KR20210087948A - 의료 지원 시스템 - Google Patents

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KR20210087948A
KR20210087948A KR1020217013641A KR20217013641A KR20210087948A KR 20210087948 A KR20210087948 A KR 20210087948A KR 1020217013641 A KR1020217013641 A KR 1020217013641A KR 20217013641 A KR20217013641 A KR 20217013641A KR 20210087948 A KR20210087948 A KR 20210087948A
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KR
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antenna
transmission
reflector
wave
time
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KR1020217013641A
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켄이치 타키자와
후미히데 코지마
히로토시 이시다
츠토무 우메자와
켄지 타케하나
Original Assignee
코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코
이에이 파마 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 체내 단말의 소형화, 경량화를 도모하고, 일반의 의료시설 등의 환경하에서도 용이하게 체내의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정을 행하는 것이 가능하게 되는 의료 지원 시스템을 제공한다.
[해결 수단] 체 표면에 첩부된 제1 송신 안테나(40a)에 의해 제1 송신파를 발신하고, 체내에 존재하는 반사체(5)는 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파를 반사한다. 체 표면에 첩부된 제1 수신 안테나(41a)는 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파를 수신하고, 위치 추정 장치(2)는 제1 수신 안테나(41a)가 수신한 제1 송신파와, 반사파의 시각(t) 및 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여, 반사체(5)의 체내에서의 통과를 추정한다.

Description

의료 지원 시스템
본 발명은 체(體) 표면에 첩부한 송신 안테나와 수신 안테나와, 체내에 존재 가능한 반사체에 의해, 체내에서의 통과, 반사체의 이동 범위 및 이동 방향의 추정을 가능하게 하는 의료 지원 시스템에 관한 것이다.
최근, 소화기 질환 등의 진단 시에는, 소화기관 활동의 가시화가 중요한 진단 재료가 된다. 가시화 방법으로서는 방사선 불투과의 복수 링을 삼키고, 그 위치를 X선으로 일정 시간을 두고 복수회 촬영하여, 링 위치의 분포로부터 진단을 행하는 방법이 채용되고 있다.
또, X선에 의한 진단에서는, X선 피폭의 문제가 있으므로, 피험자에게 부담이 적은 가시화 기술이 필요하게 되고 있다. 예를 들면, 체내 단말의 위치 추정 방법으로서 캡슐 내시경에서는 전파나 자계를 이용한 위치 추정 방법이 제안되었다. 이 방법을 채용함으로써, X선 피폭의 문제를 해소하고, 소화기관의 활동을 가시화하는 것이 가능하게 된다.
종래부터, 캡슐 내시경을 사용한 체내 위치 추정 방법으로서는, 예를 들면, 캡슐 내시경으로부터 발사되는 전파를 체 표면에 첩부한 복수 안테나로 수신하고, 그 신호로부터 체내 위치를 추정하는 방법이 개시되었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또, 체내 위치를 추정하는 방법으로서는 체외에서 발생한 자계 내에, 캡슐 내시경을 삼킨 피험자를 배치하고, 캡슐 내시경의 코일에 의해 생기는 자계 변동량을 체외 코일에서 계측하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 특허 제5351356호 공보 일본 특개 2008-284303호 공보
특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 체내 단말이 액티브로 전파를 계속해서 내보낼 필요가 있기 때문에, 체내 단말에 배터리를 구비할 필요가 있어, 체내 단말의 소형화, 경량화가 곤란했다. 또, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 외부로부터의 전력 공급을 필요로 하고, 관리된 자계하에 피험자를 배치할 필요가 있어, 일반적인 의료시설 등의 진찰 환경하에서의 체내의 위치 추정이 곤란했다.
그래서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 체내 단말의 소형화, 경량화를 꾀하고, 일반의 의료시설 등의 환경하에서도 용이하게 체내의 통과, 이동 범위 및 이동 방향의 추정을 행하는 것이 가능하게 되는 의료 지원 시스템을 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 따른 의료 지원 시스템은 체내를 통과하는 반사체의 통과를 추정하는 의료 지원 시스템으로서, 적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나와, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파를 반사하고, 체내에 존재 가능한 반사체와, 상기 반사체의 상기 체내에서의 통과를 추정하는 위치 추정부를 갖추고, 상기 제1 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고, 상기 위치 추정부는 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 상기 반사체의 상기 체내의 통과를 추정하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 따른 의료 지원 시스템은, 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서, 적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나와, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파를 반사하고, 체내에 존재 가능한 반사체와, 상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부를 갖추고, 상기 제1 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고, 상기 제2 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고, 상기 위치 추정부는 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화와, 상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것을 특징으로 한다.
제3 발명에 따른 의료 지원 시스템은, 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서, 적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 제2 송신파를 반사하는, 체내에 존재 가능한 반사체와, 상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부를 갖추고, 상기 제1 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각으로 수신하고, 상기 위치 추정부는 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명에 따른 의료 지원 시스템은 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서, 적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 제2 송신파를 반사하는, 체내에 존재 가능한 반사체와, 상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부를 갖추고, 상기 제1 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각으로 수신하고, 상기 제2 수신 안테나는 상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각으로 수신하고, 상기 위치 추정부는 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화와, 상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것을 특징으로 한다.
제1 발명에 의하면, 제1 송신 안테나와, 제1 수신 안테나와, 반사체를 갖춘다. 이 때문에, 제1 수신 안테나는 제1 송신 안테나로부터 송신된 시각(t) 및 시각(t+Δt)에 있어서의 송신파와, 반사체에 의해 반사된 반사파를 수신할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게 체내에 있어서의 반사체의 통과의 추정이 가능하게 된다.
특히, 제1 발명에 의하면, 반사체는 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파를 반사한다. 이 때문에, 반사체는 제1 송신 안테나가 송신한 송신파를 체내를 통과하여 반사할 수 있다. 이것에 의해, 반사체는 배터리를 구비할 필요가 없어, 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.
특히, 제1 발명에 의하면, 위치 추정부는 반사체의 통과를 추측한다. 이 때문에, 위치 추정부는, 제1 수신 안테나가 수신한 송신파, 및 제1 수신 안테나가 수신한 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화를 구할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 통과의 추정이 가능하게 된다.
제2 발명에 의하면, 제1 송신 안테나와, 제1 수신 안테나와, 제2 수신 안테나와, 반사체를 갖춘다. 이 때문에, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나는 제1 송신 안테나로부터 송신된 송신파와, 반사체에 의해 반사된 반사파를 각각 수신할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 정확하게 추정하는 것이 가능하게 된다.
