JP2016077683A - 受信装置およびカプセル型内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】被検体内でのカプセル型医療装置の動きを高精度に検出することができる受信装置およびカプセル型内視鏡システムを提供する。【解決手段】受信装置２０は、被検体の体腔内に導入され、該体腔内で検出した移動情報を含む無線信号を出力するカプセル型内視鏡装置から該無線信号を受信する受信装置２０であって、カプセル型内視鏡装置から無線信号を受信する複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈであって、当該受信アンテナ３ａ〜３ｈの動きを示す第２の移動情報を検出する検出部をそれぞれ有する複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈと、カプセル型内視鏡装置と受信アンテナ３ａ〜３ｈとの位置関係に関する位置情報を生成する位置情報生成部２７ａと、受信部２１が検出した第２の移動情報を位置情報で重み付けすることによって、複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈの移動情報である第３の移動情報を生成する第１移動情報生成部２７ｂと、を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、被検体に導入され、被検体の体腔内を移動して被検体の情報を取得するカプセル型内視鏡装置から撮影情報を受信する受信装置、およびカプセル型内視鏡装置と受信装置とを備えたカプセル型内視鏡システムに関する。

従来、内視鏡の分野では、患者等の被検体の消化管内に導入可能な大きさに形成されたカプセル形状の筐体内に撮像機能や無線通信機能等を内蔵したカプセル型内視鏡装置と、カプセル型内視鏡装置から撮影情報を受信する受信装置とを備えたカプセル型内視鏡システムが知られている。カプセル型内視鏡装置は、被検体の口から飲み込まれた後、蠕動運動等によって消化管内等の被検体内部を移動しながら、被検体内部を順次撮像して撮像信号を生成し、この撮像信号を順次無線送信する。受信装置は、被検体の体表面などに取り付けられる複数のアンテナを介してカプセル型内視鏡装置が送信した撮像信号を受信して、外部の処理装置などに出力する。

カプセル型内視鏡システムでは、病変部の見落としを防止するために撮影フレームレートを高速にすることが求められる。一方で、高速のフレームレートで撮影し続けると、消費電力が増大して撮影可能時間が短くなってしまうため、撮影可能時間の短縮を抑制する技術が求められている。高速のフレームレートによる撮影と、撮影可能時間短縮の抑制と、を両立する技術として、カプセル型内視鏡装置の動き（移動度）に応じて撮影条件（フレームレート）を変化させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、カプセル型内視鏡装置に設けたカプセル加速度センサと、受信装置の各アンテナに取り付けられた複数のアンテナ加速度センサと、を備え、カプセル加速度センサが検出した加速度と、各アンテナ加速度センサが取得した加速度の平均値と、をもとに、被検体に対するカプセル型内視鏡装置の相対的な動き量を求めるカプセル型内視鏡システムが開示されている。このカプセル型内視鏡システムによりカプセル型内視鏡装置の移動度を求めることで、カプセル型医療装置の移動度に応じて撮影フレームレートを変化させることができる。

特開２００９−１９５２７１号公報

しかしながら、特許文献１が開示する技術は、カプセル型内視鏡装置とアンテナとの間で相関の小さい加速度も平均値の算出に用いられるため、例えば、カプセル型内視鏡装置から最も離れたアンテナにおいて、カプセル型内視鏡装置の動きとは関係のない被検体の動作を加速度として検出した場合であっても該加速度が平均値の算出に用いられてしまい、被検体に対するカプセル型内視鏡装置の相対的な動きを検出する精度が低下する場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体に対するカプセル型医療装置の相対的な動きを高精度に検出することができる受信装置およびカプセル型内視鏡システム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、本発明にかかる受信装置は、被検体の体腔内に導入され、該体腔内で検出した第１の移動情報を含む無線信号を出力するカプセル型内視鏡装置から該無線信号を受信する受信装置であって、前記カプセル型内視鏡装置から前記無線信号を受信する複数の受信アンテナであって、当該受信アンテナの動きを示す第２の移動情報を検出する検出部をそれぞれ有する複数の受信アンテナと、前記カプセル型内視鏡装置と前記受信アンテナとの位置関係に関する位置情報を前記受信アンテナごとに生成する位置情報生成部と、前記受信部が検出した前記第２の移動情報を前記位置情報で重み付けすることによって、前記複数の受信アンテナの移動情報である第３の移動情報を生成する第１移動情報生成部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記第１移動情報生成部は、前記位置情報生成部が生成した各受信アンテナの位置情報のうち、所定の条件を満たす位置情報に応じた受信アンテナが検出した第２の移動情報を用いて前記第３の移動情報を生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記位置情報は、前記受信アンテナが受信した前記無線信号の信号強度であることを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記位置情報は、前記受信アンテナと前記カプセル型内視鏡装置との距離であることを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記位置情報は、前記受信アンテナが前記無線信号を受信するまでに要した所要時間であることを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記カプセル型内視鏡装置において検出された前記第１の移動情報と、前記第１移動情報算出部が生成した前記第３の移動情報とをもとに、前記被検体内での前記カプセル型内視鏡装置の動きを示す第４の移動情報を生成する第２移動情報生成部、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる受信装置は、上記発明において、前記第２移動情報生成部が生成した第４の移動情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡装置が行う撮像処理のフレームレートを設定するフレームレート設定部、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、被検体の体腔内に導入され、該体腔内で検出した第１の移動情報を含む無線信号を出力するカプセル型内視鏡装置と、前記カプセル型内視鏡装置から前記無線信号を受信する複数の受信アンテナであって、当該受信アンテナの動きを示す第２の移動情報を検出する検出部をそれぞれ有する複数の受信アンテナと、前記カプセル型内視鏡装置と前記受信アンテナとの位置関係に関する位置情報を前記受信アンテナごとに生成する位置情報生成部と、前記受信アンテナが検出した前記第２の移動情報を前記位置情報で重み付けすることによって、前記複数の受信アンテナの移動情報である第３の移動情報を生成する移動情報生成部と、を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡システム。

