(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気誘導コイルを搭載した機器と、
交番磁界を発生する駆動コイルと、
前記機器の作動範囲の外部に配置され、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を受けて発生した誘導磁界を検出する複数の磁界センサと、
前記磁気誘導コイルの共振周波数に基づいた位置算出用周波数を求める周波数決定部と、
前記位置算出用周波数において、前記複数の磁界センサの出力から、前記交番磁界に対して略直交する振幅成分および前記交番磁界と略同相の振幅成分の少なくとも一方を検出する振幅成分検出手段と、
前記振幅成分に基づいて、前記機器の位置および向きの少なくとも一方を算出する位置解析手段と、を備える位置検出システム。
【請求項２】
前記周波数決定部が、前記共振周波数の情報を予め取得することにより、前記位置算出用周波数を決定する請求項１記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記周波数決定部が、前記共振周波数の変化を検出し、その変化に基づいて前記位置算出用周波数を決定する請求項１記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記振幅成分検出手段が、フーリエ変換を用いて検出した前記振幅成分に基づいて前記機器の位置および向きの少なくとも一方を繰り返し算出する際に、前記フーリエ変換の開始タイミングと、前記駆動コイルが発生する前記交番磁界の位相との間のずれを一定として前記フーリエ変換を行なう請求項１記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記駆動コイルと前記磁界センサとが別体で構成される請求項１記載の位置検出システム。
【請求項６】
複数の前記磁界センサが一体に配置されている請求項１記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記駆動コイルと前記磁気誘導コイルとの相対位置に応じて、前記駆動コイルが発生する前記交番磁界の向きおよび強さの少なくとも一方を変化させる駆動コイルドライバを備える請求項１記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記駆動コイルと前記磁界センサとが、前記作動範囲に配置された被験者に固定されている請求項１記載の位置検出システム。
【請求項９】
同時に使用される複数の前記機器において、
それぞれの前記機器に搭載された前記磁気誘導コイルの共振周波数が異なるように設定されている請求項１記載の位置検出システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の位置検出システムと、
前記機器に搭載された誘導用磁石と、
前記誘導用磁石に対して作用させる誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生手段と、
前記誘導用磁界の方向を制御する誘導用磁界方向制御手段と、を備える誘導システム。
【請求項１１】
前記誘導用磁界発生手段が、相互に直交する方向に対向配置される３対の電磁石を備え、
前記電磁石の内側に被検者を配置可能な空間が設けられるとともに、
前記被検者を配置可能な空間の周囲に、前記駆動コイルおよび前記磁界センサが配置されている請求項１０記載の誘導システム。
【請求項１２】
前記機器の外面に、前記機器の長手軸周りの回転力を長手軸方向の推進力に変換する螺旋部が備えられている請求項１０記載の誘導システム。
【請求項１３】
前記機器がカプセル型医療装置である請求項１記載の位置検出システム。
【請求項１４】
磁気誘導コイルを搭載した機器と、
交番磁界を発生する駆動コイルと、
前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を受けて発生した誘導磁界を検出する複数の磁界センサと、
前記磁気誘導コイルの共振周波数に基づいた位置算出用周波数を求める周波数決定部と、
前記位置算出用周波数から離れた第２周波数において前記交番磁界および前記誘導磁界を印加した際の前記磁界センサの出力に基づいて、前記位置算出用周波数における測定基準値を求める測定基準値算出手段と、
前記位置算出用周波数において前記交番磁界および前記誘導磁界を印加した際の前記磁界センサの出力と、前記測定基準値との差分に基づいて、前記機器の位置および向きの少なくとも一方を算出する位置解析手段と、
を備える位置検出システム。
【請求項１５】
前記位置算出用周波数が、異なる２つの周波数である請求項１４記載の位置検出システム。
【請求項１６】
前記周波数決定部が、前記磁気誘導コイルの共振周波数の情報を予め取得することにより、前記位置算出用周波数を決定する請求項１４記載の位置検出システム。
【請求項１７】
前記周波数決定部が、前記磁気誘導コイルの共振周波数の変化を検出し、その変化に基づいて前記位置算出用周波数を決定する請求項１４記載の位置検出システム。
【請求項１８】
前記駆動コイルと前記磁界センサとが別体で構成されている請求項１４記載の位置検出システム。
【請求項１９】
複数の前記磁界センサが一体に配置されている請求項１４記載の位置検出システム。
【請求項２０】
同時に使用される複数の前記機器において、
それぞれの前記機器に搭載された前記磁気誘導コイルの共振周波数が異なるように設定されている請求項１４の位置検出システム。
【請求項２１】
前記機器がカプセル型医療装置である請求項１４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、位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療装置のうちのカプセル型医療装置は、被検者等の被検体に飲み込ませて体腔管路内を通過させ、目的位置の体腔管路内における画像の取得が可能な飲み込み型の医療装置である。上記カプセル型医療装置は、上記医療行為が可能な、例えば、画像取得が可能なＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を備えて構成され、体腔管路内の目的部位で画像取得を行うものである。【０００３】
しかしながら、上記カプセル型医療装置は、体腔管路内を誘導しなければ目的部位まで到達できず、誘導するためにはカプセル型医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出する必要があった。
そのため、目視にて位置を確認できない所（体腔管路内など）へ誘導されたカプセル型医療装置などの位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】国際公開第２００４／０１４２２５号パンフレット
【特許文献２】米国特許第７０２６９２７号明細書
【発明の開示】
【０００４】
上述の特許文献１においては、交流電源が接続されたＬＣ共振回路を含む磁界発生回路を搭載したカプセル型医療装置と、カプセル型医療装置の外部に配置されるとともに磁界発生回路から発せられた磁界を検出する検出装置と、を用いるカプセル型医療装置の位置検出技術が開示されている。この技術によれば、交流電源により供給された交流電力に基づいて、磁界発生回路は外部に向けて磁界を発することができる。そして、この磁界を検出装置が検出することによりカプセル型医療装置の位置を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、上述の位置を検出する技術においては、カプセル型医療装置内に交流電源が接続されたＬＣ共振回路を有する磁界発生回路が搭載されている。そのため、カプセル型医療装置を小型化しにくく、被験者等が飲み込みやすいサイズのカプセル型医療装置を実現することが難しいという問題があった。一方、カプセル型医療装置を小型化すると、上記交流電源も小型化されることにより、磁界発生回路に供給できる電力が制限される。すると、磁界発生回路から発せられる磁界の強度が弱くなり、カプセル型医療装置の位置検出が難しくなるという問題があった。また、交流電源の寿命が短くなるため、カプセル型医療装置の寿命も短くなるという問題があった。
【０００６】
また、磁気誘導コイルおよびコンデンサのみから構成されたＬＣ共振回路が内蔵されたカプセル型医療装置と、体外に配置されるとともに磁気誘導コイルに誘導起電力を発生させる駆動コイルと、外部に配置されるとともに誘導磁界を検出する複数の磁界センサと、を用いるカプセル型医療装置の位置検出技術も知られている。
この技術によれば、まず、駆動コイルにより誘起された誘導起電力により、ＬＣ共振回路の磁気誘導コイルは誘導磁界を発生する。そして、磁界センサが発生した誘導磁界を検出することによりカプセル型医療装置の位置を検出できる。つまり、この技術によれば、カプセル型医療装置内に交流電源を搭載することなくカプセル型医療装置の位置を検出することができるため、カプセル型医療装置を小型化しやすいとともに、位置検出の容易化、長寿命化を図ることができた。
この際、駆動コイルは、ＬＣ共振回路に対して、ＬＣ共振回路の共振周波数前後の異なる２つの周波数を有する交番磁界を作用させている。
【０００７】
しかしながら、上述の位置検出技術においては、磁界センサは駆動コイルが発生する駆動磁界と磁気誘導コイルが形成する誘導磁界とを同時に検出するため、そのままでは誘導磁界が駆動磁界に埋もれてしまい、カプセル型医療装置の位置検出が困難となっていた。
【０００８】
一方、同時に検出された駆動磁界および誘導磁界から駆動磁界のみを取り除くため、磁気誘導コイルが検出範囲にない状態で駆動コイルの駆動磁界のみを予め測定（キャリブレーション測定）し、測定した駆動磁界を、同時に検出された駆動磁界および誘導磁界から差分することで、誘導磁界を算出できることが知られている。
なお、キャリブレーション測定する駆動磁界の周波数は、カプセル型医療装置の位置検出の際に用いられる駆動磁界の周波数と同一であることが必要である。
しかしながら、上述の方法では、カプセル型医療装置の位置検出前に、必ず使用する駆動磁界についてキャリブレーション測定をする必要があり、位置検出に手間がかかるという問題があった。
【０００９】
また、駆動磁界の周波数はＬＣ共振回路の共振周波数に基づいて定められている。この共振周波数は、ＬＣ共振回路を構成する磁気誘導コイルやコンデンサの特性のばらつきの影響を受ける。つまり、カプセル型医療装置の個体が異なると、それに搭載されたＬＣ共振回路の共振周波数が異なることとなり、個々のカプセル型医療装置ごとに駆動磁界のキャリブレーション測定を行う必要があった。
そのため、どのカプセル型医療装置を用いるか決まるまではキャリブレーション測定を行えないという問題があった。あるいは、カプセル型医療装置の位置検出に使用される可能性のある全ての駆動磁界の周波数についてキャリブレーション測定を行う必要があり、カプセル型医療装置の位置検出に手間がかかるという問題があった。
【００１０】
