(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医学画像形成装置において、
長手方向軸を有する、呑込み可能な大きさの細長いカプセル（１）であって、
マイクロレンズ（９）の二つの配列であって、前記カプセルの外側に位置する複数の対象から反射した光を受信することのできるように前記長手方向軸の対向端の近傍に軸対称に分布するマイクロレンズの二つの配列、ただし、前記対象は、前記長手方向軸の前記対向端に関して互いに反対方向に位置する、
光電池の二つの配列であって、前記対象の像が前記光電池の二つの配列上に結像するように前記マイクロレンズの二つの配列の一つからの光をそれぞれが受信する光電池の二つの配列、
前記光電池の二つの配列によって得られた像のデータのサンプルを抽出して前記像のデータをデジタルデータに変換するための電子回路、
前記カプセルの外側の、前記マイクロレンズの二つの配列の前方のセクターを照明するための照明装置、及び、
前記電子回路から前記像のデジタルデータを受信してそれを外部の受信器に送信するための、前記電子回路と連絡する送信装置、
で構成されるカプセル、
前記送信装置から送信されたデータを受信するための受信装置、
前記受信装置により受信されたデータを処理するための画像処理装置、並びに、
画像を表示するための表示装置
により構成される医学画像形成装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズの二つの配列のそれぞれは、外周上の観察ができるように前記長手方向軸に関して冠状の配列で配列されることを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズの二つの配列のそれぞれは、既知の分布状態で分布する種々の焦点を持つ複数のマイクロレンズから成ることを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項４】
前記照明装置は発光ダイオードで成ることを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードは種々の周波数範囲の光を放射することを特徴とする請求項４に記載されている装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードは赤色、緑色または青色の光を放射することを特徴とする請求項５に記載されている装置。
【請求項７】
前記発光ダイオードは赤色、緑色及び青色の光を順々に放射するように作動することを特徴とする請求項６に記載されている装置。
【請求項８】
前記カプセルは長さが１２〜２０ｍｍ、直径が５〜７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項９】
前記カプセルは、生体適合性の材料から作られているハウジングを含むことを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項１０】
前記カプセルは内部の動力で作動することを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項１１】
前記カプセルは外部の動力で作動することを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項１２】
前記カプセルは誘導により作動することを特徴とする請求項１１に記載されている装置。
【請求項１３】
前記カプセルはさらに前記カプセルを支持するための支持装置を備えており、前記カプセルが転倒したり回転したりするのを防ぐことを特徴とする請求項１２に記載されている装置。
【請求項１４】
前記支持装置は、アームに支持された抽出可能な面を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載されている装置。
【請求項１５】
前記アームは、機械的に折畳み可能であり、かつ前記カプセルのハウジングの中に設けられた空所に収められるのに適合していることを特徴とする請求項１４に記載されている装置。
【請求項１６】
前記カプセルはさらに医学的パラメータ用センサーを備えていることを特徴とする請求項１に記載されている装置。
【請求項１７】
前記センサーは温度センサーまたは圧力センサーから成ることを特徴とする請求項１６に記載されている装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は医学画像形成に関するものである。さらに特に、本発明は走査技術を使用して、患者の胃腸の管道をコンピュータ利用により画像形成するための、カプセルに入れた医学画像形成の装置及び方法に関している。
【０００２】
発明の背景
