JP6439073B2 - 受信アンテナ、受信アンテナユニット及び受信システム - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡から送信される無線信号を受信する受信アンテナ、受信アンテナユニット、この受信アンテナと受信装置を備えた受信システム、及び受信装置に関するものである。

従来、患者等の被検体の体内に導入されて被検体内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型の筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像信号を体外に無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の電波発生装置であるカプセル型内視鏡が開発されている。カプセル型内視鏡は、被検体内の観察のために患者の口から飲み込まれた後、被検体から自然排出されるまでの間、たとえば食道、胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動にしたがって移動し、順次撮像する機能を有する。

被検体内を移動する間、カプセル型内視鏡によって撮像された画像は、順次無線通信により体外に送信され、体外の受信アンテナユニットを介して受信装置の内部もしくは外部に設けられたメモリに蓄積されるか、又は受信装置に設けられたディスプレイに表示される。医師又は看護師等のユーザは、メモリに蓄積された画像を、受信装置を差し込んだクレードルを介して情報処理装置に取り込んで、この情報処理装置のディスプレイに表示させた画像やその画像が撮像されたときのカプセル型内視鏡の位置に基づいて観察や診断を行うことができる。

ところで、上述した無線通信を行う際、受信アンテナユニットが備えるアンテナ素子は、例えば、無線回路が実装される回路基板上の接地電位となるグランドパターンに接続されている（例えば、特許文献１を参照）。アンテナ素子とグランドとを接続することにより、受信アンテナの指向性やインピーダンス特性を調整することが可能となる。

特開２００６−１６６９５８号公報

しかしながら、アンテナ素子に接続されているグランドが受信アンテナとして作用する場合があった。グランドが受信アンテナとして作用すると、受信アンテナの特性が変化してしまい、アンテナ素子とグランドとが一体化した一つの受信アンテナとして機能してしまう。この際、グランドと一体化した受信アンテナでは特性が変化して受信感度が最も強い基準位置がアンテナ素子の基準位置からずれてしまい、カプセル型内視鏡の位置を検出する際の計算誤差が発生し、位置検出精度が低下するおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電波発生装置の位置検出精度を向上することができる受信アンテナ、受信アンテナユニット、受信システム及び受信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る受信アンテナは、電波発信装置が送信した無線信号を受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続される第１のグランドと、前記アンテナ素子と前記第１のグランドとの位置を固定して配置するプレート部と、前記無線信号をもとに差動信号を生成する第１差動処理部と、前記第１差動処理部と一端が接続され、前記差動信号を伝送するケーブル部と、前記ケーブル部に沿って設けられ、前記第１のグランドと互いに電気的に分離した状態を取り得る第２のグランドと、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る受信アンテナは、上記発明において、前記ケーブル部の前記プレート部とは反対側の端部に接続されるとともに、外部装置と電気的に接続されるコネクタ部をさらに備え、前記コネクタ部は、前記差動信号をシングルエンド信号に変換する第２差動処理部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る受信アンテナは、上記発明において、前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間を開放する、又は、前記第１のグランドと前記第２のグランドとを短絡する切り替えを行う切替部、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る受信アンテナは、上記発明において、前記プレート部は、人体表面の所定の位置に固定されることを特徴とする。

また、本発明に係る受信アンテナユニットは、上記発明に係る受信アンテナを複数備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る受信システムは、電波発信装置が送信した第１の無線信号を受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続される第１のグランドと、前記アンテナ素子と前記第１のグランドとの位置を固定して配置するプレート部と、前記第１の無線信号をもとに差動信号を生成する第１差動処理部と、前記第１差動処理部と一端が接続され、前記差動信号を伝送するケーブル部と、前記ケーブル部に沿って設けられ、前記第１のグランドと互いに電気的に分離した状態を取り得る第２のグランドとを有する少なくとも一つの受信アンテナと、前記受信アンテナから前記差動信号を受信する受信部を有する受信装置と、前記受信アンテナ又は前記受信装置のいずれかに設けられ、前記差動信号をシングルエンド信号に変換する第２差動処理部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る受信システムは、上記発明において、前記アンテナ素子は、前記第１の無線信号とは異なる第２の無線信号を受信し、前記受信装置は、前記受信アンテナから前記第１の無線信号に基づく前記差動信号が出力される場合、前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間を開放し、前記受信アンテナから前記第２の無線信号に基づく前記差動信号が出力される場合、前記第１のグランドと前記第２のグランドとを短絡する制御を行う制御部、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る受信システムは、上記発明において、前記第１の無線信号は、前記電波発信装置の位置を検出するための信号であり、前記第２の無線信号は、前記電波発信装置が撮像した画像情報を含む信号である、ことを特徴とする。