특히, 제2 발명에 의하면, 반사체는 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파를 반사한다. 이 때문에, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나의 각각은 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파와, 반사체가 반사한 반사파를 수신할 수 있다. 이것에 의해, 반사체는 배터리를 구비할 필요가 없어, 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.
특히, 제2 발명에 의하면, 위치 측정부는 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추측한다. 이 때문에, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나의 각각이 수신한 제1 송신파와 반사파와 반사파의 시각(t) 및 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 반사체의 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정할 수 있어, 체내에서의 이동을 파악하는 것이 가능하게 된다.
제3 발명에 의하면, 제1 송신 안테나와, 제2 송신 안테나와, 제1 수신 안테나와, 반사체를 갖춘다. 이 때문에, 제1 수신 안테나는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나로부터 각각 송신된 송신파와, 반사체에 의해 반사된 각각의 반사파를 각각으로 수신할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 정확하게 추정하는 것이 가능하게 된다.
특히, 제3 발명에 의하면, 반사체는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나가 각각으로 송신한 송신파를 반사한다. 이 때문에, 반사체는 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파, 및 제2 송신 안테나가 송신한 제2 송신파를, 체내를 이동하여 반사할 수 있다. 이것에 의해, 반사체는 배터리를 구비할 필요가 없어, 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.
특히, 제3 발명에 의하면, 위치 측정부는 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추측한다. 이 때문에, 위치 추정부는 제1 수신 안테나가 수신한 제1 송신파와 제1 반사파, 및 제2 송신파와 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화를 구할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정할 수 있어, 체내에서의 이동을 파악하는 것이 가능하게 된다.
제4 발명에 의하면, 제1 송신 안테나와, 제2 송신 안테나와, 제1 수신 안테나와, 제2 수신 안테나와, 반사체를 갖춘다. 이 때문에, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나는 제1 송신 안테나로부터 송신된 송신파와, 반사체에 의해 반사된 반사파를 각각에 수신할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동 범위와 이동의 방향을, 보다 정확하게 추정하는 것이 가능하게 된다.
특히, 제4 발명에 의하면, 반사체는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나가 각각으로 송신한 송신파를 반사한다. 이 때문에, 반사체는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나의 각각이 송신한 송신파를, 체내를 이동하여 반사할 수 있다. 이것에 의해, 반사체는 배터리를 구비할 필요가 없어, 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.
특히, 제4 발명에 의하면, 위치 측정부는 반사체의 이동 범위와 이동의 방향을 추측한다. 이 때문에, 위치 추정부는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나의 각각이 수신한 제1 송신파와 제1 반사파, 및 제2 송신파와 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화를 구할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동 범위와 이동의 방향을, 보다 정확하게 추정할 수 있어, 체내에서의 이동을 파악하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 의료 지원 시스템의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 의료 지원 시스템의 구성의 1 예를 도시하는 블럭도이다.
도 3(a)는 제1 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템의 시각(t)에서의 반사체의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 3(b)는 제1 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템의 시각(t+Δt)에서의 반사체의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 4는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 6은 다른 실시형태에 있어서의 제1∼제4 안테나쌍의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 7(a)는 다른 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(b)는 다른 실시형태에 있어서의 제2 안테나쌍의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(c)는 다른 실시형태에 있어서의 제3 안테나쌍의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(d)는 다른 실시형태에 있어서의 제4 안테나쌍의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 8은 제1∼제4 안테나쌍의 측정 결과의 합성의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 9는 실시형태에 있어서의 반사체 측정의 동작의 1 예를 도시하는 흐름도이다.
도 10(a)는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍에서의 반사체의 이동의 추정을 도시하는 모식도이다. 도 10(b)는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍에서의 반사체의 안테나쌍의 통과의 추정을 도시하는 모식도이다.
도 11은 제4 실시형태에 있어서의 반사체의 통과의 추정을 도시하는 모식도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템 및 의료 지원 방법의 일례에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 있어서의 발명이 적용되는 의료 지원 시스템의 1 예를 도시하는 모식도이다.
본 실시형태의 의료 지원 시스템은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 의료 지원 시스템(1)은, 예를 들면, 위치 추정 장치(2)에 의해 데이터베이스(3)와 공중 통신망(6)(네트워크)에 접속된다. 위치 추정 장치(2)는 공중 통신망(6)을 통하여, 송수신 장치(4)에 접속된다. 송수신 장치(4)는 복수의 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)와 접속된다. 한 쌍의 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)는 안테나쌍(42)으로서 구성된다. 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)는 피험자(도시 생략)의 체 표면(10)에 첩부된다. 반사체(5)는 피험자의 체내(11)를 이동한다. 반사체(5)는 송신 안테나로부터의 전파를 반사하는 구성을 갖추고 있으면 된다. 반사체(5)는, 예를 들면, 소정의 부하를 가지는 안테나, 또는 RFID(Radio Frequency Identifier) 기능을 갖추고 있어도 된다.
<위치 추정 장치(2)>
위치 추정 장치(2)는, 예를 들면, 공중 통신망(6)을 통하여 송수신 장치(4)와 접속되어, 피험자(도시 생략)의 체내(11)에 존재하는 반사체(5)의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정을 행한다. 또, 위치 추정 장치(2)는 데이터베이스(3)를 갖춘다.
<데이터베이스(3)>
데이터베이스(3)는, 예를 들면, 피험자에 관한 정보나 측정 결과 등의 정보 이외에, 수신한 수신파 또는 반사파의 베이스밴드 파형이나, 반사체(5)의 위치 추정에 관한 알고리즘, 위치 추정을 행하기 위한 과거의 측정 데이터, 위치 추정에 유익한 데이터가 되는, 피험자의 MRI 화상이나 CT 화상, 각종 로그 등이 기억된다.
<송수신 장치(4)>
송수신 장치(4)는 피험자의 체 표면(10)에 첩부되는 복수의 송신 안테나(40), 수신 안테나(41)의 선택의 송수신 제어를 행한다. 송수신 장치(4)는, 예를 들면, 제1 송신 안테나(40a), 제1 수신 안테나(41a), 제2 송신 안테나(40b), 제2 수신 안테나(41b)와 각각 접속한다. 송수신 장치(4)는 다른 송신 안테나(40), 수신 안테나(41)와 접속되어도 되고, 유선 또는 무선으로 접속된다. 송수신 장치(4)는, 예를 들면, 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)에서 설정되는 주파수대, 출력, 배치 위치 등에 따라, 1쌍(1세트)의 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)를 조합한다.
