(57)【要約】【課題】臓器等の存在にかかわらず被検体内導入装置の位置検出を正確に行うことのできる被検体内位置検出システムを実現すること。【解決手段】永久磁石が内蔵されたテストカプセル２と、テストカプセル２に内蔵された永久磁石から生じる定磁場の強度に基づいてテストカプセル２の位置を検出する位置検出装置３とを備える。位置検出装置３は、磁場検出装置６ａ〜６ｈと、磁場検出装置６ａ〜６ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ａ、７ｂと、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈとの間の距離を導出し、導出した距離に基づいてテストカプセル２の位置を導出する位置情報導出装置８とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムであって、
前記被検体内導入装置は、定磁場を前記被検体外部に出力する定磁場発生手段を備え、
前記位置検出装置は、
磁場強度を検出する磁場検出手段と、
前記被検体に対して所定の位置に固定され、前記磁場検出手段の位置較正に用いる較正磁場を出力する較正磁場発生手段と、
前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度を用いて、前記磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段と、
前記磁場検出手段における前記定磁場の検出強度と、前記座標較正手段によって較正された前記磁場検出手段の位置座標とに基づいて前記被検体内における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段と、
を備えたことを特徴とする被検体内位置検出システム。
【請求項２】
前記座標較正手段は、前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度に基づいて導出される前記磁場検出手段と前記較正磁場発生手段との間の距離を用いて位置座標を較正することを特徴とする請求項１に記載の被検体内位置検出システム。
【請求項３】
前記位置検出装置は、互いの位置関係が固定された複数の前記磁場検出手段を備え、
前記座標較正手段は、複数の前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度と、複数の前記磁場検出手段における互いの位置関係とに基づいて位置座標を較正することを特徴とする請求項１に記載の被検体内位置検出システム。
【請求項４】
前記較正磁場発生手段は、前記被検体内導入装置の位置検出時に前記較正磁場の出力を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の被検体内位置検出システム。
【請求項５】
前記位置情報導出手段は、前記複数の磁場検出手段において検出された磁場強度に基づいて前記被検体内導入装置と前記複数の磁場検出手段のそれぞれとの間の距離を導出し、導出した距離に基づいて前記被検体内導入装置の位置を導出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の被検体内位置検出システム。
【請求項６】
前記定磁場発生手段は、前記被検体内導入装置に磁場出力方向が固定された状態で配置され、
前記位置検出装置は、
前記磁場検出手段が前記定磁場発生手段から出力される定磁場の進行方向を検出する機能をさらに有し、
前記磁場検出手段によって検出された磁場方向に基づいて、前記被検体内における前記被検体内導入装置の指向方向を検出する指向方向検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の被検体内位置検出システム。
【請求項７】
前記位置検出装置は、前記定磁場発生手段からの距離、前記磁場方向および前記被検体内導入装置の指向方向の相互間の関係をあらかじめ記録した指向方向データベースをさらに備え、
前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースを用いて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする請求項６に記載の被検体内位置検出システム。
【請求項８】
前記被検体内導入装置は、
前記被検体内情報を取得する所定の機能実行手段と、
前記機能実行手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信する無線送信手段とをさらに備え、
前記位置検出装置は、
前記無線送信手段から送信された無線信号を受信する受信手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の被検体内位置検出システム。
【請求項９】
前記受信手段は複数配置され、
前記位置検出装置は、前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内導入装置の位置および指向方向に基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の被検体内位置検出システム。
【請求項１０】
前記機能実行手段は、
前記被検体内を照射する照明手段と、
前記照明手段によって照射された領域の画像を取得する撮像手段と、
を備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の被検体内位置検出システム。
【請求項１１】
前記位置検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の位置とを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の被検体内位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が提案されている。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体の口から飲込まれた後、自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。
【０００３】
体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部に設けられたメモリに蓄積される。無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信機を携帯することにより、被検体は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの間に渡って、自由に行動できる。カプセル型内視鏡が排出された後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる。
【０００４】
かかるカプセル型内視鏡に関して、例えば被検体内部の特定臓器の内視鏡画像を撮像するために、受信機側にカプセル型内視鏡の被検体内における位置検出を行う機能を持たせたものが提案されている。かかる位置検出機能を備えたカプセル型内視鏡システムの一例としては、カプセル型内視鏡に内蔵された無線通信機能を流用したものが知られている。すなわち、被検体外部に設けられた受信機が複数のアンテナ素子を備えた構成を有し、カプセル型内視鏡から送信された無線信号を複数のアンテナ素子で受信し、それぞれのアンテナ素子における受信強度の違いに基づいて被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置を検出する機構を有する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムは、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置検出の精度が低いという課題を有する。以下、かかる課題について詳細に説明する。
【０００７】
従来技術にかかるカプセル型内視鏡システムは、上記したように受信機が備える複数のアンテナ素子における受信強度分布に基づいてカプセル型内視鏡の被検体内における位置検出を行っている。かかる位置検出メカニズムは、特許文献１の［００１８］段落にも記載されているように、カプセル型内視鏡から送信される無線信号の強度の減衰が、カプセル型内視鏡からの距離に応じて一意に定まることを前提として行われている。
【０００８】
しかしながら、現実にはカプセル型内視鏡とアンテナ素子との間に存在する臓器等の構成物は、それぞれ比誘電率、導電率等の値が異なることから、構成物の種類等に応じて無線信号強度の減衰率は大きく異なる値となる。例えば、カプセル型内視鏡とアンテナ素子との間に肝臓、血管等が存在している場合には、かかる臓器等によって無線信号が大量に吸収されることから、こられの臓器等が存在しない場合と比較して無線信号強度の減衰率が大きくなり、正確な位置検出の妨げとなる。
【０００９】
