JP4523322B2 - 位置検出装置、被検体内位置検出システム - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入され、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置および位置検出装置を用いた技術に関するものである。

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。

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。

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個々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。）。

特開２００３−１９１１１号公報

しかしながら、従来のカプセル型内視鏡システムにおけるカプセル型内視鏡の位置検出を行った場合には、カプセル型内視鏡における消費電力が増加すると共にカプセル型内視鏡の指向方向の変動に伴い検出精度が低下するという課題を有していた。以下、かかる課題について説明する。

すなわち、従来のカプセル型内視鏡システムでは、位置検出の際に、カプセル型内視鏡に内蔵された無線通信機能を流用している。このため、従来のカプセル型内視鏡システムでは、位置検出を行うたびに無線通信動作を行う必要性が生じ、通常のカプセル型内視鏡と比較して消費電力が増大することとなる。

また、カプセル型内視鏡システムと類似した構成として、カプセル型内視鏡の代わりにテストカプセルを用いた被検体内導入システムが提案されている。かかるシステムは、カプセル型内視鏡を被検体内に導入するに先立って、被検体の体腔内に狭窄部分等が存在するか否かの判定を行うためのものであり、カプセル型内視鏡とは異なり撮像機能を備えないテストカプセルが用いられている。テストカプセルが体外に排出されれれば狭窄部分がないものと判断される。

かかるテストカプセルを用いたシステムの場合であっても、被検体内における位置検出を行う機構が実現されることが要請されるが、上記従来技術の場合、位置検出のためにあらたに無線通信機能および無線通信のための電力供給機構を備える必要性が生じることとなる。かかる構造はテストカプセルの製造コストの上昇を招くこととなり、妥当ではない。

さらに、従来のカプセル型内視鏡システムは、位置検出精度の点で課題を有する。すなわち、カプセル型内視鏡に内蔵された無線通信機能は、カプセル型内視鏡に対して固定された方位に向けて無線信号が送信される構成を有するのが通常である。従って、被検体内におけるカプセル型内視鏡の指向方向が変化することによって、外部の受信機における受信感度が変化することとなる。すなわち、受信機によって受信される無線信号の強度は、必ずしもカプセル型内視鏡との間の距離に対応しないこととなり、従来の手法を用いた位置検出を行った場合には、位置検出精度が必ずしも高くないという課題を有することとなる。

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、低消費電力かつ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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる位置検出装置は、被検体内に導入され、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置であって、鉛直方向の磁場強度を検出する磁場検出手段と、磁場強度と前記被検体内導入装置からの距離との対応関係を記憶した記憶手段と、前記磁場検出手段によって検出された磁場強度と、前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段と、前記距離導出手段による導出結果に基づいて、前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段を用いて位置検出を行うこととしたため、地磁気の影響を排除した磁場成分の強度を検出することが可能となり、地磁気成分等のノイズ磁場の検出を回避しつつ被検体内導入装置によって形成された磁場を検出することができる。このため、位置検出の際に地磁気等のノイズ成分の影響を受けることなく高精度の位置検出を行うことが可能である。

また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記磁場検出手段は、被検体上の所定の位置に複数配置され、前記位置導出手段は、複数の前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の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。

また、本発明にかかる他の位置検出装置は、被検体内に導入され、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置であって、鉛直方向の磁場強度を検出する磁場検出手段と、前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度に基づいて、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置するか否かを導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、検出された磁場強度に基づいて被検体内導入装置が被検体内に位置するか否かを判定する位置導出手段を備えることとしたため、例えば被検体内導入装置が被検体内の通過に要した時間を容易に測定することが可能である。

また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記位置導出手段は、前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度が所定の閾値未満である場合に、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置すると判定することを特徴とする。

この発明によれば、位置導出手段が、検出された磁場強度の値を所定の閾値と比較することによって位置を判定することとしたため、簡易な構成の位置検出装置を実現することができる。

また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記被検体内導入装置は、鉛直方向の強度が周期的に変化する磁場を形成し、前記磁場検出手段によって検出された鉛直方向の磁場成分のうち、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を抽出する成分抽出手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記成分抽出手段は、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を通過させる帯域フィルタ手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる位置検出装置は、上記の発明において、前記成分抽出手段は、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を検出するロックインアンプを備えたことを特徴とする。

また、本発明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、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する磁場形成手段を備え、前記位置検出装置は、鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段と、磁場強度と前記被検体内導入装置からの距離との対応関係を記憶した記憶手段と、前記磁場検出手段によって検出された磁場強度と、前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて前記磁場検出手段と、前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段と、前記距離導出手段による導出結果に基づいて、前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明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被検体内情報取得手段と、前記被検体内情報取得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前記被検体内情報を含む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。

また、本発明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。

また、本発明にかかる他の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、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する磁場形成手段を備え、前記位置検出装置は、鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段と、前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度に基づいて、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置するか否かを導出する位置導出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明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被検体内情報取得手段と、前記被検体内情報取得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前記被検体内情報を含む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。

