カプセル内視鏡の電力供給システム
【課題】 安定した電力供給が可能なカプセル内視鏡の電力供給システムを提供する。
【解決手段】
カプセル内視鏡は交流磁界よる起電力を生成する電力受電アンテナ１４，この電力受電アンテナ１４に生じた起電力によって駆動されると共に該起電力値を示す情報を生成する制御回路１２及び該情報を無線送信する送信アンテナ１４を有する。体外ユニット２は交流電流の供給を受け交流磁界を生成する電力送電アンテナ３４，この電力送電アンテナ３４に交流電流を供給するアンプ３０８，送信アンテナ１４からの電波を受信する受信アンテナ３３ａ，該受信信号を復調する復調回路３０２，該復調信号値と目標値との差分に基づいて、前者を後者に合致させるために要するアンプ３０８の出力値を算出するマイコン３０５，アンプ３０８の出力値がマイコン３０５によって算出された出力値となるようにアンプ３０８を制御するパワーコントロール回路３０７を有する。
【解決手段】
カプセル内視鏡は交流磁界よる起電力を生成する電力受電アンテナ１４，この電力受電アンテナ１４に生じた起電力によって駆動されると共に該起電力値を示す情報を生成する制御回路１２及び該情報を無線送信する送信アンテナ１４を有する。体外ユニット２は交流電流の供給を受け交流磁界を生成する電力送電アンテナ３４，この電力送電アンテナ３４に交流電流を供給するアンプ３０８，送信アンテナ１４からの電波を受信する受信アンテナ３３ａ，該受信信号を復調する復調回路３０２，該復調信号値と目標値との差分に基づいて、前者を後者に合致させるために要するアンプ３０８の出力値を算出するマイコン３０５，アンプ３０８の出力値がマイコン３０５によって算出された出力値となるようにアンプ３０８を制御するパワーコントロール回路３０７を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が体腔内を撮影することによって得た画像信号を被検者の外部に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、被検者の消化管内部を観察するためのシステムとして、電子内視鏡システムがある。この電子内視鏡システムは、被検体の撮像を行う撮像装置がその先端に組み込まれている可撓管状の挿入部を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡から出力される画像信号のプロセシングを行うためのプロセッサ装置と、プロセッサ装置によってプロセシングを施された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを、備えている。このような電子内視鏡システムを用いて実際に被検者の消化管を観察する際には、電子内視鏡の挿入部を経口的に被検者の体腔（消化管）内に導入しなくてはならないが、被検者にとって、挿入部を構成する管が咽喉に差し込まれた状態は、多大なる苦痛を伴うものであって、耐え難いものであった。
【０００３】
そこで、近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。
【０００４】
このカプセル内視鏡システムにおいては、被検者に投与されたカプセル内視鏡が長時間にわたって動作できるように、カプセル内視鏡の内部に組み込まれた照明装置（発光ダイオード）や撮像素子等の回路部品に必要な電源電力を、被検者の外部から非接触に供給できる電力供給システムが、採用されている。即ち、この電力供給システムは、被検者を含む空間内に交流磁界を形成するために被検者の体外に設置される電力送電アンテナと、この交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるためにカプセル内視鏡内に組み込まれた電力受電アンテナ（ループアンテナ）とから、構成されている。
【特許文献１】特開２００１−２３１１８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体回路に対して供給される電源電力は定電圧であることが望ましいところ、電池を電源にするのであれば、ある程度の期間にわたって安定した電圧を供給することができる。
【０００６】
しかしながら、上記電力供給システムにおいては、電力受電アンテナに生じる起電力（従って、整流器を介して半導体回路に供給される電源電圧）は、電力送電アンテナから電力受電アンテナまでの距離，電力送電アンテナによって生じる磁界の方向に対する電力受電アンテナの傾斜角，等に依存して、変動する。従って、この電力供給システムによる場合には、電圧が不安定であるという問題を本質的に伴うので、電圧不足による半導体回路のダウンを防止するには、電力送電アンテナの送信出力を、高い状態に固定せざるを得なかった。そのため、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、電力受電アンテナに生じる起電力を常時安定させることによって、電力送電アンテナの出力を必要以上に上げる必要がなく、そのために消費電力を抑制することができるカプセル内視鏡の電力供給システムを、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル内視鏡の電力供給システムにおいて、カプセル内視鏡は、交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナとを備え、体外ユニットは、交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、電波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成されると、実際にカプセル内視鏡の電力受電アンテナに生じて制御回路に印加される起電力の値が、カプセル内視鏡の制御回路によって検知されて、その値を示す情報が、送電アンテナから電波に乗せられて、体外ユニットへ無線送信される。