JP5137385B2

JP5137385B2 - カプセル型医療装置

Info

Publication number: JP5137385B2
Application number: JP2006312054A
Authority: JP
Inventors: 哲夫薬袋; 和昭田村; 仁大原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: EP2081480A4; KR20090074078A; EP2081480A1; KR101074932B1; EP2081480B1; US20080119692A1; JP2008125646A; WO2008059651A1

Description

本発明は、カプセル型医療装置に関し、特に、被検体の内部に配置され、該被検体の内部の情報を取得するカプセル型医療装置に関するものである。

内視鏡は、医療分野等において従来広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡は、生体内の観察等の用途において主に用いられている。そして、前述した内視鏡の種類の１つとして、被検者が嚥下することにより体腔内に配置され、蠕動運動に伴って該体腔内を移動しつつ被写体の像を撮像し、撮像した該被写体の像を撮像信号として外部に送信可能なカプセル型内視鏡が近年提案されている。

前述したカプセル型内視鏡と略同様の機能を有する装置としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。

特許文献１には、被検体の内部に配置されたカプセル型内視鏡において発せられた電気信号が、導体としての該被検体を介し、該被検体の外部に設けられた受信器に対して出力される、という構成が開示されている。

特許文献１のカプセル型内視鏡は、相対的に高い電位が印加される第１の送信電極と、相対的に低い電位が印加される第２の送信電極と、を筐体表面に具備している。これにより、被検体内部に配置されたカプセル型内視鏡の第１の送信電極から出力された電流は、被検体表面を流れた後、第２の送信電極にシンク（ｓｉｎｋ）される。そして、前記被検体表面に設けられた受信器は、受信電極間に誘起された電圧に基づき、カプセル型内視鏡から出力される電流に応じた電気信号を受信することができる。
特表２００６−５１３６７０号公報

しかし、特許文献１のカプセル型内視鏡は、第１の送信電極と第２の送信電極との間に常に電位差が生じ続けるような構成であるため、例えば、撮像信号等の各種電気信号を送信していない場合であっても、被検体を介して該第１の送信電極と該第２の送信電極との間に電流が流れてしまい、結果的に内臓電源の残留容量が無用に減少してしまうという課題を有している。

本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、内臓電源の残留容量を無用に減少させることなく信号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している。

本発明の一態様のカプセル型医療装置は、被検体の内部に配置され、前記被検体の内部の情報を取得する情報取得部を具備したカプセル型医療装置において、前記カプセル型医療装置の表面に配置され、前記情報取得部が取得した前記情報を前記被検体の外部に対して出力する複数の通信用電極と、前記情報取得部における前記情報の取得状態に応じて入力される情報信号に基づき、前記通信用電極間に電位差を生じさせて駆動させるための電極駆動信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部から前記通信用電極へ前記電極駆動信号を出力可能な接続状態と、前記信号出力部から前記通信用電極への前記電極駆動信号が出力されない非接続状態とを切り替える信号出力切替部と、前記非接続状態において、前記情報取得部から前記信号出力部への前記情報信号の出力状態を監視することにより、前記電極駆動信号の出力状態が所定の期間以上変動していない場合においてタイムアップ信号を生成して出力するタイマ部に対し、前記情報取得部から前記信号出力部への前記情報信号の出力が再開されたことを検出すると、前記タイムアップ信号の出力を停止させるための制御を行う制御部と、前記タイマ部からの前記タイムアップ信号が入力された際に、前記信号出力切替部を前記接続状態から前記非接続状態へ切り替える制御を行うとともに、前記タイマ部からの前記タイムアップ信号が入力されている期間において、前記信号出力切替部を前記非接続状態のまま維持する制御を行う信号切替制御部と、を有する。

本発明におけるカプセル型医療装置によると、内臓電源の残留容量を無用に減少させることなく電気信号を送信することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１から図６は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本実施形態のカプセル型医療装置が用いられる被検体情報取得システムの要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１のカプセル型医療装置の内部構成の一例を示すブロック図である。図３は、図２のカプセル型医療装置が有するドライブ回路の詳細な構成の一例を示す図である。図４は、図３のドライブ回路を有するカプセル型医療装置の動作状態の一例を示すタイムチャートである。図５は、図２のカプセル型医療装置が有するドライブ回路の詳細な構成の、図３とは異なる例を示す図である。図６は、図５のドライブ回路を有するカプセル型医療装置の動作状態の一例を示すタイムチャートである。

