汚れ検知方法、及び医療用観察システム
【課題】良好な観察視野を確保するのに好適な汚れ検知方法を提供すること。
【解決手段】所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割するステップと、分割された各領域の画像情報を演算するステップと、演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶するステップと、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算するステップと、差分の無い領域の数をカウントするステップと、カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定するステップとを含む汚れ検知方法を提供すること。
【解決手段】所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割するステップと、分割された各領域の画像情報を演算するステップと、演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶するステップと、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算するステップと、差分の無い領域の数をカウントするステップと、カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定するステップとを含む汚れ検知方法を提供すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知するのに適した汚れ検知方法、及び汚れ検知機能を有する医療用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医師が患者の体腔内を観察するときに使用する医療機器として電子スコープが一般的に知られている。電子スコープを使用する医師は、電子スコープの挿入部を体腔内に挿入して、挿入部の先端に備えられた先端部を観察対象近傍に導く。医師は、先端部に搭載されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子により体腔内を撮影するため、電子スコープやビデオプロセッサの操作部を必要に応じて操作する。医師は、各種操作を行った結果得られる体腔内の映像をモニタを通じて観察し検査や施術等を行う。
【０００３】
電子スコープの先端部の外面に露出された対物レンズ面には、体液や残渣等の異物が付着することがある。この種の異物を除去するための機構として、例えば送気送水機構が一般的に知られている。送気送水機構を備える医療用観察システムの具体的構成例は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の医療用観察システムにおいては、術者が所定のスイッチ操作をした時、洗浄水が送気送水機構によって先端部の対物レンズ等に向けて送水される。対物レンズ等の観察視野上に付着した異物は、送水された洗浄水により吹き飛ばされて除去される。このため、良好な視野が得られることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の医療用観察システムにおいては、術者本人が施術中等に異物を除去するか否かを主観的に判断する必要がある。そのため、例えば術者本人や他の関係者が撮影画像を術後に改めて（客観的に）確認してみると、思っていたよりも多くの異物が観察視野に付着して、観察視野が不鮮明であり、適切な確認作業を行えない問題点が指摘されている。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な観察視野を確保するのに好適な汚れ検知方法、及び医療用観察システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る汚れ検知方法は、体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知するのに適した方法であり、次のステップで構成される。すなわち、本発明に係る汚れ検知方法は、所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割ステップと、該分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算ステップと、該演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶ステップと、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算ステップと、差分の無い領域の数をカウントするカウントステップと、該カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定ステップとから構成される。
【０００８】
本発明によれば、観察視野面の汚れが自動的に検知されるため、術者の主観に依存することの無い安定した汚れ検知が実現される。また、数フレームに亘る相関を、画像を細分化して領域毎に検出することで、精度の高い汚れ検知が可能である。
【０００９】
本発明に係る汚れ検知方法は、観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転ステップと、回転の直後に撮影された画像を座標変換して、第一の方向と逆の第二の方向に所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成ステップと、第一の方向への回転直前の撮影画像と、座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各領域の差分を計算する回転前後差分計算ステップと、回転の前後で差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウントステップとを更に含む方法としてもよい。この場合、汚れ判定ステップでは、回転前後カウントステップでカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、観察視野面が汚れていると判定される。
【００１０】
本発明に係る汚れ検知方法は、所定の情報に基づいて撮影装置の体腔内の位置を推定する位置推定ステップと、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更ステップとを更に含む方法としてもよい。ここで、所定の情報は、例えば撮影装置が体腔内に投入されてから経過した時間であってもよく、又は撮影装置から発信される電波を受信する複数のアンテナの受信強度比であってもよい。
【００１１】
本発明に係る汚れ検知方法は、領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更ステップを更に含む方法としてもよい。
【００１２】
汚れ検知に利用する画像情報には、撮影場所や撮影条件等に影響を受け難い色相情報が望ましい。
【００１３】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る医療用観察システムは、所定の観察視野面と、該観察視野面を介して体腔内を所定の時間間隔で撮影する撮影手段と、該時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割手段と、該分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算手段と、該演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶手段と、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算手段と、該差分の無い領域の数をカウントする領域カウント手段と、該カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定手段とを有するシステムである。
【００１４】
本発明に係る医療用観察システムは、観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転手段と、回転の直後に撮影された画像を座標変換して、第一の方向と逆の第二の方向に所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成手段と、第一の方向への回転直前の撮影画像と、座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各領域の差分を計算する回転前後差分計算手段と、回転の前後で差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウント手段とを更に有する構成としてもよい。この場合、汚れ判定手段は、回転前後カウント手段によりカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、観察視野面が汚れていると判定する。
【００１５】
本発明に係る医療用観察システムは、所定の情報に基づいて、観察視野面を有する撮影部の体腔内の位置を推定する位置推定手段と、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更手段とを更に有する構成としてもよい。ここで、所定の情報は、例えば撮影部が体腔内に投入されてから経過した時間である。
【００１６】
また、撮影部は無線通信機能を有するカプセル型内視鏡であってもよい。この場合、医療用観察システムは、カプセル型内視鏡から発信される電波を受信する複数のアンテナと、各アンテナの受信強度比に基づいて、カプセル型内視鏡の体腔内の位置を推定する位置推定手段と、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更手段とを更に有する構成としてもよい。
【００１７】