また、本発明に係る受信装置は、電波発信装置が送信した第１の無線信号を受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続される第１のグランドと、前記アンテナ素子と前記第１のグランドとの位置を固定して配置するプレート部と、前記第１の無線信号をもとに差動信号を生成する第１差動処理部と、前記第１差動処理部と一端が接続され、前記差動信号を伝送するケーブル部と、前記ケーブル部に沿って設けられ、前記第１のグランドと互いに電気的に分離した状態を取り得る第２のグランドとを有する少なくとも一つの受信アンテナから前記差動信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記差動信号をシングルエンド信号に変換する第２差動処理部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電波発生装置の位置検出精度を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態１の変形例に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの要部の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。

以下に、本発明に係る実施の形態として、医療用のカプセル型内視鏡を使用するカプセル型内視鏡システムについて説明する。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システム１は、被検体Ｈ内に導入されて該被検体Ｈ内を撮像することにより画像信号を生成し、無線信号に重畳して電波を介して送信する電波発信装置であるカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号を、被検体Ｈに装着された複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈを備えた受信アンテナユニット３を介して受信する受信装置４と、カプセル型内視鏡２が撮像した画像信号を、クレードル５ａを介して受信装置４から取り込み、該画像信号を処理して、被検体Ｈ内の画像を生成する処理装置５と、を備える。処理装置５によって生成された画像は、例えば、表示装置６から表示出力される。本実施の形態１では、受信アンテナ３ａ〜３ｈのうちの少なくとも一つと、受信装置４とにより受信システムを構成するものとして説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡２は、撮像部２１、照明部２２、制御部２３、無線通信部２４、アンテナ２５、メモリ２６、及び電源部２７を備える。カプセル型内視鏡２は、被検体Ｈが嚥下可能な大きさのカプセル形状の筐体に上述した各構成部品を内蔵した装置である。

撮像部２１は、例えば、受光面に結像された光学像から被検体Ｈ内を撮像した画像信号を生成して出力する撮像素子と、該撮像素子の受光面側に配設された対物レンズ等の光学系とを含む。撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子或いはＣＭＯＳ撮像素子によって構成され、被検体Ｈからの光を受光する複数の画素がマトリックス状に配列され、画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより、画像信号を生成する。撮像部２１は、マトリックス状に配列されている複数の画素に対して、水平ラインごとに画素値を読み出して、該水平ラインごとに同期信号が付与された複数のラインデータを含む画像信号を生成する。

照明部２２は、照明光である白色光を発生する白色ＬＥＤ等によって構成される。なお、白色ＬＥＤのほか、出射波長帯域の異なる複数のＬＥＤやレーザー光源等の光を合波することで白色光を生成する構成としてもよいし、キセノンランプや、ハロゲンランプ等を用いて構成するようにしてもよい。

制御部２３は、カプセル型内視鏡２の各構成部品の動作処理の制御を行う。例えば、撮像部２１が撮像処理を行う場合には、撮像素子に対する露光及び読み出し処理を実行するように撮像部２１を制御するとともに、照明部２２に対し、撮像部２１の露光タイミングに応じて照明光を照射するように制御する。制御部２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて構成される。

無線通信部２４は、撮像部２１から出力された画像信号を処理する。無線通信部２４は、撮像部２１から出力された画像信号に対してＡ／Ｄ変換及び所定の信号処理を施し、デジタル形式の画像を取得し、関連情報とともに無線信号に重畳して、アンテナ２５から外部に送信する。関連情報には、カプセル型内視鏡２の個体を識別するために割り当てられた識別情報（例えばシリアル番号）等が含まれる。

メモリ２６は、制御部２３が各種動作を実行するための実行プログラム及び制御プログラムを記憶する。また、メモリ２６は、無線通信部２４において信号処理が施された画像等を一時的に記憶してもよい。メモリ２６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等によって構成される。

電源部２７は、ボタン電池等からなるバッテリと、該バッテリから電力を昇圧等する電源回路と、当該電源部２７のオンオフ状態を切り替える電源スイッチとを含み、電源スイッチがオンとなった後、カプセル型内視鏡２内の各部に電力を供給する。なお、電源スイッチは、例えば外部の磁力によってオンオフ状態が切り替えられるリードスイッチからなり、カプセル型内視鏡２の使用前（被検体Ｈが嚥下する前）に、該カプセル型内視鏡２に外部から磁力を印加することによりオン状態に切り替えられる。

このようなカプセル型内視鏡２は、被検体Ｈに嚥下された後、臓器の蠕動運動等によって被検体Ｈの消化管内を移動しつつ、生体部位（食道、胃、小腸、及び大腸等）を所定の周期（例えば０．５秒周期）で順次撮像する。そして、この撮像動作により取得された画像を関連情報とともに、受信アンテナユニット３を介して受信装置４に順次無線送信する。この際、カプセル型内視鏡２は、画像情報を含む無線信号と、位置検出を行うための無線信号とを交互に送信する。

図３は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。図３では、受信アンテナ３ａと受信装置４との接続態様を例に挙げて説明する。受信アンテナ３ａは、被検体Ｈに固定されてカプセル型内視鏡２から無線信号を受信するプレート状のプレート部３１と、プレート部３１から延びる信号線をひとまとめにするケーブル部３２と、ケーブル部３２のプレート部３１との接続側と反対側で電気的に接続されるとともに、受信装置４と電気的に接続されるコネクタ部３３と、を備える。

