JP2006075533A - 被検体内導入システム、受信装置および被検体内導入装置 - Google Patents

被検体内導入システム、受信装置および被検体内導入装置 Download PDF

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Abstract

【課題】使用コストの増大を抑制しつつ使用の際に被検体が負う負担の程度を、使用目的に応じた最小限のものに限定することが可能な被検体内導入システムを実現する。
【解決手段】被検体内導入システムの構成要素たる受信装置３は、受信アンテナ８ａ〜８ｄおよび受信処理装置９によって構成される受信ユニット６と、送信アンテナ１０ａ〜１０ｄ、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂ、拡散磁場形成部１２および処理装置１３によって構成される位置検出ユニット７とが別個独立に形成された構成を有する。従って、カプセル型内視鏡２によって取得される被検体内情報の取得およびカプセル型内視鏡２の位置検出を目的として被検体内導入システムを使用する場合には受信ユニット６と位置検出ユニット７の双方を使用し、被検体内情報の取得のみを目的とする場合には受信ユニット６のみを使用することが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体の内部に導入され、該被検体に関する情報として被検体内情報を取得し、取得した被検体内情報を含む無線信号を送信する被検体内導入装置と、該被検体内導入装置によって送信された無線信号の受信処理を行う受信装置と、被検体内導入装置および受信装置によって構成された被検体内導入システムに関するものである。
近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されている。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。
体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられたメモリに蓄積される。無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信装置を携帯することにより、被検体は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの間に渡って、自由に行動できる。カプセル型内視鏡が排出された後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、従来のカプセル型内視鏡システムにおいては、体腔内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出する機構を備えたものも提案されている。例えば、カプセル型内視鏡を導入する被検体の内部に強度に関して位置依存性を有する磁場を形成し、カプセル型内視鏡に内蔵した磁場センサによって検出された磁場の強度に基づき被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出することが可能である。かかるカプセル型内視鏡システムでは、磁場を形成するために、所定のコイルを被検体外部に配置した構成を採用しており、かかるコイルに所定の電流を流すことによって、被検体内部に磁場を形成することとしている。
このように受信装置内に位置検出機構をさらに備えることによって、従来のカプセル型内視鏡システムでは、例えばカプセル型内視鏡が被検体の小腸に到達した時点から撮像機構による撮像動作を開始させる等の工夫を行うことが可能となる。従って、医師にとって必要な部分についてのみ画像データを取得することが可能になる等の利点を有することとなる。
特開２００３−１９１１１号公報
しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムでは、位置検出機構が所定の大きさを有することから、位置検出を行わない場合における患者の負担が不必要に増大するという課題を有する。以下、かかる課題について詳細に説明する。
カプセル型内視鏡を用いた検査では、常に位置検出を行う必要性を有するということではなく、被検体の口腔から大腸にかけて一様に画像取得を行う検査等の場合には、位置検出を伴わずに検査が行われることとなる。かかる検査の場合には、受信装置に備わる位置検出機構は不要であり、被検体は不要な位置検出機構を含む受信装置を検査が終了するまで携帯することとなり、被検体に対する負荷が不必要に増大することとなり、妥当ではない。
かかる課題の解決策としては、位置検出機構を備えた受信装置と、位置検出機構を備えない受信装置とをそれぞれ用意し、検査の目的に応じて使い分けることが挙げられる。しかしながら、かかる構成を採用した場合、複数種類の受信装置が必要となることを意味し、カプセル型内視鏡を用いた検査に要するコストが増大することとなるという新たな課題が生じることとなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡等の被検体内導入装置を備えた被検体内導入システムに関して、使用コストの増大を抑制しつつ使用の際に被検体が負う負担の程度を、使用目的に応じた最小限のものに限定することが可能な被検体内導入システムを実現することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる被検体内導入システムは、被検体の内部に導入され、該被検体に関する情報として被検体内情報を取得し、取得した被検体内情報を含む無線信号を送信する被検体内導入装置と、該被検体内導入装置によって送信された無線信号の受信処理を行う受信装置とによって構成された被検体内導入システムであって、前記被検体内導入装置は、前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、当該被検体内導入装置が位置する領域における磁場を検出する磁場センサ手段と、少なくとも前記被検体内情報を含む無線信号を送信する無線送信手段とを備え、前記受信装置は、前記被検体内導入装置によって送信された無線信号を受信する受信アンテナと、該受信アンテナによって受信された無線信号に対する受信処理を行う受信回路とを少なくとも備えた受信ユニットと、前記被検体内導入装置が存在しうる領域に所定の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記磁場センサ手段によって取得された前記位置検出用磁場の検出結果に基づき前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段とを備え、前記受信ユニットと別個独立に形成された位置検出ユニットとを備えたことを特徴とする。
この請求項１の発明によれば、受信ユニットと位置検出ユニットとを別個独立に形成することとしたため、被検体の負担を使用目的に応じた最小限度のものとすることが可能である。すなわち、被検体内情報の取得のみを目的とする場合には、受信装置に関して位置検出ユニットを取り外して受信ユニットのみを使用することが可能となり、被検体の負荷を低減することが可能である。
また、請求項２にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記無線送信手段は、前記被検体内情報に加えて前記磁場センサ手段によって取得される検出結果を含む無線信号を送信し、前記位置検出ユニットは、前記受信ユニットを介して前記磁場センサ手段によって取得された検出結果を取得することを特徴とする。
また、請求項３にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記位置検出ユニットは、使用の際に前記被検体に対して固定された状態で配置され、前記受信ユニットは、使用の際に前記被検体に対する位置が可変な状態で配置されることを特徴とする。
また、請求項４にかかる受信装置は、所定の検出対象によって送信される無線信号の受信処理を行う受信装置であって、前記検出対象によって送信された無線信号を受信する受信アンテナと、該受信アンテナによって受信された無線信号に対する受信処理を行う受信回路とを少なくとも備えた受信ユニットと、前記検出対象が存在しうる領域に所定の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記検出対象が存在する領域における前記位置検出用磁場の検出結果に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段とを備え、前記受信ユニットと別個独立に形成された位置検出ユニットとを備えたことを特徴とする。
また、請求項５にかかる被検体内導入装置は、被検体の内部に導入され、該被検体に関する情報として被検体内情報を取得する被検体内導入装置であって、前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、当該被検体内導入装置が位置する領域における磁場を検出する磁場センサ手段と、少なくとも前記被検体内情報を含む無線信号を送信する無線送信手段と、前記磁場センサ手段の駆動状態を制御する磁場検出制御手段とを備えたことを特徴とする。