本発明に係る医療用観察システムは、画像分割の領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更手段を更に有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明によれば、良好な観察視野を確保するのに好適な汚れ検知方法、及び医療用観察システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態の医療用観察システムの使用状態を示す使用状態図である。
【図２】本発明の第一実施形態の医療用観察システムの構成を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の内部構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の第一実施形態のビデオプロセッサの構成を概略的に示したブロック図である。
【図５】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の先端側の外観側面を模式的に示す外観側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態の医療用観察システムで実行される異物除去処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の先端側の内部構成を模式的に示す内部構成図である。
【図８】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡が有する可動支持部付近の構成を模式的に示す側面図である。
【図９】本発明の第二実施形態のカプセル型内視鏡の構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態のカプセル型内視鏡の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のカプセル型内視鏡を有する医療用観察システムについて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第一実施形態の医療用観察システム１の使用状態を示す使用状態図である。図２は、第一実施形態の医療用観察システム１の構成を模式的に示す構成図である。
【００２２】
図１に示されるように、医療用観察システム１を使用して体腔内を撮影するに際して、着衣１０が患者Ｐに装着される。着衣１０には、全面に亘って、カプセル型内視鏡１００とのデータの送受をするためのアンテナアレイ（不図示）が実装されている。着衣１０の側部には、アンテナアレイに接続された通信装置２０が取り付けられている。通信装置２０には、ＨＤＤ（Hard disk drive）等のストレージ（不図示）が内蔵されている。図２に示されるように、通信装置２０は、所定のケーブルを介してビデオプロセッサ３０と接続されている。ビデオプロセッサ３０には、カプセル型内視鏡１００によって撮影された画像を表示するモニタ４０が接続されている。
【００２３】
カプセル型内視鏡１００は、体腔内の画像を採取するため、患者Ｐの口等から体腔内に投入される。図３は、カプセル型内視鏡１００の内部構成を模式的に示すブロック図である。図３では説明に必要な構成要素を明瞭に示すため、各構成要素を保持する部材や回路間の結線等について一部図示省略している。図３中一点鎖線ＡＸは、カプセル型内視鏡１００の光学構成部分の光軸であり、カプセル型内視鏡１００本体の中心軸でもある。カプセル型内視鏡１００は、内蔵電源（不図示）により供給される電力、又はビデオプロセッサ３０から通信装置２０を介して無線で供給される電力によって駆動される。
【００２４】
図３に示されるように、カプセル型内視鏡１００は、各構成要素を支持する非透過性の筐体１０２を有している。カプセル型内視鏡１００の先端は、透過性を有する透明カバー１０４で覆われている。カプセル型内視鏡１００は、照明ユニット１０６を有している。照明ユニット１０６から照射される照明光は、透明カバー１０４を介して患者Ｐの体腔内を照明する。
【００２５】
照明ユニット１０６により照明された体腔内からの反射光は、透明カバー１０４を介して撮影光学系１０８に入射される。当該反射光は、撮影光学系１０８のパワーにより固体撮像素子１１０の受光面上で光学像を結ぶ。固体撮像素子１１０は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して画像信号に変換する。変換された画像信号は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１１２によって所定の信号処理がされた後、送受信回路１１４、アンテナ１１６を介して無線で発信される。アンテナ１１６から発信された画像信号は、着衣１０のアンテナアレイにより受信されて通信装置２０で検波され、通信装置２０の内蔵ストレージに保存される。又は、検波後、通信装置２０からビデオプロセッサ３０に速やかに転送される。
【００２６】
図４は、ビデオプロセッサ３０の構成を概略的に示すブロック図である。ビデオプロセッサ３０の各構成要素は、システムコントローラ３１によって統括的に制御されている。通信装置２０からビデオプロセッサ３０に転送された画像信号は、図４に示される前段処理回路３２に入力される。前段処理回路３２は、入力された画像信号にサンプリング、ホールド、Ａ／Ｄ変換等の各種処理を施してフレームメモリ３３に出力する。フレームメモリ３３は、例えば数フレーム分の画像をバッファリング可能な容量を持つ。バッファリングされた各フレーム画像は、システムコントローラ３１によるタイミング制御に従って後段処理回路３４に順次出力される。後段処理回路３４は、入力されたフレーム画像をＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換してモニタ４０に順次出力する。これにより、カプセル型内視鏡１００によって撮影された画像がモニタ４０に表示される。
【００２７】
図５は、カプセル型内視鏡１００の先端側の外観側面を模式的に示す外観側面図である。図５に示されるように、筐体１０２の周方向には、複数の穴１０２ａが形成されている。各穴１０２ａには、可動支持部１２２が配置されている。なお、穴１０２ａの穴径と可動支持部１２２の外径は寸法差が微差であり図５の縮尺では判別し難い。そのため、図５においては、図面を明瞭にする便宜上、穴１０２ａと可動支持部１２２とを同一の指示線で指示している。
【００２８】
図５に示されるように、カプセル型内視鏡１００の先端には、透過性フィルム１２０が透明カバー１０４全面に密着して該全面を覆った状態で複数枚重ねられている。透過性フィルム１２０は、透光率の高い材料により構成されている。従って、透過性フィルム１２０を複数枚重ねた場合にも、透過性フィルム１２０透過時の光損失は、実質的には生じない。なお、透過性フィルム１２０は、後述するように体腔内で破棄されることがある。そのため、透過性フィルム１２０は、例えばコラーゲンやキチン、酸化セルロース等の、人体に対する生体親和性や安全性が保障された生体適合性材料で構成されている。
【００２９】
透過性フィルム１２０は、係止穴１２０ａがフィルム周縁部の複数箇所（例えば２箇所）に開けられている。透過性フィルム１２０は、２箇所の係止穴１２０ａがそれぞれ異なる可動支持部１２２に掛けられる。係止穴１２０ａが掛けられる可動支持部１２２は、透過性フィルム１２０間でも互いに異なる。透過性フィルム１２０は、２箇所の係止穴１２０ａが別個の可動支持部１２２に掛けられたとき、弾性限界に近いテンションがフィルム全面に掛かった状態で透明カバー１０４全面に密着し該全面を覆う。
【００３０】
透明カバー１０４に付着し得る体液や残渣等の異物は、透過性フィルム１２０を利用して良好に除去される。図６は、第一実施形態の医療用観察システム１で実行される異物除去処理のフローチャートを示す図である。異物除去処理は、例えばカプセル型内視鏡１００の電源が投入されてから切断されるまで所定のタイミング毎に実行される。異物除去処理は、例えばカプセル型内視鏡１００とビデオプロセッサ３０とが連携処理して実行されるものとしてもよく、或いはカプセル型内視鏡１００の単独処理で実行されるものとしてもよい。ここでは、異物除去処理は、前者の連携処理により実行されるものとして説明を行う。なお、以降の本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００３１】
システムコントローラ３１は、図６に示されるように、フレーム画像を複数の領域に分割して、各分割領域の画像情報（輝度情報及び色情報）を解析する（Ｓ１）。システムコントローラ３１は、解析処理の結果得られた各分割領域の色相情報を色相記憶用メモリ３５に記憶させる（Ｓ２）。色相記憶用メモリ３５には、各分割領域につき例えば所定フレーム数分の色相情報が記憶されて、一定時間経過後順次破棄される。
【００３２】
システムコントローラ３１は、所定フレーム数（所定時間）分の色相情報が色相記憶用メモリ３５に記憶された段階で、フレーム間の色相情報の比較を分割領域毎に行う（Ｓ３）。システムコントローラ３１は、比較処理の結果に基づいて、色相情報が所定フレーム数に対応する期間継続して変化しない（つまり、フレーム間の色相情報の差分値が実質的に０である）分割領域を異物付着領域として検出し、検出された異物付着領域の数をカウントする（Ｓ４）。
【００３３】
なお、透明カバー１０４に付着した異物の明度及び彩度は、観察対象物との距離に応じた、該観察対象物からの反射光の強度変化に依存して変化してしまう。すなわち、明度情報及び彩度情報、或いは輝度情報は、撮影場所や撮影条件等に依存して変動が大きいため、判断基準として利用し難い。異物付着領域の検出には、撮影場所や撮影条件等に影響を受け難い色相情報が適している。
【００３４】