人間の成人の胃腸の管道は全部で約7〜9ｍの長さを持っている。現在では、この7〜9ｍのうち、胃腸（GI） の管道の端部から内側へ伸びるほんの約1.2ｍだけが通常実施されている医学画像形成技術（結腸検査法）で画像形成することができる。普通、このような画像形成技術は、口から入って上部消化システムの中へ（胃腸検査法）、または肛門から入って結腸の中へ（結腸検査法）管状光学器具（例えば光ファイバー）を挿入すること、及び、そこを検査し、病氣の存在を検知するために胃腸の管道に沿ってそれを前進させることを含んでいる。
結腸のポリープが成長し、悪性腫瘍に変わるためには数年かかる可能性がある。早い段階で悪性腫瘍の発生を表示するための神経学上の警告システムがなければ、胃腸の悪性腫瘍の診断が遅過ぎて治癒できないことがしばしばである。そのGI管道の問題は常にそれがあまりにしばしば重大な危機にある時にのみ検知され、その時第二次徴候（例えば糞便の潜血発生）の発見を介して検知が可能になることさえある。早期検知は患者の生き延びの機会を改善する際の大きなファクターとなり得る。
【０００３】
通常発生するGI病のいくつかはGIの内出血、GI管道の炎症、ポリープ、GI管道の先細化、腸の穴開き、動静脈の変形を含んでいる。内出血は潰瘍または異常拡張の血管に起因する可能性がある。これらの病気は、もし病気が検知範囲外にあることになれば、その正確な位置を指摘することが困難であると診断された時でさえもなお、外傷性の部分を含む方法に発展するまでは、X線画像形成または他の非侵襲の画像形成の方法では検知できない。
GI管道の癌は高齢の成人の致命的災害における大きな要因とみなされている。胃腸の悪性腫瘍は男性の致命的災害の中で二番目に高い要因であり、女性の致命的災害の中では三番目に高い要因であると考えられている。GI病はGI管道の中のその位置を参考にして分類され得る。そしてその病気の分布状態は、次のように、つまり、30％は食道、胃及び十二指腸で起こり、10％は小腸で起こり、そしておよそ60％は大腸で起こることが分かった。
小腸を画像化するこの不可能性は、時には悪性腫瘍ではないかとのあいまいな疑念を全く許さないために、研究的な腹腔の切開を行う必要性をもたらすかもしれない。
たとえGI病のおよそ80％が結腸検査または胃鏡検査により一応検知されたとしても、時にはこの侵襲の技術は望ましくないかもしれない。この技術は比較的コストがかかり、手順全体を通じて数人の医師チームの存在を必要とする。さらに、患者2000人のうち約1人は手術実施中に鋭い物（画像形成用具）によってGI管道に穴が開けられる傾向があることが統計的に分かっている。このような事故は直ちに外科手術の介入を必要とする。
【０００４】
1995年に出願された「生体内ビデオカメラシステム」という発明の名称の米国特許第5,604,531号（発明者はIddan等）及びそこで参考のために組み入れられた技術は生体内ビデオカメラシステムと独自のビデオ用内視鏡を開示している。そのシステムは呑込み可能なカプセル、送信システム及び受信システムを含んでいる。その呑込み可能なカプセルはカメラシステム及びそのカメラシステムに影響力のある領域を画像化するための光学システムを含んでいる。送信システムはビデオカメラシステムの出力を送信し、受信システムは送信されたビデオ出力を受信する。
1979年に出願された「医学用カメラシステム」という発明の名称の米国特許第4,278,077号（発明者はMizumoto）及びそこで参考のために組み入れられた技術は少なくとも一つの永久磁石、誘導コイル、その誘導コイルに直列に接続されたランプ及びシャッター装置により構成されるカプセル状のミニアチャーカメラを開示している。誘導コイルは、カメラの外側の電磁石により発生した磁場がそれに作用する時、起電力を誘導する。起電力はランプを点灯し、シャッター装置を作動させる。
【０００５】
上記米国特許第5,604,531号（発明者：Iddan等）のビデオカメラシステムはアナログ式ビデオとアナログ式送信システムを採用している。それは光学レンズからあらかじめ決められた一定の距離にある焦点で像を作り出し、その結果、GI管道内の照明状態の貧弱さのため、焦点の外側の、または焦点距離より短い位置に対象の不鮮明な像を作り出すことは明らかである。GI管道が種々の直径の部分（食道、胃、小腸及び大腸）で構成されているので、Iddanのシステムにより得られる画像では実質的な情報が脱落するか、品質のひどく低下するものとなることが予想される。さらに、GI管道の内壁はまた現に局所的に「丘状に」突出しており、したがってそのシステムの画像形成能力に対して困難性を与えている。
