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JP6202561B2 - Medical equipment - Google Patents

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JP6202561B2
JP6202561B2 JP2013177419A JP2013177419A JP6202561B2 JP 6202561 B2 JP6202561 B2 JP 6202561B2 JP 2013177419 A JP2013177419 A JP 2013177419A JP 2013177419 A JP2013177419 A JP 2013177419A JP 6202561 B2 JP6202561 B2 JP 6202561B2
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Description

本発明は、消化管等の体内の画像を取得するカプセル内視鏡と、体外においてその画像を再生する体外装置と、を備えた医療装置に関する。   The present invention relates to a medical device including a capsule endoscope that acquires an in-vivo image such as a digestive tract and an extracorporeal device that reproduces the image outside the body.

近年においては、カプセル内視鏡を用いて消化管等の体内の検査等を行う医療装置が知られている。このような医療装置におけるカプセル内視鏡は、一般に、旧来の内視鏡のように内視鏡を操作するための食道等を通過する管を必要としないために、被検査者への負担が少なくなる。カプセル内視鏡は、これを被検査者が口から飲み込んだ後、胃や腸の蠕動運動により受動的に体内を進行する。また、自走機能を有する場合は、口から飲み込む又は肛門から挿入した後、自ら検査等を行いたいところに移動することができる。このようなカプセル内視鏡は、内蔵の照明器やカメラなどを用いて体内を撮影して画像を取得する。医療装置は、その画像に基づいて体内を検査したり、或いは、カプセル内視鏡に内蔵された採取器を用いて体液や組織などの採取を行ったり、或いは、カプセル内視鏡に内蔵された治療器を用いて治療(例えば、施薬など)を行ったりすることができる。その後、カプセル内視鏡は、肛門から体外に排出される。   In recent years, there has been known a medical device that performs inspection of a body such as a digestive tract using a capsule endoscope. A capsule endoscope in such a medical device generally does not require a tube that passes through an esophagus or the like for operating the endoscope like a conventional endoscope, and thus a burden on an examinee is reduced. Less. The capsule endoscope is passively advanced in the body by a peristaltic movement of the stomach or intestine after the examinee swallows it from the mouth. Moreover, when it has a self-propelled function, after swallowing from a mouth or inserting from an anus, it can move to the place which wants to test | inspect itself. Such a capsule endoscope acquires an image by photographing the inside of a body using a built-in illuminator or a camera. The medical device inspects the inside of the body based on the image, or collects body fluid or tissue using a sampling device built into the capsule endoscope, or is built into the capsule endoscope. Treatment (for example, medication etc.) can be performed using a treatment device. Thereafter, the capsule endoscope is discharged from the anus to the outside of the body.

このようなカプセル内視鏡は、多くの場合、特許文献1に示すように、電波を用いた無線用のカプセル側通信素子を内蔵し、体外においてカプセル内視鏡が取得した画像を再生する体外装置に画像のデータを送信する。   In many cases, such a capsule endoscope includes a wireless capsule-side communication element using radio waves, as shown in Patent Document 1, and reproduces an image acquired by the capsule endoscope outside the body. Send image data to the device.

特開2004−000645号公報JP 2004-000645 A

しかしながら、電波は水分中での減衰が大きく、また、一方、人体は水分によって大部分を占められている。そのため、カプセル内視鏡の位置又は体の厚み等の状態によっては、体内での電波の減衰が大きく、体外装置までの送信が難しくなり、また、体外装置は、電波を受信する高感度かつ高精度の体外通信素子等が必要になる。   However, radio waves are greatly attenuated in moisture, while the human body is mostly occupied by moisture. Therefore, depending on the position of the capsule endoscope or the thickness of the body, the attenuation of radio waves in the body is large, making transmission to the extracorporeal device difficult, and the extracorporeal device is highly sensitive and highly sensitive to receiving radio waves. An accurate extracorporeal communication element or the like is required.

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、カプセル内視鏡と体外装置を備えた医療装置において、カプセル内視鏡が取得した体内の画像のデータを体外装置まで容易に確実性を増して無線で送信することができる医療装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to easily transfer in-vivo image data acquired by the capsule endoscope to the extracorporeal device in a medical device including the capsule endoscope and the extracorporeal device. Another object of the present invention is to provide a medical device that can transmit wirelessly with increased reliability.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の医療装置は、カプセル内視鏡と体外装置を備えた医療装置において、前記カプセル内視鏡は、体内の画像を取得して画像電気信号を出力する画像処理部と、該画像電気信号を超音波領域の振動数の搬送波によって変調して変調画像電気信号を出力する変調回路部と、該変調画像電気信号を超音波信号に変換して外部に送信する少なくとも1個のカプセル側通信素子と、を備え、正面視中心点よりも下側に重心が位置しており、少なくとも1個の前記カプセル側通信素子が重心の下側に設けられており、前記体外装置は、前記カプセル内視鏡からの前記超音波信号を受信し該超音波信号を電気信号に変換する少なくとも1個の体外通信素子と、該電気信号を復調して復調画像電気信号を出力する復調回路部と、該復調画像電気信号から前記画像を再生する画像再生部と、を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the medical device according to claim 1 is a medical device including a capsule endoscope and an extracorporeal device, wherein the capsule endoscope acquires an image in the body and outputs an electrical image signal. An image processing unit for outputting, a modulation circuit unit for modulating the image electric signal with a carrier wave having a frequency in the ultrasonic region and outputting a modulated image electric signal, and converting the modulated image electric signal into an ultrasonic signal At least one capsule-side communication element that transmits to the center, the center of gravity is located below the center point in front view, and at least one capsule-side communication element is provided below the center of gravity. The extracorporeal device receives at least one extracorporeal communication element that receives the ultrasonic signal from the capsule endoscope and converts the ultrasonic signal into an electric signal, and demodulates the electric signal to demodulate the image signal. Signal output Characterized in that it comprises a circuit portion, and an image reproducing unit for reproducing the image from the demodulated image electric signal.

請求項に記載の医療装置は、請求項に記載の医療装置において、前記カプセル内視鏡は、筐体の内部に内筐体を有しており、該筐体と該内筐体との間には液体が満たされており、少なくとも1個の前記カプセル側通信素子が該内筐体に取り付けられていることを特徴とする。 The medical device according to claim 2 is the medical device according to claim 1 , wherein the capsule endoscope has an inner case inside the case, the case and the inner case. A space is filled with a liquid, and at least one capsule-side communication element is attached to the inner casing.

