JP4520258B2 - Intra-subject introduction system - Google Patents
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Description
本発明は、被検体に導入され、被検体の内部を移動する被検体内導入装置と、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被検体の内部における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に関するものである。 The present invention relates to an intra-subject introduction apparatus that is introduced into a subject and moves within the subject, and a position of the intra-subject introduction apparatus within the subject using a position detection magnetic field that has position dependency with respect to intensity. The present invention relates to an in-subject introduction system provided with a position detection device for detecting the above.
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、撮像機構と無線通信機構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。 In recent years, in the field of endoscopes, swallowable capsule endoscopes have been proposed. This capsule endoscope is provided with an imaging mechanism and a wireless communication mechanism. The capsule endoscope is swallowed from the mouth of the subject for observation (examination) until it is spontaneously discharged until it is spontaneously discharged. It has the function of moving and capturing images sequentially.
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。無線通信機構とメモリ機構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。)。 While moving inside the body cavity, image data captured inside the body by the capsule endoscope is sequentially transmitted to the outside by wireless communication and stored in a memory provided outside. By carrying a receiver including a wireless communication mechanism and a memory mechanism, the subject can freely act after swallowing the capsule endoscope and before being discharged. After the capsule endoscope is ejected, a doctor or a nurse can make a diagnosis by displaying an image of an organ on a display based on image data stored in a memory (see, for example, Patent Document 1). .)
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。かかるシステムでは、例えば、画像データを取得すると共に画像データが取得された位置を検出することが可能となり、医師等の診断において、画像データと被検体内の位置との対応関係の理解が容易になる等の利点を有する。 Further, a conventional capsule endoscope system has been proposed that includes a mechanism for detecting the position of the capsule endoscope in the body cavity. For example, a magnetic field having a position dependency with respect to strength is formed inside a subject to which a capsule endoscope is introduced, and the inside of the subject is determined based on the strength of the magnetic field detected by a magnetic field sensor built in the capsule endoscope. It is possible to detect the position of the capsule endoscope. In such a capsule endoscope system, in order to form a magnetic field, a configuration in which a predetermined coil is arranged outside the subject is adopted, and a magnetic field is generated inside the subject by flowing a predetermined current through the coil. Trying to form. In such a system, for example, it is possible to acquire image data and to detect the position where the image data was acquired, and in the diagnosis of a doctor or the like, it is easy to understand the correspondence between the image data and the position in the subject. There are advantages such as.
しかしながら、位置検出機能を備えたカプセル型内視鏡システムでは、カプセルによって取得される2種類の情報をそれぞれ別個独立の無線信号として送信することとしており、消費電力の増大という点で課題を有する。すなわち、従来のカプセル型内視鏡システムでは、画像データを取得した際に無線機構を起動して無線信号を送信する一方で、磁場検出結果が得られた際に別途無線機構の起動・無線送信を行うこととなり、無線機構における処理が煩雑となるのみならず、消費電力の観点からも問題が生じることとなる。 However, in a capsule endoscope system having a position detection function, two types of information acquired by the capsule are transmitted as separate and independent wireless signals, and there is a problem in terms of increase in power consumption. That is, in the conventional capsule endoscope system, when the image data is acquired, the wireless mechanism is activated to transmit a wireless signal, while when the magnetic field detection result is obtained, the wireless mechanism is activated and wirelessly transmitted separately. As a result, the processing in the wireless mechanism becomes complicated, and a problem arises from the viewpoint of power consumption.
