JP2006075535A - 位置検出装置、被検体内導入システムおよび位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の体格の違いに応じて最適な強度の位置検出用磁場を形成することが可能な位置検出装置を実現する。
【解決手段】位置検出装置３は、無線信号を受信するための受信アンテナ７ａ〜７ｄと、カプセル型内視鏡２に対して給電用の無線信号を送信するための送信アンテナ８ａ〜８ｄと、第１直線磁場を形成する第１直線磁場形成部９と、第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０と、拡散磁場を形成する拡散磁場形成部１１と、受信アンテナ７ａ〜７ｄを介して受信された無線信号等に対して所定の処理を行う処理装置１２と、体格情報検出手段として機能する磁場センサ１３とを備える。磁場センサ１３は、体格情報として配置された位置における磁場強度を検出する機能を有し、磁場センサ１３によって検出された磁場強度に基づき処理装置１２は第１直線磁場形成部９等を制御する機能を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置、位置検出を用いた被検体内導入システムおよび位置検出方法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機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。ここで、事前にカプセル型内視鏡の位置を検出することは困難であることから、形成する磁場は、被検体内部においてカプセル型内視鏡が存在しうる領域すべてにおいて、カプセル型内視鏡が検出可能な強度となるよう形成する必要がある。具体的には、従来のカプセル型内視鏡システムでは、口腔から肛門に至る消化器官すべてにおいて、カプセル型内視鏡が検出可能な磁場を形成する。

特開２００３−１９１１１号公報

しかしながら、位置検出機構を備えた従来のカプセル型内視鏡システムは、消費電力が大幅に増加するという課題を有する。すなわち、強度に関して位置依存性を有する磁場を被検体内に形成するために、カプセル型内視鏡が被検体内に留まる数時間〜十数時間の間に渡ってコイルに対して大電流を供給し続ける必要性が生じる。特に、従来のカプセル型内視鏡システムでは、上述したように被検体内部の消化器官全体に対して、カプセル型内視鏡が検出可能な強度の磁場を形成することとしていたため、磁場形成に必要となる電力は膨大なものとなる。

さらに、カプセル型内視鏡システムにおいては、対象となる被検体の体格差が問題となる。すなわち、例えば成人男性と幼児とでは体格が著しく異なり、位置検出用の磁場を形成する必要性が生じる領域の広さが全く異なるものとなる。しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムでは、被検体の体格の相違にかかわらず一律に位置検出用磁場を形成することとしている。従って、例えば幼児に対しては、必要以上に広い領域に渡って磁場形成が行われ、無駄な電力が消費されると共に、周囲に存在する電子機器等に対して悪影響を及ぼす等の問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、位置依存性を有する位置検出用磁場を用いてカプセル型内視鏡等の検出対象の位置検出を行う位置検出装置等に関して、被検体の体格の違いに応じて最適な強度の位置検出用磁場を形成することが可能な位置検出装置、位置検出装置を用いた被検体内導入システムおよび位置検出方法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にかかる位置検出装置は、所定の位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記検出対象が位置しうる領域と前記磁場形成手段との間の距離の最大値以上の距離だけ前記磁場形成手段に対して離隔した位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場センサと、前記磁場センサによる検出結果に基づき、前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段と、前記検出対象が存在する位置において検出された前記位置検出用磁場の強度を用いて前記検出対象の位置を導出する位置導出手段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、検出対象が位置しうる領域の任意の点に対して磁場形成手段よりも遠方に配置した磁場センサの検出結果に基づき位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えたこととしたため、検出対象が位置しうる領域の変動にかかわらず、常に領域内における位置検出用磁場の強度を所定のレベルに保持することが可能である。

また、請求項２にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁場強度制御手段は、前記磁場センサによって検出される磁場強度が前記検出対象によって検出可能な磁場強度以上の値となるよう前記磁場形成手段を制御することを特徴とする。

また、請求項３にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検出対象は、所定の被検体に対して導入される被検体内導入装置であって、前記磁場センサは、前記被検体の外表面上に配置されることを特徴とする。

また、請求項４にかかる被検体内導入システムは、被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置と、所定の位置検出用磁場を用いて前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置とを備え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、当該被検体内導入装置が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場センサと、前記磁場センサによって検出された磁場強度に関する情報を含む無線信号を送信する無線送信手段とを備え、前記位置検出装置は、前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記被検体の外表面形状に対応した体格情報に基づき、前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段とを備えたことを特徴とする。

この請求項４の発明によれば、被検体の体格の違いに応じて異なった内容となる体格情報を用いて位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えたこととしたため、体格の違い等にかかわらず、被検体内部の領域に対して所定の強度の位置検出磁場を形成することが可能である。

