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【発明の名称】 カプセル型内視鏡
【発明者】 【氏名】香川 涼平

【要約】 【課題】少ない電源容量で、小型化を維持しつつ瞬時に大きな電力を得ることができるカプセル型内視鏡を提供すること。

【構成】所定の機能を実行する複数の機能実行部と各機能実行部に電力を供給する電力源20とを有したカプセル型内視鏡であって、電力源20に接続され該電力源20から供給される余剰電力を一時的に蓄積する電力蓄積部23と、前記機能実行部のうち間欠的に動作し一時的に他の機能実行部に比して大きな電力消費を行うLED群11などの機能実行部である大電力機能実行部に対して該一時的な期間に電力蓄積部23が蓄積した電力を供給する放電スイッチ24とを備え、前記大電力機能実行部は、電力源20から直接供給される電力と電力蓄積部23から供給される電力とを合わせて消費するようにしている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の機能を実行する複数の機能実行部と各機能実行部に電力を供給する電力源とを有したカプセル型内視鏡であって、
前記電力源に接続され該電力源から供給される余剰電力を一時的に蓄積する電力蓄積手段と、
前記機能実行部のうち間欠的に動作し一時的に他の機能実行部に比して大きな電力消費を行う機能実行部である大電力機能実行部に対して該一時的な期間に前記電力蓄積手段が蓄積した電力を供給する放電スイッチと、
を備え、前記大電力機能実行部は、前記電力源から直接供給される電力と前記電力蓄積手段から供給される電力とを合わせて消費することを特徴とするカプセル型内視鏡。
【請求項2】
前記大電力機能実行部は、間欠的に動作させる駆動スイッチを備え、
前記放電スイッチは、前記駆動スイッチのオンオフに同期してオンオフすることを特徴とする請求項1に記載のカプセル型内視鏡。
【請求項3】
前記電力源と前記電力蓄積手段との間に設けられ、前記電力源から前記電力蓄積手段への電力供給をスイッチングする充電スイッチを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のカプセル型内視鏡。
【請求項4】
前記大電力機能実行部は、撮像時に撮像対象を照明する照明部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
【請求項5】
前記照明部は、複数のLEDを有し、該複数のLEDは、前記電力源から直接供給される電力で発光するLEDと前記電力蓄積手段から供給される電力で発光LEDとからなることを特徴とする請求項4に記載のカプセル型内視鏡。
【請求項6】
前記電力蓄積手段は、キャパシタであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、体腔内での検査や処置などを含む被検体内における各種の医療行為を行うカプセル型内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察(検査)のために患者の口から飲込まれた後、人体から自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。
【0003】
体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部の受信機内に設けられたメモリに蓄積される。患者がこの無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信機を携帯することにより、患者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの期間であっても、自由に行動できる。この後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる。
【0004】
【特許文献1】特開2002−204781号公報
【特許文献2】特開2005−143670号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した従来のカプセル型内視鏡では、カプセル型内視鏡自体を小型化する必要があることから電源として小型の電池を使用しているため、電力容量に限界があり、瞬時に大きな電力を供給することができないという問題点があった。このため、撮像時に行うLEDによる発光量にも限界があり、鮮明な画像を得ることができない場合があった。
【0006】
一方、電力限界を克服するために、電池の容量や数を増大すると、カプセル型内視鏡自体の体積が増大し、カプセル型内視鏡自体が大型化してしまい、あるいは限られたカプセル型内視鏡筐体内において、撮像手段などの各種機能実行部の占める容積が小さくなり、十分な機能実現が困難になるという問題点があった。
【0007】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少ない電源容量で、小型化を維持しつつ瞬時に大きな電力を得ることができるカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、所定の機能を実行する複数の機能実行部と各機能実行部に電力を供給する電力源とを有したカプセル型内視鏡であって、前記電力源に接続され該電力源から供給される余剰電力を一時的に蓄積する電力蓄積手段と、前記機能実行部のうち間欠的に動作し一時的に他の機能実行部に比して大きな電力消費を行う機能実行部である大電力機能実行部に対して該一時的な期間に前記電力蓄積手段が蓄積した電力を供給する放電スイッチと、を備え、前記大電力機能実行部は、前記電力源から直接供給される電力と前記電力蓄積手段から供給される電力とを合わせて消費することを特徴とする。