また、カプセル型内視鏡１００によって撮影される画像は、撮影場所によって頻繁に変化したり長時間変化しなかったりする。Ｓ３及びＳ４の処理において異物付着領域の検出精度を向上させるため、検出の際の判断基準であるフレーム数を撮影場所に応じて適宜設定変更してもよい。カプセル内視鏡１００の体腔内の位置（撮影場所）は、例えば臨床試験や研究、実験等を重ねることにより、体腔内投入後の経過時間から予測できるようになる。システムコントローラ３１は、例えばカプセル型内視鏡１００とハンドシェイクして（例えばカプセル型内視鏡１００の電源投入直後）からの経過時間を体腔内投入後の経過時間としてカウントする。システムコントローラ３１は、カウントされた経過時間に基づいてカプセル内視鏡１００の体腔内の位置を推定して、上記のフレーム数を適宜設定変更する。また、アンテナ１１６から発信された画像信号の強度は、伝播距離の二乗に反比例する。着衣１０のアンテナアレイの各アンテナの位置は既知であるため、システムコントローラ３１は、各アンテナの受信信号の強度比に基づいてカプセル内視鏡１００の体腔内の大凡の位置を推定することもできる。
【００３５】
ここで、異物に対する検出分解能を向上させたい場合には、分割領域を細かいサイズに設定するとよい。分割領域を細かく設定するほど異物の形やサイズに依存すること無く様々な異物を高精度に検出することができる。一方、異物除去処理の実行時におけるビデオプロセッサ３０の各構成要素の負担を軽減させたい場合には、分割領域を粗いサイズに設定するとよい。分割領域のサイズは、術者によるシステムコントローラ３１の操作に応じて適宜設定変更することができる。
【００３６】
異物付着領域の画像は、同じ色相で継続して写り込んだものであるため、複数枚のうち表面に露出された最外面の透過性フィルム１２０に付着された粘着性の高い異物である可能性が高い。異物付着領域の数が第一の閾値未満である場合（Ｓ５：ＮＯ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が少量であり、撮影に支障をきたすほど観察視野が妨げられていない。そのため、システムコントローラ３１は、Ｓ１の処理に復帰して、観察視野中の異物付着領域の数の監視を継続する。
【００３７】
異物付着領域の検出精度は、検出の際の判断基準であるフレーム数を多く（時間を長く）するほど向上する。しかし、検出判断の基準フレーム数を多くするほど異物が付着した状態での撮影が長くなる弊害が生じる。システムコントローラ３１は、異物付着領域の数が第一の閾値以上である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、検出判断の基準フレーム数を抑えつつも検出精度を向上させるべく、所定の第一の制御信号を通信装置２０を介してカプセル型内視鏡１００に送信する（Ｓ６）。
【００３８】
図７は、カプセル型内視鏡１００の先端側の内部構成を模式的に示す内部構成図である。図７では、図面を明瞭化するため、可動支持部１２２及びその周辺構造を図示省略している。筐体１０２は、筐体可動部１０２ｂと筐体本体部１０２ｃの２部品で構成されている。筐体可動部１０２ｂは、筐体本体部１０２ｃに対して中心軸ＡＸ周りに摺動回転自在に筐体本体部１０２ｃに支持されている。透明カバー１０４は、筐体可動部１０２ｂと接着されており、筐体本体部１０２ｃに対して筐体可動部１０２ｂと共に中心軸ＡＸ周りに回転自在である。
【００３９】
図７に示されるように、透明カバー１０４の基端側であって撮影光学系１０８の前面側には、透明カバー１０４と一体に形成された透過性を有する従動ギヤ１０４ａが配置されている。従動ギヤ１０４ａは、ギヤ形状に入射された光の内部散乱を抑制するため、歯底円が撮影光学系１０８の瞳外であるように位置及び寸法が設計されている。すなわち、従動ギヤ１０４ａは、撮影画像の画質に実質的に影響を及ぼさない。
【００４０】
従動ギヤ１０４ａには、モータ１１８に軸支された主動ギヤ１１８ａが連結されている。ＤＳＰ１１２は、Ｓ６の処理で送信された第一の制御信号に従ってモータ１１８を駆動制御する。モータ１１８は、例えばステッピングモータであり、主動ギヤ１１８ａを所定角度回転させる。従動ギヤ１０４ａが主動ギヤ１１８ａに従動して回転することにより、透明カバー１０４、筐体可動部１０２ｂ、更に透過性フィルム１２０が一体となって、筐体本体部１０２ｃをはじめとするカプセル型内視鏡１００の各種内部構成要素（少なくとも撮影光学系１０８及び固体撮像素子１１０を含む）に対して中心軸ＡＸ周りに回転する。このときの回転角度は、Ｓ６の処理で送信された第一の制御信号に従って予め定められており、例えば角度αである。
【００４１】
システムコントローラ３１は、回転前後のフレーム画像を比較して各分割領域の色相情報の差分値を検出する（Ｓ７）。具体的には、システムコントローラ３１は、透明カバー１０４を角度α回転させた直後のフレーム画像を座標変換して−α度回転させて、回転直前の状態に戻す。次いで、回転直前状態に戻されたフレーム画像と、回転直前のフレーム画像とを比較して、対応する各分割領域の色相情報の差分値を検出する。透過性フィルム１２０に付着された異物は透明カバー１０４と共に回転しているため、ここで検出される差分値が実質的に０（０又は０に近似する所定範囲内の値）である分割領域は、異物付着領域である可能性が非常に高い。従って、システムコントローラ３１は、検出される差分値が実質的に０である分割領域の数が第一の閾値（又は第一の閾値より小さい第二の閾値）以上である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が多く撮影に支障をきたすから、Ｓ９のクリーニング処理を実行する。システムコントローラ３１は、検出される差分値が実質的に０である分割領域の数が第一の閾値（又は第一の閾値より小さい第二の閾値）未満である場合には（Ｓ８：ＮＯ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が少量であり実質的に撮影に支障をきたさないから、Ｓ１の処理に復帰して観察視野中の異物付着領域の数の監視を継続する。なお、透明カバー１０４の回転は、異物除去処理の実行時のビデオプロセッサ３０の負担軽減のため、異物除去処理と別個独立に（例えば定期的に）実行されるようにしてもよい。
【００４２】
図８は、可動支持部１２２付近の構成を模式的に示す側面図である。図８に示されるように、可動支持部１２２は、付勢バネ１２４によって図面下方向（矢印Ｂ方向）に付勢が掛けられており、軸１２６を中心に回転するカム１２８に連結されている。可動支持部１２２は、初期的に、係止穴１２０ａを掛けて透過性フィルム１２０を取り付けるため、図８中破線に示された位置に配置されている。
【００４３】
なお、図８中、穴１０２ａと可動支持部１２２との間には比較的大きなクリアランスが形成されている。しかし、カプセル型内視鏡１００は極めて微細な構成を有しており、かかるクリアランスも非常に小さい。また、筐体１０２又は可動支持部１２２の表面には例えば所定の撥水処理が施されている。従って、穴１０２ａからカプセル型内視鏡１００内部に体液等が浸水する虞は無い。
【００４４】
Ｓ９の処理においてシステムコントローラ３１は、所定の第二の制御信号を通信装置２０を介してカプセル型内視鏡１００に送信する。カプセル型内視鏡１００のＤＳＰ１１２は、受信された第二の制御信号に従って、最外面の透過性フィルム１２０に対応するモータ（不図示）を駆動させる。
【００４５】
上記モータの駆動力は、軸１２６を介してカム１２８に伝達されて、カム１２８を図８中矢印Ａ方向に回転させる。カム１２８の回転力は、可動支持部１２２に伝達されて可動支持部１２２を図８中矢印Ｂ方向に移動させる。可動支持部１２２が初期位置から矢印Ｂ方向に所定量移動されたとき、透過性フィルム１２０（係止穴１２０ａ）は、可動支持部１２２から外れる。なお、同一の透過性フィルム１２０の各係止穴１２０ａに掛けられる２本の可動支持部１２２は、例えば機械的に連結しており、互いに同期したタイミングで矢印Ｂ方向に移動されるように構成されている。カム１２８が矢印Ａ方向に更に回転を続けると、可動支持部１２２は、カム１２８に連動して初期位置に復帰する。
【００４６】
各透過性フィルム１２０は、外面側に重ねられた別の透過性フィルム１２０により覆われている。そのため、体液や残渣等の異物は、表面に露出された最外面の透過性フィルム１２０にだけ付着する。従って、観察視野を妨げていた異物は、最外面の透過性フィルム１２０がカプセル型内視鏡１００から外れると同時に観察視野から完全に無くなる。カプセル型内視鏡１００は、最外面に新たに現れた透過性フィルム１２０に異物が付着するまで（全ての透過性フィルム１２０を使用した場合には透明カバー１０４自体に異物が付着するまで）良好な視野で撮影を続けることができる。すなわち、第一実施形態によれば、粘着性の強い異物が付着した場合にも観察視野から確実に除去することができ、良好な視野が保証される。
【００４７】
図９（ａ）は、本発明の第二実施形態のカプセル型内視鏡１００ｚの構成を模式的に示す側面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）中の領域Ｃ近傍を拡大して示した拡大図である。第二実施形態のカプセル型内視鏡１００ｚは、透過性フィルム１２０をカプセル型内視鏡１００ｚ本体から外すための構成のみ第一実施形態のカプセル型内視鏡１００と相違する。なお、第二実施形態以降の各実施形態において、第一実施形態の構成と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図９（ｂ）に示されるように、カプセル型内視鏡１００ｚは、図８に示される可動支持部１２２及びその周辺構造の代替として、マニピュレータ１３０を有している。マニピュレータ１３０は、筐体１０２の内部に配置されたモータ（不図示）に連結された軸１３０ａを中心として図９（ｂ）中矢印Ｄ方向に回転する。マニピュレータ１３０の周縁部には、複数の把持部１３０ｂが形成されている。各把持部１３０ｂは、それぞれ異なる透過性フィルム１２０を把持している。外面側に重ねられた透過性フィルム１２０ほど矢印Ｄ方向の上流側の把持部に弾性限界に近いテンションで把持されている。
【００４９】