被検体情報取得システム１０１は、図１に示すように、被検体１が嚥下することにより体腔内に配置されるとともに、該体腔内に存在する被写体の像を撮像するカプセル型医療装置２と、被検体１の外部に配置され、カプセル型医療装置２との間における通信が可能な通信装置３と、通信装置３が受信した信号等に基づく処理を行うとともに、該被写体の像を画像表示する端末装置４と、通信装置３及び端末装置４に蓄積されたデータ等の入出力及び記録が可能な携帯型記憶媒体５とを有して要部が構成されている。なお、カプセル型医療装置２の筐体２Ａは、生体に対して無害であるとともに、外部からの電気を通さない絶縁物質である、例えば、樹脂等により形成されている。

カプセル型医療装置としてのカプセル型医療装置２は、図２に示すように、例えばＬＥＤ等により構成され、被写体を照明するための照明光を発する発光素子２１と、発光素子２１の駆動状態を制御する発光素子駆動回路２２と、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）等により構成され、発光素子２１により照明された被写体の像を撮像するとともに、該被写体の像を撮像信号として出力する、情報取得部としての撮像素子２３と、を有している。

さらに、カプセル型医療装置２は、撮像素子２３の駆動状態を制御する撮像素子駆動回路２４と、撮像素子２３から出力される撮像信号に対して信号処理を施す撮像信号処理回路２５と、撮像信号処理回路２５による信号処理が施された撮像信号を変調する変調回路２６と、カプセル型医療装置２の筐体２Ａの表面に配置された通信用電極２７ａ及び２７ｂと、を有している。

さらに、カプセル型医療装置２は、変調回路２６から出力される撮像信号に基づいて通信用電極２７ａ及び２７ｂを駆動するドライブ回路２８と、バッテリ３０と、バッテリ３０に蓄積された電力に基づいてカプセル型医療装置２の各部を動作させるための電源電圧Ｖｃｃを生成する電源回路３１と、発光素子駆動回路２２、撮像素子駆動回路２４、撮像信号処理回路２５、変調回路２６及びドライブ回路２８の動作制御を主に行う制御回路３２と、を有している。

通信用電極２７ａ及び２７ｂは、消化液等に対する耐腐食性を有するとともに、生体に対して無害な導電物質である、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌまたは金等により形成されている。

ドライブ回路２８は、図３に示すように、変調回路２６により変調された撮像信号に基づいて通信用電極２７ａ及び２７ｂを駆動するための電極駆動信号を生成して出力する、信号変換部としてのバッファ４０ａ及び４０ｂと、バッファ４０ａ及び４０ｂを保護するための保護回路４１ａ及び４１ｂと、信号出力切替部としてのスイッチング回路４３と、を有して構成されている。

バッファ４０ａに入力された撮像信号に基づいて生成される電極駆動信号は、該撮像信号に対して位相が変化することなく保護回路４１ａに対して出力される。また、バッファ４０ｂに入力された撮像信号に基づいて生成される電極駆動信号は、該撮像信号に対して位相が１８０度ずらされた状態として保護回路４１ｂに対して出力される。

保護回路４１ａ及び４１ｂは、通信用電極２７ａと２７ｂとの間が短絡した場合においてもバッファ４０ａ及び４０ｂを保護することが可能なように、例えば、数百Ω程度の抵抗値を有する抵抗器、及び（または）コンデンサを具備して構成されている。

スイッチング回路４３は、制御回路３２から出力されるスイッチ制御信号に基づき、保護回路４１ａ及び４１ｂに対して出力される信号を、バッファ４０ａ及び４０ｂからの信号または接地電位点（ＧＮＤ）からの信号のいずれかに切り替える。

前述した構成により、ドライブ回路２８は、制御回路３２から出力されるスイッチ制御信号に基づき、変調回路２６により変調された撮像信号に応じて生成される電極駆動信号、または、接地電位点の電位を有する信号のうち、いずれかの信号を通信用電極２７ａ及び２７ｂに対して選択的に出力する。

次に、本実施形態のカプセル型医療装置２の作用について説明を行う。なお、図４は、図３のドライブ回路２８を有するカプセル型医療装置２の動作状態の一例を示すタイムチャートである。

信号切替制御部としての制御回路３２は、変調回路２６により変調された撮像信号を監視して、変調回路２６に撮像信号が入力されていない期間である、信号非送信期間において、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力する。そして、スイッチング回路４３は、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号に基づき、接地電位点の電位を有する信号が保護回路４１ａ及び４１ｂを介して通信用電極２７ａ及び２７ｂに出力されるようにスイッチの切り替え動作を行うことにより、ドライブ回路２８の動作状態を信号非送信期間における状態とする。これにより、信号非送信期間においては、通信用電極２７ａ及び２７ｂの電位差がなくなるため、通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れない状態になる。

その後、制御回路３２は、発光素子駆動回路２２を制御して発光素子２１を点灯させるとともに、撮像素子駆動回路２４を制御して撮像素子２３における露光動作を行わせる。これにより、発光素子２１が点灯するタイミングに合わせて撮像素子２３が露光動作を行うとともに、露光動作終了のタイミングにおいて、被写体の像に応じて蓄積された電荷に基づく撮像信号が撮像素子２３から出力される。