請求項に記載の医療装置は、請求項1又は2に記載の医療装置において、前記体外装置は、人体に装着する袋体を備えており、該袋体には液体又は柔軟性材料が満たされており、少なくとも1個の前記体外通信素子が、該袋体における人体への装着面の反対側面に取り付けられていることを特徴とする。 A medical device according to a third aspect is the medical device according to the first or second aspect , wherein the extracorporeal device includes a bag body to be attached to a human body, and the bag body is filled with a liquid or a flexible material. And at least one of the extracorporeal communication elements is attached to a side surface of the bag body opposite to the mounting surface to the human body.

請求項に記載の医療装置は、請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、前記体外装置は、前記体外通信素子が複数個設けられており、該複数個の体外通信素子の位置と、それらが受信する前記超音波信号の時間差と、によって前記カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴とする。 The medical device according to claim 4 is the medical device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the extracorporeal device includes a plurality of extracorporeal communication elements, and the extracorporeal communication. A position detection unit is provided that detects the position of the capsule endoscope based on the positions of the elements and the time difference between the ultrasonic signals received by the elements.

請求項に記載の医療装置は、請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、前記体外装置は、前記体外通信素子が複数個設けられており、該複数個の体外通信素子が受信する前記超音波信号の搬送波成分の周波数と、前記カプセル内視鏡の前記搬送波の振動数と、のドップラー効果による差を測定して前記カプセル内視鏡の進行方向及び/又は進行速度を検出する進行検出部を備えていることを特徴とする。 The medical device according to claim 5 is the medical device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the extracorporeal device includes a plurality of the extracorporeal communication elements, and the extracorporeal communication. The direction and / or speed of travel of the capsule endoscope by measuring the difference due to the Doppler effect between the frequency of the carrier component of the ultrasonic signal received by the element and the frequency of the carrier wave of the capsule endoscope It is characterized by having a progress detection unit for detecting.

請求項に記載の医療装置は、請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、前記体外装置は、制御電気信号を発生する制御電気信号発生部と、該制御電気信号を超音波領域の振動数の搬送波によって変調して変調制御電気信号を出力する第2の変調回路部と、を備え、前記体外通信素子の少なくとも1個から第2の超音波信号を送信し、前記カプセル内視鏡は、前記カプセル側通信素子の少なくとも1個が第2の超音波信号を受信して第2の超音波信号を電気信号に変換し、かつ、その電気信号を復調して復調制御電気信号を出力する第2の復調回路部と、該復調制御電気信号から前記制御電気信号を再生する制御信号再生部と、を備えていることを特徴とする。 The medical device according to claim 6 is the medical device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the extracorporeal device generates a control electric signal generating unit that generates a control electric signal, and the control electric signal. A second modulation circuit unit that modulates with a carrier wave having a frequency of an ultrasonic region and outputs a modulation control electric signal, and transmits a second ultrasonic signal from at least one of the extracorporeal communication elements, In the capsule endoscope, at least one of the capsule-side communication elements receives the second ultrasonic signal, converts the second ultrasonic signal into an electric signal, and demodulates the electric signal to control demodulation. A second demodulating circuit unit that outputs an electric signal and a control signal reproducing unit that reproduces the control electric signal from the demodulated control electric signal are provided.

本発明の医療装置によれば、カプセル内視鏡と体外装置を備えた医療装置において、カプセル内視鏡が取得した周辺部の画像のデータを、超音波信号によって体外装置まで容易に確実性を増して無線で送信することができる   According to the medical device of the present invention, in a medical device including a capsule endoscope and an extracorporeal device, the image data of the peripheral portion acquired by the capsule endoscope can be easily and reliably transmitted to the extracorporeal device by an ultrasonic signal. More wireless transmission

本発明の実施形態に係る医療装置の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of the medical device concerning the embodiment of the present invention. 同上の医療装置のカプセル内視鏡の構成の概略を示す模式的な側面視断面図である。It is typical sectional view sectional drawing which shows the outline of a structure of the capsule endoscope of a medical apparatus same as the above. 同上の医療装置のカプセル内視鏡の重心を示す模式的な正面視断面図である。It is typical front view sectional drawing which shows the gravity center of the capsule endoscope of a medical apparatus same as the above. 同上の医療装置のカプセル内視鏡のカプセル側通信素子を複数個設けた2つの場合を示す模式的な正面視断面図である。It is typical front view sectional drawing which shows the two cases which provided multiple capsule side communication elements of the capsule endoscope of the medical apparatus same as the above. 同上の医療装置のカプセル内視鏡の実施形態変形例を模式的に示すもので、(a)が正面視断面図、(b)が側面視断面図である。The embodiment modification of the capsule endoscope of the medical device is schematically shown, in which (a) is a sectional view in front view and (b) is a sectional view in side view. 同上の医療装置のカプセル内視鏡の更なる実施形態変形例を模式的に示すもので、(a)が正面視断面図、(b)が側面視断面図である。The further embodiment modification of the capsule endoscope of a medical device same as the above is shown typically, (a) is front view sectional drawing, (b) is side view sectional drawing. 同上の医療装置の体外装置の体外通信素子を複数個設けた場合を示すもので、(a)が側面図、(b)が頭部側から見た側面図である。The case where a plurality of extracorporeal communication elements of the extracorporeal device of the medical device is provided is shown, (a) is a side view and (b) is a side view seen from the head side. 同上の医療装置の体外装置の袋体を設けた場合を示すもので、(a)が側面図、(b)が頭部側から見た側面図である。The case where the bag body of the external device of a medical device same as the above is shown, (a) is a side view, (b) is the side view seen from the head side. 同上の医療装置の体外装置の別の袋体を設けた場合を示すもので、(a)が側面図、(b)が頭部側から見た側面図である。The case where another bag of the extracorporeal device of the medical device is provided is shown, (a) is a side view and (b) is a side view seen from the head side. 同上の医療装置の体外装置の体外通信素子を複数個設けた場合の実施形態変形例の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of embodiment modification at the time of providing multiple in-vivo communication elements of the external device of a medical device same as the above. 同上の医療装置のカプセル内視鏡制御機能を付加した構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure which added the capsule endoscope control function of the medical apparatus same as the above. 同上の医療装置のカプセル内視鏡制御機能を付加したカプセル内視鏡の構成の概略を示す模式的な側面視断面図である。It is typical sectional view sectional drawing which shows the outline of a structure of the capsule endoscope which added the capsule endoscope control function of the medical apparatus same as the above.

