WO2017212564A1 - Capsule endoscope position detection method, capsule endoscope position detection system, and capsule endoscope position detection device - Google Patents

Capsule endoscope position detection method, capsule endoscope position detection system, and capsule endoscope position detection device Download PDF

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WO2017212564A1
WO2017212564A1 PCT/JP2016/067030 JP2016067030W WO2017212564A1 WO 2017212564 A1 WO2017212564 A1 WO 2017212564A1 JP 2016067030 W JP2016067030 W JP 2016067030W WO 2017212564 A1 WO2017212564 A1 WO 2017212564A1
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WO
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capsule endoscope
antenna
formula
equation
memory
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Application number
PCT/JP2016/067030
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French (fr)
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Inventor
吉徳 池田
慎一 中島
明広 窪田
Original Assignee
オリンパス株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Definitions

  • Patent Document 1 A method for measuring the position of the capsule endoscope is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • the position of the capsule endoscope is determined based on any one of the difference in the reception time of the signal transmitted from the capsule endoscope, the phase difference of the signal, and the arrival direction of the signal. Measured.
  • the relative permittivity of the medium is estimated based on the received signal strength and the signal arrival time, and a predetermined value is used as the conductivity of the medium.
  • the conductivity of the medium differs for each path through which the signal propagates. Since the conductivity used for the calculation is different from the conductivity in the actual path, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is lowered.
  • the capsule endoscope position detection method includes the first step, the second step, the third step, the fourth step, and the fifth step.
  • the equation (1) is obtained from the equation (1), the equation (2), the equation (3), and the memory storing the correlation information, and the reception time is substituted into the equation (1).
  • the equation (2) is acquired from the memory, and the received electric field strength of the antenna is substituted into the equation (2).
  • the correlation information is acquired from the memory.
  • the equation (3) is acquired from the memory.
  • the fifth step includes the equation (1) in which the reception time is substituted in the first step, the equation (2) in which the reception electric field strength is substituted in the second step, and the first step.
  • the position of the capsule endoscope is calculated based on the correlation information acquired from the memory in step 3 and the equation (3) acquired from the memory in the fourth step.
  • the formula (1) is as follows.
  • the formula (2) is as follows.
  • the formula (3) is as follows.
  • the reception time may be the arrival time.
  • the formula (1) may be the following formula (1a).
  • the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the ⁇ r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the ⁇ k is the arrival time for the antenna k.
  • c is the speed of light in a vacuum.
  • the capsule endoscope position detection method is wirelessly transmitted from the capsule endoscope in the subject and is transmitted by at least four antennas.
  • the position of the capsule endoscope may be detected based on the received signal.
  • the reception time may be a difference between the arrival times for the two antennas.
  • the formula (1) may be the following formula (1d).
  • the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l.
  • the antenna l is any one of the at least three antennas and is different from the antenna k.
  • the ⁇ r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • ⁇ r, l is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna l.
  • the ⁇ k, l is the difference between the arrival times for the antenna k and the antenna l.
  • the antenna k and the antenna l are different from each other.
  • c is the speed of light in a vacuum.
  • the equation (1d), the equation (2), and the equation (3) are defined for each of the at least four antennas.
  • the signal transmitted wirelessly from the capsule endoscope and received by the at least three antennas is: It may be a UWB (Ultra Wide Band) signal.
  • the reception time may be calculated based on a phase of the signal received by the antenna.
  • a capsule endoscope position detection system includes at least three antennas, an antenna selection circuit, a reception time measurement circuit, a reception electric field strength measurement circuit, a first memory, A second memory and a position calculation circuit are included.
  • the at least three antennas receive signals wirelessly transmitted from the capsule endoscope in the subject.
  • the antenna selection circuit sequentially selects one or two of the at least three antennas.
  • the reception time measurement circuit measures information related to reception times of the signals received by the one or two antennas selected by the antenna selection circuit.
  • the reception field strength measurement circuit measures the reception field strength of the signal received by the one or two antennas selected by the antenna selection circuit.
  • the first memory stores the reception time and the reception electric field strength.
  • the formula (3) is as follows.
  • f is a function of d k and ⁇ r, k .
  • the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the ⁇ r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the antenna k is any one of the at least three antennas.
  • g is a function of ⁇ k .
  • the ⁇ k is the reception time of the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k.
  • E k is the received electric field strength of the antenna k.
  • E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope.
  • ⁇ is the angular frequency of the electromagnetic wave.
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum.
  • ⁇ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • x is the x coordinate of the capsule endoscope.
  • y is the y coordinate of the capsule endoscope.
  • z is the z coordinate of the capsule endoscope.
  • X k is the x coordinate of the antenna k.
  • Y k is the y coordinate of the antenna k.
  • Z k is the z coordinate of the antenna k.
  • Equation (1), equation (2), and equation (3) are defined for each of the at least three antennas.
  • the correlation information indicates an approximate correlation between the ⁇ r, k and the ⁇ k .
  • the capsule endoscope position detection device wirelessly transmits from a capsule endoscope in a subject and receives a signal received by at least three antennas and a received electric field.
  • the position of the capsule endoscope is detected based on the intensity.
  • the capsule endoscope position detection device includes a memory and a position calculation circuit.
  • the memory stores Equation (1), Equation (2), Equation (3), and correlation information.
  • the position calculation circuit calculates the position of the capsule endoscope.
  • the position calculation circuit acquires the expression (1) from the memory and substitutes the reception time into the expression (1).
  • the position calculation circuit acquires the equation (2) from the memory, and substitutes the reception electric field strength of the antenna into the equation (2).
  • the position calculation circuit acquires the correlation information from the memory.
  • the position calculation circuit acquires the expression (3) from the memory.
  • the position calculation circuit acquires the equation (1) into which the reception time is substituted, the equation (2) into which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the memory, and the memory. Based on the formula (3), the position of the capsule endoscope is calculated.
  • the formula (1) is as follows.
  • the formula (3) is as follows.
  • f is a function of d k and ⁇ r, k .
  • the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the ⁇ r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • the antenna k is any one of the at least three antennas.
  • g is a function of ⁇ k .
  • the ⁇ k is the reception time of the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k.
  • E k is the received electric field strength of the antenna k.
  • E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope.
  • ⁇ is the angular frequency of the electromagnetic wave.
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum.
  • ⁇ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • x is the x coordinate of the capsule endoscope.
  • y is the y coordinate of the capsule endoscope.
  • z is the z coordinate of the capsule endoscope.
  • X k is the x coordinate of the antenna k.
  • Y k is the y coordinate of the antenna k.
  • Z k is the z coordinate of the antenna k.
  • Equation (1), equation (2), and equation (3) are defined for each of the at least three antennas.
  • the correlation information indicates an approximate correlation between the ⁇ r, k and the ⁇ k .
  • the position of the capsule endoscope is calculated by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium. Detection accuracy is improved.
  • the capsule endoscope position detection system 1 includes at least three antennas 10, an antenna selection circuit 11, a reception time measurement circuit 13, a reception electric field strength measurement circuit 14, a measurement result memory 15 (first memory), A program memory 16 (second memory) and a position calculation circuit 17 are included.
  • At least three antennas 10 receive signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject.
  • the antenna selection circuit 11 sequentially selects one or two of the at least three antennas.
  • the reception time measurement circuit 13 measures the reception time of signals received by one or two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11.
  • the reception field strength measurement circuit 14 measures the reception field strength of signals received by the one or two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11.
  • the measurement result memory 15 stores the reception time and the received electric field strength.
  • the program memory 16 stores formula (1), formula (2), formula (3), and correlation information.
  • the position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope.
  • E k is the received electric field strength of the antenna k.
  • E 0 is the transmission electric field intensity of the capsule endoscope.
  • ⁇ is the angular frequency of the electromagnetic wave.
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum.
  • ⁇ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • x is the x coordinate of the capsule endoscope.
  • y is the y coordinate of the capsule endoscope.
  • z is the z coordinate of the capsule endoscope.
  • X k is the x coordinate of the antenna k.
  • Y k is the y coordinate of antenna k.
  • the correlation information indicates an approximate correlation of ⁇ r, k and ⁇ k .
  • the capsule endoscope position detection system 1 includes eight antennas 10, an antenna selection circuit 11, a signal shaping circuit 12, a reception time measurement circuit 13, a reception electric field strength measurement circuit 14, A measurement result memory 15, a program memory 16, a position calculation circuit 17, and a control circuit 18 are included.
  • the antenna selection circuit 11 sequentially selects one or two antennas 10 from the eight antennas 10.
  • the signal output from the antenna selection circuit 11 may be amplified by an amplifier circuit (amplifier).
  • the antenna selection circuit 11 outputs the signals output from the selected one or two antennas 10 to the signal shaping circuit 12.
  • the signal shaping circuit 12 has one or two filter circuits.
  • the filter circuit of the signal shaping circuit 12 removes a signal having a frequency other than a predetermined frequency band from the signal output from the antenna selection circuit 11.
  • the signal shaping circuit 12 outputs the processed signal to the reception time measurement circuit 13 and the reception electric field strength measurement circuit 14.
  • the antenna selection circuit 11 may select two antennas 10 simultaneously.
  • the antenna selection circuit 11 outputs a signal output from one of the two antennas 10 selected at the same time to one of the two filter circuits of the signal shaping circuit 12, and the two antennas 10 selected at the same time.
  • the signal output from the other is output to the other of the two filter circuits of the two signal shaping circuits 12.
  • the reception time measurement circuit 13 measures the reception time based on the signal output from the signal shaping circuit 12.
  • the reception time measurement circuit 13 outputs the measured reception time to the measurement result memory 15.
  • the reception time is the arrival time or arrival time difference of signals.
  • the arrival time is the time for the signal to propagate from the capsule endoscope to the antenna 10.
  • the reception time measurement circuit 13 measures the arrival time of a signal by a TOA (Time Of Arrival) method.
  • the arrival time difference is a difference between arrival times for the two antennas 10.
  • the arrival time difference is a difference (time) in time when the same signal transmitted from the capsule endoscope is received by the two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11. That is, the arrival time difference is the difference between the time when the signal is received by one of the two antennas 10 and the time when the signal is received by the other of the two antennas 10.
  • the reception time measurement circuit 13 measures the arrival time difference for each combination of the two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11.
  • the position calculation circuit 17 is an arithmetic circuit.
  • the position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope based on the reception time and reception electric field strength stored in the measurement result memory 15 and the three expressions and correlation information stored in the program memory 16. That is, the position calculation circuit 17 calculates the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate of the capsule endoscope.
  • the position calculation circuit 17 outputs the calculated position of the capsule endoscope.
  • the position calculation circuit 17 may be composed of one or a plurality of processors.
  • the processor is a CPU (Central Processing Unit).
  • the position calculation circuit 17 may be configured by one or a plurality of application specific integrated circuits (ASIC) or FPGAs (Field-Programmable Gate Array).
  • ASIC application specific integrated circuits
  • FPGAs Field-Programmable Gate Array
  • At least three antennas 10 are arranged. If the reception time is the arrival time difference, at least four antennas 10 are arranged.
  • the position of the capsule endoscope is determined based on signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by at least three antennas 10.
  • the capsule endoscope position detection method includes a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step.
  • the position calculation circuit 17 acquires the expression (1) from the program memory 16 and substitutes the reception time into the expression (1).
  • the position calculation circuit 17 obtains Expression (2) from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength of the antenna 10 into Expression (2).
  • the position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16.
  • the position calculation circuit 17 acquires Expression (3) from the program memory 16.
  • the position calculation circuit 17 includes an expression (1) in which the reception time is substituted in the first step, an expression (2) in which the reception electric field strength is substituted in the second step, The position of the capsule endoscope is calculated based on the correlation information acquired from the program memory 16 by the step and the equation (3) acquired from the program memory 16 by the fourth step.
  • Step S101 The control circuit 18 sets the antenna index to an initial value.
  • the initial value of the antenna index is 0.
  • the initial value of the antenna index may be a value other than zero.
  • Step S102 After the antenna index is set to the initial value, the control circuit 18 outputs the antenna index to the antenna selection circuit 11.
  • the antenna selection circuit 11 selects the antenna 10 specified by the antenna index.
  • a signal is output from the antenna 10 selected by the antenna selection circuit 11 to the signal shaping circuit 12.
  • Step S103 After the antenna 10 is selected by the antenna selection circuit 11, the reception time measurement circuit 13 measures the reception time based on the signal output from the signal shaping circuit 12. The reception time measurement circuit 13 outputs the measured reception time to the measurement result memory 15.
  • Step S104 After the reception time is measured by the reception time measurement circuit 13, the reception field strength measurement circuit 14 measures the reception field strength based on the signal output from the signal shaping circuit 12. The reception field strength measurement circuit 14 outputs the measured reception field strength to the measurement result memory 15. The order in which step S103 and step S104 are executed may be reversed.
  • Step S105 After the received electric field strength is measured by the received electric field strength measuring circuit 14, the control circuit 18 stores the reception time and the received electric field strength together with the antenna index in the measurement result memory 15.
  • Step S106 After the reception time and the received electric field strength are stored in the measurement result memory 15, the control circuit 18 determines whether or not the value of the antenna index is n-1. n is the number of antennas 10, that is, eight. When the value of the antenna index is n ⁇ 1, the measurement of the reception time and the reception electric field strength ends. If the antenna index value is not n ⁇ 1, the process in step S107 is performed.
  • Step S107 The control circuit 18 adds 1 to the antenna index value. After the process in step S107 is performed, the process in step S102 is performed.
  • FIG. 3 shows a first procedure for detecting the position of the capsule endoscope.
  • a first method for detecting the position of the capsule endoscope will be described with reference to FIG.
  • the reception time is the arrival time of the signal.
  • Step S201 The position calculation circuit 17 acquires the arrival time from the measurement result memory 15.
  • the position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time into the first expression.
  • the first expression is expression (1a), expression (1b), and expression (1c).
  • the first expression corresponds to the above-described expression (1).
  • d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • ⁇ r, k is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • ⁇ k is the arrival time for antenna k.
  • d k and ⁇ r, k are unknowns.
  • ⁇ k is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l.
  • ⁇ r, l is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna l.
  • ⁇ l is the arrival time for antenna l.
  • d l and ⁇ r, l are unknowns.
  • ⁇ l is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • d m is the distance between the capsule endoscope and the antenna m.
  • ⁇ r, m is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna m.
  • ⁇ m is the arrival time for the antenna m.
  • d m and ⁇ r, m is an unknown quantity.
  • ⁇ m is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • c is the speed of light in vacuum.
  • c is a constant.
  • Each of antenna k, antenna l, and antenna m is any one of at least three antennas 10. The antenna k, the antenna l, and the antenna m are different from each other.
  • the position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time in the first expression, the first expression can be used as an equation.
  • Step S201 corresponds to the first step described above.
