JP2006187611A - 生体内信号源の位置を特定する装置、システム、および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体内画像センサを追跡するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】生体内信号源の位置を特定する装置、システム、および方法である。例えば、生体内画像センサを追跡するシステムは、生体内画像センサの時間にわたる位置を特定する位置検出ユニットと、生体内画像センサにより検知された情報を基に、位置検出ユニットによりサンプリングされたデータを修正するデータ修正ユニットとを含む。
【選択図】 図３

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年１２月３０日に出願された、米国特許仮出願第６０／６３９，９６４号の発明の名称「生体内信号源の位置を特定する、装置、システムおよび方法（Ｄｅｖｉｃｅ， Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｉｎ−Ｖｉｖｏ ｓｉｇｎａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）」からの恩恵および優先権を主張するものであり、この仮出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、生体内検知の分野に関する。さらに詳細には、本発明は、生体内信号源の位置を特定する装置、システム、および方法に関する。

体内の通路または空洞を生体内で検知するため、および情報（例えば、画像情報、ｐＨ情報、温度情報、電気インピーダンス情報、圧力情報等）を検知して収集するための、装置、システム、および方法は、当技術分野において知られている。

カプセルなどの生体内検知装置は、検知システムおよび送信システムを含み、検知システムは、データを収集し、送信システムは、無線周波数（ＲＦ）を使用して、例えばさらなる処理および表示のために、収集されたデータを外部受信器システムに送信する。

生体内撮像システムは、カプセルなどの飲み込み可能装置内に装着される画像センサを含む。生体内撮像装置は、装置が消化管全体を通過でき、自律的ビデオ内視鏡として作用できる間に、撮像される胃腸管または他の管腔または体腔の画像を、獲得しかつ送信することができる。
米国特許出願公開第０９／８００，４７０号明細書 米国特許出願公開第１０／０４６５４１号明細書 米国特許第５，６０４，５３１号明細書 米国特許出願公開第１１／０７３，６３３号明細書 米国特許第６，９０４，３０８号明細書 米国特許出願公開第１０／１５０，０１８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１７３７１８号明細書 米国特許第６，７０９，３８７号明細書

胃内および子宮内送信装置を追跡する際になされていた従来の試みは、受信器で移動しない患者を空間的に走査することを含む。受信器および走査システムは、最も強い信号が受信された位置にカプセルがあると仮定して、最も高い受信を有する箇所を特定することができ、装置の軌跡を描く。このようなシステムは、持ち運びができず市販もされていないような実験装置を必要とする場合がある。

生体内カプセルまたは装置の位置の特定における別の試みは、生体内装置の通過、例えば胃腸管を通過する間の、信号変化の統計を分析する。大きな信号レベルの変化は、内腔内の特定の有意な位置をカプセルが通過する間に観測されることがあり、これらの変化は、特定の解剖学的特徴に関連している可能性がある。この方法は、例えば、胃腸管の解剖学的に有意な位置が、参照の固定フレームに強固に付着されていないため、本質的に不正確である。

本発明のいくつかの実施形態は、例えば、生体内画像センサを追跡するシステムおよび方法を提供し、システムは、生体内画像センサの時間にわたる位置を特定する位置検出ユニットと、例えば、生体内画像センサにより検出された情報を基に、位置検出によりサンプリングされたデータを修正するデータ修正ユニットとを含む。本発明のいくつかの実施形態では、運動性検出器ユニットを含むことができ、この運動性検出器ユニットを用いて画像データを比較し、その比較に基づいて、位置検出器ユニットによりサンプリングされたデータは、修正または改善されることができる。別の実施形態においては、メジアンフィルタを用いて、位置検出器ユニットによりサンプリングされたデータを改善する。別の適切な方法を用いて、本明細書に記載されるように、位置検出器ユニットからサンプリングされたデータは修正および／または改善されることができる。特定の実施形態では、例えば、改善処理または方式は、実質的にリアルタイムで、前記生体内信号発生源が生体内にある間に実行されることができる。

いくつかの実施形態では、システムは、別の動作、例えば、改善された位置特定データの表示、格納、または別の処理を実行することができる。

本発明の実施形態は、様々な他の利点を可能にし、様々な他の用途と組み合わせて使用されることができる。

本発明に関する主題は、詳細には、明細書の結論部分で指摘され、かつ明瞭に主張されている。しかしながら、本発明は、目的、特徴、および利点とともに、構成および動作方法の両方に関して、添付図と併せて読み、下記の詳細な説明を参照することにより、最も良く理解されるであろう。

説明の簡潔性および明瞭性のため、図に示されている要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことは認識されるであろう。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭性のため他の要素に対して強調されていることがある。さらに、適切と考えられる場合には、参照符号は、対応するまたは類似の要素を示すために、各図において繰り返し用いられることがある。

下記の説明においては、本発明の様々な態様を説明する。説明目的のために、特定の構成および詳細を述べることにより、本発明の完全な理解を提供する。しかし、当業者には明らかなことであるが、本発明は、本明細書に提示される特定の詳細を備えなくても実現できる。さらに、本発明を不明瞭にしないために、よく知られている形態は省略または簡略化している。

説明部分は、生体内撮像装置、システム、および方法に関係することができるが、本発明は、この点に限定されておらず、本発明の実施形態は、様々な他の生体内検出装置、システム、および方法と組み合わせて使用できることに留意されたい。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、例えば、ｐＨの生体内検知、温度の生体内検知、圧力の生体内検知、電気インピーダンスの生体内検知、物質または材料の生体内検出、病状または病理学の生体内検出、生体内でのデータの獲得または分析、および／または様々な他の生体内検知装置、システム、および方法と組み合わせて使用できる。

「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」等の用語を使用する本明細書の議論は、コンピュータまたはコンピューティングシステム、あるいは類似の電子計算装置またはプラットフォームの動作および／または処理を指し、それら装置は、コンピューティングシステムのレジスタおよび／またはメモリ内の電子的量などの物理量で表されるデータを、コンピューティングシステムのメモリ、レジスタ、または他のこのような情報記憶、送信装置、または表示装置に、物理量として同様に表される他のデータに、操作および／または変換することに留意されたい。

本発明の実施形態は、本明細書の動作を実行する装置を含むことができる。このような装置は、特に所望の目的のために構成され、またはコンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムにより、選択的に起動、適応、動作、構成、または再構成される汎用コンピュータを備えてもよい。このようなコンピュータプログラムは、これらには限定しないが、ディスク、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気または光カード、または電子命令の格納に適しかつコンピュータシステムバスまたはコンピューティングプラットフォームに動作可能に接続され得る、他の任意の記憶媒体または保存ユニットなど、コンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。

本明細書に示される処理および表示は、本質的に任意の特定コンピュータまたは他の装置に関係しない。様々な汎用システムが、本明細書の教示に従ったプログラムを用いて使用可能であり、あるいは、それら汎用システムは、所望の方法を実行するためのより特定化された装置を構成するのに都合の良いことを立証できる。様々なこれらのシステムに関する所望の構成は、以下の説明で明らかになろう。さらに、本発明の実施形態は、任意の特定のプログラム言語に関連して述べられない。様々なプログラミング言語を用いて、本明細書に記載される本発明の教示を実現できることは、理解されるであろう。

本発明のいくつかの実施形態は、通常飲み込み可能な生体内装置、例えば、通常の飲み込み可能な生体内検知または撮像装置に向けられる。本発明の実施形態による装置は、２００１年３月８日に出願され、米国特許出願公開第２００１／００３５９０２号として２００１年１１月１日に公開された、米国特許出願公開第０９／８００，４７０号の発明の名称「生体内撮像装置およびシステム（Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉｎ−ｖｉｖｏ Ｉｍａｇｉｎｇ）」、および／またはＩｄｄａｎらに対する米国特許第５，６０４，５３１号の発明の名称「生体内ビデオカメラシステム（Ｉｎ−Ｖｉｖｏ Ｖｉｄｅｏ Ｃａｍｅｒａ Ｓｙｓｔｅｍ）」、および／または２００２年１月１６日に出願され、米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号として２００２年８月１５日に発行された、米国特許出願公開第１０／０４６５４１号に記載された実施形態と類似しており、これらの全ては、参照により本明細書に組み込まれる。上記公報に記載されているような、例えばワークステーション内の、外部受信器／レコーダユニット、プロセッサ、およびモニタは、本発明のいくつかの実施形態における使用に適している場合がある。本明細書に記載されている装置およびシステムは、別の構成および／または別の一連の構成要素を有することができる。例えば、本発明は、内視鏡、針、ステント、カテーテル等を使用して実現できる。いくつかの生体内装置は、カプセル形状とするか、または別の他の形状、例えば、ピーナッツ形状または管状、球状、円錐形、または他の適切な形状を有していてもよい。

