JP4578881B2 - 被検体内方位検出システム - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の回転方位を取得する方位検出装置とを備えた被検体内方位検出システムに関するものである。

近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されている。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。

体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられたメモリに蓄積される。無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信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。）。

特開２００３−１９１１１号公報

しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムは、被検体内における回転方位、例えばカプセル型内視鏡を構成する回転楕円体の中心軸に関する回転方位が外部から把握できないという課題を有する。以下、かかる課題について説明する。

従来のカプセル型内視鏡は、例えば回転楕円体状の筐体内に撮像手段等を内蔵した構成を有し、撮像手段は、撮像視野が回転楕円体の中心軸に対して対称となる位置に配置されているのが通常である。従って、カプセル型内視鏡システムがカプセル型内視鏡の回転方位を把握する手段を有さない場合には、例えば取得された被検体内画像における上下方向がどの方位を指しているかが不明となり、迅速な診断等を行うことの妨げとなるおそれがある。このほかにも、無線通信用アンテナから送信される無線信号の強度が回転方位によって異なるような場合には、カプセル型内視鏡の回転方位を把握できないことによって、外部装置における無線信号の受信感度が低下する等の問題が生じることとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡等の被検体内導入装置が被検体内部に導入された状態において、被検体内導入装置の回転方位の検出を正確に行うことのできる被検体内方位検出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、本発明にかかる被検体内方位検出システムは、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の方位情報を取得する方位検出装置とを備えた被検体内方位検出システムであって、前記被検体内導入装置は、所定の基準軸を中心とした回転方位に関して強度異方性を有する磁場を形成する磁場形成手段を備え、前記方位検出装置は、磁場強度を検出する磁場検出手段と、前記被検体内導入装置と前記磁場検出手段との間の距離と、前記磁場検出手段によって検出された磁場強度とに基づいて、前記被検体内導入装置の前記基準軸に対する回転方位を導出する回転方位導出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被検体内導入装置は、形成される磁場の強度が回転方位に関して異方性を有する磁場形成手段を備えると共に、方位検出装置は、磁場検出手段によって検出された磁場強度と、磁場検出手段と被検体内導入装置との間の距離とに基づいて被検体内導入装置の回転方位を導出する回転方位導出手段とを備えることによって、被検体内に導入された際における被検体内導入装置の回転方位を検出することができる。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記磁場形成手段は、前記基準軸に対して、ほぼ一様な強度の磁場を形成する磁場形成部材と、前記磁場形成部材によって形成される磁場に対して、前記基準軸に関する強度異方性を付与する異方性付与部材とを備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記方位検出装置は、複数の前記磁場検出手段を有すると共に、複数の前記磁場検出手段によって検出された磁場強度に基づいて、複数の前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記方位検出装置は、前記距離導出手段によって導出された、複数の前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離に基づいて、被検体内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をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記磁場形成手段は、前記被検体内導入装置に対して磁場形成方向が固定された状態で配置され、前記方位検出装置は、前記磁場検出手段が前記磁場形成手段によって形成される静磁場における磁力線の進行方向を検出する機能をさらに有し、前記磁場検出手段によって検出された磁力線の進行方向に基づいて、前記被検体内における前記被検体内導入装置の指向方向を検出する指向方向検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記方位検出装置は、前記磁場形成手段からの距離、前記磁力線の進行方向および前記被検体内導入装置の指向方向の相互間の関係をあらかじめ記録した指向方向データベースをさらに備え、前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースを用いて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記被検体内導入装置は、被検体内情報を取得する所定の被検体内情報取得手段と、前記被検体内情報取得手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信する無線送信手段とをさらに備え、前記方位検出装置は、前記無線送信手段から送信された前記被検体内情報を含む無線信号を受信する受信手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記受信手段は複数配置され、前記方位検出装置は、導出した前記被検体内導入装置の回転方位、位置および指向方向の少なくともいずれかに基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記被検体内情報取得手段は、前記被検体内を照射する照明手段と、前記照明手段によって照射された前記被検体内の画像を取得する撮像手段とを備えたことを特徴とする。

また、上記被検体内方位検出システムにおいて、前記方位検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の位置とを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする。

本発明にかかる被検体内方位検出システムは、被検体内導入装置は、形成される磁場の強度が回転方位に関して異方性を有する磁場形成手段を備えると共に、方位検出装置は、磁場検出手段によって検出された磁場強度と、磁場検出手段と被検体内導入装置との間の距離とに基づいて被検体内導入装置の回転方位を導出する回転方位導出手段とを備えることによって、被検体内に導入された際における被検体内導入装置の回転方位を検出することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態である被検体内方位検出システムについて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムについて説明する。図１は、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムの全体構成を示す模式図である。本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、図１に示すように、被検体１の内部に導入され、被検体内導入装置の一例として機能するテストカプセル２と、テストカプセル２の被検体１内部における回転方位の検出を少なくとも行う方位検出装置３と、方位検出装置３によって検出されたテストカプセル２の方位情報等を表示する表示装置４と、方位検出装置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。

表示装置４は、方位検出装置３によって取得されたテストカプセル２の方位情報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、他の媒体に情報を形成する構成としても良い。

携帯型記録媒体５は、後述する方位情報導出装置８および表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の記録および形成が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体５は、テストカプセル２が被検体１の体腔内を移動している間は方位情報導出装置８に挿着されてテストカプセル２の回転方位に関する情報を記録する。そして、テストカプセル２が被検体１から排出された後に、方位情報導出装置８から取り出されて表示装置４に挿着され、記録したデータが表示装置４によって読み出される構成を有する。方位情報導出装置８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、方位情報導出装置８と表示装置４との間が有線接続された場合と異なり、テストカプセル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。

テストカプセル２は、カプセル型内視鏡等を被検体１内に導入するに先立って、被検体１内にカプセル型内視鏡の通過が困難な狭窄部等が存在するか否か等の事前検査を行う際に用いられるものである。すなわち、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、かかるテストカプセル２が被検体１内でどのように移動するのかを調べるためのものであり、かかる目的を達成するために高精度の位置検出機構および回転方位検出機構を設けている。

図２は、テストカプセル２の構造を示す模式図である。図２に示すように、テストカプセル２は、カプセル型内視鏡の筐体と同様のカプセル形状を有する筐体１０と、筐体１０内部に配置された磁場形成部１１と、筐体１０内面と磁場形成部１１との間の隙間を埋める部材として機能する充填部材１２とを備える。

筐体１０は、例えば、生体適合性材料によって形成されており、被検体１内に数日間に渡って留まった場合にも、生体である被検体１に害を及ぼすことがない。また、筐体１０の形状としては被検体内への導入に適した形状であれば任意のものを用いることが可能であるが、本実施の形態１では、回転楕円体状の形状を有することとする。