  • Step S202 The position calculation circuit 17 acquires the received electric field strength from the measurement result memory 15.
  • the position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression.
  • the second formula is formula (2a), formula (2b), and formula (2c).
  • the second expression corresponds to the above-described expression (2).
  • E k is the received electric field strength of antenna k.
  • ⁇ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • d k, ⁇ r, k , and ⁇ k are unknowns.
  • E k is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • El is the received electric field strength of the antenna l.
  • ⁇ l is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna l.
  • d l, ⁇ r, l , and ⁇ l are unknowns.
  • El is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • E m is the received field strength of the antenna m.
  • ⁇ m is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna m.
  • dm , [ epsilon] r, m , and [sigma] m are unknowns.
  • Em is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope.
  • ⁇ is the angular frequency of the electromagnetic wave.
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum.
  • E 0 , ⁇ , ⁇ 0 , and ⁇ 0 are constants.
  • the position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16.
  • the correlation information is Equation (4a), Equation (4b), and Equation (4c).
  • ⁇ and ⁇ are coefficients statistically calculated in advance based on the relationship between the relative permittivity and the conductivity. ⁇ and ⁇ may be calculated by a method such as a least square method.
  • FIG. 4 shows the relationship between relative permittivity and conductivity.
  • the horizontal axis in FIG. 4 is the relative dielectric constant, and the vertical axis in FIG. 4 is the conductivity.
  • Each point in FIG. 4 represents the relative permittivity and conductivity for each tissue of the living body.
  • the relative dielectric constant of blood is 63.80
  • the electrical conductivity (mS / m) of blood is 1360.0.
  • the relative dielectric constant of muscle is 56.90
  • the electrical conductivity (mS / m) of muscle is 805.0.
  • the small intestine has a relative dielectric constant of 65.30, and the small intestine has a conductivity (mS / m) of 1920.0.
  • the illustrated relative permittivity and conductivity are values when the frequency is 433.8 MHz.
  • Step S203 corresponds to the third step described above.
  • the relationship between the relative permittivity and the conductivity may be approximated by a higher order expression.
  • the higher order expression indicating the relationship between the relative permittivity and the conductivity may be calculated by a method such as a spline interpolation method.
  • An approximate solution of relative permittivity and conductivity may be calculated by iterative calculation. In that case, table data in which one of relative permittivity and conductivity is an input and the other of relative permittivity and conductivity is an output may be used.
  • the position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16.
  • the third expression is expression (3a), expression (3b), and expression (3c).
  • the third expression corresponds to the above-described expression (3).
  • X k is the x coordinate of the antenna k.
  • Y k is the y coordinate of antenna k.
  • Z k is the z coordinate of the antenna k.
  • X k , Y k , and Z k are constants.
  • X l is the x coordinate of the antenna l.
  • Y l is the y coordinate of the antenna l.
  • Z l is the z coordinate of the antenna l.
  • X l , Y l , and Z l are constants.
  • X m is the x coordinate of the antenna m.
  • Y m is the y coordinate of the antenna m.
  • Z m is the z coordinate of the antenna m.
  • X m , Y m , and Z m are constants.
  • x is the x coordinate of the capsule endoscope.
  • y is the y coordinate of the capsule endoscope.
  • z is the z coordinate of the capsule endoscope.
  • x, y, and z are unknown numbers.
  • steps S201 to S204 are executed is not limited to the order shown in FIG. Steps S201 to S204 may be executed in any order.
  • Step S205 The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations.
  • the simultaneous equations are composed of equations obtained from step S201 to step S204. Thereby, the position calculation circuit 17 calculates the coordinates (x, y, z) of the capsule endoscope.
  • Step S205 corresponds to the fifth step described above.
  • FIG. 5 shows a second procedure for detecting the position of the capsule endoscope.
  • a second method for detecting the position of the capsule endoscope will be described with reference to FIG.
  • the capsule endoscope position detection method detects the position of the capsule endoscope based on signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by at least four antennas 10.
  • the reception time is the difference between the arrival times for the two antennas 10.
  • equations (1), (2), and (3) are defined for each of the at least four antennas 10.
  • Step S301 The position calculation circuit 17 acquires the arrival time difference from the measurement result memory 15.
  • the position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time into the first expression.
  • the first expression is expression (1d), expression (1e), and expression (1f).
  • the first expression corresponds to the above-described expression (1).
  • d k is the distance between the capsule endoscope and the antenna k.
  • d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l.
  • ⁇ r, k is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna k.
  • ⁇ r, l is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna l.
  • ⁇ kl is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna l.
  • d k , d l , ⁇ r, k , and ⁇ r, l are unknowns.
  • ⁇ kl is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • d m is the distance between the capsule endoscope and the antenna m.
  • ⁇ r, m is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna m.
  • ⁇ km is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna m.
  • d k , d m , ⁇ r, k , and ⁇ r, m are unknowns.
  • ⁇ km is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • d n is the distance between the capsule endoscope and the antenna n.
  • ⁇ r, n is the relative permittivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n.
  • ⁇ kn is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna n.
  • d k , d n , ⁇ r, k , and ⁇ r, n are unknowns.
  • ⁇ kn is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
  • c is the speed of light in vacuum.
  • c is a constant.
  • Each of antenna k, antenna 1, antenna m, and antenna n is any one of at least four antennas 10.
  • the antenna k, the antenna l, the antenna m, and the antenna n are different from each other.
  • Step S302 The position calculation circuit 17 acquires the received electric field strength from the measurement result memory 15.
  • the position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression.
  • the second formula is formula (2a), formula (2b), formula (2c), and formula (2d).
  • the second expression corresponds to the above-described expression (2).
  • Equation (2a) is the same as Equation (2a) used in step S202 of FIG.
  • Expression (2b) is the same as Expression (2b) used in step S202 of FIG.
  • Expression (2c) is the same as Expression (2c) used in step S202 of FIG.
  • E n is the received field strength of the antenna n.
  • d n is the distance between the capsule endoscope and the antenna n.
  • ⁇ r, n is the relative permittivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n.
  • ⁇ n is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n.
  • dn , [ epsilon] r, n , and [sigma] n are unknowns.
  • E n is the measured value obtained from the measurement result memory 15.
  • E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope.
  • ⁇ is the angular frequency of the electromagnetic wave.
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum.
  • E 0 , ⁇ , ⁇ 0 , and ⁇ 0 are constants.
  • the position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16.
  • the correlation information is Equation (4a), Equation (4b), Equation (4c), and Equation (4d).
  • Equation (4a) is the same as Equation (4a) used in step S203 of FIG.
  • Expression (4b) is the same as Expression (4b) used in step S203 in FIG.
  • Expression (4c) is the same as Expression (4c) used in step S203 of FIG.
  • Step S303 corresponds to the third step described above.
  • Step S304 The position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16.
  • the third formula is formula (3a), formula (3b), formula (3c), and formula (3d).
  • the third expression corresponds to the above-described expression (3).
  • Equation (3a) is the same as Equation (3a) used in step S204 of FIG.
  • Expression (3b) is the same as Expression (3b) used in step S204 of FIG.
  • Expression (3c) is the same as Expression (3c) used in step S204 of FIG.
  • Xn is the x coordinate of the antenna n.
  • Y n is the y coordinate of antenna n.
  • Z n is the z coordinate of the antenna n.
  • X n , Y n , and Z n are constants.
  • x is the x coordinate of the capsule endoscope.
  • y is the y coordinate of the capsule endoscope.
  • z is the z coordinate of the capsule endoscope.
  • x, y, and z are unknowns.
  • steps S301 to S304 are executed is not limited to the order shown in FIG. Steps S301 to S304 may be executed in an arbitrary order.
  • Step S305 The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations.
  • the simultaneous equations are composed of equations obtained from step S301 to step S304. Thereby, the position calculation circuit 17 calculates the coordinates (x, y, z) of the capsule endoscope.
  • Step S305 corresponds to the fifth step described above.
  • the capsule endoscope position detection system may not have a configuration corresponding to at least one of the signal shaping circuit 12 and the control circuit 18.
  • the position calculation circuit 17 uses the correlation between the relative permittivity and the conductivity. By solving the simultaneous equations, the position of the capsule endoscope can be calculated with high accuracy. Therefore, by calculating the position of the capsule endoscope based on the correlation information indicating the approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the conductivity of the medium, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is improved.
  • the position calculation circuit 17 shown in FIG. 1 may be changed to a position calculation circuit 17a shown in FIG. FIG. 6 shows the configuration of the position calculation circuit 17a.
  • the position calculation circuit 17 a includes a reception time substitution unit 170, a reception electric field strength substitution unit 171, a conductivity approximate conversion unit 172, and a calculation unit 173.
  • the reception time substitution unit 170 acquires the expression (1) from the program memory 16 and substitutes the reception time into the expression (1).
  • the reception time is acquired from the measurement result memory 15.
  • the reception time substitution unit 170 outputs the expression (1) into which the reception time is substituted to the calculation unit 173.
  • the reception electric field strength substitution unit 171 acquires the expression (2) from the program memory 16 and substitutes the reception electric field intensity of the antenna 10 into the expression (2).
  • the received electric field strength is acquired from the measurement result memory 15.
  • the received electric field strength substitution unit 171 outputs the formula (2) into which the received electric field strength is substituted to the conductivity approximate conversion unit 172.
  • the conductivity approximate conversion unit 172 acquires correlation information from the program memory 16.
  • the conductivity approximate conversion unit 172 converts the conductivity included in the equation (2) output from the received electric field strength substitution unit 171 into an approximate relative dielectric constant based on the correlation information.
  • correlation information indicating the relationship between the relative permittivity and the conductivity
  • the conductivity can be approximately expressed by the relative permittivity.
  • conductivity is approximated as a function of relative permittivity.
  • the electrical conductivity may be converted into the relative dielectric constant by table data in which values of the relative dielectric constant and the electrical conductivity are recorded. By converting the electrical conductivity to the relative dielectric constant, the unknowns included in Equation (2) are reduced.
  • the calculation unit 173 acquires the expression (3) from the program memory 16.
  • the computing unit 173 calculates the position of the capsule endoscope based on the expressions (1), (2), and (3). Specifically, the calculation unit 173 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations composed of Expression (1), Expression (2), and Expression (3).
  • At least one of the reception time substitution unit 170, the reception electric field strength substitution unit 171, the conductivity approximation conversion unit 172, and the calculation unit 173 may be configured by one or a plurality of processors. At least one of the reception time substitution unit 170, the reception electric field strength substitution unit 171, the conductivity approximate conversion unit 172, and the calculation unit 173 may be configured by one or a plurality of ASICs or FPGAs.
  • the capsule endoscope by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium, the capsule endoscope The position detection accuracy is improved.
  • FIG. 7 shows a hardware configuration of the capsule endoscope position detection apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the capsule endoscope position detection device 2 includes a program memory 20 and a position calculation circuit 21.
  • the capsule endoscope position detection device 2 wirelessly transmits from the capsule endoscope in the subject and receives the position of the capsule endoscope based on the reception time and the received electric field strength of the signals received by at least three antennas. Is detected.
  • the program memory 20 stores formula (1), formula (2), formula (3), and correlation information.
  • the position calculation circuit 21 calculates the position of the capsule endoscope.
  • the position calculation circuit 21 acquires the expression (1) from the program memory 20 and substitutes the reception time into the expression (1).
  • the position calculation circuit 21 acquires the expression (2) from the program memory 20 and substitutes the received electric field strength of the antenna into the expression (2).
  • the position calculation circuit 21 acquires correlation information from the program memory 20.
  • the position calculation circuit 21 acquires Expression (3) from the program memory 20.
  • the position calculation circuit 21 includes an expression (1) in which the reception time is substituted, an expression (2) in which the reception electric field strength is substituted, correlation information acquired from the program memory 20, and an expression acquired from the program memory 20. Based on (3), the position of the capsule endoscope is calculated.
  • the program memory 20 is configured similarly to the program memory 16 shown in FIG.
  • the position calculation circuit 21 is configured similarly to the position calculation circuit 17 shown in FIG. 1 or the position calculation circuit 17a shown in FIG.
  • the position calculation circuit 21 acquires the reception time and the reception electric field strength from the measurement device.
  • the measurement apparatus includes at least the antenna 10, the antenna selection circuit 11, the signal shaping circuit 12, the reception time measurement circuit 13, the reception electric field strength measurement circuit 14, and the measurement result memory 15 shown in FIG.
  • the capsule endoscope position detection device 2 may have a communication device, and the communication device may receive the reception time and the received electric field strength from the measurement device. In this case, the position calculation circuit 21 acquires the reception time and the received electric field strength from the communication device.
  • the position calculation circuit 21 may directly acquire the reception time and the reception electric field intensity from the measurement result memory 15.
  • the position calculation circuit 21 calculates the position of the capsule endoscope according to the procedure shown in FIG. 3 or FIG.
  • the position of the capsule endoscope is detected by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium. Accuracy is improved.
  • the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is improved.

Abstract

The capsule endoscope position detection method according to the present invention has a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step. In the first step, formula (1) is acquired from a memory and a reception time is substituted into formula (1). In the second step, formula (2) is acquired from the memory and the reception field strength of an antenna is substituted into formula (2). In the third step, correlation information is acquired from the memory. In the fourth step, formula (3) is acquired from the memory. In the fifth step, the position of a capsule endoscope is calculated on the basis of formula (1), formula (2), the correlation information, and formula (3). The correlation information indicates an approximate correlation of εr, k, and σk.

Description

カプセル内視鏡位置検出方法、カプセル内視鏡位置検出システム、およびカプセル内視鏡位置検出装置Capsule endoscope position detection method, capsule endoscope position detection system, and capsule endoscope position detection device
　本発明は、カプセル内視鏡位置検出方法、カプセル内視鏡位置検出システム、およびカプセル内視鏡位置検出装置に関する。 The present invention relates to a capsule endoscope position detection method, a capsule endoscope position detection system, and a capsule endoscope position detection apparatus.
　生体の内部を観察するためのカプセル内視鏡が利用されている。カプセル内視鏡は体内で蠕動運動により移動するため、画像が撮影された体内の位置を認識することが必要になる場合がある。このため、カプセル内視鏡の位置の測定が重要である。 A capsule endoscope for observing the inside of a living body is used. Since the capsule endoscope moves in the body by a peristaltic motion, it may be necessary to recognize the position in the body where the image was taken. For this reason, it is important to measure the position of the capsule endoscope.
　カプセル内視鏡の位置を測定する方法が特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１に開示された方法において、カプセル内視鏡から送信された信号の受信時刻の差、信号の位相差、および信号の到来方向のいずれか１つに基づいてカプセル内視鏡の位置が測定される。 A method for measuring the position of the capsule endoscope is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. In the method disclosed in Patent Document 1, the position of the capsule endoscope is determined based on any one of the difference in the reception time of the signal transmitted from the capsule endoscope, the phase difference of the signal, and the arrival direction of the signal. Measured.
