(57)【要約】  本発明は、検知体の位置情報および方向情報を算出する最適化収束計算の誤差値が発散した際に、この最適化収束計算の誤差値の収束状態を短時間に復帰できることを目的とする。本発明にかかる位置検出装置１０は、カプセル型内視鏡２内部の磁界発生部２ｂによる磁界を検出する磁界検出部１１と、磁界検出部１１が検出した磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行してカプセル型内視鏡２の位置方向情報を算出する位置算出部１３と、最適化収束計算の最終収束結果を含む収束結果情報１５ａを記憶する記憶部１５と、これらを制御する制御部１６とを備える。制御部１６は、最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定し、収束していない場合に位置算出部１３を停止させ、所定の時間が経過した後、最終収束結果を用いた最適化収束計算を位置算出部１３に開始させる。
2009041524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行して、前記検知体の少なくとも位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部が実行した最適化収束計算の最終の収束結果を記憶する記憶部と、
前記最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定し、収束していない場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させ、所定の時間が経過した後、前記最終の収束結果に基づき前記最適化収束計算を前記位置算出部に実行させて最適化収束計算の収束状態を復帰する復帰処理を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検知体の位置検出空間内に判定領域を設定し、前記検知体の位置が前記判定領域内であるか否かを判定し、判定領域外である場合、前記復帰処理を行い、
前記記憶部は、前記最適化収束計算の結果が収束し且つ前記検知体の位置が前記判定領域内である場合に前記最適化収束計算の最終の収束結果を記憶することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記判定領域内に、前記判定領域に比して少なくとも前記検知体の位置ばらつき範囲に相当する空間だけ小さい内側領域を設定し、前記検知体の位置が前記内側領域内であるか否かを判定し、内側領域外である場合、少なくとも前記検知体のばらつき範囲に相当する空間だけ前記判定領域を拡張し、前記検知体の位置が該拡張後の判定領域内であるか否かを判定し、拡張後の判定領域外である場合、前記復帰処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、
前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算の結果が収束していない場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、
前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、
前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、
前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算の結果が収束していない場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、
前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、
前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定する収束判定部を備え、前記収束判定部によって前記最適化収束計算の結果が収束していないと判断された場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させ、所定の時間が経過した後に前記復帰処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置を含む領域を判定する領域判定部を備え、
前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記判定領域内であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記判定領域外であると判定された場合、前記復帰処理を行い、
前記記憶部は、前記最適化収束計算の結果が収束し且つ前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記判定領域内であると判定された場合に、前記最適化収束計算の最終の収束結果を記憶することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記判定領域内に、前記判定領域に比して少なくとも前記検知体の位置ばらつき範囲に相当する空間だけ小さい内側領域を設定し、
前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記内側領域内であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記内側領域外であると判定された場合、少なくとも前記検知体のばらつき範囲に相当する空間だけ前記判定領域を拡張し、
前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域内であるか否かを判定し、
前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外であると判定された場合、前記復帰処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行して、前記検知体の少なくとも位置を算出する位置算出部と、
前記磁界情報の測定値に関する閾値を記憶する閾値記憶部と、
前記磁界情報の測定値と前記閾値とを比較して前記磁界情報の測定値と前記閾値との大小を判定し、前記磁界情報の測定値が前記閾値以上である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を許可し、前記磁界情報の測定値が前記閾値未満である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を禁止する制御部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記磁界情報の測定値が前記閾値に比して小さいか否かを判定するレベル判定部と、
前記レベル判定部によって前記磁界情報の測定値が前記閾値未満に比して小さいと判定された場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させる制御信号を前記位置算出部に出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記検知体から発生した磁界を複数の磁界検出コイルによって検出し、前記複数の磁界検出コイルによる各検出結果を前記磁界情報の測定値として前記制御部に出力する磁界検出部を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
前記磁界情報の測定値は、前記複数の磁界検出コイルによる各検出結果のうちの最大値であることを特徴とする請求項１５に記載の位置検出装置。
【請求項１７】
前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、
前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、
を備え、
前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって印加された磁界を受けて共振磁界を発生し、
前記磁界検出部は、前記検知体から発生した共振磁界を前記複数の磁界検出コイルによって検出し、前記複数の磁界検出コイルによる前記共振磁界の各検出結果を前記磁界情報の測定値として前記制御部に出力することを特徴とする請求項１５に記載の位置検出装置。
【請求項１８】
前記閾値記憶部は、前記複数の磁界発生コイルの軸方向別に、前記磁界情報の測定値に関する複数の閾値を記憶し、
前記制御部は、前記複数の磁界発生コイルのうちの前記検知体に磁界を印加する磁界発生コイルに対応して、前記複数の閾値の中から前記磁界情報の測定値と比較する前記閾値を選択することを特徴とする請求項１７に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知体から放出された磁界の検出結果をもとに検知体の位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内視鏡の分野において、患者等の被検体の消化管内に導入可能なカプセル型内視鏡が登場している。カプセル型内視鏡は、被検体の口から飲み込まれた後、蠕動運動等によって消化管内を移動しつつ被検体の臓器内部の画像（以下、体内画像という場合がある）を取得し、取得した体内画像を被検体外部の受信装置に無線送信する。かかるカプセル型内視鏡は、被検体の消化管内部に導入されてから被検体外部に自然排出されるまでの期間、この被検体の体内画像を順次取得する。【０００３】
また、被検体内部に導入したカプセル型内視鏡を磁力によって誘導（すなわち磁気誘導）するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、コイルおよびコンデンサを用いたＬＣ共振回路（以下、ＬＣマーカという）と磁石とをカプセル型内視鏡に内蔵し、このＬＣマーカから放出された誘導磁界の検出結果をもとにカプセル型内視鏡の位置を検出し、この検出した位置に形成した磁界をカプセル型内視鏡内部の磁石に作用させて、被検体内部のカプセル型内視鏡を磁気誘導する。【０００４】
かかるカプセル型内視鏡の位置を検出する位置検出装置は、一般に、外部磁界の印加によってカプセル型内視鏡内部のＬＣマーカから放出された誘導磁界を複数の検出コイルによって検出し、この誘導磁界の検出結果をもとにカプセル型内視鏡の位置を算出する。この場合、位置検出装置は、各検出コイルの磁界強度検出値（測定値）と各検出コイルの磁界強度理論値との誤差を表す評価関数を設定する。なお、この磁界強度理論値は、仮定の位置に仮定の方向を向いた状態のカプセル型内視鏡内部のＬＣマーカから各検出コイルが検出する誘導磁界強度の理論値であり、所定の演算式によって算出される。位置検出装置は、かかる評価関数に基づいた最適化収束計算を実行し、この最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下になる（すなわち収束する）際の仮定の位置および仮定の方向をカプセル型内視鏡の位置情報および方向情報として算出する。かかる位置検出装置は、このように最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下に収束した際の最適化収束計算の結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に用いて最適化収束計算を繰り返し実行し、カプセル型内視鏡の位置情報および方向情報を順次算出する。【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／１１２７３３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した最適化収束計算の誤差値は、例えば上述したカプセル型内視鏡に例示される検知体の急激な変位または検出コイルのノイズ量に起因して所定の閾値以下に収束しない（以下、このような収束しない現象を「発散する」という）場合がある。かかる最適化収束計算の誤差値が発散した際に算出された検知体の位置情報および方向情報は、実際の検知体の位置情報および方向情報に比して大きく外れている等、意味を成さないことが多い。【０００７】
しかしながら、上述した従来の位置検出装置は、最適化収束計算の誤差値が発散した場合、この発散した際の最適化収束計算の結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に用いて最適化収束計算を繰り返し実行してしまうため、最適化収束計算の誤差値を所定の閾値以下に再度収束させる（すなわち誤差値の収束状態を復帰する）までに多大な時間がかかる。なお、検知体の位置情報および方向情報を検出する位置検出装置においては、最適化収束計算の誤差値が発散した際に最適化収束計算の誤差値の収束状態を短時間に復帰することが要望されている。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、検知体の位置情報および方向情報を算出する最適化収束計算の誤差値が発散した際に、この最適化収束計算の誤差値の収束状態を短時間に復帰できる位置検出装置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、本発明にかかる位置検出装置は、検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行して、前記検知体の少なくとも位置を算出する位置算出部と、前記位置算出部が実行した最適化収束計算の最終の収束結果を記憶する記憶部と、前記最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定し、収束していない場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させ、所定の時間が経過した後、前記最終の収束結果に基づき前記最適化収束計算を前記位置算出部に実行させて最適化収束計算の収束状態を復帰する復帰処理を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記検知体の位置検出空間内に判定領域を設定し、前記検知体の位置が前記判定領域内であるか否かを判定し、判定領域外である場合、前記復帰処理を行い、前記記憶部は、前記最適化収束計算の結果が収束し且つ前記検知体の位置が前記判定領域内である場合に前記最適化収束計算の最終の収束結果を記憶することを特徴とする。【００１１】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記判定領域内に、前記判定領域に比して少なくとも前記検知体の位置ばらつき範囲に相当する空間だけ小さい内側領域を設定し、前記検知体の位置が前記内側領域内であるか否かを判定し、内側領域外である場合、少なくとも前記検知体のばらつき範囲に相当する空間だけ前記判定領域を拡張し、前記検知体の位置が該拡張後の判定領域内であるか否かを判定し、拡張後の判定領域外である場合、前記復帰処理を行うことを特徴とする。