(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、
磁界発生部と磁界検出部とを有して一部が前記医療装置に内蔵され、前記磁界発生部が特定周波数の第１の磁界を発生し、前記磁界検出部が前記特定周波数の第１の磁界を含む検出磁界情報を検出し、前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方を検出する位置検出装置と、
前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きの少なくともいずれか一方を変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと、該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、
を備え、
前記位置検出装置は、
前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方を推定するための特定の位置検出範囲を有するとともに、
前記医療装置が複数の特定位置に複数の特定向きで配置されたときに、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部の少なくともいずれか一方が、前記第１の磁界の作用により前記磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ複数の数値情報を格納したルックアップテーブルと、
前記医療装置の位置および向きに基づき前記ルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を推定する磁界算出部と、
前記磁界検出部が検出した前記検出磁界情報から前記磁界算出部で推定された前記第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出する磁界抽出部と、
該磁界抽出部で算出された補正磁界情報から前記医療装置の位置および向きを推定する位置計算部と、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システム。
【請求項２】
前記位置検出装置は、前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方に基づき、前記磁界算出部が前記ルックアップテーブルを参照して再度前記第２の磁界を推定し、前記磁界抽出部が前記磁界検出部の検出した前記検出磁界情報から再度推定された第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出し、前記位置計算部が前記医療装置の位置および向きを前記補正磁界情報から推定する繰り返し計算を行う繰り返し計算部を有し、
前記繰り返し計算部は、前記第２の磁界または前記補正磁界情報の再計算による変化量が設定された閾値より小さくなるまで繰り返し計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療装置誘導システム。
【請求項３】
前記位置検出装置は、前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づく前記第１の磁界による前記磁界検出部の検出値を推定した推定検出値を求め、
前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づき、前記磁界算出部が前記ルックアップテーブルを参照して再度前記第２の磁界を推定し、前記磁界抽出部が前記磁界検出部の検出した前記検出磁界情報から再度推定された第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出し、前記位置計算部が前記医療装置の位置および向きを前記補正磁界情報から推定する繰り返し計算を行う繰り返し計算部を有し、
前記繰り返し計算部は、前記補正磁界情報と前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づく前記第１の磁界による前記磁界検出部の推定検出値とが略一致するまで繰り返し計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療装置誘導システム。
【請求項４】
前記磁界発生部は、前記医療装置に内蔵された発振回路と放射コイルとからなり、特定周波数の前記第１の磁界を発生し、
前記磁界検出部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなり、
前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであ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医療装置誘導システム。
【請求項５】
前記磁界発生部は、前記位置検出範囲の周囲に配設される駆動コイルと、前記医療装置に内蔵されたコンデンサと放射コイルとによる共振回路とからなり、該共振回路が前記駆動コイルの発生する位置検出用磁界によって共振し外部に特定周波数の前記第１の磁界を発生し、
前記磁界検出部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなり、
前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであ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医療装置誘導システム。
【請求項６】
前記第２の磁界を算出する対象は、前記駆動コイルを含むことを特徴とする請求項５に記載の医療装置誘導システム。
【請求項７】
前記磁界発生部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の放射コイルからなり、特定周波数の前記第１の磁界を発生し、
前記磁界検出部は、前記医療装置に内蔵され、
前記位置検出装置は、前記医療装置に内蔵されて前記磁界検出部が検出した磁界の情報を該医療装置の外部へ無線送信する無線送信部と、前記医療装置の外部に設けられて前記無線送信部が送信した磁界の情報を受信する無線受信部とを備え、
前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであ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医療装置誘導システム。
【請求項８】
前記第２の磁界を算出する対象は、前記放射コイルを含むことを特徴とする請求項７に記載の医療装置誘導システム。
【請求項９】
前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲内で離散的に設定された複数の前記特定位置毎の前記数値情報を格納し、
前記磁界算出部は、前記医療装置の位置が前記特定位置の中間の場合には、該位置を挟む少なくとも２つの特定位置で前記ルックアップテーブルを参照し少なくとも２つの特定位置間の補間計算により前記第２の磁界を算出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１０】
前記ルックアップテーブルは、前記医療装置の向きが１次独立である３つの軸の各軸毎に個別に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１１】
前記１次独立である３つの軸がそれぞれ直交していることを特徴とする請求項１０に記載の医療装置誘導システム。
【請求項１２】
前記ルックアップテーブルは、複数の前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が、予め設定された次数までの多重干渉によって前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を格納していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１３】
前記ルックアップテーブルは、複数の前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が、多重干渉によって前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記誘導用コイル間または前記磁界発生部間の相互インダクタンスに基づき算出し格納していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１４】
前記ルックアップテーブルは、前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部に流れる電流の実測データに基づく情報として格納していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１５】
前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部をさらに備え、
前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１６】
前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部と、前記駆動コイルの接続状態の情報を得る第２の情報取得部とをさらに備え、
前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動コイルの接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルおよび前記駆動コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする請求項６に記載の医療装置誘導システム。
【請求項１７】
前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部と、前記放射コイルの接続状態の情報を得る第３の情報取得部とをさらに備え、
前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルおよび前記放射コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする請求項８に記載の医療装置誘導システム。
【請求項１８】
前記誘導用コイルのインピーダンス情報を得る第４の情報取得部をさらに備え、
前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの異なる特定インピーダンス毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルのインピーダンス情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項１９】
前記位置検出装置は、得られた前記誘導用コイルのインピーダンス情報が前記特定インピーダンスの中間の場合には、該インピーダンス情報を挟む２つの特定インピーダンスで前記複数のルックアップテーブルを参照し２つの特定インピーダンス間の補間計算により前記第２の磁界を算出することを特徴とする請求項１８に記載の医療装置誘導システム。
【請求項２０】
前記ルックアップテーブルは、
前記磁界発生部の誘導により前記誘導用コイルに流れる電流と相関を持つ数値情報を、前記磁界発生部の位置情報を変数として格納した第１のルックアップテーブルと、
前記誘導用コイルに予め設定された特定の電流を流した場合に前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記磁界検出部の位置情報を変数として格納した第２のルックアップテーブルと、
に分割して構成され、
前記磁界算出部は、前記磁界発生部の位置情報に基づき前記第１のルックアップテーブルを参照した数値情報とインピーダンス情報とを用いて前記誘導用コイルに流れる電流を算出し、算出された電流に基づき前記第２のルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を算出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項２１】
前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを１本の線として近似したシングルフィラメントモデルに基づき作成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項２２】
前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを複数線として近似したマルチフィラメントモデルに基づき作成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項２３】
前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを有限要素法で作成した物理形状のコイルモデルに基づき作成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項２４】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置に対して、磁界発生部と磁界検出部とを有して一部が前記医療装置に内蔵された位置検出装置、および前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きの少なくともいずれか一方を変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと、前記誘導用磁界を発生させるための電力を該誘導用コイルに供給する駆動部とを有する磁気誘導装置を用いて、特定周波数の第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出した結果に基づき前記医療装置の位置または向きを誘導制御する医療装置誘導システムの作動方法であって、
前記誘導用コイルが前記磁石に作用する前記誘導用磁界を発生させる誘導ステップと、
前記磁界発生部が特定周波数の第１の磁界を発生させる磁界発生ステップと、
該磁界発生ステップで発生した前記第１の磁界を含む検出磁界情報を前記磁界検出部が検出する磁界検出ステップと、
前記医療装置が複数の特定位置に複数の特定向きで配置されたときに、磁界算出部が、前記医療装置の位置および向きに基づき、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部の少なくともいずれか一方が、前記第１の磁界の作用により前記磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ複数の数値情報を格納したルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を推定する磁界算出ステップと、
