KR101087909B1 - 캡슐형 의료 장치 및 캡슐형 의료 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 캡슐형 의료 장치는, 피검체의 외부로부터 송신되고, 피검체에 존재하는 도전체를 매개하여 전송되는 외부 신호를 피검체의 내부에서 수신 가능하고, 유전체에 의해 형성되며, 캡슐형 의료 장치의 각 구성 요소를 덮는 커버 부재와, 도전체에 의해 형성되며, 커버 부재의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성된 외부 신호를 수신하는 복수의 전극과, 복수의 전극 각각에 대하여 1개씩 직렬로 접속되고, 외부 신호의 반송 주파수와 대략 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로가 구성되도록 인덕턴스 값이 설정된 인덕터 회로와, 복수의 전극에서 수신한 외부 신호와 그 전위차가 입력되는 신호 수신 회로를 갖는다.

Description

캡슐형 의료 장치 및 캡슐형 의료 시스템{CAPSULE MEDICAL DEVICE AND CAPSULE MEDICAL SYSTEM}
본 발명은, 캡슐형 의료 장치 및 캡슐형 의료 시스템에 관한 것으로, 특히, 피검체를 전송 매체로 하여 피검체 외로부터의 정보의 수신을 행하는 캡슐형 의료 장치 및 캡슐형 의료 시스템에 관한 것이다.
내시경은, 의료 분야 등에서 종래 널리 이용되고 있다. 특히, 의료 분야에서의 내시경은, 생체 내의 관찰 등의 용도에서 주로 이용되고 있다. 그리고, 상술한 내시경의 종류의 하나로서, 피검자가 삼킴으로써 체강 내에 배치됨과 함께, 연동 운동에 수반하여 그 체강 내를 이동하면서 피사체의 상을 순차적으로 촬상하고, 촬상한 그 피사체의 상을 촬상 신호로서 외부에 송신 가능한 기능을 갖는 캡슐형 내시경이 최근 제안되어 있다.
그리고, 상술한 캡슐형 내시경과 대략 마찬가지의 기능을 갖는 장치로서는, 예를 들면, 일본 특허 공개 제2006-51336호 공보에 제안되어 있는 것이 있다.
일본 특허 공개 제2006-51336호 공보에는, 외부 장치로부터의 외부 신호를 수신하기 위한 수신계로서, 무선에 의한 각종 신호의 송신 및 수신에서 공용 가능한 안테나와, 수신기 유닛을 내장함과 함께, 그 외부 신호의 내용에 기초하여 자신의 동작 모드의 기동, 정지 또는 변경을 행할 수 있는 캡슐형 내시경의 구성이 개시되어 있다.
일반적으로, 외부 장치로부터 생체 내로 무선 송신되는 외부 신호의 신호 레벨은, 생체를 통과함으로써 생기는 신호의 감쇠 레벨을 가산해도, EMI(Electromagnetic Interference)에 의한 다른 의료용 기기에의 영향을 고려하여 비교적 미약한 것으로 제한된다. 그 때문에, 일본 특허 공개 제2006-51336호 공보에 기재된 캡슐형 내시경에서는, 안테나 및 수신기 유닛으로서 높은 수신 감도 성능을 구비하는 것을 이용할 필요가 생긴다. 그 결과, 일본 특허 공개 제2006-51336호 공보에 기재된 캡슐형 내시경에서는, 예를 들면, 안테나의 구성이 복잡화됨과 함께, 수신기 유닛의 회로 규모가 대형화되게 된다고 하는 과제가 발생하고 있다.
본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 종래에 비해 간이하게 구성 가능하면서 또한 종래에 비해 회로 규모를 소형화 가능한 수신계에 의해, 체외로부터의 외부 신호를 수신 가능하게 하는 캡슐형 의료 장치 및 캡슐형 의료 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에서의 캡슐형 의료 장치는, 피검체의 외부로부터 송신되고, 그 피검체에 존재하는 도전체를 매개하여 전송되는 외부 신호를, 그 피검체의 내부에서 수신 가능한 캡슐형 의료 장치로서, 유전체에 의해 형성되며, 상기 캡슐형 의료 장치의 각 구성 요소를 덮는 커버 부재와, 도전체에 의해 형성되며, 상기 커버 부재의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성된 상기 외부 신호를 수신하는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되고, 상기 외부 신호의 반송 주파수와 대략 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로가 구성되도록 인덕턴스 값이 설정된 인덕터 회로와, 상기 복수의 전극에서 수신한 외부 신호와 그 전위차가 입력되는 신호 수신 회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 캡슐형 의료 시스템은, 피검체의 외부에 설치되고, 그 피검체에 존재하는 도전체를 전송 매체로서 이용함으로써, 외부 신호를 그 피검체의 내부에 송신 가능한 외부 장치와, 상기 외부 신호를 상기 피검체의 내부에서 수신 가능한 캡슐형 의료 장치를 구비하는 캡슐형 의료 시스템으로서, 상기 캡슐형 의료 장치는, 유전체에 의해 형성되며, 상기 캡슐형 의료 장치의 각 구성 요소를 덮는 커버 부재와, 도전체에 의해 형성되며, 상기 커버 부재의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성된 상기 외부 신호를 수신하는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되고, 상기 외부 신호의 반송 주파수와 대략 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로가 구성되도록 인덕턴스 값이 설정된 인덕터 회로와, 상기 복수의 전극에서 수신한 외부 신호와 그 전위차가 입력되는 신호수신 회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 실시 형태의 캡슐형 의료 장치가 이용되는 캡슐형 의료 시스템의 주요부의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 캡슐형 의료 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 도 1의 캡슐형 의료 장치가 갖는 수신용 전극의 배설 상태를 모식적으로 도시한 단면도.
도 4는 도 1의 통신 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 피검체 내에 존재하는 도전체를 매개하여 신호가 전송되는 모습을 모식적으로 도시한 도면.
도 6은 캡슐형 내시경 장치를 이용하는 피검체 내 정보 취득 시스템의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 7a는 피검체 내 정보 취득 시스템의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 7b는 피검체 내 정보 취득 시스템의 외관 구성을 도시하는 측면도.
도 8은 캡슐형 내시경 장치에 관착(冠着)되는 외장 커버부의 외관 구성을 도시하는 도면.
도 9a는 외장 커버부가 캡슐형 내시경 장치에 관착된 상태를 도시하는 측면도.
도 9b는 외장 커버부가 캡슐형 내시경 장치에 관착된 상태를 도시하는 정면도.
도 10a는 섬유 커버부가 관착된 캡슐형 내시경 장치의 외관 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 10b는 섬유 커버부가 관착된 캡슐형 내시경 장치의 외관 구성의, 도 10a와는 상이한 예를 도시하는 도면.
도 11a는 빗살 전극의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 11b는 빗살 전극의 외관 구성을 도시하는 측면도.
도 12a는 데이터 송수신 전극과 구멍의 위치 관계를 도시하는 개요도.
도 12b는 데이터 송수신 전극과 구멍의 위치 관계를 도시하는 상세도.
도 13은 캡슐형 내시경 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 14는 데이터 송수신부, 통신 장치 및 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 15는 캡슐형 내시경 장치의 피검체 내에서의 자세를 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1 내지 도 5는, 본 발명의 실시 형태에 관한 것이다. 도 1은, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 장치가 이용되는 캡슐형 의료 시스템의 주요부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2는, 도 1의 캡슐형 의료 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3은, 도 1의 캡슐형 의료 장치가 갖는 수신용 전극의 배설 상태를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 4는, 도 1의 통신 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5는, 피검체 내에 존재하는 도전체를 매개하여 신호가 전송되는 모습을 모식적으로 도시한 도면이다.