【００１２】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算の結果が収束していない場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１４】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を受けて共振し、新たに共振磁界を発生する共振回路を備え、前記制御部は、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１５】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算の結果が収束していない場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１６】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１７】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって発生した磁界を前記磁界情報として検出する磁界検出部を備え、前記制御部は、前記磁界検出部によって検出された前記磁界情報を取得し、この取得した前記磁界情報を用いた最適化収束計算を前記位置算出部に実行させ、前記復帰処理の最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外である場合、前記切替部に前記磁界発生コイルを切替させた後に前記復帰処理を再度行うことを特徴とする。【００１８】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定する収束判定部を備え、前記収束判定部によって前記最適化収束計算の結果が収束していないと判断された場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させ、所定の時間が経過した後に前記復帰処理を行うことを特徴とする。【００１９】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記最適化収束計算によって算出された前記検知体の位置を含む領域を判定する領域判定部を備え、前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記判定領域内であるか否かを判定し、前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記判定領域外であると判定された場合、前記復帰処理を行い、前記記憶部は、前記最適化収束計算の結果が収束し且つ前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記判定領域内であると判定された場合に、前記最適化収束計算の最終の収束結果を記憶することを特徴とする。【００２０】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記判定領域内に、前記判定領域に比して少なくとも前記検知体の位置ばらつき範囲に相当する空間だけ小さい内側領域を設定し、前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記内側領域内であるか否かを判定し、前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記内側領域外であると判定された場合、少なくとも前記検知体のばらつき範囲に相当する空間だけ前記判定領域を拡張し、前記領域判定部は、前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域内であるか否かを判定し、前記制御部は、前記領域判定部によって前記検知体の位置が前記拡張後の判定領域外であると判定された場合、前記復帰処理を行うことを特徴とする。【００２１】
また、本発明にかかる位置検出装置は、検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行して、前記検知体の少なくとも位置を算出する位置算出部と、前記磁界情報の測定値に関する閾値を記憶する閾値記憶部と、前記磁界情報の測定値と前記閾値とを比較して前記磁界情報の測定値と前記閾値との大小を判定し、前記磁界情報の測定値が前記閾値以上である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を許可し、前記磁界情報の測定値が前記閾値未満である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を禁止する制御部と、を備えたことを特徴とする。【００２２】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記磁界情報の測定値が前記閾値に比して小さいか否かを判定するレベル判定部と、前記レベル判定部によって前記磁界情報の測定値が前記閾値未満に比して小さいと判定された場合、前記位置算出部の最適化収束計算を停止させる制御信号を前記位置算出部に出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。【００２３】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体から発生した磁界を複数の磁界検出コイルによって検出し、前記複数の磁界検出コイルによる各検出結果を前記磁界情報の測定値として前記制御部に出力する磁界検出部を備えたことを特徴とする。【００２４】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁界情報の測定値は、前記複数の磁界検出コイルによる各検出結果のうちの最大値であることを特徴とする。【００２５】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記検知体の周辺に配置され、前記検知体に磁界を印加する複数の磁界発生コイルと、前記複数の磁界発生コイルの中から、磁界を発生させる少なくとも一つの磁界発生コイルを選択する切替部と、を備え、前記検知体は、前記少なくとも一つの磁界発生コイルによって印加された磁界を受けて共振磁界を発生し、前記磁界検出部は、前記検知体から発生した共振磁界を前記複数の磁界検出コイルによって検出し、前記複数の磁界検出コイルによる前記共振磁界の各検出結果を前記磁界情報の測定値として前記制御部に出力することを特徴とする。【００２６】
また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記閾値記憶部は、前記複数の磁界発生コイルの軸方向別に、前記磁界情報の測定値に関する複数の閾値を記憶し、前記制御部は、前記複数の磁界発生コイルのうちの前記検知体に磁界を印加する磁界発生コイルに対応して、前記複数の閾値の中から前記磁界情報の測定値と比較する前記閾値を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる位置検出装置は、検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数に基づいた最適化収束計算を演算処理部に実行させ、この演算処理部による最適化収束計算の誤差値が収束したか否かを判定し、最適化収束計算の誤差値が収束した場合、この最適化収束計算の収束結果に基づいた検知体の位置方向情報を算出するとともに、この収束結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に設定するようにし、最適化収束計算の誤差値が収束しない場合、所定の時間が経過するまで最適化収束計算等の演算処理部の演算処理を停止し、検知体の磁界情報の測定値を取り直すとともに、以前の最適化収束計算による最終の収束結果を計算開始点として最適化収束計算を演算処理部に再開させるように構成している。このため、ノイズ等の外乱の悪影響を受けた磁界情報の測定値を排除できるとともに、誤差値が発散した際の最適化収束計算の結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に用いるという事態を防止できる。これによって、最適化収束計算の誤差値が発散した場合であっても、次回の最適化収束計算の計算開始点として最適化収束計算の収束結果を確実に用いることができ、この結果、検知体の位置情報および方向情報を算出する最適化収束計算の誤差値が発散した際に、この最適化収束計算の収束状態を短時間に復帰できるという効果を奏する。【００２８】
また、本発明にかかる位置検出装置では、位置算出部が、検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数を用いて最適化収束計算を実行して、前記検知体の少なくとも位置を算出し、閾値記憶部が、前記磁界情報の測定値に関する閾値を記憶し、制御部が、前記磁界情報の測定値と前記閾値とを比較して前記磁界情報の測定値と前記閾値との大小を判定し、前記磁界情報の測定値が前記閾値以上である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を許可し、前記磁界情報の測定値が前記閾値未満である場合、前記位置算出部の最適化収束計算を禁止する。このため、位置検出が可能な空間内に検知体が存在しない状態において位置算出部の最適化収束計算を停止することができ、これによって、最適化収束計算の実行に消費される装置電力を削減できるという効果を奏する。また、位置検出が可能な空間内にカプセル型内視鏡が存在しない状態において位置算出部の最適化収束計算を実行しないため、誤差の大きい検知体の位置を算出して最適化収束計算の誤差値が発散するという事態を防止でき、これによって、次回の最適化収束計算の際に、誤差の大きい計算開始点を設定することが無くなり、この結果、誤差値が収束した後の正常な最適化収束計算を実行した際に間違って誤差値を発散させるという事態を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる位置検出装置の制御部が実行する処理手順を例示するフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる位置検出装置の制御部が最終収束情報の更新処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる位置検出装置の制御部が最適化収束計算の収束状態の復帰処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。
【図５】図５は、最適化収束計算の最終収束情報の更新処理と収束状態の復帰処理とを具体的に説明するための模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図７】図７は、実施の形態２にかかる位置検出装置の制御部が最適化収束計算の収束状態の復帰処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図１０】図１０は、磁界強度検出値と閾値との比較結果に応じて最適化収束計算を許可または禁止する際の位置検出装置の処理手順を例示するフローチャートである。
【図１１】図１１は、検知体であるカプセル型内視鏡の一構成例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、カプセル型内視鏡に内蔵された磁界発生部の回路構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１，３１，４１  カプセル誘導システム
２，２２，３２  カプセル型内視鏡
２ａ  磁石
２ｂ  磁界発生部
２ｃ  ＬＣマーカ
３  受信装置
３ａ  受信アンテナ
４  磁気誘導装置
５  磁界発生部
６  コイル用電源部
７  操作部
８  磁界制御部
９  画像表示装置
１０，２３，３４，４３  位置検出装置
１１  磁界検出部
１２  検出コイル
１３  位置算出部
１４  入力部
１５  記憶部
１５ａ  収束結果情報
１５ｂ  領域情報
１６，２７，３８，４６  制御部
１６ａ  収束判定部
１６ｂ  領域判定部
１６ｃ  更新処理部
２４，３５ａ，３５ｂ  ドライブコイル群
２５，３６  コイル選択部
２６，３７  コイル用電源部
３２ｂ  検出コイル
４５  閾値記憶部
４６ｄ  レベル判定部
４６ｅ  出力部
５１  カプセル型筐体
５２ａ  共振用コイル
５２ｂ  共振用コンデンサ
５２ｃ  発振駆動回路
５２ｄ  磁界発生部用電池
５２ｅ  スイッチング素子
５２ｆ  水晶発振回路
５３  撮像部
５４  信号処理部
５５  無線送信部
５６  アンテナコイル
５７  内視鏡用電池
Ａ０  ３次元空間
Ａ１，Ａ４  判定領域
Ａ２  内側領域
Ａ３  位置ばらつき範囲
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２  位置
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明を実施するための最良の形態である位置検出装置について説明する。なお、以下では、本発明にかかる位置検出装置の一例として、被検体の体内画像を撮像するカプセル型内視鏡（カプセル型医療装置の一例）を磁気誘導するカプセル誘導システムに用いられた位置検出装置を例示するが、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。【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかるカプセル誘導システム１の一構成例を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、この実施の形態１にかかるカプセル誘導システム１は、被検体の体内画像を撮像するカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から体内画像を受信する受信装置３と、被検体内部に導入されたカプセル型内視鏡２を磁気誘導する磁気誘導装置４と、この被検体内部のカプセル型内視鏡２が撮像した体内画像等を表示する画像表示装置９と、この被検体内部におけるカプセル型内視鏡２の位置および方向を検出する位置検出装置１０と、を備える。【００３３】
カプセル型内視鏡２は、位置検出装置１０によって位置および方向が検出される検知体の一例であり、被検体の体内画像を取得するカプセル型医療装置である。具体的には、カプセル型内視鏡２は、カプセル型筐体の内部に撮像機能および無線通信機能を有し、患者等の被検体（図示せず）の消化管内部に導入される。かかるカプセル型内視鏡２は、この被検体の消化管内部を移動しつつ体内画像を順次撮像し、取得した体内画像を含む画像信号を被検体外部の受信装置３に順次無線送信する。また、カプセル型内視鏡２は、磁気誘導装置４による磁気誘導を可能にするための磁石２ａと、位置検出装置１０による位置および方向の検出処理に用いられる磁界を発生させる磁界発生部２ｂとをカプセル型筐体内部に備える。磁石２ａは、永久磁石等の磁性体または電磁石によって実現され、磁気誘導装置４が形成した磁界に追随して動作する。カプセル型内視鏡２は、かかる磁石２ａの作用によって動作し、この結果、磁気誘導装置４によって磁気誘導される。一方、磁界発生部２ｂは、コイル等を用いて実現され、カプセル型内視鏡２の外部に磁界を発生する。かかる磁界発生部２ｂによって発生した磁界は、後述する位置検出装置１０の磁界検出部１１によって検出される。【００３４】
