WO2010058682A1 - カプセル型医療装置、給電装置、および給電システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a capsule medical device that is introduced into the body of a subject and performs predetermined processing, a power feeding device that wirelessly feeds power to the capsule medical device from outside the subject, and the capsule medical device.
- the present invention relates to a power feeding system including the power feeding device.
- capsule endoscopes equipped with an imaging function and a wireless function have appeared.
- the capsule endoscope is swallowed by the subject, who is the subject for observation, and then moves inside the organs such as the stomach and small intestine with peristalsis until it is naturally discharged from the subject. Move and sequentially image the inside of the organ using the imaging function.
- Image data captured in the subject by the capsule endoscope while moving in the organ is sequentially transmitted to an external device provided outside the subject by a wireless function such as wireless communication, and stored in a memory. Accumulated.
- an external device having a wireless function and a memory function, the subject can behave without inconvenience during the observation period from swallowing the capsule endoscope until it is discharged.
- an image of the organ is displayed on a display unit such as a display based on the image data stored in the memory of the external device, and diagnosis is performed by a doctor.
- Japanese Patent No. 4080666 discloses a system that wirelessly feeds power to a capsule endoscope.
- a radio capsule corresponding to a capsule endoscope
- the capsule endoscope is transmitted by transmitting power from the outside of the subject to the inside of the capsule endoscope.
- Supply power inside the mirror a power transmission antenna is provided in the external device, and a power reception antenna is provided in the capsule endoscope. Power is supplied from the external device to the capsule endoscope via the transmission antenna and the reception antenna.
- Japanese Patent No. 4089778 discloses a configuration in which a power feeding device induces electrical energy in a power receiving coil of a capsule in a body by a magnetic field generated by a three-axis power transmitting coil wound around the body of a subject. have.
- the conventional capsule medical device has poor compatibility between the power receiving coil and the processing circuit that consumes the received power, and can receive only power that is smaller than the maximum power that can be received, that is, the power receiving efficiency is low. was there.
- the inductance changes when the shape of the power transmission coil changes. For this reason, the situation where a resonance state is canceled frequently occurs, and the supply efficiency at the time of supplying energy may decrease.
- An object of the present invention is to provide a capsule medical device that efficiently receives power, a power supply device that efficiently transmits power, and a power supply system that includes the capsule medical device and the power supply device.
- a capsule medical device is a capsule medical device that receives power from outside the body of a subject and performs a predetermined process in the body, and a processing circuit that performs the predetermined process in the body And a power receiving coil that wirelessly receives power from outside the body, a power receiving resonant capacitor, and an adjustment reactance unit that can adjust a reactance connected to the power receiving coil and the power receiving resonant capacitor. And adjusting the reactance of the adjustment reactance unit to match the impedance of the processing circuit with the impedance of the power receiving circuit.
- a power supply apparatus is a power supply apparatus that wirelessly supplies power from outside the subject's body to a capsule medical device that performs a predetermined process in the body of the subject, A power transmission coil that generates an alternating magnetic field, disposed outside the body of the subject, a power transmission resonance capacitor connected in series to the power transmission coil, and a power transmission coil drive unit that drives the power transmission coil, The power transmission coil driving unit performs control to return the AC magnetic field to the resonance state when detecting the cancellation of the resonance state of the AC magnetic field.
- a power supply system is a power supply system including a capsule medical device and a power supply device, wherein the capsule medical device wirelessly receives power from outside the body of the subject.
- a capsule medical device that performs a predetermined process in the power supply device, wherein the power supply device wirelessly supplies power to the capsule medical device inside the body from outside of the subject, the capsule medical device
- a device adjusts reactance connected to a processing circuit that performs the predetermined processing in the body, a power receiving coil that receives power from outside the body, a power receiving resonance capacitor, and the power receiving coil and the power receiving resonance capacitor
- a power receiving circuit that is a resonance circuit having a predetermined resonance frequency, and a reactor of the adjustment reactance unit.
- the power feeding device By adjusting the impedance of the processing circuit and the impedance of the power receiving circuit, the power feeding device includes a power transmission coil that generates an alternating magnetic field, and a power transmission resonance capacitor connected in series to the power transmission coil.
- a power transmission coil drive unit that drives the power transmission coil, and the power transmission coil drive unit detects cancellation of the resonance state of the AC magnetic field due to a rapid decrease in drive current or a rapid increase in drive voltage. Then, control to return to the resonance state is performed.
- 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a power feeding system including a capsule endoscope according to a first embodiment.
- 1 is a configuration diagram of a power feeding system including a capsule endoscope according to a first embodiment. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the outline
- the capsule endoscope 20 (hereinafter, also referred to as “endoscope”) of the power feeding system 1 of the present embodiment is introduced into a subject 50 while being examined. Electricity is received wirelessly by electromagnetic induction from the power feeding device 10 disposed outside the person 50. That is, in the power feeding device 10, an alternating current is applied from the power transmission circuit 12 to the power transmission coil 11, and the power transmission coil 11 generates an alternating magnetic field.
- the endoscope 20 includes a power receiving circuit 22 that receives power from the power supply apparatus 10 and a processing circuit 25 that performs a plurality of types of predetermined processing using the received power.
- the power receiving circuit 22 includes a circuit 21A in which a power receiving coil 21 and an adjusting reactance unit 23 including an adjusting reactance element are connected in series, and a power receiving capacitor 24 for resonance connected in parallel with the circuit 21A and a processing circuit 25.
- a reception resonance circuit having a predetermined resonance frequency.
- the power receiving coil 21 is a solenoid type coil having a predetermined number of turns around which a conductive wire is wound, and the axis of the coil is in the longitudinal direction of the capsule in the body of the elongated capsule type casing 31 (see FIG. 3). It is arranged.
- the axis of the coil means the center line of the magnetic path of the coil.
- the power receiving coil 21 may be wound around a part of the capsule casing 31, may have a soft magnetic core inside, or may be wound around the outside of the capsule casing 31. It may be.
- the power receiving capacitor 24 is a capacitor for substantially matching, that is, matching, the resonance frequency of the power receiving circuit 22 and the frequency of the magnetic field generated by the power feeding device 10.
- the processing circuit 25 includes a power reception control circuit 26, a transmission / reception control circuit 27, a CCD 29 that is an image sensor, a signal processing circuit 30, and an illumination unit 32.
- the capsule medical device includes a power receiving circuit 22 and a processing circuit 25 that are built in an elongated capsule type casing 31 that can be introduced into the body of a subject 50. It is the endoscope 20 which has.
- the endoscope 20 is of a size that can be swallowed into the body from the oral cavity of a subject, and is made of a substantially hemispherical tip cover 31A that is transparent or translucent, and a colored material that does not transmit visible light.
- a capsule-type casing 31 that seals the inside in a liquid-tight manner is formed by elastically fitting the end cover 31B having a substantially hemispherical cylindrical body cover 31B.
- the endoscope 20 is in a capsule-type housing 31, and has an illumination unit 32 such as an LED that emits illumination light for illuminating an intracorporeal imaging region via the tip cover 31A, and reflected light from the illumination light.
- an illumination unit 32 such as an LED that emits illumination light for illuminating an intracorporeal imaging region via the tip cover 31A, and reflected light from the illumination light.
- a CCD 29 that receives light to capture an image of a body cavity and an imaging lens 33 that forms an image of a subject on the CCD 29 is provided, and imaging in the front end direction on the tip cover 31A side is possible.
- the signal processing circuit 30 processes the captured image, and the transmission / reception control circuit 27 has a function of transmitting the captured image wirelessly outside the body.
- the transmission / reception control circuit 27 processes various control signals superimposed on an AC magnetic field that is a power supply signal. Based on the control signals, the LED lighting process by the illumination unit 32, and the CCD 29 A plurality of processes such as an imaging process, an image process by the signal processing circuit 30, or a captured image transmission process by the transmission / reception control circuit 27 are controlled.
- the processing load performed by the processing circuit 25 of the endoscope 20 differs depending on the type of the endoscope 20, in other words, the processing performed.
- a capsule endoscope having a CCD that performs high-resolution color imaging has a smaller processing circuit load than a capsule endoscope that performs only low-resolution monochrome imaging.
- the load on the processing circuit 25 of each product differs due to variations in manufacturing. For this reason, the impedance of the power receiving circuit 22 and the impedance of the processing circuit 25 may be shifted.
- the impedance of the processing circuit 25 that is a load, the impedance of the power receiving circuit 22 and the impedance of the processing circuit 25 are substantially the same, that is, if they do not match, the power is originally smaller than the maximum power that can be received. Cannot receive power.
- the impedance of the power receiving circuit 22 when the impedance of the power receiving circuit 22 is Z1, the relationship between the impedance of the load and the received power is the received power characteristic indicated by F1, and the impedance of the processing circuit 25 that is the load is The received power is the maximum P2 when Z1.
- the load impedance deviates from Z1 as in Z2 or Z3, the received power decreases to P1.
- the endoscope 20 since the endoscope 20 according to the present embodiment has the adjustment reactance unit 23 in the power receiving circuit 22, impedance matching between the power receiving circuit 22 and the processing circuit 25 can be performed. That is, as shown in FIG. 5, when the load is large and the impedance is as small as Z2, the impedance of the power receiving circuit 22 can be adjusted to Z2 by using a capacitive adjustment reactance element, and the received power characteristics become like F2. Similarly, when the load is small and the impedance is as large as Z3, the impedance of the power receiving circuit 22 can be adjusted to Z3 by using an inductive adjustment reactance element, and the received power characteristic becomes F3. .
