JP5000283B2 - カプセル型内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入されて、供給される電源により動作して所定の機能を実行するカプセル型内視鏡に関するものである。

近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されている。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体（人体）の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。

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、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられたメモリに蓄積される。無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信装置を携帯することにより、被検体は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの間に渡って、自由に行動できる。カプセル型内視鏡が排出された後、医者もしくは看護師においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

このようなカプセル型内視鏡では、電源から各機能実行部への電源投入には、外部からの磁界によって作用するリードスイッチが用いられることがあるが、一般的に既存のリードスイッチは、磁界の方向とリードスイッチの延出方向とを一致される必要がある。

特開２００３−２１０３９５号公報

しかしながら、カプセル型内視鏡は、長手軸方向に回転対称形状に形成されて回転方向の規定がないため、磁界の方向とリードスイッチの延出方向とを一致させることが困難であり、たとえば磁界を発生する磁石をリードスイッチの回りに回転させて、方向性を確認しながらリードスイッチを可動させなければならず、リードスイッチのオン・オフ動作が煩わしかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、動作開始を容易に行うことができるカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、所定の機能を実行するための機能実行部と、前記機能実行部に電源を供給する電源部と、前記機能実行部と電源部とを内包するカプセル本体と、前記カプセル本体の長手軸方向側に配置された磁性体による磁気誘導によって接離する一対の接点によって前記機能実行部と電源部とを通電および通電遮断可能に接続する前記カプセル本体の内部に設けられた磁気スイッチと、を具備することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記磁気スイッチにおける接点が、前記磁性体による磁気誘導によって直接磁化されて接離するものであることを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記磁気スイッチの接離方向が、前記カプセル本体における長手軸方向と実質的に垂直であることを特徴とする。

本発明にかかるカプセル型内視鏡は、カプセル型筐体の長手軸方向側に配置された磁性体による磁気誘導作用によって通電状態および通電遮断状態を切り替えるので、動作開始を容易に行うことができるという効果を奏する。

被検体内導入装置および電源供給方法の実施の形態を図１〜図１０の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる被検体内導入装置を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。なお、この無線型被検体内情報取得システムでは、被検体内導入装置として、被検体である人間の口などから体腔内に導入して、体腔内の被検部位を撮影するカプセル型内視鏡を一例として説明する。図１において、無線型被検体内情報取得システムは、無線受信機能を有する受信装置２と、被検体１内に導入され、体腔内画像を撮像して受信装置２に対して画像信号などのデータ送信を行うカプセル型内視鏡３とを備える。また、無線型被検体内情報取得システムは、受信装置２が受信した画像信号に基づいて体腔内画像を表示する表示装置４と、受信装置２と表示装置４との間でデータの受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。

受信装置２は、被検体１の体外表面に貼付される複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを有したアンテナユニット２ａと、複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを介して受信される無線信号の処理などを行う受信本体ユニット２ｂとを備え、これらユニットはコネクタなどを介して着脱可能に接続される。なお、受信用アンテナＡ１〜Ａｎのそれぞれは、たとえば被検体１が着用可能なジャケットに備え付けられ、被検体１は、このジャケットを着用することによって受信用アンテナＡ１〜Ａｎを装着するようにしてもよい。また、この場合、受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、ジャケットに対して着脱可能なものであってもよい。さらに、受信用アンテナＡ１〜Ａｎはそれぞれ、それら先端部のアンテナ本体部が、被検体１の身体に貼り付けることができるアンテナパッドに収容されるものであってもよい。

表示装置４は、カプセル型内視鏡３によって撮像された体腔内画像などを表示するためのものであり、携帯型記録媒体５によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーションなどのような構成を有する。具体的には、表示装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイなどによって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタなどのように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

携帯型記録媒体５は、受信本体ユニット２ｂおよび表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対して挿着された時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。この実施の形態では、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡３が被検体１の体腔内を移動している間は、受信本体ユニット２ｂに挿着されてカプセル型内視鏡３から送信されるデータを記録する。そして、カプセル型内視鏡３が被検体１から排出された後、つまり、被検体１の内部の撮像が終了した後には、受信本体ユニット２ｂから取り出されて表示装置４に挿着され、この表示装置４によって、携帯型記録媒体５に記録されたデータが読み出される構成を有する。たとえば、受信本体ユニット２ｂと表示装置４とのデータの受け渡しを、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどから構成される携帯型記録媒体５によって行うことで、受信本体ユニット２ｂと表示装置４との間が有線で直接接続された場合よりも、被検体１が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。なお、ここでは、受信本体ユニット２ｂと表示装置４との間のデータの受け渡しに携帯型記録媒体５を使用したが、必ずしもこれに限らず、たとえば受信本体ユニット２ｂに内蔵型の他の記録装置、たとえばハードディスクを用い、表示装置４との間のデータの受け渡しのために、双方を有線または無線接続するように構成してもよい。