また、カプセル型内視鏡の位置検出を正確に行うためには、被検体の姿勢の変動等による位置検出精度の低下を抑制する必要がある。例えば、被検体の外表面上にアンテナ等の受信機を複数設けた構成の場合、被検体の姿勢が変化することによって、複数の受信機の位置関係に変動が生じる可能性がある。複数の受信機の位置関係が変動することによって、カプセル型内視鏡の正確な位置検出はさらに困難なものとなる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡等の被検体内導入装置が被検体内部に導入された状態において、臓器等の存在にかかわらず被検体内導入装置の位置検出を正確に行うことのできる被検体内位置検出システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内に導入され、該被検体内を移動する被検体内導入装置と、前記被検体外部に配置され、前記被検体内部における前記被検体内導入装置の位置情報を取得する位置検出装置とを備えた被検体内位置検出システムであって、前記被検体内導入装置は、定磁場を前記被検体外部に出力する定磁場発生手段を備え、前記位置検出装置は、磁場強度を検出する磁場検出手段と、前記被検体に対して所定の位置に固定され、前記磁場検出手段の位置較正に用いる較正磁場を出力する較正磁場発生手段と、前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度を用いて、前記磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段と、前記磁場検出手段における前記定磁場の検出強度と、前記座標較正手段によって較正された前記磁場検出手段の位置座標とに基づいて前記被検体内における前記被検体内導入装置の位置情報を導出する位置情報導出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明によれば、被検体内導入装置が定磁場を発生する定磁場発生手段を備え、位置検出装置が定磁場発生手段に起因した定磁場の強度に基づいて被検体内導入装置の位置を検出する構成を有する。定磁場発生手段から生じる定磁場は、被検体１内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわらず、定磁場発生手段からの距離に応じて一様に減衰する特性を有することから、被検体内導入装置に関して正確な位置検出を行うことが可能である。また、較正磁場を用いて磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段を備えることとしたため、製造コストの上昇を抑制しつつ、被検体の姿勢変化等に起因した磁場検出手段の位置ずれを較正することが可能であり、さらに正確な位置検出を行うことが可能である。
【００１３】
また、請求項２にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記座標較正手段は、前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度に基づいて導出される前記磁場検出手段と前記較正磁場発生手段との間の距離を用いて位置座標を較正することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記位置検出装置は、互いの位置関係が固定された複数の前記磁場検出手段を備え、前記座標較正手段は、複数の前記磁場検出手段における前記較正磁場の検出強度と、複数の前記磁場検出手段における互いの位置関係とに基づいて位置座標を較正することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記較正磁場発生手段は、前記被検体内導入装置の位置検出時に前記較正磁場の出力を停止することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記位置情報導出手段は、前記複数の磁場検出手段において検出された磁場強度に基づいて前記被検体内導入装置と前記複数の磁場検出手段のそれぞれとの間の距離を導出し、導出した距離に基づいて前記被検体内導入装置の位置を導出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記定磁場発生手段は、前記被検体内導入装置に磁場出力方向が固定された状態で配置され、前記位置検出装置は、前記定磁場発生手段から出力される定磁場の進行方向を検出する磁場方向検出手段と、前記磁場方向検出手段によって検出された磁場方向に基づいて、前記被検体内における前記被検体内導入装置の指向方向を検出する指向方向検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６の発明によれば、定磁場発生手段から生じる定磁場の方向を検出する磁場方向検出手段を有し、検出された磁場方向に基づいて被検体内導入装置の指向方向を検出することとしている。定磁場発生手段から出力される定磁場の方向と、定磁場発生手段の指向方向とは相関関係を有することから、定磁場の方向を検出することによって定磁場発生手段を備える被検体内導入装置の指向方向を性格に検出することができる。
【００１９】
また、請求項７にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記位置検出装置は、前記定磁場発生手段からの距離、前記磁場方向および前記被検体内導入装置の指向方向の相互間の関係をあらかじめ記録した指向方向データベースをさらに備え、前記指向方向検出手段は、前記指向方向データベースを用いて前記被検体内導入装置の指向方向を検出することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記被検体内導入装置は、前記被検体内情報を取得する所定の機能実行手段と、前記機能実行手段によって取得された前記被検体内情報を無線送信する無線送信手段とをさらに備え、前記位置検出装置は、前記無線送信手段から送信された無線信号を受信する受信手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記受信手段は複数配置され、前記位置検出装置は、前記位置情報導出手段によって導出された前記被検体内導入装置の位置および指向方向に基づいて、無線信号の受信に使用する前記受信手段を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記機能実行手段は、前記被検体内を照射する照明手段と、前記照明手段によって照射された領域の画像を取得する撮像手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１にかかる被検体内位置検出システムは、上記の発明において、前記位置検出装置は、前記撮像手段によって取得された画像と、該画像の取得時における前記被検体内導入装置の位置とを対応づけて記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置が定磁場を発生する定磁場発生手段を備え、位置検出装置が定磁場発生手段に起因した定磁場の強度に基づいて被検体内導入装置の位置を検出する構成を有する。定磁場発生手段から生じる定磁場は、被検体１内の構成物の比誘電率、透磁率等の相違にかかわらず、定磁場発生手段からの距離に応じて一様に減衰する特性を有することから、被検体内導入装置に関して正確な位置検出を行えるという効果を奏する。また、較正磁場を用いて磁場検出手段の位置座標を較正する座標較正手段を備えることとしたため、製造コストの上昇を抑制しつつ被検体の姿勢変化等に起因した磁場検出手段の位置ずれを較正することが可能であり、さらに正確な位置検出を行えるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明にかかる被検体内位置検出システムは、定磁場発生手段から生じる定磁場の方向を検出する磁場方向検出手段を有し、検出された磁場方向に基づいて被検体内導入装置の指向方向を検出することとしている。定磁場発生手段から出力される定磁場の方向と、定磁場発生手段の指向方向とは相関関係を有することから、定磁場の方向を検出することによって定磁場発生手段を備える被検体内導入装置の指向方向を性格に検出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明を実施するための最良の形態である被検体内位置検出システムについて説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムについて説明する。本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、被検体１の内部に導入され、被検体内導入装置の一例として機能するテストカプセル２と、テストカプセル２の被検体１内部における位置の検出を行う位置検出装置３と、位置検出装置３によって検出されたテストカプセル２の位置情報を表示する表示装置４と、位置検出装置３と表示装置４との間の情報の受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。
【００２８】
表示装置４は、位置検出装置３によって取得されたテストカプセル２の位置情報を表示するためのものであり、携帯型記録媒体５によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーション等のような構成を有する。具体的には、表示装置４は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。
【００２９】
