JP2008110003A - カプセル型内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体内の広い管腔を撮像観察する上で、見落としを少なくし、適正な体腔内観察が可能なカプセル型内視鏡を提供する。
【解決手段】重力方向に対するカプセル本体３の姿勢を一定に維持するように錘８で重心位置を設定し、重力方向に対してカプセル本体３が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸φ１を有する撮像視野が形成されるように撮像部４を配置させて設けることで、被検体２内の広い管腔である大腸２ａ内を撮像観察する際には、大腸２ａ内の内壁に接触しながら移動するカプセル本体３の姿勢が一定に維持された状態で、撮像部４はやや上向きな斜め方向の光軸φ１を有する撮像視野によって広い管腔である大腸２ａの中心を捕えることができ、これにより、見落としが少なく、適正な体腔内観察を行えるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば被検体内の大腸等の管腔臓器に導入されて被検体内画像を取得するカプセル型内視鏡に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線通信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（人体）である被検者の口から飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、例えば食道、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を有する。

特開２００６−２０７０２号公報

しかしながら、従来のカプセル型内視鏡にあっては、主に小腸等の部位での体腔内観察を意図していたため、カプセル型内視鏡で広い管腔、例えば大腸を観察する際には、対象空間が広いため、直視型のカプセル型内視鏡では管腔の中心を捕えることができず、見落としを生じてしまう。また、管腔内に突起、例えば大腸の襞があると、照明光が襞部分で遮光され、管腔の奥が暗くて観察しにくくなってしまい、適正な体腔内観察に支障を来たすものとなってしまう。

また、特許文献１によれば、カプセル型内視鏡の指向方向がランダムに変化しないようにするため、重力方向を基準方向として定める電源部等による加重部材を備えるとともに、撮像手段の撮像視野を重力方向を含むように定めることで、カプセル型内視鏡が接触する部分を撮像視野に含ませ、通過経路における消化器官の内壁部分を常に撮像できるようにしているが、上記課題を解決するものではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内の広い管腔を撮像観察する上で、見落としを少なくし、適正な体腔内観察が可能なカプセル型内視鏡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、本発明に係るカプセル型内視鏡は、被検体内に導入されるカプセル本体と、重力方向に対する前記カプセル本体の姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、被検体内に導入される略円筒形状のカプセル本体と、前記カプセル本体の長手軸上から偏心させた位置で、前記カプセル本体が円周方向に回転せずに重力方向に対する姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に沈むように設定されたカプセル本体と、被検体内に導入された液体に前記カプセル本体が沈んだ状態で、重力方向に対する前記カプセル本体の姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、内蔵物を含む前記カプセル本体の比重は１以上であることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記重心位置設定手段は、前記カプセル本体内に内蔵された一つの部材または複数部材の組合せからなることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、被検体の管腔臓器に導入された前記カプセル本体において管腔方向に撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、前記カプセル本体内で光軸を傾けて配置させた斜視撮像光学系を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記斜視撮像光学系は、光軸の斜視角度をαとし、最大画角を２ωとしたとき、α＜２ω／２なる条件を満たすように設定されていることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、光軸が前記カプセル本体に沿って設定された撮像光学系の撮像方向前方に撮像視野方向を傾ける反射部材を有することを特徴とする。

本発明に係るカプセル型内視鏡によれば、重力方向に対するカプセル本体の姿勢を一定に維持するように重心位置を設定し、重力方向に対してカプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように撮像手段を配置させて設けたので、被検体内の広い管腔内を撮像観察する際には、管腔内の内壁に接触しながら移動するカプセル本体の姿勢が一定に維持された状態で、撮像手段はやや上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野によって広い管腔の中心を捕えることができ、よって、見落としが少なく、体腔内観察を適正に行うことができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るカプセル型内視鏡の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。本実施の形態１のカプセル型内視鏡１は、被検体２の体腔内、特に広い管腔臓器、例えば大腸２ａの撮像観察に好適なものであり、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル本体３と、このカプセル本体３に内蔵された撮像部４、無線送信部５、電池６、画像処理部７、錘８等の内蔵物とを備える。

カプセル本体３は、被検体２の口腔から体腔内に飲み込み可能な大きさのものであり、略半球状で透明性或いは透光性を有する先端カバー３ａと、可視光が不透過な有色材質からなる筒形状の胴部カバー３ｃと、を弾性的に嵌合させることで、内部を液密に封止する略円筒形状の外装ケースを形成している。