前記磁界検出部が検出した前記検出磁界情報から前記磁界算出部で推定された前記第２の磁界を減算した補正磁界情報を磁界抽出部が算出する磁界抽出ステップと、
該磁界抽出ステップで算出された補正磁界情報から前記医療装置の位置および向きを位置計算部が推定する位置計算ステップと、
を備えることを特徴とする作動方法。
【請求項２５】
前記位置計算ステップは、該ステップにより推定された前記医療装置の位置および向きに基づき前記ルックアップテーブルを参照して前記磁界算出部が前記第２の磁界を算出する前記磁界算出ステップと前記位置計算ステップとを繰り返し行う繰り返し計算ステップをさらに有することを特徴とする請求項２４に記載の作動方法。
【請求項２６】
前記位置計算ステップは、
該ステップにより推定された前記医療装置の位置および向きに基づき前記磁界検出部が検出する推定検出磁界情報を前記位置計算部が算出する推定検出磁界情報算出ステップと、
前記補正磁界情報と前記推定検出磁界情報とが略一致するまで前記磁界検出ステップと前記推定検出磁界情報算出ステップを繰り返す繰り返し計算ステップと、
を備えることを特徴とする請求項２４に記載の作動方法。
【請求項２７】
前記磁界発生ステップは、前記医療装置に内蔵された発振回路と放射コイルとからなる前記磁界発生部が特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、
前記磁界検出ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなる前記磁界検出部が前記第１の磁界を検出することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２８】
前記磁界発生ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと、前記医療装置に内蔵されたコンデンサと放射コイルとによる共振回路とからなる前記磁界発生部において、前記共振回路が前記位置検出用磁界によって共振することで外部に特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、
前記磁界検出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなる前記磁界検出部が前記第１の磁界を検出することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２９】
前記磁界発生ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設された複数の放射コイルからなる前記磁界発生部が特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、
前記磁界検出ステップは、前記医療装置に内蔵された前記磁界検出部が前記第１の磁界を検出することを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項３０】
前記磁界算出ステップは、切替部が、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得て、その接続状態の情報に基づき、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルのうち、参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップを有することを特徴とする請求項２４〜２９のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項３１】
前記磁界算出ステップは、切替部が、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動コイルの接続状態の情報を得て、これら接続状態の情報に基づき、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動コイルの接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルのうち、参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップを有することを特徴とする請求項２８に記載の作動方法。
【請求項３２】
前記磁界算出ステップは、切替部が、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態の情報を得て、これら接続状態の情報に基づき、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルのうち、参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップを有することを特徴とする請求項２９に記載の作動方法。
【請求項３３】
前記磁界算出ステップは、切替部が、前記誘導用コイルのインピーダンス情報を得て、そのインピーダンス情報に基づき、前記誘導用コイルの異なる特定インピーダンス毎に異なる複数のルックアップテーブルのうち、参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップを有することを特徴とする請求項２４〜２９のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項３４】
前記磁界算出ステップは、前記誘導用コイルのインピーダンス情報が前記特定インピーダンスの中間の場合には、該インピーダンス情報を挟む２つの特定インピーダンスで前記ルックアップテーブルを参照し２つの特定インピーダンス間の補間計算により前記磁界算出部が前記第２の磁界を算出することを特徴とする請求項３３に記載の作動方法。
【請求項３５】
前記ルックアップテーブルとして、前記磁界発生部の誘導により前記誘導用コイルに流れる電流と相関を持つ数値情報を、前記磁界発生部の位置情報を変数として格納した第１のルックアップテーブルと、前記誘導用コイルに予め設定された特定の電流を流した場合に前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記磁界検出部の位置情報を変数として格納した第２のルックアップテーブルと、を用い、
前記磁界算出ステップは、前記磁界発生部の位置情報に基づき前記第１のルックアップテーブルを参照した数値情報とインピーダンス情報とを用いて前記磁界算出部が前記誘導用コイルに流れる電流を算出し、かつ、算出された電流に基づき前記第２のルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を算出することを特徴とする請求項２４〜２９のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項３６】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置に内蔵されて特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルと発振回路とからなる磁界発生部と前記医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、
前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルを貫く磁束を算出する磁束算出ステップと、
算出された磁束によって前記誘導用コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、
算出された誘導電流が前記誘導用コイルに流れた場合に、前記磁界センサに誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、
算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記磁束算出ステップ、前記電流算出ステップ、前記磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項３７】
前記磁束算出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配置された複数の前記誘導用コイル間の予め設定された次数までの多重干渉によって生ずる磁束分も含めて算出することを特徴とする請求項３６に記載の医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項３８】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置に内蔵されて特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルと発振回路とからなる磁界発生部と前記医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、
前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルとの相互インダクタンスを算出し、算出した相互インダクタンスを用いて前記各誘導用コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、
算出された誘導電流が前記誘導用コイルに流れた場合に、前記位置検出範囲の周囲に配置されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサに誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、
算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記電流算出ステップ、前記磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項３９】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと前記医療装置に内蔵されて前記位置検出用磁界によって共振し特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルとコンデンサとによる共振回路とからなる磁界発生部と前記位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、
前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルを貫く磁束を算出する磁束算出ステップと、
算出された磁束によって前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、
算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れた場合に、前記磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、
算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記磁束算出ステップ、前記電流算出ステップ、前記磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４０】
前記磁束算出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイル間の予め設定された次数までの多重干渉によって生ずる磁束分も含めて算出することを特徴とする請求項３９に記載の医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４１】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと前記医療装置に内蔵されて前記位置検出用磁界によって共振し特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルとコンデンサとによる共振回路とからなる磁界発生部と前記位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、
前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルとの相互インダクタンスを算出し、算出した相互インダクタンスを用いて前記各誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、
算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れた場合に、前記位置検出範囲の周囲に配置されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、
算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記電流算出ステップ、前記磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４２】
磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて特定周波数の第１の磁界を発生する複数の放射コイルからなる磁界発生部と前記医療装置に内蔵されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、
前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて、前記放射コイルで該位置検出範囲に対して特定周波数の第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された前記誘導用コイルまたは前記放射コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、
算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記放射コイルに流れた場合に、前記磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、
算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、
一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して前記電流算出ステップ、前記磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４３】
前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置されたコイルを１本の線として近似したシングルフィラメントモデルに基づき作成することを特徴とする請求項３８〜４２のいずれか一つに記載の医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４４】