また、キャリブレーション測定を行った後は、駆動コイルと磁界センサとの位置関係を固定しておかねばならず、駆動コイルと磁界センサとの位置関係が変化してしまうと、カプセル型医療装置等の位置検出ができなくなってしまうという問題があった。
【００１１】
これらの課題に対して、駆動コイルを駆動する期間と駆動コイルの駆動を停止する期間の２通りの期間を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、駆動コイルを駆動する期間に磁気誘導コイルに誘導磁界を発生させ、その後駆動コイルの駆動を停止することにより、磁気誘導コイルからの誘導磁界のみを検出し、キャリブレーション測定なしで位置を検出する技術が開示されている。この技術によれば、駆動コイルの駆動を停止すると、駆動コイルの作る磁界がなくなる。一方で、駆動コイルの駆動を停止しても、しばらくの間は、磁気誘導コイルによる誘導磁場が維持されている。そして、この磁界を磁界センサが検出することにより、磁気誘導コイルの位置を検出することができる。
しかしながら、上述の駆動コイルの駆動を停止することにより位置を検出する技術においては、駆動コイルの駆動が停止している期間でしか位置を検出できないため、一定時間あたりの位置の検出の回数が減るという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、キャリブレーション測定を事前に行わなくてもよく、位置等の検出の手間を削減でき、位置の検出回数が減ることのない位置検出システムを提供することを目的とする。また、駆動コイルと磁界センサとの位置関係が変化しても、カプセル型医療装置等の位置検出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。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、磁気誘導コイルを搭載した機器と、交番磁界を発生する駆動コイルと、前記機器の作動範囲の外部に配置され、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を受けて発生した誘導磁界を検出する複数の磁界センサと、前記磁気誘導コイルの共振周波数に基づいた位置算出用周波数を求める周波数決定部と、前記位置算出用周波数において、前記複数の磁界センサの出力から、前記交番磁界に対して略直交する振幅成分および前記交番磁界と略同相の振幅成分の少なくとも一方を検出する振幅成分検出手段と、前記振幅成分に基づいて、前記機器の位置および向きの少なくとも一方を算出する位置解析手段と、を備える位置検出システムを提供する。
【００１４】
本発明によれば、複数の磁界センサから得られた磁界センサの出力から、振幅成分検出手段が交番磁界に対して略直交する位相または同位相における振幅成分を検出し、振幅成分に基づいて、位置解析手段が機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。つまり、振幅成分検出手段は、駆動コイルを停止することなく、駆動コイルおよび磁気誘導コイルからの磁界を受けた磁界センサの出力から、機器の位置および向きに係る情報のみを含み、駆動コイルの位置および向きに係る情報を含まない振幅成分を分離することができるため、複数の磁界センサに対して上記交番磁界のみを作用させた際の複数の磁界センサの出力を測定（キャリブレーション測定）することなく、また、一定時間あたりの位置の検出の回数が減ることなく、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。
【００１５】
磁気誘導コイルは、上記交番磁界により誘導磁界を発生するため、磁気誘導コイルに電源を付加する必要がない。そのため、機器の内部に搭載する構成要素数を減らすことができる。また、機器の位置検出に用いる磁界を発生するために、その内部に搭載された電源等を用いないため、機器の寿命が当該電源等の寿命の影響を受けることがない。
【００１６】
振幅成分検出手段により、磁界センサの出力から交番磁界と同位相の振幅成分を検出し、当該振幅成分に基づいて、位置解析手段が機器の位置等を算出することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記周波数決定部が、前記共振周波数の情報を予め取得することにより、前記位置算出用周波数を決定することが望ましい。
本発明によれば、位置算出用周波数決定部が予め共振周波数を取得するため、位置算出用周波数を含む周波数帯域にわたって交番磁界の周波数をスイープさせる必要がなくなり、機器の位置および向きの少なくとも一方の計算に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
上記発明においては、前記周波数決定部が、前記共振周波数の変化を検出し、その変化に基づいて前記位置算出用周波数を決定することが望ましい。
本発明によれば、位置算出用周波数決定部が磁気誘導コイルの共振周波数の変化を検出できるため、常に共振周波数と位置算出用周波数との関係を一定に保つことができる。例えば、磁気誘導コイルの温度が変化したことにより共振周波数が変化した場合においても、位置算出用周波数決定部が共振周波数の変化を検出できるため、常に共振周波数において、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出することができる。
【００１９】
上記発明においては、前記振幅成分検出手段が、フーリエ変換を用いて検出した前記振幅成分に基づいて前記機器の位置および向きの少なくとも一方を繰り返し算出する際に、前記フーリエ変換の開始タイミングと、前記駆動コイルが発生する前記交番磁界の位相との間のずれを一定として前記フーリエ変換を行なうことが望ましい。
本発明によれば、振幅成分検出手段における振幅成分の検出にフーリエ変換を用いることにより、振幅成分をより早くかつ正確に検出することができる。
また、フーリエ変換の開始タイミングと、上記交番磁界の位相との相対関係を一定に保つことにより、上記位置および向きの少なくとも一方の算出におけるばらつきを抑えることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記駆動コイルと前記磁界センサとが別体で構成されることが望ましい。
本発明によれば、駆動コイルと磁界センサとが別体で構成されているため、駆動コイルと磁界センサとを別々に移動させることができる。
【００２１】
上記発明においては、複数の前記磁界センサが一体に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、複数の磁界センサが一体に配置されているため、各磁界センサの相対位置関係が固定される。
【００２２】
上記発明においては、前記駆動コイルと前記磁気誘導コイルとの相対位置に応じて、前記駆動コイルが発生する前記交番磁界の向きおよび強さの少なくとも一方を変化させる駆動コイルドライバを備えることが望ましい。
本発明によれば、駆動コイルドライバが、駆動コイルと磁気誘導コイルとの相対位置に応じて、駆動コイルが発生する交番磁界の向きおよび強さの少なくとも一方を変化させるため、磁気誘導コイルから誘導磁界を確実に発生させることができる。
つまり、駆動コイルが発生する交番磁界の向きと磁気誘導コイルの向きとの相対関係が、磁気誘導コイルから誘導磁界を発生させにくい相対関係となることを防止できる。
【００２３】
上記発明においては、前記駆動コイルと前記磁界センサとが、前記作動範囲に配置された被験者に固定されていることが望ましい。
本発明によれば、駆動コイルと磁界センサとが被験者に固定されることにより、例えば、被験者が移動しても機器の位置および向きの少なくとも一方を検出し続けることができる。
【００２４】
上記発明においては、同時に使用される複数の前記機器において、
それぞれの前記機器に搭載された前記磁気誘導コイルの共振周波数が異なるように設定されていることが望ましい。
本発明によれば、複数の機器を備えるとともに、それぞれに搭載された磁気誘導コイルにおける共振周波数が異なるため、複数の機器の位置および向きを同時に検出することができる。
【００２５】
本発明は、上記本発明の位置検出システムと、前記機器に搭載された誘導用磁石と、前記誘導用磁石に対して作用させる誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生手段と、前記誘導用磁界の方向を制御する誘導用磁界方向制御手段と、を備える誘導システムを提供する。
本発明によれば、本発明の位置検出システムにより機器の位置等を求めるとともに、誘導用磁界発生手段および誘導用磁界方向制御手段により機器を所定の位置へ誘導することができる。
【００２６】
上記発明においては、前記誘導用磁界発生手段が、相互に直交する方向に対向配置される３対の電磁石を備え、前記電磁石の内側に被検者を配置可能な空間が設けられるとともに、前記被検者を配置可能な空間の周囲に、前記駆動コイルおよび前記磁界センサが配置されていることが望ましい。
本発明によれば、被検者に投入された機器は、その位置が検出されるとともに所定の位置へ誘導される。
【００２７】
上記発明においては、前記機器の外面に、前記機器の長手軸周りの回転力を長手軸方向の推進力に変換する螺旋部が備えられていることが望ましい。
本発明によれば、機器は、その長手軸線周りに回転し、螺旋部の働きにより長手軸方向へ進む。
【００２８】
上記発明においては、前記機器がカプセル型医療装置であることが望ましい。
本発明によれば、機器がカプセル型医療装置であるため、機器を被験者の体内に投入し、体内において医療行為を行うことができる。
【００２９】
本発明は、磁気誘導コイルを搭載した機器と、交番磁界を発生する駆動コイルと、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を受けて発生した誘導磁界を検出する複数の磁界センサと、前記磁気誘導コイルの共振周波数に基づいた位置算出用周波数を求める周波数決定部と、前記位置算出用周波数から離れた第２周波数において前記交番磁界および前記誘導磁界を印加した際の前記磁界センサの出力に基づいて、前記位置算出用周波数における測定基準値を求める測定基準値算出手段と、前記位置算出用周波数において前記交番磁界および前記誘導磁界を印加した際の前記磁界センサの出力と、前記測定基準値との差分に基づいて、前記機器の位置および向きの少なくとも一方を算出する位置解析手段と、を備える位置検出システムを提供する。
【００３０】
本発明によれば、測定基準値算出手段が、位置算出用周波数および第２周波数における磁界センサの出力値に基づいて、位置算出用周波数における測定基準値を求め、位置解析手段が、交番磁界および誘導磁界が磁界センサに作用した際の磁界センサ出力値と測定基準値との差分に基づいて、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。つまり、位置算出用周波数における測定基準値を求めることにより、交番磁界および誘導磁界が磁界センサに作用した際の磁界センサ出力値から誘導磁界に係る出力値を抽出することができ、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。
