JP4625146B2 - カプセル型内視鏡システム - Google Patents

Description

この発明は、被検体内に導入され、該被検体内で液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡を誘導するカプセル型内視鏡システムに関するものである。

近年、内視鏡分野においては、撮像機能と無線通信機能とを設けたカプセル型の被検体内導入装置（例えばカプセル型内視鏡）が提案され、このカプセル型内視鏡を用いて被検体内の画像を取得する被検体内導入システムが開発されている。カプセル型内視鏡は、被検体内を観察（検査）するために、例えば被検体の口から飲込まれ、その後、自然排出されるまでの間、体腔内たとえば胃、小腸等の臓器の内部をその蠕動運動に従って移動するとともに、例えば０．５秒間隔で被検体内の画像を撮像するように機能する。

カプセル型内視鏡が被検体内を移動する間、このカプセル型内視鏡によって撮像された画像は、被検体の体表面に配置したアンテナを介して外部の画像表示装置に受信される。この画像表示装置は、カプセル型内視鏡に対する無線通信機能と画像のメモリ機能とを有し、被検体内のカプセル型内視鏡から受信した画像をメモリに順次格納する。医師または看護師は、かかる画像表示装置に蓄積された画像、すなわち被検体の消化管内の画像をディスプレイに表示することによって、被検体内を観察（検査）し、診断することができる。

ここで、特許文献１には、電極を介して生体組織に局所的な電気刺激を与え、この電気刺激された生体組織の収縮作用を利用して生体内を移動する電気推進型のカプセル型内視鏡が記載されている。このカプセル型内視鏡では、カプセル型内視鏡本体に設けられた電極と生体組織との接触状態を電気的に検出する力覚センサを備え、この力覚センサで生体組織と電極との接触状態を確認してから電流を流すようにしているので、カプセル型内視鏡の推進を安定させることができる。

特開２００５−１８５５４４号公報 特開２００６−６８５０１号公報

しかしながら、大腸のように、管腔内に襞が多く、管腔径が大きい複雑な管腔内でカプセル型内視鏡を推進させようとすると、カプセル型内視鏡が襞に捕まったり、進行方向が分からなくなる場合が生じ、管腔内壁を漏れなく観察しつつ、適切な推進制御を行うことが困難であるという問題点があった。

ここで、特許文献２に記載されているように、位置検出手段などでカプセル型内視鏡の位置／姿勢情報を取得し、事前にあるいはリアルタイムで取得した生体内の管腔情報（位置、形状等）をもとにカプセル型内視鏡を高度に推進誘導することができるものがあるが、このようなシステムは、高度な推進誘導を行うために複雑な制御を行う必要があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な制御で、液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡によって管腔内を漏れなく観察することができる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、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、被検体内に導入され、該被検体内で液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡を誘導するカプセル型内視鏡システムにおいて、前記被検体内の管腔内壁への接触を検出する接触検出部と、前記カプセル型内視鏡に設けられた磁石と、前記被検体外部から前記磁石に対して誘導磁界を発生する磁界発生装置と、前記管腔軸方向である前記カプセル型内視鏡の進行方向に対する誘導制御を行うとともに、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を前記管腔内壁から離隔させる誘導制御を行う磁界発生制御部と、を備え、前記磁界発生制御部が、前記カプセル型内視鏡に対して水平の進行方向への誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させるとともに、前記カプセル型内視鏡の比重が体内に供給される液体に比して小さい場合、重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させていない状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させ、その後、前記重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させた状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力下向きへの誘導制御を停止することを繰り返すことで前記カプセル型内視鏡をジグザグに移動させ、また、前記カプセル型内視鏡の比重が体内に供給される液体に比して大きい場合、重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させていない状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させ、その後、前記重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させた状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力上向きへの誘導制御を停止することを繰り返すことで前記カプセル型内視鏡をジグザグに移動させることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁界発生制御部は、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を重力方向上向きおよび／または重力方向下向きに繰り返し誘導制御を行うことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁界発生制御部は、前記カプセル型内視鏡の比重値が前記液体の比重値未満近傍である場合、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を重力方向下向きへの誘導と誘導停止とを交互に行うことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁界発生制御部は、前記カプセル型内視鏡の比重値が前記液体の比重値を超えた近傍の値である場合、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を重力方向上向きの誘導と誘導停止とを交互に行うことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁界発生制御部は、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を水平方向に往復誘導制御を行うことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記接触検出部は、前記カプセル型内視鏡の筐体外面に設けられたことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記接触検出部は、接触圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記接触検出部は、インピーダンスセンサであることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記カプセル型内視鏡に設けられ前記被検体内を撮像する１以上の撮像部を備え、前記接触検出部は、前記撮像部による画像撮像時における調光情報または露光情報をもとに前記管腔内壁への接触を検出することを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記カプセル型内視鏡に設けられ前記被検体内を撮像する１以上の撮像部を備え、前記接触検出部は、前記撮像部によって取得された画像の輝度情報をもとに前記管腔内壁への接触を検出することを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記カプセル型内視鏡の重心は、該カプセル型内視鏡のほぼ中心であることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記撮像部は、前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向の一端または両端に設けられたことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁石は、磁化方向が前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向に垂直な方向になるように配置されることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁石は、磁化方向が前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向に平行な方向になるように配置されることを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、前記磁界発生制御部は、前記カプセル型内視鏡に少なくとも１８０度以上の回転を与える誘導磁界を発生させる制御を行うことを特徴とする。

