專利名稱:位置檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及位置檢測系統(tǒng)。
技術(shù)背景醫(yī)療裝置中的膠囊型醫(yī)療裝置是被吞入到被檢測者等的被檢測體中 并通過體腔管路內(nèi),可進行在目標(biāo)位置的體腔管路內(nèi)的圖像取得的吞入 型醫(yī)療裝置。上述膠囊型醫(yī)療裝置構(gòu)成為具有可進行上述醫(yī)療行為的例如可進行圖像取得的CCD (Charge Coupled Device:電荷耦合裝置)等 的攝像元件,在體腔管路內(nèi)的目標(biāo)部位進行圖像取得。然而,上述膠囊型醫(yī)療裝置如果不在體腔管路內(nèi)進行感應(yīng)就不能到 達目標(biāo)部位,為了進行感應(yīng),有必要檢測膠囊型醫(yī)療裝置在體腔管路內(nèi) 的哪個位置。因此,提出了一種檢測被感應(yīng)到不能目視確認(rèn)位置的部位(體腔管 路內(nèi)等)的膠囊型醫(yī)療裝置等的位置的技術(shù)(例如,參照專利文獻l)。 專利文獻l:國際公開第2004/014225號小冊子 專利文獻2:美國特許第7026927號說明書在上述專利文獻1中,公開了一種使用膠囊型醫(yī)療裝置和檢測裝置 的膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測技術(shù),該膠囊型醫(yī)療裝置搭載有包含與交 流電源連接的LC共振電路的磁場產(chǎn)生電路,該檢測裝置配置在膠囊型醫(yī) 療裝置的外部,并檢測從磁場產(chǎn)生電路產(chǎn)生的磁場。根據(jù)該技術(shù),磁場 產(chǎn)生電路可根據(jù)由交流電源提供的交流功率,向外部產(chǎn)生磁場。然后, 檢測裝置檢測該磁場,從而可檢測膠囊型醫(yī)療裝置的位置。然而,在上述的位置檢測技術(shù)中,在膠囊型醫(yī)療裝置內(nèi)搭載有具有 與交流電源連接的LC共振電路的磁場產(chǎn)生電路。因此,難以使膠囊型醫(yī) 療裝置小型化,具有難以實現(xiàn)被檢測者等容易吞入的尺寸的膠囊型醫(yī)療裝置的問題。另一方面,在使膠囊型醫(yī)療裝置小型化時,上述交流電源 也小型化,因而可提供給磁場產(chǎn)生電路的功率受到限制。于是,從磁場 產(chǎn)生電路產(chǎn)生的磁場的強度減弱,具有膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測變得 困難的問題。并且,由于交流電源的壽命縮短,因而具有膠囊型醫(yī)療裝 置的壽命也縮短的問題。并且,還公知有這樣的膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測技術(shù),該技術(shù)使 用膠囊型醫(yī)療裝置,其內(nèi)置有僅由磁感應(yīng)線圈和電容器構(gòu)成的LC共振 電路;驅(qū)動線圈,其配置在體外并使磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;以及 多個磁場傳感器,其配置在外部并檢測感應(yīng)磁場。根據(jù)該技術(shù),首先,LC共振電路的磁感應(yīng)線圈借助由驅(qū)動線圈所感 應(yīng)的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)磁場。然后,通過檢測磁場傳感器產(chǎn)生的感應(yīng) 磁場,可檢測膠囊型醫(yī)療裝置的位置。即,根據(jù)該技術(shù),由于不用在膠 囊型醫(yī)療裝置內(nèi)搭載交流電源即可檢測膠囊型醫(yī)療裝置的位置,因而可 容易使膠囊型醫(yī)療裝置小型化,并可實現(xiàn)位置檢測的簡化和壽命延長。此時,驅(qū)動線圈使具有LC共振電路的共振頻率前后不同的2個頻 率的交變磁場作用于LC共振電路。然而,在上述的位置檢測技術(shù)中,由于磁場傳感器同時檢測驅(qū)動線 圈產(chǎn)生的驅(qū)動磁場和磁感應(yīng)線圈形成的感應(yīng)磁場,因而在該狀態(tài)下感應(yīng) 磁場被嵌在驅(qū)動磁場中,膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測變得困難。另一方面,公知的是,由于從同時檢測出的驅(qū)動磁場和感應(yīng)磁場中 僅去除驅(qū)動磁場,因而在磁感應(yīng)線圈不在檢測范圍內(nèi)的狀態(tài)下僅預(yù)先測 定(校準(zhǔn)測定)驅(qū)動線圈的驅(qū)動磁場,并從同時檢測出的驅(qū)動磁場和感 應(yīng)磁場中對所測定的驅(qū)動磁場進行差分,從而可算出感應(yīng)磁場。另外,進行校準(zhǔn)測定的驅(qū)動磁場的頻率需要與在進行膠囊型醫(yī)療裝 置的位置檢測時所使用的驅(qū)動磁場的頻率相同。然而,在上述方法中,在膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測前,有必要對 必定使用的驅(qū)動磁場進行校準(zhǔn)測定,具有位置檢測麻煩的問題。并且,驅(qū)動磁場的頻率是根據(jù)LC共振電路的共振頻率而決定的。 該共振頻率受到構(gòu)成LC共振電路的磁感應(yīng)線圈和電容器的特性變動的影響。即,當(dāng)膠囊型醫(yī)療裝置的個體不同時,搭載在其上的LC共振電路 的共振頻率不同,有必要按各個膠囊型醫(yī)療裝置進行驅(qū)動磁場的校準(zhǔn)測 定。因此,具有在決定使用哪個膠囊型醫(yī)療裝置之前不能進行校準(zhǔn)測定 的問題。或者,有必要針對有可能使用于膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測中 的所有驅(qū)動磁場的頻率進行校準(zhǔn)測定,具有膠囊型醫(yī)療裝置的位置檢測 費時間的問題。并且,在進行了校準(zhǔn)測定之后,必須預(yù)先將驅(qū)動線圈和磁場傳感器 之間的位置關(guān)系固定,當(dāng)驅(qū)動線圈和磁場傳感器之間的位置關(guān)系變化時, 具有不能進行膠囊型醫(yī)療裝置等的位置檢測的問題。針對這些問題,提出了一種設(shè)置兩種期間、即對驅(qū)動線圈進行驅(qū)動的期間和停止驅(qū)動線圈的驅(qū)動的期間的技術(shù)(例如,參照專利文獻2)。在專利文獻2中公開了這樣的技術(shù),即在對驅(qū)動線圈進行驅(qū)動的期間 使磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場,之后停止驅(qū)動線圈的驅(qū)動,從而僅檢測來 自磁感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場,不經(jīng)過校準(zhǔn)測定就檢測位置。根據(jù)該技術(shù), 當(dāng)停止驅(qū)動線圈的驅(qū)動時,驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場消失。另一方面,即使 停止驅(qū)動線圈的驅(qū)動,也能暫時維持磁感應(yīng)線圈的感應(yīng)地場。然后,磁 場傳感器檢測該磁場,從而可檢測磁感應(yīng)線圈的位置。然而,在上述的通過停止驅(qū)動線圈的驅(qū)動來檢測位置的技術(shù)中,由 于僅在驅(qū)動線圈的驅(qū)動停止期間才能檢測位置,因而具有每隔一定時間 位置檢測次數(shù)減少的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的,其目的是提供一種位置檢測 系統(tǒng),可以不用事先進行校準(zhǔn)測定即而可削減位置等的檢測時間,并且 不會減少位置檢測次數(shù)。另外,本發(fā)明的目的是還提供一種位置檢測系 統(tǒng),即使驅(qū)動線圈和磁場傳感器之間的位置關(guān)系變化也能迸行膠囊型醫(yī) 療裝置等的位置檢測。為了達到上述目的,本發(fā)明提供了以下裝置。本發(fā)明提供了一種位置檢測系統(tǒng),該位置檢測系統(tǒng)具有設(shè)備,其 搭載有磁感應(yīng)線圈;驅(qū)動線圈,其產(chǎn)生交變磁場;多個磁場傳感器,其 配置在所述設(shè)備的工作范圍的外部,并檢測所述磁感應(yīng)線圈受到所述交 變磁場而產(chǎn)生的感應(yīng)磁場;頻率決定部,其求出基于所述磁感應(yīng)線圈的 共振頻率的位置計算用頻率;振幅分量檢測單元,其在所述位置計算用 頻率處,根據(jù)所述多個磁場傳感器的輸出,檢測與所述交變磁場大致正 交的振幅分量和相位與所述交變磁場大致相同的振幅分量中的至少一 方;以及位置分析單元,其根據(jù)所述振幅分量計算所述設(shè)備的位置和方 向中的至少一方。根據(jù)本發(fā)明,振幅分量撿測單元根據(jù)從多個磁場傳感器得到的磁場 傳感器的輸出,檢測在與交變磁場大致正交的相位或相同相位處的振幅 分量,位置分析單元可根據(jù)振幅分量計算設(shè)備的位置和方向中的至少一 方。即,振幅分量檢測單元不用停止驅(qū)動線圈,即可從受到來自驅(qū)動線 圈和磁感應(yīng)線圈的磁場的磁場傳感器的輸出中分離出僅包含設(shè)備的位置 和方向所涉及的信息而不包含驅(qū)動線圈的位置和方向所涉及的信息的振 幅分量,因而不用測定(校準(zhǔn)測定)在僅使上述交變磁場作用于多個磁 場傳感器時的多個磁場傳感器的輸出,并且每隔一定時間的位置檢測次 數(shù)不會減少,可計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。由于磁感應(yīng)線圈利用上述交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)磁場,因而無需向磁感 應(yīng)線圈附加電源。因此,可減少搭載在設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)成要素數(shù)量。并且, 由于產(chǎn)生在設(shè)備的位置檢測中所使用的磁場,因而不使用搭載在其內(nèi)部 的電源等,所以設(shè)備壽命不會受到該電源等的壽命影響。利用振幅分量檢測單元,從磁場傳感器的輸出中檢測相位與交變磁 場相同的振幅分量,位置分析單元可根據(jù)該振幅分量計算設(shè)備的位置等。在上述發(fā)明中,期望的是,所述頻率決定部通過預(yù)先取得所述共振 頻率的信息來決定所述位置計算用頻率。根據(jù)本發(fā)明,由于位置計算用頻率決定部預(yù)先取得共振頻率,因而 無需在包含位置計算用頻率在內(nèi)的頻帶內(nèi)使交變磁場的頻率擺動,可縮 短為計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方所需要的時間。在上述發(fā)明中,期望的是,所述頻率決定部檢測所述共振頻率的變 化,并根據(jù)該變化決定所述位置計算用頻率。根據(jù)本發(fā)明,由于位置計算用頻率決定部可檢測磁感應(yīng)線圈的共振 頻率的變化,因而能將共振頻率和位置計算用頻率之間的關(guān)系始終保持 恒定。例如,即使在由于磁感應(yīng)線圈的溫度變化而使共振頻率變化的情 況下,位置計算用頻率決定部也能檢測共振頻率的變化,因而總是能在 共振頻率處計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。