JPWO2016084500A1 - カプセル型内視鏡、カプセル型内視鏡起動システム、及び検査システム - Google Patents

Abstract

部品点数を増やすことなく、観察部位に応じて適切なタイミングで撮像フレームレートを変更することができるカプセル型内視鏡等を提供する。被検体内を照明する光を発生する照明部１３と、被検体内において反射した光を受光することにより撮像を行い、電気的な画像信号を出力する撮像部１２と、上記画像信号に基づいて、照明部１３における発光量をフレームごとに制御する照明制御部１４３と、上記発光量に応じて撮像部１２における撮像フレームレートを変更する制御を実行する撮像制御部１４１とを備える。

Description

本発明は、被検体内に導入されて撮像を行うカプセル型内視鏡、カプセル型内視鏡を起動するカプセル型内視鏡起動システム、及びカプセル型内視鏡を用いて被検体内を検査する検査システムに関する。

内視鏡分野においては、被検体内に導入されて撮像を行うカプセル型内視鏡が開発されている。カプセル型内視鏡は、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をなす筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えたものであり、被検体に嚥下された後、蠕動運動等によって消化管内を移動しながら撮像を行い、被検体の臓器内部の画像（以下、体内画像ともいう）の画像データを順次生成して無線送信する（例えば特許文献１参照）。無線送信された画像データは、被検体外に設けられた受信装置によって受信され、さらに、ワークステーション等の画像表示装置に取り込まれて所定の画像処理が施される。それにより、被検体の体内画像を静止画又は動画として表示することができる。

特表２０１０−５２４５５７号公報

ところで、カプセル型内視鏡により被検体内を観察する際、カプセル型内視鏡は食道を短時間で通過するので、食道を十分に観察するためには撮像フレームレートを高くしておく必要がある。一方、カプセル型内視鏡は胃を、食道を通過する場合と比べてゆっくりと通過するので、胃を観察する際にはあまり高い撮像フレームレートは必要ない。そのため、カプセル型内視鏡の撮像フレームレートを常に高い値に設定しておいた場合、観察部位によっては無駄な画像の撮像枚数が増えてしまうと共に、必要以上に電力が消費されてしまう。そのため、カプセル型内視鏡においては、観察部位（臓器）に応じて撮像フレームレートを適切に制御できることが好ましい。

観察部位に応じた撮像フレームレートの制御に関して、上記特許文献１には、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置に関する情報に基づいてカプセル型内視鏡の撮像フレームレートを制御する技術が開示されている。また、この特許文献１には、カプセル型内視鏡内に速度又は角速度を検出するセンサを設け、このセンサによって位置に関する情報を取得する技術や、クロック発生器からのクロックによって時間をカウントし、カウントした時間に基づいて被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置を予測する技術が開示されている。

しかしながら、カプセル型内視鏡内に速度又は角速度を検出するセンサを設ける場合、部品点数が増えてしまうので、消費電力が増加するという問題や、カプセル型内視鏡の構成が煩雑になるという問題、カプセル型内視鏡の小型化が困難になるという問題が生じる。一方、カウントした時間に基づいてカプセル型内視鏡の位置を予測する場合、カプセル型内視鏡を被検体内に導入するタイミングや被検体の個人差等によりカプセル型内視鏡の位置に誤差が生じ、観察部位に応じた適切なタイミングで撮像フレームレートを変更することが困難になるという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を増やすことなく、観察部位に応じて適切なタイミングで撮像フレームレートを変更することができるカプセル型内視鏡、カプセル型内視鏡起動システム、及び検査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、本発明に係るカプセル型内視鏡は、被検体内を照明する光を発生する照明部と、前記被検体内において反射した光を受光することにより撮像を行い、電気的な画像信号を出力する撮像部と、前記画像信号に基づいて、前記照明部における発光量をフレームごとに制御する照明制御部と、前記発光量に応じて、前記撮像部における撮像フレームレートを変更する制御を実行する撮像制御部と、を備えることを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記発光量が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、直前のフレームと該直前のフレームに対して先行するフレームとの間における前記発光量の差分が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、複数のフレームにおける前記発光量の平均値又は合算値が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記発光量に基づく前記撮像フレームレートの変更を１回のみ実行する、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記カプセル型内視鏡の起動時から所定時間、前記撮像フレームレートを第１の値に維持し、前記カプセル型内視鏡の起動時から前記所定時間が経過した際に、前記撮像フレームレートを前記第１の値よりも高い第２の値に切り替え、前記所定時間の経過後、前記発光量に基づいて前記撮像フレームレートを変更する、ことを特徴とする。

本発明に係るカプセル型内視鏡は、被検体内を照明する光を発生する照明部と、前記被検体内において反射した光を受光することにより撮像を行い、電気的な画像信号を出力する撮像部と、前記画像信号に基づいて取得される前記撮像部における受光量に応じて、前記撮像部における撮像フレームレートを切り替える制御を実行する撮像制御部と、を備えることを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記受光量が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、直前のフレームと該直前のフレームに対して先行するフレームとの間における前記受光量の差分が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、複数のフレームにおける前記受光量の平均値又は合算値が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記受光量に基づく前記撮像フレームレートの変更を１回のみ実行する、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡において、前記撮像制御部は、前記カプセル型内視鏡の起動時から所定時間、前記撮像フレームレートを第１の値に維持し、前記カプセル型内視鏡の起動時から前記所定時間が経過した際に、前記撮像フレームレートを前記第１の値よりも高い第２の値に切り替え、前記所定時間の経過後、前記受光量に基づいて前記撮像フレームレートを変更する、ことを特徴とする。

