胶囊型医疗装置的制作方法

专利名称：胶囊型医疗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及插入到生物体内进行摄像等的胶囊型医疗装置。
背景技术：
通过将插入部插入到体腔内而能够对体腔内进行诊断或者根据需要 进行处置的内窥镜在医疗领域及其他领域中被广泛普及。
并且，最近， 一种具有采用胶囊形状的胶囊型体内装置(简称为胶 囊)的胶囊型医疗装置也处在实用化的状况，通过从口吞入该胶囊型体 内装置，于是该胶囊型体内装置能够拍摄体腔内来进行内窥镜检査。
胶囊在被插入到体腔内的情况下，通常通过蠕动运动等在体腔内移 动，因而有时期望知道通过胶囊获得的信息是相当于体腔内的哪个位置 的信息。
因此，例如在作为第1现有例的日本特表2003 — 524448号公报中， 公开了这样的方案，即用配置在体外的多根天线接收从体腔内的胶囊 经由天线无线发送来的信号，利用该接收信号的强度等计算胶囊的位置。
另外，在作为第2现有例的日本特开2005 —198789号公报中，公开 了这样的方案，S卩用配置在体外的多根天线接收经由体腔内的胶囊的 天线无线发送来的信号，利用该接收信号的强度等计算胶囊的位置和方 向。
另一方面，在估计胶囊位置的情况下，有可能由于噪声等而估计出 多个位置。这样，在胶囊位置被估计出或检测出多个的情况下，在上述 第1和第2现有例中却未公开适当计算轨迹的装置或方法。
这样，在估计出多个位置的情况下，若胶囊内的天线在各时刻的位 置不确定，则也难以确定胶囊的移动轨迹，通过胶囊所获得的体内信息 等的利用价值将降低。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的是提供一种即使在 胶囊型体内装置的位置被估计出多个的情况下也能计算出可靠性高的轨 迹和位置的胶囊型医疗装置。
本发明的胶囊型医疗装置，其特征在于，该胶囊型医疗装置具有 胶囊型体内装置，其被插入到生物体内，并具有天线；无线发送单元， 其从所述胶囊型体内装置的天线无线发送电磁波信号；多根体外天线， 其配置在所述生物体外；估计单元，其根据在由所述多根体外天线接收 到的时刻的所述电磁波信号，估计所述天线或胶囊型体内装置的位置；
以及轨迹计算单元，其按照针对由所述估计单元估计出的相互不同的时 刻的位置被估计出多个的情况而设定的条件，计算所述胶囊型体内装置 的移动轨迹。


图1A是示出本发明实施例1的胶囊型内窥镜装置等的结构的图。 图1B是示出图1A的体外装置与终端装置连接的状态的图。 图2是示出胶囊型内窥镜的内部结构的概略剖视图。 图3是示出构成天线单元的多根天线的配置例和设定在该天线上的 坐标系的图。
图4A是示出胶囊型内窥镜中的与信号收发相关的电系统的概要结 构的图。
图4B是示出体外装置中的与信号收发相关的电系统的概要结构的图。
图5A是示出从胶囊型内窥镜无线发送的图像信号等的一例的图。 图5B是示出从胶囊型内窥镜无线发送的图像信号等的与图5A不同 的例子的图。
图6A是使用极坐标来表示从胶囊型内窥镜的由圆形线圈构成的天 线发送的在任意位置上的电磁场分量等的图。
图6B是使用正交坐标来表示从胶囊型内窥镜的由圆形线圈构成的天线发送的在任意位置上的电磁场分量等的图。
图7是示出在由天线单元的棒状天线接收到图6的天线产生的电场
时所检测的电动势的图。
图8是示出随着时间在邻接的时刻估计出的位置的图。
图9是示出在邻接的时刻估计出的位置是否处于预先设定的半径r
的球内的状况的图。
图10是利用在邻接的时刻估计出的位置来决定成为构成轨迹的路
径的侯选的连接关系的处理流程图。
图11是示出在图10的处理后计算轨迹的处理内容的流程图。
图12A是示出在一起显示通过胶囊型内窥镜所拍摄的图像和形成所
计算出的轨迹的位置的情况下的显示状态的一例的图。
图12B是示出在一起显示通过胶囊型内窥镜所拍摄的图像和形成所
计算出的轨迹的位置的情况下的显示状态的与图12A不同的例子的图。 图13A是示出以人体为基准的坐标系XwYwZw的图。 图13B是示出将胶囊型内窥镜3所存在的空间分割为多个区域的状
态的图。
图14是示出在邻接的时刻估计出的位置和小区域之间的关系的图。
图15是示出根据在邻接的时刻估计出的多个位置来决定成为计算 轨迹的侯选的连接关系的状况的图。
图16是根据在邻接的时刻估计出的多个位置来决定成为计算轨迹 的侯选的连接关系的处理内容流程图。
图17是示出通过图16的处理而存储在第2存储器内的二维排列信 息的图。
图18是在图16的处理后计算轨迹的处理内容流程图。 图19是示出通过图18的处理而存储在第3存储器内的二维排列信 息的图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施例。
7(实施例1)
图1至图12B涉及本发明的实施例1。图1A是示出本发明实施例1 的胶囊型内窥镜装置等的结构的图。图1B是示出图1A的体外装置与终 端装置连接的状态的图。图2是示出胶囊型内窥镜的内部结构的图。图3 是示出构成天线单元的多根天线的配置例和设定在该天线上的坐标系的 图。图4A是示出胶囊型内窥镜中的与信号收发相关的电系统的概要结构 的图。图4B是示出体外装置中的与信号收发相关的电系统的概要结构的 图。
并且，图5A是示出从胶囊型内窥镜无线发送的图像信号等的一例的 图。图5B是示出从胶囊型内窥镜无线发送的图像信号等的与图5A不同 的例子的图。图6A是使用极坐标来表示从胶囊型内窥镜的由圆形线圈构 成的天线发送的在任意位置上的电磁场分量等的图。图6B是使用正交坐 标来表示从胶囊型内窥镜的由圆形线圈构成的天线发送的在任意位置上 的电磁场分量等的图。图7是示出与接收由图6的天线产生的电场的、 构成天线单元的棒状天线的方向Da的关系的图。
并且，图8是示出随着时间在邻接的时刻估计出的多个位置的图。 图9是示出在邻接的时刻估计出的位置是否处于预先设定的值的半径rd 的球内的状况的图。图IO是示出利用在邻接的时刻估计出的位置来决定 成为轨迹的侯选的连接关系的处理内容的图。图11是示出在图10的处 理后计算轨迹的处理内容的图。图12A是示出在一起显示通过胶囊型内 窥镜所拍摄的图像和形成所计算出的轨迹的位置的情况下的显示状态的 一例的图。图12B是示出在一起显示通过胶囊型内窥镜所拍摄的图像和 形成所计算出的轨迹的位置的情况下的显示状态的、与图12A不同的例 子的图。
如图1A所示，本发明实施例1的胶囊型内窥镜装置1具有以下主要 部分，即作为由患者2从口吞入而插入到体腔内的胶囊型体内装置， 例如拍摄体腔内的胶囊型内窥镜3，以及配置在该患者2的体外、并与无 线接收由胶囊型内窥镜3拍摄的图像信息的天线单元4连接的体外装置 (或外部装置)5。如图1B所示，该体外装置5通过安装在支架6上，而与由个人计算 机等构成的终端装置7电连接。并且，终端装置7能通过键盘8a和鼠标 8b等的输入操作装置的操作，将存储在体外装置5内的图像取入到该终 端装置7内，并能将所取入的图像显示在监视器部8c上等。
如图1A所示，在吞入胶囊型内窥镜3来进行内窥镜检査的情况下使 用的患者2穿着的夹克10上，设置有安装了多根天线11的天线单元4。
从内置于胶囊型内窥镜3中的天线23 (参照图2)所发送的信号在 天线单元4的多根天线11上被接收，该信号是基于胶囊型内窥镜3所拍 摄的被摄体图像的信号。由此，与天线单元4连接的体外装置5能保存 通过胶囊型内窥镜3拍摄的图像。