【0009】
また、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記大電力機能実行部は、間欠的に動作させる駆動スイッチを備え、前記放電スイッチは、前記駆動スイッチのオンオフに同期してオンオフすることを特徴とする。
【0010】
また、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記電力源と前記電力蓄積手段との間に設けられ、前記電力源から前記電力蓄積手段への電力供給をスイッチングする充電スイッチを備えたことを特徴とする。
【0011】
また、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記大電力機能実行部は、撮像時に撮像対象を照明する照明部であることを特徴とする。
【0012】
また、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記照明部は、複数のLEDを有し、該複数のLEDは、前記電力源から直接供給される電力で発光するLEDと前記電力蓄積手段から供給される電力で発光LEDとからなることを特徴とする。
【0013】
また、この発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記電力蓄積手段は、キャパシタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
この発明にかかるカプセル型内視鏡では、電力蓄積手段が、電力源に接続され該電力源から供給される余剰電力を一時的に蓄積し、放電スイッチが、機能実行部のうち間欠的に動作し一時的に他の機能実行部に比して大きな電力消費を行う機能実行部である大電力機能実行部に対して該一時的な期間に前記電力蓄積手段が蓄積した電力を供給するようにし、前記大電力機能実行部は、前記電力源から直接供給される電力と前記電力蓄積手段から供給される電力とを合わせて消費するようにしているので、少ない電源容量で、小型化を維持しつつ瞬時に大きな電力を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、この発明を実施するための最良の形態であるカプセル型内視鏡について説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1にかかるカプセル型内視鏡を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。図1において、無線型被検体内情報取得システムは、無線受信機能を有する受信装置2と、被検体1内に導入され、体腔内画像を撮像して受信装置2に対して画像信号などのデータ送信を行うカプセル型内視鏡3とを備える。また、無線型被検体内情報取得システムは、受信装置2が受信した画像信号に基づいて体腔内画像を表示する表示装置4と、受信装置2と表示装置4との間でデータの受け渡しを行うための携帯型記録媒体5とを備える。
【0017】
受信装置2は、被検体1の対外表面に貼付される複数の受信用アンテナA1〜Anを有したアンテナユニット2aと、複数の受信用アンテナA1〜Anを介して受信される無線信号の処理などを行う受信本体ユニット2bとを備え、これらユニットはコネクタなどを介して着脱可能に接続される。なお、受信用アンテナA1〜Anのそれぞれは、たとえば被検体1が着用可能なジャケットに備え付けられ、被検体1は、このジャケットを着用することによって受信用アンテナA1〜Anを装着するようにしてもよい。また、この場合、受信用アンテナA1〜Anは、ジャケットに対して着脱可能なものであってもよい。さらに、受信用アンテナA1〜Anはそれぞれ、それら先端部のアンテナ本体部が、被検体1の身体に貼り付けることができるアンテナパッドに収容されるものであってもよい。
【0018】
表示装置4は、カプセル型内視鏡3によって撮像された体腔内画像などを表示するためのものであり、携帯型記録媒体5によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーションなどのような構成を有する。具体的には、表示装置4は、CRTディスプレイ、液晶ディスプレイなどによって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタなどのように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。
【0019】
携帯型記録媒体5は、受信本体ユニット2bおよび表示装置4に対して着脱可能であって、両者に対して挿着された時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。この実施の形態1では、携帯型記録媒体5は、カプセル型内視鏡3が被検体1の体腔内を移動している間は、受信本体ユニット2bに挿着されてカプセル型内視鏡3から送信されるデータを記録する。そして、カプセル型内視鏡3が被検体1から排出された後、つまり、被検体1の内部の撮像が終了した後には、受信本体ユニット2bから取り出されて表示装置4に挿着され、この表示装置4によって、携帯型記録媒体5に記録されたデータが読み出される構成を有する。たとえば、受信本体ユニット2bと表示装置4とのデータの受け渡しを、コンパクトフラッシュ(登録商標)メモリなどから構成される携帯型記録媒体5によって行うことで、受信本体ユニット2bと表示装置4との間が有線で直接接続された場合よりも、被検体1が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。なお、ここでは、受信本体ユニット2bと表示装置4との間のデータの受け渡しに携帯型記録媒体5を使用したが、必ずしもこれに限らず、たとえば受信本体ユニット2bに内蔵型の他の記録装置、たとえばハードディスクを用い、表示装置4との間のデータの受け渡しのために、双方を有線または無線接続するように構成してもよい。
