WO2005063123A1

WO2005063123A1 - 被検体内位置検出システム

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Publication number: WO2005063123A1
Application number: PCT/JP2004/014400
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Minai; Hatsuo Shimizu
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-07-14
Also published as: JP2005185499A; JP4150663B2; US7580739B2; EP1698278A1; EP1698278A4; US20050143648A1

Abstract

　永久磁石が内蔵されたテストカプセル２と、テストカプセル（２）に内蔵された永久磁石から生じる定磁場の強度に基づいてテストカプセル（２）の位置を検出する位置検出装置（３）とを備える。位置検出装置（３）は、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）と、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）を被検体（１）に対して固定する固定部材（７ａ、７ｂ）と、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）によって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル（２）と磁場検出装置（６ａ～６ｈ）との間の距離を導出し、導出した距離に基づいてテストカプセル（２）の位置を導出する位置情報導出装置（８）とを備える。

Description

明細書

被検体内位置検出システム技術分野

[0001] この発明は、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、内視鏡の分野にお!、ては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されて、る。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察 (検査)のために被検体の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。

[0003] 体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられたメモリに蓄積される。無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信機を携帯することにより、被検体は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの間に渡って、自由に行動できる。カプセル型内視鏡が排出された後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる。

[0004] 力かるカプセル型内視鏡に関して、例えば被検体内部の特定臓器の内視鏡画像を撮像するために、受信機側にカプセル型内視鏡の被検体内における位置検出を行う機能を持たせたものが提案されて!、る。カゝかる位置検出機能を備えたカプセル型内視鏡システムの一例としては、カプセル型内視鏡に内蔵された無線通信機能を流用したものが知られている。すなわち、被検体外部に設けられた受信機が複数のアンテナ素子を備えた構成を有し、カプセル型内視鏡から送信された無線信号を複数のアンテナ素子で受信し、それぞれのアンテナ素子における受信強度の違いに基づ、て被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出する機構を有する（例えば、特許文献 1参照。）。

[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 19111号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムは、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置検出の精度が低いという課題を有する。以下、力かる課題について詳細に説明する。

[0007] 従来技術に力かるカプセル型内視鏡システムは、上記したように受信機が備える複数のアンテナ素子における受信強度分布に基づいてカプセル型内視鏡の被検体内における位置検出を行っている。力かる位置検出メカニズムは、特開 2003— 19111 号公報の [0018]段落にも記載されているように、カプセル型内視鏡から送信される無線信号の強度の減衰が、カプセル型内視鏡力もの距離に応じて一意に定まることを前提として行われている。

[0008] し力しながら、現実にはカプセル型内視鏡とアンテナ素子との間に存在する臓器等の構成物は、それぞれ比誘電率、導電率等の値が異なることから、構成物の種類等に応じて無線信号強度の減衰率は大きく異なる値となる。例えば、カプセル型内視鏡とアンテナ素子との間に肝臓、血管等が存在している場合には、カゝかる臓器等によって無線信号が大量に吸収されることから、こられの臓器等が存在しなヽ場合と比較して無線信号強度の減衰率が大きくなり、正確な位置検出の妨げとなる。

[0009] また、カプセル型内視鏡の位置検出を正確に行うためには、被検体の姿勢の変動等による位置検出精度の低下を抑制する必要がある。例えば、被検体の外表面上にアンテナ等の受信機を複数設けた構成の場合、被検体の姿勢が変化することによつて、複数の受信機の位置関係に変動が生じる可能性がある。複数の受信機の位置関係が変動することによって、カプセル型内視鏡の正確な位置検出はさらに困難なものとなる。

[0010] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡等の被検体内導入装置が被検体内部に導入された状態において、臓器等の存在にかかわらず被検体内導入装置の位置検出を正確に行うことのできる被検体内位置検出システムを実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムであって、前記被検体内導入装置は、定磁場を前記被検体外部に出力する定磁場発生手段を備え、前記位置検出装置は、磁場強度を検出する磁場検出手段と、前記被検体に対して所定の位置に固定され、前記磁場検出手段の位置較正に用いる較正磁場を出力する較正磁場発生手段と、前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度を用いて、前記磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段と、前記磁場検出手段における前記定磁場の検出強度と、前記座標較正手段によって較正された前記磁場検出手段の位置座標とに基づいて前記被検体内における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段とを備えたことを特徴とする。

[0012] この発明によれば、被検体内導入装置が定磁場を発生する定磁場発生手段を備え、位置検出装置が定磁場発生手段に起因した定磁場の強度に基づいて被検体内導入装置の位置を検出する構成を有する。定磁場発生手段から生じる定磁場は、被検体内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわらず、定磁場発生手段からの距離に応じて一様に減衰する特性を有することから、被検体内導入装置に関して正確な位置検出を行うことが可能である。また、較正磁場を用いて磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段を備えることとしたため、製造コストの上昇を抑制しつつ、被検体の姿勢変化等に起因した磁場検出手段の位置ずれを較正することが可能であり、さらに正確な位置検出を行うことが可能である。

発明の効果

[0013] 本発明にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置が定磁場を発生する定磁場発生手段を備え、位置検出装置が定磁場発生手段に起因した定磁場の強度に基づいて被検体内導入装置の位置を検出する構成を有する。定磁場発生手段から生じる定磁場は、被検体内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわらず、定磁場発生手段からの距離に応じて一様に減衰する特性を有することから、被検体内導入装置に関して正確な位置検出を行うことが可能である。また、較正磁場を用いて磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段を備えることとしたため、製造コストの上昇を抑制しつつ、被検体の姿勢変化等に起因した磁場検出手段の位置ずれを較正することが可能であり、さらに正確な位置検出を行うことが可能であるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]図 1は、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムを形成するテストカブセルの構成を示す模式図である。

[図 3]図 3は、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムを形成する位置情報導出装置の構成を示す模式図である。

[図 4]図 4は、位置情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートを示す模式図である。

[図 5]図 5は、位置情報導出装置によるテストカプセルの位置導出の態様を示す模式図である。

[図 6]図 6は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。

[図 7]図 7は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムを形成するカプセル型内視鏡の構成を示す模式図である。

[図 8]図 8は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムを形成する位置情報導出装置の構成を示す模式図である。

[図 9]図 9は、位置情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 10]図 10は、位置情報導出装置によるカプセル型内視鏡の指向方向導出の態様を示す模式図である。

符号の説明

[0015] 1 被検体テストカプセル位置検出装置表示装置

携帯型記録媒体a^ - -6h 磁場検出装置a 7b 固定部材

位置情報導出装置0 筐体

1 永久磁石

2 充填部材

4 基準装置選択部5 セレクタ

6 距離導出部

7 位置演算部

8 憶ユニット

1 カプセル型内視鏡2 位置検出装置

3a-23h 磁場検出装置4 位置情報導出装置5 LED

6 LED駆動回路

7 CCD

8 CCD駆動回路

9 RF送信ユニット0 送信アンテナ部

1 システムコントロール回路2 受信アンテナ部

3 分離回路 34 電力再生回路

35 昇圧回路

36 蓄電器

37 コントロール情報検出回路

38 機能実行部

40 基準装置選択部

41 セレクタ

42 距離導出部

43 位置演算部

44 指向方向データベース

45 指向方向検出部

47 装置座標較正部

48 じ' 1思 p^:[5

49 アンテナ選択部

50 RF受信ユニット

51 画像処理ユニット

52 憶ユニット

53 発振器

54 コントロール情報入力ユニット

55 重畳回路

56 増幅回路

57 電力供給ユニット

ΑΙ'一 An 受信用アンテナ

Bl、一 Bm 給電用アンテナ

発明を実施するための最良の形態

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

(実施の形態 1)

