位置检测系统以及位置检测方法

专利名称：位置检测系统以及位置检测方法
技术领域：
本发明涉及一种装载有磁感应线圏的设备、特别是用于医 疗的医疗装置的位置4全测用系统以及位置4企测方法。
背景技术：
医疗装置(特别是胶嚢型医疗装置)作为用于医疗的设备是 一种吞服型医疗装置，其能够通过由被检者等被检体吞服并在 体腔管路内通过从而获取目的位置的体腔管路内图像。上述胶 嚢型医疗装置构成为具备能够进行上述医疗行为、例如能够获
取图像的CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)等摄像元
件，在体腔管路内的目的部位进行图像获取。
然而，如果不在体腔管路内进行引导，上述胶嚢型医疗装 置无法到达目的部位，而为了进行引导需要检测胶嚢型医疗装 置处于体腔管路内的哪个位置。
为此，提出了检测被引导到无法通过目视来确认位置的地 方(体腔管路内等)的胶嚢型医疗装置等的位置的技术(例如，参 照专利文献l)。
专利文献l:国际公开第2004/014225号小册子

发明内容
在上述专利文献l中公开了如下胶嚢型医疗装置的位置检 测技术，其使用了胶嚢型医疗装置，其装载有包括连接有交 流电源的LC谐振电路的磁场产生电路；以及4全测装置，其被配 置在胶嚢型医疗装置的外部，并且检测从磁场产生电路产生的 磁场。
根据该技术，根据由交流电源提供的交流电力，磁场产生 电路能够向外部产生》兹场。然后，通过由4全测装置才企测该磁场， 能够检测胶嚢型医疗装置的位置。
然而，在上述检测位置的技术中，在胶嚢型医疗装置内装
载有具有连接了交流电源的LC谐振电路的；兹场产生电路。因 此，胶嚢型医疗装置小型化变得困难，因此上述技术存在不适 合用于被检者等容易吞服的大小的胶嚢型医疗装置中的问题。
另一方面，当对胶嚢型医疗装置进行小型化时，也对上述 交流电源进行小型化，从而限制了能够提供给磁场产生电路的 电力。由此，从磁场产生电路产生的磁场强度变弱，胶嚢型医 疗装置的位置检测变得困难，因此存在不适合将上述技术用于 胶嚢型医疗装置中的问题。另外，交流电源的寿命变短，胶嚢 型医疗装置的寿命也变短，因此存在不适合将上述技术用于胶 嚢型医疗装置中的问题。
已知还有如下胶嚢型医疗装置的位置检测技术，其使用 了胶嚢型医疗装置，其内置有仅由磁感应线圈以及电容器构 成的LC谐振电^各；驱动线圈，其配置在体外，并且向,兹感应线 圏产生感应电动势；以及多个磁传感器，^皮配置在外部，并且 斗全测感应》兹场。
根据该技术，首先通过由驱动线圈感应得到的感应电动势， LC谐振电i 各的》兹感应线圏产生感应》兹场。然后，通过》兹传感器 检测所产生的感应磁场，能够检测胶嚢型医疗装置的位置。也 就是说，根据该技术，不在胶嚢型医疗装置内装载交流电源就 能够检测胶囊型医疗装置的位置，因此容易对胶嚢型医疗装置 进行小型化，并且能够实现位置检测的简单化、长寿命化。
当检测胶嚢型医疗装置时，驱动线圈使具有LC谐振电路的 谐振频率前后的两个不同频率的交变磁场对LC谐振电路发生作用。
然而，在上述位置检测技术中，磁传感器同时检测驱动线 圏所产生的驱动》兹场和》兹感应线圏所形成的感应》兹场，这样会 导致感应磁场被淹没在驱动磁场中，胶嚢型医疗装置的位置检 测变得困难。
另 一方面，为了 乂人同时4全测到的驱动》兹场和感应》兹场中<又
去除驱动》兹场，已知有如下^支术在》兹感应线圏处于4全测范围 外的状态下仅预先测定(校准测定)驱动线圏的驱动磁场，将测 定的驱动》兹场/人同时才全测到的驱动》兹场以及感应》兹场中进行差 分，从而能够算出感应磁场。
此外，校准测定的驱动磁场的频率需要与胶嚢型医疗装置 位置^r测时^f吏用的驱动》兹场的频率相同。
然而，在上述方法中，胶嚢型医疗装置的位置检测前必须 对所使用的驱动磁场进行校准测定，存在在位置检测中费工夫 的问题。
该L C谐振电路的谐振频率由构成L C谐振电路的磁感应线 圏、电容器的特性决定。这些磁感应线圏、电容器的特性随磁 感应线圈、电容器的温度等而变化，因此存在LC谐振电路的谐 振频率随胶嚢型医疗装置的周围环境(温度等)而变化的可能。
因此，当决定LC谐振电路的谐振频率时的胶嚢型医疗装置 的周围环境和胶嚢型医疗装置被投入被检者体内时的胶嚢型医 疗装置的周围环境不同时，会成为使用频率不是LC谐振电路的 谐振频率的驱动磁场来进行胶嚢型医疗装置的位置检测。
由此，》兹感应线圏通过驱动^兹场产生的》兹场强度变弱，因 此存在胶嚢型医疗装置的位置测定精度下降的问题。
作为解决上述问题的方案，已知在LC谐振电路中使用可调 节容量的电容器(可变电容器)、可调节频率特性的线圏(能够调 节线圈铁心位置的线圏)等来调节L C谐振电路的谐振频率的技 术。
然而，这些可调节的电容器、线圈等元件中具备调节用的 机构，实现胶嚢型医疗装置的小型化变得困难，因此存在不适 合将上述技术用于胶囊型医疗装置中的问题。
当调节这些可调节元件时，需要使用胶嚢内部的电源，需 要加大电源容量。由此，实现胶囊型医疗装置的小型化变得困 难，因此存在不适合将上述技术用于胶嚢型医疗装置中的问题。
在不加大电源容量的情况下，胶嚢的驱动时间变短，因此 存在不适合将上述技术用于胶嚢型医疗装置中的问题。
本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种 即使磁感应线圈的谐振频率变化、设备的位置测定精度也不下 降的位置4全测系统以及位置4企测方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下方法。
本发明的第l方式提供一种位置检测系统，具备装载有磁 感应线圏的设备；驱动线圏，其具有上述磁感应线圏的谐振频 率附近的位置算出用频率，产生对上述磁感应线圏施加的交变 磁场；多个磁传感器，检测上述磁感应线圈受到上述交变磁场 所产生的感应,兹场；测定基准值算出部，其才艮据〗又施加上述交 变磁场时的上述位置算出用频率下的上述磁传感器的输出值， 求出上述位置算出用频率下的测定基准值；位置解析部，其根 据差测定值的上述位置算出用频率成分来算出上述设备的位置 以及方向中的至少一个，其中，该差测定值是施加上述交变^兹 场和上述感应^兹场时的上述》兹传感器的输出^直与上述测定基准 值之间的差；以及重新设定部，其在少见定时机重新设定上述位 置算出用频率。
根据本发明的第l方式，在算出设备的位置以及方向中的
至少一个的情况下，首先，在仅对磁传感器施加交变磁场的情 况下，测定基准值算出部求出基于位置算出用频率的测定基准 值。然后，当将交变》兹场以及感应^兹场施加到》兹传感器时，位 置解析部根据作为磁传感器的输出值和测定基准值之差的差测 定值的位置算出用频率的成分，算出设备的位置以及方向中的 至少一个。
具备在规定时机重新设定位置算出用频率的重新设定部， 因此即使与磁感应线圏有关的频率特性(此外，作为频率特性之 一存在谐振频率)例如由于温度或者环境等的变化而发生变化 的情况下，也能够在基于该变化后的频率特性的位置算出用频 率下进行设备的位置或者方向的检测。也就是说，总是能够使 用最佳位置算出用频率，因此能够防止设备位置等的测定精度 的下降。
在上述发明的第l方式中，希望上述重新设定部隔开规定 时间间隔来进行上述位置算出用频率的重新设定。
由此，重新设定部隔开规定时间间隔来进行位置算出用频 率的重新设定，因此即使与磁感应线圏有关的频率特性由于温 度或者环境等的变化而发生变化的情况下，也能够在基于该变 化后的频率特性的最佳位置算出用频率下进行设备的位置或者
方向的测。
根据规定的时间间隔来决定进行位置算出用频率的重新设 定的时机，与例如根据与磁感应线圈有关的频率特性的变化进 行重新设定的方法相比较，能够简化系统结构。
在上述发明的第l方式中，希望是如下结构具备频率变 化检测部，该频率变化检测部才艮据从上述多个,兹传感器得到的 磁场信息检测与上述磁感应线圏有关的频率特性的变化，上述 重新设定部根据上述频率特性的变化进行上述位置算出用频率
的重新设定。
