(57)【要約】【課題】カプセル内視鏡が体外に排出されたことを迅速に検知し、体外排出後に電波を出力しないカプセル内視鏡を実現する。【解決手段】生体内部を撮像する撮像装置１１２と、撮像装置１１２により撮像された画像を体外に送信するための処理を行う無線送信装置１１４と、を有するカプセル内視鏡１において、カプセル内視鏡１が体外に排出されたことを加速度により検知する体外排出検知装置１１７と、体外排出検知装置１１７が出力する信号を受けて無線送信装置１１４の動作を制御する送信動作制御装置１２０と、をさらに有し、体外排出検知装置１１７は、加速度センサ１１８及び自由落下判定装置１１９を有する。【選択図】図１
2009066016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内部を撮像する撮像装置と、該撮像装置により撮像された画像を体外に送信するための処理を行う無線送信装置と、を有するカプセル内視鏡において、
カプセル内視鏡が体外に排出されたことを加速度により検知する体外排出検知装置と、該体外排出検知装置が出力する信号を受けて前記無線送信装置の動作を制御する送信動作制御装置と、をさらに有することを特徴とするカプセル内視鏡。
【請求項２】
前記体外排出検知装置は、加速度センサ及び自由落下判定装置を有す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】
前記自由落下判定装置は、前記加速度センサが測定した加速度を基に、カプセル内視鏡が自由落下状態か否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項４】
前記体外排出検知装置は、前記自由落下判定装置の出力端子が該体外排出検知装置の出力端子であることを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項５】
前記送信動作制御装置は、前記カプセル内視鏡が動作を開始してから一定時間経過するまでは、前記無線送信装置を動作状態とする信号を生成す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６】
前記送信動作制御装置は、一定時間経過し、かつ、前記体外排出検知装置が前記カプセル内視鏡の自由落下状態を検知した後は、前記無線送信装置を動作停止とする信号を出力し続け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７】
前記無線送信装置は、前記送信動作制御装置から動作停止の信号を入力されると、電力供給が停止され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８】
前記無線送信装置に含まれる発振回路は、前記体外排出検知装置が前記カプセル内視鏡の自由落下状態を検知した後に発振を停止することを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内部の撮像対象の画像を取得するカプセル内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年内視鏡の分野において、飲込み型のカプセル内視鏡を利用した診断装置が提案され、実用化されている。カプセル内視鏡は、観察（検査）のために被験者の口から飲込まれた後、自然排出するまでの間、生体内、例えば胃、小腸等の臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、移動に伴い生体内画像の撮像を行う機能を有する。このようなカプセル内視鏡として、イスラエルのギブンイメージング社のＰｉｌｌｃａｍ・ＳＢ（登録商標）がある。
【０００３】
カプセル内視鏡は、ＣＣＤ・ＣＭＯＳセンサなどの撮像装置、無線送信装置、送信アンテナおよび各装置に電力を供給する電池等の電源装置を有する。撮像装置による撮像は２枚/秒もしくは１５枚/秒などのスピードにより行われる。撮像装置により撮像された画像データは無線送信装置により変調され、送信アンテナから無線により体外へ送られる。撮像および無線送信は電池残量がある間、一般的に８〜１０時間程度連続して行われる。
【０００４】
体外には受信アンテナ、復調回路、表示装置を有する画像表示装置がある。画像表示装置は、受信アンテナがカプセル内視鏡内の送信アンテナが送信した電波を受信し、復調回路で受信データを復調し、復調された画像データを表示装置に表示する。
【０００５】
撮像画像は、電波を用いてカプセル内視鏡から体外の画像表示装置に無線で送信される。送信路の途中に脂・血液・皮膚等が存在するので、電波の減衰が空気中に比べて大きくなる。よって、カプセル内視鏡が画像データを送信する際に電波出力を強くする必要がある。このため、体外でカプセル内視鏡を動作させた場合、日本国の電波法が定める無免許で運用できる無線局の規定（微弱無線局の規定）を満たしていない。よって、電池の残量がある間、即ちカプセル内視鏡が電波を出力している間にカプセル内視鏡が体外に排出された場合、電波遮蔽袋にカプセル内視鏡を回収する必要がある（非特許文献１）。
【０００６】
