WO2016079840A1

WO2016079840A1 - カプセル内視鏡システム、カプセル内視鏡、カプセル内視鏡の無線通信方法、およびプログラム

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Publication number: WO2016079840A1
Application number: PCT/JP2014/080747
Authority: WO
Inventors: 柳舘　昌春
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-26
Also published as: JP6271038B2; CN106922121A; JPWO2016079840A1; DE112014007039T5; CN106922121B; DE112014007039T8; US20170231470A1

Abstract

　カプセル内視鏡システムは、カプセル内視鏡と、受信装置と、を有する。前記カプセル内視鏡は、無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データを一時的に記憶する。前記カプセル内視鏡は、通信環境の回復が検出された後、記憶された加速度データを前記受信装置に送信する。前記受信装置は、前記画像データと前記加速度データとを前記カプセル内視鏡から受信する。前記受信装置は、前記画像データと前記加速度データとに基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出する。

Description

カプセル内視鏡システム、カプセル内視鏡、カプセル内視鏡の無線通信方法、およびプログラム

　本発明は、カプセル内視鏡システム、カプセル内視鏡、カプセル内視鏡の無線通信方法、およびプログラムに関する。

　カプセル内視鏡システムはカプセル内視鏡と受信装置とを有する。カプセル内視鏡は、撮像を行う撮像部と、加速度を検出する加速度センサーとを有する。また、カプセル内視鏡は、撮像部からの画像データと加速度センサーからの加速度データとを受信装置に無線送信する。受信装置は、画像データと加速度データとを受信し、画像データを記憶する。また、受信装置は、人体内におけるカプセル内視鏡の位置を検出する位置検出機能を有する。また、カプセル内視鏡は、投薬／検査機能を持ち、カプセル内視鏡が患部の近傍に到達した時点で投薬／検査を実行する。

　特許文献１には、カプセル内視鏡内に配置された加速度センサーからの情報を体外の受信装置に送信するカプセル内視鏡と、カプセル内視鏡の位置を推定する機能を持つ受信装置とを有するカプセル型医療装置の例が開示されている。

日本国特開２００５－１８５６４４号公報

　特許文献１に開示された従来技術では、人体内におけるカプセル内視鏡の位置を検出することは可能である。しかし、無線通信環境が劣化した場合、受信装置が加速度センサーからの情報を取得することができない。この場合、位置検出が不正確である。

　本発明は、無線通信環境が劣化した場合にカプセル内視鏡の位置検出の精度の低下を抑制することができるカプセル内視鏡システム、カプセル内視鏡、カプセル内視鏡の無線通信方法、およびプログラムを提供する。

　本発明の第１の態様によれば、カプセル内視鏡システムは、カプセル内視鏡と、受信装置と、を有する。前記カプセル内視鏡は、撮像を行い、画像データを出力する撮像部と、加速度データを出力する加速度センサーと、前記加速度データを一時的に記憶する加速度データ記憶部と、無線通信により前記画像データと前記加速度データとを前記受信装置に送信する第１の無線通信部と、無線通信環境を検出する通信環境検出部と、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記加速度データを前記加速度データ記憶部に記憶させ、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の回復が検出された後、前記加速度データ記憶部に記憶された前記加速度データを前記第１の無線通信部により前記受信装置に送信するカプセル制御部と、を有する。前記受信装置は、無線通信により前記画像データと前記加速度データとを前記カプセル内視鏡から受信する第２の無線通信部と、前記画像データと前記加速度データとに基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出するカプセル位置検出部と、を有する。

　本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第１の無線通信部はさらに、作業実行条件データと作業指示データとを前記受信装置から受信してもよい。前記作業実行条件データは治療作業が行われる位置を示す。前記作業指示データは前記治療作業の実行指示を示す。前記カプセル内視鏡はさらに、前記加速度データに基づいて前記カプセル内視鏡の移動速度と移動距離とを検出する速度／距離検出部と、前記移動距離と前記作業実行条件データとに基づくタイミングで実行命令の出力を指示する実行タイミング決定部と、前記実行命令に基づいて、薬品投与または「組織もしくは体液の採取」を行う治療作業部と、を有してもよい。前記カプセル制御部は、前記移動速度が低速である場合、前記作業指示データが受信されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力してもよい。前記カプセル制御部は、前記移動速度が高速である場合、前記実行タイミング決定部によって前記実行命令の出力が指示されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力してもよい。前記受信装置はさらに、操作者の操作を受け付ける操作部と、前記操作部によって受け付けられた前記操作に基づいて前記作業実行条件データと前記作業指示データとを生成する生成部と、を有してもよい。前記第２の無線通信部は、前記生成部によって生成された前記作業実行条件データと前記作業指示データとを前記カプセル内視鏡に送信してもよい。

　本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記カプセル制御部は、前記移動速度が低速であり前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出されていない場合、前記作業指示データが受信されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力してもよい。前記カプセル制御部は、前記移動速度が低速であり前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記実行タイミング決定部によって前記実行命令の出力が指示されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力してもよい。

　本発明の第４の態様によれば、第２または第３の態様において、前記カプセル内視鏡はさらに、前記撮像部から出力された前記画像データを一時的に記憶する画像データ記憶部を有してもよい。前記撮像部は、前記実行命令が出力された位置を基準とする位置において、前記移動距離に応じて前記撮像を行ってもよい。前記第１の無線通信部はさらに、前記画像データ記憶部に記憶された前記画像データを前記受信装置に送信してもよい。

　本発明の第５の態様によれば、カプセル内視鏡は、撮像を行い、画像データを出力する撮像部と、加速度データを出力する加速度センサーと、前記加速度データを一時的に記憶する加速度データ記憶部と、無線通信により前記画像データと前記加速度データとを受信装置に送信する第１の無線通信部と、無線通信環境を検出する通信環境検出部と、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記加速度データを前記加速度データ記憶部に記憶させ、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の回復が検出された後、前記加速度データ記憶部に記憶された前記加速度データを前記第１の無線通信部により前記受信装置に送信するカプセル制御部と、を有する。

　本発明の第６の態様によれば、カプセル内視鏡の無線通信方法は、無線通信環境を検出する通信環境検出ステップと、前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度センサーから出力された加速度データを一時的に記憶する記憶ステップと、前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の回復が検出された後、前記記憶ステップで記憶された前記加速度データを無線通信により受信装置に送信する送信ステップと、を有する。

　本発明の第７の態様によれば、プログラムは、無線通信環境を検出する通信環境検出ステップと、前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度センサーから出力された加速度データを一時的に記憶する記憶ステップと、前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の回復が検出された後、前記記憶ステップで記憶された前記加速度データを無線通信により受信装置に送信する送信ステップと、をカプセル内視鏡のコンピュータに実行させるためのプログラムである。

　上記の各態様によれば、無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データが一時的に記憶され、無線通信環境の回復が検出された後、記憶された加速度データがカプセル内視鏡から送信される。このため、受信装置は、無線通信環境が劣化しているときの加速度データを取得することが可能である。この結果、無線通信環境が劣化した場合にカプセル内視鏡の位置検出の精度の低下を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡システムの使用状態を示す概略図である。本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態の受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡の動作の手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡システムの使用状態を示す概略図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態の中継機の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態の操作・格納機の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡が治療作業を行うときのカプセル内視鏡の状態を示す参考図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡が治療作業中に撮像する画像を示す参考図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡が治療作業中に撮像する画像を示す参考図である。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡の動作の手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡の動作の手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態のカプセル内視鏡の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態のカプセル内視鏡の動作の手順を示すフローチャートである。

　図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態は、カプセル内視鏡と、受信装置とを有するカプセル内視鏡システムに本発明を適用した例である。カプセル内視鏡は、撮像を行って画像データを出力する撮像部と、加速度を検出して加速度データを出力する加速度センサーとを有する。また、カプセル内視鏡は、画像データと加速度データとを無線通信により受信装置に送信する。受信装置は、カプセル内視鏡からの画像データと加速度データとを受信する。また、受信装置は、受信された画像データと加速度データとを使って人体内におけるカプセル内視鏡の位置を算出する機能を有する。

　図１から図４を用いて、システム構成と、装置構成とを説明する。図１は、カプセル内視鏡システム１００の構成を示している。図２は、カプセル内視鏡システム１００の使用状態を示している。図３は、カプセル内視鏡１の構成を示している。図４は、受信装置２の構成を示している。