本発明のいくつかの実施形態は、例えば、２００５年３月８日に出願され、米国特許出願公開第２００５／０１４８８１６号として２００５年７月７日に公開された、米国特許出願公開第１１／０７３，６３３号の発明の名称「生体内信号源の位置を特定するアレイシステムおよび方法（Ａｒｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）」に記載されている、装置および／またはシステムと組み合わせて使用でき、および／または、米国特許第６，９０４，３０８号の発明の名称「生体内信号源の位置を特定するアレイシステムおよび方法（Ａｒｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）」に記載されている、装置および／またはシステムと組み合わせて使用できる（上記２つの特許の全ては、参照により本明細書に組み込まれる）。

生体内装置の実施形態は、通常自律的であり、通常独立型である。例えば生体内装置は、カプセルまたは他のユニットであっても、またはそれらを含んでいてもよい。カプセルまたはユニットは、全ての構成要素が、容器、ハウジング、またはシェル内に実質的に内蔵され、生体内装置は、例えば電力を受け取るかまたは情報を送信するワイヤまたはケーブルを一切必要としない。生体内装置は、外部の受信および表示システムと通信し、データの表示、制御、またはその他の機能を提供する。例えば、電力は、内蔵バッテリまたは無線受信システムにより供給される。別の実施形態は、別の構成および機能を有することができる。例えば、構成要素は、複数の場所またはユニットに分散できる。制御情報は、外部ソースから受信できる。

図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施形態によるアンテナアレイを装着した患者を概略的に示している。本発明の態様によれば、図１Ａおよび図１Ｂに示されているとおり、生体内信号源、例えば生体内画像センサは、携帯用または装着可能アンテナアレイまたはアンテナアレイベルト１０を使用して、位置特定または位置限定されることができる。別の実施形態においては、アンテナアレイは、患者が着るジャケットに組み込まれることができる。アンテナアレイベルト１０は患者に巻きつけられ、信号レコーダ２０に取り付けられるように装着される。別の実施形態は、例えば、接着剤を有するアンテナ素子を含み、身体のある一定の箇所に素子を接着することができる。アレイ内の各アンテナ素子１０ａから１０ｚは、同軸ケーブルを介して、レコーダ２０に接続されることができるコネクタに接続されることができる。各アンテナ素子１０ａから１０ｚは、ループアンテナ、ダイポールアンテナであることができ、または他の適切なアンテナ構成であり得る。

一実施形態においては、アンテナアレイベルト１０は、例えば、通常患者の胴体部に位置することができる１個から８個のアンテナ素子を含むことができる。例えば、８つのアンテナ素子は、下記のとおり配置されることができる。第１のアンテナ素子は、おおよそ右の第７の肋間隙と右の鎖骨中間線との交点に配置できる。第２のアンテナ素子は、おおよそ剣状突起に配置できる。第３のアンテナ素子は、おおよそ左の第７の肋間隙と左の鎖骨中間線との交点に配置できる。第４のアンテナ素子は、おおよそ臍帯の右の腰部の部分に配置される。第５のアンテナ素子は、おおよそ臍の上に配置できる。第６のアンテナ素子は、おおよそ臍帯の左の腰部の部分に配置される。第７のアンテナ素子は、おおよそ右のミッドリングイナル（ｍｉｄ−ｌｉｎｇｕｉｎａｌ）部分に配置できる。第８のアンテナ素子は、おおよそ左のミッドリングイナル部分に配置できる。本発明の実施形態によれば、他のアンテナ位置および他のアンテナ数も使用できる。例えば、アンテナアレイは、患者の背中に配置してもよい。いくつかの実施形態では、１つのアンテナのみを使用することができる。

図２は、本発明の実施形態によるデータレコーダ２０を概略的に示している。データレコーダ２０は、例えば、データ記憶ユニット２２、受信器２１、信号強度測定ユニットおよび／または信号強度検出器２４、処理ユニット２６、およびアンテナセレクタ２５を含んでよい。別の実施形態では、データレコーダ２０は、構成要素の別の組み合わせを含むことができ、記載されている構成要素は、数個のまたは他のユニット間で分割できる。

本発明のいくつかの実施形態では、アンテナアレイは、複数のアンテナを含むことができ、各アンテナは、例えば、生体内画像センサから送信されるＲＦ信号によって、複数の位置からの信号および／または情報を受信することができる。信号強度測定ユニット２４は、複数の位置、例えば、各アンテナ素子１０ａから１０ｚから、受信器２１により受信された信号の信号強度を測定することができる。処理ユニット２６は、計算を実行して、信号源の推定位置に受信信号を関係付けることができる。アンテナセレクタ２５は、受信器２１が信号を受信する１つまたは複数のアンテナ素子に対して信号経路を開くことができる。アンテナセレクタ２５を調節して、アンテナ素子１０ａから１０ｚのすべてまたは一部を走査することができる。走査速度およびパターンを調節して、例えば、受信信号に対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大化できる。

図３は、本発明の実施形態による生体内信号源１００を概略的に示している。いくつかの実施形態においては、例えば、信号源１００は、摂取されることができるカプセルであり得る。いくつかの実施形態では、信号源１００は、当技術分野において知られている生体内撮像または検知装置に類似する、生体内撮像または検知装置を含むか、または当技術分野において知られている構成要素に類似する構成要素を有する生体内撮像または検知装置を含むことができる。

信号源１００は、１つまたは複数のセンサ、例えば、温度センサ１１０ａ、ｐＨセンサ１１０ｂ、および画像センサまたは光センサ１１０ｃを含んでよい。他のセンサまたは一連のセンサを使用することもできる。いくつかの実施形態では、１台のセンサのみ、例えば、撮像センサまたは画像センサが、信号源１００に含まれることができる。センサ１１０は、データを、例えば、データ送信器１２０に提供することができる。ビーコン１３０は、断続的なビーコン信号を送り出すことができるか、またはビーコン１３０は、データ送信器１２０がデータ信号を送信するのと同時にまたはほぼ同時にデータを送信するように、指示されまたは構成されることができる。通常、データ送信器１２０は、ビーコン１３０より高い周波数で送信できるが、必ずしもその必要はない。いくつかの実施形態では、データ送信器１２０は、例えば、ビーコン信号として非変調信号を送信してもよい。いくつかの実施形態では、ビーコンおよび／またはビーコン信号を必ずしも使用する必要はない。

図４は、本発明の実施形態によるアンテナアレイベルト１０で囲まれた胴体、および信号源の推定位置を、概略的に示している。本発明の一実施形態によるベルト１０または接着アンテナアレイを装着した、人間の胴体のクローズアップを示している。また、生体内信号源１００の推定位置も確認できる。推定位置は、半径Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３を有する３つの円の交点として示され、各半径の値は、アンテナ素子１０ｋ、１０ｆ、および１０ｇそれぞれからの信号源１００の推定距離値である。距離値は、処理ユニット、例えば処理ユニット２６によって、信号強度測定ユニット２４により実行される信号強度測定に基づいて計算されることができる。

一実施形態においては、例えば、伝搬の仮定は、位置確認信号データを処理する際に使用され、例えば体内での放射の減衰が線形であると仮定する。これは、以下に相当する。

ここで、
ｒは、信号源１００とアンテナとの間の距離（ｃｍ）を示すことができ、
Ｉｏは、信号源１００の信号レベル（ｄＢｍ）を示すことができ、
Ｉｒは、距離ｒにおける信号レベル（ｄＢｍ）を示すことができ、
αは、吸収係数（ｄＢ／ｃｍ）を示すことができる。

上の式１は例示目的として示されており、追加または代替の式、関数、公式、パラメータ、アルゴリズム、仮定、および／または計算は、本発明の実施形態に応じて使用され得ることに留意されたい。他の適正な信号源の三角測量技術は、本発明の実施形態に応じて使用されることができる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、線形減衰の仮定は、動作周波数範囲（例えば２００ＭＨｚから５００ＭＨｚ）において、および送信器と受信器との間の中間距離、すなわち１／２波長から２〜２．５波長の距離において、有効であることができる。線形減衰は、他の周波数および／または範囲の間で有効である場合もある。いくつかの実施形態では、信号源１００での信号レベルおよび各アンテナで測定された信号レベルを知ることにより、信号源１００とアンテナとの間の距離を導き出すことができる。