在上述發(fā)明中,期望的是,所述振幅分量檢測單元在根據(jù)使用傅里 葉變換而檢測出的所述振幅分量重復(fù)計算所述設(shè)備的位置和方向中的至 少一方時,使所述傅里葉變換的開始定時與所述驅(qū)動線圈產(chǎn)生的所述交 變磁場的相位之間的偏差為恒定來進行所述傅里葉變換。根據(jù)本發(fā)明,由于振幅分量檢測單元中的振幅分量檢測是使用傅里 葉變換,從而可更迅速且準(zhǔn)確地檢測振幅分量。并且,通過將傅里葉變換的開始定時與上述交變磁場的相位之間的 相對關(guān)系保持恒定,可抑制上述位置和方向中的至少一方在計算中的偏 差。在上述發(fā)明中,期望的是,所述驅(qū)動線圈和所述磁場傳感器分開構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明,由于驅(qū)動線圈和磁場傳感器分開構(gòu)成,因而可使驅(qū)動 線圈和磁場傳感器分別移動。在上述發(fā)明中,期望的是,多個所述磁場傳感器配置成一體。根據(jù)本發(fā)明,由于多個磁場傳感器配置成一體,因而各磁場傳感器 的相對位置關(guān)系是固定的。在上述發(fā)明中,期望的是,該位置檢測系統(tǒng)具有驅(qū)動線圈驅(qū)動器, 該驅(qū)動線圈驅(qū)動器根據(jù)所述驅(qū)動線圈和所述磁感應(yīng)線圈之間的相對位 置,使所述驅(qū)動線圈產(chǎn)生的所述交變磁場的方向和強度中的至少一方變 化。根據(jù)本發(fā)明,由于驅(qū)動線圈驅(qū)動器根據(jù)驅(qū)動線圈和磁感應(yīng)線圈之間 的相對位置,使驅(qū)動線圈產(chǎn)生的交變磁場的方向和強度中的至少一方變化,因而可從磁感應(yīng)線圈可靠地產(chǎn)生感應(yīng)磁場。艮P,可防止驅(qū)動線圈產(chǎn)生的交變磁場的方向和磁感應(yīng)線圈的方向之 間的相對關(guān)系成為難以從磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場的相對關(guān)系。在上述發(fā)明中,期望的是,所述驅(qū)動線圈和所述磁場傳感器被固定 在配置于所述工作范圍內(nèi)的被檢測者上。根據(jù)本發(fā)明,由于驅(qū)動線圈和磁場傳感器被固定在被檢測者上,因 而例如即使被檢測者移動,也能連續(xù)檢測設(shè)備的位置和方向中的至少一 方。在上述發(fā)明中,期望的是,在同時使用的多個所述設(shè)備中,搭載在 各個所述設(shè)備上的所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率被設(shè)定成不同。根據(jù)本發(fā)明,由于具有多個設(shè)備,并且搭載在各個設(shè)備上的磁感應(yīng) 線圈中的共振頻率不同,因而可同時檢測多個設(shè)備的位置和方向。本發(fā)明提供一種感應(yīng)系統(tǒng),該感應(yīng)系統(tǒng)具有上述本發(fā)明的位置檢 測系統(tǒng);感應(yīng)用磁鐵,其搭載在所述設(shè)備上;感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元,其 產(chǎn)生作用于所述感應(yīng)用磁鐵的感應(yīng)用磁場;以及感應(yīng)用磁場方向控制單 元,其控制所述感應(yīng)用磁場的方向。根據(jù)本發(fā)明,可利用本發(fā)明的位置檢測系統(tǒng)求出設(shè)備的位置等,并 可利用感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元和感應(yīng)用磁場方向控制單元將設(shè)備感應(yīng)到規(guī) 定位置。在上述發(fā)明中,期望的是,所述感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元具有在相互正 交的方向上對置配置的3對電磁鐵,在所述電磁鐵的內(nèi)側(cè)設(shè)置有可配置 被檢測者的空間,并且在可配置所述被檢測者的空間周圍配置有所述驅(qū) 動線圈和所述磁場傳感器。根據(jù)本發(fā)明,被投入到被檢測者內(nèi)的設(shè)備隨著其位置被檢測而被感 應(yīng)到規(guī)定位置。在上述發(fā)明中,期望的是,在所述設(shè)備的外面配備有螺旋部,該螺 旋部將所述設(shè)備的繞長軸的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換成長軸方向的推進力。根據(jù)本發(fā)明,設(shè)備繞其長軸軸線旋轉(zhuǎn),通過螺旋部的工作朝長軸方 向行進。在上述發(fā)明中,期望的是,所述設(shè)備是膠囊型醫(yī)療裝置。 根據(jù)本發(fā)明,由于設(shè)備是膠囊型醫(yī)療裝置,因而可將設(shè)備投入到被 檢測者的體內(nèi),并在體內(nèi)進行醫(yī)療行為。本發(fā)明提供了一種位置檢測系統(tǒng),該位置檢測系統(tǒng)具有設(shè)備,其 搭載有磁感應(yīng)線圈;驅(qū)動線圈,其產(chǎn)生交變磁場;多個磁場傳感器,其 檢測所述磁感應(yīng)線圈受到所述交變磁場而產(chǎn)生的感應(yīng)磁場;頻率決定部, 其求出基于所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的位置計算用頻率;測定基準(zhǔn)值 計算單元,其根據(jù)在偏離所述位置計算用頻率的第2頻率處施加了所述交變磁場和所述感應(yīng)磁場時的所述磁場傳感器的輸出,求出在所述位置 計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值;以及位置分析單元,其根據(jù)在所述位置計 算用頻率處施加了所述交變磁場和所述感應(yīng)磁場時的所述磁場傳感器的 輸出與所述測定基準(zhǔn)值之差,計算所述設(shè)備的位置和方向中的至少一方。根據(jù)本發(fā)明,測定基準(zhǔn)值計算單元根據(jù)在位置計算用頻率和第2頻 率處的磁場傳感器的輸出值,求出在位置計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值, 位置分析單元可根據(jù)在交變磁場和感應(yīng)磁場作用于磁場傳感器時的磁場 傳感器輸出值和測定基準(zhǔn)值之差,計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。 即,通過求出在位置計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值,可從在交變磁場和感 應(yīng)磁場作用于磁場傳感器時的磁場傳感器輸出值中提取感應(yīng)磁場所涉及 的輸出值,可計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。因此,不用測定(校準(zhǔn)測定)在僅使上述交變磁場作用于多個磁場 傳感器時的多個磁場傳感器的輸出,即可計算設(shè)備的位置和方向中的至 少一方,可進行設(shè)備的位置檢測。由于磁感應(yīng)線圈利用上述交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)磁場,因而無需向磁感 應(yīng)線圈附加電源。因此,可減少搭載在設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)成要素數(shù)量。并且, 由于產(chǎn)生在設(shè)備的位置檢測中所使用的磁場,因而不使用搭載在其內(nèi)部 的電源等,所以設(shè)備壽命不會受到該電源等的壽命影響。在上述發(fā)明中,期望的是,所述位置計算用頻率是不同的2個頻率。根據(jù)本發(fā)明,由于第1頻率是頻率不同的2個位置計算用頻率,因 而通過使用在該2個位置計算用頻率處的包含振幅分量的磁場傳感器的輸出值,與使用在1個頻率處的輸出值的情況相比較,可消除測定值的 誤差,可提高所計算的設(shè)備位置等的精度。在上述發(fā)明中,期望的是,所述位置計算用頻率決定部通過預(yù)先取 得所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的信息來決定所述位置計算用頻率。根據(jù)本發(fā)明,由于位置計算用頻率決定部預(yù)先取得共振頻率,因而 可容易決定位置計算用頻率。在上述發(fā)明中,期望的是,所述位置計算用頻率決定部檢測所述磁 感應(yīng)線圈的共振頻率的變化,并根據(jù)該變化決定所述位置計算用頻率。根據(jù)本發(fā)明,由于位置計算用頻率決定部可檢測磁感應(yīng)線圈的共振 頻率的變化,因而總是能將共振頻率和位置計算用頻率之間的關(guān)系保持 恒定。在上述發(fā)明中,期望的是,所述驅(qū)動線圈和所述磁場傳感器分開構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明,由于驅(qū)動線圈和磁場傳感器分幵構(gòu)成,因而可使驅(qū)動 線圈和磁場傳感器分別移動。在上述發(fā)明中,期望的是,多個所述磁場傳感器配置成一體。根據(jù)本發(fā)明,由于多個磁場傳感器配置成一體,因而各磁場傳感器 的相對位置關(guān)系是固定的。在上述發(fā)明中,期望的是,在同時使用的多個所述設(shè)備中,搭載在 各個所述設(shè)備上的所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率被設(shè)定成不同。根據(jù)本發(fā)明,由于具有多個設(shè)備,并且搭載在各個設(shè)備上的磁感應(yīng) 線圈中的共振頻率不同,因而可同時檢測多個設(shè)備的位置和方向。在上述發(fā)明中,期望的是,所述設(shè)備是膠囊型醫(yī)療裝置。根據(jù)本發(fā)明,由于設(shè)備是膠囊型醫(yī)療裝置,因而可將設(shè)備投入到被檢測者的體內(nèi),并在體內(nèi)進行醫(yī)療行為。根據(jù)本發(fā)明的第1位置檢測系統(tǒng),振幅分量檢測單元檢測振幅分量, 位置分析單元可根據(jù)該振幅分量計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。因此,取得這樣的效果,即不用測定(校準(zhǔn)測定)在僅使上述交變磁 場作用于多個磁場傳感器時的多個磁場傳感器的輸出,即可計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方,可削減位置等的檢測時間。根據(jù)本發(fā)明的第2位置檢測系統(tǒng),測定基準(zhǔn)值計算單元求出在位置 計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值,位置分析單元可根據(jù)在交變磁場和感應(yīng)磁 場作用于磁場傳感器時的磁場傳感器輸出值和測定基準(zhǔn)值之差,計算設(shè) 備的位置和方向中的至少一方。因此,取得這樣的效果,即不用測定 (校準(zhǔn)測定)在僅使上述交變磁場作用于多個磁場傳感器時的多個磁場 傳感器的輸出,即可計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方,可削減位置 等的檢測時間。