体外ユニットでは、受信アンテナがこの電波を受信し、復調回路が、この電波から前記情報を復調して、制御手段に通知する。制御手段は、この情報が示す起電力の値に基づいて、この起電力の値を所定の目標値と合致させるために必要な交流磁界の出力，即ち、電力送電アンテナに流すべき交流電流の出力値を算出する。この算出は、前記情報が示す起電力と目標値との差分に対して所定の関数を実行することによって算出しても良いし、差分の正負に応じて、所定量づつ交流電流の出力値を上昇又は下降させる方式であっても良い。制御手段は、電力送電アンテナに供給される交流電流が、このようにして算出された出力値と合致するように、電流源を制御する。よって、体外ユニットからカプセル内視鏡に対して非接触で電力を供給するシステムであるにも拘わらず、電力受電アンテナに生じる起電力の値を安定させるフィードバック制御が可能になるので、交流電流の出力値を必要最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるカプセル内視鏡の電力供給システムによると、カプセル内視鏡側の電力受電アンテナの状態に応じて電力送電アンテナの出力がアクティブに変化することによって、電力受電アンテナに生じる起電力が安定に保たれる。よって、必要以上に電力送電アンテナの出力を上げる必要がないので、消費電力を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
本実施形態におけるカプセル内視鏡システムは、経口的に被検者の体腔内に導入されて体腔内を撮像するとともに、体腔内を撮像することによって得た画像信号を無線送信するカプセル内視鏡１（図１参照）と、このカプセル内視鏡１から送信された画像信号を受信するとともに、このカプセル内視鏡１に対して各種制御信号を送出するために被検者の体外に設置された体外ユニット２（図２参照）とから、構成されている。
【００１２】
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表す概略図である。この図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、被検者の体腔内を撮像するための図示せぬ照明装置（発光ダイオード等），対物光学系及び撮像素子からなる撮影装置１１と、この撮影装置１１を構成する照明装置に対して駆動電流を供給するとともに同撮像素子に対してパルスや同期信号等の制御信号を供給することによって得られた画像信号に対して各種処理を施す制御回路１２と、このカプセル内視鏡１が存在する空間における交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるループアンテナである電力受電アンテナ１３と、制御回路１２によって処理された画像信号を無線送信するための送信アンテナ１４とを、主要構成要素としている。なお、制御回路１２は、電力受電回路１２に生じた起電力に基づく電流を受けて動作するとともに、この起電力を安定させるための処理（後述）を実行することによって生成された受電状況通知信号を、送信アンテナ１４を通じて無線送信する。
【００１３】
一方、図２（ａ）及び（ｂ）は、夫々、体外ユニット２の正面図及び背面図である。これらの図に示されたように、体外ユニット２は、被検者がその上半身に着込むベストの形態を有している。そして、その表面における腹部及びその周辺に重なる位置には、多数個の小型の受信アンテナ３３ａが分散して取り付けられている（これら多数の受信アンテナ３３ａを総称して、受信アンテナアレイ３３と呼ぶ）。また、その表面における胸部に重なる位置には、受信モジュール３０，メモリ３１及びバッテリー３２が取り付けられている。他方、その背面には、一個の電力送電アンテナ３４が取り付けられている。
【００１４】
この電力送電アンテナ３４は、受信モジュール３０によって供給される交流電流を流すことによって図２の紙面に直交する方向に交流磁界を発生するループアンテナであり、カプセル内視鏡１が被検者の消化管のどこに在ってもその電力受電アンテナ１３に起電力を生じうるように、腹部全体と重なる程度の広い面積を持つものが用いられる。一方、受信アンテナアレイ３３としては、カプセル内視鏡１からの信号の受信状況に応じてその位置が算出できるように、信号を受信できる範囲が狭い小型の受信アンテナ３３ａが、腹部全体と重なる範囲に、多数分散配置されている。
【００１５】
図３は、受信モジュール３０の内部構成を示すブロック図である。この図３に示されるように、この受信モジュール３０は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａに接続されたレシーバー３０１，このレシーバー３０１に接続された復調回路３０２及び位置特定回路３０３，復調回路３０２に接続されるとともにその出力端がメモリ３１に接続された情報圧縮回路３０４，復調回路３０２及び位置特定回路３０３及び情報圧縮回路３０４に接続されたマイコン３０５，このマイコン３０５に更に接続されたＲＴＣ（Real Time Clock）３０６及びパワーコントロール回路３０７，このパワーコントロール回路３０７に接続されているとともにその出力端が電力送電アンテナ３４に接続されたアンプ３０８とから、構成されている。
【００１６】
