WO2005065522A1 - 被検体内位置検出システム - Google Patents

Abstract

　永久磁石が内蔵されたテストカプセル（２）と、テストカプセル（２）に内蔵された永久磁石から生じる定磁場の強度に基づいてテストカプセル（２）の位置を検出する位置検出装置（３）とを備える。位置検出装置（３）は、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）と、傾斜センサ（７）と、水平面内方位検出装置（８）と、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）等を被検体（１）に対して固定する固定部材（９ａ、９ｂ）と、磁場検出装置（６ａ～６ｈ）によって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル（２）と磁場検出装置（６ａ～６ｈ）との間の距離を導出し、導出した距離に基づいてテストカプセル（２）の位置を導出する位置情報導出装置（１０）とを備える。

Description

明 細 書

被検体内位置検出システム 技術分野

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

背景技術

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

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

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

[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 19111号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

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

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

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

[0009] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡等の被検体内 導入装置が被検体内部に導入された状態において、臓器等の存在にかかわらず被 検体内導入装置の位置検出を正確に行うことのできる被検体内位置検出システムを 実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被検体内に導入され、 該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被 検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを 備えた被検体内位置検出システムであって、前記被検体内導入装置は、定磁場を 前記被検体外部に出力する磁場発生手段を備え、前記位置検出装置は、磁場を検 出する磁場検出手段と、前記磁場検出手段によって検出された磁場の中から雑音磁 場成分を除去し、前記磁場発生手段によって出力された定磁場を抽出する磁場抽 出手段と、前記磁場抽出手段によって抽出された定磁場の強度に基づいて、前記被 検体内における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段と を備えたことを特徴とする。

[0011] この発明によれば、検体内導入装置が定磁場を発生する磁場発生手段を備え、移 動状態検出装置が磁場発生手段に起因した定磁場の強度に基づいて被検体内導 入装置の位置を検出する構成を有する。磁場発生手段から生じる定磁場は、被検体

1内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわらず、磁場発生手段からの距 離に応じて一様に減衰する特性を有することから、正確な位置検出を行うことが可能 であり、取得される正確な位置情報に基づいた正確な移動状態の導出が可能である 。また、磁場検出手段によって検出された磁場の中から雑音磁場成分を除去し、磁 場発生手段カゝら出力された定磁場を抽出する磁場抽出手段を備えることとしたため、 地磁気等の雑音磁場成分を除去した定磁場に基づいて位置検出を行うことが可能 であり、さらに正確な位置検出を行うことが可能である。

発明の効果

[0012] 本発明にかかる被検体内位置検出システムは、検体内導入装置が定磁場を発生 する磁場発生手段を備え、移動状態検出装置が磁場発生手段に起因した定磁場の 強度に基づ!ヽて被検体内導入装置の位置を検出する構成を有する。磁場発生手段 力も生じる定磁場は、被検体 1内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわら ず、磁場発生手段からの距離に応じて一様に減衰する特性を有することから、正確 な位置検出を行うことが可能であり、取得される正確な位置情報に基づ 、た正確な 移動状態の導出が可能である。また、磁場検出手段によって検出された磁場の中か ら雑音磁場成分を除去し、磁場発生手段から出力された定磁場を抽出する磁場抽 出手段を備えることとしたため、地磁気等の雑音磁場成分を除去した定磁場に基づ いて位置検出を行うことが可能であり、さらに正確な位置検出を行うことが可能である という効果を奏する。 図面の簡単な説明

[0013] [図 1]図 1は、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模 式図である。

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

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

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

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

[図 6]図 6は、実施の形態 1の変形例におけるテストカプセルの構成を示す模式図で ある。

[図 7]図 7は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模 式図である。

[図 8]図 8は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムを形成するカプセル 型内視鏡の構成を示す模式図である。

[図 9]図 9は、実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムを形成する位置情報 導出装置の構成を示す模式図である。

[図 10]図 10は、位置情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 11]図 11は、位置情報導出装置によるカプセル型内視鏡の指向方向導出の態様 を示す模式図である。

符号の説明

[0014] 1 被検体

2 テストカプセル

3 位置検出装置

4 表示装置

5 携帯型記録媒体

6a-6h 磁場検出装置 傾斜センサ

水平面内方位検出装置a、 9b 固定部材

0 位置情報導出装置

1 筐体

2 永久磁石

3 充填部材

4 雑音磁場成分データベース5 磁場抽出部

6 基準装置選択部

7 セレクタ

8 距離導出部

9 位置演算部

0 憶ュ -ッ卜

1 ケース部材

2 液体

3 球状体

4 加重部材

5 カプセル型内視鏡

6 位置検出装置

7 位置情報導出装置

8 LED

9 LED駆動回路

0 CCD

1 CCD駆動回路

2 機能実行部

3 RF送信ユニット

送信アンテナ部 35 システムコントロール回路

36 受信アンテナ部

37 分離回路

38 電力再生回路

39 昇圧回路

40 蓄電器

41 コントロール情報検出回路

44 指向方向データベース

45 指向方向検出部

46 アンテナ選択部

47 RF受信ユニット

48 画像処理ユニット

49 憶ユニット

50 発振器

51 コントロール情報入力ユニット

52 重畳回路

53 増幅回路

54 電力供給ユニット

ΑΙ'一 An 受信用アンテナ

Bl、一 Bm 給電用アンテナ

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、この発明を実施するための最良の形態である被検体内位置検出システムに ついて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、そ れぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図 面の相互間にお!/、ても互!、の寸法の関係や比率が異なる部分が含まれて!/、ることは もちろんである。

[0016] (実施の形態 1)

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

[0017] 表示装置 4は、位置検出装置 3によって取得されたテストカプセル 2の位置情報を 表示するためのものであり、携帯型記録媒体 5によって得られるデータに基づいて画 像表示を行うワークステーション等のような構成を有する。具体的には、表示装置 4は 、 CRTディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良 いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。

[0018] 携帯型記録媒体 5は、後述する位置情報導出装置 10および表示装置 4に対して 着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力および記録が可能な構造を 有する。具体的には、携帯型記録媒体 5は、テストカプセル 2が被検体 1の体腔内を 移動している間は位置情報導出装置 10に挿着されてテストカプセル 2の位置に関す る情報を記録する。そして、テストカプセル 2が被検体 1から排出された後に、位置情 報導出装置 10から取り出されて表示装置 4に挿着され、記録したデータが表示装置 4によって読み出される構成を有する。位置情報導出装置 10と表示装置 4との間の データの受け渡しをコンパクトフラッシュ (登録商標)メモリ等の携帯型記録媒体 5によ つて行うことで、位置情報導出装置 10と表示装置 4との間が有線接続された場合と異 なり、テストカプセル 2が被検体 1内部を移動中であっても、被検体 1が自由に行動す ることが可能となる。

[0019] テストカプセル 2は、カプセル型内視鏡等を被検体 1内に導入するに先立って、被 検体 1内にカプセル型内視鏡の通過が困難な狭窄部等が存在するか否か等の事前 検査を行う際に用いられるものである。すなわち、本実施の形態 1にかかる被検体内 位置検出システムは、力かるテストカプセル 2が被検体 1内でどのように移動するのか を調べるためのものであり、かかる目的を達成するために高精度の位置検出機構を 設けている。