カプセル型内視鏡１００ｚのＤＳＰ１１２は、図６のＳ９の処理で送信された制御信号を受信したとき、上記モータを駆動させて、マニピュレータ１３０を矢印Ｄ方向に所定角度回転させる。異物が付着されている最外面の透過性フィルム１２０は、マニピュレータ１３０の回転に伴って弾性限界を超えたテンションが掛かり破断して、観察視野から外れる。第二実施形態においても第一実施形態と同じく、異物が付着されていた透過性フィルム１２０自体を観察視野から外すため、粘着性の強い異物が付着した場合にも観察視野から確実に除去することができ、良好な視野が保証される。
【００５０】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）はそれぞれ、本発明の第三実施形態のカプセル型内視鏡１００ｙの構成を模式的に示す下面図、側面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）中の領域Ｌ近傍を拡大して示した拡大図である。第三実施形態のカプセル型内視鏡１００ｙは、透過性フィルムの形態及び該フィルムをカプセル型内視鏡１００ｙ本体から外すための構成のみ第一実施形態のカプセル型内視鏡１００と相違する。
【００５１】
図１０（ａ）〜（ｃ）の各図に示されるように、カプセル型内視鏡１００ｙは、中心軸ＡＸ方向に延びてカプセル型内視鏡１００ｙ本体を外面全周に亘って覆う透過性フィルム１２０ｙを有している。カプセル型内視鏡１００ｙは、本体下面側に搬送機構１４２を有している。
【００５２】
搬送機構１４２は、例えばモータ、該モータにより回転される主動ローラ、及び該主動ローラに従動して回転する従動ローラを有している（何れも不図示）。透過性フィルム１２０ｙは、搬送機構１４２内部で主動ローラと従動ローラに狭持されており、該ローラの回転に伴って図１０（ｂ）中矢印Ｅ方向に送られる（スライド移動される）。搬送機構１４２のフィルム送り方向の下流側端部には、クリーニングブレード１４４が設けられている。図１０（ｃ）に示されるように、クリーニングブレード１４４は、透過性フィルム１２０ｙが送られたとき、透過性フィルム１２０の表面に付着された異物Ｍを掻き取る。第三実施形態においては、クリーニングブレード１４４による異物の除去を図６のＳ９の処理で送信された制御信号の受信時に又は定期的に実施することにより、良好な観察視野が維持される。
【００５３】
透過性フィルム１２０ｙは、例えば連続紙プリンタで用いられるファンホールド紙のように、送り穴が両サイドに開けられたタイプとしてもよい。かかる場合、搬送機構１４２には、トラクタユニット（不図示）が設けられている。透過性フィルム１２０ｙは、送り穴がトラクタユニットのベルト部に係合されており、ベルト部の回転に伴って図１０（ｂ）中矢印Ｅ方向に送られることとなる。
【００５４】
なお、第三実施形態に示される異物を除去するための構成は、側視型のカプセル型内視鏡（図１０（ｄ）参照）にも適用可能である。同じく第一又は第二実施形態の構成も、側視型のカプセル型内視鏡に適用可能である。
【００５５】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば透過性フィルム１２０は、異物が付着し難い素材であれば、複数枚用意する必要が無く一枚だけであってもよい。
【００５６】
第一実施形態の可動支持部１２２を移動させる駆動機構には、当該実施形態で示された駆動機構以外に、例えば圧電アクチュエータやソレノイドを搭載した駆動機構が考えられる。
【００５７】
図６の異物除去処理は、例えば電源オン時に継続的に実行される必要はなく、例えばカプセル型内視鏡１００が特定位置（例えば小腸等）に到達したときに実行開始されるようにしてもよい。
【００５８】
第一又は第二実施形態においても第三実施形態と同じく、透過性フィルム１２０の取り外し又は破断を、図６のＳ９の処理で送信された制御信号の受信時のタイミングに限らず定期的に実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 医療用観察システム
１０ 着衣
２０ 通信装置
３０ ビデオプロセッサ
４０ モニタ
１００ カプセル型内視鏡
１２０ 透過性フィルム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知するのに適した汚れ検知方法、及び汚れ検知機能を有する医療用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医師が患者の体腔内を観察するときに使用する医療機器として電子スコープが一般的に知られている。電子スコープを使用する医師は、電子スコープの挿入部を体腔内に挿入して、挿入部の先端に備えられた先端部を観察対象近傍に導く。医師は、先端部に搭載されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子により体腔内を撮影するため、電子スコープやビデオプロセッサの操作部を必要に応じて操作する。医師は、各種操作を行った結果得られる体腔内の映像をモニタを通じて観察し検査や施術等を行う。
【０００３】
電子スコープの先端部の外面に露出された対物レンズ面には、体液や残渣等の異物が付着することがある。この種の異物を除去するための機構として、例えば送気送水機構が一般的に知られている。送気送水機構を備える医療用観察システムの具体的構成例は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の医療用観察システムにおいては、術者が所定のスイッチ操作をした時、洗浄水が送気送水機構によって先端部の対物レンズ等に向けて送水される。対物レンズ等の観察視野上に付着した異物は、送水された洗浄水により吹き飛ばされて除去される。このため、良好な視野が得られることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の医療用観察システムにおいては、術者本人が施術中等に異物を除去するか否かを主観的に判断する必要がある。そのため、例えば術者本人や他の関係者が撮影画像を術後に改めて（客観的に）確認してみると、思っていたよりも多くの異物が観察視野に付着して、観察視野が不鮮明であり、適切な確認作業を行えない問題点が指摘されている。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な観察視野を確保するのに好適な汚れ検知方法、及び医療用観察システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る汚れ検知方法は、体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知するのに適した方法であり、次のステップで構成される。すなわち、本発明に係る汚れ検知方法は、所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割ステップと、該分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算ステップと、該演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶ステップと、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算ステップと、差分の無い領域の数をカウントするカウントステップと、該カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定ステップとから構成される。
【０００８】
本発明によれば、観察視野面の汚れが自動的に検知されるため、術者の主観に依存することの無い安定した汚れ検知が実現される。また、数フレームに亘る相関を、画像を細分化して領域毎に検出することで、精度の高い汚れ検知が可能である。
【０００９】
本発明に係る汚れ検知方法は、観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転ステップと、回転の直後に撮影された画像を座標変換して、第一の方向と逆の第二の方向に所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成ステップと、第一の方向への回転直前の撮影画像と、座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各領域の差分を計算する回転前後差分計算ステップと、回転の前後で差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウントステップとを更に含む方法としてもよい。この場合、汚れ判定ステップでは、回転前後カウントステップでカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、観察視野面が汚れていると判定される。
【００１０】
本発明に係る汚れ検知方法は、所定の情報に基づいて撮影装置の体腔内の位置を推定する位置推定ステップと、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更ステップとを更に含む方法としてもよい。ここで、所定の情報は、例えば撮影装置が体腔内に投入されてから経過した時間であってもよく、又は撮影装置から発信される電波を受信する複数のアンテナの受信強度比であってもよい。
【００１１】
本発明に係る汚れ検知方法は、領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更ステップを更に含む方法としてもよい。
【００１２】
汚れ検知に利用する画像情報には、撮影場所や撮影条件等に影響を受け難い色相情報が望ましい。
【００１３】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る医療用観察システムは、所定の観察視野面と、該観察視野面を介して体腔内を所定の時間間隔で撮影する撮影手段と、該時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割手段と、該分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算手段と、該演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶手段と、所定数分の画像情報が記憶媒体に記憶されたとき、各領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算手段と、該差分の無い領域の数をカウントする領域カウント手段と、該カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定手段とを有するシステムである。
