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技術 カプセル内視鏡システム及び磁場発生装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 内山昭夫瀧澤寛伸横井武司水野均
出願日 2005年3月29日 (15年9ヶ月経過) 出願番号 2005-095718
公開日 2005年7月21日 (15年5ヶ月経過) 公開番号 2005-193073
状態 特許登録済
技術分野 内視鏡 内視鏡
主要キーワード 対コイル 移動制御システム 磁場データ 磁場制御 螺旋運動 向きデータ 方向指示装置 回転平面
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

低消費電力電磁石コイル)を駆動する。

解決手段

第1のコイル群Aのコイル(i,j)Aを選択的に駆動する駆動手段であるijA−AMPを備え(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)、コイル(i,j)Aと対となって駆動される第2のコイル群Bのコイル(i,j)Bを選択的に駆動する駆動手段であるijB−AMPを備えている(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)。

概要

背景

例えば特開2001−179700号公報に、「回転磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部が発生した回転磁場を受け、回転して推力を得るロボット本体と、前記ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記ロボット本体の位置に基づき、前記ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく前記磁場発生部による回転磁場の向きを変更する磁場変向手段とからなることを特徴とする移動可能なマイクロマシン移動制御システムが示されている。
特開2001−179700号公報

概要

低消費電力電磁石コイル)を駆動する。第1のコイル群Aのコイル(i,j)Aを選択的に駆動する駆動手段であるijA−AMPを備え(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)、コイル(i,j)Aと対となって駆動される第2のコイル群Bのコイル(i,j)Bを選択的に駆動する駆動手段であるijB−AMPを備えている(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力で電磁石(コイル)を駆動することのできるカプセル内視鏡ステム及び磁場発生装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数のコイルで構成されるコイル群と、前記複数のコイルを駆動する駆動手段と、駆動する前記コイルを選択する磁石選択手段と、前記駆動手段と前記磁石選択手段を制御する制御手段と、カプセル内視鏡と、前記カプセル内視鏡に配置された磁石とを有し、前記磁石が、前記複数のコイルの発生した磁場を受けることで、前記カプセル内視鏡を運動及び移動させることを特徴とするカプセル内視鏡システム

請求項2

前記カプセル内視鏡の位置及び向きを検出する位置検出手段を有し、前記制御手段は、前記位置検出手段で検出された前記カプセル内視鏡の位置及び向き情報を受け、前記磁石選択手段、前記駆動手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項1に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項3

前記複数のコイルはマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項4

前記コイル群を少なくとも2つ有することを特徴とする請求項1または3に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項5

少なくとも2つの前記コイル群が、前記カプセル内視鏡が運動、移動可能な領域を挟み対向して配置されることを特徴とする請求項4に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項6

前記コイル群または、少なくとも2つの前記コイル群で発生する磁界回転磁界であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のカプセル内視鏡システム。

請求項7

前記制御手段に接続され、前記カプセル内視鏡の運動、及び移動の指示の入力を受ける方向入力手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項8

前記カプセル内視鏡が撮像システムを有し、前記撮像システムからの画像データを入力し、前記回転磁場の向きに基づき前記画像データの回転処理を行う画像処理手段を有することを特徴とする請求項6に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項9

前記画像処理手段で生成された画像を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項8に記載のカプセル内視鏡システム。

請求項10

複数のコイルで構成されるコイル群と、前記複数のコイルを駆動する駆動手段と、駆動する前記コイルを選択する磁石選択手段と、前記駆動手段と前記磁石選択手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする磁場発生装置

請求項11

前記複数のコイルはマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項10に記載の磁場発生装置。

請求項12

前記コイル群を少なくとも2つ有することを特徴とする請求項10または11に記載の磁場発生装置。

請求項13

少なくとも2つの前記コイル群が、磁界発生空間を挟み対向して配置されることを特徴とする請求項12に記載の磁場発生装置。

請求項14

前記コイル群または、少なくとも2つの前記コイル群で発生する磁界が回転磁界であることを特徴とする請求項10から13のいずれか一つに記載の磁場発生装置。

技術分野

0001

本発明は、管腔内を自走して観察部位撮像するカプセル内視鏡駆動制御するカプセル内視鏡システム及び磁場発生装置に関する。

背景技術

0002

例えば特開2001−179700号公報に、「回転磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部が発生した回転磁場を受け、回転して推力を得るロボット本体と、前記ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記ロボット本体の位置に基づき、前記ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく前記磁場発生部による回転磁場の向きを変更する磁場変向手段とからなることを特徴とする移動可能なマイクロマシン移動制御システムが示されている。
特開2001−179700号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、人体全体に回転磁場を印加すると、低消費電力電磁石コイル)を駆動することは困難である。