プレート部３１は、ベルトや粘着シート等の公知の固定手段によって被検体Ｈの体表面の所定の位置に固定される。プレート部３１には、アンテナ素子３１１、第１差動処理部３１２、及び制御部３１３が設けられている。プレート部３１は、一層からなるものであってもよいし、複数の層からなるものであってもよい。プレート部３１は、例えば、消化管が通過する経路に応じた人体表面に固定される。

アンテナ素子３１１は、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号を受信して、第１差動処理部３１２に出力する。また、アンテナ素子３１１は、アンテナの指向性やインピーダンス特性を調整するために、第１のグランドＧｎ１に接続されている。アンテナ素子３１１は、ダイポールアンテナや、ループアンテナを用いて構成される。プレート部３１が一層からなる場合、アンテナ素子３１１と第１のグランドＧｎ１の接続部（電極）とは、同じ面に設けられていてもよいし、異なる面に設けられていてもよい。同様に、プレート部３１が複数層からなるものである場合、アンテナ素子３１１と第１のグランドＧｎ１の接続部（電極）とは、同じ層に設けられていてもよいし、異なる層に設けられていてもよい。第１のグランドＧｎ１の接続部（電極）は、アンテナ素子３１１が設けられているプレートの最も広い面積を有する主面を、該主面と垂直な方向に投影して延びる領域内に設けられていればよい。

プレート部３１は、アンテナ素子３１１と第１のグランドＧｎ１との位置を固定して配置している。また、前述したように、プレート部３１は被検体Ｈの体表面に固定される。そのため、アンテナ素子３１１と被検体Ｈの体表面との距離、および、第１のグランドＧｎ１と被検体Ｈの体表面との距離は、ほぼ一定に保たれる。第１のグランドＧｎ１と被検体Ｈの体表面との距離を一定に保つことによって、受信アンテナの特性が変動することを抑制できる。

ケーブル部３２は、第１差動処理部３１２から出力される差動信号を伝送する信号線等をひとまとめにする。また、ケーブル部３２は、プレート部３１に設けられるアンテナ側グランドＧｎ２１と、受信装置４に設けられる装置側グランドＧｎ２２とを接続する第２のグランドＧｎ２が設けられている。第２のグランドＧｎ２は、第１のグランドＧｎ１とは互いに電気的に分離した状態で設けられており、例えば、ケーブル部３２に設けられるシールド等を用いて構成される。第２のグランドＧｎ２は、プレート部３１に形成される信号伝送回路（第１差動処理部３１２や制御部３１３）と電気的に接続している。

第１差動処理部３１２は、アンテナ素子３１１が受信した無線信号に基づいて差動信号を生成し、ケーブル部３２に出力する。第１差動処理部３１２は、ＡＳＩＣ、トランス、差動アンプ、平衡／不平衡バラン等を組み合わせて構成される。

制御部３１３は、受信アンテナ３ａの各構成部品の動作処理の制御を行う。また、制御部３１３は、ケーブル部３２を介して受信装置４からの制御信号を受信する。制御部３１３は、ＡＳＩＣ等によって構成される。

コネクタ部３３は、第２差動処理部３３１を備える。第２差動処理部３３１は、ケーブル部３２を介して受信した差動信号に対し、差動信号に加わっているコモン信号の除去処理を施すとともに、差動処理を施して、画像情報を含み、コモン信号が除去されたシングルエンド信号を生成する。第２差動処理部３３１は、ＡＳＩＣ、差動アンプ、平衡／不平衡バラン、コモンモードチョークコイル等を適宜組み合わせて構成される。

以上、受信アンテナ３ａの構成を説明したが、受信アンテナ３ｂ〜３ｈについても同様の構成を有している。なお、受信アンテナ３ａ〜３ｈの各コネクタ部３３は、受信装置４にそれぞれ接続してもよいし、受信装置４に接続する一つの筐体内に設けられてもよい。

受信アンテナユニット３では、アンテナ素子３１１が受信した無線信号から差動信号を生成して、この差動信号によりケーブル部３２に信号を伝送し、受信装置４との接続部分であるコネクタ部３３において差動信号に差動処理を施してシングルエンド信号に変換する。

受信装置４は、送受信部４０１、画像情報取得部４０２、受信強度情報取得部４０３、選択部４０４、位置検出部４０５、データ送受信部４０６、メモリ４０７、制御部４０８、及び、これらの各部に電力を供給する電源部４０９を備える。

送受信部４０１は、受信アンテナユニット３から送信されたシングルエンド信号（以下、単に信号ともいう）を受信する。また、送受信部４０１は、受信した信号に対し、Ａ／Ｄ変換などの所定の信号処理を施す。さらに、送受信部４０１は、受信アンテナ３ａ〜３ｈが受信した無線信号の受信強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を検出し、受信強度情報を出力する。送受信部４０１は、電波強度の代わりに、異なる無線信号の位相差を検出して出力するようにしてもよい。送受信部４０１は、例えば、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

