专利名称：胶囊型内窥镜摄像机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于摄入生物体内并对生物体内进行拍摄的胶囊型内窥镜 摄像机。
背景技术：
近年来，提出了与胃镜或大肠镜不同的丸剂型的胶囊型内窥镜，并且被实用化。胶囊型内窥镜由于小型化和无线化，使得可以拍摄用现有技术中的有线型(管 型)胃镜不能拍摄到的被检查者的消化道的小肠部分等，并且可以对被检查者进行无痛体 内拍摄。下面说明用现有技术中的胶囊型内窥镜摄像机进行的体内拍摄。图6(A)是现有 技术中的胶囊型内窥镜摄像机的示意图，图6(B)是由胶囊型内窥镜摄像机拍摄的图像的 一个例子的示意图。如图6(A)所示，胶囊型内窥镜摄像机60具有照射照明光的发光元件61、用于对照 明单元61的照明光照射的范围进行拍摄的镜头62和拍摄元件63、以及用于向外部的计算 机等无线发送被拍摄的图像数据的通信单元64。拍摄元件63或通信单元64由驱动电路 65驱动。拍摄元件63的拍摄面朝向内窥镜摄像机60的行进方向的前方。外部计算机等接 收从通信单元64发送的图像数据，如图6(B)所示，接收的图像数据用G表示。用内窥镜摄像机60每秒进行数次至数十次拍摄动作，由该拍摄动作得到的图像 数据被依次发送到外部的计算机等。由此，在外部的计算机等的显示器上被显示为活动图 像，并用于医疗诊断等。
实用新型内容然而，在现有的胶囊型内窥镜摄像机中，因为拍摄元件的拍摄面朝向内窥镜摄像 机的行进方向的前方，所以，为了对生物体内的壁面进行拍摄，必须采用广角镜头。然而，即 使使用广角镜头，仍不能正确得到生物体内的壁面的图像信息。因为照明单元的照明光向内窥镜摄像机的行进方向的前方照射，所以不能对生物 体内的壁面高效地照射照明光。因此，即使由拍摄单元对照明光的照射区域进行拍摄，仍不 能正确把握作为被摄体的生物体内的壁面。而且，在照明光到不达的区域，不能得到正确的图像。在该情形下，虽然只要加长 照明光的照射距离即可，但是会加大照明单元的电力消耗。也就是说，吞入生物体内的胶囊 型内窥镜摄像机需要小型化，而当电力消耗加大时内窥镜摄像机也会变大。本实用新型提供了一种胶囊型内窥镜摄像机，其可以以简单的结构得到生物体内 的整个壁面的图像信息。本实用新型的胶囊型内窥镜摄像机包括向生物体内的壁面照射照明光的照明单 元；对照明单元照明的区域进行拍摄的拍摄单元；使照明单元和拍摄单元在沿胶囊型内窥镜摄像机的行进方向延伸的轴线的周围旋转的驱动单元；以及容纳照明单元、拍摄单元和 驱动单元的容纳部件。作为驱动单元，可以包括对照明单元和拍摄单元进行保持的保持部件；以及使 保持部件相对于容纳部件旋转的促动器。保持部件可以具有至少覆盖拍摄单元的形状。因为使容纳部件紧密接触生物体内的壁面，所以可以抑制容纳部件在内窥镜摄像 机的行进方向的周围旋转，并使保持部件相对于容纳部件旋转。拍摄单元的拍摄面在与胶囊型内窥镜摄像机的行进方向垂直的方向上与生物体 内的壁面对置。因此，可以得到生物体内的壁面的正确的图像数据。胶囊型内窥镜摄像机可以设置有控制驱动拍摄单元和驱动单元的控制单元；通过 控制单元，可以通过促动器控制保持部件的旋转动作并且随着保持部件停止旋转动作使拍 摄单元进行拍摄动作。通过在使保持部件停止旋转动作之后进行拍摄动作，可以得到无图 像晃动的图像数据。也可以在保持部件停止动作的状态下进行多次拍摄动作。在进行多次 拍摄动作的情形下，可以通过对由此得到的多个图像数据进行合成来得到生物体内的壁面 的正确的信息。只要保持部件的旋转速度比胶囊型内窥镜摄像机的行进速度快，就可以防止在生 物体内的壁面当中发生未被拍摄的区域，并且可以得到生物体内的整个壁面的图像数据。根据本发明，因为使照明单元和拍摄单元在沿摄像机的行进方向延伸的轴线的周 围旋转，所以可以沿生物体内的壁面由拍摄单元进行拍摄动作。由此，可以得到生物体内的 整个壁面的图像信息。
