界を示す図である。 この発明のいくつかの実施例に従った３Ｄアンテナを製造する方法の概略的なフローチャートである。 この発明のいくつかの実施例に従った、電圧制御発振器を含む例示的な送信機のブロック図である。 この発明のいくつかの実施例に従った電気回路のブロック図である。 この発明のいくつかの実施例に従った電気回路のブロック図である。 この発明のいくつかの実施例に従った電気回路のブロック図である。 この発明のいくつかの実施例に従った電気回路のブロック図である。 この発明のいくつかの実施例に従った電気回路のブロック図である。

符号の説明

３ 回路基板、５ ハウジング、８ 撮像器、１２ 送信機、１３ アンテナ、４０ 生体内撮像装置。

Claims (6)

1. 照明系によって生体内を照明しながら撮像器によって生体内の画像を取得し、取得された画像を送信機からアンテナを介して生体外部に送信する生体内撮像装置において、
   前記アンテナ及び前記送信機が搭載されるプリント回路基板を備え、該プリント回路基板は、
   少なくとも１つのフレキシブル部分と、
   前記フレキシブル部分に連結された少なくとも２つのリジッド部分とを備え、
   前記アンテナは、前記プリント回路基板の前記少なくとも１つのフレキシブル部分に部分的に埋め込まれ、かつ前記プリント回路基板の前記少なくとも２つのリジッド部分に埋め込まれて、三次元アンテナを形成し、
   前記送信機は前記リジッド部分のうちの１つの上に配置される生体内撮像装置。
2. 前記アンテナは、前記プリント回路基板の全長に沿って埋込まれている請求項１に記載の生体内撮像装置。
3. 前記照明系は前記リジッド部分のうちの１つの上に搭載される請求項１に記載の生体内撮像装置。
4. 前記生体内撮像装置は自律型である請求項１に記載の生体内撮像装置。
5. 照明系によって生体内を照明しながら撮像器によって生体内の画像を取得し、取得された画像を送信機からアンテナを介して生体外部に送信する生体内撮像装置を製造する方法であって、
   該方法は、少なくとも１つのフレキシブル部分と、前記フレキシブル部分に連結された少なくとも２つのリジッド部分とから、前記アンテナ及び前記送信機が搭載されるプリント回路基板を形成するステップを備え、
   前記アンテナを前記プリント回路基板に搭載することは、
   前記アンテナを前記プリント回路基板の前記少なくとも１つのフレキシブル部分に部分的に埋め込み、かつ前記プリント回路基板の前記少なくとも２つのリジッド部分に部分的に埋め込むステップと、
   前記アンテナが三次元アンテナを形成するように、前記プリント回路基板を折畳むステップとを備え、
   前記送信機を前記プリント回路基板に搭載することは、前記プリント回路基板のリジッド部分のうちの１つの上に前記送信機を配置するステップを備える方法。
6. 前記プリント回路基板上に撮像器を搭載するステップを含む請求項５に記載の方法。

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