(57)【要約】  カプセル内視鏡位置検出方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有する。前記第１のステップにおいて、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナのうち２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、演算装置が第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第２のステップにおいて、前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。前記第３のステップにおいて、前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する。
2017208427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置が、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナのうち２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する第１のステップであって、前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置され、前記第１の面は、第２の面と略平行であり、前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含み、前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第１のステップと、
前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する第２のステップと、
前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する第３のステップと、
を有するカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項２】
前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における上位３つの前記距離差を選択する
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以上である少なくとも３つの前記距離差を選択する
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項４】
前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値である
請求項３に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項５】
第１の平均値は、第２の平均値よりも大きく、前記第１の平均値は、前記第２のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値であり、前記第２の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項６】
前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＸ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する第４のステップであって、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第４のステップと、
前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する第５のステップと、
前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＸ座標を算出する第６のステップと、
をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項７】
前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＹ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する第４のステップであって、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第４のステップと、
前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する第５のステップと、
前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＹ座標を算出する第６のステップと、
をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項８】
前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における下位３つの前記距離差を選択する
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項９】
前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以下である少なくとも３つの前記距離差を選択する
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１０】
前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値である
請求項９に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１１】
第３の平均値は、第４の平均値よりも小さく、前記第３の平均値は、前記第５のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値であり、前記第４の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１２】
前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出し、前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差であり、前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である
請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１３】
前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出し、前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差であり、前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である
請求項６から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１４】
前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出する
請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１５】
前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出する
請求項６から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１６】
被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する少なくとも４つのアンテナと、
前記少なくとも４つの前記アンテナのうち１つまたは２つの前記アンテナを順次選択するアンテナ選択回路と、
演算装置と、
を有し、
前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置され、前記第１の面は、第２の面と略平行であり、前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含み、
第１のステップにおいて、前記演算装置が、前記アンテナ選択回路によって同時または順次に選択された前記２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出し、前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出され、
第２のステップにおいて、前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択し、
第３のステップにおいて、前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する
カプセル内視鏡位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル内視鏡位置検出方法およびカプセル内視鏡位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の内部を観察するためのカプセル内視鏡が利用されている。カプセル内視鏡は体内で蠕動運動により移動するため、画像が撮影された体内の位置を認識することが必要になる場合がある。このため、カプセル内視鏡の位置の測定が重要である。【０００３】