そのため、複数の磁界センサに対して上記交番磁界のみを作用させた際の複数の磁界センサの出力を測定（キャリブレーション測定）することなく、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出でき、機器の位置検出を行うことができる。
【００３１】
磁気誘導コイルは、上記交番磁界により誘導磁界を発生させるため、磁気誘導コイルに電源を付加する必要がない。そのため、機器の内部に搭載する構成要素数を減らすことができる。また、機器の位置検出に用いる磁界を発生させるために、その内部に搭載された電源等を用いないため、機器の寿命が当該電源等の寿命の影響を受けることがない。
【００３２】
上記発明においては、前記位置算出用周波数が、異なる２つの周波数であることが望ましい。
本発明によれば、第１周波数が周波数の異なる２つの位置算出用周波数であるため、これら２つの位置算出用周波数における振幅成分を含む磁界センサの出力値を用いることで、１つの周波数における出力値を用いる場合と比較して、測定値の誤差をキャンセルすることができ、算出される機器の位置等の精度を向上できる。
【００３３】
上記発明においては、前記位置算出用周波数決定部が、前記磁気誘導コイルの共振周波数の情報を予め取得することにより、前記位置算出用周波数を決定することが望ましい。
本発明によれば、位置算出用周波数決定部が予め共振周波数を取得するため、位置算出用周波数を決定しやすくできる。
【００３４】
上記発明においては、前記位置算出用周波数決定部が、前記磁気誘導コイルの共振周波数の変化を検出し、その変化に基づいて前記位置算出用周波数を決定することが望ましい。
本発明によれば、位置算出用周波数決定部が磁気誘導コイルの共振周波数の変化を検出できるため、常に共振周波数と位置算出用周波数との関係を一定に保つことができる。
【００３５】
上記発明においては、前記駆動コイルと前記磁気センサとが別体で構成されていることが望ましい。
本発明によれば、駆動コイルと磁気センサとが別体で構成されているため、駆動コイルと磁気センサとを別々に移動させることができる。
【００３６】
上記発明においては、複数の前記磁気センサが一体に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、複数の磁気センサが一体に配置されているため、各磁気センサの相対位置関係が固定される。
【００３７】
上記発明においては、同時に使用される複数の前記機器において、それぞれの前記機器に搭載された前記磁気誘導コイルの共振周波数が異なるように設定されていることが望ましい。
本発明によれば、複数の機器を備えるとともに、それぞれに搭載された磁気誘導コイルにおける共振周波数が異なるため、複数の機器の位置および向きを同時に検出することができる。
【００３８】
上記発明においては、前記機器がカプセル型医療装置であることが望ましい。
本発明によれば、機器がカプセル型医療装置であるため、機器を被験者の体内に投入し、体内において医療行為を行うことができる。
【００３９】
本発明の第１の位置検出システムによれば、振幅成分検出手段が振幅成分を検出し、その振幅成分に基づいて、位置解析手段が機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。そのため、複数の磁界センサに対して上記交番磁界のみを作用させた際の複数の磁界センサの出力を測定（キャリブレーション測定）することなく、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出でき、位置等の検出の手間を削減できるという効果を奏する。
【００４０】
本発明の第２の位置検出システムによれば、測定基準値算出手段が、位置算出用周波数における測定基準値を求め、位置解析手段が、交番磁界および誘導磁界が磁界センサに作用した際の磁界センサ出力値と測定基準値との差分に基づいて、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。そのため、複数の磁界センサに対して上記交番磁界のみを作用させた際の複数の磁界センサの出力を測定（キャリブレーション測定）することなく、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出でき、位置等の検出の手間を削減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置検出システムの全体構成を説明する概略図である。
【図２】図１の位置検出システムの外観を示す斜視図である。
【図３】図１のカプセル型内視鏡システムの断面を示す概略図である。
【図４】図１のセンスコイル受信回路の回路構成を示す概略図である。
【図５】図１のカプセル型内視鏡の構成を示す概略図である。
【図６】図１の位置検出装置の概略を説明するブロック図である。
【図７】図６の振幅成分検出部により分離された交流電圧の実部と虚部との関係を示した図である。
【図８】図７におけるドライブコイル、ＬＣ共振回路およびセンスコイルの相対位置関係を示す図である。
【図９】図７におけるドライブコイル、ＬＣ共振回路およびセンスコイルの相対位置関係を示す図である。
【図１０】図７におけるドライブコイル、ＬＣ共振回路およびセンスコイルの相対位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック線図である。
【図１２】図１１のドライブコイルを備えたドライブコイルユニットおよびセンスコイルの位置関係を説明する図である。
【図１３】図１２のドライブコイルユニットの構成の概略を説明する図である。
【図１４】ドライブコイルおよびセンスコイルの別な配置例を説明する図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック図である。
【図１６】図１５の位置検出システムの構成を説明する概略図である。
【図１７】図１５の磁気誘導装置を説明する概略図である。
【図１８Ａ】図１５の位置検出システムの構成を説明する概略図である。
【図１８Ｂ】図１５の位置検出システムを説明する全体構成を説明する概略図である。
【図１８Ｃ】図１５のカプセル型内視鏡の構成を説明する図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック図である。
【図２０】、図１９の位置検出システムの構成を説明する概略図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態に係る位置検出システムの全体構成を説明する図である。
【図２２】図２１の位置検出装置内の構成を説明するブロック線図である。
【図２３】図２１のセンスコイルから出力された交流電圧の周波数特性を示すグラフである。
【図２４】図２１のセンスコイルに交番磁界のみが作用した場合におけるセンスコイルの交流電圧周波数特性を示すグラフである。
【図２５】図２１のセンスコイルに誘導磁気のみが作用した場合におけるセンスコイルの交流電圧周波数特性を示すグラフである。
【図２６】第５の実施形態の変形例に係る位置検出システムの全体構成を説明する図である。
【図２７】図２６のセンスコイル受信回路の回路構成を説明する図である。
【図２８】図２６の位置検出装置の概略を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０  位置検出システム
２０  カプセル型内視鏡（機器、カプセル型医療装置）
５０  位置検出装置（振幅成分検出手段、位置解析手段）
５０Ａ  振幅成分検出部（振幅成分検出手段）
５０Ｂ  位置算出用周波数決定部（位置算出用周波数決定手段）
５０Ｃ  位置解析部（位置解析手段）
５１  ドライブコイル（駆動コイル）
５２  センスコイル（磁界センサ）
１５０，２５０  位置検出装置（振幅成分検出手段、位置算出用周波数決定手段、位置解析手段、駆動コイルドライバ）
４５０，５５０  位置検出装置（位置算出用周波数決定部、基準値算出用周波数決定手段，測定基準値算出手段，位置解析手段）
４５１  位置算出用周波数決定部
４５２  基準値算出用周波数決定部（基準値算出用周波数決定手段）
４５３  測定基準値算出部（測定基準値算出手段）
４５４  位置解析部（位置解析手段）
２５０  位置検出装置（誘導用磁界方向制御手段）
７０１，７０２，７０３，７０４，７０５  電磁石（誘導用磁界発生手段）
ｆＨ，ｆＬ  位置算出用周波数
ｆ１  基準値算出用周波数（第２周波数）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る位置検出システムについて図１から図１０を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る位置検出システムの全体構成を説明する概略図である。図２は、図１の位置検出システムの外観を示す斜視図である。
位置検出システム１０は、図１および図２に示すように、被検者１の口部または肛門から体腔内に投入されるカプセル型医療装置であって、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信するカプセル型内視鏡（機器、カプセル型医療装置）２０と、カプセル型内視鏡２０の位置を検出する位置検出装置（振幅成分検出手段、位置解析手段）５０と、から概略構成されている。なお、カプセル型医療装置は上述のカプセル型内視鏡に限られることなく、体腔内の所定位置において薬剤を散布したり、体液等のサンプルあるいは生体情報を取得したりするカプセル型医療装置などであっても構わない。【００４４】
位置検出装置５０には、図１に示すように、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイルに誘導磁界を発生させるドライブコイル（駆動コイル）５１や、磁気誘導コイルで発生した誘導磁界を検知するセンスコイル（磁界センサ）５２などが電気的に接続されている。位置検出装置５０は、センスコイル５２が検知した誘導磁界に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置を演算するとともにドライブコイル５１により形成される交番磁界を制御している。【００４５】
また、位置検出装置５０には、センスコイル５２から出力された交流電圧（磁界センサの出力）と略直交する振幅成分である交流電圧の虚部、および位相が略同相の振幅成分である交流電圧の実部の少なくとも一方を分離することにより振幅成分を検出する振幅成分検出部（振幅成分検出手段）５０Ａと、カプセル型内視鏡２０の位置算出用の周波数を決定する位置算出用周波数決定部（位置算出用周波数決定手段）５０Ｂと、振幅成分に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置および向きの少なくとも一方を算出する位置解析部（位置解析手段）５０Ｃと、が設けられている。【００４６】