また、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上述した発明において、被検体の体位を検出する体位検出部と、前記カプセル型内視鏡が位置する大腸内の部位を検出する位置検出部と、前記体位検出部が検出した被検体の体位および前記位置検出部が検出した部位をもとに、前記位置検出部が検出した部位が鉛直下方となるように、前記被検体の体位変換を案内する体位案内部と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、被検体内に導入され、該被検体内で液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡が被検体内を１以上の撮像部によって撮像する場合、磁界発生制御部が、接触検出部による管腔内壁への接触を検出結果をもとに、磁界発生装置によってカプセル型内視鏡内に設けられた磁石に対して誘導磁界を発生させ、たとえば重力方向上向きあるいは重力方向下向きなどの簡易な誘導を行って、カプセル型内視鏡を管腔内壁から離隔させる誘導制御を行っているので、簡易な制御でカプセル型内視鏡を進行方向に推進できるとともに、液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡によって管腔内を漏れなく観察することができる。

図１は、この発明の実施の形態１であるカプセル型内視鏡システムの構成を示す模式図である。 図２は、カプセル型内視鏡の構成を示す模式図である。 図３は、カプセル型内視鏡の外観構成を示す図である。 図４は、カプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 図５は、カプセル型内視鏡の比重が液体よりも小さい場合における磁界発生制御部によるカプセル型内視鏡の重力方向に対する誘導制御処理手順を示すフローチャートである。 図６は、磁界発生制御部による誘導制御の一例を示す模式図である。 図７は、カプセル型内視鏡の比重が液体よりも大きい場合における磁界発生制御部によるカプセル型内視鏡の重力方向に対する誘導制御処理手順を示すフローチャートである。 図８は、この発明の実施の形態２であるカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 図９は、この発明の実施の形態３であるカプセル型内視鏡システムによるカプセル型内視鏡の誘導制御の一例を示す模式図である。 図１０は、大腸内の液体が少ない場合におけるカプセル型内視鏡の重力方向の誘導範囲を示す横断面模式図である。 図１１は、この発明の実施の形態４であるカプセル型内視鏡システムによるカプセル型内視鏡に対する水平方向の誘導範囲を示す横断面模式図である。 図１２は、この発明の実施の形態５であるカプセル型内視鏡システムの構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるカプセル型内視鏡システムの全体構成を示す模式図である。また、図２は、このカプセル型内視鏡システムに適用されるカプセル型内視鏡の構成を示す模式図である。さらに、図３は、図２に示したカプセル型内視鏡の外観構成を示す図である。また、図４は、カプセル型内視鏡の機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、このカプセル型内視鏡システム１１は、被検体１の内部、具体的には大腸１４内に、液体１５に浮くことが可能なカプセル型内視鏡２を経口で導入し、この大腸１４内部のカプセル型内視鏡２を誘導しつつ、大腸１４内壁の体内画像を取得するものである。このシステムは、被検体１の体表上に配置した複数のアンテナ３ａを介して被検体１内部のカプセル型内視鏡２と無線通信を行う通信部３と、カプセル型内視鏡２によって撮像された被検体１の体内画像等の各種情報を表示する表示部４と、被検体１内部のカプセル型内視鏡２を誘導するための磁界を発生する磁界発生部５と、磁界発生部５に電力を供給する電力供給部６と、磁界発生部５を移動させる移動部７と、導入されるカプセル型内視鏡２の種別などの各種情報を入力する入力部８と、被検体１の体内画像等の各種情報を記憶する記憶部９と、上記各構成部を制御する制御部１０とを備える。ここで、磁界発生部５、電力供給部６、および移動部７は、磁界発生装置１７を構成する。

カプセル型内視鏡２は、被検体１の内部に導入可能な大きさに形成されたカプセル形状の医療装置である。また、カプセル型内視鏡２は、外部と無線通信を行うための無線通信機能を有する。また、カプセル型内視鏡２は、被検体１の体内画像を撮像する撮像機能を有する。カプセル型内視鏡２は、外部磁界の作用等によって大腸１４内を移動しつつ、大腸１４内壁の体内画像を順次撮像し、その都度、得られた体内画像を含む画像信号を被検体１の外部に順次無線送信する。さらに、カプセル型内視鏡２は、大腸１４内の内壁との接触を検出する接触センサ３０ｂ，３０ｃ（図２〜図４参照）を有し、この接触センサ３０ｂ，３０ｃが内壁と接触したか否かの接触情報を逐次、被検体１外部に無線送信する。

通信部３は、被検体１の体表面上に配置された複数のアンテナ３ａと接続され、これら複数のアンテナ３ａのいずれか一つを介して被検体１内部のカプセル型内視鏡２と無線通信を行う。通信部３は、複数のアンテナ３ａを介してカプセル型内視鏡２からの無線信号および接触情報を受信し、この受信した無線信号および接触情報に対して復調処理等を行って、この無線信号に含まれる画像信号および接触情報等を抽出する。通信部３は、この抽出した画像信号および接触情報等を制御部１０に送信する。