上記構成を有するカプセル内視鏡１の送信アンテナ１４から発信されて何れかの受信アンテナ３３ａによって受信された信号（画像信号によって搬送波を変調した信号）は、レシーバー３０１によって増幅されて、位置特定回路３０３及び復調回路３０２に入力される。
【００１７】
位置特定回路３０３は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａからの信号を、個別に、レシーバー３０１経由で受け取る。そして、位置特定回路３０３は、逐次、各受信アンテナアレイ３３ａの受信強度の分布に基づき、カプセル内視鏡１の位置を割り出し、割り出した位置を示す位置情報をマイコン３０５に通知する（位置特定手段に相当）。
【００１８】
一方、復調回路３０２は、各受信アンテナ３３ａが受信した信号を合成し、その信号に変調されていた画像信号及び受電状況通知信号を夫々復調する。そして、復調した画像信号を情報圧縮回路３０４へ、受電状況通知信号をマイコン３０５へ、夫々通知する。
【００１９】
ＲＴＣ回路３０６は、時刻情報を逐次生成してマイコン３０５に通知する。
【００２０】
マイコン３０５は、周期的に、位置特定回路３０３から通知された位置情報及びＲＴＣ回路３０６から通知された時刻情報を併せて、情報圧縮回路３０４に通知する。これと並行して、マイコン３０５は、復調回路３０２から通知された受電状況信号に基づいて、電力送電アンテナ３４の出力を調整するための処理（後述）を実行し、その処理結果を示す数値を逐次パワーコントロール回路３０７に指示する。
【００２１】
パワーコントロール回路３０７は、マイコン３０５から指示された数値に基づいて、交流電流を出力するアンプ３０８の出力値を制御する。そして、このアンプ３０８から出力された交流電流は、電力送電アンテナ３４に給電される。即ち、これらマイコン３０５及びパワーコントロール回路３０７が制御手段に相当し、アンプ３０８が電流源に相当する。電力送電アンテナ３４は、上述したように、アンプ３０８から出力された交流電流に基づいて、交流磁界を発生する。
【００２２】
他方、情報圧縮回路３０４は、入力された画像信号の各フレーム毎に、マイコンから通知された位置情報及び時刻情報を含むヘッダを付して画像信号を圧縮し、圧縮された画像信号をメモリ３１に格納する。
【００２３】
次に、図４を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。
【００２４】
図４において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ０１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界は、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３によって交流電流に変換され、この交流電流が制御回路１２に受電される（Ｓ１１）。
【００２５】
すると、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、受電状況を検知する（Ｓ１２）。即ち、電力受電アンテナ１３に生じた起電力の電圧（最大値又は実効値）を測定する。
【００２６】
次のＳ１３では、制御回路１２は、Ｓ１２にて検知した受電状況（電圧）を示すデータを搬送波に乗せて、送信アンテナ１４を通じて体外ユニット２に送信する。以上の処理プロセスを、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、繰り返し実行する。
【００２７】
一方、Ｓ１３にてカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信した体外ユニット２では、受信モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ０２からＳ０３へ進め、入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。
【００２８】
次のＳ０４では、マイコン３０５は、Ｓ０３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する（Ｓ０１）。そこで、マイコン３０５は、Ｓ０２において、カプセル内視鏡１が次のデータを送信して来るのを待つのである。
【００２９】
以上の処理を繰り返すことによって、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３に対する電力送電アンテナ３４の距離及び角度如何に関わらず、電力受電アンテナ１３に生じる起電力の電圧（最大値又は実効値）は、このカプセル内視鏡１の内部回路が必要とする最低限の電圧に、調整されるのである。その結果、体外ユニット２の消費電力が抑制されるのである。
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態は、上述した第１実施形態と比較して、図５（ｂ）に示すように、体外ユニット２の電力送電アンテナが、体外ユニット２の背面に分散されて配置された多数の小型の電力送電アンテナ３５ａからなる電力送電アンテナアレイ３５に置き換えられ、その関係で、図６に示すように、マイコン３０５からの指示に応じて、アンプ３０８から出力された交流電流を流す電力送電アンテナ３５ａを切り換えるためのアンテナ選択回路３０９（アンテナ選択手段に相当）が受信モジュール３０に追加されたことを、特徴とする。
【００３０】