캡슐형 의료 시스템(101)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 피검체(1)가 삼킴으로써 체강 내에 배치됨과 함께, 그 체강 내에 존재하는 피사체의 상을 촬상하는 캡슐형 의료 장치(2)와, 피검체(1)의 외부에 배치되며, 캡슐형 의료 장치(2)와의 사이에서의 통신이 가능한 통신 장치(3)와, 통신 장치(3)가 수신한 신호 등에 기초하는 처리를 행함과 함께, 그 피사체의 상을 화상 표시하는 단말 장치(4)와, 통신 장치(3) 및 단말 장치(4)에 축적된 데이터 등의 입출력 및 기록이 가능한 휴대형 기억 매체(5)를 주요부로서 갖고 있다.
또한, 통신 장치(3)에는, 캡슐형 의료 장치(2)로부터 출력되는 무선 신호를 수신 가능한 1 또는 복수의 수신용 안테나(6)와, 피검체(1)의 체표 상에 배치됨과 함께, 체강 내에 배치된 캡슐형 의료 장치(2)에 대하여 각종 신호를 송신 가능한 송신용 전극(7a, 7b)이 각각 접속되어 있다.
캡슐형 의료 장치(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 LED 등에 의해 구성되고, 피사체를 조명하기 위한 조명광을 발하는 발광 소자(21)와, 발광 소자(21)의 구동 상태를 제어하는 발광 소자 구동 회로(22)와, 예를 들면 CCD(전하 결합 소자) 등에 의해 구성되며, 발광 소자(21)에 의해 조명된 피사체의 상을 촬상함과 함께, 그 피사체의 상을 촬상 신호로서 출력하는 촬상 소자(23)를 케이스(10)의 내부에 갖고 있다.
또한, 캡슐형 의료 장치(2)는, 수신용 전극(30a, 30b)과, 수신용 전극(30a) 및 GND 전위에 접속되는 인덕터 회로(31a)와, 수신용 전극(30b) 및 GND 전위에 접속되는 인덕터 회로(31b)와, 신호 수신 회로(32)와, 신호 수신 회로(32)로부터의 신호에 기초하여 발광 소자 구동 회로(22), 촬상 소자 구동 회로(24), 촬상 신호 처리 회로(25) 및 변조 회로(26)에 대한 제어를 행하는 제어 회로(33)를 케이스(10)의 내부에 갖고 있다.
수신용 전극(30a, 30b)은, 예를 들면 알루미늄 또는 구리 등의 도전체(금속)에 의해 형성되고, 송신용 전극(7a, 7b)으로부터 송신되는 각종 신호를 수신 가능한 (후술하는) 구성을 갖고 있다.
인덕터 회로(31a, 31b)는, 서로 동일한 인덕턴스 값(예를 들면 10μH)을 갖도록 구성되어 있다.
신호 수신 회로(32)는, 수신용 전극(30a, 30b)에서 수신된 신호에 대하여 증폭, 복조 및 A/D 변환 등의 처리를 실시하여 출력하는 것이 가능한 구성을 갖고 있다. 또한, 신호 수신 회로(32)는, 수신용 전극(30a, 30b)에서 수신된 신호의 신호 레벨에 기초하여, 제어 신호 수신 레벨 데이터를 생성해서 제어 회로(33)에 출력한다.
또한, 수신용 전극(30a, 30b)에서 수신된 신호의 신호 레벨은, 수신용 전극(30a)과 인덕터 회로(31a) 사이에서 발생한 전위 및 수신용 전극(30b)과 인덕터 회로(31b) 사이에서 발생한 전위의 2개의 전위의 전위차로서 신호 수신 회로(32)에 입력된다.
제어 회로(33)는, 촬상 신호 처리 회로(25)로부터 변조 회로(26)에 보내어지는 촬상 신호에, 신호 수신 회로(32)로부터의 제어 신호 수신 레벨 데이터를 중첩시키기 위한 제어를 변조 회로(26)에 대하여 행한다. 이에 의해, 촬상 신호에 제어 신호 수신 레벨 데이터가 중첩된 무선 신호가 변조 회로(26)에서 생성되고, 그 무선 신호가 송신용 안테나(27)를 통해서 수신용 안테나(6)에 송신된다.
케이스(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 대략 반구 형상의 돔 형상을 갖도록 형성된 선단 커버(10a)와, 몸통부 커버(10b)가 수밀하게 접합됨으로써, 전체가 캡슐 형상으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 케이스(10)는 두께가 0.5㎜로 되고, 또한, 캡슐 형상의 내부의 최대 내경이 10㎜로 되며, 또한, 적어도 몸통부 커버(10b)는 비유전률이 4 정도인 재료로 구성되어 있는 것으로 한다.
선단 커버(10a)는, 높은 저항율 및 소정의 비유전률을 가지며, 충분한 기계적 강도를 갖고, 또한, 촬상 파장 범위에 대하여 투명한 재료인, 예를 들면, 시클로 올레핀 폴리머 또는 폴리머 카본 등을 대략 반구 형상의 돔 형상으로 성형함으로써 형성되어 있다. 선단 커버(10a)가 이러한 구성을 가짐으로써, 발광 소자(21)에서 발하여진 조명광이 케이스(10)의 외부로 투과함과 함께, 그 조명광에 의해 조명된 피사체로부터의 반사광이 케이스(10)의 내부로 투과한다.
몸통부 커버(10b)는, 높은 저항율 및 소정의 비유전률(4 정도)을 가지며, 또한, 충분한 기계적 강도를 구비한 유전체 재료인, 예를 들면, 폴리술폰 등에 의해 형성되어 있다. 또한, 상술한 회로 등의 각 구성 요소를 덮는 것이 가능한 정도의 용적을 갖고 있다.
도 3에 (모식적으로) 도시한 바와 같이, 수신용 전극(30a, 30b)은, 서로 동일한 형상(띠 형상 또는 통 형상)을 갖도록 형성되어 있음과 함께, 몸통부 커버(10b)의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성되어 있다.
복조 회로(41)는, 수신용 안테나(6)에서 수신된 무선 신호를 촬상 신호로 복조해서 출력한다.
수신 신호 처리 회로(42)는, 복조 회로(41)로부터의 촬상 신호에 대하여 A/D 변환 및 노이즈 제거 등의 처리를 실시함으로써 화상 데이터를 생성하고, 생성한 그 화상 데이터를 메모리 회로(46)에 출력한다.
수신 신호 처리 회로(42)는, 상술한 각 처리를 실시하기 전의 타이밍에서, 촬상 신호에 중첩된 제어 신호 수신 레벨 데이터를 분리하여 제어 회로(45)에 출력한다.
위치 검출 회로(43)는, 복조 회로(41)에 입력된 촬상 신호의 신호 레벨에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)가 피검체(1)의 체내의 대략 어느 위치에 있는지를 검출한다.
유저 I/F(44)는, 유저에 의한 각종 조작 지시 및 유저에의 각종 정보의 제시가 가능한 구성을 갖고 있다.
제어 회로(45)는, 통신 장치(3)의 각 부에 대하여 유저 I/F(44)에서 이루어진 조작 지시에 기초하는 각종 제어를 행한다.
제어 회로(45)는, 유저 I/F(44)에서 이루어진 조작 지시 등에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)의 각 부를 제어하기 위한 캡슐 제어 데이터를 생성하여 신호 송신 회로(47)에 출력한다.
제어 회로(45)는, 수신 신호 처리 회로(42)로부터 출력되는 제어 신호 수신 레벨 데이터에 기초하여, 그 제어 신호 수신 레벨 데이터에 따른 적절한 전위차를 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이에 발생시키도록 신호 송신 회로(47)에 대한 제어를 행한다.