磁場形成部１１は、所定の基準軸、本実施の形態１では、筐体１０における回転楕円体の中心軸を中心とした回転方位に関して強度異方性を有する磁場を形成するためのものである。具体的には、磁場形成部１１は、回転方位に関してほぼ一様の強度の磁場を形成する永久磁石１１ａと、永久磁石１１ａによって形成された磁場に対して、回転方位に関する異方性を付与するための永久磁石１１ｂとを備えた構成を有する。

永久磁石１１ａは、特許請求の範囲における磁場形成部材の一例として機能するものであり、筐体１０内に収容可能なサイズの永久磁石によって構成され、磁場強度の時間変動が無視しうる静磁場を形成するためのものである。なお、永久磁石１１ａの代わりに、例えば定電流が供給されることによって静磁場を形成するコイル等を磁場形成手段として用いることとしても良いが、永久磁石１１ａを用いることとした場合には駆動電力が不要等の利点を有することから、永久磁石１１ａを用いて磁場形成手段を構成することが好ましい。

永久磁石１１ａから生じる静磁場は、Ｎ極側から形成されて永久磁石１１ａ外部を進行した後に再びＳ極側に入力する閉曲線状の磁力線によって形成される。ここで、磁力線の進行方向は場所依存性を有するが、磁力線によって表される静磁場の強度は、テストカプセル２からの距離のみに応じて定まるものとみなすことが可能である。すなわち、テストカプセル２に内蔵される永久磁石１１ａのサイズは、テストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈとの間の距離と比較して無視できる程度に微小であることから、テストカプセル２から距離ｒだけ離れた地点における磁場強度Ｐは、比例係数αを用いて、

Ｐ＝α／ｒ³ ・・・（１）

の関係が成立する。本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、後述するように（１）式に示す関係に基づいてテストカプセル２の位置を検出することとしている。

永久磁石１１ｂは、永久磁石１１ａから形成される静磁場に対して、回転方位に関して異方性を付与するためのものであり、特許請求の範囲における異方性付与部材の一例として機能するためのものである。具体的には、永久磁石１１ｂは、図２にも示すように、永久磁石１１ａとほぼ平行に配置される一方で、磁場形成方向が永久磁石と逆向きとなるよう配置され、永久磁石１１ａより形成される磁場の強度をうち消すよう機能する。従って、磁場形成部１１全体として考えた場合には、永久磁石１１ｂの位置に対応した回転方位における磁場強度は、他の回転方位における強度と比較して小さな値となる。

図３は、磁場形成部１１から形成される静磁場の強度の回転方位依存性について示す模式的なグラフである。図３に示すように、磁場形成部１１からテストカプセル２外部に対して形成される静磁場の強度は、異方性付与部材として機能する永久磁石１１ｂの位置に対応した回転方位θ₀において極小値を有する。なお、永久磁石１１ａ、１１ｂから形成される静磁場の強度は、それぞれ（１）式に示す距離依存性を有することから、被検体外のいずれの位置においても、図３に示す方位依存性を示すこととなる。また、永久磁石１１ａおよび永久磁石１１ｂを一体的に考えた場合には、方位θ₀近傍の回転方位における（１）式の比例定数αの絶対値は、永久磁石１１ｂによる磁場強度抑制機能に起因して、他の回転方位における値よりも小さな値となる。本実施の形態１では、後述するように、以上の磁場強度の回転方位における異方性に基づいて、テストカプセル２の回転方位を導出することとしている。

充填部材１２は、筐体１０の内面と永久磁石１１ａ、１１ｂとの間を充填し、永久磁石１１ａ、１１ｂの位置をそれぞれ固定するためのものである。なお、充填部材１２を形成する材料は被検体１に対して悪影響を与えないものであって、例えば、硫酸バリウムによって充填部材１２は形成される。硫酸バリウムは、Ｘ線検査における造影剤として利用することが可能であるため、本実施の形態１における位置検出に加えてＸ線検査による位置検出が可能となり、両者による検出結果を対比することによって、より正確な位置検出を行うことが可能である。なお、本実施の形態１において充填部材１２として硫酸バリウムを用いることは必須ではなく、充填部材として機能するものであれば任意のものを用いることが可能なのはいうまでもない。

次に、方位検出装置３について説明する。方位検出装置３は、テストカプセル２から形成される静磁場に基づいて、被検体１内部におけるテストカプセル２の位置を検出すると共に、検出した位置およびテストカプセル２から形成された静磁場とを用いてテストカプセル２の回転方位を導出するためのものである。具体的には、方位検出装置３は、図１に示すように、テストカプセル２から形成される静磁場の強度を検出する磁場検出装置６ａ〜６ｈと、磁場検出装置６ａ〜６ｄを被検体１に対して固定する固定部材７ａと、磁場検出装置６ｅ〜６ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ｂと、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル２の位置を導出する方位情報導出装置８とを備える。

磁場検出装置６ａ〜６ｈは、それぞれが配置された場所における磁場強度を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置６ａ〜６ｈ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、磁場検出装置６ａ〜６ｈ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。

固定部材７ａ、７ｂは、磁場検出装置６ａ〜６ｈを被検体１に対して固定するためのものである。具体的には、固定部材７ａ、７ｂは、被検体１の胴部の外周を覆うよう環状に形成されており、被検体１の胴部に密着した状態で固定される構成を有する。

方位情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル２の回転方位および位置を導出するためのものである。具体的には、方位情報導出装置８は、方位情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル２の位置を導出する機能を有すると共に、テストカプセル２の位置に基づいて導出される磁場検出装置６ａ〜６ｈとテストカプセル２との間の距離と、磁場検出装置６ａ〜６ｈにおける検出磁場強度とに基づいてテストカプセル２の回転方位を導出する機能を有する。

図４は、方位情報導出装置８の具体的構成を示すブロック図である。図４に示すように、方位情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれによって検出された磁場強度に基づき、後述する仮距離を導出する仮距離導出部１４と、仮距離導出部１４によって導出された仮距離に基づいてテストカプセル２の位置を導出する位置導出部１５と、位置導出部１５によって導出されたテストカプセル２の位置に基づいてテストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈとの間の距離を導出する距離導出部１６とを備える。また、方位情報導出装置８は、距離導出部１６によって導出された距離と、磁場検出装置６ａ〜６ｈにおいて検出された磁場強度とを比較する距離・検出強度比較部１７と、距離・検出強度比較部１７によって得られた比較結果に基づいてテストカプセル２の回転方位を導出する回転方位導出部１８とを備える。さらに、方位情報導出装置８は、テストカプセル２の位置および回転方位に関する情報を携帯型記録媒体５に記憶させる記憶部１９と、上記の各構成要素に対して駆動電力を供給するための電力供給部２０とを備える。

