(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管腔内を撮像する撮像手段を有し、複数のコイルが発生する回転磁界による磁場の影響を受けて回転し推力を得て移動するカプセル内視鏡と、
前記カプセル内視鏡における前記撮像手段において撮像した画像データを入力し、当該画像データに回転処理を施して得た、回転を静止させた画像データに基づいて当該カプセル内視鏡が移動する管腔の方向を検出する管腔方向検出部を備えた画像処理装置と、
を具備し、
前記カプセル内視鏡は、前記管腔の方向情報に基づいて駆動制御された前記複数のコイルが発生した回転磁界による磁場を受けて回転し推力を得て移動する
ことを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
複数のコイルで構成されるコイル群と、
前記複数のコイルを駆動し制御する駆動手段と、
を有した磁場発生装置と、
前記磁場発生装置における前記複数のコイルが発生する回転磁界による磁場の影響を受け得る磁石と、
管腔内を撮像する撮像手段と、
を有したカプセル内視鏡と、
前記カプセル内視鏡における前記撮像手段において撮像した画像データを入力し、当該画像データに回転処理を施して得た、回転を静止させた画像データに基づいて当該カプセル内視鏡が移動する管腔の方向を検出する管腔方向検出部を備えた画像処理装置と、
を具備し、
前記駆動手段は、前記管腔方向検出部により得られた管腔の方向情報に基づいて前記複数のコイルを駆動制御し、
前記カプセル内視鏡は、当該駆動手段により前記管腔の方向情報に基づいて駆動制御された前記複数のコイルが発生した回転磁界による磁場を受けて回転し推力を得て移動する
ことを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記管腔方向検出部は、得られた前記回転を静止させた画像データの明度の変化に基づいて管腔方向を得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システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管腔内を自走して観察部位を撮像するカプセル内視鏡を駆動制御するカプセル内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開２００１−１７９７００号公報に、「回転磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部が発生した回転磁場を受け、回転して推力を得るロボット本体と、前記ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記ロボット本体の位置に基づき、前記ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく前記磁場発生部による回転磁場の向きを変更する磁場変向手段とからなることを特徴とする移動可能なマイクロマシンの移動制御システムが示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、人体全体に回転磁場を印加すると、低消費電力で電磁石（コイル）を駆動することは困難である。
【０００４】
また、一方で、自動的に管腔方向を検出して進行し観察画像を撮像するカプセル内視鏡システムが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動的に管腔方向を検出して進行し観察画像を撮像するカプセル内視鏡システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１のカプセル内視鏡システムは、管腔内を撮像する撮像手段を有し、複数のコイルが発生する回転磁界による磁場の影響を受けて回転し推力を得て移動するカプセル内視鏡と、前記カプセル内視鏡における前記撮像手段において撮像した画像データを入力し、当該画像データに回転処理を施して得た、回転を静止させた画像データに基づいて当該カプセル内視鏡が移動する管腔の方向を検出する管腔方向検出部を備えた画像処理装置と、を具備し、前記カプセル内視鏡は、前記管腔の方向情報に基づいて駆動制御された前記複数のコイルが発生した回転磁界による磁場を受けて回転し推力を得て移動することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２のカプセル内視鏡システムは、複数のコイルで構成されるコイル群と、前記複数のコイルを駆動し制御する駆動手段と、を有した磁場発生装置と、前記磁場発生装置における前記複数のコイルが発生する回転磁界による磁場の影響を受け得る磁石と、管腔内を撮像する撮像手段と、を有したカプセル内視鏡と、前記カプセル内視鏡における前記撮像手段において撮像した画像データを入力し、当該画像データに回転処理を施して得た、回転を静止させた画像データに基づいて当該カプセル内視鏡が移動する管腔の方向を検出する管腔方向検出部を備えた画像処理装置と、を具備し、前記駆動手段は、前記管腔方向検出部により得られた管腔の方向情報に基づいて前記複数のコイルを駆動制御し、前記カプセル内視鏡は、当該駆動手段により前記管腔の方向情報に基づいて駆動制御された前記複数のコイルが発生した回転磁界による磁場を受けて回転し推力を得て移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動的に管腔方向を検出して進行し観察画像を撮像するカプセル内視鏡システムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【００１０】