【００１４】
本発明に係る医療用観察システムは、観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転手段と、回転の直後に撮影された画像を座標変換して、第一の方向と逆の第二の方向に所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成手段と、第一の方向への回転直前の撮影画像と、座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各領域の差分を計算する回転前後差分計算手段と、回転の前後で差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウント手段とを更に有する構成としてもよい。この場合、汚れ判定手段は、回転前後カウント手段によりカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、観察視野面が汚れていると判定する。
【００１５】
本発明に係る医療用観察システムは、所定の情報に基づいて、観察視野面を有する撮影部の体腔内の位置を推定する位置推定手段と、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更手段とを更に有する構成としてもよい。ここで、所定の情報は、例えば撮影部が体腔内に投入されてから経過した時間である。
【００１６】
また、撮影部は無線通信機能を有するカプセル型内視鏡であってもよい。この場合、医療用観察システムは、カプセル型内視鏡から発信される電波を受信する複数のアンテナと、各アンテナの受信強度比に基づいて、カプセル型内視鏡の体腔内の位置を推定する位置推定手段と、該推定された位置に応じて所定数を変更する数変更手段とを更に有する構成としてもよい。
【００１７】
本発明に係る医療用観察システムは、画像分割の領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更手段を更に有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明によれば、良好な観察視野を確保するのに好適な汚れ検知方法、及び医療用観察システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態の医療用観察システムの使用状態を示す使用状態図である。
【図２】本発明の第一実施形態の医療用観察システムの構成を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の内部構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の第一実施形態のビデオプロセッサの構成を概略的に示したブロック図である。
【図５】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の先端側の外観側面を模式的に示す外観側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態の医療用観察システムで実行される異物除去処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡の先端側の内部構成を模式的に示す内部構成図である。
【図８】本発明の第一実施形態のカプセル型内視鏡が有する可動支持部付近の構成を模式的に示す側面図である。
【図９】本発明の第二実施形態のカプセル型内視鏡の構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態のカプセル型内視鏡の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のカプセル型内視鏡を有する医療用観察システムについて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第一実施形態の医療用観察システム１の使用状態を示す使用状態図である。図２は、第一実施形態の医療用観察システム１の構成を模式的に示す構成図である。
【００２２】
図１に示されるように、医療用観察システム１を使用して体腔内を撮影するに際して、着衣１０が患者Ｐに装着される。着衣１０には、全面に亘って、カプセル型内視鏡１００とのデータの送受をするためのアンテナアレイ（不図示）が実装されている。着衣１０の側部には、アンテナアレイに接続された通信装置２０が取り付けられている。通信装置２０には、ＨＤＤ（Hard disk drive）等のストレージ（不図示）が内蔵されている。図２に示されるように、通信装置２０は、所定のケーブルを介してビデオプロセッサ３０と接続されている。ビデオプロセッサ３０には、カプセル型内視鏡１００によって撮影された画像を表示するモニタ４０が接続されている。
【００２３】
カプセル型内視鏡１００は、体腔内の画像を採取するため、患者Ｐの口等から体腔内に投入される。図３は、カプセル型内視鏡１００の内部構成を模式的に示すブロック図である。図３では説明に必要な構成要素を明瞭に示すため、各構成要素を保持する部材や回路間の結線等について一部図示省略している。図３中一点鎖線ＡＸは、カプセル型内視鏡１００の光学構成部分の光軸であり、カプセル型内視鏡１００本体の中心軸でもある。カプセル型内視鏡１００は、内蔵電源（不図示）により供給される電力、又はビデオプロセッサ３０から通信装置２０を介して無線で供給される電力によって駆動される。
【００２４】
図３に示されるように、カプセル型内視鏡１００は、各構成要素を支持する非透過性の筐体１０２を有している。カプセル型内視鏡１００の先端は、透過性を有する透明カバー１０４で覆われている。カプセル型内視鏡１００は、照明ユニット１０６を有している。照明ユニット１０６から照射される照明光は、透明カバー１０４を介して患者Ｐの体腔内を照明する。
【００２５】
照明ユニット１０６により照明された体腔内からの反射光は、透明カバー１０４を介して撮影光学系１０８に入射される。当該反射光は、撮影光学系１０８のパワーにより固体撮像素子１１０の受光面上で光学像を結ぶ。固体撮像素子１１０は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して画像信号に変換する。変換された画像信号は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１１２によって所定の信号処理がされた後、送受信回路１１４、アンテナ１１６を介して無線で発信される。アンテナ１１６から発信された画像信号は、着衣１０のアンテナアレイにより受信されて通信装置２０で検波され、通信装置２０の内蔵ストレージに保存される。又は、検波後、通信装置２０からビデオプロセッサ３０に速やかに転送される。
【００２６】
図４は、ビデオプロセッサ３０の構成を概略的に示すブロック図である。ビデオプロセッサ３０の各構成要素は、システムコントローラ３１によって統括的に制御されている。通信装置２０からビデオプロセッサ３０に転送された画像信号は、図４に示される前段処理回路３２に入力される。前段処理回路３２は、入力された画像信号にサンプリング、ホールド、Ａ／Ｄ変換等の各種処理を施してフレームメモリ３３に出力する。フレームメモリ３３は、例えば数フレーム分の画像をバッファリング可能な容量を持つ。バッファリングされた各フレーム画像は、システムコントローラ３１によるタイミング制御に従って後段処理回路３４に順次出力される。後段処理回路３４は、入力されたフレーム画像をＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換してモニタ４０に順次出力する。これにより、カプセル型内視鏡１００によって撮影された画像がモニタ４０に表示される。
【００２７】
図５は、カプセル型内視鏡１００の先端側の外観側面を模式的に示す外観側面図である。図５に示されるように、筐体１０２の周方向には、複数の穴１０２ａが形成されている。各穴１０２ａには、可動支持部１２２が配置されている。なお、穴１０２ａの穴径と可動支持部１２２の外径は寸法差が微差であり図５の縮尺では判別し難い。そのため、図５においては、図面を明瞭にする便宜上、穴１０２ａと可動支持部１２２とを同一の指示線で指示している。
【００２８】
図５に示されるように、カプセル型内視鏡１００の先端には、透過性フィルム１２０が透明カバー１０４全面に密着して該全面を覆った状態で複数枚重ねられている。透過性フィルム１２０は、透光率の高い材料により構成されている。従って、透過性フィルム１２０を複数枚重ねた場合にも、透過性フィルム１２０透過時の光損失は、実質的には生じない。なお、透過性フィルム１２０は、後述するように体腔内で破棄されることがある。そのため、透過性フィルム１２０は、例えばコラーゲンやキチン、酸化セルロース等の、人体に対する生体親和性や安全性が保障された生体適合性材料で構成されている。
【００２９】
透過性フィルム１２０は、係止穴１２０ａがフィルム周縁部の複数箇所（例えば２箇所）に開けられている。透過性フィルム１２０は、２箇所の係止穴１２０ａがそれぞれ異なる可動支持部１２２に掛けられる。係止穴１２０ａが掛けられる可動支持部１２２は、透過性フィルム１２０間でも互いに異なる。透過性フィルム１２０は、２箇所の係止穴１２０ａが別個の可動支持部１２２に掛けられたとき、弾性限界に近いテンションがフィルム全面に掛かった状態で透明カバー１０４全面に密着し該全面を覆う。
【００３０】