　図１に示すように、カプセル内視鏡システム１００は、カプセル内視鏡１と、受信装置２とを有する。画像データと加速度データとがカプセル内視鏡１から受信装置２に無線送信される。カプセル内視鏡１が有する撮像部のフレームレートを制御する制御データが受信装置２からカプセル内視鏡１に無線送信される。カプセル内視鏡１と受信装置２との間の無線通信は、カプセル内視鏡１内のアンテナと、受信装置２のアンテナ３ａ－３ｄとを介して行われる。図１では、アンテナ３ａとアンテナ３ｄとのみが示されている。

　図２は、人体（患者）に対してアンテナ３ａ－３ｄが取り付けられた状態と、カプセル内視鏡１および受信装置２の位置関係とを示している。カプセル内視鏡１は、内部の電池で長時間動作する。このため、無線通信に使用される電力が最小限に抑えられる。この理由から、カプセル内視鏡１とアンテナ３ａ－３ｄとの間の距離が最短距離となるように、アンテナ３ａ－３ｄは人体に取り付けられた状態で使用される。

　上記のように、カプセル内視鏡１が無線通信に使用する電力が最小限に抑えられている。このため、カプセル内視鏡１と人体に取り付けられたアンテナ３ａ－３ｄとの位置関係、および通信路である人体の状態により無線通信環境の劣化が生じる。

　受信装置２は、受信された画像データと加速度データとから人体内におけるカプセル内視鏡１の位置を検出するカプセル位置検出機能を有する。画像データと加速度データとから人体内におけるカプセル内視鏡の位置を算出する各種の方法が考案されている。本発明の実施形態では、臓器が切り替わる部位（接合部）等の特徴のある部位を画像データから検出する方法が採用されている。また、この方法では、その部位が基準位置であり、加速度データを用いて各基準位置からの移動量を計算することによりカプセル内視鏡の位置が検出される。

　隣接するフレームで画像の変化がなく、加速度データが変化した場合には、その変化は、カプセル内視鏡１の移動ではなく患者の運動による加速度データの変化として扱われる。これにより、患者の運動の影響が除かれ、位置検出精度が高まる。

　本発明の実施形態では、上記の方法で得られた位置情報が画像データと関連付けられて記憶される。また、カプセル内視鏡１の位置に応じて撮像のフレームレートを制御するための制御データが無線送信される。

　図３に示すように、カプセル内視鏡１は、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の無線通信部７と、第１の画像処理部８と、第１の電源部９と、カプセル制御部１０と、通信環境検出部１１と、データバスＢ１とを有する。

　撮像部４（撮像素子）は、撮像を行い、画像データを出力する。撮像部４は、指定されたフレームレートで人体内の撮像を行う。加速度センサー５は、カプセル内視鏡１に加わる加速度を検出し、加速度データを出力する。加速度センサー５は周期的に加速度を検出する。加速度データ記憶部６（記憶媒体）は、加速度データを一時的に記憶する。第１の無線通信部７（第１の無線通信回路）は、無線通信により画像データと加速度データとを受信装置２に送信する。また、第１の無線通信部７は、無線通信により制御データを受信装置２から受信する。第１の画像処理部８（第１の画像処理回路）は、撮像部４からの画像データに圧縮処理等の画像処理を行う。第１の電源部９（第１の電源回路）は、各部に電源を供給する。

　カプセル制御部１０（カプセル制御回路）は、各部の動作を制御する。例えば、カプセル制御部１０は、通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データを加速度データ記憶部６に記憶させる。また、カプセル制御部１０は、通信環境検出部１１により無線通信環境の回復が検出された後、加速度データ記憶部６に記憶された加速度データを第１の無線通信部７により受信装置２に送信する。また、カプセル制御部１０は、受信された制御データからフレームレート指定値を検出し、フレームレート指定値に基づくフレームレートを撮像部４に設定する。通信環境検出部１１は、第１の無線通信部７の通信状態から無線通信環境を検出する。第１の画像処理部８と、カプセル制御部１０と、通信環境検出部１１とは、プロセッサなどの集積回路により構成されてもよい。データバスＢ１は、各種データの伝送を行う。

　カプセル制御部１０は、カプセル制御部１０の動作を制御するためのプログラムと必要なデータとを記憶する。例えば、カプセル制御部１０の機能は、カプセル制御部１０の動作を規定する命令を含むプログラムを、カプセル内視鏡１のコンピュータが読み込んで実行することにより、ソフトウェアの機能として実現可能である。このプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。また、上述したプログラムは、このプログラムが保存された記憶装置等を有するコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波によりカプセル内視鏡１に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体である。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できる、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

　カプセル内視鏡１は人体内で動作するため、カプセル内視鏡１の大きさに制限がある。これにより、第１の電源部９として使用可能な電池の容量に限りがある。したがって、診断対象ではない臓器または部位の撮影では、節電のためにフレームレートを下げることが要求される。フレームレートを制御するために使用される制御データは、受信装置２から所定の周期で送信される。

　例えば、通信環境検出部１１は、制御データの受信状況から無線通信環境の劣化の検出を行う。通信環境検出部１１による検出結果は、“良好”または“劣化”を示す。

　カプセル内視鏡１は、カプセル内視鏡１の加速度を示す加速度データを出力する加速度センサー５を内蔵している。通信環境検出部１１の検出結果が“良好”である場合、加速度センサー５からの加速度データに、検出タイミングを示す時間データが付加される。時間データが付加された加速度データが第１の無線通信部７から送信される。通信環境検出部１１の検出結果が“劣化”である場合、加速度データに、検出タイミングを示す時間データが付加される。時間データが付加された加速度データは加速度データ記憶部６に一時的に記憶される。加速度データ記憶部６に記憶された加速度データは、通信環境検出部１１の検出結果が“良好”となったタイミングで第１の無線通信部７から送信される。したがって、カプセル制御部１０は、通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出されて加速度データが加速度データ記憶部６に記憶された後、通信環境検出部１１により無線通信環境の回復が検出された場合、加速度データ記憶部６に記憶された加速度データを第１の無線通信部７により受信装置２に送信する。

　図４に示すように、受信装置２は、アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、第２の無線通信部１２と、第２の画像処理部１３と、データ蓄積部１４と、加速度処理部１５と、速度／位置検出部１６と、制御データ生成部１７と、受信装置制御部１８と、第２の電源部１９とを有する。

　アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、カプセル内視鏡１と無線で接続する。第２の無線通信部１２（第２の無線通信回路）は、無線通信により画像データと加速度データとをカプセル内視鏡１から受信する。また、第２の無線通信部１２は、無線通信により制御データをカプセル内視鏡１に送信する。第２の画像処理部１３（第２の画像処理回路）は、第２の無線通信部１２によって受信された画像データに対して伸張処理等の画像処理を行い、画像データを各部に適したフォーマットのデータに変換する。第２の画像処理部１３によって処理された画像データは、速度／位置検出部１６とデータ蓄積部１４とに出力される。

　加速度処理部１５（加速度処理回路）は、第２の無線通信部１２によって受信された加速度データを所定時間毎の速度データと移動距離データとに変換する。速度データと移動距離データとは速度／位置検出部１６に出力される。速度／位置検出部１６（速度／位置検出回路）は、第２の画像処理部１３からの画像データと、加速度処理部１５からの所定時間毎の速度データおよび移動距離データとに基づいて、位置データと速度データとを算出する。速度／位置検出部１６によって算出された位置データは、人体内におけるカプセル内視鏡１の位置を示す。速度／位置検出部１６によって算出された速度データは、人体内におけるカプセル内視鏡１の位置に対応した速度を示す。位置データと速度データとはデータ蓄積部１４と受信装置制御部１８とに出力される。加速度処理部１５と速度／位置検出部１６とは、画像データと加速度データとに基づいてカプセル内視鏡１の位置を検出するカプセル位置検出部を構成する。

　データ蓄積部１４（記憶媒体）は、第２の画像処理部１３からの画像データと、速度／位置検出部１６からの位置データと速度データとを蓄積する。受信装置制御部１８（受信装置制御回路）は、各部の動作を制御する。例えば、受信装置制御部１８は、速度／位置検出部１６からの速度データに応じてフレームレート指定値を生成する。制御データ生成部１７（制御データ生成回路）は、受信装置制御部１８からのフレームレート指定値から制御データを生成し、生成された制御データを第２の無線通信部１２に出力する。第２の画像処理部１３と、加速度処理部１５と、速度／位置検出部１６と、制御データ生成部１７と、受信装置制御部１８とは、プロセッサなどの集積回路により構成されてもよい。第２の電源部１９（第２の電源回路）は、各部に電源を供給する。

