CN107249422A - 位置检测系统以及胶囊型医疗装置引导系统 - Google Patents

位置检测系统以及胶囊型医疗装置引导系统 Download PDF

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Abstract

提供一种对产生磁场的磁场产生部的位置和方向中的至少一者进行检测的位置检测系统，该位置检测系统具备：多个检测线圈(32)，其检测磁场产生部所产生的磁场；以及运算部(45)，其基于多个检测线圈(32)检测出的磁场，来计算磁场产生部的位置和方向中的至少一者，其中，各检测线圈(32)呈圆筒状，各检测线圈(32)的长度与直径之比为大于0且1.3以下。由此，针对作为位置或方向的检测对象的磁场产生部所产生的磁场，能够充分且稳定地降低检测线圈中的检测磁场误差。

Description

位置检测系统以及胶囊型医疗装置引导系统
技术领域
本发明涉及一种通过在被检体外检测从被导入到被检体内的胶囊型医疗装置产生的磁场来检测胶囊型医疗装置的位置或方向的位置检测系统以及引导该胶囊型医疗装置的胶囊型医疗装置引导系统。
背景技术
以往，开发出一种用于被导入到被检体内来获取与被检体内有关的各种信息、或者向被检体内投放药剂等的胶囊型医疗装置。作为一例，已知一种形成为能够被导入到被检体的消化管内(管腔内)的大小的胶囊型内窥镜。胶囊型内窥镜在呈胶囊形状的壳体的内部具备摄像功能和无线通信功能，在由被检体吞下之后，一边在消化管内移动一边进行摄像，并依次无线发送被检体的脏器内部的图像(以下也称为体内图像)的图像数据。
开发出一种用于检测这种胶囊型医疗装置在被检体内的位置、方向的系统。例如专利文献1公开了如下一种位置检测系统，在胶囊型医疗装置内设置接收电力供给而产生磁场的线圈(以下称为磁场产生线圈)，由设置于被检体外的多个磁场检测用线圈(以下称为检测线圈)检测从该磁场产生线圈产生的磁场，基于所检测出的磁场的强度来进行胶囊型医疗装置的位置检测运算。
专利文献1：日本特开2008-132047号公报
发明内容
发明要解决的问题
在以往的位置检测系统中，将磁场产生线圈和检测线圈视作不具有大小的点，通过将由检测线圈检测出的磁场作为由磁场产生线圈产生的理论的(即，理想的)磁场分布的一部分进行处理，来进行位置检测运算。然而，实际的磁场产生线圈和检测线圈具有大小，因此与这些线圈的大小、形状相应地在由检测线圈检测出的磁场的强度与理论的磁场的强度之间产生误差(检测磁场误差)。当基于包含这种误差的磁场的强度进行位置检测运算时，会导致与检测磁场误差相应地产生胶囊型医疗装置的位置检测误差。
为了降低检测磁场误差而尽可能地使磁场产生线圈和检测线圈小并且接近理想的点。然而，当使磁场产生线圈小时，导致磁场的输出性能降低，当使检测线圈小时，导致磁场的检测性能降低。其结果，导致磁场的检测信号中的噪声的影响相对增大，并且位置检测误差随时间的偏差增大。因而，通过缩小线圈来实现检测磁场误差的降低存在界限。也就是说，为了执行针对胶囊型医疗装置的精度良好的位置检测，需要通过缩小线圈以外的方法来充分且稳定地降低检测线圈中的检测磁场误差。
本发明是鉴于上述情形而完成的，目的在于提供一种位置检测系统以及胶囊型医疗装置引导系统，针对作为位置或方向的检测对象的磁场产生部所产生的磁场，能够充分且稳定地降低检测线圈中的检测磁场误差。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题而实现目的，本发明所涉及的位置检测系统对产生磁场的磁场产生部的位置和方向中的至少一者进行检测，该位置检测系统的特征在于，具备：多个检测线圈，其检测所述磁场产生部所产生的磁场；以及运算部，其基于所述多个检测线圈检测出的磁场来计算所述磁场产生部的位置和方向中的至少一者，其中，所述多个检测线圈各自呈圆筒状，各检测线圈的长度与直径之比为大于0且1.3以下。
上述位置检测系统的特征在于，所述各检测线圈的长度与直径之比为0.65以上且1.15以下。