画像情報取得部４０２は、送受信部４０１が受信した画像情報を取得する。すなわち、画像情報取得部４０２は、受信アンテナ３ａ〜３ｈから受信した複数の画像情報を取得する。また、画像情報取得部４０２は、選択部４０４による選択結果に基づいて、取得した複数の画像情報の中から、処理装置５に送信する画像情報を選択する。画像情報取得部４０２は、選択した画像情報をメモリ４０７に記憶させる。なお、画像情報に含まれる関連情報に、位置検出部４０５が検出した位置情報等を含めてもよい。画像情報取得部４０２は、受信アンテナ３ａ〜３ｈから受信した画像情報を選択する情報選択部として機能する。画像情報取得部４０２は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

受信強度情報取得部４０３は、送受信部４０１が出力した受信強度情報を取得する。すなわち、受信強度情報取得部４０３は、受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける各受信強度情報を取得する。受信強度情報取得部４０３は、取得した受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける各受信強度情報を、制御部４０８を介して選択部４０４及び位置検出部４０５に出力する。受信強度情報取得部４０３は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

選択部４０４は、受信強度情報取得部４０３から入力された受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける各受信強度情報を用いて、画像情報を取得する受信アンテナの選択を行う。具体的に、選択部４０４は、受信アンテナ３ａ〜３ｈの各受信強度のうち、最大の受信強度を有する受信アンテナを選択する。選択部４０４は、選択結果を、制御部４０８を介して画像情報取得部４０２に出力する。選択部４０４は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

位置検出部４０５は、送受信部４０１から入力された受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける各受信強度情報を用いて、カプセル型内視鏡２の位置を検出する演算を行う。位置検出部４０５は、カプセル型内視鏡２の位置の検出結果を、カプセル型内視鏡２の位置情報として制御部４０８に出力するとともに、画像情報取得部４０２が選択した画像情報と関連付けてメモリ４０７に記憶させる。また、位置検出部４０５は、公知の方法、例えば特開２００７−２８３００１号公報を用いてカプセル型内視鏡２の位置を検出してもよいし、位置検出用磁界を用いてカプセル型内視鏡２の位置を検出してもよい。また、各受信強度情報を位置情報としてメモリ４０７に記憶させ、位置を検出する演算機能を処理装置５に備えてもよい。位置検出部４０５は、位相、例えば異なる無線信号の位相差を用いてカプセル型内視鏡２の位置を検出するようにしてもよい。位置検出部４０５は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。なお、位置を検出する演算機能を処理装置５が備えている場合、すなわち処理装置５が位置検出部４０５を有する場合、受信強度情報取得部４０３は、受信強度情報をメモリ４０７に記憶する、又は処理装置５に送信する。その後、処理装置５において位置検出部４０５が、受信装置４から取得した受信強度情報に基づいて位置の検出を行う。

データ送受信部４０６は、処理装置５と通信可能な状態で接続された際に、メモリ４０７に記憶された画像情報及び関連情報を処理装置５に送信する。データ送受信部４０６は、ＵＳＢやＬＡＮ等の通信インタフェースで構成される。

メモリ４０７は、受信装置４を動作させて種々の機能を実行させるためのプログラムや、画像情報取得部４０２から入力された画像情報等を記憶する。メモリ４０７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等によって構成される。

制御部４０８は、受信装置４の各構成部を制御する。制御部４０８は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

このほか、ユーザが当該受信装置４に対して各種設定情報や指示情報を入力する際に用いられる入力デバイスである操作部を設けるようにしてもよい。

このような受信装置４は、カプセル型内視鏡２により撮像が行われている間、例えば、カプセル型内視鏡２が被検体Ｈに嚥下された後、消化管内を通過して排出されるまでの間、被検体Ｈに装着されて携帯される。受信装置４は、この間、受信アンテナユニット３を介して受信した画像情報をメモリ４０７に記憶させる。

カプセル型内視鏡２による撮像の終了後、受信装置４は被検体Ｈから取り外され、処理装置５と接続されたクレードル５ａ（図１参照）にセットされる。これにより、受信装置４は、処理装置５と通信可能な状態で接続され、メモリ４０７に記憶された画像信号及び関連情報を処理装置５に転送（ダウンロード）する。

図２に戻り、処理装置５は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置６を備えたワークステーションを用いて構成される。処理装置５は、データ送受信部５１、画像処理部５２、各部を統括して制御する制御部５３、表示制御部５４、入力部５５及び記憶部５６を備える。

データ送受信部５１は、ＵＳＢ、又は有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等の通信回線と接続可能なインタフェースであり、ＵＳＢポート及びＬＡＮポートを含んでいる。実施の形態において、データ送受信部５１は、ＵＳＢポートに接続されるクレードル５ａを介して受信装置４と接続され、受信装置４との間でデータの送受信を行う。