図２は、カプセル型内視鏡３の内部構成を示す断面図であり、図３は、磁気スイッチの構成を示す拡大図であり、図４は、磁性体である磁石を近づけた状態の磁気スイッチの構成を示す拡大図であり、図５は、磁気スイッチの接点としての固定電極と可動電極の部分拡大を示す拡大図であり、図６は、基板に設置した場合の磁気スイッチの構成を示す拡大図であり、図７は、図２に示したカプセル型内視鏡３の回路構成の一例を示すブロック図である。カプセル型内視鏡３は、被検体１の体腔内部を照明する照明手段としてのたとえばＬＥＤ１１、体腔内の画像を撮像する撮像手段としてのたとえばＣＣＤ１２および体腔内の画像をＣＣＤ１２の撮像位置に結像させる光学手段としての光学系装置１３とを有する情報取得手段としてのイメージセンサ３０と、ＣＣＤ１２で撮像された画像データを送信する伝送手段としてのＲＦ送信装置１８とアンテナ１９とを有する無線部１７を備える。このイメージセンサ３０と無線部１７とは、磁気スイッチ１４を介して、電源供給手段としての電源部１５と通電および通電遮断可能に接続される。電源部１５は、かかる磁気スイッチ１４を介して、これらイメージセンサ３０や無線部１７に電力を供給する。かかるカプセル型内視鏡３は、これらをカプセル本体としてのカプセル型筐体１６内に配置した構成となっている。なお、イメージセンサ３０、無線部１７および後述する信号処理・制御部３１は、本発明にかかる機能実行部１０の各部位を構成している。

磁気スイッチ１４は、図３に示すように、スルーホール１４ａ，１４ｂを有する台座１４ｃと、この台座１４ｃの表面でスルーホール１４ａと接触して設けられる固定電極１４ｄと、この台座１４ｃの表面でスルーホール１４ｂと接触して設けられ、固定電極１４ｄと接触可能に可動する可動電極１４ｅと、この台座１４ｃの裏面でスルーホール１４ａと接触して設けられ、スルーホール１４ａを介して固定電極１４ｄと電気的に接続される裏面電極１４ｆと、この台座１４ｃの裏面でスルーホール１４ｂと接触して設けられ、スルーホール１４ｂを介して可動電極１４ｅと電気的に接続される裏面電極１４ｇと、台座１４ｃの表面に接合層１４ｈを介して接合されて固定電極１４ｄと可動電極１４ｅを覆うキャップ１４ｉとから形成されて、いわゆる表面反応型磁気スイッチを構成している。この磁気スイッチ１４は、縦横２ｍｍ角程度で、高さが０．８ｍｍ程度の大きさに設けられている。台座１４ｃとキャップ１４ｉによって形成される固定電極１４ｄと可動電極１４ｅ周辺の空間は、窒素などの不活性ガスによって封止されている。

なお、この台座１４ｃおよびキャップ１４ｉは、非導電性の部材からなり、裏面電極１４ｆ，１４ｇは、導電性の部材から形成される。また、固定電極１４ｄと可動電極１４ｅは、導電性で、かつ磁性体の部材から形成される。かかる固定電極１４ｄおよび可動電極１４ｅは、図４および図５に示すように、近づく磁石６によって生じる磁界Ｌの磁気誘導作用によって、電極の厚み方向に多層する異なる極性（図５参照）を有するように直接磁化される。この磁化により、可動電極１４ｅは、固定電極１４ｄと接離するように可動する。

この実施の形態にかかる磁気スイッチ１４は、カプセル型筐体１６の略中央部に配設されたスイッチ基板２０の表面に配置されており、磁気スイッチ１４の固定電極１４ｄの延出方向Ｄ１（図４参照）がカプセル本体としてのカプセル型筐体１６の長手軸ｔ方向に対して実質的に垂直になるように設けられている。この磁気スイッチ１４では、たとえば裏面電極１４ｆ，１４ｇがスイッチ基板２０上の図示しない配線に半田付けされており、この配線を介して機能実行部１０および電源部１５と電気的に接続させている。したがって、固定電極１４ｄと可動電極１４ｅが接触すると、電源部１５からの電源が機能実行部１０に供給されて、各部位の機能実行のための動作が可能となる。