前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置されたコイルを複数の線として近似したマルチフィラメントモデルに基づき作成することを特徴とする請求項３８〜４２のいずれか一つに記載の医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４５】
前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置されたコイルを有限要素法で作成した物理形状のコイルモデルに基づき作成することを特徴とする請求項３８〜４２のいずれか一つに記載の医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法。
【請求項４６】
前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項４７】
前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報と位相情報であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療装置誘導システム。
【請求項４８】
前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報であることを特徴とする請求項２４〜２９のいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項４９】
前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報と位相情報であることを特徴とする請求項２４〜２９のいずれか一つに記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内を誘導されて移動する医療装置の位置を検出する位置検出機能を有する医療装置誘導システム、医療装置誘導方法および医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体内の観察を行う医療装置の一つとして、カプセル型内視鏡等のカプセル型の医療装置が実用化されている。カプセル型内視鏡は、体腔内に導入され、体腔内を通過する際に、内蔵の撮像素子で所望の目的部位を撮像するものである。この際、撮像素子の撮像範囲（画角）が固定されているため、所望する観察対象部位が撮像範囲に入るようにカプセル型内視鏡の位置または向きを誘導制御する必要がある。このための誘導システムとして、例えば、特許文献１に示されるものがある。特許文献１によれば、磁石内蔵のカプセル型内視鏡の周囲６面を囲むように配置された誘導用コイルによる誘導用磁界を磁石に作用させてカプセル型内視鏡の位置および向きの制御を行うようにしている。
【０００３】
ここで、このような誘導制御を、所望通りに行うためには、カプセル型内視鏡の現在位置を正確に検出する位置検出装置が不可欠となる。このため、特許文献１では、カプセル型内視鏡の内部にコイルとコンデンサとからなるＬＣ共振回路を備え、カプセル型内視鏡の位置検出範囲に向けて放射された磁界によってそのＬＣ共振回路を共振させ、共振により新たに発生する特定周波数の磁界を、位置検出範囲の周囲に配置させた複数の磁界センサにより検出し、各磁界センサが検出した磁界強度からカプセル型内視鏡の位置を求めるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２，３に示されるように、カプセル型内視鏡の位置検出範囲に向けて外部から放射された磁界を、カプセル型内視鏡に内蔵させた磁界センサで検出することによっても、カプセル型内視鏡の位置検出が可能である。
【０００５】
これら特許文献１〜３等に示されるいずれの位置検出方式であっても、コイルが空間に作る磁界分布を理論上、計算できることを利用しているため、その磁界分布を乱す可能性がある導体、磁性体などが位置検出範囲内に存在することは望ましくない。
【０００６】
そこで、特許文献２には、位置検出範囲に存在する妨害体などに渦電流が流れると位置検出の精度が低下するため、異なる周波数の磁界により渦電流の時定数を求めることでデータ補正する方法が開示されている。また、妨害体（シールド部材）による効果を計算、考慮した磁界分布を、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）に保持しておき、読み出す方法も開示されている。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０５／１１２７３３号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６４９３５７３号明細書
【特許文献３】特開２００６−７５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、磁気誘導システム内で使用する磁気式の位置検出装置は、誘導用コイルからの誘導磁界の影響を受けるため、位置検出精度が悪化するという課題がある。例えば、特許文献１に示されるような位置検出装置が、磁気誘導システム内で動作する状況を考える。この場合、位置検出範囲の周囲にはカプセル型内視鏡に対して強力な誘導用磁界を発生させるために複数の誘導用コイルが配置される。ここで、誘導用コイルを駆動する駆動用アンプは、駆動時の電力損失を少なくするために、低い出力インピーダンスであることが多い。このため、位置検出装置から見れば、両端を短絡した複数のコイルが存在するのと等価であるため、磁気干渉を生じ、位置検出装置が必要とする磁界分布は周囲にコイルが存在しない状況とは大きく異なる。よって、誘導用コイルを通過する磁束により発生する起電力は、誘導用コイルと駆動部とからなる閉回路に誘導電流を流し、この誘導電流によって誘導用コイルから位置検出装置の磁界センサの位置に意図しない不要な磁界が発生してしまい、位置検出装置の磁界センサによる検出値が不正確となってしまう。
【０００９】
また、特許文献２に示されるような磁界分布そのものをＬＵＴから読み出す方式では、テーブルの目の粗さなどによって位置検出精度を保てない可能性が大きい。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型の医療装置の位置検出範囲の周囲に配置された誘導用コイル等に起因する不要な磁界の影響を受けない正確な位置検出を、少ない計算量で高速に行うことができる医療装置誘導システム、医療装置誘導方法および医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる医療装置誘導システムは、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、磁界発生部と磁界検出部とを有して一部が前記医療装置に内蔵され、前記磁界発生部が特定周波数の第１の磁界を発生し、前記磁界検出部が前記特定周波数の第１の磁界を含む検出磁界情報を検出し、前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方を検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きの少なくともいずれか一方を変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと、該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備え、前記位置検出装置は、前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方を推定するための特定の位置検出範囲を有するとともに、前記医療装置が複数の特定位置に複数の特定向きで配置されたときに、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部の少なくともいずれか一方が、前記第１の磁界の作用により前記磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ複数の数値情報を格納したルックアップテーブルと、前記医療装置の位置および向きに基づき前記ルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を推定する磁界算出部と、前記磁界検出部が検出した前記検出磁界から前記磁界算出部で推定された前記第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出する磁界抽出部と、該磁界抽出部で算出された補正磁界情報から前記医療装置の位置および向きを推定する位置計算部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記位置検出装置は、前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きの少なくともいずれか一方に基づき、前記磁界算出部が前記ルックアップテーブルを参照して再度前記第２の磁界を推定し、前記磁界抽出部が前記磁界検出部の検出した前記検出磁界情報から再度推定された第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出し、前記位置計算部が前記医療装置の位置および向きを前記補正磁界情報から推定する繰り返し計算を行う繰り返し計算部を有し、前記繰り返し計算部は、前記第２の磁界または前記補正磁界情報の再計算による変化量が設定された閾値より小さくなるまで繰り返し計算を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記位置検出装置は、前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づく前記第１の磁界による前記磁界検出部の検出値を推定した推定検出値を求め、前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づき、前記磁界算出部が前記ルックアップテーブルを参照して再度前記第２の磁界を推定し、前記磁界抽出部が前記磁界検出部の検出した前記検出磁界情報から再度推定された第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出し、前記位置計算部が前記医療装置の位置および向きを前記補正磁界情報から推定する繰り返し計算を行う繰り返し計算部を有し、前記繰り返し計算部は、前記補正磁界情報と前記位置計算部が推定した前記医療装置の位置および向きに基づく前記第１の磁界による前記磁界検出部の推定検出値が略一致するまで繰り返し計算を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記磁界発生部は、前記医療装置に内蔵された発振回路と放射コイルとからなり、特定周波数の前記第１の磁界を発生し、前記磁界検出部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなり、前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記磁界発生部は、前記位置検出範囲の周囲に配設される駆動コイルと、前記医療装置に内蔵されたコンデンサと放射コイルとによる共振回路とからなり、該共振回路が前記駆動コイルの発生する位置検出用磁界によって共振し外部に特定周波数の前記第１の磁界を発生し、前記磁界検出部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなり、前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記第２の磁界を算出する対象は、前記駆動コイルを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記磁界発生部は、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の放射コイルからなり、特定周波数の前記第１の磁界を発生し、前記磁界検出部は、前記医療装置に内蔵され、前記位置検出装置は、前記医療装置に内蔵されて前記磁界検出部が検出した磁界の情報を該医療装置の外部へ無線送信する無線送信部と、前記医療装置の外部に設けられて前記無線送信部が送信した磁界の情報を受信する無線受信部とを備え、前記第２の磁界を算出する対象は、前記誘導用コイルであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記第２の磁界を算出する対象は、前記放射コイルを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲内で離散的に設定された複数の前記特定位置毎の前記数値情報を格納し、前記磁界算出部は、前記医療装置の位置が前記特定位置の中間の場合には、該位置を挟む少なくとも２つの特定位置で前記ルックアップテーブルを参照し少なくとも２つの特定位置間の補間計算により前記第２の磁界を算出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記医療装置の向きが１次独立である３つの軸の各軸毎に個別に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記１次独立である３つの軸がそれぞれ直交していることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、複数の前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が、予め設定された次数までの多重干渉によって前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を格納していることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、複数の前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が、多重干渉によって前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記誘導用コイル間または前記磁界発生部間の相互インダクタンスに基づき算出し格納していることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部に流れる電流の実測データに基づく情報として格納していることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部をさらに備え、前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部と、前記駆動コイルの接続状態の情報を得る第２の情報取得部とをさらに備え、前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動コイルの接