本明細書での議論は、さらに、本発明のいくつかの実施形態による、生体内信号源の位置を位置特定、位置限定、または推定する方法のさらに別の例を示す。

図５は、本発明の実施形態による、二次元平面での３つの信号ベクトルを概略的に示している。３つの信号ベクトルは、３つのアンテナ素子、例えば１０ｄ、１０ｐ、１０ｑで受信された信号に関係することができる。臍を中心とした座標系の原点で始まり、各信号のベクトルは、それぞれのアンテナ素子の方向に向き、かつ受信信号の強度に相当する大きさを有することができる。

いくつかの実施形態においては、各信号のベクトルは、例えば、原点から、それぞれのアンテナ素子が配置された点までのポインティングベクトルと、正規化された受信信号値との積として計算されることができる。正規化された信号強度値は、例えば、各測定された信号強度値を最強の測定値により除算することにより計算されることができる。これは、最強の測定値は１に、残りは１未満の値に正規化される結果になり得る。したがって、最強信号レベルを受信するアンテナ素子を指す信号ベクトルは、実質的にそのポインティングベクトルと同一となり、他の信号ベクトルは、それらのポインティングベクトルよりも短くなることができる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、信号源１００の推定点または位置は、例えば、すべての信号強度ベクトルすなわち位置ベクトルのベクトル和として推定され得る。いくつかの実施形態では、信号ベクトルは、２つ以上のアンテナ素子１０ａから１０ｚについて計算されてよい。

いくつかの実施形態においては、信号ベクトルは、胴体の前部に配置された素子のみに対して計算されてよい。いくつかの実施形態では、図６に概略的に示されているとおり、信号ベクトルは、図１Ｂに示されているように、身体の背中に位置する素子について計算されてよい。図６では、信号源１００の位置であると推定される点は、体内にある。通常、位置ベクトルは、３次元系の原点から始まり、体内の一点で終了する。

本発明のいくつかの実施形態によれば、絶対座標セットが使用され、身体上の点は、標準単位、例えば、センチメートルまたはインチで測定されることができる。いくつかの実施形態では、値は身体上の解剖学的点に対して割当てられることができ、その後、結果は正規化されてよい。例えば、おおよそ臍の位置に配置されたアンテナ素子は、座標セット０，０を与えられることができ、おおよそ臍の高さで胴体の右端に配置された素子は、座標セット５，０を与えられることができ、胴体の左端に配置された素子は、座標セット−５，０を与えられることができる。距離値またはベクトルの大きさは、これらの座標セットを用いて計算されることができ、その後、値は、身体の実際の寸法に適合するように比例調整されることができる。例えば、上に示された座標に基づいて計算された約６．４ｃｍ（２．５インチ）の距離値が存在するが、後に身体は実際には臍から右端まで約１７．８ｃｍ（７インチ）であると測定された場合、距離値２．５は、同じ割合、例えば７／５で調整される。

いくつかの実施形態においては、１つだけまたは複数の、例えば２つまたは３つまたは４つの最強の信号源を使用してよく、弱い信号強度値を削除して、位置の推定が基礎を置くことができる信号ベクトルまたは距離値を計算する。最強の信号グループが識別されることができると、２番目の信号強度測定が実行されることができる。処理ユニット２６は、例えば最大ベクトルのサブセットについて従来のベクトル和の演算を実行し、相対的に小さいことがある信号ベクトルについて重み付き和演算を実行するように構成されることができる。他の適切な処理演算、計算、または推定は、１つまたは複数の収集された信号を用いて実行されることができる。

いくつかの実施形態においては、アンテナセレクタ２５を、最強信号が受信され得るアンテナ素子のみの走査を実行するように調整して、他のすべてのアンテナ素子を実質的に除外できる。いくつかの実施形態では、弱い信号を提供するアンテナからの信号情報の除外または拒否は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させることができる。

いくつかの実施形態においては、位置ベクトルまたは距離値は、多数のアンテナ素子について計算されことができ、比較的小さな大きさを有する信号ベクトルは、例えば、図７に概略的に示されているとおり、低減係数または加重係数を乗算されることができる。

いくつかの実施形態においては、生体内信号源１００の推定位置は、例えば、位置検出定ユニット１５（図８）により、ほぼ連続的または半連続的に追跡されることができる。いくつかの実施形態では、例えば、信号源１００に対する瞬間速度ベクトルは、例えば、位置情報を用いて計算されることができる。一実施形態では、例えば、速度ベクトルは、第１の位置ベクトルの先端から始まり連続する位置ベクトルの先端で終了するベクトルであり得る。代替の実施形態では、例えば、信号源１００の速度は、位置の導関数として計算されることができ、その方向または方位は、ディスプレイ上またはデータレコーダ２０に機能的に関連付けされたグラフに描かれることができる。

本発明のいくつかの実施形態においては、欠陥のあるアンテナ素子を検出する手順を利用できることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、アンテナ素子が、欠陥がある、作動しない、半作動または動作不良であることが決定され得ると、軌跡全体が無効にされ得る。一実施形態では、例えば、各アンテナについての全フレームに対する読み取り値は（破棄されない場合）、２つのビンに収集されることができる。例えば、ビン１は、０から４０の範囲の読み取り数を有し、ビン２は、４１から２５５の範囲の読み取り数を有する。または例えば、ビン１は、０から１０７の範囲の読み取り数を有し、ビン２は、１０８から２５５の範囲の読み取り数を有する。この結果は、例えば、各アンテナに対して１つの、２つのビンそれぞれの８つのヒストグラムを含むことができる。一実施形態では、ビン１／（ビン１＋ビン２）＞０．７５である場合、アンテナは欠陥があると決定されることができ、そうでなければ、アンテナは、機能していると決定されることができる。いくつかの実施形態では、例えば、全てのアンテナが機能していると決定される場合、軌跡は有効であると見なされてよい。さらに、受け取り数（ｎ）＜６０（第１の例）、または受け取り数（ｎ）＜１１７（第２の例）である場合、現在のセンサ読み取り値は破棄されることができる。パラメータ「ｎ」は、例えば、アンテナアレイにおいて、アンテナ１０ｆ、１０ｇ、または１０ｋのうち１つのアンテナを表してよい。

図８は、本発明の実施形態による生体内検知システムの概略図を示している。一実施形態においては、システムは、画像センサ４６、照明源４２、電源４５、および送信器４１を有する装置４０を含んでよい。装置４０は、図３の信号源１００の一例であり得る。いくつかの実施形態では、装置４０は、飲み込み可能カプセルを使用して実現されることができるが、他の種類の装置または適切な実現形態を使用できる。患者の身体の外側には、例えば、画像受信器１２（例えば、アンテナまたはアンテナアレイを含む）、記憶ユニット１９、データプロセッサ１４、およびモニタ１８があり得る。データプロセッサ１４は、例えば、本明細書に説明されているようなある期間にわたって、例えば実質的にリアルタイムで、装置４０（例えば生体内画像センサ）の位置の、例えば２次元の追跡曲線を検出および／または生成する、位置検出ユニットを含んでよい。本発明の別の実施形態では、３次元追跡曲線を生成して、生体内検知ユニットの位置を追跡できる。本発明のいくつかの実施形態によれば、データプロセッサ１４は、位置検出ユニット１５から得られたデータの少なくとも一部を修正、例えば改善することができる、データ修正ユニット１７を含んでよい。一実施形態によれば、データプロセッサ１４は、運動性検出器１６を含むことができ、運動性検出器１６は、本明細書に説明されているとおり、例えば装置４０が所定時間に運動中であり、データ修正ユニット１７が、例えば、ほぼリアルタイムで、位置検出ユニット１５によりサンプリングされるデータポイントを改善または修正しているかどうかを検出する。運動性検出器１６は、例えば、装置４０から取得した画像フレームおよび／または画像フレームからのデータを比較し、装置４０がフレームの獲得の間に進行し、運動性を例えば時間の関数として決定する別の方法が、例えば画像センサ以外のセンサを使用するか、または例えば２つ以上のセンサからのデータを使用することにより、実現できるかどうかを決定してよい。本発明のいくつかの実施形態では、運動性検出器１６は、データ修正ユニット１７に一体化されてよい。位置検出ユニット１５、運動性検出器１６、およびデータ修正ユニット１７を組み込む別の適切な方法が実現されてよい。例えば、運動性検出器１６は、データ修正ユニット１７内に含まれてよい。他の適切な構成を使用することもできる。