[0017] まず、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムについて説明する。本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、被検体 1の内部に導入され、被検体内導入装置の一例として機能するテストカプセル 2と、テストカプセル 2の被検体 1内部における位置の検出を行う位置検出装置 3と、位置検出装置 3によって検出されたテストカプセル 2の位置情報を表示する表示装置 4と、位置検出装置 3と表示装置 4との間の情報の受け渡しを行うための携帯型記録媒体 5とを備える。

[0018] 表示装置 4は、位置検出装置 3によって取得されたテストカプセル 2の位置情報を表示するためのものであり、携帯型記録媒体 5によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーション等のような構成を有する。具体的には、表示装置 4は、 CRTディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

[0019] 携帯型記録媒体 5は、後述する位置情報導出装置 8および表示装置 4に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力および記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体 5は、テストカプセル 2が被検体 1の体腔内を移動している間は位置情報導出装置 8に挿着されてテストカプセル 2の位置に関する情報を記録する。そして、テストカプセル 2が被検体 1から排出された後に、位置情報導出装置 8から取り出されて表示装置 4に挿着され、記録したデータが表示装置 4によつて読み出される構成を有する。位置情報導出装置 8と表示装置 4との間のデータの受け渡しをコンパクトフラッシュ (登録商標)メモリ等の携帯型記録媒体 5によって行うことで、位置情報導出装置 8と表示装置 4との間が有線接続された場合と異なり、テストカプセル 2が被検体 1内部を移動中であっても、被検体 1が自由に行動することが可能となる。

[0020] テストカプセル 2は、カプセル型内視鏡等を被検体 1内に導入するに先立って、被検体 1内にカプセル型内視鏡の通過が困難な狭窄部等が存在するか否か等の事前検査を行う際に用いられるものである。すなわち、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、力かるテストカプセル 2が被検体 1内でどのように移動するのかを調べるためのものであり、かかる目的を達成するために高精度の位置検出機構を設けている。

[0021] 図 2は、テストカプセル 2の構造を示す模式図である。図 2に示すように、テストカブセル 2は、カプセル型内視鏡の筐体と同様のカプセル形状を有する筐体 10と、筐体 10内部に配置された永久磁石 11と、筐体 10内面と永久磁石 11との間の隙間を埋める部材として機能する充填部材 12とを備える。

[0022] 筐体 10は、例えば、生体適合性材料によって形成されており、被検体 1内に数日間に渡って留まった場合に分解されるという特性を有する。筐体 10が生体適合性材料によって形成されることによって、万一被検体 1内に導入したテストカプセル 2が被検体 1の外部に排出されないような場合であっても、被検体 1に対して開腹手術等を行う必要がな、と、う利点を有する。

[0023] 永久磁石 11は、特許請求の範囲における定磁場発生手段として機能するものであり、筐体 10内に収容可能なサイズの永久磁石によって構成され、磁場強度の時間変動が無視しうる定磁場を出力するためのものである。なお、永久磁石 11の代わりに、例えば定電流が供給されることによって定磁場を発生するコイル等を定磁場発生手段として用いることとしても良、が、永久磁石 11を用いることとした場合には駆動電力が不要等の利点を有することから、永久磁石 11を用いて定磁場発生手段を構成することが好ましい。

[0024] 永久磁石 11から生じる定磁場は、図 2に示すように、 N極側から出力されて永久磁石 11外部を進行した後に再び S極側に入力する閉曲線状の磁力線によって表現される。ここで、図 2に示すように磁力線の進行方向は場所依存性を有するが、磁力線によって表される定磁場の強度は、テストカプセル 2からの距離のみに応じて定まるものとみなすことが可能である。すなわち、テストカプセル 2に内蔵される永久磁石 11 のサイズは、テストカプセル 2と磁場検出装置 6a— 6hとの間の距離と比較して無視できる程度に微小であることから、テストカプセル 2から距離 rだけ離れた地点における磁場強度 Pは、比例係数 OCを用いて、

P= a /r³ · · · (!) の関係が成立する。本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、後述するように（1)式に示す関係に基づ!/、てテストカプセル 2の位置を検出することとしてヽる。

[0025] 充填部材 12は、筐体 10の内面と永久磁石 11との間を充填し、永久磁石 11の位置を固定するためのものである。なお、充填部材 12を形成する材料は被検体 1に対して悪影響を与えないものであって、例えば、硫酸バリウムによって充填部材 12は形成される。硫酸バリウムは、 X線検査における造影剤として利用することが可能であるため、本実施の形態 1における位置検出にカ卩えて X線検査による位置検出が可能となり、両者による検出結果を対比することによって、より正確な位置検出を行うことが可能である。なお、本実施の形態 1において充填部材 12として硫酸バリウムを用いることは必須ではなぐ充填部材として機能するものであれば任意のものを用いることが可能なのはいうまでもない。

[0026] 次に、位置検出装置 3について説明する。位置検出装置 3は、テストカプセル 2から出力される定磁場に基づいて、被検体 1内部におけるテストカプセル 2の位置を検出するためのものである。具体的には、位置検出装置 3は、図 1に示すように、テスト力プセル 2から出力される定磁場の強度を検出する磁場検出装置 6a— 6hと、磁場検出装置 6a— 6dを被検体 1に対して固定する固定部材 7aと、磁場検出装置 6e— 6h を被検体 1に対して固定する固定部材 7bと、磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル 2の位置を導出する位置情報導出装置 8と、磁場検出装置 6a— 6hの位置関係の変動を検出するための較正磁場発生装置 9とを備える。

[0027] 磁場検出装置 6a— 6hは、それぞれが配置された場所における磁場強度を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置 6a— 6hは、例えば、 MI (Magneto Impedance)センサを用いて形成されている。 Mlセンサは、例えば FeCoSiB系ァモルファスワイヤを感磁媒体として用いた構成を有し、感磁媒体に高周波電流を通電した際に、外部磁界に起因して感磁媒体の磁気インピーダンスが大きく変化する Ml効果を利用して磁場強度の検出を行っている。磁場検出装置 6a— 6hとして他の磁場センサを用いることとしても良いが、 Mlセンサを用いた場合には、特に高い感度で磁場強度検出が行えるという利点を有する。また、磁場検出装置 6a— 6dおよび磁場検出装置 6e— 6hは、それぞれ辺の長さを aとした正方形の頂点を形成する位置に配置されることとする。

[0028] 固定部材 7a、 7bは、磁場検出装置 6a— 6hを被検体 1に対して固定するためのものである。具体的には、固定部材 7a、 7bは、被検体 1の胴部の外周を覆うよう環状に形成されており、被検体 1の胴部に密着した状態で固定される構成を有する。磁場検出装置 6a— 6dおよび磁場検出装置 6e— 6hは、固定部材 7a、 7bに対して所定の位置に固着されており、この結果、磁場検出装置 6a— 6dの相互間の位置関係は固定され、磁場検出装置 6e— 6hの相互間の位置関係も固定される。なお、本実施の形態 1においては、磁場検出装置の位置較正の負担を減らす観点から、固定部材 7b については被検体 1の運動等に対しても位置の変動を生じない部位に固定することとしている。すなわち、本実施の形態 1では、被検体 1の運動等にかかわらず固定部材 7bの位置は変動せず、固定部材 7bに固着した磁場検出装置 6e— 6hの位置も変動しないこととしている。ただし、後述するようにかかる構成は本発明に必須のものではない。

