WO2016067802A1 - 誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法 - Google Patents

誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法 Download PDF

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WO2016067802A1
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capsule endoscope
guidance
frame rate
unit
imaging
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PCT/JP2015/077386
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮 猪股
Original Assignee
オリンパス株式会社
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a guidance device for guiding a capsule endoscope introduced into a subject, a capsule endoscope guidance system, and a method for operating the guidance device.
  • capsule endoscopes that have been introduced into a subject and imaged have been developed.
  • the capsule endoscope is provided with an imaging function and a wireless communication function inside a capsule-shaped casing formed in a size that can be introduced into the digestive tract of a subject, and has been swallowed by the subject.
  • imaging is performed while moving in the digestive tract by peristaltic movement or the like, and image data of an image inside the organ of the subject (hereinafter also referred to as an in-vivo image) is sequentially wirelessly transmitted.
  • the wirelessly transmitted image data is received by a receiving device provided outside the subject, and further taken into an image display device such as a workstation and subjected to predetermined image processing.
  • the in-vivo image of the subject can be displayed as a still image or a moving image.
  • a guidance system that guides a capsule endoscope introduced into a subject by operating it from outside the subject.
  • a permanent magnet is provided inside a capsule endoscope, and a magnetic field generation unit such as an electromagnet or a permanent magnet is provided in the guidance device, so that the capsule type endoscope (eg, stomach)
  • a guidance system for guiding a capsule endoscope with a magnetic field generated by a magnetic field generation unit in a state where the endoscope is introduced together with a liquid such as water and the capsule endoscope is suspended in the liquid.
  • the capsule endoscope can be guided by the user's operation so that the same inspection as that using a general wired endoscope can be performed by the capsule endoscope. Is expected to be.
  • the capsule endoscope when observing the inside of a subject with a capsule endoscope, it is preferable to perform imaging at an appropriate frame rate according to an observation site (organ). For example, since the capsule endoscope passes through the esophagus at high speed, it is necessary to increase the imaging frame rate in order to sufficiently observe the esophagus. On the other hand, since a capsule endoscope stays in the stomach for a long time and does not pass as fast as the esophagus, a very high frame rate is not necessary. For this reason, if the imaging frame rate of the capsule endoscope is always set to a high value that can correspond to the esophagus, the number of images that are wasted is increased depending on the observation site. Furthermore, since the capsule endoscope operates using a built-in battery as a power source, in this case, the battery may run out before the end of the examination.
  • the imaging frame rate of the capsule endoscope is made variable according to the observation site
  • the imaging frame rate is changed based on the result of the organ discrimination process on the image acquired by the capsule endoscope I was doing control.
  • an instruction to change the imaging frame rate is output after the capsule endoscope moves to the next observation site or after the field of view is directed to the next observation site.
  • a time lag occurs between the timing at which the imaging frame rate should be changed (the moment when the imaging frame rate is changed) and the timing at which the imaging frame rate is actually changed.
  • the present invention has been made in view of the above, and when guiding a capsule endoscope introduced into a subject by a user operation, the imaging frame rate of the capsule endoscope is set at an appropriate timing. It is an object of the present invention to provide a guidance device that can be changed, a capsule endoscope guidance system, and a method for operating the guidance device.
  • a guidance device for guiding a capsule endoscope that is introduced into a subject and images the inside of the subject.
  • Guiding means for guiding the capsule endoscope, an instruction information input unit for inputting guidance instruction information for changing the position or posture of the capsule endoscope according to an operation performed from the outside, and the guidance instruction A guidance control unit that controls the operation of the guiding unit based on the information; a frame rate calculation unit that calculates an imaging frame rate in the capsule endoscope based on the guidance instruction information; and the capsule endoscope.
  • a transmission unit that transmits an instruction signal for causing the imaging frame rate in the mirror to be set to the imaging frame rate calculated by the frame rate calculation unit to the capsule endoscope. And wherein the door.
  • an initial value of an imaging frame rate in the capsule endoscope is set in advance, and the frame rate calculation unit, when the guidance instruction information is input from the instruction information input unit, A value higher than the initial value is calculated as the imaging frame rate.
  • the capsule endoscope includes a permanent magnet
  • the guidance means generates a magnetic field that acts on the permanent magnet
  • the guidance control unit changes the magnetic field based on the guidance instruction information.
  • the frame rate calculation unit calculates the imaging frame rate so that the value increases as the temporal change rate of the magnetic field increases. It is characterized by that.
  • the capsule endoscope includes a permanent magnet
  • the guidance means generates a magnetic field that acts on the permanent magnet
  • the guidance control unit changes the magnetic field based on the guidance instruction information.
  • the frame rate calculation unit causes the imaging frame rate to increase stepwise as the temporal change rate of the magnetic field increases. Is calculated.
  • the guidance instruction information for changing the position of the capsule endoscope is input to the frame rate calculation unit when the guidance instruction information for changing the posture of the capsule endoscope is input.
  • the imaging frame rate is calculated so that the value is larger than that in the case where the image is captured.
  • the frame rate calculation unit may receive the guidance instruction information for translating the capsule endoscope in a direction orthogonal to the direction of the visual field of the capsule endoscope.
  • the imaging frame rate is calculated such that the value is larger than when guidance instruction information for translating the endoscope in the direction of the visual field is input.
  • a capsule endoscope guidance system includes the guidance device and the capsule endoscope, and the capsule endoscope captures an image of the inside of the subject, and the transmission A receiving unit that receives the instruction signal transmitted from a unit; and a control unit that controls an imaging frame rate in the imaging unit according to the instruction signal received by the receiving unit.
  • An operation method of a guidance device is an operation method of a guidance device for guiding a capsule endoscope that is introduced into a subject and images the inside of the subject, and the position of the capsule endoscope
  • a guidance control step for controlling the operation of guidance means for guiding the capsule endoscope based on guidance instruction information for changing the posture, and an imaging frame in the capsule endoscope based on the guidance instruction information
  • a frame rate calculating step for calculating a rate
  • a transmitting step for transmitting to the capsule endoscope an instruction signal for setting the imaging frame rate in the capsule endoscope to the imaging frame rate calculated in the frame rate calculating step. It is characterized by including these.
  • the instruction signal for setting the imaging frame rate of the capsule endoscope is transmitted from the guidance device to the capsule endoscope based on the instruction information for moving or changing the posture of the capsule endoscope.
  • the imaging frame rate is already changed. Therefore, the time lag between the timing at which the imaging frame rate should be changed and the timing at which the imaging frame rate is actually changed can be eliminated, and the imaging frame rate of the capsule endoscope can be changed at an appropriate timing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a capsule endoscope guidance system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the capsule endoscope shown in FIG.
  • FIG. 3A is a schematic front view illustrating a configuration example of the operation input unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3B is a schematic side view illustrating a configuration example of the operation input unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the movement of the capsule endoscope guided by the operation on each component of the operation input unit shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the magnetic field generation unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a capsule endoscope guidance system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the capsule endoscope shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the capsule endoscope shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the guidance device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a state where the capsule endoscope shown in FIG. 1 is introduced into a subject.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the control unit when the guidance instruction information for moving the capsule endoscope in the x direction is input.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of guiding means in the capsule endoscope guiding system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration example of guiding means in the capsule endoscope guiding system according to the third embodiment of the present invention.
  • capsule endoscopes that are orally introduced into a subject and image the inside of the subject (intraluminal) are illustrated as an example of a capsule endoscope.
  • the present invention is not limited to the embodiments. That is, the present invention relates to various endoscopes that have a capsule type, such as a capsule endoscope that performs imaging while moving in the lumen from the esophagus to the anus of the subject, and that is introduced into the subject and performs imaging. It is possible to apply to.
  • each drawing merely schematically shows the shape, size, and positional relationship to the extent that the contents of the present invention can be understood. Therefore, the present invention is not limited only to the shape, size, and positional relationship illustrated in each drawing. In the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a capsule endoscope guidance system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a capsule endoscope guidance system 1 according to Embodiment 1 includes a capsule endoscope 10 and a guidance device 20 that guides the capsule endoscope 10 introduced into a subject.
  • a guidance method of the capsule endoscope 10 a capsule is provided by providing a permanent magnet inside the capsule endoscope 10 and applying a magnetic field MG generated by the guiding device 20 to the permanent magnet. A method of guiding the mold endoscope 10 is used.
  • the capsule endoscope 10 is introduced into the subject together with a predetermined liquid by oral ingestion or the like, then moves inside the digestive tract and is finally discharged out of the subject. Meanwhile, the capsule endoscope 10 drifts in the liquid inside the organ (for example, inside the stomach), images the inside of the subject while being guided by the magnetic field MG, sequentially generates image data of the in-vivo image, and wirelessly transmits it.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the capsule endoscope 10.
  • the capsule endoscope 10 and the capsule casing 100 which is an exterior case formed in a size that can be easily introduced into the organ of a subject, and imaging that captures subjects in different directions.
  • the processing unit 11A, 11B and the signals input from the imaging units 11A, 11B are processed, the control unit 15 that controls each component of the capsule endoscope 10, and the signal processed by the control unit 15 is capsule-type.
  • a wireless communication unit 16 that wirelessly transmits to the outside of the endoscope 10 and receives an instruction signal or the like transmitted from the outside, a power supply unit 17 that supplies power to each component of the capsule endoscope 10, and guidance And a permanent magnet 18 for enabling guidance by the device 20.
  • the capsule-type casing 100 includes a cylindrical casing 101 and dome-shaped casings 102 and 103, and is formed by closing both side opening ends of the cylindrical casing 101 with the dome-shaped casings 102 and 103.
  • the cylindrical casing 101 is a colored casing that is substantially opaque to visible light.
  • the dome-shaped casings 102 and 103 are dome-shaped optical members that are transparent to light of a predetermined wavelength band such as visible light.
  • Such a capsule housing 100 encloses the imaging units 11A and 11B, the control unit 15, the wireless communication unit 16, the power supply unit 17, and the permanent magnet 18 in a liquid-tight manner.
  • the imaging unit 11A includes an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode), and the like.
  • the imaging unit 11A emits illumination light such as white light, an optical system 13A such as a condenser lens, a CMOS image sensor, or a CCD. And an image pickup device 14A made of the same.
  • the illumination unit 12A irradiates the subject in the imaging field of the imaging device 14A with illumination light through the dome-shaped casing 102.
  • the optical system 13A collects the reflected light from the imaging field and forms an image on the imaging surface of the imaging element 14A.
  • the image sensor 14A converts the reflected light (optical signal) from the imaging field received on the imaging surface into an electrical signal and outputs it as an image signal.
  • the imaging unit 11B includes an illumination unit 12B such as an LED or an LD, an optical system 13B such as a condenser lens, and an imaging element 14B such as a CMOS image sensor or a CCD.
  • the subject in the imaging field is imaged through the body 103.