この請求項５の発明によれば、被検体内情報のみの取得を目的とした場合および被検体内情報および位置検出用磁場を利用した位置検出を目的とした場合の双方に関して用いることが可能である。
また、請求項６にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、外部から送信される無線信号を受信する無線受信手段をさらに備え、前記磁場検出制御手段は、前記無線受信手段によって受信された制御信号に基づき前記磁場センサ手段の駆動状態を制御することを特徴とする。
また、請求項７にかかる被検体内導入装置は、上記の発明において、前記磁場センサ手段は、前記位置検出用磁場が当該被検体内導入装置の位置する領域に形成されてない場合には、通常モードよりも検出間隔が長周期となる待機モードの磁場検出を行い、前記待機モードにおいて前記位置検出用磁場が検出された場合に前記待機モードから前記通常モードに移行することを特徴とする。
本発明にかかる被検体内導入システムおよび受信装置は、受信ユニットと位置検出ユニットとを別個独立に形成することとしたため、被検体の負担を使用目的に応じた最小限度のものとすることが可能であるという効果を奏する。すなわち、被検体内情報の取得のみを目的とする場合には、受信装置に関して位置検出ユニットを取り外して受信ユニットのみを使用することが可能となり、被検体の負荷を低減できるという効果を奏する。
また、本発明にかかる被検体内導入装置は、被検体内情報のみの取得を目的とした場合および被検体内情報および位置検出用磁場を利用した位置検出を目的とした場合の双方に関して用いることが可能であるという効果を奏する。
以下、この発明を実施するための最良の形態（以下では、単に「実施の形態」と称する）である被検体内導入装置、受信装置および被検体内導入システムについて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる被検体内導入システムについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムは、被検体１の内部に導入されるカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２によって送信される無線信号の受診処理等を行う受信装置３と、受信装置３によって受信された、カプセル型内視鏡２から送信された無線信号の内容を表示する表示装置４と、受信装置３と表示装置４との間の情報の受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。また、図１に示すように、本実施の形態１では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって形成され、カプセル型内視鏡２に対して固定された座標軸である対象座標軸と、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸によって形成され、カプセル型内視鏡２の運動とは無関係に定められ、具体的には被検体１に対して固定された座標軸である基準座標軸とを設定しており、後述する位置検出ユニット７は、基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を検出することとしている。
表示装置４は、受信装置３によって受信された、カプセル型内視鏡２によって撮像された被検体内画像等を表示するためのものであり、携帯型記録媒体５によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーション等のような構成を有する。具体的には、表示装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像等を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像等を出力する構成としても良い。
携帯型記録媒体５は、後述する受信処理装置９および表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する装着時に情報の出力および記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡２が被検体１の体腔内を移動している間は受信処理装置９に装着されて被検体内画像および基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を記憶する。そして、カプセル型内視鏡２が被検体１から排出された後に、受信処理装置９から取り出されて表示装置４に装着され、記録したデータが表示装置４によって読み出される構成を有する。受信処理装置９と表示装置４との間のデータの受け渡しをコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ等の携帯型記録媒体５によって行うことで、受信処理装置９と表示装置４との間が有線接続された場合と異なり、カプセル型内視鏡２が被検体１内部を移動中であっても、被検体１が自由に行動することが可能となる。
次に、カプセル型内視鏡２について説明する。カプセル型内視鏡２は、特許請求の範囲における検出対象および被検体内導入装置の一例として機能するものである。具体的には、カプセル型内視鏡２は、被検体１の内部に導入され、被検体１内を移動しつつ被検体内情報を取得し、取得した被検体内情報を含む無線信号を外部に送信する機能を有する。また、カプセル型内視鏡２は、後述する位置関係の検出のための磁場検出機能を有すると共に駆動電力が外部から供給される構成を有し、具体的には外部から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を駆動電力として再生する機能を有する。
図２は、カプセル型内視鏡２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡２は、被検体内情報を取得する機構として、被検体内情報を取得する被検体内情報取得部１４と、取得された被検体内情報に対して所定の処理を行う信号処理部１５とを備える。また、カプセル型内視鏡２は、磁場検出機構として磁場を検出し、検出磁場に対応した電気信号を出力する磁場センサ１６と、出力された電気信号を増幅するための増幅部１７と、増幅部１７から出力された電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１８とを備える。
被検体内情報取得部１４は、被検体内情報、本実施の形態１においては被検体内の画像データたる被検体内画像を取得するためのものである。具体的には、被検体内情報取得部１４は、照明部として機能するＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２の駆動を制御するＬＥＤ駆動回路２３と、ＬＥＤ２２によって照明された領域の少なくとも一部を撮像する撮像部として機能するＣＣＤ２４と、ＣＣＤ２４の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路２５とを備える。なお、照明部および撮像部の具体的な構成としては、ＬＥＤ、ＣＣＤを用いることは必須ではなく、例えば撮像部としてＣＭＯＳ等を用いることとしても良い。
磁場センサ１６は、カプセル型内視鏡２の存在領域に形成されている磁場の方位および強度を検出するためのものである。具体的には、磁場センサ１６は、例えば、ＭＩ（Magneto Impedance）センサを用いて形成されている。ＭＩセンサは、例えばFeCoSiB系アモルファスワイヤを感磁媒体として用いた構成を有し、感磁媒体に高周波電流を通電した際に、外部磁界に起因して感磁媒体の磁気インピーダンスが大きく変化するＭＩ効果を利用して磁場強度の検出を行っている。なお、磁場センサ１６は、ＭＩセンサ以外にも、例えばＭＲＥ（磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）磁気センサ等を用いて構成することとしても良い。
図１にも示したように、本実施の形態１では、検出対象たるカプセル型内視鏡２の座標軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定された対象座標軸を想定している。かかる対象座標軸に対応して、磁場センサ１６は、カプセル型内視鏡２が位置する領域に形成された磁場について、Ｘ方向成分、Ｙ方向成分およびＺ方向成分の磁場強度を検出し、それぞれの方向における磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。磁場センサ１６によって検出された、対象座標軸における磁場強度成分は、後述の無線送信部１９を介して受信装置３に送信され、受信装置３は、磁場センサ１６によって検出された磁場成分の値に基づいて対象座標軸と基準座標軸の位置関係を導出することとなる。
さらに、カプセル型内視鏡２は、送信回路２６および送信アンテナ２７を備えると共に外部に対して無線送信を行うための無線送信部１９と、無線送信部１９に対して出力する信号に関して、信号処理部１５から出力されたものとＡ／Ｄ変換部１８から出力されたものとの間で適宜切り替える切替部２０とを備える。また、カプセル型内視鏡２は、被検体内情報取得部１４、信号処理部１５および切替部２０の駆動タイミングを同期させるためのタイミング発生部２１を備える。