上記カプセル型内視鏡は、当該カプセル型内視鏡の起動時からの経過時間をカウントするカウンタをさらに備え、前記照明制御部は、前記経過時間に基づき、前記所定時間までの残存時間に応じて前記照明部の点滅間隔を変化させる、ことを特徴とする。

本発明に係るカプセル型内視鏡起動システムは、前記カプセル型内視鏡と、前記カプセル型内視鏡を起動させるスイッチと、前記カプセル型内視鏡の起動時からの経過時間をカウントするカウンタと、前記経過時間が前記所定時間に達した際に、前記カプセル型内視鏡を前記被検体内に導入するタイミングである旨を通知する通知手段と、を有する起動装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る検査システムは、前記撮像部から出力された前記画像信号を無線送信する送信部をさらに有する前記カプセル型内視鏡と、前記送信部から無線送信された前記画像信号を受信する受信部と、前記カプセル型内視鏡から前記画像信号の受信を開始した時からの経過時間をカウントするカウンタと、前記経過時間が前記所定時間に達した際に、前記カプセル型内視鏡を前記被検体内に導入するタイミングである旨を通知する通知手段と、を有する受信装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検体内を照明する光の発光量又は撮像部における受光量をもとに撮像フレームレートを制御するので、部品点数を増やすことなく、観察部位に応じて適切なタイミングで撮像フレームレートを変更することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡を備える検査システムの構成例を示す図である。 図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の構成例を示す模式図である。 図３は、図２に示す制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、図２に示すカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。 図５は、図２に示す照明部の発光量の推移を示すグラフである。 図６は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡が備える制御部の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡起動システムの外観を示す模式図である。 図１０は、図９に示す起動装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態４の変形例４−１における受信装置の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るカプセル型内視鏡、カプセル型内視鏡起動システム、及び検査システムについて、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（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含む検査システムの概略構成を示す模式図である。図１に示す検査システム１は、患者等の被検体２内に導入されて撮像を行い、電気的な画像信号を生成して無線送信するカプセル型内視鏡１０と、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号を、被検体２に装着された受信アンテナユニット４を介して受信する受信装置３と、受信装置３から画像データを取得して所定の画像処理を施し、画像を表示する画像表示装置５とを備える。

図２は、カプセル型内視鏡１０の構成例を示す模式図である。カプセル型内視鏡１０は、経口摂取等によって被検体２内に導入された後、消化管内部を移動し、最終的に被検体の外部に排出される。その間、カプセル型内視鏡１０は、臓器（消化管）内部を蠕動運動によって移動しつつ、被検体内を撮像して画像信号を順次生成し、無線送信する。

図２に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体２の臓器内部に導入し易い大きさに形成された外装ケースであるカプセル型筐体１１と、被検体２内を撮像する撮像部１２と、被検体内を照明する光を発生する照明部１３と、撮像部１２から入力された信号を処理すると共に、カプセル型内視鏡１０の各構成部を制御する制御部１４と、制御部１４によって処理された信号をカプセル型内視鏡１０の外部に無線送信する無線通信部１５と、カプセル型内視鏡１０の各構成部に電力を供給する電源部１６とを備える。

カプセル型筐体１１は、筒状筐体１１１とドーム状筐体１１２、１１３とから成り、この筒状筐体１１１の両側開口端をドーム状筐体１１２、１１３によって塞ぐことによって実現される。筒状筐体１１１及びドーム状筐体１１３は、可視光に対して略不透明な有色の筐体である。一方、ドーム状筐体１１２は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明な、ドーム形状をなす光学部材である。このようなカプセル型筐体１１は、撮像部１２と、照明部１３、制御部１４と、無線通信部１５、電源部１６とを液密に内包する。

撮像部１２は、集光レンズ等の光学系１２１と、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等からなる撮像素子１２２とを有する。光学系１２１は、この撮像視野からの反射光を集光し、撮像素子１２２の撮像面に結像させる。撮像素子１２２は、撮像面において受光した撮像視野からの反射光（光信号）を電気信号に変換し、画像信号として出力する。

照明部１３は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はＬＤ（Laser Diode）等の発光素子からなり、白色光等の照明光を発光する。照明部１３は、撮像素子１２２の撮像視野内の被検体に、ドーム状筐体１１２越しに照明光を照射する。

なお、実施の形態１においては、カプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａ方向の一方の端部を撮像する単眼式のカプセル型内視鏡１０を用いるが、長軸Ｌａ方向の両端（前方及び後方）を撮像する複眼式のカプセル型内視鏡を用いても良い。この場合、２つの撮像部の各光軸がカプセル型筐体１１の長軸Ｌａと略平行又は略一致し、且つ各撮像視野が互いに反対方向を向くように配置すると良い。即ち、各撮像部が備える撮像素子の撮像面が長軸Ｌａに対して直交する実装を行う。

制御部１４は、カプセル型内視鏡１０内の各構成部の動作を制御すると共に、これらの構成部間における信号の入出力を制御する。図３は、制御部１４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御部１４は、撮像制御部１４１と、信号処理部１４２と、照明制御部１４３とを備える。