以下、本発明を実施するため形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る医療装置1は、被検査者の体内の検査等を行うもので、図1に示すように、カプセル内視鏡2と体外装置3を備えている。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. A medical device 1 according to an embodiment of the present invention performs an inspection or the like inside the body of an examinee, and includes a capsule endoscope 2 and an extracorporeal device 3 as shown in FIG.

カプセル内視鏡2は、形状や大きさが特に限定されるものではないが、多くの場合、大略円柱状をなし、その軸方向(長手方向)に進行するものである。カプセル内視鏡2は、自走機能の有無についても特に限定されるものではなく、自走機能を有さず胃や腸の蠕動運動により受動的に体内を進行するだけのものや、自走機能を有して自ら検査等を行いたいところに移動することができるものが含まれる。カプセル内視鏡2は、例えば、直径(軸方向に直交する方向の直径)が1cm前後程度、軸方向の長さが、自走機能を有さない場合は2.5cm前後程度、自走機能を有する場合は2.5cm前後〜4.5cm前後程度、とすることができる。被検査者は、カプセル内視鏡2を口から飲み込む、又は、自走機能を有する場合は口から飲み込むか肛門から挿入した上で検査等を受ける。カプセル内視鏡2は、被検査者の体内を進行する。   Although the shape and size of the capsule endoscope 2 are not particularly limited, in many cases, the capsule endoscope 2 has a generally cylindrical shape and proceeds in the axial direction (longitudinal direction). The capsule endoscope 2 is not particularly limited in terms of the presence or absence of a self-propelled function. The capsule endoscope 2 does not have a self-propelled function and is only passively advanced by the peristaltic movement of the stomach and intestines. This includes those that have a function and can move to where they want to inspect themselves. The capsule endoscope 2 has, for example, a diameter (diameter perpendicular to the axial direction) of about 1 cm and a length in the axial direction of about 2.5 cm when the self-running function is not provided. When it has, it can be set to about 2.5 cm to about 4.5 cm. The examinee swallows the capsule endoscope 2 from the mouth, or in the case of having a self-propelled function, swallows the capsule endoscope 2 from the mouth or inserts it from the anus and then undergoes an examination or the like. The capsule endoscope 2 advances in the body of the subject.

カプセル内視鏡2は、図2に示すように、画像処理部21を備えている。画像処理部21は、消化管等の体内におけるカプセル内視鏡2の周辺部に光を照射する照明器21aと、体内におけるカプセル内視鏡2の周辺部を撮影するカメラ21b、などを用いて、体内の画像を取得する。カプセル内視鏡2の前部(図2においては左方)は光が通過できる程度に透明である。また、画像処理部21は、取得した画像を処理する画像処理回路21cを用いて画像電気信号を出力する。例えば、画像処理回路21cは、取得した画像をデジタル変換し、圧縮処理し、デジタルの画像電気信号を出力することができる。また、カプセル内視鏡2は、画像処理部21などの各部に電源を供給する電源供給部22を備えている。   As shown in FIG. 2, the capsule endoscope 2 includes an image processing unit 21. The image processing unit 21 uses an illuminator 21a that irradiates light to the peripheral part of the capsule endoscope 2 in the body such as the digestive tract, and a camera 21b that images the peripheral part of the capsule endoscope 2 in the body. Acquire images inside the body. The front part (left side in FIG. 2) of the capsule endoscope 2 is transparent to the extent that light can pass. The image processing unit 21 outputs an electrical image signal using an image processing circuit 21c that processes the acquired image. For example, the image processing circuit 21c can digitally convert the acquired image, perform compression processing, and output a digital image electrical signal. The capsule endoscope 2 includes a power supply unit 22 that supplies power to each unit such as the image processing unit 21.

また、カプセル内視鏡2は、変調回路部23を備えている。変調回路部23は、振動子23aを有しており、この振動子23aから直接又は分周して超音波領域の振動数(16kHz以上)の電気信号である搬送波を発生させる。変調回路部23は、この搬送波によって画像処理部21が出力する画像電気信号を変調して、変調画像電気信号を出力する。変調方式は、種々の方式が可能であるが、デジタルの画像電気信号を変調するためには、DPSK(Differential Phase Shift Keying)などのデジタル位相変調方式やMFSK(Multi Frequency shift Keying)などのデジタル周波数変調方式が可能である。   In addition, the capsule endoscope 2 includes a modulation circuit unit 23. The modulation circuit unit 23 includes a transducer 23a, and generates a carrier wave that is an electric signal having a frequency (16 kHz or more) in the ultrasonic region by directly or frequency-dividing from the transducer 23a. The modulation circuit unit 23 modulates the electrical image signal output from the image processing unit 21 by this carrier wave, and outputs a modulated electrical image signal. Various modulation schemes are possible, but in order to modulate a digital image electrical signal, a digital phase modulation scheme such as DPSK (Differential Phase Shift Keying) or a digital frequency such as MFSK (Multi Frequency shift Keying) is used. Modulation schemes are possible.

また、カプセル内視鏡2は、カプセル側通信素子24を備えている。カプセル側通信素子24は、変調回路部23が出力する変調画像電気信号を超音波信号に変換して外部に送信する。この超音波信号には、画像処理部21が取得した周辺部の画像のデータが含まれていることになる。カプセル側通信素子24は、例えば、圧電素子に変調画像電気信号の電圧を印加して機械的に振動させて、超音波信号を発生させるものを用いることができる。   The capsule endoscope 2 includes a capsule communication element 24. The capsule-side communication element 24 converts the modulated image electrical signal output from the modulation circuit unit 23 into an ultrasonic signal and transmits it to the outside. This ultrasonic signal includes image data of the peripheral portion acquired by the image processing unit 21. As the capsule-side communication element 24, for example, an element that generates a ultrasonic signal by applying a voltage of a modulated image electrical signal to a piezoelectric element and mechanically vibrating the piezoelectric element can be used.