送信器４１は、無線波を利用して作動してよい。しかし、装置４０が内視鏡であるか内視鏡に含まれているようないくつかの実施形態では、送信器４１は、例えばワイヤ、光ファイバ、および／またはその他の適切な手段を介して、データを送信できる。

装置４０は、一般に、自律的飲み込み可能カプセルであるかまたはそれを含むことができるが、装置４０は、他の形状であってもよく、飲み込み可能または自律的である必要はない。装置４０の実施形態は、一般に自律型であり、一般に独立型であり得る。例えば、装置４０は、構成要素全てが、容器またはシェル内に実質的に収納されることができるカプセルまたは他のユニットであることができ、装置４０は、例えば、電力を受け取るまたは情報を送信するためのワイヤまたはケーブルを一切必要としないことができる。

いくつかの実施形態においては、装置４０は、外部受信システムおよび表示システム１８と通信し（例えば、受信器１２を介して）、データの表示、制御、または他の機能を提供することができる。本発明の実施形態では、電力は、内蔵バッテリ、内部電源、または電力を受け取る無線システムを使用して、装置４０に提供されてよい。別の実施形態は、別の構成および機能を有することができる。例えば、構成要素は、複数の場所またはユニットに分散され、制御情報は外部源から受信されることができる。

一実施形態においては、装置４０は、生体内ビデオカメラ、例えば画像センサ４６を含むことができ、例えば装置４０が胃腸管の管腔を通過する間、画像、例えば胃腸管の画像を取得して送信してよい。他の管腔および／または体腔は、装置４０により撮像されおよび／または検知されてよい。いくつかの実施形態では、画像センサ４６は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラまたは画像センサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラまたは画像センサ、デジタルカメラ、スチールカメラ、ビデオカメラまたは適切な画像センサ、カメラ、または画像獲得構成要素を含んでよい。

一実施形態においては、装置４０内の画像センサ４６は、送信器４１に機能的に接続されてよい。送信器４１は、例えば画像受信器１２に画像を送信し、受信器１２は、データを、データプロセッサ１４および／または格納ユニット１９に送ってよい。送信器４１は、さらに制御機能を含んでもよいが、制御機能は、別の構成要素に含まれていてもよい。送信器４１は、任意の適切な送信器を含んでもよく、画像データ、他の検知されたデータ、および／または他のデータ（例えば制御データなど）を受信装置に送信することができる。例えば、送信器４１は、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）内に設けることのできる、超低電力無線周波数（ＲＦ）高帯域送信器を含むことができる。送信器４１は、アンテナ４８を介して送信することができる。送信器４１および／または装置４０内の別のユニット、例えばコントローラまたはプロセッサ４７は、装置４０を制御するため、装置４０の動作モードまたは設定を制御するため、および／または装置４０内の制御動作または処理動作を実行するために、制御機能、例えば１つまたは複数の制御モジュール、処理モジュール、回路、および／または機能を含むことができる。

電源４５は、１つまたは複数のバッテリを含んでもよい。例えば、電源４５には、酸化銀バッテリ、リチウムバッテリ、高エネルギー密度を有する他の適切な電気化学的電池等を挙げることができる。他の適切な電源を使用することもできる。例えば、電源４５は、装置４０に電力またはエネルギーを伝送するのに使用されることができる外部電源（例えば電力伝送装置など）から、電力またはエネルギーを受け取ることもできる。

いくつかの実施形態においては、電源４５は、装置４０の内部にあってもよく、および／または、例えば電力を受け取るために外部電源に接続することを必要としない。電源４５は、装置４０の１つまたは複数の構成要素に、連続的、ほぼ連続的、または不連続でない方法またはタイミングで、または周期的に、間欠的に、あるいは他の非連続的な方法で、電力を供給できる。いくつかの実施形態では、電源４５は、装置４０の１つまたは複数の構成要素に電力を供給するが、これは、例えば、必ずしも要求時である必要はなく、またはトリガイベントまたは外部起動または外部励起の作動時である必要はない。

一実施形態においては、随意に、送信器４１は、処理ユニットまたはプロセッサまたはコントローラを含むことにより、例えば、画像センサ４６により生成された信号および／またはデータを処理できる。別の実施形態では、処理ユニットは、装置４０内の別個の構成要素、例えばコントローラまたはプロセッサ４７を使用して実現するか、または画像センサ４６、送信器４１、または別の構成要素の一体部分として実現してもよく、２つ以上の構成要素を、必要としないこともある。随意の処理ユニットは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、チップ、マイクロチップ、コントローラ、電子回路、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または他の適切な多目的または特定のプロセッサ、コントローラ、電子回路、または回路を含むことができる。一実施形態では、例えば、処理ユニットまたはコントローラは、送信器４１に埋め込まれるかまたは一体化され、例えばＡＳＩＣを用いて実現されることができる。

いくつかの実施形態においては、装置４０は、１つまたは複数の照明源４２、例えば１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、「白色ＬＥＤ」、または他の適切な光源を含んでよい。照明源４２は、例えば、撮像されたおよび／または検知された体腔または管腔を照明してよい。随意の光学システム５０は、例えば、１つまたは複数のレンズまたは複合レンズアセンブリ、１つまたは複数の適切な光学フィルタ、または他の適切な光学素子などの、１つまたは複数の光学素子を含み、また随意に装置４０内に含まれることができ、また画像センサ４６上に反射光を集光し、かつ／または他の光処理動作を実行するのに役立つことができる。

いくつかの実施形態においては、装置４０の構成要素は、ハウジングまたはシェル、例えばカプセル形、楕円形、または他の適切な形状に封入できる。ハウジングまたはシェルは、ほぼ透明または半透明であってよく、かつ／または、ほぼ透明または半透明であることができる１つまたは複数の部分、窓、またはドーム部を含んでよい。例えば、装置４０内の１つまたは複数の照明源４２は、透明または半透明の部分、窓、またはドーム部を介して体腔を照明してよく、体腔から反射した光は、例えば同じ透明または半透明の部分、窓、またはドーム部を通して装置４０に入ってよく、または随意に、別の透明または半透明の部分、窓、またはドーム部を通して、光学システム５０および／または画像センサ４６により受光されてよい。いくつかの実施形態では、例えば、光学システム５０および／または画像センサ４６は、照明源４２が体腔を照明するのと同じ窓またはドーム部を通して、体腔から反射される光を受光してよい。

いくつかの実施形態においては、画像センサ４６は、連続的またはほぼ連続的に、あるいは例えば必ずしも要求時である必要はなく、あるいはトリガイベントまたは外部起動または外部励起の作動時である必要はない、不連続でない方法で、あるいは周期的、間欠的、または他の非連続的な方法で、生体内画像を獲得できる。

いくつかの実施形態においては、送信器４１は、連続的またはほぼ連続的に、あるいは例えば必ずしも要求時である必要はなく、あついはトリガイベントまたは外部起動または外部励起の作動時である必要はない不連続でない方法で、あるいは周期的、間欠的、または他の非連続的な方法で、画像データを送信できる。

データプロセッサ１４は、装置４０から受信器１２を介して受け取ったデータを分析し、格納ユニット１９と通信、例えばフレームデータを格納ユニット１９との間で転送できる。データプロセッサ１４はさらに、分析されたデータをモニタ１８に提供し、ユーザ（例えば医師）は、データをモニタで見るかまたは利用できる。一実施形態では、データプロセッサ１４は、リアルタイム処理用に構成でき、かつ／または後処理用に構成して、後で実行されかつ／または見られることができる。制御機能（例えば遅延、タイミングなど）が、装置４０の外部にある場合、適切な外部装置（例えば、データプロセッサ１４または画像受信機１２など）は、１つまたは複数の制御信号を装置４０に送信することができる。