송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)의 쌍은, 예를 들면, 동일 주파수대이면, 복수를 조합해도 된다. 이들 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)의 조합은 송수신 장치(4)의 메모리, 또는 데이터베이스(3)에 기억되어도 된다. 송수신 장치(4)는 접속되어 있는 복수의 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)의 전파 상황 등을 감시하고, 다른 송신 안테나(40) 또는 수신 안테나(41)로 변경해도 된다. 또한, 송수신 장치(4)는 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)에 의해 수신한 수신파를, 위치 추정 장치(2)에 있어서의 위치 추정을 위해 베이스밴드 신호 파형으로 변환한다.
<송신 안테나(40)>
제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)는 송수신 장치(4)에 의해 제어되어, 예를 들면, 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b), 반사체(5)에 대하여, 소정의 주파수대의 전파를 송신(발사)한다. 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)는, 본 실시형태에서는, 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)로 하고 있지만, 그 밖에 복수의 송신 안테나가 접속되어도 된다. 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)로부터 송신되는 전파는 동일한 주파수대의 전파이어도, 상이한 주파수대의 전파이어도 된다.
제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)는, 송신하는 전파를, 예를 들면, 주파수대가 동일하면, 송신하는 시간을 바꾸어 송신하고, 상이한 주파수대의 전파이면, 각각의 주파수대를 가지는 송신 안테나(40)로부터 동시에 송신해도 된다. 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)는 피험자의 체 표면(10)에 첩부되어, 주변에 대해 전파를 송신한다. 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)로부터 송신되는 전파에, 예를 들면, 지향성이 있어도 된다. 전파의 지향성은, 예를 들면, 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)의 안테나각이나 안테나 형상 등에 의해 결정되어도 된다.
<수신 안테나(41)>
제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)는 송수신 장치(4)에 의해 제어되어, 예를 들면, 소정의 주파대의 전파를 수신한다. 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)는, 예를 들면, 본 실시형태에서는, 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)로 하고 있지만, 그 밖에 복수의 수신 안테나(41)가 있어도 된다. 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)는 피험자의 체 표면(10)에 첩부되어, 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)에 대응하는 주파수대의 전파를 수신한다. 제1 수신 안테나(41a) 및 제2 수신 안테나(41b)는, 본 실시형태에서는, 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b) 이외에, 반사체(5)로부터의 반사파도 수신한다.
<안테나쌍(42)>
안테나쌍(42)은 송신 안테나(40)와, 수신 안테나(41) 또는 반사체(5)의 쌍(세트)으로서 설정된다. 본 실시형태에서는, 제1 안테나쌍(42a)은, 예를 들면, 제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)에 의해 구성된다. 제2 안테나쌍(42b)은, 예를 들면, 제2 송신 안테나(40b)와 제2 수신 안테나(41b)에 의해 구성된다. 각각의 안테나쌍(42)은 피험자의 체 표면에 떨어져서 첩부된다. 각각의 안테나쌍(42)은, 예를 들면, 피험자의 체 표면에, 체내의 소화기관에 평행, 또는 사이에 끼우도록 첩부되어, 소화기관을 이동하는 반사체(5)의 이동을 추정한다. 안테나쌍(42)은 체내의 소화기관에 평행하게 첩부되는 경우에는, 이동을 알 수 있고, 한편, 사이에 끼우도록 첩부된 경우에는, 끼운 개소를 통과하는 것을 알 수 있다.
또한, 안테나쌍(42)은 피험자의 체 표면(10)에 직접적으로 첩부되어도 된다. 안테나쌍(42)은 반사체(5)에서의 제1 송신 안테나(40a)에 의한 제1 송신파의 수신이 가능하면, 예를 들면, 의류 등의 표면에 첩부되어도 된다. 또, 안테나쌍(42)은 송수신 장치(4)와 일체, 또는, 분리하여 첩부되고, 송수신 장치(4)와는 유선 접속, 또는 무선 접속에 의해 접속되어도 된다. 또, 안테나쌍(42)은 다른 쌍으로서 제1 송신 안테나(40a), 제1 수신 안테나(41a), 제2 송신 안테나(40b), 제2 수신 안테나(41b)의 조합에 의해, 예를 들면, 제3 안테나쌍(42c), 제4 안테나쌍(42d)이 구성된다. 제3 안테나쌍(42c)은, 예를 들면, 제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b)로 구성된다. 제4 안테나쌍(42d)은, 예를 들면, 제2 송신 안테나(40b)와 제1 수신 안테나(41a)로 구성된다.
<반사체(5)>
반사체(5)는, 예를 들면, 피험자에 의해 복용되기 때문에, 소형이며 경량이 바람직하다. 그 때문에 반사체(5)는, 예를 들면, 정제 정도의 크기이며, 소화기관을 상처내지 않도록, 매끄러운 표면이어도 된다. 또, 반사체(5)는, 예를 들면, 당의에 싸거나, 또는 정제에 메워 넣어도 되고, 다른 형상으로서는 캡슐에의 봉입, 과립이나 정제의 스틱 포장 내에 봉입하도록 해도 된다.
또한 반사체(5)는, 예를 들면, 반사 안테나 또는 RFID 기능을 갖추는 것이 가능한 구조이기 때문에, 내부에 배터리를 갖추지 않는다. 반사체(5)는 송신 안테나로부터 송신되는 송신파에 의해, 예를 들면, 내부에 갖추어지는 유전 코일에 의해 자계를 발생시키고, 발생시킨 자계에 의해 전력을 발생시켜, 미리 정해져 있는 주파수대의 전파를 반사파로서 송신한다. 반사체(5)는 피험자의 체내에 복수가 존재하는 경우에는, 각각의 반사체(5)에서 상이한 주파수대이어도 된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 의료 지원 시스템의 구성의 1 예를 도시하는 블럭도이다.