また、カプセル型内視鏡２は、外部から送信される無線信号に基づき磁場センサ１６等の駆動状態を制御する機能を有する。具体的には、カプセル型内視鏡２は、後述する位置検出ユニット７から送信される無線信号を受信する無線受信部３３と、受信された無線信号に対して所定の処理を行うことによって所定の制御信号を抽出する信号処理部３０と、制御信号に基づき磁場センサ１６および切替部２０の駆動状態を制御する磁場検出制御部３１とを備える。
無線受信部３３は、受信アンテナ２８および受信アンテナ２８を介して受信された無線信号に対して復調処理等の所定の処理を行う受信回路２９とを備える。また、磁場検出制御部３１は、制御信号の内容に応じて磁場センサ１６等の駆動状態を制御する機能を有し、最も簡易な構成としては、制御信号が入力されない状態では磁場センサ１６等の駆動を停止し、制御信号の入力を受けて磁場センサ１６等を駆動させる制御を行う。
次に、受信装置３について説明する。図１にも示したように、受信装置３は、互いに別個独立に形成された受信ユニット６および位置検出ユニット７によって構成され、受信ユニット６と位置検出ユニット７とを組み合わせた状態で動作するのみならず、受信ユニット６のみが単独で動作することが可能な構成を有する。図３は、受信装置３の全体構成について示す模式的なブロック図である。以下では、まず受信ユニット６の構成を説明した後、位置検出ユニット７の構成を説明することとする。
受信ユニット６は、図１および図３に示すように、カプセル型内視鏡２によって送信された無線信号を受信するための受信アンテナ８ａ〜８ｄと、受信アンテナ８ａ〜８ｄのいずれかを介して受信された無線信号に対する受信処理等を行う受信処理装置９とによって構成される。
受信アンテナ８ａ〜８ｄは、カプセル型内視鏡２に備わる無線送信部１９から送信された無線信号を受信するためのものである。具体的には、受信アンテナ８ａ〜８ｄは、ループアンテナ等によって形成され、被検体１の外表面上に配置された状態で使用される。
受信処理装置９は、受信アンテナ８ａ〜８ｄのいずれかを介して受信された無線信号に対して受信処理等を行うためのものである。具体的には、受信処理装置９は、受信アンテナ８ａ〜８ｄのいずれかを選択する受信アンテナ選択部３５と、選択した受信アンテナを介して受信された無線信号に対して復調処理等を行うことによって、無線信号に含まれる原信号を抽出する受信回路３６と、抽出された原信号を処理することによって画像信号等を再構成する信号処理部３７とを有する。
具体的には、信号処理部３７は、抽出された原信号に基づき磁場信号Ｓ1〜Ｓ3および画像信号Ｓ4を再構成し、それぞれ適切な構成要素に対して出力する機能を有する。ここで、磁場信号Ｓ1〜Ｓ3は、それぞれ磁場センサ１６によって検出された第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場に対応する磁場信号であり、後述するように受信ユニット６に対して位置検出ユニット７が組み合わされた状態で使用された場合に再構成される。また、画像信号Ｓ4は、被検体内情報取得部１４によって取得された被検体内画像に対応するものである。なお、磁場信号Ｓ1〜Ｓ3の具体的な形態としては、カプセル型内視鏡２に対して固定された対象座標軸における検出磁場強度に対応した方向ベクトルによって表現され、対象座標軸における磁場進行方向および磁場強度に関する情報を含むものとする。
また、受信処理装置９は、信号処理部３７によって再構成された画像信号Ｓ4等を携帯型記録媒体５に記録する機能を有する記録部３８と、受信回路３６によって出力される磁場強度信号等に基づき受信アンテナ選択部３５におけるアンテナ選択の態様を制御する選択制御部３９と、位置検出ユニット７に対して情報の入出力を行うための入出力インタフェース４１と、受信処理装置９に備わる構成要素に対して駆動電力を供給する電力供給部４２とを備える。
記録部３８は、入力されたデータを携帯型記録媒体５に記録する機能を有する。記録部３８に対しては、上述の画像信号Ｓ4の他に、入出力インタフェース４１を介して位置検出ユニット７によって導出されたカプセル型内視鏡２の位置情報も入力される構成を有する。
選択制御部３９は、受信アンテナ８ａ〜８ｄの中から受信に適した受信アンテナを選択するためのものである。具体的には、選択制御部３９は、受信回路３６によって生成された受信強度に関する情報（例えば、ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator :受信信号強度表示信号)に基づき、最も受信強度の高い受信アンテナ８を決定し、決定した受信アンテナ８を選択するよう受信アンテナ選択部３５を制御する機能を有する。
入出力インタフェース４１は、位置検出ユニット７との間で情報のやりとりを行うためのものである。具体的には、本実施の形態１においては、入出力インタフェース４１は、少なくとも位置検出ユニット７に対して磁場信号Ｓ1〜Ｓ3を出力すると共に、位置検出ユニット７側からカプセル型内視鏡２の位置に関する情報を入力する。入出力インタフェース４１の具体的な構成としては、情報の入出力を行うことが可能なものであれば任意の構成を採用することとして良い。すなわち、例えば位置検出ユニット７に備わる入出力インタフェース４４（後述）との間で有線接続を行う構成としても良いし、無線接続する構成としても良い。
次に、位置検出ユニット７について説明する。図１および図３に示すように、位置検出ユニット７は、カプセル型内視鏡２に対して無線信号を送信するための送信アンテナ１０ａ〜１０ｄと、位置検出用磁場としてそれぞれ第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場を形成する第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２と、所定の情報処理を行う処理装置１３とを備える。以下では、処理装置１３の構成を説明した後に第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２について説明を行うこととする。
処理装置１３は、図３にも示すように、受信ユニット６に備わる入出力インタフェース４１との間で情報のやりとりを行うための入出力インタフェース４４と、受信ユニット６から出力された情報のうち、第１直線磁場および第２直線磁場の検出強度に対応した磁場信号Ｓ1、Ｓ2に基づき基準座標軸に対する対象座標軸のなす方位を導出する方位導出部４５と、拡散磁場の検出強度に対応した磁場信号Ｓ3および磁場信号Ｓ2と、方位導出部４５の導出結果とを用いてカプセル型内視鏡２の位置を導出する位置導出部４６と、位置導出部４６による位置導出の際に、拡散磁場を構成する磁力線の進行方向と位置との対応関係を記録した磁力線方位データベース４７とを備える。これらの構成要素による方位導出および位置導出に関しては、後に詳細に説明する。
また、処理装置１３は、カプセル型内視鏡２に対して制御信号を無線送信すると共に、第１直線磁場形成部１１ａ等に対する駆動制御を行う機能を有する。具体的には、処理装置１３は、制御信号を生成する制御信号生成部４８と、生成された制御信号を含む無線信号に基づき所定の無線信号を生成する送信回路４９と、生成された無線信号を送信するアンテナを送信アンテナ１０ａ〜１０ｄの中から選択する送信アンテナ選択部５０と、送信アンテナの選択態様を制御する選択制御部５１とを備える。また、処理装置１３は、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２および制御信号生成部４８の駆動状態を制御する磁場形成制御部５２とを備える。
制御信号生成部４８は、カプセル型内視鏡２に備わる磁場検出制御部３１に対して供給する制御信号を生成する機能を有する。制御信号の内容としては任意のものを用いることが可能であって、例えば磁場検出制御部３１が、何らかの信号が入力された際に磁場センサ１６等を駆動させる機能を有する場合には、制御信号としては例えば単一パルスによって構成されることとしても良い。
選択制御部５１は、制御信号を含む無線信号の送信に使用する送信アンテナ１０の選択態様を決定するためのものである。具体的には、選択制御部５１は、方位導出部４５および位置導出部４６による導出結果に基づき、カプセル型内視鏡２に対して最も効率的に無線信号を送信可能な送信アンテナ１０を決定する機能を有する。すなわち、選択制御部５１は、あらかじめカプセル型内視鏡２に備わる受信アンテナ２８の対象座標軸における位置を把握すると共に、方位導出部４５および位置導出部４６の導出結果に応じて対象座標軸と基準座標軸との位置関係を取得する。そして、選択制御部５１は、取得した位置関係に基づき送信アンテナ１０ａ〜１０ｄと、カプセル型内視鏡２に備わる受信アンテナ２８との間の位置関係を把握し、送信に最も適した送信アンテナ１０を決定し、決定したアンテナを選択するよう送信アンテナ選択部５０を制御する機能を有する。