由此，具备检测与磁感应线圈有关的频率特性变化的频率
变化检测部，重新设定部根据#r测出的频率特'性的变化进行位 置算出用频率的重新设定，因此即使在与^兹感应线圏有关的频 率特性由于温度或者环境等的变化而发生变化的情况下，也能 够在基于该变化后的频率特性的最佳位置算出用频率下进行设 备的位置或者方向的检测。
根据上述频率特性的变化来决定位置算出用频率的重新设 定时机，与例如根据规定时间间隔进行重新设定的方法相比较， 即使在与磁感应线圈有关的频率特性急剧变化的情况下，也能 够在最佳位置算出用频率下进行设备的位置或者方向的检测。
在上述结构中，希望上述频率变化检测部根据对包含上述 位置算出用频率的规定频带进行扫频得到的上述磁场信息，检 测上述频率特性的变化。
由此，频率变化检测部根据对包含位置算出用频率的规定 频带进行扫频得到的磁场信息，检测与磁感应线圏有关的频率 特性的变化，因此能够检测上述频率特性的变化。
即使与磁感应线圈有关的频率特性发生变化，频率变化检
频带进行扫频。因此，频率变化检测部能够检测变化后的上述 频率特性。
在上述结构中，希望上述位置算出用频率是上述谐振频率 附近的两个不同的频率，上述频率变化检测部算出上述两个不 同的频率下的上述差测定值之比，根据算出的上述差测定值之 比检测上述频率特性的变化。
由此，频率变化检测部根据两个不同的频率下的差测定值 之比#r测与》兹线圏有关的频率特性的变化，因此能够测上述频率特性的变化。
上述频率特性发生变化之前的上述差测定值之比、和之后
的上述差测定值之比不同，因此频率变化才全测部能够;险测上述 频率特性的变化。也就是说，上述差测定值之比是谐振频率附 近的两个不同的频率下各自的差测定值之比。在此，当上述频 率特性发生变化时，上述两个不同的频率下各自的差测定值也 变化，差测定值之比也变化。频率变化检测部通过检测该差测 定值之比的变化，能够检测上述频率特性的变化。
在上述结构中，希望上述位置算出用频率是上述谐振频率 附近的两个不同的频率，上述频率变化检测部算出上述两个不 同频率下的上述差测定值之比，根据算出的上述差测定值之比 检测上述频率特性的变化，并具备运算部，其根据上述两个不 同频率下的上述差测定值算出上述谐振频率。
由此，通过具备运算部，例如能够根据两个不同的频率下 的差测定值求出与磁感应线圈有关的变化后的谐振频率。因此， 能够求出作为上述变化后的谐振频率附近的两个不同的频率下 的位置算出用频率。
两个频率下的差测定值随上述谐振频率的变化而变化。并 且，两个频率是不同的频率，因此基于谐振频率变化的变化比 例在一个频率下的差测定值、和在另 一频率下的差测定值不同。 因此，运算部根据一个以及另 一个频率下的差测定值的变化， 能够算出求得变化后的上述谐振频率。
在上述结构中，希望具备存储上述谐振频率的存储部，上
下算出的上述差测定值，检测上述频率特性的变化。
由此，通过具备存储部，频率变化检测部根据从存储部读 出的谐振频率的差测定值，能够检测与磁感应线圈有关的频率
特性的变化。
例如，在磁感应线圏的谐振频率与存储在存储部中的谐振 频率相等的情况下，在上述谐振频率下算出的差测定值变成0。 另一方面，在》兹感应线圏的谐振频率发生变化、；兹感应线圏的 谐振频率与存储在存储部中的谐振频率不 一致的情况下，在存
储在存储部中的谐振频率下算出的差测定值具有0以外的值。
因此，频率变化检测部根据存储在存储部中的谐振频率下 算出的差测定值，能够检测与磁感应线圏有关的频率特性变化。
上述所存储的谐振频率的差测定值，在与磁感应线圈的谐 振频率相等的情况下变成o，除此之外的情况下变成o以外的值。 因此，例如与使用上述谐振频率附近的两个不同频率下的差测 定值之比的方法进行比较，能够高精度地判定存储在存储部中 的谐振频率是否与磁感应线圏的谐振频率相等。其结果，提高 了对磁感应线圈谐振频率变化的追踪性。
在上述结构中，希望具备存储上述谐振频率的存储部，上
出的上述差测定值，检测上述频率特性的变化，具备运算存储 在上述存储部中的上述谐振频率的运算部，该运算部根据从上 述存储部读出的上述谐振频率下的上述差测定值、和多个上述 位置算出用频率下各自的上述差测定值，算出上述谐振频率。 由此，运算部根据从存储部读出的谐振频率的差测定值、 和多个位置算出用频率的各差测定值来算出磁感应线圏的谐振 频率，因此能够通过运算部算出变化后的上述谐振频率。其结 果，重新设定部能够根据重新设定的谐振频率来重新设定位置 算出用频率。
运算部除了从存储部读出的谐振频率的差测定值之外，还 使用多个位置算出用频率下的各差测定值来算出变化后的谐振
频率。因此，例如与仅使用从存储部读出的谐振频率下的差测 定值来算出变化后的谐振频率的方法进行比较，能够高精度地 算出变化后的谐振频率。
在上述结构中，希望具备存储上述谐振频率的存储部，上
算出的上述差测定值，检测上述频率特性的变化，具备运算存 储在上述存储部中的上述谐振频率的运算部，该运算部根据从 上述存储部读出的上述谐振频率下的上述差测定值、和多个上 述位置算出用频率下各自的上述差测定值，算出上述谐振频率， 上述运算部根据存储在上述存储部中的谐振频率下的上述差测 定值、和上述多个位置算出用频率下的上述差测定值中具有与 上述所存储的谐振频率下的差测定值不同的符号的差测定值， 算出上述谐振频率。
由此，运算部根据存储在存储部中的谐振频率下的差测定 值、和作为位置算出用频率下的差测定值的具有与上述所存储 的谐振频率下的差测定值不同的符号的差测定值，算出磁感应 线圈的谐振频率，因此即使在磁感应线圏的谐振频率大为变化 的情况下，运算部也能够高精度地重新设定变化后的谐振频率。 其结果，重新设定部能够根据重新设定的谐振频率来重新设定 位置算出用频率。
在表示与磁感应线圏有关的频率特性的曲线上，能够形成 连接上述所存储的谐振频率下的差测定值、和作为位置算出用 频率下的差测定值的具有与上述所存储的谐振频率的差测定值 不同的符号的差测定值的线段。该线段在磁感应线圏的谐振频 率变化的比例较大的情况下，变成近似于表示磁感应线圈的谐 振频率附近的频率特性的曲线的线段。因此，通过使用上述线 段，运算部对于磁感应线圏的谐振频率的大变化，能够更好地
重新设定谐振频率。
在上述发明的第l方式中，希望上述位置解析部根据上述 磁传感器的输出值以及上述测定基准值，算出上述磁感应线圈 中与上述交变磁场有关的第l磁场强度，并且算出上述设备和上 述驱动线圏之间的位置关系，上述频率变化检测部根据上述第1 磁场强度、和从上述设备和上述驱动线圏的位置关系求出的上 述磁感应线圈中与上述交变磁场有关的第2》兹场强度的差，检测 上述频率特性的变化。
由此，当由位置解析部算出》兹感应线圏的位置时，由位置 解析部算出第l磁场强度。频率变化检测部根据上述算出的磁感 应线圏的位置以及方向、和驱动线圈的位置以及方向之间的关
系来算出第2磁场强度。在此，在磁感应线圈的频率特性发生变 化的情况下，第1磁场强度和第2磁场强度变成不同值。因此， 频率变化检测部通过比较第l以及第2磁场强度，能够检测磁感 应线圈的频率特性变化。
在此，第l磁场强度是磁感应线圏所产生的磁场强度中具有 与驱动线圏和i兹感应线圈的实际位置关系有关的信息的磁场强 度。第2磁场强度是根据驱动线圈的位置以及算出的磁感应线圏 的位置的位置关系、和谐振频率的值而算出的磁场强度。
在上述发明的第l方式中，希望上述设备是胶嚢型医疗装置。
由此，设备是胶嚢型医疗装置，因此能够将设备导入到被 检者体内，在被检者体腔内进行观察、用药等治疗行为。
本发明的第2方式提供一种位置检测方法，根据装载在设 备上的磁感应线圈受到具有位置算出用频率的交变磁场所产生 的感应》兹场来4全测上述设备的位置以及方向中的至少一个，具 有以下步骤根据上述感应磁场算出上述设备的位置以及方向
中的至少一个；检测上述磁感应线圈的谐振频率的变化；根据 上述谐振频率的变化重新设定上述位置算出用频率；以及对上 述磁感应线圈施加具有重新设定的上述位置算出用频率的交变 磁场从而产生感应磁场。
