JP4575260B2 - 被検体内導入装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に飲み込まれるカプセル型内視鏡などの被検体内導入装置に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線通信機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体（人体）である被検者の口から飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、たとえば食道、胃、小腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成を有する。

また、これら臓器内を移動するこの観察期間、カプセル型内視鏡によって体腔内で撮像された画像データは、順次無線通信などの無線通信機能により、被検体の外部に送信され、外部の受信装置内に設けられたメモリに蓄積される。被検者がこの無線通信機能とメモリ機能を備えた受信装置を携帯することにより、被検者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間であっても、不自由を被ることなく自由に行動が可能になる。観察後は、医者によって、受信装置のメモリに蓄積された画像データに基づいて、体腔内の画像をディスプレイなどの表示手段に表示させて診断を行うことができる（たとえば特許文献１参照）。

特開２００３−１９１１１号公報

しかしながら、カプセル型内視鏡の外周面は、円筒形状になっているので、この外周面を介して体腔内画像を撮像する位置に撮像部を配設する場合、外周面のレンズ効果によって画像が歪んだり、フレアーやシェーディングなどの撮像時の不具合が発生し易くなるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、撮像時の不具合を解消して画像を改善し、画質の向上を図ることができる被検体内導入装置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、本発明にかかる被検体内導入装置は、被検体内に導入されて、前記被検体内の画像を撮像する被検体内導入装置であって、少なくとも円筒形状の外周面を有し、内部を水密にする外装ケースと、前記円筒形状の外周面の一部に平面を形成する平面部と、前記外装ケース内部で、前記平面部を介して外部の撮像を可能とする位置に配設された撮像部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記平面部は、前記外周面より窪んだ断面凹形状に形成されることを特徴とする。

また、請求項３の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記平面部は、前記外周面より突出した断面凸形状に形成されることを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記外装ケースは、前記被検体内導入装置の進行方向の中心軸に線対称の形状からなる第１および第２のケース部材から形成されることを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記撮像部の撮像領域を除いた前記平面部と前記外装ケースとは、遮光部材で形成されることを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる被検体内導入装置は、被検体内に導入されて、前記被検体内の画像を撮像する被検体内導入装置であって、少なくとも円筒形状の外周面を有し、内部を水密にする外装ケースと、前記円筒形状の外周面の一部に曲率を有するように形成されるレンズ部と、前記外装ケース内部で、前記レンズ部を介して外部の撮像を可能とする位置に配設された撮像部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項７の発明にかかる被検体内導入装置は、上記発明において、前記レンズ部を除く外装ケースは、遮光部材で形成されることを特徴とする。

本発明にかかる被検体内導入装置は、外装ケースの円筒形状を有する外周面の一部に平面部を形成し、前記平面部を介して外部の撮像を可能とする位置に撮像部を配設することで、レンズ効果を防ぎ、撮像時の不具合を解消して画像を改善し、画質の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる被検体内導入装置の実施の形態を図１〜図７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、本発明にかかる無線型被検体内情報取得システムの概念を示すシステム概念図である。この無線型被検体内情報取得システムは、被検体内導入装置の一例としてカプセル型内視鏡を用いている。図１に示すように、無線型被検体内情報取得システムは、被検体１の体腔内に導入される無線型被検体内情報取得装置としての飲み込み型のカプセル型内視鏡３と、被検体１の外部に配置されて、カプセル型内視鏡３との間で各種の情報を無線通信する体外装置である受信装置２とを備えている。また、無線型被検体内情報取得システムは、受信装置２が受信したデータに基づいて画像表示を行う表示装置４と、受信装置２と表示装置４間でデータの入出力を行う携帯型記録媒体５とを備えている。

受信装置２は、図１に示すように、カプセル型内視鏡３から無線送信された体腔内の画像データを受信する無線受信手段としての機能を有する。この受信装置２は、被検体１に着用されるとともに、複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを有する受信ジャケット２ａと、受信された無線信号の信号処理などを行う外部装置２ｂとを備える。

表示装置４は、カプセル型内視鏡３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、携帯型記録媒体５に蓄積されたデータに基づいて画像表示を行う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、表示装置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。

携帯型記録媒体５は、外部装置２ｂおよび表示装置４にも接続可能であって、両者に対して装着されて、接続された時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。この実施の形態では、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡３が被検体１の体腔内を移動している間は、外部装置２ｂに挿入されてカプセル型内視鏡３から送信されるデータを記録する。次に、カプセル型内視鏡３が被検体１から排出された後、つまり、被検体１の内部の撮像が終了した後には、外部装置２ｂから取り出されて表示装置４に挿入され、この表示装置４によって、携帯型記録媒体５に記録されたデータが読み出される構成を有する。たとえば、この携帯型記録媒体５は、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどから構成され、外部装置２ｂと表示装置４とのデータの入出力を、携帯型記録媒体５を介して間接的に行うことができ、外部装置２ｂと表示装置４との間が有線で直接接続された場合と異なり、被検体１が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。