磁場形成制御部５２は、第１直線磁場形成部１１ａ等の磁場形成手段の駆動状態を制御するとともに、制御信号生成部４８の駆動状態を制御するためのものである。具体的には、磁場形成制御部５２は、位置検出ユニット７が受信ユニット６と組み合わされた状態で使用されない状態では、第１直線磁場形成部１１ａ等の駆動を停止し、受信ユニット６と組み合わされた状態においては、第１直線磁場形成部１１ａ等の駆動を開始させるよう制御する機能を有する。具体的には、本実施の形態１においては、磁場形成制御部５２は、入出力インタフェース４４が受信ユニット６に備わる入出力インタフェース４１に対して情報の入出力が可能となったことを検出する機能を有する。そして、磁場形成制御部５２は、情報の入出力が可能となった場合に位置検出ユニット７が受信ユニット６と組み合わされたものと判断し、第１直線磁場形成部１１ａ等の駆動を開始する機能を有する。
また、処理装置１３は、上述した構成要素に対して駆動電力を供給するための機構を有する。具体的には、処理装置１３は、電力供給部５３を備え、電力供給部５３に保持された電力を各構成要素に供給する構成を有する。
次に、位置検出ユニット７の他の構成要素である第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２について説明する。なお、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２は、それぞれ特許請求の範囲における磁場形成手段の一例として機能するものであり、それぞれによって形成される第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場は、特許請求の範囲における位置検出用磁場の例として機能するものである。
第１直線磁場形成部１１ａは、被検体１内において所定方向の直線磁場を形成するためのものである。ここで、「直線磁場」とは、少なくとも所定の空間領域、本実施の形態１では被検体１内部のカプセル型内視鏡２が位置しうる空間領域において、実質上１方向のみの磁場成分からなる磁場のことをいう。第１直線磁場形成部１１ａは、具体的には、図１にも示したように、被検体１の胴部を覆うように形成されたコイルと、かかるコイルに対して所定の電流を供給する電流源（図示省略）とを備え、かかるコイルに所定の電流を流すことによって、被検体１内部の空間領域内に直線磁場を形成する機能を有する。ここで、第１直線磁場の進行方向としては任意の方向を選択することとして良いが、本実施の形態１においては、第１直線磁場は、被検体１に対して固定された基準座標軸におけるｚ軸方向に進行する直線磁場であることとする。
図４は、第１直線磁場形成部１１ａによって形成される第１直線磁場を示す模式図である。図４に示すように、第１直線磁場形成部１１ａを形成するコイルは、被検体１の胴部を内部に含むよう形成されると共に基準座標軸におけるｚ軸方向に延伸した構成を有する。従って、第１直線磁場形成部１１ａによって被検体１内部に形成される第１直線磁場は、図４に示すように、基準座標軸におけるｚ軸方向に進行する磁力線が形成されることとなる。
次に、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２について説明する。第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２は、それぞれ特許請求の範囲における磁場形成手段の一例として機能するものであり、形成される第２直線磁場および拡散磁場は、特許請求の範囲における位置検出用磁場の一例として機能するものである。なお、以下の説明においては、特に具体例に関して第２直線磁場形成部１１ｂを磁場形成手段の例として説明するが、説明からも明らかなように、磁場形成手段の例として拡散磁場形成部１２を用いた場合であっても同様に成立することはもちろんである。
第２直線磁場形成部１１ｂは、第１直線磁場とは異なる方向に進行する直線磁場である第２直線磁場を形成するためのものである。また、拡散磁場形成部１２は、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂとは異なり、磁場方向が位置依存性を有する拡散磁場、本実施の形態１では拡散磁場形成部１２から離隔するにつれて拡散する磁場を形成するためのものである。
図５は、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２の構成を示すと共に、第２直線磁場形成部１１ｂによって形成される第２直線磁場の態様を示す模式図である。図５に示すように、第２直線磁場形成部１１ｂは、基準座標軸におけるｙ軸方向に延伸し、コイル断面がｘｚ平面と平行となるよう形成されたコイル５６と、コイル５６に対して電流供給を行うための電流源５７とを備える。このため、コイル５６によって形成される第２直線磁場は、図５に示すように、少なくとも被検体１内部においては直線磁場となると共に、コイル５６から離れるにつれて徐々に強度が減衰する特性、すなわち強度に関して位置依存性を有することとなる。
また、拡散磁場形成部１２は、コイル５８と、コイル５８に対して電流供給を行うための電流源５９とを備える。ここで、コイル５６は、あらかじめ定めた方向に進行方向を有する磁場を形成するよう配置されており、本実施の形態１の場合には、コイル５６によって形成される直線磁場の進行方向が基準座標軸におけるｙ軸方向となるよう配置されている。また、コイル５８は、磁力線方位データベース４７に記憶された磁場方向と同一の拡散磁場を形成する位置に固定されている。
図６は、拡散磁場形成部１２によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。図６に示すように、拡散磁場形成部１２に備わるコイル５８は、被検体１の表面上に渦巻き状に形成されており、拡散磁場形成部１２によって形成される拡散磁場は、コイル５８（図６にて図示省略）によって形成された磁場において、図６に示すように磁力線が放射状に一旦拡散し、再びコイル５８に入射するよう形成されている。
次に、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムの動作について説明する。本実施の形態１では、受信ユニット６と位置検出ユニット７とによって受信装置３が構成されており、使用態様としては、受信ユニット６が単独で動作する場合と、受信ユニット６に対して位置検出ユニット７が組み合わされた状態で動作する場合とがある。
図７は、被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡２の動作について説明するためのフローチャートである。カプセル型内視鏡２は、被検体１内に導入された後に、まず被検体内情報のみを取得し、被検体内情報を含む無線信号の送信を行う（ステップＳ１０１）。この時点では、磁場検出制御部３１は、磁場センサ１６の駆動を停止するよう制御すると共に、切替部２０に対して、信号処理部１５から出力された被検体内情報（本実施の形態１では画像データ）のみを送信回路２６に対して出力するよう制御を行う。
そして、磁場検出制御部３１は、無線受信部３３によって位置検出ユニット７からの制御信号を受信したか否かの判定を行い（ステップＳ１０２）、受信した場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、磁場センサ１６に対して磁場検出を開始するよう制御を行い（ステップＳ１０３）、被検体内情報取得部１４が被検体内情報の取得を行うと共に磁場センサ１６が磁場検出を行い、取得された被検体内情報および磁場検出結果を無線送信部１９を介して送信する（ステップＳ１０４）。
なお、制御信号を受信しない場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、ステップＳ１０１、Ｓ１０２の動作を繰り返し行うこととしている。制御信号を受信しない場合とは、後述するように位置検出ユニット７が組み合わされることなく受信ユニット６のみを使用する場合であり、かかる場合には、カプセル型内視鏡２は、ステップＳ１０１の動作を繰り返し行うこととなる。
次に、受信装置３の動作について説明する。図８は、受信装置３に備わる位置検出ユニット７の動作について示すフローチャートである。なお、受信ユニット６は、位置検出ユニット７との組み合わせの有無にかかわらずカプセル型内視鏡２から送信される無線信号の受信処理等の処理を行うという従来と同様の処理を行うことから、以下では位置検出ユニット７の動作についてのみ説明することとする。
