(57)【要約】【課題】収音手段を、聴取を目的とした音を収音する用に供すると同時に、他の用にも供する。【解決手段】本発明に係る収音装置であるマイクロカプセル１００は、マイクロホンを備える。マイクロホンは、可聴音と非可聴音とを収音可能である。本発明に係る発信装置であるコントローラ２００は、マイクロカプセル１００の動作を規定する制御情報を非可聴音、すなわち超音波として発信する。マイクロカプセル１００は、可聴音である聴取目的の体内音を収音するとともに、非可聴音であるコントローラ２００からの指示を収音し、これらを互いの周波数帯域で分離する。マイクロカプセル１００は、非可聴音を表す信号から制御情報を特定し、制御情報の内容に応じた処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が可聴域である可聴音と周波数が可聴域でない非可聴音とを受けて振動するダイアフラムと、
前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、
前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた出力信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された出力信号を可聴域の成分と非可聴域の成分とに分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された非可聴域の成分を制御情報として用いて、当該制御情報に応じた処理を実行する処理実行手段と、
前記分離手段により分離された可聴域の成分に応じた情報を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする収音装置。
【請求項２】
超音波である搬送波を出力信号に基づいて変調した変調波を表す変調波信号を前記ダイアフラムに供給する供給手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項３】
前記ダイアフラム及びバックプレートの組は、互いに異なる位置に複数あり、
前記制御情報は、指向性を表す情報であり、
前記処理実行手段は、
前記生成手段により前記複数のダイアフラム及びバックプレートの組毎に生成された複数の出力信号について前記分離手段によりそれぞれ分離された可聴域の成分に対して、前記制御情報が示す指向性を有するように遅延処理及びミキシング処理を実行し、
前記出力手段は、
前記処理実行手段による処理の実行結果を前記情報として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項４】
前記ダイアフラム及びバックプレートの組は、互いに異なる位置に複数あり、
前記生成手段により前記複数のダイアフラム及びバックプレートの組毎に生成された複数の出力信号について前記分離手段によりそれぞれ分離された非可聴域の成分の差異に基づき、当該成分をなす超音波が放音された方向を特定する特定手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項５】
撮像を行う撮像手段を備え、
前記処理実行手段は、前記撮像手段の動作を前記制御情報に従って制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項６】
収音装置と発信装置とを有する収音システムであって、
前記発信装置は、
周波数が可聴域でない非可聴音により表される制御信号を発信する発信手段を備え、
前記収音装置は、
周波数が可聴域である可聴音と非可聴音とを受けて振動するダイアフラムと、
前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、
前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた出力信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された出力信号を可聴域の成分と非可聴域の成分とに分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された非可聴域の成分を制御情報として用いて、当該制御情報に応じた処理を実行する処理実行手段と、
前記分離手段により分離された可聴域の成分に応じた情報を出力する出力手段とを備える
ことを特徴とする収音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用した収音技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
嚥下可能なマイクロカプセル型の医療機器が知られている。例えば、特許文献１には、カプセル型の内視鏡カメラが記載されており、特許文献２には、マイクロカプセル型のカメラにおいて、音波を発生させて振動するものが記載されている。かかる医療機器は、その性質上、飲み込める程度に小型であることが求められる。また、かかる医療機器は、ヒト等の体内を移動するため、無線で操作されるのが望ましい。