　図５を用いて、カプセル内視鏡１が行う加速度データ送信処理を説明する。図５は、カプセル内視鏡１が行う加速度データ送信処理の手順を示している。

　カプセル制御部１０は、カプセル内視鏡１内の各部を制御することにより加速度データ送信処理を行う。本発明の実施形態の加速度データ送信処理は、撮像部４の撮像動作に同期して行われる。例えば、２フレーム／秒で撮像が行われている場合、１／２秒の整数倍の周期（０．５、１、２、４秒など）で加速度データ送信処理が行われる。例えば、加速度データ送信処理の周期として、フレームレートに対応する周期の指定が可能である。あるいは、別途、受信装置２が制御データとして周期のデータを送信することにより加速度データ送信処理の周期の指定が可能である。

　加速度データ送信処理が開始されると（Ｓ１）、カプセル制御部１０は加速度データの読み出し（Ｓ２）を実行する。加速度データの読み出し（Ｓ２）では、カプセル制御部１０は、加速度センサー５から加速度データを読み出す。加速度データの読み出し（Ｓ２）では、加速度データに、加速度データが読み出された時間を示す時間データが付加される。

　加速度データが読み出された後、カプセル制御部１０は通信環境判断（Ｓ３）を実行する。通信環境判断（Ｓ３）では、カプセル制御部１０は、通信環境検出部１１から無線通信環境の検出結果を読み出し、無線通信環境の検出結果に応じて処理を決定する。つまり、カプセル制御部１０は、無線通信環境を検出する。

　無線通信環境が劣化している場合、カプセル制御部１０は加速度データの記憶（Ｓ４）を実行する。加速度データの記憶（Ｓ４）では、カプセル制御部１０は、時間データが付加された加速度データを加速度データ記憶部６に記憶させる。つまり、無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データ記憶部６は、加速度センサーから出力された加速度データを一時的に記憶する。加速度データの記憶（Ｓ４）が実行された後、加速度データ送信処理が終了する（Ｓ８）。

　無線通信環境が良好である場合、カプセル制御部１０は、加速度データの記憶（Ｓ４）で記憶されたデータがあるか否かを判断する（Ｓ５）。記憶されたデータがある場合、カプセル制御部１０は、記憶されたデータの送信（Ｓ６）を実行する。記憶されたデータの送信（Ｓ６）では、カプセル制御部１０は、加速度データ記憶部６に記憶された加速度データを第１の無線通信部７により受信装置２に送信する。つまり、第１の無線通信部７は、無線通信環境の回復が検出された後、加速度データの記憶（Ｓ４）で記憶された加速度データを無線通信により受信装置２に送信する。

　その後、カプセル制御部１０は、読み出されたデータの送信（Ｓ７）を実行する。読み出されたデータの送信（Ｓ７）では、カプセル制御部１０は、加速度データの読み出し（Ｓ２）により読み出された最新の加速度データを第１の無線通信部７により受信装置２に送信する。つまり、第１の無線通信部７は、無線通信環境の劣化が検出されていない場合、加速度データの読み出し（Ｓ２）により読み出された最新の加速度データを無線通信により受信装置２に送信する。読み出されたデータの送信（Ｓ７）が実行された後、加速度データ送信処理が終了する（Ｓ８）。

　記憶されたデータがない場合、カプセル制御部１０は、読み出されたデータの送信（Ｓ７）を実行する。読み出されたデータの送信（Ｓ７）が実行された後、加速度データ送信処理が終了する（Ｓ８）。

　本発明の各態様のカプセル内視鏡は、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の無線通信部７と、通信環境検出部１１と、カプセル制御部１０と以外の構成の少なくとも１つを有していなくてもよい。また、本発明の各態様の受信装置は、第２の無線通信部１２と、加速度処理部１５と、速度／位置検出部１６と以外の構成の少なくとも１つを有していなくてもよい。

　第１の実施形態によれば、カプセル内視鏡１と、受信装置２とを有するカプセル内視鏡システム１００が構成される。カプセル内視鏡１は、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の無線通信部７と、通信環境検出部１１と、カプセル制御部１０とを有する。受信装置２は、第２の無線通信部１２と、カプセル位置検出部（加速度処理部１５、速度／位置検出部１６）とを有する。

　また、第１の実施形態によれば、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の無線通信部７と、通信環境検出部１１と、カプセル制御部１０とを有するカプセル内視鏡１が構成される。

　また、第１の実施形態によれば、通信環境検出ステップ（Ｓ３）と、記憶ステップ（Ｓ４）と、送信ステップ（Ｓ６）と、を有するカプセル内視鏡１の無線通信方法が構成される。

　また、第１の実施形態によれば、通信環境検出ステップ（Ｓ３）と、記憶ステップ（Ｓ４）と、送信ステップ（Ｓ６）と、をカプセル内視鏡１のコンピュータに実行させるためのプログラムが構成される。

　第１の実施形態では、無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データが一時的に記憶され、無線通信環境の回復が検出された後、記憶された加速度データがカプセル内視鏡１から送信される。このため、受信装置２は、無線通信環境が劣化しているときの加速度データを取得することが可能である。この結果、無線通信環境が劣化した場合にカプセル内視鏡１の位置検出の精度の低下を抑制することができる。

　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡は、第１の実施形態で示したカプセル内視鏡１の機能を有する。また、第２の実施形態のカプセル内視鏡は、薬品投与または「組織もしくは体液の採取」を含む治療作業の機能と、治療作業の実行制御機能とを有する。第２の実施形態の受信装置は、中継機と操作・格納機とを有する。

　中継機は、患者に取り付けられる。中継機は、主にカプセル内視鏡との無線通信を担当する。操作・格納機は、中継機と分離されて配置される。操作・格納機は、中継機と無線接続された状態で動作し、画像データの格納と治療作業の制御とを担当する。

　図６から図１０を用いて、システム構成と、装置構成と、動作の概要とを説明する。図６は、カプセル内視鏡システム１０１の構成を示している。図７は、カプセル内視鏡システム１０１の使用状態を示している。図８は、カプセル内視鏡２０の構成を示している。図９は、中継機３２の構成を示している。図１０は、操作・格納機３５の構成を示している。

　図６に示すように、第２の実施形態のカプセル内視鏡システム１０１は、カプセル内視鏡２０と、受信装置３０とを有する。受信装置３０は、中継機３２と、操作・格納機３５とを有する。

　図７は、人体（患者）に対してアンテナ３１ａ－３１ｄが取り付けられた状態と、カプセル内視鏡２０、中継機３２、および操作・格納機３５の位置関係とを示している。前述したように、カプセル内視鏡２０は、治療機能を有し、操作・格納機３５からの指示により治療作業を実行する。第２の実施形態では、画像データと加速度データとは、カプセル内視鏡２０から中継機３２を経由して操作・格納機３５に送信される。画像データと加速度データとは、操作・格納機３５に格納される。第２の実施形態では、カプセル内視鏡２０の加速度と中継機３２の加速度とが測定される。中継機３２の加速度データは、カプセル内視鏡２０の加速度データとは別に操作・格納機３５に送信される。操作・格納機３５は、カプセル内視鏡２０の加速度データから中継機３２の加速度データを減算する。これにより、人体の移動によって発生する加速度データを除いた加速度データが得られる。したがって、より正確なカプセル内視鏡２０の位置を算出することが可能である。

　第２の実施形態の制御データは、第１の実施形態と同じフレームレート制御用のデータと、作業実行条件データと、作業指示データとのいずれか１つである。作業実行条件データは治療作業が行われる位置を示す。作業指示データは治療作業の実行指示を示す。制御データは、操作・格納機３５によって生成される。生成された制御データは、中継機３２を経由してカプセル内視鏡２０に送信される。作業実行条件データと作業指示データとの詳細については、後述する。

　カプセル内視鏡２０と中継機３２との間の無線通信は、カプセル内視鏡２０内のアンテナと中継機３２のアンテナ３１ａ－３１ｄとを介して行われる。中継機３２と操作・格納機３５との間の無線通信は、中継機３２のアンテナ３３と操作・格納機３５のアンテナ３４とを介して行われる。図６では、アンテナ３１ａと、アンテナ３１ｄと、アンテナ３３と、アンテナ３４とのみが示されている。

　図８に示すように、カプセル内視鏡２０は、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の画像処理部８と、第１の電源部９と、通信環境検出部１１と、データバスＢ１とを有する。さらに、カプセル内視鏡２０は、撮像部２１と、実行タイミング決定部２２と、第１の無線通信部２３と、速度／距離検出部２４と、カプセル制御部２５と、治療作業部２６とを有する。