圖1是說明本發(fā)明的第1實施方式所涉及的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié) 構(gòu)的示意圖。圖2是示出圖1的位置檢測系統(tǒng)的外觀的立體圖。圖3是示出圖1的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的剖面的示意圖。圖4是示出圖1的讀出線圈接收電路的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是示出圖1的膠囊型內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是說明圖1的位置檢測裝置的概略的框圖。圖7是示出通過圖6的振幅分量檢測部所分離的交流電壓的實部和 虛部之間的關(guān)系的圖。圖8是示出圖7中的驅(qū)動線圈、LC共振電路以及讀出線圈之間的相 對位置關(guān)系的圖。圖9是示出圖7中的驅(qū)動線圈、LC共振電路以及讀出線圈之間的相 對位置關(guān)系的圖。圖IO是示出圖7中的驅(qū)動線圈、LC共振電路以及讀出線圈之間的 相對位置關(guān)系的圖。圖11是示出本發(fā)明的第2實施方式中的位置檢測系統(tǒng)的概略的框線圖。圖12是說明具有圖11的驅(qū)動線圈的驅(qū)動線圈單元和讀出線圈的位 置關(guān)系的圖。圖13是說明圖12的驅(qū)動線圈單元的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖14是說明驅(qū)動線圈和讀出線圈的其他配置例的圖。圖15是示出本發(fā)明的第3實施方式中的位置檢測系統(tǒng)的概略的框圖。圖16是說明圖15的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖H是說明圖15的磁感應(yīng)裝置的示意圖。圖18A是說明圖15的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖18B是說明圖15的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖18C是說明圖15的膠囊型內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的圖。圖19是示出本發(fā)明的第4實施方式中的位置檢測系統(tǒng)的概略的框圖。圖20是說明圖19的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖21是說明本發(fā)明的第5實施方式所涉及的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié) 構(gòu)的圖。圖22是說明圖21的位置檢測裝置內(nèi)的結(jié)構(gòu)的框線圖。圖23是示出從圖21的讀出線圈輸出的交流電壓的頻率特性的圖。圖24是示出在僅交變磁場作用于圖21的讀出線圈的情況下的讀出線圈的交流電壓頻率特性的圖。圖25是示出在僅感應(yīng)磁場作用于圖21的讀出線圈的情況下的讀出線圈的交流電壓頻率特性的圖。圖26是說明第5實施方式的變形例所涉及的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖27是說明圖26的讀出線圈接收電路的電路結(jié)構(gòu)的圖。 圖28是說明圖26的位置檢測裝置的概略的框圖。 標(biāo)號說明10、 110、 210、 310、 410、 510:位置檢測系統(tǒng);20:膠囊型內(nèi)窺鏡 (設(shè)備、膠囊型醫(yī)療裝置);50:位置檢測裝置(振幅分量檢測單元、位 置分析單元);50A:振幅分量檢測部(振幅分量檢測單元);50B:位置 計算用頻率決定部(位置計算用頻率決定單元);50C:位置分析部(位置分析單元);51:驅(qū)動線圈;52:讀出線圈(磁場傳感器);150、 250: 位置檢測裝置(振幅分量檢測單元、位置計算用頻率決定單元、位置分 析單元、驅(qū)動線圈驅(qū)動器);450、 550 (振幅分量檢測單元、位置計算用 頻率決定單元、位置分析單元);451:位置計算用頻率決定部;452:基 準(zhǔn)值計算用頻率決定部(基準(zhǔn)值計算用頻率決定單元);453:測定基準(zhǔn) 值計算部(測定基準(zhǔn)值計算單元);454:位置分析部(位置分析單元); 250:位置檢測裝置(感應(yīng)用磁場方向控制單元);701、 702、 703、 704、 705:電磁鐵(感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元);fH、 fl:位置計算用頻率;f 1:基 準(zhǔn)值計算用頻率(第2頻率)。
具體實施方式
〔第1實施方式〕以下,參照圖1至圖IO說明本發(fā)明的第1實施方式所涉及的位置檢 測系統(tǒng)。圖1是說明本實施方式所涉及的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意 圖。圖2是示出圖1的位置檢測系統(tǒng)的外觀的立體圖。如圖1和圖2所示,位置檢測系統(tǒng)10大致由以下構(gòu)成,即膠囊型 內(nèi)窺鏡(設(shè)備、膠囊型醫(yī)療裝置)20,其是從被檢測者1的口部或肛門 被投入到體腔內(nèi)的膠囊型醫(yī)療裝置,對體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面進行光學(xué)攝 像并無線發(fā)送圖像信號;以及位置檢測裝置(振幅分量檢測單元、位置 分析單元)50,其檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置。另外,膠囊型醫(yī)療裝置 不限于上述的膠囊型內(nèi)窺鏡,也可以是在體腔內(nèi)的規(guī)定位置散布藥劑、 或者取得體液等的采樣或生物體信息的膠囊型醫(yī)療裝置等。如圖1所示,位置檢測裝置50與以下電連接,即使膠囊型內(nèi)窺鏡 20內(nèi)的后述磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場的驅(qū)動線圈51,以及檢測由磁感應(yīng) 線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的讀出線圈(磁場傳感器)52等。位置檢測裝置50 根據(jù)由讀出線圈52所檢測的感應(yīng)磁場來運算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置, 并控制由驅(qū)動線圈51形成的交變磁場。并且,在位置檢測裝置50內(nèi)設(shè)置有振幅分量檢測部(振幅分量檢測單元)50A,其通過將與從讀出線圈52輸出的交流電壓(磁場傳感器 的輸出)大致正交的振幅分量即交流電壓的虛部、以及相位大致相同的 振幅分量即交流電壓的實部中的至少一方分離來檢測振幅分量;位置計 算用頻率決定部(位置計算用頻率決定單元)50B,其決定膠囊型內(nèi)窺鏡 20的位置計算用頻率;以及位置分析部(位置分析單元)50C,其根據(jù) 振幅分量計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置和方向中的至少一方。在從位置檢測裝置50到驅(qū)動線圈51之間配置有正弦波產(chǎn)生電路 53,其根據(jù)來自位置檢測裝置50的輸出而產(chǎn)生交流電流;驅(qū)動線圈驅(qū)動 器54,其根據(jù)來自位置檢測裝置50的輸出將從正弦波產(chǎn)生電路53輸入 的交流電流放大;以及驅(qū)動線圈選擇器55,其根據(jù)來自位置檢測裝置50 的輸出將交流電流提供給所選擇的驅(qū)動線圈51。在從讀出線圈52到位置檢測裝置50之間配置有讀出線圈選擇器56 和讀出線圈接收電路57。這里,讀出線圈選擇器56根據(jù)來自位置檢測裝 置50的輸出,選擇從多個讀出線圈52中的特定讀出線圈52輸出的、包 含膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置信息等在內(nèi)的交流電流。并且,讀出線圈接收 電路57從通過了讀出線圈選擇器56的上述交流電流中提取交流電壓的 振幅值,并將其輸出到位置檢測裝置50。圖3是示出圖1的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的剖面的示意圖。這里,如圖1和圖3所示,驅(qū)動線圈51傾斜配置在內(nèi)部躺有被檢測 者1的大致長方體形狀的工作空間的上方(Z軸的正方向側(cè))的四角。并 且,驅(qū)動線圈51形成為大致三角形狀的線圈。這樣,通過將驅(qū)動線圈51 配置在上方,可防止驅(qū)動線圈51和被檢測者1之間的干擾。另外,驅(qū)動線圈51可以是上述那樣的大致三角形狀的線圈,也可以 使用圓形狀等各種形狀的線圈。并且,讀出線圈52形成為空芯線圈,并通過膠囊型內(nèi)窺鏡20的工 作空間由配置在與驅(qū)動線圈51對置的位置上和在Y軸方向相互對置的位 置上的、3個平面形狀的線圈支撐部58支撐。在1個線圈支撐部58上以 矩陣狀配置有9個讀出線圈52,整個位置檢測裝置50具有27個讀出線 圈52。圖4是示出圖1的讀出線圈接收電路57的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。 如圖4所示,讀出線圈接收電路57由以下構(gòu)成,即帶通濾波器 (BPF) 61,其去除包含所輸入的膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置信息在內(nèi)的交 流電壓內(nèi)所包含的高頻分量和低頻分量;放大器(AMP) 62,其將去除 了高頻分量和低頻分量后的上述交流電壓放大;A/D轉(zhuǎn)換器64,其將上 述交流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;以及存儲器65,其暫時存儲數(shù)字化后的振 幅值。帶通濾波器61分別配置在從讀出線圈52延伸出的一對布線66A上, 從帶通濾波器61輸出的上述交流電壓被輸入到一個放大器62。存儲器 65暫時存儲從9個讀出線圈52得到的振幅值,并將所存儲的振幅值輸出 到位置檢測裝置50。另外,所檢測的交流電壓的波形相對于附加給驅(qū)動線圈51的波形的 相位根據(jù)膠囊型內(nèi)窺鏡20內(nèi)的后述磁感應(yīng)線圈42的有無和位置而變化。 該相位變化也可以利用鎖定放大器等來檢測。圖5是示出圖1的膠囊型內(nèi)窺鏡20的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖5所示,膠囊型內(nèi)窺鏡20大致由以下構(gòu)成,即外包裝21, 在其內(nèi)部收納各種設(shè)備;攝像部30,其拍攝被檢測者的體腔內(nèi)管路的內(nèi) 壁面;電池39,其驅(qū)動攝像部30;以及感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40,其通過所述 的驅(qū)動線圈51產(chǎn)生感應(yīng)磁場。外包裝21由以下形成,g卩以膠囊型內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸(長軸)R 為中心軸的使紅外線透射的圓筒形狀的膠囊主體(以下簡稱為主體)22, 覆蓋主體22的前端的透明且半球形狀的前端部23,以及覆蓋主體的后端 的半球形狀的后端部24,外包裝21形成以水密封結(jié)構(gòu)來密閉的膠囊容器。