また、本発明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、前記被検体内情報取得手段は、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前記被検体内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。また、本発明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。

本発明にかかる位置検出装置および被検体内位置検出システムは、鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段を用いて位置検出を行うこととしたため、地磁気の影響を排除した磁場成分の強度を検出することが可能となり、地磁気成分等のノイズ磁場の検出を回避しつつ被検体内導入装置によって形成された磁場を検出することができる。このため、位置検出の際に地磁気等のノイズ成分の影響を受けることなく高精度の位置検出を行うことが可能であるという効果を奏する。

また、本発明にかかる位置検出装置および被検体内位置検出システムは、検出された磁場強度に基づいて被検体内導入装置が被検体内に位置するか否かを判定する位置導出手段を備えることとしたため、例えば被検体内導入装置が被検体内の通過に要した時間を容易に測定することが可能であるという効果を奏する。

また、本発明にかかる位置検出装置は、位置導出手段が、検出された磁場強度の値を所定の閾値と比較することによって位置を判定することとしたため、簡易な構成の位置検出装置を実現することができるという効果を奏する。

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。

（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、図１に示されるように、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。

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。

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。

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。

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１１と、筐体１１内部に配置されたケース部材１２と、筐体１１の内面とケース部材１２との間の隙間を埋める部材として機能する充填部材１３とを備える。

筐体１１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。

充填部材１３は、筐体１１の内面とケース部材１２との間を充填し、ケース部材１２の位置を固定するためのものである。なお、充填部材１３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１３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１３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。

ケース部材１２は、鉛直方向に磁場を発生するための機構を内部に備える。具体的には、ケース部材１２は、内部が空洞状に形成されており、ケース部材１２の内部には、液体１４が封入され、液体１４中に浮遊した状態で球殻部材１５が配置されている。球殻部材１５内部には、所定の回転運動を行わせるための駆動機構１６と、磁場形成部１７を形成するためのものであって、所定の磁場を形成する永久磁石１７ａ、１７ｂと、駆動機構１６から供給されるトルクを永久磁石１７ａ、１７ｂに対して伝達するための軸部材１８とが配置されている。

駆動機構１６は、軸部材１８を介して永久磁石１７ａ、１７ｂを回転させるためのものであり、例えば所定のバッテリーおよび電動モータによって構成されている。駆動機構１６は、球殻部材１５の内表面上に固定された状態で配置されるとともに所定の重量を有し、球殻部材１５に対して加重部材としての機能も有する。すなわち、球殻部材１５は液体１４中を浮遊するよう配置されており、駆動機構１６が所定の重量を有することによって、球殻部材１５および球殻部材１５内の構成要素の指向方向を安定化させている。具体的には、駆動機構１６が加重部材として機能することによって、テストカプセル２の指向方向の変動にかかわらず、軸部材１８および永久磁石１７ａ、１７ｂの長手方向が常に鉛直方向にほぼ一致した状態に維持されることとなる。

軸部材１８は、駆動機構１６から供給されるトルクを永久磁石１７ａ、１７ｂに伝達するためのものである。具体的には、軸部材１８は、図２にも示すように長手方向を回転軸として矢印に示す方向に回転する機構を有する。

永久磁石１７ａ、１７ｂは、テストカプセル２の位置検出の際に用いられる磁場を形成するためのものである。具体的には、永久磁石１７ａ、１７ｂは、それぞれ静磁場を形成する棒磁石等によって形成され、駆動機構１６の作用に基づき長手方向が常に鉛直方向とほぼ一致した状態で回転するよう構成されている。すなわち、駆動機構１６が加重部材として機能することによって永久磁石１７ａ、１７ｂの長手方向は常にほぼ鉛直方向と一致した状態に維持され、駆動機構１６から供給されるトルクによって、永久磁石１７ａ、１７ｂは、軸部材１８の長手方向（鉛直方向）を回転軸とした回転運動を行うこととなる。

なお、永久磁石１７ａ、１７ｂは、互いに固着した状態で配置されており、回転運動の際には一体となって回転するよう構成されている。ここで、永久磁石１７ａ、１７ｂを備えた構成としたのは、外部に供給する磁場のうち、鉛直方向の磁場成分の強度を回転運動に伴う周期に従って強度変動させるためである。すなわち、永久磁石１７ｂを配置することによって、回転軸周りにおける磁場の強度は、永久磁石１７ｂの位置に対応した方向において他よりも高くなる。このため、本実施の形態１では、永久磁石１７ａ、１７ｂについて、軸部材１８の長手方向を回転軸とした回転運動を行わせることにより、外部で検出される磁場強度について、回転周期に対応した周期的変動を与えることとしている。

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によって形成される磁場に基づいて、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によって形成される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とを備える。

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。図３は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれの具体的な構成について示す模式図である。図３に示すように、磁場検出装置６ａ〜６ｈは、磁場センサ部２４を備える球状体２２と、球状体２２を浮遊状態で保持するために球状体２２の外表面を覆うよう配置された液体２３と、液体２３を保持するためのケース部材２１と、ケース部材２１の外部に設けられた構成要素によって形成されている。

