JPWO2010103866A1 - 位置検出システムおよび位置検出システムの作動方法 - Google Patents

Abstract

被検体に導入された被検体内導入装置の位置を検出する位置検出システムを構成するにあたり、駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に駆動磁界を形成する駆動磁界形成部と、検出空間内に形成された磁界を検出する磁気センサと、磁気センサから検出された磁界に基づいて被検体内導入装置の位置・向きを検出する位置検出部と、被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部と、位置検出部で検出された位置・向きを用いて被検体内導入装置のある時刻での位置・向きを予測する予測部と、予測部で予測されたある時刻での位置・向きに基づいて駆動磁界形成部と位置検出部とを制御する制御部とを設けることで、被検体内導入装置の位置や向きなどに変更が生じている場合でも正確な位置検出を可能にする。

Description

本発明は、位置検出システムおよび位置検出方法に関し、特に被検体内に導入されたカプセル型の被検体内導入装置の位置を、磁界を用いて検出する位置検出システムおよび位置検出方法に関する。

近年、人や動物などの被検体内に導入されて、被検体内の画像等の各種情報を取得したり被検体内に何らかの処置を施したりするカプセル内視鏡などの被検体内導入装置が開発されている（例えば以下に示す特許文献１〜４参照）。例えば撮像素子を備えた被検体内導入装置は、経口により被検体内に導入されて被検体内を撮像し、得られた画像（以下、被検体内画像という）を被検体外に配置された外部装置へ無線により送信する。操作者は、外部装置で受信した被検体内画像を目視により確認することで、被検体の症状等を診断することができる。

上記のような被検体内導入装置を用いたシステムでは、被検体内における撮像または処置箇所の特定や被検体内導入装置の位置誘導などを目的として、被検体内導入装置の位置や向きなどを正確に知ることが望まれている。そこで特許文献１では、コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とよりなる共振回路（以下、これをＬＣ共振回路という）を被検体内導入装置内に設け、このＬＣ共振回路が外部から与えられた交番磁界（以下、これを駆動磁界という）によって発生する共振磁界を外部装置に設けられたセンスコイルで検出することで、被検体内導入装置の位置や向きを検出する位置検出システムが開示されている。

特開２００７−１７５３１７号公報 特開２００５−２４５９６３号公報 特開２００８−１３２０４７号公報 特開２００５−１９８７８９号公報

ここで、通常、駆動磁界は、被検体内導入装置を導入した被検体が収容される検出空間を異なる方向から挟むように配置された複数対の駆動コイルの何れかの対を用いて形成される。また、被検体内導入装置内のＬＣ共振回路が発生する共振磁界の強度は、このＬＣ共振回路に入力される駆動磁界の向きに依存する。このため、安定して正確な位置検出を行うためには、被検体内導入装置（特にＬＣ共振回路）の向きに応じて、適切な向きの駆動磁界を発生する駆動コイルを選択して駆動する必要がある。

従来技術において、駆動コイルの選択は、直前に検出された被検体内導入装置の位置や向きに応じて選択される。しかしながら、被検体内導入装置が移動したり姿勢変更したりしている場合、直前に検出された被検体内導入装置の位置や向きに応じて選択された駆動コイルが、次の検出のタイミングまでに移動した被検体内導入装置に対して適切な駆動磁界を発生するとは限らない。このため従来の位置検出システムでは、必ずしも適切な駆動コイルを使用して正確な位置検出を行っているとは限らないという問題が存在した。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、被検体内導入装置の位置や向きなどに変更が生じている場合でも正確な位置検出が可能な位置検出システムおよび位置検出方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明による位置検出システムは、特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置と、前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成部と、前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサから検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出部と、前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部と、前記位置検出部で検出された前記位置および向きの少なくとも一方と、前記誘導部が前記被検体内導入装置を前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する際の誘導情報とを用いて、前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測部と、前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界形成部と前記位置検出部とを制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記誘導情報が、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方の情報、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ前記被検体内導入装置を誘導するために該被検体内導入装置に生じさせる速度または角速度の情報、あるいは、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ前記被検体内導入装置を誘導するために該被検体内導入装置に生じさせる加速度または角加速度の情報であることを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記駆動磁界形成部が、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルと、前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、該駆動信号生成部で生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替える切替部と、を含み、前記制御部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することで前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替えることを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記駆動磁界形成部が、前記駆動磁界を発生する駆動コイルと、前記駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を含み、前記制御部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動信号生成部が生成する前記駆動信号を制御することを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記位置検出部が、前記磁界に含まれる前記共振磁界の磁界分布を真値とし、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に前記被検体内導入装置が在ると仮定した場合に該被検体内導入装置が形成する共振磁界の磁界分布を推定値の初期値とする最小二乗法を用いた収束計算によって前記位置および向きの少なくとも一方を検出することを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記位置検出部が、前記検出空間近傍に配置されたコイルが前記共振磁界によって誘導されることで生じた干渉磁界の成分を前記磁界から除去することで前記磁界を補正する干渉補正部を含み、前記干渉補正部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記磁界に含まれる前記共振磁界以外の磁界成分を前記磁界から除去することを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記検出空間近傍に配置されたコイルが、前記駆動磁界を発生する駆動コイルであることを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、前記被検体内導入装置が、該被検体内導入装置の筐体に固定された磁石を含み、前記誘導部が、前記磁石に作用するガイダンス磁界を発生するガイダンスコイルを含み、前記検出空間近傍に配置されたコイルが、前記ガイダンスコイルであることを特徴としている。

上記した本発明による位置検出システムは、複数の前記磁気センサと、前記複数の磁気センサのうち前記磁界の読出対象とする磁気センサを少なくとも１つ選択する選択部と、前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記選択部を制御する選択制御部と、を備えたことを特徴としている。

本発明による他の位置検出システムは、特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置と、前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成部と、前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサから検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出された異なる時刻での前記位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測部と、前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界形成部と前記位置検出部とを制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、前記駆動磁界形成部が、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルと、前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、該駆動信号生成部で生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替える切替部と、を含み、前記制御部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することで前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替えることを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、前記駆動磁界形成部が、前記駆動磁界を発生する駆動コイルと、前記駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を含み、前記制御部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動信号生成部が生成する前記駆動信号を制御することを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、前記位置検出部が、前記磁界に含まれる前記共振磁界の磁界分布を真値とし、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に前記被検体内導入装置が在ると仮定した場合に該被検体内導入装置が形成する共振磁界の磁界分布を推定値の初期値とする最小二乗法を用いた収束計算によって前記位置および向きの少なくとも一方を検出することを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、前記位置検出部が、前記検出空間近傍に配置されたコイルが前記共振磁界によって誘導されることで生じた干渉磁界の成分を前記磁界から除去することで前記磁界を補正する干渉補正部を含み、前記干渉補正部が、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記磁界に含まれる前記共振磁界以外の磁界成分を前記磁界から除去することを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、前記検出空間近傍に配置されたコイルが、前記駆動磁界を発生する駆動コイルであることを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出システムは、複数の前記磁気センサと、前記複数の磁気センサのうち前記磁界の読出対象とする磁気センサを少なくとも１つを選択する選択部と、前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記選択部を制御する選択制御部と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明による位置検出方法は、特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部を備えた位置検出システムによって、前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出方法であって、前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成ステップと、前記特定周波数の駆動磁界によって前記被検体内導入装置から前記共振磁界を発生させる共振磁界発生ステップと、前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁界検出ステップと、前記磁界検出ステップで検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を導出する位置検出ステップと、前記位置検出ステップで導出された前記位置および向きの少なくとも一方と、前記誘導部が前記被検体内導入装置を前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する際の誘導情報とを用いて、前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測ステップと、前記予測ステップで予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界を制御する制御ステップと、を含むことを特徴としている。

上記した本発明による位置検出方法は、前記駆動磁界形成ステップが、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、該駆動信号生成ステップで生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかから選択する駆動コイル選択ステップと、前記駆動信号を前記駆動コイルに入力する駆動信号入力ステップと、を含み、前記制御ステップが、前記予測ステップによって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動コイル選択ステップで選択する駆動コイルを制御することを特徴としている。

また、本発明による他の位置検出方法は、特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を位置検出システムによって検出する位置検出方法であって、前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成ステップと、前記特定周波数の駆動磁界によって前記被検体内導入装置から前記共振磁界を発生させる共振磁界発生ステップと、前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁界検出ステップと、前記磁界検出ステップで検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出ステップと、前記位置検出ステップで検出された異なる時刻での前記位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測ステップと、前記予測ステップで予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界を制御する制御ステップと、を含むことを特徴としている。

上記した本発明による他の位置検出方法は、前記駆動磁界形成ステップが、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、該駆動信号生成ステップで生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかから選択する駆動コイル選択ステップと、前記駆動信号を前記駆動コイルに入力する駆動信号入力ステップと、を含み、前記制御ステップが、前記予測ステップによって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動コイル選択ステップで選択する駆動コイルを制御することを特徴としている。