攝像部30大致由以下構(gòu)成,即基板36A,其配置成大致垂直于旋 轉(zhuǎn)軸R;圖像傳感器31,其配置在基板36A的前端部23側(cè)的面上;透 鏡組32,其使被檢測者的體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面的圖像在圖像傳感器31上 成像;LED (Light Emitting Diode:發(fā)光二極管)33,其對體腔內(nèi)管路的 內(nèi)壁面進行照明;信號處理部34,其配置在基板36A的后端部24側(cè)的 面上;以及無線元件35,其將圖像信號發(fā)送到圖像顯示裝置80。信號處理部34經(jīng)由基板36A、 36B、 36C、 36D以及撓性基板37A、 37B、 37C與電池39電連接,并經(jīng)由基板36A與圖像傳感器31電連接, 還經(jīng)由基板36A、撓性基板37A和支撐部件38與LED 33電連接。并且, 信號處理部34將圖像傳感器31所取得的圖像信號壓縮并暫時存儲,將 壓縮后的圖像信號從無線元件35發(fā)送到外部,并根據(jù)來自后述的開關(guān)部 46的信號控制圖像傳感器31和LED 33的接通斷開。圖像傳感器31將經(jīng)由前端部23和透鏡組32所成像的圖像轉(zhuǎn)換成電 信號(圖像信號)并輸出到信號處理部34。作為該圖像傳感器31,例如 可使用CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補型金屬 氧化物半導(dǎo)體)和CCD。并且,在比基板36A更靠前端部23側(cè)配置的支撐部件38上,以旋 轉(zhuǎn)軸R為中心在周向隔開間隔地配置有多個LED 33。在信號處理部34的后端部24側(cè),在基板36B上配置有幵關(guān)部46。 在開關(guān)部46的后端部24側(cè),由基板36C、 36D夾持著配置有電池39。 在電池39的后端部24側(cè),在基板36D上配置有無線元件35。開關(guān)部46具有紅外線傳感器47,開關(guān)部46經(jīng)由基板36A、 36B和 撓性基板37A與信號處理部34電連接,并經(jīng)由基板36B、 36C、 36D和 撓性基板37B、 37C與電池39電連接。并且,以旋轉(zhuǎn)軸R為中心在周向上等間隔地配置有多個開關(guān)部46, 并且開關(guān)部46配置成使紅外線傳感器47在直徑方向上面向外側(cè)。在本 實施方式中,對配置有4個開關(guān)部46的例子作了說明,然而開關(guān)部46 的數(shù)量不限于4個,其個數(shù)可以是若干個。在無線元件35的后端部24側(cè)配置有感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40。感應(yīng)磁場 產(chǎn)生部40具有由鐵氧體形成的芯部件41,其形成為中心軸與旋轉(zhuǎn)軸R 大致一致的圓柱形狀;磁感應(yīng)線圈42,其配置在芯部件41的外周部;以 及電容器(未作圖示),其與磁感應(yīng)線圈42電連接。這里,磁感應(yīng)線圈 42和電容器形成LC共振電路(電路)43。另外,芯部件41除了上述的鐵氧體以外,還可以使用鐵、坡莫合金、 鎳等材質(zhì)。下面,說明具有上述結(jié)構(gòu)的位置檢測系統(tǒng)10的作用。首先,說明位置檢測系統(tǒng)10的作用概要。如圖1和圖2所示,膠囊型內(nèi)窺鏡20從橫躺在位置檢測裝置50中 的被檢測者1的口部或肛門投入到體腔內(nèi)。投入后的膠囊型內(nèi)窺鏡20的 位置由位置檢測裝置50進行檢測。膠囊型內(nèi)窺鏡20在患部附近拍攝體 腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面,并將所拍攝的體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面的數(shù)據(jù)和患部附 近的數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像顯示裝置(未作圖示)。然后,說明作為本實施方式的特征的位置檢測裝置50的作用。在位置檢測裝置50中,如圖1所示,首先,正弦波產(chǎn)生電路53根 據(jù)來自位置檢測裝置50的輸出而產(chǎn)生交流電流,交流電流被輸出到驅(qū)動 線圈驅(qū)動器54。所產(chǎn)生的交流電流的頻率是從數(shù)kHz到100 kHz的范圍 內(nèi)的頻率,且使頻率根據(jù)時間在上述范圍內(nèi)變化(擺動),以便包含后述 的共振頻率。另外,擺動范圍不限于上述范圍,可以是更窄的范圍,也 可以是更寬的范圍,不作特別限定。并且,并不總是進行擺動,可以首先進行擺動來決定測定頻率,之 后將頻率固定為測定頻率來進行測定。由此可提高測定速度。而且,可以周期性地進行擺動來再次決定測定頻率。由此,還能應(yīng)對由溫度特性 引起的共振頻率的變化。交流電流在驅(qū)動線圈驅(qū)動器54中根據(jù)位置檢測裝置50的指示被放 大,并被輸出到驅(qū)動線圈選擇器55。放大后的交流電流被提供給在驅(qū)動 線圈選擇器55中通過位置檢測裝置50所選擇的驅(qū)動線圈51。然后,提 供給驅(qū)動線圈51的交流電流在膠囊型內(nèi)窺鏡20的工作空間內(nèi)形成交變 磁場。由于交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,使感應(yīng)電流流入位于交變磁場內(nèi)的 膠囊型內(nèi)窺鏡20的磁感應(yīng)線圈42內(nèi)。當(dāng)感應(yīng)電流流入磁感應(yīng)線圈42內(nèi) 時,由于感應(yīng)電流形成感應(yīng)磁場。并且,由于磁感應(yīng)線圈42與電容器一起形成LC共振電路43,因而 當(dāng)交變磁場的周期與LC共振電路43的共振頻率一致時,流入LC共振 電路43 (磁感應(yīng)線圈42)內(nèi)的感應(yīng)電流增大,所形成的感應(yīng)磁場也增強。而且,由于在磁感應(yīng)線圈42的中心配置有由介電性鐵氧體形成的芯部件 41,因而感應(yīng)磁場容易集中在芯部件41處,所形成的感應(yīng)磁場變得更強。 并且,介電性鐵氧體可用鐵、鎳、鈷等磁性材料代替,也能使用它們的 合金、鐵氧體等。上述感應(yīng)磁場使讀出線圈52產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,在讀出線圈52內(nèi)產(chǎn) 生包含膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置信息等在內(nèi)的交流電壓(磁信息)。該交 流電壓經(jīng)由讀出線圈選擇器56被輸入到讀出線圈接收電路57,進行數(shù)字 信號化。如圖4所示,輸入到讀出線圈接收電路57的上述交流電壓首先通過 帶通濾波器61去除高頻分量和低頻分量,并由放大器62放大。這樣去 除了不需要分量后的交流電壓由A/D轉(zhuǎn)換器64進行數(shù)字信號化,并被存 儲在存儲器65內(nèi)。存儲器65例如存儲使由正弦波產(chǎn)生電路53產(chǎn)生的正弦波信號在LC 共振電路43的共振頻率附近擺動的與1周期對應(yīng)的振幅值,并匯總1周 期的振幅值輸出到位置檢測裝置50。圖6是說明圖1的位置檢測裝置50的概略的框圖。如圖6所示,輸入到位置檢測裝置50的交流電壓被輸入到振幅分量 檢測部50A。振幅分量檢測部50A從交變磁場分離出相位與交變磁場相 同的交流電壓的實部和與交變磁場大致正交的交流電壓的虛部。分離出 的交流電壓的虛部和實部中的至少一方從振幅分量檢測部50A被輸入到 位置計算用頻率決定部50B和位置分析部50C。振幅分量檢測部50A中的交變磁場的實部和虛部的分離可使用傅里 葉變換。該傅里葉變換的開始定時被控制成與驅(qū)動線圈51產(chǎn)生的交變磁 場的相位之間的偏差為恒定。通過使用傅里葉變換分離交變磁場的實部 和虛部,可更迅速且準(zhǔn)確地檢測交變磁場的虛部和實部中的至少一方。 并且,通過將傅里葉變換的開始定時與交變磁場的相位之間的相對關(guān)系 保持恒定,可更準(zhǔn)確地檢測交變磁場的虛部和實部中的至少一方。另外,振幅分量檢測部50A可以具有相位檢波器或鎖定放大器中的 至少一方而代替傅里葉變換。由于相位檢波器和鎖定放大器中的至少一方配備在振幅分量檢測部50A內(nèi),因而振幅分量檢測部50A根據(jù)從多個 讀出線圈52所得到的磁場傳感器的輸出,可容易檢測交變磁場的虛部和 實部中的至少一方。圖7是示出通過振幅分量檢測部50A所分離的交流電壓的實部和虛 部之間的關(guān)系的圖。在圖7中,橫軸是交變磁場的頻率,縱軸是流入到 共振電路43內(nèi)的交流電壓的增益變化(dBm)和相位變化(degree)。圖8、圖9和圖10是示出圖7中的驅(qū)動線圈51、 LC共振電路43以 及讀出線圈52之間的相對位置關(guān)系的圖。在圖7中,交流電壓的實部的輸出值曲線R1、 R2、 R3和虛部的輸 出值曲線Iml、 Im2、 Im3分別是當(dāng)驅(qū)動線圈51、 LC共振電路43以及讀 出線圈52之間的相對位置關(guān)系為圖8、圖9和圖10所示的位置關(guān)系時的 實部的輸出值曲線和虛部的輸出值曲線。實部的輸出值曲線R1、 R2、 R3根據(jù)驅(qū)動線圈51及LC共振電路43 與讀出線圈52之間的距離而朝大輸出側(cè)偏移,并在共振頻率附近取極大 值和極小值。這些極大值和極小值之差也根據(jù)驅(qū)動線圈51及LC共振電 路43與讀出線圈52之間的距離而變化。另一方面,虛部的輸出值曲線Iml、 Im2、 Im3和驅(qū)動線圈51及LC 共振電路43與讀出線圈52之間的距離無關(guān),不進行偏移。并且,虛部 的輸出值曲線Iml、 Im2、 Im3在共振頻率處為極小,其振幅根據(jù)驅(qū)動線 圈51及LC共振電路43與讀出線圈52之間的距離而變化。位置計算用頻率決定部50B通過檢測所輸入的交流電壓的虛部的輸 出曲線Iml、 Im2、 Im3的極小值來檢測LC共振電路43中的共振頻率, 并將該共振頻率決定為位置計算用頻率。位置分析部50C檢測從各讀出線圈52所輸入的虛部的輸出值曲線 Iml、 Im2、 Im3在共振頻率處的各振幅值,并根據(jù)所檢測的各振幅值計 算并估計LC共振電路43 (膠囊型內(nèi)窺鏡20)的位置和方向?;蛘?,在位置計算用頻率決定部50B中,可以檢測所輸入的交流電 壓的實部的輸出曲線Rl、 R2、 R3為極大值和極小值的頻率,并將該頻 率決定為位置計算用頻率。在該情況下,位置分析部50C檢測從各讀出線圈52所輸入的實部的輸出值曲線R1、 R2、 R3在位置計算用頻率時的 各振幅值,根據(jù)所檢測的各振幅值計算并估計LC共振電路43 (膠囊型 內(nèi)窺鏡20)的位置和方向。以后,在估計膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的情況下,根據(jù)由上述的位 置計算用頻率決定部50B所決定的位置計算用頻率來估計膠囊型內(nèi)窺鏡 20的位置等。具體地說,將位置計算用頻率的交流電流提供給驅(qū)動線圈 51,使其產(chǎn)生該頻率的交變磁場,從而估計膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等。根據(jù)上述的位置檢測系統(tǒng)10,振幅分量檢測部50A檢測相位與交變 磁場大致正交的振幅分量以及相位與交變磁場大致相等的振幅分量中的 至少一方,位置分析部50C可根據(jù)振幅分量計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置 等。