JP2007202960A

JP2007202960A - 中継ユニット

Info

Publication number: JP2007202960A
Application number: JP2006028468A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Kimoto; 誠一郎木許
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16
Also published as: WO2007091556A1; CN101374451A

Abstract

【課題】被検者が携帯する装置（中継ユニット３）の小型化を図ること。
【解決手段】中継ユニット３に電気的に接続された受信アンテナＡ１〜Ａｎを介して受信したカプセル型内視鏡からの無線信号に対して、周波数変換部３５で周波数変換の処理を施した後に、送信部３７から被検体１外部の外部装置４に無線で中継して、外部装置に設けた記録装置への記録および表示装置への表示を可能にすることで、中継ユニット３に画像データを全て記録する大容量の記録装置の配置が不要となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体内から送信された信号を被検体外部の外部装置に中継する中継ユニットに関するものである。

近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されている。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体（人体）の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。

体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられた受信装置によって受信され、所定の処理が施された上で保存される。このように受信機構、信号処理機構および記憶機構を備えた受信装置を携帯した状態で使用することにより、被検者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの間に渡って、自由に行動できる。そして、従来のカプセル型内視鏡システムでは、カプセル型内視鏡が排出された後、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて医者もしくは看護師による診断が行われることとなる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１９１１１号公報

通常、カプセル型内視鏡による体腔内の撮像には、８時間程度の時間がかかり、受信装置には、この間の画像データを記録する大型で大容量の記録装置が設けられていた。この構成のため、従来では、受信装置が大型化するという課題が生じてしまい、特にカプセル型内視鏡を体内に導入している間における被検者の負担を軽減することが好ましいことから、被検者に携帯される受信装置が大型化することは妥当ではない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる中継ユニット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、本発明にかかる中継ユニットは、被検体の体表面に設けられ、被検体内情報取得装置から無線送信される信号を受信する複数の受信アンテナと、前記受信アンテナを介して受信された信号の信号処理を行う受信手段と、前記受信手段で信号処理された信号を前記被検体外部の外部装置に無線送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明にかかる中継ユニットは、上記発明において、前記受信手段は、前記信号処理として、特定の周波数で受信した前記信号を別の周波数に変換処理し、前記送信手段は、前記受信手段で別の周波数に変換処理された信号を前記外部装置に無線送信することを特徴とする。

また、請求項３の発明にかかる中継ユニットは、上記発明において、前記受信手段は、前記信号処理として、受信した前記信号を変調し、誤り検出符号を付加する処理を行い、前記送信手段は、前記誤り検出符号が付加された信号を変調して前記外部装置に無線送信することを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる中継ユニットは、上記発明において、前記受信手段で受信された信号を一時記憶する記憶手段を、さらに備え、前記受信手段は、前記被検体内情報取得装置から間欠的に無線送信される前記信号を受信し、前記信号処理として、前記信号を受信している間、前記信号を前記記憶手段に一時記憶させる処理を行い、また前記信号の受信が終了している間、前記記憶手段に記憶された前記信号を前記送信手段に出力する処理を行うことを特徴とする。

本発明にかかる中継ユニットは、受信アンテナを介して受信した被検体内情報取得装置からの信号に対して、信号処理を施した後に被検体外部の外部装置に無線送信するので、中継ユニットに画像データを記録する記録装置が不要となり、被検者が携帯する装置（中継ユニット）の小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる中継ユニットの実施の形態を図１〜図５の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる被検体内導入システムは、被検体１の体腔内に導入されて通過経路に沿って移動するカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から送信された、映像信号を含む無線信号を中継する中継ユニット３と、中継ユニット３によって受信された無線信号に含まれる映像信号に基づいて体腔内画像を表示する外部装置４とを備え、中継ユニット３と外部装置４との間の情報の受け渡しは無線通信によって直接行われる。受信アンテナＡ１〜Ａｎは、例えばループアンテナを用いて形成される。かかるループアンテナは、被検体１の体表面の所定の位置に固定された状態で使用され、受信アンテナＡ１〜Ａｎは、好ましくはループアンテナを被検体１の体表面に固定するための固定手段を備える。なお、受信アンテナＡ１〜Ａｎのそれぞれは、たとえば被検体１が着用可能なジャケットに備え付けられ、被検体１は、このジャケットを着用することによって受信用アンテナＡ１〜Ａｎを装着するようにしてもよい。また、この場合、受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、ジャケットに対して着脱可能なものであってもよい。