0004

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力で電磁石(コイル)を駆動することのできるカプセル内視鏡システム及び磁場発生装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0005

本発明のカプセル内視鏡システムは、
複数のコイルで構成されるコイル群と、
前記複数のコイルを駆動する駆動手段と、
駆動する前記コイルを選択する磁石選択手段と、
前記駆動手段と前記磁石選択手段を制御する制御手段と、
カプセル内視鏡と、
前記カプセル内視鏡に配置された磁石と
を有し、
前記磁石が、前記複数のコイルの発生した磁場を受けることで、前記カプセル内視鏡を運動及び移動させるように構成される。

発明の効果

0006

本発明によれば、上記事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力で電磁石(コイル)を駆動することができるという効果がある。

発明を実施するための最良の形態

0007

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

0008

実施例1:
図1ないし図16は本発明の実施例1に係わり、図1はカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図、図2図1のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図3図2のカプセル内視鏡の外観構成を示す構成図、図4図3のカプセル内視鏡の作用を説明する図、図5図2のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第1のフローチャート図6図2のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第2のフローチャート、図7図5及び図6の作用を説明する第1の図、図8図5及び図6の作用を説明する第2の図、図9図5及び図6の作用を説明する第3の図、図10図5及び図6の作用を説明する第4の図、図11図5及び図6の作用を説明する第5の図、図12図5及び図6の作用を説明する第6の図、図13図5及び図6の作用を説明する第7の図、図14図5及び図6の作用を説明する第8の図、図15図5及び図6の作用を説明する第9の図、図16図5及び図6の作用を説明する第10の図である。

0009

(構成)
図1に示すように、本実施例のカプセル内視鏡システム1は、体腔内に挿入され外部回転磁場により自走して体腔内の画像を撮像するカプセル内視鏡2と、前記外部回転磁場を発生する回転磁場発生装置3と、回転磁場発生装置3が発生する回転磁場を制御する磁場制御装置4と、磁場制御装置4からの磁場制御信号を受信すると共にカプセル内視鏡2からの画像を無線にて受信し画像処理して表示装置5に表示する画像処理装置6とから構成される。

0010

図2に示すように、回転磁場発生装置3は、X軸方向の磁場を発生する第1の電磁石11と、Y軸方向の磁場を発生する第2の電磁石12と、Z軸方向の磁場を発生する第3の電磁石13と、上記第1〜第3の電磁石11〜13を駆動する駆動アンプ14〜16とから構成される。また、磁場制御装置4は駆動アンプ14〜16を制御して回転磁場発生装置3より回転磁場を発生させる磁場制御信号を回転磁場発生装置3に出力すると共に画像処理装置6に回転磁場発生装置3による磁場データを出力する制御信号発生器17〜19より構成される。

0011

また、カプセル内視鏡2内には、回転磁場の作用を受け回転する固定マグネット21と、体腔内を照明する照明光を発生する照明素子(例えばLED)22と、照明光で照明された体腔内部位を撮像する撮像素子(例えばCCD)23と、撮像素子からの撮像信号サンプリングしてデジタル映像信号に変換する信号処理回路24と、信号処理回路24からのデジタル映像信号を格納するメモリ25と、メモリ25に格納されたデジタル映像信号を画像処理装置6に無線にて送信する無線回路26と、これら信号処理回路24、メモリ25及び無線回路26を制御するカプセル制御回路27と、カプセル内の各回路電力を供給する電池28とが配置されている。

