JP2005334080A - 被検体内導入装置および医療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うこと。
【解決手段】ＣＣＤ２３によって撮像した画像情報を、信号処理回路２５で所望の形式の画像情報に信号処理し、さらにこの画像情報を変調回路２６で上位４ビット、下位４ビットのデータに分割し、この分割したデータのビット数を４ビットから所望の５ビットのデータに変調することで、ＣＣＤ２３から取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被検体内部に導入された、たとえば飲み込み型のカプセル型内視鏡からなる被検体内情報取得装置および医療装置に関し、特に取得した画像情報を変調して無線伝送する被検体内導入装置および医療装置に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、胃、小腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成である。

また、これら臓器内の移動によるこの観察期間、カプセル型内視鏡によって体腔内で撮像された画像情報は、順次Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線機能により、被検体の外部に設けられた外部装置に送信され、外部装置内に設けられたメモリに蓄積される。被検者がこの無線機能とメモリ機能を備えた外部装置を携帯することにより、被検者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間、不自由を被ることなく行動が可能になる。観察後は、医者もしくは看護士によって、外部装置のメモリに蓄積された画像情報に基づいて、体腔内の画像をディスプレイなどの表示手段に表示させて診断を行うことができる。

この種のカプセル型内視鏡では、たとえば特許文献１に示すような飲み込み型のものがあり、カプセル型内視鏡に電力供給用の電池を内蔵し、この電池から供給される電力によってＬＥＤが照明光の照射を行い、この照明光による被検体内からの反射像を撮像素子で撮像して画像情報を取得し、この画像情報を送信回路から無線送信する構成が提案されている。上記のカプセル型内視鏡では、搬送波に画像情報を重畳させて無線信号を生成する変調を行ない、送信アンテナ部から出力していた。

特開２００１−２３１７４４号公報

しかしながら、現状のカプセル型内視鏡では、たとえば１秒間に２フレーム程度の画像情報の転送を行なっており、ＤＣ〜４．５Ｍｂｐｓのデータ転送速度で送信装置から無線送信を行っているが、このために画像情報に低周波変動が起きる現象が発生する。受信装置側では、画像情報の２値化を所定の値（閾値）で行わなければならないが、この低周波変動によって良好な２値化が行えないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うことができる被検体内情報取得装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる被検体内導入装置は、被検体内部に導入されて、前記被検体内部の情報を取得する被検体内導入装置において、前記被検体内部を照明する照明光を出力する照明手段と、前記照明手段で照明された前記被検体内部の画像情報を取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された画像情報を変調する変調手段と、前記変調手段で変調された画像情報を外部に無線送信する無線送信手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記変調手段は、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数を、所定ビット数に変調することを特徴とする。

また、請求項３の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記変調手段は、連続する同一ビットのビット数が所定値以下になるように変調することを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記変調手段は、ビットの１または０の出現回数が同等となるように変調することを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる医療装置は、被検体内部に導入されて、前記被検体内部の情報を取得する被検体内導入装置と、前記被検体内導入装置から送信される無線信号を前記被検体外部で受信可能に構成された受信装置とからなる医療装置において、前記被検体内導入装置は、前記被検体内部を照明する照明光を出力する照明手段と、前記照明手段で照明された前記被検体内部の画像情報を取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された画像情報を変調する変調手段と、前記変調手段で変調された画像情報を外部に無線送信する無線送信手段と、を備え、前記受信装置は、前記無線送信手段から無線送信される無線信号を受信する受信手段と、前記変調された画像情報を復調する復調手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる医療装置は、上記発明において、前記変調手段は、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数を、所定ビット数に変調することを特徴とする。

また、請求項７の発明にかかる医療装置は、上記発明において、前記変調手段は、連続する同一ビットのビット数が所定値以下になるように変調することを特徴とする。

また、請求項８の発明にかかる医療装置は、上記発明において、前記変調手段は、ビットの１または０の出現回数が同等となるように変調することを特徴とする。

また、請求項９の発明にかかる医療装置は、上記発明において、前記復調手段は、前記変調手段によって所定ビットに変調された画像情報を、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数に復調することを特徴とする。