次に、カプセル型内視鏡３について説明する。図２は、カプセル型内視鏡３の概略構成の実施の形態１を示す側断面図であり、図３は、図２のＡ方向からの矢視を示す矢視図であり、図４は、図２と同様のカプセル型筐体の側断面図である。なお、図４では、後述する無線部と電源部を省略している。カプセル型内視鏡３は、図２および図３に示すように、被検体１の体腔内部を照明する照明手段としてのたとえばＬＥＤ１１ａ，１１ｂと、体腔内の画像を撮像する撮像手段としてのＣＣＤ１２ａ，１２ｂと、このＣＣＤ１２ａ，１２ｂに被写体の像を結像させる結像レンズ１３ａ，１３ｂを有する撮像部１４ａ，１４ｂを、これらに電力を供給する電源部１５とともに、外装ケースであるカプセル型筐体１６内に配置することにより構成される。

カプセル型筐体１６は、図４に示すように、半球ドーム状の先端カバー筐体１６ａ，１６ｂと、半円筒状に構成され、一端部に設けられた上記先端カバー筐体１６ａ，１６ｂとそれぞれ一体的に形成される胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄとからなる。先端カバー筐体１６ａと胴部カバー筐体１６ｃおよび先端カバー筐体１６ｂと胴部カバー筐体１６ｄは、側面が略Ｌ字状に形成され、かつカプセル型内視鏡３の進行方向の中心軸Ｓに線対称に設けられ、図中の点線部分のパーティングライン１６ｅで、接着剤などの接合手段によって互いに水密に接合している。すなわち、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄは、側端面で互いに接合されて円筒状の胴部カバーを構成し、この胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの先端面が先端カバー筐体１６ａ，１６ｂの端面と互いに接合されることで、カプセル型内視鏡３の外装ケースを構成している。

なお、このパーティングライン１６ｅは、上記中心軸Ｓでカプセル型内視鏡３を２等分するように設けることも可能であるが、図４に図示された点線部分のものであれば、広い内部空間を確保でき、カプセル型内視鏡３内に収容する撮像部１４ａ，１４ｂなどの収容物を容易に納めることができる。さらに、この実施の形態のパーティングライン１６ｅによれば、カプセル型筐体１６を組み付けた際に、カプセル型内視鏡３の機械的な強度も高められる。

また、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面の一部には、平面を形成する光透過性の透明部材からなる平面部１６ｆ，１６ｇが胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄとそれぞれ一体的に形成されており、この平面部１６ｆ，１６ｇは、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面より若干窪んだ断面凹形状に形成される（図４参照）。この平面部１６ｆ，１６ｇは、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄが接合された際に、たとえば対向する位置に設けられている。

上記カプセル型筐体１６の胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄ内部で、この平面部１６ｆ，１６ｇの下方には、撮像部１４ａ，１４ｂがそれぞれ配設されており、上記平面部１６ｆ，１６ｇを介して外部の被写体（体腔内部）の撮像を可能としている。この撮像部１４ａ，１４ｂは、ＣＣＤ１２ａ，１２ｂの受光面１２ａ１，１２ｂ１が平面部１６ｆ，１６ｇと平行になるように設けられ、フレアーやシェーディングの発生を防いで、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周方向の撮影を可能にしている（図４参照）。このように、撮像部１４ａ，１４ｂを胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周方向の撮影が可能な位置に配設したのは、カプセル型内視鏡３がたとえば食道などの管腔を通過する際に、この管腔で被検部位にもっとも接近できるためであり、撮像される画像の画質を向上させるために上記構成とした。

さらに、先端カバー筐体１６ａ，１６ｂおよび胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄは、図３に示すように、被写体に接近するため反射光によるフレアーなどを防止するため、たとえば黒処理などにて遮光できるようにしておく。また、この遮光は、平面部１６ｆ，１６ｇにても行うことが可能であり、この場合には、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂの照明手段上とＣＣＤ１２ａ，１２ｂの受光面１２ａ１，１２ｂ１上を除く他の部分を黒処理などにて遮光する。

また、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂは、ＣＣＤ１２ａ，１２ｂとともに照明・撮像基板１７ａ，１７ｂ上に搭載され、結像レンズ１３ａ，１３ｂの光軸中心に対してその上下左右の近傍４箇所に配置されている。さらに、照明・撮像基板１７ａ，１７ｂの背面には、撮像部１４ａ，１４ｂ毎の各構成部を処理または制御するための信号処理・制御部２６ａ，２６ｂが搭載されている。

