JP2008119057A - カプセル型撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単独で照明と撮像が可能であり且つ小型化が容易なカプセル型撮像装置を提供する。
【解決手段】照明光を照射する発光素子２０並びに消化管内を撮像する撮像素子２１が立体成形回路基板２３に実装されてカメラモジュール２が構成される。また、コンデンサからなり蓄えた電荷を放電することでカメラモジュール２並びに通信モジュール５に給電する蓄電部３と外部磁界によって発生する誘導起電力で蓄電部３を充電する充電部６とが立体成形回路基板８に一体形成されている。従って、単独で照明と撮像が可能であり且つ小型化が容易なカプセル型撮像装置が提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カプセル型の本体内にカメラモジュールを収納してなり、カメラモジュールで撮像した消化管内の画像を無線媒体で体外に送信するカプセル型撮像装置に関するものである。

従来より、カプセル型の本体内にカメラモジュールを収納してなり、カメラモジュールで撮像した消化管内の画像を無線媒体で体外に送信するカプセル型撮像装置が提案されている。

例えば、特許文献１にはカプセル型の照明装置とカプセル型の撮像装置を各々複数個ずつ備えたものが記載されている。かかる従来例では、患者の口腔から消化管内に挿入された照明装置と撮像装置を電波のような無線媒体により遠隔制御し、撮像装置から無線媒体で送信される消化管内の画像を体外において受信し、受信した画像をモニタ装置で確認することができる。
特許第２７６８０２９号公報

しかしながら、上記従来例では照明装置と撮像装置が別個独立していたためにそれぞれの小型化が容易である反面、撮像装置の撮像範囲を照明装置で的確に照明することが困難であった。また、上記従来例では大容量のコンデンサを照明装置の電源に用い、外部の電力供給用発振器から供給される電力で撮像装置を動作させるようになっているが、照明装置と撮像装置と電源を一つの筐体内に収納した場合、患者が容易に溜飲可能である寸法に筐体を形成しながら電源から十分な電力を供給可能とすることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、単独で照明と撮像が可能であり且つ小型化が容易なカプセル型撮像装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、照明光を照射する発光素子並びに消化管内を撮像する撮像素子が立体成形回路基板に実装されてなるカメラモジュールと、カメラモジュールで撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュールと、コンデンサからなり蓄えた電荷を放電することでカメラモジュール並びに通信モジュールに給電する蓄電部と、外部磁界によって発生する誘導起電力で蓄電部を充電する充電部と、カメラモジュール並びに通信モジュール、蓄電部、充電部を収納し且つ消化管内に挿入されるカプセル型の本体とを備え、蓄電部と充電部とが立体成形回路基板に一体形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、本体内においてカメラモジュールが本体の長手方向一端側に配置されるとともに一体形成された蓄電部と充電部が本体の短手方向一端側に配置されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、治療用の薬剤を収容する収容部と、収容部に収容された薬剤を本体の外へ噴出させる薬剤噴出機構とが本体内に設けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、照明光を照射する発光素子並びに消化管内を撮像する撮像素子が立体成形回路基板に実装されてなるカメラモジュールと、コンデンサからなり蓄えた電荷を放電することでカメラモジュール並びに通信モジュールに給電する蓄電部と外部磁界によって発生する誘導起電力で蓄電部を充電する充電部とが立体成形回路基板に一体形成されているので、単独で照明と撮像が可能であり且つ小型化が容易となる。

請求項２の発明によれば、本体内においてカメラモジュールが本体の長手方向一端側に配置されるとともに一体形成された蓄電部と充電部が本体の短手方向一端側に配置されたので、本体内に有効なスペースを設けることができる。

請求項３の発明によれば、治療用の薬剤を収容する収容部と、収容部に収容された薬剤を本体の外へ噴出させる薬剤噴出機構とが本体内に設けられたので、消化管内を撮像するだけでなく収容部に収容された薬剤を薬剤噴出機構により噴出させることで患部を治療することが可能であり、しかも、かかる収容部や薬剤噴出機構は本体内に設けられた有効なスペースに配置することができるために本体の大型化が抑制できる。

（実施形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施形態１を詳細に説明する。本実施形態は、消化管内を撮像するカメラモジュール２と、カメラモジュール２で撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュール５と、カメラモジュール２並びに通信モジュール５に給電する蓄電部３と、蓄電部３を充電する充電部６と、カメラモジュール２並びに通信モジュール５、蓄電部３、充電部６を収納し且つ消化管内に挿入されるカプセル型の本体１とを備えている。なお、以下の説明では図１（ａ）における左右方向を前後方向、上下方向を上下方向、紙面に垂直な方向を左右方向とする。