图1是本实用新型的实施例1的内窥镜摄像机的侧视图㈧和剖面图⑶。图2是采用实施例1的内窥镜摄像机的系统的图。图3是对实施例1的内窥镜摄像机的拍摄动作和图像处理进行说明的示意图。图4是本实用新型的实施例2的内窥镜摄像机的截面的示意图。图5是本实用新型的实施例3的内窥镜摄像机的截面的示意图。图6是现有技术中的内窥镜摄像机的结构的示意图(A)和表示由现有技术中的内 窥镜摄像机拍摄的图像的图(B)。
具体实施方式
下面说明本实用新型的实施例。实施例1参照图1至图3说明本实用新型的实施例1的胶囊型内窥镜摄像机(下面称作内 窥镜摄像机)。图I(A)是本实施例的内窥镜摄像机的侧视图，图I(B)是内窥镜摄像机的剖 面图。图2是采用本实施例的内窥镜摄像机的系统的图，图3是对内窥镜摄像机的拍摄动 作和由拍摄动作得到的图像数据的处理过程进行说明的图。下面说明本实施例的内窥镜摄像机的结构。在如图1所示的内窥镜摄像机1中，作为外包装部件的容纳部件10具有胶囊形 状，并且具有透光的透过区域IOa和遮光的遮光区域10d。透过区域IOa在内窥镜摄像机1的长度方向上具有一定的宽度，并形成在内窥镜摄像机1的周向上。为了抑制在容纳部件 10的外周面上附着污物等，在容纳部件10的外周面上加上例如由适用于人体的物质MPC聚 合物O-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱的聚合物)等形成的涂层比较好。在容纳部件10的内表面上设置从该内表面突出的轴部10b、10c，该轴部IOb与 IOc设置在相向的位置上。也就是说，轴部IObUOc位于内窥镜摄像机1的旋转轴线上。在轴部IOb的外周设置磁铁12。在容纳部件10中容纳下面说明的部件。在容纳部件10的内部设置具有沿容纳部件10的形状的保持部件11。保持部件 11具有分别与轴部IObUOc接触的接触部11a、lib。保持部件11通过接触部IlaUlb由 轴部IObUOc支撑，并且如后所述相对于容纳部件10在轴线X的周围旋转。保持部件11当中的包含接触部Ila的区域形成可避免与磁铁12之间的干涉的形 状。保持部件11的内壁上围绕磁铁12的外周设置线圈或电磁铁等磁场发生元件15。保持 部件11当中与容纳部件10的透过区域IOa相向的部分的区域Ilc为具有透光特性的透过 区域，在该透过区域Ilc上设置四个发光元件17。具体地，如图KA)所示，在圆形透过区域Ilc的周向上等间隔地设置四个发光元 件17。可以将耗电低的LED用作发光元件17。可以对应于设置发光元件17的位置采用不 同种类的LED。例如，在四个发光元件17当中，可以将照射白色光的LED用作相向的一对发 光元件17，将照射其他波长的光(接近红外线波长的光线或接近紫外线波长的光线等)的 LED用作其他的发光元件17。虽然在本实施例中说明了采用四个发光元件17的情形，但是本实用新型并不限 于此。只要可以充分照亮拍摄对象物(即，消化道的内壁面)，也可以仅采用一个发光元件。因为发光元件17必须设置在拍摄光路外，所以照明光从相对于拍摄光轴倾斜的 角度照射过来。在拍摄对象物具有凹凸形状的情形下，可能会由照明光产生晕光。因此，可 以通过在隔着拍摄光轴相向的位置设置发光元件17来抵销由照明光生成的晕光。镜头18由保持部件11上形成的第一保持部Ild和第二保持部lie加以保持。镜 头18的朝向拍摄元件20 —侧的面为具有正的光学能量的凸面，朝向容纳部件10 —侧的面 为凹面。在第一保持部Ild上形成通过被摄体光的开口部lldl。所谓被摄体光，是指从发 光元件17照射的照明光当中由拍摄对象物反射并如下所述向拍摄元件20引导的光。