JP4422679B2

JP4422679B2 - カプセル内視鏡およびカプセル内視鏡システム

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Publication number: JP4422679B2
Application number: JP2005505851A
Authority: JP
Inventors: 誠一郎木許; 紀幸藤森; 浩鈴島; 敏明重盛; 力中村; 綾子永瀬; 哲夫薬袋; 初男清水; 武道本多; 克義笹川; 克哉鈴木; 雅行橋本; 達也折原; 一孝中土
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: EP1618834A4; CN1777392A; US20040225190A1; CA2523306A1; KR20060013517A; CN100435716C; CA2523306C; AU2004233668B2; EP1618834A1; JPWO2004096028A1; WO2004096028A1; AU2004233668A1

Description

この発明は、医療用の内視鏡に関し、更に詳しくは、飲み込み型の錠剤状内視鏡（以下、「カプセル内視鏡」という）およびこれを用いたカプセル内視鏡システムに関するものである。

従前より、固体撮像素子を備えた撮像ユニットやＬＥＤ等を用いてなる照明手段を、検査対象者が口から飲み込める程度の大きさのカプセル筐体に内包して構成されたカプセル内視鏡が知られている。

このカプセル内視鏡は、検査対象者が口から飲み込むことにより、体腔内通過過程で胃や腸等を撮像等することを可能とするものである。

このようなカプセル内視鏡の一例について図７を参照して説明する。

図７に示すように、カプセル内視鏡は、体腔内の画像を撮像し得る撮像手段１と、体腔内部を照明する照明手段２と、これらに電力を供給する電源手段３と、上記撮像手段１及び上記照明手段２を覆うと共に、上記照明手段２からの照明光Ｌを導出する先端カバー部５と、上記先端カバー部５と水密に設けられ、内部に上記撮像手段１、照明手段２及び上記電源手段３並びに処理回路６，７を少なくとも配設したカプセル筐体８から構成されている。

ところで、上記照明手段２は、撮像手段１による体腔内撮像時において、体腔内を照明することができるものであり、通例、これら照明手段２と撮像手段１とは隣接して前方を向くように配置されている。そして、カプセル筐体８における先端部分には、上記照明光を体腔内へ導出させることができるように、更には、撮像ユニットが体腔画像を撮像することができるように、所定の部分又は全体を透明に構成して、照明光導出窓部及び体腔画像撮込窓部を兼ねた半球状の先端カバー部５が設けられている。

この先端カバー部５を半球状としているのは、検査者がカプセル内視鏡を飲み込みやすいようにするためと、更には先端カバー部５に付着した体液を残りにくくするようにするためでもある（特許文献１参照）。

特開２００１−９５７５６号公報

しかしながら、特許文献１で提案されているような従来の半球状の先端カバー部５を用いるような場合では、いわゆるドーム形状ゆえに、図８に示すように、先端カバー部５に一体に形成される照明光導出窓部５ａは曲面となるので、照明手段２からの照明光Ｌは、照明光導出窓部に対して直交する方向に入射することができず、半球状のカバー部５の内面で反射するような場合には、当該反射光ＲＬが照明手段２の側方に配設してなる撮像手段１に入射してしまうという、問題がある。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明のカプセル内視鏡は、体腔内の画像を撮像し得る撮像部を有する撮像手段と、体腔内部を照明光により照明する照明手段と、前記撮像手段および前記照明手段に電力を供給する電源手段と、前記撮像手段及び前記照明手段を覆うと共に、前記照明手段からの照明光を導出する照明光導出用窓部を備えてなる先端カバー部と、前記先端カバー部と共に水密な内部空間を形成し、該内部空間内に前記撮像手段、前記照明手段及び前記電源手段が少なくとも配設されるカプセル胴部と、を備え、前記照明光導出用窓部はフラット状に成形されており、前記撮像手段の入射窓は、前記照明手段からの照明光が前記照明光導出用窓部の内面で反射して生じる一次反射光の光路および該光路の延長線のいずれからも外れていることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明光導出用窓部が、照明手段からの照明光が当該照明光導出窓部にて反射した場合において、前記撮像手段に入射し難い距離間隔を、前記照明手段との間に有することを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明光導出用窓部と照明手段との距離間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明手段と撮像手段との隣接距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明光導出用窓部が、照明手段における発光表面を前方から略完全に覆い得ることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明光導出用窓部が、照明手段からの照明光の中心光軸と直交する方向に配設してなることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明光導出用窓部が、樹脂又はガラスからなることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記先端カバー部の内面が、その中央部分において前記照明光導出用窓部を除いて外側に突出した曲面凸状部を形成してなることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記撮像手段を中心としてその周囲に前記照明手段が少なくとも２以上配設されていることを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記撮像手段からの撮像情報を外部へ送信する通信手段を備えたことを特徴とする。