受信装置３は、複数の受信アンテナ３ａを有し、これら複数の受信アンテナ３ａを介してカプセル型内視鏡２から被検体の体内画像を受信する。具体的には、複数の受信アンテナ３ａは、上述したカプセル型内視鏡２を消化管内部に導入する被検体の体表面上に分散配置され、この消化管に沿って移動する（もしくは磁気誘導される）カプセル型内視鏡２からの無線信号を捕捉する。受信装置３は、かかる複数の受信アンテナ３ａを介してカプセル型内視鏡２からの無線信号を受信し、この受信した無線信号に対して所定の復調処理等を行って、この無線信号に含まれる画像信号を抽出する。なお、かかる受信装置３によって抽出された画像信号は、上述したカプセル型内視鏡２が撮像した体内画像を含む信号である。かかる受信装置３は、この体内画像の画像信号を画像表示装置９に送出する。【００３５】
磁気誘導装置４は、上述したようにカプセル型内視鏡２を磁気誘導するためのものであり、被検体内部のカプセル型内視鏡２を誘導するための磁界を発生する磁界発生部５と、磁界発生部５のコイル（電磁石）に電流を供給するコイル用電源部６と、カプセル型内視鏡２の磁気誘導を操作するための操作部７と、磁界発生部５が発生させる磁界の強度および方向を制御する磁界制御部８とを備える。【００３６】
磁界発生部５は、ヘルムホルツコイル等の電磁石を複数組み合わせて実現され、被検体内部のカプセル型内視鏡２を誘導可能な磁界を発生する。具体的には、磁界発生部５は、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）による３軸直交座標系（以下、絶対座標系という）が規定され、かかる絶対座標系の各軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に対して所望強度の磁界を各々発生する。磁界発生部５は、絶対座標系の３次元空間Ａ０の内部（すなわち磁界発生部５の複数の電磁石によって囲まれた空間内部）に、この絶対座標系の各軸方向の磁界によって形成される３次元の磁界を形成し、この３次元空間Ａ０の内部に移動したベッド上の被検体（図示せず）の内部に位置するカプセル型内視鏡２内部の磁石２ａに対して、かかる磁界を印加する。磁界発生部５は、かかる磁界によってカプセル型内視鏡２を磁気誘導する。かかる磁界発生部５が発生する絶対座標系の各軸方向の磁界（すなわち回転磁界および勾配磁界）は、コイル用電源部６から供給される電流（コイル用電源部６からの通電量）によって制御される。【００３７】
なお、かかる絶対座標系は、上述したように磁界発生部５に対して規定した（すなわち磁界発生部５に固定された）３軸直交座標系であってもよいが、カプセル型内視鏡２を消化管内部に含む被検体（図示せず）に対して固定される３軸直交座標系であってもよいし、この被検体を載置するベッド（図示せず）に対して固定される３軸直交座標系であってもよい。【００３８】
コイル用電源部６は、被検体内部のカプセル型内視鏡２の磁気誘導を実現する磁界を形成するための電流を磁界発生部５に供給する。かかるコイル用電源部６は、磁界発生部５を形成する複数のコイル（図示せず）に対応して複数の電源部を有し、磁界制御部８の制御に基づいて、磁界発生部５の各コイルに交流電流を各々供給し、上述した絶対座標系の各軸方向の磁界を発生させる。【００３９】
操作部７は、レバーおよび入力ボタン等の入力デバイスを用いて実現される。操作部７は、医師または看護師等のユーザによる入力操作に対応して、カプセル型内視鏡２の磁気誘導を指示する指示情報を磁界制御部８に入力する。【００４０】
磁界制御部８は、操作部７によって入力された指示情報に基づいて、磁界発生部５に対するコイル用電源部６の通電量を制御し、このコイル用電源部６の制御を通して、上述した３次元の磁界を発生する磁界発生部５の磁界発生動作を制御する。この場合、磁界制御部８は、後述する位置検出装置１０の制御部１６から被検体内部におけるカプセル型内視鏡２の現在位置および現在方向の各情報を含む位置方向情報を取得し、この取得した位置方向情報に基づいて、カプセル型内視鏡２に印加する磁界の強度および方向を決定する。かかる磁界制御部８は、被検体内部におけるカプセル型内視鏡２の現在位置に、上述した操作部７からの指示情報によって指示されたカプセル型内視鏡２の磁気誘導を実現する強度および方向の磁界を磁界発生部５に形成させる。この結果、磁界制御部８は、被検体内部における所望の位置または所望の方向へのカプセル型内視鏡２の磁気誘導を制御する。【００４１】
また、磁界制御部８は、カプセル型内視鏡２の磁気誘導を制御した際に磁界発生部５が３次元空間Ａ０内部（具体的には被検体内部）のカプセル型内視鏡２に印加した磁界の強度および方向を磁界強度情報および磁界方向情報として記憶する。磁界制御部８は、画像表示装置９に送信指示された際、かかる磁界強度情報および磁界方向情報と位置検出装置１０から取得した位置方向情報とを画像表示装置９に送出する。【００４２】
画像表示装置９は、カプセル型内視鏡２が撮像した被検体の体内画像等の各種情報を表示するためのものであり、上述した受信装置３および磁気誘導装置４から各種情報を取り込み、取り込んだ各種情報を記憶し且つ表示する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、画像表示装置９は、受信装置３から被検体の体内画像等を取り込み、磁界制御部８から磁界強度情報、磁界方向情報、および位置方向情報を取り込む。画像表示装置９は、かかる体内画像、磁界強度情報、磁界方向情報、および位置方向情報等の各種情報を画面に表示する。医師または看護師等のユーザは、かかる画像表示装置９によって表示された各種情報を確認することによって、被検体の臓器内観察を行うとともに、操作部７を用いたカプセル型内視鏡２の磁気誘導操作を行う。【００４３】
位置検出装置１０は、上述した絶対座標系の３次元空間Ａ０の内部に位置する被検体内部におけるカプセル型内視鏡２の位置および方向を検出するためのものであり、カプセル型内視鏡２から放出された磁界を検出する磁界検出部１１と、磁界検出部１１による磁界検出結果をもとにカプセル型内視鏡２の位置および方向を算出する位置算出部１３と、各種情報を入力する入力部１４と、各種情報を記憶する記憶部１５と、かかる位置検出装置１０の各構成部を制御する制御部１６と備える。【００４４】
磁界検出部１１は、複数の検出コイル１２を有し、カプセル型内視鏡２に内蔵された磁界発生部２ｂによって発生した磁界を複数の検出コイル１２によって検出する。具体的には、複数の検出コイル１２は、例えばマトリックス状に配列され、この磁界発生部２ｂからの磁界（交番磁界）を電圧に変換して各々検出する。磁界検出部１１は、かかる各検出コイル１２の電圧検出値Ｖｄ1，・・・，Ｖｄn（ｎは検出コイル１２の配置数）と比例係数とを用いた所定の演算処理を行って、各検出コイル１２による磁界強度の測定値である磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄnを取得する。磁界検出部１１は、かかる磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄnを各検出コイルの磁界検出結果（検知体の磁界情報の一例）として制御部１６に送出する。【００４５】
なお、かかる各検出コイル１２の磁界検出結果は、３次元空間Ａ０におけるカプセル型内視鏡２の位置方向情報（詳細には、カプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）と位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）における磁気ダイポールモーメントＭ（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）との計６変数）の算出処理に用いられる。このため、検出コイル１２の配置数は、６以上であることが望ましい。【００４６】
位置算出部１３は、絶対座標系の３次元空間Ａ０におけるカプセル型内視鏡２の位置および方向を算出する演算処理部として機能する。具体的には、位置算出部１３は、制御部１６の制御に基づいて、カプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭを仮設定し、この仮設定した位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭを用いて、各検出コイル１２の磁界検出結果の理論値（以下、磁界強度理論値という）を算出する。また、位置算出部１３は、制御部１６を介して各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄnを取得する。位置算出部１３は、制御部１６の制御に基づいて、かかる各検出コイル１２の磁界検出結果の測定値（すなわち磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄn）と磁界強度理論値との誤差を表す評価関数を作成し、この作成した評価関数に基づいた最適化収束計算を実行して、カプセル型内視鏡２の位置および方向を算出する。この場合、位置算出部１３は、かかる最適化収束計算の誤差値が最小化された際の仮の位置座標ｒｃおよび仮の磁気ダイポールモーメントＭをもとに、カプセル型内視鏡２の位置方向情報を算出する。その後、位置算出部１３は、この誤差値が最小化された際の最適化収束計算の結果、すなわちカプセル型内視鏡２の位置方向情報を制御部１６に送出する。この場合、位置算出部１３は、かかる最適化収束計算の結果であるカプセル型内視鏡２の位置方向情報として、位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭの各成分をベクトル成分として含むベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）の情報を制御部１６に送出する。【００４７】
入力部１４は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、医師または看護師等のユーザによる入力操作に応じて、制御部１６に各種情報を入力する。かかる入力部１４が制御部１６に入力する各種情報として、例えば、制御部１６に対して指示する指示情報、カプセル型内視鏡２の仮の位置方向情報等が挙げられる。なお、この仮の位置方向情報は、上述した位置算出部１３が磁界強度理論値を算出する際に必要な位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭの初期値であり、具体的にはベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）の仮設定値である。【００４８】
記憶部１５は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、またはハードディスク等の書き換え可能に情報を保存する各種記憶メディアを用いて実現される。記憶部１５は、制御部１６が記憶指示した各種情報を記憶し、記憶した各種情報の中から制御部１６が読み出し指示した情報を制御部１６に送出する。具体的には、記憶部１５は、上述した最適化収束計算の収束結果情報１５ａと位置検出装置１０の検出空間に関する領域情報１５ｂとを記憶する。【００４９】
収束結果情報１５ａは、位置算出部１３が実行した最適化収束計算の収束結果であり、少なくとも最終収束結果（時系列的に最新の収束結果）を含む。なお、ここでいう収束結果は、位置算出部１３が実行した最適化収束計算のうち、最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下に収束した最適化収束計算の結果である。一方、領域情報１５ｂは、位置検出装置１０の検出空間内に設定される判定領域および内側領域を各々特定する座標情報である。なお、この検出空間は、上述した絶対座標系の３次元空間Ａ０のうちの位置検出装置１０が検知体（例えばカプセル型内視鏡２）の位置および方向を検出可能な範囲の空間である。また、この判定領域は、かかる位置検出装置１０の検出空間内に設定される領域であって上述した収束結果の信頼性が高い（収束結果に基づく位置方向情報とカプセル型内視鏡２の実際の現在位置および現在方向との誤差が小さい）領域である。この内側領域は、位置検出装置１０の位置検出精度を加味して判定領域内に設定される領域であって、最適化収束計算によって算出されるカプセル型内視鏡２の位置ばらつき範囲を判定領域内に確実に収める領域である。【００５０】
制御部１６は、位置検出装置１０の各構成部（磁界検出部１１、位置算出部１３、入力部１４、および記憶部１５）の動作を制御し、且つ、かかる各構成部間における信号の入出力を制御する。具体的には、制御部１６は、入力部１４によって入力された指示情報に基づいて磁界検出部１１からの情報入力および位置算出部１３による位置方向情報の算出処理を制御して、検知体であるカプセル型内視鏡２の位置方向情報の検出を制御する。【００５１】
また、制御部１６は、位置算出部１３による最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定する収束判定部１６ａと、３次元空間Ａ０内におけるカプセル型内視鏡２の存在領域を判定する領域判定部１６ｂと、最適化収束計算の収束結果等の情報を更新する更新処理部１６ｃとを有する。【００５２】
収束判定部１６ａは、上述した位置算出部１３が実行した最適化収束計算の結果を取得し、この取得した最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定する。制御部１６は、かかる収束判定部１６ａによって収束状態と判定された最適化収束計算の結果（すなわち収束結果）を収束結果情報１５ａの一部として記憶部１５に記憶させる。なお、かかる最適化収束計算の収束結果として、例えば、上述したカプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭの各ベクトル成分を含むベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）の情報が挙げられる。【００５３】