开口 部Ildl具有锥形面，开口部Ildl的直径从透过区域Ilc 一侧向透镜18 —侧逐渐减小。第二保持部lie对安装拍摄元件20的基板21进行保持。可以将(XD(电荷耦合 元件)传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器用作拍摄元件20。被摄体光透过 镜头18在拍摄元件20的拍摄面上成像。拍摄元件20通过光电变换处理将被摄体光变换 为电信号(图像数据)。控制器22由保持部件11保持，控制拍摄元件20的驱动。由拍摄 元件20生成的图像数据通过基板21发送到发送元件16。发送元件16的动作将在下面说 明。在轴部IOb以及轴部IOc的面对拍摄元件20的一侧的空间内设置接收由设置在 生物体外的电力供给装置发送的电力(电磁能)的第一接收单元13和第二接收单元14。 第一接收单元13具有磁芯1 和缠绕在磁芯1 上的线圈13a。第二接收单元14具有磁 芯14b和缠绕在磁芯14b上的线圈14a。线圈13a和线圈1 相互连接并连接于控制器22。[0041]由第一接收单元13和第二接收单元14接收的电磁能被发送到控制器22，并在控 制器22中产生内窥镜摄像机1的驱动能量。该驱动能量用于控制器22和拍摄元件20的 驱动或者向磁场发生元件15通电。当控制器22控制向磁场发生元件15的通电时，磁场发生，并通过与磁铁12的相 互作用使保持部件11相对于容纳部件10旋转。本实施例的内窥镜摄像机1被摄入到生物 体内，并且容纳部件10紧密接触生物体内的壁面(例如，小肠的壁面)。因为容纳部件10 处于通过与体内的壁面接触而被固定的状态，所以保持部件11相对于容纳部件10在轴线 X的周围旋转。通过保持部件11的旋转，由保持部件11保持的拍摄元件20或发光元件17也在 轴线X的周围旋转。在保持部件11的内部空间当中，在第二接收单元14与接触部lib之间的空间中 设置发送元件16。也可以在内窥镜摄像机1内设置产生电力的机构(电池等)。在本实施例中，因为 一边接收来自电力供给装置的电力供给一边对控制器22等进行驱动，所以，没有必要在内 窥镜摄像机1内设置电池等，可以使内窥镜摄像机1小型化。发送元件16向生物体外设置的接收装置发送由拍摄元件20生成的图像数据。参照图2说明采用本实施例的内窥镜摄像机1的拍摄系统。在使用者500穿着的穿着器具100上设置送电线圈101和接收天线102。送电线 圈101对内窥镜摄像机1供给电力。接收天线102对内窥镜摄像机1发送的图像数据进行 接收。接收天线102连接于数据存储装置200，并且接收天线102所接收的图像数据被存储 于数据存储装置200。在数据存储装置200中存储的图像数据通过天线201无线发送到图像处理装置 300。图像处理装置300通过天线301接收从数据存储装置200发送的图像数据。图像处 理装置300连接于PC(个人电脑)等的图像显示装置400。虽然在本实施例中以无线的方式在数据存储装置200与图像处理装置300之间进 行图像数据的发送和接收，但是在本实用新型中也可以通过将数据存储装置200与图像处 理装置300连接的电缆进行图像数据的发送和接收。参照图3说明内窥镜摄像机1的拍摄动作和图像处理装置300的处理动作。当内窥镜摄像机1被摄入生物体内时，内窥镜摄像机1的保持部件11相对于容纳 部件10在轴线X的周围旋转。轴线X为沿内窥镜摄像机1的行进方向延伸的轴线。在内窥镜摄像机1位于生物体内的特定部位(例如，小肠)的情形下，内窥镜摄像 机1通过小肠的蠕动在图3(A)的箭头X的方向上行进。也就是说，因为内窥镜摄像机1的 容纳部件10与小肠的壁面紧密接触，所以通过小肠的壁面的蠕动沿箭头X的方向被挤出。 内窥镜摄像机1通过该蠕动而行进的速度为1 1. 5m/h。