本発明によれば、位置検出部で検出された位置および向きの少なくとも一方を用いて予測されたある時刻での被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方に基づいて、制御部が駆動磁界形成部を制御して、被検体内導入装置に共振磁界を発生させる駆動磁界を発生させるため、被検体内導入装置の位置や向きなどに変更が生じている場合でも予測した位置に基づいて適切な駆動磁界を発生させることが可能となり、この結果、正確な位置検出が可能な位置検出システムおよび位置検出方法を実現することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１による位置検出磁気誘導システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１または２によるＬＣマーカの概略構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１または２によるＬＣマーカの概略構成例を示す外観図である。 図４は、本発明の実施の形態１または２における駆動磁界と合成磁界と誘導磁界との関係を示す図である。 図５は、直前に導出された位置検出結果に基づいて検出空間内に駆動磁界を形成する場合を説明するための図である。 図６は、予測位置・向きに基づいて検出空間内に駆動磁界を形成する場合を説明するための図である。 図７は、本発明の実施の形態１または２による位置検出処理の概略を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２による位置検出システムの概略構成を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、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、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがって、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、したがって、本発明は例示された数値に限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１による位置検出磁気誘導システム１の構成および動作を、図面を用いて詳細に説明する。

（位置検出構成）
図１は、本実施の形態による位置検出システム１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、位置検出システム１は、被検体内導入装置としてのＬＣマーカ１０が導入された被検体を収容する検出空間Ｋと、検出空間Ｋ内のＬＣマーカ１０の位置および向き（姿勢または方向ともいう）を検出する外部装置２００と、を備える。

・ＬＣマーカ
ＬＣマーカ１０は、図１に示すように、位置検出用の共振磁界を発生する共振磁界発生部１１（図１参照）を有する。共振磁界発生部１１は、並列接続されたキャパシタ（Ｃ）とインダクタ（Ｌ）とよりなるＬＣ共振回路を含み、特定周波数の位置検出用の磁界、例えば共振周波数Ｆ０と略等しい周波数の位置検出用の磁界（以下、駆動磁界という）によってＬＣ共振回路を励起することで、駆動磁界と等しい周波数の共振磁界を発生する。なお、共振周波数Ｆ０は、並列接続されたキャパシタ（Ｃ）とインダクタ（Ｌ）とによって決定されるＬＣ共振回路の共振周波数である。

また、ＬＣマーカ１０は、例えばカプセル型医療装置としての機能を有していてもよい。この場合、ＬＣマーカ１０は、図２に示すように、例えば、ＬＣ共振回路１１１と、ＬＣマーカ１０内の各部を制御するＬＣマーカ制御部１３と、ＬＣマーカ制御部１３が実行する各種プログラムや被検体内情報取得部１４が取得した被検体内情報等を記憶するメモリ部１２と、被検体内における各種情報を取得する被検体内情報取得部１４と、被検体内情報取得部１４が取得した被検体内情報を無線信号としてＬＣマーカ１０外部へ送信する無線送信部１５および送信用アンテナ１５ａと、外部装置２００から無線信号として送信された各種操作指示等を受信する無線受信部１６および受信用アンテナ１６ａと、ＬＣマーカ１０内の各部に電力を供給する内部電源１７と、を含む。なお、図２は、本実施の形態によるＬＣマーカ１０の概略構成例を示すブロック図である。

上記構成において、被検体内情報取得部１４は、例えば被検体内情報としての被検体内画像を取得する撮像部１４２と、撮像部１４２で被検体内を撮像する際に被検体内を照明する照明部１４１と、撮像部１４２で取得された被検体内画像に所定の信号処理を実行する信号処理部１４３と、を有する。

撮像部１４２は、例えば図３に示すように、入射した光を電気信号に変換して像を形成する撮像素子１４２ａと、撮像素子１４２ａの受光面側に配設された対物レンズ１４２ｃと、撮像素子１４２ａを駆動する不図示の撮像素子駆動回路と、を有する。なお、図３は、本実施の形態によるＬＣマーカ１０の概略構成例を示す外観図である。

図３に示すように、撮像素子１４２ａには、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラなどを用いることができる。撮像素子駆動回路は、ＬＣマーカ制御部１３からの制御のもと、撮像素子１４２ａを駆動してアナログ信号の被検体内画像を取得する。また、撮像素子駆動回路は、撮像素子１４２ａから読み出したアナログ信号の被検体内画像を信号処理部１４３へ出力する。

また、図３に示すように、照明部１４１は、複数の光源１４１Ａと、各光源１４１Ａを駆動する不図示の光源駆動回路と、を有する。各光源１４１Ａには、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることができる。光源駆動回路は、ＬＣマーカ制御部１３からの制御のもと、撮像部１４２の駆動に合わせて光源１４１Ａを駆動することで、被検体内を照明する。

ＬＣマーカ１０は、永久磁石Ｍを備える。永久磁石Ｍは、ＬＣマーカ１０の筐体１８に対して固定されている。したがって、移動目標の位置や向きに応じてＬＣマーカ１０自体の位置や向きを誘導することを目的として検出空間Ｋ内に形成された磁界（以下、ガイダンス磁界という）がＬＣマーカ１０の永久磁石Ｍに作用することで、ＬＣマーカ１０の位置や向きを外部から制御することが可能となる。

なお、上記した各部（１１、１２、１３、１４、１５、１５ａ、１６、１６ａ、１７およびＭ）は、例えばカプセル型の筐体１８内に収納される。例えば図３に示すように、筐体１８は、一方の端が半球状のドーム形状をしており他方の端が開口された略円筒形状または半楕円球状の形状の容器１８ａと、半球形状を有し、容器１８ａの開口に嵌められることで筐体１８内を封止するキャップ１８ｂと、よりなる。この筐体１８は、例えば被検体が飲み込める程度の大きさである。また、本実施の形態では、少なくともキャップ１８ｂが透明な材料で形成される。上述した光源１４１Ａは、上述の光源駆動回路（不図示）を搭載する回路基板１４１Ｂ上に実装される。同様に、撮像素子１４２ａおよび対物レンズ１４２ｃは、撮像素子駆動回路（不図示）を搭載する回路基板（不図示）上に実装される。光源１４１Ａを実装する回路基板１４１Ｂおよび撮像素子１４２ａを実装する回路基板は、筐体１８内における透明なキャップ１８ｂ側に配置される。この際、各回路基板における素子搭載面は、キャップ１８ｂ側に向けられる。したがって、撮像素子１４２ａおよび光源１４１Ａの撮像／照明方向は、図３に示すように、透明なキャップ１８ｂを介してＬＣマーカ１０外へ向けられる。

・検出空間
図１に戻り説明する。検出空間Ｋには、検出空間Ｋ内にそれぞれ異なる方向の略均一な駆動磁界を形成する駆動コイルＤ＿ｘ、Ｄ＿ｙおよびＤ＿ｚ（以下、任意の駆動コイルの符号をＤとする）と、検出空間Ｋ内にそれぞれ異なる方向のガイダンス磁気を形成するガイダンスコイルＧ＿ｘ、Ｇ＿ｙおよびＧ＿ｚ（以下、任意のガイダンスコイルの符号をＧとする）と、ＬＣマーカ１０のＬＣ共振回路１１１が発生した共振磁界を検出する複数のセンスコイルＳ＿１、Ｓ＿２、…（以下、任意のセンスコイルの符号をＳとする）と、が配設される。

各駆動コイルＤ＿ｘ、Ｄ＿ｙおよびＤ＿ｚは、それぞれ検出空間Ｋを挟んで対向する不図示の駆動コイルと対をなし、それぞれ検出空間Ｋ内に略均一な駆動磁界を形成する。例えば、駆動コイルＤ＿ｘおよびこれと対をなす駆動コイルは、検出空間Ｋ内にｘ軸方向の略均一な磁力線の駆動磁界を形成する。同様に、駆動コイルＤ＿ｙおよびこれと対をなす駆動コイルは、検出空間Ｋ内にｙ軸方向の略均一な磁力線の駆動磁界を形成し、駆動コイルＤ＿ｚおよびこれと対をなす駆動コイルは、検出空間Ｋ内にｚ軸方向の略均一な磁力線の駆動磁界を形成する。ただし、これに限定されず、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸と平行でない磁力線の駆動磁界を形成する駆動コイルを設けてもよい。また、以下では、説明の簡略化のため、図示されている方の駆動コイルＤに着目する。

以上のように、異なる方向の駆動磁界を形成できる複数の駆動コイルＤを設けることで、ＬＣマーカ１０の位置や向きに応じて最適な駆動磁界を形成する駆動コイルＤを選択して駆動することが可能となる。この結果、ＬＣマーカ１０のＬＣ共振回路１１１（特にインダクタ（Ｌ））が検出空間Ｋ内において如何なる方向を向いたとしても安定した強度の共振磁界をＬＣ共振回路１１１に発生させることが可能となり、これにより、ＬＣマーカ１０の位置検出精度を改善することが可能となる。

また、各ガイダンスコイルＧ＿ｘ、Ｇ＿ｙおよびＧ＿ｚは、それぞれ検出空間Ｋを挟んで対向する不図示のガイダンスコイルと対をなし、それぞれＬＣマーカ１０（特に永久磁石Ｍ）の位置や向きに応じてＬＣマーカ１０を目標とする位置や向きへ誘導するためのガイダンス磁界を検出空間Ｋ内に形成する。なお、以下では、説明の簡略化のため、図示されている方のガイダンスコイルＧに着目する。

