JP6169303B1 - 位置検出システム及び位置検出システムの作動方法 - Google Patents

Abstract

位置検出システムは、交番磁界を発生する磁界発生部と、永久磁石とが設けられる検知体と、交番磁界を検出して複数の検出信号を出力する複数の検出コイルと、複数の検出コイルが配設される所定の面に対して検知体の検出対象領域の反対側に配置され、検知体の誘導用磁界を発生する磁界発生源と、磁界発生源の位置及び姿勢の少なくともいずれかを変化させる駆動機構とを有し、磁界発生源又は駆動機構の少なくとも一部が干渉磁界を発生する導電体からなる誘導用磁界発生装置と、駆動機構の動作を制御する誘導用磁界制御装置と、駆動機構の制御信号に基づいて決定する導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを用いて検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する位置検出演算装置と、を備える。

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。

このようなカプセル型医療装置を検知体として位置検出を行う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位置検出用の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検出コイルとを備え、検出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。

また、被検体内に導入されたカプセル型医療装置を磁界によって誘導するシステムも提案されている。例えば特許文献２には、永久磁石を内蔵したカプセル型医療装置を被検体内に導入すると共に、被検体の外部に磁界発生部を設け、磁界発生部を移動させてカプセル型医療装置内の永久磁石に作用する磁界を変化させることによりカプセル型医療装置を誘導する磁気誘導医療システムが開示されている。

特開２００８−１３２０４７号公報 特開２００６−６８５０１号公報

カプセル型医療装置等の検知体を検知体外部の磁界の変化によって誘導する場合において、誘導用の磁界を発生する磁界発生部が導電体を含むとき、検知体の移動に伴う位置検出用磁界の変化によって導電体に渦電流が流れて干渉磁界が発生する。磁界発生部の位置や姿勢は、検知体を誘導する際に時間とともに変化するので、干渉磁界も時間とともに変化する。そのため、検出コイルが出力した検出信号から干渉磁界の影響を除去することは非常に困難であり、検知体の位置や姿勢を精度良く検出することの妨げとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、干渉磁界の発生源の位置や姿勢が変化する場合であっても、検知体が発生する位置検出用磁界に基づき、検知体の位置や姿勢を精度良く検出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、位置検出用の交番磁界を発生する磁界発生部、及び永久磁石が内部に設けられており、被検体内に導入される検知体と、前記被検体の外部に配設されており、各々が前記交番磁界を検出して検出信号を出力する複数の検出コイルと、前記複数の検出コイルが配設される所定の面に対して前記検知体の検出対象領域の反対側に配置されており、前記検知体を誘導するための誘導用磁界を発生する磁界発生源と、前記磁界発生源の位置及び姿勢の少なくともいずれかを変化させる駆動機構と、を有し、前記磁界発生源又は前記駆動機構の少なくとも一部が前記交番磁界の作用により干渉磁界を発生する導電体からなる誘導用磁界発生装置と、前記駆動機構の動作を制御する誘導用磁界制御装置と、前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号と、前記誘導用磁界制御装置から出力される前記駆動機構の制御信号に基づいて決定する前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを用いて前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する位置検出演算装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記位置検出演算装置は、前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した前記複数の検出信号に基づいて、前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する位置算出部と、前記検知体の位置及び姿勢、並びに前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかに応じて定まる補正値であって前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかに対する補正値、を関連付けた情報を記憶する記憶部と、当該位置検出演算装置が算出した最新の補正済みの前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかとに基づいて、前記記憶部から前記補正値を取得する補正値取得部と、前記補正値取得部が取得した前記補正値を用いて、前記位置算出部が算出した前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを補正する位置補正部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記記憶部は、前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれか、並びに前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかに応じて定まる前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかに対する補正値、を関連付けたルックアップテーブルを記憶し、前記補正値取得部は、前記最新の補正済みの前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記ルックアップテーブルから前記補正値を抽出する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記記憶部は、前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記検知体と前記導電体との相対的な位置及び姿勢の関係に応じて定まる前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかに対する補正値を算出するための関数を記憶し、前記補正値取得部は、前記最新の補正済みの前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記関数を用いて前記補正値を算出する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記導電体は、前記磁界発生源、又は前記磁界発生源と共に位置及び姿勢を変更可能な部材である、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記磁界発生源は、磁化方向と直交する軸回りに略回転対称な形状をなし、前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の鉛直方向の位置に基づいて前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記磁界発生源は、磁化方向と直交する軸回りに略回転対称な形状をなし、前記補正値取得部は、前記検知体が前記被検体内において液体中に浮遊している場合、前記磁界発生源の鉛直方向の位置に基づいて前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の鉛直方向の位置並びに前記検知体及び前記磁界発生源の姿勢のうち水平面に対する仰角に基づいて前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の姿勢に基づいて前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記導電体は、前記磁界発生源を互いに直交する２つの軸回りに回転可能に支持すると共に、前記磁界発生源と共に３次元空間において並進可能であり、且つ、少なくとも一部が前記磁界発生源と比して前記複数の検出コイルの近くに位置する支持部材であり、前記補正値取得部は、前記導電体の姿勢を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記導電体は、前記磁界発生源を互いに直交する２つの軸回りに回転可能且つ鉛直方向に移動可能に支持すると共に、前記磁界発生源と共に２次元空間において並進可能であり、且つ、少なくとも一部が前記磁界発生源と比して前記複数の検出コイルの近くに位置する支持部材であり、前記補正値取得部は、前記導電体の姿勢及び鉛直方向における位置を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記検知体は、前記導電体の２次元平面における並進運動に追従して並進し、前記補正値取得部は、当該位置検出演算装置が直前に算出した補正済みの前記検知体の２次元平面における位置及び前記導電体の２次元平面における位置を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出システムは、上記発明において、前記検知体は、前記被検体内を撮像することにより画像信号を生成する撮像部を備えるカプセル型内視鏡である、ことを特徴とする。