モニタ１８は、例えば、１つまたは複数のスクリーン、モニタ、または適切な表示ユニットを含むことができる。モニタ１８は、例えば、装置４０で取得されたかつ／または装置４０により送信された、例えば、胃腸管の画像、または他の体腔または空洞の画像である、１つまたは複数の画像あるいは画像ストリームを表示できる。さらに、あるいはこれとは別に、モニタ１８は、例えば、生体内センサの追跡データを例えば少なくとも２次元で表示でき、また制御データ、位置または配置データ（例えば、デバイス４０の位置または相対位置を記述または表示するデータ）、方向データ、および各種の他の適切なデータを表示できる。一実施形態では、例えば、画像データおよび画像の位置または配置のデータ両方は、モニタ１８を使用して提示でき、および／または格納ユニット１９を用いて格納できる。収集した画像データおよび／または他のデータを格納および／または表示する、他のシステムおよび方法を使用することも可能である。

いくつかの実施形態においては、胃腸管の病理学的状態または他の状態を示す代わりに、またはこれに加えて、システムは、これら状態の位置に関する情報を提供できる。適切な追跡装置および方法は、上述の米国特許第５，６０４，５３１号、および／または米国特許出願公開第２００２／０１７３７１８号として２００２年１１月２１日に公開され、２００２年５月２０日に出願された、米国特許出願公開第１０／１５０，０１８号の発明の名称「生体内信号源の位置を特定するアレイシステムおよび方法（Ａｒｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｉｎ−Ｖｉｖｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）」の実施形態において記載されている。これらはすべて本発明の共通の譲渡人に譲渡されており、これらの全体は、参照により本明細書に組み込まれる。本発明の実施形態により、他の適切な位置特定システムおよび方法を使用することも可能である。

一般に、装置４０は、画像情報を別の部分にして送信できる。各部分は、一般に、画像またはフレームに相当することができ、かつ／または数本のラインの画像データに相当することができる。他の適切な送信方法も利用できる。例えば、いくつかの実施形態においては、装置４０は、１／２秒ごとに一度画像を取得および／または獲得でき、その画像データを受信器１２に送信できる。他の一定および／または可変取得速度および／または送信速度を用いることもできる。

一般に、記録および送信される画像データは、デジタルカラー画像データを含むことができ、代替の実施形態においては、他の画像フォーマット（例えば、白黒画像データ）を使用することもできる。一実施形態においては、画像データの各フレームは、２５６行を含み、各行は２５６ピクセルを含み、各ピクセルは知られている方法に従ってカラーおよび輝度データを含むことができる。別の実施形態によれば、３２０×３２０ピクセルの画像センサを使用できる。ピクセルサイズは、例えば５ミクロンから６ミクロンであることができる。いくつかの実施形態によれば、ピクセルは、それぞれマイクロレンズに結合されることができる。

例えば、各ピクセル内で、カラーは、４つのサブピクセルのモザイクで表すことができ、各サブピクセルは、赤、緑、または青などの原色に対応する（この場合、１つの原色、例えば緑は２度表示されることができる）。ピクセル全体の輝度は、例えば１バイト（例えば、０から２５５）の輝度値で記録されることができる。一実施形態では、例えば、画像データは、それぞれ、赤、緑（２度繰り返される）、および青の値を示すデータを含む、６４×６４ピクセルまたはスーパーピクセルのアレイまたはボックスを用いて表すことができる。別の適切なデータフォーマットを使用してもよく、また別の適切な数または種類の行、列、アレイ、ピクセル、サブピクセル、ボックス、スーパーピクセル、および／またはカラーを使用することもできる。

随意には、デバイス４０は、画像センサ４６などのセンサの代わりに、またはこれに追加して、１つまたは複数のセンサ４３を含むことができる。センサ４３は、例えば、装置４０周辺の特性または特徴の１つまたは複数の値を、検知、検出、決定、および／または測定できる。例えばセンサ４３は、ｐＨセンサ、温度センサ、導電率センサ、圧力センサ、または任意の他の知られている適切な生体内センサを含むことができる。

生体内装置４０は、信号源１００の一例であることができるため、信号源１００に関連する本明細書での議論の部分も、装置４０に関係しており、その逆も言えることに留意されたい。さらに、例示の目的で本明細書で議論する部分は、Ｘ、Ｙ、および／またはＺ寸法、軸またはベクトル、および／または垂直または水平寸法または位置に関係するが、本発明はこの点に関しては限定されない。寸法、方向、位置、軸、および／またはベクトルは、相対的であってもよく、いくつかの実施形態では、寸法、方向、位置、軸、および／またはベクトルは、交換または変更でき、あるいは別の座標系を使用することもできる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、位置限定および／または位置特定データの改善または修正は、例えば生体内装置（例えば、装置４０または信号源１００）により収集または送信された、例えばデータおよび／または位置データ自体とは別個の情報を用いて実行できる。例えば、位置データは、生体内装置により送られる信号に固有であることができるか、または生体内装置により送られるビーコン内にあるが、検知データ（例えば、画像データ、ｐＨデータ等）などの他のデータおよび追加のデータは、位置データとは別個に送ることができる。一実施形態においては、検知データは、生体内装置４０で収集される非位置データと考えられる。いくつかの実施形態においては、位置データは、検知データに主に含まれるデータ信号に固有であり得る。本発明のいくつかの実施形態では、２つ以上の、例えば２つの可能な無関係な種類の検知データを用いて、位置の決定および／または位置の変更を行なうことができる。例えば、１つまたは複数のアンテナで生体内送信装置４０から収集された信号強度、ならびに生体内装置４０により取得された画像フレームストリームを用いて、生体内装置４０の位置、追跡曲線、および／または位置の変化を決定できる。このような実施形態においては、収集された信号強度は、生体内装置４０により取得され、２つ以上のアンテナにより受信された、画像フレームストリームの信号強度であることができる。一例では、後続の画像フレームの比較は、２つ以上のアンテナによる信号強度アレイを基にして計算されることができる、生体内装置４０の位置変化を確認するかまたはこれに反するかのいずれかの手段となる。このように、受信信号強度および画像データの両方を用いて、生体内装置４０の位置、位置の変化、または位置曲線、および／または追跡曲線を決定できる。別の実施形態においては、画像データおよび／または信号強度データ以外のデータを用いて、位置および／または位置の変化を決定でき、また他のデータを用いて、１つ以上のデータストリームを基にして決定された、生体内装置４０の位置変化を確認するか、および／またはこれに反することができる。例えば、生体内で検知された温度、ｐＨ、加速度、酸素飽和度、または他の検知データを用いて、生体内装置４０の位置および／または位置変化を決定できる。例えば、人体から外に送信され、複数アンテナで受信される検知データを、１つまたは複数の多素子アンテナでの受信信号強度に対応するおよび／またはその信号に含まれるデータと一緒に用いて、生体内装置４０の追跡曲線、位置、および／または運動性を決定できる。一実施形態では、検知データは、生体内装置４０が配置されている管腔、例えば胃腸管の特定の管腔内（例えば、食道、胃、小腸、大腸等）の管腔を、決定および／または識別できる。管腔に関する情報は、識別された管腔内の生体内装置４０の予測される移動を特徴付けるのに役立つことができる。例えば、ｐＨセンサ読取り値または他のセンサ読取り値（例えば、２つ以上のセンサ読取り値）を基に決定されるときに、生体内装置４０が、現在胃領域内に配置されている場合、カプセルは回転しているかまたは例えばランダム方向に移動していると予測されることができる。この場合には、例えば追跡アルゴリズムを調整して、表示される位置限定および／または追跡曲線でのランダム移動をフィルタリングすることができる。位置限定アルゴリズムに対する別の適切な調整は、１つまたは複数の種類の検知データを基にして実行できる。別の管腔内、例えば小腸内では、生体内装置４０は、より規則正しく進行すると予測できる。この口径に無関係の情報は、位置限定データの整合性および／または有用性を向上するのに役立つことができる。別の例では、生体内装置４０がその中に配置された管腔の知識は、カプセルが移動する１つまたは複数の特定方向を決定するのに役立つことができる。例えば、食道を通る移動の大部分は、特定の平面、例えばＸ−Ｙ平面またはある別の平面内にあると予測されることができ、例えばＺ方向の急激な変化は、例えば雑音の結果であり得る。他の方法および他の信号および／またはデータを用いて、生体内装置４０の追跡曲線の整合性を向上できる。生体内装置４０は、胃腸管以外の管腔内に配置されることができる。複数のデータ源の融合を実行する他の方法を用いて、生体内装置４０の位置および／または運動性の情報を決定または改善できる。