0012

画像処理装置6は、カプセル内視鏡2から無線にて送信された画像データを受信する無線回路31と、無線回路31で受信したデジタル映像信号を画像データとして格納するメモリ34と、メモリ34に格納されている画像データに対して回転処理及び所望の処理を行い表示装置5に表示させる画像を生成する画像処理回路32と、回転磁場発生装置3からの磁場データを入力し画像処理回路32及び無線回路31を制御する制御回路33とを備え、メモリ34は制御回路33により磁場制御装置4からの磁場データを画像データと関連付けて格納するようになっている。

0013

また、制御回路33は例えばキーボードあるいはジョイスティック等から構成されるカプセル内視鏡2の進行方向を指示する方向指示装置35からの指示信号に基づく進行制御信号を磁場制御装置4に出力するようになっている。

0014

この方向指示装置35では、術者は表示装置5に表示された内視鏡画像モニタすることでカプセル内視鏡2を進行させる方向を決定し、該方向指示装置35を操作することで指示信号を制御回路33に出力する。制御回路33では指示信号に基づき、カプセル内視鏡2の向きを変更させたり進行させたりするための回転磁場を発生させるための進行制御信号を磁場制御装置4に出力する。

0015

カプセル内視鏡2のカプセル本体2aは、図3に示すように、患者飲み込むのに適したカプセル形状をなし、カプセル本体2a外周に螺旋状に形成されたスクリュー41を有している。カプセル本体2a内の一端側内部には対物光学系42を介して体腔内を撮像する前記撮像素子23が配置され、またカプセル本体2a中央部内には前記固定マグネット21が固定されている。該固定マグネット21は、例えば撮像素子23の撮像面の上部方向にN極が位置しまた撮像面の下部方向にS極が位置するように固定されて配置されている。

0016

固定マグネット21の双極子の方向がスクリュー41の回転軸に対して垂直になるように設けられており、スクリュー41の回転軸と撮像素子23の撮像光学系の軸を一致させている。

0017

なお、固定マグネット21の磁極の向きと撮像素子23の撮像面の上下の向きを一致させているが、これに限らず、固定マグネット21の回転に伴い撮像素子23が回転するように固定マグネット21と撮像素子23とがカプセル内に固定・配置されていればよい。

0018

そして、図4に示すように、カプセル内視鏡2は体腔内にて観察光学系の軸方向と回転磁場の法線方向が異なっていても、回転磁場の回転に伴い固定マグネット21が作用を受けカプセル本体2aが螺旋運動を起こし最終的に観察光学系の軸方向と回転磁場の法線方向とが一致する。すなわち、カプセル本体2a内の固定マグネット21の回転平面と回転磁場の回転平面が一致するような作用を受ける。そして、固定マグネット21の回転平面と回転磁場の回転平面が一致すると、回転磁場による固定マグネット21の回転によりスクリュー41が体液あるは体腔壁と接触することでカプセル内視鏡2が回転磁場の回転平面の法線方向に進退することが可能となる。

0019

ユーザは表示装置5の内視鏡画像をモニタすることで、所望の向きを方向指示装置35により指示することで、上記の如く所望の向きに回転磁場の法線方向を変更することができ、従ってカプセル内視鏡2の撮像光学系の軸方向を所望の向きに向けることができる。さらにこの法線方向を一定にさせて回転磁場を回転させることでカプセル内視鏡2を撮像光学系の軸上で進退させることが可能となり、ユーザは方向指示装置35を用いることで任意の方向にカプセル内視鏡2を移動させることができる。

0020

(作用)
このように構成された本実施例の作用について図5及び図6のフローチャートと図7ないし図16の説明図を用いて説明する。

0021

カプセル内視鏡2の向きの変更や進退させた場合、撮像素子23が固定マグネット21と共に回転するため、撮像素子23が撮像した画像も回転することになるが、これをそのまま表示装置5に表示させると、表示した内視鏡画像も回転した画像となってしまい、方向指示装置35による所望の向きへの進退を指示することができなくなるため表示画像の回転を静止させる必要がある。そこで、本実施例では、回転画像を回転が静止した画像に補正する以下の処理を行う。

