JP6121065B2 - 位置検出システム及び位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入されたカプセル型医療装置の位置及び姿勢を検出する位置検出システム及び位置検出方法に関する。

近年、被検体内に導入され、被検体に関する種々の情報を取得する、或いは被検体に薬剤を投与するといったカプセル型医療装置が開発されている。一例として、被検体の消化管内に導入可能な大きさに形成されたカプセル型内視鏡が知られている。カプセル型内視鏡は、カプセル形状をなす筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えたものであり、被検体に嚥下された後、消化管内を移動しながら撮像を行い、被検体の臓器内部の画像の画像データを順次無線送信する。以下、被検体内の画像を体内画像ともいう。

また、このようなカプセル型医療装置の被検体内における位置を検出するシステムも開発されている。例えば特許文献１には、電力を供給することにより磁界を発生する磁界発生コイルを内蔵するカプセル型医療装置と、磁界発生コイルが発生した磁界を被検体外において検出する磁界検出用コイルとを備え、磁界検出用コイルが検出した磁界の強度に基づいてカプセル型医療装置の位置検出演算を行う位置検出システムが開示されている。以下、磁界検出用コイルを単に検出コイルともいう。

特開２００８−１３２０４７号公報

位置検出システムには、強度上の要求や加工性等の問題から、金属部材が用いられることが多い。例えば、被検体が載置されるベッドには、通常、金属製のフレームが設けられている。また、検出コイルが配設されるパネルを金属製のフレームによって支持する場合もある。上述した位置検出システムにおいて、カプセル型医療装置の位置検出を行う際には、カプセル型医療装置から発生した位置検出用の磁界に対し、これらの金属部材が干渉源となり、検出コイルが検出する磁界の検出信号に誤差が生じるおそれがある。この誤差が生じた場合には、誤差を含む検出信号に基づいて位置検出演算を行うことになり、カプセル型医療装置の位置検出精度が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型医療装置の位置検出用の磁界に対する干渉源が存在する場合であっても、カプセル型医療装置の位置検出精度の低下を抑制することができる位置検出システム及び位置検出方法を提供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、本発明に係る位置検出システムは、位置検出用磁界を発生する磁界発生部が内部に設けられ、被検体内に導入されるカプセル型医療装置と、前記被検体の外部に配設され、前記位置検出用磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数の検出コイルと、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材と、前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記磁界発生部材に起因する磁界成分を補正する磁界補正部と、前記磁界補正部において用いられる補正係数を記憶する補正係数記憶部と、前記磁界補正部により補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢の少なくとも一方を算出する位置算出部と、を備え、前記補正係数は、前記磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記カプセル型医療装置が前記検出対象領域内の特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、前記磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記カプセル型医療装置が前記特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、の関数である、ことを特徴とする。

上記位置検出システムは、前記磁界発生部材が配置された位置における磁界を検出可能な磁界検出部をさらに備え、前記磁界補正部は、前記磁界検出部が検出した磁界の出力値を用いて前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記磁界検出部は、前記磁界発生部材の外周に沿って巻回されたコイルである、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記磁界発生部材は、ループ状をなし、前記被検体が載置されるベース部を支持する金属製のフレームである、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記複数の検出コイルは、同一の基板上に配置され、前記磁界発生部材は、ループ状をなし、前記基板の周囲に設けられて前記基板を支持する金属製のフレームである、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記磁界発生部材は金属製のプレートである、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出方法は、被検体内に導入されるカプセル型医療装置が発生する位置検出用磁界を、前記被検体の外部に配設された複数の検出コイルにより検出して、複数の検出信号をそれぞれ出力する磁界検出ステップと、前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材に起因する磁界成分を、予め記憶された補正係数を用いて補正する磁界補正ステップと、前記磁界補正ステップにおいて補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢の少なくとも一方を算出する位置算出ステップと、を含み、前記補正係数は、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材が配置され、且つ、前記カプセル型医療装置が前記検出対象領域内の特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、前記空間内に前記磁界発生部材が配置されておらず、且つ、前記カプセル型医療装置が前記特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、の関数である、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、位置検出用磁界を発生する磁界発生部が内部に設けられ、被検体内に導入されるカプセル型医療装置と、前記被検体の外部に配設され、前記位置検出用磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数の検出コイルと、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、閉回路を構成するループ状をなし、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材と、前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記磁界発生部材に起因する磁界成分を補正する磁界補正部と、前記磁界補正部において用いられる補正係数を記憶する補正係数記憶部と、前記磁界補正部により補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢を算出する位置検出演算を実行する位置算出部と、を備え、前記補正係数は、前記磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記検出対象領域内の特定の位置から特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、前記磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記特定の位置から前記特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、の関数である、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記補正係数は、前記特定の位置に前記カプセル型医療装置を配置し、該カプセル型医療装置から前記位置検出用磁界を発生させた状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値に基づいて算出される、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記補正係数は、前記複数の検出コイルのうちの１つの検出コイルに電力を供給することにより、該１つの検出コイルに磁界を発生させた状態で、前記１つの検出コイル以外の複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の測定値に基づいて算出される、ことを特徴とする。

上記位置検出システムは、前記位置算出部が算出した前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢と前記磁界発生部材の開口面との関係に基づき、前記磁界発生部材に対する鎖交磁束を算出する鎖交磁束算出部をさらに備え、前記磁界補正部は、前記鎖交磁束算出部が算出した前記鎖交磁束と前記補正係数とを用いて、前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする。

上記位置検出システムは、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、閉回路を構成するループ状をなし、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する第２の磁界発生部材と、前記磁界補正部において前記第２の磁界発生部材に起因する磁界成分の補正に用いられる第２の補正係数を記憶する第２の補正係数記憶部と、前記位置算出部が算出した前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢と前記第２の磁界発生部材の開口面との関係に基づき、前記第２の磁界発生部材に対する第２の鎖交磁束を算出する第２の鎖交磁束算出部と、をさらに備え、前記磁界補正部は、前記鎖交磁束及び前記補正係数と、前記第２の鎖交磁束及び前記第２の補正係数とを用いて、前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする。

上記位置検出システムは、前記被検体を載置する台をさらに備え、前記磁界発生部材は、前記台を支持する支持部材である、ことを特徴とする。

上記位置検出システムにおいて、前記複数の検出コイルは、平面状をなすパネルの主面に配列され、前記磁界発生部材は、前記パネルを支持する支持部材である、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出方法は、被検体内に導入されるカプセル型医療装置が発生する位置検出用磁界を、前記被検体の外部に配設された複数の検出コイルにより検出して、複数の検出信号をそれぞれ出力する磁界検出ステップと、前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記カプセル型医療装置の検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、閉回路を構成するループ状をなし、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材に起因する磁界成分を、予め算出された補正係数を用いて補正する磁界補正ステップと、前記磁界補正ステップにおいて補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢を算出する位置算出ステップと、を含み、前記補正係数は、前記磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記検出対象領域内の特定の位置から特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、前記磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記特定の位置から前記特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、の関数である、ことを特徴とする。

