(57)【要約】【課題】  カプセル内視鏡の位置を正確に特定し、最適なタイミングで撮影を開始することが可能なカプセル内視鏡を提供することを目的とする。【解決手段】  光源部と、画像信号を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された画像信号を外部の受信装置に送信する送信部と、体腔壁までの距離を測定する測距部と、前記測距部によって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部と、上記各部を制御する制御部とを備えるカプセル内視鏡において、上記制御部は、位置検出部によって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、光源部および撮像部を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
画像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された画像信号を外部の受信装置に送信する送信部と、
体腔壁までの距離を測定する測距部と、
前記測距部によって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部と、
前記各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記位置検出部によって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、前記光源部および撮像部を制御することを特徴とするカプセル内視鏡。
【請求項２】
前記制御部は、前記位置検出部によって、前記カプセル内視鏡が所定の部位に位置することが検出された場合に、前記光源部および撮像部を駆動させることを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【請求項３】
前記カプセル内視鏡は、時間をカウントするタイマー部をさらに備え、
前記制御部は、前記タイマー部による所定の時間のカウントが終了した場合に、前記測距部による測距を開始することを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項４】
前記カプセル内視鏡は、
前記測距部を複数備え、
前記複数の測距部はそれぞれ対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカプセル内視鏡。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記複数の測距部のうち、対向して配置される２つの測距部の測距結果を加算し、該加算結果に基づいてカプセル内視鏡の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡。
【請求項６】
前記測距部は、赤外線ＬＥＤと位置検出素子からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカプセル内視鏡。
【請求項７】
光源部と、
画像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された画像信号を外部の受信装置に送信する送信部と、
体腔壁までの距離を測定する測距部と、
前記測距部によって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部と、
前記各部を制御する制御部と、
前記送信部によって送信される画像信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された画像を蓄積する画像信号記録部とからなり、
前記制御部は、前記位置検出部によって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、前記光源部および撮像部を制御することを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項８】
光源部と、画像信号を生成する撮像部とを備えたカプセル内視鏡における制御方法であって、
体腔壁までの距離を測定する測距ステップと、
前記測距ステップによって測定した測距結果に基づいて、前記カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップによって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、前記光源部および撮像部を制御して撮像を行う撮像ステップと、を含む制御方法。
【請求項９】
前記制御方法は、
時間をカウントするカウントステップをさらに含み、
前記カウントステップにおいて所定の時間のカウントが終了した場合に、前記測距ステップを開始することを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の体腔内にて撮影を行うカプセル内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。
【０００３】