【特許文献１】特開２００７−１５９６４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、体内の音を聴取することができれば、体内の状態（異常等）を知ることができる場合があるが、既存の構成に対して単に収音手段を付加しただけでは、その収音手段の分だけ機器が大型化してしまうという問題がある。この問題に対し、本発明の発明者らは、収音手段を、聴取対象である体内音を収音するという用途に加えて、それ以外の用途にも利用することができれば、機器の大型化の影響を抑えることができると考え、本発明の着想を得た。すなわち、本発明の目的は、収音手段を、聴取を目的とした音を収音する用に供すると同時に、他の用にも供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る収音装置は、周波数が可聴域である可聴音と周波数が可聴域でない非可聴音とを受けて振動するダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた出力信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された出力信号を可聴域の成分と非可聴域の成分とに分離する分離手段と、前記分離手段により分離された非可聴域の成分を制御情報として用いて、当該制御情報に応じた処理を実行する処理実行手段と、前記分離手段により分離された可聴域の成分に応じた情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明に係る収音装置は、超音波である搬送波を出力信号に基づいて変調した変調波を表す変調波信号を前記ダイアフラムに供給する供給手段をさらに備える構成を採用してもよい。
また、この構成において、さらに、前記供給手段が前記出力手段により出力された情報を前記出力信号として用いるようにしてもよい。
【０００６】
本発明に係る収音装置は、第１の金属を含む陽極と、前記第１の金属と異なる第２の金属を含む陰極とを有し、前記陽極及び陰極が電解質溶液に浸されたときに化学電池を構成する電源を備え、自装置が電解質溶液に浸されたときに、前記電源により生じる起電力を用いて動作する構成を採用してもよい。
【０００７】
本発明に係る収音装置において、前記ダイアフラム及びバックプレートの組は、互いに異なる位置に複数あり、前記制御情報は、指向性を表す情報であり、前記処理実行手段は、前記生成手段により前記複数のダイアフラム及びバックプレートの組毎に生成された複数の出力信号について前記分離手段によりそれぞれ分離された可聴域の成分に対して、前記制御情報が示す指向性を有するように遅延処理及びミキシング処理を実行し、前記出力手段は、前記処理実行手段による処理の実行結果を前記情報として出力する構成を採用してもよい。
【０００８】
本発明に係る収音装置において、前記ダイアフラム及びバックプレートの組は、互いに異なる位置に複数あり、前記生成手段により前記複数のダイアフラム及びバックプレートの組毎に生成された複数の出力信号について前記分離手段によりそれぞれ分離された非可聴域の成分の差異に基づき、当該成分をなす超音波が放音された方向を特定する特定手段を備える構成を採用してもよい。
【０００９】
本発明に係る収音装置において、撮像を行う撮像手段をさらに備え、前記処理実行手段は、前記撮像手段の動作を前記制御情報に従って制御する構成を採用してもよい。
【００１０】
本発明に係る収音システムは、収音装置と発信装置とを有し、前記発信装置は、周波数が可聴域でない非可聴音により表される制御信号を発信する発信手段を備え、前記収音装置は、周波数が可聴域である可聴音と非可聴音とを受けて振動するダイアフラムと、前記ダイアフラムと対向するように設けられたバックプレートと、前記ダイアフラムの振動により変化する前記ダイアフラムと前記バックプレートとの間の静電容量に応じた出力信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された出力信号を可聴域の成分と非可聴域の成分とに分離する分離手段と、前記分離手段により分離された非可聴域の成分を制御情報として用いて、当該制御情報に応じた処理を実行する処理実行手段と、前記分離手段により分離された可聴域の成分に応じた情報を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、収音手段を、聴取を目的とした音を収音する用に供すると同時に、他の用にも供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である診断システムの構成を示す図である。本実施形態の診断システム１０は、ヒトの体内の音を聴取することを目的としたものであり、同図に示すようにマイクロカプセル１００とコントローラ２００とを備える。マイクロカプセル１００は、小型の収音装置である。マイクロカプセル１００は、いわゆるカプセル剤のような丸みを帯びた円筒状の外観を有し、嚥下されることにより体内に取り込まれ、重力や体内の各器官の運動（蠕動運動等）により移動される。マイクロカプセル１００のサイズは、嚥下可能な程度であり、例えば、直径が１０ｍｍ程度、長さが２０〜３０ｍｍ程度である。コントローラ２００は、マイクロカプセル１００に指示を与えるとともに、マイクロカプセル１００により収音された体内音を表す音声信号を出力する。