[0020] 図 2は、テストカプセル 2の構造を示す模式図である。図 2に示すように、テストカブ セル 2は、カプセル型内視鏡の筐体と同様のカプセル形状を有する筐体 11と、筐体 11内部に配置された永久磁石 12と、筐体 11内面と永久磁石 12との間の隙間を埋 める部材として機能する充填部材 13とを備える。

[0021] 筐体 11は、例えば、生体適合性材料によって形成されており、被検体 1内に数日 間に渡って留まった場合に分解されるという特性を有する。筐体 11が生体適合性材 料によって形成されることによって、万一被検体 1内に導入したテストカプセル 2が被 検体 1の外部に排出されないような場合であっても、被検体 1に対して開腹手術等を 行う必要がな 、と 、う利点を有する。

[0022] 永久磁石 12は、特許請求の範囲における磁場発生手段として機能するものであり 、筐体 11内に収容可能なサイズの永久磁石によって構成され、磁場強度の時間変 動が無視しうる定磁場を出力するためのものである。なお、永久磁石 12の代わりに、 例えば定電流が供給されることによって定磁場を発生するコイル等を磁場発生手段 として用いることとしても良いが、永久磁石 12を用いることとした場合には駆動電力が 不要等の利点を有することから、永久磁石 12を用いて磁場発生手段を構成すること が好ましい。

[0023] 永久磁石 12から生じる定磁場は、図 2に示すように、 N極側から出力されて永久磁 石 12外部を進行した後に再び S極側に入力する閉曲線状の磁力線によって表現さ れる。ここで、図 2に示すように磁力線の進行方向は場所依存性を有するが、磁力線 によって表される定磁場の強度は、テストカプセル 2からの距離のみに応じて定まるも のとみなすことが可能である。すなわち、テストカプセル 2に内蔵される永久磁石 12 のサイズは、テストカプセル 2と磁場検出装置 6a— 6hとの間の距離と比較して無視で きる程度に微小であることから、テストカプセル 2から距離 rだけ離れた地点における 磁場強度 Pは、比例係数 OCを用いて、

P= a /r³ · · · (1)

と表される。本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、後述するように（ 1)式に示す関係に基づいてテストカプセル 2の位置を検出することとしている。

[0024] 充填部材 13は、筐体 11の内面と永久磁石 12との間を充填し、永久磁石 12の位置 を固定するためのものである。なお、充填部材 13を形成する材料は被検体 1に対し て悪影響を与えないものであって、例えば、硫酸バリウムによって充填部材 13は形 成される。硫酸バリウムは、 X線検査における造影剤として利用することが可能である ため、本実施の形態 1における位置検出にカ卩えて X線検査による位置検出が可能と なり、両者による検出結果を対比することによって、より正確な位置検出を行うことが 可能である。なお、本実施の形態 1において充填部材 13として硫酸バリウムを用いる ことは必須ではなぐ充填部材として機能するものであれば任意のものを用いることが 可能なのはいうまでもない。

[0025] 次に、位置検出装置 3について説明する。位置検出装置 3は、テストカプセル 2から 出力される定磁場に基づいて、被検体 1内部におけるテストカプセル 2の位置を検出 するためのものである。具体的には、位置検出装置 3は、図 1に示すように、テスト力 プセル 2から出力される定磁場の強度を検出する磁場検出装置 6a— 6hと、被検体 1 の傾斜の程度を検出する傾斜センサ 7と、水平面内における被検体 1の指向方向を 検出する水平面内方位検出装置 8と、磁場検出装置 6a— 6dおよび傾斜センサ 7を 被検体 1に対して固定する固定部材 9aと、磁場検出装置 6e— 6hおよび水平面内方 位検出装置 8を被検体 1に対して固定する固定部材 9bと、磁場検出装置 6a— 6hに よって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル 2の位置を導出する位置情報 導出装置 10とを備える。

[0026] 磁場検出装置 6a— 6hは、例えば、それぞれが配置された場所における検出磁場 の方向および強度を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置 6a— 6 hは、例えば、 MI (Magneto Impedance)センサを用いて形成されている。 Mlセンサは 、例えば FeCoSiB系アモルファスワイヤを感磁媒体として用いた構成を有し、感磁媒 体に高周波電流を通電した際に、外部磁界に起因して感磁媒体の磁気インピーダン スが大きく変化する Ml効果を利用して磁場強度の検出を行っている。磁場検出装置 6a— 6hとして他の磁場センサを用いることとしても良!、が、 Mlセンサを用いた場合 には、特に高い感度で磁場強度検出が行えるという利点を有する。

[0027] また、磁場検出装置 6a— 6hは、本実施の形態 1においてはそれぞれ立方体の頂 点を形成する位置に配置されており、力かる立方体の辺に対応して図 1に示すように xyz座標系が定められている。すなわち、磁場検出装置 6eを原点として、磁場検出 装置 6eから磁場検出装置 6fに向力う方向を x軸とし、磁場検出装置 6eから磁場検出 装置 6hに向力 方向を y軸とし、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6aに向力 方向 を z軸とする。また、磁場検出装置 6a— 6hは、磁場抽出部 15に対して、上記の X軸、 y軸、 z軸とそれぞれ平行な磁場成分を出力するものとする。なお、後述するように、 被検体 1の姿勢の変化等によって _xyz座標系の絶対的な方向は変化するため、固定 した絶対的な座標系を x'y'z'座標系と定義し、必要に応じて区別して説明する。また 、 x'y'z'座標系にお 、て z'軸の方向は鉛直方向に設定することとする。

[0028] 傾斜センサ 7は、被検体 1の傾斜程度を検出するためのものであり、特許請求の範 囲における鉛直方向検出手段の一態様として機能するものである。具体的には、傾 斜センサ 7は、所定の基準方向と鉛直方向とがなす角度を検出する機能を有する。 傾斜センサ 7は、固定部材 9aによって被検体 1に対して固定された状態で配置され ており、同じく被検体 1に対して固定された磁場検出装置 6a— 6hとの位置関係が固 定される。従って、傾斜センサ 7は、磁場検出装置 6a— 6hによって構成される xyz座 標系の鉛直方向に対する傾斜の程度を検出する機能を有する。なお、傾斜センサ 7 は、 1軸方向の傾斜のみを検出する構成としても良いが、より好ましくは 2軸方向に関 する傾斜を検出することとする。

[0029] 水平面内方位検出装置 8は、水平面内における被検体 1の指向方向を検出するた めのものである。具体的には、水平面内方位検出装置 8は、ジャイロ等の計測器によ つて形成されており、あらかじめ定めた所定方向と被検体 1の指向方向とがなす角度 を検出する機能を有する。また、水平面内方位検出装置 8は、固定部材 9bを介して 被検体 1に対して固定されていることから、水平面内方位検出装置 8によって検出さ れる方位角は、磁場検出装置 6a— 6hによって構成される xyz座標系の水平方向に 関する方位変動を検出する機能を有する。

[0030] 固定部材 9a、 9bは、磁場検出装置 6a— 6h、傾斜センサ 7および水平面内方位検 出装置 8を被検体 1に対して固定するためのものである。具体的には、固定部材 9a、 9bは、例えば弾性部材によって環状に形成されており、被検体 1の胴部に密着した 状態で固定される構成を有する。磁場検出装置 6a— 6dおよび傾斜センサ 7は、固定 部材 9aによって、磁場検出装置 6e— 6hおよび水平面内方位検出装置 8は、固定部 材 9bによって、それぞれ被検体 1に対して所定の位置に固着されている。従って、固 定部材 9a、 9bを被検体 1の胴部に密着固定することによって、磁場検出装置 6a— 6 h、傾斜センサ 7および水平面内方位検出装置 8は、被検体 1に対する相対位置が 固定された状態で配置されることとなる。