また、カプセル型内視鏡システムにおいて、位置検出機構を利用して画像データが取得された位置を明らかにする構成を採用した場合には、新たな課題が生じる。すなわち、このような場合には画像データと磁場信号との間の対応関係を記述するデータを新たに生成・送信する必要性が生じ、処理のさらなる煩雑化・送信データ量の増加に伴う消費電力の増加等の課題が生じることとなる。 In addition, in the capsule endoscope system, a new problem arises when a configuration for clarifying a position where image data is acquired using a position detection mechanism is employed. That is, in such a case, it becomes necessary to newly generate and transmit data describing the correspondence between the image data and the magnetic field signal, and the power consumption accompanying further complicated processing and an increase in the amount of transmitted data There will be problems such as an increase in.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置検出に使用される磁場信号と、画像データ等の被検体内情報信号との双方を無線送信するカプセル型内視鏡等の被検体内導入装置に関して、データ送信に伴う消費電力の増加を抑制した被検体内導入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。 The present invention has been made in view of the above, and a subject such as a capsule endoscope that wirelessly transmits both a magnetic field signal used for position detection and an in-subject information signal such as image data. It is an object of the present invention to provide an intra-subject introduction system using an intra-subject introduction device that suppresses an increase in power consumption associated with data transmission.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明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、前記被検体の内部に関する情報として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の位置における前記位置検出用磁場を検出する磁場センサと、前記被検体内情報に基づく被検体内情報信号と前記磁場センサの検出結果に基づく磁場信号とを重畳することによって重畳信号を生成する重畳回路と、前記重畳回路によって生成された重畳信号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、前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号の受信処理を行う受信手段と、前記受信手段によって受信処理がなされた前記無線信号から抽出された磁場信号に基づき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導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an in-subject introduction system according to the present invention includes an in-subject introduction apparatus that is introduced into a subject and moves within the subject, and a predetermined position detection. An intra-subject introduction system comprising: a position detection device that detects a position of the intra-subject introduction device within the subject using a magnetic field for the subject, wherein the intra-subject introduction device includes: In-subject information acquisition means for acquiring in-subject information as internal information, a magnetic field sensor for detecting the position detection magnetic field at the position of the in-subject introduction apparatus, and in-subject based on the in-subject information A superposition circuit that generates a superposition signal by superimposing an information signal and a magnetic field signal based on the detection result of the magnetic field sensor, and a radio that transmits a radio signal including the superposition signal generated by the superposition circuit The position detecting device includes: a magnetic field forming unit configured to form the position detecting magnetic field; a receiving unit configured to receive a radio signal including a detection result by the magnetic field sensor; and a receiving process performed by the receiving unit. And a position deriving unit for deriving the position of the in-subject introduction device within the subject based on the magnetic field signal extracted from the radio signal.
本発明によれば、磁場信号と被検体内情報信号とを重畳して重畳信号を生成する重畳回路を備えることとしたため、単一の無線送信手段によって磁場信号および被検体内情報信号を送信することが可能となり、被検体内導入装置の小型化および消費電力の低下を実現することが可能である。 According to the present invention, since the superimposing circuit that superimposes the magnetic field signal and the in-subject information signal to generate the superposed signal is provided, the magnetic field signal and the in-subject information signal are transmitted by a single wireless transmission unit. Therefore, it is possible to reduce the size and power consumption of the in-subject introduction apparatus.
また、本発明にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記重畳回路は、同一時刻に取得された前記被検体内情報と前記磁場センサの検出結果が互いに対応するよう前記重畳信号を生成することを特徴とする。 Further, in the in-vivo introduction system according to the present invention , in the above invention, the superimposing circuit outputs the superimposed signal so that the in-subject information acquired at the same time and the detection result of the magnetic field sensor correspond to each other. It is characterized by generating.
また、本発明にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記重畳回路は、前記重畳信号として、所定の被検体内情報信号と、該被検体内情報信号と対応する磁場信号とを連続的に出力することを特徴とする。 Further, in the in-vivo introduction system according to the present invention , in the above invention, the superimposing circuit generates a predetermined in-subject information signal and a magnetic field signal corresponding to the in-subject information signal as the superimposed signal. It outputs continuously.
また、本発明にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記位置検出用磁場は、所定の進行方向を有する第1直線磁場および前記第1直線磁場と異なる進行方向を有する第2直線磁場とによって形成され、前記位置検出装置は、前記被検体内導入装置に対して固定された対象座標軸上および前記被検体に対して固定された基準座標軸上における前記第1直線磁場の進行方向の対応関係と、前記第2直線磁場の前記対象座標軸上における進行方向と前記基準座標軸上における進行方向との対応関係とに基づいて、前記基準座標軸に対する前記対象座標軸のなす方位を導出する方位導出手段をさらに備えたことを特徴とする。 In the in-subject introduction system according to the present invention as set forth in the invention described above, the position detection magnetic field has a first linear magnetic field having a predetermined traveling direction and a second straight line having a traveling direction different from the first linear magnetic field. The position detection device is formed in a traveling direction of the first linear magnetic field on a target coordinate axis fixed with respect to the in-subject introduction device and on a reference coordinate axis fixed with respect to the subject. Orientation deriving means for deriving an orientation formed by the target coordinate axis with respect to the reference coordinate axis based on the correspondence relationship and a correspondence relationship between the traveling direction of the second linear magnetic field on the target coordinate axis and the traveling direction on the reference coordinate axis Is further provided.