- the impedance of the power receiving circuit 22 can be adjusted by the size of the power receiving coil 21, the number of turns of the winding, the presence or absence of magnetic cores, characteristics, and the like.
- the endoscope 20 in which electronic parts must be stored in an extremely small space, there are restrictions such as the volume of the power receiving coil 21 and it is not easy to adjust them.
- the value of the power receiving capacitor 24 is adjusted in accordance with the connected capacitive adjustment reactance element.
- the reactance of the adjustment reactance unit 23 is adjusted at the time of manufacture.
- the endoscope 20 has a constant load impedance Z ⁇ b> 2 with respect to the passage of time, i.e., driving of each processing of the processing circuit 25, the power receiving circuit 22 is received by the adjustment reactance unit 23. Is adjusted from Z1 to Z2.
- the impedance of the load changes with the passage of time, that is, the driving of each process of the processing circuit 25, (A) the impedance is the highest.
- the power receiving circuit 22 is adjusted by a method such as matching to the large state Z13, (B) matching to the average impedance Z12, (C) matching to the impedance Z11 when the operating state is the longest, and (D) matching to the state Z10 having the smallest impedance. Is adjusted by the adjusting reactance unit 23.
- the adjustment reactance unit 23 and the power receiving capacitor 24 are configured by value variable elements, and the impedance is adjusted.
- the endoscope 20 can receive power efficiently because the impedance of the processing circuit 25 and the impedance of the power receiving circuit 22 are matched by adjusting or selecting the adjustment reactance unit 23. it can. That is, the power feeding system 1 has good power transmission / reception efficiency.
- a power feeding system 1A and an endoscope 20A according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
- the capsule endoscope 20A according to the modification of the first embodiment is similar to the endoscope 20 of the first embodiment, and therefore the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Omitted.
- the endoscope 20A of the power feeding system 1A of the present embodiment includes a power receiving coil 21, an adjustment reactance unit 23, and a power receiving capacitor 24.
- the power receiving coil 21 and the adjustment reactance unit 23 is connected in parallel, a circuit 21A having a power receiving coil 21 and an adjustment reactance unit 23, and a power receiving capacitor 24 are connected in series.
- the endoscope 20A of this modification includes an adjustment reactance unit 23 By adjusting the reactance, the impedance of the processing circuit 25A and the impedance of the power receiving circuit 22A are matched, so that power can be received efficiently. That is, the power feeding system 1A has high power transmission / reception efficiency.
- the endoscope 20B of the present embodiment further includes an adjustment reactance unit 23B and a reactance adjustment circuit 28.
- the reactance adjustment circuit 28 adjusts the reactance of the reactance unit 23B for adjustment based on the control signal received by the transmission / reception control circuit 27.
- the plurality of predetermined processes performed by the processing circuit 25B of the endoscope 20B have different loads. For example, since the LED lighting process by the illumination unit 32 has a large load and a low impedance, the impedance of the processing circuit 25B varies between when the lamp is lit and when it is not lit. For this reason, the impedance of the power receiving circuit 22B and the impedance of the processing circuit 25B are shifted.
- a plurality of processes performed by the processing circuit 25B for example, a plurality of processes such as an LED lighting process by the illumination unit 32, an imaging process by the CCD 29, an image process by the signal processing circuit 30, or a captured image transmission process by the transmission / reception control circuit 27, etc.
- the transmission / reception control circuit 27 processes various control signals superimposed on the power supply signal, and is performed based on the control signals.
- the reactance adjustment circuit 28 adjusts the reactance of the adjustment reactance unit 23B in accordance with each process performed based on the control signal received by the transmission / reception control circuit 27.
- the adjustment reactance unit 23B includes an adjustment reactance element group 35 having reactance elements 35A to 35N having N different reactances, and N switches 36A to 36A for switching the reactance elements connected to the power receiving coil 21. And a reactance adjustment switch unit 36 having 36N.
- the adjustment reactance unit 23B may have at least two reactance elements, or may have a variable amount reactance element having a function corresponding to a plurality of reactance elements having different reactances.
- the reactance elements 35A to 35N that match each process performed by the processing circuit 25B are determined in advance. Therefore, the adjustment reactance unit 23B can adjust the reactance of the power receiving circuit 22B so as to match the impedance of each process performed by the processing circuit 25B.
- the adjustment reactance unit 23B selects the positive large reactance element 35A in the process A, selects the positive reactance element 35B in the process B, and negative in the process C. Reactance element 35C is selected, and in the process D, a large negative reactance element 35D is selected.
- the reactance adjustment circuit 28 adjusts the reactance of the reactance unit 23B for adjustment, so that the processing circuit Since the impedance and the impedance of the power receiving circuit 22B are matched according to the processing of 25B, power can be received efficiently. That is, the power feeding system 1B has high power transmission / reception efficiency.
- the reactance adjustment circuit 28 adjusts the reactance based on the processing information received by the transmission / reception control circuit 27, and thus has a simple configuration and is less likely to cause a follow-up delay. That is, the time until each process is actually performed by the process control signal received by the transmission / reception control circuit 27 is finite, and the reactance adjustment circuit 28 switches the reactance adjustment switch unit 36 during that time, so that the impedance of the processing circuit 25B It can follow the speed of change.
- the reactance part 23B for adjustment can respond
- the endoscope 20 ⁇ / b> C of the power feeding system 1 ⁇ / b> C of the present embodiment further includes a load detection circuit 37.
- the load detection circuit 37 measures the load of the processing circuit 25C, in other words, the impedance in real time.
- the reactance adjustment circuit 28 ⁇ / b> C adjusts the reactance of the power receiving circuit 22 ⁇ / b> C based on the information of the load detection circuit 37.
- the load detection circuit 37 may detect the impedance at a predetermined interval, and the reactance adjustment circuit 28C may adjust the reactance at a predetermined interval.
- the reactance adjustment circuit 28C adjusts the reactance of the adjustment reactance unit 23C in addition to the effects of the endoscope 20 of the first embodiment. Since the impedance and the impedance of the power receiving circuit 22C are matched according to the processing of 25C, power can be received efficiently. That is, the power feeding system 1C has high power transmission / reception efficiency.
- the reactance adjustment circuit 28C of the present embodiment is highly accurate because the reactance is adjusted based on the impedance of the processing circuit 25C detected by the load detection circuit 37.
- a power feeding system 1D of the present embodiment includes a power feeding device 10D that is disposed around the outside of the body of the subject 50, and a capsule endoscope 20D that is disposed within the body of the subject. Have. Unlike the endoscopes 20 to 20C already described, the endoscope 20D does not include an adjustment reactance unit or the like.
- the power feeding device 10 ⁇ / b> D includes a power transmission coil 11 ⁇ / b> D, a power transmission resonance capacitor (hereinafter also referred to as “power transmission capacitor”) 13 connected in series to one end of the power transmission coil 11 ⁇ / b> D, and power transmission.
- a coil length adjustment unit 14 disposed on the other end side of the coil 11D, a conductive wire member 15 that electrically connects the power transmission coil 11D and the coil length adjustment unit 14, and a power transmission coil drive unit that drives the power transmission coil 11D (hereinafter referred to as the coil transmission unit 11D).
- a power supply unit 17 that supplies electric power to the power transmission coil drive unit 16.
- the power transmission coil 11 ⁇ / b> D has one end connected to the power transmission coil drive unit 16 via the power transmission capacitor 13 and the other end connected to the power transmission coil drive unit 16 via the conductor member 15 and the coil length adjustment unit 14. .
- the coil length adjusting unit 14 and the power transmission coil 11D which are conductors, are integrated and function as a variable inductance coil, but may be formed separately.
- one end side of the coil length adjusting unit 14 has a circular shape having a diameter substantially the same as the coil diameter of the power transmission coil 11D and the center axis coinciding with the center axis of the power transmission coil 11D. It is formed as a conducting wire. Further, the other end side of the coil length adjusting unit 14 is connected to the power transmission coil driving unit 16.
- the conducting wire member 15 electrically connects the other end side of the power transmission coil 11 ⁇ / b> D and one end side of the coil length adjustment unit 14. Moreover, the conducting wire member 15 is movable along the circular conducting wire on one end side of the coil length adjusting unit 14 according to the control of the transmitting coil driving unit 16, and the length of the conducting wire member 15 is set to the length of the transmitting coil 11D. It is configured to be variable with respect to the vertical direction. That is, the conducting wire member 15 electrically connects the other end side of the power transmission coil 11 ⁇ / b> D and the one end side of the coil length adjusting unit 14 while short-circuiting.
- the power transmission coil drive unit 16 is connected to the power transmission capacitor 13 and the other end side of the coil length adjustment unit 14. Moreover, the power transmission coil drive part 16 changes the short circuit position of the power transmission coil 11D by the conducting wire member 15 when detecting that the resonance state of the transmission resonance circuit composed of the power transmission coil 11D and the power transmission capacitor 13 is released. Thus, the coil length of the power transmission coil 11D is adjusted.
- the inductance of the series circuit including the power transmission coil driving unit 16, the power transmission capacitor 13, the power transmission coil 11D, the conductive wire member 15, and the coil length adjusting unit 14 is changed.
- the power transmission coil 11D is disposed around the outside of the body of the subject 50, and the endoscope 20D is disposed within the body of the subject.
- the endoscope 20D includes a power receiving resonance circuit (power receiving circuit) 22 including a power receiving coil 21 that generates a current corresponding to an external magnetic field. Note that the resonance frequency of the transmission resonance circuit and the resonance frequency of the power reception resonance circuit 22 are set to be substantially the same.