位置検出装置５０からドライブコイル５１までの間には、位置検出装置５０からの出力に基づき交流電流を発生させる正弦波発生回路５３と、位置検出装置５０からの出力に基づき正弦波発生回路５３から入力された交流電流を増幅するドライブコイルドライバ５４と、位置検出装置５０からの出力に基づき選択されたドライブコイル５１に交流電流を供給するドライブコイルセレクタ５５と、が配置されている。
センスコイル５２から位置検出装置５０までの間には、センスコイルセレクタ５６と、センスコイル受信回路５７とが配置されている。ここでセンスコイルセレクタ５６は、位置検出装置５０からの出力に基づき複数のセンスコイル５２のうち特定のセンスコイル５２から出力されたカプセル型内視鏡２０の位置情報などを含んだ交流電流を選択する。また、センスコイル受信回路５７は、センスコイルセレクタ５６を通過した上記交流電流から交流電圧の振幅値を抽出し位置検出装置５０へ出力する。【００４７】
図３は、図１のカプセル型内視鏡システムの断面を示す概略図である。
ここで、ドライブコイル５１は、図１および図３に示すように、被験者１がその内部に横たわる略直方体形状の作動空間の上方（Ｚ軸の正方向側）の四隅に斜めに配置されている。またドライブコイル５１は略三角形状のコイルとして形成されている。このように、ドライブコイル５１を上方に配置することにより、ドライブコイル５１と被検者１との干渉を防止できる。
なお、ドライブコイル５１は、上述のように略三角形状のコイルであってもよいし、円形状など、さまざまな形状のコイルを用いることができる。【００４８】
また、センスコイル５２は空芯コイルとして形成されているとともに、カプセル型内視鏡２０の作動空間を介してドライブコイル５１と対向する位置およびＹ軸方向に互いに対向しあう位置に配置された３つの平面形状のコイル支持部５８により支持されている。１つのコイル支持部５８には、９個のセンスコイル５２がマトリクス状に配置されていて、位置検出装置５０全体には２７個のセンスコイル５２が備えられている。【００４９】
図４は、図１のセンスコイル受信回路５７の回路構成を示す概略図である。
センスコイル受信回路５７は、図４に示すように、入力されたカプセル型内視鏡２０の位置情報を含む交流電圧に含まれる高周波成分および低周波成分を取り除くバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１と、高周波成分および低周波成分を取り除いた上記交流電圧を増幅するアンプ（ＡＭＰ）６２と、上記交流電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６４と、デジタル化された振幅値を一時的に格納するメモリ６５とから構成されている。【００５０】
バンドパスフィルタ６１は、センスコイル５２から延びる一対の配線６６Ａにそれぞれ配置され、バンドパスフィルタ６１から出力された上記交流電圧は、一つのアンプ６２に入力されるようになっている。メモリ６５は、９つのセンスコイル５２から得られた振幅値を一時的に格納し、格納した振幅値を位置検出装置５０へ出力している。
なお、検出される交流電圧の波形は、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイル４２の有無、位置により、ドライブコイル５１に付加される波形に対する位相が変化する。この位相変化をロックインアンプなどで検出してもかまわない。【００５１】
図５は、図１のカプセル型内視鏡２０の構成を示す概略図である。
カプセル型内視鏡２０は、図５に示すように、その内部に各種の機器を収納する外装２１と、被検者の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部３０と、撮像部３０を駆動する電池３９と、前述したドライブコイル５１により誘導磁界を発生させる誘導磁界発生部４０と、から概略構成されている。【００５２】
外装２１は、カプセル型内視鏡２０の回転軸（長手軸）Ｒを中心軸とする赤外線を透過する円筒形状のカプセル本体（以下、単に本体と略記）２２と、本体２２の前端を覆う透明で半球形状の先端部２３と、本体の後端を覆う半球形状の後端部２４とから形成され、水密構造で密閉されたカプセル容器を形成している。【００５３】
撮像部３０は、回転軸Ｒに対して略垂直に配置された基板３６Ａと、基板３６Ａの先端部２３側の面に配置されたイメージセンサ３１と、被検者の体腔内管路の内壁面の画像をイメージセンサ３１に結像させるレンズ群３２と、体腔内管路の内壁面を照明するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）３３と、基板３６Ａの後端部２４側の面に配置された信号処理部３４と、画像信号を画像表示装置８０に発信する無線素子３５とから概略構成されている。【００５４】
信号処理部３４は、基板３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄおよびフレキシブル基板３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを介して電池３９に電気的に接続されているとともに、基板３６Ａを介してイメージセンサ３１と電気的に接続され、基板３６Ａ、フレキシブル基板３７Ａおよび支持部材３８を介してＬＥＤ３３と電気的に接続されている。また、信号処理部３４は、イメージセンサ３１が取得した画像信号を圧縮して一時的に格納（メモリ）し、圧縮した画像信号を無線素子３５から外部に送信するとともに、後述するスイッチ部４６からの信号に基づきイメージセンサ３１およびＬＥＤ３３のオンオフを制御している。【００５５】
イメージセンサ３１は、先端部２３およびレンズ群３２を介して結像された画像を電気信号（画像信号）に変換して信号処理部３４へ出力している。このイメージセンサ３１としては、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤを用いることができる。
また、ＬＥＤ３３は基板３６Ａより先端部２３側に配置された支持部材３８に、回転軸Ｒを中心として周方向に間隔をあけて複数配置されている。【００５６】
信号処理部３４の後端部２４側には、スイッチ部４６が基板３６Ｂ上に配置されている。スイッチ部４６の後端部２４側には、電池３９が基板３６Ｃ，３６Ｄに挟まれて配置されている。電池３９の後端部２４側には、無線素子３５が基板３６Ｄ上に配置されている。
スイッチ部４６は赤外線センサ４７を有し、基板３６Ａ，３６Ｂおよびフレキシブル基板３７Ａを介して信号処理部３４と電気的に接続されているとともに、基板３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄおよびフレキシブル基板３７Ｂ，３７Ｃを介して電池３９と電気的に接続されている。
また、スイッチ部４６は回転軸Ｒを中心として周方向に等間隔に複数配置されるとともに、赤外線センサ４７が直径方向外側に面するように配置されている。本実施形態においては、スイッチ部４６が４つ配置されている例を説明するが、スイッチ部４６の数は４つに限られることなく、その個数がいくつであってもよい。【００５７】
無線素子３５の後端部２４側には誘導磁界発生部４０が配置されている。誘導磁界発生部４０は、中心軸が回転軸Ｒと略一致する円柱形状に形成されたフェライトからなる芯部材４１と、芯部材４１の外周部に配置された磁気誘導コイル４２と、磁気誘導コイル４２と電気的に接続されたコンデンサ（図示せず）とを有する。ここで、磁気誘導コイル４２とコンデンサは、ＬＣ共振回路（回路）４３を形成している。
なお、芯部材４１は、上述したフェライトの他、鉄やパーマロイ、ニッケルなどの材質を用いてもよい。【００５８】
次に、上記の構成からなる位置検出システム１０の作用について説明する。
まず、位置検出システム１０の作用の概要について説明する。
カプセル型内視鏡２０は、図１および図２に示すように、位置検出装置５０に横臥した被検者１の口部または肛門から体腔に投入される。投入されたカプセル型内視鏡２０は、位置検出装置５０によりその位置が検出される。カプセル型内視鏡２０は、患部近傍において体腔内管路の内壁面を撮像して、撮像した体腔内管路の内壁面のデータおよび患部近傍のデータを画像表示装置（図示せず）に送信する。【００５９】
次に、本実施形態の特徴である位置検出装置５０の作用について説明する。
位置検出装置５０においては、図１に示すように、まず、正弦波発生回路５３が位置検出装置５０からの出力に基づき交流電流を発生し、交流電流はドライブコイルドライバ５４へ出力される。発生される交流電流の周波数は数ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの範囲内の周波数であり、後述する共振周波数を含むように、時間に応じて周波数が上述の範囲内で変化（スイープ）している。なお、スイープする範囲は上述する範囲に限られることなく、より狭い範囲であってもよいし、より広い範囲であってもよく、特に限定されるものではない。【００６０】
また、常にスイープを行うのではなく、まずスイープを行って測定周波数を決定し、その後、周波数を測定周波数に固定して測定するようにしても構わない。これにより測定速度を向上させることができる。さらには、周期的にスイープを行って測定周波数を再度決定するようにしても構わない。これらにより、温度特性による共振周波数の変化にも対応することができる。【００６１】
交流電流は、ドライブコイルドライバ５４において位置検出装置５０の指示に基づき増幅され、ドライブコイルセレクタ５５へ出力される。増幅された交流電流は、ドライブコイルセレクタ５５において位置検出装置５０により選択されたドライブコイル５１へ供給される。そしてドライブコイル５１に供給された交流電流は、カプセル型内視鏡２０の作動空間に交番磁界を形成する。【００６２】
交番磁界内に位置するカプセル型内視鏡２０の磁気誘導コイル４２には、交番磁界により誘導起電力が発生して誘導電流が流れる。磁気誘導コイル４２に誘導電流が流れると、誘導電流により誘導磁界が形成される。
また、磁気誘導コイル４２はコンデンサとともにＬＣ共振回路４３を形成しているので、交番磁界の周期がＬＣ共振回路４３の共振周波数と一致すると、ＬＣ共振回路４３（磁気誘導コイル４２）に流れる誘導電流は大きくなり、形成される誘導磁界も強くなる。さらに、磁気誘導コイル４２の中心には、誘電性フェライトからなる芯部材４１が配置されているので、誘導磁界が芯部材４１に集められやすく、形成される誘導磁界は更に強くなる。また、誘電性フェライトは、鉄、ニッケル、コバルトなどの磁性材料で代用することができ、それらの合金、フェライトなども使用することができる。【００６３】
上記誘導磁界はセンスコイル５２に誘導起電力を発生させ、カプセル型内視鏡２０の位置情報などを含んだ交流電圧（磁気情報）がセンスコイル５２に発生する。この交流電圧は、センスコイルセレクタ５６を介してセンスコイル受信回路５７に入力され、デジタル信号化される。