本発明に係る位置検出方法は、位置検出用の交番磁界を発生する磁界発生部と、永久磁石とが内部に設けられており、被検体内に導入される検知体の位置を検出する位置検出システムが実行する位置検出方法であって、前記位置検出システムは、前記被検体の外部に配設されており、各々が前記交番磁界を検出して検出信号を出力する複数の検出コイルと、前記複数の検出コイルが配設される所定の面に対して前記検知体の検出対象領域の反対側に配置されており、前記検知体を誘導するための誘導用磁界を発生する磁界発生源と、前記磁界発生源の位置及び姿勢の少なくともいずれかを変化させる駆動機構と、を有し、前記磁界発生源又は前記駆動機構の少なくとも一部が前記交番磁界の作用により干渉磁界を発生する導電体からなる誘導用磁界発生装置と、を備え、前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号に基づいて前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する検知体算出ステップと、前記駆動機構の制御信号を生成して出力する制御信号生成出力ステップと、前記駆動機構の制御信号に基づいて決定する前記導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを用いて前記検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、誘導用磁界発生装置の少なくとも一部を導電体によって形成し、該導電体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを用いて検知体の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出するので、干渉磁界の発生源の位置や姿勢が変化する場合であっても、検知体が発生する位置検出用磁界に基づいて検知体の位置や姿勢を精度良く検出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、図１に示す位置検出システムの詳細な構成を示す図である。 図４は、図３に示す誘導用磁界発生装置の構成例を示す模式図である。 図５は、図４に示す磁石駆動部の構成例を示すブロック図である。 図６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７は、体外永久磁石とカプセル型内視鏡と複数の検出コイルとの位置関係の例を示す模式図である。 図８は、体外永久磁石とカプセル型内視鏡と複数の検出コイルとの位置関係の例を示す模式図である。 図９は、体外永久磁石の鉛直方向における座標を入力値とする補正値を算出するための補正係数の例を示す表である。 図１０は、体外永久磁石の鉛直方向における座標と、補正前後のカプセル型内視鏡の各方向における座標との関係を示すグラフである。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの一部の構成を示す模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの一部の構成を示す模式図である。

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位置及び姿勢の検出対象とする検知体の一形態として、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、被検体内に導入される種々の装置の位置及び姿勢の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、検知体の一例として、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る。位置検出システム１は、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、カプセル型内視鏡１０を誘導するための磁界を発生する誘導用磁界発生装置４０と、誘導用磁界発生装置４０の動作を制御する誘導用磁界制御装置５０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６０（位置検出演算装置）と、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７１を介して受信する受信装置７０と、演算装置６０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８０と、を備える。

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２０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２０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、永久磁石１６とを備える。

筐体１００は、被検体２０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、ドーム形状をなして筒状筐体１０１の両側開口端をそれぞれ塞ぐ２つのドーム状筐体１０２、１０３とを有する。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、撮像部１１側に設けられるドーム状筐体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。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、永久磁石１６とを液密に内包する。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を設けているが、ドーム状筐体１０３側に撮像部１１をさらに設けても良い。この場合には、ドーム状筐体１０３も透明な光学部材によって形成される。

撮像部１１は、照明部１１１と、光学系１１２と、撮像素子１１３とを有する。照明部１１１はＬＥＤ等の光源を有し、撮像素子１１３の撮像視野を含む領域に所定の色成分を有する照明光（例えば白色光）を発光して、ドーム状筐体１０２越しに被検体２０内を照明する。光学系１１２は１又は複数のレンズを有し、被検体２０からの光を集光して撮像素子１１３の受光面に結像させる。撮像素子１１３はＣＭＯＳ又はＣＣＤ等のイメージセンサを有し、受光面で受光した光を電気信号に変換し、撮像信号として出力する。

制御部１２は、所定の撮像周期で撮像部１１を動作させると共に、撮像周期と同期して照明部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変換等を含む所定の信号処理を施して画像データを生成する。

送信部１３は、送信アンテナを備える。送信部１３は、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順次取得して変調処理を施し、送信アンテナを介して変調処理後の信号を外部へ順次無線送信する。

磁界発生部１４は、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、磁界発生コイル１４１と並列に接続されて磁界発生コイル１４１と共に共振回路を形成するコンデンサ１４２とを含む。磁界発生部１４は、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と、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部とを有する。電源部１５が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）に適宜供給し、オフ状態の場合は供給を停止する。

永久磁石１６は、外部から印加される磁界によるカプセル型内視鏡１０の誘導を可能にするために設けられる。永久磁石１６は、磁化方向が筐体１００の長軸Ｌａと交差するように、筐体１００の内部に固定配置されている。図２に示す場合、永久磁石１６の磁化方向（図２の矢印Ｍ₁）は、長軸Ｌａと直交している。

図３は、図１に示す位置検出システム１の詳細な構成を示す図である。図３に示す磁界検出装置３０は、複数の検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₂が配設されたコイルユニット３１と、複数の検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₂からそれぞれ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。

検出コイルＣ_n（ｎ＝１〜１２）は、線材をらせん状に巻回したものであり、そのサイズは、例えば開口径が３０〜４０ｍｍ程度、高さが５ｍｍ程度である。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板状のパネル３３の主面上に配設されている。検出コイルＣ_nには、その配設位置における磁界の変化に応じた電流が発生し、信号処理部３２に出力される。この意味で、検出コイルＣ_nに発生する電流は検出信号に他ならない。

コイルユニット３１における検出コイルの配設位置や個数は、ベッド２１上で検査を受ける被検体２０内でカプセル型内視鏡１０を検出する際の検出対象領域に応じて定められる。検出対象領域は、ベッド２１上で受ける被検体２０内でカプセル型内視鏡１０が移動可能な範囲及びカプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界の強度等の条件に応じて予め設定される。例えば、図１に示す場合には、ベッド２１の上方領域の一部を含む３次元領域として検出対象領域Ｒが設定されている。

信号処理部３２は、複数の検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₂にそれぞれ対応する複数の信号処理チャネルＣｈ₁〜Ｃｈ₁₂を備える。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して演算装置６０へ出力するＦＦＴ処理部（ＦＦＴ）３２３とを備える。

誘導用磁界発生装置４０は、コイルユニット３１に対してカプセル型内視鏡１０の検出対象領域Ｒの反対側即ちコイルユニット３１の下方領域側に配置され、ベッド２１上で被検体２０内に導入されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかを変化させるための誘導用磁界を発生する。ここで、カプセル型内視鏡１０の姿勢は、水平面（ＸＹ平面）に対するカプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａ（図２参照）の水平面に対する角度である仰角、及び、鉛直方向（Ｚ方向）の軸回りにおける長軸Ｌａの、所定の基準位置からの旋回角（方位角）によって表される。