携帯型記録媒体５は、後述する位置情報導出装置８および表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力および記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体５は、テストカプセル２が被検体１の体腔内を移動している間は位置情報導出装置８に挿着されてテストカプセル２の位置に関する情報を記録する。そして、テストカプセル２が被検体１から排出された後に、位置情報導出装置８から取り出されて表示装置４に挿着され、記録したデータが表示装置４によって読み出される構成を有する。位置情報導出装置８と表示装置４との間のデータの受け渡しをコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ等の携帯型記録媒体５によって行うことで、位置情報導出装置８と表示装置４との間が有線接続された場合と異なり、テストカプセル２が被検体１内部を移動中であっても、被検体１が自由に行動することが可能となる。
【００３０】
テストカプセル２は、カプセル型内視鏡等を被検体１内に導入するに先立って、被検体１内にカプセル型内視鏡の通過が困難な狭窄部等が存在するか否か等の事前検査を行う際に用いられるものである。すなわち、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、かかるテストカプセル２が被検体１内でどのように移動するのかを調べるためのものであり、かかる目的を達成するために高精度の位置検出機構を設けている。
【００３１】
図２は、テストカプセル２の構造を示す模式図である。図２に示すように、テストカプセル２は、カプセル型内視鏡の筐体と同様のカプセル形状を有する筐体１０と、筐体１０内部に配置された永久磁石１１と、筐体１０内面と永久磁石１１との間の隙間を埋める部材として機能する充填部材１２とを備える。
【００３２】
筐体１０は、例えば、生体適合性材料によって形成されており、被検体１内に数日間に渡って留まった場合に分解されるという特性を有する。筐体１０が生体適合性材料によって形成されることによって、万一被検体１内に導入したテストカプセル２が被検体１の外部に排出されないような場合であっても、被検体１に対して開腹手術等を行う必要がないという利点を有する。
【００３３】
永久磁石１１は、特許請求の範囲における定磁場発生手段として機能するものであり、筐体１０内に収容可能なサイズの永久磁石によって構成され、磁場強度の時間変動が無視しうる定磁場を出力するためのものである。なお、永久磁石１１の代わりに、例えば定電流が供給されることによって定磁場を発生するコイル等を定磁場発生手段として用いることとしても良いが、永久磁石１１を用いることとした場合には駆動電力が不要等の利点を有することから、永久磁石１１を用いて定磁場発生手段を構成することが好ましい。
【００３４】
永久磁石１１から生じる定磁場は、図２に示すように、Ｎ極側から出力されて永久磁石１１外部を進行した後に再びＳ極側に入力する閉曲線状の磁力線によって表現される。ここで、図２に示すように磁力線の進行方向は場所依存性を有するが、磁力線によって表される定磁場の強度は、テストカプセル２からの距離のみに応じて定まるものとみなすことが可能である。すなわち、テストカプセル２に内蔵される永久磁石１１のサイズは、テストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈとの間の距離と比較して無視できる程度に微小であることから、テストカプセル２から距離ｒだけ離れた地点における磁場強度Ｐは、比例係数αを用いて、
Ｐ＝α／ｒ3  ・・・（１）
の関係が成立する。本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、後述するように（１）式に示す関係に基づいてテストカプセル２の位置を検出することとしている。
【００３５】
充填部材１２は、筐体１０の内面と永久磁石１１との間を充填し、永久磁石１１の位置を固定するためのものである。なお、充填部材１２を形成する材料は被検体１に対して悪影響を与えないものであって、例えば、硫酸バリウムによって充填部材１２は形成される。硫酸バリウムは、Ｘ線検査における造影剤として利用することが可能であるため、本実施の形態１における位置検出に加えてＸ線検査による位置検出が可能となり、両者による検出結果を対比することによって、より正確な位置検出を行うことが可能である。なお、本実施の形態１において充填部材１２として硫酸バリウムを用いることは必須ではなく、充填部材として機能するものであれば任意のものを用いることが可能なのはいうまでもない。
【００３６】
次に、位置検出装置３について説明する。位置検出装置３は、テストカプセル２から出力される定磁場に基づいて、被検体１内部におけるテストカプセル２の位置を検出するためのものである。具体的には、位置検出装置３は、図１に示すように、テストカプセル２から出力される定磁場の強度を検出する磁場検出装置６ａ〜６ｈと、磁場検出装置６ａ〜６ｄを被検体１に対して固定する固定部材７ａと、磁場検出装置６ｅ〜６ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ｂと、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいてテストカプセル２の位置を導出する位置情報導出装置８と、磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置関係の変動を検出するための較正磁場発生装置９とを備える。
【００３７】
磁場検出装置６ａ〜６ｈは、それぞれが配置された場所における磁場強度を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置６ａ〜６ｈは、例えば、ＭＩ（Magneto Impedance）センサを用いて形成されている。ＭＩセンサは、例えばFeCoSiB系アモルファスワイヤを感磁媒体として用いた構成を有し、感磁媒体に高周波電流を通電した際に、外部磁界に起因して感磁媒体の磁気インピーダンスが大きく変化するＭＩ効果を利用して磁場強度の検出を行っている。磁場検出装置６ａ〜６ｈとして他の磁場センサを用いることとしても良いが、ＭＩセンサを用いた場合には、特に高い感度で磁場強度検出が行えるという利点を有する。また、磁場検出装置６ａ〜６ｄおよび磁場検出装置６ｅ〜６ｈは、それぞれ辺の長さをａとした正方形の頂点を形成する位置に配置されることとする。
【００３８】
固定部材７ａ、７ｂは、磁場検出装置６ａ〜６ｈを被検体１に対して固定するためのものである。具体的には、固定部材７ａ、７ｂは、被検体１の胴部の外周を覆うよう環状に形成されており、被検体１の胴部に密着した状態で固定される構成を有する。磁場検出装置６ａ〜６ｄおよび磁場検出装置６ｅ〜６ｈは、固定部材７ａ、７ｂに対して所定の位置に固着されており、この結果、磁場検出装置６ａ〜６ｄの相互間の位置関係は固定され、磁場検出装置６ｅ〜６ｈの相互間の位置関係も固定される。なお、本実施の形態１においては、磁場検出装置の位置較正の負担を減らす観点から、固定部材７ｂについては被検体１の運動等に対しても位置の変動を生じない部位に固定することとしている。すなわち、本実施の形態１では、被検体１の運動等にかかわらず固定部材７ｂの位置は変動せず、固定部材７ｂに固着した磁場検出装置６ｅ〜６ｈの位置も変動しないこととしている。ただし、後述するようにかかる構成は本発明に必須のものではない。
【００３９】
較正磁場発生装置９は、被検体１の運動に応じて変動する磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置を把握するための較正磁場を出力するためのものである。較正磁場としては、時間経過に応じて強度が変動するものとしても良いが、本実施の形態１では、較正磁場発生装置９は、較正磁場として、テストカプセル２内に備わる永久磁石と同様に定磁場を出力することとする。なお、較正磁場は、後述するように磁場検出装置の位置の較正に使用されることから、較正磁場の発生源たる較正磁場発生装置９の位置が変動することは好ましくなく、被検体１の腰部のように運動に関わらず位置変動量が少ない場所に較正磁場発生装置９を配置する必要がある。従って、本実施の形態１では、較正磁場発生装置９を固定部材７ｂ上に固定することとしている。上記したように、固定部材７ｂは被検体１に対して位置が変動することがないよう固着されていることから、固定部材７ｂ上に較正磁場発生装置９を固定することによって、較正磁場発生装置９の位置の変動を防止している。
【００４０】
また、較正磁場発生装置９は、常に定磁場を出力し続けるのではなく、磁場検出装置６ａ〜６ｈによってテストカプセル２から出力される定磁場を正確に検出するために少なくともテストカプセル２の位置検出時には磁場出力を停止することが好ましい。従って、較正磁場発生装置９は、具体的には、例えば、導電性コイルと、導電性コイルに対して定電流を供給する電流源と、電流源からの電流供給の有無を制御する制御スイッチによって構成することが好ましい。なお、磁場の発生タイミングを制御可能な機構であれば他の構成としても良く、例えば、較正磁場発生装置９を、永久磁石と、磁場遮蔽材料によって構成され、開閉可能な扉部を備えた、永久磁石を内部に包含する磁気シールド箱とによって形成することとしても良い。磁場遮蔽材料としては一般に高透磁率を有するものが用いられ、例えば、鉄とニッケルの合金に特殊な熱処理を施したパーマロイ等を磁場遮蔽材料として使用することが可能である。かかる磁場遮蔽材料によって形成された磁気シールド箱内に永久磁石を保持した構成を採用することで、扉部が開けられた状態では定磁場を磁気シールド箱外部に出力し、扉部が閉じられた状態では外部への定磁場の出力を防止することが可能である。
【００４１】