　図８に示す構成について、図３に示す構成と異なる点を説明する。撮像部４（撮像素子）と撮像部２１（撮像素子）とは、撮像を行い、画像データを出力する。撮像部４と撮像部２１とは、指定されたフレームレートで人体内の撮像を行う。撮像部４と撮像部２１とは、カプセル内視鏡２０の本体の両端（第１の端部、および第１の端部と異なる第２の端部）に、それぞれの撮像面が互いに背を向けるように配置されている。撮像部４は、カプセル内視鏡２０の第１の端部において、撮像方向が外側の方向となるように配置されている。撮像部２１は、カプセル内視鏡２０の第２の端部において、撮像方向が外側の方向、すなわち撮像部４の撮像方向とほぼ反対の方向となるように配置されている。また、撮像部４と撮像部２１とは、撮像方向がカプセル内視鏡２０の移動方向またはその反対の方向とほぼ同一になるように配置されている。

　治療作業が行われているとき、撮像部４と撮像部２１とのうち、病変部位を撮像可能な撮像部が受信装置３０により選択される。治療作業が行われているとき、選択された撮像部のみが撮像を行う。治療作業が行われていないとき、撮像部４と撮像部２１とは交互に撮像を行う。

　第１の無線通信部２３（第１の無線通信回路）は、第１の実施形態の第１の無線通信部７が行う無線通信と同様の無線通信を行う。第１の無線通信部２３はさらに、作業実行条件データと作業指示データとを受信装置３０から受信する。前述したように、作業実行条件データは治療作業が行われる位置を示す。作業指示データは治療作業の実行指示を示す。

　速度／距離検出部２４（速度／距離検出回路）は、加速度センサー５からの加速度データに基づいてカプセル内視鏡２０の移動速度と移動距離とを検出する。実行タイミング決定部２２は、速度／距離検出部２４によって検出された移動距離と、第１の無線通信部２３によって受信された作業実行条件データとに基づくタイミングで実行命令の出力を指示する。これにより、実行タイミング決定部２２は、受信装置３０からの作業指示データにより指定されたタイミングとは独立したタイミングを決定する。実行タイミング決定部２２は、実行命令の出力をカプセル制御部２５に指示することにより、決定されたタイミングをカプセル制御部２５に通知する。治療作業部２６は、カプセル制御部２５からの実行命令に基づいて、薬品投与または「組織もしくは体液の採取」を行う。つまり、治療作業部２６は、薬品投与を行う。あるいは、治療作業部２６は、組織もしくは体液の採取を行う。

　カプセル制御部２５（カプセル制御回路）は、第１の実施形態のカプセル制御部１０が行う制御と同様の制御を行う。カプセル制御部２５はさらに、治療作業に関する制御を行う。例えば、カプセル制御部２５は、作業実行条件データが受信された後のカプセル内視鏡２０の移動速度と無線通信環境とに応じて、治療作業のタイミングを決定し、決定されたタイミングで治療作業の実行を制御する。治療作業のタイミングは、受信装置３０から指示されたタイミングと、実行タイミング決定部２２から指示されたタイミングとのいずれか１つである。具体的には、カプセル制御部２５は、移動速度が低速である場合、作業指示データが受信されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。カプセル制御部２５は、移動速度が高速である場合、実行タイミング決定部２２によって実行命令の出力が指示されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。

　カプセル制御部２５はさらに、移動速度が低速であり通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出されていない場合、作業指示データが受信されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。カプセル制御部２５はさらに、移動速度が低速であり通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出された場合、実行タイミング決定部２２によって実行命令の出力が指示されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。

　第１の画像処理部８と、通信環境検出部１１と、実行タイミング決定部２２と、速度／距離検出部２４と、カプセル制御部２５とは、プロセッサなどの集積回路により構成されてもよい。上記以外の点については、図８に示す構成は図３に示す構成と同様である。

　操作者は、操作・格納機３５に表示された病変部位の画像を認識して、治療作業の実行条件を決定する。決定された実行条件に応じて生成された作業実行条件データが中継機３２を介してカプセル内視鏡２０のカプセル制御部２５に伝送される。治療作業の実行タイミングの決定方法の詳細については、図１１～図１４を用いて後述する。

　受信装置３０を構成する中継機３２は患者の体に取り付けられる。中継機３２は、カプセル内視鏡２０と操作・格納機３５との間のデータ伝送の中継を行う。図９に示すように、中継機３２は、アンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３３と、第１の中継機無線通信部４０（第２の無線通信部）と、データ一時記憶部４１と、第２の中継機無線通信部４２と、加速度センサー４３と、中継機制御部４４と、データバスＢ２とを有する。

　アンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、カプセル内視鏡２０と無線で接続する。第１の中継機無線通信部４０（第１の中継機無線通信回路）は、無線通信により画像データと加速度データとをカプセル内視鏡２０から受信する。また、第１の中継機無線通信部４０は、無線通信により制御データをカプセル内視鏡２０に送信する。第２の実施形態の制御データは、作業実行条件データと作業指示データとでありうる。作業実行条件データと作業指示データとは、操作・格納機３５によって生成される。このため、第１の中継機無線通信部４０は、操作・格納機３５によって生成された作業実行条件データと作業指示データとをカプセル内視鏡２０に送信する。

　中継処理中に発生する通信障害に対応するために中継機３２はデータ一時記憶部４１（記憶媒体）を内蔵している。第２の中継機無線通信部４２（第２の中継機無線通信回路）は、無線通信により画像データと加速度データとを操作・格納機３５に送信する。また、第２の中継機無線通信部４２は、無線通信により制御データを操作・格納機３５から受信する。第２の実施形態の制御データは、作業実行条件データと作業指示データとでありうる。このため、第２の中継機無線通信部４２は、作業実行条件データと作業指示データとを操作・格納機３５から受信する。

　患者の移動に伴う加速度を検出するために中継機３２は加速度センサー４３を内蔵している。加速度センサー４３は、中継機３２に加わる加速度を検出し、加速度データを出力する。加速度センサー４３からの加速度データは操作・格納機３５に送信される。中継機制御部４４は、各部の動作を制御する。データバスＢ２は、各種データの伝送を行う。

　受信装置３０を構成する操作・格納機３５は、第１の実施形態の受信装置２と同様に、画像データの格納と、加速度データから算出されたカプセル内視鏡２０の位置データの格納とを行う。また、第１の実施形態とは異なり、操作・格納機３５は、操作者が治療作業を行うための表示機能と、治療作業に関する制御機能とを有する。図１０に示すように、操作・格納機３５は、アンテナ３４と、第２の無線通信部５０と、第２の画像処理部５１と、データ蓄積部５２と、加速度処理部５３と、速度／位置検出部５４と、病変部位検出部５５と、表示処理部５６と、表示部５７と、受信装置制御部５８（生成部）と、制御データ生成部５９と、操作部６０と、第２の電源部６１とを有する。

　アンテナ３４は、中継機３２と無線で接続する。第２の無線通信部５０（第２の無線通信回路）は、無線通信により画像データと加速度データとを中継機３２から受信する。また、第２の無線通信部５０は、無線通信により制御データを中継機３２に送信する。第２の画像処理部５１（第２の画像処理回路）は、第１の実施形態の第２の画像処理部１３と同様である。

　加速度処理部５３（加速度処理回路）は、第２の無線通信部５０によって受信された加速度データを所定時間毎の速度データと移動距離データとに変換する。このとき、加速度処理部５３は、カプセル内視鏡２０の加速度データから中継機３２の加速度データを減算することにより、患者の移動によって発生する加速度データを除いた加速度データを得る。速度データと移動距離データとは速度／位置検出部５４に出力される。速度／位置検出部５４（速度／位置検出回路）は、第１の実施形態の速度／位置検出部１６と同様である。データ蓄積部５２（記憶媒体）は、第１の実施形態のデータ蓄積部１４と同様である。

　病変部位検出部５５は、画像データに基づいて病変部位の検出を行う。画像データに基づいて病変部位を検出する種々のアルゴリズムが考案されている。これらのアルゴリズムは既知であるので、その詳細な説明を省略する。病変部位検出部５５によって検出された病変部位の位置情報は表示処理部５６に出力される。表示処理部５６は、第２の画像処理部５１からの画像データに、病変部位の位置情報に基づく情報を重畳する。表示処理部５６によって処理された画像データは表示部５７に出力される。表示部５７は、画像データに基づいて画像を表示する。