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルおよび前記駆動コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得る第１の情報取得部と、前記放射コイルの接続状態の情報を得る第３の情報取得部とをさらに備え、前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルおよび前記放射コイルの接続状態の情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記誘導用コイルのインピーダンス情報を得る第４の情報取得部をさらに備え、前記位置検出装置は、前記誘導用コイルの異なる特定インピーダンス毎に異なる複数の前記ルックアップテーブルを備え、前記誘導用コイルのインピーダンス情報に基づき前記磁界算出部が参照する前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記位置検出装置は、得られた前記誘導用コイルのインピーダンス情報が前記特定インピーダンスの中間の場合には、該インピーダンス情報を挟む２つの特定インピーダンスで前記複数のルックアップテーブルを参照し２つの特定インピーダンス間の補間計算により前記第２の磁界を算出することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記磁界発生部の誘導により前記誘導用コイルに流れる電流と相関を持つ数値情報を、前記磁界発生部の位置情報を変数として格納した第１のルックアップテーブルと、前記誘導用コイルに予め設定された特定の電流を流した場合に前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記磁界検出部の位置情報を変数として格納した第２のルックアップテーブルと、に分割して構成され、前記磁界算出部は、前記磁界発生部の位置情報に基づき前記第１のルックアップテーブルを参照した数値情報とインピーダンス情報とを用いて前記誘導用コイルに流れる電流を算出し、算出された電流に基づき前記第２のルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を算出することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを１本の線として近似したシングルフィラメントモデルに基づき作成されていることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを複数線として近似したマルチフィラメントモデルに基づき作成されていることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記第２の磁界を算出する対象となる前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部が有するコイルを有限要素法で作成した物理形状のコイルモデルに基づき作成されていることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入されるカプセル型の医療装置に対して、磁界発生部と磁界検出部とを有して一部が前記医療装置に内蔵された位置検出装置を用いて、特定周波数の第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出した結果に基づき前記医療装置の位置または向きを制御する医療装置誘導方法であって、駆動部から電力が供給される誘導用コイルによって前記磁石に作用する誘導用磁界を発生させて前記医療装置の位置または向きを制御する誘導ステップと、前記磁界発生部によって特定周波数の第１の磁界を発生させる磁界発生ステップと、該磁界発生ステップで発生した前記第１の磁界を含む磁界を前記磁界検出部で検出する磁界検出ステップと、前記医療装置が複数の特定位置に複数の特定向きで配置されたときに、前記誘導用コイルまたは前記磁界発生部の少なくともいずれか一方が、前記第１の磁界の作用により前記磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ複数の数値情報を格納したルックアップテーブルを用い、前記医療装置の位置および向きに基づき前記ルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を推定する磁界算出ステップと、前記磁界検出部が検出した前記検出磁界から前記磁界算出部で推定された前記第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出する磁界抽出ステップと、該磁界抽出ステップで算出された補正磁界情報から前記医療装置の位置および向きを推定する位置計算ステップと、を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記位置計算ステップは、該ステップにより推定された前記医療装置の位置および向きに基づき前記ルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を算出する前記磁界算出ステップと前記位置計算ステップとを繰り返し行う繰り返し計算ステップをさらに有することを特徴とする。
【００３６】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記位置計算ステップは、該ステップにより推定された前記医療装置の位置および向きに基づき前記磁界検出部が検出する推定検出磁界情報を算出する推定検出磁界情報算出ステップと、前記補正磁界情報と前記推定磁界が略一致するまで前記磁界検出ステップと前記推定検出磁界情報算出ステップを繰り返す繰り返し計算ステップと、を備えることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記磁界発生ステップは、前記医療装置に内蔵された発振回路と放射コイルとからなる前記磁界発生部によって特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、前記磁界検出ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなる前記磁界検出部で前記第１の磁界を検出することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記磁界発生ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと、前記医療装置に内蔵されたコンデンサと放射コイルとによる共振回路とからなる前記磁界発生部において、前記共振回路が前記位置検出用磁界によって共振することで外部に特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、前記磁界検出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配設された複数の磁界センサからなる前記磁界検出部で前記第１の磁界を検出することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記磁界発生ステップは、前記医療装置の位置および向きを推定するために前記位置検出装置が有する特定の位置検出範囲の周囲に配設された複数の放射コイルからなる前記磁界発生部によって特定周波数の前記第１の磁界を発生させ、前記磁界検出ステップは、前記医療装置に内蔵された前記磁界検出部で前記第１の磁界を検出することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルとして、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルを用い、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態の情報を得て、その接続状態の情報に基づき前記磁界算出ステップで参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルとして、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動コイルの接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルを用い、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記駆動用コイルの接続状態の情報を得て、これら接続状態の情報に基づき前記磁界算出ステップで参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルとして、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態毎に異なる複数のルックアップテーブルを用い、前記誘導用コイルの前記駆動部に対する接続状態および前記放射コイルの接続状態の情報を得て、これら接続状態の情報に基づき前記磁界算出ステップで参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルとして、前記誘導用コイルの異なる特定インピーダンス毎に異なる複数のルックアップテーブルを用い、前記誘導用コイルのインピーダンス情報を得て、そのインピーダンス情報に基づき前記磁界算出ステップで参照する前記ルックアップテーブルを切替えるテーブル切替えステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４４】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記磁界算出ステップは、前記誘導用コイルのインピーダンス情報が前記特定インピーダンスの中間の場合には、該インピーダンス情報を挟む２つの特定インピーダンスで前記ルックアップテーブルを参照し２つの特定インピーダンス間の補間計算により前記第２の磁界を算出することを特徴とする。
【００４５】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルとして、前記磁界発生部の誘導により前記誘導用コイルに流れる電流と相関を持つ数値情報を、前記磁界発生部の位置情報を変数として格納した第１のルックアップテーブルと、前記誘導用コイルに予め設定された特定の電流を流した場合に前記磁界検出部の位置に誘導発生する前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を、前記磁界検出部の位置情報を変数として格納した第２のルックアップテーブルと、を用い、前記磁界算出ステップは、前記磁界発生部の位置情報に基づき前記第１のルックアップテーブルを参照した数値情報とインピーダンス情報とを用いて前記誘導用コイルに流れる電流を算出し、算出された電流に基づき前記第２のルックアップテーブルを参照して前記第２の磁界を算出することを特徴とする。
【００４６】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置に内蔵されて特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルと発振回路とからなる磁界発生部と前記医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルを貫く磁束を算出する磁束算出ステップと、算出された磁束によって前記誘導用コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、算出された誘導電流が前記誘導用コイルに流れた場合に、前記磁界センサに誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記磁束算出ステップ、前記電流算出ステップ、磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、を備えることを特徴とする。
【００４７】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、上記発明において、前記磁束算出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配置された複数の前記誘導用コイル間の予め設定された次数までの多重干渉によって生ずる磁束分も含めて算出することを特徴とする。
【００４８】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置に内蔵されて特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルと発振回路とからなる磁界発生部と前記医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルとの相互インダクタンスを算出し、算出した相互インダクタンスを用いて前記各誘導用コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、算出された誘導電流が前記誘導用コイルに流れた場合に、前記位置検出範囲の周囲に配置されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサに誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記電流算出ステップ、磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、を備えることを特徴とする。
【００４９】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと前記医療装置に内蔵されて前記位置検出用磁界によって共振し特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルとコンデンサとによる共振回路とからなる磁界発生部と前記位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルを貫く磁束を算出する磁束算出ステップと、算出された磁束によって前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れた場合に、前記磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記磁束算出ステップ、前記電流算出ステップ、磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、を備えることを特徴とする。
【００５０】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、上記発明において、前記磁束算出ステップは、前記位置検出範囲の周囲に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイル間の予め設定された次数までの多重干渉によって生ずる磁束分も含めて算出することを特徴とする。