  • the control unit 15 controls each operation of the imaging units 11A and 11B and the wireless communication unit 16, and controls input / output of signals between these components. Specifically, the control unit 15 sets the imaging frame rate in the imaging units 11A and 11B, and images the subject in the imaging field illuminated by the illuminating unit 12A onto the imaging element 14A at the set imaging frame rate. At the same time, the imaging element 14B images the subject in the imaging field illuminated by the illumination unit 12B. Then, the control unit 15 performs predetermined signal processing on the image signals output from the imaging elements 14A and 14B. Further, the control unit 15 causes the wireless communication unit 16 to wirelessly transmit the image signals sequentially in time series. In addition, the control unit 15 switches the imaging frame rate in the imaging units 11A and 11B according to the instruction signal transmitted from the outside and received by the wireless communication unit 16.
  • the wireless communication unit 16 includes an antenna 16a for transmitting and receiving wireless signals.
  • the wireless communication unit 16 acquires from the control unit 15 an image signal of the in-vivo image generated by the imaging units 11A and 11B imaging the subject, and performs a modulation process on the image signal to generate a wireless signal. And transmitted to the guidance device 20 via the antenna 16a. Further, the wireless communication unit 16 receives the instruction signal wirelessly transmitted from the guidance device 20 via the antenna 16 a and inputs the instruction signal to the control unit 15.
  • the power supply unit 17 is a power storage unit such as a button-type battery or a capacitor, and has a switch unit such as a magnetic switch or an optical switch. When the power supply unit 17 is configured to have a magnetic switch, the power supply unit 17 switches the on / off state of the power supply by a magnetic field applied from the outside.
  • the power supply unit 17 supplies power of the power storage unit to each component (the imaging units 11A and 11B, the control unit 15, and the wireless communication unit 16) of the capsule endoscope 10 when in the on state. Sometimes, power supply to each component of the capsule endoscope 10 is stopped.
  • the permanent magnet 18 is for enabling the capsule endoscope 10 to be guided by the magnetic field MG generated by the guiding device 20, and is fixedly arranged in a predetermined direction inside the capsule casing 100. .
  • the permanent magnet 18 is arranged so that the magnetization direction indicated by the arrow is orthogonal to the long axis La of the capsule endoscope 10.
  • the permanent magnet 18 operates following the magnetic field MG applied from the outside, and as a result, guidance of the capsule endoscope 10 by the guidance device 20 is realized.
  • the guidance device 20 performs wireless communication with the capsule endoscope 10 and receives a wireless signal transmitted from the capsule endoscope 10;
  • the position and orientation detection unit 22 for detecting the position of the capsule endoscope 10 in the subject based on the received radio signal, and the radio signal received by the reception unit 21 acquire an image signal,
  • a predetermined signal processing is performed to display the in-vivo image on the screen, and the display unit 23 that displays the position of the capsule endoscope 10 in the subject on the screen, and instructions and information for the capsule endoscope guidance system 1
  • An operation input unit 24 that receives input, a magnetic field generation unit 25 that generates a magnetic field MG for guiding the capsule endoscope 10, a control unit 26 that controls these units, and the capsule endoscope 10 Ri and a storage unit 27 for storing image data and various kinds of information of the acquired in-vivo images, and a transmission unit 28 that wirelessly transmits an instruction signal to the capsule endoscope 10.
  • the receiving unit 21 includes a plurality of receiving antennas 21a, and sequentially receives the radio signals transmitted from the capsule endoscope 10 via these receiving antennas 21a.
  • the receiving unit 21 selects the antenna having the highest received electric field strength from these receiving antennas 21a, extracts an image signal by performing demodulation processing or the like on the radio signal received through the selected antenna, The data is output to the display unit 23.
  • the position and orientation detection unit 22 detects the position and orientation of the capsule endoscope 10 in the subject based on the intensity of the radio signal received by the reception unit 21, and information on the position of the capsule endoscope 10 (Hereinafter referred to as position information) and information related to posture (hereinafter referred to as posture information) are generated and output.
  • position information information on the position of the capsule endoscope 10
  • posture information information related to posture
  • the position and orientation detection unit 22 appropriately sets an initial value of the position of the capsule endoscope 10, and estimates the position by the Gauss-Newton method based on the intensity distribution of the radio signal received by each receiving antenna 21a.
  • the position of the capsule endoscope 10 is obtained by repeating the process of calculating the value until the amount of deviation between the calculated estimated value and the previous estimated value is equal to or less than a predetermined value (for example, JP 2007-283001 A). No. publication).
  • the method for detecting the position and orientation of the capsule endoscope 10 is not limited to the method described above.
  • a coil for generating a magnetic field is provided in the capsule endoscope 10 and a plurality of sense coils for detecting the magnetic field generated by the coils are provided on the guidance device 20 side, and the amplitude of the magnetic field detected by each sense coil and Based on the phase, the position and orientation of the capsule endoscope 10 may be detected (see, for example, International Publication No. 2009/031456).
  • the display unit 23 includes various displays such as a liquid crystal display, and displays in-vivo images based on the image signal output from the reception unit 21, position information or posture information output from the position and posture detection unit 22, and other various information. indicate.
  • the operation input unit 24 is an input device including a joystick, a console with various buttons and various switches, a keyboard, and the like, and a guidance instruction for guiding the capsule endoscope 10 according to an operation performed from the outside.
  • This is an instruction information input unit that inputs information, an instruction to the guidance device 20, and a signal representing the information to the control unit 26.
  • the guidance instruction information is instruction information for changing the position and posture of the capsule endoscope 10 that is the target of the guidance operation.
  • the guidance instruction information is set in the horizontal direction or This includes information related to the operation of translating in the vertical direction, the operation of rotating the capsule endoscope 10 about an axis orthogonal to the long axis La, the operation of rotating the capsule endoscope 10 about the vertical axis, and the like.
  • FIG. 3A and 3B are schematic views showing an example in which the operation input unit 24 is configured by using two joysticks 31 and 32.
  • FIG. 3A is a front view of the operation input unit 24, and
  • FIG. 3B is a right side view of the operation input unit 24.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the movement of the capsule endoscope 10 that is guided by an operation on each component of the operation input unit 24.
  • the joysticks 31 and 32 are devices for operating the guidance of the capsule endoscope 10 by the magnetic field generation unit 25 three-dimensionally.
  • the joysticks 31 and 32 can be tilted forward and backward and in the left-right direction.
  • the forward and backward tilt directions indicated by the arrow Y11j of the joystick 31 correspond to the tilting guidance direction in which the head of the capsule endoscope 10 is swung with respect to the vertical axis (z axis) as indicated by the arrow Y11 in FIG. To do.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for tilting the capsule endoscope 10 by a direction and an angle corresponding to the tilt operation to the control unit 26. .
  • the left / right tilt direction indicated by the arrow Y12j of the joystick 31 corresponds to the rotation guiding direction for rotating the capsule endoscope 10 about the z axis as indicated by the arrow Y12 in FIG.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for rotating the capsule endoscope 10 by a direction and an angle corresponding to the tilt operation to the control unit 26.
  • the forward and backward tilt directions indicated by the arrow Y13j of the joystick 32 are the horizontal backward guiding direction for translating the capsule endoscope 10 in the direction in which the long axis La is projected onto the horizontal plane Hp, as indicated by the arrow Y13 in FIG. Corresponds to the horizontal forward guidance direction.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for translating the capsule endoscope 10 by a direction and a distance according to the tilt operation to the control unit 26.
  • the horizontal tilt direction indicated by the arrow Y14j of the joystick 32 is a horizontal light guide that translates the capsule endoscope 10 in a direction perpendicular to the direction in which the long axis La is projected onto the horizontal plane Hp, as indicated by the arrow Y14 in FIG. Corresponds to direction or horizontal left guiding direction.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for translating the capsule endoscope 10 by a direction and a distance according to the tilt operation to the control unit 26.
  • an up button 34U and a down button 34B are provided on the back of the joystick 31.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for moving the capsule endoscope 10 vertically upward to the control unit 26.
  • the down button 34B is pressed, the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for moving the capsule endoscope 10 vertically downward to the control unit 26.
  • An approach button 35 is provided on the upper part of the joystick 32.
  • the operation input unit 24 inputs guidance instruction information for bringing the imaging unit 11A side of the capsule endoscope 10 close to the imaging target of the imaging unit 11A to the control unit 26.
  • the operation input unit 24 may further include an input device including various operation buttons, a keyboard, and the like in addition to the joysticks 31 and 32.
  • the magnetic field generation unit 25 is a guiding unit that generates a magnetic field MG for changing the position and posture of the capsule endoscope 10 introduced into the subject.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the magnetic field generation unit 25.
  • the magnetic field generation unit 25 includes an extracorporeal permanent magnet 25a that generates the magnetic field MG and a driving unit that translates and rotates the extracorporeal permanent magnet 25a as a planar position changing unit 25b, a vertical position changing unit 25c, and an elevation angle changing. Part 25d and turning angle changing part 25e.
  • Such a magnetic field generation unit 25 is installed, for example, under a bed or the like on which a subject is placed, and operates under the control of a guidance control unit 261 described later.
  • the extracorporeal permanent magnet 25a is preferably realized by a bar magnet having a rectangular parallelepiped shape, and is capsule-shaped in a region obtained by projecting one surface PL of four surfaces parallel to its magnetization direction onto a horizontal plane (xy plane).
  • the endoscope 10 is restrained.
  • the plane position changing unit 25b translates the extracorporeal permanent magnet 25a in the horizontal plane (x direction and y direction). Thereby, the capsule endoscope 10 restrained by the magnetic field MG moves in the horizontal plane.
  • the vertical position changing unit 25c translates the extracorporeal permanent magnet 25a in the vertical direction (z direction). Thereby, the strength (magnetic attraction) of the magnetic field MG acting on the capsule endoscope 10 changes, and the capsule endoscope 10 constrained by the magnetic field MG moves in the vertical direction.
  • the elevation angle changing unit 25d changes the angle of the magnetization direction with respect to the horizontal plane by rotating the extracorporeal permanent magnet 25a in a vertical plane including the magnetization direction of the extracorporeal permanent magnet 25a.
  • the elevation angle changing unit 25d rotates the extracorporeal permanent magnet 25a with respect to an axis parallel to the plane PL and orthogonal to the magnetization direction and passing through the center of the extracorporeal permanent magnet 25a.
  • the angle (elevation angle) with respect to the horizontal plane of the capsule endoscope 10 (long axis La) constrained by the magnetic field MG changes.
  • the turning angle changing unit 25e rotates the extracorporeal permanent magnet 25a with respect to the vertical axis passing through the center of the extracorporeal permanent magnet 25a. As a result, the angle (turning angle) around the vertical axis of the capsule endoscope 10 (long axis La) constrained by the magnetic field MG changes.
  • the external endoscope permanent magnet 25a is translated and rotated by the plane position changing unit 25b, the vertical position changing unit 25c, the elevation angle changing unit 25d, and the turning angle changing unit 25e, thereby making the capsule endoscope 10 x, y , Z can be translated with three degrees of freedom, and the posture of the capsule endoscope 10 can be changed with two degrees of freedom of the elevation angle and the turning angle.