球状体２２は、磁場センサ部２４と、磁場センサ部２４の駆動状態等を制御する磁場測定系制御部２５と、球状体２２の外部と無線通信を行う際に必要に応じて信号の変調および復調を行う送受信ユニット２８と、外部との無線通信を行うための送受信アンテナ２９とを備える。また、球状体２２は、磁場センサ部２４等を駆動する電力を保持する蓄電器２６と、外部の給電アンテナ３２（後述）から送信される給電用信号を電力に変換する受電ユニット２７と、外部から送信される給電用信号を受信して受電ユニットに供給するための受電アンテナ３０とを備える。

さらに、球状体２２は、磁場センサ部２４の磁場検出方向（後述）の延長上に配置され、他の構成要素よりも重い部材によって形成された加重部材３１を備える。球状体２２は、液体２３中に浮遊した状態で保持されることから、加重部材３１の作用によって、球状体２２は磁場検出装置６の状態の変動に関わらず常に加重部材３１が鉛直下方向底部に位置する状態を維持する。

磁場センサ部２４は、所定方向に進行する磁場を検出する機能（以下、かかる磁場方向のことを「磁場検出方向」と称する）を有するＭＩセンサ等の磁場強度検出センサによって構成されている。ＭＩセンサは、例えば例えば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。磁場センサ部２４は、図３の矢印に示す方向の磁場検出方向を備えており、かかる磁場検出方向の延長上に加重部材３１が配置された構成を有することから、磁場センサ部２４は、磁場検出方向が常に鉛直方向と一致した状態で保持されることとなり、磁場検出装置６が配置された領域に存在する磁場のうち、鉛直方向に進行する磁場成分の強度を検出し、検出した磁場強度に対応した強度の電気信号を出力することとなる。

また、磁場検出装置６は、ケース部材２１の外部近傍に配置され、給電用信号を送信する給電アンテナ３２と、磁場センサ部２４によって検出された磁場強度に対応した電気信号の受信等を行う送受信アンテナ３３と、給電アンテナ３２と電気的に接続された給電ユニット３４と、送受信アンテナ３３と電気的に接続された送受信ユニット３５とを備える。また、給電ユニット３４および送受信ユニット３５は、制御部３６と電気的に接続され、制御部３６による制御の下で動作する。制御部３６は、位置情報導出装置８と電気的に接続されており、位置情報導出装置８による制御に基づいて動作すると共に、磁場センサ部２４によって検出された磁場強度を位置情報導出装置８に対して出力する機能を有する。

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、例えば弾性部材によって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によってそれぞれ被検体１に対して所定の位置に固着されており、固定部材７ａ、７ｂを被検体１の胴部に密着固定することによって、磁場検出装置６ａ〜６ｈは、被検体１に対する相対位置が固定された状態で配置されることとなる。

次に、位置情報導出装置８について説明する。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からテストカプセル２によって形成された磁場の強度を抽出し、抽出し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る。

図４は、位置情報導出装置８の構成を示すブロック図である。図４に示すように、位置情報導出装置８は、検出磁場強度に応じて磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれによって得られた電気信号について、所定の周波数成分を通過させるための帯域フィルタ部３９と、帯域フィルタ部３９を通過した電気信号のアナログ・ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換部４０と、ディジタルデータに変換された電気信号の中から所定の周波数成分を抽出するためのロックインアンプ部４１とを備える。また、位置情報導出装置８は、ロックインアンプ部４１によって抽出された電気信号の強度に基づいてテストカプセル２と磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれとの間の距離を導出するための距離導出部４２と、距離導出部４２による距離導出時に用いられる対応関係データを記憶する対応関係データベース４３と、距離導出部４２によって導出された距離に基づいてテストカプセル２の位置を演算する位置導出部４４と、位置導出部４４によって得られたテストカプセル２の位置を記憶するための記憶部４５とを備える。

帯域フィルタ部３９は、磁場検出装置６ａ〜６ｈによって検出される鉛直方向の磁場成分のうち、磁場形成部１７によって形成された磁場成分以外のものを排除するためのものである。具体的には、帯域フィルタ部３９は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれから入力される電気信号に関して、磁場形成部１７の回転周波数に応じた周波数成分以外のものをカットする機能を有する。

ロックインアンプ部４１は、Ａ／Ｄ変換部４０によって変換されたディジタル信号に関して、所定の周波数成分のみを抽出して距離導出部４２に対して出力する機能を有する。具体的には、ロックインアンプ部４１は、入力される電気信号のうち、磁場形成部１７の回転周波数とほぼ一致する周波数成分を抽出して距離導出部４２に出力する機能を有する。ロックインアンプ部４１は、具体的構成としては、ＰＣ等の電気計算機内に所定のプログラムをインストールすることによって実現しても良いし、ハードウェア的な構成によって実現することとしても良い。