　操作部６０は、操作者の操作を受け付ける。受信装置制御部５８（受信装置制御回路）は、第１の実施形態の受信装置制御部１８が行う制御と同様の制御を行う。受信装置制御部５８はさらに、操作部６０によって受け付けられた操作に基づいて作業実行条件データと作業指示データとを生成する。作業実行条件データと作業指示データとは制御データ生成部５９に出力される。制御データ生成部５９（制御データ生成回路）は、受信装置制御部５８からのフレームレート指示値と、作業実行条件データと、作業指示データとから制御データを生成し、生成された制御データを第２の無線通信部５０に出力する。前述したように、第２の無線通信部５０は制御データを中継機３２に送信する。これにより、第２の無線通信部５０は、受信装置制御部５８によって生成された作業実行条件データと作業指示データとを中継機３２に送信する。

　第２の画像処理部５１と、加速度処理部５３と、速度／位置検出部５４と、病変部位検出部５５と、表示処理部５６と、受信装置制御部５８と、制御データ生成部５９とは、プロセッサなどの集積回路により構成されてもよい。第２の電源部６１（第２の電源回路）は、各部に電源を供給する。

　以下では、操作・格納機３５の動作を、表示機能と、治療作業に関する制御機能とを中心に説明する。操作者は、表示部５７に表示された画像を観察しながら、病変部位に対する治療作業が行われる位置を決定する。決定された位置は、操作部６０を介して受信装置制御部５８に通知される。

　操作者がこの時点で決定する“治療作業が行われる位置”は、受信装置３０からの指示に基づく位置ではない。操作者がこの時点で決定する“治療作業が行われる位置”は、カプセル内視鏡２０が自立的に治療作業を行う位置である。カプセル内視鏡２０が病変部位を通過するときに高速移動または無線通信環境の劣化が発生した場合にカプセル内視鏡２０は自立的に治療作業を行う。カプセル内視鏡２０が高速に移動している場合、受信装置３０からの指示に基づく位置と異なる位置で治療作業が行われる可能性がある。また、無線通信環境が劣化している場合、受信装置３０からの指示がカプセル内視鏡２０に通知されない可能性がある。このため、カプセル内視鏡２０は自立的に治療作業を行うことが可能である。

　例えば、病変部位に対する治療作業が投薬である場合には、カプセル内視鏡２０が病変部位に到達する直前にカプセル内視鏡２０は投薬を行う。投与された薬剤は、時間の進行と共に病変部位に到達する。投薬の位置が病変部位から非常に離れている場合には薬剤が大きく広がり、薬剤が薄くなる可能性がある。また、投薬の位置が病変部位に非常に近い場合には薬剤が病変部位の一部に塗布されない可能性がある。

　このため、操作者は病変部位の形状と薬剤の性質とを考慮して投薬の実行位置を決定する。具体的には、操作者は、表示部５７に表示された画像を観察しながら、“治療作業が行われる位置”を決定する。操作者は、操作部６０を操作し、“治療作業が行われる位置”を入力する。受信装置制御部５８は、決定された“治療作業が行われる位置”と病変部位の位置との関係に基づいて作業実行条件を決定し、作業実行条件データを生成する。

　作業実行条件データは、投薬および体液収集等の治療作業の内容を示す作業内容情報と、カプセル内視鏡２０が自立的に治療作業を実行する場合の病変部位とカプセル内視鏡２０との位置関係を示す作業実行位置情報とを含む。カプセル内視鏡２０の治療機能が投薬である場合、治療作業の内容は“投薬実行”である。例えば、作業実行位置は“作業実行条件データが受信された位置からカプセル内視鏡２０が２０ｍｍ移動した位置”である。

　カプセル内視鏡２０の治療機能が、病変部位周辺で体液収集を行う体液サンプリングである例を説明する。体液収集は、カプセル内視鏡２０が病変部位の上にあるとき、またはカプセル内視鏡２０が病変部位を通過した直後に行われる。このため、治療作業の内容は“体液サンプリング実行”である。例えば、作業実行位置は“作業実行条件データが受信された位置からカプセル内視鏡２０が３０ｍｍ移動した位置”である。

　受信装置制御部５８によって生成された作業実行条件データは、制御データ生成部５９と第２の無線通信部５０とを介して中継機３２に送信される。中継機３２によって受信された作業実行条件データは、中継機３２によってカプセル内視鏡２０に送信される。

　第２の実施形態では、カプセル内視鏡２０が病変部位から所定距離分離れた位置にある時点で受信装置３０は作業実行条件データをカプセル内視鏡２０に送信する。カプセル内視鏡２０は、作業実行条件データを受信した位置から、作業実行条件データにより指定された距離分移動した時点で治療作業を実行する。

　カプセル内視鏡２０が病変部位を通過するときに高速移動と無線通信環境の劣化とが発生しない場合には、操作者が、表示部５７に表示された画像を観察しながら、治療作業を行うタイミングを決定する。操作者は、操作部６０を操作し、治療作業を行うタイミングで治療作業の指示を入力する。受信装置制御部５８は、治療作業の指示に基づいて作業指示データを生成する。

　受信装置制御部５８によって生成された作業指示データは、制御データ生成部５９と第２の無線通信部５０とを介して中継機３２に送信される。中継機３２によって受信された作業指示データは、中継機３２によってカプセル内視鏡２０に送信される。カプセル内視鏡２０は、作業指示データを受信した時点で治療作業を実行する。作業実行条件データと作業指示データとの生成方法の詳細については、図１１から図１３を用いて後述する。

　図１１から図１５を用いて治療作業の詳細を説明する。図１１は、カプセル内視鏡２０が治療作業を行うときのカプセル内視鏡２０の状態を示している。図１２は、カプセル内視鏡２０の前方（進行方向）の撮像部が治療作業中に撮像する画像を示している。図１３は、カプセル内視鏡２０の後方（後退方向）の撮像部が治療作業中に撮像する画像を示している。図１４は、カプセル内視鏡２０が行う治療作業処理の手順を示している。図１５は、カプセル内視鏡２０が行う実行タイミング決定処理の手順を示している。

　図１１は、腸管内のカプセル内視鏡２０の位置と、病変部位に対する治療作業の実行タイミングとを示している。図１１では、カプセル内視鏡２０は右方向に移動している。カプセル内視鏡２０は、位置（Ｐ１）で病変部位を発見する。カプセル内視鏡２０は、近接位置（Ｐ２）で作業実行条件データを受信する。カプセル内視鏡２０は、治療作業の実行位置（Ｐ３）で治療作業（投薬）を行う。カプセル内視鏡２０は、反対方向の近接位置（Ｐ４）に到達するまで治療作業の実行確認のために後退方向の撮像を行う。

　例えば、カプセル内視鏡２０が長さ６ｍの小腸を３時間かけて通過する場合、カプセル内視鏡２０の平均速度は０．５６ｍｍ／ｓ（６０００／（３×６０×６０）＝０．５６）である。例えば、カプセル内視鏡２０の全長が約２６ｍｍである場合、カプセル内視鏡２０がその全長分の距離を移動するのに約４６秒が必要である。例えば、図１１に示す位置（Ｐ２）と位置（Ｐ３）との間の距離Ｎが、カプセル内視鏡２０の全長よりも長い３０ｍｍである場合、カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ２）から位置（Ｐ３）に移動するのに約５３秒が必要である。フレームレートが２フレーム／秒である場合、位置（Ｐ２）から位置（Ｐ３）への移動の間に１０６枚の画像が撮像される。したがって、操作者が画像を観察しながら操作を行う場合でも治療作業の精度を十分に保つことが可能である。

　図１２と図１３とは、治療作業時にカプセル内視鏡２０が撮像する画像の例である。図１２は、図１１の位置（Ｐ１）と位置（Ｐ２）とにおいて、カプセル内視鏡２０の進行方向を向いた撮像部２１により撮像される画像を示している。図１２において、病変部位は矩形で示されている。

　カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ１）にある時点では、病変部位はカプセル内視鏡２０から遠い位置にある。このため、画像の中央部に小さな病変部位がある。カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ２）にある時点では、病変部位はカプセル内視鏡２０に近い位置にある。このため、画像の周辺部に大きな病変部位がある。第２の実施形態では、カプセル内視鏡２０の位置が位置（Ｐ１）と位置（Ｐ２）との間であるときに、操作者は病変部位に対する作業実行条件を決定する。カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ２）に到達した時点で作業実行条件データが、操作・格納機３５から中継機３２を介してカプセル内視鏡２０に送信される。

　具体的には、図１２において２つの円に挟まれた範囲が近接位置の範囲である。カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ２）を越えて病変部位に接近したことが近接位置の範囲の画像から検出される。操作・格納機３５の速度／位置検出部５４が近接位置の範囲から病変部位を検出したとき、受信装置制御部５８は、第２の無線通信部５０により作業実行条件データを中継機３２に送信する。