また、請求項５にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記磁場強度制御手段は、前記体格情報に基づき、前記被検体内導入装置が前記被検体の内部において位置しうる領域全体において前記位置検出用磁場が前記磁場センサによって検出可能な程度の強度となるよう、前記磁場形成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６にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記体格情報を検出する体格情報検出手段をさらに備え、前記磁場強度制御手段は、前記体格情報検出手段によって検出された前記体格情報に基づき前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度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システムは、上記の発明において、前記体格情報検出手段は、前記被検体の外表面上の所定位置に配置され、配置された位置における前記位置検出用磁場の強度を体格情報として検出する磁場センサ手段を備え、前記磁場強度制御手段は、体格情報として検出された磁場強度が、前記被検体内導入装置に備わる磁場センサによって検出可能な程度の強度となるよう制御を行うことを特徴とする。

また、請求項８にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記磁場形成手段は、所定の電力供給手段によって供給された電力に応じて磁場を形成するコイルを備え、前記磁場強度制御手段は、前記コイルに対して供給する電力を調整することによって前記位置検出用磁場の強度を制御することを特徴とする。

また、請求項９にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記磁場形成手段は、１次電池または２次電池によって形成された電力供給手段によって供給された電力に応じて磁場を形成するコイルを備え、前記磁場強度制御手段によって導出された磁場強度の位置検出用磁場に対応した電力を所定期間に渡って前記電力供給手段が供給可能か否かを判定する電力判定手段と、前記電力判定手段によって導出された判定結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項１０にかかる位置検出方法は、被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置の位置を、所定の位置検出用磁場を用いて検出する位置検出方法であって、前記被検体の外表面上の所定位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場強度検出工程と、前記磁場強度検出工程において検出された磁場強度に基づき、前記位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御工程と、前記磁場強度制御工程において制御された前記位置検出用磁場に関して、前記検出対象が存在する位置における強度に基づき前記検出対象の位置を検出する位置検出工程とを含むことを特徴とする。

磁場強度検出工程において検出された被検体の概評面上における磁場強度に基づき、位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御工程を含むこととしたため、被検体内に存在する被検体内導入装置の位置検出に関して最適化された位置検出用磁場を形成することが可能である。

また、請求項１１にかかる位置検出方法は、上記の発明において、前記位置検出用磁場は、１次電池または２次電池によって形成された電力供給手段によって電力を供給されるコイルによって形成され、前記電力供給手段に保持される保持電力量が、前記磁場強度制御工程によって制御された前記位置検出用磁場の形成に必要となる必要電力量を満たすか否かを判定する判定工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明にかかる位置検出装置は、検出対象が位置しうる領域の任意の点に対して磁場形成手段よりも遠方に配置した磁場センサの検出結果に基づき位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えた構成としたため、検出対象が位置しうる領域の変動にかかわらず、常に領域内における位置検出用磁場の強度を所定のレベルに保持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システムは、被検体の体格の違いに応じて異なった内容となる体格情報を用いて位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えた構成としたため、体格の違い等にかかわらず、被検体内部の領域に対して所定の強度の位置検出磁場を形成できるという効果を奏する。

また、本発明にかかる位置検出方法は、磁場強度検出工程において検出された被検体の概評面上における磁場強度に基づき、位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御工程を含むこととしたため、被検体内に存在する被検体内導入装置の位置検出に関して最適化された位置検出用磁場を形成でき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）である位置検出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、本実施の形態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の内部に導入されて通過経路に沿って移動するカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２との間で無線通信を行うと共に、カプセル型内視鏡２に固定された対象座標軸と、被検体１に対して固定された基準座標軸との間の位置関係を検出する位置検出装置３と、位置検出装置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、位置検出装置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、以下に説明する機構を用いて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、位置検出装置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、後述する処理装置１２および表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿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処理装置１２に挿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、処理装置１２から取り出されて表示装置４に挿着され、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。処理装置１２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、処理装置１２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を介して位置検出装置３に送信され、位置検出装置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、外部からの給電用の無線信号を受信するための機構として、受信アンテナ２８と、受信アンテナ２８を介して受信された無線信号から電力を再生する電力再生回路２９と、電力再生回路２９から出力された電力信号の電圧を昇圧する昇圧回路３０と、昇圧回路３０によって所定の電圧に変化した電力信号を蓄積し、上記した他の構成要素の駆動電力として供給する蓄電器３１とを備える。

受信アンテナ２８は、例えばループアンテナを用いて形成される。かかるループアンテナは、カプセル型内視鏡２内の所定の位置に固定されており、具体的にはカプセル型内視鏡２に固定された対象座標軸における所定の位置および指向方向を有するよう配置されている。