　特許文献２に開示された方法において、信号が伝搬する媒体の比誘電率が受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）および信号到来時間に基づいて推定される。式（Ａ）および式（Ｂ）が比誘電率の推定に使用される。式（Ａ）および式（Ｂ）において、Ｅ０は送信電界強度であり、かつＥは受信電界強度である。ｄは、カプセル内視鏡とアンテナとの距離である。α（εｒ）は、比誘電率εｒの関数である減衰係数である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。σは、媒体の導電率である。Ｉｍ［Ｘ］は、Ｘの虚数部である。 In the method disclosed in Patent Document 2, the relative permittivity of a medium through which a signal propagates is estimated based on a received signal strength (RSSI: Received Signal Strength Indicator) and a signal arrival time. Equations (A) and (B) are used to estimate the dielectric constant. In Formula (A) and Formula (B), E 0 is the transmission field strength, and E is the reception field strength. d is the distance between the capsule endoscope and the antenna. α (ε r ) is an attenuation coefficient that is a function of the relative permittivity ε r . ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. σ is the conductivity of the medium. Im [X] is the imaginary part of X.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
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　特許文献２に開示された方法において、推定された比誘電率から算出された信号伝播強度および信号到来時間に基づいてカプセル内視鏡の位置が推定される。 In the method disclosed in Patent Document 2, the position of the capsule endoscope is estimated based on the signal propagation intensity and the signal arrival time calculated from the estimated dielectric constant.
日本国特開２００４－２１９３２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-219329 日本国特開２０１５－４３８１３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-43813
　特許文献１において、生体の比誘電率により信号の伝搬速度すなわち光速を補正することが開示されている。しかし、信号が伝搬する経路毎に媒体の比誘電率は異なる。演算に使用される比誘電率が実際の経路における比誘電率と異なることにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が低下する。 Patent Document 1 discloses that the propagation speed of a signal, that is, the speed of light is corrected by the relative dielectric constant of a living body. However, the relative dielectric constant of the medium differs for each path through which the signal propagates. Since the relative permittivity used for the calculation is different from the relative permittivity in the actual path, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is lowered.
　特許文献２において、媒体の比誘電率が受信信号強度および信号到来時間に基づいて推定され、かつ媒体の導電率として所定値が使用される。しかし、信号が伝搬する経路毎に媒体の導電率は異なる。演算に使用される導電率が実際の経路における導電率と異なることにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が低下する。 In Patent Document 2, the relative permittivity of the medium is estimated based on the received signal strength and the signal arrival time, and a predetermined value is used as the conductivity of the medium. However, the conductivity of the medium differs for each path through which the signal propagates. Since the conductivity used for the calculation is different from the conductivity in the actual path, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is lowered.
　本発明は、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上するカプセル内視鏡位置検出方法、カプセル内視鏡位置検出システム、およびカプセル内視鏡位置検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a capsule endoscope position detection method, a capsule endoscope position detection system, and a capsule endoscope position detection device that improve the detection accuracy of the position of the capsule endoscope.
　本発明の第１の態様によれば、カプセル内視鏡位置検出方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップと、第４のステップと、第５のステップとを有する。前記第１のステップは、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶するメモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に受信時間を代入する。前記第２のステップは、前記メモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記アンテナの受信電界強度を代入する。前記第３のステップは、前記メモリから前記相関情報を取得する。前記第４のステップは、前記メモリから前記式（３）を取得する。前記第５のステップは、前記第１のステップにより前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記第２のステップにより前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記第３のステップにより前記メモリから取得された前記相関情報と、前記第４のステップにより前記メモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する。前記式（１）は、以下の通りである。 According to the first aspect of the present invention, the capsule endoscope position detection method includes the first step, the second step, the third step, the fourth step, and the fifth step. Have. In the first step, the equation (1) is obtained from the equation (1), the equation (2), the equation (3), and the memory storing the correlation information, and the reception time is substituted into the equation (1). To do. In the second step, the equation (2) is acquired from the memory, and the received electric field strength of the antenna is substituted into the equation (2). In the third step, the correlation information is acquired from the memory. In the fourth step, the equation (3) is acquired from the memory. The fifth step includes the equation (1) in which the reception time is substituted in the first step, the equation (2) in which the reception electric field strength is substituted in the second step, and the first step. The position of the capsule endoscope is calculated based on the correlation information acquired from the memory in step 3 and the equation (3) acquired from the memory in the fourth step. The formula (1) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　前記式（２）は、以下の通りである。 The formula (2) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　前記式（３）は、以下の通りである。 The formula (3) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数である。前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つである。ｇは、τｋの関数である。前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間である。前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関する。Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度である。Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率である。ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標である。Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標である。Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標である。Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標である。前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義される。前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す。 In the formula (1), the formula (2), and the formula (3), f is a function of d k and ε r, k . The d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. The ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k. The antenna k is any one of the at least three antennas. g is a function of τ k . The τ k is the reception time of the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k. E k is the received electric field strength of the antenna k. E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. X k is the x coordinate of the antenna k. Y k is the y coordinate of the antenna k. Z k is the z coordinate of the antenna k. Equation (1), equation (2), and equation (3) are defined for each of the at least three antennas. The correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
　本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記受信時間は、前記到来時間であってもよい。前記式（１）は、以下の式（１ａ）であってもよい。 According to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the reception time may be the arrival time. The formula (1) may be the following formula (1a).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　前記式（１ａ）において、前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの距離である。前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。前記τｋは、前記アンテナｋに対する前記到来時間である。ｃは、真空中における光速である。 In the formula (1a), the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. The ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k. The τ k is the arrival time for the antenna k. c is the speed of light in a vacuum.
　本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記カプセル内視鏡位置検出方法は、前記被検体内の前記カプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つの前記アンテナによって受信された前記信号に基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を検出してもよい。前記受信時間は、２つの前記アンテナに対する前記到来時間の差であってもよい。前記式（１）は、以下の式（１ｄ）であってもよい。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the capsule endoscope position detection method is wirelessly transmitted from the capsule endoscope in the subject and is transmitted by at least four antennas. The position of the capsule endoscope may be detected based on the received signal. The reception time may be a difference between the arrival times for the two antennas. The formula (1) may be the following formula (1d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　前記式（１ｄ）において、前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの距離である。前記ｄｌは、前記カプセル内視鏡とアンテナｌとの距離である。前記アンテナｌは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つであり、かつ前記アンテナｋと異なる。前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。前記εｒ，ｌは、前記カプセル内視鏡とアンテナｌとの間の媒体の比誘電率である。前記τｋ，ｌは、前記アンテナｋおよびアンテナｌに対する前記到来時間の差である。前記アンテナｋおよび前記アンテナｌは互いに異なる。ｃは、真空中における光速である。前記少なくとも４つのアンテナの各々に対して前記式（１ｄ）、前記式（２）、および前記式（３）が定義される。 In the formula (1d), the d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. Wherein d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l. The antenna l is any one of the at least three antennas and is different from the antenna k. The ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k. Ε r, l is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna l. The τ k, l is the difference between the arrival times for the antenna k and the antenna l. The antenna k and the antenna l are different from each other. c is the speed of light in a vacuum. The equation (1d), the equation (2), and the equation (3) are defined for each of the at least four antennas.
　本発明の第４の態様によれば、第１から第３の態様のいずれか１つにおいて、前記カプセル内視鏡から無線で送信され、かつ前記少なくとも３つのアンテナによって受信された前記信号は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅ　Ｂａｎｄ）信号であってもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the signal transmitted wirelessly from the capsule endoscope and received by the at least three antennas is: It may be a UWB (Ultra Wide Band) signal.
　本発明の第５の態様によれば、第１から第３の態様のいずれか１つにおいて、前記受信時間は、前記アンテナによって受信された前記信号の位相に基づいて算出されてもよい。 According to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the reception time may be calculated based on a phase of the signal received by the antenna.
　本発明の第６の態様によれば、カプセル内視鏡位置検出システムは、少なくとも３つのアンテナと、アンテナ選択回路と、受信時間測定回路と、受信電界強度測定回路と、第１のメモリと、第２のメモリと、位置算出回路とを有する。前記少なくとも３つのアンテナは、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する。前記アンテナ選択回路は、前記少なくとも３つのアンテナのうち１つまたは２つの前記アンテナを順次選択する。前記受信時間測定回路は、前記アンテナ選択回路によって選択された前記１つまたは２つの前記アンテナによって受信された前記信号の受信時間に関する情報を測定する。前記受信電界強度測定回路は、前記アンテナ選択回路によって選択された前記１つまたは２つの前記アンテナによって受信された前記信号の受信電界強度を測定する。前記第１のメモリは、前記受信時間および前記受信電界強度を記憶する。前記第２のメモリは、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する。前記位置算出回路は、前記カプセル内視鏡の位置を算出する。前記位置算出回路は、前記第１のメモリから前記受信時間を取得し、かつ前記第２のメモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に前記受信時間を代入する。前記位置算出回路は、前記第１のメモリから前記受信電界強度を取得し、かつ前記第２のメモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記受信電界強度を代入する。前記位置算出回路は、前記第２のメモリから前記相関情報を取得する。前記位置算出回路は、前記第２のメモリから前記式（３）を取得する。前記位置算出回路は、前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記第２のメモリから取得された前記相関情報と、前記第２のメモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する。前記式（１）は、以下の通りである。 According to a sixth aspect of the present invention, a capsule endoscope position detection system includes at least three antennas, an antenna selection circuit, a reception time measurement circuit, a reception electric field strength measurement circuit, a first memory, A second memory and a position calculation circuit are included. The at least three antennas receive signals wirelessly transmitted from the capsule endoscope in the subject. The antenna selection circuit sequentially selects one or two of the at least three antennas. The reception time measurement circuit measures information related to reception times of the signals received by the one or two antennas selected by the antenna selection circuit. The reception field strength measurement circuit measures the reception field strength of the signal received by the one or two antennas selected by the antenna selection circuit. The first memory stores the reception time and the reception electric field strength. The second memory stores Expression (1), Expression (2), Expression (3), and correlation information. The position calculation circuit calculates the position of the capsule endoscope. The position calculation circuit acquires the reception time from the first memory, acquires the equation (1) from the second memory, and substitutes the reception time into the equation (1). The position calculation circuit acquires the received electric field strength from the first memory, acquires the equation (2) from the second memory, and substitutes the received electric field strength into the equation (2). . The position calculation circuit acquires the correlation information from the second memory. The position calculation circuit acquires the expression (3) from the second memory. The position calculation circuit includes the equation (1) in which the reception time is substituted, the equation (2) in which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the second memory, The position of the capsule endoscope is calculated based on the equation (3) acquired from the second memory. The formula (1) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　前記式（２）は、以下の通りである。 The formula (2) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　前記式（３）は、以下の通りである。 The formula (3) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
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　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数である。前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つである。ｇは、τｋの関数である。前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間である。前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関する。Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度である。Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率である。ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標である。Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標である。Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標である。Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標である。前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義される。前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す。 In the formula (1), the formula (2), and the formula (3), f is a function of d k and ε r, k . The d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. The ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k. The antenna k is any one of the at least three antennas. g is a function of τ k . The τ k is the reception time of the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k. E k is the received electric field strength of the antenna k. E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. X k is the x coordinate of the antenna k. Y k is the y coordinate of the antenna k. Z k is the z coordinate of the antenna k. Equation (1), equation (2), and equation (3) are defined for each of the at least three antennas. The correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
　本発明の第７の態様によれば、カプセル内視鏡位置検出装置は、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも３つのアンテナによって受信された信号の受信時間および受信電界強度に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出する。前記カプセル内視鏡位置検出装置は、メモリと、位置算出回路とを有する。前記メモリは、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する。前記位置算出回路は、前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する。前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に受信時間を代入する。前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記アンテナの前記受信電界強度を代入する。前記位置算出回路は、前記メモリから前記相関情報を取得する。前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（３）を取得する。前記位置算出回路は、前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記メモリから取得された前記相関情報と、前記メモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する。前記式（１）は、以下の通りである。 According to the seventh aspect of the present invention, the capsule endoscope position detection device wirelessly transmits from a capsule endoscope in a subject and receives a signal received by at least three antennas and a received electric field. The position of the capsule endoscope is detected based on the intensity. The capsule endoscope position detection device includes a memory and a position calculation circuit. The memory stores Equation (1), Equation (2), Equation (3), and correlation information. The position calculation circuit calculates the position of the capsule endoscope. The position calculation circuit acquires the expression (1) from the memory and substitutes the reception time into the expression (1). The position calculation circuit acquires the equation (2) from the memory, and substitutes the reception electric field strength of the antenna into the equation (2). The position calculation circuit acquires the correlation information from the memory. The position calculation circuit acquires the expression (3) from the memory. The position calculation circuit acquires the equation (1) into which the reception time is substituted, the equation (2) into which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the memory, and the memory. Based on the formula (3), the position of the capsule endoscope is calculated. The formula (1) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
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　前記式（２）は、以下の通りである。 The formula (2) is as follows.
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　前記式（３）は、以下の通りである。 The formula (3) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
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　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数である。前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つである。ｇは、τｋの関数である。前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間である。前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関する。Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度である。Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率である。ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標である。Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標である。Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標である。Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標である。前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義される。前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す。 In the formula (1), the formula (2), and the formula (3), f is a function of d k and ε r, k . The d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. The ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k. The antenna k is any one of the at least three antennas. g is a function of τ k . The τ k is the reception time of the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k. E k is the received electric field strength of the antenna k. E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. X k is the x coordinate of the antenna k. Y k is the y coordinate of the antenna k. Z k is the z coordinate of the antenna k. Equation (1), equation (2), and equation (3) are defined for each of the at least three antennas. The correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
　上記の各態様によれば、媒体の比誘電率および媒体の導電率の近似的な相関関係を示す相関情報に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出することにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上する。 According to each of the above aspects, the position of the capsule endoscope is calculated by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium. Detection accuracy is improved.
本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡位置検出システムのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the capsule endoscope position detection system of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態において受信時間および受信電界強度を測定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which measures reception time and reception electric field strength in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態においてカプセル内視鏡の位置を検出する第１の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st procedure which detects the position of a capsule endoscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態において比誘電率および導電率の関係を示す散布図である。It is a scatter diagram which shows the relationship between a dielectric constant and electrical conductivity in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態においてカプセル内視鏡の位置を検出する第２の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd procedure which detects the position of a capsule endoscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態の変形例の位置算出回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the position calculation circuit of the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the capsule endoscope position detection apparatus of the 2nd Embodiment of this invention.
　図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態のカプセル内視鏡位置検出システム１のハードウェア構成を示している。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a hardware configuration of a capsule endoscope position detection system 1 according to the first embodiment of the present invention.
