(57)【要約】【課題】駆動を開始するタイミングをあらかじめ設定しうるカプセル型内視鏡等の被検体内導入装置を実現すること。【解決手段】被検体内導入装置の一例たるカプセル型内視鏡３内に蓄電器３０と、蓄電器３０から駆動電力を供給されるコントロール情報検出回路３１、システムコントロール回路３２を備え、蓄電器３０とコントロール情報検出回路３１、システムコントロール回路３２との間に配置された駆動制御部３３と、駆動制御部３３に接続されたｐＨ比較部３４と、ｐＨ比較部３４に接続されたｐＨ測定部３５とを備える。ｐＨ比較部３４は、ｐＨ測定部３５で測定されたｐＨ値と、あらかじめ定めた閾値との比較を行い、かかる比較の結果に基づいて、駆動制御部３３は機能実行部の駆動状態を制御している。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内部に導入された状態で使用され、前記被検体内部において所定の機能を実行する被検体内導入装置であって、
前記所定の機能を実行する機能実行手段と、
当該被検体導入装置近傍におけるｐＨ値を測定するｐＨ測定手段と、
前記ｐＨ測定手段の検出結果に基づき前記機能実行手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする被検体内導入装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出されるｐＨ値が所定の閾値以下の値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出されるｐＨ値が一度所定の閾値以下の値となり、再び前記閾値を上回る値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置。
【請求項４】
前記閾値は、前記被検体内の胃液の水素イオン濃度に基づいて定まる値であることを特徴とする請求項２または３に記載の被検体内導入装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記機能実行手段の駆動を開始させた後、前記機能実行手段が駆動し続けるよう制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の被検体内導入装置。
【請求項６】
前記ｐＨ測定手段は、ゲート電極表面上に水素イオン透過膜を備え、該水素イオン透過膜を通過して前記ゲート電極に付着した水素イオンによって生じるゲート電位に基づいて駆動する水素イオン感応性電界効果トランジスタを含んで形成され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被検体内導入装置。
【請求項７】
前記機能実行手段は、
前記被検体内部を照射する照明光を出力する照明手段と、
前記被検体内部の画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた画像データを外部に無線送信する無線手段と、
を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の被検体内導入装置。
【請求項８】
被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置によって得られた情報を無線通信を介して取得する受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、
前記被検体内導入装置は、
無線通信機能を含む所定の機能を実行する機能実行手段と、
当該被検体内導入装置の近傍における水素イオン濃度を検出するｐＨ測定手段と、
前記ｐＨ測定手段の検出結果に基づき前記機能実行手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記受信装置は、
無線送信された情報を受信する無線受信手段と、
受信した情報を解析する処理手段と、
を備えたことを特徴とする無線型被検体内情報取得システム。
【請求項９】
前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記水素イオン濃度が所定の閾値以下の値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の無線型被検体内情報取得システム。
【請求項１０】
前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記水素イオン濃度が一度所定の閾値以下の値となり、再び前記閾値よりも大きな値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の無線型被検体内情報取得システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、無線送信によって前記被検体内導入装置に対して電力を供給する給電装置とを備えた無線型被検体内情報取得システム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】
かかるカプセル型内視鏡の駆動を制御するため、カプセル型内視鏡内部に外部磁場によってオン・オフするリードスイッチを備えると共に、カプセル型内視鏡を収容するパッケージに磁場供給用の永久磁石を備えた構成が提案されている。すなわち、カプセル型内視鏡内に備わるリードスイッチは、一定強度以上の外部磁場が与えられた環境下ではオフ状態を維持し、外部磁場の強度が低下することによってオンする構造を有する。このため、パッケージ内に収容されている状態ではカプセル型内視鏡は駆動しない一方、カプセル型内視鏡は、パッケージから取り出されることによって永久磁石の影響下から離れ、駆動を開始する。かかる構成を備えることで、カプセル型内視鏡がパッケージ内に収容されている間に駆動を開始することを防止することが可能である（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０１／３５８１３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにカプセル型内視鏡の駆動状態を制御する機構を設けた場合であっても、被検体外部におけるカプセル型内視鏡の駆動を必ずしも防止できないという課題が存在する。すなわち、カプセル型内視鏡をパッケージから取り出して被検体内に導入するまでにはある程度の時間を要することから、被検体内に導入されるまでにカプセル型内視鏡が駆動を開始してしまうという課題が存在する。以下、被検体内に導入される前にカプセル型内視鏡が駆動を開始した場合に生じる問題について説明する。
