JP2006078295A - 位置検出装置および被検体内導入システム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の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技術に関して、必要かつ充分な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】位置検出装置は、それぞれ検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な、位置検出用磁場としての第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄと、所定の処理機構を備えた処理装置１２とを備える。処理装置１２は、記録部４３に記録された検査対象の第１時刻における位置に基づき、第１時刻から所定時間だけ経過した第２時刻における位置検出の際に、第２直線磁場の形成に最も適した位置を選択する位置選択部４９と、位置選択部４９によって選択された位置に基づき、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの中から対応するものを駆動させる駆動制御部５０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも第１時刻および該第１時刻から所定時間経過した第２時刻において、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技術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り、消費電力低減の観点からは妥当ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所定の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技術に関して、必要かつ充分な位置検出用磁場を形成することが可能な位置検出装置および位置検出装置を用いた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にかかる位置検出装置は、少なくとも第１時刻および該第１時刻から所定時間経過した第２時刻において、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、前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する１以上の磁場形成手段と、前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻における前記検出対象の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、前記検出対象が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度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一部で検出可能な位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、第２時刻において磁場形成手段の位置を適切に選択する位置選択手段とを備えることとしたため、磁場形成に必要な駆動電力等を低減しつつ、第２時刻における位置検出を確実に行うことが可能である。

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、前記位置選択手段は、あらかじめ設定した複数の位置のうち、前記第１時刻に導出された前記検出対象に対して最も近接する位置を選択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、前記磁場形成手段は、あらかじめ設定した複数の位置に対応して複数配置され、前記第２時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に対応した前記磁場形成手段が駆動するよう制御する駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項４にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁場形成手段を移動可能な状態で保持する保持部材と、前記第２時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に前記磁場形成手段が移動するよう制御する移動制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項５にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻において前記検出対象が存在する可能性を有する存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、前記位置選択手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲を含む領域において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択することを特徴とする。

また、請求項６にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と、前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段とをさらに備え、前記範囲導出手段は、前記第１時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に対して前記移動速度と前記所定時間との積によって得られる移動距離だけ移動した位置を含む領域を存在可能範囲として導出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、被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第１時刻および該第１時刻から所定時間経過した第２時刻において、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前記被検体内導入装置の位置検出を行う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、形成された磁場の強度を少なくとも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、所定の受信アンテナを介して受信された前記無線信号から抽出された、前記磁場センサによって検出された前記位置検出用磁場の強度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、前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する１以上の磁場形成手段と、前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻における前記被検体内導入装置の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる位置検出装置および被検体内導入システムは、検出対象（被検体内導入装置）が位置しうる領域の一部で検出可能な位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、第２時刻において磁場形成手段の位置を適切に選択する位置選択手段とを備えることとしたため、磁場形成に必要な駆動電力等を低減しつつ、第２時刻における位置検出を確実に行う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。なお、以下の説明では、位置検出のメカニズムとして、第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場を用いた技術を例として説明するが、後述するようにかかる構成に限定して解釈するべきではないことはもちろんであり、複数の時刻に渡っ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ものであれば、本発明を適用することが可能である。また、以下に示す実施の形態においては、特許請求の範囲における位置検出用の磁場として第２直線磁場を例として説明し、第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部を特許請求の範囲における磁場形成手段として説明を行うが、後述するように、この他の磁場および磁場形成部に対して本発明を適用することが可能であ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について示す模式図である。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処理装置１２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、処理装置１２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。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６ａ〜６ｄ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７ａ〜７ｄと、第１直線磁場を形成する第１直線磁場形成部８と、保持部材９によって保持され、第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄ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６ａ〜６ｄ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とを備える。

受信アンテナ６ａ〜６ｄ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６ａ〜６ｄ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７ａ〜７ｄ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７ａ〜７ｄ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６ａ〜６ｄ、送信アンテナ７ａ〜７ｄおよび以下に述べる第１直線磁場形成部８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６ａ〜６ｄ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。

第１直線磁場形成部８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８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３は、第１直線磁場形成部８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８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８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。

次に、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第２直線磁場を形成し、特許請求の範囲において磁場形成手段の一例として機能する第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄについて説明する。第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄは、第１直線磁場とは異なる方向に進行し、強度に関して位置依存性を有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。