도 2는, CPU(Central Processing Unit)(20)가 의료 지원 시스템(1)의 전체를 제어한다. ROM(Read Only Memory)(21)은 ROM(21)의 메모리에 CPU(20)의 동작 코드를 저장한다. RAM(Random Access Memory)(22)은 CPU(20)의 동작 시에 사용되는 작업 영역이다. 기억부(23)는, 예를 들면, HDD(Hard Disk Drive) 외에, SSD(solid state drive) 등의 데이터 보존 장치가 사용되고, 위치 추정 장치(2) 및 제1 안테나쌍(42a)의 송수신 장치(4), 제1 송신 안테나(40a), 제1 수신 안테나(41a)를 실행시키는 각종 설정 정보나 위치 추정을 처리하는 프로그램 등이 기억된다. 또한, 예를 들면, 위치 추정 장치(2)는 도시하지 않은 GPU(Graphics Processing Unit)를 가져도 된다. GPU를 가짐으로써, 통상보다도 고속 연산 처리가 가능하게 된다. I/F(24)는, 공중 통신망(6)을 통하여, 제1 안테나쌍(42a)의 송수신 장치(4), 다른 상위 시스템 등과의 각종 정보의 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다.
I/F(25)는 입출력부(29) 및 송수신부(30)의 정보의 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 입출력부(29)는, 예를 들면, 키보드나 다른 입출력을 행하기 위한 디바이스 등이 사용된다. I/F(26)는 디스플레이 등의 표시부(28)와의 각종 정보의 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 각 구성(20~26)은 내부 버스(27)에 의해 연결된다. 또, 기억부(23)에는, 예를 들면, 위치 추정 장치(2)의 데이터베이스(3)에 기억되어 있는 반사체(5)의 통과, 이동의 범위, 이동의 방향을 나타내는 정보 등 외에, 반사체(5)의 통과, 이동의 범위, 이동의 방향의 추정 등을 실시하는 알고리즘, 각 애플리케이션, 각종의 설정 정보 등이 기억된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시한 각 구성에 있어서의 기능은 후술하는 송신 안테나(40), 수신 안테나(41)에 있어서의 전파의 송수신, 위치 추정 장치(2)에 있어서의 반사체(5)의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정에 관한 처리는, CPU(20)가, RAM(22)을 작업 영역으로 하여, 기억부(23) 등에 기억된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
도 3(a)는 제1 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템(1)의 시각(t)에서의 반사체(5)의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다. 여기에서, 피험자의 체내는 액체 팬텀을 채운 원통 용기에서 모의하는 것으로 한다. 액체 팬텀의 전기 상수는 915MHz에서 비유도율(Er)=54.8, 도전율(σ)=1.05로 하고 있다.
<시각(t)에 있어서의 송수신>
제1 송신 안테나(40a)는 피험자의 체 표면(10)에 첩부되어, 송수신 장치(4)에 의한 제어에 기초하여 제1 송신파를 송신한다. 여기에서, 피험자의 체내(11)는 피험자에 의해 미리 복용된 반사체(5)가 체내의 소화기관에 존재하고 있는 것으로 한다.
제1 송신 안테나(40a)는, 전파를 송신하는 송신점에 의해, 예를 들면, 시각(t)에 제1 송신파를 송신한다. 여기에서, 제1 송신 안테나(40a)의 송신점으로부터 송신되는 송신파는 항상 동일한 주파수대 및 출력의 전파로 한다. 그 후, 제1 송신 안테나(40a)는, 제1 송신 안테나(40a)의 송신점으로부터, 시각(t+Δt)에 제1 송신을 송신한다. 제1 송신 안테나(40a)로부터 송신되는 제1 송신파의 송신의 타이밍은 송수신 장치(4)에 의해 제어되고, 예를 들면, 체내에 있어서의 반사체(5)의 이동 속도를 매초 50mm 이하로 가정하면, 매초 10회 이상의 추정을 행하면, 위상 점프(π부정성)에 의한 추정 오류는 생기지 않는다. 제1 송신 안테나(40a)에 의해 송신된 전파는, 예를 들면, 시각(t) 및 시각(t+Δt)에 각각 송신되어, 직접적으로 도달하는 전파(직접파(Sd))와 반사체(5)로부터의 반사파(반사파(Sr))로서 수신된다.
<시각(t+Δt)에 있어서의 송수신>
도 3(b)는 제1 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템(1)의 시각(t+Δt)에서의 반사체(5)의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 3(b)에 대해서도, 전술의 도 3(a)와 마찬가지로 피험자의 체 표면(10)에 제1 안테나쌍(42a)이 첩부되어 있는 것으로 한다.
제1 수신 안테나(41a)는 반사체(5)의 이동에서, 제1 송신 안테나(40a)로부터의 직접파(Sd)와, 반사체(5)로부터의 반사파(Sr)의 전파를 각각 수신한다. 송수신 장치(4)는 제1 수신 안테나(41a)에서 수신한 직접파(Sdt)와 반사파(Srt)를, 직접파(Sdt)+반사파(Srt)로 한 합성파를 수신한다. 그 후, 제1 수신 안테나(41a)는 전술의 시각(t)에 있어서의 제1 송신파의 수신 시와 마찬가지로, 시각(t+Δt)에서도, 제1 수신 안테나(41a)로부터 직접적으로 도달하는 전파(직접파(Sd))와, 반사체(5)로부터의 반사파(반사파(Sr))를 수신한다. 제1 수신 안테나(41a)는, 시각(t+Δt)에 있어서의 반사체(5)의 이동에 따라, 시각(t+Δt)에서의 직접파(Sd)와 반사파(Sr)를 수신한다.
<반사체(5)의 이동의 추정>
반사체(5)는 제1 송신 안테나(40a)로부터 송신된 제1 송신파를 수신하고, 반사체(5)에 의해, 반사파로서 체내에 송신된다. 반사체(5)의 반사파의 송신은 반사체(5)가 갖추는 RFID 기능에 의해 행해져도 된다. 반사체(5)는 피험자의 체내를, 예를 들면, 시각(t)에 있어서의 체내의 위치를 기준으로 하여, 그 후의 시각(t+Δt)의 사이로 이동한 이동량을 추정한다.
반사체(5)는 제1 송신 안테나(40a)로부터 시각(t)에 송신된 제1 송신파에 이어, 제1 송신 안테나(40a)에 의해 시각(t+Δt)에 송신된 제1 송신파를 수신하고, 이 때, 시각(t)부터 시각(t+Δt)의 사이에 반사체(5)가 이동하면, 반사파(Sr)의 위상 변화량을 Δθ라고 하면, 반사체(5)의 이동량(Δl)은 다음 식으로 구한다.
(수1)
Figure pct00001
여기에서, λ는 액체 팬텀을 채운 원통 용기의 매체 내에서의 파장이다. λ는 매체 내의 위상 정수를 β라고 하면, λ=2π/β로서 주어진다. 이것에 의해, 반사체(5)의 이동량(Δl)은 Δθ/β로부터 구할 수 있다. 상수 β는 다음 식으로 주어진다.