次に、位置検出装置３について説明する。位置検出装置３は、図１に示すように、カプセル型内視鏡２から送信される無線信号を受信するための受信アンテナ７ａ〜７ｄと、カプセル型内視鏡２に対して給電用の無線信号を送信するための送信アンテナ８ａ〜８ｄと、第１直線磁場を形成する第１直線磁場形成部９と、第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０と、拡散磁場を形成する拡散磁場形成部１１と、受信アンテナ７ａ〜７ｄを介して受信された無線信号等に対して所定の処理を行う処理装置１２と、体格情報検出手段として機能する磁場センサ１３とを備える。

受信アンテナ７ａ〜７ｄ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７ａ〜７ｄは、ループアンテナ等によって形成され、処理装置１２に対して受信した無線信号を伝達する機能を有する。

送信アンテナ８ａ〜８ｄは、処理装置１２によって生成された無線信号をカプセル型内視鏡２に対して送信するためのものである。具体的には、送信アンテナ８ａ〜８ｄは、処理装置１２と電気的に接続されたループアンテナ等によって形成されている。

なお、受信アンテナ７ａ〜７ｄ、送信アンテナ８ａ〜８ｄおよび以下に述べる第１直線磁場形成部９等の具体的な構成としては、図１に示したものに限定されないことに注意が必要である。すなわち、図１はこれらの構成要素についてあくまで模式的に示すものであって、受信アンテナ７ａ〜７ｄ等の個数は図１に示した個数に限定されることはなく、配置される位置、具体的な形状等についても、図１に示したものに限定されること無く任意の構成を採用することが可能である。

次に、位置検出用磁場として機能する第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場をそれぞれ形成する第１直線磁場形成部９、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１について説明する。第１直線磁場形成部９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９は、具体的には、図１にも示すように、被検体１の胴体部分を覆うように形成されたコイルを備え、かかるコイルに対して所定の電力を供給する電力供給部（図示省略）によって所定の電力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３は、第１直線磁場形成部９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３に示すように、第１直線磁場形成部９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９によって被検体１内部に形成される第１直線磁場は、図３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。

第２直線磁場形成部１０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１１は、第１直線磁場形成部９、第２直線磁場形成部１０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１１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４は、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１の構成を示すと共に、第２直線磁場形成部１０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４に示すように、第２直線磁場形成部１０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３２を備える。このため、コイル３２によって形成される第２直線磁場は、図４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３２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１１は、コイル３４を備える。ここで、コイル３２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３２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３４は、後述する磁力線方位データベース４２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５は、拡散磁場形成部１１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５に示すように、拡散磁場形成部１１に備わるコイル３４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１１によって形成される拡散磁場は、図５に示すようにコイル３４（図５にて図示省略）によって形成された磁場において、磁力線が放射状に一旦拡散し、再びコイル３４に入射するよう形成されている。また、拡散磁場形成部１１に関しても被検体１外部に配置されており、放射状に磁場を形成することから、形成される拡散磁場は、コイル３４から離れるにつれて強度が減衰する特性を有する。

次に、磁場センサ１３について説明する。磁場センサ１３は、個体差に応じて異なる被検体１の外表面形状に対応した体格情報の一例として、外表面上の所定の位置における第１直線磁場等の磁場強度を検出するものであって、特許請求の範囲における体格情報検出手段の一例として機能するものである。磁場センサ１３は、被検体１の外表面上における所定の位置、例えば足の付け根、腹部、脇腹部および首の付け根等に配置され、配置された位置における第１直線磁場等の位置検出用磁場の強度を検出する機能を有する。

なお、磁場センサ１３は、磁場形成手段（例えば第２直線磁場形成部１０）との間の距離が、位置検出を行う際に検出対象たるカプセル型内視鏡２が位置しうる領域（後述する図８における存在可能領域）と磁場形成手段との間の距離の最大値よりも大きくなる位置に配置されることが好ましい。また、磁場センサ１３の具体的な構成としては、カプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６と同様にＭＩセンサ等を備えた構成を有し、検出した磁場強度に関する情報を処理装置１２に対して出力する機能を有する。

次に、処理装置１２について説明する。図６は、処理装置１２の具体的な構成を模式的に示すブロック図である。まず、処理装置１２は、カプセル型内視鏡２によって送信された無線信号の受信処理を行う機能を有し、かかる機能に対応して、受信アンテナ７ａ〜７ｄのいずれかを選択する受信アンテナ選択部３７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３８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３９とを有する。