まず、本発明の実施例の説明に先立って、本発明の参考となる例について説明する。
【００１１】
図１ないし図１６は本発明の第１の参考例に係わり、図１はカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図、図２は図１のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図３は図２のカプセル内視鏡の外観構成を示す構成図、図４は図３のカプセル内視鏡の作用を説明する図、図５は図２のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第１のフローチャート、図６は図２のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第２のフローチャート、図７は図５及び図６の作用を説明する第１の図、図８は図５及び図６の作用を説明する第２の図、図９は図５及び図６の作用を説明する第３の図、図１０は図５及び図６の作用を説明する第４の図、図１１は図５及び図６の作用を説明する第５の図、図１２は図５及び図６の作用を説明する第６の図、図１３は図５及び図６の作用を説明する第７の図、図１４は図５及び図６の作用を説明する第８の図、図１５は図５及び図６の作用を説明する第９の図、図１６は図５及び図６の作用を説明する第１０の図である。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本第１の参考例のカプセル内視鏡システム１は、体腔内に挿入され外部回転磁場により自走して体腔内の画像を撮像するカプセル内視鏡２と、前記外部回転磁場を発生する回転磁場発生装置３と、回転磁場発生装置３が発生する回転磁場を制御する磁場制御装置４と、磁場制御装置４からの磁場制御信号を受信すると共にカプセル内視鏡２からの画像を無線にて受信し画像処理して表示装置５に表示する画像処理装置６とから構成される。
【００１３】
図２に示すように、回転磁場発生装置３は、Ｘ軸方向の磁場を発生する第１の電磁石１１と、Ｙ軸方向の磁場を発生する第２の電磁石１２と、Ｚ軸方向の磁場を発生する第３の電磁石１３と、上記第１〜第３の電磁石１１〜１３を駆動する駆動アンプ１４〜１６とから構成される。また、磁場制御装置４は駆動アンプ１４〜１６を制御して回転磁場発生装置３より回転磁場を発生させる磁場制御信号を回転磁場発生装置３に出力すると共に画像処理装置６に回転磁場発生装置３による磁場データを出力する制御信号発生器１７〜１９より構成される。
【００１４】
また、カプセル内視鏡２内には、回転磁場の作用を受け回転する固定マグネット２１と、体腔内を照明する照明光を発生する照明素子（例えばＬＥＤ）２２と、照明光で照明された体腔内部位を撮像する撮像素子（例えばＣＣＤ）２３と、撮像素子からの撮像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換する信号処理回路２４と、信号処理回路２４からのデジタル映像信号を格納するメモリ２５と、メモリ２５に格納されたデジタル映像信号を画像処理装置６に無線にて送信する無線回路２６と、これら信号処理回路２４、メモリ２５及び無線回路２６を制御するカプセル制御回路２７と、カプセル内の各回路に電力を供給する電池２８とが配置されている。
【００１５】
画像処理装置６は、カプセル内視鏡２から無線にて送信された画像データを受信する無線回路３１と、無線回路３１で受信したデジタル映像信号を画像データとして格納するメモリ３４と、メモリ３４に格納されている画像データに対して回転処理及び所望の処理を行い表示装置５に表示させる画像を生成する画像処理回路３２と、回転磁場発生装置３からの磁場データを入力し画像処理回路３２及び無線回路３１を制御する制御回路３３とを備え、メモリ３４は制御回路３３により磁場制御装置４からの磁場データを画像データと関連付けて格納するようになっている。
【００１６】
また、制御回路３３は例えばキーボードあるいはジョイスティック等から構成されるカプセル内視鏡２の進行方向を指示する方向指示装置３５からの指示信号に基づく進行制御信号を磁場制御装置４に出力するようになっている。
【００１７】
この方向指示装置３５では、術者は表示装置５に表示された内視鏡画像をモニタすることでカプセル内視鏡２を進行させる方向を決定し、該方向指示装置３５を操作することで指示信号を制御回路３３に出力する。制御回路３３では指示信号に基づき、カプセル内視鏡２の向きを変更させたり進行させたりするための回転磁場を発生させるための進行制御信号を磁場制御装置４に出力する。
【００１８】
