JP2008178544A - 無線給電システム、カプセル内視鏡、及びカプセル内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】カプセル内視鏡自体を大きくする事なく、カプセル内視鏡へ適用可能な無線給電システムの受電効率を向上させることにより、従来の送電電力で駆動電力を発生可能とすると共に、無線給電システムの省エネルギ化やカプセル内視鏡の小型化を図ること。
【解決手段】本発明は、無線で電源６からの電力を送電する送電アンテナ５を備えた送電システム２、及び送電された電力を受電するための略棒状のコア１２ａの外周に受電コイル１２ｂが巻回された受電アンテナ１２を備え、受電アンテナのコアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外部からの磁界を受けて電力に変換する受電アンテナを具備した無線給電システム、この無給電システムを備えたカプセル内視鏡、及びカプセル内視鏡システムに関する。

周知のように、内視鏡装置の内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部の太さ、及び長さに制約があることから、術者が観察、検査等を行い得る範囲には限界があった。

こうした事情に鑑みて、例えば錠剤カプセル形状の外装筐体の内部に撮影光学系を有する撮像素子を内蔵した超小型の内視鏡、所謂カプセル内視鏡が近年開発されている。

カプセル内視鏡は、これを被検者が嚥下する等の手段によって体腔内に導入され、例えば腸の蠕動運動により体腔内を進行して、体腔内の臓器の患部等を撮像素子により撮影し、その内視鏡画像をメモリに記憶、又は無線にて対外の受信機へ送信する構成を有している。

そしてカプセル内視鏡は、撮像した内視鏡画像を、無線通信の場合には体外で受信することにより、また、メモリに記憶する場合には体内から排出されたカプセル内視鏡のメモリを取り出すことにより、術者は容易に内視鏡画像を観察することができる。このことから、術者は、体腔内の観察や検査等を容易に行うことがきる。

このように、体腔内の検査にカプセル内視鏡を用いれば、従来の細長な挿入部を有する内視鏡では観察や検査等を行うのが困難であった、例えば小腸等の臓器の観察や検査等をも比較的容易に行うことができる。

ところで、上述したカプセル内視鏡の動力源としては、カプセル内視鏡に内蔵された電池を用いるものが一般的である。しかしながら、電池の寿命切れによるカプセル内視鏡の動作停止を解消するための方式が近年において検討されている。その方式の一つとして考えられるのが無線による給電方式である。無線による給電方式の場合、体外に配した送電システムから電力を送信するため、この送電システムの電源をコンセントから取ることにより永久に使用可能となる。

このような無線による給電方式は、例えば、特許文献１に記載されるように、以下のような形態で行われるのが一般的である。このような従来技術において、体外に位置する送電システムは、送電システム内の制御回路と駆動回路により、装備した送電アンテナを駆動し交流磁界を発生する。発生した交流磁界は人体を貫通し、体内に導入されたカプセル内視鏡にまで到達する。

一方、カプセル内視鏡の内部には、受電アンテナと、整流回路及び平滑化回路からなる受電回路を内蔵している。内蔵した受電アンテナに対して、交流磁界によって発生した磁束が流入することで受電アンテナの両端に電力を発生し、これを整流、平滑することでカプセル内視鏡の動力源とする構成である。

上記特許文献１には、生体内を照明する照明手段と、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、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、体外から送電された電力を受電する受電コイルとを備えたカプセル内視鏡が開示されている。

従来のカプセル内視鏡は、撮像手段で光電変換された電荷が信号処理部で画像信号に変換され、変調・送信アンプで変調・増幅されて、送信信号となり、送信アンテナ部から体外に向けて電波として放射される。また、カプセル内視鏡は、受電コイルを有している。

この受電コイルは、カプセル内壁を取り巻く形で円筒状に形成されている。つまり、外部から交流磁界を発生すると、その交流磁界は、人体を貫通し体内へ導入されたカプセル内視鏡へ到達する。この交流磁界によって発生した磁束が受電コイルに作用することによって、受電コイルの両端に電力を生じ、これを整流、平滑することによってカプセル内視鏡の動力源としている。
従って、従来の技術では、体外から電力を無線で供給することにより、必要なときにカプセル内視鏡に電力を供給することができる。
特開２００１−２２４５５１号公報

