位置検出装置および医療装置位置検出システム
【課題】 位置検出装置の増幅度を高く設定し、位置検出精度の向上を図ることができる位置検出装置および医療装置位置検出システムを提供する。
【解決手段】 検知体１０の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイル１０ａを含む回路と、内蔵コイル１０ａの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部１１と、第１の磁界により内蔵コイル１０ａから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部５，１２と、第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を生成する第２の磁界発生部２３と、を有することを特徴とする。
【解決手段】 検知体１０の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイル１０ａを含む回路と、内蔵コイル１０ａの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部１１と、第１の磁界により内蔵コイル１０ａから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部５，１２と、第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を生成する第２の磁界発生部２３と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置および医療装置位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検者等の被検体に飲み込ませて体腔管路内を通過させ、目的位置の体腔管路内における画像の取得が可能な飲み込み型のカプセル型内視鏡等に代表されるカプセル型医療装置（検知体）が実用化に向けて研究開発されている。
このようなカプセル型医療装置を体腔管路内の所定位置に誘導するためには、現在、カプセル型医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出するするとともに、カプセル型医療装置を誘導する手段が必要であった。
【０００３】
カプセル型医療装置を誘導する手段としては、カプセル型医療装置内に磁石を搭載し、外部から磁場を作用させることにより、カプセル型医療装置の位置等を制御する手段が知られている。
一方、カプセル型医療装置の位置を検出する方法としては、磁気式の位置検出方法が知られている。磁気式の位置検出方法としては、コイルを内蔵した検知体に対し、外部から磁界を与え、その誘導起電力により発生する磁界を、外部の磁気センサにより検知することで検知体の位置を特定する技術が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８５０４４号公報
【非特許文献１】徳永，枦，藪上，河野，豊田，小澤，岡崎，荒井，「ＬＣ共振型磁気マーカを用いた高精度位置検出システム」日本応用磁気学会誌，２００５年，２９，ｐ．１５３−１５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、３軸直交の３つの磁界発生用コイルを有する略直方体状の磁場ソースを外部に配置するとともに、同じく３軸直交の３つの磁界受信用コイルを有する磁場検出コイルを医療用カプセル内に配置する技術が開示されている。この技術によれば、磁場ソースにより発生させた交番磁界により磁場検出コイルに誘導電流を発生させ、発生した誘導電流に基づいて磁場検出コイルの位置、つまり医療用カプセルの位置を検出することができる。
しかしながら、上述の技術においては、磁場ソースにより発生された交番磁界の強度と、磁場検出コイルに発生する誘導電流の強度とは比例関係にある。そのため、検出効率を向上させるためには、その分だけ交番磁界の強度を上げる必要があるという問題があった。
【０００５】
一方、非特許文献１においては、交番磁界を発生する励磁コイルと、交番磁界を受けて誘導磁界を発生するＬＣ共振型磁気マーカと、誘導磁界を検出する検出コイルと、を有する位置検出システムが開示されている。この位置検出システムによれば、ＬＣ共振型磁気マーカは、付加容量や寄生容量などにより所定周波数で共振を起こすため、上記交番磁界の周波数を上記所定周波数とすることにより、それ以外の周波数の場合と比較して、誘導磁界の強度を飛躍的に大きくすることができ、検出効率が高くなる。
しかしながら、上記非特許文献１におけるシステムの場合、検出コイルは、ＬＣ共振マーカが発生する誘導磁界だけではなく、励磁コイルが発生した交番磁界も捉えていた。
【０００６】
本来検出したい誘導磁界は、上記交番磁界と比較して、微小な磁界であるため、位置検出の過程においては、予め誘導磁界がない状態で測定した交番磁界を差し引くことにより、誘導磁界を検出することが知られている。
この操作は、例えば、検出した交番磁界等のアナログ信号を、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と表記する。）によりデジタル信号に変換した後に行なわれている。検出コイルが捉えたアナログ信号は、増幅過程を経てＡＤ変換器に入力されるが、上述のように、検出コイルから出力されるアナログ信号には、誘導磁界に係る信号よりも上記交番磁界に係る信号を多く含んでいる。
【０００７】
そのため、誘導磁界に係る信号を、位置検出のために十分なレベルにまで増幅しようとすると（増幅器の利得を上げようとすると）、増幅器が飽和する恐れがあった。その結果、誘導磁界に係る信号を十分なレベルにまで増幅できないという問題があった。
一般に、上記増幅器の増幅度の設定は、上記交番磁界の強度に基づいて増幅器が飽和しないように設定されるため、誘導磁界に係る信号に対しては低めの増幅度に抑えられており、ＬＣ共振型磁気マーカの位置検出精度、つまり位置検出システムにおける位置検出精度が犠牲になっているという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、位置検出装置の増幅度を高く設定し、位置検出精度の向上を図ることができる位置検出装置および医療装置位置検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、検知体の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、前記内蔵コイルの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部と、前記第１の磁界により前記内蔵コイルから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部と、前記第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を生成する第２の磁界発生部と、を有する位置検出装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、第２の磁界発生部により発生される第１の磁界と略逆位相の第２の磁界により、磁界検出部の位置において第１の磁界を打ち消すことができる。つまり、磁界検出部が捉える第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小（例えば略零）とすることができ、磁界検出部は上記誘導磁界のみを捉えることができる。
そのため、例えば、磁界検出部からの出力を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体の位置検出精度の向上を図ることができる。
