(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内を照明する照明手段と、
該照明手段によって照明された部分を撮像する撮像手段と、
該撮像手段による画像信号を体外に無線送信する送信アンテナと、を有するカプセル内視鏡において、
体外から送信された電力を受信する受電アンテナ；及び
前記撮像手段と、この撮像手段の出力信号を処理する信号処理手段と、この信号処理手段で処理した信号を変調して送信する変調・送信手段と、前記送信アンテナとを有する回路基板；を備え、
この回路基板は、前記撮像手段を保持した略円形基板と、前記信号処理手段を保持した略円形基板と、前記変調・送信手段及び前記送信アンテナを保持した略円形基板とを接続ストリップ基板で接続した形状をなし、前記各略円形基板の夫々が平行になるように前記接続ストリップ基板との接続部で折り曲げて略円柱状に組み立てられており、
前記受電アンテナは、この略円柱状に組み立てられた略円形基板の外周に巻かれていること、
を特徴とするカプセル内視鏡。
【請求項２】
請求項１記載のカプセル内視鏡は、前記照明手段、前記撮像手段、前記送信アンテナ及び前記受電アンテナを内蔵した密閉カプセルを有するカプセル内視鏡。
【請求項３】
請求項２記載のカプセル内視鏡において、
前記照明手段及び前記撮像手段を前記密閉カプセルの一端部に配設し、
前記受電アンテナを前記密閉カプセルの内周面に沿って配設し、
前記送信アンテナを前記密閉カプセルの他端部に配設したカプセル内視鏡。
【請求項４】
請求項１から３いずれか一項に記載のカプセル内視鏡において、
前記受電アンテナは、フレキシブル基板上にアンテナ配線された受電アンテナ基板であるカプセル内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、体外から電力供給を受けて動作するカプセル内視鏡に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来のファイバースコープや電子内視鏡装置は、人体外に配置した操作部や画像モニタ装置と、人体内に導入される撮像部とが可撓性管でつながれている構成となっている。被験者の苦痛を軽減するために撮像ヘッド部の小型化や細径化が図られても、「管」が被験者の喉を通る苦痛を根本的になくすことができない。そこで近年、管のないカプセル状の撮影部と離隔された画像モニタ部を有するカプセル内視鏡装置が提案されている。提案されているカプセル内視鏡は、体腔内を撮像するイメージセンサと、このイメージセンサが撮像した画像情報を送信する送信器と、これらに電力を供給する電池等を備えたカプセル内視鏡を体内に導入し、体内のカプセル内視鏡が撮像した画像情報を無線によって体外の画像モニタ部へ送信するものである。
しかし、上述のカプセル内視鏡では、内蔵した電池からの電力のみで各電気系部品を動作させるので、体外に送信できる情報量に限度があった。また、容量の大きい電池を使用して送信できる情報量を増やすことも考えられるが、電池の大型化によりラジオカプセルの大型化を招くため、被験者に与える苦痛を考慮すると限界がある。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、必要なときに電力供給を受けることができ、かつ、小型化されたカプセル内視鏡を提供することを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、生体内を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された部分を撮像する撮像手段と、該撮像手段による画像信号を体外に無線送信する送信アンテナと、を有するカプセル内視鏡において、体外から送信された電力を受信する受電アンテナ；及び前記撮像手段と、この撮像手段の出力信号を処理する信号処理手段と、この信号処理手段で処理した信号を変調して送信する変調・送信手段と、前記送信アンテナとを有する回路基板；を備え、この回路基板は、前記撮像手段を保持した略円形基板と、前記信号処理手段を保持した略円形基板と、前記変調・送信手段及び前記送信アンテナを保持した略円形基板とを接続ストリップ基板で接続した形状をなし、前記各略円形基板の夫々が平行になるように前記接続ストリップ基板との接続部で折り曲げて略円柱状に組み立てられており、前記受電アンテナは、この略円柱状に組み立てられた略円形基板の外周に巻かれていること、を特徴としている。
【０００５】
このカプセル内視鏡は、人体への安全性の観点から前記照明手段、前記撮像手段、前記送信アンテナおよび前記受電アンテナは密閉カプセルに内蔵されていることが好ましく、例えば、前記照明手段及び前記撮像手段を前記密閉カプセルの一端部に配設し、前記受電アンテナを密閉カプセルの内周面に沿って配設し、前記送信アンテナを密閉カプセルの他端部に配設すれば、前記受電アンテナは密閉カプセルの全周面から電力を効率良く受信することができる。さらに、前記受電アンテナがフレキブル基板上にアンテナ配線を有するアンテナ基板であれば、前記密閉カプセルの内周面に沿って容易に配設できるので、好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。本カプセル内視鏡１０は、測定観察時に被験者の体内に導入されて体腔内の様子を撮像し、その画像情報を無線によって体外の受信装置に送信するものである。カプセル内視鏡１０は、図１に示すように、前方（図１の左方）から順に、対物光学系２０、イメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０が設けられ、周面には受電アンテナ部１４０が設けられていて、これら全体が水密性の密閉カプセル５０内に収納されている。密閉カプセル５０は、一端部および他端部が丸みを帯びた（球面形状の）全体として滑らかな外観の円筒形に形成され、前部に半球状の透明カバー５０ａが透明材料で形成されている。透明カバー５０ａは、対物レンズ２２及び発光ダイオード３０を保護するとともに、対物レンズ２２から被写体までの距離を確保する役割を有している。