- an alternating current having a resonance frequency of the power transmission resonance circuit is output from the power transmission coil drive unit 16 as a drive current for driving the power transmission coil 11D. Then, an AC magnetic field having a frequency that matches the resonance frequency of the power reception resonance circuit 22 of the endoscope 20 ⁇ / b> D is generated from the power supply device 10.
- the power transmission coil drive unit 16 monitors the current or voltage supplied to the power transmission coil 11D. That is, the power transmission coil driving unit 16 monitors the driving current in the case of constant voltage driving and the driving voltage in the case of constant current driving.
- the resonance state of the transmission resonance circuit is released. That is, the power transmission coil driving unit 16 continues to apply a drive current having a resonance frequency of the transmission resonance circuit when the power transmission coil 11D is not deformed to the power transmission coil 11D. Then, the power feeding device 10D cannot efficiently generate a magnetic field.
- the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10D detects the cancellation of the resonance state of the transmission resonance circuit based on a rapid decrease in the drive current supplied to the power transmission coil 11D or a rapid increase in the drive voltage. And if the power transmission coil drive part 16 detects cancellation
- the conducting wire member 15 changes its length while moving along a circular conducting wire on one end side of the coil length adjusting unit 14 according to control of the power transmission coil driving unit 16.
- the power transmission coil drive unit 16 monitors the drive current or drive voltage supplied to the power transmission coil 11D while changing the short-circuit position of the power transmission coil 11D by the conductor member 15. And if power transmission coil drive part 16 detects that drive current or drive voltage returned to the previous state based on a monitoring result, it will perform control for fixing short circuit position of power transmission coil 11D by conducting wire member 15.
- the power transmission coil driving unit 16 adjusts the coil length of the power transmission coil 11D so as to obtain an inductance that can restore the resonance state of the transmission resonance circuit, and the resonance driving at the predetermined resonance frequency described above is performed.
- the original magnetic field is generated from the power feeding device 10D.
- the power transmission coil driving unit 16 may detect the cancellation of the resonance state of the transmission resonance circuit based on a change in the magnetic field intensity actually generated by the power transmission coil 11D using, for example, a magnetic field sensor (not shown). . Moreover, the power transmission coil drive part 16 may detect resonance state cancellation
- the power feeding device 10D of the present embodiment can quickly return the resonance state by adjusting the inductance of the power transmission coil 11D even when the resonance state is released. That is, the power feeding system 1D and the power feeding device 10D of the present embodiment have high efficiency of power transmission and reception by radio.
- a power feeding system 1E and a power feeding apparatus 10E according to a fifth embodiment of the present invention will be described. Since the power feeding system 1E and the power feeding device 10E are similar to the power feeding system 1D and the power feeding device 10D of the fourth embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the power feeding device 10E includes a power transmission coil 11E, a power transmission capacitor 13 connected in series to one end side of the power transmission coil 11E, and a switch group 15A disposed on the other end side of the power transmission coil 11E.
- the power transmission coil drive unit 16 that drives the power transmission coil 11E and the power supply unit 17 that supplies power to the power transmission coil drive unit 16 are provided.
- the power transmission coil 11E has one end connected to the power transmission coil drive unit 16 via the power transmission capacitor 13 and the other end connected directly to the power transmission coil drive unit 16.
- the switch group 15 ⁇ / b> A includes a plurality of switches that can be electrically connected between a lead wire on the other end side of the power transmission coil 11 ⁇ / b> E and a lead wire that is one turn inside from the extreme end portion. It is comprised by. Further, the switch group 15 ⁇ / b> A has a configuration capable of switching on / off of each switch in accordance with the control of the power transmission coil driving unit 16.
- the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10E When detecting the cancellation of the resonance state of the transmission resonance circuit, the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10E returns the resonance state, and turns on one of the switches included in the switch group 15A. Take control.
- the power transmission coil drive unit 16 monitors the drive current or drive voltage supplied to the power transmission coil 11E while sequentially switching the switches to be turned on by the switch group 15A. Then, when the power transmission coil driving unit 16 detects that the driving current or the driving voltage has returned to the previous state based on the monitoring result, the power transmission coil driving unit 16 performs control for fixing the on / off state of each switch of the switch group 15A.
- the power transmission coil driving unit 16 performs the above-described control, so that the coil length of the power transmission coil 11E is adjusted so as to have an inductance that can restore the resonance state of the transmission resonance circuit, and a magnetic field in a predetermined resonance state is supplied to the power feeding device 10E. Arising from.
- the power feeding system 1E and the power feeding apparatus 10E according to the present embodiment quickly recovers the resonance state by appropriately adjusting the inductance of the power transmission coil 11E even when the resonance state is released. Can be made. That is, in other words, the power supply system 1E and the power supply apparatus 10E of the present embodiment have good power transmission / reception efficiency.
- the power feeding device 10 ⁇ / b> F includes a power transmission coil 11 ⁇ / b> F disposed around the subject's body, a resonance power transmission capacitor 13 connected in series to one end side of the power transmission coil 11 ⁇ / b> F, A switch group 15B that can electrically connect the conductive wires constituting the power transmission coil 11F, a power transmission coil drive unit 16 that drives the power transmission coil 11F, and a power source unit 17 that supplies power to the power transmission coil drive unit 16, have.
- the power transmission coil 11 ⁇ / b> F has one end side connected to the power transmission coil driving unit 16 via the power transmission capacitor 13 and the other end side directly connected to the power transmission coil driving unit 16.
- the switch group 15 ⁇ / b> B is configured by switches having approximately the same number or the same number as the number of turns of the power transmission coil 11 ⁇ / b> F provided from one end side to the other end side of the power transmission coil 11 ⁇ / b> F as shown in FIG. 15.
- the switch group 15 ⁇ / b> B has a configuration capable of switching on / off of each switch in accordance with the control of the power transmission coil driving unit 16.
- the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10F When detecting the cancellation of the resonance state of the power transmission resonance circuit, the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10F returns at least one of the switches included in the switch group 15B in order to restore the resonance state. Take control.
- the power transmission coil driving unit 16 monitors the driving current or the driving voltage while sequentially switching the switches to be turned on in the switch group 15B. Then, when the power transmission coil driving unit 16 detects that the driving current or the driving voltage has returned to the previous state based on the monitoring result, the power transmission coil driving unit 16 performs control for fixing the on / off state of each switch of the switch group 15B.
- the power transmission coil driving unit 16 performs the above-described control, so that the coil length of the power transmission coil 11F is adjusted so that the resonance state of the power transmission resonance circuit can be recovered, and the magnetic field in a predetermined resonance state is supplied to the power feeding device 10F. Arising from.
- the power feeding system 1F and the power feeding apparatus 10F according to the present embodiment quickly recovers the resonance state by appropriately adjusting the inductance of the power transmission coil 11F even when the resonance state is released. Can be made. That is, in other words, the power feeding system 1F and the power feeding device 10F of the present embodiment have good power transmission / reception efficiency.
- the power supply apparatus 10F can adjust the inductance of the power transmission coil 11F without narrowing the power supply range by switching the on / off state of each switch of the switch group 15B according to a predetermined pattern such as every other switch. it can.
- the power feeding device 10G includes a power transmission coil 11G, a power transmission capacitor 13 connected in series to one end side of the power transmission coil 11G, and a power transmission device connected to the other end side of the power transmission coil 11G.
- An inductance adjustment unit 15C, a power transmission coil driving unit 16 that drives the power transmission coil 11G, and a power source unit 17 that supplies power to the power transmission coil driving unit 16 are provided.
- One end side of the power transmission coil 11G is connected to the power transmission coil drive unit 16 via the power transmission capacitor 13, and the other end side is connected to the power transmission coil drive unit 16 via the power transmission inductance adjustment unit 15C.
- the power transmission inductance adjusting unit 15C has a configuration in which a plurality of auxiliary coils 12a are connected in series and parallel. Further, a switch 15C2 for switching the electrical conduction state of each auxiliary coil 15C1 is connected in parallel to each of the plurality of auxiliary coils 15C1.
- the power transmission coil driving unit 16 of the power supply apparatus 10G When detecting the cancellation of the resonance state of the power transmission resonance circuit, the power transmission coil driving unit 16 of the power supply apparatus 10G performs control for turning off at least one of the switches 15C2 in order to restore the resonance state.
- the power transmission coil driving unit 16 monitors the driving current or the driving voltage while sequentially switching the switch to be turned off from the switches 15C2. Then, when detecting that the drive current or the drive voltage has returned to the previous state based on the monitoring result, the power transmission coil drive unit 16 performs control for fixing the on / off state of each switch 15C2.
- the power transmission coil driving unit 16 performs the above-described control, so that the power transmission resonance adjustment unit 15C performs adjustment for setting the resonance state of the power transmission resonance circuit to be recoverable, and the magnetic field in the predetermined resonance state described above. Is generated from the power feeding device 10G.
- the power feeding system 1G and the power feeding device 10G according to the present embodiment have the power transmission inductance adjusting unit 15C according to the amount of change in the inductance of the power transmission coil 11G even when the resonance state is released.
- the resonance state can be quickly returned. That is, in other words, the power feeding system 1G and the power feeding device 10G of the present embodiment have good power transmission / reception efficiency.
- the power feeding device 10H includes a power transmission coil 11H arranged around the body of the subject, a power transmission capacitor 13 connected in series to one end side of the power transmission coil 11H, and a power transmission coil 11H.
- the capacitance adjustment unit 15D connected to the other end of the power transmission, the bypass line 15D3 connected to the other end of the power transmission coil 11H, the power transmission coil driving unit 16 that drives the power transmission coil 11H, and the power transmission coil driving unit 16 And a power supply unit 17 for supplying power to the.