カプセル内視鏡２のカプセル本体２ａは、図３に示すように、患者が飲み込むのに適したカプセル形状をなし、カプセル本体２ａ外周に螺旋状に形成されたスクリュー４１を有している。カプセル本体２ａ内の一端側内部には対物光学系４２を介して体腔内を撮像する前記撮像素子２３が配置され、またカプセル本体２ａ中央部内には前記固定マグネット２１が固定されている。該固定マグネット２１は、例えば撮像素子２３の撮像面の上部方向にＮ極が位置しまた撮像面の下部方向にＳ極が位置するように固定されて配置されている。
【００１９】
固定マグネット２１の双極子の方向がスクリュー４１の回転軸に対して垂直になるように設けられており、スクリュー４１の回転軸と撮像素子２３の撮像光学系の軸を一致させている。
【００２０】
なお、固定マグネット２１の磁極の向きと撮像素子２３の撮像面の上下の向きを一致させているが、これに限らず、固定マグネット２１の回転に伴い撮像素子２３が回転するように固定マグネット２１と撮像素子２３とがカプセル内に固定・配置されていればよい。
【００２１】
そして、図４に示すように、カプセル内視鏡２は体腔内にて観察光学系の軸方向と回転磁場の法線方向が異なっていても、回転磁場の回転に伴い固定マグネット２１が作用を受けカプセル本体２ａが螺旋運動を起こし最終的に観察光学系の軸方向と回転磁場の法線方向とが一致する。すなわち、カプセル本体２ａ内の固定マグネット２１の回転平面と回転磁場の回転平面が一致するような作用を受ける。そして、固定マグネット２１の回転平面と回転磁場の回転平面が一致すると、回転磁場による固定マグネット２１の回転によりスクリュー４１が体液あるは体腔壁と接触することでカプセル内視鏡２が回転磁場の回転平面の法線方向に進退することが可能となる。
【００２２】
ユーザは表示装置５の内視鏡画像をモニタすることで、所望の向きを方向指示装置３５により指示することで、上記の如く所望の向きに回転磁場の法線方向を変更することができ、従ってカプセル内視鏡２の撮像光学系の軸方向を所望の向きに向けることができる。さらにこの法線方向を一定にさせて回転磁場を回転させることでカプセル内視鏡２を撮像光学系の軸上で進退させることが可能となり、ユーザは方向指示装置３５を用いることで任意の方向にカプセル内視鏡２を移動させることができる。
【００２３】
（作用）
このように構成された第１の参考例の作用について図５及び図６のフローチャートと図７ないし図１６の説明図を用いて説明する。
【００２４】
カプセル内視鏡２の向きの変更や進退させた場合、撮像素子２３が固定マグネット２１と共に回転するため、撮像素子２３が撮像した画像も回転することになるが、これをそのまま表示装置５に表示させると、表示した内視鏡画像も回転した画像となってしまい、方向指示装置３５による所望の向きへの進退を指示することができなくなるため表示画像の回転を静止させる必要がある。そこで、本第１の参考例では、回転画像を回転が静止した画像に補正する以下の処理を行う。
【００２５】
まず、方向指示装置３５が操作されると、カプセル内視鏡２は時系列に順次撮像を行い、メモリ２５にデジタル映像信号を格納する。画像処理装置６の制御回路３３の制御によりデジタル映像信号は無線回路２６、３１を介して画像データとしてメモリ３４に格納される。このとき、画像処理装置６の制御回路３３は、メモリ３４に格納される画像データに関連付けてこの画像データが撮像されたときの回転磁場の向き及び回転磁場の法線方向からなる磁場データも格納する。これによりメモリ３４には、図７に示すように、複数の画像データ、第１画像データ、第２画像データ、・・・、第ｎ画像データが順次格納されると共に、これら画像データに関連付けられた図８に示すような複数の磁場データ、第１磁場データ、第２磁場データ、・・・、第ｎ磁場データも順次格納されることになる。
【００２６】
そして、図５に示すように、画像処理装置６の制御回路３３は、ステップＳ１でパラメータであるθ（画像のトータルの回転角度）、ｎ（画像番号）を初期化してθ＝０、ｎ＝１とする。そしてステップＳ２で制御回路３３はメモリ３４に格納されている第ｎ画像データ（この場合は第１画像データ）を読み込み、ステップＳ３でこのときの回転磁場の磁場の向き（ｘ、ｙ、ｚ）と回転磁場の法線方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とからなる第ｎ磁場データ（この場合は第１磁場データ）をメモリ３４から読み込む。
【００２７】
次に、ステップＳ４で制御回路３３は、図９に示すように、第１の補正画像データである第ｎ画像データ’と第２の補正画像データである第ｎ画像データ”とを第ｎ画像データと等しい画像データとする（第ｎ画像データ＝第ｎ画像データ’＝第ｎ画像データ”：図９は第１画像データ＝第１画像データ’＝第１画像データ”の場合のイメージを示している）。そして、ステップＳ５で制御回路３３は、画像処理回路３２を制御して図１０に示すような第ｎ画像データ”に基づく表示画像を表示装置５に表示する。
【００２８】