并且，该体外装置5例如是盒子形状，在其前表面设置有进行图像 显示的液晶监视器12和进行指示操作等的操作部13。
另外，可以构成为在体外装置5上仅设置与电池剩余量相关的警 告显示用的LED和作为操作部13的电源开关等。并且，作为第2体外 装置，可以连接未作图示的便携型显示装置(e'-7— Viewer),该便 携型显示装置用于对从胶囊型内窥镜3发送的图像信号进行处理，并显 示所配备的液晶监视器图像。
如图2所示，胶囊型内窥镜3具有外壳部件14，其具有将圆筒的 后端侧密封的形状；以及使大致半球形状形成得圆润的圆顶型盖14a，其 使用粘接剂与该圆筒的前端侧连接来进行密封。因此，在外壳部件14和 盖部件14a连接的状态下，胶囊型内窥镜3的外部包装在整体上形成为 胶囊形状和水密结构。
在该透明的圆顶型盖14a内，在圆筒的中央附近配置有使经由圆顶 型盖14a入射的图像成像的物镜15，该物镜15安装在透镜框16上。并 且，在物镜15的成像位置上配置有摄像元件，这里摄像元件是CCD成 像器17。
并且，在物镜15的周围，在同一平面上配置有照明系统，这里照明 系统是4个白色LED 18。并且，例如在CCD成像器17的背面侧，在外 壳部件14的内部配置有处理电路19，其驱动白色LED18发光，并驱动CCD成像器17来进行根据从CCD成像器17输入的摄像信号生成图 像信号的信号处理；收发电路20，其具有发送图像信号并接收来自体外 装置5的信号的功能；以及按钮型电池21，其将电源提供给处理电路19 和收发电路20。
并且，在按钮型电池21的后端侧即另一个半球形状内侧，配置有与 收发电路20连接并收发电波的圆形线圈(圆形的环路线圈)状的天线23。 另外，CCD成像器17、白色LED18和各电路设置在未作图示的基板上， 各基板之间通过柔性基板连接。
胶囊型内窥镜3的处理电路19根据控制信号来控制CCD成像器17 的摄像定时，在通常的摄像中在1秒钟内拍摄2帧的图像，在食道那样 的胶囊型内窥镜3较高速地移动的部位例如拍摄15至30帧的图像。
并且，天线23接收从体外装置5发送来的信号。然后，天线23接 收到的信号由收发电路20处理，之后被发送到处理电路19。处理电路 19根据发送来的信号来控制CCD成像器17的摄像定时和白色LED 18 的亮灯的接通/断开等。另外，可以在胶囊型内窥镜3的处理电路19内装 入当使磁铁等磁体接近处理电路19时能使胶囊型内窥镜3内的电源接通 /断开的电路，可以在患者吞入胶囊型内窥镜3之前接通胶囊型内窥镜3 的电源以取得图像。
图1A所示的患者2穿着的夹克10上安装的天线单元4在放大图示 时，如图3所示，由天线lla、 llb、…、lli构成。
胶囊型内窥镜3和体外装置5中的收发部分的结构如图4A和图4B 所示。如图4A所示，胶囊型内窥镜3在处理电路19中对基于在(由白 色LED 18和CCD成像器17构成的)摄像电路31中所拍摄的被摄体图 像的信号进行处理，在收发电路20中实施向高频的调制，之后从由圆形 的环路线圈构成的天线23通过电波进行发送。
从该天线23发送的信号由构成体外的天线单元4的多根天线lla、 llb、…、lli接收。然后，所述信号由与多根天线lla、 llb、…、lli连 接的收发电路33解调，被输入到信号处理电路34，之后由该信号处理电 路34转换成图像信号，从而在液晶监视器12上显示被摄体图像，并且与该被摄体图像对应的图像数据等被存储在存储器35内。
并且，通过来自操作部13的用户的指示操作，存储在存储器35内 的图像数据能发送到液晶监视器12。由此，用户还能够使液晶监视器12 的显示面上显示在过去的观察等中所取得的图像。
并且，在本实施例中，在体外装置5上设置有例如使用CPU 36构成 的天线位置和方向估计部36a。然后，该天线位置和方向估计部36a通过 进行估计处理来估计内置于胶囊型内窥镜3中的天线23的位置和方向， 由此计算该天线23的位置和方向。
如后所述，该估计处理是在初始状态下适当地设定位置和方向，针 对这些设定，使用高斯一牛顿法反复进行位置和方向的估计处理。此时， 通过估计处理进行反复估计，直到与估计前的值之间的偏差量为比较小 的值以下。换句话说，本实施方式的体外装置5具有估计单元和更新校 正单元，估计单元进行估计处理，更新校正单元对估计值迸行更新校正， 使得由该估计单元估计出的估计值(具体地说是位置和方向)与估计前 的值相比较其差值为规定值以下。
并且，当通过操作设置在体外装置5上的操作部13而将变更摄像周 期等的指示信号输入到信号处理电路34时，该信号处理电路34将指示 信号发送到收发电路33。然后，收发电路33对所述指示信号进行调制并 从天线lla、 llb、、 lli发送。
从天线lla、 llb、…、11i发送的所述指示信号由天线23接收，并 由收发电路20解调。然后，收发电路20对应于解调后的所述指示信号， 进行例如变更摄像周期的动作等。
在本实施例中，在从胶囊型内窥镜3的天线23向体外装置5发送通 过摄像电路31拍摄的图像信号的情况下，例如，如图5A所示，与图像 信号一起发送容易检测接收强度的接收强度检测信号。
艮P，在各1帧期间中设定有发送接收强度检测用信号的检测期间 Ta，以及发送图像信号的图像信号期间Tb。并且，在强度检测期间Ta 中发送一定强度(振幅)的接收强度检测用信号。
然后，该接收强度检测用信号由天线单元4的天线lla、 llb、…、lli接收，之后被输入到收发电路33。收发电路33对接收强度检测用信 号进行解调并发送到信号处理电路34。信号处理电路34将由各天线lis (s = a、 b、…、i)接收到的接收强度检测用信号的强度进行比较，根据 比较结果选择适合于接收由胶囊型内窥镜3发送的图像信号的天线来接 收。另外，如图5B所示，可以省去接收强度检测信号，而仅使用图像信 号来进行相同的比较处理。
并且，信号处理电路34将通过适合于接收的天线所获得的图像信号 和各天线lis的接收强度检测用信号，发送到与信号处理电路34连接的 Compact Flash (〕乂,夕卜:7，:y、乂工，注册商标)等非易失性存储器 35，由此将各信号保存(存储)在存储器35内。
在该情况下，作为接收图像信号的天线，可以选择多根例如2根天 线，并同时记录相同内容的2个图像信号。并且，此时，信号处理电路 34可以累积1帧程度的要记录的图像信号的强度，将该累积结果大的一 方保留在存储器35内，并删除另一方。
并且，信号处理电路34通过将由最适合于接收的天线所获得的图像 信号发送到与信号处理电路34连接的液晶监视器12，从而显示在胶囊型 内窥镜3中所拍摄的被摄体图像的图像。
在本实施例中，如上所述，在体外装置5上设置有例如由CPU 36 构成的天线位置和方向估计部36a。并且，利用该天线位置和方向估计部 36a计算内置于胶囊型内窥镜3中的天线23的位置和方向。
并且，在本实施例中，CPU36还具有如下的轨迹估计部(轨迹计算 部)36b的功能，即将通过天线位置和方向估计部36a的处理功能计算 出的以时间序列方式(随着时间)所获得的天线23的各位置作为胶囊型 内窥镜3的位置，针对这些位置，判定是否满足邻接位置间的距离为规 定值以下的条件，使用满足条件的位置来计算精度更高的轨迹(路径)。
如后所述，该天线位置和方向估计部36a设定天线23的初始状态的 位置和方向的初始值(例如，测定空间的中心位置和XYZ轴方向中的任 一方向)。
然后，CPU36使用该第0个更新值来估计在体外天线lla、 llb、…、
