JP5053761B2 - カプセル型医療装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体内部を観察するために前記生体内部に投入され、前記生体内部で撮像した画像データを生体外部の受信装置へ無線伝送するカプセル形状のカプセル型医療装置に関し、特に、画像の撮像中であっても安定して画像データを送信することを可能にする技術に関する。

従来、患者の生体内部、特に消化器系の臓器内部を観察するためにその形状を小型のカプセル形状にし、患者の口から投入することにより生体内部を順に移動させ、その間に撮像した生体内部の画像データを生体外部の受信装置に無線で送信するカプセル型内視鏡等のカプセル型医療装置が種々提案されている。

このようなカプセル型医療装置は、主に画像を撮像するためのＣＣＤカメラ等の撮像装置、及び前記撮像装置で撮像した画像データを生体外部の受信装置に無線で送信するための送信装置とを備えている。そして、このようなカプセル型医療装置は、例えば１．５Ｖの酸化銀電池等のボタン電池を電源として撮像装置及び送信装置を作動させている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−４０３４２号公報

しかしながら、上述のようなカプセル型医療装置は、撮像装置や送信装置を作動させるための電源が小型のボタン電池であるため、出力インピーダンスが大きくなり、送信装置が動作している際に撮像装置の動作モードが切り替わると撮像装置の消費電流が変動してしまい、電源ラインにリップルが発生しやすくなってしまうという問題点があった。例えば、送信装置が画像データを送信している最中に撮像装置が画像の撮像を開始したような場合、送信装置に供給されている電圧が下がってしまうために画像の送信に不具合が生じてしまう可能性があるという問題点があった。

また、送信装置の発振回路にコルビッツ型のようなシングルタイプを用いた場合、撮像装置で発生した電源リップルによって送信装置の発振周波数が変動するため、送信装置による無線通信に悪影響を及ぼしてしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、送信装置が動作している際に撮像装置の動作モードが切り替わった場合であっても、安定して画像データを送信することが可能なカプセル型医療装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明のカプセル型医療装置は、生体内部を観察するために前記生体内部に投入されるカプセル型医療装置であって、前記生体内部の画像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像した画像の画像データを無線通信で前記生体外部へ送信する無線通信手段と、電源手段から出力された電圧を調整して前記撮像手段に供給するための第１の電圧レギュレータ手段と、前記電源手段から出力された電圧を調整して前記無線通信手段に安定した電圧を供給するための第２の電圧レギュレータ手段とを備え、前記第２のレギュレータ手段が供給する電圧の電圧値は、前記第１のレギュレータ手段が供給する電圧の電圧値よりも低く、前記無線通信手段が有する発振部が差動構成になっていることを特徴とする。

また、本発明のカプセル型医療装置は、前記発振部が、ベース共振方式であることが望ましい。
また、本発明のカプセル型医療装置は、前記発振部が、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）とＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を兼ねていることが望ましい。

本発明によれば、送信装置が動作している際に撮像装置の動作モードが切り替わった場合であっても、安定して画像データを送信することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明を適用した第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態におけるカプセル型医療装置のブロック図である。

図１において、カプセル型医療装置１は、患者の生体内部、特に消化器系の臓器内部を観察するためにその形状を小型のカプセル形状にし、患者の口から投入することにより生体内部を順に移動させ、その間に撮像した生体内部の画像データを生体外部の受信装置に無線で送信するカプセル型内視鏡等である。そして、カプセル型医療装置１は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段１１と無線通信手段１２と第１の電圧レギュレータ手段１３と第２の電圧レギュレータ手段１４とアンテナ手段１５とを備えている。

撮像手段１１は、カプセル型医療装置１が前記生体内部を移動及び滞在している間、前記生体内部の画像を撮影する。
無線通信手段１２は、前記撮像手段１１によって撮像した画像の画像データを、アンテナ手段１５を介して無線通信で前記生体外部の受信装置へ送信する。