  • the control unit 26 includes a guidance control unit 261 that controls the operation of the magnetic field generation unit 25, and a frame rate calculation unit 262 that calculates the imaging frame rate in the imaging units 11A and 11B of the capsule endoscope 10.
  • the guidance control unit 261 operates the magnetic field generation unit 25 based on the position information and posture information of the capsule endoscope 10 captured from the position and posture detection unit 22 and the guidance instruction information input from the operation input unit 24.
  • the control for guiding the capsule endoscope 10 to a position and posture desired by the user is performed by outputting a control signal for controlling the control.
  • the guidance control unit 261 calculates the guidance direction on the absolute coordinate system of the tip of the capsule endoscope 10 corresponding to the tilt direction of the joystick 32 based on the guidance instruction information, and tilts the joystick 32. The induction amount corresponding to the amount is calculated. Then, the guidance control unit 261 controls the plane position changing unit 25b so that the capsule endoscope 10 translates in the horizontal plane according to the calculated guidance amount in the calculated guidance direction, thereby generating a magnetic field. The magnetic field MG generated by the unit 25 is changed.
  • the guidance control unit 261 calculates the guidance direction on the absolute coordinate system of the tip of the capsule endoscope 10 corresponding to the up button 34U or the down button 34B of the joystick 31 based on the guidance instruction information. The amount of guidance according to the pressing strength of the button is calculated. Then, the guidance control unit 261 controls the vertical position changing unit 25c so that the capsule endoscope 10 translates in the vertical direction according to the calculated guidance amount in the calculated guidance direction, thereby generating a magnetic field. The magnetic field MG generated by the unit 25 is changed.
  • the guidance control unit 261 calculates the guidance direction on the absolute coordinate system of the tip of the capsule endoscope 10 corresponding to the tilt direction of the joystick 31 based on the guidance instruction information, and determines the tilt amount of the joystick 31. Calculate the corresponding induction amount. Then, the guidance control unit 261 controls the elevation angle changing unit 25d and the turning angle changing unit 25e so that the elevation angle and the turning angle of the capsule endoscope 10 change according to the calculated guidance amount in the calculated guidance direction. Thus, the magnetic field MG generated by the magnetic field generator 25 is changed.
  • the frame rate calculation unit 262 applies to the imaging units 11A and 11B of the capsule endoscope 10 based on the control signal.
  • the imaging frame rate to be set is calculated, and an instruction signal for switching the imaging frame rate in the capsule endoscope 10 is generated.
  • the storage unit 27 is realized by using a storage medium that stores information in a rewritable manner such as a flash memory or a hard disk. In addition to the in-vivo image data based on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10, the storage unit 27 stores information such as various programs and various parameters for the control unit 26 to control each unit of the guidance device 20.
  • a storage medium that stores information in a rewritable manner such as a flash memory or a hard disk.
  • the storage unit 27 stores information such as various programs and various parameters for the control unit 26 to control each unit of the guidance device 20.
  • the transmission unit 28 includes a transmission antenna 28a for transmitting a radio signal.
  • the transmission unit 28 performs modulation processing or the like on the instruction signal generated by the frame rate calculation unit 262 to generate a radio signal, and transmits the radio signal to the capsule endoscope 10.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the capsule endoscope 10.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the guidance device 20.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a state where the capsule endoscope 10 is introduced into the subject.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the control unit 26 when the guidance instruction information for moving the capsule endoscope 10 in the x direction is input from the operation input unit 24.
  • the horizontal axis t in FIGS. 9A to 9C represents time.
  • the vertical axis V in FIG. 9B indicates the output value of the guidance control signal output by the guidance control unit 261 based on the guidance instruction information.
  • the vertical axis FR in FIG. 9C indicates the imaging frame rate in the capsule endoscope 10.
  • step S10 when the capsule endoscope 10 is powered on, the imaging units 11A and 11B capture images at an imaging frame rate FR 0 (for example, 2 fps) set in advance as an initial value.
  • the operation is started (step S11).
  • the wireless communication unit 16 performs predetermined processing on the image signals output from the imaging units 11A and 11B and wirelessly transmits them (step S12).
  • the capsule endoscope 10 is introduced into the subject after the power is turned on and the imaging operation is confirmed.
  • the capsule endoscope 10 is introduced into the subject together with a predetermined liquid (for example, water) W, and the capsule endoscope 10 is guided in a state of being suspended in the liquid W. The case where it does is demonstrated.
  • a predetermined liquid for example, water
  • the receiving unit 21 receives the image signal transmitted from the capsule endoscope 10 (step S21).
  • the display unit 23 displays the in-vivo image by acquiring the image signal from the receiving unit 21 and performing predetermined signal processing (step S22).
  • step S23 the control unit 26 determines whether or not guidance instruction information for guiding the capsule endoscope 10 is input from the operation input unit 24.
  • step S23: No the operation of the guidance device 20 proceeds to step S28 described later.
  • the guidance control unit 261 when the guidance instruction information is input (step S23: Yes), the guidance control unit 261 generates a guidance control signal for guiding the capsule endoscope 10 based on the guidance instruction information, It outputs to the rate calculation part 262 and the magnetic field production
  • the guidance control signal includes a translation drive signal for translating the extracorporeal permanent magnet 25a to change the position of the capsule endoscope 10, and a rotation of the extracorporeal permanent magnet 25a to change the posture of the capsule endoscope 10. Rotation drive signal to be included.
  • the output value V of these guidance control signals increases as the operation amount per unit time with respect to the operation input unit 24 increases, that is, the position of the capsule endoscope 10 desired by the user, The larger the amount of change per unit time of the posture, the larger the value in order to increase the temporal change rate of the magnetic field.
  • the frame rate calculation unit 262 calculates the imaging frame rate FR to be set in the capsule endoscope 10 based on the guidance control signal output from the guidance control unit 261. Specifically, the frame rate calculation unit 262 performs an operation so that the imaging frame rate FR becomes a larger value as the output value V of the guidance control signal is larger. As an example, the imaging frame rate FR is calculated by multiplying the output value V of the guidance control signal by a positive coefficient.
  • the coefficient multiplied by the output value V may be always constant, or a different value may be used according to the content of the operation for guiding the capsule endoscope 10.
  • the coefficient is preferably larger than when the position of the capsule endoscope 10 is changed. This is because when the posture of the capsule endoscope 10 is changed, the change of the imaging field of view is larger than when the capsule endoscope 10 is translated, so it is preferable to increase the imaging frame rate. It is.
  • the coefficient when the capsule endoscope 10 is translated in a direction orthogonal to the direction of the imaging field, the coefficient may be larger than that in the case where the capsule endoscope 10 is translated in the direction of the imaging field.
  • the direction of the imaging field is the direction in which the imaging units 11A and 11B (see FIG. 2) are facing, and in the case of FIG. 8, the direction is parallel to the long axis La. This is because when the capsule endoscope 10 is translated in the direction perpendicular to the direction of the imaging field of view, the change in the imaging field of view is larger than when the capsule endoscope 10 is translated in the direction of the imaging field of view. It is because it is preferable to do.
  • the frame rate The calculation unit 262 calculates an imaging frame rate for each degree of freedom based on each component of the output value V corresponding to the degree of freedom when changing the position and posture of the capsule endoscope 10, and calculates the freedom of these
  • the imaging frame rate FR set for the capsule endoscope 10 is obtained by adding the imaging frame rates for each degree.
  • an upper limit value FR max of a settable imaging frame rate FR it is preferable to predetermine an upper limit value FR max of a settable imaging frame rate FR.
  • Frame rate calculation portion 262 when the sum of the imaging frame rate corresponding to each degree of freedom exceeds the upper limit value FR max, the upper limit value FR max, imaging frame rate is set to the capsule endoscope 10 FR
  • An instruction signal is generated as follows.
  • the upper limit value FR max may be set to about 60 fps.
  • the frame rate calculation unit 262 In subsequent step S26, the frame rate calculation unit 262 generates an instruction signal for setting the imaging frame rate FR calculated in step S25 in the capsule endoscope 10, and causes the transmission unit 28 to transmit the instruction signal.
  • step S13 shown in FIG. 6 the capsule endoscope 10 determines whether or not the instruction signal transmitted from the guidance device 20 has been received.
  • the control unit 15 switches the imaging frame rate in the imaging units 11A and 11B according to the received instruction signal (see step S14, (c) of FIG. 9).
  • step S15 the control unit 15 determines whether or not to end the imaging. Specifically, a predetermined time or more has elapsed since the capsule endoscope 10 was turned on, the remaining power amount of the power supply unit 17 has become a predetermined value or less, or the guidance device 20 instructs the end of the examination.
  • the signal to be transmitted is transmitted, it is determined that the imaging is to be ended.
  • step S15: No the operation of the capsule endoscope 10 returns to step S11.
  • step S15: Yes the operation of the capsule endoscope 10 is finished.
  • step S27 following step S26 shown in FIG. 7, the magnetic field generation unit 25 drives the extracorporeal permanent magnet 25a in accordance with the guidance control signal output from the guidance control unit 261, and changes the magnetic field MG, whereby the capsule type endoscope The mirror 10 is guided.
  • the guidance control signal is output from the guidance control unit 261 (see FIG. 9B)
  • an instruction signal for switching the imaging frame rate FR is wirelessly transmitted to the capsule endoscope 10, and the imaging frame rate is obtained.
  • the FR is switched quickly (see FIG. 9C)
  • the position and posture of the capsule endoscope 10 change slowly due to the magnetic field MG that changes according to the movement and rotation of the extracorporeal permanent magnet 25a. (See (a) in FIG. 9). Therefore, when the capsule endoscope 10 is accelerated or decelerated by the magnetic field MG and is guided to a user-desired position and posture, the imaging frame rate FR has already been switched.
  • step S ⁇ b> 28 the control unit 26 determines whether or not a signal instructing the end of guidance is input from the operation input unit 24.
  • step S28: No the operation of the guidance device 20 returns to step S21.
  • step S28: Yes the operation of the guidance device 20 is terminated.
  • step S13 When the capsule endoscope 10 does not receive the instruction signal from the guidance device 20 in step S13 (step S13: No), the capsule endoscope 10 subsequently determines whether or not the time during which the instruction signal is not received has continued for a predetermined time or more. Determination is made (step S16). As shown in FIG. 9B, when the guidance control signal is not output from the guidance control unit 261 for the predetermined time ⁇ t or longer, the instruction signal for switching the imaging frame rate is not output for the predetermined time ⁇ t or longer.
  • step S16: Yes If the time does not receive the instruction signal continues for a predetermined time or longer (step S16: Yes), the capsule endoscope 10 returns the imaging frame rate to an initial value FR 0 (step S17, shown in FIG. 9 (c) refer) . Thereafter, the operation of the capsule endoscope 10 proceeds to step S15. On the other hand, when the time during which no instruction signal is received does not continue for a predetermined time or longer (step S16: No), the operation of the capsule endoscope 10 directly proceeds to step S15.