また、本発明にかかる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記位置検出装置は、前記基準座標軸上の所定の位置に配置され、前記第1直線磁場を形成する第1直線磁場形成手段と、前記基準座標軸上の所定の位置に配置され、前記第2直線磁場を形成する第2直線磁場形成手段とをさらに備え、前記方位導出手段は、前記被検体内導入装置によって検出された前記対象座標軸における前記第1、第2直線磁場の進行方向と、あらかじめ定められた前記基準座標軸における前記第1、第2直線磁場の進行方向とに基づいて前記方位を導出することを特徴とする。 In the in-subject introduction system according to the present invention , in the above invention, the position detection device is arranged at a predetermined position on the reference coordinate axis, and forms a first linear magnetic field forming unit. And a second linear magnetic field forming unit that is arranged at a predetermined position on the reference coordinate axis and that forms the second linear magnetic field, wherein the azimuth deriving unit is detected by the in-subject introduction device. The azimuth is derived based on the traveling directions of the first and second linear magnetic fields on the target coordinate axis and the traveling directions of the first and second linear magnetic fields on the predetermined reference coordinate axis.
また、本発明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、進行方向に関して位置依存性を有する拡散磁場を形成する拡散磁場形成手段をさらに備え、前記位置導出手段は、前記拡散磁場の進行方向の位置依存性を用いて前記基準座標軸における前記対象座標軸の原点の位置を導出することを特徴とする。 In the in-subject introduction system according to the present invention as set forth in the invention described above, the magnetic field forming means further includes a diffusion magnetic field forming means for forming a diffusion magnetic field having position dependency with respect to the traveling direction, and the position derivation means includes The position of the origin of the target coordinate axis in the reference coordinate axis is derived using the position dependency of the traveling direction of the diffusion magnetic field.
本発明にかかる被検体内導入システムは、磁場信号と被検体内情報信号とを重畳して重畳信号を生成する重畳回路を備えることとしたため、単一の無線送信手段によって磁場信号および被検体内情報信号を送信することが可能となり、被検体内導入装置の小型化および消費電力の低下を実現することが可能であるという効果を奏する。 The intra-subject introduction system according to the present invention includes a superimposing circuit that superimposes the magnetic field signal and the intra-subject information signal to generate a superimposition signal. It is possible to transmit an information signal, and there is an effect that it is possible to reduce the size and power consumption of the in-subject introduction apparatus.
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、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、位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて複数の時刻に渡っ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。 An in-subject introduction system that is the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “embodiment”) will be described below. Note that the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the thickness of each part, and the like are different from the actual ones. Of course, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ is contained. In the following description, a technique using the first linear magnetic field, the second linear magnetic field, and the diffusion magnetic field is described as an example of the position detection mechanism. However, it should be understood that the present invention should not be limited to such a configuration. The present invention can be applied as long as the position of the detection target is detected over a plurality of times using a position detection magnetic field having position dependency.
(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。本実施の形態1では、被検体内導入システムの全体構成および各構成要素に関して説明すると共に位置検出メカニズムに関して説明した後、位置検出に使用される位置検出用磁場の強度に関する制御メカニズムに関する説明を行うこととする。
(Embodiment 1)
First, the in-subject introduction system according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, the overall configuration and each component of the in-subject introduction system will be described, the position detection mechanism will be described, and then the control mechanism related to the strength of the position detection magnetic field used for position detection will be described. I will do it.