[0029] 較正磁場発生装置 9は、被検体 1の運動に応じて変動する磁場検出装置 6a— 6h の位置を把握するための較正磁場を出力するためのものである。較正磁場としては、時間経過に応じて強度が変動するものとしても良いが、本実施の形態 1では、較正磁場発生装置 9は、較正磁場として、テストカプセル 2内に備わる永久磁石と同様に定磁場を出力することとする。なお、較正磁場は、後述するように磁場検出装置の位置の較正に使用されることから、較正磁場の発生源たる較正磁場発生装置 9の位置が変動することは好ましくなぐ被検体 1の腰部のように運動に関わらず位置変動量が少ない場所に較正磁場発生装置 9を配置する必要がある。従って、本実施の形態 1 では、較正磁場発生装置 9を固定部材 7b上に固定することとしている。上記したように、固定部材 7bは被検体 1に対して位置が変動することがな、よう固着されて、ること力、固定部材 7b上に較正磁場発生装置 9を固定することによって、較正磁場発生装置 9の位置の変動を防止して、る。

[0030] また、較正磁場発生装置 9は、常に定磁場を出力し続けるのではなぐ磁場検出装置 6a— 6hによってテストカプセル 2から出力される定磁場を正確に検出するために少なくともテストカプセル 2の位置検出時には磁場出力を停止することが好ましい。従つて、較正磁場発生装置 9は、具体的には、例えば、導電性コイルと、導電性コイルに対して定電流を供給する電流源と、電流源からの電流供給の有無を制御する制御スィッチによって構成することが好ましい。なお、磁場の発生タイミングを制御可能な機構であれば他の構成としても良ぐ例えば、較正磁場発生装置 9を、永久磁石と、磁場遮蔽材料によって構成され、開閉可能な扉部を備えた、永久磁石を内部に包含する磁気シールド箱とによって形成することとしても良い。磁場遮蔽材料としては一般に高透磁率を有するものが用いられ、例えば、鉄とニッケルの合金に特殊な熱処理を施したパーマロイ等を磁場遮蔽材料として使用することが可能である。かかる磁場遮蔽材料によって形成された磁気シールド箱内に永久磁石を保持した構成を採用することで、扉部が開けられた状態では定磁場を磁気シールド箱外部に出力し、扉部が閉じられた状態では外部への定磁場の出力を防止することが可能である。位置情報導出装置 8は、磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場強度に基づいて、テストカプセル 2の位置を導出するためのものであり、位置情報導出装置 8 の具体的な構成は図 3のブロック図に示す通りである。図 3に示すように、位置情報導出装置 8は、磁場検出装置 6a— 6hの中から基準となる磁場強度検出装置 (以下、「基準装置」と称する)を選択する基準装置選択部 13と、基準装置選択部 13による選択結果に基づいて所定数の磁場強度検出装置において得られた磁場強度を出力するセレクタ 14とを備える。また、位置情報導出装置 8は、セレクタ 14から出力された磁場強度に基づいて、テストカプセル 2と基準装置等との間の距離を導出する距離導出部 15と、導出された距離と距離の導出に用いた基準装置等の位置座標とを用いて演算処理を行うことによってテストカプセル 2の位置を導出する位置演算部 16 と、位置演算部 16によって得られたテストカプセル 2の位置に関する情報を携帯型記録媒体 5に記録するための記憶ユニット 17とを備える。さらに、位置情報導出装置 8は、較正磁場発生装置 9から出力された較正磁場について磁場検出装置 6a— 6d における検出強度に基づいて磁場検出装置 6a— 6dの位置座標を較正する装置座標較正部 19と、較正された磁場検出装置 6a— 6dの位置座標を記憶する記憶部 20 とを備える。

[0032] 基準装置選択部 13は、磁場検出装置 6a— 6hの中から、検出した磁場強度の値が最も大きいものを選択する機能を有する。具体的には、磁場検出装置 6a— 6hから出力された磁場強度値を互いに比較し、最も大きな磁場強度を出力した磁場強度検出装置 (基準装置)を選択した後、基準装置を特定する情報 (例えば、磁場検出装置 6 a— 6hの中でいずれの装置が基準装置であるかの情報）をセレクタ 14に出力する。

[0033] セレクタ 14は、基準装置選択部 13による選択結果に基づいて複数の磁場強度検出装置を選択し、自己が選択した磁場強度検出装置 (被選択装置）によって得られた磁場強度と、基準装置によって得られた磁場強度とを距離導出部 15に出力するためのものである。具体的には、セレクタ 14は、基準装置に対して互いに直交する方向に配置された 3個の磁場強度検出装置を選択する機能を有する。すなわち、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、図 1にも示したように、磁場検出装置 6a— 6hは、それぞれが立方体の頂点を形成するよう配置されているため、任意の磁場強度検出装置に対して、互いに直交する方向に位置する磁場強度検出装置が必ず 3個存在し、セレクタ 14は、力かる 3個の磁場強度検出装置を被選択装置として選択する機能を有する。

[0034] 距離導出部 15は、セレクタ 14を介して入力された磁場強度に基づいて、基準装置および被選択装置とテストカプセル 2との間の距離を導出するためのものである。具体的には、距離導出部 15は、入力された磁場強度に対して、（1)式に示す演算処理を行うことによって、磁場強度が検出された磁場強度検出装置とテストカプセル 2との間の距離を導出する機能を有する。

[0035] 位置演算部 16は、基準装置等として選択された磁場検出装置 6a— 6hとテストカブセル 2との間の距離に基づいて所定の演算処理を行うことによって、テストカプセル 2 の位置を導出するためのものである。また、位置演算部 16は、テストカプセル 2の位置を導出した後、導出結果を記憶ユニット 17に出力する機能を有する。

[0036] 装置座標較正部 19は、特許請求の範囲における座標較正手段の一例として機能するものである。具体的には、装置座標較正部 19は、磁場検出装置 6a— 6dによつて検出された較正磁場の強度に基づいて磁場検出装置 6a— 6dのそれぞれと較正磁場発生装置 9との間の距離を導出し、導出した距離と、磁場検出装置 6a— 6dの相互間の位置関係に基づいて磁場検出装置 6a— 6dの位置の較正を行う機能を有する。また、装置座標較正部 19は、記憶部 20に対して磁場検出装置 6a— 6dの位置の較正結果を出力する機能を有する。

[0037] 記憶部 20は、磁場検出装置 6a— 6dの相互間の位置関係および装置座標較正部 19によって導出された較正結果を記憶するためのものである。具体的には、装置座標較正部 19による位置較正の際に使用される相互間の位置関係を記憶する機能を有すると共に、位置演算部 16によるテストカプセル 2の位置導出の際に使用される磁場検出装置 6a— 6dの位置に関する情報を記憶する機能を有する。

