(57)【要約】【課題】カプセル内視鏡の位置を高精度に検出する。【解決手段】カプセル内視鏡システム２を、カプセル内視鏡３と、第１〜第３フェイズドアレイユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、及び受信装置本体５とからなる受信装置６と、から構成する。各フェイズドアレイユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、それぞれｘ軸及びｙ軸方向で放射角を変更し、カプセル内視鏡３が発する電波の到来方向を割り出す。受信装置本体７では、割り出した電波の到来方向に直線を延ばし、これらの直線の交点を幾何学的に算出して、この交点位置をカプセル内視鏡３の位置として検出する。【選択図】図１
2008200191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出する装置であって、
可変指向性を有し、前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナと、
前記アンテナの放射角を変更する変更手段と、
前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段と、
前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段とを備えることを特徴とする情報取得装置の位置検出装置。
【請求項２】
前記アンテナは、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有するフェイズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項３】
前記アンテナ素子の駆動を前記二つの軸毎に切り替える切り替え手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記アンテナ素子の移相量を変化させる移相器であることを特徴とする請求項２または３に記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子の一部は、前記二つの軸で共用されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記測定結果が最大となる前記放射角を用いて、前記算出を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項７】
前記情報と前記データとを関連付けて記憶する記憶手段を備えることを特徴とする１ないし６のいずれかに記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項８】
前記放射角、および前記測定結果に基づいて、前記少なくとも二つのアンテナから、前記電波を受信するアンテナを選定し、最大利得となる条件で選定したアンテナを駆動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の情報取得装置の位置検出装置。
【請求項９】
被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置と、
可変指向性を有し、前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナ、
前記アンテナの放射角を変更する変更手段、
前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段、
並びに、前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段を備える受信装置とから構成されることを特徴とする情報取得システム。
【請求項１０】
前記アンテナは、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有するフェイズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項９に記載の情報取得システム。
【請求項１１】
前記受信装置は、前記アンテナ素子の駆動を前記二つの軸毎に切り替える切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の情報取得システム。
【請求項１２】
前記変更手段は、前記アンテナ素子の移相量を変化させる移相器であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の情報取得システム。
【請求項１３】
前記複数のアンテナ素子の一部は、前記二つの軸で共用されていることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項１４】
前記算出手段は、前記測定結果が最大となる前記放射角を用いて、前記算出を行うことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項１５】
前記受信装置は、前記情報と前記データとを関連付けて記憶する記憶手段を備えることを特徴とする９ないし１４のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項１６】