また、この発明では、上記の発明において、前記照明手段が発光ダイオードであることを特徴とする。

また、本発明のカプセル内視鏡システムは、上記のカプセル内視鏡と、カプセル内視鏡を使用開始前まで被覆するパッケージと、カプセル内視鏡からの送信信号を外部で受信する受信装置と、受信装置からの情報を処理する情報処理手段と、を備えたことを特徴とする。

以下、本発明の内容を発明の実施形態により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施形態にかかるカプセル内視鏡の内部構造を示す概略図であり、図２はカプセル内視鏡システムの概略図である。図３は他の実施の形態にかかるカプセル内視鏡の概略図であり、図４は先端カバー部の斜視図であり、図５は照明手段における照明光の導出状態を示す模式図であり、図６は照明手段における照明光の反射態様を示す模式図である。

先ず、図１のカプセル内視鏡の内部構造を示す側面図を参照して本実施の形態にかかるカプセル内視鏡の構成を説明する。図１に示すように、カプセル内視鏡１０は、体腔内の画像を撮像し得る撮像手段１１と、体腔内部を照明する照明手段１２と、これらに電力を供給する電源手段１３と、内部に上記撮像手段１１、上記照明手段１２及び上記電源手段１３を少なくとも配設したカプセル筐体１４とを有する。

ここで、本実施の形態では、カプセル筐体１４は、上記撮像手段１１及び上記照明手段１２からの照明光Ｌを導出し、該照明光Ｌが撮像部へ反射し難い照明光用窓部２０ａを備えてなる先端カバー部２０と、上記照明手段１２を覆う先端カバー部２０と、該先端カバー部２０と水密手段２１を介して水密状態に設けられ、内部に撮像手段１１等を配設してなるカプセル胴部２２とからなり、必要に応じて後端カバー部をカプセル胴部２２と別体に設けるようにしてもよい。なお、本実施の形態では後端カバー部はカプセル胴部と一体に設けられており、平坦形状としているが、その形状をドーム形状とするようにしてもよい。

また、図３に示すように、先端カバー部２０は照明手段１２からの照明光Ｌを透過させるフラット状の照明用窓部２０ａと照明範囲を撮像する凸形状とした撮像用窓部２０ｂとに分けるようにしてもよい。なお、先端カバー部２０はその全体が透明である。

上記撮像手段１１は、撮像基板２４に設けられ、照明手段１２からの照明光Ｌによって照らされた範囲を撮像する例えばＣＣＤからなる固体撮像素子２５と、該固体撮像素子２５に被写体の像を結像する固定レンズ２６ａ及び可動レンズ２６ｂからなる結合レンズ２６とからなり、固定レンズ２６ａを固定する固定枠及び可動レンズ２６ｂを固定する可動枠によるピント調整手段２８によりシャープな結像を行っている。

なお、本発明では、撮像手段として、上記ＣＣＤに限定されるものではなく、例えばＣＭＯＳ等の撮像手段を挙げることができる。

また、上記照明手段１２は、照明基板３０に設けられ、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、照明手段１２は、撮像手段１１を構成する結像レンズ２６を中心とし、その周囲に複数（本実施の形態では、４個）配設されている。