0022

まず、方向指示装置35が操作されると、カプセル内視鏡2は時系列に順次撮像を行い、メモリ25にデジタル映像信号を格納する。画像処理装置6の制御回路33の制御によりデジタル映像信号は無線回路26、31を介して画像データとしてメモリ34に格納される。このとき、画像処理装置6の制御回路33は、メモリ34に格納される画像データに関連付けてこの画像データが撮像されたときの回転磁場の向き及び回転磁場の法線方向からなる磁場データも格納する。これによりメモリ34には、図7に示すように、複数の画像データ、第1画像データ、第2画像データ、・・・、第n画像データが順次格納されると共に、これら画像データに関連付けられた図8に示すような複数の磁場データ、第1磁場データ、第2磁場データ、・・・、第n磁場データも順次格納されることになる。

0023

そして、図5に示すように、画像処理装置6の制御回路33は、ステップS1でパラメータであるθ(画像のトータル回転角度)、n(画像番号)を初期化してθ=0、n=1とする。そしてステップS2で制御回路33はメモリ34に格納されている第n画像データ(この場合は第1画像データ)を読み込み、ステップS3でこのときの回転磁場の磁場の向き(x、y、z)と回転磁場の法線方向(X、Y、Z)とからなる第n磁場データ(この場合は第1磁場データ)をメモリ34から読み込む。

0024

次に、ステップS4で制御回路33は、図9に示すように、第1の補正画像データである第n画像データ’と第2の補正画像データである第n画像データ”とを第n画像データと等しい画像データとする(第n画像データ=第n画像データ’=第n画像データ”:図9は第1画像データ=第1画像データ’=第1画像データ”の場合のイメージを示している)。そして、ステップS5で制御回路33は、画像処理回路32を制御して図10に示すような第n画像データ”に基づく表示画像を表示装置5に表示する。

0025

続いて、ステップS6で制御回路33は、nをインクリメントして、ステップS7でメモリ34に格納されている第n画像データ(この場合は第2画像データ)を読み込み、ステップS8でこのときの回転磁場の磁場の向き(x、y、z)と回転磁場の法線方向(X、Y、Z)とからなる第n磁場データ(この場合は第2磁場データ)をメモリ34から読み込む。

0026

次に、ステップS9で制御回路33は、第n画像と第n−1画像の回転角度Δθを算出する。詳細には図11に示すように、例として第1画像データの磁場データである第1磁場データの回転磁場の磁場の向きをB1(x1、y1、z1)、回転磁場の法線方向をR1(X1、Y1、Z1)、第2画像データの磁場データである第2磁場データの回転磁場の磁場の向きをB2(x2、y2、z2)、回転磁場の法線方向をR2(X2、Y2、Z2)とする。

0027

カプセル内視鏡2の進行方向は刻々と変化するため、単純にB1とB2の角度を回転角とすると、実際の回転角度が合わなくなる可能性がある。そこで、カプセル内視鏡2の進行方向の変化も回転角度に考慮されるように、図11に示すように、R1とB1との法線ベクトルN1とR2とB2との法線ベクトルN2のなす角を回転角度Δθとする。

0028

回転角度Δθは、以下で求められる。

0029

N1=(y1Z1−Y1z1,z1X1−Z1x1,x1Y1−X1y1)
N2=(y2Z2−Y2z2,z2X2−Z2x2,x2Y2−X2y2)
N1、N2は単位ベクトルであるから、
Δθ1・2=cos-1{(y1Z1−Y1z1)(y2Z2−Y2z2)
となり、算出される。

0030

時間経過と共にΔθ1・2、Δθ2・3、、‥‥‥Δθ(n-2)・(n-1)、Δθ(n-1)・nを順じ求めていくことで回転角を算出することができる。

0031

そして、トータルの回転角度θは上記の和をとればよく、θ=ΣΔθ(k-1)・kで表されるから、ステップS10で制御回路33は、θ=θ+Δθをトータルの回転角度とする。従って、図12のイメージ図に示すように、例えば第2画像は第1画像を回転角度θ+誤差だけ図の向きに回転させた画像となる。ここで、上記誤差は、カプセル内視鏡2のスクリュー41と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡2の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差である。