　カプセル内視鏡位置検出システム１の概略構成について説明する。カプセル内視鏡位置検出システム１は、少なくとも３つのアンテナ１０と、アンテナ選択回路１１と、受信時間測定回路１３と、受信電界強度測定回路１４と、測定結果メモリ１５（第１のメモリ）と、プログラムメモリ１６（第２のメモリ）と、位置算出回路１７とを有する。少なくとも３つのアンテナ１０は、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する。アンテナ選択回路１１は、少なくとも３つのアンテナのうち１つまたは２つのアンテナを順次選択する。受信時間測定回路１３は、アンテナ選択回路１１によって選択された１つまたは２つのアンテナ１０によって受信された信号の受信時間を測定する。受信電界強度測定回路１４は、アンテナ選択回路１１によって選択された１つまたは２つのアンテナ１０によって受信された信号の受信電界強度を測定する。測定結果メモリ１５は、受信時間および受信電界強度を記憶する。プログラムメモリ１６は、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する。位置算出回路１７は、カプセル内視鏡の位置を算出する。 Schematic configuration of the capsule endoscope position detection system 1 will be described. The capsule endoscope position detection system 1 includes at least three antennas 10, an antenna selection circuit 11, a reception time measurement circuit 13, a reception electric field strength measurement circuit 14, a measurement result memory 15 (first memory), A program memory 16 (second memory) and a position calculation circuit 17 are included. At least three antennas 10 receive signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject. The antenna selection circuit 11 sequentially selects one or two of the at least three antennas. The reception time measurement circuit 13 measures the reception time of signals received by one or two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11. The reception field strength measurement circuit 14 measures the reception field strength of signals received by the one or two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11. The measurement result memory 15 stores the reception time and the received electric field strength. The program memory 16 stores formula (1), formula (2), formula (3), and correlation information. The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope.
　位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から受信時間を取得し、かつプログラムメモリ１６から式（１）を取得し、かつ式（１）に受信時間を代入する。位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から受信電界強度を取得し、かつプログラムメモリ１６から式（２）を取得し、かつ式（２）に、受信電界強度を代入する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から相関情報を取得する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から式（３）を取得する。位置算出回路１７は、受信時間が代入された式（１）と、受信電界強度が代入された式（２）と、プログラムメモリ１６から取得された相関情報と、プログラムメモリ１６から取得された式（３）とに基づいてカプセル内視鏡の位置を算出する。 The position calculation circuit 17 acquires the reception time from the measurement result memory 15, acquires the expression (1) from the program memory 16, and substitutes the reception time into the expression (1). The position calculation circuit 17 acquires the received electric field strength from the measurement result memory 15, acquires the equation (2) from the program memory 16, and substitutes the received electric field strength into the equation (2). The position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16. The position calculation circuit 17 acquires Expression (3) from the program memory 16. The position calculation circuit 17 includes the expression (1) in which the reception time is substituted, the expression (2) in which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the program memory 16, and the expression acquired from the program memory 16. Based on (3), the position of the capsule endoscope is calculated.
　式（１）は、以下の通りである。 Formula (1) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
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　式（２）は、以下の通りである。 Formula (2) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
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　式（３）は、以下の通りである。 Formula (3) is as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
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　式（１）、式（２）、および式（３）において、以下の事項が成り立つ。ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数である。ｄｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。εｒ，ｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。アンテナｋは、少なくとも３つのアンテナ１０のいずれか１つである。ｇは、τｋの関数である。τｋは、アンテナｋの受信時間すなわちアンテナｋによって受信された信号から測定された受信時間である。受信時間は、カプセル内視鏡によって信号が送信された時刻からアンテナｋによって信号が受信された時刻までの信号の到来時間に関する。Ｅｋは、アンテナｋの受信電界強度である。Ｅ０は、カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。σｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの間の媒体の導電率である。ｘは、カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、カプセル内視鏡のｚ座標である。Ｘｋは、アンテナｋのｘ座標である。Ｙｋは、アンテナｋのｙ座標である。Ｚｋは、アンテナｋのｚ座標である。少なくとも３つのアンテナ１０の各々に対して式（１）、式（２）、および式（３）が定義される。相関情報は、εｒ，ｋおよびσｋの近似的な相関関係を示す。 In the expressions (1), (2), and (3), the following matters hold. f is a function of d k and ε r, k . d k is the distance between the capsule endoscope and the antenna k. ε r, k is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. The antenna k is any one of at least three antennas 10. g is a function of τ k . τ k is the reception time of the antenna k, that is, the reception time measured from the signal received by the antenna k. The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k. E k is the received electric field strength of the antenna k. E 0 is the transmission electric field intensity of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. X k is the x coordinate of the antenna k. Y k is the y coordinate of antenna k. Z k is the z coordinate of the antenna k. Equations (1), (2), and (3) are defined for each of the at least three antennas 10. The correlation information indicates an approximate correlation of ε r, k and σ k .
　カプセル内視鏡位置検出システム１の詳細な構成について説明する。図１に示すように、カプセル内視鏡位置検出システム１は、８つのアンテナ１０と、アンテナ選択回路１１と、信号整形回路１２と、受信時間測定回路１３と、受信電界強度測定回路１４と、測定結果メモリ１５と、プログラムメモリ１６と、位置算出回路１７と、制御回路１８とを有する。 The detailed configuration of the capsule endoscope position detection system 1 will be described. As shown in FIG. 1, the capsule endoscope position detection system 1 includes eight antennas 10, an antenna selection circuit 11, a signal shaping circuit 12, a reception time measurement circuit 13, a reception electric field strength measurement circuit 14, A measurement result memory 15, a program memory 16, a position calculation circuit 17, and a control circuit 18 are included.
　例えば、カプセル内視鏡が送信する信号は、カプセル内視鏡が撮影した画像を含む信号、または位置測定のための信号である。カプセル内視鏡から信号が送信された後、アンテナ１０は、カプセル内視鏡からの信号を受信する。カプセル内視鏡から無線で送信された信号は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅ　Ｂａｎｄ）信号であってもよい。例えば、アンテナ１０は、被検体に近接するように配置される。カプセル内視鏡から送信された信号が伝搬する媒体は生体である。アンテナ１０の数は８以外の数であってもよい。 For example, the signal transmitted by the capsule endoscope is a signal including an image taken by the capsule endoscope or a signal for position measurement. After the signal is transmitted from the capsule endoscope, the antenna 10 receives the signal from the capsule endoscope. The signal transmitted wirelessly from the capsule endoscope may be a UWB (Ultra Wide Band) signal. For example, the antenna 10 is disposed so as to be close to the subject. A medium through which a signal transmitted from the capsule endoscope propagates is a living body. The number of antennas 10 may be other than eight.
　アンテナ選択回路１１は、８つのアンテナ１０から１つまたは２つのアンテナ１０を順次選択する。アンテナ選択回路１１から出力された信号は、増幅回路（アンプ）によって増幅されてもよい。アンテナ選択回路１１は、選択された１つまたは２つのアンテナ１０から出力された信号を信号整形回路１２に出力する。信号整形回路１２は、１つまたは２つのフィルタ回路を有する。信号整形回路１２のフィルタ回路は、アンテナ選択回路１１から出力された信号のうち所定の周波数帯域以外の周波数を有する信号を除去する。信号整形回路１２は、処理された信号を受信時間測定回路１３および受信電界強度測定回路１４に出力する。アンテナ選択回路１１は、２つのアンテナ１０を同時に選択してもよい。この場合、アンテナ選択回路１１は、同時に選択された２つのアンテナ１０の一方から出力された信号を信号整形回路１２の２つのフィルタ回路の一方に出力し、かつ同時に選択された２つのアンテナ１０の他方から出力された信号を２つの信号整形回路１２の２つのフィルタ回路の他方に出力する。 The antenna selection circuit 11 sequentially selects one or two antennas 10 from the eight antennas 10. The signal output from the antenna selection circuit 11 may be amplified by an amplifier circuit (amplifier). The antenna selection circuit 11 outputs the signals output from the selected one or two antennas 10 to the signal shaping circuit 12. The signal shaping circuit 12 has one or two filter circuits. The filter circuit of the signal shaping circuit 12 removes a signal having a frequency other than a predetermined frequency band from the signal output from the antenna selection circuit 11. The signal shaping circuit 12 outputs the processed signal to the reception time measurement circuit 13 and the reception electric field strength measurement circuit 14. The antenna selection circuit 11 may select two antennas 10 simultaneously. In this case, the antenna selection circuit 11 outputs a signal output from one of the two antennas 10 selected at the same time to one of the two filter circuits of the signal shaping circuit 12, and the two antennas 10 selected at the same time. The signal output from the other is output to the other of the two filter circuits of the two signal shaping circuits 12.
　受信時間測定回路１３は、信号整形回路１２から出力された信号に基づいて受信時間を測定する。受信時間測定回路１３は、測定された受信時間を測定結果メモリ１５に出力する。例えば、受信時間は、信号の到来時間または到来時間差である。 The reception time measurement circuit 13 measures the reception time based on the signal output from the signal shaping circuit 12. The reception time measurement circuit 13 outputs the measured reception time to the measurement result memory 15. For example, the reception time is the arrival time or arrival time difference of signals.
　到来時間は、カプセル内視鏡からアンテナ１０まで信号が伝搬する時間である。例えば、受信時間測定回路１３は、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ　Ｏｆ　Ａｒｒｉｖａｌ）方式により信号の到来時間を測定する。 The arrival time is the time for the signal to propagate from the capsule endoscope to the antenna 10. For example, the reception time measurement circuit 13 measures the arrival time of a signal by a TOA (Time Of Arrival) method.
　到来時間差は、２つのアンテナ１０に対する到来時間の差である。言い換えると、到来時間差は、カプセル内視鏡から送信された同一の信号が、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０によって受信された時刻の差（時間）である。つまり、到来時間差は、２つのアンテナ１０の一方によって信号が受信された時刻と、２つのアンテナ１０の他方によって信号が受信された時刻との差である。受信時間測定回路１３は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して到来時間差を測定する。 The arrival time difference is a difference between arrival times for the two antennas 10. In other words, the arrival time difference is a difference (time) in time when the same signal transmitted from the capsule endoscope is received by the two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11. That is, the arrival time difference is the difference between the time when the signal is received by one of the two antennas 10 and the time when the signal is received by the other of the two antennas 10. The reception time measurement circuit 13 measures the arrival time difference for each combination of the two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11.
　受信時間は、アンテナ１０によって受信された信号の位相に基づいて算出されてもよい。受信時間測定回路１３は、アンテナ１０によって受信された信号の位相に基づいて到来時間を算出する。例えば、受信時間測定回路１３は、式（Ｃ）に基づいて到来時間を算出する。式（Ｃ）において、τは到来時間である。φは、アンテナ１０によって受信された信号の位相である。ωは、電磁波の角周波数である。 The reception time may be calculated based on the phase of the signal received by the antenna 10. The reception time measurement circuit 13 calculates the arrival time based on the phase of the signal received by the antenna 10. For example, the reception time measurement circuit 13 calculates the arrival time based on Expression (C). In equation (C), τ is the arrival time. φ is the phase of the signal received by the antenna 10. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave.
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　あるいは、受信時間測定回路１３は、アンテナ１０によって受信された信号の位相差に基づいて到来時間差を算出する。位相差は、カプセル内視鏡から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信されたときにその２つのアンテナ１０によって受信された信号の位相差である。つまり、位相差は、２つのアンテナ１０の一方によって受信された信号の位相と、２つのアンテナ１０の他方によって受信された信号の位相との差である。受信時間測定回路１３は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して位相差を測定し、かつ測定された位相差に基づいて到来時間差を算出する。 Alternatively, the reception time measurement circuit 13 calculates the arrival time difference based on the phase difference of the signal received by the antenna 10. The phase difference is a phase difference between signals received by the two antennas 10 when the same signal transmitted from the capsule endoscope is received by the two antennas 10. That is, the phase difference is the difference between the phase of the signal received by one of the two antennas 10 and the phase of the signal received by the other of the two antennas 10. The reception time measurement circuit 13 measures the phase difference for each of the combinations of the two antennas 10 selected by the antenna selection circuit 11, and calculates the arrival time difference based on the measured phase difference.
　受信電界強度測定回路１４は、信号整形回路１２から出力された信号に基づいて受信電界強度を測定する。例えば、受信電界強度は、受信信号強度（ＲＳＳＩ）である。受信電界強度測定回路１４は、測定された受信電界強度を測定結果メモリ１５に出力する。 The reception field strength measurement circuit 14 measures the reception field strength based on the signal output from the signal shaping circuit 12. For example, the received electric field strength is the received signal strength (RSSI). The reception field strength measurement circuit 14 outputs the measured reception field strength to the measurement result memory 15.
　測定結果メモリ１５は、揮発性または不揮発性のメモリである。測定結果メモリ１５は、受信時間および受信電界強度を記憶する。例えば、受信時間および受信電界強度は、アンテナインデックスと関連付けられている。アンテナインデックスは、アンテナ１０の識別情報である。 The measurement result memory 15 is a volatile or non-volatile memory. The measurement result memory 15 stores the reception time and the received electric field strength. For example, the reception time and the reception electric field strength are associated with the antenna index. The antenna index is identification information of the antenna 10.
　プログラムメモリ１６は、不揮発性のメモリである。プログラムメモリ１６は、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する。相関情報は、媒体の比誘電率（εｒ，ｋ）および導電率（σｋ）の近似的な相関関係を示す。例えば、相関情報は、比誘電率および導電率の近似式である。さらに、プログラムメモリ１６は、位置算出回路１７のプログラムを記憶する。 The program memory 16 is a non-volatile memory. The program memory 16 stores formula (1), formula (2), formula (3), and correlation information. The correlation information indicates an approximate correlation between the relative dielectric constant (ε r, k ) and the conductivity (σ k ) of the medium. For example, the correlation information is an approximate expression of relative permittivity and conductivity. Further, the program memory 16 stores a program for the position calculation circuit 17.
　位置算出回路１７は、演算回路である。位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５に記憶された受信時間および受信電界強度と、プログラムメモリ１６に記憶された３つの式および相関情報に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出する。つまり、位置算出回路１７は、カプセル内視鏡のＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標を算出する。位置算出回路１７は、算出されたカプセル内視鏡の位置を出力する。 The position calculation circuit 17 is an arithmetic circuit. The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope based on the reception time and reception electric field strength stored in the measurement result memory 15 and the three expressions and correlation information stored in the program memory 16. That is, the position calculation circuit 17 calculates the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate of the capsule endoscope. The position calculation circuit 17 outputs the calculated position of the capsule endoscope.