カプセル内視鏡の位置を測定する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された方法において、カプセル内視鏡から同一時刻に送信された信号が複数のアンテナによって受信される。各アンテナが配置されたチップの内部クロックは各チップ間で同期している。各アンテナによって信号が受信されたタイミングと内部クロックとの位相差が検出される。２つのアンテナの各々に対応する位相差の差分は、２つのアンテナの各々における信号受信時刻の差に相当する。例えば、アンテナＡに対応する位相差はＰｄａであり、アンテナＢに対応する位相差はＰｄｂである。位相差Ｐｄａは、アンテナＡによって信号が受信されたタイミングと内部クロックとの位相差である。位相差Ｐｄｂは、アンテナＢによって信号が受信されたタイミングと内部クロックとの位相差である。【０００４】
位相差Ｐｄａと位相差Ｐｄｂとの差分は、カプセル内視鏡からの電波がアンテナＡによって受信された時刻と、カプセル内視鏡からの電波がアンテナＢによって受信された時刻との差に対応する。つまり、位相差Ｐｄａと位相差Ｐｄｂとの差分は、第１の距離および第２の距離の距離差に対応する。第１の距離は、アンテナＡとカプセル内視鏡との距離である。第２の距離は、アンテナＢとカプセル内視鏡との距離である。２つのアンテナの複数の組合せに対して上記の距離差が算出される。各組合せに対応する距離差に基づいてカプセル内視鏡の位置が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００９−０００４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術において、被験者が着用するジャケットの正面側に複数のアンテナが配置されている。複数のアンテナが配置される面が、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に略平行となるように直交座標系が設定された場合、Ｚ方向は被験者の前後方向である。特許文献１において、距離差が算出される２つのアンテナの組合せの数が多いほど、カプセル内視鏡の位置をより高精度に推定できることが開示されている。しかし、２つのアンテナに対応する距離差が小さい場合、上記の座標系におけるＺ座標の推定精度が原理的に低下する。【０００７】
本発明は、カプセル内視鏡のＺ座標の推定精度が向上するカプセル内視鏡位置検出方法およびカプセル内視鏡位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、カプセル内視鏡位置検出方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有する。前記第１のステップにおいて、演算装置が、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナのうち２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置されている。前記第１の面は、第２の面と略平行である。前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含む。前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第１のステップにおいて、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される。前記第２のステップにおいて、前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。前記第３のステップにおいて、前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における上位３つの前記距離差を選択してもよい。【００１０】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以上である少なくとも３つの前記距離差を選択してもよい。【００１１】
本発明の第４の態様によれば、第３の態様において、前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値であってもよい。【００１２】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、第１の平均値は、第２の平均値よりも大きくてもよい。前記第１の平均値は、前記第２のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値である。前記第２の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である。【００１３】
本発明の第６の態様によれば、第１から第５の態様のいずれか１つにおいて、前記カプセル内視鏡位置検出方法は、第４のステップと、第５のステップと、第６のステップとをさらに有してもよい。前記第４のステップにおいて、前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＸ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する。前記第４のステップにおいて、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される。前記第５のステップにおいて、前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。前記第６のステップにおいて、前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＸ座標を算出する。【００１４】
本発明の第７の態様によれば、第１から第５の態様のいずれか１つにおいて、前記カプセル内視鏡位置検出方法は、第４のステップと、第５のステップと、第６のステップとをさらに有してもよい。前記第４のステップにおいて、前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＹ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する。前記第４のステップにおいて、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される。前記第５のステップにおいて、前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。前記第６のステップにおいて、前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＹ座標を算出する。【００１５】
本発明の第８の態様によれば、第６または第７の態様において、前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における下位３つの前記距離差を選択してもよい。【００１６】
本発明の第９の態様によれば、第６または第７の態様において、前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以下である少なくとも３つの前記距離差を選択してもよい。【００１７】
本発明の第１０の態様によれば、第９の態様において、前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値であってもよい。【００１８】
本発明の第１１の態様によれば、第６または第７の態様において、第３の平均値は、第４の平均値よりも小さくてもよい。前記第３の平均値は、前記第５のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値である。前記第４の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である。【００１９】
本発明の第１２の態様によれば、第１から第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出してもよい。前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差である。前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である。【００２０】
本発明の第１３の態様によれば、第６から第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出してもよい。前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差である。前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である。【００２１】
本発明の第１４の態様によれば、第１から第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出してもよい。【００２２】
本発明の第１５の態様によれば、第６から第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出してもよい。【００２３】
本発明の第１６の態様によれば、カプセル内視鏡位置検出装置は、少なくとも４つのアンテナと、アンテナ選択回路と、演算装置とを有する。前記少なくとも４つのアンテナは、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する。前記アンテナ選択回路は、前記少なくとも４つの前記アンテナのうち１つまたは２つの前記アンテナを順次選択する。前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置されている。前記第１の面は、第２の面と略平行である。前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含む。第１のステップにおいて、前記演算装置が、前記アンテナ選択回路によって同時または順次に選択された前記２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離である。前記第１のステップにおいて、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される。前記第２のステップにおいて、前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。前記第３のステップにおいて、前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する。