【０００７】
まず、被検体内に導入される前にカプセル型内視鏡が駆動を開始することで、診断等に用いることのない無駄な画像データが取得されるという問題を有する。カプセル型内視鏡は、駆動を開始すると共に撮像動作を開始し、得られた画像データの無線送信を開始するよう構成されており、被検体内に導入される前に駆動した場合には、被検体外部で撮像動作等を行うこととなる。
【０００８】
この結果、カプセルを開封してから被検体内に導入されるまでの間に多数の画像データが取得されることとなり、医者等はかかる無駄な画像データを削除した上で診断等を行う必要性が生じる。カプセル型内視鏡の撮像レートは、例えば１秒あたり２枚程度撮像するよう構成されていることから、仮に数十秒程度の短時間であっても、カプセル型内視鏡が被検体外で駆動することで不要な画像データを大量に取得することとなる。従って、かかる無駄な画像データの取得を回避するために、被検体に導入される前にカプセル型内視鏡が駆動を開始することを防止する必要がある。
【０００９】
また、かかる不要な画像データの取得を行うには一定量の駆動電力を必要とすることから、被検体外部でカプセル型内視鏡が駆動することで、カプセル型内視鏡内部に蓄積された電力が浪費されることとなる。従って、電力消費の観点からも被検体に導入される前にカプセル型内視鏡の駆動が開始することを防止する必要がある。
【００１０】
また、被検体内部に導入された後であっても、カプセル型内視鏡の駆動の開始を遅らせたい場合も存在する。すなわち、例えば被検体内の小腸に関する画像の取得を目的とする場合には、それまでに通過する食道、胃等に関する画像は不要であることから、カプセル型内視鏡が小腸に到達した時点で駆動を開始することが好ましい。すなわち、被検部位に応じて選択的に駆動を開始できるようにしておくと好適である。従って、より好ましくは、被検体に導入された後であってもすぐには駆動を開始せず、撮像部位に到達してから駆動を開始するカプセル型内視鏡、およびかかるカプセル型内視鏡を用いたシステムの実用化も要請される。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動を開始するタイミングをあらかじめ設定しうるカプセル型内視鏡等の被検体内導入装置および被検体内導入装置を用いた無線型被検体内情報取得システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる被検体内導入装置は、被検体内部に導入された状態で使用され、前記被検体内部において所定の機能を実行する被検体内導入装置であって、前記所定の機能を実行する機能実行手段と、当該被検体導入装置の近傍におけるｐＨ値を検出するｐＨ測定手段と、前記ｐＨ測定手段の検出結果に基づき前記機能実行手段の駆動状態を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、ｐＨ測定手段の測定結果に基づいて駆動状態を制御する駆動制御手段を備えることとしたため、被検体外部と被検体内部とにおけるｐＨ値の違いまたは被検体内部におけるｐＨ値の違いに基づいて駆動を制御することが可能となり、所望のタイミングで被検体内導入装置の駆動を開始させることが可能である。
【００１４】
また、請求項２にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記ｐＨ値が所定の閾値以下の値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記水素イオン濃度が一度所定の閾値以下の値となり、再び前記閾値を上回る値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記被検体内の胃液の水素イオン濃度に基づいて定まる値であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記機能実行手段の駆動を開始させた後、前記機能実行手段が駆動し続けるよう制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記ｐＨ測定手段は、ゲート電極表面上に水素イオン透過膜を備え、該水素イオン透過膜を通過して前記ゲート電極に付着した水素イオンによって生じるゲート電位に基づいて駆動する水素イオン感応性電界効果トランジスタを含んで形成されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記機能実行手段は、前記被検体内部を照射する照明光を出力する照明手段と、前記被検体内部の画像データを取得する撮像手段と、前記撮像手段で得られた画像データを外部に無線送信する無線手段とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８にかかる無線型被検体内情報取得システムは、被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置によって得られた情報を無線通信を介して取得する受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、前記被検体内導入装置は、無線通信機能を含む所定の機能を実行する機能実行手段と、近傍における水素イオン濃度を検出するｐＨ測定手段と、前記ｐＨ測定手段の検出結果に基づき前記機能実行手段の駆動状態を制御する駆動制御手段と、を備え、前記受信装置は、無線送信された情報を受信する無線受信手段と、受信した情報を解析する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記水素イオン濃度が所定の閾値以下の値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０にかかる無線型被検体内情報取得システムは、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記ｐＨ測定手段で検出される前記水素イオン濃度が一度所定の閾値以下の値となり、再び前記閾値を上回る値となった際に前記機能実行手段が駆動するよう制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかる被検体内導入装置および無線型被検体内情報取得システムは、ｐＨ測定手段の測定結果に基づいて駆動状態を制御する駆動制御手段を備えることとしたため、被検体外部と被検体内部とにおけるｐＨの違いまたは被検体内部におけるｐＨ値の違いに基づいて駆動を制御することが可能となり、所望のタイミングで被検体内導入装置の駆動を開始させ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】