上述のように、磁場形成部１７は駆動機構１６の作用により所定の周期で回転することから、磁場形成部１７によって形成される鉛直方向の磁場成分は、所定の周期に従って強度が変化することとなる。本実施の形態１では、磁場形成部１７より形成される磁場のこのような特性を踏まえ、帯域フィルタ部３９およびロックインアンプ部４１によって磁場形成部１７以外から生じたノイズ成分を除去し、磁場形成部１７によって形成された磁場に基づく電気信号のみを用いて距離導出部４２による距離導出を行うこととしている。なお、本実施の形態１では、帯域フィルタ部３９およびロックインアンプ部４１の双方を備えることとしたが、少なくとも理論上は、いずれか一方のみによってノイズ成分を除去することとしても良い。

対応関係データベース４３は、テストカプセル２によって形成された磁場の強度と、テストカプセル２からの距離との対応関係をあらかじめ記憶しており、記憶した情報を距離導出部４２に対して出力するためのものである。具体的には、対応関係データベース４３は、例えば磁場強度に応じた電気信号の強度Ｐ_j（ｊ：自然数）の値に対して、対応する距離Ｌ_jの値を記憶している。

距離導出部４２は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれにおいて検出された磁場の強度と、対応関係データベース４３に記憶された情報とに基づいて、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれと、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。すなわち、距離導出部４２は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれにおいて検出された鉛直方向の磁場成分に対応した電気信号を入力すると共に、対応関係データベース４３に記憶された情報のうち、入力された電気信号の強度と最も近い強度Ｐ_jを検索し、例えば、検索した磁場強度に対応した距離Ｌ_jを磁場検出装置とテストカプセル２との間の距離として導出している。

位置導出部４４は、距離導出部４２によって導出された、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれとテストカプセル２との間の距離に基づいて、被検体１内におけるテストカプセル２の位置を導出するためのものである。具体的には、位置導出部４４は、あらかじめ把握した磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれの被検体１上における位置と、距離導出部４２によって導出された距離の値とを用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の位置を導出することとしている。

記憶部４５は、位置導出部４４によって導出されたテストカプセル２の位置を記憶させるためのものである。具体的には、記憶部４５は、図１に示した携帯型記録媒体５に対して所定の情報を記憶させる機能を有し、記憶部４５によってテストカプセル２の位置情報が携帯型記録媒体５に記憶される。

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動作について説明する。本実施の形態１において、テストカプセル２内に備わる磁場形成部１７は、駆動機構１６の作用によって長手方向（磁力線の出力方向）が鉛直方向と一致した状態を維持しつつ、所定の角速度で回転した状態の磁場を形成する。磁場形成部１７は、永久磁石１７ａに対して永久磁石１７ｂを固着させた構成を有することから、磁場形成部１７によって形成される磁場は、回転動作に応じた周期に従って鉛直方向成分の強度が変化することとなる。本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、かかる磁場に基づいて、以下の動作に従ってテストカプセル２の位置を検出することとしている。

まず、磁場検出装置６ａ〜６ｈは、磁場形成部１７によって形成された磁場を含む鉛直方向の磁場を検出し（ステップＳ１０１）、検出強度に応じた強度の電気信号を位置情報導出装置８に対して出力する。かかる電気信号について、位置情報導出装置８は、帯域フィルタ部３９およびロックインアンプ部４１の双方によって磁場形成部１７によって形成される磁場と無関係なノイズ成分を除去し（ステップＳ１０２）、ノイズ成分を除去した電気信号を距離導出部４２に出力する。

そして、距離導出部４２は、入力された電気信号の強度に基づいて、対応関係データベース４３に記録された対応関係を検索し（ステップＳ１０３）、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれに関して電気信号の強度に対応した距離の値を導出し（ステップＳ１０４）、導出結果を位置導出部４４に出力する。これに対して、位置導出部４４は、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれについて導出されたテストカプセル２との間の距離と、磁場検出装置６ａ〜６ｈの被検体１上における位置情報とに基づいてテストカプセル２の位置を導出し（ステップＳ１０５）、導出結果を記憶部４５を介して携帯型記録媒体５に記憶させる。かかる動作はテストカプセル２が被検体１の外部に排出されるまで繰り返し行われ、携帯型記録媒体５には、各時刻におけるテストカプセル２の位置が記憶される。その後、携帯型記録媒体５は位置情報導出装置８から排出されて表示装置４に装着され、医者、看護士等は、表示装置４の画面上に表示された情報に基づいて、被検体１内部におけるテストカプセル２の位置変化の内容を把握する。

なお、ステップＳ１０５では、磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置と、テストカプセル２との間の距離に基づいてテストカプセル２の位置導出を行っている。ここで、テストカプセル２の位置を直交座標系で表した場合、位置導出に必要となる未知数はテストカプセル２のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標の３通りとなる。従って、理論上必要となる磁場検出装置６の個数は３個で足りることとなるが、本実施の形態１では、被検体１の姿勢変化等に伴う磁場検出装置の位置変動等を考慮して、６個の磁場検出装置６を用いた演算を行い、磁場検出装置６ａ〜６ｈのそれぞれに関する方程式によって導出されるテストカプセル２のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標の値の変動幅が最も小さくなるよう、最尤法等を用いて磁場検出装置６ａ〜６ｈの位置座標等を修正することとしている。