カプセル型内視鏡２は、被検体１の体腔内に導入され、体腔内画像を撮像素子で撮像して取得し、中継ユニット３に対して映像信号を含む信号を特定の周波数で周波数変調を行い、ＲＦ送信部から無線信号として被検体１外部に無線送信している（図示せず）。

図２は、この実施の形態１にかかる中継ユニット３の構成を示す模式的なブロック図である。この図２に示すように、中継ユニット３は、複数の受信アンテナＡ１〜Ａｎと、これら受信アンテナＡ１〜Ａｎの中から適切な受信アンテナを選択するアンテナ選択部３１と、アンテナ選択部３１の後段に配置され、受信アンテナＡ１〜Ａｎのいずれかを介して受信された無線信号のうち、上記特定の周波数成分のみを通過させる機能を備えたバンドパスフィルタ３３と、バンドパスフィルタ３３を通過した周波数成分の強度を増幅する増幅部３４と、増幅部３４で増幅された周波数成分の周波数を所定の値に変換する周波数変換部３５と、所定の局部信号を周波数変換部３５に供給する局部発信部３６と、周波数変換部３５で周波数変換された無線信号を、送信アンテナＢを介して無線送信する送信手段としての送信部３７と、これらの部位に電源を供給するバッテリなどの電源供給部（図示せず）とを備える。なお、上述したバンドパスフィルタ３３、増幅部３４、周波数変換部３５および局部発信部３６は、本発明にかかる受信手段としての受信回路３２を構成している。また、電源供給部は、以下の実施の形態にかかる中継ユニット３でも無論備えられている。

アンテナ選択部３１は、複数の受信アンテナＡ１〜Ａｎの中から無線信号の受信に用いるアンテナを選択し、選択した受信アンテナを介して受信された無線信号をバンドパスフィルタ３３に出力する機能を有する。このアンテナ選択部３１による具体的な選択メカニズムは、たとえば受信アンテナＡ１〜Ａｎのそれぞれによって受信された無線信号の信号強度を比較し、信号強度が最も高い受信アンテナを選択する。

バンドパスフィルタ３３は、カプセル型内視鏡２から送信される無線信号の特定周波数に対応した周波数帯の周波数成分のみを通過させて、増幅部３４に出力するためのものである。

周波数変換部３５は、送信側と受信側とで無線信号の混信が発生するのを避けるために、増幅部３４から出力された周波数成分の周波数を所定の値に変換した上で、送信部３７に出力するためのものである。具体的には、周波数変換部３５は、局部発信部３６から出力される局部信号に基づき、増幅部３４から出力された周波数成分の周波数を、入力時の周波数成分と局部信号の周波数との差に対応した周波数に変換する信号処理を行う。

局部発信部３６は、周波数変換部３５の周波数変換に用いられる局部信号を生成して出力するためのものである。具体的には、局部発信部３６は、増幅部３４から周波数変換部３５への入力時における周波数成分の周波数との差分値が所定の値となる周波数の局部信号を生成し、周波数変換部３５に出力する機能を有する。

送信部３７は、周波数変換部３５で変換された周波数成分の映像信号などの信号を無線信号として無線送信するためのものである。具体的には、送信部３７は、カプセル型内視鏡２にて撮像された体腔内画像を表示する外部装置４に対して無線によって電気的に接続することで周波数変換後の周波数成分の無線信号を送信する。

外部装置４は、カプセル型内視鏡２によって撮像された体腔内画像などを表示するためのものであり、たとえば図３のブロック図に示すように、アンテナＣを介して無線装置５０によって受信された中継ユニット３からの無線信号に基づいてコントローラ５１が表示装置５２に体腔内画像などの画像表示をさせ、かつこの体腔内画像などのデータを記録装置５３に記録するワークステーションなどのような構成を有する。具体的には、外部装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイなどによって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタなどのように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