続いて、ステップＳ６で制御回路３３は、ｎをインクリメントして、ステップＳ７でメモリ３４に格納されている第ｎ画像データ（この場合は第２画像データ）を読み込み、ステップＳ８でこのときの回転磁場の磁場の向き（ｘ、ｙ、ｚ）と回転磁場の法線方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とからなる第ｎ磁場データ（この場合は第２磁場データ）をメモリ３４から読み込む。
【００２９】
次に、ステップＳ９で制御回路３３は、第ｎ画像と第ｎ−１画像の回転角度Δθを算出する。詳細には図１１に示すように、例として第１画像データの磁場データである第１磁場データの回転磁場の磁場の向きをＢ1（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、回転磁場の法線方向をＲ1（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、第２画像データの磁場データである第２磁場データの回転磁場の磁場の向きをＢ2（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、回転磁場の法線方向をＲ2（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）とする。
【００３０】
カプセル内視鏡２の進行方向は刻々と変化するため、単純にＢ1とＢ2の角度を回転角とすると、実際の回転角度が合わなくなる可能性がある。そこで、カプセル内視鏡２の進行方向の変化も回転角度に考慮されるように、図１１に示すように、Ｒ1とＢ1との法線ベクトルＮ1とＲ2とＢ2との法線ベクトルＮ2のなす角を回転角度Δθとする。
【００３１】
回転角度Δθは、以下で求められる。
【００３２】
Ｎ1＝（ｙ1Ｚ1−Ｙ1ｚ1，ｚ1Ｘ1−Ｚ1ｘ1，ｘ1Ｙ1−Ｘ1ｙ1）Ｎ2＝（ｙ2Ｚ2−Ｙ2ｚ2，ｚ2Ｘ2−Ｚ2ｘ2，ｘ2Ｙ2−Ｘ2ｙ2）Ｎ1、Ｎ2は単位ベクトルであるから、Δθ1・2＝ｃｏｓ-1｛（ｙ1Ｚ1−Ｙ1ｚ1）（ｙ2Ｚ2−Ｙ2ｚ2）となり、算出される。
【００３３】
時間経過と共にΔθ1・2、Δθ2・3、、‥‥‥Δθ(n-2)・(n-1)、Δθ(n-1)・nを順じ求めていくことで回転角を算出することができる。
【００３４】
そして、トータルの回転角度θは上記の和をとればよく、θ＝ΣΔθ(k-1)・kで表されるから、ステップＳ１０で制御回路３３は、θ＝θ＋Δθをトータルの回転角度とする。従って、図１２のイメージ図に示すように、例えば第２画像は第１画像を回転角度θ＋誤差だけ図の向きに回転させた画像となる。ここで、上記誤差は、カプセル内視鏡２のスクリュー４１と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡２の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差である。
【００３５】
そこでまず、ステップＳ１１で制御回路３３は、第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を第ｎ画像データを角度（−θ）回転させた画像データとする。これにより、図１３のイメージ図に示すように、誤差分を考慮しない第１の補正画像である例えば第２画像’を得ることができる。
【００３６】
次に、図６のステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２で制御回路３３は、第ｎ画像データと第ｎ−１画像データの公知の相関計算を実施し、回転角補正量（φｎ）と相関係数を求め、ステップＳ１３で相関係数が所定の閾値より高いかどうか判断する。この判断により上記図１２における誤差を無視するかどうか判定する。
【００３７】
相関係数が所定の閾値より高くない場合は、ステップＳ１４で制御回路３３は、第２の補正画像データである第ｎ画像データ”を第１の補正画像データである第ｎ画像データ’としてステップＳ１７に進む。相関係数が所定の閾値より高くない場合、すなわち、画像が大きく変化した場合には相関処理結果は採用せず、ステップＳ１１の処理を実施した（第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を第ｎ画像データを角度（−θ）回転させた画像データとした）時点で、画像の回転補正は完了する。
【００３８】
すなわち、誤差が無視できれば、図１４のイメージ図に示すように、ステップＳ１１で第２画像データの回転補正は第２画像データ’（第１の補正画像データ）によって終了し、ステップＳ１４で第２画像データ’（第１の補正画像データ）を第２画像データ”（第２の補正画像データ）とする。
【００３９】
相関係数が所定の閾値より高い場合は、ステップＳ１５で制御回路３３は、第２の補正画像データである第ｎ画像データ”＝第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を角度（−φｎ）回転させた画像データとする。これにより、図１５のイメージ図に示すように、第２の補正画像である例えば第２画像”を得ることができる。そして、ステップＳ１６でトータルの回転角度θをθ＋φｎとしてステップＳ１７に進む。
【００４０】