【００５１】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて位置検出用磁界を発生する駆動コイルと前記医療装置に内蔵されて前記位置検出用磁界によって共振し特定周波数の第１の磁界を発生する放射コイルとコンデンサとによる共振回路とからなる磁界発生部と前記位置検出範囲の周囲に配設されて前記第１の磁界を検出するための複数の磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて前記第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルとの相互インダクタンスを算出し、算出した相互インダクタンスを用いて前記各誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記駆動コイルに流れた場合に、前記位置検出範囲の周囲に配置されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して、前記電流算出ステップ、磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の前記特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、を備えることを特徴とする。
【００５２】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、磁石を内蔵して体腔内に導入される医療装置と、該医療装置の位置検出範囲の周囲に配設されて特定周波数の第１の磁界を発生する複数の放射コイルからなる磁界発生部と前記医療装置に内蔵されて前記第１の磁界を検出するための磁界センサからなる磁界検出部とを有して前記第１の磁界から前記医療装置の位置および向きを検出する位置検出装置と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置または向きを変えるための誘導用磁界を発生する誘導用コイルと該誘導用コイルに接続されて前記誘導用磁界を発生させるための電力を供給する駆動部とを有する磁気誘導装置と、を備える医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法であって、前記位置検出範囲内に離散的な複数の特定位置および複数の特定向きを設定する特定位置設定ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに前記医療装置を配置させて、前記放射コイルで該位置検出範囲に対して特定周波数の第１の磁界を発生させた場合に、前記位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された前記誘導用コイルまたは前記放射コイルに流れる誘導電流を算出する電流算出ステップと、算出された誘導電流が前記誘導用コイルまたは前記放射コイルに流れた場合に、前記磁界センサの位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を算出する磁界算出ステップと、算出された前記第２の磁界と相関を持つ数値情報を一つの前記特定位置および一つの前記特定向きに関連付けて記憶させる記憶ステップと、一つの前記特定位置および一つの前記特定向きを順次変更して前記電流算出ステップ、磁界算出ステップおよび前記記憶ステップを、複数の前記特定位置および複数の特定向きの全てについて繰り返してテーブルを作成する繰り返しステップと、を備えることを特徴とする。
【００５３】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置された前記コイルを１本の線として近似したシングルフィラメントモデルに基づき作成することを特徴とする。
【００５４】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置された前記コイルを複数の線として近似したマルチフィラメントモデルに基づき作成することを特徴とする。
【００５５】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、上記発明において、前記ルックアップテーブルは、前記位置検出範囲の周囲に配置された前記コイルを有限要素法で作成した物理形状のコイルモデルに基づき作成することを特徴とする。
【００５６】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報であることを特徴とする。
【００５７】
また、本発明にかかる医療装置誘導システムは、上記発明において、前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報と位相情報であることを特徴とする。
【００５８】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報であることを特徴とする。
【００５９】
また、本発明にかかる医療装置誘導方法は、上記発明において、前記検出磁界情報および前記補正磁界情報が磁界の振幅情報と位相情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６０】
本発明にかかる医療装置誘導システム、医療装置誘導方法および医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法は、位置検出に際して誘導用コイルまたは磁界発生部が第１の磁界の作用により磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界を算出して磁界検出部で検出された第１の磁界からこの第２の磁界を減算して補正磁界情報を算出するので、不要な第２の磁界の影響を受けない正確な位置検出が可能となり、かつ、磁界検出部の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を予め格納したルックアップテーブルを用いて第２の磁界の算出を行うので、都度行う計算量を減らして高速で処理することが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】
【００６１】
以下、図面を参照して、本発明にかかる医療装置誘導システム、医療装置誘導方法および医療装置誘導システムで用いるルックアップテーブルの作成方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、各実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００６２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。本実施の形態の医療装置誘導システム１Ａは、概略的には、カプセル型の医療装置１０と、磁気誘導装置２０と、位置検出装置５０とにより構成されている。
【００６３】
医療装置１０は、例えば、水密構造で密閉された円筒型カプセル形状の容器を備え、被検体の体腔内に導入されるカプセル型内視鏡である。この医療装置１０は、体腔内を撮像する撮像部や、撮像された信号を処理する信号処理部や、処理された信号を被検体外に無線で送信出力する無線送信部（いずれも図示せず）等を備え、撮像機能、無線通信機能を有する。このような医療装置１０に対応して被検体外に配置される体外受信装置１５を備える。体外受信装置１５は、被検体の体表の数箇所に配置されて医療装置１０から無線出力される信号を受信する複数個のアンテナ１６を有し、アンテナ１６を介して撮影画像に関する信号を無線で受信し、蓄積するためのものである。
【００６４】
また、医療装置１０は、内部の撮像等に支障ない位置に固定配置されて、誘導用磁界の作用を受けて位置または向きを変化させるための推進力を発生する永久磁石等による磁石１１を備える。
【００６５】
磁気誘導装置２０は、体腔内に導入された医療装置１０の磁石１１に対して被検体外から誘導用磁界を作用させて医療装置１０の位置や向きを変化させるためのものであり、誘導用コイル２１と操作部２２と信号発生制御部２３と駆動部２４とを備える。誘導用コイル２１は、位置検出装置５０が、医療装置１０の位置を検出するための位置検出範囲をなす被検体外の周囲の既知の位置に配置されて、被検体内に導入された医療装置１０中の磁石１１に対して誘導用磁界を放射するためのものである。
【００６６】
操作部２２は、操作者の意図する医療装置１０の移動方向や向きの指示を行うためのジョイスティック等の入力デバイスや情報入力および諸設定を行うためのキーボードまたはパネルスイッチ等で構成される。信号発生制御部２３は、操作部２２の指示および後述の位置検出装置５０からの位置情報に基づき、医療装置１０を誘導するために必要な信号波形を算出し、駆動部２４を制御して算出された結果による波形を発生させる。駆動部２４は、信号発生制御部２３の制御に従い、誘導用コイル２１に駆動電流を流し誘導用磁界を発生させる。ここで、医療装置１０を移動させる目的で発生させる誘導用磁界の強度は、比較的大きなものであり、損失が少なくなるように、駆動部２４の出力インピーダンスは小さめに設定されている。
【００６７】
また、位置検出装置５０は、概略的には、磁界発生部３０と磁界検出部４０とを有し、その一部である磁界発生部３０が医療装置１０に内蔵され、磁界検出部４０が位置検出範囲の周囲に配設されて、磁界発生部３０が発生した特定周波数の第１の磁界を磁界検出部４０で検出することで、医療装置１０の位置および向きを検出するものである。
【００６８】
ここで、磁界発生部３０は、原点位置が定められたＸＹＺ座標系からなる医療装置１０の位置検出範囲に対して特定周波数の第１の磁界を発生させるためのものである。この磁界発生部３０は、医療装置１０に内蔵された放射コイル３１と図示しない発振回路とからなる。すなわち、本実施の形態１の磁界発生部３０は、発振回路により放射コイル３１に誘導磁界を発生させることで、外部に向けて特定周波数の第１の磁界を発生させる自励式磁界発生部として構成されている。ここで、発生する第１の磁界の特定周波数は、角周波数でω［ｒａｄ］とする。
【００６９】
また、磁界検出部４０は、磁界発生部３０が位置検出範囲に対して発生させた特定周波数の第１の磁界を検出するためのものである。磁界検出部４０は、医療装置１０に内蔵されて対をなす放射コイル３１に対して、位置検出範囲の周囲に配置された複数の磁界センサ４１ａ〜４１ｎを備える。これら複数の磁界センサ４１ａ〜４１ｎは、それぞれのコイルを通過する特定周波数の交番磁界を電圧に変換して検出する。
【００７０】
本実施の形態１の位置検出装置５０は、さらに、メモリ５１に保持されたＬＵＴ（ルックアップテーブル）５２と、信号処理部５３と、磁界算出部５４と、磁界抽出部５５と、位置計算部５６とを備える。
【００７１】
ここで、ＬＵＴ５２は、詳細は後述するが、医療装置１０が位置検出範囲内の予め設定された複数の特定位置および複数の特定向きで配置されたときに、誘導用コイル２１が、第１の磁界の作用により磁界検出部４０（磁界センサ４１ａ〜４１ｎ）の位置に誘導発生する特定周波数の不要な第２の磁界と相関を持つ数値情報を、医療装置１０の複数の特定位置および複数の特定向きを変数として格納したものである。また、信号処理部５３は、磁界検出部４０から取得した電圧信号を、位置計算に必要とするデジタルデータに変換し、磁界検出部４０が検出した磁界や、デジタル信号を評価しその位置分布データから医療装置１０の推定される現在位置情報や現在向き情報を取得する。
【００７２】
また、磁界算出部５４は、位置計算部５６における最適化計算において順次推定される医療装置１０の現在位置および現在向きを特定位置および特定向きとしてルックアップテーブル５２を参照して第２の磁界を推定するためのものである。磁界抽出部５５は、磁界検出部４０で検出された第１の磁界から磁界算出部５４で推定された第２の磁界を減算した補正磁界情報を算出するためのものである。さらに、位置計算部５６は、磁界抽出部５５で算出された補正磁界情報と医療装置１０の位置および向きから計算される磁界（理論値）とが略一致するまで最適化計算を繰り返し行う繰り返し位置計算部５７を有して、医療装置１０の位置および向きを推定するためのものである。
【００７３】
ここで、ＬＵＴ５２や磁界算出部５４がない場合の位置検出装置５０による基本的な位置検出動作について説明する。まず、磁気検出部４０は、ｎ＝９なる９個の磁界センサ４１１〜４１ｎが３×３のマトリックス状に離散的に配置されているものとする。すなわち、医療装置１０内の放射コイル３１が１つの場合、ここで説明する位置計算例として、医療装置１０のＸＹＺ座標系における位置座標［ｘ，ｙ，ｚ］とその磁気ダイポールモーメント
【００７４】
【数１】
0005243750.tif 000002
【００７５】
の合計６個の変数を求めるためには最低６個の磁界センサ４１が必要となる。
【００７６】
このような状況下で、磁界検出部４０の各磁界センサ４１１〜４１ｎからの出力信号Ｖｄ１，Ｖｄ２，…，Ｖｄｎは、信号処理部５３による信号処理を経て、磁界抽出部５５に出力される。磁界抽出部５５は、これら各電圧情報に対して単純な比例係数を適用することで、各磁界センサ４１１〜４１ｎを通過する磁界強度Ｂｄ１，Ｂｄ２，…，Ｂｄｎを求める。
【００７７】
そして、医療装置１０が、位置検出範囲内の或る座標位置に或る向きで存在することをＰベクトルとして、以下のように
【００７８】
【数２】
0005243750.tif 000003
【００７９】
表し、このとき、ｉ番目の磁界センサ４１ｉの位置を、
【００８０】
【数３】
0005243750.tif 000004
【００８１】
とする。そして、Ｐベクトルとｉ番目の磁界センサ４１ｉとの距離ベクトル
【００８２】
【数４】
0005243750.tif 000005
【００８３】
をとると、磁気ダイポールモーメントが作る磁界は、
【００８４】
【数５】
0005243750.tif 000006
【００８５】
として表される。
【００８６】
そこで、位置検出装置５０は、通常は、実測値Ｂｄｉと理論値（推定値）Ｂｉとの２つを用いて、評価関数
【００８７】
【数６】
0005243750.tif 000007
【００８８】
を作成し、最小二乗法などの最適化計算を行うことで、医療装置１０の位置座標および向きを示すＰベクトルを求めることが可能である。
【００８９】
ところが、実際には、位置検出範囲の周囲に磁界誘導用の誘導用コイル２１が配置されている場合、図２に示すように、誘導用コイル２１が、放射コイル３１が発した特定周波数の第１の磁界の作用を受けて磁界センサ４１１〜４１ｎの位置に不要な第２の磁界を誘導発生する。図２においては、点線四角が誘導用コイル２１を示し、実線四角が磁界センサ４１１〜４１ｎを有する磁界検出部４０を示している。すなわち、医療装置１０に内蔵された放射コイル３１から発生する第１の磁界は、磁界検出部４０だけでなく、誘導用コイル２１も通過してしまうため、誘導用コイル２１に何らかの負荷が接続されて実際に誘導用コイル２１に誘導電流が流れると、通過した磁界を打ち消そうとする破線矢印で示すような第２の磁界が誘導発生する。このような第２の磁界の一部は、磁界検出部４０の磁界センサ４１１〜４１ｎの位置を通過するため、磁界センサ４１１〜４１ｎの検出出力が本来の誘導コイル３１から発生する第１の磁界成分だけでなくなり、位置検出に悪影響を及ぼす。