また、特許文献１では、患者に飲み込まれ、体内を検査した後に、便器において体外に排泄されたカプセル内視鏡が回収される装置を開示している。該装置は、カプセル内の電池を形成する磁性体が回収具のロッドの先端に設けた磁石に吸引・係止され、回収具と共に回収用の袋に簡易に収納され、このようにしてカプセル内視鏡を回収可能にしたものである。
【０００７】
一方、カプセル内視鏡が体外に排出されたことを検知する方法として、特許文献２では、カプセルが、観察の医療行為を行うための撮像素子等を内蔵すると共に、温度センサを内蔵し、医療行為を行った後には、医療行為を停止して待機モードとなり、温度センサはこの待機モードによって体外に排泄されたか否かの体外検知を行い、体外検知することにより報知手段を起動しブザーで報知し、紛失等することなくカプセルを確実に回収可能にしている。
【０００８】
また、特許文献３では、カプセル型内視鏡は、電池と、電池から駆動電力を供給されるコントロール情報検出回路と、システムコントロール回路と、電池、コントロール情報検出回路、及びシステムコントロール回路との間に配置された駆動制御部と、を備えており、駆動制御部は、温度センサ部で検出された温度に基づいてコントロール情報検出回路、システムコントロール回路等の駆動を制御し、このような構成を備えることにより、被検体の外部において不用意に駆動することを防止したカプセル型内視鏡等の被検体内導入装置および被検体内導入装置を用いた無線型被検体内情報取得システムを実現している。
【特許文献１】特開２００４-２６７３５０号公報（平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）公開）
【特許文献２】特開２００４-２６１５２２号公報（平成１６年９月２４日（２００４．９．２４））公開）
【特許文献３】特開２００５-７３８８８号公報（平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）公開）
【非特許文献１】ギブン画像診断システム審査報告書１１頁  http://www.jaame.or.jp/kanren/sin_iryo/H19/70427giv.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、カプセル内視鏡は通常便器に排出されるので、回収は不潔な環境で行われ、感染等の危険性がある。また通常、被験者は検査中病院外にて行動しており、検査の間回収機器を携行する手間がかかる。また、体外で強い電波を出力すると、ペースメーカなどの医療機器の誤動作を引き起こす可能性がある。
【００１０】
とくに、特許文献２で開示された温度センサを利用した体外排出の検知方法は、体外排出後、カプセル内視鏡内の熱が拡散するのに時間がかかる。特にカプセル内視鏡は内部にＬＥＤなどの熱源を有するので、すぐに排出を検知できないといった問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、体外に排出されたことを迅速に検知でき、しかも、体外排出後は無線送信装置を停止し電波出力を行わないため、カプセル内視鏡を回収する必要がなくなり、さらに、体外では電波を出力しないため、周辺の医療機器などを誤動作させる危険性がない体外排出を検知可能なカプセル内視鏡を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るカプセル内視鏡は、前記課題を解決するために、生体内部を撮像する撮像装置と、該撮像装置により撮像された画像を体外に送信するための処理を行う無線送信装置と、を有するカプセル内視鏡において、カプセル内視鏡が体外に排出されたことを加速度により検知する体外排出検知装置と、該体外排出検知装置が出力する信号を受けて前記無線送信装置の動作を制御する送信動作制御装置と、をさらに有することを特徴としている。
【００１３】
前記の構成によれば、体外排出検知装置を設けたことにより、カプセル内視鏡が体外に排出されたことを自動的に検知することができる。また送信動作制御装置を設けたことにより、無線送信装置の動作開始・停止を自動的に制御することができる。その結果、カプセル内視鏡からの電波出力を自動的に停止することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明に係るカプセル内視鏡では、前記体外排出検知装置は、加速度センサ及び自由落下判定装置を有することが好ましい。
体外排出検知装置が加速度センサを設けたことにより、カプセル内視鏡が自由落下状態となることを検知することができる。加速度センサによる自由落下状態の検知は通常１秒以内に行われるので、迅速に自由落下状態を検知できる。また、体外排出検知装置は、カプセル内視鏡が自由落下状態となったときのみ、カプセル内視鏡が体外に排出されたと検知する。カプセル内視鏡が腸内に存在する場合、腸壁に接触している、もしくは蠕動運動による外力がかかっているため、自由落下状態とは判定されない。この場合、加速度センサは自由落下時とは異なる信号を出力するので、腸内にカプセル内視鏡が存在する場合に体外に排出されたと誤検知することがない。
【００１５】
本発明に係るカプセル内視鏡では、自由落下判定装置は、前記加速度センサが測定した加速度を基に、カプセル内視鏡が自由落下状態か否かを判定することが好ましい。