撮像制御部１４１は、照明部１３の発光量（発光時間）に基づいて撮像フレームレートを制御する。詳細には、撮像制御部１４１は、直前の（即ち、最新の）フレームにおける照明部１３の発光量を表す情報を照明制御部１４３から取り込み、発光量が所定の条件を満たす場合に撮像フレームレートを切り替える。そして、切り替え後の撮像フレームレートで動作するように撮像部１２を制御すると共に、この撮像フレームレートに応じたタイミングで照明部１３を発光させるように、照明制御部１４３を制御する。ここで、照明部１３の制御が発光時間制御方式で行われる場合、発光量は発光時間に応じて変化する。以下において、発光量の制御は、発光時間の制御と同義である場合を含むものとする。

信号処理部１４２は、撮像部１２（撮像素子１２２）から出力された画像信号に所定の信号処理を施し、無線通信部１５から無線送信させる。

照明制御部１４３は、撮像素子１２２における受光量（即ち、撮像素子１２２から出力された画像信号の強度）に基づいて照明部１３の発光量（発光時間）を制御する。詳細には、照明制御部１４３は、直前のフレームにおいて生成された画像信号の強度情報を信号処理部１４２から取り込み、画像信号の強度の平均値に所定の補正係数を掛けることにより受光量の測定値を求め、この測定値と予め設定されている受光量の目標値との比、及び直前フレームにおける発光量から、次のフレームにおける照明部１３の発光量を決定し、決定した発光量で照明部１３を発光させる。

無線通信部１５は、制御部１４から画像信号を取得し、該画像信号に対して変調処理等を施して無線信号を生成し、受信装置３に送信する。

電源部１６は、ボタン型電池やキャパシタ等の蓄電部であって、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部を有する。電源部１６は、磁気スイッチを有する構成とした場合、外部から印加された磁界によって電源のオンオフ状態を切り替える。電源部１６は、オン状態のときに、蓄電部の電力をカプセル型内視鏡１０の各構成部（撮像部１２、照明部１３、制御部１４、及び無線通信部１５）に供給し、オフ状態のときに、カプセル型内視鏡１０の各構成部への電力供給を停止する。

なお、図２においては、カプセル型内視鏡１０の構成例として、被検体の蠕動運動によって受動的に移動する構成を説明したが、自身の駆動力により、又は外部からの誘導により被検体内を移動可能な構成としても良い。例えば、カプセル型内視鏡の内部に永久磁石を設け、被検体の外部において生成した磁界をこの永久磁石に作用させることにより、被検体内においてカプセル型内視鏡を誘導させても良い。

再び図１を参照すると、受信アンテナユニット４は、複数（図１においては８個）の受信アンテナ４ａ〜４ｈを有する。各受信アンテナ４ａ〜４ｈは、例えばループアンテナを用いて実現され、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の通過領域である被検体２内の各臓器に対応した位置）に配置される。

受信装置３は、これらの受信アンテナ４ａ〜４ｈを介して、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号を受信し、受信した画像信号に所定の処理を施した上で、内蔵するメモリに画像信号及びその関連情報を記憶する。受信装置３には、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号の受信状態を表示する表示部や、受信装置３を操作するための操作ボタン等の入力部を設けても良い。

画像表示装置５は、例えばワークステーションやパーソナルコンピュータを用いて構成される。画像表示装置５は、受信装置３のメモリに記憶された画像信号及びその関連情報を取り込み、所定の画像処理を施すことにより、被検体２内の体内画像を生成して画面に表示する。なお、図１においては、画像表示装置５のＵＳＢポートにクレードル３ａを接続し、該クレードル３ａに受信装置３をセットすることにより受信装置３と画像表示装置５とを接続し、受信装置３から画像表示装置５に画像信号を転送する構成としている。

次に、カプセル型内視鏡１０の動作を説明する。図４は、カプセル型内視鏡１０の動作を示すフローチャートである。また、図５は、照明部１３の発光量の推移を示すグラフである。図５において、横軸はフレーム数を示し、縦軸は発光量を示している。

カプセル型内視鏡１０の電源がオンされて動作を開始すると、まず、ステップＳ１０において、撮像制御部１４１は、撮像フレームレートを初期値ＦＲ₀に設定する。ここで、カプセル型内視鏡１０が最初に通過する臓器である食道は短い上に比較的直線状であるため、カプセル型内視鏡１０は食道を短時間（数秒）で通過してしまう。そのため、十分な体内画像を取得するため、初期値ＦＲ₀としては比較的高い値（例えば、１０〜５０ｆｐｓ）が設定される。

続くステップＳ１１において、カプセル型内視鏡１０は撮像を開始する。詳細には、照明制御部１４３は、撮像制御部１４１が設定した撮像フレームレートに応じたタイミングで照明部１３を発光させる。撮像部１２は、撮像制御部１４１が設定した撮像フレームレートで撮像を行い、画像信号を生成して信号処理部１４２に出力する。信号処理部１４２は、撮像部１２から出力された画像信号に所定の信号処理を施し、無線通信部１５に無線送信させる。

ここで、照明制御部１４３は、直前のフレームにおける画像信号の強度に基づいて、照明部１３の発光量を制御する。例えば、カプセル型内視鏡１０が食道のような狭い臓器内を通過している場合、カプセル型内視鏡１０から撮像対象（臓器の内壁）までの距離が近いために照明光が撮像対象に届き易く、その結果、撮像対象からの反射光は明るくなる。それにより、撮像部１２から出力される画像信号の強度は強くなるため、照明制御部１４３は、画像信号の強度が所定範囲を超えないように、照明部１３の発光量を減少させる。反対に、カプセル型内視鏡１０が胃のような広い臓器内を通過している場合、撮像対象までの距離が遠いために照明光が撮像対象に届き難く、その結果、撮像対象からの反射光は暗くなる。それにより、撮像部１２から出力される画像信号の強度が弱くなってしまうため、照明制御部１４３は、画像信号の強度が所定範囲を下回らないように、照明部１３の発光量を増加させる。照明制御部１４３のこのようなフィードバック制御を行うことにより、カプセル型内視鏡１０が通過中の部位によらず、画像信号の強度レベル、即ち、体内画像の輝度レベルを一定の範囲に収めている。