艮P,振幅分量檢測部50A可從接收到由驅(qū)動線圈51和LC共振電路 43所形成的磁場的讀出線圈52的輸出中分離出僅包含膠囊型內(nèi)窺鏡20 的位置等所涉及的信息、而不包含驅(qū)動線圈51的位置等所涉及的信息的 振幅分量,因而不用進行校準(zhǔn)測定,即可計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置和 方向中的至少一方。由于LC共振電路43借助上述交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)磁場,因而無需向 LC共振電路43附加電源。因此,可減少搭載在膠囊型內(nèi)窺鏡20的內(nèi)部 的構(gòu)成要素數(shù)量。并且,由于產(chǎn)生在檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置時所使 用的感應(yīng)磁場,因而不使用搭載在其內(nèi)部的電源等,所以膠囊型內(nèi)窺鏡 20的壽命不受該電源等的壽命影響。另外,如上所述,當(dāng)求取在計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置和方向中的 至少一方時所使用的交變磁場的頻率(位置計算用頻率)時,在求取膠 囊型內(nèi)窺鏡20的位置和方向時的同時,可以使交變磁場的頻率擺動來求 出位置計算用頻率,也可以在測定位置和方向之前預(yù)先求出位置計算用 頻率,或者可以將預(yù)先求出的位置計算用頻率記載在膠囊型內(nèi)窺鏡20等 內(nèi),并使用該記載的位置計算用頻率。這樣,由于位置計算用頻率決定部50B預(yù)先取得共振頻率,因而無 需在包含位置計算用頻率的頻帶內(nèi)使交變磁場的頻率擺動,可縮短設(shè)備的位置和方向中的至少一方的計算所需要的時間。并且,如上所述,當(dāng)針對一個膠囊型內(nèi)窺鏡20決定了使用的位置計 算用頻率時,可以繼續(xù)使用該位置計算用頻率,監(jiān)視LC共振電路43的 共振頻率,并在共振頻率變化的情況下,可以根據(jù)該變化后的共振頻率 決定新的位置計算用頻率。這樣,例如即使在由于磁感應(yīng)線圈42的溫度變化而使共振頻率變化 的情況下,位置計算用頻率決定部50B也能檢測共振頻率的變化,因而 總是能在共振頻率處計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。因此,可維 持所計算的設(shè)備的位置和方向的精度。
〔第2實施方式)下面,參照圖ll至圖13說明本發(fā)明的第2實施方式。本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,然而 與第l實施方式不同的是位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)。因此,在本實施方式中, 使用圖11至圖13僅說明位置檢測裝置周邊,省略膠囊型內(nèi)窺鏡等的說 明。圖11是示出本實施方式中的位置撿測系統(tǒng)的概略的框線圖。另外,對與第1實施方式相同的構(gòu)成要素賦予相同標(biāo)號并省略其說明。如圖11所示,位置檢測系統(tǒng)110大致由以下構(gòu)成,即對體腔內(nèi)管 路的內(nèi)壁面進行光學(xué)攝像并無線發(fā)送圖像信號的膠囊型內(nèi)窺鏡20,以及 檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置的位置檢測裝置150 (振幅分量檢測單元、 位置計算用頻率決定單元、位置分析單元、驅(qū)動線圈驅(qū)動器)。如圖11所示,位置檢測裝置150與以下電連接,即使膠囊型內(nèi)窺 鏡20內(nèi)的后述的磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場的驅(qū)動線圈51,檢測由磁感應(yīng) 線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的讀出線圈52,使驅(qū)動線圈51和讀出線圈52的相 對位置變更的相對位置變更部161,以及測定相對位置的相對位置測定部 162。位置檢測裝置150根據(jù)由讀出線圈52所檢測的感應(yīng)磁場來運算膠囊 型內(nèi)窺鏡20的位置,并控制由驅(qū)動線圈51形成的交變磁場。在從位置檢測裝置150到驅(qū)動線圈51之間配置有信號產(chǎn)生電路53,其根據(jù)來自位置檢測裝置150的輸出而產(chǎn)生交流電流;以及驅(qū)動線 圈驅(qū)動器54,其根據(jù)來自位置檢測裝置150的輸出將從信號產(chǎn)生電路53 輸入的交流電流放大。并且,在從位置檢測裝置150到驅(qū)動線圈51之間配置有相對位置變 更部161,在從相對位置變更部161到位置檢測裝置150之間配置有相對 位置測定部162。配置成如下位置檢測裝置150的輸出經(jīng)由相對位置變 更部161被輸入到后述的驅(qū)動線圈單元。構(gòu)成為如下驅(qū)動線圈51和讀 出線圈52的相對位置信息從驅(qū)動線圈單元經(jīng)由相對位置變更部161被相 對位置測定部162取得,所取得的信息被輸入到位置檢測裝置150。圖12是說明具有圖11的驅(qū)動線圈51的驅(qū)動線圈單元和讀出線圈52 的位置關(guān)系的圖。在位置檢測部150內(nèi),如圖12所示配置有框部171,其形成為大 致球狀,由外框171A和內(nèi)框171B構(gòu)成;驅(qū)動線圈單元151,其可移動 地配置在外框171A和內(nèi)框171B之間;以及讀出線圈52,其配置在內(nèi)框 171B的內(nèi)表面。圖13是說明圖12的驅(qū)動線圈單元151的概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖13所示,驅(qū)動線圈單元151大致由以下構(gòu)成,即大致長方體 狀的殼體152,配置在殼體152的與外框171A和內(nèi)框171B對置的各個 表面的四角處的球體部153,驅(qū)動線圈51,控制驅(qū)動線圈單元151的行 進方向的方向轉(zhuǎn)換部155,將驅(qū)動線圈單元151、驅(qū)動線圈驅(qū)動器54和 相對位置變更部161電連接的繩狀連接部156。方向轉(zhuǎn)換部155大致由以下構(gòu)成,即突出配置在與外框171A對置 的表面上的驅(qū)動體157,對驅(qū)動體157進行旋轉(zhuǎn)控制的馬達158,以及對 馬達158進行驅(qū)動控制的馬達電路159。具有上述結(jié)構(gòu)的位置檢測系統(tǒng)110中的膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的 檢測方法與第1實施方式相同,因而省略其說明。當(dāng)從讀出線圈52所輸出的交流電壓的振幅減小時,位置檢測部150 將用于變更驅(qū)動線圈單元151的位置的信號輸出到相位位置變更部161。相位位置變更部161將控制信號輸出到方向轉(zhuǎn)換部155,使驅(qū)動線圈單元 151朝規(guī)定方向移動。根據(jù)上述的位置檢測系統(tǒng)110,由于驅(qū)動線圈51和讀出線圈52分開 構(gòu)成,并且驅(qū)動線圈51搭載在驅(qū)動線圈單元151上,因而可使驅(qū)動線圈 51和讀出線圈52分別移動。位置檢測裝置150根據(jù)來自按照驅(qū)動線圈51和LC共振電路43的 相對位置而變化的讀出線圈52的輸出使驅(qū)動線圈51移動,可將驅(qū)動線 圈51和讀出線圈52控制為最佳的相對位置關(guān)系。具體地說,位置檢測裝置150將驅(qū)動線圈51控制成使從LC共振 電路43產(chǎn)生的感應(yīng)磁場為最大的位置、即磁感應(yīng)線圈42的中心軸線與 進入磁感應(yīng)線圈42內(nèi)的交變磁場的磁通方向大致一致。并且,隨著驅(qū)動線圈51移動,驅(qū)動線圈51和讀出線圈52之間的相 對位置關(guān)系變化,從驅(qū)動線圈51直接進入到讀出線圈52內(nèi)的交變磁場 變化。在本實施方式中,由于設(shè)置在位置檢測裝置150內(nèi)的振幅分量檢 測單元通過分離交流電壓的虛部(振幅分量)來檢測振幅分量,因而即 使交變磁場變化,也不用進行校準(zhǔn)測定,即可估計膠囊型內(nèi)窺鏡20的位 置等。另外,如上所述,位置檢測裝置150可以控制驅(qū)動線圈51的位置, 使驅(qū)動線圈51產(chǎn)生的交變磁場的方向變化,也可以使上述交變磁場的強 度變化,而且可以使上述交變磁場的方向和強度均變化。這樣,可防止驅(qū)動線圈51和LC共振電路43具有在LC共振電路 43中難以產(chǎn)生感應(yīng)磁場的相對關(guān)系。并且,如上所述,驅(qū)動線圈51配備在驅(qū)動線圈單元151內(nèi),驅(qū)動線 圈51可以移動,也可以將多個驅(qū)動線圈51固定配備,選擇要驅(qū)動的驅(qū) 動線圈51。這樣,即使不使驅(qū)動線圈51實際移動,也能取得與使其移動相同的 效果。另外,如上所述,既可以構(gòu)成為驅(qū)動線圈51相對于LC共振電路43 移動,也可以構(gòu)成為讀出線圈52相對于LC共振電路43移動。這樣,可更有效地利用讀出線圈52檢測從LC共振電路43產(chǎn)生的 感應(yīng)磁場。圖14是說明驅(qū)動線圈和讀出線圈的其他配置例的圖。 在本實施方式中,如上所述,將讀出線圈52固定配置在內(nèi)框171B 內(nèi),檢測從LC共振電路43產(chǎn)生的感應(yīng)磁場,然而如圖14所示,也可以 將讀出線圈52固定在讀出線圈固定部件52a上,并固定配置在被檢測者 1上,并且驅(qū)動線圈51也可以固定配置在被檢測者1上。這里,讀出線 圈52和驅(qū)動線圈51分開構(gòu)成。通過采用這種結(jié)構(gòu),例如即使被檢測者1移動而使讀出線圈52和驅(qū) 動線圈51的位置關(guān)系變化,也無需校準(zhǔn),因而可連續(xù)檢測膠囊型內(nèi)窺鏡 20的位置等。并且,即使在被檢測者上安裝讀出線圈52和驅(qū)動線圈51, 也可在不給被檢測者帶來不適感的情況下檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置 等。(第3實施方式〕 下面,參照圖15至圖18C說明本發(fā)明的第3實施方式。 本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,然而與第1實施方式的不同之處是在位置檢測系統(tǒng)內(nèi)增加了磁感應(yīng)裝置。因此,在本實施方式中,使用圖15至圖18僅說明磁感應(yīng)裝置周邊,省略位置檢測系統(tǒng)等的說明。圖15是示出本實施方式中的位置檢測系統(tǒng)的概略的框圖。圖16是說明圖15的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖17是說明圖15的磁感應(yīng)裝置的示意圖。另外,對與第1實施方式相同的構(gòu)成要素賦予相同標(biāo)號并省略其說明。