この実施の形態のカプセル型内視鏡３では、先端カバー筐体１６ａ内に電源手段としてのボタン型の電池１５が収容されている。この電池１５は、酸化銀電池、充電式電池、発電式電池などを用い得る。また、先端カバー筐体１６ｂ内には、アンテナ４７が搭載された無線基板２８が配設され、この無線基板２８の背面には、撮像部１４ａ，１４ｂによって撮像された画像データを無線送信する送信手段としての送信モジュール４６が搭載されており、この送信モジュール４６とアンテナ４７は、無線部２７を構成している。なお、照明・撮像基板１７ａ，１７ｂ上の信号処理・制御部２６ａ，２６ｂと無線基板２８上の無線部２７とは、ケーブルなどにより適宜電気的に接続され、電池１５も、信号処理・制御部２６ａ，２６ｂ、無線部２７などとケーブルなどにより適宜電気的に接続されている。なお、無線部２７は、撮像部１４ａ，１４ｂで共用とせず、撮像部１４ａ，１４ｂ毎に個別に設けてもよい。

次に、図５を用いてカプセル型内視鏡３の内部回路構成について説明する。図５は、カプセル型内視鏡の内部回路構成を示す概略ブロック図である。まず、信号処理・制御部２６ａは、対をなすＬＥＤ１１ａとＣＣＤ１２ａとを制御するためのものであり、それぞれＬＥＤ１１ａとＣＣＤ１２ａに対応するＬＥＤ駆動回路４１ａとＣＣＤ駆動回路４２ａを有する。また、信号処理・制御部２６ａは、ＣＣＤ１２ａから出力される出力信号に対して相関二重サンプリング処理、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、多重化処理などの所定の画像処理を行う画像処理部４３ａを有する。さらに、信号処理・制御部２６ａは、各種タイミング信号や同期信号を生成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）およびシンクジェネレータ（ＳＧ）４４ａを有する制御部４５ａを備え、タイミングジェネレータおよびシンクジェネレータ４４ａにより生成されたタイミング信号や同期信号に基づいて、駆動回路４１ａ，４２ａや画像処理部４３ａの動作やその動作タイミングなどを制御する。

また、信号処理・制御部２６ｂは、対をなすＬＥＤ１１ｂとＣＣＤ１２ｂとを制御するためのものであり、それぞれＬＥＤ１１ｂとＣＣＤ１２ｂに対応するＬＥＤ駆動回路４１ｂとＣＣＤ駆動回路４２ｂを有する。また、信号処理・制御部２６ｂは、ＣＣＤ１２ｂから出力される出力信号に対して相関二重サンプリング処理、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、多重化処理などの所定の画像処理を行う画像処理部４３ｂを有する。さらに、信号処理・制御部２６ｂは、各種タイミング信号や同期信号を生成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）およびシンクジェネレータ（ＳＧ）４４ｂを有する制御部４５ｂを備え、タイミングジェネレータおよびシンクジェネレータ４４ｂにより生成されたタイミング信号や同期信号に基づいて、駆動回路４１ｂ，４２ｂや画像処理部４３ｂの動作やその動作タイミングなどを制御する。

ここで、制御部４５ａ，４５ｂは、たとえば制御部４５ａ側がマスタで制御部４５ｂ側がスレーブとなる主従関係にあり、制御部４５ｂは制御部４５ａ側からのイネーブル信号ＥＲに従いこのイネーブル信号ＥＲがハイレベルの間だけ動作するように制御部４５ａに従動して制御動作を実行する。また、無線部２７の送信モジュール４６とアンテナ４７は、画像処理部４３ａ，４３ｂを経た画像データの出力経路上に設けられてＲＦ変調信号を出力する。

さらに、カプセル型内視鏡３は、信号処理・制御部２６ａ，２６ｂに対して共通な格納部としてのパラメータメモリ４９を備える。このパラメータメモリ４９は、各ＣＣＤ１２ａ，１２ｂの画像データの信号処理に必要な各素子固有の信号処理用パラメータや当該カプセル型内視鏡３の処理に必要な共用パラメータをこれらの信号処理・制御部２６ａ，２６ｂにより読み出し可能に格納したものであり、適宜タイミングでパラメータが画像処理部４３ａまたは４３ｂに対して読み出されて画像データなどとの多重化処理に供され、無線部２７を介して受信装置２側に送信可能とされている。

このように、この実施の形態では、外装ケースであるカプセル型筐体１６の円筒形状を有する胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄにて、その外周面の一部に平面部１６ｆ，１６ｇを形成し、平面部１６ｆ，１６ｇを介して外部の撮像を可能とする位置に撮像部１４ａ，１４ｂを配設するので、レンズ効果を防ぎ、撮像時の不具合を解消して画像を改善し、外装ケース周面の影響を受けない適切な画像を得ることができ、これによって画質の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
図６は、カプセル型内視鏡の概略構成の実施の形態２を示す側断面図である。図６において、実施の形態１のカプセル型内視鏡３と異なる点は、平面部１６ｆ，１６ｇを胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面より若干突出した断面凸形状に形成する点である。