- the power transmission coil 11H has one end connected to the power transmission coil drive unit 16 via the power transmission capacitor 13, and the other end connected to the power transmission coil drive unit 16 via the capacitance adjustment unit 15D and the bypass line 15D3.
- the capacitance adjustment unit 15D is provided between the other end of the power transmission coil 11H and the power transmission coil driving unit 16, and has a configuration in which a plurality of auxiliary capacitors 15D1 are connected in parallel. is doing.
- a switch 15D2 for switching the electrical conduction state of each auxiliary capacitor 15D1 is connected in series to each of the plurality of auxiliary capacitors 15D1.
- the bypass line 15D3 connects the other end side of the power transmission coil 11H and the power transmission coil drive unit 16 while bypassing the capacitance adjustment unit 15D.
- the switch 15D4 provided in the middle of the bypass line 15D3 has a configuration that can be switched on and off in accordance with the control of the power transmission coil driving unit 16.
- the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10H When detecting the cancellation of the resonance state of the power transmission resonance circuit, the power transmission coil drive unit 16 of the power supply apparatus 10H turns off the switch 15D4 and turns on at least one of the switches 15D2 to restore the resonance state. Control for.
- a current flows through the auxiliary capacitor 15D1 corresponding to the turned on switch 15D2.
- the power transmission coil drive unit 16 monitors the drive current or drive voltage supplied to the power transmission coil 11H while sequentially switching the switches to be turned on from the switches 15D2 while the switch 15D4 is turned off.
- the power transmission coil drive unit 16 fixes the switch 15D4 to be off and also fixes the on / off state of each switch 15D2. Control for.
- the power transmission coil driving unit 16 performs the above-described control, so that the capacitance adjustment unit 15D performs adjustment for making the capacitance that can restore the resonance state of the power transmission resonance circuit, and the magnetic field in the predetermined resonance state described above is fed. Generated from device 10H.
- the capacitance of each auxiliary capacitor 15D1 of the capacitance adjusting unit 15D is set to a geometric ratio of 1/2, such as C, C / 2, C / 4, C / 8,.
- a geometric ratio of 1/2 such as C, C / 2, C / 4, C / 8,.
- the total number of auxiliary capacitors 15D1 and / or switches 15D2 constituting the capacitance adjustment unit 15D can be reduced.
- a variable capacitor may be used as the capacitance adjustment unit 15D, or a variable capacitor having the function of the capacitance adjustment unit 15D may be used as the power transmission resonance capacitor 13.
- the power feeding system 1H and the power feeding apparatus 10H according to the present embodiment have the capacitance of the capacitance adjusting unit 15D according to the amount of change in the inductance of the power transmission coil 11H even when the resonance state is canceled.
- the resonance state can be quickly restored. That is, in other words, the power feeding system 1H and the power feeding apparatus 10H of the present embodiment have high power transmission / reception efficiency.
- the capacitance adjusting unit 15D included in the power feeding device 10H may be used in combination with the configuration of the power feeding devices 10D to 10G.
- the electric power feeding system 1J of the 8th Embodiment of this invention is demonstrated.
- the power feeding system 1J according to the present embodiment is similar to the power feeding system and the power feeding apparatus according to the embodiments already described, and therefore the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the power feeding system 1 ⁇ / b> J includes a capsule endoscope 20 that wirelessly receives power from outside the subject 50 and performs predetermined processing in the body, and the subject 50. It consists of a power feeding device that feeds power to the capsule endoscope 20 in the body wirelessly from outside the body.
- the capsule endoscope 20 includes a processing circuit 22 that performs a predetermined process in the body, a power receiving coil 21 that receives power from outside the body, and a power receiving circuit 22 that includes an adjustment reactance unit 23. By adjusting the reactance of the reactance unit 23, the impedance of the processing circuit 25 and the impedance of the power receiving circuit 22 are matched.
- the power feeding device 10D includes a power transmission coil 11D that generates an alternating magnetic field, a power transmission resonance capacitor 13 that is connected in series to the power transmission coil 11D, and a power transmission coil driving unit 16 that drives the power transmission coil 11D.
- the unit 16 detects that the resonance state has been canceled due to a rapid decrease in the drive current or a rapid increase in the drive voltage, the unit 16 performs control to match the frequency of the alternating magnetic field with the resonance frequency.
- the power feeding device 11D efficiently transmits power, and the capsule endoscope 20 receives power efficiently, so that power transmission / reception efficiency is good.
- any one of the capsule endoscopes 20 and 20A to 20C of the first to third embodiments and the modified examples, and the power feeding devices 11D to 11H of the fourth to eighth embodiments are used. You may combine with either.