具体的には、照明制御部１４３は、直前フレームの指定エリアから出力された画像信号に対し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色ごとに強度の平均値を算出する。そして、色ごとの強度の平均値に各色の補正係数を掛け合わせ、これらの平均値を合計することにより、受光量の測定値（以下、測光値という）を求める。撮像素子１２２（図２参照）が例えばベイヤーパターンのカラーフィルタを有する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの補正係数はそれぞれ、０．３、０．６、０．１に設定される。測光値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの色ごとの強度の平均値Ｉ_R、Ｉ_G、Ｉ_B及び上記補正係数を用いて、次式（１）によって与えられる。
（測光値）＝Ｉ_R×０．３＋Ｉ_G×０．６＋Ｉ_B×０．１ …（１）

次のフレームにおける発光量は、上記測光値と、予め設定されている受光量の目標値（以下、目標受光量という）とから、次式（２）によって与えられる。
（次フレームにおける発光量）
＝（目標受光量／測光値）×（直前フレームにおける発光量）
…（２）

続くステップＳ１２において、撮像制御部１４１は、照明部１３の発光量を表す情報を照明制御部１４３から取り込み、直前のフレームにおける発光量が予め定められた所定の閾値より大きいか否かを判定する。ここで、発光量が多いということは、カプセル型内視鏡１０と撮像対象との距離が遠いために、多くの発光量が必要であったと考えられる。そのため、このとき、カプセル型内視鏡１０は、胃のような広い空間に存在していたものと考えられる。例えば、図５の場合、フレーム２０とフレーム２１との間で発光量が急激に増加している。従って、フレーム２０とフレーム２１との間で、カプセル型内視鏡１０が狭い空間から広い空間に移動した、即ち、食道から胃に移動したと推定することができる。

なお、ステップＳ１２においては、次式（２’）によって与えられる発光時間を予め定められた所定の閾値と比較しても良い。
（次フレームにおける発光時間）
＝（目標受光量／測光値）×直前フレームにおける発光時間)
…（２’）

直前のフレームにおける発光量（又は発光時間）が閾値以下である場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、撮像制御部１４１は、撮像フレームレートを初期値ＦＲ₀に維持しつつ、発光量の判定を継続する。

一方、直前のフレームにおける発光量（又は発光時間）が閾値より大きい場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、撮像制御部１４１は、撮像フレームレートを切り替える（ステップＳ１３）。ここで、カプセル型内視鏡１０は、胃やそれ以降の臓器を食道よりもゆっくり通過する。そのため、ステップＳ１３においては、撮像フレームレートを初期値ＦＲ₀よりも低い値ＦＲ₁（例えば、２ｆｐｓ）に設定する。例えば図５の場合、フレーム２１において発光量が大きくなっているため、その次のフレーム２２から撮像フレームレートが値ＦＲ₁に切り替えられる。

ステップＳ１４において、制御部１４は、撮像を終了するか否かを判定する。具体的には、カプセル型内視鏡１０が起動されてから所定時間（例えば数時間）が経過した場合や、残存バッテリが所定値以下となった場合に、撮像を終了すると判定する。

撮像を終了しない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、カプセル型内視鏡１０は引き続き撮像を行う。なお、この後は、発光量に基づく撮像フレームレートの制御を実行する必要はない。その理由は、胃やそれに続く臓器においても、カプセル型内視鏡１０と撮像対象との距離に応じて発光量が再び閾値以下になることはあり得るものの、カプセル型内視鏡１０は高いフレームレートでの撮像が必要な食道を既に通過してしまっているため、低いフレームレートから高いフレームレートへの再度の切替は必要ないからである。即ち、発光量に基づく撮像フレームレートの切り替えは、カプセル型内視鏡１０が食道から胃に移動したタイミングで１回のみ行えば良い。一方、撮像を終了する場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡１０は動作を終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、直前のフレームにおける照明部１３の発光量に応じて、撮像フレームレートを切り替えるか否かを判定するので、カプセル型内視鏡１０が食道から胃に移行した際に、適切なタイミングで撮像フレームレートを切り替えることができる。従って、被検体２内の観察部位に応じた撮像フレームレートで撮像を行うことができ、無駄な電力消費を抑制すると共に、必要以上の体内画像の取得を防ぐことが可能となる。

また、本発明の実施の形態１によれば、一般的なカプセル型内視鏡に備えられている光量調節機能を利用して撮像フレームレートを制御するため、被検体２内におけるカプセル型内視鏡１０の位置や観察部位を検出するためのセンサ等の追加の部品を設ける必要がない。従って、カプセル型内視鏡内の部品点数の増加や、それに伴う構成の複雑化やカプセル自体の大型化、及び消費電力の増加を防ぐことができる。