位置情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出された磁場強度に基づいて、テストカプセル２の位置を導出するためのものであり、位置情報導出装置８の具体的な構成は図３のブロック図に示す通りである。図３に示すように、位置情報導出装置８は、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中から基準となる磁場強度検出装置（以下、「基準装置」と称する）を選択する基準装置選択部１３と、基準装置選択部１３による選択結果に基づいて所定数の磁場強度検出装置において得られた磁場強度を出力するセレクタ１４とを備える。また、位置情報導出装置８は、セレクタ１４から出力された磁場強度に基づいて、テストカプセル２と基準装置等との間の距離を導出する距離導出部１５と、導出された距離と距離の導出に用いた基準装置等の位置座標とを用いて演算処理を行うことによってテストカプセル２の位置を導出する位置演算部１６と、位置演算部１６によって得られたテストカプセル２の位置に関する情報を携帯型記録媒体５に記録するための記憶ユニット１７とを備える。さらに、位置情報導出装置８は、較正磁場発生装置９から出力された較正磁場について磁場検出装置６ａ〜６ｄにおける検出強度に基づいて磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置座標を較正する装置座標較正部１９と、較正された磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置座標を記憶する記憶部２０とを備える。
【００４２】
基準装置選択部１３は、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中から、検出した磁場強度の値が最も大きいものを選択する機能を有する。具体的には、磁場検出装置６ａ〜６ｈから出力された磁場強度値を互いに比較し、最も大きな磁場強度を出力した磁場強度検出装置（基準装置）を選択した後、基準装置を特定する情報（例えば、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中でいずれの装置が基準装置であるかの情報）をセレクタ１４に出力する。
【００４３】
セレクタ１４は、基準装置選択部１３による選択結果に基づいて複数の磁場強度検出装置を選択し、自己が選択した磁場強度検出装置（被選択装置）によって得られた磁場強度と、基準装置によって得られた磁場強度とを距離導出部１５に出力するためのものである。具体的には、セレクタ１４は、基準装置に対して互いに直交する方向に配置された３個の磁場強度検出装置を選択する機能を有する。すなわち、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、図１にも示したように、磁場検出装置６ａ〜６ｈは、それぞれが立方体の頂点を形成するよう配置されているため、任意の磁場強度検出装置に対して、互いに直交する方向に位置する磁場強度検出装置が必ず３個存在し、セレクタ１４は、かかる３個の磁場強度検出装置を被選択装置として選択する機能を有する。
【００４４】
距離導出部１５は、セレクタ１４を介して入力された磁場強度に基づいて、基準装置および被選択装置とテストカプセル２との間の距離を導出するためのものである。具体的には、距離導出部１５は、入力された磁場強度に対して、（１）式に示す演算処理を行うことによって、磁場強度が検出された磁場強度検出装置とテストカプセル２との間の距離を導出する機能を有する。
【００４５】
位置演算部１６は、基準装置等として選択された磁場検出装置６ａ〜６ｈとテストカプセル２との間の距離に基づいて所定の演算処理を行うことによって、テストカプセル２の位置を導出するためのものである。また、位置演算部１６は、テストカプセル２の位置を導出した後、導出結果を記憶ユニット１７に出力する機能を有する。
【００４６】
装置座標較正部１９は、特許請求の範囲における座標較正手段の一例として機能するものである。具体的には、装置座標較正部１９は、磁場検出装置６ａ〜６ｄによって検出された較正磁場の強度に基づいて磁場検出装置６ａ〜６ｄのそれぞれと較正磁場発生装置９との間の距離を導出し、導出した距離と、磁場検出装置６ａ〜６ｄの相互間の位置関係に基づいて磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置の較正を行う機能を有する。また、装置座標較正部１９は、記憶部２０に対して磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置の較正結果を出力する機能を有する。
【００４７】
記憶部２０は、磁場検出装置６ａ〜６ｄの相互間の位置関係および装置座標較正部１９によって導出された較正結果を記憶するためのものである。具体的には、装置座標較正部１９による位置較正の際に使用される相互間の位置関係を記憶する機能を有すると共に、位置演算部１６によるテストカプセル２の位置導出の際に使用される磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置に関する情報を記憶する機能を有する。
【００４８】
次に、本実施の形態１における位置情報導出装置８の動作について説明する。図４は、位置情報導出装置８の動作を示すフローチャートであり、図５は、位置導出動作のアルゴリズムを説明するための模式図である。なお、図５において、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって構成される立方体の１辺の長さをａとする。また、後述するように基準装置として選択される磁場検出装置６ｅの位置を原点とし、磁場検出装置６ｅから磁場検出装置６ｆに向かう方向をｘ方向、磁場検出装置６ｅから磁場検出装置６ｈに向かう方向をｙ方向、磁場検出装置６ｅから磁場検出装置６ａに向かう方向をｚ方向とする。かかるｘｙｚ座標系に基づいて磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置を定めると共に、ｘｙｚ座標系におけるテストカプセル２の位置を（ｘ、ｙ、ｚ）とする。以下、図４および図５を適宜参照して位置情報導出装置８の動作について説明を行う。
【００４９】
まず、位置情報導出装置８は、装置座標較正部１９によって、磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置座標の較正を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、最初に装置座標較正部１９は、磁場検出装置６ａ〜６ｄにおいて検出された較正磁場の強度を用いて磁場検出装置６ａ〜６ｄと較正磁場発生装置９との間の距離を導出する。そして、導出した距離と、記憶部２０に記憶された基準座標および磁場検出装置６ａ〜６ｄの相互間の位置関係に関する情報とに基づいて磁場検出装置６ａ〜６ｄのｘｙｚ座標系における位置座標の較正を行う。図５の例では、位置座標の較正を行うことにより、磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置について、それぞれ（ｘa、ｙa、ｚa）、（ｘb、ｙb、ｚb）、（ｘc、ｙc、ｚc）、（ｘd、ｙd、ｚd）と導出されることとなる。
【００５０】
その後、位置情報導出装置８は、基準装置選択部１３によって、磁場検出装置６ａ〜６ｈの中で受信した磁場強度が最も高い磁場強度検出装置を選択する（ステップＳ１０２）。図５の例では、最も高い磁場強度検出装置として磁場検出装置６ｅが選択された場合を示しており、以下の説明でも磁場検出装置６ｅを基準装置として説明を行う。
【００５１】
そして、位置情報導出装置８は、セレクタ１４によって、ステップＳ１０２で選択した基準装置に基づいて３個の被選択装置を選択し（ステップＳ１０３）、基準装置および被選択装置によって得られた磁場強度を距離導出部１５に出力する（ステップＳ１０４）。図５の例では、基準装置たる磁場検出装置６ｅに対して、磁場検出装置６ｆ、６ｈ、６ａがそれぞれ互いに直交する方向に配置されていることから、セレクタ１４は、これらを被選択装置として選択する。
【００５２】
その後、位置情報導出装置８は、距離導出部１５によって、ステップＳ１０２において選択した基準装置によって得られた磁場強度と、ステップＳ１０３において選択した被選択装置とによって得られた磁場強度とに基づいてテストカプセル２との間の距離を導出する（ステップＳ１０５）。具体的には、距離導出部１５は、セレクタ１４を介して入力された磁場強度を用いて（１）式の演算を行うことによって距離の導出を行う。図５の例では、距離導出部１５は、基準装置および被選択装置において検出された磁場強度に基づいて、テストカプセル２と磁場検出装置６ｅ、６ｆ、６ｈ、６ａとの距離ｒ1、ｒ2、ｒ3、ｒ4を導出している。
【００５３】
そして、位置情報導出装置８は、位置演算部１６における演算処理によってテストカプセル２の位置の導出を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、テストカプセル２のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標を導出することによってテストカプセル２の位置が導出されることとなるため、磁場検出装置６ｅ、６ｆ、６ｈ、６ａの座標およびステップＳ１０５において導出された距離の値とを用いてテストカプセル２の座標を導出している。
【００５４】
例えば、テストカプセル２の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、図５に示す位置関係から幾何的に導出することが可能であって、具体的には以下の方程式を解くことによって導出される。