これら図５及び図６において、第１実施形態と同じ構成には、図２及び図３と同じ参照番号を付して、その説明を省略する。但し、第２実施形態のマイコン３０５は、上述した第１実施形態の処理を実行する他、位置特定回路３０３から通知された位置情報が示すカプセル内視鏡１の位置と重なる何れかの電力送電アンテナ３５ａを特定し、特定した電力送電アンテナ３５ａに交流電流を流すべきことを、アンテナ選択回路３０９に通知する。アンテナ選択回路３０９は、マイコン３０５からの指示に応じてアンプ３０８の出力端を何れかの電力送電アンテナ３５ａと選択的に導通させるスイッチである。
【００３１】
次に、図７を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。但し、第２実施形態に用いられるカプセル内視鏡１は、第１実施形態のものと全く同じであるので、フローチャートのみを図示して、その説明を省略する。
【００３２】
図７において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ２１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界内に存在するカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信すると、受診モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ２２からＳ２３へ進め、位置特定回路３０３が出力している位置情報を取り込む。
【００３３】
次のＳ２４では、マイコン３０５は、Ｓ２２にて復調回路３０２から入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。
【００３４】
次のＳ２５では、マイコン３０５は、Ｓ２３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。更に、マイコン３０５は、Ｓ２６において、Ｓ２３にて取り込んだ位置情報に対応する電力送電アンテナ３５ａを特定してアンテナ選択回路３０９に通知する。これにより、特定された電力送電アンテナ３５ａから交流電流が出力される（Ｓ２１）。
【００３５】
本第２実施形態によると、上述した第１実施形態による効果が得られることの他、実際にカプセル内視鏡１が存在する位置と重なる電力送電アンテナ３５ａのみから交流磁界を発生させられるので、カプセル内視鏡１に印加される交流磁界が同じ場合に上述した第１実施形態と比較して、アンプ３０８からの交流電流の出力をより低減させることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態によるカプセル内視鏡の概略構成図
【図２】体外ユニットの正面図（ａ）及び背面図（ｂ）
【図３】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図４】体外ユニットのマイコン及びカプセル内視鏡の制御回路が実行する処理を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態による体外ユニットの正面図（ａ）及び背面図（ｂ）
【図６】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図７】体外ユニットのマイコン及びカプセル内視鏡の制御回路が実行する処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３７】
１ カプセル内視鏡
２ 体外ユニット
１２ 制御回路
１３ 電力受電アンテナ
１４ 送信アンテナ
３０ 受信モジュール
３３ａ 受信アンテナ
３４ 電力送電アンテナ
３５ａ 電力送電アンテナ
３０１ レシーバ
３０２ 復調回路
３０３ 位置特定回路
３０５ マイコン
３０７ パワーコントロール回路
３０８ アンプ
３０９ アンテナ選択回路
３０６ 変調回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が体腔内を撮影することによって得た画像信号を被検者の外部に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、被検者の消化管内部を観察するためのシステムとして、電子内視鏡システムがある。この電子内視鏡システムは、被検体の撮像を行う撮像装置がその先端に組み込まれている可撓管状の挿入部を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡から出力される画像信号のプロセシングを行うためのプロセッサ装置と、プロセッサ装置によってプロセシングを施された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを、備えている。このような電子内視鏡システムを用いて実際に被検者の消化管を観察する際には、電子内視鏡の挿入部を経口的に被検者の体腔（消化管）内に導入しなくてはならないが、被検者にとって、挿入部を構成する管が咽喉に差し込まれた状態は、多大なる苦痛を伴うものであって、耐え難いものであった。
【０００３】
そこで、近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。
【０００４】
このカプセル内視鏡システムにおいては、被検者に投与されたカプセル内視鏡が長時間にわたって動作できるように、カプセル内視鏡の内部に組み込まれた照明装置（発光ダイオード）や撮像素子等の回路部品に必要な電源電力を、被検者の外部から非接触に供給できる電力供給システムが、採用されている。即ち、この電力供給システムは、被検者を含む空間内に交流磁界を形成するために被検者の体外に設置される電力送電アンテナと、この交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるためにカプセル内視鏡内に組み込まれた電力受電アンテナ（ループアンテナ）とから、構成されている。