具体的には、信号処理部３９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、画像信号Ｓ₄は、記録部４３に対して出力される。記録部４３は、入力されたデータを携帯型記録媒体５に対して出力するためのものであり、画像信号Ｓ₄以外にも、後述する位置検出の結果等についても携帯型記録媒体５に記録する機能を有する。

また、処理装置１２は、カプセル型内視鏡２によって検出された磁場強度等に基づき、被検体１内部におけるカプセル型内視鏡２の位置を検出する機能と、被検体１に対して固定された基準座標軸に対してカプセル型内視鏡２に対して固定された対象座標軸のなす方位とを検出する機能を有する。具体的には、カプセル型内視鏡２によって送信され、信号処理部３９によって出力される信号のうち、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４０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４０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４１と、位置導出部４１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４２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。

さらに、処理装置１２は、カプセル型内視鏡２に対して駆動電力を無線送信する機能を有し、送信する無線信号の周波数を規定する発振器４４と、発振器４４から出力される無線信号の強度を増幅する増幅回路４６と、無線信号の送信に用いる送信アンテナを選択する送信アンテナ選択部４７とを備える。かかる無線信号は、カプセル型内視鏡２に備わる受信アンテナ２８によって受信され、カプセル型内視鏡２の駆動電力として機能することとなる。

また、処理装置１２は、受信アンテナ選択部３７および送信アンテナ選択部４７によるアンテナ選択態様を制御する選択制御部４８を備える。選択制御部４８は、方位導出部４０および位置導出部４１によってそれぞれ導出されたカプセル型内視鏡２の方位および位置に基づき、カプセル型内視鏡２に対する送受信に最も適した送信アンテナ８および受信アンテナ７を選択する機能を有する。

また、処理装置１２は、カプセル型内視鏡２を被検体１内に導入する前等において、第１直線磁場形成部９、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１が、位置検出を行うために充分な強度の磁場を形成するよう制御する機能を有する。具体的には、処理装置１２は、磁場センサ１３によって検出された磁場強度に基づき、第１直線磁場形成部９等によって形成される磁場の強度を制御する磁場強度制御部５０と、磁場強度制御部５０による制御の際に必要となる情報を記憶する磁場強度データベース５１とを備える。

磁場強度制御部５０は、磁場センサ１３によって検出された磁場強度に基づき、第１直線磁場形成部９、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１に対して形成磁場の強度を最適化するよう制御を行う機能を有する。具体的には、磁場強度制御部５０は、磁場センサ１３によって検出された磁場強度に基づき、第１直線磁場形成部９等に対して供給する電力を制御し、第１直線磁場形成部９等に備わるコイルに流れる電流量を変化させることによって、形成する磁場の強度を制御する機能を有する。

磁場強度データベース５１は、磁場強度制御部５０による制御動作の際に必要となる情報を記録したものである。具体的には、磁場強度データベース５１は、例えば第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場のそれぞれに関して、磁場センサ１３の位置における磁場強度の許容範囲を記憶する機能を有する。具体的には、本実施の形態１では、磁場センサ１３によって検出される磁場強度に関する許容最低値および許容最高値について記憶するものとする。磁場強度制御部５０は、かかる情報に基づき、実際に磁場センサ１３における検出結果が、許容範囲外にあるものと判断した場合には、第１直線磁場形成部９等に対する供給電力を変化させる等の制御を行うこととなる。

さらに、処理装置１２は、第１直線磁場形成部９等による磁場形成に必要となる電流を供給するためのものであって、処理装置１２本体に対して着脱可能な電力供給部５３を備えると共に、電力供給部５３が、第１直線磁場形成部９等に充分な電力を供給可能か否かを判定する機能を有する。具体的には、処理装置１２は、磁場強度制御部５０による制御内容に基づき導出される必要電力を電力供給部５３が保持するか否かを判定する電力判定部５２と、電力判定部５２によって得られた判定結果を表示するための表示部５４とを備える。

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にかかる被検体内導入システムは、位置検出を行う前に、被検体１の体格情報を取得し、体格情報に基づき磁場強度を制御すると共に、制御した磁場強度を実現するために必要な電力を電力供給部５３が保持しているか否かを判定する電力判定を行う。従って、以下の説明では、磁場強度制御動作および電力判定動作について説明した後、第１直線磁場等を用いた位置検出動作について説明する。なお、以下の説明のうち、磁場強度制御動作および電力判定動作は、例として第２直線磁場のケースについて説明するが、実際の被検体内導入システムの動作では、第１直線磁場および拡散磁場に関しても同様の制御動作が行われる。