これらの先行技術の光学画像形成装置は、それが単一の光学システムを含んでおり、そのため一方向の視野に限定されるので、視野に制限があることは注目される。GI管道内に存在するような不規則な表面のために、この装置は画像に適切に表わし得ない隠れた部分が多い結果をもたらすといってよい。さらに、カプセルが逆方向に向いたり、回転したりする可能性が現実に起こり、そして装置の適切な機能を妨げる可能性がある。
【０００６】
発明の簡単な説明
かくして本発明は、好ましい実施例に従って、次のもので構成される、カプセルに入れた医学画像形成システムを提供する。
呑み込み可能な大きさを持つカプセルであって、
マイクロレンズ配列がカプセルの外側の少なくとも一つのセクターに位置する対象から反射する光を受信することのできるようにカプセルの少なくとも一部分に関して軸対象に分布する前記マイクロレンズ配列から成る多数の光学機構のうちの少なくとも一つの光学機構、
対象の像が光に敏感な電池の配列上に結像するようなピント合わせ装置を介して前記光学機構と光学的に連絡する前記光に敏感な電池の配列から成る対応光学配列、
前記像を走査してその像のデータをデジタルデータに変換することにより、前記光学配列から得られた前記像のデータのサンプルを抽出するのに適合した電子回路、
前記カプセルの外側の前記光学機構の前方のセクターを照明するための照明装置、
及び
前記像のデジタルデータを受信してそれを外部の受信器に送信するのに適合した、前記電子回路と連絡する送信装置、
で構成されるカプセル、
前記カプセルから送信されたデータを受信するための受信装置、
前記受信装置により受信したデータを処理するための画像処理装置、並びに、
画像を表示するための表示装置。
【０００７】
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、光学機構の数は、反対方向の観察を可能にするように前記カプセルの互いに反対側に配置された二つの光学機構より成る。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルは中央線上の観察のための多数のレンズのうち少なくとも一つのレンズを備えており、この場合マイクロレンズ配列は外周上の観察ができるように前記レンズに関して王冠状の配置で配列される。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、レンズの数は二つのレンズから成る。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、マイクロレンズ配列は既知の分布状態で分布する種々の焦点を持つ複数のマイクロレンズから成り、この場合、処理装置はピントの合った像のデータをピントの合わない像のデータから識別及び区別し、前記ピントの合わない像のデータを無視して、そしてピントの合った像のデータのみから作られた画像を得ることに適合している。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、前記照明装置は発光ダイオードから成る。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、発光ダイオードは種々の周波数範囲の光を放射する。
【０００８】
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、発光ダイオードは赤色、緑色または青色の光を放射する。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、発光ダイオードは赤色、緑色、そして青色の光を順々に放射するように作動する。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルは長さが約12〜20ｍｍ、直径が約5〜7ｍｍである。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルハウジングは生体適合性の材料から作られる。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルハウジングは可溶性材料から作られる。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルハウジングは、カプセルが通過するのに通常必要とするであろうと見積られた時間中に分解せずにGI管道全体を通過することができるように十分耐えられる可溶性材料から作られる。
【０００９】