[0031] 次に、位置情報導出装置 10について説明する。位置情報導出装置 10は、磁場検 出装置 6a— 6hによって検出された磁場強度力もテストカプセル 2によって出力され た定磁場の強度を抽出し、抽出した磁場強度に基づ 、てテストカプセル 2の位置を 導出するためのものである。図 3は、位置情報導出装置 10の構成を示すブロック図 である。図 3に示すように、位置情報導出装置 10は、磁場検出装置 6a— 6hにおける 検出磁場カゝらテストカプセル 2から出力された定磁場を抽出する磁場抽出部 15と、 磁場抽出部 15による磁場抽出の際に用いられるデータをあら力じめ記憶する雑音磁 場成分データベース 14とを備える。また、位置情報導出装置 10は、磁場検出装置 6 a— 6hの中から基準となる磁場検出装置 (以下、「基準装置」と称する）を選択する基 準装置選択部 16と、基準装置選択部 16による選択結果に基づ!/、て所定数の磁場 検出装置において得られた磁場強度を出力するセレクタ 17と、セレクタ 17から出力 された磁場強度に基づいて、テストカプセル 2と基準装置等との間の距離を導出する 距離導出部 18と、導出された距離と距離の導出に用いた基準装置等の位置座標と を用いて演算処理を行うことによってテストカプセル 2の位置を導出する位置演算部 19と、位置演算部 19によって得られたテストカプセル 2の位置に関する情報を携帯 型記録媒体 5に記録するための記憶ユニット 20とを備える。

[0032] 雑音磁場成分データベース 14は、被検体 1がテストカプセル 2を導入する領域に 存在する地磁気成分等の雑音磁場について記憶するためのものである。具体的に は、雑音磁場成分データベース 14は、雑音磁場の強度および xV'z'座標系におけ る進行方向にっ 、て記憶する機能を有し、必要に応じて磁場抽出部 15に対して出 力する機能を有する。

[0033] 磁場抽出部 15は、磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場の中に含まれる 雑音磁場成分を除去し、テストカプセル 2内に備わる永久磁石 12によって出力され た定磁場を抽出するためのものである。磁場抽出部 15は、磁場検出装置 6a— 6h〖こ おける検出結果のみならず、雑音磁場成分データベース 14に記憶された情報およ び傾斜センサ 7、水平面内方位検出装置 8の検出結果を入力する構成を有し、入力 情報に基づいて磁場抽出を行う機能を有する。傾斜センサ 7および水平面内方位検 出装置 8の検出結果を用いるのは以下の理由である。

[0034] すなわち、雑音磁場成分データベース 14に記憶される雑音磁場成分は、その進行 方向が xV'z'座標系に基づいて記憶されている。一方で、磁場検出装置 6a— 6hに よって検出される磁場は、 xyz座標系に基づいて検出されることから、雑音磁場成分 の除去を行うためには、雑音磁場成分データベース 14に記憶された情報について X yz座標系に変換する必要がある。

[0035] このため、磁場抽出部 15は、傾斜センサ 7および水平面内方位検出装置 8の検出 結果に基づいて、磁場検出時における xyz座標系と xV'z'座標系との関係を導出し、 導出した座標系間の関係に基づいて雑音磁場成分のデータの座標変換処理を行つ ている。そして、磁場抽出部 15は、力かる座標変換処理を行った後、 x、 y、 zの各方 向に関して磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場と、雑音磁場成分との差 分値を導出し、導出した差分値を永久磁石 12によって出力された定磁場として基準 装置選択部 16およびセレクタ 17に出力して 、る。

[0036] 基準装置選択部 16は、磁場検出装置 6a— 6hの中から、検出した磁場強度の値が 最も大きいものを選択する機能を有する。具体的には、磁場検出装置 6a— 6hから出 力された磁場強度値を互いに比較し、最も大きな磁場強度を出力した磁場検出装置 (基準装置)を選択した後、基準装置を特定する情報 (例えば、磁場検出装置 6a— 6 hの中でいずれの装置が基準装置であるかの情報）をセレクタ 17に出力する。

[0037] セレクタ 17は、基準装置選択部 16による選択結果に基づいて複数の磁場検出装 置を選択し、自己が選択した磁場検出装置 (被選択装置）によって得られた磁場強 度と、基準装置によって得られた磁場強度とを距離導出部 18に出力するためのもの である。具体的には、セレクタ 17は、基準装置に対して互いに直交する方向に配置 された 3個の磁場検出装置を選択する機能を有する。すなわち、本実施の形態 1〖こ 力かる被検体内位置検出システムは、図 1にも示したように、磁場検出装置 6a— 6h は、それぞれが立方体の頂点を形成するよう配置されているため、任意の磁場検出 装置に対して、互いに直交する方向に位置する磁場検出装置が必ず 3個存在し、セ レクタ 17は、かかる 3個の磁場検出装置を被選択装置として選択する機能を有する。

[0038] 距離導出部 18は、セレクタ 17を介して入力された磁場強度に基づいて、基準装置 および被選択装置とテストカプセル 2との間の距離を導出するためのものである。具 体的には、距離導出部 18は、入力された磁場強度に対して、（1)式に示す演算処理 を行うことによって、磁場強度が検出された磁場検出装置とテストカプセル 2との間の 距離を導出する機能を有する。

[0039] 位置演算部 19は、基準装置等として選択された磁場検出装置とテストカプセル 2と の間の距離に基づいて所定の演算処理を行うことによって、テストカプセル 2の位置 を導出するためのものである。また、位置演算部 19は、テストカプセル 2の位置を導 出した後、導出結果を記憶ユニット 20に出力する機能を有する。

[0040] 次に、本実施の形態 1における位置情報導出装置 10の動作について説明する。図 4は、位置情報導出装置 10の動作を示すフローチャートであり、図 5は、位置導出動 作のアルゴリズムを説明するための模式図である。なお、図 5において、磁場検出装 置 6a— 6hによって構成される立方体の 1辺の長さを aとする。また、後述するように基 準装置として選択される磁場検出装置 6eの位置を原点とし、磁場検出装置 6eから磁 場検出装置 6fに向力 方向を X方向、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6hに向か う方向を y方向、磁場検出装置 6eから磁場検出装置 6aに向力 方向を z方向とする。 力かる xyz座標系に基づいて磁場検出装置 6a— 6hの位置を定めると共に、 xyz座 標系におけるテストカプセル 2の位置を (x、 y、 z)とする。以下、図 4および図 5を適宜 参照して位置情報導出装置 10の動作について説明を行う。