【００１６】
カプセル内視鏡が自由落下判定装置を設けたことにより、加速度センサが、測定した加速度を基に、カプセル内視鏡が自由落下状態か否かを判定することができ、その信号を送信動作制御装置に送ることにより、無線送信装置を制御することができる。
【００１７】
本発明に係るカプセル内視鏡では、体外排出検知装置は、前記自由落下判定装置の出力端子が該体外排出検知装置の出力端子であることが好ましい。
【００１８】
自由落下判定装置の出力端子が該体外排出検知装置の出力端子であることにより、自由落下判定装置から出力される信号を直接送信動作制御装置に入力することができる。
【００１９】
本発明に係るカプセル内視鏡では、送信動作制御装置は、カプセル内視鏡が動作を開始してから一定時間経過するまでは、前記無線送信装置を動作状態とする信号を生成するのが好ましい。
【００２０】
カプセル内視鏡が、食道・胃などの上部消化管を通過する際に自由落下状態となる場合がある。この場合にカプセル内視鏡が体外に排出されたと、体外排出検知装置が誤検知することを防ぐことができる。
【００２１】
本発明に係るカプセル内視鏡では、送信動作制御装置は、一定時間経過し、かつ、前記体外排出検知装置が前記カプセル内視鏡の自由落下状態を検知した後は、前記無線送信装置を動作停止とする信号を出力し続けるのが好ましい。
【００２２】
カプセル内視鏡が体外に排出された際に、無線送信装置の送信動作を停止するので、体外においてカプセル内視鏡が電波を出力することを防ぐことができる。
【００２３】
本発明に係るカプセル内視鏡では、無線送信装置は、送信動作制御装置から動作停止の信号を入力されると、電力供給が停止されるのが好ましい。
【００２４】
無線送信装置への電力供給が停止することにより、無線送信装置は運転停止状態になる。それによって無線送信装置は画像データを体外に送信することができなくなる。また、カプセル内視鏡が体外において電波を出力することも防ぐことができる。
【００２５】
本発明に係るカプセル内視鏡では、前記無線送信装置に含まれる発振回路は、前記体外排出検知装置が前記カプセル内視鏡の自由落下状態を検知した後に発振を停止することが好ましい。
【００２６】
無線送信装置に含まれる発振回路の発振が停止することにより、無線送信装置は運転停止状態になる。それによって無線送信装置は画像データを体外に送信することができなくなる。また、カプセル内視鏡が体外において電波を出力することを防ぐこともできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によるカプセル内視鏡では、体外に排出されたことを迅速に検知できる。また、体外に排出された後無線送信装置を停止し電波出力を行わないので、カプセル内視鏡を回収する必要がなくなる。また、本発明によるカプセル内視鏡では、体外では電波を出力しないので、周辺の医療機器などを誤動作させる危険性がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施の形態について、図１〜図６、及び表１〜表４に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、図１は、本実施の形態に係るカプセル内視鏡の構成を示すブロック図である。図２は、無線送信装置の構成を示すブロック図である。図３は、加速度センサの加速度測定部分の構成を示す図である。図４は、自由落下判定装置の構成を示すブロック図である。図５は、送信動作制御装置の構成を示すブロック図である。図６は、送信動作制御装置内の各回路の信号の変化を示すタイミング図である。表１は、ＲＳ−ＦＦ４０３の真理値表である。表２は、Ｘ入力端子１３４の電圧と比較器３０１、３０２の出力信号、およびＡＮＤゲート３０７の出力信号の関係を示した表である。表３は、Ｙ入力端子１３５の電圧と比較器３０３、３０４の出力信号、およびＡＮＤゲート３０８の出力信号の関係を示した表である。表４は、Ｚ入力端子１３６の電圧と比較器３０５、３０６の出力信号、およびＡＮＤゲート３０９の出力信号の関係を示した表である。
【００２９】
まずは、図１に基づいて、カプセル内視鏡１の構成を説明する。カプセル内視鏡１は、外壁１１０によって形作られている。カプセル内視鏡１の内部には、レンズ１１１、撮像装置１１２、照明装置１１３、無線送信装置１１４、送信アンテナ１１５、電池１１６、体外排出検知装置１１７、送信動作制御装置１２０、電源線１２１が含まれる。
【００３０】
レンズ１１１は、照明装置１１３より照射され生体内の臓器にて反射した光を撮像装置１１２の表面に集める役割を果たしている。撮像装置１１２は、生体内の臓器の撮像を行うものであり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサが用いられる。照明装置１１３は、生体内に光を照射するものであり、ＬＥＤが用いられる。
【００３１】