前記受信装置は、前記放射角、および前記測定結果に基づいて、前記少なくとも二つのアンテナから、前記電波を受信するアンテナを選定し、最大利得となる条件で選定したアンテナを駆動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項１７】
前記情報取得装置は、前記電波の前記情報が重畳される領域とは別の領域に、前記ビーコンを重畳することを特徴とする請求項９ないし１６のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項１８】
前記情報取得装置は、前記情報が重畳される領域と、前記ビーコンが重畳される領域とが一定周期で繰り返されるように、前記ビーコンを重畳することを特徴とする請求項１７に記載の情報取得システム。
【請求項１９】
前記ビーコンは、一定の振幅を有することを特徴とする請求項９ないし１８のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項２０】
前記ビーコンは、パルス波であることを特徴とする請求項９ないし１９のいずれかに記載の情報取得システム。
【請求項２１】
被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出する方法であって、
可変指向性を有する少なくとも二つのアンテナで、その放射角を変更しながら前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信して、ビーコンの受信強度を測定し、前記放射角、および前記受信強度の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出することを特徴とする情報取得装置の位置検出方法。
【請求項２２】
体腔内に嚥下され、前記体腔内の被観察部位を撮像して、これにより得られた画像データを電波に変調して送信するカプセル内視鏡と、
可変指向性を有し、前記カプセル内視鏡から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナ、
前記アンテナの放射角を変更する変更手段、
前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段、
並びに、前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段を備える受信装置とから構成されることを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２３】
被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出するために用いられるアンテナであって、
直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子の駆動が前記二つの軸毎に切り替えられるフェイズドアレイアンテナであることを特徴とする情報取得装置の位置検出用アンテナ。
【請求項２４】
被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出するために、前記被検体の外面に貼り付けて用いられる情報取得装置の位置検出用アンテナユニットであって、
直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子の駆動が前記二つの軸毎に切り替えられるフェイズドアレイアンテナと、
前記フェイズドアレイアンテナを保持するとともに、シート状に形成されて一方の面が貼り付け面になっている基体と、
前記基体に一端部が取り付けられた柔軟な線状体とを備え、
前記線状体は、前記二つの軸のうちいずれか一方に沿うように延ばしたときに、この延長線上に、前記アンテナユニットの重心位置が位置するようにして、前記基体に取り付けられていることを特徴とする情報取得装置の位置検出用アンテナユニット。
【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情報取得装置の位置を検出する位置検出装置及び方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体内に導入されて被検体内の情報を取得する情報取得装置として、例えば、体腔内に嚥下されて体腔内の被観察部位の画像情報を取得するカプセル内視鏡が知られている。カプセル内視鏡を利用した医療診断では、患者にカプセル内視鏡を嚥下させ、撮像素子で撮像した体腔内の被観察部位の画像データを電波として体外に発信する。発信された電波は体に装着された受信装置で受信される。
【０００３】
特許文献１記載のシステムは、カプセル内視鏡と受信装置とを備え、この受信装置は人体に装着される複数のアンテナを有している。受信装置では、カプセル内視鏡からの電波を複数のアンテナでそれぞれ受信させた上で、受信順序と逆の順序になるようにして複数のアンテナからカプセル内視鏡へ電力信号を送信している。これにより、カプセル内視鏡に効率的に電力を供給することを試みている。
【０００４】
また、特許文献２記載のシステムは、カプセル内視鏡と受信装置とを備え、この受信装置は、複数のアンテナ素子をアレイ状に並べたアンテナアレーベルトを有する。カプセル内視鏡からの電波は、アンテナアレーベルトの各アンテナ素子で受信される。電波の信号強度は距離が離れると減衰することから、信号強度と距離との関係式を用いて、各アンテナ素子からカプセル内視鏡までの距離を推定することができる。この距離推定結果に基づいて、カプセル内視鏡の位置が算出される。