【００９０】
ここで、このような不要となる第２の磁界は、以下のように計算によって算出することができる。まず、矩形状の誘導用コイル２１の開口部を一定の微小面積ΔＳで区切ることでＴ分割し（例えば、Ｔ＝２０×２０＝４００）、各微小面積ΔＳの位置としてその中心を対象点とする。そして、放射コイル３１が内蔵された医療装置１０の位置、磁気ダイポールモーメントの存在をＰベクトルで表すものとすれば、各対象点での磁界強度が計算できる。この計算を、誘導用コイル２１の内側の面に対して行い、全て加算し、微小面積ΔＳを掛けることで、誘導用コイル２１を通過する全磁束ΦｇがＰベクトルの関数として以下のように求まる。
【００９１】
【数７】
0005243750.tif 000008
【００９２】
ここで、誘導用コイル２１の巻き数をＮｇとすると、誘導用コイル２１には、起電力
【００９３】
【数８】
0005243750.tif 000009
【００９４】
が発生する。
【００９５】
そして、この起電力は、誘導用コイル２１に接続される負荷インピーダンスＺｌと、誘導用コイル２１の抵抗成分が示すインピーダンスＲｇにより閉回路を形成することで、電流
【００９６】
【数９】
0005243750.tif 000010
【００９７】
が流れ、第２の磁界が発生する。ここで、インピーダンスＺｌは、誘導用コイル２１が持つ抵抗値Ｒｇを含むこととする。
【００９８】
このような電流が誘導用コイル２１に流れたときに、ｉ番目の磁界センサ４１ｉの位置
【００９９】
【数１０】
0005243750.tif 000011
【０１００】
での磁界強度は、誘導用コイル２１上に流れる電流を細分して電流素として扱い、各電流素の寄与を加算することで、ビオサバールの法則に従い、以下のように
【０１０１】
【数１１】
0005243750.tif 000012
【０１０２】
Ｐベクトルの関数として計算することができる。ここで、ｒＣベクトルは、電流素の位置を示す。
【０１０３】
このように、放射コイル３１を内蔵して位置検出用の第１の磁界を発生する医療装置１０の位置と向きとを示す１つのＰベクトルに対して、誘導用コイル２１に起因して磁界センサ４１上に生ずる第２の磁界の算出が可能である。ここで、本実施の形態１では、このような第２の磁界を算出するために、ＬＵＴを利用するものであり、上記原理に従い予めＬＵＴ５２を作成してメモリ５１に保持させておくものである。
【０１０４】
ここで、ＬＵＴ５２の作成方法の概略について説明する。なお、本実施の形態１ならびに後述の実施の形態では、位置検出範囲の周囲に配置された誘導用コイル２１を１本の線として近似したシングルフィラメントモデルに基づき作成するが、誘導用コイル２１を複数の線として近似したマルチフィラメントモデルに基づき作成し、または、誘導用コイル２１を有限要素法で作成した物理形状のコイルモデルに基づき作成するようにしてもよい。後述の実施の形態のように、位置検出範囲の周囲に配置された駆動コイルや放射コイルを対象とする場合も同様である。
【０１０５】
まず、対象となる位置検出範囲をある間隔でメッシュ化する。そして、メッシュ化された各点に磁気ダイポールモーメントＭをおく。ただし、［ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ］は、［１，０，０］、［０，１，０］、［０，０，１］の３種類でよい。これにより、医療装置１０の位置［ｘ，ｙ，ｚ］に対してＸＹＺ座標系の各軸Ｘ，Ｙ，Ｚ毎に３つのＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚが用意され、各軸毎の３つの磁界強度Ｂｇｉｘ，Ｂｇｉｙ，Ｂｇｉｚが得られる。
【０１０６】
ＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚのより詳細な作成方法を、図３に示す概略フローチャートを参照して説明する。まず、医療装置１０の位置を検出するための位置検出範囲内に、所定の間隔で離散的な複数の特定位置をメッシュ状に設定する（ステップＳ１１：特定位置設定ステップ）。また、医療装置１０に内蔵されて位置検出用の第１の磁界を発生する磁界発生部３０（放射コイル３１）の向きを、対象となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｘ軸方向［１，０，０］にセットする（ステップＳ１２）。
【０１０７】
ついで、一つの特定位置（一つの特定向きは、Ｘ軸方向）を医療装置１０に内蔵の放射コイル３１（カプセル磁界発生源）の位置として入力し（ステップＳ１３）、この特定位置および特定向きに医療装置１０を位置させて放射コイル３１によって位置検出用の第１の磁界を発生させた場合に、位置検出範囲の周囲に配置された誘導用コイル２１を貫く鎖交磁束を計算する（ステップＳ１４：磁束算出ステップ）。そして、算出された磁束によって誘導用コイル２１に流れる誘導電流を求める（ステップＳ１５：電流算出ステップ）。さらに、算出された誘導電流が誘導用コイル２１に流れた場合に、誘導用コイル２１が、位置検出範囲の周囲に配置された各磁界センサ４１１〜４１ｎの位置に誘導発生する磁界を第２の磁界として算出する（ステップＳ１６：磁界算出ステップ）。そして、算出された第２の磁界の数値情報を、特定位置および特定向きに関連付けて保存する（ステップＳ１７：記憶ステップ）。
【０１０８】
そして、全ての特定位置の計算が完了するまで、特定位置に関する情報を＋１ずつ順次インクリメントすることで（ステップＳ１８；Ｎｏ，ステップＳ１９：繰り返しステップ）、医療装置１０の特定位置を順次変更して、このようなステップＳ１３〜Ｓ１７の処理を、複数の特定位置の全てについて繰り返すことで、向きがＸ軸方向の場合に各特定位置を変数とするＸ軸用のＬＵＴ５２ｘが作成される。
【０１０９】
この後、磁界発生部３０（放射コイル３１）の特定向きを、対象となるＹ軸方向［０，１，０］やＺ軸方向［０，０，１］に順次設定し（ステップＳ２０；Ｎｏ、：繰り返しステップ）、Ｙ軸、Ｚ軸についてもステップＳ１３〜Ｓ１９の処理を同様に繰り返すことで、各特定位置を変数とするＹ軸、Ｚ軸用のＬＵＴ５２ｙ，５２ｚが作成される。
【０１１０】
つづいて、このようなＬＵＴ５２を利用する位置検出装置５０の動作例について説明する。磁界算出部５４は、現在の医療装置１０の推定位置情報を位置計算部５６から取得する。この推定位置情報は、計算開始時には計算開始点の位置情報であり、最適化計算の途中では、順次推定されてその都度変化する位置情報である。このような推定された位置情報を特定位置としてＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚを参照することで、特定位置で医療装置１０が＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向、＋Ｚ軸方向を向いた場合に発生する第２の磁界の情報が算出される。
【０１１１】
なお、一般的には、あまりに膨大なデータ量のＬＵＴを保持することは困難であり、かつ、現実的でないため、推定される位置情報に対して１対１の対応関係でＬＵＴ５２に数値情報が格納されているわけではない。そこで、磁界算出部５４は、推定される医療装置１０の位置が特定位置の中間の場合には、推定位置を挟む２つの特定位置でルックアップテーブル５２を参照し２つの特定位置間の線形補間計算により第２の磁界を算出することで十分な精度の第２の磁界情報を得る。ＬＵＴ生成時の座標ピッチは、あまり広げすぎると補正精度が悪化する可能性がある。このため、細かいピッチで発生した補正データと、補間後のデータを比較することで、補正精度を落さないピッチを選ぶことが必要である。
【０１１２】
ここで、医療装置１０の磁気ダイポールモーメントＭ情報として、Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを用いることで、各軸方向に実際に生ずる第２の磁界を、以下の式で算出することができる。
【０１１３】
【数１２】
0005243750.tif 000013
【０１１４】
このように磁界算出部５４で算出された第２の磁界の磁界強度情報は、磁界抽出部５５に出力される。磁界抽出部５５は、実測値Ｂｄｉから医療装置１０（放射コイル３１）の推定位置／向きを示すＰベクトルに対する第２の磁界Ｂｇｉを減算することで、実測値を補正した補正磁界情報を算出する。位置計算部５６は、このような第２の磁界分を減算してなる補正磁界情報を用いて、以下のような評価関数
【０１１５】
【数１３】
0005243750.tif 000014
【０１１６】
を作成し、最適化計算を行う。最適化計算では、収束過程でＰベクトルの値が逐次変化していくため、磁界算出部５４では、その都度、その位置／向き毎に変化したＰベクトルを用いてＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚを参照して、第２の磁界を算出し直す。
【０１１７】
このようにして行われる本実施の形態１の医療装置誘導方法をまとめて説明する。本実施の形態１の医療装置誘導方法は、駆動部２４から電力が供給される誘導用コイル２１によって、医療装置１０内の磁石１１に作用する誘導用磁界を発生させて医療装置１０の位置または向きを制御する誘導ステップと、医療装置１０に内蔵された放射コイル３１を発振回路で駆動して、位置検出範囲に対して特定周波数の第１の磁界を発生させる磁界発生ステップと、位置検出範囲の周囲に配置された複数の磁界センサ４１１〜４１ｎで、特定周波数の第１の磁界を検出する磁界検出ステップと、この磁界検出ステップの検出結果に基づき位置検出範囲内における医療装置１０の位置および向きを検出する位置検出ステップとからなる。
【０１１８】
ここで、位置検出装置５０によって実行される位置検出ステップの処理例を図４の概略フローチャートに示す。まず、磁界検出部４０の各磁界センサ４１１〜４１ｎが検出した電圧情報（あるいは、磁界情報）を取り込むとともに（ステップＳ２１）、医療装置１０の推定位置方向を示すＰベクトルの情報を入力する（ステップＳ２２）。このＰベクトルの情報は、初回は初期値とされる。
【０１１９】
そして、磁界算出部５４は、推定された医療装置１０の位置および向きとしてＰベクトル情報が示す特定位置および特定向きを用いてルックアップテーブル５２ｘ，５２ｙ，５２ｚを参照して第２の磁界を算出する（ステップＳ２３；磁界算出ステップ）。磁界抽出部５５は、検出された磁界（実測値）からこの第２の磁界を減算して補正磁界情報を算出する（ステップＳ２４；磁界抽出ステップ）。一方、位置計算部５６は、磁界検出部４０の磁界センサ４１１〜４１ｎが検出すべき磁界の推定検出値を算出し（ステップＳ２５）、補正磁界情報と推定検出値とを用いる評価関数を作成し（ステップＳ２６）、最小二乗法等を用いてＰベクトルの最適化計算を行う（ステップＳ２７）。このようなステップＳ２５〜Ｓ２７による位置計算ステップを、収束判定結果が予め設定された所望の誤差ｘｘ以下の範囲内に収まるまで（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、Ｐベクトルの修正を繰り返す（ステップＳ２９）。すなわち、位置計算ステップでは、ステップＳ２４で算出された補正磁界情報と、医療装置１０の位置および向きから計算される磁界の推定検出値とが略一致するまで、医療装置１０の位置および向きを繰り返し推定する。
【０１２０】
このように、本実施の形態１によれば、本来の位置検出装置のアルゴリズムに対して、ＬＵＴ５２からの情報を付加的に与えることで、最適化計算を可能にすることができる。この際、第２の磁界の算出には、積分動作を含むため比較的時間がかかるが、本実施の形態１では、このような積分動作を含む計算を予め行い、ＬＵＴ５２の形態でメモリ５１に保持させておくことで、実動作時の計算時間を大幅に短縮することができる。
【０１２１】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について図５を参照して説明する。本実施の形態２は、誘導用コイルが複数個配置される、より実際的なシステム構成例を考慮したＬＵＴの作成方法に関するものである。
【０１２２】
前述の実施の形態１を示す図では、誘導用コイル２１が１つのみであるかのように説明したが、医療装置１０をＸＹＺ座標系内において任意の方向に誘導移動させるため、実際には、位置検出範囲を囲むように、位置検出範囲の周囲には、数個ないし数十個の誘導用コイルが配置される。図５は、位置検出範囲の周囲の既知の位置にｎ＝６個の誘導用コイル２１１〜２１ｎが配置された例を示している。このような状況では、磁界センサ４１１〜４１ｎの位置に誘導発生する第２の磁界の振る舞いは、さらに複雑となる。
【０１２３】
この場合、まず、前述した場合と同様に、医療装置１０に内蔵の放射コイル３１が発生する位置検出用の第１の磁界が各誘導用コイル２１１〜２１ｎに作用して、それぞれ第２の磁界を誘導発生する。ここで、ここまでの現象であれば、磁界検出部４０での磁界強度は、医療装置１０から各誘導用コイル２１１〜２１ｎに対する影響としてそれぞれ計算を行い、最後にそれらを加算すればよいといえる。
【０１２４】
しかしながら、実際は、誘導された各誘導用コイル２１１〜２１ｎが新たな磁界発生源となり、他の残りの誘導用コイルに対して第２の磁界を誘導発生させる多重干渉を生ずる。このような第２の磁界は、原因となる第１の磁界とは、位相が逆となって発生し、磁界強度も小さくなっていくので、この計算方法を繰り返すことで、最終的には、ある平衡状態に達することとなる。そこで、位置検出装置５０に要求される精度により、この多重干渉を何次まで考慮するかを決めてＬＵＴ５２を作成するようにすればよい。
【０１２５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図６を参照して説明する。本実施の形態３は、実施の形態２で説明したような誘導用コイル２１の多重干渉を考慮したＬＵＴの別の作成方法に関するものである。本実施の形態３は、コイル間の誘導は、コイル同士の相互インダクタンスで定義することで表現可能な点に着目したものである。
【０１２６】
まず、ｎ個の誘導用コイル２１１〜２１ｎに対して、識別番号ｉ，ｊ＝１，２，…，ｎを付け、医療装置１０に内蔵の放射コイル３１には番号０を付与することで、各コイル同士の相互インダクタンスＬｉｊを定義する。ここで、添え字ｉ，ｊは、ｉ番目のコイルとｊ番目のコイとの間での相互インダクタンスであることを示している。磁界の影響する方向は、ｉ←ｊとする。ただし、ＬｉｊとＬｊｉとは同じとなる。また、この定義によれば、ｉ＝ｊも存在し、これは通常自己インダクタンスを示すが、ここでは特に区別しないものとする。
【０１２７】