このように、実施の形態２のカプセル型内視鏡３では、平面部１６ｆ，１６ｇが胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面より突出するので、実施の形態１のカプセル型内視鏡３の場合のように窪んだ平面部にゴミなどが溜まり視野が狭くなることがなくなり、ゴミなどが溜まらなくなり、広い撮像視野を確保することができる。

（実施の形態３）
図７は、カプセル型内視鏡の概略構成の実施の形態３を示す側断面図である。なお、図７では、無線部と電源部を省略している。図７において、実施の形態１のカプセル型内視鏡３と異なる点は、平面部１６ｆ，１６ｇの代わりに、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面の一部に、曲率を有する対物レンズからなるレンズ部１６ｈ，１６ｉを形成し、このレンズ部１６ｈ，１６ｉの下方には、撮像部１４ａ，１４ｂがそれぞれ配設されており、上記レンズ部１６ｈ，１６ｉを介して外部の被写体（体腔内部）の撮像を可能とする点と、このレンズ部１６ｈ，１６ｉおよびＬＥＤ１１ａ，１１ｂの照明手段上を除く先端カバー筐体１６ａ，１６ｂおよび胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄを黒処理などにて遮光する点とである。

このように、この実施の形態では、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面の一部に、レンズ部１６ｈ，１６ｉを形成し、レンズ部１６ｈ，１６ｉを介して外部の撮像を可能とする位置に撮像部１４ａ，１４ｂを配設するので、実施の形態１と同様に、撮像時の不具合を解消して画像を改善し、外装ケース周面の影響を受けない適切な画像を得ることができ、これによって画質の向上を図ることができる。

また、この実施の形態では、胴部カバー筐体１６ｃ，１６ｄの外周面の一部に、対物レンズからなるレンズ部１６ｈ，１６ｉを形成するので、結像レンズ１３ａ，１３ｂを取り除くことが可能となり、これによって撮像部１４ａ，１４ｂの小型化および省スペース化を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、撮像部が複数の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、撮像部が１つの場合でも無論同様に構成することができ、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

本発明にかかる無線型被検体内情報取得システムの概念を示すシステム概念図である。 カプセル型内視鏡の概略構成の実施の形態１を示す側断面図である。 図２のＡ方向からの矢視を示す矢視図である。 図２と同様のカプセル型筐体の側断面図である。 カプセル型内視鏡の内部回路構成を示す概略ブロック図である。 カプセル型内視鏡の概略構成の実施の形態２を示す側断面図である。 カプセル型内視鏡の概略構成の実施の形態３を示す側断面図である。

符号の説明

１ 被検体
２ 受信装置
２ａ 受信ジャケット
２ｂ 外部装置
３ カプセル型内視鏡
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
１１ａ，１１ｂ ＬＥＤ
１２ａ，１２ｂ ＣＣＤ
１２ａ１，１２ｂ１ 受光面
１３ａ，１３ｂ 結像レンズ
１４ａ，１４ｂ 撮像部
１５ 電源部（電池）
１６ カプセル型筐体
１６ａ，１６ｂ 先端カバー筐体
１６ｃ，１６ｄ 胴部カバー筐体
１６ｅ パーティングライン
１６ｆ，１６ｇ 平面部
１６ｈ，１６ｉ レンズ部
１７ａ，１７ｂ 照明・撮像基板
２６ａ，２６ｂ 信号処理・制御部
２７ 無線部
２８ 無線基板
４１ａ，４１ｂ ＬＥＤ駆動回路
４２ａ，４２ｂ ＣＣＤ駆動回路
４３ａ，４３ｂ 画像処理部
４４ａ，４４ｂ タイミングジェネレータおよびシンクジェネレータ
４５ａ，４５ｂ 制御部
４６ 送信モジュール
４７ アンテナ
４９ パラメータメモリ
Ａ１〜Ａｎ 受信用アンテナ

Claims (2)

1. 被検体内に導入されて、前記被検体内の画像を撮像する被検体内導入装置であって、
   少なくとも円筒形状の外周面を有し、内部を水密にする外装ケースと、
   前記円筒形状の外周面の一部に曲率を有するように形成されるレンズ部と、
   前記外装ケース内部で、前記レンズ部を介して外部の撮像を可能とする位置に配設された撮像部と、
   を備えることを特徴とする被検体内導入装置。
2. 前記レンズ部を除く外装ケースは、遮光部材で形成されることを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置。

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