- a capsule endoscope has been described as an example of a capsule medical device.
- various capsule medical devices such as a capsule medical device for collecting digestive juice, a swallowing pH sensor, or a drug delivery system. It is applicable to.
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Abstract
被検者50の体外から無線で電力を受電する受電コイル21と所定の処理を行う処理回路25と、受電コイル21に接続されたリアクタンスを調整可能な調整用リアクタンス部23とを有するカプセル型内視鏡20。
Description
本発明は、被検者の体内に導入され所定の処理を行うカプセル型医療装置、および前記カプセル型医療装置に前記被検者の体外から無線給電を行う給電装置、および前記カプセル型医療装置と前記給電装置とを具備する給電システムに関する。
内視鏡の分野では、撮像機能と無線機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。カプセル型内視鏡は、観察のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者から自然排出されるまでの間、胃、小腸などの臓器の内部を蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて臓器の内部を順次撮像する。
臓器内を移動する間にカプセル型内視鏡によって被検者内で撮像された画像データは、順次無線通信などの無線機能により、被検体の外部に設けられた外部装置に送信され、メモリに蓄積される。被検者は、無線機能とメモリ機能を備えた外部装置を携帯することによりカプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間、不自由を被ることなく行動が可能になる。撮像後は、外部装置のメモリに蓄積された画像データにもとづいて臓器の画像をディスプレイなどの表示部に表示させて医者によって診断が行われる。
カプセル型内視鏡に電力を無線給電するシステムとしては、例えば特許4080662号公報に示すものがある。このシステムでは、ラジオカプセル(カプセル型内視鏡に相当)が被検者内に留置されるため、被検者外部からカプセル型内視鏡内部に電力を送信することにより、そのカプセル型内視鏡内部に電力を供給する。このシステムでは、外部装置に電力送信用アンテナを、カプセル型内視鏡内部に電力受信アンテナをそれぞれ設け、外部装置から送信用アンテナおよび受信用アンテナを介してカプセル型内視鏡内に電力を供給して、被検者内に長時間留置されたカプセル型内視鏡の観察動作を可能にしていた。
また特許4089778号公報には給電装置は、被検者の体に巻かれて設置された3軸の送電コイルが発生する磁界により、体内のカプセルの受電コイルに電気的エネルギーを誘起させる、という構成を有している。
しかし、従来のカプセル型医療装置では、受電コイルと受電された電力を消費する処理回路との整合性が悪く、本来、受電できる最大電力よりも小さい電力しか受電できない、すなわち、受電効率が低いことがあった。
また、送電コイルを被検者の体に巻いて設置する給電装置においては送電コイルの形状が変化するとインダクタンスが変化する。このため共振状態が解消してしまう状況が多発し、エネルギーを供給する際の供給効率が低下してしまうことがあった。
本発明は効率的に受電するカプセル型医療装置、効率的に送電する給電装置、および前記カプセル型医療装置と前記給電装置とを具備する給電システムを提供することを目的とする。
本発明の実施の形態のカプセル型医療装置は、被検者の体外から電力を受電し、体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置であって、前記体内で前記所定の処理を行う処理回路と、前記体外からの電力を無線で受電する受電コイルと、受電用共振コンデンサと、前記受電コイルおよび前記受電用共振コンデンサと接続されたリアクタンスを調整可能な調整用リアクタンス部と、を有する受電回路と、を具備し、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整することにより、前記処理回路のインピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングする。
また本発明の別の実施の形態の給電装置は、被検者の体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置に前記被検者の体外から無線で電力を給電する給電装置であって、前記被検者の体外に配置される、交流磁界を発生する送電コイルと、前記送電コイルに直列接続される送電用共振コンデンサと、前記送電コイルを駆動する送電コイル駆動部と、を具備し、前記送電コイル駆動部は、前記交流磁界の共振状態解除を検知したときに、前記交流磁界を共振状態に復帰する制御を行う。
さらに本発明の別の実施の形態の給電システムは、カプセル型医療装置と、給電装置と、を具備する給電システムにおいて、前記カプセル型医療装置が被検者の体外から無線で電力を受電し体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置であって、前記給電装置が前記被検者の体外から無線で前記体内の前記カプセル型医療装置に電力を給電する給電装置であって、 前記カプセル型医療装置が前記体内で前記所定の処理を行う処理回路と、前記体外からの電力を受電する受電コイルと、受電用共振コンデンサと、前記受電コイルおよび前記受電用共振コンデンサ、と接続されたリアクタンスを調整可能な調整用リアクタンス部と、を有する、所定の共振周波数の共振回路である受電回路と、を具備し、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整することにより、前記処理回路のインピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングし、前記給電装置が、交流磁界を発生する送電コイルと、前記送電コイルに直列接続される送電用共振コンデンサと、前記送電コイルを駆動する送電コイル駆動部と、を具備し、前記送電コイル駆動部は、駆動電流の急激な低下または駆動電圧の急激な上昇により、前記交流磁界の共振状態解除を検知したときに、共振状態に復帰する制御を行う。
<第1の実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態の給電システム1およびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20について説明する。
図1に示すように、本実施の形態の給電システム1のカプセル型内視鏡20(以下、「内視鏡」ともいう)は、被検者50の内部に導入された状態で、被検者50の外部に配設された給電装置10から電磁誘導により無線で電力を受電する。すなわち、給電装置10では送電回路12から送電コイル11に交流電流が印加され、送電コイル11は交流磁界を発生する。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態の給電システム1およびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20について説明する。
図1に示すように、本実施の形態の給電システム1のカプセル型内視鏡20(以下、「内視鏡」ともいう)は、被検者50の内部に導入された状態で、被検者50の外部に配設された給電装置10から電磁誘導により無線で電力を受電する。すなわち、給電装置10では送電回路12から送電コイル11に交流電流が印加され、送電コイル11は交流磁界を発生する。
そして、図2に示すように内視鏡20は、給電装置10からの電力を受電する受電回路22と、受電した電力を用いて、複数の種類の所定の処理を行う処理回路25とを有する。受電回路22は、受電コイル21と調整用リアクタンス素子からなる調整用リアクタンス部23とが直列に接続された回路21Aと、回路21Aと並列に処理回路25と接続されている共振用の受電コンデンサ24とを有する、所定の共振周波数の受信共振回路である。
受電コイル21は、導電線を巻回した所定のターン数のソレノイド型コイルであり、細長いカプセル型筐体31(図3参照)の胴部内に、コイルの軸がカプセルの長手方向となるように配設されている。ここで、コイルの軸とは、コイルの磁路の中心線を意味する。なお、受電コイル21はカプセル型筐体31の一部に巻回されていてもよいし、内部に軟磁性コアを有していてもよいし、あるいはカプセル型筐体31の外側に巻回されていてもよい。
受電コンデンサ24は、受電回路22の共振周波数と給電装置10が発生する磁界の周波数とを略一致、すなわちマッチングするためのコンデンサである。
一方、処理回路25は、受電制御回路26と、送受信制御回路27と、撮像素子であるCCD29と、信号処理回路30と、照明部32を有している。
すなわち、図3に示すように、本実施の形態のカプセル型医療装置は、被検者50の体内に導入可能な細長いカプセル型筐体31内に内蔵されている受電回路22と処理回路25とを有する内視鏡20である。内視鏡20は、被検者の口腔から体内に飲み込み可能な大きさのものであり、略半球状で透明性あるいは透光性を有する先端カバー31Aと、可視光が不透過な有色材質からなる一端部が略半球状筒形状の胴部カバー31Bとを弾性的に嵌合させることで、内部を液密に封止するカプセル型筐体31を形成している。
内視鏡20は、カプセル型筐体31内にあって、体腔内撮像部位を先端カバー31Aを介して照明するための照明光を出射するLEDなどの照明部32と、照明光による反射光を受光して体腔内撮像部位を撮像するCCD29と、CCD29に被写体の像を結像させる結像レンズ33とを備え、先端カバー31A側である前端部方向の撮影が可能とされている。信号処理回路30は撮像した画像を処理し、送受信制御回路27は撮像した画像を体外に無線で送信する機能を有している。
そして、内視鏡20では、例えば電力供給用信号である交流磁界に重畳された各種制御信号を送受信制御回路27が処理し、その制御信号にもとづいて、照明部32によるLED点灯処理、CCD29による撮像処理、信号処理回路30による画像処理、または送受信制御回路27による撮像画像送信処理等の複数の処理を制御している。
ここで、内視鏡20の処理回路25が行う処理の負荷は内視鏡20の種類、言い換えれば、行う処理により異なる。例えば、高解像度のカラー撮影を行うCCDを有するカプセル型内視鏡は、低解像度の白黒撮影しか行わないカプセル型内視鏡に比べて、処理回路の負荷は小さい。また同じ仕様のカプセル型内視鏡であっても製造時のばらつき等により、個々の製品の処理回路25の負荷は異なる。このため、受電回路22のインピーダンスと処理回路25のインピーダンスとが、ずれてしまうことがある。
すでに説明したように、負荷である処理回路25のインピーダンスと、受電回路22のインピーダンスと処理回路25のインピーダンスとが略一致、すなわちマッチングしていないと、本来、受電できる最大電力よりも小さい電力しか受電できない。
ここで、図4に示すように、受電回路22のインピーダンスがZ1である場合には、負荷のインピーダンスと受電電力との関係はF1に示す受電電力特性となり、負荷である処理回路25のインピーダンスがZ1のときに受電電力は最大のP2となる。そして、負荷のインピーダンスがZ2またはZ3のように、Z1からずれた場合には、受電電力はP1と減少する。
しかし、本実施の形態の内視鏡20では、受電回路22に調整用リアクタンス部23を有するため、受電回路22と処理回路25とのインピーダンスマッチングを行うことができる。すなわち、図5に示すように、負荷が大きくインピーダンスがZ2と小さい場合には、容量性の調整用リアクタンス素子を用いることで、受電回路22のインピーダンスをZ2に調整することができ、受電電力特性はF2のようになる。同様に、負荷が小さくインピーダンスがZ3と大きい場合には、誘導性の調整用リアクタンス素子を用いることで、受電回路22のインピーダンスをZ3に調整することができ、受電電力特性はF3のようになる。