センスコイル受信回路５７に入力された上記交流電圧は、図４に示すように、まずバンドパスフィルタ６１により高周波成分および低周波成分が取り除かれ、アンプ６２により増幅される。このようにして不要な成分が取り除かれた交流電圧は、Ａ／Ｄ変換器６４によりデジタル信号化され、メモリ６５に格納される。
メモリ６５は、例えば正弦波発生回路５３で発生される正弦波信号をＬＣ共振回路４３の共振周波数付近でスイープさせた１周期分に対応する振幅値を格納し、１周期分の振幅値をまとめて位置検出装置５０へ出力している。【００６４】
図６は、図１の位置検出装置５０の概略を説明するブロック図である。
位置検出装置５０に入力された交流電圧は、図６に示すように、振幅成分検出部５０Ａに入力される。振幅成分検出部５０Ａは、交番磁界から交番磁界と同位相の交流電圧の実部と、交番磁界と略直交する交流電圧の虚部とを分離する。分離された交流電圧の虚部および実部の少なくとも一方は、振幅成分検出部５０Ａから位置算出用周波数決定部５０Ｂ、位置解析部５０Ｃに入力される。【００６５】
振幅成分検出部５０Ａにおける交番磁界の実部と虚部との分離には、フーリエ変換が用いられている。このフーリエ変換の開始のタイミングは、ドライブコイル５１が発生する交番磁界の位相とのズレが一定になるように制御されている。フーリエ変換を用いて交番磁界の実部と虚部とを分離することにより、交番磁界の虚部および実部の少なくとも一方をより速くかつ正確に検出することができる。また、フーリエ変換の開始タイミングと、交番磁界の位相との相対関係を一定に保つことにより、交番磁界の虚部および実部の少なくとも一方をより正確に検出することができる。【００６６】
なお、振幅成分検出部５０Ａには、フーリエ変換の代わりに、位相検波器またはロックインアンプの少なくとも一方が備えられていても構わない。位相検波器およびロックインアンプの少なくとも一方が振幅成分検出部５０Ａに備えられているため、振幅成分検出部５０Ａは複数のセンスコイル５２から得られた磁界センサの出力から交番磁界の虚部および実部の少なくとも一方を容易に検出することができる。【００６７】
図７は、振幅成分検出部５０Ａにより分離された交流電圧の実部と虚部との関係を示した図である。図７において、横軸は交番磁界の周波数であり、縦軸は共振回路４３に流れる交流電圧のゲイン変化（ｄＢｍ）および位相変化（ｄｅｇｒｅｅ）である。
図８，図９，図１０は、図７におけるドライブコイル５１、ＬＣ共振回路４３およびセンスコイル５２の相対位置関係を示す図である。【００６８】
図７において、交流電圧の実部の出力値曲線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３および虚部の出力値曲線Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３は、それぞれ、ドライブコイル５１、ＬＣ共振回路４３およびセンスコイル５２の相対位置関係が、図８，図９，図１０に示す位置関係となっているときの実部の出力値曲線および虚部の出力値曲線である。
実部の出力値曲線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、ドライブコイル５１およびＬＣ共振回路４３と、センスコイル５２との距離に応じて、大出力側へオフセットするとともに、共振周波数の近傍において極大値および極小値をとる。これら極大値と極小値との差も、ドライブコイル５１およびＬＣ共振回路４３と、センスコイル５２との距離に応じて変化する。
一方、虚部の出力値曲線Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３は、ドライブコイル５１およびＬＣ共振回路４３と、センスコイル５２との距離に関わらず、オフセットしない。また、虚部の出力値曲線Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３は、共振周波数において極小となり、その振幅は、ドライブコイル５１およびＬＣ共振回路４３と、センスコイル５２との距離に応じて変化する。【００６９】
位置算出用周波数決定部５０Ｂは、入力された交流電圧の虚部の出力曲線Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３の極小値を検出することで、ＬＣ共振回路４３における共振周波数を検出し、その共振周波数を位置算出用周波数として決定する。
位置解析部５０Ｃは、各センスコイル５２から入力された虚部の出力値曲線Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３の共振周波数における各振幅値を検出し、検出された各振幅値に基づいてＬＣ共振回路４３（カプセル型内視鏡２０）の位置および向きを算出、推定する。
あるいは、位置算出用周波数決定部５０Ｂにおいて、入力された交流電圧の実部の出力曲線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が極大値、極小値となる周波数を検出し、その周波数を位置算出用周波数として決定してもよい。この場合、位置解析部５０Ｃは、各センスコイル５２から入力された実部の出力値曲線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の位置算出用周波数における各振幅値を検出し、検出された各振幅値に基づいてＬＣ共振回路４３（カプセル型内視鏡２０）の位置および向きを算出、推定する。【００７０】
以後、カプセル型内視鏡２０の位置等を推定する場合には、上述の位置算出用周波数決定部５０Ｂが決定した位置算出用周波数によりカプセル型内視鏡２０の位置等を推定する。具体的には、ドライブコイル５１に位置算出用周波数の交流電流を供給し、その周波数の交番磁界を発生させ、カプセル型内視鏡２０の位置等を推定する。【００７１】
上述の位置検出システム１０によれば、振幅成分検出部５０Ａが交番磁界に対して位相が略直交する振幅成分および位相が略等しい振幅成分の少なくとも一方を検出し、位置解析部５０Ｃが振幅成分に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置等を算出できる。
つまり、振幅成分検出部５０Ａは、ドライブコイル５１およびＬＣ共振回路４３により形成された磁界を受けたセンスコイル５２の出力から、カプセル型内視鏡２０の位置等に係る情報のみを含み、ドライブコイル５１の位置等に係る情報を含まない振幅成分を分離することができるため、キャリブレーション測定をすることなく、カプセル型内視鏡２０の位置および向きの少なくとも一方を算出できる。【００７２】
ＬＣ共振回路４３は、上記交番磁界により誘導磁界を発生するため、ＬＣ共振回路４３に電源を付加する必要がない。そのため、カプセル型内視鏡２０の内部に搭載する構成要素数を減らすことができる。また、カプセル型内視鏡２０の位置検出に用いる誘導磁界を発生するために、その内部に搭載された電源等を用いないため、カプセル型内視鏡２０の寿命が当該電源等の寿命の影響を受けることがない。【００７３】
なお、上述のように、カプセル型内視鏡２０の位置および向きの少なくとも一方を算出に用いる交番磁界の周波数（位置算出用周波数）を求める際に、カプセル型内視鏡２０の位置および向きを求める時に同時に、交番磁界の周波数をスイープさせて位置算出用周波数を求めてもよいし、位置および向きの測定前に予め位置算出用周波数を求めてもよいし、あるいは、予め求められた位置算出用周波数をカプセル型内視鏡２０等に記載し、この記載された位置算出用周波数を用いてもよい。
このようにすることで、位置算出用周波数決定部５０Ｂが予め共振周波数を取得するため、位置算出用周波数を含む周波数帯域にわたって交番磁界の周波数をスイープさせる必要がなくなり、機器の位置および向きの少なくとも一方の計算に要する時間を短縮することができる。【００７４】
また、上述のように、一のカプセル型内視鏡２０に対して用いる位置算出用周波数が決定されたら、その位置算出用周波数を使用し続けてもよいし、ＬＣ共振回路４３の共振周波数を監視し、共振周波数が変化した場合には、その変化した共振周波数に基づいて新たな位置算出用周波数を決定してもよい。
このようにすることで、例えば、磁気誘導コイル４２の温度が変化したことにより共振周波数が変化した場合においても、位置算出用周波数決定部５０Ｂが共振周波数の変化を検出できるため、常に共振周波数において、機器の位置および向きの少なくとも一方を算出することができる。そのため、算出される機器の位置および向きの精度を維持することができる。【００７５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。
本実施の形態の位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、位置検出装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１１から図１３を用いて位置検出装置周辺のみを説明し、カプセル型内視鏡等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック線図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。【００７６】
位置検出システム１１０は、図１１に示すように、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信するカプセル型内視鏡２０と、カプセル型内視鏡２０の位置を検出する位置検出装置１５０（振幅成分検出手段、位置算出用周波数決定手段、位置解析手段、駆動コイルドライバ）と、から概略構成されている。【００７７】
位置検出装置１５０には、図１１に示すように、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイルに誘導磁界を発生させるドライブコイル５１と、磁気誘導コイルで発生した誘導磁界を検出するセンスコイル５２と、ドライブコイル５１およびセンスコイル５２の相対位置を変更させる相対位置変更部１６１と、相対位置を測定する相対位置測定部１６２と、が電気的に接続されている。
位置検出装置１５０は、センスコイル５２が検知した誘導磁界に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置等を演算するとともに、ドライブコイル５１により形成される交番磁界を制御する。【００７８】
位置検出装置１５０からドライブコイル５１までの間には、位置検出装置１５０からの出力に基づき交流電流を発生させる信号発生回路５３と、位置検出装置１５０からの出力に基づき信号発生回路５３から入力された交流電流を増幅するドライブコイルドライバ５４と、が配置されている。【００７９】
また、位置検出装置１５０からドライブコイル５１までの間には相対位置変更部１６１が配置され、相対位置変更部１６１から位置検出装置１５０までの間には相対位置測定部１６２が配置されている。位置検出装置１５０の出力は相対位置変更部１６１を介して後述するドライブコイルユニットに入力するように配置されている。ドライブコイル５１とセンスコイル５２との相対位置情報は、ドライブコイルユニットから相対位置変更部１６１を介して相対位置測定部１６２に取得され、取得された情報は位置検出装置１５０に入力するように構成されている。【００８０】