【特許文献１】特開２００１−２３１１８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体回路に対して供給される電源電力は定電圧であることが望ましいところ、電池を電源にするのであれば、ある程度の期間にわたって安定した電圧を供給することができる。
【０００６】
しかしながら、上記電力供給システムにおいては、電力受電アンテナに生じる起電力（従って、整流器を介して半導体回路に供給される電源電圧）は、電力送電アンテナから電力受電アンテナまでの距離，電力送電アンテナによって生じる磁界の方向に対する電力受電アンテナの傾斜角，等に依存して、変動する。従って、この電力供給システムによる場合には、電圧が不安定であるという問題を本質的に伴うので、電圧不足による半導体回路のダウンを防止するには、電力送電アンテナの送信出力を、高い状態に固定せざるを得なかった。そのため、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、電力受電アンテナに生じる起電力を常時安定させることによって、電力送電アンテナの出力を必要以上に上げる必要がなく、そのために消費電力を抑制することができるカプセル内視鏡の電力供給システムを、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル内視鏡の電力供給システムにおいて、カプセル内視鏡は、交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナとを備え、体外ユニットは、交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、電波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成されると、実際にカプセル内視鏡の電力受電アンテナに生じて制御回路に印加される起電力の値が、カプセル内視鏡の制御回路によって検知されて、その値を示す情報が、送電アンテナから電波に乗せられて、体外ユニットへ無線送信される。体外ユニットでは、受信アンテナがこの電波を受信し、復調回路が、この電波から前記情報を復調して、制御手段に通知する。制御手段は、この情報が示す起電力の値に基づいて、この起電力の値を所定の目標値と合致させるために必要な交流磁界の出力，即ち、電力送電アンテナに流すべき交流電流の出力値を算出する。この算出は、前記情報が示す起電力と目標値との差分に対して所定の関数を実行することによって算出しても良いし、差分の正負に応じて、所定量づつ交流電流の出力値を上昇又は下降させる方式であっても良い。制御手段は、電力送電アンテナに供給される交流電流が、このようにして算出された出力値と合致するように、電流源を制御する。よって、体外ユニットからカプセル内視鏡に対して非接触で電力を供給するシステムであるにも拘わらず、電力受電アンテナに生じる起電力の値を安定させるフィードバック制御が可能になるので、交流電流の出力値を必要最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるカプセル内視鏡の電力供給システムによると、カプセル内視鏡側の電力受電アンテナの状態に応じて電力送電アンテナの出力がアクティブに変化することによって、電力受電アンテナに生じる起電力が安定に保たれる。よって、必要以上に電力送電アンテナの出力を上げる必要がないので、消費電力を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
本実施形態におけるカプセル内視鏡システムは、経口的に被検者の体腔内に導入されて体腔内を撮像するとともに、体腔内を撮像することによって得た画像信号を無線送信するカプセル内視鏡１（図１参照）と、このカプセル内視鏡１から送信された画像信号を受信するとともに、このカプセル内視鏡１に対して各種制御信号を送出するために被検者の体外に設置された体外ユニット２（図２参照）とから、構成されている。
【００１２】
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表す概略図である。この図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、被検者の体腔内を撮像するための図示せぬ照明装置（発光ダイオード等），対物光学系及び撮像素子からなる撮影装置１１と、この撮影装置１１を構成する照明装置に対して駆動電流を供給するとともに同撮像素子に対してパルスや同期信号等の制御信号を供給することによって得られた画像信号に対して各種処理を施す制御回路１２と、このカプセル内視鏡１が存在する空間における交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じるループアンテナである電力受電アンテナ１３と、制御回路１２によって処理された画像信号を無線送信するための送信アンテナ１４とを、主要構成要素としている。なお、制御回路１２は、電力受電回路１２に生じた起電力に基づく電流を受けて動作するとともに、この起電力を安定させるための処理（後述）を実行することによって生成された受電状況通知信号を、送信アンテナ１４を通じて無線送信する。
【００１３】