しかしながら、従来のカプセル内視鏡は、複雑な臓器内を移動することにより、如何なる姿勢にも変化しながら進行するため、カプセル内視鏡内に搭載した受電アンテナを構成する受電コイルの巻き軸の向きと、送電アンテナが発生する磁束の向きが一致しない場合が発生する。

ここで、受電アンテナと磁束が鎖交する角度をθとした場合、カプセル内視鏡の受電電力はθ＝０°のとき最大となり、θが大きくなるにつれて減少する。この場合、十分な電力をカプセル内視鏡に供給するためには、θ＝０°の場合よりも大きな磁束すなわち大きな送電電力が必要となる。また、受電効率を向上させるためには、受電アンテナの直径を大きくすることも考えられるが、受電アンテナの直径を大きくすると、カプセル内視鏡自体が大きくなって被検者が嚥下しにくくなる、臓器内で停滞してしまうなどの問題が発生する。

本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、カプセル内視鏡自体を大きくする事なく、カプセル内視鏡へ適用可能な無線給電システムの受電効率を向上させることにより、従来の送電電力で駆動電力を発生可能とすると共に、無線給電システムの省エネルギ化、及びカプセル内視鏡の小型化を図ることを目的とする。

上記目的を達成すべく、第１の発明は、無線で電源からの電力を送電する送電アンテナを備えた送電システム、及び送電された該電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナを備えた無線給電システムにおいて、上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とする無線給電システム。

また、第２の発明は、無線で電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナを内蔵するカプセル内視鏡において、上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とするカプセル内視鏡。

さらに、第３の発明は、無線で電源からの電力を送電する送電アンテナを備えた送電システムと、送電された上記電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナが内蔵されたカプセル内視鏡と、を具備し、上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とするカプセル内視鏡システム。

本発明によれば、カプセル内視鏡自体を大きくする事なく、カプセル内視鏡へ適用可能な無線給電システムの受電効率を向上させることにより、従来の送電電力で駆動電力を発生可能とすると共に、無線給電システムの省エネルギ化やカプセル内視鏡の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、以下に示す実施の形態において無線給電システムは、カプセル内視鏡を例に挙げて説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１〜図１０は、第１の実施の形態に係り、図１はカプセル内視鏡システムの構成を示すと共に、カプセル内視鏡が被検体の体腔内に導入された状態を示す図、図２は受電アンテナを備えたカプセル内視鏡の断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったカプセル内視鏡を円筒方向の正面から見た断面図、図４はカプセル内視鏡と送電システムを示すブロック図、図５はストレートコアを備えた受電アンテナの構成を示す図、図６は両端部が角度３０°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図、図７は両端部が角度４５°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図、図８は図６とは異なり、両端部が角度３０°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図、図９は受電アンテナを磁界中に配置した図、図１０はストレートコアと折り曲げコアの受電状況を示すグラフである。

図１に示すように、本実施の形態のカプセル内視鏡システム１は、無線給電システムを構成している、送電システム２とカプセル内視鏡３によって構成されている。

送電システム２は、体外に設けられ、送電装置本体４と、送電アンテナ５とによって構成されている。この送電装置本体４は、夫々が電気的に接続された、電源６と、制御回路７と、駆動回路８とが内蔵されている。尚、本実施の形態において、制御回路７、及び駆動回路８は、制御ユニット９を構成している。

送電アンテナ５は、ヘルムホルツ型コイルである２つの円環状のアンテナ部５ａ，５ｂにより構成され、夫々のアンテナ部５ａ，５ｂが送電装置本体４の駆動回路８と電気的に接続されている。これらアンテナ部５ａ，５ｂは、被検者１００の胴体部に所定の距離で離間するように装着される。

このように構成された送電システム２は、電源６および制御回路７によって生成された交流電流を送電アンテナ５に印加する。交流電流が印加された送電アンテナ５は、印加された交流電流の大きさに応じた交流磁界を発生し、被検者の体内等に、ここではアンテナ部５ｂからアンテナ部５ａへの磁束Ｍを発生させる。尚、送電アンテナ５は、送電アンテナ５はヘルムホルツ型コイルに限らず、ソレノイド型コイル、若しくは他のコイルであっても勿論構わない。