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。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the intra-subject introduction system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the in-subject introduction system according to the first embodiment includes a
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。
The display device 4 is for displaying an in-vivo image captured by the
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。
The portable recording medium 5 can be attached to and detached from the
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。
Next, the
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。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
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。
The in-subject
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。
The
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。
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, a target coordinate axis defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis is assumed as the coordinate axis of the
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を重畳する重畳回路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および重畳回路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。
Further, the
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、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とを備える。
Next, the
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。
The receiving
なお、受信アンテナ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。
It should be noted that specific configurations of the receiving
次に、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第1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。
Next, the 1st linear magnetic field formation part 9, the 2nd linear magnetic
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。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the first linear magnetic field formed by the first linear magnetic field forming unit 9. As shown in FIG. 3, the coil forming the first linear magnetic field forming unit 9 is formed so as to include the body of the subject 1 inside and has a configuration extending in the z-axis direction on the reference coordinate axis. Therefore, as shown in FIG. 3, the first linear magnetic field formed in the subject 1 by the first linear magnetic field forming unit 9 forms magnetic force lines that travel in the z-axis direction of the reference coordinate axis.
次に、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10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11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。
Next, the second linear magnetic
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。
The second linear magnetic
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と、コイル32に対して電流供給を行うための電流源33とを備える。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。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the second linear magnetic
また、拡散磁場形成部11は、コイル34と、コイル34に対して電流供給を行うための電流源35とを備える。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。
The diffusion magnetic
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。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an aspect of the diffusion magnetic field formed by the diffusion magnetic
なお、本実施の形態1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9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。
In the first embodiment, the first linear magnetic field forming unit 9, the second linear magnetic
次に、処理装置12の構成について説明する。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。
Next, the configuration of the
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S 1 〜S 3 および画像信号S 4 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S 4 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S 1 〜S 3 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S 4 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S 4 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。
Specifically, the
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。
The
また、処理装置12は、受信アンテナ選択部37によるアンテナ選択態様を制御する選択制御部44を備える。選択制御部44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に対する受信に最も適した受信アンテナ7を選択する機能を有する。
In addition, the
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、最初にカプセル型内視鏡2側の処理のうち、重畳信号を生成する処理について説明し、その後、被検体1内部におけるカプセル型内視鏡2の位置検出メカニズムについて説明する。
Next, the operation of the intra-subject introduction system according to the first embodiment will be described. Below, the process which produces | generates a superimposition signal among the processes by the side of the
まず、重畳信号の生成処理について説明する。図2にも示したようにカプセル型内視鏡2は、被検体内情報取得部14によって取得された情報に基づく被検体内情報信号と、磁場センサ16の検出結果に基づく磁場信号とを生成する機能を有する。これらのデータを別個独立の処理によって無線送信した場合には処理が煩雑となる等の問題が生じることから、本実施の形態1では、重畳回路20によって、これらのデータを重畳した重畳信号を生成し、生成した重畳信号に基づき無線信号を送信することとしている。