제어 회로(45)는, 수신 신호 처리 회로(42)에 의해 생성된 화상 데이터와, 위치 검출 회로(43)에 의한 검출 결과에 기초하여, 그 화상 데이터에 따른 피사체의 상의 분석을 행한다. 그리고, 제어 회로(45)는, 상술한 피사체의 상의 분석 결과에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)가 피검체(1)의 체내에서 존재하는 위치를 나타내는 위치 데이터를 생성하고, 수신 신호 처리 회로(42)에 의해 생성된 화상 데이터에 그 위치 데이터를 관련지어 기억시키기 위한 제어를 메모리 회로(46)에 대하여 행한다.
메모리 회로(46)는, 휴대형 기억 매체(5)와 접속 가능한 구성을 갖고 있다. 또한, 메모리 회로(46)는, 제어 회로(45)의 제어에 기초하여, 수신 신호 처리 회로(42)로부터의 화상 데이터와, 그 화상 데이터에 관련지어진 위치 데이터를 순차적으로 기억한다.
이상에 설명한 바와 같은 구성을 가짐으로써, 예를 들면, 메모리 회로(46)에 휴대형 기억 매체(5)가 접속되어 있는 경우에, 유저 I/F(44)에서 소정의 조작이 이루어지면, 그 소정의 조작에 따른 제어가 제어 회로(45)에 의해 행해져, 메모리 회로(46)에 축적된 화상 데이터 및 그 화상 데이터에 관련지어진 위치 데이터가 휴대형 기억 매체(5)에 기입된다.
신호 송신 회로(47)는, 제어 회로(45)로부터의 캡슐 제어 데이터에 대하여 변조를 실시함으로써, 외부 신호로서의 제어 신호를 생성함과 함께, 제어 회로(45)의 제어에 기초하여 그 제어 신호의 전압의 진폭 레벨을 설정한다. 그리고, 신호 송신 회로(47)는, 상기 전압의 진폭 레벨에 따른 전위차를 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이에 발생시킴으로써, 상기 제어 신호에 따른 전류를 피검체(1)의 체내에 흘리도록 동작한다.
또한, 통신 장치(3)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 1차 전지 또는 2차 전지 등의 전원으로 이루어지는 배터리(48)와, 배터리(48)에 축적된 전력에 기초하여 통신 장치(3)의 각 부를 동작시키기 위한 전원 전압을 생성하는 전원 회로(49)를 갖고 있다.
여기서, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 시스템(101)의 작용에 대해서 설명한다.
우선, 시술자는 캡슐형 의료 시스템(101)의 각 부를 기동하고, 수신용 안테나(6), 송신용 전극(7a) 및 송신용 전극(7b)을 통신 장치(3)에 접속하고, 송신용 전극(7a) 및 송신용 전극(7b)을 피검체(1)의 체표 상에 배치한다. 한편, 캡슐형 의료 장치(2)는, 피검체(1)가 삼킴으로써 그 피검체(1)의 체강 내에 배치된다.
피검체(1)의 체강 내에 배치된 캡슐형 의료 장치(2)의 각 부는, 제어 회로(33)의 제어에 따른 촬상 횟수, 노광 시간, 조명광의 출사 강도 및 신호 처리 파라미터로 되도록 동작하면서 피사체를 조명하고, 그 피사체의 상을 촬상하고, 그 피사체의 상에 기초하는 촬상 신호에 대하여 신호 처리를 실시한다.
그리고, 변조 회로(26)는, 제어 회로(33)의 제어에 기초하여, 신호 수신 회로(32)로부터의 제어 신호 수신 레벨 데이터를 촬상 신호 처리 회로(25)로부터의 촬상 신호에 중첩한 무선 신호를 생성하여 송신용 안테나(27)에 출력한다.
송신용 안테나(27)로부터 송신된 무선 신호는, 피검체(1)의 체내를 감쇠하면서 전송된 후, 수신용 안테나(6)에 의해 수신된다.
통신 장치(3)의 복조 회로(41)는, 수신용 안테나(6)에서 수신된 무선 신호를 촬상 신호로 복조하여 출력한다.
수신 신호 처리 회로(42)는, 복조 회로(41)로부터의 촬상 신호에 대하여 A/D 변환 및 노이즈 제거 등의 처리를 실시함으로써 화상 데이터를 생성하고, 생성한 그 화상 데이터를 메모리 회로(46)에 출력한다.
수신 신호 처리 회로(42)는, 상술한 각 처리를 실시하기 전의 타이밍에서, 촬상 신호에 중첩된 제어 신호 수신 레벨 데이터를 분리하여 제어 회로(45)에 출력한다.
위치 검출 회로(43)는, 복조 회로(41)에 입력된 촬상 신호의 신호 레벨에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)가 피검체(1)의 체내의 대략 어느 위치에 있는지를 검출한다.
제어 회로(45)는, 수신 신호 처리 회로(42)에 의해 생성된 화상 데이터와, 위치 검출 회로(43)에 의한 검출 결과에 기초하여, 그 화상 데이터에 따른 피사체의 상의 분석을 행한다. 그리고, 제어 회로(45)는, 상술한 피사체의 상의 분석 결과에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)가 피검체(1)의 체내에서 존재하는 위치를 나타내는 위치 데이터를 생성하고, 수신 신호 처리 회로(42)에 의해 생성된 화상 데이터에 그 위치 데이터를 관련지어 기억시키기 위한 제어를 메모리 회로(46)에 대하여 행한다.
메모리 회로(46)는, 수신 신호 처리 회로(42)로부터의 화상 데이터와, 제어 회로(45)로부터의 위치 데이터를 축적한다.
한편, 제어 회로(45)는, 수신 신호 처리 회로(42)에 의해 생성된 화상 데이터와, 자신이 생성한 위치 데이터와, 유저 I/F(44)에서 이루어진 조작 지시에 기초하여, 캡슐형 의료 장치(2)의 동작 또는 파라미터 등의 제어가 필요하다고 판단한 경우에, 그 제어에 따른 캡슐 제어 데이터를 생성하여 신호 송신 회로(47)에 출력한다.
또한, 제어 회로(45)에서 캡슐형 의료 장치(2)의 동작 또는 파라미터 등의 제어가 필요하다고 판단되는 요소로서는, 예를 들면, 유저 I/F(44)에서의 각종 값의 입력이 발생한 경우, 또는, 캡슐형 의료 장치(2)의 진행에 수반하여 피사체가 변화된 경우 등이 있다. 그리고, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 장치(2)는, 자신의 진행에 수반하여 피사체가 변화될 때마다 촬상 횟수를 증감 가능한 구성 및 작용을 가짐으로써, 예를 들면, 관찰이 불필요한 부분의 피사체의 상의 취득을 억제하면서, 관찰이 필요한 부분의 피사체의 상을 집중적으로 취득한다고 하는 바와 같은 제어를 행할 수 있다.
또한, 제어 회로(45)는, 수신 신호 처리 회로(42)로부터 출력되는 제어 신호 수신 레벨 데이터에 기초하여, 그 제어 신호 수신 레벨 데이터에 따른 적절한 전위차를 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이에 발생시키도록 신호 송신 회로(47)에 대한 제어를 행한다.
신호 송신 회로(47)는, 제어 회로(45)로부터의 캡슐 제어 데이터에 대하여 변조를 실시함으로써, 소정의 주파수(예를 들면 15㎒)를 갖는 제어 신호를 생성함과 함께, 제어 회로(45)의 제어에 기초하여 그 제어 신호의 전압의 진폭 레벨을 설정한다. 그리고, 신호 송신 회로(47)는, 상기 전압의 진폭 레벨에 따른 전위차를 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이에 발생시킴으로써, 상기 제어 신호에 따른 전류를, 피검체(1) 내에 존재하는 도전체로서의 체내 도전 물질(1a)에 흘리도록 동작한다.