磁界発生部５は、複数の電磁石を用いて実現され、電力供給部６から供給される電力によって回転磁界または勾配磁界等の３次元的な外部磁界を発生させる。特に、磁界発生部５は、少なくとも鉛直方向に対する勾配磁界を発生させることができる。この磁界発生部５は、ベッド１３に載置された被検体１内部のカプセル型内視鏡２に外部磁界を印加し、この外部磁界の作用によって、被検体１内部の磁石（永久磁石）に対して磁気引力を発生させて、カプセル型内視鏡２を所望の体内部位に誘導する。

移動部７は、被検体１内部のカプセル型内視鏡２に磁界発生部５による外部磁界が印加されるように被検体１に対して相対的に磁界発生部５を移動するためのものである。具体的には、被検体１を載置するベッド１３の載置面に対して略平行なＸＹ平面が設定され、移動部７は、制御部１０の制御に基づいて、このＸＹ平面内の座標位置に磁界発生部５を移動する。この場合、移動部７は、磁界発生部５による外部磁界が形成される３次元空間内に被検体１内部のカプセル型内視鏡２が位置するように磁界発生部５を移動する。

入力部８は、キーボード、マウス、ジョイスティック等の入力デバイスを用いて実現され、医師または看護師等のユーザによる入力操作に応じて制御部１０に各種情報を入力する。また、入力部８は、表示部４の表示結果をもとに制御部１０の制御を操作する操作手段としても機能する。この入力部８が制御部１０に入力する各種情報は、例えば、制御部１０に対して指示する指示情報、被検体の患者情報、被検体の検査情報等であり、特にカプセル型内視鏡２の種別（サイズ、密度など）情報が入力される。

制御部１０は、被検体１の体内画像を生成する画像処理部１０ａと、被検体１内部におけるカプセル型内視鏡２の位置を算出する位置算出部１０ｂと、磁界発生部５に対する電力供給部６の通電量を制御して磁界発生部５が発生する磁界強度を制御する磁界発生制御部１０ｃを有する。

画像処理部１０ａは、カプセル型内視鏡２からの無線信号から復調された画像信号を通信部３から取得し、この取得した画像信号に対して所定の画像処理を行って、この画像信号に対応する画像情報すなわち被検体１の体内画像を生成する。画像処理部１０ａによって生成された体内画像群は、表示部４に表示され、記憶部９に記憶される。

位置算出部１０ｂは、通信部３が複数のアンテナ３ａを介してカプセル型内視鏡２からの無線信号を順次受信した際の各アンテナの受信電界強度（例えば複数のアンテナ３ａのうちの上位３つの受信電界強度）を通信部３から取得し、この取得した受信電界強度と複数のアンテナ３ａ内の各アンテナの位置情報とをもとに、三角法等に基づいて被検体１内部におけるカプセル型内視鏡２の現在位置を算出する。制御部１０は、位置算出部１０ｂによって算出された現在位置情報と、この現在位置に存在するカプセル型内視鏡２が撮像した被検体１の体内画像とを対応付けるとともに、この現在位置情報をもとに磁界発生制御部１０ｃによるカプセル型内視鏡２の進行方向に対する誘導制御に用いる。制御部１０によって対応付けられた被検体１の体内画像およびカプセル型内視鏡２の現在位置情報は、表示部４に表示され、記憶部９に記憶される。

磁界発生制御部１０ｃは、入力された誘導指示情報、現在位置情報、および接触情報などをもとに磁界発生部５が発生する磁界強度を制御し、カプセル型内視鏡２の誘導制御を行う。ここで、磁界発生制御部１０ｃは、カプセル型内視鏡２に対し、現在位置情報をもとに大腸１４の管腔軸方向である進行方向（水平方向）に対する誘導と、接触情報をもとに大腸１４の管腔径方向の重力方向に対する誘導とを合成した合成誘導磁界を発生させる制御を行う。

つぎに、図２〜図４を参照して、カプセル型内視鏡２の構成について説明する。カプセル型内視鏡２は、図２および図３に示すように、筒状筐体２０ａとドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃとによって形成されるカプセル型筐体２０を有する。カプセル型筐体２０の外面には、大腸１４の内壁との接触を検出する１対の接触センサ３０ｂ，３０ｃが設けられる。接触センサ３０ｂ，３０ｃは、筒状筐体２０ａの両端部で周方向を一周する帯状に形成され、カプセル型筐体２０に接触する内壁の圧力を検出する圧力センサによって実現される。なお、接触センサ３０ｂ，３０ｃは、２つに限らず、１つでも、３つ以上であってもよい。要は、カプセル型内視鏡２がどのような姿勢をとっていても、大腸１４の内壁との接触を確実に検出できる接触センサであればよい。

カプセル型筐体２０内には、円筒軸Ｃ方向の両端側に設けられ、被検体１の体内画像を撮像する２つの撮像部２１ｂ，２１ｃと、磁化方向が径方向になるように配置され、磁界発生部５による外部磁界に従って引力が生じる永久磁石によって実現される磁石２７と、電池等によって実現される電源２８と、外部の通信部３と無線通信を行う送信部２９およびアンテナ２９ａと、カプセル型内視鏡２内の各構成部を制御する制御部２６とを有する。