（変形例１−１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−１について説明する。
上記実施の形態１においては、直前のフレームにおける発光量に基づいて撮像フレームレートの制御を行うこととしたが（ステップＳ１２、Ｓ１３参照）、必ずしもフレームごとにステップＳ１２の判定を行う必要はない。即ち、発光量と閾値との比較判定を数フレームごとに行い、発光量が閾値を超えた際に撮像フレームレートの切り替えを行っても良い。

（変形例１−２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−２について説明する。
上記実施の形態１においては、発光量の大きさに基づいて撮像フレームレートの制御を行うこととしたが（ステップＳ１２、１３参照）、発光量の変化量に基づいてこの制御を行っても良い。例えば、直前のフレームとその前のフレームとの間における発光量の差分が閾値を超えた場合に、撮像フレームレートをより低い値ＦＲ₁に切り替えるようにしても良い。

例えば図５の場合、フレーム２１における発光量とその前のフレーム２０における発光量との差分Δａが予め定められた所定の閾値を超えた場合、撮像フレームレートの切り替えが行われる。

なお、本変形例１−２においても、変形例１−１と同様に、数フレームごとに発光量の差分と閾値との比較判定を行い、差分が閾値を超えた際に撮像フレームレートの切り替えを行っても良い。

（変形例１−３）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−３について説明する。
上記実施の形態１においては、各フレームにおける発光量に基づいて撮像フレームレートの制御を行ったが、連続する所定数のフレームをサンプリング区間として設け、サンプリング区間における発光量の合計値や平均値に基づいて、撮像フレームレートの制御を行っても良い。具体的には、最新のサンプリング区間における発光量の合計値又は平均値が閾値を超えた場合、或いは、最新のサンプリング区間における発光量の合計値又は平均値と、その前のサンプリング区間における発光量の合計値又は平均値との差分が閾値を超えた場合に、撮像フレームレートを切り替える。

ここで、例えば１フレーム毎に発光量と閾値との比較判定を行う場合、特定のフレームにおける発光量データがノイズ等の影響により誤った値となることがある。その場合、閾値との比較判定も誤った結果になってしまうことが起こり得る。それに対し、本変形例１−３のように、複数フレームの情報に基づいた演算を行うことにより、判定精度を向上させることが可能となる。

（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。
図６は、実施の形態２に係るカプセル型内視鏡が備える制御部の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係るカプセル型内視鏡の構成は全体として実施の形態１と同様であり（図２参照）、図３に示す制御部１４の代わりに、図６に示す制御部１８を備える。

図６に示すように、制御部１８は、撮像制御部１８１と、信号処理部１８２と、照明制御部１８３とを備え、カプセル型内視鏡１０内の各構成部の各動作を制御すると共に、これらの各構成部間における信号の入出力を制御する。このうち、信号処理部１８２及び照明制御部１８３の動作は、図３に示す信号処理部１４２及び照明制御部１４３とそれぞれ同様である。

撮像制御部１８１は、撮像素子１２２における受光量（即ち、撮像素子１２２が出力した画像信号の強度）に基づいて撮像フレームレートを制御する。詳細には、撮像制御部１８１は、直前の（即ち、最新の）フレームにおいて生成された画像信号の強度情報を信号処理部１８２から取り込み、Ｒ、Ｇ、Ｂの色ごとに画像信号の強度の平均値を算出し、所定の補正係数を掛けた上でこれらの平均値を合算することにより受光量（測光値）を求める（式（１）参照）。そして、この受光量が所定の条件を満たす場合に撮像フレームレートを切り替え、切り替え後の撮像フレームレートで動作するように撮像部１２を制御すると共に、この撮像フレームレートに応じたタイミングで照明部１３を発光させるように、照明制御部１８３を制御する。

次に、実施の形態２に係るカプセル型内視鏡の動作を説明する。図７は、実施の形態２に係るカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。なお、図７に示すステップＳ１０、Ｓ１１は実施の形態１と同様である（図４参照）。

ステップＳ１１に続くステップＳ２０において、撮像制御部１８１は、画像信号の強度情報を撮像部１２における受光量として信号処理部１８２から取り込み、直前のフレームにおける受光量が予め定められた所定の閾値を下回っているか否かを判定する。ここで、受光量が少ないということは、カプセル型内視鏡１０と撮像対象との距離が遠いために照明光が撮像対象に届き難く、その結果、撮像対象からの反射光を受光し難くなったためと考えらえる。従って、受光量が閾値を下回った時、カプセル型内視鏡１０が、反射光を受光し易い狭い空間から反射光を受光し難い広い空間に移行した、即ち、食道から胃に移動したと推定される。

直前のフレームにおける受光量が閾値以上である場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、撮像制御部１８１は、撮像フレームレートを初期値ＦＲ₀に維持しつつ、受光量の判定を継続する。

一方、直前のフレームにおける受光量が閾値を下回った場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、撮像制御部１８１は、撮像フレームレートをより低い値ＦＲ₁に切り替える（ステップＳ１３）。以降のカプセル型内視鏡１０の動作は、実施の形態１と同様である。なお、実施の形態２においても、この後、受光量に基づく撮像フレームレートの制御を実行する必要はない。その理由は、胃やそれに続く臓器においても、カプセル型内視鏡１０と撮像対象との距離に応じて受光量が再び閾値以上になることはあり得るものの、カプセル型内視鏡１０は高いフレームレートでの撮像が必要な食道を既に通過してしまっているため、低いフレームレートから高いフレームレートへの再度の切替は必要ないからである。即ち、受光量に基づく撮像フレームレートの切り替えは、カプセル型内視鏡１０が食道から胃に移動したタイミングで１回のみ行えば良い。