[0041] まず、位置情報導出装置 10は、磁場抽出部 15によって、磁場検出装置 6a— 6hに よって検出された磁場の中から永久磁石 12によって出力された定磁場の抽出を行う (ステップ S101)。具体的には、磁場抽出部 15は、雑音磁場成分データベース 14か ら入力された雑音磁場成分に関する xV'z'座標系における情報に対して傾斜センサ 7等によってえられた検出結果に基づいて xyz座標に変換する。そして、座標変換を 施した雑音磁場成分と磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場との差分値を 導出することで定磁場の抽出を行っている。 [0042] そして、位置情報導出装置 10は、基準装置選択部 16によって、磁場抽出部 15に よって抽出された定磁場の強度が最も高い値となる磁場検出装置を選択する (ステツ プ S102)。図 5の例では、最も高い磁場検出装置として磁場検出装置 6eが選択され た場合を示しており、以下の説明でも磁場検出装置 6eを基準装置として説明を行う。

[0043] そして、位置情報導出装置 10は、セレクタ 17によって、ステップ S102で選択した 基準装置に基づいて 3個の被選択装置を選択し (ステップ S103)、基準装置および 被選択装置によって検出され、磁場抽出部 15によって抽出された定磁場の強度を 距離導出部 18に出力する (ステップ S104)。図 5の例では、基準装置たる磁場検出 装置 6eに対して、磁場検出装置 6f、 6h、 6aがそれぞれ互いに直交する方向に配置 されていることから、セレクタ 17は、これらを被選択装置として選択する。

[0044] その後、位置情報導出装置 10は、距離導出部 18によって、ステップ S102におい て選択した基準装置の検出結果に基づいて得られた定磁場の強度と、ステップ S 10 3にお 、て選択した被選択装置の検出結果に基づ!/、て得られた定磁場の強度とに 基づいてテストカプセル 2との間の距離を導出する（ステップ S105)。具体的には、 距離導出部 18は、セレクタ 17を介して入力された磁場強度を用いて（1)式の演算を 行うことによって距離の導出を行う。図 5の例では、距離導出部 18は、基準装置およ び被選択装置の検出結果に基づ 、て得られた定磁場の強度に基づ 、て、テストカブ セル 2と磁場検出装置 6e、 6f、 6h、 6aとの距離 r、 r、 r、 rを導出している。

1 2 3 4

[0045] そして、位置情報導出装置 10は、位置演算部 19における演算処理によってテスト カプセル 2の位置の導出を行う（ステップ S106)。具体的には、テストカプセル 2の X 座標、 y座標および z座標を導出することによってテストカプセル 2の位置が導出され ることとなるため、磁場検出装置 6e、 6f、 6h、 6aの座標およびステップ S 105におい て導出された距離の値とを用いてテストカプセル 2の座標を導出して ヽる。

[0046] 例えば、テストカプセル 2の位置座標（x、 y、 z)は、図 5に示す位置関係から幾何的 に導出することが可能であって、具体的には以下の方程式を解くことによって導出さ れる。

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

1

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

3 …（4)

(x-0) ²+ (y-0) ²+ (z-a) ²=r ²

4 …（5)

[0047] なお、（2)式一（5)式にぉ 、て、未知数は 3個であることから、理論上は方程式の数 も 3個あれば十分である。し力しながら、実際の位置検出の際には、磁場検出装置 6a 一 6hの位置ずれや、距離導出誤差等によってテストカプセル 2の位置検出精度の低 下を抑制するため、（2)式一（5)式を解いた後に、 x、 y、 zの値が一意に定まるよう磁 場検出装置の座標等を補正することとしている。

[0048] 最後に、位置情報導出装置 10は、記憶ユニット 20によって、ステップ S106におい て導出されたテストカプセル 2の位置を記憶する (ステップ S107)。具体的には、テス トカプセル 2が被検体 1内に導入されている間は、記憶ユニット 20には携帯型記録媒 体 5が装着されていることから、記憶ユニット 20は、携帯型記録媒体 5に対してステツ プ S 106にお 、て得られた位置情報を記録させる。

[0049] 力かるステップ S102— S107の工程は、所定時間間隔ごとに繰り返し行われ、この 結果、携帯型記録媒体 5は、テストカプセル 2が被検体 1内をどのように移動したかに ついての情報を記録することとなる。そして、テストカプセル 2が被検体 1の外部に排 出された後、携帯型記録媒体 5は表示装置 4に装着され、使用者は、表示装置 4に 表示された記録結果に基づ 、て、テストカプセル 2が被検体 1内でどのように移動し たかを把握し、把握した結果により、被検体 1内のいかなる場所に狭窄部位が存在す るか等の判断を行う。

[0050] 次に、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明す る。まず、本実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムは、テストカプセル 2内 に備わる永久磁石 12によって出力される定磁場に基づいてテストカプセル 2の位置 を導出することとしている。電磁波等と異なり、定磁場は、伝播領域における比誘電 率および透磁率等の物理的パラメータの変動にかかわらずほぼ一意に強度が減衰 する特性を有することから、（1)式の関係が良好に成立するという特徴を有する。従 つて、人体内部のように、物理的パラメータが互いに異なる臓器等が存在する空間内 における位置検出であつても、電磁波等による位置検出の場合と比較して高 、精度 で位置検出を行うことが可能という利点を有する。 [0051] 力かる定磁場による利点としては、テストカプセル 2を被検体 1内に導入する際に、 被検体 1の負担を軽減することも挙げられる。すなわち、上述の理由により、本実施 の形態 1にかかる被検体内位置検出システムでは、テストカプセル 2の周囲環境の相 違による位置検出精度の低下が抑制されるという利点があるため、例えば、テスト力 プセル 2を被検体 1内に導入する際に、他の検査方法のように飲食を控える等の制 限を行う必要がない。従って、被検体 1はテストカプセル 2を用いた検査時においても 通常生活を営むことが可能となり、検査における被検体 1の負担を低減することが可 能である。

[0052] (変形例）

次に、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムの変形例について説明す る。本変形例では、テストカプセル内から出力される定磁場が常に鉛直方向となるよ う永久磁石 12の配置を工夫した構成を有する。

[0053] 図 6は、本変形例におけるテストカプセルの構成について示す模式図である。図 6 に示すように、本変形例におけるテストカプセルは、実施の形態 1と同様に筐体 11お よび充填部材 13を備える一方で、永久磁石 12がケース部材 21内に収容された構成 を有する。具体的には、永久磁石 12は、球状体 23内に保持された構成を有し、球状 体 23はケース部材 21内に保持される液体 22内に浮遊した状態で配置されて 、る。 また、球状体 23内には、永久磁石 12に対して、磁場出力方向に加重部材 24が配置 されており、球状体 23は、図 6に示すように、テストカプセルの指向方向の変動等に かかわらず加重部材 24が鉛直下方向に位置した状態で安定して 、る。

[0054] 力かる構成を有することにより、本変形例では、テストカプセル内に備わる永久磁石 12から出力される定磁場は常に鉛直方向となる。一方で、主要な雑音磁場成分であ る地磁気成分はほぼ水平方向に進行することから、磁場抽出部 15は、磁場検出装 置 6a— 6hによって検出された磁場について、鉛直方向成分のみを抽出すれば足り ることとなる。

[0055] 検出磁場の鉛直方向成分を抽出するためには、磁場抽出部 15は、磁場検出装置 6a— 6hによって検出された磁場について、傾斜センサ 7によって検出された鉛直方 向と平行な成分のみを抽出することで、永久磁石 12から出力された定磁場の抽出を 完了することが可能である。従って、本変形例においては、位置検出装置 3は水平面 内方位検出装置 8を備える必要が無ぐ位置情報導出装置 10は、雑音磁場成分デ ータベース 14を省略することが可能となる。さらに、本変形例において磁場抽出部 1 5は、差分値導出等の処理を省略することが可能となることから、図 6に示すテスト力 プセルを使用することによって、簡易な構成で雑音磁場成分の影響を低減した被検 体内位置検出システムを実現することが可能である。