  • the guidance control signal for guiding the position or posture of the capsule endoscope 10 is output based on the guidance instruction information input from the operation input unit 24.
  • the instruction signal for switching the imaging frame rate is wirelessly transmitted to the capsule endoscope 10
  • the magnetic field MG is changed by the operation of the magnetic field generation unit 25 based on the guidance control signal, and the capsule endoscope
  • the imaging frame rate of the capsule endoscope 10 can be changed before the 10 is accelerated or decelerated.
  • the imaging frame rate is calculated according to the output value of the guidance control signal, in other words, the operation amount with respect to the operation input unit 24, the position or orientation of the capsule endoscope 10 is calculated.
  • the imaging frame rate can be set high so that the inside of the subject can be observed in detail. In other cases, the imaging frame rate can be set low to reduce the number of wasted images and power consumption. Can be suppressed.
  • the frame rate calculation unit 262 calculates the imaging frame rate based on the guidance control signal output from the guidance control unit 261, and generates the instruction signal. However, the frame rate calculation unit 262 When the guidance instruction information is input from the operation input unit 24, the imaging frame rate may be calculated based on the guidance instruction information.
  • the value of the imaging frame rate FR is set steplessly according to the output value V of the guidance control signal. However, it may be set stepwise. For example, when the initial value FR 0 of the imaging frame rate is 2 fps and the maximum value FR max is 60 fps, the imaging frame rate is set to a low speed (for example, 15 fps), a medium speed (for example, 30 fps), or a high speed according to the range of the output value V. It may be set to a total of five levels (for example, 45 fps).
  • the degree of freedom is based on each component of the output value V corresponding to the degree of freedom when changing the position and orientation of the capsule endoscope 10.
  • the total imaging frame rate FR set for the capsule endoscope 10 is obtained by calculating the imaging frame rate for each, and simply adding these imaging frame rates, but the imaging frame rate for each degree of freedom is weighted. May be added together.
  • the imaging frame rate FR is calculated by the following equation (1) using the components V ⁇ and V ⁇ of the above and the function f (V) for calculating the imaging frame rate for each degree of freedom.
  • FR w x ⁇ f (V x ) + w y ⁇ f (V y ) + w z ⁇ f (V z ) + W ⁇ ⁇ f (V ⁇ ) + w ⁇ ⁇ f (V ⁇ ) (1)
  • weights w x , w y , and w z are weights corresponding to translational movements in the x, y, and z directions, and weights w ⁇ and w ⁇ change the elevation angle and the turning angle.
  • the weights w ⁇ and w ⁇ corresponding to the posture change (rotational motion) of the capsule endoscope 10 are made larger than the weights w x , w y and w z corresponding to the position change (translational motion). This is because the change in the imaging field of view is greater when the posture of the capsule endoscope 10 is changed than when the capsule endoscope 10 is translated.
  • the weight corresponding to the direction orthogonal to the direction of the imaging field of view of the capsule endoscope 10 is set larger than the weight corresponding to the direction of the imaging field of view.
  • the weights w y and w z corresponding to the translation motion in the y direction and the z direction correspond to the translation motion in the x direction. larger than the weight w x. This is because when the capsule endoscope 10 is translated in the direction orthogonal to the direction of the imaging field of view, the change in the imaging field of view is larger than when translated in the direction of the imaging field of view.
  • the imaging frame rate is returned to the initial value FR 0 on the capsule endoscope 10 side (step S17).
  • This control may be performed on the guidance device 20 side. That is, when the guidance control signal is not output from the guidance control unit 261 for a predetermined time or more, the frame rate calculation unit 262 generates an instruction signal for switching the imaging frame rate FR to the initial value FR 0 and transmits the instruction signal to the transmission unit 28.
  • the magnetic field generation unit 25 shown in FIG. 5 is configured as the guiding means for guiding the capsule endoscope 10.
  • the magnetic field MG acting on the permanent magnet 18 built in the capsule endoscope 10 is generated and the magnetic field MG can be changed based on the guidance instruction information input from the operation input unit 24, FIG. It is not limited to the structure shown.
  • an electromagnet that receives a power supply and generates a magnetic field may be provided, and the electromagnet may be translated and rotated.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the magnetic field generation unit 40 as a guidance unit in the capsule endoscope guidance system according to the second embodiment.
  • 10 includes an electromagnet 41 that generates a magnetic field by receiving power supply, a power supply unit 42 that supplies power to the electromagnet 41, and a drive unit that translates and rotates the electromagnet 41 (planar position changing unit). 43a, a vertical position changing unit 43b, an elevation angle changing unit 43c, and a turning angle changing unit 43d).
  • the guidance control unit 261 uses, as a guidance control signal, a power control signal that controls the amount of power supplied to the electromagnet 41 and a timing for changing the power amount, and a translation drive signal that translates the electromagnet 41. And a rotation drive signal for rotating the electromagnet 41.
  • the frame rate calculation unit 262 calculates an imaging frame rate based on these control signals when the guidance control signal is output, and outputs an instruction signal for switching the imaging frame rate within the capsule type. Since it is transmitted to the endoscope 10, the imaging frame rate of the capsule endoscope 10 is changed before the capsule endoscope 10 is accelerated or decelerated by the magnetic field MG being changed by the operation of the magnetic field generation unit 40 based on the guidance control signal. Can be switched.
  • the guiding means for guiding the capsule endoscope 10 may have a configuration in which a composite magnetic field generated by a plurality of electromagnets is applied to the capsule endoscope 10.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a magnetic field generation unit 50 as a guidance unit in the capsule endoscope guidance system according to the third embodiment.