また、上記電源手段１３は、内部スイッチ３１が設けられた電源基板３２に設けられ、電源として例えばボタン型の電池３３を用いるようにしている。なお、本発明では、上記電池として例えば酸化銀電池を用いているが、充電式電池、発電式電池等を用いるようにしてもよい。

上記内部スイッチ３１としては、例えば磁石によりＯＮ動作を行うものを用いている。

また、本実施の形態では、上記各種の手段以外に、無線基板４１には外部と無線通信を行うためのアンテナ等からなる無線手段４２が設けられており、必要に応じて外部との通信を行っている。

また、上記各種手段を処理又は制御するための信号処理・制御手段４３が撮像基板２４に設けられており、カプセル内視鏡での各種処理を実行している。

ここで、信号処理・制御手段４３は、例えば相関二重サンプリング（ＣＤＳ）等からなる画像データ生成等の映像信号処理機能と、映像信号と同期信号の混合（アナログ伝送の場合）、誤り訂正符号の付加（デジタル伝送の場合）等を行う送信用信号作成機能と、変調器と協働して例えばＰＳＫ，ＭＳＫ，ＧＭＳＫ，ＱＭＳＫ，ＡＳＫ方式に変換する変調機能と、スイッチのＯＮ−ＯＦＦに応じて電源の供給を制御する電源供給制御機能と、ＬＥＤ駆動回路等の駆動回路と、撮像枚数を制御するタイミングジェネレータ（ＴＧ）機能と、ライン・フレーム等のパラメータ等の諸データを記憶する記憶機能等から構成され、各種信号処理・制御を行っている。

上記信号処理は、例えば画像データ生成以外に、例えば画像データ補正（ホワイトバランス（ＷＢ）補正、γ補正、色処理、ＡＧＣ等）、場合によりアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）、調光機能（ＡＥ）等の処理を行っている。

つづいて、本実施の形態によるカプセル内視鏡システムについて図２を用いて説明する。図２は本実施の形態によるカプセル内視鏡システムの概略図である。上記カプセル内視鏡１０を用いて検査をするに際しては、図２に示すようなカプセル内視鏡システムを用いて行うようにしている。

本実施の形態によるカプセル内視鏡システム５０は、たとえば図２に示したように、カプセル内視鏡１０およびそのパッケージ５１、患者すなわち被検査者５２に着用させるジャケット５３、該ジャケット５３に着脱自在の受信機５４、受信機５４で受信した情報を処理するワークステーション５５により構成される。

上記ジャケット５３には、カプセル内視鏡１０の無線手段４２から発信される撮像画像の電波を捕捉するアンテナ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ及び５６ｄが設けられ、受信機５４との間で無線もしくはケーブルによる有線にて通信可能に設けられている。なお、ジャケット５３に設けたアンテナの数はとくに４個に限定されず、複数あればよく、これにより、カプセル内視鏡１０の移動に伴う位置に応じた電波を良好に受信することができる。

上記受信機５４には、観察（検査）に必要な情報を表示する表示部５７および観察（検査）に必要な情報を入力する入力部５８が設けられている。また、受信機５４は、受信された撮像画像データを記憶するＣＦ（コンパクトフラッシュ（登録商標））メモリ５９を着脱可能に装着することができる。さらに、受信機５４には、携帯時にも電源供給可能な電源部６０および観察（検査）に必要な処理を行う信号処理・制御部６１が設けられている。上記電源部６０としては、たとえば乾電池、Ｌｉイオン二次電池、Ｎｉ水素電池等を例示することができ、充電式であってもよい。

ワークステーション５５は、医者もしくは看護士がカプセル内視鏡１０により撮像された患者体内の臓器などの画像に基づいて診断を行うための処理機能を有している。このワークステーション５５には、ＣＦメモリリーダ／ライタ６１が設けられており、図示せぬが、受信機５４、ＣＦメモリリーダ／ライタ６１とそれぞれ通信可能に接続するインタフェースを有しており、ＣＦメモリ５９のリード／ライトなどを行う。