無線送信装置１１４は、撮像装置１１２により撮像された画像データを体外に送信するための処理を行うために用いられる。図２は、無線送信装置１１４の構成を示す図である。無線送信装置１１４は、発振回路５０１と、変調回路５０２と、レギュレータ５０３と、で構成される。発振回路５０１は、無線送信の搬送波を生成し、出力端子５１１から出力する回路である。また、発振回路５０１は、電源端子５１２を有する。変調回路５０２は、発振回路５０１が生成する搬送波を搬送波入力端子５１７から受け取り、送信データ（カプセル内視鏡１では撮像装置１１２が撮像する撮像画像データ）をデータ入力端子５１９から受け取り、無線送信に適した形式に送信データを変調（例えばＦＭ変調）し、出力端子５２０から出力する。また、変調回路５０２は、電源端子５１８を有する。レギュレータ５０３は、安定した電圧の電力を供給するために用いられる。レギュレータ５０３は、入力端子５１３と、出力端子５１４と、ＥＮ端子５１５と、を有する。
【００３２】
送信アンテナ１１５は、無線送信装置１１４により処理された信号をカプセル内視鏡１の外部に送信するために用いる。電池１１６は、カプセル内視鏡１の内部の各装置に電力を供給するものであり、酸化銀電池などの小型ボタン電池が用いられる。
【００３３】
体外排出検知装置１１７は、カプセル内視鏡１が体外に排出されたことを検知するために用いられるものであり、内部に加速度センサ１１８と、自由落下判定装置１１９と、を有する。自由落下判定装置１１９の出力端子１３７が体外排出検知装置１１７の出力端子となっている。
【００３４】
加速度センサ１１８は、カプセル内視鏡１に及ぼされる加速度の大きさを測定するために用いられる。以下、より具体的に、加速度センサ１１８について説明する。
【００３５】
体外排出時にカプセル内視鏡１が自由落下状態となると、カプセル内視鏡１の内部の装置は、任意の方向に対して力が働いていない無重力状態となる。無重力状態となったとき、任意の方向に対して加速度がかからない。そこで、加速度センサを利用して加速度を測定することにより自由落下状態を検知できる。任意の方向の加速度を測定するには、互いに直交する３方向の加速度を測定する３軸加速度センサが必要となる（このような加速度センサとして、例えば特開平６−３４６５４などが知られている）。３軸加速度センサは直交する３軸（以下、それぞれの軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と呼ぶ）ごとに加速度を測定し、各軸の加速度をアナログ信号として出力する。以下、図３に基づいて、加速度センサの構成を説明する。
【００３６】
加速度センサ１１８には、可動電極２０１及び固定電極２０２で構成される一対の電極があり、固定電極２０２は加速度センサ１１８に固定されている。可動電極２０１は、ばね２０３などの弾性体を介して加速度センサ１１８に支えられている。このようにして、可動電極２０１と固定電極２０２によってコンデンサ２０５が形成される。容量計測回路２０４は、コンデンサ２０５の容量を計測し、計測結果をアナログ信号として出力する。
【００３７】
自由落下判定装置１１９は、加速度センサ１１８が出力した加速度の大きさを基にカプセル内視鏡１が自由落下状態にあるか否かを判定するために用いられる。以下、より具体的に、自由落下判定装置１１９の構成について説明する。
【００３８】
図４は、自由落下判定装置１１９の構成を示すブロック図である。自由落下判定装置１１９は、加速度センサ１１８が測定した３軸の加速度を基に、カプセル内視鏡１が自由落下状態か否かを判定する装置である。自由落下判定装置１１９は、３軸それぞれの加速度を表す３つのアナログ信号を入力し、１つのデジタル信号を出力する。自由落下状態と判定すればＨレベルを、自由落下状態でないと判定すればＬレベルを出力する。なお、本明細書にて以下デジタル信号とは、Ｈレベル・Ｌレベルの２値からなるデジタル信号を意味する。なお、自由落下判定装置１１９の構成は上述したとおりであるが、詳細な動作については後述する。
【００３９】
送信動作制御装置１２０は、体外排出検知装置１１７が、カプセル内視鏡１の体外排出を検知した場合に、無線送信装置１１４の動作を停止するために用いられる。図５に基づいて、送信動作制御装置１２０の構成を説明する。図５は、送信動作制御装置１２０の構成を示すブロック図である。
【００４０】
送信動作制御装置１２０は、タイマ４０１と、２入力ＡＮＤゲート４０２と、ＲＳフリップフロップ４０３（以下ＲＳ−ＦＦ４０３と記す）と、で構成される。タイマ４０１は、動作開始から一定時間経過するまではＬレベルを出力し、一定時間を経過した後はＨレベルを出力する回路である。ＲＳ−ＦＦ４０３は、入力・出力共にデジタル信号の回路である。Ｒ端子４１２、Ｓ端子４１１は入力端子であり、Ｑ端子４１３は出力端子である。本装置ではＲ端子４１２は接地されている。ＲＳ−ＦＦ４０３の真理値表を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2009066016.tif 000003
【００４２】