本発明によれば、磁界の検出信号における干渉磁界の影響を排除することができ、位置検出演算における精度低下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの概要を示す模式図である。 図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１における補正係数の算出方法を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの構成例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係る位置検出方法のうちのキャリブレーション処理を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態３に係る位置検出方法を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの構成例を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態５に係る位置検出システムの構成例を示す図である。 図１２は、図１１に示す金属構成物の具体例を示す模式図である。 図１３は、図１２に示す支持フレームを示す上面図である。 図１４は、図１３に示す支持フレームを干渉磁界発生源とする場合の補正係数の取得方法を説明するための模式図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る位置検出システム及び位置検出方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、位置検出システムが検出対象とするカプセル型医療装置の一形態として、被検体内に経口にて導入されて被検体の消化管内を撮像するカプセル型内視鏡を例示するが、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、例えば被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動するカプセル型内視鏡や、被検体内に薬剤等を配送するカプセル型医療装置や、被検体内のＰＨを測定するＰＨセンサを備えるカプセル型医療装置など、カプセル型をなす種々の医療装置の位置検出に適用することが可能である。

また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの概要を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る位置検出システム１は、カプセル型医療装置の一例として、被検体２０内に導入されて該被検体２０内を撮像するカプセル型内視鏡の位置を検出するシステムであり、カプセル型内視鏡１０と、被検体２０が載置されるベッド２１と、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界を検出する磁界検出装置３０と、磁界検出装置３０から出力された位置検出用磁界の検出信号に基づいてカプセル型内視鏡１０の位置検出等の演算処理を行う演算装置４０とを備える。また、位置検出システム１は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された信号を、被検体２０の体表に貼付された受信アンテナ５１ａを介して受信する受信装置５０と、演算装置４０から出力された画像やカプセル型内視鏡１０の位置情報等を表示する表示装置６０とをさらに備えても良い。

図２は、図１に示すカプセル型内視鏡１０の内部構造の一例を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体内に導入し易い大きさに形成されたカプセル型をなす筐体１００と、該筐体１００内に収納され、被検体内を撮像して撮像信号を取得する撮像部１１と、撮像部１１を含むカプセル型内視鏡１０の各部の動作を制御すると共に、撮像部１１により取得された撮像信号に対して所定の信号処理を施す制御部１２と、信号処理が施された撮像信号を無線送信する送信部１３と、当該カプセル型内視鏡１０の位置検出用磁界として交番磁界を発生する磁界発生部１４と、カプセル型内視鏡１０の各部に電力を供給する電源部１５とを備える。

筐体１００は、被検体の臓器内部に導入可能な大きさに形成された外装ケースである。筐体１００は、円筒形状をなす筒状筐体１０１と、ドーム形状をなすドーム状筐体１０２、１０３とを有し、筒状筐体１０１の両側開口端を、ドーム形状をなすドーム状筐体１０２、１０３によって塞ぐことによって実現される。筒状筐体１０１は、可視光に対して略不透明な有色の部材によって形成されている。また、ドーム状筐体１０２、１０３の少なくとも一方（図２においては撮像部１１側であるドーム状筐体１０２）は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明な光学部材によって形成されている。なお、図２においては、一方のドーム状筐体１０２側にのみ撮像部１１を１つ設けているが、撮像部１１を２つ設けても良く、この場合、ドーム状筐体１０３も透明な光学部材によって形成される。このような筐体１００は、撮像部１１と、制御部１２と、送信部１３と、磁界発生部１４と、電源部１５とを液密に内包する。

撮像部１１は、ＬＥＤ等の照明部１１１と、集光レンズ等の光学系１１２と、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等の撮像素子１１３とを有する。照明部１１１は、撮像素子１１３の撮像視野に白色光等の照明光を発光して、ドーム状筐体１０２越しに撮像視野内の被検体を照明する。光学系１１２は、この撮像視野からの反射光を撮像素子１１３の撮像面に集光して結像させる。撮像素子１１３は、撮像面において受光した撮像視野からの反射光（光信号）を電気信号に変換し、画像信号として出力する。

制御部１２は、所定の撮像フレームレートで撮像部１１を動作させると共に、撮像フレームレートと同期して、照明部１１１を発光させる。また、制御部１２は、撮像部１１が生成した撮像信号に対し、Ａ／Ｄ変換や、その他所定の信号処理を施して画像データを生成する。さらに、制御部１２は、電源部１５から磁界発生部１４に電力を供給させることにより、磁界発生部１４から交番磁界を発生させる。

送信部１３は、送信アンテナを備え、制御部１２によって信号処理が施された画像データ及び関連情報を取得して変調処理を施し、送信アンテナを介して外部に順次無線送信する。

磁界発生部１４は、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生する磁界発生コイル１４１と、該磁界発生コイル１４１と共に共振回路を形成するコンデンサ１４２とを含み、電源部１５からの電力供給を受けて所定の周波数の交番磁界を位置検出用磁界として発生する。

電源部１５は、ボタン型電池やキャパシタ等の蓄電部であって、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部を有する。電源部１５は、磁気スイッチを有する構成とした場合、外部から印加された磁界によって電源のオンオフ状態を切り替え、オン状態の場合に蓄電部の電力をカプセル型内視鏡１０の各構成部（撮像部１１、制御部１２、及び送信部１３）に適宜供給する。また、電源部１５は、オフ状態の場合に、カプセル型内視鏡１０の各構成部への電力供給を停止する。

再び図１を参照すると、ベッド２１は、被検体２０を横たわらせるベース部２２と、このベース部２２を支持するベッドフレーム２３とを備える。ベッドフレーム２３には強度が要求されるため、本実施の形態１においては金属によって形成されている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成例を示す図である。磁界検出装置３０は、複数の検出コイルＣ_nが配設されたコイルユニット３１と、各検出コイルＣ_nから出力された検出信号を処理する信号処理部３２とを備える。ここで、添え字ｎは、個々の検出コイルを表す番号であり、図３の場合、ｎ＝１〜１２である。

各検出コイルＣ_nは、コイル線材をコイルバネ状に巻回した筒型コイルからなり、例えば、開口径が３０〜４０ｍｍ程度、高さが５ｍｍ程度のサイズを有する。各検出コイルＣ_nが、自身の位置に分布する磁界に応じた電流を発生し、この電流を磁界の検出信号として信号処理部３２に出力する。

これらの検出コイルＣ_nは、樹脂等の非金属材料によって形成された平面状をなすパネル３３の主面上に配設されている。また、パネル３３の外周に、パネル３３を支持するための金属フレーム３４を設けても良い。

このコイルユニット３１によりカプセル型内視鏡１０の位置を検出可能な領域が、検出対象領域Ｒである。検出対象領域Ｒは、被検体２０内でカプセル型内視鏡１０が移動可能な範囲を含む３次元領域であり、複数の検出コイルＣ_nの配置や、カプセル型内視鏡１０内の磁界発生部１４が発生する位置検出用磁界の強度等に応じて予め設定されている。