[0056] (実施の形態 2)

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

[0057] 図 7は、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模 式図である。図 7に示すように、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システム は、被検体内導入装置の一例たるカプセル型内視鏡 25と、位置検出装置 26とを備 える。なお、図 7には実施の形態 1における表示装置 4および携帯型記録媒体 5に相 当する構成要素を図示して 、な 、が、このことは本実施の形態 2にお 、てこれらを除 外する趣旨ではない。また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムに おいて、実施の形態 1と同様の符号、名称を付した構成要素については、以下で特 に言及しない限り、実施の形態 1と同様の構成'作用を有するものとする。

[0058] 位置検出装置 26は、図 7に示すように、磁場検出装置 6a— 6hと、傾斜センサ 7と、 水平面内方位検出装置 8と、磁場検出装置 6a— 6h等を被検体 1に対して固定する 固定部材 9a、 9bと、カプセル型内視鏡 25から送信される無線信号を受信するため の受信用アンテナ A1— Anと、磁場検出装置 6a— 6hおよび受信用アンテナ A1— A nによって得られた情報を処理し、カプセル型内視鏡 25の被検体 1内における位置 情報を取得する位置情報導出装置 27とを備える。なお、図 7では省略したが、位置 検出装置 26は後述する給電用アンテナ B1— Bmも備えた構成を有する。

[0059] 受信用アンテナ A1— Anは、カプセル型内視鏡 25から送信される無線信号を受信 するためのものである。後述するように本実施の形態 2におけるカプセル型内視鏡 25 は、被検体 1内部の画像を撮像して外部に無線送信する機能を有し、受信用アンテ ナ A1— Anは、カプセル型内視鏡 25から送信される無線信号を受信し、位置情報導 出装置 27に出力する構成を有している。受信用アンテナ A1— Anは、具体的には例 えば、ループアンテナと、ループアンテナを被検体 1に固定するための固着手段とに よって構成されている。なお、カプセル型内視鏡 25から無線信号が送信された際に 受信用アンテナ A1— Anのすべてによって受信する構成としても良い。しかしながら 、本実施の形態 2では、複数存在する受信用アンテナ A1— Anのうち、後述するアン テナ選択部 46によって受信に最も適して 、ると判断される受信用アンテナを用 V、て 受信することとしている。

[0060] カプセル型内視鏡 25は、実施の形態 1におけるテストカプセル 2と同様に、磁場発 生手段としての永久磁石 12を備える。また、カプセル型内視鏡 25は、被検体 1内部 に対して所定機能を実行する機能実行手段としての機能と、位置検出装置 26から送 信される無線信号を受信する受信装置としての機能とを備え、各機能に対応した構 成要素を備える。

[0061] まず、カプセル型内視鏡 25は、あらかじめ定められた所定機能を実行する機能実 行手段としての機能と、機能実行手段によって得られた情報を無線送信する送信装 置としての機能とを実現するための構成を有する。図 8は、カプセル型内視鏡 25の 構成を示すブロック図である。具体的には、カプセル型内視鏡 25は、被検体 1の内 部を撮影する際に撮像領域を照射するための照明手段として機能する LED28と、 L ED28の駆動状態を制御する LED駆動回路 29と、 LED28によって照射された領域 力もの反射光像の撮像を行う撮像手段として機能する CCD30と、 CCD30の駆動状 態を制御する CCD駆動回路 31とを備える。なお、 LED28、 LED駆動回路 29、 CC D30および CCD駆動回路 31は、全体として所定の機能を果たす機能実行部 32とし て定義される。 [0062] また、カプセル型内視鏡 25は、 CCD30によって撮像された画像データを変調して RF信号を生成する RF送信ユニット 33と、 RF送信ユニット 33から出力された RF信号 を無線送信する無線手段としての送信アンテナ部 34と、 LED駆動回路 29、 CCD駆 動回路 31および RF送信ユニット 33の動作を制御するシステムコントロール回路 35と を備える。

[0063] これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡 25は、被検体 1内に導入され ている間、 LED28によって照明された被検部位の画像データを CCD30によって取 得する。そして、取得された画像データは、 RF送信ユニット 33において RF信号に変 換された後、送信アンテナ部 34を介して外部に送信される。

[0064] また、カプセル型内視鏡 25は、位置検出装置 26から送信される無線信号を受信 するための構成を有する。具体的には、カプセル型内視鏡 25は、位置検出装置 26 側から送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部 36と、受信アンテナ部 36で 受信した信号から給電用信号を分離する分離回路 37とを備える。さらに、カプセル 型内視鏡 25は、分離された給電用信号から電力を再生する電力再生回路 38と、再 生された電力を昇圧する昇圧回路 39と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器 40とを 備える。また、カプセル型内視鏡 25は、分離回路 37で給電用信号と分離された成分 力 コントロール情報信号の内容を検出し、検出したコントロール情報信号をシステ ムコントロール回路 35に対して出力するコントロール情報検出回路 41を備える。なお 、システムコントロール回路 35は、蓄電器 40から供給される駆動電力を他の構成要 素に対して分配する機能も有する。

[0065] これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡 25は、まず、位置検出装置 26 側から送られてきた無線信号を受信アンテナ部 36において受信し、分離回路 37に よって、受信した無線信号力も給電用信号およびコントロール情報信号を分離する。 分離回路 37によって分離されたコントロール情報信号は、コントロール情報検出回 路 41を経てシステムコントロール回路 35に出力され、 LED28、 CCD30および RF 送信ユニット 33の駆動制御に使用される。一方、給電用信号は、電力再生回路 38 によって電力として再生され、再生された電力は昇圧回路 39によって電位を蓄電器 40に適した電位にまで昇圧された後、蓄電器 40に蓄積される。 [0066] 次に、位置情報導出装置 27の構成について説明する。位置情報導出装置 27は、 カプセル型内視鏡 25の位置を導出する機能のみならず指向方向を導出する機能を 有し、さらにカプセル型内視鏡 25から送信された無線信号を受信する受信装置とし ての機能と、カプセル型内視鏡 25に対して所定の信号を無線送信する送信装置とし ての機能とを備える。以下、位置情報導出装置 27の構成について、各機能に対応し た構成要素ごとに説明を行う。

[0067] 図 9は、位置情報導出装置 27の構成を示すブロック図である。本実施の形態 2に おける位置情報導出装置 27は、カプセル型内視鏡 25の被検体 1内における位置を 検出する構成要素として、雑音磁場成分データベース 14、磁場抽出部 15基準装置 選択部 16、セレクタ 17、距離導出部 18および位置演算部 19を備えた構成を有する 。ここで、本実施の形態 2では磁場検出装置 6a— 6hが磁場強度のみならず磁場方 向についても位置情報導出装置 27に対して出力する構成を有するため、基準装置 選択部 16は、磁場検出装置 6a— 6hから出力された情報のうち、磁場強度を抽出し て基準装置の選択を行うこととし、距離導出部 18は、セレクタ 17から入力された情報 のうち、基準装置および被選択装置において受信された磁場強度を抽出して距離の 導出を行う機能を有する点で実施の形態 1と相違する。なお、本実施の形態 2におけ るカプセル型内視鏡 25の位置の検出動作については実施の形態 1とほぼ同様であ ることとし、詳細な説明については省略する。