本発明によれば、被検体に対するカプセル型医療装置の相対的な動きを高精度に検出することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置および受信アンテナユニットの構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置が行う第３の移動情報の生成処理を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置が行う加速度の算出処理を説明する図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置が行う第３の移動情報の生成処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、以下の説明において、被検体の体内に導入されて被検体の体内画像を撮像するカプセル型内視鏡装置から無線信号を受信して被検体の体内画像を表示する処理装置を含むカプセル型内視鏡システムを例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、同一の構成には同一の符号を付して説明する。

（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システムの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システム１は、被検体２内に導入されて該被検体２内を撮像することにより画像データを取得し、無線信号に重畳して送信するカプセル型内視鏡１０と、被検体２に装着されてカプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信する受信アンテナユニット３を有し、該受信アンテナユニット３を介して無線信号を受信する受信装置２０と、カプセル型内視鏡１０が取得した画像データを、受信装置２０を介して取り込み、該画像データを用いて被検体２内の画像を作成する画像処理装置３０とを備える。

図２は、本実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡１０は、被検体２が嚥下可能な大きさのカプセル形状の筐体に撮像素子等の各種部品を内蔵した装置であり、被検体２内を撮像する撮像部１１と、被検体２内を照明する照明部１２と、信号処理部１３と、カプセル型内視鏡１０の姿勢検出手段としての加速度センサ１４と、送信部１５と、受信部１６と、メモリ１７と、電源部１８と、制御部１９とを備える。

撮像部１１は、例えば、受光面に結像された光学像から被検体内を表す撮像信号を生成して出力する複数の画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子と、該撮像素子の受光面側に配設された対物レンズ等の光学系とを含む。撮像部１１は、基準のフレームレート、例えば４ｆｐｓのフレームレートによって被検体２を撮像して被検体２の画像データを生成する。撮像部１１は、複数の画素それぞれに積層されたカラーフィルタを含むものであってもよい。

照明部１２は、撮像時に被検体２内に向けて光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等により実現される。照明部１２は、撮像部１１のフレームレートに同期して、撮像部１１の撮像視野内の被写体に向けて照明光を照射する。

カプセル型内視鏡１０は、これらの撮像部１１および照明部１２をそれぞれ駆動する駆動回路等が形成された回路基板（図示せず）を内蔵しており、撮像部１１および照明部１２は、カプセル型内視鏡１０の一端部から外側に視野を向けた状態で、この回路基板に固定されている。

信号処理部１３は、撮像素子がＣＣＤイメージセンサであれば、撮像部１１から出力された撮像信号をＡ／Ｄ変換してデジタルの画像データを生成し、さらに所定の信号処理を施す。また、撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサであれば、撮像部１１から出力されたＡ／Ｄ変換が施された撮像信号に対して所定の信号処理を施す。ここで、所定の画像処理とは、例えばノイズ低減処理やオートゲインコントロール等である。

加速度センサ１４は、例えばカプセル型内視鏡１０の筐体の中央部付近に配設されており、カプセル型内視鏡１０に与えられる第１センサ座標系の３軸方向の加速度を検出して加速度検出信号（第１の移動情報）を出力する。出力された加速度検出信号は、その際に生成された画像データと関連付けて記憶される。加速度センサ１４は、重力を検出するセンサを含む。該重力を検出するセンサの検出結果によって基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０（第１センサ座標）の姿勢を検出することができる。重力検出は、第１センサ座標系の３軸方向の加速度検出と同期して行われる。ここで、基準座標系は、例えば互いに直交する３軸からなる直交座標系であって、三つの軸のうち一つの軸が重力方向と平行となる直交座標系である。また、第１センサ座標系は、例えば互いに直交する３軸からなる直交座標系である。

送信部１５は、メモリ１７に記憶された画像データを関連情報と共に無線信号に重畳して外部に送信する。送信部１５は、例えば送信用のアンテナを用いて実現される。

受信部１６は、受信装置２０から送信される制御情報（フレームレートなどの撮像条件）を受信する。受信部１６は、例えば受信用のアンテナを用いて実現される。

メモリ１７は、信号処理部１３が実行する各種動作にかかるプログラムや、信号処理部１３において信号処理を施された画像データ、受信部１６が受信した情報を一時的に記憶する。

電源部１８は、カプセル型内視鏡１０内の各部に電力を供給する。なお、電源部１８には、ボタン電池等の一次電池または二次電池から供給された電力を昇圧等する電源回路が含まれているものとする。