또한, 제어 회로(45)는, 캡슐형 의료 시스템(101)의 각 부를 기동한 직후에서는, 제어 신호 수신 레벨 데이터에 기초하는 제어를 신호 송신 회로(47)에 대하여 행하지 않는다. 따라서, 신호 송신 회로(47)는, 캡슐형 의료 시스템(101)의 각 부를 기동한 직후에서는, 제어 신호의 전압의 진폭 레벨을 소정의 기준 레벨(예를 들면 5Vp-p)로 설정하는 것으로 한다.
송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이의 전위차에 의해 발생한 전류는, 예를 들면 도 5의 굵은 선 화살표로 나타내는 바와 같이, 피검체(1)의 표면 및 체내 도전 물질(1a)을 거쳐 몸통부 커버(10b)의 외벽측의 표면에 도달한다.
그런데, 캡슐형 의료 장치(2)의 케이스(10)의 외벽측의 표면은, 피검체(1)의 체강 내에서, 체액 등의 액체 또는 그 액체에 의해 습한 상태의 체벽 중 어느 하나에 접촉한다. 이와 같은 경우, 유전체로서의 성질을 갖는 몸통부 커버(10b)는, 도전체로서의 작용을 나타내는 체액 등의 액체 또는 그 액체에 의해 습한 상태의 체벽과, 도전체로서의 작용을 나타내는 수신용 전극(30a, 30b) 사이에 끼워진 상태가 된다. 이에 의해, 체내 도전 물질(1a)과, 몸통부 커버(10b)와, 수신용 전극(30a, 30b)을 포함하는 영역인, 도 5에서 점선에 의해 둘러싸여진 영역 R1 및 R2를, 각각 컨덴서 소자와 동등한 기능을 갖는 것으로서 간주할 수 있다.
즉, 캡슐형 의료 장치(2)의 수신용 전극(30a, 30b)은, 각각이 컨덴서 소자의 한쪽 측의 전극과 동등한 기능을 갖는 것으로서 간주할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 수신용 전극(30a)은, 인덕터 회로(31a)에 대하여 직렬로 접속되어 있다. 또한, 인덕터 회로(31a)의 인덕턴스 값(예를 들면 10μH)은, 영역 R1 및 인덕터 회로(31a)로 이루어지는 부분이, 제어 신호가 갖는 소정의 주파수(예를 들면 15㎒)와 대략 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로로서 구성되도록 설정되어 있다. 즉, 영역 R1 및 인덕터 회로(31a)로 이루어지는 부분은, 소정의 공진 주파수(예를 들면 15㎒)를 구비하는 LC 직렬 공진 회로(또는 LC 하이패스 필터)와 대략 동등한 기능을 갖는 것으로서 간주할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 수신용 전극(30b)은, 인덕터 회로(31b)에 대하여 직렬로 접속되어 있다. 또한, 인덕터 회로(31b)의 인덕턴스 값(예를 들면 10μH)은, 영역 R2 및 인덕터 회로(31b)로 이루어지는 부분이, 제어 신호가 갖는 소정의 주파수(예를 들면 15㎒)와 대략 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로로서 구성되도록 설정되어 있다. 즉, 영역 R2 및 인덕터 회로(31b)로 이루어지는 부분은, 소정의 공진 주파수(예를 들면 15㎒)를 구비하는 LC 직렬 공진 회로(또는 LC 하이패스 필터)와 대략 동등한 기능을 갖는 것으로서 간주할 수 있다.
그리고, 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이의 전위차에 의해 발생한 전류(제어 신호)의 주파수와, 영역 R1 및 인덕터 회로(31a)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로에서의 소정의 공진 주파수가 대략 일치하기 때문에, 몸통부 커버(10b)의 외벽측의 표면에 도달한 전류에 따른 전압이 수신용 전극(30a)에 발생한다.
또한, 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이의 전위차에 의해 발생한 전류(제어 신호)의 주파수와, 영역 R2 및 인덕터 회로(31b)로 이루어지는 LC 직렬 공진 회로에서의 소정의 공진 주파수가 대략 일치하기 때문에, 몸통부 커버(10b)의 외벽측의 표면에 도달한 전류에 따른 전압이 수신용 전극(30b)에 발생한다.
또한, 체내 도전 물질(1a)이 저항 성분을 가짐으로써, 수신용 전극(30a)과 수신용 전극(30b) 사이에서 2개의 전극 간의 거리에 따른 전압 강하가 발생한다. 그 결과, 수신용 전극(30a)과 수신용 전극(30b) 사이에 전위차가 발생한다.
신호 수신 회로(32)는, 수신용 전극(30a)과 수신용 전극(30b) 사이에서 발생한 전위차에 기초하여, 제어 신호 수신 레벨 데이터를 생성하여 제어 회로(33)에 출력한다.
또한, 신호 수신 회로(32)는, 입력되는 상기 전위차를 증폭하고, 증폭된 그 전위차에 기초하여 제어 신호에의 복조를 행하고, 그 제어 신호에 대하여 A/D 변환을 실시함으로써 캡슐 제어 데이터를 취득한다. 그리고, 신호 수신 회로(32)는, 취득한 상기 캡슐 제어 데이터를 제어 회로(33)에 출력한다.
제어 회로(33)는, 신호 수신 회로(32)로부터의 캡슐 제어 데이터에 기초하여, 예를 들면, 1초당의 촬상 횟수, 노광 시간, 조명광의 출사 강도 및 신호 처리 파라미터 등을 변경하기 위한 제어를 적절히 행한다.
한편, 신호 수신 회로(32)에 의해 생성된 제어 신호 수신 레벨 데이터는, 상술한 경로를 거쳐서 통신 장치(3)에 피드백된다. 본 실시 형태의 캡슐형 의료 시스템(101)에서는, 이러한 피드백이 반복하여 행해짐으로써, 송신용 전극(7a)과 송신용 전극(7b) 사이의 전위차를, 상기 제어 신호 수신 레벨 데이터에 따른 것으로 적절히 변경하면서 설정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 시스템(101)에서는, 통신 장치(3)로부터 송신된 후, 체내 도전 물질(1a)을 매개하여 전송되는 제어 신호를, 캡슐형 의료 장치(2)에서 안정적으로 수신할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 장치(2)에서의 수신계의 일부로서의 수신용 전극(30a, 30b)은, 복잡한 구성을 갖는 것이 아니라, 몸통부 커버(10b)의 내벽측의 표면에 밀착되어 형성된, 띠 형상 또는 통 형상의 금속으로서 형성된 것이다. 또한, 이들 수신용 전극(30a, 30b)에는, 인덕터 회로가 접속되어 있을 뿐이며, 복잡한 구성을 갖는 것은 아니다. 또한, 이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 장치(2)에서의 수신계의 일부로서의 신호 수신 회로(32)는, 체내 도전 물질(1a)을 매개하여 전송되는, 비교적 저주파(예를 들면 15㎒)의 신호를 증폭 및 복조 가능한 회로 구성을 갖는 것이면 된다.
이 때문에, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 시스템(101)에서의 캡슐형 의료 장치(2)는, 비교적 고주파의 외부 신호(무선 신호)를 수신하기 위한 구성을 갖는 종래의 수신계에 비해, 간이하게 구성 가능하고, 또한, 회로 규모를 소형화 가능한 수신계에 의해, 체외로부터의 외부 신호가 수신 가능해진다. 또한, 본 실시 형태의 캡슐형 의료 시스템(101)에서의 캡슐형 의료 장치(2)는, 비교적 고주파의 외부 신호(무선 신호)를 수신하기 위한 구성을 갖는 종래의 수신계에 비해, 동작 시의 소비 전력이 적은 수신계에 의해, 체외로부터의 외부 신호가 수신 가능해진다.
그런데, 일반적으로 의료용 관찰 장치로서, 환자 등의 피검체에서의 체강 내의 모습을 화상으로서 촬상하여, 모니터 표시를 행하는 내시경 장치가 알려져 있다. 통상의 내시경 장치는, 선단부에 가요성을 갖고, 구강 등으로부터 삽입되어, 선단부측이나 기단부측에 설치된 촬상부에 의해 관찰 대상으로 되는 병변부 등이 촬상된다.
