(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生する磁界発生コイルが内部に設けられたカプセル型医療装置と、
各々が前記磁界発生コイルが発生する磁界を検出して検出信号を出力する複数の検出コイルと、
磁界を検出して検出信号を出力し、前記磁界発生コイルが発生する磁界に対するＳＮ比が、前記複数の検出コイルの各々により検出された検出信号におけるＳＮ比よりも小さい位置に配置された少なくとも１つの参照コイルと、
前記少なくとも１つの参照コイルから出力された検出信号に基づく磁界の検出値である参照磁界検出値を用いて、前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正する磁界補正部と、
を備えることを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記複数の検出コイルは第１の平面上に配置され、
前記少なくとも１つの参照コイルは前記第１の平面と平行な第２の平面上に配置され、
前記第１の平面と前記第２の平面との間隔は、前記カプセル型医療装置の検出対象領域と前記第１の平面との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記第２の平面は、前記第１の平面に対して前記検出対象領域の反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記複数の磁界検出値及び前記少なくとも１つの参照磁界検出値を記憶する記憶部と、
前記磁界発生コイルが磁界を発生していない状態において、前記複数の検出コイルの少なくともいずれかから出力された第１の検出信号に基づく磁界検出値と、前記第１の検出信号と同一のタイミングで前記少なくとも１つの参照コイルから出力された第２の検出信号に基づく参照磁界検出値との比を算出して前記記憶部に記憶させる補正係数算出部と、をさらに備え、
前記磁界補正部は、前記磁界発生コイルが磁界を発生した状態において、前記少なくとも１つの参照コイルから出力された第３の検出信号に基づく参照磁界検出値と前記比とに基づいて補正値を算出し、該補正値を用いて、前記第３の検出信号と同一のタイミングで前記複数の検出コイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正することを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記複数の検出コイルは、各々の中心軸が互いに異なる方向を向いた３つの検出コイルを含み、
前記少なくとも１つの参照コイルは、各々の中心軸が互いに異なる方向を向いた３つの参照コイルを含み、
前記補正係数算出部は、互いに平行な中心軸をそれぞれ有する前記検出コイルと前記参照コイルとの間で、前記比を算出することを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記複数の磁界検出値に基づいて、前記カプセル型医療装置の位置を算出する位置算出部と、
前記参照コイルを複数備えると共に、
前記位置算出部による前記カプセル型医療装置の位置算出結果に基づき、１つの前記参照コイルを選択する制御部をさらに備え、
前記磁界補正部は、前記制御部により選択された参照コイルから出力された検出信号に基づく参照磁界検出値を用いて、前記複数の磁界検出値を補正することを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項７】
磁界を発生する磁界発生コイルが内部に設けられたカプセル型医療装置と、
各々が前記磁界発生コイルが発生する磁界を検出して検出信号を出力する複数の検出コイルと、
前記複数の検出コイルのうちの少なくとも１つの検出コイルを選択する制御部と、
前記制御部により選択された前記少なくとも１つの検出コイルから出力された検出信号に基づく磁界の検出値である参照磁界検出値を用いて、前記複数の検出コイルのうち、前記制御部により選択されなかった前記検出コイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正する磁界補正部と、
を備えることを特徴とする位置検出システム。
【請求項８】
前記複数の磁界検出値に基づいて、前記カプセル型医療装置の位置を算出する位置算出部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置算出部による前記カプセル型医療装置の位置算出結果に基づき、前記磁界発生コイルが発生する磁界に対するＳＮ比が最も小さい前記検出コイルを選択することを特徴とする請求項７に記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記磁界補正部は、前記複数の検出コイルから出力された検出信号の各々に対し、
検出信号に含まれる第１の周波数帯域成分の第１の値を出力する第１フィルタ処理と、
前記参照コイルから出力された検出信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分の第２の値を出力する第２フィルタ処理と、
前記参照コイルから出力された検出信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分と異なる第２の周波数帯域成分の第３の値を出力する第３フィルタ処理と、
前記第１の値と前記第２の値との比率を算出する比率算出処理と、
前記比率と前記第３の値とを用いて、前記複数の検出コイルから出力された検出信号に含まれる環境磁界成分の値を算出する環境磁界算出処理と、
前記複数の検出コイルから出力された検出信号の出力値から前記環境磁界成分の値を減算することにより、前記磁界発生コイルが発生する磁界の磁界成分の値を算出する減算処理と、
を施すことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記参照コイルが複数設けられ、
複数の前記参照コイルがそれぞれ出力した検出信号のうちから、前記磁界補正部において用いる参照信号を選択する参照信号選択部をさらに備え、
前記磁界補正部は、前記参照信号選択部が選択した参照信号を用いて前記複数の磁界検出値を補正する、
ことを特徴とする請求項９に記載の位置検出システム。
【請求項１１】
前記磁界補正部は、前記複数の検出コイルから出力された検出信号の各々に対し、
検出信号に含まれる第１の周波数帯域成分の第１の値を出力する第１フィルタ処理と、
前記制御部により選択された前記少なくとも１つの検出コイルから出力された検出信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分の第２の値を出力する第２フィルタ処理と、
前記制御部により選択された前記少なくとも１つの検出コイルから出力された検出信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分と異なる第２の周波数帯域成分の第３の値を出力する第３フィルタ処理と、
前記第１の値と前記第２の値との比率を算出する比率算出処理と、
前記比率と前記第３の値とを用いて、前記複数の検出コイルから出力された検出信号に含まれる環境磁界成分の値を算出する環境磁界算出処理と、
前記複数の検出コイルから出力された検出信号の出力値から前記環境磁界成分の値を減算することにより、前記磁界発生コイルが発生する磁界の磁界成分の値を算出する減算処理と、
を施す、
ことを特徴とする請求項７に記載の位置検出システム。
【請求項１２】
前記磁界補正部は、前記磁界発生コイルが発生する磁界が有する最大周波数を前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数として設定する、ことを特徴とする請求項９に記載の位置検出システム。
【請求項１３】
前記複数の磁界検出値に基づいて、前記カプセル型医療装置の位置を算出する位置算出部をさらに備え、
前記磁界補正部は、前記位置算出部の算出結果に基づいて、前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数を決定する、ことを特徴とする請求項１２に記載の位置検出システム。
【請求項１４】
前記カプセル型医療装置は、永久磁石を有し、
前記カプセル型医療装置の外部に設けられ、前記永久磁石に作用させることにより前記カプセル型医療装置を誘導する誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生部と、
前記誘導用磁界発生部の動作を制御する制御情報を出力する誘導用磁界制御部と、
をさらに備え、
前記磁界補正部は、前記制御情報に基づいて、前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数を決定する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の位置検出システム。
【請求項１５】
前記磁界補正部は、前記磁界発生コイルが発生する磁界が有する最大周波数を前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数として設定する、ことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に導入されたカプセル型医療装置の位置を検出する位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体内に導入されて被検体内に関する種々の情報を取得する、或いは、被検体内に薬剤等を投与するといった用途でカプセル型医療装置が開発されている。一例として、内視鏡の分野においては、被検体の消化管内（管腔内）に導入可能な大きさに形成されたカプセル型内視鏡が知られている。カプセル型内視鏡は、カプセル形状をなす筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えたものであり、被検体に嚥下された後、蠕動運動等によって消化管内を移動しながら撮像を行い、被検体の臓器内部の画像（以下、体内画像ともいう）の画像データを順次、無線送信する。無線送信された画像データは、被検体外に設けられた受信装置によって受信され、さらに、ワークステーション等の画像処理装置に取り込まれて所定の画像処理が施される。それにより、画像処理装置において、被検体の体内画像を静止画又は動画により再生表示することができる。【０００３】
併せて、被検体内におけるカプセル型医療装置の位置を検出するシステムも開発されている。例えば特許文献１には、磁界を発生するコイル（以下、マーカコイル）をカプセル型内視鏡内に設け、被検体外に設けられた磁界検出用のコイル（以下、センスコイル）によってマーカコイルが発生した磁界（以下、マーカ磁界）を検出し、検出した磁界の強度に基づいてカプセル型内視鏡の位置を推定する位置検出システムが開示されている。このカプセル型内視鏡においては、カプセル型内視鏡が検出対象空間内に位置しない状態（マーカコイルがオフの状態）で予め取得したセンスコイルの検出値を用いて、カプセル型内視鏡の位置検出中における検出値を補正することにより、位置検出システムの周辺環境の影響を除外している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０２１６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、位置検出システムにおいては、カプセル型医療装置の省電力化のため、マーカコイルに供給する電力を低減することが好ましい。ところが、供給電力の低減によりマーカ磁界の強度が弱くなるので、マーカ磁界の検出信号のＳＮ比を向上させるために、センスコイルを含む磁界検出部における低ノイズ化が図られている。具体的には、金属とコイルとの磁界干渉といった位置検出システム内におけるノイズ源に対する対策が講じられている。【０００６】
しかしながら、磁界検出部の低ノイズ化に伴い、位置検出システムの周辺から発生源が不明な磁界（以下、環境磁界）が検出される。その結果、環境磁界自体がノイズとなり、位置検出用磁界の検出信号のＳＮ比が低下して、カプセル型医療装置の位置精度が低下するという問題が生じていた。【０００７】
環境磁界は短時間に変化するため、上記特許文献１に記載の位置検出システムでは、磁界発生コイルをオフからオンに切り替える間に変動した高周波の環境磁界によるノイズを補正することが困難である。また、このような環境磁界は発生源を特定できないため、補正値を取得することが非常に困難である。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、短時間に変化する環境磁界の影響を除外し、カプセル型医療装置の位置を精度良く検出することができる位置検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る位置検出システムは、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生する第１のコイルが内部に設けられたカプセル型医療装置と、各々が前記第１のコイルが発生する磁界を検出して検出信号を出力する複数の第２のコイルと、磁界を検出して検出信号を出力する少なくとも１つの第３のコイルであって、前記第１のコイルが発生する磁界に対するＳＮ比が、前記複数の第２のコイルの各々により検出された検出信号におけるＳＮ比よりも小さい位置に配置された少なくとも１つの第３のコイルと、前記少なくとも１つの第３のコイルから出力された検出信号に基づく磁界の検出値である参照磁界検出値を用いて、前記複数の第２のコイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正することにより、複数の補正済み磁界検出値を算出し、該複数の補正済み磁界検出値に基づいて前記カプセル型医療装置の位置を算出する演算部と、を備えることを特徴とする。【００１０】
上記位置検出システムにおいて、前記演算部は、前記複数の第２のコイルの各々に対し、同じタイミングで前記少なくとも１つの第３のコイルから出力された検出信号に基づいて演算を行うことを特徴とする。【００１１】
上記位置検出システムにおいて、前記少なくとも１つの第３のコイルは、前記複数の第２のコイルよりも、前記カプセル型医療装置の検出対象領域から離れた位置に配置されていることを特徴とする。【００１２】
上記位置検出システムにおいて、前記複数の第２のコイルは第１の平面上に配置され、前記少なくとも１つの第３のコイルは前記第１の平面と平行な第２の平面上に配置され、前記第１の平面と前記第２の平面との間隔は、前記検出対象領域と前記第１の平面との間隔よりも大きいことを特徴とする。【００１３】
上記位置検出システムにおいて、前記第２の平面は、前記第１の平面に対して前記検出対象領域の反対側に配置されていることを特徴とする。【００１４】
上記位置検出システムは、前記第１の平面と前記第２の平面との間に配置された磁気シールド手段をさらに備えることを特徴とする。【００１５】
上記位置検出システムにおいて、前記複数の第２のコイルは平面上に配置され、前記少なくとも１つの第３のコイルは、前記平面上で前記複数の第２のコイルが配置される領域よりも外側の領域に配置されていることを特徴とする。【００１６】