カプセル型内視鏡２の比重値は、大腸１４に供給される水等の液体１５の比重値未満近傍の値に設定される。この場合、液体１５が水である場合、カプセル型内視鏡２の比重値は、１未満近傍に設定される。また、カプセル型内視鏡２の重心は、カプセル型筐体２０のほぼ中心に設定され、大きく偏心していない。これは、カプセル型内視鏡２が、液体１５中において重力方向に対して安定した姿勢を維持しないようにし、磁石２７とともに外部からの誘導磁界に対して大きな抗力を発生せずに誘導されやすくするためである。

カプセル型筐体２０は、被検体１の内部に導入可能な大きさに形成されたカプセル型の筐体であり、筒状筐体２０ａの両端開口がドーム形状をなすドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃによって塞がれ、液密状態が維持される。ドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃは、所定の波長帯域の光（例えば可視光）に対して透明な光学ドームである。一方、筒状筐体２０ａは略不透明な筐体である。

撮像部２１ｂ，２１ｃは、被検体１の体内画像を撮像するためのものであり、ＬＥＤ等の照明部２２ｂ，２２ｃと集光レンズ２３ｂ，２３ｃ等の光学系とＣＣＤなどによって実現される撮像素子２４ｂ，２４ｃとを有する。照明部２２ｂ，２２ｃは、ドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃ越しに被写体（具体的には大腸１４の内壁）を照明し、集光レンズ２３ｂ，２３ｃを有する光学系は、この照明した被写体からの反射光を集光し、撮像素子２４ｂ，２４ｃの受光面に被写体の光学像を結像し、光電変換された信号を制御部２６に送出する。制御部２６は、この光電変換された信号に対して所定の信号処理を施して体内画像を生成し、送信部２９およびアンテナ２９ａを介して被検体１外部に送信する。

送信部２９は、制御部２６の制御のもとに体内画像、接触情報などを、コイル状のアンテナによって実現されるアンテナ２９ａを介して無線送信する。

制御部２６は、図４に示すように、カプセル型内視鏡２の各構成部、すなわち照明部２２ｂ，２２ｃ、撮像素子２４ｂ，２４ｃ、接触センサ３０ｂ，３０ｃ、および送信部２９を制御する。制御部２６は、照明部２２ｂ，２２ｃの発光タイミングや発光量を制御するとともに、撮像素子２４ｂ，２４ｃの撮像タイミングや露光時間を制御し、被写体の体内画像信号を取得し、所定の信号処理を施して送信部２９から無線送信させる制御を行う。一方、制御部２６は、接触センサ３０ｂ，３０ｃから、内壁と接触したことを示す信号を受信した場合、接触した旨を示す接触情報を、送信部２９を介して外部に送信する。なお、制御部２６は、カプセル型内視鏡２が大腸１４に到達した時点で接触センサ３０ｂ，３０ｃを起動するように制御してもよい。また、制御部２６は、内壁に接触した時に接触した旨を示す接触情報を送信する制御を行ってもよいし、常時、接触したか否かの情報を、たとえば２値情報で送信する制御を行ってもよい。

電源２８は、スイッチ回路およびボタン型の電池等を用いて実現され、スイッチ回路によってオン状態に切り替わった際に、制御部２６の制御のもとに、上述したカプセル型内視鏡２内の構成部に対して電力を供給する。また、制御部２６は、所定時間経過や所定位置に到達等の所定条件を満足するまで、撮像処理や接触検知などの処理を行わない休止モードを備えるようにしてもよい。

ここで、図５および図６を参照して、カプセル型内視鏡２が大腸１４内で液体１５内に配置された状態における磁界発生制御部１０ｃによる重力方向の誘導制御処理について説明する。まず、図５において、磁界発生制御部１０ｃは、接触センサ３０ｂ，３０ｃからの接触情報をもとに、カプセル型内視鏡２が大腸１４の内壁１４ａに接触したか否かを判断する（ステップＳ１０１）。なお、この最初の判断処理時では、カプセル型内視鏡２の比重が液体１５の比重に比して小さいため、液体１５が大腸１４内に満たされている場合、カプセル型内視鏡２は、大腸１４の重力方向Ｇ上側（鉛直上側）の内壁１４ａに接触していることになる。

その後、磁界発生制御部１０ｃは、内壁１４ａとの接触が検出されるまでステップＳ１０１の判断を繰り返し、内壁１４ａとの接触が検出された場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡２を重力方向Ｇ下向きに誘導制御する（ステップＳ１０２）。その後、さらに内壁１４ａとの接触が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。内壁１４ａとの接触が検出されない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行し、上述した重力方向Ｇ下向きへの誘導制御を繰り返す。一方、内壁１４ａとの接触が検出された場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、これまで行っていた重力方向Ｇ下向きの誘導制御を停止し（ステップＳ１０４）、カプセル型内視鏡２の浮力のみによってカプセル型内視鏡２を重力方向Ｇ上向きに移動させる。その後、誘導処理を終了するか否かの判断を行い（ステップＳ１０５）、誘導処理を終了しない（ステップＳ１０５，Ｎｏ）限り、ステップＳ１０１に移行して上述した重力方向Ｇへの誘導処理を繰り返し、誘導処理を終了する場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