根据本发明的第2方式，具有以下步骤；险测；兹感应线圏 的谐振频率的变化；根据谐振频率的变化重新设定位置算出用 频率；以及对,兹感应线圈施加具有重新i殳定的位置算出用频率 的交变磁场从而产生感应磁场，因此能够将设备的位置或者方 向的检测精度维持为较高状态。
也就是说，具有检测磁感应线圈的谐振频率变化的步骤， 因此即使在磁感应线圏的谐振频率由于温度或者环境等的变化 而变化的情况下，也能够检测其变化。具有根据谐振频率的变 化重新设定位置算出用频率的步骤，因此总是能够使用基于该 变化后的频率特性的最佳位置算出用频率。具有对磁感应线圏 施加重新^殳定的位置算出用频率的交变^兹场/人而产生感应^兹场 的步骤，因此能够以最佳位置算出用频率来进行设备的位置或 者方向的^r测。
因此，根据本发明的位置算出方法，即使在磁感应线圈的 谐振频率由于温度或者环境等的变化而变化的情况下，也总是 能够以基于该变化后的频率特性的最佳位置算出用频率来进行 设备的位置或者方向的检测。其结果，能够将设备的位置或者 方向的检测精度维持为较高状态。
在上述发明的第2方式中，希望根据上述感应磁场算出上 述设备的位置以及方向中的至少一个的步骤具有以下步骤在 上述位置算出用频率下，求出仅使上述交变磁场作用时检测出 的磁场强度作为测定基准值；以及根据与上述交变磁场以及上 述感应磁场的合成磁场有关的磁场强度与上述测定基准值的差
来算出上述设备的位置以及方向中的至少一个。
由此，算出设备的位置以及方向的至少一个的步骤具有以
下步骤在位置算出用频率下，求出仅使交变f兹场作用时检测 出的/f兹场强度作为测定基准值；以及才艮据与交变i兹场以及感应 磁场的合成磁场有关的磁场强度与测定基准值的差来算出设备 的位置以及方向中的至少一个的步骤，因此能够高精度地算出 设备的位置以及方向中的至少一个。
通过根据与上述合成磁场有关的磁场强度求出上述测定基 准值的差，能够求出仅与感应磁场有关的磁场强度。因此，根 据仅与感应磁场有关的磁场强度，能够高精度地算出设备的位
置以及方向中的至少一个。
根据本发明，具备在规定时机重新设定位置算出用频率的 重新设定部，因此即4吏在与^兹感应线圏有关的频率特性例如由 于温度或者环境等的变化而发生变化的情况下，也能够在基于 该变化后的频率特性的位置算出用频率下，进行设备的位置或 者方向的检测。也就是说，总是能够使用最佳的位置算出用频 率，因此起到能够防止设备位置等的测定精度下降的效果。


图l是说明本发明第l实施方式所涉及的位置检测系统整 体结构的概要图。
图2是表示图1的位置检测系统的外观的立体图。 图3是说明图l的位置检测装置内的结构的框图。 图4是表示图1的胶嚢型内窥镜系统的截面的概要图。 图5是表示图l的传感线圏接收电路的电路结构的概要图。 图6是表示图l的胶嚢型内窥镜的结构的概要图。 图7是表示从图l的传感线圈输出的交流电压的频率特性的曲线。
图8是表示对图l的传感线圏52仅作用了交变磁场的情况下 的传感线圈5 2交流电压频率特性的曲线。
图9是表示对图1的传感线圏5 2仅作用了感应^兹场的情况下 的传感线圈5 2交流电压频率特性的曲线。
图IO是说明谐振频率重新测定的时机的流程图。
图ll是说明图IO的谐振频率重新测定的其他实施例的流程图。
图12是说明本发明第2实施方式中的位置检测系统整体结 构的概要图。
图13是说明图12的位置检测装置内的结构的框图。 图14是说明本发明第2实施方式中的位置检测系统全体结 构的概要图。
图15是说明图14的位置检测装置内的结构的框图。 图16是说明图15的运算部中的变化后的谐振频率算出方法 的图。
图17是说明本发明第3实施方式中的位置检测系统整体结 构的概要图。
图18是说明图17的位置检测装置内的结构的框图。 附图标记说明
10、 110、 210、 310:位置4企测系统；20:月交嚢型内窥4竟(i殳 备，胶嚢型医疗装置)；42:磁感应线圏；50、 150、 250、 350: 位置检测装置(位置解析部)；50b:位置算出用频率决定部；50d: 测定基准值算出部；50e、 350e:位置解析部；51:驱动线圏(驱 动线圈)；52:传感线圏(磁传感器)；150f、 250f、 350f:频率 变化检测部；250g、 350g:存储部；150h、 250h:运算部；fH、 t:位置算出用频率；fc:谐振频率。
具体实施例方式
以下参照图l至图IO说明本发明的第l实施方式所涉及的位
置检测系统。
图l是说明本实施方式所涉及的位置检测系统的整体结构
的概要图。图2是表示图l的位置检测系统外观的立体图。
如图1以及图2所示，位置才全测系统10是乂人#:-险者1的口部或 者肛门投入到体腔内的胶嚢型医疗装置，主要由光学地拍摄体 腔内管路的内壁面、并用无线发送图像信号的胶嚢型内窥镜(设
备、胶嚢型医疗装置)20、以及检测胶嚢型内窺镜20位置的位置 检测装置(位置解析部)50构成。
此外，胶嚢型医疗装置不限于上述胶嚢型内窥镜，也可以 是在体腔内的规定位置散布药剂、或获取体液等样本或者生物 体信息的胶嚢型医疗装置等。
如图l所示，在位置检测装置50上电气连接有使胶嚢型内 窥镜20内的后述^兹感应线圏产生感应^兹场的驱动线圏(驱动线 圈)51、才全测在》兹感应线圏中产生的感应》兹场的传感线圏(》兹传 感器)52等。位置检测装置50根据传感线圈52所检测出的感应磁 场来运算胶嚢型内窥镜20的位置，并且控制由驱动线圈51形成 的交变^兹场。
图3是说明图l的位置检测装置内的结构的框图。
如图3所示，在位置检测装置50中设置有交变磁场检测部 50a、位置算出用频率决定部(重新设定部)50b、基准值算出用 频率决定部50c、测定基准值算出部50d、位置解析部50e、时机 决定部50f、以及存^f诸部50g。
在此，交变磁场检测部50a是根据从传感线圈52输出的交流 电压(磁场信息)检测交变磁场的幅值的单元。
位置算出用频率决定部50b是进行在胶嚢型内窥镜20的位
置等的算出中使用的位置算出用频率fH、fL的频率决定、重新
设定的单元。
基准值算出用频率决定部50c是决定在测定基准值的算出 中使用的基准值算出用频率fl的频率的单元。
测定基准值算出部50d是从位置算出用频率fH、 4以及基准 值算出用频率fl下的传感线圏52的输出来算出测定基准值的单 元。
位置解析部50e是算出胶嚢型内窥镜20的位置等的单元。 时机决定部50f是对位置算出用频率决定部50b指示重新设
定谐振频率fc的频率的时机的单元。
存储部50g是存储由测定基准值算出部50d算出的基准值等
的单元。
如图l所示，从位置检测装置50到驱动线圏51之间，配置 有产生交流电流的正弦波产生电路5 3 、放大交流电流的驱动线 圏驱动器5 4 、以及对驱动线圏51提供交流电流的驱动线圏选择 器55。
在此，正弦波产生电路53是根据来自位置检测装置50的输 出而产生交流电流的单元。驱动线圏驱动器54是根据来自位置 检测装置50的输出对从正弦波产生电路53输入的交流电流进行 放大的单元。驱动线圏选择器55是根据来自位置检测装置50的 输出对被选择的驱动线圏51提供交流电流的单元。
从传感线圏52到位置检测装置50之间，配置有传感线圈选 择器56、以及传感线圈接收电路57。
在此，传感线圈选择器56是根据来自位置检测装置50的输 出而选择从多个传感线圈52中的特定的传感线圈52输出的包含 胶嚢型内窺镜20的位置信息等的交流电流的单元。传感线圏接
收电路57是从通过了传感线圈选择器56的上述交流电流中提取 交流电源的幅 <直并向位置测装置5 0输出的单元。
在位置检测装置50中设置有发送接收部59,其在与胶嚢型 内窥镜20之间发送接收图像信号、谐振频率的值等。
图4是表示图l的胶嚢型内窥镜系统的截面的概要图。
在此，如图1以及图4所示，驱动线圏51;故斜向配置在大致 立方体形状的工作空间的上方(Z轴的正方向侧)的四角上，被检 者l工作空间其内部横卧。另外，驱动线圏51形成为大致三角形 状的线圈。由此，通过将驱动线圈51配置在上方，能够防止驱 动线圈51和祐:#r者1之间的干扰。