制御部１９は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、メモリ１７に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、カプセル型内視鏡１０内の各部を統括的に制御する。

カプセル型内視鏡１０は、被検体２に嚥下された後、臓器の蠕動運動等によって被検体２の消化管内を移動しつつ、生体部位（食道、胃、小腸、および大腸等）を所定のフレームレート（例えば０．５秒間隔）で順次撮像する。そして、この撮像動作により生成された画像データおよび関連情報を受信装置２０に順次無線送信する。なお、関連情報には、カプセル型内視鏡１０の個体を識別するために割り当てられた識別情報（例えばシリアル番号）や、加速度センサ１４により検出された加速度に関する情報等が含まれる。

受信装置２０は、受信部２１と、信号処理部２２と、メモリ２３と、データ送受信部２４ａと、制御情報送信部２４ｂと、表示部２５と、操作部２６と、位置情報生成部２７ａと、移動情報算出部２７ｂと、カプセル加速度算出部２７ｃと、フレームレート設定部２７ｄと、これらの各部を制御する制御部２８と、これらの各部に電力を供給する電源部２９とを備える。

受信部２１は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像データおよび関連情報を、複数（図１においては８個）の受信アンテナ３ａ〜３ｈを有する受信アンテナユニット３を介して受信する。各受信アンテナ３ａ〜３ｈは、例えばループアンテナまたはダイポールアンテナなどを用いて実現され、被検体２の体外表面上の所定位置に配置される。受信アンテナ３ａ〜３ｈの詳細な構成については後述する。

信号処理部２２は、受信部２１が受信した画像データに所定の信号処理を施す。

メモリ２３は、信号処理部２２において信号処理が施された画像データおよびその関連情報を記憶する。

データ送受信部２４ａは、ＵＳＢ、または有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ等の通信回線と接続可能なインタフェースである。データ送受信部２４ａは、画像処理装置３０と通信可能な状態で接続された際に、メモリ２３に記憶された画像データおよび関連情報を画像処理装置３０に送信する。

制御情報送信部２４ｂは、メモリ２３に記憶されたカプセル型内視鏡１０の撮像条件を、制御部２８を介して取得し、該取得した撮像条件を無線信号に重畳して外部に送信する。制御情報送信部２４ｂは、例えば送信用のアンテナを用いて実現される。

表示部２５は、カプセル型内視鏡１０から受信した画像データに基づく体内画像等を表示する。

操作部２６は、ユーザが当該受信装置２０に対して各種設定情報や指示情報を入力する際に用いられる入力デバイスである。

位置情報生成部２７ａは、カプセル型内視鏡１０と受信アンテナ３ａ〜３ｈとの各位置関係に関する位置情報を生成する。本実施の形態１では、位置情報生成部２７ａは、受信アンテナ３ａ〜３ｈがそれぞれ受信した信号の信号強度を位置情報として生成する。

移動情報算出部２７ｂは、受信アンテナ３ａ〜３ｈから得られる第２の移動情報（後述する加速度センサ３０３が検出した情報）をもとに受信アンテナ３ａ〜３ｈの移動情報である第３の移動情報を生成する。具体的には、受信アンテナ３ａ〜３ｈから得られる第２の移動情報を、位置情報生成部２７ａが生成した位置情報で重み付けすることにより受信アンテナ３ａ〜３ｈの移動情報である第３の移動情報を算出する。

カプセル加速度算出部２７ｃは、カプセル型内視鏡１０が検出した加速度（第１の移動情報）と、受信装置２０（移動情報算出部２７ｂ）が生成した受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）と、をもとに、カプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度（第４の移動情報）を算出する。

フレームレート設定部２７ｄは、カプセル加速度算出部２７ｃにより算出されたカプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度をもとに、撮像部１１が行う撮像処理のフレームレートを設定する。具体的には、フレームレート設定部２７ｄは、加速度が小さい場合はフレームレートを遅くし、加速度が大きい場合はフレームレートを速くする。

制御部２８は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、メモリ２３に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、受信装置２０内の各部を統括的に制御する。

電源部２９は、受信装置２０内の各部に電力を供給する。

このような受信装置２０は、カプセル型内視鏡１０により撮像が行われている間（例えば、カプセル型内視鏡１０が被検体２に嚥下された後、消化管内を通過して排出されるまでの間）、被検体２に装着されて携帯される。受信装置２０は、この間、受信アンテナユニット３を介して受信した画像データに、各受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける受信強度情報や受信時刻情報等の関連情報をさらに付加し、これらの画像データおよび関連情報をメモリ２３に記憶させる。

カプセル型内視鏡１０による撮像の終了後、受信装置２０は被検体２から取り外され、画像処理装置３０と接続されたクレードル２０ａにセットされる。これにより、受信装置２０は画像処理装置３０と通信可能な状態で接続され、メモリ２３に記憶された画像データおよび関連情報を画像処理装置３０に転送（ダウンロード）する。

画像処理装置３０は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置３０ａを備えたワークステーションを用いて構成される。画像処理装置３０は、入力部３１と、データ送受信部３２と、記憶部３３と、画像処理部３４と、出力部３５と、これらの各部を統括して制御する制御部３６とを備える。