【０００８】
カプセル内視鏡１０は、透明カバー５０ａを通して観察される被検部を対物光学系２０、イメージセンサ１１１を介して撮像する。イメージセンサ１１１で光電変換され蓄積された電荷（蓄積信号）は、信号処理部１２０で画像信号に変換され、変調・送信アンプ部１３０で変調・増幅されて送信信号となり、送信アンテナ部１４０から体外に向けて電波として放射される。受電アンテナ１４０は体外から送信された電力を受信するもので、カプセル内視鏡１０は受電アンテナ１４０から供給される電力で動作するように構成されている。従って、体内のカプセル内視鏡１０への電力供給は、体外から電力を無線によって送信することで実現され、必要なときに電力供給を行なうことができる。
【０００９】
上述のイメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０、受電アンテナ部１４０は、図２に示すように、回路基板１００上に一体に形成されている。回路基板１００は、３枚の円形回路基板（イメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０）と一枚の長方形状をしたフレキシブル基板（受電アンテナ部１４０）を連結した形状となっている。イメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０の夫々は、帯状の接続ストリップ基板１５０で接続され、この裏面に配線された導電部材で結線されている。なお、本実施形態の回路基板１００は一枚の回路基板から形成してあるが、各回路基板を連結して形成することもできる。
【００１０】
イメージセンサ部１１０の円形回路基板には、イメージセンサ窓１１２が形成され、表面にイメージセンサ１１１が固定されている（図２（Ａ）〜（Ｃ））。また、イメージセンサ部１１０には、詳細には図示していないが、生体内を照明する照明手段としての発光ダイオード、イメージセンサ制御用電気部品等も設けられている。
信号処理部１２０の円形回路基板には、その表面にＡ／Ｄコンバータ等のイメージセンサ１１１の出力信号を処理するための信号処理電気部品１２１が固定され（図２（Ａ）、（Ｂ））、裏面にはバッテリ１０１の電気接点１２３が設けられている（図２（Ｂ）、（Ｃ））。
変調・送信アンプ部１３０の円形回路基板には、表面に送信アンプ等の変調・送信電気部品１３１と送信アンテナ１３２が固定され（図２（Ａ）、（Ｂ））、裏面にバッテリ１０１の電気接点１３３が設けられている（図２（Ｂ）、（Ｃ））。
【００１１】
受電アンテナ部１４０のフレキシブル基板には、表面に体外からの電力を受信するための１本の受電アンテナ配線１４１が図２（Ａ）において左右方向に往復する形状で設けられ（図２（Ａ））、裏面にはノイズ遮断のためシールド１４３が施されている（図２（Ｃ））。この受電アンテナ部１４０で受信された電力は、図４に示すように、整流回路１３４及び電源安定化回路１３５を介して一定の直流電圧とされてバッテリ１０１に供給され、バッテリ１０１からイメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０のそれぞれに電力供給される。本実施形態では、バッテリ１０１は充電池であって、受電アンテナ部１４０で受信した電力はバッテリ１０１の充電用電力または補助電力として消費される。なお、整流回路１３４及び電源安定化回路１３５は、図２には図示されていないが、変調・送信アンプ部１３０に設けられている。
【００１２】
この回路基板１００は、図３に示すように、イメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０の夫々が平行になるよう接続ストリップ基板１５０との接続部で折り曲げ、電気接点１２３、１３３に接するようにバッテリ１０１を組み込む。そして、図１に示すように、この略円柱状に組み立てた回路基板１００の外周に受電アンテナ部１４０を巻きつけて密閉カプセル５０に収納するので、受電アンテナ部１４０を回路基板１００と密閉カプセル５０の間のわずかなスペースを効率良く利用して収納することができるだけでなく、密閉カプセル５０の全周面から電力を効率良く受けることが可能となる。
【００１３】
以下では、カプセル内視鏡１０の使用について図１を参照して説明する。先ず、被験者にこのカプセル内視鏡１０を嚥下させ、体外の電力送信手段から被験者の体内に向けて電力送信を開始する。送信された電力は、体内のカプセル内視鏡１０の受電アンテナ部１４０で受信され、この電力によってカプセル内視鏡１０に設けられた各電気系部品が動作する。なお本実施形態では、カプセル内視鏡１０による測定観察中は、体外の電力送信手段から継続して電力が送信され体内のカプセル内視鏡１０への電力供給が継続して行なわれる。