【００２４】
以下、この発明を実施するための最良の形態である無線型被検体内情報取得システムについて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。また、以下の実施の形態１では、体腔内画像を撮像するカプセル型内視鏡システムを例としたものについて説明を行うが、被検体内情報は被検体内画像に限定されず、無線型被検体内情報取得システムがカプセル型内視鏡システムに限定されることはないのはもちろんである。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムについて説明する。本実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムは、システムを構成する被検体内導入装置がｐＨ値を検出する機構を備えることで、被検体内導入装置の構成要素の駆動をｐＨの値に応じて制御する構成を有する。
【００２６】
図１は、本実施の形態１にかかる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に示すように、無線型被検体内情報取得システムは、無線送受信機能を有する送受信装置２と、被検体１の体内に導入され、送受信装置２から送信された無線信号から得られる駆動電力によって動作し、体腔内画像を撮像して送受信装置２に対して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、送受信装置２が受信したデータに基づいて体腔内画像を表示する表示装置４と、送受信装置２と表示装置４との間のデータ受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。送受信装置２は、被検体１によって着用される送受信ジャケット２ａと、送受信ジャケット２ａを介して送受信される無線信号の処理等を行う外部装置２ｂとを備える。
【００２７】
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等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、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。
【００２８】
携帯型記録媒体５は、外部装置２ｂおよび表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。具体的には、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外部装置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の内部の撮像が終わった後には、外部装置２ｂから取り出されて表示装置４に挿着され、表示装置４によって記録したデータを読み出される構成を有する。外部装置２ｂと表示装置４との間のデータの受け渡しをコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ等の携帯型記録媒体５によって行うことで、外部装置２ｂと表示装置４との間が有線接続された場合と異なり、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。
【００２９】
送受信装置２は、カプセル型内視鏡３に対して電力送信を行う給電装置としての機能を有すると共に、カプセル型内視鏡３から無線送信された体腔内画像データを受信する受信装置としての機能も有する。図２は、送受信装置２の構成を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、送受信装置２は、被検体１によって着用可能な形状を有し、受信用アンテナＡ１〜Ａｎおよび給電用アンテナＢ１〜Ｂｍを備えた送受信ジャケット２ａと、送受信された無線信号の処理等を行う外部装置２ｂとを備える。
【００３０】
外部装置２ｂは、カプセル型内視鏡３から送信された無線信号の処理を行う機能を有する。具体的には、外部装置２ｂは、図２に示すように、受信用アンテナＡ１〜Ａｎによって受信された無線信号に対して復調等の所定の処理を行い、無線信号の中からカプセル型内視鏡３によって取得された画像データを抽出し、出力するＲＦ受信ユニット１１と、出力された画像データに必要な処理を行う画像処理ユニット１２と、画像処理が施された画像データを記録するための記憶ユニット１３とを備える。なお、記憶ユニット１３を介して携帯型記録媒体５に画像データが記録される。
【００３１】
また、外部装置２ｂは、カプセル型内視鏡３に対して送信する無線信号の生成を行う機能を有する。具体的には、外部装置２ｂは、給電用信号の生成および発振周波数の規定を行う発振器１４と、カプセル型内視鏡３の駆動状態の制御のためのコントロール情報信号を生成するコントロール情報入力ユニット１５と、給電用信号とコントロール情報信号とを合成する重畳回路１６と、合成された信号の強度を増幅する増幅回路１７とを備える。増幅回路１７で増幅された信号は、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍに送られ、カプセル型内視鏡３に対して送信される。なお、外部装置２ｂは、所定の蓄電装置またはＡＣ電源アダプタ等を備えた電力供給ユニット１８を備え、外部装置２ｂの構成要素は、電力供給ユニット１８から供給される電力を駆動エネルギーとしている。