入力部３１は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力デバイスによって実現される。入力部３１は、ユーザの操作に応じた情報や命令の入力を受け付ける。ユーザは、入力デバイスを操作しつつ、画像処理装置３０が順次表示する被検体２内の画像を見ながら、被検体２内部の生体部位、例えば食道、胃、小腸および大腸等を観察し、被検体２を診断する。

データ送受信部３２は、ＵＳＢ、又は有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等の通信回線と接続可能なインタフェースであり、ＵＳＢポートおよびＬＡＮポートを含んでいる。実施の形態１において、データ送受信部３２は、ＵＳＢポートに接続されるクレードル２０ａを介して受信装置２０と接続され、受信装置２０との間でデータの送受信を行う。

記憶部３３は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリや、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体および該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。記憶部３３は、画像処理装置３０を動作させて種々の機能を実行させるためのプログラム、該プログラムの実行中に使用される各種情報、ならびに受信装置２０を介して取得した画像データおよび関連情報等を記憶する。

画像処理部３４は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、記憶部３３に記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、記憶部３３に記憶された画像データに対応する体内画像を作成するための所定の画像処理を施す。より詳細には、画像処理部３４は、画像データに対し、デモザイキング、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の所定の画像処理を施してカラーの画像を作成する。また、画像処理部３４は、赤色成分（Ｒ）データ、緑色成分（Ｇ）データ、青色成分（Ｂ）データの各々を用いた色成分ごとの分光画像やカラー画像を用いた合成画像を作成する処理も実行する。

出力部３５は、画像処理部３４が作成した各種画像やその他の情報を、表示装置３０ａ等の外部装置に出力して表示させる。

制御部３６は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、記憶部３３に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、入力部３１を介して入力された信号や、データ送受信部３２から入力された画像データ等に基づいて、画像処理装置３０を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、画像処理装置３０全体の動作を統括的に制御する。

図３は、本実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置および受信アンテナユニットの構成を示すブロック図である。図３では、受信アンテナ３ａ〜３ｈのうち受信アンテナ３ａの構成を例に挙げるが、受信アンテナ３ｂ〜３ｈについても同様の構成を有する。なお、図３では、カプセル型内視鏡１０から送信される無線通信（受信アンテナ３ａとの通信）のみを図示している。受信アンテナ３ａ〜３ｈは、被検体２の体外表面上の所定位置、例えばカプセル型内視鏡１０の通過径路である被検体２内の各臓器に対応した位置にそれぞれ配置され、カプセル型内視鏡１０から無線信号を受信して受信装置２０へ送信する。受信アンテナ３ａ〜３ｈは、カプセル信号送受信部３０１と、信号強度測定センサ３０２と、加速度センサ３０３と、を有する。

カプセル信号送受信部３０１は、例えばループアンテナを用いて実現され、カプセル型内視鏡１０から送信された画像データと関連情報とを含む無線信号を受信する。カプセル信号送受信部３０１は、受信した無線信号を受信装置２０に出力する。なお、この無線信号は、受信部２１および信号処理部２２を経てメモリ２３に記憶される。

信号強度測定センサ３０２は、カプセル信号送受信部３０１が受信した無線信号の信号強度を測定する。信号強度測定センサ３０２は、測定した信号強度を受信装置２０（メモリ２３）に出力する。

加速度センサ３０３は、当該受信アンテナに与えられる第２センサ座標系の３軸方向の加速度を検出して加速度検出信号（第２の移動情報）を生成する。生成した加速度検出信号は、受信装置２０（メモリ２３）に出力される。加速度センサ３０３は、重力を検出するセンサを含む。該重力を検出するセンサの検出結果によって基準座標系における受信アンテナ（第２センサ座標系）の姿勢を検出することができる。重力検出は、第２センサ座標系の３軸方向の加速度検出を同期して行われる。第２センサ座標系は、例えば互いに直交する３軸からなる直交座標系である。

受信装置２０は、カプセル信号送受信部３０１から出力され、信号処理部２２により信号処理が施された無線信号、信号強度測定センサ３０２から出力された信号強度、および加速度センサ３０３から出力された加速度検出信号を記憶する。

続いて、受信装置２０が行う第３の移動情報の生成処理について図面を参照して説明する。図４は、本実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置２０が行う第３の移動情報の生成処理を示すフローチャートである。第３の移動情報は、加速度センサ３０３が検出した加速度検出信号に対して、各受信アンテナの受信強度に応じて重みづけを行うことにより生成される、受信アンテナ３ａ〜３ｈの移動にかかる情報である。

制御部２８は、データ取得対象の受信アンテナ番号（Ｎｏ．ｉ）をｉ＝１に設定する（ステップＳ１０１）。なお、本実施の形態１では、八つの受信アンテナ（受信アンテナ３ａ〜３ｈ）にそれぞれ番号が付されており、例えば受信アンテナ３ａには１、受信アンテナ３ｂには２、受信アンテナ３ｃには３、・・・、受信アンテナ３ｈには８が付されている。したがって、本実施の形態１では、１≦ｉ≦８となる。

制御部２８は、受信アンテナ番号の設定後、設定した番号（ここではｉ＝１）に応じた受信アンテナ（ここでは受信アンテナ３ａ）により検出された信号強度および加速度を含む情報をメモリ２３から取得する（ステップＳ１０２）。制御部２８は、受信アンテナ３ａの信号強度について、信号強度測定センサ３０２により測定されたデータをメモリ２３から取得する。また、制御部２８は、加速度について、加速度センサ３０３により検出され、生成された加速度検出信号をメモリ２３から取得する。