First, the superimposed signal generation process will be described. As shown in FIG. 2, the
具体的には、重畳回路20は、被検体内情報信号と磁場信号とをそれぞれ信号処理部15およびA/D変換部18を介して取得し、それぞれの信号を重畳することによって生成された重畳信号を無線送信部19に対して出力する機能を有する。図7は、重畳回路20によって形成される重畳信号の内容を模式的に示す概念図である。図7に示すように、重畳信号は、複数撮像される被検体内画像のそれぞれに対応したフレーム期間(フレーム周期)が設定されており、フレーム期間は、処理装置12との間で同期をとるための同期期間46、画像信号を出力するための画像信号(被検体内情報信号)期間47および磁場信号を出力するための磁場信号期間48とによって構成される。なお、同期期間46には所定の同期信号が出力されるものとする。
Specifically, the superimposing
ここで、同一フレーム期間における画像信号期間47および磁場信号期間48においては、時間的に互いに対応する画像信号および磁場信号がそれぞれ出力されることが好ましい。具体的には、磁場信号期間48に出力される磁場信号は、画像信号を構成する被検体内画像の取得時刻と対応する時刻、例えば同一時刻に取得された磁場検出結果に基づく磁場信号とする。このように、同一のフレーム期間中に出力される画像信号と磁場信号とが互いに対応するものとすることによって、処理装置12における処理が簡便なものとなる。
Here, in the
次に、カプセル型内視鏡2の位置検出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、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。
Next, the position detection mechanism of the
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。
The direction deriving mechanism performed by the
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直線磁場はy軸方向に進行する。
On the other hand, the first linear magnetic field forming unit 9 and the second linear magnetic
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。
Orientation derivation in the first embodiment is performed using the first linear magnetic field and the second linear magnetic field. Specifically, first, the
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。
The radio signal transmitted by the
次に、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。
Next, the position deriving mechanism of the
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10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。
First, the
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。
Then, the
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1では、カプセル型内視鏡2に備わる無線送信部19によって送信される無線信号に関して、被検体内情報信号の一例たる画像信号と、磁場検出結果に対応した磁場信号とを重畳した重畳信号を含む形態とすることを特徴とする。かかる構成を採用することによって、単一の無線送信部19によって画像信号および磁場信号の双方を無線送信することが可能となり、カプセル型内視鏡2の構成を単純化できるという利点を有すると共に、消費電力を低減できるという利点を有することとなる。
Next, advantages of the in-subject introduction system according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, an image signal, which is an example of an in-vivo information signal, and a magnetic field signal corresponding to a magnetic field detection result are superimposed on the wireless signal transmitted by the wireless transmission unit 19 provided in the
また、本実施の形態1では、処理装置12における同期処理を簡易に行うことが可能であるという利点を有する。すなわち、重畳信号を用いた場合であっても、画像信号と磁場信号とについてそれぞれ同期処理を行うこととした場合には、処理装置12の処理が煩雑となり、消費電力も増加することとなり、妥当ではない。これに対して、本実施の形態1では、単一の同期期間に対応して画像信号期間および磁場信号期間が定められた構成を採用しており、処理装置12は、同期期間に同期処理を行った後、あらかじめ定められたタイミングに従って画像信号および磁場信号を入力することが可能である。従って、本実施の形態1では、処理装置12は、画像信号および磁場信号のそれぞれに関して同期処理を行う必要が無く、受信処理を単純化できるという利点を有する。
Further, the first embodiment has an advantage that the synchronization processing in the
さらに、本実施の形態1では、同一のフレーム期間内に互いに取得時刻が対応する画像信号および磁場信号が含まれるよう重畳信号が生成される。重畳信号がかかる構成を有することによって、本実施の形態1では、画像信号と磁場信号との対応関係を記述するデータ、例えば識別ID信号等を別途送信する必要がないという利点を有する。すなわち、受信処理を行う処理装置12側においては、同期信号に引き続き受信される画像信号と磁場信号とが互いに対応するものと認識することが可能であり、信号処理部39等の処理を経て生成された画像データおよび位置データに関して、対応関係を明らかにした状態で記録することが容易になるという利点を有する。
Furthermore, in the first embodiment, the superimposed signal is generated so that the image signal and the magnetic field signal corresponding to the acquisition times are included in the same frame period. Since the superposed signal has such a configuration, the first embodiment has an advantage that it is not necessary to separately transmit data describing the correspondence between the image signal and the magnetic field signal, for example, an identification ID signal. That is, on the
また、本実施の形態1にかかる被検体内導入システムは、位置検出メカニズムに関しても利点を有する。具体的には、本実施の形態1にかかる被検体内導入システムは、複数の直線磁場の基準座標軸および対象座標軸の双方における進行方向に基づき、位置関係の導出を行うこととしている。例えば単一の直線磁場によって対象座標軸の方位を導出する構成とした場合には、対象座標軸の方位を一意に定めることが困難であるが、上述の説明からも明らかなように、複数の直線磁場を用いて方位検出を行う構成を採用することによって、対象座標軸の方位を正確に検出することが可能である。 Further, the in-subject introduction system according to the first embodiment has an advantage with respect to the position detection mechanism. Specifically, the in-subject introduction system according to the first embodiment derives the positional relationship based on the traveling directions of both the reference coordinate axis and the target coordinate axis of a plurality of linear magnetic fields. For example, when the orientation of the target coordinate axis is derived from a single linear magnetic field, it is difficult to uniquely determine the orientation of the target coordinate axis, but as is clear from the above description, a plurality of linear magnetic fields By adopting a configuration in which azimuth detection is performed using, it is possible to accurately detect the azimuth of the target coordinate axis.