また、各センスコイルＳは、例えばｙ軸方向の磁界の強度および方向を検出可能なコイルよりなる磁気センサである。ただし、これに限定されず、例えば磁気抵抗素子や磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）などよりなる磁気センサを用いて各センスコイルＳを構成してもよい。また、各センスコイルＳを、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のうち少なくとも２軸方向の磁界強度を検出する２軸／３軸磁気センサなどで構成することも可能である。

なお、センスコイルＳは、例えば検出空間Ｋ内またはその近傍に配設された不図示の回路基板に実装される。この回路基板は、駆動コイルＤおよびガイダンスコイルＧの少なくとも一方が発生した磁界の影響を受け難く且つＬＣ共振回路１１１が発生した共振磁界を入力し易い位置に配置される。これにより、不要な磁界の影響が低減されるため、ＬＣマーカ１０の精確な位置および向きを導出することが可能となる。例えば、回路基板は、ＬＣマーカ１０が導入される被検体が載置される載置台（不図示）の下側や（図１参照）、検出空間Ｋ上方の天井に固定される。

・外部装置
また、外部装置２００は、駆動コイルＤの駆動に用いる信号（以下、駆動信号という）を出力する駆動コイル駆動部２２０と、ガイダンスコイルＧの駆動に用いる信号（以下、ガイダンス信号という）を出力するガイダンスコイル駆動部２３０と、センスコイルＳより読み出した電圧変化（以下、これを検出信号という）からＬＣマーカ１０の位置および向きの情報（以下、単に位置・向きという）を導出する位置検出部２１０と、外部装置２００内の各部を制御する制御部２０１と、制御部２０１が各部を制御する際に実行する各種プログラムおよびパラメータ等を記憶するメモリ部２０２と、操作者がＬＣマーカ１０に対する各種操作指示やＬＣマーカ１０の誘導目標とする位置や向きを入力する操作入力部２０３と、位置検出部２１０で導出されたＬＣマーカ１０の位置や向きおよびＬＣマーカ１０から取得した被検体内情報を画像（映像を含む）や音声で表示する表示部２０４と、ＬＣマーカ１０から無線信号として送信された被検体内情報等を受信する無線受信部２０５と、ＬＣマーカ１０へ撮像指示などの各種操作指示を無線信号として送信する無線送信部２０６と、を備える。

さらに、外部装置２００は、位置検出部２１０で導出されたＬＣマーカ１０の位置・向きと、ガイダンスコイル駆動部２３０がガイダンスコイルＧを用いてＬＣマーカ１０を誘導する誘導情報（後述するガイダンス情報に相当）と、からＬＣマーカ１０のある時刻（タイミングともいう）での位置および向きを予測する予測部としての位置・方向予測部２１５を備える。

制御部２０１は、例えばＣＰＵやＭＰＵなどで構成され、メモリ部２０２から読み出したプログラムおよびパラメータに従って、外部装置２００内の各部を制御する。また、メモリ部２０２は、例えばＲＡＭやＲＯＭなどで構成され、制御部２０１が各部を制御する際に実行するプログラムおよびパラメータを保持する。このメモリ部２０２には、ＬＣマーカ１０から受信した被検体内情報や位置検出部２１０が導出したＬＣマーカ１０の位置や向き等の情報が適宜格納される。

また、メモリ部２０２には、後述する駆動情報と補正量とキャリブレーション情報とガイダンス情報とが適宜格納されている。駆動情報は、例えば位置・向きに対応づけてメモリ部２０２において管理される。補正量は、例えば位置・向きに対応づけてメモリ部２０２において管理される。キャリブレーション情報は、例えば駆動情報と対応づけてメモリ部２０２において管理される。ガイダンス情報は、例えば位置・向きに対応づけてメモリ部２０２において管理される。

さらに、メモリ部２０２には、ＬＣマーカ１０の位置・向きが後述する共振磁界の情報に対応づけて管理されていてもよい。これにより、後述するキャリブレーション処理によって抽出した共振磁界の情報から容易かつ迅速にＬＣマーカ１０の位置・向きを導出することが可能となる。ただし、本発明はこれに限定されず、抽出した共振磁界の情報から逐次ＬＣマーカ１０の位置・向きを導出するように構成してもよい。

操作入力部２０３は、例えばキーボードやマウスやテンキーやジョイスティックなどで構成され、撮像指示（その他の被検体内情報取得指示を含む）などのＬＣマーカ１０に対する各種操作指示や、ＬＣマーカ１０の誘導目標とする位置や向きや、表示部２０４に表示する画面を切り替える画面切替指示などを、操作者が入力するための構成である。なお、表示部２０４に表示する画面の切替機能は、ＬＣマーカ１０が複数の撮像部１４２を備えている場合に有効である。

表示部２０４は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイやＬＥＤアレイなどの表示装置で構成され、ＬＣマーカ１０の位置や向き等の情報やＬＣマーカ１０から送信された被検体内画像等の被検体内情報を表示する。また、表示部２０４には、スピーカなどを用いた音声再生機能を搭載していてもよい。表示部２０４は、この音声再生機能を用いて各種操作ガイダンスやＬＣマーカ１０のバッテリ残量などについての情報（警告等を含む）を操作者に音で報知する。

無線受信部２０５は、検出空間Ｋに近接して配置されたダイポールアンテナなどよりなる不図示の受信用アンテナに接続されている。この受信用アンテナは、例えば検出空間Ｋ近傍に配置される。無線受信部２０５は、受信用アンテナを介してＬＣマーカ１０から無線信号として送信された被検体内画像等を受信し、受信した信号にフィルタリング、ダウンコンバート、復調および復号化などの種々の処理を実行した後、これを制御部２０１へ出力する。

無線送信部２０６は、検出空間Ｋに近接して配置されたダイポールアンテナなどよりなる不図示の送信用アンテナに接続されている。この送信用アンテナは、例えば検出空間Ｋ近傍に配置される。無線送信部２０６は、制御部２０１から入力されたＬＣマーカ１０に対する各種操作指示などの信号に、送信用の基準周波数信号への重畳や変調やアップコンバートなどの種々の処理を実行した後、これを電波信号として送信用アンテナからＬＣマーカ１０へ送信する。

また、図１における駆動コイル駆動部２２０と駆動コイルＤとは、検出空間Ｋ内に位置検出用の駆動磁界を形成する駆動磁界形成部として機能する。このうち、駆動コイル駆動部２２０は、例えば、駆動信号を生成する駆動信号生成部２２１と、駆動信号の入力先駆動コイルＤを何れかの駆動コイルＤに切り替える切換部としての駆動コイル切替部２２２と、を含む。

駆動信号生成部２２１は、例えば、制御部２０１から入力された制御信号に従って、ＬＣマーカ１０におけるＬＣ共振回路１１１の共振周波数Ｆ０と略等しい周波数の信号波形を算出し、この信号波形を用いて共振周波数Ｆ０に略等しい周波数の駆動信号を生成する。また、駆動信号生成部２２１は、生成した駆動信号を電流増幅した後、増幅後の駆動信号を駆動コイル切替部２２２へ出力する。

駆動コイル切替部２２２は、制御部２０１からの制御の下、駆動信号の入力先を複数の駆動コイルＤの中から何れかの対をなす駆動コイルＤに切り替える。このように選択された駆動コイルＤに駆動信号生成部２２１から出力された駆動信号が入力されることで、検出空間Ｋ内にＬＣ共振回路１１１を励起させる最適な駆動磁界が形成される。

なお、制御部２０１は、後述する位置・方向予測部２１５によって予測されたＬＣマーカ１０の位置および向き（以下、予測位置・向きという）に基づいて、駆動コイル切替部２２２を駆動制御する。言い換えれば、制御部２０１は、予測位置・向きに基づいて、駆動コイル切替部２２２を駆動制御するための情報（後述する駆動情報に相当）を切り替え、この駆動情報に従って駆動コイル駆動部２２０を駆動制御する。これにより、ＬＣマーカ１０が予測位置・向きにある場合に最適となる駆動磁界を形成することが可能な駆動コイルＤが選択されて、これに駆動信号が入力されるため、検出空間Ｋ内に最適な駆動磁界を形成することが可能となる。なお、駆動情報とは、駆動磁界を発生させる際に駆動する駆動コイルＤの識別情報やこの駆動コイルＤに入力する駆動信号の振幅値および位相などの情報である。

また、図１におけるセンスコイルＳおよび位置検出部２１０は、駆動コイルＤと駆動コイル駆動部２２０とからなる駆動磁界形成部が形成した駆動磁界に応じてＬＣマーカ１０が発生した共振磁界を用いてＬＣマーカ１０の位置や向きを導出する。このうち、位置検出部２１０は、例えば、信号検出部２１１と、磁界の読み出しに用いる磁気センサを選択する選択部としてのセンスコイル選択部２１２と、干渉補正部２１３と、位置情報演算部２１４と、を含む。