図１に示すカプセル内視鏡３は、被検者によって嚥下される等により体腔内に導入されるものであり、外観形状がカプセル型の錠剤形状を有している。

このカプセル内視鏡３は、図２に示すように、両端がドーム状の略カプセル型の外部筐体１０と、この外部筐体１０の一端に配設された透明カバー１１とによって、密閉されている。この外部筐体１０の内部には、受電アンテナ１２と、受電回路１３と、カプセル内視鏡機能部１４と、が内蔵されている。

受電アンテナ１２は、磁性材料からなるコア１２ａと、このコア１２ａの外周に沿って巻回された受電コイル１２ｂと、から構成されている。

コア１２ａを構成する材料は、金属合金系材料、フェライト系材料、及びアモルファス系磁性材料等の高透磁率磁性材料である。このコア１２ａは、図３からも判るように、外部筐体１０の内周近傍に配置され、長尺な棒形状をしている。また、コア１２ａは、図２に示すように、直線領域と、この直線領域の両端から延出した夫々の一端領域が外部筐体１０の両端ドーム状の内壁湾曲に沿った湾曲領域とを有している。

すなわち、本実施の形態では外部筐体１０の限られた内部空間内に、コア１２ａができるだけ長く設定できるように、直線状ではなく、両端が外部筐体１０の内壁湾曲に沿った形状に設定されている。これにより、本実施の形態では、カプセル内視鏡３のサイズを大きくすることなく、磁束Ｍを集めるためのコア１２ａの全長を長くすることができる。

受電回路１３は、受電アンテナ１２が受電した電力への変換に、カプセル内視鏡内に交流電流を整流するダイオードブリッジなどの整流回路、エネルギ蓄積要素、リップル減衰要素として機能するキャパシタ等の平滑回路等が設けられている。これらは、一般に用いられる回路であるため、ここでは説明および図示ともに省略する。

また、外部から印加される交流磁界の周波数と共振するよう、受電アンテナ１２には共振用キャパシタが接続されているが、これについても図示を省略する。

カプセル内視鏡機能部１４は、照明手段であるＬＥＤ１５、及び撮像光学系であるレンズ群１６ａを備えたレンズ枠１６と、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどのイメージセンサである撮像素子１５と、撮像素子駆動部１７と、信号処理部１８と、受電回路部１９と、非常用バッテリ２０と、撮影した画像を外部へ送信する送信アンテナ２１を備えた変調送信アンプ部２２と、を有し、これらが硬質基板、或いはＦＰＣの電気基板２５上に所定に配置されて構成される。

次に、このように構成された本実施の形態のカプセル内視鏡システム１の作用について説明する。
被検者は図１に示すような交流磁界の中において、カプセル内視鏡３を嚥下すると、カプセル内視鏡３は体腔内に導入され、たとえば腸の蠕動運動により消化管に沿って移動する。

このカプセル内視鏡３が移動する間、外部に発生させた交流磁界による磁束Ｍを受電アンテナ１２で受電し電力に変換する。それにより得た電力によって、カプセル内視鏡３内のカプセル内視鏡機能部１４における電気的なすべての機能を動作させることができる。

つまり、図４に示すように、送電システム２の電源６からの電力は、制御ユニット９を介して、送電アンテナ５から交流磁界による磁束Ｍを発生させる。すると、カプセル内視鏡３は、磁束Ｍを受電アンテナ１２で受電し、受電回路１３によって、カプセル内視鏡機能部１４の各電気的構成要素へ電力供給が行われる。

このとき、上述したように、コア１２ａは、両端の領域が外部筐体１０の内壁に沿うように配置され、かつ外部筐体１０が前方および後方でドーム形状に湾曲する部分まで延びている。そのため、コア１２ａ内部で発生する反磁界の影響が少なくなり、磁束Ｍを多く集めること、つまり受電電力の向上が可能となる。