0032

そこでまず、ステップS11で制御回路33は、第1の補正画像データである第n画像データ’を第n画像データを角度(−θ)回転させた画像データとする。これにより、図13のイメージ図に示すように、誤差分を考慮しない第1の補正画像である例えば第2画像’を得ることができる。

0033

次に、図6のステップS12に移行し、ステップS12で制御回路33は、第n画像データと第n−1画像データの公知の相関計算を実施し、回転角補正量(φn)と相関係数を求め、ステップS13で相関係数が所定の閾値より高いかどうか判断する。この判断により上記図12における誤差を無視するかどうか判定する。

0034

相関係数が所定の閾値より高くない場合は、ステップS14で制御回路33は、第2の補正画像データである第n画像データ”を第1の補正画像データである第n画像データ’としてステップS17に進む。相関係数が所定の閾値より高くない場合、すなわち、画像が大きく変化した場合には相関処理結果は採用せず、ステップS11の処理を実施した(第1の補正画像データである第n画像データ’を第n画像データを角度(−θ)回転させた画像データとした)時点で、画像の回転補正は完了する。

0035

すなわち、誤差が無視できれば、図14のイメージ図に示すように、ステップS11で第2画像データの回転補正は第2画像データ’(第1の補正画像データ)によって終了し、ステップS14で第2画像データ’(第1の補正画像データ)を第2画像データ”(第2の補正画像データ)とする。

0036

相関係数が所定の閾値より高い場合は、ステップS15で制御回路33は、第2の補正画像データである第n画像データ”=第1の補正画像データである第n画像データ’を角度(−φn)回転させた画像データとする。これにより、図15のイメージ図に示すように、第2の補正画像である例えば第2画像”を得ることができる。そして、ステップS16でトータルの回転角度θをθ+φnとしてステップS17に進む。

0037

ステップS17では、制御回路33は、画像処理回路32を制御して図16に示すような第n画像データ”に基づく回転補正が完了した表示画像を表示装置5に表示する。そして、ステップS18でメモリ34に第n+1画像データが存在するかどうか判断し存在する場合は図5のステップS6に戻り、存在しない場合は処理を終了する。

0038

表示装置5に表示させる画像については、円形輪郭を持つ画像にすることで、画像の回転処理をユーザに意識させずに表示させることができる。

0039

(効果)
このように本実施例では、カプセル内視鏡2が撮像した画像の画像データと撮像時の磁場データ(回転磁場の向きと法線方向データ)を関連付けてメモリ34に格納することで、回転磁場によりカプセル内視鏡2を回転させ、向きの変更や進退動作を行わせても、カプセル内視鏡2の回転による画像の回転を第1の補正画像により補正することができる。

0040

さらに、カプセル内視鏡2のスクリュー41と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡2の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差を画像間の相関計算を行うことで第2の補正画像により補正することができる。

0041

また、表示装置5に回転を静止させた画像を表示させることができるので、カプセル内視鏡2を画像上で移動させたい方向が容易に認識でき、方向指示装置35を操作することで、制御回路33が方向指示装置35からの指示信号を受け、指示信号に基づく進行制御信号を磁場制御装置4に出力する。これによりカプセル内視鏡2の撮像光学系の軸方向を所望の向きに向けることができる共に、カプセル内視鏡2を撮像光学系の軸上で進退させることが可能となり、ユーザは方向指示装置35を用いることで任意の方向にカプセル内視鏡2を移動させることができる。

0042

実施例2:
図17及び図18は本発明の実施例2に係わり、図17はカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図、図18図17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。

0043

実施例2は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

0044

(構成・作用)
図17に示すように、本実施例のカプセル内視鏡システム1aは、体腔内に挿入され外部回転磁場により自走して体腔内の画像を撮像するカプセル内視鏡2と、前記外部回転磁場を発生する回転磁場発生装置3と、回転磁場発生装置3が発生する回転磁場を制御する磁場制御装置4と、磁場制御装置4からの磁場制御信号を受信すると共にカプセル内視鏡2からの画像を無線にて受信し画像データと磁場データを格納する体外ユニット51とを備えて構成され、この体外ユニット51は格納された画像データと磁場データをパーソナルコンピュータ等で構成される画像処理装置52に出力することができるようになっている。