  • the magnetic field generation unit 50 illustrated in FIG. 11 includes a plurality of electromagnets 51, a power supply unit 52 that supplies power to each electromagnet 51, and a power supply from the power supply unit 52 to each electromagnet 51, thereby controlling each electromagnet. And a magnetic field control unit 53 that changes a combined magnetic field generated by the magnetic field 51.
  • Each electromagnet 51 is composed of a coil that generates a magnetic field upon receiving power.
  • each electromagnet 51 is represented by a single rectangular frame.
  • the shape of the electromagnet is not limited to this, and for example, a coil wound in a spiral shape or a spiral shape is used as the electromagnet 51. It may be used.
  • the guidance control unit 261 (see FIG. 1) outputs, as a guidance control signal, a power control signal that controls the amount of power supplied from the power supply unit 52 to each electromagnet 51 and the timing for changing the power amount.
  • the magnetic field control unit 53 controls the power supplied from the power supply unit 52 to each electromagnet 51 in accordance with these power control signals.
  • the frame rate calculation unit 262 calculates the imaging frame rate based on the power control signal output from the guidance control unit 261, the combined magnetic field changes due to the operation of the magnetic field generation unit 50 based on the power control signal.
  • the imaging frame rate in the capsule endoscope 10 can be switched before the capsule endoscope 10 is accelerated or decelerated.
  • Embodiments 1 to 3 described above and modifications thereof are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the first to third embodiments and the respective modifications. It is obvious from the above description that the present invention can be variously modified according to specifications and the like, and that various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
  • Capsule-type endoscope guidance system 10 Capsule-type endoscope 11A, 11B Imaging part 12A, 12B Illumination part 13A, 13B Optical system 14A, 14B Imaging element 15 Control part 16 Wireless communication part 16a Antenna 17 Power supply part 18 Permanent magnet 20 Guiding device 21 Receiving unit 21a Receiving antenna 22 Position and orientation detecting unit 23 Display unit 24 Operation input unit 25, 40, 50 Magnetic field generating unit 25a External permanent magnet 25b, 43a Plane position changing unit 25c, 43b Vertical position changing unit 25d, 43c Elevation angle changing unit 25e, 43d Turning angle changing unit 26 Control unit 261 Guidance control unit 262 Frame rate calculation unit 27 Storage unit 28 Transmission unit 28a Transmission antenna 31, 32 Joystick 34U Up button 34B Down button 35 Approach button 41, 51 Electromagnet 42 52 power supply unit 53 the magnetic field control unit 100 capsule-shaped casing 101 cylindrical casing 102 and 103 domed housing

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Abstract

　誘導装置２０は、カプセル型内視鏡１０を誘導する磁界ＭＧを生成する磁界生成部２５と、外部からなされる操作に応じてカプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を変化させる誘導指示情報を入力する操作入力部２４と、上記誘導指示情報に基づいて、磁界生成部２５の動作を制御する誘導制御部２６１と、上記誘導指示情報に基づいて、カプセル型内視鏡１０における撮像フレームレートを算出するフレームレート算出部２６２と、カプセル型内視鏡１０における撮像フレームレートをフレームレート算出部２６２により算出された撮像フレームレートに設定させる指示信号をカプセル型内視鏡１０に送信する送信部２８とを備える。これにより、カプセル型内視鏡１０の撮像フレームレートを、適切なタイミングで変更することができる誘導装置２０を提供する。

Description

誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法
　本発明は、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡を誘導する誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法に関する。
　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、無線送信する。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。
　近年では、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡を、被検体外から操作することによって誘導する誘導システムが提案されている。例えば特許文献１には、カプセル型内視鏡の内部に永久磁石を設けると共に、誘導装置に電磁石や永久磁石等の磁界生成部を設け、被検体の消化管（例えば胃）内にカプセル型内視鏡を水等の液体と共に導入し、カプセル型内視鏡を液体に浮遊させた状態で、磁界生成部が生成する磁界によりカプセル型内視鏡を誘導する誘導システムが開示されている。
　このように、ユーザの操作によりカプセル型内視鏡を誘導可能な構成とすることで、一般的な有索内視鏡を用いた検査と同様の検査を、カプセル型内視鏡によって実施できるようになることが期待されている。
特開２０１０－１７５５４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には、観察部位（臓器）に応じた適切なフレームレートで撮像を行うことが好ましい。例えば、カプセル型内視鏡は食道を高速で通過するため、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内部に長く滞留し、食道ほど高速で通過しないため、あまり高い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食道に対応可能なような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。さらに、カプセル型内視鏡は内蔵する電池を電源として動作するため、この場合、検査終了前に電池切れになってしまうおそれもある。
　カプセル型内視鏡の撮像フレームレートを観察部位に応じて可変とする構成にする場合、従来は、カプセル型内視鏡によって取得された画像に対する臓器判別処理の結果に基づいて撮像フレームレートの変更制御を行っていた。しかしながら、このような制御方法では、カプセル型内視鏡が次の観察部位に移動した後、或いは、次の観察部位に視野を向けた後で撮像フレームレートの変更指示が出力されるため、本来、撮像フレームレートを変更すべきタイミング（次の観察部位に移る瞬間）と、実際に撮像フレームレートが変更されるタイミングとの間でタイムラグが生じてしまう。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡をユーザ操作により誘導する場合において、カプセル型内視鏡の撮像フレームレートを適切なタイミングで変更することができる誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法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、本発明に係る誘導装置は、被検体内に導入されて該被検体内を撮像するカプセル型内視鏡を誘導する誘導装置であって、前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導手段と、外部からなされる操作に応じて、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させる誘導指示情報を入力する指示情報入力部と、前記誘導指示情報に基づいて、前記誘導手段の動作を制御する誘導制御部と、前記誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを算出するフレームレート算出部と、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを前記フレームレート算出部により算出された撮像フレームレートに設定させる指示信号を前記カプセル型内視鏡に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
　上記誘導装置において、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートの初期値が予め設定されており、前記フレームレート算出部は、前記指示情報入力部から前記誘導指示情報が入力されている場合、前記撮像フレームレートとして、前記初期値よりも高い値を算出する、ことを特徴とする。
　上記誘導装置において、前記カプセル型内視鏡は永久磁石を備え、前記誘導手段は、前記永久磁石に作用する磁界を発生し、前記誘導制御部は、前記誘導指示情報に基づいて前記磁界を変化させることにより、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させ、前記フレームレート算出部は、前記磁界の時間的な変化率が大きいほど値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする。
　上記誘導装置において、前記カプセル型内視鏡は永久磁石を備え、前記誘導手段は、前記永久磁石に作用する磁界を発生し、前記誘導制御部は、前記誘導指示情報に基づいて前記磁界を変化させることにより、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させ、前記フレームレート算出部は、前記磁界の時間的な変化率が大きくなると値が段階的に大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする。
　上記誘導装置において、前記フレームレート算出部は、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変化させる誘導指示情報が入力されている場合、前記カプセル型内視鏡の位置を変化させる誘導指示情報が入力されている場合よりも値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする。
　上記誘導装置において、前記フレームレート算出部は、前記カプセル型内視鏡を該カプセル型内視鏡の視野の方向と直交する方向に並進させる誘導指示情報が入力されている場合、前記カプセル型内視鏡を前記視野の方向に並進させる誘導指示情報が入力されている場合よりも値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする。
　本発明に係るカプセル型内視鏡誘導システムは、前記誘導装置と、前記カプセル型内視鏡と、を備え、前記カプセル型内視鏡は、前記被検体内を撮像する撮像部と、前記送信部から送信された前記指示信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記指示信号に従って、前記撮像部における撮像フレームレートを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