撮像信号処理回路２５は、制御回路３２の指示に基づき、撮像素子２３の露光動作終了のタイミングにおいて、撮像素子２３から出力される撮像信号に対する信号処理を開始するとともに、該信号処理を施した後の撮像信号を変調回路２６に対して順次出力する。また、変調回路２６は、撮像信号処理回路２５から順次出力される撮像信号を変調しつつ、該変調を施した撮像信号を順次ドライブ回路２８に対して出力する。

一方、制御回路３２は、撮像信号処理回路２５から順次出力される撮像信号が変調回路２６に入力されたタイミングにおいて、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力することにより、ドライブ回路２８の動作状態を、前述した信号非送信期間における状態から、信号送信期間における状態へと移行させる。

スイッチング回路４３は、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号に基づき、変調回路２６から出力された撮像信号に応じて生成される電極駆動信号が保護回路４１ａ及び４１ｂを介して通信用電極２７ａ及び２７ｂに出力されるようにスイッチの切り替え動作を行うことにより、ドライブ回路２８の動作状態を信号送信期間における状態とする。これにより、信号送信期間においては、通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電位差が生じ、被検体１の表面を介して通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れることにより、被検体１の外部表面に配置された通信装置３に対する通信を行うことができる。

その後、制御回路３２は、撮像素子２３における１フレーム分の撮像信号が変調回路２６から出力されるまでの期間、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力し続けることにより、ドライブ回路２８の動作状態を信号送信期間における状態に維持する。

そして、制御回路３２は、撮像素子２３における１フレーム分の撮像信号が変調回路２６から出力されたことを検出すると、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力する。これにより、スイッチング回路４３は、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号に基づき、接地電位点の電位を有する信号が保護回路４１ａ及び４１ｂを介して通信用電極２７ａ及び２７ｂに出力されるようにスイッチの切り替え動作を行い、ドライブ回路２８の動作状態を信号非送信期間における状態とする。

以上に述べたように、本実施形態のカプセル型医療装置２は、信号送信期間にのみ通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れるとともに、信号非送信期間においては通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れない構成を有している。その結果、本実施形態のカプセル型医療装置２は、内臓電源の残留容量を無用に減少させることなく信号を送信することができる。

なお、本実施形態のカプセル型医療装置２は、前述した効果と略同様の効果を得るために、図３のドライブ回路２８に代わり、図５のドライブ回路２８Ａを有して構成されるものであっても良い。

ドライブ回路２８Ａは、ドライブ回路２８が有する各部に加え、さらに、タイマ回路５０と、スイッチ制御回路５１とを有して構成されている。

タイマ回路５０は、スイッチング回路４３から出力される信号の状態に応じ、該信号の状態が所定の期間以上変動していないことを検出した場合に、タイムアップ信号を生成するとともに、該タイムアップ信号をスイッチ制御回路５１に対して出力する。

スイッチ制御回路５１は、タイマ回路５０から出力されるタイムアップ信号に基づき、スイッチング回路４３に対してスイッチ制御信号を出力するとともに、該スイッチ制御信号を出力したタイミングを示すためのタイミング信号を制御回路３２に対して出力する。そして、スイッチング回路４３は、スイッチ制御回路５１から出力されるスイッチ制御信号に基づき、ドライブ回路２８Ａの動作状態を、信号送信期間における状態または信号非送信期間のいずれかの状態にする。

ここで、ドライブ回路２８Ａを有するカプセル型医療装置２の作用について説明を行う。なお、図６は、図５のドライブ回路２８Ａを有するカプセル型医療装置２の動作状態の一例を示すタイムチャートである。

タイマ回路５０は、スイッチング回路４３から出力される信号の状態に基づき、例えば、スイッチング回路４３から出力される信号の変動が断続的に生じている期間を信号送信期間とみなし、タイムアップ信号を生成しない状態（タイムアップ信号のリセット状態）を維持する。また、スイッチ制御回路５１は、タイマ回路５０からタイムアップ信号が出力されない限りにおいて、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力し続ける。そして、スイッチング回路４３は、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号に基づき、変調回路２６から出力された撮像信号に応じて生成される電極駆動信号が保護回路４１ａ及び４１ｂを介して通信用電極２７ａ及び２７ｂに出力されるようにスイッチの切り替え動作を行うことにより、ドライブ回路２８の動作状態を信号送信期間における状態とする。これにより、信号送信期間においては、通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電位差が生じ、被検体１の表面を介して通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れることにより、被検体１の外部表面に配置された通信装置３に対する通信を行うことができる。