磁界発生制御部１０ｃは、上述した重力方向Ｇへの誘導処理に加えて、カプセル型内視鏡２の現在位置情報をもとに、水平の進行方向Ａ１への誘導制御を行う。この結果、大腸１４内のカプセル型内視鏡２は、図６に示すように、重力方向Ｇ上向きにある内壁１４ａと重力方向Ｇ下向きにある内壁１４ａとの接触を繰り返して進行方向Ａ１に進むことになる。すなわち、カプセル型内視鏡２は、大腸１４の管腔軸Ｃ１方向である進行方向Ａ１に向かって大腸１４内をジグザグに移動することになる（図６に示す位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３参照）。したがって、大腸１４内の内壁１４ａを漏れなく撮像することができる。また、このジグザグ進行によって大腸１４内の襞１６を容易に乗り越えることができる。さらに、磁界発生制御部１０ｃは、重力方向Ｇの下向きへの誘導制御と進行方向Ａ１への誘導制御とを合成した誘導制御を行うのみでよいため、簡易な誘導制御を実現できるとともに、重力方向Ｇの上向きへの誘導制御を行わないので、消費電力の低減化が図れるとともに装置の小型化を推進することができる。

ここで、このカプセル型内視鏡システム１１を用いた大腸１４の観察（診断）の全体処理について説明する。
１）まず、被検体１は、事前に洗腸液などの前処置剤を飲み、大腸１４内を綺麗にする。
２）その後、カプセル型内視鏡２を摂取し、蠕動運動などによって体内を観察しながら移動する。なお、所定の時間あるいは所定の場所に到達するまで、観察（画像取得）を行わない休止モードに設定してもよい。
３）カプセル型内視鏡２は、所定時間経過、あるいは観察画像などによってカプセル型内視鏡２が大腸１４に到達したことを確認すると、上述した大腸１４内のジグザグ誘導制御によって、大腸１４内の体内画像と接触センサ３０ｂ，３０ｃによる接触情報とを取得し、体外に送信する。
４）なお、カプセル型内視鏡２が大腸１４に到達した頃に、大腸１４内が液体１５で満たされるように、被検体１は、適宜洗腸剤などの液体１５を摂取する。
５）また、カプセル型内視鏡２が大腸１４に到達した後、被検体１は、図１に示すようにベッド１３に仰向けに寝て、大腸１４がほぼ水平となるような姿勢をとる。
６）なお、カプセル型内視鏡２を水平方向（進行方向Ａ１）に移動させる磁界は、カプセル型内視鏡２が取得している体内画像あるいは通過時間によって、大腸１４内でのおおよその位置を予測し、この予測に基づき、カプセル型内視鏡２を移動させればよい。たとえば、カプセル型内視鏡２が上行結腸にある場合、体軸上方向（頭方向）にカプセル型内視鏡２を移動させる磁界を発生させ、カプセル型内視鏡２が横行結腸にある場合、体軸と垂直な方向にカプセル型内視鏡２を移動させる磁界を発生させ、カプセル型内視鏡２が下行結腸にある場合、体軸下方向にカプセル型内視鏡２を移動させる磁界を発生させればよい。あるいは、カプセル型内視鏡２に対して一定方向の水平移動を継続して行い、その結果、取得される体内画像に変化が現れなかった場合、その方向にはそれ以上進まないと判断し、別の方向に水平移動を行わせることを繰り返し行うようにしてもよい。

また、位置算出部１０ｂが算出する現在位置情報を加味し、カプセル型内視鏡２の移動方向を判断してもよいし、以下の方向のみで判断するようにしてもよい。カプセル型内視鏡２が現在、大腸１４内のどの部位にいるかの判断は、これまでの経過時間、カプセル型内視鏡２を推進させている方向、カプセル型内視鏡２が通過した屈曲の数、などを適宜組み合わせて行えばよい。たとえば、
１）カプセル型内視鏡２が上行結腸にあると判断できる場合は、
進行方向Ａ１が体軸上方向である、および／または屈曲（肝湾曲）を一度も通過していない、および／または大腸１４到達後の時間が短い場合である。
２）カプセル型内視鏡２が横行結腸にあると判断できる場合は、
進行方向Ａ１が体軸と垂直方向である、および／または屈曲（肝湾曲）を一度通過している、および／または大腸１４到達後の時間が１０分前後である場合である。
３）カプセル型内視鏡２が下行結腸にあると判断できる場合は、
進行方向Ａ１が体軸下方向である、および／または屈曲（肝湾曲）を二度通過している、および／または大腸１４到達後の時間が２０分前後である場合である。

なお、上述した実施の形態１では、カプセル型内視鏡２の比重が液体１５の比重よりも小さく、液体１５に浮くものであったが、カプセル型内視鏡２の比重値を液体１５の比重値を越えた近傍の値にし、カプセル型内視鏡２の重力方向Ｇの誘導を重力方向Ｇ上向きのみを行って大腸１４内をジグザグに進行させてもよい。

図７は、この実施の形態１の変形例であるカプセル型内視鏡システムによる重力方向の誘導制御処理手順を示すフローチャートである。図７において、まず、磁界発生制御部１０ｃは、接触センサ３０ｂ，３０ｃからの接触情報をもとに、カプセル型内視鏡２が大腸１４の内壁１４ａに接触したか否かを判断する（ステップＳ２０１）。なお、この最初の判断処理時では、カプセル型内視鏡２の比重が液体１５の比重に比して大きいため、液体１５が大腸１４内に満たされている場合、カプセル型内視鏡２は、大腸１４の重力方向Ｇ下側（鉛直下側）の内壁１４ａに接触していることになる。