領域判定部１６ｂは、位置算出部１３が最適化収束計算によって算出したカプセル型内視鏡２の位置が判定領域内であるか否かを判定し、さらには、領域判定部１６ｂは、かかるカプセル型内視鏡２の位置が内側領域内であるか否かを判定する。ここで、制御部１６は、上述した絶対座標系の３次元空間Ａ０内に、カプセル型内視鏡２の位置および方向を検出するための空間である位置検出装置１０の検出空間を設定し、この設定した検出空間内に、上述した判定領域を設定する。また、制御部１６は、この判定領域内に、位置検出装置１０の位置検出精度を加味して上述した内側領域を設定する。領域判定部１６ｂは、かかる判定領域または内側領域の各座標情報と位置方向情報とをもとに、この位置方向情報（具体的にはベクトルｐ）によって示されるカプセル型内視鏡２の位置が判定領域内あるいは内側領域内であるか否かを判定する。なお、制御部１６は、かかる判定領域を規定する複数の座標情報および内側領域を規定する複数の座標情報を上述した領域情報１５ｂの一部として記憶部１５に記憶させる。【００５４】
更新処理部１６ｃは、上述した最適化収束計算の最終収束結果を更新する。具体的には、更新処理部１６ｃは、収束判定部１６ａが収束状態であると判定した最適化収束計算の結果（収束結果）を現時点における最終収束結果とし、収束判定部１６ａ収束状態であると判定する都度、得られた最新の収束結果を順次最終収束結果に更新する。なお、制御部１６は、かかる更新処理部１６ｃによって定義された最終収束結果を上述した収束結果情報１５ａの一部として記憶部１５に記憶させる。一方、更新処理部１６ｃは、上述した判定領域を必要に応じて拡張し、この拡張した判定領域を最終の判定領域として更新する。【００５５】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる位置検出装置１０の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６が実行する処理手順を例示するフローチャートである。位置検出装置１０が被検体内部におけるカプセル型内視鏡２の位置方向情報を検出する場合、制御部１６は、磁界検出部１１からの情報入力および位置算出部１３の各種演算処理を制御して、カプセル型内視鏡２の位置方向情報の検出を制御する。【００５６】
具体的には、図２に示すように、制御部１６は、入力部１４によって入力された初期の位置方向情報を取得し（ステップＳ１０１）、位置算出部１３の最適化収束計算の収束計算回数を零値に初期化する（ステップＳ１０２）。なお、この初期の位置方向情報は、例えば３次元空間Ａ０内（具体的には被検体内部）におけるカプセル型内視鏡２の初期的な位置を参考にして仮に設定された初期情報であり、仮のベクトルｐの情報を含む。制御部１６は、かかる初期の位置方向情報を位置算出部１３に送出する。【００５７】
つぎに、制御部１６は、磁界検出部１１から各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを取得する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、制御部１６は、ｎ個の検出コイル１２の各々について所定の平均回数分の磁界強度検出値を取得し、かかる平均回数分の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを検出コイル毎に移動平均処理する。制御部１６は、かかる移動平均処理によって、磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎに含まれるカプセル型内視鏡２の位置ばらつきの要素を軽減することができる。制御部１６は、かかる移動平均化した各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを位置算出部１３に送出する。【００５８】
なお、制御部１６は、かかる移動平均処理を実行する際、ｎ個の検出コイル１２の各磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎの中から、位置算出部１３による最適化収束計算に用いられる必要数（例えば６つ以上）の各検出コイル１２の磁界強度検出値を選択し、選択した各磁界強度検出値について移動平均処理を各々実行してもよい。【００５９】
続いて、制御部１６は、最適化収束計算に用いられる各磁界強度検出値に対応する各検出コイル１２の磁界強度理論値を位置算出部１３に算出させる（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、制御部１６は、カプセル型内視鏡２の仮の位置方向情報を示す仮のベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）と各検出コイル１２の位置座標ｒｓi（ｉは１〜ｎの整数）とを位置算出部１３に送出する。なお、かかる仮のベクトルｐは、位置算出部１３の収束計算回数が１回目である場合、上述したステップＳ１０１において入力された初期の位置方向情報であり、位置算出部１３の収束計算回数が２回目以降である場合、以前の最適化収束計算による最終収束結果である。位置算出部１３は、制御部１６の制御に基づいて、かかる仮のベクトルｐと各検出コイル１２の位置座標ｒｓiとをもとに各検出コイル１２の磁界強度検出理論値を算出する。【００６０】
具体的には、位置算出部１３は、かかる制御部１６から取得した仮のベクトルｐをもとに、３次元空間Ａ０におけるカプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）と、この位置座標における磁気ダイポールモーメントＭ（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）とを仮設定する。そして、位置算出部１３は、この位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）とｉ番目の検出コイル１２の位置座標ｒｓi（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）との距離ベクトルｒi（ｘｉ―１，ｙｉ−ｙ，ｚｉ−ｚ）を算出する。なお、このｉ番は、上述した複数の検出コイル１２の各々を特定する番号であり、１〜ｎの整数である。位置算出部１３は、かかる磁気ダイポールモーメントＭと位置座標ｒｃと距離ベクトルｒiとを用いて磁界強度理論値Ｂｉを算出する。この磁界強度理論値Ｂｉは、ｉ番目の検出コイル１２が磁気ダイポールモーメントＭによる磁界（具体的には磁界発生部２ｂによる磁界）を検出する場合の磁気検出結果の理論値であり、次式（１）に基づいて算出される。位置算出部１３は、式（１）に基づいた演算処理を繰り返し実行して、１〜ｎ番目の各検出コイル１２の磁界強度理論値Ｂ1，・・・Ｂnを算出する。【００６１】
【数１】
2009041524.tif 000003
【００６２】
つぎに、制御部１６は、上述した各検出コイル１２の磁界強度検出値と磁界強度理論値との誤差を表す評価関数を位置算出部１３に作成させ（ステップＳ１０５）、この作成した評価関数に基づいた最適化収束計算を位置算出部１３に実行させる（ステップＳ１０６）。この場合、位置算出部１３は、制御部１６の制御に基づいて、各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄnと磁界強度理論値Ｂ1，・・・，Ｂnとの誤差（例えば二乗誤差）を表す評価関数を作成する。かかる位置算出部１３が作成する評価関数は、次式（２）によって表される。【００６３】
【数２】
2009041524.tif 000004
【００６４】
位置算出部１３は、制御部１６の制御のもと、この式（２）によって表される評価関数に基づいた最適化収束計算を実行して、カプセル型内視鏡２の位置および方向を算出する。この場合、位置算出部１３は、かかる最適化収束計算の誤差値が最小化された際の仮の位置座標ｒｃおよび仮の磁気ダイポールモーメントＭをベクトル成分として含むベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）を、カプセル型内視鏡２の位置方向情報として算出する。【００６５】
その後、制御部１６は、かかる位置算出部１３による最適化収束計算の結果が収束したか否かを判定する（ステップ１０７）。このステップＳ１０７において、収束判定部１６ａは、位置算出部１３から最適化収束計算の誤差値を取得し、この誤差値と所定の閾値とを比較する。収束判定部１６ａは、この誤差値が閾値に比して大きい場合、この最適化収束計算の結果が収束していない（すなわち発散状態である）と判定する。【００６６】
制御部１６は、位置算出部１３による最適化収束計算の結果が収束していない場合（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、この最適化収束計算の実行回数が所定の収束計算回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御部１６は、この最適化収束計算の実行回数が所定の収束計算回数以下である、すなわち位置算出部１３に規定の収束計算回数分の最適化収束計算を実行させていない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、仮設定した位置方向情報を修正する（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９において、制御部１６は、かかる仮の位置方向情報を示す仮のベクトルｐの各変数（すなわちベクトル成分）を修正し、この修正後の仮のベクトルｐを次回の最適化収束計算の計算開始点とする。その後、制御部１６は、位置算出部１３の収束計算回数をインクリメントして（ステップＳ１１０）、上述したステップＳ１０４に戻り、このステップＳ１０４以降の処理手順を繰り返す。【００６７】
一方、上述したステップＳ１０７において、収束判定部１６ａは、位置算出部１３による最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下である場合、この最適化収束計算の結果が収束した（すなわち最適化収束計算の誤差値が収束状態である）と判定する。制御部１６は、最適化収束計算の結果が収束した場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、この最適化収束計算の結果が判定領域内で収束したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。【００６８】
このステップＳ１１１において、領域判定部１６ｂは、この最適化収束計算の収束結果に基づくベクトルｐによって示されるカプセル型内視鏡２の位置座標が判定領域内の位置座標であるか否かを判定し、かかるカプセル型内視鏡２の位置座標が判定領域内である場合、この最適化収束計算の結果が判定領域内で収束したと判定し、判定領域外である場合、この最適化収束計算の結果が判定領域外で擬収束した（すなわち最適化収束計算の結果が発散状態である）と判定する。制御部１６は、この最適化収束計算の結果が判定領域内で収束した場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、位置算出部１３による最適化収束計算の最終収束情報を更新する（ステップＳ１１２）。なお、かかる最適化収束計算の最終収束情報は、収束結果に基づいたベクトルｐ（カプセル型内視鏡２の位置方向情報）、収束結果が得られた際の判定領域等である。一方、制御部１６は、この最適化収束計算の結果が判定領域外で擬収束した場合、この最適化収束計算の発散状態を収束状態に復帰する復帰処理を実行する（ステップＳ１１３）。【００６９】
かかる制御部１６は、ステップＳ１１２またはＳ１１３を実行した後、処理を終了するか否かを判断し（ステップＳ１１４）、終了しない場合（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、上述したステップＳ１０２に戻り、このステップＳ１０２以降の処理手順を繰り返す。一方、制御部１６は、例えば入力部１４によって処理終了を指示する指示情報が入力された場合、処理終了と判断し（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、本処理を終了する。【００７０】
一方、上述したステップＳ１０８において、制御部１６は、最適化収束計算の実行回数が所定の収束計算回数を超えた場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、上述したステップＳ１１１に進み、このステップＳ１１１以降の処理手順を繰り返す。この場合、収束判定部１６ａは、このステップＳ１０８において最適化収束計算の実行回数が所定の収束計算回数を超えたことに基づき、この最適化収束計算の結果が収束していない（すなわち最適化収束計算の誤差値が発散状態である）と判定する。このため、制御部１６は、その後のステップＳ１１１において、この最適化収束計算の結果が判定領域内で収束していないと判断し（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進み、このステップＳ１１３以降の処理手順を繰り返す。【００７１】
つぎに、上述した最終収束情報の更新処理（ステップＳ１１２）について説明する。図３は、実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６が最終収束情報の更新処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。図３に示すように、制御部１６は、位置算出部１３による最適化収束計算の結果が判定領域内で収束した場合、この最適化収束計算の収束結果に基づくベクトルｐによって示されるカプセル型内視鏡２の位置（以下、収束点という）が内側領域内であるか否かをさらに判定する（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１において、領域判定部１６ｂは、記憶部１５内の領域情報１５ｂから内側領域を規定する複数（例えば立方体の角８点）の座標情報を読み出し、この読み出した内側領域の座標情報とベクトルｐのベクトル成分とをもとに、この収束点が内側領域内であるか否かを判定する。【００７２】
制御部１６は、この収束点が内側領域内である場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、この内側領域の外側に設定された判定領域を維持する（ステップＳ２０２）。すなわち、制御部１６は、最適化収束計算によって算出されたカプセル型内視鏡２の位置座標が内側領域内である場合、現時点における判定領域の座標情報を維持してこの判定領域を変更しない。【００７３】
一方、制御部１６は、最適化収束計算の収束結果に基づいた収束点が内側領域外である場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、この内側領域の外側の判定領域を拡張して（ステップＳ２０３）、判定領域を更新する（ステップＳ２０４）。かかるステップＳ２０３，Ｓ２０４において、更新処理部１６ｃは、位置検出装置１０の位置検出精度（具体的には、カプセル型内視鏡２の収束点の位置ばらつき範囲）に対応して判定領域を拡張し、この収束点の位置ばらつき範囲を領域内に収める態様の判定領域を設定する。更新処理部１６ｃは、かかる拡張した判定領域を最終の判定領域として更新する。かかる更新後の最終の判定領域を規定する座標情報は、領域情報１５ｂの一部として記憶部１５に記憶される。【００７４】