図７は、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムにおいて、磁場強度制御部５０によって行われる制御動作について示すフローチャートである。図７に示すように、磁場強度制御部５０は、最初に被検体１の外表面の所定位置に配置された磁場センサ１３によって検出された第２直線磁場に関する磁場強度を体格情報として入力する（ステップＳ１０１）。そして、検出結果たる磁場強度の値が磁場強度データベース５１に記録された許容最低値未満であるか否かを判定し（ステップＳ１０２）、磁場強度が許容最低値未満の値の場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、磁場強度制御部５０は、第２直線磁場形成部１０に対して第２直線磁場の強度が増加するよう制御し（ステップＳ１０３）、再びステップＳ１０２に戻って上述の処理を行う。一方、磁場強度が許容最低値以上の値の場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、さらに検出結果たる磁場強度の値が磁場強度データベース５１に記録された許容最高値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。磁場強度の値が許容最高値よりも大きい場合には、磁場強度制御部５０は、第２直線磁場形成部１０に対して第２直線磁場の強度が低下するよう制御し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０２に戻って上述の処理を行う。以上の処理を繰り返すことによって、磁場センサ１３が配置された位置における第２直線磁場の強度は、磁場強度データベース５１に記録された許容最低値と許容最大値との間の値に集束することとなる。以下、第１直線磁場を形成する第１直線磁場形成部９および拡散磁場を形成する拡散磁場形成部１１に関しても同様の制御処理を行い、それぞれが形成する磁場に関しても、磁場センサ１３が配置された位置において所定の許容最低値と許容最大値との間の強度となるよう調整される。

磁場強度制御処理の意義について簡単に説明する。図８は、磁場強度制御の結果として第２直線磁場形成部１０によって形成される第２直線磁場に関して示す模式図である。図８に示すように、例えば、複数の磁場センサ１３ａ〜１３ｄがそれぞれ被検体１の外表面上に配置されており、このうち磁場センサ１３ｄは、第２直線磁場形成部１０との間の距離が、カプセル型内視鏡２が存在しうる領域である存在可能領域５６と第２直線磁場形成部１０との間の距離の最大値よりも大きくなる位置に配置されているものとする。具体的には、図８にも示すように、存在可能領域５６の周縁部上の点であって第２直線磁場形成部１０に対して最も遠い位置となる最遠点５７と、第２直線磁場形成部１０との間の距離ｒ_maxに対して、第２直線磁場形成部１０との間の距離ｒの値が大きくなるよう磁場センサ１３ｄは配置されている。

かかる配置の下で、磁場センサ１３ｄによって検出される磁場強度を体格情報として使用し、磁場センサ１３ｄによって検出される磁場強度の値を、許容最低値と許容最高値との間に保持した場合を考える。一般に、磁場形成手段によって形成される磁場は、磁場形成手段から離隔するにつれて強度が増加することはなく、第２直線磁場形成部１０によって形成された第２直線磁場の場合には、第２直線磁場形成部１０から離隔するにつれて徐々に強度が減衰することとなる。従って、磁場センサ１３ｄよりも第２直線磁場形成部１０近傍の領域となる存在可能領域５６では、任意の位置において、第２直線磁場の強度が許容最低値以上の値となる。また、磁場センサ１３ｄよりも第２直線磁場形成部１０より遠い位置となる被検体１の外部では、第２直線磁場の強度は、許容最高値以下の値となる。このように、磁場強度制御部５０は、磁場センサ１３を用いて第２直線磁場形成部１０の駆動状態を制御することによって、被検体１内部および被検体１外部における磁場の強度を制御しているのである。

次に、電力判定部５２による電力判定処理について説明する。図９は、電力判定部の処理を説明するためのフローチャートである。図９に示すように、まず、電力判定部５２は、磁場強度制御部５０によって定められた磁場強度の値を取得する（ステップＳ２０１）。本実施の形態１のように、第１直線磁場形成部９、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１という複数の磁場強度の制御対象が備わる場合には、それぞれに関して導出された磁場強度の値が入力される。そして、電力判定部５２は、それぞれの磁場強度を所定時間に渡って実現するために第１直線磁場形成部９等において必要となる必要電力量を導出し（ステップＳ２０２）、一方で電力供給部５３に保持された電力量である保持電力量の値を取得する（ステップＳ２０３）。そして、電力判定部５２は、ステップＳ２０３において取得した保持電力量が、ステップＳ２０２において導出した必要電力量よりも多いか否かの判定を行い（ステップＳ２０４）、保持電力量が必要電力量よりも多いと判定した場合には（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、電力判定処理は終了する。一方で、必要電力量が保持電力量よりも多い場合には、使用者に対して電力不足が生じる可能性がある旨の所定の警告を表示する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０２では、実際には処理装置１２の構成要素によって消費される電力についても加算される。ただし、かかる電力の値は被検体１の個体差によらずほぼ一定のものであることから、例えば電力判定部５２があらかじめデータとして保持しているものとする。