如圖15至圖17所示,位置檢測系統(tǒng)210大致由以下構(gòu)成,gP:對 體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面進行光學(xué)攝像并無線發(fā)送圖像信號的膠囊型內(nèi)窺鏡 220,檢測膠囊型內(nèi)窺鏡220的位置的位置檢測裝置250 (振幅分量檢測 單元、位置計算用頻率決定單元、位置分析單元、驅(qū)動線圈驅(qū)動器),以 及對膠囊型內(nèi)窺鏡220進行感應(yīng)的磁感應(yīng)裝置270。圖18C是說明圖15的膠囊型內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的圖。如圖18C所示,膠囊型內(nèi)窺鏡220由以下大致構(gòu)成,S卩外包裝21, 在其內(nèi)部收納各種設(shè)備;攝像部30,其拍攝被檢測者的體腔內(nèi)管路的內(nèi) 壁面;電池39,其驅(qū)動攝像部30;感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40,其利用所述的驅(qū) 動線圈51產(chǎn)生感應(yīng)磁場,以及驅(qū)動用磁鐵(感應(yīng)用磁鐵)45,其驅(qū)動膠 囊型內(nèi)窺鏡20。攝像部30和感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40與第1實施方式相同,因而省略對 其結(jié)構(gòu)、作用和效果的說明。在外包裝21的主體的外周面配備有以旋轉(zhuǎn)軸R為中心將剖面為圓形 的線材巻繞成螺旋狀而成的螺旋部25。在信號處理部34的后端部24側(cè)配置有磁鐵45,在磁鐵45的后端 部24側(cè),在基板36B上配置有開關(guān)部46。如圖16所示,磁感應(yīng)裝置270配置在被檢測者1的下側(cè),磁感應(yīng)裝 置270獨立于位置檢測裝置250而配置成可在被檢測者1的下側(cè)朝前后 左右方向移動。磁感應(yīng)裝置270大致由多個電磁鐵701、 702、 703、 704、 705構(gòu)成。 電磁鐵701、 702配置成夾持著電磁鐵705而對置,并在電磁鐵705的上 方產(chǎn)生X軸方向的磁場。電磁鐵703、 704配置成夾持著電磁鐵705而對 置,并在電磁鐵705的上方產(chǎn)生Y軸方向的磁場。電磁鐵705配置成被 電磁鐵701、 702、 703、 704包圍,并產(chǎn)生Z軸方向的磁場。磁感應(yīng)裝置 270可在電磁鐵705上的圓筒狀區(qū)域內(nèi)形成均勻磁場。提供給磁感應(yīng)裝置270的電流由位置檢測裝置250控制,從而控制 由電磁鐵701、 702、 703、 704、 705形成的磁場的強度和方向。而且,磁感應(yīng)裝置270在被檢測者1的下側(cè)朝前后左右方向移動由 位置檢測裝置250控制。圖18A是說明圖15的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖18B是說 明圖15的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。在本實施方式中,如上所述,說明了在所使用的位置檢測系統(tǒng)210 上應(yīng)用電磁鐵701、 702、 703、 704、 705的情況,然而電磁鐵的結(jié)構(gòu)不限于此。例如,如圖18A所示,可以是使用配置有3個亥姆霍茲線圈的 3軸亥姆霍茲線圈單元(磁場產(chǎn)生單元、電磁鐵)281的位置檢測系統(tǒng)280, 亥姆霍茲線圈使成對的線圈對置并使其產(chǎn)生平行磁場。并且,如圖18B 所示,可以是使用3組對置的大致方形的線圈281X、 281X、線圈281Y、 281Y以及線圈281Z、 281Z的位置檢測系統(tǒng)280。并且,只要是在對象 空間內(nèi)得到期望的磁場,就可以針對線圈直徑適當(dāng)變更線圈間隔。并且,不僅是對置的線圈,而且只要是能得到期望的磁場的結(jié)構(gòu), 就可以使用任何結(jié)構(gòu)的磁場。下面,說明上述的位置檢測系統(tǒng)210的作用。位置檢測系統(tǒng)210的作用概要等與第1實施方式相同,因而省略其 說明。如上所述,由于磁感應(yīng)裝置270僅在電磁鐵705上的圓筒狀區(qū)域內(nèi) 形成均勻磁場,因而位置檢測裝置250對磁感應(yīng)裝置270朝前后左右方 向移動進行控制,以使膠囊型內(nèi)窺鏡220位于上述圓筒狀區(qū)域內(nèi)。磁感應(yīng)裝置270通過位置檢測裝置(感應(yīng)用磁場方向控制單元)250 控制被提供給電磁鐵(感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元)701、 702、 703、 704、 705 的電流,從而磁感應(yīng)裝置270被控制成使旋轉(zhuǎn)磁場作用于膠囊型內(nèi)窺鏡 220上。膠囊型內(nèi)窺鏡220由于作用有旋轉(zhuǎn)磁場,而圍繞其中心軸線R 旋轉(zhuǎn),借助螺旋部25的工作而朝中心軸線R方向行進。而且,磁感應(yīng)裝置270通過控制要形成的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)軸線方向, 來控制膠囊型內(nèi)窺鏡220的中心軸線R的方向,并控制膠囊型內(nèi)窺鏡220 的行進方向。根據(jù)上述的位置檢測系統(tǒng)210,可利用位置檢測系統(tǒng)210求出膠囊 型內(nèi)窺鏡220的位置等,并可利用磁感應(yīng)裝置270將膠囊型內(nèi)窺鏡220 朝規(guī)定位置進行感應(yīng)。磁感應(yīng)裝置270形成的磁場也作用于讀出線圈52,從讀出線圈52 輸出的交流電壓包含有上述磁場所涉及的交流電壓。當(dāng)在位置檢測裝置 250的振幅分量檢測部250A中從該輸出中分離出交流電壓的虛部時,可 僅檢測LC共振電路43所涉及的交流電壓。因此,位置檢測系統(tǒng)210即使在追加了磁感應(yīng)裝置270的情況下,也不用進行校準(zhǔn)測定,即可計算 膠囊型內(nèi)窺鏡220的位置等。并且,在磁感應(yīng)裝置270相對于讀出線圈52朝前后左右方向移動的 情況下,從讀出線圈52輸出的磁感應(yīng)裝置270所涉及的交流電壓也隨著 磁感應(yīng)裝置270的移動而變化。即使在該情況下,位置檢測裝置250也 不會受到上述交流電壓的變化影響,即可僅檢測LC共振電路43所涉及 的交流電壓。因此,位置檢測系統(tǒng)250即使在增加了磁感應(yīng)裝置270的 情況下,也不用進行校準(zhǔn)測定,即可計算膠囊型內(nèi)窺鏡220的位置等?;蛘撸瑹o需保存預(yù)先測定的校準(zhǔn)值,可簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 (第4實施方式〕下面,參照圖19和圖20說明本發(fā)明的第4實施方式。本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,然而 與第1實施方式的不同之處是使用多個膠囊型內(nèi)窺鏡等。因此,在本實 施方式中,使用圖19和圖20僅說明使用多個膠囊型內(nèi)窺鏡等,省略其 他結(jié)構(gòu)要素等的說明。圖19是示出本實施方式中的位置檢測系統(tǒng)的概略的框圖。圖20是 說明圖19的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。另外,對與第1實施方式相同的構(gòu)成要素賦予相同標(biāo)號并省略其說明。如圖19和圖20所示,位置檢測系統(tǒng)310大致由以下構(gòu)成,SP:對 體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁面進行光學(xué)攝像并無線發(fā)送圖像信號的膠囊型內(nèi)窺鏡 20,在體腔內(nèi)管路中散布藥劑或者取得采樣等的膠囊型醫(yī)療裝置320,以 及檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20和膠囊型醫(yī)療裝置320的位置的位置檢測裝置 50。膠囊型醫(yī)療裝置320與膠囊型內(nèi)窺鏡20 —樣,大致由以下構(gòu)成,艮P: 驅(qū)動內(nèi)部的設(shè)備的電池39,產(chǎn)生感應(yīng)磁場的感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40,以及迸 行藥劑散布等的醫(yī)療裝置部(未作圖示)等(參照圖5)。另外,膠囊型內(nèi)窺鏡20中的感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40的共振頻率和膠囊 型醫(yī)療裝置320中的感應(yīng)磁場產(chǎn)生部40的共振頻率被設(shè)定成不同頻率。下面,說明具有上述結(jié)構(gòu)的位置檢測系統(tǒng)310的作用。位置檢測系統(tǒng)310的作用概要與第1實施方式相同,因而省略其說明。首先,由膠囊型內(nèi)窺鏡20拍攝被檢測者1的體腔內(nèi)管路的內(nèi)壁等, 并進行內(nèi)壁等的觀察。通過該觀察發(fā)現(xiàn)病變部等,有時需要在該病變部 投放藥劑、或者取得采樣。此時,具有藥劑散布功能和采樣取得功能等 的膠囊型醫(yī)療裝置320被追加投入到被檢測者1內(nèi)。在該情況下,在被 檢測者1的體腔內(nèi)管路中存在膠囊型內(nèi)窺鏡20和膠囊型醫(yī)療裝置320。位置檢測部50使用膠囊型內(nèi)窺鏡20中的LC共振電路43的共振頻 率和膠囊型醫(yī)療裝置320中的LC共振電路43的共振頻率來計算膠囊型 內(nèi)窺鏡20和膠囊型醫(yī)療裝置320的位置等。根據(jù)上述的位置檢測系統(tǒng)310,位置檢測部50中的振幅分量檢測部 50A (參照圖6)可從讀出線圈52所輸出的交流電壓中分離出膠囊型內(nèi) 窺鏡20中的LC共振電路43所涉及的交流電壓的虛部和膠囊型醫(yī)療裝置 320中的LC共振電路43所涉及的交流電壓的虛部。因此,即使后來追加膠囊型醫(yī)療裝置320,也與膠囊型內(nèi)窺鏡20時 一樣,不用進行校準(zhǔn)測定,可計算膠囊型醫(yī)療裝置320的位置等。 〔第5實施方式〕下面,參照圖21至圖25說明本發(fā)明的第5實施方式。本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,然而 與第1實施方式的不同之處是位置檢測裝置中的處理。因此,在本實施 方式中,使用圖21至圖25僅說明位置檢測裝置中的處理,省略其他的 膠囊型內(nèi)窺鏡等的說明。圖21是說明根據(jù)本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖21所示,位置檢測系統(tǒng)410大致由以下構(gòu)成,g卩膠囊型內(nèi)窺 鏡20,以及檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置的位置檢測裝置(位置計算用頻 率決定部、基準(zhǔn)值計算用頻率決定單元、測定基準(zhǔn)值計算單元、位置分 析單元)450。如圖21所示,位置檢測裝置450與以下電連接,SP:使膠囊型內(nèi)窺鏡20內(nèi)的后述磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場的驅(qū)動線圈51,以及檢測由磁感 應(yīng)線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的讀出線圈52等。