　本発明に係る誘導装置の作動方法は、被検体内に導入され、該被検体内を撮像するカプセル型内視鏡を誘導する誘導装置の作動方法であって、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させる誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導手段の動作を制御する誘導制御ステップと、前記誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを算出するフレームレート算出ステップと、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを前記フレームレート算出ステップにおいて算出された撮像フレームレートに設定させる指示信号を前記カプセル型内視鏡に送信する送信ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、カプセル型内視鏡を移動又は姿勢を変更させる指示情報に基づき、カプセル型内視鏡の撮像フレームレートを設定させる指示信号を誘導装置からカプセル型内視鏡に送信するので、カプセル型内視鏡が移動又は視野変更を開始した時点では撮像フレームレートが既に変更された状態となっている。従って、撮像フレームレートを変更すべきタイミングと、実際に撮像フレームレートが変更されるタイミングとのタイムラグをなくし、カプセル型内視鏡の撮像フレームレートを適切なタイミングで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誘導システムの構成例を示す模式図である。 図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。 図３Ａは、図１に示す操作入力部の構成例を示す模式的な正面図である。 図３Ｂは、図１に示す操作入力部の構成例を示す模式的な側面図である。 図４は、図３Ａ及び図３Ｂに示す操作入力部の各構成部位に対する操作によって誘導されるカプセル型内視鏡の動きを示す模式図である。 図５は、図１に示す磁界生成部の構成例を示す模式図である。 図６は、図１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７は、図１に示す誘導装置の動作を示すフローチャートである。 図８は、図１に示すカプセル型内視鏡が被検体内に導入された状態を示す模式図である。 図９は、カプセル型内視鏡をｘ方向に移動させる誘導指示情報が入力された場合の制御部の動作を説明するためのグラフである。 図１０は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡誘導システムにおける誘導手段の構成例を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡誘導システムにおける誘導手段の構成例を示す模式図である。
　以下に、本発明の実施の形態に係る誘導装置、カプセル型内視鏡誘導システム、及び誘導装置の作動方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、カプセル型内視鏡の一形態として、被検体内に経口にて導入されて被検体内（管腔内）を撮像するカプセル型内視鏡を例示するが、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動しつつ撮像を行うカプセル型内視鏡など、カプセル型をなし、被検体内に導入されて撮像を行う種々の内視鏡に適用することが可能である。
　また、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誘導システムの構成例を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係るカプセル型内視鏡誘導システム１は、カプセル型内視鏡１０と、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡１０を誘導する誘導装置２０とを備える。実施の形態１においては、カプセル型内視鏡１０の誘導方式として、カプセル型内視鏡１０の内部に永久磁石を設け、この永久磁石に誘導装置２０が発生した磁界ＭＧを印加することによりカプセル型内視鏡１０を誘導する方式を用いる。
　カプセル型内視鏡１０は、経口摂取等によって所定の液体と共に被検体内に導入された後、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、臓器内部（例えば胃内部）において液体中を漂い、磁界ＭＧによって誘導されつつ被検体内を撮像して体内画像の画像データを順次生成し、無線送信する。
　図２は、カプセル型内視鏡１０の内部構造の一例を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体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１００と、互いに異なる方向の被写体を撮像する撮像部１１Ａ、１１Ｂと、撮像部１１Ａ、１１Ｂ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１５と、制御部１５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と共に、外部から送信された指示信号等を受信する無線通信部１６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１７と、誘導装置２０による誘導を可能にするための永久磁石１８とを備える。
　カプセル型筐体１００は、筒状筐体１０１とドーム状筐体１０２、１０３とから成り、この筒状筐体１０１の両側開口端をドーム状筐体１０２、１０３によって塞ぐことによって形成される。筒状筐体１０１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１０２、１０３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１００は、撮像部１１Ａ、１１Ｂと、制御部１５と、無線通信部１６と、電源部１７と、永久磁石１８とを液密に内包する。
　撮像部１１Ａは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）等からなり、白色光等の照明光を発光する照明部１２Ａと、集光レンズ等の光学系１３Ａと、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等からなる撮像素子１４Ａとを有する。照明部１２Ａは、撮像素子１４Ａの撮像視野内の被検体に、ドーム状筐体１０２越しに照明光を照射する。光学系１３Ａは、この撮像視野からの反射光を集光し、撮像素子１４Ａの撮像面に結像させる。撮像素子１４Ａ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。
　撮像部１１Ｂは、撮像部１１Ａと同様に、ＬＥＤ又はＬＤ等の照明部１２Ｂと、集光レンズ等の光学系１３Ｂと、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等の撮像素子１４Ｂとを有し、ドーム状筐体１０３越しに撮像視野内の被検体を撮像する。
　制御部１５は、撮像部１１Ａ、１１Ｂ及び無線通信部１６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。具体的には、制御部１５は、撮像部１１Ａ、１１Ｂにおける撮像フレームレートを設定し、この設定した撮像フレームレートで、照明部１２Ａによって照明された撮像視野内の被検体を撮像素子１４Ａに撮像させると共に、照明部１２Ｂによって照明された撮像視野内の被検体を撮像素子１４Ｂに撮像させる。そして、制御部１５は、撮像素子１４Ａ、１４Ｂから出力された画像信号に所定の信号処理を施す。さらに、制御部１５は、無線通信部１６に対し、上記画像信号を時系列に沿って順次無線送信させる。また、制御部１５は、外部から送信され、無線通信部１６によって受信された指示信号に従って、撮像部１１Ａ、１１Ｂにおける撮像フレームレートを切り替える。
　無線通信部１６は、無線信号を送受信するためのアンテナ１６ａを備える。無線通信部１６は、撮像部１１Ａ、１１Ｂが被検体を撮像して生成した体内画像の画像信号を制御部１５から取得し、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て、アンテナ１６ａを介して誘導装置２０に送信する。また、無線通信部１６は、誘導装置２０から無線送信された指示信号を、アンテナ１６ａを介して受信し、制御部１５に入力する。
　電源部１７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１７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１７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１１Ａ、１１Ｂ、制御部１５、及び無線通信部１６）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。
　永久磁石１８は、誘導装置２０が生成した磁界ＭＧによるカプセル型内視鏡１０の誘導を可能にするためのものであり、カプセル型筐体１００の内部に所定の向きに固定して配置される。実施の形態１においては、永久磁石１８を、矢印で示す磁化方向がカプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａに対して直交するように配置している。永久磁石１８は、外部から印加された磁界ＭＧに追従して動作し、この結果、誘導装置２０によるカプセル型内視鏡１０の誘導が実現する。
　再び図１を参照すると、誘導装置２０は、カプセル型内視鏡１０との間で無線通信を行い、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信する受信部２１と、受信部２１が受信した無線信号に基づいて被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置を検出する位置及び姿勢検出部２２と、受信部２１が受信した無線信号から画像信号を取得し、該画像信号に所定の信号処理を施して体内画像を画面表示すると共に、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置を画面表示する表示部２３と、カプセル型内視鏡誘導システム１に対する指示や情報等の入力を受け付ける操作入力部２４と、カプセル型内視鏡１０を誘導するための磁界ＭＧを生成する磁界生成部２５と、これらの各部を制御する制御部２６と、カプセル型内視鏡１０により取得された体内画像の画像データや各種情報を記憶する記憶部２７と、カプセル型内視鏡１０に対して指示信号を無線送信する送信部２８とを備える。
　受信部２１は、複数の受信アンテナ２１ａを備え、これらの受信アンテナ２１ａを介して、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を順次受信する。受信部２１は、これらの受信アンテナ２１ａの中から最も受信電界強度の高いアンテナを選択し、選択したアンテナを介して受信した無線信号に対して復調処理等を行うことにより画像信号を抽出し、表示部２３に出力する。
　位置及び姿勢検出部２２は、受信部２１が受信した無線信号の強度に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を検出し、カプセル型内視鏡１０の位置に関する情報（以下、位置情報という）及び姿勢に関する情報（以下、姿勢情報という）を生成して出力する。一例として、位置及び姿勢検出部２２は、カプセル型内視鏡１０の位置の初期値を適宜設定し、各受信アンテナ２１ａが受信した無線信号の強度分布に基づき、ガウス－ニュートン法により位置の推定値を算出する処理を、算出した推定値と前回の推定値とのずれ量が所定値以下となるまで反復することにより、カプセル型内視鏡１０の位置を求める（例えば、特開２００７－２８３００１号公報参照）。
　なお、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出方法は、上述した方法に限定されない。例えば、カプセル型内視鏡１０内に磁界を発生するコイルを設けると共に、このコイルが発生する磁界を検出する複数のセンスコイルを誘導装置２０側に設け、各センスコイルが検出した磁界の振幅及び位相に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を検出しても良い（例えば、国際公開第２００９／０３１４５６号参照）。
　表示部２３は、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイを含み、受信部２１から出力された画像信号に基づく体内画像や、位置及び姿勢検出部２２から出力された位置情報あるいは姿勢情報や、その他各種情報を表示する。
　操作入力部２４は、ジョイスティック、各種ボタン及び各種スイッチを備えた操作卓、キーボード等からなる入力デバイスであり、外部からなされる操作に応じて、カプセル型内視鏡１０を誘導するための誘導指示情報や、誘導装置２０に対する指示や情報を表す信号を制御部２６に入力する指示情報入力部である。ここで、誘導指示情報とは、誘導操作の対象であるカプセル型内視鏡１０の位置や姿勢を変化させるための指示情報であり、具体的には、カプセル型内視鏡１０を水平方向又は鉛直方向に並進させる動作や、カプセル型内視鏡１０を長軸Ｌａと直交する軸回りに回転させる動作や、カプセル型内視鏡１０を鉛直軸回りに回転させる動作に関する情報等が含まれる。
　図３Ａ及び図３Ｂは、２つのジョイスティック３１、３２を用いて操作入力部２４を構成した例を示す模式図である。図３Ａは、操作入力部２４の正面図であり、図３Ｂは、操作入力部２４の右側面図である。また、図４は、操作入力部２４の各構成部位に対する操作によって誘導されるカプセル型内視鏡１０の動きを示す模式図である。
　図３Ａに示すように、ジョイスティック３１、３２は、磁界生成部２５によるカプセル型内視鏡１０の誘導を３次元的に操作するためのデバイスである。ジョイスティック３１、３２は、前方及び後方並びに左右方向に傾動操作可能である。
　ジョイスティック３１の矢印Ｙ１１ｊに示す前方及び後方の傾動方向は、図４の矢印Ｙ１１のように、鉛直軸（ｚ軸）に対してカプセル型内視鏡１０の首を振らせるティルティング誘導方向に対応する。ジョイスティック３１に対して矢印Ｙ１１ｊの傾動操作がなされた場合、操作入力部２４は、傾動操作に応じた方向及び角度だけカプセル型内視鏡１０をティルティングさせる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　ジョイスティック３１の矢印Ｙ１２ｊに示す左右方向の傾動方向は、図４の矢印Ｙ１２のように、ｚ軸を中心としてカプセル型内視鏡１０を回転させるローテーション誘導方向に対応する。ジョイスティック３１に対して矢印Ｙ１２ｊの傾動操作がなされた場合、操作入力部２４は、傾動操作に応じた方向及び角度だけカプセル型内視鏡１０をローテーションさせる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　ジョイスティック３２の矢印Ｙ１３ｊに示す前方及び後方の傾動方向は、図４の矢印Ｙ１３のように、長軸Ｌａを水平面Ｈｐに投影した方向にカプセル型内視鏡１０を並進させるホリゾンタルバックワード誘導方向又はホリゾンタルフォワード誘導方向に対応する。ジョイスティック３２に対して矢印Ｙ１３ｊの傾動操作がなされた場合、操作入力部２４は、傾動操作に応じた方向及び距離だけカプセル型内視鏡１０を並進させる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　ジョイスティック３２の矢印Ｙ１４ｊに示す左右方向の傾動方向は、図４の矢印Ｙ１４のように、長軸Ｌａを水平面Ｈｐに投影した方向と直交する方向にカプセル型内視鏡１０を並進させるホリゾンタルライト誘導方向又はホリゾンタルレフト誘導方向に対応する。ジョイスティック３２に対して矢印Ｙ１４ｊの傾動操作がなされた場合、操作入力部２４は、傾動操作に応じた方向及び距離だけカプセル型内視鏡１０を並進させる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　図３Ｂに示すように、ジョイスティック３１の背面には、アップボタン３４Ｕ、ダウンボタン３４Ｂが設けられている。アップボタン３４Ｕが押圧された場合、操作入力部２４は、カプセル型内視鏡１０を鉛直上方に移動させる誘導指示情報を制御部２６に入力する。また、ダウンボタン３４Ｂが押圧された場合、操作入力部２４は、カプセル型内視鏡１０を鉛直下方に移動させる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　ジョイスティック３２の上部には、アプローチボタン３５が設けられている。アプローチボタン３５が押圧された場合、操作入力部２４は、撮像部１１Ａの撮像対象に対してカプセル型内視鏡１０の撮像部１１Ａ側を近接させる誘導指示情報を制御部２６に入力する。
