被检体内导入装置.pdf

本发明提供一种被检体内导入装置。保护电路(26c)检测从电池(29)到胶囊内功能执行电路(30)的电力供给路径上的A点的电压，当该A点的电压低于预先设定的阈值(预定的中间电位)时，可切换控制开关元件(26a)，使电池(29)与电阻负荷(26b)连接，停止向胶囊内功能执行电路(30)供给驱动电力，同时可向电阻负荷(26b)供给电力，通过电阻负荷(26b)耗尽电池(29)中积蓄的电力，从而防止中间电位状态下的电路的误动作。

1.  一种被检体内导入装置，其特征在于，
该被检体内导入装置具有：
功能执行单元，其在导入的被检体内执行预定功能；
电力积蓄单元，其积蓄用于驱动所述功能执行单元的驱动电力；
检测单元，其检测从所述电力积蓄单元供给的电力；
耗尽单元，其独立于所述功能执行单元而设置，用于耗尽所述电力积蓄单元的电力；以及
切换控制单元，其根据所述检测单元的检测结果，将所述电力积蓄单元的电力供给从所述功能执行单元切换至所述耗尽单元。

2.  根据权利要求1所述的被检体内导入装置，其特征在于，
所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果，同时进行从所述功能执行单元向所述耗尽单元的切换。

3.  根据权利要求1所述的被检体内导入装置，其特征在于，
所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果，将来自所述电力积蓄单元的电力同时供给所述功能执行单元和所述耗尽单元之后，切换成可停止向所述功能执行单元供给电力。

4.  根据权利要求1～3中任一项所述的被检体内导入装置，其特征在于，
所述功能执行单元至少包括：
照明单元，其照明所述被检体内；
获取单元，其获取所述被照明的被检体内的图像信息；以及
无线发送单元，其将所述获取单元所获取的所述被检体内的图像信息无线发送到外部，
所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果和预先设定的所述图像信息的错误率，进行从所述电力积蓄单元向所述功能执行单元和所述耗尽单元的电力供给的切换。

被检体内导入装置
技术领域
本发明涉及例如向吞入型的胶囊型内窥镜的各部位供给电力的被检体内导入装置，特别涉及使电池的电力耗尽的被检体内导入装置。
背景技术
近年来，在内窥镜领域，出现了装备有摄像功能和无线通信功能的胶囊型内窥镜。该胶囊型内窥镜构成为，在胶囊型内窥镜为了进行观察(检查)而被作为被检体的被检查者吞入后，到从被检查者的生物体(人体)自然排出的观察期间内，在胃、小肠等内脏器官的内部(体腔内)随这些内脏器官的蠕动运动而移动，并利用摄像功能依次进行拍摄。
并且，在这些内脏器官内的移动的该观察期间内，由胶囊型内窥镜在体腔内拍摄的图像数据，依次通过无线通信等无线功能，被发送至设于被检体外部的外部装置，并存储于设在外部装置内的存储器中。通过由被检查者携带具有该无线功能和存储功能的外部装置，被检查者在吞入胶囊型内窥镜后直到排出的观察期间内就可自由行动。观察后，由医生或者护士根据存储于外部装置的存储器中的图像数据，在显示器等显示单元上显示体腔内的图像就能够进行诊断。
该种胶囊型内窥镜有例如专利文献1所示的吞入型胶囊型内窥镜，为了控制胶囊型内窥镜的驱动，提出了在内部具有通过外部磁场进行接通/断开的引导开关(lead switch)，并收纳在包含供给该外部磁场的永磁的封装件中的胶囊型内窥镜。即，胶囊型内窥镜内所具有的引导开关具有如下结构：在被施加一定强度以上的磁场的环境下，维持断开状态，因外部磁场的强度降低而变接通。因此，在收纳于封装件中的状态下胶囊型内窥镜不被驱动。在吞入时，将该胶囊型内窥镜从封装件中取出，胶囊型内窥镜与永磁隔离开，不受磁力的影响，从而开始驱动。由于具有这种结构，在收纳于封装件中的状态下，可防止胶囊型内窥镜的驱动，从封装件中取出后，通过胶囊型内窥镜的照明功能、摄像功能进行图像的拍摄以及通过无线功能进行图像信号的发送。
专利文献1：国际公开第01/35813号小册子
专利文献2：日本特开2002-345743号公报