【００１３】
図２は、マイクロカプセル１００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態のマイクロカプセル１００は、制御部１１０と、収音部１２０と、電源部１３０とを備える。制御部１１０は、音声処理を実行する電子回路を備え、収音部１２０を介した音声の受発信を制御する。収音部１２０は、マイクロホンを備え、収音した音声を表す音声信号を生成するとともに、制御部１１０から供給された信号に応じた放音を行う。電源部１３０は、後述する陽極１３１及び陰極１３２により化学電池を構成し、これにより制御部１１０及び収音部１２０が動作するための起電力を生じる。なお、本実施形態においては、電源部１３０による電力は、制御部１１０には直接供給され、収音部１２０には制御部１１０を介して供給されるとするが、制御部１１０及び収音部１２０の双方に直接供給されてもよい。
【００１４】
図３は、収音部１２０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、収音部１２０は、マイクロホン１２１ａ〜ｄと、分離部１２２ａ〜ｄとを備える。なお、マイクロホン１２１ａ〜ｄは、それぞれ同一の構成であり、分離部１２２ａ〜ｄは、それぞれ同一の構成である。そこで、これらを特に区別する必要がない場合には、それぞれ、「マイクロホン１２１」、「分離部１２２」と総称する。
【００１５】
マイクロホン１２１は、収音を行い、収音した音声に応じた音声信号を生成する。本実施形態のマイクロホン１２１は、小型のマイクロホンであり、例えば、シリコンマイクロホンである。ここにおいて、シリコンマイクロホンとは、半導体集積回路の製造プロセスを用いて製造可能なマイクロホンをいう。シリコンマイクロホンは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造可能であり、比較的小型である。例えば、シリコンマイクロホンであれば、ダイアフラム及びバックプレートの径を数ｍｍ程度（例えば１．０ｍｍ程度）にすることが可能であり、さらに小さくすることも可能である。
【００１６】
また、マイクロホン１２１が収音可能な周波数帯域は、５０Ｈｚ〜３０ｋＨｚ程度であり、可聴域と非可聴域とを含んでいる。ここにおいて、可聴域とは、ヒトが音として聴取可能な音波の周波数帯域をいい、非可聴域とは、可聴域でない周波数帯域をいう。一般に、可聴域と非可聴域には、個人差があり、一定でない。そこで、ここでは、ヒトが聴取することを目的としない音波の周波数帯域を非可聴域であるとする。また、以下においては、可聴域の音を「可聴音」といい、非可聴域の音を「非可聴音」という。
【００１７】
図４は、マイクロホン１２１の構成を概略的に示す図である。同図に示すように、マイクロホン１２１は、シリコン基板１２１０上に形成されたダイアフラム１２１１とバックプレート１２１２とを有するとともに、抵抗器１２１３、プリアンプ１２１４及びリード線１２１５〜１２１７を備える。なお、抵抗器１２１３、プリアンプ１２１４及びリード線１２１５〜１２１７は、二点鎖線で示すカバーの外部にあるが、当該カバーの内部に納められていてもよい。ダイアフラム１２１１は、多結晶シリコン等の半導体膜であり、音を受けて振動する。バックプレート１２１２は、ダイアフラム１２１１に対して所定の間隔をもって対向するように固定的に設けられる。バックプレート１２１２は、ダイアフラム１２１１と同様の多結晶シリコン等の半導体であり、接地されたリード線１２１６に接続され、ダイアフラム１２１１と絶縁されている。ダイアフラム１２１１及びバックプレート１２１２は、例えば円形であるが、円の一部を切除したり、孔を設けたりした形状などであってもよいし、多角形でもよい。
【００１８】
図５は、ダイアフラム１２１１及びバックプレート１２１２の構成例を示す図である。同図において、ダイアフラム１２１１は、バックプレート１２１２の外周より小さい円形であり、複数の貫通する孔部を有する。バックプレート１２１２は、中心の円形の部分と外周をなす環形の部分とを有し、これらは複数の腕部によって一体にされている。すなわち、バックプレート１２１２は、隣り合う腕部の間隙に相当する扇面状の部分を切除した円形の部材である。なお、腕部の数や形状は、任意である。また、バックプレート１２１２は、ダイアフラム１２１１と同様に、複数の孔部を有する。
【００１９】
ダイアフラム１２１１とバックプレート１２１２との間には、静電容量が蓄積される。この静電容量は、ダイアフラム１２１１が振動し、ダイアフラム１２１１とバックプレート１２１２との間隔（距離）が変化することによって変動する。