ここで、本実施の形態１のカプセル型内視鏡１は、被検体２内に導入される液体９中に沈みながら移動するものであり、カプセル本体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて大きく設定されている。液体９は、被検体２の口腔から飲用可能であって、撮像部４で撮像に用いる光源の波長に対して透明な液体であり、本実施の形態１では、一例として比重が１に近い飲用水が用いられている。したがって、カプセル型内視鏡１の比重は１以上である。

また、錘８は、撮像部４、無線送信部５、電池６、画像処理部７等のカプセル型内視鏡１の機能上必要な部材とは異なり、カプセル型内視鏡１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル本体３が液体９中に沈む姿勢を一定に維持するように長手軸上から偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものである。本実施の形態１では、カプセル本体３の短手軸（長手軸方向の中心位置を横切る方向）上でカプセル本体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短手軸上で錘８寄りに偏心した位置に設定され、大腸２ａの水平部分においてはカプセル本体３が円周方向に回転せずに常に水平状態で液体９中に沈む姿勢を維持するように設定されている。これにより、カプセル本体３は、液体９中に沈む姿勢として錘８が配置された側が底面部となり該底面部が常に矢印で示す重力方向の下側に位置するように重力方向に対する姿勢が一定に維持される。

また、撮像部４は、体腔内画像を撮像する撮像手段であり、先端カバー３ａ側に配置させた撮像光学系４ａにより構成されている。この撮像光学系４ａは、撮像部位を照明するＬＥＤ等からなる複数の光源１１ａと、光源１１ａの照明光による撮像部位からの反射光を受光して体腔内画像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳイメージャ等の撮像素子１２ａと、撮像素子１２ａに撮像部位の光像を結像させる結像レンズ１３ａと、を備える。撮像光学系４ａの撮像可能な最大画角は、２ωとされている。

また、本実施の形態１では、撮像光学系４ａは、光軸φ１が、大腸２ａの水平部分で液体９中に沈む姿勢が常に水平状態に維持されて上下方向が特定されるカプセル本体３において水平方向（カプセル本体３の長手軸方向）より斜視角度α１分傾けた上向きな斜め方向に設定された斜視撮像光学系として構成されている。これにより、撮像光学系４ａの撮像視野も、重力方向とは逆側方向となる上向きな斜め方向となるように設定されている。図１に示す如く、液体９中で広い管腔である大腸２ａの内壁上に沈んだ位置のカプセル本体３から見ると、全体的には管腔方向に撮像視野が形成されるように設定されている。

ここで、撮像光学系４ａの光軸φ１の斜視角度をα１とし、最大画角を２ωとした場合、本実施の形態１では、α１＜２ω／２なる条件を満たすように設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａの光軸φ１が上向き過ぎることなく、水平方向よりも下向き方向の範囲も撮像視野に含まれることとなる。これにより、大腸２ａの内壁底面側部分も含めた管腔全体に亘る観察が可能となる。

また、画像処理部７は、撮像素子１２ａが撮像した体腔内画像に対して必要な画像処理を施すためのものであり、無線送信部５は、撮像素子１２ａにより撮像されて画像処理部７で必要な画像処理が施された体腔内画像のデータを被検体２外に配置された受信機（図示せず）等に向けて無線出力するためのものである。電池６は、カプセル本体３に内蔵された光源１１ａ、撮像素子１２ａ等の電装系駆動部に必要な電力を供給するためのものである。

次に、本実施の形態１のカプセル型内視鏡１を用いる体腔内画像の観察について説明する。基本的には、液体９とカプセル型内視鏡１とを口腔から飲み込んで、被検体２内で対象部位となる大腸２ａを液体９で満たし、満たされた液体９中にカプセル型内視鏡１を沈んだ状態で移動させながら撮像光学系４ａで体腔内画像を撮像することにより観察する。

ここで、カプセル型内視鏡１は、錘８によって重心位置が短手軸方向の下部側に偏心させて設定されているため、大腸２ａなる対象部位の水平部分に導入された液体９に対して、図１に示すように、常に水平となる姿勢に維持され、重心方向を軸とした回転以外には回転することもない。すなわち、錘８を有する底面部側が常に重力方向の下側に位置して上下方向が特定される状態に維持され、円周方向に回転することはない。このような一定な姿勢で、撮像光学系４ａの撮像視野は水平方向より上向きな斜め方向に設定された光軸φ１に従い管腔方向となるように設定されているので、大腸２ａの中心を捕え、大腸２ａ内を見落としの少ない状態で適正に撮像観察することができる。この際、図１中に示すように、襞などの突起２ｂがあっても、突起２ｂによって極力遮光されることなく、その奥側も照明して撮像観察を適正に行うことができる。