ここで、かかる磁気スイッチ１４の固定電極１４ｄおよび可動電極１４ｅは、図４，５に示すように、カプセル型筐体１６の長手軸ｔ方向側からカプセル型内視鏡３に近づく磁石６の磁界Ｌによる磁気誘導作用によって磁化され、これによって互いに接離する。この場合、可動電極１４ｅは、図５に示す接離方向Ｄ２と垂直な方向に沿って可動し、この結果、固定電極１４ｄに対して接触または離間する。かかる可動電極１４ｅの接離方向Ｄ２（すなわち磁気スイッチ１４の接離方向）は、図５に示すように磁化した際の可動電極１４ｅの可動方向と垂直な方向であり、カプセル本体としてのカプセル型筐体１６の長手軸ｔ方向に対して実質的に垂直な方向である。

カプセル型筐体１６は、たとえばイメージセンサ３０と無線部１７をそれぞれ覆う透明な半球ドーム状の先端カバー筐体と、先端カバー筐体と係合し、水密状態に保たれた内部に電源部１５を介在させてイメージセンサ３０と無線部１７が配設される円筒形状の胴部筐体とからなり、被検体１の口から飲み込み可能な大きさに形成されている。胴部筐体は、可視光が不透過な有色材質により形成されている。

ＣＣＤ１２は、撮像基板２１上に設けられて、ＬＥＤ１１からの照明光によって照明された範囲を撮像し、光学系装置１３は、このＣＣＤ１２に被写体像を結像する結像レンズからなる。また、ＬＥＤ１１は、照明基板２２上に搭載され、結像レンズの光軸を中心にその上下左右の近傍４箇所に配置されている。さらに、イメージセンサ３０において、撮像基板２１の背面側には、各部を処理または制御するための信号処理・制御部３１がイメージセンサ３０とＲＦ送信装置１８とを制御する内部制御手段として搭載されている。また、スイッチ基板２０と撮像基板２１と照明基板２２とは、適宜フレキシブル基板により電気的に接続されている。

電源部１５は、たとえば胴部筐体の内径にほぼ一致する直径のボタン型の電池２４により構成されている。この電池２４は、カプセル型筐体１６内部に１以上配置されればよく、たとえば酸化銀電池、充電式電池、発電式電池などを用い得る。また、ＲＦ送信装置１８は、たとえば無線基板２５の背面側に設けられ、アンテナ１９は、たとえば無線基板２５上に搭載されている。

次に、カプセル型内視鏡３の回路構成を、図７を用いて説明する。このカプセル型内視鏡３は、イメージセンサ３０として、ＬＥＤ１１およびＣＣＤ１２を備え、信号処理・制御部３１として、ＬＥＤ１１の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２３と、ＣＣＤ１２の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路２６と、ＬＥＤ駆動回路２３、ＣＣＤ駆動回路２６およびＲＦ送信装置１８の動作を制御するシステムコントロール回路２７とを備え、無線部１７として、ＲＦ送信装置１８と、アンテナ１９とを備える。

カプセル型内視鏡３は、システムコントロール回路２７を備えることにより、このカプセル型内視鏡３が被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ１１によって照明された被検部位の画像データをＣＣＤ１２によって取得するように動作している。この取得された画像データは、さらにＲＦ送信装置１８によってＲＦ信号に変換され、アンテナ１９を介して被検体１の外部に送信されている。さらに、カプセル型内視鏡３は、磁気スイッチ１４を介してシステムコントロール回路２７に電力を供給する電池２４を備えており、システムコントロール回路２７は、電池２４から供給される駆動電力を他の構成要素（ＬＥＤ駆動回路２３、ＣＣＤ駆動回路２６、ＲＦ送信装置１８）に対して分配する機能を有している。