【００２０】
抵抗器１２１３は、所定の電気抵抗を有し、ダイアフラム１２１１は、リード線１２１７を介してプリアンプ１２１４に接続されている。プリアンプ１２１４は、ダイアフラム１２１１に接続されたリード線１２１７と接地されたリード線１２１５とに接続されており、ダイアフラム１２１１とバックプレート１２１２との間の静電容量の変化を電圧変化として増幅して出力する。
なお、これらの電気回路は、ダイアフラム１２１１やバックプレート１２１２と同様に、シリコン基板１２１０上に形成されてもよい。例えば、これらの電気回路を形成した後、これらを保護しながらダイアフラム１２１１等の可動型微細構造を形成することができる。
【００２１】
以上の構成により、マイクロホン１２１は、音、すなわち音圧の変化を電気信号に変換し、これを増幅して出力する。すなわち、マイクロホン１２１は、音声の入力により変化するダイアフラム１２１１とバックプレート１２１２との間の静電容量に応じた電気信号を生成する。マイクロホン１２１が生成する電気信号は、収音可能な周波数帯域が可聴域と非可聴域とを含んでいるため、可聴域の成分と非可聴域の成分とを含んでいる。
【００２２】
また、図３の分離部１２２は、対応するマイクロホン１２１により生成された電気信号に対してフィルタ処理を行い、電気信号を可聴域の成分と非可聴域の成分とに分離する。すなわち、分離部１２２に入力された電気信号は、可聴域の成分からなる信号と非可聴域の成分からなる信号として別々に出力される。以下においては、出力される信号の前者を「音波信号」といい、後者を「超音波信号」という。
【００２３】
なお、マイクロホン１２１ａ〜ｄは、収音する位置がそれぞれ異なる。図６は、マイクロカプセル１００の外観を示す図であり、マイクロホン１２１ａ〜ｄの位置を表す図である。同図に示すように、マイクロホン１２１ａ〜ｄは、直線状に配置されている。以下では、マイクロホン１２１ａ及び１２１ｂを「第１マイク群」といい、マイクロホン１２１ｃ及び１２１ｄを「第２マイク群」という。
【００２４】
図７は、マイクロホン１２１ａ〜ｄの位置を説明するための図であり、図６中のＡ−Ａ線を切断面とした場合の断面図である。なお、図７において、点Ｏは、マイクロカプセル１００の両端から等距離にある点である。同図に示すように、マイクロホン１２１ａとマイクロホン１２１ｂとの距離は、ｄであり、マイクロホン１２１ｃとマイクロホン１２１ｄとの距離と等しい。また、マイクロホン１２１ｂとマイクロホン１２１ｃとの距離は、２Ｄ（Ｄの２倍）であり、マイクロホン１２１ｂ及び１２１ｃは、点Ｏからみて等距離にある。ここにおいて、マイクロカプセル１００の表面に対して点Ｏを足とする垂線（図中の二点鎖線）を考えると、第１マイク群と第２マイク群とは、この垂線に対して対称になる。なお、本実施形態においては、Ｄ＞ｄであるとする。
【００２５】
図８は、マイクロカプセル１００の外観を示す図であり、陽極１３１及び陰極１３２の構成を示す図である。同図に示すように、マイクロカプセル１００の表面は、陽極１３１及び陰極１３２に覆われている。陽極１３１及び陰極１３２は、互いに接触しておらず、絶縁されている。また、陽極１３１及び陰極１３２は、マイクロホン１２１による収音を妨げぬように設けられていると望ましい。さらに、陽極１３１及び陰極１３２は、その表面積を増加させるために、凹凸や溝を設けるなどしてもよい。
【００２６】
陽極１３１及び陰極１３２は、金属である。陽極１３１としては、例えば、白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）などを用いることができる。また、陰極１３２としては、陽極１３１よりイオン化傾向が大きい異種の金属を用い、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）などを用いることができる。
なお、陽極１３１及び陰極１３２は、いずれも、体内において無害である金属を用いるのが望ましい。また、陽極１３１及び陰極１３２は、単体の金属に限らず、合金であってもよい。
【００２７】
図９は、コントローラ２００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、コントローラ２００は、操作部２１０と、制御部２２０と、放音部２３０と、収音部２４０と、出力部２５０とを備える。操作部２１０は、操作者が操作入力を行うためのキーやスイッチ等の操作子を備え、マイクロカプセル１００に与える指示を表す操作情報を生成して制御部２２０に供給する。制御部２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備え、あらかじめ記憶されたプログラムを実行することによりコントローラ２００の各部の動作を制御する。また、制御部２２０は、取得した操作情報に基づいて所定の搬送波を変調した変調波信号を生成し、これをマイクロカプセル１００の動作を規定する制御信号として出力する機能を有するとともに、マイクロカプセル１００により変調されて放音された音（超音波）を表す音声信号を復調する機能を有する。