【0020】
図2は、カプセル型内視鏡3の内部構成を示す断面図であり、図3は、カプセル型内視鏡3の構成を示すブロック図である。また、図4は、カプセル型内視鏡3の電力使用状態を示すタイムチャートである。カプセル型内視鏡3は、被検体1の体腔内部を照明する複数のLED11とこのLED11を駆動するLEDドライバ12とを有した照明部10、体腔内の画像を撮像するCCD32およびCCD32に被写体像を結像する結像レンズ33を有した撮像部30、撮像部30で撮像された画像データを無線送信する無線部40、各種の信号処理および各部の制御を行う信号処理・制御部50、および各部に対して電力を供給する電池21を有した電力源20とを有し、カプセル型筐体16に包含される。
【0021】
CCD32は、撮像基板61上に設けられ、LED11からの照明光によって照明された範囲を撮像し、結像レンズ33は、このCCD12に被写体像を結像する。また、LED11は、照明基板62上に搭載され、結像レンズ33の光軸を中心にその上下左右の近傍6箇所に配置されている。さらに、撮像基板61の背面側には、信号処理・制御部50が搭載されている。
【0022】
電力源20は、たとえば胴部筐体の内径にほぼ一致する直径の2つのボタン型の電池21によって構成されている。この電池21は、たとえば酸化銀電池、充電式電池、発電式電池などを用い得る。電池21は、電源回路基板63および無線基板65によって挟まれ、電池21のプラス側に設けられた電源回路基板63には、電源回路22および電池21の余剰電力を一時的に蓄積する電力蓄積部23が搭載される。
【0023】
無線基板65,64には、RF送信部などの無線電力増幅部などが設けられ、無線基板64の外側には、アンテナ41が設けられ、無線部40を形成している。なお、照明基板62、撮像基板61、電源回路基板63、無線基板65、無線基板64は、適宜フレキシブル基板68によって電気的に接続され、順次折り畳まれてカプセル型筐体16内に配置される。
【0024】
カプセル型筐体16は、照明部10および撮像部30を覆う透明な半球ドーム状の先端カバー筐体と、この先端カバー筐体と係合し、水密状態に保たれた円筒形状の胴部筐体とを有し、胴部筐体は、可視光が不透過な有色材質によって形成され、被検体1の口から飲み込み可能な大きさに形成されている。なお、無線部40側は、胴部筐体に接続され、半球ドーム状をなし、内部にアンテナ41が覆われるようになっている。
【0025】
ここで、この実施の形態1では、図3に示した電力蓄積部23を設けたことを特徴としている。このカプセル型内視鏡3は、図4に示すように、LED発光(期間t1)後、CCD32によって撮像し、この撮像した画像を信号処理し、さらにこの信号処理したデータを無線送信する(期間t3)処理を、一定時間を空けて繰り返す処理を行う。この繰り返し周期は、たとえば500msである。
【0026】
LED11による発光量は、図4に示すように電力供給限界Pthを超えた電力量を必要とするが、照明部10による動作以外動作時(期間t3)では、電力供給限界Pth以下の電力量で足りる。この電力供給限界Pthを越えるLED発光では、電力源20から供給される電力に、電力蓄積部23によって蓄積された電力を加えた総電力によって動作させている。
【0027】
電力蓄積部23は、たとえばキャパシタなどによって実現され、電池21あるいは電源回路22から供給される電力供給限界Pth内の余剰電力を照明部10に対応する定電圧で常時蓄積する。この電力蓄積は、電力供給限界Pth内で行われることになる。その後、LED発光時に、信号処理・制御部50からの指示によって放電スイッチ24および駆動スイッチ25がオフ状態からオン状態に移行すると、電力蓄積部23に一時蓄積された電力、すなわち電荷は放電され、照明部10に供給される。この際、電源回路22からも電力供給限界Pth分の電力が照明部10に供給される。したがって、LED発光時には、電力供給限界Pth分の電力に、電力蓄積部23から供給される電力を加算した電力が使用可能となる。このLED発光後には、電源回路22による電力供給限界Pth内での電力供給量で動作が可能となるとともに、余剰電力は、電力蓄積部23に蓄積される。なお、駆動スイッチ25は、LEDドライバ12を駆動し、LEDドライバ12は、各LED11に対する通電駆動を行う。駆動スイッチ25および放電スイッチ24は、LED発光時(期間t1)のみオン状態となり、その他の時点ではオフ状態となる。
【0028】
なお、図5に示すように、電力蓄積部23への電力蓄積を制御する充電スイッチ26をさらに設けるようにしてもよい。この充電スイッチ26のスイッチ制御は、信号処理・制御部50によって制御され、充電スイッチ26がオンのときは、電力蓄積部23による充電が行われ、充電スイッチ26がオフのときは、電力蓄積部23による充電は行われない。たとえば、図6に示すようにLED発光終了の時点tt1から画像データの送信終了の時点tt2までの間に充電を行う場合、時点tt1〜時点tt2間、充電スイッチ26はオン状態となる。換言すれば、LED発光時には、充電を行わないようにしているので、LED発光時に、電源回路22から電力供給限界Pthの電力を供給することができるため、電源回路22から供給される電力と電力蓄積部23から供給される電力との総電力を最大にすることができる。