12lli产生的电磁场的检测值，根据与实际检测(测定)的检测值的差的平
方和，计算相对于第O个位置和方向的更新量。然后，CPU36根据第0 个位置和方向以及第O个位置和方向的更新值来计算第1个位置和方向。
CPU36针对该第1个位置和方向重复进行相同的估计处理，并进行 估计值校正处理，该估计值校正处理是将各估计前后的更新值的变化量 成为充分小的值以下的更新值作为天线23的位置和方向。这样，CPU36 计算精度高的位置和方向。另外，由CPU36计算出的位置和方向的信息 例如被存储在存储器35内。
下面，对在本实施例中，根据使用天线单元4的多根天线lla、 llb、、 lli检测出的接收强度信号来估计胶囊型内窥镜3的位置和方
向的估计方法进行说明。
如图6A所示，在以配置在胶囊型内窥镜3内的由圆形线圈或圆形环 路构成的天线23为基准的坐标系xl^Z^中，在任意位置P (Xl、 y。 上的电磁场(静电场、放射电磁场、感应电磁场的分量)H。 He、 E々用
下式表示。
<formula>formula see original document page 13</formula>这里，Hr和He表示磁场分量，E4表示电场分量。并且，I和S表示 流入天线23的电流和构成该天线23的圆形线圈的面积。并且，r表示天 线23与任意位置之间的距离r-(x2+y2 + z2)1 k表示k = co(sn)1/2 (s是
介电常数，p是导磁率)，j表示虚数单元。
在由配置在胶囊型内窥镜3内的天线23产生的电磁场的频率高、而 且如图1A所示那样胶囊型内窥镜3与安装在患者2的体表上的天线lis 之间的距离充分隔开的情况下，在到达天线lis的电磁场中，放射电磁场 的分量变得最大(因此，静电场和感应电磁场的分量小于放射电磁场的 分量，可忽略不计)。因此，式(1)变为下式(2)。
<formula>formula see original document page 13</formula> (2)<formula>formula see original document page 14</formula>
假定安装在患者2的体表上的天线lis是检测电场的天线，则在式 (2)中该检测所需要的式子为电场E小。
式(2)的电场E+表示放射电场，可认为是交流理论的结果。因此， 电场E^的瞬时值能通过使式(2)的电场E巾两边乘以exp(jo)t)并提取实部 来求出。
E())exp(Jcot) = -(jco)_ii:S/47u)(Jk/r) exp(—j kr) sin 6 exp( j t)
=(cojiISk/47tr)(cosU +jsinU)sin9 (3) 式中，U=cot—kr。
这里，当提取出式(3)的实部时，电场E，々的瞬时值如下。 E;-(conISk/47ir)cosUsine (4)
并且，在将式(4)如图6B所示那样从极坐标系(r、 e、小)变换成 正交坐标系(XL、 YL、 ZL)时，该X。 YL、 ZL的电场分量ELx、 ELy、 ELz 为
E 、 =E' sin 4 = (co A ISk/4兀r2) cosU' (—y,)
(5)
<formula>formula see original document page 14</formula>
并且，在以胶囊型内窥镜3的天线23为基准的坐标系XlTlZ^中， 将位置P (化、yL、 zL)变换成以患者2的身体为基准的坐标系XwYwZw 的算式为
<formula>formula see original document page 14</formula>(6)
式中，(xwp、 ywp、 zwp)禾卩(xWG、 yWG、 zWG)分另(J表示坐标系XWYWZW 中的位置P和天线23的位置。并且，使用于式(6)中的右边第l项的R 表示坐标系XWYWZW和坐标系XlYlZl的旋转矩阵，可根据下式求出。广
R加R01R02
R12
R幼R21R效
柳ff sinffsin^ 一sh多 0 cos/
(7)
算式中，ot、卩是极坐标系的旋转量。
因此，以患者2的身体为基准的坐标系XwYwZw中的任意位置P (xwp、 ywp、 zwp)的电场Ew为
、
E妝R叫^02E be
=R= (8)
E他EhR加8z1R22
、
广
r 、
=与
E他
(z 一z )
Wp 鹏
一(Z—2 ) 外 湘
一(y -y )'
Wp 恥
Cx —x ) 怖 柳'
(y 一y ) —(x —x )
怖 湘. Wp wo
、
通过将式(5)、 (6)、 (7)代入式(8)，得到以下的电场Ew的式(9)。
0
0
怖
0
g，
(9)
算式中，k,是常数，(gx、 gy、 gz)表示天线23的方向。
在由构成天线单元4的例如天线lla、例如图7所示的棒状天线即偶
极天线接收到上述天线23产生的电场Ew的情况下所检测的电动势Va可
根据下式计算。
Va = k2Ew cosY = k2(EWxDxa + EWyDya + EWzDza) (10)
式中，k2表示常数，Da (参照图7)表示以患者为基准的坐标系中 的天线单元4的天线lla的方向(Dxa、 Dya、 Dza)。
然后，CPU36根据例如作为图3的配置状态而表示的、多根配置在 患者2的身体上的天线单元4的各天线lis的配置状态，通过反复改进来 求出天线23的位置和方向(使用高斯一牛顿法)。
将x设定为天线23的位置(xWG、 yWG、 zWG)和方向(gx、 gy、 gz)的参数，并将该参数的初始值设定为x(Q)。
现在，通过反复改进而得到k次的估计值x(k)，在将天线lls的线圈 产生的电动势的模型函数V(x)围绕xW进行泰勒(Taylor)展开时，其一 次近似为
<formula>formula see original document page 16</formula>
此时，在将Vm设定为由天线lis的线圈所测定的电动势时， 方程式表示为
<formula>formula see original document page 16</formula>这里，近似等号包含误差CT。
并且，在将等式(11)的右边第1项移动到左边时，得到
△Vm(k)三A(k)Ax(k) 误差ci (13)
式中，设
AVm(k)=Vm—V(x(k)) =Vm—Vm
(k)
(14)
A (k)— (k) 厶X=X—X
(15)
A =[3V(x)々x](k)(j = l n、s = l i) (16)
JS j $
(行方向未知数的数目n，列方向天线lls的线圈数目i)。解Ax^ 由式(15)表示为
厶x(k) - (At0dWA(k)) —厶Vm00 (17)
式中，At是A的转置矩阵，W是权重矩阵。 因此，根据式(14)改进后的参数的估计值求得为
(18)
(k十l) (k〉 i A 00
如图3所示，在患者上设置了 9根天线lla、 llb、…、lli的情况下， 矩阵A为<formula>formula see original document page 17</formula> (19)
权重矩阵W可表示为<formula>formula see original document page 17</formula> (20)
式中, 权重矩阵W的<formula>formula see original document page 17</formula>是天线llj的测定电压的变量, 例如是环境噪声等.