控制器22控制向磁场发生元件15的通电，以使保持部件11旋转一周的速度大于 胶囊型医疗装置1通过小肠的蠕动沿箭头X方向行进的速度。因此，当内窥镜摄像机1处 于小肠内的特定位置时，通过随着保持部件11的旋转而利用拍摄元件20进行拍摄动作，来 拍摄小肠壁面的整个周面。一边通过保持部件11的旋转动作使拍摄元件20在轴线X的周围旋转，一边多次反复进行拍摄动作，由此，可以对小肠内壁的整个周面进行拍摄。在本实施例中，使保持部件11 (拍摄元件20)在轴线X的周围以一定的旋转角度 旋转之后，使保持部件11停止旋转。在保持部件11处于停止旋转的状态下，用拍摄元件20 进行拍摄动作。通过在使保持部件11 (拍摄元件20)停止旋转之后进行拍摄动作，可以抑制图像 的晃动，取得高精度的图像数据。在一边使保持部件11 (拍摄元件20)在轴线X的周围旋 转一边进行拍摄动作的情形下，在由拍摄元件20进行电荷蓄积期间内被摄体影像变化，结 果生成有图像晃动的图像数据。在本实施例中，通过使保持部件11 (拍摄元件20)停止旋 转之后进行拍摄动作，可以生成抑制图像晃动的图像数据。在使保持部件11 (拍摄元件20)停止旋转的状态下，也可以进行多次拍摄动作。也 就是说，也可以得到生物体内的壁面的同一区域的多个图像数据。在这种情形下，可以通过 图像处理对得到的多个图像数据进行合成来得到比一个图像数据精度高的图像数据。在上述情形下，可以抑制发光元件17的发光量，并且可以减少发光元件17的电力 消耗。即使对发光元件17的发光量进行抑制来进行拍摄动作，也可以通过对表示同一被摄 体的多个图像数据进行合成来对曝光进行补充。如果使保持部件11 (拍摄元件20)在轴线X的周围旋转，但是保证在通过拍摄动 作而生成的图像数据中图像晃动不被觉察，也能够做到一边使保持部件11 (拍摄元件20) 旋转一边进行拍摄动作。图3 (A)所示的各列Cl C7表示当保持部件11 (拍摄元件20)旋转一周的过程 中通过拍摄动作生成的多个图像数据。各列Cl C7的各图像对应于拍摄元件20的拍摄 区域A。在各列Cl C7中所包含的各图像在前后得到的两图像之间有一部分重复。在本 实施例中，控制器22控制保持部件11的旋转角度，以使在特定时间进行的拍摄动作的拍摄 区域与在下一时间进行的拍摄动作的拍摄区域在一部分上相互重复。由此，可以得到例如 小肠整个内壁的图像数据。特定列中包含的各图像与该特定列的相邻列中包含的图像有一部分重复。因为如 上所述内窥镜摄像机1的行进速度比内窥镜摄像机1中保持部件11 (拍摄元件20)的旋转 速度慢，所以，在内窥镜摄像机1的行进方向(X方向)上得到有一部分重复的两个图像数 据。因为本实施例的内窥镜摄像机1 一边在X方向上行进并在X轴线的周围旋转一边 进行拍摄动作，所以内窥镜摄像机1的拍摄区域A的轨迹为如图3(A)所示的螺旋状。如图 3(B)所示，可以通过将由拍摄动作所得到的多个图像(例如，表示小肠内周的图像)沿特 定的基准线L切开并展开，来在一幅图面内观察整个对象物(例如，小肠内壁的整个周面) (参照图3(C))。通过图像处理使图像间重复的部分相互重合。在如图3(C)所示的图像I中，位于图中最上部的图像部分相当于拍摄元件20处 于特定位置(角度)时所得到的图像。在图像I当中位于图中最下部的图像部分相当于拍 摄元件20位于旋转到上述特定位置之前的位置(角度)时所得到的图像。由图2所示的图像处理装置300进行使上述多个图像连接而生成一个图像I的处 理。由图像处理装置300生成的图像I被显示在图像显示装置400上。由此，使用者(例如，医师)可以通过观察在图像显示装置400上显示的图像I来确认被拍摄的对象物(例 如，小肠的内壁)的状态。