(수2)
Figure pct00002
여기에서, ω는 각주파수, μ는 투자율, εr은 비유전율, σc는 도전율이라 한다. 또한, μ는 생체 조직은 비자성체이므로, 공기 중과 같은 4π×10-7이 된다. 송수신 장치(4)는, 송신, 수신하는 전파에 915MHz대를 사용하는 경우, 체내 조직을 모의하는 액체 팬텀 속에서의 파장(λ)은 상기 식에 의해 4.4cm가 된다. 이 원리를 사용한 소화기관 내에 있는 반사체(5)의 위치 추정에 적용시켜, 체내에 존재하는 반사체(5)의 이동을 추정한다.
도 4는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍(42a)의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 4는, 도 3에 설명의 구성에 있어서, 반사체(5)를 소화기관 내의 단말로 하고 있다. 제1 송신 안테나(40a)는 송신점으로부터 제1 송신파를 송신한다. 송신된 제1 송신파는, 제1 송신 안테나(40a) 이외에서 수신하는 경우, 제1 송신 안테나(40a)를 『ANT0』, 그리고, 제1 수신 안테나(41a)를 『ANT1』로 하고, 체내 조직의 범위는 반경 150mm로 한다. 이때, 제1 안테나쌍(42a)의 각 안테나 간(i, j, i≠j)의 관측에 의한 위상 변화량(Δθi,j)에 대하여, 단말 후보 위치(x, y)에 대한 대수우도(L(x, y))를 다음 식에 의해 구한다.
(수3)
Figure pct00003
여기에서, Ai,j는 수신 신호의 진폭값, σn은 잡음의 표준편차라고 한다. 잡음의 표준편차 σn은 무신호 구간을 이용하여 관측한 값을 사용하는 것으로 한다. 상기 식에 의해, Ai,j 및 σn을 사용한 우도 계산을 행함으로써, 수신 신호 전력이 높게 관측된 위상 변화량은 우도가 높게 가중되게 된다. ΔΘi,j(x, y)는 추정 위치(x, y)에 대한 위상 변화량의 기대값이며, 전술의 이동량(Δl)에 의해, 하기에 의해 구해진다.
(수4)
Figure pct00004
여기에서 (x0, y0)은 이동량(Δl)을 구할 때의 참조점 좌표가 된다. 이 우도 분포를 도 5에 나타낸다.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 제1 안테나쌍(42a)의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이며, 1쌍의 안테나 간의 송신·수신으로부터 얻어지는 반사체(5)의 위치에 관한 우도 분포는, 같은 우도를 갖는 위치는, 타원 모양으로 분포한다. 이것에 의해, 이동 전의 시각(t)의 반사체(5)의 위치를 기준으로 하여, 시각(t+Δt)에 서의 이동 후의 추정 위치를 확인할 수 있다.
도 6은 다른 실시형태에서의 제1∼제4 안테나쌍(42)의 측정의 1 예를 도시하는 모식도이다.
도 6은 복수의 송신 안테나(40), 수신 안테나(41)를 피험자의 체 표면에 안테나 어레이화하여 첩부한 경우의 일례이다. 여기에서, 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)로 이루어지는 안테나쌍(42)을 구성한다. 예를 들면, 제1 안테나쌍(42a)으로서 『ANT0』(제1 송신 안테나(40a)) 및 『ANT1』(제1 수신 안테나(41a))을 쌍으로 한다. 이 경우, 그 밖의 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)의 쌍으로서, 예를 들면, 제2 안테나쌍(42b)의 구성은 『ANT0(제1 송신 안테나(40a))』과 『ANT2(제2 수신 안테나(41b))』로 한다. 마찬가지로, 예를 들면, 제3 안테나쌍(42c)의 구성으로서, 『ANT3(제2 송신 안테나(40b))』 및 『ANT1(제1 수신 안테나(41a))』, 또한, 제4 안테나쌍(42d)의 구성으로서, 『ANT3(제2 송신 안테나(40b))』 및 『ANT2(제2 수신 안테나(41b))』의 쌍으로서 각각 할당해도 된다. 이러한 각각의 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)의 안테나쌍(42)으로서, 예를 들면, 안테나 어레이화된 안테나쌍(42)의 구성의 경우의 추정 결과를, 도 7 및 도 8에 나타낸다.
도 7에, 다른 실시형태에 있어서의 제1∼제4 안테나쌍(42)의 각 측정 결과의 1 예를 도시한다.
도 7(a)는 다른 실시형태에서의 제1 안테나쌍(42a)(『ANT0』과 『ANT1』)의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(b)는 다른 실시형태에서의 제2 안테나쌍(42b)(『ANT0』과 『ANT2』)의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(c)는 다른 실시형태에서의 제3 안테나쌍(42c)(『ANT1』과 『ANT3』)의 측정 결과의 1 예를 도시하는 모식도이다. 도 7(d)는 다른 실시형태에서의 제4 안테나쌍(42d)(『ANT2』과 『ANT3』)의 측정 결과의 1 예를 도시한다.
다음에 도 8에, 도 7(a)∼(d)에서 측정된 제1∼제4 안테나쌍(42)의 각각의 대수우도를, 다음 식으로 합성을 행함으로써, 가장 우도가 높은 위치를 추정한다.
(수5)
Figure pct00005
여기에서, Ls(x, y)는 전술의 각각의 각 안테나쌍(42)에 있어서의 안테나 간(i, j, i≠j)의 관측에 의한 위상 변화량(Δθi,j)에 대한, 반사체(5)인 단말 후보 위치(x, y)에 대한 대수우도(Li,j(x, y))가 된다. 여기에서 산출된 Ls(x, y)를 합성하여, 체내에 존재하는 반사체(5)의 가장 우도가 높은 위치를 추정한다.
또한, 지금까지의 위치 추정 방법은 피험자의 체 표면(10)에 첩부한 2차원 공간에서의 측정이었지만, 같은 계산을 행함으로써, 3차원의 위치 측정도 가능하게 된다.
(수6)
Figure pct00006
여기에서, 좌표(x, y, z)에 반사체(5)가 존재하면, 대수우도(Ls(x, y, x))를 구하는 것이 가능하게 된다.
