JP4455067B2

JP4455067B2 - カプセル型内視鏡装置

Info

Publication number: JP4455067B2
Application number: JP2004007379A
Authority: JP
Inventors: 潤長谷川; 博一西村; 秀樹田中; 涼子井上
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: US20110282147A1; CN1909825A; EP1704812A4; WO2005067781A1; JP2005198789A; US20110282145A1; US20060252987A1; US7988620B2; US20110282146A1; CN100528068C; EP1704812A1; EP1704812B1

Description

本発明は、飲み込みタイプのカプセルとこのカプセルから送信される生体情報を受信する体外ユニットから構成されるカプセル型内視鏡装置に関する。

近年、カプセル形状にしたカプセル本体を体腔内に挿入して、検査などを行うカプセル型装置が提案されている。
例えば特開平７−１１１９８５号公報に開示されたものでは、二つに分割した球形のカプセルにより通信手段を介して体外装置側に生体情報を通信する。

また、カプセル内の設置された加速度センサ等によりカプセルの動き（速度）検出し、検出値に応して撮影または表示の速度を制御するカプセル型内視鏡装置が特許ＷＯ０１／８７３７７Ａ２公報に提案されている。
特開平７−１１１９８５号公報特許ＷＯ０１／８７３７７Ａ２公報

しかしながら、上記特許ＷＯ０１／８７３７７Ａ２公報では、加速度センサ等は体全体が動いた場合、センサがその動きを検出するため、カプセルの動きを正確に検出できない問題がある。例えば、体腔内のカプセルが動かずに体が動いた場合、同一の対象を複数撮影または表示する可能性がある。また、体腔内のカプセルの動きに対して体が逆方向に移動した場合、カプセルは動いていないと判断し、画像を撮影または表示しない可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、カプセル型内視鏡での検査時のカプセル型内視鏡の実際の正確な移動状態に基づいて制御された画像を用いた、効率的な画像診断を可能とするカプセル型内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明の第１のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記撮像手段による単位時間当たりの撮像フレーム数を設定するタイミング設定手段と、前記撮影タイミング設定手段の設定に基づいて前記撮像手段の撮影を制御する制御手段とを備え、前記受信手段は、前記撮影タイミングにて前記撮像手段において撮像された、画像データを記憶する記憶手段を有することを特徴とする。
本発明の第２のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、前記複数のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記撮像手段による単位時間当たりの撮像フレーム数を設定するタイミング設定手段と、前記撮影タイミング設定手段の設定に基づいて前記撮像手段の撮影を制御する制御手段とを備え、前記受信手段は、前記撮影タイミングにて前記撮像手段において撮像された、画像データを記憶する記憶手段を有することを特徴とする。
本発明の第３のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段の画像記録間隔を設定するタイミング設定手段と、前記記録タイミング設定手段の設定に基づいて前記受信手段の記録を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の第４のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、前記複数の第１のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段の画像記録間隔を設定するタイミング設定手段と、前記記録タイミング設定手段の設定に基づいて前記受信手段の記録を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の第５のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段に記録された画像の画像表示間隔を設定する画像表示間隔設定手段と、前記画像表示間隔設定手段の設定に基づいて前記受信手段に記録された画像の表示を制御する制御手段と、前記制御手段によって制御された画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の第６のカプセル型内視鏡装置は、体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、前記複数の第１のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の位置の変化量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段に記録された画像の画像表示間隔を設定する画像表示間隔設定手段と、前記画像表示間隔設定手段の設定に基づいて前記受信手段に記録された画像の表示を制御する制御手段と、前記制御手段によって制御された画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、カプセル型内視鏡での検査時のカプセル型内視鏡の実際の正確な移動状態に基づいて制御された画像を用いた、効率的な画像診断を行うことができるという効果がある。

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。

図１ないし図７は本発明の実施例１に係わり、図１はカプセル型内視鏡装置及び体外端末装置等の体外装置の構成を示す図、図２は図１のカプセル型内視鏡の内部構成を示す図、図３は図１のアンテナユニットのアンテナを構成する単心コイルを示す図、図４は図２のカプセル型内視鏡のアンテナ及び図１のアンテナユニットのアンテナ間の信号の送受信構成を示す図、図５は図２のカプセル型内視鏡のアンテナから送信される信号を説明する図、図６は図４の信号処理回路の処理を説明する第１の図、図７は図４の信号処理回路の処理を説明する第２の図である。

（構成）
図１は本実施例におけるカプセル型内視鏡装置１の全体を示す説明図である。

図１において、カプセル型内視鏡装置１は患者２がロから飲み込むことにより体腔内を検査するカプセル型内視鏡３と、この患者２の体外に配置され、カプセル型内視鏡３で撮像した画像情報を無線で受信するアンテナユニット４に接続される受信機である外部装置５とを含んでいる。