[0038] 次に、本実施の形態 1における位置情報導出装置 8の動作について説明する。図 4 は、位置情報導出装置 8の動作を示すフローチャートであり、図 5は、位置導出動作のアルゴリズムを説明するための模式図である。なお、図 5において、磁場検出装置 6a— 6hによって構成される立方体の 1辺の長さを aとする。また、後述するように基準装置として選択される磁場検出装置 6eの位置を原点とし、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6fに向力方向を X方向、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6hに向かう方向を y方向、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6aに向力う方向を z方向とする。力かる xyz座標系に基づいて磁場検出装置 6a— 6hの位置を定めると共に、 xyz座標系におけるテストカプセル 2の位置を (x、 y、 z)とする。以下、図 4および図 5を適宜参照して位置情報導出装置 8の動作について説明を行う。

[0039] まず、位置情報導出装置 8は、装置座標較正部 19によって、磁場検出装置 6a— 6 dの位置座標の較正を行う（ステップ S101)。具体的には、最初に装置座標較正部 1 9は、磁場検出装置 6a— 6dにおいて検出された較正磁場の強度を用いて磁場検出装置 6a— 6dと較正磁場発生装置 9との間の距離を導出する。そして、導出した距離と、記憶部 20に記憶された基準座標および磁場検出装置 6a— 6dの相互間の位置関係に関する情報とに基づいて磁場検出装置 6a— 6dの xyz座標系における位置座標の較正を行う。図 5の例では、位置座標の較正を行うことにより、磁場検出装置 6a 一 6dの位置【こつ!ヽて、それぞれ（x、y、z；)、（x、y、z；)、（x、 y、 z；)、（x、 y、 z ) a a a b b b c c c d d d と導出されることとなる。 [0040] その後、位置情報導出装置 8は、基準装置選択部 13によって、磁場検出装置 6a 一 6hの中で受信した磁場強度が最も高、磁場強度検出装置を選択する (ステップ S 102)。図 5の例では、最も高い磁場強度検出装置として磁場検出装置 6eが選択された場合を示しており、以下の説明でも磁場検出装置 6eを基準装置として説明を行

[0041] そして、位置情報導出装置 8は、セレクタ 14によって、ステップ S 102で選択した基準装置に基づいて 3個の被選択装置を選択し (ステップ S103)、基準装置および被選択装置によって得られた磁場強度を距離導出部 15に出力する (ステップ S104)。図 5の例では、基準装置たる磁場検出装置 6eに対して、磁場検出装置 6f、 6h、 6a がそれぞれ互いに直交する方向に配置されていることから、セレクタ 14は、これらを被選択装置として選択する。

[0042] その後、位置情報導出装置 8は、距離導出部 15によって、ステップ S 102において選択した基準装置によって得られた磁場強度と、ステップ S103にお、て選択した被選択装置とによって得られた磁場強度とに基づいてテストカプセル 2との間の距離を導出する (ステップ S 105)。具体的には、距離導出部 15は、セレクタ 14を介して入力された磁場強度を用いて（1)式の演算を行うことによって距離の導出を行う。図 5の例では、距離導出部 15は、基準装置および被選択装置において検出された磁場強度に基づ、て、テストカプセノレ 2と磁場検出装置 6e、 6f、 6h、 6aとの距離 r、 r、 r、 r

1 2 3 4 を導出している。

[0043] そして、位置情報導出装置 8は、位置演算部 16における演算処理によってテスト力プセル 2の位置の導出を行う（ステップ S106)。具体的には、テストカプセル 2の X座標、 y座標および z座標を導出することによってテストカプセル 2の位置が導出されることとなるため、磁場検出装置 6e、 6f、 6h、 6aの座標およびステップ S105において導出された距離の値とを用いてテストカプセル 2の座標を導出してヽる。

[0044] 例えば、テストカプセル 2の位置座標（x、 y、 z)は、図 5に示す位置関係から幾何的に導出することが可能であって、具体的には以下の方程式を解くことによって導出される。

(x-0) ²+ (y-0) ²+ (z-0) ²=r ² · · · (2) (x-a) ²+ (y-0) ²+ (z-0) ²=r ² · · · (3)

2

(x-x ) ²+ (y-y ) ²+ (z-z ) ²=r ² · · · (4)

b b b 3

(x-x ) ²+ (y-y ) ²+ (z-z ) ²=r ² · · · (5)

a a a 4

[0045] なお、（2)式一（5)式において、 aは既知の値であり、 x

a、 x

b、 y

a、 y

b、 z

a、 zはステツ b プ S101において導出され、 r一 rはステップ S105において導出されており、未知数

1 4

は 3個となることから理論上は方程式の数も 3個あれば十分である。しかしながら、実際の位置検出の際には、距離導出誤差等に起因したテストカプセル 2の位置検出精度の低下を抑制するため、（2)式一（5)式を解く際に、 x、 y、 zの値が一意に定まるよう r一 rの値等を補正することとしている。

1 4

[0046] 最後に、位置情報導出装置 8は、記憶ユニット 17によって、ステップ S106において導出されたテストカプセル 2の位置を記憶する (ステップ S107)。具体的には、テストカプセル 2が被検体 1内に導入されて、る間は、記憶ユニット 17には携帯型記録媒体 5が装着されていることから、記憶ユニット 17は、携帯型記録媒体 5に対してステツプ S 106にお、て得られた位置情報を記録させる。

[0047] 力かるステップ S101— S107の工程は、所定時間間隔ごとに繰り返し行われ、この結果、携帯型記録媒体 5は、テストカプセル 2が被検体 1内をどのように移動したかについての正確な情報を記録することとなる。そして、テストカプセル 2が被検体 1の外部に排出された後、携帯型記録媒体 5は表示装置 4に装着され、使用者は、表示装置 4に表示された記録結果に基づいて、テストカプセル 2が被検体 1内でどのように移動したかを把握し、把握した結果により、被検体 1内のいかなる場所に狭窄部位が存在するか等の判断を行う。

[0048] 次に、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、テストカプセル 2内に備わる永久磁石 11によって出力される定磁場に基づ、てテストカプセル 2の位置を導出することとしている。電磁波等と異なり、定磁場は、伝播領域における比誘電率および透磁率等の物理的パラメータの変動にかかわらずほぼ一意に強度が減衰する特性を有することから、（1)式の関係が良好に成立するという特徴を有する。従つて、人体内部のように、物理的パラメータが互いに異なる臓器等が存在する空間内における位置検出であつても、電磁波等による位置検出の場合と比較して高、精度で位置検出を行うことが可能という利点を有する。

[0049] 力かる定磁場による利点としては、テストカプセル 2を被検体 1内に導入する際に、被検体 1の負担を軽減することも挙げられる。すなわち、上述の理由により、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムでは、テストカプセル 2の周囲環境の相違による位置検出精度の低下が抑制されるという利点があるため、例えば、テスト力プセル 2を被検体 1内に導入する際に、他の検査方法のように飲食を控える等の制限を行う必要がない。従って、被検体 1はテストカプセル 2を用いた検査時においても通常生活を営むことが可能となり、検査における被検体 1の負担を低減することが可能である。

[0050] さらに、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、磁場検出装置 6a 一 6dの位置の較正を行う構成を有する。力かる構成を有することで、本実施の形態 1 にかかる被検体内位置検出システムでは、被検体 1の姿勢変化等の運動によって固定部材 7bに対する固定部材 7aの位置関係が変動し、磁場検出装置 6a— 6dの位置が変動した場合であってもテストカプセル 2の位置を正確に導出することが可能である。