放音部２３０は、超音波を放音可能なスピーカを備え、制御部２２０により生成された変調波信号を音（超音波）として放音する。収音部２４０は、超音波を収音可能なマイクロホンを備え、マイクロカプセル１００により放音された音（超音波）を表す音声信号を制御部２２０に供給する。出力部２５０は、制御部２２０により復調された音声信号を制御部２２０を介して取得し、所定の出力先に出力する。出力部２５０は、光ディスクや磁気ディスク等の記録媒体に音声信号を出力（すなわち記録）するものであってもよいし、有線又は無線により他のコンピュータ装置などに音声信号を出力（すなわち転送）するものであってもよい。
【００２８】
本実施形態の診断システム１０の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、診断システム１０においては、診断を受ける者がマイクロカプセル１００を嚥下することにより、診断が開始される。マイクロカプセル１００は、陽極１３１及び陰極１３２が胃液等の消化液に浸されると、これを電解質溶液とした化学電池を構成して起電力を生じ、動作可能な状態になる。コントローラ２００は、操作者の指示を超音波としてマイクロカプセル１００に発信する。本実施形態において、コントローラ２００から発信される指示には、収音の開始及び終了と、収音の指向性制御とがある。マイクロカプセル１００は、コントローラ２００から放音された超音波を収音すると、その内容に応じた処理を実行し、動作結果を表す情報を超音波としてコントローラ２００に発信する。コントローラ２００は、この超音波を収音して音声信号を生成し、出力する。
以上が、マイクロカプセル１００及びコントローラ２００の動作の概要である。続いて、マイクロカプセル１００及びコントローラ２００の詳細な動作を、機能ブロック図を示して説明する。
【００２９】
図１０は、コントローラ２００の制御部２２０の機能ブロック図である。同図に示すように、制御部２２０は、操作情報変換部２２１、ベースバンド信号生成部２２２、変調部２２３及び第１出力部２２４の機能を実現するとともに、音声信号取得部２２５、復調部２２６及び第２出力部２２７の機能を実現する。
【００３０】
操作情報変換部２２１は、操作部２１０により供給された操作情報を取得し、操作情報を所定の規則に基づいて符号化する。本実施形態においては、操作情報変換部２２１は、操作情報を「０」又は「１」の二値で表される情報に変換する。すなわち、符号化の態様は、例えば、「収音の開始」が「０１」、「収音の終了」が「１０」といった具合である。また、操作情報変換部２２１は、操作情報に対応する二値の情報の前に、コントローラ２００からの情報であることを示す二値の情報を付加する。この情報のことを、以下では「ヘッダ情報」という。ヘッダ情報は、「０」又は「１」の組み合わせによるあらかじめ決められたパターンを有する。
【００３１】
ベースバンド信号生成部２２２は、操作情報変換部２２１が符号化した二値の情報に基づいたベースバンド信号を生成する。すなわち、ベースバンド信号生成部２２２は、二値の情報の「０」に相当する部分の信号レベルを「０（オフ）」とし、二値の情報の「１」に相当する部分の信号レベルを「１（オン）」とする信号を生成する。ベースバンド信号は、ヘッダ情報に相当する信号と操作情報に相当する信号の組み合わせとなる。
【００３２】
変調部２２３は、ベースバンド信号生成部２２２が生成したベースバンド信号に基づいて搬送波を表す信号（搬送波信号）を変調する。本実施形態においては、変調部２２３は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式で変調を行う。また、搬送波は、所定の周波数及び振幅を有する正弦波であり、その周波数は、マイクロホン１２１が収音可能な非可聴域のいずれかである。変調部２２３は、ベースバンド信号に基づいて変調された搬送波（すなわち変調波）を表す信号を、変調波信号として第１出力部２２４に供給する。第１出力部２２４は、この変調波信号を放音部２３０に出力する。
【００３３】
図１１は、変調部２２３による変調処理を例示する図である。ここでは、ベースバンド信号が図１１（ａ）のように「０１１０１…」と表される場合を例示している。また、図１１（ｂ）は搬送波を表し、図１１（ｃ）は変調波を表している。すなわち、変調波は、ベースバンド波形の「０」に相当する部分の振幅が「０」となり、ベースバンド波形の「１」に相当する部分の振幅が元の搬送波のままとなる。
【００３４】
音声信号取得部２２５は、収音部２４０から供給された音声信号を取得する。復調部２２６は、取得した音声信号を、後述するマイクロカプセル１００の変調部１１７による変調方式に対応した方式により復調する。第２出力部２２７は、復調部２２６が復調した音声信号を出力部２５０に供給する。
【００３５】