根据本实施例，因为当使内窥镜摄像机1通过生物体内的通路(例如，小肠)并进 行拍摄动作时使保持部件11 (包含发光元件17和拍摄元件20)在X轴线的周围旋转，所以 可以得到通路的整个内壁的图像数据。因为通过控制器22的控制使保持部件11旋转，所 以没有必要从生物体的外部进行操作来使内窥镜旋转。因为将拍摄元件20设置成拍摄元件20的拍摄面朝向生物体内的壁面，所以可以 得到生物体内的壁面的正确的图像信息。实施例2参照图4说明本实施例2的内窥镜摄像机。图4是本实施例的内窥镜摄像机的截 面的示意图。在图4中，对与实施例1中说明的部件功能相同的部件使用相同的标号。在本实施例的内窥镜摄像机IA中，保持部件11相对于容纳部件10在轴线X的周 围旋转。在本实施例中，在保持部件11上设置两个拍摄单元30。在各拍摄单元30中包含实施例1中说明的透镜18、拍摄元件20、发光元件17，并 且具体的结构与实施例1中说明的结构相同。在本实施例中，两个拍摄单元30相对于旋转 轴线X对称设置，并且拍摄单元30的拍摄面相互朝向相反侧。控制拍摄元件20等的驱动的控制器22可以设置在两个拍摄单元30之间。在本实施例中，因为采用两个拍摄单元30，所以，保持部件11只需相对于容纳部 件10旋转180°，就可以拍摄到生物体内的通路的整个内周。可以在使保持部件11仅旋 转180°之后，使保持部件11以与目前的旋转方向相同的旋转方向仅旋转180°。另一方 面，也可以在使保持部件11仅旋转180°之后，使保持部件11以与目前的旋转方向相反的 旋转方向仅旋转180°。只要每次使保持部件11旋转半周时切换旋转方向，就可以在内窥镜摄像机内设 置容纳药液等的容纳室。在设置容纳药液等的容纳室的情形下，有必要设置将容纳室内的 药液等向内窥镜摄像机的外部引导的供给管。在这种情形下，因为如上所述切换保持部件 11的旋转方向，所以可以防止药液等的供给管弯曲。实施例3参照图5说明本实用新型的实施例3的内窥镜摄像机。图5是本实施例的内窥镜 摄像机的截面的示意图。在图5中，对与实施例1中说明的部件功能相同的部件使用相同 的标号。在本实施例的内窥镜摄像机IB中，保持部件11相对于容纳部件10在轴线X的周 围旋转。在本实施例中，使拍摄单元40相对于旋转轴线X倾斜。也就是说，拍摄单元40的 拍摄面以相对于旋转轴线X倾斜的状态与旋转轴线X相交。拍摄单元40包含实施例1中 说明的发光元件17、镜头18和拍摄元件20。在本实施例的内窥镜摄像机IB中，因为将拍摄单元40设置在一端，所以可以在保 持部件11的内部空间当中的未设置拍摄单元40的空间中设置实施例1中说明的控制器22 或发送元件16，或者设置使保持部件11旋转的促动器。根据本实施例，通过使拍摄单元40在轴线X的周围旋转，可以拍摄生物体内的通 路(例如，小肠的内壁)的整个内周。[0081]只要可以用拍摄单元40的拍摄动作所得到的图像数据来正确确认生物体内的状 态，就可以适当设定拍摄单元40 (拍摄面)相对于旋转轴线X的倾斜角度。在本实施例中，因为与实施例1相同使保持部件11相对于容纳部件10在轴线X 的周围旋转，所以没有必要从生物体外进行操作来使内窥镜摄像机旋转。虽然在实施例1 3中保持部件11形成沿容纳部件10的内壁的形状，但是本实 用新型并不限于此。虽然在实施例1 3中由容纳部件10和保持部件11作为对拍摄元件 20或控制器22等进行容纳的二重结构，但是本实用新型并不限于此。只要保持部件11在对拍摄元件20等进行保持的状态下相对于容纳部件10在X 轴线的周围旋转即可，因此，即使保持部件11的形状不具有沿容纳部件10的形状也可以。 可以适当设定拍摄单元40的倾斜角度，只要能做到来自拍摄单元40的发光元件17的照明 光可以高精度地照射对象物即可。