　以下では具体的なタイミングの例を用いて治療作業の詳細を説明する。例えば、図１１において、位置（Ｐ２）と位置（Ｐ３）との間の距離Ｎが３０ｍｍである場合、カプセル内視鏡２０に通知される作業実行条件の内容は、作業実行条件データが受信された位置（Ｐ２）からカプセル内視鏡２０が３０ｍｍ進んだ位置で治療作業が実行されることを示す。治療作業が実行された後、実行結果の確認のために、カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ４）に到達するまで後退方向の撮像が行われる。

　図１３は、位置（Ｐ４）において、カプセル内視鏡２０の後退方向を向いた撮像部４により撮像される画像を示している。図１３において２つの円に挟まれた範囲が近接位置の範囲である。カプセル内視鏡２０が位置（Ｐ４）を越えて病変部位から離れたことが近接位置の範囲の画像から検出される。操作・格納機３５の速度／位置検出部５４が、近接位置の範囲から病変部位が外れたことを検出したとき、受信装置制御部５８は、第２の無線通信部５０により、撮像の終了を示す制御データを中継機３２に送信する。

　前述したように、作業実行条件データに基づくカプセル内視鏡２０の自立的な治療作業は、作業実行条件データが受信された後にカプセル内視鏡２０が高速に移動した場合、または中継機３２とカプセル内視鏡２０との間の無線通信環境が悪化した場合にのみ行われる。

　図１４を用いて、カプセル内視鏡２０が行うカプセル治療処理を説明する。図１４は、カプセル内視鏡２０が行うカプセル治療処理の手順を示している。カプセル制御部２５は、カプセル内視鏡２０内の各部を制御することによりカプセル治療処理を行う。

　カプセル治療処理が開始されると（Ｓ１０）、カプセル制御部２５は、作業実行条件データの受信判断（Ｓ１１）を実行する。作業実行条件データの受信判断（Ｓ１１）では、カプセル制御部２５は、作業実行条件データが受信されたか否かを判断する。作業実行条件が受信されていない場合、作業実行条件データの受信判断（Ｓ１１）が繰り返される。

　第１の無線通信部２３は、作業実行条件データを受信装置３０から受信する。作業実行条件データが受信された場合、カプセル制御部２５は、速度／距離検出部２４からの速度データに基づいて移動速度判断（Ｓ１２）を実行する。移動速度判断（Ｓ１２）では、カプセル制御部２５は、カプセル内視鏡２０の移動速度を判断する。例えば、カプセル制御部２５は、カプセル内視鏡２０の移動速度が所定の速度以上であるか否かを判断する。カプセル内視鏡２０の移動速度が所定の速度以上である場合、カプセル制御部２５は、カプセル内視鏡２０の移動速度が高速であると判断する。また、カプセル内視鏡２０の移動速度が所定の速度未満である場合、カプセル制御部２５は、カプセル内視鏡２０の移動速度が低速であると判断する。

　カプセル内視鏡２０の移動速度が低速である場合、カプセル制御部２５は、通信環境判断（Ｓ１３）を実行する。通信環境判断（Ｓ１３）では、カプセル制御部２５は、通信環境検出部１１から無線通信環境の検出結果を読み出し、無線通信環境の検出結果に応じて処理を決定する。つまり、カプセル制御部２５は、無線通信環境を検出する。

　無線通信環境が良好である場合、カプセル制御部２５は、作業指示データの受信判断（Ｓ１４）を実行する。作業指示データの受信判断（Ｓ１４）では、カプセル制御部２５は、作業指示データが受信されたか否かを判断する。作業指示データが受信されていない場合、カプセル制御部２５は、移動速度判断（Ｓ１２）を実行する。

　第１の無線通信部２３は、作業指示データを受信装置３０から受信する。作業指示データが受信された場合、カプセル制御部２５は、治療作業指示（Ｓ１６）を実行する。治療作業指示（Ｓ１６）では、カプセル制御部２５は、治療作業の実行命令を治療作業部２６に出力する。つまり、カプセル制御部２５は、移動速度が低速であり通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出されていない場合、作業指示データが受信されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。治療作業部２６は、カプセル制御部２５からの実行命令に基づいて治療作業を実行する。治療作業指示（Ｓ１６）が実行された後、カプセル治療処理が終了する（Ｓ１７）。

　カプセル内視鏡２０の移動速度が高速である場合、または無線通信環境が劣化している場合、カプセル制御部２５は、実行開始通知の発行判断（Ｓ１５）を実行する。実行開始通知の発行判断（Ｓ１５）では、カプセル制御部２５は、実行タイミング決定部２２から実行開始通知が発行されたか否かを判断する。実行開始通知の発行によって、治療作業の実行命令の出力が指示される。実行開始通知が発行されていない場合、実行開始通知の発行判断（Ｓ１５）が繰り返される。

　実行開始通知が発行された場合、カプセル制御部２５は、治療作業指示（Ｓ１６）を実行する。つまり、カプセル制御部２５は、移動速度が高速である場合、実行タイミング決定部２２によって実行命令の出力が指示されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。また、カプセル制御部２５は、移動速度が低速であり通信環境検出部１１により無線通信環境の劣化が検出された場合、実行タイミング決定部２２によって実行命令の出力が指示されたタイミングで実行命令を治療作業部２６に出力する。治療作業部２６は、カプセル制御部２５からの実行命令に基づいて治療作業を実行する。治療作業指示（Ｓ１６）が実行された後、カプセル治療処理が終了する（Ｓ１７）。

　カプセル内視鏡２０の移動速度が低速であり無線通信環境が良好である場合、Ｓ１２とＳ１３とＳ１４との処理が繰り返される。これらの処理は判断処理であり、高速に処理が行われる。このため、作業指示データが受信されてから治療作業が実行されるまでの遅延時間は無視できる。

　図１５を用いて、カプセル内視鏡２０が行う実行タイミング決定処理を説明する。図１５は、カプセル内視鏡２０が行う実行タイミング決定処理の手順を示している。実行タイミング決定部２２は、実行タイミング決定処理を行う。

　実行タイミング決定部２２は、受信装置３０から作業実行条件データが受信された直後に、図１５に示す実行タイミング決定処理を実行する。実行タイミング決定処理が開始されると（Ｓ２０）、実行タイミング決定部２２は、移動距離の読み出し（Ｓ２１）を実行する。移動距離の読み出し（Ｓ２１）では、実行タイミング決定部２２は、速度／距離検出部２４から移動距離データを読み出す。

　移動距離データが読み出された後、実行タイミング決定部２２は、移動距離の判断（Ｓ２２）を実行する。移動距離の判断（Ｓ２２）では、実行タイミング決定部２２は、移動距離データが示す移動距離が、作業実行条件データによって指定された距離以上であるか否かを判断する。移動距離が、作業実行条件データによって指定された距離未満である場合、実行タイミング決定部２２は、移動距離の読み出し（Ｓ２１）を実行する。

　移動距離が、作業実行条件データによって指定された距離以上である場合、実行タイミング決定部２２は、実行開始通知の発行（Ｓ２３）を実行する。実行開始通知の発行（Ｓ２３）では、実行タイミング決定部２２は、実行開始通知をカプセル制御部２５に発行する。これにより、実行タイミング決定部２２は、治療作業の実行命令の出力をカプセル制御部２５に指示する。実行開始通知の発行（Ｓ２３）が実行された後、実行タイミング決定処理が終了する（Ｓ２４）。

　図１５に示す実行タイミング決定処理では、実行タイミング決定部２２は、作業実行条件データが受信された時点からの移動距離が、作業実行条件データに含まれる作業実行位置情報により指定された距離になったか否かを判断する。これにより、実行タイミング決定部２２は、治療作業の実行タイミングを決定する。

　例えば、カプセル内視鏡２０の移動距離が、作業実行条件データにより指定された移動距離（Ｎ＝３０ｍｍ）になったと判断された時点で実行開始通知の発行（Ｓ２３）が実行される。これにより、治療作業指示（Ｓ１６）が実行される。図１１に示す例では、カプセル治療処理が終了した後、カプセル制御部２５は、撮像部４に撮像を指示する。これにより、図１３に示す画像の撮像が行われる。

　治療作業の実行タイミングの決定は無線通信環境の判断に依存しなくてもよい。例えば、移動速度判断（Ｓ１２）により移動速度が低速であると判断された場合、通信環境判断（Ｓ１３）が行われずに作業指示データの受信判断（Ｓ１４）が実行されてもよい。作業指示データが受信された場合、治療作業指示（Ｓ１６）が実行される。移動速度が低速であり無線通信環境の劣化が発生した場合、Ｓ１２とＳ１４との処理が繰り返される。この場合、操作者は表示部５７を観察している。このため、操作者は、治療作業が実行されずにカプセル内視鏡２０が病変部位を通過したことを確認する。通過が確認された場合、受信装置３０から別途指示が出され、カプセル治療処理は中止される。

