(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用のＬＥＤと受電コイルとを挿入部の先端に有するスコープと、
前記ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動手段とを備えた携帯内視鏡と、
前記受電コイルが接近することによって、非接触で前記受電コイルに給電する給電シートで形成された給電装置とを備え、
前記給電シートは、被験者の体内に挿入されたスコープの先端の受電コイルと磁気結合する複数の位置検出コイルがシート状に配置された位置検出コイルアレイと、前記受電コイルとの磁気結合によりインダクタンスが変化した位置検出コイルを検出する有機トランジスタとによって形成された位置検出コイルシートと、
前記位置検出コイルシートに重ねて配置され、給電用の複数の電力伝送コイルがシート状に配置された電力伝送コイルアレイと、前記電力伝送コイルへの通電をオンオフする複数のＭＥＭＳスイッチがシート状に配置されたＭＥＭＳスイッチシートとによって形成された電力伝送シートとを備え、
前記電力伝送シートは、前記位置検出コイルシートによって検出された受電コイルの位置に対応する電力伝送コイルのみが前記ＭＥＭＳスイッチによって選択的に通電されることにより、電磁誘導により前記受電コイルに給電して、前記駆動手段を介して前記ＬＥＤを発光させ、前記位置検出コイルと前記電力伝送コイルとは、共通化されていることを特徴とする携帯内視鏡システム。
【請求項２】
前記給電装置はベスト状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯内視鏡システム。
【請求項３】
前記給電装置は、被験者の食道、胃及び腸に対応する領域が前記給電シートで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯内視鏡システム。
【請求項４】
前記駆動手段は、電流を所定の電圧値に変換する変圧手段と、
前記ＬＥＤを駆動する駆動素子と、
前記駆動素子に可変抵抗を介して接続され、前記ＬＥＤを定電流駆動し、前記変圧手段に接続された定電流制御回路と、
前記受電コイルに接続され、前記受電コイルから入力された電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の携帯内視鏡システム。
【請求項５】
照明用のＬＥＤと受電コイルとを挿入部の先端に有するスコープと、
前記ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動手段とを備えた携帯内視鏡に給電する給電装置であって、
前記給電装置は、前記受電コイルが接近することによって、非接触で前記受電コイルに給電する給電シートで形成され、
前記給電シートは、被験者の体内に挿入されたスコープの先端の受電コイルと磁気結合する複数の位置検出コイルがシート状に配置された位置検出コイルアレイと、前記受電コイルとの磁気結合によりインダクタンスが変化した位置検出コイルを検出する有機トランジスタとによって形成された位置検出コイルシートと、
前記位置検出コイルシートに重ねて配置され、給電用の複数の電力伝送コイルがシート状に配置された電力伝送コイルアレイと、前記電力伝送コイルへの通電をオンオフする複数のＭＥＭＳスイッチがシート状に配置されたＭＥＭＳスイッチシートとによって形成された電力伝送シートとを備え、
前記電力伝送シートは、前記位置検出コイルシートによって検出された受電コイルの位置に対応する電力伝送コイルのみが前記ＭＥＭＳスイッチによって選択的に通電されることにより、電磁誘導により前記受電コイルに給電して、前記駆動手段を介して前記ＬＥＤを発光させ、前記位置検出コイルと前記電力伝送コイルとは、共通化されていることを特徴とする給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源として用いた携帯内視鏡システムの電力供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバースコープとして構成され、生体内に挿入される挿入部の先端に、光源として半導体発光素子であるＬＥＤを用いた携帯内視鏡が知られている。近年、ＬＥＤは小型化および高輝度化が図られており、内視鏡の挿入部の先端という限られたスペースに複数、配設することが可能となっている。