ここで、図５〜図１０を用いて、コア１２ａの長さの違いによる受電電力への影響について説明する。ここでは、図５から図８に示す、異なる形態の４つの受電アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて検証した。
図５に示す受電アンテナ１２Ａは、全長が１５．０ｍｍ、直径が１．０ｍｍの円柱形状のコア１２ａの中央部に巻厚５ｍｍに亘って巻き数５０回の受電コイル１２ｂを装備している。

図６に示す受電アンテナ１２Ｂは、両端が折れ曲がった形状をしており、直線領域の長さが１５．０ｍｍ、両端の折れ曲がった部分から端部までの長さが７．５ｍｍとしたコア１２ａの中央部に巻厚５ｍｍに亘って巻き数５０回の受電コイル１２ｂを装備している。尚、折れ曲がった部分は、両端の領域が同一の方向へ傾倒するように、直線領域に対して角度３０°が設定されている。

図７に示す受電アンテナ１２Ｃは、図６の受電アンテナ１２Ｂと同様に、両端が折れ曲がった形状をしており、直線領域の長さが１５．０ｍｍ、両端の折れ曲がった部分から端部までの長さが７．５ｍｍとしたコア１２ａの中央部に巻厚５ｍｍに亘って巻き数５０回の受電コイル１２ｂを装備している。尚、折れ曲がった部分は、両端の領域が同一の方向へ傾倒するように、直線領域に対して角度４５°が設定されている。

図８に示す受電アンテナ１２Ｄは、両端が折れ曲がった形状をしており、直線領域の長さが１５．０ｍｍ、両端の折れ曲がった部分から端部までの長さが３．７５ｍｍとしたコア１２ａの中央部に巻厚５ｍｍに亘って巻き数５０回の受電コイル１２ｂを装備している。尚、折れ曲がった部分は、図６の受電アンテナ１２Ｂと同様に、両端の領域が同一の方向へ傾倒するように、直線領域に対して角度３０°が設定されている。

これら４つの受電アンテナ１２Ａ〜１２Ｄに用いられるコア１２ａの材質は、いずれもフェライトであり、受電コイル１２ｂもいずれも同じ材質を用いている。

これら４つの受電アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを、図９に示すように、送電アンテナ５により発生させた同じ条件下の交流磁界による磁束Ｍの磁界内に配置する。尚、ここでは、受電アンテナ１２Ａの長軸方向が磁束Ｍ方向に対する角度θがゼロ（θ＝０°）、つまり平行であるときに受電する電力を１．０とする。また、カプセル内視鏡３のカプセル内視鏡機能部１４を電気的に駆動するために必要な電力を、例えば、０．７５以上とする。

これら４つの受電アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを夫々の直線領域の軸が磁束Ｍ方向に対する磁束Ｍが交差する角度θを１５°毎に徐々に大きくしたときの、それぞれの受電アンテナ１２Ａ〜１２Ｄで発生する受電電力の推移を図１０のグラフに示す。

図１０に示すように、磁束Ｍの強度を一定の値にしたとき、受電アンテナ１２Ａを用いた場合は磁束Ｍ方向に対しθ＝３０°以上傾くと受電電力が０．７５を下回るため、カプセル内視鏡機能部１４を電気的に駆動するために必要な電力が不足する。

また、受電アンテナ１２Ｄは少なくともθ＝４５°までは受電電力が０．７５を上回るため、カプセル内視鏡機能部１４を電気的に駆動するために必要な電力を維持できる。

また、受電アンテナ１２Ａ、及び受電アンテナ１２Ｂは少なくともθ＝５０°までは受電電力が０．７５を上回るため、カプセル内視鏡機能部１４を電気的に駆動するために必要な電力を維持できる。

このことから、コア１２ａの全長を長くすることによって反磁界の影響を少なくし、磁束Ｍを多く集めることで、角度変化に対する影響を軽減できることが判明した。また、受電アンテナ１２Ｂと受電アンテナ１２Ｃを比較すると、コア１２ａの両端部分が直線領域に対する角度が鈍角であるほうが、若干であるが、受電効率が向上する。