このような条件下に、相互インダクタンスは、コイルの物理的な形状、配置によって決まる。より具体的には、あるコイルに単位電流を流したときに、他方のコイルを鎖交する磁束数を示す。そこで、医療装置１０に内蔵された放射コイル３１に電流Ｉ０＝１Ａを流したとき、その他の誘導用コイル２１１〜２１ｎを通過する磁束を求める。つまり、ここで求める相互インダクタンスＬｉ０は、実施の形態１で説明した通過磁束計算の場合とほぼ同じである。そして、磁気ダイポールモーメントＭは、電流Ｉ０に対して、μ０＊Ｉ０＊Ｓ０＊Ｎ０（ただし、μ０：透磁率、Ｓ０：コイル断面積、Ｎ０：コイル巻き数）で表されるので、変換が必要なことと、対象となるコイルｉの巻き数Ｎｉを掛けることが違うだけである。そして、医療装置１０の向きを座標軸＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚとして、医療装置１０の一つの特定位置に対して３種類の値が計算できる。
【０１２８】
次に、各誘導用コイル２１１〜２１ｎ同士の相互インダクタンスも用意する。誘導用コイル２１は、通常、配置位置が固定され、その位置が既知であるため、ｎ個の誘導用コイル２１１〜２１ｎに対してｎ×ｎのマトリックスを用意することができる。ここでは、説明を簡単にするため、ｎ＝４（ｉ，ｊ＝１〜４）の場合を想定する（位置検出装置として成立するか否かは無関係である）。まず、１番目の誘導用コイル２１１に発生する電圧を求めると、ｉ＝１に対して、
【０１２９】
【数１４】
0005243750.tif 000015
【０１３０】
となる。同様にして、ｉ番目の誘導用コイル２１ｉに対して、
【０１３１】
【数１５】
0005243750.tif 000016
【０１３２】
という４つの式が立てられる。個々で、位置検出用の第１の磁界が角周波数ω［ｒａｄ］の正弦波であるとすると、ｄＩ／ｄｔの項は、ωＩとなる。
【０１３３】
これらを整理すると、以下のようになる。ここでは、行列表記のまま概念的に示すと、
【０１３４】
【数１６】
0005243750.tif 000017
【０１３５】
となる。Ｌは、誘導用コイル同士の相互インダクタンス行列を示し、Ｌ０は、医療装置１０内の放射コイル３１と誘導用コイル２１１〜２１ｎとの相互インダクタンス行列を示し、ｊは、虚数単位を示している。ここで、各誘導用コイル２１１〜２１ｎが駆動アンプに接続されている場合、右項中のＩｉ＊Ｚｉを０として扱ってもよいことがある。つまり、
【０１３６】
【数１７】
0005243750.tif 000018
【０１３７】
を計算すれば、Ｉ行列Ｉ１〜Ｉｋという各コイルに流れる電流が求められる。
【０１３８】
電流を求める作業は、磁界発生部３０（放射コイル３１）の３方向（＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚ方向）に対して、Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚのような個別の値を算出する。このような各電流を、誘導用コイル２１１〜２１ｎに流したときに磁界センサ４１１〜４１ｎの位置に発生する第２の磁界は、実施の形態１で説明したように求めることができる。
【０１３９】
よって、これまでの方法から、医療装置１０の位置情報を変数とする第２の磁界に関する３つの数値情報Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚを得ることができ、ＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚの作成が可能となる。
【０１４０】
ここで、このような相互インダクタンスを利用した本実施の形態３のＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚの作成方法を図６の概略フローチャートにまとめて示す。なお、図６に示すフローチャート中、電流を求める部分は、誘導用コイル同士の相互インダクタンスが予め判っているものとする。まず、医療装置１０の位置を検出するための位置検出範囲内に、所定の間隔で離散的な複数の特定位置をメッシュ状に設定する（ステップＳ３１：特定位置設定ステップ）。また、医療装置１０に内蔵されて位置検出用の第１の磁界を発生する磁界発生部３０（放射コイル３１）の向きを、対象となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｘ軸方向［１，０，０］にセットする（ステップＳ３２）。
【０１４１】
ついで、一つの特定位置（一つの特定向きは、Ｘ軸方向）を医療装置１０に内蔵の放射コイル３１（カプセル磁界発生源）の位置として入力する（ステップＳ３３）。そして、誘導用コイルとの相互インダクタンスを計算し（ステップＳ３４：相互インダクタンス算出ステップ）、各誘導用コイルに発生する電圧に関する連立方程式を解き、各誘導用コイルに流れる誘導電流を求める（ステップＳ３５：電流算出ステップ）。さらに、算出された誘導電流が誘導用コイルに流れた場合に、位置検出範囲の周囲に配置された各磁界センサ４１１〜４１ｎに誘導発生する磁界を第２の磁界として算出する（ステップＳ３６：磁界算出ステップ）。そして、算出された第２の磁界の数値情報を、特定位置および特定向きに関連付けて保存する（ステップＳ３７：記憶ステップ）。
【０１４２】
そして、全ての特定位置の計算が完了するまで、特定位置に関する情報を＋１ずつ順次インクリメントすることで（ステップＳ３８；Ｎｏ，ステップＳ３９：繰り返しステップ）、特定位置を順次変更して、このようなステップＳ３３〜Ｓ３７の処理を、複数の特定位置の全てについて繰り返すことで、各特定位置を変数とするＸ軸用のＬＵＴ５２ｘが作成される。
【０１４３】
この後、磁界発生部３０（放射コイル３１）の向きを、対象となるＹ軸方向［０，１，０］やＺ軸方向［０，０，１］に順次設定し（ステップＳ４０；Ｎｏ、：繰り返しステップ）、Ｙ軸、Ｚ軸についてもステップＳ３３〜Ｓ３９の処理を同様に繰り返すことで、各特定位置を変数とするＹ軸、Ｚ軸用のＬＵＴ５２ｙ，５２ｚが作成される。
【０１４４】
本実施の形態３において、磁界算出部５４は、これらＬＵＴ５２ｘ，５２ｙ，５２ｚの数値情報と、磁気ダイポールモーメントＭの電流値とを使うことで、第２の磁界の値を求める。つまり、第２の磁界は、Ｂｇｉ＝(Ｂｉｘ＊Ｍｘ／|Ｍ|＋Ｂｉｙ＊Ｍｙ／|Ｍ|＋Ｂｉｚ＊Ｍｚ／|Ｍ|)＊Ｉ０となる。
【０１４５】
本実施の形態３の方法では、発生電圧の連立方程式を一度立ててから電流を求めているため、その解は、平衡状態を示しており、干渉の次数を指定する必要がない。
【０１４６】
なお、本実施の形態３の変形例として、相互インダクタンス（自己インダクタンスを含む）は、装置で実測した値を用いてＬＵＴを作成するようにしてもよい。具体的には、実際にあるコイルに電流を流し、その他の残りのコイルで発生する起電力を測定した結果から求めればよい。起電力が発生する仕組みについては、実施の形態１で説明した通りである。
【０１４７】
（実施の形態４）
つづいて、本発明の実施の形態４について図７および図８を参照して説明する。図７は、本実施の形態４の医療装置誘導システムの構成例を示す概略ブロック図であり、図８は、本実施の形態４の位置検出装置５０によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。本実施の形態４は、誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続状態の変更を考慮したものである。すなわち、実施の形態３等では、ＬＵＴ５２の計算過程で誘導用コイル２１１〜２１ｎに接続されるインピーダンスが０であるとみなして計算したが、このインピーダンス変化には、ある不使用の誘導用コイル２１ｉが電気的に切り離される状況で使用されることで、影響が大きなことがある。誘導用コイル２１ｉが電気的に切り離されるということは、インピーダンスが無限大になることであり、この誘導用コイル２１ｉには電流が流れないため、影響がなくなる（この誘導用コイル２１ｉによる第２の磁界は生じない）。
【０１４８】
そこで、本実施の形態４では、図７に示すように、予め誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態毎に異なるｎ種類にグループ分けされたＬＵＴ５２１ｘ，５２１ｙ，５２１ｚ，５２２ｘ，５２２ｙ，５２２ｚ，…，５２ｎｘ，５２ｎｙ，５２ｎｚを作成してメモリ５１に保持させておき、誘導用コイル２１１〜２１ｉの接続形態に応じて参照するＬＵＴ５２のグループを切替えるようにしたものである。誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態に関する情報は、磁気誘導装置２０に付加した情報取得部２５によって認識されて、位置検出装置５０の磁界算出部５４中に設けた切替部５４ａに対して出力される。切替部５４ａは、情報取得部２５からの接続形態に関する情報を取得して磁界算出部５４が参照するＬＵＴ５２のグループを切替える。
【０１４９】
ここで、本実施の形態４の位置検出ステップについて図８を参照して説明する。基本的には、図４に示した位置検出ステップの処理例と同様であるが、本実施の形態４では、磁界算出ステップ中の前処理として、磁気誘導装置２０の情報取得部２５から誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態に関する情報として接続コイル情報を取得し（ステップＳ４１）、切替部５４ａが、この接続コイル情報に応じて使用するＬＵＴ５２のグループを選択する（ステップＳ４２：テーブル切替えステップ）処理を行ってから、選択されたグループのＬＵＴ５２を使用してステップＳ２１以降の処理を行わせるものである。
【０１５０】
（実施の形態５）
つづいて、本発明の実施の形態５について図９および図１０を参照して説明する。図９は、本実施の形態５の医療装置誘導システムの構成例を示す概略ブロック図であり、図１０は、本実施の形態５の位置検出装置５０によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。本実施の形態５は、誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続状態の変更および温度変化に伴うインピーダンス変化を考慮したものである。すなわち、実施の形態４では、誘導用コイル２１１〜２１ｎに接続されるインピーダンスが０または無限大（不要磁界なし）の状況を考慮して参照するＬＵＴ５２のグループ切替えを行うようにしたが、誘導用コイル２１は、温度が変化することでコイルの抵抗値（インピーダンス）が変わる、といった連続的な変化を示すことがある。
【０１５１】
そこで、本実施の形態５では、図９に示すように、予め誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態毎にグループ分けした異なるｎ種類のＬＵＴ５２１ｘ，１ｙ，１ｚ，５２２ｘ，２ｙ，２ｚ，…，５２ｎｘ，ｎｙ，ｎｚを作成する上で（例えば、添え字１ｘ，１ｙ，１ｚは３個分を１つにまとめて表記するものである）、各グループ内で、代表的なｍ種類の特定インピーダンスＺ１，Ｚ２，…，ＺｍでのＬＵＴ５２１ｘ，１ｙ，１ｚ(Ｚ１)，５２１ｘ，１ｙ，１ｚ(Ｚ２)，…，５２１ｘ，１ｙ，１ｚ(Ｚｍ)，５２２ｘ，２ｙ，２ｚ(Ｚ１)，５２２ｘ，２ｙ，２ｚ(Ｚ２)，５２２ｘ，２ｙ，２ｚ(Ｚｍ)，…，５２ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ(Ｚ１)，５２ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ(Ｚ２)，５２ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ(Ｚｍ)を作成してメモリ５１に保持させておき、誘導用コイル２１１〜２１ｉの接続形態の情報およびコイル温度に基づくインピーダンス情報に応じて参照するＬＵＴ５２を切替えるようにしたものである。誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態に関する情報は、磁気誘導装置２０に付加した情報取得部２５によって認識され、誘導用コイル２１の温度に基づくインピーダンス情報は、磁気誘導装置２０に付加した情報取得部２６によって認識されて、位置検出装置５０の磁界算出部５４中に設けた切替部５４ａに対して出力される。切替部５４ａは、情報取得部２５からの接続形態に関する情報およびインピーダンス情報を取得して磁界算出部５４が参照するＬＵＴ５２のグループを切替える。
【０１５２】
ここで、本実施の形態５の位置検出ステップについて図１０を参照して説明する。基本的には、図４に示した位置検出ステップの処理例と同様であるが、本実施の形態５では、磁界算出ステップ中の前処理として、磁気誘導装置２０の情報取得部２５，２６から誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態に関する情報として接続コイル情報およびコイル温度に基づくインピーダンスＺ情報を取得し（ステップＳ５１）、切替部５４ａが、この接続コイル情報およびインピーダンスＺ情報に応じて使用するＬＵＴ５２のグループを選択する（ステップＳ５２）処理を行ってから、選択されたインピーダンス対応のグループのＬＵＴ５２を使用してステップＳ２１以降の処理を行わせるものである。
【０１５３】
ところで、ＬＵＴ５２は代表的な特定インピーダンスＺ１，Ｚ２，…，Ｚｍに従い作成されているため、取得したインピーダンス情報は、これら特定インピーダンスＺ１，Ｚ２，…，Ｚｍに一致しない場合が多い。このような場合、取得したインピーダンスを挟む２つの特定インピーダンスのＬＵＴ５２を参照してそれぞれ第２の磁界を算出した上で、２つの特定インピーダンス間の線形補間計算を行うことで（ステップＳ５３）、コイル温度に基づくコイルインピーダンスに対応する第２の磁界を算出するようにすればよい。
【０１５４】
（実施の形態６）
つづいて、本発明の実施の形態６について図１１を参照して説明する。図１１は、本実施の形態６の位置検出装置５０によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。本実施の形態は、コイル温度の変化に伴うインピーダンス変化が複雑で線形補間が困難な場合を考慮したものである。すなわち、実施の形態５では、誘導用コイル２１１〜２１ｎに接続されるインピーダンスが０または無限大（不要磁界なし）の状況およびコイルのインピーダンスを考慮してＬＵＴ５２の切替え、コイルインピーダンスに応じてＬＵＴ５２間で線形補間を行うようにしたが、誘導用コイル２１の温度変化に伴うインピーダンス変化が複雑な場合には補間も単純でなくなる可能性がある。ここで、誘導用コイル２１の温度によってコイルを構成する銅の抵抗（インピーダンス）が変わるので、演算によって誘導用コイル２１に接続されているインピーダンスＺｇの値を算出（推定）することができる。
【０１５５】