【０００３】
そこで、携帯内視鏡側の回路基板に昇圧回路を形成し、電源としてバッテリユニット又はＡＣアダプタを携帯内視鏡に装着した携帯内視鏡システムが提案されている（特許文献１参照）。この携帯内視鏡システムでは、ＬＥＤを駆動する駆動素子のそれぞれに可変抵抗を介して接続された定電流制御回路が、電源から供給された電圧を所定の電圧値に変換する変圧手段に電気的に並列に接続されており、可変抵抗の抵抗値を調節することにより、ＬＥＤに供給する電流値が変更可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０１０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電源としてバッテリユニットを用いた場合には、手技中の電池切れを予測しての早めの電池取替え等、手間がかかる。また、電源としてＡＣアダプタを用いた場合には、ケーブルの抜き差しが煩わしく、更にケーブルが自由な内視鏡操作の妨げとなり、手技に集中できない。
【０００６】
したがって、本発明は、照明光の光源としてスコープの先端に複数のＬＥＤが配設された携帯内視鏡に、電池及びケーブルを用いずに電力を供給する携帯内視鏡システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る携帯内視鏡システムは、照明用のＬＥＤと受電コイルとを挿入部の先端に有するスコープと、ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動手段とを備えた携帯内視鏡と、受電コイルが接近することによって、非接触で受電コイルに給電する給電シートで形成された給電装置とを備え、給電シートは、被験者の体内に挿入されたスコープの先端の受電コイルと磁気結合する複数の位置検出コイルがシート状に配置された位置検出コイルアレイと、受電コイルとの磁気結合によりインダクタンスが変化した位置検出コイルを検出する有機トランジスタとによって形成された位置検出コイルシートと、位置検出コイルシートに重ねて配置され、給電用の複数の電力伝送コイルがシート状に配置された電力伝送コイルアレイと、電力伝送コイルへの通電をオンオフする複数のＭＥＭＳスイッチがシート状に配置されたＭＥＭＳスイッチシートとによって形成された電力伝送シートとを備え、電力伝送シートは、位置検出コイルシートによって検出された受電コイルの位置に対応する電力伝送コイルのみがＭＥＭＳスイッチによって選択的に通電されることにより、電磁誘導により受電コイルに給電して、駆動手段を介してＬＥＤを発光させることを特徴とする。
【０００８】
給電装置はベスト状に形成されていることが好ましい。この場合は、検査着として被験者に着用させる。
【０００９】
給電装置は、被験者の食道、胃及び腸に対応する領域が給電シートで形成されていることが好ましい。
【００１０】
位置検出コイルと電力伝送コイルとは、共通化されていても構わない。この場合には、給電シートを薄くすることが可能となる。
【００１１】
駆動手段は、電流を所定の電圧値に変換する変圧手段と、ＬＥＤを駆動する駆動素子と、駆動素子に可変抵抗を介して接続され、ＬＥＤを定電流駆動し、変圧手段に接続された定電流制御回路と、受電コイルに接続され、受電コイルから入力された電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換回路とを備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る携帯内視鏡は、照明用のＬＥＤと受電コイルとを挿入部の先端に有するスコープと、ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る携帯内視鏡用の給電装置は、照明用のＬＥＤと受電コイルとを挿入部の先端に有するスコープと、ＬＥＤに駆動電流を供給するための駆動手段とを備えた携帯内視鏡に給電する