并且, 由于第k个<formula>formula see original document page 17</formula>为:
<formula>formula see original document page 17</formula> (21)
因而胶囊型内窥镜3内的天线23的位置和方向能通过下面的步骤 (a) (d)求出。
(a)设k二O，将天线23的初始值设定为位置( Xwg 、 ywg 、 zWg
和方向(gx仰、gy， gz仰)(例如设定为测定天线23的空间的中心位置和
Z轴方向的矢量(0、 0、 l))。(b) 根据式(19)、 (20)、 (21)计算第k个矩阵。
(c) 根据式(18)计算第k个更新量Ax^。
(d) 重复进行处理(b) (d)直至更新量AxW减小。 通过进行这种估计处理，能进行精度高的位置和方向的估计(计算)。 并且，在本实施例中如以下说明那样，通过针对按时间序列估计并
计算出的位置，在轨迹估计部36b中进行轨迹估计处理，即使在估计出 多个位置的情况下，也能计算出精度高或可靠性高的轨迹。
在上述位置和方向的估计处理步骤中，有时由于进行接收的天线11 的根数、配置位置、天线23的初始值的位置(xwg、 ywg、 zwg)仰的提供 方法、以及噪声等而估计出天线23或胶囊型内窥镜3的多个位置。另外， 由于天线23固定在胶囊型内窥镜3内，因而在估计出天线23的位置的 情况下，也决定胶囊型内窥镜3的位置。
由于体腔内的胶囊型内窥镜3的运动较小、而且取得图像的间隔短， 因而认为在特定的时刻估计出的位置和在时间前后时刻估计出的位置存 在于大致相同位置或接近的位置。
因此，只要通过从在时间前后时刻估计出的多个位置中提取出满足 条件的接近位置来求出在各时刻估计出的位置的连接关系，并且计算出 整体的连接关系的路径为最小的路径，就能计算出最终的轨迹和各时刻 的正确的胶囊型内窥镜3的位置。
如图8所示，将在时刻t一l估计出的各位置设定为P(t—l)l、 P(t— 1)2等，并将在时刻t估计出的各位置设定为Ptl、 Pt2等。
此时，如图9所示，CPU36针对在时刻t估计出的各位置Pti(i-l、 2、 3等)，对应于在进行胶囊型内窥镜3的位置估计的时间间隔期间胶囊 型内窥镜3可移动的距离，设定该值被预先设定的半径rd的球。
然后，CPU36检测在该球中存在的时刻t一l的估计位置P(t—l)j (j =1、 2、 3等)。并且，CPU 36计算在时刻t估计出的位置Pti与检测出 的时刻t一l的估计位置P(t—l)j之间的距离dij，之后求出该距离dij为 最小的时刻t一l的估计位置P(t—l)j。
CPU36求出与时刻t的各估计位置Pti (i二l、 2、 3等)最接近的时亥(Jt一l的估计位置，并存储该连接关系。例如，CPU36将存储有时刻t 一l的估计位置的地址信息等相关联，并作为连接信息进行存储。
在图8中，最接近估计位置Pt3的时刻t一l的估计位置是P(t—1)3。 然而，在该2点间的距离大于rd的情况下，CPU 36将与估计位置Pt3连 接的时刻t一l的估计位置判断为是由噪声等引起的位置，不作为在估计 位置Pt3的连接关系中使用的信息来保存。
这样，CPU36通过针对所记录的全部数据进行位置估计，从而求出 连接关系。然后，CPU36将最后存储的估计位置作为起点，将最初存储 的估计位置作为终点，使用与各估计位置一起存储的连接信息来检索从 起点到终点的连接关系的路径。然后，CPU36将获得的路径为最小的路 径作为轨迹而计算出，并根据该轨迹决定各时刻的估计位置。
另外，作为变形例可以是，CPU36求出所获得的路径内包含的点(估 计位置)数目为最大的路径，将其作为轨迹，并根据该轨迹决定各时刻 的估计位置。此时，在计算出路径内包含的点数量为最大的多个路径的 情况下，CPU 36可以将整个路径的距离为最小的路径作为轨迹。
下面说明轨迹估计动作。作为进行轨迹估计的预处理，CPU36进行 如下处理，即计算(判定)邻接的2个位置是否为满足形成轨迹时的 条件的连接关系的位置。按照图10说明计算该连接关系的处理。另外， 在图10中，示出还包含按时间序列拍摄的动作的内容。
开始用于计算连接关系的处理，如图10的步骤Sl所示，体外装置 5的CPU36将时刻t设定为其初始值l，艮卩t二l。这样，在与图10和图 11相关的说明中，使用将时刻t化整后的参数来进行简化和说明。
然后，如图10的步骤S2所示，CPU 36利用体外装置5侧的天线11, 取得在该时刻t所获得的电动势Vmt(记载成在上述的电动势Vm中明确 表示是时刻t的值)，并将该电动势Vmt的值存储在作为存储单元的存储 器35内。
并且，如图10的步骤S3所示，CPU 36使用存储在存储器35内的 (通过多根天线11在时刻t所取得的)电动势Vmt的值来估计胶囊型内 窥镜3在时刻t的位置Pti，并将该位置Pti存储在存储器35内。
19另夕卜，如以下说明那样，有时估计出在时刻t的多个位置Pti，在该
情况下，多个位置Pti被存储在存储器35内。并且，当时刻t不同时， 获得的位置Pti的个数一般也不同。因此，将在时刻t的情况下获得的位 置的个数设定为Ni，并将在时刻t一l的情况下获得的位置的个数设定为 Nj。
然后，在下一步骤S4中，CPU 36判定时刻t的参数值是否是初始值l。
在该情况下，由于时刻t的参数值是l，因而进入步骤S5，使参数 值增大l，之后进行步骤Sl和步骤S2的处理，通过步骤S4的判定处理 进入步骤S6。然后，在步骤S6以后的处理中，针对在各时刻t估计出(计 算出)的包含噪声影响的位置的位置Pti，进行将在该时刻t的前1个时 刻t一l估计出的位置P(t—l)j作为路径来连接的处理。
在步骤S6中，在时刻t估计出的各位置Pt的整体、即多个Ni的位 置Pti (i=l Ni)中，将表示该位置的参数i设定为初始值1，即i二l。
然后，在下一步骤S7中，如图9所示，CPU 36设定规定的半径rd 作为最小距离dmin的值。然后，在下一步骤S8中，CPU 36将在时刻t 一l估计出的位置P(t—l)j、即表示多个Nj的位置P(t—l)j (j = l Nj) 的各位置的参数j设定为初始值l,即j^1。
然后，在下一步骤S9中，CPU 36计算在时刻t估计出的胶囊型内 窥镜3的位置Pti与在时刻t一l估计出的位置P(t—l)j之间的距离dij。
然后，在下一步骤S10中，CPU36判定所计算出的距离dij是否小 于在步骤S7中预先设定的值的最小距离dmin。然后，在该判定结果是不 满足dij<dmin的条件的情况下，在步骤S14中，CPU 36判定参数j是 否不足在时刻t一l估计出的位置P(t—l)j的个数Nj。在符合该条件的情 况下，CPU36如步骤Sll所示那样使参数j的值增大l，回到步骤S9， 重复相同处理。另外，不满足步骤S10的条件的，从以下步骤可知，不 使用于胶囊型内窥镜3的移动轨迹的计算处理。
另一方面，在判定为满足步骤S10的条件的情况下，如步骤S12所 示，CPU36使用距离dij来更新最小距离dmin的值。然后，在下一步骤S13中，CPU36使胶囊型内窥镜3在时刻t估计出的位置Pti与在该时刻 t的前一个时刻t一l估计出的位置P(t—l)j的位置信息相关联，同时将该 位置信息作为连接信息存储在存储器35内。另外，在图10中(图ll等
中也一样)，将胶囊型内窥镜简称为胶囊。
在下一步骤S14中，CPU36判定参数j是否不足在时刻t一l估计出 的位置P(t—l)j的个数Nj。并且，在符合图10的步骤S14的条件的情况 下，CPU36经过步骤Sll使j的值增大l，回到步骤S9，重复相同处理。
然后，在该j的值与数Nj —致的情况下，CPU 36进入下一步骤S15， 判定参数i是否不足在时刻t估计出的位置Pti的个数Ni。然后，在符合 图10的步骤S15的条件的情况下，CPU 36进入步骤S16，使i的值增大 1，回到步骤S7，之后重复相同处理。
之后，在该i的值与个数Ni—致的情况下，进入步骤S17， CPU36 判定参数t是否不足最后测定的时刻tend。然后，在符合该参数t不足tend 的条件的情况下，CPU36回到步骤S5，使t的值增大l，回到步骤S2， 之后重复相同处理。
这样，当时刻t与最后的时刻tend—致时，CPU36结束该处理，如 图11所示，通过进行(在图10的处理中判定的)满足连接关系的位置 的检索、即路径检索(轨迹计算)的处理，从而计算(估计)轨迹。