　なお、操作入力部２４は、このようなジョイスティック３１、３２と共に、各種操作ボタンやキーボード等からなる入力デバイスをさらに有しても良い。
　磁界生成部２５は、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を変化させるための磁界ＭＧを生成する誘導手段である。図５は、磁界生成部２５の構成例を示す模式図である。実施の形態１において、磁界生成部２５は、磁界ＭＧを発生する体外永久磁石２５ａと、体外永久磁石２５ａを並進及び回転させる駆動手段として、平面位置変更部２５ｂ、鉛直位置変更部２５ｃ、仰角変更部２５ｄ、及び旋回角変更部２５ｅとを有する。このような磁界生成部２５は、例えば被検体が載置されるベッド等の下に設置され、後述する誘導制御部２６１の制御の下で動作する。
　体外永久磁石２５ａは、好ましくは、直方体形状を有する棒磁石によって実現され、自身の磁化方向と平行な４つの面の内の１つの面ＰＬを水平面（ｘｙ面）に投影した領域内にカプセル型内視鏡１０を拘束する。
　平面位置変更部２５ｂは、体外永久磁石２５ａを水平面内（ｘ方向及びｙ方向）において並進させる。それにより、磁界ＭＧに拘束されたカプセル型内視鏡１０が水平面内で移動する。
　鉛直位置変更部２５ｃは、体外永久磁石２５ａを鉛直方向（ｚ方向）に並進させる。それにより、カプセル型内視鏡１０に作用する磁界ＭＧの強度（磁気引力）が変化し、磁界ＭＧに拘束されたカプセル型内視鏡１０が鉛直方向に移動する。
　仰角変更部２５ｄは、体外永久磁石２５ａの磁化方向を含む鉛直面内において体外永久磁石２５ａを回転させることにより、水平面に対する磁化方向の角度を変化させる。言い換えると、仰角変更部２５ｄは、面ＰＬと平行且つ磁化方向と直交し、体外永久磁石２５ａの中心を通る軸に対して体外永久磁石２５ａを回転させる。それにより、磁界ＭＧに拘束されたカプセル型内視鏡１０（長軸Ｌａ）の水平面に対する角度（仰角）が変化する。
　旋回角変更部２５ｅは、体外永久磁石２５ａの中心を通る鉛直軸に対して体外永久磁石２５ａを回転させる。それにより、磁界ＭＧに拘束されたカプセル型内視鏡１０（長軸Ｌａ）の鉛直軸回りの角度（旋回角）が変化する。
　このように、平面位置変更部２５ｂ、鉛直位置変更部２５ｃ、仰角変更部２５ｄ、及び旋回角変更部２５ｅによって体外永久磁石２５ａを並進及び回転させることにより、カプセル型内視鏡１０をｘ、ｙ、ｚの各方向に３自由度で並進させると共に、カプセル型内視鏡１０の姿勢を仰角、旋回角の２自由度で変化させることができる。
　制御部２６は、磁界生成部２５の動作を制御する誘導制御部２６１と、カプセル型内視鏡１０の撮像部１１Ａ、１１Ｂにおける撮像フレームレートを算出するフレームレート算出部２６２とを備える。
　誘導制御部２６１は、位置及び姿勢検出部２２から取り込んだカプセル型内視鏡１０の位置情報及び姿勢情報と、操作入力部２４から入力された誘導指示情報とに基づき、磁界生成部２５の動作を制御する制御信号を出力することにより、ユーザ所望の位置及び姿勢にカプセル型内視鏡１０を誘導するための制御を行う。
　詳細には、誘導制御部２６１は、誘導指示情報をもとに、ジョイスティック３２の傾動方向に対応するカプセル型内視鏡１０先端の絶対座標系上における誘導方向を算出すると共に、ジョイスティック３２の傾動量に対応する誘導量を算出する。そして、誘導制御部２６１は、カプセル型内視鏡１０が、算出した誘導方向に向かって、算出した誘導量に応じて水平面内で並進するよう平面位置変更部２５ｂを制御することにより、磁界生成部２５が生成する磁界ＭＧを変化させる。
　また、誘導制御部２６１は、誘導指示情報をもとに、ジョイスティック３１のアップボタン３４Ｕ又はダウンボタン３４Ｂに対応するカプセル型内視鏡１０先端の絶対座標系上における誘導方向を算出すると共に、これらのボタンに対する押圧強さに応じた誘導量を算出する。そして、誘導制御部２６１は、カプセル型内視鏡１０が、算出した誘導方向に向かって、算出した誘導量に応じて鉛直方向に並進するよう鉛直位置変更部２５ｃを制御することにより、磁界生成部２５が生成する磁界ＭＧを変化させる。
　さらに、誘導制御部２６１は、誘導指示情報をもとに、ジョイスティック３１の傾動方向に対応するカプセル型内視鏡１０先端の絶対座標系上における誘導方向を算出すると共に、ジョイスティック３１の傾動量に対応する誘導量を算出する。そして、誘導制御部２６１は、カプセル型内視鏡１０の仰角及び旋回角が、算出した誘導方向において算出した誘導量に応じて変化するよう仰角変更部２５ｄ及び旋回角変更部２５ｅを制御することにより、磁界生成部２５が生成する磁界ＭＧを変化させる。
　フレームレート算出部２６２は、誘導制御部２６１から磁界生成部２５を制御するための制御信号が出力された場合に、この制御信号に基づいてカプセル型内視鏡１０の撮像部１１Ａ、１１Ｂに対して設定する撮像フレームレートを算出し、カプセル型内視鏡１０における撮像フレームレートを切り替えさせるための指示信号を生成する。
　記憶部２７は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の書き換え可能に情報を保存する記憶メディアを用いて実現される。記憶部２７は、カプセル型内視鏡１０から送信された画像信号に基づく体内画像の画像データの他、制御部２６が誘導装置２０の各部を制御するための各種プログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する。
　送信部２８は、無線信号を送信するための送信アンテナ２８ａを備える。送信部２８は、フレームレート算出部２６２が生成した指示信号に変調処理等を施して無線信号を生成し、カプセル型内視鏡１０に送信する。
　次に、カプセル型内視鏡誘導システム１の動作を、図６～図９を参照しながら説明する。図６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。図７は、誘導装置２０の動作を示すフローチャートである。図８は、カプセル型内視鏡１０が被検体内に導入された状態を示す模式図である。図９は、操作入力部２４からカプセル型内視鏡１０をｘ方向に移動させる誘導指示情報が入力された場合における制御部２６の動作を説明するためのグラフである。このうち、図９の（ａ）～（ｃ）の横軸ｔは時間を示す。また、図９の（ａ）の縦軸ｘは、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置座標、又はカプセル型内視鏡１０の姿勢を数値化した値（例えば、所定の軸に対する角度等）を示す。図９の（ｂ）の縦軸Ｖは、誘導指示情報に基づいて誘導制御部２６１が出力する誘導制御信号の出力値を示す。図９の（ｃ）の縦軸ＦＲは、カプセル型内視鏡１０における撮像フレームレートを示す。
　まず、図６に示すステップＳ１０において、カプセル型内視鏡１０の電源をオンにすると、撮像部１１Ａ、１１Ｂは、初期値として予め設定されている撮像フレームレートＦＲ０（例えば、２ｆｐｓ）で撮像動作を開始する（ステップＳ１１）。これに応じて、無線通信部１６は、撮像部１１Ａ、１１Ｂから出力された画像信号に所定の処理を施して無線送信する（ステップＳ１２）。
　ここで、通常、カプセル型内視鏡１０は、電源がオンにされ、撮像動作の確認がなされた後、被検体内に導入される。以下においては、図８に示すように、所定の液体（例えば水）Ｗと共にカプセル型内視鏡１０を被検体内に導入し、液体Ｗに浮遊させた状態でカプセル型内視鏡１０を誘導する場合を説明する。
　一方、図７に示すステップＳ２０において、誘導装置２０の動作をスタートさせると、受信部２１は、カプセル型内視鏡１０から送信された画像信号を受信する（ステップＳ２１）。これに応じて、表示部２３は、受信部２１から画像信号を取得して所定の信号処理を施すことにより、体内画像を表示する（ステップＳ２２）。
　ステップＳ２３において、制御部２６は、カプセル型内視鏡１０を誘導するための誘導指示情報が操作入力部２４から入力されたか否かを判定する。誘導指示情報が入力されない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、誘導装置２０の動作は、後述するステップＳ２８に移行する。
　一方、誘導指示情報が入力された場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、誘導制御部２６１は、この誘導指示情報に基づいて、カプセル型内視鏡１０を誘導するための誘導制御信号を生成し、フレームレート算出部２６２及び磁界生成部２５に出力する（ステップＳ２４、図９の（ｂ）参照）。誘導制御信号には、カプセル型内視鏡１０の位置を変化させるために体外永久磁石２５ａを並進させる並進駆動信号と、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変化させるために体外永久磁石２５ａを回転させる回転駆動信号とが含まれる。これらの誘導制御信号（並進駆動信号又は回転駆動信号）の出力値Ｖは、操作入力部２４に対する単位時間あたりの操作量が多いほど、即ち、ユーザが所望するカプセル型内視鏡１０の位置や姿勢の単位時間あたりの変化量が多いほど、磁界の時間的な変化率を大きくするために、値が大きくなる。
　続くステップＳ２５において、フレームレート算出部２６２は、誘導制御部２６１から出力された誘導制御信号に基づき、カプセル型内視鏡１０に設定する撮像フレームレートＦＲを算出する。詳細には、フレームレート算出部２６２は、誘導制御信号の出力値Ｖが大きいほど、撮像フレームレートＦＲが大きな値となるように演算を行う。一例として、誘導制御信号の出力値Ｖに正の係数を掛けることにより撮像フレームレートＦＲを算出する。
　この際、出力値Ｖに掛ける係数は常に一定としても良いし、カプセル型内視鏡１０を誘導する操作の内容に応じて異なる値を用いても良い。例えば、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変化させる場合、カプセル型内視鏡１０の位置を変化させる場合よりも係数を大きくすると良い。これは、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させる場合の方が、カプセル型内視鏡１０を並進させる場合よりも撮像視野の変化が大きいため、撮像フレームレートをより高くすることが好ましいからである。
　また、カプセル型内視鏡１０を撮像視野の方向と直交する方向に並進させる場合、カプセル型内視鏡１０を撮像視野の方向に並進させる場合よりも係数を大きくすると良い。ここで、撮像視野の方向とは、撮像部１１Ａ、１１Ｂ（図２参照）が向いている方向のことであり、図８の場合、長軸Ｌａと平行な方向のことである。これは、カプセル型内視鏡１０を撮像視野の方向と直交する方向に並進させる場合の方が、撮像視野の方向に並進させる場合よりも撮像視野の変化が大きいため、撮像フレームレートをより高くすることが好ましいからである。
　さらに、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を同時に変化させるための誘導制御信号や、カプセル型内視鏡１０を複数の方向に同時に移動させるための誘導制御信号が出力された場合、フレームレート算出部２６２は、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を変化させる際の自由度に対応する出力値Ｖの各成分をもとに、自由度ごとの撮像フレームレートを算出し、これらの自由度ごとの撮像フレームレートを合算することで、カプセル型内視鏡１０に設定する撮像フレームレートＦＲを求める。
　ここで、カプセル型内視鏡１０においては、設定可能な撮像フレームレートＦＲの上限値ＦＲｍａｘを予め定めておくことが好ましい。フレームレート算出部２６２は、各自由度に対応する撮像フレームレートの合算値が上限値ＦＲｍａｘを超えた場合に、この上限値ＦＲｍａｘを、カプセル型内視鏡１０に設定する撮像フレームレートＦＲとして、指示信号を生成する。一例として、カプセル型内視鏡１０に設定されている初期値ＦＲ０を２ｆｐｓとする場合、上限値ＦＲｍａｘを６０ｆｐｓ程度にすると良い。
　続くステップＳ２６において、フレームレート算出部２６２は、ステップＳ２５において算出した撮像フレームレートＦＲをカプセル型内視鏡１０に設定させる指示信号を生成し、送信部２８にこの指示信号を送信させる。
　図６に示すステップＳ１３において、カプセル型内視鏡１０は、誘導装置２０から送信された指示信号を受信したか否かを判定する。指示信号を受信した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御部１５は、受信した指示信号に従って、撮像部１１Ａ、１１Ｂにおける撮像フレームレートを切り替える（ステップＳ１４、図９の（ｃ）参照）。
　その後、ステップＳ１５において、制御部１５は、撮像を終了するか否かを判断する。具体的には、カプセル型内視鏡１０の電源がオンにされてから所定時間以上経過した、電源部１７の残存電力量が所定値以下となった、或いは、誘導装置２０から検査終了を指示する信号が送信された、といった場合に、撮像を終了すると判断する。撮像を終了しない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、カプセル型内視鏡１０の動作はステップＳ１１に戻る。一方、撮像を終了する場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡１０の動作は終了する。
　図７に示すステップＳ２６に続くステップＳ２７において、磁界生成部２５は、誘導制御部２６１から出力された誘導制御信号に従って体外永久磁石２５ａを駆動し、磁界ＭＧを変化させることにより、カプセル型内視鏡１０の誘導を行う。ここで、誘導制御部２６１から誘導制御信号が出力された後（図９の（ｂ）参照）、撮像フレームレートＦＲを切り替えさせる指示信号がカプセル型内視鏡１０に無線送信され、撮像フレームレートＦＲが速やかに切り替えられるのに対し（図９の（ｃ）参照）、体外永久磁石２５ａの移動及び回転に応じて変化する磁界ＭＧにより、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢はゆっくり変化する（図９の（ａ）参照）。従って、カプセル型内視鏡１０が磁界ＭＧにより加速又は減速されてユーザ所望の位置及び姿勢に誘導されたときには、撮像フレームレートＦＲが既に切り替えられていることになる。
　続くステップＳ２８において、制御部２６は、操作入力部２４から誘導終了を指示する信号が入力されたか否かを判定する。誘導終了を指示する信号が入力されない場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、誘導装置２０の動作はステップＳ２１に戻る。一方、誘導終了を指示する信号が入力された場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、誘導装置２０の動作は終了する。
　また、カプセル型内視鏡１０は、ステップＳ１３において、誘導装置２０から指示信号を受信しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、続いて、指示信号を受信しない時間が所定時間以上継続したか否かを判定する（ステップＳ１６）。図９の（ｂ）に示すように、誘導制御部２６１から誘導制御信号が所定時間Δｔ以上出力されない場合、撮像フレームレートを切り替えさせる指示信号も所定時間Δｔ以上出力されないことになる。