仮距離導出部１４は、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいて、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれと、テストカプセル２との間の仮距離を導出するためのものである。ここで、「仮距離」とは、回転方位を考慮することなく検出された磁場強度に基づいて一義的に導出される値のことをいい、実際の距離とは必ずしも一致するとは限らない値である。すなわち、仮距離導出部１４は、（１）式に従って仮距離を導出する機能を有するが、（１）式における比例係数αの絶対値としては、回転方位θ₀近傍以外の回転方位（すなわち、図３に示すグラフの平坦な部分における回転方位）に対応した値としている。このため、磁場検出装置６ａ〜６ｈのいずれかがテストカプセル２に対して方位θ₀に位置した場合には、仮距離導出部１４によって導出される仮距離は、実際の距離よりも大きな値となる。

位置導出部１５は、仮距離導出部１４によって導出された仮距離に基づいて、被検体１内におけるテストカプセル２の位置を導出するためのものである。具体的には、仮距離導出部１４によって導出された仮距離は、テストカプセル２に対して方位θ₀に位置する磁場検出装置６を除いて、実際の距離に対応した値となる。従って、位置導出部１５は、仮距離の中から実際の距離に対応したものを後述するメカニズムに従って選択し、選択した仮距離およびあらかじめ把握している磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置に基づいて、テストカプセル２の位置を導出している。

距離導出部１６は、位置導出部１５の導出結果に基づいて、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれと、テストカプセル２との間の距離を導出するためのものである。具体的には、距離導出部１６は、あらかじめ把握している磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置座標と、位置導出部１５によって導出されたテストカプセル２の位置座標とに基づいて、両者間の距離を導出している。

距離・検出強度比較部１７は、距離導出部１６によって導出された距離と、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度との比較を行うためのものである。具体的には、距離・検出強度比較部１７は、磁場強度から推定される距離の値と、距離導出部１６によって実際に導出された距離の値とについて、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれについて比較を行い、比較結果を回転方位導出部１８に形成する機能を有する。

回転方位導出部１８は、距離・検出強度比較部１７によって得られた比較結果に基づいて、テストカプセル２の回転方位を導出するためのものである。具体的には、回転方位導出部１８は、距離・検出強度比較部１７による比較結果が、他のものと著しく相違する磁場検出装置６を検出し、かかる磁場検出装置６の位置に基づいてテストカプセル２の回転方位を検出する機能を有する。例えば、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムにおいては、テストカプセル２から形成される磁場の強度が図３に示すような回転方位依存性を有することから、回転方位導出部１８は、検出強度から推定されるテストカプセル２との間の距離が距離導出部１６によって導出された距離と比較して著しく大きくなる磁場検出装置６を検出し、検出した磁場検出装置６の位置に対応した回転方位を方位θ₀として導出している。

次に、本実施の形態１における方位情報導出装置８の動作について説明する。以下では、最初に磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれとテストカプセル２との間の距離導出プロセスについて説明し、その後、導出した距離等を用いた回転方位の導出プロセスについて説明する。

まず、図５のフローチャートに示すように、方位情報導出装置８は、仮距離導出部１４によって、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれにおいて検出された磁場強度に基づいて仮距離の導出を行う（ステップＳ１０１）。そして、仮距離のうち、実際の距離と最も近いものを選択し（ステップＳ１０２）、位置導出部１５によるテストカプセル２の位置導出が行われ（ステップＳ１０３）、導出された位置と、あらかじめ把握された磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置とに基づいてテストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれとの間の距離が導出される（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０２における仮距離の選択およびステップＳ１０３における位置導出について簡単に説明する。本ステップにおいては、未だテストカプセル２との間の実際の距離の導出がなされていないことから、仮距離の値そのものからは実際の距離に対応する値であるか否かの判定を行うことはできない。このため、本実施の形態１では、例えば以下のようにして実際の距離と最も近いものの仮距離の値および仮距離に対応した磁場検出装置６の選択を行うこととしている。

仮距離が実際の距離に対応している場合には、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれについて、テストカプセル２の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）磁場検出装置６の位置座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、仮距離ｒとの間には、

（ｘ−ｘ₁）²＋（ｙ−ｙ₁）²＋（ｚ−ｚ₁）²＝ｒ² ・・・（２）

の関係が成立する。（２）式における未知数は、ｘ、ｙ、ｚの３つであることから、理論上は、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中から３個の磁場検出装置を選択し、選択したそれぞれのものについて（２）式と同様の式を演算することによって、ｘ、ｙ、ｚの具体的な値が導出され、テストカプセル２の位置が判明することになる。

かかる関係を利用して、位置導出部１５は、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中から３個の磁場検出装置を何通りか選択し、選択したそれぞれの組において（２）式を用いたテストカプセル２の位置の仮導出を行う。このようにテストカプセル２の位置の仮導出を行った場合、一部の組において、他の組と著しく異なる値が導出されることとなる。

すなわち、ステップＳ１０１における仮距離の導出では、（１）式の係数αの具体的な値を、回転方位がθ₀以外の値となる領域に対応した値に設定している。このため、方位θ₀に対応した位置の磁場検出装置に関する仮距離は、実際の距離とは異なる値となり、かかる仮距離を用いて（２）式の演算を行った場合には、導出されるテストカプセル２の位置も他の組み合わせで導出した位置と著しく異なる値となる。このことは、換言すれば、導出される位置が他の組み合わせと著しく相違する組み合わせには、方位θ₀に対応した位置の磁場検出装置６が含まれることを意味し、ステップＳ１０２では、かかるメカニズムに基づいて方位θ₀に対応した位置の磁場検出装置６を排除することによって、仮距離と実際の距離とが対応しているものと推測される磁場検出装置６を選択している。なお、かかるメカニズムによってステップＳ１０２の処理を行う構成とした場合には、テストカプセル２の位置の導出を改めて行う必要はない。かかる場合には、ステップＳ１０３を省略すると共に、ステップＳ１０２において選択した磁場検出装置６を組として導出されたテストカプセル２の位置の値を用いてステップＳ１０４以下のステップを行うこととしても良い。