[0051] また、本実施の形態 1では、磁場検出装置 6a— 6dのそれぞれにおける較正磁場の検出強度を用いることによって磁場検出装置 6a— 6dの位置座標の較正を行うこととしている。ここで、磁場検出装置 6a— 6dは、テストカプセル 2の位置検出のために磁場検出機能をあらかじめ備えていることから、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、位置較正を行うために磁場検出装置 6a— 6dに対して特別な機構を追加する必要がないという利点を有する。従って、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、低、製造コストでテストカプセル 2のさらなる正確な位置検出を行うことが可能である。

[0052] さらに、本実施の形態 1では、較正磁場発生装置 9から出力される較正磁場を定磁場としている。従って、テストカプセル 2から出力される定磁場と同様に、較正磁場発生装置 9から出力された較正磁場は通過経路にかかわらず距離に応じて一様に減衰することとなる。このため、臓器等の存在の有無にかかわらず、較正磁場発生装置 9と磁場検出装置 6a— 6dのそれぞれとの間の距離を正確に導出することが可能であり、その結果として、正確な位置較正を行うことが可能であるという利点を有する。 (実施の形態 2)

[0053] 次に、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムについて説明する。本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置として定磁場発生手段のみならず所定の機能実行部および無線部を備えたカプセル型内視鏡と、定磁場発生手段より生じる定磁場に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置検出のみならず、カプセル型内視鏡の長軸の向き、すなわち指向方向をも検出し、検出結果に基づいてカプセル型内視鏡から送信された無線信号を受信する複数のアンテナを切り替える位置情報導出装置とを備えた構成を有する。

[0054] 図 6は、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。図 6に示すように、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置の一例たるカプセル型内視鏡 21と、位置検出装置 22とを備える。なお、図 6には実施の形態 1における表示装置 4および携帯型記録媒体 5に相当する構成要素を図示して、な、が、このことは本実施の形態 2にお、てこれらを除外する趣旨ではない。また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムにおいて、実施の形態 1と同様の符号、名称を付した構成要素については、以下で特に言及しない限り、実施の形態 1と同様の構成'作用を有するものとする。

[0055] 位置検出装置 22は、図 6に示すように、磁場検出装置 23a— 23hと、磁場検出装置 23a— 23hを被検体 1に対して固定する固定部材 7a、 7bと、カプセル型内視鏡 21 カゝら送信される無線信号を受信するための受信用アンテナ A1— Anと、磁場検出装置 23a— 23hおよび受信用アンテナ A1— Anによって得られた情報を処理し、カプセル型内視鏡 21の被検体 1内における位置情報を取得する位置情報導出装置 24 とを備える。

[0056] 磁場検出装置 23a— 23hは、それぞれが配置された位置における磁場強度および磁場方向を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置 23a— 23hは、磁場強度および磁場方向の検出機能を備えた Mlセンサ等によって構成される。実施の形態 1における磁場検出装置 6a— 6hは磁場強度のみを検出する構成を採用したが、本実施の形態 2では、被検体内導入装置 (カプセル型内視鏡 21)の位置のみならず指向方向をも検出する構成を採用するため、磁場強度のみならず磁場方向も検出する構成を採用してヽる。

[0057] 受信用アンテナ A1— Anは、カプセル型内視鏡 21から送信される無線信号を受信するためのものである。後述するように本実施の形態 2におけるカプセル型内視鏡 21 は、被検体 1内部の画像を撮像して外部に無線送信する機能を有し、受信用アンテナ A1— Anは、カプセル型内視鏡 21から送信される無線信号を受信し、位置情報導出装置 24に出力する構成を有している。受信用アンテナ A1— Anは、具体的には例えば、ループアンテナと、ループアンテナを被検体 1に固定するための固着手段とによって構成されている。なお、カプセル型内視鏡 21から無線信号が送信された際に受信用アンテナ A1— Anのすべてによって受信する構成としても良い。しかしながら、本実施の形態 2では、複数存在する受信用アンテナ A1— Anのうち、後述するアンテナ選択部 49によって受信に最も適して、ると判断される受信用アンテナを用 V、て受信することとしている。

[0058] 図 7は、カプセル型内視鏡 21の構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡 2 1は、実施の形態 1におけるテストカプセル 2と同様に、定磁場発生手段としての永久磁石 11を備える。さらに、カプセル型内視鏡 21は、被検体 1の内部を撮影する際に撮像領域を照射するための照明手段として機能する LED25と、 LED25の駆動状態を制御する LED駆動回路 26と、 LED25によって照射された領域からの反射光像の撮像を行う撮像手段として機能する CCD27と、 CCD27の駆動状態を制御する CC D駆動回路 28とを備える。なお、 LED25、 LED駆動回路 26、 CCD27および CCD 駆動回路 28は、全体として所定の機能を果たす機能実行部 38として定義される。

[0059] また、カプセル型内視鏡 21は、 CCD27によって撮像された画像データを変調して RF信号を生成する RF送信ユニット 29と、 RF送信ユニット 29から出力された RF信号を無線送信する無線手段としての送信アンテナ部 30と、 LED駆動回路 26、 CCD駆動回路 28および RF送信ユニット 29の動作を制御するシステムコントロール回路 31とを備える。

[0060] これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡 21は、被検体 1内に導入されている間、 LED25によって照明された被検部位の画像データを CCD27によって取得する。そして、取得された画像データは、 RF送信ユニット 29において RF信号に変換された後、送信アンテナ部 30を介して外部に送信される。

[0061] また、カプセル型内視鏡 21は、位置検出装置 22側力も送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部 32と、受信アンテナ部 32で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路 33とを備える。さらに、カプセル型内視鏡 21は、分離された給電用信号から電力を再生する電力再生回路 34と、再生された電力を昇圧する昇圧回路 35と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器 36とを備える。また、カプセル型内視鏡 2 1は、分離回路 33で給電用信号と分離された成分力もコントロール情報信号の内容を検出し、検出したコントロール情報信号をシステムコントロール回路 31に対して出力するコントロール情報検出回路 37を備える。なお、システムコントロール回路 31は、蓄電器 36から供給される駆動電力を他の構成要素に対して分配する機能も有する

[0062] これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡 21は、まず、位置検出装置 22 側から送られてきた無線信号を受信アンテナ部 32において受信し、分離回路 33によって、受信した無線信号力も給電用信号およびコントロール情報信号を分離する。分離回路 33によって分離されたコントロール情報信号は、コントロール情報検出回路 37を経てシステムコントロール回路 31に出力され、 LED25、 CCD27および RF 送信ユニット 29の駆動制御に使用される。一方、給電用信号は、電力再生回路 34 によって電力として再生され、再生された電力は昇圧回路 35によって電位を蓄電器 36に適した電位にまで昇圧された後、蓄電器 36に蓄積される。

[0063] 次に、位置情報導出装置 24の構成について説明する。図 8は、位置情報導出装置 24の構成を示すブロック図である。本実施の形態 2における位置情報導出装置 2 4は、カプセル型内視鏡 21の被検体 1内における位置を検出する構成要素として、基準装置選択部 40、セレクタ 41、距離導出部 42および位置演算部 43を備えた構成を有する。ここで、本実施の形態 2では磁場検出装置 23a— 23hが磁場強度のみならず磁場方向についても位置情報導出装置 24に対して出力する構成を有するため、基準装置選択部 40は、磁場検出装置 23a— 23hから出力された情報のうち、磁場強度を抽出して基準装置の選択を行うこととし、距離導出部 42は、セレクタ 41から入力された情報のうち、基準装置および被選択装置において受信された磁場強度を抽出して距離の導出を行う機能を有する点で実施の形態 1と相違する。なお、本実施の形態 2におけるカプセル型内視鏡 21の位置の検出動作については実施の形態 1とほぼ同様であることとし、詳細な説明につヽては省略する。