なお、本実施の形態１では、カプセル型内視鏡１の機能上必須ではない錘８を重心位置設定手段として付加的に設けることで、カプセル型内視鏡１の重心位置を偏心させた位置に設定したが、錘８に代えて、例えば、図２−１に示すように、カプセル型内視鏡１の機能上必須な部材であって比較的重量物である電池６を重心位置設定手段として用い、カプセル本体３の短手軸上であって長手軸上から偏心させた位置に配置させて重心位置を偏心設定させるようにしてもよい。或いは、図２−２に示すように、カプセル型内視鏡１の機能上必須な複数部材である無線送信部５、電池６、画像処理部７等の内蔵物を組合せて長手軸に対して片側に寄せて配置させることで、カプセル本体３の短手軸上であって長手軸上から偏心させた位置に重心位置を設定させるようにしてもよい。このような重心位置の設定は、以降の実施の形態の場合も同様である。

また、本実施の形態１では、斜視撮像光学系４ａのみを備える単眼型のカプセル型内視鏡１への適用例として説明したが、図３に示すように、撮像光学系４ａと同様な撮像光学系４ｂを長手軸方向の他端側に備える複眼型のカプセル型内視鏡１Ａとして構成し、前後両方向の体腔内画像を観察することで見落としを少なくなるようにしてもよい。図３中、３ｂは先端カバー３ａに対応する先端カバーである。また、撮像光学系４ｂは、撮像部位を照明するＬＥＤ等からなる複数の光源１１ｂと、光源１１ｂの照明光による撮像部位からの反射光を受光して体腔内画像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳイメージャ等の撮像素子１２ｂと、撮像素子１２ｂに撮像部位の光像を結像させる結像レンズ１３ｂと、を備える。撮像光学系４ｂの撮像可能な最大画角は、２ωとされている。

ここで、撮像光学系４ｂは、光軸φ２が、大腸２ａの水平部分の液体９中に沈む姿勢が常に水平状態に維持されて上下方向が特定されるカプセル本体３において水平方向（カプセル本体３の長手軸方向）より斜視角度α２分傾けた上向きな斜め方向に設定された斜視撮像光学系として構成されている。また、撮像光学系４ｂの光軸φ２の斜視角度をα２とし、最大画角を２ωとした場合、α２＜２ω／２なる条件を満たすように設定されている。なお、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸φ１，φ２の斜視角度α１，α２は、同一角度であってもよく、或いは異なる角度であってもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル本体３と、このカプセル本体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１は、図１の場合と同様に、被検体２の大腸２ａ内に導入される液体９中に沈んだ状態で移動するものであり、カプセル本体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて大きく（１以上に）設定されている。

また、撮像部４は、カプセル本体３内の長手軸方向の片側に撮像光学系４ａを有する単眼型として構成されているが、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１では、撮像光学系４ａの光軸φ１はカプセル本体３の長手軸方向に設定されている。さらに、本実施の形態２では、錘８による重心位置の設定が、カプセル本体３の長手軸上および短手軸上から後方隅部（Ｒ部）側に偏心させた位置に設定されている。これにより、大腸２ａ内の水平部分で液体９中に沈む状態では、錘８が配置された部分が底面部となって内壁に接触しながら撮像部４が配置された先端カバー３ａ側が内壁から浮き上がるような斜め状態となって重力方向に対する姿勢が一定に維持されるように設定されている。

この場合のカプセル本体３の傾きは、液体９中に沈む姿勢が常に傾斜状態に維持されたカプセル本体３において撮像光学系４ａの光軸φ１が水平方向より角度α１分傾いた上向きな斜め方向となるように設定されている。これにより、撮像光学系４ａの撮像視野も、重力方向とは逆側方向となる上向きな斜め方向となるように設定されている。図４に示す如く、液体９中で広い管腔である大腸２ａの内壁上に沈んだ位置のカプセル本体３から見ると、全体的には管腔方向に撮像視野が形成されるように設定されている。

ここで、撮像光学系４ａの光軸φ１の水平方向に対する傾き角度をα１とし、最大画角を２ωとした場合、本実施の形態２では、α１＜２ω／２なる条件を満たすように設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａの光軸φ１が上向き過ぎることなく、水平方向よりも下向き方向の範囲も撮像視野に含まれることとなる。

本実施の形態２によるカプセル型内視鏡２１の場合も、実施の形態１によるカプセル型内視鏡１の場合と同様な効果を奏する。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル本体３と、このカプセル本体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１は、図１の場合と同様に、被検体２の大腸２ａ内に導入される液体９中に沈んだ状態で移動するものであり、カプセル本体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて大きく（１以上に）設定されている。