一方、図２（ａ）及び（ｂ）は、夫々、体外ユニット２の正面図及び背面図である。これらの図に示されたように、体外ユニット２は、被検者がその上半身に着込むベストの形態を有している。そして、その表面における腹部及びその周辺に重なる位置には、多数個の小型の受信アンテナ３３ａが分散して取り付けられている（これら多数の受信アンテナ３３ａを総称して、受信アンテナアレイ３３と呼ぶ）。また、その表面における胸部に重なる位置には、受信モジュール３０，メモリ３１及びバッテリー３２が取り付けられている。他方、その背面には、一個の電力送電アンテナ３４が取り付けられている。
【００１４】
この電力送電アンテナ３４は、受信モジュール３０によって供給される交流電流を流すことによって図２の紙面に直交する方向に交流磁界を発生するループアンテナであり、カプセル内視鏡１が被検者の消化管のどこに在ってもその電力受電アンテナ１３に起電力を生じうるように、腹部全体と重なる程度の広い面積を持つものが用いられる。一方、受信アンテナアレイ３３としては、カプセル内視鏡１からの信号の受信状況に応じてその位置が算出できるように、信号を受信できる範囲が狭い小型の受信アンテナ３３ａが、腹部全体と重なる範囲に、多数分散配置されている。
【００１５】
図３は、受信モジュール３０の内部構成を示すブロック図である。この図３に示されるように、この受信モジュール３０は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａに接続されたレシーバー３０１，このレシーバー３０１に接続された復調回路３０２及び位置特定回路３０３，復調回路３０２に接続されるとともにその出力端がメモリ３１に接続された情報圧縮回路３０４，復調回路３０２及び位置特定回路３０３及び情報圧縮回路３０４に接続されたマイコン３０５，このマイコン３０５に更に接続されたＲＴＣ（Real Time Clock）３０６及びパワーコントロール回路３０７，このパワーコントロール回路３０７に接続されているとともにその出力端が電力送電アンテナ３４に接続されたアンプ３０８とから、構成されている。
【００１６】
上記構成を有するカプセル内視鏡１の送信アンテナ１４から発信されて何れかの受信アンテナ３３ａによって受信された信号（画像信号によって搬送波を変調した信号）は、レシーバー３０１によって増幅されて、位置特定回路３０３及び復調回路３０２に入力される。
【００１７】
位置特定回路３０３は、受信アンテナアレイ３３を構成する各受信アンテナ３３ａからの信号を、個別に、レシーバー３０１経由で受け取る。そして、位置特定回路３０３は、逐次、各受信アンテナアレイ３３ａの受信強度の分布に基づき、カプセル内視鏡１の位置を割り出し、割り出した位置を示す位置情報をマイコン３０５に通知する（位置特定手段に相当）。
【００１８】
一方、復調回路３０２は、各受信アンテナ３３ａが受信した信号を合成し、その信号に変調されていた画像信号及び受電状況通知信号を夫々復調する。そして、復調した画像信号を情報圧縮回路３０４へ、受電状況通知信号をマイコン３０５へ、夫々通知する。
【００１９】
ＲＴＣ回路３０６は、時刻情報を逐次生成してマイコン３０５に通知する。
【００２０】
マイコン３０５は、周期的に、位置特定回路３０３から通知された位置情報及びＲＴＣ回路３０６から通知された時刻情報を併せて、情報圧縮回路３０４に通知する。これと並行して、マイコン３０５は、復調回路３０２から通知された受電状況信号に基づいて、電力送電アンテナ３４の出力を調整するための処理（後述）を実行し、その処理結果を示す数値を逐次パワーコントロール回路３０７に指示する。
【００２１】
パワーコントロール回路３０７は、マイコン３０５から指示された数値に基づいて、交流電流を出力するアンプ３０８の出力値を制御する。そして、このアンプ３０８から出力された交流電流は、電力送電アンテナ３４に給電される。即ち、これらマイコン３０５及びパワーコントロール回路３０７が制御手段に相当し、アンプ３０８が電流源に相当する。電力送電アンテナ３４は、上述したように、アンプ３０８から出力された交流電流に基づいて、交流磁界を発生する。
【００２２】
他方、情報圧縮回路３０４は、入力された画像信号の各フレーム毎に、マイコンから通知された位置情報及び時刻情報を含むヘッダを付して画像信号を圧縮し、圧縮された画像信号をメモリ３１に格納する。
【００２３】
次に、図４を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。
【００２４】
図４において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ０１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界は、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３によって交流電流に変換され、この交流電流が制御回路１２に受電される（Ｓ１１）。
【００２５】
すると、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、受電状況を検知する（Ｓ１２）。即ち、電力受電アンテナ１３に生じた起電力の電圧（最大値又は実効値）を測定する。
【００２６】
次のＳ１３では、制御回路１２は、Ｓ１２にて検知した受電状況（電圧）を示すデータを搬送波に乗せて、送信アンテナ１４を通じて体外ユニット２に送信する。以上の処理プロセスを、カプセル内視鏡１の制御回路１２は、繰り返し実行する。
【００２７】
一方、Ｓ１３にてカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信した体外ユニット２では、受信モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ０２からＳ０３へ進め、入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。