上述した中継ユニット３において、たとえばカプセル型内視鏡２から特定周波数ｆの無線信号が送信されると、この無線信号は、周波数がｆおよびその近傍の値となる周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタ３３を経由して増幅部３４に入力される。この増幅部３４に入力された周波数成分は、強度が増幅され、さらに周波数変換部３５によって上記特定周波数とは別の周波数、この実施の形態では、増幅部３４から周波数変換部３５への入力時における周波数成分の周波数と、局部発信部３６からの局部信号の周波数との差分値に変換された後、無線信号として送信部３７から外部装置４に無線送信される。

外部装置４では、中継ユニット３から無線装置５０が無線信号を受信すると、カプセル型内視鏡２にて取得された体腔内画像などのデータの復調、フォーマット変換および画像処理を行った後に、コントローラ５１の制御によって、この体腔内画像などのデータを記録装置５３に記録するとともに、表示装置５２に表示させ、医師などの観察や診断を可能にする。

このように、この実施の形態では、被検者が装着する装置は中継ユニットのみからなり、この中継ユニットから外部装置にカプセル型内視鏡からの体腔内画像などの無線信号を中継して、外部装置に設けた記録装置への記録および表示装置への表示を行うので、中継ユニットには大容量の記録装置が不要となり、被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる。

また、この実施の形態では、データの復調および画像処理を外部装置で行うので、中継ユニットにチューナなどの復調部や画像処理部が不要となるので、さらに被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる。

また、この実施の形態では、無線通信を用いて、被検者に装着した中継ユニットと商用電源を有する外部装置とを非接触で接続させるので、人体に対する電気的な絶縁性が確保でき、安全性を保つことができるという効果も奏する。

さらに、この実施の形態では、被検者の外部に設けた外部装置が記録装置を備えることで、記録装置の大きさ、消費電力について制約が緩くなるため、受信したデータの画像処理などの処理を、外部装置で高速、かつリアルタイムに行うことが可能となるという効果も奏する。

（実施の形態２）
ところで、カプセル型内視鏡２では、小型、軽量化を図るために、バッテリの容量が限られており、反面、カプセル型内視鏡２のＲＦ送信装置は電力消費が大きい。そこで、このＲＦ送信装置からは必要最低限の無線信号の送信しか送信せずに駆動時間を短くして、カプセル型内視鏡２内の電力消費を抑えている。したがって、現状のカプセル型内視鏡２では、信号の誤り訂正などを行うための誤り検出符号が何ら付加されておらず、この信号と同じ形態のままで中継ユニットから被検体外部の外部装置４に無線信号を送信すると、外乱の影響を受けた場合に、外乱に対して弱い信号の形態になってしまう。

図４は、この実施の形態２にかかる中継ユニット３の内部構成を示す模式的なブロック図である。この実施の形態にかかる中継ユニット３は、カプセル型内視鏡２から受信したフレーム単位の無線信号を、一旦復調した後に、誤り検出符号を新たに付加して送信部から３７から送信するように構成される。

このために、受信回路３２では、実施の形態１と同様のバンドパスフィルタ３３と増幅部３４の他に、増幅部３４で増幅された周波数成分の信号をもとに体腔内画像などのデータを復調する復調部３８と、復調されたデータの信号処理を行う信号処理部３９とを備え、この信号処理部３９で信号処理されたデータは、一旦中継ユニット３内に設けられた記録部４０に記録された後に読み出されて、送信部３７でたとえば周波数変調されて無線信号としてアンテナＢから無線送信される。

この信号処理部３９は、復調部３８で復調されたデータに、たとえばパリティチェックなどの誤り検出符号を付加してフレームフォーマットを変更した後に、この１フレーム分のデータを、記録部４０に記録させ、中継ユニット３と外部装置４との通信が確立した際に、この記録部４０に記録されたデータを読み出して送信部３７に出力して、送信部３７からの無線送信を可能にする。

外部装置４は、実施の形態１と同様の構成からなり、無線装置５０が中継ユニット３からの無線信号を受け、この信号をもとにカプセル型内視鏡２にて取得された体腔内画像などのデータの復調、誤り検出符号をもとにしたデータの誤り訂正、画像のフォーマット変換および画像処理を行った後に、コントローラ５１の制御によって、この体腔内画像などのデータを記録装置５３に記録するとともに、表示装置５２に表示させ、医師などの観察や診断を可能にする。

このように、この実施の形態では、カプセル型内視鏡から受信した無線信号を復調し、この復調した信号（データ）に誤り検出符号を付加した後に中継して、外部装置に設けた記録装置への記録および表示装置への表示を行うので、被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる。