　指示信号を受信しない時間が所定時間以上継続した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、カプセル型内視鏡１０は、撮像フレームレートを初期値ＦＲ０に戻す（ステップＳ１７、図９の（ｃ）参照）。その後、カプセル型内視鏡１０の動作はステップＳ１５に移行する。一方、指示信号を受信しない時間が所定時間以上継続していない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、カプセル型内視鏡１０の動作は直接ステップＳ１５に移行する。
　以上説明したように、実施の形態１によれば、操作入力部２４から入力された誘導指示情報に基づき、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を誘導するための誘導制御信号が出力された際に、撮像フレームレートを切り替えさせるための指示信号がカプセル型内視鏡１０に無線送信されるので、誘導制御信号に基づく磁界生成部２５の動作により磁界ＭＧが変化してカプセル型内視鏡１０が加速又は減速する前に、カプセル型内視鏡１０の撮像フレームレートを変更することができる。それにより、観察部位を変更する際に、カプセル型内視鏡１０が新たな観察部位に視野を向けるタイミングに対し、撮像フレームレートの変更タイミングのタイムラグをなくすことができる。従って、カプセル型内視鏡１０が新たな観察部位に視野を向けた当初から適切な撮像フレームレートで当該観察部位を観察することが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、誘導制御信号の出力値、言い換えると、操作入力部２４に対する操作量に応じて撮像フレームレートの値を算出するので、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢の変化が大きいときには撮像フレームレートを高く設定して、被検体内を詳細に観察することができると共に、それ以外のときには撮像フレームレートを低く設定して、無駄な画像の撮像枚数や電力消費量を抑制することが可能となる。
（変形例１）
　上記実施の形態１においては、誘導制御部２６１が出力した誘導制御信号に基づいて、フレームレート算出部２６２が撮像フレームレートを算出して指示信号を生成することとしたが、フレームレート算出部２６２は、操作入力部２４から誘導指示情報が入力された際に、この誘導指示情報に基づいて撮像フレームレートを算出しても良い。
（変形例２）
　上記実施の形態１においては、誘導制御信号の出力値Ｖに応じて、撮像フレームレートＦＲの値を無段階で設定することとしたが、段階的に設定しても良い。例えば、撮像フレームレートの初期値ＦＲ０を２ｆｐｓ、最大値ＦＲｍａｘを６０ｆｐｓとする場合、出力値Ｖの範囲に応じて、撮像フレームレートを低速（例えば１５ｆｐｓ）、中速（例えば３０ｆｐｓ）、高速（例えば４５ｆｐｓ）の計５段階に設定しても良い。
（変形例３）
　上記実施の形態１においては、撮像フレームレートＦＲを算出する際、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を変化させる際の自由度に対応する出力値Ｖの各成分をもとに、自由度ごとの撮像フレームレートを算出し、これらの撮像フレームレートを単に合算することにより、カプセル型内視鏡１０に設定するトータルの撮像フレームレートＦＲを求めたが、自由度ごとの撮像フレームレートに重みを付けて合算しても良い。
　具体的には、ｘ、ｙ、ｚの各方向への並進運動に対応する出力値Ｖの成分Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚと、仰角、旋回角を変化させる回転運動に対応する出力値Ｖの成分Ｖθ、Ｖψと、自由度ごとの撮像フレームレートを算出する関数ｆ（Ｖ）とを用いて、次式（１）により、撮像フレームレートＦＲを算出する。
　　　ＦＲ＝ｗｘ・ｆ（Ｖｘ）＋ｗｙ・ｆ（Ｖｙ）＋ｗｚ・ｆ（Ｖｚ）
　　　　　　＋ｗθ・ｆ（Ｖθ）＋ｗψ・ｆ（Ｖψ）　　　　　　…（１）
　式（１）において、重みｗｘ、ｗｙ、ｗｚは、ｘ、ｙ、ｚの各方向への並進運動に対応する重みであり、重みｗθ、ｗψは、仰角、旋回角を変化させる回転運動に対応する重みである。これらの重みは、次の（１）、（２）の方法で決定すると良い。
　（１）カプセル型内視鏡１０の姿勢変化（回転運動）に対応する重みｗθ、ｗψを、位置変化（並進運動）に対応する重みｗｘ、ｗｙ、ｗｚよりも大きくする。これは、カプセル型内視鏡１０の姿勢を変更させる場合の方が、カプセル型内視鏡１０を並進させる場合よりも撮像視野の変化が大きいからである。
　（２）カプセル型内視鏡１０の撮像視野の方向と直交する方向に対応する重みを、撮像視野の方向に対応する重みよりも大きくする。例えば、カプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａがｘ方向と平行である場合、ｙ方向及びｚ方向への並進運動に対応する重みｗｙ、ｗｚを、ｘ方向への並進運動に対応する重みｗｘよりも大きくする。これは、カプセル型内視鏡１０を撮像視野の方向と直交する方向に並進させる場合の方が、撮像視野の方向に並進させる場合よりも撮像視野の変化が大きいからである。
（変形例４）
　上記実施の形態１においては、図６のステップＳ１６において指示信号を所定時間以上受信しない場合、カプセル型内視鏡１０側において撮像フレームレートを初期値ＦＲ０に戻すこととしたが（ステップＳ１７）、この制御を誘導装置２０側で行っても良い。即ち、誘導制御部２６１から誘導制御信号が所定時間以上出力されない場合、フレームレート算出部２６２が、撮像フレームレートＦＲを初期値ＦＲ０に切り替えさせる指示信号を生成し、送信部２８に送信させる。
（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。
　上記実施の形態１においては、カプセル型内視鏡１０を誘導する誘導手段として、図５に示す磁界生成部２５を構成した。しかしながら、カプセル型内視鏡１０が内蔵する永久磁石１８に作用する磁界ＭＧを発生し、操作入力部２４から入力される誘導指示情報に基づいてこの磁界ＭＧを変化させることができれば、図５に示す構成に限定されない。例えば、体外永久磁石２５ａの代わりに、電力供給を受けて磁界を発生する電磁石を設け、この電磁石を並進及び回転させる構成としても良い。
　図１０は、実施の形態２に係るカプセル型内視鏡誘導システムにおける誘導手段としての磁界生成部４０の構成例を示す模式図である。図１０に示す磁界生成部４０は、電力供給を受けて磁界を発生する電磁石４１と、電磁石４１に電力を供給する電力供給部４２と、電磁石４１を並進及び回転させる駆動手段（平面位置変更部４３ａ、鉛直位置変更部４３ｂ、仰角変更部４３ｃ、及び旋回角変更部４３ｄ）とを備える。
　この場合、誘導制御部２６１（図１参照）は、誘導制御信号として、電磁石４１に供給される電力量及び電力量を変化させるタイミングを制御する電力制御信号と、電磁石４１を並進させる並進駆動信号と、電磁石４１を回転させる回転駆動信号とを出力する。
　また、フレームレート算出部２６２（同上）は、誘導制御信号が出力された際に、これらの制御信号に基づいて撮像フレームレートを算出し、撮像フレームレートを切り替えさせるための指示信号をカプセル型内視鏡１０に送信させるので、誘導制御信号に基づく磁界生成部４０の動作により磁界ＭＧが変化してカプセル型内視鏡１０が加速又は減速する前に、カプセル型内視鏡１０の撮像フレームレートを切り替えさせることが可能となる。
（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。
　カプセル型内視鏡１０を誘導する誘導手段としては、複数の電磁石が発生する磁界の合成磁界をカプセル型内視鏡１０に作用させる構成としても良い。
　図１１は、実施の形態３に係るカプセル型内視鏡誘導システムにおける誘導手段としての磁界生成部５０の構成例を示す模式図である。図１１に示す磁界生成部５０は、複数の電磁石５１と、各電磁石５１に電力を供給する電力供給部５２と、電力供給部５２から各電磁石５１への電力供給を制御することにより、各電磁石５１が発生した磁界の合成磁界を変化させる磁界制御部５３とを備える。
　各電磁石５１は、電力供給を受けて磁界を発生するコイルからなる。なお、図１１においては、矩形をなす１重の枠によって各電磁石５１を表記しているが、電磁石の形状はこれに限定されず、例えば螺旋状や渦巻き状に巻かれたコイルを電磁石５１として用いても良い。
　この場合、誘導制御部２６１（図１参照）は、誘導制御信号として、電力供給部５２から各電磁石５１に供給される電力量及び電力量を変化させるタイミングを制御する電力制御信号を出力する。磁界制御部５３は、これらの電力制御信号に従って、電力供給部５２から各電磁石５１への供給電力を制御する。
　また、フレームレート算出部２６２（同上）は、誘導制御部２６１が出力した電力制御信号に基づいて撮像フレームレートを算出するので、電力制御信号に基づく磁界生成部５０の動作により合成磁界が変化してカプセル型内視鏡１０が加速又は減速する前に、カプセル型内視鏡１０における撮像フレームレートを切り替えさせることが可能となる。
　以上説明した実施の形態１～３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１～３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　カプセル型内視鏡誘導システム
　１０　カプセル型内視鏡
　１１Ａ、１１Ｂ　撮像部
　１２Ａ、１２Ｂ　照明部
　１３Ａ、１３Ｂ　光学系
　１４Ａ、１４Ｂ　撮像素子
　１５　制御部
　１６　無線通信部
　１６ａ　アンテナ
　１７　電源部
　１８　永久磁石
　２０　誘導装置
　２１　受信部
　２１ａ　受信アンテナ
　２２　位置及び姿勢検出部
　２３　表示部
　２４　操作入力部
　２５、４０、５０　磁界生成部
　２５ａ　体外永久磁石
　２５ｂ、４３ａ　平面位置変更部
　２５ｃ、４３ｂ　鉛直位置変更部
　２５ｄ、４３ｃ　仰角変更部
　２５ｅ、４３ｄ　旋回角変更部
　２６　制御部
　２６１　誘導制御部
　２６２　フレームレート算出部
　２７　記憶部
　２８　送信部
　２８ａ　送信アンテナ
　３１、３２　ジョイスティック
　３４Ｕ　アップボタン
　３４Ｂ　ダウンボタン
　３５　アプローチボタン
　４１、５１　電磁石
　４２、５２　電力供給部
　５３　磁界制御部
　１００　カプセル型筐体
　１０１　筒状筐体
　１０２、１０３　ドーム状筐体

Claims (8)

  1. 　被検体内に導入されて該被検体内を撮像するカプセル型内視鏡を誘導する誘導装置であって、
    　前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導手段と、
    　外部からなされる操作に応じて、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させる誘導指示情報を入力する指示情報入力部と、
    　前記誘導指示情報に基づいて、前記誘導手段の動作を制御する誘導制御部と、
    　前記誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを算出するフレームレート算出部と、
    　前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを前記フレームレート算出部により算出された撮像フレームレートに設定させる指示信号を前記カプセル型内視鏡に送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする誘導装置。
  2. 　前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートの初期値が予め設定されており、
    　前記フレームレート算出部は、前記指示情報入力部から前記誘導指示情報が入力されている場合、前記撮像フレームレートとして、前記初期値よりも高い値を算出する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
  3. 　前記カプセル型内視鏡は永久磁石を備え、
    　前記誘導手段は、前記永久磁石に作用する磁界を発生し、
    　前記誘導制御部は、前記誘導指示情報に基づいて前記磁界を変化させることにより、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させ、
    　前記フレームレート算出部は、前記磁界の時間的な変化率が大きいほど値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導装置。
  4. 　前記カプセル型内視鏡は永久磁石を備え、
    　前記誘導手段は、前記永久磁石に作用する磁界を発生し、
    　前記誘導制御部は、前記誘導指示情報に基づいて前記磁界を変化させることにより、前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させ、
    　前記フレームレート算出部は、前記磁界の時間的な変化率が大きくなると値が段階的に大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導装置。
  5. 　前記フレームレート算出部は、前記カプセル型内視鏡の姿勢を変化させる誘導指示情報が入力されている場合、前記カプセル型内視鏡の位置を変化させる誘導指示情報が入力されている場合よりも値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の誘導装置。
  6. 　前記フレームレート算出部は、前記カプセル型内視鏡を該カプセル型内視鏡の視野の方向と直交する方向に並進させる誘導指示情報が入力されている場合、前記カプセル型内視鏡を前記視野の方向に並進させる誘導指示情報が入力されている場合よりも値が大きくなるように、前記撮像フレームレートを算出する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の誘導装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の誘導装置と、
    　前記カプセル型内視鏡と、
    を備え、
    　前記カプセル型内視鏡は、
    　前記被検体内を撮像する撮像部と、
    　前記送信部から送信された前記指示信号を受信する受信部と、
    　前記受信部が受信した前記指示信号に従って、前記撮像部における撮像フレームレートを制御する制御部と、
    を有することを特徴とするカプセル型内視鏡誘導システム。
  8. 　被検体内に導入され、該被検体内を撮像するカプセル型内視鏡を誘導する誘導装置の作動方法であって、
    　前記カプセル型内視鏡の位置又は姿勢を変化させる誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導手段の動作を制御する誘導制御ステップと、
    　前記誘導指示情報に基づいて、前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを算出するフレームレート算出ステップと、
    　前記カプセル型内視鏡における撮像フレームレートを前記フレームレート算出ステップにおいて算出された撮像フレームレートに設定させる指示信号を前記カプセル型内視鏡に送信する送信ステップと、
    を含むことを特徴とする誘導装置の作動方法。
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