本発明にかかる被検体内導入装置は、撮像手段によって取得された画像情報、たとえば画像情報のビット数を所定ビット数に変調することで、取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うことができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる被検体内導入装置および医療装置の実施の形態を図１〜図７の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる被検体内導入装置を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。この無線型被検体内情報取得システムでは、被検体内導入装置の一例として、カプセル型内視鏡をあげて説明する。図１において、無線型被検体内情報取得システムは、無線受信機能を有する受信装置３と、被検体１内に導入され、体腔内画像を撮像して受信装置３に対して画像信号などのデータ送信を行うカプセル型内視鏡（被検体内導入装置）２とを備える。また、無線型被検体内情報取得システムは、受信装置３が受信した画像信号に基づいて体腔内画像を表示する表示装置４と、受信装置３と表示装置４との間でデータの受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。受信装置３は、被検体１によって着用される受信ジャケット３１と、受信される無線信号の処理などを行う外部装置３２とを備える。なお、カプセル型内視鏡２と受信装置３とは、本発明にかかる医療装置を構成している。

表示装置４は、カプセル型内視鏡２によって撮像された体腔内画像などを表示するためのものであり、携帯型記録媒体５によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーションなどのような構成を有する。具体的には、表示装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイなどによって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタなどのように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

携帯型記録媒体５は、外部装置３２および表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対して挿着された時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。この実施の形態では、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡２が被検体１の体腔内を移動している間は、外部装置３２に挿着されてカプセル型内視鏡２から送信されるデータを記録する。そして、カプセル型内視鏡２が被検体１から排出された後、つまり、被検体１の内部の撮像が終了した後には、外部装置３２から取り出されて表示装置４に挿着され、この表示装置４によって、携帯型記録媒体５に記録されたデータが読み出される構成を有する。たとえば、外部装置３２と表示装置４とのデータの受け渡しを、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどから構成される携帯型記録媒体５によって行うことで、外部装置３２と表示装置４との間が有線で直接接続された場合よりも、被検体１が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。なお、ここでは、外部装置３２と表示装置４との間のデータの受け渡しに携帯型記録媒体５を使用したが、必ずしもこれに限らず、たとえば外部装置３２に内蔵型の他の記録装置、たとえばハードディスクを用い、表示装置４との間のデータの受け渡しのために、双方を有線または無線接続するように構成してもよい。

次に、図２のブロック図を用いてカプセル型内視鏡の構成を説明する。カプセル型内視鏡２は、図２のブロック図に示すように、たとえば被検体１の体腔内における被検部位を照射するための照明手段としての発光素子（ＬＥＤ）２０と、ＬＥＤ２０の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２１と、ＬＥＤ２０によって照射された領域からの反射光である体腔内の画像を撮像する撮像手段としての電荷結合素子（ＣＣＤ）２２と、ＣＣＤ２３の駆動状態を制御するとしてのＣＣＤ駆動回路２４と、ＣＣＤ２３から出力された画像信号を所望の形式の画像情報に処理する信号処理回路２５と、信号処理された画像情報を変調する変調手段としての変調回路２６とを備える。また、カプセル型内視鏡２は、この撮像された画像情報をＲＦ信号に変調するＲＦ送信ユニット２７と、ＲＦ送信ユニット２７から出力されたＲＦ信号を無線送信する無線送信手段としての送信アンテナ部２８とを備える。さらに、カプセル型内視鏡２は、これらＬＥＤ駆動回路２１、ＣＣＤ駆動回路２４およびＲＦ送信ユニット２７の動作を制御するシステムコントロール回路２９と、これら電気機器に電力を供給する電池３０とを備える。なお、ＣＣＤ２３、ＣＣＤ駆動回路２４、信号処理回路２５、および変調回路２６をまとめて撮像部２２と呼ぶ。これらの機構を備えることにより、このカプセル型内視鏡２は、被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ２０によって照射された被検部位の画像信号を、所望の撮像タイミングを構成する基準クロックに基づき、ＣＣＤ２３によって取得するように動作している。この取得されたアナログの画像信号は、この基準クロックに基づき、信号処理回路２５によって信号処理および変調回路２６によって変調され、さらにＲＦ送信ユニット２７によってＲＦ信号に変換された後、送信アンテナ部２８を介して被検体１の外部に送信されている。