本发明所涉及的位置检测系统对产生磁场的磁场产生部的位置和方向中的至少一者进行检测，该位置检测系统的其特征在于，具备：多个检测线圈，其检测所述磁场产生部所产生的磁场；以及运算部，其基于所述多个检测线圈检测出的磁场来计算所述磁场产生部的位置和方向中的至少一者，其中，所述多个检测线圈各自满足式(1)，式(1)中的系数G1、G2、G3分别通过式(2)、(3)、(4)求出。
[数式1]
G1＝-1.73×10-5×DS 2+7.36×10-3×DS-4.71×10-2…(2)
G2＝3.74×10-5×DS 2-1.54×10-3×DS+1.16×10-2(3)
G3＝-8.96×10-5×DS 2-1.74×10-3×DS+1.30×10-2…(4)
上述位置检测系统的特征在于，还具备所述磁场产生部，所述磁场产生部包含产生磁场的呈圆筒状的磁场产生线圈，所述各检测线圈的直径大于所述磁场产生线圈的直径。
上述位置检测系统的特征在于，还具备胶囊型医疗装置，该胶囊型医疗装置内置有所述磁场产生部。
本发明所涉及的胶囊型医疗装置引导系统的特征在于，具备所述位置检测系统，所述胶囊型医疗装置还内置有磁体，该胶囊型医疗装置引导系统还具备引导用磁场产生装置，该引导用磁场产生装置产生引导用磁场，该引导用磁场通过作用于所述磁体来引导所述胶囊型医疗装置。
发明的效果
根据本发明，利用长度与直径之比为大于0且1.3以下的多个检测线圈检测磁场产生部所产生的磁场，因此能够充分且稳定地降低各检测线圈中的检测磁场误差。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的位置检测系统的一个结构例的示意图。
图2是示出图1所示的胶囊型内窥镜的内部构造的一例的示意图。
图3是示出图1所示的检测线圈的形状的示意图。
图4是示出图1所示的磁场检测装置的检测线圈在面板上的配置例的俯视图。
图5是示出图1所示的磁场检测装置的检测线圈在面板上的其它配置例的俯视图。
图6A是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝30mm)的示意图。
图6B是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝25mm)的示意图。
图6C是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝20mm)的示意图。
图6D是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝15mm)的示意图。
图6E是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝10mm)的示意图。
图6F是示出求出检测磁场误差的仿真的结果(DS＝10mm、LS＝5mm)的示意图。
图7是示出检测线圈的长度与直径之比同检测磁场误差之间的相关性的图表。
图8是示出本发明的实施方式2所涉及的胶囊型医疗装置引导系统的一个结构例的示意图。
图9是示出图8所示的胶囊型内窥镜的内部构造的一例的示意图。
图10是示出图8所示的引导用磁场产生装置的一个结构例的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的位置检测系统。此外，在以下的说明中，作为在本实施方式所涉及的位置检测系统中设为检测对象的胶囊型医疗装置的一个方式，例示经口而被导入到被检体内来拍摄被检体内(管腔内)的胶囊型内窥镜，但本发明并不限定于该实施方式。即，本发明例如能够应用于在管腔内从被检体的食道移动到肛门的胶囊型内窥镜、向被检体内配送药剂等的胶囊型医疗装置、具备测定被检体内的PH的PH传感器的胶囊型医疗装置等呈胶囊型的各种医疗装置的位置检测。