0045

体外ユニット51から画像処理装置52へのデータの受け渡しは、カプセル内視鏡2の検査終了後に、例えば体外ユニット51と画像処理装置52とを通信ケーブル直接接続したり、着脱自在な情報記録媒体(例えばFDD,MO,CD−R,CD−R/W,DVD−R等)を介したり、さらには院内LAN等の通信回線を用いて行うことができ、画像処理装置52は画像データと磁場データとを用いて実施例1と同様に画像の回転を静止させた後画像処理して表示装置5に表示する。

0046

図18に示すように、体外ユニット51は、無線回路31と、メモリ34と、制御回路33とを備え、メモリ34は制御回路33により磁場データを画像データと関連付けて格納するようになっている。

0047

画像処理装置52は、画像データと磁場データとを用いて実施例1と同様に画像の回転を静止させた後画像処理して表示装置5に表示する画像処理回路53を備えて構成される。

0048

その他の構成・作用は実施例1と同じである。

0049

(効果)
このように本実施例では、実施例1と同等に、回転磁場によりカプセル内視鏡2を回転させ、向きの変更や進退動作を行わせても、カプセル内視鏡2の回転による画像の回転を第1の補正画像により補正することができ、また、カプセル内視鏡2のスクリュー41と体壁との回転の負荷によるカプセル内視鏡2の回転角と回転磁場の回転角との回転角誤差を画像間の相関計算を行うことで第2の補正画像により補正することができる。

0050

さらに本実施例では、カプセル内視鏡2の検査時は、磁場データと画像データとを関連付けてメモリ34に格納するだけであって、回転補正処理は検査後に行うので、検査を効率的に行うことができる。また、画像処理装置52を汎用のパーソナルコンピュータにより構成できるので、カプセル内視鏡システム1aを安価に構成することが可能となる。

0051

実施例3:
図19ないし図22は本発明の実施例3に係わり、図19はカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図20図19のカプセル内視鏡の動作の一例を示す図、図21図19のカプセル内視鏡システムによるジグリング処理の流れを示す図、図22図21の処理の作用を説明する図である。

0052

実施例3は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

0053

(構成)
図19に示すように、本実施例の画像処理装置6の画像処理回路32aは、回転を静止させた画像データより管腔方向を検出する管腔方向検出部61を備えている。この管腔方向検出部61により実施例1で用いられた方向指示装置35を使用することなく自動的に管腔方向を検出して進行し観察画像を撮像することができる。

0054

管腔方向検出部61は、視野内に存在する明瞭な管腔から、直進方向に進行を継続するものと判断し、視野内に管腔は存在しない場合は何らかの情報に基づき進行方向、すなわち管腔の存在する方向を判断することとなる。

0055

視野内に管腔が存在しない場合の進行方向の判断要素の一つとして、画像中の明暗変化方向があげられる。例えばカプセル内視鏡先端に近い位置から遠くなる位置にかけて大域的明暗の変化が生じているとする。進行方向はカプセル内視鏡先端から遠い方向となることより、画像中の明部から暗部への変化方向の検知に基づき、挿入方向を検出することが可能となる。

0056

管腔方向検出部61の詳細な構成・作用は、例えば本出願人が先に出願した特願2001−292230号に記載されている挿入方向検出装置と同じであるので説明は省略する。

0057

その他の構成は実施例1と同じである。

0058

(作用)
実施例1と同様に画像の回転を静止させ、表示装置5に表示させると共に、回転を静止させた画像を元に、管腔方向検出部61がカプセル内視鏡2の進行方向を検出して指示信号を画像処理装置6の制御回路33に出力する。制御回路33は実施例1と同等に指示信号を受け磁場制御装置4を制御しカプセル内視鏡2を管腔進行方向に移動させる。

0059

また、図20に示すように、例えば管腔が腸管71のように細径鋭角に曲がってカプセル内視鏡2が向きが変えられず進行できない場合には、本実施例では以下に示す処理によりカプセル内視鏡2をジグリングさせる。

0060

すなわち、図21に示すように、制御回路33は、ステップS51で回転を止めた画像をモニタし、ステップS52で画像の相関を計算し画像に変化があるかとどうか判断し、ある場合にはステップS53で通常の回転磁場を発生させてステップS51に戻り、画像に変化がない場合はカプセル内視鏡2が進行できない状態と判断して、ステップS54に進む。