まず、位置検出ユニット７は、磁場形成制御部５２によって、受信ユニット６と接続されているか否かの判定を行う（ステップＳ２０１）。本ステップにおける「接続」とは、入出力インタフェース４４、４１を介した情報のやりとりが可能な状態であることを意味し、磁場形成制御部５２は、かかる状態の有無を検出することによって判定を行う。接続されていない場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ）ステップＳ２０１を繰り返し、受信ユニット６と接続されている場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、磁場形成制御部５２は、制御信号生成部４８に対して制御信号の生成を指示し、生成された制御信号は、送信部５４を介して無線送信される（ステップＳ２０２）。また、磁場形成制御部５２は、第１直線磁場形成部１１ａ等に対して駆動開始するよう制御し、第１直線磁場形成部１１ａ等は所定の位置検出用磁場を形成する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０２において送信された制御信号を受信することによってカプセル型内視鏡２は位置検出用磁場の検出を開始し、検出結果を含む無線信号を送信する。これに対して、位置検出ユニット７は、送信された無線信号に含まれる磁場信号について、受信ユニット６を経由して取得し（ステップＳ２０４）、取得した磁場信号に基づきカプセル型内視鏡２の位置検出処理を行い（ステップＳ２０５）、検出した位置について受信ユニット６に出力する（ステップＳ２０６）。以後、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の動作を繰り返すことによって、異なる時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置を検出する。
位置検出ユニット７の処理のうち、ステップＳ２０５における位置検出処理について説明する。本実施の形態１にかかる被検体内導入システムでは、被検体１に対して固定された基準座標軸と、カプセル型内視鏡２に対して固定された対象座標軸との間で位置関係を導出する構成を有し、具体的には、基準座標軸に対する対象座標軸の方位を導出した上で、導出した方位を利用しつつ基準座標軸上における対象座標軸の原点の位置、すなわち被検体１内部におけるカプセル型内視鏡２の位置を導出することとしている。従って、以下ではまず方位導出メカニズムについて説明した後、導出した方位を用いた位置導出メカニズムについて説明することとなるが、本発明の適用対象がかかる位置検出メカニズムを有するシステムに限定されないことはもちろんである。
方位導出部４５によって行われる方位導出メカニズムについて説明する。図９は、被検体１中をカプセル型内視鏡２が移動している際における基準座標軸と対象座標軸との関係を示す模式図である。既に説明したように、カプセル型内視鏡２は、被検体１内部を通過経路に沿って進行しつつ、進行方向を軸として所定角度だけ回転している。従って、カプセル型内視鏡２に対して固定された対象座標軸は、被検体１に固定された基準座標軸に対して、図９に示すような方位のずれを生じることとなる。
一方で、第１直線磁場形成部１１ａおよび第２直線磁場形成部１１ｂは、それぞれ被検体１に対して固定される。従って、第１直線磁場形成部１１ａおよび第２直線磁場形成部１１ｂによって形成される第１、第２直線磁場は、基準座標軸に対して一定の方向、具体的には第１直線磁場は基準座標軸におけるｚ軸方向、第２直線磁場はｙ軸方向に進行する。
本実施の形態１における方位導出は、かかる第１直線磁場および第２直線磁場を利用して行われる。具体的には、まず、カプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６によって、時分割に供給される第１直線磁場および第２直線磁場の進行方向が検出される。磁場センサ１６は、対象座標軸におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の磁場成分を検出するよう構成されており、検出された第１、第２直線磁場の対象座標軸における進行方向に関する情報は、無線送信部１９を介して受信装置３に対して送信される。
カプセル型内視鏡２によって送信された無線信号は、信号処理部３７等による処理を経て、磁場信号Ｓ1、Ｓ2として出力される。例えば、図９の例においては、磁場信号Ｓ1には、第１直線磁場の進行方向として座標（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）に関する情報が含まれ、磁場信号Ｓ2には、第２直線磁場の進行方向として座標（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）に関する情報が含まれる。これに対して、方位導出部４５は、磁場信号Ｓ1、Ｓ2の入力を受けて基準座標軸に対する対象座標軸の方位の導出を行う。具体的には、方位導出部４５は、対象座標軸において、（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）および（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）の双方に対する内積の値が０となる座標（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）を基準座標軸におけるｚ軸の方向に対応するものとして把握する。そして、方位導出部４５は、上記の対応関係に基づいて所定の座標変換処理を行い、対象座標軸におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の、基準座標軸における座標を導出し、かかる座標を方位情報として出力する。以上が方位導出部４５による方位導出メカニズムである。
次に、位置導出部４６によるカプセル型内視鏡２の位置導出メカニズムを説明する。位置導出部４６は、信号処理部３７から磁場信号Ｓ2、Ｓ3が入力され、方位導出部４５から方位情報が入力されると共に、磁力線方位データベース４７に記憶された情報を入力する構成を有する。位置導出部４６は、入力されるこれらの情報に基づき、以下の通りにカプセル型内視鏡２の位置導出を行う。
まず、位置導出部４６は、磁場信号Ｓ2を用いて、第２直線磁場形成部１１ｂとカプセル型内視鏡２との間の距離の導出を行う。磁場信号Ｓ2は、カプセル型内視鏡２の存在領域における第２直線磁場の検出結果に対応するものであり、第２直線磁場は、第２直線磁場形成部１１ｂが被検体１外部に配置されたことに対応して、第２直線磁場形成部１１ｂから離隔するにつれてその強度が減衰する特性を有する。かかる特性を利用して、位置導出部４６は、第２直線磁場形成部１１ｂ近傍における第２直線磁場の強度（第２直線磁場形成部１１ｂに流す電流値より求まる）と、磁場信号Ｓ2から求まるカプセル型内視鏡２の存在領域における第２直線磁場の強度とを比較し、第２直線磁場形成部１１ｂとカプセル型内視鏡２との間の距離ｒを導出する。かかる距離ｒを導出した結果、図１０に示すように、カプセル型内視鏡２は、第２直線磁場形成部１１ｂから距離ｒだけ離れた点の集合である曲面６１上に位置することが明らかとなる。
そして、位置導出部４６は、磁場信号Ｓ3、方位導出部４５によって導出された方位情報および磁力線方位データベース４７に記憶された情報に基づきカプセル型内視鏡２の曲面６１上における位置を導出する。具体的には、磁場信号Ｓ3および方位情報に基づき、カプセル型内視鏡２の存在位置における拡散磁場の進行方向を導出する。磁場信号Ｓ3は、拡散磁場を対象座標軸に基づき検出した結果に対応する信号であるから、かかる磁場信号Ｓ3に基づく拡散磁場の進行方向に関して、方位情報を用いて対象座標軸から基準座標軸へ座標変換処理を施すことによって、カプセル型内視鏡２の存在位置における、基準座標軸における拡散磁場の進行方向が導出される。そして、磁力線方位データベース４７は、基準座標軸における拡散磁場の進行方向と位置との対応関係を記録していることから、位置導出部４６は、図１１に示すように、磁力線方位データベース４７に記憶された情報を参照することによって導出した拡散磁場の進行方向に対応した位置を導出し、導出した位置をカプセル型内視鏡２の位置として特定する。以上が位置導出部４６による位置導出メカニズムである。
次に、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムは、図１および図３にも示したように、受信装置３において、受信ユニット６と位置検出ユニット７とが別個独立に形成されており、使用目的に応じて被検体１に対して配置する構成を調節することが可能である。例えば、被検体内情報の取得および位置検出の双方を目的とした検査を行う場合には、受信ユニット６と位置検出ユニット７とを組み合わせた状態で受信装置３を使用することによって目的を達成することが可能である。一方で、位置検出を必要とせず、被検体内情報のみの取得を目的として使用する場合には、位置検出ユニット７を被検体１から外し、受信ユニット６のみを用いることによって、カプセル型内視鏡２によって取得された被検体内情報を携帯型記録媒体５に記録することが可能である。
従って、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムは、使用の際において被検体１が負う負担の程度を、使用目的に応じた最小限のものに限定できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態１では、位置検出を行わない場合には、位置検出に使用される第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂ、拡散磁場形成部１２および処理装置１３について被検体１が携帯する必要はなく、使用時における被検体１の負担を軽減することが可能となる。