【発明の効果】
【００２４】
上記の各態様によれば、カプセル内視鏡のＺ座標の推定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の直交座標系を示す参考図である。
【図３】本発明の実施形態の第１の変形例のカプセル内視鏡位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の第２の変形例のカプセル内視鏡位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態においてカプセル内視鏡の位置を検出する手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態におけるＺ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図７】本発明の実施形態におけるＺ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図８】本発明の実施形態におけるＺ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図９】本発明の実施形態におけるＺ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるＸ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図１１】本発明の実施形態におけるＸ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図１２】本発明の実施形態におけるＸ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図１３】本発明の実施形態におけるＸ座標の推定精度を説明するための参考図である。
【図１４】本発明の実施形態の２つのアンテナの組合せの各々に対する距離差を示す参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出装置１のハードウェア構成を示している。
【００２７】
カプセル内視鏡位置検出装置１の概略構成について説明する。カプセル内視鏡位置検出装置１は、少なくとも４つのアンテナ１０と、アンテナ選択回路１１と、演算装置１６とを有する。少なくとも４つのアンテナ１０は、被検体２（図２）内のカプセル内視鏡３（図２）から無線で送信された信号を受信する。アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち２つのアンテナ１０を順次選択する。少なくとも４つのアンテナ１０は、第１の面に配置されている。第１の面は、第２の面と略平行である。第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系においてＸ軸およびＹ軸を含む。第１のステップにおいて、演算装置１６が、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。第１の距離は、２つのアンテナ１０の一方とカプセル内視鏡３との距離である。第２の距離は、２つのアンテナ１０の他方とカプセル内視鏡３との距離である。２つのアンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、距離差が算出される。第２のステップにおいて、演算装置１６が、第１のステップにおいて算出された距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。第３のステップにおいて、演算装置１６が、第２のステップにおいて選択された距離差に基づいてカプセル内視鏡のＺ座標を算出する。
【００２８】
カプセル内視鏡位置検出装置１の詳細な構成について説明する。図１に示すように、カプセル内視鏡位置検出装置１は、８つのアンテナ１０と、アンテナ選択回路１１と、増幅回路１２と、増幅回路１３と、波形整形回路１４と、波形整形回路１５と、演算装置１６とを有する。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態における直交座標系を示している。Ｘ軸は、生体である被検体２の左右方向に平行である。Ｙ軸は被検体２の上下方向に平行である。Ｘ軸が被検体２の上下方向に平行であり、かつＹ軸が被検体２の左右方向に平行であってもよい。Ｘ軸およびＹ軸は、被検体２の正面に略平行な平面内にある。Ｚ軸は被検体２の前後方向に平行である。カプセル内視鏡３は、被検体２の内部に配置される。８つのアンテナ１０は、被検体２の外部に配置される。８つのアンテナ１０は、面Ｓ１０（第１の面）に配置されている。面Ｓ１０は、Ｘ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面（第２の面）と略平行である。
【００３０】
８つのアンテナ１０は、アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、アンテナ１０ｄ、アンテナ１０ｅ、アンテナ１０ｆ、アンテナ１０ｇ、およびアンテナ１０ｈを含む。各アンテナを区別する必要がない説明において、アンテナ１０が使用される。各アンテナを区別する必要がある説明において、アンテナ１０ａからアンテナ１０ｈの各々が使用される。アンテナ１０の数は８つでなくてもよい。例えば、カプセル内視鏡３が送信する信号は、カプセル内視鏡３が撮影した画像を含む信号、または位置測定のための信号である。カプセル内視鏡３から信号が送信された後、アンテナ１０は、カプセル内視鏡３からの信号を受信する。
【００３１】
アンテナ選択回路１１は、８つのアンテナ１０から２つのアンテナ１０を順次選択する。アンテナ選択回路１１は、同時に選択された２つのアンテナの一方から出力された信号を増幅回路１２に出力し、かつ同時に選択された２つのアンテナの他方から出力された信号を増幅回路１３に出力する。増幅回路１２および増幅回路１３（アンプ）は、アンテナ選択回路１１から出力された信号を増幅する。増幅回路１２は、増幅された信号を波形整形回路１４に出力し、かつ増幅回路１３は、増幅された信号を波形整形回路１５に出力する。波形整形回路１４および波形整形回路１５（フィルタ）は、増幅回路１２および増幅回路１３の各々から出力された信号のうち所定の周波数帯域以外の周波数を有する信号を除去する。増幅回路１２および増幅回路１３は、処理された信号を演算装置１６に出力する。
【００３２】
演算装置１６は、時間差測定回路１６０と、メモリ１６１と、距離差算出回路１６２と、位置算出回路１６３とを有する。時間差測定回路１６０は、時間差を測定する。時間差は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０によって受信された時刻の差である。つまり、時間差は、２つのアンテナ１０の一方によって信号が受信された時刻と、２つのアンテナ１０の他方によって信号が受信された時刻との差である。時間差は、カプセル内視鏡３から送信された電波が２つのアンテナ１０に到達する時間の差である。時間差測定回路１６０は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して時間差を測定する。メモリ１６１は、時間差測定回路１６０によって測定された時間差を記憶する。
【００３３】
距離差算出回路１６２は、メモリ１６１に記憶された時間差に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。第１の距離は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の一方とカプセル内視鏡３との距離である。アンテナ選択回路１１によって選択された第２の距離は、２つのアンテナ１０の他方とカプセル内視鏡３との距離である。８つのアンテナ１０における２つのアンテナ１０の組合せの数は、２８である。例えば、距離差算出回路１６２は、２８個の組合せの各々に対して距離差を算出する。距離差算出回路１６２は、少なくとも４つの組合せの各々に対して距離差を算出すればよい。
【００３４】
位置算出回路１６３は、距離差算出回路１６２によって算出された距離差に基づいてカプセル内視鏡３の位置を算出する。位置算出回路１６３は、カプセル内視鏡３のＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標を算出する。位置算出回路１６３は、各座標の算出時に、距離差算出回路１６２によって算出された距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。位置算出回路１６３は、選択された少なくとも３つの距離差に基づいて各座標を算出する。
【００３５】
例えば、演算装置１６は、１つまたは複数のプロセッサを有する。例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成されている。時間差測定回路１６０、距離差算出回路１６２、および位置算出回路１６３の１つまたは複数は、１つまたは複数のプロセッサで構成されている。時間差測定回路１６０、距離差算出回路１６２、および位置算出回路１６３の１つまたは複数は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）で構成されてもよい。
【００３６】
例えば、時間差測定回路１６０、距離差算出回路１６２、および位置算出回路１６３の機能は、プロセッサの動作を規定する命令を含むプログラムをプロセッサが読み込んで実行することにより、ソフトウェアの機能として実現可能である。このプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。また、上述したプログラムは、このプログラムが保存された記憶装置等を有するコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により演算装置１６に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体である。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００３７】