さらに、本実施の形態1では、拡散磁場の磁場進行方向の位置依存性を利用して対象座標軸の原点の位置を導出することとしている。原点の位置を導出する構成としては、例えば距離に応じて減衰する磁場を形成する機能を有し、基準座標軸上に固定された磁場形成源を複数、例えば3個設けることによって、基準座標軸上における対象座標軸の原点の位置を導出する構成を採用しても良い。しかしながら、本実施の形態1のように拡散磁場形成部11を用いる構成を採用することによって、磁場形成源の個数を低減することが可能である。すなわち、少なくとも理論上は磁場進行方向に関して位置依存性を有する拡散磁場を形成する単一の拡散磁場形成部11を設けることによってある程度の精度を有する位置導出を行うことが可能であり、本実施の形態1にかかる被検体内導入システムは、位置検出に必要な磁場形成機構の個数を低減できるという利点を有する。
Further, in the first embodiment, the position of the origin of the target coordinate axis is derived using the position dependency of the diffusion magnetic field in the magnetic field traveling direction. As a configuration for deriving the position of the origin, for example, it has a function of forming a magnetic field that attenuates according to distance, and by providing a plurality of, for example, three magnetic field forming sources fixed on the reference coordinate axis, A configuration for deriving the position of the origin of the target coordinate axis may be adopted. However, it is possible to reduce the number of magnetic field forming sources by adopting the configuration using the diffusion magnetic
また、本実施の形態1では、第2直線磁場形成部10によって形成される磁場が距離に応じて減衰する特性を有することを利用して対象座標軸の原点の位置を検出する構成を採用することによって、より正確な位置検出が可能であるという利点を有する。すなわち、進行方向が完全な位置依存性を有する拡散磁場を形成する機構を実現することは実際には容易ではないという問題が存在する。例えば本実施の形態1における拡散磁場形成部11は、基準座標軸上におけるyz平面と平行であって、コイル34を含む平面領域における拡散磁場の進行方向は、いずれの位置においてもx軸と平行な方向となり、かかる場合には拡散磁場の進行方向のみによっては正確な位置検出を行うことが困難である。このため、本実施の形態1では、第2直線磁場形成部10とカプセル型内視鏡2との間の距離についても位置検出の際に用いる構成を採用し、かかる構成を採用することによって、より正確な位置検出を可能としている。
Moreover, in this Embodiment 1, the structure which detects the position of the origin of an object coordinate axis using the characteristic which the magnetic field formed by the 2nd linear magnetic
さらに、本実施の形態1では、第2直線磁場形成部10および拡散磁場形成部11を互いに近接した位置に配置することが可能である。例えば上記のように距離に応じて減衰する磁場を形成する3個の磁場形成機構を用いて対象座標軸の原点の位置検出を行う機構を採用した場合には、位置検出の精度を向上させる観点からは、それぞれの磁場形成機構は互いに所定の距離だけ離隔した構成を採用することが好ましい。これに対して、本実施の形態1の構成では、第2直線磁場および拡散磁場は、それぞれ異なる観点に基づいて位置検出に使用されていることから、第2直線磁場形成部10の位置と拡散磁場形成部11の位置との間の距離と、対象座標軸の原点の位置検出精度との間の相関性はきわめて低いものとなる。従って、本実施の形態1においては、例えば第2直線磁場形成部10と拡散磁場形成部11とは、例えば同一基板上に形成することが可能であり、システムの構成が簡易化される等の利点を有することとなる。
Further, in the first embodiment, it is possible to arrange the second linear magnetic
(変形例)
次に、本実施の形態1にかかる被検体内導入システムの変形例について説明する。実施の形態1では、無線信号に含まれる重畳信号について、画像信号期間と別個独立の磁場信号期間を設定することとしたが、本変形例では、画像信号期間の間に磁場信号をあわせて出力する構成を採用する。
(Modification)
Next, a modified example of the in-subject introduction system according to the first embodiment will be described. In Embodiment 1, the magnetic field signal period that is independent of the image signal period is set for the superimposed signal included in the wireless signal. However, in this modification, the magnetic field signal is output together during the image signal period. Adopt the configuration to do.