図３は、図２に示した実施の形態１にかかる変調回路の詳細構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態では、８ビットの画像情報を変調する場合について説明する。図３において、変調回路２６は、画像情報をビット分割するビット分割回路２６ａと、分割されたビットを所定のビットに変換するビット変換テーブル２６ｂと、変換されたビットをシリアルデータに変換するシリアル変換回路２６ｄとを備える。

ビット分割回路２６ａは、信号処理回路２５から入力する８ビットのパラレルデータとしての画像情報を、上位４ビット、下位４ビットのパラレルデータに分割してビット変換テーブル２６ｂ，２６ｃにそれぞれ出力しており、ビット変換テーブル２６ｂ，２６ｃは、たとえばルックアップテーブルからなり、このルックアップテーブルは、４ビットのパラレルデータをそれぞれ所望の５ビットのパラレルデータに変換するために、４ビットのデータに対応した５ビットのデータを記憶するＲＯＭなどから構成される。このビット変換テーブル２６ｂ，２６ｃは、たとえば連続する同一ビットが５ビットにならないように、そして“１”と“０”の出現回数が同等となるように設計されている。

ここで、発明が解決しようとする課題に示した、ＤＣ〜４．５Ｍｂｐｓのデータ転送速度で無線送信する場合を例にとって説明すると、データ自身の周波数は１／２になるので、周波数帯域のＭａｘは、２．２５ＭＨｚとなる。また、ビット変換テーブル２６ｂ，２６ｃでは、４ビットのパラレルデータを５ビットのパラレルデータに、同一ビットの連続が５つ以下になるように変換するので、Ｍｉｎは、２．２５ＭＨｚ÷５＝０．４５ＭＨｚとなる。これにより、画像情報は、０．４５ＭＨｚ（Ｍｉｎ）〜２．２５ＭＨｚ（Ｍａｘ）の狭帯域の範囲で無線送信することが可能となる。

ビット分割回路２６ａでビット変換された上位５ビットおよび下位５ビットのパラレルデータは、シリアル変換回路２６ｄによって、１０ビットのシリアルデータに変換されてＲＦ送信ユニット２７に出力される。このシリアル変換回路２６ｄは、パラレルデータをシリアルデータに変換する一般的なパラレル／シリアル変換回路である。

次に、図４のブロック図を用いて受信装置の構成について説明する。受信装置３は、カプセル型内視鏡２から無線送信された体腔内の画像情報を受信する機能を有する。図４に示すように、受信装置３は、被検体１によって着用可能な形状を有し、受信用アンテナＡ１〜Ａｎを備えた受信ジャケット３１と、受信ジャケット３１を介して受信された無線信号の処理などを行う外部装置３２とを備える。なお、各受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、直接被検体１の外表面に貼付して、受信ジャケット３１に備え付けられなくてもよく、また受信ジャケット３１に着脱可能なものでもよい。

外部装置３２は、受信用アンテナＡ１〜Ａｎによって受信された無線信号に対して復調などの所定の信号処理を行い、無線信号の中からカプセル型内視鏡２によって取得された画像情報を抽出するＲＦ受信ユニット３３と、抽出された画像情報に必要な画像処理を行う画像処理ユニット３４と、画像処理が施された画像情報を記録するための記憶ユニット３５とを備え、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号の信号処理を行う。なお、この実施の形態では、記憶ユニット３５を介して携帯型記録媒体５に画像情報が記録されている。さらに、外部装置３２は、所定の蓄電装置またはＡＣ電源アダプタなどを備えた電力供給ユニット３８を備え、外部装置３２の各構成要素は、電力供給ユニット３８から供給される電力を駆動エネルギーとしている。