センスコイル選択部２１２は、例えば、制御部２０１からの制御の下、信号検出部２１１が検出信号の読み出し対象とするセンスコイルＳを複数のセンスコイルＳの中から選択する。制御部２０１は、センスコイル選択部２１２を制御する選択制御部としての機能も有する。なお、制御部２０１は、例えば２次元配列された複数のセンスコイルＳのうち読出対象とする１つ以上のセンスコイルＳから検出信号が読み出されるようにセンスコイル選択部２１２を制御する。

信号検出部２１１は、定期的または不定期に、センスコイルＳに生じた電圧変化を検出信号として読み出し、読み出した検出信号に適宜、増幅、帯域制限、Ａ／Ｄ変換、および、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの処理を実行することで、選択中のセンスコイルＳに入力された磁界の情報を示すデータ（以下、これをＦＦＴデータまたは検出値という）を生成する。なお、各センスコイルＳから読み出した検出信号は、各センスコイルＳが配置された位置における磁界の強度や位相などの磁界情報を電圧の変化で表した信号である。また、ＦＦＴデータは、センスコイルＳから読み出した検出信号に含まれる磁界情報を強度と位相との成分よりなる情報に変換したデータである。このように生成されたＦＦＴデータは、例えばセンスコイル選択部２１２を介して干渉補正部２１３に入力される。

干渉補正部２１３は、センスコイル選択部２１２を介して入力されたＦＦＴデータからこれに含まれる共振磁界以外の磁界成分、すなわち干渉磁界などの不要な磁界の成分（情報ともいう）を除去する。

ここで、ＦＦＴデータに含まれる不要な磁界には、検出空間Ｋの近傍に配置されたコイル（駆動コイルＤやガイダンスコイルＧなど）がＬＣ共振回路１１１からの共振磁界によって干渉されることで発生した、共振磁界に対して略１８０°の位相差を持つ磁界（干渉磁界）が含まれる。そこで本実施の形態では、直前に位置情報演算部２１４から制御部２０１に入力された予測位置・向きに応じた補正量を用いてＦＦＴデータから不要な磁界の成分を除去する。以下、これを補正処理という。

上記のような補正量は、例えば、駆動コイルＤおよびガイダンスコイルＧそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部を設け、これによって検出された電流値から各駆動コイルＤおよびガイダンスコイルＧそれぞれが発生した干渉磁界の情報（これもＦＦＴデータである）をシミュレーションすることや実測によって予め求めておくことで取得することができる。また、取得しておいた補正量は、位置や向きに対応づけてＬＵＴ（ルックアップテーブル）などに登録され、例えばメモリ部２０２に格納される。

また、位置検出時の補正処理では、制御部２０１が、直前に位置情報演算部２１４から入力された位置・向き（すなわち、前回の位置・向き）を用いてメモリ部２０２内のＬＵＴを参照することで、前回、位置情報演算部２１４から入力された位置・向きに対応づけられた補正量を取得し、これを干渉補正部２１３に入力する。干渉補正部２１３は、センスコイル選択部２１２を介して入力されたＦＦＴデータと制御部２０１から入力された補正量とを用いて補正処理を実行することで、ＦＦＴデータから干渉磁界の成分を除去する。

ただし、これに限定されず、位置や向きに応じた補正用のパラメータを予めＬＵＴに登録しておき、適宜、予測位置・向きを用いてＬＵＴを参照することで取得された補正用のパラメータを用いてＦＦＴデータから位置・向きを導出するように構成してもよい。

以上のように補正されたＦＦＴデータは、位置情報演算部２１４に入力される。位置情報演算部２１４は、入力された補正後のＦＦＴデータに対して所定の演算処理を実行することで、補正後のＦＦＴデータからＬＣマーカ１０の位置・向きを導出する。以下、この処理を、位置導出処理という。

ただし、補正後のＦＦＴデータには、ＬＣ共振回路１１１が発生した共振磁界の他に、駆動磁界も含まれる。ここで図４に示すように、ＬＣマーカ１０が発生する共振磁界（以下、強度および位相を示す平面空間に展開した共振磁界のベクトルをＦ＿ｒｅｓｏという）は、駆動磁界（以下、強度および位相を示す平面空間に展開した駆動磁界のベクトルをＦ＿ｄｒｉｖという）に対して９０°の位相差を有する。したがって、補正後のＦＦＴデータに含まれる磁界（以下、これを合成磁界とし、強度および位相を示す平面空間に展開した合成磁界のベクトルをＦ＿ｄｔｃｔという）から駆動磁界Ｆ＿ｄｒｉｖを除去して共振磁界Ｆ＿ｒｅｓｏを取り出すためには、合成磁界Ｆ＿ｄｔｃｔから駆動磁界Ｆ＿ｄｒｉｖに対して９０°の位相差を有するベクトル成分を抽出する必要がある。なお、図４は、本実施の形態における駆動磁界と合成磁界と誘導磁界との関係を示す図である。

そこで本実施の形態では、検出空間Ｋ内にＬＣマーカ１０（すなわちＬＣ共振回路１１１）が導入されていない状態で駆動コイルＤを駆動して検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成し、この状態で実際にセンスコイルＳや検出空間Ｋ内に配置された不図示の磁界センサで検出された駆動磁界Ｆ＿ｄｒｉｖの位相成分（以下、これをキャリブレーション情報という）を予め導出しておく。また、導出したキャリブレーション情報を、例えば駆動情報に対応づけてＬＵＴ（ルックアップテーブル）などに保持しておく。位置検出時の処理（後述する位置検出処理に相当）では、制御部２０１が駆動コイル駆動部２２０を駆動した際の駆動情報を位置情報演算部２１４に入力し、位置情報演算部２１４が制御部２０１から入力された駆動情報を用いてＬＵＴを参照して合成磁界Ｆ＿ｄｔｃｔから除去すべき駆動磁界Ｆ＿ｄｒｉｖの位相を取得し、この位相に基づいて補正後のＦＦＴデータから共振磁界Ｆ＿ｒｅｓｏを抽出する。以下、補正後のＦＦＴデータ、すなわち合成磁界Ｆ＿ｄｔｃｔから駆動磁界Ｆ＿ｄｒｉｖを除去する処理をキャリブレーション処理という。その後、制御部２０１は、位置情報演算部２１４を駆動して位置導出処理を実行することで、抽出した共振磁界Ｆ＿ｒｅｓｏからＬＣマーカ１０の位置を導出する。

以上のような補正処理、キャリブレーション処理および位置導出処理を経て導出された位置・向きは、後述するガイダンスコイル駆動部２３０と位置・方向予測部２１５と制御部２０１とにそれぞれ入力される。

また、図１におけるガイダンスコイル駆動部２３０とガイダンスコイルＧとは、目標とする位置および向き（以下、単に目標位置・向きという）へＬＣマーカ１０を誘導するためのガイダンス磁界を検出空間Ｋ内に形成して、ＬＣマーカ１０を目的とする位置および向きへ誘導する誘導部として機能する。

ガイダンスコイル駆動部２３０は、例えば、位置情報演算部２１４において導出されたＬＣマーカ１０の位置・向きと制御部２０１から入力された目標位置・向きとに基づいて、ＬＣマーカ１０を目標位置・向きへ誘導するための情報（以下、これをガイダンス情報という）を取得し、このガイダンス情報に基づいて共振周波数Ｆ０と異なる周波数の信号波形を１つ以上生成し、この信号波形を用いて１つ以上のガイダンスコイルＧに入力するガイダンス信号を適宜生成する。また、ガイダンスコイル駆動部２３０は、生成したガイダンス信号を適宜電流増幅した後、増幅後のガイダンス信号を該当するガイダンスコイルＧへ出力する。これにより、ＬＣマーカ１０を目標位置・向きへ誘導するためのガイダンス磁界が検出空間Ｋ内に形成される。さらに、ガイダンスコイル駆動部２３０は、取得したガイダンス情報を位置・方向予測部２１５に入力する。

なお、目標とするＬＣマーカ１０の位置・向きは、例えば、操作者が操作入力部２０３を用いて外部装置２００に入力する。また、操作者は、操作入力部２０３を用いてＬＣマーカ１０に被検体内情報の取得指示などを入力することも可能である。

また、ガイダンス情報には、目標とする位置および向き（目標位置・向き）や、目標とするＬＣマーカ１０の速度および角速度（目標速度・角速度）や、目標とするＬＣマーカ１０の加速度および角加速度（目標加速度・角加速度）など、種々の情報を用いることができる。以下では、目標位置・向きを用いた場合と、目標速度・角速度を用いた場合と、目標加速度・角加速度を用いた場合との３つのケースについて例を挙げる。

さらに、ガイダンス情報は、例えば、入力されたＬＣマーカ１０の位置・向きおよび目標位置・向きに対応づけてＬＵＴなどに予め登録される。ただし、これに限定されず、例えば入力されたＬＣマーカ１０の位置・向きと目標位置・向きとから求まる、ＬＣマーカ１０へ要求する移動量および姿勢の変化量をベクトルで表したものに、ガイダンス情報を対応づけて、予めＬＵＴ等に登録しておいてもよい。