なお、受電回路22のインピーダンスは受電コイル21の寸法、巻線の巻数、または磁心の有無や特性等によって調整することも可能である。しかし、極めて小さい空間内に電子部品を収納しなければならないという内視鏡20という特殊な用途においては、受電コイル21の容積などの制約があり、これらを調整することは容易ではない。
また、容量性の調整用リアクタンス素子を用いる場合には、受電コンデンサ24の値は接続する容量性の調整用リアクタンス素子に合わせて調整される。
本実施の形態の内視鏡20においては、例えば製造時に調整用リアクタンス部23のリアクタンスの調整が行われる。
図6に示すように、時間の経過、すなわち、処理回路25の各処理の駆動に対して負荷のインピーダンスがZ2で一定の内視鏡20の場合には、調整用リアクタンス部23により受電回路22のインピーダンスがZ1からZ2に調整される。
これに対して、図7に示すように、時間の経過、すなわち、処理回路25の各処理の駆動に対して負荷のインピーダンスが変化する内視鏡20の場合には、(A)インピーダンスが最も大きい状態Z13に合わせる、(B)インピーダンスの平均Z12に合わせる、(C)最も動作状態が長いときのインピーダンスZ11に合わせる、(D)インピーダンスが最も小さい状態Z10に合わせる、等の方法により受電回路22のインピーダンスが調整用リアクタンス部23により調整される。
なお、内視鏡20においては、調整用リアクタンス部23および受電コンデンサ24を値可変素子で構成しインピーダンスが調整される。
以上の説明のように、内視鏡20は、調整用リアクタンス部23を調整または選択することにより、処理回路25のインピーダンスと受電回路22のインピーダンスとをマッチングするため、効率的に受電することができる。すなわち、給電システム1は電力の送受電の効率がよい。
<第1の実施の形態の変形例>
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態の変形例の給電システム1Aおよび内視鏡20Aについて説明する。なお、第1の実施の形態の変形例のカプセル型内視鏡20Aは、第1の実施の形態の内視鏡20と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態の変形例の給電システム1Aおよび内視鏡20Aについて説明する。なお、第1の実施の形態の変形例のカプセル型内視鏡20Aは、第1の実施の形態の内視鏡20と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
図8に示すように、本実施の形態の給電システム1Aの内視鏡20Aは、受電コイル21と、調整用リアクタンス部23と、受電コンデンサ24とを有し、受電コイル21と調整用リアクタンス部23とが並列に接続され、受電コイル21と調整用リアクタンス部23とを有する回路21Aと、受電コンデンサ24とが直列に接続されている
本変形例の内視鏡20Aは、調整用リアクタンス部23のリアクタンスを調整することにより、処理回路25Aのインピーダンスと受電回路22Aのインピーダンスとをマッチングするため、効率的に受電することができる。すなわち、給電システム1Aは電力の送受電の効率がよい。
本変形例の内視鏡20Aは、調整用リアクタンス部23のリアクタンスを調整することにより、処理回路25Aのインピーダンスと受電回路22Aのインピーダンスとをマッチングするため、効率的に受電することができる。すなわち、給電システム1Aは電力の送受電の効率がよい。
<第2の実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の第2の実施の形態の給電システム1Bおよびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20Bについて説明する。なお、第2の実施の形態の内視鏡20Bは、第1の実施の形態の内視鏡20と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
以下、図面を参照して本発明の第2の実施の形態の給電システム1Bおよびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20Bについて説明する。なお、第2の実施の形態の内視鏡20Bは、第1の実施の形態の内視鏡20と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
図9に示すように、本実施の形態の内視鏡20Bは、調整用リアクタンス部23Bと、リアクタンス調整回路28とをさらに有している。リアクタンス調整回路28は送受信制御回路27が受信した制御信号にもとづいて調整用リアクタンス部23Bのリアクタンスを調整する。
内視鏡20Bの処理回路25Bが行う複数の所定の処理は、それぞれ負荷が異なる。例えば、照明部32によるLED点灯処理は負荷が大きくインピーダンスは小さくなるため、点灯時と非点灯時とでは処理回路25Bのインピーダンスが変化する。このため受電回路22Bのインピーダンスと処理回路25Bのインピーダンスとが、ずれてしまう。処理回路25Bが行う複数の処理、例えば、照明部32によるLED点灯処理、CCD29による撮像処理、信号処理回路30による画像処理、または送受信制御回路27による撮像画像送信処理等の複数の処理等は、電力供給用信号に重畳された各種制御信号を送受信制御回路27が処理し、その制御信号にもとづいて行われる。
そして、内視鏡20Bでは、送受信制御回路27が受信した制御信号にもとづいて行われる、それぞれの処理に応じて、リアクタンス調整回路28は調整用リアクタンス部23Bのリアクタンスを調整する。
図10に示すように、調整用リアクタンス部23BはN個の異なるリアクタンスのリアクタンス素子35A~35Nを有する調整用リアクタンス素子群35と、受電コイル21と接続するリアクタンス素子を切り替えるN個のスイッチ36A~36Nを有するリアクタンス調整スイッチ部36と、を有している。なお、調整用リアクタンス部23Bは、少なくとも2個のリアクタンス素子を有していればよく、または、複数の異なるリアクタンスのリアクタンス素子に相当する機能を有する可変量リアクタンス素子を有していても良い。
そして、処理回路25Bが行う各処理にマッチングするリアクタンス素子35A~35Nは予め決定されている。このため、調整用リアクタンス部23Bは処理回路25Bが行う各処理のインピーダンスとマッチングするように受電回路22Bのリアクタンスを調整することができる。
例えば、図11に示すように、調整用リアクタンス部23Bは処理Aのときは正の大きなリアクタンス素子35Aを選択し、処理Bのときは正のリアクタンス素子35Bを選択し、処理Cのときは負のリアクタンス素子35Cを選択し、処理Dのときは負の大きなリアクタンス素子35Dを選択する。
本実施の形態の内視鏡20Bは、第1の実施の形態の内視鏡20の有する効果に加えて、リアクタンス調整回路28が、調整用リアクタンス部23Bのリアクタンスを調整することにより、処理回路25Bの処理に応じてインピーダンスと受電回路22Bのインピーダンスとをマッチングするため、効率的に受電することができる。すなわち、給電システム1Bは電力の送受電の効率がよい。
特に、リアクタンス調整回路28は送受信制御回路27が受信した処理の情報にもとづいてリアクタンスを調整するため構成が簡単で、かつ、追従の遅れが発生しにくい。すなわち、送受信制御回路27が受信した処理の制御信号により実際に各処理が行われるまでの時間は有限であり、その間にリアクタンス調整回路28はリアクタンス調整スイッチ部36を切り替えるため、処理回路25Bのインピーダンス変化速度に追従することができる。
なお、調整用リアクタンス部23Bは複数のリアクタンス素子を同時に接続することにより、合成リアクタンス値により種々のリアクタンスに対応することもできる。
<第3の実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の第3の実施の形態の給電システム1Cおよびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20Cについて説明する。なお、第3の実施の形態の内視鏡20Cは、第2の実施の形態の内視鏡20Bと類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
以下、図面を参照して本発明の第3の実施の形態の給電システム1Cおよびカプセル型医療装置であるカプセル型内視鏡20Cについて説明する。なお、第3の実施の形態の内視鏡20Cは、第2の実施の形態の内視鏡20Bと類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
図12に示すように、本実施の形態の給電システム1Cの内視鏡20Cは、負荷検出回路37をさらに有している。負荷検出回路37は処理回路25Cの負荷、言い換えればインピーダンスをリアルタイムで測定する。そして、リアクタンス調整回路28Cは負荷検出回路37の情報にもとづいて受電回路22Cのリアクタンスを調整する。なお、負荷検出回路37は所定の間隔でインピーダンスを検出してもよいし、リアクタンス調整回路28Cも所定の間隔でリアクタンスを調整してもよい。
本実施の形態の内視鏡20Cは、第1の実施の形態の内視鏡20の有する効果に加えて、リアクタンス調整回路28Cが、調整用リアクタンス部23Cのリアクタンスを調整することにより、処理回路25Cの処理に応じてインピーダンスと受電回路22Cのインピーダンスとをマッチングするため、効率的に受電することができる。すなわち、給電システム1Cは電力の送受電の効率がよい。
特に、本実施の形態のリアクタンス調整回路28Cは負荷検出回路37が検出した処理回路25Cにインピーダンスにもとづいてリアクタンスを調整するため精度が高い。
<第4の実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dについて説明する。
以下、図面を参照して本発明の第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dについて説明する。
図13に示すように、本実施の形態の給電システム1Dは、被検者50の体外の周囲に配置される給電装置10Dと、被検者の体内に配置されるカプセル型内視鏡20Dと、を有する。内視鏡20Dは、すでに説明した内視鏡20~20Cと異なり、調整用リアクタンス部等を具備していない。
図13に示すように、給電装置10Dは、送電コイル11Dと、送電コイル11Dの一端側に対して直列接続されている送電用共振コンデンサ(以下、「送電コンデンサ」ともいう。)13と、送電コイル11Dの他端側に配置されるコイル長調整部14と、送電コイル11Dとコイル長調整部14とを電気的に接続する導線部材15と、送電コイル11Dを駆動する送電コイル駆動部(以下、「駆動部」ともいう)16と、送電コイル駆動部16に対して電力を供給する電源部17と、を有している。
送電コイル11Dは、一端側が送電コンデンサ13を介して送電コイル駆動部16に接続されているとともに、他端側が導線部材15およびコイル長調整部14を介して送電コイル駆動部16に接続されている。
導体であるコイル長調整部14と送電コイル11Dとは一体化してインダクタンス可変コイルとして機能するが、別体に形成されていてもよい。例えば図13に示すように、コイル長調整部14の一端側は、送電コイル11Dのコイル径と略同一の径を具備し、かつ、中心軸が送電コイル11Dの中心軸と一致する円形形状の導線として形成されている。また、コイル長調整部14の他端側は、送電コイル駆動部16に接続されている。
導線部材15は、送電コイル11Dの他端側とコイル長調整部14の一端側とを電気的に接続する。また、導線部材15は、送電コイル駆動部16の制御に応じ、コイル長調整部14の一端側の円形形状の導線上に沿って移動可能であるとともに、自身の長さを送電コイル11Dの長さ方向に対して可変可能に構成されている。すなわち、導線部材15は、送電コイル11Dの他端側とコイル長調整部14の一端側との間を短絡しつつ電気的に接続する。
送電コイル駆動部16は、送電コンデンサ13と、コイル長調整部14の他端側とに対して接続されている。また、送電コイル駆動部16は、送電コイル11Dと送電コンデンサ13とからなる送信共振回路の共振状態が解除されたことを検知したときに、導線部材15による送電コイル11Dの短絡位置を変化させることにより、送電コイル11Dのコイル長の調整を行う。
すなわち、送電コイル駆動部16と、送電コンデンサ13と、送電コイル11Dと、導線部材15と、コイル長調整部14と、からなる直列回路のインダクタンスを変化する。
次に、給電装置10Dの作用について説明する。すでに説明したように、送電コイル11Dは被検者50の体外の周囲に配置され、内視鏡20Dは被検者の体内に配置される。内視鏡20Dは、外部磁界に応じた電流を発生する受電コイル21を含む受電共振回路(受電回路)22を具備する。なお、送信共振回路の共振周波数と受電共振回路22の共振周波数は略同じに設定されている。