また、体腔内検査時には外部装置５に装着されて，カプセル型内視鏡３から送信され外部装置５で受信した画像情報を記録するための、後述するコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリ等の可搬型のメモリ手段、もしくは図示しないＵＳＢケーブル等によってを介して、パーソナルコンピュータ等の端末装置７に前述の画像情報を取り込むようになっている。

また、この外部装置５はクレードル６に装着することによって端末装置７に電気的に接続することもできるようになっている。

端末装置７は観察用ビュアーソフトウェアを実行することにより、外部装置５に蓄積した画像をキーボード８ａやマウス８ｂ等の入力・操作デバイスの操作により端末本体９に取り込み、モニタ部８ｃに取り込んだ画像を表示するができる。

図１（Ａ）に示すようにカプセル型内視鏡３を飲み込んで内視鏡検査を行う場合、患者２が着るジャケット１０には複数のアンテナ１１が取り付けられたアンテナユニット４が装着されており、カプセル型内視鏡３により撮像され、それに内蔵されたアンテナ２３（図２参照）から送信された信号を受け、このアンテナユニット４に接続された外部装置５に撮像した画像を保存することができるようにしている。この外部装置５は、例えば患者２のベルトに着脱自在のフックにより取り付けられる。なお、アンテナユニット４は直接患者の身体表面に貼付するようにしてもよい。

アンテナユニット４のアンテナ１１は位置と向きが異なる単心コイルによって構成されている。例えば、図３で示すような座標系ＸＹＺの座標軸の方向と一致するような単心コイル１１ａｘ、１１ａＹ、…１１ｄＹ、１１ｄＺが考えられる。

外部装置５は例えば箱形状であり，その前面には画像表示を行う液晶モニタ１２と，指示操作等を行う操作部１３とが設けてある。

なお、外部装置５には、バッテリー残量に関する警告表示用のＬＥＤや操作部１３としての電源スイッチなどのみを設ける構成としてもよい。また、第２の外部装置として、カプセル型内視鏡３から送信される画像信号を処理し、備え付けの液晶モニタに画像表示させるような図示しない携帯型の表示装置（ビュワー）が接続される。

図２に示すようにカプセル型内視鏡３は、円筒の後端側を閉塞した形状を有する外装部材１４と、この円筒の先端側に接着剤によって接続されて閉塞する略半球形状に丸みを付けたドーム型カバー１４ａにて、全体としてカプセル形状となって水密構造となっている。

この透明なドーム型カバー１４ａ内で、円筒の中央部分には、ドーム型カバー１４ａを介して入射された像を結像する対物レンズ１５がレンズ枠１６に取り付けられて配置され、その結像位置には撮像素子として、ここではＣＣＤイメージャ１７が配置されている。

また、対物レンズ１５の周囲には、照明系として、ここでは白色ＬＥＤ１８が４つ、同一平面上に配置されている。

また、例えばＣＣＤイメージャ１７の裏面側には、白色ＬＥＤ１８を発光駆動させると共に、ＣＣＤイメージャ１７を駆動してＣＣＤイメージャ１７の撮像信号から画像信号を生成する処理を行う処理回路１９、画像信号を送信する通信処理回路２０、これらの回路１９、２０に電源を供給するボタン型電池２１が外装部材１４の内部に配置されている。

また、ボタン型電池２１の後端側、つまり他方の半球形状内側には通信処理回路２０と接続され，電波を送受信するアンテナ２３が配置されている。なお、ＣＣＤイメージャ１７、白色ＬＥＤ１８や各回路は、図示しない基板上に設けられ各基板はフレキシブル基板にて接続されている。

カプセル型内視鏡３の処理回路１９は、ＣＣＤイメージャ１７の撮影のタイミングを制御する制御信号を発生し、通常の撮影では１秒問に２フレームの画像を撮影し、食道のようにカプセル型内視鏡が比較的高速に移動するような部位では例えば１秒間に１５から３０フレームの画像を撮像する。また、アンテナ２３は外部装置５から送られてくる信号を受信し、受信した信号は通信処理回路２０により処理され処理回路１９に送られる。処理回路１９は送られてきた信号によってＣＣＤイメージャ１７の撮影のタイミングや白色ＬＥＤ１８の点灯のＯＮ／ＯＦＦ等を制御する。

（作用）
図４に示すように、カプセル型内視鏡３では、アンテナ２３を介して一定の電波強度で処理回路１９より出力される図５で示すような画像信号および受信強度信号を外部装置５に対して通信処理回路２０により送信し、アンテナユニット４のアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺを介して外部装置５の送受信回路３３によって受信される。