【００３２】
次に、カプセル型内視鏡３について説明する。図３は、カプセル型内視鏡３の構成を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、カプセル型内視鏡３は、被検体１の内部を撮影する際に撮像領域を照射するための照明手段としてのＬＥＤ１９と、ＬＥＤ１９の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２０と、ＬＥＤ１９によって照射された領域からの反射光像の撮像を行う撮像手段としてのＣＣＤ２１とを備える。また、カプセル型内視鏡３は、ＣＣＤ２１の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路２２と、ＣＣＤ２１によって撮像された画像データを変調してＲＦ信号を生成するＲＦ送信ユニット２３と、ＲＦ送信ユニット２３から出力されたＲＦ信号を無線送信する無線手段としての送信アンテナ部２４と、ＬＥＤ駆動回路２０、ＣＣＤ駆動回路２２およびＲＦ送信ユニット２３の動作を制御するシステムコントロール回路３２とを備える。
【００３３】
これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡３は、被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ１９によって照明された被検部位の画像情報をＣＣＤ２１によって取得する。そして、取得された画像情報は、ＲＦ送信ユニット２３においてＲＦ信号に変換された後、送信アンテナ部２４を介して外部に送信される。
【００３４】
また、カプセル型内視鏡３は、送受信装置２から送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部２５と、受信アンテナ部２５で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路２７とを備える。さらに、カプセル型内視鏡３は、分離された給電用信号から電力を再生する電力再生回路２８と、再生された電力を昇圧する昇圧回路２９と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器３０とを備える。また、カプセル型内視鏡３は、分離回路２７で給電用信号と分離された成分からコントロール情報信号の内容を検出し、必要に応じてＬＥＤ駆動回路２０、ＣＣＤ駆動回路２２およびシステムコントロール回路３２に対して制御信号を出力するコントロール情報検出回路３１を備える。なお、コントロール情報検出回路３１およびシステムコントロール回路３２は、蓄電器３０から供給される駆動電力を他の構成要素に対して分配する機能も有する。また、カプセル型内視鏡３は、蓄電器３０から供給される駆動電力の供給を制御する駆動制御部３３と、駆動制御部３３に対してｐＨ値と所定の比較値との比較結果を出力するｐＨ比較部３４と、ｐＨ値を測定し、測定結果をｐＨ比較部３４に対して出力するｐＨ測定部（ｐＨ測定手段）３５とを備える。なお、本実施の形態１において、カプセル型内視鏡３内に備わる撮像機能、照明機能および無線通信機能を有するものを総称して、所定の機能を実行する手段として機能実行部と称する。具体的には、カプセル型内視鏡３内の構成要素の内、駆動制御部３３と、ｐＨ比較部３４と、ｐＨ測定部３５とを除いたものはいずれも所定の機能を実行するためのものであり、以下では必要に応じて機能実行部と総称される。
【００３５】
これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡３は、まず、送受信装置２から送られてきた無線信号を受信アンテナ部２５において受信し、受信した無線信号から給電用信号およびコントロール情報信号を分離する。コントロール情報信号は、コントロール情報検出回路３１を経てＬＥＤ駆動回路２０、ＣＣＤ駆動回路２２およびシステムコントロール回路３２に出力され、ＬＥＤ１９、ＣＣＤ２１およびＲＦ送信ユニット２３の駆動制御に使用される。一方、給電用信号は、電力再生回路２８によって電力として再生され、再生された電力は昇圧回路２９によって電位を蓄電器３０の電位にまで昇圧された後、蓄電器３０に蓄積される。蓄電器３０は、システムコントロール回路３２その他の構成要素に対して電力を供給可能な構成を有する。このように、カプセル型内視鏡３は、送受信装置２からの無線送信によって電力が供給される構成を有する。
【００３６】
次に、駆動制御部３３、ｐＨ比較部３４およびｐＨ測定部３５について説明する。本実施の形態１において、駆動制御部３３は、ｐＨ比較部３４から出力される比較結果、すなわち測定されたｐＨの値が閾値以下の値となったか（水素イオン濃度が閾値以上の値となったか）否かの判定に基づいて、システムコントロール回路３２その他の構成要素の駆動状態を制御している。具体的には、駆動制御部３３は、蓄電器３０に蓄積された駆動電力の供給を制御することで、システムコントロール回路３２等の駆動状態を制御している。
【００３７】
なお、駆動制御部３３は、ラッチ回路を内蔵した構成を有する。ラッチ回路を内蔵することで、本実施の形態１におけるカプセル型内視鏡３は、一度駆動制御部３３の制御によって駆動が開始した後は、ｐＨ値の変化にも関わらず、機能実行部は駆動し続けることとなる。
【００３８】
また、ｐＨ比較部３４における比較に用いられる閾値は、本実施の形態１では被検体１内の胃液のｐＨ値に基づいて定まる値とする。なお、閾値を胃液のｐＨ値と等しい値としても良いが、被検体１ごとの個体差を考慮して、例えば胃液のｐＨ値よりも所定量だけ大きい値（水素イオン濃度の場合には、胃液の水素イオン濃度よりも所定量だけ小さい値）とすることが好ましい。
【００３９】
次に、ｐＨ測定部３５について説明する。ｐＨ測定部３５は、少なくとも内部に水素イオン感応性電界効果トランジスタ（以下、「水素イオン感応性ＦＥＴ」と称する）を備えた構成を有する。水素イオン感応性ＦＥＴは、水素イオンの量に応じて駆動状態が制御される電界効果トランジスタである。図４−１は、ｐＨ測定部３５に含まれる水素イオン感応性ＦＥＴ３６の構造を示す模式図である。図４−１に示すように、水素イオン感応性ＦＥＴ３６は、ｐ型の導電性を有するｐ型基板３７表面近傍に互いに離隔してｎ型ソース領域３８およびｎ型ドレイン領域３９とを備え、ｐ型基板３７上に順次ゲート絶縁膜４２と、ゲート電極４３と、水素イオン透過膜４４とを備える。また、ｎ型ソース領域３８およびｎ型ドレイン領域３９には、引出配線４０、４１がそれぞれ電気的に接続されている。