但是，胶囊型内窥镜由例如纽扣型干电池等电池供给电力来驱动功能执行单元，执行照明功能、摄像功能和无线功能等预先设定的预定功能，所以如果长时间使用电池，电池的供给电力降低而成为中间电位，由于该中间电位而在功能执行单元的负荷侧产生封闭锁定(latch up)等现象，进入故障模式。因此，也考虑了在中间电位的状态下切断电池和功能执行单元的连接的电路结构，但即使是这样的结构，也具有如下问题：用于进行该切断的切换电路也变得动作不稳定，或者产生闭锁现象，由此电路中产生误动作。并且，如专利文献2所示，虽然具有在低耗电下使用电池的胶囊型内窥镜，但在长时间使用电池的情形下，也不能解决上述的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够耗尽被检体内导入装置内的电池中所积蓄的电力，能够防止中间电位状态下的电路误动作的被检体内导入装置。
为了解决上述问题，实现上述目的，本发明的被检体内导入装置的特征是具有：功能执行单元，其在导入的被检体内执行预定的功能；电力积蓄单元，其积蓄用于驱动所述功能执行单元的驱动电力；检测单元，其检测从所述电力积蓄单元供给的电力；耗尽单元，其独立于所述功能执行单元而设置，用于耗尽所述电力积蓄单元的电力；以及切换控制单元，其根据所述检测单元的检测结果，将所述电力积蓄单元的电力供给从所述功能执行单元切换至所述耗尽单元。
第二方面的发明的被检体内导入装置的特征是，在上述发明中，所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果，同时进行从所述功能执行单元向所述耗尽单元的切换。
第三方面的发明的被检体内导入装置的特征是，在上述发明中，所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果，将来自所述电力积蓄单元的电力同时供给所述功能执行单元和所述耗尽单元之后，切换成可停止向所述功能执行单元的电力供给。
第四方面的发明的被检体内导入装置的特征是，在上述发明中，所述功能执行单元至少具有：照明单元，其照明所述被检体内；获取单元，其获取所述被照明的被检体内的图像信息；以及无线发送单元，其将所述获取单元所获取的所述被检体内的图像信息无线发送到外部，其中，所述切换控制单元根据所述检测单元的检测结果和预先设定的所述图像信息的错误率，进行从所述电力积蓄单元向所述功能执行单元和所述耗尽单元的电力供给的切换。
本发明的被检体内导入装置，根据检测单元的检测结果，将电力积蓄单元的电力供给从功能执行单元同时或分阶段地切换至耗尽单元，从而达到能够耗尽被检体内导入装置内的电池中所积蓄的电力，能够防止中间电位状态下的电路的误动作的效果。
附图说明
图1是表示本发明的无线型被检体内信息获取系统的概念的系统概念图。
图2是表示图1所示的胶囊型内窥镜的内部结构的方框图。
图3是表示图2所示的实施例1的系统控制电路的电路结构的方框图。
图4是表示图3所示的保护电路中设定的阈值和基于该阈值的开关元件的切换定时的图。
图5是表示图1所示的通信装置的内部结构的方框图。
图6是表示图2所示的实施例2的系统控制电路的电路结构的方框图。
图7是表示图6所示的保护电路及电压检测电路中设定的阈值和基于该阈值的开关元件及FET的切换定时的图。
图8是表示同样使图6所示的电阻负荷的电阻值变化时的电池电压的变化的图。
标号说明    
1：被检体；2：胶囊型内窥镜；3：通信装置；4：显示装置；5：便携式记录介质；20：发光元件(LED)；21：LED驱动电路；22：电荷耦合元件(CCD)；23：CCD驱动电路；24：RF发送单元；25：发送天线部；26：系统控制电路；26a：开关元件；26b：电阻负荷；26c：保护电路；26d：FET；26e：电压检测电路；27：接收天线部；28：控制信号检测电路；29：电池；30：胶囊内功能执行电路；31：收发上衣；32：外部装置；33：RF接收单元；34：图像处理单元；35：存储单元；36：控制信号输入单元；37：RF发送单元电路；38：电路供给单元；A1～An：接收用天线；B1～Bm：发送用天线。