図３は、カプセル内視鏡位置検出装置１の第１の変形例であるカプセル内視鏡位置検出装置１Ａのハードウェア構成を示している。図３に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。
【００３８】
カプセル内視鏡位置検出装置１Ａにおいて、図１に示すカプセル内視鏡位置検出装置１における演算装置１６が演算装置１６Ａに変更される。演算装置１６Ａにおいて、図１に示す演算装置１６における時間差測定回路１６０が位相差測定回路１６４に変更される。位相差測定回路１６４は、位相差を測定する。位相差は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信されたときにその２つのアンテナ１０によって受信された信号の位相差である。つまり、位相差は、２つのアンテナ１０の一方によって受信された信号の位相と、２つのアンテナ１０の他方によって受信された信号の位相との差である。位相差測定回路１６４は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して位相差を測定する。メモリ１６１は、位相差測定回路１６４によって測定された位相差を記憶する。距離差算出回路１６２は、メモリ１６１に記憶された位相差に基づいて、距離差を算出する。上記以外の点について、図３に示す構成は、図１に示す構成と同様である。
【００３９】
図４は、カプセル内視鏡位置検出装置１の第２の変形例であるカプセル内視鏡位置検出装置１Ｂのハードウェア構成を示している。図４に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。
【００４０】
カプセル内視鏡位置検出装置１Ｂにおいて、図１に示すカプセル内視鏡位置検出装置１における演算装置１６が演算装置１６Ｂに変更される。演算装置１６Ｂにおいて、図１に示す演算装置１６における時間差測定回路１６０が信号強度測定回路１６５に変更される。信号強度測定回路１６５は、信号強度を測定する。信号強度は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信されたときにその２つのアンテナ１０によって受信された信号の強度である。信号強度測定回路１６５によって測定された信号強度は、アンテナ１０とカプセル内視鏡３との距離に基づく。２つのアンテナ１０の信号強度の差は、距離差に基づく。信号強度測定回路１６５は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して信号強度を測定する。メモリ１６１は、信号強度測定回路１６５によって測定された信号強度を記憶する。距離差算出回路１６２は、メモリ１６１に記憶された信号強度に基づいて、距離差を算出する。上記以外の点について、図４に示す構成は、図１に示す構成と同様である。
【００４１】
アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち１つのアンテナ１０を順次選択してもよい。この場合、アンテナ選択回路１１は、距離差が算出される２つのアンテナ１０が連続的に選択されるようにアンテナ１０を選択する。信号強度測定回路１６５は、アンテナ選択回路１１によって選択された１つのアンテナ１０によって受信された信号の信号強度を順次測定する。距離差算出回路１６２は、アンテナ選択回路１１によって順次選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々の信号強度に基づいて距離差を算出する。この場合、増幅回路１３および波形整形回路１５は不要である。
【００４２】
図５は、カプセル内視鏡３の位置を検出する手順を示す。図５を参照し、カプセル内視鏡３の位置を検出する方法を説明する。
【００４３】
（ステップＳ１０１）
アンテナ選択回路１１は、２つのアンテナ１０の組合せを順次選択する。時間差測定回路１６０は、アンテナ選択回路１１によって選択された２つのアンテナ１０の組合せの各々に対して受信時刻の差すなわち時間差を測定する。測定された時間差は、メモリ１６１に記憶される。８つのアンテナ１０における２つのアンテナ１０の組合せの数は、２８である。２８個の組合せの一部のみに対して時間差が測定されてもよい。
【００４４】
（ステップＳ１０２）
距離差算出回路１６２は、メモリ１６１に記憶された時間差に基づいて距離差を算出する。
【００４５】
（ステップＳ１０３）
位置算出回路１６３は、距離差算出回路１６２によって算出された距離差のうち、距離差が大きい２つのアンテナ１０に対応する少なくとも３つの距離差を選択する。
【００４６】
（ステップＳ１０４）
位置算出回路１６３は、ステップＳ１０３において選択された少なくとも３つの距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＺ座標を算出する。式（１）、式（２）、および式（３）は、カプセル内視鏡３の座標を算出するための連立方程式の例である。式（１）から式（３）において、（ｘ，ｙ，ｚ）はカプセル内視鏡３の座標である。式（１）から式（４）において、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、および（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）は、４つのアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、およびアンテナ１０ｄの座標である。
【００４７】
【数１】
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【００４８】
式（１）は、距離差Ｄ１２を表す。距離差Ｄ１２は、アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３との第１の距離と、アンテナ１０ｂとカプセル内視鏡３との第２の距離との距離差である。式（２）は、距離差Ｄ１３を表す。距離差Ｄ１３は、アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３との第１の距離と、アンテナ１０ｃとカプセル内視鏡３との第２の距離との距離差である。式（３）は、距離差Ｄ１４を表す。距離差Ｄ１４は、アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３との第１の距離と、アンテナ１０ｄとカプセル内視鏡３との第２の距離との距離差である。
【００４９】
式（１）、式（２）、および式（３）で構成される連立方程式は、距離差Ｄ１２、距離差Ｄ１３、および距離差Ｄ１４が他の距離差よりも大きい場合の例である。位置算出回路１６３は、連立方程式を解くことにより、カプセル内視鏡３の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。算出された各座標のうち、Ｚ座標が算出結果として採用される。連立方程式を構成する方程式の数は、３よりも多くてもよい。
【００５０】
（ステップＳ１０５）
位置算出回路１６３は、距離差算出回路１６２によって算出された距離差のうち、Ｘ座標が異なり、かつ距離差が小さい２つのアンテナ１０に対応する少なくとも３つの距離差を選択する。その２つのアンテナ１０のＸ座標が異なり、かつＹ座標が同一であってもよい。
【００５１】
（ステップＳ１０６）
位置算出回路１６３は、ステップＳ１０５において選択された少なくとも３つの距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＸ座標を算出する。Ｘ座標の算出方法は、Ｚ座標の算出方法と同様である。つまり、位置算出回路１６３は、ステップＳ１０５において選択された少なくとも３つの距離差に関する連立方程式を解くことにより、カプセル内視鏡３の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。算出された各座標のうち、Ｘ座標が算出結果として採用される。
【００５２】
（ステップＳ１０７）
位置算出回路１６３は、距離差算出回路１６２によって算出された距離差のうち、Ｙ座標が異なり、かつ距離差が小さい２つのアンテナ１０に対応する少なくとも３つの距離差を選択する。その２つのアンテナ１０のＹ座標が異なり、かつＸ座標が同一であってもよい。
【００５３】
（ステップＳ１０８）
位置算出回路１６３は、ステップＳ１０７において選択された少なくとも３つの距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＹ座標を算出する。Ｙ座標の算出方法は、Ｚ座標の算出方法と同様である。つまり、位置算出回路１６３は、ステップＳ１０７において選択された少なくとも３つの距離差に関する連立方程式を解くことにより、カプセル内視鏡３の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。算出された各座標のうち、Ｙ座標が算出結果として採用される。
【００５４】
ステップＳ１０４において算出されたＺ座標と、ステップＳ１０６において算出されたＸ座標と、ステップＳ１０８において算出されたＹ座標とは、カプセル内視鏡３の推定位置を構成する。
【００５５】
図５に示す処理において、Ｚ座標が算出された後、Ｘ座標が算出され、その後、Ｙ座標が算出される。座標が算出される順番は、これに限らない。Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標が算出される順番は、任意であってよい。
【００５６】