その後、タイマ回路５０は、スイッチング回路４３から出力される信号の状態に基づき、スイッチング回路４３から出力される信号が所定の期間以上変動していないことを検出すると、信号非送信期間中であるとみなし、タイムアップ信号を生成するとともに、該タイムアップ信号をスイッチ制御回路５１に対して出力する。

スイッチ制御回路５１は、タイマ回路５０からのタイムアップ信号が入力されたタイミングにおいて、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号をスイッチング回路４３に対して出力する。そして、スイッチング回路４３は、Ｌｏｗレベルのスイッチ制御信号に基づき、接地電位点の電位を有する信号が保護回路４１ａ及び４１ｂを介して通信用電極２７ａ及び２７ｂに出力されるようにスイッチの切り替え動作を行うことにより、ドライブ回路２８の動作状態を信号非送信期間における状態とする。これにより、信号非送信期間においては、通信用電極２７ａ及び２７ｂの電位差がなくなるため、通信用電極２７ａと２７ｂとの間に電流が流れない状態になる。

一方、制御回路３２は、信号非送信期間において変調回路２６の状態を監視し続けることにより、撮像信号が変調回路２６から再度出力され始めたことを検出すると、タイムアップ信号の生成を停止させる（タイムアップ信号をリセット状態にする）ための制御をタイマ回路５０に対して行う。これにより、Ｈｉｇｈレベルのスイッチ制御信号がスイッチ制御回路５１から出力され、ドライブ回路２８の動作状態が信号送信期間における状態になり、被検体１の外部表面に配置された通信装置３に対する通信が再開される。

なお、本実施形態のカプセル型医療装置２は、被検体１の表面に電流を流すことにより、被検体１の外部表面に配置された通信装置３との通信を行うものに限らず、例えば、被検体１の表面方向に対して電界または磁界を発生させることにより、該通信装置３との通信を行うものであっても良い。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本実施形態のカプセル型医療装置が用いられる被検体情報取得システムの要部の構成の一例を示す図。図１のカプセル型医療装置の内部構成の一例を示すブロック図。図２のカプセル型医療装置が有するドライブ回路の詳細な構成の一例を示す図。図３のドライブ回路を有するカプセル型医療装置の動作状態の一例を示すタイムチャート。図２のカプセル型医療装置が有するドライブ回路の詳細な構成の、図３とは異なる例を示す図。図５のドライブ回路を有するカプセル型医療装置の動作状態の一例を示すタイムチャート。

符号の説明

１・・・被検体、２・・・カプセル型医療装置、２Ａ・・・筐体、３・・・通信装置、４・・・端末装置、５・・・携帯型記憶媒体、２１・・・発光素子、２２・・・発光素子駆動回路、２３・・・撮像素子、２４・・・撮像素子駆動回路、２５・・・撮像信号処理回路、２６・・・変調回路、２７ａ，２７ｂ・・・通信用電極、２８，２８Ａ・・・ドライブ回路、３０・・・バッテリ、３１・・・電源回路、３２・・・制御回路、４０ａ，４０ｂ・・・バッファ、４１ａ，４１ｂ・・・保護回路、４３・・・スイッチング回路、５０・・・タイマ回路、５１・・・スイッチ制御回路、１０１・・・被検体情報取得システム

Claims

被検体の内部に配置され、前記被検体の内部の情報を取得する情報取得部を具備したカプセル型医療装置において、
前記カプセル型医療装置の表面に配置され、前記情報取得部が取得した前記情報を前記被検体の外部に対して出力する複数の通信用電極と、
前記情報取得部における前記情報の取得状態に応じて入力される情報信号に基づき、前記通信用電極間に電位差を生じさせて駆動させるための電極駆動信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部から前記通信用電極へ前記電極駆動信号を出力可能な接続状態と、前記信号出力部から前記通信用電極への前記電極駆動信号が出力されない非接続状態とを切り替える信号出力切替部と、
前記非接続状態において、前記情報取得部から前記信号出力部への前記情報信号の出力状態を監視することにより、前記電極駆動信号の出力状態が所定の期間以上変動していない場合においてタイムアップ信号を生成して出力するタイマ部に対し、前記情報取得部から前記信号出力部への前記情報信号の出力が再開されたことを検出すると、前記タイムアップ信号の出力を停止させるための制御を行う制御部と、
前記タイマ部からの前記タイムアップ信号が入力された際に、前記信号出力切替部を前記接続状態から前記非接続状態へ切り替える制御を行うとともに、前記タイマ部からの前記タイムアップ信号が入力されている期間において、前記信号出力切替部を前記非接続状態のまま維持する制御を行う信号切替制御部と、
を有することを特徴とするカプセル型医療装置。
前記非接続状態において、前記通信用電極各々の電位が所定の電位に設定され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。
前記所定の電位は、接地電位であることを特徴とする請求項２に記載のカプセル型医療装置。