図１２は、マイクロカプセル１００の制御部１１０の機能ブロック図である。同図に示すように、制御部１１０は、超音波信号取得部１１１、音波信号取得部１１２、復調部１１３、信号検知部１１４、処理実行部１１５、ベースバンド信号生成部１１６、変調部１１７及び出力部１１８の機能を実現する。超音波信号取得部１１１は、マイクロホン１２１ａ〜１２１ｄにより生成された超音波信号を取得する。また、音波信号取得部１１２は、マイクロホン１２１ａ〜１２１ｄにより生成された音波信号を取得する。
【００３６】
復調部１１３は、超音波信号取得部１１１が取得した信号を復調する。復調部１１３は、変調部２２３による変調方式に対応した方式で復調を行う。信号検知部１１４は、復調部１１３が復調した信号からコントローラ２００により発信されたものを検知する。具体的には、信号検知部１１４は、復調された信号からヘッダ情報に相当するパターンの信号を認識できた場合に、取得した信号がコントローラ２００から発信されたものであると特定する。なお、信号検知部１１４は、ヘッダ情報に相当するパターンの信号が検知された場合に、その信号に続く信号、すなわち操作情報に相当する信号を処理実行部１１５に供給する一方、ヘッダ情報に相当するパターンの信号が検知されない場合には、処理実行部１１５に処理を行わせないようにする。また、信号検知部１１４は、復調した信号のいずれを用いて検知を行ってもよいが、検知をより確実なものにしたければ、複数の信号を用いて検知を行ってもよい。
【００３７】
処理実行部１１５は、信号検知部１１４が操作情報に相当する信号を供給した場合に、音波信号取得部１１２が取得した音波信号に対し、供給した信号に応じた処理を実行する。処理実行部１１５は、例えば、供給した信号が「収音の開始」に相当する場合には、音波信号をベースバンド信号生成部１１６に供給し、供給した信号が「収音の終了」に相当する場合には、音波信号をベースバンド信号生成部１１６に供給しない、といった処理を実行する。すなわち、処理実行部１１５は、供給された信号を制御部１１０の動作を制御する情報（制御情報）として用い、この制御情報に応じた処理を実行する。
【００３８】
また、処理実行部１１５は、指向性制御を実行する旨の信号が供給された場合に、指向性制御を実行する。処理実行部１１５は、音波信号取得部１１２が取得した複数の音波信号に対して遅延処理及びミキシング処理を実行し、音波信号に所定の方向の指向性を付与する。なお、本実施形態における指向性は、マイクロホン１２１ａ〜１２１ｄの配置に沿った直線の方向に対するものであり、その他の方向を含まない。
【００３９】
図１３は、本実施形態における指向性制御を説明するための図である。ここでは、説明の便宜上、マイクロホン１２１ａ〜１２１ｄのすべてがある平面に配置されているとみなす。いま、マイクロホン１２１ａ〜１２１ｄが配置された平面に対して角度θの方向に所望の音源があるとすると、この音源から到来する音がマイクロホン１２１ａ〜１２１ｄに到達する時間には、ずれが生じる。例えば、マイクロホン１２１ａの位置（点Ｐaとする）とマイクロホン１２１ｃの位置（点Ｐcとする）との間に生じる時間差は、所望の音を平面波であると仮定し、かつ、点Ｐaと点Ｐcとの距離をＤac（＝２Ｄ＋ｄ）、音速をｃとそれぞれ表すと、「Ｄac・sinθ／ｃ」である。よって、距離Ｄ、ｄ及び音速ｃをあらかじめ設定し、角度θが与えられれば、所望の音がマイクロホン１２１ａで収音される時間とマイクロホン１２１ｃで収音される時間との差を算出することが可能である。
【００４０】
本実施形態において、処理実行部１１５は、この角度θに相当する情報が制御情報として与えられた場合に、角度θの方向に指向性を付与する指向性制御を実行する。このとき、処理実行部１１５は、マイクロホン１２１ａによる音波信号に対して、マイクロホン１２１ｃによる音波信号よりも上述した時間差だけ遅延するように遅延処理を実行し、その後、これらを加算するミキシング処理を実行する。
【００４１】
なお、上述した時間差は、マイクロホン間の距離を実際の配置に応じて異ならせることにより、マイクロホン１２１ｂ及び１２１ｄについても同様の要領で求めることが可能である。しかし、距離Ｄに比して距離ｄが微小であり、距離ｄを無視しても支障がない場合には、所望の音がマイクロホン１２１ａで収音される時間とマイクロホン１２１ｂで収音される時間が等しく、かつ、所望の音がマイクロホン１２１ｃで収音される時間とマイクロホン１２１ｄで収音される時間が等しいとみなし、これらに係る遅延処理を省略してもよい。すなわち、処理実行部１１５は、第１マイク群と第２マイク群との間の時間差に応じた遅延処理のみを実行し、同じ群に属するマイクロホン間の時間差を無視するようにしてもよい。このようにすれば、遅延処理を簡略化することが可能である。
【００４２】
ベースバンド信号生成部１１６は、処理実行部１１５が遅延処理及びミキシング処理を実行した音波信号に基づいてベースバンド信号を生成する。変調部１１７は、ベースバンド信号生成部１１６が生成したベースバンド信号に基づいて搬送波を表す信号（搬送波信号）を変調して変調波信号を生成する。