本発明のいくつかの実施形態においては、最初の位置データは、例えば装置４０が、例えば２つの連続したサンプリング点の間に配置されており、例えば所定の領域については、距離は可能性があるまたは可能である、考えられる値より大きいと予測されることを示すことがある。例えば１つのサンプリング点は、装置４０が位置Ａにあることを示し、例えば１つのサンプリング期間後にサンプリングされる後続のサンプリングデータ点は、装置４０が位置Ｂにあることを示すことがある。１つの例では、位置Ａ（前のデータ点）と位置Ｂ（現在のデータ点）との間の距離は、例えば単一のサンプリング期間中に装置４０が移動する可能性があるまたは移動することが可能な予測される距離より大きいことがある。本発明の一実施形態においては、現在のデータ点は、この現在のデータの前のデータ点からの距離が、所定のしきい値を超える場合には、修正されてよい。本発明の一実施形態では、装置４０の変位が所定のしきい値を超えていることを示す一連および／または複数のデータ点、現在のデータ点（例えば上の例におけるサンプリング点Ｂ）を、再度位置合わせして、例えば所定のしきい値、または別の所定の値に等しい変位に一致させることができる。サンプリングデータの新しい位置は、最初のサンプリング点と同じ相対的方向に（例えば上の例のサンプリング点Ｂ）置かれることができる。このように、位置限定曲線を修正して、装置４０の起こりえない変位を実質的に削除できる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、一次元または多次元、例えば少なくとも二次元の位置限定データのスムーシングまたはフィルタリングは、例えばほぼリアルタイムで実行されることができる。次に図９Ａおよび図９Ｂを参照する。この両図は、サンプル信号源１００の例えばＸ軸位置（例えば水平位置）またはＹ軸位置（例えば垂直位置）を示すグラフを概略的に示しており、例えば位置検出ユニット１５に応じて、および／または位置検出ユニット１５から得られる時間にわたる画像センサと、メジアンフィルタを適用して雑音を低減した後の同一サンプル信号を示すグラフである。図９Ａおよび図９Ｂは、Ｘ軸およびＹ軸に加えて、またはこれに追加する他の適切な軸または次元を表す。本発明のいくつかの実施形態においては、一般に、メジアンフィルタリングは、データ修正ユニット１７に含まれ、例えばリアルタイムで実行されることができる。別の実施形態では、メジアンフィルタリングは、他の適切なユニットに含まれることができる。

図９Ａを参照すると、水平軸９１１は、例えば画像フレーム数、時間単位、受信データパケットまたは他のデータを示すことができる。例えば、水平軸９１１上の表示「４００」は、レコーダ２０または受信器１２により４００フレームが受信されたことを示す。これは、例えば、フレームが、信号源１００により例えば２フレーム／秒の速度で送信される場合は、２００秒が経過したことを示すことができる。

垂直軸９１２は、例えば信号源１００のＸ軸位置（例えば水平位置）を示すことができる。例えば垂直軸９１２上の表示「５」は、５ｃｍのＸ軸位置を示すことができ、予め規定された位置（例えば、ほぼ臍の上）は、「０」のＸ軸値を有するものと予め規定されることができる。別の測定単位および別の参照点を用いることもできる。正規化を適用することにより、水平軸および／または垂直軸あるいは他の適切な単位を使用することができる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、グラフ９０１は、生体内の信号源１００のＸ軸位置を、フレーム数または経過時間に応じて示す。いくつかの実施形態においては、例えばグラフ９０１を、改善、補正、改良、修正、あるいは処理して、信号源１００のより高信頼性な追跡を可能にし、可能性のある不正確性を削除または低減できる。このような改善または処理は、例えばデータ修正ユニット１７、レコーダ２０、処理ユニット２６、受信器１２またはデータプロセッサ１４、あるいは他の適切なユニットにより実行されてよい。いくつかの実施形態においては、改善または処理は、例えばグラフ９０１および／またはグラフ９０１で表すことのできるデータのスムーシングを含んでよい。このスムーシングには、線形スムーシング、平均スムーシング、および例えばメジアンスムーシングまたはフィルタリングを用いる非線形スムーシングを使用する。一実施形態では、例えば、信号源１００のＸ軸位置を表すデータを、メジアンスムーシングまたはメジアンフィルタリング処理することにより、グラフ９０１を修正または処理して、改善されたグラフ（例えばグラフ９０２）を得ることができる。本発明のいくつかの実施形態においては、メジアンフィルタリングを適用して、装置４０の運動性に固有であることができる急激な遷移を保存すると同時に、雑音をフィルタリングすることができる。さらに、メジアンスムーシングの結果を用いて、例えば信号源１００の改善された位置限定データを表示または格納することができる。メジアンフィルタまたは他の適切なフィルタを規定するパラメータは、管腔内の装置４０の運動性の知識を基にして規定されることができる。例えば、スムーシングの度合いを調整して、装置４０が、管腔内を通って前進すると予測されることができる速度を反映して、１つまたは複数の適切なスムーシング技術（例えばメジアンフィルタ）を用いて、装置４０が前進する速度と予測されることができる速度を反映する、計算されまたは生成される勾配または傾斜を、スムーシング処理することができる。

図９Ｂを参照すると、水平軸９６１は、例えば画像フレーム数、時間単位、受信データパケットまたは他のデータを示すことができる。例えば、水平軸９６１上の表示「４００」は、レコーダ２０または受信器１２により４００フレームが受信されたことを示すことができる。これは、例えば、フレームが、信号源１００により例えば２フレーム／秒の速度で送信されることができるなら、２００秒が経過したことを示すことができる。

垂直軸９６２は、例えば信号源１００のＹ軸位置（例えば垂直位置）を示すことができる。例えば垂直軸９１２上の表示「１０」は、１０ｃｍのＹ軸位置を示すことができ、予め規定された位置（例えば、ほぼ臍の上）は、「０」のＹ軸値を有するものと予め規定されることができる。別の測定単位および別の参照点を用いることもできる。

本発明のいくつかの実施形態によれば、グラフ９５１は、生体内の信号源１００のＹ軸位置を、フレーム数または経過時間に応じて示すことができる。いくつかの実施形態においては、例えばデータ修正ユニット１７を用いて、グラフ９５１を改善、補正、改良、修正、あるいは処理して、例えば信号源１００のより高信頼性および／または整合性のある位置限定を可能にし、雑音またはカプセルのランダム移動（例えばカプセルの方向変化）に起因する不正確性などの、潜在的な不正確性を削除または低減できる。データ修正ユニット１７は、例えばレコーダ２０、処理ユニット２６、受信器１２、および／またはデータプロセッサ１４、あるいは他の適切なユニットに組み込むことができる。いくつかの実施形態においては、例えばデータ修正ユニット１７より実行される改善または処理は、例えばグラフ９５１および／またはグラフ９５１を用いて表すことのできるデータのスムーシングを含んでよい。このスムーシングには、線形スムーシング、平均スムーシング、またはメジアンスムーシングを使用する。一実施形態では、例えば、信号源１００のＹ軸位置を表すデータを、例えば実質的にリアルタイムでメジアンスムーシングまたはメジアンフィルタリング処理することができ、グラフ９５１を修正または処理して、改善されたグラフ（例えばグラフ９５２）を得ることができる。さらに、メジアンスムーシングの結果を用いて、例えば信号源１００の改善された位置限定データを表示または格納することができる。

図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態は、Ｘ軸位置限定データまたはグラフの改善、Ｙ軸位置限定データまたはグラフの改善、またはＸ軸およびＹ軸位置限定データまたはグラフの改善の両方を使用することができる。例えば、一実施形態においては、Ｘ軸およびＹ軸位置限定データまたはグラフの改善の両方は、メジアンスムーシングまたはメジアンフィルタリング処理を受けることができる。いくつかの実施形態においては、メジアンフィルタリングされた位置限定データまたはグラフは、非改善データの代わりまたはこれに追加して、格納、表示、または処理されることができる。

本明細書での議論の一部は、例示目的のため、Ｘ軸およびＹ軸、または水平位置および垂直位置に関連しているが、本発明は、この点に限定されるものではないことに留意されたい。本発明の実施形態は、他の軸（例えばＺ軸）または他の適切な軸と組み合わせて使用できる。さらにこのような軸は、相互に直角、あるいは身体または皮膚にほぼ平行であり得るが、必ずしもその必要はない。

