WO2006025400A1

WO2006025400A1 - 位置検出装置および被検体内導入システム

Info

Publication number: WO2006025400A1
Application number: PCT/JP2005/015787
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Minai; Takeshi Mori
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2006-03-09
Also published as: US8195277B2; DE602005027223D1; US20070260139A1; EP1792560A1; EP2319386A1; EP1792560A4; EP2319386B1; EP1792560B1

Abstract

　処理装置１２は、位置検出用磁場の強度を制御する機構として、過去の位置検出結果を記録する記録部４３と、カプセル型内視鏡２の位置の変化に基づきカプセル型内視鏡２の移動速度を導出する移動速度導出部４８と、導出した移動速度とカプセル型内視鏡２の過去の位置とに基づきカプセル型内視鏡２が位置する範囲を導出する範囲導出部４９と、導出された範囲に基づき第２直線磁場形成部１０および拡散磁場形成部１１に対して形成磁場強度の制御を行う磁場強度制御部５０とを備え、位置依存性を有する位置検出用磁場を用いてカプセル型内視鏡等の検出対象の位置検出を行う際に、必要かつ充分な位置検出用磁場を形成することが可能な位置検出装置を実現する。

Description

明細書

位置検出装置および被検体内導入システム

技術分野

[0001] 本発明は、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第 2時刻において、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用、て検出対象の位置検出を行う位置検出装置および被検体内導入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、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（例えば、特許文献 1参照。）。

[0004] さらに、従来のカプセル型内視鏡システムにおいては、体腔内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出する機構を備えたものも提案されている。例えば、カプセル型内視鏡を導入する被検体の内部に強度に関して位置依存性を有する磁場を形成し、カプセル型内視鏡に内蔵した磁場センサによって検出された磁場の強度に基づき被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出することが可能である。かかる力プセル型内視鏡システムでは、磁場を形成するために、所定のコイルを被検体外部に配置した構成を採用しており、力かるコイルに所定の電流を流すことによって、被検体内部に磁場を形成することとしている。ここで、事前にカプセル型内視鏡の位置を検出することは困難であることから、形成する磁場は、被検体内部においてカプセル型内視鏡が存在しうる領域すべてにおいて、カプセル型内視鏡が検出可能な強度となるよう形成する必要がある。具体的には、従来のカプセル型内視鏡システムでは、口腔力肛門に至る消ィ匕器官すべてにおいて、カプセル型内視鏡が検出可能な磁場を形成する。

[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] し力しながら、位置検出機構を備えた従来のカプセル型内視鏡システムは、消費電力が大幅に増加するという課題を有する。すなわち、強度に関して位置依存性を有する磁場を被検体内に形成するために、カプセル型内視鏡が被検体内に留まる数時間〜十数時間の間に渡ってコイルに対して大電流を供給し続ける必要性が生じる。特に、従来のカプセル型内視鏡システムでは、上述したように被検体内部の消化器官全体に対して、カプセル型内視鏡が検出可能な強度の磁場を形成することとしていたため、磁場形成に必要となる電力は膨大なものとなり、消費電力低減の観点からは妥当ではない。

[0007] また、位置検出機構を備えた従来のカプセル型内視鏡システムは、少なくともカブセル型内視鏡における消費電力が増加するという課題を有する。具体的には、従来のカプセル型内視鏡システムでは、一定の時間間隔で位置検出を行うこととしており、カプセル型内視鏡 2に内蔵した磁場センサおよび磁場センサの検出結果を無線送信する送信機構の駆動電力の分だけ消費電力が増加するという課題を有する。

[0008] 特に、カプセル型内視鏡は被検体への負担を軽減するため、できる限り小型化することが好ましいという前提が存在する。従って、カプセル型内視鏡に内蔵するバッテリー等は小型のものが使用され、保持する電力量にも制限が生じるのが通常である。従って、カプセル型内視鏡における消費電力の増加による影響は通常の電子機器の場合よりも大きぐ消費電力増加の抑制は、カプセル型内視鏡システムにおいて非常に重要である。

[0009] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置検出用磁場を用いてカプセル型内視鏡等の検出対象の位置検出を行う技術に関して、必要かつ充分な位置検出用磁場を形成することが可能な位置検出装置および位置検出装置を用いた被検体内導入システムを実現することを目的とする。

[0010] また、本発明の他の目的は、位置検出用磁場を用いてカプセル型内視鏡等の検出対象の位置検出を行う位置検出装置等に関して、消費電力の増加を抑制しつつ確実な位置検出を行うことを可能とする被検体内導入システムを実現することにある

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、請求項 1の発明にかかる位置検出装置は、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第 2時刻において、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、可変な強度の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記検出対象が存在する位置において検出された前記位置検出用磁場の強度に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段と、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記位置検出用磁場が前記検出対象によって検出可能な強度となるよう前記磁場形成手段を制御する磁場強度制御手段とを備えたことを特徴とする。

[0012] この請求項 1の発明によれば、第 1時刻における検出対称の位置に基づき磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えることとしたため、例えば、第 1時刻から所定時間だけ経過した第 2時刻にお、て、検出対象が明らかに存在しないと予測できる領域に関して無駄な位置検出用磁場が形成されることを防止することが可能となり、位置検出に際して必要かつ充分な強度の位置検出用磁場を形成することが可能である。

[0013] また、請求項 2の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記検出対象が存在することが可能な範囲として存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、前記磁場強度制御手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲において検出可能な強度の前記位置検出用磁場を形成するよう前記磁場形成手段を制御することを特徴とする。

[0014] また、請求項 3の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段をさらに備え、前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置を中心とし、前記検出対象の移動速度に前記所定時間を乗算した値の半径を有する球状領域を前記第 2時刻における存在可能範囲とすることを特徴とする。

[0015] また、請求項 4の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と、前記所定時間における前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段とをさらに備え、前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に前記移動速度と前記所定時間とを乗算した値だけ移動した位置を含む領域を前記存在可能範囲とすることを特徴とする。

[0016] また、請求項 5の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記移動速度導出手段は、前記位置導出手段によって過去の複数の時刻において導出された前記検出対象の位置の変化に基づき前記移動速度を導出することを特徴とする。

[0017] また、請求項 6の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記被検体内部における前記検出対象の位置と前記検出対象の位置との間の対応関係を記録した移動速度データベースをさらに備え、前記移動速度導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記移動速度データベースに記録された対応関係を用いて前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出することを特徴とする。

[0018] また、請求項 7の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記移動方向導出手段は、前記位置導出手段によって過去の複数の時刻において検出された位置の変化に基づき前記所定時間における前記検出対象の移動方向を導出することを特徴とする。

[0019] また、請求項 8の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検出対象が存在しうる領域には、前記検出対象の動きと無関係に定まる基準座標軸に対して固定された方向に直線的に進行する第 1直線磁場が形成され、前記位置検出用磁場は、前記第 1直線磁場と異なる方向であって、前記基準座標軸に対して固定された方向に直線的に進行する第 2直線磁場であり、前記移動方向導出手段は、前記検出対象に対して固定された対象座標軸と、前記第 1直線磁場および前記第 2直線磁場の進行方向との関係によって定まる前記検出対象の指向方向に基づき前記移動方向を導出することを特徴とする。

[0020] また、請求項 9の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記第 1直線磁場は、地磁気によって形成されることを特徴とする。

[0021] また、請求項 10の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記位置導出手段は、前記磁場形成手段によって前記磁場形成手段近傍において形成される磁場の強度と、前記検出対象によって検出された位置検出用磁場の強度とに基づき前記磁場形成手段と前記検出対象との間の距離を導出し、導出した距離を用いて前記検出対象の位置を導出することを特徴とする。

[0022] また、請求項 11の発明にかかる位置検出装置は、少なくとも第 1時刻および該第 1 時刻から所定時間経過した第 2時刻において、所定の位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する 1以上の磁場形成手段と、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻における前記検出対象の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、前記検出対象が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

[0023] この請求項 11の発明によれば、検出対象が位置しうる領域の一部で検出可能な位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、第 2時刻において磁場形成手段の位置を適切に選択する位置選択手段とを備えることとしたため、磁場形成に必要な駆動電力等を低減しつつ、第 2時刻における位置検出を確実に行うことが可能である。

[0024] また、請求項 12の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記位置選択手段は、あらかじめ設定した複数の位置のうち、前記第 1時刻に導出された前記検出対象に対して最も近接する位置を選択することを特徴とする。 [0025] また、請求項 13の発明に力かる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁場形成手段は、あらかじめ設定した複数の位置に対応して複数配置され、前記第 2時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に対応した前記磁場形成手段が駆動するよう制御する駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

[0026] また、請求項 14の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁場形成手段を移動可能な状態で保持する保持部材と、前記第 2時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に前記磁場形成手段が移動するよう制御する移動制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。

[0027] また、請求項 15の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記第 1 時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記検出対象が存在する可能性を有する存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、前記位置選択手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲を含む領域において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択することを特徴とする。

[0028] また、請求項 16の発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と、前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段とをさらに備え、前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に対して前記移動速度と前記所定時間との積によって得られる移動距離だけ移動した位置を含む領域を存在可能範囲として導出することを特徴とする。

[0029] また、請求項 17の発明にかかる被検体内導入システムは、被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第

2時刻において、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて前記被検体内導入装置の位置検出を行う位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、前記被検体内導入装置は、形成された磁場の強度を少なくとも検出する磁場センサと、前記磁場センサによって検出された磁場強度に関する情報を含む無線信号を送信する無線送信手段とを備え、前記位置検出装置は、可変な強度の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、所定の受信アンテナを介して受信された前記無線信号から抽出された、前記磁場センサによって検出された前記位置検出用磁場の強度に基づき前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、前記第 1時刻における前記被検体内導入装置の位置に基づき、前記第 2時刻において前記位置検出用磁場が前記磁場センサによって検出可能な強度となるよう前記磁場形成手段を制御する磁場強度制御手段とを備えたことを特徴とする。

[0030] また、請求項 18の発明にかかる被検体内導入システムは、被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第

2時刻において、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて前記被検体内導入装置の位置検出を行う位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、前記被検体内導入装置は、形成された磁場の強度を少なくとも検出する磁場センサと、前記磁場センサによって検出された磁場強度に関する情報を含む無線信号を送信する無線送信手段とを備え、前記位置検出装置は、所定の受信ァンテナを介して受信された前記無線信号力抽出された、前記磁場センサによって検出された前記位置検出用磁場の強度に基づき前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する 1以上の磁場形成手段と、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻における前記被検体内導入装置の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段とを備えたことを特徴とする。

[0031] また、請求項 19の発明にかかる被検体内導入システムは、被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置と、所定の位置検出用磁場を用いて前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、前記被検体内導入装置は、当該被検体内導入装置が位置する領域における前記位置検出用磁場を検出する磁場センサと

、前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号を送信する無線送信手段と、前記被検体内部における当該被検体内導入装置の移動状態に基づき前記無線送信手段および Zまたは前記磁場センサの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段とを備え、前記位置検出装置は、前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号の受信処理を行う受信手段と、前記受信手段によって受信処理がなされた前記無線信号に基づき、前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

[0032] この請求項 19の発明によれば、移動状態にあわせて無線送信手段および Zまたは磁場センサの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段を有する被検体内導入装置を備えることとしたため、必要な場合に必要なタイミングで位置検出に使用する情報を出力することとなるため、被検体内導入装置の消費電力を抑制しつつ確実な位置検出を行うことが可能である。

[0033] また、請求項 20の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明にお、て、前記被検体内導入装置は、前記移動状態として当該被検体内導入装置の移動速度を導出する速度導出手段をさらに備え、前記タイミング制御手段は、前記速度導出手段によって導出された移動速度に基づき前記駆動タイミングを制御することを特徴とする。

[0034] また、請求項 21の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明において、前記タイミング制御手段は、前記移動速度が低速の場合に前記無線送信手段および Zまたは前記磁場センサの駆動周期を所定の長周期に設定し、前記移動速度が高速の場合に前記駆動周期を前記長周期よりも短い周期である短周期に設定することを特徴とする。

[0035] また、請求項 22の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明にお、て、前記被検体内導入装置は、前記移動状態として当該被検体内導入装置の振動状態を検出する振動検出手段をさらに備え、前記タイミング制御手段は、前記振動検出手段によって検出された振動状態に基づき前記駆動タイミングを制御することを特徴とする。

[0036] また、請求項 23の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明にお、て、前記無線送信手段によって送信される無線信号には、前記駆動タイミングに関する情報がさらに含まれ、前記位置検出装置は、前記無線信号に含まれる前記駆動タイミングに関する情報に基づき前記磁場形成手段による磁場形成タイミングを制御する磁場制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

[0037] また、請求項 24の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明にお、て、前記位置検出装置は、前記位置導出手段によって導出された複数の時刻における被検体内導入装置の位置に基づき前記被検体内導入装置の移動速度を導出する移動速度導出手段と、前記移動速度導出手段によって導出された移動速度を情報として含む無線信号を送信する送信手段とをさらに備え、前記被検体内導入装置は、前記送信手段によって送信された前記無線信号の受信処理を行う無線受信手段と、前記無線受信手段によって受信処理された前記無線信号に基づき当該被検体内導入装置の移動速度を導出し、導出した移動速度に関する情報を前記タイミング制御手段に出力する移動速度導出部とをさらに備えたことを特徴とする。

[0038] また、請求項 25の発明に力かる被検体内導入システムは、上記の発明にお、て、前記位置検出装置は、前記速度導出手段によって導出された移動速度に基づき、前記磁場形成手段による磁場形成タイミングを制御する磁場制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

発明の効果

[0039] 本発明にカゝかる位置検出装置および被検体内導入システムは、第 1時刻における検出対称の位置に基づき磁場形成手段によって形成される位置検出用磁場の強度を制御する磁場強度制御手段を備えることとしたため、例えば、第 1時刻から所定時間だけ経過した第 2時刻において、検出対象が明らかに存在しないと予測できる領域に関して無駄な位置検出用磁場が形成されることを防止することが可能となり、位置検出に際して必要かつ充分な強度の位置検出用磁場を形成することが可能であるという効果を奏する。

[0040] 本発明にカゝかる位置検出装置および被検体内導入システムは、検出対象 (被検体内導入装置)が位置しうる領域の一部で検出可能な位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、第 2時刻において磁場形成手段の位置を適切に選択する位置選択手段とを備えることとしたため、磁場形成に必要な駆動電力等を低減しつつ、第 2時刻における位置検出を確実に行うことが可能であるという効果を奏する。

[0041] 本発明にかかる被検体内導入システムは、移動状態にあわせて無線送信手段および Zまたは磁場センサの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段を有する被検体内導入装置を備えることとしたため、必要な場合に必要なタイミングで位置検出に使用する情報を出力することとなるため、被検体内導入装置の消費電力を抑制しつつ確実な位置検出を行えるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、実施例 1にかかる被検体内導入システムの全体構成について示す模式図である。

[図 2]図 2は、被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 3]図 3は、位置検出装置に備わる第 1直線磁場形成部によって形成される第 1直線磁場を示す模式図である。

[図 4]図 4は、位置検出装置に備わる第 2直線磁場形成部および拡散磁場形成部の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部によって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。

[図 5]図 5は、拡散磁場形成部によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。

[図 6]図 6は、位置検出装置に備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 7]図 7は、基準座標軸と対象座標軸との関係を示す模式図である。

[図 8]図 8は、位置導出の際における第 2直線磁場の利用態様を示す模式図である。

[図 9]図 9は、位置導出の際における拡散磁場の利用態様を示す模式図である。

[図 10]図 10は、移動速度および移動速度を用いた存在可能範囲の導出態様を説明するための模式図である。

[図 11]図 11は、導出された存在可能範囲に基づき定まる磁場形成領域につ!ヽて説明するための模式図である。

[図 12]図 12は、処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 13]図 13は、実施例 2にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。 [図 14]図 14は、移動速度データベースに記録された情報の内容の一例を示す模式図である。

[図 15]図 15は、実施例 3にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 16]図 16は、実施例 3における存在可能範囲の導出メカニズムについて説明するための模式図である。

[図 17]図 17は、実施例 3にかかる被検体内導入システムの変形例につ、て説明するための模式図である。

[図 18]図 18は、実施例 4にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。

[図 19]図 19は、被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 20]図 20は、実施例 5にかかる被検体内導入システムの全体構成について示す模式図である。

圆 21]図 21は、位置検出装置に備わる第 2直線磁場形成部の配置パターンを示す模式図である。

圆 22]図 22は、位置検出装置に備わる第 2直線磁場形成部および拡散磁場形成部の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部によって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。

[図 23]図 23は、拡散磁場形成部によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。

圆 24]図 24は、位置検出装置に備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

圆 25]図 25は、位置導出の際における第 2直線磁場の利用態様を示す模式図である。

圆 26]図 26は、位置導出の際における拡散磁場の利用態様を示す模式図である。

[図 27]図 27は、処理装置に備わる位置選択部の処理内容を説明するための模式図である。 [図 28]図 28は、実施例 6にかかる被検体内導入システムに備わる保持部材および第 2直線磁場形成部の構成を示す模式図である。

[図 29]図 29は、被検体内導入システムに備わる位置検出装置を形成する処理装置 12の構成を示す模式的なブロック図である。

圆 30]図 30は、位置選択によって生じる第 2直線磁場形成部の動作について説明するための模式図である。

[図 31]図 31は、実施例 7にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 32]図 32は、存在可能範囲の導出態様を説明するための模式図である。

[図 33]図 33は、実施例 8にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。

[図 34]図 34は、被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。

[図 35]図 35は、実施例 9にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。

[図 36]図 36は、被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。

圆 37]図 37は、位置検出装置に備わる第 2直線磁場形成部および拡散磁場形成部の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部によって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。

[図 38]図 38は、拡散磁場形成部によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。

圆 39]図 39は、位置検出装置に備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

圆 40]図 40は、位置導出の際における第 2直線磁場の利用態様を示す模式図である。

圆 41]図 41は、位置導出の際における拡散磁場の利用態様を示す模式図である。

[図 42]図 42は、カプセル型内視鏡に備わるタイミング制御部における処理を説明するためのフローチャートである。

[図 43]図 43は、実施例 9の変形例におけるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 44]図 44は、実施例 10にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。

[図 45]図 45は、被検体内導入システムに備わるカプセル型内視鏡の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 46]図 46は、被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