具体实施方式
下面，参照附图图1～图8对本发明的被检体内导入装置的实施例进行详细说明。在下面的图中，关于与图1相同的构成部分为了便于说明而标注同一标号。并且，本发明不限定于这些实施例，在不脱离本发明的要旨的范围内实施方式可进行各种变更。
实施例1
图1是表示本发明的无线型被检体内信息获取系统的概念的系统概念图。在图1中，该无线型被检体内信息获取系统具有：吞入型的胶囊型内窥镜2，其作为导入被检体1的体腔内的被检体内导入装置；和作为体外装置的通信装置3，该通信装置3与胶囊型内窥镜2之间进行各种信息的无线通信。并且，无线型被检体内信息获取系统具有：根据通信装置3接收的数据进行图像显示的显示装置4，和在通信装置3与显示装置4之间进行数据的输入输出的便携式记录介质5。
如图2的方框图所示，胶囊型内窥镜2具有：作为照明单元的发光元件(LED)20，其用于照射例如被检体1的体腔内的被检查部位；作为第一驱动单元的LED驱动电路21，其控制LED20的驱动状态；作为获取单元的电荷耦合元件(CCD)22，其拍摄由LED20照射的区域射出的反射光、即体腔内的图像(被检体内信息)；作为第一驱动单元的CCD驱动电路23，其控制CCD22的驱动状态；RF发送单元24，其将该拍摄到的图像信号调制成RF信号；和作为无线发送单元的发送天线部25，其无线发送从RF发送单元24输出的RF信号。并且，胶囊型内窥镜2具有系统控制电路26，该系统控制电路26控制LED驱动电路21、CCD驱动电路23和RF发送单元24的动作，从而在该胶囊型内窥镜2导入到被检体1内的期间，进行由CCD22获取被LED20照射的被检查部位的图像数据的动作。获取的该图像数据进一步由RF发送单元24转换为RF信号，并经由发送天线部25发送至被检体1的外部。
胶囊型内窥镜2具有：作为无线接收单元的接收天线部27，其构成为可接收从通信装置3发送来的无线信号；控制信号检测电路28，其从该接收天线部27接收的信号中检测出预定的输入电平(例如接收强度电平)的控制信号；以及电池29，其对系统控制电路26和控制信号检测电路28供给电力。
控制信号检测电路28检测控制信号的内容，并根据需要对LED驱动电路21、CCD驱动电路23和系统控制电路26输出控制信号。系统控制电路26具有将电池29供给的驱动电力向其他构成要素(功能执行单元)进行分配的功能。在该实施例中，将胶囊型内窥镜2内装备的具有摄像功能、照明功能和无线功能(一部分)的单元统称为执行预定功能的功能执行单元。具体而言，除系统控制电路26、接收天线部27和控制信号检测电路28外都是执行预定功能的功能执行单元，下面根据需要统称为胶囊内功能执行电路30。
图3是表示图2所示的实施例1的系统控制电路的电路结构的方框图。在图3中，电池29由作为电力供给单元的例如多个纽扣型干电池构成。
该系统控制电路26具有：作为耗尽单元的电阻负荷26b；对电池29与胶囊内功能执行电路30或者电阻负荷26b的连接进行切换的开关元件26a；以及进行开关元件26a的切换控制的保护电路26c。该开关元件26a将来自电池29的驱动电力供给胶囊内功能执行电路30，如图4所示，胶囊内功能执行电路30为动作期间，电阻负荷26b为断开状态。保护电路26c具有作为检测单元检测电池29所供给的电力的功能，还具有作为切换控制单元根据检测出的电力进行开关元件26a的切换控制的功能。
即，保护电路26c接受例如来自电池29侧的C点的驱动电力的供给，并且检测胶囊内功能执行电路30侧的A点的电压值。在该保护电路26c中预先在预定的中间电位处设定了阈值。该阈值预先设定为如下的值，如图4所示，例如当A点的电压值低于该中间电位时，胶囊内功能执行电路30很难进行正常动作，但是对保护电路26c的动作没有影响。在该检测出的电压值低于设定的阈值时，保护电路26c判断为防碍了胶囊内功能执行电路30的正常动作，则向开关元件26a输出切换用的控制信号。开关元件26a被输入该控制信号时，就将连接从胶囊内功能执行电路30侧切换至电阻负荷26b侧，使电阻负荷26b和电池29相连接，停止向胶囊内功能执行电路30供给电力，并成为将积蓄在电池29内的电力向电阻负荷26b供给的期间，通过电阻负荷26b耗尽该积蓄的电力。