その後、磁界発生制御部１０ｃは、内壁１４ａとの接触が検出されるまでステップＳ２０１の判断を繰り返し、内壁１４ａとの接触が検出された場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡２を重力方向Ｇ上向きに誘導制御する（ステップＳ２０２）。その後、さらに内壁１４ａとの接触が検出されたか否かを判断する（ステップＳ２０３）。内壁１４ａとの接触が検出されない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、ステップＳ２０２に移行し、上述した重力方向Ｇ上向きへの誘導制御を繰り返す。一方、内壁１４ａとの接触が検出された場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、これまで行っていた重力方向Ｇ上向きの誘導制御を停止し（ステップＳ２０４）、カプセル型内視鏡２の重力のみによってカプセル型内視鏡２を重力方向Ｇ下向きに移動させる。その後、誘導処理を終了するか否かの判断を行い（ステップＳ２０５）、誘導処理を終了しない（ステップＳ２０５，Ｎｏ）限り、ステップＳ２０１に移行して上述した重力方向Ｇへの誘導処理を繰り返し、誘導処理を終了する場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

この場合にも、水平の進行方向Ａ１への誘導制御を組み合わせることによって、カプセル型内視鏡２は、進行方向Ａ１に向かって大腸１４内をジグザグに移動することになる。したがって、大腸１４内の内壁１４ａを漏れなく撮像することができる。また、このジグザグ進行によって大腸１４内の襞１６を容易に乗り越えることができる。さらに、磁界発生制御部１０ｃは、重力方向Ｇの上向きへの誘導制御と進行方向Ａ１への誘導制御とを合成した誘導制御を行うのみでよいため、簡易な誘導制御を実現できるとともに、重力方向Ｇの下向きへの誘導制御を行わないので、消費電力の低減化が図れるとともに装置の小型化を推進することができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、接触センサ３０ｂ，３０ｃが取得した接触情報をもとに、磁界発生制御部１０ｃが重力方向の誘導制御を行うようにしていたが、この実施の形態２では、撮像部２１ｂ，２１ｃが画像取得を行う際の調光制御や露光時間制御の制御結果情報を用いて、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したか否かを判断し、この判断結果をもとに、磁界発生制御部１０ｃが重力方向の誘導制御を行うようにしている。

図８は、この発明の実施の形態２であるカプセル型内視鏡システムのカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。このカプセル型内視鏡２は、制御部２６に調光制御部２６ａと露光時間制御部２６ｂとを有する。これら調光制御部２６ａと露光時間制御部２６ｂとは、通常の撮像制御で行うものであり、制御部２６がこれらの制御結果を送信部２９およびアンテナ２９ａを介して制御部１０側に送信する点が実施の形態１と異なる。

調光制御部２６ａは、取得した画像情報の輝度をもとに、照明部２２ｂ，２２ｃの発光量を調整制御する。一方、露光時間制御部２６ｂは、取得した画像情報の輝度をもとに、露光時間を調整制御する。なお、露光制御に関し、露光時間のみを制御しているのは、カプセル型内視鏡２の場合、露光用の絞り開口を固定にしているため、露光時間のみによって露光量を制御するからである。

制御部２６は、これら調光情報および／または露光情報を制御部１０側に送信し、制御部１０は、これら調光情報および／または露光情報をもとにカプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したか否かを判断する接触検出機能を有し、この判断結果を磁界発生制御部１０ｃに送出する。接触検出機能の判断は、たとえば、調光制御値が所定値以下の発光量である場合には、内壁１４ａに近接したものと考えられるので、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したものと判断する。また、接触検出機能は、露光時間が所定値以下となった場合、内壁１４ａに近接したものと考えられ、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したものと判断する。そして、磁界発生制御部１０ｃは、この判断結果をもとに、接触情報と同様にして、カプセル型内視鏡２の重力方向Ｇの誘導制御を行う。なお、この接触検出機能は、通信部３に持たせるようにしてもよい。この場合、通信部３は、接触検出結果を磁界発生制御部１０ｃに送信することになる。

この実施の形態２では、接触センサ３０ｂ，３０ｃによる接触情報の取得に替えて、既存の調光制御部２６ａおよび／または露光時間制御部２６ｂの制御結果である調光情報および／または露光情報をもとに、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したか否かを判断し、この判断結果をもとに重力方向の誘導制御を行うようにしているので、小型化、軽量化が要望されるカプセル型内視鏡２の一層の小型化、軽量化を促進することができる。

なお、上述した実施の形態２では、調光情報および／または露光情報をもとに、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したか否かを判断するようにしていたが、これに限らず、たとえば、取得した画像情報を解析して、カプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触したか否かを判断するようにしてもよい。たとえば、画像処理部１０ａは、取得した画像の領域から輝度値の高い領域と輝度値の低い領域とを求め、この各領域の比をもとにカプセル型内視鏡２が内壁１４ａに接触しているか否かを判断する。具体的には、画像の上側領域に明るい部分がある場合、この上側が内壁１４ａに近接していると考えられ、この場合、カプセル型内視鏡２は、重力方向Ｇ上側の内壁１４ａに接触していると判断することができる。この場合も、接触センサ３０ｂ，３０ｃが不要となるので、カプセル型内視鏡２の小型軽量化を促進することができる。さらに、このとき、カプセル型内視鏡２の撮像素子２４ｂ，２４ｃが撮像する画像の上下関係と、重力の上下方向とが略一致するように、カプセル型内視鏡２の重心を調整するようにしてもよい。この場合、撮像画像から、上下関係が一層、把握し易くなる。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、いずれも大腸１４内を移動するカプセル型内視鏡２は、長手方向の軸がほぼ水平に向いていたが、この実施の形態３では、磁界発生制御部１０ｃが、さらにカプセル型内視鏡２を水平面内で回転するように誘導制御している。