図４は、誘導用磁界発生装置４０の構成例を示す模式図である。図４に示すように、誘導用磁界発生装置４０は、カプセル型内視鏡１０の誘導用磁界を発生する磁界発生源としての永久磁石（以下、体外永久磁石という）４１と、体外永久磁石４１を支持する支持部材４２と、支持部材４２を介して体外永久磁石４１の位置及び姿勢の少なくともいずれかを変化させる磁石駆動部４３とを備える。

誘導用磁界発生装置４０の少なくとも一部は導電体によって形成されている。一般に、誘導用磁界発生装置４０が配置される領域には、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界が存在するため、この位置検出用磁界が時間とともに変化することにより、誘導用磁界発生装置４０に含まれる導電体に渦電流が流れて新たな磁界（干渉磁界）が発生する。このため、誘導用磁界発生装置４０に含まれる導電体は、位置検出用磁界に対する干渉磁界の発生源となる。誘導用磁界発生装置４０に含まれる導電体は、誘導用磁界制御装置５０の制御の下で移動したり回転したりするため、干渉磁界も時間とともに変化する。

体外永久磁石４１は、例えば直方体形状を有する棒磁石によって実現される。この場合、体外永久磁石４１は、初期状態において、自身の磁化方向と平行な４つの面の内の１つの面ＰＬが水平面と平行になるように配置される（図４を参照）。体外永久磁石４１の材料は特に限定されないが、例えばネオジム磁石等の金属磁石を用いることができる。体外永久磁石４１として金属磁石を用いる場合、体外永久磁石４１自体が干渉磁界の発生源となる。体外永久磁石４１が発生する誘導用磁界は定常的であるため、交番磁界である位置検出用磁界と分離することが可能である。

支持部材４２の材料も特に限定されないが、支持部材４２を金属等の導電体によって形成する場合、支持部材４２も干渉磁界の発生源となり得る。

磁石駆動部４３は、支持部材４２を介して体外永久磁石４１の位置及び姿勢を変化させる駆動機構である。磁石駆動部４３は、体外永久磁石４１を並進又は回転させるモータ等を含む。一般的なモータにおいては金属部材が用いられているため、磁石駆動部４３も位置検出用磁界に対する干渉磁界の発生源となり得る。なお、支持部材４２が金属によって形成され、且つ、図３に示すように、全ての検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₂から見て磁石駆動部４３が支持部材４２によって覆われている場合には、磁石駆動部４３を干渉磁界の発生源として考慮する必要はない。

図５は、磁石駆動部４３の構成例を示すブロック図である。磁石駆動部４３は、体外永久磁石４１を水平面内で並進させる平面位置変更部４３１と、体外永久磁石４１を鉛直方向に並進させる鉛直位置変更部４３２と、体外永久磁石４１の中心を通り、体外永久磁石４１の磁化方向と直交し、且つ水平面と平行な軸の回りに体外永久磁石４１を回転させることによって体外永久磁石４１の仰角を変更させる仰角変更部４３３と、体外永久磁石４１の中心を通る鉛直方向の軸に対して体外永久磁石４１を回転させることによって体外永久磁石４１の旋回角を変化させる旋回角変更部４３４と、を有する。以下、仰角変更部４３３が体外永久磁石４１の仰角を変化させる際の回転軸（図４に示す軸ａ）を中心軸ａといい、旋回角変更部４３４が体外永久磁石４１の旋回角を変化させる際の回転軸（図４に示す軸ｂ）を鉛直軸ｂという。

上述した磁石駆動部４３の動作により、体外永久磁石４１及び支持部材４２は、３次元空間における並進、中心軸ａ回りの回転、及び鉛直軸ｂ回りの回転の５つの自由度を有する。

誘導用磁界制御装置５０は、カプセル型内視鏡１０に対するユーザ所望の誘導を実現するために、誘導用磁界発生装置４０に対する制御を行う。誘導用磁界制御装置５０は、図３に示すように、被検体２０内に導入されたカプセル型内視鏡１０を誘導する際にユーザが用いる操作入力部５１と、操作入力部５１に対する操作に基づいて、磁石駆動部４３（駆動機構）に対する制御信号を生成する制御信号生成部５２と、この制御信号を磁石駆動部４３及び演算装置６０に出力する制御信号出力部５３とを備える。

操作入力部５１は、ジョイスティック、各種ボタンやスイッチを備えた操作卓、キーボード等の入力デバイスによって構成され、外部からなされる操作に応じた信号を制御信号生成部５２に入力する。具体的には、操作入力部５１は、ユーザによりなされる操作に従って、被検体２０内に導入されたカプセル型内視鏡１０の位置と姿勢との少なくともいずれかを変化させる操作信号を制御信号生成部５２に入力する。

制御信号生成部５２は、操作入力部５１から入力される操作信号に応じて、誘導用磁界発生装置４０の磁石駆動部４３を制御する制御信号を生成する。

制御信号出力部５３は、この制御信号を誘導用磁界発生装置４０に出力すると共に、演算装置６０に出力する。

カプセル型内視鏡１０を誘導する際には、誘導用磁界制御装置５０の制御の下で磁石駆動部４３を動作させることにより、支持部材４２を介して体外永久磁石４１を水平面及び鉛直方向においてそれぞれ並進させると共に、仰角と旋回角とを変化させる。カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢は、体外永久磁石４１の動きに追従して変化する。

演算装置６０は、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の位置及び姿勢を算出する演算処理や、受信装置７０が受信した受信信号に基づき、被検体２０内の画像を生成する演算処理を実行する。演算装置６０は、図３に示すように、カプセル型内視鏡１０が発生した位置検出用磁界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いずれかを算出する位置算出部６０１と、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかを補正するための補正値を取得する補正値取得部６０２と、位置算出部６０１が算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかを補正する位置補正部６０３と、当該位置検出システム１において用いられる各種情報を記憶する記憶部６０４と、受信装置７０が受信した受信信号に対して所定の画像処理を施すことにより、カプセル型内視鏡１０が撮像した被検体２０内の画像の画像データを生成する画像処理部６０５と、被検体２０内の画像やカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢等の各種情報を表示装置８０に出力する出力部６０６と、を備える。