カメラモジュール２は、図１〜図３に示すように照明光を照射する４つの発光素子２０と、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳからなる固体撮像素子２１と、撮像レンズ２２とが立体成形回路基板２３に実装されて構成されている。立体成形回路基板２３は、図１（ｆ）に示すように円形の平板状に形成され、略中央に角筒形の貫通孔２３ａが設けられ、かかる貫通孔２３ａを塞ぐ形で後側に固体撮像素子２１が実装されるとともに前側に両凸レンズからなる撮像レンズ２２が実装されている。また、立体成形回路基板２３前面にはすり鉢状の４つの凹所２３ｂが貫通孔２３ａを囲むように撮像レンズ２２の光軸を中心とする同心円上に並べて形成されている。これらの凹所２３ｂ底面には、白色ＬＥＤからなる発光素子２０が各々実装されている。また、凹所２３ｂの底面並びに周面はめっき等による鏡面加工が施されており、発光素子２０から放射される光を効率よく前方へ照射できるようになっている。なお、発光素子２０や撮像素子２１は立体成形回路基板２３に形成されている導体パターン２３ｃによって制御部４と電気的に接続されている（図３参照）。

制御部４は、撮像素子２１から出力される映像信号を無線通信に適した形式に変換する機能や、蓄電部３から撮像素子２１への電力供給（放電）を制御する機能、発光素子２０の発光を制御する機能等を実現する１チップの集積回路からなる。通信モジュール５は、制御部４から受け取った映像信号を無線媒体（電波）によって送信する送信機能と、外部から無線媒体（電波）で送信されてくる制御信号を受信して制御部４に渡す受信機能とを実現する１チップの集積回路からなる。なお、制御部４並びに通信モジュール５は有底円筒形状に形成された立体成形回路基板７の内底面に実装され、かかる立体成形回路基板７の前面開口を塞ぐようにカメラモジュール２が結合されている。

蓄電部３並びに充電部６は立体成形回路基板８に一体形成されており、以下、立体成形回路基板８に一体形成された蓄電部３と充電部６を併せて電源モジュール９と呼ぶ。蓄電部３は、立体成形回路基板８の後面に銅薄膜、強誘電体薄膜、銅薄膜を積層してなる平行平板形のコンデンサからなる。また充電部６は、本体１の外に置かれた一次コイル（図示せず）にトランス結合する二次コイル６０と、一次コイルに交流電流が流れることで二次コイル６０に誘起された交流電圧を整流平滑する整流平滑回路（図示せず）とを有し、整流平滑回路で整流平滑された直流電圧を蓄電部３に印加して充電するものである。かかる二次コイル６０は、立体成形回路基板８の背面側に設けられた半環状のコイルボビン６１と、コイルボビン６１の外周面に形成された導体パターンからなるコイル６２とで構成される。そして、立体成形回路基板８の前面に制御部４や通信モジュール５が実装された立体成形回路基板７が結合されている。なお、電源モジュール９と制御部４、制御部４と通信モジュール５並びにカメラモジュール２とは各々立体成形回路基板７，８，２３に形成された導体パターン７ａ，８ａ，２３ｃによって電気的に接続されている（図３参照）。但し、カメラモジュール２の立体成形回路基板２３と、制御部４や通信モジュール５が実装された立体成形回路基板７と、電源モジュール９の立体成形回路基板８とを一つの立体成形回路基板として構成しても構わない。

本体１は、前端の半球状の部分を除いた収納部１ａと、収納部１ａの前端に被せられる半球状のカバー１ｂとで構成される。カバー１ｂは透明な材料で形成され、カメラモジュール２を前方から覆うように収納部１ａに結合されている。

本実施形態のブロック図を図４に示す。制御部４は蓄電部３から電源供給されて動作し、通信モジュール５で受信する制御信号に応じて蓄電部３からカメラモジュール２への電源供給を入切するとともにカメラモジュール２から出力される映像信号を無線通信に適した形式に変換する。そして、変換された映像信号が無線媒体により通信モジュール５から送信されて体外の通信機（図示せず）で受信される。通信機で受信された映像信号に基づいてカメラモジュール２の撮像画像がモニタ装置（図示せず）に表示され、患者の消化管内の様子がオペレータ（例えば、医師）によって確認できる。通信機並びにモニタ装置にはコンピュータ装置が接続されており、かかるコンピュータ装置から通信機を介して与えられる制御指令に応じて制御部４がカメラモジュール２への電源供給を入切している。