その後、制御部２８は、全受信アンテナについて情報取得が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部２８は、設定されている受信アンテナ番号ｉを１から順に設定する場合、設定された最大の番号（本実施の形態１では８）になっていれば全受信アンテナについての情報取得が終了したと判断し（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、設定された最大の番号以外の番号であれば全受信アンテナについての情報取得が終了していないと判断する（ステップＳ１０３：Ｎｏ）。制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了したと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。一方で、制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了していないと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に移行する。

制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了していないと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に移行して、受信アンテナ番号（ｉ）の更新を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部２８は、データ取得対象の受信アンテナ番号（Ｎｏ．ｉ）をｉ＝ｉ＋１に設定する。これにより、情報取得対象の受信アンテナが変更される。制御部２８は、受信アンテナ番号ｉの更新後、ステップＳ１０２に移行して、変更された受信アンテナについての情報取得処理を行う。

制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了したと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行して、取得した各受信アンテナの情報（信号強度および加速度）をもとに、受信アンテナユニット３の加速度を演算する（ステップＳ１０５）。なお、情報取得の終了判定は、時分割でも同時でもよい。

ここで、受信装置２０が行う受信アンテナユニット３の加速度の算出について説明する。まず、位置情報生成部２７ａが、上述したステップＳ１０２において取得した各受信アンテナの信号強度を、制御部２８を介してメモリ２３から取得する。位置情報生成部２７ａは、取得した信号強度と該信号強度に応じた受信アンテナと対応付け、該受信アンテナと対応付けられた信号強度をカプセル型内視鏡１０の位置情報として生成する。

移動情報算出部２７ｂは、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度（第２の移動情報）を、制御部２８を介してメモリ２３から取得し、取得した第２の移動情報と位置情報生成部２７ａが生成した位置情報とに基づいて受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を算出する。ここで、受信アンテナユニット３の加速度をＣ、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度をＡ（ｎ）、カプセル型内視鏡１０の位置情報としての各受信アンテナの信号強度をＢ（ｎ）とすると、受信アンテナユニット３の加速度Ｃは、下式（１）により算出される。なお、ｎは受信アンテナ番号を示し、１≦ｎ≦Ｎ（本実施の形態１ではＮ＝８）である。

式（１）に示すように、各受信アンテナの加速度を信号強度で重み付し、該信号強度の和で除することにより、受信アンテナユニット３の加速度Ｃを算出することができる。

移動情報算出部２７ｂは、式（１）をもとに、第２センサ座標系の軸ごとに加速度の演算を行う。具体的には、第２センサ座標系の三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、移動情報算出部２７ｂは、各軸（成分）の加速度、例えば受信アンテナ３ａ（受信アンテナ番号１）で検出されたＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ（１）、受信アンテナ３ｂ（受信アンテナ番号２）で検出されたＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ（２）、受信アンテナ３ｃ（受信アンテナ番号３）で検出されたＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ（３）、・・・、受信アンテナ３ｈ（受信アンテナ番号８）で検出されたＸ軸方向の加速度Ａ_Ｘ（８）を取得し、第２センサ座標系における受信アンテナユニット３のＸ軸方向の加速度Ｃ_Ｘを算出する。移動情報算出部２７ｂは、同様にして、受信アンテナユニット３のＹ軸方向の加速度Ｃ_Ｙ、および受信アンテナユニット３のＺ軸方向の加速度Ｃ_Ｚをそれぞれ算出する。

上述した第３の移動情報の生成処理により、信号強度によって重み付された第３の移動情報（第２センサ座標系における受信アンテナユニット３の加速度Ｃ_Ｘ，Ｃ_Ｙ，Ｃ_Ｚ）を得ることができる。

次に、カプセル型内視鏡１０の加速度（第４の移動情報）の算出について説明する。カプセル加速度算出部２７ｃは、該第１および第３の移動情報をもとにカプセル型内視鏡１０の加速度を算出する。

具体的には、カプセル加速度算出部２７ｃは、加速度センサ１４による検出結果のうち、重力にかかる検出結果に基づいて基準座標系における受信アンテナの姿勢を判断することで、基準座標系に対する第１センサ座標系の回転角度（ヨー、ピッチ、ロール）を求める。その後、カプセル加速度算出部２７ｃは、第１センサ座標系の３軸方向の加速度と、上述した第１センサ座標系の回転角度とをもとに、第１センサ座標系において検出された加速度検出信号（第１の移動情報）を、基準座標系における加速度信号に変換する。これにより、基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の三つの軸方向の加速度を得る。

同様にして、カプセル加速度算出部２７ｃは、加速度センサ３０３による検出結果のうち、重力にかかる検出結果に基づいて基準座標系における受信アンテナの姿勢を判断することで、基準座標系に対する第２センサ座標系の回転角度（ヨー、ピッチ、ロール）を求める。その後、カプセル加速度算出部２７ｃは、移動情報算出部２７ｂにより算出された第３の移動情報と、上述した第２センサ座標系の回転角度とをもとに、第２センサ座標系において検出された加速度検出信号（第３の移動情報）を、基準座標系における加速度信号に変換する。これにより、基準座標系における受信アンテナユニット３の三つの軸方向の加速度を得る。