以上説明したように、実施の形態２によれば、直前のフレームにおける撮像部１２の受光量を利用することにより、カプセル型内視鏡１０内の部品点数を増加させることなく、カプセル型内視鏡１０が食道から胃に移行した際に、適切なタイミングで撮像フレームレートを切り替えることが可能となる。

なお、実施の形態２においても、上述した変形例１−１と同様に、数フレームごとに受光量の判定を行っても良い。また、変形例１−２と同様に、フレーム間での受光量の差分に基づいて撮像フレームレートを切り替えても良い。さらに、変形例１−３と同様に、連続する所定数のフレームをサンプリング区間として設け、サンプリング区間における受光量の合計値や平均値に基づいて、撮像フレームレートの切り替えを行っても良い。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図８は、実施の形態３に係るカプセル型内視鏡の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態３に係るカプセル型内視鏡の構成は実施の形態１と同様である（図２、図３参照）。

カプセル型内視鏡１０の電源がオンされて動作を開始すると、まず、ステップＳ３０において、撮像制御部１４１は、撮像フレームレートを初期値ＦＲ₂に設定する。ここで、カプセル型内視鏡１０の検査を開始する際、ユーザ（検査担当の医療従事者）は、カプセル型内視鏡１０を起動して撮像等の動作確認等を行った後、被検体２内の口腔内にカプセル型内視鏡１０を導入して嚥下させる。そのため、被検体２がカプセル型内視鏡１０を嚥下する前に撮像された体内画像は、被検体２の検査に使用されるものではない。そこで、実施の形態３においては、初期値ＦＲ₂として、例えば２ｆｐｓ程度の低い値が設定される。

続くステップＳ３１において、カプセル型内視鏡１０は撮像を開始する。詳細については、図４のステップＳ１１と同様である。

続くステップＳ３２において、撮像制御部１４１は、カプセル型内視鏡１０が起動してから所定時間Δｔが経過したか否かを判定する。この時間Δｔの長さは、図５に示すように、カプセル型内視鏡１０の動作確認に要する時間や、カプセル型内視鏡１０が被検体２の口腔内に留まっている時間として予め設定されている。この時間Δｔが経過した際にカプセル型内視鏡１０を被検体２に嚥下させるようにすれば、カプセル型内視鏡１０が食道に移行したタイミングを確実に把握することができる。

未だ所定時間Δｔが経過していない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、撮像制御部１４１は所定時間Δｔが経過するまで待機する。一方、所定時間Δｔが経過した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、撮像制御部１４１は、撮像フレームレートを食道観察用の撮像フレームレートに切り替える（ステップＳ３３）。上述したように、カプセル型内視鏡１０は食道を短時間で通過してしまう。そのため、食道観察用の撮像フレームレートとしては、初期値ＦＲ₂よりも高い値ＦＲ₃（例えば、１０〜５０ｆｐｓ）が設定される。

また、ユーザは、所定時間Δｔが経過したタイミングで、カプセル型内視鏡１０を嚥下するように被検体２に指示する。或いは、ユーザは、画像表示装置５（図１参照）に表示された画像を観察し、撮像フレームレートが高くなったタイミングで、カプセル型内視鏡１０を被検体２に嚥下させても良い。

続くステップＳ１２以降の動作は、実施の形態１（図４参照）と同様である。即ち、照明部１３の発光量が予め定められた所定の閾値を上回った際に（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡１０が食道から胃に移動したものと推定し、撮像フレームレートを再び低い値ＦＲ_２（例えば２ｆｐｓ）に切り替える（ステップＳ１３）。

なお、ステップＳ１２における判定や、この判定に用いる情報の取り込みは、所定時間Δｔが経過した後（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）で開始すると良い。それにより、被検体２がカプセル型内視鏡１０を嚥下する前の外部照明による影響を除外することができるので、より正確な判定を行うことができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、カプセル型内視鏡１０の起動後の所定時間、撮像フレームレートを低い値ＦＲ₂に維持するので、カプセル型内視鏡１０の動作確認や、被検体２にカプセル型内視鏡１０を嚥下させる準備を行っている間、カプセル型内視鏡１０の消費電力を抑制することが可能となる。

なお、図８のステップＳ３３以降は、実施の形態２と同様に、撮像部１２における受光量に基づいて、撮像フレームレートの切り替えを行っても良い（図７のステップＳ２０参照）。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図９は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡起動システムの外観を示す模式図である。図９に示すように、実施の形態４に係るカプセル型内視鏡起動システム６は、カプセル型内視鏡１０と、カプセル型内視鏡１０を起動する起動装置７とを備える。

カプセル型内視鏡１０を起動する際、カプセル型内視鏡１０は、好ましくは容器８に収納された状態で、起動装置７の筐体７０上の所定位置に載置される。筐体７０の上面は、容器８の載置面となっており、容器８を載置する位置を示すガイド７０ａが表示されている。また、筐体７０の上面には、各種スイッチや表示部が設けられている。

図１０は、図９に示す起動装置７の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、起動装置７は、当該起動装置７の各部に電力を供給する電源部７１と、電源部７１から各部への電力供給のオンオフ状態を切り替える電源スイッチ７２と、起動装置７の電源のオンオフ状態を表示する電源表示部７３と、カプセル型内視鏡１０の電源のオンオフ状態を切り替えるスタータ７４と、スタータ７４の動作を開始させるスタータスイッチ７５と、スタータ７４の動作状態を表示するスタータ表示部７６と、スタータ７４の動作後の経過時間をカウントするカウンタ７７と、カウンタ７７によるカウントを表示するカウンタ表示部７８とを備える。