位置・方向予測部２１５は、位置情報演算部２１４から入力されたＬＣマーカ１０の位置・向きとガイダンスコイル駆動部２３０から入力されたガイダンス情報とを用いて、時間軸上における１つ以上のタイミングでのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測する。以下、この処理を位置・方向予測処理という。ここで、時間軸上における１つ以上のタイミングとは、現在に対する、過去、現在または未来の時刻である。すなわち、位置・方向予測部２１５は、入力されたＬＣマーカ１０の位置・向きとガイダンス情報とを用いて任意のタイミングでのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測することができる。なお、本実施の形態において、位置・方向予測部２１５がＬＣマーカ１０の位置・向きを予測する期間は、例えばガイダンス情報によってＬＣマーカ１０を誘導する期間であるが、本発明はこれに限定されず、例えば過去の位置・向きならびにガイダンス情報から計算、シミュレーションまたは経験的に、任意のタイミングのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測するように構成することもできる。

例えばガイダンス情報として目標位置・向きを用いる場合、位置・方向予測部２１５には、位置情報演算部２１４で導出された最新の位置検出結果（最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０））が、位置検出を行った時刻（これを位置検出時刻Ｔ_０とする）と共に入力される。また、位置・方向予測部２１５には、操作者から入力された目標位置・向き（これを目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）とする）も制御部２０１を介して入力される。位置・方向予測部２１５は、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）ならびに位置検出時刻Ｔ_０と目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）とから、ＬＣマーカ１０が目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）に達する時刻（これを到達時刻Ｔとする）を導出する。この到達時刻Ｔは、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）から目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）までの距離や角度と、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）の導出を行った位置検出時刻Ｔ_０とから、経験的またはシミュレーション等によって導出することが可能である。

また、位置・方向予測部２１５は、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）ならびに位置検出時刻Ｔ_０と目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）ならびに到達時刻Ｔとを用いて、位置検出時刻Ｔ_０から到達時刻Ｔまでのある時刻（以下、これを予測時刻Ｔ_１とする）におけるＬＣマーカ１０の位置・向き（以下、これを予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）とする）を導出する。具体的には、以下の式１〜式５を用いて、予測時刻Ｔ_１におけるＬＣマーカ１０の予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）を導出することができる。なお、予測時刻Ｔ_１は、位置検出時刻Ｔ_０を計時開始時刻としたときの経過時間に相当するものとする。

また、例えばガイダンス情報として目標速度・角速度を用いる場合、位置・方向予測部２１５には、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）と位置検出時刻Ｔ_０との他に、ガイダンスコイル駆動部２３０において最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）と目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）とに基づいて導出された目標とするＬＣマーカ１０の速度および角速度（目標速度・角速度（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ，ωθ，ωφ））が入力される。位置・方向予測部２１５は、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）ならびに目標速度・角速度（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ，ωθ，ωφ）とから、予測時刻Ｔ_１におけるＬＣマーカ１０の予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）を導出する。具体的には、以下の式６〜式１０を用いて、予測時刻Ｔ_１におけるＬＣマーカ１０の予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）を導出することができる。なお、目標速度・角速度（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ，ωθ，ωφ）は、操作入力部２０３から操作者により直接入力されてもよい。

また、例えばガイダンス情報として目標加速度・角加速度を用いる場合、位置・方向予測部２１５には、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）と位置検出時刻Ｔ_０との他に、ガイダンスコイル駆動部２３０において最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）と目標位置・向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）とに基づいて導出された目標とするＬＣマーカ１０の加速度および角加速度（目標加速度・角加速度（ＡＸ，ＡＹ，ＡＺ，Ａθ，Ａφ））が入力される。位置・方向予測部２１５は、最新の位置・向き（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０，φ_０）ならびに目標加速度・角加速度（ＡＸ，ＡＹ，ＡＺ，Ａθ，Ａφ）とから、予測時刻Ｔ_１におけるＬＣマーカ１０の予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）を導出する。具体的には、以下の式１１〜式１５を用いて、予測時刻Ｔ_１におけるＬＣマーカ１０の予測位置・向き（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１，θ_１，φ_１）を導出することができる。なお、目標加速度・角加速度（ＡＸ，ＡＹ，ＡＺ，Ａθ，Ａφ）は、操作入力部２０３から操作者により直接入力されてもよい。

以上のようにして導出された予測位置・向きは、制御部２０１に入力される。制御部２０１は、入力された予測位置・向きに基づいて駆動コイル駆動部２２０を駆動制御することで、ＬＣマーカ１０の予測位置・向きに対して最適な駆動磁界を検出空間Ｋ内に形成する。ここで、予測位置・向きに基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合と、直前に導出された位置検出結果（すなわち、１つ前のタイミングにおける位置・向き）に基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合とについて、図５および図６を用いて詳細に説明する。なお、図５は、直前に導出された位置検出結果（すなわち、１つ前のタイミングにおける位置・向き）に基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合を説明するための図である。また、図６は、予測位置・向きに基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合を説明するための図である。

直前に導出された位置検出結果に基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合では、まず、図５（ａ）に示すように、タイミングｔ１００において、直前の位置検出処理によって得られた位置・向き（すなわち、最新の位置・向き）がＰ０であり、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きがＲＰ１であり、この際に、最新の位置・向きＰ０に基づいて選択される最適な駆動磁界を発生する駆動コイルＤと、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ１に基づいて選択されるべき最適な駆動磁界を発生する駆動コイルＤとが、共に駆動コイルＤ１であるとする。この場合、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ１に対して最適な駆動コイルＤと現実に選択される駆動コイルＤとが同じである。このため、このタイミングｔ１００での位置検出処理によって導出される位置・向きＰ１００は、実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ１と略同じ位置・向きとなる（Ｐ１００≒ＲＰ１）。

また、図５（ｂ）に示すように、次のタイミングｔ２００では、タイミングｔ１００からタイミングｔ２００にかけてのＬＣマーカ１０の移動方向および姿勢変更に大きな変化がなければ、基本的にはタイミングｔ１００と同様に、最新の位置・向きＰ１００に基づいて選択される最適な駆動コイルＤと、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ２に基づいて選択されるべき最適な駆動コイルＤとが、共に駆動コイルＤ１となる。このため、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ２に対して最適な駆動コイルＤと現実に選択される駆動コイルＤとが同じとなり、結果、導出される位置・向きＰ２００が実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ２と略同じ位置・向きとなる（Ｐ２００≒ＲＰ２）。

しかしながら、図５（ｃ）に示すように、次のタイミングｔ３００では、タイミングｔ２００からタイミングｔ３００にかけてのＬＣマーカ１０の移動方向および姿勢変更に大きな変化があるため、最新の位置・向きＰ２００に基づいて選択される最適な駆動コイル（駆動コイルＤ１）と、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ３に基づいて選択されるべき最適な駆動コイル（駆動コイルＤ２）とが異なってしまう。このため、タイミングｔ３００での位置検出処理によって導出される位置・向きＰ３００が、実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ３と大きく異なる場合（Ｐ３００≠ＲＰ３）が存在する。

一方、本実施の形態のように、予測位置・向きに基づいて検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する場合では、図６（ａ）に示すように、タイミングｔ１において、直前の位置検出処理によって得られた最新の位置・向きがＰ０であり、最新の位置・向きＰ０から予測されるＬＣマーカ１０の予測位置・向きがＰＰ０であり、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きがＲＰ１であり、この際に、最新の位置・向きＰ０からガイダンス情報に従って予測された予測位置・向きＰＰ０に基づいて選択される最適な駆動磁界を発生する駆動コイルＤと、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ１に基づいて選択されるべき最適な駆動磁界を発生する駆動コイルＤとが、共に駆動コイルＤ１であるとする。この場合、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ１に対して最適な駆動コイルＤと現実に選択される駆動コイルＤとが同じである。このため、このタイミングｔ１での位置検出処理によって導出される位置・向きＰ１は、実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ１と略同じ位置・向きとなる（Ｐ１≒ＲＰ１）。

また、図６（ｂ）に示すように、次のタイミングｔ２では、タイミングｔ１からタイミングｔ２にかけてのＬＣマーカ１０の移動方向および姿勢変更に大きな変化がなければ、基本的にはタイミングｔ１と同様に、最新の位置・向きＰ１からガイダンス情報に従って予測されたＬＣマーカ１０の予測位置・向きＰＰ１に基づいて選択される最適な駆動コイルＤと、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ２に基づいて選択されるべき最適な駆動コイルＤとが、共に駆動コイルＤ１となる。このため、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ２に対して最適な駆動コイルＤと現実に選択される駆動コイルＤとが同じとなり、結果、導出される位置・向きＰ２が実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ２と略同じ位置・向きとなる（Ｐ２≒ＲＰ２）。

さらに、図６（ｃ）に示すように、次のタイミングｔ３では、タイミングｔ２からタイミングｔ３にかけてのＬＣマーカ１０の移動方向および姿勢変更に大きな変化があるが、位置・方向予測部２１５を用いてタイミングｔ３でのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測しているため、最新の位置・向きＰ２からガイダンス情報に従って予測されたＬＣマーカ１０の予測位置・向きＰＰ２に基づいて選択される最適な駆動コイルＤと、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ３に基づいて選択されるべき最適な駆動コイルＤとを、共に駆動コイルＤ２とすることができる。これにより、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きＲＰ３に対して最適な駆動コイルＤと現実に選択される駆動コイルＤとが同じとなり、結果、導出される位置・向きＰ３が実際のＬＣマーカ１０の位置・向きＲＰ３と略同じ位置・向きとなる（Ｐ３≒ＲＰ３）。