かかるステップＳ２０２またはＳ２０４の処理手順を実行した制御部１６は、この収束点を算出した最適化収束計算の収束結果（具体的には、この収束点を示すベクトルｐ）を最終収束結果として更新し（ステップＳ２０５）、上述したステップＳ１１２にリターンする。なお、かかる更新後の最終収束結果は、収束結果情報１５ａの一部として記憶部１５に記憶される。かかる最終収束結果に対応するベクトルｐは、次回の最適化収束計算の計算開始点に用いられる。【００７５】
つぎに、上述した最適化収束計算の収束状態の復帰処理（ステップＳ１１３）について説明する。図４は、実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６が最適化収束計算の収束状態の復帰処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。【００７６】
図４に示すように、制御部１６は、位置算出部１３による最適化収束計算の結果が判定領域内で収束していない場合、まず、この最適化収束計算に用いた各検出コイル１２の磁界強度検出値を新たに取得して、最適化収束計算に用いる各磁界強度検出値を更新し（ステップＳ３０１）、上述したステップＳ１０３において各検出コイル１２の磁界強度検出値を取得してから所定の時間が経過していなければ（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、このステップＳ３０１の処理手順を繰り返す。制御部１６は、かかるステップＳ３０１，Ｓ３０２を所定の時間が経過するまで繰り返すことによって、上述した最適化収束計算等の位置算出部１３の演算処理を所定の時間停止する。【００７７】
ここで、上述した最適化収束計算の結果が発散した場合、この最適化収束計算に用いられた各検出コイル１２の磁界強度検出値は、ノイズ等の外乱による悪影響を受けている可能性がある。制御部１６は、所定の時間、例えば、上述した移動平均処理による磁界強度検出値の平均回数と各検出コイル１２から１つの磁界強度検出値を取得するサンプル時間との乗算値に相当する時間が経過するまで、位置算出部１３の演算処理を停止させるとともに各検出コイル１２の磁界強度検出値を古い順に無効化し、これによって、この最適化収束計算の結果が発散した原因である磁界強度検出値を削除することができる。【００７８】
制御部１６は、かかる所定の時間が経過した場合（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、記憶部１５の収束結果情報１５ａの中から位置算出部１３の最終収束結果を読み出し（ステップＳ３０３）、この読み出した最終収束結果と、ステップＳ３０１において更新された各検出コイル１２の磁界強度検出値（具体的には検出コイル毎に移動平均処理された各磁界強度検出値）とを位置算出部１３に送出する。制御部１６は、かかる各検出コイル１２の磁界強度検出値と最終収束結果（最終の収束点を示すベクトルｐ）とを用いた最適化収束計算を位置算出部１３に実行させる（ステップＳ３０４）。なお、このステップＳ３０４の最適化収束計算に用い最終収束結果は、上述した判定領域（例えば更新処理部１６ｃによって拡張される前の判定領域）内に含まれる収束点（ベクトルｐ）を示す。【００７９】
このステップＳ３０４において、位置算出部１３は、最終収束結果として取得したベクトルｐをもとに、カプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）と磁気ダイポールモーメントＭ（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）とを仮設定し、この仮設定した位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭを用いて、上述した式（１）に基づく磁界強度理論値Ｂ1，・・・Ｂnを算出し直す。そして、位置算出部１３は、かかる算出し直した磁界強度理論値Ｂ1，・・・Ｂnと、上述したステップＳ３０１，Ｓ３０２において取得し直した磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・Ｂｄnとの誤差を表す評価関数（式（２）参照）を作成し、この作成した評価関数に基づいた最適化収束計算を１回実行する。位置算出部１３は、この１回の最適化収束計算の結果を制御部１６に送出する。【００８０】
制御部１６は、ステップＳ３０４において位置算出部１３が実行した最適化収束計算の結果を取得し、この取得した最適化収束計算の結果が判定領域内で収束したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５において、収束判定部１６ａは、この１回の最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下に収束しているか否かを判定し、領域判定部１６ｂは、この１回の最適化収束計算によって算出されたベクトルｐによって示されるカプセル型内視鏡２の位置が判定領域内であるか否かを判定する。制御部１６は、この１回の最適化収束計算の結果が判定領域内で収束した場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、位置算出部１３による最適化収束計算の発散状態を収束状態に復帰できたことになり、上述したステップＳ１１３にリターンする。【００８１】
一方、制御部１６は、この１回の最適化収束計算の結果が判定領域内で収束していない場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、上述したステップＳ３０１に戻り、このステップＳ３０１以降の処理手順を繰り返す。【００８２】
なお、この１回の最適化収束計算の結果は、この１回の最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下に収束し且つこの１回の最適化収束計算によって算出されたベクトルｐによって示されるカプセル型内視鏡２の位置が判定領域内である場合、判定領域内で収束したと判定され、この１回の最適化収束計算の誤差値が所定の閾値に比して大きい場合またはこの１回の最適化収束計算によって算出されたベクトルｐによって示されるカプセル型内視鏡２の位置が判定領域外である場合、判定領域内で収束していないと判定される。【００８３】
つぎに、上述した最適化収束計算の最終収束結果および判定領域を含む最終収束情報の更新処理（ステップＳ１１２）と収束状態の復帰処理（ステップＳ１１３）とを具体的に説明する。図５は、最適化収束計算の最終収束情報の更新処理と収束状態の復帰処理とを具体的に説明するための模式図である。図５において、位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２は、位置算出部１３の最適化収束計算によって順次算出されたカプセル型内視鏡２の位置であり、位置Ｐ２は、位置Ｐ１の次に算出された位置座標であり、位置Ｐ０は、位置Ｐ１に比して以前に算出された収束点である。【００８４】
制御部１６は、図５に示すように、磁界検出部１１が複数の検出コイル１２によって磁界を正常に検出可能な３次元空間内に判定領域Ａ１を設定し、この判定領域Ａ１内（例えば判定領域Ａ１の中央部を含む領域）に、カプセル型内視鏡２の位置ばらつき範囲Ａ３を考慮して内側領域Ａ２を設定する。この場合、内側領域Ａ２は、かかるカプセル型内視鏡２の位置ばらつき範囲Ａ３を判定領域Ａ１内に確実に収めることが可能な領域である。すなわち、内側領域Ａ２内のカプセル型内視鏡２の位置（例えば位置Ｐ１）は、位置ばらつき範囲Ａ３を含めて確実に判定領域Ａ１内に収まる。これは、内側領域Ａ２内のカプセル型内視鏡２の位置を突然検出できなくなる可能性が低いことを意味している。【００８５】
ここで、制御部１６は、カプセル型内視鏡２の位置Ｐ１を算出した際の最適化収束計算の結果が判定領域Ａ１内で収束しているか否かを判定する。この場合、収束判定部１６ａは、この位置Ｐ１に対応する最適化収束計算の誤差値が所定の閾値以下に収束しているか否かを判定し、領域判定部１６ｂは、この位置Ｐ１が判定領域Ａ１内であるか否かを判定する。かかる収束判定部１６ａおよび領域判定部１６ｂによってこの最適化収束計算の結果が収束していると判定され且つこの位置Ｐ１が判定領域Ａ１内であると判定された場合、制御部１６は、この位置Ｐ１に対応する最適化収束計算が判定領域Ａ１内で収束したと判断し、この位置Ｐ１をカプセル型内視鏡２の収束点として取得する。【００８６】
この位置Ｐ１が判定領域Ａ１内の収束点である場合、領域判定部１６ｂは、この位置Ｐ１が内側領域Ａ２内の収束点であるか否かをさらに判定する。ここで、この位置Ｐ１が図５に示すように内側領域Ａ２内の位置座標である場合、領域判定部１６ｂは、この位置Ｐ１を内側領域Ａ２内の収束点であると判定する。この場合、制御部１６は、この判定領域Ａ１を維持し、更新処理部１６ｃは、この位置Ｐ１を示すベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）を最終収束結果に更新する。【００８７】
制御部１６は、かかる位置Ｐ１の次の位置Ｐ２を位置算出部１３に算出させる際、この位置Ｐ１に対応する最終収束結果（ベクトルｐ）を次回の最適化収束計算の計算開始点にする。位置算出部１３は、かかる位置Ｐ１に対応する最終収束結果を用いてカプセル型内視鏡２の位置座標ｒｃおよび磁気ダイポールモーメントＭを仮設定して、上述した式（１）に基づく磁界強度理論値Ｂ1，・・・，Ｂnを算出する。また、位置算出部１３は、この算出した磁界強度理論値Ｂ1，・・・，Ｂnと各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，・・・，Ｂｄnとを用いて評価関数（式（２）参照）を作成し、この作成した評価関数に基づいた最適化収束計算を実行して、カプセル型内視鏡２の位置Ｐ２を示すベクトルｐを算出する。【００８８】
ここで、制御部１６は、カプセル型内視鏡２の位置Ｐ２についても、上述した位置Ｐ１の場合と同様に最適化収束計算の結果が判定領域Ａ１内で収束しているか否かを判定する。具体的には、制御部１６は、収束判定部１６ａによって今回の最適化収束計算の結果が収束していると判定され且つ領域判定部１６ｂによってこの位置Ｐ２が判定領域Ａ１内であると判定された場合、この位置Ｐ２に対応する最適化収束計算が判定領域Ａ１内で収束したと判断し、この位置Ｐ２をカプセル型内視鏡２の収束点として取得する。【００８９】
この位置Ｐ２が判定領域Ａ１内の収束点である場合、領域判定部１６ｂは、この位置Ｐ２が内側領域Ａ２内の収束点であるか否かをさらに判定する。なお、内側領域Ａ２は、この判定領域Ａ１に比して少なくともカプセル型内視鏡２の位置ばらつき範囲に相当する空間だけ小さい領域であり、制御部１６によって判定領域Ａ１の内側に設定される。ここで、この位置Ｐ２が図５に示すように内側領域Ａ２外の位置座標である場合、領域判定部１６ｂは、この位置Ｐ２を内側領域Ａ２外の収束点であると判定する。この場合、更新処理部１６ｃは、この位置Ｐ２の位置ばらつき範囲Ａ３に対応して判定領域Ａ１を判定領域Ａ４に拡張し（すなわち位置ばらつき範囲Ａ３に相当する空間だけ判定領域Ａ１を拡張した判定領域Ａ４を設定し）、この拡張後の判定領域Ａ４を最終の判定領域に更新する。この場合、位置Ｐ２の位置ばらつき範囲Ａ３は、かかる拡張後の判定領域Ａ４内に収まる。また、更新処理部１６ｃは、この位置Ｐ２を示すベクトルｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）を最終収束結果に更新する。【００９０】
一方、制御部１６は、カプセル型内視鏡２の位置Ｐ１を算出した際の最適化収束計算の結果が判定領域Ａ１内で収束していない場合、所定の時間（上述した移動平均処理の平均回数と磁界強度検出値のサンプル時間との乗算値に相当する時間）が経過するまで、各検出コイル１２の磁界強度検出値を古い順に無効化するとともに位置算出部１３の演算処理を停止させ、これによって、各検出コイル１２の移動平均回数分の磁界強度検出値を更新する。また、制御部１６は、位置Ｐ１が収束点ではない場合、この位置Ｐ１の以前に算出された収束点のうちの最新の収束点である位置Ｐ０に対応する最終収束結果を次回の最適化収束計算の計算開始点にして、位置算出部１３に最適化収束計算を実行させる。なお、この最終収束結果に対応する位置Ｐ０は、拡張前の判定領域Ａ１内の収束点である。【００９１】
位置算出部１３は、かかる制御部１６の制御に基づいて、この位置Ｐ０に対応する最終収束結果（ベクトルｐ）を計算開始点とする最適化収束計算を実行してベクトルｐを算出する。ここで、この最適化収束計算が判定領域内で収束している場合、制御部１６は、前回において発散状態であった最適化収束計算の結果を短時間で収束状態に復帰することができた。その後、制御部１６は、かかる最適化収束計算の収束結果を次回の最適化収束計算の計算開始点にして位置算出部１３に最適化収束計算を実行させる。【００９２】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、カプセル型内視鏡等の検知体に内蔵された磁界発生部からの磁界を複数の検出コイルによって検出し、これら複数の検出コイルの各磁界検出結果の測定値（検出値）と理論値との誤差を表す評価関数に基づいた最適化収束計算を演算処理部に実行させ、この演算処理部による最適化収束計算の誤差値が収束したか否かを判定し、最適化収束計算の誤差値が収束した場合、この最適化収束計算の収束結果に基づいた検知体の位置方向情報を算出するとともに、この収束結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に設定するようにし、一方、最適化収束計算の誤差値が収束しない（発散した）場合、所定の時間が経過するまで最適化収束計算等の演算処理部の演算処理を停止し、これら複数の検出コイルの各磁界検出結果の測定値を取り直すとともに、以前の最適化収束計算による最終収束結果を計算開始点として最適化収束計算を演算処理部に再開させるように構成している。このため、複数の検出コイルによって磁界発生部からの磁界を検出する際のノイズ等の外乱の悪影響を受けた磁界検出結果の測定値を排除できるとともに、誤差値が発散した際の最適化収束計算の結果（不確かな演算結果）を次回の最適化収束計算の計算開始点に用いるという事態を防止できる。これによって、最適化収束計算の誤差値が発散した場合であっても、次回の最適化収束計算の計算開始点として最適化収束計算の収束結果を確実に用いることができ、この結果、検知体の位置情報および方向情報を算出する最適化収束計算の誤差値が発散した際に、この最適化収束計算の収束状態を短時間に復帰できる位置検出装置を実現することができる。【００９３】