ステップＳ１７では、制御回路３３は、画像処理回路３２を制御して図１６に示すような第ｎ画像データ”に基づく回転補正が完了した表示画像を表示装置５に表示する。そして、ステップＳ１８でメモリ３４に第ｎ＋１画像データが存在するかどうか判断し存在する場合は図５のステップＳ６に戻り、存在しない場合は処理を終了する。
【００４１】
表示装置５に表示させる画像については、円形の輪郭を持つ画像にすることで、画像の回転処理をユーザに意識させずに表示させることができる。
【００４２】
（効果）
このように本第１の参考例では、カプセル内視鏡２が撮像した画像の画像データと撮像時の磁場データ（回転磁場の向きと法線方向データ）を関連付けてメモリ３４に格納することで、回転磁場によりカプセル内視鏡２を回転させ、向きの変更や進退動作を行わせても、カプセル内視鏡２の回転による画像の回転を第１の補正画像により補正することができる。
【００４３】
さらに、カプセル内視鏡２のスクリュー４１と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡２の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差を画像間の相関計算を行うことで第２の補正画像により補正することができる。
【００４４】
また、表示装置５に回転を静止させた画像を表示させることができるので、カプセル内視鏡２を画像上で移動させたい方向が容易に認識でき、方向指示装置３５を操作することで、制御回路３３が方向指示装置３５からの指示信号を受け、指示信号に基づく進行制御信号を磁場制御装置４に出力する。これによりカプセル内視鏡２の撮像光学系の軸方向を所望の向きに向けることができる共に、カプセル内視鏡２を撮像光学系の軸上で進退させることが可能となり、ユーザは方向指示装置３５を用いることで任意の方向にカプセル内視鏡２を移動させることができる。
【００４５】
図１７及び図１８は本発明の第２の参考例に係わり、図１７はカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図、図１８は図１７のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【００４６】
第２の参考例は、第１の参考例とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４７】
（構成・作用）
図１７に示すように、本第２の参考例のカプセル内視鏡システム１ａは、体腔内に挿入され外部回転磁場により自走して体腔内の画像を撮像するカプセル内視鏡２と、前記外部回転磁場を発生する回転磁場発生装置３と、回転磁場発生装置３が発生する回転磁場を制御する磁場制御装置４と、磁場制御装置４からの磁場制御信号を受信すると共にカプセル内視鏡２からの画像を無線にて受信し画像データと磁場データを格納する体外ユニット５１とを備えて構成され、この体外ユニット５１は格納された画像データと磁場データをパーソナルコンピュータ等で構成される画像処理装置５２に出力することができるようになっている。
【００４８】
体外ユニット５１から画像処理装置５２へのデータの受け渡しは、カプセル内視鏡２の検査終了後に、例えば体外ユニット５１と画像処理装置５２とを通信ケーブルで直接接続したり、着脱自在な情報記録媒体（例えばＦＤＤ，ＭＯ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−Ｒ／Ｗ，ＤＶＤ−Ｒ等）を介したり、さらには院内ＬＡＮ等の通信回線を用いて行うことができ、画像処理装置５２は画像データと磁場データとを用いて第１の参考例と同様に画像の回転を静止させた後画像処理して表示装置５に表示する。
【００４９】
図１８に示すように、体外ユニット５１は、無線回路３１と、メモリ３４と、制御回路３３とを備え、メモリ３４は制御回路３３により磁場データを画像データと関連付けて格納するようになっている。
【００５０】
画像処理装置５２は、画像データと磁場データとを用いて第１の参考例と同様に画像の回転を静止させた後画像処理して表示装置５に表示する画像処理回路５３を備えて構成される。
【００５１】
その他の構成・作用は第１の参考例と同じである。
【００５２】
（効果）
このように第２の参考例では、第１の参考例と同等に、回転磁場によりカプセル内視鏡２を回転させ、向きの変更や進退動作を行わせても、カプセル内視鏡２の回転による画像の回転を第１の補正画像により補正することができ、また、カプセル内視鏡２のスクリュー４１と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡２の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差を画像間の相関計算を行うことで第２の補正画像により補正することができる。
【００５３】
さらに本第２の参考例では、カプセル内視鏡２の検査時は、磁場データと画像データとを関連付けてメモリ３４に格納するだけであって、回転補正処理は検査後に行うので、検査を効率的に行うことができる。また、画像処理装置５２を汎用のパーソナルコンピュータにより構成できるので、カプセル内視鏡システム１ａを安価に構成することが可能となる。