　位置算出回路１７は、１つまたは複数のプロセッサで構成されてもよい。例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。位置算出回路１７は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）で構成されてもよい。 The position calculation circuit 17 may be composed of one or a plurality of processors. For example, the processor is a CPU (Central Processing Unit). The position calculation circuit 17 may be configured by one or a plurality of application specific integrated circuits (ASIC) or FPGAs (Field-Programmable Gate Array).
　例えば、位置算出回路１７の機能は、プロセッサの動作を規定する命令を含むプログラムをプロセッサが読み込んで実行することにより、ソフトウェアの機能として実現可能である。このプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。また、上述したプログラムは、このプログラムが保存された記憶装置等を有するコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波によりカプセル内視鏡位置検出システム１に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体である。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 For example, the function of the position calculation circuit 17 can be realized as a software function when the processor reads and executes a program including an instruction defining the operation of the processor. This program may be provided by a “computer-readable recording medium” such as a flash memory. The above-described program may be transmitted to the capsule endoscope position detection system 1 from a computer having a storage device or the like in which the program is stored via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. A “transmission medium” for transmitting a program is a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the above-described program may realize a part of the functions described above. Further, the above-described program may be a difference file (difference program) that can realize the above-described function in combination with a program already recorded in the computer.
　制御回路１８は、プロセッサである。制御回路１８は、受信時間測定回路１３、受信電界強度測定回路１４、および位置算出回路１７の動作を制御する。また、制御回路１８は、受信時間測定回路１３から出力された受信時間と、受信電界強度測定回路１４から出力された受信電界強度とを測定結果メモリ１５に記憶させる。 The control circuit 18 is a processor. The control circuit 18 controls operations of the reception time measurement circuit 13, the reception electric field strength measurement circuit 14, and the position calculation circuit 17. The control circuit 18 stores the reception time output from the reception time measurement circuit 13 and the reception electric field strength output from the reception electric field strength measurement circuit 14 in the measurement result memory 15.
　受信時間が信号の到来時間である場合、少なくとも３つのアンテナ１０が配置される。受信時間が到来時間差である場合、少なくとも４つのアンテナ１０が配置される。 When the reception time is the arrival time of the signal, at least three antennas 10 are arranged. If the reception time is the arrival time difference, at least four antennas 10 are arranged.
　第１の実施形態のカプセル内視鏡位置検出方法は、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも３つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいてカプセル内視鏡の位置を検出する。カプセル内視鏡位置検出方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップと、第４のステップと、第５のステップとを有する。第１のステップにおいて、位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から式（１）を取得し、かつ式（１）に受信時間を代入する。第２のステップにおいて、位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から式（２）を取得し、かつ式（２）にアンテナ１０の受信電界強度を代入する。第３のステップにおいて、位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から相関情報を取得する。第４のステップにおいて、位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から式（３）を取得する。第５のステップにおいて、位置算出回路１７は、第１のステップにより受信時間が代入された式（１）と、第２のステップにより受信電界強度が代入された式（２）と、第３のステップによりプログラムメモリ１６から取得された相関情報と、第４のステップによりプログラムメモリ１６から取得された式（３）とに基づいてカプセル内視鏡の位置を算出する。 In the capsule endoscope position detection method of the first embodiment, the position of the capsule endoscope is determined based on signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by at least three antennas 10. To detect. The capsule endoscope position detection method includes a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step. In the first step, the position calculation circuit 17 acquires the expression (1) from the program memory 16 and substitutes the reception time into the expression (1). In the second step, the position calculation circuit 17 obtains Expression (2) from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength of the antenna 10 into Expression (2). In the third step, the position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16. In the fourth step, the position calculation circuit 17 acquires Expression (3) from the program memory 16. In the fifth step, the position calculation circuit 17 includes an expression (1) in which the reception time is substituted in the first step, an expression (2) in which the reception electric field strength is substituted in the second step, The position of the capsule endoscope is calculated based on the correlation information acquired from the program memory 16 by the step and the equation (3) acquired from the program memory 16 by the fourth step.
　図２は、受信時間および受信電界強度を測定する手順を示す。図２を参照し、受信時間および受信電界強度を測定する方法を説明する。図２において、受信時間が信号の到来時間である場合の測定手順が示されている。 FIG. 2 shows a procedure for measuring the reception time and the received electric field strength. With reference to FIG. 2, a method for measuring the reception time and the reception electric field strength will be described. FIG. 2 shows the measurement procedure when the reception time is the arrival time of the signal.
　（ステップＳ１０１）
　制御回路１８は、アンテナインデックスを初期値に設定する。例えば、アンテナインデックスの初期値は０である。アンテナインデックスの初期値は０以外の値であってもよい。 (Step S101)
The control circuit 18 sets the antenna index to an initial value. For example, the initial value of the antenna index is 0. The initial value of the antenna index may be a value other than zero.
　（ステップＳ１０２）
　アンテナインデックスが初期値に設定された後、制御回路１８は、アンテナインデックスをアンテナ選択回路１１に出力する。アンテナ選択回路１１は、アンテナインデックスで指定されたアンテナ１０を選択する。アンテナ選択回路１１によって選択されたアンテナ１０から信号整形回路１２に信号が出力される。 (Step S102)
After the antenna index is set to the initial value, the control circuit 18 outputs the antenna index to the antenna selection circuit 11. The antenna selection circuit 11 selects the antenna 10 specified by the antenna index. A signal is output from the antenna 10 selected by the antenna selection circuit 11 to the signal shaping circuit 12.
　（ステップＳ１０３）
　アンテナ選択回路１１によってアンテナ１０が選択された後、受信時間測定回路１３は、信号整形回路１２から出力された信号に基づいて受信時間を測定する。受信時間測定回路１３は、測定された受信時間を測定結果メモリ１５に出力する。 (Step S103)
After the antenna 10 is selected by the antenna selection circuit 11, the reception time measurement circuit 13 measures the reception time based on the signal output from the signal shaping circuit 12. The reception time measurement circuit 13 outputs the measured reception time to the measurement result memory 15.
　（ステップＳ１０４）
　受信時間測定回路１３によって受信時間が測定された後、受信電界強度測定回路１４は、信号整形回路１２から出力された信号に基づいて受信電界強度を測定する。受信電界強度測定回路１４は、測定された受信電界強度を測定結果メモリ１５に出力する。ステップＳ１０３およびステップＳ１０４が実行される順番は逆であってもよい。 (Step S104)
After the reception time is measured by the reception time measurement circuit 13, the reception field strength measurement circuit 14 measures the reception field strength based on the signal output from the signal shaping circuit 12. The reception field strength measurement circuit 14 outputs the measured reception field strength to the measurement result memory 15. The order in which step S103 and step S104 are executed may be reversed.
　（ステップＳ１０５）
　受信電界強度測定回路１４によって受信電界強度が測定された後、制御回路１８は、アンテナインデックスと共に受信時間および受信電界強度を測定結果メモリ１５に記憶させる。 (Step S105)
After the received electric field strength is measured by the received electric field strength measuring circuit 14, the control circuit 18 stores the reception time and the received electric field strength together with the antenna index in the measurement result memory 15.
　（ステップＳ１０６）
　受信時間および受信電界強度が測定結果メモリ１５に記憶された後、制御回路１８は、アンテナインデックスの値がｎ－１であるか否かを判断する。ｎは、アンテナ１０の数すなわち８である。アンテナインデックスの値がｎ－１である場合、受信時間および受信電界強度の測定が終了する。アンテナインデックスの値がｎ－１でない場合、ステップＳ１０７における処理が行われる。 (Step S106)
After the reception time and the received electric field strength are stored in the measurement result memory 15, the control circuit 18 determines whether or not the value of the antenna index is n-1. n is the number of antennas 10, that is, eight. When the value of the antenna index is n−1, the measurement of the reception time and the reception electric field strength ends. If the antenna index value is not n−1, the process in step S107 is performed.
　（ステップＳ１０７）
　制御回路１８は、アンテナインデックスの値に１を加算する。ステップＳ１０７における処理が行われた後、ステップＳ１０２における処理が行われる。 (Step S107)
The control circuit 18 adds 1 to the antenna index value. After the process in step S107 is performed, the process in step S102 is performed.
　図３は、カプセル内視鏡の位置を検出する第１の手順を示す。図３を参照し、カプセル内視鏡の位置を検出する第１の方法を説明する。第１の方法において、受信時間は、信号の到来時間である。 FIG. 3 shows a first procedure for detecting the position of the capsule endoscope. A first method for detecting the position of the capsule endoscope will be described with reference to FIG. In the first method, the reception time is the arrival time of the signal.
　（ステップＳ２０１）
　位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から到来時間を取得する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第１の式を取得し、かつ第１の式に到来時間を代入する。第１の式は、式（１ａ）、式（１ｂ）、および式（１ｃ）である。第１の式は、前述した式（１）に対応する。 (Step S201)
The position calculation circuit 17 acquires the arrival time from the measurement result memory 15. The position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time into the first expression. The first expression is expression (1a), expression (1b), and expression (1c). The first expression corresponds to the above-described expression (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
　式（１ａ）において、ｄｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。εｒ，ｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。τｋは、アンテナｋに対する到来時間である。ｄｋおよびεｒ，ｋは、未知数である。τｋは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In Expression (1a), d k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k. ε r, k is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. τ k is the arrival time for antenna k. d k and ε r, k are unknowns. τ k is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ｂ）において、ｄｌは、カプセル内視鏡とアンテナｌとの距離である。εｒ，ｌは、カプセル内視鏡とアンテナｌとの間の媒体の比誘電率である。τｌは、アンテナｌに対する到来時間である。ｄｌおよびεｒ，ｌは、未知数である。τｌは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the formula (1b), d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l. ε r, l is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna l. τ l is the arrival time for antenna l. d l and ε r, l are unknowns. τ l is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ｃ）において、ｄｍは、カプセル内視鏡とアンテナｍとの距離である。εｒ，ｍは、カプセル内視鏡とアンテナｍとの間の媒体の比誘電率である。τｍは、アンテナｍに対する到来時間である。ｄｍおよびεｒ，ｍは、未知数である。τｍは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In Formula (1c), d m is the distance between the capsule endoscope and the antenna m. ε r, m is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna m. τ m is the arrival time for the antenna m. d m and ε r, m is an unknown quantity. τ m is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ａ）、式（１ｂ）、および式（１ｃ）において、ｃは、真空中における光速である。ｃは、定数である。アンテナｋ、アンテナｌ、およびアンテナｍの各々は、少なくとも３つのアンテナ１０のいずれか１つである。アンテナｋ、アンテナｌ、およびアンテナｍは、互いに異なる。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第１の式を取得し、かつ第１の式に到来時間を代入することにより、第１の式は方程式として利用できる。ステップＳ２０１は、前述した第１のステップに対応する。 In the formula (1a), the formula (1b), and the formula (1c), c is the speed of light in vacuum. c is a constant. Each of antenna k, antenna l, and antenna m is any one of at least three antennas 10. The antenna k, the antenna l, and the antenna m are different from each other. When the position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time in the first expression, the first expression can be used as an equation. Step S201 corresponds to the first step described above.
　（ステップＳ２０２）
　位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から受信電界強度を取得する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第２の式を取得し、かつ第２の式に受信電界強度を代入する。第２の式は、式（２ａ）、式（２ｂ）、および式（２ｃ）である。第２の式は、前述した式（２）に対応する。 (Step S202)
The position calculation circuit 17 acquires the received electric field strength from the measurement result memory 15. The position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression. The second formula is formula (2a), formula (2b), and formula (2c). The second expression corresponds to the above-described expression (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　式（２ａ）において、Ｅｋは、アンテナｋの受信電界強度である。σｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの間の媒体の導電率である。ｄｋ、εｒ，ｋ、およびσｋは、未知数である。Ｅｋは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In equation (2a), E k is the received electric field strength of antenna k. σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. d k, ε r, k , and σ k are unknowns. E k is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（２ｂ）において、Ｅｌは、アンテナｌの受信電界強度である。σｌは、カプセル内視鏡とアンテナｌとの間の媒体の導電率である。ｄｌ、εｒ，ｌ、およびσｌは、未知数である。Ｅｌは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the equation (2b), El is the received electric field strength of the antenna l. σ l is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna l. d l, ε r, l , and σ l are unknowns. El is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（２ｃ）において、Ｅｍは、アンテナｍの受信電界強度である。σｍは、カプセル内視鏡とアンテナｍとの間の媒体の導電率である。ｄｍ、εｒ，ｍ、およびσｍは、未知数である。Ｅｍは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the formula (2c), E m is the received field strength of the antenna m. σ m is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna m. dm , [ epsilon] r, m , and [sigma] m are unknowns. Em is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（２ａ）、式（２ｂ）、および式（２ｃ）において、Ｅ０は、カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。Ｅ０、ω、μ０、およびε０は定数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第２の式を取得し、かつ第２の式に受信電界強度を代入することにより、第２の式は方程式として利用できる。ステップＳ２０２は、前述した第２のステップに対応する。 In the expressions (2a), (2b), and (2c), E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. E 0 , ω, μ 0 , and ε 0 are constants. When the position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression, the second expression can be used as an equation. Step S202 corresponds to the second step described above.
　（ステップＳ２０３）
　位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から相関情報を取得する。相関情報は、式（４ａ）、式（４ｂ）、および式（４ｃ）である。 (Step S203)
The position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16. The correlation information is Equation (4a), Equation (4b), and Equation (4c).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　式（４ａ）、式（４ｂ）、および式（４ｃ）において、比誘電率および導電率の関係は、一次式で近似される。式（４ａ）、式（４ｂ）、および式（４ｃ）において、αおよびβは、比誘電率および導電率の関係に基づいて統計的に予め算出された係数である。αおよびβは、最小二乗法のような方法により算出されてもよい。 In the expressions (4a), (4b), and (4c), the relationship between the relative permittivity and the conductivity is approximated by a linear expression. In the equations (4a), (4b), and (4c), α and β are coefficients statistically calculated in advance based on the relationship between the relative permittivity and the conductivity. α and β may be calculated by a method such as a least square method.
　図４は、比誘電率および導電率の関係を示している。図４における横軸は比誘電率であり、かつ図４における縦軸は導電率である。図４における各点は、生体の組織毎の比誘電率および導電率を示している。例えば、血液の比誘電率は６３．８０であり、かつ血液の導電率（ｍＳ／ｍ）は１３６０．０である。筋肉の比誘電率は５６．９０であり、かつ筋肉の導電率（ｍＳ／ｍ）は８０５．０である。小腸の比誘電率は６５．３０であり、かつ小腸の導電率（ｍＳ／ｍ）は１９２０．０である。例示した比誘電率および導電率は、周波数が４３３．８ＭＨｚであるときの値である。 FIG. 4 shows the relationship between relative permittivity and conductivity. The horizontal axis in FIG. 4 is the relative dielectric constant, and the vertical axis in FIG. 4 is the conductivity. Each point in FIG. 4 represents the relative permittivity and conductivity for each tissue of the living body. For example, the relative dielectric constant of blood is 63.80, and the electrical conductivity (mS / m) of blood is 1360.0. The relative dielectric constant of muscle is 56.90, and the electrical conductivity (mS / m) of muscle is 805.0. The small intestine has a relative dielectric constant of 65.30, and the small intestine has a conductivity (mS / m) of 1920.0. The illustrated relative permittivity and conductivity are values when the frequency is 433.8 MHz.