信号処理部３２は、複数の検出コイルＣ_nにそれぞれ対応する複数の信号処理チャネルＣｈ_nを備える。各信号処理チャネルＣｈ_nは、検出コイルＣ_nから出力された検出信号を増幅する増幅部３２１と、増幅された検出信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）３２２と、ディジタル変換された検出信号に対して高速フーリエ変換処理を施すＦＦＴ処理部（ＦＦＴ）３２３とを備え、検出信号の測定値を出力する。

演算装置４０は、例えばパーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータによって構成され、信号処理部３２から出力された位置検出用磁界の検出信号に基づき、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を検出する演算処理や、受信装置５０を介して受信された画像信号に基づき、被検体２０内の画像を生成する演算処理を実行する。

詳細には、演算装置４０は、位置検出用磁界の干渉源となる部材（磁界発生部材）から発生する干渉磁界を算出する干渉磁界算出部４０１と、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値の補正に用いられる補正係数を記憶する補正係数記憶部４０２と、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値を補正する磁界補正部４０３と、補正された測定値に基づいてカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくとも一方を算出する位置算出部４０４とを備える。このうち、補正係数記憶部４０２は、信号処理チャネルＣｈ_nから出力される測定値ごとに適用される、検出コイルＣ_nの位置に応じた複数の補正係数を記憶している。

また、演算装置４０は、位置算出部４０４が算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に関する情報等を記憶する記憶部４０５と、カプセル型内視鏡１０から無線送信され、受信装置５０（図１参照）が受信した画像信号に対して所定の画像処理を施すことにより画像データを生成する画像処理部４０６と、記憶部４０５に記憶された位置及び姿勢に関する情報や画像データを出力する出力部４０７とをさらに備える。以下、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に関する情報を、単に位置情報ともいう。

記憶部４０５は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の書き換え可能に情報を保存する記憶媒体及び書込読取装置を用いて実現される。記憶部４０５は、上述した位置情報や画像データの他、演算装置４０の各部を制御するための各種プログラムや各種パラメータや、カプセル型内視鏡１０の位置検出演算プログラムや、画像処理プログラムを記憶する。

受信装置５０は、カプセル型内視鏡１０による検査を行う際に被検体の体表に貼付される複数の受信アンテナ５１ａのうち、カプセル型内視鏡１０から送信される無線信号に対して最も受信強度の高い受信アンテナ５１ａを選択し、選択した受信アンテナ５１ａを介して受信した無線信号に対して復調処理等を施すことにより、画像信号及び関連情報を取得する。

表示装置６０は、液晶や有機ＥＬ等の各種ディスプレイを含み、演算装置４０において生成された位置情報や画像データに基づき、被検体の体内画像やカプセル型内視鏡１０の位置や方向等の情報を画面表示する。

次に、実施の形態１に係る位置検出方法における測定値の補正方法を説明する。検出対象領域Ｒ内の任意の位置にカプセル型内視鏡１０が存在している場合を考える。このとき、カプセル型内視鏡１０から発生する位置検出用磁界が到達可能な範囲内に、ループコイル（閉回路）と見做し得る金属製の部材が存在していると、位置検出用磁界がこれらの部材の存在領域を貫くことにより磁界が発生してしまう。この磁界が位置検出用磁界と共に検出コイルＣ_nによって検出されるため、磁界検出装置３０から出力される検出信号の測定値は誤差を含んだものとなる。例えば図１の場合には、ベッドフレーム２３や金属フレーム３４が閉回路を構成する場合、これらの金属製の部材が位置検出用磁界に対する干渉磁界発生源（磁界発生部材）となってしまう。

そこで、位置検出システム１は、磁界検出装置３０から出力された測定値に対し、干渉磁界発生源に起因する検出誤差を補正し、補正された測定値をもとにカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出する。

詳細には、干渉磁界発生源に発生する電流Ｉｅは、干渉磁界発生源に対して鎖交する磁界の和ΣＢｓを用いて次式（１）によって与えられる。
Ｉｅ＝Ｋ×ΣＢｓ …（１）
式（１）において、符号Ｋは、干渉磁界発生源の大きさ及び抵抗値によって決まる係数である。また、符号Σは総和記号である。

この電流Ｉｅが干渉磁界発生源に流れることにより各検出コイルＣ_nの位置に発生する干渉磁界Ｂｃ_nは、検出コイルＣ_nと干渉磁界発生源との間の距離ｒ_nによって決まる係数α（ｒ_n）を用いて、次式（２）によって与えられる。
Ｂｃ_n＝α（ｒ_n）×Ｉｅ
Ｂｃ_n＝α（ｒ_n）×Ｋ×ΣＢｓ …（２）

式（２）より、各検出コイルＣ_nの位置における干渉磁界Ｂｃ_nは、干渉磁界発生源に対して鎖交する磁界の和ΣＢｓに比例することがわかる。

干渉磁界発生源と鎖交する磁界の和ΣＢｓは、干渉磁界発生源から発生する干渉磁界の方向（即ち、干渉磁界発生源の開口面と直交する方向）と平行な方向の磁界成分を検出可能な検出コイルＣ_nにより検出された当該磁界成分の和として近似することができる。そこで、各検出コイルＣ_nによる磁界の測定値のうち、干渉磁界の方向と平行な磁界成分をＢｍｃ_iとすると、干渉磁界Ｂｃ_nは、次式（３）によって与えられる。

式（３）において、和の終了値ｊは、検出コイルＣ_nの総数であり、図３の場合ｊ＝１２である。

また、カプセル型内視鏡１０の位置検出の実行中に各検出コイルＣ_nが検出する磁界の測定値Ｂｍ_nは、当該検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nと、干渉磁界Ｂｃ_nとの和である。従って、次式（４）の関係が成り立つ。
Ｂｍ_n＝Ｂｉ_n＋Ｂｃ_n
Ｂｉ_n＝Ｂｍ_n−Ｂｃ_n …（４）

式（４）に式（３）を代入すると、次式（５）が得られる。式（５）においては、式（３）における係数α（ｒ_n）×Ｋを補正係数β_nとしている。

式（５）より、各検出コイルＣ_nの位置におけるカプセル型内視鏡１０の位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nは、当該検出コイルＣ_nの位置における磁界の測定値Ｂｍ_nと、補正係数β_nと、検出コイルＣ_nが検出した磁界のうち干渉磁界の方向と平行な磁界成分の和ΣＢｍｃ_iとを用いて算出することができる。

反対に、位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nが既知であれば、式（５）を変形した次式（６）により補正係数β_nが与えられる。

即ち、補正係数β_nは、理想値Ｂｉ_nと測定値Ｂｍ_nとの関数である。

実施の形態１においては、上記補正係数β_nを事前に算出し、補正係数記憶部４０２に記憶させておく。図４は、補正係数β_nの算出方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、干渉磁界発生源を配置しない状態で、カプセル型内視鏡１０を検出対象領域Ｒ内の特定の位置に配置し、カプセル型内視鏡１０から位置検出用磁界を発生させて各検出コイルＣ_nにより位置検出用磁界を検出する。このときの位置検出用磁界の測定値を、各検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nとする。或いは、カプセル型内視鏡１０と各検出コイルＣ_nとの距離に基づいて理想値Ｂｉ_nを算出しても良い。