また、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムは、被検体１の負担を使用目的に応じた最小限のものに抑制しつつ、使用コストの増加を抑制できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態１にかかる被検体内導入システム単体によって被検体内情報のみの取得を目的とした使用および被検体内情報の取得および位置検出を目的とした使用の双方を満たすことが可能であり、別途異なるシステムを用いた場合と比較して、使用コストを低減することが可能である。
また、被検体内導入システムの構成要素たるカプセル型内視鏡２に関しても、使用コストの低減が図られている。すなわち、本実施の形態１では、図７のフローチャートにも示したように、位置検出ユニット７からの制御信号を受信しない限り、位置検出に関係した磁場検出動作を行わない構成を採用している。従って、受信装置３について受信ユニット６のみが使用されている場合には、磁場センサ１６等は駆動しないこととなり、磁場センサ１６等の駆動に要する電力の分だけ消費電力が低減されるという点でシステム全体の使用コストを低減することが可能である。
さらに、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムは、位置検出を伴う使用の際において、被検体１の負担を低減しつつ正確な位置検出を行うことができるという利点を有する。図９〜図１１を用いた説明からも明らかなように、位置検出は位置検出用磁場の進行方向および強度に基づき行われることから、位置検出用磁場を形成する第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２は、被検体内導入システムの使用を終了するまで被検体１に対して一定の位置に固定される必要がある。このため第１直線磁場形成部１１ａ等を被検体１に対して密着固定した状態で配置することはもちろんであるが、図１等にも示したように、第１直線磁場形成部１１ａ等は位置検出機構に対して有線接続されるのが通常である。
従って、被検体１の姿勢の変化等が生じても第１直線磁場形成部１１ａ等の位置の変動を万全に防止するためには、第１直線磁場形成部１１ａ等と有線接続された位置検出機構についても被検体１に対して固定する必要がある。従って、従来のように受信ユニットと位置検出ユニットとを一体化した受信装置を用いたシステムの場合には、使用の際には受信装置についても被検体１に対して固定した状態となるよう配置していた。しかしながら、受信ユニットと位置検出ユニットとを一体化した分だけ従来の受信装置は大型化および重量化することから、かかる受信装置を被検体１に対して固定した状態で十数時間に渡って使用した場合には被検体１の負担は深刻なものとなる。
これに対して、本実施の形態１では上述のように、受信装置３は受信ユニット６と位置検出ユニット７とが互いに別個独立に形成されており、図１および図３に示すように、第１直線磁場形成部１１ａと有線接続されるのは位置検出ユニット７のみである。従って、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムの場合には、受信装置３のうち被検体１に対して固定することが必要となるのは第１直線磁場形成部１１ａ等の他に位置検出ユニット７のみとなる。位置検出ユニット７は、受信ユニット６と一体化した従来の受信装置と比較して当然のことながら小型化・軽量化するため、本実施の形態１では、従来と比較して被検体１の負担を軽減しつつ正確な位置検出を行うことが可能である。
具体的には、例えば位置検出ユニット７に関してはベルト状の保持部材によって被検体１に対して固定することとし、受信ユニット６に関しては肩掛け紐状の保持部材によって被検体１に対する位置が可変な状態で配置することが好ましい。かかる配置態様とすることによって、位置検出精度の低下を防止しつつ、受信ユニット６に関しては数時間ごとに被検体１に対する位置を変化させることで、被検体１の疲労を低減することが可能である。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施の形態２では、実施の形態１と同様に受信装置を互いに別個独立に形成された受信ユニットと位置検出ユニットによって構成すると共に、位置検出ユニットによる位置検出用磁場の形成に応じてカプセル型内視鏡２が磁場検出を開始する構成を採用する。
図１２は、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムを構成するカプセル型内視鏡６３の構成を示す模式的なブロック図である。なお、図１２以下による図示は省略するものの、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムにおいても実施の形態１と同様に、表示装置４および携帯型記録媒体５を備えることとする。また、図１２以下に示す構成要素について、実施の形態１と同様の符号・名称を付したものは、以下で特に言及しない限り実施の形態１と同様の構成・機能を有することとする。
図１２に示すように、カプセル型内視鏡６３は、実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡２と同様に被検体内情報取得部１４、信号処理部１５、磁場センサ１６、増幅部１７、Ａ／Ｄ変換部１８、無線送信部１９、切替部２０、タイミング発生部２１および蓄電器３２を備える一方で、新たにＡ／Ｄ変換部１８からの出力に基づき検出磁場の強度を導出する磁場強度導出部６４と、磁場強度導出部６４によって導出された磁場強度に基づき磁場センサ１６および切替部２０の駆動状態を制御する磁場検出制御部６５を備えた構成を有する。
磁場強度導出部６４は、磁場センサ１６によって検出された磁場の強度を導出するためのものである。具体的には、磁場センサ１６によって検出された磁場に対応した電気信号は、増幅部１７によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換部１８によってディジタル信号に変換される。磁場強度導出部６４は、Ａ／Ｄ変換部１８によって変換されたディジタル信号に基づき磁場強度を導出し、磁場検出制御部６５に対して出力する機能を有する。
磁場検出制御部６５は、磁場強度導出部６４によって導出された磁場強度に基づき磁場センサ１６によって行われる磁場検出の周期を制御する機能を有する。具体的には、磁場検出制御部６５は、磁場強度導出部６４によって導出された磁場強度に基づき第１直線磁場形成部１１ａ等による位置検出用磁場が形成されたか否かを判定し、磁場センサ１６における磁場検出動作の周期を、長周期と、長周期よりも短い周期である短周期との間で切り替える機能を有する。
次に、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムを構成する受信装置について説明する。図１３は、受信装置の構成を示す模式的なブロック図である。図１３に示すように、本実施の形態２における受信装置は、実施の形態１と同様の構成を有する受信ユニット６と、受信ユニット６と別個独立に形成され、実施の形態１における位置検出ユニット７とは異なる構成を有する位置検出ユニット６７を備える。
位置検出ユニット６７は、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂ、拡散磁場形成部１２および処理装置６８によって構成される。処理装置６８は、実施の形態１における処理装置１３と同様に入出力インタフェース４４、方位導出部４５、位置導出部４６、磁力線方位データベース４７および電力供給部５３を備える一方で、制御信号生成部４８、送信回路４９、送信アンテナ選択部５０および選択制御部５１を省略した構成を有する。かかる構成に対応して、磁場形成制御部５２は、第１直線磁場形成部１１ａ、第２直線磁場形成部１１ｂおよび拡散磁場形成部１２の駆動状態のみを制御し、実施の形態１において制御信号を含む無線信号を送信するための送信アンテナ１０ａ〜１０ｄは省略されている。
次に、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムの動作について説明する。図１４は、被検体内導入システムを構成する位置検出ユニット６７の動作について示すフローチャートである。図１４に示すように位置検出ユニット６７は、磁場形成制御部５２によって受信ユニット６と接続したか否かを判定し（ステップＳ３０１）、接続している場合には（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、制御信号の生成等を行うことなく位置検出用磁場の形成を行う（ステップＳ３０２）。以下、実施の形態１の場合と同様に磁場信号を取得し（ステップＳ３０３）、カプセル型内視鏡２の位置検出処理を行い（ステップＳ３０４）、位置に関する検出結果を受信ユニット６に対して出力する（ステップＳ３０５）という動作を繰り返す。