図４は、本実施の形態１において、複数配置される第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄと、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄを被検体１に対して固定する保持部材９の位置関係について示す模式図である。図４に示すように、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、被検体１の胴部を覆うよう形成された保持部材９上において、ｘ軸方向およびｙ軸方向の端部の点である点Ｐ₁〜Ｐ₄上に配置され、磁場形成領域３２ａ〜３２ｄに対応した第２直線磁場を形成する機能を有する。ここで、「磁場形成領域」とは、位置検出の際に利用可能な強度の磁場が形成される領域をいい、本実施の形態１では、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強度の磁場のことをいう。図４に示すように、磁場形成領域３２ａ〜３２ｄのそれぞれは、検出対象たるカプセル型内視鏡２が位置しうる領域の一部、すなわち被検体１の全体領域の一部を含むよう形成される一方、それぞれの磁場形成領域を足しあわせた領域が、カプセル型内視鏡２が位置しうる領域の全体を含むよう形成される。

図５は、第２直線磁場形成部１０ａ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１０ａ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１０ａ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３３と、コイル３３に対して電流供給を行うための電流源３４とを備える。このため、コイル３３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３３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。なお、図５においては第２直線磁場形成部１０ａのみについて示したが、第２直線磁場形成部１０ｂ〜１０ｄも第２直線磁場形成部１０ａと同様の構成を有し、進行方向は異なるものの第２直線磁場形成部１０ａと同様の直線磁場を形成することとする。

次に、拡散磁場形成部１１について説明する。拡散磁場形成部１１は、磁場強度のみならず磁場方向に関しても位置依存性を有する拡散磁場を形成するためのものである。具体的には、拡散磁場形成部１１は、図５にも示すようにコイル３５と、コイル３５に対して電流供給を行うための電流源３６とを備える。

図６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６に示すように、拡散磁場形成部１１に備わるコイル３５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６に示すようにコイル３５（図６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３５に入射するよう形成されている。

なお、本実施の形態１において、第１直線磁場形成部８、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１は、それぞれ異なる時刻に磁場を形成することとする。すなわち、本実施の形態１では、第１直線磁場形成部８等は、同時に磁場を形成するのではなく、所定の順序に従って磁場を形成する構成とし、カプセル型内視鏡２に備わる磁場センサ１６は、第１直線磁場、第２直線磁場および拡散磁場を別個独立に検出することとする。

次に、処理装置１２の構成について説明する。図７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６ａ〜６ｄ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の位置に基づき、複数配置された第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのいずれかを選択し、選択した第２直線磁場形成部１０に対して第２直線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、磁場形成手段として機能する第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの位置の中から適切な位置を選択する位置選択部４９と、位置選択部４９によって選択された位置に対応する第２直線磁場形成部１０に対して第２直線磁場を形成するよう制御を行う駆動制御部５０と、処理装置１２の各構成要素に対して駆動電力を供給する電力供給部５１とを備える。

位置選択部４９は、第１時刻から所定時間だけ経過した第２時刻における位置検出の際に位置検出用磁場を形成する磁場形成手段が存在すべき位置を選択するためのものである。本実施の形態１では、特許請求の範囲における磁場形成手段の例として第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄを備えた構成を採用しており、位置選択部４９は、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄが配置された位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から、第２時刻において第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０が存在すべき位置を選択する機能を有する。

具体的には、位置選択部４９は、あらかじめ第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの位置Ｐ₁〜Ｐ₄および磁場形成領域３２ａ〜３２ｄの範囲を把握する。そして、位置選択部４９は、把握した位置等と、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置とに基づき、第２時刻において第２直線磁場を形成する磁場形成手段の位置として位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から最も適切な位置を選択し、選択した位置に関する情報を駆動制御部５０に対して出力する機能を有する。

駆動制御部５０は、位置選択部４９によって選択された位置に対応する第２直線磁場形成部１０を駆動させる機能を有する。具体的には、駆動制御部５０は、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのそれぞれに備わる電流源３４に対して駆動制御を行う機能を有すると共に、位置Ｐ₁〜Ｐ₄と第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄとの間の対応関係をあらかじめ把握する機能を有する。かかる機能に基づき、駆動制御部５０は、位置選択部４９から出力された選択位置に関する情報に対応する第２直線磁場形成部１０に対して、所定の磁場形成領域３２を形成するよう制御を行うと共に、選択位置に対応しない第２直線磁場形成部１０に対して、磁場形成を停止するよう制御を行う。