画像処理部５２は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、後述の記憶部５６に記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、データ送受信部５１から入力された画像信号や記憶部５６に記憶された画像信号に対応する体内画像を作成するための所定の画像処理を施す。

制御部５３は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサによって実現され、記憶部５６に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、入力部５５を介して入力された信号や、データ送受信部５１から入力された画像信号に基づいて、処理装置５を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、処理装置５全体の動作を統括的に制御する。

表示制御部５４は、画像処理部５２において生成された画像を、表示装置６における画像の表示レンジに応じたデータの間引きや、階調処理などの所定の処理を施した後、表示装置６に表示出力させる。

入力部５５は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力デバイスによって実現される。入力部５５は、ユーザの操作に応じた情報や命令の入力を受け付ける。

記憶部５６は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリや、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。記憶部５６は、処理装置５を動作させて種々の機能を実行させるためのプログラム、該プログラムの実行中に使用される各種情報、並びに、受信装置４を介して取得した画像信号及び関連情報、画像処理部５２によって作成された体内画像等を記憶する。

上述した本実施の形態１では、カプセル型内視鏡２から受信した無線信号を受信する受信アンテナユニット３において、アンテナ素子３１１に接続する第１のグランドＧｎ１と、プレート部３１に設けられるアンテナ側グランドＧｎ２１、及び受信装置４に設けられる装置側グランドＧｎ２２を接続する第２のグランドＧｎ２とを分離するとともに、アンテナ素子３１１が受信した無線信号から差動信号を生成して、この差動信号によりケーブル部３２に信号を伝送し、受信装置４との接続部分であるコネクタ部３３において差動信号に差動処理を施してシングルエンド信号に変換するようにした。これにより、受信アンテナの利得の変化、指向性の変化、及びインピーダンスの変化を抑制し、かつアンテナにおいて特性が変化して受信感度が最も強い基準位置がずれてしまうことを抑制することが可能となる。本実施の形態１によれば、受信装置４が、受信アンテナユニット３がカプセル型内視鏡２から受信した無線信号について、受信アンテナの基準位置のずれが抑制された信号を用いることで電波発生装置であるカプセル型内視鏡２の位置検出精度を向上することができる。

また、上述した実施の形態１によれば、伝送経路が長いケーブル部３２において、シールドがアンテナとなってコモン信号が加わった場合であっても、第２差動処理部３３１の差動処理によってコモン信号を除去することができる。本実施の形態１によれば、受信装置４が、受信アンテナユニット３がカプセル型内視鏡２から受信した無線信号について、コモン信号を含まない信号を用いることでカプセル型内視鏡２の位置検出精度を向上することができる。

なお、上述した実施の形態１では、カプセル型内視鏡２から画像情報を送信するための無線信号と、位置検出用の無線信号とを交互に順次送信されるものとして説明したが、画像情報を送信するための無線信号を用いて位置検出をするようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、第２差動処理部３３１が、コモン信号除去処理と差動処理とを施すものとして説明したが、差動処理を施すブロックと、差動信号に対してコモン信号を除去する処理を施すブロックとを互いに独立して設けるようにしてもよい。ブロックを独立させる場合、差動処理を施すブロックは、例えば、差動アンプや平衡／不平衡バラン等により構成され、コモン信号を除去するブロックは、例えば、コモンモードチョークコイル等により構成される。

（実施の形態１の変形例）
続いて、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図４は、本発明の実施の形態１の変形例に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの要部の構成を示す模式図である。

本変形例に係る受信システムは、上述したプレート部３１の構成において、アンテナ素子３１１と第１差動処理部３１２との間に、トランス３１４が設けられる。なお、本変形例に係る第１差動処理部３１２は、ＡＳＩＣ、差動アンプ、平衡／不平衡バラン等を組み合わせて構成される。

トランス３１４は、アンテナ素子３１１が受信した無線信号を第１差動処理部３１２に出力する。トランス３１４は、磁性体コアに一次巻線と二次巻線とを施してなり、パルス信号を伝送するとともに、一次巻線と二次巻線とによりアンテナ素子３１１と第１差動処理部３１２とを絶縁している。

上述した本実施の形態１の変形例によれば、アンテナ素子３１１と第１差動処理部３１２との間に、トランス３１４を設けるようにしたので、第１のグランドＧｎ１に接続されるアンテナ素子３１１と、第２のグランドＧｎ２に接続される、第１差動処理部３１２等の信号伝送回路とを電気的に絶縁することができる。

（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２では、上述した実施の形態１との相違点のみを説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

図５に示すように、実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システム１Ａは、上述したカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号を、被検体Ｈ（図１参照）に装着された複数の受信アンテナ３ａ_１〜３ｈ_１を備えた受信アンテナユニット３Ａを介して受信する受信装置４Ａと、カプセル型内視鏡２が撮像した画像信号を、クレードル５ａ（図１参照）を介して受信装置４Ａから取り込み、該画像信号を処理して、被検体Ｈ内の画像を生成する処理装置５と、を備える。本実施の形態２では、受信アンテナ３ａ_１〜３ｈ_１のうちの少なくとも一つと、受信装置４Ａとにより受信システムを構成するものとして説明する。

