(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に導入されて撮像を行い、画像信号を生成して無線送信するカプセル型内視鏡と、前記画像信号を受信し、該画像信号に基づいて前記被検体内の画像を生成する制御装置とを備え、
前記カプセル型内視鏡は、
当該カプセル型内視鏡の姿勢を表す情報を発信する姿勢情報発信部と、
前記制御装置から送信された信号を受信する受信部と、
当該カプセル型内視鏡の姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記姿勢情報発信部が発信した前記姿勢を表す情報を取得する姿勢情報取得部と、
前記姿勢を表す情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記画像に基づいて前記カプセル型内視鏡の目標姿勢を算出する目標姿勢算出部と、
前記カプセル型内視鏡の姿勢の検出結果と、前記目標姿勢とに基づいて、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変更させるための制御信号を生成する姿勢制御信号生成部と、
前記制御信号を前記カプセル型内視鏡に送信する制御信号送信部と、
を有し、
前記受信部は、前記制御信号送信部が送信した前記制御信号を受信し、
前記姿勢変更部は、前記受信部が受信した前記制御信号に基づいて、当該カプセル型内視鏡の姿勢を変更する、
ことを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
【請求項２】
前記姿勢情報発信部は、電力供給を受けて磁界を発生するコイルを有し、
前記姿勢情報取得部は、前記磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数のコイルを有し、
前記姿勢検出部は、前記複数のコイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号をもとに、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
【請求項３】
前記姿勢情報発信部は、電波を介して前記画像を送信し、
前記姿勢情報取得部は、前記電波を受信する複数のアンテナを有し、
前記姿勢検出部は、前記複数のアンテナがそれぞれ受信した前記電波の強度をもとに、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
【請求項４】
前記姿勢変更部は、前記カプセル型内視鏡の重心位置を移動させることにより、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
【請求項５】
前記目標姿勢算出部は、前記画像に写った被検体のうちの特定の箇所が前記カプセル型内視鏡の撮像視野の中心と一致するように前記目標姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
【請求項６】
外部からなされる操作に応じた信号を前記目標姿勢算出部に入力する入力部をさらに備え、
前記目標姿勢算出部は、前記入力部から前記画像内の特定の箇所を指定する入力がなされた場合、指定された前記特定の箇所に対応する被検体の位置が前記カプセル型内視鏡の撮像視野の中心と一致するように前記目標姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に導入されて撮像を行うカプセル型内視鏡を備えるカプセル型内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡分野においては、被検体内に導入されて撮像を行うカプセル型内視鏡が知られている。カプセル型内視鏡は、被検体の管腔（消化管）内に導入可能な大きさに形成されたカプセル形状をなす筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えたものであり、被検体に嚥下された後、管腔の蠕動運動によって管腔内を移動しながら撮像を行い、画像データを順次、無線送信する。無線送信された画像データは、被検体外に設けられた受信装置によって受信され、さらに、ワークステーション等の画像表示装置に取り込まれて所定の画像処理が施される。それにより、被検体内の画像を静止画又は動画として表示することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４７４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カプセル型内視鏡は、管腔の蠕動運動により管腔内を受動的に移動するため、自身で姿勢を変更することができない。そのため、カプセル型内視鏡の視野の方向が管腔の延びる方向からずれている場合、或いは、カプセル型内視鏡の視野の方向がユーザ所望の方向からずれている場合、そのずれを修正できないまま検査が進んでしまうおそれがある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡の姿勢をカプセル型内視鏡自身で変更することができるカプセル型内視鏡システム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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るカプセル型内視鏡システムは、被検体内に導入されて撮像を行い、画像信号を生成して無線送信するカプセル型内視鏡と、前記画像信号を受信し、該画像信号に基づいて前記被検体内の画像を生成する制御装置とを備え、前記カプセル型内視鏡は、当該カプセル型内視鏡の姿勢を表す情報を発信する姿勢情報発信部と、前記制御装置から送信された信号を受信する受信部と、当該カプセル型内視鏡の姿勢を変更する姿勢変更部と、を有し、前記制御装置は、前記姿勢情報発信部が発信した前記姿勢を表す情報を取得する姿勢情報取得部と、前記姿勢を表す情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記被検体内の画像に基づいて前記カプセル型内視鏡の目標姿勢を算出する目標姿勢算出部と、前記姿勢検出部による前記カプセル型内視鏡の姿勢の検出結果と、前記目標姿勢とに基づいて、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変更させるための制御信号を生成する姿勢制御信号生成部と、前記制御信号を前記カプセル型内視鏡に送信する制御信号送信部と、を有し、前記受信部は、前記制御信号送信部が送信した前記制御信号を受信し、前記姿勢変更部は、前記受信部が受信した前記制御信号に基づいて、当該カプセル型内視鏡の姿勢を変更する、ことを特徴とする。【０００７】