（ｘ−０）2＋（ｙ−０）2＋（ｚ−０）2＝ｒ12  ・・・（２）
（ｘ−ａ）2＋（ｙ−０）2＋（ｚ−０）2＝ｒ22  ・・・（３）
（ｘ−ｘb）2＋（ｙ−ｙb）2＋（ｚ−ｚb）2＝ｒ32  ・・・（４）
（ｘ−ｘa）2＋（ｙ−ｙa）2＋（ｚ−ｚa）2＝ｒ42  ・・・（５）
【００５５】
なお、（２）式〜（５）式において、ａは既知の値であり、ｘa、ｘb、ｙa、ｙb、ｚa、ｚbはステップＳ１０１において導出され、ｒ1〜ｒ4はステップＳ１０５において導出されており、未知数は３個となることから理論上は方程式の数も３個あれば十分である。しかしながら、実際の位置検出の際には、距離導出誤差等に起因したテストカプセル２の位置検出精度の低下を抑制するため、（２）式〜（５）式を解く際に、ｘ、ｙ、ｚの値が一意に定まるようｒ1〜ｒ4の値等を補正することとしている。
【００５６】
最後に、位置情報導出装置８は、記憶ユニット１７によって、ステップＳ１０６において導出されたテストカプセル２の位置を記憶する（ステップＳ１０７）。具体的には、テストカプセル２が被検体１内に導入されている間は、記憶ユニット１７には携帯型記録媒体５が装着されていることから、記憶ユニット１７は、携帯型記録媒体５に対してステップＳ１０６において得られた位置情報を記録させる。
【００５７】
かかるステップＳ１０１〜Ｓ１０７の工程は、所定時間間隔ごとに繰り返し行われ、この結果、携帯型記録媒体５は、テストカプセル２が被検体１内をどのように移動したかについての正確な情報を記録することとなる。そして、テストカプセル２が被検体１の外部に排出された後、携帯型記録媒体５は表示装置４に装着され、使用者は、表示装置４に表示された記録結果に基づいて、テストカプセル２が被検体１内でどのように移動したかを把握し、把握した結果により、被検体１内のいかなる場所に狭窄部位が存在するか等の判断を行う。
【００５８】
次に、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、テストカプセル２内に備わる永久磁石１１によって出力される定磁場に基づいてテストカプセル２の位置を導出することとしている。電磁波等と異なり、定磁場は、伝播領域における比誘電率および透磁率等の物理的パラメータの変動にかかわらずほぼ一意に強度が減衰する特性を有することから、（１）式の関係が良好に成立するという特徴を有する。従って、人体内部のように、物理的パラメータが互いに異なる臓器等が存在する空間内における位置検出であっても、電磁波等による位置検出の場合と比較して高い精度で位置検出を行うことが可能という利点を有する。
【００５９】
かかる定磁場による利点としては、テストカプセル２を被検体１内に導入する際に、被検体１の負担を軽減することも挙げられる。すなわち、上述の理由により、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムでは、テストカプセル２の周囲環境の相違による位置検出精度の低下が抑制されるという利点があるため、例えば、テストカプセル２を被検体１内に導入する際に、他の検査方法のように飲食を控える等の制限を行う必要がない。従って、被検体１はテストカプセル２を用いた検査時においても通常生活を営むことが可能となり、検査における被検体１の負担を低減することが可能である。
【００６０】
さらに、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置の較正を行う構成を有する。かかる構成を有することで、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムでは、被検体１の姿勢変化等の運動によって固定部材７ｂに対する固定部材７ａの位置関係が変動し、磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置が変動した場合であってもテストカプセル２の位置を正確に導出することが可能である。
【００６１】
また、本実施の形態１では、磁場検出装置６ａ〜６ｄのそれぞれにおける較正磁場の検出強度を用いることによって磁場検出装置６ａ〜６ｄの位置座標の較正を行うこととしている。ここで、磁場検出装置６ａ〜６ｄは、テストカプセル２の位置検出のために磁場検出機能をあらかじめ備えていることから、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、位置較正を行うために磁場検出装置６ａ〜６ｄに対して特別な機構を追加する必要がないという利点を有する。従って、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、低い製造コストでテストカプセル２のさらなる正確な位置検出を行うことが可能である。
【００６２】
さらに、本実施の形態１では、較正磁場発生装置９から出力される較正磁場を定磁場としている。従って、テストカプセル２から出力される定磁場と同様に、較正磁場発生装置９から出力された較正磁場は通過経路にかかわらず距離に応じて一様に減衰することとなる。このため、臓器等の存在の有無にかかわらず、較正磁場発生装置９と磁場検出装置６ａ〜６ｄのそれぞれとの間の距離を正確に導出することが可能であり、その結果として、正確な位置較正を行うことが可能であるという利点を有する。
【００６３】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムについて説明する。本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置として定磁場発生手段のみならず所定の機能実行部および無線部を備えたカプセル型内視鏡と、定磁場発生手段より生じる定磁場に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置検出のみならず、カプセル型内視鏡の長軸の向き、すなわち指向方向をも検出し、検出結果に基づいてカプセル型内視鏡から送信された無線信号を受信する複数のアンテナを切り替える位置情報導出装置とを備えた構成を有する。
【００６４】
図６は、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。図６に示すように、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、被検体内導入装置の一例たるカプセル型内視鏡２１と、位置検出装置２２とを備える。なお、図６には実施の形態１における表示装置４および携帯型記録媒体５に相当する構成要素を図示していないが、このことは本実施の形態２においてこれらを除外する趣旨ではない。また、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムにおいて、実施の形態１と同様の符号、名称を付した構成要素については、以下で特に言及しない限り、実施の形態１と同様の構成・作用を有するものとする。
【００６５】
位置検出装置２２は、図６に示すように、磁場検出装置２３ａ〜２３ｈと、磁場検出装置２３ａ〜２３ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ａ、７ｂと、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号を受信するための受信用アンテナＡ１〜Ａｎと、磁場検出装置２３ａ〜２３ｈおよび受信用アンテナＡ１〜Ａｎによって得られた情報を処理し、カプセル型内視鏡２１の被検体１内における位置情報を取得する位置情報導出装置２４とを備える。
【００６６】
磁場検出装置２３ａ〜２３ｈは、それぞれが配置された位置における磁場強度および磁場方向を検出するためのものである。具体的には、磁場検出装置２３ａ〜２３ｈは、磁場強度および磁場方向の検出機能を備えたＭＩセンサ等によって構成される。実施の形態１における磁場検出装置６ａ〜６ｈは磁場強度のみを検出する構成を採用したが、本実施の形態２では、被検体内導入装置（カプセル型内視鏡２１）の位置のみならず指向方向をも検出する構成を採用するため、磁場強度のみならず磁場方向も検出する構成を採用している。
【００６７】
受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号を受信するためのものである。後述するように本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡２１は、被検体１内部の画像を撮像して外部に無線送信する機能を有し、受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号を受信し、位置情報導出装置２４に出力する構成を有している。受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、具体的には例えば、ループアンテナと、ループアンテナを被検体１に固定するための固着手段とによって構成されている。なお、カプセル型内視鏡２１から無線信号が送信された際に受信用アンテナＡ１〜Ａｎのすべてによって受信する構成としても良い。しかしながら、本実施の形態２では、複数存在する受信用アンテナＡ１〜Ａｎのうち、後述するアンテナ選択部４９によって受信に最も適していると判断される受信用アンテナを用いて受信することとしている。
【００６８】