図６は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。図６では、受信アンテナ３ａ_１と受信装置４Ａとの接続態様を例に挙げて説明する。受信アンテナ３ａ_１は、上述したプレート部３１及びケーブル部３２と、ケーブル部３２のプレート部３１との接続側と反対側で電気的に接続するとともに、受信装置４Ａと電気的に接続するコネクタ部３３ａと、を備える。

コネクタ部３３ａは、ケーブル部３２を介してプレート部３１から受信した差動信号を受信装置４Ａに出力する。コネクタ部３３ａは、上述した第２差動処理部３３１を有しない構成となっている。

以上、受信アンテナ３ａ_１の構成を説明したが、受信アンテナ３ｂ_１〜３ｈ_１についても同様の構成を有している。なお、受信アンテナ３ａ_１〜３ｈ_１の各コネクタ部３３ａは、受信装置４Ａにそれぞれ接続してもよいし、受信装置４に接続する一つの筐体内に設けられてもよい。

受信アンテナユニット３Ａでは、アンテナ素子３１１が受信した無線信号から差動信号を生成して、この差動信号を、ケーブル部３２及びコネクタ部３３ａを介して受信装置４Ａに出力する。

受信装置４Ａは、上述した送受信部４０１、画像情報取得部４０２、受信強度情報取得部４０３、選択部４０４、位置検出部４０５、データ送受信部４０６、メモリ４０７、制御部４０８、及び電源部４０９に加え、第２差動処理部４１０を備える。

第２差動処理部４１０は、送受信部４０１が受信した差動信号に差動処理を施して、画像信号及び／又は受信強度情報を含むシングルエンド信号を生成する。第２差動処理部４１０は、ＣＰＵやＡＳＩＣ等によって構成される。

受信装置４Ａでは、送受信部４０１が受信した差動信号に差動処理を施してシングルエンド信号に変換する。画像情報取得部４０２は、第２差動処理部４１０による差動処理後の信号をそれぞれ取得する。

このように、本実施の形態２では、受信アンテナユニット３Ａが、受信した無線信号から生成した差動信号を受信装置４Ａに出力し、受信装置４Ａにおいて、この差動信号がシングルエンド信号に変換される。

上述した本実施の形態２では、カプセル型内視鏡２から受信した無線信号を受信する受信アンテナユニット３Ａにおいて、アンテナ素子３１１が受信した無線信号から差動信号を生成して、この差動信号によりケーブル部３２等を介して受信装置４Ａに信号を伝送し、受信装置４Ａにおいて差動信号に差動処理を施してシングルエンド信号に変換するようにした。これにより、上述した実施の形態１と同様に、受信アンテナの基準位置のずれを抑制するとともに、伝送経路が長いケーブル部３２において、シールドがアンテナとなってコモン信号が加わった場合であっても、第２差動処理部４１０の差動処理によってコモン信号を除去することができる。本実施の形態２によれば、受信アンテナユニット３Ａがカプセル型内視鏡２から受信した無線信号について、基準位置のずれを抑制し、かつコモン信号が加わっていない信号を受信装置４Ａに信号を伝送することができ、この伝送された信号を用いることで電波発生装置であるカプセル型内視鏡２の位置検出精度を維持することができる。

（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３では、上述した実施の形態１との相違点のみを説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

図７に示すように、実施の形態３に係るカプセル型内視鏡システム１Ｂは、上述したカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号を、被検体Ｈ（図１参照）に装着された複数の受信アンテナ３ａ_２〜３ｈ_２を備えた受信アンテナユニット３Ｂを介して受信する受信装置４と、カプセル型内視鏡２が撮像した画像信号を、クレードル５ａ（図１参照）を介して受信装置４から取り込み、該画像信号を処理して、被検体Ｈ内の画像を生成する処理装置５と、を備える。本実施の形態３では、受信アンテナ３ａ_２〜３ｈ_２のうちの少なくとも一つと、受信装置４とにより受信システムを構成するものとして説明する。

図８は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。図８では、受信アンテナ３ａ_２と受信装置４との接続態様を例に挙げて説明する。受信アンテナ３ａ_２は、プレート部３１ａと、上述したケーブル部３２及びコネクタ部３３と、を備える。

プレート部３１ａは、上述したアンテナ素子３１１、第１差動処理部３１２及び制御部３１３と、コモン信号除去部３１５と、を備える。

コモン信号除去部３１５は、第１差動処理部３１２が生成した差動信号をケーブル部３２に出力するとともに、ケーブル部３２を介して受信装置４から送信された信号、例えば制御信号等に加わって伝送されるコモン信号の除去処理を施す。これにより、受信装置４側からの伝送路中に加わるコモン信号であって、第１差動処理部３１２に入力され得るコモン信号（戻り信号）を除去することができる。コモン信号除去部３１５は、例えば、コモンモードチョークコイル等により構成される。