透明カバー１０４に付着し得る体液や残渣等の異物は、透過性フィルム１２０を利用して良好に除去される。図６は、第一実施形態の医療用観察システム１で実行される異物除去処理のフローチャートを示す図である。異物除去処理は、例えばカプセル型内視鏡１００の電源が投入されてから切断されるまで所定のタイミング毎に実行される。異物除去処理は、例えばカプセル型内視鏡１００とビデオプロセッサ３０とが連携処理して実行されるものとしてもよく、或いはカプセル型内視鏡１００の単独処理で実行されるものとしてもよい。ここでは、異物除去処理は、前者の連携処理により実行されるものとして説明を行う。なお、以降の本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００３１】
システムコントローラ３１は、図６に示されるように、フレーム画像を複数の領域に分割して、各分割領域の画像情報（輝度情報及び色情報）を解析する（Ｓ１）。システムコントローラ３１は、解析処理の結果得られた各分割領域の色相情報を色相記憶用メモリ３５に記憶させる（Ｓ２）。色相記憶用メモリ３５には、各分割領域につき例えば所定フレーム数分の色相情報が記憶されて、一定時間経過後順次破棄される。
【００３２】
システムコントローラ３１は、所定フレーム数（所定時間）分の色相情報が色相記憶用メモリ３５に記憶された段階で、フレーム間の色相情報の比較を分割領域毎に行う（Ｓ３）。システムコントローラ３１は、比較処理の結果に基づいて、色相情報が所定フレーム数に対応する期間継続して変化しない（つまり、フレーム間の色相情報の差分値が実質的に０である）分割領域を異物付着領域として検出し、検出された異物付着領域の数をカウントする（Ｓ４）。
【００３３】
なお、透明カバー１０４に付着した異物の明度及び彩度は、観察対象物との距離に応じた、該観察対象物からの反射光の強度変化に依存して変化してしまう。すなわち、明度情報及び彩度情報、或いは輝度情報は、撮影場所や撮影条件等に依存して変動が大きいため、判断基準として利用し難い。異物付着領域の検出には、撮影場所や撮影条件等に影響を受け難い色相情報が適している。
【００３４】
また、カプセル型内視鏡１００によって撮影される画像は、撮影場所によって頻繁に変化したり長時間変化しなかったりする。Ｓ３及びＳ４の処理において異物付着領域の検出精度を向上させるため、検出の際の判断基準であるフレーム数を撮影場所に応じて適宜設定変更してもよい。カプセル内視鏡１００の体腔内の位置（撮影場所）は、例えば臨床試験や研究、実験等を重ねることにより、体腔内投入後の経過時間から予測できるようになる。システムコントローラ３１は、例えばカプセル型内視鏡１００とハンドシェイクして（例えばカプセル型内視鏡１００の電源投入直後）からの経過時間を体腔内投入後の経過時間としてカウントする。システムコントローラ３１は、カウントされた経過時間に基づいてカプセル内視鏡１００の体腔内の位置を推定して、上記のフレーム数を適宜設定変更する。また、アンテナ１１６から発信された画像信号の強度は、伝播距離の二乗に反比例する。着衣１０のアンテナアレイの各アンテナの位置は既知であるため、システムコントローラ３１は、各アンテナの受信信号の強度比に基づいてカプセル内視鏡１００の体腔内の大凡の位置を推定することもできる。
【００３５】
ここで、異物に対する検出分解能を向上させたい場合には、分割領域を細かいサイズに設定するとよい。分割領域を細かく設定するほど異物の形やサイズに依存すること無く様々な異物を高精度に検出することができる。一方、異物除去処理の実行時におけるビデオプロセッサ３０の各構成要素の負担を軽減させたい場合には、分割領域を粗いサイズに設定するとよい。分割領域のサイズは、術者によるシステムコントローラ３１の操作に応じて適宜設定変更することができる。
【００３６】
異物付着領域の画像は、同じ色相で継続して写り込んだものであるため、複数枚のうち表面に露出された最外面の透過性フィルム１２０に付着された粘着性の高い異物である可能性が高い。異物付着領域の数が第一の閾値未満である場合（Ｓ５：ＮＯ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が少量であり、撮影に支障をきたすほど観察視野が妨げられていない。そのため、システムコントローラ３１は、Ｓ１の処理に復帰して、観察視野中の異物付着領域の数の監視を継続する。
【００３７】
異物付着領域の検出精度は、検出の際の判断基準であるフレーム数を多く（時間を長く）するほど向上する。しかし、検出判断の基準フレーム数を多くするほど異物が付着した状態での撮影が長くなる弊害が生じる。システムコントローラ３１は、異物付着領域の数が第一の閾値以上である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、検出判断の基準フレーム数を抑えつつも検出精度を向上させるべく、所定の第一の制御信号を通信装置２０を介してカプセル型内視鏡１００に送信する（Ｓ６）。
【００３８】
図７は、カプセル型内視鏡１００の先端側の内部構成を模式的に示す内部構成図である。図７では、図面を明瞭化するため、可動支持部１２２及びその周辺構造を図示省略している。筐体１０２は、筐体可動部１０２ｂと筐体本体部１０２ｃの２部品で構成されている。筐体可動部１０２ｂは、筐体本体部１０２ｃに対して中心軸ＡＸ周りに摺動回転自在に筐体本体部１０２ｃに支持されている。透明カバー１０４は、筐体可動部１０２ｂと接着されており、筐体本体部１０２ｃに対して筐体可動部１０２ｂと共に中心軸ＡＸ周りに回転自在である。
【００３９】
図７に示されるように、透明カバー１０４の基端側であって撮影光学系１０８の前面側には、透明カバー１０４と一体に形成された透過性を有する従動ギヤ１０４ａが配置されている。従動ギヤ１０４ａは、ギヤ形状に入射された光の内部散乱を抑制するため、歯底円が撮影光学系１０８の瞳外であるように位置及び寸法が設計されている。すなわち、従動ギヤ１０４ａは、撮影画像の画質に実質的に影響を及ぼさない。
【００４０】
従動ギヤ１０４ａには、モータ１１８に軸支された主動ギヤ１１８ａが連結されている。ＤＳＰ１１２は、Ｓ６の処理で送信された第一の制御信号に従ってモータ１１８を駆動制御する。モータ１１８は、例えばステッピングモータであり、主動ギヤ１１８ａを所定角度回転させる。従動ギヤ１０４ａが主動ギヤ１１８ａに従動して回転することにより、透明カバー１０４、筐体可動部１０２ｂ、更に透過性フィルム１２０が一体となって、筐体本体部１０２ｃをはじめとするカプセル型内視鏡１００の各種内部構成要素（少なくとも撮影光学系１０８及び固体撮像素子１１０を含む）に対して中心軸ＡＸ周りに回転する。このときの回転角度は、Ｓ６の処理で送信された第一の制御信号に従って予め定められており、例えば角度αである。
【００４１】
システムコントローラ３１は、回転前後のフレーム画像を比較して各分割領域の色相情報の差分値を検出する（Ｓ７）。具体的には、システムコントローラ３１は、透明カバー１０４を角度α回転させた直後のフレーム画像を座標変換して−α度回転させて、回転直前の状態に戻す。次いで、回転直前状態に戻されたフレーム画像と、回転直前のフレーム画像とを比較して、対応する各分割領域の色相情報の差分値を検出する。透過性フィルム１２０に付着された異物は透明カバー１０４と共に回転しているため、ここで検出される差分値が実質的に０（０又は０に近似する所定範囲内の値）である分割領域は、異物付着領域である可能性が非常に高い。従って、システムコントローラ３１は、検出される差分値が実質的に０である分割領域の数が第一の閾値（又は第一の閾値より小さい第二の閾値）以上である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が多く撮影に支障をきたすから、Ｓ９のクリーニング処理を実行する。システムコントローラ３１は、検出される差分値が実質的に０である分割領域の数が第一の閾値（又は第一の閾値より小さい第二の閾値）未満である場合には（Ｓ８：ＮＯ）、透過性フィルム１２０に付着された異物が少量であり実質的に撮影に支障をきたさないから、Ｓ１の処理に復帰して観察視野中の異物付着領域の数の監視を継続する。なお、透明カバー１０４の回転は、異物除去処理の実行時のビデオプロセッサ３０の負担軽減のため、異物除去処理と別個独立に（例えば定期的に）実行されるようにしてもよい。
【００４２】
図８は、可動支持部１２２付近の構成を模式的に示す側面図である。図８に示されるように、可動支持部１２２は、付勢バネ１２４によって図面下方向（矢印Ｂ方向）に付勢が掛けられており、軸１２６を中心に回転するカム１２８に連結されている。可動支持部１２２は、初期的に、係止穴１２０ａを掛けて透過性フィルム１２０を取り付けるため、図８中破線に示された位置に配置されている。
【００４３】
なお、図８中、穴１０２ａと可動支持部１２２との間には比較的大きなクリアランスが形成されている。しかし、カプセル型内視鏡１００は極めて微細な構成を有しており、かかるクリアランスも非常に小さい。また、筐体１０２又は可動支持部１２２の表面には例えば所定の撥水処理が施されている。従って、穴１０２ａからカプセル型内視鏡１００内部に体液等が浸水する虞は無い。
【００４４】
Ｓ９の処理においてシステムコントローラ３１は、所定の第二の制御信号を通信装置２０を介してカプセル型内視鏡１００に送信する。カプセル型内視鏡１００のＤＳＰ１１２は、受信された第二の制御信号に従って、最外面の透過性フィルム１２０に対応するモータ（不図示）を駆動させる。
【００４５】
上記モータの駆動力は、軸１２６を介してカム１２８に伝達されて、カム１２８を図８中矢印Ａ方向に回転させる。カム１２８の回転力は、可動支持部１２２に伝達されて可動支持部１２２を図８中矢印Ｂ方向に移動させる。可動支持部１２２が初期位置から矢印Ｂ方向に所定量移動されたとき、透過性フィルム１２０（係止穴１２０ａ）は、可動支持部１２２から外れる。なお、同一の透過性フィルム１２０の各係止穴１２０ａに掛けられる２本の可動支持部１２２は、例えば機械的に連結しており、互いに同期したタイミングで矢印Ｂ方向に移動されるように構成されている。カム１２８が矢印Ａ方向に更に回転を続けると、可動支持部１２２は、カム１２８に連動して初期位置に復帰する。
【００４６】