なお、変調部１１７による変調方式は、変調部２２３による変調方式と同一であってもよいが、異なっていてもよい。また、ベースバンド信号生成部１１６が生成するベースバンド信号の態様も、ベースバンド信号生成部２２２が生成するベースバンド信号と異なっていてもよい。
【００４３】
出力部１１８は、変調部１１７が生成した変調波信号をマイクロホン１２１のダイアフラム１２１１に供給する。出力部１１８は、変調波信号を増幅させてから出力するのが望ましい。このとき、マイクロホン１２１は、ダイアフラム１２１１が変調波信号に応じて振動するため、スピーカとして機能する。なお、マイクロホン１２１は、受信する超音波の周波数帯域と出力する超音波の周波数帯域とが重なる場合には、出力部１１８が変調波信号を出力するときには収音を行わないように動作が切り替えられる。一方、受信する超音波の周波数帯域と出力する超音波の周波数帯域とが異なる（重ならない）場合には、マイクロホン１２１は、切り替えを行うことなく収音と出力を同時に行うことが可能である。また、複数のマイクロホン１２１の一部を収音用とし、他を出力用としてもよいし、時分割で収音と出力とを切り替えてもよい。
【００４４】
以上のとおり、本実施形態のマイクロカプセル１００は、体内音を収音すると同時にコントローラ２００からの指示を収音し、これらを分離してそれぞれに応じた処理を実行することが可能である。すなわち、マイクロカプセル１００は、収音手段たるマイクロホン１２１を、体内音を収音する用途とコントローラ２００からの指示を受信する用途の双方に用いることが可能である。このとき、マイクロカプセル１００は、体内音が可聴音であり、コントローラ２００からの指示が非可聴音であるため、一方が他方の収音を妨げることなく、双方の音を良好に収音することが可能である。
【００４５】
また、本実施形態のマイクロホン１２１は、非可聴音を放音することが可能であるため、体内音を収音する用途とコントローラ２００に情報を超音波により発信する用途の双方に用いることも可能である。加えて、本実施形態のマイクロホン１２１は、シリコンマイクロホンであるため、嚥下可能な程度の小型化をより容易に実現することが可能である。さらに、シリコンマイクロホンは、消費電力が比較的少ないため、化学電池のような比較的低電力の電源であっても動作可能である。
【００４６】
［変形例］
本発明は、上述した実施形態と異なる形態での実施が可能である。以下に示す変形例は、本発明に適用可能な変形の一例である。なお、これらの変形例は、必要に応じて、各々を適宜に組み合わせて実施されてもよい。
【００４７】
（１）変形例１
マイクロカプセル１００のマイクロホン１２１の数は、任意であり、上述した実施形態の数（４個）より多くてもよい。また、マイクロホン１２１は、指向性制御を行わない場合であれば、１個であってもよい。
また、マイクロホン１２１は、これを複数設ける場合に、そのすべてが同一の直線上に配置されるように並んでいなくてもよい。例えば、直線状に並べられたマイクロホン１２１の一群と、この一群に交差するようにして直線状に並べられた別のマイクロホン１２１の一群とを設けてもよい。このようにすれば、上述した実施形態とは異なり、一方向でない指向性制御が可能となる。
【００４８】
（２）変形例２
電源部１３０は、上述した構成に限らない。例えば、陽極１３１及び陰極１３２の形状は、電解質溶液が接触するものであれば、その具体的な形状や位置は問われない。
また、陽極１３１及び陰極１３２の構成は、それぞれ単一の金属に限らず、複数の金属を重ね合わせたり接合したりするものであってもよい。
なお、上述したような化学電池（消化液を電解質溶液として用いた湿電池）では十分な起電力を得られない場合には、リチウム電池等の他の電池を化学電池に代えて内蔵させたり、あるいは、電磁誘導又は電磁結合を用いて外部から非接触で電力を供給したりしてもよい。また、複数の電源を組み合わせることにより必要な電力を確保してもよい。
【００４９】
（３）変形例３
マイクロホン１２１が複数ある場合、超音波信号が複数得られる。この超音波信号の時間差を特定することができれば、コントローラ２００がマイクロカプセル１００からみてどの方向から超音波を放音したかを特定することが可能である。
【００５０】
超音波が放音された方向を特定する手段を実現するためには、制御部１１０に対し、上述した機能に加え、次の機能を付与させればよい。すなわち、制御部１１０は、復調部１１３が復調した信号のそれぞれからヘッダ情報に相当するパターンを検知し、これらの差異、すなわち時間差に基づいて方向を特定すればよい。制御部１１０は、複数のマイクロホン１２１による収音の時間差が特定可能であれば、あらかじめ音速と複数のマイクロホン１２１の間の距離とを記憶しておくことにより、超音波が放音された方向を特定することが可能となる。
【００５１】
（４）変形例４
マイクロカプセル１００は、上述した指向性制御によって所定の方向からの音を他の方向からの音よりも相対的に大きく収音することに加え、所定の方向の所定の距離からの音を他の方向からの音よりも相対的に大きく収音することが可能である。このような制御は、上述した指向性制御の組み合わせによって実現される。