以上、受信アンテナ３ａ_２の構成を説明したが、受信アンテナ３ｂ_２〜３ｈ_２についても同様の構成を有している。なお、受信アンテナ３ａ_２〜３ｈ_２の各コネクタ部３３は、受信装置４にそれぞれ接続してもよいし、受信装置４に接続する一つの筐体内に設けられてもよい。

上述した本実施の形態３によれば、実施の形態１の効果を得ることができるとともに、コモン信号除去部３１５が、受信装置４側から伝送されるコモン信号であって、第１差動処理部３１２に入力され得るコモン信号（戻り信号）を除去するようにしたので、第１差動処理部３１２による差動信号の生成処理を、一層高精度に行うことができる。

（実施の形態４）
続いて、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４では、上述した実施の形態１との相違点のみを説明する。図９は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

図９に示すように、実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システム１Ｃは、上述したカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号を、被検体Ｈ（図１参照）に装着された複数の受信アンテナ３ａ_３〜３ｈ_３を備えた受信アンテナユニット３Ｃを介して受信する受信装置４と、カプセル型内視鏡２が撮像した画像信号を、クレードル５ａ（図１参照）を介して受信装置４から取り込み、該画像信号を処理して、被検体Ｈ内の画像を生成する処理装置５と、を備える。本実施の形態４では、受信アンテナ３ａ_３〜３ｈ_３のうちの少なくとも一つと、受信装置４とにより受信システムを構成するものとして説明する。

図１０は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡システムが備える受信システムの概略構成を示すブロック図である。図１０では、受信アンテナ３ａ_３と受信装置４との接続態様を例に挙げて説明する。受信アンテナ３ａ_３は、プレート部３１ｂと、上述したケーブル部３２及びコネクタ部３３と、を備える。

プレート部３１ｂは、上述したアンテナ素子３１１、第１差動処理部３１２及び制御部３１３と、切替部３１６と、を備える。

切替部３１６は、アンテナ素子３１１に接続する第１のグランドＧｎ１と、受信装置４からケーブル部３２を介してプレート部３１ｂに供給される第２のグランドＧｎ２との間の接続態様を切り替える。具体的に、切替部３１６は、第１のグランドＧｎ１と、第２のグランドＧｎ２との間を開放又は短絡する。ここでいう「開放」とは、回路上において電気的に非接続状態であることをさす。

以上、受信アンテナ３ａ_３の構成を説明したが、受信アンテナ３ｂ_３〜３ｈ_３についても同様の構成を有している。なお、受信アンテナ３ａ_３〜３ｈ_３の各コネクタ部３３は、受信装置４にそれぞれ接続してもよいし、受信装置４に接続する一つの筐体内に設けられてもよい。

受信装置４では、制御部４０８が、送受信部４０１において受信する無線信号が、画像情報を送信するためのものであるか、カプセル型内視鏡２の位置を検出するためのものであるかを判断し、判断した結果に基づいて、切替部３１６に対する制御信号を送受信部４０１に出力する。具体的に、制御部４０８は、次に受信する無線信号が位置を検出するためものであれば、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との間を開放させる第１の制御信号を出力し、次に受信する無線信号が画像情報を送信するためものであれば、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２とを短絡させる第２の制御信号を出力する。制御部４０８による切替部３１６の制御としては、例えば、第１の制御と第２の制御とを行う場合で、それぞれかける電圧を異ならせたり、受信させる信号のクロックを異ならせたりすることが挙げられる。送受信部４０１は、ケーブル部３２を介して制御部３１３に制御信号を送信する。制御部３１３は、制御部４０８からの制御信号に基づいて切替部３１６に切り替えを実行させる。なお、送受信部４０１は、ケーブル部３２を介して直接切替部３１６に制御信号を送信し、切替部３１６に切り替えを実行させてもよい。

切替部３１６は、ケーブル部３２等を介して制御信号を受信すると、該制御信号に基づいて、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との間の接続態様を切り替える。第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２とを短絡した場合は、ケーブル部３２の第２のグランドＧｎ２も受信アンテナとして機能するため、差動信号の特性の安定性は低下するものの、高い利得を得ることができる。一方で、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との間を開放した場合は、アンテナ素子３１１がケーブル部３２等とは電気的に分離され、アンテナ素子３１１のみが受信アンテナとして機能する。そのため、グランド間を短絡させた場合と比して、得られる利得は小さいものの、特性が安定し受信アンテナの基準位置を安定させることができる。