各透過性フィルム１２０は、外面側に重ねられた別の透過性フィルム１２０により覆われている。そのため、体液や残渣等の異物は、表面に露出された最外面の透過性フィルム１２０にだけ付着する。従って、観察視野を妨げていた異物は、最外面の透過性フィルム１２０がカプセル型内視鏡１００から外れると同時に観察視野から完全に無くなる。カプセル型内視鏡１００は、最外面に新たに現れた透過性フィルム１２０に異物が付着するまで（全ての透過性フィルム１２０を使用した場合には透明カバー１０４自体に異物が付着するまで）良好な視野で撮影を続けることができる。すなわち、第一実施形態によれば、粘着性の強い異物が付着した場合にも観察視野から確実に除去することができ、良好な視野が保証される。
【００４７】
図９（ａ）は、本発明の第二実施形態のカプセル型内視鏡１００ｚの構成を模式的に示す側面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）中の領域Ｃ近傍を拡大して示した拡大図である。第二実施形態のカプセル型内視鏡１００ｚは、透過性フィルム１２０をカプセル型内視鏡１００ｚ本体から外すための構成のみ第一実施形態のカプセル型内視鏡１００と相違する。なお、第二実施形態以降の各実施形態において、第一実施形態の構成と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図９（ｂ）に示されるように、カプセル型内視鏡１００ｚは、図８に示される可動支持部１２２及びその周辺構造の代替として、マニピュレータ１３０を有している。マニピュレータ１３０は、筐体１０２の内部に配置されたモータ（不図示）に連結された軸１３０ａを中心として図９（ｂ）中矢印Ｄ方向に回転する。マニピュレータ１３０の周縁部には、複数の把持部１３０ｂが形成されている。各把持部１３０ｂは、それぞれ異なる透過性フィルム１２０を把持している。外面側に重ねられた透過性フィルム１２０ほど矢印Ｄ方向の上流側の把持部に弾性限界に近いテンションで把持されている。
【００４９】
カプセル型内視鏡１００ｚのＤＳＰ１１２は、図６のＳ９の処理で送信された制御信号を受信したとき、上記モータを駆動させて、マニピュレータ１３０を矢印Ｄ方向に所定角度回転させる。異物が付着されている最外面の透過性フィルム１２０は、マニピュレータ１３０の回転に伴って弾性限界を超えたテンションが掛かり破断して、観察視野から外れる。第二実施形態においても第一実施形態と同じく、異物が付着されていた透過性フィルム１２０自体を観察視野から外すため、粘着性の強い異物が付着した場合にも観察視野から確実に除去することができ、良好な視野が保証される。
【００５０】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）はそれぞれ、本発明の第三実施形態のカプセル型内視鏡１００ｙの構成を模式的に示す下面図、側面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）中の領域Ｌ近傍を拡大して示した拡大図である。第三実施形態のカプセル型内視鏡１００ｙは、透過性フィルムの形態及び該フィルムをカプセル型内視鏡１００ｙ本体から外すための構成のみ第一実施形態のカプセル型内視鏡１００と相違する。
【００５１】
図１０（ａ）〜（ｃ）の各図に示されるように、カプセル型内視鏡１００ｙは、中心軸ＡＸ方向に延びてカプセル型内視鏡１００ｙ本体を外面全周に亘って覆う透過性フィルム１２０ｙを有している。カプセル型内視鏡１００ｙは、本体下面側に搬送機構１４２を有している。
【００５２】
搬送機構１４２は、例えばモータ、該モータにより回転される主動ローラ、及び該主動ローラに従動して回転する従動ローラを有している（何れも不図示）。透過性フィルム１２０ｙは、搬送機構１４２内部で主動ローラと従動ローラに狭持されており、該ローラの回転に伴って図１０（ｂ）中矢印Ｅ方向に送られる（スライド移動される）。搬送機構１４２のフィルム送り方向の下流側端部には、クリーニングブレード１４４が設けられている。図１０（ｃ）に示されるように、クリーニングブレード１４４は、透過性フィルム１２０ｙが送られたとき、透過性フィルム１２０の表面に付着された異物Ｍを掻き取る。第三実施形態においては、クリーニングブレード１４４による異物の除去を図６のＳ９の処理で送信された制御信号の受信時に又は定期的に実施することにより、良好な観察視野が維持される。
【００５３】
透過性フィルム１２０ｙは、例えば連続紙プリンタで用いられるファンホールド紙のように、送り穴が両サイドに開けられたタイプとしてもよい。かかる場合、搬送機構１４２には、トラクタユニット（不図示）が設けられている。透過性フィルム１２０ｙは、送り穴がトラクタユニットのベルト部に係合されており、ベルト部の回転に伴って図１０（ｂ）中矢印Ｅ方向に送られることとなる。
【００５４】
なお、第三実施形態に示される異物を除去するための構成は、側視型のカプセル型内視鏡（図１０（ｄ）参照）にも適用可能である。同じく第一又は第二実施形態の構成も、側視型のカプセル型内視鏡に適用可能である。
【００５５】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば透過性フィルム１２０は、異物が付着し難い素材であれば、複数枚用意する必要が無く一枚だけであってもよい。
【００５６】
第一実施形態の可動支持部１２２を移動させる駆動機構には、当該実施形態で示された駆動機構以外に、例えば圧電アクチュエータやソレノイドを搭載した駆動機構が考えられる。
【００５７】
図６の異物除去処理は、例えば電源オン時に継続的に実行される必要はなく、例えばカプセル型内視鏡１００が特定位置（例えば小腸等）に到達したときに実行開始されるようにしてもよい。
【００５８】
第一又は第二実施形態においても第三実施形態と同じく、透過性フィルム１２０の取り外し又は破断を、図６のＳ９の処理で送信された制御信号の受信時のタイミングに限らず定期的に実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 医療用観察システム
１０ 着衣
２０ 通信装置
３０ ビデオプロセッサ
４０ モニタ
１００ カプセル型内視鏡
１２０ 透過性フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知する汚れ検知方法において、
所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割ステップと、
前記分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算ステップと、
前記演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶ステップと、
所定数分の前記画像情報が前記記憶媒体に記憶されたとき、各前記領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算ステップと、
前記差分の無い領域の数をカウントするカウントステップと、
前記カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、前記観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定ステップと、
を含むことを特徴とする汚れ検知方法。
【請求項２】
前記観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転ステップと、
前記回転の直後に撮影された画像を座標変換して、前記第一の方向と逆の第二の方向に前記所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成ステップと、
前記第一の方向への回転直前の撮影画像と、前記座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各前記領域の差分を計算する回転前後差分計算ステップと、
前記回転の前後で前記差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウントステップと、
を更に含み、
前記汚れ判定ステップにおいて、前記回転前後カウントステップでカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、前記観察視野面が汚れていると判定されることを特徴とする、請求項１に記載の汚れ検知方法。
【請求項３】
所定の情報に基づいて前記撮影装置の前記体腔内の位置を推定する位置推定ステップと、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更ステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項４】
前記所定の情報は、前記撮影装置が前記体腔内に投入されてから経過した時間、又は前記撮影装置から発信される電波を受信する複数のアンテナの受信強度比であることを特徴とする、請求項３に記載の汚れ検知方法。
【請求項５】
前記領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更ステップを更に含むことを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項６】
前記画像情報は色相情報であることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項７】
所定の観察視野面と、
前記観察視野面を介して体腔内を所定の時間間隔で撮影する撮影手段と、
前記時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割手段と、
前記分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算手段と、
前記演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶手段と、