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルは内部の動力で作動する。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルは外部の動力で作動する。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルは誘導により作動する。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルはさらにそのカプセルを支持する支持装置を備え、そのカプセルが転倒したり回転したりするのを防ぐ。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、前記支持装置は抽出可能な面を含んでいる。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、その抽出可能な面はアームで支持されている。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、前記アームは弾力性がある。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、前記アームは機械的に折畳み可能である。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、前記アームはカプセルのハウジングの中に設けられた空所に収められるのに適合している。
【００１０】
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、その空所はアームによって得られるサンプルを保持するのに適合している。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルはさらに医学的パラメータ用センサーを備えている。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、そのセンサーは温度センサーまたは圧力センサーから成っている。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、カプセルはさらに光学機構の汚れを払拭するための払拭装置を備えている。
さらに、本発明の別の好ましい実施例によれば、その払拭装置は払拭アームから成っている。
【００１１】
最後に、本発明の別の好ましい実施例によれば、提供される、カプセルに入れた医学画像形成装置は次のものにより構成される。
呑込み可能な大きさのカプセルであって、
多焦点レンズの配列がカプセルの外側の少なくとも一つのセクターに位置する対象から反射した光を受けることのできるように、カプセルの少なくとも一部に関して軸対称に分布する多焦点レンズの配列から成る多数の光学機構こうちの少なくとも一つの光学機構、
対象の像が光に敏感な電池の配列上に結像するような、ピント合わせ装置を介して前記光学装置と光学的に連絡する、光に敏感な電池の配列から成る対応光学配列、
像を走査してその像のデータをデジタルデータに変換することにより光学配列から得られるその像のデータのサンプルを抽出するのに適合する電子回路、
カプセルの外側の光学機構の前方のセクターを照明するための照明装置、
画像のデジタルデータを受信してそれを外部の受信器へ送信するのに適合した、前記電子回路と連絡する送信装置、
により構成されるカプセル、
前記カプセルから送信されたデータを受信するための受信装置、
その受信装置により受信されたデータを処理するための画像処理装置、並びに、画像を表示するための表示装置。
【００１２】
図面の簡単な説明
本発明を一層よく理解し、その実用的応用性を認識するために、次の図面を添付し、以下に参考的に説明する。図面は単なる例として示されており、如何なる場合も添付する請求の範囲において定義されるように本発明の範囲を制限するものではないことは注目すべきである。類似の構成要素は類似の参照番号によって示している。
【００１３】
本発明及び図面の詳細な説明
本発明の主要な局面は、カプセルから種々の距離にある検知対象の種々の部分のピントの合った画像を捕らえることのできる、多焦点の半球形状の配列の提供である。
本発明の別の主要な局面は、単にフレームごとに写真を撮っていくよりもむしろ、光学配列と対象の走査の行為の提供である。画像の分解能は本発明で使用される光学配列の光センサーの数に相当する画素の数により決定される。走査は見える対象のセグメントごとの画像を得るビデオ画像形成（米国特許第5,604,531号のIddenの特許で示唆されるような）と比べて達成されるべき分解能をより大きくし得る。
【００１４】
本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の構造及び操作モードは添付図面を参照してここに説明する。