【特許文献１】特開２００６−５０２７８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カプセル内視鏡を備えたシステムにおいては、カプセル内視鏡の体内位置を高精度に検出することが要求されている。しかしながら、特許文献１記載のシステムでは、カプセル内視鏡への電力供給技術が記載されているだけであり、位置検出技術については言及がない。
【０００６】
また、特許文献２記載のシステムでは、各アンテナ素子の受信信号強度から距離を推定した上でカプセル内視鏡の体内位置を検出しているが、体内には各種臓器が分布していることから信号強度の減衰率が体内位置に応じて異なり、このため、カプセル内視鏡の位置を大まかにしか推定できないという問題があった。その上、受信信号強度から直接に距離を推定する技術では、信号強度レベルを正確に測定する必要があるため、強い電波を用いなければならず、例えば、近年注目されている超広帯域を利用して高速通信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信技術に使用されるような微弱な電波を使用することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、情報取得装置の被検体内の位置を高精度に検出することができる情報取得装置の位置検出装置及び方法、情報取得システム、並びに情報取得装置の位置検出用アンテナ及び位置検出用アンテナユニットを提供することを目的とする。また、カプセル内視鏡の体腔内の位置を高精度に検出することができるカプセル内視鏡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】
【０００８】
本発明は、被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出する位置検出装置に関し、可変指向性を有し前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナと、前記アンテナの放射角を変更する変更手段と、前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段と、前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の位置検出装置において、前記アンテナは、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有するフェイズドアレイアンテナであることが好ましい。前記アンテナ素子の駆動を前記二つの軸毎に切り替える切り替え手段を備えることが好ましい。前記変更手段は、前記アンテナ素子の移相量を変化させる移相器であることが好ましい。前記複数のアンテナ素子の一部は、前記二つの軸で共用されていることが好ましい。前記算出手段は、前記測定結果が最大となる前記放射角を用いて、前記算出を行うことが好ましい。前記情報と前記データとを関連付けて記憶する記憶手段を備えることが好ましい。前記放射角、および前記測定結果に基づいて、前記少なくとも二つのアンテナから、前記電波を受信するアンテナを選定し、最大利得となる条件で選定したアンテナを駆動させる制御手段を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の情報取得システムは、被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置と、可変指向性を有し前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナ、前記アンテナの放射角を変更する変更手段、前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段、並びに、前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段を備える受信装置とから構成されることを特徴とする。
【００１１】
上記の情報取得システムにおいて、前記アンテナは、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有するフェイズドアレイアンテナであることが好ましい。前記受信装置は、前記アンテナ素子の駆動を前記二つの軸毎に切り替える切り替え手段を備えることが好ましい。前記変更手段は、前記アンテナ素子の移相量を変化させる移相器であることが好ましい。前記複数のアンテナ素子の一部は、前記二つの軸で共用されていることが好ましい。前記算出手段は、前記測定結果が最大となる前記放射角を用いて、前記算出を行うことが好ましい。
【００１２】