上記位置検出システムは、前記複数の第２のコイル及び前記少なくとも１つの第３のコイルの各々から出力された検出信号に基づく磁界検出値を記憶する記憶部をさらに備え、前記演算部は、前記第１のコイルが通電されていない状態において、前記複数の第２のコイルの少なくともいずれかから出力された第１の検出信号に基づく磁界検出値と、前記第１の検出信号と同一のタイミングで前記少なくとも１つの第３のコイルから出力された第２の検出信号に基づく参照磁界検出値との比を算出して前記記憶部に記憶させ、前記第１のコイルが通電された状態において、前記少なくとも１つの第３のコイルから出力された第３の検出信号に基づく参照磁界検出値と前記比とに基づいて補正値を算出し、該補正値を用いて、前記第３の検出信号と同一のタイミングで前記複数の第２のコイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正することを特徴とする。【００１７】
上記位置検出システムにおいて、前記演算部は、前記カプセル型医療装置の電源がオンされた際に、前記比を算出することを特徴とする。【００１８】
上記位置検出システムは、当該位置検出システムに対してキャリブレーションの指示を入力するために用いられる操作スイッチをさらに備え、前記演算部は、前記操作スイッチに対する操作が行われた際に、前記比を算出することを特徴とする。【００１９】
上記位置検出システムにおいて、前記第１のコイルは間欠的に通電され、前記演算部は、前記第１のコイルが通電されていない各タイミングにおいて出力された前記第１及び第２の検出信号に基づいて前記比を算出することを特徴とする。【００２０】
上記位置検出システムにおいて、前記複数の第２のコイルは、各々の中心軸が互いに異なる方向を向いた３つの第２のコイルを含み、前記少なくとも１つの第３のコイルは、各々の中心軸が互いに異なる方向を向いた３つの第３のコイルを含み、前記演算部は、互いに平行な中心軸をそれぞれ有する前記第２のコイルと前記第３のコイルとの間で、前記比を算出することを特徴とする。【００２１】
上記位置検出システムは、前記第３のコイルを複数備えると共に、前記演算部による前記カプセル型医療装置の位置算出結果に基づき、１つの前記第３のコイルを選択する制御部をさらに備え、前記演算部は、前記制御部により選択された第３のコイルから出力された検出信号に基づく参照磁界検出値を用いて、前記補正済み磁界検出値を算出することを特徴とする。【００２２】
上記位置検出システムにおいて、前記制御部は、複数の前記第３のコイルのうち、前記位置算出結果に基づく前記カプセル型医療装置の位置から最も離れた第３のコイルを選択することを特徴とする。【００２３】
本発明に係る位置検出システムは、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生する第１のコイルが内部に設けられたカプセル型医療装置と、各々が前記第１のコイルが発生する磁界を検出して検出信号を出力する複数の第２のコイルと、前記複数の第２のコイルのうちの少なくとも１つの第２のコイルを選択する制御部と、前記制御部により選択された前記少なくとも１つの第２のコイルから出力された検出信号に基づく磁界の検出値である参照磁界検出値を用いて、前記複数の第２のコイルのうち、前記制御部により選択された前記少なくとも１つの第２のコイル以外の第２のコイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく複数の磁界検出値を補正することにより、複数の補正済み磁界検出値を算出し、該複数の補正済み磁界検出値に基づいて前記カプセル型医療装置の位置を算出する演算部と、を備えることを特徴とする。【００２４】
上記位置検出システムにおいて、前記制御部は、前記演算部による前記カプセル型医療装置の位置算出結果に基づき、前記第１のコイルが発生する磁界に対するＳＮ比が最も小さい前記第２のコイルを選択することを特徴とする。【００２５】
本発明に係る位置検出システムは、共振回路の一部をなし、電力供給を受けて位置検出用磁界を発生する磁界発生コイルを内部に有するカプセル型医療装置と、前記カプセル型医療装置から発生した前記位置検出用磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数の磁界検出コイルと、前記位置検出用磁界の検出空間に存在する環境磁界を検出し、該環境磁界の検出信号を参照信号として出力する参照コイルと、前記参照信号を用いて前記複数の検出信号の出力値をそれぞれ補正した複数の補正値を算出する磁界補正部と、前記複数の補正値に基づいて、前記カプセル型医療装置の位置を算出する位置算出部と、を備え、前記磁界補正部は、前記複数の検出信号の各々に対し、各検出信号に含まれる第１の周波数帯域成分を抽出して、該第１の周波数帯域成分の第１の値を出力する第１フィルタ処理と、前記参照信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分を抽出して、該第１の周波数帯域成分の第２の値を出力する第２フィルタ処理と、前記参照信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分と異なる第２の周波数帯域成分を抽出して、該第２の周波数帯域成分の第３の値を出力する第３フィルタ処理と、前記第１の値と前記第２の値との比率を算出する比率算出処理と、前記比率と前記第３の値とを用いて、前記検出信号に含まれる環境磁界成分の値を算出する環境磁界算出処理と、当該検出信号の出力値から前記環境磁界成分の値を減算することにより、前記位置検出用磁界の磁界成分の値を算出する減算処理と、を施すことを特徴とする。【００２６】
上記位置検出システムにおいて、前記参照コイルが複数設けられ、複数の前記参照コイルがそれぞれ出力した複数の参照信号のうちから、前記磁界補正部において用いる参照信号を選択する参照信号選択部をさらに備え、前記磁界補正部は、前記参照信号選択部が選択した参照信号を用いて前記複数の補正値を算出する、ことを特徴とする。【００２７】
上記位置検出システムにおいて、前記参照信号選択部は、前記複数の参照信号のうち、出力値が最小の参照信号を選択する、ことを特徴とする。【００２８】
本発明に係る位置検出システムは、共振回路の一部をなし、電力供給を受けて位置検出用磁界を発生する磁界発生コイルを内部に有するカプセル型医療装置と、前記カプセル型医療装置から発生した前記位置検出用磁界を検出して複数の検出信号をそれぞれ出力する複数の磁界検出コイルと、前記複数の磁界検出コイルのうちから、前記位置検出用磁界の検出空間に存在する環境磁界を検出させ、該環境磁界の検出信号を参照信号として出力させる磁界検出コイルを選択するコイル選択部と、前記コイル選択部が選択した磁界検出コイルから出力された前記参照信号を用いて、前記複数の検出信号の出力値をそれぞれ補正した複数の補正値を算出する磁界補正部と、前記複数の補正値に基づいて、前記カプセル型医療装置の位置を算出する位置算出部と、を備え、前記磁界補正部は、前記複数の検出信号の各々に対し、各検出信号に含まれる第１の周波数帯域成分を抽出して、該第１の周波数帯域成分の第１の値を出力する第１フィルタ処理と、前記参照信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分を抽出して、該第１の周波数帯域成分の第２の値を出力する第２フィルタ処理と、前記参照信号に含まれる前記第１の周波数帯域成分と異なる第２の周波数帯域成分を抽出して、該第２の周波数帯域成分の第３の値を出力する第３フィルタ処理と、前記第１の値と前記第２の値との比率を算出する比率算出処理と、前記比率と前記第３の値とを用いて、前記検出信号に含まれる環境磁界成分の値を算出する環境磁界算出処理と、当該検出信号の出力値から前記環境磁界成分の値を減算することにより、前記位置検出用磁界の磁界成分の値を算出する減算処理と、を施す、ことを特徴とする。【００２９】
上記位置検出システムにおいて、前記参照コイル選択部は、前記磁界補正部により直前に算出された前記磁界成分の値が最小である磁界検出コイルを選択する、ことを特徴とする。【００３０】
上記位置検出システムにおいて、前記第１、第２、及び第３フィルタ処理は低域除去フィルタ処理であり、前記第３フィルタ処理におけるカットオフ周波数は、前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数よりも小さい、ことを特徴とする。【００３１】
上記位置検出システムにおいて、前記磁界補正部は、前記位置検出用磁界が有する最大周波数を前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数として設定する、ことを特徴とする。【００３２】
上記位置検出システムにおいて、前記磁界補正部は、前記位置算出部の算出結果に基づいて、前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数を決定する、ことを特徴とする。【００３３】
上記位置検出システムにおいて、前記カプセル型医療装置は、永久磁石を有し、前記カプセル型医療装置の外部に設けられ、前記永久磁石に作用させることにより前記カプセル型医療装置を誘導する誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生部と、前記誘導用磁界発生部の動作を制御する制御情報を出力する誘導用磁界制御部と、をさらに備え、前記磁界補正部は、前記制御情報に基づいて、前記第１及び第２フィルタ処理におけるカットオフ周波数を決定する、ことを特徴とする。【００３４】
上記位置検出システムにおいて、前記磁界補正部は、前記複数の検出信号の出力値をそれぞれ補正する複数のチャネルを備え、前記複数の検出信号の出力値を並列で補正することを特徴とする。【００３５】
上記位置検出システムにおいて、前記磁界補正部は、前記複数の検出信号の出力値を順次補正する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、短時間に変化する環境磁界の影響を除外し、カプセル型医療装置の位置を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示すセンスコイルユニット及び参照コイルユニットの拡大図である。
【図４】図４は、図１に示す位置検出システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る位置検出システムの構成の一部を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの構成の一部を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図９】図９は、図８に示す位置検出システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４の変形例４−２に係る位置検出システムの各部の動作タイミングを示すチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４の変形例４−４に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すカプセル型内視鏡の内部構成の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、図１１に示す誘導用磁界発生部の構成例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態５に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態６に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す検出コイルユニット及び参照コイルユニットの拡大図である。
【図１７】図１７は、図１５に示す磁界補正部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態６における位置検出方法を説明するためのグラフである。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態６における位置検出方法を説明するためのグラフである。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態６における位置検出方法を説明するためのグラフである。
【図２１】図２１は、検出コイル又は参照コイルによって検出される磁界の強度を示すグラフである。
【図２２】図２２は、図１５に示す位置検出システムの動作を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態６の変形例６−１に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態７に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図２５】図２５は、図２４に示す位置検出システムの動作を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は。本発明の実施の形態７の変形例７に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施の形態８に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【図２８】図２８は、図２７に示す位置検出システムの動作を示すフローチャートである。
【図２９】図２９は、本発明の実施の形態９に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明の実施の形態に係る位置検出システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、本実施の形態に係る位置検出システムが検出対象とするカプセル型医療装置の一形態として、被検体内に経口にて導入されて被検体内（管腔内）を撮像するカプセル型内視鏡を例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、例えば被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動するカプセル型内視鏡や、被検体内に薬剤等を配送するカプセル型医療装置や、被検体内のＰＨを測定するＰＨセンサを備えるカプセル型医療装置など、カプセル型をなす種々の医療装置の位置検出に適用することが可能である。
【００３９】
また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る位置検出システム１は、被検体１００の管腔内に導入されるカプセル型医療装置の一例として、被検体１００内を撮像することにより取得した画像データを無線信号に重畳して送信するカプセル型内視鏡１０と、被検体１００が載置されるベッド２０の下方に設けられたセンスコイルユニット３０と、該センスコイルユニット３０のさらに下方に設けられた参照コイルユニット４０と、カプセル型内視鏡１０の位置を検出する位置検出装置５０とを備える。
【００４１】
図２は、図１に示すカプセル型内視鏡１０の内部構造の一例を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体１００の管腔内に導入し易い大きさに形成されたカプセル型をなす筐体１０１と、該筐体１０１内に収納され、被検体１００内を撮像して撮像信号を取得する撮像ユニット１１と、撮像ユニット１１を含むカプセル型内視鏡１０の各部の動作を制御すると共に、撮像ユニット１１により取得された撮像信号に対して所定の信号処理を施す制御部１２と、信号処理が施された撮像信号を無線送信する送信部１３と、当該カプセル型内視鏡１０の位置検出用の交番磁界（以下、マーカ磁界）を発生する磁界発生部１４と、カプセル型内視鏡１０の各部に電力を供給する電源部１５とを備える。
【００４２】