【００５４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００５５】
図１９ないし図２２は本発明の一実施例に係わり、図１９はカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図２０は図１９のカプセル内視鏡の動作の一例を示す図、図２１は図１９のカプセル内視鏡システムによるジグリング処理の流れを示す図、図２２は図２１の処理の作用を説明する図である。
【００５６】
本実施例の構成は、上記第１の参考例とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５７】
（構成）
図１９に示すように、本実施例の画像処理装置６の画像処理回路３２ａは、回転を静止させた画像データより管腔方向を検出する管腔方向検出部６１を備えている。この管腔方向検出部６１により第１の参考例で用いられた方向指示装置３５を使用することなく自動的に管腔方向を検出して進行し観察画像を撮像することができる。
【００５８】
管腔方向検出部６１は、視野内に存在する明瞭な管腔から、直進方向に進行を継続するものと判断し、視野内に管腔は存在しない場合は何らかの情報に基づき進行方向、すなわち管腔の存在する方向を判断することとなる。
【００５９】
視野内に管腔が存在しない場合の進行方向の判断要素の一つとして、画像中の明暗変化方向があげられる。例えばカプセル内視鏡先端に近い位置から遠くなる位置にかけて大域的な明暗の変化が生じているとする。進行方向はカプセル内視鏡先端から遠い方向となることより、画像中の明部から暗部への変化方向の検知に基づき、挿入方向を検出することが可能となる。
【００６０】
管腔方向検出部６１の詳細な構成・作用は、例えば本出願人が先に出願した特願２００１−２９２２３０号に記載されている挿入方向検出装置と同じであるので説明は省略する。
【００６１】
その他の構成は第１の参考例と同じである。
【００６２】
（作用）
第１の参考例と同様に画像の回転を静止させ、表示装置５に表示させると共に、回転を静止させた画像を元に、管腔方向検出部６１がカプセル内視鏡２の進行方向を検出して指示信号を画像処理装置６の制御回路３３に出力する。制御回路３３は第１の参考例と同等に指示信号を受け磁場制御装置４を制御しカプセル内視鏡２を管腔進行方向に移動させる。
【００６３】
また、図２０に示すように、例えば管腔が腸管７１のように細径で鋭角に曲がってカプセル内視鏡２が向きが変えられず進行できない場合には、本実施例では以下に示す処理によりカプセル内視鏡２をジグリングさせる。
【００６４】
すなわち、図２１に示すように、制御回路３３は、ステップＳ５１で回転を止めた画像をモニタし、ステップＳ５２で画像の相関を計算し画像に変化があるかとどうか判断し、ある場合にはステップＳ５３で通常の回転磁場を発生させてステップＳ５１に戻り、画像に変化がない場合はカプセル内視鏡２が進行できない状態と判断して、ステップＳ５４に進む。
【００６５】
ステップＳ５４では、制御回路３３は、.図２２に示すように、回転磁場の軸をジグリング制御する。具体的には、例えば（１）回転磁場の軸をコーン状に動かす、（２）回転磁場の軸を単に左右に振る、（３）回転磁場の軸を単に短振幅で振動させる、（４）回転磁場の軸を単に９０度変える等を実施する。この回転磁場の軸をジグリング制御によりカプセル内視鏡２をつっかかった状態からの脱却を試みる。
【００６６】
そして、ステップＳ５５で制御回路３３は、画像の相関を計算し画像に変化があるかとどうか判断し、画像に変化がない場合はステップＳ５４に戻り、画像に変化ある場合にはステップＳ５６で画像変化があった向きを記憶し、その向きで通常の回転磁場を発生させステップＳ５１に戻る。
【００６７】
（効果）
このように本実施例では、第１の参考例の効果に加え、カプセル内視鏡２の進行方向をシステムが判断し制御できるので、ユーザが進行方向を操作する必要がなく観察に集中できる。また、ジグリング制御を行うので、狭い管腔内の通過性を効果的に改善することが可能である。
【００６８】
図２３ないし図２６は本発明の第３の参考例に係わり、図２３はカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図２４は図２３のＸ軸磁場発生装置の構成を示すブロック図、図２５は図２３のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第１の図、図２６は図２３のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第２の図である。
【００６９】
第３の参考例は、第１の参考例とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００７０】
（構成）