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に備わる磁場形成部１７によって形成される磁場を用いて位置検出を行う構成を有する。このため、テストカプセル２は、位置検出のための無線送信機構等を備える必要がなく、テストカプセル２内において電力消費を伴うことなく位置検出を行うことが可能であるという利点を有する。

また、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内に保持された磁場形成部１７は、テストカプセル２の指向方向の変動にかかわらず磁場方向が鉛直方向と平行となる状態を維持する。また、磁場検出装置６ａ〜６ｈ内に保持される磁場センサ部２４は、被検体１の姿勢等の変化にかかわらず、磁場検出方向が鉛直方向と平行となる状態を維持している。このため、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、磁場形成部１７による磁場出力方向と磁場センサ部２４の磁場検出方向とが常に平行となる状態を維持することとなる。

かかる構成を採用することによって、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、高感度の磁場強度検出が可能という利点を有する。すなわち、磁場形成部１７によって形成される磁場は、被検体１の外部においても大部分が磁場出力方向と平行方向に進行することとなるため、磁場センサ部２４の磁場検出方向が磁場形成部１７による磁場方向と平行となることによって、磁場形成部１７によって形成された磁場を効率よく検出することが可能となり、高感度の磁場強度検出が可能となる。

また、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、特に磁場検出装置６ａ〜６ｈに関して磁場センサ部の構成を単純化することが可能である。すなわち、磁場形成部１７からの磁場出力方向と磁場センサ部の磁場検出方向とが相関関係を有さない場合には、磁場検出装置は３軸方向に関して磁場強度検出機構を備える必要があり、かかる場合、一般にはｘ方向、ｙ方向およびｚ方向のそれぞれに関して磁場検出方向を有する磁場センサ部を備える必要がある。これに対して、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、磁場センサ部２４の磁場検出方向が磁場形成部１７の磁場出力方向と一致する状態で配置されていることから、磁場検出機構は１方向にのみ磁場検出機能を有するものを用いることが可能であり、磁場検出機構の構成を単純化することが可能である。

また、本実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムは、地磁気成分の影響を排除することが可能であるという利点を有する。すなわち、磁場形成部１７からの磁場出力方向は鉛直方向であり、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈは鉛直方向の磁場成分の強度を検出する機能を有する。これに対して、地磁気成分は鉛直方向とほぼ垂直な方向、すなわち地面に対してほぼ水平方向に進行することから、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈは、本来的に地磁気成分の強度を検出することはなく、位置検出の際に地磁気成分の影響を排除することが可能である。

さらに、本実施の形態１では、テストカプセル２によって形成される磁場の強度が磁場形成部１７の回転周期に対応した周期で変化するよう構成されている。このため、テストカプセル２によって形成された磁場とノイズ磁場とは周波数において違いが生じることとなり、位置情報導出装置８は、かかる違いに基づいてテストカプセル２からの磁場のみを抽出することを可能としている。すなわち、本実施の形態１では、磁場検出装置６ａ〜６ｈから入力された、検出磁場に対応した電気信号に関して、帯域フィルタ部３９およびロックインアンプ部４１の双方によって磁場形成部１７の回転周期に対応した周波数成分のみを抽出する構成を採用している。かかる構成を採用することによって、位置情報導出装置８に備わる距離導出部４２は、ノイズ成分を除去し、テストカプセル２によって形成された磁場成分に対応した電気信号のみを用いた高精度の距離導出が可能となるという利点を有する。

（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、より簡易な構成として、位置導出部がテストカプセル２の具体的な位置を導出するのではなく、テストカプセル２が被検体内に位置するか否かの判定を行う構成を有する。

例えば、テストカプセル２を被検体１内に導入する目的の一つとして、テストカプセル２が被検体１内部を通過するのに要する時間を測定することが挙げられる。かかる目的に基づいてテストカプセル２を使用する場合には、テストカプセル２がいつ被検体１の外部に排出されたかを知ることは非常に重要なこととなる。このため、本実施の形態２では、テストカプセル２が被検体１内に位置するか否かを判定することとし、かかる目的を充分達成でき、かつ簡易な構成の被検体内位置検出システムを実現している。

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に備わる位置情報導出装置４６の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、実施の形態１と同様にテストカプセル２、表示装置４、携帯型記録媒体５、磁場検出装置６等を備える。これらの構成要素は実施の形態１と全く同様のものであることから、本実施の形態２においては図示および説明を省略し、以下では、実施の形態１との相違点である位置情報導出装置４６を中心に説明を行う。

位置情報導出装置４６は、図６に示すように、実施の形態１と同様に帯域フィルタ部３９、Ａ／Ｄ変換部４０、ロックインアンプ部４１および記憶部４５を備える他に、テストカプセル２が被検体１内に位置するか否かを判定する位置導出部４７を備える。