【0029】
この実施の形態1では、電力蓄積部23が電力源20の電力供給限界Pth内の余剰電力を蓄積しておき、LED発光動作などの電力供給限界Pthを越える動作時に、蓄積した余剰電力を、電力供給限界Pthの電力に加算するようにし、電力供給限界Pthを越えた電力をもちいる動作を可能にしているので、電力源の電力容量を小さくすることができる。具体的には、電池21の電力容量あるいは数を減少させることができるので、カプセル型内視鏡3内における機能実行部の占める容積を増大させることができ、あるいはカプセル型の小型化を推進することができる。
【0030】
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、電源回路22から供給される電力と電力蓄積部23から供給される電力との総電力を、各LED11に均等に配分するようにしていたが、この実施の形態2では、電源回路22から供給される電力によって発光するLED11と電力蓄積部23から供給される電力によって発光するLED11とに分割して電力配分するようにしている。
【0031】
すなわち、この実施の形態2では、図7に示すように、電源回路22から供給される電力と、電力蓄積部23から供給される電力との比に応じて、複数のLED11を、LED群11a,11bに電気的に分離し、これに対応するLEDドライバ12を、LEDドライバ12a,12bにそれぞれ電気的に分離した構成としている。すなわち、電源回路22からの電源供給は、LEDドライバ12aおよびLED群11aに対して行われ、電力蓄積部23に蓄積された電力供給は、放電スイッチ24を介して、LEDドライバ12bおよびLED群11bに対して行われる。
【0032】
図8は、具体的なLED11の配置と各LED11に対する電力分割の一例を示す図であり、カプセル型内視鏡3を、LED11が設けられる先端側から矢視した図である。図8では、6個のLEDが設けられ、電源回路22から供給される電力によって発光するLED11aと、電力蓄積部23から供給される電力によって発光するLED11bとが交互に、円環状に配置されている。このような配置によって、LED11aによる発光量とLED11bによる発光量との違いが生じた場合であっても、空間的に平均化した発光を行うことができる。なお、LED11aとLED11bとをそれぞれ局所化して配置してもよい。すなわち、電源回路22から供給される電力と電力蓄積部23から供給される電力との比に応じて、LED11aとLED11bとの個数比を決定し、各LED11aの電力元とLED11bとの電力元とが異なるように電気的接続を行えばよい。
【0033】
なお、上述した実施の形態1,2では、常に複数のLED11が発光することを前提として説明したが、これに限らず、発光量の要求にしたがって、発光すべきLED11の数を異ならせるようにしてもよい。たとえば、図8に示したLED配置に適用すると、通常発光時では、LED11aを発光させ、大きな発光量が必要な場合に、LED11aとともにLED12aを同時に発光させるようにする。この場合、放電スイッチ24もオン状態となる。このような柔軟な電力制御によって、トータルの電力使用量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】この発明の実施の形態1にかかるカプセル型内視鏡を含む被検体内医療システムの概要構成を示す図である。
【図2】図1に示したカプセル型内視鏡の構成を示す断面図である。
【図3】図1に示したカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。
【図4】図1に示したカプセル型内視鏡の電力使用状態を示すタイムチャートである。
【図5】この発明の実施の形態1の変形例にかかるカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。
【図6】図5に示したカプセル型内視鏡の電力使用状態を示すタイムチャートである。
【図7】この発明の実施の形態2であるカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。
【図8】図7に示したカプセル型内視鏡のLED配置を、LEDが配置された先端側から矢視した矢視図である。
【符号の説明】
【0035】
1 被検体
2 受信装置
2a アンテナユニット
2b 受信本体ユニット
3 カプセル型内視鏡
4 表示装置
5 携帯型記録媒体
10 照明部
11,11a,11b LED(LED群)
12,12a,12b LEDドライバ
16 カプセル型筐体
20 電力源
21 電池
22 電源回路
23 電力蓄積部
24 放電スイッチ
25 駆動スイッチ
26 充電スイッチ
30 撮像部
32 CCD
33 結像レンズ
40 無線部
41 アンテナ
50 信号処理・制御部
61 撮像基板
62 照明基板
63 電源回路基板
64,65 無線基板
68 フレキシブル基板
【出願人】 【識別番号】304050923
【氏名又は名称】オリンパスメディカルシステムズ株式会社
【出願日】 平成18年6月26日(2006.6.26)
【代理人】 【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明


【公開番号】 特開2008−541(P2008−541A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−175559(P2006−175559)