カプセル加速度算出部２７ｃは、基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の三つの軸方向の加速度と、基準座標系における受信アンテナユニット３の三つの軸方向の加速度と、をもとに、成分ごとに減算処理して、各成分におけるカプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度（第４の移動情報）を算出する。

図５は、本実施の形態１に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置が行う加速度の算出処理を説明する図である。図５に示すように、ある軸方向におけるカプセル型内視鏡１０の加速度と、同一の軸方向における受信アンテナユニット３の加速度と、を減算処理すると、その軸方向におけるカプセル型内視鏡１０の被検体２に対する加速度を算出することができる。このカプセル型内視鏡１０の加速度と、受信アンテナユニット３の加速度との差が、カプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度となる。

カプセル加速度算出部２７ｃは、成分ごとに真の加速度を算出した後、該成分をベクトル合成して、基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度を求める。

このようにして、カプセル加速度算出部２７ｃは、第１および第３移動情報をもとに、基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度を算出する。

カプセル加速度算出部２７ｃにより基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の真の加速度が算出されると、フレームレート設定部２７ｄは、該真の加速度の大きさに基づいて、フレームレートを決定する。なお、決定に要する基準フレームレートや、速度に応じた変化率などは、予め記憶部３３に記憶されているものであってもよいし、前回測定した加速度に対する比率に基づいてフレームレート設定部２７ｄがフレームレートを算出するものであってもよい。

制御部２８は、フレームレート設定部２７ｄにより決定されたフレームレートに基づいて、撮像部１１が行う撮像処理を制御する。制御部２８は、フレームレート設定部２７ｄにより決定されたフレームレートにかかる情報を、制御情報送信部２４ｂを介してカプセル型内視鏡１０に送信する。なお、上述した加速度検出、加速度算出およびフレームレート決定処理は、所定のフレーム間隔で行うものであってもよいし、所定の時間間隔で行うものであってもよいし、加速度検出および加速度算出処理はフレームごとに行い、連続するフレーム間の加速度変化が所定の値以上である場合にフレームレートを再設定するものであってもよい。

上述した本実施の形態１によれば、移動情報算出部２７ｂが、受信アンテナが取得した信号の信号強度と、加速度センサ３０３が検出した加速度と、をもとに、該信号強度によって各受信アンテナの加速度を重み付けすることによって受信アンテナユニット３の加速度を算出するようにしたので、被検体内でのカプセル型内視鏡１０の動きを高精度に検出することができる。

（実施の形態１の変形例１）
続いて、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。上述した実施の形態１では、信号強度によって受信アンテナの加速度の重み付けを行って受信アンテナユニット３の加速度Ｃを算出するものとして説明したが、本変形例１では、カプセル型内視鏡１０と各受信アンテナとの距離を位置情報として、該距離によって受信アンテナの加速度の重み付けを行う。

位置情報生成部２７ａは、各受信アンテナから信号強度を取得すると、該信号強度に応じた各受信アンテナとカプセル型内視鏡１０との間の相対的な距離をそれぞれ算出し、算出した各受信アンテナからカプセル型内視鏡１０までの各距離を位置情報として出力する。

移動情報算出部２７ｂは、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度（第２の移動情報）を取得し、取得した第２の移動情報と位置情報生成部２７ａが生成した位置情報とに基づいて受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を算出する。ここで、受信アンテナユニット３の加速度をＣ、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度をＡ（ｎ）、位置情報としての各受信アンテナの距離をＤ（ｎ）とすると、受信アンテナユニット３の加速度Ｃは、下式（２）により算出される。

式（２）に示すように、各受信アンテナの加速度を相対的な距離の逆数で重み付し、該距離の逆数の和で除することにより、受信アンテナユニット３の加速度Ｃを算出することができる。

（実施の形態１の変形例２）
続いて、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。上述した実施の形態１では、信号強度によって受信アンテナの加速度の重み付けを行って受信アンテナユニット３の加速度Ｃを算出するものとして説明したが、本変形例２では、カプセル型内視鏡１０から信号が出力されてから、該信号を各受信アンテナが受信するまでの所要時間を位置情報として、該所要時間によって受信アンテナの加速度の重み付けを行う。

位置情報生成部２７ａは、受信部２１やメモリ２３を介して取得した画像データと関連情報とを含む無線信号をもとに、カプセル型内視鏡１０から信号が出力されてから、該信号を各受信アンテナが受信するまでの所要時間をそれぞれ算出し、算出した各受信アンテナについての所要時間を位置情報として出力する。具体的には、位置情報生成部２７ａは、カプセル型内視鏡１０が出力した無線信号に含まれる信号出力タイミング（例えば時間）と、受信アンテナが該無線信号を受信したタイミングとをもとに、所要時間を算出する。

移動情報算出部２７ｂは、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度（第２の移動情報）を取得し、取得した第２の移動情報と、位置情報生成部２７ａが生成した位置情報とに基づいて受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を算出する。ここで、受信アンテナユニット３の加速度をＣ、各受信アンテナの加速度センサ３０３により検出された加速度をＡ（ｎ）、位置情報としての各受信アンテナの所要時間をＴ（ｎ）とすると、受信アンテナユニット３の加速度Ｃは、下式（３）により算出される。