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動作について、位置導出部４７の動作を中心に説明する。図７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動作を示すフローチャートであり、以下、図７を参照しつつ動作についての説明を行う。

まず、磁場検出装置６によって、鉛直方向の検出磁場に対応した電気信号が出力され（ステップＳ２０１）、位置情報導出装置４６は、帯域フィルタ部３９およびロックインアンプ部４１によってテストカプセル２に備わる磁場形成部１７によって形成された磁場と無関係なノイズ成分を除去する（ステップＳ２０２）。その後、位置導出部４７は、ノイズ成分を除去された電気信号の強度が所定の閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ２０３）。

ノイズ成分が除去された電気信号の強度が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、位置導出部４７は、テストカプセル２が被検体１内部に位置すると判定し（ステップＳ２０４）、終了する。一方、ノイズ成分が除去された電気信号の強度が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、位置導出部４７は、テストカプセル２が被検体１の外部に排出されたものと判定し（ステップＳ２０５）、終了する。以上の動作は、テストカプセル２が被検体１の外部に排出されたと判定されるまで繰り返し行われ、判定結果は、記憶部４５を介して携帯型記録媒体５に記憶される。

ステップＳ２０３における判定は、以下のメカニズムに基づいて行われる。テストカプセル２に備わる磁場形成部１７によって形成される磁場は、テストカプセル２からの距離に応じて減衰する特性を有する。このため、あらかじめ磁場検出装置６が配置された位置と、被検体１の外部に排出される時点におけるテストカプセル２との間の距離に応じた閾値強度を導出・記憶しておくことにより、磁場検出装置６によって得られた、検出磁場に対応した電気信号の強度が閾値強度以上の値であるか否かの判定を行うことにより、テストカプセル２が被検体１内部に位置するか否かを導出することが可能となる。

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。本実施の形態２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が被検体１内に位置するか否かの位置判定を簡易な構成によって高精度に行うことが可能である。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、具体的な距離導出および位置導出を行うことなく、磁場検出装置６における検出磁場から抽出された電気信号の強度と閾値強度とを比較するという簡易な構成のみによって位置導出を行っている。また、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、回転する磁場形成部１７によって形成される磁場を検出するために磁場検出装置６が鉛直方向の磁場成分のみを検出し、さらに検出した磁場成分に対応した電気信号の中から、磁場形成部１７の回転周波数に対応した成分のみを抽出することとしているため、ノイズ成分を除去した正確な値に基づいた位置導出が行われている。以上のことから、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、簡易な構成によって、テストカプセル２が被検体１の内部に位置するか否かの判定を正確に行うことを可能としている。

なお、本実施の形態２においては、磁場検出装置６について、実施の形態１と同様に複数配置することとしても良いが、単一の磁場検出装置６を用いることとしてもテストカプセル２の位置導出を行うことが可能である。従って、本実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムは、単一の磁場検出装置６を用いてシステムを構築できるという点でも利点を有することとなる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３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３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磁場形成手段のみならず所定の被検体内情報取得部および無線部を備えたカプセル型内視鏡と、磁場形成手段より生じる磁場に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置の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。

図８は、本実施の形態３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８に示すように、本実施の形態３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５０と、位置検出装置５１とを備える。なお、図８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３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３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、２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。

位置検出装置５１は、図８に示すように、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈと、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈを被検体１に対して固定する固定部材７ａ、７ｂと、カプセル型内視鏡５０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、磁場強度検出装置６ａ〜６ｈ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５０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５２とを備える。また、図８においては図示を省略したが、位置検出装置５１は、後述するようにカプセル型内視鏡５０に対して給電用信号等を供給する機能を有し、かかる機能を実現するために給電用アンテナＢ１〜Ｂｍを有する。

受信用アンテナＡ１〜Ａｎは、カプセル型内視鏡５０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３におけるカプセル型内視鏡５０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５０から送信される無線信号を受信し、位置情報導出装置５２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５０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３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６７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。

図９は、カプセル型内視鏡５０の構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡５０は、実施の形態１におけるテストカプセル２と同様に、磁場形成手段としての磁場形成部１７を備える。なお、図９においては磁場形成部１７のみを記載しているが、実際の構成としては、図２に示した実施の形態１の構成と同様に、磁場形成部１７に対して軸部材および駆動機構が設けられると共に、磁場形成部１７の磁場出力方向が常に鉛直方向とほぼ一致した状態となる機構蒲生けられている。さらに、カプセル型内視鏡５０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ＬＥＤ５３と、ＬＥＤ５３の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路５４と、ＬＥＤ５３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ＣＣＤ５５と、ＣＣＤ５５の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路５６とを備える。なお、ＬＥＤ５３、ＬＥＤ駆動回路５４、ＣＣＤ５５およびＣＣＤ駆動回路５６は、全体として所定の機能を果たす被検体内情報取得部５７として定義される。