図１２は、図１１のドライブコイル５１を備えたドライブコイルユニットおよびセンスコイル５２の位置関係を説明する図である。
位置検出装置１５０には、略球状に形成された外枠１７１Ａおよび内枠１７１Ｂからなる枠部１７１と、外枠１７１Ａおよび内枠１７１Ｂとの間を移動可能に配置されたドライブコイルユニット１５１と、内枠１７１Ｂの内面に配置されたセンスコイル５２とが、図１２に示すように配置されている。
【００８１】
図１３は、図１２のドライブコイルユニット１５１の構成の概略を説明する図である。
ドライブコイルユニット１５１は、図１３に示すように、略直方体状の筐体１５２と、筐体１５２の外枠１７１Ａおよび内枠１７１Ｂに対向するそれぞれの面の四隅に配置された球体部１５３と、ドライブコイル５１と、ドライブコイルユニット１５１の進行方向を制御する方向転換部１５５と、ドライブコイルユニット１５１とドライブコイルドライバ５４および相対位置変更部１６１とを電気的に接続する紐状の接続部１５６と、から概略構成されている。
方向転換部１５５は、外枠１７１Ａに対向する面に突出して配置された駆動体１５７と、駆動体１５７を回転制御するモータ１５８と、モータ１５８を駆動制御するモータ回路１５９とから概略構成されている。【００８２】
上記の構成からなる位置検出システム１１０におけるカプセル型内視鏡２０の位置等の検出方法は、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
位置検出装置１５０は、センスコイル５２から出力された交流電圧の振幅が小さくなると、相対位置変更部１６１に対して、ドライブコイルユニット１５１の位置を変更する信号を出力する。相対位置変更部１６１は、方向転換部１５５に対して制御信号を出力し、ドライブコイルユニット１５１を所定方向に移動させる。
【００８３】
上記の位置検出システム１１０によれば、ドライブコイル５１とセンスコイル５２とが別体で構成され、ドライブコイル５１はドライブコイルユニット１５１に搭載されているため、ドライブコイル５１とセンスコイル５２とを別々に移動させることができる。【００８４】
位置検出装置１５０はドライブコイル５１とＬＣ共振回路４３との相対位置に応じて変化するセンスコイル５２からの出力に基づいて、ドライブコイル５１を移動させ、ドライブコイル５１とセンスコイル５２とを最適な相対位置関係に制御することができる。
具体的には、位置検出装置１５０は、ドライブコイル５１をＬＣ共振回路４３から発生する誘導磁界が最も大きくなる位置、つまり、磁気誘導コイル４２の中心軸線と磁気誘導コイル４２に入る交番磁界の磁束方向とが略一致するように制御する。【００８５】
また、ドライブコイル５１が移動することにより、ドライブコイル５１とセンスコイル５２との相対位置関係が変化し、ドライブコイル５１からセンスコイル５２に直接入る交番磁界が変化する。本実施形態においては、位置検出装置１５０に設けられた振幅成分検出手段が、交流電圧の虚部（振幅成分）を分離することにより、振幅成分を検出するので、交番磁界が変化してもキャリブレーション測定を行うことなくカプセル型内視鏡２０の位置等を推定できる。【００８６】
なお、位置検出装置１５０は、上述のように、ドライブコイル５１の位置を制御して、ドライブコイル５１が発生する交番磁界の向きを変化させてもよいし、上記交番磁界の強度を変化させてもよいし、さらには、上記交番磁界の向きおよび強さを変化させてもよい。
このようにすることで、ドライブコイル５１とＬＣ共振回路４３とが、ＬＣ共振回路４３において誘導磁界が発生しにくい相対関係となることを防止できる。【００８７】
また、上述のように、ドライブコイル５１がドライブコイルユニット１５１に備えられ、ドライブコイル５１が移動してもよいし、複数のドライブコイル５１が固定して備えられ、駆動するドライブコイル５１を選択してもよい。
このようにすることで、ドライブコイル５１を実際に移動させなくても、移動させたのと同様な効果を得ることができる。【００８８】
なお、上述のように、ドライブコイル５１がＬＣ共振回路４３に対して移動するように構成されていてもよいし、センスコイル５２がＬＣ共振回路４３に対して移動するように構成されていてもよい。
このようにすることで、ＬＣ共振回路４３から発せられた誘導磁界をより効率よくセンスコイル５２で検出することができる。【００８９】
図１４は、ドライブコイルおよびセンスコイルの別な配置例を説明する図である。
本実施形態では、上述のようにセンスコイル５２を内枠１７１Ｂに固定配置して、ＬＣ共振回路４３から発生した誘導磁界を検出しているが、図１４に示すように、センスコイル５２をセンスコイル固定部材５２ａに固定し、被検者１に固定配置するとともに、ドライブコイル５１も被検者１に固定配置してもよい。ここで、センスコイル５２とドライブコイル５１は別体に構成されている。
このような構成とすることで、例えば、被検者１が移動して、センスコイル５２とドライブコイル５１の位置関係が変化してもキャリブレーションが不要なため、カプセル型内視鏡２０の位置等を検出し続けることができる。また、被検者にセンスコイル５２、ドライブコイル５１を装着しても被検者に違和感を与えずにカプセル型内視鏡２０の位置等を検出できる。【００９０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１５から図１８Ｃを参照して説明する。
本実施の形態の位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、位置検出システムに磁気誘導装置が加わっている点が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１５から図１８を用いて磁気誘導装置周辺のみを説明し、位置検出システム等の説明を省略する。
図１５は、本実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック図である。図１６は、図１５の位置検出システムの構成を説明する概略図である。図１７は、図１５の磁気誘導装置を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。【００９１】
位置検出システム２１０は、図１５から図１７に示すように、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信するカプセル型内視鏡２２０と、カプセル型内視鏡２２０の位置を検出する位置検出装置２５０（振幅成分検出手段、位置算出用周波数決定手段、位置解析手段、駆動コイルドライバ）と、カプセル型内視鏡２２０を誘導する磁気誘導装置２７０と、から概略構成されている。【００９２】
図１８Ｃは、図１５のカプセル型内視鏡の構成を説明する図である。
カプセル型内視鏡２２０は、図１８Ｃに示すように、その内部に各種の機器を収納する外装２１と、被検者の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部３０と、撮像部３０を駆動する電池３９と、前述したドライブコイル５１により誘導磁界を発生させる誘導磁界発生部４０と、カプセル型内視鏡２２０を駆動する駆動用磁石（誘導用磁石）４５と、から概略構成されている。
撮像部３０および誘導磁界発生部４０は、第１の実施形態と同様であるので、その構成、作用、効果については説明を省略する。
【００９３】
外装２１の本体の外周面には、回転軸Ｒを中心として断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部２５が備えられている。
信号処理部３４の後端部２４側には磁石４５が配置され、磁石４５の後端部２４側には、スイッチ部４６が基板３６Ｂ上に配置されている。【００９４】
磁気誘導装置２７０は、図１６に示すように、被検者１の下側に配置され、磁気誘導装置２７０が、位置検出装置２５０とは独立して、被検者１の下側を前後左右方向に移動可能に配置されている。
磁気誘導装置２７０は、複数の電磁石７０１，７０２，７０３，７０４，７０５から概略構成されている。電磁石７０１，７０２は、電磁石７０５を挟んで対向するように配置され、電磁石７０５の上方にＸ軸方向の磁界を生成する。電磁石７０３，７０４は、電磁石７０５を挟んで対向するように配置され、電磁石７０５の上方にＹ軸方向の磁界を生成する。電磁石７０５は、電磁石７０１，７０２，７０３，７０４に囲まれるように配置され、Ｚ軸方向の磁界を生成する。磁気誘導装置２７０は、電磁石７０５上の円筒状領域において均一な磁界を形成することができる。【００９５】
磁気誘導装置２７０は、供給される電流が位置検出装置２５０により制御され、電磁石７０１，７０２，７０３，７０４，７０５により形成される磁界の強度および向きが制御される。
さらに、磁気誘導装置２７０は、位置検出装置２５０により被検者１の下側を前後左右方向に移動制御される。【００９６】
図１８Ａは、図１５の位置検出システムの構成を説明する概略図である。図１８Ｂは、図１５の位置検出システムを説明する全体構成を説明する概略図である。
本実施形態では、上記のように電磁石７０１，７０２，７０３，７０４，７０５を用いた位置検出システム２１０に適用して説明しているが、電磁石の構成としては、これに限定されるものではない。例えば、図１８Ａに示すように、対となるコイルを対向させ平行磁界を発生させるヘルムホルツコイルを３個配置した、３軸ヘルムホルツコイルユニット（磁界発生手段、電磁石）２８１を用いた位置検出システム２８０でも構わない。また、図１８Ｂのように、３組の対向させた略方形のコイル２８１Ｘ，２８１Ｘ、コイル２８１Ｙ，２８１Ｙ、および、コイル２８１Ｚ，２８１Ｚを用いた位置検出システム２８０でもよい。また、対象空間内で所望の磁界が得られるのであれば、コイルの直径に対して、コイルの間隔を適宜変更してもよい。
また、対向したコイルだけでなく、所望の磁界を得られる構成であれば、どのような構成の磁界を用いても構わない。【００９７】
次に、上述の位置検出システム２１０の作用について説明する。
位置検出システム２１０の作用の概要等は、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
磁気誘導装置２７０は、上述のように、電磁石７０５上の円筒状領域でのみ均一な磁界を形成するため、位置検出装置２５０は、カプセル型内視鏡２２０が上記円筒状領域内に位置するように、磁気誘導装置２７０を前後左右方向へ移動制御する。【００９８】
磁気誘導装置２７０は、電磁石（誘導用磁界発生手段）７０１，７０２，７０３，７０４，７０５に供給される電流が位置検出装置（誘導用磁界方向制御手段）２５０により制御され、カプセル型内視鏡２２０に対して回転磁界が作用するように制御される。カプセル型内視鏡２２０は、回転磁界が作用することにより、その中心軸線Ｒ回りに回転し、螺旋部２５の働きにより中心軸線Ｒ方向へ進む。
さらに、磁気誘導装置２７０は、形成する回転磁界の回転軸線方向を制御することにより、カプセル型内視鏡２２０の中心軸線Ｒの方向を制御し、カプセル型内視鏡２２０の進行方向を制御する。【００９９】