通信装置3具有作为无线发送单元向胶囊型内窥镜2发送起动用信号的发送装置的功能，还具有作为无线接受单元接收从胶囊型内窥镜2无线发送的体腔内的图像数据的接受装置的功能。图5是表示图1所示的通信装置3的内部结构的方框图。在图5中，通信装置3具有：穿在被检体1上来使用，具有多个接收用天线A1～An和多个发送用天线B1～Bm的收发用衣服(例如收发上衣)31；和进行收发的无线信号的信号处理等的外部装置32。而且，n、m表示根据需要而设定的天线的任意的个数。
外部装置32具有：RF接收单元33，其对由接收用天线A1～An接收的无线信号进行解调等预定的信号处理，从无线信号中提取由胶囊型内窥镜2获取的图像数据；图像处理单元34，其对提取出的图像数据进行必要的图像处理；以及存储单元35，其用于记录被实施了图像处理的图像数据，外部装置32进行从胶囊型内窥镜2发送的无线信号的信号处理。在本实施例中，通过存储单元35把图像数据记录在便携式记录介质5中。
外部装置32具有：控制信号输入单元36，其生成用于控制胶囊型内窥镜2的驱动状态的控制信号(起动用信号)；和RF发送单元电路37，其将生成的控制信号转换为无线频率并输出，由RF发送单元电路37转换的信号输出至发送用天线B1～Bm，并发送给胶囊型内窥镜2。进而，外部装置32具有电力供给单元38，该电路供给单元38具有预定的蓄电装置或者AC电源适配器等，外部装置32的各构成要素将从电力供给单元38供给的电力作为驱动能量。
显示装置4用于显示胶囊型内窥镜2所拍摄的体腔内图像，具有根据由便携式记录介质5所得到的数据进行图像显示的工作站等的结构。具体而言，显示装置4可以构成为通过CRT显示器、液晶显示器等直接显示图像，还可以构成为将图像输出至打印机等其他介质。
便携式记录介质5具有如下结构：可连接至外部装置32和显示装置4，在插入外部装置32或显示装置4并连接时，可进行信息的输出或者记录。在本实施例中，在胶囊型内窥镜2在被检体1的体腔内移动的期间，便携式记录介质5插入到外部装置32并记录从胶囊型内窥镜2发送的数据。接着，在胶囊型内窥镜2被从被检体1排出后，即被检体1的内部拍摄结束后，将便携式记录介质5从外部装置32取出并插入显示装置4，通过该显示装置4在显示装置4上读出所记录的数据。该便携式记录介质5例如由紧凑型闪存(CF，compact flash)(注册商标)存储器等构成，能够经由便携式记录介质5间接地进行外部装置32与显示装置4之间的数据的输入输出，与外部装置32和显示装置4之间用有线直接连接的情形不同，在体腔内的摄影过程中被检体1可自由动作。
下面，用图3的方框图对实施例1的胶囊型内窥镜2的动作进行说明。在图3中，例如胶囊型内窥镜2在内部具有通过外部磁场进行接通/断开的未图示的引导开关，胶囊型内窥镜2在导入到被检体1内之前，以被收纳在包含供给该外部磁场的永磁的封装件中的状态下被保管。在该状态下，胶囊型内窥镜2不驱动。
于是，在要吞入时，若将该胶囊型内窥镜2从封装件中取出，则胶囊型内窥镜2与封装件的永磁隔离开而不受磁力的影响，从电池29向保护电路26c供给电力。通过该电力供给，保护电路26c进行动作，使开关元件26a连接至胶囊内功能执行电路30侧，从而从电池29向胶囊内功能执行电路30供给驱动电力。
此外，保护电路26c检测A点电压，当该电压值大于等于设定的阈值时，判断为胶囊内功能执行电路30可进行正常的动作，维持开关元件26a与胶囊内功能执行电路30侧相连接的状态。并且，在检测出的A点的电压值低于设定的阈值时，保护电路26c判断为胶囊内功能执行电路30难以进行正常的动作，使开关元件26a连接至电阻负荷26b侧，从而能够通过电阻负荷26b，呈现如图4所示那样的倾斜度特性地耗尽电池29内积蓄的电力。
这样，在本实施例中，当电池电压低于预先设定的阈值(中间电位)时，进行从胶囊内功能执行电路向电阻负荷的切换，同时进行向胶囊内功能执行电路供给电力的停止，和电池中积蓄的电力的耗尽，所以能够使被检体内导入装置内的电池中所积蓄的电力被耗尽，防止在中间电位状态下的电路的误动作。