このようなカプセル内視鏡システムで用いられるカプセル内視鏡は、カプセル型の容器内に体腔内の画像を撮影するための小型のイメージセンサや光源、およびそれらの電源となる電池を備えている。従来のカプセル内視鏡は、被検者によって嚥下されてから長い時間をかけて体内を通過するため、その間に継続して撮影を行うためには、大きな容量を有する電池が必要であった。この問題を解決するために、例えば特許文献１には、所定の条件に基づいてカプセル内視鏡の動作モードを切り替えることによって、電池を効率よく使用する技術が開示されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載のカプセル内視鏡では、撮影した画像を解析してカプセル内視鏡が位置する部位を特定し、その結果によって通常の撮影を行う撮影モードと撮影モードに比べて撮影回数が少ない省電力モードとを切り換えている。この場合、カプセル内視鏡は被検者によって嚥下されてから継続的に省電力モードにおいて画像を撮影して、撮影した画像からカプセル内視鏡の位置が特定される。そして、カプセル内視鏡が目的の部位に到達した場合には、通常の撮影を行う撮影モードへ切り替えて撮影が行われる。
【０００５】
また、特許文献１には、さらに、カプセル内視鏡に圧電センサを設け、外部から受ける圧力を検知してカプセル内視鏡の位置を特定することによって、動作モードを切り替える技術も開示されている。この圧電センサを備えたカプセル内視鏡では、まず所定時間経過後に圧力値が検出され、この検出値を基準とする。そしてその後継続して圧力を検出し、検出される圧力値が基準値よりも小さくなった場合に、カプセル内視鏡が小腸から大腸へ移動したと判断し、撮影モードへ切り替えて撮影を行う構成となっている。
【特許文献１】特開２００７−８２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のカプセル内視鏡のように、撮影した画像を解析して撮影モードを切替える場合は、カプセル内視鏡の位置は正確に把握できるものの、画像解析のための撮影にも電力が必要となる。例えば、大腸の観察を行ないたい場合などは、カプセル内視鏡が嚥下されてから大腸に到達するまでは長時間かかるため、その間継続して画像解析のための撮影を行うことにより、無駄に電力を消費してしまうといった問題がある。
【０００７】
また、圧電センサを用いた場合においては、圧電センサによって検出される圧力の変化に基づいてカプセル内視鏡の位置が特定される。しかしながら、この方法では、カプセル内視鏡が部位を移動したことは検出できても、実際に目的の部位に位置しているかを正確には特定できない。例えば、小腸内における各部の圧力は必ずしも一定ではなく、所定時間後に検出された基準となる圧力よりも小さい圧力が同じ小腸内において検出される可能性がある。このような場合には、大腸の観察を目的としていても小腸において撮影モードへと切り替えられてしまう。また、カプセル内視鏡が胃に長時間滞留した後に、小腸および大腸へ移動した場合には、胃での滞留中に検出された圧力を基準としてその後に検出された圧力の比較が行われる。この場合、観察を行いたい大腸の圧力は胃での圧力と比べて低くないため、カプセル内視鏡が大腸に到達した場合も撮影が行われないといった問題も生じる。また、その他にも、披検者の個人差や体調によっても圧力にばらつきが生じることが考えられるため、圧力の変化によってカプセル内視鏡の位置を正確に特定することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、カプセル内視鏡の位置を正確に特定し、最適なタイミングで撮影を開始することが可能なカプセル内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明により、光源部と、画像信号を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された画像信号を外部の受信装置に送信する送信部と、体腔壁までの距離を測定する測距部と、前記測距部によって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部と、上記各部を制御する制御部とを備えるカプセル内視鏡が提供される。また、本発明のカプセル内視鏡の制御部は、位置検出部によって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、光源部および撮像部を制御することを特徴とする。さらに具体的には、制御部は、位置検出部によって、カプセル内視鏡が所定の部位に位置することが検出された場合に、光源部および撮像部を駆動させることを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成されたカプセル内視鏡により、測距結果に基づいて撮影が必要とされる部分に位置している場合のみ撮影を行うことで、無駄な電力の消費を防ぐことができる。また、カプセル内視鏡の位置の検出には、画像の撮影を行うよりも消費電力の少ない測距を行うことにより、消費電力を抑制することができる。これにより、カプセル内視鏡に搭載する電池の小型化を実現することができ、カプセル内視鏡自体の小型化、もしくは開いたスペースを利用して新たな機能をカプセル内視鏡へ追加することなどが可能となる。
【００１１】
また、本発明のカプセル内視鏡は、時間をカウントするタイマー部をさらに備えても良い。そして、上記制御部は、タイマー部による所定の時間のカウントが終了した場合に、測距部による測距を開始する構成としても良い。このように構成することで、必要のない測距の実施を防ぎ、電力消費の無駄をなくすことができる。