上述のように本実施形態では、照明光を照射する発光素子２０並びに消化管内を撮像する撮像素子２１が立体成形回路基板２３に実装されてなるカメラモジュール２と、コンデンサからなり蓄えた電荷を放電することでカメラモジュール２並びに通信モジュール５に給電する蓄電部３と外部磁界によって発生する誘導起電力で蓄電部３を充電する充電部６とが立体成形回路基板８に一体形成されているので、本実施形態のカプセル型撮像装置単独で照明と撮像が可能であり且つ小型化が容易である。

（実施形態２）
図５〜図９を参照して本発明の実施形態２を説明する。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、実施形態１に対して本体１が前後方向に延長され、電源モジュール９が本体１の短手方向（上下方向）の一端側（下側）に配置されている。また、電源モジュール９の上方に生じるスペースに薬剤（薬液）を収容した収容部１０と、収容部１０の薬液を本体１の外へ噴出させる薬液噴出機構とが配設される。

電源モジュール９は、実施形態１と同様に蓄電部３並びに充電部６を立体成形回路基板８に一体形成して構成されている。立体成形回路基板８は、制御部４並びに通信モジュール５が実装されている立体成形回路基板７の後面下部より後方へ突出する矩形平板状の平板部８０と、平板部８０の下側に平板部８０と離間して配置された円柱状のコイルボビン８１と、軸方向の両端でコイルボビン８１を平板部８０と連結する一対の連結部８２，８２とが一体に形成されてなる。そして、平板部８０の上面に銅薄膜、強誘電体薄膜、銅薄膜を積層することで平行平板形のコンデンサからなる蓄電部３が設けられる。また、コイルボビン８１の外周面に螺旋状に形成された導体パターンによって充電部６の二次コイル６０が構成されている（図７参照）。但し、二次コイル６０に誘起された交流電圧を整流平滑する整流平滑回路については図示を省略する。

収容部１０は、砲弾形状であって立体成形回路基板７の後面より平板部８０と平行に後方へ突設されている。収容部１０内には一対の円盤状の可動壁１２，１３が前後方向に移動自在に収納され、かかる可動壁１２，１３によって収容部１０の内部が３つの領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に仕切られている（図５（ｂ）参照）。立体成形回路基板７に最も近い第１の領域Ｓ１には復帰ばね１４が配設されており、この復帰ばね１４によって可動壁１２が初期位置に保持されている。ここで、収容部１０並びに本体１の周壁には薬液噴出口１５が貫設されているが、かかる薬液噴出口１５は初期位置にある可動壁１２によって閉塞されている（図５（ｂ）参照）。また、２つの可動壁１２，１３に挟まれた第２の領域Ｓ２に薬液が収容される。さらに可動壁１３で仕切られた第３の領域Ｓ３には気体（例えば、ヘリウムのような不活性ガス）が収容されている。但し、常温（２５℃）から体温（約３６℃〜３８℃）の温度範囲では第３の領域Ｓ３に収容されている気体の圧力と復帰ばね１４のばね力とが薬液を介して釣り合っており、可動壁１２が初期位置で保持されることになる。そして、第３の領域Ｓ３に収容されている気体を熱膨張させて可動壁１３を前方へ移動させれば、薬液を介し復帰ばね１４のばね力に抗して可動壁１２を初期位置から前方へ移動させることができる。その結果、可動壁１２に閉塞されていた薬液噴出口１５が第２の領域Ｓ２に対して開放され、薬液噴出口１５を通して第２の領域Ｓ２に収容されている薬液を本体１の外へ噴出させることができる。すなわち、本実施形態では一対の可動壁１２，１３、復帰ばね１４、薬液噴出口１５によって薬液噴出機構を構成している。

次に、上述の薬液噴出機構を駆動して薬液を噴出させる薬液噴出機構駆動部３０について説明する。薬液噴出機構駆動部３０は、第３の領域Ｓ３に収容されている気体を熱膨張させるヒータからなり、制御部４を介してヒータに通電することで気体を熱膨張させて可動壁１３を前方へ移動させるものである。具体的には、図７（ｂ）並びに図８（ａ）に示すように収容部１０の外周面における第３の領域Ｓ３と対向する部位に、幅細の導体パターンを周期的に折り返して形成することでヒータ（薬液噴出機構駆動部３０）が構成される。