このような構成のカプセル内視鏡2が送信する超音波信号は、胃や腸の中に流入している水分又は臓器や筋肉や血液などを、僅かに減衰しながら通過して行く。この減衰の程度は、電波に比べて遙かに小さい。例えば、16kHz〜1MHzの範囲における水中での減衰は、超音波信号も電波もともに周波数の増大とともに大きくなるが、電波の減衰が4dB/m〜30dB/m程度であるのに対し、超音波信号の減衰は、0.0001dB/m〜0.3dB/m程度である。なお、人体の臓器や筋肉や血液などの水分は、標準人体の約50〜65%を占めるため、人体を伝わる超音波信号の特性は、水中を伝わる超音波の特性に近いものとなる。   The ultrasonic signal transmitted by the capsule endoscope 2 having such a configuration passes through moisture or an organ, muscle, blood, or the like flowing into the stomach or intestine while being slightly attenuated. The degree of attenuation is much smaller than radio waves. For example, the attenuation in water in the range of 16 kHz to 1 MHz increases for both the ultrasonic signal and the radio wave as the frequency increases, whereas the attenuation of the radio wave is about 4 dB / m to 30 dB / m. Is about 0.0001 dB / m to 0.3 dB / m. Since moisture such as human organs, muscles and blood occupies about 50 to 65% of the standard human body, the characteristics of ultrasonic signals transmitted through the human body are close to those of ultrasonic waves transmitted through water.

従って、超音波信号を用いたカプセル内視鏡2は、体外に至るまで画像のデータを容易に確実性を増して送信することができる。   Therefore, the capsule endoscope 2 using the ultrasonic signal can easily transmit the image data with increased certainty until reaching the outside of the body.

また、その一方で、超音波信号は、空気など気体中での減衰が非常に大きい。そのため、胃や腸の中に流入している水分が多くない場合、その水分又は直接、臓器壁にカプセル側通信素子24からの超音波信号が適切に伝わらなければ、体外において超音波信号を受信するのが難しくなる。胃や腸の中に流入している水分が多くない場合でも、その水分又は臓器壁にカプセル側通信素子24からの超音波信号が伝わり易くする幾つかの構成について以下、述べる。   On the other hand, the ultrasonic signal is very attenuated in a gas such as air. Therefore, when there is not much water flowing into the stomach or intestine, if the water or the ultrasonic signal from the capsule communication element 24 is not properly transmitted directly to the organ wall, the ultrasonic signal is received outside the body. It becomes difficult to do. Several configurations for facilitating transmission of ultrasonic signals from the capsule-side communication element 24 to the moisture or organ wall even when the amount of moisture flowing into the stomach or intestine is not large will be described below.

先ず、図3に示すように、カプセル内視鏡2の重心Gを正面視中心点(進行方向から見た中心点)Cから一方向側に偏心させて正面視中心点Cの下側(重力方向の下側)に位置させ、そして、カプセル側通信素子24を重心Gの更なる一方向側である下側(重力方向の下側)に設けるようにすることができる。こうすると、カプセル側通信素子24が重力方向の下側に位置するときが安定状態となるため、胃や腸の中において重力方向の下側に溜まっている水分又は臓器壁にカプセル側通信素子24が接し、超音波信号が伝わることになる。   First, as shown in FIG. 3, the center of gravity G of the capsule endoscope 2 is decentered from the front view center point (center point seen from the traveling direction) C to one direction side, and below the front view center point C (gravity). The capsule-side communication element 24 can be provided on the lower side (lower side in the direction of gravity) which is a further one direction side of the center of gravity G. In this way, since the capsule-side communication element 24 is in a stable state when located below the gravity direction, the capsule-side communication element 24 is placed in the moisture or organ wall that accumulates below the gravity direction in the stomach or intestine. Will contact and the ultrasonic signal will be transmitted.

また、カプセル側通信素子24を、1個に限らず、図4(a)、(b)に示すように、複数個設けるようにすることができる。図4(a)は、上側から下側まで所定の間隔でもって複数個(この例では、4個)のカプセル側通信素子24を設けた場合を示している。図4(b)は、上側にはカプセル側通信素子24を設けずに、カプセル内視鏡2の重心Gを正面視中心点Cから一方向側に偏心させて正面視中心点Cの下側(重力方向の下側)に位置させ、そして、複数個(この例では、3個)のカプセル側通信素子24のうち少なくとも1個を重心Gの更なる一方向側である下側(重力方向の下側)に設けた場合を示している。このようにすると、周辺部に影響されてカプセル内視鏡2が正面視中心点Cの周りを大きく回動しても、いずれかのカプセル側通信素子24からの超音波信号が胃や腸の中に流入している水分又は臓器壁に伝わることになる。   The number of capsule-side communication elements 24 is not limited to one, and a plurality of capsule-side communication elements 24 can be provided as shown in FIGS. FIG. 4A shows a case where a plurality (four in this example) of capsule-side communication elements 24 are provided at a predetermined interval from the upper side to the lower side. FIG. 4B shows that the center of gravity G of the capsule endoscope 2 is decentered from the front view center point C in one direction without providing the capsule communication element 24 on the upper side, and below the front view center point C. (At the lower side in the direction of gravity), and at least one of the plurality (three in this example) of the capsule-side communication elements 24 is located on the lower side (in the direction of gravity) of the center of gravity G. The lower case) is shown. In this way, even if the capsule endoscope 2 is largely rotated around the center point C in frontal view due to the influence of the peripheral portion, the ultrasonic signal from any one of the capsule communication elements 24 is not in the stomach or intestine. It will be transferred to the water flowing in or to the organ wall.