而且，在本实施例中检测A点的电压值，但还可以构成为检测例如C点的电压值，并且也可以针对要检测的电池电压，检测例如预定时间内的电压变化量，在该变化量超过阈值时，进行开关元件26a的切换。
随着提供给胶囊内功能执行电路的电力的消耗的进行，RF发送单元电路37变得不能正常地发挥功能，图像数据的发送产生发送错误，图像数据的发送不能正常进行。这样，发送错误率和消耗的电池电力之间具有相关关系。因此还可以构成为，将针对允许范围内的图像数据的发送错误率的电池电压设定为阈值，基于所检测出的电池电压和该阈值，进行从电池向胶囊内功能执行电路和电阻负荷的电力供给的切换。在此情况下，除上述效果之外，还能提高图像数据的可靠性。
实施例2
图6是表示图2所示的实施例2的系统控制电路的电路结构的方框图。在图6中，与图3的实施例1的不同在于，开关元件26a构成为可对电池29和胶囊内功能执行电路30的接通/断开状态进行切换，并且开关元件26a具有：可切换电池29和电阻负荷26b的接通/断开状态的FET(场效晶体管)26d；不同于保护电路26c，而是检测C点的电压值，进行该FET26d的切换控制的电压检测电路26e。
如图7所示，在保护电路26c中，设定了第一阈值，该第一阈值以与实施例1的阈值大致相同的方式设定，在A点的电压值低于该第一阈值时，保护电路26c判断为胶囊内功能执行电路30难以进行正常的动作，将开关元件26a切换控制为断开状态，停止向胶囊内功能执行电路30供给电力。
FET26d的源极端子连接至电池29，漏极端子连接至电阻负荷26b，另外栅极端子连接至电压检测电路26e。并且，如图7所示，在电压检测电路26e中设定有第二阈值，该第二阈值的电压值高于第一阈值。该第二阈值被预先设定为如下的值：例如即使C点电压值降低，由电阻负荷26b耗尽驱动电力，对胶囊内功能执行电路30的正常动作也没有影响。即，在本实施例中设有对胶囊内功能执行电路30和电阻负荷26b这两负荷同时供给电力的期间t，通过对该两负荷供给电力，从而使积蓄在电池29内的电力能够被更早消耗。而且，在本发明中，开关元件26a还可由上述的FET构成。
接着，利用图6的方框图对实施例2的胶囊型内窥镜2的动作进行说明。在图6中，与实施例1相同，通过从封装件中取出胶囊型内窥镜2，将驱动电力从电池29提供给胶囊内功能执行电路30。此外，电压检测电路26c检测C点的电压，并在该电压值大于等于第二阈值时，仅向胶囊内功能执行电路30供给电力。
接着，通过向胶囊内功能执行电路30供给电力，电池电力被消耗，当C点电压低于第二阈值时，从电压检测电路26e向FET 26d的栅极端子产生输出，由于该输出而在FET 26d的源极端子和漏极端子之间有电流流动，来自电池29的电力被提供给电阻负荷26b。在该状态下，如图7所示，向胶囊内功能执行电路30和电阻负荷26b同时供给电力，从而更快消耗电池电力。
在该状态下，电池电力进一步消耗，当A点的电压低于设定的阈值时，保护电路26c检测出A点的电压，并判断为胶囊内功能执行电路30难以进行正常动作，将开关元件26a切换为断开状态，停止向胶囊内功能执行电路30供给电力。由此，电池电力仅供给电阻负荷26b，能够呈现如图7所示的倾斜度特性地耗尽电池电力。
这样，在本实施例中，当电池电压低于预先设定的第二阈值时，将FET设成接通状态，向胶囊内功能执行电路和电阻负荷进行电力供给，尽快消耗电池电力，进而在电池电压低于第一阈值时，将开关元件切换为断开状态，停止向胶囊内功能执行电路供给电力，通过电阻负荷耗尽电池中积蓄的电力，所以被检体内导入装置内的电池中所积蓄的电力被迅速耗尽，能够进一步易于防止在中间电位状态下的电路的误动作。
在该实施例中，通过使电阻负荷的电阻值例如从R1变为R2(这里R2＜R1)，从而如图8所示的电池电压的变化那样，电池电压从实线A的变化改变为虚线B的变化，进而能够在短时间内迅速耗尽被检体内导入装置内的电池中积蓄的电力。
如上所述，本发明的被检体内导入装置，适用于胶囊型内窥镜那样导入人体的内部并观察被检查部位的医疗用观察装置，特别适合于耗尽被检体内导入装置内的电池中所积蓄的电力，防止中间电位状态下的电路的误动作。