次に、テストカプセル２の回転方位の導出プロセスについて説明する。図６に示すように、まず、方位情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれによって検出された磁場強度を取得し（ステップＳ２０１）、距離導出部１６によって導出された磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれと、テストカプセル２との間の距離を取得する（ステップＳ２０２）。そして、距離・検出強度比較部１７によって、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれに関して、取得された磁場強度と距離との対応関係を比較し（ステップＳ２０３）、対応関係が他のものと著しく相違する１以上の磁場検出装置６を抽出する（ステップＳ２０４）。そして、抽出した磁場検出装置６に対応した回転方位を方位θ₀として導出することによって、テストカプセル２の回転方位の導出を行う（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０３では、例えば、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれについて、単純に磁場強度と実際の距離との比を導出し、ステップＳ２０４においては、導出した比の値が所定の閾値以上または未満となる磁場検出装置６を抽出している。既に述べたように、回転方位θ₀に対しては磁場形成部１１から形成される静磁場の強度が他の回転方位における値よりも小さなものとなることから、他の磁場検出装置６の場合と比較して、検出磁場強度と実際の距離との比の値が著しく異なることとなる。従って、ステップＳ２０３において導出された比の値が他の磁場検出装置６と著しく相違する磁場検出装置６の位置に対応した方位を回転方位θ₀と特定することが可能であり、かかるメカニズムに従って処理することにより、テストカプセル２の導出を可能としている。

なお、ステップＳ２０３の具体的な内容としては、上記の他にも、例えば、距離・検出強度比較部１７が磁場検出装置６ａ〜６ｈにおいて検出された磁場強度に基づいて仮距離を導出し、仮距離と実際の距離とを比較することとしても良い。なお、かかる構成とした場合には、距離・検出強度比較部１７は、磁場検出装置６ａ〜６ｈにおける検出磁場強度を直接取得する代わりに、仮距離導出部１４による導出結果を取得する構成としても良い。

次に、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、テストカプセル２に備わる磁場形成部１１が、所定の基準軸（本実施の形態１においては、回転楕円体状の筐体１０の中心軸）に対する回転方位に関して、形成磁場強度に関して異方性を備えた構成を有する。このため、被検体１の外部に配置した方位検出装置３において、テストカプセル２から形成される磁場の強度の違いに基づいて回転方位の導出を行うことが可能となる。すなわち、方位情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈとテストカプセル２との間の距離を導出すると共に、導出した距離と磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出される磁場強度とに基づいて回転方位を導出する構成を有する。かかる構成を備えることにより、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、被検体１内に導入されているが故に直接確認することが困難なテストカプセル２の回転方位を導出することが可能であるという利点を有する。

また、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムは、テストカプセル２内に備わる磁場形成部１１によって形成される静磁場に基づいてテストカプセル２の回転方位および位置を導出することとしている。電磁波等と異なり、静磁場は、伝播領域における比誘電率および透磁率等の物理的パラメータの変動にかかわらずほぼ一意に強度が減衰する特性を有することから、（１）式の関係が良好に成立するという特徴を有する。従って、人体内部のように、物理的パラメータが互いに異なる臓器等が存在する空間内における位置検出であっても、電磁波等による位置検出の場合と比較して高い精度で回転方位の検出および位置検出を行うことが可能という利点を有する。

かかる静磁場による利点としては、テストカプセル２を被検体１内に導入する際に、被検体１の負担を軽減することも挙げられる。すなわち、上述の理由により、本実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムでは、テストカプセル２の周囲環境の相違による回転方位検出および位置検出の精度の低下が抑制されるという利点があるため、例えば、テストカプセル２を被検体１内に導入する際に、他の検査方法のように飲食を控える等の制限を行う必要がない。従って、被検体１はテストカプセル２を用いた検査時においても通常生活を営むことが可能となり、検査における被検体１の負担を低減することが可能である。

（変形例１）
次に、実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムの変形例１について説明する。本変形例１では、特許請求の範囲における異方性付与部材として機能する永久磁石の磁場形成方向が、磁場形成部材として機能する永久磁石１１ａの磁場形成方向と一致するよう配置された構成を有する。

図７は、本変形例１におけるテストカプセル２１ａの構成を示す模式図である。図７に示すように、本変形例１では、磁場形成部材として機能する永久磁石１１ａの近傍に配置された、異方性付与部材として機能する永久磁石１１ｃの磁場形成方向が、永久磁石１１ａの形成方向と一致するよう配置されている。かかる構成とした場合には、永久磁石１１ｃの位置に対応する回転方位において検出される磁場強度が、他の回転方位よりも大きな値となる。このように、特定の回転方位における磁場強度が他の方位よりも大きな値となるよう磁場形成部を構成した場合であっても、回転方位に関する磁場強度の異方性を有することとなり、異方性に基づく回転方位の導出を行うことが可能である。

（変形例２）
次に、実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムの変形例２について説明する。本変形例２では、磁場形成部材によって形成される磁場そのものが回転方位に関する異方性を有することにより、異方性付与部材を省略した構成を有する。

図８は、本変形例２におけるテストカプセル２１ｂの構成を示す模式図である。図８に示すように、テストカプセル２１ｂに内蔵される永久磁石１１ｄは、いわゆるＵ字磁石によって構成されており、永久磁石１１ｄによって形成される磁場そのものが回転方位に関する異方性を有している。なお、本変形例２における永久磁石１１ｄは、Ｕ字磁石の中心軸と、テストカプセル２１ｂの基準軸とが平行とならないよう配置する必要がある。

このように、永久磁石１１ｄ単体によって磁場形成部を構成することも好適である。かかる構成であっても、形成磁場に異方性を持たせることにより、テストカプセル２１ｂの回転方位を導出することが可能である。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムについて説明する。本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、被検体内導入装置として磁場形成手段のみならず所定の機能実行部および無線部を備えたカプセル型内視鏡と、磁場形成手段より生じる静磁場に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡の回転方位検出および位置検出のみならず、カプセル型内視鏡の基準軸の指向方向をも検出し、これらの検出結果に基づいてカプセル型内視鏡から送信された無線信号を受信する複数のアンテナを切り替える方位検出装置とを備えた構成を有する。

図９は、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムの全体構成を示す模式図である。図９に示すように、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、被検体内導入装置の一例たるカプセル型内視鏡２２と、方位検出装置２３とを備える。なお、図９には実施の形態１における表示装置４および携帯型記録媒体５に相当する構成要素を図示していないが、このことは本実施の形態２においてこれらを除外する趣旨ではない。また、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムにおいて、実施の形態１と同様の符号、名称を付した構成要素については、以下で特に言及しない限り、実施の形態１と同様の構成・作用を有するものとする。

方位検出装置２３は、図９に示すように、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈと、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ａ、７ｂと、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号を受信するための受信用アンテナＡ１〜Ａｎと、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈおよび受信用アンテナＡ１〜Ａｎによって得られた情報を処理し、カプセル型内視鏡２２の被検体１内における回転方位および位置に関する情報のみならず、指向方向に関する情報をも取得する方位情報導出装置２５とを備える。