筐体１０１は、被検体１００の臓器内部に導入可能な大きさに形成された外装ケースであり、円筒状をなす筒状筐体１０２と、ドーム形状をなすドーム状筐体１０３、１０４とを含み、筒状筐体１０２の両側開口端をドーム状筐体１０３、１０４によって塞ぐことにより構成される。筒状筐体１０２は、可視光に対して略不透明な有色の部材によって形成されている。また、ドーム状筐体１０３、１０４の少なくとも一方（図２においては撮像ユニット１１側であるドーム状筐体１０３）は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明な光学部材によって形成されている。なお、図２においては、一方のドーム状筐体１０３側にのみ撮像ユニット１１を１つ設けているが、撮像ユニット１１を２つ設けても良く、この場合、ドーム状筐体１０４も透明な光学部材によって形成される。このような筐体１０１は、撮像ユニット１１と、制御部１２と、送信部１３と、磁界発生部１４と、電源部１５とを液密に内包する。
【００４３】
撮像ユニット１１は、被検体１００に関する情報として撮像信号を取得する情報取得手段であり、ＬＥＤ等の発光素子及び該発光素子を駆動する駆動回路を含む照明部１１１と、集光レンズ等の光学系１１２と、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等の撮像素子及び該撮像素子を駆動する駆動回路（図示せず）を含む撮像部１１３とを有する。照明部１１１は、撮像部１１３の撮像視野に白色光等の照明光を照射し、ドーム状筐体１０３を介して撮像視野ＦＶ内の被検体１００を照明する。光学系１１２は、光軸が筐体１０１の長軸Ｌａと一致するように配置され、撮像視野ＦＶ内の被検体１００からの反射光を集光し、撮像部１１３の撮像面に結像する。撮像部１１３は、撮像面に結像された被検体１００の像を表す光信号を光電変換処理することにより、撮像信号を生成する。
【００４４】
なお、撮像ユニット１１を２つ設ける場合には、光学系１１２の光軸が筐体１０１の長軸Ｌａと一致するように、撮像ユニット１１を筐体１０１の両端のドーム状筐体１０３側及びドーム状筐体１０４側にそれぞれ配置する。
【００４５】
制御部１２は、所定の撮像フレームレートで撮像部１１３を動作させると共に、撮像フレームレートと同期して、照明部１１１を発光させる。また、制御部１２は、撮像ユニット１１が生成した撮像信号に対し、Ａ／Ｄ変換や、その他所定の信号処理を施して画像データを生成する。さらに、制御部１２は、電源部１５から磁界発生部１４に電力を供給させることにより、磁界発生部１４に磁界を発生させる。
【００４６】
送信部１３は、図示しない送信アンテナを備え、制御部１２によって信号処理が施された画像データ及び関連情報を取得して変調処理を施し、送信アンテナを介して外部に順次無線送信する。
【００４７】
磁界発生部１４は、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生するマーカコイル（第１のコイル）１４１と、該マーカコイル１４１と共に共振回路を形成するコンデンサ１４２とを含み、電源部１５からの電力供給を受けて所定の周波数の交番磁界をマーカ磁界として発生する。
【００４８】
電源部１５は、例えばボタン型をなす電池と光スイッチや磁気スイッチ等のスイッチ部とによって構成される。スイッチ部が例えば磁気スイッチからなる場合、電源部１５は、外部から印加された磁界によって自身のオンオフ状態を切り替え、オン状態の間、カプセル型内視鏡１０の各部に電源を供給する。また、電源部１５は、オフ状態の間、カプセル型内視鏡１０の各部への電力供給を停止する。
【００４９】
再び図１を参照すると、ベッド２０は、被検体１００の載置面が水平面と平行、即ち、鉛直方向と直交するように配置されている。以下において、ベッド２０の長手方向をＸ方向、ベッド２０の短手方向をＹ方向、鉛直方向（重力方向）をＺ方向とする。このベッド２０上にカプセル型内視鏡１０を嚥下した被検体１００が載置された際に、カプセル型内視鏡１０が移動可能な範囲、即ち、観察対象の臓器が存在する一般的な範囲が、検出対象領域Ｒとして予め設定されている。
【００５０】
図３は、図１に示すセンスコイルユニット３０及び参照コイルユニット４０の拡大図である。センスコイルユニット３０及び参照コイルユニット４０は、検出対象領域Ｒの鉛直方向の中心軸Ｃに中心を合わせて配置されている。
【００５１】
センスコイルユニット３０は、ベッド２０の上面と平行に配置された平面状のパネル３１と、該パネル３１の主面上に配置された複数（図３においては９つ）のセンスコイル（第２のコイル）３２とを有する。各センスコイル３２は、例えば、開口径が３０〜４０ｍｍ程度、高さが５ｍｍ程度のサイズを有するコイルバネ状の筒型コイルである。各センスコイル３２は、カプセル型内視鏡１０のマーカコイル１４１が発生した交番磁界を受信して検出信号を出力する。
【００５２】
パネル３１において、複数のセンスコイル３２は各々の中心軸３２ａがＺ方向と平行になるように、マトリックス状に配置されている。ここで、本出願において、コイルの中心軸とは、当該コイルの開口面の略中心を通り、該開口面と略直交する軸のことをいう。複数のセンスコイル３２の配置は特に限定されないが、好ましくは、パネル３１の中心軸Ｃに対して対称（線対称又は回転対称）となるように配置すると良い。それにより、複数のセンスコイル３２が検出対象領域Ｒの中心軸Ｃに対して対称となる。
【００５３】
参照コイルユニット４０は、パネル３１と平行に配置された平面状のパネル４１と、該パネル４１の主面上に配置された参照コイル（第３のコイル）４２とを有する。参照コイル４２は、センスコイル３２と同様の筒型コイルであり、当該位置検出システム１の設置環境における環境磁界を検出して参照用の検出信号を出力する。以下、参照コイル４２が出力する検出信号を、参照信号ともいう。参照コイル４２は、センスコイル３２と同様、中心軸４２ａをＺ方向に向けて配置されている。
【００５４】
参照コイル４２は、パネル４１の中心（中心軸Ｃの延長上）に近づけて配置することが好ましい。パネル４１の中心であれば、参照コイル４２と各センスコイル３２との距離が概ね均一となり、参照コイル４２に対して極端に近い又は遠いセンスコイル３２がなくなるからである。また、検出対象領域Ｒの中心に対して参照コイル４２が対称になるため、カプセル型内視鏡１０の移動によりカプセル型内視鏡１０と参照コイル４２とが極端に近づいて、参照コイル４２がマーカ磁界の影響を受けてしまうといった事態を抑制することができる。
【００５５】
次に、センスコイルユニット３０と参照コイルユニット４０との位置関係について説明する。センスコイルユニット３０は、カプセル型内視鏡１０が発生する交番磁界に対するＳＮ比が高くなるように、検査中の被検体１００の近傍に配置される。実施の形態１において、センスコイルユニット３０は、ベッド２０の下方に配置される。
【００５６】
それに対して、参照コイルユニット４０は、検出対象領域Ｒに対して各センスコイル３２よりも離れた位置に配置される。それにより、マーカ磁界に対する参照コイル４２が出力した参照信号におけるＳＮ比が、各センスコイル３２が出力した検出信号におけるＳＮ比よりも小さくなる。実施の形態１においては、参照コイルユニット４０をセンスコイルユニット３０のパネル３１に対して検出対象領域Ｒの反対側に設置することにより、そのような位置関係を実現している。
【００５７】
好ましくは、パネル３１とパネル４１との間隔を、パネル３１と検出対象領域Ｒとの間隔よりも離すと良い。これは、磁界の強度は、距離の３乗に反比例して減衰するため、参照コイル４２におけるＳＮ比を各センスコイル３２に対して十分に小さくすることができるからである。
【００５８】
より詳細には、参照コイルユニット４０は、参照信号におけるマーカ磁界成分の強度が閾値Ｔｈ以下となるように配置される。ただし、閾値Ｔｈ以下であれば、参照コイルユニット４０をセンスコイルユニット３０に近づけて配置することが好ましい。これは、参照信号におけるマーカ磁界成分を極力低減すると共に、参照コイル４２の位置における環境磁界とセンスコイル３２の位置における環境磁界との差をできるだけ小さくするためである。
【００５９】
マーカ磁界成分の閾値Ｔｈは、カプセル型内視鏡１０に対する位置検出精度から要求されるセンスコイル３２の検出磁界の許容誤差以下となるように決定される。閾値Ｔｈの具体的な決定方法としては、例えば、検出対象領域Ｒ内にマーカコイル１４１（カプセル型内視鏡１０）をある間隔で順番に配置した場合におけるセンスコイル３２の検出磁界を全て求め、検出値の最小値の数％といった値を閾値Ｔｈにする方法が挙げられる。
【００６０】
再び図１を参照すると、位置検出装置５０は、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を、受信アンテナ５１ａを介して受信する受信部５１と、当該位置検出装置５０に対する種々の情報や命令の入力に用いられる操作入力部５２と、当該位置検出装置５０によって処理された種々の情報等を表示装置等に出力して表示させる出力部５３と、記憶部５４と、各センスコイル３２から出力された検出信号に対して種々の信号処理を施すマーカ磁界検出部５５と、参照コイル４２から出力された検出信号に対して種々の信号処理を施す環境磁界検出部５６と、演算部５７と、これらの各部の動作を制御する制御部５８とを備える。
【００６１】
カプセル型内視鏡１０による検査を行う際、被検体１００の体表には、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信する複数の受信アンテナ５１ａが貼り付けられる。受信部５１は、これらの受信アンテナ５１ａのうち、無線信号に対して最も受信強度の高い受信アンテナ５１ａを選択し、選択した受信アンテナ５１ａを介して受信した無線信号に対して復調処理等を施すことにより、体内画像の画像データ及び関連情報を取得する。
【００６２】
操作入力部５２は、各種ボタン、スイッチ、キーボード等の入力デバイスや、マウス、タッチパネル等のポインティングデバイスや、ジョイスティック等によって構成され、ユーザによる入力操作に応じて、各種情報や命令を制御部５８に入力する。操作入力部５２により入力される情報又は命令としては、例えば、カプセル型内視鏡１０による検査の開始及び終了を指示する情報や、カプセル型内視鏡１０に対する位置検出動作の開始及び終了を指示する情報等が挙げられる。
【００６３】
出力部５３は、液晶や有機ＥＬ等の各種表示装置を含み、操作入力部５２から入力された各種情報又は命令や、被検体１００の体内画像や、体内画像の撮像時におけるカプセル型内視鏡１０の位置情報等を画面表示する。
【００６４】
記憶部５４は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の書き換え可能に情報を保存する記憶媒体及び書込読取装置を用いて構成される。記憶部５４は、制御部５８が位置検出装置５０の各部を制御するための各種プログラムや各種パラメータや、カプセル型内視鏡１０によって撮像された体内画像の画像データや、後述するように、演算部５７により算出されたカプセル型内視鏡１０の位置情報等を記憶する。
【００６５】
マーカ磁界検出部５５は、各センスコイル３２から出力された検出信号の波形を整形するフィルタ部５５１と、増幅部５５２と、検出信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことにより、検出データを生成するＡ／Ｄ変換部５５３と、Ａ／Ｄ変換部５５３から出力された検出データに高速フーリエ変換処理（以下、ＦＦＴ処理）を施すことにより、磁界の振幅及び位相等の磁界情報を抽出するＦＦＴ処理部５５４とを備える。マーカ磁界検出部５５は、各センスコイル３２から出力された検出信号に対して上記各処理を施すことにより、マーカ磁界成分及び環境磁界成分を含む磁界の検出値（磁界検出値）を取得する。
【００６６】
環境磁界検出部５６は、参照コイル４２から出力された参照信号の波形を整形するフィルタ部５６１と、増幅部５６２と、参照信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことにより、参照データを生成するＡ／Ｄ変換部５６３と、Ａ／Ｄ変換部５６３から出力された参照データにＦＦＴ処理を施すことにより、磁界の振幅及び位相等の磁界情報を抽出するＦＦＴ処理部５６４とを備える。環境磁界検出部５６は、参照コイル４２から出力された参照信号に対して上記各処理を施すことにより、環境磁界の検出値（参照磁界検出値。以下、参照値）を取得する。
【００６７】
演算部５７は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成され、記憶部５４に記憶されたプログラムを読み込み、所定の演算処理を行う。より詳細には、演算部５７は、磁界補正部５７１と、位置・方向算出部５７２と、画像処理部５７３とを含む。
【００６８】
磁界補正部５７１は、環境磁界検出部５６から出力された環境磁界の参照値を用いて、マーカ磁界検出部５５から出力された磁界検出値を補正し、補正済みの磁界検出値を用いて環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界の強度を出力する。
【００６９】
位置・方向算出部５７２は、磁界補正部５７１から出力されたマーカ磁界の強度に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向（カプセル型内視鏡１０の長軸ＬａのＸ、Ｙ、Ｚ方向における傾き）を算出する。以下、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向に関する情報をまとめて、位置情報ともいう。
【００７０】
画像処理部５７３は、受信部５１を介して取得された画像データに対してホワイトバランス処理、デモザイキング、ガンマ変換、平滑化（ノイズ除去等）等の所定の画像処理を施すことにより、表示用の画像データを生成する。画像処理が施された画像データは、位置・方向算出部５７２によって算出された位置情報と関連付けられて記憶部５４に記憶される。
【００７１】
制御部５８は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成され、記憶部５４に記憶されたプログラムを読み込み、位置検出装置５０を構成する各部に対する指示やデータの転送等を行って位置検出装置５０の動作を統括的に制御する。
【００７２】
次に、位置検出システム１の動作について、図４を参照しながら説明する。図４は、位置検出システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、カプセル型内視鏡１０の電源をオンにする。それにより、カプセル型内視鏡１０は、撮像部１１３に撮像動作を開始させると共に、磁界発生部１４を駆動し、マーカコイル１４１から所定の駆動周波数を有するマーカ磁界を発生させる。このカプセル型内視鏡１０を被検体１００内に導入すると、カプセル型内視鏡１０は蠕動運動により管腔内を移動しつつ撮像を行い、画像データを無線送信する。
【００７３】
ステップＳ１１において、位置検出装置５０に対して操作入力部５２から位置検出動作開始の指示情報が入力されると、続くステップＳ１２において、位置検出装置５０は、カプセル型内視鏡１０から画像データ及び関連情報を取得する。即ち、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信アンテナ５１ａにより受信し、該無線信号に復調処理等を施すことにより、無線信号に重畳された体内画像の画像データ等を取得する。
【００７４】