　式（４ａ）において、εｒ，ｋおよびσｋは、未知数である。式（４ｂ）において、εｒ，ｌおよびσｌは、未知数である。式（４ｃ）において、εｒ，ｍおよびσｍは、未知数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から相関情報を取得することにより、相関情報は方程式として利用できる。ステップＳ２０３は、前述した第３のステップに対応する。 In equation (4a), ε r, k and σ k are unknowns. In equation (4b), ε r, l and σ l are unknowns. In equation (4c), ε r, m and σ m are unknowns. When the position calculation circuit 17 acquires the correlation information from the program memory 16, the correlation information can be used as an equation. Step S203 corresponds to the third step described above.
　比誘電率および導電率の関係は、高次式で近似されてもよい。比誘電率および導電率の関係を示す高次式は、スプライン補間法のような方法により算出されてもよい。反復演算により比誘電率および導電率の近似解が算出されてもよい。その場合、比誘電率および導電率の一方が入力であり、かつ比誘電率および導電率の他方が出力であるテーブルデータが使用されてもよい。 The relationship between the relative permittivity and the conductivity may be approximated by a higher order expression. The higher order expression indicating the relationship between the relative permittivity and the conductivity may be calculated by a method such as a spline interpolation method. An approximate solution of relative permittivity and conductivity may be calculated by iterative calculation. In that case, table data in which one of relative permittivity and conductivity is an input and the other of relative permittivity and conductivity is an output may be used.
　（ステップＳ２０４）
　位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第３の式を取得する。第３の式は、式（３ａ）、式（３ｂ）、および式（３ｃ）である。第３の式は、前述した式（３）に対応する。 (Step S204)
The position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16. The third expression is expression (3a), expression (3b), and expression (3c). The third expression corresponds to the above-described expression (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　式（３ａ）において、Ｘｋは、アンテナｋのｘ座標である。Ｙｋは、アンテナｋのｙ座標である。Ｚｋは、アンテナｋのｚ座標である。Ｘｋ、Ｙｋ、およびＺｋは、定数である。 In Expression (3a), X k is the x coordinate of the antenna k. Y k is the y coordinate of antenna k. Z k is the z coordinate of the antenna k. X k , Y k , and Z k are constants.
　式（３ｂ）において、Ｘｌは、アンテナｌのｘ座標である。Ｙｌは、アンテナｌのｙ座標である。Ｚｌは、アンテナｌのｚ座標である。Ｘｌ、Ｙｌ、およびＺｌは、定数である。 In Expression (3b), X l is the x coordinate of the antenna l. Y l is the y coordinate of the antenna l. Z l is the z coordinate of the antenna l. X l , Y l , and Z l are constants.
　式（３ｃ）において、Ｘｍは、アンテナｍのｘ座標である。Ｙｍは、アンテナｍのｙ座標である。Ｚｍは、アンテナｍのｚ座標である。Ｘｍ、Ｙｍ、およびＺｍは、定数である。 In Expression (3c), X m is the x coordinate of the antenna m. Y m is the y coordinate of the antenna m. Z m is the z coordinate of the antenna m. X m , Y m , and Z m are constants.
　式（３ａ）、式（３ｂ）、および式（３ｃ）において、ｘは、カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、カプセル内視鏡のｚ座標である。式（３ａ）、式（３ｂ）、および式（３ｃ）において、ｘ、ｙ、およびｚは、未知数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第３の式を取得することにより、第３の式は方程式として利用できる。ステップＳ２０４は、前述した第４のステップに対応する。 In Expression (3a), Expression (3b), and Expression (3c), x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. In Formula (3a), Formula (3b), and Formula (3c), x, y, and z are unknown numbers. When the position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16, the third expression can be used as an equation. Step S204 corresponds to the fourth step described above.
　ステップＳ２０１からステップＳ２０４が実行される順番は、図３に示す順番に限らない。ステップＳ２０１からステップＳ２０４は、任意の順番で実行されてもよい。 The order in which steps S201 to S204 are executed is not limited to the order shown in FIG. Steps S201 to S204 may be executed in any order.
　（ステップＳ２０５）
　位置算出回路１７は、連立方程式を解くことによりカプセル内視鏡の位置を算出する。連立方程式は、ステップＳ２０１からステップＳ２０４により取得された式で構成される。これによって、位置算出回路１７は、カプセル内視鏡の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。ステップＳ２０５は、前述した第５のステップに対応する。 (Step S205)
The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations. The simultaneous equations are composed of equations obtained from step S201 to step S204. Thereby, the position calculation circuit 17 calculates the coordinates (x, y, z) of the capsule endoscope. Step S205 corresponds to the fifth step described above.
　図５は、カプセル内視鏡の位置を検出する第２の手順を示す。図５を参照し、カプセル内視鏡の位置を検出する第２の方法を説明する。カプセル内視鏡位置検出方法は、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいてカプセル内視鏡の位置を検出する。第２の方法において、受信時間は、２つのアンテナ１０に対する到来時間の差である。第２の方法において、少なくとも４つのアンテナ１０の各々に対して式（１）、式（２）、および式（３）が定義される。 FIG. 5 shows a second procedure for detecting the position of the capsule endoscope. A second method for detecting the position of the capsule endoscope will be described with reference to FIG. The capsule endoscope position detection method detects the position of the capsule endoscope based on signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by at least four antennas 10. In the second method, the reception time is the difference between the arrival times for the two antennas 10. In the second method, equations (1), (2), and (3) are defined for each of the at least four antennas 10.
　（ステップＳ３０１）
　位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から到来時間差を取得する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第１の式を取得し、かつ第１の式に到来時間を代入する。第１の式は、式（１ｄ）、式（１ｅ）、および式（１ｆ）である。第１の式は、前述した式（１）に対応する。 (Step S301)
The position calculation circuit 17 acquires the arrival time difference from the measurement result memory 15. The position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time into the first expression. The first expression is expression (1d), expression (1e), and expression (1f). The first expression corresponds to the above-described expression (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
　式（１ｄ）において、ｄｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離である。ｄｌは、カプセル内視鏡とアンテナｌとの距離である。εｒ，ｋは、カプセル内視鏡とアンテナｋとの間の媒体の比誘電率である。εｒ，ｌは、カプセル内視鏡とアンテナｌとの間の媒体の比誘電率である。τｋｌは、アンテナｋに対する到来時間とアンテナｌに対する到来時間との差である。ｄｋ、ｄｌ、εｒ，ｋ、およびεｒ，ｌは、未知数である。τｋｌは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In equation (1d), d k is the distance between the capsule endoscope and the antenna k. d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l. ε r, k is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna k. ε r, l is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna l. τ kl is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna l. d k , d l , ε r, k , and ε r, l are unknowns. τ kl is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ｅ）において、ｄｍは、カプセル内視鏡とアンテナｍとの距離である。εｒ，ｍは、カプセル内視鏡とアンテナｍとの間の媒体の比誘電率である。τｋｍは、アンテナｋに対する到来時間とアンテナｍに対する到来時間との差である。ｄｋ、ｄｍ、εｒ，ｋ、およびεｒ，ｍは、未知数である。τｋｍは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the formula (1e), d m is the distance between the capsule endoscope and the antenna m. ε r, m is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna m. τ km is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna m. d k , d m , ε r, k , and ε r, m are unknowns. τ km is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ｆ）において、ｄｎは、カプセル内視鏡とアンテナｎとの距離である。εｒ，ｎは、カプセル内視鏡とアンテナｎとの間の媒体の比誘電率である。τｋｎは、アンテナｋに対する到来時間とアンテナｎに対する到来時間との差である。ｄｋ、ｄｎ、εｒ，ｋ、およびεｒ，ｎは、未知数である。τｋｎは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the formula (1f), d n is the distance between the capsule endoscope and the antenna n. ε r, n is the relative permittivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n. τ kn is the difference between the arrival time for antenna k and the arrival time for antenna n. d k , d n , ε r, k , and ε r, n are unknowns. τ kn is a measurement value acquired from the measurement result memory 15.
　式（１ｄ）、式（１ｅ）、および式（１ｆ）において、ｃは、真空中における光速である。ｃは、定数である。アンテナｋ、アンテナｌ、アンテナｍ、およびアンテナｎの各々は、少なくとも４つのアンテナ１０のいずれか１つである。アンテナｋ、アンテナｌ、アンテナｍ、およびアンテナｎは、互いに異なる。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第１の式を取得し、かつ第１の式に到来時間を代入することにより、第１の式は方程式として利用できる。ステップＳ３０１は、前述した第１のステップに対応する。 In the equations (1d), (1e), and (1f), c is the speed of light in vacuum. c is a constant. Each of antenna k, antenna 1, antenna m, and antenna n is any one of at least four antennas 10. The antenna k, the antenna l, the antenna m, and the antenna n are different from each other. When the position calculation circuit 17 acquires the first expression from the program memory 16 and substitutes the arrival time in the first expression, the first expression can be used as an equation. Step S301 corresponds to the first step described above.
　（ステップＳ３０２）
　位置算出回路１７は、測定結果メモリ１５から受信電界強度を取得する。位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第２の式を取得し、かつ第２の式に受信電界強度を代入する。第２の式は、式（２ａ）、式（２ｂ）、式（２ｃ）、および式（２ｄ）である。第２の式は、前述した式（２）に対応する。 (Step S302)
The position calculation circuit 17 acquires the received electric field strength from the measurement result memory 15. The position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression. The second formula is formula (2a), formula (2b), formula (2c), and formula (2d). The second expression corresponds to the above-described expression (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
　式（２ａ）は、図３のステップＳ２０２において使用される式（２ａ）と同一である。式（２ｂ）は、図３のステップＳ２０２において使用される式（２ｂ）と同一である。式（２ｃ）は、図３のステップＳ２０２において使用される式（２ｃ）と同一である。 Equation (2a) is the same as Equation (2a) used in step S202 of FIG. Expression (2b) is the same as Expression (2b) used in step S202 of FIG. Expression (2c) is the same as Expression (2c) used in step S202 of FIG.
　式（２ｄ）において、Ｅｎは、アンテナｎの受信電界強度である。ｄｎは、カプセル内視鏡とアンテナｎとの距離である。εｒ，ｎは、カプセル内視鏡とアンテナｎとの間の媒体の比誘電率である。σｎは、カプセル内視鏡とアンテナｎとの間の媒体の導電率である。ｄｎ、εｒ，ｎ、およびσｎは、未知数である。Ｅｎは、測定結果メモリ１５から取得された測定値である。 In the formula (2d), E n is the received field strength of the antenna n. d n is the distance between the capsule endoscope and the antenna n. ε r, n is the relative permittivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n. σ n is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna n. dn , [ epsilon] r, n , and [sigma] n are unknowns. E n is the measured value obtained from the measurement result memory 15.
　式（２ａ）、式（２ｂ）、式（２ｃ）、および式（２ｄ）において、Ｅ０は、カプセル内視鏡の送信電界強度である。ωは、電磁波の角周波数である。μ０は、真空の透磁率である。ε０は、真空の誘電率である。Ｅ０、ω、μ０、およびε０は定数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第２の式を取得し、かつ第２の式に受信電界強度を代入することにより、第２の式は方程式として利用できる。ステップＳ３０２は、前述した第２のステップに対応する。 In Formula (2a), Formula (2b), Formula (2c), and Formula (2d), E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope. ω is the angular frequency of the electromagnetic wave. μ 0 is the vacuum permeability. ε 0 is the dielectric constant of vacuum. E 0 , ω, μ 0 , and ε 0 are constants. When the position calculation circuit 17 acquires the second expression from the program memory 16 and substitutes the received electric field strength into the second expression, the second expression can be used as an equation. Step S302 corresponds to the second step described above.
　（ステップＳ３０３）
　位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から相関情報を取得する。相関情報は、式（４ａ）、式（４ｂ）、式（４ｃ）、および式（４ｄ）である。 (Step S303)
The position calculation circuit 17 acquires correlation information from the program memory 16. The correlation information is Equation (4a), Equation (4b), Equation (4c), and Equation (4d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
　式（４ａ）は、図３のステップＳ２０３において使用される式（４ａ）と同一である。式（４ｂ）は、図３のステップＳ２０３において使用される式（４ｂ）と同一である。式（４ｃ）は、図３のステップＳ２０３において使用される式（４ｃ）と同一である。 Equation (4a) is the same as Equation (4a) used in step S203 of FIG. Expression (4b) is the same as Expression (4b) used in step S203 in FIG. Expression (4c) is the same as Expression (4c) used in step S203 of FIG.
　式（４ａ）、式（４ｂ）、式（４ｃ）、および式（４ｄ）において、比誘電率および導電率の関係は、一次式で近似される。式（４ａ）、式（４ｂ）、式（４ｃ）、および式（４ｄ）において、αおよびβは、比誘電率および導電率の関係に基づいて統計的に予め算出された係数である。 In the expressions (4a), (4b), (4c), and (4d), the relationship between the relative permittivity and the conductivity is approximated by a linear expression. In the equations (4a), (4b), (4c), and (4d), α and β are coefficients that are statistically calculated in advance based on the relationship between the relative permittivity and the conductivity.
　式（４ａ）において、εｒ，ｋおよびσｋは、未知数である。式（４ｂ）において、εｒ，ｌおよびσｌは、未知数である。式（４ｃ）において、εｒ，ｍおよびσｍは、未知数である。式（４ｄ）において、εｒ，ｎおよびσｎは、未知数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から相関情報を取得することにより、相関情報は方程式として利用できる。ステップＳ３０３は、前述した第３のステップに対応する。 In equation (4a), ε r, k and σ k are unknowns. In equation (4b), ε r, l and σ l are unknowns. In equation (4c), ε r, m and σ m are unknowns. In equation (4d), ε r, n and σ n are unknowns. When the position calculation circuit 17 acquires the correlation information from the program memory 16, the correlation information can be used as an equation. Step S303 corresponds to the third step described above.
　（ステップＳ３０４）
　位置算出回路１７は、プログラムメモリ１６から第３の式を取得する。第３の式は、式（３ａ）、式（３ｂ）、式（３ｃ）、および式（３ｄ）である。第３の式は、前述した式（３）に対応する。 (Step S304)
The position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16. The third formula is formula (3a), formula (3b), formula (3c), and formula (3d). The third expression corresponds to the above-described expression (3).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
　式（３ａ）は、図３のステップＳ２０４において使用される式（３ａ）と同一である。式（３ｂ）は、図３のステップＳ２０４において使用される式（３ｂ）と同一である。式（３ｃ）は、図３のステップＳ２０４において使用される式（３ｃ）と同一である。 Equation (3a) is the same as Equation (3a) used in step S204 of FIG. Expression (3b) is the same as Expression (3b) used in step S204 of FIG. Expression (3c) is the same as Expression (3c) used in step S204 of FIG.