此外，驱动线圈51可以是如上述地大致三角形状的线圈， 也可以使用圆形状等各种形状的线圈。
传感线圈52形成为空芯线圈，并且由三个平面形状的线圈 支持部58支持，该三个线圏支持部58被配置在通过胶嚢型内窥 镜20的工作空间与驱动线圏51相对的位置、以及在Y轴方向上 相互相对的位置上。在一个线圏支持部58上，以矩阵状配置有 九个传感线圈52，在整个位置检测装置50中具备27个传感线圏 52。
图5是表示图1的传感线圈接收电路57的电路结构的概要图。
如图5所示，传感线圏接收电路5 7由去除交流电压所包含的 高频成分以及低频成分的带通滤波器(BPF)61、放大上述交流电 压的放大器(AMP)62 、将上述交流电压变换为数字信号的A/D 变换器64、以及临时保存数字化后的幅值的存储器65构成。
在此，带通滤波器61是去除在包含输入的胶嚢型内窥镜20 的位置信,t的交流电压中所包含的高频成分以及低频成分的单 元。放大器62是对去除了高频成分以及低频成分的上述交流电
压进行放大的单元。
带通滤波器61被分别配置在从传感线圈52延伸的 一对布 线66A上，将从带通滤波器61输出的上述交流电压输入到一个 放大器62中。存储器65临时保存从九个传感线圏52得到的幅值， 将所保存的幅值向位置检测装置5 0输出。
此外，被检测的交流电压的波形根据胶嚢型内窥镜20内的 后述》兹感应线圈42的有无、位置，与附加到驱动线圈51上的波 形相对的相位会发生变化。也可以由锁相放大器等来检测该相 位变化。
图6是表示图1的胶嚢型内窥镜20的结构的概要图。 如图6所示，胶嚢型内窥镜20主要由在其内部收纳各种设备 的外壳21、拍摄被检者的体腔内管路的内壁面的摄像部30、驱 动摄像部30的电池39、以及通过上述驱动线圈51产生感应^兹场 的感应,兹场产生部40构成。
外壳21由以下部分构成以胶嚢型内窥镜20的旋转轴R为 中心轴的通过红外线的圆筒形状的胶嚢主体(以下简记为主 体)22、覆盖主体22的前端的透明半球形状的前端部23、以及覆 盖主体后端的半球形状的后端部2 4 ，形成以水密结构密封的胶 嚢容器。
摄像部30主要由以下部分构成相对于^走转轴R大致垂直 配置的基板36A、配置在基板36A的前端部23侧的 一 面上的图像 传感器31、使被检者的体腔内管路的内壁面的图像在图像传感 器31中成像的透镜群32、对体腔内管路内壁面进行照明的 LED(Light Emitting Diode:发光二极管)33、配置在基板36A后 端部24侧的一面上的信号处理部34、以及将图像信号向图像显 示装置80发送的无线元件35。
信号处理部34通过基板36A、 36B、 36C、 36D以及柔性基
板37A、 37B、 37C电气连4妄在电池39上，并且通过基4反36A与 图像传感器31电气连接，通过基板36A、柔性基板37A以及支持 部件38与LED33电气连接。信号处理部34将图像传感器31所获 取的图像信号进行压缩并临时保存(存储)，将压缩后的图像信 号从无线元件35发送到发送接收部59，并且根据来自后述的开 关部46的信号来控制图像传感器31以及LED33的接通截止。
并且，在信号处理部34中存储有感应磁场产生部40中的LC 谐振电路43(》兹感应线圈42)的谐振频率fc的频率。在胶嚢型内窥 镜20的使用前进行谐振频率fc的频率存储。例如，可以例示以 下情况例如在胶嚢型内窺镜20的制造时或者出厂时检验的同 时存储谐振频率fc的频率。
图像传感器31将通过前端部23以及透镜群32成像的图像 变换为电信号并向信号处理部34输出。作为该图像传感器31, 例^口能寸吏用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 互补金属氧化物半导体)、CCD。
在配置在比基板36A更靠近前端部23侧的支持部件38上， 以旋转轴R为中心在圆周方向上留有间隔地配置有多个 LED33。
在信号处理部34的后端部24侧，开关部46被配置在基板 36B上。在开关部46的后端部24侧，电池39被配置为被基板36C、 36D夹住。在电池39的后端部24侧，无线元件35配置被在基板 36D上。
无线元件35将在信号处理部34中压缩的图像信号发送到发 送接收部59，并且将预先存储在信号处理部34中的与LC谐振电 路43有关的谐振频率fc的频率发送到发送接收部59。
开关部46具有红外线传感器47,通过基板36A、 36B以及柔 性基板37A与信号处理部34电气连接，并且通过基板36B、 36C、
36D以及柔性基板37B、 37C与电池39电气连接。
以旋转轴R为中心在圆周方向上等间隔地配置有多个开关 部46,并且配置成^f吏红外线传感器47面向直径方向外侧。在本 实施方式中，说明了配置有四个开关部46的例子，但是开关部 46的数量不限于四个，其个数是几个都可以。
在无线元件35的后端部24侧配置有感应》兹场产生部40。感 应；兹场产生部40具有由中心轴与旋转轴R大致一致的形成为圆 柱形状的铁氧体构成的芯部件41、配置在芯部件41的外周部的 磁感应线圏42、以及与》兹感应线圏42电气连4妄的电容器(未图 示)。在此，磁感应线圏42和电容器形成LC谐振电路43。
此外，芯部件41除了上述铁氧体之外，还可以使用铁、坡 莫合金、镍等材质。
接着，说明由上述结构构成的位置检测系统10的作用。 首先，说明位置4企测系统10的作用的概要。 如图2所示，胶囊型内窥镜20从横卧在位置检测装置50中的 被检者l的口部或者肛门投入到体腔内。投入的胶嚢型内窺镜20 由位置^r测装置50^r测其位置。胶嚢型内窺镜20在患部附近拍 摄体腔内管路的内壁面，将拍摄的体腔内管路内壁面的数据以 及患部附近的数据发送到图像显示装置(未图示)。
接着，说明作为本实施方式的特征的位置检测装置50的作用。
如图l所示，在位置检测装置50中读入预先存储在胶嚢型内 窥镜20的信号处理部34中的与LC谐振电路43有关的谐振频率 fc的频率。具体地说，位置检测装置50通过发送接收部59以及 无线元件35获取预先存储在信号处理部34(参照图6)中的谐振 频率fc的频率。
当位置检测装置50获取谐振频率fc的频率时，向正弦波产
生电路5 3输出信号。正弦波产生电路5 3根据所获取的谐振频率 fc的频率产生交流电流，将产生的交流电流向驱动线圈驱动器 54输出。
在驱动线圈驱动器5 4中根据位置检测装置5 0的指示将交 流电流放大，并向驱动线圏选择器55输出。在驱动线圈选择器 55中向由位置检测装置50选择的驱动线圏5 l提供放大的交流电 流。然后，提供给驱动线圈51的交流电流在胶嚢型内窥镜20的 工作空间内形成交变》兹场。
在位于交变磁场内的胶嚢型内窥镜20的磁感应线圏42中， 由交变磁场产生感应电动势从而流过感应电流。当在^兹感应线 圈42中流过感应电流时，由感应电流形成感应》兹场。
磁感应线圏42与电容器一起形成LC谐振电路43,因此当交 变磁场的周期与LC谐振电路43的谐振频率 一 致时，流过LC谐振 电路43(/磁感应线圈42)的感应电流变大，形成的感应》兹场也变 强。并且，在f兹感应线圏42的中心配置有由感应性《失氧体构成 的芯部件41，因此感应磁场容易集中到芯部件41，形成的感应 磁场变得更强。感应性铁氧体能够用铁、镍、钴等磁性材料代 用，也能够使用它们的合金、铁氧体等。
上述感应》兹场在传感线圈52上产生感应电动势，在传感线 圈52中产生包含胶嚢型内窥镜20的位置信息等的交流电压(磁 信息)。该交流电压通过传感线圈选择器56输入到传感线圈接收 电路57,并被数字信号化。
如图5所示，输入到传感线圏接收电路57的上述交流电压， 首先通过带通滤波器61去除高频成分以及低频成分，并被放大 器62放大。这样去除了不需要成分的交流电压通过A/D变换器 64被数字信号化并保存在存储器65中。
波信号在LC谐振电路43的谐振频率附近进行扫频的1个周期对 应的幅值，将1个周期的幅值进行集中并向位置检测装置5 0输 出。