図９は、磁界発生制御部１０ｃによって回転誘導制御を含めてカプセル型内視鏡２を誘導制御した場合における大腸１４内の移動状態を示す模式図である。図９に示すように、上述した実施の形態１，２と同様に、カプセル型内視鏡２は、重力方向Ｇの誘導制御と進行方向Ａ１（大腸１４の管腔軸Ｃ１方向）の誘導制御とを合成した誘導制御を行うことによって大腸１４内をジグザグに進行する（図９に示す位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３参照）。この実施の形態３では、さらにこの誘導制御に加えて、水平面内でカプセル型内視鏡２を回転させるようにしている。この回転制御は、常時、回転させていてもよいが、間欠的に回転させるようにしてもよい。

この場合、カプセル型内視鏡２は、ほぼ重心がカプセル型筐体２０の中心（幾何学的中心）に位置し、液体１５とほぼ同じ比重で液体１５中に浮遊しているため、大きな誘導磁界をかけずとも、容易にカプセル型内視鏡２を回転させることができる。なお、この実施の形態３におけるカプセル型内視鏡２は、上述した磁石２７に代えて、図２に示した円筒軸Ｃ方向（すなわちカプセル型筐体２０の径方向に対して垂直な方向）と磁化方向とが一致するように配置された磁石３７を内蔵してもよい。

このような回転制御を含ませることによって、カプセル型内視鏡２によって取得される体内画像は、より漏れの少ないものとなる。

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、いずれも重力方向Ｇの誘導制御を行うようにしていた。ここで、図１０に示すように、大腸１４内の液体１５が大腸内１４に満たない場合（大腸１４内における液面１５ａの位置を参照）、重力方向Ｇの移動範囲Ｌ１が大腸１４の管腔径に比して小さくなる。そこで、この実施の形態４では、磁界発生制御部１０ｃが、重力方向Ｇの誘導制御に替えて、水平方向Ｈの誘導制御を行うようにしている。すなわち、カプセル型内視鏡２の進行方向に略直交する方向に、往復の繰り返し移動をするように誘導制御を行っている。この場合、図１１に示すように、重力方向Ｇの誘導制御を行ったときと同じように、カプセル型内視鏡２の移動範囲Ｌ２を、大腸１４の管腔径とほぼ同じにすることができる。

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５では、カプセル型内視鏡２が大腸１４内で液体１５に満たされるように、被検体１の体位を変化させる案内を行うようにしている。

図１２は、この発明の実施の形態５であるカプセル型内視鏡システムの構成を示す模式図である。図１２に示すように、このカプセル型内視鏡システム１１では、被検体１の体全体を撮像するカメラ４０と、カメラ４０が撮像した画像をもとに被検体１の体位を検出する体位検出部１０ｄとを有し、これらは、体位検出部として機能する。また、体位案内部１０ｅを有し、体位案内部１０ｅは、体位検出部１０ｄが検出した被検体１の体位と、位置算出部１０ｂが算出したカプセル型内視鏡２の位置する大腸１４の部位とをもとに、被検体１の変位を誘導する案内情報を生成する。この案内情報は、たとえば、音声出力部４１から体位変換の音声ガイダンスとして音声出力される。

体位案内部１０ｅは、たとえば、被検体１の体位が図１２に示すようにベッド１３上で仰向けに横たわっている場合であって、カプセル型内視鏡２が上行結腸にある場合、被検体１の右側面が下になるように右回りを案内する。これによって、上行結腸には、大腸１４内の液体１５が集まり、上行結腸に液体１５が満ち、カプセル型内視鏡２が大腸１４内で大きなジグザグ進行を行うことができる。

ところで、この実施の形態５では、体位センサとしてカメラ４０を用いたが、これに限らず、たとえば、ベッド上に配置した加重センサや温度センサをもとに体位を検出するようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態１〜５では、カプセル型内視鏡２が２つの撮像部２１ｂ，２１ｃを持つようにしているが、これに限らず、１つの撮像部のみを持ってもよい。

また、上述した接触センサ３０ｂ，３０ｃは、圧力センサであったが、これに限らず、電気抵抗の変化などを検出するインピーダンスセンサであってもよい。

さらに、上述したカプセル型内視鏡２は、重心位置がカプセル型筐体２０のほぼ中心としていたが、これに限らず、たとえば、カプセル型筐体２０の長手方向の軸が重力方向あるいは重心方向に対して斜めに向くように、重心位置をずらしてもよい。この場合、接触センサは、重力方向Ｇの上側および下側の内壁１４ａとの接触を確実に検出できる位置に設けることが好ましい。