さらに、受電アンテナ１２Ｂと受電アンテナ１２Ｄを比較すると、コア１２ａの両端部分が直線領域に対する角度が同一（３０°）であった場合、両端の折れ曲がった部分から端部までの領域の長さが長ければ長いほど受電効率が向上する。

従って、本実施の形態の受電アンテナ１２は、カプセル内視鏡３という限られた空間の中で、ドーム形状に湾曲する部分までコア１２ａを延設する形で全長を長くすることによって、内部に発生する反磁界の影響を少なくして磁束Ｍを多く集めることが可能となり、送電システム２の電力を無駄に増大させることなく、十分な受電電力を得ることが可能となる。

尚、本実施の形態のカプセル内視鏡３は、受電アンテナ１２によるカプセル内視鏡機能部１４を電気的に駆動するために必要な電力が得られない場合には、非常用バッテリ２０により、電力供給補助が行われる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。また、図１１〜図１９は、第２の実施の形態に係り、図１１はカプセル内視鏡を正面から見た断面図、図１２は、図１１のカプセル内視鏡のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った部分断面図、図１３は２つの受電アンテナの電気的接続例を示す図、図１４は２つの受電アンテナの電気的接続例を示す図、図１５は２つの受電アンテナの電気的接続例を示す図、図１６は２つの受電アンテナの電気的接続例を示す図、図１７はコアが集める磁束の状態を示す図、図１８は図１７と同一のコアが集める磁束の状態を示す図、図１９は図１７，１８のコアの体積の和が等しいコアが集める磁束の状態を示す図である。

尚、以下の説明において、上述した第１の実施の形態のカプセル内視鏡システム１と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。また、図面の簡略化のため、カプセル内視鏡が有する、既知の光源、撮像光学系、撮像素子、電子制御部品等のその他の各構成部品は図示していない。

図１１、及び図１２に示すように、本実施の形態のカプセル内視鏡３の外部筺体１０の内部に、磁性材料からなるコア１２ａが配置され、このコア１２ａには受電コイル１２ｂが巻回された、第１の実施の形態と同様に両端が外部筐体１０の内壁湾曲に沿った形状が設定された受電アンテナ１２を２つ有している。これら受電アンテナ１２の夫々の受電コイル１２ｂは電気的に直列もしくは並列に接続されている。

このように構成された本実施の形態のカプセル内視鏡３は、第１の実施の形態と同様に被検者の体内を移動する間、外部に発生した交流磁界による磁束Ｍを２つの受電アンテナ１２で受電し電力に変換する。それにより得た電力によって、カプセル内のすべての電気的機能を動作させる。

図１２に示すように、２つの受電アンテナ１２は、外部筐体１０の内部で、且つ、外部筺体１０の内壁に沿うように近接した位置で配置されている。また、第１の実施の形態と同様に、各コア１２ａは、外部筐体１０が前方および後方でドーム形状に湾曲する部分まで延びている。このように配置することによって、磁束Ｍを集めるための各コア１２ａの全長を長くとることができる。

コアの全長を長くすることにより、第１の実施の形態と同様に、反磁界の影響を少なくし磁束Ｍを多く集めることが可能となる。また、受電アンテナを複数配置することにより鎖交する有効磁束Ｍは、第１の実施の形態と比べてもさらに大きくなる。

ここで、図１３〜図１６を用いて、カプセル内視鏡内に配置した２本の受電アンテナ１２の受電コイル１２ｂを直列接続、或いは並列接続する場合の接続方法について説明する。尚、以下の説明では、図面の簡略化のためコア１２ａの図示は省略する。

先ず、直列接続する場合について、図１３、及び図１４に基づいて説明する。
図１３では、２つの受電コイル１２ｂは、同一方向に巻回されたコイルである。この場合、一方の受電コイル１２ｂと、他方の受電コイル１２ｂの異極同士を結線状態で直列回路とすることによって、受電コイル両端に発生する電力を打ち消しあうことなく合成することが可能となる。

図１４では、２つの受電コイル１２ｂは、異なる方向に巻回されたコイルとなっている。この場合においても、一方の受電コイル１２ｂと、他方の受電コイル１２ｂの異極同士を結線状態で直列回路とすることによって、受電コイル両端に発生する電力を打ち消しあうことなく合成することが可能となる。