位置算出部６０１は、信号処理部３２の複数のチャネル（図３ではＣｈ₁〜Ｃｈ₁₂）からカプセル型内視鏡１０が発生した位置検出用磁界の検出信号をそれぞれ取得し、これらの検出信号に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出する。

補正値取得部６０２は、位置補正部６０３によって直前に算出されたカプセル型内視鏡１０の位置情報を記憶部６０４から取得すると共に、誘導用磁界発生装置４０に対する制御信号を誘導用磁界制御装置５０から取得し、これらの位置情報及び制御信号に基づいて、位置算出部６０１が算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかを補正するための補正値を、後述するルックアップテーブル（ＬＵＴ）から取得する。

位置補正部６０３は、位置算出部６０１が算出したカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を、補正値取得部６０２が取得した補正値を用いて補正することにより、補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかを算出する。

記憶部６０４は、位置補正部６０３が算出した補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す情報を記憶する位置情報記憶部６０７と、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を補正するための補正値に関する情報を格納したルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶するＬＵＴ記憶部６０８と、画像処理部６０５が生成した画像の画像データを記憶する画像データ記憶部６０９とを備える。以下、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す情報を位置情報ともいう。

ＬＵＴ記憶部６０８は、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれか、干渉磁界の発生源の位置及び姿勢の少なくともいずれか、並びにカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の少なくともいずれかに対する補正値、を関連付けたルックアップテーブルを記憶している。ここでいう補正値は、カプセル型内視鏡１０と干渉磁界の発生源との相対的な位置及び姿勢の関係に応じて発生するカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の誤差に相当する。このルックアップテーブルは、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢と、干渉磁界の発生源の位置及び姿勢とを変化させた場合のカプセル型内視鏡１０の位置検出結果を予め実測する又はシミュレーションで測定することによって作成され、ＬＵＴ記憶部６０８に格納されている。

記憶部６０４は、ＲＯＭやＲＡＭ等を用いて実現される。記憶部６０４は、演算装置６０の各部を制御するための各種制御プログラム及び各種パラメータや、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等を記憶する。

以上の構成を有する演算装置６０は、例えばＣＰＵ等の汎用プロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えたパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータによって構成される。

受信装置７０は、カプセル型内視鏡１０による検査を行う際に被検体２０の体表に貼付される複数の受信アンテナ７１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７１を選択し、選択した受信アンテナ７１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８０は、液晶や有機ＥＬ等の各種ディスプレイを含み、演算装置６０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２０の体内画像やカプセル型内視鏡１０の位置や姿勢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を説明する。図６は、位置検出システム１が行う位置検出方法を示すフローチャートである。また、図７は、図３に示すカプセル型内視鏡１０と、複数の検出コイルＣ₁〜Ｃ₁₂と、体外永久磁石４１との位置関係を示す模式図である。図７の矢印Ｍ₂は、体外永久磁石４１の磁化方向を示す。

以下においては説明を簡単にするため、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界に対する干渉磁界の発生源が体外永久磁石４１のみであるとし、支持部材４２及び磁石駆動部４３の影響は無視できるものとする。また、以下に説明する位置補正方法においては、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を補正する処理を行うものとする。

まず、ステップＳ１０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Ｓ１１において、カプセル型内視鏡１０を被検体２０内に導入し、カプセル型内視鏡１０に対する誘導を開始する。詳細には、ユーザが操作入力部５１（図３参照）を操作すると、操作入力部５１は、入力された操作に応じた操作信号を制御信号生成部５２に入力する。制御信号生成部５２は、この操作信号に応じて、体外永久磁石４１の３次元空間における位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（仰角φ、旋回角θ）を変化させるための制御信号を生成する。制御信号出力部５３は、この制御信号を磁石駆動部４３に出力すると共に、演算装置６０の補正値取得部６０２に出力する。

続くステップＳ１２において、位置算出部６０１は、複数の検出コイルＣ_nからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出する。具体的には、時刻ｔ_iにおけるカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す５つの値（ｘ_s(t_i)，ｙ_s(t_i)，ｚ_s(t_i)，φ_s(t_i)，θ_s(t_i)）を算出する。ここで、時刻ｔ_iの添え字ｉは、位置検出用磁界の検出時刻の順序を表し、ｉ＝０、１、２、…である。

続くステップＳ１３において、補正値取得部６０２は、位置補正部６０３が直前に算出した最新の補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を位置情報記憶部６０７から取得する。即ち、位置情報記憶部６０７に記憶されている最新の位置及び姿勢を取得する。具体的には、時刻ｔ_i-1における補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す５つの値（ｘ_c(t_i-1)，ｙ_c(t_i-1)，ｚ_c(t_i-1)，φ_c(t_i-1)，θ_c(t_i-1)）を算出する。なお、補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢がまだ算出されていない場合（即ちｉ＝０の場合）、補正値取得部６０２は、最新の補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に相当するデータとして、ステップＳ１２において算出された補正前の位置及び姿勢を取得しても良いし、予め設定されている初期値を記憶部６０４から取得しても良い。

続くステップＳ１４において、補正値取得部６０２は、制御信号出力部５３から出力された制御信号に基づいて、カプセル型内視鏡１０が発生する位置検出用磁界に対する干渉磁界の発生源の現在の位置及び姿勢を取得する。具体的には、時刻ｔ_iにおける体外永久磁石４１の位置及び姿勢を表す５つの値（ｘ_m(t_i)，ｙ_m(t_i)，ｚ_m(t_i)，φ_m(t_i)，θ_m(t_i)）を取得する。

続くステップＳ１５において、補正値取得部６０２は、ステップＳ１３において取得した補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢と、ステップＳ１４において取得した干渉磁界の発生源の位置及び姿勢とに基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢に対する補正値を取得する。