图7是表示从图1的传感线圏52输出的交流电压的频率特 性的曲线。
如图3所示，输入到位置检测装置5 0中的上述交流电压被输 入到交变磁场检测部50a中。在交变磁场检测部50a中，通过傅 立叶变换4全测交变》兹场的幅^t。 #全测出的交变》兹场的幅佳j皮车lr 入到位置算出用频率决定部50b中。
如图7所示，位置算出用频率决定部5 0 b在谐振频率fc的频 率的附近区域中，检测表示上述艾流 电压的一及大值、极小值的 频率。将这些表示极大值、极小值的频率分别设为位置算出用
频率fH、 f"在此，位置算出用频率fH的频率是比谐振频率fc的 频率高的频率，位置算出用频率fL的频率是比谐振频率fC的频 率低的频率。
另一方面，基准值算出用频率决定部50C决定基准值算出用
频率fl的频率。基准值算出用频率fl的频率是如下频率在交 流电压的频率特性曲线中向相对于谐振频率fc的低频侧的拐点 PL还低的频率侧离开，并且比商用电源频率(60Hz或者50Hz) 高。上述交流电压的频率特性曲线是指在后述的位置解析部50e 中得到的由感应^f兹场产生的交流电压的频率特性曲线。
图8是表示对图l的传感线圏52仅作用了交变磁场的情况 下的传感线圈5 2的交流电压频率特性的曲线。
测定基准值算出部50d在位置算出用频率fH、 fL的频率、以
及基准值算出用频率fl的频率下，根据从传感线圈52输出的交 流电压的值算出测定基准值。具体地说，首先在位置算出用频 率fH、 fL的各频率下，分别求出从传感线圈52输出的交流电压
的值，并求出这些值的平均值。然后，求出由位置算出用频率 fH、 fL的频率的中间值((fH + fO/2)和上述平均值决定的点，求出 由基准值算出用频率fl和其交流电压的值决定的点。并且，根 据这两个点求出测定基准值。将这样算出的测定基准值存储在
存储部50g中。
作为求出测定基准值的方法，能够使用最小二乘法的近似 方法。如图8所示，这样求出的测定基准值能够以表示规定频率 特性的曲线表示。测定基准值是可以视为通过驱动线圏51所形 成的交变》兹场从传感线圏51输出的交流电压值的值。
此外，可以如上所述4艮据2点来近似测定基准值，也可以 根据更多的测定点来近似基准值。
图9是表示对图l的传感线圏52仅作用了感应磁场的情况 下的传感线圏52的 叉流 电压频率特性的曲线。
首先，存储在存储部50g中的测定基准值被位置解析部50e 呼出。位置解析部50e根据从传感线圏52输出的交流电压的频率 特性曲线，进行将测定基准值进行差分的运算，得到如图9所示 的由感应磁场产生的交流电压的频率特性曲线。
然后，位置解析部50e根据得到的频率特性曲线，对各传感 线圈52进行位置算出用频率fH、 &的频率下的交流电压的差分， 求出差测定值。在此，差测定值是指只有感应磁场作用在传感 线圏52上时的频率特性曲线的振幅，位置解析部50e算出该振 幅。
如果在各传感线圈52中得到上述幅值，则位置解析部50e 根据这些幅值算出胶嚢型内窥镜20的位置等。
在此，参照图10说明作为本实施方式的特4正的LC谐振电路 43的谐振频率的重新测定。
图IO是说明谐振频率重新测定的时机的流程图。
如图IO所示，位置检测装置50在开始胶嚢型内窥镜20的位 置测定时，通过发送接收部59以及无线元件35,获取预先存储 在信号处理部34(参照图6)中的谐振频率fc的频率(步骤Sl)。
其后，如上所述，位置检测装置50根据获取的谐振频率fc 的频率，算出胶嚢型内窥镜20的位置等(步骤S2)。
同时，位置检测装置50的时机决定部50f开始时间的测量， 判断是否经过了规定时间(步骤S 3 )。
当时机决定部50f判断为经过了规定时间时，向位置算出用 频率决定部50b输出信号。当从时机决定部50f输入信号时，位 置算出用频率决定部50b在谐振频率fc的频率的附近区域中，重 新设定新的位置算出用频率fH、 fl的频率(步骤S4)。
当重新设定新的位置算出用频率fH、 ft的频率时，位置检 测装置5 0使用新的位置算出用频率fh 、 fL的频率来算出胶嚢型 内窥镜20的位置等(步骤S2)。
以后，重复上述控制直到结束胶嚢型内窥镜20的位置等检 测为止。
上述规定时间是LC谐振电路43的谐振频率fc的频率变化 到对胶嚢型内窥镜20的位置等的检测精度产生影响的程度所需 的时间。作为谐振频率fc的频率产生变化的要因，能够例示LC 谐振电路43自身的温度变化等。
接着说明位置算出用频率决定部5 0 b中的新位置算出用频 率fH、 4的频率的重新设定。
当从时机决定部50f输出的信号被输入到位置算出用频率 决定部50b中时，位置检测装置50根据来自位置算出用频率决定 部50b的输出开始获取新的谐振频率fc的频率。
如图l所示，位置检测装置50通过驱动线圈51在胶嚢型内窥 镜20的工作空间中形成交变磁场。然后，位置检测装置50通过
控制正弦波产生电路53而使交变磁场的频率在规定的频带内变 化(扫频)。
频率的变化可以是从低频向高频变化，也可以是从高频向 低频变化，并不特别限定。使频率变化的频带可以例示从几kHz 到100kHz的频带，也可以是比上述频带窄的频带，也可以是较 宽的频带，并不特别限定。
位置检测装置50根据使交变磁场的频率进行扫频时得到 的交变磁场的幅值来算出新的谐振频率fc的频率。上述交变磁 场的幅值，是由传感线圏接收电路57对传感线圏52的输出进行 处理后输入到位置检测装置50中的值。
当算出新的谐振频率fc的频率时，在位置算出用频率决定 部5 0 b中重新设定新的位置算出用频率fh 、 fL的频率(参照图3)。
根据上述结构，具备重新设定位置算出用频率fn、 fL的位 置算出用频率决定部50b,因此即使LC谐振电路43的(与磁感应 线圏43有关)频率特性例如由于温度或者环境等的变化而发生 变化的情况下，也能够在基于该变化的频率特性的位置算出用 频率fn、 fL下，进行胶囊型内窥镜20的位置或者方向的检测。 也就是说，能够总是使用最佳算出用频率fH、 fL，因此能够防 止胶嚢型内窥镜20的位置等的测定精度的下降。
在算出胶嚢型内窥镜20的位置以及方向中的至少一个的情 况下，首先，在仅对磁传感器52作用了交变磁场的情况下，测 定基准值算出部50d求出基于算出用频率fH、 4的测定基准值。 然后，当交变磁场以及感应磁场作用于磁传感器52上时，位置 解析部5 0 e根据磁传感器5 2的输出值和测定基准值之差算出胶 嚢型内窥镜20的位置以及方向中的至少一个。
位置算出用频率决定部50b根据时机决定部50f的指示隔开 规定时间间隔进行位置算出用频率fn、 fL的重新设定，因此即
使在L C谐振电路4 3的频率特性由于温度或者环境等的变化而 发生变化的情况下，也能够在基于该变化后的频率特性的最佳 算出用频率fH、 f^下，进行胶嚢型内窥镜20的位置或者方向的 检测。
根据规定时间间隔来决定重新设定位置算出用频率fH、 fl 的时机，因此例如与根据LC谐振电路43的频率特性的变化来进 行重新设定的方法相比较，能够简化位置检测系统10的结构。
图ll是说明图IO的谐振频率重新测定的其他实施例的流 程图。
此外，如上所述，当开始胶嚢型内窥镜20的位置测定时， 可以获取预先存储的谐振频率fc的频率，也可以如图ll所示， 由频率设定部5 0 g测定谐振频率的频率(步骤S11),根据测定的 谐振频率进行胶嚢型内窥镜20的位置测定，并不特别限定。
此外，如上所述，可以通过改变交变^兹场频率的扫频测定 来测定谐振频率fc的频率，也可以使具有叠加了多个频率的波 形的交变^兹场作用在LC谐振电路43上，测定从》兹感应线圈中产 生的感应磁场，将其输出用傅立叶变换(BPF)等进行频率成分分 离来同时测定多个频率。
此时，叠加一次的波形的频率需要留有在成分分离时不受 影响的频率间隔。
接着，参照图12以及图13说明本发明的第2实施方式。 本实施方式的位置#金测系统的基本结构与第l实施方式相 同，但是位置4企测装置的结构以及位置^r测方法与第l实施方式 不同。因此，在本实施方式中，使用图12以及图13仅对位置检 测装置以及位置检测方法外围进行说明，省略胶嚢型内窺镜等 的说明。