　式（３ｄ）において、Ｘｎは、アンテナｎのｘ座標である。Ｙｎは、アンテナｎのｙ座標である。Ｚｎは、アンテナｎのｚ座標である。Ｘｎ、Ｙｎ、およびＺｎは、定数である。 In Expression (3d), Xn is the x coordinate of the antenna n. Y n is the y coordinate of antenna n. Z n is the z coordinate of the antenna n. X n , Y n , and Z n are constants.
　式（３ａ）、式（３ｂ）、式（３ｃ）、および式（３ｄ）において、ｘは、カプセル内視鏡のｘ座標である。ｙは、カプセル内視鏡のｙ座標である。ｚは、カプセル内視鏡のｚ座標である。式（３ａ）、式（３ｂ）、式（３ｃ）、および式（３ｄ）において、ｘ、ｙ、およびｚは、未知数である。位置算出回路１７がプログラムメモリ１６から第３の式を取得することにより、第３の式は方程式として利用できる。ステップＳ３０４は、前述した第４のステップに対応する。 In the equations (3a), (3b), (3c), and (3d), x is the x coordinate of the capsule endoscope. y is the y coordinate of the capsule endoscope. z is the z coordinate of the capsule endoscope. In Formula (3a), Formula (3b), Formula (3c), and Formula (3d), x, y, and z are unknowns. When the position calculation circuit 17 acquires the third expression from the program memory 16, the third expression can be used as an equation. Step S304 corresponds to the fourth step described above.
　ステップＳ３０１からステップＳ３０４が実行される順番は、図５に示す順番に限らない。ステップＳ３０１からステップＳ３０４は、任意の順番で実行されてもよい。 The order in which steps S301 to S304 are executed is not limited to the order shown in FIG. Steps S301 to S304 may be executed in an arbitrary order.
　（ステップＳ３０５）
　位置算出回路１７は、連立方程式を解くことによりカプセル内視鏡の位置を算出する。連立方程式は、ステップＳ３０１からステップＳ３０４により取得された式で構成される。これによって、位置算出回路１７は、カプセル内視鏡の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。ステップＳ３０５は、前述した第５のステップに対応する。 (Step S305)
The position calculation circuit 17 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations. The simultaneous equations are composed of equations obtained from step S301 to step S304. Thereby, the position calculation circuit 17 calculates the coordinates (x, y, z) of the capsule endoscope. Step S305 corresponds to the fifth step described above.
　本発明の各態様のカプセル内視鏡位置検出システムは、信号整形回路１２および制御回路１８の少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。 The capsule endoscope position detection system according to each aspect of the present invention may not have a configuration corresponding to at least one of the signal shaping circuit 12 and the control circuit 18.
　上記のように、カプセル内視鏡とアンテナ１０との間の媒体の比誘電率および導電率が未知である場合でも、位置算出回路１７は、比誘電率および導電率の相関関係を利用して連立方程式を解くことにより、カプセル内視鏡の位置を高精度に算出することができる。したがって、媒体の比誘電率および媒体の導電率の近似的な相関関係を示す相関情報に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出することにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上する。 As described above, even when the relative permittivity and conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna 10 are unknown, the position calculation circuit 17 uses the correlation between the relative permittivity and the conductivity. By solving the simultaneous equations, the position of the capsule endoscope can be calculated with high accuracy. Therefore, by calculating the position of the capsule endoscope based on the correlation information indicating the approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the conductivity of the medium, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is improved.
　（第１の実施形態の変形例）
　第１の実施形態の変形例において、図１に示す位置算出回路１７は、図６に示す位置算出回路１７ａに変更されてもよい。図６は、位置算出回路１７ａの構成を示している。 (Modification of the first embodiment)
In the modification of the first embodiment, the position calculation circuit 17 shown in FIG. 1 may be changed to a position calculation circuit 17a shown in FIG. FIG. 6 shows the configuration of the position calculation circuit 17a.
　図６に示すように、位置算出回路１７ａは、受信時間代入部１７０と、受信電界強度代入部１７１と、導電率近似変換部１７２と、演算部１７３とを有する。受信時間代入部１７０は、プログラムメモリ１６から式（１）を取得し、かつ式（１）に受信時間を代入する。受信時間は、測定結果メモリ１５から取得される。受信時間代入部１７０は、受信時間が代入された式（１）を演算部１７３に出力する。受信電界強度代入部１７１は、プログラムメモリ１６から式（２）を取得し、かつ式（２）にアンテナ１０の受信電界強度を代入する。受信電界強度は、測定結果メモリ１５から取得される。受信電界強度代入部１７１は、受信電界強度が代入された式（２）を導電率近似変換部１７２に出力する。 As shown in FIG. 6, the position calculation circuit 17 a includes a reception time substitution unit 170, a reception electric field strength substitution unit 171, a conductivity approximate conversion unit 172, and a calculation unit 173. The reception time substitution unit 170 acquires the expression (1) from the program memory 16 and substitutes the reception time into the expression (1). The reception time is acquired from the measurement result memory 15. The reception time substitution unit 170 outputs the expression (1) into which the reception time is substituted to the calculation unit 173. The reception electric field strength substitution unit 171 acquires the expression (2) from the program memory 16 and substitutes the reception electric field intensity of the antenna 10 into the expression (2). The received electric field strength is acquired from the measurement result memory 15. The received electric field strength substitution unit 171 outputs the formula (2) into which the received electric field strength is substituted to the conductivity approximate conversion unit 172.
　導電率近似変換部１７２は、プログラムメモリ１６から相関情報を取得する。導電率近似変換部１７２は、相関情報に基づいて、受信電界強度代入部１７１から出力された式（２）に含まれる導電率を近似的な比誘電率に変換する。比誘電率および導電率の関係を示す相関情報を使用することによって、導電率は比誘電率で近似的に表すことができる。例えば、導電率は、比誘電率の関数として近似される。比誘電率および導電率の値が記録されたテーブルデータにより導電率が比誘電率に変換されてもよい。導電率が比誘電率に変換されることにより、式（２）に含まれる未知数が減少する。 The conductivity approximate conversion unit 172 acquires correlation information from the program memory 16. The conductivity approximate conversion unit 172 converts the conductivity included in the equation (2) output from the received electric field strength substitution unit 171 into an approximate relative dielectric constant based on the correlation information. By using correlation information indicating the relationship between the relative permittivity and the conductivity, the conductivity can be approximately expressed by the relative permittivity. For example, conductivity is approximated as a function of relative permittivity. The electrical conductivity may be converted into the relative dielectric constant by table data in which values of the relative dielectric constant and the electrical conductivity are recorded. By converting the electrical conductivity to the relative dielectric constant, the unknowns included in Equation (2) are reduced.
　演算部１７３は、プログラムメモリ１６から式（３）を取得する。演算部１７３は、式（１）、式（２）、および式（３）に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出する。具体的には、演算部１７３は、式（１）、式（２）、および式（３）で構成される連立方程式を解くことによりカプセル内視鏡の位置を算出する。 The calculation unit 173 acquires the expression (3) from the program memory 16. The computing unit 173 calculates the position of the capsule endoscope based on the expressions (1), (2), and (3). Specifically, the calculation unit 173 calculates the position of the capsule endoscope by solving simultaneous equations composed of Expression (1), Expression (2), and Expression (3).
　受信時間代入部１７０、受信電界強度代入部１７１、導電率近似変換部１７２、および演算部１７３の少なくとも１つは、１つまたは複数のプロセッサで構成されてもよい。受信時間代入部１７０、受信電界強度代入部１７１、導電率近似変換部１７２、および演算部１７３の少なくとも１つは、１つまたは複数のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡで構成されてもよい。 At least one of the reception time substitution unit 170, the reception electric field strength substitution unit 171, the conductivity approximation conversion unit 172, and the calculation unit 173 may be configured by one or a plurality of processors. At least one of the reception time substitution unit 170, the reception electric field strength substitution unit 171, the conductivity approximate conversion unit 172, and the calculation unit 173 may be configured by one or a plurality of ASICs or FPGAs.
　第１の実施形態の変形例において、媒体の比誘電率および媒体の導電率の近似的な相関関係を示す相関情報に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出することにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上する。 In the modification of the first embodiment, by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium, the capsule endoscope The position detection accuracy is improved.
　（第２の実施形態）
　図７は、本発明の第２の実施形態のカプセル内視鏡位置検出装置２のハードウェア構成を示している。図７に示すように、カプセル内視鏡位置検出装置２は、プログラムメモリ２０と、位置算出回路２１とを有する。 (Second Embodiment)
FIG. 7 shows a hardware configuration of the capsule endoscope position detection apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the capsule endoscope position detection device 2 includes a program memory 20 and a position calculation circuit 21.
　カプセル内視鏡位置検出装置２は、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも３つのアンテナによって受信された信号の受信時間および受信電界強度に基づいてカプセル内視鏡の位置を検出する。プログラムメモリ２０は、式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する。位置算出回路２１は、カプセル内視鏡の位置を算出する。位置算出回路２１は、プログラムメモリ２０から式（１）を取得し、かつ式（１）に受信時間を代入する。位置算出回路２１は、プログラムメモリ２０から式（２）を取得し、かつ式（２）にアンテナの受信電界強度を代入する。位置算出回路２１は、プログラムメモリ２０から相関情報を取得する。位置算出回路２１は、プログラムメモリ２０から式（３）を取得する。位置算出回路２１は、受信時間が代入された式（１）と、受信電界強度が代入された式（２）と、プログラムメモリ２０から取得された相関情報と、プログラムメモリ２０から取得された式（３）とに基づいてカプセル内視鏡の位置を算出する。 The capsule endoscope position detection device 2 wirelessly transmits from the capsule endoscope in the subject and receives the position of the capsule endoscope based on the reception time and the received electric field strength of the signals received by at least three antennas. Is detected. The program memory 20 stores formula (1), formula (2), formula (3), and correlation information. The position calculation circuit 21 calculates the position of the capsule endoscope. The position calculation circuit 21 acquires the expression (1) from the program memory 20 and substitutes the reception time into the expression (1). The position calculation circuit 21 acquires the expression (2) from the program memory 20 and substitutes the received electric field strength of the antenna into the expression (2). The position calculation circuit 21 acquires correlation information from the program memory 20. The position calculation circuit 21 acquires Expression (3) from the program memory 20. The position calculation circuit 21 includes an expression (1) in which the reception time is substituted, an expression (2) in which the reception electric field strength is substituted, correlation information acquired from the program memory 20, and an expression acquired from the program memory 20. Based on (3), the position of the capsule endoscope is calculated.
　プログラムメモリ２０は、図１に示すプログラムメモリ１６と同様に構成される。位置算出回路２１は、図１に示す位置算出回路１７または図６に示す位置算出回路１７ａと同様に構成される。位置算出回路２１は、測定装置から受信時間および受信電界強度を取得する。測定装置は、図１に示すアンテナ１０と、アンテナ選択回路１１と、信号整形回路１２と、受信時間測定回路１３と、受信電界強度測定回路１４と、測定結果メモリ１５とを少なくとも有する。カプセル内視鏡位置検出装置２が通信機を有し、かつその通信機が測定装置から受信時間および受信電界強度を受信してもよい。この場合、位置算出回路２１は、通信機から受信時間および受信電界強度を取得する。測定結果メモリ１５が可搬式のメモリによって構成される場合、位置算出回路２１は、測定結果メモリ１５から受信時間および受信電界強度を直接取得してもよい。位置算出回路２１は、図３または図５に示す手順によりカプセル内視鏡の位置を算出する。 The program memory 20 is configured similarly to the program memory 16 shown in FIG. The position calculation circuit 21 is configured similarly to the position calculation circuit 17 shown in FIG. 1 or the position calculation circuit 17a shown in FIG. The position calculation circuit 21 acquires the reception time and the reception electric field strength from the measurement device. The measurement apparatus includes at least the antenna 10, the antenna selection circuit 11, the signal shaping circuit 12, the reception time measurement circuit 13, the reception electric field strength measurement circuit 14, and the measurement result memory 15 shown in FIG. The capsule endoscope position detection device 2 may have a communication device, and the communication device may receive the reception time and the received electric field strength from the measurement device. In this case, the position calculation circuit 21 acquires the reception time and the received electric field strength from the communication device. When the measurement result memory 15 is configured by a portable memory, the position calculation circuit 21 may directly acquire the reception time and the reception electric field intensity from the measurement result memory 15. The position calculation circuit 21 calculates the position of the capsule endoscope according to the procedure shown in FIG. 3 or FIG.
　第２の実施形態において、媒体の比誘電率および媒体の導電率の近似的な相関関係を示す相関情報に基づいてカプセル内視鏡の位置を算出することにより、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上する。 In the second embodiment, the position of the capsule endoscope is detected by calculating the position of the capsule endoscope based on correlation information indicating an approximate correlation between the relative dielectric constant of the medium and the electric conductivity of the medium. Accuracy is improved.
　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment and its modification. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention is not limited by the above description, and is limited only by the scope of the appended claims.
　本発明の各実施形態によれば、カプセル内視鏡の位置の検出精度が向上する。 According to each embodiment of the present invention, the detection accuracy of the position of the capsule endoscope is improved.