　第２の実施形態では、受信装置３０が中継機３２と操作・格納機３５とに分かれている。しかし、中継機３２と操作・格納機３５とが一体化された受信装置が人体（患者）に取り付けられてもよい。

　第２の実施形態では、カプセル内視鏡２０の移動速度が高速である場合、または無線通信環境の劣化が検出された場合、実行タイミング決定部２２によって指示されたタイミングで治療作業が実行される。このため、カプセル内視鏡２０は適切なタイミングで治療作業を実行することができる。

　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態のカプセル内視鏡システムでは、図６に示すカプセル内視鏡システム１０１におけるカプセル内視鏡２０が変更される。第３の実施形態のカプセル内視鏡は、カプセル内視鏡２０の機能を有する。また、第３の実施形態のカプセル内視鏡は、治療作業が行われる病変部位周辺の画像を所定の位置で撮像する機能と、画像データをカプセル内視鏡内に一時的に記憶する機能とを有する。これにより、カプセル内視鏡は、無線通信環境の劣化の有無に係わらず、画像データを受信装置に確実に伝送することができる。

　図１６を用いて、第３の実施形態のカプセル内視鏡７０の構成と動作の概要とを説明する。図１６は、カプセル内視鏡７０の構成を示している。

　図１６に示すように、カプセル内視鏡７０は、撮像部４と、加速度センサー５と、加速度データ記憶部６と、第１の画像処理部８と、第１の電源部９と、通信環境検出部１１と、撮像部２１と、実行タイミング決定部２２と、第１の無線通信部２３と、速度／距離検出部２４と、治療作業部２６と、データバスＢ１とを有する。さらに、カプセル内視鏡７０は、画像データ記憶部７１と、カプセル制御部７２とを有する。

　図１６に示す構成について、図８に示す構成と異なる点を説明する。撮像部４と撮像部２１とは、治療作業の実行命令が出力された位置を基準とする位置において、カプセル内視鏡７０の移動距離に応じて撮像を行う。つまり、撮像部４と撮像部２１とは、治療作業の実行命令が出力された位置の近傍において、カプセル内視鏡７０の移動距離に応じて撮像を行う。したがって、撮像部４と撮像部２１とは、病変部位の近傍の位置で撮像を行い、病変部位周辺の画像データを出力する。

　画像データ記憶部７１（記憶媒体）は、撮像部４と撮像部２１とから出力された画像データを一時的に記憶する。画像データ記憶部７１に記憶される画像データは、治療作業が行われる病変部位周辺の画像データである。例えば、画像データ記憶部７１は加速度データ記憶部６と異なる記憶媒体である。あるいは、１つの記憶媒体が第１の記憶領域と第２の記憶領域とを有し、第１の記憶領域は加速度データ記憶部６であり、第２の記憶領域は画像データ記憶部７１であってもよい。

　カプセル制御部７２は、第２の実施形態のカプセル制御部２５と同様の制御を行う。カプセル制御部７２はさらに、画像データ記憶部７１の制御機能と、画像データ記憶部７１に記憶された画像データを受信装置３０に送信する送信機能とを有する。このため、第１の無線通信部２３は、画像データ記憶部７１に記憶された画像データを受信装置３０に送信する。

　第１の画像処理部８と、通信環境検出部１１と、実行タイミング決定部２２と、速度／距離検出部２４と、カプセル制御部７２とは、プロセッサなどの集積回路により構成されてもよい。上記以外の点については、図１６に示す構成は図８に示す構成と同様である。

　病変部位周辺の画像データの一時記憶機能により、カプセル内視鏡７０は、無線通信環境の劣化の有無に係わらず、治療作業が実行された病変部位周辺の画像を所定の位置で確実に撮像することができる。また、カプセル内視鏡７０は、画像データを受信装置３０に確実に伝送することが可能である。

　第１の無線通信部２３は、第２の実施形態と同様に、作業実行条件データを受信装置３０から受信する。これにより、カプセル内視鏡７０は、カプセル内視鏡７０が高速に移動した場合、または無線通信環境が劣化した場合に作業実行条件データに基づくタイミングで治療作業を実行する。

　第３の実施形態では、第２の実施形態と異なり、治療作業が実行される病変部位周辺の画像の撮像条件が作業実行条件データによって指定される。この撮像条件は、撮像位置を含む。

　以下では、具体的な例を用いて説明を行う。第２の実施形態と同様に、カプセル内視鏡７０と病変部位との位置関係は図１１に示されている。以下では、図１１におけるカプセル内視鏡２０がカプセル内視鏡７０に置き換わる。

　例えば、近接位置（Ｐ２）から治療作業の実行位置（Ｐ３）までの距離は３０ｍｍであり、治療作業の実行位置（Ｐ３）から近接位置（Ｐ４）までの距離は３０ｍｍである。例えば、作業実行条件データは、近接位置（Ｐ２）から近接位置（Ｐ４）までの画像を、カプセル内視鏡７０が１ｍｍ移動する毎に撮像することを示す指示を含む。その場合、画像データ記憶部７１には、近接位置（Ｐ２）から近接位置（Ｐ４）までの６１枚の画像が格納される。具体的には、カプセル内視鏡７０は、作業実行条件データが受信された近接位置（Ｐ２）から撮像を開始する。カプセル内視鏡７０は、速度／距離検出部２４からの距離データが示す距離が１ｍｍ更新される毎に撮像と画像データの格納とを行う。カプセル内視鏡７０は、近接位置（Ｐ４）に到達する前に、６１枚の画像データが格納された時点で撮像と画像データの格納とを終了する。

　画像データ記憶部７１に記憶された画像データは、通常の画像データの通信が行われるタイミングと異なるタイミングで受信装置３０に送信される。具体的には、カプセル内視鏡７０は、通常の画像データの通信の空き時間を使って、確実な伝送を保証する受信確認処理（ＡＣＫ－ＮＡＣＫ）を行いながら通信を行う。受信確認処理を伴う通信方法は公知であるので、その説明を省略する。また、通常の画像データの通信で使用される、受信確認処理を行わない通信方法も公知であるので、その説明を省略する。

　図１７を用いて、カプセル内視鏡７０が行う画像記憶処理を説明する。図１７は、カプセル内視鏡７０が行う画像記憶処理の手順を示している。カプセル制御部７２は、カプセル内視鏡７０内の各部を制御することにより画像記憶処理を行う。

　画像記憶処理が開始されると（Ｓ３０）、カプセル制御部７２は、位置検出（Ｓ３１）を実行する。位置検出（Ｓ３１）では、カプセル制御部７２は、速度／距離検出部２４から距離データを読み出す。

　距離データが読み出された後、カプセル制御部７２は、撮像予定位置の判断（Ｓ３２）を実行する。撮像予定位置の判断（Ｓ３２）では、カプセル制御部７２は、前回の撮像が行われた位置からカプセル内視鏡７０が所定距離分移動したか否かを判断する。つまり、カプセル制御部７２は、カプセル内視鏡７０が撮像予定位置にあるか否かを判断する。本例では、所定距離は１ｍｍである。位置検出（Ｓ３１）が１回のみ行われた後の撮像予定位置の判断（Ｓ３２）では、カプセル内視鏡７０が撮像予定位置にないと判断される。また、位置検出（Ｓ３１）が２回以上行われた後、１回目の撮像が行われるまで、撮像予定位置の判断（Ｓ３２）では、カプセル内視鏡７０が撮像予定位置にないと判断される。

　カプセル内視鏡７０が撮像予定位置にない場合、カプセル制御部７２は、位置検出（Ｓ３１）を実行する。カプセル内視鏡７０が撮像予定位置にある場合、カプセル制御部７２は、撮像処理（Ｓ３３）を実行する。撮像処理（Ｓ３３）では、カプセル制御部７２は、所定の撮像部を選択し、選択された撮像部に撮像を実行させる。具体的には、近接位置（Ｐ２）から治療作業の実行位置（Ｐ３）までは進行方向を撮像している撮像部２１が選択される。カプセル内視鏡７０が治療作業の実行位置（Ｐ３）を越えた後、カプセル内視鏡７０が近接位置（Ｐ４）に到達するまで、後退方向を撮像している撮像部４が選択される。撮像処理（Ｓ３３）により、撮像部４または撮像部２１は、病変部位の近傍の位置で撮像を行い、病変部位周辺の画像データを出力する。また、撮像予定位置の判断（Ｓ３２）に応じて撮像処理（Ｓ３３）が行われるため、撮像部４または撮像部２１は、移動距離に応じて撮像を行う。