【００１２】
また、本発明のカプセル内視鏡は、測距部を複数備える構成としても良い。また当該複数の測距部はそれぞれ対向する位置に配置され、位置検出部は、複数の測距部のうち、対向して配置される２つの測距部の測距結果を加算し、該加算結果に基づいてカプセル内視鏡の位置を検出する構成としても良い。
【００１３】
上記のようにカプセル内視鏡と体腔壁との距離を複数の測距部にて測定することにより、いずれかの測距部が汚れなどにより正しく測距を行えない場合や、体腔壁と接している場合になどおいても、その他の測距部の測距結果に基づき、総合的にカプセル内視鏡が位置する部位を特定することができる。
【００１４】
また、本発明により、光源部と、画像信号を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された画像信号を外部の受信装置に送信する送信部と、体腔壁までの距離を測定する測距部と、前記測距部によって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出部と、上記各部を制御する制御部と、上記送信部によって送信される画像信号を受信する受信部と、該受信部によって受信された画像を蓄積する画像信号記録部とからなるカプセル内視鏡システムが提供される。また、本発明のカプセル内視鏡システムの制御部は、位置検出部によって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、光源部および撮像部を制御することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明により、光源部と、画像信号を生成する撮像部とを備えたカプセル内視鏡における制御方法であって、体腔壁までの距離を測定する測距ステップと、測距ステップによって測定した測距結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置を検出する位置検出ステップと、位置検出ステップによって検出された前記カプセル内視鏡の位置に基づいて、光源部および撮像部を制御して撮像を行う撮像ステップとを含む制御方法が提供される。また、上記制御方法は、時間をカウントするカウントステップをさらに含み、該カウントステップにおいて所定の時間のカウントが終了した場合に、測距ステップを開始しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、本発明によれば、カプセル内視鏡の位置を正確に特定し、最適なタイミングで撮影を開始することにより、無駄な電力消費を防ぐことが可能なカプセル内視鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るカプセル内視鏡システム１００およびカプセル内視鏡１０について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態におけるカプセル内視鏡システム１００の概略構成図である。図１に示すように、カプセル内視鏡システム１００は、両端面が半球状であり、中央部が円筒状の形状を有する小型のカプセル内視鏡１０と、体外受信装置４０と、画像記録装置５０とから構成される。
【００１９】
カプセル内視鏡１０は、対物レンズ１１、およびＣＣＤ１３からなる撮像部と、撮影のための照明光を供給する複数の光源１２と、アンテナ１７を介して撮像部にて撮像された画像を外部の体外受信装置４０へ送信する送信部１６と、各部に電力を供給するための電池１５とを備えている。カプセル内視鏡１０は、さらにＬＥＤ２１およびＰＳＤ（Position Sensitive Detector）２２からなる複数の測距ユニット２０ａ〜２０ｄ、各測距ユニットごとに設けられたコリメータレンズ２３、結像レンズ２４、および位置検出部３０を備えている。これらの各部は、同じくカプセル内視鏡１０に備えられた制御部１４によって制御される。
【００２０】
カプセル内視鏡１０が被検者によって嚥下され、体腔内に導入された状態において撮影が開始されると、電池１５からの駆動電流を受けて、光源１２から照明光が体腔壁に照射される。そして、体腔壁によって反射された光が、対物レンズ１１を介してＣＣＤ１３によって受光され、画像信号が生成される。生成された画像信号は、送信部１６へ送られ、送信部１６によって映像信号へ変換された後、アンテナ１７を介して体外へ送信される。送信部１６から送信される映像信号は、被検者の体外に設置された体外受信装置４０によって受信され、画像記録装置５０へ送信される。画像記録装置５０では、送信された画像信号が画像データとして蓄積される。
【００２１】
次に、本発明の特徴である、複数の測距ユニット２０ａ〜２０ｄ、コリメータレンズ２３、結像レンズ２４、および位置検出部３０からなる測距システムについて説明する。図２は、図１のカプセル内視鏡１０をＡ−Ａ’で切断した場合の断面を模式的に示した図である。図1および図２に示すように測距ユニット２０ａ〜２０ｄは、カプセル内視鏡１０の円筒部の側面に沿って、それぞれ対向する位置に配置されている。これらの測距ユニット２０ａ〜２０ｄは、それぞれ対向する２個を一対とし、少なくとも二対以上が設けられていることが望ましい。
【００２２】