以上の磁場強度制御処理および電力判定処理が完了した後、カプセル型内視鏡２が被検体１に導入され、被検体内情報の取得を行いつつ被検体１の内部におけるカプセル型内視鏡２の位置検出が行われる。以下、本実施の形態１にかかる被検体内導入システムにおいて、検出対象たるカプセル型内視鏡２の位置検出について説明を行う。

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４０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１０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１０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９および第２直線磁場形成部１０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９および第２直線磁場形成部１０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直線磁場形成部１０を用いた場合の第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を介して位置検出装置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３９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１０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４０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４０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４０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４０による方位導出メカニズムである。

次に、導出した方位情報を用いた、位置導出部４１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４１は、信号処理部３９から磁場信号Ｓ₂、Ｓ₃が入力され、方位導出部４０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４２に記憶された情報を入力する構成を有する。位置導出部４１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４１は、磁場信号Ｓ₂を用いて、第２直線磁場形成部１０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１０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１０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４１は、第２直線磁場形成部１０近傍における第２直線磁場の強度（第２直線磁場形成部１０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１０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１１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１０から距離ｒだけ離れた点の集合である曲面５９上に位置することが明らかとなる。

そして、位置導出部４１は、磁場信号Ｓ₃、方位導出部４０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４２に記憶された情報に基づきカプセル型内視鏡２の曲面５９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４２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４１は、図１２に示すように、磁力線方位データベース４２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。以上の処理を行うことによって、被検体１内におけるカプセル型内視鏡２の方位および位置が導出され、位置検出が完了する。

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、被検体１の個体差に起因した体格の違いにかかわらず、位置検出を行う際に充分な強度の位置検出用磁場を形成できるという利点を有する。本実施の形態１では、被検体１の外表面上に磁場センサ１３を配置することとしており、磁場形成手段（例えば、第２直線磁場形成部１０）と磁場センサ１３との間の距離は、被検体１の体格に応じて変化する。従って、磁場センサ１３が検出する磁場強度は、被検体１の体格を反映した値、すなわち被検体１の外表面形状に対応した体格情報として機能することとなり、磁場センサ１３は、体格情報検出手段として機能することとなる。そして、本実施の形態１では、かかる体格情報に基づき最適な強度の磁場を形成するよう磁場形成手段を制御する磁場強度制御部５０を備えており、磁場強度制御部５０によって第２直線磁場形成部１０等の磁場形成手段によって形成される磁場の強度を調整することによって、被検体１の体格の違いにかかわらず充分な強度の磁場を形成することが可能である。

より具体的には、本実施の形態１では、図８にも示したように、１以上の磁場センサ１３のうち少なくとも一つに関して、磁場形成手段（例えば第２直線磁場形成部１０）との間の距離が、位置検出を行う際に検出対象たるカプセル型内視鏡２が位置しうる領域（存在可能領域５６）と磁場形成手段との間の距離の最大値よりも大きくなる位置に配置される。ここで、第２直線磁場等の一般的な磁場は、距離に応じて強度が増加することはなく、通常は減衰する特性を有することから、磁場センサ１３を上述の位置に配置した場合には、存在可能領域５６内のすべての領域において、磁場センサ１３によって検出される磁場強度以上の強度の磁場が形成されることとなる。従って、磁場センサ１３によって検出される磁場強度に関して、磁場強度データベース５１に記録される許容最低値を適切に設定、例えばカプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６によって検出可能な最低強度とすることによって、被検体１の体格差にかかわらず、存在可能領域５６内のすべての領域において、カプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６によって位置検出用磁場を検出することが可能となる。

また、本実施の形態１では、被検体１の外部において、位置検出用磁場が他の電子機器に対して及ぼす影響を低減することが可能である。上述したように、位置検出用磁場等の一般的な磁場は、磁場形成手段からの距離に応じて強度が増加することはなく、通常は減衰することから、磁場形成手段に対して磁場センサ１３よりも遠方に位置する領域における磁場強度は、磁場センサ１３によって検出される値以下の値となる。従って、磁場強度データベース５１に記録される許容最高値の値を適切に設定しておくことにより、磁場形成手段によって形成された磁場の被検体１外部における強度を抑制することが可能であり、被検体１外部に存在する電子機器等に対する影響を低減することが可能である。