【００４０】
水素イオン透過膜４４は、具体的にはガラス材料等によって形成されており、水素イオンを透過させるためのものである。また、ｐ型基板３７、ｎ型ソース領域３８、ｎ型ドレイン領域３９、ゲート絶縁膜４２およびゲート電極４３は、通常の電界効果トランジスタと同様の機能を有し、同様の材料によって形成されている。
【００４１】
水素イオン感応性ＦＥＴ３６の動作について、図４−２を参照して説明する。図４−２に示すように、外部に水素イオン（Ｈ+）が存在する環境下では、かかる水素イオンが水素イオン透過膜４４を通過して、ゲート電極４３上に吸着する。水素イオンの極性はプラスであることから、ゲート電極４３は、水素イオンの吸着により正に帯電することとなる。
【００４２】
従って、通常のｎ型の電界効果トランジスタにおいてゲート電極に正の電位が印加された場合と同様に、ｎ型チャネルが形成される。具体的には、ゲート電極４３が正に帯電することによってｐ型基板３７において多数キャリアであるホール（ｈ+）はゲート電極４３から離れる方向に移動し、ｐ型基板３７のうち、ゲート電極４３近傍の領域において、本来小数キャリアである電子が優勢となり、ｎ型チャネル領域４５が形成される。このため、引出配線４０、４１間はｎ型ソース領域３８、ｎ型チャネル領域４５、ｎ型ドレイン領域３９によって電気的に接続される。そして、ｎ型チャネル領域４５におけるキャリア伝導度は、ゲート電極４３の電位、すなわち、ゲート電極４３に吸着する水素イオンの量に応じて変動することから、引出配線４１、４２間を流れる電流を検出することで、ｐＨ値（および水素イオン濃度）を測定することが可能である。
【００４３】
次に、カプセル型内視鏡３において、水素イオン感応性ＦＥＴ３６を配置する場所について説明する。図５は、カプセル型内視鏡３の外形および水素イオン感応性ＦＥＴ３６の配置について示す模式図である。図５に示すように、カプセル型内視鏡３は、図３に示した各構成要素を内部に包含するカプセル筐体４６を備える。カプセル筐体４６は、光透過性を有し、ＣＣＤ２１と固定レンズ４７ａおよび可動レンズ４７ｂを備える結像レンズ４７とによって構成される撮像部４８と、照明光を照射するＬＥＤ１９とを包含するよう形成された先端カバー部４６ａを備える。また、カプセル筐体４６は、撮像部４８およびＬＥＤ１９に対応しない領域において、カプセル胴部４６ｃによって内部を包含した構成を有し、先端カバー部４６ａとカプセル胴部４６ｃとの間は、シール部材４６ｂによって固着された構成を有する。
【００４４】
本実施の形態１では、図５に示すように、水素イオン感応性ＦＥＴ３６を、カプセル型内視鏡３の表面上、より具体的には水素イオン透過膜４４が外部に露出するように配置している。本実施の形態１においては、水素イオン感応性ＦＥＴ３６を含んで構成されるｐＨ測定部３５が、カプセル型内視鏡３が位置する環境下におけるｐＨ（または水素イオン濃度）を測定することを目的としているためである。すなわち、カプセル型内視鏡３が位置する環境下における水素イオンを取り込む必要があることから、本実施の形態１では、少なくとも水素イオン透過膜４４がカプセル型内視鏡３の外部に露出した構成を採用している。
【００４５】
また、水素イオン感応性ＦＥＴ３６は、カプセル型内視鏡３が備える機能実行部のうち、照明光を照射するＬＥＤ１９およびＣＣＤ２１を含む撮像部４８の動作の妨げにならないよう配置される必要がある。従って、本実施の形態１では、水素イオン感応性ＦＥＴ３６を、先端カバー部４６ａ上ではなく、カプセル胴部４６ｃ上に配置した構成を採用している。以上のようにして、本実施の形態１におけるカプセル型内視鏡３は構成されている。
【００４６】
次に、本実施の形態１におけるカプセル型内視鏡３の動作について説明する。図６は、本実施の形態１におけるカプセル型内視鏡３の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図６を参照しつつ説明を行う。
【００４７】
まず、水素イオン感応性ＦＥＴ３６を備えたｐＨ測定部３５によって、カプセル型内視鏡３が位置する環境におけるｐＨ値を測定する（ステップＳ１０１）。すなわち、図５に示したように水素イオン感応性ＦＥＴ３６は、水素イオン透過膜４４が外部に露出されるよう構成されることから、カプセル型内視鏡３が位置する環境下に存在する水素イオンは、図４−２に示した場合と同様に、水素イオン感応性ＦＥＴ３６内のゲート電極４３に吸着する。かかる水素イオンの吸着量に比例して電流が流れることから、検出される電流値に基づいてｐＨの測定が行われる。
【００４８】
そして、測定したｐＨ値が閾値以下か否かの判定が行われる（ステップＳ１０２）。具体的には、ｐＨ比較部３４において、ステップＳ１０１で測定されたｐＨ値と、所定の閾値との間で大小関係を比較する。測定によって得られたｐＨ値が閾値よりも大きい場合（すなわち、水素イオン濃度が閾値よりも小さい場合）には、再びステップＳ１０１に戻って上記の動作を行う。
【００４９】
一方、ｐＨ値が閾値以下の値であると判定された場合には、駆動制御部３３によって、機能実行部の駆動が開始される（ステップＳ１０３）。具体的には、本実施の形態１においては、駆動制御部３３の制御によって蓄電器３０からコントロール情報検出回路３１、システムコントロール回路３２に対して駆動電力の供給が開始され、コントロール情報検出回路３１、システムコントロール回路３２を介してＬＥＤ１９等に駆動電力が供給される。そして、ＬＥＤ１９によって被検体１内部に照明光が照射され、照明光の戻り光をＣＣＤ２１によって撮像し、得られた画像データは、ＲＦ送信ユニット２３によって、送信アンテナ部２４を介して送受信装置２に対して送信される。
【００５０】
なお、本実施の形態１においては、上記のように駆動制御部３３がラッチ回路を備えた構成を有する。従って、ステップＳ１０３において駆動が開始された後は、カプセル型内視鏡３が位置する環境におけるｐＨ値の変化に関わらず、機能実行部は駆動し続けることとなる。従って、機能駆動実行部の駆動停止は、例えば、タイマー等の別手段によって行われることとなる。