体腔内では、カプセル内視鏡１０に押しのけられた管腔の一部が密閉カプセル５０の透明カバー５０ａに密着する。この密着した部分および透明カバー５０ａの前方に位置する部分は、イメージセンサ部１１０に設けられた発光ダイオードによって照明される。この照明された部分（被検部）の像は、対物光学系２０によってイメージセンサ１１１上に形成され、イメージセンサ１１１で光電変換されて蓄積される。イメージセンサ１１１から出力された蓄積信号は信号処理部１２０で画像信号に変換され、この画像信号が変調・送信アンプ部１３０で変調・増幅されて送信信号となり、送信アンテナ１３２から体外に送信される。そして、この送信信号が体外の受信手段により受信され、モニタ装置に映し出されて観察される。
【００１４】
以上のように、本実施形態では、密閉カプセル５０に体外から送信された電力を受信する受電アンテナ部１４０を内蔵し、受電アンテナ部１４０が受信した電力によってカプセル内視鏡１０を動作させる構成としたので、必要なときに体外から無線によって体内のカプセル内視鏡１０に電力供給を行なうことができる。従って、大容量の電池を備える必要がなくカプセル内視鏡１０の小型化が可能となり、また、電池残量がないために体外で得られる情報が制限されるという事態も発生しない。
【００１５】
本実施形態では、観察測定中は継続して電力供給する構成としているが、必要なときに外部の電力送信手段から電力を送信する構成とすることもできる。また本実施形態では、バッテリ１０１として受電アンテナ部１４０を介して充電される充電池を設けたが、これに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、バッテリ１０１を設けず受電アンテナ部１４０で受信した電力のみでカプセル内視鏡１０を動作させる構成でもよく、また、バッテリ１０１を非常時にのみ使用する構成としてもよい。
【００１６】
また本実施形態では、フレキシブル基板状の受電アンテナ部１４０をイメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０に巻きつけて密閉カプセル５０内に収納したので、受電アンテナ部１４０を回路基板１００と密閉カプセル５０とのわずかなスペースを効率良く利用して収納することができるだけでなく、密閉カプセル５０の全周面から電力を効率良く受信することが可能となる。また、フレキシブル基板状の受電アンテナ部１４０を用いる代わりに複数の受電アンテナを密閉カプセル５０の周面に沿って配置する構成としても良いが、収納スペース・組立容易性等の観点から見ると、本実施形態のようにフレキシブル基板状の受電アンテナ部１４０を用いた方が優位である。なお、送信アンテナ１３４は密閉カプセル５０の一端部（図１において右方向）に配設されているので、送信アンテナ１３４による送信及び受電アンテナ部１４０による受電は、各々が相互に妨げることもない。
【００１７】
さらに本実施形態では、一枚の回路基板１００上にイメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０、受電アンテナ部１４０を設け、イメージセンサ部１１０、信号処理部１２０、変調・送信アンプ部１３０の夫々が平行になるように折り曲げると略円柱状となる構造としたので、各電気系部品を密閉カプセル５０内に効率良く収納することができ、カプセル内視鏡１０の小型化に貢献できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、生体内を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された生体内を撮像する撮像手段と、該撮像手段による画像信号を無線によって体外に送信するための送信アンテナとを有するカプセル内視鏡において、体外から送信された電力を受信する受電アンテナを設けたので、必要なときに体外から無線によって体内のカプセル内視鏡に電力供給して動作させることができる。従って、大容量の電池を備える必要がなくカプセル内視鏡の小型化が可能となり、また、電池残量がないために体外で得られる情報が制限されるという事態も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用したカプセル内視鏡の一実施形態を示す図であり、（Ａ）はカプセル内視鏡の側断面図を、（Ｂ）はＩ−Ｉ面での断面図を示している。
【図２】  同カプセル内視鏡が備えた回路基板の展開図であり、（Ａ）は上から見た様子を、（Ｂ）は側面から見た様子を、（Ｃ）は下から見た様子をそれぞれ示している。
【図３】  各略円形回路基板を組み立てた回路基板の側断面図である。
【図４】  受電アンテナからカプセル内視鏡への電力供給の様子をブロックで示す図である。
【符号の説明】
１０  カプセル内視鏡
２０  対物レンズ
５０  密閉カプセル
１００  回路基板
１０１  非常用バッテリ
１１０  イメージセンサ部
１１１  イメージセンサ
１１２  イメージセンサ窓
１２０  信号処理部
１２１  信号処理電気部品
１３０  変調・送信アンプ部
１３１  変調・送信電気部品
１３２  送信アンテナ
１４０  受電アンテナ部
１５０  接続ストリップ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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