詳細には、補正値取得部６０２は、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢（ｘ_c(t_i-1)，ｙ_c(t_i-1)，ｚ_c(t_i-1)，φ_c(t_i-1)，θ_c(t_i-1)）と、体外永久磁石４１の位置及び姿勢（ｘ_m(t_i)，ｙ_m(t_i)，ｚ_m(t_i)，φ_m(t_i)，θ_m(t_i)）とを入力値として、ＬＵＴ記憶部６０８に記憶されているルックアップテーブルから補正値（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δφ，Δθ）を抽出する。なお、演算装置６０がカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢のいずれかを補正する場合、補正値取得部６０２は、そのいずれかの補正値のみを抽出する。

続くステップＳ１６において、位置補正部６０３は、ステップＳ１２において検出信号から算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を、ステップＳ１５において取得された補正値を用いて補正する。即ち、次式（１）に示すように、検出信号から算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す各値（ｘ_s(t_i)，ｙ_s(t_i)，ｚ_s(t_i)，φ_s(t_i)，θ_s(t_i)）から補正値（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δφ，Δθ）を差し引くことにより、時刻ｔ_iにおける補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢（ｘ_c(t_i)，ｙ_c(t_i)，ｚ_c(t_i)，φ_c(t_i)，θ_c(t_i)）を算出する。

続くステップＳ１７において、位置補正部６０３は、補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を位置情報記憶部６０７に記憶させる。

続くステップＳ１８において、演算装置６０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６０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６０は、位置検出演算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Ｓ１８：Ｎｏ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、位置検出演算を終了する場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、処理は終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、誘導用磁界発生装置４０の少なくとも一部を導電体で形成することにより、この導電体を、位置検出用磁界に対する既知の干渉磁界の発生源として扱うことができる。従って、干渉磁界の発生源の位置や姿勢が時間とともに変化する場合であっても、この発生源の位置及び姿勢と、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢とに基づいて、誘導用磁界発生装置４０に含まれる導電体が発生する干渉磁界の影響を演算によって除去することにより、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出精度を高めることができる。

（変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。上記実施の形態１においては、補正値取得部６０２がＬＵＴ記憶部６０８に記憶されたルックアップテーブルを参照して補正値を取得したが、予め作成された関数を用いて補正値を算出することとしても良い。

詳細には、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢並びに干渉磁界の発生源（体外永久磁石４１等）の位置及び姿勢を変数（入力値）として、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の補正値を与える関数を予め作成し、記憶部６０４に記憶させておく。次式（２）に示すように、補正値（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δφ，Δθ）は、カプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_c，ｙ_c，ｚ_c）、仰角φ_c及び旋回角θ_cと、干渉磁界の発生源の座標（ｘ_m，ｙ_m，ｚ_m）、仰角φ_m及び旋回角θ_mとを変数とする関数（ｆ_x，ｆ_y，ｆ_z，ｆ_φ，ｆ_θ）によってそれぞれ与えられる。

この場合、図６のステップＳ１５において補正値取得部６０２は、ステップＳ１３において取得された補正済みのカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢と、ステップＳ１４において取得された干渉磁界の発生源の位置及び姿勢とを上記関数に代入することにより、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の補正値を算出して出力する。

（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７は、体外永久磁石とカプセル型内視鏡と複数の検出コイルとの位置関係の例を示す模式図である。

本実施の形態２においては、カプセル型内視鏡１０と干渉磁界の発生源との相対的な位置関係や、干渉磁界の発生源の形状の対称性を利用することにより、補正値を取得する際の入力値の数を上記実施の形態１と比べて少なくする。

以下、具体的に説明する。例えば、カプセル型内視鏡１０が被検体２０（図１参照）内において液体中に浮遊している場合、図７に示すように、カプセル型内視鏡１０は通常、体外永久磁石４１の鉛直上方において誘導用磁界に拘束され、体外永久磁石４１の水平面内における並進運動に追従して移動する。つまり、カプセル型内視鏡１０の水平面内における座標（ｘ_c，ｙ_c）は、体外永久磁石４１の水平面内における座標（ｘ_m，ｙ_m）とほぼ等しくなり、水平面内においては干渉磁界の影響による位置の誤差がほとんど発生しない。従って、この場合、カプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_c，ｙ_c）及び体外永久磁石４１の座標（ｘ_m，ｙ_m）を、補正値取得部６０２が補正値を取得する際の入力値から除外することができる。換言すれば、カプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_c，ｙ_c）及び体外永久磁石４１の座標（ｘ_m，ｙ_m）を、補正値取得部６０２が補正値を取得するためのルックアップテーブル又は関数における入力値から除外することができる。

また、この場合、カプセル型内視鏡１０は、鉛直軸ｂ回りの体外永久磁石４１の回転に追従して回転する。つまり、カプセル型内視鏡１０の旋回角θ_cは、体外永久磁石４１の旋回角θ_mとほぼ等しくなり、干渉磁界の影響による旋回角方向の誤差もほとんど発生しない。従って、カプセル型内視鏡１０の旋回角θ_c及び体外永久磁石４１の旋回角θ_mも、補正値取得部６０２が補正値を取得する際の入力値から除外することができる。換言すれば、カプセル型内視鏡１０の旋回角θ_c及び体外永久磁石４１の旋回角θ_mも、補正値取得部６０２が補正値を取得するためのルックアップテーブル又は関数における入力値から除外することができる。

従って、この場合、補正値取得部６０２は、次式（３ａ）〜（３ｅ）に示すように、カプセル型内視鏡１０及び体外永久磁石４１の鉛直方向における座標ｚ_c、ｚ_m、並びにカプセル型内視鏡１０及び体外永久磁石４１の仰角φ_c、φ_mのみを入力値として、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の補正値を取得する。
Δｘ＝ｆ_x（ｚ_c，φ_c，ｚ_m，φ_m） …（３ａ）
Δｙ＝ｆ_y（ｚ_c，φ_c，ｚ_m，φ_m） …（３ｂ）
Δｚ＝ｆ_z（ｚ_c，φ_c，ｚ_m，φ_m） …（３ｃ）
Δφ＝ｆ_φ（ｚ_c，φ_c，ｚ_m，φ_m） …（３ｄ）
Δθ＝ｆ_θ（ｚ_c，φ_c，ｚ_m，φ_m） …（３ｅ）
なお、演算装置６０がカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢のいずれかを補正する場合、補正値取得部６０２は、そのいずれかの補正値のみを抽出する。