另外，在以下的说明中，各附图只不过是以能够理解本发明的内容的程度概要性地示出了形状、大小以及位置关系。因而，本发明并不仅限定于各附图例示出的形状、大小以及位置关系。此外，在图面的记载中对同一部分标注同一附图标记。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的位置检测系统的一个结构例的示意图。如图1所示，本实施方式1所涉及的位置检测系统1具备：胶囊型内窥镜10，其作为向被检体2的管腔内导入的胶囊型医疗装置的一例，将通过拍摄被检体2内获取到的图像数据叠加于无线信号来发送；磁场检测装置30，其设置在用于载置被检体2的床2a的下方，检测胶囊型内窥镜10所产生的交变磁场；以及控制装置40，基于由磁场检测装置30检测出的交变磁场来检测胶囊型内窥镜10的位置和胶囊型内窥镜10所朝向的方向(姿势)中的至少一者。
以下，将床2a的上表面、即被检体2的载置面设为XY平面(水平面)，将与该XY平面正交的方向设为Z方向(铅直方向)。
图2是示出图1所示的胶囊型内窥镜10的内部构造的一例的示意图。如图2所示，胶囊型内窥镜10具备：壳体100，其呈形成为易于被导入到被检体2的管腔内的大小的胶囊型；摄像部11，其收纳在该壳体100内，拍摄被检体2内来获取摄像信号；控制部12，其控制包括摄像部11在内的胶囊型内窥镜10的各部的动作，并且对由摄像部11获取到的摄像信号实施规定的信号处理；发送部13，其无线发送被实施信号处理后的摄像信号；磁场产生部14，其产生用于检测该胶囊型内窥镜10的位置的交变磁场；以及电源部15，其对胶囊型内窥镜10的各部供给电力。
壳体100是形成为能够被导入到被检体2的脏器内部的大小的外壳。壳体100具有呈圆筒形状的筒状壳体101和呈圆顶形状的圆顶状壳体102、103，通过利用呈圆顶形状的圆顶状壳体102、103堵塞筒状壳体101的两侧开口端来实现该壳体100。筒状壳体101由对可见光而言大致不透明的有色的构件形成。另外，圆顶状壳体102、103中的至少一方(在图2中是摄像部11侧的圆顶状壳体102)由对可见光等规定波长频带的光而言透明的光学构件形成。此外，在图2中，只在一方的圆顶状壳体102侧设置了一个摄像部11，但也可以设置两个摄像部11，在该情况下，圆顶状壳体103也由透明的光学构件形成。这种壳体100液密性地在内部包含摄像部11、控制部12、发送部13、磁场产生部14以及电源部15。
摄像部11具有LED等照明部111、聚光透镜等光学系统112以及CMOS图像传感器或CCD等摄像元件113。照明部111向摄像元件113的摄像视野发出白色光等照明光，隔着圆顶状壳体102对摄像视野内的被检体进行照明。光学系统112将来自该摄像视野的反射光会聚在摄像元件113的摄像面来成像。摄像元件113将在摄像面接收到的来自摄像视野的反射光(光信号)转换为电信号来作为图像信号输出。
控制部12使摄像部11以规定的摄像帧频进行动作，并且使照明部111与摄像帧频同步地发光。另外，控制部12对由摄像部11生成的摄像信号实施A/D(模拟/数字)转换、其它规定的信号处理来生成图像数据。并且，控制部12通过使电源部15向磁场产生部14供给电力来使磁场产生部14产生交变磁场。
发送部13具备发送天线，获取被控制部12实施信号处理后的图像数据和关联信息并实施调制处理，并经由发送天线依次无线发送到外部。
磁场产生部14包括磁场产生线圈141和电容器142，接收来自电源部15的电力供给而产生规定频率的交变磁场，其中，该磁场产生线圈141形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场，该电容器142与该磁场产生线圈141一起形成谐振电路。磁场产生线圈141是将金属线沿固定方向卷绕而得到的呈圆筒状的线圈。
电源部15是纽扣型电池、电容器等蓄电部，具有磁开关、光开关等开关部。在将电源部15设成具有磁开关的结构的情况下，电源部15利用从外部施加的磁场来切换电源的接通断开状态，在接通状态的情况下，电源部15适当地对胶囊型内窥镜10的各构成部(摄像部11、控制部12以及发送部13)供给蓄电部的电力。另外，在断开状态的情况下，电源部15停止向胶囊型内窥镜10的各构成部的电力供给。