また、カプセル内視鏡2は、図5に示すように、筐体2aの内部に内筐体2bを有し、筐体2aと内筐体2bとの間に液体(例えば、純水又は生理食塩水など)Lを満たすようにし、カプセル側通信素子24が内筐体2bに取り付けられるようにすることができる。また、この場合、カプセル内視鏡2の重心Gを正面視中心点Cから一方向側に偏心させて正面視中心点Cの下側(重力方向の下側)に位置させ、そして、カプセル側通信素子24のうち少なくとも1個を重心Gの更なる一方向側である下側(重力方向の下側)に設けるようにする。カプセル側通信素子24は、1個であっても又は複数個であってもよい。こうすると、周辺部に影響されてカプセル内視鏡2が正面視中心点Cの周りを大きく回動しても、内筐体2bはそれに追従せず、カプセル側通信素子24のうち少なくとも1個は常に重力方向の下側に位置するので、カプセル側通信素子24からの超音波信号は、筐体2aと内筐体2bとの間の液体L中を伝わり、筐体2aを介して、胃や腸の中において重力方向の下側に溜まっている水分又は臓器壁に伝わる。   Further, as shown in FIG. 5, the capsule endoscope 2 has an inner casing 2b inside the casing 2a, and a liquid (for example, pure water or physiological) is provided between the casing 2a and the inner casing 2b. Saline solution or the like) can be filled, and the capsule communication element 24 can be attached to the inner casing 2b. In this case, the center of gravity G of the capsule endoscope 2 is decentered from the front view center point C in one direction and is located below the front view center point C (below the gravitational direction). At least one of the communication elements 24 is provided on the lower side (lower side in the direction of gravity) of the center of gravity G in one direction. The capsule side communication element 24 may be one or plural. In this way, even if the capsule endoscope 2 is largely rotated around the front view center point C due to the influence of the peripheral portion, the inner housing 2b does not follow it, and at least one of the capsule communication elements 24 Is always located below the gravitational direction, the ultrasonic signal from the capsule communication element 24 is transmitted through the liquid L between the housing 2a and the inner housing 2b, and the stomach 2 through the housing 2a. It is transmitted to the water or the organ wall that accumulates in the lower side of gravity in the intestines.

なお、図5に示したものは、液体Lによって内筐体2bが支持されることで、内筐体2bが筐体2aに対して相対的に回動可能となるものであるが、内筐体2bと筐体2aの間に、内筐体2bを筐体2aに対して相対的に正面視中心点Cの周りを回動可能に支持する支持部(図示せず)を設けてもよい。また、図6に示すように、内筐体2bがカプセル側通信素子24を少なくとも含む一部の部品のみを含むようにして、内筐体2bと隔壁2a’の間、或いは内筐体2bと筐体2aの間に、内筐体2bを筐体2aに対して相対的に正面視中心点Cの周りを回動可能に支持する支持部(図示せず)を設けてもよい。なお、図6は、具体的には、照明器21aとカメラ21bを内筐体2bよりも外に、それ以外を内筐体2bの中に設けた場合を示しており、カメラ21bと画像処理回路21cの間の配線、又は、その配線の周りは、防水構造とする。   5 shows that the inner casing 2b is supported by the liquid L so that the inner casing 2b can rotate relative to the casing 2a. Between the body 2b and the housing 2a, a support portion (not shown) that supports the inner housing 2b so as to be rotatable around the center point C in front view relative to the housing 2a may be provided. . Further, as shown in FIG. 6, the inner casing 2 b includes only a part of components including at least the capsule-side communication element 24, so that the inner casing 2 b and the partition wall 2 a ′ or between the inner casing 2 b and the casing. Between 2a, you may provide the support part (not shown) which supports the inner housing | casing 2b so that rotation around the center point C of front view is relatively possible with respect to the housing | casing 2a. FIG. 6 specifically shows a case where the illuminator 21a and the camera 21b are provided outside the inner casing 2b and the others are provided in the inner casing 2b. The camera 21b and the image processing are shown in FIG. The wiring between the circuits 21c or the periphery of the wiring has a waterproof structure.

次に、体外装置3を説明する。   Next, the extracorporeal device 3 will be described.

体外装置3は、図1に示したように、体外通信素子31を備えている。体外通信素子31は、カプセル内視鏡2からの超音波信号を受信し、その超音波信号を電気信号に変換する。体外通信素子31は1個に限らず、図7に示すように複数個設けることができる。   The extracorporeal device 3 includes an extracorporeal communication element 31 as shown in FIG. The extracorporeal communication element 31 receives an ultrasonic signal from the capsule endoscope 2 and converts the ultrasonic signal into an electric signal. The number of extracorporeal communication elements 31 is not limited to one, and a plurality of extracorporeal communication elements 31 can be provided as shown in FIG.

また、体外装置3は、復調回路部32を備えている。復調回路部32は、体外通信素子31において超音波信号から変換された電気信号を復調して復調画像電気信号を出力する。復調方式は、カプセル内視鏡2の変調回路部23の変調方式に対応する方式である。なお、体外通信素子31が複数個の場合、超音波信号が最も早く届いた体外通信素子31からの電気信号を選択するなどして復調することができる。   The extracorporeal device 3 includes a demodulation circuit unit 32. The demodulation circuit unit 32 demodulates the electrical signal converted from the ultrasonic signal in the extracorporeal communication element 31 and outputs a demodulated image electrical signal. The demodulation method is a method corresponding to the modulation method of the modulation circuit unit 23 of the capsule endoscope 2. In addition, when there are a plurality of extracorporeal communication elements 31, it is possible to demodulate, for example, by selecting an electrical signal from the extracorporeal communication element 31 that has reached the earliest ultrasonic signal.

また、体外装置3は、画像再生部33を備えている。画像再生部33は、復調画像電気信号から、画像、すなわち、カプセル内視鏡2で取得された画像を再生する。画像再生部33は、画像処理回路21cの画像処理方式に対応する方式を用いる。画像再生部33で再生された画像は、モニター34に表示することができる。   The extracorporeal device 3 includes an image reproduction unit 33. The image reproducing unit 33 reproduces an image, that is, an image acquired by the capsule endoscope 2 from the demodulated image electric signal. The image reproduction unit 33 uses a method corresponding to the image processing method of the image processing circuit 21c. The image reproduced by the image reproduction unit 33 can be displayed on the monitor 34.

このようにして画像を再生することにより、その画像に基づいて被検査者の体内の検査を行うことができる。   By reproducing the image in this way, it is possible to inspect the body of the subject based on the image.