[0068] さらに、位置情報導出装置 27は、後述するようにカプセル型内視鏡 25の指向方向 を検出する際に使用される指向方向データベース 44と、セレクタ 17から出力された、 所定の磁場検出装置 6における磁場方向とに基づ!/、てカプセル型内視鏡 25の指向 方向を検出する指向方向検出部 45とを備える。指向方向データベース 44は、磁場 検出装置 6において受信される磁場の強度および磁場検出装置 6とカプセル型内視 鏡 25の位置関係に対するカプセル型内視鏡 25の指向方向に関するデータをあらか じめ記憶したものである。なお、指向方向データベース 44および指向方向検出部 45 の動作の具体的内容については、後に詳細に説明する。

[0069] また、位置情報導出装置 27は、カプセル型内視鏡 25から無線送信された、被検体 1内部の画像データを受信する受信装置としての構成を有する。具体的には、位置 情報導出装置 27は、受信用アンテナ A1— Anの中からデータ受信に使用するもの を選択するアンテナ選択部 46と、選択した受信用アンテナ受信された無線信号に対 して復調等の所定の処理を行い、無線信号の中力もカプセル型内視鏡 25によって 取得された画像データを抽出し、出力する RF受信ユニット 47と、出力された画像デ ータに必要な処理を行う画像処理ユニット 48と、画像処理が施された画像データを 記録するための記憶ユニット 49とを備える。

[0070] アンテナ選択部 46は、カプセル型内視鏡 25から送信される無線信号を受信する のに最も適した受信用アンテナを選択するためのものである。具体的には、アンテナ 選択部 46は、あら力じめ受信用アンテナ A1— Anの位置を把握していると共に、位 置演算部 19によって導出されたカプセル型内視鏡 25の位置に関する情報と、指向 方向検出部 45によって導出されたカプセル型内視鏡 25の指向方向に関する情報と が入力される構成を有する。このため、アンテナ選択部 46は、カプセル型内視鏡 25 の位置および指向方向との関係にお 、て、最も良好な受信感度を有するものと推定 される受信用アンテナを選択し、選択した受信用アンテナにおいて受信された無線 信号を RF受信ユニット 47に出力する機能を有する。

[0071] 記憶ユニット 49は、画像処理ユニット 48から出力される画像データと、出力される 画像データが撮像された時点におけるカプセル型内視鏡 25の位置および指向方向 とを対応づけて記憶する機能を有する。すなわち、位置情報導出装置 27は、図 9〖こ も示すように記憶ユニット 49に位置演算部 19、指向方向検出部 45および画像処理 ユニット 48において得られた情報が出力される構成を有しており、記憶ユニット 49は 、これらの情報を対応づけた状態で記憶する機能を有する。この結果、記憶ユニット 49は、被検体 1内部の所定領域の画像データと、かかる画像データを撮像した時点 におけるカプセル型内視鏡 25の位置および指向方向とが対応づけられた状態で記 憶されている。

[0072] また、位置情報導出装置 27は、カプセル型内視鏡 25に対して送信する給電用信 号等を生成し、給電用アンテナ B1— Bmに対して出力する構成を有する。具体的に は、位置情報導出装置 27は、給電用信号を生成する機能および発振周波数を規定 する機能を有する発振器 50と、カプセル型内視鏡 25の駆動状態の制御のためのコ ントロール情報信号を生成するコントロール情報入力ユニット 51と、給電用信号とコ ントロール情報信号とを合成する重畳回路 52と、合成された信号の強度を増幅する 増幅回路 53とを備える。増幅回路 53で増幅された信号は、給電用アンテナ B1— B mに送られ、カプセル型内視鏡 25に対して送信される。なお、位置情報導出装置 27 は、所定の蓄電装置または AC電源アダプタ等を備えた電力供給ユニット 54を備え、 位置情報導出装置 27の各構成要素は、電力供給ユニット 54から供給される電力を 駆動エネルギーとして ヽる。

[0073] 次に、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムにおける、カプセル型 内視鏡 25の指向方向を検出することの意義および指向方向検出動作の内容につい て説明する。上述したように、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは 、カプセル型内視鏡 25が所定の機能実行手段を備え、かかる機能実行手段によつ て取得された情報を位置検出装置 26側に無線送信する構成を有する。そのため、 位置検出装置 26は、送信された無線信号を受信するための複数の受信用アンテナ A1— Anを備え、アンテナ選択部 46によって力かる複数の受信用アンテナ A1— An の中から受信に最適な受信用アンテナを選択する構成を有する。

[0074] 複数の受信用アンテナ A1— Anの中から最適な受信用アンテナを選択するァルゴ リズムとしては、第 1にカプセル型内視鏡 25との位置関係によって決定することが挙 げられる。例えば、カプセル型内視鏡 25から送信される無線信号は、距離に応じて 減衰するとの過程のもとで、実施の形態 1と同様の位置検出機構を用 Vヽてカプセル 型内視鏡 25の位置を導出し、導出された位置に最も近い受信用アンテナを使用す ることが考免られる。

[0075] し力しながら、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信する場合には、アンテナと の位置関係のみによって受信用アンテナを選択することは必ずしも適切ではない。 すなわち、カプセル型内視鏡 25からの無線送信に用いられる送信アンテナ部 34は 、例えばループアンテナ等によって構成されること等に起因して、あらゆる方向に均 等な強度で無線信号を送信するのではなぐある程度の指向性を持って無線信号を 送信する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信するのに 最も適した受信用アンテナは、カプセル型内視鏡との位置関係のみによって決定さ れるのではなぐ送信アンテナ部 34から送信される無線信号の指向性をも考慮して 決定されることが好ましい。そして、送信アンテナ部 34は、カプセル型内視鏡 25内に 固定されていることから、送信される無線信号の指向方向を検出するためには、被検 体 1内におけるカプセル型内視鏡 25の指向方向を把握することが重要となる。协 る事情に基づいて、本実施の形態 2では、実施の形態 1と同様にカプセル型内視鏡 25の被検体 1内における位置を検出する機構を備えるのみならず、指向方向データ ベース 44および指向方向検出部 45を新たに備えることによって、カプセル型内視鏡 25の指向方向を検出することとしている。

[0076] 図 10は、本実施の形態 2において、指向方向検出部 45におけるカプセル型内視 鏡 25の指向方向の検出動作を説明するためのフローチャートである。また、図 11は 、カプセル型内視鏡の指向方向と磁場検出装置 6との関係について示す模式図であ る。以下図 10および図 11を適宜参照しつつ指向方向検出部 45の動作を説明する。

[0077] まず、指向方向検出部 45は、カプセル型内視鏡 25の位置と、複数存在する磁場 検出装置 6a— 6hの中から選択された磁場検出装置によって検出され、磁場抽出部 15によって抽出された定磁場の方向とを入力する (ステップ S201)。磁場検出装置 6 の選択アルゴリズムは任意のものとして良いが、本実施の形態 2では、例えば最も受 信磁場強度の大きい磁場検出装置 6を選択するものとする。図 11の例では、指向方 向検出部 45によって、選択された磁場検出装置 6の座標（a、 a、 a )および矢印で