また、この実施の形態では、実施の形態１と同様に、無線通信を用いることで、人体に対する電気的な絶縁性が確保できて、安全性を保つことができる。さらに、外部装置が記録装置を備えることで、記録装置の大きさ、消費電力について制約が緩くなるため、受信したデータの画像処理などの処理を、外部装置で高速、かつリアルタイムに行うことが可能となる。

（実施の形態３）
ところで、カプセル型内視鏡２は、常に無線信号の送信動作を行っているのではなく、送信期間と停止期間を交互に繰り返すことによって、間欠的にフレーム単位の無線信号を送信するように構成されている。すなわち、カプセル型内視鏡２の消費電力を低減する観点から、この実施の形態では、撮像素子などによって取得される画像のデータ量を低減するために、たとえば撮像間隔を０．５秒程度としている。このことは送信されるデータ量が低減されることを意味し、カプセル型内視鏡２のＲＦ送信装置は、０．５秒間隔で取得される個々の画像データを送信するために０．２８秒程度に渡って送信動作を行い、残りの０．２２秒程度の期間は送信動作を行わない停止期間となる。

この実施の形態３にかかる中継ユニット３は、実施の形態２にかかる中継ユニットと同様の構成からなるので、図４のブロック図を用いて詳細に説明する。この実施の形態では、図４に示すように、中継ユニット３にカプセル型内視鏡２から受信したデータを一時記録する記録手段としての記憶容量の小さい記録部４０を設け、中継ユニット３がカプセル型内視鏡２から無線信号を受信している間は、中継ユニット３と外部装置４との通信を確立させずに、カプセル型内視鏡２から受信したデータ、たとえば１フレーム分のデータを、記録部４０に一時記録し、カプセル型内視鏡２から無線信号の受信が終了し、中継ユニット３と外部装置４との通信が確立した際、すなわち上記停止期間に、この記録部４０に記録されたデータを送信部３７からまとめて無線送信する。

このために、受信回路３２では、実施の形態１と同様のバンドパスフィルタ３３と増幅部３４の他に、増幅部３４で増幅された周波数成分の信号をもとに体腔内画像などのデータを復調する復調部３８と、復調されたデータの信号処理を行う信号処理部３９とを備え、この信号処理部３９で信号処理されたデータは、一旦中継ユニット３内に設けられた記録部４０に記録された後に、上記停止期間に読み出されて、送信部３７でたとえば周波数変調されて無線信号として送信アンテナＢから無線送信される。なお、この実施の形態では、カプセル型内視鏡２からの送信時間と中継ユニット３からの送信時間とは異なるが、中継ユニット３における記録部４０からのデータ読み出しと送信部３７からの信号送信にかかる時間を早める、たとえば周期の短いタイミングクロックを用いることで対応が可能となる。また、この実施の形態では、カプセル型内視鏡２から送信される無線信号の周波数と、送信部３７から送信される無線信号の周波数とを、同じ周波数成分の周波数に設定しても、異なる周波数成分の周波数に設定してもよい。

外部装置４は、実施の形態１と同様の構成からなり、無線装置５０が中継ユニット３からの無線信号を受け、この信号をもとにカプセル型内視鏡２にて取得された体腔内画像などのデータの復調、画像のフォーマット変換および画像処理を行った後に、コントローラ５１の制御によって、この体腔内画像などのデータを記録装置５３に記録するとともに、表示装置５２に表示させ、医師などの観察や診断を可能にする。

このように、この実施の形態では、中継ユニット内には記憶容量の小さい記録部を備え、カプセル型内視鏡から中継ユニットに送信された信号（データ）を、一旦この記録部に記録させ、このカプセル型内視鏡から無線信号の受信が終了し、中継ユニットと外部装置との通信が確立した際に、この記録部に記録された信号を中継して、外部装置に設けた記録装置への記録および表示装置への表示を行うので、被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる。

また、この実施の形態でも、実施の形態１，２と同様に、無線通信を用いることで、人体に対する電気的な絶縁性が確保できて、安全性を保つことができる。さらに、外部装置が記録装置を備えることで、記録装置の大きさ、消費電力について制約が緩くなるため、受信したデータの画像処理などの処理を、外部装置で高速、かつリアルタイムに行うことが可能となる。