送受信回路３３は画像信号および受信強度信号を信号処理回路３５に送り、信号処理回路３５は各アンテナ１１ｉｊの受信強度信号の強度を比較し、比較結果からカプセル型内視鏡３が送信した画像信号を受信するのに最も適したアンテナを検出する。信号処理回路３５は最も適したアンテナによって得られた画像信号を信号処理回路３５に接続されているコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリ（ＣＦメモリ）、ハードディスク等のメモリ手段４７に送り記憶する。また、信号処理回路３５は最も適したアンテナによって得られた画像信号を信号処理回路３５に接続される液晶モニタ１２に送りカプセル型内視鏡が撮影した画像を表示する。

外部装置５の信号処理回路３５には図示しないＣＰＵやメモリが含まれ、各アンテナ１１ｉｊの受信強度信号からカプセル型内視鏡３の位置や向きを推定するプログラムが組み込まれている。この位置や向きは特開１１−３２５８１０号公報に記載されている複数の非線形方程式を解く方法を用いることによって推定できる。アンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺで受信した受信信号強度よりカプセル型内視鏡３に設置された単心コイルの位置と向きを未知数とした１２個の非線形方程式を求める。Ｇａｕｓｓ−Ｎｅｗｔｏｎ法等の反復改良を用いて１２個の非線形方程式を解き、カプセル型内視鏡３の位置と向きが推定される。推定された位置と向きは図３で示すようなアンテナユニット４を基準とした座標系の値で与えられ、メモリ手段４７に画像信号と共に記憶する。なお、必ずしも位置と向きの双方を推定する必要はなく、何れか一方だけとしてもよい。

図６で示すようにカプセル型内視鏡３の位置をＰi（Ｘi，Ｙi，Ｚi）とすると、カプセル型内視鏡３の移動量Ｄiは次の式で求めるられる。

Ｄi＝｛（Ｘi-1−Ｘi）²＋（Ｙi-1−Ｙi）²＋（Ｚi-1−Ｚi）²｝^1/2 （１）
カプセル型内視鏡３の移動量Ｄiが小さい場合、同一の視野の画像が撮影される可能性が高いため、カプセル型内視鏡３のＣＣＤイメージヤ１７の撮影タイミングを遅くするように設定する。例えば、通常１秒間に２フレーム（Ｔi＝１／２［ｓ］）の画像を撮影している場合は１秒間に１フレーム（Ｔi＝１／１［ｓ］）の画像を撮影するタイミングに変更する。撮影のタイミングＴi［ｓ］は移動量Ｄiを用いて以下のような式で算出することができる。

Ｔi＝α／Ｄi［ｓ］（２）
ただし、αは定数。

外部装置５の信号処理回路３５内のＣＰＵによって撮影のタイミングＴi［ｓ］を求め、求められた撮影タイミングを送受信回路３３に送り、送受信回路３３は適当なアンテナ１１ｉｊからカプセル型内視鏡３に送信する（前記求めた画像信号を受信するのに最も適したアンテナから撮影タイミングを送信する）。

カプセル型内視鏡３は外部装置５に接続されたアンテナ１１ｉｊから送信される撮影タイミングの信号をアンテナ２３で受信し、通信処理回路２０を介して処理回路１９に送られる。処理回路１９は送られてきた撮影タイミングに応じて撮影を制御する信号をＣＣＤイメージャ１７へ送る。

撮影のタイミングを求める式（２）の定数αは、複数の患者の画像と位置情報を収集し、収集した画像と画像間のカプセル型内視鏡３の移動量から求める。例えば、図７に示すように収集された画像から同一対象が画像の中心Ｐi-1から周辺Ｐi+1に移動している画像を検出し、このときのカプセル型内視鏡３の移動量Ｄ＝Ｄi＋Ｄi+1を求める。カプセル型内視鏡３の移動が移動量Ｄより大きくなった場合、画像間で撮影されない部位が存在すると考えられるため、移動量Ｄで少なくとも１フレームの画像が撮影されるようにαの係数を設定する。移動量Ｄを複数のサンプルの平均Ｄavrによって求めてもよい。

（効果）
カプセル型内視鏡３内に磁界発生用の単心コイルを配置し、発生した磁界を体外に配置した複数のコイルによって検出することによりカプセル型内視鏡３の正確な移動量が求められる。正確な移動量によってＣＣＤイメージャ１７の撮影のタイミングを変更できるため、ユーザは効率的に画像診断をすることが可能になる。