0061

ステップS54では、制御回路33は、.図22に示すように、回転磁場の軸をジグリング制御する。具体的には、例えば(1)回転磁場の軸をコーン状に動かす、(2)回転磁場の軸を単に左右に振る、(3)回転磁場の軸を単に短振幅振動させる、(4)回転磁場の軸を単に90度変える等を実施する。この回転磁場の軸をジグリング制御によりカプセル内視鏡2をつっかかった状態からの脱却を試みる

0062

そして、ステップS55で制御回路33は、画像の相関を計算し画像に変化があるかとどうか判断し、画像に変化がない場合はステップS54に戻り、画像に変化ある場合にはステップS56で画像変化があった向きを記憶し、その向きで通常の回転磁場を発生させステップS51に戻る。

0063

(効果)
このように本実施例では、実施例1の効果に加え、カプセル内視鏡2の進行方向をシステムが判断し制御できるので、ユーザが進行方向を操作する必要がなく観察に集中できる。また、ジグリング制御を行うので、狭い管腔内の通過性を効果的に改善することが可能である。

0064

実施例4:
図23ないし図26は本発明の実施例4に係わり、図23はカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図、図24図23のX軸磁場発生装置の構成を示すブロック図、図25図23のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第1の図、図26図23のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第2の図である。

0065

実施例4は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

0066

(構成)
図23に示すように、本実施例では、複数の対コイルからなるX軸磁場発生装置101と、複数の対コイル群からなるY軸磁場発生装置102と、複数の対コイルからなるZ軸磁場発生装置103とから回転磁場発生装置を構成している。また、本実施例のカプセル内視鏡システムは、固定マグネット21の磁場の強度と向きとを検出する2組の3軸センスコイル104,105と、該3軸等方センスコイル104,105の検知信号よりカプセル内視鏡2の3次元位置と向きを算出する位置検出回路106とからなる位置検出装置107を有しており、位置検出回路106は算出したカプセル内視鏡2の3次元位置データ向きデータを画像処理装置6の制御回路33に出力するようになっている。

0067

また、画像処理装置6は、制御回路33の制御によりX軸磁場発生装置101、Y軸磁場発生装置102、Z軸磁場発生装置103に選択制御信号を出力する磁石選択回路110を備えて構成される。

0068

X軸磁場発生装置101は、図24に示すように、マトリックス状に配置された複数、例えば16個のコイル(1,1)A〜(4,4)Aからなる第1のコイル群Aと、マトリックス状に配置された複数、例えば16個のコイル(1,1)B〜(4,4)Bからなる第2のコイル群111Bとを有し、第1のコイル群111Aと第2のコイル群111Bとが対向し対向電磁石(回転磁場発生用ヘルムホルツコイル)を形成している。

0069

また、第1のコイル群Aのコイル(i,j)Aを選択的に駆動する駆動手段であるijA−AMPを備え(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)、コイル(i,j)Aと対となって駆動される第2のコイル群Bのコイル(i,j)Bを選択的に駆動する駆動手段であるijB−AMPを備えている(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)。

0070

ijA−AMPとijB−AMP(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)は、コイル選択回路112により選択・制御される。詳細には、このコイル選択回路112は、画像処理装置6の磁石選択回路110からの選択制御信号及び磁場制御装置4の駆動アンプ14〜16からの磁場制御信号に基づきijA−AMPとijB−AMP(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)を選択・制御する。

0071

Y軸磁場発生装置102、Z軸磁場発生装置103はX軸磁場発生装置101と同じ構成であるので説明は省略する。その他の構成は実施例1と同じである。

0072

(作用)
位置検出装置107は、カプセル内視鏡2に内蔵されている固定マグネット21から発生する磁場の強度と向きを2組の3軸センスコイル104,105で検知し、位置検出回路106でカプセル内視鏡2の3次元位置と向きを算出して、3次元位置データと向きデータを画像処理装置6の制御回路33に出力する。