所定数分の前記画像情報が前記記憶媒体に記憶されたとき、各前記領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算手段と、
前記差分の無い領域の数をカウントする領域カウント手段と、
前記カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、前記観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定手段と、
を有することを特徴とする医療用観察システム。
【請求項８】
前記観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転手段と、
前記回転の直後に撮影された画像を座標変換して、前記第一の方向と逆の第二の方向に前記所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成手段と、
前記第一の方向への回転直前の撮影画像と、前記座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各前記領域の差分を計算する回転前後差分計算手段と、
前記回転の前後で前記差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウント手段と、
を更に有し、
前記汚れ判定手段は、前記回転前後カウント手段によりカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、前記観察視野面が汚れていると判定することを特徴とする、請求項７に記載の医療用観察システム。
【請求項９】
所定の情報に基づいて、前記観察視野面を有する撮影部の前記体腔内の位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項７又は請求項８の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１０】
前記所定の情報は、前記撮影部が前記体腔内に投入されてから経過した時間であることを特徴とする、請求項９に記載の医療用観察システム。
【請求項１１】
前記撮影部は無線通信機能を有するカプセル型内視鏡であって、
前記医療用観察システムは、
前記カプセル型内視鏡から発信される電波を受信する複数のアンテナと、
各前記アンテナの受信強度比に基づいて、前記カプセル型内視鏡の前記体腔内の位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項７又は請求項８の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１２】
前記領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更手段を更に有することを特徴とする、請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１３】
前記画像情報は色相情報であることを特徴とする、請求項７から請求項１２の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１】
体腔内を撮影する撮影装置の観察視野面の汚れを検知する汚れ検知方法において、
所定の時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割ステップと、
前記分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算ステップと、
前記演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶ステップと、
所定数分の前記画像情報が前記記憶媒体に記憶されたとき、各前記領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算ステップと、
前記差分の無い領域の数をカウントするカウントステップと、
前記カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、前記観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定ステップと、
を含むことを特徴とする汚れ検知方法。
【請求項２】
前記観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転ステップと、
前記回転の直後に撮影された画像を座標変換して、前記第一の方向と逆の第二の方向に前記所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成ステップと、
前記第一の方向への回転直前の撮影画像と、前記座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各前記領域の差分を計算する回転前後差分計算ステップと、
前記回転の前後で前記差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウントステップと、
を更に含み、
前記汚れ判定ステップにおいて、前記回転前後カウントステップでカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、前記観察視野面が汚れていると判定されることを特徴とする、請求項１に記載の汚れ検知方法。
【請求項３】
所定の情報に基づいて前記撮影装置の前記体腔内の位置を推定する位置推定ステップと、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更ステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項４】
前記所定の情報は、前記撮影装置が前記体腔内に投入されてから経過した時間、又は前記撮影装置から発信される電波を受信する複数のアンテナの受信強度比であることを特徴とする、請求項３に記載の汚れ検知方法。
【請求項５】
前記領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更ステップを更に含むことを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項６】
前記画像情報は色相情報であることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の汚れ検知方法。
【請求項７】
所定の観察視野面と、
前記観察視野面を介して体腔内を所定の時間間隔で撮影する撮影手段と、
前記時間間隔で撮影される各画像を複数の領域に分割する画像分割手段と、
前記分割された各領域の画像情報を演算する画像情報演算手段と、
前記演算された画像情報を所定の記憶媒体に記憶する画像情報記憶手段と、
所定数分の前記画像情報が前記記憶媒体に記憶されたとき、各前記領域につき該所定数分の画像情報を相互に比較して差分を計算する差分計算手段と、
前記差分の無い領域の数をカウントする領域カウント手段と、
前記カウントされた領域の数が第一の閾値以上である場合には、前記観察視野面が汚れていると判定する汚れ判定手段と、
を有することを特徴とする医療用観察システム。
【請求項８】
前記観察視野面を第一の方向に所定角度回転させる視野面回転手段と、
前記回転の直後に撮影された画像を座標変換して、前記第一の方向と逆の第二の方向に前記所定角度回転させた画像を生成する変換画像生成手段と、
前記第一の方向への回転直前の撮影画像と、前記座標変換後の生成画像とを比較して、対応する各前記領域の差分を計算する回転前後差分計算手段と、
前記回転の前後で前記差分の無い領域の数をカウントする回転前後カウント手段と、
を更に有し、
前記汚れ判定手段は、前記回転前後カウント手段によりカウントされた領域の数が第二の閾値以上である場合に、前記観察視野面が汚れていると判定することを特徴とする、請求項７に記載の医療用観察システム。
【請求項９】
所定の情報に基づいて、前記観察視野面を有する撮影部の前記体腔内の位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項７又は請求項８の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１０】
前記所定の情報は、前記撮影部が前記体腔内に投入されてから経過した時間であることを特徴とする、請求項９に記載の医療用観察システム。
【請求項１１】
前記撮影部は無線通信機能を有するカプセル型内視鏡であって、
前記医療用観察システムは、
前記カプセル型内視鏡から発信される電波を受信する複数のアンテナと、
各前記アンテナの受信強度比に基づいて、前記カプセル型内視鏡の前記体腔内の位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された位置に応じて前記所定数を変更する数変更手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項７又は請求項８の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１２】
前記領域のサイズを設定変更する領域サイズ変更手段を更に有することを特徴とする、請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【請求項１３】
前記画像情報は色相情報であることを特徴とする、請求項７から請求項１２の何れか一項に記載の医療用観察システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−３６５８２（Ｐ２０１１−３６５８２Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８８９９６（Ｐ２００９−１８８９９６）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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