이 내시경 장치와는 구성이 상이한 것으로서 캡슐형 내시경 장치가 있으며, 촬상 소자 및 조명 기기를 내장하는 캡슐형 내시경 본체가 캡슐형의 외장부에 봉입된 구성이다. 캡슐형 내시경 장치는, 환자 등에 입으로부터 삼켜져, 체강 내를 통과할 때에 다수회의 촬상을 행하고, 그들 촬상 데이터를 송신한다. 이들 촬상 데이터는, 캡슐형 내시경 시스템의 수신부에서 수취하여 표시부의 화면에 표시된다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2006-513670호 공보에 기재된 삼키는 형태의 캡슐형 내시경 시스템에서는, 촬상 기능과 생체를 이용한 통신 기능(이하, 생체 통신)을 구비하고, 피검체 내의 관찰을 위하여 입으로부터 삼켜진 후, 체강 밖으로 자연 배출될 때까지의 동안, 체강 내, 예를 들면 위, 소장 등의 장기 내부를 그 연동 운동에 따라서 통과하고, 순차적으로 촬상하는 기능을 갖는다. 체강 내를 통과하는 동안, 캡슐형 내시경 장치에 의해 촬상된 화상 데이터는, 그 때마다 생체 통신에 의해 외부에 송신되어, 외부에 설치된 메모리에 축적된다.
그러나, 상술한 일본 특허 공개 제2006-513670호 공보에 기재된 기술에서는, 캡슐형 내시경 장치의 외장에 노출되어 있는 2극의 송신 전극이, 모두 위장관 내의 체벽에 접하여 통신을 행하는 시스템이다. 체강 내를 이동하는 캡슐형 내시경은, 위장관 표면의 다수의 주름 위를 연동 운동으로 이동하기 때문에, 위장관 내에서 다양한 자세로 된다. 촬영 타이밍 시(데이터 송신 시)에, 2극이 위장관 내의 체벽에 모두 접하지 않는 상황이 발생하면, 적정한 통신이 행해지지 않아 화상 데이터를 얻을 수 없는 사태가 발생한다. 이러한 상황을 감안하면, 제안되어 있는 2극의 송신 전극에 의해 생체를 이용한 통신 시스템이 반드시 최적이라고는 할 수 없다.
따라서, 예를 들면 이하에 설명하는 바와 같은 각 구성을 이용함으로써, 생체를 이용한 통신 기능을 갖고, 체강 내를 연동 운동에 따라 이동할 때에, 통신에 이용되는 전극과 체벽과의 도통 영역을 확대시킴으로써, 자세에 상관없이 적정한 전기적인 접촉 상태를 유지하여 안정적인 통신이 가능하게 된다.
도 6은, 피검체 내 정보 취득 시스템의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 이하에 설명하는 피검체 내 정보 취득 시스템은, 구체적으로는, 생체를 이용한 통신(이하, 생체 통신)의 통신 전송로에 물을 유지하고, 이 물을 통해 통신을 행하는 캡슐형 내시경 장치를 이용하는 시스템이다.
우선, 캡슐형 내시경 장치에서의 물의 유지 방법에 대해서 설명한다. 캡슐형 내시경과 복수의 구멍을 갖는 외장 커버부 사이에 물을 유지하는 것으로, 캡슐형 내시경과 외장 커버부 사이에 한번 유지한 물을 외장 커버부 밖으로 나가지 못하도록 하기 위해서는, 물의 표면 장력이 물에 걸리는 외력보다 높은 것일 필요가 있다. 이것을 식으로 나타내면,
mg(물에 걸리는 힘) < 2πrγ(물을 머물게 하고자 하는 힘)
m; 물의 질량
g; 중력 가속도
r; 외장 커버 구멍의 반경
γ; 표면 장력
이 때에 「좌변=우변」이 성립할 때, 물은 외장 커버부로부터 밖으로 나간다. 여기서 물의 밀도를 ρ, 물의 높이를 h로 하면
mg(물에 걸리는 힘) = πr2hρg < 2πrγ(물을 머물게 하고자 하는 힘)
양변을 정리하여
rhρg(물에 걸리는 힘) < 2γ(물을 머물게 하고자 하는 힘)
이 식으로부터, r, h가 작을수록 물은 외장 커버부 밖으로 나가지 않는다.
여기서, 피검체 내 정보 취득 시스템에 대해서 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 캡슐형 내시경 시스템은, 피검체(201)의 입으로부터 투여되어 체강 내를 통과하면서 피검체(201)의 체내 정보를 수집하는 캡슐형 내시경 장치(202)와, 피검체(201)의 체외 근방에 배치되며, 캡슐형 내시경 장치(202)와의 사이에서 각종 정보를 통신하는 체외 장치인 통신 장치(203)와, 데이터를 송수신하기 위한 데이터 송수신부(206)를 구비하고 있다. 또한, 캡슐형 내시경 시스템은, 통신 장치(203)가 수신한 데이터에 기초하여 화상 표시를 행하는 표시 장치(204)와, 통신 장치(203)와 표시 장치(204) 사이에서 데이터의 입출력을 행하는 휴대형 기록 매체(5)를 구비하고 있다. 또한, 데이터 송수신부(206)는 1개 혹은 1개 이상의 전극으로 구성되어 있다.
다음으로, 캡슐형 내시경 장치(202)에 대해서 설명한다.
도 7a 및 도 7b는, 캡슐형 내시경 장치(202)의 외관 구성을 도시하는 도면이다. 도 13은, 캡슐형 내시경 장치(202)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 14는, 데이터 송수신부(206), 통신 장치(203) 및 표시 장치(204)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b에 도시하는 캡슐형 내시경 장치(202)는, 촬상부(209)와, 그 촬상 범위(화각)를 필요한 밝기로 조명하는 조명부(208)와, 이들 구동을 제어하는 후술하는 제어부(도 13: 제어 회로(224))와, 후술하는 전원부(도 13: 전원부(216))와, 데이터 송수신 전극(207)을 갖는 후술하는 통신부(도 13: 통신부(215))에 의해 구성되어 있다. 그리고, 상술한 각 부는, 전후로 반구체를 갖는 원통 형상, 소위 캡슐 형상의 외장부(212)에 수용되어 있다.
캡슐형 내시경 장치(202)의 외장부(212)는, 피검체(201)인 생체 또는 인체에 무해하고 또한 절연체로 형성되어 있다. 전후로 2개로 분할된 부위를 이용한 외장부(212)는, 내시경 장치 본체를 수용한 후에 끼워 맞추어 접착 고정된다. 또한, 내시경 장치 본체를 일체 성형에 의한 수지로 밀봉하는 구조이어도 된다. 이 때 적어도 촬상 소자의 촬상 범위는 투명 수지로 한다. 외장부(212)는, 촬상부(209)의 촬상면측을 덮는 투명 외장부와, 촬상부(209)보다 후방의 유색 외장부에 의해 구성되어 있다.
이 외장부(212)의 외주 표면에는, 링 형상으로 감겨져 장착되어, 생체 통신에 의해 통신을 행하기 위한 2개의 데이터 송수신 전극(207)이 형성되어 있다. 이들 데이터 송수신 전극(207)은, 피검체(201)의 내부에서 소화액 등의 반응성 물질에 견딜 수 있도록, 내부식성이 우수하고, 또한 인체에 무해한 도전 물질에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 데이터 송수신 전극(207)은, 예를 들면, 스테인레스 SUS316L, 티탄 또는 금에 의해 형성되어 있다. 도 7a 및 도 7b에서는 2극의 전극 구성을 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 단수 극이나 다수 극이어도 된다.