また、上記の情報取得システムにおいて、前記受信装置は、前記情報と前記データとを関連付けて記憶する記憶手段を備えることが好ましい。前記受信装置は、前記放射角、および前記測定結果に基づいて、前記少なくとも二つのアンテナから、前記電波を受信するアンテナを選定し、最大利得となる条件で選定したアンテナを駆動させる制御手段を備えることが好ましい。前記情報取得装置は、前記電波の前記情報が重畳される領域とは別の領域に、前記ビーコンを重畳することが好ましい。前記情報取得装置は、前記情報が重畳される領域と、前記ビーコンが重畳される領域とが一定周期で繰り返されるように、前記ビーコンを重畳することが好ましい。前記ビーコンは、一定の振幅を有することが好ましい。前記ビーコンは、パルス波であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出する位置検出方法に関し、可変指向性を有する少なくとも二つのアンテナで、その放射角を変更しながら前記情報取得装置から送信されるビーコンを受信して、ビーコンの受信強度を測定し、前記放射角、および前記受信強度の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出することを特徴とする。
【００１４】
本発明のカプセル内視鏡は、体腔内に嚥下され、前記体腔内の被観察部位を撮像して、これにより得られた画像データを電波に変調して送信するカプセル内視鏡と、可変指向性を有し前記カプセル内視鏡から送信されるビーコンを受信する少なくとも二つのアンテナ、前記アンテナの放射角を変更する変更手段、前記ビーコンの受信強度を測定する測定手段、並びに、前記放射角、および前記測定手段の測定結果に基づいて、前記位置に関するデータを算出する算出手段を備える受信装置とから構成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出するために用いられるアンテナに関し、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子の駆動が前記二つの軸毎に切り替えられるフェイズドアレイアンテナであることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、被検体内に導入され、前記被検体内の情報を取得して、この情報を電波に変調して送信する情報取得装置の前記被検体内における位置を検出するために、前記被検体の外面に貼り付けて用いられる情報取得装置の位置検出用アンテナユニットに関し、直交する二つの軸に沿って等間隔に配列された複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子の駆動が前記二つの軸毎に切り替えられるフェイズドアレイアンテナと、前記フェイズドアレイアンテナを保持するとともに、シート状に形成されて一方の面が貼り付け面になっている基体と、前記基体に一端部が取り付けられた柔軟な線状体とを備え、前記線状体は、前記二つの軸のうちいずれか一方に沿うように延ばしたときに、この延長線上に、前記アンテナユニットの重心位置が位置するようにして、前記基体に取り付けられていることを特徴とする。前記線状体は、細糸であってもよいし、前記フェイズドアレイアンテナに電気的に接続された電気ケーブルであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数のアンテナの放射角およびビーコンの受信強度に基づいて、情報取得装置の位置に関するデータを算出するので、情報取得装置の被検体内での位置を高精度に検出することができる。このとき、情報取得装置が発する電波が微弱であっても位置検出は問題なく高精度に行うことができる。
【００１８】
本発明によれば、複数のアンテナの放射角およびビーコンの受信強度に基づいて、カプセル内視鏡の位置に関するデータを算出するので、カプセル内視鏡の体腔内での位置を高精度に検出することができる。このとき、カプセル内視鏡が発する電波が微弱であっても位置検出は問題なく高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示すように、カプセル内視鏡システム２は、患者の口部から体腔（被検体）内に嚥下されるカプセル内視鏡（情報取得装置）３と、患者の体に貼り付けられる第１〜第３フェイズドアレイアンテナユニット（以下、第１〜第３アンテナユニットと略する）４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及びベルトなどに取り付けられて携帯される受信装置本体５からなる受信装置（位置検出装置）６と、から構成される。
【００２０】
第１アンテナユニット４Ａは、略正方形のシート状の基体１１Ａと、この基体１１Ａに取り付けられた３つのアンテナ素子１０Ａ‐１，１０Ａ‐２，１０Ａ‐３と、基体１１Ａの上端部に取り付けられたコネクタ１３ａと、を有する。基体１１Ａにはアンテナ素子の他に、移相器（変更手段）１４Ａ、切替器（切り替え手段）１５Ａ、及び合成分配器１６Ａなども取り付けられる（図５参照）。アンテナ素子１０Ａ‐１とアンテナ素子１０Ａ‐２とは、基体１１Ａの上辺に沿うようにして基体１１Ａの上部に並べられ、アンテナ素子１０Ａ‐１とアンテナ素子１０Ａ‐３とは、基体１１Ａの側辺に沿うようにして基体１１Ａの左部に並べられている。基体１１Ａの裏面（紙面奥側の面）は粘着性を有する貼付面になっており、この貼付面が人体に貼り付けられる。
【００２１】