(수7)
Figure pct00007
여기에서, 대수우도(Ls(x, y, x))가 최대가 되는 위치를 측정 결과로서 얻는다. 또한, 우도 계산을 행하는 경우, 계산 대상으로 하는 Ls(x, y, z)의 범위(공간)는 위상 변화량(Δθ)이 [-π,+π]의 범위가 되도록 설정한다. 즉, 의료 지원 시스템(1)이 취급하는 이동량(Δl)의 범위는 π/β를 상한으로 한다.
도 8은 제1∼제4 안테나쌍의 우도 분포의 합성의 1 예를 도시한다. 이동 전의 시각(t)에 있어서의 반사체(5)의 위치를 기준으로 하여, 이동 후의 시각(t+Δt)에 있어서의 각각의 안테나쌍(42)에 있어서의 조합의 우도 분포를 합성함으로써, 체내에 존재하는 반사체(5)의 이동의 범위 및 이동의 방향을 정확하게 추정하는 것이 가능하게 된다.
(제1 실시형태)
본 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템(1)의 동작에 대해 설명한다. 도 9는 본 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템(1)의 동작의 1 예를 나타내는 흐름도이다.
의료 지원 시스템(1)은 송신 스텝(100)과, 반사 스텝(101)과, 수신 스텝(102)과, 위치 추정 스텝(103)을 갖춘다. 의료 지원 시스템(1)은 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나(40a)와, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나(41a)를 포함하는 제1 안테나쌍(42a)과, 적어도 체내에 존재 가능한 반사체(5)에 의해 구성된다.
의료 지원 시스템(1)은 체 표면(10)에 첩부 가능한 제1 수신 안테나(41a)와, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파를 반사하고, 체내(11)에 존재 가능한 반사체(5)와, 위치 추정 장치(2)에 의해, 반사체(5)의 체내(11)에 있어서의 통과를 추정하는 위치 추정부를 갖춘다.
제1 실시형태는 1개의 송신 안테나(40) 및 1개의 수신 안테나(41)에 의한 1세트의 안테나쌍(42)에 의해 구성된다. 제1 실시형태에서는, 제1 송신 안테나(40a)와, 제1 수신 안테나(41a)는 제1 안테나쌍(42a)을 구성하고, 제1 수신 안테나(41a)는 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와, 반사체(5)가 반사한 제1 송신파의 반사파를 수신한다. 위치 추정 장치(2)의 위치 추정부는 제1 수신 안테나(41a)가 수신한 제1 송신파와, 반사파의 시각(t) 및 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 반사체(5)의 체내(11)의 통과를 이하의 스텝에 의해 실행한다.
<송신 스텝: S100>
송신 스텝(100)에 의해, 제1 송신 안테나(40a)는 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신파를 송신한다. 제1 송신파는 피험자의 체내(11)를 향해 송신된다.
<반사 스텝: S101>
반사 스텝(101)에 의해, 반사체(5)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파를 반사한다.
<수신 스텝: S102>
수신 스텝(102)에 의해, 제1 수신 안테나(41a)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와, 반사체(5)가 반사한 반사파를 수신한다.
<위치 추정 스텝: S103>
위치 추정 스텝(103)에 의해, 제1 수신 안테나(41a)가 수신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파에 기초하여, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 반사체(5)의 체내에서의 통과를 추정한다.
이것에 의해, 제1 실시형태에서의 의료 지원 시스템(1)의 동작이 종료된다.
다음에, 도 10(a)에, 제1 실시형태에서의 제1 안테나쌍(42a)에 있어서의 반사체의 이동의 추정을 도시한다. 또, 도 10(b)에, 제1 실시형태에서의 제1 안테나쌍(42a)에 있어서의 반사체의 통과의 추정을 도시한다.
도 10(a)는, 피험자의 체내(11)(예를 들면, 소화기관 내)의 반사체(5)의 이동을 추정하기 위해, 제1 안테나쌍(42a)을 소화기관에 대하여 일직선상에 첩부한 모식도이다. 반사체(5)는, 예를 들면, 시각(t)에 있어서, 점선으로 나타내어지는 체내의 위치에 존재하지만, 시각(t+Δt)에 있어서, 실선으로 나타내어지는 위치로 이동한다. 제1 안테나쌍(42a)은, 예를 들면, 도 10(a)에 도시되는 바와 같은 배치로 첩부함으로써, 제1 안테나쌍(42a)에 있어서의 우도 분포에 의해, 체내에 있어서의 반사체(5)의 이동을 추정하는 것이 가능하게 된다.
도 10(b)는, 피험자의 체내(11)(예를 들면, 소화기관 내)의 반사체(5)의 통과를 추정하기 위해, 제1 안테나쌍(42a)을 소화기관에 대하여 교차하도록 첩부한 모식도이다. 반사체(5)는, 시각(t)에 있어서, 점선으로 표시되는 체내의 위치에 존재하지만, 시각(t+Δt)에 있어서, 실선으로 표시되는 위치로 이동한다. 제1 안테나쌍(42a)은, 도 10(a)에 도시되는 바와 같은 배치로 첩부함으로써, 반사체(5)가 제1 안테나쌍(42a)을 통과할 때의 반사파의 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화의 우도 분포에 의해, 반사체(5)가 라인 안테나 위를 통과했다고 하는 것을 추정할 수 있다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태는, 1개의 송신 안테나(40) 및 2개의 수신 안테나(41)에 의한 2세트의 안테나쌍(42)에 의해 구성된다. 제2 실시형태에서는, 제1 안테나쌍(42a)(제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)), 제2 안테나쌍(42b)(제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b))의 동작에 대해 설명한다.
상기한 제1 실시형태와, 제2 실시형태의 차이는 제1 송신 안테나(40a), 제1 수신 안테나(41a), 제2 수신 안테나(41b)를 갖추는 점이다. 제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)가 제1 안테나쌍(42a)을 형성하고, 제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b)가 제2 안테나쌍(42b)을 형성한다. 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
또한, 제2 실시형태에서는, 의료 지원 시스템(1)은 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나(41a)와 제1 송신 안테나(40a)와, 제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b)로 구성되는 제2 안테나쌍(42b)을 갖춘다.
<송신 스텝: S100>
송신 스텝(100)에 의해, 제1 송신 안테나(40a)는 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 각각 제1 송신파를 송신한다. 제1 송신파는 피험자의 체내(11)를 향해 송신된다.
<반사 스텝: S101>
반사 스텝(101)에 의해, 반사체(5)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파를 반사한다.