体外装置3は、体外通信素子31を直接、人体に装着させてもよいし、或いは、図8及び図9に示すように、人体に装着する袋体35を設けるようにしてもよい。この袋体35の中には液体(例えば、水など)又は超音波信号の減衰の少なく柔軟な柔軟性材料が満たされており、少なくとも1個の体外通信素子31が、袋体35における人体への装着面35aの反対側面35bに取り付けられている。袋体35は、図8に示すように、人体の周囲に巻き付けるようにするか、或いは、図9に示すように、人体の下方に敷くようにする。このようにすると、カプセル内視鏡2からの超音波信号は、減衰が非常に大きい空気中を介することなく、体外通信素子31まで伝わることができる。   In the extracorporeal device 3, the extracorporeal communication element 31 may be directly attached to the human body, or as shown in FIGS. 8 and 9, a bag body 35 to be attached to the human body may be provided. The bag body 35 is filled with a flexible material having little attenuation of liquid (for example, water) or ultrasonic signals, and at least one external communication element 31 is connected to the human body in the bag body 35. Is attached to the opposite side surface 35b of the mounting surface 35a. The bag 35 is wound around the human body as shown in FIG. 8, or is laid under the human body as shown in FIG. In this way, the ultrasonic signal from the capsule endoscope 2 can be transmitted to the extracorporeal communication element 31 without passing through the air in which attenuation is very large.

また、超音波信号を受信する体外通信素子31が複数個設けられた場合の体外装置3は、以下に述べる特別な機能を有するようにすることができる。   Further, the extracorporeal device 3 in the case where a plurality of extracorporeal communication elements 31 for receiving ultrasonic signals is provided can have a special function described below.

先ず、図10に示すように、位置検出部36を備えることで、カプセル内視鏡2の位置(より詳細には、カプセル側通信素子24の位置)を検出することが可能である。位置検出部36は、複数個の体外通信素子31の位置と、それらが受信する超音波信号の時間差と、によってカプセル内視鏡2の位置を検出する。   First, as shown in FIG. 10, the position of the capsule endoscope 2 (more specifically, the position of the capsule communication element 24) can be detected by providing the position detection unit 36. The position detector 36 detects the position of the capsule endoscope 2 based on the positions of the plurality of extracorporeal communication elements 31 and the time difference between the ultrasonic signals received by them.

例えば、カプセル内視鏡2の位置を(X,Y,Z)、体外通信素子31の位置を(X,Y,Z)とする(ここで、iはN個の体外通信素子に順番に付けた番号を示している)。そうすると、カプセル内視鏡2から体外通信素子31までの距離Lは次の式(1)のように表される。 For example, the position of the capsule endoscope 2 is (X, Y, Z), and the position of the extracorporeal communication element 31 is (X i , Y i , Z i ) (where i represents N extracorporeal communication elements). Number in order). Then, the distance L i from the capsule endoscope 2 to the extracorporeal communication element 31 is expressed by the following equation (1).

Figure 0006202561
Figure 0006202561

また、カプセル内視鏡2から体外通信素子31まで伝わるのに超音波信号が要した時間をT+Tとする(ここで、Tはカプセル内視鏡2から1個の自由に選択された体外通信素子31まで伝わるのに超音波信号が要した時間、Tは、その1個の体外通信素子31とi番の体外通信素子31の間の超音波信号の時間差である)。そうすると、上記距離Lは次の式(2)のように表される。 Also, the time in which the ultrasonic signal is required for traveling from the capsule endoscope 2 to the external communication element 31 and T + T i (where, T is external communication selected from the capsule endoscope 2 one freely The time required for the ultrasonic signal to travel to the element 31, T i is the time difference of the ultrasonic signal between the one extracorporeal communication element 31 and the i th extracorporeal communication element 31). Then, the distance L is expressed as the following formula (2).

Figure 0006202561
Figure 0006202561

ここで、vは超音波信号の速度であり、予め実測した値(水中での速度1500m/s程度)を用いればよい。従って、式(1)、(2)から、体外通信素子31を複数個設ければ、カプセル内視鏡2の位置(X,Y,Z)を検出できることになる。   Here, v is the velocity of the ultrasonic signal, and a value measured in advance (a velocity in water of about 1500 m / s) may be used. Therefore, from the expressions (1) and (2), if a plurality of extracorporeal communication elements 31 are provided, the position (X, Y, Z) of the capsule endoscope 2 can be detected.

位置検出部36は、具体的には、コンピュータを用いて、数値解法などのプログラムにより、実現することができる。例えば、上記の式(1)、(2)から導いた次の式(3)のΔを最小にするような位置(X,Y,Z)を求める最小二乗法のプログラムにより、実現することができる。   Specifically, the position detection unit 36 can be realized by a program such as numerical solution using a computer. For example, it can be realized by a least squares program for obtaining a position (X, Y, Z) that minimizes Δ in the following expression (3) derived from the above expressions (1) and (2). it can.

Figure 0006202561
Figure 0006202561

このように、超音波信号の速度は、電波の速度(30万km/s))に比べて非常に遅いため、複数個の体外通信素子31の間で受けた超音波信号に測定可能な時間差が生じ、この時間差と複数個の体外通信素子31の位置と、によってカプセル内視鏡2の位置を検出することができる。   Thus, since the speed of the ultrasonic signal is very slow compared to the speed of radio waves (300,000 km / s), a time difference that can be measured for the ultrasonic signals received between the plurality of extracorporeal communication elements 31. The position of the capsule endoscope 2 can be detected from this time difference and the positions of the plurality of extracorporeal communication elements 31.

次に、図10に示すように、進行検出部37を備えることで、カプセル内視鏡2の進行方向を検出したり進行速度を検出したりすることが可能である。カプセル内視鏡2が進行しながら超音波信号を送信すると、カプセル内視鏡2の進行方向及び進行速度に応じてドップラー効果が起こり、その超音波信号の搬送波成分の周波数は、カプセル内視鏡2で生成した搬送波の振動数からずれる。進行検出部37は、複数個の体外通信素子31が受信するそれぞれの超音波信号の周波数を測定して、カプセル内視鏡2の進行方向及び/又は進行速度を検出する。   Next, as shown in FIG. 10, by providing the progress detection unit 37, it is possible to detect the traveling direction of the capsule endoscope 2 or to detect the traveling speed. When an ultrasonic signal is transmitted while the capsule endoscope 2 travels, a Doppler effect occurs according to the traveling direction and traveling speed of the capsule endoscope 2, and the frequency of the carrier component of the ultrasonic signal is determined by the capsule endoscope. 2 deviates from the frequency of the carrier wave generated in step 2. The progress detection unit 37 measures the frequency of each ultrasonic signal received by the plurality of extracorporeal communication elements 31 and detects the traveling direction and / or traveling speed of the capsule endoscope 2.