続くステップＳ１０２において、干渉磁界発生源を配置した状態で、カプセル型内視鏡１０を検出対象領域Ｒ内の特定の位置（ステップＳ１０１と同じ位置）に配置し、カプセル型内視鏡１０から位置検出用磁界を発生させ、各検出コイルＣ_nにより位置検出用磁界を検出する。このときの位置検出用磁界の測定値を、各検出コイルＣ_nの位置における磁界の測定値Ｂｍ_nとする。

続くステップＳ１０３において、干渉磁界発生源に対して鎖交する磁界の和を取得する。具体的には、検出コイルＣ_nが検出した磁界の測定値Ｂｍ_nから干渉磁界の方向と平行な磁界成分を抽出し、これらの磁界成分の和ΣＢｍｃ_iを算出する。図３においては、金属フレーム３４の開口面と各検出コイルＣ_nの開口面とが平行に配置されているから、各検出コイルＣ_nが検出した磁界の測定値の和を算出すれば良い。

続くステップＳ１０４において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３において取得された理想値Ｂｉ_n、測定値Ｂｍ_n、及び磁界成分の和ΣＢｍｃ_iを用いて、式（６）によって与えられる補正係数β_nを算出する。

続くステップＳ１０５において、補正係数β_nを補正係数記憶部４０２（図３参照）に記憶させる。それにより、補正係数の算出が終了する。

次に、実施の形態１に係る位置検出方法を説明する。図５は、実施の形態１に係る位置検出方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１１において、カプセル型内視鏡１０の電源をオンにする。これにより、電源部１５（図２参照）からカプセル型内視鏡１０の各部への電力供給が開始され、撮像部１１が撮像を開始すると共に、磁界発生部１４が位置検出用磁界の発生を開始する。この状態で、カプセル型内視鏡１０を被検体２０内に導入する。

続くステップＳ１１２において、磁界検出装置３０は、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界を検出し、各検出コイルＣ_nの位置における磁界の測定値Ｂｍ_nを出力する。詳細には、各検出コイルＣ_nが磁界の検出信号を出力し、この検出信号に対し、対応する信号処理チャネルＣｈ_nが増幅、Ａ／Ｄ変換、及びＦＦＴ処理を施し、演算装置４０に出力する。各信号処理チャネルＣｈ_nから出力された測定値Ｂｍ_nは、干渉磁界算出部４０１及び磁界補正部４０３に入力される。

続くステップＳ１１３において、干渉磁界算出部４０１は、干渉磁界発生源に対して鎖交する磁界の和を取得する。具体的には、各測定値Ｂｍ_nから抽出した干渉磁界の方向と平行な磁界成分の和ΣＢｍｃ_iを算出する。

続くステップＳ１１４において、磁界補正部４０３は、信号処理部３２から磁界の測定値Ｂｍ_nを取得し、磁界成分の和ΣＢｍｃ_i及び補正係数記憶部４０２が記憶している補正係数β_nを用いて、式（５）により測定値Ｂｍ_nを補正する。この補正された測定値Ｂｉ_nを、各検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値とする。

続くステップＳ１１５において、位置算出部４０４は、ステップＳ１１４において補正された測定値（理想値Ｂｉ_n）を用いて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出する。算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の情報は記憶部４０５に記憶される。

続くステップＳ１１６において、演算装置４０は、カプセル型内視鏡１０の位置検出演算を終了するか否かを判断する。具体的には、カプセル型内視鏡１０からの無線信号の送信が停止した、カプセル型内視鏡１０の電源がオンにされてから所定時間以上経過した、当該演算装置４０の動作を終了させる操作がなされたといった場合に、演算装置４０は検査を終了すると判断する。

位置検出演算を終了しない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、位置検出システム１の動作はステップＳ１１２に戻る。一方、位置検出演算を終了する場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、位置検出システム１の動作は終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、検出対象領域Ｒ内の特定の位置にカプセル型内視鏡１０を配置して位置検出用磁界を発生させ、干渉磁界発生源を配置した状態としない状態とにおいて、それぞれ位置検出用磁界の検出を行い、これらの検出結果を用いることにより、干渉磁界を含む位置検出用磁界の測定値と干渉磁界を含まない検出用磁界の理想値との関係を表す補正係数β_nを取得することができる。従って、この補正係数β_nと、位置検出用磁界の測定値から算出した磁界成分の和ΣＢｍｃ_iとを用いることにより、測定値に対して精度の良い補正を行うことができる。それにより、干渉磁界の影響を排除し、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を精度良く算出することが可能となる。

また、本発明の実施の形態１によれば、検出コイルＣ_nごとに補正係数β_nを取得するので、カプセル型内視鏡１０の位置や姿勢によらず、検出コイルＣ_nの位置に応じて空間的に連続的に精度の良い補正を行うことができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、検出コイルＣ_n及び信号処理チャネルＣｈ_nの数を増やすことにより、広範囲の磁界を検出できるようになる。従って、演算量の増加を抑制しつつ、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出精度を向上させることが可能となる。

なお、実施の形態１においては、式（６）を用いて補正係数β_nを算出したが、事前の測定により得られた位置検出用磁界の測定値（図４のステップＳ１０１、Ｓ１０２参照）から、ＦＥＭ解析により補正係数β_nを算出しても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成例を示す図である。図６に示すように、実施の形態２に係る位置検出システム２は、コイルユニット３６及び信号処理部３７を有する磁界検出装置３５と、演算装置４１と、コイルユニット３６の近傍に設けられた干渉磁界発生源７０と、この干渉磁界発生源７０の周囲に設けられた干渉磁界検出部７１とを備える。このうち、コイルユニット３６の構成及び動作は、図３に示すコイルユニット３１と同様である。

干渉磁界発生源７０は例えば金属製のプレートからなり、カプセル型内視鏡１０から発生した位置検出用磁界がこの干渉磁界発生源７０を貫くことにより渦電流が発生し、この渦電流に起因する干渉磁界が発生する。例えば、被検体２０を載置するベッド２１に金属製の支持部材等が用いられている場合には、この支持部材等が干渉磁界発生源７０となる。

干渉磁界検出部７１は、例えば、コイルに抵抗器を接続するなどしてリアクタンスを高くした部材であり、干渉磁界発生源７０の外周に沿って巻回されている。干渉磁界検出部７１は、干渉磁界発生源７０が発生する干渉磁界の作用によりコイルに流れる電流を干渉磁界の検出信号として信号処理部３７に出力する。

信号処理部３７は、コイルユニット３６に設けられた複数の検出コイルＣ_nにそれぞれ対応する複数の信号処理チャネルＣｈ_nと、干渉磁界検出部７１から出力される干渉磁界の検出信号を処理する信号処理チャネルＣｈ_cとを備える。各信号処理チャネルは、干渉磁界の検出信号を増幅する増幅部３２１と、増幅された検出信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）３２２と、ディジタル変換された検出信号に対して高速フーリエ変換処理を施すＦＦＴ処理部（ＦＦＴ）３２３とを備える。