図1aは、患者のGI管道を通過する、本発明による、カプセルに入れた医学画像形成装置を含む患者のGI管道を説明する参考図である。最初に患者30はカプセル1を呑み込まされる。口から入り、呑み込まれるのに適した寸法を持つカプセル1は、呑み込まれてしまった後、直ちに画像データを送信し始める。それは患者のGI管道35を通って行く。GI管道は一般的に食道38、胃32、小腸34及び大腸36により構成される。カプセルは患者の小腸34の位置にあることが示されており、そこを通過しながら、通過の際の情報を送信している。カプセルに対する典型的な期待される寸法は長さが約12〜20ｍｍ、直径が約5〜7ｍｍとなろう。カプセルハウジングは生体適合性のある無毒の物質で作られている。
カプセルに入れた医学画像形成装置は一般に、光学システム、照明システム、光学システムにより得られる画像のデジタル表示を得るための光学配列、電子回路、及び送信装置を含んでいる。電子回路は外側から動力供給を受けるか、または内部に動力源を含んでいてもよい。
カプセルは普通の小腸の作用（GI管道の筋組織の収縮と弛緩）によりGI管道の中を前進する。その小寸法故に、カプセルは肛門からの排泄で身体から離れ去る。
【００１５】
本発明の好ましい実施例においては、カプセルのハウジングは、腸が病理学的に狭くなった場合にカプセルがそこに詰まらないように、溶解可能な材料（例えば医薬のカプセル用に使用される材料）で作られる。当然にそのような材料は、カプセルが通過するのに通常必要とする予想時間内に分解することなくＧＩ管道全体を通過できるように、十分耐えられるものに作られるべきである。
カプセルがＧＩ管道の中を前進する時、カプセルがひっくり返ったり回転したりすることが可能となり得るため、カプセルは、事実上互いに反対方向に向いた二つの観察手段を含むように、二重の光学装置を備えている。この特徴はまた、前方観察用光学装置の視野は腸壁から盛り上がった表面突出部（ポリープのような）により部分的に遮られる時に、重要である。
このシステムは、カプセルから送信されたデータを受信するための外部受信ユニットと、前記データを処理して得られる画像を表示するための制御ユニットにより、補足される。
【００１６】
図１bは本発明の好ましい実施例による、カプセルに入れた医学画像形成装置の全体図を示す。細長い寸法のハウジング40を持つこの例において、カプセル１は二つの光学機構から成り、それぞれは軸対称の半球形状を持ち、カプセルの両端部に位置している。カプセルハウジング40は折り畳むことのできるアーム42が内臓される空所44を実質的にかぶせてしまう平らな足４を持つアーム42を備えている（図２a及び２b並びにそのアームの使用及び操作のための、この明細書における対応する説明も参照のこと）。カプセルの各端部は、その端部の前方の対象を観察するための前方レンズ２、カプセルの近接部のセクターを照明するための発光ダイオード（LED）（その装置の光学的構成要素の、光学的な焦点に集められた視野の全範囲を少なくともカバーする）、そして多数の列のマイクロレンズ９により構成されるマイクロレンズ９の配列（単純化のためにこれらの図面には示されており、ほんの５,６,７及び８の４列しか描かれていないが、実際にはこれよりずっと多いマイクロレンズの列が使用されている）を備えている。その光学機構は図３ａ、３ｂ、４ａ及び４ｂを参照して詳細に述べられている。例えば、マイクロレンズ配列は商業的にはMENS Optional社(米国アラバマ州のHuntsville)の製品が利用可能である。
【００１７】
LEDダイオード３は選択時に例えばRGBの範囲の光を省いた種々の周波数の光源であってもよい（すなわち、一つは赤以外、今一つは緑以外、さらに別の一つは青以外の光）。このことは、各LED色を別々に、そして順々に点灯することにより異なる単色の照明で走査し、次にその装置の処理装置により単色画像の中に種々の単色の無彩色スケールの画像を組み合わせることを可能にするためである。
光学ワイパー97は、マイクロレンズ配列全体をカバーし、レンズの汚れを払拭するように、トラック99により固定された、マイクロレンズ配列上を移動する払拭アームを含んで設けられている。
さらに別の光学的特徴は、例えばカプセルの電子制御と連携する局所温度、圧力または他のパラメータのような医学的パラメータを検知するためのセンサー98であり、こうして検知したデータを外部の受信器へ送信することができる。
【００１８】
図２aは、小腸を通過する際の、半収縮状態で示されたアームを備える、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置を示す。その装置のアーム42は、そのアームの足４が腸壁34にもたれかかってその装置が上下にぶれたり、左右にぶれたりするのを防ぎながら、腸壁34に対して装置を支える役目を果たすために設けられている。アームは、腸壁に対して小さい反力を発生させてその支持能力を高めるように、弾力性を持ち、または機械的に折り畳んだり開いたりすることができるようにしてもよい。アームは、代替案として、または補助的に、腸壁から組織または物質のサンプルを抽出するためのサンプリング装置であってもよい。後者の場合、各アームはそれぞれ（制御装置を介して）別々に操作されるように適合し、そしてサンプルが一度採取されたらそれを貯蔵するために対応する空所44に引っ込むことができるように適合している。