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記姿勢情報発信部は、電力供給を受けて磁界を発生するコイルを有し、前記姿勢情報取得部は、前記磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数のコイルを有し、前記姿勢検出部は、前記複数のコイルがそれぞれ出力した複数の検出信号をもとに、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する、ことを特徴とする。【０００８】
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記カプセル型内視鏡は、前記被検体内を撮像して前記画像信号を生成する撮像部をさらに有し、前記姿勢情報発信部は、前記画像信号を無線送信し、前記姿勢情報取得部は、前記画像信号を受信して電気信号を出力する複数のアンテナを有し、前記姿勢検出部は、前記複数のアンテナがそれぞれ出力した複数の電気信号をもとに、前記カプセル型内視鏡の姿勢を検出する、ことを特徴とする。【０００９】
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記姿勢変更部は、前記カプセル型内視鏡の重心位置を移動させることにより、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変更する、ことを特徴とする。【００１０】
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記目標姿勢算出部は、前記画像に写った被検体のうちの特定の箇所が前記カプセル型内視鏡の視野の中心と一致するように前記目標姿勢を算出する、ことを特徴とする。【００１１】
上記カプセル型内視鏡システムは、外部からなされる操作に応じた信号を前記目標姿勢算出部に入力する入力部をさらに備え、前記目標姿勢算出部は、前記画像内の特定の箇所を指定する信号が前記入力部から入力された場合、前記特定の箇所に対応する被検体の位置が前記カプセル型内視鏡の視野の中心と一致するように前記目標姿勢を算出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カプセル型内視鏡と制御装置との間の双方向通信により、カプセル型内視鏡の姿勢を表す情報や、カプセル型内視鏡の姿勢を変更させるための制御信号を送受信すると共に、該制御信号に基づいてカプセル型内視鏡の姿勢を変更する姿勢変更部をカプセル型内視鏡に設けるので、カプセル型内視鏡を被検体内に導入した後であっても、カプセル型内視鏡は自身で姿勢を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図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構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すカプセル型内視鏡システムの外観を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す姿勢変更部の構成例を示す模式図である。
【図５】図５は、図１に示すカプセル型内視鏡の姿勢を表す変数を説明するための模式図である。
【図６】図６は、図１に示すカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図１に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、被検体の管腔内をカプセル型内視鏡が移動する様子を示す模式図である。
【図９】図９は、図８に示すカプセル型内視鏡の視野を写した画像を示す模式図である。
【図１０】図１０は、被検体の管腔内をカプセル型内視鏡が移動する様子を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すカプセル型内視鏡の視野を写した画像を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１の変形例１におけるカプセル型内視鏡が備える姿勢変更部の構成例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１の変形例２におけるカプセル型内視鏡が備える姿勢変更部の構成例を示す模式図である。
【図１４】図１４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構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５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構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態に係るカプセル型内視鏡システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。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。
【００１５】