また、検知体の位置および方向の検出空間内に判定領域を設定し、最適化収束計算の収束結果に基づいた検知体の位置座標が判定領域内であるか否かを判定し、判定領域内である場合、この判定領域内の位置座標を算出した最適化収束計算の収束結果を次回の最適化収束計算の計算開始点にし、判定領域外である場合、この判定領域外の位置座標を算出した最適化収束計算が発散状態であると判定して、上述したように、所定の時間が経過するまで最適化収束計算等の演算処理部の演算処理を停止し、各磁界検出結果の測定値を取り直すとともに、以前の最適化収束計算による最終収束結果を計算開始点として最適化収束計算を演算処理部に再開させるように構成している。このため、誤差値が擬収束した際の最適化収束計算の結果等の不確かな最適化収束計算の結果を次回の最適化収束計算の計算開始点に用いる事態を防止でき、これによって、より高精度に検知体の位置および方向を算出できるとともに、最適化収束計算の収束状態を容易に維持することができる。【００９４】
さらに、かかる判定領域内に、検知体の位置ばらつき範囲を判定領域内に収める内側領域を設定し、最適化収束計算の収束結果に基づいた検知体の位置座標が収束判定安定内であるか否かを判定し、内側領域内である場合、現在の判定領域を維持し、判定領域外である場合、検知体の位置ばらつき範囲に対応して判定領域を拡張し、この拡張した判定領域を次回の最適化収束計算実行時の判定領域に更新している。このため、当該位置検出装置の検出精度に合わせて判定領域を容易に拡張することができ、これによって、実際には誤差値が収束している最適化収束計算を発散状態であると誤判定する事態を抑制できるとともに、最適化収束計算が頻繁に発散する事態を防止でき、この結果、検知体の位置方向情報を算出する最適化収束計算等の演算処理時間の短時間化を促進することができる。【００９５】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、検知体であるカプセル型内視鏡２に内蔵された磁界発生部２ｂが形成した磁界を複数の検出コイル１２によって検出していたが、この実施の形態２では、検知体であるカプセル型内視鏡に内蔵されたＬＣマーカに磁界を印加し、これによって発生したＬＣマーカの誘導磁界を複数の検出コイル１２によって検出するようにしている。【００９６】
図６は、本発明の実施の形態２にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。図６に示すように、この実施の形態２にかかるカプセル誘導システム２１は、上述した実施の形態１にかかるカプセル誘導システム１のカプセル型内視鏡２に代えてカプセル型内視鏡２２を備え、位置検出装置１０に代えて位置検出装置２３を備える。カプセル型内視鏡２２は、上述した磁界発生部２ｂに代えてＬＣマーカ２ｃを備える。位置検出装置２３は、このＬＣマーカ２ｃに磁界を印加するドライブコイル群２４と、ドライブコイル群２４の中から磁界を発生させるドライブコイルを選択するコイル選択部２５と、ドライブコイル群２４に磁界発生のための電流を供給するコイル用電源部２６とを備え、上述した制御部１６に代えて制御部２７を備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。【００９７】
カプセル型内視鏡２２は、上述した磁界発生部２ｂに代えてＬＣマーカ２ｃを備えること以外、実施の形態１におけるカプセル型内視鏡２と同じである。ＬＣマーカ２ｃは、位置検出装置２３のドライブコイル群２４によって印加された磁界の作用によって誘導磁界を放出する。したがって、ＬＣマーカ２ｃの方向によって、より好適なドライブコイルが存在することになる。かかるＬＣマーカ２ｃによって形成された誘導磁界は、磁界検出部１１の複数の検出コイル１２によって検出される。この場合、かかる磁界検出部１１の複数の検出コイル１２によって検出された誘導磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnは、検知体の磁界情報の一例であり、制御部２７に取得される。【００９８】
ドライブコイル群２４は、被検体内部におけるカプセル型内視鏡２２の位置方向情報を検出するための磁界を発生する複数の磁界発生コイル（ドライブコイル）によって実現される。かかるドライブコイル群２４は、３次元空間Ａ０におけるＬＣマーカ２ｃの現在位置およびコイル軸方向に最適な強度および方向の磁界をＬＣマーカ２ｃに印加し、この印加した磁界の作用によって、このＬＣマーカ２ｃに誘導磁界を放出させる。【００９９】
コイル選択部２５は、ドライブコイルの切替部として機能し、制御部２７の制御に基づいてドライブコイル群２４の中から磁界を発生させる１以上のドライブコイルを選択する。かかるコイル選択部２５によって選択された１以上のドライブコイルは、３次元空間Ａ０におけるＬＣマーカ２ｃの現在位置に、このＬＣマーカ２ｃをコイル軸方向に貫く磁界として最適な強度および方向の磁界を発生させる。【０１００】
コイル用電源部２６は、ドライブコイル群２４に含まれるドライブコイルの数量に対応して複数の電源部を有し、制御部２７の制御に基づいて、ドライブコイル群２４の中からコイル選択部２５によって選択された１以上のドライブコイルに交流電流を供給する。この場合、かかるコイル用電源部２６が生成した交流信号は、コイル選択部２５を介してドライブコイル群２４のうちの選択された１以上のドライブコイルに印加され、この１以上のドライブコイルに磁界を発生させる。【０１０１】
制御部２７は、上述したドライブコイル群２４、コイル選択部２５、コイル用電源部２６を制御する。具体的には、制御部２７は、ドライブコイル群２４のうちの１以上のドライブコイルをコイル選択部２５に選択させ、このコイル選択部２５に選択させた１以上のドライブコイルに対するコイル用電源部２６の通電量を制御し、この通電量の制御を通してドライブコイル群２４の磁界発生動作を制御する。また、制御部２７は、複数の検出コイル１２によって検出されたＬＣマーカ２ｃの誘導磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを磁界検出部１１から取得する。制御部２７は、上述した式（１）に基づいて、かかる誘導磁界の各磁界強度理論値Ｂ1，…，Ｂnを算出し、かかる誘導磁界の各磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnと各磁界強度理論値Ｂ1，…，Ｂnとの誤差を表す評価関数（式（２）参照）に基づいた最適化収束計算を位置算出部１３に実行させる。また、制御部２７は、最適化収束計算の収束状態を復帰させる復帰処理において、所定の時間が経過するまで位置算出部１３の演算処理を停止する制御に加え、ドライブコイル群２４の切替動作を制御する。かかる制御部２７が有する他の機能は、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６と同様である。【０１０２】
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる位置検出装置２３の動作について説明する。位置検出装置２３が被検体内部におけるカプセル型内視鏡２２の位置方向情報を検出する場合、制御部２７は、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６の処理手順（ステップＳ１０１〜Ｓ１１４、図２参照）と略同様の処理手順を繰り返し実行する。この場合、制御部２７は、上述したステップＳ１１３における収束状態の復帰処理に代えて、位置算出部１３の演算処理を停止する制御につづき、ドライブコイル群２４を切り替える制御を行って最適化収束計算の収束状態を復帰させる復帰処理を実行する。【０１０３】
図７は、実施の形態２にかかる位置検出装置２３の制御部２７が最適化収束計算の収束状態の復帰処理を達成するまでの処理手順を例示するフローチャートである。図７に示すように、制御部２７は、上述したステップＳ３０１，Ｓ３０２（図４参照）と同様に、最適化収束計算に用いる各磁界強度検出値を更新し（ステップＳ４０１）、所定の時間が経過していなければ（ステップＳ４０２，Ｎｏ）、このステップＳ４０１，Ｓ４０２を繰り返し、これによって、最適化収束計算等の位置算出部１３の演算処理を所定の時間停止する。【０１０４】
また、制御部２７は、所定の時間が経過した場合（ステップＳ４０２，Ｙｅｓ）、上述したステップＳ３０３，Ｓ３０４（図４参照）と同様に、記憶部１５の収束結果情報１５ａの中から位置算出部１３の最終収束結果を読み出し（ステップＳ４０３）、この読み出した最終収束結果と、ステップＳ４０１において更新された各検出コイル１２の磁界強度検出値とを位置算出部１３に送出して、かかる各検出コイル１２の磁界強度検出値と最終収束結果（最終の収束点を示すベクトルｐ）とを用いた最適化収束計算を位置算出部１３に実行させる（ステップＳ４０４）。その後、制御部２７は、上述したステップＳ３０５（図４参照）と同様に、位置算出部１３が実行した最適化収束計算の結果が判定領域内で収束したか否かを判定する（ステップＳ４０５）。【０１０５】
ここで、ステップＳ４０４において位置算出部１３に実行させた１回の最適化収束計算の結果が判定領域内で収束していない場合（ステップＳ４０５，Ｎｏ）、制御部２７は、ドライブコイル群２４の中から磁界を発生させる１以上のドライブコイルを切り替えるようにコイル選択部２５を制御する（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０６において、コイル選択部２５は、かかる制御部２７の制御に基づいて、ドライブコイル群２４の中から１以上のドライブコイルを所定の順序に沿って切り替え、これによって、カプセル型内視鏡２内部のＬＣマーカ２ｃに異なる磁化方向の磁界を順次印加する。この場合、かかるコイル選択部２５によって切り替えられるドライブコイル群２４は、例えば絶対座標系のＸ軸方向の磁界、Ｙ軸方向の磁界、Ｚ軸方向の磁界を順次ＬＣマーカ２ｃに印加する。【０１０６】
つぎに、制御部２７は、このステップＳ４０６においてコイル選択部２５に選択させた１以上のドライブコイルの磁界の作用によってＬＣマーカ２ｃが放出した誘導磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを新たに取得して、最適化収束計算に用いる各検出コイル１２の磁界強度検出値を更新する（ステップＳ４０７）。その後、制御部２７は、上述したステップＳ４０４に戻り、このステップＳ４０４以降の処理手順を繰り返す。【０１０７】
一方、ステップＳ４０４において位置算出部１３に実行させた１回の最適化収束計算の結果が判定領域内で収束した場合（ステップＳ４０５，Ｙｅｓ）、制御部２７は、位置算出部１３による最適化収束計算の発散状態を収束状態に復帰できたことになり、上述したステップＳ１１３にリターンする。【０１０８】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、カプセル型内視鏡等の検知体に内蔵されたＬＣマーカに、ドライブコイル群の中から選択した１以上のドライブコイルによって磁界を印加し、これによって、このＬＣマーカから誘導磁界を発生させ、この発生した誘導磁界を複数の検出コイルによって検出し、これら複数の検出コイルの各磁界検出結果の測定値（検出値）と理論値との誤差を表す評価関数に基づいた最適化収束計算を演算処理部に実行させ、最適化収束計算の誤差値が発散した場合、ドライブコイル群の中からＬＣマーカに磁界を印加する１以上のドライブコイルを順次切り替えて、このＬＣマーカに異なる方向の磁界を順次印加し、このＬＣマーカからの誘導磁界の磁界強度検出値を取り直すとともに、以前の最適化収束計算による最終収束結果を計算開始点として最適化収束計算を演算処理部に再開させるようにし、その他を上述した実施の形態１と同じにした。このため、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、検知体が急激な方向転換を行った場合であっても、最適化収束計算の収束状態を容易に維持または復帰することができる。【０１０９】
また、検知体に内蔵されたＬＣマーカに磁界を印加して、このＬＣマーカから誘導磁界を発生させているので、この検知体（例えばカプセル型内視鏡等の医療装置）の消費電力を省電力化することができる。【０１１０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、検知体であるカプセル型内視鏡２に内蔵されたＬＣマーカ２ｃの誘導磁界を複数の検出コイル１２によって検出していたが、この実施の形態３では、検知体であるカプセル型内視鏡に磁界を検出する検出コイルを内蔵し、検知体外部に配置されたドライブコイル群によって発生した磁界をこの検知体内部の検出コイルによって検出し、画像信号の受信装置を介して、この検出コイルの磁界検出結果を取得するようにしている。【０１１１】
図８は、本発明の実施の形態３にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、この実施の形態３にかかるカプセル誘導システム３１は、上述した実施の形態２にかかるカプセル誘導システム２１のカプセル型内視鏡２２に代えてカプセル型内視鏡３２を備え、受信装置３に代えて受信装置３３を備え、位置検出装置２３に代えて位置検出装置３４を備える。カプセル型内視鏡３２は、上述したＬＣマーカ２ｃに代えて検出コイル３２ｂを備え、この検出コイル３２ｂの磁界強度検出値と被検体の体内画像とを受信装置３３に無線送信する。位置検出装置３４は、上述した位置検出装置２３のドライブコイル群２４に代えてドライブコイル群３５ａ，３５ｂを備え、コイル選択部２５に代えてコイル選択部３６を備え、コイル用電源部２６に代えてコイル用電源部３７を備え、制御部２７に代えて制御部３８を備える。また、位置検出装置３４は、上述した磁界検出部１１を備えておらず、受信装置３３から磁界強度検出値を取得する。その他の構成は実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。【０１１２】
カプセル型内視鏡３２は、上述した実施の形態２におけるカプセル型内視鏡２２と同様に、カプセル型筐体の内部に撮像機能と無線通信機能とを備え、被検体の臓器内部に導入されて被検体の体内画像を撮像機能によって順次撮像する。また、カプセル型内視鏡３２は、カプセル型筐体の内部に、上述したＬＣマーカ２ｃに代えて検出コイル３２ｂを備える。検出コイル３２ｂは、外部のドライブコイル群３５ａ，３５ｂのうちの複数のドライブコイルによって発生した複数の磁界を順次検出する。かかるカプセル型内視鏡３２は、撮像機能によって撮像した被検体の体内画像と、検出コイル３２ｂによって検出した各磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnとを受信装置３３に無線送信する。なお、かかる検出コイル３２ｂによって検出された磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnは、検知体の磁界情報の一例であり、受信装置３３を介して制御部３８に取得される。【０１１３】