ステップＳ１３において、位置検出装置５０は、センスコイル３２により検出された磁界の検出値及び参照コイル４２により検出された磁界の検出値を取得する。より詳細には、マーカ磁界検出部５５は、各センスコイル３２から検出信号を取り込み、所定のフィルタ処理、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、及びＦＦＴ処理を施すことにより、マーカ磁界の駆動周波数成分の強度の検出値Ｂｓを取得する。この検出値Ｂｓは、マーカコイル１４１が発生したマーカ磁界成分Ｂｍと環境磁界成分Ｂｎｓとを含んでいる。
【００７５】
一方、環境磁界検出部５６は、マーカ磁界検出部５５と同じタイミングで参照コイル４２から参照信号を取り込み、所定のフィルタ処理、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、及びＦＦＴ処理を施すことにより、マーカ磁界の駆動周波数成分の強度の検出値（参照値）Ｂｒを取得する。この参照値Ｂｒは、ほぼ環境磁界成分からなる。
【００７６】
ステップＳ１４において、演算部５７は、環境磁界検出部５６により取得された検出値Ｂｒを用いて、マーカ磁界検出部５５により取得された各検出値Ｂｓを補正する。ここで、上述したように、環境磁界は局所的には一様とみなせるため、同じタイミングであれば、各センスコイル３２の位置における環境磁界の強度及び方向は、参照コイル４２の位置における環境磁界の強度及び方向とほぼ等しい。このため、センスコイル３２により検出された磁界に含まれる環境磁界成分Ｂｎｓは、参照コイル４２により検出された参照値Ｂｒで近似することができる（Ｂｎｓ≒Ｂｒ）。従って、環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界成分（強度）Ｂｍは、次式（１）により与えられる。
Ｂｍ＝Ｂｓ−Ｂｒ  …（１）
【００７７】
続くステップＳ１５において、演算部５７は、ステップＳ１４において補正された検出値、即ち、環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界成分Ｂｍに基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向を算出する。
【００７８】
ステップＳ１６において、演算部５７は、位置・方向算出部５７２により算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び方向（位置情報）と画像処理部５７３により画像処理が施された画像データとを関連付けて記憶部５４に記憶させる。
【００７９】
ステップＳ１７において、制御部５８は、カプセル型内視鏡１０からの無線送信が停止したか否か、又は、位置検出装置５０に対して操作入力部５２から位置検出動作終了の指示情報が入力されたか否かを判定する。なお、カプセル型内視鏡１０は、電源部１５がオフされるか、又は電池切れになるまで、画像データの無線送信及びマーカ磁界の発生を継続する。
【００８０】
無線送信が停止、又は、位置検出動作終了の指示情報が入力されない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、位置検出システム１の動作はステップＳ１２に戻る。一方、無線送信が停止、又は、位置検出動作終了の指示情報が入力された場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、位置検出システム１の動作は終了する。
【００８１】
以上説明したように、実施の形態１によれば、センスコイル３２により検出された磁界の検出値を、参照コイル４２により検出された磁界の検出値（参照値）を用いて補正するので、環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界の強度を取得することができる。従って、このようなマーカ磁界の強度に基づいてカプセル型内視鏡１０の位置及び方向を算出することにより、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向を精度良く検出することが可能となる。
【００８２】
（変形例１−１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−１について説明する。
図５は、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る位置検出システムの構成の一部を示す模式図である。
【００８３】
カプセル型内視鏡１０の位置検出精度を高めるために、図３に示すセンスコイル３２の一部又は全部を３軸コイルに変更しても良い。例えば図５に示すセンスコイルユニット３０Ａにおいては、パネル３１の４隅近傍に、３次元的に磁界検出が可能なコイルセット３３を設けている。各コイルセット３３は、中心軸３２ａがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とそれぞれ平行な３つのセンスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚを含む。各センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚは、各々の中心軸３２ａの方向における磁界を検出して検出信号を出力する。なお、各センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの構成は、図３に示すセンスコイル３２と同様である。
【００８４】
この場合、参照信号を出力する参照コイルユニット４０Ａにおいても、センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの向きに応じて、中心軸４２ａがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とそれぞれ平行な３つの参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚを配置する。各参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚは、中心軸４２ａの方向における環境磁界を検出して参照信号を出力する。なお、各参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚの構成は、図３に示す参照コイル４２と同様である。
【００８５】
各参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚは、中心軸Ｃに対して対称的（線対称又は点対称）に配置することが好ましい。図５においては、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚを、中心軸Ｃを通るパネル４１の中心線上に配置している。より好ましくは、これらの参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚを、中心軸Ｃに近づけて配置すると良い。中心軸Ｃ上であれば、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚと各センスコイルとの距離が概ね均一となり、突出して近い又は遠いセンスコイルがなくなるため、環境磁界に局所的な変化が生じたとしても、その影響を抑制することができるからである。
【００８６】
このようにコイルセット３３を配置する場合、ステップＳ１４（図４参照）において磁界の検出値Ｂｓを補正する際には、センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚとそれぞれ同じ方向を向く参照コイル４２から出力された参照信号の検出値（参照値）Ｂｒを用いて演算を行う。即ち、センスコイル３２Ｘによる磁界の検出値Ｂｓに対しては、参照コイル４２Ｘに基づく磁界の検出値Ｂｒを減算する。センスコイル３２Ｙ、３２Ｚについても同様である。それにより、環境磁界の方向に応じた補正を行うことができる。
【００８７】
（変形例１−２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−２について説明する。
参照コイルユニット４０の配置は、マーカ磁界に対する各参照コイル４２におけるＳＮ比を、各センスコイル３２における同ＳＮ比よりも小さくすることができれば、上述した実施の形態１に限定されず、様々な配置が可能である。
【００８８】
例えば、参照コイルユニット４０を、検出対象領域Ｒに対してセンスコイルユニット３０の反対側（図１においては、検出対象領域Ｒの上側）に配置しても良い。
【００８９】
或いは、参照コイル４２を、センスコイルユニット３０のパネル３１上に配置しても良い。この場合、検出対象領域Ｒをパネル３１上に投影した領域に対し、参照コイル４２がセンスコイル３２の外側となるように配置すると良い。
【００９０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図６は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図６に示すように、実施の形態２に係る位置検出システム２は、カプセル型内視鏡１０と、センスコイルユニット３０Ａと、参照コイルユニット４０Ｂと、位置検出装置６０とを備える。このうち、カプセル型内視鏡１０及びセンスコイルユニット３０Ａの構成及び動作は、実施の形態１及びその変形例１−１と同様である。
【００９１】
参照コイルユニット４０Ｂは、パネル４１と、該パネル４１上に配置された複数（図６においては２つ）のコイルセット４３ａ、４３ｂとを備える。各コイルセット４３ａ、４３ｂは、それぞれの中心軸４２ａがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と平行な３つの参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚから成っている。
【００９２】
複数のコイルセット４３ａ、４３ｂは、中心軸Ｃに対して対称となるように配置される。これより、後述するように、検出対象領域Ｒ内のカプセル型内視鏡１０の位置に応じたコイルセット４３ａ、４３ｂの選択が容易になる。
【００９３】
位置検出装置６０は、図１に示す制御部５８及び環境磁界検出部５６の代わりに、制御部６１及び環境磁界検出部６２をそれぞれ備える。このうち制御部６１は、複数のコイルセット４３ａ、４３ｂのうち、センスコイルユニット３０Ａにより検出された磁界の検出値の補正に用いるコイルセットを選択する参照コイル選択部６１１を備える。
【００９４】
環境磁界検出部６２は、参照コイル選択部６１１により選択されたコイルセットに含まれる各参照コイル４２から検出信号を取り込み、これらの検出信号に対して所定の処理を施すことにより、選択されたコイルセットの位置における環境磁界の検出値を取得する。なお、検出信号に対する処理は、実施の形態１と同様である。
【００９５】
次に、位置検出システム２の動作について説明する。位置検出システム２の動作は全体として実施の形態１（図４参照）と同様であり、ステップＳ１３における詳細な動作が実施の形態１と異なる。
【００９６】
即ち、ステップＳ１２に続くステップＳ１３において、位置検出装置６０は、センスコイルユニット３０Ａ及び参照コイルユニット４０Ｂによりそれぞれ検出された磁界の検出値を取得する。この際、参照コイル選択部６１１は、直前に検出されたカプセル型内視鏡１０の位置情報に基づき、コイルセット４３ａ、４３ｂのうち、カプセル型内視鏡１０から位置が最も離れたコイルセットを選択する。言い換えると、マーカコイル１４１が発生したマーカ磁界の影響が最も少ないコイルセットを選択する。例えば図６の場合、カプセル型内視鏡１０から遠い方のコイルセット４３ｂが選択される。
【００９７】
環境磁界検出部６２は、選択されたコイルセット４３ｂに含まれる参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚから検出信号（参照信号）を取り込み、所定の処理を施すことにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向における磁界の参照値を取得する。これらの参照値においては、選択されなかったコイルセット４３ａと比較して、マーカ磁界成分が最も少なく、環境磁界成分が最も多い。即ち、ＳＮ比が低い。なお、マーカ磁界検出部５５の動作は、実施の形態１と同様である。
【００９８】
続くステップＳ１４において、演算部５７は、ステップＳ１３において取得した参照値を用いて、センスコイルユニット３０Ａにより検出された磁界の検出値を補正する。ステップＳ１５以降の動作は、実施の形態１及び変形例１−１と同様である。
【００９９】
ここで、上述したとおり、環境磁界は局所的な変化が少ないが、センスコイルユニット３０Ａと参照コイルユニット４０Ｂとが遠く離れるほど、両者間における環境磁界の相関が小さくなり、強度や方向に差異が生じる可能性が増加する。その結果、式（１）によって与えられるマーカ磁界成分Ｂｍの誤差が大きくなるおそれがある。このため、参照コイルユニット４０Ｂは、センスコイルユニット３０Ａにできるだけ近づけて配置することが好ましい。一方、参照コイルユニット４０Ｂをセンスコイルユニット３０Ａに接近させると、検出対象領域Ｒとも近づくので、各参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚがマーカ磁界を検出し易くなり、式（１）によって与えられるマーカ磁界成分ＢｍのＳＮ比が低下するおそれがある。
【０１００】
そこで、本実施の形態２においては、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚの位置におけるマーカ磁界の強度は、マーカコイル１４１と参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚとの相対的な位置に応じて変化することに着目し、カプセル型内視鏡１０から位置が最も離れた参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚ（図６の場合コイルセット４３ｂ）を選択することにより、参照値に含まれるマーカ磁界成分を低減している。このような参照値を用いてセンスコイル３２の検出値を補正することにより、該検出値から環境磁界成分を適切に除去することができる。
【０１０１】
以上説明したように、実施の形態２によれば、各参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚが検出してしまうマーカ磁界を抑制しつつ、参照コイルユニット４０Ｂをセンスコイルユニット３０Ａに近づけて配置することができる。従って、カプセル型内視鏡１０の位置検出精度を維持しつつ、位置検出システムを小型化することが可能となる。
【０１０２】
（変形例２−１）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−１について説明する。
図６に示す位置検出システム２において、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚが検出するマーカ磁界の向きも、マーカコイル１４１との相対的な位置に応じて変化する。そこで、参照コイル選択部６１１は、直前に検出されたカプセル型内視鏡１０の向きの情報に基づいて、コイルセット４３ａ、４３ｂのうち、次に参照信号を取り込むコイルユニットを選択しても良い。この場合、参照コイル選択部６１１は、マーカコイル１４１の中心軸１４１ａの延長線から最も離れたコイルセットを選択する。これは、マーカ磁界は、マーカコイル１４１の中心軸１４１ａの延長線上において最も強くなるからである。
【０１０３】