位置檢測裝置450根據(jù)由讀 出線圈52所檢測的感應(yīng)磁場來運算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置,并控制由 驅(qū)動線圈51形成的交變磁場。圖22是說明圖21的位置檢測裝置內(nèi)的結(jié)構(gòu)的框圖。 在位置檢測裝置450內(nèi)設(shè)置有交變磁場檢測部450a,其根據(jù)從讀 出線圈52輸出的交流電壓(磁場傳感器的輸出)檢測交變磁場的振幅值; 位置計算用頻率決定部451,其決定在膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的計算 中所使用的位置計算用頻率(第l頻率)fH、 fu基準(zhǔn)值計算用頻率決定 部(基準(zhǔn)值計算用頻率決定單元)452,其決定在基準(zhǔn)值計算中所使用的 基準(zhǔn)值計算用頻率(第2頻率)f1;測定基準(zhǔn)值計算部(測定基準(zhǔn)值計算 單元)453,其根據(jù)在位置計算用頻率fn、 fL和基準(zhǔn)值計算用頻率&處的 讀出線圈52的輸出來計算測定基準(zhǔn)值;以及位置分析部(位置分析單元) 454,其計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等。下面,說明具有上述結(jié)構(gòu)的位置檢測系統(tǒng)410的作用。 首先,位置檢測系統(tǒng)410的作用概要與第1實施方式相同,因而省 略其說明。然后,說明作為本實施方式的特征的位置檢測裝置450的作用。 與第1實施方式相同的是,從驅(qū)動線圈51產(chǎn)生交變磁場,利用讀出 線圈52檢測來自膠囊型內(nèi)窺鏡20的LC共振電路43 (參照圖5 )的感應(yīng) 磁場,直到作為讀出線圈52的輸出的交流電壓被輸入到位置檢測裝置 450,因而省略其說明。圖23是示出從圖21的讀出線圈52輸出的交流電壓的頻率特性的圖。如圖22所示,輸入到位置檢測裝置450的上述交流電壓被輸入到交 變磁場檢測部450a。在交變磁場檢測部450a中,通過傅里葉變換檢測交 變磁場的振幅值。所檢測到的交變磁場的振幅值被輸入到位置計算用頻 率決定部451。如圖23所示,位置計算用頻率決定部451在膠囊型內(nèi)窺 鏡20的LC共振電路43的共振頻率fc附近區(qū)域中,檢測上述交流電壓表示極大值和極小值的頻率。將表示這些極大值和極小值的頻率分別設(shè) 定為位置計算用頻率fk、 fl。這里,位置計算用頻率fH、 fL中的一方位于比共振頻率fc低的頻率側(cè),另一方位于比共振頻率fc高的頻率側(cè)。另一方面,基準(zhǔn)值計算用頻率決定部452將高于商用電源頻率(60Hz 或50Hz)的頻率決定為基準(zhǔn)值計算用頻率fi,該頻率是在后述的位置分 析部454中得到的感應(yīng)磁場的交流電壓的頻率特性曲線中,偏離比拐點 Pd氐的頻率側(cè)的頻率,且該拐點Pi^目對于共振頻率fc處于低頻率側(cè)。圖24是示出在僅交變磁場作用于圖21的讀出線圈52的情況下的讀 出線圈52的交流電壓頻率特性的圖。測定基準(zhǔn)值計算部453根據(jù)在位置計算用頻率fH、 fL和基準(zhǔn)值計算 用頻率f\處的從讀出線圈52輸出的交流電壓的值計算測定基準(zhǔn)值。具體 地說,求出在位置計算用頻率fk、 fL處的從讀出線圈52所輸出的交流電 壓的值,并求出這些值的平均值。然后根據(jù)由位置計算用頻率fH、 fl的 中間值和上述平均值所確定的點、以及由基準(zhǔn)值計算用頻率&和該交流 電壓的值所確定的點來求出基準(zhǔn)值?;鶞?zhǔn)值的求法可使用最小平方法的 近似方法。如圖24所示,這樣求出的基準(zhǔn)值可表示為示出規(guī)定的頻率特 性的圖?;鶞?zhǔn)值可認(rèn)為是根據(jù)由驅(qū)動線圈51所形成的交變磁場而從讀出 線圈51輸出的交流電壓的值。另外,如上所述,可以根據(jù)2點使基準(zhǔn)值相近似,也可以根據(jù)更多 的測定點使基準(zhǔn)值相近似。圖25是示出在僅感應(yīng)磁性作用于圖21的讀出線圈52的情況下的讀 出線圈52的交流電壓頻率特性的圖。位置分析部454根據(jù)從讀出線圈52輸出的交流電壓的頻率特性曲 線,對上述的測定基準(zhǔn)值進行差分運算,得到圖25所示的感應(yīng)磁場的交 流電壓的頻率特性曲線。然后,位置分析部根據(jù)所得到的頻率特性曲線, 針對各讀出線圈52計算在位置計算用頻率fH、 fL處的交流電壓之差、即 振幅。當(dāng)?shù)玫搅烁髯x出線圈52中的上述振幅值時,根據(jù)這些值計算膠囊 型內(nèi)窺鏡20的位置等。根據(jù)上述的位置檢測系統(tǒng)410,測定基準(zhǔn)值計算部453根據(jù)在位置 檢測用頻率fH、 fL和基準(zhǔn)值計算用頻率f,處的讀出線圈52的輸出值,求 出在位置計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值,位置分析部454可根據(jù)在交變磁 場和感應(yīng)磁場作用于磁場傳感器時的讀出線圈52的輸出值和測定基準(zhǔn)值 之差,計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等。g卩,通過對在交變磁場和感應(yīng)磁 場作用于讀出線圈52時的讀出線圈52的輸出值和測定基準(zhǔn)值進行差分, 可從讀出線圈52的輸出值中提取感應(yīng)磁場所涉及的輸出值,從而可計算 膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等。因此,位置檢測系統(tǒng)410不用進行校準(zhǔn)測定,即可計算膠囊型內(nèi)窺 鏡20的位置等。膠囊型內(nèi)窺鏡20的LC共振電路43由于利用上述交變磁場產(chǎn)生感 應(yīng)磁場,因而無需向LC共振電路43附加電源。因此,可減少搭載在膠 囊型內(nèi)窺鏡20的內(nèi)部的構(gòu)成要素數(shù)量。并且,由于產(chǎn)生在膠囊型內(nèi)窺鏡 20的位置檢測中所使用的感應(yīng)磁場,因而不使用搭載在其內(nèi)部的電源等, 所以膠囊型內(nèi)窺鏡20的壽命不會受到該電源等的壽命影響。由于為了求出測定基準(zhǔn)值也使用位置計算用頻率fH、 fL,因而可同 時進行與膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的計算相關(guān)的測定和求取測定基準(zhǔn)值 的測定,可削減為了計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等所需要的時間。并且,由于使用不同的2個位置計算用頻率fH、 fp因而與使用在l個頻率時的輸出值的情況相比較,可消除測定值的誤差,可提高所計算 的膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的精度。另外,在交變磁場檢測部450a內(nèi)可以配備相位檢波器或鎖定放大器 中的至少一方來代替傅里葉變換。由于相位檢波器和鎖定放大器中的至 少一方配備在交變磁場檢測部450a內(nèi),因而交變磁場檢測部450a根據(jù) 從多個讀出線圈52得到的磁場傳感器的輸出,可容易檢測交變磁場的虛 部和實部中的至少一方。另外,如上所述,可以將基準(zhǔn)值計算用頻率^設(shè)定為頻率比商用電 源頻率高的規(guī)定頻率,也可以將基準(zhǔn)值計算用頻率f\設(shè)定為0。由于頻率是0時的讀出線圈52的輸出總是0,因而可省略在基準(zhǔn)值計算用頻率f,處的測定,可省略為了計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等所涉 及的時間。另外,如上所述,可以將基準(zhǔn)值計算用頻率fj設(shè)定為處于比共振頻 率fc的低頻率側(cè)的拐點Pd氏的頻率側(cè)、且頻率比商用電源頻率高的規(guī)定頻率,也可以設(shè)定為比共振頻率fc的高頻率側(cè)的拐點PH高的頻率、且低于讀出線圈52的共振頻率的規(guī)定頻率f2。 (第5實施方式的變形例〕 下面,參照圖26至圖28說明本發(fā)明的第5實施方式的變形例。 本實施方式的位置檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第5實施方式相同,然而 與第5實施方式不同的是位置檢測裝置和讀出線圈接收電路的結(jié)構(gòu)。因 此,在本實施方式中,使用圖26至圖28僅說明位置檢測裝置和讀出線 圈接收電路的結(jié)構(gòu),省略其他的膠囊型內(nèi)窺鏡等的說明。圖26是說明根據(jù)本實施方式的變形例所涉及的位置檢測系統(tǒng)的整 體結(jié)構(gòu)的圖。另外,對與第5實施方式相同的構(gòu)成要素賦予相同標(biāo)號并省略其說明。如圖26所示,位置檢測系統(tǒng)510大致由以下構(gòu)成,g口膠囊型內(nèi)窺鏡20,以及檢測膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置的位置檢測裝置(位置計算用頻率決定部、基準(zhǔn)值計算用頻率決定單元、測定基準(zhǔn)值計算單元、位置分 析單元)550。如圖26所示,位置檢測裝置550與以下電連接,即使膠囊型內(nèi)窺 鏡20內(nèi)的后述的磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場的驅(qū)動線圈51,以及檢測由磁 感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的讀出線圈52等。位置檢測裝置550根據(jù)由讀 出線圈52所檢測的感應(yīng)磁場來運算膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置,并控制由 驅(qū)動線圈51形成的交變磁場。圖27是說明圖26的讀出線圈接收電路557的電路結(jié)構(gòu)的圖。 如圖27所示,讀出線圈接收電路557由以下構(gòu)成,gp:帶通濾波器 (BPF) 61,其去除包含所輸入的膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置信息在內(nèi)的交 流電壓所包含的高頻分量和低頻分量;放大器(AMP) 62,其將去除了高頻分量和低頻分量后的上述交流電壓放大;有效值檢測電路(True RMS 轉(zhuǎn)換器)63,其檢測上述交流電壓的振幅,提取振幅值并將其輸出;A/D 轉(zhuǎn)換器64,其將振幅值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;以及存儲器65,其暫時存儲數(shù) 字化后的振幅值。帶通濾波器61分別配置在從讀出線圈52延伸出的一對布線66A上, 從帶通濾波器61輸出的上述交流電壓被輸入到一個放大器62。存儲器 65暫時存儲從9個讀出線圈52得到的振幅值,并將所存儲的振幅值輸出 到位置檢測裝置550。另外,如上所述,可以使用有效值檢測電路63來提取上述交流電壓 的振幅值,也可以通過使用整流電路使磁信息平滑化并檢測電壓來檢測 振幅值,還可以使用檢測上述交流電壓的峰值的峰值檢測電路來檢測振 幅值。并且,所檢測的交流電壓的波形相對于附加給驅(qū)動線圈51的波形的 相位根據(jù)膠囊型內(nèi)窺鏡20內(nèi)的后述的磁感應(yīng)線圈42的有無和位置而變 化。