[図 47]図 47は、実施例 11にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。

[図 48]図 48は、被検体内導入システムに備わる処理装置の構成を示す模式的なブロック図である。

符号の説明

1 被検体

2, 254, 257 カプセル型内視鏡

3, 103, 203, 258, 272 位置検出装置

4 表示装置

5 携帯型記録媒体

7a~7d, 28, 106a〜106d， 207a〜207d, 262 受信アンテナ

8a〜8d， 27, 107a〜107d, 259a〜259d 送信アンテナ

9, 108, 209 第 1直線磁場形成部

10, 110, 110a〜110d, 210 第 2直線磁場形成部

11, 111 , 211 拡散磁場形成部

12, 112, 212, 260 処理装置

14 被検体内情報取得部

15 信号処理部

16 磁場センサ増幅部

AZD変換部

, 270 無線送信部

切替部

, 256 タイミング発生部

LED LED駆動回路

CCD CCD駆動回路

, 268 送信回路

電力再生回路

昇圧回路

蓄電器

, 34, 133， 135, 233, 234 コイル, 35 電流源

. 137, 237 受信アンテナ選択咅. 138, 238, 263 受信回路

. 139, 239, 264 信号処理部. 140, 240 方位導出部

, 141, 241 位置導出部

, 142， 242 磁力線方位データベース, 143, 243 記録部

, 144 発振器

， 146 増幅回路

, 147, 269 送信アンテナ選択部, 267 移動速度導出部

範囲導出部

磁場強度制御部 , 251 電力供給部

曲面

球状領域

磁場形成領域

, 156， 159 処理装置移動速度データベース, 160 移動速度導出部第 1速度領域

第 2速度領域

第 3速度領域

処理装置

, 161 移動方向導出部, 162 範囲導出部

, 164 存在可能範囲

, 132a〜132d 磁場形成領域, 168 位置検出装置

, 169, 273 地磁気センサ, 170, 274 処理装置

, 171 , 275 地磁気方位導出部9, 154 保持部材

9 位置選択部

0 駆動制御部

4a〜154d 停止ポイント5 可動機構

7 移動制御部

8 速度導出部

8 選択制御部

9 磁場制御部 255 振動検出部

261 無線受信部

発明を実施するための最良の形態

[0044] 以下、この発明を実施するための最良の形態 (以下では、単に「実施例」と称する）である位置検出装置および被検体内導入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、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。なお、以下の説明では、位置検出のメカニズムとして、第 1直線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場を用いた技術を例として説明するが、後述するようにかかる構成に限定して解釈するべきではないことはもちろんであり、複数の時刻に渡って位置依存性を有する位置検出用磁場を用、て検出対象の位置検出を行うものであれば、本発明を適用することが可能である。また、以下に示す実施例においては、特許請求の範囲における位置検出用の磁場として第 2直線磁場を例として説明し、第 2直線磁場を形成する第 2 直線磁場形成部を特許請求の範囲における磁場形成手段として説明を行うが、後述するように、この他の磁場および磁場形成部に対して本発明を適用することが可能であることはもちろんである。

実施例 1

[0045] まず、実施例 1にかかる被検体内導入システムにつ、て説明する。本実施例 1では、被検体内導入システムの全体構成および各構成要素に関して説明すると共に位置検出メカニズムに関して説明した後、位置検出に使用される位置検出用磁場の強度に関する制御メカニズムに関する説明を行うこととする。

[0046] 図 1は、本実施例 1にかかる被検体内導入システムの全体構成について示す模式図である。図 1に示すように、本実施例 1にかかる被検体内導入システムは、被検体 1 の内部に導入されて通過経路に沿って移動するカプセル型内視鏡 2と、カプセル型内視鏡 2との間で無線通信を行うと共に、カプセル型内視鏡 2に固定された対象座標軸と、被検体 1に対して固定された基準座標軸との間の位置関係を検出する位置検出装置 3と、位置検出装置 3によって受信された、カプセル型内視鏡 2から送信された無線信号の内容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。また、図 1に示すように、本実施例 1では、 X軸、 Y軸および Z軸によって形成され、カプセル型内視鏡 2に対して固定された座標軸である対象座標軸と、 X軸、 y軸および z軸によって形成され、力プセル型内視鏡 2の運動とは無関係に定められ、具体的には被検体 1に対して固定された座標軸である基準座標軸とを設定しており、以下に説明する機構を用いて基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を検出することとしている。

[0047] 表示装置 4は、位置検出装置 3によって受信された、カプセル型内視鏡 2によって撮像された被検体内画像等を表示するためのものであり、携帯型記録媒体 5によつ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等を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像等を出力する構成としても良い。

[0048] 携帯型記録媒体 5は、後述する処理装置 12および表示装置 4に対して着脱可能であって、両者に対する装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、カプセル型内視鏡 2が被検体 1の体腔内を移動している間は処理装置 12に装着されて被検体内画像および基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を記憶する。そして、カプセル型内視鏡 2が被検体 1から排出された後に、処理装置 12から取り出されて表示装置 4に装着され、記録したデータが表示装置 4によって読み出される構成を有する。処理装置 12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によつて行うことで、処理装置 12と表示装置 4との間が有線接続された場合と異なり、カブセル型内視鏡 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。

[0049] 次に、カプセル型内視鏡 2につ、て説明する。カプセル型内視鏡 2は、特許請求の範囲における検出対象の一例として機能するものである。具体的には、カプセル型内視鏡 2は、被検体 1の内部に導入され、被検体 1内を移動しつつ被検体内情報を取得し、取得した被検体内情報を含む無線信号を外部に送信する機能を有する。また、カプセル型内視鏡 2は、後述する位置関係の検出のための磁場検出機能を有すると共に駆動電力が外部から供給される構成を有し、具体的には外部から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を駆動電力として再生する機能を有する。

[0050] 図 2は、カプセル型内視鏡 2の構成を示すブロック図である。図 2に示すように、力プセル型内視鏡 2は、被検体内情報を取得する機構として、被検体内情報を取得する被検体内情報取得部 14と、取得された被検体内情報に対して所定の処理を行う信号処理部 15とを備える。また、カプセル型内視鏡 2は、磁場検出機構として磁場を検出し、検出磁場に対応した電気信号を出力する磁場センサ 16と、出力された電気信号を増幅するための増幅部 17と、増幅部 17から出力された電気信号をディジタル信号に変換する AZD変換部 18とを備える。

[0051] 被検体内情報取得部 14は、被検体内情報、本実施例 1においては被検体内の画像データたる被検体内画像を取得するためのものである。具体的には、被検体内情報取得部 14は、照明部として機能する LED22と、 LED22の駆動を制御する LED 駆動回路 23と、 LED22によって照明された領域の少なくとも一部を撮像する撮像部として機能する CCD24と、 CCD24の駆動状態を制御する CCD駆動回路 25とを備える。なお、照明部および撮像部の具体的な構成としては、 LED, CCDを用いることは必須ではなぐ例えば撮像部として CMOS等を用いることとしても良い。

[0052] 磁場センサ 16は、カプセル型内視鏡 2の存在領域に形成されている磁場の方位および強度を検出するためのものである。具体的には、磁場センサ 16は、例えば、 MI ( Magnetolmpedance)センサを用いて形成されている。 Mlセンサは、例えば FeCoSiB 系ア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。なお、磁場センサ 16は、 Mlセンサ以外にも、例えば MRE (磁気抵抗効果)素子、 GMR (巨大磁気抵抗効果)磁気センサ等を用いて構成することとしても良、。

[0053] 図 1にも示したように、本実施例 1では、検出対象たるカプセル型内視鏡 2の座標軸として、 X軸、 Y軸および Z軸によって規定された対象座標軸を想定している。かかる対象座標軸に対応して、磁場センサ 16は、カプセル型内視鏡 2が位置する領域に形成された磁場について、 X方向成分、 Y方向成分および Z方向成分の磁場強度を検出し、それぞれの方向における磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。磁場センサ 16によって検出された、対象座標軸における磁場強度成分は、後述の無線送信部 19を介して位置検出装置 3に送信され、位置検出装置 3は、磁場センサ 16によって検出された磁場成分の値に基づいて対象座標軸と基準座標軸の位置関係を導出することとなる。

[0054] さらに、カプセル型内視鏡 2は、送信回路 26および送信アンテナ 27を備えると共に外部に対して無線送信を行うための無線送信部 19と、無線送信部 19に対して出力する信号に関して、信号処理部 15から出力されたものと AZD変換部 18から出力されたものとの間で適宜切り替える切替部 20とを備える。また、カプセル型内視鏡 2は、被検体内情報取得部 ₁₄、信号処理部 15および切替部 20の駆動タイミングを同期させるためのタイミング発生部 21を備える。

[0055] また、カプセル型内視鏡 2は、外部力の給電用の無線信号を受信するための機構として、受信アンテナ 28と、受信アンテナ 28を介して受信された無線信号力ゝら電力を再生する電力再生回路 29と、電力再生回路 29から出力された電力信号の電圧を昇圧する昇圧回路 30と、昇圧回路 30によって所定の電圧に変化した電力信号を蓄積し、上記した他の構成要素の駆動電力として供給する蓄電器 31とを備える。

[0056] 受信アンテナ 28は、例えばループアンテナを用いて形成される。かかるループアンテナは、カプセル型内視鏡 2内の所定の位置に固定されており、具体的にはカプセル型内視鏡 2に固定された対象座標軸における所定の位置および指向方向を有するよう配置されている。

[0057] 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、図 1に示すように、力プセル型内視鏡 2から送信される無線信号を受信するための受信アンテナ 7a〜7dと、カプセル型内視鏡 2に対して給電用の無線信号を送信するための送信アンテナ 8a 〜8dと、第 1直線磁場を形成する第 1直線磁場形成部 9と、第 2直線磁場を形成する第 2直線磁場形成部 10と、拡散磁場を形成する拡散磁場形成部 11と、受信アンテナ 7a〜7dを介して受信された無線信号等に対して所定の処理を行う処理装置 12とを備える。 [0058] 受信アンテナ 7a〜7dは、カプセル型内視鏡 2に備わる無線送信部 19から送信された無線信号を受信するためのものである。具体的には、受信アンテナ 7a〜7dは、ループアンテナ等によって形成され、処理装置 12に対して受信した無線信号を伝達する機能を有する。

[0059] 送信アンテナ 8a〜8dは、処理装置 12によって生成された無線信号をカプセル型内視鏡 2に対して送信するためのものである。具体的には、送信アンテナ 8a〜8dは、処理装置 12と電気的に接続されたループアンテナ等によって形成されている。

[0060] なお、受信アンテナ 7a〜7d、送信アンテナ 8a〜8dおよび以下に述べる第 1直線磁場形成部 9等の具体的な構成としては、図 1に示したものに限定されないことに注意が必要である。すなわち、図 1はこれらの構成要素についてあくまで模式的に示すものであって、受信アンテナ 7a〜7d等の個数は図 1に示した個数に限定されることはなぐ配置される位置、具体的な形状等についても、図 1に示したものに限定されること無く任意の構成を採用することが可能である。

[0061] 第 1直線磁場形成部 9は、被検体 1内において所定方向の直線磁場を形成するためのものである。ここで、「直線磁場」とは、少なくとも所定の空間領域、本実施例 1では被検体 1内部のカプセル型内視鏡 2が位置しうる空間領域において、実質上 1方向のみの磁場成分力もなる磁場のことをいう。第 1直線磁場形成部 9は、具体的には、図 1にも示すように、被検体 1の胴体部分を覆うように形成されたコイルと、かかるコィルに対して所定の電流を供給する電流源（図示省略）とを備え、カゝかるコイルに所定の電流を流すことによって、被検体 1内部の空間領域内に直線磁場を形成する機能を有する。ここで、第 1直線磁場の進行方向としては任意の方向を選択することとして良いが、本実施例 1においては、第 1直線磁場は、被検体 1に対して固定された基準座標軸における z軸方向に進行する直線磁場であることとする。

[0062] 図 3は、第 1直線磁場形成部 9によって形成される第 1直線磁場を示す模式図である。図 3に示すように、第 1直線磁場形成部 9を形成するコイルは、被検体 1の胴部を内部に含むよう形成されると共に基準座標軸における z軸方向に延伸した構成を有する。従って、第 1直線磁場形成部 9によって被検体 1内部に形成される第 1直線磁場は、図 3に示すように、基準座標軸における z軸方向に進行する磁力線が形成されることとなる。

[0063] 次に、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11について説明する。第 2 直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11は、それぞれ特許請求の範囲における磁場形成手段の一例として機能するものであり、形成される第 2直線磁場および拡散磁場は、特許請求の範囲における位置検出用磁場の一例として機能するものである。なお、以下の説明においては、特に具体例に関して第 2直線磁場形成部 10を磁場形成手段の例として説明するが、説明からも明らかなように、磁場形成手段の例として拡散磁場形成部 11を用いた場合であっても同様に成立することはもちろんである。

[0064] 第 2直線磁場形成部 10は、第 1直線磁場とは異なる方向に進行する直線磁場である第 2直線磁場を形成するためのものである。また、拡散磁場形成部 11は、第 1直線磁場形成部 9、第 2直線磁場形成部 10とは異なり、磁場方向が位置依存性を有する拡散磁場、本実施例 1では拡散磁場形成部 11から離隔するにつれて拡散する磁場を形成するためのものである。

[0065] 図 4は、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部 10によって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。図 4に示すように、第 2直線磁場形成部 10は、基準座標軸における y軸方向に延伸し、コイル断面が xz平面と平行となるよう形成されたコイル 32と、コイル 32に対して電流供給を行うための電流源 33とを備える。このため、コイル 32によって形成される第 2直線磁場は、図 4に示すように、少なくとも被検体 1内部においては直線磁場となると共に、コイル 32から離れるにつれて徐々に強度が減衰する特性、すなわち強度に関して位置依存性を有することとなる。

[0066] また、拡散磁場形成部 11は、コイル 34と、コイル 34に対して電流供給を行うための電流源 35とを備える。ここで、コイル 32は、あら力じめ定めた方向に進行方向を有する磁場を形成するよう配置されており、本実施例 1の場合には、コイル 32によって形成される直線磁場の進行方向が基準座標軸における y軸方向となるよう配置されている。また、コイル 34は、後述する磁力線方位データベース 42に記憶された磁場方向と同一の拡散磁場を形成する位置に固定されて、る。 [0067] なお、本実施例 1において、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11は、後述する磁場強度制御部 50による制御に従って、形成する磁場の強度を調整する機能を有する。具体的には、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11は、磁場強度制御部 50の制御に対して電流源 33、 35によって供給される電流値を調整することによって、磁場強度の調整を行う機能を有する。

[0068] 図 5は、拡散磁場形成部 11によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。図 5に示すように、拡散磁場形成部 11に備わるコイル 34は、被検体 1の表面上に渦巻き状に形成されており、拡散磁場形成部 11によって形成される拡散磁場は、図 5に示すようにコイル 34 (図 5にて図示省略）によって形成された磁場において、磁力線が放射状にー且拡散し、再びコイル 34に入射するよう形成されて、る。

[0069] なお、本実施例 1にお!/ヽて、第 1直線磁場形成部 9、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11は、それぞれ異なる時刻に磁場を形成することとする。すなわち、本実施例 1では、第 1直線磁場形成部 9等は、同時に磁場を形成するのではなぐ所定の順序に従つて磁場を形成する構成とし、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16は、第 1直線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場を別個独立に検出することとする。

[0070] 次に、処理装置 12の構成について説明する。図 6は、処理装置 12の具体的な構成を模式的に示すブロック図である。まず、処理装置 12は、カプセル型内視鏡 2によつて送信された無線信号の受信処理を行う機能を有し、かかる機能に対応して、受信アンテナ 7a〜7dのゝずれかを選択する受信アンテナ選択部 37と、選択した受信アンテナを介して受信された無線信号に対して復調処理等を行うことによって、無線信号に含まれる原信号を抽出する受信回路 38と、抽出された原信号を処理することによって画像信号等を再構成する信号処理部 39とを有する。

[0071] 具体的には、信号処理部 39は、抽出された原信号に基づき磁場信号 S1〜S3および画像信号 S4を再構成し、それぞれ適切な構成要素に対して出力する機能を有する。ここで、磁場信号 S1〜S3は、それぞれ磁場センサ 16によって検出された第 1直線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場に対応する磁場信号である。また、画像信号 S4は、被検体内情報取得部 14によって取得された被検体内画像に対応するものである。なお、磁場信号 S〜Sの具体的な形態としては、カプセル型内視鏡 2に対して

1 3

固定された対象座標軸における検出磁場強度に対応した方向ベクトルによって表現され、対象座標軸における磁場進行方向および磁場強度に関する情報を含むものとする。また、画像信号 S4は、記録部 43に対して出力される。記録部 43は、入力されたデータを携帯型記録媒体 5に対して出力するためのものであり、画像信号 S4以外にも、後述する位置検出の結果等についても携帯型記録媒体 5に記録する機能を有する。

[0072] また、処理装置 12は、カプセル型内視鏡 2によって検出された磁場強度等に基づき、被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置を検出する機能と、被検体 1に対して固定された基準座標軸に対してカプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸のなす方位とを検出する機能を有する。具体的には、カプセル型内視鏡 2〖こよって送信され、信号処理部 39によって出力される信号のうち、第 1直線磁場および第 2直線磁場の検出強度に対応した磁場信号 S、 Sに基づき基準座標軸に対する

1 2

対象座標軸のなす方位を導出する方位導出部 40と、拡散磁場の検出強度に対応した磁場信号 Sおよび磁場信号 Sと、方位導出部 40の導出結果とを用いてカプセル

3 2

型内視鏡 2の位置を導出する位置導出部 41と、位置導出部 41による位置導出の際に、拡散磁場を構成する磁力線の進行方向と位置との対応関係を記録した磁力線方位データベース 42とを備える。これらの構成要素による方位導出および位置導出に関しては、後に詳細に説明する。

[0073] さらに、処理装置 12は、カプセル型内視鏡 2に対して駆動電力を無線送信する機能を有し、送信する無線信号の周波数を規定する発振器 44と、発振器 44から出力される無線信号の強度を増幅する増幅回路 46と、無線信号の送信に用いる送信ァンテナを選択する送信アンテナ選択部 47とを備える。カゝかる無線信号は、カプセル型内視鏡 2に備わる受信アンテナ 28によって受信され、カプセル型内視鏡 2の駆動電力として機能することとなる。

[0074] また、処理装置 12は、受信アンテナ選択部 37および送信アンテナ選択部 47によるアンテナ選択態様を制御する選択制御部 48を備える。選択制御部 48は、方位導出部 40および位置導出部 41によってそれぞれ導出されたカプセル型内視鏡 2の方位および位置に基づき、カプセル型内視鏡 2に対する送受信に最も適した送信アンテナ 8および受信アンテナ 7を選択する機能を有する。

[0075] また、処理装置 12は、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11によって形成される磁場の強度を制御する機能を有する。具体的には、処理装置 12は、記録部 43に記録された、カプセル型内視鏡 2の位置の履歴に基づきカプセル型内視鏡 2 の移動速度を導出する移動速度導出部 48と、導出した移動速度とカプセル型内視鏡 2の過去の位置とに基づきカプセル型内視鏡 2が位置する範囲を導出する範囲導出部 49と、導出された範囲に基づき第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11に対して形成磁場強度の制御を行う磁場強度制御部 50とを備える。移動速度導出部 48および磁場強度制御部 50の機能については、後に詳細に説明する。また、処理装置 12は、これらの構成要素に対して駆動電力を供給するための電力供給部 51を備える。