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。以下では、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの中から第２直線磁場形成部１０ａが選択された場合を例に、検出対象たるカプセル型内視鏡２の位置を検出する位置検出メカニズムについて説明し、その後、位置導出等に使用される第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの中から最適のものを選択する選択メカニズムについて説明する。

まず、位置検出装置３によって行われるカプセル型内視鏡２の位置検出について説明する。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８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８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８および第２直線磁場形成部１０ａ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８および第２直線磁場形成部１０ａ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１０ａ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８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１０ａ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１０ａ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１０ａ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１０ａ近傍における第２直線磁場の強度（第２直線磁場形成部１０ａ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１０ａ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９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１０ａから距離ｒだけ離れた点の集合である曲面５２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５２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１０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。以上が位置導出部４１による位置導出メカニズムである。

次に、位置検出の際に使用される第２直線磁場形成部１０の選択メカニズムについて説明する。本実施の形態１にかかる被検体内導入システムでは、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのそれぞれによって形成される磁場形成領域３２ａ〜３２ｄは、カプセル型内視鏡２が位置しうる被検体１内部の一部領域のみを含むよう形成されることから、本実施の形態１では、位置選択部４９によって位置検出の際に第２直線磁場形成部１０が存在すべき位置を位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から選択し、選択した位置に対応した第２直線磁場形成部１０のみが駆動するよう駆動制御部５０による制御が行われる構成を有する。

図１１は、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２が存在する位置の一例について示す模式図である。以下、図１１に示す例を用いて、位置選択部４９による第２直線磁場形成部１０の位置の選択および駆動制御部５０による駆動制御について説明する。

位置選択部４９は、記録部４３に記録された情報の中から、過去の第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に関する情報を抽出する。また、位置選択部４９は、上述したように位置Ｐ₁〜Ｐ₄の具体的な値および磁場形成領域３２ａ〜３２ｄの範囲、および位置Ｐ₁〜Ｐ₄と磁場形成領域３２ａ〜３２ｄとの間の対応関係を把握しており、この結果、位置選択部４９は、第１時刻においてカプセル型内視鏡２がどこに位置し、カプセル型内視鏡２の位置と位置Ｐ₁〜Ｐ₄との関係について把握する。

かかる位置の把握に基づき、位置選択部４９は、第１時刻から所定時間だけ経過した時刻である第２時刻に行う位置検出の際に、最も適切な磁場形成手段の位置を選択する。本実施の形態１では、位置選択部４９は、位置Ｐ₁〜Ｐ₄のうち、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に最も近接する位置を選択する。具体的には、図１１の例において、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２は、位置Ｐ₁に対して距離ｒ₁の領域に位置し、位置Ｐ₂に対して距離ｒ₂（＜ｒ₁）に位置する。従って、位置選択部４９は、最も近接する位置として位置Ｐ₂を選択し、選択した位置を、第２時刻において第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０が存在すべき位置として駆動制御部５０に対して出力する。

一方、駆動制御部５０は、位置選択部４９によって選択された位置に対応した第２直線磁場形成部１０を駆動させる。上述したように、駆動制御部５０は、位置Ｐ₁〜Ｐ₄と第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄとの間の対応関係をあらかじめ把握しているため、例えば、図１１の例では位置選択部４９から位置Ｐ₂を選択した旨の情報が入力されたことに対応して、第２直線磁場形成部１０ｂによって第２直線磁場が形成されるよう所定の制御を行う。

なお、選択メカニズムにおいて、位置選択部４９によって選択された位置に関する情報は、方位導出部４０および位置導出部４１に対しても出力される。すなわち、例えば第２直線磁場形成部１０ａによって形成される第２直線磁場と、第２直線磁場形成部１０ｂによって形成される第２直線磁場との間では進行方向および強度分布が相違することから、方位導出部４０および位置導出部４１は、それぞれ方位導出および位置導出を行う際に、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのいずれが磁場を形成するかを把握する必要があるためである。