　１　カプセル内視鏡位置検出システム
　２　カプセル内視鏡位置検出装置
　１０　アンテナ
　１１　アンテナ選択回路
　１２　信号整形回路
　１３　受信時間測定回路
　１４　受信電界強度測定回路
　１５　測定結果メモリ
　１６，２０　プログラムメモリ
　１７，１７ａ，２１　位置算出回路
　１８　制御回路
　１７０　受信時間代入部
　１７１　受信電界強度代入部
　１７２　導電率近似変換部
　１７３　演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capsule endoscope position detection system 2 Capsule endoscope position detection apparatus 10 Antenna 11 Antenna selection circuit 12 Signal shaping circuit 13 Reception time measurement circuit 14 Received electric field strength measurement circuit 15 Measurement result memory 16, 20 Program memory 17, 17a, 21 Position Calculation Circuit 18 Control Circuit 170 Reception Time Substitution Unit 171 Reception Field Strength Substitution Unit 172 Conductivity Approximation Conversion Unit 173 Calculation Unit

Claims (7)

  1. 　被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも３つのアンテナによって受信された信号に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出するカプセル内視鏡位置検出方法であって、
    　式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶するメモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に受信時間を代入する第１のステップと、
    　前記メモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記アンテナの受信電界強度を代入する第２のステップと、
    　前記メモリから前記相関情報を取得する第３のステップと、
    　前記メモリから前記式（３）を取得する第４のステップと、
    　前記第１のステップにより前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記第２のステップにより前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記第３のステップにより前記メモリから取得された前記相関情報と、前記第４のステップにより前記メモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する第５のステップと、
    　を有し、
    　前記式（１）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　前記式（２）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　前記式（３）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、
    　　ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数であり、
    　　前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離であり、
    　　前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つであり、
    　　ｇは、τｋの関数であり、
    　　前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間であり、
    　　前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関し、
    　　Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度であり、
    　　Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度であり、
    　　ωは、電磁波の角周波数であり、
    　　μ０は、真空の透磁率であり、
    　　ε０は、真空の誘電率であり、
    　　σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率であり、
    　　ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標であり、
    　　ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標であり、
    　　ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標であり、
    　　Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標であり、
    　　Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標であり、
    　　Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標であり、
    　前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義され、
    　前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す
    　カプセル内視鏡位置検出方法。     A capsule endoscope position detection method for detecting the position of the capsule endoscope based on a signal transmitted wirelessly from a capsule endoscope in a subject and received by at least three antennas,
    A first step of obtaining the equation (1) from the equation (1), the equation (2), the equation (3), and a memory storing the correlation information, and substituting the reception time into the equation (1);
    A second step of obtaining the equation (2) from the memory and substituting the received electric field strength of the antenna into the equation (2);
    A third step of obtaining the correlation information from the memory;
    A fourth step of obtaining the equation (3) from the memory;
    The equation (1) in which the reception time is substituted in the first step, the equation (2) in which the reception electric field strength is substituted in the second step, and the memory from the memory by the third step. A fifth step of calculating the position of the capsule endoscope based on the acquired correlation information and the equation (3) acquired from the memory by the fourth step;
    Have
    The formula (1) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     The formula (2) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     The formula (3) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     In the formula (1), the formula (2), and the formula (3),
    f is a function of d k and ε r, k ,
    D k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k;
    Ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    The antenna k is any one of the at least three antennas;
    g is a function of τ k ,
    Τ k is the reception time of the antenna k,
    The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k.
    E k is the received electric field strength of the antenna k,
    E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope,
    ω is the angular frequency of the electromagnetic wave,
    μ 0 is the vacuum permeability,
    ε 0 is the dielectric constant of vacuum,
    σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    x is the x coordinate of the capsule endoscope;
    y is the y coordinate of the capsule endoscope;
    z is the z coordinate of the capsule endoscope;
    X k is the x coordinate of the antenna k,
    Y k is the y coordinate of the antenna k,
    Z k is the z coordinate of the antenna k,
    Formula (1), Formula (2), and Formula (3) are defined for each of the at least three antennas,
    The capsule endoscope position detection method, wherein the correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
  2. 　前記受信時間は、前記到来時間であり、
    　前記式（１）は、以下の式（１ａ）であり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     　前記式（１ａ）において、
    　　前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの距離であり、
    　　前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記τｋは、前記アンテナｋに対する前記到来時間であり、
    　　ｃは、真空中における光速である
    　請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。     The reception time is the arrival time,
    The formula (1) is the following formula (1a):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     In the formula (1a),
    D k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k;
    Ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    Τ k is the arrival time for the antenna k;
    The capsule endoscope position detection method according to claim 1, wherein c is the speed of light in a vacuum.
  3. 　前記被検体内の前記カプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つの前記アンテナによって受信された前記信号に基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を検出する前記カプセル内視鏡位置検出方法であって、
    　前記受信時間は、２つの前記アンテナに対する前記到来時間の差であり、
    　前記式（１）は、以下の式（１ｄ）であり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     　前記式（１ｄ）において、
    　　前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの距離であり、
    　　前記ｄｌは、前記カプセル内視鏡とアンテナｌとの距離であり、
    　　前記アンテナｌは、前記少なくとも４つのアンテナのいずれか１つであり、かつ前記アンテナｋと異なり、
    　　前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記εｒ，ｌは、前記カプセル内視鏡とアンテナｌとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記τｋ，ｌは、前記アンテナｋおよびアンテナｌに対する前記到来時間の差であり、前記アンテナｋおよび前記アンテナｌは互いに異なり、
    　　ｃは、真空中における光速であり、
    　前記少なくとも４つのアンテナの各々に対して前記式（１ｄ）、前記式（２）、および前記式（３）が定義される
    　請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。     The capsule endoscope position detection method for detecting the position of the capsule endoscope based on the signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by the at least four antennas Because
    The reception time is the difference between the arrival times for the two antennas;
    The formula (1) is the following formula (1d):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     In the formula (1d),
    D k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k;
    Wherein d l is the distance between the capsule endoscope and the antenna l,
    The antenna l is any one of the at least four antennas and is different from the antenna k,
    Ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    Ε r, l is the relative dielectric constant of the medium between the capsule endoscope and the antenna l;
    Τ k, l is the difference in arrival time with respect to the antenna k and the antenna l, and the antenna k and the antenna l are different from each other,
    c is the speed of light in vacuum,
    The capsule endoscope position detection method according to claim 1, wherein the formula (1d), the formula (2), and the formula (3) are defined for each of the at least four antennas.
  4. 　前記カプセル内視鏡から無線で送信された前記信号は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅ　Ｂａｎｄ）信号である
    　請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。     The capsule endoscope position detection method according to any one of claims 1 to 3, wherein the signal transmitted wirelessly from the capsule endoscope is a UWB (Ultra Wide Band) signal.
  5. 　前記受信時間は、前記アンテナによって受信された前記信号の位相に基づいて算出される
    　請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。     The capsule endoscope position detection method according to any one of claims 1 to 3, wherein the reception time is calculated based on a phase of the signal received by the antenna.
  6. 　被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する少なくとも３つのアンテナと、
    　前記少なくとも３つのアンテナのうち１つまたは２つの前記アンテナを順次選択するアンテナ選択回路と、
    　前記アンテナ選択回路によって選択された前記１つまたは２つの前記アンテナによって受信された前記信号の受信時間に関する情報を測定する受信時間測定回路と、
    　前記アンテナ選択回路によって選択された前記１つまたは２つの前記アンテナによって受信された前記信号の受信電界強度を測定する受信電界強度測定回路と、
    　前記受信時間および前記受信電界強度を記憶する第１のメモリと、
    　式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶する第２のメモリと、
    　前記カプセル内視鏡の位置を算出する位置算出回路と、
    　を有し、
    　前記位置算出回路は、前記第１のメモリから前記受信時間を取得し、かつ前記第２のメモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に前記受信時間を代入し、
    　前記位置算出回路は、前記第１のメモリから前記受信電界強度を取得し、かつ前記第２のメモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記受信電界強度を代入し、
    　前記位置算出回路は、前記第２のメモリから前記相関情報を取得し、
    　前記位置算出回路は、前記第２のメモリから前記式（３）を取得し、
    　前記位置算出回路は、前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記第２のメモリから取得された前記相関情報と、前記第２のメモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出し、
    　前記式（１）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     　前記式（２）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     　前記式（３）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
     　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、
    　　ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数であり、
    　　前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離であり、
    　　前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つであり、
    　　ｇは、τｋの関数であり、
    　　前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間であり、
    　　前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関し、
    　　Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度であり、
    　　Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度であり、
    　　ωは、電磁波の角周波数であり、
    　　μ０は、真空の透磁率であり、
    　　ε０は、真空の誘電率であり、
    　　σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率であり、
    　　ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標であり、
    　　ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標であり、
    　　ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標であり、
    　　Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標であり、
    　　Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標であり、
    　　Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標であり、
    　前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義され、
    　前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す
    　カプセル内視鏡位置検出システム。     At least three antennas for receiving signals wirelessly transmitted from the capsule endoscope in the subject;
    An antenna selection circuit for sequentially selecting one or two of the at least three antennas;
    A reception time measurement circuit for measuring information related to reception times of the signals received by the one or two antennas selected by the antenna selection circuit;
    A reception field strength measurement circuit for measuring a reception field strength of the signal received by the one or two of the antennas selected by the antenna selection circuit;
    A first memory for storing the reception time and the received electric field strength;
    Formula (1), Formula (2), Formula (3), and a second memory that stores correlation information;
    A position calculating circuit for calculating the position of the capsule endoscope;
    Have
    The position calculation circuit acquires the reception time from the first memory, acquires the equation (1) from the second memory, and substitutes the reception time into the equation (1).
    The position calculating circuit acquires the received electric field strength from the first memory, acquires the equation (2) from the second memory, and substitutes the received electric field strength into the equation (2). ,
    The position calculation circuit acquires the correlation information from the second memory;
    The position calculation circuit acquires the equation (3) from the second memory,
    The position calculation circuit includes the equation (1) in which the reception time is substituted, the equation (2) in which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the second memory, Calculating the position of the capsule endoscope based on the equation (3) acquired from the second memory;
    The formula (1) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     The formula (2) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     The formula (3) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
     In the formula (1), the formula (2), and the formula (3),
    f is a function of d k and ε r, k ,
    D k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k;
    Ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    The antenna k is any one of the at least three antennas;
    g is a function of τ k ,
    Τ k is the reception time of the antenna k,
    The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k.
    E k is the received electric field strength of the antenna k,
    E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope,
    ω is the angular frequency of the electromagnetic wave,
    μ 0 is the vacuum permeability,
    ε 0 is the dielectric constant of vacuum,
    σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    x is the x coordinate of the capsule endoscope;
    y is the y coordinate of the capsule endoscope;
    z is the z coordinate of the capsule endoscope;
    X k is the x coordinate of the antenna k,
    Y k is the y coordinate of the antenna k,
    Z k is the z coordinate of the antenna k,
    Formula (1), Formula (2), and Formula (3) are defined for each of the at least three antennas,
    The capsule endoscope position detection system, wherein the correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
  7. 　被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも３つのアンテナによって受信された信号の受信時間および受信電界強度に基づいて前記カプセル内視鏡の位置を検出するカプセル内視鏡位置検出装置であって、
    　式（１）、式（２）、式（３）、および相関情報を記憶するメモリと、
    　前記カプセル内視鏡の前記位置を算出する位置算出回路と、
    　を有し、
    　前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（１）を取得し、かつ前記式（１）に受信時間を代入し、
    　前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（２）を取得し、かつ前記式（２）に前記アンテナの前記受信電界強度を代入し、
    　前記位置算出回路は、前記メモリから前記相関情報を取得し、
    　前記位置算出回路は、前記メモリから前記式（３）を取得し、
    　前記位置算出回路は、前記受信時間が代入された前記式（１）と、前記受信電界強度が代入された前記式（２）と、前記メモリから取得された前記相関情報と、前記メモリから取得された前記式（３）とに基づいて前記カプセル内視鏡の前記位置を算出し、
    　前記式（１）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
     　前記式（２）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
     　前記式（３）は、以下の通りであり、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
     　前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）において、
    　　ｆは、ｄｋおよびεｒ，ｋの関数であり、
    　　前記ｄｋは、前記カプセル内視鏡とアンテナｋとの距離であり、
    　　前記εｒ，ｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の比誘電率であり、
    　　前記アンテナｋは、前記少なくとも３つのアンテナのいずれか１つであり、
    　　ｇは、τｋの関数であり、
    　　前記τｋは、前記アンテナｋの前記受信時間であり、
    　　前記受信時間は、前記カプセル内視鏡によって前記信号が送信された時刻から前記アンテナｋによって前記信号が受信された時刻までの前記信号の到来時間に関し、
    　　Ｅｋは、前記アンテナｋの前記受信電界強度であり、
    　　Ｅ０は、前記カプセル内視鏡の送信電界強度であり、
    　　ωは、電磁波の角周波数であり、
    　　μ０は、真空の透磁率であり、
    　　ε０は、真空の誘電率であり、
    　　σｋは、前記カプセル内視鏡と前記アンテナｋとの間の媒体の導電率であり、
    　　ｘは、前記カプセル内視鏡のｘ座標であり、
    　　ｙは、前記カプセル内視鏡のｙ座標であり、
    　　ｚは、前記カプセル内視鏡のｚ座標であり、
    　　Ｘｋは、前記アンテナｋのｘ座標であり、
    　　Ｙｋは、前記アンテナｋのｙ座標であり、
    　　Ｚｋは、前記アンテナｋのｚ座標であり、
    　前記少なくとも３つのアンテナの各々に対して前記式（１）、前記式（２）、および前記式（３）が定義され、
    　前記相関情報は、前記εｒ，ｋおよび前記σｋの近似的な相関関係を示す
    　カプセル内視鏡位置検出装置。     Capsule endoscope position detection for detecting the position of the capsule endoscope based on the reception time and received electric field strength of signals transmitted wirelessly from the capsule endoscope in the subject and received by at least three antennas A device,
    A memory for storing Equation (1), Equation (2), Equation (3), and correlation information;
    A position calculating circuit for calculating the position of the capsule endoscope;
    Have
    The position calculation circuit acquires the equation (1) from the memory, and substitutes the reception time into the equation (1).
    The position calculation circuit obtains the equation (2) from the memory, and substitutes the received electric field strength of the antenna into the equation (2).
    The position calculation circuit acquires the correlation information from the memory;
    The position calculation circuit acquires the expression (3) from the memory,
    The position calculation circuit acquires the equation (1) into which the reception time is substituted, the equation (2) into which the reception electric field strength is substituted, the correlation information acquired from the memory, and the memory. Calculating the position of the capsule endoscope based on the formula (3),
    The formula (1) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
     The formula (2) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
     The formula (3) is as follows:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
     In the formula (1), the formula (2), and the formula (3),
    f is a function of d k and ε r, k ,
    D k is a distance between the capsule endoscope and the antenna k;
    Ε r, k is a relative dielectric constant of a medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    The antenna k is any one of the at least three antennas;
    g is a function of τ k ,
    Τ k is the reception time of the antenna k,
    The reception time relates to the arrival time of the signal from the time when the signal is transmitted by the capsule endoscope to the time when the signal is received by the antenna k.
    E k is the received electric field strength of the antenna k,
    E 0 is the transmission electric field strength of the capsule endoscope,
    ω is the angular frequency of the electromagnetic wave,
    μ 0 is the vacuum permeability,
    ε 0 is the dielectric constant of vacuum,
    σ k is the conductivity of the medium between the capsule endoscope and the antenna k,
    x is the x coordinate of the capsule endoscope;
    y is the y coordinate of the capsule endoscope;
    z is the z coordinate of the capsule endoscope;
    X k is the x coordinate of the antenna k,
    Y k is the y coordinate of the antenna k,
    Z k is the z coordinate of the antenna k,
    Formula (1), Formula (2), and Formula (3) are defined for each of the at least three antennas,
    The capsule endoscope position detection device, wherein the correlation information indicates an approximate correlation between the ε r, k and the σ k .
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