磁場検出装置２４ａ〜２４ｈは、それぞれが配置された位置における磁場強度および磁力線の進行方向を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈは、磁場強度および磁力線の進行方向の検出機能を備えたＭＩセンサ等によって構成される。実施の形態１における磁場検出装置６ａ〜６ｈは磁場強度のみを検出する構成を採用したが、本実施の形態２では、被検体内導入装置（カプセル型内視鏡２２）の回転方位および位置のみならず指向方向をも検出する構成を採用するため、磁場強度のみならず磁力線の進行方向も検出する構成を採用している。

受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号を受信するためのものである。後述するように本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡２２は、被検体１内部の画像を撮像して外部に無線送信する機能を有し、受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号を受信し、方位情報導出装置２５に形成する構成を有している。受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、具体的には例えば、ループアンテナと、ループアンテナを被検体１に固定するための固着手段とによって構成されている。なお、カプセル型内視鏡２２から無線信号が送信された際に受信用アンテナＡ１〜Ａｎのすべてによって受信する構成としても良いが、本実施の形態２では、複数存在する受信用アンテナＡ１〜Ａｎのうち、後述するアンテナ選択部４９によって受信に最も適していると判断される受信用アンテナを用いて受信することとしている。

図１０は、カプセル型内視鏡２２の構成を示すブロック図である。まず、カプセル型内視鏡２２は、実施の形態１におけるテストカプセル２と同様に、磁場形成部１１を備える。さらに、カプセル型内視鏡２２は、被検体１の内部を撮影する際に撮像領域を照射するための照明手段として機能するＬＥＤ２６と、ＬＥＤ２６の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２７と、ＬＥＤ２６によって照射された領域からの反射光像の撮像を行う撮像手段として機能するＣＣＤ２８と、ＣＣＤ２８の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路２９とを備える。なお、ＬＥＤ２６、ＬＥＤ駆動回路２７、ＣＣＤ２８およびＣＣＤ駆動回路２９は、全体として所定の機能を果たす機能実行部３９として定義される。

また、カプセル型内視鏡２２は、ＣＣＤ２８によって撮像された画像データを変調してＲＦ信号を生成する送信回路３０と、送信回路３０から形成されたＲＦ信号を無線送信する無線手段としての送信アンテナ部３１と、ＬＥＤ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路２９および送信回路３０の動作を制御するシステムコントロール回路３２とを備える。

これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡２２は、被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ２６によって照明された被検部位の画像データをＣＣＤ２８によって取得する。そして、取得された画像データは、送信回路３０においてＲＦ信号に変換された後、送信アンテナ部３１を介して外部に送信される。

また、カプセル型内視鏡２２は、方位検出装置２３側から送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部３３と、受信アンテナ部３３で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路３４とを備える。さらに、カプセル型内視鏡２２は、分離された給電用信号から電力を再生する電力再生回路３５と、再生された電力を昇圧する昇圧回路３６と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器３７とを備える。また、カプセル型内視鏡２２は、分離回路３４で給電用信号と分離された成分からコントロール情報信号の内容を検出し、検出したコントロール情報信号をシステムコントロール回路３２に対して形成するコントロール情報検出回路３８を備える。なお、システムコントロール回路３２は、蓄電器３７から供給される駆動電力を他の構成要素に対して分配する機能も有する。

これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡２２は、まず、方位検出装置２３側から送られてきた無線信号を受信アンテナ部３３において受信し、分離回路３４によって、受信した無線信号から給電用信号およびコントロール情報信号を分離する。分離回路３４によって分離されたコントロール情報信号は、コントロール情報検出回路３８を経てシステムコントロール回路３２に形成され、ＬＥＤ２６、ＣＣＤ２８および送信回路３０の駆動制御に使用される。一方、給電用信号は、電力再生回路３５によって電力として再生され、再生された電力は昇圧回路３６によって電位を蓄電器３７に適した電位にまで昇圧された後、蓄電器３７に蓄積される。

次に、方位情報導出装置２５の構成について説明する。図１１は、方位情報導出装置２５の構成を示すブロック図である。方位情報導出装置２５は、実施の形態１と同様に、仮距離導出部４２、位置導出部４３、距離導出部４６、距離・検出強度比較部４７および回転方位導出部４８を備える。これらの構成要素は、基本的な動作としては実施の形態１におけるものと同様であるが、本実施の形態２では、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈが、磁場の強度のみならず磁場の進行方向についても検出する構成を有することから、磁場検出装置２４ａ〜２４ｈの検出結果の中から磁場強度を抽出して所定の処理を行う機能を有する。

また、方位情報導出装置２５は、後述するようにカプセル型内視鏡２２の指向方向を検出する際に使用される指向方向データベース４４と、セレクタ４１から形成された、所定の磁場検出装置２４における磁力線の進行方向とに基づいてカプセル型内視鏡２２の指向方向を検出する指向方向検出部４５とを備える。指向方向データベース４４は、磁場検出装置２４において検出される磁場の強度および磁場検出装置２４とカプセル型内視鏡２２の位置関係に対するカプセル型内視鏡２２の指向方向に関するデータをあらかじめ記憶したものである。なお、指向方向データベース４４および指向方向検出部４５の動作の具体的内容については、後に詳細に説明する。

さらに、方位情報導出装置２５は、カプセル型内視鏡２２から無線送信された、被検体１内部の画像データを受信する受信装置としての機能も有する。具体的には、方位情報導出装置２５は、受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中からデータ受信に使用するものを選択するアンテナ選択部４９と、選択した受信用アンテナ受信された無線信号に対して復調等の所定の処理を行い、無線信号の中からカプセル型内視鏡２２によって取得された画像データを抽出し、形成する受信回路５０と、形成された画像データに必要な処理を行う信号処理部５１と、画像処理が施された画像データを記録するための記憶部５２とを備える。

アンテナ選択部４９は、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナを選択するためのものである。具体的には、アンテナ選択部４９は、あらかじめ受信用アンテナＡ１〜Ａｎの位置を把握していると共に、位置導出部４３によって導出されたカプセル型内視鏡２２の位置に関する情報と、指向方向検出部４５によって導出されたカプセル型内視鏡２２の指向方向に関する情報とが入力される構成を有する。このため、アンテナ選択部４９は、カプセル型内視鏡２２の位置および指向方向との関係において、最も良好な受信感度を有するものと推定される受信用アンテナを選択し、選択した受信用アンテナにおいて受信された無線信号を受信回路５０に形成する機能を有する。