再次参照图1，磁场检测装置30具有平面状的面板31以及多个检测线圈32，该多个检测线圈32被配置在面板31的主面上，各自接收从胶囊型内窥镜10产生的交变磁场并输出检测信号。
图3是示出各检测线圈32的形状的示意图。各检测线圈32是将金属线沿固定方向卷绕而成的，如图3所示，整体呈圆筒状。以下，将呈圆筒状的检测线圈32的直径(圆筒的直径)设为DS、将卷线方向的长度(圆筒的高度)设为LS、将长度LS与直径DS之比LS/DS设为表示检测线圈32的形状的参数来进行处理。
图4和图5是示出检测线圈32在面板31上的配置例的俯视图。作为检测线圈32的配置，既可以如图4所示那样设为相邻的检测线圈32之间的间隔均匀的矩阵状，也可以如图5所示那样使相邻的检测线圈32之间的间隔与从面板31的中心起的距离相应地扩大。另外，关于检测线圈32的朝向，既可以如图4所示那样将所有检测线圈32以旋转中心轴A(参照图3)与Z轴平行的方式配置，也可以根据检测线圈32的位置以旋转中心轴A与X轴、Y轴、Z轴中的某一个平行的方式改变检测线圈32的朝向。在此，检测线圈32能够精度良好地检测磁场在与旋转中心轴A平行的方向上的变化。因此，通过将以旋转中心轴A分别平行于X轴、Y轴、Z轴的方式配置的三个检测线圈32作为一个单位(线圈组33)进行配置，能够以三维方式检测磁场在该位置的变化。图5示出在面板31的内周侧将多个检测线圈32以旋转中心轴A与Z轴平行的方式配置并且将多个上述线圈组33配置在面板31的端部的例子。
这种磁场检测装置30配置在检查中的被检体2的附近。在实施方式1中，磁场检测装置30以面板31的主面水平的方式配置在床2a的下方。
该磁场检测装置30能够检测胶囊型内窥镜10的位置或方向的区域是检测对象区域R。该检测对象区域R是包括胶囊型内窥镜10能够在被检体2内移动的范围(即，观察对象的脏器的范围)的三维的封闭的区域，是根据磁场检测装置30中的多个检测线圈32的配置、胶囊型内窥镜10内的磁场产生部14能够产生的磁场的强度等预先设定的。
再次参照图1，控制装置40具备：接收部41，其经由接收天线41a接收从胶囊型内窥镜10发送的无线信号；输出部42，其使被该控制装置40处理后的各种信息等输出并显示于显示装置等；存储部43；信号处理部44，其对从各检测线圈32输出的检测信号实施各种信号处理来生成磁场信息；以及运算部45，其进行基于由接收部41接收到的图像数据进行的图像生成、基于由信号处理部44生成的磁场信息进行的胶囊型内窥镜10的位置或方向的检测等的各种运算处理。
在利用胶囊型内窥镜10进行检查时，在被检体2的体表粘贴用于接收从胶囊型内窥镜10发送来的无线信号的多个接收天线41a。接收部41从这些接收天线41a中选择对无线信号而言接收强度最高的接收天线41a，对经由所选择出的接收天线41a接收到的无线信号实施解调处理等，由此获取体内图像的图像数据和关联信息。
输出部42包括液晶、有机EL等各种显示器，将被检体2的体内图像、与拍摄体内图像时的胶囊型内窥镜10的位置、方向有关的信息等以画面显示。
使用快闪存储器或硬盘等以能够改写的方式保存信息的存储介质以及写入读取装置来实现存储部43。存储部43存储用于运算部45对控制装置40的各部进行控制的各种程序或各种参数、由胶囊型内窥镜10拍摄到的体内图像的图像数据、与胶囊型内窥镜10在被检体2内的位置、方向有关的信息等。
信号处理部44具有滤波器部441、放大器442以及A/D转换部443，其中，滤波器部441对从磁场检测装置30输出的检测信号的波形进行整形，A/D转换部443对检测信号实施A/D转换处理。
运算部45例如使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成，从存储部43中读出程序来进行针对构成控制装置40的各部的指示、数据的传送等，并统一控制控制装置40的动作。另外，运算部45具备图像处理部451以及位置检测运算部452。
图像处理部451通过对从接收部41输入的图像数据实施白平衡处理、去马赛克(Demosaicking)、伽马变换、平滑化(噪声去除等)等规定的图像处理来生成显示用的图像数据。