【００２８】
次のＳ０４では、マイコン３０５は、Ｓ０３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する（Ｓ０１）。そこで、マイコン３０５は、Ｓ０２において、カプセル内視鏡１が次のデータを送信して来るのを待つのである。
【００２９】
以上の処理を繰り返すことによって、カプセル内視鏡１の電力受電アンテナ１３に対する電力送電アンテナ３４の距離及び角度如何に関わらず、電力受電アンテナ１３に生じる起電力の電圧（最大値又は実効値）は、このカプセル内視鏡１の内部回路が必要とする最低限の電圧に、調整されるのである。その結果、体外ユニット２の消費電力が抑制されるのである。
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態は、上述した第１実施形態と比較して、図５（ｂ）に示すように、体外ユニット２の電力送電アンテナが、体外ユニット２の背面に分散されて配置された多数の小型の電力送電アンテナ３５ａからなる電力送電アンテナアレイ３５に置き換えられ、その関係で、図６に示すように、マイコン３０５からの指示に応じて、アンプ３０８から出力された交流電流を流す電力送電アンテナ３５ａを切り換えるためのアンテナ選択回路３０９（アンテナ選択手段に相当）が受信モジュール３０に追加されたことを、特徴とする。
【００３０】
これら図５及び図６において、第１実施形態と同じ構成には、図２及び図３と同じ参照番号を付して、その説明を省略する。但し、第２実施形態のマイコン３０５は、上述した第１実施形態の処理を実行する他、位置特定回路３０３から通知された位置情報が示すカプセル内視鏡１の位置と重なる何れかの電力送電アンテナ３５ａを特定し、特定した電力送電アンテナ３５ａに交流電流を流すべきことを、アンテナ選択回路３０９に通知する。アンテナ選択回路３０９は、マイコン３０５からの指示に応じてアンプ３０８の出力端を何れかの電力送電アンテナ３５ａと選択的に導通させるスイッチである。
【００３１】
次に、図７を参照して、カプセル内視鏡１の制御回路１２が起電力を安定させるために実行する処理及び体外ユニット２のマイコン３０５が電力送電アンテナ３４の出力を調整するために実行する処置を、説明する。但し、第２実施形態に用いられるカプセル内視鏡１は、第１実施形態のものと全く同じであるので、フローチャートのみを図示して、その説明を省略する。
【００３２】
図７において、体外ユニット２のマイコン３０５は、Ｓ２１において、パワーコントロール回路３０７に対して、上記「数値」の初期値を指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、電力送電アンテナ３４に所定の出力の交流磁界を生じさせる強度で交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。このようにして発生した交流磁界内に存在するカプセル内視鏡１から送信された電波（受電状況を示すデータ）を受信すると、受診モジュール３０の復調回路３０２が、この電波から受電状況を示すデータを復調して、マイコン３０５に入力する。すると、マイコン３０５は、処理をＳ２２からＳ２３へ進め、位置特定回路３０３が出力している位置情報を取り込む。
【００３３】
次のＳ２４では、マイコン３０５は、Ｓ２２にて復調回路３０２から入力されたデータが示す受電状況（電圧）とカプセル内視鏡１内の回路が必要とする最低限の電圧との差分を算出し、この差分に基づいて、前者を後者に合致させるために必要な最低限のアンプ３０８の出力値（電力送電アンテナ３４に流される交流電流の値，従って、電力送電アンテナ３４からの交流磁界の強度に相当）を算出し、その出力値をパワーコントロール回路３０７に指示するための「数値」を生成する。
【００３４】
次のＳ２５では、マイコン３０５は、Ｓ２３にて生成した「数値」をパワーコントロール回路３０７に指示する。すると、パワーコントロール回路３０７は、指示された「数値」に対応する値の交流電流を当該電力送電アンテナ３４に流すように、アンプ３０８を制御する。更に、マイコン３０５は、Ｓ２６において、Ｓ２３にて取り込んだ位置情報に対応する電力送電アンテナ３５ａを特定してアンテナ選択回路３０９に通知する。これにより、特定された電力送電アンテナ３５ａから交流電流が出力される（Ｓ２１）。
【００３５】
本第２実施形態によると、上述した第１実施形態による効果が得られることの他、実際にカプセル内視鏡１が存在する位置と重なる電力送電アンテナ３５ａのみから交流磁界を発生させられるので、カプセル内視鏡１に印加される交流磁界が同じ場合に上述した第１実施形態と比較して、アンプ３０８からの交流電流の出力をより低減させることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態によるカプセル内視鏡の概略構成図
【図２】体外ユニットの正面図（ａ）及び背面図（ｂ）
【図３】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図４】体外ユニットのマイコン及びカプセル内視鏡の制御回路が実行する処理を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態による体外ユニットの正面図（ａ）及び背面図（ｂ）
【図６】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図７】体外ユニットのマイコン及びカプセル内視鏡の制御回路が実行する処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３７】