[0076] 次に、本実施例 1にかかる被検体内導入システムの動作について説明する。以下では、検出対象たるカプセル型内視鏡 2の位置検出メカニズムにつ、て説明した後に、位置導出等に使用される第 2直線磁場および拡散磁場の強度制御メカニズムにっ、て説明を行、、最後に全体としての動作にっ、て説明を行う。

[0077] まず、カプセル型内視鏡 2の位置検出メカニズムについて説明する。本実施例 1にカゝかる被検体内導入システムでは、被検体 1に対して固定された基準座標軸と、カブセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸との間で位置関係を導出する構成を有し、具体的には、基準座標軸に対する対象座標軸の方位を導出した上で、導出した方位を利用しつつ基準座標軸上における対象座標軸の原点の位置、すなわち被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置を導出することとしている。従って、以下ではまず方位導出メカニズムについて説明した後、導出した方位を用いた位置導出メカニズムについて説明することとなるが、本発明の適用対象が力かる位置検出メ力-ズムを有するシステムに限定されないことはもちろんである。

[0078] 方位導出部 40によって行われる方位導出メカニズムについて説明する。図 7は、被検体 1中をカプセル型内視鏡 2が移動している際における基準座標軸と対象座標軸との関係を示す模式図である。既に説明したように、カプセル型内視鏡 2は、被検体 1内部を通過経路に沿って進行しつつ、進行方向を軸として所定角度だけ回転している。従って、カプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸は、被検体 1に固定された基準座標軸に対して、図 7に示すような方位のずれを生じることとなる。

[0079] 一方で、第 1直線磁場形成部 9および第 2直線磁場形成部 10は、それぞれ被検体 1に対して固定される。従って、第 1直線磁場形成部 9および第 2直線磁場形成部 10 によって形成される第 1、第 2直線磁場は、基準座標軸に対して一定の方向、具体的には第 1直線磁場は基準座標軸における z軸方向、第 2直線磁場は y軸方向に進行する。

[0080] 本実施例 1における方位導出は、かかる第 1直線磁場および第 2直線磁場を利用して行われる。具体的には、まず、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16によって、時分割に供給される第 1直線磁場および第 2直線磁場の進行方向が検出される。磁場センサ 16は、対象座標軸における X軸方向、 Y軸方向および Z軸方向の磁場成分を検出するよう構成されており、検出された第 1、第 2直線磁場の対象座標軸における進行方向に関する情報は、無線送信部 19を介して位置検出装置 3に対して送信される。

[0081] カプセル型内視鏡 2によって送信された無線信号は、信号処理部 39等による処理を経て、磁場信号 S、 Sとして出力される。例えば、図 7の例においては、磁場信号 S

1 2

には、第 1直線磁場の進行方向として座標 (X、 Y、 Z )に関する情報が含まれ、磁

1 1 1 1

場信号 Sには、第 2直線磁場の進行方向として座標 (X、 Y、 Z )に関する情報が含

2 2 2 2 まれる。これに対して、方位導出部 40は、磁場信号 S、 Sの入力を受けて基準座標

1 2

軸に対する対象座標軸の方位の導出を行う。具体的には、方位導出部 40は、対象座標軸において、（X、 Y、 Z )および (X、 Y、 Z )の双方に対する内積の値が 0とな

1 1 1 2 2 2

る座標 (X、 Y、 Z )を基準座標軸における _Z軸の方向に対応するものとして把握する

3 3 3

。そして、方位導出部 40は、上記の対応関係に基づいて所定の座標変換処理を行い、対象座標軸における X軸、 Y軸および Z軸の基準座標軸における座標を導出し、カゝかる座標を方位情報として出力する。以上が方位導出部 40による方位導出メカ- ズムである。

[0082] 次に、位置導出部 41によるカプセル型内視鏡 2の位置導出メカニズムを説明する。位置導出部 41は、信号処理部 39から磁場信号 S、 Sが入力され、方位導出部 40

2 3

力も方位情報が入力されると共に、磁力線方位データベース 42に記憶された情報を入力する構成を有する。位置導出部 41は、入力されるこれらの情報に基づき、以下の通りにカプセル型内視鏡 2の位置導出を行う。

[0083] まず、位置導出部 41は、磁場信号 Sを用いて、第 2直線磁場形成部 10とカプセル

2

型内視鏡 2との間の距離の導出を行う。磁場信号 Sは、カプセル型内視鏡 2の存在

2

領域における第 2直線磁場の検出結果に対応するものであり、第 2直線磁場は、第 2 直線磁場形成部 10が被検体 1外部に配置されたことに対応して、第 2直線磁場形成部 10から離隔するにつれてその強度が減衰する特性を有する。力かる特性を利用して、位置導出部 41は、第 2直線磁場形成部 10近傍における第 2直線磁場の強度（第 2直線磁場形成部 10に流す電流値より求まる）と、磁場信号 S力も求まるカプセル

2

型内視鏡 2の存在領域における第 2直線磁場の強度とを比較し、第 2直線磁場形成部 10とカプセル型内視鏡 2との間の距離 rを導出する。力かる距離 rを導出した結果、図 8に示すように、カプセル型内視鏡 2は、第 2直線磁場形成部 10から距離!:だけ離れた点の集合である曲面 52上に位置することが明ら力となる。

[0084] そして、位置導出部 41は、磁場信号 S、方位導出部 40によって導出された方位情

3

報および磁力線方位データベース 42に記憶された情報に基づきカプセル型内視鏡 2の曲面 52上における位置を導出する。具体的には、磁場信号 Sおよび方位情報

3

に基づき、カプセル型内視鏡 2の存在位置における拡散磁場の進行方向を導出する。磁場信号 Sは、拡散磁場を対象座標軸に基づき検出した結果に対応する信号で

3

あるから、かかる磁場信号 Sに基づく拡散磁場の進行方向に関して、方位情報を用

3

、て対象座標軸カゝら基準座標軸へ座標変換処理を施すことによって、カプセル型内視鏡 2の存在位置における、基準座標軸における拡散磁場の進行方向が導出される。そして、磁力線方位データベース 42は、基準座標軸における拡散磁場の進行方向と位置との対応関係を記録していることから、位置導出部 41は、図 9に示すように、磁力線方位データベース 42に記憶された情報を参照することによって導出した拡散磁場の進行方向に対応した位置を導出し、導出した位置をカプセル型内視鏡 2の位置として特定する。以上が位置導出部 41による位置導出メカニズムである。 [0085] 次に、第 2直線磁場および拡散磁場の強度制御について説明する。かかる磁場強度の制御は、位置検出用磁場として使用される第 2直線磁場等の形成に必要となる電力の消費量を低減する目的でなされるものである。より具体的には、本実施例 1における磁場強度制御は、これから行われる位置検出の際において、カプセル型内視鏡 2の位置をある程度予測し、力かる予測範囲においてカプセル型内視鏡 2の備わる磁場センサ 16によって検出することが可能な限りで形成磁場の強度を低減するものである。

[0086] 本実施例 1では、磁場強度制御は、大別して以下のプロセスに従って行われる。すなわち、移動速度導出部 48によるカプセル型内視鏡 2の移動速度の導出と、範囲導出部 49によるカプセル型内視鏡 2の存在可能領域の導出と、磁場制御部 50による、存在可能領域に基づく第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11との制御である。以下、移動速度の導出、存在可能領域の導出および第 2直線磁場形成部 1 0等の制御についてそれぞれ説明する。

[0087] なお、以下の説明及び図 10以下において、時刻 tは位置検出が行われる時刻を意味し、時刻 tのうち、時刻 t 、 tおよび tは、既に位置検出が行われた時刻、すなわち

- 1 0 1

過去の時刻であって、時刻 tは、これから行われる位置検出に対応した時刻であって

2

、磁場強度制御は、時刻 t

2における位置検出に関して行われるものとする。すなわち

、本実施例 1において、特許請求の範囲における「第 1時刻」は時刻 tに対応し、「第

1

2時刻」は時刻 tに対応し、「過去の複数の時刻」は、時刻 t 、 t、 tに対応するものと

2 - 1 0 1

して説明を行う。

[0088] 図 10は、移動速度および存在可能領域の導出メカニズムについて説明するための模式図である。まず、移動速度導出部 48は、記録部 43に記録された、異なる時刻 t

-1

、 t、 tにおける位置に基づき、時刻 t 〜tにおける移動距離 r および時刻 t〜tに

0 1 - 1 0 - 1 0 1 おける移動距離 rを導出し、移動距離を用いて過去の平均移動速度を導出する。具

0

体的には、例えば、時刻 t 〜tにおける平均速度 V と、時刻 t〜tにおける平均速

- 1 0 - 1 0 1

度 Vとを用いることによって、時刻 t〜tにおける移動速度の平均値 Vを、

0 1 2

v= (v +v ) /2= (l/2) {r Z (t— t ) } + {r / (t -t ) } …（1)

- 1 0 - 1 0 - 1 0 1 0

と導出する。なお、本実施例 1において、時刻 t〜tにおける移動速度は、過去の複数の時刻に検出された位置に基づき導出されるものであれば（1)式に示すもの以外でも良ぐ例えば最も単純な構成として、 v=vとして時刻 t〜tにおける移動速度を

0 1 2

導出することとしても良い。

[0089] そして、範囲導出部 49は、移動速度導出部 48によって導出された移動速度に基づき、時刻 tにおけるカプセル型内視鏡 2の存在可能領域を導出する。範囲導出部

2

49は、図 10に示すように、時刻 tに検出したカプセル型内視鏡 2の位置を中心とし

1

て、導出した移動速度と、時刻 tから時刻 tまでの経過時間 A t ( =t -t )とを乗算し

1 2 2 1 た値を半径とした球状領域 53として存在可能領域を導出する。すなわち、本実施例 1においては、カプセル型内視鏡 2は、時刻 tに図 11に示す球状領域 53中に存在

2

するものと範囲導出部 49によって推測される。

[0090] 存在可能領域が導出された後、磁場強度制御部 50は、力かる領域をカバーするよう第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11による形成磁場の強度の調整を行う。図 11は、磁場強度制御部 50による制御の例として、第 2直線磁場形成部 10に関する磁場強度の制御について示す模式図である。なお、図 11において、「磁場形成領域」とは、位置検出に関して有意な磁場が形成される領域のことをいい、具体的には、例えばカプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16によって検出可能な強度の磁場が形成される領域を言う。磁場強度制御部 50の制御によって、第 2磁場形成部 10は、磁場形成領域 54が球状領域 53を含むという条件の下で、消費電力が最も小さくなるよう磁場を形成する。具体的には、第 2直線磁場は、第 2直線磁場形成部 10 から離隔するにつれて強度が減衰する特性を有することから、第 2直線磁場形成部 1 0は、球状領域 53のうち最も遠方に位置する部分と、磁場形成領域 54の周縁部とが重なるよう磁場形成を行う。以上が磁場強度制御部 50による磁場強度制御メカニズムである。

[0091] 以上説明した位置検出メカニズムおよび磁場強度制御メカニズムを用いて、処理装置 12は、図 12に示すフローチャートに従って動作する。まず、磁場強度制御部 50 は、最初の位置検出を行うために、磁場形成領域が被検体 1全体を覆うよう第 2直線磁場形成部 10等を制御し、かかる制御に対応した磁場が形成される (ステップ S101 ) oそして、形成された磁場を利用して、上述のメカニズムにより位置導出が行われ（ステップ S102)、検出した位置等に基づき、ステップ S102における位置検出力も所定時間（= A t)経過後におけるカプセル型内視鏡 2の存在可能範囲の導出を行う（ステップ S 103)。

[0092] その後、磁場強度制御部 50は、存在可能範囲に対応した磁場形成領域を設定し、かかる磁場形成領域を実現するよう第 2直線磁場形成部 10等に対して制御を行い (ステップ S104)、制御内容をフィードバックしつつ所定時間経過後のカプセル型内視鏡 2の位置導出を行う（ステップ S105)。そして、位置検出が終了する力否かを判定し (ステップ S106)、終了しない場合には（ステップ S106, No)、再びステップ S10 3に戻って、上述の処理を繰り返す。なお、処理装置 12は、以上の動作と対応して、カプセル型内視鏡 2から送信された無線信号に基づく被検体内画像データの再構成'記録およびカプセル型内視鏡 2に対する駆動電力の送信等の動作を行うが、本発明の特徴部分ではないことから、ここでは説明を省略する。

[0093] なお、ステップ S101におヽて被検体全体を覆うよう磁場形成領域を設定することとしたのは、最初に行う位置検出の際には、上述したメカニズムによる存在可能範囲の導出が困難なためである。すなわち、上述したメカニズムでは、過去に検出された位置等を用いて存在可能範囲の導出を行うことから、最初に行われる位置検出動作のみに関しては、従来と同様のメカニズムに従って位置検出が行われることとなる。

[0094] また、ステップ S105において、磁場強度制御部 50による制御内容をフィードバックしつつ位置導出部 41による位置導出を行うこととしたのは以下の理由に基づく。すなわち、位置導出動作のうち、特に図 8に示す第 2直線磁場形成部 10とカプセル型内視鏡 2との間の距離!:の導出では、第 2直線磁場形成部 10から出力される第 2直線磁場の強度が、第 2直線磁場形成部 10から離れるに従って減衰する特性を利用したものである。具体的には、位置導出部 41は、第 2直線磁場の強度減衰率に基づき距離 rを導出するため、第 2直線磁場形成部 10の近傍における磁場強度を把握する必要がある。従って、ステップ S105における位置導出の際には、位置導出部 41 (および必要に応じて方位導出部 40)は、磁場強度制御部 50から制御内容に関する情報が入力され、力かる情報を利用して位置検出を行うこととしている。

[0095] 次に、本実施例 1にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 1にかかる被検体内導入システムは、形成磁場を用いてカプセル型内視鏡の位置検出を行うと共に、位置検出に用いる磁場の強度を必要充分な値に制御することによって、位置検出装置 3全体における消費電力を低減できるという利点を有する。

[0096] すなわち、本実施例 1にかかる被検体内導入システムでは、図 11に示すように、位置検出を行う時点（=t )においてカプセル型内視鏡 2が存在する可能性の高い領

2

域として存在可能範囲を設定し、カゝかる存在可能範囲をカバーする限度で磁場形成を行うこととしている。そのため、従来のように被検体 1全体をカバーするように磁場形成を行った場合と比較して、磁場形成領域を大幅に狭くすることが可能となり、磁場形成に要する電力量を低減することが可能であって、低消費電力の被検体内導入システムを実現することが可能である。

[0097] また、本実施例 1にかかる被検体内導入システムでは、磁場形成領域を従来よりも狭く設定することとしたため、従来よりも周辺機器に及ぼす影響を低減できるという利点を有する。すなわち、磁場形成領域を狭く設定することによって、被検体 1の外部に形成される磁場の強度も低減されることとなり、被検体 1の外部に位置する電子機器等に及ぼす影響を低減することが可能である。

[0098] さらに、本実施例 1にかかる被検体内導入システムは、図 11に示すように、存在可能範囲として、時刻 tにおけるカプセル型内視鏡 2の位置を中心とし、導出された移

1

動速度 Vと経過時間 Δ tを乗算した値を半径とした球状領域 53を導出することとしている。存在可能範囲を球状領域 53によって定義することによって、高い確実性を有する存在可能範囲を導出することが可能である。

[0099] 一般に、カプセル型内視鏡 2は、被検体 1内部における通過領域に応じて移動速度が変化する特性を有する。従って、例えば、存在可能範囲を時刻 tにおける位置

1

に対して一律に定めることとした場合には、食道のようにカプセル型内視鏡 2が高速で移動する領域では、時刻 t2にお、て存在可能範囲を外れた位置にカプセル型内視鏡 2が位置することになる確率が高ぐ確実な位置検出を行えないこととなる。これに対して、本実施例 1では、過去の検出結果に基づき移動速度を導出し、導出した移動速度によって到達可能な範囲について存在可能範囲として設定する構成を採用することから、存在可能範囲を一律に定めた場合のような弊害が生じることはなぐ高い確実性を有する存在可能範囲を導出することが可能である。すなわち、本実施例 1にかかる被検体内導入システムは、位置検出精度を維持しつつ磁場形成に要する電力を低減できると、う利点を有する。

実施例 2

[0100] 次に、実施例 2にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施例 2にか力る被検体内導入システムは、磁場強度の制御の前提として行われるカプセル型内視鏡 2の移動速度に関して、被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置と移動速度との関係をあら力じめ記録したデータベースを用いて導出する構成を有する。

[0101] 図 13は、本実施例 2にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置 55の構成を示す模式的なブロック図である。なお、本実施例 2にかかる被検体内導入システムは、基本的には実施例 1にかかる被検体内導入システムと同様の構成を有し、図示は省略したものの、実施例 1と同様にカプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備える。また、位置検出装置に関しても、以下で説明する処理装置 55 の他、実施例 1と同様に受信アンテナ 7a〜7d、送信アンテナ 8a〜8d、第 1直線磁場形成部 9、第 2直線磁場形成部 10および拡散磁場形成部 11を有する。さらに、処理装置 55にお、て、実施例 1における処理装置 12と同様の名称 ·符号を有するものは、以下で特に言及しない限りにおいて、実施例 1と同様の構造'機能を有することとする。

[0102] 本実施例 2にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置 55は、図 13に示すように、新たに移動速度データベース 56を備える。移動速度データベース 56は、被検体 1内におけるカプセル型内視鏡 2の位置と移動速度との対応関係に関する情報を記録する機能を有し、移動速度導出部 57は、記録部 43に記録された、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置と、移動速度データベース 56に記録された情報とに基づき第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の移動速度を導出する機能を有する

[0103] カプセル型内視鏡 2の移動速度は、被検体 1内部で常に一定値を維持するのではなぐ通過する消化器官の構造等に起因して変動するのが通常であり、例えば食道を通過する際には高速で移動する一方で、小腸を通過する際には移動速度が低下する性質を有する。本実施例 2では、カプセル型内視鏡 2が被検体 1内の位置に応じて移動速度が変化する特性に着目し、あらかじめ被検体内の位置と移動速度との対応関係を類型化し、類型化した対応関係をデータとして用意しておくことによって移動速度の導出を行うこととする。

[0104] 図 14は、移動速度データベース 56に記録された情報の内容の一例を示す模式図である。図 14に示すように、移動速度データベース 56は、一例として、カプセル型内視鏡 2が通過する領域を 3つに大別する。具体的には移動速度データベース 56は、食道に対応した第 1速度領域 59、胃に対応した第 2速度領域 60および小腸 '大腸に対応した第 3速度領域 61の位置を記憶し、それぞれの領域ごとに最大速度を記憶する機能を有する。