電源部17がオンされると、送電コイル11Dを駆動するための駆動電流として送電共振回路の共振周波数の交流電流が送電コイル駆動部16から出力される。すると、内視鏡20Dの受電共振回路22の共振周波数と一致する周波数の交流磁界が給電装置10から発生する。
送電コイル駆動部16は、送電コイル11Dに供給している電流または電圧を監視する。すなわち送電コイル駆動部16は定電圧駆動の場合には駆動電流を、定電流駆動の場合には駆動電圧を監視する。
ここで、被検者の体位の変化等により送電コイル11Dが変形し、送電コイル11Dのインダクタンスが変化すると、送信共振回路の共振状態が解除されてしまう。すなわち、送電コイル駆動部16は、送電コイル11Dが変形していないときの送信共振回路の共振周波数の駆動電流を送電コイル11Dに印加し続ける。すると、給電装置10Dは効率良く磁界を発生できなくなる。
給電装置10Dの送電コイル駆動部16は、送電コイル11Dに供給している駆動電流の急激な低下または駆動電圧の急激な上昇により、送信共振回路の共振状態解除を検知する。そして、送電コイル駆動部16は共振状態解除を検知すると、共振状態に復帰させるため、導線部材15による送電コイル11Dの短絡位置を変化させる制御を行う。
導線部材15は、送電コイル駆動部16の制御に応じ、コイル長調整部14の一端側の円形形状の導線上に沿って移動しつつ自身の長さを変化させる。
送電コイル駆動部16は、導線部材15による送電コイル11Dの短絡位置を変化させつつ、送電コイル11Dに供給している駆動電流または駆動電圧を監視する。そして、送電コイル駆動部16は、監視結果にもとづき、駆動電流または駆動電圧が以前の状態に戻ったことを検知すると、導線部材15による送電コイル11Dの短絡位置を固定するための制御を行う。
そして、送電コイル駆動部16が上記制御を行うことにより、送信共振回路の共振状態を復帰可能なインダクタンスとなるように送電コイル11Dのコイル長が調整され、前述の所定の共振周波数における共振駆動にもとづいた磁界が給電装置10Dから発生する。
なお、送電コイル駆動部16は、送信共振回路の共振状態解除を、例えば図示しない磁界センサを用いて、送電コイル11Dが実際に発生している磁界強度の変化により検知するものであっても良い。また、送電コイル駆動部16は、例えば図示しないLCメーターを用いて得られる、送電コイル11Dのインダクタンスの変化により共振状態解除を検知するものであっても良い。
以上に述べたように、本実施形態の給電装置10Dは、共振状態が解除された場合であっても、送電コイル11Dのインダクタンスを調整することにより、共振状態を速やかに復帰させることができる。すなわち、本実施形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dは無線による電力の送受電の効率がよい。
<第5の実施の形態>
以下、本発明の第5の実施の形態の給電システム1Eおよび給電装置10Eについて説明する。給電システム1Eおよび給電装置10Eは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
以下、本発明の第5の実施の形態の給電システム1Eおよび給電装置10Eについて説明する。給電システム1Eおよび給電装置10Eは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図14に示すように、給電装置10Eは送電コイル11Eと、送電コイル11Eの一端側に対して直列接続されている送電コンデンサ13と、送電コイル11Eの他端側に配置されるスイッチ群15Aと、送電コイル11Eを駆動する送電コイル駆動部16と、送電コイル駆動部16に対して電源を供給する電源部17と、を有している。
送電コイル11Eは、一端側が送電コンデンサ13を介して送電コイル駆動部16に接続されているとともに、他端側が送電コイル駆動部16に直接接続されている。
図14に示すように、スイッチ群15Aは、送電コイル11Eの他端側の最端部の導線と、最端部から1巻き分内側の導線との間を電気的に接続可能な複数のスイッチにより構成されている。また、スイッチ群15Aは、送電コイル駆動部16の制御に応じて各スイッチのオンオフを切り替え可能な構成を具備している。
給電装置10Eの送電コイル駆動部16は、送信共振回路の共振状態の解除を検知すると、共振状態を復帰させるため、スイッチ群15Aが具備する各スイッチのうち、いずれかのスイッチをオンさせるための制御を行う。
送電コイル駆動部16は、スイッチ群15Aのオンさせるスイッチを順番に切り替えつつ、送電コイル11Eに供給している駆動電流または駆動電圧を監視する。そして、送電コイル駆動部16は監視結果にもとづき、駆動電流または駆動電圧が以前の状態に戻ったことを検知すると、スイッチ群15Aの各スイッチのオンオフ状態を固定するための制御を行う。
そして、送電コイル駆動部16が上記制御を行うことにより、送信共振回路の共振状態を復帰可能なインダクタンスとなるように送電コイル11Eのコイル長が調整され、所定の共振状態の磁界が給電装置10Eから発生する。
以上に述べたように、本実施の形態の給電システム1Eおよび給電装置10Eは共振状態が解除された場合であっても、送電コイル11Eのインダクタンスを適宜調整することにより、共振状態を速やかに復帰させることができる。すなわち、すなわち、本実施形態の給電システム1Eおよび給電装置10Eは電力の送受電の効率がよい。
<第6の実施の形態>
以下、本発明の第6の実施の形態の給電システム1Fおよび給電装置10Fについて説明する。給電システム1Fおよび給電装置10Fは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
以下、本発明の第6の実施の形態の給電システム1Fおよび給電装置10Fについて説明する。給電システム1Fおよび給電装置10Fは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
給電装置10Fは、図15に示すように、被検者の体外の周囲に配置される送電コイル11Fと、送電コイル11Fの一端側に対して直列接続されている共振用の送電コンデンサ13と、送電コイル11Fを構成する導線同士を電気的に接続可能なスイッチ群15Bと、送電コイル11Fを駆動する送電コイル駆動部16と、送電コイル駆動部16に対して電源を供給する電源部17と、を有している。
送電コイル11Fは、一端側が送電コンデンサ13を介して送電コイル駆動部16に接続されているとともに、他端側が送電コイル駆動部16に直接接続されている。
スイッチ群15Bは、図15に示すような、送電コイル11Fの一端側から他端側にかけて設けられた、送電コイル11Fの巻き数と略同数または同数のスイッチにより構成されている。また、スイッチ群15Bは、送電コイル駆動部16の制御に応じて各スイッチのオンオフを切り替え可能な構成を具備している。
給電装置10Fの送電コイル駆動部16は、送電共振回路の共振状態解除を検知すると、共振状態を復帰させるため、スイッチ群15Bが具備する各スイッチのうち、少なくともいずれかのスイッチをオンさせるための制御を行う。
送電コイル駆動部16は、スイッチ群15Bにおいてオンさせるスイッチを順番に切り替えつつ、駆動電流または駆動電圧を監視する。そして、送電コイル駆動部16は、監視結果にもとづき、駆動電流または駆動電圧が以前の状態に戻ったことを検知すると、スイッチ群15Bの各スイッチのオンオフ状態を固定するための制御を行う。
そして、上記制御を送電コイル駆動部16が行うことにより、送電共振回路の共振状態を復帰可能なインダクタンスとなるように送電コイル11Fのコイル長が調整され、所定の共振状態の磁界が給電装置10Fから発生する。
以上に述べたように、本実施の形態の給電システム1Fおよび給電装置10Fは、共振状態が解除された場合であっても、送電コイル11Fのインダクタンスを適宜調整することにより共振状態を速やかに復帰させることができる。すなわち、すなわち、本実施形態の給電システム1Fおよび給電装置10Fは電力の送受電の効率がよい。
また、給電装置10Fは、スイッチ群15Bの各スイッチのオンオフ状態を、例えば一つおき等の所定のパターンに応じて切り替えることにより、給電範囲を狭めることなく送電コイル11Fのインダクタンスを調整することができる。
<第7の実施の形態>
以下、本発明の第7の実施の形態の給電システム1Gおよび給電装置10Gについて説明する。給電システム1Gおよび給電装置10Gは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
以下、本発明の第7の実施の形態の給電システム1Gおよび給電装置10Gについて説明する。給電システム1Gおよび給電装置10Gは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図16に示すように、給電装置10Gは、送電コイル11Gと、送電コイル11Gの一端側に対して直列接続されている送電コンデンサ13と、送電コイル11Gの他端側に接続されている送電用インダクタンス調整部15Cと、送電コイル11Gを駆動する送電コイル駆動部16と、送電コイル駆動部16に対して電源を供給する電源部17と、を有している。
送電コイル11Gは、一端側が送電コンデンサ13を介して送電コイル駆動部16に接続されているとともに、他端側が送電用インダクタンス調整部15Cを介して送電コイル駆動部16に接続されている。
図16に示すように、送電用インダクタンス調整部15Cは、複数の補助コイル12aが直並列に接続された構成を具備している。また、複数の補助コイル15C1の一つ一つに対し、補助コイル15C1それぞれの電気的な導通状態を切り替えるためのスイッチ15C2が並列接続されている。
給電装置10Gの送電コイル駆動部16は、送電共振回路の共振状態解除を検知すると、共振状態を復帰させるため、各スイッチ15C2のうち、少なくともいずれかのスイッチをオフさせるための制御を行う。
一方、送電用インダクタンス調整部15Cにおいては、オフされたスイッチ15C2に対応する補助コイル15C1に電流が流れる。
送電コイル駆動部16は、オフさせるスイッチを各スイッチ15C2の中から順番に切り替えつつ、駆動電流または駆動電圧を監視する。そして、送電コイル駆動部16は、監視結果にもとづき、駆動電流または駆動電圧が以前の状態に戻ったことを検知すると、各スイッチ15C2のオンオフ状態を固定するための制御を行う。
そして、上記制御を送電コイル駆動部16が行うことにより、送電共振回路の共振状態を復帰可能なインダクタンスとするための調整が送電用インダクタンス調整部15Cにおいて行われ、前述の所定の共振状態の磁界が給電装置10Gから発生する。
以上に述べたように、本実施の形態の給電システム1Gおよび給電装置10Gは、共振状態が解除された場合であっても、送電コイル11Gのインダクタンスの変化量に応じて送電用インダクタンス調整部15Cのインダクタンスを適宜調整することにより、共振状態を速やかに復帰させることができる。すなわち、すなわち、本実施形態の給電システム1Gおよび給電装置10Gは電力の送受電の効率がよい。
<第8の実施の形態>
以下、本発明の第8の実施の形態の給電システム1Hおよび給電装置10Hについて説明する。給電システム1Hおよび給電装置10Hは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
以下、本発明の第8の実施の形態の給電システム1Hおよび給電装置10Hについて説明する。給電システム1Hおよび給電装置10Hは第4の実施の形態の給電システム1Dおよび給電装置10Dと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図17に示すように、給電装置10Hは、被検者の体外の周囲に配置される送電コイル11Hと、送電コイル11Hの一端側に対して直列接続されている送電コンデンサ13と、送電コイル11Hの他端側に接続されているキャパシタンス調整部15Dと、送電コイル11Hの他端側に接続されているバイパスライン15D3と、送電コイル11Hを駆動する送電コイル駆動部16と、送電コイル駆動部16に対して電源を供給する電源部17と、を有している。
送電コイル11Hは、一端側が送電コンデンサ13を介して送電コイル駆動部16に接続されているとともに、他端側がキャパシタンス調整部15Dおよびバイパスライン15D3を介して送電コイル駆動部16に接続されている。