記憶部５２は、信号処理部５１から形成される画像データと、形成される画像データが撮像された時点におけるカプセル型内視鏡２２の位置および指向方向とを対応づけて記憶する機能を有する。すなわち、方位情報導出装置２５は、図１１にも示すように記憶部５２に位置導出部４３、指向方向検出部４５および信号処理部５１において得られた情報が形成される構成を有しており、記憶部５２は、これらの情報を対応づけた状態で記憶する機能を有する。この結果、記憶部５２は、被検体１内部の所定領域の画像データと、かかる画像データを撮像した時点におけるカプセル型内視鏡２２の位置および指向方向とが対応づけられた状態で記憶されている。

また、方位情報導出装置２５は、カプセル型内視鏡２２に対して送信する給電用信号等を生成し、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍに対して形成する機能を有する。具体的には、方位情報導出装置２５は、給電用信号を生成する機能および発振周波数を規定する機能を有する発振器５３と、カプセル型内視鏡２２の駆動状態の制御のためのコントロール情報信号を生成するコントロール情報入力部５４と、給電用信号とコントロール情報信号とを合成する重畳回路５５と、合成された信号の強度を増幅する増幅回路５６とを備える。増幅回路５６で増幅された信号は、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍに送られ、カプセル型内視鏡２２に対して送信される。なお、方位情報導出装置２５は、所定の蓄電装置またはＡＣ電源アダプタ等を備えた電力供給部５７を備え、方位情報導出装置２５の各構成要素は、電力供給部５７から供給される電力を駆動エネルギーとしている。

次に、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムにおける、カプセル型内視鏡２２の指向方向を検出することの意義および指向方向検出動作の内容について説明する。上述したように、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、カプセル型内視鏡２２が所定の被検体内情報取得手段を備え、かかる被検体内情報取得手段によって取得された情報を方位検出装置２３側に無線送信する構成を有する。そのため、方位検出装置２３は、送信された無線信号を受信するための複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを備え、アンテナ選択部４９によってかかる複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中から受信に最適な受信用アンテナを選択する構成を有する。

複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中から最適な受信用アンテナを選択するアルゴリズムとしては、第１にカプセル型内視鏡２２との位置関係によって決定することが挙げられる。例えば、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号は、距離に応じて減衰するとの過程のもとで、実施の形態１と同様の位置検出機構を用いてカプセル型内視鏡２２の位置を導出し、導出された位置に最も近い受信用アンテナを使用することが考えられる。

しかしながら、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信する場合には、アンテナとの位置関係のみによって受信用アンテナを選択することは必ずしも適切ではない。すなわち、カプセル型内視鏡２２からの無線送信に用いられる送信アンテナ部３１は、例えばループアンテナ等によって構成されること等に起因して、あらゆる方向に均等な強度で無線信号を送信するのではなく、ある程度の指向性を持って無線信号を送信する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナは、カプセル型内視鏡との位置関係のみによって決定されるのではなく、送信アンテナ部３１から送信される無線信号の指向性をも考慮して決定されることが好ましい。そして、送信アンテナ部３１は、カプセル型内視鏡２２内に固定されていることから、送信される無線信号の指向方向を検出するためには、被検体１内におけるカプセル型内視鏡２２の指向方向を把握することが重要となる。かかる事情に基づいて、本実施の形態２では、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡２２の被検体１内における位置を検出する機構を備えるのみならず、指向方向データベース４４および指向方向検出部４５を新たに備えることによって、カプセル型内視鏡２２の指向方向を検出することとしている。

図１２は、本実施の形態２において、指向方向検出部４５におけるカプセル型内視鏡２２の指向方向の検出動作を説明するためのフローチャートである。また、図１３は、カプセル型内視鏡の指向方向と磁場検出装置２４との関係について示す模式図である。以下図１２および図１３を適宜参照しつつ指向方向検出部４５の動作を説明する。

まず、指向方向検出部４５は、カプセル型内視鏡２２の位置と、複数存在する磁場検出装置２４ａ〜２４ｈの中から選択された磁場検出装置２４によって受信された磁場の方向とを入力する（ステップＳ３０１）。磁場検出装置２４の選択アルゴリズムは任意のものとして良いが、本実施の形態２では、例えば最も検出磁場強度の大きい磁場検出装置２４を選択するものとする。図１３の例では、指向方向検出部４５によって、選択された磁場検出装置２４の座標（ａ₁、ａ₂、ａ₃）および矢印で示す方向ベクトルによって表現される磁力線の進行方向が把握される。

そして、指向方向検出部４５は、ステップＳ３０１において選択された磁場検出装置２４のカプセル型内視鏡２２に対する相対位置を導出する（ステップＳ３０２）。具体的には、指向方向検出部４５は、位置導出部４３によって導出されたカプセル型内視鏡２２の位置を入力され、ステップＳ３０１において選択された磁場検出装置２４についてカプセル型内視鏡２２に対する相対座標を導出する。図１３の例では、磁場検出装置２４の座標（ａ₁、ａ₂、ａ₃）と、カプセル型内視鏡２２の座標（ｘ、ｙ、ｚ）に基づいて、カプセル型内視鏡２２の位置を原点とした磁場検出装置２４の相対位置座標（ａ₁−ｘ，ａ₂−ｙ，ａ₃−ｚ）が導出される。

その後、指向方向検出部４５は、ステップＳ３０１において入力された磁力線の進行方向と、ステップＳ３０２において選択された磁場検出装置２４の相対位置とを指向方向データベース４４に入力し、カプセル型内視鏡２２の指向方向に関するデータを取得する（ステップＳ３０３）。図１３に示すように、カプセル型内視鏡２２内に備わる磁場形成部１１によって形成される静磁場における磁力線の方向は、カプセル型内視鏡２２の指向方向およびカプセル型内視鏡２２に対する位置によって一意に定まる性質を有することから、指向方向データベース４４には、あらかじめカプセル型内視鏡２２の指向方向、カプセル型内視鏡２２に対する相対座標および相対座標における静磁場の方向が対応づけられた状態で記憶されている。このため、指向方向データベース４４に対して磁場検出装置２４の相対座標および検出された静磁場の方向を入力することによって、カプセル型内視鏡２２の指向方向を抽出することが可能である。図１３の例では、指向方向データベース４４の形成結果に基づいて、カプセル型内視鏡２２の指向方向が（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）であることが導出される。