上記の位置検出システム２１０によれば、位置検出システム２１０によりカプセル型内視鏡２２０の位置等を求めるとともに、磁気誘導装置２７０によりカプセル型内視鏡２２０を所定の位置へ誘導することができる。【０１００】
磁気誘導装置２７０が形成する磁界はセンスコイル５２にも作用し、センスコイル５２からの出力される交流電圧に上記磁界に係る交流電圧が含まれる。かかる出力を位置検出装置２５０の振幅成分検出部２５０Ａにおいて交流電圧の虚部を分離すると、ＬＣ共振回路４３に係る交流電圧のみを検出できる。そのため、位置検出システム２１０は、磁気誘導装置２７０を追加した場合においてもキャリブレーション測定することなく、カプセル型内視鏡２２０の位置等を算出することができる。【０１０１】
また、磁気誘導装置２７０がセンスコイル５２に対して前後左右方向に移動した場合、磁気誘導装置２７０の移動に応じてセンスコイル５２から出力される磁気誘導装置２７０に係る交流電圧も変化する。かかる場合においても、位置検出装置２５０は、上記交流電圧の変化の影響を受けることなく、ＬＣ共振回路４３に係る交流電圧のみを検出できる。そのため、位置検出システム２５０は、磁気誘導装置２７０を追加した場合においてもキャリブレーション測定することなく、カプセル型内視鏡２２０の位置等を算出することができる。
あるいは、予め測定したキャリブレーション値を保存する必要がなくなり、システム構成を簡略化することができる。【０１０２】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１９および図２０を参照して説明する。
本実施の形態の位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル型内視鏡等を複数用いる点が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１９および図２０を用いてカプセル型内視鏡等を複数用いる点のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１９は、本実施形態における位置検出システムの概略を示すブロック図である。図２０は、図１９の位置検出システムの構成を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。【０１０３】
位置検出システム３１０は、図１９および図２０に示すように、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信するカプセル型内視鏡２０と、体腔内管路において薬剤を散布したり、サンプル等を取得したりするカプセル型医療装置３２０と、カプセル型内視鏡２０とカプセル型医療装置３２０の位置を検出する位置検出装置５０と、から概略構成されている。
カプセル型医療装置３２０は、カプセル型内視鏡２０と同様に、内部の機器を駆動する電池３９と、誘導磁界を発生させる誘導磁界発生部４０と、薬剤の散布等を行う医療装置部（図示せず）などから概略構成されている（図５参照）。
なお、カプセル型内視鏡２０における誘導磁界発生部４０の共振周波数と、カプセル型医療装置３２０における誘導磁界発生部４０の共振周波数と、は異なる周波数となるように設定されている。【０１０４】
次に、上記の構成からなる位置検出システム３１０の作用について説明する。
位置検出システム３１０の作用の概要については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
まず、カプセル型内視鏡２０により被検者１の体腔内管路の内壁等を撮像し、内壁等の観察を行う。その観察により病変部等が発見され、当該病変部に薬剤を投与したり、サンプルを取得したりする必要が生じた場合がある。その際に、薬剤散布機能や、サンプル取得機能などを備えたカプセル型医療装置３２０が、追加して被検者１に投入される。かかる場合において、被検者１の体腔内管路には、カプセル型内視鏡２０およびカプセル型医療装置３２０が存在することとなる。【０１０５】
位置検出部５０は、カプセル型内視鏡２０におけるＬＣ共振回路４３の共振周波数と、カプセル型医療装置３２０におけるＬＣ共振回路４３の共振周波数と、を用いて、カプセル型内視鏡２０とカプセル型医療装置３２０との位置等を算出する。【０１０６】
上記の位置検出システム３１０によれば、位置検出部５０における振幅成分検出部５０Ａ（図６参照）は、センスコイル５２から出力された交流電圧から、カプセル型内視鏡２０におけるＬＣ共振回路４３に係る交流電圧の虚部と、カプセル型医療装置３２０におけるＬＣ共振回路４３に係る交流電圧の虚部とを分離することができる。
そのため、後からカプセル型医療装置３２０を追加しても、カプセル型内視鏡２０のときと同様に、キャリブレーション測定することなく、カプセル型医療装置３２０の位置等を算出することができる。【０１０７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図２１から図２５を参照して説明する。
本実施形態の位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、位置検出装置における処理が異なっている。よって、本実施形態においては、図２１から図２５を用いて位置検出装置における処理のみを説明し、その他のカプセル型内視鏡等の説明を省略する。
図２１は、本実施形態に係る位置検出システムの全体構成を説明する図である。
位置検出システム４１０は、図２１に示すように、カプセル型内視鏡２０と、カプセル型内視鏡２０の位置を検出する位置検出装置（位置算出用周波数決定部、基準値算出用周波数決定手段，測定基準値算出手段，位置解析手段）４５０と、から概略構成されている。【０１０８】
位置検出装置４５０には、図２１に示すように、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイルに誘導磁界を発生させるドライブコイル５１や、磁気誘導コイルで発生した誘導磁界を検知するセンスコイル５２などが電気的に接続されている。位置検出装置４５０は、センスコイル５２が検知した誘導磁界に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置を演算するとともにドライブコイル５１により形成される交番磁界を制御している。【０１０９】
図２２は、図２１の位置検出装置内の構成を説明するブロック図である。
位置検出装置４５０には、センスコイル５２から出力された交流電圧（磁界センサの出力）から交番磁界の振幅値を検出する交番磁界検出部４５０ａと、カプセル型内視鏡２０の位置等の算出に用いる位置算出用周波数（第１周波数）ｆＨ，ｆＬを決定する位置算出用周波数決定部４５１と、基準値の算出に用いる基準値算出用周波数（第２周波数）ｆ１を決定する基準値算出用周波数決定部（基準値算出用周波数決定手段）４５２と、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬおよび基準値算出用周波数ｆ１におけるセンスコイル５２の出力から測定基準値を算出する測定基準値算出部（測定基準値算出手段）４５３と、カプセル型内視鏡２０の位置等を算出する位置解析部（位置解析手段）４５４と、が設けられている。【０１１０】
次に、上記の構成からなる位置検出システム４１０の作用について説明する。
まず、位置検出システム４１０の作用の概要については第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
次に、本実施形態の特徴である位置検出装置４５０の作用について説明する。
ドライブコイル５１から交番磁界を発生させ、カプセル型内視鏡２０のＬＣ共振回路４３（図５参照）からの誘導磁界をセンスコイル５２により検出し、センスコイル５２の出力である交流電圧が位置検出装置４５０に入力されるまでは第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。【０１１１】
図２３は、図２１のセンスコイル５２から出力された交流電圧の周波数特性を示すグラフである。
位置検出装置４５０に入力された上記交流電圧は、図２２に示すように、交番磁界検出部４５０ａに入力される。交番磁界検出部４５０ａでは、フーリエ変換によって、交番磁界の振幅値を検出する。検出された交番磁界の振幅値は、位置算出用周波数決定部４５１に入力される。位置算出用周波数決定部４５１は、図２３に示すように、カプセル型内視鏡２０のＬＣ共振回路４３の共振周波数ｆＣ近傍領域において、上記交流電圧が極大値、極小値を示す周波数を検出する。これら極大値、極小値を示す周波数をそれぞれ位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬとする。
ここで、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬの一方は、共振周波数ｆＣより低周波数側にあり、他方は高周波数側にある。【０１１２】
一方、基準値算出用周波数決定部４５２は、後述する位置解析部４５４において得られる誘導磁界による交流電圧の周波数特性曲線において、共振周波数ｆＣに対して低周波数側の変曲点ＰＬよりも低い周波数側に離れた周波数であって、商用電源周波数（６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ）よりも高い周波数を基準値算出用周波数ｆ１として決定する。【０１１３】
図２４は、図２１のセンスコイル５２に交番磁界のみが作用した場合におけるセンスコイル５２の交流電圧周波数特性を示すグラフである。
測定基準値算出部４５３は、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬおよび基準値算出用周波数ｆ１におけるセンスコイル５２から出力された交流電圧の値から測定基準値を算出する。具体的には、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬにおけるセンスコイル５２から出力された交流電圧の値を求め、これらの値の平均値を求める。そして位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬの中間値と上記平均値とから定まる点と、基準値算出用周波数ｆ１とその交流電圧の値から定まる点とに基づいて基準値を求める。基準値の求め方としては、最小自乗法による近似方法を用いることができる。このようにして求められた基準値は、図２４に示すように、所定の周波数特性を示すグラフとして表すことができる。基準値は、ドライブコイル５１が形成した交番磁界により、センスコイル５１から出力される交流電圧とみなすことができる値である。
なお、上述のように２点に基づいて基準値を近似してもよいし、それ以上の測定点に基づいて基準値を近似しても構わない。【０１１４】
図２５は、図２１のセンスコイル５２に誘導磁界のみが作用した場合におけるセンスコイル５２の交流電圧周波数特性を示すグラフである。