位置检测运算部452基于从信号处理部44输出的检测信号来获取表示胶囊型内窥镜10的位置的信息、表示胶囊型内窥镜10的方向的信息(以下，将这些统称为位置信息)。更详细地说，位置检测运算部452具有：FFT处理部452a，其通过对从信号处理部44输出的检测数据实施高速傅立叶变换处理(以下称为FFT处理)，来提取交变磁场的振幅和相位等磁场信息；以及位置计算部452b，其基于由FFT处理部452a提取出的磁场信息来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向中的至少一者。
接着，对配置于磁场检测装置30的检测线圈32的形状进行说明。胶囊型内窥镜10的位置检测误差大多是因以磁场产生线圈141的位置为磁场产生源的理论的磁场(以下称为理想磁场)的分布与基于由多个检测线圈32实际检测出的磁场(以下称为检测磁场)的磁场分布之间的误差而引起。这是由于位置计算部452b使用没有考虑到磁场产生线圈141和检测线圈32的大小、形状而将磁场产生线圈141和检测线圈32视作点的理想条件下的磁场分布来计算位置、方向。
因此，本发明人通过如下方法进行了求出检测磁场的强度与理想磁场的强度之间的误差(检测磁场误差)的仿真。即，在检测线圈32的配置面内的一个部位配置了检测线圈32，将该检测线圈32的径向和长度方向的中心点(几何中心点)设为原点(X，Y，Z)＝(0，0，0)。然后，计算出将磁场产生线圈141配置在检测对象区域内规定的测定点时的检测线圈32所检测的磁场强度。以将磁场产生线圈141和检测线圈32视作点(微小点)的情况下的磁场强度为理想磁场强度，以具有磁场产生线圈141和检测线圈32的实际的大小和形状的情况下的磁场强度为检测磁场强度。并且，根据上述检测磁场强度与理想磁场强度之间的差(检测磁场强度-理想磁场强度)计算出检测磁场误差。
假定为各测定点存在微小的磁力产生源来计算磁场分布，由此获取理想磁场强度。
另一方面，关于检测磁场强度，如以下那样设定了模型。关于检测线圈32，将位置设置为使径向和长度方向的中心点与原点一致，不考虑卷绕而成的金属线的螺旋形状，而视作聚集了相当于长度LS的量的直径为DS的圆形状的检测线圈所得到的集合，来求出原点处的磁场强度。将检测线圈32的朝向设成使该检测线圈32的旋转中心轴成为铅直(与Z轴平行，即开口端面水平)的朝向。另外，关于检测线圈32的形状，将直径DS设定为10mm、20mm、30mm、40mm这四种，使长度LS相对于各直径在5mm～30mm的范围内变化。
关于磁场产生线圈141，将位置设定为使径向和长度方向的中心点与各测定点的坐标一致，不考虑卷绕而成的金属线的螺旋形状，而视作聚集了相当于长度Lm的量的直径为Dm的圆电流所得到的集合，来计算出磁场分布。各测定点处的磁场产生线圈141的朝向设成使该磁场产生线圈141的旋转中心轴成为铅直的朝向(即，与检测线圈32的朝向相同的朝向)以及使旋转中心轴与X轴平行的朝向(即，检测线圈的径向)这两个模式。另外，关于磁场产生线圈141的直径Dm，设成比上述检测线圈32的直径DS中的任一个都小。
作为检测对象区域内设定的测定点，在+X方向上在0mm～450mm的范围内设为50mm间距，在+Z方向上在50mm～500mm的范围内设为50mm间距。此外，-X方向和±Y方向上的检测线圈32的配置与+X方向上的检测线圈32的配置对称，因此省略。
图6A～图6F是示出上述仿真的结果的示意图，示出检测线圈32的直径DS＝10mm的情况。关于检测线圈32的长度LS，在图6A的情况下为30mm(LS/DS＝3.0)，在图6B的情况下为25mm(LS/DS＝2.5)，在图6C的情况下为20mm(LS/DS＝2.0)，在图6D的情况下为15mm(LS/DS＝1.5)，在图6E的情况下为10mm(LS/DS＝1.0)，在图6F的情况下为5mm(LS/DS＝0.5)。
在图6A～图6F所示的各图表中，横轴表示检测线圈32的径向(X方向)的坐标，纵轴表示检测线圈32的轴向(Z方向)的坐标。另外，图表中的各坐标的浓度表示检测磁场误差的绝对值，各坐标的浓度越浓，则表示检测磁场误差(绝对值)越大，浓度越淡，则表示检测磁场误差(绝对值)越小。