[0105] これに対して、移動速度導出部 57は、次のようにカプセル型内視鏡 2の移動速度の導出を行う。すなわち、移動速度導出部 57は、最初に記録部 43を参照し、第 1時刻（時刻 t )におけるカプセル型内視鏡 2の位置に関する情報を取得する。そして、

1

移動速度導出部 57は、取得したカプセル型内視鏡 2の位置に基づき、第 1時刻においてカプセル型内視鏡 2がどの速度領域内に位置するかを判定し、対応する移動速度に関する情報を取得する。例えば、図 14の例では、移動速度導出部 57は、第 2速度領域 60に属するものと判断し、第 2速度領域 60に対応するものとして移動速度データベース 56に記憶された速度を、第 2時刻（時刻 t )におけるカプセル型内視鏡 2

2

の移動速度として把握して範囲導出部 49に出力する機能を有する。

[0106] 本実施例 2にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 2 では、実施例 1における利点に加えて、移動速度の導出を簡易に行えるという利点を有する。すなわち、本実施例 2において、移動速度導出部 57は、既に検出された第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に基づき、対応する情報を移動速度データベース 56から入力することによって移動速度を導出する。従って、本実施例 2では、移動速度の導出にあたって演算処理等を行う必要が無ぐ迅速かつ簡易に移動速度を導出することが可能であるという利点を有する。

実施例 3

[0107] 次に、実施例 3にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施例 3にか力る被検体内導入システムは、存在可能範囲の導出の際に、移動速度のみならず移動方向に関しても導出することによって、より確実性の高い存在可能範囲を導出することを可能としている。

[0108] 図 15は、本実施例 3にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置 63の構成を示す模式的なブロック図である。なお、実施例 2の場合と同様に、図示は省略するものの本実施例 3にかかる被検体内導入システムは、カプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備えることとし、位置検出装置に関しても、以下で説明する処理装置 63の他、実施例 1と同様に受信アンテナ 7a〜7d等を備えることとする。さらに、実施例 2と同様の名称'符号を付したものは、以下で特に言及しない限り、実施例 2と同様の構造'機能を有することとする。

[0109] 図 15に示すように、処理装置 63は、移動方向導出部 64をさらに備えた構成を有する。移動方向導出部 64は、記録部 43に記録された、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の指向方向に基づきカプセル型内視鏡 2の移動方向を導出する機能を有し、導出した移動方向について、範囲導出部 65に出力する機能を有する。移動方向導出部 64を新たに設けたことに対応して、範囲導出部 65は、記録部 43に記録された、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置と、移動速度導出部 48によって導出された移動速度と、移動方向導出部 64によって導出された移動速度とに基づき、第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の存在可能範囲を導出する機能を有する。

[0110] 図 16は、本実施例 3における存在可能範囲の導出メカニズムについて説明するための模式図である。時刻 t (第 1時刻）におけるカプセル型内視鏡 2の位置に対して、

1

移動速度導出部 48によって移動速度 Vが導出され、移動方向導出部 64によって移動方向（a、 b、 c )が導出されたものとする。これに対して、時刻 t (第 2時刻）におけ

1 1 1 2 るカプセル型内視鏡 2は、図 16に示すように、移動方向に V A tだけ移動した地点に移動することが予想されることから、範囲導出部 65は、力かる地点を含む所定の領域を存在可能範囲 66として導出する。そして、磁場強度制御部 50は、例えば第 2直線磁場形成部 10に対して、存在可能範囲 66を含む磁場形成領域 67を形成するよう制御を行う。

[0111] 本実施例 3にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 3 では、上述のように存在可能範囲の導出にあたって、移動速度のみならず、移動方向も用いる構成を採用する。従って、実施例 2のように、移動方向を特に考慮せず、時刻 tにおけるカプセル型内視鏡 2の位置を中心とした球状領域として存在可能範

1

囲を導出した場合と比較して、存在可能範囲を狭めることが可能である。従って、図 1 6に示す例のような場合には、時刻 tにおけるカプセル型内視鏡 2の位置を中心とし

1

た球状領域を存在可能範囲とした場合と比較して、磁場形成領域を狭めた構成とすることが可能であり、第 2直線磁場形成部 10等における磁場形成に要する電力消費をさらに低減できるという利点を有する。

[0112] (変形例）

次に、実施例 3にかかる被検体内導入システムの変形例について説明する。実施例 3では、移動方向導出部 64が、記録部 43に記録された、時刻 tにおけるカプセル

1

型内視鏡 2の指向方向に基づき移動方向を導出することとしたが、本変形例では、過去の複数の時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に基づ、て移動方向を導出することとする。

[0113] 図 17は、本変形例における移動方向導出メカニズムについて説明するための模式図である。図 17に示すように、本変形例では、過去の複数の時刻 t 、 t、 tにおける

- 1 0 1 位置に基づき、時刻 t から時刻 tにかけての移動方向ベクトル (a、 b、 c )と、時刻 t

- 1 0 2 2 2 0 から時刻 tにかけての移動方向ベクトル（a、 b、 c )に基づいて、時刻 tから時刻 tに

1 3 3 3 1 2 かけての移動方向ベクトル (a、 b、 c )を導出する。具体的には、例えば過去の移動

4 4 4

方向ベクトルの平均値を演算することによって、時刻 tから時刻 tにかけての移動方

1 2

向ベクトルを導出する。力かる手法で移動方向の導出を行うことも有効であり、特に、カプセル型内視鏡 2の指向方向まで導出する機能を有さない位置検出装置に適用する場合には、本変形例の構成を採用することによって、指向方向の導出機能を有さなくともカプセル型内視鏡 2の移動方向を導出することが可能である。

実施例 4

[0114] 次に、実施例 4にかかる被検体内導入システムについて説明する。実施例 4にかかる被検体内導入システムは、第 1直線磁場の代わりに、地磁気を用いることによって位置検出を行う機能を有する。 [0115] 図 18は、実施例 4にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図 18に示すように、本実施例 4にかかる被検体内導入システムは、実施例 1〜3と同様にカプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備える一方、位置検出装置 68の構成が異なるものとなる。具体的には、実施例 1等で位置検出装置に備わっていた第 1直線磁場形成部 9が省略され、新たに地磁気センサ 69を備えた構成を有する。また、処理装置 70についても、実施例 1等とは異なる構成を有する。

[0116] 地磁気センサ 69は、基本的にはカプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16と同様の構成を有する。すなわち、地磁気センサ 69は、配置された領域において、所定の 3軸方向の磁場成分の強度を検出し、検出した磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。一方で、地磁気センサ 69は、磁場センサ 16とは異なり、被検体 1の体表面上に配置され、被検体 1に対して固定された基準座標軸における X軸、 y軸および z軸の方向にそれぞれ対応した磁場成分の強度を検出する機能を有する。すなわち、地磁気センサ 69は、地磁気の進行方向を検出する機能を有し、 X軸方向、 y軸方向および z軸方向に関して検出した磁場強度に対応した電気信号を処理装置 70に対して出力する構成を有する。

[0117] 次に、本実施例 4における処理装置 70について説明する。図 19は、処理装置 70 の構成を示すブロック図である。図 19に示すように、処理装置 70は、基本的には実施例 1における処理装置 12と同様の構成を有する一方で、地磁気センサ 69から入力される電気信号に基づいて基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 40に対して出力する地磁気方位導出部 71を備えた構成を有する。

[0118] 第 1直線磁場として地磁気を利用した場合に問題となるのは、被検体 1に対して固定された基準座標軸上における地磁気の進行方向の導出である。すなわち、被検体 1はカプセル型内視鏡 2が体内を移動する間も自由に行動することが可能であることから、被検体 1に対して固定された基準座標軸と地磁気との間の位置関係は、被検体 1の移動に伴い変動することが予想される。一方、基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出する観点からは、基準座標軸における第 1直線磁場の進行方向が不明となった場合には、第 1直線磁場の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸の対応関係を明らかにすることができないという問題を生じることとなる。

[0119] 従って、本実施例 4では、被検体 1の移動等によって基準座標軸上において変動することとなる地磁気の進行方向をモニタするために地磁気センサ 69および地磁気方位導出部 71を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ 69の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部 71は、基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 40に出力する。これに対して、方位導出部 40は、入力された地磁気の進行方向を用いることによって、地磁気の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸との対応関係を導出し、第 2直線磁場における対応関係とあわせて方位情報を導出することを可能として、る。

[0120] なお、被検体 1の方向によっては地磁気の進行方向と第 2直線磁場形成部 10によつて形成される第 2直線磁場とが互いに平行となる場合がある。カゝかる場合には、直前の時刻における対象座標軸の方位および原点の位置に関するデータも用いることによって、位置関係の検出を行うことが可能である。また、地磁気と第 2直線磁場とが互ヽに平行となることを回避するために、第 2直線磁場形成部 10を構成するコイル 3 4の延伸方向を図 3に示したように基準座標軸における y軸方向とするのではなぐ例えば z軸方向に延伸する構成とすることも有効である。

[0121] 次に、本実施例 4にかかる位置関係検出システムの利点について説明する。本実施例 4にかかる位置関係検出システムは、実施例 1における利点に加え、地磁気を利用したことによるさらなる利点を有している。すなわち、第 1直線磁場として地磁気を利用する構成を採用することによって、第 1直線磁場を形成する機構を省略した構成とすることが可能であり、カプセル型内視鏡 2の導入時における被検体 1の負担を軽減しつつ基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出することが可能である。なお、地磁気センサ 69は、 Mlセンサ等を用いて構成することが可能であることから小型化が十分可能であり、地磁気センサ 69を新たに設けることによって被検体 1の負担が増加することはない。

[0122] また、地磁気を第 1直線磁場として利用する構成を採用することにより、消費電力低減の観点からも利点を有することとなる。すなわち、コイル等を用いて第 1直線磁場を形成した場合には、コイルに流す電流等に起因して電力消費量が増加することとなる力地磁気を利用することによって、力かる電力消費の必要が無くなることから、低消費電力のシステムを実現することが可能である。

実施例 5

[0123] 次に、実施例 5にかかる被検体内導入システムについて説明する。図 20は、本実施例 5にかかる被検体内導入システムの全体構成について示す模式図である。図 2 0において、カプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5は、実施例 1 と同一構成なので、ここでは説明を省略する。実施例 1と本実施例 5との異なる点は、位置検出装置 103の構成である。

[0124] 次に、位置検出装置 103について説明する。位置検出装置 103は、図 20に示すように、カプセル型内視鏡 2から送信される無線信号を受信するための受信アンテナ 1 06a〜106dと、カプセル型内視鏡 2に対して給電用の無線信号を送信するための送信アンテナ 107a〜 107dと、第 1直線磁場を形成する第 1直線磁場形成部 108と、保持部材 109によって保持され、第 2直線磁場を形成する第 2直線磁場形成部 110 a〜110dと、拡散磁場を形成する拡散磁場形成部 111と、受信アンテナ 106a〜10 6dを介して受信された無線信号等に対して所定の処理を行う処理装置 112とを備える。

[0125] なお、受信アンテナ 106a〜106d、送信アンテナ 107a〜107dおよび第 1直線磁場形成部 108は、実施例 1の受信アンテナ 7a〜7d、送信アンテナ 8a〜8dおよび第 1直線磁場形成部 9と同一構成なので、ここでは説明を省略する。

[0126] 次に、本発明における位置検出用磁場の一例として機能する第 2直線磁場を形成し、本発明におヽて磁場形成手段の一例として機能する第 2直線磁場形成部 110a 〜110dについて説明する。第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdは、第 1直線磁場とは異なる方向に進行し、強度に関して位置依存性を有する直線磁場である第 2直線磁場を形成するためのものである。

[0127] 図 21は、本実施例 5において、複数配置される第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOd と、第 2直線磁場形成部 110a〜： L 10dを被検体 1に対して固定する保持部材 109の位置関係について示す模式図である。図 21に示すように、第 2直線磁場形成部 110 a〜110dのそれぞれは、被検体 1の胴部を覆うよう形成された保持部材 109上において、 x軸方向および y軸方向の端部の点である点 P〜P上に配置され、磁場形成

1 4

領域 132a〜132dに対応した第 2直線磁場を形成する機能を有する。ここで、「磁場形成領域」とは、位置検出の際に利用可能な強度の磁場が形成される領域をいい、本実施例 5では、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16によって検出可能な強度の磁場のことをいう。図 21に示すように、磁場形成領域 132a〜 132dのそれぞれは、検出対象たるカプセル型内視鏡 2が位置しうる領域の一部、すなわち被検体 1の全体領域の一部を含むよう形成される一方、それぞれの磁場形成領域を足しあわせた領域が、カプセル型内視鏡 2が位置しうる領域の全体を含むよう形成される。

[0128] 図 22は、第 2直線磁場形成部 110aおよび拡散磁場形成部 111の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部 110aによって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。図 22に示すように、第 2直線磁場形成部 110aは、基準座標軸における y 軸方向に延伸し、コイル断面が xz平面と平行となるよう形成されたコイル 133と、コィル 133に対して電流供給を行うための電流源 134とを備える。このため、コイル 133 によって形成される第 2直線磁場は、図 22に示すように、少なくとも被検体 1内部においては直線磁場となると共に、コイル 133から離れるにつれて徐々に強度が減衰する特性、すなわち強度に関して位置依存性を有することとなる。なお、図 22においては第 2直線磁場形成部 110aのみにっ、て示したが、第 2直線磁場形成部 110b 〜110dも第 2直線磁場形成部 110aと同様の構成を有し、進行方向は異なるものの第 2直線磁場形成部 110aと同様の直線磁場を形成することとする。

[0129] 次に、拡散磁場形成部 111について説明する。拡散磁場形成部 111は、磁場強度のみならず磁場方向に関しても位置依存性を有する拡散磁場を形成するためのものである。具体的には、拡散磁場形成部 111は、図 22〖こも示すよう〖こコイル 135と、コィル 135に対して電流供給を行うための電流源 136とを備える。

[0130] 図 23は、拡散磁場形成部 111によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。図 23に示すように、拡散磁場形成部 111に備わるコイル 135は、被検体 1の表面上に渦巻き状に形成されており、拡散磁場形成部 111によって形成される拡散磁場は、図 23に示すようにコイル 135 (図 23にて図示省略）によって形成された磁場において、磁力線が放射状にー且拡散し、再びコイル 135に入射するよう形成されている。

[0131] なお、本実施例 5において、第 1直線磁場形成部 108、第 2直線磁場形成部 110および拡散磁場形成部 111は、それぞれ異なる時刻に磁場を形成することとする。すなわち、本実施例 5では、第 1直線磁場形成部 108等は、同時に磁場を形成するのではなぐ所定の順序に従って磁場を形成する構成とし、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16は、第 1直線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場を別個独立に検出することとする。

[0132] 次に、処理装置 112の構成について説明する。図 24は、処理装置 112の具体的な構成を模式的に示すブロック図である。まず、処理装置 112は、カプセル型内視鏡 2 によって送信された無線信号の受信処理を行う機能を有し、カゝかる機能に対応して、受信アンテナ 106a〜 106dの、ずれかを選択する受信アンテナ選択部 137と、選択した受信アンテナを介して受信された無線信号に対して復調処理等を行うことによつて、無線信号に含まれる原信号を抽出する受信回路 138と、抽出された原信号を処理することによって画像信号等を再構成する信号処理部 139とを有する。

[0133] 具体的には、信号処理部 139は、抽出された原信号に基づき磁場信号 S〜Sおよ

1 3 び画像信号 s

4を再構成し、それぞれ適切な構成要素に対して出力する機能を有する。ここで、磁場信号 S〜Sは、それぞれ磁場センサ 116によって検出された第 1直

1 3

線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場に対応する磁場信号である。また、画像信号 Sは、被検体内情報取得部 14によって取得された被検体内画像に対応するもので

4

ある。なお、磁場信号 S〜Sの具体的な形態としては、カプセル型内視鏡 2に対して

1 3

固定された対象座標軸における検出磁場強度に対応した方向ベクトルによって表現され、対象座標軸における磁場進行方向および磁場強度に関する情報を含むものとする。また、画像信号 Sは、記録部 143に対して出力される。記録部 143は、入力さ

4

れたデータを携帯型記録媒体 5に対して出力するためのものであり、画像信号 S以

4 外にも、後述する位置検出の結果等についても携帯型記録媒体 5に記録する機能を有する。

[0134] また、処理装置 112は、カプセル型内視鏡 2によって検出された磁場強度等に基づき、被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置を検出する機能と、被検体 1 に対して固定された基準座標軸に対してカプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸のなす方位とを検出する機能を有する。具体的には、カプセル型内視鏡 2 によって送信され、信号処理部 139によって出力される信号のうち、第 1直線磁場および第 2直線磁場の検出強度に対応した磁場信号 S、 Sに基づき基準座標軸に対

1 2

する対象座標軸のなす方位を導出する方位導出部 140と、拡散磁場の検出強度に対応した磁場信号 Sおよび磁場信号 Sと、方位導出部 140の導出結果とを用いて力

3 2

プセル型内視鏡 2の位置を導出する位置導出部 141と、位置導出部 141による位置導出の際に、拡散磁場を構成する磁力線の進行方向と位置との対応関係を記録した磁力線方位データベース 142とを備える。これらの構成要素による方位導出および位置導出に関しては、後に詳細に説明する。

[0135] さらに、処理装置 112は、カプセル型内視鏡 2に対して駆動電力を無線送信する機能を有し、送信する無線信号の周波数を規定する発振器 144と、発振器 144から出力される無線信号の強度を増幅する増幅回路 146と、無線信号の送信に用いる送信アンテナを選択する送信アンテナ選択部 147とを備える。カゝかる無線信号は、カブセル型内視鏡 2に備わる受信アンテナ 28によって受信され、カプセル型内視鏡 2の駆動電力として機能することとなる。

[0136] また、処理装置 112は、受信アンテナ選択部 137および送信アンテナ選択部 147 によるアンテナ選択態様を制御する選択制御部 148を備える。選択制御部 148は、方位導出部 140および位置導出部 141によってそれぞれ導出されたカプセル型内視鏡 2の方位および位置に基づき、カプセル型内視鏡 2に対する送受信に最も適した送信アンテナ 107および受信アンテナ 106を選択する機能を有する。

[0137] また、処理装置 112は、カプセル型内視鏡 2の位置に基づき、複数配置された第 2 直線磁場形成部 110a〜： L 10dの、ずれかを選択し、選択した第 2直線磁場形成部 1 10に対して第 2直線磁場を形成するよう制御する機能を有する。具体的には、処理装置 112は、磁場形成手段として機能する第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdの位置の中から適切な位置を選択する位置選択部 149と、位置選択部 149によって選択された位置に対応する第 2直線磁場形成部 110に対して第 2直線磁場を形成するよう制御を行う駆動制御部 150と、処理装置 112の各構成要素に対して駆動電力を供給する電力供給部 151とを備える。