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加えて、カプセル型内視鏡１０と干渉磁界の発生源との相対的な位置関係や、干渉磁界の発生源の形状の対称性を利用することにより、補正値を取得する際に用いる入力値の数を低減し、演算負荷を軽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。図８に示すように、磁化方向と直交する軸回りに回転対称の形状をなす体外永久磁石４４を用いる場合を考える。図８においては、体外永久磁石４４の形状を円柱状としている。なお、図８の矢印Ｍ₃は、体外永久磁石４４の磁化方向を示す。この場合、体外永久磁石４４の形状の対称性から、回転対称の中心軸ａ回りに体外永久磁石４４を回転させたとしても、位置検出用磁界に対する干渉磁界の影響は変化しない。従って、カプセル型内視鏡１０の仰角φ_c及び体外永久磁石４４の仰角φ_mを、補正値取得部６０２が補正値を取得する際の入力値から除外することができる。換言すれば、カプセル型内視鏡１０の仰角φ_c及び体外永久磁石４４の仰角φ_mも、補正値取得部６０２が補正値を取得するためのルックアップテーブル又は関数における入力値から除外することができる。

従って、カプセル型内視鏡１０及び干渉磁界の発生源との鉛直方向における座標ｚ_c、ｚ_mのみから、カプセル型内視鏡１０の位置の補正値Δｚを補正値として取得することができる。さらに、カプセル型内視鏡１０が被検体２０（図１参照）内において液体中に浮遊している場合、カプセル型内視鏡１０の鉛直方向における座標ｚ_cは、カプセル型内視鏡１０に作用する重力、浮力、及び体外永久磁石４４からの距離に応じた磁気引力によって決まる。従って、この場合、補正値取得部６０２は、次式（４ａ）〜（４ｅ）に示すように、体外永久磁石４４の鉛直方向における座標ｚ_mのみを入力値として、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の補正値を取得する。
Δｘ＝ｆ_x（ｚ_m） …（４ａ）
Δｙ＝ｆ_y（ｚ_m） …（４ｂ）
Δｚ＝ｆ_z（ｚ_m） …（４ｃ）
Δφ＝ｆ_φ（ｚ_m） …（４ｄ）
Δθ＝ｆ_θ（ｚ_m） …（４ｅ）

一例として、干渉磁界の発生源としての体外永久磁石４４の鉛直方向における座標ｚ_mを入力値とした場合において、補正値取得部６０２がカプセル型内視鏡１０の位置を補正するときの補正式を次式（５）で示す。

式（５）の左辺は、補正後のカプセル型内視鏡１０の３次元空間における位置を示す。式（５）の右辺第１項は、補正前のカプセル型内視鏡１０の３次元空間における位置、即ち、複数の検出コイルＣ_nから出力された検出信号から算出された位置を示す。式（５）の右辺第２項は、体外永久磁石４４の鉛直方向における座標ｚ_mを入力値（変数）とする補正値（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を示す。

式（５）の右辺第２項のうち、３行７列の行列は補正係数を表す行列である。この補正係数を表す行列の各要素ｋ_xj、ｋ_yj、ｋ_zj（ｊ＝０、１、２、３、４、５、６）の値を図９に示す。図９に示す各値は、シミュレーションにより取得したものである。式（５）の右辺第２項のうち、７行１列の列ベクトルは、座標ｚ_mを用いて構成される７次元空間の基底ベクトルである。補正値取得部６０２は、この列ベクトルに補正係数を表す行列を作用する演算を行うことによってカプセル型内視鏡１０の位置の補正値（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出する。

図１０の（ａ）〜（ｃ）は、体外永久磁石４４の鉛直方向における座標ｚ_mと、補正前のカプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_s，ｙ_s，ｚ_s）及び補正後のカプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_c，ｙ_c，ｚ_c）との関係を、ＸＹＺの方向別に示すグラフである。図１０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、体外永久磁石４４の鉛直方向における座標ｚ_mが大きくなるほど、即ち、体外永久磁石４４がカプセル型内視鏡１０に近づくほど、干渉磁界の影響が大きくなり、補正前におけるカプセル型内視鏡１０の位置の誤差が大きくなることがわかる。

（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１１は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの一部の構成を示す模式図である。本実施の形態３に係る位置検出システムの構成は、全体として実施の形態１と同様であり（図１〜図３参照）、体外永久磁石４１を支持する支持部材の形状が実施の形態１と異なる。

図１１に示すように、本実施の形態３における誘導用磁界発生装置４０Ａは、３次元空間において並進可能であると共に、体外永久磁石４１を中心軸ａ及び鉛直軸ｂ回りに回転可能に支持する支持部材４５を備える。なお、図１１においては、支持部材４５内において体外永久磁石４１を回転させる回転機構を省略している。

支持部材４５は、円盤状をなす板材４５１と、該板材４５１に固定されたフレーム４５２とを備える。フレーム４５２は、鉛直方向に沿ってそれぞれ延びる複数（図１１においては４つ）の支柱４５３と、これらの支柱４５３によって板材４５１の上方に支持された円環部材４５４とを有する。これらの板材４５１及びフレーム４５２を含む支持部材４５全体は、鉛直方向の中心軸に対して回転対称な形状をなしている。図１１に示す場合、この中心軸は鉛直軸ｂと一致している。

板材４５１及びフレーム４５２は、金属等の導電体によって形成されている。このため、支持部材４５は、干渉磁界の発生源となり得る。

なお、支持部材４５の上面及び側面におけるフレーム４５２は体外永久磁石４１の周囲を覆っているわけではないため、体外永久磁石４１が発生する誘導用磁界は、支持部材４５により遮蔽されることなく、検出対象領域Ｒ（図１参照）にも発生する。従って、支持部材４５を介して体外永久磁石４１を３次元空間において並進させ、また、支持部材４５の内側において体外永久磁石４１を回転させることで、誘導用磁界によりカプセル型内視鏡１０を誘導することができる。