このように、本実施の形態では、位置・方向予測部２１５を用いて、ガイダンス磁界を用いた誘導によるＬＣマーカ１０の移動および姿勢変更をトレースするように１つ以上のタイミングでのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測し、この予測した位置および向きに基づいて検出空間Ｋ内に最適な駆動磁界を形成する駆動コイルＤを制御部２０１が選択して駆動することで、ＬＣマーカ１０に良好な共振磁界を安定して発生させることが可能となる。この結果、位置検出システム１の位置検出精度を向上することが可能となる。

（動作）
次に、本実施の形態による位置検出システム１が実行する位置検出処理について、図面を用いて詳細に説明する。図７は、本実施の形態による位置検出処理の概略を示すフローチャートである。なお、以下では、外部装置２００内の各部を駆動制御する制御部２０１の動作に着目して説明する。

図７に示すように、本実施の形態による位置検出処理では、制御部２０１は、まず、駆動コイル駆動部２２０を初期設定に基づいて駆動することで、検出空間Ｋ内に駆動磁界を形成する（ステップＳ１０１：駆動磁界発生ステップ）。駆動磁界を形成するにあたっては、駆動コイルＤに入力すべき特定周波数の駆動信号を駆動信号生成部２２１によって生成する駆動信号生成ステップと、駆動信号生成ステップで生成された駆動信号を入力すべき駆動コイルＤを、駆動コイル切替部２２２によって複数の駆動コイルＤの何れかから選択する駆動コイル選択ステップと、駆動信号を駆動コイルＤに入力する駆動信号入力ステップとがこの順番で行われる。駆動磁界の形成に伴って、ＬＣマーカ１０から共振磁界が発生する（共振磁界発生ステップ）。

続いて、制御部２０１は、センスコイル選択部２１２を駆動してセンスコイルＳ＿１、Ｓ＿２、…を選択することで、選択したセンスコイルＳの検出信号を信号検出２１１に読み出させ（磁界検出ステップ）、各センスコイルＳより読み出した検出信号から信号検出部２１１が生成したＦＦＴデータを干渉補正部２１３へ入力する（ステップＳ１０２）。ここで、信号検出部２１１は、例えば定期的に各センスコイルＳから検出信号を読み出し、この検出信号に所定の信号処理を実行することでＦＦＴデータを生成している。また、ステップＳ１０２において制御部２０１がセンスコイル選択部２１２に選択させるセンスコイルＳは、すべてのセンスコイルＳである必要はなく、一部のセンスコイルＳのみであってもよい。

次に制御部２０１は、干渉補正部２１３を駆動することで、信号検出部２１１から出力されたＦＦＴデータを補正する（ステップＳ１０３：補正処理）。具体的には、制御部２０１は、直前に位置情報演算部２１４から入力された位置・向き（すなわち前回の位置・向き）を用いてメモリ部２０２を参照することで、位置・向きに応じた補正量を取得し、これを用いてＦＦＴデータを補正する。これにより、ＦＦＴデータに含まれる干渉磁界が除去される。なお、補正後のＦＦＴデータは、位置情報演算部２１４に入力される。

次に制御部２０１は、位置情報演算部２１４を駆動することで、補正後のＦＦＴデータからＬＣマーカ１０の位置・向きを導出する（ステップＳ１０４（位置検出ステップ）：キャリブレーション処理および位置導出処理）。具体的には、上述したキャリブレーション処理によりＦＦＴデータに含まれる駆動磁界の成分を除去して共振磁界の成分を抽出し、続いて位置導出処理により抽出した共振磁界の成分を用いてＬＣマーカ１０の位置・向きを導出する。なお、導出された位置・向きは、ガイダンスコイル駆動部２３０と位置・方向予測部２１５とに入力される。本実施の形態によるガイダンスコイル駆動部２３０は、位置情報演算部２１４から入力された最新の位置・向きと、制御部２０１から入力された目標位置・向きとに基づいて、検出空間Ｋ内にガイダンス磁界を形成することで、ＬＣマーカ１０を目標位置・向きへ誘導する。

また、次に制御部２０１は、位置・方向予測部２１５を駆動することで、例えば次にステップＳ１０２を実行するタイミングにおけるＬＣマーカ１０の位置・向きを予測する（ステップＳ１０５（予測ステップ）：位置・方向予測処理）。なお、位置・方向予測部２１５には、ガイダンスコイル駆動部２３０から、適宜または定期的に、ガイダンス情報が入力される。したがって、位置・方向予測部２１５は、ステップＳ１０４の結果、位置情報演算部２１４から入力される最新の位置・向きと、適宜または定期的にガイダンスコイル駆動部２３０から入力されるガイダンス情報とに基づいて、次にステップＳ１０２を実行するタイミングにおけるＬＣマーカ１０の位置・向きを予測する。また、予測位置・向きは、制御部２０１に入力される。

次に制御部２０１は、ステップＳ１０５において入力された予測位置・向きに基づいて駆動コイル駆動部２２０を駆動することで、ＬＣマーカ１０が予測位置・向きにある場合に最適となる駆動磁界を検出空間Ｋ内に形成する（ステップＳ１０６：制御ステップ）。具体的には、制御部２０１は、入力された予測位置・向きを用いてメモリ部２０２を参照することで、予測位置・向きに対応づけられた駆動情報を取得する。続いて、取得した駆動情報に従って駆動コイル切替部２２２を駆動することで、予測位置・向きに在るＬＣマーカ１０に対して最適な駆動磁界を発生することが可能な駆動コイルＤを選択し、この駆動コイルＤに駆動信号生成部２２１から出力された駆動信号を入力する。これにより、ＬＣマーカ１０が予測位置・向きにある場合に最適となる駆動磁界が検出空間Ｋ内に形成される。

その後、制御部２０１は、例えば操作入力部２０３を介して操作者から終了指示が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１０７）、入力されていない場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、ステップＳ１０２へ帰還して、以降、上述と同様の動作を実行する。一方、終了指示が入力されていた場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、制御部２０１は、処理を終了する。

以上のように構成および動作することで、本実施の形態では、実際の位置・方向にあるＬＣマーカ１０に安定して強い強度の共振磁界を発生させることが可能となる。この結果、位置検出結果の精度を向上することが可能となる。例えば、検出空間Ｋ内に形成する駆動磁界の方向および強度の空間分布は、使用する駆動コイルＤに依存して変化する。そこで本実施の形態では、予測位置・向きに強い強度および適した方向の駆動磁界が形成されるように駆動コイルＤを選択することで、予測位置・向きに近い実際の位置・向きに在るＬＣマーカ１０に対して強い強度および適した方向の駆動磁界を入力することが可能となり、結果、強い強度の共振磁界を発生させて精度よく位置検出を行うことが可能となる。

また、直前に導出された位置・方向に在るＬＣマーカ１０に対して適切な駆動コイルＤを使用する方法では、使用する駆動コイルＤが次の位置検出のときのＬＣマーカ１０に対して必ずしも適切な駆動コイルＤとならない場合がある。これ対し、本実施の形態では、将来のＬＣマーカ１０の移動および姿勢変化を予測し、予測された位置および向きに応じて使用する駆動コイルＤを選択するため、常に適切な駆動コイルＤを選択することが可能となり、結果、精度の高い位置検出を安定して実行することが可能となる。

（変形例１）
また、本実施の形態では、使用する駆動コイルＤの他に、この駆動コイルＤに入力する駆動信号も予測位置・向きに応じて変更するように構成することが可能である。以下、この場合を変形例１として説明する。

本変形例１では、位置・方向予測部２１５が導出した予測位置・向きに基づいて、駆動コイル切替部２２２および駆動信号生成部２２１の両方を駆動制御する。言い換えれば、制御部２０１は、予測位置・向きに基づいて、駆動コイル切替部２２２および駆動信号生成部２２１を駆動制御するための情報（後述する駆動情報に相当）を切り替え、この駆動情報に従って駆動コイル切替部２２２および駆動信号生成部２２１を駆動制御する。

具体的には、図７に示すステップＳ１０５において、制御部２０１は、入力された予測位置・向きを用いてメモリ部２０２を参照することで、予測位置・向きに対応づけられた駆動情報を取得する。続いて、取得した駆動情報に従って駆動コイル切替部２２２を駆動することで、予測位置・向きに在るＬＣマーカ１０に対して最適な駆動磁界を発生することが可能な駆動コイルＤを選択すると共に、同じく取得した駆動情報に従って駆動信号生成部２２１を駆動することで、最適な駆動磁界を発生させる駆動信号を生成し、この駆動信号を、駆動コイル切替部２２２を用いて、選択した駆動コイルＤに入力する。これにより、ＬＣマーカ１０が予測位置・向きにある場合に最適となる駆動磁界が検出空間Ｋ内に形成される。