[0138] 位置選択部 149は、第 1時刻から所定時間だけ経過した第 2時刻における位置検出の際に位置検出用磁場を形成する磁場形成手段が存在すべき位置を選択するためのものである。本実施例 5では、特許請求の範囲における磁場形成手段の例として第 2直線磁場形成部 110a〜 110dを備えた構成を採用しており、位置選択部 149 は、第 2直線磁場形成部 110a〜110dが配置された位置 P〜Pの中から、第 2時刻

1 4

において第 2直線磁場を形成する第 2直線磁場形成部 110が存在すべき位置を選択する機能を有する。

[0139] 具体的には、位置選択部 149は、あら力じめ第 2直線磁場形成部 110a〜110dの位置 P〜Pおよび磁場形成領域 132a〜132dの範囲を把握する。そして、位置選

1 4

択部 149は、把握した位置等と、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置とに基づき、第 2時刻において第 2直線磁場を形成する磁場形成手段の位置として位置 P

1

〜Pの中から最も適切な位置を選択し、選択した位置に関する情報を駆動制御部 1

4

50に対して出力する機能を有する。

[0140] 駆動制御部 150は、位置選択部 149によって選択された位置に対応する第 2直線磁場形成部 110を駆動させる機能を有する。具体的には、駆動制御部 150は、第 2 直線磁場形成部 110a〜： L lOdのそれぞれに備わる電流源 134に対して駆動制御を行う機能を有すると共に、位置 P〜Pと第 2直線磁場形成部 110a〜110dとの間の

1 4

対応関係をあらかじめ把握する機能を有する。力かる機能に基づき、駆動制御部 15 0は、位置選択部 149から出力された選択位置に関する情報に対応する第 2直線磁場形成部 110に対して、所定の磁場形成領域 132を形成するよう制御を行うと共に、選択位置に対応しない第 2直線磁場形成部 110に対して、磁場形成を停止するよう制御を行う。

[0141] 次に、本実施例 5にかかる被検体内導入システムの動作について説明する。以下では、第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdの中から第 2直線磁場形成部 110aが選択された場合を例に、検出対象たるカプセル型内視鏡 2の位置を検出する位置検出メ力-ズムについて説明し、その後、位置導出等に使用される第 2直線磁場形成部 11 Oa〜： L lOdの中力最適のものを選択する選択メカニズムについて説明する。 [0142] まず、位置検出装置 103によって行われるカプセル型内視鏡 2の位置検出について説明する。本実施例 5にかかる被検体内導入システムでは、被検体 1に対して固定された基準座標軸と、カプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸との間で位置関係を導出する構成を有し、具体的には、基準座標軸に対する対象座標軸の方位を導出した上で、導出した方位を利用しつつ基準座標軸上における対象座標軸の原点の位置、すなわち被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置を導出することとしている。従って、以下ではまず方位導出メカニズムについて説明した後、導出した方位を用いた位置導出メカニズムについて説明することとなるが、本発明の適用対象が力かる位置検出メカニズムを有するシステムに限定されないことはもちろんである。

[0143] 方位導出部 140によって行われる方位導出メカニズムについて説明する。なお、この方位導出メカニズムは、図 7を用いて説明した方位導出部 40によって行われる方位導出メカニズムと同様なので、図 7を用いて説明する。既に説明したように、カプセル型内視鏡 2は、被検体 1内部を通過経路に沿って進行しつつ、進行方向を軸として所定角度だけ回転している。従って、カプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸は、被検体 1に固定された基準座標軸に対して、図 7に示すような方位のずれを生じることとなる。

[0144] 一方で、第 1直線磁場形成部 108および第 2直線磁場形成部 110aは、それぞれ被検体 1に対して固定される。従って、第 1直線磁場形成部 108および第 2直線磁場形成部 110aによって形成される第 1、第 2直線磁場は、基準座標軸に対して一定の方向、具体的には第 1直線磁場は基準座標軸における z軸方向、第 2直線磁場形成部 110aを用いた場合の第 2直線磁場は y軸方向に進行する。

[0145] 本実施例 5における方位導出は、かかる第 1直線磁場および第 2直線磁場を利用して行われる。具体的には、まず、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16によって、時分割に供給される第 1直線磁場および第 2直線磁場の進行方向が検出される。磁場センサ 16は、対象座標軸における X軸方向、 Y軸方向および Z軸方向の磁場成分を検出するよう構成されており、検出された第 1、第 2直線磁場の対象座標軸における進行方向に関する情報は、無線送信部 19を介して位置検出装置 103に対して送信される。

[0146] カプセル型内視鏡 2によって送信された無線信号は、信号処理部 139等による処理を経て、磁場信号 S、 Sとして出力される。例えば、図 7の例においては、磁場信

1 2

号 Sには、第 1直線磁場の進行方向として座標 (X、 Y、 Z )に関する情報が含まれ

1 1 1 1

、磁場信号 Sには、第 2直線磁場の進行方向として座標 (X、 Y、 Z )に関する情報

2 2 2 2

が含まれる。これに対して、方位導出部 140は、磁場信号 S、 Sの入力を受けて基

1 2

準座標軸に対する対象座標軸の方位の導出を行う。具体的には、方位導出部 140 は、対象座標軸において、（X、 Y、 Z )および (X、 Y、 Z )の双方に対する内積の

1 1 1 2 2 2

値が 0となる座標 (X、 Y、 Z )を基準座標軸における _Z軸の方向に対応するものとし

3 3 3

て把握する。そして、方位導出部 140は、上記の対応関係に基づいて所定の座標変換処理を行い、対象座標軸における X軸、 Y軸および Z軸の基準座標軸における座標を導出し、力かる座標を方位情報として出力する。

[0147] 次に、導出した方位情報を用いた、位置導出部 141によるカプセル型内視鏡 2の位置導出メカニズムを説明する。位置導出部 141は、信号処理部 139から磁場信号 S、 Sが入力され、方位導出部 140から方位情報が入力されると共に、磁力線方位

2 3

データベース 142に記憶された情報を入力する構成を有する。位置導出部 141は、入力されるこれらの情報に基づき、以下の通りにカプセル型内視鏡 2の位置導出を行う。

[0148] まず、位置導出部 141は、磁場信号 Sを用いて、第 2直線磁場形成部 110aとカブ

2

セル型内視鏡 2との間の距離の導出を行う。磁場信号 Sは、カプセル型内視鏡 2の

2

存在領域における第 2直線磁場の検出結果に対応するものであり、第 2直線磁場は、第 2直線磁場形成部 110aが被検体 1外部に配置されたことに対応して、第 2直線磁場形成部 110aから離隔するにつれてその強度が減衰する特性を有する。かかる特性を利用して、位置導出部 141は、第 2直線磁場形成部 110a近傍における第 2 直線磁場の強度 (第 2直線磁場形成部 110aに流す電流値より求まる）と、磁場信号 S力求まるカプセル型内視鏡 2の存在領域における第 2直線磁場の強度とを比較

2

し、第 2直線磁場形成部 110aとカプセル型内視鏡 2との間の距離!:を導出する。かかる距離 rを導出した結果、図 25に示すように、カプセル型内視鏡 2は、第 2直線磁場形成部 110aから距離 rだけ離れた点の集合である曲面 52上に位置することが明らかとなる。

[0149] そして、位置導出部 141は、磁場信号 S、方位導出部 140によって導出された方

3

位情報および磁力線方位データベース 142に記憶された情報に基づきカプセル型内視鏡 2の曲面 52上における位置を導出する。具体的には、磁場信号 Sおよび方

3 位情報に基づき、カプセル型内視鏡 2の存在位置における拡散磁場の進行方向を導出する。磁場信号 Sは、拡散磁場を対象座標軸に基づき検出した結果に対応す

3

る信号であるから、かかる磁場信号 Sに基づく拡散磁場の進行方向に関して、方位

3

情報を用いて対象座標軸から基準座標軸へ座標変換処理を施すことによって、カブセル型内視鏡 2の存在位置における、基準座標軸における拡散磁場の進行方向が導出される。そして、磁力線方位データベース 142は、基準座標軸における拡散磁場の進行方向と位置との対応関係を記録していることから、位置導出部 141は、図 2 6に示すように、磁力線方位データベース 142に記憶された情報を参照することによつて導出した拡散磁場の進行方向に対応した位置を導出し、導出した位置をカプセル型内視鏡 2の位置として特定する。以上が位置導出部 141による位置導出メカ二ズムである。

[0150] 次に、位置検出の際に使用される第 2直線磁場形成部 110の選択メカニズムについて説明する。本実施例 5にかかる被検体内導入システムでは、第 2直線磁場形成部 110a〜110dのそれぞれによって形成される磁場形成領域 132a〜132dは、カプセル型内視鏡 2が位置しうる被検体 1内部の一部領域のみを含むよう形成されることから、本実施例 5では、位置選択部 149によって位置検出の際に第 2直線磁場形成部 110が存在すべき位置を位置 P〜Pの中から選択し、選択した位置に対応した第

1 4

2直線磁場形成部 110のみが駆動するよう駆動制御部 150による制御が行われる構成を有する。

[0151] 図 27は、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2が存在する位置の一例について示す模式図である。以下、図 27に示す例を用いて、位置選択部 149による第 2直線磁場形成部 110の位置の選択および駆動制御部 150による駆動制御にっ、て説明する。 [0152] 位置選択部 149は、記録部 143に記録された情報の中から、過去の第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に関する情報を抽出する。また、位置選択部 149は、上述したように位置 P〜Pの具体的な値および磁場形成領域 132a〜132dの範囲

1 4

、および位置 P〜Pと磁場形成領域 132a〜132dとの間の対応関係を把握しており

1 4

、この結果、位置選択部 149は、第 1時刻においてカプセル型内視鏡 2がどこに位置し、カプセル型内視鏡 2の位置と位置 P〜Pとの関係について把握する。

1 4

[0153] 力かる位置の把握に基づき、位置選択部 149は、第 1時刻から所定時間だけ経過した時刻である第 2時刻に行う位置検出の際に、最も適切な磁場形成手段の位置を選択する。本実施例 5では、位置選択部 149は、位置 P〜Pのうち、第 1時刻におけ

1 4

るカプセル型内視鏡 2の位置に最も近接する位置を選択する。具体的には、図 27の例において、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2は、位置 Pに対して距離 rの領

1 1 域に位置し、位置 Pに対して距離 r «r )に位置する。従って、位置選択部 149は、

2 2 1

最も近接する位置として位置 P

2を選択し、選択した位置を、第 2時刻において第 2直線磁場を形成する第 2直線磁場形成部 110が存在すべき位置として駆動制御部 15 0に対して出力する。

[0154] 一方、駆動制御部 150は、位置選択部 149によって選択された位置に対応した第 2直線磁場形成部 110を駆動させる。上述したように、駆動制御部 150は、位置 P〜

1

Pと第 2直線磁場形成部 110a〜l 10dとの間の対応関係をあら力じめ把握して、る

4

ため、例えば、図 27の例では位置選択部 149から位置 Pを選択した旨の情報が入

2

力されたことに対応して、第 2直線磁場形成部 110bによって第 2直線磁場が形成されるよう所定の制御を行う。

[0155] なお、選択メカニズムにおいて、位置選択部 149によって選択された位置に関する情報は、方位導出部 140および位置導出部 141に対しても出力される。すなわち、例えば第 2直線磁場形成部 110aによって形成される第 2直線磁場と、第 2直線磁場形成部 110bによって形成される第 2直線磁場との間では進行方向および強度分布が相違することから、方位導出部 140および位置導出部 141は、それぞれ方位導出および位置導出を行う際に、第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdのいずれが磁場を形成するかを把握する必要があるためである。 [0156] 次に、本実施例 5にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例にカゝかる被検体内導入システムは、強度に関して位置依存性を有し、位置検出用磁場として機能する第 2直線磁場を形成する磁場形成手段として機能する第 2直線磁場形成部 110を複数備えた構成を採用する。上述したように、それぞれの第 2直線磁場形成部 11 Oa〜 11 Odは、対応する磁場形成領域 132a〜 132dのヽずれに関しても単独で被検体 1全体をカバーするのではなぐ磁場形成領域 132a〜132d全体によって被検体 1全体をカバーする構成を有する。従って、第 2直線磁場形成部 1 10a〜： L 10dは、単独で被検体 1全体をカバーする磁場形成領域を形成する磁場形成手段と比較して、それぞれにおいて磁場形成に要する電力量は少なくなる。そのため、上述したように第 2直線磁場形成部 110a〜l 10dの中カゝら選択位置に対応したもののみを駆動させることとした場合には、従来の被検体内導入システムと比較して、位置検出用磁場 (第 2直線磁場)の形成に必要となる電力量を低減することが可能となる。

[0157] 一方で、本実施例 5では、個々の第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdによって形成される磁場形成領域 132a〜132dの範囲を狭めたことによって、位置検出の際に検出対象たるカプセル型内視鏡 2が占める位置において有意な磁場を形成できなくなるといった弊害が発生することはない。すなわち、本実施例 5においては、上述したように磁場形成領域 132a〜132dの全体によつてカプセル型内視鏡 2が位置しうる被検体 1全体をカバーする第 2直線磁場を形成することが可能である。従って、位置選択部 149によって第 2直線磁場形成部の位置を適切に選択することで、磁場形成に要する電力量を低減しつつカプセル型内視鏡 2の位置検出において有意な磁場を確実に形成することが可能である。

[0158] さらに、個々の第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdによって形成される磁場形成領域 132a〜132dの範囲を狭めることによって、被検体 1外部に存在する電子機器等に対する磁場の影響を低減できるという利点を有する。すなわち、磁場形成領域を狭く設定することによって被検体 1の外部に形成される磁場の強度も低減されることとなり、被検体 1の外部に位置する電子機器等に及ぼす影響を低減することが可能である。 [0159] また、本実施例 5では、位置選択部 149による位置選択の際の基準として、位置 P

1

〜Pの中から、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に最も近接する位置を

4

選択することとしている。力かる構成を採用することによって、本実施例 5では、第 2時刻においてカプセル型内視鏡 2が位置する領域に対して、検出可能な強度の第 2直線磁場を確実に形成できるとヽぅ利点を有する。

[0160] 選択した位置に対応した第 2直線磁場形成部 110によって磁場が形成されるのは第 1時刻から所定時間だけ経過した第 2時刻である。ここで、第 1時刻と第 2時刻との間にカプセル型内視鏡 2が移動した場合には、第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置は、第 1時刻における位置力も所定距離だけ異なることとなる。従って、第 1 時刻における位置に基づき第 2直線磁場形成部 110の位置を選択する場合には、第 2時刻において、対応する磁場形成領域 132から外れた領域にカプセル型内視鏡 2が位置するおそれがある。

[0161] これに対して、本実施例 5では、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置と最も近接する位置を位置 P〜Pの

1 4 中から選択することによって、第 2時刻において、選択した位置 Pに対応して形成された磁場形成領域 132の範囲内にカプセル型内視鏡 2 が位置する確実性を向上させることが可能である。すなわち、図 27に示す位置関係を例にして説明すると、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2は、位置 Pに近接する

2 分だけ磁場形成領域 132bの周縁部との間の距離が磁場形成領域 132aの周縁部との間の距離よりも大きな値となる。従って、図 27の例においてカプセル型内視鏡 2は、時刻 2において、磁場形成領域 132aから逸脱する可能性よりも磁場形成領域 132 bから逸脱する可能性の方が低、こととなり、最も近接した位置を選択することによつて、対応する磁場形成領域から逸脱する可能性を低減でき、第 2時刻において確実な位置検出を行うことができる。

実施例 6

[0162] 次に、実施例 6にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施例 6にか力る被検体内導入システムは、単一の第 2直線磁場形成部が、位置選択部によって選択された位置に移動して第 2直線磁場を形成する構成を有する。

[0163] 図 28は、本実施例 6にかかる被検体内導入システムに備わる第 2直線磁場形成部 110と、保持部材 154との関係について示す模式図である。なお、本実施例 6にかかる被検体内導入システムは、基本的には実施例 5にかかる被検体内導入システムと同様の構成を有し、図示は省略したものの、実施例 5と同様にカプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備える。また、位置検出装置に関しても、保持部材 154および後述する処理装置 156の他、実施例 5と同様に受信アンテナ 106a 〜106d、送信アンテナ 107a〜107d、第 1直線磁場形成部 108、第 2直線磁場形成部 110および拡散磁場形成部 111を有する。また、本実施例 6において、実施例 5 と同様の名称'符号を有する構成要素は、以下で特に言及しない限り、実施例 5と同様の構造'機能を有する。

[0164] 図 28に示すように、本実施例 6においては、第 2直線磁場形成部 110は、実施例 5 における第 2直線磁場形成部 110a〜： L lOdのそれぞれと同様の構造'機能を有する一方で、保持部材 154に対して固定されるのではなぐ可動な状態で保持される。具体的には、保持部材 154は、ガイド部材として機能するよう構成される一方、第 2直線磁場形成部 110は、可動機構 155によって、保持部材 154に沿って移動するよう構成されている。また、保持部材 154上には、実施例 5における位置 P〜Pに対応した

1 4 位置に停止ポイント 154a〜154dが形成されており、可動機構 155は、停止ポイント 154a〜 154dのそれぞれを検知することによって第 2直線磁場形成部 110を、位置 P 〜Pのそれぞれに対して移動させる機能を有する。

1 4

[0165] 次に、位置検出装置に備わる処理装置 156について説明する。図 29は、処理装置 156の構成を示す模式的なブロック図である。処理装置 156は、実施例 5における処理装置 112と基本的に共通する構成を有する一方で、新たに可動機構 155による第 2直線磁場形成部 110の移動状態を制御する移動制御部 157を備えた構成を有する。具体的には、移動制御部 157は、位置選択部 149によって位置 P〜Pの中か

1 4 ら選択された位置に第 2直線磁場形成部 110を移動させるよう可動機構 155を制御する機能を有する。

[0166] 図 30は、位置選択部 149によって行われる位置選択に基づく第 2直線磁場形成部 110の移動態様について説明するための模式図である。位置選択部 149は、実施例 5の場合と同様に第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置等に基づき、位置 P 〜Pのいずれかの中から、第 2時刻の位置検出の際に磁場形成手段として機能す

1 4

る第 2直線磁場形成部 110が配置されるべき位置として、図 27の例と同様に Pを選

2 択する。位置選択部 149は、選択した位置 Pに関する情報を移動制御部 157に対し

2

て出力し、移動制御部 157は、可動機構 155に対して第 2直線磁場形成部 110を位置 Pまで移動するよう指示する。力かる指示を受けて、可動機構 155は、図 30に示