フレーム４５２の円環部材４５４は、体外永久磁石４１と比して検出コイルＣ_nの近くに位置するように配設されている。そのため、検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界に対しては、フレーム４５２による干渉磁界の影響が支配的となる。従って、フレーム４５２の内側で体外永久磁石４１が中心軸ａ又は鉛直軸ｂ回りに回転したとしても、この体外永久磁石４１の回転が検出コイルＣ_nによって出力される検出信号に影響を与えることはほとんどない。この場合、補正値取得部６０２が補正値を取得する際の入力値から、体外永久磁石４１の仰角φ_m及び旋回角θ_mを除外することができる。換言すれば、体外永久磁石４１の仰角φ_m及び旋回角θ_mを、補正値取得部６０２が補正値を取得するためのルックアップテーブル又は関数における入力値から除外することができる。

その結果、支持部材４５を用いる場合、図６のステップＳ１５において補正値取得部６０２が補正値を取得する際に使用するルックアップテーブル又は関数における入力値を、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す５つの値（ｘ_c，ｙ_c，ｚ_c，φ_c，θ_c）、並びに、体外永久磁石４１（支持部材４５）の位置を表す３つの値（ｘ_m，ｙ_m，ｚ_m）に低減することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、体外永久磁石４１を支持する支持部材として、干渉磁界の発生源となる導電体によって形成される支持部材４５を意図的に配置し、支持部材の内側で体外永久磁石４１を回転させるので、補正値を取得する際に用いる入力値の数を低減し、演算負荷を軽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３の変形例について説明する。上述したように、カプセル型内視鏡１０が被検体２０（図１参照）内において液体中に浮遊している場合、カプセル型内視鏡１０は通常、体外永久磁石４１の鉛直上方において誘導用磁界に拘束され、体外永久磁石４１の水平面内における並進運動に追従して移動する。この場合、水平面内においては、カプセル型内視鏡１０の座標（ｘ_c，ｙ_c）と、体外永久磁石４１の座標（ｘ_m，ｙ_m）とがほぼ等しくなり、干渉磁界の影響による位置の誤差はほとんど発生しない。従って、上記実施の形態３に対し、補正値を取得する際の入力値から、体外永久磁石４１（支持部材４５）の水平面内における座標（ｘ_m，ｙ_m）をさらに除外することができる。つまり、体外永久磁石４１側の入力値を、鉛直方向における座標ｚ_mのみとすることができる。

（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１２は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの一部の構成を示す模式図である。本実施の形態４に係る位置検出システムの構成は、全体として実施の形態１と同様であり（図１〜図３参照）、体外永久磁石４１を支持する支持部材の形状が実施の形態１と異なる。

図１２に示すように、本実施の形態４における誘導用磁界発生装置４０Ｂは、水平面内で並進可能であると共に、体外永久磁石４１を中心軸ａ及び鉛直軸ｂ回りに回転可能且つ鉛直方向において並進可能に支持する支持部材４６を備える。なお、図１２においては、支持部材４６内において体外永久磁石４１を回転させる回転機構及び鉛直方向に移動させる移動機構を省略している。

支持部材４６は、図１１に示す支持部材４５と同様、円盤状をなす板材４６１と、該板材４６１に固定されたフレーム４６２とを備え、鉛直方向の中心軸に対して回転対称な形状をなしている。図１２に示す場合、この中心軸は鉛直軸ｂと一致している。フレーム４６２は、鉛直方向に沿ってそれぞれ延びる複数（図１２においては４つ）の支柱４６３と、これらの支柱４６３によって板材４６１の上方に支持された円環部材４６４とを有する。各支柱４６３の長さは、図１１に示す支柱４５３よりも長く、体外永久磁石４１は支柱４６３の長さの範囲内で鉛直方向に移動することができる。円環部材４６４は、体外永久磁石４１と比して検出コイルＣ_nの近くに位置するように配設されている。

板材４６１及びフレーム４６２は金属等の導電体によって形成されている。このため、支持部材４６は、干渉磁界の発生源となり得る。

本実施の形態４においては、支持部材４６を、鉛直方向における高さを固定したまま、水平面内においてのみ並進させる。それにより、複数の検出コイルＣ_nの位置における位置検出用磁界に対して支配的な影響を及ぼす干渉磁界の発生源である円環部材４６４の高さが一定となる。従って、支持部材４６の内側で体外永久磁石４１が鉛直方向に移動し、或いは中心軸ａ又は鉛直軸ｂ回りに回転したとしても、この体外永久磁石４１の移動及び回転が複数の検出コイルＣ_nから出力される検出信号に影響を与えることはほとんどない。この場合、補正値を取得する際の入力値から、補正値取得部６０２が体外永久磁石４１の鉛直方向の座標ｚ_m、仰角φ_m及び旋回角θ_mを除外することができる。換言すれば、体外永久磁石４１の鉛直方向の座標ｚ_m、仰角φ_m及び旋回角θ_mを、補正値取得部６０２が補正値を取得するためのルックアップテーブル又は関数の変数から除外することができる。

その結果、支持部材４６を用いる場合、図６のステップＳ１５において補正値を取得する際に使用するルックアップテーブル又は関数における入力値を、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を表す５つの値（ｘ_c，ｙ_c，ｚ_c，φ_c，θ_c）、並びに、体外永久磁石４１（支持部材４６）の水平面内における位置を表す２つの値（ｘ_m，ｙ_m）に低減することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、体外永久磁石４１を支持する支持部材として、干渉磁界の発生源となる導電体によって形成される支持部材４６を意図的に配置し、支持部材の内側で体外永久磁石４１を回転させると共に鉛直方向に移動させることにより、補正値を取得する際に用いる入力値の数をさらに低減して演算負荷を軽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４の変形例について説明する。上述したように、カプセル型内視鏡１０が被検体２０（図１参照）内において液体中に浮遊している場合、カプセル型内視鏡１０は通常、体外永久磁石４１の鉛直上方において誘導用磁界に拘束され、体外永久磁石４１の水平面内における並進運動に追従して移動するため、水平面内においては干渉磁界の影響による位置の誤差はほとんど発生しない。従って、上記実施の形態４に対して、さらに、体外永久磁石４１（支持部材４６）の水平面内における座標（ｘ_m，ｙ_m）を、補正値を取得する際の入力値から除外することができる。つまり、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢のみから補正値を取得することが可能となる。