給電装置であって、受電コイルが接近することによって、非接触で受電コイルに給電する給電シートで形成され、給電シートは、被験者の体内に挿入されたスコープの先端の受電コイルと磁気結合する複数の位置検出コイルがシート状に配置された位置検出コイルアレイと、受電コイルとの磁気結合によりインダクタンスが変化した位置検出コイルを検出する有機トランジスタとによって形成された位置検出コイルシートと、位置検出コイルシートに重ねて配置され、給電用の複数の電力伝送コイルがシート状に配置された電力伝送コイルアレイと、電力伝送コイルへの通電をオンオフする複数のＭＥＭＳスイッチがシート状に配置されたＭＥＭＳスイッチシートとによって形成された電力伝送シートとを備え、電力伝送シートは、位置検出コイルシートによって検出された受電コイルの位置に対応する電力伝送コイルのみがＭＥＭＳスイッチによって選択的に通電されることにより、電磁誘導により受電コイルに給電して、駆動手段を介してＬＥＤを発光させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、携帯内視鏡に、電池及びケーブルを用いずに電力を供給する携帯内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る携帯内視鏡システムを示す図である。
【図２】携帯内視鏡の挿入部の先端の拡大断面図である。
【図３】携帯内視鏡の挿入部の先端を拡大して示す模式的な斜視図である。
【図４】携帯内視鏡の挿入部の先端に配設されるＬＥＤに駆動電流を供給するための回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る携帯内視鏡システムを図面を参照して説明する。図１に示すように、携帯内視鏡（スコープ）１０は、剛性構造を有する操作部１１と、操作部１１から延在する可撓性導管である挿入部１２を備える。携帯内視鏡１０内には、内視鏡像を観察するためのイメージガイド・ファイバー・バンドル（以下、イメージガイド）が設けられる。イメージガイドの一方の端部は挿入部１２の先端まで延びており、挿入部１２の先端と反対側の端部は操作部１１に設けられた接眼部１３まで延びている。
【００１７】
操作部１１において挿入部１２側には、鉗子チャンネル挿通口１５が設けられ、操作部１１において接眼部１３側には、挿入部１２の先端部近傍の湾曲部の向きを遠隔操作するための操作稈１６が設けられる。操作部１１において操作稈１６の近傍には、鉗子チャンネルを通して吸引操作を行なうための吸引操作部１７が設けられる。
【００１８】
挿入部１２は、被験者Ｐの口Ｍから挿入される。被験者Ｐは、給電装置２０のベスト２１を検査着として着用して検査される。給電装置２０は、コイルアレイを組み込んだベスト２１と、コントローラ２２と電源装置２３から構成される。
【００１９】
ベスト２１は、携帯内視鏡１０の挿入部１２先端に配置された受電コイル１０１〜１０９（図３参照）が接近することによって、非接触で電磁誘導により受電コイル１０１〜１０９に給電する給電シート２１ａで形成される。給電シート２１ａは、位置検出コイルシート（図示せず）と電力伝送シート（図示せず）の２枚のシートで作成されたプラスチックフィルムである。位置検出コイルシートは、被験者Ｐの体内に挿入された携帯内視鏡１０の挿入部１２の先端の受電コイル１０１〜１０９と磁気結合する複数の位置検出コイルがシート状に配置された位置検出コイルアレイと、受電コイル１０１〜１０９との磁気結合によりインダクタンスが変化した位置検出コイルを電圧変化として検知（スキャン）することにより検出する有機トランジスタがシート状に配置された薄膜トランジスタシートとから構成される。電力伝送シートは、位置検出コイルシートに重ねて配置され、給電用の複数の電力伝送コイルがシート状に配置された電力伝送コイルアレイと、電力伝送コイルへの通電をオンオフする複数のＭＥＭＳ（micro electro mechanicalsystems）スイッチ（プラスチックＭＥＭＳスイッチ）がシート状に配置されたＭＥＭＳスイッチシートとによって構成される。