【００５１】
次に、本実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムの利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる無線型被検体内情報取得システムは、ｐＨ値（換言すれば、水素イオン濃度）に基づいて機能実行部の駆動を制御する構成を有することから、あらかじめ閾値を適切に定めておくことにより、所望の領域でカプセル型内視鏡３を駆動させることが可能である。例えば、本実施の形態１では、閾値を胃液のｐＨ値に基づいて定めることとしているため、カプセル型内視鏡３は、胃に到達した時点で駆動を開始させることが可能である。このため、被検体１内の、特に胃について被検体内画像を取得する目的でカプセル型内視鏡３を使用する場合には、被検体１の外部および被検体１内の口腔、食道等に関する不要な画像データの取得を省くことが可能となり、電力消費量の低減および診断の煩雑さの回避が可能となる。
【００５２】
なお、判定に用いる閾値は、目的に応じて様々な値に設定することができる。例えば、カプセル型内視鏡３は、通常の薬剤と同じように、水と一緒に被検体１内に導入される使用態様が想定されている。従って、水道水のｐＨよりも低い値に閾値を設定した場合には、少なくともカプセル型内視鏡３が被検体１外部で駆動することを回避することが可能である。
【００５３】
また、ｐＨ測定部３５が水素イオン感応性ＦＥＴ３６を備える構造としたことによる利点も存在する。水素イオン感応性ＦＥＴ３６は、水素イオン透過膜４４以外は通常の電界効果トランジスタと同様の構成を有することから、半導体微細加工技術を用いて容易に、かつきわめて小型に形成することが可能である。また、本実施の形態１では水素イオン透過膜４４をガラス材量で形成することから、水素イオン透過膜４４を新たに備えることで製造工程が煩雑化することも、水素イオン感応性ＦＥＴ３６が大型化することもない。従って、本実施の形態１におけるカプセル型内視鏡３は、新たにｐＨ測定部３５を備える構成としたにも関わらず、製造工程が煩雑化することや、サイズが大型化することを回避することが可能である。
【００５４】
さらに、駆動制御部３３がラッチ回路を備えることによる利点も存在する。すなわち、ラッチ回路を備えることで、駆動制御部３３は、一度機能実行部の駆動を開始させた後には、機能実行部は駆動し続けることとなる。従って、閾値を胃液のｐＨ値に基づいて設定した場合には、胃のみの撮像に留まらず、小腸、大腸に関する撮像が可能となる。なお、敢えてラッチ回路を配置することを省略し、上記の例で胃のみを撮像する構成とすることも有効である。すなわち、胃のみの画像データ取得を目的とする場合には、小腸等の画像データは不要であることから、カプセル型内視鏡３が小腸に到達した時点で測定されるｐＨ値が閾値よりも大きくなることを積極的に利用することで、不要な画像データの取得を回避することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムについて説明する。本実施の形態２では、ｐＨ（もしくは水素イオン濃度）の値そのものに基づいて機能実行部の駆動を制御するのではなく、ｐＨ値の変化態様に基づいて駆動の制御を行う構成を有する。
【００５６】
図７は、本実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムを形成するカプセル型内視鏡４９の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態２において、送受信装置２、表示装置４および携帯型記録媒体５は実施の形態１と同様のものとする。また、カプセル型内視鏡４９の構成要素に関して、実施の形態１と同じ符号を付したものは、以下で特に言及しない限り、実施の形態１と同様の構成、機能を有するものとする。
【００５７】
本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡４９は、図７に示すように、ｐＨ測定部３５の出力結果を受けてｐＨ値の変化を判定するｐＨ変化判定部５０を備えた構成を有する。ｐＨ変化判定部は、ｐＨ値そのものについて判定を行うのではなく、ｐＨ値の変化が所定パターンに従っているか否かの判定を行う。そして、判定を行う際に参照されるｐＨ値の変化は適宜定めることが可能であるが、本実施の形態２では、一度ｐＨ値が所定の閾値まで低下した後、再び閾値を上回るような変化が生じた場合に機能実行部の駆動が開始されるよう制御を行うこととしている。
【００５８】
より具体的には、実施の形態１と同様に上記の閾値を胃液のｐＨ値に基づいて定まる値とする。これにより、本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡４９は、被検体１内に導入された後、胃を通過する際に駆動を開始することはなく、小腸に到達した時点で初めて駆動を開始する構成となっている。以下、かかる動作を可能とするｐＨ変化判定部５０を実現する回路の例について説明した後、実際のｐＨ変化判定部５０の動作について説明を行うことで上記動作が可能であることを示す。
【００５９】
図８は、ｐＨ変化判定部５０を構成する回路の一例を示す回路図である。図８に示すように、ｐＨ変化判定部５０は、ｐＨ測定部３５内に備わる水素イオン感応性ＦＥＴ３６の一端（例えば、図４−１における引出配線４１）に接続された電源５２と、水素イオン感応性ＦＥＴ３６の他端（図４−１における引出配線４０）に対して互いに並列に接続された遅延回路５３およびＮＯＴ回路５４とを有する。また、ｐＨ変化判定部５０は、遅延回路５３およびクロックを入力とするＡＮＤ回路５５と、ＡＮＤ回路５５の出力をクロック（ＣＬＫ）とし、ＮＯＴ回路５４からの出力を入力（Ｄ）とした状態で接続されたフリップフロップ回路５６とを備える。そして、フリップフロップ回路５６からの出力（Ｑ）が駆動制御部５１に伝送される構成を有する。
【００６０】
次に、ｐＨ変化判定部５０によるｐＨ値の変化の検出について説明する。ここで、ｐＨ変化判定部５０を構成する回路動作の理解を容易にするため、図８において、それぞれ水素イオン感応性ＦＥＴ３６の出力側にＡ点、ＮＯＴ回路５４の出力側にＢ点、遅延回路５３の出力側にＣ点、フリップフロップ回路５６の出力側にＤ点をそれぞれ設定し、カプセル型内視鏡４９の移動に伴う各点の電位変動を説明することで、回路動作の説明を行う。