（変形例２−２）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−２について説明する。
参照コイル選択部６１１は、直前に取得された参照値に基づいて、次に参照信号を取り込むコイルセットを選択しても良い。この場合、参照コイル選択部６１１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向における参照値の合計又は代表値（最大値、最小値等）が最小となるコイルセットを選択する。或いは、参照値の合計又は代表値が所定の閾値以下となるコイルセットを選択しても良い。
【０１０４】
（変形例２−３）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−３について説明する。
実施の形態１（図１）のように、複数のセンスコイル３２の向きを揃えて配置する場合には、参照コイルユニット側にセンスコイル３２と同じ向きの参照コイル４２を複数配置し、参照コイル選択部６１１により、参照信号を取り込む参照コイル４２を１つ選択すれば良い。参照コイル４２の選択方法については、実施の形態２、変形例２−１、又は変形例２−２と同様である。
【０１０５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図７は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システムの構成の一部を示す模式図である。図７に示すように、実施の形態３に係る位置検出システム３においては、実施の形態１に係る位置検出システム１（図３参照）に対し、センスコイルユニット３０と参照コイルユニット４０との間に、磁気シールド６３をさらに設けている。磁気シールド６３は、鉄やニッケル等の強磁性体からなる板状の部材であり、カプセル型内視鏡１０（マーカコイル１４１）が発生するマーカ磁界を、参照コイルユニット４０に対して遮蔽する。
【０１０６】
ここで、上述したとおり、センスコイルユニット３０と参照コイルユニット４０とは、できるだけ近づけて配置することが好ましいが、一方で、参照コイルユニット４０をセンスコイルユニット３０に近づけると、検出対象領域Ｒとも近づくので、参照コイル４２がマーカ磁界を検出し易くなるという問題が生じる。
【０１０７】
そこで、本実施の形態３においては、磁気シールド６３を設けることにより、参照コイル４２に対してマーカ磁界を遮蔽している。それにより、参照コイル４２にマーカ磁界を検出させることなく、参照コイルユニット４０をセンスコイルユニット３０に近づけて配置することが可能となる。その結果、参照コイルユニット４０を検出対象領域Ｒから十分に離して配置する必要がなくなるので、位置検出システム３を小型化することが可能となる。
【０１０８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図８は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図８に示すように、実施の形態４に係る位置検出システム４は、図１に示す位置検出装置５０の代わりに位置検出装置７０を備える。なお、位置検出装置７０以外の位置検出システム４の各部の構成は、実施の形態１と同様である。
【０１０９】
位置検出装置７０は、図１に示す演算部５７に対し、補正係数算出部７１１をさらに有する演算部７１を備える。演算部７１以外の位置検出装置７０の各部の構成及び動作は実施の形態１と同様である。
【０１１０】
ここで、一般に、環境磁界は局所的な変化が少ないが、センスコイル３２と参照コイル４２とが遠く離れるほど、両者間における環境磁界の相関が小さくなり、環境磁界の強度や方向に差異が生じる可能性が増加する。また、センスコイル３２や参照コイル４２の近傍に金属等の干渉物が存在している場合には、その干渉物の周囲において、環境磁界が大きく変化してしまうこともあり得る。或いは、実施の形態３のように磁気シールドを設ける場合にも、磁気シールドの設置位置や向きによっては、周囲の環境磁界が影響を受ける場合もある。これらの場合、参照コイル４２から取り込まれた参照信号に基づく参照値Ｂｒは、センスコイル３２の位置における環境磁界成分Ｂｎｓと等しいとみなすことができない。そのため、式（１）による補正処理では、センスコイル３２により検出された磁界の検出値から環境磁界成分を適切にキャンセルすることができず、カプセル型内視鏡１０の位置検出精度が低下してしまう。
【０１１１】
そこで、本実施の形態４においては、演算部７１に補正係数算出部７１１を設け、センスコイル３２と参照コイル４２との間における環境磁界の差異に基づく補正係数として予め取得し、該補正係数を用いてセンスコイル３２により検出された磁界の検出値を補正することとしている。
【０１１２】
図９は、位置検出システム４の動作を示すフローチャートである。
まず、カプセル型内視鏡１０を用いた検査に先立ち、ステップＳ２０において、演算部７１は、センスコイル３２と参照コイル４２との間における環境磁界の検出値の比を補正係数として取得する。この補正係数の取得は、マーカ磁界が発生していない状態、例えば、カプセル型内視鏡１０の電源をオフにした状態やカプセル型内視鏡１０が検出対象領域Ｒに存在していない状態で行われる。
【０１１３】
より詳細には、演算部７１は、上述したステップＳ１３と同様にして、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ0、及び参照コイル４２により検出された磁界の検出値Ｂｒ0を取得する。これらの検出値Ｂｓ0、Ｂｒ0は、センスコイル３２及び参照コイル４２の位置における環境磁界の強度をそれぞれ表す。補正係数算出部７１１は、これらの検出値Ｂｓ0、Ｂｒ0の比Ｂｓ0／Ｂｒ0を算出し、補正係数Ｋとして記憶部５４に記憶させる。このような補正係数Ｋの算出は、各センスコイル３２に対して実行される。
【０１１４】
ここで、補正係数Ｋの取得は、例えば、位置検出装置７０の電源がオンされた際に、自動で実行されるようにしても良い。或いは、操作入力部５２にキャリブレーションの指示を入力するための操作スイッチを設け、ユーザが当該操作スイッチを随時操作することにより、補正係数Ｋの取得が実行されるようにしても良い。続くステップＳ１０〜Ｓ１３の動作は、実施の形態１と同様である。
【０１１５】
ステップＳ１３に続くステップＳ２１において、磁界補正部５７１は、センスコイル３２ごとの補正係数Ｋを用いて、マーカ磁界検出部５５により取得された検出値Ｂｓを補正する。補正後の検出値、即ち、環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界成分Ｂｍは、次式（２）により与えられる。
Ｂｍ＝Ｂｓ−Ｋ・Ｂｒ  …（２）
即ち、磁界の検出値Ｂｒに補正係数Ｋを積算することにより、参照コイル４２の位置における環境磁界の強度を、センスコイル３２の位置における環境磁界の強度に合わせ込んでいる。続くステップＳ１５〜Ｓ１７の動作は、実施の形態１と同様である。
【０１１６】
以上説明したように、実施の形態４によれば、予め取得した補正係数Ｋを用いて、センスコイル３２の位置における環境磁界と参照コイル４２の位置における環境磁界との差異を抑制した上で、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓから環境磁界の影響を除去するので、カプセル型内視鏡１０の位置検出精度をさらに向上させることができる。
【０１１７】
なお、ステップＳ２０においては、複数のセンスコイル３２のうちの１つ（例えば、中央のセンスコイル３２）に対して補正係数Ｋを１つのみ算出しても良い。この場合、ステップＳ２１において、１つの補正係数Ｋを用いて全てのセンスコイル３２における磁界検出値を補正する。これは、センスコイルユニット３０と参照コイルユニット４０との距離が遠いが、各ユニット３０、４０における環境磁界のばらつきが少ない場合に有効である。
【０１１８】
或いは、複数のセンスコイル３２を複数のエリアに分け、エリアごとに補正係数Ｋを１つ算出しても良い。この場合、１つのエリア内のセンスコイル３２における磁界検出値に対し、当該エリアについて算出された補正係数を用いて補正を行う。これは、センスコイル３２の数が多い場合に、補正係数Ｋの算出処理を簡素化することができるという利点がある。
【０１１９】
（変形例４−１）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−１について説明する。
上述した実施の形態４は、実施の形態１の変形例１−１（図５参照）に適用しても良い。この場合、各コイルセット３３に含まれるセンスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの方向別の磁界の検出値を成分とするベクトルの大きさ（絶対値）と、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚの方向別の磁界の検出値を成分とするベクトルの大きさとによって補正係数を算出すれば良い。
【０１２０】
或いは、各コイルセット３３内のセンスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚと、それぞれ同じ向きの参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚとの間で補正係数を算出し、Ｘ、Ｙ、Ｚの方向別にセンスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの磁界の検出値を補正しても良い。
【０１２１】
本変形例４−１によれば、干渉物等の影響により環境磁界の強度だけでなく方向も変化してしまった場合であっても、参照コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚの磁界の検出値（参照値）と補正係数とを用いて、センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの位置における環境磁界の強度及び方向を正確に推定することができる。従って、カプセル型内視鏡１０の位置を精度良く検出することが可能となる。
【０１２２】
（変形例４−２）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−２について説明する。
図１０は、変形例４−２に係る位置検出システムの各部の動作タイミングを示すチャートである。図１０に示すように、カプセル型内視鏡１０においては、マーカコイル１４１に対し、間欠的に通電して駆動させることにより、交番磁界を間欠的に発生させても良い。この場合、マーカ磁界がオフの間に補正係数Ｋを取得し、マーカ磁界がオンの間に、直前に取得された補正係数Ｋを用いてセンスコイル３２により検出された磁界の検出値の補正をする。
【０１２３】
例えば図１０に示すように、時間ΔＴごとにマーカ磁界のオン／オフを切り替える場合を考える。以下の説明において、期間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4の長さはそれぞれΔＴである。マーカ磁界がオフの期間Ｔ1において、演算部７１は、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ（１）と参照コイル４２による環境磁界の検出値Ｂｒ（１）とから、補正係数Ｋ（１）＝Ｂｓ（１）／Ｂｒ（１）を算出する。
【０１２４】
続く期間Ｔ2において、マーカ磁界はオンになる。この間、演算部７１は、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ（２）と参照コイル４２による環境磁界の検出値Ｂｒ（２）と、直前に算出された補正係数Ｋ（１）とから、上述した式（２）によって与えられるマーカ磁界成分Ｂｍ（２）を算出する。さらに演算部７１は、マーカ磁界成分Ｂｍ（２）に基づいてカプセル型内視鏡１０の位置及び方向を算出する。
【０１２５】
続く期間Ｔ3において、マーカ磁界はオフになる。この間、演算部７１は、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ（３）と参照コイル４２による環境磁界の検出値Ｂｒ（３）とから、補正係数Ｋ（３）＝Ｂｓ（３）／Ｂｒ（３）を算出する。
【０１２６】
続く期間Ｔ4において、マーカ磁界はオンになる。この間、演算部７１は、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ（４）と参照コイル４２による環境磁界の検出値Ｂｒ（４）と、直前に算出された補正係数Ｋ（３）とから、式（２）によって与えられるマーカ磁界成分Ｂｍ（４）を算出し、さらに、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向を算出する。
【０１２７】
このような動作を繰り返すことにより、補正係数Ｋ（ｉ）（ｉ＝１、２、…）は期間２ΔＴごとに更新され、マーカ磁界がオンの期間においては、常に最新の補正係数Ｋ（ｎ）を用いた演算が行われる。それにより、環境磁界に時間的な変化が生じたとしても、その変化による影響を最小限に抑制することができる。従って、センスコイル３２により検出された磁界の検出値Ｂｓ（ｉ）から環境磁界成分Ｂｎｓ（ｉ）を精度良く除去し、カプセル型内視鏡１０の位置検出精度を向上させることが可能となる。
【０１２８】
また、本変形例４−２によれば、マーカコイル１４１を間欠的に駆動することにより、カプセル型内視鏡１０における電力の消費を抑制することができるという効果も得られる。
【０１２９】
（変形例４−３）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−３について説明する。
変形例４−２と異なり、マーカコイル１４１を連続的に駆動する場合には、補正係数Ｋを取得するタイミングを以下の例（１）〜（４）のようにして設定しても良い。
【０１３０】
（１）カプセル型内視鏡１０による検査の開始後においては、カプセル型内視鏡１０が導入された被検体１００を、一時的に検出対象領域Ｒから遠ざける。例えば、ベッド２０にスライド式の移動機構を設け、被検体１００の体位を変換する際などにベッド２０をスライドさせ、検出対象領域Ｒから被検体１００を退避させても良い。この間に補正係数Ｋを取得する。
【０１３１】
（２）検出対象領域Ｒとセンスコイルユニット３０との間に、磁気シールドを一時的に挿入し、センスコイルユニット３０に対してマーカ磁界を遮蔽する。この間に補正係数Ｋを取得する。
【０１３２】
（３）検出対象領域Ｒとセンスコイルユニット３０との間に、マーカ磁界をキャンセル可能なキャンセルコイルを配置し、ショートとオープンを定期的に又は随時切り替える。そして、キャンセルコイルがショートの間に補正係数Ｋを取得する。
【０１３３】
（４）パネル３１上に配置された複数のセンスコイル３２のうち、カプセル型内視鏡１０の位置に応じて変化するマーカ磁界の強度が略ゼロになるセンスコイル３２に対してのみ、補正係数Ｋを逐次更新する。
【０１３４】
（変形例４−４）
次に、本発明の実施の形態４の変形例４−４について説明する。
カプセル型内視鏡を用いた検査の開始後においては、センスコイル３２及び参照コイル４２がマーカ磁界を検出できない位置、又は検出値が閾値Ｔｈ（実施の形態１参照）以下となる位置にカプセル型内視鏡を誘導した上で、補正係数Ｋを取得しても良い。以下、カプセル型内視鏡の誘導操作が可能な位置検出システムを説明する。
【０１３５】