<수신 스텝: S102>
수신 스텝(102)에 의해, 제1 안테나쌍(42a)에서는, 제1 수신 안테나(41a)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파를 수신한다. 제2 안테나쌍(42b)에서는 제2 수신 안테나(41b)는 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파를 수신한다.
<위치 추정 스텝: S103>
위치 추정 스텝(103)에 의해, 위치 추정 장치(2)의 위치 추정부는 제1 수신 안테나(41a)가 수신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파와, 제2 수신 안테나(41b)가 수신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파에 기초하여 각 안테나쌍(42)의 조합에 대한 우도 분포의 합성에 의해, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 반사체(5)의 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정한다.
이것에 의해, 제2 실시형태에서의 의료 지원 시스템(1)의 동작이 종료된다.
(제3 실시형태)
제3 실시형태는 2개의 송신 안테나(40) 및 1개의 수신 안테나(41)에 의한 2세트의 안테나쌍(42)에 의해 구성된다. 제3 실시형태에서는, 제1 안테나쌍(42a)(제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)), 제3 안테나쌍(42c)(제2 송신 안테나(40b)와 제2 수신 안테나(41a))의 동작에 대해 설명한다.
상기한 제1∼2 실시형태와, 제3 실시형태의 차이는 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나(40a), 제2 송신 안테나(40b), 및 제1 수신 안테나(41a)를 갖추는 점이다. 제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)가 제1 안테나쌍(42a)을 형성하고, 제2 송신 안테나(40b)와 제1 수신 안테나(41a)가 제2 안테나쌍(42b)을 형성한다. 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
제3 실시형태에 의하면, 제1 송신 안테나(40a)와, 제2 송신 안테나(40b)와, 제1 수신 안테나(41a)를 갖춘다. 이 때문에, 제1 수신 안테나(41a)는 제1 송신 안테나(40a) 및 제2 송신 안테나(40b)로부터 각각 송신된 송신파와, 반사체(5)에 의해 반사된 각각의 반사파를 각각에 수신할 수 있다. 이것에 의해, 일반의 의료설비 등의 환경하에서도 용이하게, 체내에 있어서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향을 정확하게 추정하는 것이 가능하게 된다.
(제4 실시형태)
제4 실시형태는 2개의 송신 안테나(40) 및 2개의 수신 안테나(41)에 의한 4세트의 안테나쌍(42)에 의해 구성된다. 제4 실시형태에서는, 4쌍의 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)에 의한 제1∼제4의 각각의 안테나쌍(42)의 동작에 대해 설명한다.
상기한 제1∼3 실시형태와, 제4 실시형태와의 차이는 2개의 송신 안테나(40) 및 2개의 수신 안테나(41)를 갖추는 점이다. 또한, 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
제4 실시형태에서는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)(제1 안테나쌍(42a)), 제2 송신 안테나(40b)와 제2 수신 안테나(41b)(제2 안테나쌍(42b)), 제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b)(제3 안테나쌍(42c)), 그리고, 제2 송신 안테나(40b)와 제1 수신 안테나(41a)(제4 안테나쌍(42d))에 의해 구성된다.
<송신 스텝: S100>
송신 스텝(100)에 의해, 제1 송신 안테나(40a), 제2 송신 안테나(40b)는 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 각각 제1 송신파, 제2 송신파를 송신한다. 제1 송신파, 제2 송신파는, 예를 들면, 피험자의 체내(11)를 향해 송신된다.
<반사 스텝: S101>
반사 스텝(101)에 의해, 반사체(5)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와 제2 송신 안테나(40b)가 송신한 제2 송신파를 반사한다.
<수신 스텝: S102>
수신 스텝(102)에 의해, 제1 수신 안테나(41a)는, 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서, 제1 송신 안테나(40a)가 송신한 제1 송신파와 제2 송신 안테나(40b)가 송신한 제2 송신파와, 반사체(5)가 각각 반사한 반사파를 수신한다.
<위치 추정 스텝: S103>
위치 추정 스텝(103)에 의해, 제1 수신 안테나(41a)가 수신한 제1 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파와, 제2 수신 안테나(41b)가 수신한 제2 송신파와 반사체(5)가 반사한 반사파에 기초하여, 각 안테나쌍(42)의 조합에 대한 우도 분포의 합성에 의해, 반사파의 시각(t)과 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 반사체(5)의 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정한다.
이것에 의해, 제4 실시형태에 있어서의 의료 지원 시스템(1)의 동작이 종료된다.
다음에 도 11에, 제4 실시형태에서의 반사체의 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정을 도시한다. 도 11은, 예를 들면, 피험자의 신체의 표리의 체 표면에 각각의 안테나쌍(42)을 첩부하고, 체내(11)에 존재하는 반사체(5)의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 모식도이다. 반사체(5)는, 예를 들면, 시각(t), 시각(t+Δt), 시각(t+Δt')에 있어서, 피험자의 체내(11)를 이동한다.
복수의 안테나쌍(42)은, 예를 들면, 복수의 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)에 의해 구성해도 된다. 예를 들면, 피험자의 신체의 앞면의 체 표면(10)에, 제1 송신 안테나(40a)와 제1 수신 안테나(41a)가 제1 안테나쌍(42a)으로서 구성되고, 제1 송신 안테나(40a)와 제2 수신 안테나(41b)가 제2 안테나쌍(42b)으로서 구성되고, 제2 송신 안테나(40b)와 제1 수신 안테나(41a)가 제3 안테나쌍(42c)으로서 구성되고, 제2 송신 안테나(40b)와 제2 수신 안테나(41b)가 제4 안테나쌍(42d)으로서 구성되도록 해도 된다.
또, 피험자의 신체의 뒤쪽의 체 표면(10)도 마찬가지로, 예를 들면, 제3 송신 안테나(40c), 제3 수신 안테나(41c), 제4 송신 안테나(40d), 제4 수신 안테나(41d)의 각각의 송신 안테나(40)와 수신 안테나(41)의 쌍에 의해, 대응하는 제5∼제8 안테나쌍(42)을 더 구성하도록 해도 된다(도시 생략). 이러한 복수의 안테나쌍(42)에 의한 구성으로 함으로써, 예를 들면, 반사체(5)의 시각(t)∼시각(t+Δt')에 있어서의 이동을 측정하고, 전술의 각 안테나쌍(42)의 조합으로부터, 각각의 수신 안테나(41)에서 수신한 송신파와 반사파와, 반사파의 시각(t)∼시각(t+Δt')에 있어서의 각각의 위상의 변화에 기초하여, 우도 분포가 합성된다. 이것에 의해, 시각(t)∼시각(t+Δt')에 있어서의 반사체(5)의 체내에서의 3차원 공간의 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정이 가능하게 된다.