式（３）に示すように、各受信アンテナの加速度を所要時間の逆数で重み付し、該所要時間の逆数の和で除することにより、受信アンテナユニット３の加速度Ｃを算出することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、移動情報算出部２７ｂが、すべての受信アンテナについて、取得した信号をもとに受信アンテナユニット３の加速度を算出するものとして説明したが、本実施の形態２では、所定の受信強度以上となる信号を取得した受信アンテナの信号強度および加速度を用いて受信アンテナユニット３の加速度を算出する。換言すれば、移動情報算出部２７ｂは、所定の信号強度以下の受信アンテナの情報を除いて、受信アンテナユニット３の加速度を算出する。

図６は、本実施の形態２に係るカプセル型内視鏡システムの受信装置が行う第３の移動情報の生成処理を示すフローチャートである。第３の移動情報は、上述した実施の形態１と同様、加速度センサ３０３が検出した加速度検出信号に対して、各受信アンテナの受信強度に応じて重みづけを行うことにより生成される、被検体２に対する受信アンテナ３ａ〜３ｈの移動にかかる情報である。

制御部２８は、上述した実施の形態１と同様にして、データ取得対象の受信アンテナ番号（Ｎｏ．ｉ）をｉ＝１に設定し（ステップＳ２０１）、該設定した番号に応じた受信アンテナにより検出された信号強度および加速度を含む情報を取得し（ステップＳ２０２）、全受信アンテナについて情報取得が終了したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了したと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に移行する。一方で、制御部２８は、全受信アンテナについての情報取得が終了していないと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４に移行する。ステップＳ２０４では、制御部２８は、受信アンテナ番号（Ｎｏ．ｉ）をｉ＝ｉ＋１に設定する（ステップＳ２０４）。制御部２８は、受信アンテナ番号ｉの更新後、ステップＳ２０２に移行して、変更された受信アンテナについての情報取得処理を繰り返す。

制御部２８は、取得した各受信アンテナの信号強度のうち、閾値以下の信号強度が存在するか否かを判断する（ステップＳ２０５）。なお、ここでいう閾値は、例えば、受信アンテナによって受信する信号強度として適切な（有効な）強度を有する信号か否かを判断可能な値である。該閾値は、メモリ２３に予め記憶されるものであってもよいし、第２移動情報の生成処理の都度、設定されるものであってもよい。第２移動情報の生成処理の都度、閾値を設定する場合は、例えば、取得した信号強度のうちの最大値に対して１０％の値を閾値として設定する。

制御部２８は、取得した各受信アンテナの信号強度のすべてが閾値より大きいと判断すると（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、すべての各受信アンテナの情報（信号強度および加速度）をもとに、受信アンテナユニット３の加速度を演算する（ステップＳ２０６）。

これに対し、制御部２８は、取得した各受信アンテナの信号強度のうち、閾値以下の信号強度が存在すると判断すると（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に移行して受信アンテナユニット３の加速度を演算する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０７では、移動情報算出部２７ｂが、制御部２８により閾値以下の信号強度であると判定された受信アンテナの情報を除く受信アンテナの情報（信号強度および加速度）をもとに、受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を演算する。具体的には、移動情報算出部２７ｂは、上述した式（１）に基づき、算出対象の受信アンテナの情報（信号強度および加速度）を用いて第３の移動情報を算出する。

上述した第３の移動情報の生成処理により受信アンテナユニット３の加速度が求まると、カプセル加速度算出部２７ｃが、第１および第３の移動情報をもとに、基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度（第４の移動情報）を算出する。具体的には、カプセル加速度算出部２７ｃは、算出対象の受信アンテナの情報（信号強度および加速度）を用いて算出された受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）と、カプセル型内視鏡１０の加速度との差を求めて、カプセル型内視鏡１０の被検体２内での真の加速度を算出する。カプセル加速度算出部２７ｃにより基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の真の加速度が算出されると、フレームレート設定部２７ｄは、該真の加速度の大きさに基づいて、フレームレートを決定する。

ここで、カプセル型内視鏡１０と受信アンテナとは、信号強度が小さいほど離れているとみなすことができる。このため、閾値を設けて信号強度の小さい受信アンテナの情報を除くことで、カプセル型内視鏡１０と距離の近い受信アンテナの情報のみを用いた受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を算出することができる。例えば、各受信アンテナが検出する加速度は、カプセル型内視鏡１０と受信アンテナとの距離に関わらず、被検体２の動きによって検出値が大きくなる場合がある。本閾値による信号強度の判定処理では、このようなカプセル型内視鏡１０から離れた受信アンテナの加速度であって、該カプセル型内視鏡１０の移動とは関係のない被検体の動きによって検出された加速度を排除することができる。

上述した本実施の形態２によれば、移動情報算出部２７ｂが、受信アンテナが取得した信号の信号強度と、加速度センサ３０３が検出した加速度と、をもとに、該信号強度によって各受信アンテナの加速度を重み付けすることによって受信アンテナユニット３の加速度を算出するようにしたので、被検体内でのカプセル型内視鏡１０の動きを高精度に検出することができる。