开始图11所示的路径检索处理，CPU 36在最初的步骤S21中，将 进行处理的时刻t设定为在图10所示的处理中使用的最后时刻tend的前 一个时刻，即tend—l。然后，CPU 36在下一步骤S22中，将表示在时 刻t估计出的位置Pti之一的参数i设定为初始值1。
在下一步骤S23中，CPU 36从存储器35中读出胶囊型内窥镜3的 位置Pti和连接信息。然后，在下一步骤S24中，CPU36判定在所读出 的信息中是否存在连接信息。
在不存在连接信息的情况下，在步骤S29中，CPU36判定位置的参 数i是否不足Ni。在符合该条件的情况下，如步骤S25所示，CPU 36使 位置的参数i增大l，在该参数i + l中进行步骤S23、 S24的处理。并且， CPU36在步骤S24的判定处理中，在存在连接信息的情况下，进入步骤S26的处理。
在步骤S26中，CPU 36判定与时刻t的下一时刻t+1(在时刻t=tend 一l时，t+l=tend)的胶囊型内窥镜3的位置Pt+l是否有连接。然后， 在不存在连接的情况下，CPU 36转移到步骤S27。在该步骤S27中，CPU 36将新的路径信息(例如连接中断的路径信息)存储在存储器35内，之 后根据步骤S29的条件经过步骤S25回到步骤S23的处理。
另一方面，在步骤S26的判定处理中，在由CPU 36判定为与下一 时刻t+1的胶囊型内窥镜3的位置Pt+1有连接的情况下，进入步骤S28。 然后，在该步骤S28中，CPU36将在该情况下成为连接关系的信息作为 路径信息存储在存储器35内。
在下一步骤S29中，CPU36判定位置的参数i是否不足Ni。然后， 在位置的参数i不足Ni的情况下，CPU 36经过步骤S25来使该位置的参 数i的值增大l，之后回到步骤S22的处理。
这样，CPU 36在使参数i的值每增大1的同时，重复进行步骤S22 S29的处理。然后，当参数i与M—致时，进入步骤S30。在该步骤S30 中，CPU36判定时刻t是否是初始值2以下。
在时刻t不是2以下的情况下(即是3以上的情况下)，如步骤S31 所示，CPU36使该时刻t的值减小1，之后回到步骤S22的处理。然后， CPU36设定为前一个时刻t一l，重复相同处理。这样，在时刻t为初始 值2的情况下，CPU36结束该处理。
通过这种一系列的处理，计算出从时刻t是初始值1的胶囊型内窥 镜3的位置Pti到最后时刻tend的胶囊型内窥镜3的位置Pterid的路径。
然后，如上所述，CPU36求出在这样从起点到终点所获得的路径中 的最小路径，将其作为轨迹，并根据该轨迹决定各时刻的估计位置。
另外，作为本实施例的变形例，CPU36可以将从起点到终点所获得 的路径内包含的估计位置的个数为最大的路径设定为轨迹。并且，在根 据预先设定的距离rd的值等计算出路径内包含的点数量为最大的多个路 径的情况下，CPU36可以将整个路径的距离为最小的路径作为轨迹。并 且，CPU 36可以在该情况下根据最小的路径即轨迹决定各时刻的估计位置。
或者，CPU36可以根据路径内包含的点数量进行路径的排位，仅针 对成为排位的上位侧的若干路径求出整个路径的距离，将整个路径的距
离为最小的路径决定为轨迹。并且，CPU36可以根据该情况下的轨迹决
定在各时刻的估计位置。
或者，CPU 36可以针对在根据路径内包含的点数量进行了路径排位 的情况下成为上位侧的若干路径，求出在进行了位置估计时所获得的费 用值(测定值与计算值的残差的平方和等)的总和，将整个路径的费用 值的总和为最小的路径作为轨迹，根据该轨迹决定各时刻的估计位置。
这样，在求出了 l个轨迹的情况下，在图1B所示的监视器部8c等 中显示该轨迹。
图12A和图12B示出监视器部8c中的显示例。在图12A中，在显 示面的左侧，示出在体腔内的胶囊型内窥镜3中估计出的各位置由直线 连接、在体腔内移动的胶囊型内窥镜3的轨迹，在该显示面的右侧，显 示在(例如在左侧使用光标等)所指定的估计位置Pti所拍摄的图像。
并且，由显示面左侧的估计位置构成的轨迹的右侧所示的标号A、 B 和C表示体腔内的脏器的大致位置，具体地说，标号A表示食道、B表 示小肠，C表示大肠。
除了图12A所示的显示法以外，例如还可以如图12B所示那样来显示。
在该情况下，对邻接的各位置间进行样条插值那样的插值处理，将 在各帧中估计出的胶囊型内窥镜3的各位置以使用平滑曲线连接的方式 来显示。
由于这样能显示体腔内的估计出的各位置和与该各位置对应地拍摄 的图像，因而可容易判断所拍摄的图像是在体腔内的哪个位置被拍摄， 可效率良好地进行诊断。
并且，在根据所获得的图像有病变部的可能性、而且有必要对该部 位进行更详细的内窥镜检查的情况下，由于能精度良好地估计该位置， 因而可顺利且在短时间内接近该部位，能效率良好地进行再检查和处置等。
本实施例具有以下效果。
即使在由于天线单元4具有的天线的根数、天线单元4具有的天线
的配置位置、天线23的初始值的位置(xwg、 ywg、 zwg) W的提供方法、 以及噪声等而估计出胶囊型内窥镜3的位置有多个的情况下，也能使用 适当的方法唯一决定胶囊型内窥镜3的位置，能计算轨迹。
并且，由于选择满足规定条件的位置来计算轨迹，因而计算出的轨 迹和轨迹中的各位置的可靠性高，可有效地用于诊断等。 (实施例2)
下面，参照图13A至图15说明本发明的实施例2。本实施例的结构 与实施例1相同，与实施例1不同的是轨迹估计部的估计轨迹的程序的 处理内容。
在本实施例中，如以下说明那样，将进行针对胶囊型内窥镜3的位 置估计的生物体分割为多个区域，按时间序列求出胶囊型内窥镜3的估 计出的各位置所属的区域。然后，针对估计出的各位置，求出从起点到 终点的路径，进行将所获得的路径内包含的区域数目为最大的路径作为 轨迹的处理。
下面，参照图13A以后来说明本实施例的作用。
图13A是示出以人体为基准的坐标系XwYwZw的图。图13B是示出 将胶囊型内窥镜3所存在的空间分割为多个区域(x=l、 2、 3等，y=l、 2、 3等，z=l、 2、 3等)(例如一边是2cm的立方体)的状态的图。
在实施例1中，如图9所示，提取满足在邻接的时刻t和t一l的位 置Pti和P(t—l)j之间的距离dij是距离rd以下的条件的位置，将其作为 决定路径或轨迹的连接信息。
与此相对，在本实施例中，为了进一步使运算处理高速化，进一步 縮小作为连接信息而保留的连接区域。CPU36将胶囊型内窥镜3存在的 空间分割为多个区域Rxyz，调查在时刻t估计出的位置Pti所属的区域Rxyz， 将估计位置包含得多的区域作为在路径检索(或轨迹估计)中使用的连 接区域。在该情况下，在时刻t估计出的位置Pti分散在多个区域内的情况下，
CPU 36将位置Pti存在得最多的区域作为连接区域，属于与该区域不同 的区域中的位置不在路径检索中使用。这样，即使在由于噪声等而使估 计出的位置数目增多的情况下，也能通过削减在路径检索中使用的位置 数目，在短时间内计算出轨迹。
并且，CPU 36根据在时刻t和t—1估计出的位置Pti和P(t—l)j各 自所属的区域R^的位置关系，判定是否是连接区域。
具体地说，在时刻t和t一l估计出的位置Pti和P(t—l)j各自所属的 2个区域不存在于相同区域内的情况下，CPU 36仅将满足邻接区域的关 系的区域，换句话说满足在接近的小距离以内的特定区域关系条件的区 域作为胶囊型内窥镜3的移动的连接区域。然后，CPU36针对不具有邻 接关系例如分离关系的区域间不设定连接区域。
图14是根据在时刻t一l和时刻t所获得的天线11的多个输出值估 计为胶囊型内窥镜3的位置的各位置P(t—l)j (j-l、 2、 3等)和Pti (i =1、 2、 3等)的图。
体外装置5的CPU 36求出包含有估计出的各位置Pti (i = l、 2、 3 等)的区域Rxyz。
在图14中，在时刻t估计出的位置为PU Pt4，在时刻t一l估计出 的位置为P(t—l)l P(t—1)3。在该情况下，位置Ptl和Pt4包含在区域 R122内，位置Pt2包含在区域R121内，位置Pt3包含在区域R211内。 并且，位置P(t—1)1和P(t—1)2包含在区域R112内，位置P(t—1)3包含 在区域R1H内。