図７は、カプセル型内視鏡２１の構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡２１は、実施の形態１におけるテストカプセル２と同様に、定磁場発生手段としての永久磁石１１を備える。さらに、カプセル型内視鏡２１は、被検体１の内部を撮影する際に撮像領域を照射するための照明手段として機能するＬＥＤ２５と、ＬＥＤ２５の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２６と、ＬＥＤ２５によって照射された領域からの反射光像の撮像を行う撮像手段として機能するＣＣＤ２７と、ＣＣＤ２７の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路２８とを備える。なお、ＬＥＤ２５、ＬＥＤ駆動回路２６、ＣＣＤ２７およびＣＣＤ駆動回路２８は、全体として所定の機能を果たす機能実行部３８として定義される。
【００６９】
また、カプセル型内視鏡２１は、ＣＣＤ２７によって撮像された画像データを変調してＲＦ信号を生成するＲＦ送信ユニット２９と、ＲＦ送信ユニット２９から出力されたＲＦ信号を無線送信する無線手段としての送信アンテナ部３０と、ＬＥＤ駆動回路２６、ＣＣＤ駆動回路２８およびＲＦ送信ユニット２９の動作を制御するシステムコントロール回路３１とを備える。
【００７０】
これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡２１は、被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ２５によって照明された被検部位の画像データをＣＣＤ２７によって取得する。そして、取得された画像データは、ＲＦ送信ユニット２９においてＲＦ信号に変換された後、送信アンテナ部３０を介して外部に送信される。
【００７１】
また、カプセル型内視鏡２１は、位置検出装置２２側から送られてきた無線信号を受信する受信アンテナ部３２と、受信アンテナ部３２で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路３３とを備える。さらに、カプセル型内視鏡２１は、分離された給電用信号から電力を再生する電力再生回路３４と、再生された電力を昇圧する昇圧回路３５と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器３６とを備える。また、カプセル型内視鏡２１は、分離回路３３で給電用信号と分離された成分からコントロール情報信号の内容を検出し、検出したコントロール情報信号をシステムコントロール回路３１に対して出力するコントロール情報検出回路３７を備える。なお、システムコントロール回路３１は、蓄電器３６から供給される駆動電力を他の構成要素に対して分配する機能も有する。
【００７２】
これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡２１は、まず、位置検出装置２２側から送られてきた無線信号を受信アンテナ部３２において受信し、分離回路３３によって、受信した無線信号から給電用信号およびコントロール情報信号を分離する。分離回路３３によって分離されたコントロール情報信号は、コントロール情報検出回路３７を経てシステムコントロール回路３１に出力され、ＬＥＤ２５、ＣＣＤ２７およびＲＦ送信ユニット２９の駆動制御に使用される。一方、給電用信号は、電力再生回路３４によって電力として再生され、再生された電力は昇圧回路３５によって電位を蓄電器３６に適した電位にまで昇圧された後、蓄電器３６に蓄積される。
【００７３】
次に、位置情報導出装置２４の構成について説明する。図８は、位置情報導出装置２４の構成を示すブロック図である。本実施の形態２における位置情報導出装置２４は、カプセル型内視鏡２１の被検体１内における位置を検出する構成要素として、基準装置選択部４０、セレクタ４１、距離導出部４２および位置演算部４３を備えた構成を有する。ここで、本実施の形態２では磁場検出装置２３ａ〜２３ｈが磁場強度のみならず磁場方向についても位置情報導出装置２４に対して出力する構成を有するため、基準装置選択部４０は、磁場検出装置２３ａ〜２３ｈから出力された情報のうち、磁場強度を抽出して基準装置の選択を行うこととし、距離導出部４２は、セレクタ４１から入力された情報のうち、基準装置および被選択装置において受信された磁場強度を抽出して距離の導出を行う機能を有する点で実施の形態１と相違する。なお、本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡２１の位置の検出動作については実施の形態１とほぼ同様であることとし、詳細な説明については省略する。
【００７４】
また、位置情報導出装置２４は、実施の形態１と同様に、磁場検出装置２３ａ〜２３ｄの位置の較正を行う装置座標較正部４７と、記憶部４８とを備える。装置座標較正部４７は、磁場検出装置２３ａ〜２３ｄが磁場方向についても検出することに対応して、磁場検出装置２３ａ〜２３ｄにおける検出結果から、磁場強度のみを抽出する機能をさらに有する。
【００７５】
さらに、位置情報導出装置２４は、後述するようにカプセル型内視鏡２１の指向方向を検出する際に使用される指向方向データベース４４と、セレクタ４１から出力された、所定の磁場検出装置２３における磁場方向とに基づいてカプセル型内視鏡２１の指向方向を検出する指向方向検出部４５とを備える。指向方向データベース４４は、磁場検出装置２３において検出される磁場の強度および磁場検出装置２３とカプセル型内視鏡２１の位置関係に対するカプセル型内視鏡２１の指向方向に関するデータをあらかじめ記憶したものである。なお、指向方向データベース４４および指向方向検出部４５の動作の具体的内容については、後に詳細に説明する。
【００７６】
また、位置情報導出装置２４は、カプセル型内視鏡２１から無線送信された、被検体１内部の画像データを受信する受信装置としての機能も有する。具体的には、位置情報導出装置２４は、受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中からデータ受信に使用するものを選択するアンテナ選択部４９と、選択した受信用アンテナ受信された無線信号に対して復調等の所定の処理を行い、無線信号の中からカプセル型内視鏡２１によって取得された画像データを抽出し、出力するＲＦ受信ユニット５０と、出力された画像データに必要な処理を行う画像処理ユニット５１と、画像処理が施された画像データを記録するための記憶ユニット５２とを備える。
【００７７】
アンテナ選択部４９は、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナを選択するためのものである。具体的には、アンテナ選択部４９は、あらかじめ受信用アンテナＡ１〜Ａｎの位置を把握していると共に、位置演算部４３によって導出されたカプセル型内視鏡２１の位置に関する情報と、指向方向検出部４５によって導出されたカプセル型内視鏡２１の指向方向に関する情報とが入力される構成を有する。このため、アンテナ選択部４９は、カプセル型内視鏡２１の位置および指向方向との関係において、最も良好な受信感度を有するものと推定される受信用アンテナを選択し、選択した受信用アンテナにおいて受信された無線信号をＲＦ受信ユニット５０に出力する機能を有する。
【００７８】
記憶ユニット５２は、画像処理ユニット５１から出力される画像データと、出力される画像データが撮像された時点におけるカプセル型内視鏡２１の位置および指向方向とを対応づけて記憶する機能を有する。すなわち、位置情報導出装置２４は、図８にも示すように記憶ユニット５２に位置演算部４３、指向方向検出部４５および画像処理ユニット５１において得られた情報が出力される構成を有しており、記憶ユニット５２は、これらの情報を対応づけた状態で記憶する機能を有する。この結果、記憶ユニット５２は、被検体１内部の所定領域の画像データと、かかる画像データを撮像した時点におけるカプセル型内視鏡２１の位置および指向方向とが対応づけられた状態で記憶されている。
【００７９】
また、位置情報導出装置２４は、カプセル型内視鏡２１に対して送信する給電用信号等を生成し、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍに対して出力する機能を有する。具体的には、位置情報導出装置２４は、給電用信号を生成する機能および発振周波数を規定する機能を有する発振器５３と、カプセル型内視鏡２１の駆動状態の制御のためのコントロール情報信号を生成するコントロール情報入力ユニット５４と、給電用信号とコントロール情報信号とを合成する重畳回路５５と、合成された信号の強度を増幅する増幅回路５６とを備える。増幅回路５６で増幅された信号は、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍに送られ、カプセル型内視鏡２１に対して送信される。なお、位置情報導出装置２４は、所定の蓄電装置またはＡＣ電源アダプタ等を備えた電力供給ユニット５７を備え、位置情報導出装置２４の各構成要素は、電力供給ユニット５７から供給される電力を駆動エネルギーとしている。
【００８０】
次に、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムにおける、カプセル型内視鏡２１の指向方向を検出することの意義および指向方向検出動作の内容について説明する。上述したように、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、カプセル型内視鏡２１が所定の機能実行手段を備え、かかる機能実行手段によって取得された情報を位置検出装置２２側に無線送信する構成を有する。そのため、位置検出装置２２は、送信された無線信号を受信するための複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを備え、アンテナ選択部４９によってかかる複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中から受信に最適な受信用アンテナを選択する構成を有する。