また、ワークステーション５５は、ネットワークに接続するための通信機能を有しており、このネットワークを介してデータベースに患者の診察結果などを蓄積する。さらに、ワークステーション５５は、表示部６２を有しており、受信機５４から患者体内の撮像画像データを入力して表示部６２に臓器などの画像を表示する。

図２に示すように、検査を開始する前において、パッケージ５１からカプセル内視鏡１０を取り出し、被検査者５２が口から当該カプセル内視鏡１０を飲み込むことにより、食道を通過し、消化管腔の蠕動により体腔内を進行し、逐次体腔内の像を撮像する。

そして、必要に応じて又は随時撮像結果について無線手段４２を介して撮像画像の電波が出力され、ジャケット５３の各アンテナ５６ａ〜５６ｄでその電波が受信される。受信電波強度の高いアンテナからの信号が体外の受信機５４へ送信される。

受信機５４においては、ＣＦメモリ５９に逐次受信される撮像画像データが格納される。なお、この受信機５４はカプセル内視鏡１０の撮像開始とは同期しておらず、入力部５８の操作により受信開始と受信終了とが制御される。また、撮像画像データとしては、動画的に表示するために複数コマ／秒で撮像した静止画像データでもよいし、通常の動画像データでもよい。

カプセル内視鏡１０による被検査者５２の観察（検査）が終了すると、ＣＦメモリ５９をＣＦメモリリーダ／ライタ６１に挿入し、該ＣＦメモリ５９に格納されている撮影画像データがケーブルを介してワークステーション５５に転送される。ワークステーション５５では、転送されてきた撮像画像データは患者別に対応させて記憶される。

このようにカプセル内視鏡１０で撮像され、受信機５４で蓄積された体腔内の撮像画像データは、ワークステーション５５の表示部６２により画像表示される。これにより、超音波プローブ、内視鏡等では到達し得ない体深部（小腸等）の画像を得ることができる。

ここで、本実施の形態にかかる先端カバー部について図１、図３及び図６を参照して詳細に説明する。

本実施の形態にかかる先端カバー部は、図１及び図３に示すように、上記撮像手段１１及び上記照明手段１２を覆うと共に、上記照明手段１２からの照明光Ｌを導出し、照明光Ｌが撮像部へ反射し難い照明光用窓部２０ａを先端カバー部に形成しており、図１に示す実施の形態では、先端カバー部２０を全面フラット形状とし、図３の実施の形態では先端カバー部２０の撮像用窓部２０ｂ部分を凸形状としている。

いずれの場合でも、照明手段１２からの照明光Ｌの反射による撮像手段１１への影響を防止するように、照明用窓部２０ａ部分をフラット形状としている。

これにより、照明光Ｌが照明用窓部２０ａの光軸中心部分は照明用窓部２０ａに対してまっすぐに入射し、反射光が撮像手段１１に入射することなく導出光ＤＬとなって体腔内を照明することになり、反射によって撮像手段１１に影響を与えることがなくなる。

また、図３及び図４に示す先端カバー部２０のように、中心部分が突出して凸部２１ａを形成し、該突部２１ａ以外は平面状の照明光Ｌが撮像部へ反射し難い照明光導出窓部２１ｂとすることにより、カプセル内視鏡１０を被検査者５２が飲み込んだ際における飲み込み易さを向上するようにしている。

本実施の形態のような先端カバー部２０とするこれにより、図５に示すように、照明手段１２からの照明光Ｌの中心光軸と照明光用窓部２０ｂとが直交するようにしているので、図６に示すように、撮像手段１１を構成する結像レンズ２６内に反射するのが防止されることになる。

すなわち、照明光Ｌは照明光用窓部２０ａに対してまっすぐ入射して、通りぬけやすく、撮像手段１１側には反射することがないので、フレア等が防止される。

また、図６に示すように、照明光用窓部２０ｂと照明手段１２との距離Ｄについては、例えば０．０１〜３ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜２ｍｍの範囲とするのが好ましい。これは、距離Ｄが３ｍｍを超えると、例えばＬＥＤの場合では放射状に射出するので好ましくないからである。