図２bは、大腸を通過する際の、支持用アームを開かせた、図２aの、カプセルに入れた医学画像形成装置を示す。大腸36は幅広いので、アームは、カプセルの向きの狂いを防ぐため、完全に開いて腸壁につき当たることができる。
本発明の別の好ましい実施例においては、足４はハウジングまたはその実質的な部分の全体と同じ大きさとし、それによって腸壁との接触面積をより大きくすることができる。
【００１９】
図３aは、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の好ましい実施例の断面図である。マイクロレンズ配列９はカプセルの外側からの反射光形式の像を焦点に結ばせる。各マイクロレンズは、あるマイクロレンズがあるセクターに向き、他のマイクロレンズが他のセクターに向いているため、種々の物を見ることができることは注目される。一つの光学配列がカプセルの内側に設けられており、典型的には、光に敏感な受信用電池12の配列で構成されている。図面に示す実施例は二つの互いに反対方向の観察能力を備えるよう目的づけられた双子の光学機構を持つため、二つの光学配列は、それぞれが、対応する光学機構の焦点面に位置決めされて、装置の一端に向くように、背中合わせに位置決めされている。光学配列に刻み込まれた完全な像が各マイクロレンズにより得られた像の集合の結果物である。その光学配列は、あらかじめ決められた形式の横列もしくは縦列またはその他あらゆる形式のあらかじめ決められた配列の中でサンプルを抽出し、アナログデータをデジタルデータに変換する、対応する電子回路11によるデータに対してサンプリングされる。この装置は事実上走査技術で像を走査している。
選択的に、各光学配列とその対応する光学機構との間に適切な補正用光学レンズ52, 54を設けることが要求され得る。電子制御ユニット10, 11は、光ダイオード３を制御してそれを作動させると同様に、それぞれ光学配列と電気的に連絡を取っている。その制御ユニットは光学配列から得られたデータを外部の受信器へ送信するよう適合している。
例えばバッテリーのような内部電源を持つ装置を提供し、または外部の誘導源からの誘導により電力を発生する誘導回路（例えば米国特許第4,278,077号(発明者 : Mizumoto)参照）を提供することは可能である。
【００２０】
図３bは図３aの装置の光学的概念図を示す。マイクロレンズ配列９の各マイクロレンズは装置の半球形状の外周の小さいセクターを見て、光学配列の対応する適切な電池へ光学レンズを介してその像を送って結像させる。前方の像と後方の像は光学配列の中心領域78に前方レンズと後方レンズ２を介して結像する。この場合、王冠状のマイクロレンズ配列９により得られた外周の像は外側の環状ストリップ部分76に結像する。全く同じく、カプセルの他端の光学レンズにより得られた像は光学配列の中心領域74と円周領域72に結像する。
もしマイクロレンズ配列９の曲率が前方レンズ２の曲率に一致するなら、その時はカプセルの外側に見られる対象の連続的な像が得られ得ることが要求される。代案として、二つの別々の像、すなわち、前方レンズから見られた一つの像とマイクロレンズ配列から見られた外周方向の一つの像が一つの外側監視表示装置に表示することができる。組み合わせた像がまた構築されることができる。本発明の好ましい実施例においては、すべての像の操作は（以下に述べるように）外部の処理ユニットにより実施される。
【００２１】
図４aは図３aの装置のマイクロレンズ配列の拡大された単一の列を示す。本発明の好ましい実施例においては、マイクロレンズ配列はその列の中に分布する種々の焦点距離を持つレンズを順々に配列して成る複数のマイクロレンズ22で構成されている。種々の焦点距離のマイクロレンズは、特定の視角に対して全タイプの種々のマイクロレンズが存在し、各レンズはマイクロレンズ電池の受光配列（例えば光電池）の中の対応する電池上に焦点を集中させるように、配列されている。第一グループのマイクロレンズはその配列からあらかじめ決められた第一の距離に位置する仮想平面60に焦点を集中させる。第二グループのマイクロレンズはその配列からあらかじめ決められた、仮想平面60より近い第二の距離に位置する仮想平面62に焦点を集中させる。第三グループのマイクロレンズはその配列からあらかじめ決められた、仮想平面62よりさらに近い第三の距離に位置する仮想平面64に焦点を集中させる。この方式のマイクロレンズ配列は、ただ一つだけではなく、三つの焦点集中面を持っている。
【００２２】