第１の電圧レギュレータ手段１３は、ボタン電池等の電源手段１６から出力された電圧を調整して前記撮像手段１１に供給する。
第２の電圧レギュレータ手段１４は、前記電源手段１６から出力された電圧を調整して前記無線通信手段１２に供給する。

そして、ボタン電池等の電源手段１６の電圧低下時における撮像装置１１の影響を受け難くするため、第２の電圧レギュレータ手段１４は第１の電圧レギュレータ手段１３より低い電圧に設定してある。

このように、同一の電源手段１６からの電圧を、撮像手段１１に対しては第１の電圧レギュレータ手段によって調整し、無線通信手段１２に対しては第２の電圧レギュレータ手段１４によって調整するので、無線通信手段１２が動作している際に撮像手段１１の動作モードが切り替わったような場合であっても、無線通信手段１２に対して安定した電圧を供給することができる。

なお、第２の電圧レギュレータ手段１４は、無線通信手段１２と同じＩＣ上に構成されていても良い。
図２は、本発明を適用した第１の実施の形態における無線通信手段のブロック図である。

図２において、無線通信手段１２は、レベル変換部１２１と発振部１２２と基準周波数発生部１２３と位相比較器１２４とローパスフィルター（ＬＰＦ）１２５とを備えている。

レベル変換部１２１は、撮像装置１１が撮像した画像データの電圧レベルを変換して、発振部１２２に入力する。
発振部１２２は、第２の電圧レギュレータ手段１４によって調整された電圧の基、レベル変換部１２１から入力されたレベル変換後の画像データの電圧レベルと、ＬＰＦ１２５から出力された信号の電圧レベルとに基づく周波数で発振して出力する。なお、この発振部１２２は、不図示のＰＬＬ（Phase Locked Loop）変調回路を備えており、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調器としても兼用している。加えて、入力される画像データの周波数成分は、ＬＰＦ１２５のカットオフ周波数より高く設定される。

基準周波数発生部１２３は、基準周波数を発生する。
位相比較器１２４は、発振部１２２から出力された信号と基準周波数発生部１２３から発生された基準周波数との位相を比較し、この結果に基づいて位相差に応じた信号をＬＰＦ１２５へ出力する。

ＬＰＦ１２５は、入力された信号のうち低帯域の周波数成分を通過させて発振部１２２へ出力する。
図３は、本発明を適用した第１の実施の形態における発振部の回路図である。

図３において、発振部１２２は、発振回路３１及び出力回路３２から構成され、発振回路３１で発振した出力信号が出力回路３２及びアンテナ手段１５を介して電波として出力される。アンテナ手段１５は、差動構成の発振回路３１より効率良く電波として出力できるように、平衡型のアンテナであるループアンテナ又はダイポールアンテナが良い。

発振回路３１は、トランジスタ３３若しくはトランジスタ３４の一方のベースが他方コレクタに互いに接続され、これら２個のトランジスタ３３，３４の接地点から出力信号が出力される。これら２個のトランジスタ３３，３４におけるコレクタ、ベースの交差接続は、ＬＣ並列共振回路の共振周波数で発振する。このような差動構成の回路で発振させると、リップルの影響が小さくなる。また、この差動構成の発振回路３１は、ベース共振型の発振回路である。

後述する第２の実施の形態におけるカプセル型医療装置４と異なり、カプセル型医療装置１が備える発振回路３１では、ベース側にバリキャップ３５とコイル３６が接続されている。また、電源にプルアップしているのは、コイルではなく抵抗３７、３８が接続されている。

上述したように、本発明を適用した第１の実施の形態におけるカプセル型医療装置１は、発振回路３１を差動構成とすることで電源リップルの耐性を上げることができる。さらに、無線装置１２が有する発振回路３１に電圧を供給する電源ラインに、撮像装置１１に供給する電圧を調整する第１の電圧レギュレータ１３とは別である専用の第２のレギュレータ１４を設けることで、撮像装置１１に発生した電源リップルを可能な限り除去することができる。