表１が示すように、Ｑ端子４１３がＬレベルを出力しているときにＲＳ−ＦＦ４０３のＲ端子４１２、及びＳ端子４１１に共にＬレベルが入力された時は、Ｑ端子４１３はＬレベルを出力する。Ｑ端子がＨレベルを出力しているときにＲＳ−ＦＦ４０３のＲ端子４１２、Ｓ端子４１１に共にＬレベルが入力された時は、Ｑ端子４１３はＨレベルを出力する。つまり、Ｒ端子、及びＳ端子共にＬレベルが入力された時は、Ｑ端子の出力端子の状態は変化しない。また、Ｒ端子４１２にＬレベル、Ｓ端子４１１にＨレベルが入力されたときは、Ｑ端子４１３はＨレベルを出力する。また、Ｒ端子４１２にＨレベル、Ｓ端子４１１にＬレベルが入力された時は、Ｑ端子４１３はＬレベルを出力する。Ｒ端子４１２にＨレベル、Ｓ端子４１１にＨレベルが入力された時は、Ｑ端子４１３が出力するレベルは規定されていない。
【００４３】
電源線１２１は、電池１１６から各装置に電力を供給するために用いられる。
【００４４】
上記構成において、本実施の形態に係るカプセル内視鏡１の動作を説明すると、以下の通りである。
【００４５】
まずは図１に基づいて説明すると、撮像装置１１２で撮像された画像データは出力端子１３０から出力され、入力端子１４０から無線送信装置１１４に入力される。無線送信装置１１４が動作状態であるときは画像データに変調がかけられる。変調された画像データは出力端子１４２から送信アンテナ１１５に送られ、続いて、無線によりカプセル内視鏡１の外部に送られる。
【００４６】
加速度センサ１１８はＸ出力端子１３１、Ｙ出力端子１３２、Ｚ出力端子１３３の３つの出力端子をもち、それぞれ自由落下判定装置１１９のＸ入力端子１３４、Ｙ入力端子１３５、Ｚ入力端子１３６と接続されている。加速度センサ１１８はカプセル内視鏡１にかかる加速度を測定し、各出力端子１３１〜１３３は加速度を表す信号を出力する。出力した信号は自由落下判定装置１１９に入力される。
【００４７】
自由落下判定装置１１９は、入力端子から入力された加速度をもとに、カプセル内視鏡１が自由落下状態にあるか否かを判定する。自由落下判定装置１１９は判定結果を表す信号、即ちカプセル内視鏡１が自由落下状態にあるか否かを表す信号を出力端子１３７より出力する。出力端子１３７より出力された信号は入力端子１３８を通して送信動作制御装置１２０に入力される。
【００４８】
送信動作制御装置１２０は、入力端子１３８から入力された信号を基に、無線送信装置１１４を動作させる、もしくは停止させる信号を生成する。生成した信号は出力端子１３９から出力され、制御端子１４１から無線送信装置１１４に入力される。制御端子１４１に動作を示す信号が入力された時に、無線送信装置１１４は撮像画像データの送信処理を行う。逆に制御端子１４１に動作停止を示す信号が入力された時は、無線送信装置１１４は送信処理を行わない。送信処理を行わない場合は送信アンテナ１１５から電波が出力されない。つまり、制御端子１４１に入力される信号、即ち送信動作制御装置１２０の出力信号により、カプセル内視鏡１が電波出力を行うか否かが決定される。
【００４９】
ここで、無線送信装置１１４の送信処理の要否を決定する基となる加速度センサ１１８の動作を、図３に基づいて説明する。加速度センサ１１８に加速度がかかると、ばね２０３に力が働き、ばね２０３の長さは自然長から長くなる、もしくは短くなる。そのため、可動電極２０１、固定電極２０２の距離が変化し、コンデンサ２０５の容量が変化する。よって、容量計測回路２０４が出力するアナログ信号が変化する。
【００５０】
一方、加速度センサ１１８が無重力状態、即ちカプセル内視鏡１が自由落下状態となった場合、ばね２０３には力が働かないため、ばね２０３の長さは自然長となる。可動電極２０１、固定電極２０２は一定の距離を保つ。よって、コンデンサ２０５も一定の容量となり、容量計測回路２０４は一定の電圧を保つ信号を出力する。以下、この自由落下時に加速度センサ１１８が出力する信号の電圧のことをゼロＧ電圧と呼び、以下Ｖ０Ｇと記す。
【００５１】
図３に示す機構により、１軸の加速度が測定できる。図３に示す機構を互いに直交するように３つ配置すると、３軸の加速度が測定できる。加速度センサ１１８のＸ出力端子１３１はＸ軸の加速度を、Ｙ出力端子１３２はＹ軸の加速度を、Ｚ出力端子１３３はＺ軸の加速度を表す信号を出力する。
【００５２】
次に、自由落下判定装置１１９の動作を説明する。図１より、自由落下判定装置１１９のＸ入力端子１３４は、加速度センサ１１８のＸ出力端子１３１と結ばれているので、Ｘ入力端子１３４にはＸ軸の加速度を表すアナログ信号が入力される。同様にＹ入力端子１３５にはＹ軸の加速度を表すアナログ信号が、Ｚ入力端子１３６にはＺ軸の加速度を表すアナログ信号が入力される。以下、Ｘ入力端子１３４の信号の電圧をＶＸと、Ｙ入力端子１３５の信号の電圧をＶＹと、Ｚ入力端子１３６の信号の電圧をＶＺと記す。
【００５３】
ここで、カプセル内視鏡１が自由落下状態となった場合を考える。このとき、各軸の加速度を表す信号の電圧はＶ０Ｇとなる。よって、ＶＸ＝ＶＹ＝ＶＺ＝Ｖ０Ｇのときに、自由落下判定装置１１９はＨレベルを出力し、それ以外のときにＬレベルを出力すれば所定の目的を達成できる。
【００５４】
自由落下判定装置１１９の内部は、図４に示すとおり、６個の比較器３０１〜３０６と、３個の２入力ＡＮＤゲート３０７〜３０９と、１個の３入力ＡＮＤゲート３１０と、２つの定電圧源３１１・３１２と、で構成される。
【００５５】
比較器とは、２つのアナログ信号を入力し、１つのデジタル信号を出力する回路である。比較器の入力端子をそれぞれ＋入力端子、−入力端子と呼ぶ。（＋入力端子の電圧）≧（−入力端子の電圧）ならＨレベルを出力し、（＋入力端子の電圧）＜（−入力端子の電圧）ならＬレベルを出力する。