本発明の実施形態によれば、メジアンフィルタリング、メジアンスムーシング、および／またはフィルタリング、スムーシング、または改善の他の適切な方法が、位置限定信号、位置限定データ、位置限定グラフ、運動性データ、あるいは位置限定データに対応する画像または可視表示に対して実行されることができる。いくつかの実施形態においては、フィルタリング、スムーシング、または改善は、ほぼリアルタイムに、例えば位置限定信号の受信時に実行され、この間信号源１００は生体内にあることができる。代替の実施形態においては、フィルタリング、スムーシング、または改善は、後の時間期間に、例えば前に収集された位置限定データの後処理において実行されることができる。

位置限定データまたはグラフのメジアンフィルタリング、メジアンスムーシング、または他の非線形スムーシングに追加して、またはこれらの代わりに、他の適切なデータまたはグラフ改善方法またはアルゴリズムを使用することもできる。例えば、一実施形態においては、追跡曲線は、表示される場合、「デジタル化」またはギザギザを有することがあり、曲線スムーシング（例えば、Ｘ−Ｚ、Ｙ−Ｚ、および／またはＸ−Ｙ曲線スムーシング）を適用して、位置データを改善しかつ精度を向上させることができる。これは、例えば追跡曲線上の位置データ点の相対的位置を維持しながら実行されることができる。いくつかの実施形態においては、追跡曲線のスムーシングは、例えば二次元追跡曲線上の点間の間隔が均一でないことがあるため、２つの一次元ベクトル点それぞれのスムーシングと異なることがあることに留意されたい。

いくつかの実施形態においては、位置データ曲線スムーシング（例えば、Ｘ−Ｚ曲線スムーシング）は、適切なアルゴリズム、方法、または処理を用いて、例えばデータ修正ユニット１７により実行されることができる。一実施形態においては、例えば、曲線の長さが計算または決定され、曲線の始点を基準とする曲線上の各点の距離が決定されることができる。２つの一次元サンプリングベクトルの各値は、適切な方法、例えば当技術分野において知られているボックスカースムーシング法を用いてスムーシングされることができる。次に、例えば、曲線は、空間平面内で、曲線の線に沿ってほぼ均一に再度サンプリングされる。例えば、スムーシング化されたベクトルが、相対的原点位置で再度サンプリングされてよい。これにより、例えば、スムースな曲線または比較的スムースな曲線を有するデータ位置グラフが得られ、このデータ位置グラフは、さらなる表示、格納、または処理に使用されることができる。

いくつかの実施形態によれば、レコーダ２０により受信信号を基に計算されたある位置データは、１つまたは複数の予め規定された条件に一致すると、無効にされ、無視され、破棄され、使用または表示されない。例えば、信号源１００が、第１の位置から第２の位置に移動したことを示すことがある、位置検出ユニット１５からサンプリングされたデータ点が、１つまたは複数の予め規定された条件に一致すると、無視されることができる。いくつかの実施形態においては、装置４０の運動性は、運動性検出ユニット１６において決定され、１つまたは複数の予め規定される条件を決定するために使用されることができる。一実施形態においては、例えば、信号源１００、生体内装置４０、または画像センサ４６から受け取られた第１の画像および第２の画像（例えば２つの連続画像）が、比較されて、一致、ほぼ一致または略一致していると判定され、かつ／または画像センサの移動がないことが示される場合、信号源１００または生体内装置４０の位置は、第１の画像獲得と第２の画像獲得の時間期間において変化していないと決定されることができる。いくつかの実施形態においては、例えば、装置４０により収集された画像データが、装置４０が移動していないことを示す場合、装置４０の移動を示すことができる位置検出ユニット１５は、無効にされ、破棄され、装置４０の移動のないことを示すデータ点を置き換えられるか、または装置４０の前の位置に関連付けされた位置検出ユニットによりサンプリングされたデータと置き換えられることができる。

いくつかの実施形態においては、生体内装置４０により獲得された２つ以上の画像は、例えば運動性検出器１６により比較または分析され、生体内で装置４０を追跡するデータを生成するか、または位置限定データを改善または修正するのに用いられることができる分析結果を生成することができる。いくつかの実施形態においては、例えば、運動性検出器１６で実行されることができる画像の比較または分析は、当技術分野において知られている方法およびアルゴリズムに従ってなされる。例えば、この方法およびアルゴリズムは、米国特許第６，７０９，３８７号の発明の名称「生体内カメラの獲得および表示速度を制御するシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｉｎ−ｖｉｖｏ ｃａｍｅｒａ ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｒａｔｅ）」に記載されており、特許の全体は参照により本明細書に組み込まれる。比較または分析により、例えば生体内装置４０が移動したか、または移動していないかの結論が得られることができ、位置検出ユニット１５からサンプリングされたデータ点は、分析または比較結果（例えば運動性検出器１６により実行された比較結果）に従って、データ修正ユニット１７内で更新されることができる。別の実施形態においては、運動性検出器１６は、画像情報以外またはこれに追加した情報を生成し、装置４０の運動性を検出することができる。

いくつかの実施形態においては、画像比較、画像処理、または画像分析は、データ修正ユニット１７が考慮に入れることができるパラメータの１つとして使用されることができる。一実施形態では、画像比較または画像分析は、位置検出ユニットからサンプリングされるデータの雑音の低減に影響を与えることができ、これにより、装置４０の移動しないことを示す画像比較結果は、結果としてそのような無移動に相当する位置データを修正することがある。

いくつかの実施形態においては、複数の処理または操作を組み合わせて実行し、信号源１００の位置および／または追跡データのさらなる改善または改良を達成することができる。例えば、一実施形態では、装置４０が移動していると決定された場合、非線形スムーシング、例えばメジアンフィルタリングを、位置検出ユニット１５からサンプリングされたデータに適用し、また移動性検出器１６で画像比較を使用して、異なる時間に、例えば装置４０が移動しておらず、したがって位置検出ユニットによりサンプリングされたデータ点は、そのような無移動を示すように修正されることができる、ことを決定する。別のセンサに基づく他の適切な分析を使用して、位置および／または位置の変化および／または追跡曲線を改善または決定することができる。

図１０は、本発明の実施形態による生体内信号源を追跡する、位置検出ユニット１５によりサンプリングされたデータ点を処理する方法のフローチャートである。図１０の方法ならびに本発明の実施形態による他の適切な方法は、例えば、図１Ａから図１Ｂのアンテナアレイ、図２のレコーダ２０、図２の処理ユニット２６、図３の信号源１００、図８の装置４０、図８のシステム、および／または生体内撮像または生体内検知用の他の適切な装置およびシステムと組み合わせて使用されることができる。本発明の実施形態による方法は、必ずしも生体内の場面で使用する必要はない。

ボックス１０１０に示されるとおり、いくつかの実施形態においては、この方法は、例えば位置検出ユニット１５からの受信および／またはサンプリングデータ点を含んでよい。これは、例えば図２のレコーダ２０により実行されることができる。

ボックス１０２０に示されるとおり、データ修正ユニット１７でのデータ修正は、随意に、位置検出ユニット１５からサンプリングされるデータ点の少なくとも一部に、例えばメジアンフィルタリングまたは他の方法などのような、スムーシングまたはフィルタリング処理を適用することを含むことができる。いくつかの実施形態においては、これは、例えば、位置データまたは位置信号の少なくとも一部に、線形平均化または非線形平均化を適用することを含むことができる。いくつかの実施形態においては、ボックス１０２０の動作は、例えば、位置限定データまたは位置限定信号の少なくとも一部にメジアンスムーシングまたはメジアンフィルタリングを適用することを含んでよい。他のフィルタリングまたはスムーシング操作は、データ修正ユニット１７により、本発明の実施形態に従って実行されることができる。

ボックス１０２３に示されるとおり、この方法は、随意に、例えば位置検出ユニット１５で得られるデータから、二次元追跡曲線を生成することを含んでよい。本発明の別の実施形態においては、三次元追跡曲線または他の適切な追跡曲線が、生成されかつ表示されてよい。二次元で規定されることができる平面は、例えば胃腸管を通る装置４０の移動の大部分が生じる平面を表してよく、この平面は、例えば前頭面、ほぼ前頭面、または任意の他の平面であってよい。本発明のいくつかの実施形態においては、追跡曲線は、例えばほぼ前頭面における装置４０の追跡曲線であり得る。

ボックス１０２７に示されるとおり、この方法は、随意に、追跡曲線上の点間の距離を決定することを含んでよい。いくつかの実施形態においては、決定される距離は、二次元平面における距離であるか、または三次元空間における距離であってよい。本明細書で記載されるかまたは他の適切な分析のために使用されるのと同様に、距離はしきい値と比較されてよい。