上記のように、カプセル内視鏡位置検出方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有する。第１のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）において、演算装置１６（時間差測定回路１６０および距離差算出回路１６２）が、被検体２内のカプセル内視鏡３から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナ１０のうち２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する。第１の距離は、２つのアンテナ１０の一方とカプセル内視鏡３との距離である。第２の距離は、２つのアンテナ１０の他方とカプセル内視鏡３との距離である。第１のステップにおいて、２つのアンテナ１０の少なくとも４つの組合せの各々に対して、距離差が算出される。第２のステップ（ステップＳ１０３）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第１のステップにおいて測定された距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。第３のステップ（ステップＳ１０４）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第２のステップにおいて選択された距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＺ座標を算出する。
【００５７】
後述するように、本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出方法は、カプセル内視鏡３のＺ座標の推定精度を向上させることができる。
【００５８】
カプセル内視鏡位置検出方法は、第４のステップと、第５のステップと、第６のステップとをさらに有してもよい。第４のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）において、演算装置１６（時間差測定回路１６０および距離差算出回路１６２）が、カプセル内視鏡３から送信され、かつ少なくとも４つのアンテナ１０のうちＸ座標が異なる２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、距離差を算出する。第４のステップにおいて、２つのアンテナ１０の少なくとも４つの組合せの各々に対して、距離差が算出される。第５のステップ（ステップＳ１０５）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第４のステップにおいて算出された距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する。第６のステップ（ステップＳ１０６）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第５のステップにおいて選択された距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＸ座標を算出する。
【００５９】
後述するように、本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出方法は、第４から第６のステップを有することにより、カプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度を向上させることができる。
【００６０】
Ｘ座標の算出のための第４のステップにおいて、演算装置１６は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち、Ｘ座標が異なり、かつＹ座標が同一の２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、距離差を算出してもよい。これによって、カプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度がさらに向上する。
【００６１】
Ｘ座標の算出のための第４のステップにおいて、アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうちＸ座標が異なる２つのアンテナ１０を順次選択する。アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち、Ｘ座標が異なり、かつＹ座標が同一の２つのアンテナ１０を順次選択してもよい。
【００６２】
演算装置１６が、Ｘ座標が同一である２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて距離差を算出するステップは、Ｘ座標の算出のための第４のステップに含まれない。Ｘ座標が同一である２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が算出された場合、その距離差は、Ｘ座標の算出のための第５のステップにおいて選択されない。
【００６３】
第４のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）において、演算装置１６（時間差測定回路１６０および距離差算出回路１６２）が、カプセル内視鏡３から送信され、かつ少なくとも４つのアンテナ１０のうちＹ座標が異なる２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、距離差を算出してもよい。第５のステップ（ステップＳ１０７）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第４のステップにおいて算出された距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択してもよい。第６のステップ（ステップＳ１０８）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、第５のステップにおいて選択された距離差に基づいてカプセル内視鏡３のＹ座標を算出してもよい。
【００６４】
後述するように、本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出方法は、第４から第６のステップを有することにより、カプセル内視鏡３のＹ座標の推定精度を向上させることができる。
【００６５】
Ｙ座標の算出のための第４のステップにおいて、演算装置１６は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち、Ｙ座標が異なり、かつＸ座標が同一の２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、距離差を算出してもよい。これによって、カプセル内視鏡３のＹ座標の推定精度がさらに向上する。
【００６６】
Ｙ座標の算出のための第４のステップにおいて、アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうちＹ座標が異なる２つのアンテナ１０を順次選択する。アンテナ選択回路１１は、少なくとも４つのアンテナ１０のうち、Ｙ座標が異なり、かつＸ座標が同一の２つのアンテナ１０を順次選択してもよい。
【００６７】
演算装置１６が、Ｙ座標が同一である２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて距離差を算出するステップは、Ｙ座標の算出のための第４のステップに含まれない。Ｙ座標が同一である２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が算出された場合、その距離差は、Ｙ座標の算出のための第５のステップにおいて選択されない。
【００６８】
第１のステップは、第４のステップを含んでもよい。つまり、第１のステップは、第１のサブステップと、第２のサブステップとを含んでもよい。第１のサブステップにおいて、演算装置１６は、カプセル内視鏡３から送信され、かつ少なくとも４つのアンテナ１０のうちＸ座標またはＹ座標が同一の２つのアンテナ１０によって受信された信号に基づいて、距離差を算出する。第２のサブステップは、第４のステップである。第１のステップおよび第４のステップは、互いに異なるステップとして実行されてもよい。
【００６９】
本発明の実施形態の主要な目的は、カプセル内視鏡３のＺ座標の推定精度を向上させることである。カプセル内視鏡３のＸ座標およびＹ座標の推定精度の向上は、必須ではない。したがって、上記の第４から第６のステップは、本発明の実施形態のカプセル内視鏡位置検出方法に必須のステップではない。ステップＳ１０４において算出されたＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標がカプセル内視鏡３の推定位置を構成してもよい。
【００７０】
Ｚ座標の推定精度について説明する。図６は、Ｚ座標の推定精度が高い場合を示している。図６において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ方向は、図６における右方向である。Ｙ方向は、図６における手前方向である。Ｚ方向は、図６における上方向である。図６において、ＸＹ平面上に配置されたアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、およびアンテナ１０ｄが示されている。
【００７１】
アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ１０の長さは、アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｂとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ１１の長さは、アンテナ１０ｂとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｃとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ１２の長さは、アンテナ１０ｃとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｄとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ１３の長さは、アンテナ１０ｄとカプセル内視鏡３との距離を示す。