0073

制御回路33は3次元位置データにより駆動するコイル(i,j)Aとコイル(i,j)B(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)を選択するための選択信号を磁石選択回路110に出力することで、磁石選択回路110がコイル選択回路112に選択制御信号を出力し、コイル(i,j)Aとコイル(i,j)B(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)が選択される。

0074

駆動されるコイル(i,j)Aとコイル(i,j)B(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)は、例えば図25のように、カプセル内視鏡2の位置に従い、カプセル内視鏡2の運動に有効な回転磁場が印加されるように選択される。

0075

ユーザが回転が静止した画像を表示装置5で観察しながら方向指示装置35を操作し運動方向を指示すると、画像処理装置6の制御回路33は磁場制御装置4に進行制御信号を出力する。磁場制御装置4は、駆動されているコイル(i,j)Aとコイル(i,j)B(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)により発生している回転磁場の回転方向(法線方向)を変更させる磁場制御信号をコイル選択回路112に出力する。

0076

これによりカプセル内視鏡2が運動し移動することで、カプセル内視鏡2の3次元位置が再び位置検出装置107により検出され、3次元位置データに基づき画像処理装置6の制御回路33が磁石選択回路110を介してコイル選択回路112を制御してカプセル内視鏡2の運動に有効な回転磁場が印加されるように駆動されるコイル(i,j)Aとコイル(i,j)B(i=1〜4;整数,j=1〜4;整数)が連続的に選択され直す。

0077

具体的には、例えば図25に示した位置にあったカプセル内視鏡2が方向指示装置35の操作により選択されているコイルの回転磁場が回転し、図26に示すような位置にカプセル内視鏡2が位置すると、この3次元位置で有効な回転磁場が印加されるように駆動されるコイルが選択し直される。

0078

その他の作用は実施例1と同じである。

0079

(効果)
このように本実施例では、実施例1の効果に加え、人体全体でなく部分部分に回転磁場を印加することができ、カプセル内視鏡2に対して一様な回転磁場を与えることができると共に、低消費電力で駆動することができる。また、コイル1つ1つの大きさを小さくでき、軽量で安価に構成することができる。

0080

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

図面の簡単な説明

0081

本発明の実施例1に係るカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図
図1のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
図2のカプセル内視鏡の外観構成を示す構成図
図3のカプセル内視鏡の作用を説明する図
図2のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第1のフローチャート
図2のカプセル内視鏡システムの処理を説明する第2のフローチャート
図5及び図6の作用を説明する第1の図
図5及び図6の作用を説明する第2の図
図5及び図6の作用を説明する第3の図
図5及び図6の作用を説明する第4の図
図5及び図6の作用を説明する第5の図
図5及び図6の作用を説明する第6の図
図5及び図6の作用を説明する第7の図
図5及び図6の作用を説明する第8の図
図5及び図6の作用を説明する第9の図
図5及び図6の作用を説明する第10の図
本発明の実施例2に係るカプセル内視鏡システムの外観構成を示す構成図
図17のカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
本発明の実施例3に係るカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
図19のカプセル内視鏡の動作の一例を示す図
図19のカプセル内視鏡システムによるジグリング処理の流れを示す図
図21の処理の作用を説明する図
本発明の実施例4に係るカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図
図23のX軸磁場発生装置の構成を示すブロック図
図23のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第1の図
図23のカプセル内視鏡システムの作用を説明する第2の図

符号の説明

0082

1…カプセル内視鏡システム
2…カプセル内視鏡
2a…カプセル本体
3…回転磁場発生装置
4…磁場制御装置
5…表示装置
6…画像処理装置
11…第1の電磁石
12…第2の電磁石
13…第3の電磁石
14〜16…駆動アンプ
17〜19…制御信号発生器
21…固定マグネット
22…照明素子
23…撮像素子
24…信号処理回路
25、34…メモリ
26、31…無線回路
32…画像処理回路
33…制御回路
35…方向指示装置
41…スクリュー
42…対物光学系
101…X軸磁場発生装置
102…Y軸磁場発生装置
103…Z軸磁場発生装置
104,105…3軸等方センスコイル
106…位置検出回路
107…位置検出装置
110…磁石選択回路
代理人弁理士 伊

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