また、これら２つを組み合わせることにより、すなわち、カプセル型医療装置１が、撮像手段１１に供給する電圧を安定化させるための第１の電圧レギュレータ手段１３と無線通信手段１２に供給する電圧を安定化させるための第２の電圧レギュレータ手段１４とを備えたこと、及び、発振部１２２が差動構成になっていることの２つの特徴により、無線通信手段１２の周波数安定度を上げることができ、無線通信の通信品質を上げることができる。よって、本発明を適用したカプセル型医療装置１は、無線通信手段１２が動作している際に撮像手段１１の動作モードが切り替わったような場合であっても、安定して画像データを送信することができる。

次に、本発明を適用した第２の実施の形態を説明する。
図４は、本発明を適用した第２の実施の形態におけるカプセル型医療装置のブロック図である。

図４において、カプセル型医療装置４は、図１を用いて説明した第１の実施の形態におけるカプセル型医療装置１と同様、患者の生体内部、特に消化器系の臓器内部を観察するためにその形状を小型のカプセル形状にし、患者の口から投入することにより生体内部を順に移動させ、その間に撮像した生体内部の画像データを生体外部の受信装置に無線で送信するカプセル型内視鏡等である。そして、カプセル型医療装置４は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段１１と無線通信手段４１と電圧レギュレータ手段４２とを備えている。

撮像手段１１は、カプセル型医療装置４が前記生体内部を移動及び滞在している間、前記生体内部の画像を撮影する。
無線通信手段４１は、前記撮像手段１１によって撮像した画像の画像データを、内蔵する差動型のアンテナ手段を介して無線通信で前記生体外部の受信装置へ送信する。

電圧レギュレータ手段４２は、ボタン電池等の電源手段１６から出力された電圧を調整して、前記撮像手段１１及び無線通信手段４２の双方に供給する。
図５は、本発明を適用した第２の実施の形態における無線通信手段のブロック図である。

図５において、無線通信手段１２は、レベル変換部１２１と発振部４１１と基準周波数発生部１２３と位相比較器１２４とローパスフィルター（ＬＰＦ）１２５とを備えている。

レベル変換部１２１は、撮像装置１１が撮像した画像データの電圧レベルを変換して、発振部４１１に入力する。
発振部４１１は、電圧レギュレータ手段４２によって調整された電圧の基、レベル変換部１２１から入力されたレベル変換後の画像データの電圧レベルと、ＬＰＦ１２５から出力された信号の電圧レベルとに基づく周波数で発振して出力する。なお、この発振部４１１は、平衡型のアンテナ手段を内蔵し、図２を用いて説明した第１の実施の形態における発振部１２２と同様、不図示のＰＬＬ変調回路を備えており、ＦＳＫ変調器としても兼用している。加えて、画像データの周波数成分は、ＬＰＦ１２５のカットオフ周波数より高く設定される。

基準周波数発生部１２３は、基準周波数を発生する。
位相比較器１２４は、発振部４１１から出力された信号と基準周波数発生部１２３から発生された基準周波数との位相を比較し、この結果に基づいて位相差に応じた信号をＬＰＦ１２５へ出力する。

ＬＰＦ１２５は、入力された信号のうち低帯域の周波数成分を通過させて発振部４１１へ出力する。
図６は、本発明を適用した第２の実施の形態における発振部の回路図である。

図６において、発振部４１１は、発振回路６１から構成されており、そのコレクタ端子間に配される発振用のインダクタが電磁界発生用のアンテナ手段６５と兼用されている。そして、発振回路６１で発振した出力信号がアンテナ手段６５を介して電波として出力される。このアンテナ手段６５の形状は、インダクタを形成できる外径３ｍｍ以上のループあるいはスパイラル形状が好ましい。