2

すように第 2直線磁場形成部 110を保持部材 154に沿って反時計回りの方向に移動させ、停止ポイント 154bを検知することによって、第 2直線磁場形成部 110が位置 P

2 に配置する。このため、第 2時刻の位置検出の際には、第 2直線磁場形成部 110は、位置 Pに配置された状態で第 2直線磁場を形成することとなる。

2

[0167] 次に、本実施例 6にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 6にかかる被検体内導入システムは、実施例 5における第 2直線磁場形成部 11 Oa〜： L lOdと同様に、位置検出用磁場として機能する第 2直線磁場を形成する第 2 直線磁場形成部 110が被検体 1の一部のみをカバーするよう磁場を形成する機能を有する。従って、実施例 5の場合と同様に、第 2直線磁場を形成する際に必要となる電力を低減することが可能である等の利点を有する。

[0168] また、本実施例 6では、第 2直線磁場形成部 110を複数設けるのではなぐ単一の機構を複数の位置に移動可能な構成を採用することによって、第 2直線磁場形成部 110を複数設けた場合と同様の機能を実現する。従って、本実施例 6では第 2直線磁場形成部 110の個数を実施例 5と比較して低減することが可能であり、実施例 5の利点に加えて、構成が単純化し、製造コストを低減することが可能な被検体内導入システムを実現できるとヽぅ利点を有する。

実施例 7

[0169] 次に、実施例 7にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施例 7にか力る被検体内導入システムは、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に基づき直接的に磁場形成手段の位置選択を行うのではなぐ第 1時刻における位置に基づヽて第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置を予測し、予測結果に基づき位置選択を行う構成を有する。

[0170] 図 31は、実施例 7にかかる被検体内導入システムに備わる処理装置 159の構成を示す模式的なブロック図である。図 31に示すように、処理装置 159は、基本的には実施例 5における処理装置 112と同様の構成を有する。一方で、処理装置 159は、カプセル型内視鏡 2の移動速度を導出する移動速度導出部 160と、カプセル型内視鏡 2の移動方向を導出する移動方向導出部 161と、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置および導出された移動速度および移動方向に基づき第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の存在可能範囲を導出する範囲導出部 162とを備える。そして、位置選択部 163は、範囲導出部 162によって導出された存在可能範囲に基づき、第 2時刻における位置検出の際に第 2直線磁場を形成する磁場形成手段の位置を、位置 P〜Pの中から選択する機能を有する。

1 4

[0171] 移動速度導出部 160は、記録部 43に記録された情報に基づき第 1時刻から第 2時刻にかけてのカプセル型内視鏡 2の移動速度を導出する機能を有する。具体的には、移動速度導出部 160は、過去の複数の時刻において検出されたカプセル型内視鏡 2の位置の変化量に基づき、例えば平均速度を導出することによって、移動速度の導出を行う機能を有する。

[0172] 移動方向導出部 161は、記録部 143に記録された情報に基づき第 1時刻から第 2 時刻にかけてのカプセル型内視鏡 2の移動方向を導出する機能を有する。処理装置 159は、実施例 5と同様に方位導出部 140を備えた構成を有し、第 1時刻において方位導出部 140によって導出された、基準座標軸に対して対象座標軸のなす方位に関する情報すなわちカプセル型内視鏡 2が基準座標軸に対してどの方向を指向するかに関する情報が記録部 143に記録される。これに対して、移動方向導出部 16 1は、第 1時刻において検出された方位に関する情報に基づきカプセル型内視鏡 2 の指向方向（一般には、カプセル型内視鏡 2の長手方向）を記録部 143から抽出し、力かる方向を移動方向として導出する。

[0173] 範囲導出部 162は、移動速度導出部 160および移動方向導出部 161による導出結果に基づき、第 2時刻にお、てカプセル型内視鏡 2が存在する可能性が高、範囲である存在可能範囲を導出するためのものである。図 32は、範囲導出部 162による存在可能範囲の導出について説明するための模式図である。図 32に示すように、範囲導出部 162は、まず第 1時刻（図 32における時刻 t )におけるカプセル型内視鏡 2 の位置に関する情報を記録部 143から抽出する。そして、抽出した位置に対して、移動方向ベクトル (a、 b、 c )に向カゝつて移動速度 vに第 2時刻と第 1時刻の差分値 A t

1 1 1

を乗算した値だけ延伸した領域を第 2時刻（図 32における時刻 t )においてカプセル

2

型内視鏡 2が存在する位置と推定し、かかる領域を含む存在可能範囲 164を導出する。

[0174] 位置選択部 163は、範囲導出部 162によって導出された存在可能範囲に基づき位置選択を行う。すなわち、実施例 5等では、例えば図 27に示したように第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に基づき第 2直線磁場形成部 110の位置の選択を行ったが、本実施例 7では、第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置の予測範囲である存在可能範囲の位置に基づき、第 2直線磁場形成部 110の位置の選択を行う機能を有する。なお、位置選択メカニズムそのものに関しては実施例 5, 6と同様であり、位置選択の結果に基づく駆動制御部 150等の動作に関しても実施例 5と同様になることから、ここでの説明を省略する。

[0175] 次に、本実施例 7にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 7では、範囲導出部 162を新たに設け、範囲導出部 162によって、第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の予測位置に基づく第 2直線磁場形成部 110の位置選択を行う構成を採用する。このため、本実施例 7にかかる被検体内導入システムは、実施例 5等における利点に加え、第 2時刻におけるカプセル型内視鏡 2の存在する位置において、さらに確実に位置検出用の磁場を形成することが可能である。このため、本実施例 7にかかる被検体内導入システムは、例えばカプセル型内視鏡 2が不規則に移動する領域等における位置検出に対しても消費電力の低減等の利点を享受しつつ確実な位置検出を行うことが可能である。

実施例 8

[0176] 次に、実施例 8にかかる被検体内導入システムについて説明する。実施例 8にかかる被検体内導入システムは、第 1直線磁場の代わりに、地磁気を用いることによって位置検出を行う機能を有する。

[0177] 図 33は、実施例 8にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図 33に示すように、本実施例 8にかかる被検体内導入システムは、実施例 5〜7と同様にカプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備える一方、位置検出装置 168の構成が異なるものとなる。具体的には、実施例 5等で位置検出装置に備わっていた第 1直線磁場形成部 108が省略され、新たに地磁気センサ 169を備えた構成を有する。また、処理装置 170についても、実施例 5等とは異なる構成を有する。

[0178] 地磁気センサ 169は、基本的にはカプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16と同様の構成を有する。すなわち、地磁気センサ 169は、配置された領域において、所定の 3軸方向の磁場成分の強度を検出し、検出した磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。一方で、地磁気センサ 169は、磁場センサ 16とは異なり、被検体 1の体表面上に配置され、被検体 1に対して固定された基準座標軸における X 軸、 y軸および z軸の方向にそれぞれ対応した磁場成分の強度を検出する機能を有する。すなわち、地磁気センサ 169は、地磁気の進行方向を検出する機能を有し、 X 軸方向、 y軸方向および z軸方向に関して検出した磁場強度に対応した電気信号を処理装置 170に対して出力する構成を有する。

[0179] 次に、本実施例 8における処理装置 170について説明する。図 34は、処理装置 17 0の構成を示すブロック図である。図 34に示すように、処理装置 170は、基本的には実施例 5における処理装置 112と同様の構成を有する一方で、地磁気センサ 169から入力される電気信号に基づいて基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 140に対して出力する地磁気方位導出部 171を備えた構成を有する。

[0180] 第 1直線磁場として地磁気を利用した場合に問題となるのは、被検体 1に対して固定された基準座標軸上における地磁気の進行方向の導出である。すなわち、被検体 1はカプセル型内視鏡 2が体内を移動する間も自由に行動することが可能であることから、被検体 1に対して固定された基準座標軸と地磁気との間の位置関係は、被検体 1の移動に伴い変動することが予想される。一方、基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出する観点からは、基準座標軸における第 1直線磁場の進行方向が不明となった場合には、第 1直線磁場の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸の対応関係を明らかにすることができないという問題を生じることとなる。 [0181] 従って、本実施例 8では、被検体 1の移動等によって基準座標軸上において変動することとなる地磁気の進行方向をモニタするために地磁気センサ 169および地磁気方位導出部 171を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ 169の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部 171は、基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 140に出力する。これに対して、方位導出部 140 は、入力された地磁気の進行方向を用いることによって、地磁気の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸との対応関係を導出し、第 2直線磁場における対応関係とあわせて方位情報を導出することを可能として、る。

[0182] なお、被検体 1の方向によっては地磁気の進行方向と第 2直線磁場形成部 110によって形成される第 2直線磁場とが互いに平行となる場合がある。かかる場合には、直前の時刻における対象座標軸の方位および原点の位置に関するデータも用いることによって、位置関係の検出を行うことが可能である。また、地磁気と第 2直線磁場とが互いに平行となることを回避するために、第 2直線磁場形成部 110を構成するコィル 134の延伸方向を図 3に示したように基準座標軸における y軸方向とするのではなぐ例えば z軸方向に延伸する構成とすることも有効である。

[0183] 次に、本実施例 8にかかる位置関係検出システムの利点について説明する。本実施例 8にかかる位置関係検出システムは、実施例 5における利点に加え、地磁気を利用したことによるさらなる利点を有している。すなわち、第 1直線磁場として地磁気を利用する構成を採用することによって、第 1直線磁場を形成する機構を省略した構成とすることが可能であり、カプセル型内視鏡 2の導入時における被検体 1の負担を軽減しつつ基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出することが可能である。なお、地磁気センサ 169は、 Mlセンサ等を用いて構成することが可能であること力小型化が十分可能であり、地磁気センサ 169を新たに設けることによって被検体 1の負担が増加することはな!/、。

[0184] また、地磁気を第 1直線磁場として利用する構成を採用することにより、消費電力低減の観点からも利点を有することとなる。すなわち、コイル等を用いて第 1直線磁場を形成した場合には、コイルに流す電流等に起因して電力消費量が増加することとなる力地磁気を利用することによって、力かる電力消費の必要が無くなることから、低消費電力のシステムを実現することが可能である。

[0185] 以上、実施例 5〜8に渡って本発明について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなぐ当業者であれば様々な実施例、変形例等に想到することが可能である。例えば、実施例 5〜8においては、位置検出用磁場の例として第 2直線磁場を採用し、磁場形成手段の例として第 2直線磁場形成部 110を用いて説明したが、力かる構成に限定する必要はなぐ第 1直線磁場、拡散磁場またはその他の磁場を位置検出用磁場として使用し、第 1直線磁場形成部 108、拡散磁場形成部 111 またはその他の磁場形成部を磁場形成手段として使用することとしても良い。すなわち、例えば被検体 1内部を複数の領域に分割し、分割した領域毎に第 1直線磁場形成部 108を複数備えた構成を採用し、複数の第 1直線磁場形成部 108に対応した位置を位置選択部によって選択する構成を採用すること等の変形例が考えられる。また、位置選択部による位置の選択態様としては、第 1時刻におけるカプセル型内視鏡 2の位置に基づき第 2時刻においてカプセル型内視鏡が位置する領域を磁場形成領域が包含するよう選択するものであれば、例えば位置 P〜Pとの

1 4 間の距離を用いるもの以外の選択態様を採用することとしても良い。

[0186] また、本発明は、位置検出装置の適用対象として被検体内導入システムに限定する必要はない。上述の説明からも明らかなように、本発明は、位置検出用磁場を用いて位置検出を行う位置検出装置全般に対して適用可能であり、一般的な位置検出装置に対して本発明の利点を享受しうるためである。

[0187] さらに、実施例 5〜8を互いに組み合わせた構成を採用することも可能である。例えば、実施例 6で示したように、単一の第 2直線磁場形成部 110を選択位置に移動させる機構と、実施例 7で示したように、範囲導出部等の機構のように、互いに矛盾することのな、組み合わせを用いた位置検出装置、被検体内導入システムにつ、ても本発明の利点を享受しうる。

実施例 9

[0188] 次に、実施例 9にかかる被検体内導入システムについて説明する。図 35は、本実施例 9にかかる被検体内導入システムの全体構成について示す模式図である。図 3 5において、表示装置 4および携帯型記録媒体 5は、実施例 1, 5と同一構成なので、ここでは説明を省略する。実施例 1, 5と実施例 9との異なる点は、カプセル型内視鏡 2と位置検出装置 203の構成である。

[0189] 本実施例 9にかかるカプセル型内視鏡 2が実施例 1, 5に力かるカプセル型内視鏡 2と異なる点は、図 36に示すように、被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の移動速度を導出する速度導出部 228と、速度導出部 228の導出結果に基づき被検体内情報取得部 14、磁場センサ 16、無線送信部 19等の駆動タイミングを制御するタイミング制御部 21とを備える点である。

[0190] 切替部 20は、 AZD変換部 18を介して出力される磁場信号と、信号処理部 15を介して出力される画像信号と、タイミング制御部 21 (後述)から出力される駆動タイミング信号とを適宜切り替えて無線送信部 19に対して出力する機能を有する。従って、無線送信部 19を介して送信される無線信号にはこれらの信号が含まれることとなり、後述するように、位置検出装置 203に備わる処理装置 212 (後述）においては、カプセル型内視鏡 2から送信される無線信号は、それぞれ磁場信号 S〜S、画像信号 Sお

1 3 4 よび駆動タイミング信号 Sとして再構成される。

5

[0191] 速度導出部 228は、カプセル型内視鏡 2の移動状態の一例として移動速度を導出するためのものである。カプセル型内視鏡 2の具体的な構成としては、例えば、小型ジャイロ等の加速度センサと、加速度センサによって検出された加速度を時間積分演算する機構を備えると共に、導出した移動速度をタイミング制御部 21に対して出力する機能を有する。

[0192] タイミング制御部 21は、カプセル型内視鏡 2の構成要素のうち少なくとも磁場センサ 16および無線送信部 19の駆動タイミングに関して制御する機能を有する。具体的には、タイミング制御部 21は、カプセル型内視鏡 2の移動状態、本実施例 9においてはカプセル型内視鏡 2の移動速度に基づき、磁場センサ 16等の駆動周期を設定し、設定した駆動周期にあわせたタイミングで磁場センサ 16等を駆動させる機能を有する。すなわち、カプセル型内視鏡 2の移動に伴い、被検体内情報取得部 14および磁場センサ 16は、それぞれ被検体内情報の取得動作および磁場検出動作を繰り返し行う機能を有しており、かかる繰り返し動作に対応して無線送信部 19も所定の無線送信動作を繰り返す構成を有する。本実施例 9において、タイミング制御部 21は、か力る繰り返し動作の周期を規定するためのものであり、駆動周期の設定等について後に詳細に説明する。

[0193] また、タイミング制御部 21は、設定した駆動周期等の駆動タイミングに関する情報として駆動タイミング信号を生成する機能を有し、生成された駆動タイミング信号は無線送信部 19を介して位置検出装置 3に対して他の信号と共に送信される。さらに、タイミング制御部 21は、切替部 20の動作内容を制御する機能を有し、具体的には、切替部 20に対して入力される磁場信号、画像信号および駆動タイミング信号を切り替えるタイミングを ff¾御する。

[0194] 次に、位置検出装置 203について説明する。位置検出装置 203は、図 35に示すように、カプセル型内視鏡 2から送信される無線信号を受信するための受信アンテナ 2 07a〜207dと、第 1直線磁場を形成する第 1直線磁場形成部 209と、第 2直線磁場を形成する第 2直線磁場形成部 210と、拡散磁場を形成する拡散磁場形成部 211と、受信アンテナ 207a〜207dを介して受信された無線信号等に対して所定の処理を行う処理装置 212とを備える。なお、受信アンテナ 207a〜207d、第 1直線磁場形成部 209および第 2直線磁場形成部 210は、実施例 1の受信アンテナ 7a〜7d、第 1直線磁場形成部 9および第 2直線磁場形成部 10と同一構成なので、ここでは説明を省略する。

[0195] 図 37は、第 2直線磁場形成部 210および拡散磁場形成部 211の構成を示すと共に、第 2直線磁場形成部 210によって形成される第 2直線磁場の態様を示す模式図である。図 37に示すように、第 2直線磁場形成部 210は、基準座標軸における y軸方向に延伸し、コイル断面が xz平面と平行となるよう形成されたコイル 233を備える。このため、コイル 233によって形成される第 2直線磁場は、図 37に示すように、少なくとも被検体 1内部においては直線磁場となると共に、コイル 233から離れるにつれて徐々に強度が減衰する特性、すなわち強度に関して位置依存性を有することとなる。

[0196] また、拡散磁場形成部 211は、コイル 234を備える。ここで、コイル 233は、あらかじめ定めた方向に進行方向を有する磁場を形成するよう配置されており、本実施例 9 の場合には、コイル 233によって形成される直線磁場の進行方向が基準座標軸における y軸方向となるよう配置されている。また、コイル 234は、後述する磁力線方位データベース 242に記憶された磁場方向と同一の拡散磁場を形成する位置に固定されている。

[0197] 図 38は、拡散磁場形成部 211によって形成される拡散磁場の態様を示す模式図である。図 38に示すように、拡散磁場形成部 211に備わるコイル 234は、被検体 1の表面上に渦巻き状に形成されており、拡散磁場形成部 211によって形成される拡散磁場は、図 38に示すようにコイル 234 (図 38にて図示省略）によって形成された磁場において、磁力線が放射状にー且拡散し、再びコイル 234に入射するよう形成されている。また、拡散磁場形成部 211に関しても被検体 1外部に配置されており、放射状に磁場を形成することから、形成される拡散磁場は、コイル 234から離れるにつれて強度が減衰する特性を有する。

[0198] 次に、処理装置 212について説明する。図 39は、処理装置 212の具体的な構成を模式的に示すブロック図である。まず、処理装置 212は、カプセル型内視鏡 2によつて送信された無線信号の受信処理を行う機能を有する。かかる機能に対応して、処理装置 212は、受信アンテナ 207a〜207dのいずれかを選択する受信アンテナ選択部 237と、選択した受信アンテナを介して受信された無線信号に対して復調処理等を行うことによって、無線信号に含まれる原信号を抽出する受信回路 238と、抽出された原信号を処理することによって画像信号等を再構成する信号処理部 239とを有する。具体的には、信号処理部 239は、抽出された原信号に基づき磁場信号 S〜

1

S、画像信号 Sおよび駆動タイミング信号 Sを再構成し、それぞれ適切な構成要素

3 4 5

に対して出力する機能を有する。ここで、磁場信号 S〜Sは、それぞれ磁場センサ 1

1 3

6によって検出された第 1直線磁場、第 2直線磁場および拡散磁場に対応する磁場信号である。また、画像信号 Sは、被検体内情報取得部 14によって取得された被検

4

体内画像に対応し、駆動タイミング信号 Sは、タイミング制御部 21によって生成され

5

た駆動タイミング信号に対応するものである。このうち、信号処理部 239によって再構成された画像信号 Sは、記録部 243に対して出力される。記録部 243は、入力され