도 13에 도시하는 캡슐형 내시경 장치(202)의 구성에 대해서 설명한다.
상술한 제어부는, CPU 등의 처리 연산 소자 및 미리 정해져 어플리케이션을 기억하는 기억 소자에 의해 구성되는 제어 회로(224)로 이루어지고, 캡슐형 내시경 장치(202) 내의 각 구성 부위를 제어한다. 촬상부(209)는, 후술하는 투명 외장 부재를 거쳐서 결상된 광상을 광전 변환하여 위장관 화상 신호를 생성하는 촬상 소자(228)와, 촬상 소자(228)를 구동(화상 취득 동작)하는 촬상 소자 구동 회로(227)와, 촬상 소자(228)로부터 얻어진 위장관 화상 신호에 일반적인 화상 처리를 실시하여 화상 데이터를 생성하는 화상 신호 처리 회로(229)로 구성된다.
통신부(215)는, 화상 데이터를 통신 신호로 변조하는 변조 회로(230)와, 화상 데이터 및 그 화상 데이터에 관한 정보로 이루어지는 통신 신호를 데이터 송수신부(206)에 송신하는 데이터 송수신 전극(207)으로 구성된다. 촬상 소자(228)는, 예를 들면, 전하 결합 소자(CCD) 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서가 이용된다. 또한, 각각에 결상 광학계를 갖는 복수의 촬상 소자, 또는, 1개의 촬상 소자와 복수의 결상 광학계에 의한 눈동자 분할을 이용한 입체 화상을 생성하는 구성이라도 된다.
조명부(208)는, 고휘도 발광을 행하는 발광 소자(LED)(226)와, 제어 회로(224)의 지시에 의한 발광 타이밍이나 발광 휘도에 따라 발광 소자(226)를 발광 구동하는 LED 구동 회로(225)에 의해 구성된다. 발광 소자(226)는, 촬상 타이밍에 동기해서 간헐적으로 발광하고, 질환부를 발견하기 쉽게 하는 파장의 광을 이용한다. 또한, 발광 소자(226)의 간헐적 발광을 행함으로써, 조명부에 의한 온도 상승을 억제 및 전원의 소비 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 발광 소자(226)는 복수개를 이용하여 촬상 소자의 주변에 분산하여 배치해도 된다.
전원부는, 예를 들면, 소형 전지로 이루어지는 배터리(221)와, 배터리(221)로부터 공급된 전원을 구동 전압으로 변환하는 전원 회로(223)와, 이들 사이에 설치되고, 외부로부터의 작용에 의해 온 동작하는 스위치(222)로 구성된다. 스위치(222)의 온에 의해, 배터리(221)로부터 전원 회로(223)에 전원이 입력되어, 각 구성부의 부위에 대한 구동 전압의 공급이 개시된다.
도 14는, 데이터 송수신부(206), 통신 장치(203) 및 표시 장치(204)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
데이터 송수신부(206)는, 상술한 데이터 송수신 전극(207)으로부터 피검체(201)의 생체를 이용한 통신에 의해 송신된 통신 신호를 수신하고, 케이블 접속되는 통신 장치(203)에 전파한다. 통신 장치(203)는, 수취한 통신 신호에 대하여 복조 등의 처리를 실시하여 위장관 화상 신호로서 재생한다.
이 때, 캡슐형 내시경 장치(202) 내의 화상 신호 처리 회로(229)에서, 화상 신호의 디지털화 처리가 행해져 있지 않은 경우에는, 통신 장치(203)는 재생한 위장관 화상 신호에 화상 처리를 실시한 후, 화상 데이터로서 USB 메모리 등의 착탈 가능한 휴대형 기록 매체(205)에 기억시킨다.
표시 장치(204)는, 장착된 휴대형 기록 매체(205)에 대하여 화상 데이터를 포함하는 정보 신호를 입출력하기 위한 입출력부(I/O부)(236)와, 화상 데이터를 표시하기 위한 영상 신호로 변환하고 색의 보정 등을 실시하는 화상 처리부(234)와, 영상 신호를 화면 표시하는 모니터(235)와, 전지나 상용 전원으로부터 전력을 받아서 각 구성 부위에 구동하기 위한 전원을 공급하는 전원부(233)와, 표시 장치 전체를 제어하는 제어부(231)와, 키보드나 터치 패널 또는 마우스 등으로 이루어지며, 유저의 지시나 설정을 입력하기 위한 조작 입력부(232)로 구성된다. 이 표시 장치(204)는, 퍼스널 컴퓨터에 의해 구성해도 된다.
이상에 설명한 피검체 내 정보 취득 시스템의 구성에서는, 캡슐형 내시경 장치(202)로부터 위장관 화상을 데이터 송수신부(206)에 보내는 예에 대해서 설명하였지만, 데이터 송수신부(206)로부터 캡슐형 내시경 장치(202)에 데이터 신호를 송신하는 것도 물론 가능하다. 이 경우에는, 도 13에 도시한 캡슐형 내시경 장치(202) 내에 데이터 송수신 전극(207)에 접속되는 복조 회로 등의 통신 신호를 원래의 지시 신호나 데이터 신호로 변환하는 회로를 설치하면 된다. 또한, 통신되는 신호는 화상 데이터에 의한 신호뿐만 아니라 트리거 신호 등도 보낼 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면서 캡슐형 내시경 장치(202)에 관착되는 외장 커버부(211)에 대해서 설명한다.
외장 커버부(211)에는, 절연성을 갖는 재료, 예를 들면, 수지 등에 의해 제작되고, 전체에 걸쳐 대략 등간격으로 다수의 구멍(210)이 개구되어 있다. 외장 커버부(211)는, 데이터 송수신 전극(207)과 마찬가지로, 피검체(201) 내에 존재하는 소화액 등의 반응성 물질에 견딜 수 있는 내부식성을 갖고, 또한 인체에 무해한 절연성 물질이다. 외장 커버부(211)의 내면과 캡슐형 내시경 장치(202)의 외표면 사이에는 약간의 간극이 퍼져 존재하고 있어, 이러한 구성에 의해 물을 유지할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는, 외장 커버부(211)가 캡슐형 내시경 장치(202)에 관착된 상태를 도시하고 있다. 외장 커버부(211)는, 촬상부 이외를 덮는 형상이고, 구멍(210)은 데이터 송수신 전극(207)과 대향한다.
이들 구멍(210) 내에 침입한 물은 데이터 송수신 전극(207)에 도달하고, 또한, 외장 커버부(211)와 캡슐형 내시경 장치(202) 사이의 간극으로 퍼진다. 즉, 1개의 구멍(210) 내의 물이 피검체(201)의 체표면의 물과 결합하는 것만으로, 그 간극으로 퍼진 물을 통해 데이터 송수신 전극(207)에 전기적으로 접속된다.
따라서, 이 물이 구멍(210) 내 및 캡슐형 내시경 장치(202)와 외장 커버부(211)의 간극에 존재하고, 적어도 피검체(201)의 체벽면과 접촉하기 때문에, 데이터 송수신 전극(207)으로부터 통신 장치(203)까지의 데이터 전송로가 확실하게 형성된다. 즉, 송신되는 통신 신호의 전송로는, 데이터 송수신 전극(207)으로부터 물 및 피검체(201)를 매개하여 통신 장치(203)에 전송되고, 또한, 통신 장치(203)로부터 피검체(201) 및 물을 매개하여 데이터 송수신 전극(207)에 전송된다.
이 수분유지 상태를 만들기 위해서, 피검체(201)가 캡슐형 내시경 장치(202)를 삼키기 전에 캡슐형 내시경 장치(202)를 물속에 넣어 간극에 물을 포함시키도록 해도 된다. 이 때의 물이란 순수나 수돗물, 식염수, 링거액이다. 또한, 사전에 반드시 물을 포함시키지 않아도 되고, 피검체 내를 연동 운동에 의해 이동하는 동안에 위 속에서 수분은 충분히 확보할 수 있다.