本发明人根据这种仿真的结果得到了以下见解。当对比图6A～图6F时可知，在图6E所示的LS/DS＝1.0的情况下，良好地抑制了检测磁场误差(浓度浓的区域少)。也就是说，可以说检测线圈32的直径DS与长度LS越接近则检测磁场误差越小。
另外，可知在测定点相同的情况下(即，在理想磁场强度相同的情况下)检测线圈32的直径DS越大则检测磁场强度越小。因而，在该情况下，与理想磁场强度之间的差向负方向推移。另一方面，可知在测定点相同的情况下(同上)检测线圈的长度LS越长则检测磁场强度越大。因而，在该情况下，与理想磁场强度之间的差向正方向推移。根据这些结果，本发明人认为，通过调整检测线圈32的直径DS与长度LS之间的平衡，能够降低检测磁场误差，并且为了求出检测线圈32的最佳的形状而进一步进行了研究。
图7总结了关于上述4种检测线圈32(DS＝10mm、20mm、30mm、40mm)的仿真的结果，示出了检测线圈的长度LS与直径DS之比LS/DS(横轴)与检测磁场误差(纵轴)之间的相关性。
如图7所示，可知在要将检测磁场误差收敛在±20％以内的情况下，只要将检测线圈32的长度与直径之比LS/DS设为大于0且1.3以下即可。另外，在要将检测磁场误差收敛在±10％以内的情况下，只要将长度与直径之比LS/DS设为0.65以上且1.15以下即可。并且，要使检测磁场误差为±5％以内，只要将长度与直径之比LS/DS设为0.8以上且1.05以下即可。在此，检测磁场误差为±20％是指基于由检测线圈32检测出的磁场得到的胶囊型内窥镜10的位置与实际的胶囊型内窥镜10的位置之间的误差(位置检测误差)为2mm以下的范围。另外，检测磁场误差为±10％是指位置检测误差为1mm以下的范围。
本发明人根据上述仿真的结果进一步发现，能够利用检测线圈32的长度LS与直径DS之比LS/DS近似地计算出检测磁场误差。下面的式(1)是表示检测磁场误差B的近似式。
[数式2]
式(1)所示的系数G1、G2、G3与检测线圈32的直径DS相应地变化。下面的式(2)～(4)分别是用于求出系数G1、G2、G3的近似式。
[数式3]
G1＝-1.73×10-5×DS 2+7.36×10-3×DS-4.71×10-2…(2)
G2＝3.74×10-5×DS 2-1.54×10-3×DS+1.16×10-2…(3)
G3＝-8.96×10-5×DS 2-1.74×10-3×DS+1.30×10-2…(4)
因而，为了使检测磁场误差B为期望的值以下，要求出满足下面的式(5)的比LS/DS即可。
[数式4]
在想要将检测磁场误差设为例如10％以下的情况下，在已决定了检测线圈32的直径DS时，将式(5)的右边设为B＝0.1来求解式(5)，由此能够求出能够使检测磁场误差为10％以下的检测线圈32的长度LS。相反地，在已决定了检测线圈32的长度LS时，将式(5)的右边设为B＝0.1来求解式(5)，由此能够求出能够使检测磁场误差为10％以下的检测线圈32的直径DS。
如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式1，通过将检测线圈32的长度LS与直径DS之比LS/DS设为大于0且1.3以下，优选的是设为0.65以上且1.15以下，更加优选的是设为0.8以上且1.05以下，能够充分且稳定地降低检测线圈32的位置处的检测磁场误差。因而，通过使用这样设计出的检测线圈32，能够执行针对胶囊型内窥镜10的精度良好的位置检测。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2进行说明。图8是示出本发明的实施方式2所涉及的胶囊型医疗装置引导系统的一个结构例的示意图。如图8所示，本实施方式2所涉及的胶囊型医疗装置引导系统3具备胶囊型内窥镜10A、磁场检测装置30、产生用于引导胶囊型内窥镜10A的磁场的引导用磁场产生装置50、以及检测胶囊型内窥镜10A的位置或方向并且控制引导用磁场产生装置50的动作的控制装置60。其中，磁场检测装置30的结构与实施方式1相同。