カプセル型内視鏡２は以下の通りに動作する。具体的には、図１５のフローチャートに示すように、カプセル型内視鏡２は、初期状態として長周期すなわち長い間隔で磁場検出動作を行う（ステップＳ４０１）。そして、カプセル型内視鏡２は、被検体内情報取得部１４によって被検体内情報を取得すると共に、取得した被検体内情報を含む無線信号を無線送信部１９を介して送信する（ステップＳ４０２）。なお、本ステップでは、ステップＳ４０１における磁場検出結果については送信しないこととする。その後、磁場検出制御部６５は、検出磁場強度に基づき磁場センサ１６が位置検出用磁場を検出したか否かを判定し（ステップＳ４０３）、検出していない場合には（ステップＳ４０３，Ｎｏ）、位置検出用磁場が形成されていないものとして再びステップＳ４０１以下の動作を繰り返す。一方で、磁場センサ１６が位置検出用磁場を検出した場合には、検出周期を上述の長周期よりも短い周期である短周期に変更した磁場検出動作を開始し（ステップＳ４０４）、被検体内情報取得部１４によって取得された被検体内情報と共に磁場センサ１６によって取得された磁場検出結果を含む無線信号の送信を繰り返す（ステップＳ４０５）。
次に、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。まず、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムは、実施の形態１の場合と同様に、受信ユニット６と位置検出ユニット６７とが別個独立に形成されるために、使用コストの上昇を回避しつつ被検体１が負う負担の程度を使用目的に応じた最小限のものに限定できるという利点を有する。
また、本実施の形態２では、カプセル型内視鏡６３に備わる磁場センサ１６を活用することによって位置検出ユニット６７の使用を検知する構成を有する。具体的には、上述したように、磁場センサ１６は、位置検出ユニット６７が組み合わされたか否か不明の段階において、磁場検出制御部６５の制御に従って長周期で繰り返し検出動作を行うことによって、磁場検出動作を行う構成を有し、検出された磁場強度に応じて磁場検出制御部６５が位置検出用磁場の形成の有無を判定することによって、位置検出ユニット６７が組み合わされていることを認識する構成を有する。従って、本実施の形態２では、カプセル型内視鏡６３が無線受信部、信号処理部等を備える必要が無く、構成が単純化することによってカプセル型内視鏡６３を小型化することが可能となると共に、消費電力を低減することが可能である。なお、本実施の形態２では位置検出用磁場の形成の有無にかかわらず磁場センサ１６が継続的に駆動することとなるが、上述のように位置検出用磁場が検出されるまでは磁場センサ１６は長周期駆動を行うこととなるため、実質的な消費電力の増加が問題となることはない。
なお、構成が単純化する点については位置検出ユニット６７に関しても同様である。すなわち、制御信号の生成・送信を行う必要が無くなることから、位置検出ユニット６７は制御信号生成部および送信部を省略することが可能となり、小型・軽量化かつ低消費電力化が可能となる。特に、実施の形態１でも説明したように位置検出精度の低下を抑制する観点からは位置検出ユニット６７に関しては被検体１に対して固定された状態で配置されることが好ましいことから、位置検出ユニット６７が小型・軽量化することで、被検体１の負担をさらに低減することが可能であるという利点を有する。また、送信部を構成する送信アンテナについても省略可能なことから、被検体１の外表面に固着する部材が低減されることとなり、かかる観点からも被検体１の負担を軽減することが可能である。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる被検体内導入システムについて説明する。実施の形態３にかかる被検体内導入システムは、位置検出ユニットにおいて、第１直線磁場の代わりに地磁気を用いることによって位置検出を行う構成を有する。なお、以下の説明では実施の形態１をベースとした構成を例に説明するが、例えば実施の形態２の構成に関して、第１直線磁場の代わりに地磁気を用いた構成を採用することとしても良いことはもちろんである。
図１６は、実施の形態３にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図１６に示すように、本実施の形態３にかかる被検体内導入システムは、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡２、表示装置４および携帯型記録媒体５を備える一方、受信装置７０を形成する位置検出ユニット７１の構成が異なるものとなる。具体的には、実施の形態１等で位置検出装置に備わっていた第１直線磁場形成部１１ａが省略され、新たに地磁気センサ７３を備えた構成を有する。また、処理装置７２についても、実施の形態１等とは異なる構成を有する。
地磁気センサ７３は、基本的にはカプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６と同様の構成を有する。すなわち、地磁気センサ７３は、配置された領域において、所定の３軸方向の磁場成分の強度を検出し、検出した磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。一方で、地磁気センサ７３は、磁場センサ１６とは異なり、被検体１の体表面上に配置され、被検体１に対して固定された基準座標軸におけるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の方向にそれぞれ対応した磁場成分の強度を検出する機能を有する。すなわち、地磁気センサ７３は、地磁気の進行方向を検出する機能を有し、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に関して検出した磁場強度に対応した電気信号を処理装置７２に対して出力する構成を有する。
次に、本実施の形態３における処理装置７２について説明する。図１７は、処理装置７２の構成を示すブロック図である。図１７に示すように、処理装置７２は、基本的には実施の形態１における処理装置１３と同様の構成を有する一方で、地磁気センサ７３から入力される電気信号に基づいて基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部４５に対して出力する地磁気方位導出部７４を備えた構成を有する。
第１直線磁場として地磁気を利用した場合に問題となるのは、被検体１に対して固定された基準座標軸上における地磁気の進行方向の導出である。すなわち、被検体１はカプセル型内視鏡２が体内を移動する間も自由に行動することが可能であることから、被検体１に対して固定された基準座標軸と地磁気との間の位置関係は、被検体１の移動に伴い変動することが予想される。一方、基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出する観点からは、基準座標軸における第１直線磁場の進行方向が不明となった場合には、第１直線磁場の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸の対応関係を明らかにすることができないという問題を生じることとなる。
従って、本実施の形態３では、被検体１の移動等によって基準座標軸上において変動することとなる地磁気の進行方向をモニタするために地磁気センサ７３および地磁気方位導出部７４を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ７３の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部７４は、基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部４５に出力する。これに対して、方位導出部４５は、入力された地磁気の進行方向を用いることによって、地磁気の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸との対応関係を導出し、第２直線磁場における対応関係とあわせて方位情報を導出することを可能としている。
なお、被検体１の方向によっては地磁気の進行方向と第２直線磁場形成部１１ｂによって形成される第２直線磁場とが互いに平行となる場合がある。かかる場合には、直前の時刻における対象座標軸の方位および原点の位置に関するデータも用いることによって、位置関係の検出を行うことが可能である。また、地磁気と第２直線磁場とが互いに平行となることを回避するために、第２直線磁場形成部１１ｂを構成するコイル３４の延伸方向を図３に示したように基準座標軸におけるｙ軸方向とするのではなく、例えばｚ軸方向に延伸する構成とすることも有効である。
次に、本実施の形態３にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施の形態３にかかる被検体内導入システムは、実施の形態１における利点に加え、地磁気を利用したことによるさらなる利点を有している。すなわち、第１直線磁場として地磁気を利用する構成を採用することによって、第１直線磁場を形成する機構を省略した構成とすることが可能であり、カプセル型内視鏡２の導入時における被検体１の負担を軽減しつつ基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出することが可能である。なお、地磁気センサ７３は、ＭＩセンサ等を用いて構成することが可能であることから小型化が十分可能であり、地磁気センサ７３を新たに設けることによって被検体１の負担が増加することはない。