[0064] また、位置情報導出装置 24は、実施の形態 1と同様に、磁場検出装置 23a— 23d の位置の較正を行う装置座標較正部 47と、記憶部 48とを備える。装置座標較正部 4 7は、磁場検出装置 23a— 23dが磁場方向についても検出することに対応して、磁場検出装置 23a— 23dにおける検出結果から、磁場強度のみを抽出する機能をさらに有する。

[0065] さらに、位置情報導出装置 24は、後述するようにカプセル型内視鏡 21の指向方向を検出する際に使用される指向方向データベース 44と、セレクタ 41から出力された、所定の磁場検出装置 23における磁場方向とに基づいてカプセル型内視鏡 21の指向方向を検出する指向方向検出部 45とを備える。指向方向データベース 44は、磁場検出装置 23において検出される磁場の強度および磁場検出装置 23とカプセル型内視鏡 21の位置関係に対するカプセル型内視鏡 21の指向方向に関するデータをあら力じめ記憶したものである。なお、指向方向データベース 44および指向方向検出部 45の動作の具体的内容については、後に詳細に説明する。

[0066] また、位置情報導出装置 24は、カプセル型内視鏡 21から無線送信された、被検体 1内部の画像データを受信する受信装置としての機能も有する。具体的には、位置情報導出装置 24は、受信用アンテナ A1— Anの中からデータ受信に使用するものを選択するアンテナ選択部 49と、選択した受信用アンテナ受信された無線信号に対して復調等の所定の処理を行い、無線信号の中力もカプセル型内視鏡 21によって取得された画像データを抽出し、出力する RF受信ユニット 50と、出力された画像データに必要な処理を行う画像処理ユニット 51と、画像処理が施された画像データを記録するための記憶ユニット 52とを備える。

[0067] アンテナ選択部 49は、カプセル型内視鏡 21から送信される無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナを選択するためのものである。具体的には、アンテナ選択部 49は、あら力じめ受信用アンテナ A1— Anの位置を把握していると共に、位置演算部 43によって導出されたカプセル型内視鏡 21の位置に関する情報と、指向方向検出部 45によって導出されたカプセル型内視鏡 21の指向方向に関する情報とが入力される構成を有する。このため、アンテナ選択部 49は、カプセル型内視鏡 21 の位置および指向方向との関係にお、て、最も良好な受信感度を有するものと推定される受信用アンテナを選択し、選択した受信用アンテナにおいて受信された無線信号を RF受信ユニット 50に出力する機能を有する。

[0068] 記憶ユニット 52は、画像処理ユニット 51から出力される画像データと、出力される画像データが撮像された時点におけるカプセル型内視鏡 21の位置および指向方向とを対応づけて記憶する機能を有する。すなわち、位置情報導出装置 24は、図 8〖こも示すように記憶ユニット 52に位置演算部 43、指向方向検出部 45および画像処理ユニット 51において得られた情報が出力される構成を有しており、記憶ユニット 52は、これらの情報を対応づけた状態で記憶する機能を有する。この結果、記憶ユニット 52は、被検体 1内部の所定領域の画像データと、かかる画像データを撮像した時点におけるカプセル型内視鏡 21の位置および指向方向とが対応づけられた状態で記憶されている。

[0069] また、位置情報導出装置 24は、カプセル型内視鏡 21に対して送信する給電用信号等を生成し、給電用アンテナ B1— Bmに対して出力する機能を有する。具体的には、位置情報導出装置 24は、給電用信号を生成する機能および発振周波数を規定する機能を有する発振器 53と、カプセル型内視鏡 21の駆動状態の制御のためのコントロール情報信号を生成するコントロール情報入力ユニット 54と、給電用信号とコントロール情報信号とを合成する重畳回路 55と、合成された信号の強度を増幅する増幅回路 56とを備える。増幅回路 56で増幅された信号は、給電用アンテナ B1— B mに送られ、カプセル型内視鏡 21に対して送信される。なお、位置情報導出装置 24 は、所定の蓄電装置または AC電源アダプタ等を備えた電力供給ユニット 57を備え、位置情報導出装置 24の各構成要素は、電力供給ユニット 57から供給される電力を駆動エネルギーとしてヽる。

[0070] 次に、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムにおける、カプセル型内視鏡 21の指向方向を検出することの意義および指向方向検出動作の内容について説明する。上述したように、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、カプセル型内視鏡 21が所定の機能実行手段を備え、かかる機能実行手段によつて取得された情報を位置検出装置 22側に無線送信する構成を有する。そのため、位置検出装置 22は、送信された無線信号を受信するための複数の受信用アンテナ A1— Anを備え、アンテナ選択部 49によって力かる複数の受信用アンテナ A1— An の中から受信に最適な受信用アンテナを選択する構成を有する。

[0071] 複数の受信用アンテナ A1— Anの中から最適な受信用アンテナを選択するァルゴリズムとしては、第 1にカプセル型内視鏡 21との位置関係によって決定することが挙げられる。例えば、カプセル型内視鏡 21から送信される無線信号は、距離に応じて減衰するとの過程のもとで、実施の形態 1と同様の位置検出機構を用 Vヽてカプセル型内視鏡 21の位置を導出し、導出された位置に最も近い受信用アンテナを使用することが考免られる。

[0072] し力しながら、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信する場合には、アンテナとの位置関係のみによって受信用アンテナを選択することは必ずしも適切ではない。すなわち、カプセル型内視鏡 21からの無線送信に用いられる送信アンテナ部 30は、例えばループアンテナ等によって構成されること等に起因して、あらゆる方向に均等な強度で無線信号を送信するのではなぐある程度の指向性を持って無線信号を送信する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナは、カプセル型内視鏡との位置関係のみによって決定されるのではなぐ送信アンテナ部 30から送信される無線信号の指向性をも考慮して決定されることが好ましい。そして、送信アンテナ部 30は、カプセル型内視鏡 21内に固定されていることから、送信される無線信号の指向方向を検出するためには、被検体 1内におけるカプセル型内視鏡 21の指向方向を把握することが重要となる。协る事情に基づいて、本実施の形態 2では、実施の形態 1と同様にカプセル型内視鏡 21の被検体 1内における位置を検出する機構を備えるのみならず、指向方向データベース 44および指向方向検出部 45を新たに備えることによって、カプセル型内視鏡 21の指向方向を検出することとしている。 [0073] 図 9は、本実施の形態 2において、指向方向検出部 45におけるカプセル型内視鏡 21の指向方向の検出動作を説明するためのフローチャートである。また、図 10は、カプセル型内視鏡の指向方向と磁場検出装置 23との関係について示す模式図である。以下図 9および図 10を適宜参照しつつ指向方向検出部 45の動作を説明する。

[0074] まず、指向方向検出部 45は、カプセル型内視鏡 21の位置と、複数存在する磁場検出装置 23a— 23hの中から選択された磁場検出装置 23によって受信された磁場の方向とを入力する (ステップ S201)。磁場検出装置 23の選択アルゴリズムは任意のものとして良いが、本実施の形態 2では、例えば最も検出磁場強度の大きい磁場検出装置 23を選択するものとする。図 10の例では、指向方向検出部 45によって、選択された磁場検出装置 23の座標（a、 a、 a )および矢印で示す方向ベクトルによつ