また、上述した実施の形態１〜５では、カプセル型内視鏡２を経口的に摂取する場合について説明したが、大腸を観察することが目的であれば、経口に限らず、経肛門的にカプセル型内視鏡２を導入してもよい。この場合、経口摂取の場合のような大腸到達までの時間が削減できるため、検査時間を短くすることができる。さらに、大腸の洗腸も経肛門的に行えば（コロンハイドロセラピー）、大腸を直接的に洗腸できるため、より確実に洗腸できる。また、大腸内の液体が管腔の拡張に不十分であった場合には、経肛門的に液体を追加できるため、最適な管腔状態を容易に作り出すことができる。

以上のように、この発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、カプセル型内視鏡を用いた被検体内部の観察に有用であり、特に、簡易な制御で、液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡によって管腔内を漏れなく観察することができるカプセル型内視鏡システムに適している。

１ 被検体
２ カプセル型内視鏡
３ 通信部
３ａ，２９ａ アンテナ
４ 表示部
５ 磁界発生部
６ 電力供給部
７ 移動部
８ 入力部
９ 記憶部
１０，２６ 制御部
１０ａ 画像処理部
１０ｂ 位置算出部
１０ｃ 磁界発生制御部
１０ｄ 体位検出部
１０ｅ 体位案内部
１１ カプセル型内視鏡システム
１３ ベッド
１４ 大腸
１４ａ 内壁
１５ 液体
１５ａ 液面
１６ 襞
１７ 磁界発生装置
２０ カプセル型筐体
２０ａ 筒状筐体
２０ｂ，２０ｃ ドーム形状筐体
２１ｂ，２１ｃ 撮像部
２２ｂ，２２ｃ 照明部
２３ｂ，２３ｃ 集光レンズ
２４ｂ，２４ｃ 撮像素子
２６ａ 調光制御部
２６ｂ 露光時間制御部
２７，３７ 磁石
２８ 電源
２９ 送信部
３０ｂ，３０ｃ 接触センサ
４０ カメラ
４１ 音声出力部

Claims (13)

1. 被検体内に導入され、該被検体内で液体に浮いたあるいは液体中にあるカプセル型内視鏡を誘導するカプセル型内視鏡システムにおいて、
   前記被検体内の管腔内壁への接触を検出する接触検出部と、
   前記カプセル型内視鏡に設けられた磁石と、
   前記被検体外部から前記磁石に対して誘導磁界を発生する磁界発生装置と、
   前記管腔軸方向である前記カプセル型内視鏡の進行方向に対する誘導制御を行うとともに、前記接触検出部の検出結果をもとに、前記カプセル型内視鏡を前記管腔内壁から離隔させる誘導制御を行う磁界発生制御部と、
   を備え、
   前記磁界発生制御部は、前記カプセル型内視鏡に対して水平の進行方向への誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させるとともに、前記カプセル型内視鏡の比重が体内に供給される液体に比して小さい場合、重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させていない状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させ、その後、前記重力下向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させた状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力下向きへの誘導制御を停止することを繰り返すことで前記カプセル型内視鏡をジグザグに移動させ、また、前記カプセル型内視鏡の比重が体内に供給される液体に比して大きい場合、重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させていない状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させ、その後、前記重力上向きへの誘導制御を行うための誘導磁界を前記磁界発生装置に発生させた状態で前記接触検知部によって接触が検出されると該重力上向きへの誘導制御を停止することを繰り返すことで前記カプセル型内視鏡をジグザグに移動させることを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
2. 前記接触検出部は、前記カプセル型内視鏡の筐体外面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
3. 前記接触検出部は、接触圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項２に記載のカプセル型内視鏡システム。
4. 前記接触検出部は、インピーダンスセンサであることを特徴とする請求項２に記載のカプセル型内視鏡システム。
5. 前記カプセル型内視鏡に設けられ前記被検体内を撮像する１以上の撮像部を備え、
   前記接触検出部は、前記撮像部による画像撮像時における調光情報または露光情報をもとに前記管腔内壁への接触を検出することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
6. 前記カプセル型内視鏡に設けられ前記被検体内を撮像する１以上の撮像部を備え、
   前記接触検出部は、前記撮像部によって取得された画像の輝度情報をもとに前記管腔内壁への接触を検出することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
7. 前記カプセル型内視鏡の重心は、該カプセル型内視鏡のほぼ中心であることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
8. 前記撮像部は、前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向の一端または両端に設けられたことを特徴とする請求項５に記載のカプセル型内視鏡システム。
9. 前記撮像部は、前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向の一端または両端に設けられたことを特徴とする請求項６に記載のカプセル型内視鏡システム。
10. 前記磁石は、磁化方向が前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向に垂直な方向になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
11. 前記磁石は、磁化方向が前記カプセル型内視鏡の筒状筐体軸方向に平行な方向になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。
12. 前記磁界発生制御部は、前記カプセル型内視鏡に少なくとも１８０度以上の回転を与える誘導磁界を発生させる制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型内視鏡システム。
13. 被検体の体位を検出する体位検出部と、
    前記カプセル型内視鏡が位置する大腸内の部位を検出する位置検出部と、
    前記体位検出部が検出した被検体の体位および前記位置検出部が検出した部位をもとに、前記位置検出部が検出した部位が鉛直下方となるように、前記被検体の体位変換を案内する体位案内部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡システム。

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