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。本実施の形態にかかる被検体内導入システムは、強度に関して位置依存性を有し、位置検出用磁場として機能する第２直線磁場を形成する磁場形成手段として機能する第２直線磁場形成部１０を複数備えた構成を採用する。上述したように、それぞれの第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄは、対応する磁場形成領域３２ａ〜３２ｄのいずれに関しても単独で被検体１全体をカバーするのではなく、磁場形成領域３２ａ〜３２ｄ全体によって被検体１全体をカバーする構成を有する。従って、第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄは、単独で被検体１全体をカバーする磁場形成領域を形成する磁場形成手段と比較して、それぞれにおいて磁場形成に要する電力量は少なくなる。そのため、上述したように第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄの中から選択位置に対応したもののみを駆動させることとした場合には、従来の被検体内導入システムと比較して、位置検出用磁場（第２直線磁場）の形成に必要となる電力量を低減することが可能となる。

一方で、本実施の形態１では、個々の第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄによって形成される磁場形成領域３２ａ〜３２ｄの範囲を狭めたことによって、位置検出の際に検出対象たるカプセル型内視鏡２が占める位置において有意な磁場を形成できなくなるといった弊害が発生することはない。すなわち、本実施の形態１においては、上述したように磁場形成領域３２ａ〜３２ｄの全体によってカプセル型内視鏡２が位置しうる被検体１全体をカバーする第２直線磁場を形成することが可能である。従って、位置選択部４９によって第２直線磁場形成部の位置を適切に選択することで、磁場形成に要する電力量を低減しつつカプセル型内視鏡２の位置検出において有意な磁場を確実に形成することが可能である。

さらに、個々の第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄによって形成される磁場形成領域３２ａ〜３２ｄの範囲を狭めることによって、被検体１外部に存在する電子機器等に対する磁場の影響を低減できるという利点を有する。すなわち、磁場形成領域を狭く設定することによって被検体１の外部に形成される磁場の強度も低減されることとなり、被検体１の外部に位置する電子機器等に及ぼす影響を低減することが可能である。

また、本実施の形態１では、位置選択部４９による位置選択の際の基準として、位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に最も近接する位置を選択することとしている。かかる構成を採用することによって、本実施の形態１では、第２時刻においてカプセル型内視鏡２が位置する領域に対して、検出可能な強度の第２直線磁場を確実に形成できるという利点を有する。

選択した位置に対応した第２直線磁場形成部１０によって磁場が形成されるのは第１時刻から所定時間だけ経過した第２時刻である。ここで、第１時刻と第２時刻との間にカプセル型内視鏡２が移動した場合には、第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置は、第１時刻における位置から所定距離だけ異なることとなる。従って、第１時刻における位置に基づき第２直線磁場形成部１０の位置を選択する場合には、第２時刻において、対応する磁場形成領域３２から外れた領域にカプセル型内視鏡２が位置するおそれがある。

これに対して、本実施の形態１では、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置と最も近接する位置を位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から選択することによって、第２時刻において、選択した位置Ｐに対応して形成された磁場形成領域３２の範囲内にカプセル型内視鏡２が位置する確実性を向上させることが可能である。すなわち、図１１に示す位置関係を例にして説明すると、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２は、位置Ｐ₂に近接する分だけ磁場形成領域３２ｂの周縁部との間の距離が磁場形成領域３２ａの周縁部との間の距離よりも大きな値となる。従って、図１１の例においてカプセル型内視鏡２は、時刻２において、磁場形成領域３２ａから逸脱する可能性よりも磁場形成領域３２ｂから逸脱する可能性の方が低いこととなり、最も近接した位置を選択することによって、対応する磁場形成領域から逸脱する可能性を低減でき、第２時刻において確実な位置検出を行うことができる。

（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にかかる被検体内導入システムは、単一の第２直線磁場形成部が、位置選択部によって選択された位置に移動して第２直線磁場を形成する構成を有する。

図１２は、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムに備わる第２直線磁場形成部１０と、保持部材５４との関係について示す模式図である。なお、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムは、基本的には実施の形態１にかかる被検体内導入システムと同様の構成を有し、図示は省略したものの、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。また、位置検出装置に関しても、保持部材５４および後述する処理装置５６の他、実施の形態１と同様に受信アンテナ６ａ〜６ｄ、送信アンテナ７ａ〜７ｄ、第１直線磁場形成部８、第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１を有する。また、本実施の形態２において、実施の形態１と同様の名称・符号を有する構成要素は、以下で特に言及しない限り、実施の形態１と同様の構造・機能を有する。