電源表示部７３は、例えばＬＥＤ等の発光素子を用いて構成され、起動装置７がオン状態の場合に発光することにより起動装置７のオンオフ状態を表示する。

スタータ７４は、カプセル型内視鏡１０の電源部１６の構成に応じて構成される。例えば、電源部１６が磁気スイッチを有する場合、スタータ７４は、電源部７１からの電力供給を受けて磁界を発生するコイルを用いて構成される。

スタータスイッチ７５は、例えば、押圧することによりスタータ７４をオン状態（例えばコイルが通電されている状態）にする入力ボタンによって構成される。

スタータ表示部７６は、ＬＥＤ等の発光素子を用いて構成される。スタータ表示部７６は、スタータ７４がオン状態の場合とオフ状態の場合とで異なる色で発光することにより、スタータ７４の動作状態を表示する。

カウンタ７７は、スタータ７４がオン状態にされたタイミングからの経過時間をカウントする。

カウンタ表示部７８は、被検体２にカプセル型内視鏡１０を導入するタイミングを通知する通知手段である。カウンタ表示部７８には、カプセル型内視鏡１０の起動後、被検体２に嚥下させるまでの時間（例えば１分間、以下、設定時間という）が予め設定されている。この設定時間は、図８のステップＳ３２において判定される所定時間Δｔ、即ち、カプセル型内視鏡１０の起動後、撮像フレームレートが初期値（ステップＳ３０参照）から食道観察用の撮像フレームレート（ステップＳ３３参照）に切り替えられるまでの時間に合わせて設定される。

カウンタ表示部７８は、例えば液晶表示板からなる計数表示部７８ａ及びテキスト表示部７８ｂを含んでいる。計数表示部７８ａには、カウンタ７７がカウントを開始してからの経過時間が順次表示される。或いは、計数表示部７８ａに設定時間までの残存時間を表示しても良い。また、テキスト表示部７８ｂには、経過時間が設定時間に至った際に所定のテキストメッセージが表示される。

次に、図９に示すカプセル型内視鏡起動システム６を用いた検査方法を説明する。
まず、ユーザ（検査担当の医療従事者）は、起動装置７を用いてカプセル型内視鏡１０を起動する。具体的には、カプセル型内視鏡１０を収容した容器８を筐体７０の上面のガイド７０ａ内に載置し、スタータスイッチ７５を押圧する。それにより、スタータ７４が動作し、カプセル型内視鏡１０が起動する。例えば、カプセル型内視鏡１０の電源部１６（図２参照）のスイッチ部が磁気スイッチで構成される場合、スタータ７４は磁界を印加してカプセル型内視鏡１０の電源をオンさせることにより、カプセル型内視鏡１０を起動する。また、この時からカウンタ７７がカウントを開始する。

カウンタ７７がカウントを開始してからの経過時間が設定時間に至ると、カウンタ表示部７８は、例えば「カプセルを飲み込んでください。」といったテキストメッセージをテキスト表示部７８ｂに表示する。これにより、ユーザは、被検体にカプセル型内視鏡１０を嚥下させるタイミングを容易に把握することができる。

なお、通知手段の構成は、上記カウンタ表示部７８の構成に限定されない。例えば、カウンタ７７がカウントを開始してからの経過時間が設定時間に至った際に、計数表示部７８ａに表示された数字を点滅させる、スタータ表示部７６を点滅させる、といった構成としても良い。或いは、起動装置７にスピーカを設け、テキストメッセージを表示する代わりに、又は、テキストメッセージと共に、音声によりメッセージを読み上げても良いし、通知音を鳴らすこととしても良い。

（変形例４−１）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−１について説明する。
被検体２内にカプセル型内視鏡１０を導入するタイミングを通知する機能（カウンタ及び通知手段）を、図１に示す受信装置３に設けても良い。図１１は、変形例４−１における受信装置の構成例を示すブロック図である。

図１１に示すように、受信装置３は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された画像信号を、受信アンテナユニット４（図１参照）を介して受信する受信部３１と、受信部３１が受信した画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部３２と、信号処理が施された画像信号を記憶するメモリ３３と、メモリ３３に記憶された画像信号を、クレードル３ａを介して画像表示装置５に送信する送信部３４と、カウンタ３５と、検査に関する各種情報を表示する表示部３６と、これらの各部の動作を制御する制御部３７とを備える。

カウンタ３５は、無線送信された画像信号を受信部３１が受信開始したタイミングをトリガーとして、時間のカウントを開始する。制御部３７は、カウンタ３５がカウントを開始してからの経過時間を表示部３６に表示させると共に、この経過時間が設定時間に至った際に、例えば「カプセルを飲み込んでください。」といったテキストメッセージを表示部３６に表示させる。

なお、本変形例４−１においても、通知手段として、テキストメッセージを表示する表示部３６の他、音声によりメッセージを読み上げる、又は、通知音を鳴らすスピーカを設けても良い。

（変形例４−２）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−２について説明する。
被検体２内にカプセル型内視鏡１０を導入するタイミングを通知する機能（カウンタ及び通知手段）を、カプセル型内視鏡１０自体に設けても良い。この場合、カプセル型内視鏡１０の起動を、設定時間までのカウント開始のトリガーにすると良い。