演算装置４１は、図３に示す演算装置４０に対し、干渉磁界算出部４０１及び磁界補正部４０３の代わりに、磁界補正部４１１を備える。磁界補正部４１１以外の演算装置４１の各部の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

次に、本発明の実施の形態２に係る位置検出方法における補正係数の算出方法を説明する。実施の形態２に係る位置検出方法は、全体として実施の形態１と同様であるが、図４に示す補正係数の算出処理、及び図５に示す測定値の補正処理において、検出コイルＣ_nが検出した磁界のうち干渉磁界の方向と平行な磁界成分の和ΣＢｍｃ_iの代わりに、干渉磁界検出部７１が検出した干渉磁界を用いる点が実施の形態１と異なる。

補正係数β_nを算出する際、実施の形態２においては、ステップＳ１０１において各検出コイルＣ_nにより検出された位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nと、ステップＳ１０２において各検出コイルＣ_nにより検出された位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nと共に、干渉磁界検出部７１により検出された干渉磁界の測定値Ｂｃ、即ち、信号処理チャネルＣｈ_cの出力値とを取得する。そして、これらの値を用いて、次式（７）により与えられる補正係数β_nを算出し（ステップＳ１０４参照）、補正係数記憶部４０２に事前に記憶させる。

また、カプセル型内視鏡１０の位置検出を行う際、実施の形態２においては、ステップＳ１１２において各検出コイルＣ_nにより検出された位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nと、干渉磁界検出部７１により検出された干渉磁界の測定値Ｂｃとを取得する。そして、測定値Ｂｍ_nと、干渉磁界の測定値Ｂｃと、補正係数記憶部４０２に記憶された補正係数β_nとを用いて、式（８）により与えられる位置検出用磁界の補正値（理想値）Ｂｉ_nを算出する。
Ｂi_n＝Ｂｍ_n−β_n・Ｂｃ …（８）

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、干渉磁界検出部７１により検出された干渉磁界の測定値に基づいて補正係数β_nを算出すると共に、位置検出用磁界の補正値Ｂｉ_nを算出するので、実施の形態１と比べて演算量を低減することが可能となる。

（変形例）
次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。実施の形態１（図３参照）のように、コイルユニット３１に金属フレーム３４が設けられている場合、この金属フレーム３４の周囲に干渉磁界検出部７１を配置し、金属フレーム３４から発生する干渉磁界を干渉磁界検出部７１によって直接検出することとしても良い。この場合、上記実施の形態２と同様に、干渉磁界検出部７１により検出された干渉磁界の測定値を用いて、補正係数β_nの算出及び位置検出用磁界の測定値の補正を行う。この変形例によれば、干渉磁界の方向と平行な磁界成分の和ΣＢｍｃ_iを算出する必要がなくなるので、演算量を低減することが可能となる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの構成例を示す図である。図７に示すように、実施の形態３に係る位置検出システム３は、磁界検出装置３０及び演算装置４２を備える。このうち、磁界検出装置３０の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

演算装置４２は、図３に示す演算装置４０に対し、干渉磁界算出部４０１及び補正係数記憶部４０２の代わりに、鎖交磁束算出部４２１、補正係数算出部４２２、及び補正係数記憶部４２３を備える。

鎖交磁束算出部４２１は、位置算出部４０４が直前に算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の算出結果に基づいて、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界により生じる干渉磁界発生源に対する鎖交磁束を算出する。

補正係数算出部４２２は、検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nの補正に用いられる補正係数γ_nを算出する。補正係数記憶部４２３は、補正係数算出部４２２が算出した補正係数γ_nを記憶する。

次に、実施の形態３に係る位置検出方法における測定値の補正方法を説明する。図７に示すように、コイルユニット３１の金属フレーム３４は、ループコイルと見做すことができる。この場合、カプセル型内視鏡１０から発生する位置検出用磁界が金属フレーム３４の開口を貫くことで金属フレーム３４に発生する誘導電流Ｉｃは、金属フレーム３４の抵抗Ｒ_frame、角周波数ω、鎖交磁束Φを用いて、次式（９）によって与えられる。

この誘導電流Ｉｃにより、各検出コイルＣ_nの位置に、次式（１０）に示す干渉磁界Ｂｃ_nが発生する。式（１０）において、係数Ｋ（ｒ_n）は、検出コイルＣ_nと金属フレーム３４との距離ｒ_nに応じて決まる磁界の分布関数である。

そこで、係数ω・Ｋ（ｒ_n）／Ｒ_frameを補正係数γ_nとし、この補正係数γ_nを検査前に行うキャリブレーションにより取得する。ここで、検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nは、検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nと干渉磁界Ｂｃ_nとの和（Ｂｍ_n＝Ｂｉ_n＋Ｂｃ_n）であるから、次式（１１）の関係が成り立つ。

この場合、各検出コイルＣ_nの位置における干渉磁界Ｂｃ_n（Ｂｃ_n＝Ｂｍ_n−Ｂｉ_n）と鎖交磁束Φとを取得し、これらの値を用いて、式（１１）によって与えられる補正係数γ_nを算出する。即ち、補正係数γ_nは、理想値Ｂｉ_nと測定値Ｂｍ_nとの関数である。算出した補正係数γ_nは、補正係数記憶部４２３に記憶させておく。

このようにして取得された補正係数γ_nとカプセル型内視鏡１０の位置検出時における鎖交磁界Φとを用いて、検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nは、次式（１２）により与えられる。
Ｂi_n＝Ｂｍ_n−γ_n・Φ …（１２）

次に、本発明の実施の形態３に係る位置検出方法を説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係る位置検出方法のうちのキャリブレーション処理を示すフローチャートである。

まず、図８に示すステップＳ２０１において、カプセル型内視鏡１０の電源をオンにする。これにより、電源部１５（図２参照）からカプセル型内視鏡１０の各部への電力供給が開始され、撮像部１１が撮像を開始すると共に、磁界発生部１４が位置検出用磁界の発生を開始する。

続くステップＳ２０２において、干渉磁界発生源を配置しない状態で、カプセル型内視鏡１０を検出対象領域Ｒ内の特定の位置に配置し、各検出コイルＣ_nにより位置検出用磁界を検出する。このときの測定値を、各検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nとする。キャリブレーション時において、これらの理想値Ｂｉ_nは補正係数算出部４２２に入力される。或いは、カプセル型内視鏡１０と各検出コイルＣ_nとの距離から、理論的に理想値Ｂｉ_nを算出しても良い。

続くステップＳ２０３において、干渉磁界発生源を配置した状態で、カプセル型内視鏡１０を検出対象領域Ｒ内の特定の位置（ステップＳ２０２と同じ位置）に配置し、各検出コイルＣ_nにより位置検出用磁界を検出する。このときの測定値を、各検出コイルＣ_nの位置における磁界の測定値Ｂｍ_nとする。キャリブレーション時において、これらの測定値Ｂｍ_nも補正係数算出部４２２に入力される。