（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構成例を示すブロック図である。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、被検体内に導入されて撮像を行い、画像信号を生成するカプセル型内視鏡１０と、該カプセル型内視鏡１０が生成した画像信号に基づいて被検体内の画像を生成する制御装置２０とを備える。
【００１６】
図２は、カプセル型内視鏡システム１の外観を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡システム１には、被検体が載置されるベッド１ａが設けられている。
【００１７】
カプセル型内視鏡１０は、例えば経口摂取により被検体内に導入された後、管腔（消化管）内を移動して、最終的に被検体の外部に排出される。カプセル型内視鏡１０は、その間、被検体の臓器内部を撮像して画像信号を生成し、この画像信号を被検体外に順次無線送信する。
【００１８】
図３は、カプセル型内視鏡１０の内部構造の一例を示す模式図である。図３に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体の臓器内部に導入し易い大きさに形成された外装ケースであるカプセル型筐体１００と、互いに異なる方向の被検体を撮像する２つの撮像部１１と、各撮像部１１から入力された信号を処理すると共に、カプセル型内視鏡１０の各構成部を制御する制御部１２と、制御部１２によって処理された信号をカプセル型内視鏡１０の外部に無線送信する無線送信部１３と、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す情報を発信する位置及び姿勢情報発信部１４と、外部から無線送信された制御信号等を受信する受信部１５と、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更する姿勢変更部１６と、カプセル型内視鏡１０の各構成部に電力を供給する電源部１７とを備える。
【００１９】
カプセル型筐体１００は、筒状筐体１０１とドーム状筐体１０２、１０３とから成り、筒状筐体１０１の両側開口端をドーム状筐体１０２、１０３によって塞ぐことによって構成される。筒状筐体１０１は、可視光に対して略不透明な有色の筐体である。一方、ドーム状筐体１０２、１０３は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明な、ドーム形状をなす光学部材である。このようなカプセル型筐体１００は、撮像部１１と、制御部１２と、無線送信部１３と、位置及び姿勢情報発信部１４と、受信部１５と、姿勢変更部１６と、電源部１７とを液密に内包する。
【００２０】
各撮像部１１は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）又はＬＤ（Laser  Diode）等からなり、白色光等の照明光を発光する照明部１１１と、集光レンズ等の光学系１１２と、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等からなる撮像素子１１３とを有する。照明部１１１は、各撮像素子１１３の視野Ｖ内の被検体に、ドーム状筐体１０２、１０３越しに照明光を照射する。光学系１１２は、視野Ｖからの反射光を集光し、撮像素子１１３の撮像面に結像させる。撮像素子１１３は、撮像面において受光した視野Ｖからの反射光（光信号）を電気信号に変換し、画像信号として出力する。
【００２１】
２つの撮像部１１は、各々の光学系１１２の光軸がカプセル型筐体１００の長手方向の中心軸である長軸Ｌａと略平行又は略一致し、且つ、２つの撮像部１１の視野Ｖが互いに反対方向を向くように配置されている。即ち、各撮像素子１１３の撮像面が長軸Ｌａに対して直交するように、２つの撮像部１１が実装されている。
【００２２】
なお、実施の形態１においては、２つの撮像部１１がカプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａの両端の方向（前方及び後方）をそれぞれ撮像する複眼式としているが、撮像部１１を１つのみ設け、長軸Ｌａのいずれか一方向を撮像する単眼式としても良い。
【００２３】
制御部１２は、撮像部１１、無線送信部１３、位置及び姿勢情報発信部１４、受信部１５、並びに姿勢変更部１６の各動作を制御すると共に、これらの各構成部間における信号の入出力を制御する。また、制御部１２は、撮像部１１における撮像フレームレートを設定し、設定した撮像フレームレートで、照明部１１１により照明された視野Ｖ内の被検体を撮像素子１１３に撮像させ、撮像素子１１３から出力された画像信号に所定の信号処理を施す。
【００２４】
無線送信部１３は、無線信号を送信するための図示しないアンテナを備える。無線送信部１３は、制御部１２が信号処理を施した画像信号を取得し、この画像信号に対して変調処理等を施して無線信号を生成して、アンテナを介して制御装置２０に送信する。
【００２５】
位置及び姿勢情報発信部１４は、共振回路の一部をなし、電力供給を受けて磁界を発生するコイル１４１と、該コイル１４１と共に共振回路を形成するコンデンサ１４２とを含む。位置及び姿勢情報発信部１４は、制御部１２の制御の下、電源部１７からの電力供給を受けて所定の周波数の磁界を発生する。実施の形態１においては、この磁界が位置及び姿勢を表す情報として用いられる。
【００２６】
受信部１５は、制御装置２０から無線送信された各種制御信号を受信し、制御部１２に出力する制御信号受信部である。制御信号として、具体的には、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させるための姿勢制御信号が挙げられる。
【００２７】
姿勢変更部１６は、制御部１２の制御の下、受信部１５が受信した姿勢制御信号に従って、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更する。図４は、姿勢変更部１６の構成例を示す模式図である。このうち図４（ａ）は、カプセル型筐体１００を側面から見た場合を示し、図４（ｂ）は、カプセル型筐体１００を長軸Ｌａ方向から見た場合を示す。
【００２８】