図８は本発明の実施例２に係る信号処理回路の処理を説明する図である。

（構成）
実施例２においては、装置の構成は実施例１と同じであって、外部装置５のＣＰＵに組み込まれる撮影のタイミングＴi［ｓ］を求めるプログラムが異なる。

（作用）
カプセル型内視鏡３へ送信する撮影タイミングＴi［ｓ］を予測されたカプセル型内視鏡３の移動量から求める。

一般にｎ−１次の多項式Ｐ（ｔ）は以下のような式で表される。

Ｐ（ｔ）＝ａ0＋ａ1ｔ＋ａ2ｔ²＋……＋ａn-1ｔ^n-1 （３）
カプセル型内視鏡３の推定された位置を３箇所Ｐi-2、Ｐi-1、Ｐiを用いた場合、式（３）の３つの係数ａ0、ａ1、ａ2が求められる。例えば、Ｘ方向については式（３）より以下の３つの式が得られる。

Ｘi-2（ｔ0）＝ａX0＋ａX1ｔ0＋ａX2ｔ0²
Ｘi-1（ｔ1）＝ａX0＋ａX1ｔ1＋ａX2ｔ1² （４）
Ｘi（ｔ2）＝ａX0＋ａX1ｔ2＋ａX2ｔ2²
この３つの連立方程式を解くことによってＸ方向についての係数が決定できる。ただし、ｔは撮影タイミングによって求められる時間である。

同様に、Ｙ、Ｚについても係数を求めることで、図８に示す予測されるカプセル型内視鏡３の位置Ｐ^i+1は、次のような式で算出できる（予測位置Ｐ^i+1はｔ3時間後の位置）。

Ｘ^i+1（ｔ3）＝ａX0＋ａX1ｔ3＋ａX2ｔ3²
Ｙ^i+1（ｔ3）＝ａY0＋ａY1ｔ3＋ａY2ｔ3² （５）
Ｚ^i+1（ｔ3）＝ａZ0＋ａZ1ｔ3＋ａZ2ｔ3²
式（５）によってカプセル型内視鏡３の予測位置を求め、式（１）により図８に示す予測される移動量Ｄ^i+1を算出する。算出された移動量Ｄ^i+1を式（２）に代入することにより撮影タイミングＴi［ｓ］が求められる。

外部装置５で求めた撮影タイミングをカプセル型内視鏡３に送信し、カプセル型内視鏡３はＣＣＤイメージャ１７の制御信号を生成して撮影のタイミングを変更する。

本実施例では２次の多項式によってカプセル型内視鏡３の予測位置を求めたが、推定されたカプセル型内視鏡３の位置を複数用いることによって、より正確なカプセル型内視鏡３の位置を予測することができる。また、スプライン関数等を用いてカプセル型内視鏡３の位置を予測しても良い。

（効果）
実施例１の効果に加え、カプセル型内視鏡３の位置を予測することによって、予測される位置での撮影タイミングを正確に設定できる。

図９は本発明の実施例３に係る信号処理回路の処理を説明する図である。

（構成）
実施例３は、装置の構成は実施例１と同じであるが、推定されたカプセル型内視鏡の向きの情報を用いて撮影のタイミングを制御するように外部装置５のＣＰＵが処理を行う。

（作用）
実施例１で記載したように、アンテナ１１ｉｊにより得られた受信強度信号よりカプセル型内視鏡３の位置と向きが推定できる。図９に示すようにカプセル型内視鏡３は移動方向と向きが一致しない可能性があり、カプセル型内視鏡３の移動量が小さく、向きが大きく異なる場合、移動量が小さくても撮影される画像が異なる場合がある。

実施例１で求めたカプセル型内視鏡３の移動量Ｄiは、位置Ｐi＝（Ｘi，Ｙi，Ｚi）、Ｐi-1＝（Ｘi-1，Ｙi-1，Ｚi-1）の距離により求められる。それぞれの位置での向きをＶi、Ｖi-1とすると、向きの変化量Δθは
Δθ＝ｃｏｓ^-1｛Ｖi・Ｖi-1／（｜Ｖi｜×｜Ｖi-1｜）｝（６）
となる。ただし、演算「・」はＶiとＶi-1との内積であり、｜Ｖi｜及び｜Ｖi-1｜はそれぞれのベクトルの大きさである。

カプセル型内視鏡３の向きの変化量Δθが大きい場合、同一の視野の画像が撮影される可能性が低くなるため、カプセル型内視鏡３のＣＣＤイメージヤ１７の撮影タイミングを早くするように設定する。撮影のタイミングＴi［ｓ］は移動量Ｄiと向きの変化量Δθを用いて以下のような式で算出することができる。