続くステップＳ２０４において、カプセル型内視鏡１０と干渉磁界発生源（例えば金属フレーム３４）との位置及び姿勢の関係に基づき、鎖交磁束Φを算出する。鎖交磁束Φの算出方法としては、公知の種々の方法を適用することができる。一例として、特許第４８４７５２０号に開示されている方法を説明する。

カプセル型内視鏡１０から発生する位置検出用磁界は、磁気双極子が発生する磁界と見做すことができる。磁気双極子の位置座標を（ｘ，ｙ，ｚ）、磁気双極子の磁気モーメントを（Ｍｘ，Ｍy，Ｍz）とし、これらのパラメータからなるベクトルをベクトルｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ，Ｍｘ，Ｍy，Ｍz）とする。

干渉磁界発生源をループコイルと見做すと、ループコイルの位置と向きが決まれば、ループコイルの開口面のある点に対して、磁束密度Ｂ_g（ｐ）を計算することができる。この計算は、ループコイルに発生する起電力を求めるためのものなので、計算する点をできるだけ多くとり、次式（１３）によって与えられる磁束密度の平均値Ｂ_g＿mean（ｐ）を求める。なお、以下に示す各式（１３）〜（１５）においては、磁束密度やベクトルｐ等のベクトル要素に矢印を附している。

ループコイルに発生する起電力は、上記磁束密度の平均値Ｂ_g＿mean（ｐ）に対し、巻き数、面積、及び各周波数に比例するものとなる。ループコイルには、この起電力をループコイルのインピーダンスで割ることにより求められる電流Ｉ_cが流れる。従って、この電流もベクトルｐの関数（Ｉ_c（ｐ））となる。

ループコイルと見做した干渉磁界発生源のサイズを考慮すると、通常、ループコイルを磁気双極子と見做さず、ループコイルを複数の電流素に分割し、ビオ・サバールの法則を適用することで、ループコイルから発生する磁界を求める。

電流素の位置ベクトルをｒ_c、各電流素における電流ベクトルをｄ_c、磁界を検出する位置の位置ベクトルをｒ_siとすると、当該位置における磁界強度Ｂ_ci（ｐ）は、次式（１４）によって与えられる。

従って、カプセル型内視鏡１０を配置した特定の位置の座標に基づき、干渉磁界発生源の開口面内の各位置に対して式（１４）の演算を行い、さらに、次式（１５）の演算を行うことにより、鎖交磁束Φを求めることができる。

続くステップＳ２０５において、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４において取得された理想値Ｂｉ_n、測定値Ｂｍ_n、及び鎖交磁束Φから、式（１１）によって与えられる補正係数γ_nを算出する。

続くステップＳ２０６において、補正係数γ_nを補正係数記憶部４２３（図７参照）に記憶させる。それにより、キャリブレーションが終了する。

この後、カプセル型内視鏡１０を被検体２０内に導入することにより、検査が開示される。図９は、本発明の実施の形態３に係る位置検出方法のうち、キャリブレーション処理に続いて実行される検査における位置検出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２１１において、磁界検出装置３０は、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界を検出し、各検出コイルＣ_nの位置における磁界の測定値Ｂｍ_nを出力する。検査時において、これらの測定値Ｂｍ_nは磁界補正部４０３に入力される。

続くステップＳ２１２において、鎖交磁束算出部４２１は、直前に算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢と干渉磁界発生源との関係に基づいて、鎖交磁束Φを算出する。カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に基づく鎖交磁束Φの算出方法は、ステップＳ２０４と同様である（式（１５）参照）。

なお、カプセル型内視鏡１０の位置検出演算がまだ実行されていない初回のステップＳ２１２においては、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nのうち、干渉磁界の方向と平行な成分の総和ΣＢｍｃ_iを鎖交磁束Φとして用いる。

続くステップＳ２１３において、磁界補正部４０３は、信号処理部３２から出力された測定値Ｂｍ_nと、鎖交磁束算出部４２１が算出した鎖交磁束Φと、補正係数記憶部４２３が記憶している補正係数γ_nとを用いて、式（１２）により測定値Ｂｍ_nを補正する。この補正された測定値Ｂｉ_nを、各検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値とする。

続くステップＳ２１４において、位置算出部４０４は、補正された測定値（理想値Ｂｉ_n）を用いて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出する。算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の情報は記憶部４０５に記憶される。

続くステップＳ２１５において、演算装置４２は、カプセル型内視鏡１０の位置検出演算を終了するか否かを判断する。具体的には、カプセル型内視鏡１０からの無線信号の送信が停止した、カプセル型内視鏡１０の電源がオンにされてから所定時間以上経過した、当該演算装置４２の動作を終了させる操作がなされたといった場合に、演算装置４２は検査を終了すると判断する。

位置検出演算を終了しない場合（ステップＳ２１５：Ｎｏ）、鎖交磁束算出部４２１は、ステップＳ２１４において算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の算出結果を取得する（ステップＳ２１６）。その後、位置検出システム３の動作はステップＳ２１１に戻る。

一方、位置検出演算を終了する場合（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、位置検出システム３の動作は終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、干渉磁界発生源をループコイルと見做し、干渉磁界発生源の特性に応じた補正係数を算出するので、精度の良い補正を行うことが可能となる。

また、本発明の実施の形態３によれば、直前に算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に基づいて鎖交磁束を算出し、この鎖交磁束を用いて位置検出用磁界の測定値の補正を行うので、カプセル型内視鏡１０の位置や姿勢によらず、精度の良い補正を空間的に連続的に行うことが可能となる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１０は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの構成例を示す図である。図１０に示すように、実施の形態４に係る位置検出システム４は、図７に示す位置検出システム３に対し、複数の検出コイルＣ_nの内の１つの検出コイルに電力を供給して駆動させるコイル駆動部８０をさらに備える。図１０においては、検出コイルＣ₁₂を駆動コイルとして用いることとする。なお、磁界検出装置３０及び演算装置４２の構成及び動作は、実施の形態３と同様である。

本実施の形態４においては、キャリブレーションにより補正係数γ_nを算出する際（図８参照）、カプセル型内視鏡１０を検出対象領域Ｒ内に配置して位置検出用磁界を発生させる代わりに、コイル駆動部８０から検出コイルＣ₁₂に電力を供給することにより、特定の強度の磁界を発生させる。具体的には、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界と同程度にすると良い。そして、この検出コイルＣ₁₂から発生した磁界を位置検出用磁界と見做し、他の検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₁によって検出された磁界の検出信号に基づいて、補正係数γ_nを算出する。なお、カプセル型内視鏡１０を用いた検査における位置検出方法は、実施の形態３と同様である（図９参照）。