次に、並列接続する場合について、図１５、及び図１６に基づいて説明する。
図１５では、２つの受電コイル１２ｂは、同一方向に巻回されたコイルである。この場合、一方の受電コイル１２ｂと、他方の受電コイル１２ｂの同極同士を結線状態で並列回路とすることによって、受電コイル両端に発生する電力を打ち消しあうことなく合成することが可能となる。

図１６では、２つの受電コイル１２ｂは、異なる方向に巻回されたコイルとなっている。この場合においても、一方の受電コイル１２ｂと、他方の受電コイル１２ｂの同極同士を結線状態で並列回路とすることによって、受電コイル両端に発生する電力を打ち消しあうことなく合成することが可能となる。

以上のように、複数配置した受電アンテナ１２の接続については、負荷の条件によって、直列接続の方が有利な場合と並列接続の方が有利な場合があるため、これら負荷の条件に合わせて接続形態を選択すればよい。

次に、受電アンテナ１２を複数配置する場合と、これと同一体積の１本の受電アンテナを配置した場合での違いを、以下に、図１７〜図１９を用いて説明する。なお、説明、及び図示の簡略化のため、ここでは直線コア１２ａを用いて説明するが、屈曲したコア１２ａでも同様に成り立つのは云うまでも無い。

尚、受電アンテナ１２において、磁束Ｍを収集する作用を有するのはコア１２ａの部分であるため、図１７〜図１９ではコア１２ａのみを示す。

図１７に示すように、半径ｒ、長さＬの円柱形状のコア１２ａＡと、図１８に示すように、図１７のコア１２ａＡと同じ形状、及び寸法のコア１２ａＢと、図１９に示すように、半径√２ｒ、長さＬの円柱状のコア１２ａＣを３つ準備する。すなわち、コア１２ａＡと、コア１２ａＢの体積の和と、コア１２ａＣの体積は同じである。

それぞれのコア１２ａＡ〜１２ａＣに、一端面から同一距離Ｘだけ離れたところから磁束Ｍが放射された場合、磁束Ｍを集めることが可能な面積を、それぞれＳａ、Ｓｂ、Ｓｅとする。

Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｅの面積は、以下の式で表される。

Ｒ１＝Ｒ２＝Ｘｔａｎθ ・・・（式１）
Ｓａ＝Ｓｂ＝π（ｒ＋Ｘｔａｎθ）２ ・・・（式２）
Ｓｅ＝π（√２ｒ＋Ｘｔａｎθ）２ ・・・（式３）
式の簡略化のため、Ｘｔａｎθ＝Ｒとすると、
Ｓａ＝Ｓｂ＝π（ｒ＋Ｒ）２ ・・・（式４）
Ｓａ＋Ｓｂ＝２π（ｒ＋Ｒ）２ ・・・（式５）
Ｓｅ＝π（√２ｒ＋Ｒ）２ ・・・（式６）
（式５）−（式６）＝π（４−２√２）ｒＲ＞０・・・（式７）
上記（式７）より、面積Ｓａ＋Ｓｂと面積Ｓｅでは、面積Ｓａ＋Ｓｂの方が大きくなる。よって、限られた空間内において同一体積の受電アンテナ１２を配置する場合、受電アンテナ１２のコア１２ａの径を大きくするより、同一体積という制限条件においては複数の受電アンテナ１２を配置した方がより多くの磁束Ｍを集めることが可能となることが分かる。

従って、受電アンテナ１２を複数にして、さらに、カプセル内視鏡３という限られた空間の中で配置できるように各コア１２ａの両端部分を湾曲させて、複数のコア１２ａの全長を長くすることによって、反磁界の影響を少なくし磁束Ｍを多く集めることが可能となる。