【００７２】
アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂの組合せに対応する距離差Ｄａｂは、直線Ｌ１０の長さと直線Ｌ１１の長さとの差である。双曲線Ｌ１４は、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂからの距離の差が一定（Ｄａｂ）である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ１４上にある。受信時刻の測定精度等の影響により、距離差が誤差を含む場合がある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ１４は、双曲線Ｌ１５または双曲線Ｌ１６となりうる。
【００７３】
アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄの組合せに対応する距離差Ｄｃｄは、直線Ｌ１２の長さと直線Ｌ１３の長さとの差である。双曲線Ｌ１７は、アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄからの距離の差が一定（Ｄｃｄ）である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ１７上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ１７は、双曲線Ｌ１８または双曲線Ｌ１９となりうる。
【００７４】
図７は、図６におけるカプセル内視鏡３の周辺の領域の拡大図である。カプセル内視鏡３の位置Ｐ１０は、領域Ｒ１０内の位置として推定される。領域Ｒ１０は、双曲線Ｌ１５、双曲線Ｌ１６、双曲線Ｌ１８、および双曲線Ｌ１９によって囲まれた領域である。距離Ｄ１０は、領域Ｒ１０においてＺ座標が最大である位置とＺ座標が最小である位置との距離である。距離Ｄ１０は、カプセル内視鏡３のＺ座標の推定精度を示す。
【００７５】
２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が大きい場合、双曲線はＺ軸に対して垂直に近い。双曲線がＺ軸に対して垂直に近い場合、距離Ｄ１０は小さい。つまり、距離差の誤差に対するＺ座標の算出結果の変動は小さい。
【００７６】
図８は、Ｚ座標の推定精度が低い場合を示している。図８において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ方向は、図８における右方向である。Ｙ方向は、図８における手前方向である。Ｚ方向は、図８における上方向である。図８において、ＸＹ平面上に配置されたアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、およびアンテナ１０ｄが示されている。
【００７７】
双曲線Ｌ２０は、アンテナ１０ｂおよびアンテナ１０ｄからの距離の差が一定である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ２０上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ２０は、双曲線Ｌ２１または双曲線Ｌ２２となりうる。
【００７８】
双曲線Ｌ２３は、アンテナ１０ｂおよびアンテナ１０ｃからの距離の差が一定である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ２３上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ２３は、双曲線Ｌ２４または双曲線Ｌ２５となりうる。
【００７９】
図９は、図８におけるカプセル内視鏡３の周辺の領域の拡大図である。カプセル内視鏡３の位置Ｐ２０は、領域Ｒ２０内の位置として推定される。領域Ｒ２０は、双曲線Ｌ２１、双曲線Ｌ２２、双曲線Ｌ２４、および双曲線Ｌ２５によって囲まれた領域である。距離Ｄ２０は、領域Ｒ２０においてＺ座標が最大である位置とＺ座標が最小である位置との距離である。距離Ｄ２０は、カプセル内視鏡３のＺ座標の推定精度を示す。
【００８０】
２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が小さい場合、双曲線はＺ軸に対して平行に近い。双曲線がＺ軸に対して平行に近い場合、距離Ｄ２０は大きい。つまり、距離差の誤差に対するＺ座標の算出結果の変動は大きい。
【００８１】
距離Ｄ１０は、距離Ｄ２０よりも小さい。つまり、演算装置１６は、より大きい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＺ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＺ座標を高精度に推定することができる。
【００８２】
Ｘ座標の推定精度について説明する。図１０は、Ｘ座標の推定精度が高い場合を示している。図１０において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ方向は、図１０における右方向である。Ｙ方向は、図１０における上方向である。Ｚ方向は、図１０における奥方向である。図１０において、ＸＹ平面上に配置されたアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、およびアンテナ１０ｄが示されている。アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂのＸ座標は異なり、かつアンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂのＹ座標は同一である。アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄのＸ座標は異なり、かつアンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄのＹ座標は同一である。
【００８３】
アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ３０の長さは、アンテナ１０ａとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｂとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ３１の長さは、アンテナ１０ｂとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｃとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ３２の長さは、アンテナ１０ｃとカプセル内視鏡３との距離を示す。アンテナ１０ｄとカプセル内視鏡３とを結ぶ直線Ｌ３３の長さは、アンテナ１０ｄとカプセル内視鏡３との距離を示す。
【００８４】
アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂの組合せに対応する距離差Ｄａｂは、直線Ｌ３０の長さと直線Ｌ３１の長さとの差である。双曲線Ｌ３４は、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂからの距離の差が一定（Ｄａｂ）である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ３４上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ３４は、双曲線Ｌ３５または双曲線Ｌ３６となりうる。
【００８５】
アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄの組合せに対応する距離差Ｄｃｄは、直線Ｌ３２の長さと直線Ｌ３３の長さとの差である。双曲線Ｌ３７は、アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄからの距離の差が一定（Ｄｃｄ）である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ３７上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ３７は、双曲線Ｌ３８または双曲線Ｌ３９となりうる。
【００８６】
図１１は、図１０におけるカプセル内視鏡３の周辺の領域の拡大図である。カプセル内視鏡３の位置Ｐ３０は、領域Ｒ３０内の位置として推定される。領域Ｒ３０は、双曲線Ｌ３５、双曲線Ｌ３６、双曲線Ｌ３８、および双曲線Ｌ３９によって囲まれた領域である。距離Ｄ３０は、領域Ｒ３０においてＸ座標が最大である位置とＸ座標が最小である位置との距離である。距離Ｄ３０は、カプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度を示す。
【００８７】
２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が小さい場合、双曲線はＸ軸に対して垂直に近い。双曲線がＸ軸に対して垂直に近い場合、距離Ｄ３０は小さい。つまり、距離差の誤差に対するＸ座標の算出結果の変動は小さい。
【００８８】
図１２は、Ｘ座標の推定精度が低い場合を示している。図１２において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ方向は、図１２における右方向である。Ｙ方向は、図１２における上方向である。Ｚ方向は、図１２における奥方向である。図１２において、ＸＹ平面上に配置されたアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂ、アンテナ１０ｃ、およびアンテナ１０ｄが示されている。
【００８９】
双曲線Ｌ４０は、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂからの距離の差が一定である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ４０上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ４０は、双曲線Ｌ４１または双曲線Ｌ４２となりうる。