最後に、指向方向検出部４５は、取得したカプセル型内視鏡２２の指向方向に関するデータをアンテナ選択部４９および記憶部５２に形成する（ステップＳ３０４）。アンテナ選択部４９は、指向方向に関するデータと、位置導出部４３から形成された位置に関する情報とに基づいて受信に最適な受信用アンテナを選択し、記憶部５２は、所定時刻におけるカプセル型内視鏡２２の指向方向を、画像データおよびカプセル型内視鏡２２の回転方位情報および位置情報と対応づけて記憶する。

次に、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムでは、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡２２内に磁場形成部１１を備え、磁場形成部１１によって形成される静磁場に基づいてカプセル型内視鏡２２の位置検出を行っている。既に述べたように静磁場は、被検体１内の臓器等における比誘電率、導電率等の値の違いに関わらず距離に応じてほぼ一様に減衰する特性を有することから、無線信号を用いて位置検出を行った場合と比較して、カプセル型内視鏡２２の位置を正確に検出できるという利点を有する。

また、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、磁場形成部１１によって形成される静磁場に基づいてカプセル型内視鏡２２の指向方向を検出する構成を有する。位置検出の場合と同様に、磁場形成部１１によって形成される静磁場は、被検体１内の構成物による影響を受けにくいと共に、所定の位置における磁力線の進行方向は、カプセル型内視鏡２２の指向方向およびカプセル型内視鏡２２に対する相対位置に基づいてほぼ一意に定まるという特性を有する。従って、あらかじめ磁場形成部１１によって形成される静磁場の方位分布を導出して指向方向データベース４４に記憶し、磁場検出装置２４によって得られた情報に基づいて指向方向データベース４４を参照することによって、カプセル型内視鏡２２の指向方向を正確に検出することが可能である。

さらに、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、位置検出の場合と同様に静磁場に基づいてカプセル型内視鏡２２の指向方向を検出する構成を有することから、簡易な構成でシステムを実現できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムは、カプセル型内視鏡２２の指向方向を検出する機能を備えるにあたってカプセル型内視鏡２２内に新たな構成要素を追加する必要がなく、小型かつ低コストの被検体内方位検出システムを構築することが可能である。

また、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムでは、導出されたカプセル型内視鏡２２の位置および指向方向に基づいて、アンテナ選択部４９が受信用アンテナを選択する構成を有する。受信用アンテナにおける無線信号の受信感度は、カプセル型内視鏡２２からの距離およびカプセル型内視鏡２２内に備わる送信アンテナ部３１の指向性に依存する。従って、カプセル型内視鏡２２の位置および指向方向に基づいて使用する受信用アンテナを的確に選択することが可能となり、カプセル型内視鏡２２から送信される無線信号を常に高感度で受信可能な被検体内方位検出システムを実現することが可能である。

さらに、本実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムでは、撮像された被検体１内の画像データと、導出されたカプセル型内視鏡２２の位置および指向方向とを、記憶部５２に形成する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡２２によって取得された画像データと、導出されたカプセル型内視鏡２２の撮像時における位置および指向方向とを対応づけて記憶することが可能であり、表示装置４によって画像データを表示する際に、所定の範囲に位置する画像データのみを表示するよう指定することが可能である。すなわち、表示装置４においてあらゆる画像データを表示するのではなく、使用者にとって関心のある領域、例えば小腸のみの画像データを表示させることが可能となり、医師等にとって利便性を有する被検体内方位検出システムを実現することが可能である。

以上、実施の形態１、２に渡って本発明を説明したが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムにおいて、実施の形態２と同様にテストカプセル２の指向方向をも導出する構成を備えることとしても良い。

また、実施の形態１、２において、磁場検出装置６等の個数を８個に限定する必要はなく、最も簡易な構成としては単一の磁場検出装置６等を用いたシステムを構築することが可能である。すなわち、被検体内導入装置たるテストカプセル２またはカプセル型内視鏡２２は、被検体１内を任意に移動するのではなく、食道、胃、小腸および大腸等の所定臓器内のある程度定まった経路に従って移動する構成を有する。従って、あらかじめ被検体内導入装置の移動経路を前もってある程度把握しておくことは可能であり、事前に把握した経路情報と、単一の磁場検出装置によって検出された静磁場の強度とを用いて被検体内導入装置の位置検出を行うこととしても良い。

同様に、例えば実施の形態２において、複数の磁場検出装置２４を用いてカプセル型内視鏡２２の指向方向を導出することとしても良い。すなわち、上記した手法による指向方向の導出を複数の磁場検出装置２４について行い、それぞれによって得られた指向方向の平均を導出する等の手法を用いることで、より正確な指向方向の導出を行う構成とすることも好ましい。このことは被検体内導入装置の位置検出についても同様であって、異なる組み合わせの磁場検出装置６等を用いて複数回の位置検出を行い、それぞれによって得られた位置を平均化する構成を採用しても良い。

また、実施の形態２において、撮像手段たるＣＣＤ２８等および照明手段たるＬＥＤ２６等を備えた機能実行部３９について説明したが、機能実行部としてはこれらの他に、被検体１内におけるｐＨ、温度に関する情報を取得する構成としても良い。また、被検体内導入装置が振動子を備える構成として、被検体１内の超音波画像を取得する構成としても良い。さらに、これらの被検体内情報の中から複数の情報を取得する構成としても良い。

また、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍから形成される無線信号としては、必ずしもコントロール情報信号と給電用信号とを重畳したものとする必要はないし、さらには方位検出装置からカプセル型内視鏡に対して無線送信を行わない構成としても良い。また、給電用信号と、コントロール情報信号以外の信号とを重畳して送信する構成としても良い。さらに、方位検出装置２３は、カプセル型内視鏡から形成される無線信号の受信のみを行う構成としても良いし、カプセル型内視鏡内に記憶部を設け、被検体１外部に排出された後に記憶部から情報を取り出す構成としても良い。

また、実施の形態２では、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍの選択に関して特に言及していないが、受信用アンテナＡ１〜Ａｎの場合と同様に、カプセル型内視鏡２２の位置および指向方向に基づいて最適なものを選択して無線送信を行う構成としても良い。すなわち、給電用信号等の供給効率を向上させるために、すべての給電用アンテナから一様に無線信号を送信するのではなく、カプセル型内視鏡２２の指向方向等を用いることで、カプセル型内視鏡２２内に備わる受信アンテナ部３３の指向方向等に対応したアンテナ選択を行うことも可能である。