以上に説明したように、本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、送電システム２の電力を、より無駄に増大させることなく、より十分な受電電力を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態においては、受電アンテナ１２が２つの例で示したが、これに限定することなく、２つ以上でも勿論構わない。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。また、図２０〜図２４は、第３の実施の形態に係り、図２０はカプセル内視鏡を正面から見た断面図、図２１は、図２０のＸＸ−ＸＸ線に沿ったカプセル内視鏡の断面図、図２２は変形例を示し４つの受電アンテナの配置を示すカプセル内視鏡を正面から見た断面図、図２３は変形例を示し３つの受電アンテナの配置を示すカプセル内視鏡を正面から見た断面図、図２４は変形例を示しカプセル内視鏡の断面図である。

尚、以下の説明において、上述した第１、第２の実施の形態のカプセル内視鏡システム１と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。また、図面の簡略化のため、カプセル内視鏡が有する、既知の光源、撮像光学系、撮像素子、電子制御部品等のその他の構成部品は図示していない。

本実施の形態のカプセル内視鏡３の構成は、上述の第２に示したカプセル内視鏡３に比して、複数の受電アンテナ１２を配置する位置のみが異なる。

図２０、及び図２１に示すように、２つの受電アンテナ１２は、互いが外部筺体１０の内部で最も離間する位置すなわち対角線上に配置され、且つ、上述した各実施の形態と同様にして、外部筐体１０の内壁に沿うように配置されている。このように配置することによって、各受電コイル１２ｂの相互誘導による影響を抑制することが可能となるとともに、磁束Ｍを集めるための各コア１２ａの全長を長くとることを実現することができる。

この各コア１２ａの全長を長くすることにより、反磁界の影響を少なくし磁束Ｍを多く集めることが可能となる。また、コア１２ａを複数配置することにより鎖交する有効磁束Ｍが大きくなる。

従って、各受電アンテナ１２は、カプセル内視鏡３という限られた空間の中で最も離間した位置に配置されることによって、互いの相互誘導による影響を抑制することが可能となり、且つ、各コア１２ａの全長を長くすることによって、反磁界の影響を少なくし磁束Ｍを多く集めることが可能となる。そのため、本実施の形態においても、送電システム２の電力を無駄に上げることなく、十分な受電電力を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態においては、受電アンテナ１２を２つの例で示したが、２つ以上でも勿論構わない。例えば、受電アンテナ１２を４つ配置する場合は、図２１に示すように、互いに、外部筐体１０の中心において、９０°の角度をもって配置することにより、最も離間した位置に配置することが可能である。

また、受電アンテナ１２を３つ配置する場合は、図２２に示すように、外部筐体１０の中心において、互いに１２０°の角度をもって配置することにより、最も離間した位置に配置することが可能である。

すなわち、ｎ本の受電アンテナ１２を配置する場合は、外部筐体１０の中心において、３６０度／ｎの角度をもって配置すれば良い。尚、本実施の形態の外部筐体１０は、断面が真円であるため、ｎ本の受電アンテナ１２を３６０度／ｎの角度をもって配置することで、互いの相互誘導による影響を抑制することができる。この外部筐体１０が真円でなく、多角形などの異形であれば、各受信アンテナ１２が最も離間する位置に夫々配置すれば良い。

尚、図１３に示すように、各受電アンテナ１２のコア１２ａは、一端領域のみ湾曲したものでも良い。これらの受電アンテナ１２は、一方のコア１２ａが外部筐体１０の前方でドーム形状に湾曲する部分まで延設し、他方のコア１２ａが外部筺体１０の後方でドーム形状に湾曲する部分まで延設した互い違いの状態で配置される。