この特徴の長所は、腸を通過する際の本発明による、カプセルに入れた医学画像形成装置の視野を説明する図４bを参照することにより評価され得る。
カプセルが到着したとき（位置1a）、腸壁のいくつかの部分39は突出部37がその視野を遮るため、隠れている。事実上、腸の内壁は非常に不規則である。粥状物（食物と消化性ジュースの混合物）は筋の収縮を介して小腸内で押されて進む。この収縮中に、流動しやすいリンゴソースの粘性を持つ粥状物は小腸の壁の内面の中に圧搾される。栄養分は腸間膜内の血管による浸透を介して吸収され、小腸の外側に付いている血管による浸透を介して吸収される。腸の内壁は浸透が行われるように大きい表面積を与えるために丘状に起伏している。しかしながら、カプセルが位置1bまで横切った時、その後方レンズはその隠れた部分を見ることができ、かくして視野に関する先行技術の装置の制限が著しく減少する。
カプセルが腸の内壁から種々の距離（31,33,29,51）に位置し得ることは明確に理解される。もし検知される対象がマイクロレンズのグループ群の中の1グループの焦点距離に等しい一定の距離31に位置するなら、その時はその最良の有用な像がそのマイクロレンズから（事実上同じグループから近い複数のマイクロレンズから）得られるであろう。送信を受信する装置の制御ユニットまたは外部の監視表示装置は、好ましくは、ピントの合った像のみを識別し、他のレンズグループから得られた不鮮明な像を無視するのに適合した画像処理ソフトウェアを備えている。かくして、この装置はその装置から種々の距離にある対象の鮮明でピントの合った画像を提供することができる。かくして、その処理装置は、ピントの合った画像データをピントの合わないものから識別及び区別し、ピントの合わないものを無視し、そしてピントの合った画像データのみから作られた画像を得るのに適合している。
【００２３】
同様に、本発明の別の好ましい実施例においては、代替の光学機構が複合的多焦点レンズを含むことができる。
図5a,5b及び5cは患者により着用されたチョッキ21の中に結合した、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の受信ユニットと連絡する監視表示装置を示す。チョッキ21はカプセルと連絡するのに適合した受信ユニットを内蔵し、また、例えば誘導回路のような作動手段を含むことができる。それは、カプセルが患者のGI管道を通過する時、患者の胴をカプセルの近くで効果的に巻き込む。チョッキの中の受信ユニットは監視表示装置139と、ケーブルを介して、または無線で、連絡する。監視表示ユニット139は、カプセルに入れた医学画像形成装置による一つもしくはいくつかの画像17,18及び/または他のデータ16を表示するための表示装置を備えている。
図6は患者の小腸の中でカプセルが移動した経路を示す。本発明の別の好ましい実施例においては、装置は、画像があらかじめ用意された画像のライブラリーと比較して得られたGI管道内の位置を確認し、その画像が得られた時にカプセルがあった環境のタイプを画像処理によって確認するのに適合した監視表示装置と結合する。GI管道の各部分（すなわち食道、胃、小腸、大腸）はユニークな像（組織、形状及び他の目立った特徴）を持つことが要求される。画像が得られた時にその装置があった環境のタイプを確認することにより、そして例えば装置のサンプル抽出速度、GI管道内のその移動速度（平均的にそれは毎秒1〜3cmの速度で移動すると仮定されている）のようないくつかのパラメータを知ることにより、最新過去に確認された位置92から、カプセルにより病状が検知された現在の位置96までの、カプセルが移動した通路の長さ94を決定または少なくとも見積もることは可能である。そのソフトウェアは、GI管道の全体図、装置がGI管道の現在のタイプに進入した時に得られた最後の画像、及び得られた最新の画像を生み出し得る。カーソル、矢印または他のすべての図式表示の形式での一般画像の図式指示は装置の現在の（または最近の）位置を示すGI管道の画像の上に重ねることができる。これは実質的に位置96で見出された病状の正確な位置をつきとめる医師チームの能力を高めることができる。
【００２４】
図7は、本発明の好ましい実施例による、カプセルに入れた医学画像形成装置の電子システムの光学上の概念的コンフィギュレーションを示す。これは例として示すのみである。この技術分野の専門家は本発明の範囲に依然として含まれる他の電子的コンフィギュレーションを容易に見出し得るであろう。