画像処理ユニット３４は、図５の構成図に示すように、ＲＦ受信ユニット３３から入力する情報に２値化処理を行う２値化回路３４ａと、この２値化処理された情報から画像情報を抽出する画像情報抽出回路３４ｂと、この２値化処理された情報から同期信号の信号パターンを検出する抽出手段としての同期パターン検出回路３４ｃと、この同期パターン検出回路３４ｃで検出された信号パターンから水平同期信号と垂直同期信号を発生する同期発生回路３４ｄを備える。この画像処理ユニット３４において、２値化回路３４ａでは、変調回路２６によって狭帯域化された１０ビットのシリアルデータを、所定の閾値に基づいて安定した２値化処理を行うことができる。画像情報抽出回路３４ｂは、２値化回路３４ａで２値化された情報を復調する復調手段としての機能を有し、カプセル型内視鏡２の変調回路２６において、１０ビットのデータに変調された情報を、元の８ビットの画像情報、すなわちＣＣＤによって撮像された８ビットの画像情報に復調している。そして、画像情報抽出回路３４ｂは、同期発生回路３４ｄから入力する水平および垂直同期信号に基づいて、１画面毎の画像情報を抽出して記憶ユニット３５に記憶させる。

このように、この実施の形態では、ＣＣＤによって撮像した画像情報を分割し、この分割した情報のビット数を４ビットから所望の５ビットのデータに変調することで、取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることができ、これによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うことができる。このため、この実施の形態では、被検体内で取得された画像情報を確実に復調することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、図２に示した実施の形態２にかかる変調回路の構成を示すブロック図である。なお、以下の図において、図３の構成部分と同様な構成部分は、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。図６において、変調回路２６は、ビット変換テーブル２６ｅと、シリアル変換回路２６ｄとを備える。ビット変換テーブル２６ｅは、たとえばルックアップテーブルからなり、このルックアップテーブルは、信号処理回路２５から入力する８ビットのパラレルデータとしての画像情報を、それぞれ所望の１０ビットのパラレルデータに変換するために、８ビットのデータに対応した１０ビットのデータを記憶するＲＯＭなどから構成される。このビット変換テーブル２６ｅも、実施の形態１と同様に、連続する同一ビットが５ビットにならないように、そして“１”と“０”とが出現する数が同等になるように設計されている。

また、受信装置３の画像処理ユニット３４では、実施の形態１と同様に、カプセル型内視鏡２の変調回路２６において１０ビットのデータに変調された情報を、元の８ビットの画像情報、すなわちＣＣＤによって撮像された８ビットの画像情報に復調する復調手段を備える。

このように、この実施の形態では、８ビットのデータを連続する同一ビットが５ビットにならないように、そして“１”と“０”の出現回数が同等となるように、１０ビットのパラレルデータに変調することで、実施の形態１と同様に、取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることができ、これによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うことができる。

（実施の形態３）
図７は、図２に示した実施の形態３にかかる変調回路の構成を示すブロック図である。図７において、図３の実施の形態１にかかる変調回路と異なる点は、ビット変換テーブル２６ｂ，２６ｃの代わりに、ビット分割回路２６ａで分割された画像情報の４ビット目を反転させて、最下位ビットとして５ビット目に追加する最下位反転追加回路２６ｆ，２６ｇを接続させた点である。

これにより、この実施の形態では、ＣＣＤによって撮像した画像情報を分割し、この分割した情報の４ビット目を反転させて５ビット目に追加して、所望の５ビットのデータに変換することで、実施の形態１と同様に、取得した画像情報の低周波成分を削除して狭帯域化を図ることができ、これによって、画像情報の低周波変動を軽減し、受信装置側で安定した２値化を行うことができる。