【００８１】
複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎの中から最適な受信用アンテナを選択するアルゴリズムとしては、第１にカプセル型内視鏡２１との位置関係によって決定することが挙げられる。例えば、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号は、距離に応じて減衰するとの過程のもとで、実施の形態１と同様の位置検出機構を用いてカプセル型内視鏡２１の位置を導出し、導出された位置に最も近い受信用アンテナを使用することが考えられる。
【００８２】
しかしながら、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信する場合には、アンテナとの位置関係のみによって受信用アンテナを選択することは必ずしも適切ではない。すなわち、カプセル型内視鏡２１からの無線送信に用いられる送信アンテナ部３０は、例えばループアンテナ等によって構成されること等に起因して、あらゆる方向に均等な強度で無線信号を送信するのではなく、ある程度の指向性を持って無線信号を送信する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡からの無線信号を受信するのに最も適した受信用アンテナは、カプセル型内視鏡との位置関係のみによって決定されるのではなく、送信アンテナ部３０から送信される無線信号の指向性をも考慮して決定されることが好ましい。そして、送信アンテナ部３０は、カプセル型内視鏡２１内に固定されていることから、送信される無線信号の指向方向を検出するためには、被検体１内におけるカプセル型内視鏡２１の指向方向を把握することが重要となる。かかる事情に基づいて、本実施の形態２では、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡２１の被検体１内における位置を検出する機構を備えるのみならず、指向方向データベース４４および指向方向検出部４５を新たに備えることによって、カプセル型内視鏡２１の指向方向を検出することとしている。
【００８３】
図９は、本実施の形態２において、指向方向検出部４５におけるカプセル型内視鏡２１の指向方向の検出動作を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、カプセル型内視鏡の指向方向と磁場検出装置２３との関係について示す模式図である。以下図９および図１０を適宜参照しつつ指向方向検出部４５の動作を説明する。
【００８４】
まず、指向方向検出部４５は、カプセル型内視鏡２１の位置と、複数存在する磁場検出装置２３ａ〜２３ｈの中から選択された磁場検出装置２３によって受信された磁場の方向とを入力する（ステップＳ２０１）。磁場検出装置２３の選択アルゴリズムは任意のものとして良いが、本実施の形態２では、例えば最も検出磁場強度の大きい磁場検出装置２３を選択するものとする。図１０の例では、指向方向検出部４５によって、選択された磁場検出装置２３の座標（ａ1、ａ2、ａ3）および矢印で示す方向ベクトルによって表現される磁場方向が把握される。
【００８５】
そして、指向方向検出部４５は、ステップＳ２０１において選択された磁場検出装置２３のカプセル型内視鏡２１に対する相対位置を導出する（ステップＳ２０２）。具体的には、指向方向検出部４５は、位置演算部４３によって導出されたカプセル型内視鏡２１の位置を入力され、ステップＳ２０１において選択された磁場検出装置２３についてカプセル型内視鏡２１に対する相対座標を導出する。図１０の例では、磁場検出装置２３の座標（ａ1、ａ2、ａ3）と、カプセル型内視鏡２１の座標（ｘ、ｙ、ｚ）に基づいて、カプセル型内視鏡２１の位置を原点とした磁場検出装置２３の相対位置座標（ａ1−ｘ，ａ2−ｙ，ａ3−ｚ）が導出される。
【００８６】
その後、指向方向検出部４５は、ステップＳ２０１において入力された磁場方向と、ステップＳ２０２において選択された磁場検出装置２３の相対位置とを指向方向データベース４４に入力し、カプセル型内視鏡２１の指向方向に関するデータを取得する（ステップＳ２０３）。図１０に示すように、カプセル型内視鏡２１内に備わる永久磁石１１から出力される定磁場の方向は、カプセル型内視鏡２１の指向方向およびカプセル型内視鏡２１に対する位置によって一意に定まる性質を有することから、指向方向データベース４４には、あらかじめカプセル型内視鏡２１の指向方向、カプセル型内視鏡２１に対する相対座標および相対座標における定磁場の方向が対応づけられた状態で記憶されている。このため、指向方向データベース４４に対して磁場検出装置２３の相対座標および検出された定磁場の方向を入力することによって、カプセル型内視鏡２１の指向方向を抽出することが可能である。図１０の例では、指向方向データベース４４の出力結果に基づいて、カプセル型内視鏡２１の指向方向が（ｘ1、ｙ1、ｚ1）であることが導出される。
【００８７】
最後に、指向方向検出部４５は、取得したカプセル型内視鏡２１の指向方向に関するデータをアンテナ選択部４９および記憶ユニット５２に出力する（ステップＳ２０４）。アンテナ選択部４９は、指向方向に関するデータと、位置演算部４３から出力された位置に関する情報とに基づいて受信に最適な受信用アンテナを選択し、記憶ユニット５２は、所定時刻におけるカプセル型内視鏡２１の指向方向を、画像データおよびカプセル型内視鏡２１の位置情報と対応づけて記憶する。
【００８８】
次に、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムの利点について説明する。まず、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムでは、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡２１内に永久磁石１１を備え、永久磁石１１から出力される定磁場に基づいてカプセル型内視鏡２１の位置検出を行っている。既に述べたように定磁場は、被検体１内の臓器等における比誘電率、導電率等の値の違いに関わらず距離に応じてほぼ一様に減衰する特性を有することから、無線信号を用いて位置検出を行った場合と比較して、カプセル型内視鏡２１の位置を正確に検出できるという利点を有する。
【００８９】
また、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、永久磁石１１から出力される定磁場に基づいてカプセル型内視鏡２１の指向方向を検出する構成を有する。位置検出の場合と同様に、永久磁石１１から出力される定磁場は、被検体１内の構成物による影響を受けにくいと共に、所定の位置における磁場方向は、カプセル型内視鏡２１の指向方向およびカプセル型内視鏡２１に対する相対位置に基づいてほぼ一意に定まるという特性を有する。従って、あらかじめ永久磁石１１によって出力される定磁場の方位分布を導出して指向方向データベース４４に記憶し、磁場検出装置２３によって得られた情報に基づいて指向方向データベース４４を参照することによって、カプセル型内視鏡２１の指向方向を正確に検出することが可能である。
【００９０】
さらに、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、位置検出の場合と同様に定磁場に基づいてカプセル型内視鏡２１の指向方向を検出する構成を有することから、簡易な構成でシステムを実現できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、カプセル型内視鏡２１の指向方向を検出する機能を備えるにあたってカプセル型内視鏡２１内に新たな構成要素を追加する必要がなく、小型かつ低コストの位置情報検出システムを構築することが可能である。
【００９１】
また、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムでは、導出されたカプセル型内視鏡２１の位置および指向方向に基づいて、アンテナ選択部４９が受信用アンテナを選択する構成を有する。受信用アンテナにおける無線信号の受信感度は、カプセル型内視鏡２１からの距離およびカプセル型内視鏡２１内に備わる送信アンテナ部３０の指向性に依存する。従って、カプセル型内視鏡２１の位置および指向方向に基づいて使用する受信用アンテナを的確に選択することが可能となり、カプセル型内視鏡２１から送信される無線信号を常に高感度で受信可能な位置情報検出システムを実現することが可能である。
【００９２】
さらに、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムでは、撮像された被検体１内の画像データと、導出されたカプセル型内視鏡２１の位置および指向方向とを、記憶ユニット５２に出力する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡２１によって取得された画像データと、導出されたカプセル型内視鏡２１の撮像時における位置および指向方向とを対応づけて記憶することが可能であり、表示装置４によって画像データを表示する際に、所定の範囲に位置する画像データのみを表示するよう指定することが可能である。すなわち、表示装置４においてあらゆる画像データを表示するのではなく、使用者にとって関心のある領域、例えば小腸のみの画像データを表示させることが可能となり、医師等にとって利便性を有する位置情報検出システムを実現することが可能である。