また、上述した本実施の形態２によれば、移動情報算出部２７ｂが、所定の信号強度を満たす受信アンテナの加速度を用いて受信アンテナユニット３の加速度（第３の移動情報）を演算するようにしたので、加速度セン３０３により検出された加速度のうち、カプセル型内視鏡１０との相関の高い加速度のみを用いて受信アンテナユニット３の加速度が算出されるため、被検体内でのカプセル型内視鏡１０の動きを一段と高精度に検出することができる。

なお、上述した本実施の形態２では、信号強度を位置情報として、受信アンテナの加速度を重み付けして受信アンテナユニット３の加速度を演算するものとして説明したが、上述した実施の形態１の変形例１，２のように、位置情報を距離や所要時間として受信アンテナユニット３の加速度を演算するものであってもよい。この場合、距離や所要時間についての閾値が設定される。

また、上述した本実施の形態１，２では、加速度を移動情報として用いるものとして説明したが、加速度に限らず、例えば速度などの他の動きに関する情報をもとに受信アンテナユニット３の動きなどを算出するものであってもよい。

また、上述した本実施の形態１，２では、カプセル加速度算出部２７ｃおよびフレームレート設定部２７ｄが受信装置２０に設けられるものとして説明したが、画像処理装置３０にカプセル加速度算出部２７ｃおよびフレームレート設定部２７ｄを設けて画像処理装置３０側で基準座標系におけるカプセル型内視鏡１０の真の加速度（速度）を算出してフレームレートの設定を行うものであってもよい。この場合、距離や所要時間についての閾値が設定される。

以上のように、本発明にかかる受信装置およびカプセル型内視鏡システムは、被検体内でのカプセル型医療装置の相対的な動きを高精度に検出するのに有用である。

１ カプセル型内視鏡システム
２ 被検体
３ 受信アンテナユニット
３ａ〜３ｈ 受信アンテナ
１０ カプセル型内視鏡
１１ 撮像部
１２ 照明部
１３ 信号処理部
１４，３０３ 加速度センサ
１５ 送信部
１６，２１ 受信部
１７ メモリ
１８，２９ 電源部
１９，２８，３８ 制御部
２０ 受信装置
２０ａ クレードル
２２ 信号処理部
２３ メモリ
２４ａ データ送受信部
２４ｂ 制御情報送信部
２５ 表示部
２６ 操作部
２７ａ 位置情報生成部
２７ｂ 移動情報算出部（第１移動情報生成部）
２７ｃ カプセル加速度算出部（第２移動情報生成部）
２７ｄ フレームレート設定部
３０ 画像処理装置
３０ａ 表示装置
３１ 入力部
３２ データ送受信部
３３ 記憶部
３４ 画像処理部
３５ 出力部
３０１ カプセル信号送受信部
３０２ 信号強度測定センサ

Claims (8)

1. 被検体の体腔内に導入され、該体腔内で検出した第１の移動情報を含む無線信号を出力するカプセル型内視鏡装置から該無線信号を受信する受信装置であって、
   前記カプセル型内視鏡装置から前記無線信号を受信する複数の受信アンテナであって、当該受信アンテナの動きを示す第２の移動情報を検出する検出部をそれぞれ有する複数の受信アンテナと、
   前記カプセル型内視鏡装置と前記受信アンテナとの位置関係に関する位置情報を前記受信アンテナごとに生成する位置情報生成部と、
   前記受信部が検出した前記第２の移動情報を前記位置情報で重み付けすることによって、前記複数の受信アンテナの移動情報である第３の移動情報を生成する第１移動情報生成部と、
   を備えたことを特徴とする受信装置。
2. 前記第１移動情報生成部は、前記位置情報生成部が生成した各受信アンテナの位置情報のうち、所定の条件を満たす位置情報に応じた受信アンテナが検出した第２の移動情報を用いて前記第３の移動情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記位置情報は、前記受信アンテナが受信した前記無線信号の信号強度であることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記位置情報は、前記受信アンテナと前記カプセル型内視鏡装置との距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
5. 前記位置情報は、前記受信アンテナが前記無線信号を受信するまでに要した所要時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
6. 前記カプセル型内視鏡装置において検出された前記第１の移動情報と、前記第１移動情報算出部が生成した前記第３の移動情報とをもとに、前記被検体内での前記カプセル型内視鏡装置の動きを示す第４の移動情報を生成する第２移動情報生成部、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の受信装置。
7. 前記第２移動情報生成部が生成した第４の移動情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡装置が行う撮像処理のフレームレートを設定するフレームレート設定部、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
8. 被検体の体腔内に導入され、該体腔内で検出した第１の移動情報を含む無線信号を出力するカプセル型内視鏡装置と、
   前記カプセル型内視鏡装置から前記無線信号を受信する複数の受信アンテナであって、当該受信アンテナの動きを示す第２の移動情報を検出する検出部をそれぞれ有する複数の受信アンテナと、
   前記カプセル型内視鏡装置と前記受信アンテナとの位置関係に関する位置情報を前記受信アンテナごとに生成する位置情報生成部と、
   前記受信アンテナが検出した前記第２の移動情報を前記位置情報で重み付けすることによって、前記複数の受信アンテナの移動情報である第３の移動情報を生成する移動情報生成部と、
   を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡システム。

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