1 2 3

て表現される磁場方向が把握される。

[0075] そして、指向方向検出部 45は、ステップ S201において選択された磁場検出装置 2 3のカプセル型内視鏡 21に対する相対位置を導出する (ステップ S202)。具体的には、指向方向検出部 45は、位置演算部 43によって導出されたカプセル型内視鏡 21 の位置を入力され、ステップ S201にお、て選択された磁場検出装置 23につ、て力プセル型内視鏡 21に対する相対座標を導出する。図 10の例では、磁場検出装置 2 3の座標（a、 a、 a )と、カプセル型内視鏡 21の座標（x、 y、 z)に基づいて、カプセル

1 2 3

型内視鏡 21の位置を原点とした磁場検出装置 23の相対位置座標（a — X, a — y, a

1 2 3 Z)が導出される。

[0076] その後、指向方向検出部 45は、ステップ S 201において入力された磁場方向と、ステツプ S202において選択された磁場検出装置 23の相対位置とを指向方向データベース 44に入力し、カプセル型内視鏡 21の指向方向に関するデータを取得する (ステツプ S203)。図 10に示すように、カプセル型内視鏡 21内に備わる永久磁石 11から出力される定磁場の方向は、カプセル型内視鏡 21の指向方向およびカプセル型内視鏡 21に対する位置によって一意に定まる性質を有することから、指向方向データベース 44には、あらかじめカプセル型内視鏡 21の指向方向、カプセル型内視鏡 2 1に対する相対座標および相対座標における定磁場の方向が対応づけられた状態で記憶されている。このため、指向方向データベース 44に対して磁場検出装置 23の相対座標および検出された定磁場の方向を入力することによって、カプセル型内視鏡 21の指向方向を抽出することが可能である。図 10の例では、指向方向データべース 44の出力結果に基づいて、カプセル型内視鏡 21の指向方向が（X、 y、 z )で

1 1 1 あることが導出される。

[0077] 最後に、指向方向検出部 45は、取得したカプセル型内視鏡 21の指向方向に関するデータをアンテナ選択部 49および記憶ユニット 52に出力する (ステップ S204)。ァンテナ選択部 49は、指向方向に関するデータと、位置演算部 43から出力された位置に関する情報とに基づ、て受信に最適な受信用アンテナを選択し、記憶ュ-ット 5 2は、所定時刻におけるカプセル型内視鏡 21の指向方向を、画像データおよびカブセル型内視鏡 21の位置情報と対応づけて記憶する。

[0078] 次に、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、実施の形態 1と同様にカプセル型内視鏡 21内に永久磁石 11を備え、永久磁石 11から出力される定磁場に基づ、てカプセル型内視鏡 21の位置検出を行って、る。既に述べたように定磁場は、被検体 1内の臓器等における比誘電率、導電率等の値の違いに関わらず距離に応じてほぼ一様に減衰する特性を有することから、無線信号を用いて位置検出を行つた場合と比較して、カプセル型内視鏡 21の位置を正確に検出できると!ヽう利点を有する。

[0079] また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、永久磁石 11から出力される定磁場に基づヽてカプセル型内視鏡 21の指向方向を検出する構成を有する。位置検出の場合と同様に、永久磁石 11から出力される定磁場は、被検体 1内の構成物による影響を受けにくいと共に、所定の位置における磁場方向は、カプセル型内視鏡 21の指向方向およびカプセル型内視鏡 21に対する相対位置に基づいてほぼ一意に定まるという特性を有する。従って、あら力じめ永久磁石 11によって出力される定磁場の方位分布を導出して指向方向データベース 44に記憶し、磁場検出装置 23によって得られた情報に基づいて指向方向データベース 44を参照することによって、カプセル型内視鏡 21の指向方向を正確に検出することが可能である。

[0080] さらに、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、位置検出の場合と同様に定磁場に基づ、てカプセル型内視鏡 21の指向方向を検出する構成を有することから、簡易な構成でシステムを実現できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、カプセル型内視鏡 21の指向方向を検出する機能を備えるにあたってカプセル型内視鏡 21内に新たな構成要素を追加する必要がなぐ小型かつ低コストの位置情報検出システムを構築することが可能である。

[0081] また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、導出されたカプセル型内視鏡 21の位置および指向方向に基づ、て、アンテナ選択部 49が受信用ァンテナを選択する構成を有する。受信用アンテナにおける無線信号の受信感度は、カプセル型内視鏡 21からの距離およびカプセル型内視鏡 21内に備わる送信アンテナ部 30の指向性に依存する。従って、カプセル型内視鏡 21の位置および指向方向に基づいて使用する受信用アンテナを的確に選択することが可能となり、カプセル型内視鏡 21から送信される無線信号を常に高感度で受信可能な位置情報検出システムを実現することが可能である。

[0082] さらに、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、撮像された被検体 1内の画像データと、導出されたカプセル型内視鏡 21の位置および指向方向とを、記憶ユニット 52に出力する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡 21によって取得された画像データと、導出されたカプセル型内視鏡 21の撮像時における位置および指向方向とを対応づけて記憶することが可能であり、表示装置 4によって画像データを表示する際に、所定の範囲に位置する画像データのみを表示するよう指定することが可能である。すなわち、表示装置 4においてあらゆる画像データを表示するのではなぐ使用者にとって関心のある領域、例えば小腸のみの画像データを表示させることが可能となり、医師等にとって利便性を有する位置情報検出システムを実現することが可能である。

[0083] 以上、実施の形態 1、 2に渡って本発明を説明したが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムにおいて、実施の形態 2と同様にテストカプセル 2の指向方向を導出する構成を備えることとしても良い [0084] また、実施の形態 1、 2では、複数の磁場検出装置 6および磁場検出装置 23について、それぞれが立方体の頂点を検出するよう被検体 1の外表面上に配置する構成としているが、力かる配置態様に限定する必要はない。すなわち、磁場検出装置 6等については、あらかじめ被検体 1に対する相対位置が把握されていれば足り、かかる相対位置を用いれば、立方体状に配置されなくとも位置検出および指向方向の検出は可能である。また、磁場検出装置 6等の個数についても 8個に限定する必要はなく、最も簡易な構成としては単一の磁場検出装置 6等を用いたシステムを構築することが可能である。すなわち、被検体内導入装置たるテストカプセル 2またはカプセル型内視鏡 21は、被検体 1内を任意に移動するのではなぐ食道、胃、小腸および大腸等の所定臓器内のある程度定まった経路に従って移動する構成を有する。従って、あらかじめ被検体内導入装置の移動経路を前もってある程度把握しておくことは可能であり、事前に把握した経路情報と、単一の磁場強度検出装置によって検出された定磁場の強度とを用いて被検体内導入装置の位置検出を行うこととしても良い。

[0085] さらに、実施の形態 1、 2では、基準装置選択部 35およびセレクタ 14を用いて基準装置および被選択装置を選択し、これらによって検出された磁場強度に基づいて位置検出を行うこととしている。しかしながら、力かる構成は本発明に必須ではなぐ例えば、磁場強度検出装置 6a— 6hのすべてについて検出強度に基づくテストカプセル 2またはカプセル型内視鏡 40との間の距離の導出を行い、（2)式一（5)式と同様の方程式を 8通り形成し、テストカプセル 2等の位置を導出することとしても良い。かかる構成とした場合、例えば最小二乗法を用いた演算が可能となることから、テストカブセル 2等の位置の導出誤差をさらに低減できるという利点を有する。