そして、実施の形態３では、ＬＵＴ５２を用いて医療装置１０の位置および向きから一度に磁界センサ４１の位置に生ずる第２の磁界を算出するようにしたが、本実施の形態６では、ＬＵＴ５２を、磁界発生部３０の誘導により誘導用コイル２１に流れる電流と相関を持つ数値情報を、磁界発生部３０の位置情報を変数として格納した第１のＬＵＴと、誘導用コイル２１に予め設定された特定の電流を流した場合に磁界検出部４０の位置に誘導発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を、磁界検出部４０の位置情報を変数として格納した第２のＬＵＴとに分割して構成し、磁界算出部５４は、磁界発生部３０の位置情報に基づき第１のＬＵＴを参照した数値情報とインピーダンス情報とを用いて誘導用コイル２１に流れる電流を算出し、算出された電流に基づき第２のＬＵＴを参照して第２の磁界を算出するようにしたものである。すなわち、誘導用コイル２１に流れる電流を求める部分には第１のＬＵＴを用い、その都度、情報取得部２６から取得されるコイル温度情報に基づき算出したインピーダンスＺｌを入力して行列を解いた上で、求めた電流を用いて第２のＬＵＴを参照することで、第２の磁界を求めるようにしたものである。
【０１５６】
ここで、本実施の形態６の位置検出ステップについて図１１を参照して説明する。まず、磁気誘導装置２０の情報取得部２５，２６から誘導用コイル２１１〜２１ｎの接続形態に関する情報として接続コイル情報およびコイル温度情報を取得し（ステップＳ６１）、切替部５４ａが、この接続コイル情報に応じて使用するＬＵＴ５２のグループを選択する（ステップＳ６２）。そして、前述したように、磁界検出部４０の各磁界センサ４１１〜４１ｎが検出した電圧情報（あるいは、磁界情報）を取り込むとともに（ステップＳ２１）、医療装置１０の推定位置方向を示すＰベクトルの情報を入力する（ステップＳ２２）。このＰベクトルの情報は、初回は初期値とされる。
【０１５７】
そして、磁界算出部５４は、推定された医療装置１０の位置を示すＰベクトル情報が示す特定位置を用いて、第１のＬＵＴを参照することで、誘導用コイル２１に発生する誘導起電力を算出する（ステップＳ６３）。また、情報取得部２６から取得したコイル温度情報によって誘導用コイル２１の抵抗Ｒｇを算出し（ステップＳ６４）、算出した抵抗Ｒｇと誘導用コイル２１のインダクタンスとから各誘導用コイル２１１〜２１ｎに流れる電流Ｉｇを算出する（ステップＳ６５）。
【０１５８】
【数１８】
0005243750.tif 000019
【０１５９】
この後、算出された電流Ｉｇによって第２のＬＵＴを参照することで、磁界センサ４１上に発生する第２の磁界を算出する（ステップＳ６６）。以後は、図４の場合と同様に、ステップＳ２４〜Ｓ２９の処理を繰り返す。
【０１６０】
なお、図６に示したように相互インダクタンスを利用してＬＵＴを作成する場合であれば、推定された医療装置１０の位置を示すＰベクトル情報が示す特定位置を用いて、第１のＬＵＴを参照することで、医療装置１０に内蔵の放射コイル３１と誘導用コイル２１との間の相互インダクタンスＬ０を算出し、コイル温度情報から算出された抵抗Ｒｇを代入することで行列方程式を作成し、この行列方程式を解くことで誘導用コイル２１に流れる電流Ｉを、
【０１６１】
【数１９】
0005243750.tif 000020
【０１６２】
として求め、算出された電流Ｉによって第２のＬＵＴを参照することで、磁界センサ４１上に発生する不要磁界を算出するようにすればよい。
【０１６３】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７について図１２を参照して説明する。前述の説明では、ＬＵＴ５２を計算に基づき作成するようにしたが、本実施の形態７では、ＬＵＴ５２の一部については実測データを用いて作成するようにしたものであり、後述する実施の形態にも適用可能である。
【０１６４】
本実施の形態７は、磁気誘導装置２０中に、誘導用コイル２１に流れる電流を検出する電流検出部２７を備え、この電流検出部２７によって検出された実測電流値を位置検出装置５０中のＬＵＴ５２に入力することで第２の磁界を求めるようにしたものである。また、誘導用コイル２１に対して所定の電流を流したときに、この電流値でＬＵＴ５２を参照して磁界センサ４１の位置に発生する第２の磁界を求めるようにしてもよい。
【０１６５】
（実施の形態８）
つづいて、本発明の実施の形態８について図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の実施の形態８の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。本実施の形態の医療装置誘導システム１Ｂは、位置検出装置５０が、磁界発生部３０に代えて、誘導式の磁界発生部６０を備える構成とされている。この磁界発生部３０は、医療装置１０に内蔵されて共振により特定周波数の第１の磁界を発生するＬＣ共振回路６１と、位置検出範囲の周囲に配置されてＬＣ共振回路６１を共振させる位置検出用磁界を付与する駆動コイル６２とからなる。ＬＣ共振回路６１は、放射コイルと寄生容量または付加容量からなり、共振角周波数は、ω［ｒａｄ］となるように設定されている。また、駆動コイル６２は、位置検出範囲に対して共振周波数成分を含む交番磁界を付与する。なお、図１３では、一つの駆動コイル６２のみ図示するが、適宜複数個配設してもよい。また、位置検出装置５０は、これら駆動コイル６２を駆動するための駆動部６３を備える。
【０１６６】
本実施の形態８のような医療装置誘導システム１Ｂの場合も、必要となるＬＵＴ５２の作成方法は、医療装置１０が位置検出用の第１の磁界を位置検出範囲に向けて発する発生源として考えれば、医療装置誘導システム１Ａの場合と全く同様でよい。もっとも、本実施の形態８の場合、位置検出範囲の周囲には、誘導用コイル２１の他に駆動コイル６２が配置され、駆動コイル６２も誘導用コイル２１と同様に低い出力インピーダンスを持つ駆動部６３に接続されているので、磁界検出部４０からみれば不要な第２の磁界の発生源となる。このため、本実施の形態８では、ＬＵＴ５２の作成時には、駆動コイル６２も誘導用コイル２１と同様に、第２の磁界を算出する対象とされ、位置検出範囲の周囲に配置されたコイルの一つに含めて第２の磁界が算出される。
【０１６７】
また、本実施の形態８の場合も、特に図示しないが、ＬＵＴ５２として、誘導用コイル２１の駆動部２４に対する接続状態および駆動コイル６２の駆動部６３に対する接続状態毎に異なる複数のＬＵＴを用意しておき、情報取得部２５や図示しない第２の情報取得部から得られる誘導用コイル２１及び駆動コイル６２の接続状態の情報に基づき磁界算出部５４が参照するＬＵＴ５２を切替えるようにしてもよい。
【０１６８】
（実施の形態９）
また、本発明の実施の形態９について図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の実施の形態９の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。本実施の形態の医療装置誘導システム１Ｃは、位置検出装置５０が、磁界発生部３０、磁界検出部４０の配置関係を逆とした磁界発生部７０と磁界検出部８０とを備える構成とされている。すなわち、位置検出範囲に対して外部側から位置検出用の特定周波数の第１の磁界を付与して医療装置１０に内蔵させた磁界センサによって位置検出用の第１の磁界を捕えることで医療装置１０の位置を検出する方式である。
【０１６９】
磁界発生部７０は、位置検出範囲の周囲の既知の位置に配置された複数の放射コイル７１１，７１２からなり、位置検出範囲内に向けて特定周波数の交番磁界を発生させる。また、位置検出装置５０は、これら放射コイル７１１，７１２を駆動するための駆動部７２を備える。
【０１７０】
磁界検出部８０は、医療装置１０に内蔵されて放射コイル７１１，７１２が発生した特定周波数の第１の磁界を検出するための磁界センサ８１と、磁界センサ８１が検出した磁界情報を電圧信号に変換し、デジタル化して医療装置１０外へ送信するための送信データを生成する図示しない信号処理部と、信号処理された送信データ（磁界センサ８１が検出した磁界情報）を外部に無線送信する図示しない無線送信部とを備える。ここで、医療装置１０は、本来的に、撮像装置が撮像した画像情報を被検体外の受信装置１５（アンテナ１６）に対して無線送信する無線機能を有しているので、磁界センサ８１が検出した磁界情報に関しても、画像情報に付加または重畳させて無線送信させるように構成することができる。もちろん、磁界情報専用に別個の無線送信部を備える構成であってもよい。また、位置検出装置５０は、医療装置１０の無線送信部から送信される磁界情報を無線受信するための無線受信部５９を備える。この無線受信部５９は、体外受信装置１５を利用するものであってもよい。
【０１７１】
本実施の形態９に示すような磁界発生部７０および磁界検出部８０の構成の場合も、基本的には、医療装置１０の位置、向きを推定して磁界強度を計算し、実測値との差が最小となるように最適化計算することで、医療装置１０の位置検出が可能である。
【０１７２】
しかしながら、誘導用コイル２１１，２１２が位置検出範囲の周囲に配置されている場合、同じく位置検出範囲の周囲に配置されている放射コイル７１１，７１２との相互誘導によって、所望の磁界分布に変化を生じさせる第２の磁界が誘導発生する。
【０１７３】
ここで、この場合の第２の磁界もこれらコイル２１１，２１２，７１１，７１２の配置、形状のみによって決まるため、計算によって算出することが可能であるが、位置検出時に逐次的に不要磁界を計算するには複雑で膨大な時間がかかってしまう。そこで、本実施の形態９でも、前述の実施の形態の場合と同様に、医療装置１０が位置検出範囲内の予め設定された特定位置に特定向きで位置する場合に、これらコイル２１１，２１２，７１１，７１２によって医療装置１０内の磁界センサ８１の位置に発生する第２の磁界と相関を持つ数値情報を、医療装置１０の複数の特定位置および複数の特定向きを変数として格納したＬＵＴ５２を予めメモリ５１に保持させておき、位置検出時に参照するようにしたものである。ＬＵＴ５２を用いて第２の磁界を算出し、実測値から第２の磁界を減算することで、補正磁界情報を算出し、この補正磁界情報を用いて最適化計算を行うことで、短時間で位置検出を行う。
【０１７４】
ここで、本実施の形態９の場合のＬＵＴ５２としては、以下の２つの機能が必要となる。第１は、放射コイル７１１，７１２が作る位置検出用の第１の磁界により、コイル２１１，２１２，７１１，７１２に流れる電流である。これは、駆動コイル７１１，７１２を微小電流素に分けてそれぞれを磁界発生源とすれば、実施の形態１で説明した誘導用コイル２１への影響の場合と同じ計算で算出することができる。
【０１７５】
第２は、上記電流が流れた場合に、コイル２１１，２１２，７１１，７１２が医療装置１０の磁界センサ８１の位置に作る磁界である。すなわち、計算を実行する点は、医療装置１０の存在する点である。この計算は、実施の形態１で、各誘導用コイル２１が磁界センサ４１の位置に作る磁界を計算する過程と同じであるが、求める点が、医療装置誘導システム１Ｃによって固定されておらず、位置検出範囲内の全てをカバーしている点で異なる。
【０１７６】
入力としては、位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を入力し、この１地点に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸分の磁界強度が得られる。位置検出装置５０の動作としては、最適化計算の途中の各推定位置／向きでの磁界を求め、医療装置１０の推定される向きに応じてこれら３軸のデータを合成することで実際の磁界を求めればよい。
【０１７７】
本実施の形態９の方式でも、磁界センサ８１の位置／向きに対する各コイル２１１，２１２，７１１，７１２との相互インダクタンスを計算することでＬＵＴ５２を作成することができる。
【０１７８】
また、本実施の形態９の場合も、特に図示しないが、ＬＵＴ５２として、誘導用コイル２１の駆動部２４に対する接続状態および放射コイル７１の駆動部７２に対する接続状態毎に異なる複数のＬＵＴを用意しておき、情報取得部２５や図示しない第３の情報取得部から得られる誘導用コイル２１及び放射コイル７１の接続状態の情報に基づき磁界算出部５４が参照するＬＵＴ５２を切替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の実施の形態１の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。
【図２】不要磁界の発生する様子を示す説明図である。
【図３】実施の形態１のＬＵＴの作成方法を示す概略フローチャートである。
【図４】実施の形態１の位置検出装置によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。
【図５】実施の形態２にかかる誘導用コイルの配置例を示す斜視図である。
【図６】実施の形態３のＬＵＴの作成方法を示す概略フローチャートである。
【図７】実施の形態４の医療装置誘導システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】実施の形態４の位置検出装置によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。
【図９】実施の形態５の医療装置誘導システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図１０】実施の形態５の位置検出装置によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。
【図１１】実施の形態６の位置検出装置によって実行される位置検出ステップの処理例を示す概略フローチャートである。
【図１２】実施の形態７の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。
【図１３】実施の形態８の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。
【図１４】実施の形態９の医療装置誘導システムの原理的構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  医療装置誘導システム
１０  カプセル型医療装置
１１  磁石
２０  磁気誘導装置
２１  誘導用コイル
２４  駆動部
３０  磁界発生部
３１  放射コイル
４０  磁界検出部
４１  磁界センサ
５０  位置検出装置
５２  ＬＵＴ
５４  磁界算出部
５５  磁界抽出部
５６  位置計算部
５７  繰り返し位置計算部
６０  磁界発生部
６１  ＬＣ共振回路
６２  駆動コイル
７０  磁界発生部
７１  放射コイル
８０  磁界検出部
８１  磁界センサ
【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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