なお、電源部１５と機能実行部１０との間にラッチ回路（図示せず）を備え、ラッチ回路の一部として磁気スイッチ１４を配し、磁石６を近づけた際に磁気スイッチ１４の固定電極１４ｄと可動電極１４ｅの接触によって発生する信号をコントロール信号として前記ラッチ回路へと入力してオン状態とし、それ以降はこのオン状態をラッチ回路にて保持して、電源部１５からの電力を継続して機能実行部１０へと供給する構成としてもよい。この構成により、固定電極１４ｄと可動電極１４ｅ間の接触抵抗の影響を受けることなく、効率の良い電力供給を行うことができる。

このような構成において、図８に示すように、外部の磁石６をカプセル型内視鏡３におけるカプセル型筐体１６の長手軸ｔ方向側から磁気スイッチ１４に近づけ、この磁石６が磁気スイッチ１４の可動可能範囲に入ると、長手軸ｔ方向と略平行に加わる磁石６の磁界の磁気誘導作用に応じて、固定電極１４ｄおよび可動電極１４ｅが厚み方向に多層する異なる極性（図５参照）に磁化される。この磁化により、可動電極１４ｅが固定電極１４ｄに引き寄せられるように可動して接触して、この磁気スイッチ１４を介して電源部１５と機能実行部１０とが電気的に接続されて、電源部１５から機能実行部１０への電源供給が可能となる。なお、磁石６は、イメージセンサ３０が設けられたカプセル型内視鏡３の先端側から近づけてもよいし、無線部１７が設けられたカプセル型内視鏡３の後端側から近づけてもよい。

このように、この実施の形態では、カプセル型内視鏡３外部の磁石６を、長手軸ｔ方向から磁気スイッチ１４に近づけ、磁気スイッチ１４の延出方向（具体的には固定電極１４ｄの延出方向Ｄ１）に対して略垂直に加わる磁石６の磁界Ｌの作用に応じて、可動電極１４ｅを可動させて固定電極１４ｄに接触させることで、電源部１５から機能実行部１０への電源供給が可能となる。このため、かかる磁気スイッチ１４の接離動作（すなわち電源のオンオフ切替動作）を行うためにカプセル型内視鏡３に対して磁石６を近付ける際の磁石６の近接位置および近接方向を容易に規定することができる。この結果、たとえばカプセル型内視鏡にリードスイッチを採用した場合に生じる、リードスイッチを接離させる磁性体をリード延出方向に合わせてカプセル型内視鏡に近接させる必要性がなくなり、カプセル型筐体と磁性体とを相対的に回転させて磁気スイッチの延出方向に対する磁性体の磁界方向を探求せずとも、カプセル型内視鏡の動作開始を容易に行うことができるようになる。

（変形例１）
図９は、本発明にかかるカプセル型内視鏡の変形例１の内部構成を示す断面図である。実施の形態１では、磁気スイッチ１４を電源部１５に近いスイッチ基板２０の表面に設けたが、この変形例では、ＬＥＤ１１が配設された照明基板２２の表面に設けるように構成した。

この変形例１では、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、磁気スイッチ１４をＬＥＤ１１の照明範囲および光学系装置１３の結像レンズの光学的特性で決まる視野範囲に入らない位置に設置することで、イメージセンサ３０による光学的フレアの発生を防ぎ、良好な画像の取り込みを可能にする。

（変形例２）
図１０は、本発明にかかるカプセル型内視鏡の変形例２の内部構成を示す断面図である。この変形例では、磁気スイッチ１４をアンテナ１９が配設された無線基板２５の表面で、かつアンテナ１９の下方に設けるように構成した。

この変形例２では、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、コイル状のアンテナ１９下方に生じている配線などの施されていない空間領域を利用して磁気スイッチ１４を配置することで、無線基板２５の利用されていない領域を有効利用することができる。なお、本発明にかかる磁気スイッチ１４は、形状が小さいので、上述した基板や配置位置以外の位置で、配線などが施されていない場所であれば、いずれの場所にも設置が可能である。なお、これら変形例の場合も、磁石６は、磁界の強さに応じて、イメージセンサ３０が設けられたカプセル型内視鏡３の先端側から近づけてもよいし、無線部１７が設けられたカプセル型内視鏡３の後端側から近づけてもよい。

（付記項１）
被検体内に導入される略円筒形の長手軸方向に回転対称形状に形成される被検体内導入装置において、
前記略円筒形内に設けられ、予め設定された所定の機能を実行する機能実行部と、
前記機能実行部に電源を供給する電源部と、
前記長手軸方向と垂直に設けられ前記機能実行部と電源部を接続し、前記長手軸方向の外部から略平行に加わる磁界の作用に応じて、前記電源部から前記機能実行部へ電源供給されるように構成されるスイッチ部と、
を備えることを特徴とする被検体内導入装置。