この実施の形態４によれば、キャリブレーション時にカプセル型内視鏡１０を用いる必要がなくなるので、カプセル型内視鏡１０に内蔵された電源部１５の電力消費を抑制することができる。また、実施の形態４によれば、キャリブレーション時に駆動する検出コイルＣ₁₂の位置は固定されているので、安定的なキャリブレーションを行うことが可能となる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１１は、本発明の実施の形態５に係る位置検出システムの構成例を示す図である。図１１に示すように、実施の形態５に係る位置検出システム５は、コイルユニット３１及び信号処理部３２を有する磁界検出装置３０と、演算装置４３と、干渉磁界発生源となる複数（図１１においては２つ）の金属構成物９１、９２とを備える。このうち、磁界検出装置３０の構成及び動作は実施の形態１と同様である。

図１２は、図１１に示す複数の金属構成物９１、９２の具体例を示す模式図であり、被検体２０が載置されるベッド９０を示している。このベッド９０は、被検体２０を横たわらせるベース部９３と、ベース部９３を支持する４つの脚部９４と、ベッド９０の支持フレームとして、ベース部９３に設けられたベース支持部材９５ａ、９５ｂと、これらのベース支持部材９５ａ、９５ｂに架設された補強部材９６ａ、９６ｂと、脚部９４に固定された支持部材９７ａ、９７ｂと、これらの支持部材９７ａ、９７ｂに架設されたコイル保持部材９８ａ、９８ｂとによって構成されている。これらの各部材はいずれも、金属によって形成されている。

図１３は、図１２に示す支持フレームの一部を示す上面図である。本実施の形態５においては、ベース部９３及びコイルユニット３１を支持する支持フレームを、意図的にループ形状をなすように形成している。即ち、支持部材９７ａ、９７ｂの一部とコイル保持部材９８ａ、９８ｂとによってループＡを形成し、ベース支持部材９５ａ、９５ｂの一部と補強部材９６ａ、９６ｂとによってループＢを形成する。これらのループＡ及びループＢが、図１１に示す金属構成物９１、９２に相当する。

このように、ループＡ及びループＢを含む支持フレームを金属によって形成することにより、ベッド９０に必要な強度を担保することができると共に、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界に対して干渉磁界発生源となるループＡ及びループＢを、ループコイルとして扱うことができるようになる。それにより、ループＡ及びループＢから発生する干渉磁界を算出することができ、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値を精度良く補正することが可能となる。

再び図１１を参照すると、演算装置４３は、複数（図１１においては２つ）の鎖交磁束算出部４３１ａ、４３１ｂと、複数（同上）の補正係数記憶部４３２ａ、４３２ｂと、磁界補正部４３３と、位置算出部４０４と、記憶部４０５と、画像処理部４０６と、出力部４０７とを備える。このうち、位置算出部４０４、記憶部４０５、画像処理部４０６、及び出力部４０７の動作は実施の形態１と同様である。

鎖交磁束算出部４３１ａは、カプセル型内視鏡１０から発生した位置検出用磁界により生じる金属構成物９１に対する鎖交磁束Φ１を算出する。また、鎖交磁束算出部４３１ｂは、上記位置検出用磁界により生じる金属構成物９２に対する鎖交磁束Φ２を算出する。鎖交磁束Φ１、Φ２は、実施の形態３と同様に、位置算出部４０４が直前に算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の算出結果に基づき、式（１３）〜（１５）により算出することができる。

補正係数記憶部４３２ａは、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nのうち、金属構成物９１から発生した干渉磁界成分を補正するための補正係数γ１_nを記憶する。また、補正係数記憶部４３２ｂは、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nのうち、金属構成物９２から発生した干渉磁界成分を補正するための補正係数γ２_nを記憶する。これらの補正係数γ１_n、γ２_nは事前に取得されて補正係数記憶部４３２ａ、４３２ｂにそれぞれ記憶されている。

磁界補正部４３３は、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ_nを補正することにより、位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nを算出する。ここで、金属構成物９１により発生する各検出コイルＣ_nの位置における干渉磁界成分Ｂｃ１_n、及び、金属構成物９２により発生する各検出コイルＣ_nの位置における干渉磁界成分Ｂｃ２_nは、それぞれ、次式（１６−１）、（１６−２）によって与えられる。
Ｂｃ１_n＝γ１_n×Φ１ …（１６−１）
Ｂｃ２_n＝γ２_n×Φ２ …（１６−２）

従って、各検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界の理想値Ｂｉ_nは、次式（１７）によって与えられる。
Ｂｉ_n＝Ｂｍ_n−γ１_n×Φ１−γ２_n×Φ２ …（１７）

次に、補正係数γ１_n、γ２_nの取得方法を、図１３に示す支持フレームを例として説明する。図１４は、図１３に示す支持フレームを干渉磁界発生源とする場合の補正係数の取得方法を説明するための模式図である。

まず、図１４の（ａ）に示すように、ベッド９０からベース部９３及びこれを支持するベース支持部材９５ａ、９５ｂ、補強部材９６ａ、９６ｂを取り外す。それにより、支持部材９７ａ、９７ｂ及びコイル保持部材９８ａ、９８ｂによって形成されるフレームＡが残った状態となる。この状態で、カプセル型内視鏡１０を位置検出領域Ｒ内の特定の位置に配置して位置検出用磁界を発生させ、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ１_nを取得する。

次に、図１４の（ｂ）に示すように、コイル保持部材９８ａ、９８ｂを樹脂等の非金属からなるコイル保持部材９９ａ、９９ｂに交換する。このとき、支持フレームにおいては、金属からなるループは形成されておらず、干渉磁界の影響を無視することができる。この状態で、カプセル型内視鏡１０を位置検出領域Ｒ内の特定の位置に配置して位置検出用磁界を発生させ、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値を、理想値Ｂｉ_nとして取得する。

次に、図１４の（ｃ）に示すように、コイル保持部材９９ａ、９９ｂはそのままの状態で、ベース支持部材９５ａ、９５ｂ、補強部材９６ａ、９６ｂを再び設置する。それにより、ベース支持部材９５ａ、９５ｂの一部と補強部材９６ａ、９６ｂとによって、ループＢが形成される。この状態で、カプセル型内視鏡１０を位置検出領域Ｒ内の特定の位置に配置して位置検出用磁界を発生させ、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値Ｂｍ２_nを取得する。

次に、これらの測定値Ｂｍ1_n、Ｂｍ２_n及び理想値Ｂｉ_nを用いて、次式（１８−１）、（１８−２）によりそれぞれ与えられる補正係数γ１_n、γ２_nを算出し、補正係数記憶部４３２ａ、４３２ｂにそれぞれ記憶させておく。

式（１８−１）、（１８−２）における鎖交磁束Φ１、Φ２は、実施の形態３と同様に、そのときのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に基づいて、式（１３）〜（１５）によりそれぞれ求めることができる。或いは、実施の形態１と同様に、各検出コイルＣ_nの測定値のうち、干渉磁界の方向と平行な成分の合算値を鎖交磁束Φ１、Φ２として扱っても良い。