Ｔi＝α／Ｄi＋βΔθ^[s] （７）
ただし、α、βは定数である。

（効果）
実施例１の効果に加え、カプセル型内視鏡の移動量が小さく、向きが大きく変化する場合においても、向きの変化量を検出することによって適切な撮影のタイミングを設定することができる。

図１０は本発明の実施例４に係るカプセル型内視鏡３の処理回路の構成を示す図である。

（構成）
実施例４は、装置の構成は実施例１と同じであるが、図１０に示すようにカプセル型内視鏡３の処理回路１９にＣＰＵ５０とメモリ５１等の演算機能を組み込んで構成される。

（作用）
図１０に示すように、カプセル型内視鏡３は処理回路１９にＣＰＵ５０とメモリ５１の演算機能を組み込み、実施例１の外部装置５の信号処理回路３５に組み込まれたＣＰＵとメモリによるプログラムをカプセル型内視鏡３の内部で実行させる。

カプセル型内視鏡３は、アンテナ２３を介して一定の電波強度で図５に示したような画像信号および受信強度信号を通信処理回路２０より送信し、アンテナユニット４のアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺを介して外部装置５の送受信回路３３に受信する。

送受信回路３３は画像信号および受信強度信号を信号処理回路３５に送り、信号処理回路３５に接続されているコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリ（ＣＦメモリ）、ハードディスク等のメモリ手段４７に記憶する。また、信号処理回路３５はアンテナ１１ｉｊが受信した受信強度信号を送受信回路３３に送り、送受信回路３３は適当なアンテナ１１ｉｊからカプセル型内視鏡３に送信する。実施例１で記載したように画像信号を受信するのに最も適したアンテナ求めて受信強度信号を送信してもよい。

カプセル型内視鏡３はアンテナ２３、通信処理回路２０を介して外部装置５が送信したアンテナ１１ｉｊの受信強度信号を受信し処理回路１９へ送る。

カプセル型内視鏡３の処理回路１９内のＣＰＵ５０やメモリ５１には、外部装置５に接続されたアンテナ１１ｉｊが受信した受信強度信号を用いてカプセル型内視鏡３の位置や向きを推定するプログラムが組み込まれている。実施例１で記載したようにＣＰＵ５０は複数の非線形方程式を解く方法を用いることによってカプセル型内視鏡３の位置や向きを推定し、推定された位置や向きからＣＣＤイメージャ１７の撮影のタイミングを求める。求めた撮影のタイミングを処理回路１９に送り、処理回路１９はＣＣＤイメージャ１７の撮影を制御する制御信号を発生し、ＣＣＤイメージャの撮影を制御する。

（効果）
実施例１の効果に加え、カプセル型内視鏡３の内部で移動量を算出できるため、外部装置５の処理を分散することができる。

（構成）
実施例５は、装置の構成は実施例４と同じであるが、カプセル型内視鏡３に配置されたアンテナ２３は、体外に配置されたアンテナ１１ｉｊが発生する磁界を検出するようになっている。

（作用）
外部装置５の送受信回路３３はアンテナ１１ｉｊに異なる周波数の磁界を発生させるための信号を生成する。生成された信号によりアンテナ１１ｉｊは異なる周波数の磁界を発生し、発生した磁界をカプセル型内視鏡３のアンテナ２３が受信する。アンテナ２３が受信した信号は、強度と周波数が異なる信号が合成された受信信号となる。受信信号は通信処理回路２０を介してバンドパスフィルタによる処理、ゲインの調整等が行われ処理回路１９へ送られる。処理回路１９へ送られた受信信号はデジタル化されＣＰＵ５０に接続されたメモリ５１に記憶される。ＣＰＵ５０はメモリ５１に記憶された受信信号を周波数抽出処理（フーリエ変換：ＦＦＴ）し、各アンテナ１１ｉｊが発生した磁界に対応する受信強度を求める。

カプセル型内視鏡３には実施例４で記載したようなカプセル型内視鏡３の位置と向きを推定するプログラムが組み込まれており、各アンテナ１１ｉｊに対応する受信強度を用いてカプセル型内視鏡３の位置や向きを推定する。推定された位置や向きから移動量を算出し、ＣＣＤイメージャ１７の撮影のタイミングを求める。求めた撮影のタイミングを処理回路１９に送り、処理回路１９はＣＣＤイメージャ１７の撮影を制御する制御信号を発生しＣＣＤイメージャ１７の撮影を制御する，
カプセル型内視鏡３はＣＰＵ５０によって求められた位置や向きの情報と撮影された画像信号を通信処理回路２Ｏによってアンテナ２３から送信可能な信号に変換しアンテナ２３で送信する。アンテナ２３より送信された信号は外部装置５に接続されるアンテナ１１ｉｊを介して送受信回路３３に送られ、信号処理回路３５によってメモリ手段４７に記憶可能な信号に変換され、メモリ手段４７に記憶される。