（付記項２）
前記スイッチ部は、前記長手軸方向の外部から略平行に加わる磁界の作用に応じて、厚み方向に多層する異なる極性に磁化される磁性体からなる固定電極および可動電極を有し、前記磁化により前記可動電極が前記固定電極に接触するように可動して、前記電源部から前記機能実行部へ電源供給されるようにすることを特徴とする付記項１に記載の被検体内導入装置。

（付記項３）
所定の機能を実行する機能実行部および前記機能実行部に電源を供給する電源部間に接続されるスイッチ部を、略円筒形の長手軸方向に回転対称形状に形成される被検体内導入装置内に前記長手軸方向と垂直に配置させる配置工程と、
前記長手軸方向の被検体内導入装置外部から略平行に加わる磁界の作用に応じて、前記スイッチ部が可動して、前記電源部から前記機能実行部へ電源供給されるようにする電源供給工程と、
を含むことを特徴とする電源供給方法。

（付記項４）
前記スイッチ部は、磁性体の固定電極および可動電極を有し、前記電源供給工程では、前記長手軸方向の被検体内導入装置外部から略平行に加わる磁界の作用に応じて、前記固定電極および可動電極が厚み方向に多層する異なる極性に磁化されて接触し、前記電源部から前記機能実行部へ電源供給されるようにすることを特徴とする付記項３に記載の電源供給方法。

本発明にかかる被検体内導入装置を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。 本発明にかかるカプセル型内視鏡の実施の形態１の内部構成を示す断面図である。 磁気スイッチの構成を示す拡大図である。 磁石を近づけた状態の磁気スイッチの構成を示す拡大図である。 磁気スイッチの固定電極と可動電極の部分拡大を示す拡大図である。 基板に設置した場合の磁気スイッチの構成を示す拡大図である。 図２に示したカプセル型内視鏡の回路構成の一例を示すブロック図である。 磁気スイッチによる電源供給のための動作を説明するための模式図である。 本発明にかかるカプセル型内視鏡の変形例１の内部構成を示す断面図である。 本発明にかかるカプセル型内視鏡の変形例２の内部構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 被検体
２ 受信装置
２ａ アンテナユニット
２ｂ 受信本体ユニット
３ カプセル型内視鏡
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
６ 磁石
１０ 機能実行部
１１ ＬＥＤ
１２ ＣＣＤ
１３ 光学系装置
１４ 磁気スイッチ
１４ａ，１４ｂ スルーホール
１４ｃ 台座
１４ｄ 固定電極
１４ｅ 可動電極
１４ｆ，１４ｇ 裏面電極
１４ｈ 接合層
１４ｉ キャップ
１５ 電源部
１６ カプセル型筐体
１７ 無線部
１８ ＲＦ送信装置
１９ アンテナ
２０ スイッチ基板
２１ 撮像基板
２２ 照明基板
２３ ＬＥＤ駆動回路
２４ 電池
２５ 無線基板
２６ ＣＣＤ駆動回路
２７ システムコントロール回路
３０ イメージセンサ
３１ 信号処理・制御部
Ａ１〜Ａｎ 受信用アンテナ
Ｌ 磁界
ｔ 長手軸

Claims (2)

1. 所定の機能を実行するための機能実行部と、
   前記機能実行部に電源を供給する電源部と、
   前記機能実行部と前記電源部とを内包するカプセル本体と、
   前記カプセル本体の内部に設けられ、前記カプセル本体の外部から前記カプセル本体の長手軸方向と略平行に加わる磁界によって接離する一対の接点によって、前記電源部から前記機能実行部への電源供給を制御する磁気スイッチと、
   を備え、
   前記機能実行部は、照明部、撮像部および無線送信部を有し、
   前記磁気スイッチは、前記カプセル本体の中心軸に垂直な、前記照明部、前記無線送信部が実装される基板、またはスイッチ基板のいずれかの基板上に配置されることを特徴とする被検体内導入装置。
2. 前記磁気スイッチは、外部から前記長手軸方向と略平行に加わる磁界の作用に応じて、厚み方向に多層する異なる極性に磁化される磁性体からなる固定電極および可動電極を有し、前記磁化により前記可動電極が前記固定電極に接触するように可動して、前記電源部から前記機能実行部へ電源供給されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置。

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