　撮像処理（Ｓ３３）が実行された後、カプセル制御部７２は、画像データの記憶（Ｓ３４）を実行する。画像データの記憶（Ｓ３４）では、カプセル制御部７２は、撮像部４または撮像部２１から出力された画像データを画像データ記憶部７１に記憶させる。つまり、画像データ記憶部７１は、撮像部４または撮像部２１から出力された画像データを一時的に記憶する。

　画像データが記憶された後、カプセル制御部７２は、撮像終了判断（Ｓ３５）を実行する。撮像終了判断（Ｓ３５）では、カプセル制御部７２は、撮像位置が近接位置（Ｐ４）であるか否かを判断することにより、撮像を終了するか否かを判断する。近接位置（Ｐ４）は、図１３を用いて説明した方法により検出される。

　撮像位置が近接位置（Ｐ４）でない場合、撮像が継続する。この場合、カプセル制御部７２は、位置検出（Ｓ３１）を実行する。撮像位置が近接位置（Ｐ４）である場合、撮像が終了する。この場合、カプセル制御部７２は、終了通知（Ｓ３６）を実行する。終了通知（Ｓ３６）では、カプセル制御部７２は、画像記憶処理が終了したことを示す情報を第１の無線通信部２３により受信装置３０に送信する。

　終了通知（Ｓ３６）が実行された後、カプセル制御部７２は、画像送信（Ｓ３７）を実行する。画像送信（Ｓ３７）では、カプセル制御部７２は、画像データ記憶部７１に記憶された画像データを第１の無線通信部２３により受信装置３０に送信する。つまり、第１の無線通信部２３は、画像データ記憶部７１に記憶された画像データを受信装置３０に送信する。画像送信（Ｓ３７）が実行された後、画像記憶処理が終了する（Ｓ３８）。

　終了通知（Ｓ３６）により画像記憶処理の終了が通知された受信装置３０は、画像送信（Ｓ３７）に対応する、画像の受信処理を開始する。治療作業が行われた位置の周辺の画像の受信処理は、前述した受信確認処理を伴う通信方法で行われる。通信方法の詳細は公知であるので、その説明を省略する。

　カプセル制御部７２は、図１４の通信環境判断（Ｓ１３）と同様の判断を行い、無線通信環境の劣化が検出されていない場合に画像送信（Ｓ３７）を行ってもよい。

　第３の実施形態では、カプセル内視鏡７０が所定距離分移動する毎に、病変部位周辺の画像データが一時的に記憶される。記憶された画像データは受信装置３０に送信される。このため、カプセル内視鏡７０は、無線通信環境の劣化の有無に係わらず、画像データを受信装置３０に確実に伝送することができる。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

　本発明の各実施形態によれば、無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度データが一時的に記憶され、無線通信環境の回復が検出された後、記憶された加速度データがカプセル内視鏡から送信される。このため、受信装置は、無線通信環境が劣化しているときの加速度データを取得することが可能である。この結果、無線通信環境が劣化した場合にカプセル内視鏡の位置検出の精度の低下を抑制することができる。

　１，２０，７０　カプセル内視鏡
　２，３０　受信装置
　３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３３，３４　アンテナ
　４，２１　撮像部
　５，４３　加速度センサー
　６　加速度データ記憶部
　７，２３　第１の無線通信部
　８　第１の画像処理部
　９　第１の電源部
　１０，２５，７２　カプセル制御部
　１１　通信環境検出部
　１２，５０　第２の無線通信部
　１３，５１　第２の画像処理部
　１４，５２　データ蓄積部
　１５，５３　加速度処理部
　１６，５４　速度／位置検出部
　１７，５９　制御データ生成部
　１８，５８　受信装置制御部
　１９，６１　第２の電源部
　２２　実行タイミング決定部
　２４　速度／距離検出部
　２６　治療作業部
　３２　中継機
　３５　操作・格納機
　４０　第１の中継機無線通信部
　４１　データ一時記憶部
　４２　第２の中継機無線通信部
　４４　中継機制御部
　５５　病変部位検出部
　５６　表示処理部
　５７　表示部
　６０　操作部
　７１　画像データ記憶部
　１００，１０１　カプセル内視鏡システム

Claims

　カプセル内視鏡と、受信装置と、を有し、
　前記カプセル内視鏡は、
　撮像を行い、画像データを出力する撮像部と、
　加速度データを出力する加速度センサーと、
　前記加速度データを一時的に記憶する加速度データ記憶部と、
　無線通信により前記画像データと前記加速度データとを前記受信装置に送信する第１の無線通信部と、
　無線通信環境を検出する通信環境検出部と、
　前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記加速度データを前記加速度データ記憶部に記憶させ、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の回復が検出された後、前記加速度データ記憶部に記憶された前記加速度データを前記第１の無線通信部により前記受信装置に送信するカプセル制御部と、
　を有し、
　前記受信装置は、
　無線通信により前記画像データと前記加速度データとを前記カプセル内視鏡から受信する第２の無線通信部と、
　前記画像データと前記加速度データとに基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出するカプセル位置検出部と、
　を有するカプセル内視鏡システム。
　前記第１の無線通信部はさらに、作業実行条件データと作業指示データとを前記受信装置から受信し、前記作業実行条件データは治療作業が行われる位置を示し、前記作業指示データは前記治療作業の実行指示を示し、
　前記カプセル内視鏡はさらに、
　前記加速度データに基づいて前記カプセル内視鏡の移動速度と移動距離とを検出する速度／距離検出部と、
　前記移動距離と前記作業実行条件データとに基づくタイミングで実行命令の出力を指示する実行タイミング決定部と、
　前記実行命令に基づいて、薬品投与または組織もしくは体液の採取を行う治療作業部と、
　を有し、
　前記カプセル制御部は、前記移動速度が低速である場合、前記作業指示データが受信されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力し、前記移動速度が高速である場合、前記実行タイミング決定部によって前記実行命令の出力が指示されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力し、
　前記受信装置はさらに、操作者の操作を受け付ける操作部と、
　前記操作部によって受け付けられた前記操作に基づいて前記作業実行条件データと前記作業指示データとを生成する生成部と、
　を有し、
　前記第２の無線通信部は、前記生成部によって生成された前記作業実行条件データと前記作業指示データとを前記カプセル内視鏡に送信する
　請求項１に記載のカプセル内視鏡システム。
　前記カプセル制御部は、前記移動速度が低速であり前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出されていない場合、前記作業指示データが受信されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力し、前記移動速度が低速であり前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記実行タイミング決定部によって前記実行命令の出力が指示されたタイミングで前記実行命令を前記治療作業部に出力する
　請求項２に記載のカプセル内視鏡システム。
　前記カプセル内視鏡はさらに、前記撮像部から出力された前記画像データを一時的に記憶する画像データ記憶部を有し、
　前記撮像部は、前記実行命令が出力された位置を基準とする位置において、前記移動距離に応じて前記撮像を行い、
　前記第１の無線通信部はさらに、前記画像データ記憶部に記憶された前記画像データを前記受信装置に送信する
　請求項２または請求項３に記載のカプセル内視鏡システム。
　撮像を行い、画像データを出力する撮像部と、
　加速度データを出力する加速度センサーと、
　前記加速度データを一時的に記憶する加速度データ記憶部と、
　無線通信により前記画像データと前記加速度データとを受信装置に送信する第１の無線通信部と、
　無線通信環境を検出する通信環境検出部と、
　前記通信環境検出部により前記無線通信環境の劣化が検出された場合、前記加速度データを前記加速度データ記憶部に記憶させ、前記通信環境検出部により前記無線通信環境の回復が検出された後、前記加速度データ記憶部に記憶された前記加速度データを前記第１の無線通信部により前記受信装置に送信するカプセル制御部と、
　を有するカプセル内視鏡。
　無線通信環境を検出する通信環境検出ステップと、
　前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度センサーから出力された加速度データを一時的に記憶する記憶ステップと、
　前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の回復が検出された後、前記記憶ステップで記憶された前記加速度データを無線通信により受信装置に送信する送信ステップと、
　を有するカプセル内視鏡の無線通信方法。
　無線通信環境を検出する通信環境検出ステップと、
　前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の劣化が検出された場合、加速度センサーから出力された加速度データを一時的に記憶する記憶ステップと、
　前記通信環境検出ステップで前記無線通信環境の回復が検出された後、前記記憶ステップで記憶された前記加速度データを無線通信により受信装置に送信する送信ステップと、
　をカプセル内視鏡のコンピュータに実行させるためのプログラム。