位置解析部４５４は、センスコイル５２から出力された交流電圧の周波数特性曲線から、上述の測定基準値を差分する演算を行い、図２５に示すような、誘導磁界による交流電圧の周波数特性曲線を得る。そして、位置解析部４５４は、得られた周波数特性曲線に基づいて、各センスコイル５２について位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬにおける交流電圧の差分、つまり振幅を算出する。各センスコイル５２における上記振幅値が得られたら、これらの値に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置等を算出する。
【０１１５】
上記の位置検出システム４１０によれば、測定基準値算出部４５３が、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬおよび基準値算出用周波数ｆ１におけるセンスコイル５２の出力値に基づいて、位置算出用周波数における測定基準値を求め、位置解析部４５４が、交番磁界および誘導磁界が磁界センサに作用した際のセンスコイル５２の出力値と測定基準値との差分に基づいて、カプセル型内視鏡２０の位置等を算出できる。つまり、交番磁界および誘導磁界がセンスコイル５２に作用した際のセンスコイル５２の出力値と測定基準値とを差分することにより、センスコイル５２の出力値から誘導磁界に係る出力値を抽出することができ、カプセル型内視鏡２０の位置等を算出できる。
そのため、位置検出システム４１０は、キャリブレーション測定をすることなく、カプセル型内視鏡２０の位置等を算出できる。
【０１１６】
カプセル型内視鏡２０のＬＣ共振回路４３は、上記交番磁界により誘導磁界を発生するため、ＬＣ共振回路４３に電源を付加する必要がない。そのため、カプセル型内視鏡２０の内部に搭載する構成要素数を減らすことができる。また、カプセル型内視鏡２０の位置検出に用いる誘導磁界を発生するために、その内部に搭載された電源等を用いないため、カプセル型内視鏡２０の寿命が当該電源等の寿命の影響を受けることがない。【０１１７】
測定基準値を求めるのに位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬも用いるため、カプセル型内視鏡２０の位置等の算出に係る測定と、測定基準値を求める測定と、を同時に行うことができ、カプセル型内視鏡２０の位置等の算出に要する手間を削減することができる。
また、異なる２つの位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬを用いることにより、１つの周波数における出力値を用いる場合と比較して、測定値の誤差をキャンセルすることができ、算出されるカプセル型内視鏡２０の位置等の精度を向上できる。【０１１８】
なお、交番磁界検出部４５０ａには、フーリエ変換の代わりに位相検波器またはロックインアンプの少なくとも一方が備えられていても構わない。位相検波器およびロックインアンプの少なくとも一方が交番磁界検出部４５０ａに備えられているため、交番磁界検出部４５０ａは複数のセンスコイル５２から得られた磁界センサの出力から交番磁界の虚部および実部の少なくとも一方を容易に検出することができる。【０１１９】
なお、上述のように、基準値算出用周波数ｆ１を商用電源周波数より周波数の高い所定周波数としてもよいし、基準値算出用周波数ｆ１を０としてもよい。
周波数が０のときのセンスコイル５２の出力は常に０であるため、基準値算出用周波数ｆ１における測定を省略することができ、カプセル型内視鏡２０の位置等の算出に係る手間を省略することができる。【０１２０】
なお、上述のように、基準値算出用周波数ｆ１を、共振周波数ｆＣに対して変曲点ＰＬより低周波数側で、商用電源周波数より周波数の高い所定周波数としてもよいし、共振周波数ｆＣに対して高周波数側の変曲点ＰＨより高い周波数であるとともにセンスコイル５２の共振周波数より低い所定周波数ｆ２としてもよい。【０１２１】
〔第５の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第５の実施形態の変形例について図２６から図２８を参照して説明する。
本実施形態の位置検出システムの基本構成は、第５の実施形態と同様であるが、第５の実施形態とは、位置検出装置およびセンスコイル受信回路の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図２６から図２８を用いて位置検出装置およびセンスコイル受信回路の構成のみを説明し、その他のカプセル型内視鏡等の説明を省略する。
図２６は、本実施形態の変形例に係る位置検出システムの全体構成を説明する図である。
なお、第５の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。【０１２２】
位置検出システム５１０は、図２６に示すように、カプセル型内視鏡２０と、カプセル型内視鏡２０の位置を検出する位置検出装置（位置算出用周波数決定部、基準値算出用周波数決定手段，測定基準値算出手段，位置解析手段）５５０と、から概略構成されている。【０１２３】
位置検出装置５５０には、図２６に示すように、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイルに誘導磁界を発生させるドライブコイル５１や、磁気誘導コイルで発生した誘導磁界を検知するセンスコイル５２などが電気的に接続されている。位置検出装置５５０は、センスコイル５２が検知した誘導磁界に基づいてカプセル型内視鏡２０の位置を演算するとともにドライブコイル５１により形成される交番磁界を制御している。【０１２４】
図２７は、図２６のセンスコイル受信回路５５７の回路構成を説明する図である。
センスコイル受信回路５５７は、図２７に示すように、入力されたカプセル型内視鏡２０の位置情報を含む交流電圧に含まれる高周波成分および低周波成分を取り除くバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１と、高周波成分および低周波成分を取り除いた上記交流電圧を増幅するアンプ（ＡＭＰ）６２と、上記交流電圧の振幅を検出して振幅値を抽出して出力する実効値検出回路（Ｔｒｕｅ  ＲＭＳコンバータ）６３と、振幅値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６４と、デジタル化された振幅値を一時的に格納するメモリ６５から構成されている。【０１２５】
バンドパスフィルタ６１は、センスコイル５２から延びる一対の配線６６Ａにそれぞれ配置され、バンドパスフィルタ６１から出力された上記交流電圧は、一つのアンプ６２に入力されるようになっている。メモリ６５は、９つのセンスコイル５２から得られた振幅値を一時的に格納し、格納した振幅値を位置検出装置５５０へ出力している。
なお、上述のように、上記交流電圧の振幅値を抽出するのに実効値検出回路６３を用いてもよいし、整流回路を用いて磁気情報を平滑化して電圧を検出することで振幅値を検出してもよいし、上記交流電圧のピークを検出するピーク検出回路を用いて振幅値を検出してもよい。【０１２６】
また、検出される交流電圧の波形は、カプセル型内視鏡２０内の後述する磁気誘導コイル４２の有無、位置により、ドライブコイル５１に付加される波形に対する位相が変化する。この位相変化をロックインアンプなどで検出しても構わない。【０１２７】
上記誘導磁界は、センスコイル５２に誘導起電力を発生させ、カプセル型内視鏡２０の位置情報などを含んだ交流電圧（磁気情報）がセンスコイル５２に発生する。この交流電圧は、センスコイルセレクタ５６を介してセンスコイル受信回路５５７に入力され、交流電圧の振幅値（振幅情報）が抽出される。【０１２８】
センスコイル受信回路５５７に入力された上記交流電圧は、図２７に示すように、バンドパスフィルタ６１により高周波成分および低周波成分が取り除かれ、アンプ６２により増幅される。このようにして不要な成分が取り除かれた交流電圧は、実効値検出回路６３により交流電圧の振幅値が抽出される。抽出された振幅値はＡ／Ｄ変換器６４によりデジタル信号化され、メモリ６５に格納される。
メモリ６５は、例えば正弦波発生装置５３で発生される正弦波信号をＬＣ共振回路４３に共振周波数付近でスイープさせた１周期分に対応する振幅値を格納し、１周期分の振幅値をまとめて位置検出装置５５０へ出力している。【０１２９】
図２８は、図２６の位置検出装置５５０の概略を説明するブロック図である。
位置検出装置５５０には、カプセル型内視鏡２０の位置等の算出に用いる位置算出用周波数（第１周波数）ｆＨ，ｆＬを決定する位置算出用周波数決定部４５１と、基準値の算出に用いる基準値算出用周波数（第２周波数）ｆ１を決定する基準値算出用周波数決定部（基準値算出用周波数決定手段）４５２と、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬおよび基準値算出用周波数ｆ１におけるセンスコイル５２の出力から測定基準値を算出する測定基準値算出部（測定基準値算出手段）４５３と、カプセル型内視鏡２０の位置等を算出する位置解析部（位置解析手段）４５４と、が設けられている。【０１３０】
位置検出装置５５０に入力された交流電圧は、図２８に示すように、位置算出用周波数決定部４５１に入力される。位置算出用周波数決定部４５１は、図２３に示すように、カプセル型内視鏡２０のＬＣ共振回路４３の共振周波数ｆｃ近傍において、上記交流電圧が極大値、極小値を示す周波数を検出する。これら極大値、極小値を示す周波数をそれぞれ位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬとする。なお、基準値算出用周波数決定部４５２から位置解析部４５４の作用の概要は、第５の実施形態と同様であるので、説明を省略する。【０１３１】
なお、上述のように、位置算出用周波数ｆＨ，ｆＬと、基準値算出用周波数ｆ１と、を用いて基準値を求めてもよいし、上述の基準値算出用周波数ｆ２と基準値算出用周波数ｆ１とを用いて基準値を求めてもよく特に限定するものではない。【０１３２】
本変形例によれば、センスコイル受信回路５５７が実効値検出回路６３を有するので、交番磁界検出部４５０ａを必要とせず、安価に位置検出システムを構築することができる。【０１３３】
全ての実施例において、カプセル型内視鏡、カプセル型医療装置を例に実施例を述べてきたが、これらにとらわれるものではなく、内視鏡装置、カテーテル装置、鉗子など、体腔内で使用される医療装置に対して適用することができる。また、本実施例個々の組み合わせについても本発明に属するものである。
【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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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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