以上のような構成および動作とすることで、本変形例１では、ＬＣマーカ１０が予測位置・向きにある場合に最適となる駆動磁界を形成することが可能な駆動コイルＤに、同じく最適な駆動磁界を発生させる駆動信号が入力されるため、より精度の高い位置検出をより安定して実行することが可能となる。すなわち、強い強度および適した方向の駆動磁界を予測位置・向きにより的確に形成することが可能となるため、予測位置・向きに近い実際の位置・向きに在るＬＣマーカ１０に対してより強い強度および適した方向の駆動磁界を入力することが可能となり、結果、より強い強度の共振磁界を発生させてより精度よく位置検出を行うことが可能となる。

（変形例２）
また、本実施の形態では、上述したように、センスコイル選択部２１２によって選択されるセンスコイルＳがすべてのセンスコイルＳである必要はなく、一部のセンスコイルＳであってもよい。以下、この場合の一例を変形例２として説明する。

ここで、センスコイルＳによって検出される共振磁界の分布は、共振磁界の発生源であるＬＣマーカ１０の位置および向きによって変化する。そのため、精度の良い位置検出に有効なセンスコイルＳは、ＬＣマーカ１０の位置・向きに依存して変化する。すなわち、強い強度の共振磁界が入力されるセンスコイルＳや、飽和（サチレーション）せずに共振磁界を検出できるセンスコイルＳは、ＬＣマーカ１０の位置・向きに依存して変化する。

そこで本変形例２では、制御部２０１が、位置・方向予測部２１５から入力された予測位置・向きに応じて読出対象とするセンスコイルＳを１つ以上選択し、これに基づいてセンスコイル選択部２１２を駆動する。これにより、精度の良い位置検出に有効な１つ以上のセンスコイルＳから読み出された検出信号より生成されたＦＦＴデータのみを干渉補正部２１３およびそれ以降の各部の処理対象とすることが可能となるため、正確な位置検出を効率よく実行することが可能となる。

なお、位置・向きと読出対象とするセンスコイルＳとの対応づけの情報は、例えば予めシミュレーションまたは実測によって取得しておくことが可能である。また、取得された対応づけの情報は、例えばメモリ部２０２において管理される。読出時の動作（例えば図７のステップＳ１０２参照）では、制御部２０１は、予測位置・向きを用いてメモリ部２０２から読出対象とするセンスコイルＳの識別情報を取得し、これに従ってセンスコイル選択部２１２を駆動することで、精度の良い位置検出に有効な１つ以上のセンスコイルＳから読み出された検出信号より生成されたＦＦＴデータのみを干渉補正部２１３に入力する。

（変形例３）
また、補正処理、キャリブレーション処理および位置導出処理を用いた位置・向きの導出には、例えば、最小二乗法を用いた収束計算を適用することが可能である。以下、この場合を変形例３として説明する。

本変形例３による収束計算では、位置情報演算部２１４は、センスコイルから読み出された検出信号に含まれる共振磁界の磁界分布（すなわち、キャリブレーション処理後のＦＦＴデータが示す共振磁界の磁界分布）を真値とし、位置・方向予測部２１５によって予測された予測位置・向きにＬＣマーカ１０（またはこれと等価的な磁気モーメント）が在ると仮定した場合にＬＣマーカ１０（またはこれと等価的な磁気モーメント）が形成する共振磁界の磁界分布を推定値の初期値とする。

ここで、上記のような最小二乗法による収束計算では、推定値の初期値が真値に近いほど、より少ない反復で値を収束させることが可能である。この結果、処理時間を短縮したり処理量を低減したりすることが可能となる。

そこで本変形例３では、推定値の初期値に、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きに近い予測位置・向きから逆算できる共振磁界の磁界分布を用いる。これにより、推定値（予測位置・向きから逆算した磁界分布）と真値（キャリブレーション処理後のＦＦＴデータが示す共振磁界の磁界分布）とを近い値とすることが可能となるため、ＬＣマーカ１０の位置・向きを迅速且つより正確に導出することが可能となる。

（変形例４）
また、本実施の形態では、干渉補正部２１３が、位置・方向予測部２１５により導出された予測位置・向きに対応する補正量を用いてＦＦＴデータを補正するように構成することも可能である。以下、この場合を変形例４として説明する。

本変形例４による位置検出時の補正処理（図７のステップＳ１０３参照）では、制御部２０１は、位置・方向予測部２１５によって導出された予測位置・向きを用いてメモリ部２０２内のＬＵＴを参照することで、予測位置・向きに対応づけられた補正量を取得し、これを干渉補正部２１３に入力する。干渉補正部２１３は、センスコイル選択部２１２を介して入力されたＦＦＴデータと制御部２０１から入力された補正量とを用いて補正処理を実行することで、予測位置・向きに応じてＦＦＴデータから干渉磁界の成分を除去する。

以上のように構成および動作することで、本変形例４では、ＬＣマーカ１０の実際の位置・向きに近い予測位置・向きに対する補正量を用いてＦＦＴデータが補正されるため、位置検出処理による位置検出結果の精度を向上させることが可能となる。

また、上述した変形例３のように、収束計算を用いて位置検出を行う場合、真値とする補正後のＦＦＴデータがより正確な値となるため、真値と推定値との差をより少なくすることが可能となる。これにより、収束するまでの反復回数を低減することが可能となるため、より正確な位置・向きをより迅速に導出することが可能となる。

（変形例５）
また、ＬＣマーカ１０の移動経路によっては、駆動コイル切替部２２２による駆動コイルＤの切替えが頻繁に発生する場合が存在する。そこで、駆動コイルＤの切替えの頻繁な発生を抑制することが可能な形態を、以下に変形例５として説明する。

本実施の形態では、上述したように、位置・方向予測部２１５が時間軸上における１つ以上のタイミングでのＬＣマーカ１０の位置・向きを予測することが可能である。そこで本変形例５では、位置・方向予測部２１５において将来の複数タイミングでの位置・向きを予測し、これら予測された複数の位置・向きから、駆動コイルＤの頻繁な切替えが発生するか否かを制御部２０１が判断する。この判断は、例えば図７のステップＳ１０７中に実行される。また、この判断は、例えば、各タイミングで最適と判断された駆動コイルＤが時系列上で交互に切替わるか否かに基づいて行うことができる。なお、時系列上で交互に切替わるとは、例えば、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ２→駆動コイルＤ１のような切替えや、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ２→駆動コイルＤ３のような切替えが、時間軸上に配列するタイミングに沿って発生することを指す。

ここで、上記の判断の結果、駆動コイルＤの頻繁な切替えが発生すると判断した場合、制御部２０１は、例えば、予測した範囲で最も多く使用が予測された駆動コイルＤを特定し、この駆動コイルＤと異なる駆動コイルＤが最適であると判断される場合には、１つ先のタイミングの位置・向きにおいて最適と判断された駆動コイルＤを選択する。例えば、上述の例のような、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ２→駆動コイルＤ１のような切替えや、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ２→駆動コイルＤ３のような切替えが発生する場合、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ１のように切り替えたり、駆動コイルＤ１→駆動コイルＤ３→駆動コイルＤ３のように切り替えたりする。

以上のように動作することで、本変形例５では、頻繁な駆動コイルＤの切替えを抑制することが可能となり、結果、スムーズ且つ正確に位置検出および磁気誘導を実行することが可能となる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２による位置検出システム２の構成および動作を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図８は、本実施の形態による位置検出システム２の概略構成を示す模式図である。図８と図１とを比較すると明らかなように、位置検出システム２は、上記実施の形態１による位置検出システム１と同様の構成において、位置・方向予測部２１５が位置・方向予測部２１５Ａに置き換えられている。なお、図８においてはガイダンス駆動部２３０およびガイダンスコイルＧ、すなわちＬＣマーカ１０を誘導する構成（誘導部）が省略されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施の形態では、位置情報演算部２１４において導出された位置・向きが、位置・方向予測部２１５Ａに入力されると共に、メモリ部２０２に入力されて保持される。また、位置・方向予測部２１５Ａは、適宜、メモリ部２０２を参照することができる。

位置・方向予測部２１５Ａは、位置情報演算部２１４から最新の位置・向きが入力されると、メモリ部２０２を参照して前回分の位置・向きを取得する。また、位置・方向予測部２１５Ａは、取得した最新の位置・向きと前回分の位置・向きとから、例えば以下の式１６〜式２０に基づいて、ＬＣマーカ１０の速度および角速度を算出する。なお、以下の式１６〜式２０では、最新の位置・向きを『時刻Ｔ_１１における位置・向き』とし、前回分の位置・向きを『時刻Ｔ_１０における位置・向き』とし、時刻Ｔ_１１の時点でのＬＣマーカ１０の速度および角速度を『時刻Ｔ_１１における速度・角速度』とする。

また、以上のように時刻Ｔ_１１におけるＬＣマーカ１０の速度および角速度を求めると、次に位置・方向予測部２１５Ａは、上記実施の形態１においてガイダンス情報が速度および角速度である場合（式６〜式１０参照）と同様に、以下の式２１〜式２５を用いて任意のタイミング（時刻Ｔ_１２）におけるＬＣマーカ１０の位置・向きを導出する。なお、以下の式２１〜式２５では、任意の時刻Ｔ_１２におけるＬＣマーカ１０の位置・向きを『時刻Ｔ_１２における予測位置・向き』とする。