图9是示出胶囊型内窥镜10A的内部构造的一例的示意图。如图9所示，相对于图2所示的胶囊型内窥镜10，胶囊型内窥镜10A还具备永磁体16。胶囊型内窥镜10A的除永磁体16以外的各部的结构和动作与实施方式1相同。
永磁体16用于能够通过由引导用磁场产生装置50产生的磁场对胶囊型内窥镜10A进行磁引导，该永磁体16以磁化方向相对于壳体100的长轴La具有倾斜的方式被固定配置在壳体100的内部。此外，在图9中，使用箭头表示永磁体16的磁化方向。在实施方式2中，将永磁体16配置为磁化方向与长轴La正交。永磁体16追随从外部施加的磁场而进行动作，其结果，实现引导用磁场产生装置50对胶囊型内窥镜10A的磁引导。
图10是示出引导用磁场产生装置50的一个结构例的示意图。如图10所示，引导用磁场产生装置50产生用于使被导入到被检体2内的胶囊型内窥镜10A的位置、长轴La相对于铅直方向的倾斜角以及方位角相对于被检体2相对地变化的磁场。更详细地说，引导用磁场产生装置50具备作为引导用磁场产生部的体外永磁体51以及使该体外永磁体51的位置和姿势变化的磁体驱动部52。其中，磁体驱动部52具有平面位置变更部521、铅直位置变更部522、仰角变更部523以及旋转角变更部524。
体外永磁体51优选由具有长方体形状的棒磁体来实现，将胶囊型内窥镜10A约束在将与体外永磁体51自身的磁化方向平行的四个面中的一个面投影到水平面所得到的区域内。此外，也可以设置通过电流流过而产生磁场的电磁体，来代替体外永磁体51。
磁体驱动部52按照从后述的引导用磁场控制部62输出的控制信号进行动作。具体地说，平面位置变更部521使体外永磁体51在XY面内平移。即，在确保体外永磁体51中的被磁化的2个磁极的相对位置的状态下在水平面内进行移动。铅直位置变更部522使体外永磁体51沿Z方向平移。即，在确保体外永磁体51中的被磁化的2个磁极的相对位置的状态下沿铅直方向进行移动。仰角变更部523通过使体外永磁体51在包括体外永磁体51的磁化方向的铅直面内旋转来使磁化方向相对于水平面的角度变化。旋转角变更部524使体外永磁体51相对于通过体外永磁体51的中心的铅直方向的轴转动。
再次参照图8，相对于图1所示的控制装置40，控制装置60还具备操作输入部61和引导用磁场控制部62。控制装置60中的除操作输入部61和引导用磁场控制部62以外的各部的结构和动作与实施方式1相同。
操作输入部61由各种按钮、开关、键盘等输入设备、鼠标、触摸面板等指示设备、操纵杆等构成，用于针对控制装置60的各种信息、命令的输入。操作输入部61与由用户进行的输入操作相应地将各种信息输入到运算部45。作为由操作输入部61输入的信息，例如举出用于将胶囊型内窥镜10A引导成为用户所期望的位置和姿势的信息(以下称为引导操作信息)。
引导用磁场控制部62进行用于引导胶囊型内窥镜10A的控制。详细地说，引导用磁场控制部62在从操作输入部61被输入了引导操作信息的情况下，基于该引导操作信息以及由位置检测运算部452计算出的胶囊型内窥镜10A的位置和方向来控制磁体驱动部52的各部的动作，以使胶囊型内窥镜10A在用户所期望的位置朝向用户所期望的方向。即，通过使体外永磁体51的位置、仰角以及旋转角变化，使包括胶囊型内窥镜10A的位置的空间中的磁场变化来引导胶囊型内窥镜10A。
以上所说明的本发明的实施方式1、2只不过是用于实施本发明的例子，本发明并不限定于这些实施方式。另外，本发明能够根据规格等进行各种变形，并且根据上述记载显而易见的是，在本发明的范围内能够具有其它各种实施方式。
附图标记说明