ＭＥＭＳスイッチは、静電引力によってＭＥＭＳスイッチの接点のオンオフを切り替えることにより、位置検出コイルシートによって検出された受電コイルの位置に対応する特定の電力伝送コイルに対して選択的に電力が供給されるように構成されている。図１において、例えば、被験者Ｐに接触する側に電力伝送シートが配置され、その上に位置検出コイルシートが積層される。コントローラ２２は、位置検出コイルと有機トランジスタによる位置検出と、ＭＥＭＳスイッチをオンして電力伝送用コイルに電流を流す制御を行う。電源装置２３は、コントローラ２２と位置検出コイルを駆動する。なお、着用の際には、感度を上げるために、首を覆うように襟２１ｎは立てることが好ましい。
【００２０】
図２及び３は、挿入部１２の先端を拡大して示す図である。図２において、イメージガイドは参照符号４０で示される。挿入部１２は八角形状であり、挿入部１２の先端の開口部には適当な剛性材料、例えば耐腐食性金属から形成される先端部３０が固着されている。先端部３０にはイメージガイド４０の先端を収容するための貫通孔３１が形成される。イメージガイド４０の先端には対物光学系４１が配設される。貫通孔３１の開口部には、対物光学系４１を保護すると共に貫通孔３１内部への異物の侵入を防止するための観察窓４２が固定されている。挿入部１２には先端カバー７０が装着される。
【００２１】
さらに、先端部３０には貫通孔３２、３３が形成される。貫通孔３２、３３の開口端近傍にはそれぞれＬＥＤ５１、５２が配設される。貫通孔３２、３３においてＬＥＤ５１、５２の出射光の光路上には発散光学系５７、５８が設けられる。ＬＥＤ５１、５２は駆動電流を供給するための基板ユニット６１、６２に接続される。本発明の実施形態では、先端部３０は６個のＬＥＤ５１〜５６と、９個の受電コイル１０１〜１０９を有する。基板ユニット６１は、定電流制御回路（駆動手段）２０１、トランジスタ（駆動手段）２１１及び可変抵抗（駆動手段）Ｒ１（図４参照）を含み、貫通孔３２に埋設される。同様に、基板ユニット６２は、定電流制御回路２０２、トランジスタ２１２及び可変抵抗Ｒ２を含み、貫通孔３３に埋設される。基板ユニット６１、６２は、電流電圧変換回路（駆動手段）１１１と接続され、電圧を供給される。電流電圧変換回路１１１は、先端部３０の内部端面６３に固定される。他のＬＥＤ５３〜５６も同様に構成される。
【００２２】
図３は、先端部３０の斜視図であり、各部の相対的位置関係が模式的に示される。図３では、先端カバー７０を外した状態を示している。先端部３０は、コイル溝７１と、８個のコイル収容凹み部７２〜７９（７６〜７９は図示せず）を有する。コイル溝７１にはコイル１０１が嵌め込まれ、コイル収容凹み部７２〜７９には受電コイル１０２〜１０９（１０５〜１０９は図示せず）が嵌め込まれる。受電コイル１０１〜１０９は、それぞれ電流電圧変換回路１１１に電気的に接続される。吐出孔４３は挿入部１２内に形成された送水／送気通路と連通されており、圧縮空気、洗浄水が噴出され、観察窓４２の曇りの除去や、洗浄が行なわれる。また、鉗子チャンネル４４からは鉗子チャンネル挿通口１５（図１参照）から挿入された生検鉗子のカップ部が露出され、患部の組織片の切り取り等が行なわれる。先端部３０には、図２に示すＬＥＤ５１、５２のほか、観察窓４２、吐出孔４３および鉗子チャンネル４４を除く領域に複数のＬＥＤ５３〜５６が配設される。なお、ＬＥＤ５３〜５６の先端部３０における構成は、上述のＬＥＤ５１、５２の構成と同様である。
【００２３】
図４は、ＬＥＤ５１〜５６を駆動するための回路構成を示す図である。上述したように、携帯内視鏡１０の挿入部１２には、定電流制御回路２０１〜２０６が設けられ、挿入部１２の先端に設けられた各ＬＥＤ５１〜５６にそれぞれ一つずつ接続される。また、定電流制御回路２０１〜２０６は電流電圧変換回路１１１に互いに電気的に並列に接続される。すなわち、ＬＥＤ５１〜５６と定電流制御回路２０１〜２０６から成る６組の回路は電気的にそれぞれ独立している。定電流制御回路２０１〜２０６は基準電圧ＩＣと電流検出用の抵抗を用いた公知の回路として構成され、基準電圧ＩＣとして例えば、可変型シャント・レギュレータＴＬ４３１等が用いられる。
【００２４】