図４に示すように、姿勢変更部１６は、カプセル型筐体１００の長軸Ｌａを含む面内で回転する偏心モータ１６１と、長軸Ｌａ回りに回転する偏心モータ１６２と、これらの偏心モータ１６１、１６２をそれぞれ駆動する駆動部（図示せず）とを有する。姿勢変更部１６は、制御装置２０から無線送信された姿勢制御信号に基づき、制御部１２の制御の下で、これらの偏心モータ１６１、１６２を所定の角度だけ回転させる。それにより、カプセル型内視鏡１０の重心位置が変化し、カプセル型内視鏡１０の姿勢が変更される。
【００２９】
ここで、カプセル型内視鏡１０の姿勢は種々の変数によって表すことができる。図５は、実施の形態１におけるカプセル型内視鏡１０の姿勢を表す変数を説明するための模式図である。図５に示すように、本実施の形態１においては、カプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａの水平面（ｘｙ平面）に対する角度（仰角）θと、該長軸Ｌａの鉛直軸（ｚ軸）回りの角度（旋回角）ψとによってカプセル型内視鏡１０の姿勢を表す。旋回角ψは、長軸Ｌａをｘｙ平面に投影した軸Ｌａ’のｘ軸からの回転角である。
【００３０】
電源部１７は、ボタン型電池やキャパシタ等の蓄電部であって、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部を有する。電源部１７は、磁気スイッチを有する構成とした場合、外部から印加された磁界によって電源のオンオフ状態を切り替える。電源部１７は、オン状態のときに、蓄電部の電力をカプセル型内視鏡１０の各構成部（撮像部１１、制御部１２、無線送信部１３、位置及び姿勢情報発信部１４、受信部１５、並びに姿勢変更部１６）に供給し、オフ状態のときに、カプセル型内視鏡１０の各構成部への電力供給を停止する。
【００３１】
再び図１を参照すると、制御装置２０は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号を受信する画像信号受信部２１と、画像信号受信部２１が受信した画像信号に基づいて画像を生成し、所定の画像処理を施す画像処理部２２と、画像やその関連情報を表示する表示部２３と、カプセル型内視鏡１０から発信された位置及び姿勢を表す情報を取得する位置及び姿勢情報取得部２４と、位置及び姿勢情報取得部２４が受信した位置及び姿勢を示す情報に基づいてカプセル型内視鏡１０の現在の位置及び姿勢を検出する位置及び姿勢検出部２５と、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢を算出する目標姿勢算出部２６と、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させるための姿勢制御信号を生成する姿勢制御信号生成部２７と、姿勢制御信号をカプセル型内視鏡１０に無線送信する制御信号送信部２８とを備える。
【００３２】
画像信号受信部２１は、複数の受信アンテナを備え、これらの受信アンテナを介して、カプセル型内視鏡１０が送信した無線信号を順次受信する。複数の受信アンテナは、被検体の体表に配置されて使用される。画像信号受信部２１は、受信アンテナの中から受信電界強度が最も高い受信アンテナを選択し、選択した受信アンテナを介して受信した無線信号に対して復調処理等を行うことにより、無線信号から画像信号を抽出し、画像処理部２２に出力する。
【００３３】
画像処理部２２は、画像信号受信部２１から出力された画像信号に対し、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の画像処理を施すことにより、被検体内の画像を表す表示用の画像データを生成する。
【００３４】
表示部２３は、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイからなる画面を有し、画像処理部２２が生成した画像データに基づく画像や、後述する位置及び姿勢検出部２５が検出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢や、その他各種情報を画面に表示する。
【００３５】
位置及び姿勢情報取得部２４は、カプセル型内視鏡１０が発生した磁界を検出する複数のセンスコイル２４ａ（図２参照）を有する。複数のセンスコイル２４ａは、ベッド１ａの上面と平行に配置された平面状のパネル上に配置されている。各センスコイル２４ａは、例えばコイルバネ状の筒型コイルからなる。位置及び姿勢情報取得部２４は、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢情報発信部１４が発生した磁界の作用により各センスコイル２４ａに発生した電流を検出信号として取得する。
【００３６】
位置及び姿勢検出部２５は、位置及び姿勢情報取得部２４から複数の検出信号（複数のセンスコイル２４ａにそれぞれ発生した電流）を取り込み、これらの検出信号に対して波形の整形、増幅、Ａ／Ｄ変換、ＦＦＴ等の信号処理を施すことにより、カプセル型内視鏡１０から送信された磁界の振幅及び位相を含む磁界情報を抽出する。さらに、位置及び姿勢検出部２５は、この磁界情報に基づいてカプセル型内視鏡１０の３次元座標、仰角θ、及び旋回角ψ（図５参照）を算出し、カプセル型内視鏡１０の３次元座標を位置情報として出力すると共に、仰角θ及び旋回角ψを姿勢情報として出力する。
【００３７】
目標姿勢算出部２６は、カプセル型内視鏡１０の現在の視野Ｖを写した画像をもとに、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢を算出する。
【００３８】
姿勢制御信号生成部２７は、位置及び姿勢検出部２５から出力されたカプセル型内視鏡１０の現在の姿勢情報と、目標姿勢算出部２６から出力されたカプセル型内視鏡１０の目標姿勢とに基づいて、カプセル型内視鏡１０の姿勢を現在の姿勢から目標姿勢に変化させるための姿勢制御信号を生成する。
【００３９】
制御信号送信部２８は、姿勢制御信号生成部２７が生成した姿勢制御信号をカプセル型内視鏡１０に無線送信する。
【００４０】