虽然在实施例1 3中将包含磁铁12、线圈13a、14a以及磁芯13b、14b的所谓电 磁促动器用作使保持部件11旋转的促动器，但是本实用新型并不限于此。例如，可以采用 振动型促动器。采用振动型促动器，使通过向电能-机械能变换元件(压电元件)施加交 变信号而发生行波性的振动波的振动体与接触振动体的接触体相对旋转。具体地，可以在与生物体内的壁面紧密接触而处于被固定的状态的容纳部件10 上设置振动体和接触体当中之一，在保持部件11上设置振动体和接触体当中的另一个。即 使采用这样的结构，通过振动体和接触体之间的旋转，仍可以使保持部件11相对于容纳部 件10旋转。虽然在实施例1 3中说明了采用内窥镜摄像机的情形，但是对于具有相对旋转 的容纳部件10和保持部件11的结构，也可以在保持部件11内仅设置用于供给药液等的供 给机构。也就是说，也可以不使用拍摄元件20等，而使上述供给机构旋转。在这种情形下，因为随着保持部件11的旋转动作使供给药液等的供给口旋转，所 以可以对生物体的整个内壁高效地供给药液。
权利要求1.一种胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于，包括向生物体内的壁面照射照明光的照明单元；对所述照明单元照明的区域进行拍摄的拍摄单元；使所述照明单元和所述拍摄单元在沿胶囊型内窥镜摄像机的行进方向延伸的轴线的 周围旋转的驱动单元；以及容纳所述照明单元、所述拍摄单元和所述驱动单元的容纳部件。
2.根据权利要求1所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于，所述驱动单元包括对所述照明单元和所述拍摄单元进行保持的保持部件；以及使所述保持部件相对于所述容纳部件旋转的促动器。
3.根据权利要求2所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于所述保持部件具有至少 覆盖所述拍摄单元的形状。
4.根据权利要求2所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于所述容纳部件紧密接触 所述生物体内的壁面。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于所述拍摄 单元的拍摄面在与胶囊型内窥镜摄像机的行进方向垂直的方向上与所述生物体内的壁面 对置。
6.根据权利要求2或3所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于具有控制驱动所述拍摄单元和所述驱动单元的控制单元；所述控制单元通过所述促动器控制所述保持部件的旋转动作，并且随着所述保持部件 停止旋转动作使所述拍摄单元进行拍摄动作。
7.根据权利要求6所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于在所述保持部件停止旋 转动作的状态下，所述拍摄单元进行多次拍摄动作。
8.根据权利要求2所述的胶囊型内窥镜摄像机，其特征在于所述保持部件的旋转速 度比胶囊型内窥镜摄像机的行进速度快。
专利摘要本实用新型提供了一种可以得到生物体内的整个壁面的图像信息的胶囊型内窥镜摄像机。其包括向生物体内的壁面照射照明光的照明单元(17)；对照明单元照明的区域进行拍摄的拍摄单元(20)；使照明单元和拍摄单元在沿胶囊型内窥镜摄像机的行进方向延伸的轴线的周围旋转的驱动单元(11、12、13a、13b、14a、14b)；以及容纳照明单元、拍摄单元和驱动单元的容纳部件(10)。
文档编号A61B1/05GK201814541SQ20102054974
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者丸山次郎 申请人:株式会社Rf