図１２に示すように、本実施の形態２においては、第２直線磁場形成部１０は、実施の形態１における第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄのそれぞれと同様の構造・機能を有する一方で、保持部材５４に対して固定されるのではなく、可動な状態で保持される。具体的には、保持部材５４は、ガイド部材として機能するよう構成される一方、第２直線磁場形成部１０は、可動機構５５によって、保持部材５４に沿って移動するよう構成されている。また、保持部材５４上には、実施の形態１における位置Ｐ₁〜Ｐ₄に対応した位置に停止ポイント５４ａ〜５４ｄが形成されており、可動機構５５は、停止ポイント５４ａ〜５４ｄのそれぞれを検知することによって第２直線磁場形成部１０を、位置Ｐ₁〜Ｐ₄のそれぞれに対して移動させる機能を有する。

次に、位置検出装置に備わる処理装置５６について説明する。図１３は、処理装置５６の構成を示す模式的なブロック図である。処理装置５６は、実施の形態１における処理装置１２と基本的に共通する構成を有する一方で、新たに可動機構５５による第２直線磁場形成部１０の移動状態を制御する移動制御部５７を備えた構成を有する。具体的には、移動制御部５７は、位置選択部４９によって位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から選択された位置に第２直線磁場形成部１０を移動させるよう可動機構５５を制御する機能を有する。

図１４は、位置選択部４９によって行われる位置選択に基づく第２直線磁場形成部１０の移動態様について説明するための模式図である。位置選択部４９は、実施の形態１の場合と同様に第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置等に基づき、位置Ｐ₁〜Ｐ₄のいずれかの中から、第２時刻の位置検出の際に磁場形成手段として機能する第２直線磁場形成部１０が配置されるべき位置として、図１１の例と同様にＰ₂を選択する。位置選択部４９は、選択した位置Ｐ₂に関する情報を移動制御部５７に対して出力し、移動制御部５７は、可動機構５５に対して第２直線磁場形成部１０を位置Ｐ₂まで移動するよう指示する。かかる指示を受けて、可動機構５５は、図１４に示すように第２直線磁場形成部１０を保持部材５４に沿って反時計回りの方向に移動させ、停止ポイント５４ｂを検知することによって、第２直線磁場形成部１０が位置Ｐ₂に配置する。このため、第２時刻の位置検出の際には、第２直線磁場形成部１０は、位置Ｐ₂に配置された状態で第２直線磁場を形成することとなる。

次に、本実施の形態２にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。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における第２直線磁場形成部１０ａ〜１０ｄと同様に、位置検出用磁場として機能する第２直線磁場を形成する第２直線磁場形成部１０が被検体１の一部のみをカバーするよう磁場を形成する機能を有する。従って、実施の形態１の場合と同様に、第２直線磁場を形成する際に必要となる電力を低減することが可能である等の利点を有する。

また、本実施の形態２では、第２直線磁場形成部１０を複数設けるのではなく、単一の機構を複数の位置に移動可能な構成を採用することによって、第２直線磁場形成部１０を複数設けた場合と同様の機能を実現する。従って、本実施の形態２では第２直線磁場形成部１０の個数を実施の形態１と比較して低減することが可能であり、実施の形態１の利点に加えて、構成が単純化し、製造コストを低減することが可能な被検体内導入システムを実現できるという利点を有する。

（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。本実施の形態３にかかる被検体内導入システムは、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に基づき直接的に磁場形成手段の位置選択を行うのではなく、第１時刻における位置に基づいて第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置を予測し、予測結果に基づき位置選択を行う構成を有する。

図１５は、実施の形態３にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置５９の構成を示す模式的なブロック図である。図１５に示すように、処理装置５９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、処理装置５９は、カプセル型内視鏡２の移動速度を導出する移動速度導出部６０と、カプセル型内視鏡２の移動方向を導出する移動方向導出部６１と、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置および導出された移動速度および移動方向に基づき第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の存在可能範囲を導出する範囲導出部６２とを備える。そして、位置選択部６３は、範囲導出部６２によって導出された存在可能範囲に基づき、第２時刻における位置検出の際に第２直線磁場を形成する磁場形成手段の位置を、位置Ｐ₁〜Ｐ₄の中から選択する機能を有する。