図１１は、変形例４−４に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図１１に示す位置検出システム５は、カプセル型内視鏡１０Ａと、センスコイルユニット３０と、参照コイルユニット４０と、カプセル型内視鏡１０Ａを誘導するための磁界を発生する誘導用磁界発生部８０と、位置検出装置８５とを備える。このうち、センスコイルユニット３０及び参照コイルユニット４０の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【０１３６】
図１２は、カプセル型内視鏡１０Ａの内部構成の一例を示す模式図である。カプセル型内視鏡１０Ａは、図２に示すカプセル型内視鏡１０に対し、内部に永久磁石１６を固定配置したものである。永久磁石１６は、例えば、磁化方向がカプセル型内視鏡１０Ａの長軸Ｌａと直交するように配置される。永久磁石１６は、外部から印加された磁界に追従して動作する。この結果、誘導用磁界発生部８０によるカプセル型内視鏡１０Ａの誘導が実現する。
【０１３７】
図１３は、誘導用磁界発生部８０の構成例を示す模式図である。図１３に示すように、誘導用磁界発生部８０は、カプセル型内視鏡１０Ａの位置及び方向を変化させるための誘導磁界を、検出対象領域Ｒを含む空間に生成する。より詳細には、誘導用磁界発生部８０は、磁界を発生する体外永久磁石８１と、該体外永久磁石８１の位置及び姿勢を変化させる磁石駆動部８２とを備える。
【０１３８】
体外永久磁石８１は、好ましくは、直方体形状を有する棒磁石によって構成され、自身の磁化方向と平行な４つの面の内の１つの面ＰＬと対向する領域内にカプセル型内視鏡１０Ａを拘束する。
【０１３９】
磁石駆動部８２は、平面位置変更部８２１、鉛直位置変更部８２２、仰角変更部８２３、及び旋回角変更部８２４を有する。平面位置変更部８２１は、体外永久磁石８１をＸＹ面内において並進させる。鉛直位置変更部８２２は、体外永久磁石８１をＺ方向に沿って並進させる。仰角変更部８２３は、体外永久磁石８１の磁化方向を含む鉛直面内において、体外永久磁石８１をＹｃ軸回りに回転させる。旋回角変更部８２４は、体外永久磁石８１の中心を通る鉛直方向の軸に対して体外永久磁石８１を回転させる。
【０１４０】
このような磁石駆動部８２によって体外永久磁石８１を移動及び回転させることにより、体外永久磁石８１が発生する磁界に拘束されたカプセル型内視鏡１０Ａが被検体１００内において移動し、撮像視野ＦＶ（図１２参照）の方向を変化させる。
【０１４１】
位置検出装置８５は、誘導用磁界制御部８６１を含む制御部８６を備える。誘導用磁界制御部８６１は、操作入力部５２から入力される操作信号に従って磁石駆動部８２を制御するための制御情報を生成し、出力する。
【０１４２】
位置検出システム５において補正係数Ｋを取得する際には、操作入力部５２を操作して、センスコイル３２及び参照コイル４２が検出するマーカ磁界が最小又は閾値Ｔｈ以下となる位置にカプセル型内視鏡１０Ａを誘導する。なお、このときのカプセル型内視鏡１０Ａの位置は、カプセル型内視鏡１０Ａの検査開始前に予め決定しておく。ここで、カプセル型内視鏡１０Ａの誘導中には、カプセル型内視鏡１０Ａ内の永久磁石１６や誘導用磁界発生部８０の体外永久磁石８１が動くため、センスコイル３２及び参照コイル４２はこれらの永久磁石の磁界成分を含む磁界を検出する。しかしながら、マーカ磁界検出部５５により、検出した磁界からマーカ磁界成分のみを抽出することができるので、この状態でセンスコイル３２及び参照コイル４２により検出された磁界の検出値を取得し、補正係数Ｋを算出すれば良い。
【０１４３】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
図１４は、本発明の実施の形態５に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図１４に示すように、実施の形態５に係る位置検出システム６は、カプセル型内視鏡１０と、センスコイルユニット３０と、位置検出装置９０とを備える。このうち、カプセル型内視鏡１０の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。また、センスコイルユニット３０の構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態５においては、センスコイルユニット３０が備える各センスコイル３２から出力された検出信号を参照信号としても用いる。
【０１４４】
位置検出装置９０は、図１に示す制御部５８及び環境磁界検出部５６の代わりに、制御部９１及び環境磁界検出部９２をそれぞれ備える。制御部９１は、複数のセンスコイル３２のうちから、参照信号として用いる検出信号を取り込むコイルを選択するコイル選択部９１１を有する。また、環境磁界検出部９２は、コイル選択部９１１により選択されたセンスコイル３２から検出信号を取り込み、選択されたセンスコイル３２の位置における環境磁界の検出値を取得する。なお、制御部９１及び環境磁界検出部９２以外の位置検出装置９０各部の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【０１４５】
次に、位置検出システム６の動作について説明する。位置検出システム６の動作は全体として実施の形態１（図４参照）と同様であり、ステップＳ１３における詳細な動作が実施の形態１と異なる。
【０１４６】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３において、位置検出装置９０は、センスコイルユニット３０により検出された磁界の検出値を取得する。この際、コイル選択部９１１は、直前に検出されたカプセル型内視鏡１０の位置情報に基づき、複数のセンスコイル３２のうち、カプセル型内視鏡１０から位置が最も離れたセンスコイル３２を選択する。言い換えると、マーカコイル１４１が発生したマーカ磁界の影響が最も少ないセンスコイル３２を選択する。
【０１４７】
環境磁界検出部９２は、選択されたセンスコイル３２から検出信号（参照信号）を取り込み、所定の処理を施すことにより、磁界の参照値を取得する。なお、検出信号に対する処理は、実施の形態１と同様である。この参照値においては、選択されなかったセンスコイル３２と比較して、マーカ磁界成分が最も少なく、環境磁界成分が最も多い。即ち、ＳＮ比が低い。なお、マーカ磁界検出部５５の動作は、実施の形態１と同様である。
【０１４８】
続くステップＳ１４において、演算部５７は、ステップＳ１３において取得した参照値を用いて、センスコイルユニット３０の各センスコイル３２のうち、ステップＳ１３において選択されたセンスコイル３２以外のセンスコイル３２により検出された磁界の検出値を補正する。ステップＳ１５以降の動作は、実施の形態１と同様である。
【０１４９】
以上説明したように、実施の形態５によれば、参照信号を取得するための専用の参照コイルユニットを設ける必要がなくなるので、位置検出システムの構成を簡素化することが可能となる。
【０１５０】
また、実施の形態５においては、センスコイルユニット３０内の１つのセンスコイル３２を参照用として用いるので、参照用として選択されたセンスコイル３２と、それ以外のセンスコイル３２との間における環境磁界の相関が、別途参照コイルユニットを設ける場合と比較して大きい。従って、式（１）によって与えられるマーカ磁界成分Ｂｍの誤差を小さくすることができる。このとき、マーカコイル１４１と位置が最も離れたセンスコイル３２を参照用として選択することにより、参照値に含まれるマーカ磁界成分を低減し、式（１）によって与えられるマーカ磁界成分ＢｍのＳＮ比低下を抑制することができる。
【０１５１】
なお、実施の形態５においても、変形例１−１と同様に、センスコイル３２の一部又は全部を３軸コイルに変更しても良い（図５参照）。この場合、参照信号を取り込むコイルとして３軸コイル（コイルセット３３）が選択されたときには、環境磁界検出部９２は、コイルセット３３に含まれる各センスコイル３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚから検出信号（参照信号）を取り込み、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向における磁界の参照値を取得しても良い。
【０１５２】
（実施の形態６）
図１５は、本発明の実施の形態６に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図１５に示すように、実施の形態６に係る位置検出システム２０１は、カプセル型内視鏡１０と、被検体１００が載置されるベッド２０の下方に設けられた検出コイルユニット２３０と、該検出コイルユニット２３０の近傍に設けられた参照コイルユニット２４０と、カプセル型内視鏡１０の位置を検出する位置検出装置２５０とを備える。本実施の形態６においては、参照コイルユニット２４０を検出コイルユニット２３０の下方に配置している。
【０１５３】
図１６は、図１５に示す検出コイルユニット２３０及び参照コイルユニット２４０の拡大図である。検出コイルユニット２３０及び参照コイルユニット２４０は、検出対象領域Ｒの鉛直方向の中心軸ＡZに中心を合わせて配置されている。
【０１５４】
検出コイルユニット２３０は、ベッド２０の上面と平行に配置された平面状のパネル３１と、該パネル３１の主面上に配置された複数（図１６においては９つ）の検出コイルＣｓn（ｎ＝１、２、…、Ｎ；図１６においてはＮ＝９）とを有する。各検出コイルＣｓnは、例えば、開口径が３０〜４０ｍｍ程度、高さが５ｍｍ程度のサイズを有するコイルバネ状の筒型コイルである。各検出コイルＣｓnは、カプセル型内視鏡１０のマーカコイル（磁界発生コイル）１４１が発生したマーカ磁界を受信して検出信号を出力する。
【０１５５】
パネル３１において、複数の検出コイルＣｓnは各々の中心軸ＡsがＺ方向と平行になるように、マトリックス状に配置されている。本実施の形態６においても、複数の検出コイルＣｓnの配置は特に限定されないが、好ましくは、パネル３１の中心に対して対称（線対称又は回転対称）となるように配置すると良い。それにより、複数の検出コイルＣｓnが検出対象領域Ｒの中心軸Ａzに対して対称となる。
【０１５６】
参照コイルユニット２４０は、パネル３１と平行に配置された平面状のパネル４１と、該パネル４１の主面上に配置された参照コイルＣｅとを有する。参照コイルＣｅは、検出コイルＣｓnと同様の筒型コイルであり、マーカ磁界の検出空間を含む当該位置検出システム２０１の設置環境に存在する環境磁界を検出して検出信号を出力する。以下、参照コイルＣｅが出力する検出信号を、参照信号という。参照コイルＣｅは、検出コイルＣｓnと同様、中心軸ＡeがＺ方向と平行になるように配置されている。
【０１５７】
参照コイルＣｅは、パネル４１の中心（即ち、中心軸Ａzの延長上）に近づけて配置することが好ましい。パネル４１の中心であれば、参照コイルＣｅと各検出コイルＣｓnとの距離が概ね均一となり、参照コイルＣｅに対して極端に近い又は極端に遠い検出コイルＣｓnがなくなるからである。
【０１５８】
次に、検出コイルユニット２３０と参照コイルユニット２４０との位置関係について説明する。検出コイルユニット２３０は、カプセル型内視鏡１０が発生するマーカ磁界に対するＳＮ比が高くなるように、検査中の被検体１００の近傍に配置される。実施の形態６において、検出コイルユニット２３０は、ベッド２０の下方に配置される。
【０１５９】
また、参照コイルユニット２４０は、各検出コイルＣｓnの位置における環境磁界を検出するため、検出コイルユニット２３０にできるだけ近づけて配置すると良い。図１６において、参照コイルユニット２４０は検出コイルユニット２３０の直下に配置されている。検出コイルＣｓnが配置されるパネル３１と参照コイルＣｅが配置されるパネル４１との距離は短い方が好ましい。
【０１６０】
再び図１５を参照すると、位置検出装置２５０は、受信部５１と、操作入力部５２と、出力部５３と、記憶部５４と、各検出コイルＣｓnから出力された検出信号に対して種々の信号処理を施すマーカ磁界検出部２５５と、参照コイルＣｅから出力された参照信号に対して種々の信号処理を施す環境磁界検出部２５６と、演算部２５７と、これらの各部の動作を制御する制御部５８とを備える。
【０１６１】
マーカ磁界検出部２５５は、各検出コイルＣｓnから出力された検出信号を処理する複数の信号処理チャネルを備える。各信号処理チャネルは、検出信号を増幅する増幅部２５５１と、検出信号にＡ／Ｄ変換処理を施すＡ／Ｄ変換部２５５２と、Ａ／Ｄ変換部２５５２から出力されたデジタルの検出信号にＦＦＴ処理を施すＦＦＴ処理部２５５３とを有する。
【０１６２】
環境磁界検出部２５６は、参照コイルＣｅから出力された参照信号を増幅する増幅部２５６１と、参照信号にＡ／Ｄ変換処理を施すＡ／Ｄ変換部２５６２と、Ａ／Ｄ変換部２５６２から出力されたデジタルの参照信号にＦＦＴ処理を施すＦＦＴ処理部２５６３とを有する。
【０１６３】
演算部２５７は、例えばＣＰＵ等を用いて構成され、記憶部５４に記憶されたプログラムを読み込み、所定の演算処理を行う。より詳細には、演算部２５７は、磁界補正部２５７１と、位置・方向算出部２５７２と、画像処理部５７３とを含む。
【０１６４】
磁界補正部２５７１は、環境磁界検出部２５６から出力された参照信号を用いて、マーカ磁界検出部２５５の各信号処理チャネルから出力された検出信号の出力値を補正することにより、環境磁界の影響が除去されたマーカ磁界成分の値（補正値）を出力する。
【０１６５】
図１７は、磁界補正部２５７１の構成を示すブロック図である。磁界補正部２５７１は、検出コイルＣｓnに対応する複数のチャネルＣｈn（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を備える。各チャネルＣｈnは、検出コイルＣｓnから出力され、マーカ磁界検出部２５５の対応する信号処理チャネルにおいて所定の信号処理が施された検出信号を、環境磁界検出部２５６から出力された参照信号を用いて補正する処理を実行する。
【０１６６】
詳細には、各チャネルＣｈnは、検出コイル環境磁界抽出部１ａと、参照コイル環境磁界抽出部１ｂと、参照コイル環境磁界算出部１ｃと、環境磁界比率算出部１ｄと、検出コイル環境磁界算出部１ｅと、マーカ磁界成分算出部１ｆとを備える。
【０１６７】
検出コイル環境磁界抽出部（第１フィルタ）１ａは、検出信号Ｓｍに対してハイパス（低域除去）フィルタ処理を施すことにより、検出信号Ｓｍに含まれる環境磁界成分（第１の周波数帯域成分）を抽出し、この環境磁界成分の値（第１の値）Ｅｓを出力する。
【０１６８】
参照コイル環境磁界抽出部（第２フィルタ）１ｂは、参照信号Ｓｒに対してハイパスフィルタ処理を施すことにより、参照信号Ｓｒに含まれる環境磁界成分（第１周波数帯域成分）を抽出し、この環境磁界成分の値（第２の値）Ｅｒを出力する。
【０１６９】
参照コイル環境磁界算出部（第３フィルタ）１ｃは、参照信号Ｓｒに対して、参照コイル環境磁界抽出部１ｂとは異なるカットオフ周波数のハイパスフィルタ処理を施すことにより環境磁界成分（第２周波数帯域成分）を抽出し、この環境磁界成分の値（第３の値）Ｅｒ’を算出する。
【０１７０】
環境磁界比率算出部１ｄは、検出コイル環境磁界抽出部１ａにより抽出された環境磁界成分の値Ｅｓと、参照コイル環境磁界抽出部１ｂにより抽出された環境磁界成分の値Ｅｒとの比率κを算出する。
【０１７１】
検出コイル環境磁界算出部１ｅは、比率κと参照コイル環境磁界算出部１ｃから出力された環境磁界成分の値Ｅｒ’とから、検出信号Ｓｍに含まれる環境磁界成分の値Ｅｓ’を算出する。
【０１７２】
マーカ磁界成分算出部１ｆは、検出信号Ｓｍの出力値から環境磁界成分の値Ｅｓ’を減算することにより、検出信号Ｓｍに含まれるマーカ磁界成分の値Ｍｓを算出する。
【０１７３】