図11は、本変形例における重畳信号の内容を示す概念図である。図11に示すように、本変形例では、実施の形態1と同様の同期期間が設定される一方で、画像信号期間の水平ブランキング期間Thに磁場信号成分Pを出力する構成を有する。すなわち、一般に画像信号は、1画像を複数のライン(図11における画像信号成分S)に分割し、分割したそれぞれのラインに対応した画像ライン期間TH間に水平ブランキング期間が設けられた状態で形成されている。従って、本変形例では、かかる水平ブランキング期間Thに磁場信号成分Pを挿入することとし、別途磁場信号期間を設定した場合と比較して、フレーム期間を短縮することを可能としている。これにより、例えば無線送信部19による送信時間を短縮化することが可能となるなどの利点が新たに生じる。 FIG. 11 is a conceptual diagram showing the content of the superimposed signal in this modification. As shown in FIG. 11, the present modification has a configuration in which a magnetic field signal component P is output during the horizontal blanking period Th of the image signal period while the same synchronization period as in the first embodiment is set. That is, in general, an image signal is obtained by dividing one image into a plurality of lines (image signal component S in FIG. 11) and providing a horizontal blanking period between image line periods TH corresponding to the divided lines. Is formed. Therefore, in this modification, the magnetic field signal component P is inserted into the horizontal blanking period Th, and the frame period can be shortened as compared with the case where the magnetic field signal period is set separately. Thereby, for example, the advantage that the transmission time by the wireless transmission unit 19 can be shortened is newly generated.
なお、本変形例では、実施の形態1と同様に被検体内情報として被検体内画像を例とした説明を行ったが、本変形例に関してもかかる構成に限定されるものではない。すなわち、画像信号以外の被検体内信号であっても、所定の空隙期間があらかじめ設定されている場合等があり、かかる空隙期間に磁場信号を挿入することによって本変形例における重畳信号を構成することが可能である。 In the present modification, the in-subject image is described as an example of the in-subject information as in the first embodiment. However, the present modification is not limited to such a configuration. That is, there is a case where a predetermined gap period is set in advance even for an in-subject signal other than an image signal, and the superimposed signal in the present modification is configured by inserting a magnetic field signal in the gap period. It is possible.
(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。
(Embodiment 2)
Next, the in-subject introduction system according to the second embodiment will be described. The in-subject introduction system according to the second embodiment has a function of performing position detection by using geomagnetism instead of the first linear magnetic field.
図12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12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54の構成が異なるものとなる。具体的には、実施の形態1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55を備えた構成を有する。また、処理装置56についても、実施の形態1等とは異なる構成を有する。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of the intra-subject introduction system according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the in-subject introduction system according to the second embodiment includes a
地磁気センサ55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55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55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55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56に対して出力する構成を有する。
The
次に、本実施の形態2における処理装置56について説明する。図13は、処理装置56の構成を示すブロック図である。図13に示すように、処理装置56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55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57を備えた構成を有する。
Next, the
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。
A problem that arises when geomagnetism is used as the first linear magnetic field is derivation of the advancing direction of geomagnetism on the reference coordinate axis fixed with respect to the subject 1. That is, since the subject 1 can freely move while the
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55および地磁気方位導出部57を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ55の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部57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。
Therefore, in the second embodiment, the
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。
Depending on the direction of the subject 1, the geomagnetism traveling direction and the second linear magnetic field formed by the second linear magnetic
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55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55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。
Next, advantages of the in-subject introduction system according to the second embodiment will be described. The intra-subject introduction system according to the second embodiment has the further advantage of using geomagnetism in addition to the advantages of the first embodiment. That is, by adopting a configuration using geomagnetism as the first linear magnetic field, it is possible to omit the mechanism for forming the first linear magnetic field, and the subject at the time of introduction of the
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。 In addition, by adopting a configuration in which geomagnetism is used as the first linear magnetic field, there is an advantage from the viewpoint of reducing power consumption. That is, when the first linear magnetic field is formed using a coil or the like, the power consumption increases due to the current flowing through the coil, but the use of geomagnetism requires such power consumption. Therefore, it is possible to realize a system with low power consumption.