（効果）
実施例４の効果に加え、カプセル型内視鏡のアンテナによって外部の磁界を検出できるため、電源を供給するボタン型電池２１の消費電力を削減できる。

図１１は本発明の実施例６に係る外部装置の信号処理回路の処理の流れを示すフローチャートである。

（構成）
実施例６は、装置の構成は実施例１と同じであるが、カプセル型内視鏡３の移動量に応じて外部装置５のメモリ手段４７への画像信号とカプセル型内視鏡３の位置／向きの記録を制御するようになっている。

（作用）
カプセル型内視鏡３は、アンテナ２３を介して一定の電波強度で図５で示すような画像信号および受信強度信号を送信し、アンテナユニット４のアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺを介して外部装置５の送受信回路３３によって受信される。

外部装置５の信号処理回路３５には図示しないＣＰＵやメモリが含まれ、図１１に示すフローチャートのプログラムにしたがってカプセル型内視鏡３から送信される画像信号とアンテナ１１ｉｊの受信強度信号がメモリ手段４７に記録される。

カプセル型内視鏡３が体内に挿入されると、信号処理回路３５において、図１１に示すフローチャートのプログラムがステップＳ１０１よりスタートする。ステップＳ１０２で変数ｉ＝０、ｊ＝１、ｊ MAX＝１を初期化する。

ステップＳ１０３で画像信号とアンテナ１１ｉｊの受信強度信号がプログラムに取り込まれ、ステップＳ１０４でｉが１より小さければステップＳ１０５で画像信号と受信強度をメモリ手段４７へ記録する。

次にステップＳ１０６へ進みカプセル型内視鏡３が体外に排出されたか判別し、体内に存在する場合はステップＳ１０７ヘ進み変数ｉをインクリメントする。また、カプセル型内視鏡３が体外に排出された場合はステップＳ１１６へ進みプログラムを終了する。

ステップＳ１０７で変数ｉがインクリメントされると、ステップＳ１０３に進み次の画像信号と受信強度信号がプログラムに取り込まれる。ステップＳ１０４でｉが０より大きい場合、ステップＳ１０８へ進みアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺで受信した受信信号強度よりカプセル型内視鏡３に設置された単心コイルの位置と向きを未知数とした１２個の非線形方程式を求め、Ｇａｕｓｓ−Ｎｅｗｔｏｎ法等の反復改良を用いて１２個の非線形方程式を解き、カプセル型内視鏡３の位置と向きを推定する。

次にステップＳ１０９で式（１）を用いて移動量Ｄiを算出し、ステップＳ１１０で式（２）を用いて記録のタイミングＴi［ｓ］を算出する。ステップＳ１１１において変数ｊと特定の値ｊ MAXが等しい場合、ステップＳ１１２に進み画像信号と受信強度信号をメモリ手段４７へ記録する。ステップＳ１１３に進み記録のタイミングＴi［ｓ］から面像の記録の間隔を求める。

例えば、１秒間に１０フレームの画像がカプセル型内視鏡３から送信され、記録のクイミングがＴi＝０．５［ｓ］と計算された場合、５枚おきに画像を記録する（ｊ MAX＝５に設定される）。

そして、ステップＳ１１４で変数ｊを初期化しステップＳ１０６でカプセル型内視鏡３が体内に存在するか判別する。

ステップＳ１１１において変数ｊと特定の値ｊ MAXが異なる場合、ステップＳ１１５に進み変数ｊをインクリメントする。

本実施例では画像の記録の間隔を求めたが、記録されない画像を圧縮または大きさを縮小、アイコン等の情報に変換する等して位置や向きと共に記録してもよい。例えば、記録の間隔が５フレームに設定された場合、記録されない４フレームの画像は画像の大きさを縮小して、位置や向きと共にメモリ手段４７に記録する。

（効果）
実施例１の効果に加え、体内でのカプセル型内視鏡の移動量を正確に求めて画像を記録する為、ユーザは効率的に画像診断をすることができる。

図１２ないし図１４は本発明の実施例７に係わり、図１２は端末装置の処理の流れを示すフローチャート、図１３は図１２の処理により端末装置に表示される表示例を示す第１の図、図１４は図１２の処理により端末装置に表示される表示例を示す第２の図である。