可以利用鎖定放大器等檢測該相位變化。上述感應(yīng)磁場使讀出線圈52產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,在讀出線圈52產(chǎn)生 包含膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置信息等在內(nèi)的交流電壓(磁信息)。該交流 電壓經(jīng)由讀出線圈選擇器56被輸入到讀出線圈接收電路557,被提取交 流電壓的振幅值(振幅信息)。如圖27所示,輸入到讀出線圈接收電路557的上述交流電壓由帶通 濾波器61去除高頻分量和低頻分量,并由放大器62放大。這樣去除了 不需要分量后的交流電壓通過有效值檢測電路63提取出交流電壓的振幅 值。所提取的振幅值由A/D轉(zhuǎn)換器64進行數(shù)字信號化,并被存儲在存儲 器65內(nèi)。存儲器65例如存儲使由正弦波產(chǎn)生電路53產(chǎn)生的正弦波信號在LC 共振電路43的共振頻率附近擺動的與1周期對應(yīng)的振幅值,并匯總1周 期的振幅值輸出到位置檢測裝置550。圖28是說明圖26的位置檢測裝置550的概略的框圖。 在位置檢測裝置550內(nèi)設(shè)置有位置計算用頻率決定部451,其決定在膠囊型內(nèi)窺鏡20的位置等的計算中所使用的位置計算用頻率(第1 頻率)fH、 4;基準(zhǔn)值計算用頻率決定部(基準(zhǔn)值計算用頻率決定單元) 452,其決定在基準(zhǔn)值計算中所使用的基準(zhǔn)值計算用頻率(第2頻率)f1; 測定基準(zhǔn)值計算部(測定基準(zhǔn)值計算單元)453,其根據(jù)在位置計算用頻 率fH、 t和基準(zhǔn)值計算用頻率&處的讀出線圈52的輸出來計算測定基準(zhǔn) 值;以及位置分析部(位置分析單元)454,其計算膠囊型內(nèi)窺鏡20的 位置等。如圖28所示,輸入到位置檢測裝置550的交流電壓被輸入到位置計 算用頻率決定部451。如圖23所示,位置計算用頻率決定部451在膠囊 型內(nèi)窺鏡20的LC共振電路43的共振頻率fc附近,檢測上述交流電壓 表示極大值和極小值的頻率。將表示這些極大值和極小值的頻率分別設(shè) 定為位置計算用頻率fH、 4。另外,基準(zhǔn)值計算用頻率決定部452至位置 分析部454的作用概要由于與第5實施方式相同,因而省略說明。另外,如上所述,可以使用位置計算用頻率fH、 fl和基準(zhǔn)值計算用 頻率&來求出基準(zhǔn)值,也可以使用上述的基準(zhǔn)值計算用頻率f2和基準(zhǔn)值 計算用頻率&來求出基準(zhǔn)值,不作特別限定。根據(jù)本變形例,由于讀出線圈接收電路557具有有效值檢測電路63 , 因而無需交變磁場檢測部450a,可廉價地構(gòu)建位置檢測系統(tǒng)。在所有實施例中,以膠囊型內(nèi)窺鏡和膠囊型醫(yī)療裝置為例描述了實 施例,然而不限于此,還能應(yīng)用于內(nèi)窺鏡裝置、導(dǎo)管裝置、鉗子等在體 腔內(nèi)使用的醫(yī)療裝置。并且,本實施例的各個組合也屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種位置檢測系統(tǒng),該位置檢測系統(tǒng)具有設(shè)備,其搭載有磁感應(yīng)線圈;驅(qū)動線圈,其產(chǎn)生交變磁場;多個磁場傳感器,其配置在所述設(shè)備的工作范圍的外部,并檢測所述磁感應(yīng)線圈受到所述交變磁場而產(chǎn)生的感應(yīng)磁場;頻率決定部,其求出基于所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的位置計算用頻率;振幅分量檢測單元,其在所述位置計算用頻率處,根據(jù)所述多個磁場傳感器的輸出,檢測與所述交變磁場大致正交的振幅分量和相位與所述交變磁場大致相同的振幅分量中的至少一方;以及位置分析單元,其根據(jù)所述振幅分量計算所述設(shè)備的位置和方向中的至少一方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述頻率決定部通過預(yù)先 取得所述共振頻率的信息來決定所述位置計算用頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述頻率決定部檢測所述 共振頻率的變化,并根據(jù)該變化決定所述位置計算用頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述振幅分量檢測單元在 根據(jù)使用傅里葉變換而檢測出的所述振幅分量重復(fù)計算所述設(shè)備的位置 和方向中的至少一方時,使所述傅里葉變換的開始定時與所述驅(qū)動線圈 產(chǎn)生的所述交變磁場的相位之間的偏差為恒定來進行所述傅里葉變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述驅(qū)動線圈和所述磁場 傳感器分開構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),多個所述磁場傳感器配置 成一體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),該位置檢測系統(tǒng)具有驅(qū)動 線圈驅(qū)動器,該驅(qū)動線圈驅(qū)動器根據(jù)所述驅(qū)動線圈和所述磁感應(yīng)線圈的 相對位置,使所述驅(qū)動線圈產(chǎn)生的所述交變磁場的方向和強度中的至少一方變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述驅(qū)動線圈和所述磁場傳感器被固定在配置于所述工作范圍內(nèi)的被檢測者上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),在同時使用的多個所述設(shè) 備中,搭載在各個所述設(shè)備上的所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率被設(shè)定成不 同。
10. —種感應(yīng)系統(tǒng),該感應(yīng)系統(tǒng)具有權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng); 感應(yīng)用磁鐵,其搭載在所述設(shè)備上;感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元,其產(chǎn)生作用于所述感應(yīng)用磁鐵上的感應(yīng)用磁 場;以及感應(yīng)用磁場方向控制單元,其控制所述感應(yīng)用磁場的方向。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的感應(yīng)系統(tǒng),所述感應(yīng)用磁場產(chǎn)生單元具 有在相互正交的方向上對置配置的3對電磁鐵,在所述電磁鐵的內(nèi)側(cè)設(shè)置有可配置被檢測者的空間,并且 在可配置所述被檢測者的空間周圍配置有所述驅(qū)動線圈和所述磁場 傳感器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的感應(yīng)系統(tǒng),在所述設(shè)備的外面具有螺旋 部,該螺旋部將所述設(shè)備的繞長軸的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換成長軸方向的推進力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng),所述設(shè)備是膠囊型醫(yī)療 裝置。
14. 一種位置檢測系統(tǒng),該位置檢測系統(tǒng)具有 設(shè)備,其搭載有磁感應(yīng)線圈;驅(qū)動線圈,其產(chǎn)生交變磁場;多個磁場傳感器,其檢測所述磁感應(yīng)線圈受到所述交變磁場而產(chǎn)生 的感應(yīng)磁場;頻率決定部,其求出基于所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的位置計算用 頻率;測定基準(zhǔn)值計算單元,其根據(jù)在偏離所述位置計算用頻率的第2頻率處施加了所述交變磁場和所述感應(yīng)磁場時的所述磁場傳感器的輸出, 求出在所述位置計算用頻率處的測定基準(zhǔn)值;以及位置分析單元,其根據(jù)在所述位置計算用頻率處施加了所述交變磁 場和所述感應(yīng)磁場時的所述磁場傳感器的輸出與所述測定基準(zhǔn)值之差, 計算所述設(shè)備的位置和方向中的至少一方。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),所述位置計算用頻率是 不同的2個頻率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),所述頻率決定部通過預(yù) 先取得所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的信息來決定所述位置計算用頻率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),所述頻率決定部檢測所 述磁感應(yīng)線圈的共振頻率的變化,并根據(jù)該變化決定所述位置計算用頻 率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),所述驅(qū)動線圈和所述磁 場傳感器分開構(gòu)成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),多個所述磁場傳感器配 置成一體。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),在同時使用的多個所述 設(shè)備中,搭載在各個所述設(shè)備上的所述磁感應(yīng)線圈的共振頻率被設(shè)定成 不同。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置檢測系統(tǒng),所述設(shè)備是膠囊型醫(yī)療 裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種位置檢測系統(tǒng),其可以不用事先進行校準(zhǔn)測定即能削減位置等的檢測時間。該位置檢測系統(tǒng)具有設(shè)備,其搭載有磁感應(yīng)線圈;驅(qū)動線圈,其配置在設(shè)備的工作范圍的外部,具有磁感應(yīng)線圈的共振頻率附近的位置計算用頻率,并產(chǎn)生作用于磁感應(yīng)線圈的交變磁場;多個磁場傳感器,其配置在設(shè)備的工作范圍的外部,并檢測由磁感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場;振幅分量檢測單元(50A),其根據(jù)從多個磁場傳感器所得到的磁場傳感器的輸出,檢測相位與交變磁場大致正交的振幅分量;以及位置分析單元(50C),其根據(jù)振幅分量來計算設(shè)備的位置和方向中的至少一方。
文檔編號A61B5/06GK101277640SQ200680036950
公開日2008年10月1日 申請日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者佐藤良次, 內(nèi)山昭夫, 木村敦志 申請人:奧林巴斯株式會社