また、カプセル型内視鏡５０は、ＣＣＤ５５によって撮像された画像データを変調して無線信号を生成する送信ユニット５８と、送信ユニット５８から出力された無線信号を送信する無線手段としての送信アンテナ部５９と、ＬＥＤ駆動回路５４、ＣＣＤ駆動回路５６および送信ユニット５８の動作を制御するシステムコントロール回路６０とを備える。

これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡５０は、被検体１内に導入されている間、ＬＥＤ５３によって照明された被検部位の画像データをＣＣＤ５５によって取得する。そして、取得された画像データは、送信ユニット５８において無線信号に変換された後、送信アンテナ部５９を介して外部に送信される。

また、カプセル型内視鏡５０は、位置検出装置５１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６１と、受信アンテナ部６１で受信した信号から給電用信号を分離する分離回路６２とを備える。さらに、カプセル型内視鏡５０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６３と、再生された電力を昇圧する昇圧回路６４と、昇圧された電力を蓄積する蓄電器６５とを備える。また、カプセル型内視鏡５０は、分離回路６２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６０に対して出力するコントロール情報検出回路６６を備える。なお、システムコントロール回路６０は、蓄電器６５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。

これらの機構を備えることにより、カプセル型内視鏡５０は、まず、位置検出装置５１側から送られてきた無線信号を受信アンテナ部６１において受信し、分離回路６２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６２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６６を経てシステムコントロール回路６０に出力され、ＬＥＤ５３、ＣＣＤ５５および送信ユニット５８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６３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６４によって電位を蓄電器６５に適した電位にまで昇圧された後、蓄電器６５に蓄積される。

次に、位置情報導出装置５２の構成について説明する。図１０は、位置情報導出装置５２の構成を示すブロック図である。本実施の形態３における位置情報導出装置５２は、カプセル型内視鏡５０の被検体１内における位置を検出する構成要素として、帯域フィルタ部３９、Ａ／Ｄ変換部４０、ロックインアンプ部４１、距離導出部４２、対応関係データベース４３、位置導出部４４を備えた構成を有する。なお、本実施の形態３におけるカプセル型内視鏡５０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。

また、位置情報導出装置５２は、カプセル型内視鏡５０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５２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６７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５０によって取得された画像データを抽出し、出力する受信ユニット６８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６９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７０とを備える。

アンテナ選択部６７は、カプセル型内視鏡５０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６７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、位置導出部４４によって導出されたカプセル型内視鏡５０の位置に関する情報が入力される構成を有する。このため、アンテナ選択部６７は、カプセル型内視鏡５０の位置との関係において、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受信ユニット６８に出力する機能を有する。

記憶ユニット７０は、画像処理ユニット６９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５０の位置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５２は、図１０にも示すように記憶ユニット７０に位置導出部４４および画像処理ユニット６９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７０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７０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５０の位置とが対応づけられた状態で記憶されている。

また、位置情報導出装置５２は、カプセル型内視鏡５０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５２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７１と、カプセル型内視鏡５０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７２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７３と、合成された信号の強度を増幅する増幅回路７４とを備える。増幅回路７４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５０に対して送信される。なお、位置情報導出装置５２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７５を備え、位置情報導出装置５２の各構成要素は、電力供給ユニット７５から供給される電力を駆動エネルギーとしている。

次に、本実施の形態３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３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５０内に磁場形成部１７を備え、磁場形成部１７によって形成される磁場に基づいてカプセル型内視鏡５０の位置検出を行っている。既に述べたように磁場は、距離に応じて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５０の位置を正確に検出できるという利点を有する。

また、本実施の形態３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５０の位置に基づいて、アンテナ選択部６７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５０からの距離およびカプセル型内視鏡５０内に備わる送信アンテナ部５９の指向性に依存する。従って、カプセル型内視鏡５０の位置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５０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。

さらに、本実施の形態３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５０の位置を記憶ユニット７０に出力する構成を有する。従って、カプセル型内視鏡５０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５０の撮像時における位置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。

以上、実施の形態１〜３に渡って本発明を説明してきたが、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３にかかる被検体内位置検出システムは、位置検出機構に関して実施の形態１に示した構成を流用して構成されたものであるが、このほかにも、実施の形態２に示す位置検出機構を流用した構成としても良い。かかる場合には、例えば、位置検出機構によってカプセル型内視鏡５０が被検体１の外部に排出されたものと判定された後には、位置情報導出装置の駆動を停止させる等の構成を具備させることとしても良い。

また、図２に示した磁場形成部１７の構成として、棒状の永久磁石１７ａ、１７ｂによって形成することとしたが、かかる構成に限定して解釈する必要はない。実施の形態１〜３において重要となるのは、磁場形成部１７が少なくとも所定の周期ごとに鉛直方向に所定の強度を有する磁場成分を形成することであり、より好ましくは鉛直方向の磁場成分の強度が所定の周期に従って変動することである。従って、かかる機能を実現できる構成であれば、図２に示した構成以外のものであっても本発明に用いることが可能である。