次に、カプセル型内視鏡システム１の動作を、図６〜図１１を参照しながら説明する。図６は、カプセル型内視鏡１０の動作を示すフローチャートである。図７は、制御装置２０の動作を示すフローチャートである。図８及び図１０は、被検体の管腔内をカプセル型内視鏡１０が移動する様子を示す模式図である。図９及び図１１は、カプセル型内視鏡１０の視野を写した画像をそれぞれ示す模式図である。
【００４１】
まず、図６に示すように、ステップＳ１０においてカプセル型内視鏡１０の電源がオンにされる。これにより、ステップＳ１１において、撮像部１１は所定の撮像フレームレートで撮像を開始する。
【００４２】
続くステップＳ１２において、無線送信部１３は、撮像部１１から出力され、制御部１２により信号処理が施された画像信号の無線送信を開始する。
【００４３】
また、ステップＳ１３において、制御部１２は、位置及び姿勢情報発信部１４に位置及び姿勢を表す情報の発信を開始させる。即ち、電源部１７から位置及び姿勢情報発信部１４への電力供給を開始させて、位置及び姿勢情報発信部１４に磁界を発生させる。この際、制御部１２は、位置及び姿勢情報発信部１４への電力供給を、撮像部１１における撮像フレームレートと同期させて制御することにより、磁界のパルス信号を発生させることが好ましい。
【００４４】
一方、図７に示すように、ステップＳ２０において、制御装置２０の画像信号受信部２１は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号の受信を開始する。
【００４５】
続くステップＳ２１において、画像処理部２２は、画像信号受信部２１から画像信号を取り込み、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の画像処理を施すことにより、表示用の画像データを生成し、この画像データを表示部２３に出力して、被検体内の画像表示を開始する。
【００４６】
また、ステップＳ２２において、位置及び姿勢情報取得部２４は、位置及び姿勢情報の取得動作として、カプセル型内視鏡１０が発生した磁界の検出を開始する。
【００４７】
ステップＳ２３において、位置及び姿勢検出部２５は、位置及び姿勢情報取得部２４から磁界の検出信号を取り込み、この検出信号に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出を開始する。
【００４８】
この段階で、ユーザ（検査担当の医療従事者）は、カプセル型内視鏡１０が動作を開始したことを確認した後、被検体にカプセル型内視鏡１０を嚥下させる。具体的には、カプセル型内視鏡１０の照明部１１１が周期的に発光しているか、制御装置２０がカプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信しているか、或いは、カプセル型内視鏡１０の視野を写した画像が表示部２３に表示されているか、といったことを確認する。
【００４９】
ステップＳ２４において、目標姿勢算出部２６は、現在のカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出に用いられた位置及び姿勢を表す情報の発信（磁界の発生）近傍のタイミング（好ましくは直前）で無線送信された画像信号に基づく画像データを画像処理部２２から取り込み、この画像データに対応する画像をもとに、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢を算出する。
【００５０】
ここで、図８に示すように、管腔Ｇが延びる方向（以下、管腔方向という）に対してカプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａが傾き、カプセル型内視鏡１０の前方の視野Ｖが下方を向いている場合、図９に示すように、管腔方向の中心部Ｃが画像ｍ１の上方にシフトしてしまう。この場合、管腔方向の中心部Ｃの周辺領域の一部（図９の場合、上側）が画像ｍ１に写らなくなってしまう。そのため、図１０に示すように、カプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａができるだけ管腔方向と平行になるように、カプセル型内視鏡１０の姿勢を制御することが好ましい。
【００５１】
そこで、目標姿勢算出部２６は、まず、画像ｍ１から管腔方向の中心部Ｃの位置を検出する。管腔方向の中心部Ｃの検出方法としては、公知の種々の方法を適用することができる。一例として、目標姿勢算出部２６は、画像ｍ１内の各画素の画素値をもとに、カプセル型内視鏡１０から画像ｍ１に写った被検体（管腔Ｇ内の粘膜面）までの距離を推定し、この距離が最大となる点を管腔方向の中心部Ｃとする。カプセル型内視鏡１０から被検体までの距離は、画像ｍ１内の各画素の画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）のうちのＲ値や輝度から推定することができる。ここで、カプセル型内視鏡１０から出射する照明光（白色光）のうちの赤色成分（Ｒ成分）は、血液の吸収帯域から最も離れていると共に最も長波長の成分であるため、生体内における吸収又は散乱の影響を受け難い。そのため、Ｒ成分の強度が、カプセル型内視鏡１０から出射し、被検体により反射されてカプセル型内視鏡１０に入射した照明光の光路の長さを最もよく反映する。具体的には、カプセル型内視鏡１０から被検体までの距離が長いほど、Ｒ値や輝度が小さくなる。
【００５２】
そして、目標姿勢算出部２６は、画像ｍ１上において、カプセル型内視鏡１０の視野Ｖの中心に対応する画像ｍ１の中心点Ｏから管腔方向の中心部Ｃに向かう方向ベクトルｖを算出する。さらに、目標姿勢算出部２６は、この方向ベクトルｖの長さ（画像ｍ１における画素数）及び向きから、カプセル型内視鏡１０の視野Ｖの中心が管腔方向を向く姿勢を、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢として算出する。
【００５３】