第２及び第３アンテナユニット４Ｂ，４Ｃは、第１アンテナユニット４Ａと同様の構成である。第２アンテナユニット４Ｂは、３つのアンテナ素子１０Ｂ‐１，１０Ｂ‐２，１０Ｂ‐３を有し、また、移相器１４Ｂ、切替器１５Ｂ、合成分配器１６Ｂを有する（図５参照）。第３アンテナユニット４Ｃは、３つのアンテナ素子１０Ｃ‐１，１０Ｃ‐２，１０Ｃ‐３を有し、また、移相器１４Ｃ、切替器１５Ｃ、合成分配器１６Ｃを有する（図５参照）。第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃの各コネクタには、それぞれ受信装置本体５から延びるケーブル１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが接続される。第１アンテナユニット４Ａに関係する構成要素には数字の後にＡを付し、また、第２アンテナユニット４Ｂに関係する構成要素には数字の後にＢを付し、第３アンテナユニット４Ｃに関係する構成要素には数字の後にＣを付す。
【００２２】
第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、それぞれ体の胴部の定められた箇所に貼り付ける。本実施形態では、第１アンテナユニット４Ａを肋骨下部上に貼り付け、第２アンテナユニット４Ｂを前から見て左の骨盤上に貼り付け、第３アンテナユニット４Ｃを右の骨盤上に貼り付けている。
【００２３】
第１アンテナユニット４Ａのアンテナ素子１０Ｂ‐１の中心を原点とし、上辺に沿う方向にｘ軸を、側辺に沿う方向にｙ軸を、奥方向をｚ軸に設定した座標系を、アンテナユニット座標系（ｘｙｚ座標系）と定義する。ｘｙｚの各軸は互いに直交する。また、直立した人を前から見て左胸に原点を配し、水平方向にＸ軸を、鉛直方向にＹ軸を、奥方向にＺ軸を設定した座標系を、人体座標系（ＸＹＺ座標系）と定義する。ＸＹＺの各軸は互いに直交する。第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃを体に貼り付ける際には、水平を保ちながら定められた位置に貼り付けることにより、各アンテナユニット座標系の原点を人体座標系の定められた位置に配し、各アンテナユニット座標系のｘｙｚの各軸を人体座標系のＸＹＺの各軸に平行にする。
【００２４】
図２に示すように、カプセル内視鏡３は、カプセル内視鏡３の各部を制御する制御部２０を有する。この制御部２０にはメモリ２１が接続されており、制御部２０はメモリ２１に記憶されたプログラムに基づいて各部の動作を制御する。メモリ２１は、ＲＯＭまたはＲＡＭである。制御部２０にはバッテリ２３が接続されており、このバッテリ２３から各部に電力が供給される。
【００２５】
制御部２０には撮像部２４が接続されている。この撮像部２４は対物レンズと撮像素子とを有し、対物レンズを透過した体腔内の被観察部位の画像光は撮像素子によって撮像されて画像信号とされる。この画像信号は各種画像処理が施されて画像データとして制御部２０に出力される
【００２６】
制御部２０にはビーコン信号生成部２５と変調部２６とが接続されている。ビーコン信号生成部２５は、制御部２０の制御に基づいてビーコン信号を生成し、このビーコン信号を変調部２６に出力する。ビーコン信号は、受信装置６がカプセル内視鏡３の位置を検出するときに用いられる。
【００２７】
変調部２６は、ビーコン信号生成部２５で生成されたビーコン信号と、撮像部２４で生成された画像データとを電波に変調してアンテナ２７に出力する。アンテナ２７には無指向性の全方位アンテナが用いられており、変調部２６からの電波を外部に発信する。
【００２８】
図３に示すように、変調部２６は、１コマ分の画像データの先頭にビーコン信号を配し、これを電波に変調（重畳）する。ビーコン信号と１コマ分の画像データを組み合わせたものを送信フレームと定義するとき、変調部２６では送信フレームを順次作成して、この送信フレームを順次アンテナに出力する。なお、本実施形態では、ビーコン信号を画像データ１コマ毎に配したが、複数コマ毎に配してもよい。ビーコン信号は、複数のパルス波によって構成される。パルス波の振幅は全て同じである。
【００２９】
以下では、受信装置６の電気的構成を説明するが、その前に、フェイズドアレイアンテナの放射特性の一般式について説明する。フェイズドアレイアンテナの放射特性は以下の式で表すことができる。これから、フェイズドアレイの放射特性を制御するのはアレイファクタ分であることが分かる。以下の式は、本郷廣平著「アンテナの基礎理論と設計法」より抜粋している。
Ｅ（フェイズドアレイアンテナ）＝Ｅ（単一アンテナ素子）×ＡＦ（アレイファクタ）
【００３０】
また、２つのアンテナ素子のアレイファクタは以下の式で表すことができる。
【数１】
2008200191.tif 000003
ｋ＝２π／λ：波数
ｄ：素子間隔
δ：位相差
θ：アレイアンテナ角度
この式でδを変更する制御（移相制御）を行うことで、フェイズドアレイアンテナの放射角が変化することが分かる。フェイズドアレイアンテナの放射角を変化させることで、フェイズドアレイアンテナの利得を変えることができる。図４に、δを変更したときの放射角の変化の様子を示す。
【００３１】
以下、図５を用いて、受信装置６の電気的構成について説明する。移相器１４Ａはアンテナ素子１０Ａ‐１に接続し、切替器１５Ａはアンテナ素子１０Ａ‐２及びアンテナ素子１０Ａ‐３に接続し、合成分配器１６Ａは移相器１４Ａ及び切替器１５Ａに接続している。また、移相器１４Ａ、切替器１５Ａ、及び合成分配器１６Ａは、それぞれ受信装置本体５の第１制御部３０Ａにケーブルを介して接続されている。
【００３２】