4

たデータを携帯型記録媒体 5に対して出力するためのものであり、画像信号 S以外

4 にも、後述する位置検出の結果等についても携帯型記録媒体 5に記録する機能を有する。 [0199] また、処理装置 212は、カプセル型内視鏡 2によって検出された磁場強度等に基づき、被検体 1内部におけるカプセル型内視鏡 2の位置を検出する機能と、被検体 1 に対して固定された基準座標軸に対してカプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸のなす方位とを検出する機能を有する。具体的には、カプセル型内視鏡 2 によって送信され、信号処理部 239によって出力される信号のうち、第 1直線磁場および第 2直線磁場の検出強度に対応した磁場信号 S、 Sに基づき基準座標軸に対

1 2

する対象座標軸のなす方位を導出する方位導出部 240と、拡散磁場の検出強度に対応した磁場信号 Sおよび磁場信号 Sと、方位導出部 240の導出結果とを用いて力

3 2

プセル型内視鏡 2の位置を導出する位置導出部 241と、位置導出部 241による位置導出の際に、拡散磁場を構成する磁力線の進行方向と位置との対応関係を記録した磁力線方位データベース 242とを備える。これらの構成要素による方位導出および位置導出に関しては、後に詳細に説明する。

[0200] さらに、処理装置 212は、受信アンテナ選択部 237によるアンテナ選択態様を制御する選択制御部 248を備える。選択制御部 248は、方位導出部 240および位置導出部 241によってそれぞれ導出されたカプセル型内視鏡 2の方位および位置に基づき、カプセル型内視鏡 2から送信される無線信号の受信に最も適した受信アンテナ 2 07を選択する機能を有する。なお、選択制御部 248、受信回路 238および受信アンテナ 207a〜207dによって受信部 244が構成され、特許請求の範囲における受信手段の一例として機能する。

[0201] また、処理装置 212は、信号処理部 239によって抽出される駆動タイミング信号に基づき、第 1直線磁場形成部 209等の駆動タイミングを制御する機能を有する。具体的には、処理装置 212は、信号処理部 239から出力される駆動タイミング信号 Sに

5 基づき第 1直線磁場形成部 209、第 2直線磁場形成部 210および拡散磁場形成部 2 11の駆動タイミングを制御する磁場制御部 249を備える。そして、処理装置 212は、以上の構成要素に対して駆動電力を供給する機能を有する電力供給部 251をさらに備える。

[0202] 次に、本実施例 9にかかる被検体内導入システムの動作について説明する。本実施例 9では、カプセル型内視鏡 2は被検体 1内部を移動しつつ被検体内情報の取得、磁場検出およびこれらの無線送信を間欠的に繰り返し行うことに対応して、処理装置 212は、間欠的に送信される無線信号に対して所定の処理を行う。以下では、これらの動作の中で、カプセル型内視鏡 2から繰り返し送信される無線信号のそれぞれに含まれる磁場信号等を用いた位置検出動作について説明した後、カプセル型内視鏡 2側にお、て行われる無線信号の送信を行う無線送信部 19等の駆動タイミングの制御処理にっ、て説明を行う。

[0203] まず、位置検出動作について説明する。本実施例 9にかかる被検体内導入システムでは、被検体 1に対して固定された基準座標軸と、カプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸との間で位置関係を導出する構成を有し、具体的には、基準座標軸に対する対象座標軸の方位を導出した上で、導出した方位を利用しつつ基準座標軸上における対象座標軸の原点の位置、すなわち被検体 1内部におけるカブセル型内視鏡 2の位置を導出することとしている。従って、以下ではまず方位導出メ力-ズムにつ、て説明した後、導出した方位を用いた位置導出メカニズムにつ、て説明することとなるが、本発明の適用対象が力かる位置検出メカニズムを有するシステムに限定されないことはもちろんである。

[0204] 方位導出部 240によって行われる方位導出メカニズムについて説明する。なお、この方位導出メカニズムは、図 7を用いて説明した方位導出部 40によって行われる方位導出メカニズムと同様なので、図 7を用いて説明する。既に説明したように、カプセル型内視鏡 2は、被検体 1内部を通過経路に沿って進行しつつ、進行方向を軸として所定角度だけ回転している。従って、カプセル型内視鏡 2に対して固定された対象座標軸は、被検体 1に固定された基準座標軸に対して、図 7に示すような方位のずれを生じることとなる。

[0205] 一方で、第 1直線磁場形成部 209および第 2直線磁場形成部 210は、それぞれ被検体 1に対して固定される。従って、第 1直線磁場形成部 209および第 2直線磁場形成部 210によって形成される第 1、第 2直線磁場は、基準座標軸に対して一定の方向、具体的には第 1直線磁場は基準座標軸における z軸方向、第 2直線磁場形成部 210を用、た場合の第 2直線磁場は y軸方向に進行する。

[0206] 本実施例 9における方位導出は、かかる第 1直線磁場および第 2直線磁場を利用して行われる。具体的には、まず、カプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16によって、時分割に供給される第 1直線磁場および第 2直線磁場の進行方向が検出される。磁場センサ 16は、対象座標軸における X軸方向、 Y軸方向および Z軸方向の磁場成分を検出するよう構成されており、検出された第 1、第 2直線磁場の対象座標軸における進行方向に関する情報は、無線送信部 19を介して位置検出装置 3に対して送信される。

[0207] カプセル型内視鏡 2によって送信された無線信号は、信号処理部 239等による処理を経て、磁場信号 S、 Sとして出力される。例えば、図 7の例においては、磁場信

1 2

1 1 1 1

2 2 2 2

が含まれる。これに対して、方位導出部 240は、磁場信号 S、 Sの入力を受けて基

1 2

準座標軸に対する対象座標軸の方位の導出を行う。具体的には、方位導出部 240 は、対象座標軸において、（X、 Y、 Z )および (X、 Y、 Z )の双方に対する内積の

1 1 1 2 2 2

3 3 3

て把握する。そして、方位導出部 240は、上記の対応関係に基づいて所定の座標変換処理を行い、対象座標軸における X軸、 Y軸および Z軸の基準座標軸における座標を導出し、力かる座標を方位情報として出力する。以上が方位導出部 240による方位導出メカニズムである。

[0208] 次に、導出した方位情報を用いた、位置導出部 241によるカプセル型内視鏡 2の位置導出メカニズムを説明する。位置導出部 241は、信号処理部 239から磁場信号 S、 Sが入力され、方位導出部 240から方位情報が入力されると共に、磁力線方位

2 3

データベース 242に記憶された情報を入力する構成を有する。位置導出部 241は、入力されるこれらの情報に基づき、以下の通りにカプセル型内視鏡 2の位置導出を行う。

[0209] まず、位置導出部 241は、磁場信号 Sを用いて、第 2直線磁場形成部 210とカプセ

2

ル型内視鏡 2との間の距離の導出を行う。磁場信号 Sは、カプセル型内視鏡 2の存

2

在領域における第 2直線磁場の検出結果に対応するものであり、第 2直線磁場は、第 2直線磁場形成部 210が被検体 1外部に配置されたことに対応して、第 2直線磁場形成部 210から離隔するにつれてその強度が減衰する特性を有する。かかる特性を利用して、位置導出部 241は、第 2直線磁場形成部 210近傍における第 2直線磁場の強度 (第 2直線磁場形成部 210に流す電流値より求まる）と、磁場信号 S力も求

2 まるカプセル型内視鏡 2の存在領域における第 2直線磁場の強度とを比較し、第 2直線磁場形成部 210とカプセル型内視鏡 2との間の距離!:を導出する。かかる距離!:を導出した結果、図 40に示すように、カプセル型内視鏡 2は、第 2直線磁場形成部 21 0から距離!:だけ離れた点の集合である曲面 52上に位置することが明らかとなる。

[0210] そして、位置導出部 241は、磁場信号 S、方位導出部 240によって導出された方

3

位情報および磁力線方位データベース 42に記憶された情報に基づきカプセル型内視鏡 2の曲面 52上における位置を導出する。具体的には、磁場信号 Sおよび方位

3

情報に基づき、カプセル型内視鏡 2の存在位置における拡散磁場の進行方向を導出する。磁場信号 Sは、拡散磁場を対象座標軸に基づき検出した結果に対応する

3

信号であるから、かかる磁場信号 Sに基づく拡散磁場の進行方向に関して、方位情

3

報を用いて対象座標軸から基準座標軸へ座標変換処理を施すことによって、カプセル型内視鏡 2の存在位置における、基準座標軸における拡散磁場の進行方向が導出される。そして、磁力線方位データベース 242は、基準座標軸における拡散磁場の進行方向と位置との対応関係を記録していることから、位置導出部 241は、図 41 に示すように、磁力線方位データベース 242に記憶された情報を参照することによつて導出した拡散磁場の進行方向に対応した位置を導出し、導出した位置をカプセル型内視鏡 2の位置として特定する。以上の処理を行うことによって、被検体 1内におけるカプセル型内視鏡 2の方位および位置が導出され、位置検出が完了する。

[0211] 以上の位置検出動作は、カプセル型内視鏡 2側から繰り返し送信される無線信号の受信に伴、繰り返し行われる。検出したカプセル型内視鏡 2の方位および位置は記録部 243を介して携帯型記録媒体 5に記録され、同じく記録される画像データと共に、医師等の診断の際に用いられることとなる。

[0212] 次に、カプセル型内視鏡 2側において行われる無線信号の送信を行う無線送信部 19等の駆動タイミングの制御処理について説明する。図 42は、カプセル型内視鏡 2 に備わるタイミング制御部 21によって行われる駆動タイミングの制御処理を説明するためのフローチャートである。

[0213] 図 42に示すように、タイミング制御部 21は、速度導出部 228によって導出された力プセル型内視鏡 2の移動速度を取得し (ステップ S 201)、取得した移動速度が所定の閾値よりも大きいか否かの判定を行う（ステップ S202)。閾値よりも大きい場合には (ステップ S202, No)、駆動周期を所定の長周期に設定する (ステップ S 203)。一方で、閾値よりも小さい場合には (ステップ S 202, Yes)、駆動周期を、長周期よりも短い所定の短周期に設定する (ステップ S204)。その後、少なくとも設定した駆動周期に関する情報を含む駆動タイミング信号を生成する (ステップ S205)と共に、設定した駆動周期に従った駆動タイミングで被検体内情報取得部 14、磁場センサ 16および無線送信部 19を駆動させる (ステップ S206)。

[0214] なお、本実施例 9では、第 1直線磁場形成部 209、第 2直線磁場形成部 210および拡散磁場形成部 211による磁場形成のタイミングにつ、て、タイミング制御部 21によつて設定された駆動タイミングと同期するよう磁場制御部 249が制御することとしている。すなわち、磁場制御部 249は、タイミング制御部 21によって生成され、信号処理部 239によって再構成された駆動タイミング信号に基づき駆動周期を導出し、導出した駆動周期に対応したタイミングで第 1直線磁場形成部 209、第 2直線磁場形成部 2 10および拡散磁場形成部 211が駆動するよう制御する。具体的には、磁場制御部 2 49は、電力供給部 251に保持された駆動電力の供給タイミングを制御することによつて、第 1直線磁場形成部 209等の駆動タイミングを制御する。

[0215] 次に、本実施例 9にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。まず、本実施例 9にかかる被検体内導入システムは、上述したように、カプセル型内視鏡 2 の移動状態に基づき無線送信部 19、磁場センサ 16および被検体内情報取得部 14 の駆動タイミングを制御する構成を有する。従って、本実施例 9では、無線送信部 19 等の駆動タイミングをカプセル型内視鏡 2の移動状態に対して最適化できるという利点を有する。

[0216] 例えば、本実施例 9では移動状態としてカプセル型内視鏡 2の移動速度を用いた制御を行うこととしている。具体的には、タイミング制御部 21は、カプセル型内視鏡 2 が高速で移動する場合には駆動周期を短周期に設定し、低速で移動する場合には駆動周期を長周期に設定し、設定した駆動周期に応じた駆動タイミングで無線送信部 19等が動作するよう制御する。従って、カプセル型内視鏡 2の移動速度が低い場合には、無線信号の送信等の頻度が低下することとなり、カプセル型内視鏡 2において無駄な動作を低減できると、う利点が生じる。

[0217] 一般的に、カプセル型内視鏡 2が低速で移動する場合には単位時間あたりのカブセル型内視鏡 2の移動距離も小さなものとなることから、磁場センサ 16によって検出される第 1直線磁場等は、短周期においてはほぼ同様の方向'強度となり、磁場センサ 16等を短周期で駆動させる必要性に乏しい。従って、本実施例 9では、カプセル型内視鏡 2の移動速度が低い場合に駆動周期を長周期とすることによって、複数回に渡って同様の磁場の検出および同様の磁場に関する情報を含む無線信号の送信を繰り返すことを回避し、カプセル型内視鏡 2が無駄に動作することを抑制することとしている。

[0218] カゝかる構成を採用することによって、被検体内導入システム全体における処理の煩雑ィ匕が回避できる他、カプセル型内視鏡 2における消費電力を低減することが可能となるという利点を有する。カプセル型内視鏡 2は、例えば、カプセル内に格納するために小型の一次電池等によって供給される有限の電力によって駆動する構成を有するのが通常である。従って、カプセル型内視鏡 2が利用しうる電力には限界があり、本実施例 9の構成を採用することによって無駄な動作に起因した電力消費を回避すること〖こよる禾 IJ点は顕著なちのとなる。

[0219] なお、図 42に示すフローチャートでは、ステップ S202において所定の閾値との大小関係を導出し、大小関係に応じて 2通りの周期を設定することとしたが、移動速度に応じて駆動周期を定める限りにおいて、任意の周期設定アルゴリズムを用いることとして良い。具体的には、閾値を複数設けて対応する駆動周期の値を増やすこととしても良いし、移動速度と駆動周期の積が一定の値となるよう駆動周期を設定することとしても良い。特に、移動速度と駆動周期の積をほぼ一定の値とした構成の場合には、移動速度と無関係にほぼ等しい距離だけ移動する度に無線信号の送信等が行われることとなり、カプセル型内視鏡 2の位置の変化等の検出を効果的に行うことを可能としつつ、カプセル型内視鏡 2の電力消費を低減することが可能である。 [0220] また、本実施例 9では、位置検出装置 203における消費電力も低減できるという利点を有する。すなわち、位置検出装置 203を構成する処理装置 212に備わる磁場制御部 249は、駆動タイミング信号に基づき第 1直線磁場形成部 209等の駆動状態を制御する機能を有する。具体的には、磁場制御部 249は、カプセル型内視鏡 2に備わるタイミング制御部 21によって生成された駆動タイミング信号に基づく制御を行うことによって、磁場センサ 16が磁場検出を行うタイミングにおいてのみ第 1直線磁場形成部 209、第 2直線磁場形成部 210および拡散磁場形成部 211を駆動させることが可能となる。上述したように、第 1直線磁場形成部 209等は、処理装置 212に備わる電力供給部 251から供給される電力に基づき磁場を形成する機能を有する。従って、従来のようにすベての期間に渡って磁場を形成した場合と比較して、磁場センサ 1 6の駆動周期にあわせて駆動タイミングを最適化することによって、電力供給部 251 の消費電力を低減することが可能である。

[0221] (変形例）

次に、実施例 9にかかる被検体内導入システムの変形例について説明する。本変形例に力かる被検体内導入システムでは、カプセル型内視鏡の移動状態として、力プセル型内視鏡の振動状態を検出することとし、振動状態に基づく駆動タイミング制御を行う構成を有する。

[0222] 図 43は、本変形例を構成するカプセル型内視鏡 254の構成を示す模式的なブロック図である。図 43に示すように、本変形例においては速度導出部の代わりに振動検出部 255が新たに設けられ、タイミング制御部 256は、振動検出部 255の検出結果に基づき駆動タイミングを制御する構成を有する。

[0223] 振動検出部 255は、実施例 9における速度導出部 228と同様にカプセル型内視鏡 254の移動状態を検出するためのものであり、移動状態としてカプセル型内視鏡 25 4の振動状態を検出するためのものである。具体的には、振動検出部 255は、加速度センサ、カンチレバー等によって構成され、カプセル型内視鏡 254の振動状態を検出する機能を有する。ここで、「振動状態」とは、ある閾値以上の加速度で運動する状態を示す広い概念であり、単振動運動等に限定されるものではない。

[0224] 本変形例の利点にっ、て説明する。本変形例では、カプセル型内視鏡 254の移動状態として、振動状態を用いることとしており、例えば、カプセル型内視鏡 254が被検体 1内部で停止している際には、タイミング制御部 256は、駆動周期を無限大とする（すなわち、磁場センサ 216等の機能を一時的に停止する）ことが可能である。従つて、停止時 (すなわち位置が変化しない時期）に磁場センサ 216等を無駄に駆動させることを防止することが可能となり、この結果、消費電力を低減することが可能である。

[0225] また、本変形例では、位置検出の際に、実施例 9と同様に方位導出部 240による力プセル型内視鏡 254の方位についても導出する構成を有し、カプセル型内視鏡 254 は、所定の領域に留まりつつ（すなわち、移動速度の値力^の状態において)方位を変化させる場合がある。本変形例では振動を検出して駆動タイミングの制御を行う機能を有することから、カプセル型内視鏡 254が、移動速度について 0の状態を維持しつつ方位を変化させた場合にも所定の駆動タイミングで動作することが可能であり、力かる場合についても位置検出（特に方位の導出）を確実に行えるという利点を有する。

実施例 10

[0226] 次に、実施例 10にかかる被検体内導入システムについて説明する。本実施例 10 にかかる被検体内導入システムでは、位置検出装置側でカプセル型内視鏡の移動状態を導出し、導出した移動状態に関する情報をカプセル型内視鏡に対して無線送信する構成を採用する。なお、以下の説明において、実施例 9と同様の符号'名称を付したものは、以下で特に言及のない限り実施例 9と同様の構造'機能を有することとする。

[0227] 図 44は、本実施例 10にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図 44に示すように、本実施例 10にかかる被検体内導入システムは、基本的には実施例 9にかかる被検体内導入システムと同様の構成を有する一方で、位置検出装置 258は、あらたに送信アンテナ 259a〜259dを備えた構成を有する。