ＬＥＤ５１には、電流電圧変換回路１１１により変換された電圧が定電流制御回路２０１を介して印加される。ＬＥＤ５１のカソード端子はＬＥＤ駆動素子としてのバイポーラ型のトランジスタ２１１のコレクタ端子に接続されている。トランジスタ２１１のベース端子は定電流制御回路２０１に接続され、エミッタ端子は可変抵抗Ｒ１を介して定電流制御回路２０１に接続されている。ＬＥＤ５１は定電流制御回路２０１により定電流駆動され、その電流値は可変抵抗Ｒ１の抵抗値によって決定される。また、可変抵抗Ｒ１によりＬＥＤ５１に供給される電流が検出される。他のＬＥＤ５２〜５６と定電流制御回路２０２〜２０６との組み合せも同様の回路構成を有する。したがって、本実施形態においては、ＬＥＤ５１〜５６の製品固体差に応じて可変抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値を適宜設定することにより、ＬＥＤ５１〜５６の輝度、言い換えると出射光の照度を同一のレベルに一致させることができる。なお、電流電圧変換回路１１１は公知のＩＣを用いて構成される。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る携帯内視鏡システムの操作方法を説明する。被験者Ｐに給電装置２０のベスト２１を着用させる。電源装置２３をオンにし、コントローラ２２と位置検出コイルを駆動させて、被験者Ｐの口Ｍから体内に携帯内視鏡１０の挿入部１２を挿入する。ベスト２１のいずれかの位置検出コイルと携帯内視鏡１０の挿入部１２先端の受電コイル１０１〜１０９とが接近すると、位置検出コイルと受電コイル１０１〜１０９との磁気結合により位置検出コイルのインダクタンスが変化し、この変化量を位置検出コイルに接続された有機トランジスタで読み出す。ＭＥＭＳスイッチにより、このインダクタンス変化を検出した位置に対応する電力伝送コイルへの通電をオンにする。電力伝送コイルに電流が流れ、電磁誘導により受電コイル１０１〜１０９に電流が流れる。この電流が電流電圧変換回路１１１に入力されて、電圧に変換されて定電流制御回路２０１〜２０６に出力される。定電流制御回路２０１〜２０６に電流が流れ、トランジスタ２１１〜２１６がアクティブとなり、上述の回路を介してＬＥＤ５１〜５６に給電されて、ＬＥＤ５１〜５６が発光する。電流が流れなくなると給電は停止され、ＬＥＤ５１〜５６の発光は停止される。
【００２６】
このように、本発明の実施形態に係る携帯内視鏡システムでは、ベスト２１には多数のコイルが埋め込まれており、受電側の携帯内視鏡１０の挿入部１２先端は受電コイル１０１〜１０９を有するため、携帯内視鏡１０の挿入部１２がベスト２１に近づいただけで、非接触で不要な電流が流れることなくＬＥＤ５１〜５６に給電することができる。本発明では携帯内視鏡１０のＬＥＤ５１〜５６を発光させるための電源等を別途設ける必要がなく、携帯内視鏡１０がワイヤレスであるため、電池及びケーブルを用いずに自由に操作可能であり、手技に集中することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では検査着はベスト状に形成されているが、検査着は、内視鏡が挿入される被験者の食道、胃及び腸に対応する領域のみが給電シートで形成されていてもかまわない。また、必ずしも被験者が着用する形状である必要はなく、シートそのものを被験者の腹部等の検査する位置に載置するようにしても構わない。なお、複数の位置検出コイルの機能を複数の電力伝送用コイルに持たせて、位置検出コイルと電力伝送コイルと共通化することも可能である。
【００２８】
１０ 携帯内視鏡
１２  挿入部
２０   給電装置
２１  ベスト
２１ａ  給電シート
２２  コントローラ
２３  電源装置
５１〜５６ ＬＥＤ
１０１〜１０９ 受電コイル
１１１  電流電圧変換回路（駆動手段）
２０１〜２０６ 定電流制御回路（駆動手段）
２１１〜２１６ トランジスタ（駆動手段）
Ｐ  被験者
Ｒ１〜Ｒ６ 可変抵抗（駆動手段）
【図１】
0005570328.tif 000002
【図２】
0005570328.tif 000003
【図３】
0005570328.tif 000004
【図４】
0005570328.tif 000005