移相器１４Ａは、第１制御部３０Ａの制御に基づいて、その設定移相量を変更設定する。アンテナ素子１０Ａ‐１は常に駆動されており、このアンテナ素子１０Ａ‐１が受信した電波は移相器１４Ａを介して合成分配器１６Ａへと送られるが、このとき設定移相量分だけ電波の位相が変更される。移相器１４Ａでの設定移相量の変更タイミングは、上述したビーコン信号のパルス波の周期に同期するよう設定されている。
【００３３】
切替器１５Ａは、第１制御部３０Ａの制御に基づいて、アンテナ素子１０Ａ‐２またはアンテナ素子１０Ａ‐３のいずれかを駆動する。駆動されたいずれかのアンテナ素子は電波を受信し、この電波を合成分配器１６Ａへと送る。
【００３４】
合成分配器１６Ａは、アンテナ素子１０Ａ‐１からの電波と、アンテナ素子１０Ａ‐２またはアンテナ素子１０Ａ‐３からの電波とを合成し、この合成した電波を第１制御部３０Ａに送信する。
【００３５】
アンテナ素子１０Ａ‐１を移相制御しながら、アンテナ素子１０Ａ‐２を駆動することにより、図６に示すように、ｘ軸方向における放射角（θＸで示す）を順次変更することができる。以下では、このｘ軸方向における放射角の変更動作を、ｘ軸方向走査と称する。また、アンテナ素子１０Ａ‐１を移相制御しながら、アンテナ素子１０Ａ‐３を駆動することにより、図７に示すように、ｙ軸方向における放射角（θＹで示す）を順次変更することができる。以下では、このｙ軸方向における放射角の変更動作を、ｙ軸方向走査と称する。
【００３６】
図５に戻って、受信装置本体５は、第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、中央制御部（制御手段）３１と、データストレージ（記憶手段）３２とを有する。第１制御部３０Ａは、中央制御部３１の指示に基づいて、移相器１４Ａ及び切替器１５Ａの動作を制御し、また、合成分配器１６Ａからの電波を復調する。
【００３７】
第１制御部３０Ａは測定部３３Ａ及びメモリ３４Ａを有する。第１制御部３０Ａは、合成分配器１６Ａからの電波がビーコン信号であった場合に、このビーコン信号を測定部３３Ａに送る。また、第１制御部３０Ａは、合成分配器１６Ａからの電波が画像データであった場合に、この画像データを中央制御部３１に出力する。
【００３８】
測定部３３Ａは、ビーコン信号の信号強度を測定し、この測定した信号強度と、このときの放射角とを関連付けてメモリ３４Ａに記憶する。ｘ軸方向走査で得たビーコン信号の信号強度（ＳｉｇＸで示す）と、ｙ軸方向走査で得たビーコン信号の信号強度（ＳｉｇＹで示す）が、メモリ３４Ａに記憶される。
【００３９】
また、測定部３３Ａは、メモリ３４Ａに記憶された、１回分のｘ軸方向走査で得たビーコン信号の信号強度ＳｉｇＸの中から、最大の信号強度（ＳｉｇＸ１で示す）を選び出して、この最大信号強度ＳｉｇＸ１と、このときの放射角（θＸ１で示す）とを中央制御部３１に出力する。図８に、１回分のｘ軸方向走査で得たビーコン信号の信号強度ＳｉｇＸのデータをプロットしたグラフの例を示す。ｙ軸方向走査においても、ｘ軸方向走査のときと同様の動作を行い、最大信号強度ＳｉｇＹ１と、このときの放射角θＹ１とを中央制御部３１に出力する。
【００４０】
第２制御部３０Ｂ及び第３制御部３０Ｃは、第１制御部３０Ａと同様の構成であり、第２制御部３０Ｂは測定部３３Ｂ及びメモリ３４Ｂを有し、第３制御部３０Ｃは測定部３３Ｃ及びメモリ３４Ｃを有する。第２制御部３０Ｂは、最大信号強度ＳｉｇＸ２及び放射角θＸ２、及び最大信号強度ＳｉｇＹ２及び放射角θＹ２を出力し、第３制御部３０Ｃは、最大信号強度ＳｉｇＸ３及び放射角θＸ３、及び最大信号強度ＳｉｇＹ３及び放射角θＹ３を出力する。
【００４１】
中央制御部３１は、第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃからの出力情報に基づいてカプセル内視鏡３の位置を算出する位置算出部（算出手段）３５と、第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃからの出力情報に基づいて、ビーコン信号に続く画像データを受信するアンテナユニットを選択する受信条件決定部３６とを有する。
【００４２】
位置算出部３５は、放射角θＸ１，θＹ１の情報に基づいて第１アンテナユニット４Ａに対する電波の到来方向を求め、放射角θＸ２，θＹ２の情報に基づいて第２アンテナユニット４Ｂに対する電波の到来方向を求め、放射角θＸ３，θＹ３の情報に基づいて第３アンテナユニット４Ｃに対する電波の到来方向を求める。そして、人体座標系で各アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃに対する到来方向に直線を延ばし、これらの直線の交点を幾何学的に算出する。この交点位置がカプセル内視鏡３の位置になる。なお、上述したように、人体座標系での各アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃの位置は予め分かっている。
【００４３】
受信条件決定部３６では、６の最大信号強度ＳｉｇＸ１，ＳｉｇＹ１，ＳｉｇＸ２，ＳｉｇＹ２，ＳｉｇＸ３，ＳｉｇＹ３の中で一番大きいものを選択し、この一番大きい最大信号強度のビーコン信号を受信したときと同じ受信条件（つまり最大利得になる条件）になるように、第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃの中からアンテナユニットを１機選択し、このアンテナユニットの走査方向を決定し（駆動するアンテナ素子を決定し）、さらに放射角を決定する。例えば、一番大きい最大信号強度がＳｉｇＹ２であった場合には、第２アンテナユニット４Ｂを選択し、ｙ軸方向走査に決定し、さらに放射角を放射角θＹ２に決定する。中央制御部３１では、受信条件決定部３６で決定された受信条件になるように、第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを制御する。