図３は、位置検出部３０の概略構成を示す図である。図３に示すように、位置検出部３０は、タイマー回路３１、レーザー駆動回路３２、増幅回路３３、および位置検出回路３４から構成される。タイマー回路３１は、制御部１４の指示に従って後述する時間ｔ１およびｔ２をカウントするために用いられる。レーザー駆動回路３２は、測距を開始するよう指示がなされた場合に各ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄを駆動する。ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄは、赤外線発光ダイオードであり、レーザー駆動回路３２により駆動されて赤外線レーザーを投光する。ＬＥＤ２１によって投光された赤外線レーザーは、コリメータレンズ２３によって平行光にされ、体腔壁で拡散反射される。そして、拡散反射された赤外線レーザーは、結像レンズ２４にてスポット光を形成するために焦点に集められ、位置検出素子であるＰＳＤ２２によって受光される。ＰＳＤ２２では、受光したスポット光から電圧値が生成され、増幅回路３３にて増幅されて位置検出回路３４に送られる。位置検出回路３４では、各測距ユニット２０ａ〜２０ｄから出力された電圧値から位置データを算出し、カプセル内視鏡１０の現在位置を特定する。
【００２３】
次に、本発明のカプセル内視鏡１０の撮影制御について図４から図６を参照して説明する。図４は、カプセル内視鏡１０を用いて被験者の小腸を観察する場合の制御を示すフローチャートである。まず、被検者によってカプセル内視鏡１０が嚥下されると、制御部１４によりタイマー回路３１が作動され、カウントが開始される（Ｓ１０）。そして、タイマー回路３１にて、予め設定された時間ｔ１がカウントされるまで待機する。ここで、時間ｔ１は、嚥下されたカプセル内視鏡が小腸に達するまでの平均的な時間とされる。
【００２４】
タイマー回路３１にて時間ｔ１のカウントが終了すると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、測距ユニット２０ａ〜２０ｄによる測距が開始される（Ｓ１１）。具体的には、タイマー回路３１によるカウントが終了すると、制御部１４からレーザー駆動回路３２に対してＬＥＤ２１ａ〜２１ｄを駆動するよう指示がなされる。そして、上述のようにＬＥＤ２１ａ〜２１ｄから赤外線ビームが投光され、ＰＳＤ２２ａ〜２２ｄによる測定結果が増幅回路３３を介して位置検出回路３４に送られる。
【００２５】
続くＳ１２では、各測距ユニット２０ａ〜２０ｄによる測定値に基づき、測距値が算出される。図５は、体腔内のカプセル内視鏡１０において、各測距ユニット２０ａ〜２０ｄが測定する距離を示す図である。図５に示すように、各測距ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、それぞれ距離ａ、ｂ、ｃ、ｄを測定する。そして、位置検出回路３４では、まず対向する測距ユニットにて測定された値が加算される。本実施形態においては、測距ユニット２０ａで測定された距離ａと測距ユニット２０ｂで測定された距離ｂ、および測距ユニット２０ｃで測定された距離ｃと測距ユニット２０ｄで測定された距離ｄとがそれぞれ加算される。そして加算された値の平均値を算出し、得られた平均値を現在のカプセル内視鏡１０の測距値とする。
【００２６】
次に、得られた測距値に対して、閾値Ｄ１との比較が行われる（Ｓ１３）。この場合の閾値Ｄ１は、一般的な小腸の内径である３ｃｍから、カプセル内視鏡１０の外径１ｃｍを引いた値とする。これは、カプセル内視鏡１０が、腸管の中心に位置する場合の上記加算値が最も大きいことを考慮して設定している。また、被検者の個人差を考慮し、閾値Ｄ１は、ある程度の誤差を許容するよう設定されることが望ましい。そして、Ｓ１２で得られた測距値が、閾値Ｄ１よりも大きい場合（Ｓ１３：ＮＯ）、カプセル内視鏡１０は未だ小腸には達していないと判断され、Ｓ１２に戻って測距値の取得が継続される。一方、測距値が閾値Ｄ１よりも小さい場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）は、続くステップＳ１４に進む。
【００２７】
Ｓ１４では、引き続き測距値が取得され、取得された測距値が安定しているかどうかが判断される。これは、カプセル内視鏡１０が胃などに滞留しているにもかかわらず、何らかの事情により閾値Ｄ１より小さい測距値が得られた場合を考慮し、確実に小腸に達したか否かを確認するために行われる。そして、得られた測距値が安定していない場合（Ｓ１４：ＮＯ）は、Ｓ１２に戻り、再度測距値の取得および閾値Ｄ１との比較が行われる。一方、測距値が安定した場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）は、制御部１４によりレーザー駆動回路３２が停止される（Ｓ１５）。そして、制御部１４によって光源１２およびＣＣＤ１３が駆動され、撮影が開始される（Ｓ１６）。
【００２８】
次に、カプセル内視鏡１０を用いて被験者の大腸を観察する場合の制御について図６のフローチャートを参照して説明する。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２０からＳ２５は、図４のフローチャートのＳ１０からＳ１５と同様であるため、詳細な説明は省略する。Ｓ２０から２５では、被検者によってカプセル内視鏡１０が嚥下され、測距システムよってカプセル内視鏡１０が小腸にあると判断されると、測距システムが一旦停止される（Ｓ２５）。