1：位置检测系统；2：被检体；2a：床；3：胶囊型医疗装置引导系统；10、10A：胶囊型内窥镜；11：摄像部；12：控制部；13：发送部；14：磁场产生部；15：电源部；16：永磁体；30：磁场检测装置；31：面板；32：检测线圈；33：线圈组；40、60：控制装置；41：接收部；42：输出部；43：存储部；44：信号处理部；45：运算部；50：引导用磁场产生装置；51：体外永磁体；52：磁体驱动部；61：操作输入部；62：引导用磁场控制部；100：壳体；101：筒状壳体；102、103：圆顶状壳体；111：照明部；112：光学系统；113：摄像元件；141：磁场产生线圈；142：电容器；441：滤波器部；442：放大器；443：A/D转换部；451：图像处理部；452：位置检测运算部；452a：FFT处理部；452b：位置计算部；521：平面位置变更部；522：铅直位置变更部；523：仰角变更部；524：旋转角变更部。

Claims (6)

1.一种位置检测系统，对产生磁场的磁场产生部的位置和方向中的至少一者进行检测，该位置检测系统的特征在于，具备：
多个检测线圈，其检测所述磁场产生部所产生的磁场；以及
运算部，其基于所述多个检测线圈检测出的磁场来计算所述磁场产生部的位置和方向中的至少一者，
其中，所述多个检测线圈各自呈圆筒状，各检测线圈的长度与直径之比为大于0且1.3以下。
2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于，
所述各检测线圈的长度与直径之比为0.65以上且1.15以下。
3.一种位置检测系统，对产生磁场的磁场产生部的位置和方向中的至少一者进行检测，该位置检测系统的特征在于，具备：
多个检测线圈，其检测所述磁场产生部所产生的磁场；以及
运算部，其基于所述多个检测线圈检测出的磁场来计算所述磁场产生部的位置和方向中的至少一者，
其中，所述多个检测线圈各自满足式1，
式1中的系数G1、G2、G3分别通过式2、式3、式4求出，
[数式1]
<mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>G</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mi>S</mi> </msub> <msub> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>G</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mi>S</mi> </msub> <msub> <mi>D</mi> <mi>S</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>G</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>|</mo> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.2...</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
G1＝-1.73×10-5×DS 2+7.36×10-3×DS-4.71×10-2…(2)
G2＝3.74×10-5×DS 2-1.54×10-3×DS+1.16×10-2…(3)
G3＝-8.96×10-5×DS 2-1.74×10-3×DS+1.30×10-2…(4)。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，还具备所述磁场产生部，
所述磁场产生部包含产生磁场的呈圆筒状的磁场产生线圈，
所述各检测线圈的直径大于所述磁场产生线圈的直径。
5.根据权利要求4所述的位置检测系统，其特征在于，
还具备胶囊型医疗装置，该胶囊型医疗装置内置有所述磁场产生部。
6.一种胶囊型医疗装置引导系统，其特征在于，
具备根据权利要求5所述的位置检测系统，
所述胶囊型医疗装置还内置有磁体，
所述胶囊型医疗装置引导系统还具备引导用磁场产生装置，该引导用磁场产生装置产生引导用磁场，该引导用磁场通过作用于所述磁体来引导所述胶囊型医疗装置。
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