続くステップＳ２５において、姿勢制御信号生成部２７は、ステップＳ２３において検出されたカプセル型内視鏡１０の現在の姿勢と、ステップＳ２４において算出された目標姿勢とに基づいて、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させるための姿勢制御信号を生成する。詳細には、カプセル型内視鏡１０の現在の姿勢（仰角θ及び旋回角ψ、図５参照）に対し、目標姿勢を加味した姿勢（仰角θ＋Δθ、旋回角ψ＋Δψ）を算出する。そして、カプセル型内視鏡１０にこの姿勢を取らせるためのカプセル型内視鏡１０の重心位置を算出し、この重心位置を実現する偏心モータ１６１、１６２（図４参照）の回転角を算出する。
【００５４】
ステップＳ２６において、制御信号送信部２８は、ステップＳ２５において算出した偏心モータ１６１、１６２の回転角を表す情報を、姿勢制御信号としてカプセル型内視鏡１０に無線送信する。
【００５５】
図６に示すステップＳ１４において、カプセル型内視鏡１０の制御部１２は、受信部１５が姿勢制御信号を受信したか否かを判定する。
【００５６】
受信部１５が姿勢制御信号を受信した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御部１２は、姿勢制御信号を姿勢変更部１６に出力し、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させる（ステップＳ１５）。即ち、姿勢制御信号に従って、姿勢変更部１６の偏心モータ１６１、１６２の回転角を変化させることにより、カプセル型内視鏡１０の重心位置を変化させる。それにより、図１１に示すように、管腔方向の中心部Ｃがカプセル型内視鏡１０の視野Ｖの中心に対応する画像ｍ２の中心点Ｏと一致するように、カプセル型内視鏡１０の姿勢が変化する。
【００５７】
一方、受信部１５が姿勢制御信号を受信しない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、カプセル型内視鏡１０の動作はそのままステップＳ１６に移行する。
【００５８】
ステップＳ１６において、制御部１２は、撮像を終了するか否かを判断する。具体的には、カプセル型内視鏡１０の電源がオンにされてから所定時間以上経過した、電源部１７の残存電力量が所定値以下となった、或いは、制御装置２０から検査終了を指示する信号が送信された、といった場合に、制御部１２は撮像を終了すると判断する。撮像を終了しない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、カプセル型内視鏡１０の動作はステップＳ１４に戻る。一方、撮像を終了する場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡１０は動作を終了する。
【００５９】
また、図７に示すステップＳ２７において、制御装置２０は、カプセル型内視鏡１０を用いた検査を終了するか否かを判定する。具体的には、カプセル型内視鏡１０からの画像信号の無線送信が終了した、或いは、制御装置２０に対してユーザにより検査を終了するための操作がなされた、といった場合、制御装置２０は検査を終了すると判定する。検査を終了しない場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、制御装置２０の動作はステップＳ２４に戻る。一方、検査を終了する場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、制御装置２０は動作を終了する。なお、この場合、制御装置２０は、動作を終了する前に、検査終了を指示する信号をカプセル型内視鏡１０に送信しても良い。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態１によれば、カプセル型内視鏡１０と制御装置２０との間の双方向通信により、カプセル型内視鏡１０の現在の姿勢を表す情報や、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させるための姿勢制御信号を送受し、この姿勢制御信号に基づいてカプセル型内視鏡１０の姿勢をカプセル型内視鏡１０自身に変更させることができる。従って、被検体の蠕動運動によりカプセル型内視鏡１０の姿勢が意図せずに変化してしまった場合であっても、カプセル型内視鏡１０に自身の姿勢を変更させることにより、カプセル型内視鏡１０の姿勢を安定させることができ、適切な視野で撮像を継続させることが可能となる。
【００６１】
なお、上記実施の形態１においては、カプセル型内視鏡１０の視野Ｖの中心が管腔方向を向くように目標姿勢を設定したが、目標姿勢の設定方法はこれに限定されない。例えば、表示部２３に表示された画像に写った被検体の特徴的な箇所に視野Ｖの中心が向くように、目標姿勢を設定しても良い。具体例として、表示部２３に表示された画像内の画素情報に基づき、病変と推定される箇所（例えば赤色が強い箇所）を画像から自動検出し、画像の中心点からこの箇所に向かう方向を目標姿勢として設定する。
【００６２】
（変形例１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。
図１２は、本変形例１におけるカプセル型内視鏡が備える姿勢変更部の構成例を示す模式図である。このうち、図１２（ａ）は、カプセル型筐体１００を側面から見た場合を示し、図１２（ｂ）はカプセル型筐体１００を長軸Ｌａ方向から見た場合を示す。
【００６３】
本変形例１における姿勢変更部１６Ａは、２つの重心位置調整部１６３、１６４と、これらの重心位置調整部１６３、１６４に電力を供給する電力供給部（図示せず）とを有する。
【００６４】
重心位置調整部１６３は、電磁石１６ａと、永久磁石や鉄心等によって形成された磁性体１６ｂと、一端がカプセル型筐体１００内の所定の位置に固定されたバネ１６ｃとを有する。磁性体１６ｂはバネ１６ｃに連結され、カプセル型筐体１００の長軸Ｌａに沿って移動可能に設けられている。電磁石１６ａが電力供給を受けて磁化すると、磁性体１６ｂは、電磁石１６ａによる磁力とバネ１６ｃによる弾性力とのバランスによって決まる位置に移動する。これにより、長軸Ｌａ上における重心位置が変化する。
【００６５】