ボックス１０３０に示されるとおり、この方法は、随意に、例えば、例えば得られた追跡曲線に対し、位置検出ユニット１５により少なくとも二次元でサンプリングされたデータ点の少なくとも一部に、曲線スムーシング処理または方法を、例えばほぼリアルタイムに適用することを含んでよい。いくつかの実施形態においては、データ修正ユニット１７によるデータ修正は、例えば位置データまたは位置信号の少なくとも一部に、Ｘ−Ｚ曲線スムーシング処理を適用することを含んでよい。他の曲線スムーシング操作は、本明細書で記載されたかまたは本発明の実施形態に従った操作と同様に、実施されてよい。

ボックス１０４０に示されるとおり、データ修正ユニット１７によるデータ修正は、随意に、例えば、位置検出ユニットからサンプリングされるデータ点を、生体内装置および／または生体内画像センサにより検出または撮像された情報に関連付けるか、またはそれら情報を基にして、処理または修正することを含んでよい。例えば、いくつかの実施形態においては、この方法は、運動性検出器１６による運動性検出、例えば、生体内撮像装置により獲得された２つ以上の画像を比較するか、または生体内撮像装置により獲得された１つまたは複数の画像を分析することを含んでよい。次に、比較または分析に基づき、例えば、生体内撮像装置が、画像が獲得される時間期間中に移動していないことを決定し、したがって位置データが更新または修正されて、例えばその時間期間に生体内撮像装置が移動していないことを示すことができる。別の実施形態においては、画像内容または比較結果を、別の方法で利用して、位置検出ユニット１５によりサンプリングされた位置データを修正することができる。別の実施形態においては、位置検出ユニット１５によりサンプリングされたデータ点の修正は、フィルタリングの前、または曲線スムーシングの前、または別の適切な順番により実行されてよい。

ボックス１０５０に示されるとおり、この方法は、随意に、例えば他の適切な操作の実行、例えば修正された位置データ点または信号の格納、位置データまたは信号のプリント、位置データまたは信号の表示、または位置データまたは信号の処理を含んでよい。

上術操作の一部またはすべては、ほぼリアルタイムで、例えば生体内撮像装置の作動中、生体内撮像装置が作動および／または画像を取得する時間の間に、および／または生体内撮像装置の作動を中断することなく、実行されてよいことに留意されたい。他の操作または一連の操作は、本発明の実施形態に従って使用されてよい。

本発明のいくつかの実施形態による装置、システム、および方法は、例えば人体内に挿入される装置と組み合わせて使用されてよい。ただし、本発明の範囲は、この点に関して限定されない。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、人体以外または動物の体内に挿入されることができる装置と組み合わせて使用されてよい。

本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアおよび／またはハードウェアの任意の組み合わせにより、特定の用途に適合するようにまたは特定の設計要件に従って実現されてよい。本発明の実施形態は、ユニットおよび／またはサブユニットを含み、それらは相互に分離していても、あるいは全体または部分的にともに結合されていてもよく、また特定、多目的、または汎用目的の回路またはコントローラ、あるいは当技術分野において知られているデバイスを利用して実現できる。本発明のいくつかの実施形態は、バッファ、レジスタ、記憶ユニット、および／またはメモリユニットを含んでよく、これにより、一時的または長期間のデータ記憶、あるいは特定の実施形態の操作を容易にする。

本発明のいくつかの実施形態は、例えば、命令または命令セットを記憶することができる機械読取り可能な媒体または製品を使用して実現されてよく、これら命令が機械により実行されるとき、例えば装置１００、装置４０、プロセッサ１４、データ修正ユニット１７、運動性検出器１６、位置検出ユニット１５、または他の適切な機械により実行されるとき、マシンが、本発明の実施形態による方法および／または操作を実行できる。このような機械は、例えば任意の適切な処理プラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、処理デバイス、コンピューティングシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ等を含んでよく、またハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせを用いて実現されてよい。機械読取り可能な媒体または製品は、例えば、任意の適切な種類のメモリユニット、メモリデバイス、メモリ製品、メモリ媒体、記憶デバイス、記憶製品、記憶媒体および／または記憶ユニット、例えばメモリ、取外し可能または取外し不可能な媒体、消去可能または消去不可能な媒体、書き込み可能または再書き込み可能な媒体、デジタルまたはアナログ媒体、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、読取り専用メモリコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）、追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、再書き込み可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、光ディスク、磁気媒体、各種のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、テープ、カセット等を含んでよい。命令は、任意の適切な種類のコード、例えばソースコード、コンパイルコード、インタープリタコード、実行コード、スタティックコード、ダイナミックコード等を含んでよい。また命令は、任意の適切なハイレベル、ローレベル、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイルおよび／またはインタープリタプログラム言語、例えばＣ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、ＢＡＳＩＣ、パスカル、フォートラン、コボル、アセンブリ言語、機械語等を用いて実現されることができる。

本発明の特定の形態を図示し、本明細書に説明してきたが、当業者には、各種の修正、置換、変更、および等価物が考えられるであろう。したがって、特許請求範囲において、このような修正および変更のすべては、本発明の精神に包含されると理解される。

本発明の実施形態によるアンテナアレイを装着した患者の概略図である。 本発明の実施形態によるアンテナアレイを装着した患者の概略図である。 本発明の実施形態によるデータレコーダの概略的なブロック図である。 本発明の実施形態による生体内信号源の概略的なブロック図である。 本発明の実施形態によるアンテナアレイベルトを巻いた胴体と、信号源の予測点の概略図である。 本発明の実施形態による、二次元平面内の３つの信号ベクトルの概略図である。 本発明の実施形態による、三次元空間内の３つの信号ベクトルの概略図である。 本発明の実施形態による、信号ベクトルに対する加重関数のグラフを概略的に示す図である。 本発明の実施形態による生体内検知システムの概略的なブロック図である。 本発明の実施形態による、生体内信号源のＸ軸位置を時間の関数として示すグラフを概略的に示す図である。 本発明の実施形態による、生体内信号源のＹ軸位置を時間の関数として示すグラフを概略的に示す図である。 本発明の実施形態による、生体内信号源の位置、例えば生体内画像センサの時間にわたる位置を特定する、位置検出ユニットによりサンプリングされたデータ点を処理する方法のフローチャートである。

符号の説明

１０ アンテナアレイベルト
１０ａ〜１０ｚ アンテナ素子
１２ 画像受信器
１４ データプロセッサ
１５ 位置検出ユニット
１６ 運動性検出器
１７ データ修正ユニット
１８ モニタ
１９ 記憶ユニット
２０ 信号レコーダ
２１ 受信器
２２ データ記憶ユニット
２４ 信号強度検出器
２５ アンテナセレクタ
２６ 処理ユニット
４０ 装置
４１ 送信器
４２ 照明源
４３ センサ
４５ 電源
４６ 画像センサ
４７ プロセッサ
４８ アンテナ
５０ 光学システム
１００ 生体内信号源
１１０ センサ
１１０ａ 体温センサ
１１０ｂ ｐＨセンサ
１１０ｃ 光センサ
１２０ データ送信器
１３０ ビーコン
９０１、９５１ グラフ
９０２、９５２ 改善されたグラフ
９１１、９６１ 水平軸
９１２、９６２ 垂直軸

Claims (12)

1. 生体内画像センサを追跡するシステムであって、
   生体内画像センサの時間にわたる位置を特定する位置検出ユニットと、
   生体内画像センサにより検出された情報に基づき、位置検出ユニットによりサンプリングされたデータを修正するデータ修正ユニットとを備える、システム。
2. 信号強度検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
3. 複数のアンテナを備え、複数のアンテナが、生体内画像センサから送信された信号を受信する、請求項１または２に記載のシステム。
4. データ修正ユニットが、ほぼリアルタイムでデータを修正する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. データ修正ユニットが、メジアンフィルタを備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 生体内画像センサが、生体内画像を獲得する、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. データ修正ユニットが、運動性検出器を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 運動性検出器が、生体内画像センサにより獲得された画像を比較する、請求項７に記載のシステム。
9. 生体内画像センサの追跡情報を表示する表示ユニットを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 生体内画像センサが、自律型である、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 生体内画像センサを含む飲み込み可能なカプセルを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 少なくとも１つの生体内画像センサと画像データを送信する送信器とを含む、飲み込み可能なカプセルと、
    送信器から送られた信号を受信するアンテナアレイと、
    受信信号を記録するレコーダとを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。

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