本実施形態のブロック図を図９に示す。制御部４は蓄電部３から電源供給されて動作し、通信モジュール５で受信する制御信号に応じて蓄電部３からカメラモジュール２への電源供給を入切するとともにカメラモジュール２から出力される映像信号を無線通信に適した形式に変換する。そして、変換された映像信号が無線媒体により通信モジュール５から送信されて体外の通信機（図示せず）で受信される。通信機で受信された映像信号に基づいてカメラモジュール２の撮像画像がモニタ装置（図示せず）に表示され、患者の消化管内の様子がオペレータ（例えば、医師）によって確認できる。通信機並びにモニタ装置にはコンピュータ装置が接続されており、かかるコンピュータ装置を利用し、モニタ装置に映し出された消化管内の画像を見ながらオペレータが患者の体内にあるカプセル型撮像装置に対して薬液の噴出を指示すれば、かかる指示に対応した制御信号が通信機より無線媒体によって送信される。かかる制御信号は通信モジュール５で受信されて制御部４に渡される。制御部４では、当該制御信号の指令に応じて薬液噴出機構駆動部３０を駆動（ヒータに通電）し、既に説明したように収容部１０に収容されている薬液を本体１の外へ噴出させる。

上述のように本実施形態によれば、本体１内においてカメラモジュール２が本体１の長手方向一端側に配置されるとともに一体形成された蓄電部３と充電部６が本体１の短手方向一端側に配置されているので、本体１内に有効なスペースを設けることができる。そして、当該スペースに治療用の薬剤（薬液）を収容する収容部１０と、収容部１０に収容された薬液を本体１の外へ噴出させる薬剤噴出機構とを設ければ、消化管内を撮像するだけでなく収容部１０に収容された薬液を薬剤噴出機構により噴出させることで患部を治療することが可能である。しかも、かかる収容部１０や薬液噴出機構は本体１内に設けられた有効なスペースに配置することができるために本体１の大型化が抑制できるという利点がある。

本発明の実施形態１を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は下面断面図、（ｃ）は本体を破断した正面図、（ｄ）は本体を破断した下面図、（ｅ）は本体を破断した上面図、（ｆ）は本体を破断した左側面図、（ｇ）は本体を破断した右側面図である。 同上の本体を取り除いた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上面図である。 同上の本体を取り除いた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカメラモジュールを取り除いた正面図、（ｃ）は背面断面図、（ｄ）は背面図である。 同上のブロック図である。 本発明の実施形態２を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面断面図、（ｃ）は本体を破断した背面図、（ｄ）は収容部を省略した正面断面図である。 同上を示し、（ａ）はカバーを取り外した状態の正面図、（ｂ）は背面断面図、（ｃ）は正面断面図、（ｄ）は本体を破断した背面図である。 同上の本体を取り除いた状態を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は上面断面図である。 同上の本体を取り除いた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面左矢視図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面右矢視図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面右矢視図、（ｆ）は右側面図である。 同上のブロック図である。

符号の説明

１ 本体
２ カメラモジュール
３ 蓄電部
４ 制御部
５ 通信モジュール
６ 充電部
７ 立体回路成形基板
８ 立体成形回路基板
９ 電源モジュール
２０ 発光素子
２１ 撮像素子
２２ レンズ
２３ 立体成形回路基板

Claims (3)

1. 照明光を照射する発光素子並びに消化管内を撮像する撮像素子が立体成形回路基板に実装されてなるカメラモジュールと、カメラモジュールで撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュールと、コンデンサからなり蓄えた電荷を放電することでカメラモジュール並びに通信モジュールに給電する蓄電部と、外部磁界によって発生する誘導起電力で蓄電部を充電する充電部と、カメラモジュール並びに通信モジュール、蓄電部、充電部を収納し且つ消化管内に挿入されるカプセル型の本体とを備え、蓄電部と充電部とが立体成形回路基板に一体形成されたことを特徴とするカプセル型撮像装置。
2. 本体内においてカメラモジュールが本体の長手方向一端側に配置されるとともに一体形成された蓄電部と充電部が本体の短手方向一端側に配置されたことを特徴とする請求項１記載のカプセル型撮像装置。
3. 治療用の薬剤を収容する収容部と、収容部に収容された薬剤を本体の外へ噴出させる薬剤噴出機構とが本体内に設けられたことを特徴とする請求項２記載のカプセル型撮像装置。

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