1 2 3

示す方向ベクトルによって表現される磁場方向が把握される。

[0078] そして、指向方向検出部 45は、ステップ S201において選択された磁場検出装置 6 のカプセル型内視鏡 25に対する相対位置を導出する (ステップ S202)。具体的には 、指向方向検出部 45は、位置演算部 19によって導出されたカプセル型内視鏡 25の 位置を入力され、ステップ S 201において選択された磁場検出装置 6についてカプセ ル型内視鏡 25に対する相対座標を導出する。図 11の例では、磁場検出装置 6の座 標（a、 a、 a )と、カプセル型内視鏡 25の座標（x、 y、 z)に基づいて、カプセル型内

1 2 3

視鏡 25の位置を原点とした磁場検出装置 6の相対位置座標 (a -X, a y, a z)が

1 2 3 導出される。

[0079] その後、指向方向検出部 45は、ステップ S 201において入力された磁場方向と、ス テツプ S202において選択された磁場検出装置 6の相対位置とを指向方向データべ ース 44に入力し、カプセル型内視鏡 25の指向方向に関するデータを取得する (ステ ップ S 203)。図 11に示すように、カプセル型内視鏡 25内に備わる永久磁石 12から 出力される定磁場の方向は、カプセル型内視鏡 25の指向方向およびカプセル型内 視鏡 25に対する位置によって一意に定まる性質を有することから、指向方向データ ベース 44には、あらかじめカプセル型内視鏡 25の指向方向、カプセル型内視鏡 25 に対する相対座標および相対座標における定磁場の方向が対応づけられた状態で 記憶されている。このため、指向方向データベース 44に対して磁場検出装置 6の相 対座標および検出された定磁場の方向を入力することによって、カプセル型内視鏡 25の指向方向を抽出することが可能である。図 11の例では、指向方向データベース 44の出力結果に基づいて、カプセル型内視鏡 25の指向方向が（X、 y、 z )であるこ

1 1 1 とが導出される。

[0080] 最後に、指向方向検出部 45は、取得したカプセル型内視鏡 25の指向方向に関す るデータをアンテナ選択部 46および記憶ユニット 49に出力する (ステップ S204)。ァ ンテナ選択部 46は、指向方向に関するデータと、位置演算部 19から出力された位 置に関する情報とに基づ 、て受信に最適な受信用アンテナを選択し、記憶ュ-ット 4 9は、所定時刻におけるカプセル型内視鏡 25の指向方向を、画像データおよびカブ セル型内視鏡 25の位置情報と対応づけて記憶する。

[0081] 次に、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明す る。まず、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、実施の形態 1と 同様にカプセル型内視鏡 25内に永久磁石 12を備え、検出された磁場カゝら永久磁石 12から出力される定磁場を抽出し、抽出した定磁場に基づ ヽてカプセル型内視鏡 2 5の位置検出を行っている。既に述べたように定磁場は、被検体 1内の臓器等におけ る比誘電率、導電率等の値の違いに関わらず距離に応じてほぼ一様に減衰する特 性を有することから、無線信号を用いて位置検出を行った場合と比較して、カプセル 型内視鏡 25の位置を正確に検出できるという利点を有する。

[0082] また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、永久磁石 12から出 力される定磁場に基づいてカプセル型内視鏡 25の指向方向を検出する構成を有す る。位置検出の場合と同様に、永久磁石 12から出力される定磁場は、被検体 1内の 構成物による影響を受けにくいと共に、所定の位置における磁場方向は、カプセル 型内視鏡 25の指向方向およびカプセル型内視鏡 25に対する相対位置に基づいて ほぼ一意に定まるという特性を有する。従って、あら力じめ永久磁石 12によって出力 される定磁場の方位分布を導出して指向方向データベース 44に記憶し、磁場検出 装置 6によって得られた情報に基づ!/、て指向方向データベース 44を参照することに よって、カプセル型内視鏡 25の指向方向を正確に検出することが可能である。

[0083] さらに、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、位置検出の場合と 同様に定磁場に基づいてカプセル型内視鏡 25の指向方向を検出する構成を有す ることから、簡易な構成でシステムを実現できるという利点を有する。すなわち、本実 施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムは、カプセル型内視鏡 25の指向方 向を検出する機能を備えるにあたってカプセル型内視鏡 25内に新たな構成要素を 追加する必要がなぐ小型かつ低コストの位置情報検出システムを構築することが可 能である。

[0084] また、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、導出されたカプセ ル型内視鏡 25の位置および指向方向に基づいて、アンテナ選択部 46が受信用ァ ンテナを選択する構成を有する。受信用アンテナにおける無線信号の受信感度は、 カプセル型内視鏡 25からの距離およびカプセル型内視鏡 25内に備わる送信アンテ ナ部 34の指向性に依存する。従って、カプセル型内視鏡 25の位置および指向方向 に基づいて使用する受信用アンテナを的確に選択することが可能となり、カプセル型 内視鏡 25から送信される無線信号を常に高感度で受信可能な位置情報検出システ ムを実現することが可能である。

[0085] さらに、本実施の形態 2にかかる被検体内位置検出システムでは、撮像された被検 体 1内の画像データと、導出されたカプセル型内視鏡 25の位置および指向方向とを 、記憶ユニット 49に出力する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡 25によって 取得された画像データと、導出されたカプセル型内視鏡 25の撮像時における位置 および指向方向とを対応づけて記憶することが可能であり、表示装置 4によって画像 データを表示する際に、所定の範囲に位置する画像データのみを表示するよう指定 することが可能である。すなわち、表示装置 4においてあらゆる画像データを表示す るのではなぐ使用者にとって関心のある領域、例えば小腸のみの画像データを表 示させることが可能となり、医師等にとって利便性を有する位置情報検出システムを 実現することが可能である。

[0086] 以上、実施の形態 1、 2に渡って本発明を説明したが、本発明は上記のものに限定 されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能 である。例えば、実施の形態 1にかかる被検体内位置検出システムにおいて、実施の 形態 2と同様にテストカプセル 2の指向方向を導出する構成を備えることとしても良い し、実施の形態 1の変形例におけるテストカプセルの構成を実施の形態 2における力 プセル型内視鏡 25の構成に流用しても良い。

[0087] また、実施の形態 1、 2では、複数の磁場検出装置 6および磁場検出装置 6につい て、それぞれが立方体の頂点を検出するよう被検体 1の外表面上に配置する構成と しているが、力かる配置態様に限定する必要はない。すなわち、磁場検出装置 6等に ついては、あらかじめ被検体 1に対する相対位置が把握されていれば足り、かかる相 対位置を用いれば、立方体状に配置されなくとも位置検出および指向方向の検出は 可能である。また、磁場検出装置 6等の個数についても 8個に限定する必要はなぐ 最も簡易な構成としては単一の磁場検出装置 6等を用いたシステムを構築することが 可能である。すなわち、被検体内導入装置たるテストカプセル 2またはカプセル型内 視鏡 25は、被検体 1内を任意に移動するのではなぐ食道、胃、小腸および大腸等 の所定臓器内のある程度定まった経路に従って移動する構成を有する。従って、あ らかじめ被検体内導入装置の移動経路を前もってある程度把握しておくことは可能 であり、事前に把握した経路情報と、単一の磁場検出装置によって受信された定磁 場の強度とを用いて被検体内導入装置の位置検出を行うこととしても良い。