発振回路６１は、トランジスタ６２若しくはトランジスタ６３の一方のベースが他方コレクタに互いに接続され、これら２個のトランジスタ６２，６３の接地点から出力信号が出力される。これら２個のトランジスタ６２，６３におけるコレクタ、ベースの交差接続は、ＬＣ並列共振回路の共振周波数で発振する。このような差動構成の回路で発振させると、リップルの影響が小さくなる。また、この差動構成の発振回路６１は、コレクタ共振型の発振回路である。

カプセル型医療装置４が備える発振回路６１では、上述した第１の実施の形態におけるカプセル型医療装置１と異なり、外部に出るアンテナ手段６５と共有させるためコレクタ側にバリキャップ６４とアンテナ手段６５としてのコイルが接続されている。また、電源にプルアップしているのは、抵抗ではなくコイル６６、６７が接続されている。

上述したように、本発明を適用した第２の実施の形態におけるカプセル型医療装置４は、発振回路６１を差動構成とすることで電源リップルの耐性を上げることができる。
また、発振回路６１をアンテナ手段６５とコレクタ共振型にすることで、共振用のコイルとアンテナ用のコイルを兼用にすることが可能となり、出力回路が不要となるので、カプセル型医療装置４の消費電量、大きさを小さくすることが可能となる。

以上、本発明を適用した実施の形態を説明してきたが、本発明が適用されるカプセル型医療装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。

例えば、第２の実施の形態におけるカプセル型医療装置４において、電圧レギュレータ４２が無線通信手段４１に供給される電圧のみを調整するようにし、この電圧レギュレータ４２とは別に、撮像手段１１に供給される電圧を調整する第１の実施の形態における第１の電圧レギュレータ１３のような電圧レギュレータを設ける構成としても良い。

本発明を適用した第１の実施の形態におけるカプセル型医療装置のブロック図である。 本発明を適用した第１の実施の形態における無線通信手段のブロック図である。 本発明を適用した第１の実施の形態における発振部の回路図である。 本発明を適用した第２の実施の形態におけるカプセル型医療装置のブロック図である。 本発明を適用した第２の実施の形態における無線通信手段のブロック図である。 本発明を適用した第２の実施の形態における発振部の回路図である。

符号の説明

１ カプセル型医療装置
４ カプセル型医療装置
１１ 撮像手段
１２ 無線通信手段
１３ 第１の電圧レギュレータ手段
１４ 第２の電圧レギュレータ手段
１５ アンテナ手段
１６ 電源手段
３１ 発振回路
３２ 出力回路
３３ トランジスタ
３４ トランジスタ
３５ バリキャップ
３６ コイル
３７ 抵抗
３８ 抵抗
４１ 無線通信手段
４２ 電圧レギュレータ手段
６１ 発振回路
６２ トランジスタ
６３ トランジスタ
６４ バリキャップ
６５ アンテナ手段（コイル）
６６ コイル
６７ コイル
１２１ レベル変換部
１２２ 発振部
１２３ 基準周波数発生部
１２４ 位相比較器
１２５ ローパスフィルター（ＬＰＦ）
４１１ 発振部

Claims (3)

1. 生体内部を観察するために前記生体内部に投入されるカプセル型医療装置において、
   前記生体内部の画像を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像した画像の画像データを無線通信で前記生体外部へ送信する無線通信手段と、
   電源手段から出力された電圧を調整して前記撮像手段に供給するための第１の電圧レギュレータ手段と、
   前記電源手段から出力された電圧を調整して前記無線通信手段に安定した電圧を供給するための第２の電圧レギュレータ手段と、
   を備え、
   前記第２のレギュレータ手段が供給する電圧の電圧値は、前記第１のレギュレータ手段が供給する電圧の電圧値よりも低く、
   前記無線通信手段が有する発振部は差動構成になっていることを特徴とするカプセル型医療装置。
2. 前記発振部は、ベース共振方式であることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型医療装置。
3. 前記発振部は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）とＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル型医療装置。

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