（構成）
実施例７は、実施例１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。

（作用）
図４に示したように、カプセル型内視鏡３は、アンテナ２３を介して一定の電波強度で図５で示したような画像信号および受信強度信号を送信し、アンテナユニット４のアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺを介して外部装置５の送受信回路３３によって受信される。

送受信回路３３は画像信号および受信強度信号を信号処理回路３５に送り、信号処理回路３５は各アンテナ１１ｉｊの受信強度信号の強度を比較し、比較結果からカプセル型内視鏡３が送信した画像信号を受信するのに最も適したアンテナを検出する。信号処理回路３５は最も適したアンテナによって得られた画像信号と各アンテナ１１ｉｊの受信強度信号を
信号処理回路３５に接続されているコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリ（ＣＦメモリ）、ハードディスク等のメモリ手段４７に送り記憶する。

カプセル型内視鏡３による体内の観察が終了すると、外部装置５のメモリ手段４７に記録された画像信号及び受信強度信号を端末装置７の記録手段に取り込む。

端末装置７は図示しないＣＰＵ及びメモリを備えており、端末装置７に接続されているキーボードやマウス等のユーザインターフェースを介して画像を表示するためのアプリケーションソフトが実行される。

アプリケーションが実行されると、端末装置７において、図１２に示すフローチヤートのプログラムがステップＳ２０１よりスタートする。ステップＳ２０２で変数ｉ＝０、ｊ＝１、ｊ MAX＝１を初期化する。ステップＳ２０３で画像信号とアンテナ１１ｉｊの受信強度信号が記録手段から読み出されプログラムに取り込まれ、ステップＳ２０４でｉが１より小さければステップＳ２０５で画像信号をモニタ等の表示手段で表示する。

次にステップＳ２０６へ進み全ての画像信号と受信強度信号を読み出したか判別し、画像信号と受信強度信号が存在する場合はステップＳ２０７へ進み変数ｉをインクリメントする。また、全ての画像信号と受信強度信号を読み出した場合、ステップＳ２１６へ進みプログラムを終了する。

ステップＳ２０７で変数ｉがインクリメントされると、ステップＳ２０３に進み次の画像信号と受信強度信号が記録手段から読み出されプログラムに取り込まれる。ステップＳ２０４でｉが０より大きい場合、ステップＳ２０８へ進みアンテナ１１ａｘ、１１ａＹ、…、１１ｄＹ、１１ｄＺで受信した受信信号強度よりカプセル型内視鏡３に設置された単心コイルの位置と向きを未知数とした１２個の非線形方程式を求め、Ｇａｕｓｓ−Ｎｅｗｔｏｎ法等の反復改良を用いて１２個の非線形方程式を解き、カプセル型内視鏡３の位置と向きを推定する。

次にステップＳ２０９で式（１）を用いて移動量Ｄiを算出し、ステップＳ２１０で式（２）を用いて表示のタイミングＴi［ｓ］を算出する。ステップＳ２１１において変数ｊと特定の値ｊ MAXが等しい場合、ステップＳ２１２に進み画像をモニタ等の表示手段で表示する。ステップＳ２１３に進み表示のタイミングＴi［ｓ］から画像の表示の間隔を求める。

例えば、１秒間に１０フレームの画像が記録手段に記録され、表示のタイミングがＴi＝０．５［ｓ］と計算された場合、５枚おきに画像を表示する（ｊ MAX＝５に設定される）。

ステップＳ２１４で変数ｊを初期化しステップＳ２０６で全ての画像信号と受信強度信号が読み出されたか判別する。

本実施例では表示のタイミングによって動画像として表示されない画像が存在する場合があるが、図１３に示すように、このような場合は、動画像として表示されない画像を動画像表示領域１００と別の領域１０１に表示してもよく、また、図１４に示すように、画像を縮小またはアイコン等の別の表示形態で表示してもよい。

（効果）
本実施例においても、カプセル型内視鏡３の移動量を正確に求めて画像を表示するため、ユーザは効率的に画像診断をすることができる。

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。

本発明の実施例１に係るカプセル型内視鏡装置及び体外端末装置等の体外装置の構成を示す図図１のカプセル型内視鏡の内部構成を示す図図１のアンテナユニットのアンテナを構成する単心コイルを示す図図２のカプセル型内視鏡のアンテナ及び図１のアンテナユニットのアンテナ間の信号の送受信構成を示す図図２のカプセル型内視鏡のアンテナから送信される信号を説明する図図４の信号処理回路の処理を説明する第１の図図４の信号処理回路の処理を説明する第２の図本発明の実施例２に係る信号処理回路の処理を説明する図本発明の実施例３に係る信号処理回路の処理を説明する図本発明の実施例４に係るカプセル型内視鏡３の撮像回路の構成を示す図本発明の実施例６に係る外部装置の信号処理回路の処理の流れを示すフローチャート本発明の実施例７に係る端末装置の処理の流れを示すフローチャート図１２の処理により端末装置に表示される表示例を示す第１の図図１２の処理により端末装置に表示される表示例を示す第２の図