例えば、カプセル内視鏡2から静止している体外通信素子31に向かう方向とカプセル内視鏡2の進行方向との間の角度をθとする。そうすると、体外通信素子31が受信する超音波信号の搬送波成分の周波数fは、次の式(4)のように表される。 For example, the angle between the direction from the capsule endoscope 2 toward the stationary extracorporeal communication element 31 and the traveling direction of the capsule endoscope 2 is θ. Then, the frequency f i of the carrier wave component of the ultrasonic signal received by the extracorporeal communication element 31 is expressed as the following equation (4).

Figure 0006202561
Figure 0006202561

ここで、fは、カプセル内視鏡2で生成した搬送波の振動数であり、uはカプセル内視鏡2の進行速度である。従って、式(4)から、体外通信素子31を複数個設ければ、カプセル内視鏡2の進行方向及び/又は進行速度を検出できることになる。   Here, f is the frequency of the carrier wave generated by the capsule endoscope 2, and u is the traveling speed of the capsule endoscope 2. Therefore, from the equation (4), if a plurality of extracorporeal communication elements 31 are provided, the traveling direction and / or traveling speed of the capsule endoscope 2 can be detected.

以上説明した医療装置1は、更に機能を付加し、第2の超音波信号を用いて体外装置3によってカプセル内視鏡2を制御することも可能である。詳細には、次のようにすることができる。すなわち、体外装置3は、図11に示すように制御電気信号を発生する制御電気信号発生部38と、その制御電気信号を超音波領域の振動数の搬送波によって変調して変調制御電気信号を出力する第2の変調回路部39と、を備え、体外通信素子31の少なくとも1個から第2の超音波信号を送信する。第2の変調回路部39は、カプセル内視鏡2の変調回路部23と同様のものでよいし、また、搬送波は独立の振動子又はコンピュータのシステムクロックなどを用いて様々な手段で発生させることができる。また、第2の超音波信号の周波数は、カプセル内視鏡2から送信される上記の超音波信号の周波数と異なっていても、或いは同じであってもよい。カプセル内視鏡2は、カプセル側通信素子24の少なくとも1個が第2の超音波信号を受信して第2の超音波信号を電気信号に変換する。カプセル内視鏡2は、また、図12に示すように、その電気信号を復調して復調制御電気信号を出力する第2の復調回路部25と、復調制御電気信号から前記制御電気信号を再生する制御電気信号再生部26と、を備える。再生された制御電気信号は、画像処理部21などの制御(例えば、カメラ21bの向き等の制御、画像の撮影開始や停止の指示、画像撮影間隔の指示など)を行う。   The medical device 1 described above can further add a function, and can control the capsule endoscope 2 by the extracorporeal device 3 using the second ultrasonic signal. Specifically, it can be as follows. That is, the extracorporeal device 3 outputs a modulation control electric signal by modulating a control electric signal generation unit 38 that generates a control electric signal, as shown in FIG. And a second modulation circuit unit 39 for transmitting a second ultrasonic signal from at least one of the extracorporeal communication elements 31. The second modulation circuit unit 39 may be the same as the modulation circuit unit 23 of the capsule endoscope 2, and the carrier wave is generated by various means using an independent vibrator or a system clock of a computer. be able to. The frequency of the second ultrasonic signal may be different from or the same as the frequency of the ultrasonic signal transmitted from the capsule endoscope 2. In the capsule endoscope 2, at least one of the capsule communication elements 24 receives the second ultrasonic signal and converts the second ultrasonic signal into an electric signal. As shown in FIG. 12, the capsule endoscope 2 demodulates the electrical signal and outputs a demodulation control electrical signal, and reproduces the control electrical signal from the demodulation control electrical signal. And a control electric signal regenerator 26. The reproduced control electrical signal performs control of the image processing unit 21 and the like (for example, control of the direction of the camera 21b, an instruction to start and stop image capturing, an instruction of an image capturing interval, etc.).

第2の超音波信号を用いて体外装置3によってカプセル内視鏡2を制御することが可能な医療装置1は、更に、カプセル内視鏡2に採取器を内蔵させることによって、体外装置3の画像再生部33で再生された画像に基づいて体液や組織などの採取を行ったり、カプセル内視鏡2に治療器を内蔵させることによって、体外装置3の画像再生部33で再生された画像に基づいて治療(例えば、施薬など)を行ったりすることも可能である。   The medical device 1 capable of controlling the capsule endoscope 2 by the extracorporeal device 3 using the second ultrasonic signal further includes the sampling device incorporated in the capsule endoscope 2, thereby By collecting body fluid or tissue based on the image reproduced by the image reproduction unit 33 or incorporating a treatment device in the capsule endoscope 2, the image reproduced by the image reproduction unit 33 of the extracorporeal device 3 It is also possible to perform treatment (for example, medication etc.) based on this.

以上、本発明の実施形態に係る医療装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内での様々な設計変更が可能である。   As mentioned above, although the medical device which concerns on embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not restricted to what was described in embodiment, Various design change within the range of the matter described in the claim is carried out. Is possible.