上述した本実施の形態４によれば、実施の形態１の効果を得ることができるとともに、画像情報を取得する場合は第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２とを短絡させることで高い利得を得ることができ、カプセル型内視鏡２の位置を検出する場合は第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との間を開放することで特性が安定し、受信アンテナの基準位置を安定させることができる。本実施の形態４によれば、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との接続態様を切り替えることによって、画像情報の受信能力を確保しつつ、位置検出精度を向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態４では、受信装置４の制御部４０８により切替部３１６が制御されて、第１のグランドＧｎ１と第２のグランドＧｎ２との接続態様を切り替えるものとして説明したが、制御部３１３が、アンテナ素子３１１において受信する無線信号が、画像情報を送信するためのものであるか、カプセル型内視鏡２の位置を検出するためのものであるかを判断し、判断した結果に基づいて、切替部３１６に対する制御信号を出力してもよい。また、切替部３１６の制御を行う制御部３１３を、受信アンテナのコネクタ部３３に設けて、切替部３１６の切り替え制御を行うようにしてもよい。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態及び変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態及び変形例には限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態及び変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、本実施の形態１〜４に係るカプセル型内視鏡システム１〜１Ｃのカプセル型内視鏡２、受信アンテナユニット３〜３Ｃ、受信装置４，４Ａ、処理装置５の各構成部で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。

また、本実施の形態１〜４では、電波発信装置であるカプセル型内視鏡２により無線信号が生成、出力されるものとして説明したが、無線信号を生成して出力するものであればカプセル型内視鏡２に限らない。例えば、無線信号を生成、出力することが可能なカテーテル等を電波発信装置としてもよい。

以上のように、本発明に係る受信アンテナ、受信アンテナユニット、受信システム及び受信装置は、電波発生装置の位置検出精度を向上するのに有用である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ カプセル型内視鏡システム
２ カプセル型内視鏡
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 受信アンテナユニット
３ａ〜３ｈ，３ａ_１〜３ｈ_１，３ａ_２〜３ｈ_２，３ａ_３〜３ｈ_３ 受信アンテナ
４，４Ａ 受信装置
５ 処理装置
５ａ クレードル
６ 表示装置
２１ 撮像部
２２ 照明部
２３，５３，３１３，４０８ 制御部
２４ 無線通信部
２５ アンテナ
２６，４０７ メモリ
２７，４０９ 電源部
３１，３１ａ，３１ｂ プレート部
３２ ケーブル部
３３，３３ａ コネクタ部
５１，４０６ データ送受信部
５２ 画像処理部
５４ 表示制御部
５５ 入力部
５６ 記憶部
３１１ アンテナ素子
３１２ 第１差動処理部
３１４ トランス
３１５ コモン信号除去部
３１６ 切替部
３３１，４１０ 第２差動処理部
４０１ 送受信部
４０２ 画像情報取得部
４０３ 受信強度情報取得部
４０４ 選択部
４０５ 位置検出部

Claims (6)

1. 被検体に導入されるカプセル型内視鏡が送信した、当該カプセル型内視鏡の位置を検出するための第１の無線信号と、前記カプセル型内視鏡が撮像した画像を送信するための第２の無線信号とを受信するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子に接続される第１のグランドと、
   前記アンテナ素子と前記第１のグランドとが配置されるプレートと、
   前記アンテナ素子が受信した前記第１又は前記第２の無線信号をもとに差動信号を生成する第１差動処理部と、
   前記第１差動処理部と一端が接続され、前記差動信号を伝送するケーブルと、
   前記ケーブルに沿って設けられる第２のグランドと、
   前記第１の無線信号を受信する際に前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間を開放し、前記第２の無線信号を受信する際に前記第１のグランドと前記第２のグランドとを短絡する切替部と、
   を備えることを特徴とする受信アンテナ。
2. 前記ケーブルの前記プレートとは反対側の端部に接続されるとともに、外部装置と電気的に接続されるコネクタ部をさらに備え、
   前記コネクタ部は、前記差動信号をシングルエンド信号に変換する第２差動処理部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信アンテナ。
3. 前記プレートは、前記被検体の表面の所定の位置に固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信アンテナ。
4. 前記アンテナ素子と前記第１のグランドの電極とは、前記プレートの最も広い面積を有する主面を、該主面と垂直な方向に投影して延びる領域内に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信アンテナ。
5. 請求項１に記載の受信アンテナを複数備えたことを特徴とする受信アンテナユニット。
6. 被検体に導入されるカプセル型内視鏡が送信した、当該カプセル型内視鏡の位置を検出するための第１の無線信号と、前記カプセル型内視鏡が撮像した画像を送信するための第２の無線信号とを受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続される第１のグランドと、前記アンテナ素子と前記第１のグランドとが配置されるプレートと、前記アンテナ素子が受信した前記第１又は前記第２の無線信号をもとに差動信号を生成する第１差動処理部と、前記第１差動処理部と一端が接続され、前記差動信号を伝送するケーブルと、前記ケーブルに沿って設けられる第２のグランドと、前記第１の無線信号を受信する際に前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間を開放し、前記第２の無線信号を受信する際に前記第１のグランドと前記第２のグランドとを短絡する切替部と、を有する少なくとも一つの受信アンテナと、
   前記受信アンテナから前記差動信号を受信する受信部を有する受信装置と、
   前記受信アンテナ又は前記受信装置のいずれかに設けられ、前記差動信号をシングルエンド信号に変換する第２差動処理部と、
   を備えることを特徴とする受信システム。

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