なお、補正係数の取得後には、非金属からなるコイル保持部材９９ａ、９９ｂを金属からなるコイル保持部材９８ａ、９８ｂに戻しておく。

本発明の実施の形態５によれば、位置検出用磁界に対する干渉磁界発生源となる金属構成物が複数配置されている場合であっても、金属構成物ごとに予め補正係数を算出しておくことにより、各検出コイルＣ_nが検出した位置検出用磁界の測定値を精度良く補正することが可能となる。

なお、金属構成物が３以上配置されている場合であっても、演算装置４３に金属構成物ごとに鎖交磁束算出部及び補正係数記憶部を設けることにより、上記実施の形態５と同様にして補正を行うことができる。

以上説明した本発明の実施の形態１〜５及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、上記実施の形態１〜５及びこれらの変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を生成することができる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。

１、２、３、４、５ 位置検出システム
１０ カプセル型内視鏡
１１ 撮像部
１２ 制御部
１３ 送信部
１４ 磁界発生部
１５ 電源部
２０ 被検体
２１、９０ ベッド
２２、９３ ベース部
２３ ベッドフレーム
３０、３５ 磁界検出装置
３１、３６ コイルユニット
３２、３７ 信号処理部
３３ パネル
３４ 金属フレーム
４０、４１、４２、４３ 演算装置
５０ 受信装置
６０ 表示装置
７０ 干渉磁界発生源
７１ 干渉磁界検出部
８０ コイル駆動部
９１、９２ 金属構成物
９４ 脚部
９５ａ、９５ｂ ベース支持部材
９６ａ、９６ｂ 補強部材
９７ａ、９７ｂ 支持部材
９８ａ、９８ｂ、９９ａ、９９ｂ コイル保持部材
１００ 筐体
１０１ 筒状筐体
１０２、１０３ ドーム状筐体
１１１ 照明部
１１２ 光学系
１１３ 撮像素子
１４１ 磁界発生コイル
１４２ コンデンサ
３２１ 増幅部
３２２ Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）
３２３ ＦＦＴ処理部（ＦＦＴ）
４０１ 干渉磁界算出部
４０２、４２３、４３２ａ、４３２ｂ 補正係数記憶部
４０３、４１１、４３３ 磁界補正部
４０４ 位置算出部
４０５ 記憶部
４０６ 画像処理部
４０７ 出力部
４２１、４３１ａ、４３１ｂ 鎖交磁束算出部
４２２ 補正係数算出部

Claims (15)

1. 位置検出用磁界を発生し、被検体内に導入されるカプセル型医療装置と、
   前記被検体の外部に配設され、前記位置検出用磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数の検出コイルと、
   前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記カプセル型医療装置の位置を検出可能な領域である検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する第１の磁界発生部材に起因する磁界成分を補正する磁界補正部と、
   を備え、
   前記磁界補正部は、
   前記第１の磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記カプセル型医療装置が前記検出対象領域内の特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、
   前記第１の磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記カプセル型医療装置が前記特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、
   の関数である第１の補正係数を用いて補正する、ことを特徴とする位置検出システム。
2. 前記第１の磁界発生部材が配置された位置における磁界を検出可能な磁界検出部をさらに備え、
   前記磁界補正部は、前記磁界検出部が検出した磁界の出力値を用いて前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
3. 前記磁界検出部は、前記第１の磁界発生部材の外周に沿って巻回されたコイルである、ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
4. 前記第１の磁界発生部材は、ループ状をなし、前記被検体が載置されるベース部を支持する金属製のフレームである、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
5. 前記複数の検出コイルは、同一の基板上に配置され、
   前記第１の磁界発生部材は、ループ状をなし、前記基板の周囲に設けられて前記基板を支持する金属製のフレームである、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
6. 前記第１の磁界発生部材は金属製のプレートである、ことを特徴とする請求項３に記載の位置検出システム。
7. 前記磁界補正部により補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置または姿勢の少なくとも一方を算出する位置算出部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
8. 前記第１の磁界発生部材は、閉回路を構成するループ状をなし、
   前記第１の補正係数は、
   前記第１の磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記検出対象領域内の特定の位置において特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、
   前記第１の磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記特定の位置から前記特定の強度を有する磁界を発生した状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の複数の測定値と、
   の関数である、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
9. 前記第１の補正係数は、前記特定の位置に前記カプセル型医療装置を配置し、該カプセル型医療装置から前記位置検出用磁界を発生させた状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値に基づいて算出される、ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出システム。
10. 前記第１の補正係数は、前記複数の検出コイルのうちの１つの検出コイルに電力を供給することにより、該１つの検出コイルに磁界を発生させた状態で、前記１つの検出コイル以外の複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記磁界の測定値に基づいて算出される、ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出システム。
11. 前記磁界補正部により補正された前記複数の検出信号の測定値を用いて、前記カプセル型医療装置の位置または姿勢の少なくとも一方を算出する位置算出部と、
    前記位置算出部が算出した前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢と前記第１の磁界発生部材の開口面との関係に基づき、前記第１の磁界発生部材に対する鎖交磁束を算出する鎖交磁束算出部と、をさらに備え、
    前記磁界補正部は、前記鎖交磁束算出部が算出した前記鎖交磁束と前記第１の補正係数とを用いて、前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出システム。
12. 前記位置算出部が算出した前記カプセル型医療装置の位置及び姿勢と、前記空間内に配置され、閉回路を構成するループ状をなし、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する第２の磁界発生部材の開口面との関係に基づき、前記第２の磁界発生部材に対する第２の鎖交磁束を算出する第２の鎖交磁束算出部、
    をさらに備え、
    前記磁界補正部は、前記鎖交磁束及び前記第１の補正係数と、前記第２の鎖交磁束及び前記第２の磁界発生部材に起因する磁界成分を補正するための第２の補正係数とを用いて、前記複数の検出信号の測定値を補正する、ことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出システム。
13. 前記被検体を載置する台をさらに備え、
    前記第１の磁界発生部材は、前記台を支持する支持部材である、ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出システム。
14. 前記複数の検出コイルは、平面状をなすパネルの主面に配列され、
    前記第１の磁界発生部材は、前記パネルを支持する支持部材である、ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出システム。
15. 被検体内に導入されるカプセル型医療装置が発生する位置検出用磁界を、前記被検体の外部に配設された複数の検出コイルにより検出して、複数の検出信号をそれぞれ出力する磁界検出ステップと、
    前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された前記複数の検出信号の測定値に対し、前記カプセル型医療装置の位置を検出可能な領域である検出対象領域内に存在する前記カプセル型医療装置が発生する前記位置検出用磁界が到達可能な空間内に配置され、前記位置検出用磁界の作用により磁界を発生する磁界発生部材に起因する磁界成分を補正する磁界補正ステップと、
    を含み、
    前記磁界補正ステップは、
    前記磁界発生部材が前記空間内に配置され、且つ、前記カプセル型医療装置が前記検出対象領域内の特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、
    前記磁界発生部材が前記空間内に配置されておらず、且つ、前記カプセル型医療装置が前記特定の位置に配置された状態で、前記複数の検出コイルがそれぞれ検出した前記位置検出用磁界の複数の測定値と、
    の関数である補正係数を用いて補正する、ことを特徴とする位置検出方法。

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