このように配置することによって、夫々の湾曲した一端領域側が近接しないため、各受電コイル１２ｂの相互誘導による影響をさらに抑制することが可能となる。

以上の各実施の形態に記載した発明は、夫々の実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡システムの構成を示すと共に、カプセル内視鏡が被検体の体腔内に導入された状態を示す図。 同、受電アンテナを備えたカプセル内視鏡の断面図。 同、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったカプセル内視鏡を円筒方向の正面から見た断面図。 同、カプセル内視鏡と送電システムを示すブロック図。 同、ストレートコアを備えた受電アンテナの構成を示す図。 同、両端部が角度３０°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図。 同、両端部が角度４５°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図。 同、図６とは異なり、両端部が角度３０°に折り曲げたコアを備えた受電アンテナの構成を示す図。 同、受電アンテナを磁界中に配置した図。 同、ストレートコアと折り曲げコアの受電状況を示すグラフ。 第２の実施の形態に係るカプセル内視鏡を正面から見た断面図。 同、図１１のカプセル内視鏡のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った部分断面図。 同、２つの受電アンテナの電気的接続例を示す第１の図。 同、２つの受電アンテナの電気的接続例を示す第２の図。 同、２つの受電アンテナの電気的接続例を示す第３の図。 同、２つの受電アンテナの電気的接続例を示す第４の図。 同、コアが集める磁束の状態を示す図。 同、図１７と同一のコアが集める磁束の状態を示す図。 同、図１７，１８のコアの体積の和が等しいコアが集める磁束の状態を示す図。 第３の実施の形態に係るカプセル内視鏡を正面から見た断面図。 同、図２０のＸＸ−ＸＸ線に沿ったカプセル内視鏡の断面図。 第１の変形例を示し、４つの受電アンテナの配置を示すカプセル内視鏡を正面から見た断面図。 第２の変形例を示し、３つの受電アンテナの配置を示すカプセル内視鏡を正面から見た断面図。 第３の変形例を示したカプセル内視鏡の断面図。

符号の説明

１・・・カプセル内視鏡システム
２・・・送電システム
３・・・カプセル内視鏡
４・・・送電装置本体
５ａ，５ｂ・・・アンテナ部
５・・・送電アンテナ
６・・・電源
７・・・制御回路
８・・・駆動回路
９・・・制御ユニット
１０・・・外部筐体
１１・・・透明カバー
１２ａ（Ａ〜Ｃ）・・・コア
１２（Ａ〜Ｄ）・・・受電アンテナ
１２ｂ・・・受電コイル
１３・・・受電回路
１４・・・カプセル内視鏡機能部
１５・・・撮像素子
１６ａ・・・レンズ群
１６・・・レンズ枠
１７・・・撮像素子駆動部
１８・・・信号処理部
１９・・・受電回路部
２０・・・非常用バッテリ
２１・・・送信アンテナ
２２・・・変調送信アンプ部
２５・・・電気基板
Ｍ・・・磁束

Claims (11)

1. 無線で電源からの電力を送電する送電アンテナを備えた送電システム、及び送電された該電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナを備えた無線給電システムにおいて、
   上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とする無線給電システム。
2. 上記受電アンテナは、複数であって、
   該複数の受電アンテナの上記受電コイルの夫々を直列、又は並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載の無線給電システム。
3. 上記複数の受電アンテナは、装備される筐体内において、互いに最も離間する位置に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の無線給電システム。
4. 無線で電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナを内蔵するカプセル内視鏡において、
   上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とするカプセル内視鏡。
5. 上記コアの上記少なくとも一端領域は、内蔵される筐体の形状に沿って、湾曲していることを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡。
6. 上記受電アンテナは、複数であって、
   該複数の受電アンテナの上記受電コイルの夫々を直列、又は並列に接続したことを特徴とする請求項４、又は請求項５に記載のカプセル内視鏡。
7. 上記複数の受電アンテナは、上記筐体内において、互いに最も離間する位置に配置されたことを特徴とする請求項６に記載のカプセル内視鏡。
8. 無線で電源からの電力を送電する送電アンテナを備えた送電システムと、
   送電された上記電力を受電するための略棒状のコアの外周に受電コイルが巻回された受電アンテナが内蔵されたカプセル内視鏡と、
   を具備し、
   上記受電アンテナの上記コアは、少なくとも一端領域が直線領域に対して、所定の角度を有して傾倒していることを特徴とするカプセル内視鏡システム。
9. 上記コアの上記少なくとも一端領域は、内蔵される筐体の形状に沿って、湾曲していることを特徴とする請求項８に記載のカプセル内視鏡システム。
10. 上記受電アンテナは、複数であって、
    該複数の受電アンテナの上記受電コイルの夫々を直列、又は並列に接続したことを特徴とする請求項８、又は請求項９に記載のカプセル内視鏡。
11. 上記複数の受電アンテナは、上記筐体内において、互いに最も離間する位置に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載のカプセル内視鏡。

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