并且，CPU 36判定时刻t一l和时刻t的估计位置的空间关系是否满 足作为连接信息而保留的连接区域的连接关系的条件。在该情况下，根 据是否是邻接区域来决定是否是连接区域。
然后，CPU36针对在时刻t所获得的区域和在时刻t一l所获得的区 域，将所连接的连接区域的信息存储在存储器35内。并且，CPU 36记 录针对所存储的全部数据而提取的区域和连接信息。
CPU 36将最后存储的区域作为起点，将最初存储的区域作为终点，使用与所提取的区域一起存储的连接信息，进行与在实施例1中所说明 的轨迹估计处理类似的处理，从而求出从起点到终点的路径。
CPU36求出所获得的路径内包含的区域数目为最大的路径，根据所
获得的该路径决定各时刻的估计位置。另外，将该情况下的估计位置作 为区域的中心位置(重心位置)。
在图14的具体例中，如上所述，在时刻t，位置Ptl和Pt4在区域 R122内存在最多，而且在时刻t一l， P(t—l)l和P(t—1)2在与区域R122 邻接的区域R112内存在最多。
然后，这些区域R122、 R112可视为连接区域。属于其他区域的位 置Pt2、 Pt3和P(t—l)3不在路径检索中使用。
并且，这些区域R122和R112由于相互邻接，因而成为在路径检索 中使用的连接区域。
图15示出针对图14的状态具体地决定连接区域的状况。即，图15 是示出根据时刻t所获得的区域来决定与时刻t一l的区域之间的连接关 系的状况的图。
在图15中估计出的位置为最大数目，在相互邻接的连接区域R122、 R112的情况下，在时刻t的估计位置为区域R122的中心位置(重心位置) Qtl，并且在时刻t一l的估计位置为区域R112的中心位置(重心位置) Q(t—l)l。另外，在图15中用实线表示这2个连接区域R112、 R122。 这样，CPU36进行从起点到终点的路径检索，最终计算出1个轨迹。 下面参照图16说明决定连接区域的处理。当动作开始时，在最初的 步骤S41中，CPU 36进行将胶囊型内窥镜存在的空间分割为多个区域 R^的处理。
然后，在下一步骤S42中，CPU 36将时刻t设定为初始值l，之后 在下一步骤S43中，通过天线11取得在该时刻t获得的电动势Vmt。
在下一步骤S44中，CPU 36使用在时刻t的电动势Vmt的值来估计 胶囊型内窥镜3的位置Pti，并将其存储在存储器35内。另夕卜，由于有时 存在多个位置Pti，因而通过给该位置赋予下标i来将其区别表示。
在下一步骤S45中，CPU36检测所估计出的胶囊型内窥镜3的位置
26Pti包含得最多的区域Rxyztk，并将其存储在存储器35内的例如第1存储 器内。在该情况下，有存在多个区域Rxyztk的可能性。这里，下标t表示
时刻，k表示对在时刻t检测出的多个区域R一加以区别的参数k (k= 1 ，
2~Nk)。
在下一步骤S46中，CPU 36判定时刻t是否是初始值，即是否是t =1。然后，在t^l的情况下，在步骤S47中，CPU36将存储在存储器 35的第1存储器内的区域Rxyztk的信息存储在第2存储器内，在下一步骤 S48中将时刻t设定为t+l，之后回到步骤S43。
然后，CPU 36进行步骤S43至S46的处理。在该情况下，CPU 36 在步骤S46的判定处理中判定为不是t=l，进入步骤S49的处理。
在步骤S49中，CPU 36将上述参数k设定为初始值，即k二l。之 后，在下一步骤S50中，CPU36进一步将参数j设定为初始值，g卩j二l。
然后，在下一步骤S51中，CPU36判定区域Rxy她与区域Rxyt,j是
否邻接。这里，区域Rxya-u.表示对多个区域Rxyzt-,加以区别的参数j (j =1， 2,…N」)，多个区域Rxya-,被估计为在时刻t一l检测出的胶囊型内 窥镜3的位置P^j包含得最多。
CPU 36在步骤S51中判定为区域Rxy她与区域Rxya-u不邻接的情况 下，进一步在步骤S54中判定是否是j<Nj。在符合该条件的情况下，CPU 36在步骤S52中使j增大l，之后进行步骤S51的处理。
然后，在判定为区域Rxyztk与区域Rxyzt-tj邻接的情况下，在步骤S53
中，CPU 36将区域Rxyztk与区域Rx^-u邻接的情况下的连接关系存储在 存储器35的第2存储器内。图17是示出在通过二维排列将区域Rxy她与 区域Rxyzt-,j的连接关系存储在第2存储器内的情况下的一例的图。
在图17中，通过对区域R^、时刻t以及参数k之间的关系进行二
维排列，能简单知道在时刻t和t一l的2个区域Rxy她与区域Rxy^j是否
邻接的连接关系。在图17中，在时间轴(成为时间排列方向的纵轴)方 向呈行状排列的情况下，该2个区域为邻接区域。
在步骤S53中进行了这种处理之后，在下一步骤S54中，CPU 36判 定是否是j〈Nj。然后，CPU36在判定为符合该条件的情况下，进行步骤S52的处理，之后回到步骤S51。
这样，在重复进行了在j^Nj之前的处理之后，得到j〉Nj，因而经 过步骤S54的判定处理进入下一步骤S55。 CPU 36在步骤S55中进行是 否是k<Nk的判定处理，在符合该条件的情况下，在下一步骤S56中使k 增大l，之后回到步骤S50的处理。
这样，CPU36重复进行从步骤S50到步骤S56的处理。然后，当通 过重复进行从步骤S50到步骤S56的处理而得到k>Nk时，CPU 36经过 步骤S55的判定处理，进入步骤S57。
在该步骤S57中，CPU 36判定是否是t<tend，在符合该条件的情 况下，回到步骤S48，在该步骤S48中将t设定为t+l，回到步骤S43。
这样，CPU36重复步骤S43至步骤S57的处理。然后，当到达不符 合Ktend的条件的时刻时，结束该处理。
通过上述的一系列处理，在邻接时刻的所有连接关系的信息被存储 在存储器35的第2存储器内。然后，如图18所示，CPU36根据连接关 系的信息进入轨迹检索处理。当该处理开始时，在最初的步骤S61中， CPU 36将进行处理的时刻t设定为最后的时刻tend,即t=tend。
CPU 36在步骤S62中判定是否满足t-tend的条件。然后，在满足 该条件的情况下，CPU 36在步骤S63中将在该时刻tend的连接关系的信 息作为新的路径信息，将存储在存储器35的第2存储器内的所有区域 Rxyztendk (k=l、 2、 3等)存储在存储器35的第3存储器内。之后，CPU 36在步骤S64中将时刻t设定为前一个时刻，即t二t—1，回到步骤S62 的处理。
在该步骤S62中，CPU 36判定出不满足t二tend的条件，进入步骤 S65，将参数k设定为k二l，之后进入下一步骤S66。
在该步骤S66中，CPU 36判定在第2存储器内是否存在与区域Rxyztk
邻接的区域Rxyzt^。
然后，CPU36在判定为不邻接的情况下进入步骤S73，进一步判定 在第2存储器内是否存在与区域Rxy^邻接的区域Rxya+^。这里，m表示 在时刻t+l时存在多个区域Rxy^w的情况下对这些区域加以区别的参数。
28然后，CPU36在判定为不邻接的情况下进入步骤S71。另一方面， CPU 36在步骤S73中判定为存在邻接的区域Rxya+hn的情况下进入步骤
570, 将该信息作为路径信息存储在第3存储器内，之后进入下一步骤
571。
另一方面，CPU 36在步骤S66中判定为存在邻接的区域Rxy^j的情 况下进入步骤S68，进一步判定在第2存储器内是否存在与区域Rxy她邻 接的区域Rxyzt+^。这里，m表示在时刻t+l时存在多个区域Rxy^的情 况下对这些区域加以区别的参数。
然后，CPU36在判定为不邻接的情况下，在步骤S69中将该信息作 为新的路径信息存储在第3存储器内，之后经过步骤S67的处理回到步 骤S66。
另一方面，CPU 36在步骤S68中判定为存在邻接的区域Rxyzt+,m的 情况下进入步骤S70，将该信息作为路径信息存储在第3存储器内，之后 进入下一步骤S71。
然后，在步骤S71中，CPU36判定是否满足k〈Nk的条件，在满足 该条件的情况下，经过步骤S67回到步骤S66。
另一方面，CPU 36在判定为不满足k<Nk的条件的情况下进入下一 步骤S72，进一步判定是否满足2<t的条件。然后，在满足该条件的情 况下，CPU 36经过步骤S64回到步骤S62。
然后，CPU36设定为前一个时刻t一l，重复相同处理。这样，在时 刻t为最初的时刻t-l的情况下，CPU36结束该处理。