さらに、本実施の形態１では、磁場強度制御部５０が供給電力を調整することによって磁場強度を制御する構成を有し、磁場強度制御部５０によって導出された供給電力を電力供給部５３が供給可能であるか否かの判定を行う電力判定部５２を備える。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は、被検体１の個体差に応じて検出の際に必要充分な強度の磁場を形成するために、磁場強度制御部５０によって磁場形成手段に対して供給する電力量を変化させる構成を採用する。従って、変化する必要電力量に対して電力供給部５３に保持されている保持電力量が充分であるか否かを判定する機構が必要となり、本実施の形態１では、かかる判定を行う電力判定部５２を新たに備えることとしている。電力判定部５２を備えたことによって、例えば被検体１が大柄な成人男性の場合のように、必要電力量が大きな値となる場合には、電力供給部５３に保持されている保持電力量が不十分である等の問題を事前に把握することが可能となり、あらかじめ大容量の電力供給部５３と交換する等の処置が可能となるという利点を有する。

（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。実施の形態２にかかる被検体内導入システムは、第１直線磁場として、第１直線磁場形成部によって形成される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機能を有する。

図１３は、実施の形態２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１３に示すように、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１〜３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、位置検出装置６０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９が省略され、新たに地磁気センサ６１を備えた構成を有する。また、処理装置６２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６１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６１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６１は、磁場センサ１６とは異なり、被検体１の外表面上に配置され、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６１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６２に対して出力する構成を有する。

次に、本実施の形態２における処理装置６２について説明する。図１４は、処理装置６２の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、処理装置６２は、基本的には実施の形態１における処理装置１２と同様の構成を有する一方で、地磁気センサ６１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４０に対して出力する地磁気方位導出部６３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２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６１および地磁気方位導出部６３を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ６１の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部６３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４０に出力する。これに対して、方位導出部４０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１０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１０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２にかかる位置関係検出システムの利点について説明する。本実施の形態２にかかる位置関係検出システムは、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６１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６１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、２を用いて本発明を説明したが、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・変形例等に想到することが可能である。例えば、実施の形態１、２では、磁場形成手段の例として第２直線磁場形成部１０を用いて説明したが、上述の説明から容易に明らかなように、磁場形成手段として第１直線磁場形成部９または／および拡散磁場形成部１１を使用し、位置検出用磁場として第１直線磁場または／および拡散磁場を用いることとしても良い。

また、簡易な構成としてカプセル型内視鏡２を被検体１に導入する前にのみ磁場強度制御部５０による制御を行うこととしても良い。かかる場合には、磁場センサ１３は、一度磁場制御部５０による制御が完了し、カプセル型内視鏡２が被検体１に導入された後には被検体１の外表面から除去することとしても良い。さらに、より簡易な構成として、被検体１に導入する前のカプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６を、体格情報取得手段としての磁場センサ１３の代わりに使用することも可能である。すなわち、被検体１の外表面上の所定の位置に仮固定したカプセル型内視鏡２によって検出された磁場強度に基づき、磁場強度制御部５０が制御を行う構成としても良い。

また、体格情報検出手段の例として磁場センサ１３を用いることとしたが、かかる構成に限定されないことも同様である。体格情報としては、被検体１の体格に応じて異なる内容の情報であって、磁場形成手段によって形成する磁場の強度の導出の際に使用可能なものであれば良く、体格情報検出手段の構成についてもこの限りで任意のものとすることが可能である。例えば、体格情報として被検体１の身長・体重に関する情報を用いても良い。この場合には、磁場強度データベース５１中に、被検体１の身長・体重と磁場形成手段によって形成する磁場の強度との対応関係を記録することによって、磁場強度制御部５０による磁場強度制御が可能となる。

さらに、検出対象に関しても、被検体１内部におけるカプセル型内視鏡２以外のものとしても良い。上述の説明からも明らかなように、本発明は、検出対象の性質に関わらず適用することが可能である。具体的には、位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、磁場形成手段に対して、検出対象が位置しうる領域（存在可能領域）と磁場形成手段との間の距離の最大値以上の距離だけ離隔して配置され、前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場センサと、磁場センサによって検出された磁場強度に基づき磁場形成手段を制御する磁場強度制御手段とを備えた位置検出装置であれば、検出対象等は任意のものであっても良い。