【００４４】
中央制御部３１にはデータストレージ３２が接続されている。データストレージ３２には、カプセル内視鏡３からの画像データと、位置算出部３５で算出された位置データとが関連付けられて記憶される。
【００４５】
以下、上記構成による作用について説明する。患者の体に第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃを貼り付け、ベルトに受信装置本体５を取り付ける。患者の口部から嚥下されたカプセル内視鏡３は、ビーコン信号と画像データとを電波として発信する。ビーコン信号と画像データとは送信フレーム単位で順次発信される。
【００４６】
図９及び図１０のフローチャートの流れに沿って、受信装置６の受信動作について説明する。第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、それぞれ同様に動作するため、以下では第１アンテナユニット４Ａを代表に挙げ、第２及び第３アンテナユニットの詳細な動作説明を省略する。
【００４７】
電波の受信前、第１アンテナユニット４Ａはｘ軸方向走査に設定され、放射角θＸは初期値（例えば０度）に設定される。第１アンテナユニット４Ａが電波を受信すると、この電波が第１制御部３０Ａに送られる。第１制御部３０Ａでは電波を復調してビーコン信号（１パルス分）とし、ビーコン信号の信号強度ＳｉｇＸと放射角θＸとをメモリ３４Ａに記憶する。次に、第１制御部３０Ａは第１アンテナユニット４Ａを制御して放射角θＸを変更し、新たに受信したビーコン信号（１パルス分）の信号強度ＳｉｇＸと放射角θＸとをメモリ３４Ａに追加して記憶する。この動作はｘ軸方向での全領域（例えば放射角：０度〜１８０度）を終えるまで繰り返す。ｘ軸方向走査を終えると、測定部３３Ａによって、今回のｘ軸方向走査でメモリ３４Ａに記憶された信号強度ＳｉｇＸの中から最大信号強度ＳｉｇＸ１が選び出され、最大信号強度ＳｉｇＸ１及び放射角θＸ１の情報が中央制御部３１に送られる。
【００４８】
次に、第１アンテナユニット４Ａがｙ軸方向走査に設定され、放射角θＹが初期値に設定され、ｙ軸方向走査がｘ軸方向走査と同様に行われる。測定部３３Ａで最大信号強度ＳｉｇＹ１が選び出され、最大信号強度ＳｉｇＹ１及び放射角θＹ１の情報が中央制御部３１に送られる。
【００４９】
第２及び第３アンテナユニットの走査は、第１アンテナユニット４Ａの走査と同時に行われ、最大信号強度ＳｉｇＸ２及び放射角θＸ２，最大信号強度ＳｉｇＹ２及び放射角θＹ２，最大信号強度ＳｉｇＸ３及び放射角θＸ３，最大信号強度ＳｉｇＹ３及び放射角θＹ３の情報が中央制御部３１に送られる。
【００５０】
中央制御部３１の位置算出部３５では、放射角θＸ１，θＹ１，θＸ２，θＹ２，θＸ３，θＹ３の情報に基づいて、カプセル内視鏡３の人体座標系における現在の位置データを算出する。また、受信条件決定部３６では、最大信号強度ＳｉｇＸ１，ＳｉｇＹ１，ＳｉｇＸ２，ＳｉｇＹ２，ＳｉｇＸ３，ＳｉｇＹ３の情報に基づいて、最大利得となる受信条件が決定、すなわち、最大利得となる特定の１機のアンテナユニット，走査方向，放射角が決定される。
【００５１】
中央制御部３１の指示に基づいて第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが第１〜第３アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃを制御する。カプセル内視鏡３が発した電波は、最大利得となる特定の１機のアンテナユニット，走査方向，放射角で受信され、第１〜第３制御部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのいずれかで復調されて画像データとされ、中央制御部３１に送られる。特定の１機のアンテナユニットだけを駆動するため消費電力を抑えることができる。
【００５２】
中央制御部３１に送られた画像データは、位置算出部３５で算出した位置データと関連付けられて、データストレージ３２にファイルとして記憶される。以上が、送信フレーム１つ分の電波を受信したときの動作である。各アンテナユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃが再びビーコン信号を受信した場合には、上記の動作が繰り返されて、画像データ及び位置データがデータストレージ３２に順次蓄積される。
【００５３】
カプセル内視鏡３が体外に排出されて検査が完了すると、受信装置６を体から取り外して図示しない画像処理装置に接続し、データストレージ３２に蓄積されたデータを画像処理装置に伝送し、画像処理装置のモニタに所望の体内位置の内視鏡画像を表示させる。
【００５４】
本発明によれば、カプセル内視鏡３が発する電波の到来方向に基づいてカプセル内視鏡３の位置を算出することから、カプセル内視鏡３の位置を高精度に検出することができる。本発明では、カプセル内視鏡３が発する電波が微弱であっても、問題なくカプセル内視鏡３の位置を高精度に検出することができる。