１ カプセル内視鏡
２ 体外ユニット
１２ 制御回路
１３ 電力受電アンテナ
１４ 送信アンテナ
３０ 受信モジュール
３３ａ 受信アンテナ
３４ 電力送電アンテナ
３５ａ 電力送電アンテナ
３０１ レシーバ
３０２ 復調回路
３０３ 位置特定回路
３０５ マイコン
３０７ パワーコントロール回路
３０８ アンプ
３０９ アンテナ選択回路
３０６ 変調回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムの電力供給システムであって、
前記カプセル内視鏡は、
交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、
この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、
この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナと
を備え、
前記体外ユニットは、
交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、
この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、
電波を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、
この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、
前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするカプセル内視鏡システムの電力供給システム。
【請求項２】
前記体外ユニットは、
分散して夫々配置された多数の前記電力送電アンテナ及び多数の前記受信アンテナを備えるともに、
前記各受信アンテナによって受信された前記電波の強度の分布に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を特定する位置特定手段と、
前記電流源と前記各電力送電アンテナとを選択的に接続することによって、前記交流電流の供給先電力送電アンテナを切り換えるアンテナ選択手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記位置特定手段によって特定された位置に重なる電力送電アンテナに前記交流電流を流すように前記アンテナ選択手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システムの電力供給システム。
【請求項１】
被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムの電力供給システムであって、
前記カプセル内視鏡は、
交流磁界を受けて電磁誘導によって起電力を生じる電力受電アンテナと、
この電力受電アンテナに生じた起電力によって動作するとともに、当該起電力の値を示す情報を生成する制御回路と、
この制御回路によって生成された前記情報を電波に乗せて送信する送信アンテナと
を備え、
前記体外ユニットは、
交流電流が流れることによって交流磁界を発生する電力送電アンテナと、
この電力送電アンテナに流れる前記交流電流の電流源と、
電波を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナに受信された電波から前記情報を復調する復調回路と、
この復調回路が復調した前記情報が示す起電力の値と所定の目標値とを比較して、
前者を後者に一致させるために要する前記交流電流の出力値を算出し、前記交流電流の出力値が当該算出した出力値となるように前記電流源を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするカプセル内視鏡システムの電力供給システム。
【請求項２】
前記体外ユニットは、
分散して夫々配置された多数の前記電力送電アンテナ及び多数の前記受信アンテナを備えるともに、
前記各受信アンテナによって受信された前記電波の強度の分布に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を特定する位置特定手段と、
前記電流源と前記各電力送電アンテナとを選択的に接続することによって、前記交流電流の供給先電力送電アンテナを切り換えるアンテナ選択手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記位置特定手段によって特定された位置に重なる電力送電アンテナに前記交流電流を流すように前記アンテナ選択手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システムの電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２８０８２９（Ｐ２００６−２８０８２９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０８２１８（Ｐ２００５−１０８２１８）
【出願日】平成１７年４月５日（２００５．４．５）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月５日（２００５．４．５）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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