通过进行这种处理，在第3存储器内例如存储图19所示的路径信息。 在图19中，提取在各行记载的区域最多的行，将区域作为各时刻连接(连 结)后的结果成为胶囊型内窥镜3的时间路径，即轨迹。
此外，CPU36还可以按以下计算路径(轨迹)。
在存在多个邻接区域的情况下，CPU36求出各区域内包含的估计位 置的费用值(测定值与计算值的残差的平方和等)的最小值，将所提取 的区域的费用值最小的区域作为连接区域。
CPU 36将各区域的费用值最小的估计位置的信息同所提取的区域和连接信息一起记录。然后，CPU36根据路径内包含的区域数目进4亍路 径的排位，针对上位的若干路径求出整个路径的距离，将整个路径的距 离为最小的路径作为轨迹而求出。并且，CPU36可以求出费用值的总和 为最小的路径，并将其作为轨迹。 本实施例具有以下效果。
根据本实施例，通过设定区域，所估计的位置数目减少，与实施例 1相比能进行高速的路径检索。此外，与实施例1 一样，能精度良好地估 计胶囊型内窥镜3的位置和轨迹。 (实施例3 )
下面说明本发明的实施例3。本实施例的结构与实施例1相同，轨 迹估计部的程序处理内容不同。在本实施例中，CPU36按以下说明那样 使用迪杰斯特(Dijkstra)法进行轨迹估计处理。
下面说明本实施例的作用。在求出估计位置或者区域和连接信息并 记录之前，与实施例1或2相同。在本实施例中，作为决定路径的方法 应用迪杰斯特法。该迪杰斯特法例如被记载在《数据结构和算法》(f 一 夕構造S7A^、i;X厶，3口于社(株)，斎藤、西原共著，pl24—pl29)中。
在该迪杰斯特法中，进行这样的处理，即例如在实施例1中，将 在从时刻t=l到tend期间在邻接的时刻t、 t一l分别估计出的各位置作 为节点来设定使用线L连接这些位置的多个路径。
然后，CPU36对这些路径中的线L的长度等适当地进行加权(当然， 可以如1那样进行相同加权)，将针对可能的全部路径分别使途中的路径 的值相加而得到的累计值(费用值)为最小的路径作为最终路径，即轨 迹。
在本实施例中，CPU36在估计出位置的情况下，针对这些位置计算 费用值，并进行对计算出的各个费用值加以比较的处理，从而能计算出 最终路径。因此，本实施例具有以下效果。
本实施例通过使用迪杰斯特法，可比实施例1或实施例2更高速地 进行路径检索。(实施例4)
下面说明本发明的实施例4。本实施例的结构与实施例1相同，轨 迹估计部的程序处理内容不同。
作为本实施例的作用，CPU36在从起点到终点的路径在中途中断的 情况下，连接路径使得一个路径的终点与另一个路径的起点之间的距离 为最小。
作为本实施例的效果，即使在路径中途中断的情况下也能从起点到 终点检索路径。 (实施例5)
下面说明本发明的实施例5。本实施例的结构与实施例1相同，轨 迹估计部的程序处理内容不同。
作为本实施例的作用，CPU 36根据与生物体的部位相关的预见信息 来约束估计位置/区域。例如，在食道那样的部位中，由于认为胶囊型内 窥镜3从口大致线性地移动到胃，因而能大致预测所估计的位置，估计 出在预测范围外的位置从CPU 36的处理对象中排除。
并且，由于能预测胶囊型内窥镜的移动方向(从口向胃的方向)，因 而在连接估计位置或区域的情况下，在从胃向口的方向连接的估计位置 或区域从CPU 36的处理对象中排除。
作为本实施例的效果，能高速地进行路径检索。 (实施例6)
下面说明本发明的实施例6。本实施例的结构与实施例1相同，轨 迹估计部的程序处理内容不同。 下面说明本实施例的作用。
由于进行接收的天线11的根数、配置位置、天线23的位置(xwg、 ywg、 zwg)⑥的初始值的提供方法、以及噪声等而估计出多个胶囊型内窥 镜3的位置。由于在体腔内拍摄图像的间隔时间短且胶囊型内窥镜3的 运动较小，因而能考虑将在特定时刻估计出的胶囊型内窥镜3的位置与 在时间前后的时刻估计出的胶囊型内窥镜3的位置作为大致相同位置或 接近位置来求出。因此，CPU36将在时间前后的时刻估计出的多个胶囊型内窥镜3的 位置、与以距离和估计时的费用值等作为条件在各时刻估计出的胶囊型 内窥镜3的位置相连接，根据整体的连接状态求出各时刻的胶囊型内窥 镜3的位置。
如图8所示，CPU36将在时刻t一l估计出的位置设定为P(t—l)j (j
=1、 2、…、Nj)，并将在时刻t估计出的位置设定为Pti (i = l、 2、…、
Ni)。并且，CPU 36针对在时刻t一l和时刻t估计出的位置P(t—l)j和
Pti，按以下设定评价函数h(t—Dj,ti。
h(t_1)jti =d(t—1)jti + W(cost(t—"J +costti)
h(t-l)j,ti =[(PXti - Px(t一l)j) + (Pyti -Py(t一l)j) + (Pzti -Pz(t—l)j)]
式中，d(t-Dj，ti表示分别估计出的位置的距离，C0St(t—Dj和COStti表示在
估计位置时得到的费用值，w表示加权系数。该w是使用例如距离3cm
和位置估计时的最小费用costmin的3倍的值来求出的。
即，设定为
W = 0.03/(3COstmin)o
CPU 36针对在时刻t一l和时刻t估计出的位置P(t—l)j和Pti的全 部组合求出评价函数的值。然后，CPU36按评价函数的值减小的顺序排 列，从该情况下的最小值的位置中提取上位的若干个并进行存储。
例如，CPU36针对评价函数评定阈值，在评价函数的值是阈值以上 的情况下，不存储连接信息和评价函数的值。并且，CPU36在2点间的 距离大的情况下，例如在5cm以上的情况下中止评价函数的计算，不进 行连接信息等的存储。
最后，CPU36将与连接信息一起存储的胶囊型内窥镜3的位置作为
起点，根据连接信息连接各时刻的估计位置，计算评价函数的值的合计。 CPU 36通过提取连接为最长的路径来求出轨迹，将该轨迹作为各时刻的 胶囊型内窥镜3的位置。并且，CPU36在求出多个路径的情况下，根据 评价函数的合计小的路径来估计各时刻的胶囊型内窥镜3的位置。在路 径全部在中途中断的情况下(评价函数全部为阈值以上，或者距离为5 cm 以上等)，CPU 36将中断的时刻作为起点进行与上述相同的处理，中断部分间的连接与实施例4 一样，连接成使一个路径的终点与另一个起点 之间的距离为最短。
CPU 36针对在时刻t一l和时刻t估计出的位置P(t—l)j和Pti的全 部组合求出评价函数的值。然后，CPU36按评价函数的值减小的顺序排 列，从该情况下的最小值的位置中提取上位的若干个并进行存储。
例如，CPU36针对评价函数评定阈值，在评价函数的值是阈值以上 的情况下，不存储连接信息和评价函数的值。并且，CPU36在2点间的 距离大的情况下，例如在5cm以上的情况下中止评价函数的计算，不进 行连接信息等的存储。
本实施例具有以下效果。
根据本实施例，即使在由于进行接收的天线11的根数、配置位置、 天线23的初始位置(xwg、 ywg、 zwg) (Q)的提供方法、以及噪声等而估计 出多个胶囊型内窥镜3的位置的情况下，也能唯一决定胶囊型内窥镜3 的位置。并且，根据本实施例，由于使用2点间的距离和费用值来设定 评价函数，因而能使用该评价函数来估计准确的胶囊型内窥镜3的位置。 (实施例7)
下面说明本发明的实施例7。本实施例的结构与实施例1相同，轨 迹估计部的处理内容不同。
下面说明本实施例的作用。
如上所述，图13B是示出将胶囊型内窥镜3存在的空间分割为多个 区域Rw (x=l、 2、 3等，y-l、 2、 3等，z=l、 2、 3等)的状态的图。 并且，图14是根据在时刻t一l和时刻t所获得的天线11的多个输出值 估计出胶囊型内窥镜3的各位置P(t—l)j (j = l、 2、 3等)、Pti (i=l、 2、 3等)的图。
CPU36求出包含有在时刻t估计出的位置Pti (i二l、 2、 3等)的区 域Rxyz。并且，在与在时刻t一l所获得的区域连接的情况下，CPU 36计 算以下评价函数。
<formula>formula see original document page 33</formula>式中，d(t-DJ，ti表示包含有各估计出的位置的区域Rxyz的重心位置Qt
—i与Qtt之间的距离，并且，cost(t-Dj和costti表示在估计位置时得到的费 用值，而且，Wi和W2表示加权系数。例如，Wi是使用距离3cm和位置