図２３に示すように、第３の参考例では、複数の対コイルからなるＸ軸磁場発生装置１０１と、複数の対コイル群からなるＹ軸磁場発生装置１０２と、複数の対コイルからなるＺ軸磁場発生装置１０３とから回転磁場発生装置を構成している。また、第３の参考例のカプセル内視鏡システムは、固定マグネット２１の磁場の強度と向きとを検出する２組の３軸センスコイル１０４，１０５と、該３軸等方センスコイル１０４，１０５の検知信号よりカプセル内視鏡２の３次元位置と向きを算出する位置検出回路１０６とからなる位置検出装置１０７を有しており、位置検出回路１０６は算出したカプセル内視鏡２の３次元位置データと向きデータを画像処理装置６の制御回路３３に出力するようになっている。
【００７１】
また、画像処理装置６は、制御回路３３の制御によりＸ軸磁場発生装置１０１、Ｙ軸磁場発生装置１０２、Ｚ軸磁場発生装置１０３に選択制御信号を出力する磁石選択回路１１０を備えて構成される。
【００７２】
Ｘ軸磁場発生装置１０１は、図２４に示すように、マトリックス状に配置された複数、例えば１６個のコイル（１，１）Ａ〜（４，４）Ａからなる第１のコイル群Ａと、マトリックス状に配置された複数、例えば１６個のコイル（１，１）Ｂ〜（４，４）Ｂからなる第２のコイル群１１１Ｂとを有し、第１のコイル群１１１Ａと第２のコイル群１１１Ｂとが対向し対向電磁石（回転磁場発生用ヘルムホルツコイル）を形成している。
【００７３】
また、第１のコイル群Ａのコイル（ｉ，ｊ）Ａを選択的に駆動する駆動手段であるｉｊＡ−ＡＭＰを備え（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）、コイル（ｉ，ｊ）Ａと対となって駆動される第２のコイル群Ｂのコイル（ｉ，ｊ）Ｂを選択的に駆動する駆動手段であるｉｊＢ−ＡＭＰを備えている（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）。
【００７４】
ｉｊＡ−ＡＭＰとｉｊＢ−ＡＭＰ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）は、コイル選択回路１１２により選択・制御される。詳細には、このコイル選択回路１１２は、画像処理装置６の磁石選択回路１１０からの選択制御信号及び磁場制御装置４の駆動アンプ１４〜１６からの磁場制御信号に基づきｉｊＡ−ＡＭＰとｉｊＢ−ＡＭＰ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）を選択・制御する。
【００７５】
Ｙ軸磁場発生装置１０２、Ｚ軸磁場発生装置１０３はＸ軸磁場発生装置１０１と同じ構成であるので説明は省略する。その他の構成は第１の参考例と同じである。
【００７６】
（作用）
位置検出装置１０７は、カプセル内視鏡２に内蔵されている固定マグネット２１から発生する磁場の強度と向きを２組の３軸センスコイル１０４，１０５で検知し、位置検出回路１０６でカプセル内視鏡２の３次元位置と向きを算出して、３次元位置データと向きデータを画像処理装置６の制御回路３３に出力する。
【００７７】
制御回路３３は３次元位置データにより駆動するコイル（ｉ，ｊ）Ａとコイル（ｉ，ｊ）Ｂ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）を選択するための選択信号を磁石選択回路１１０に出力することで、磁石選択回路１１０がコイル選択回路１１２に選択制御信号を出力し、コイル（ｉ，ｊ）Ａとコイル（ｉ，ｊ）Ｂ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）が選択される。
【００７８】
駆動されるコイル（ｉ，ｊ）Ａとコイル（ｉ，ｊ）Ｂ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）は、例えば図２５のように、カプセル内視鏡２の位置に従い、カプセル内視鏡２の運動に有効な回転磁場が印加されるように選択される。
【００７９】
ユーザが回転が静止した画像を表示装置５で観察しながら方向指示装置３５を操作し運動方向を指示すると、画像処理装置６の制御回路３３は磁場制御装置４に進行制御信号を出力する。磁場制御装置４は、駆動されているコイル（ｉ，ｊ）Ａとコイル（ｉ，ｊ）Ｂ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）により発生している回転磁場の回転方向（法線方向）を変更させる磁場制御信号をコイル選択回路１１２に出力する。
【００８０】
これによりカプセル内視鏡２が運動し移動することで、カプセル内視鏡２の３次元位置が再び位置検出装置１０７により検出され、３次元位置データに基づき画像処理装置６の制御回路３３が磁石選択回路１１０を介してコイル選択回路１１２を制御してカプセル内視鏡２の運動に有効な回転磁場が印加されるように駆動されるコイル（ｉ，ｊ）Ａとコイル（ｉ，ｊ）Ｂ（ｉ＝１〜４；整数，ｊ＝１〜４；整数）が連続的に選択され直す。
【００８１】
具体的には、例えば図２５に示した位置にあったカプセル内視鏡２が方向指示装置３５の操作により選択されているコイルの回転磁場が回転し、図２６に示すような位置にカプセル内視鏡２が位置すると、この３次元位置で有効な回転磁場が印加されるように駆動されるコイルが選択し直される。
【００８２】
その他の作用は第１の参考例と同じである。
【００８３】
（効果）