また、先端カバー部２０のカプセル胴部２２との接続部分はＲ形状を施していることが好ましい。これは曲面を付与していると被検査者が飲み込み易いからである。

また、照明手段１２とフラット形状の照明用窓部２０ａとの距離が短い場合にはフラット形状の照明用窓部２０ａの面積が照明手段１２の表面の面積に対して多少小さくともよいが、両者の距離が長くなるような場合には、少なくともフラット形状の照明用窓部２０ａの面積が照明手段１２の表面の面積に対して略同一の大きさとする必要がある。これは、照明手段１２とフラット形状の照明用窓部２０ａとの距離が長くなるにつれて反射光が撮像手段１１側へ到達しやすくなるからである。

以上述べたように、この実施の形態によれば、照明用窓部を照明光が撮像部へ反射し難いものとしているので、撮像手段側への反射が防止されクリアな画像を得ることができる。

また、このカプセル内視鏡を備えたカプセル内視鏡システムとすることで、精度の高い検査が可能となる。

以上のように、この発明は、医療用の内視鏡に関し、特に体腔内の画像を撮像する飲み込み型のカプセル内視鏡およびこれを用いたカプセル内視鏡システムに適している。

図１は、カプセル内視鏡の概略図である。図２は、カプセル内視鏡システムの概略図である。図３は、他の実施の形態にかかるカプセル内視鏡の概略図である。図４は、先端カバー部の斜視図である。図５は、照明手段における照明光の導出状態を示す模式図である。図６は、照明手段における照明光の反射態様を示す模式図である。図７は、従来のカプセル内視鏡の概略図である。図８は、従来のカプセル内視鏡の照明手段における照明光の導出・反射状態を示す模式図である。

Claims

体腔内の画像を撮像し得る撮像部を有する撮像手段と、
体腔内部を照明光により照明する照明手段と、
前記撮像手段および前記照明手段に電力を供給する電源手段と、
前記撮像手段及び前記照明手段を覆うと共に、前記照明手段からの照明光を導出する照明光導出用窓部を備えてなる先端カバー部と、
前記先端カバー部と共に水密な内部空間を形成し、該内部空間内に前記撮像手段、前記照明手段及び前記電源手段が少なくとも配設されるカプセル胴部と、
を備え、
前記照明光導出用窓部はフラット状に成形されており、
前記撮像手段の入射窓は、前記照明手段からの照明光が前記照明光導出用窓部の内面で反射して生じる一次反射光の光路および該光路の延長線のいずれからも外れていることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明光導出用窓部が、照明手段からの照明光が当該照明光導出窓部にて反射した場合において、前記撮像手段に入射し難い距離間隔を、前記照明手段との間に有することを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項２に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明光導出用窓部と照明手段との距離間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項２に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明手段と撮像手段との隣接距離が１ｍｍ以下であることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明光導出用窓部が、照明手段における発光表面を前方から略完全に覆い得ることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明光導出用窓部が、照明手段からの照明光の中心光軸と直交する方向に配設してなることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明光導出用窓部が、樹脂又はガラスからなることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記先端カバー部の内面が、その中央部分において前記照明光導出用窓部を除いて外側に突出した曲面凸状部を形成してなることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記撮像手段を中心としてその周囲に前記照明手段が少なくとも２以上配設されていることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記撮像手段からの撮像情報を外部へ送信する通信手段を備えたことを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１に記載のカプセル内視鏡において、
前記照明手段が発光ダイオードであることを特徴とするカプセル内視鏡。
請求項１０に記載のカプセル内視鏡と、
カプセル内視鏡を使用開始前まで被覆するパッケージと、
カプセル内視鏡からの送信信号を外部で受信する受信装置と、
受信装置からの情報を処理する情報処理手段と、
を備えたことを特徴とするカプセル内視鏡システム。