【００９３】
以上、実施の形態１、２に渡って本発明を説明したが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムにおいて、実施の形態２と同様にテストカプセル２の指向方向を導出する構成を備えることとしても良い。
【００９４】
また、実施の形態１、２では、複数の磁場検出装置６および磁場検出装置２３について、それぞれが立方体の頂点を検出するよう被検体１の外表面上に配置する構成としているが、かかる配置態様に限定する必要はない。すなわち、磁場検出装置６等については、あらかじめ被検体１に対する相対位置が把握されていれば足り、かかる相対位置を用いれば、立方体状に配置されなくとも位置検出および指向方向の検出は可能である。また、磁場検出装置６等の個数についても８個に限定する必要はなく、最も簡易な構成としては単一の磁場検出装置６等を用いたシステムを構築することが可能である。すなわち、被検体内導入装置たるテストカプセル２またはカプセル型内視鏡２１は、被検体１内を任意に移動するのではなく、食道、胃、小腸および大腸等の所定臓器内のある程度定まった経路に従って移動する構成を有する。従って、あらかじめ被検体内導入装置の移動経路を前もってある程度把握しておくことは可能であり、事前に把握した経路情報と、単一の磁場強度検出装置によって検出された定磁場の強度とを用いて被検体内導入装置の位置検出を行うこととしても良い。
【００９５】
さらに、実施の形態１、２では、基準装置選択部３５およびセレクタ１４を用いて基準装置および被選択装置を選択し、これらによって検出された磁場強度に基づいて位置検出を行うこととしている。しかしながら、かかる構成は本発明に必須ではなく、例えば、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈのすべてについて検出強度に基づくテストカプセル２またはカプセル型内視鏡４０との間の距離の導出を行い、（２）式〜（５）式と同様の方程式を８通り形成し、テストカプセル２等の位置を導出することとしても良い。かかる構成とした場合、例えば最小二乗法を用いた演算が可能となることから、テストカプセル２等の位置の導出誤差をさらに低減できるという利点を有する。
【００９６】
同様に、例えば実施の形態２において、複数の磁場検出装置２３を用いてカプセル型内視鏡２１の指向方向を導出することとしても良い。すなわち、上記した手法による指向方向の導出を複数の磁場検出装置２３について行い、それぞれによって得られた指向方向の平均を導出する等の手法を用いることで、より正確な指向方向の導出を行う構成とすることも好ましい。このことは被検体内導入装置の位置検出についても同様であって、異なる組み合わせの磁場検出装置６等を用いて複数回の位置検出を行い、それぞれによって得られた位置を平均化する構成を採用しても良い。
【００９７】
また、実施の形態２において、撮像手段たるＣＣＤ２７等および照明手段たるＬＥＤ２５等を備えた機能実行部３８について説明したが、機能実行部としてはこれらの他に、被検体１内におけるｐＨ、温度に関する情報を取得する構成としても良い。また、被検体内導入装置が振動子を備える構成として、被検体１内の超音波画像を取得する構成としても良い。さらに、これらの被検体内情報の中から複数の情報を取得する構成としても良い。
【００９８】
また、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍから出力される無線信号としては、必ずしもコントロール情報信号と給電用信号とを重畳したものとする必要はないし、さらには位置検出装置からカプセル型内視鏡に対して無線送信を行わない構成としても良い。また、給電用信号と、コントロール情報信号以外の信号とを重畳して送信する構成としても良い。さらに、位置検出装置２２は、カプセル型内視鏡から出力される無線信号の受信のみを行う構成としても良いし、カプセル型内視鏡内に記憶部を設け、被検体１外部に排出された後に記憶部から情報を取り出す構成としても良い。
【００９９】
また、実施の形態２では、給電用アンテナＢ１〜Ｂｍの選択に関して特に言及していないが、受信用アンテナＡ１〜Ａｎの場合と同様に、カプセル型内視鏡２１の位置および指向方向に基づいて最適なものを選択して無線送信を行う構成としても良い。すなわち、給電用信号等の供給効率を向上させるために、すべての給電用アンテナから一様に無線信号を送信するのではなく、カプセル型内視鏡２１の指向方向等を用いることで、カプセル型内視鏡２１内に備わる受信アンテナ部３２の指向方向等に対応したアンテナ選択を行うことも可能である。
【０１００】
さらに、実施の形態１、２に関して、磁場検出装置６ｅ〜６ｈ、２３ｅ〜２３ｈの位置の較正を行うこととしても良い。すなわち、実施の形態１、２においては磁場検出装置６ｅ〜６ｈについては位置が変動することがないものとして扱ったが、実際には固定部材７ａの位置によっては、磁場検出装置６ａ〜６ｄと同様に被検体１の姿勢等に応じて位置が変動する可能性がある。かかる場合であっても、較正磁場発生装置９の位置を固定した構成を採用した場合には、磁場検出装置６ｅ〜６ｈ等に関しても較正磁場発生装置９との距離等を用いて位置の較正を行うことが可能である。
【０１０１】
また、実施の形態１、２に関して、複数の較正磁場発生装置を備える構成も有効である。かかる構成を採用した場合、テストカプセル２、カプセル型内視鏡２１の位置検出と同様に、較正磁場発生装置からの距離のみに基づいて磁場検出装置６ａ等の位置の較正が可能である。すなわち、かかる構成の場合には磁場検出装置６ａ〜６ｄ間の相互の位置関係を固定する必要はなく、例えば、固定部材７ａ、７ｂを変形可能な弾性部材等によって形成することが可能となる。固定部材７ａ、７ｂを変形可能な部材によって構成することによって被検体１の行動の自由度はさらに高まることとなり、被検体１にとってさらに負担の少ない被検体内位置検出システムを実現することが可能である。
【０１０２】
さらに、実施の形態１、２において、較正磁場発生装置９についてテストカプセル２等の位置検出を行う際にも較正磁場を出力する構成としても良い。すなわち、磁場検出装置６ａ〜６ｄ等の位置座標の較正時に較正磁場の強度は検出されていることから、例えば、テストカプセル２等の位置検出の際には、検出した磁場成分のうち、較正磁場の成分を除去した上で位置検出を行うことも可能である。かかる構成とした場合には、較正磁場発生装置９の構成を単純化することが可能となるという利点が発生する。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムを形成するテストカプセルの構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムを形成する位置情報導出装置の構成を示す模式図である。
【図４】位置情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】位置情報導出装置によるテストカプセルの位置導出の態様を示す模式図である。
【図６】実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムの全体構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムを形成するカプセル型内視鏡の構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムを形成する位置情報導出装置の構成を示す模式図である。
【図９】位置情報導出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】位置情報導出装置によるカプセル型内視鏡の指向方向導出の態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１    被検体
２    テストカプセル
３    位置検出装置
４    表示装置
５    携帯型記録媒体
６ａ〜６ｈ  磁場検出装置
７ａ、７ｂ  固定部材
８    位置情報導出装置
１０  筐体
１１  永久磁石
１２  充填部材
１４  基準装置選択部
１５  セレクタ
１６  距離導出部
１７  位置演算部
１８  記憶ユニット
２１  カプセル型内視鏡
２２  位置検出装置
２３ａ〜２３ｈ  磁場検出装置
２４  位置情報導出装置
２５  ＬＥＤ
２６  ＬＥＤ駆動回路
２７  ＣＣＤ
２８  ＣＣＤ駆動回路
２９  ＲＦ送信ユニット
３０  送信アンテナ部
３１  システムコントロール回路
３２  受信アンテナ部
３３  分離回路
３４  電力再生回路
３５  昇圧回路
３６  蓄電器
３７  コントロール情報検出回路
３８  機能実行部
４０  基準装置選択部
４１  セレクタ
４２  距離導出部
４３  位置演算部
４４  指向方向データベース
４５  指向方向検出部
４７  装置座標較正部
４８  記憶部
４９  アンテナ選択部
５０  ＲＦ受信ユニット
５１  画像処理ユニット
５２  記憶ユニット
５３  発振器
５４  コントロール情報入力ユニット
５５  重畳回路
５６  増幅回路
５７  電力供給ユニット
Ａ１〜Ａｎ  受信用アンテナ
Ｂ１〜Ｂｍ  給電用アンテナ
【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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