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。 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。 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磁場検出装置の構成を示す模式図である。 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ブロック図である。 実施の形態１にかかる被検体内位置検出システムによるテストカプセルの位置導出の内容を説明するためのフローチャートである。 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ブロック図である。 実施の形態２にかかる被検体内位置検出システムによるテストカプセルの位置導出の内容を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３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。 実施の形態３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ブロック図である。 実施の形態３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ブロック図である。

符号の説明

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 磁場強度検出装置
７ａ、７ｂ 固定部材
８ 位置情報導出装置
１１ 筐体
１２ ケース部材
１３ 充填部材
１４ 液体
１５ 球殻部材
１６ 駆動機構
１７ 磁場形成部
１７ａ、１７ｂ 永久磁石
１８ 軸部材
２１ ケース部材
２２ 球状体
２３ 液体
２４ 磁場センサ部
２５ 磁場測定系制御部
２６ 蓄電器
２７ 受電ユニット
２８ 送受信ユニット
２９ 送受信アンテナ
３０ 受電アンテナ
３１ 加重部材
３２ 給電アンテナ
３３ 送受信アンテナ
３４ 給電ユニット
３５ 送受信ユニット
３６ 制御部
３８ 位置演算部
３９ 帯域フィルタ部
４０ Ａ／Ｄ変換部
４１ ロックインアンプ部
４２ 距離導出部
４３ 対応関係データベース
４４ 位置導出部
４５ 記憶部
４６ 位置情報導出装置
４７ 位置導出部
５０ カプセル型内視鏡
５１ 位置検出装置
５２ 位置情報導出装置
５３ ＬＥＤ
５４ ＬＥＤ駆動回路
５５ ＣＣＤ
５６ ＣＣＤ駆動回路
５７ 被検体内情報取得部
５８ 送信ユニット
５９ 送信アンテナ部
６０ システムコントロール回路
６１ 受信アンテナ部
６２ 分離回路
６３ 電力再生回路
６４ 昇圧回路
６５ 蓄電器
６６ コントロール情報検出回路
６７ アンテナ選択部
６８ 受信ユニット
６９ 画像処理ユニット
７０ 記憶ユニット
７１ 発振器
７２ コントロール情報入力ユニット
７３ 重畳回路
７４ 増幅回路
７５ 電力供給ユニット

Claims (14)

1. 被検体内に導入され、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置であって、
   鉛直方向の磁場強度を検出する磁場検出手段と、
   磁場強度と前記被検体内導入装置からの距離との対応関係を記憶した記憶手段と、
   前記磁場検出手段によって検出された磁場強度と、前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段による導出結果に基づいて、前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記磁場検出手段は、被検体上の所定の位置に複数配置され、
   前記位置導出手段は、複数の前記磁場検出手段と前記被検体内導入装置との間の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に記載の位置検出装置。
3. 被検体内に導入され、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する被検体内導入装置の位置を検出する位置検出装置であって、
   鉛直方向の磁場強度を検出する磁場検出手段と、
   前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度に基づいて、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置するか否かを導出する位置導出手段と、
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
4. 前記位置導出手段は、前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度が所定の閾値未満である場合に、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置すると判定することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. 前記被検体内導入装置は、鉛直方向の強度が周期的に変化する磁場を形成し、
   前記磁場検出手段によって検出された鉛直方向の磁場成分のうち、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を抽出する成分抽出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位置検出装置。
6. 前記成分抽出手段は、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を通過させる帯域フィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
7. 前記成分抽出手段は、前記被検体内導入装置によって形成される磁場の周期に対応した周波数成分を検出するロックインアンプを備えたことを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
8. 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、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する磁場形成手段を備え、
   前記位置検出装置は、
   鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段と、
   磁場強度と前記被検体内導入装置からの距離との対応関係を記憶した記憶手段と、
   前記磁場検出手段によって検出された磁場強度と、前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて前記磁場検出手段と、前記被検体内導入装置との間の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段による導出結果に基づいて、前記被検体内導入装置の位置を導出する位置導出手段と、
   を備えたことを特徴とする被検体内位置検出システム。
9. 前記被検体内導入装置は、
   前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
   前記被検体内情報取得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前記被検体内情報を含む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８に記載の被検体内位置検出システム。
10. 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９に記載の被検体内位置検出システム。
11. 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、少なくとも周期的に鉛直方向の磁場成分を形成する磁場形成手段を備え、
    前記位置検出装置は、
    鉛直方向の磁場成分を検出する磁場検出手段と、
    前記磁場検出手段によって検出された磁場の強度に基づいて、前記被検体内導入装置が被検体の外部に位置するか否かを導出する位置導出手段と、
    を備えたことを特徴とする被検体内位置検出システム。
12. 前記被検体内導入装置は、
    前記被検体内情報を取得する被検体内情報取得手段と、
    前記被検体内情報取得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前記被検体内情報を含む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１１に記載の被検体内位置検出システム。
13. 前記被検体内情報取得手段は、
    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前記被検体内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９、１０、または１２に記載の被検体内位置検出システム。
14. 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１３に記載の被検体内位置検出システム。

Images