估计时的最小费用的3倍的值而求出的值，W2是使用分割后的区域的数
目和各区域内包含的估计位置的数目(nQlmn、 nQlm+ln)而求出的值。
艮P，加权系数W,和W2是表示为如下的值。
W|=0.03/(3COStmin) w2 =1000.0
CPU36在分割后的区域间决定使用上述评价函数所提取的时刻t一l 和时刻t的估计位置的连接关系。另外，假定连接仅是邻接区域间的移动。 并且，在存在多个邻接区域的情况下，将区域内包含的估计位置数目多 的区域作为连接区域。图15示出从在时刻t获得的区域起时刻t一l的连 接状态。CPU36记录在时刻t获得的区域和在时刻t一l连接的区域的信 息。而且，CPU36记录针对所记录的全部数据而提取的区域和连接信息。
与实施例2—样，CPU36将最后存储的区域作为起点，将最初存储 的区域作为终点，使用与所提取的区域一起存储的连接信息来求出从起 点到终点的路径。CPU36求出所获得的路径内包含的区域数目为最大的 路径，根据所获得的路径决定各时刻的估计位置。另外，将该情况下的 估计位置作为区域的中心位置(重心位置)。
在存在多个邻接区域的情况下，CPU36求出各区域内包含的估计位 置的费用值(测定值的计算值的残差的平方和等)的最小值，并将所提 取的区域的费用值最小的区域作为连接区域。
然后，CPU36将各区域的费用值最小的估计位置的信息同所提取的 区域和连接信息一起记录。而且，CPU36根据路径内包含的区域数目进 行路径的排位，针对上位的若干路径求出整个路径的距离，并求出整个 路径的距离为最小的路径。并且，CPU36可以求出费用值的总和为最小 的路径。
本实施例具有以下效果。
根据本实施例，由于通过设定区域而使估计位置数目减少，因而能比实施例1更高速地进行路径检索。
另外，在上述各实施例等中，除了使用所估计出的天线23 (或胶囊 型内窥镜3)的位置以外，还可以使用方向信息来用于计算轨迹的处理。 这样，在还使用方向信息时，与仅使用位置的情况相比能进行精度更高 或可靠性更高的轨迹和位置的计算。
另外，在上述各实施例中，将不同的实施例的一部分组合等而构成 的实施例也属于本发明。并且，在不变更本发明主旨的情况下对一部分 进行变形也属于本发明。
另外，在上述例子中，以取得光学拍摄体腔内而得到的图像信息作 为生物体内的生物体信息的情况作了说明，然而本发明不限于此，例如
也能应用于设置pH传感器来计算pH的胶囊型医疗装置。此外，可以设
置药液和分散该药液的单元来进行医疗行为。
本申请是以于2006年4月19日在日本申请的日本特愿2006— 115958号作为优先权主张基础而提交申请的，上述公开内容在本发明说 明书、权利要求书和附图中被引用。
在通过从口吞入而对体内进行拍摄等来取得生物体信息的胶囊型医 疗装置中，借助电磁波从设置在内部的天线将信号发送到体外，并使用 设置在体外的多根天线来接收该信号，从而取得生物体信息来估计在体 内的位置，在估计出多个位置的情况下进一步提取满足规定条件的位置 等，从而能计算出可靠性高的轨迹和位置。
3权利要求
1. 一种胶囊型医疗装置，其特征在于，该胶囊型医疗装置具有胶囊型体内装置，其被插入到生物体内，并具有天线；无线发送单元，其从所述胶囊型体内装置的天线无线发送电磁波信号；多根体外天线，其配置在所述生物体外；估计单元，其根据在由所述多根体外天线接收到的时刻的所述电磁波信号来估计所述天线或胶囊型体内装置的位置；以及轨迹计算单元，其按照针对由所述估计单元估计出的相互不同时刻的位置被估计出多个的情况而设定的条件，计算所述胶囊型体内装置的移动轨迹。
2. 根据权利要求1所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述估计 单元在估计所述天线的位置的同时估计所述天线的方向，将由所述估计 单元估计出的位置和方向的估计值与实际检测的检测值进行比较，校正 所述估计单元估计出的位置和方向的估计值，使得根据该比较的值计算 出的所述位置和方向的更新值为规定值以下。
3. 根据权利要求1所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元将按时间在邻接的2个时刻分别估计出的2个位置间的距离为 规定值以下作为所述条件，来计算所述轨迹。
4. 根据权利要求1所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元将按时间在最初的时刻估计出的起点位置与在最终的时刻估计出的终点位置之间，对在起点与终点之间估计出的各位置进行连接的多 个路径中为规定值以下作为所述条件，来计算所述轨迹。
5. 根据权利要求l所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元将插入有所述胶囊型医疗装置的所述生物体分割为多个小区域，将按时间在邻接的2个时刻分别估计出的2个位置是否处于邻接关 系的小区域内作为所述条件，来计算所述轨迹。
6. 根据权利要求4所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹计算单元计算对在所述起点和终点之间估计出的各位置进行连接的多个 路径的长度为最小的路径并将其作为所述轨迹。
7. 根据权利要求4所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元计算对在所述起点和终点之间估计出的各位置进行连接的多个路径内包含的所估计的位置为最大的路径并将其作为所述轨迹。
8. 根据权利要求1所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元针对按时间邻接地估计出的2个位置，定义包含所述2个位置 间的距离信息和在估计2个位置时获得的估计信息的评价函数，将该评 价函数的值为规定值以下作为所述条件，计算所述轨迹。
9. 根据权利要求l所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述轨迹 计算单元具有判定单元，其按照所述条件判定在时间上邻接的2个时 刻分别估计出的2个位置是否为处于成为所述轨迹的侯选的连接关系的 位置；以及计算单元，其通过使用被判定为处于所述连接关系的位置的 信息调查连接关系的路径，来计算所述轨迹。
10. 根据权利要求1所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
11. 根据权利要求2所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
12. 根据权利要求3所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
13. 根据权利要求4所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
14. 根据权利要求5所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
15. 根据权利要求6所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
16. 根据权利要求7所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
17. 根据权利要求8所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
18.根据权利要求9所述的胶囊型医疗装置，其特征在于，所述胶 囊型体内装置具有用于拍摄所述生物体内的被摄体的摄像单元。
全文摘要
本发明使用多根天线来估计内置于在体内移动的胶囊型内窥镜(3)中的天线的位置，在邻接的时刻估计出的2个位置(Pti、P(t-1)j)的距离(dij)是规定值以内的情况下，使这些位置信息相关联，作为连接信息存储在存储器内。之后，根据存储在存储器内的连接信息进行路径检索，进行计算轨迹的处理。
文档编号A61B5/07GK101426413SQ20078001384
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月17日 优先权日2006年4月19日
发明者野波徹绪, 长谷川润 申请人:奥林巴斯医疗株式会社