このように本第３の参考例では、第１の参考例の効果に加え、人体全体でなく部分部分に回転磁場を印加することができ、カプセル内視鏡２に対して一様な回転磁場を与えることができると共に、低消費電力で駆動することができる。また、コイル１つ１つの大きさを小さくでき、軽量で安価に構成することができる。
【００８４】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の参考例に係るカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図
【図２】図１のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
【図３】図２のカプセル内視鏡の外観構成を示す構成図
【図４】図３のカプセル内視鏡の作用を説明する図
【図５】図２のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第１のフローチャート
【図６】図２のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第２のフローチャート
【図７】図５及び図６の作用を説明する第１の図
【図８】図５及び図６の作用を説明する第２の図
【図９】図５及び図６の作用を説明する第３の図
【図１０】図５及び図６の作用を説明する第４の図
【図１１】図５及び図６の作用を説明する第５の図
【図１２】図５及び図６の作用を説明する第６の図
【図１３】図５及び図６の作用を説明する第７の図
【図１４】図５及び図６の作用を説明する第８の図
【図１５】図５及び図６の作用を説明する第９の図
【図１６】図５及び図６の作用を説明する第１０の図
【図１７】本発明の第２の参考例に係るカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図
【図１８】図１７のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
【図１９】本発明の一実施例に係るカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
【図２０】図１９のカプセル内視鏡の動作の一例を示す図
【図２１】図１９のカプセル内視鏡システムによるジグリング処理の流れを示す図
【図２２】図２１の処理の作用を説明する図
【図２３】本発明の第３の参考例に係るカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
【図２４】図２３のＸ軸磁場発生装置の構成を示すブロック図
【図２５】図２３のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第１の図
【図２６】図２３のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第２の図
【符号の説明】
【００８６】
１…カプセル内視鏡システム２…カプセル内視鏡２ａ…カプセル本体３…回転磁場発生装置４…磁場制御装置５…表示装置６…画像処理装置１１…第１の電磁石１２…第２の電磁石１３…第３の電磁石１４〜１６…駆動アンプ１７〜１９…制御信号発生器２１…固定マグネット２２…照明素子２３…撮像素子２４…信号処理回路２５、３４…メモリ２６、３１…無線回路３２…画像処理回路３３…制御回路３５…方向指示装置４１…スクリュー４２…対物光学系１０１…Ｘ軸磁場発生装置１０２…Ｙ軸磁場発生装置１０３…Ｚ軸磁場発生装置１０４，１０５…３軸等方センスコイル１０６…位置検出回路１０７…位置検出装置１１０…磁石選択回路
【図１】
0004995181.tif 000002
【図２】
0004995181.tif 000003
【図３】
0004995181.tif 000004
【図４】
0004995181.tif 000005
【図５】
0004995181.tif 000006
【図６】
0004995181.tif 000007
【図７】
0004995181.tif 000008
【図８】
0004995181.tif 000009
【図９】
0004995181.tif 000010
【図１０】
0004995181.tif 000011
【図１１】
0004995181.tif 000012
【図１２】
0004995181.tif 000013
【図１３】
0004995181.tif 000014
【図１４】
0004995181.tif 000015
【図１５】
0004995181.tif 000016
【図１６】
0004995181.tif 000017
【図１７】
0004995181.tif 000018
【図１８】
0004995181.tif 000019
【図１９】
0004995181.tif 000020
【図２０】
0004995181.tif 000021
【図２１】
0004995181.tif 000022
【図２２】
0004995181.tif 000023
【図２３】
0004995181.tif 000024
【図２４】
0004995181.tif 000025
【図２５】
0004995181.tif 000026
【図２６】
0004995181.tif 000027