（実施の形態４）
図５は、この実施の形態４にかかる中継ユニットの内部構成を示す模式的なブロック図である。この実施の形態において、実施の形態３と異なる点は、中継ユニット３は、送信部３７の代わりに、入出力インターフェース４１を介して携帯電話機などの携帯通信端末４２と接続された点である。そして、信号処理部３９から出力されるデータをこの携帯通信端末４２から、たとえば既存の広域網（ＷＡＮ）などを用いた通信インフラを介して、外部装置４に無線送信する。この携帯通信端末４２は、接続コネクタによって着脱可能に入出力インターフェース４１と電気的に接続される。

この実施の形態では、実施の形態３と同様に、中継ユニット３は、カプセル型内視鏡２から無線信号の受信が終了し、外部装置４との通信が確立した際に、記憶容量の小さい記録部４０に記録されたデータをまとめて携帯通信端末４２に出力して、携帯通信端末４２から無線送信させてもよいし、カプセル型内視鏡２から無線信号を受信中でも、記録部４０に記録されたデータをまとめて携帯通信端末４２に出力して、携帯通信端末４２から無線送信させてもよい。ただし、後者の場合には、カプセル型内視鏡２から送信される無線信号の周波数と、携帯通信端末４２から送信される無線信号の周波数とを、別の周波数成分の周波数に設定する必要がある。

このように、この実施の形態では、実施の形態３と同様に、中継ユニット内にはデータ量の少ないデータを一時記憶する記録部を備え、外部装置にカプセル型内視鏡が取得した体腔内画像などのデータを記録するので、被検者が携帯する装置の小型化を図ることができる。

中継ユニットからの信号送信には、中継ユニットに着脱可能な携帯通信端末を接続させて行うので、たとえばカプセル型内視鏡が特定の部位（臓器）のみを観察対象とする場合には、この特定部位に到る間は、携帯通信端末を中継ユニットから外しておくことができ、これによって被検者はカプセル型内視鏡を飲み込んだ後、特定部位に到る間、携帯通信端末が不要となり、被検者の負担を軽減することができる。

本発明にかかる被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。この実施の形態１にかかる中継ユニットの内部構成を示す模式的なブロック図である。図１に示した外部装置の内部構成を示す模式的なブロック図である。この実施の形態２，３にかかる中継ユニットの内部構成を示す模式的なブロック図である。この実施の形態４にかかる中継ユニットの内部構成を示す模式的なブロック図である。

符号の説明

１被検体
２カプセル型内視鏡
３中継ユニット
４外部装置
３１アンテナ選択部
３２受信回路
３３バンドパスフィルタ
３４増幅部
３５周波数変換部
３６局部発信部
３７送信部
３８復調部
３９信号処理部
４０記録部
４１入出力インターフェース
４２携帯通信端末
５０無線装置
５１コントローラ
５２表示装置
５３記録装置
Ａ１〜Ａｎ受信アンテナ
Ｂ送信アンテナ
Ｃ，Ｄアンテナ

Claims

被検体の体表面に設けられ、被検体内情報取得装置から無線送信される信号を受信する複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナを介して受信された信号の信号処理を行う受信手段と、
前記受信手段で信号処理された信号を前記被検体外部の外部装置に無線送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする中継ユニット。
前記受信手段は、前記信号処理として、特定の周波数で受信した前記信号を別の周波数に変換処理し、前記送信手段は、前記受信手段で別の周波数に変換処理された信号を前記外部装置に無線送信することを特徴とする請求項１に記載の中継ユニット。
前記受信手段は、前記信号処理として、受信した前記信号を変調し、誤り検出符号を付加する処理を行い、前記送信手段は、前記誤り検出符号が付加された信号を変調して前記外部装置に無線送信することを特徴とする請求項１に記載の中継ユニット。
前記受信手段で受信された信号を一時記憶する記憶手段を、
さらに備え、前記受信手段は、前記被検体内情報取得装置から間欠的に無線送信される前記信号を受信し、前記信号処理として、前記信号を受信している間、前記信号を前記記憶手段に一時記憶させる処理を行い、また前記信号の受信が終了している間、前記記憶手段に記憶された前記信号を前記送信手段に出力する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の中継ユニット。