제4 실시형태에 의하면, 체내(11)를 이동하는 반사체(5)의 이동의 방향, 거리를 상세하게 추정하는 것이 가능하게 된다. 제1 변형예에 의하면, 예를 들면, 피험자의 체내(11)가 소장∼대장 등의 경우이어도, 반사체(5)의 이동을 미세한 시계열로 측정함으로써, 그 이동 궤적으로부터, 보다 상세한 이동의 범위 및 이동의 방향의 추정이 가능하게 된다.
또, 본 실시형태에 의하면, 반사체(5)는 체외로부터의 전파를 수신하고, 수신한 전파를 반사한다. 이 때문에, 반사체(5)의 내부에 배터리를 필요로 하지 않고, 필요할 경우만 응답한다. 이것에 의해, 예를 들면, 진찰 시에만 반사체(5)에 의한 체내의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향을 측정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 송수신 장치(4)는 송신 안테나(40)의 전파 출력 또는 응답시키는 안테나 종류를 변경해도 된다. 이 때문에, 송수신 장치(4)는, 예를 들면, 피험자의 소화기관의 진단 개소에 따른 전파의 수신이나 조정이 가능하게 된다. 이것에 의해 위치 추정 장치(2)는 피험자의 진단 개소에 따라 반사체(5)의 측정이 가능하게 된다. 또한, 송수신 장치(4)는 반사체(5)가 피험자의 체내에 상이한 주파수대로서 복수가 존재하는 경우이더라도, 송수신 장치(4)의 주파수대의 변경에 의해, 즉시에 다른 반사체(5)의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향의 측정이 가능하게 된다. 이것에 의해, 상이한 증상이나 소화기관의 진단을 동시에 행할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 송수신 장치(4), 송신 안테나(40), 및 수신 안테나(41)는, 예를 들면, 웨어러블 장착으로 해도 된다. 이 때문에, 송신 안테나(40) 및 수신 안테나(41)를, 안테나쌍(42)으로 하여 체 표면에 첩부시켜 두는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 피험자는, 예를 들면, 평소의 생활의 환경하에서, 소화기관의 운동능력의 진단 등이 가능하게 된다.
또, 본 실시형태에 의하면, 예를 들면, 송수신 장치(4)는 메모리를 갖추어도 된다. 이 때문에, 반사체(5)의 이동의 로그를 일시적으로 송수신 장치(4) 내의 메모리에 기록할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 위치 추정 장치(2)와 접속하고 있지 않는 동안이더라도, 피험자의 체내의 반사체(5)의 통과, 또는 이동의 범위 및 이동의 방향의 측정을 계속해서 기록할 수 있다.
본 발명의 실시형태를 설명했지만, 각 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 이들 신규한 실시형태는, 그 밖의 여러 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 아울러, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
1: 의료 지원 시스템
10: 체 표면
11: 체내
2: 위치 추정 장치
20: CPU
21: ROM
22: RAM
23: 기억부
24: I/F
25: I/F
26: I/F
27: 내부 버스
28: 표시부
29: 입출력부
3: 데이터베이스
30: 송수신부
4: 송수신 장치
40: 송신 안테나
40a: 제1 송신 안테나
40b: 제2 송신 안테나
40c: 제3 송신 안테나
40d: 제4 송신 안테나
41: 수신 안테나
41a: 제1 수신 안테나
41b: 제2 수신 안테나
41c: 제3 수신 안테나
41d: 제4 수신 안테나
42: 안테나쌍
42a: 제1 안테나쌍
42b: 제2 안테나쌍
42c: 제3 안테나쌍
42d: 제4 안테나쌍
5: 반사체
6: 공중 통신망
Sd: 직접파
Sr: 반사파

Claims (4)

  1. 체내를 통과하는 반사체의 통과를 추정하는 의료 지원 시스템으로서,
    적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나와,
    적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나와,
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파를 반사하고, 체내에 존재 가능한 반사체와,
    상기 반사체의 상기 체내에서의 통과를 추정하는 위치 추정부
    를 갖추고,
    상기 제1 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와,
    상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고,
    상기 위치 추정부는,
    상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여,
    상기 반사체의 상기 체내의 통과를 추정하는 것
    을 특징으로 하는 의료 지원 시스템.
  2. 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서,
    적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나와,
    적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와,
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파를 반사하고, 체내에 존재 가능한 반사체와,
    상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부
    를 갖추고,
    상기 제1 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와,
    상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고,
    상기 제2 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 송신파와,
    상기 반사체가 반사한 상기 송신파의 반사파를 수신하고,
    상기 위치 추정부는
    상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화와,
    상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 송신파, 및 상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여 상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것
    을 특징으로 하는 의료 지원 시스템.
  3. 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서,
    적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와,
    적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나와,
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 제2 송신파를 반사하는, 체내에 존재 가능한 반사체와,
    상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부
    를 갖추고,
    상기 제1 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각에 수신하고,
    상기 위치 추정부는
    상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화에 기초하여,
    상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것
    을 특징으로 하는 의료 지원 시스템.
  4. 체내를 이동하는 반사체의 이동을 추정하는 의료 지원 시스템으로서,
    적어도 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 송신파를 송신하는, 적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와,
    적어도 체 표면에 첩부 가능한 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와,
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 제2 송신파를 반사하는, 체내에 존재 가능한 반사체와,
    상기 반사체의 상기 체내에서의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 위치 추정부
    를 갖추고,
    상기 제1 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각으로 수신하고,
    상기 제2 수신 안테나는
    상기 제1 송신 안테나가 송신한 상기 제1 송신파, 및 상기 제2 송신 안테나가 송신한 상기 제2 송신파와, 상기 반사체가 반사한 상기 제1 송신파의 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파의 제2 반사파를 각각으로 수신하고,
    상기 위치 추정부는
    상기 제1 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화와,
    상기 제2 수신 안테나가 수신한 상기 제1 송신파와 상기 제1 반사파, 및 상기 제2 송신파와 상기 제2 반사파의 각각의 시각(t)과, 시각(t+Δt)에 있어서의 위상의 변화
    에 기초하여, 상기 반사체의 상기 체내의 이동의 범위 및 이동의 방향을 추정하는 것
    을 특징으로 하는 의료 지원 시스템.

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