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。 位置検出装置に備わる第１直線磁場形成部によって形成される第１直線磁場を示す模式図である。 位置検出装置に備わる第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。 位置検出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。 磁場強度制御部によって行われる処理の内容を説明するためのフローチャートである。 磁場強度制御部によって行われる処理の内容を説明するための模式図である。 電力判定部によって行われる処理の内容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の全体構成を示す模式図である。 位置検出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 位置検出装置
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
７ａ〜７ｄ 受信アンテナ
８ａ〜８ｄ 送信アンテナ
９ 第１直線磁場形成部
１０ 第２直線磁場形成部
１１ 拡散磁場形成部
１２ 処理装置
１３、１３ａ〜１３ｄ 磁場センサ
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 電力再生回路
３０ 昇圧回路
３１ 蓄電器
３２ コイル
３４ コイル
３７ 受信アンテナ選択部
３８ 受信回路
３９ 信号処理部
４０ 方位導出部
４１ 位置導出部
４２ 磁力線方位データベース
４４ 発振器
４６ 増幅回路
４７ 送信アンテナ選択部
５０ 磁場強度制御部
５１ 磁場強度データベース
５２ 電力判定部
５３ 電力供給部
５４ 表示部
５６ 存在可能領域
５７ 最遠点
５９ 曲面
６０ 位置検出装置
６１ 地磁気センサ
６２ 処理装置
６３ 地磁気方位導出部

Claims (11)

1. 所定の位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、
   前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、
   前記検出対象が位置しうる領域と前記磁場形成手段との間の距離の最大値以上の距離だけ前記磁場形成手段に対して離隔した位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場センサと、
   前記磁場センサによる検出結果に基づき、前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段と、
   前記検出対象が存在する位置において検出された前記位置検出用磁場の強度を用いて前記検出対象の位置を導出する位置導出手段と、
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記磁場強度制御手段は、前記磁場センサによって検出される磁場強度が前記検出対象によって検出可能な磁場強度以上の値となるよう前記磁場形成手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記検出対象は、所定の被検体に対して導入される被検体内導入装置であって、
   前記磁場センサは、前記被検体の外表面上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置と、所定の位置検出用磁場を用いて前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置とを備え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、
   当該被検体内導入装置が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場センサと、
   前記磁場センサによって検出された磁場強度に関する情報を含む無線信号を送信する無線送信手段と、
   を備え、
   前記位置検出装置は、
   前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、
   前記被検体の外表面形状に対応した体格情報に基づき、前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。
5. 前記磁場強度制御手段は、前記体格情報に基づき、前記被検体内導入装置が前記被検体の内部において位置しうる領域全体において前記位置検出用磁場が前記磁場センサによって検出可能な程度の強度となるよう、前記磁場形成手段の駆動状態を制御することを特徴とする請求項４に記載の被検体内導入システム。
6. 前記体格情報を検出する体格情報検出手段をさらに備え、
   前記磁場強度制御手段は、前記体格情報検出手段によって検出された前記体格情報に基づき前記磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御することを特徴とする請求項４または５に記載の被検体内導入システム。
7. 前記体格情報検出手段は、前記被検体の外表面上の所定位置に配置され、配置された位置における前記位置検出用磁場の強度を体格情報として検出する磁場センサ手段を備え、
   前記磁場強度制御手段は、体格情報として検出された磁場強度が、前記被検体内導入装置に備わる磁場センサによって検出可能な程度の強度となるよう制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の被検体内導入システム。
8. 前記磁場形成手段は、所定の電力供給手段によって供給された電力に応じて磁場を形成するコイルを備え、
   前記磁場強度制御手段は、前記コイルに対して供給する電力を調整することによって前記位置検出用磁場の強度を制御することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の被検体内導入システム。
9. 前記磁場形成手段は、１次電池または２次電池によって形成された電力供給手段によって供給された電力に応じて磁場を形成するコイルを備え、
   前記磁場強度制御手段によって導出された磁場強度の位置検出用磁場に対応した電力を所定期間に渡って前記電力供給手段が供給可能か否かを判定する電力判定手段と、
   前記電力判定手段によって導出された判定結果を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の被検体内導入システム。
10. 被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置の位置を、所定の位置検出用磁場を用いて検出する位置検出方法であって、
    前記被検体の外表面上の所定位置における前記位置検出用磁場の強度を検出する磁場強度検出工程と、
    前記磁場強度検出工程において検出された磁場強度に基づき、前記位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御工程と、
    前記磁場強度制御工程において制御された前記位置検出用磁場に関して、前記検出対象が存在する位置における強度に基づき前記検出対象の位置を検出する位置検出工程と、
    を含むことを特徴とする位置検出方法。
11. 前記位置検出用磁場は、１次電池または２次電池によって形成された電力供給手段によって電力を供給されるコイルによって形成され、
    前記電力供給手段に保持される保持電力量が、前記磁場強度制御工程によって制御された前記位置検出用磁場の形成に必要となる必要電力量を満たすか否かを判定する判定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の位置検出方法。

Images