图12是说明本实施方式中的位置检测系统的整体结构的概 要图。
此外，对与第l实施方式相同的结构要素，附加相同的附图 标记，省略其i兌明。
如图12所示，位置检测系统110主要由光学地拍摄体腔内 管路的内壁面、并将图像信号以无线发送的胶嚢型内窥镜20、 以及检测胶嚢型内窺镜20位置的位置检测装置(位置解析 部)150构成。
如图12所示，位置检测装置150电气连接有使胶囊型内窥 镜20内的后述的》兹感应线圈产生感应》兹场的驱动线圈51、 -险测 在》兹感应线圏中产生的感应》兹场的传感线圏52等。位置才企测装 置150根据传感线圈52检测出的感应磁场来运算胶嚢型内窥镜 20的位置，并且控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
图13是说明图12的位置检测装置内的结构的框图。
如图13所示，在位置检测装置150中设置有交变磁场检测部 50a、位置算出用频率决定部50b、基准值算出用频率决定部50c、 测定基准值算出部50d、位置解析部50e、频率变化检测部150f、 存储部50g、以及运算部150h。
在此，频率变化检测部15 0 f根据对包含位置算出用频率fh 、 fL的规定频带进行扫频所得到的差测定值，检测LC谐振电路43 的谐振频率fc的变化。频率变化检测部15 0 f根据检测出的谐振 频率fc的变化，向运算部150h指示算出变化后的谐振频率fc的 频率的时机、以及向位置算出用频率决定部50b指示位置算出用
频率fH、圪的重新设定的时机。
运算部150h根据位置算出用频率fH、 4的差测定值，算出 LC谐振电路43中的变化后的谐振频率fc的频率。
接着，说明由上述结构构成的位置检测系统110的作用。
在此，位置4企测系统110的作用与第l实施方式相同，因此 省略其说明。另外，位置检测装置150的作用、位置算出用频率 fH、 fl的频率以及测定基准值的算出与第l实施方式相同，因此 省略其说明。
接着，说明作为本实施方式的特征的L C谐振电路4 3的谐振 频率的重新测定。
首先如图13所示，频率变化检测部150f在进行胶嚢型内窥 镜2 0的位置测定时算出在位置解析部5 0 e中算出的位置算出用 频率fH、 fL下的频率的差测定值的平衡(balance)。将算出的平衡 存储在存储部50g中。作为这些差测定值的平衡，可以例示两个 差测定值之比、差等。
在LC谐振电路43的谐振频率fc和与位置算出用频率fH 、 fL 有关的谐振频率大致相等的情况下，位置算出用频率fH的差测 定值和位置算出用频率fL的差测定值变成大致相等的值。通常， 在位置检测装置150的位置检测刚开始之后，LC谐振电路43的 谐振频率fc、和用于位置检测的谐振频率fc变得大致相等。
之后，当进行胶嚢型内窥镜20的位置测定时，频率变化检 测部15 0 f算出位置算出用频率fh 、 fl的频率下的差测定值的平 衡，进行与存储在存储部50g中的平衡的对比。在对比的结果是 在两平衡之间存在比规定值大的差的情况下，频率变化检测部 150f向运算部150h以及位置算出用频率决定部50b重新设定输 出频率的指示。另一方面，在两平衡间的差在规定值以下的情 况下，继续进行胶嚢型内窥镜20的位置测定。
输入了来自频率变化检测部150f的指示的运算部150h，根 据位置算出用频率fH 、 ft下的差测定值算出LC谐振电路43中的 变化后的谐振频率fc的频率。然后，位置算出用频率决定部50b 根据运算部150h的运算结果，重新设定新的位置算出用频率fH、
t的频率。
具体地说，位置算出用频率决定部50b通过在以上述变化后 的谐振频率fc为中心的规定频带内使交变磁场的频率变化(扫
频)，从而重新设定新的位置算出用频率fH、 fL的频率。
当重新设定新的位置算出用频率fH、 ft的频率时，位置检 测装置150使用新的位置算出用频率fH、 ft来算出胶嚢型内窥镜
20的位置等。
以后，重复上述控制直到胶嚢型内窥镜2 0的位置等的检测 结束为止。
根据上述结构，具备检测LC谐振电路43的谐振频率变化的 频率变化检测部150f,位置算出用频率决定部50b根据检测出的 上述谐振频率的变化重新设定位置算出用频率fH、 fL,因此即 使在L C谐振电路4 3的谐振频率由于温度或者环境等变化而变 化的情况下，也能够在基于该变化后的谐振频率的最佳位置算 出用频率fH、 4下，进行胶嚢型内窥镜20的位置或者方向的检 测。
根据LC谐振电路43的谐振频率的变化来决定位置算出用 频率fH、 ft的重新设定的时机，因此与例如根据规定的时间间 隔进行重新设定的方法相比，即使在L C谐振电路4 3的谐振频率 急剧变化的情况下，也能够在最佳位置算出用频率fn、 &下进 行胶嚢型内窥镜2 0的位置或者方向的检测。
频率变化检测部150f根据对包含位置算出用频率fH、fL的规
定频带进行扫频所得f 'j的差测定值检测L C谐振电路4 3的谐振 频率的变化，因此能够检测上述谐振频率的变化。
即使L C谐振电路4 3的谐振频率发生变化，频率变化检测部 150f也对包含与变化后的上述谐振频率有关的频率的上述规定 的频带进4亍扫频。因此，频率变化;险测部150f能够才全测变化后
的上述谐振频率。
频率变化检测部150f根据位置算出用频率fH下的差测定值
和位置算出用频率ft下的差测定值之比，检测LC谐振电路43的 谐振频率变化，因此能够检测上述谐振频率的变化。
上述谐振频率变化前的上述差测定值之比、和上述谐振频 率变化后的上述差测定值之比不同。因此，频率变化检测部150f 能够检测上述谐振频率的变化。也就是说，上述差测定值之比 是谐振频率附近的位置算出用频率fH、 ft下的各个差测定值之
比。在此，当上述谐振频率变化时，位置算出用频率fH、 fL下
的各个差测定值也变化，差测定值之比也变化。频率变化;险测 部15 0 f通过#r测该差测定值之比的变化，能够才全测上述谐振频 率的变化。
通过具备运算部150h，能够根据位置算出用频率fH、 fL下 的差测定值求出与LC谐振电路43有关的变化后的谐振频率。因 此，能够求出作为上述变化后的谐振频率附近的两个不同频率
的位置算出用频率fH、 fL。
位置算出用频率fH、 fL下的差测定值根据上述谐振频率的 变化而变化。并且，位置算出用频率fH、 fL是不同频率，因此 基于谐振频率变化的变化比例与位置算出用频率fH下的差测定
值、和算出用频率fL下的差测定值不同。因此，运算部150h能
够根据位置算出用频率fH、fL下的差测定值的变化，算出求出 变化后的上述谐振频率。
接着，参照图14至图16说明本发明的第3实施方式。 本实施方式的位置检测系统的基本结构与第1实施方式相 同，但是位置检测装置的结构以及位置检测方法与第l实施方式 不同。由此，在本实施方式中，使用图14至图16仅对位置检测
装置以及位置检测方法外围进行说明，省略胶嚢型内窥镜等的 说明。
图14是说明本实施方式的位置检测系统的整体结构的概要图。
此外，对与第l实施方式相同的结构要素，附加相同的附图
标记，省略其"i兌明。
如图14所示，位置^r测系统210主要由光学地拍摄体腔内 管路的内壁面并将图像信号以无线发送的胶嚢型内窥镜20、以 及检测胶嚢型内窥镜20位置的位置检测装置(位置解析部)250 构成。
如图14所示，位置检测装置250电气连接有使胶嚢型内窺 镜20内的后述的》兹感应线圏产生感应磁场的驱动线圈51、检测 在磁感应线圏中产生的感应磁场的传感线圈52等。位置检测装 置250根据传感线圈52检测出的感应磁场来运算胶嚢型内窥镜 20的位置，并且控制由驱动线圈51形成的交变^兹场。
图15是说明图14的位置检测装置内的结构的框图。
如图15所示，在位置检测装置250中设置有交变磁场检测部 50a、位置算出用频率决定部50b、基准值算出用频率决定部50c、 测定基准值算出部50d、位置解析部50e、频率变化检测部250f、 存储部250g、以及运算部250h。