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
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
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 重畳回路
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
32 コイル
33 電流源
34 コイル
35 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 選択制御部
46 同期期間
47 画像信号期間
48 磁場信号期間
52 曲面
54 位置検出装置
55 地磁気センサ
56 処理装置
57 地磁気方位導出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
23
25
Claims (5)
前記被検体内導入装置は、
前記被検体の内部に関する情報として被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
所定の進行方向を有する第1直線磁場および前記第1直線磁場と異なる進行方向を有する第2直線磁場からなる位置検出用磁場が当該被検体内導入装置の位置で有する方位および強度を検出する磁場センサと、
前記被検体内情報に基づく被検体内情報信号と前記磁場センサの検出結果に基づく磁場信号とを重畳することによって重畳信号を生成する重畳回路と、
前記重畳回路によって生成された重畳信号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、
前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号の受信処理を行う受信手段と、
前記受信手段によって受信処理された前記無線信号から抽出された磁場信号をもとに、前記被検体内導入装置に対して固定された対象座標軸上および前記被検体に対して固定された基準座標軸上における前記第1直線磁場の進行方向の対応関係と、前記第2直線磁場の前記対象座標軸上における進行方向と前記基準座標軸上における進行方向との対応関係とに基づいて、前記基準座標軸に対する前記対象座標軸のなす方位を導出する方位導出手段と、
前記磁場信号、および前記方位導出手段の導出結果に基づき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導出する位置導出手段と、
を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。 An in-subject introduction device that is introduced into the subject and moves within the subject, and a position detection device that detects the position of the in-subject introduction device within the subject using a predetermined magnetic field for position detection An in-subject introduction system comprising:
The in-subject introduction device comprises:
In-subject information acquisition means for acquiring in-subject information as information relating to the inside of the subject;
A magnetic field for detecting an azimuth and intensity at a position of the intra-subject introduction apparatus, a position detecting magnetic field composed of a first linear magnetic field having a predetermined traveling direction and a second linear magnetic field having a traveling direction different from the first linear magnetic field. A sensor,
A superposition circuit that generates a superposition signal by superimposing an in-subject information signal based on the in-subject information and a magnetic field signal based on a detection result of the magnetic field sensor;
Wireless transmission means for transmitting a wireless signal including a superimposed signal generated by the superimposing circuit;
With
The position detection device includes:
Magnetic field forming means for forming the position detecting magnetic field;
Receiving means for receiving a wireless signal including a detection result by the magnetic field sensor;
Based on the magnetic field signal extracted from the radio signal received and processed by the receiving means, on the target coordinate axis fixed to the in-subject introduction apparatus and on the reference coordinate axis fixed to the subject The target with respect to the reference coordinate axis is based on the correspondence relationship between the traveling direction of the first linear magnetic field and the correspondence relationship between the traveling direction of the second linear magnetic field on the target coordinate axis and the traveling direction on the reference coordinate axis. Azimuth deriving means for deriving the azimuth formed by the coordinate axes;
Position deriving means for deriving the position of the in-subject introduction device inside the subject based on the magnetic field signal and the derivation result of the azimuth deriving means ;
Intra-subject introduction system characterized by comprising:
前記基準座標軸上の所定の位置に配置され、前記第1直線磁場を形成する第1直線磁場形成手段と、
前記基準座標軸上の所定の位置に配置され、前記第2直線磁場を形成する第2直線磁場形成手段と、
をさらに備え、
前記方位導出手段は、前記被検体内導入装置によって検出された前記対象座標軸における前記第1、第2直線磁場の進行方向と、あらかじめ定められた前記基準座標軸における前記第1、第2直線磁場の進行方向とに基づいて前記方位を導出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の被検体内導入システム。 The position detection device includes:
First linear magnetic field forming means arranged at a predetermined position on the reference coordinate axis to form the first linear magnetic field;
A second linear magnetic field forming means arranged at a predetermined position on the reference coordinate axis to form the second linear magnetic field;
Further comprising
The azimuth deriving means includes a traveling direction of the first and second linear magnetic fields on the target coordinate axis detected by the in-subject introduction apparatus, and the first and second linear magnetic fields on the predetermined reference coordinate axis. The in-subject introduction system according to any one of claims 1 to 3, wherein the azimuth is derived based on a traveling direction.
前記位置導出手段は、前記拡散磁場の進行方向の位置依存性を用いて前記基準座標軸における前記対象座標軸の原点の位置を導出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載被検体内導入システム。 The magnetic field forming means further comprises a diffusion magnetic field forming means for forming a diffusion magnetic field having position dependency with respect to the traveling direction,
Wherein the position deriving unit, according to any one of claims 1-4, characterized in that to derive the position of the origin of the target coordinate axes in the reference coordinate axes with the traveling direction of the position dependence of the diffusion field Intra-subject introduction system.
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