カプセル100は一般に、コミュニケーションインターフェース114を介して光学配列から得られたデジタルデータを送信する制御ユニット112と連絡する光学器具110（レンズ及び光学配列）とアンテナ116により構成される。カプセルは選択的に、外部からインダクタンスにより電圧を与えられる誘導回路111により誘導されて作動する。受信器102（例えば図５b及び５cに見られるチョッキの中に仕込まれたもの）はアンテナ118により送信されたデータをピックアップして制御ユニット104と連絡する。制御ユニットはコミュニケーションインターフェース120、制御ユニット122、処理装置124及び表示装置126（例えば監視表示装置）により構成される。それはまた選択的に制御ユニットに命令を入力するためのユーザーインターフェース128を備えている。本発明の好ましい実施例においては、制御ユニットは、医師が装置のサンプル抽出速度（すなわち画像取得の周波数）を調整し、折畳み可能なアームを制御し、表示されるべき画像を選択し、またはシステムに計算（例えば腸内をカプセルが移動した距離）を行うことを命令することができるように、プログラムを組まれており、またはプログラムを組むことができる。
【００２５】
本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の利点は無数にある。この装置はＧＩ管道全体に対して高いアクセス可能性を提供する。ユニークな光学機構はより良い画像を生み出し、より大きな、ピントの合った画像範囲を提供する。選択的なサンプル抽出アームは生体内で操作され、例えばバイオプシー、検査用血液のようなサンプルを得、または装置が接近する部分から他のすべてのサンプルを回収することができる。外からの電圧付与は、もしカプセルがＧＩ管道内で分解したら、患者を害する可能性のある内部電源の必要性を阻止する。
本発明の好ましい実施例においては、画像は、まず赤色光で走電し、次に緑色光で、最後に青色光で走電する、いわゆるＲＧＢ光で走査することにより得られ、各時間は単色の無彩色の品質の画像を得、外部のユニットの処理装置によりそれらの画像を着色画像の中に結合させ、そしてその着色画像を監視表示装置で表示する。
明細書及び図面の中で説明されたこの装置は主として黒白画像を得るよう設計されていることは注目されるが、しかしこれらの画像は著しく鮮明であり、期待される分解能はビデオ画像のそれよりずっと大きい。
この明細書の中で説明された実施例及び添付図面の記載は、次に述べる請求の範囲で定義される発明の範囲を制限することなく、本発明の理解をより良くするためにのみ役立つものであることは明白とすべきである。
この技術分野の専門家は、本明細書を読んだ後、さらになお次に述べる請求の範囲により包含される上記の実施例及び添付図面に対して調整または修正をなし得るであろうこともまた明白とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図1aは、患者のGI管道を通過する、本発明による、カプセルに入れた医学画像形成装置を内蔵する患者のGI管道を示す。
図1bは、本発明の好ましい実施例による、カプセルに入れた医学画像形成装置の全体図を示す。
【図２】    図2aは、小腸を通過する際の、半分縮まった状態で示してあるアームを備えた、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置を示す。
図2bは、大腸を通過する際の、完全に開いたアームを備えた、図2aの、カプセルに入れた医学画像形成装置を示す。
【図３】  図3aは、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の好ましい実施例の断面図である。
図3bは図3aの装置の光学的構成を示す。
【図４】  図4aは図3aの装置のマイクロレンズ配列の拡大された単一の列を示す。
図4bは、腸を通過する際の、本発明による、カプセルに入れた医学画像形成装置の視野を示す。
【図５】  図5a,5b及び5cは、患者が着用したチョッキの中に結合された、本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置の受信ユニットと連絡する監視表示装置を示す。
【図６】  図６、は本発明の、カプセルに入れた医学画像形成装置により検知された、病気にかかった疑いのある部分の正確な位置を計算する方法を示す。
【図７】  図７は、本発明の好ましい実施例による、カプセルに入れた医学画像形成装置の電子システムの光学的概念コンフィギュレーションを示す。
【符号の説明】
１  カプセル    ２  前方レンズ  ４  足
９  マイクロレンズ  ３０  患者  ３２  胃
３４  小腸      ３６  大腸  ３８  食道
４０  ハウジング  ４２  アーム  ４４  空所
【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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