移動速度導出部６０は、記録部４３に記録された情報に基づき第１時刻から第２時刻にかけてのカプセル型内視鏡２の移動速度を導出する機能を有する。具体的には、移動速度導出部６０は、過去の複数の時刻において検出されたカプセル型内視鏡２の位置の変化量に基づき、例えば平均速度を導出することによって、移動速度の導出を行う機能を有する。

移動方向導出部６１は、記録部４３に記録された情報に基づき第１時刻から第２時刻にかけてのカプセル型内視鏡２の移動方向を導出する機能を有する。処理装置５９は、実施の形態１と同様に方位導出部４０を備えた構成を有し、第１時刻において方位導出部４０によって導出された、基準座標軸に対して対象座標軸のなす方位に関する情報すなわちカプセル型内視鏡２が基準座標軸に対してどの方向を指向するかに関する情報が記録部４３に記録される。これに対して、移動方向導出部６１は、第１時刻において検出された方位に関する情報に基づきカプセル型内視鏡２の指向方向（一般には、カプセル型内視鏡２の長手方向）を記録部４３から抽出し、かかる方向を移動方向として導出する。

範囲導出部６２は、移動速度導出部６０および移動方向導出部６１による導出結果に基づき、第２時刻においてカプセル型内視鏡２が存在する可能性が高い範囲である存在可能範囲を導出するためのものである。図１６は、範囲導出部６２による存在可能範囲の導出について説明するための模式図である。図１６に示すように、範囲導出部６２は、まず第１時刻（図１６における時刻ｔ₁）におけるカプセル型内視鏡２の位置に関する情報を記録部４３から抽出する。そして、抽出した位置に対して、移動方向ベクトル（ａ₁、ｂ₁、ｃ₁）に向かって移動速度ｖに第２時刻と第１時刻の差分値Δｔを乗算した値だけ延伸した領域を第２時刻（図１６における時刻ｔ₂）においてカプセル型内視鏡２が存在する位置と推定し、かかる領域を含む存在可能範囲６４を導出する。

位置選択部６３は、範囲導出部６２によって導出された存在可能範囲に基づき位置選択を行う。すなわち、実施の形態１等では、例えば図１１に示したように第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に基づき第２直線磁場形成部１０の位置の選択を行ったが、本実施の形態３では、第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置の予測範囲である存在可能範囲の位置に基づき、第２直線磁場形成部１０の位置の選択を行う機能を有する。なお、位置選択メカニズムそのものに関しては実施の形態１、２と同様であり、位置選択の結果に基づく駆動制御部５０等の動作に関しても実施の形態１と同様になることから、ここでの説明を省略する。

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では、範囲導出部６２を新たに設け、範囲導出部６２によって、第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の予測位置に基づく第２直線磁場形成部１０の位置選択を行う構成を採用する。このため、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等における利点に加え、第２時刻におけるカプセル型内視鏡２の存在する位置において、さらに確実に位置検出用の磁場を形成することが可能である。このため、本実施の形態３にかかる被検体内導入システムは、例えばカプセル型内視鏡２が不規則に移動する領域等における位置検出に対しても消費電力の低減等の利点を享受しつつ確実な位置検出を行うことが可能である。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４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４にかかる被検体内導入システムは、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機能を有する。

図１７は、実施の形態４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１７に示すように、本実施の形態４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６８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８が省略され、新たに地磁気センサ６９を備えた構成を有する。また、処理装置７０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６９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６９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６９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６９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７０に対して出力する構成を有する。

次に、本実施の形態４における処理装置７０について説明する。図１８は、処理装置７０の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、処理装置７０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６９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７１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４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６９および地磁気方位導出部７１を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ６９の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部７１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４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４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６９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６９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１〜４に渡っ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されるものではなく、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１〜４においては、位置検出用磁場の例として第２直線磁場を採用し、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、かかる構成に限定する必要はなく、第１直線磁場、拡散磁場またはその他の磁場を位置検出用磁場として使用し、第１直線磁場形成部８、拡散磁場形成部１１またはその他の磁場形成部を磁場形成手段として使用することとしても良い。すなわち、例えば被検体１内部を複数の領域に分割し、分割した領域毎に第１直線磁場形成部８を複数備えた構成を採用し、複数の第１直線磁場形成部８に対応した位置を位置選択部によって選択する構成を採用すること等の変形例が考えられる。また、位置選択部による位置の選択態様としては、第１時刻におけるカプセル型内視鏡２の位置に基づき第２時刻においてカプセル型内視鏡が位置する領域を磁場形成領域が包含するよう選択するものであれば、例えば位置Ｐ₁〜Ｐ₄との間の距離を用いるもの以外の選択態様を採用することとしても良い。