[0086] 同様に、例えば実施の形態 2において、複数の磁場検出装置 23を用いてカプセル型内視鏡 21の指向方向を導出することとしても良い。すなわち、上記した手法による指向方向の導出を複数の磁場検出装置 23について行い、それぞれによって得られた指向方向の平均を導出する等の手法を用いることで、より正確な指向方向の導出を行う構成とすることも好ましい。このことは被検体内導入装置の位置検出についても同様であって、異なる組み合わせの磁場検出装置 6等を用いて複数回の位置検出を行い、それぞれによって得られた位置を平均化する構成を採用しても良い。

[0087] また、実施の形態 2にお、て、撮像手段たる CCD27等および照明手段たる LED2 5等を備えた機能実行部 38について説明したが、機能実行部としてはこれらの他に、被検体 1内における pH、温度に関する情報を取得する構成としても良い。また、被検体内導入装置が振動子を備える構成として、被検体 1内の超音波画像を取得する構成としても良い。さらに、これらの被検体内情報の中から複数の情報を取得する構成としても良い。

[0088] また、給電用アンテナ B1— Bmから出力される無線信号としては、必ずしもコント口ール情報信号と給電用信号とを重畳したものとする必要はないし、さらには位置検出装置カゝらカプセル型内視鏡に対して無線送信を行わない構成としても良い。また、給電用信号と、コントロール情報信号以外の信号とを重畳して送信する構成としても良い。さらに、位置検出装置 22は、カプセル型内視鏡から出力される無線信号の受信のみを行う構成としても良いし、カプセル型内視鏡内に記憶部を設け、被検体 1外部に排出された後に記憶部力情報を取り出す構成としても良い。

[0089] また、実施の形態 2では、給電用アンテナ B1— Bmの選択に関して特に言及していないが、受信用アンテナ A1— Anの場合と同様に、カプセル型内視鏡 21の位置および指向方向に基づヽて最適なものを選択して無線送信を行う構成としても良ヽ。すなわち、給電用信号等の供給効率を向上させるために、すべての給電用アンテナから一様に無線信号を送信するのではなぐカプセル型内視鏡 21の指向方向等を用いることで、カプセル型内視鏡 21内に備わる受信アンテナ部 32の指向方向等に対応したアンテナ選択を行うことも可能である。

[0090] さらに、実施の形態 1、 2に関して、磁場検出装置 6e— 6h、 23e— 23hの位置の較正を行うこととしても良い。すなわち、実施の形態 1、 2においては磁場検出装置 6e— 6hについては位置が変動することがないものとして扱った力実際には固定部材 7a の位置によっては、磁場検出装置 6a— 6dと同様に被検体 1の姿勢等に応じて位置が変動する可能性がある。力かる場合であっても、較正磁場発生装置 9の位置を固定した構成を採用した場合には、磁場検出装置 6e— 6h等に関しても較正磁場発生装置 9との距離等を用いて位置の較正を行うことが可能である。 [0091] また、実施の形態 1、 2に関して、複数の較正磁場発生装置を備える構成も有効である。カゝかる構成を採用した場合、テストカプセル 2、カプセル型内視鏡 21の位置検出と同様に、較正磁場発生装置力もの距離のみに基づいて磁場検出装置 6a等の位置の較正が可能である。すなわち、力かる構成の場合には磁場検出装置 6a— 6d間の相互の位置関係を固定する必要はなぐ例えば、固定部材 7a、 7bを変形可能な弾性部材等によって形成することが可能となる。固定部材 7a、 7bを変形可能な部材によって構成することによって被検体 1の行動の自由度はさらに高まることとなり、被検体 1にとつてさらに負担の少ない被検体内位置検出システムを実現することが可能である。

[0092] さらに、実施の形態 1、 2において、較正磁場発生装置 9についてテストカプセル 2 等の位置検出を行う際にも較正磁場を出力する構成としても良い。すなわち、磁場検出装置 6a— 6d等の位置座標の較正時に較正磁場の強度は検出されていることから、例えば、テストカプセル 2等の位置検出の際には、検出した磁場成分のうち、較正磁場の成分を除去した上で位置検出を行うことも可能である。力かる構成とした場合には、較正磁場発生装置 9の構成を単純化することが可能となるとヽぅ利点が発生する。

産業上の利用可能性

[0093] 以上のように、本発明に力かる被検体内位置検出システムは、例えば医療分野にて用いられる飲込み型のカプセル型内視鏡に関して有用であり、特に、患者等の被検体内部における位置検出を行うカプセル型内視鏡等の被検体内導入装置に関して適している。

Claims

請求の範囲

[1] 被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムであって、

前記被検体内導入装置は、定磁場を前記被検体外部に出力する定磁場発生手段を備え、

前記位置検出装置は、

磁場強度を検出する磁場検出手段と、

前記被検体に対して所定の位置に固定され、前記磁場検出手段の位置較正に用

V、る較正磁場を出力する較正磁場発生手段と、

前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度を用いて、前記磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段と、

前記磁場検出手段における前記定磁場の検出強度と、前記座標較正手段によつて較正された前記磁場検出手段の位置座標とに基づいて前記被検体内における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段と、

を備えたことを特徴とする被検体内位置検出システム。

[2] 前記座標較正手段は、前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度に基づいて導出される前記磁場検出手段と前記較正磁場発生手段との間の距離を用いて位置座標を較正することを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[3] 前記位置検出装置は、互いの位置関係が固定された複数の前記磁場検出手段を備え、

前記座標較正手段は、複数の前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度と、複数の前記磁場検出手段における互いの位置関係とに基づいて位置座標を較正することを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[4] 前記較正磁場発生手段は、前記被検体内導入装置の位置検出時に前記較正磁場の出力を停止することを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム

[5] 前記位置情報導出手段は、前記複数の磁場検出手段において検出された磁場強度に基づいて前記被検体内導入装置と前記複数の磁場検出手段のそれぞれとの間の距離を導出し、導出した距離に基づ！ヽて前記被検体内導入装置の位置を導出することを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[6] 前記定磁場発生手段は、前記被検体内導入装置に磁場出力方向が固定された状態で配置され、

前記位置検出装置は、

前記磁場検出手段が前記定磁場発生手段から出力される定磁場の進行方向を検出する機能をさらに有し、

前記磁場検出手段によって検出された磁場方向に基づいて、前記被検体内における前記被検体内導入装置の指向方向を検出する指向方向検出手段と、

を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[7] 前記位置検出装置は、前記定磁場発生手段からの距離、前記磁場方向および前記被検体内導入装置の指向方向の相互間の関係をあら力じめ記録した指向方向データベースをさらに備え、

前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースを用いて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする請求項 6に記載の被検体内位置検出システム。

[8] 前記被検体内導入装置は、

前記被検体内情報を取得する所定の機能実行手段と、

前記機能実行手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信する無線送信手段とをさらに備え、

前記位置検出装置は、

前記無線送信手段力送信された無線信号を受信する受信手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[9] 前記受信手段は複数配置され、

前記位置検出装置は、前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内導入装置の位置および指向方向に基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項 8に記載の被検体内位置検出システム。

[10] 前記機能実行手段は、

前記被検体内を照射する照明手段と、

前記照明手段によって照射された領域の画像を取得する撮像手段と、を備えたことを特徴とする請求項 8に記載の被検体内位置検出システム。

[11] 前記位置検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の位置とを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項 10に記載の被検体内位置検出システム。