再び図１５を参照すると、位置・方向算出部２５７２は、磁界補正部２５７１の各チャネルＣｈnから出力されたマーカ磁界成分の値Ｍｓに基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向（カプセル型内視鏡１０の長軸ＬａのＸ、Ｙ、Ｚ方向における傾き）を算出する。以下、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向に関する情報をまとめて、位置情報ともいう。
【０１７４】
次に、本実施の形態６における位置検出方法について説明する。図１８〜図２０は、本実施の形態６における位置検出方法を説明するためのグラフである。このうち、図１８の（ａ）及び図１９の（ａ）は、異なる２つの検出コイルＣｓnから出力された検出信号Ｓｍにそれぞれ含まれるマーカ磁界成分の値Ｍｓを示し、図１８の（ｂ）及び図１９の（ｂ）は、同検出信号にそれぞれ含まれる環境磁界成分の値Ｅｓを示し、図１８の（ｃ）及び図１９の（ｃ）は、同検出信号Ｓｍの出力値（マーカ磁界成分の値Ｍｓと環境磁界成分の値Ｅｓとの和）を示す。図２０の（ａ）は、参照コイルＣｅから出力された参照信号Ｓｒに含まれるマーカ磁界成分の値Ｍｒを示し、図２０の（ｂ）は、同参照信号に含まれる環境磁界成分の値Ｅｒを示し、図２０の（ｃ）は、参照信号Ｓｒの出力値（マーカ磁界成分の値Ｍｒと環境磁界成分の値Ｅｒとの和）を示す。
【０１７５】
ここで、検出信号Ｓｍに対して精度の良い補正を行うためには、図１６に示すように、参照コイルユニット２４０をできるだけ検出コイルユニット２３０に近づけて配置し、検出コイルＣｓnの位置における環境磁界と参照コイルＣｅの位置における環境磁界との相関を高めることが好ましい。しかし、この場合、図２０に示すように、参照コイルＣｅは、環境磁界に加えて、検出コイルＣｓn近傍のマーカ磁界も検出してしまう。
【０１７６】
図１８及び図１９に示すように、検出コイルＣｓnから出力される検出信号Ｓｍに含まれるマーカ磁界成分の値Ｍｓは、検出コイルＣｓnの位置に応じて大きく異なる。また、各検出信号Ｓｍにおけるマーカ磁界成分の値Ｍｓは、周波数が高くなるほど小さくなる。
【０１７７】
一方、検出信号Ｓｍに含まれる環境磁界成分の値Ｅｓは、検出コイルＣｓnの位置によらず、ほぼ一定となる。また、各検出信号Ｓｍにおける環境磁界成分の値Ｅｓは、周波数の高低によらず、ほぼ一定となる。
【０１７８】
このようなマーカ磁界成分及び環境磁界成分の傾向は、図２０に示すように、参照信号Ｓｒにおいても同様である。そこで、本実施の形態６においては、マーカ磁界と環境磁界との周波数の違いを利用して、検出信号Ｓｍ及び参照信号Ｓｒにハイパスフィルタ処理を施すことにより、マーカ磁界成分と環境磁界成分とを分離する。そして、参照信号Ｓｒに含まれるマーカ磁界成分を除去した環境磁界成分の値を用いて、検出信号Ｓｍの出力値の補正を行う。
【０１７９】
以下、各チャネルＣｈnにおける処理を詳細に説明する。まず、磁界補正部２５７１は、カプセル型内視鏡１０の動きによって決定されるマーカ磁界の最大周波数Ｆmaxを、検出コイル環境磁界抽出部１ａ及び参照コイル環境磁界抽出部１ｂにおけるカットオフ周波数に設定する。
【０１８０】
検出コイル環境磁界抽出部１ａは、検出信号Ｓｍに対し、上記最大周波数Ｆmaxをカットオフ周波数としてハイパスフィルタ処理を施すことにより、環境磁界成分を抽出する。
【０１８１】
また、参照コイル環境磁界抽出部１ｂは、参照信号Ｓｒに対し、上記最大周波数Ｆmaxをカットオフ周波数としてハイパスフィルタ処理を施すことにより、環境磁界成分を抽出する。
【０１８２】
そして、環境磁界比率算出部１ｄは、検出信号Ｓｍから抽出された環境磁界成分の値Ｅｓと、参照信号Ｓｒから抽出された環境磁界成分の値Ｅｒとの比率κを算出する。好ましくは、検出信号Ｓｍから抽出された高周波数帯域成分の値の標準偏差σＥｓと、参照信号Ｓｒから抽出された高周波数帯域成分の値の標準偏差σEsとの比σＥｓ／σEsを、比率κとすると良い。
【０１８３】
ここで、図２１を参照しながら、検出コイル環境磁界抽出部１ａ及び参照コイル環境磁界抽出部１ｂにおけるカットオフ周波数を最大周波数Ｆmaxに設定する理由を説明する。図２１は、検出コイルＣｓn又は参照コイルＣｅから出力される検出信号Ｓｍ又は参照信号Ｓｒの出力値ＯＳを示すグラフである。
【０１８４】
磁界の検出信号Ｓｍ又は参照信号Ｓｒにハイパスフィルタ処理を施すことにより、環境磁界成分を抽出する場合を考える。環境磁界をホワイトノイズと仮定すると、図２１の（ａ）、（ｂ）に示すように、全環境磁界成分（領域ｐ１の面積に相当）に対し、ハイパスフィルタ処理を施すことによりカットされる（減少する）環境磁界成分（領域ｐ２の面積に相当）の比率は、カットオフ周波数Ｆcによって決まる。
【０１８５】
また、図２１の（ｂ）、（ｃ）に示すように、カットオフ周波数Ｆcが同一である場合、全環境磁界成分に対する環境磁界の減少成分の比率は、マーカ磁界の大きさによらずほぼ一定である。即ち、カットオフ周波数Ｆcが同一であれば、複数の検出信号及び参照信号の間において環境磁界の減少成分の比率は一定になるため、環境磁界の減少成分は、検出信号及び参照信号からそれぞれ抽出される環境磁界成分同士の比率κに影響を与えない。そこで、マーカ磁界の残留成分がゼロとなる最大周波数Ｆmaxをカットオフ周波数Ｆcとすることにより、比率κを正確に算出することができる。
【０１８６】
なお、実際に磁界を検出する際には、環境磁界以外にも、ハードウェアに起因するノイズなど、環境磁界よりも小さいノイズ成分が混入する。このような小さいノイズ成分を無視するため、環境磁界成分の値として、フィルタ処理により抽出された周波数帯域成分の値の標準偏差を用いても良い。
【０１８７】
この最大周波数Ｆmaxは、カプセル型内視鏡１０の位置検出結果から取得されるカプセル型内視鏡１０の最大移動速度ｖを用いて算出することができる。ここで、マーカ磁界の周波数ｆを変数とするカプセル型内視鏡１０の変位Ｇ（ｆ）は、次式（３）によって与えられる。
Ｇ（ｆ）＝ｖ／（２πｆ）2  …（３）
【０１８８】
この式（３）において、変位Ｇが十分に小さくなる周波数ｆを最大周波数Ｆmaxとして決定する。実際には、許容可能な位置誤差の上限を閾値として予め設定し、変位Ｇが閾値以下となる周波数ｆを求めれば良い。
【０１８９】
一方、磁界補正部２５７１は、上記最大周波数Ｆmaxよりも小さい周波数Ｆc（Ｆc＜Ｆmax）を、参照コイル環境磁界算出部１ｃにおけるカットオフ周波数に設定する。参照コイル環境磁界算出部１ｃは、参照信号Ｓｒに対し、このカットオフ周波数Ｆcでハイパスフィルタ処理を施すことにより、環境磁界成分の値Ｅｒ’を算出する。
【０１９０】
ここで、図２１を参照しながら、環境磁界成分の値Ｅｒ’を算出する際のカットオフ周波数Ｆcの決定方法を説明する。カットオフ周波数Ｆcを最大周波数Ｆmax以上に設定する場合、マーカ磁界の残留成分はゼロになる。また、図２１の（ａ）に示すように、カットオフ周波数Ｆcを最大周波数Ｆmax未満に設定する場合、マーカ磁界の残留成分（領域ｑの面積に相当）は、カットオフ周波数Ｆcが小さくなるにつれて増加する。図２１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、カットオフ周波数Ｆcが同一である場合、マーカ磁界の残留成分（同上）は、マーカ磁界成分の強さに比例する。
【０１９１】
一方、ハイパスフィルタ処理を施すことによりカットされる環境磁界の減少成分（領域ｐ２の面積）は、カットオフ周波数Ｆcが大きくなるほど増加する。
【０１９２】
参照信号から環境磁界成分を抽出する場合、その抽出誤差は、マーカ磁界の残留成分と、環境磁界の減少成分との和に等しい。従って、マーカ磁界の残留成分と環境磁界の減少成分との和が最小となるように、カットオフ周波数Ｆcを決定する。好ましくは、マーカ磁界の残留成分の強さと、環境磁界の減少成分との強さが等しくなるように、カットオフ周波数Ｆcを決定すると良い。これは、図２１の（ａ）に示すように、領域ｐ２の面積と領域ｑの面積とが等しくなるように周波数Ｆcを決定することに相当する。それにより、環境磁界成分の抽出誤差を低減することができる。参照信号に含まれるマーカ磁界の残留成分と環境磁界成分は時間変化するので、マーカ磁界検出部２５５及び環境磁界検出部２５６が磁界を検出したタイミングごとにカットオフ周波数Ｆcを更新する。
【０１９３】
検出コイル環境磁界算出部１ｅは、このようにして算出された環境磁界成分の値Ｅｒ’と比率κとの積を、検出コイルＣｓnの位置における環境磁界成分の値Ｅｓ’として算出する。
【０１９４】
さらに、マーカ磁界成分算出部１ｆは、検出コイル環境磁界算出部１ｅが算出した環境磁界成分の値Ｅｓ’を検出信号Ｓｍの出力値から減算することにより、マーカ磁界成分の値Ｍｓを算出する。このマーカ磁界成分の値Ｍｓが、検出信号の補正値として出力される。
【０１９５】
次に、位置検出システム２０１の動作について、図２２を参照しながら説明する。図２２は、位置検出システム２０１の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１０において、カプセル型内視鏡１０の電源をオンにする。
【０１９６】
続くステップＳ１１１において、位置検出装置２５０は、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を受信アンテナ５１ａにより受信し、該無線信号に復調処理等を施すことにより、無線信号に重畳された体内画像の画像データ及び関連情報等を取得して、画像処理を開始する。
【０１９７】
ステップＳ１１２において、位置検出装置２５０は、複数の検出コイルＣｓnからそれぞれ出力された検出信号及び参照コイルＣｅから出力された参照信号を取得し、マーカ磁界検出部２５５及び環境磁界検出部２５６において、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、及びＦＦＴ処理等の所定の信号処理を施す。
【０１９８】
ステップＳ１１３において、磁界補正部２５７１は、マーカ磁界検出部２５５から複数の検出信号を取得すると共に、環境磁界検出部２５６から参照信号を取得し、この参照信号を用いて検出信号の出力値を補正する。即ち、検出信号から環境磁界成分を除去したマーカ磁界成分の値を算出する。
【０１９９】
ここで、磁界補正部２５７１は、検出信号の出力値の補正を最初に行う場合、比率κを算出する際のハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数として、最大周波数Ｆmaxの初期値（固定値）を設定する。また、磁界補正部２５７１は、２回目以降、直前のカプセル型内視鏡１０の位置検出結果からカプセル型内視鏡１０の単位時間あたりの位置変化量を取得し、この位置変化量の最大値を式（３）における最大移動速度ｖとして最大周波数Ｆmaxを算出し、これをカットオフ周波数として設定する。
【０２００】
ステップＳ１１４において、位置・方向算出部２５７２は、磁界補正部２５７１の各チャネルＣｈnから出力された補正値をもとに、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向を算出する。
【０２０１】
ステップＳ１１５において、演算部２５７は、位置・方向算出部２５７２により算出されたカプセル型内視鏡１０の位置及び方向（位置情報）と画像処理部５７３により画像処理が施された画像データとを関連付けて記憶部５４に記憶させる。
【０２０２】
ステップＳ１１６において、制御部５８は、カプセル型内視鏡１０の位置検出を終了するか否かを判定する。詳細には、カプセル型内視鏡１０からの無線送信が停止した場合や、位置検出装置２５０に対して操作入力部５２から位置検出動作終了の指示情報が入力された場合に、位置検出を終了すると判定する。なお、カプセル型内視鏡１０は、電源部１５がオフされるか、又は電池切れになるまで、画像データの無線送信及びマーカ磁界の発生を継続する。
【０２０３】
カプセル型内視鏡１０の位置検出を終了しない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、位置・方向算出部２５７２は、カプセル型内視鏡１０の位置情報を磁界補正部２５７１に入力する（ステップＳ１１７）。その後、位置検出システム２０１の動作はステップＳ１１２に戻る。この場合、続くステップＳ１１３においては、カプセル型内視鏡１０の位置情報に基づいて最大周波数Ｆmaxを算出する。一方、位置検出を終了する場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、位置検出システム２０１の動作は終了する。
【０２０４】
以上説明したように、本発明の実施の形態６によれば、カプセル型内視鏡１０から発生したマーカ磁界を検出するための検出コイルＣｓnの近傍に、環境磁界を検出するための参照コイルＣｅを配置し、検出コイルＣｓnから出力された検出信号の出力値を参照コイルＣｅから出力された参照信号を用いて補正するので、検出信号の出力値から短時間に変化する環境磁界成分を除外することができる。
【０２０５】
また、本発明の実施の形態６によれば、検出信号及び参照信号からそれぞれ抽出された環境磁界成分同士の相関（比率κ）を考慮して、検出信号に含まれる環境磁界成分を算出し、この環境磁界成分を用いて検出信号の出力値を補正するので、参照信号の出力値をそのまま用いて検出信号の出力値を補正する場合と比べて、補正精度を向上させることができる。従って、このように補正された値を用いることにより、カプセル型内視鏡１０の位置及び方向を、精度良く検出することが可能となる。
【０２０６】
（変形例６−１）
次に、本発明の実施の形態６の変形例６−１について説明する。図２３は、本発明の実施の形態６の変形例６−１に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【０２０７】
カプセル型内視鏡１０の位置検出精度を高めるために、図１６に示す検出コイルＣｓnの一部又は全部を３軸コイルに変更しても良い。例えば図２３に示す検出コイルユニット２３２においては、パネル３１の４隅近傍に、３次元的な磁界検出が可能なコイルセット２３３を設けている。各コイルセット２３３は、中心軸ＡsがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とそれぞれ平行な３つの検出コイルＣｓx、Ｃｓy、Ｃｓzを含む。各検出コイルＣｓx、Ｃｓy、Ｃｓzは、自身の中心軸Ａsの方向における磁界を検出して検出信号を出力する。なお、各検出コイルＣｓx、Ｃｓy、Ｃｓzの構成は、図１６に示す検出コイルＣｓnと同様である。
【０２０８】
この場合、参照信号を出力する参照コイルユニット２４２においても、検出コイルＣｓx、Ｃｓy、Ｃｓzの向きに合わせて、中心軸ＡeがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とそれぞれ平行な３つの参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzを配置する。各参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzは、自身の中心軸Ａeの方向における磁界を検出して参照信号を出力する。なお、各参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzの構成は、図１６に示す参照コイルＣｅと同様である。
【０２０９】