符号の説明

１…カプセル型内視鏡装置
２…患者
３…カプセル型内視鏡
４…アンテナユニット
５…体外ユニット
７…端末装置
１１…アンテナ
１２…液晶モニタ
１３…操作部
１４…外装部材
１５…対物レンズ
１７…ＣＣＤイメージャ
１８…白色ＬＥＤ
１９…処理回路
２０…通信処理回路
２１…電池
２３…アンテナ
３３…送受信回路
３５…信号処理回路
４７…メモリ手段
代理人弁理士伊藤進

Claims

体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記撮像手段による単位時間当たりの撮像フレーム数を設定するタイミング設定手段と、
前記撮影タイミング設定手段の設定に基づいて前記撮像手段の撮影を制御する制御手段と
を備え、
前記受信手段は、前記撮影タイミングにて前記撮像手段において撮像された、画像データを記憶する記憶手段を有する
ことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、
前記複数のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記撮像手段による単位時間当たりの撮像フレーム数を設定するタイミング設定手段と、
前記撮影タイミング設定手段の設定に基づいて前記撮像手段の撮影を制御する制御手段と
を備え、
前記受信手段は、前記撮影タイミングにて前記撮像手段において撮像された、画像データを記憶する記憶手段を有する
ことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段の画像記録間隔を設定するタイミング設定手段と、
前記記録タイミング設定手段の設定に基づいて前記受信手段の記録を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、
前記複数の第１のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段の画像記録間隔を設定するタイミング設定手段と、
前記記録タイミング設定手段の設定に基づいて前記受信手段の記録を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
前記撮像手段から無線伝送された信号を体外の異なる位置に配置された複数のアンテナによって受信し、前記アンテナによって受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の移動量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段に記録された画像の画像表示間隔を設定する画像表示間隔設定手段と、
前記画像表示間隔設定手段の設定に基づいて前記受信手段に記録された画像の表示を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御された画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
体内の画像を撮影し前記画像を無線伝送する撮像手段と、前記撮像手段から無線伝送された画像を受信し記録する受信手段と、を有するカプセル型内視鏡装置において、
体外の異なる位置に複数の第１のアンテナを配置し、周波数の異なる特定の大きさの信号を送信する送信手段と、
前記複数の第１のアンテナが発生した信号を前記撮像手段に配置された第２のアンテナによって受信し、前記受信した信号から前記撮像手段の位置および向きを推定する推定手段と、
前記推定手段による前記撮像手段の推定位置から得られる当該カプセル型内視鏡装置の位置の変化量、および、前記推定手段による前記撮像手段の向きから得られる当該カプセル型内視鏡装置の向きの変化量に基づき、前記受信手段に記録された画像の画像表示間隔を設定する画像表示間隔設定手段と、
前記画像表示間隔設定手段の設定に基づいて前記受信手段に記録された画像の表示を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御された画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
前記タイミング設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の位置から移動量を算出する移動量算出手段を有し、
前記制御手段は、前記移動量から前記撮像手段の撮影を制御する撮影制御手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記タイミング設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の位置から移動量を算出する移動量算出手段を有し、
前記制御手段は、前記移動量から前記受信手段の記録を制御する記録制御手段を有することを特徴とする請求項３または４に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記画像表示間隔設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の位置から移動量を算出する移動量算出手段を有し、
前記制御手段は、前記移動量から前記受信手段に記録された画象の表示を制御する表示制御手段を有することを特徴とする請求項５または６に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記移動量算出手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の位置から予測される移動量を算出する手段を有することを特徴とする請求項７、８または９のいずれか１つに記載のカプセル型内視鏡装置。
前記予測される移動量は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の位置から求められる近似関数より算出される
ことを特徴とする請求項１０に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記タイミング設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の向きの変化量を算出する向きの変化量算出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記移動量と前記向きの変化量から前記撮像手段の撮影を制御する撮影制御手段をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記タイミング設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の向きの変化量を算出する向きの変化量算出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記移動量と前記向きの変化量から前記受信手段の記録を制御する記録制御手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のカプセル型内視鏡装置。
前記画像表示間隔設定手段は、前記推定手段によって得られた複数の撮像手段の向きの変化量を算出する向きの変化量算出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記移動量と前記向きの変化量から前記受信手段に記録された画像の表示を制御する表示制御手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡装置。