【００５５】
なお、アンテナユニットを水平を保って貼り付けるために、本実施形態のアンテナユニットには工夫が施されている。図１１に示すのは、体に貼り付ける前の第１アンテナユニット４Ａである。基体１１Ａの上端部には細糸５０の端部が取り付けられており、この細糸５０の途中に摘み部５１が設けられている。細糸５０は、摘み部５１を摘んで第１アンテナユニット４Ａを鉛直方向に垂らしたときに、基体１１Ａの上辺が水平になり、細糸５０の延長線上に第１アンテナユニット４Ａの重心位置（符号５２で示すバツ印）が位置するように取り付けられている。
【００５６】
第１アンテナユニット４Ａを体に貼り付ける際には、摘み部５１を摘んで第１アンテナユニット４Ａを平衡状態にして位置決めして第１アンテナユニット４Ａを体に押し付ける。第１アンテナユニット４Ａの貼付後、細糸５０を取り除いてから、コネクタ１３ａに受信装置本体５から延ばされたケーブル１７Ａを接続する。これにより、第１アンテナユニット４Ａの貼付時に、ケーブル１７Ａが干渉することはなく、第１アンテナユニット４Ａを正確に位置決めすることができる。なお、細糸５０を用いる替わりに、コネクタ１３ａに予め接続された柔軟なケーブルを用い、このケーブルを摘んで第１アンテナユニット４Ａの貼り付け作業を行ってもよい。
【００５７】
上記実施形態では、受信装置６が有するフェイズドアレイユニットは３機であったが、２機でもよいし、４機以上でもよい。フェイズドアレイユニットの数を増やすことで、より高精度にカプセル内視鏡３の位置を検出することができる
【００５８】
上記実施形態では、フェイズドアレイユニットが有するアンテナ素子は３つであったが、４つ以上でもよい。アンテナ素子の数を増やすことで、より高精度に電波の到来方向を割り出すことができる。
【００５９】
図１２に示すのは、５つのアンテナ素子１０１〜１０５を有するフェイズドアレイユニット１００である。ｘ軸方向でビーム走査を行う場合には、アンテナ素子１０２，１０３，１０４を駆動する。このとき、アンテナ素子１０２はアンテナ素子１０３に対して位相を所定量進め、一方、アンテナ素子１０４はアンテナ素子１０３に対して位相を所定量遅らせる。また、ｙ軸方向でビーム走査を行う場合には、アンテナ素子１０１，１０３，１０５を駆動する。このとき、アンテナ素子１０１はアンテナ素子１０３に対して位相を所定量進め、一方、アンテナ素子１０５はアンテナ素子１０３に対して位相を所定量遅らせる。また、図１３に示すように、４つのアンテナ素子２０１〜２０４を有するフェイズドアレイユニット２００を用いてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、情報取得装置としてカプセル内視鏡３を用いて説明を行ったが、ｐＨ測定センサを有するハイデルベルクカプセルや、温度センサを有するコアテンプカプセル、腸内の圧力を測定する圧力センサを有するカプセルなどにも本発明を適用することが可能であり、この場合、画像データの替わりに、ｐＨデータ、温度データ、圧力データなどが電波として発信される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】カプセル内視鏡システムの構成を示す概略図である。
【図２】カプセル内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】送信フレームの構成を示すタイムチャートである。
【図４】２つのアンテナ素子を移相制御して放射角が変化した様子を示す説明図である。
【図５】受信装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】ｘ軸方向走査を説明する説明図である。
【図７】ｙ軸方向走査を説明する説明図である。
【図８】ｘ軸方向走査で得たビーコン信号の信号強度をプロットしたグラフである。
【図９】受信装置の電波受信動作の全体の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第１アンテナユニットの走査動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】貼付前の第１アンテナユニットの外観図である。
【図１２】５つのアンテナ素子を有するアンテナユニットの外観図である。
【図１３】４つのアンテナ素子を有するアンテナユニットの外観図である。
【符号の説明】
【００６２】
２  カプセル内視鏡システム
３  カプセル内視鏡
４Ａ，４Ｂ，４Ｂ  アンテナユニット
６  受信装置
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ  移相器
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ  切替器
３１  中央制御部
３２  データストレージ
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ  測定部
３５  位置算出部
３６  受信条件決定部
【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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