1 医療装置
2 カプセル内視鏡
21 画像処理部
21a 照明器
21b カメラ
21c 画像処理回路
22 電源供給部
23 変調回路部
23a 振動子
24 カプセル側通信素子
25 第2の復調回路部
26 制御電気信号再生部
2a 筐体
2a’ 隔壁
2b 内筐体
3 体外装置
31 体外通信素子
32 復調回路部
33 画像再生部
35 袋体
35a 袋体の人体への装着面
35b 袋体の人体への装着面の反対側面
36 位置検出部
37 進行検出部
38 制御電気信号発生部
39 第2の変調回路部
C カプセル内視鏡の正面視中心点
G カプセル内視鏡の重心
L 液体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medical device 2 Capsule endoscope 21 Image processing part 21a Illuminator 21b Camera 21c Image processing circuit 22 Power supply part 23 Modulation circuit part 23a Vibrator 24 Capsule side communication element 25 2nd demodulation circuit part 26 Control electric signal reproduction | regeneration part 2a casing 2a 'partition 2b inner casing 3 extracorporeal device 31 extracorporeal communication element 32 demodulation circuit section 33 image reproduction section 35 bag body 35a mounting surface of the bag body to the human body 35b side surface opposite to the mounting surface of the bag body to the human body 36 Position detector 37 Progress detector 38 Control electrical signal generator 39 Second modulation circuit C Front view center of capsule endoscope G Center of gravity of capsule endoscope L Liquid

Claims (6)

カプセル内視鏡と体外装置を備えた医療装置において、
前記カプセル内視鏡は、
体内の画像を取得して画像電気信号を出力する画像処理部と、
該画像電気信号を超音波領域の振動数の搬送波によって変調して変調画像電気信号を出力する変調回路部と、
該変調画像電気信号を超音波信号に変換して外部に送信する少なくとも1個のカプセル側通信素子と、を備え、
正面視中心点よりも下側に重心が位置しており、少なくとも1個の前記カプセル側通信素子が重心の下側に設けられており、
前記体外装置は、
前記カプセル内視鏡からの前記超音波信号を受信し該超音波信号を電気信号に変換する少なくとも1個の体外通信素子と、
該電気信号を復調して復調画像電気信号を出力する復調回路部と、
該復調画像電気信号から前記画像を再生する画像再生部と、を備えていることを特徴とする医療装置。
In a medical device comprising a capsule endoscope and an extracorporeal device,
The capsule endoscope is:
An image processing unit that acquires an image in the body and outputs an electrical image signal;
A modulation circuit unit that modulates the image electrical signal with a carrier wave having a frequency of an ultrasonic region and outputs a modulated image electrical signal;
Comprising at least one capsule-side communication element that converts the modulated image electrical signal into an ultrasonic signal and transmits the signal to the outside,
The center of gravity is located below the center point in front view, and at least one capsule-side communication element is provided below the center of gravity ,
The extracorporeal device is:
At least one extracorporeal communication element that receives the ultrasound signal from the capsule endoscope and converts the ultrasound signal into an electrical signal;
A demodulation circuit unit that demodulates the electrical signal and outputs a demodulated image electrical signal;
An image reproducing unit that reproduces the image from the demodulated image electric signal.
請求項に記載の医療装置において、
前記カプセル内視鏡は、筐体の内部に内筐体を有しており、該筐体と該内筐体との間には液体が満たされており、少なくとも1個の前記カプセル側通信素子が該内筐体に取り付けられていることを特徴とする医療装置。
The medical device according to claim 1 , wherein
The capsule endoscope has an inner casing inside the casing, the liquid is filled between the casing and the inner casing, and at least one capsule-side communication element Is attached to the inner casing.
請求項1又は2に記載の医療装置において、
前記体外装置は、人体に装着する袋体を備えており、該袋体には液体又は柔軟性材料が満たされており、少なくとも1個の前記体外通信素子が、該袋体における人体への装着面の反対側面に取り付けられていることを特徴とする医療装置。
The medical device according to claim 1 or 2 ,
The extracorporeal device includes a bag body to be attached to a human body, the bag body is filled with a liquid or a flexible material, and at least one of the extracorporeal communication elements is attached to the human body in the bag body. A medical device, wherein the medical device is attached to an opposite side of the surface.
請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、
前記体外装置は、前記体外通信素子が複数個設けられており、該複数個の体外通信素子の位置と、それらが受信する前記超音波信号の時間差と、によって前記カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴とする医療装置。
The medical device according to any one of claims 1 to 3 ,
The extracorporeal device is provided with a plurality of the extracorporeal communication elements, and detects the position of the capsule endoscope based on the positions of the extracorporeal communication elements and the time difference between the ultrasonic signals received by the extracorporeal communication elements. A medical device comprising a position detection unit that performs the above operation.
請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、
前記体外装置は、前記体外通信素子が複数個設けられており、該複数個の体外通信素子が受信する前記超音波信号の搬送波成分の周波数と、前記カプセル内視鏡の前記搬送波の振動数と、のドップラー効果による差を測定して前記カプセル内視鏡の進行方向及び/又は進行速度を検出する進行検出部を備えていることを特徴とする医療装置。
The medical device according to any one of claims 1 to 4 ,
The extracorporeal device is provided with a plurality of the extracorporeal communication elements, the frequency of the carrier component of the ultrasonic signal received by the plurality of extracorporeal communication elements, and the frequency of the carrier of the capsule endoscope A medical device comprising: a progress detection unit that measures a difference due to the Doppler effect and detects a travel direction and / or a travel speed of the capsule endoscope.
請求項1〜のいずれか1項に記載の医療装置において、
前記体外装置は、制御電気信号を発生する制御電気信号発生部と、該制御電気信号を超音波領域の振動数の搬送波によって変調して変調制御電気信号を出力する第2の変調回路部と、を備え、前記体外通信素子の少なくとも1個から第2の超音波信号を送信し、
前記カプセル内視鏡は、前記カプセル側通信素子の少なくとも1個が第2の超音波信号を受信して第2の超音波信号を電気信号に変換し、かつ、その電気信号を復調して復調制御電気信号を出力する第2の復調回路部と、該復調制御電気信号から前記制御電気信号を再生する制御信号再生部と、を備えていることを特徴とする医療装置。
The medical device according to any one of claims 1 to 5 ,
The extracorporeal device includes a control electric signal generation unit that generates a control electric signal, a second modulation circuit unit that modulates the control electric signal with a carrier wave having a frequency in an ultrasonic region, and outputs a modulation control electric signal; And transmitting a second ultrasonic signal from at least one of the extracorporeal communication elements,
In the capsule endoscope, at least one of the capsule communication elements receives the second ultrasonic signal, converts the second ultrasonic signal into an electric signal, and demodulates the electric signal by demodulating the electric signal. A medical device comprising: a second demodulation circuit unit that outputs a control electric signal; and a control signal reproduction unit that reproduces the control electric signal from the demodulation control electric signal.
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