이상에 설명한 피검체 내 정보 취득 시스템의 구성에서는, 캡슐형 내시경 장치(202)에, 다수의 구멍이 개구된 외장 커버부(211)를 관착함으로써, 피검체(201)와 2극의 데이터 송수신 전극(207)이 직접 접촉하지 않아도, 구멍(210) 내에 진입한 물을 매개시킨 전송로를 구축한다. 따라서, 피검체(201)의 체벽에 대하여 항상 데이터 송수신 전극(207)이 물을 유지한 상태에서 피검체(201) 내를 이동하기 때문에, 체벽에 대하여 자세가 불안정한 상태이어도 전기적 도통을 취할 수 있기 때문에 안정된 통신이 가능해진다.
이상에 설명한 피검체 내 정보 취득 시스템에 따르면, 생체를 이용한 통신 기능을 갖고, 체강 내를 연동 운동에 따라 이동할 때에, 통신에 이용되는 데이터 송수신 전극과 피검체의 체벽이 수분을 통해서 적정한 전기적인 접촉 상태를 유지함으로써, 자세에 상관없이 안정적인 통신을 실현할 수 있다.
다음으로, 캡슐형 내시경 장치(202)의 외장 커버부의 다른 구성예에 대해서 설명한다.
본 구성예에서는, 섬유에 의한 모세관 현상을 이용한 물의 유지 수단을 이용한다. 모세관 현상은, 관 형상의 물체 속을 액체가 빨려들어가 통과해 나가는 현상이다. 구체적으로는, 관 형상 물체 내벽의 표면 장력, 스며들기 용이함 및 액체의 밀도에 의해 액체가 이동하는 현상이며, 그 이동하는 힘이 중력 등의 외력과 균형을 이룰 때까지 액체가 이동한다. 이 때, T: 표면 장력(N/m), θ: 접촉각(°), p: 액체의 밀도(kg/m3), g: 중력 가속도(m/sec2), r: 관의 내반경(m)으로 하면, 액면의 상승 높이h(m)는, h=2Tcosθ/pgr로 나타내어진다.
도 10a 및 도 10b는, 캡슐형 내시경 장치(202)의 외장 커버부(211) 대신에 섬유 커버부(213)를 사용한 경우의 구성의 예를 도시하고 있다.
본 구성예에서는, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 데이터 송수신 전극(207)을 덮는 섬유 커버부(213)가 형성되어 있다. 이들 섬유 커버부(213)는, 위장관 내의 체액에 의해 잘 용해되지 않는 재질, 예를 들면, 키친 섬유나 고흡수성 폴리머 등을 이용하고, 직포 또는 부직포로서 제작된다. 물론 이들 섬유 커버부(213)는, 피검체(201) 내의 물을 흡수해서 유지하는 능력을 갖고 있는 것으로 한다. 섬유 커버부(213)는, 데이터 송수신 전극(207)을 완전하게 덮고, 데이터 송수신 전극(207)으로부터 비어져 나온 개소(맞닿아 있지 않은 개소)에 접착제 등을 도포하여 캡슐형 내시경 장치(202)에 고정된다. 또한, 섬유 커버부(213)의 배치는 외장 커버부(211)와 동일하게 촬상부 이외를 덮는 형상이지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 데이터 송수신 전극(207)에 접촉하도록 배치되어 있으면 어떻게 형성되어 있어도 된다.
본 구성예에 따르면, 상술한 외장 커버부(211)를 이용한 구성예와 동등한 작용 효과가 얻어진다. 또한, 본 구성예에 따르면, 직포 또는 부직포에 의해 물을 흡수 유지하고 있기 때문에, 수지제의 외장 커버부보다도, 보다 많은 물을 유지시킬 수 있다. 또한, 물이 빠져버렸다고 해도 다시 피검체 내의 체벽에 접촉함으로써, 위장관 내의 수분을 다시 끌어들여 유지할 수 있다.
다음으로, 캡슐형 내시경 장치(202)에 설치된 전극의 다른 구성예에 대해서 설명한다.
도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 본 구성예에서의 캡슐형 내시경 장치(202)는, 전극으로서 빗살 전극을 이용하고 있다. 도 11a 및 도 11b는, 빗살 전극의 외관 구성을 도시하는 도면이다. 도 12a 및 도 12b는, 데이터 송수신 전극(207)과 구멍(210)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 캡슐형 내시경 장치(202)의 외장부(212)의 표면 상에는, 교대로 비접촉으로 맞물리는 빗살 형상의 데이터 송수신 전극(이하, 빗살 형상 전극이라 함)(214a, 214b)이 형성되어 있다. 또한, 본 구성예에 있어서의 빗살 형상이란, 예를 들면, 양손을 벌려 모았을 때의 손가락과 같이 좌우로부터 교대로 배치되어 있는 상태이다. 구체적으로는, 빗살 형상 전극(214a, 214b)은, 도 11b에 도시한 바와 같이, 전방의 조명부(208)측으로부터 연장되는 빗살 형상 전극(214a)과, 후단측으로부터 전방으로 연장되는 빗살 형상 전극(214b)을 갖고 있다. 그리고, 이들이 접촉하지 않고 교대로 연장됨으로써 빗살 형상 전극(214a, 214b)이 구성되어 있다. 또한, 빗살 형상 전극(214b)은, 외장부(212)의 후단부에서 하나로 집약되도록 형성되어 있다.
또한, 도 12a에 도시한 바와 같이, 캡슐형 내시경 장치(202)의 데이터 송수신 전극(214)이 형성되는 외장부(212)에는, 전체에 구멍(210)이 개구되는 외장 커버부(211)가 관착되어 있다.
이들 구멍(210)은, 도 12b에 도시한 바와 같이, 데이터 송수신 전극(207)의 표면이 노출되는 위치에 개구되어 있다.
피검체(201)의 물이 외장 커버부(211)에 접하면, 각 구멍(210) 내에 유지되어 있는 물과 접촉한다. 이에 의해, 도 8에 도시한 구성과 마찬가지로 데이터 송수신 전극(207)으로부터 통신 장치(203)까지의 전기적 전송로가 만들어져, 통신 신호의 전류가 데이터 송수신 전극(214a)→물→피검체(201)→통신 장치(203)→피검체(201)→물→데이터 송수신 전극(214b)으로 흐름으로써, 생체를 이용한 통신이 행해진다.
그러나, 도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b에 도시한 구성에서는, 데이터 송수신 전극(214a, 214b)까지의 거리가 짧게 배치됨으로써, 전류값을 높게 유지할 수 있기 때문에, 통신 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 전송로를 형성하기 위해 필요한 수량이 적어도 된다. 또한, 본 실시 형태의 외장 커버부(211)는, 상술한 섬유 커버부(228)로 해도 상관없다.
이와 같이, 빗살 형상 전극(214a, 214b)을 이용함으로써, 도 15에 도시한 바와 같이, 캡슐형 내시경 장치(202)가 피검체(1) 내에서 촬상부(209)가 상측을 향하도록 일어서 있고, 후단부만이 체벽(241)의 물(242)에 접촉된 자세이어도 통신을 행할 수 있다.
다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하면서, 상술한 각 구성예에서의 캡슐형 내시경 장치(202)의 구동에 대해서 설명한다. 또한, 상술한 각 구성예는, 데이터 송수신 전극(207)과 외장 커버부(211)의 구성이나 형상이 상이하지만, 위장관 화상의 통신 형태는 동등하다.