一方、重心位置調整部１６４は、電磁石１６ｄと、永久磁石や鉄心等によって形成された磁性体１６ｅと、一端がカプセル型筐体１００内の所定の位置に固定されたバネ１６ｆとを有する。磁性体１６ｅはバネ１６ｆに連結され、カプセル型筐体１００の長軸Ｌａと直交する面上のラインＬｂに沿って移動可能に設けられている。電磁石１６ｄが電力供給を受けて磁化すると、磁性体１６ｅは、電磁石１６ｄによる磁力とバネ１６ｆによる弾性力とのバランスによって決まる位置に移動する。これにより、ラインＬｂ上における重心位置が変化する。
【００６６】
本変形例１において、姿勢変更部１６Ａは、制御装置２０から無線送信された姿勢制御信号に従って電磁石１６ａ、１６ｄに供給する電力を調整し、カプセル型内視鏡１０の重心位置を変化させることで、カプセル型内視鏡１０の姿勢（仰角θ、旋回角ψ）を変更する。
【００６７】
（変形例２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例２について説明する。
図１３は、本変形例２におけるカプセル型内視鏡が備える姿勢変更部の構成例を示す模式図である。このうち、図１３（ａ）は、カプセル型筐体１００を側面から見た場合を示し、図１３（ｂ）はカプセル型筐体１００を長軸Ｌａ方向から見た場合を示す。
【００６８】
本変形例２における姿勢変更部１６Ｂは、６つのバネ１６６を介してカプセル型筐体１００内に取り付けられた錘１６５と、３つのバネ巻き取り部１６７と、これらのバネ巻き取り部１６７を駆動する巻き取り駆動部（図示せず）とを有する。錘１６５は、６つのバネ１６６により、カプセル型筐体１００の長軸Ｌａの方向と、長軸Ｌａと直交する面上で直交する２つの方向（ｐ方向及びｑ方向）との計３方向において移動可能に設けられている。バネ巻き取り部１６７は、長軸Ｌａの方向、ｐ方向、及びｑ方向に１つずつ設けられている。
【００６９】
本変形例２において、姿勢変更部１６Ｂは、制御装置２０から無線送信された姿勢制御信号に従い、バネ巻き取り部１６７によるバネ１６６の巻き取り量をそれぞれ調整して錘１６５の位置を変化させる。それによりカプセル型内視鏡１０の重心位置を変化させることで、カプセル型内視鏡１０の姿勢（仰角θ、旋回角ψ）を変更する。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図１４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構成を示すブロック図である。図１４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２は、カプセル型内視鏡３０及び制御装置４０を備える。
【００７１】
図１４に示すカプセル型内視鏡３０が有する各構成部の動作は、実施の形態１と同様であるが、カプセル型内視鏡３０には、図２に示すカプセル型内視鏡１０に対して、磁界を発生する位置及び姿勢情報発信部１４が設けられていない。本実施の形態２においては、無線送信部１３が送信する無線信号（画像信号）が、カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢に関する情報として用いられる。即ち、無線送信部１３が位置及び姿勢情報発信部の機能を兼ねている。
【００７２】
一方、制御装置４０は、図１に示す位置及び姿勢情報取得部２４並びに位置及び姿勢検出部２５の代わりに、位置及び姿勢検出部４１を備える。本実施の形態２においては、カプセル型内視鏡３０が送信した無線信号を受信する画像信号受信部２１が、カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢に関する情報を取得する位置及び姿勢情報取得部の機能を兼ねている。
【００７３】
位置及び姿勢検出部４１は、画像信号受信部２１が有する複数の受信アンテナを介して無線信号を受信し、これらの無線信号の強度分布に基づいて、カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢を検出する。カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢の検出方法としては、公知の種々の方法を用いることができる。一例として、カプセル型内視鏡３０の位置の初期値を適宜設定し、ガウス−ニュートン法により位置及び姿勢の推定値を算出する処理を、算出した推定値と前回の推定値とのずれ量が所定値以下となるまで反復することにより、カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢を求めることができる（例えば特開２００７−２８３００１号公報参照）。なお、位置及び姿勢検出部４１以外の制御装置４０の各部の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【００７４】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、カプセル型内視鏡３０から送信された無線信号を位置及び姿勢に関する情報として用いるので、カプセル型内視鏡３０の位置及び姿勢を検出するための専用の構成（図３に示すコイル１４１及びコンデンサ１４２を含む共振回路や、図２に示すセンスコイル２４ａ等）を設ける必要がなくなる。従って、カプセル型内視鏡３０及び制御装置４０の構成を簡素化することが可能となる。
【００７５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図１５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構成を示すブロック図である。図１５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３は、カプセル型内視鏡１０及び制御装置５０を備える。このうち、カプセル型内視鏡１０の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【００７６】