【００５６】
ＡＮＤゲートとは、任意の個数の入力と１つの出力をもち、入力・出力ともにデジタル信号の回路である。入力が全てＨレベルのときにＨレベルを出力し、それ以外のときはＬレベルを出力する。
【００５７】
定電圧源とは一定の電圧を保った信号を出力する回路である。定電圧源３１１はＶ０Ｇ以上となる一定の電圧を保つ信号を出力する。以下、その電圧をＶ０Ｇ＋と記す。定電圧源３１２はＶ０Ｇ以下となる一定の電圧を保つ信号を出力する。以下、その電圧をＶ０Ｇ−と記す。即ち、Ｖ０Ｇ−、Ｖ０Ｇ、Ｖ０Ｇ＋は、Ｖ０Ｇ−≦Ｖ０Ｇ≦Ｖ０Ｇ＋を満たす。
【００５８】
次に自由落下判定装置１１９の構成を示すブロック図を、図４に基づいて説明する。
【００５９】
Ｘ入力端子１３４の電圧ＶＸがＶＸ≦Ｖ０Ｇ＋となったとき、比較器３０１は（＋入力端子の電圧Ｖ０Ｇ＋）≧（−入力端子の電圧ＶＸ）となる。よって、比較器３０１はＨレベルを出力する。逆に、ＶＸ＞Ｖ０Ｇ＋となったとき、比較器３０１は（＋入力端子の電圧Ｖ０Ｇ＋）＜（-入力端子の電圧ＶＸ）となる。よって、比較器３０１はＬレベルを出力する。同様に、ＶＸ≧Ｖ０Ｇ-のとき比較器３０２はＨレベルを、ＶＸ＜Ｖ０Ｇ-のとき比較器３０２はＬレベルを出力する。比較器３０１、３０２の出力が共にＨレベルのときに、ＡＮＤゲート３０７はＨレベルを出力する。以上より、ＡＮＤゲート３０７はＶ０Ｇ−≦ＶＸ≦Ｖ０Ｇ＋のときにＨレベルを出力し、それ以外（ＶＸ＜Ｖ０Ｇ−またはＶＸ＞Ｖ０Ｇ＋）のときにＬレベルを出力する。ここで、表２に、比較器３０１、３０２およびＡＮＤゲート３０７が出力する信号の関係を記す。
【００６０】
【表２】
2009066016.tif 000004
【００６１】
同様に、表３に示すように、ＡＮＤゲート３０８はＶ０Ｇ−≦ＶＹ≦Ｖ０Ｇ＋のときにＨレベルを、それ以外（ＶＹ＜Ｖ０Ｇ−またはＶＹ＞Ｖ０Ｇ＋）のときにＬレベルを出力する。また、表４に示すように、ＡＮＤゲート３０９はＶ０Ｇ−≦ＶＺ≦Ｖ０Ｇ＋のときにＨレベルを、それ以外（ＶＺ＜Ｖ０Ｇ−またはＶＺ＞Ｖ０Ｇ＋）のときにＬレベルを出力する。ＡＮＤゲート３１０は、ＡＮＤゲート３０７〜３０９が全てＨレベルを出力したときのみＨレベルを、それ以外はＬレベルを出力する。つまり、ＡＮＤゲート３１０は、ＶＸ、ＶＹ、ＶＺが全てＶ０Ｇ−以上、Ｖ０Ｇ＋以下となったときのみＨレベルを出力する。
【００６２】
【表３】
2009066016.tif 000005
【００６３】
【表４】
2009066016.tif 000006
【００６４】
ここで、Ｖ０Ｇ−、Ｖ０Ｇ＋がＶ０Ｇと等しくなるように定電圧源３１１、３１２の設定を行うと、ＡＮＤゲート３１０は、ＶＸ＝ＶＹ＝ＶＺ＝Ｖ０ＧのときにＨレベルを出力し、それ以外のときにＬレベルを出力する。つまりＡＮＤゲート３１０はカプセル内視鏡１が自由落下状態のときのみＨレベルを出力し、それ以外の時にＬレベルを出力する。ＡＮＤゲート３１０の出力は自由落下判定装置１１９の出力端子１３７に接続されている。よって、自由落下判定装置１１９は、自由落下状態のときのみＨレベルを出力し、それ以外の時にＬレベルを出力する。
【００６５】
このようにして、自由落下判定装置１１９はカプセル内視鏡１が自由落下状態にあることを判定できる。なお、Ｖ０Ｇ−、Ｖ０Ｇ＋の値は、加速度センサ１１８の測定誤差を考慮しＶ０Ｇに近い値に設定し、自由落下状態とみなす電圧の値に幅をもたせても構わない。
【００６６】
体外排出検知装置１１７は、上記の加速度センサ１１８と、自由落下判定装置１１９と、を有し、自由落下判定装置１１９の出力端子が体外排出検知装置１１７の出力端子となっている。以上より、体外排出検知装置１１７は、カプセル内視鏡１が自由落下状態であることを検知できる構造となっている。
【００６７】
次に送信動作制御装置１２０の動作を、図５に基づいて説明する。
【００６８】
体外排出検知装置１１７が、カプセル内視鏡１は自由落下状態にあると検知した場合に、送信動作制御装置１２０は無線送信装置１１４の動作を停止するよう制御する。しかしながら、カプセル内視鏡１が胃・食道の上部消化管を通過する際に自由落下状態となることがある。上部消化管通過中に発生する自由落下状態を検知して、無線送信装置１１４の動作を停止すると、下部消化管の撮像画像をカプセル内視鏡１の外部に送信することができなくなる。これを防ぐため、動作開始後一定時間（１〜２時間程度）が経過するまでは、体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知としたとしても、無線送信装置１１４を動作状態に保ち続ける必要がある。一方、一定時間が経過した後にカプセル内視鏡１が自由落下状態となったときは、カプセル内視鏡１が体外に排出されたことを意味する。カプセル内視鏡１が体内に存在する間の撮像画像が診断に必要なため、体外の画像表示装置に撮像画像を送信する必要がある。つまり、一定時間が経過し、かつ、カプセル内視鏡１が自由落下状態となるまでは、無線送信装置１１４を動作状態とする必要がある。体外に排出され自由落下状態となった後に、カプセル内視鏡１は着地し自由落下状態でなくなる。このとき、カプセル内視鏡１は体外にあるため、電波の出力を停止する必要がある。以上をまとめると、動作開始から一定時間経過し、かつ、体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知するまでは無線送信装置１１４を動作状態にする信号を生成し、その後は無線送信装置１１４を動作停止状態とするための信号を生成することが送信動作制御装置１２０に求められる。