캡슐형 내시경 장치(202)는, 피검체(201)에 투여되기 전에는 초기 상태로, 스위치(222)에 의해 배터리(221)와 전원 회로(223)가 분리되어 있다. 외부로부터의 작용에 의해 스위치(222)가 온으로 되면, 배터리(221)와 전원 회로(223)가 전기적으로 접속되어 각 구성 부위에 전원이 공급된다. 그 후, 제어 회로(224)가 제어를 개시하고, 조명부(208)의 조명 하에서 촬상부(209)에 의한 촬상이 행해져, 피검체(201)의 위장관 화상이 취득된다. 그리고, 위장관 화상은 통신에 의해 표시 장치(204)에 전송되어 화면에 표시된다.
구체적으로는, 제어 회로(224)의 제어에 의해 LED 구동 회로(225)가 구동되어 발광 소자(226)가 발광하여 촬상 범위에 조명광을 조사하고, 촬상 소자 구동 회로(227)에 의해 촬상 소자(228)가 구동되어 피검체(201)의 위장관 화상이 취득된다. 이 위장관 화상은, 화상 신호 처리 회로(229)에 의해 위장관 화상 신호로 변환된다. 위장관 화상 신호는 변조 회로(230)에서 변조되어, 데이터 송수신 전극(207)으로부터 생체(피검체(201))를 이용한 통신에 의해 데이터 송수신부(206)에 전송된다.
데이터 송수신부(206)에 전송된 위장관 화상 신호는, 예를 들면, USB 메모리 스틱 등의 휴대형 기록 매체(205)에 축적되도록 기억된다. 휴대형 기록 매체(205)는, 표시 장치(204)에 설치된 I/O 포트(도시하지 않음)에 접속된다. 물론 피검체(201)(피검사자)의 행동 범위의 제한에 관계가 없으면, 통신 장치(203)와 표시 장치(204)를 통신 케이블로 접속하여 위장관 화상 신호를 전송하는 것도 가능하다.
표시 장치(204)에서는, 휴대형 기록 매체(205)로부터 읽어내어진 위장관 화상 신호가 I/O부(236)를 통해 화상 처리부(234)에 입력된다. 이 화상 처리부(234)에서는, 위장관 화상 신호에 복조 등의 신호 처리가 실시되어 모니터(235)에 위장관 화상으로서 표시된다. 이 때, 위장관 화상에 관한 정보도 화면 상에 아울러 표시된다.
상술한 각 구성예에서는, 캡슐형 내시경 장치(202)로부터 위장관 화상을 통신 장치(203)에 전송하는 예에 대해서 설명했지만, 화상 신호의 송신에만 한정되는 것이 아니라, 통신 장치(203)로부터 캡슐형 내시경 장치(202)에 데이터 신호를 송신하는 것도 가능하다.
이상과 같이 상술한 각 구성에 따르면, 피검체 내에서 캡슐형 내시경 장치(202)가 어떠한 자세로 되었다고 해도, 데이터 송수신 전극과 체벽 사이를 물에 의해 전기적 도통을 취할 수 있어, 안정적으로 확실하게 생체를 이용한 통신이 실시되기 때문에, 피검체로부터 빠짐없이 연속적으로 위장관 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 응용이 가능한 것은 물론이다.
본 출원은, 2008년 2월 13일에 일본에 출원된 특원 2008-32134호 및 2007년 10월 1일에 일본에 출원된 특원 2007-257950호를 우선권 주장의 기초로서 출원하는 것이며, 상기의 개시 내용은 본원 명세서, 청구의 범위, 도면에 인용된 것으로 한다.

Claims (12)

  1. 피검체의 외부로부터 송신되고, 그 피검체에 존재하는 도전체를 매개하여 전송되는 외부 신호를 그 피검체의 내부에서 수신 가능한 캡슐형 의료 장치로서,
    유전체에 의해 형성되며, 상기 캡슐형 의료 장치의 각 구성 요소를 덮는 커버 부재와,
    도전체에 의해 형성되며, 상기 커버 부재의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성되고, 상기 커버 부재의 외벽측의 표면의 적어도 일부가 상기 피검체에 존재하는 도전체를 통해 상기 피검체의 내부의 체벽에 접촉한 상태에서 상기 외부 신호를 수신하는 것이 가능하도록 구성된 복수의 전극과,
    상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되고, 상기 외부 신호의 반송 주파수와 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로가 구성되도록 인덕턴스 값이 설정된 인덕터 회로와,
    상기 복수의 전극에서 수신한 외부 신호와 그 전위차가 입력되는 신호 수신 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되는 인덕터 회로의 상기 인덕턴스 값은, 동일한 값인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피검체의 내부를 촬상하여 촬상 신호를 출력하는 촬상부와,
    상기 외부 신호에 기초하는 제어에 따라, 상기 촬상 신호를 상기 캡슐형 의료 장치의 외부에 송신하는 신호 송신부
    를 더 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 수신 회로는, 상기 외부 신호의 수신 레벨을 검출하고,
    상기 신호 송신부는, 상기 수신 레벨을 상기 촬상 신호에 중첩해서 상기 캡슐형 의료 장치의 외부에 송신하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    비유전률이 4 정도인 재료에 의해 상기 커버 부재가 구성되고, 상기 커버 부재를 포함하는 케이스의 두께가 0.5㎜이고, 상기 케이스의 최대 내경이 10㎜이며, 상기 복수의 전극이 서로 동일한 형상을 갖고, 상기 인덕턴스 값이 10μH이며, 또한, 상기 반송 주파수가 15㎒인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공진 주파수는, 15㎒인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 장치.
  7. 피검체의 외부에 설치되고, 그 피검체에 존재하는 도전체를 전송 매체로서 이용함으로써, 외부 신호를 그 피검체의 내부에 송신 가능한 외부 장치와, 상기 외부 신호를 상기 피검체의 내부에서 수신 가능한 캡슐형 의료 장치를 구비하는 캡슐형 의료 시스템으로서,
    상기 캡슐형 의료 장치는,
    유전체에 의해 형성되며, 상기 캡슐형 의료 장치의 각 구성 요소를 덮는 커버 부재와,
    도전체에 의해 형성되며, 상기 커버 부재의 내벽측의 표면에 밀착하여 형성되고, 상기 커버 부재의 외벽측의 표면의 적어도 일부가 상기 피검체에 존재하는 도전체를 통해 상기 피검체의 내부의 체벽에 접촉한 상태에서 상기 외부 신호를 수신하는 것이 가능하도록 구성된 복수의 전극과,
    상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되고, 상기 외부 신호의 반송 주파수와 일치하는 주파수를 공진 주파수로서 구비하는 공진 회로가 구성되도록 인덕턴스 값이 설정된 인덕터 회로와,
    상기 복수의 전극에서 수신한 외부 신호와 그 전위차가 입력되는 신호 수신 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 전극 각각에 대하여 직렬로 접속되는 인덕터 회로의 상기 인덕턴스 값은, 서로 동일한 값인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캡슐형 의료 장치는,
    상기 피검체의 내부를 촬상하여 촬상 신호를 출력하는 촬상부와,
    상기 외부 신호에 기초하는 제어에 따라, 상기 촬상 신호를 상기 캡슐형 의료 장치의 외부에 송신하는 신호 송신부
    를 더 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캡슐형 의료 장치는, 상기 외부 신호의 수신 레벨을 상기 촬상 신호에 중첩해서 송신하고,
    상기 외부 장치는, 수신한 상기 수신 레벨에 기초하여 상기 외부 신호의 출력 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    비유전률이 4 정도인 재료에 의해 상기 커버 부재가 구성되고, 상기 커버 부재를 포함하는 케이스의 두께가 0.5㎜이고, 상기 케이스의 최대 내경이 10㎜이며, 상기 복수의 전극이 서로 동일한 형상을 갖고, 상기 인덕턴스 값이 10μH이며, 또한, 상기 반송 주파수가 15㎒인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 공진 주파수는, 15㎒인 것을 특징으로 하는 캡슐형 의료 시스템.
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