【００９０】
双曲線Ｌ４３は、アンテナ１０ｃおよびアンテナ１０ｄからの距離の差が一定である点の軌跡である。カプセル内視鏡３の位置は、双曲線Ｌ４３上にある。距離差が誤差を含む場合、双曲線Ｌ４３は、双曲線Ｌ４４または双曲線Ｌ４５となりうる。
【００９１】
図１３は、図１２におけるカプセル内視鏡３の周辺の領域の拡大図である。カプセル内視鏡３の位置Ｐ４０は、領域Ｒ４０内の位置として推定される。領域Ｒ４０は、双曲線Ｌ４１、双曲線Ｌ４２、双曲線Ｌ４４、および双曲線Ｌ４５によって囲まれた領域である。距離Ｄ４０は、領域Ｒ４０においてＸ座標が最大である位置とＸ座標が最小である位置との距離である。距離Ｄ４０は、カプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度を示す。
【００９２】
２つのアンテナ１０の組合せに対応する距離差が大きい場合、双曲線はＸ軸に対して平行に近い。双曲線がＸ軸に対して平行に近い場合、距離Ｄ４０は大きい。つまり、距離差の誤差に対するＸ座標の算出結果の変動は大きい。
【００９３】
距離Ｄ３０は、距離Ｄ４０よりも小さい。つまり、演算装置１６は、より小さい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＸ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＸ座標を高精度に推定することができる。距離差の算出に使用される２つのアンテナ１０のＸ座標は異なる。距離差の算出に使用される２つのアンテナ１０のＹ座標が同一である場合、２つのアンテナ１０のＹ座標が異なる場合よりもカプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度が向上する。
【００９４】
Ｙ座標の推定精度は、上記のＸ座標の推定精度と同様である。つまり、演算装置１６は、より小さい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＹ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＹ座標を高精度に推定することができる。距離差の算出に使用される２つのアンテナ１０のＹ座標は異なる。距離差の算出に使用される２つのアンテナ１０のＸ座標が同一である場合、２つのアンテナ１０のＸ座標が異なる場合よりもＹ座標の推定精度が向上する。
【００９５】
Ｘ座標の推定精度を向上するために、少なくとも４つのアンテナ１０は、各アンテナ１０のＸ座標が異なるように配置される。Ｙ座標の推定精度を向上するために、少なくとも４つのアンテナ１０は、各アンテナ１０のＹ座標が異なるように配置される。
【００９６】
ステップＳ１０３における距離差の選択方法を説明する。例えば、第２のステップ（ステップＳ１０３）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、少なくとも４つの組合せに対する距離差から、距離差の大きさの順番における上位３つの距離差を選択する。
【００９７】
図１４は、２つのアンテナ１０の組合せの各々に対する距離差を示している。２８個の組合せの各々に対する距離差が大きさの順に並んでいる。図１４において、順位と、２つのアンテナ１０の組合せと、距離差とが関連付けられている。順位がより小さい距離差はより大きい。２つのアンテナ１０の組合せは、アンテナ１０ａからアンテナ１０ｈの各々の符号で示されている。例えば、順位が最も高い２つのアンテナの組合せは、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｇを含む。距離差は、アンテナ１０ａからアンテナ１０ｈの各々に対応する文字で識別される。例えば、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｇに対応する距離差はＤａｇである。第２のステップ（ステップＳ１０３）において、演算装置１６は、最大の距離差Ｄａｇと、２番目に大きい距離差Ｄｅｇと、３番目に大きい距離差Ｄｄｇとを選択する。つまり、第２のステップ（ステップＳ１０３）において、演算装置１６は、１位の距離差Ｄａｇと、２位の距離差Ｄｅｇと、３位の距離差Ｄｄｇとを選択する。
【００９８】
第２のステップ（ステップＳ１０３）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、少なくとも４つの組合せに対する距離差から、距離差が所定値以上である少なくとも３つの距離差を選択してもよい。例えば、所定値は、少なくとも４つの組合せに対する距離差の平均値または中央値である。
【００９９】
図１４に示す２８個の距離差の平均値はＤａｖｅである。平均値Ｄａｖｅは、１４位の距離差Ｄｂｅよりも大きく、かつ１３位の距離差Ｄａｈよりも小さい。例えば、演算装置１６は、１位から１３位の距離差から少なくとも３つの距離差を選択する。
【０１００】
図１４に示す２８個の距離差の中央値は、１４位の距離差Ｄｂｅと１５位の距離差Ｄｃｄとの平均値である。例えば、演算装置１６は、１位から１４位の距離差から少なくとも３つの距離差を選択する。
【０１０１】
所定値は、平均値および中央値に限らない。所定値は、平均値および中央値以外の値であってもよい。
【０１０２】
第１の平均値は、第２の平均値よりも大きくてもよい。第１の平均値は、第２のステップ（ステップＳ１０３）において選択された少なくとも３つの距離差の平均値である。第２の平均値は、少なくとも４つの組合せに対する距離差の平均値である。
【０１０３】
例えば、第１の平均値は、図１４に示す２８個の距離差の平均値Ｄａｖｅである。演算装置１６は、第１の平均値が第２の平均値よりも大きくなるように少なくとも３つの距離差を選択する。ステップＳ１０３において選択された距離差は、第１の平均値よりも小さい距離差を含んでもよい。
【０１０４】
ステップＳ１０５およびステップＳ１０７における距離差の選択方法を説明する。例えば、第５のステップ（ステップＳ１０５またはステップＳ１０７）において、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、少なくとも４つの組合せに対する距離差から、距離差の大きさの順番における下位３つの距離差を選択する。下位３つの距離差は、最小の距離差と、２番目に小さい距離差と、３番目に小さい距離差とである。
【０１０５】
第５のステップにおいて、演算装置１６（位置算出回路１６３）は、少なくとも４つの組合せに対する距離差から、距離差が所定値以下である少なくとも３つの距離差を選択してもよい。例えば、所定値は、少なくとも４つの組合せに対する距離差の平均値または中央値である。
【０１０６】
第３の平均値は、第４の平均値よりも小さくてもよい。第３の平均値は、少なくとも４つの組合せに対する距離差の平均値である。第４の平均値は、第５のステップにおいて選択された少なくとも３つの距離差の平均値である。
【０１０７】
演算装置１６は、第３の平均値が第４の平均値よりも小さくなるように少なくとも３つの距離差を選択する。ステップＳ１０５またはステップＳ１０７において選択された距離差は、第３の平均値よりも大きい距離差を含んでもよい。
【０１０８】
上記のように、第１のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）または第４のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）において、演算装置１６（時間差測定回路１６０または位相差測定回路１６４）は、時間差または位相差に基づいて距離差を算出する。時間差は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信された時刻の差である。位相差は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信されたときにその２つのアンテナ１０によって受信された信号の位相差である。
【０１０９】
第１のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）または第４のステップ（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）において、演算装置１６（時間差測定回路１６０または位相差測定回路１６４）は、カプセル内視鏡３から送信された同一の信号が２つのアンテナ１０によって受信されたときにその２つのアンテナ１０によって受信された信号の信号強度に基づいて距離差を算出してもよい。
【０１１０】
上記のように、演算装置１６は、より大きい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＺ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＺ座標を高精度に推定することができる。つまり、カプセル内視鏡３のＺ座標の推定精度が向上する。
【０１１１】
演算装置１６は、より小さい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＸ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＸ座標を高精度に推定することができる。つまり、カプセル内視鏡３のＸ座標の推定精度が向上する。
【０１１２】
演算装置１６は、より小さい距離差を使用してカプセル内視鏡３のＹ座標を算出することにより、カプセル内視鏡３のＹ座標を高精度に推定することができる。つまり、カプセル内視鏡３のＹ座標の推定精度が向上する。
【０１１３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の各実施形態によれば、カプセル内視鏡のＺ座標の推定精度が向上する。
【符号の説明】
【０１１５】
１，１Ａ，１Ｂ  カプセル内視鏡位置検出装置
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ  アンテナ