図17に示すように、キャパシタンス調整部15Dは、送電コイル11Hの他端側と送電コイル駆動部16との間に設けられているとともに、複数の補助コンデンサ15D1が並列に接続された構成を具備している。また、複数の補助コンデンサ15D1の一つ一つに対し、補助コンデンサ15D1それぞれの電気的な導通状態を切り替えるためのスイッチ15D2が直列接続されている。
バイパスライン15D3は、送電コイル11Hの他端側と送電コイル駆動部16との間を、キャパシタンス調整部15Dを迂回しつつ接続している。また、バイパスライン15D3の途中に設けられたスイッチ15D4は、送電コイル駆動部16の制御に応じてオンオフを切り替え可能な構成を有している。
次に、給電装置10Hの作用について説明する。なお、初期状態においては、スイッチ15D2が全てオフされることにより、複数の補助コンデンサ15D1のいずれにも電流が流れておらず、かつ、スイッチ15D4がオンされることにより、バイパスライン15D3に電流が流れているものとする。
給電装置10Hの送電コイル駆動部16は、送電共振回路の共振状態解除を検知すると、共振状態を復帰させるため、スイッチ15D4をオフさせるとともに、各スイッチ15D2のうちの少なくともいずれかのスイッチをオンさせるための制御を行う。
ここで、キャパシタンス調整部15Dにおいては、オンされたスイッチ15D2に対応する補助コンデンサ15D1に電流が流れる。送電コイル駆動部16は、スイッチ15D4をオフしたまま、オンさせるスイッチを各スイッチ15D2の中から順番に切り替えつつ、送電コイル11Hに供給している駆動電流または駆動電圧を監視する。そして、送電コイル駆動部16は、監視結果にもとづき、駆動電流または駆動電圧が以前の状態に戻ったことを検知すると、スイッチ15D4をオフに固定し、かつ、各スイッチ15D2のオンオフ状態を固定するための制御を行う。
そして、送電コイル駆動部16が上記制御を行うことにより、送電共振回路の共振状態を復帰可能なキャパシタンスとするための調整がキャパシタンス調整部15Dにおいて行われ、前述の所定の共振状態の磁界が給電装置10Hから発生する。
なお、給電装置10Hにおいては、キャパシタンス調整部15Dの各補助コンデンサ15D1のキャパシタンスを、例えばC、C/2、C/4、C/8、・・・というように、公比1/2の幾何級数的に設定することにより、キャパシタンス調整部15Dを構成する補助コンデンサ15D1、および/またはスイッチ15D2の総数を減らすことができる。また、キャパシタンス調整部15Dとして可変容量コンデンサを用いてもよいし、キャパシタンス調整部15Dの機能を有する可変容量コンデンサを送電用共振コンデンサ13に用いてもよい。
以上に述べたように、本実施の形態の給電システム1Hおよび給電装置10Hは、共振状態が解除された場合であっても、送電コイル11Hのインダクタンスの変化量に応じてキャパシタンス調整部15Dのキャパシタンスを適宜調整することにより、共振状態を速やかに復帰させることができる。すなわち、すなわち、本実施形態の給電システム1Hおよび給電装置10Hは電力の送受電の効率がよい。
なお、給電装置10Hが具備するキャパシタンス調整部15Dは、給電装置10D~10Gの構成と組み合わせて使用されるものであっても良い。
<第9の実施の形態>
以下、本発明の第8の実施の形態の給電システム1Jについて説明する。本実施の形態の給電システム1Jは、すでに説明した実施の形態の給電システムおよび給電装置と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
以下、本発明の第8の実施の形態の給電システム1Jについて説明する。本実施の形態の給電システム1Jは、すでに説明した実施の形態の給電システムおよび給電装置と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図2、図18、図13に示すように、給電システム1Jは、被検者50の体外から無線で電力を受電し体内で所定の処理を行うカプセル型内視鏡20と、被検者50の体外から無線で体内のカプセル型内視鏡20に電力を給電する給電装置からなる。カプセル型内視鏡20は、体内で所定の処理を行う処理回路22と、体外からの電力を受電する受電コイル21と、調整用リアクタンス部23を有する受電回路22と、を具備し、調整用リアクタンス部23のリアクタンスを調整することにより、処理回路25のインピーダンスと受電回路22のインピーダンスとをマッチングする。給電装置10Dは、交流磁界を発生する送電コイル11Dと、送電コイル11Dに直列接続される送電用共振コンデンサ13と、送電コイル11Dを駆動する送電コイル駆動部16と、を具備し、送電コイル駆動部16は、駆動電流の急激な低下または駆動電圧の急激な上昇により、共振状態が解除されたことを、検知したときに、交流磁界の周波数を共振周波数に一致する制御を行う。
本実施の形態の給電システム1Jは、給電装置11Dが効率的に送電し、カプセル型内視鏡20が効率的に受電するため、電力の送受信効率がよい。
また、給電システム1Jとしては、第1~第3の実施の形態、変形例のカプセル型内視鏡20、20A~20Cのいずれかと、第4~第8の実施の形態の給電装置11D~11Hのいずれかと、組み合わせてもよい。
なお、上記説明は、カプセル型医療装置としてカプセル型内視鏡を例に説明したが、消化液採取用カプセル型医療装置、嚥下型のpHセンサ、またはドラッグデリバリーシステムのような各種カプセル型医療装置に適用可能である。
本発明は、上述した実施の形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
本出願は、2008年11月18日に日本国に出願された特願2008-294794号および2008年11月20日に日本国に出願された特願2008-297042号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
Claims (15)
- 被検者の体外から電力を受電し、体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置であって、
前記体内で前記所定の処理を行う処理回路と、
前記体外からの電力を無線で受電する受電コイルと、受電用共振コンデンサと、前記受電コイルおよび前記受電用共振コンデンサ、と接続されたリアクタンスを調整可能な調整用リアクタンス部と、を有する受電回路と、を具備し、
前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整することにより、前記処理回路のインピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングする。 - 請求項1に記載のカプセル型医療装置であって、
前記処理回路の前記インピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングする受電用リアクタンス調整回路と、を具備する。 - 請求項2に記載のカプセル型医療装置であって、
前記受電用リアクタンス調整回路が、前記処理回路の処理に応じて、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整する。 - 請求項3に記載のカプセル型医療装置であって、
前記処理回路のインピーダンスを検出する負荷検出部をさらに具備し、
前記受電用リアクタンス調整回路が、前記負荷検出部の情報に応じて、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整する。 - 請求項4に記載のカプセル型医療装置であって、
前記調整用リアクタンス部が、複数の異なるリアクタンスの受電用リアクタンス素子と、前記受電コイルと接続する前記受電用リアクタンス素子を切り替えるリアクタンス調整スイッチ部とを有し、
前記受電用リアクタンス調整回路は、前記リアクタンス調整スイッチ部を切り替えることにより、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整する。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のカプセル型医療装置であって、
前記処理回路が体内を照明する照明部を有する。 - 被検者の体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置に前記被検者の体外から無線で電力を給電する給電装置であって、
前記被検者の体外に配置される、交流磁界を発生する送電コイルと、
前記送電コイルに直列接続される送電用共振コンデンサと、
前記送電コイルを駆動する送電コイル駆動部と、
を具備し、
前記送電コイル駆動部は、前記交流磁界の共振状態解除を検知したときに、前記交流磁界を共振状態に復帰する制御を行う。 - 請求項7に記載の電力供給装置であって、
前記送電コイル駆動部は、駆動電流の急激な低下または駆動電圧の急激な上昇により、前記交流磁界の共振状態解除を検知する。 - 請求項8に記載の電力供給装置であって、
前記送電コイル駆動部は、前記交流磁界の共振状態解除を検知したときに、前記送電コイルのインダクタンスを変化する制御を行う。 - 請求項9に記載の電力供給装置であって、
前記送電コイルのコイル長を短縮するコイル長調整部をさらに具備し、
前記送電コイル駆動部は、前記コイル長調整部により、前記送電コイルのインダクタンスを変化する。 - 請求項9に記載の電力供給装置であって、
前記送電コイルと前記送電コイル駆動部との間に設けられた送電用インダクタンス調整部をさらに具備し、
前記送電コイル駆動部は、前記送電用インダクタンス調整部により、前記交流磁界を共振状態に復帰する。 - 請求項8に記載の電力供給装置であって、
前記送電コイルと前記送電コイル駆動部との間に設けられる送電用共振キャパシタンス調整部をさらに有し、
前記送電コイル駆動部は、前記送電用共振キャパシタンス調整部により、前記交流磁界を共振状態に復帰する。 - カプセル型医療装置と、給電装置と、を具備する給電システムにおいて、
前記カプセル型医療装置が被検者の体外から無線で電力を受電し体内で所定の処理を行うカプセル型医療装置であって、前記給電装置が前記被検者の体外から無線で前記体内の前記カプセル型医療装置に電力を給電する給電装置であって、
前記カプセル型医療装置が
前記体内で前記所定の処理を行う処理回路と、
前記体外からの電力を受電する受電コイルと、受電用共振コンデンサと、前記受電コイルおよび前記受電用共振コンデンサ、と接続されたリアクタンスを調整可能な調整用リアクタンス部と、を有する、所定の共振周波数の共振回路である受電回路と、を具備し、
前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整することにより、前記処理回路のインピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングし、
前記給電装置が、
交流磁界を発生する送電コイルと、
前記送電コイルに直列接続される送電用共振コンデンサと、
前記送電コイルを駆動する送電コイル駆動部と、
を具備し、
前記送電コイル駆動部は、駆動電流の急激な低下または駆動電圧の急激な上昇により、前記交流磁界の共振状態解除を検知したときに、共振状態に復帰する制御を行う。 - 請求項13に記載の給電システムであって、
前記カプセル型医療装置が、
前記処理回路の前記インピーダンスと前記受電回路のインピーダンスとをマッチングする受電用リアクタンス調整回路と
前記処理回路のインピーダンスを検出する負荷検出部をさらに具備し、
前記受電用リアクタンス調整回路が、前記負荷検出部が検出する前記処理回路の前記インピーダンスに応じて、前記調整用リアクタンス部のリアクタンスを調整する。 - 請求項14に記載の給電システムであって、
前記カプセル型医療装置が、前記体内を照明する照明部を有するカプセル型内視鏡装置である。
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Legal Events
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---|---|---|---|
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 09827463 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2009827463 Country of ref document: EP |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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