以上説明した本発明の実施の形態１〜４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１〜４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 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
１６ 永久磁石
２０ 被検体
２１ ベッド
３０ 磁界検出装置
３１ コイルユニット
３２ 信号処理部
３３ パネル
４０、４０Ａ、４０Ｂ 誘導用磁界発生装置
４１、４４ 体外永久磁石
４２、４５、４６ 支持部材
４３ 磁石駆動部
５０ 誘導用磁界制御装置
５１ 操作入力部
５２ 制御信号生成部
５３ 制御信号出力部
６０ 演算装置
７０ 受信装置
７１ 受信アンテナ
８０ 表示装置
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）
４３１ 平面位置変更部
４３２ 鉛直位置変更部
４３３ 仰角変更部
４３４ 旋回角変更部
４５１、４６１ 板材
４５２、４６２ フレーム
４５３、４６３ 支柱
４５４、４６４ 円環部材
６０１ 位置算出部
６０２ 補正値取得部
６０３ 位置補正部
６０４ 記憶部
６０５ 画像処理部
６０６ 出力部
６０７ 位置情報記憶部
６０８ ＬＵＴ記憶部
６０９ 画像データ記憶部

Claims (15)

1. 位置検出用の交番磁界を発生する磁界発生部、及び永久磁石が内部に設けられており、被検体内に導入される検知体と、
   前記被検体の外部に配設されており、前記交番磁界を検出して検出信号をそれぞれ出力する複数の検出コイルと、
   前記検知体を誘導するための誘導磁界を発生する磁界発生源と、前記磁界発生源の位置又は姿勢の少なくともいずれかを変化させる駆動機構と、を有し、少なくとも一部が前記交番磁界の作用により干渉磁界を発生する導電体からなる誘導磁界発生装置と、
   前記駆動機構の動作を制御する誘導磁界制御装置と、
   前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号と、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかとを用いて、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを算出する位置検出装置と、
   を備えることを特徴とする位置検出システム。
2. 前記位置検出装置は、前記誘導磁界制御装置から出力される前記駆動機構の制御信号に基づいて、前記導電体の位置及び姿勢を決定する、
   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. 前記位置検出装置は、
   前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号に基づいて、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを算出する位置算出部と、
   前記検知体の位置又は姿勢、並びに前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかに応じて定まる補正値であって、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかに対する補正値、を関連付けた情報を記憶する記憶部と、
   当該位置検出装置が算出した最新の補正済みの前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかとに基づいて、前記記憶部から前記補正値を取得する補正値取得部と、
   前記補正値取得部が取得した前記補正値を用いて、前記位置算出部が算出した前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを補正する位置補正部と、
   を有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。
4. 前記記憶部は、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれか、並びに前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかに応じて定まる前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかに対する補正値、を関連付けたルックアップテーブルを記憶し、
   前記補正値取得部は、前記最新の補正済みの前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記ルックアップテーブルから前記補正値を抽出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の位置検出システム。
5. 前記記憶部は、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記検知体と前記導電体との相対的な位置又は姿勢の関係に応じて定まる前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかに対する補正値を算出するための関数を記憶し、
   前記補正値取得部は、前記最新の補正済みの前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかと、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかとを入力値として、前記関数を用いて前記補正値を算出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の位置検出システム。
6. 前記導電体は、前記磁界発生源、又は前記磁界発生源と共に位置又は姿勢を変更可能な部材である、
   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. 前記磁界発生源は、磁化方向と直交する軸回りに略回転対称な形状をなし、
   前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の鉛直方向の位置に基づいて前記補正値を取得する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出システム。
8. 前記磁界発生源は、磁化方向と直交する軸回りに略回転対称な形状をなし、
   前記補正値取得部は、前記検知体が前記被検体内において液体中に浮遊している場合、前記磁界発生源の鉛直方向の位置に基づいて前記補正値を取得する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出システム。
9. 前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の鉛直方向の位置並びに前記検知体及び前記磁界発生源の姿勢のうち水平面に対する仰角に基づいて前記補正値を取得する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出システム。
10. 前記補正値取得部は、前記検知体及び前記磁界発生源の姿勢に基づいて前記補正値を取得する、
    ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出システム。
11. 前記導電体は、前記磁界発生源を互いに直交する２つの軸回りに回転可能に支持すると共に、前記磁界発生源と共に３次元空間において並進可能であり、且つ、少なくとも一部が前記磁界発生源と比して前記複数の検出コイルの近くに位置する支持部材であり、
    前記補正値取得部は、前記導電体の姿勢を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。
12. 前記導電体は、前記磁界発生源を互いに直交する２つの軸回りに回転可能且つ鉛直方向に移動可能に支持すると共に、前記磁界発生源と共に２次元空間において並進可能であり、且つ、少なくとも一部が前記磁界発生源と比して前記複数の検出コイルの近くに位置する支持部材であり、
    前記補正値取得部は、前記導電体の姿勢及び鉛直方向における位置を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。
13. 前記検知体は、前記導電体の２次元平面における並進運動に追従して並進し、
    前記補正値取得部は、当該位置検出装置が直前に算出した補正済みの前記検知体の２次元平面における位置及び前記導電体の２次元平面における位置を前記入力値から除外して前記補正値を取得する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出システム。
14. 前記検知体は、前記被検体内を撮像することにより画像信号を生成する撮像部を備えるカプセル型内視鏡である、ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
15. 位置検出用の交番磁界を発生する磁界発生部と、永久磁石とが内部に設けられており、被検体内に導入される検知体の位置を検出する位置検出システムの作動方法であって、
    前記位置検出システムは、
    前記被検体の外部に配設されており、前記交番磁界を検出して検出信号をそれぞれ出力する複数の検出コイルと、
    前記検知体を誘導するための誘導磁界を発生する磁界発生源と、前記磁界発生源の位置又は姿勢の少なくともいずれかを変化させる駆動機構と、を有し、少なくとも一部が前記交番磁界の作用により干渉磁界を発生する導電体からなる誘導磁界発生装置と、
    前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを検出する位置検出装置と、
    を備え、
    前記位置検出装置が、前記複数の検出コイルがそれぞれ出力した複数の前記検出信号に基づいて前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを算出する検知体算出ステップと、
    前記位置検出装置が、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを取得するステップと、
    前記位置検出装置が、前記導電体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを用いて補正された、前記検知体の位置又は姿勢の少なくともいずれかを算出する算出ステップと、
    を含むことを特徴とする位置検出システムの作動方法。

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