なお、この実施の形態では、画像情報の反転ビットが組み込まれた１０ビットのデータを設定したが、本発明はこれに限らず、たとえば５ビット目に上記反転ビットを組み込んだ９ビットのデータに変調しても良い。また、５ビット目または１０ビット目に反転ビットの代わりにパリティビットを組み込むように設定することも可能である。この場合、一方の１０ビット目または５ビット目には、反転ビットを組み込むように設定することで、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

本発明にかかる被検体内導入装置を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。 図１に示したカプセル型内視鏡の内部構成を示すブロック図である。 図２に示した実施の形態１にかかる変調回路の詳細構成を示すブロック図である。 図１に示した受信装置の内部構成を示すブロック図である。 図４に示した外部装置における画像処理ユニットの詳細構成を示すブロック図である。 図２に示した実施の形態２にかかる変調回路の構成を示すブロック図である。 図２に示した実施の形態３にかかる変調回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 被検体
２ カプセル型内視鏡
３ 受信装置
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
２０ ＬＥＤ
２１ ＬＥＤ駆動回路
２２ 撮像部
２３ ＣＣＤ
２４ ＣＣＤ駆動回路
２５ 信号処理回路
２６ 変調回路
２６ａ ビット分割回路
２６ｂ，２６ｃ，２６ｅ ビット変換テーブル
２６ｄ シリアル変換回路
２６ｆ，２６ｇ 最下位反転追加回路
２７ ＲＦ送信ユニット
２８ 送信アンテナ部
２９ システムコントロール回路
３０ 電池
３１ 受信ジャケット
３２ 外部装置
３３ ＲＦ受信ユニット
３４ 画像処理ユニット
３４ａ ２値化回路
３４ｂ 画像情報抽出回路
３４ｃ 同期パターン検出回路
３４ｄ 同期発生回路
３４ｅ 信号選択反転回路
３５ 記憶ユニット
３８ 電力供給ユニット
Ａ１〜Ａｎ 受信用アンテナ

Claims (9)

1. 被検体内部に導入されて、前記被検体内部の情報を取得する被検体内導入装置において、
   前記被検体内部を照明する照明光を出力する照明手段と、
   前記照明手段で照明された前記被検体内部の画像情報を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得された画像情報を変調する変調手段と、
   前記変調手段で変調された画像情報を外部に無線送信する無線送信手段と、
   を備えることを特徴とする被検体内情報取得装置。
2. 前記変調手段は、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数を、所定ビット数に変調することを特徴とする請求項１に記載の被検体内情報取得装置。
3. 前記変調手段は、連続する同一ビットのビット数が所定値以下になるように変調することを特徴とする請求項２に記載の被検体内情報取得装置。
4. 前記変調手段は、ビットの１または０の出現回数が同等となるように変調することを特徴とする請求項２に記載の被検体内情報取得装置。
5. 被検体内部に導入されて、前記被検体内部の情報を取得する被検体内導入装置と、前記被検体内導入装置から送信される無線信号を前記被検体外部で受信可能に構成された受信装置とからなる医療装置において、
   前記被検体内導入装置は、
   前記被検体内部を照明する照明光を出力する照明手段と、
   前記照明手段で照明された前記被検体内部の画像情報を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得された画像情報を変調する変調手段と、
   前記変調手段で変調された画像情報を外部に無線送信する無線送信手段と、
   を備え、前記受信装置は、
   前記無線送信手段から無線送信される無線信号を受信する受信手段と、
   前記変調された画像情報を復調する復調手段と、
   を備えることを特徴とする医療装置。
6. 前記変調手段は、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数を、所定ビット数に変調することを特徴とする請求項５に記載の医療装置。
7. 前記変調手段は、連続する同一ビットのビット数が所定値以下になるように変調することを特徴とする請求項６に記載の医療装置。
8. 前記変調手段は、ビットの１または０の出現回数が同等となるように変調することを特徴とする請求項６に記載の医療装置。
9. 前記復調手段は、前記変調手段によって所定ビットに変調された画像情報を、前記撮像手段によって取得された画像情報のビット数に復調することを特徴とする請求項５または６に記載の医療装置。

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