１１  アンテナ選択回路
１２，１３  増幅回路
１４，１５  波形整形回路
１６，１６Ａ，１６Ｂ  演算装置
１６０  時間差測定回路
１６１  メモリ
１６２  距離差算出回路
１６３  位置算出回路
１６４  位相差測定回路
１６５  信号強度測定回路
【図１】
2017208427.tif 000004
【図２】
2017208427.tif 000005
【図３】
2017208427.tif 000006
【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】
2017208427.tif 000011
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月22日(2017.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置が、被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信され、かつ少なくとも４つのアンテナのうち２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出する第１のステップであって、前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置され、前記第１の面は、第２の面と略平行であり、前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含み、前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第１のステップと、
前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうちその大きさに基づいて少なくとも３つの距離差を選択する第２のステップと、
前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する第３のステップと、
を有するカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項２】
前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における上位３つの前記距離差を選択する
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以上である少なくとも３つの前記距離差を選択する
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項４】
前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値である
請求項３に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項５】
第１の平均値は、第２の平均値よりも大きく、前記第１の平均値は、前記第２のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値であり、前記第２の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である
請求項１に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項６】
前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＸ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する第４のステップであって、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第４のステップと、
前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する第５のステップと、
前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＸ座標を算出する第６のステップと、
をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項７】
前記演算装置が、前記カプセル内視鏡から送信され、かつ前記少なくとも４つのアンテナのうちＹ座標が異なる２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、前記距離差を算出する第４のステップであって、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出される前記第４のステップと、
前記演算装置が、前記第４のステップにおいて算出された前記距離差のうち少なくとも３つの距離差を選択する第５のステップと、
前記演算装置が、前記第５のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＹ座標を算出する第６のステップと、
をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項８】
前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差の大きさの順番における下位３つの前記距離差を選択する
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項９】
前記第５のステップにおいて、前記演算装置は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差から、前記距離差が所定値以下である少なくとも３つの前記距離差を選択する
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１０】
前記所定値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値または中央値である
請求項９に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１１】
第３の平均値は、第４の平均値よりも小さく、前記第３の平均値は、前記第５のステップにおいて選択された前記少なくとも３つの前記距離差の平均値であり、前記第４の平均値は、前記少なくとも４つの前記組合せに対する前記距離差の平均値である
請求項６または請求項７に記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１２】
前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出し、前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差であり、前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である
請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１３】
前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、時間差または位相差に基づいて前記距離差を算出し、前記時間差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信された時刻の差であり、前記位相差は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の位相差である
請求項６から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１４】
前記第１のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出する
請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１５】
前記第４のステップにおいて、前記演算装置は、前記カプセル内視鏡から送信された同一の信号が前記２つの前記アンテナによって受信されたときに前記２つの前記アンテナによって受信された前記信号の信号強度に基づいて前記距離差を算出する
請求項６から請求項１１のいずれか１つに記載のカプセル内視鏡位置検出方法。
【請求項１６】
被検体内のカプセル内視鏡から無線で送信された信号を受信する少なくとも４つのアンテナと、
前記少なくとも４つの前記アンテナのうち１つまたは２つの前記アンテナを順次選択するアンテナ選択回路と、
演算装置と、
を有し、
前記少なくとも４つの前記アンテナは、第１の面に配置され、前記第１の面は、第２の面と略平行であり、前記第２の面は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含む直交座標系において前記Ｘ軸および前記Ｙ軸を含み、
第１のステップにおいて、前記演算装置が、前記アンテナ選択回路によって同時または順次に選択された前記２つの前記アンテナによって受信された信号に基づいて、第１の距離および第２の距離の距離差を算出し、前記第１の距離は、前記２つの前記アンテナの一方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記第２の距離は、前記２つの前記アンテナの他方と前記カプセル内視鏡との距離であり、前記２つの前記アンテナの少なくとも４つの組合せの各々に対して、前記距離差が算出され、
第２のステップにおいて、前記演算装置が、前記第１のステップにおいて算出された前記距離差のうちその大きさに基づいて少なくとも３つの距離差を選択し、
第３のステップにおいて、前記演算装置が、前記第２のステップにおいて選択された前記距離差に基づいて前記カプセル内視鏡のＺ座標を算出する
カプセル内視鏡位置検出装置。
【国際調査報告】
2017208427.tif 000018
2017208427.tif 000019
2017208427.tif 000020
2017208427.tif 000021