[0228] 次に、本実施例 10にかかる被検体内導入システムを構成するカプセル型内視鏡 2 57について説明する。図 45は、カプセル型内視鏡 257の構成を模式的に示すプロック図である。図 45に示すように、カプセル型内視鏡 257は、基本的な構成としては実施例 9におけるカプセル型内視鏡 2と同様である一方で、新たに位置検出装置 25 8から送信される無線信号の受信処理を行う無線受信部 261と、無線受信部 261〖こよって処理された信号の中力もカプセル型内視鏡 257の移動速度を抽出するための信号処理部 264とを備えた構成を有する。

[0229] 無線受信部 261は、位置検出装置 258から送信される無線信号を受信し、復調等を行うことによって所定の原信号を抽出する受信処理を行うためのものである。具体的には、無線受信部 261は、無線信号を受信するための受信アンテナ 262と、受信アンテナ 262を介して受信された無線信号に対して復調等の受信処理を行う受信回路 263とによって構成される。

[0230] 信号処理部 264は、無線受信部 261によって無線信号から抽出された原信号に基づき、無線信号に含まれる情報を再構成するためのものである。本実施例 10においては、後述するように位置検出装置 258から送信される無線信号にはカプセル型内視鏡 257の移動速度に関する情報が含まれており、信号処理部 264は、カプセル型内視鏡 257の移動速度に関する情報を抽出して、タイミング制御部 221に対して出力する機能を有する。

[0231] 次に、位置検出装置 258に備わる処理装置 260の構成について説明する。図 46 は、処理装置 260の構成を示す模式的なブロック図である。図 246に示すように、処理装置 260は、基本的には実施例 9における処理装置 12と同様の構成を有する一方で、記録部 243に記録された情報に基づきカプセル型内視鏡 257の移動速度を導出する移動速度導出部 267と、移動速度に関する情報を含む無線信号を生成する送信回路 268と、送信回路 268によって生成された無線信号を送信するアンテナを選択する送信アンテナ選択部 269とを備える。

[0232] 移動速度導出部 267は、カプセル型内視鏡 257に関する過去の位置検出結果に基づき、カプセル型内視鏡 257の移動速度を導出するためのものである。具体的には、記録部 243は、実施例 9でも説明したように位置導出部 241によって導出されるカプセル型内視鏡 257の位置を複数の時刻に関して記録する機能を有する。移動速度導出部 267は、記録部 243に記録されたカプセル型内視鏡 257の過去の複数の時刻における位置および位置が導出された時刻に関する情報を取得することによつて、カプセル型内視鏡 257の移動速度の導出を行っている。具体的には、例えばカプセル型内視鏡 257が時刻 tにおいて（X、 y、 z )に位置し、時刻 tから A tだけ

1 1 1 1 1

経過した時刻 tにおいて (X、 y、 z )に位置したものとする。移動速度 Vは、これらの

2 2 2 2

情報を用いて、

v= { (x -x ) ²+ (y -y ) ²+ (z— z ) ²} ^1/2/ A t …

2 1 2 1 2 1 （2)

によって定義することが可能である。

[0233] 送信回路 268は、移動速度導出部 267によって導出された移動速度に関する情報を含む無線信号を生成するためのものである。具体的には、送信回路 268は、変調処理等の必要な処理を行うことによって無線信号を生成する。

[0234] 送信アンテナ選択部 269は、複数配置された送信アンテナ 259a〜259dのうち、無線信号の送信に最も適した送信アンテナを選択するためのものである。具体的には、受信アンテナ選択部 237と同様に、送信アンテナ選択部 269は選択制御部 248 の制御に基づき送信アンテナ 259a〜259dの中力も送信アンテナを選択する機能を有する。なお、送信回路 268、送信アンテナ選択部 269および送信アンテナ 259a〜 259dによって、送信部 270を構成する。

[0235] 次に、本実施例 10にかかる被検体内導入システムの利点について説明する。本実施例 10にかかる被検体内導入システムは、実施例 9と同様にカプセル型内視鏡 257 の移動速度に応じてカプセル型内視鏡 257に備わる磁場センサ 216等の駆動タイミングを制御すると共に、位置検出装置 258に備わる第 1直線磁場形成部 209の磁場形成タイミングを制御する構成を有する。従って、実施例 9と同様にカプセル型内視鏡 257等において無駄な動作を行うことを抑制し、消費電力の低減等の利点を有する。

[0236] また、本実施例 10では、カプセル型内視鏡 257の移動速度を処理装置 260に備わる移動速度導出部 267によって行う構成を有し、力かる構成を採用することによつて新たな利点を有する。まず、本実施例 10では、カプセル型内視鏡 257の内部に速度導出部を配置する必要が無ぐカプセル型内視鏡 257が大型化することを防止できるという利点を有する。

実施例 11 [0237] 次に、実施例 11にかかる被検体内導入システムについて説明する。実施例 11に力かる被検体内導入システムは、第 1直線磁場の代わりに、地磁気を用いることによつて位置検出を行う機能を有する。

[0238] 図 47は、実施例 11にかかる被検体内導入システムの全体構成を示す模式図である。図 47に示すように、本実施例 11にかかる被検体内導入システムは、実施例 9と同様にカプセル型内視鏡 2、表示装置 4および携帯型記録媒体 5を備える一方、位置検出装置 272の構成が異なるものとなる。具体的には、実施例 9等で位置検出装置に備わっていた第 1直線磁場形成部 209が省略され、新たに地磁気センサ 273を備えた構成を有する。また、処理装置 274についても、実施例 9等とは異なる構成を有する。

[0239] 地磁気センサ 273は、基本的にはカプセル型内視鏡 2に備わる磁場センサ 16と同様の構成を有する。すなわち、地磁気センサ 273は、配置された領域において、所定の 3軸方向の磁場成分の強度を検出し、検出した磁場強度に対応した電気信号を出力する機能を有する。一方で、地磁気センサ 273は、磁場センサ 16とは異なり、被検体 1の体表面上に配置され、被検体 1に対して固定された基準座標軸における X 軸、 y軸および z軸の方向にそれぞれ対応した磁場成分の強度を検出する機能を有する。すなわち、地磁気センサ 273は、地磁気の進行方向を検出する機能を有し、 X 軸方向、 y軸方向および z軸方向に関して検出した磁場強度に対応した電気信号を処理装置 274に対して出力する構成を有する。

[0240] 次に、本実施例 11における処理装置 274について説明する。図 48は、処理装置 2 74の構成を示すブロック図である。図 48に示すように、処理装置 274は、基本的には実施例 9における処理装置 212と同様の構成を有する一方で、地磁気センサ 273 力入力される電気信号に基づいて基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 240に対して出力する地磁気方位導出部 275を備えた構成を有する。

[0241] 第 1直線磁場として地磁気を利用した場合に問題となるのは、被検体 1に対して固定された基準座標軸上における地磁気の進行方向の導出である。すなわち、被検体 1はカプセル型内視鏡 2が体内を移動する間も自由に行動することが可能であることから、被検体 1に対して固定された基準座標軸と地磁気との間の位置関係は、被検体 1の移動に伴い変動することが予想される。一方、基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出する観点からは、基準座標軸における第 1直線磁場の進行方向が不明となった場合には、第 1直線磁場の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸の対応関係を明らかにすることができないという問題を生じることとなる。

[0242] 従って、本実施例 11では、被検体 1の移動等によって基準座標軸上において変動することとなる地磁気の進行方向をモニタするために地磁気センサ 273および地磁気方位導出部 275を備えることとしている。すなわち、地磁気センサ 273の検出結果に基づいて、地磁気方位導出部 275は、基準座標軸上における地磁気の進行方向を導出し、導出結果を方位導出部 240に出力する。これに対して、方位導出部 240 は、入力された地磁気の進行方向を用いることによって、地磁気の進行方向に関して基準座標軸と対象座標軸との対応関係を導出し、第 2直線磁場における対応関係とあわせて方位情報を導出することを可能として、る。

[0243] なお、被検体 1の方向によっては地磁気の進行方向と第 2直線磁場形成部 210によって形成される第 2直線磁場とが互いに平行となる場合がある。かかる場合には、直前の時刻における対象座標軸の方位および原点の位置に関するデータも用いることによって、位置関係の検出を行うことが可能である。また、地磁気と第 2直線磁場とが互いに平行となることを回避するために、第 2直線磁場形成部 210を構成するコィル 234の延伸方向を図 3に示したように基準座標軸における y軸方向とするのではなぐ例えば z軸方向に延伸する構成とすることも有効である。

[0244] 次に、本実施例 11に力かる被検体内導入システムの利点にっ、て説明する。本実施例 11にかかる被検体内導入システムは、実施例 9における利点に加え、地磁気を利用したことによるさらなる利点を有している。すなわち、第 1直線磁場として地磁気を利用する構成を採用することによって、第 1直線磁場を形成する機構を省略した構成とすることが可能であり、カプセル型内視鏡 2の導入時における被検体 1の負担を軽減しつつ基準座標軸に対する対象座標軸の位置関係を導出することが可能である。なお、地磁気センサ 273は、 Mlセンサ等を用いて構成することが可能であること力も小型化が十分可能であり、地磁気センサ 273を新たに設けることによって被検体 1の負担が増加することはな!/、。

[0245] また、地磁気を第 1直線磁場として利用する構成を採用することにより、消費電力低減の観点からも利点を有することとなる。すなわち、コイル等を用いて第 1直線磁場を形成した場合には、コイルに流す電流等に起因して電力消費量が増加することとなる力地磁気を利用することによって、力かる電力消費の必要が無くなることから、低消費電力のシステムを実現することが可能である。

産業上の利用可能性

[0246] 以上のように、本発明に力かる位置検出装置および被検体内導入システムは、人体の内部に導入されて、被検部位を観察する医療用観察装置に有用であり、特に、必要かつ充分な位置検出用磁場を形成してカプセル型内視鏡等の検出対象の位置検出を行うのに適して、る。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第 2時刻において、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、

可変な強度の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、

前記検出対象が存在する位置において検出された前記位置検出用磁場の強度に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段と、

前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記位置検出用磁場が前記検出対象によって検出可能な強度となるよう前記磁場形成手段を制御する磁場強度制御手段と、

を備えたことを特徴とする位置検出装置。

[2] 前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記検出対象が存在することが可能な範囲として存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、

前記磁場強度制御手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲において検出可能な強度の前記位置検出用磁場を形成するよう前記磁場形成手段を制御することを特徴とする請求項 1に記載の位置検出装置。

[3] 前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段をさらに備え、

前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置を中心とし、前記検出対象の移動速度に前記所定時間を乗算した値の半径を有する球状領域を前記第 2時刻における存在可能範囲とすることを特徴とする請求項 1または 2に記載の位置検出装置。

[4] 前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と前記所定時間における前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段とをさらに備え、前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に前記移動速度と前記所定時間とを乗算した値だけ移動した位置を含む領域を前記存在可能範囲とすることを特徴とする請求項 1または 2に記載の位置検出装置。

[5] 前記移動速度導出手段は、前記位置導出手段によって過去の複数の時刻において導出された前記検出対象の位置の変化に基づき前記移動速度を導出することを特徴とする請求項 3または 4に記載の位置検出装置。

[6] 前記被検体内部における前記検出対象の位置と前記検出対象の位置との間の対応関係を記録した移動速度データベースをさらに備え、

前記移動速度導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記移動速度データベースに記録された対応関係を用いて前記所定時間における前記検出対象の移動速度を導出することを特徴とする請求項 3または 4に記載の位置検出装置。

[7] 前記移動方向導出手段は、前記位置導出手段によって過去の複数の時刻において検出された位置の変化に基づき前記所定時間における前記検出対象の移動方向を導出することを特徴とする請求項 4〜6のいずれか一つに記載の位置検出装置。

[8] 前記検出対象が存在しうる領域には、前記検出対象の動きと無関係に定まる基準座標軸に対して固定された方向に直線的に進行する第 1直線磁場が形成され、前記位置検出用磁場は、前記第 1直線磁場と異なる方向であって、前記基準座標軸に対して固定された方向に直線的に進行する第 2直線磁場であり、

前記移動方向導出手段は、前記検出対象に対して固定された対象座標軸と、前記第 1直線磁場および前記第 2直線磁場の進行方向との関係によって定まる前記検出対象の指向方向に基づき前記移動方向を導出することを特徴とする請求項 4〜6のいずれか一つに記載の位置検出装置。

[9] 前記第 1直線磁場は、地磁気によって形成されることを特徴とする請求項 8に記載の位置検出装置。

[10] 前記位置導出手段は、前記磁場形成手段によって前記磁場形成手段近傍において形成される磁場の強度と、前記検出対象によって検出された位置検出用磁場の強度とに基づき前記磁場形成手段と前記検出対象との間の距離を導出し、導出した距離を用いて前記検出対象の位置を導出することを特徴とする請求項 1〜9のいずれか一つに記載の位置検出装置。

[11] 少なくとも第 1時刻および該第 1時刻から所定時間経過した第 2時刻において、所定の位置検出用磁場を用、て検出対象の位置検出を行う位置検出装置であって、前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する 1以上の磁場形成手段と、

前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻における前記検出対象の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、

前記検出対象が存在する位置における前記位置検出用磁場の強度に基づき前記検出対象の位置を導出する位置導出手段と、

を備えたことを特徴とする位置検出装置。

[12] 前記位置選択手段は、あらかじめ設定した複数の位置のうち、前記第 1時刻に導出された前記検出対象に対して最も近接する位置を選択することを特徴とする請求項 1 1に記載の位置検出装置。

[13] 前記磁場形成手段は、あらかじめ設定した複数の位置に対応して複数配置され、前記第 2時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に対応した前記磁場形成手段が駆動するよう制御する駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 11または 12に記載の位置検出装置。

[14] 前記磁場形成手段を移動可能な状態で保持する保持部材と、

前記第 2時刻において、前記位置選択手段によって選択された位置に前記磁場形成手段が移動するよう制御する移動制御手段と、

をさらに備えたことを特徴とする請求項 11または 12に記載の位置検出装置。

[15] 前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻において前記検出対象が存在する可能性を有する存在可能範囲を導出する範囲導出手段をさらに備え、

前記位置選択手段は、前記範囲導出手段によって導出された存在可能範囲を含む領域において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択することを特徴とする請求項 11, 13または 14に記載の位置検出装置。

[16] 前記検出対象の移動速度を導出する移動速度導出手段と、

前記検出対象の移動方向を導出する移動方向導出手段と、

をさらに備え、

前記範囲導出手段は、前記第 1時刻における前記検出対象の位置に対して、前記移動方向に対して前記移動速度と前記所定時間との積によって得られる移動距離だけ移動した位置を含む領域を存在可能範囲として導出することを特徴とする請求項 15に記載の位置検出装置。

[17] 被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻カゝら所定時間経過した第 2時刻におヽて、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて前記被検体内導入装置の位置検出を行う位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、

前記被検体内導入装置は、

形成された磁場の強度を少なくとも検出する磁場センサと、

前記磁場センサによって検出された磁場強度に関する情報を含む無線信号を送信する無線送信手段と、

を備え、

前記位置検出装置は、

可変な強度の位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、

所定の受信アンテナを介して受信された前記無線信号力抽出された、前記磁場センサによって検出された前記位置検出用磁場の強度に基づき前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、

前記第 1時刻における前記被検体内導入装置の位置に基づき、前記第 2時刻において前記位置検出用磁場が前記磁場センサによって検出可能な強度となるよう前記磁場形成手段を制御する磁場強度制御手段と、

を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。

[18] 被検体内に導入される被検体内導入装置と、少なくとも第 1時刻および該第 1時刻カゝら所定時間経過した第 2時刻におヽて、強度に関して位置依存性を有する位置検出用磁場を用いて前記被検体内導入装置の位置検出を行う位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、

前記被検体内導入装置は、

を備え、

前記位置検出装置は、

前記検出対象が位置しうる領域の一部において検出可能な位置検出用磁場を形成する 1以上の磁場形成手段と、

前記第 1時刻における前記検出対象の位置に基づき、前記第 2時刻における前記被検体内導入装置の位置において磁場検出が可能なように、前記位置検出用磁場を形成する前記磁場形成手段の位置を選択する位置選択手段と、

を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。

[19] 被検体に導入され、該被検体の内部を移動する被検体内導入装置と、所定の位置検出用磁場を用いて前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置とを備えた被検体内導入システムであって、

前記被検体内導入装置は、

当該被検体内導入装置が位置する領域における前記位置検出用磁場を検出する磁場センサと、

前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号を送信する無線送信手段と、前記被検体内部における当該被検体内導入装置の移動状態に基づき前記無線送信手段および Zまたは前記磁場センサの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、

を備え、

前記位置検出装置は、

前記位置検出用磁場を形成する磁場形成手段と、

前記磁場センサによる検出結果を含む無線信号の受信処理を行う受信手段と、前記受信手段によって受信処理がなされた前記無線信号に基づき、前記被検体の内部における前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、を備えたことを特徴とする被検体内導入システム。

[20] 前記被検体内導入装置は、前記移動状態として当該被検体内導入装置の移動速度を導出する速度導出手段をさらに備え、

前記タイミング制御手段は、前記速度導出手段によって導出された移動速度に基づき前記駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項 19に記載の被検体内導人システム。

[21] 前記タイミング制御手段は、前記移動速度が低速の場合に前記無線送信手段および Zまたは前記磁場センサの駆動周期を所定の長周期に設定し、前記移動速度が高速の場合に前記駆動周期を前記長周期よりも短い周期である短周期に設定することを特徴とする請求項 19または 20に記載の被検体内導入システム。

[22] 前記被検体内導入装置は、前記移動状態として当該被検体内導入装置の振動状態を検出する振動検出手段をさらに備え、

前記タイミング制御手段は、前記振動検出手段によって検出された振動状態に基づき前記駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項 19に記載の被検体内導人システム。

[23] 前記無線送信手段によって送信される無線信号には、前記駆動タイミングに関する情報がさらに含まれ、

前記位置検出装置は、前記無線信号に含まれる前記駆動タイミングに関する情報に基づき前記磁場形成手段による磁場形成タイミングを制御する磁場制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 19〜22のいずれか一つに記載の被検体内導入システム。

[24] 前記位置検出装置は、

前記位置導出手段によって導出された複数の時刻における被検体内導入装置の位置に基づき前記被検体内導入装置の移動速度を導出する移動速度導出手段と、前記移動速度導出手段によって導出された移動速度を情報として含む無線信号を送信する送信手段と、

をさらに備え、

前記被検体内導入装置は、

前記送信手段によって送信された前記無線信号の受信処理を行う無線受信手段と前記無線受信手段によって受信処理された前記無線信号に基づき当該被検体内導入装置の移動速度を導出し、導出した移動速度に関する情報を前記タイミング制御手段に出力する移動速度導出部と、

をさらに備えたことを特徴とする請求項 19に記載の被検体内導入システム。

[25] 前記位置検出装置は、前記速度導出手段によって導出された移動速度に基づき、前記磁場形成手段による磁場形成タイミングを制御する磁場制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 24に記載の被検体内導入システム。