受信装置３３は、カプセル型内視鏡３２によって無線送信された被検体の体内画像群と検出コイル３２ｂの磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnとを受信する。具体的には、受信装置３３は、複数の受信アンテナ３ａを介してカプセル型内視鏡３２からの無線信号を受信し、この受信した無線信号に対して所定の復調処理等を行って、この無線信号に含まれる体内画像と磁界強度検出値Ｂｄi（ｉは１〜ｎの整数）とを抽出する。かかる受信装置３３は、この取得した体内画像の画像信号を画像表示装置９に順次送出するとともに、この取得した磁界強度検出値Ｂｄiを示す磁界強度信号を制御部３８に順次送出する。この結果、受信装置３３は、カプセル型内視鏡３２が撮像した被検体の体内画像群を画像表示装置９に送出し、且つ、カプセル型内視鏡３２内部の検出コイル３２ｂの磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを制御部３８に送出する。【０１１４】
ドライブコイル群３５ａ，３５ｂは、被検体内部におけるカプセル型内視鏡３２の位置方向情報を検出するための磁界を発生する複数のドライブコイルによって実現される。ドライブコイル群３５ａ，３５ｂは、カプセル型内視鏡３２に印加する複数の磁界を３次元空間Ａ０内に形成する。かかるドライブコイル群３５ａ，３５ｂによる複数の磁界は、上述したカプセル型内視鏡３２内部の検出コイル３２ｂによって順次検出される。ここで、上述した検出コイル３２ｂの磁界検出結果は、３次元空間Ａ０におけるカプセル型内視鏡３２の位置方向情報（詳細には、カプセル型内視鏡３２の位置座標ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ）と磁気ダイポールモーメントＭ（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）との計６変数）の算出処理に用いられる。このため、かかる検出コイル３２ｂに磁界を順次印加するドライブコイル群３５ａ，３５ｂに含まれるドライブコイルの配置数は、１つの検出コイル３２ｂに対して６以上であることが望ましく、さらには、ドライブコイル群の切替を考慮して７以上であることが望ましい。【０１１５】
コイル選択部３６は、ドライブコイルの切替部として機能し、制御部３８の制御に基づいて、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂの中から磁界を発生させる複数（例えば６以上）のドライブコイルの組み合わせを選択する。かかるコイル選択部３６によって選択された複数のドライブコイルは、３次元空間Ａ０におけるカプセル型内視鏡３２の現在位置に、検出コイル３２ｂをコイル軸方向に貫く磁界として最適な強度および方向をもつ複数の磁界を発生させる。【０１１６】
コイル用電源部３７は、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂに含まれるドライブコイルの数量に対応して複数の電源部を有し、制御部３８の制御に基づいて、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂの中からコイル選択部３６によって選択された複数のドライブコイルに交流電流を供給する。この場合、かかるコイル用電源部３７が生成した交流信号は、コイル選択部３６を介してドライブコイル群３５ａ，３５ｂのうちの選択された複数（例えば６以上）のドライブコイルに印加され、これら複数のドライブコイルに複数の磁界を発生させる。【０１１７】
制御部３８は、上述したドライブコイル群３５ａ，３５ｂ、コイル選択部３６、コイル用電源部３７を制御する。具体的には、制御部３８は、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂのうちの複数のドライブコイルをコイル選択部３６に選択させ、このコイル選択部３６に選択させた複数（例えば６以上）のドライブコイルに対するコイル用電源部３７の通電量を制御し、この通電量の制御を通してドライブコイル群３５ａ，３５ｂの磁界発生動作を制御する。また、制御部３８は、受信装置３３を介してカプセル型内視鏡３２内部の検出コイル３２ｂによる複数の磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを取得する。制御部３８は、上述した式（１）に基づいて、かかる複数の磁界の磁界強度理論値Ｂ1，…，Ｂnを算出し、かかる複数の磁界の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnと磁界強度理論値Ｂ1，…，Ｂnとの誤差を表す評価関数（式（２）参照）に基づいた最適化収束計算を位置算出部１３に実行させる。また、制御部３８は、最適化収束計算の収束状態を復帰させる復帰処理において、所定の時間が経過するまで位置算出部１３の演算処理を停止する制御に加え、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂの中から複数（例えば６以上）のドライブコイルの組み合わせを順次切り替えるコイル選択部３６の切替動作を制御する。かかる制御部３８が有する他の機能は、上述した実施の形態２にかかる位置検出装置２３の制御部２７と同様である。【０１１８】
かかる制御部３８を有する位置検出装置３４が被検体内部におけるカプセル型内視鏡３２の位置方向情報を検出する場合、制御部３８は、上述した実施の形態２にかかる位置検出装置２３の制御部２７と略同様の処理手順を繰り返し実行する。この場合、制御部３８は、上述したステップＳ４０６において、ドライブコイル群３５ａ，３５ｂの中から複数（例えば６以上）のドライブコイルの組み合わせを順次切り替えるようにコイル選択部３６を制御する。【０１１９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、カプセル型内視鏡等の検知体に磁界を検出する検出コイルを内蔵し、検知体外部のドライブコイル群の中から選択した複数のドライブコイルが形成した複数の磁界を検知体に印加し、この検知体内部の検出コイルによってこれら複数の磁界を検出し、被検体の体内画像を受信する受信装置を介してこの検出コイルの磁界検出結果を順次取得し、取得した各磁界検出結果の測定値（検出値）と理論値との誤差を表す評価関数に基づいた最適化収束計算を演算処理部に実行させ、最適化収束計算の誤差値が発散した場合、ドライブコイル群の中から複数の磁界を発生させる複数のドライブコイルの組み合わせを順次切り替えて、この検知体内部の検出コイルの各磁界強度検出値を取り直すとともに、以前の最適化収束計算による最終収束結果を計算開始点として最適化収束計算を演算処理部に再開させるようにし、その他を上述した実施の形態２と同じにした。このため、上述した実施の形態２の場合と同様の作用効果を享受するとともに、より容易に最適化収束計算の収束状態を復帰することができる。【０１２０】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１では、磁界検出部１１から各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを取得する都度、位置算出部１３の最適化収束計算を実行していたが、この実施の形態４では、かかる各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを取得する都度、取得した磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎのうちの一つと設定閾値とを比較し、この比較結果に応じて最適化収束計算の実行を許可または禁止している。【０１２１】
図９は、本発明の実施の形態４にかかるカプセル誘導システムの一構成例を模式的に示すブロック図である。図９に示すように、この実施の形態４にかかるカプセル誘導システム４１は、上述した実施の形態１にかかるカプセル誘導システム１の位置検出装置１０に代えて位置検出装置４３を備える。この位置検出装置４３は、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６に代えて制御部４６を備え、さらに閾値記憶部４５を備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。【０１２２】
閾値記憶部４５は、カプセル型内視鏡２の磁界情報に関する閾値を記憶する。具体的には、閾値記憶部４５は、磁界検出部１１の複数の検出コイル１２によって検出されたカプセル型内視鏡２からの磁界（詳細には磁界発生部２ｂからの交番磁界）の磁界強度測定値、すなわち上述した各磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnに関する閾値を記憶する。【０１２３】
ここで、かかる閾値記憶部４５が記憶する閾値は、３次元空間Ａ０内における各座標位置に磁界発生部を配置した際の磁界検出部１１の各検出コイルによる磁界強度検出値をもとに算出される。例えば、３次元空間Ａ０内に等間隔でメッシュを設定し、このメッシュ上の各点に磁界発生部を配置する。この場合、かかる各点の磁界発生部の方向は、例えば、ＸＹＺ座標系のベクトル成分（１，１，１）に代表される所定のベクトル方向あるいは４５度ピッチでＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面を回転した場合に規定される各方向等、所定の方向に設定してもよいし、複数の方向を細かく想定したものであってもよい。かかる各点および各方向別に磁界発生部を順次配置した場合、磁界検出部１１は、かかる磁界発生部の位置別および方向別に、複数の検出コイル１２によって磁界強度を検出する。すなわち、磁界検出部１１は、３次元空間Ａ０内における任意の位置および方向の磁界発生部毎に、検出コイル１２の個数分の磁界強度検出値を取得する。この取得した複数の磁界強度検出値のうちの最大値が、かかる磁界発生部の位置別および方向別に順次記録される。そして、かかる磁界発生部の位置別および方向別に記録された各最大値の中から最小値が選択される。ここで、この選択された最小値は、かかる磁界発生部の磁界強度であるため、コイルの直径または巻き数、さらには接続される回路によって異なる値となる。このため、かかる最小値に対して、カプセル型内視鏡２の磁界発生部２ｂに固有のコイル直径、コイル巻き数、および接続回路に関する係数を乗じる。これによって、かかる最小値を磁界発生部２ｂに対応した磁界強度検出値に変換する。この変換後の磁界強度検出値は、上述したカプセル型内視鏡２の磁界情報に関する閾値として閾値記憶部４５に記憶される。【０１２４】
制御部４６は、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６の制御機能に加え、閾値記憶部４５の情報書き込み動作および情報読み出し動作を制御する制御機能をさらに有する。また、制御部４６は、上述した収束判定部１６ａ、領域判定部１６ｂ、および更新処理部１６ｃを備え、さらに、レベル判定部４６ｄおよび出力部４６ｅを備える。かかる制御部４６は、３次元空間Ａ０内のカプセル型内視鏡２の磁界情報の測定値と閾値記憶部４５内の閾値とを比較して、この磁界情報の測定値と閾値との大小を判定し、この判定結果をもとに位置算出部１３の最適化収束計算を制御する。具体的には、制御部４６は、かかる磁界情報の測定値が閾値以上である場合、位置算出部１３の最適化収束計算を許可し、かかる磁界情報の測定値が閾値未満である場合、位置算出部１３の最適化収束計算を禁止する。なお、かかる制御部４６が有する他の機能は、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０の制御部１６と同様である。【０１２５】
レベル判定部４６ｄは、３次元空間Ａ０内のカプセル型内視鏡２に関する磁界情報の測定値が閾値記憶部４５内の閾値に比して小さいか否かを判定するためのものである。具体的には、レベル判定部４６ｄは、磁界検出部１１から各検出コイル１２による磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを取得し、その都度、閾値記憶部４５から閾値を読み出す。レベル判定部４６ｄは、かかる磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大値と閾値とを比較し、この最大値が閾値未満であるか否かを判定する。【０１２６】
出力部４６ｅは、上述した位置算出部１３に対して最適化収束計算の停止のための制御信号を出力するためのものである。具体的には、上述したレベル判定部４６ｄによってカプセル型内視鏡２に関する磁界情報の測定値（すなわち磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄn）が閾値未満であると判定された場合、出力部４６ｅは、この判定結果に基づいて、上述した最適化収束計算を停止させる制御信号を位置算出部１３に出力する。【０１２７】
つぎに、本発明の実施の形態４にかかる位置検出装置４３の動作について説明する。図１０は、磁界強度検出値と閾値との比較結果に応じて最適化収束計算を許可または禁止する際の位置検出装置の処理手順を例示するフローチャートである。なお、この実施の形態４にかかる位置検出装置４３の動作は、磁界強度検出値と閾値との比較結果に応じて最適化収束計算を許可または禁止する際の動作以外、上述した実施の形態１にかかる位置検出装置１０と同様である。以下では、図１０を参照しつつ、各検出コイル１２による磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnと予め設定した閾値との比較結果に応じて位置算出部１３の最適化収束計算を許可または禁止する際の位置検出装置４３の動作を説明する。【０１２８】
図１０に示すように、この実施の形態４にかかる位置検出装置４３の制御部４６は、上述したステップＳ１０３と同様に、磁界検出部１１から各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを取得し（ステップＳ５０１）、この取得した磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大値である最大検出値を保持する（ステップＳ５０２）。この場合、レベル判定部４６ｄは、磁界検出部１１から各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnを取得する都度、この取得した磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大検出値を取得し、保持する。【０１２９】
つぎに、制御部４６は、閾値記憶部４５から閾値を読み出し（ステップＳ５０３）、この読み出した閾値とステップ５０２において保持した最大検出値とを比較して（ステップＳ５０４）、かかる最大検出値と閾値との大小を判断する（ステップＳ５０５）。この場合、レベル判定部４６ｄは、すなわちカプセル型内視鏡２に関する磁界情報の測定値の閾値として予め閾値記憶部４５に記憶された閾値を閾値記憶部４５から読み出す。続いて、レベル判定部４６ｄは、この読み出した閾値とステップＳ５０２において保持した最大検出値とを比較して、この最大検出値が閾値未満であるか否かを判定する。【０１３０】