【００５２】
図１４は、本変形例に係る制御を説明するための図である。同図に示すように、第１マイク群（マイクロホン１２１ａ及び１２１ｂ）からの音波信号に対して角度θ1の方向の指向性が付与されるように遅延処理を行うとともに、第２マイク群（マイクロホン１２１ｃ及び１２１ｄ）からの音波信号に対して角度θ2の方向の指向性が付与されるように遅延処理を行い、これらの信号をミキシングすると、図中の領域Ｓにおいて発生している音を他の領域において発生している音よりも相対的に大きく収音することが可能である。このとき、制御情報としては、第１マイク群に対する角度θ1を表す値と、第２マイク群に対する角度θ2を表す値とが与えられればよい。
【００５３】
（５）変形例５
マイクロカプセル１００は、特許文献１及び２に記載された医療機器と同様に、撮像を行う撮像手段を備えてもよい。かかる撮像手段としては、いわゆるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることが可能である。また、かかる撮像手段を備える場合には、上述した制御情報を用いて撮像手段の動作を制御したり、撮像手段により撮像された画像を変調し、これを外部に出力したりしてもよい。撮像手段は、ピント位置（焦点距離）が可変であるものや、撮像方向が可変であるものなどを用いると、より望ましい。
【００５４】
このような撮像手段を備える場合においては、変形例４に記載された制御との組み合わせにより、撮像手段のピント位置や撮像方向に応じた指向性制御を行ってもよい。このようにすれば、ピント位置や撮像方向において発生している音を他の音よりも相対的に大きく収音することが可能となる。
【００５５】
（６）変形例６
ダイアフラム１２１１による振動、特に非可聴域での振動は、放音以外の用途にも利用可能である。例えば、上述した変形例５のように撮像手段を設けた場合、マイクロホン１２１は、イメージセンサのカバーやレンズに付着する付着物を落とす手段としても機能することが可能である。あるいは、マイクロホン１２１を姿勢制御手段として機能させてもよい。すなわち、マイクロホン１２１の振動によってマイクロカプセル１００を回転などさせてもよい。
なお、このような場合においても、上述した制御情報を用いてかかる機能の実行の可否などを制御することが可能である。
【００５６】
（７）変形例７
マイクロカプセル１００は、本発明に係る収音装置の一例である。しかし、本発明は、マイクロカプセル１００のような嚥下する収音装置に限らず、その他の種々の収音装置に適用可能である。例えば、水中を無線操作により移動するビデオカメラに対して本発明に係る収音装置を適用してもよい。また、本発明に係る収音装置において、音波信号に応じた情報の出力先は、任意であり、必ずしも変調及び放音されなくてもよい。例えば、本発明に係る収音装置がメモリ等の記憶手段を出力先として備える場合には、音波信号を表すデータをこの記憶手段に記憶させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態である診断システムの構成を示す図
【図２】マイクロカプセルの構成を示すブロック図
【図３】収音部の構成を示すブロック図
【図４】マイクロホンの構成を示す図
【図５】ダイアフラム及びバックプレートの構成を示す図
【図６】マイクロカプセルの外観を示す図
【図７】マイクロホンの位置を示す図
【図８】陽極及び陰極の構成を示す図
【図９】コントローラの構成を示すブロック図
【図１０】コントローラの制御部の機能ブロック図
【図１１】変調部による変調処理を例示する図
【図１２】マイクロカプセルの制御部の機能ブロック図
【図１３】指向性制御を示す図
【図１４】指向性制御を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１０…診断システム（収音システム）、１００…マイクロカプセル、１１０…制御部、１１１…超音波信号取得部、１１２…音波信号取得部、１１３…復調部、１１４…信号検知部、１１５…処理実行部、１１６…ベースバンド信号生成部、１１７…変調部、１１８…出力部、１２０…収音部、１３０…電源部、１２１、１２１ａ〜ｄ…マイクロホン、１２１１…ダイアフラム、１２１２…バックプレート、１２１３…抵抗器、１２１４…プリアンプ、１２１５〜１２１７…リード線、１２２、１２２ａ〜ｄ…分離部、２００…コントローラ、２１０…操作部、２２０…制御部、２２１…操作情報変換部、２２２…ベースバンド信号生成部、２２３…変調部、２２４…第１出力部、２２５…音声信号取得部、２２６…復調部、２２７…第２出力部、２３０…放音部、２４０…収音部、２５０…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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