また、地磁気を第１直線磁場として利用する構成を採用することにより、消費電力低減の観点からも利点を有することとなる。すなわち、コイル等を用いて第１直線磁場を形成した場合には、コイルに流す電流等に起因して電力消費量が増加することとなるが、地磁気を利用することによって、かかる電力消費の必要が無くなることから、低消費電力のシステムを実現することが可能である。
以上、実施の形態１〜３を用いて本発明について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定して解釈するべきではなく、当業者であれば様々な実施例、変形例に想到することが可能である。例えば、実施の形態１〜３において、被検体内導入装置たるカプセル型内視鏡は、単一の構造で被検体内情報の取得および必要に応じた位置検出用磁場の検出機能を備えた構成としたが、より単純な構成として、被検体内情報の取得のみが可能な被検体内導入装置と、被検体内情報を取得する機能および位置検出用磁場の検出機能を備えた被検体内導入装置とを別々に用意することとしても良い。また、受信装置において、各構成要素に対応して電力供給部または電流源を備えることとしたが、例えば受信ユニットに備わる電力供給部によって各構成要素に対して駆動電力を供給する構成としても良いし、受信ユニット等とは別個独立に形成されたバッテリーパックのようなものを用いて受信ユニット等に対して駆動電力を供給する構成としても良い。
実施の形態１にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。 被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。 被検体内導入システムに備わる受信装置の構成を示す模式的なブロック図である。 受信装置を構成する位置検出ユニットに備わる第１直線磁場形成部によって形成される第１直線磁場の態様を示す模式図である。 位置検出ユニットに備わる第２直線磁場形成部および拡散磁場形成部の構成を示すと共に、第２直線磁場形成部によって形成される第２直線磁場の態様を示す模式図である。 拡散磁場形成部によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。 カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートである。 位置検出ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。 基準座標軸と対象座標軸との関係を示す模式図である。 位置導出の際における第２直線磁場の利用態様を示す模式図である。 位置導出の際における拡散磁場の利用態様を示す模式図である。 実施の形態２にかかる被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。 被検体内導入システムに備わる受信装置の構成を示す模式的なブロック図である。 受信装置を構成する位置検出ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。 カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。 被検体内導入システムを構成する受信装置に備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。
符号の説明
１ 被検体
２ カプセル型内視鏡
３ 受信装置
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
６ 受信ユニット
７ 位置検出ユニット
８ａ〜８ｄ 受信アンテナ
９ 受信処理装置
１０ａ〜１０ｄ 送信アンテナ
１１ａ 第１直線磁場形成部
１１ｂ 第２直線磁場形成部
１２ 拡散磁場形成部
１３ 処理装置
１４ 被検体内情報取得部
１５ 信号処理部
１６ 磁場センサ
１７ 増幅部
１８ Ａ／Ｄ変換部
１９ 無線送信部
２０ 切替部
２１ タイミング発生部
２２ ＬＥＤ
２３ ＬＥＤ駆動回路
２４ ＣＣＤ
２５ ＣＣＤ駆動回路
２６ 送信回路
２７ 送信アンテナ
２８ 受信アンテナ
２９ 受信回路
３０ 信号処理部
３１ 磁場検出制御部
３２ 蓄電器
３３ 無線受信部
３４ コイル
３５ 受信アンテナ選択部
３６ 受信回路
３７ 信号処理部
３８ 記録部
３９ 選択制御部
４１ 入出力インタフェース
４２ 電力供給部
４４ 入出力インタフェース
４５ 方位導出部
４６ 位置導出部
４７ 磁力線方位データベース
４８ 制御信号生成部
４９ 送信回路
５０ 送信アンテナ選択部
５１ 選択制御部
５２ 磁場形成制御部
５３ 電力供給部
５４ 送信部
５６ コイル
５７ 電流源
５８ コイル
５９ 電流源
６１ 曲面
６３ カプセル型内視鏡
６４ 磁場強度導出部
６５ 磁場検出制御部
６７ 位置検出ユニット
６８ 処理装置
７０ 受信装置
７１ 位置検出ユニット
７２ 処理装置
７３ 地磁気センサ
７４ 地磁気方位導出部

Claims (7)

  1. 被検体の内部に導入され、該被検体に関する情報として被検体内情報を取得し、取得した被検体内情報を含む無線信号を送信する被検体内導入装置と、該被検体内導入装置によって送信された無線信号の受信処理を行う受信装置とによって構成された被検体内導入システムであって、
    前記被検体内導入装置は、
    前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
    当該被検体内導入装置が位置する領域における磁場を検出する磁場センサ手段と、
    少なくとも前記被検体内情報を含む無線信号を送信する無線送信手段と、
    を備え、
    前記受信装置は、
    前記被検体内導入装置によって送信された無線信号を受信する受信アンテナと、該受信アンテナによって受信された無線信号に対する受信処理を行う受信回路とを少なくとも備えた受信ユニットと、
    前記被検体内導入装置が存在しうる領域に所定の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記磁場センサ手段によって取得された前記位置検出用磁場の検出結果に基づき前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段とを備え、前記受信ユニットと別個独立に形成された位置検出ユニットと、
    を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。
  2. 前記無線送信手段は、前記被検体内情報に加えて前記磁場センサ手段によって取得される検出結果を含む無線信号を送信し、
    前記位置検出ユニットは、前記受信ユニットを介して前記磁場センサ手段によって取得された検出結果を取得することを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入システム。
  3. 前記位置検出ユニットは、使用の際に前記被検体に対して固定された状態で配置され、前記受信ユニットは、使用の際に前記被検体に対する位置が可変な状態で配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の被検体内導入システム。
  4. 所定の検出対象によって送信される無線信号の受信処理を行う受信装置であって、
    前記検出対象によって送信された無線信号を受信する受信アンテナと、該受信アンテナによって受信された無線信号に対する受信処理を行う受信回路とを少なくとも備えた受信ユニットと、
    前記検出対象が存在しうる領域に所定の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記検出対象が存在する領域における前記位置検出用磁場の検出結果に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段とを備え、前記受信ユニットと別個独立に形成された位置検出ユニットと、
    を備えたことを特徴とする受信装置。
  5. 被検体の内部に導入され、該被検体に関する情報として被検体内情報を取得する被検体内導入装置であって、
    前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
    当該被検体内導入装置が位置する領域における磁場を検出する磁場センサ手段と、
    少なくとも前記被検体内情報を含む無線信号を送信する無線送信手段と、
    前記磁場センサ手段の駆動状態を制御する磁場検出制御手段と、
    を備えたことを特徴とする被検体内導入装置。
  6. 外部から送信される無線信号を受信する無線受信手段をさらに備え、
    前記磁場検出制御手段は、前記無線受信手段によって受信された制御信号に基づき前記磁場センサ手段の駆動状態を制御することを特徴とする請求項５に記載の被検体内導入装置。
  7. 前記磁場センサ手段は、前記位置検出用磁場が当該被検体内導入装置の位置する領域に形成されてない場合には、通常モードよりも検出間隔が長周期となる待機モードの磁場検出を行い、前記待機モードにおいて前記位置検出用磁場が検出された場合に前記待機モードから前記通常モードに移行することを特徴とする請求項５に記載の被検体内導入装置。

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