各参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzは、検出対象領域Ｒの中心軸Ａzに対して対称的（線対称又は点対称）に配置することが好ましい。図２３においては、参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzを、中心軸Ａzを通るパネル４１の中心線上に配置している。より好ましくは、これらの参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzを、中心軸Ａzに近づけて配置すると良い。中心軸Ａz上であれば、参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzと各検出コイルＣｓnとの距離が概ね均一となり、突出して近い又は突出して遠い検出コイルＣｓnがなくなるため、環境磁界に局所的な変化が生じたとしても、その影響を抑制することができるからである。
【０２１０】
このようにコイルセット２３３を配置する場合、図２２のステップＳ１１３において検出信号の出力値を補正する際には、検出コイルＣｓx、Ｃｓy、Ｃｓzとそれぞれ同じ方向を向く参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzから出力された参照信号を用いて演算を行う。即ち、検出コイルＣｓxから出力された検出信号に対しては、参照コイルＣｅxから出力された参照信号を用いて補正を行う。検出コイルＣｓy、Ｃｓzについても同様である。それにより、環境磁界の方向に応じた補正を行うことができる。
【０２１１】
（変形例６−２）
次に、本発明の実施の形態６の変形例６−２について説明する。上記実施の形態６においては、磁界補正部２５７１に複数のチャネルＣｈnを設け、複数の検出コイルＣｓnからそれぞれ出力された複数の検出信号をこれらのチャネルＣｈnにおいて並列で処理したが、複数の検出信号を順次処理することとしても良い。この場合、マーカ磁界検出部２５５から出力された複数の検出信号を一時的に記憶するメモリを設け、このメモリから検出信号を順次読み出し、環境磁界検出部２５６から出力された参照信号を用いて、環境磁界成分の抽出処理、比率κの算出処理、比率κを用いた環境磁界成分の算出処理、及び、この環境磁界成分を検出信号の出力値から減算するマーカ磁界成分の算出処理を実行し、位置・方向算出部２５７２に順次出力する。
【０２１２】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。図２４は、本発明の実施の形態７に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図２４に示すように、実施の形態７に係る位置検出システム２０２は、カプセル型内視鏡１０と、検出コイルユニット２３０と、参照コイルユニット２４３と、位置検出装置２６０とを備える。このうち、カプセル型内視鏡１０及び検出コイルユニット２３０の構成及び動作は、実施の形態６と同様である。
【０２１３】
参照コイルユニット２４３は、パネル４１と、該パネル４１上に配置された複数（図２４においては５つ）の参照コイルＣｅm（ｍ＝１、２、…Ｍ；図２４においてはＭ＝５）とを備える。各参照コイルＣｅmの構成及び配置の向きは、図１６に示す参照コイルＣｅと同様である。このような参照コイルユニット２４３は、検出コイルユニット２３０の近傍に、検出コイルユニット２３０と平行に配置されている。
【０２１４】
位置検出装置２６０は、図１５に示す環境磁界検出部２５６の代わりに環境磁界検出部２６１を備え、さらに、参照信号選択部２６２を備える。環境磁界検出部２６１及び参照信号選択部２６２以外の位置検出装置２６０の各部の構成及び動作は、実施の形態６と同様である。
【０２１５】
環境磁界検出部２６１は、複数の参照コイルＣｅmから出力された参照信号を処理する複数の信号処理チャネルを有する。各信号処理チャネルは、参照信号を増幅する増幅部２６１１と、検出信号にＡ／Ｄ変換処理を施すＡ／Ｄ変換部２６１２と、Ａ／Ｄ変換部２６１２から出力されたデジタルの検出信号にＦＦＴ処理を施すＦＦＴ処理部２６１３とを備える。
【０２１６】
参照信号選択部２６２は、環境磁界検出部２６１の複数の信号処理チャネルからそれぞれ出力された複数の参照信号から、磁界補正部２５７１において使用する参照信号を１つ選択し、磁界補正部２５７１の各チャネルＣｈn（図１７参照）に入力する。具体的には、環境磁界検出部２６１から出力された複数の参照信号のうち、マーカ磁界成分が最も小さい参照信号を、磁界補正部２５７１において使用する参照信号として選択する。ここで、図１８〜図２０に示すように、環境磁界成分の値は信号全体のレベルによらずほぼ一定であり、参照信号のレベルが小さいほどそこに含まれるマーカ磁界成分が少ないため、参照信号に含まれるマーカ磁界成分が検出信号の補正に与える影響を低減できるからである。
【０２１７】
次に、位置検出システム２０２の動作について説明する。図２５は、位置検出システム２０２の動作を示すフローチャートである。このうち、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２は、実施の形態６と同様である（図２２参照）。
【０２１８】
ステップＳ１１２に続くステップＳ１２１において、参照信号選択部２６２は、環境磁界検出部２６１の複数の信号処理チャネルからそれぞれ出力された参照信号の信号レベルに基づき、信号レベルが最小の参照信号を選択して、磁界補正部２５７１の各チャネルＣｈnに出力する。ステップＳ１２１に続くステップＳ１１３以降の動作は、実施の形態６と同様である。
【０２１９】
以上説明したように、本発明の実施の形態７によれば、複数の参照コイルＣｅmから出力された参照信号の中から、マーカ磁界成分の影響が少ない参照信号を選択して用いるので、検出信号の補正をより精度良く行うことができる。
【０２２０】
（変形例７）
次に、本発明の実施の形態７の変形例７について説明する。図２６は、本発明の実施の形態７の変形例７に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。
【０２２１】
実施の形態６の変形例６−１のように、検出コイルユニット２３２に３軸コイル（コイルセット２３３）を設ける場合、参照コイルユニット側にも、複数の３軸コイルを設けても良い。図２６に示す参照コイルユニット２４４においては、３つの参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzからなるコイルセット２４５を、パネル４１上に２組設けている。
【０２２２】
この場合、図２５のステップＳ１１３において検出信号の出力値を補正する際には、検出コイルＣｓn、Ｃｓx、Ｃｓy、Ｃｓzとそれぞれ同じ方向を向く参照コイルＣｅx、Ｃｅy、Ｃｅzから出力された参照信号のうち、信号レベルの小さい参照信号を用いて演算を行う。即ち、検出コイルＣｓxから出力された検出信号に対しては、２つの参照コイルＣｅxからそれぞれ出力された参照信号のうち、信号レベルが小さい方の参照信号を用いて補正を行う。検出コイルＣｓy、Ｃｓzについても同様である。それにより、環境磁界の方向に応じた補正を行うことができる。
【０２２３】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。図２７は、本発明の実施の形態８に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図２７に示すように、本発明の実施の形態８に係る位置検出システム２０３は、カプセル型内視鏡１０と、検出コイルユニット２３０と、位置検出装置２７０とを備える。カプセル型内視鏡１０及び検出コイルユニット２３０の構成及び動作は、実施の形態６と同様である。
【０２２４】
位置検出装置２７０は、図１５に示す位置検出装置２５０に対し、環境磁界検出部２５６の代わりに、参照コイル選択部２７１を備える。参照コイル選択部２７１は、磁界補正部２５７１による検出信号の補正結果に基づいて、複数の磁界検出コイルＣｎｓのうちから、参照コイルとして用いる磁界検出コイルＣｎsを選択する。参照コイル選択部２７１以外の位置検出装置２７０の各部の構成及び動作は、実施の形態６と同様である。
【０２２５】
次に、位置検出システム２０３の動作を説明する。図２８は、位置検出システム２０３の動作を示すフローチャートである。このうち、ステップＳ１１０、Ｓ１１１は、実施の形態６と同様である（図２２参照）。
【０２２６】
ステップＳ１１１に続くステップＳ１３１において、参照コイル選択部２７１は、磁界補正部２５７１から検出信号の補正結果を取得し、マーカ磁界成分が最も小さい検出信号を出力した検出コイルＣｓnを、参照コイルとして選択する。なお、カプセル型内視鏡１０の位置検出がまだ行われていない場合（即ち、初回の動作時）には、参照コイル選択部２７１は、予め定められた検出コイルＣｓnを選択する。
【０２２７】
続くステップＳ１３２において、マーカ磁界検出部２５５は、各検出コイルＣｓnから出力された検出信号を取得し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、及びＦＦＴ処理等の所定の信号処理を施す。
【０２２８】
続くステップＳ１３３において、マーカ磁界検出部２５５は、参照コイル選択部２７１により選択された検出コイルＣｓnの検出信号を、磁界補正部２５７１の各チャネルに参照信号として出力すると共に、それ以外の検出コイルＣｓnの検出信号を、対応するチャネルＣｈnに出力する。続くステップＳ１１３〜Ｓ１１７の動作は、実施の形態６と同様である。ステップＳ１１７の後、位置検出システム２０３の動作はステップＳ１３１に戻る。
【０２２９】
以上説明したように、本発明の実施の形態８によれば、複数の検出コイルのうちの１つを参照コイルとして用いるので、検出信号と参照信号との間における環境磁界成分の相関が高くなり、検出信号に含まれる環境磁界成分をより精度良く除去することが可能となる。
【０２３０】
（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９について説明する。図２９は、本発明の実施の形態９に係る位置検出システムの構成を示す模式図である。図２９に示すように、実施の形態９に係る位置検出システム２０４は、カプセル型内視鏡１０Ａと、検出コイルユニット２３０と、参照コイルユニット２４０と、カプセル型内視鏡１０Ａを誘導するための誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生部８０と、位置検出装置２９０とを備える。このうち、検出コイルユニット２３０及び参照コイルユニット２４０の構成及び動作は、実施の形態６と同様である。また、誘導用磁界発生部８０の構成は、実施の形態４の変形例４−４と同様である。
【０２３１】
本実施の形態９において、誘導用磁界を生成してカプセル型内視鏡１０Ａを誘導する場合、磁界補正部２５７１は、検出信号及び参照信号にそれぞれ含まれる環境磁界成分同士の比率κを算出する際のハイパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数（最大周波数Ｆmax）を、誘導用磁界制御部８６１が出力する制御情報に基づいて設定する。即ち、誘導用磁界制御部８６１の制御の下で誘導されるカプセル型内視鏡１０Ａの速度ｖを用いて、式（３）によって与えられるカプセル型内視鏡１０Ａの変位Ｇ（ｆ）が閾値以下となる周波数ｆを、最大周波数Ｆmaxとして決定する。
【０２３２】
なお、本実施の形態９においては、検出コイルユニット２３０及び参照コイルユニット２４０の代わりに、３軸コイルが設けられた検出コイルユニット２３２及び参照コイルユニット２４２（図２３参照）若しくは参照コイルユニット２４４（図２６参照）を適用しても良いし、参照コイルユニット２４０の代わりに、複数の参照コイルＣｅmが設けられた参照コイルユニット２４３（図２４参照）を適用しても良い。或いは、実施の形態８と同様に、複数の検出コイルＣｓnのうちの１つを参照コイルとして用いても良い。
【０２３３】
以上説明した実施の形態１〜９及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態１〜９や各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を生成することができる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
【符号の説明】
【０２３４】
１、２、３、４、５、６、２０１、２０２、２０３、２０４  位置検出システム
１０、１０Ａ  カプセル型内視鏡
１１  撮像ユニット
１２  制御部
１３  送信部
１４  磁界発生部
１５  電源部
１６  永久磁石
２０  ベッド
３０、３０Ａ  センスコイルユニット
３１、４１  パネル
３２、３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚ  センスコイル
３２ａ、４２ａ  中心軸
３３、４３ａ、４３ｂ、２３３、２４５  コイルセット
４０、４０Ａ、４０Ｂ、２４０、２４２、２４３、２４４  参照コイルユニット
４２、４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚ  参照コイル
５０、６０、７０、８５、９０、２５０、２６０、２７０、２９０  位置検出装置
５１  受信部
５１ａ  受信アンテナ
５２  操作入力部
５３  出力部
５４  記憶部
５５、２５５  マーカ磁界検出部
５６、６２、９２、２５６、２６１  環境磁界検出部
５７、７１、２５７  演算部
５８、６１、８６、９１  制御部
６３  磁気シールド
８０  誘導用磁界発生部
８１  体外永久磁石
８２  磁石駆動部
１００  被検体
１０１  筐体
１０２  筒状筐体
１０３、１０４  ドーム状筐体
１１１  照明部
１１２  光学系
１１３  撮像部
１４１  マーカコイル
１４１ａ  中心軸
１４２  コンデンサ
２３０、２３２  検出コイルユニット
２６２  参照信号選択部
２７１  参照コイル選択部
５５１、５６１  フィルタ部
５５２、５６２、２５５１、２５６１、２６１１  増幅部
５５３、５６３、２５５２、２５６２、２６１２  Ａ／Ｄ変換部
５５４、５６４、２５５３、２５６３、２６１３  高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部
５７１、２５７１  磁界補正部
５７２、２５７２  位置・方向算出部
５７３  画像処理部
６１１  参照コイル選択部
７１１  補正係数算出部
８２１  平面位置変更部
８２２  鉛直位置変更部
８２３  仰角変更部
８２４  旋回角変更部
８６１  誘導用磁界制御部
９１１  コイル選択部
Ｃｓn、Ｃｓx、Ｃｓy、Ｃｓz  検出コイル
Ｃｅ、Ｃｅm、Ｃｅx、Ｃｅy、Ｃｅz  参照コイル
【要約】
位置検出システムは、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生するマーカコイルが内部に設けられたカプセル型内視鏡と、マーカコイルが発生する磁界を検出して検出信号を出力する複数のセンスコイルと、マーカコイルが発生する磁界に対するＳＮ比が複数のセンスコイルにより検出された検出信号におけるＳＮ比よりも小さい位置に配置された参照コイルと、参照コイルから出力された検出信号に基づく磁界検出値を用いて、複数のセンスコイルからそれぞれ出力された複数の検出信号に基づく磁界検出値を補正し、補正された磁界検出値を用いてカプセル型内視鏡の位置を算出する演算部とを備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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