【００６１】
図９は、カプセル型内視鏡４９が位置する環境下における水素イオン濃度の変化に応じた、Ａ点〜Ｄ点の電位変動を示すタイムチャートである。図９に示すように、カプセル型内視鏡４９が胃に到達する前は、水素イオン濃度は低い値に維持されている。かかる領域では、水素イオン感応性ＦＥＴ３６の出力（Ａ点に対応）は、低レベルに抑制され、ＮＯＴ回路５４の出力（Ｂ点に対応）はＡ点の出力を反転した結果、高レベルとなっている。また、遅延回路５３の出力（Ｃ点に対応）およびフリップフロップ回路５６の出力（Ｄ点に対応）は、水素イオン感応性ＦＥＴ３６の出力が低レベルであることを受けていずれも低レベルに維持されている。
【００６２】
そして、カプセル型内視鏡４９が胃に到達することで各点の電位に変化が生じる。すなわち、カプセル型内視鏡４９が位置する環境下における水素イオン濃度が上昇することから、水素イオン濃度に対応してＡ点における電位が高レベルに変化し、Ｂ点における電位は、Ａ点の電位を反転した結果、低レベルに変化する。なお、この時点では、遅延回路５３の機能により、Ｃ点での電位変化は生じず、胃に到達してから遅延時間Δｔだけ通過した後にＣ点の電位は高レベルに変化する。また、フリップフロップ回路５６は、この時点で特に機能しておらず、低レベルの状態を維持している。
【００６３】
その後、カプセル型内視鏡４９は胃を通過して小腸に到達する。従って、カプセル型内視鏡４９が位置する環境下における水素イオン濃度は再び減少し、Ａ点における電位は低レベルに抑制され、Ｂ点における電位は再び高レベルに変化する。一方、遅延回路５３の動作により、Ｃ点の電位は小腸に到達した時点では未だ高レベルの状態を維持し、小腸に到達してからΔｔだけ経過した後に低レベルの状態に移行する。
【００６４】
そして、Ｄ点の電位は、カプセル型内視鏡４９が小腸に到達した時点に高レベルの状態に変化する。そして、かかる電位の変化が駆動制御部５１に出力されることで、機能実行部の駆動が開始される。
【００６５】
すなわち、フリップフロップ回路５６は、高レベルの電位がクロック（ＣＬＫ）として入力されると共に、入力（Ｄ）に立ち上がり信号が入力された時点で出力が高レベルに変化する。ここで、上記のように、小腸に到達した時点でフリップフロップ回路５６に入力されるＢ点の電位は高レベルに変化し、クロックとして入力されるＣ点の電位は遅延回路５３の働きにより未だ高レベルを維持している。
【００６６】
従って、カプセル型内視鏡４９が小腸に到達して水素イオン濃度が低下した瞬間に、Ｄ点の電位は高レベルの状態に変化し、高レベルに変化した電位が駆動制御部５１に伝送されることとなる。そして、駆動制御部５１は、伝送される電位のレベルが高レベルになったことを検地し、カプセル型内視鏡４９が胃から小腸へ移行したものと判断して機能実行部の駆動を開始することとなる。
【００６７】
以上説明したような動作を行うことで、ｐＨ変化判定部５０は、一度水素イオン濃度（もしくはｐＨ値）が閾値を超えた（ｐＨ値の場合は閾値以下となった）後、再び閾値を下回った場合に高レベルの電位を駆動制御部５１に対して出力している。従って、本実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムでは、小腸に到達した時点で初めてカプセル型内視鏡４９内の機能実行部の駆動を開始させることが可能となる。
【００６８】
小腸に到達した時点で駆動が開始されることによる利点について説明する。従来、小腸に関してのみ画像データを取得する場合には、カプセル型内視鏡以外の内視鏡システムではきわめて困難であった。すなわち、外部から、例えば優先接続された内視鏡を被検体１内に導入する構成の場合には、内視鏡を小腸まで到達させることが困難であり、撮像を行うことはできなかった。しかしながら、本実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムでは、小腸に到達してから初めてカプセル型内視鏡４９が駆動することから、小腸のみの撮像を行うことが可能となるという利点を有する。従って、口腔、食道、胃当に関する不要な画像データを取得することを防止でき、電力消費量の低減および診断等の煩雑さを回避することができる。
【００６９】
かかる利点は、特に、カプセル型内視鏡４９の蓄電器３０が一次電池、すなわち外部から給電用信号を受けずに駆動する構成の場合にさらに顕著なものとなる。すなわち、少なくとも現時点では大容量の一次電池を内蔵することは困難であることから、一次電池を用いてカプセル型内視鏡を駆動させた場合、被検体１外部に排出される前、例えば小腸内において駆動電力が消費し尽くされてしまう可能性があった。この場合、本来は小腸内の撮像を行うことが目的であったにもかかわらず、口腔、食道、胃当の撮像および小腸の一部についてのみ撮像が行われることとなり、目的を達することができないことになる。
【００７０】
これに対して、本実施の形態２にかかる無線型被検体内情報取得システムでは、カプセル型内視鏡４９が小腸に到達するまで駆動することがないため、余分な画像データの取得のために電力を浪費することを防止できる。従って、小腸に到達した時点においても、カプセル型内視鏡４９内には充分な駆動電力が保持されており、例え一次電池によって駆動する構成であったとしても小腸全体の撮像を行うことが可能であるという利点を有する。
【００７１】
なお、本実施の形態２では、胃と小腸の間におけるｐＨ値（水素イオン濃度）の変化の例について説明したが、本実施の形態２を応用して他の臓器間におけるｐＨ値の変化によって駆動状態の制御を行うことも可能なことはもちろんである。
【００７２】
以上、実施の形態１、２を用いて本発明を説明してきたが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、実施の形態１では、カプセル型内視鏡３がＬＥＤ１９、ＣＣＤ２１等を備えることによって被検体１内部の画像を撮像する構成としている。しかしながら、被検体内に導入される被検体内導入装置は、かかる構成に限定されるものではなく、実行する機能として、たとえば温度情報やｐＨ情報などの他の被検体内情報を取得するものとしても良い。また、被検体内導入装置が振動子を備える構成として、被検体１内の超音波画像を取得する構成としても良い。さらに、これらの被検体内情報の中から複数の情報を取得する構成としても良い。