【００６９】
体外排出検知装置１１７は、カプセル内視鏡１が自由落下状態のときにＨレベルを出力し、そうでない状態のときにＬレベルを出力する。また、無線送信装置１１４の制御端子１４１にＨレベルを入力すると無線送信装置１１４は動作停止状態となり、Ｌレベルを入力すると動作状態となる。つまり送信動作制御装置１２０は、動作開始から一定時間経過し、かつ、体外排出検知装置１１７がＨレベルを出力するまではＬレベルを出力し、その後はＨレベルを出力する装置であればよい。
【００７０】
図６は、送信動作制御装置１２０中の各回路が出力する各信号の関係を示したタイミング図である。動作開始後、一定時間が経過するまではタイマ４０１はＬレベルを出力する。ＡＮＤゲート４０２は、入力端子１３８とタイマ４０１の信号を入力とするので、入力端子１３８の状態、即ち体外排出検知装置１１７の出力する信号の状態に関わらずＡＮＤゲート４０２はＬレベルを出力する。ＲＳ−ＦＦ４０３のＱ端子４１３はＳ端子４１１にＬレベルが入力されている間は前の状態を保持するので、Ｌレベルを出力し続ける。
【００７１】
一定時間経過後はタイマ４０１がＨレベルを出力する。カプセル内視鏡１が自由落下状態となるまでは、体外排出検知装置１１７はＬレベルを出力するので、入力端子１３８はＬレベルとなる。この結果、ＡＮＤゲート４０２の出力はＬレベルとなる。よって、ＲＳ−ＦＦ４０３のＱ端子４１３の状態はＬレベルのままとなる。ここで、カプセル内視鏡１が体外に排出され体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知したときの動作を表１を参照しつつ述べる。このとき、体外排出検知装置１１７の出力はＨレベルとなるため、入力端子１３８の状態はＨレベルとなる。タイマ４０１の出力もＨレベルとなるため、これらを入力とするＡＮＤゲート４０２の出力もＨレベルとなる。つまり、ＲＳ−ＦＦ４０３のＳ端子４１１の状態がＬレベルからＨレベルへと変わり、Ｒ端子４１２はＬレベルであるので、Ｑ端子４１３の状態がＬレベルからＨレベルへと変化する。その後は、Ｑ端子４１３がＨレベルを出力し、Ｒ端子４１２はＬレベルとなっているので、表１の真理値表よりＳ端子４１１の状態に関わらず、Ｑ端子４１３はＨレベルの状態を持続する。
【００７２】
ＲＳ−ＦＦ４０３のＱ端子４１３は、送信動作制御装置１２０の出力端子１３９に接続されている。即ち、図６のタイミング図より、送信動作制御装置１２０は動作開始から一定時間経過し、かつ、体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知するまではＬレベルを出力し、体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知した後はＨレベルを出力し続ける。
【００７３】
以上より、送信動作制御装置１２０は、動作開始から一定時間経過し体外排出検知装置１１７が自由落下状態を検知するまでは無線送信装置１１４を動作状態にする信号を、その後は無線送信装置１１４の動作を停止するための信号を生成する。
【００７４】
次に、無線送信装置１１４の動作を図２に基づいて説明する。
【００７５】
無線送信装置１１４は、上記説明した通り、発振回路５０１と、変調回路５０２と、レギュレータ５０３と、で構成される。発振回路５０１は無線送信の搬送波を生成し、出力端子５１１から出力する回路である。変調回路５０２は、発振回路５０１が生成する搬送波を搬送波入力端子５１７から受け取り、送信データ（カプセル内視鏡１では撮像装置１１２が撮像する撮像画像データ）をデータ入力端子５１９から受け取り、無線送信に適した形式に送信データを変調（例えばＦＭ変調）する。レギュレータ５０３は、安定した電圧の電力を供給するために用いられる。レギュレータ５０３は入力端子５１３、出力端子５１４、ＥＮ端子５１５を有している。レギュレータ５０３の入力端子５１３には電力が供給される。入力端子５１３から供給された電力をある特定の電圧に昇圧・降圧し出力端子５１４から出力する。ＥＮ端子５１５にはレギュレータ５０３の動作を制御するデジタル信号が入力される。ＥＮ端子５１５にＬレベルが入力されるとレギュレータ５０３は動作状態となり、出力端子５１４から電力供給を行う。Ｈレベルが入力されるとレギュレータ５０３は動作を停止し、出力端子５１４から電力供給を行わない。
【００７６】
送信動作制御装置１２０の出力端子１３９は無線送信装置１１４の制御端子１４１、レギュレータ５０３のＥＮ端子５１５に接続されている。レギュレータ５０３の入力端子５１３は電源線１２１を通して電池１１６と接続しており、出力端子５１４は発振回路５０１、変調回路５０２の電源端子５１２、５１８と接続している。
【００７７】