制御部４６は、ステップＳ５０５において最大検出値が閾値未満であると判断した場合（ステップＳ５０５，Ｙｅｓ）、上述した位置算出部１３の最適化収束計算を禁止し（ステップＳ５０６）、その後、ステップＳ５０１に戻り、このステップＳ５０１以降の処理手順を繰り返す。【０１３１】
このステップＳ５０５，Ｓ５０６において、レベル判定部４６ｄは、ステップＳ５０４における比較処理の結果、磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大検出値が閾値未満であると判定する。出力部４６ｅは、かかるレベル判定部４６ｄの判定結果に基づいて、最適化収束計算の実行を禁止するための制御信号を生成し、この生成した制御信号を位置算出部１３に出力する。【０１３２】
ここで、かかる閾値記憶部４５内の閾値は、３次元空間Ａ０内の位置別および方向別に検出可能な磁界検出値の各最大値のうちの最も小さい値を示している。このため、各検出コイルによる磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大検出値が、かかる閾値未満である場合、検知体であるカプセル型内視鏡２の存在位置は、３次元空間Ａ０の外側、少なくとも位置検出装置４３の検出空間の外側である可能性が高い。このことに基づいて、レベル判定部４６ｄは、かかる最大検出値が閾値未満である場合、現状がカプセル型内視鏡２の位置算出を実行する状態ではないと判断し、出力部４６ｅは、最適化収束計算の実行を禁止するための制御信号を位置算出部１３に送信する。【０１３３】
かかる実行禁止の制御信号を受けた位置算出部１３は、図２に示したステップＳ１０６における最適化収束計算を停止する。この結果、位置算出部１３は、検知体であるカプセル型内視鏡２が３次元空間Ａ０（少なくとも位置検出装置４３の検出空間）の内部に存在していない状態において、上述した発散状態に至る可能性が高い無駄な最適化収束計算を実行せずにすむ。【０１３４】
なお、実際には、カプセル型内視鏡２の周囲温度等によって磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnの取得信号のレベルがドリフトする可能性がある。このため、上述した閾値記憶部４５に予め記憶される閾値は、かかる磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnの信号レベルのドリフトを加味して、計算値に比して若干大きめの値に設定されることが望ましい。【０１３５】
一方、制御部４６は、ステップＳ５０５において最大検出値が閾値未満ではない、すなわち閾値以上であると判断した場合（ステップＳ５０５，Ｎｏ）、上述した位置算出部１３の最適化収束計算を許可し（ステップＳ５０７）、その後、ステップＳ５０１に戻り、このステップＳ５０１以降の処理手順を繰り返す。【０１３６】
このステップＳ５０５，Ｓ５０６において、レベル判定部４６ｄは、ステップＳ５０４における比較処理の結果、磁界強度検出値Ｂｄ1，…，Ｂｄnのうちの最大検出値が閾値以上であると判定する。この場合、出力部４６ｅは、上述した実行禁止の制御信号を位置算出部１３に出力しない。この結果、位置算出部１３は、最適化収束計算を許可され、図２に示したステップＳ１０４における最適化収束計算を開始または継続する。【０１３７】
なお、制御部４６は、図２に示したステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理手順と並行してステップＳ５０１〜Ｓ５０７の処理手順を実行してもよい。あるいは、制御部４６は、上述したステップＳ１０２の実行後にステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理手順を実行し、その後、ステップＳ５０６を実行した後にステップＳ１０４以降の処理手順を繰り返してもよいし、ステップＳ５０７を実行した後にステップＳ１０２以降の処理手順を繰り返してもよい。【０１３８】
つぎに、検知体であるカプセル型内視鏡２の構成について詳細に説明する。図１１は、検知体であるカプセル型内視鏡の一構成例を示す模式図である。図１２は、このカプセル型内視鏡に内蔵された磁界発生部の回路構成の一例を示す模式図である。なお、図１２には、カプセル型内視鏡２の内部構成が図示されている。【０１３９】
図１１に示すように、カプセル型内視鏡２は、患者等の被検体の臓器内部に導入可能な大きさのカプセル型筐体５１を備え、このカプセル型筐体５１の内部に、上述した磁石２ａおよび磁界発生部２ｂを備える。また、カプセル型内視鏡２は、カプセル型筐体５１の内部に、撮像部５３と、信号処理部５４と、無線送信部５５と、アンテナコイル５６と、内視鏡用電池５７とを備える。【０１４０】
撮像部５３は、ＬＥＤ等の発光部と、ＣＣＤ等の固体撮像素子と、集光レンズ等の光学系とを用いて実現される。かかる撮像部５３は、カプセル型筐体５１の光学ドーム越しに被写体を照明し、この照明した被写体からの反射光を受光して、この被写体の画像（例えば被検体の体内画像）を撮像する。【０１４１】
信号処理部５４は、撮像部５３によって撮像された画像の信号を取得し、この取得した信号に対して所定の信号処理を行って、かかる撮像部５３による画像データを含む画像信号を生成する。無線送信部５５は、かかる信号処理部５４によって生成された画像信号に対して変調処理等の所定の通信処理を行って、この画像信号を含む無線信号を生成する。無線送信部５５は、アンテナコイル５６と接続され、この生成した無線信号をアンテナコイル５６を介して外部の受信装置（図示せず）に送信する。【０１４２】
内視鏡用電池５７は、例えばボタン型電池であり、上述した撮像部５３、信号処理部５４、および無線送信部５５に対して駆動電力を供給する。なお、かかる内視鏡用電池５７は、上述した撮像部５３、信号処理部５４、および無線送信部５５に必要な電力を所定時間以上供給可能であればよく、その配置数は、特に２つに限定されず、１つ以上であってもよい。【０１４３】
磁石２ａは、上述したように、磁気誘導装置４によるカプセル型内視鏡２の磁気誘導を可能にするためのものであり、図１１に示すようにカプセル型筐体５１の後端部に配置される。これによって、磁石２ａは、アンテナコイル５６から可能な限り離れて配置され、この結果、アンテナコイル５６のアンテナ特性の劣化を防止する。また、磁石２ａから発生する磁界がアンテナコイル５６を可能な限り通過しないように、磁石２ａは、その磁化方向がアンテナコイル５６の開口方向に対して垂直となるように配置される。一方、かかる磁石２ａと磁界発生部２ｂの専用電池（磁界発生部用電池５２ｄ）との間には、カプセル型筐体５１の一部である隔壁が設けられ、所定の間隔がとられる様になっている。これは、磁石２ａの磁力が磁界発生部用電池５２ｄの磁性体によって弱められ、これに起因して、磁気誘導時にカプセル型内視鏡２に作用する力が低下することを防止するためである。なお、かかる磁石２ａを内蔵するカプセル型筐体５１の後端部は着脱可能であり、これによって、磁石２ａを容易に内蔵または取り外しできるようになっている。【０１４４】
磁界発生部２ｂは、上述したように、カプセル型内視鏡２の位置および方向の検出に用いられる磁界を発生させるためのものであり、図１１，１２に示すように、共振コイル５２ａと、共振用コンデンサ５２ｂと、発振駆動回路５２ｃと、磁界発生部用電池５２ｄとを備える。【０１４５】
磁界発生部用電池５２ｄは、磁界発生部２ｂの専用電池であり、例えばボタン型電池等によって実現される。磁界発生部用電池５２ｄは、アンテナコイル５６から可能な限り離れて配置され、これによって、アンテナコイル５６のアンテナ特性の劣化を防止する。また、カプセル型筐体５１における磁界発生部用電池５２ｄの内蔵部分は着脱可能であり、これによって、磁界発生部用電池５２ｄを容易に交換できるようになっている。かかる磁界発生部用電池５２ｄの電力は、発振駆動回路５２ｃに供給される。【０１４６】
発振駆動回路５２ｃは、図１２に示すように、スイッチング素子５２ｅおよび水晶発振回路５２ｆを用いて回路構成される。発振駆動回路５２ｃは、磁界発生部用電池５２ｄによって電力を供給された場合、水晶発振回路５２ｆによって信号を生成し、この生成した信号をスイッチング素子５２ｅを介して共振用コイル５２ａおよび共振用コンデンサ５２ｂに出力する。【０１４７】
共振用コイル５２ａおよび共振用コンデンサ５２ｂは、図１２に示すように共振回路を形成し、発振駆動回路５２ｃからの信号を受けて磁界を発生させる。かかる共振用コイル５２ａおよび共振用コンデンサ５２ｂによって発生した磁界は、カプセル型内視鏡２の外部に出力され、その後、上述した磁界検出部１１によって検出される。【０１４８】
なお、上述した磁界発生部用電池５２ｄは、かかる共振用コイル５２ａおよび共振用コンデンサ５２ｂによる磁界の発生に必要な電力を所定時間以上供給可能であればよく、その配置数は、特に２つに限定されず、１つ以上であってもよい。また、かかる磁界発生部２ｂは、上述した内視鏡用電池５７の電力を共用してもよく、この場合、磁界発生部用電池５７を備えていなくてもよい。【０１４９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態４では、３次元空間内のカプセル型内視鏡に関する磁界情報の測定値の閾値を予め閾値記憶部に記憶し、このカプセル型内視鏡からの磁界の強度を磁界検出部が検出する都度、この磁界検出部による磁界強度検出値と閾値記憶部内の閾値とを比較して磁界強度検出値と閾値との大小を判定し、この磁界強度検出値が閾値未満である場合、位置算出部の最適化収束計算を禁止し、この磁界強度検出値が閾値以上である場合、位置算出部の最適化収束計算を許可するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、上述した実施の形態1の場合と同様の作用効果を享受するとともに、位置検出が可能な空間内にカプセル型内視鏡が存在しない状態において位置算出部の最適化収束計算を停止することができ、これによって、最適化収束計算の実行に消費される装置電力を削減可能な位置検出装置を実現することができる。【０１５０】
また、位置検出が可能な空間内にカプセル型内視鏡が存在しない状態において位置算出部の最適化収束計算を実行しないため、誤差の大きいカプセル型内視鏡の位置を算出して最適化収束計算の誤差値が発散するという事態を防止できる。これによって、次回の最適化収束計算の際に、誤差の大きい計算開始点を設定することが無くなり、この結果、誤差値が収束した後の正常な最適化収束計算を実行した際に間違って誤差値を発散させるという事態を防止することができる。【０１５１】
なお、上述した本発明の実施の形態３では、カプセル型内視鏡３２に１つの検出コイル３２ｂを内蔵していたが、これに限らず、カプセル型内視鏡３２に複数の検出コイルを内蔵してもよい。この場合、かかる複数の検出コイルに複数の磁界を印加するドライブコイル群３５ａ，３５ｂに含まれるドライブコイルの配置数とこれら複数の検出コイルの配置数との積が６以上であることが望ましい。【０１５２】
また、上述した本発明の実施の形態１〜４では、被検体内部に導入されたカプセル型内視鏡を磁気誘導するカプセル誘導システムに組み込まれ、被検体内部におけるカプセル型内視鏡の位置情報を検出する位置検出装置を例示したが、これに限らず、本発明にかかる位置検出装置は、検知体の磁界情報の測定値と理論値との誤差を表す評価関数に基づく最適化収束計算を実行して位置情報を検出するものであればよく、特に、カプセル誘導システムに組み合わせられた位置検出装置に限定されない。【０１５３】
さらに、本発明にかかる位置検出装置によって位置情報が検出される検知体は、上述したカプセル型内視鏡等の医療装置に限定されない。また、かかる検知体として位置情報が検出されるカプセル型医療装置は、上述したカプセル型内視鏡に限らず、生体内のｐＨを計測するカプセル型ｐＨ計測装置であってもよいし、生体内に薬剤を散布または注射する機能を備えたカプセル型薬剤投与装置であってもよいし、生体内の物質を採取するカプセル型採取装置であってもよい。【０１５４】
また、上述した実施の形態２，３では、磁界検出部１１から各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを取得する都度、位置算出部１３の最適化収束計算を実行していたが、これに限らず、実施の形態４の場合と同様に、かかる各検出コイル１２の磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎを取得する都度、取得した磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎのうちの最大値と設定閾値とを比較し、この比較結果に応じて最適化収束計算の実行を許可または禁止してもよい。すなわち、実施の形態２，３にかかる位置検出装置２３，３４は、上述した閾値記憶部４５をさらに備えてもよく、且つ、位置検出装置２３，３４の制御部２７，３８は、上述したレベル判定部４６ｄおよび出力部４６ｅをさらに備えてもよい。【０１５５】
この場合、実施の形態２，３にかかる位置検出装置２３，３４の閾値記憶部４５は、ドライブコイル群内に含まれる複数の磁界発生コイルの軸方向（開口方向）別に、カプセル型内視鏡に関する磁界情報の閾値を複数記憶する。制御部２７，３８は、これら複数の磁界発生コイルのうちのカプセル型内視鏡に磁界を印加する磁界発生コイルに対応して、閾値記憶部４５内の複数の閾値の中から、この磁界情報の測定値（すなわち磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎのうちの最大値）と比較する閾値を選択する。【０１５６】
かかる制御部２７，３８において、レベル判定部４６ｄは、コイル選択部に対する制御信号をもとに、ドライブコイル群の中から駆動中の磁界発生コイルを識別し、この識別した磁界発生コイルに対応する閾値を閾値記憶部４５内の複数の閾値の中から選択する。そして、レベル判定部４６ｄは、この選択した閾値を閾値記憶部４５から読み出し、実施の形態４の場合と同様に、この閾値と磁界強度検出値Ｂｄ1，…Ｂｄｎのうちの最大検出値とを比較して、この最大検出値と閾値との大小を判定する。出力部４６ｅは、実施の形態４の場合と同様に、この最大検出値が閾値未満である場合に実行禁止の制御信号を位置算出部１３に出力すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
以上のように、本発明にかかる位置検出装置は、３次元空間内における検知体の位置の検出に有用であり、特に、被検体内部に導入されたカプセル型内視鏡の位置情報および方向情報を算出する最適化収束計算の誤差値が発散した際に、この最適化収束計算の誤差値の収束状態を短時間に復帰できる位置検出装置に適している。
【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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【国際調査報告】
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