【００７３】
また、送信アンテナ部２４から出力される無線信号としては、必ずしもコントロール情報信号と給電用信号とを重畳する必要はないし、送受信装置２からカプセル型内視鏡に対する無線送信を行わない構成としても良い。また、給電用信号と、コントロール情報信号以外の信号とを重畳して送信する構成としても良い。さらに、送受信装置２は、カプセル型内視鏡から出力される無線信号の受信のみを行う構成としても良いし、カプセル型内視鏡内に記憶部を設け、被検体１外部に排出された後に記憶部から情報を取り出す構成としても良い。
【００７４】
さらに、実施の形態１、２では、コントロール情報検出回路３１、システムコントロール回路３２を介してＬＥＤ１９等の各構成要素に対して駆動電力が供給される構成としている。しかしながら、各構成要素に対して直接電力が供給される構成としても良い。また、駆動制御部によって駆動を制御されるのは、カプセル型内視鏡内の構成要素の一部のみとしても良い。また、実施の形態１、２では、駆動制御部はカプセル型内視鏡が被検体内に導入される前および被検体から排出された後のいずれについても各構成要素の駆動を停止する構成としたが、いずれか一方の場合のみ停止制御を行うこととしても良い。いずれか一方のみ停止制御する場合であっても、従来と比較して無駄な画像データの取得を回避し、消費電力を低減することが可能なためである。
【００７５】
また、実施の形態１、２では、撮像手段を構成するものとしてＣＣＤを用いた例について説明したが、ＣＣＤ以外にも、例えばＣＭＯＳを用いた構成としても良い。同様に、照明部についても、ＬＥＤ以外の構成を利用することとしても良い。
【００７６】
さらに、実施の形態１、２では、理解を容易にするため、ｐＨを用いた説明と、水素イオン濃度を用いた説明とを適宜使い分けている。しかしながら、そもそもｐＨと水素イオン濃度とは形式の違いこそあれ物理的には等価のものであり、本発明においても等価なものとして扱っている。すなわち、水素イオン濃度を用いて説明した事項はｐＨについても同様に成立し、ｐＨを用いて説明した事項は水素イオンについても同様に成立する。従って、本発明は、例えばｐＨ測定部３５の代わりに水素イオン濃度測定部を配置し、水素イオン濃度に関する閾値を定めた上で、水素イオン濃度比較部に置ける比較を行った上で駆動制御を行う構成を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施の形態１にかかる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２】無線型被検体内情報取得システムを構成する送受信装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】無線型被検体内情報取得システムを構成するカプセル型内視鏡の構成を模式的に示すブロック図である。
【図４−１】水素イオン感応性電界効果トランジスタの構成を示す模式図である。
【図４−２】水素イオン感応性電界効果トランジスタの動作を説明するための模式図である。
【図５】カプセル型内視鏡内における水素イオン感応性電界効果トランジスタ配置態様を示す模式図である。
【図６】カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２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８】ｐＨ変化判定部の構成を示すブロック図である。
【図９】ｐＨ変化判定部の各部における電圧変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１      被検体
２      送受信装置
２ａ    送受信ジャケット
２ｂ    外部装置
３      カプセル型内視鏡
４      表示装置
５      携帯型記録媒体
１１    ＲＦ受信ユニット
１２    画像処理ユニット
１３    記憶ユニット
１４    発振器
１５    コントロール情報入力ユニット
１６    重畳回路
１７    増幅回路
１８    電力供給ユニット
１９    ＬＥＤ
２０    ＬＥＤ駆動回路
２１    ＣＣＤ
２２    ＣＣＤ駆動回路
２３    ＲＦ送信ユニット
２４    送信アンテナ部
２５    受信アンテナ部
２７    分離回路
２８    電力再生回路
２９    昇圧回路
３０    蓄電器
３１    コントロール情報検出回路
３２    システムコントロール回路
３３    駆動制御部
３４    ｐＨ比較部
３５    ｐＨ測定部
３６    水素イオン感応性ＦＥＴ
３７    ｐ型基板
３８    ｎ型ソース領域
３９    ｎ型ドレイン領域
４０    引出配線
４１    引出配線
４２    ゲート絶縁膜
４３    ゲート電極
４４    水素イオン透過膜
４５    ｎ型チャネル領域
４６    カプセル筐体
４６ａ  先端カバー部
４６ｂ  シール部材
４６ｃ  カプセル胴部
４７    結像レンズ
４７ａ  固定レンズ
４７ｂ  可動レンズ
４８    撮像部
４９    カプセル型内視鏡
５０    ｐＨ変化判定部
５１    駆動制御部
５２    電源
５３    遅延回路
５４    ＮＯＴ回路
５５    ＡＮＤ回路
５６    フリップフロップ回路
Ａ１〜Ａｎ  受信用アンテナ
Ｂ１〜Ｂｍ  給電用アンテナ
【図１】
2005073886.tif 000003
【図２】
2005073886.tif 000004
【図３】
2005073886.tif 000005
【図４−１】
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【図４−２】
2005073886.tif 000007
【図５】
2005073886.tif 000008
【図６】
2005073886.tif 000009
【図７】
2005073886.tif 000010
【図８】
2005073886.tif 000011
【図９】
2005073886.tif 000012