このように本実施の形態では、ガイダンス情報を用いずとも、ＬＣマーカ１０の任意のタイミングにおける位置・向きを予測することが可能である。この結果、本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、実際の位置・方向にあるＬＣマーカ１０に安定して強い強度の共振磁界を発生させることが可能となる。この結果、位置検出結果の精度を向上することが可能となる。また、本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、将来のＬＣマーカ１０の移動および姿勢変化を予測し、予測された位置および向きに応じて使用する駆動コイルＤを選択するため、常に適切な駆動コイルＤを選択することが可能となり、結果、精度の高い位置検出を安定して実行することが可能となる。

その他の構成および動作は、上記実施の形態１またはその変形例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

なお、上述した実施の形態１，２では、位置および向きの両方についてＬＣマーカ１０を誘導する場合を例示したが、これに限らず、位置および向きのいずれか一方のみを対象としてＬＣマーカ１０を誘導してもよい。また、上記実施の形態は本発明を実施するための例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更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。

なお、上記実施の形態による位置検出方法は、前記検出空間近傍に配置されたコイルが、駆動磁界を発生する駆動コイルであることを特徴としている。

また、上記実施の形態による位置検出方法は、前記位置検出システムが、前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部を備え、前記被検体内導入装置が、該被検体内導入装置の筐体に固定された磁石を含み、前記誘導部が、前記磁石に作用するガイダンス磁界を発生するガイダンスコイルを含み、前記検出空間近傍に配置されたコイルが、前記ガイダンスコイルであることを特徴としている。

１、２ 位置検出システム
１０ ＬＣマーカ
１１ 共振磁界発生部
２００ 外部装置
２０１ 制御部
２０２ メモリ部
２０３ 操作入力部
２０４ 表示部
２０５ 無線受信部
２０６ 無線送信部
２１０ 位置検出部
２１１ 信号検出部
２１２ センスコイル選択部
２１３ 干渉補正部
２１４ 位置情報演算部
２１５、２１５Ａ 位置・方向予測部
２２０ 駆動コイル駆動部
２２１ 駆動信号生成部
２２２ 駆動コイル切替部
２３０ ガイダンスコイル駆動部
Ｍ 永久磁石
Ｋ 検出空間
Ｄ＿ｘ、Ｄ＿ｙ、Ｄ＿ｚ 駆動コイル
Ｇ＿ｘ、Ｇ＿ｙ、Ｄ＿ｚ ガイダンスコイル
Ｓ＿１、Ｓ＿２、… センスコイル

Claims (20)

1. 特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置と、
   前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成部と、
   前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁気センサと、
   前記磁気センサから検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出部と、
   前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部と、
   前記位置検出部で検出された前記位置および向きの少なくとも一方と、前記誘導部が前記被検体内導入装置を前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する際の誘導情報とを用いて、前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測部と、
   前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界形成部と前記位置検出部とを制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする位置検出システム。
2. 前記誘導情報は、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方の情報、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ前記被検体内導入装置を誘導するために該被検体内導入装置に生じさせる速度または角速度の情報、あるいは、前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ前記被検体内導入装置を誘導するために該被検体内導入装置に生じさせる加速度または角加速度の情報であることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
3. 前記駆動磁界形成部は、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルと、前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、該駆動信号生成部で生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替える切替部と、を含み、
   前記制御部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することで前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替えることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
4. 前記駆動磁界形成部は、前記駆動磁界を発生する駆動コイルと、前記駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を含み、
   前記制御部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動信号生成部が生成する前記駆動信号を制御することを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
5. 前記位置検出部は、前記磁界に含まれる前記共振磁界の磁界分布を真値とし、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に前記被検体内導入装置が在ると仮定した場合に該被検体内導入装置が形成する共振磁界の磁界分布を推定値の初期値とする最小二乗法を用いた収束計算によって前記位置および向きの少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
6. 前記位置検出部は、前記検出空間近傍に配置されたコイルが前記共振磁界によって誘導されることで生じた干渉磁界の成分を前記磁界から除去することで前記磁界を補正する干渉補正部を含み、
   前記干渉補正部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記磁界に含まれる前記共振磁界以外の磁界成分を前記磁界から除去することを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
7. 前記検出空間近傍に配置されたコイルは、前記駆動磁界を発生する駆動コイルであることを特徴とする請求項６記載の位置検出システム。
8. 前記被検体内導入装置は、該被検体内導入装置の筐体に固定された磁石を含み、
   前記誘導部は、前記磁石に作用するガイダンス磁界を発生するガイダンスコイルを含み、
   前記検出空間近傍に配置されたコイルは、前記ガイダンスコイルであることを特徴とする請求項６記載の位置検出システム。
9. 複数の前記磁気センサと、
   前記複数の磁気センサのうち前記磁界の読出対象とする磁気センサを少なくとも１つ選択する選択部と、
   前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記選択部を制御する選択制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
10. 特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置と、
    前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成部と、
    前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁気センサと、
    前記磁気センサから検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出部と、
    前記位置検出部で検出された異なる時刻での前記位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測部と、
    前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界形成部と前記位置検出部とを制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とする位置検出システム。
11. 前記駆動磁界形成部は、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルと、前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、該駆動信号生成部で生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替える切替部と、を含み、
    前記制御部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することで前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかに切り替えることを特徴とする請求項１０記載の位置検出システム。
12. 前記駆動磁界形成部は、前記駆動磁界を発生する駆動コイルと、前記駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を含み、
    前記制御部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動信号生成部が生成する前記駆動信号を制御することを特徴とする請求項１０記載の位置検出システム。
13. 前記位置検出部は、前記磁界に含まれる前記共振磁界の磁界分布を真値とし、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に前記被検体内導入装置が在ると仮定した場合に該被検体内導入装置が形成する共振磁界の磁界分布を推定値の初期値とする最小二乗法を用いた収束計算によって前記位置および向きの少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１０記載の位置検出システム。
14. 前記位置検出部は、前記検出空間近傍に配置されたコイルが前記共振磁界によって誘導されることで生じた干渉磁界の成分を前記磁界から除去することで前記磁界を補正する干渉補正部を含み、
    前記干渉補正部は、前記予測部によって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記磁界に含まれる前記共振磁界以外の磁界成分を前記磁界から除去することを特徴とする請求項１０記載の位置検出システム。
15. 前記検出空間近傍に配置されたコイルは、前記駆動磁界を発生する駆動コイルであることを特徴とする請求項１４記載の位置検出システム。
16. 複数の前記磁気センサと、
    前記複数の磁気センサのうち前記磁界の読出対象とする磁気センサを少なくとも１つを選択する選択部と、
    前記予測部で予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記選択部を制御する選択制御部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０記載の位置検出システム。
17. 特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する誘導部を備えた位置検出システムによって、前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出方法であって、
    前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成ステップと、
    前記特定周波数の駆動磁界によって前記被検体内導入装置から前記共振磁界を発生させる共振磁界発生ステップと、
    前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁界検出ステップと、
    前記磁界検出ステップで検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を導出する位置検出ステップと、
    前記位置検出ステップで導出された前記位置および向きの少なくとも一方と、前記誘導部が前記被検体内導入装置を前記目標とする位置および向きの少なくとも一方へ誘導する際の誘導情報とを用いて、前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測ステップと、
    前記予測ステップで予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界を制御する制御ステップと、
    を含むことを特徴とする位置検出方法。
18. 前記駆動磁界形成ステップは、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、該駆動信号生成ステップで生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかから選択する駆動コイル選択ステップと、前記駆動信号を前記駆動コイルに入力する駆動信号入力ステップと、を含み、
    前記制御ステップは、前記予測ステップによって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動コイル選択ステップで選択する駆動コイルを制御することを特徴とする請求項１７記載の位置検出方法。
19. 特定周波数の駆動磁界によって誘導されて共振磁界を発生する被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を位置検出システムによって検出する位置検出方法であって、
    前記被検体内導入装置が導入された被検体を収容する検出空間内に前記特定周波数の駆動磁界を形成する駆動磁界形成ステップと、
    前記特定周波数の駆動磁界によって前記被検体内導入装置から前記共振磁界を発生させる共振磁界発生ステップと、
    前記検出空間内に形成された磁界を検出する磁界検出ステップと、
    前記磁界検出ステップで検出された磁界に基づいて前記被検体内導入装置の位置および向きの少なくとも一方を検出する位置検出ステップと、
    前記位置検出ステップで検出された異なる時刻での前記位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記被検体内導入装置のある時刻での位置および向きの少なくとも一方を予測する予測ステップと、
    前記予測ステップで予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて前記駆動磁界を制御する制御ステップと、
    を含むことを特徴とする位置検出方法。
20. 前記駆動磁界形成ステップは、前記駆動磁界を発生する複数の駆動コイルに入力する前記特定周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、該駆動信号生成ステップで生成された前記駆動信号が入力される駆動コイルを前記複数の駆動コイルの何れかから選択する駆動コイル選択ステップと、前記駆動信号を前記駆動コイルに入力する駆動信号入力ステップと、を含み、
    前記制御ステップは、前記予測ステップによって予測された前記ある時刻での位置および向きの少なくとも一方に基づいて、前記駆動コイル選択ステップで選択する駆動コイルを制御することを特徴とする請求項１９記載の位置検出方法。

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