実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムの全体構成を示す模式図である。 実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムを形成するテストカプセルの構成を示す模式図である。 テストカプセルに備わる磁場形成部より形成される磁場の回転方位依存性について示す模式的なグラフである。 実施の形態１にかかる被検体内方位検出システムを形成する方位情報導出装置の構成を示す模式図である。 テストカプセルと磁場検出装置との間の距離導出プロセスを示すフローチャートである。 テストカプセルの回転方位導出プロセスを示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例１におけるテストカプセルの構成を示す模式図である。 実施の形態１の変形例２におけるテストカプセルの構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムの全体構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムを形成するカプセル型内視鏡の構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかる被検体内方位検出システムを形成する方位情報導出装置の構成を示す模式図である。 方位情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートである。 方位情報導出装置によるカプセル型内視鏡の指向方向導出の態様を示す模式図である。

符号の説明

１ 被検体
２ テストカプセル
３ 方位検出装置
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
６ａ〜６ｈ 磁場検出装置
７ａ、７ｂ 固定部材
８ 方位情報導出装置
１０ 筐体
１１ａ〜１１ｄ 永久磁石
１１ 磁場形成部
１２ 充填部材
１４ 仮距離導出部
１５ 位置導出部
１６ 距離導出部
１７ 距離・検出強度比較部
１８ 回転方位導出部
１９ 記憶部
２０ 電力供給部
２１ａ、２１ｂ テストカプセル
２２ カプセル型内視鏡
２３ 方位検出装置
２４ａ〜２４ｈ 磁場検出装置
２５ 方位情報導出装置
２６ ＬＥＤ
２７ ＬＥＤ駆動回路
２８ ＣＣＤ
２９ ＣＣＤ駆動回路
３０ 送信回路
３１ 送信アンテナ部
３２ システムコントロール回路
３３ 受信アンテナ部
３４ 分離回路
３５ 電力再生回路
３６ 昇圧回路
３７ 蓄電器
３８ コントロール情報検出回路
３９ 機能実行部
４１ セレクタ
４２ 仮距離導出部
４３ 位置導出部
４４ 指向方向データベース
４５ 指向方向検出部
４６ 距離導出部
４７ 距離・検出強度比較部
４８ 回転方位導出部
４９ アンテナ選択部
５０ 受信回路
５１ 信号処理部
５２ 記憶部
５３ 発振器
５４ コントロール情報入力部
５５ 重畳回路
５６ 増幅回路
５７ 電力供給部

Claims (12)

1. 被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の方位情報を取得する方位検出装置とを備えた被検体内方位検出システムであって、
   前記被検体内導入装置は、所定の基準軸を中心とした回転方位に関して強度異方性を有する磁場を形成する磁場形成手段を備え、
   前記方位検出装置は、
   前記被検体に固定され、磁場強度を検出する複数の磁場検出手段と、
   前記複数の磁場検出手段によって検出された磁場強度に基づいて、前記複数の磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段によって導出された前記複数の磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離と、前記複数の磁場検出手段によって検出された磁場強度とに基づいて、前記被検体内導入装置の前記基準軸に対する回転方位を導出する回転方位導出手段と、
   前記距離導出手段によって導出された前記複数の磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離に基づいて、被検体内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方位検出システム。
2. 前記磁場形成手段は、
   前記基準軸に対して、ほぼ一様な強度の磁場を形成する磁場形成部材と、
   前記磁場形成部材から形成される磁場に対して、前記基準軸に関する強度異方性を付与する異方性付与部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の被検体内方位検出システム。
3. 被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の方位情報を取得する方位検出装置とを備えた被検体内方位検出システムであって、
   前記被検体内導入装置は、所定の基準軸を中心とした回転方位に関して強度異方性を有する磁場を形成する磁場形成手段と、
   前記被検体内導入装置に固定され、無線信号を送信する送信アンテナと、
   を備え、
   前記方位検出装置は、
   磁場強度を検出する磁場検出手段と、
   前記磁場検出手段によって検出された磁場強度に基づいて、前記被検体内導入装置の前記基準軸に対する回転方位を導出する回転方位導出手段と、
   を備え、
   前記磁場形成手段は、前記被検体内導入装置に対して磁場形成方向が固定された状態で配置され、
   前記磁場検出手段は、前記磁場形成手段によって形成される静磁場における磁力線の進行方向を検出する機能をさらに有し、
   前記方位検出装置は、
   前記磁場検出手段によって検出された磁力線の進行方向に基づいて、前記被検体内における前記送信アンテナから送信される無線信号の指向方向を決定する前記被検体内導入装置の前記基準軸の指向方向を検出する指向方向検出手段と、
   を備えたことを特徴とする被検体内方位検出システム。
4. 前記方位検出装置は、前記磁場形成手段からの距離、前記磁力線の進行方向および前記被検体内導入装置の指向方向の相互間の関係をあらかじめ記録した指向方向データベースをさらに備え、
   前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースを用いて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする請求項３に記載の被検体内方位検出システム。
5. 前記被検体内導入装置は、被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段をさらに備え、
   前記送信アンテナは、前記被検体内情報取得手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信し、
   前記方位検出装置は、前記送信アンテナから送信された前記被検体内情報を含む無線信号を受信する受信手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の被検体内方位検出システム。
6. 前記受信手段は複数配置され、
   前記方位検出装置は、前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内導入装置の少なくとも回転方位、位置および指向方向のいずれかに基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の被検体内方位検出システム。
7. 前記被検体内情報取得手段は、
   前記被検体内を照射する照明手段と、
   前記照明手段によって照射された前記被検体内の画像を取得する撮像手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の被検体内方位検出システム。
8. 前記方位検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の、少なくとも回転方位、位置および指向方向のいずれかとを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の被検体内方位検出システム。
9. 前記画像を表示する表示手段をさらに備え、
   前記表示手段が、少なくとも前記回転方位、前記位置、前記指向方向のいずれかに基づいて、所定の範囲に位置する前記画像のみを表示することを特徴とする請求項８に記載の被検体内方位検出システム。
10. 前記被検体内導入装置に駆動電力を供給する複数の電力送信部をさらに備え、
    前記被検体内導入装置の前記位置および前記指向方向に基づいて、前記駆動電力を供給する前記電力送信部を選択することを特徴とする請求項３〜９のいずれか一つに記載の被検体内方位検出システム。
11. 前記被検体内導入装置は、
    被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
    前記被検体内情報取得手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信する無線送信手段とをさらに備え、
    前記方位検出装置は、
    前記無線送信手段から送信された前記被検体内情報を含む無線信号を受信する複数の受信手段と、
    前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内導入装置の少なくとも回転方位および位置のいずれかに基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体内方位検出システム。
12. 前記被検体内情報取得手段は、
    前記被検体内を照射する照明手段と、
    前記照明手段によって照射された前記被検体内の画像を取得する撮像手段と、
    を備え、
    前記方位検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の、少なくとも回転方位および位置のいずれかとを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の被検体内方位検出システム。

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