また、第２の磁界発生部を磁界検出部の近傍に配置することにより、磁界検出部の位置において第２の磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部が、前記第１の磁界発生部の近傍に配置されるとともに、前記第１の磁界により相互誘導磁界を発生させる相互誘導磁界発生コイルと、前記磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルと、を有し、前記相互誘導磁界発生コイルと前記第２の磁界発生コイルとが電気的に直列接続されていることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、第１の磁界発生部の近傍に配置された相互誘導磁界発生コイルが、第１の磁界発生部から発生した第１の磁界を受けて、第２の磁界としての相互誘導磁界を発生する。この相互誘導磁界は、第１の磁界と略逆位相の磁界となっている。このとき、磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルにも、相互誘導磁界発生コイルと電気的に直列接続されていることから、第１の磁界と略逆位相の第２の磁界が発生する。この結果、簡単な構成により第１の磁界と略逆位相の第２の磁界を発生できるとともに、磁界検出部の位置において第２の磁界の強度を大きくすることができる。したがって、より確実に磁界検出部の位置において、第１の磁界を打ち消すことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部に、前記相互誘導磁界発生コイルまたは前記第２の磁界発生コイルの少なくとも一方の配置位置を移動させる移動機構が設けられていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、相互誘導磁界発生コイルまたは第２の磁界発生コイル（以下、相互誘導磁界発生コイル等と表記する。）の少なくとも一方の配置位置を移動できる移動機構を設け、相互誘導磁界発生コイル等の配置位置を調節することにより、磁界検出部の位置における第２の磁界の強さを調節することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記相互誘導磁界発生コイルの配置位置を移動させることが望ましい。
本発明によれば、相互誘導磁界発生コイルの配置位置を、移動機構により上記合成磁界に係る磁界強度信号の強度が最小となるように調整するため、磁界検出部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強さを最小にすることができる。
【００１６】
上記発明においては、前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記第２の磁界発生コイルの配置位置を移動させることが望ましい。
本発明によれば、第２の磁界発生コイルの配置位置を、移動機構により上記合成磁界に係る磁界強度信号の強度が最小となるように調整するため、磁界検出部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強さを最小にすることができる。
【００１７】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部が、磁界発生用の信号から略逆位相の信号を生成する位相調整部と、その信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部と、前記磁界センサ近傍に配置され、増幅された信号により第２の磁界を形成する第２の磁界発生コイルと、から構成されていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、磁界発生用の信号から位相が略逆の信号を生成する位相調整部を構成要素の一つに備えているため、より確実に第１の磁界と略逆位相の第２の磁界を発生させることができ、上記逆相信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部を構成要素の一つに備えているため、第２の磁界を所定の磁界強度で発生させることができる。そのため、より確実に第１の磁界を打ち消すことができる第２の磁界を発生させることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記第２の磁界発生コイル駆動部が、前記磁界検出部から出力される磁界強度信号に基づいて、その信号強度を最小にするように、前記第２の磁界強度を調整することが望ましい。
本発明によれば、上記磁界強度信号に基づいて、磁界強度信号が最小となるように第２の磁界の強度を調節するため、磁界検知部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小とすることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記磁界検出部から出力された磁界強度信号を表示する表示部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、表示部により磁界センサから出力された磁界強度信号を逐次確認することができる。
【００２１】
本発明は、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、磁石と、を有する医療装置と、前記内蔵コイルの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により励起された誘導磁界を検出する磁界検出部と、前記第１の磁界に対して略逆位相である第２の磁界と、前記磁石に作用させて前記医療装置を誘導する第３の磁界とを発生する第２の磁界発生部と、を備える医療装置位置検出システムを提供する。
【００２２】
本発明によれば、第３の磁界を磁石に作用させることにより、医療装置を誘導することができるため、医療装置の位置を確認しながら所定位置へ医療装置を誘導できる。
さらに、第２の磁界の位相が第１の磁界に対して略逆位相であるため、磁界検出部の位置において第１の磁界を打ち消すことができる。つまり、磁界検出部が捉える第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小（例えば略零）とすることができ、磁界検出部は上記誘導磁界のみを捉えることができ、位置検出精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の位置検出装置および医療装置位置検出システムによれば、逆相磁界発生装置により発生される上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界により、磁気センサの位置において上記交番磁界を打ち消すことができるため、例えば、磁気センサからの出力を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体の位置検出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
また、逆相磁界発生装置を磁界センサの近傍に配置することにより、磁気センサの位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができるため、位置検出装置の増幅度を高く設定し、位置検出精度の向上を図りやすくできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（位置検出装置）
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の位置検出装置に係る第１の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
位置検出装置１は、図１に示すように、交番磁界（第１の磁界）を発生する磁界発生コイル（第１の磁界発生部）１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ（磁界検出部）１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）５と、逆相磁界（第２の磁界）を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）２３と、逆相磁界発生コイル２３と電気的に結合された結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）２２と、から概略構成されている。