在此，频率变化检测部250f根据对包含位置算出用频率fH、 4的规定频带进行扫频所得到的差测定值，检测L C谐振电路4 3 的谐振频率fc的变化。频率变化检测部250f根据检测出的谐振 频率fc的变化、以及向运算部250h指示算出变化后的谐振频率 fc的频率的时机，向位置算出用频率决定部50b指示位置算出用
频率fH、 fL的重新设定的时机。
运算部250h根据存储在存储部250g中的谐振频率fc下的差
测定值、和位置算出用频率fH、ft下的差测定值，算出变化后
的谐振频率fc的频率。
存储部250g存储LC谐振电路43的谐振频率fc 、以及测定基
准值算出部50d算出的测定基准值。
接着，说明由上述结构构成的位置4企测系统210的作用。 在此，位置检测系统210的作用与第1实施方式相同，因此
省略其说明。另外，位置检测装置250的作用、位置算出用频率
fH、 fL的频率以及测定基准值的算出与第l实施方式相同，因此
省略其说明。
接着，说明作为本实施方式特征的L C谐振电路4 3的谐振频 率的重新测定。
首先，如图15所示，位置检测装置250将LC谐振电路43的 谐振频率fc的频率存储在存储部250g中。通常，在位置检测装 置2 5 0的位置检测刚开始之后，L C谐振电路4 3的谐振频率fc和 用于位置检测的谐振频率fc大致相等。因此，存储在存储部"Og 中的谐振频率fc下的差测定值变成O。
其后，频率变化检测部250f在进行胶嚢型内窥镜20的位置 测定时算出存储在存储部250g中的谐振频率fc下的差测定值。 如果算出的差测定值是O以外的值，则频率变化检测部250f向运 算部250h以及位置算出用频率决定部50b输出重新设定频率的 指示。另一方面，如果算出的差测定值是O,则继续进行胶嚢型 内窺镜20的位置测定。
输入了来自频率变化检测部250f的指示的运算部250h,根 据所存储的谐振频率fc下的差测定值、以及位置算出用频率fH、 4下的差测定值中具有与所存储的谐振频率fc下的差测定值不 同符号的差测定值，算出LC谐振电路43的变化后的谐振频率fc 的频率。然后，位置算出用频率决定部50b根据运算部250h的运
算结果，重新设定新的位置算出用频率fH、 &的频率。
具体地说，位置算出用频率决定部50b在以上述变化后的谐 振频率fc为中心的规定频带内使交变磁场的频率变化(扫频)，从
而重新设定新的位置算出用频率fH、 t的频率。
图16是说明图15的运算部中变化后的谐振频率fc的算出方 法的图。
说明上述运算部250h中变化后的谐振频率fc的算出方法。 如图16所示，运算部250h算出连接所存储的谐振频率fc下
的差测定值(A)、和作为位置算出用频率fH、 ft的差测定值的具
有与上述存储的谐振频率下的差测定值不同符号的差测定值(B) 的线段(C)。在L C谐振电路4 3的谐振频率fc的变化比例交大的情 况下，该线段(C)成为近似表示LC谐振电路43的谐振频率fc附近 的LC谐振电路43的频率特性的曲线的线段。运算部25Oh求出该 线段(C)中的增益变化为O的频率，将其设为变化后的谐振频率 fc。
根据上述结构，通过具备存储部250g，频率变化检测部250f 能够根据从存储部250g读出的谐振频率fc下的差测定值，检测 LC谐振电路43的谐振频率fc的变化。
例如，在LC谐振电路43的谐振频率fc与存储在存储部25Og 中的谐振频率fc相等的情况下，在上述谐振频率fc下算出的差 测定值变成O。另一方面，在LC谐振电路43的谐振频率fc发生 变化、从而L C谐振电路4 3的谐振频率fc与存储在存储部2 5 0 g中 的谐振频率fc不一致的情况下，在存储在存储部250g中的谐振 频率fc下算出的差测定值具有0以外的值。
因此，频率变化冲企测部2 5 0 f根据存储在存储部2 5 0 g中的谐 振频率fc下算出的差测定值，能够检测L C谐振电路4 3的谐振频 率fc的变化。
所存储的谐振频率fc下的差测定值在与LC谐振电路43的 谐振频率fc相等的情况下变成O，在这以外的情况下变成O以外 的值。因此，例如与使用上述谐振频率fc附近的位置算出用频
率fH、 fL下的差测定值之比的方法相比，能够高精度地判定存
储在存储部250g中的谐振频率fc是否与LC谐振电路43的谐振 频率fc相等。其结果，提高了对LC谐振电路43的谐振频率fc的 变化的追踪性。
运算部250h根据存储在存储部250g中的谐振频率fc下的差
测定值、和作为位置算出用频率fH、 ft下的差测定值的具有与
上述所存储的谐振频率fc下的差测定值不同符号的差测定值， 算出LC谐振电路43的谐振频率fc，因此即使在LC谐振电路43 的谐振频率fc发生较大变化的情况下，运算部250h也能够高精 度地重新设定变化后的谐振频率fc。其结果，位置算出用频率 决定部50b能够根据重新设定的谐振频率fc，重新设定位置算出
用频率fH、 fL。
如图16所示，能够形成连接上述所存储的谐振频率fc下的 差测定值(A)、和作为位置算出用频率fH、 t下的差测定值的具 有与上述所存储的谐振频率fc下的差测定值不同符号的差测定 值(B)的线段(C)。在LC谐振电路43的谐振频率fc的变化比例大 的情况下，该线段(C)成为近似表示LC谐振电路43的谐振频率fc 附近的LC谐振电路43的频率特性的曲线的线段。因此，通过使 用上述线段(C)，运算部250h能够对LC谐振电路43的谐振频率fc 的较大变化更好地重新设定谐振频率fc。
接着，参照图17以及图18说明本发明的第4实施方式。 本实施方式的位置^r测系统的基本结构与第l实施方式相 同，但是位置4全测装置的结构以及位置4企测方法与第l实施方式不同。因此，在本实施方式中，使用图17以及图18仅对位置检 测装置以及位置检测方法外围进行说明，省略胶嚢型内窺镜等 的说明。
图17是说明本实施方式中的位置4企测系统的整体结构的概 要图。
此外，对与第l实施方式相同的结构要素附加相同的附图标 记，省略其说明。
如图17所示，位置检测系统310主要由光学拍摄体腔内管 路的内壁面、并将图像信号以无线发送的胶嚢型内窥镜20、和 检测胶嚢型内窥镜20位置的位置检测装置(位置解析部)350构 成。
如图17所示，位置检测装置250中电气连接有使胶嚢型内 窥4t20内的后述的^兹感应线圏产生感应》兹场的驱动线圏51、 4全 测在石兹感应线圏中产生的感应》兹场的传感线圏52等。位置^r测 装置250根据传感线圏52检测出的感应磁场来运算胶嚢型内窥 镜20的位置，并且控制由驱动线圈51形成的交变磁场。
图18是说明图17的位置检测装置内的结构的框图。
如图18所示，在位置检测装置350中设置有交变磁场检测部 50a、位置算出用频率决定部50b、基准值算出用频率决定部50c、 测定基准值算出部50d、位置解析部350e、频率变化检测部350f、 以及存储部350g。
在此，位置解析部350e根据磁传感器52的输出值以及测定 基准值，算出磁感应线圈52中与交变磁场有关的第l磁场强度， 并且算出胶嚢型内窺镜20和驱动线圈51之间的位置关系。频率 变化检测部350f求出上述第l磁场强度和磁感应线圈与交变磁 场有关的第2磁场强度之差，检测谐振频率的变化，其中，第2 磁场强度根据胶嚢型内窥镜2 0和驱动线圈51之间的位置关系求
出。存储部350g存储比较上述第l以及第2》兹场强度的值。
第l磁场强度是在磁感应线圈52中产生的磁场强度中具有 与驱动线圏51和》兹感应线圏52的实际位置关系有关的信息的》兹 场强度。第2磁场强度是根据驱动线圈51的位置以及算出的磁感 应线圏52位置的位置关系、和谐振频率fc的值而算出的磁场强 度。
接着，说明由上述结构构成的位置检测系统310的作用。 在此，位置冲全测系统310的作用与第1实施方式相同，因此 省略其说明。另外，位置检测装置350的作用、位置算出用频率 fH、 fL的频率以及测定基准值的算出与第l实施方式相同，因此 省略其说明。