制御装置５０は、図１に示す制御装置２０に対し、ユーザが種々の命令や情報を入力する際に用いられる入力部５１をさらに備えると共に、図１に示す目標姿勢算出部２６の代わりに目標姿勢算出部５２を備える。入力部５１は、キーボードやマウス等の入力デバイスや、各種ボタンや各種スイッチを備えた操作卓等によって構成され、ユーザにより外部からなされる操作に応じた信号を目標姿勢算出部５２に入力する。目標姿勢算出部５２は、入力部５１から入力された信号に基づいて、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢を算出する。
【００７７】
次に、カプセル型内視鏡システム３の動作について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、制御装置５０の動作を示すフローチャートである。なお、カプセル型内視鏡１０の動作は、実施の形態１と同様である（図６参照）。また、図１６のステップＳ２０〜Ｓ２３は実施の形態１と同様である。
【００７８】
ステップＳ２１以降、制御装置５０の表示部２３には、カプセル型内視鏡１０から順次無線送信される画像信号に基づいて、被検体内の画像が表示される。ユーザはこれらの画像を観察し、カプセル型内視鏡１０の視野の方向を変更したい場合には、入力部５１を用いて、画像の中心に移動させたい画像内の箇所を指定する。例えば図９に示すように、画像ｍ１に写った管腔方向の中心部Ｃを中心点Ｏに移動させたい場合、入力部５１を用いて、この中心部Ｃを指定する操作を行う。具体的には、表示部２３の画面に対し、マウスを用いて中心部Ｃをダブルクリックする操作や、カーソルで中心部Ｃを囲む操作等を行う。入力部５１は、表示部２３の画面上で指定された座標を表す信号を目標姿勢算出部５２に入力する。
【００７９】
ステップＳ２３に続くステップＳ３１において、目標姿勢算出部５２は、入力部５１から表示部２３に表示された画像上の座標を表す信号が入力されたか否かを判定する。
【００８０】
画像上の座標を表す信号が入力された場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、目標姿勢算出部５２は、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢を算出する（ステップＳ３２）。詳細には、目標姿勢算出部５２は、画像の中心点からステップＳ３１において入力された座標に向かう方向ベクトルを算出し、この方向ベクトルをもとに目標姿勢を算出する。
【００８１】
例えば図９に示す管腔方向の中心部Ｃの座標が入力された場合、目標姿勢算出部５２は、まず、画像ｍ１の中心点Ｏから中心部Ｃに向かう方向ベクトルｖを算出する。そして、方向ベクトルｖの長さ（画像ｍ１における画素数）及び向きから、カプセル型内視鏡１０の視野Ｖの中心が目標点を向く姿勢を、カプセル型内視鏡１０の目標姿勢として算出する。続くステップＳ２５以降は、実施の形態１と同様である。
【００８２】
一方、座標を表す信号が入力されない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、制御装置５０の動作は、ステップＳ２７に移行する。
【００８３】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、ユーザ所望の箇所をカプセル型内視鏡１０の視野が向くように、カプセル型内視鏡１０の姿勢をカプセル型内視鏡１０自身に変更させることが可能となる。
【００８４】
以上説明した実施の形態１〜３においては、カプセル型内視鏡の一形態として、被検体内に経口にて導入されて被検体の管腔内を撮像するカプセル型内視鏡を例示するが、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、カプセル型をなし、被検体内に導入されて撮像を行う種々の内視鏡に適用することが可能である。
【００８５】
以上説明した実施の形態１〜３及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、実施の形態１〜３及び各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００８６】
１、２、３  カプセル型内視鏡システム
１０、３０  カプセル型内視鏡
１１  撮像部
１２  制御部
１３  無線送信部
１４  位置及び姿勢情報発信部
１５  受信部
１６、１６Ａ、１６Ｂ  姿勢変更部
１７  電源部
２０、４０、５０  制御装置
２１  画像信号受信部
２２  画像処理部
２３  表示部
２４  位置及び姿勢情報取得部
２４ａ  センスコイル
２５、４１  位置及び姿勢検出部
２６、５２  目標姿勢算出部
２７  姿勢制御信号生成部
２８  制御信号送信部
５１  入力部
１００  カプセル型筐体
１０１  筒状筐体
１０２、１０３  ドーム状筐体
１１１  照明部
１１２  光学系
１１３  撮像素子
１４１  コイル
１４２  コンデンサ
１６１、１６２  偏心モータ
１６３、１６４  重心位置調整部
１６５  錘
１６６  バネ
１６７  バネ巻き取り部
【図１】
0006049951.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006049951.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006049951.tif 000006
【図６】
0006049951.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006049951.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006049951.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006049951.tif 000013
【図１３】
0006049951.tif 000014
【図１４】
0006049951.tif 000015
【図１５】
0006049951.tif 000016
【図１６】
0006049951.tif 000017