また、通知手段としては、照明部１３及びカウンタによるカウントに応じて照明部１３の点滅間隔を変化させる制御部を用いても良い。例えば設定時間を１分間とした場合、設定時間までの残存時間が１０秒となった際に照明部１３の点滅間隔を短く切り替える。これにより、ユーザは、カプセル型内視鏡１０を目視することで、被検体２への導入タイミングを把握することができる。

以上説明した実施の形態１〜４及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、実施の形態１〜４及び各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。

１ 検査システム
２ 被検体
３ 受信装置
３ａ クレードル
４ 受信アンテナユニット
４ａ〜４ｈ 受信アンテナ
５ 画像表示装置
６ カプセル型内視鏡起動システム
７ 起動装置
８ 容器
１０ カプセル型内視鏡
１１ カプセル型筐体
１２ 撮像部
１３ 照明部
１４、１８ 制御部
１５ 無線通信部
１６ 電源部
３１ 受信部
３２ 信号処理部
３３ メモリ
３４ 送信部
３５ カウンタ
３６ 表示部
３７ 制御部
７０ 筐体
７１ 電源部
７２ 電源スイッチ
７３ 電源表示部
７４ スタータ
７５ スタータスイッチ
７６ スタータ表示部
７７ カウンタ
７８ カウンタ表示部
７８ａ 計数表示部
７８ｂ テキスト表示部
１１１ 筒状筐体
１１２、１１３ ドーム状筐体
１２１ 光学系
１２２ 撮像素子
１４１、１８１ 撮像制御部
１４２、１８２ 信号処理部
１４３、１８３ 照明制御部

Claims (15)

1. 被検体内を照明する光を発生する照明部と、
   前記被検体内において反射した光を受光することにより撮像を行い、電気的な画像信号を出力する撮像部と、
   前記画像信号に基づいて、前記照明部における発光量をフレームごとに制御する照明制御部と、
   前記発光量に応じて、前記撮像部における撮像フレームレートを変更する制御を実行する撮像制御部と、
   を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
2. 前記撮像制御部は、前記発光量が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡。
3. 前記撮像制御部は、直前のフレームと該直前のフレームに対して先行するフレームとの間における前記発光量の差分が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡。
4. 前記撮像制御部は、複数のフレームにおける前記発光量の平均値又は合算値が閾値を超えた場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡。
5. 前記撮像制御部は、前記発光量に基づく前記撮像フレームレートの変更を１回のみ実行する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカプセル型内視鏡。
6. 前記撮像制御部は、
   前記カプセル型内視鏡の起動時から所定時間、前記撮像フレームレートを第１の値に維持し、
   前記カプセル型内視鏡の起動時から前記所定時間が経過した際に、前記撮像フレームレートを前記第１の値よりも高い第２の値に切り替え、
   前記所定時間の経過後、前記発光量に基づいて前記撮像フレームレートを変更する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカプセル型内視鏡。
7. 被検体内を照明する光を発生する照明部と、
   前記被検体内において反射した光を受光することにより撮像を行い、電気的な画像信号を出力する撮像部と、
   前記画像信号に基づいて取得される前記撮像部における受光量に応じて、前記撮像部における撮像フレームレートを切り替える制御を実行する撮像制御部と、
   を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
8. 前記撮像制御部は、前記受光量が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、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. 前記撮像制御部は、直前のフレームと該直前のフレームに対して先行するフレームとの間における前記受光量の差分が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする請求項７に記載のカプセル型内視鏡。
10. 前記撮像制御部は、複数のフレームにおける前記受光量の平均値又は合算値が閾値を下回った場合に、前記撮像フレームレートを低くする、ことを特徴とする請求項７に記載のカプセル型内視鏡。
11. 前記撮像制御部は、前記受光量に基づく前記撮像フレームレートの変更を１回のみ実行する、ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のカプセル型内視鏡。
12. 前記撮像制御部は、
    前記カプセル型内視鏡の起動時から所定時間、前記撮像フレームレートを第１の値に維持し、
    前記カプセル型内視鏡の起動時から前記所定時間が経過した際に、前記撮像フレームレートを前記第１の値よりも高い第２の値に切り替え、
    前記所定時間の経過後、前記受光量に基づいて前記撮像フレームレートを変更する、
    ことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のカプセル型内視鏡。
13. 当該カプセル型内視鏡の起動時からの経過時間をカウントするカウンタをさらに備え、
    前記照明制御部は、前記経過時間に基づき、前記所定時間までの残存時間に応じて前記照明部の点滅間隔を変化させる、
    ことを特徴とする請求項６又は１２に記載のカプセル型内視鏡。
14. 請求項６又は１２に記載のカプセル型内視鏡と、
    前記カプセル型内視鏡を起動させるスイッチと、前記カプセル型内視鏡の起動時からの経過時間をカウントするカウンタと、前記経過時間が前記所定時間に達した際に、前記カプセル型内視鏡を前記被検体内に導入するタイミングである旨を通知する通知手段と、を有する起動装置と、
    を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡起動システム。
15. 前記撮像部から出力された前記画像信号を無線送信する送信部をさらに有する請求項６又は１２に記載のカプセル型内視鏡と、
    前記送信部から無線送信された前記画像信号を受信する受信部と、前記カプセル型内視鏡から前記画像信号の受信を開始した時からの経過時間をカウントするカウンタと、前記経過時間が前記所定時間に達した際に、前記カプセル型内視鏡を前記被検体内に導入するタイミングである旨を通知する通知手段と、を有する受信装置と、
    を備えることを特徴とする検査システム。

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