【００２９】
測距システムが停止されると、制御部１４によって再度、タイマー回路３１のカウントが開始される。タイマー回路３１には、上述の時間ｔ１とともに、小腸に位置するカプセル内視鏡１０が大腸に到達するまでの時間（例えば５時間）として時間ｔ２が設定されている。そして、Ｓ２６では、タイマー回路３１により時間ｔ２のカウントが終了するまで待機する。そして、タイマー回路３１にて時間ｔ２のカウントが終了すると（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、測距ユニット２０ａ〜２０ｄによる測距が開始される（Ｓ２７）。ここでは、上述のＳ１１と同様に、レーザー駆動回路３２によってＬＥＤ２１ａ〜２１ｄが駆動され、ＰＳＤ２２ａ〜２２ｄによって測定された測定値が、増幅回路３３を介して位置検出回路３４に送られる。続くＳ２８においても、上述の１２と同様に測距値の算出が行われる。
【００３０】
続くＳ２９では、Ｓ２８にて得られた測距値と、閾値Ｄ１との比較が行われる。Ｓ２９では、カプセル内視鏡１０が小腸から大腸に移動したか否かが判定される。Ｓ２８で得られた測距値が、閾値Ｄ１よりも小さい場合（Ｓ２９：Ｎｏ）、カプセル内視鏡１０は未だ小腸にあると判断され、Ｓ２８に戻って再度測距値が取得される。一方、測距値が閾値Ｄ１よりも大きい場合（Ｓ２９：Ｙｅｓ）は、カプセル内視鏡１０が大腸に到達したと判断され、Ｓ３０に進み測距システムが停止される。そして、制御部１４によって光源１２およびＣＣＤ１３が駆動され、撮影が開始される（Ｓ３１）。
【００３１】
以上のように、本発明のカプセル内視鏡１０においては、体腔内でのカプセル内視鏡１０の位置を測距によって特定し、カプセル内視鏡１０が、撮影を必要としている部位に位置している場合のみ撮影を行うことで、無駄な電力の消費を防ぐことができる。また、カプセル内視鏡１０の位置の検出には、画像の撮影を行うよりも消費電力の少ない測距システムを用いることにより、消費電力を抑制することができる。さらに、カプセル内視鏡の体内での移動時間を考慮して、タイマー回路を用いて所定の時間が経過した後に測距を開始するよう制御することにより、必要のない測距を行わずに電力消費の無駄をなくすことができる。
【００３２】
また、本実施形態のカプセル内視鏡１０は、タイマー回路による特定部位までの所定時間の待機、および測距ユニットによる位置検出の両方を行う構成を備えることによって、カプセル内視鏡１０の正確な位置の特定が可能となる。また、カプセル内視鏡１０と体腔壁との距離を複数の測距ユニットにて測定することにより、いずれかの測距ユニットが汚れることによって測距機能が低下した場合などでも、その他の測距ユニットの測距結果に基づき、総合的にカプセル内視鏡１０が位置する部位を特定することができる。このように、本実施形態のカプセル内視鏡１０では、カプセル内視鏡の位置を正確に特定し、撮影を行うタイミングを最適に制御することにより、無駄な電力消費を防ぐことが可能となる。これにより、カプセル内視鏡１０に搭載する電池の小型化を実現することができ、カプセル内視鏡１０の小型化、もしくは空いたスペースを利用して新たな機能をカプセル内視鏡１０へ追加することができる。
【００３３】
以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、二対４個の測距ユニット２０ａ〜２０ｄを用いて測距を行ったが、これに限定されるものではなく、二対以上の複数の測距ユニットを備える構成としても良い。この場合、より多くの測定値に基づきカプセル内視鏡の位置を特定することにより、より精度の高い部位の特定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るカプセル内視鏡システムの構成を示す構成図である。
【図２】図１のカプセル内視鏡をＡ−Ａ’で切断したときの断面を示す模式図である。
【図３】位置検出部の構成を示す構成図である。
【図４】カプセル内視鏡による小腸撮影時の制御を示すフローチャートである。
【図５】カプセル内視鏡の測距ユニットによる測定距離を示す模式図である。
【図６】カプセル内視鏡による大腸撮影時の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  カプセル内視鏡
１１  対物レンズ
１２  光源
１３  ＣＣＤ
１４  制御部
１５  電池
１６  送信部
１７  アンテナ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  測距ユニット
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  ＬＥＤ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  ＰＳＤ
２３  コリメータレンズ
２４  結像レンズ
３０  位置検出部
３１  タイマー回路
３２  レーザー駆動回路
３３  増幅回路
３４  位置検出回路
４０  体外受信装置
５０  画像記録装置
１００  カプセル内視鏡システム      
【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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