制御端子１４１にＬレベルが入力されると、レギュレータ５０３のＥＮ端子５１５がＬレベルとなるので、レギュレータ５０３は動作し発振回路５０１、変調回路５０２に電力が供給される。撮像装置１１２の出力端子１３０から出力される撮像画像データは、入力端子１４０、データ入力端子５１９を通して変調回路５０２に入力される。撮像画像データは変調され、出力端子５２０、無線送信装置１１４の出力端子１４２を通して送信アンテナ１１５に送られ、電波としてカプセル内視鏡１の外部へ送られる。即ち、カプセル内視鏡１は電波を出力する。一方、制御端子１４１にＨレベルが入力されると、レギュレータ５０３のＥＮ端子５１５がＨレベルとなるので、レギュレータ５０３は動作を停止する。そのため、発振回路５０１、変調回路５０２に電力が供給されなくなり、発振回路５０１、変調回路５０２は動作しない。発振回路５０１は発振を停止し、変調回路５０２は変調を行わない。このため、送信アンテナ１１５から電波は出力されない。
【００７８】
以上のように、制御端子１４１の入力、即ち送信動作制御装置１２０の出力信号によって、カプセル内視鏡１が電波を出力するか否かを決定する。
【００７９】
本発明に係るカプセル内視鏡１は、以上の構成となっている。
【００８０】
上記構成において、本実施の形態に係るカプセル内視鏡１が奏する効果を説明すると、以下の通りである。
【００８１】
上述したように、本実施の形態によれば、送信動作制御装置１２０によって生成される信号が、カプセル内視鏡１が電波を出力するか否かを決定する。送信動作制御装置１２０は、動作開始から一定時間経過し、カプセル内視鏡１が自由落下状態にあることを体外排出検知装置１１７が検知するまでは、電波出力を行う信号を生成する。そして、カプセル内視鏡１が自由落下状態にあることを体外排出検知装置１１７が検知した後、電波出力を停止する信号を生成する。
【００８２】
これにより、カプセル内視鏡１が食道・胃の上部消化管、そして腸を通過中している間は体外へのデータ送信は停止しない。体外排出時に自由落下状態となったときに、無線送信装置による体外へのデータ送信は停止する。体外排出後、カプセル内視鏡１が着地し、自由落下状態でなくなった後も無線送信装置による体外へのデータ送信は停止し続ける。
【００８３】
この結果、カプセル内視鏡１は体外で電波出力を行わないので日本国の電波法規制を満足できる。よって、電波遮蔽袋にカプセル内視鏡１を回収する必要がなくなる。また、自由落下状態の検知は通常１秒以内に行われるので、体外排出後迅速に無線送信を停止できる。
【００８４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、生体内部の撮像対象の画像を取得するカプセル内視鏡に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施の形態に係るカプセル内視鏡の構成を示すブロック図である。
【図２】無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】加速度センサの加速度測定部分の構成を示す図である。
【図４】自由落下判定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】送信動作制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】送信動作制御装置内の各回路の信号の変化を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  カプセル内視鏡
１１０  外壁
１１１  レンズ
１１２  撮像装置
１１３  照明装置
１１４  無線送信装置
１１５  送信アンテナ
１１６  電池
１１７  体外排出検知装置
１１８  加速度センサ
１１９  自由落下判定装置
１２０  送信動作制御装置
１２１  電源線
１３０、１３７、１３９、１４２、５１１、５１４、５２０  出力端子
１３１  Ｘ出力端子
１３２  Ｙ出力端子
１３３  Ｚ出力端子
１３４  Ｘ入力端子
１３５  Ｙ入力端子
１３６  Ｚ入力端子
１３８、１４０、５１３  入力端子
１４１  制御端子
２０１  可動電極
２０２  固定電極
２０３  ばね
２０４  容量計測回路
２０５  コンデンサ
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６  比較器
３０７、３０８、３０９、４０２  ２入力ＡＮＤゲート
３１０  ３入力ＡＮＤゲート
３１１、３１２  定電圧源
４０１  タイマ
４０３  ＲＳフリップフロップ
４１１  Ｓ端子
４１２  Ｒ端子
４１３  Ｑ端子
５０１  発振回路
５０２  変調回路
５０３  レギュレータ
５１２、５１８  電源端子
５１５  ＥＮ端子
５１７  搬送波入力端子
５１９  データ入力端子
【図１】
2009066016.tif 000007
【図２】
2009066016.tif 000008
【図３】
2009066016.tif 000009
【図４】
2009066016.tif 000010
【図５】
2009066016.tif 000011
【図６】
2009066016.tif 000012