接着，说明作为本实施方式的特征的L C谐振电路4 3的谐振 频率的重新测定。
首先如图18所示，位置解析部350e根据磁传感器52的输出 值以及测定基准值，算出磁感应线圈52中与交变磁场有关的上 述第l磁场强度。位置解析部350e算出胶嚢型内窥镜20和驱动线 圈51之间的位置关系。频率变化检测部350f算出从胶嚢型内窺 镜2 0和驱动线圈51之间的上述算出的位置关系求出的磁感应线 圈中与交变磁场有关的上述第2磁场强度，算出上述算出的第1 磁场强度和上述算出的上述第2磁场强度的差。将上述算出的差 存储在存储部350g中。
其后，当进行胶嚢型内窥镜20的位置测定时，位置解析部 350e再次算出第l磁场强度，位置解析部350e算出第2磁场强度， 并且算出第l以及第2磁场强度的差。当算出新的差时，位置检 测装置350比较存储在存储部350g中的差、和上述新的差。在上 述存储的差和上述新的差之间存在比规定值大的差的情况下， 位置检测装置350向位置算出用频率决定部50b输出重新设定频
率的指示。另一方面，在上述存储的差和上述新的差之间只存
在规定值以下的差的情况下，继续进行胶嚢型内窺镜20的位置 测定。
当重新设定新的位置算出用频率fH、t的频率时，位置检
测装置3 5 0使用新的位置算出用频率fh 、 fL的频率来算出胶嚢型 内窥镜20的位置等。
之后，重复上述控制直到胶嚢型内窥镜20的位置等的检测 结束为止。
才艮据上述结构，当由位置解析部350e算出^兹感应线圏42的 位置时，由位置解析部350e算出第l磁场强度。频率变化检测部 350f根据上述算出的磁感应线圈42的位置以及方向、和驱动线 圈51的位置以及方向之间的关系，算出第2磁场强度。在此，在 磁感应线圏42的谐振频率fc发生变化的情况下，第l磁场强度、 和第2磁场强度成为不同的值。因此，频率变化检测部350f通过 比较第1以及第2磁场强度，能够检测磁感应线圏42的谐振频率 fc:的变化。
在此，第l磁场强度是在磁感应线圏42中产生的磁场强度中 具有与驱动线圈51和磁感应线圏42的实际位置关系有关的信息 的磁场强度。第2磁场强度是根据驱动线圈51的位置以及算出的 磁感应线圈42的位置的位置关系、和谐振频率fc的值算出的磁 场强度。
以上所述的所有实施方式都是将本发明应用在胶嚢型内 窥镜或者胶嚢型医疗装置中的实施方式，但是并没有限定在这 些实施方式中，也能够应用在内窥镜装置、导管装置、钳子等 在体腔内使用的医疗装置中。另外，本实施方式的各个组合也 属于本发明。
权利要求
1.一种位置检测系统，具备装载有磁感应线圈的设备；驱动线圈，其具有上述磁感应线圈的谐振频率附近的位置算出用频率，产生对上述磁感应线圈施加的交变磁场；多个磁传感器，检测上述磁感应线圈受到上述交变磁场所产生的感应磁场；测定基准值算出部，其根据仅施加上述交变磁场时的上述位置算出用频率下的上述磁传感器的输出值，求出上述位置算出用频率下的测定基准值；位置解析部，其根据差测定值的上述位置算出用频率成分来算出上述设备的位置以及方向中的至少一个，其中，该差测定值是施加上述交变磁场和上述感应磁场时的上述磁传感器的输出值与上述测定基准值之间的差；以及重新设定部，其在规定的时机重新设定上述位置算出用频率。
2. 根据权利要求l所述的位置检测系统，其特征在于，上述重新设定部隔开规定的时间间隔进行上述位置算出用 频率的重新i殳定。
3. 根据权利要求l所述的位置检测系统，其特征在于， 具备频率变化4全测部，该频率变化检测部根据从上述多个磁传感器得到的万兹场信息检测与上述磁感应线圏有关的频率特 性的变化，上述重新设定部根据上述频率特性的变化，进行上述位置 算出用频率的重新设定。
4. 根据权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于， 上述频率变化检测部根据对包含上述位置算出用频率的规定频带进行扫频得到的上述磁场信息，检测上述频率特性的变 化。
5. 根据权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于， 上述位置算出用频率是上述谐振频率附近的两个不同的频率，上述频率变化检测部算出上述两个不同的频率下的上述差 测定值之比，根据算出的上述差测定值之比来检测上述频率特 性的变化。
6. 根据权利要求5所述的位置检测系统，其特征在于， 具备运算部，该运算部根据上述两个不同的频率下的上述差测定值来算出上述谐振频率。
7. 根据权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于， 具备存储上述谐振频率的存储部，振频率下算出的上述差测定值，检测上述频率特性的变化。
8. 根据权利要求7所述的位置检测系统，其特征在于， 具备运算部，该运算部运算存储在上述存储部中的上述谐振频率，该运算部根据从上述存储部中读出的上述谐振频率下的上 述差测定值、和多个上述位置算出用频率下的各自的上述差测 定值，算出上述谐振频率。
9. 根据权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于，上述运算部根据存储在上述存储部中的谐振频率下的上述 差测定值、和上述多个位置算出用频率下的上述差测定值中具 有与上述所存储的谐振频率下的差测定值不同符号的差测定 值，算出上述谐振频率。
10. 根据权利要求2或者3所述的位置检测系统，其特征在于， 上述位置解析部根据上述磁传感器的输出值以及上述测定 基准值，算出上述磁感应线圏的与上述交变磁场有关的第l磁场 强度，并且算出上述设备与上述驱动线圏之间的位置关系，上述频率变化;险测部根据上述第1》兹场强度与上述》兹感应线圈的与上述交变磁场有关的第2磁场强度的差来检测上述频 率特性的变化，其中该第2磁场强度根据上述设备与上述驱动线 圈之间的位置关系求出。
11. 根据权利要求1至10中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，上述设备是胶嚢型医疗装置。
12. —种位置检测方法，根据装载在设备上的磁感应线圏 受到具有位置算出用频率的交变磁场所产生的感应磁场来检测 上述设备的位置以及方向中的至少一个，具有以下步骤根据上述感应磁场算出上述设备的位置以及方向中的至少 一个；检测上述磁感应线圏的谐振频率的变化；根据上述谐振频率的变化重新设定上述位置算出用频率；以及将具有重新设定的上述位置算出用频率的交变磁场施加到 上述》兹感应线圏来产生感应磁场。
13. 根据权利要求12所述的位置检测方法，其特征在于， 根据上述感应磁场算出上述设备的位置以及方向中的至少一个的步骤包括以下步骤在上述位置算出用频率下，求出仅使上述交变磁场作用时 检测出的磁场强度作为测定基准值；根据与上述交变》兹场和上述感应》兹场的合成f兹场有关的》兹 场强度与上述测定基准值的差，算出上述设备的位置以及方向 中的至少 一 个。
全文摘要
提供一种即使磁感应线圈的谐振频率发生变化、设备的位置测定精度也不下降的位置检测系统以及位置检测方法。其特征在于，具备装载有磁感应线圈的设备；驱动线圈，其具有磁感应线圈谐振频率附近的位置算出用频率，产生对磁感应线圈施加的交变磁场；多个磁传感器，检测磁感应线圈受到交变磁场所产生的感应磁场；测定基准值算出部(50d)，其根据仅施加交变磁场时的磁传感器的输出值，求出位置算出用频率下的测定基准值；位置解析部(50e)，其根据作为施加交变磁场以及感应磁场时的上述磁传感器的输出值和测定基准值之差的差测定值，算出设备的位置以及方向中的至少一个；以及重新设定部(50b)，其在规定的时机重新设定位置算出用频率。
文档编号A61B5/06GK101351151SQ20068004919
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月25日 优先权日2005年12月28日
发明者佐藤良次, 内山昭夫, 木村敦志 申请人:奥林巴斯株式会社