また、本発明は、位置検出装置の適用対象として被検体内導入システムに限定する必要はない。上述の説明からも明らかなように、本発明は、位置検出用磁場を用いて位置検出を行う位置検出装置全般に対して適用可能であり、一般的な位置検出装置に対して本発明の利点を享受しうるためである。

さらに、実施の形態１〜４を互いに組み合わせた構成を採用することも可能である。例えば、実施の形態２で示したように、単一の第２直線磁場形成部１０を選択位置に移動させる機構と、実施の形態３で示したように、範囲導出部等の機構のように、互いに矛盾することのない組み合わせを用いた位置検出装置、被検体内導入システムについても本発明の利点を享受しうる。

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について示す模式図である。 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直線磁場形成部の配置パターン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。 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。 処理装置に備わる位置選択部の処理内容を説明するための模式図である。 実施の形態２にかかる被検体内導入システムに備わる保持部材および第２直線磁場形成部の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位置検出装置を形成する処理装置１２の構成を示す模式的なブロック図である。 位置選択によって生じる第２直線磁場形成部の動作について説明するための模式図である。 実施の形態３にかかる被検体内導入システム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。 存在可能範囲の導出態様を説明するための模式図である。 実施の形態４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処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。

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
６ａ〜６ｄ 受信アンテナ
７ａ〜７ｄ 送信アンテナ
８ 第１直線磁場形成部
９ 保持部材
１０、１０ａ〜１０ｄ 第２直線磁場形成部
１１ 拡散磁場形成部
１２ 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 電力再生回路
３０ 昇圧回路
３１ 蓄電器
３２ａ〜３２ｄ 磁場形成領域
３３ コイル
３４ 電流源
３５ コイル
３６ 電流源
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
４３ 記録部
４４ 発振器
４６ 増幅回路
４７ 送信アンテナ選択部
４９ 位置選択部
５０ 駆動制御部
５２ 曲面
５４ 保持部材
５４ａ〜５４ｄ 停止ポイント
５５ 可動機構
５６ 処理装置
５７ 移動制御部
５９ 処理装置
６０ 移動速度導出部
６１ 移動方向導出部
６２ 範囲導出部
６３ 位置選択部
６４ 存在可能範囲
６８ 位置検出装置
６９ 地磁気センサ
７０ 処理装置
７１ 地磁気方位導出部

Claims (7)

1. 少なくとも第１時刻および該第１時刻から所定時間経過した第２時刻において、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、
   前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する１以上の磁場形成手段と、
   前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻における前記検出対象の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、
   前記検出対象が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度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、
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置選択手段は、あらかじめ設定した複数の位置のうち、前記第１時刻に導出された前記検出対象に対して最も近接する位置を選択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. 前記磁場形成手段は、あらかじめ設定した複数の位置に対応して複数配置され、
   前記第２時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に対応した前記磁場形成手段が駆動するよう制御する駆動制御手段をさらに備えた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. 前記磁場形成手段を移動可能な状態で保持する保持部材と、
   前記第２時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に前記磁場形成手段が移動するよう制御する移動制御手段と、
   をさらに備えた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。
5. 前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻において前記検出対象が存在する可能性を有する存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、
   前記位置選択手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲を含む領域において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択することを特徴とする請求項１、３または４に記載の位置検出装置。
6. 前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と、
   前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段と、
   をさらに備え、
   前記範囲導出手段は、前記第１時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に対して前記移動速度と前記所定時間との積によって得られる移動距離だけ移動した位置を含む領域を存在可能範囲として導出することを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
7. 被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第１時刻および該第１時刻から所定時間経過した第２時刻において、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前記被検体内導入装置の位置検出を行う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、
   形成された磁場の強度を少なくとも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、
   所定の受信アンテナを介して受信された前記無線信号から抽出された、前記磁場センサによって検出された前記位置検出用磁場の強度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、
   前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する１以上の磁場形成手段と、
   前記第１時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第２時刻における前記被検体内導入装置の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、
   を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。
   

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