[0088] さらに、実施の形態 1、 2では、基準装置選択部 42およびセレクタ 17を用いて基準 装置および被選択装置を選択し、これらによって検出された磁場強度に基づいて位 置検出を行うこととしている。しかしながら、力かる構成は本発明に必須ではなぐ例 えば、磁場検出装置 6a— 6hのすべてについて検出強度に基づくテストカプセル 2ま たはカプセル型内視鏡 24との間の距離の導出を行い、（2)式一（5)式と同様の方程 式を 8通り形成し、テストカプセル 2等の位置を導出することとしても良い。かかる構成 とした場合、例えば最小二乗法を用いた演算が可能となることから、テストカプセル 2 等の位置の導出誤差をさらに低減できるという利点を有する。

[0089] 同様に、例えば実施の形態 2において、複数の磁場検出装置 6を用いてカプセル 型内視鏡 25の指向方向を導出することとしても良い。すなわち、上記した手法による 指向方向の導出を複数の磁場検出装置 6について行い、それぞれによって得られた 指向方向の平均を導出する等の手法を用いることで、より正確な指向方向の導出を 行う構成とすることも好ましい。このことは被検体内導入装置の位置検出についても 同様であって、異なる組み合わせの磁場検出装置 6等を用いて複数回の位置検出 を行い、それぞれによって得られた位置を平均化する構成を採用しても良い。

[0090] また、実施の形態 2にお 、て、撮像手段たる CCD30等および照明手段たる LED2 8等を備えた機能実行部 32について説明したが、機能実行部としてはこれらの他に 、被検体 1内における pH、温度に関する情報を取得する構成としても良い。また、被 検体内導入装置が振動子を備える構成として、被検体 1内の超音波画像を取得する 構成としても良い。さらに、これらの被検体内情報の中から複数の情報を取得する構 成としても良い。

[0091] また、給電用アンテナ B1— Bmから出力される無線信号としては、必ずしもコント口 ール情報信号と給電用信号とを重畳したものとする必要はないし、さらには位置検出 装置カゝらカプセル型内視鏡に対して無線送信を行わない構成としても良い。また、給 電用信号と、コントロール情報信号以外の信号とを重畳して送信する構成としても良 い。さらに、位置検出装置 26は、カプセル型内視鏡から出力される無線信号の受信 のみを行う構成としても良いし、カプセル型内視鏡内に記憶部を設け、被検体 1外部 に排出された後に記憶部力 情報を取り出す構成としても良い。

[0092] また、実施の形態 2では、給電用アンテナ B1— Bmの選択に関して特に言及してい ないが、受信用アンテナ A1— Anの場合と同様に、カプセル型内視鏡 25の位置およ び指向方向に基づ ヽて最適なものを選択して無線送信を行う構成としても良 ヽ。す なわち、給電用信号等の供給効率を向上させるために、すべての給電用アンテナか ら一様に無線信号を送信するのではなぐカプセル型内視鏡 25の指向方向等を用 いることで、カプセル型内視鏡 25内に備わる受信アンテナ部 36の指向方向等に対 応したアンテナ選択を行うことも可能である。

産業上の利用可能性

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

Claims

請求の範囲

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

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

前記位置検出装置は、

磁場を検出する磁場検出手段と、

前記磁場検出手段によって検出された磁場の中から雑音磁場成分を除去し、前記 磁場発生手段によって出力された定磁場を抽出する磁場抽出手段と、

前記磁場抽出手段によって抽出された定磁場の強度に基づいて、前記被検体内 における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段と、 を備えたことを特徴とする被検体内位置検出システム。

[2] 前記位置検出装置は、前記磁場検出手段によって検出される雑音磁場成分の方 向および強度を記憶する雑音磁場成分記憶手段をさらに備え、

前記磁場抽出手段は、前記磁場検出手段によって検出された磁場と、前記雑音磁 場成分記憶手段に記憶された雑音磁場成分との差分値を導出することによって前記 磁場発生手段から出力された定磁場の抽出を行うことを特徴とする請求項 1に記載 の被検体内位置検出システム。

[3] 前記雑音磁場成分記憶手段は、前記雑音磁場成分として少なくとも地磁気成分を 記憶することを特徴とする請求項 2に記載の被検体内位置検出システム。

[4] 前記位置検出装置は、

鉛直方向と、前記磁場検出手段における座標系との対応関係を検出する鉛直方 向検出手段と、

基準水平面内方位と、前記磁場検出手段における座標系との対応関係を検出す る水平面内方位検出手段とをさらに備え、

前記磁場抽出手段は、

前記水平方向検出手段および前記方位検出手段によって検出された対応関係に 基づいて、前記磁場検出手段によって検出された磁場と前記雑音磁場成分記憶手 段に記憶された雑音磁場成分との各方位における差分値を導出することを特徴とす る請求項 2に記載の被検体内位置検出システム。

[5] 前記磁場検出手段は、前記被検体に対して固定された状態で配置され、

前記鉛直方向検出手段は、前記被検体の鉛直方向に対する傾斜を検出する傾斜 センサ手段を備えることを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[6] 前記磁場発生手段は、定磁場の出力方向が鉛直方向となるよう前記被検体内導 入装置内に配置され、

前記磁場抽出手段は、前記磁場検出手段によって検出された磁場成分から、鉛直 方向の磁場成分を抽出することを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出シ ステム。

[7] 前記位置検出装置は、前記磁場検出手段を複数備え、

前記位置情報導出手段は、

前記複数の磁場検出手段の検出結果力 前記磁場抽出手段によって抽出された 定磁場の強度に基づいて前記被検体内導入装置と前記複数の磁場検出手段のそ れぞれとの間の距離を導出する距離導出手段と、

導出された距離に基づいて所定の演算処理を行うことによって前記被検体内導入 装置の位置を導出する位置演算手段と、

を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

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

前記位置検出装置は、

前記磁場抽出手段によって抽出された定磁場の進行方向に基づ!/、て、前記被検 体内における前記被検体内導入装置の指向方向を検出する指向方向検出手段をさ らに備えたことを特徴とする請求項 1に記載の被検体内位置検出システム。

[9] 前記位置検出装置は、前記磁場発生手段からの距離、前記磁場抽出手段によつ て抽出される磁場成分の方向および前記被検体内導入装置の指向方向の対応関 係をあら力じめ記録した指向方向データベースをさらに備え、 前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースに記憶された対応関係に 基づいて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする請求項 8に 記載の被検体内位置検出システム。

[10] 前記被検体内導入装置は、

前記被検体内情報を取得する所定の機能実行手段と、

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

前記位置検出装置は、

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

[11] 前記受信手段は複数配置され、

前記位置検出装置は、前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内 導入装置の位置および指向方向に基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信 手段を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項 10に記載の被検体 内位置検出システム。

[12] 前記機能実行手段は、

前記被検体内を照射する照明手段と、

前記照明手段によって照射された領域の画像を取得する撮像手段と、 を備えたことを特徴とする請求項 10に記載の被検体内位置検出システム。

[13] 前記位置検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時 における前記被検体内導入装置の位置とを対応づけて記憶する記憶手段をさらに 備えることを特徴とする請求項 12に記載の被検体内位置検出システム。