また、撮像部４は、カプセル本体３内の長手軸方向の片側に撮像光学系４ａを有する単眼型として構成されているが、本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１では、撮像光学系４ａの光軸φ１はカプセル本体３の長手軸方向に設定され、撮像光学系４ａの撮像方向前方に撮像光学系４ａの撮像視野方向を傾ける反射面１４ａを有する反射部材としてプリズム１５ａを備える。ここで、反射面１４ａによる撮像光学系４ａの撮像視野方向の傾き角をα１とし、最大画角を２ωとした場合、本実施の形態３では、α１＜２ω／２なる条件を満たすように設定されている。この条件を満たすことにより、プリズム１５ａによる撮像視野方向が上向き過ぎることなく、水平方向よりも下向き方向の範囲も撮像視野に含まれることとなる。

ここで、反射部材がプリズム１５ａの場合、傾き角α１の視野方向から入射した光線を損失なく撮像素子１２ａに入射させるためには、プリズム硝材の屈折率ｎが、
ｎ≦１／｛sin（π／２−α１／２−ω）
なるプリズム反射面での全反射条件を満たす必要がある。この全反射条件を満たすように、プリズム１５ａの硝材および反射面１４ａの傾斜角を決定することが望ましい。また、広画角を実現しようとすると、適切な硝材が存在しなかったり、プリズムサイズが大きくなってしまうため、プリズム１５ａの入射面に凹レンズ１６ａを配置させることが望ましい。

本実施の形態３によるカプセル型内視鏡３１の場合も、実施の形態１によるカプセル型内視鏡１の場合と同様な効果を奏する。特に、本実施の形態３によれば、撮像光学系４ａの光軸φ１はカプセル本体３の長手軸方向に設定されているので、通常の単眼型のカプセル型内視鏡構成に、プリズム１５ａ等を付加して撮像視野方向を適正に設定するだけで容易に実現できる。

なお、これら実施の形態１〜３では、大腸２ａ内に導入させた液体９中にカプセル型内視鏡１，２１または３１を沈ませた状態で撮像観察する例で説明したが、液体９を用いずに大腸２ａ内部を観察する場合であってもよい。図６は、一例として、液体９を用いずにカプセル型内視鏡１で大腸２ａ内を撮像観察する様子を示す概略構成図である。

本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 電池を重心位置設定手段に用いた変形例を示す概略構成図である。 必須の内蔵物を重心位置設定手段に用いた変形例を示す概略構成図である。 図１のカプセル型内視鏡の複眼型構成例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 変形例に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。

符号の説明

１ カプセル型内視鏡
２ 被検体
２ａ 大腸
３ カプセル本体
４ 撮像部
４ａ，４ｂ 撮像光学系
６ 電池
８ 錘
９ 液体
１５ａ プリズム
２１，３１ カプセル型内視鏡

Claims (9)

1. 被検体内に導入されるカプセル本体と、
   重力方向に対する前記カプセル本体の姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
2. 被検体内に導入される略円筒形状のカプセル本体と、
   前記カプセル本体の長手軸上から偏心させた位置で、前記カプセル本体が円周方向に回転せずに重力方向に対する姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
3. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に沈むように設定されたカプセル本体と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル本体が沈んだ状態で、重力方向に対する前記カプセル本体の姿勢を一定に維持するように重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   重力方向に対して前記カプセル本体が一定に維持された姿勢で水平方向より上向きな斜め方向の光軸を有する撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
4. 内蔵物を含む前記カプセル本体の比重は１以上であることを特徴とする請求項３に記載のカプセル型内視鏡。
5. 前記重心位置設定手段は、前記カプセル本体内に内蔵された一つの部材または複数部材の組合せからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
6. 前記撮像手段は、被検体の管腔臓器に導入された前記カプセル本体において管腔方向に撮像視野が形成されるように前記カプセル本体内に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
7. 前記撮像手段は、前記カプセル本体内で光軸を傾けて配置させた斜視撮像光学系を有することを特徴とする請求項６に記載のカプセル型内視鏡。
8. 前記斜視撮像光学系は、光軸の斜視角度をαとし、最大画角を２ωとしたとき、
   α＜２ω／２
   なる条件を満たすように設定されてい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。
9. 前記撮像手段は、光軸が前記カプセル本体に沿って設定された撮像光学系の撮像方向前方に撮像視野方向を傾ける反射部材を有することを特徴とする請求項６に記載のカプセル型内視鏡。

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