【００２５】
検知体１０としては、被験者等の体内に投入され医療行為を行なうカプセル型医療装置などを例示することができる。
検知体１０内には、図１に示すように、内蔵コイル１０ａと所定容量のコンデンサ（図示せず）とを有する検知体閉回路（図示せず）が構成されており、所定の周波数で共振を起こすＬＣ型共振回路が設けられている。
なお、上述のようにＬＣ型共振回路を検知体閉回路として用いてもよいし、内蔵コイル１０ａにおける寄生容量により所定の共振周波数を実現できる場合には、両端を開放された内蔵コイル１０ａのみでも検知体閉回路が形成される。
【００２６】
磁界発生コイル１１は略面状に形成されたコイルから構成されており、駆動部３と電気的に接続されている。
駆動部３は、磁界発生コイル１１で発生する交番磁界の周波数の交流信号を出力する信号発生部１３と、信号発生部１３から入力された交流信号を増幅して磁界発生コイル１１を駆動する磁界発生コイル駆動部１４と、から概略構成されている。
【００２７】
磁界センサ１２は略面上に配置された複数の検出コイル１２ａから構成され、各検出コイル１２ａは検出部５と電気的に接続されている。また、磁界センサ１２は磁界発生コイル１１と対向して配置され、磁界センサ１２と磁界発生コイル１１との間に検知体１０が配置されている。
【００２８】
検出部５は、検出コイル１２ａからの出力信号（磁界強度信号）に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ１９と、から概略構成されている。
【００２９】
また、磁界センサ１２が検知体１０の周囲に複数配置される場合には、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に、全検出コイル１２ａの出力信号から所定の検出コイル１２ａの出力信号を選択する磁界センサ切替部２０が設けられている。磁界センサ切替部２０を設けることにより、位置検出に必要な検出コイル１２ａの出力信号のみを選択してＣＰＵ１９に対する演算負荷を低減させることができる。位置検出に必要な出力信号としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある検出コイル１２ａからの出力信号などを例示することができる。
【００３０】
ＣＰＵ１９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ２１が接続されている。メモリ２１を配置することにより、検知体１０が配置された状態で取得した出力信号から、配置されていない状態で取得した出力信号を差し引くことが容易となる。そのため、検知体１０の内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界に係る出力信号のみを容易に検出することができる。
また、直流変換部１７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
【００３１】
図２は、図１の結合コイルと逆相磁界発生コイルとから構成される回路構成を説明する回路図である。
結合コイル２２は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図１および図２に示すように、逆相磁界発生コイル２３と電気的に接続され閉回路を構成している。また、結合コイル２２は、図１に示すように、磁界発生コイル１１と対向して配置されているとともに、その近傍に配置する等して、磁界発生コイル１１と磁気的に結合するように配置されている。さらに、結合コイル２２は、磁界発生コイル１１に対して検知体１０の反対側に位置するように配置されている。
【００３２】
逆相磁界発生コイル２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図１および図２に示すように、結合コイル２２と電気的に直列接続され閉回路を構成している。また、逆相磁界発生コイル２３は、図１に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、その近傍に配置されている。さらに、逆相磁界発生コイル２３は、検知体１０との間に磁界センサ１２に対して検知体１０の反対側に位置するように配置されている。
なお、結合コイル２２と磁界発生コイル１１、または、磁界発生コイル２３と磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、結合コイル２２が空芯であって磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図３にしめすように、結合コイル２２と磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、逆相磁界発生コイル２３が空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、逆相磁界発生コイル２３と磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
【００３３】
次に、上記の構成からなる位置検出装置１における作用について説明する。
まず、駆動部３において、図１に示すように、信号発生部１３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部１４に出力される。磁界発生コイル駆動部１４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は磁界発生コイル１１に出力される。磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交番磁界を周囲に形成する。
【００３４】
検知体１０に上記交番磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する検知体閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。検知体閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
【００３５】
磁界センサ１２の検出コイル１２ａには、上述の交番磁界および誘導磁界による磁束が通過するため、検出コイル１２ａは両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。検出コイル１２ａの出力信号は、検出部５に向けて出力される。
【００３６】
検出部５においては、入力された出力信号は、最初に磁界センサ切替部２０に入力される。磁界センサ切替部２０は、検知体１０の位置検出に用いる出力信号のみを通過させ、その他の出力信号は遮断する。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある検出コイル１２ａからの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
【００３７】
なお、上述のように、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に磁界センサ切替部２０を配置して位置検出に用いる出力信号のみを選択してもよいし、磁界センサ切替部２０が複数の検出コイル１２ａとの接続を切り替えることにより、全ての検出コイル１２ａからの出力信号を、時分割で検出部５に入力させてもよい。また、複数の検出コイル１２ａに対して、それぞれフィルタ１５からＡＤ変換器１８に至る系を接続させることにより、磁界センサ切替部２０を用いることなく、出力信号の選択を行なわなくてもよく、特に限定するものでない。
【００３８】
選択された出力信号はフィルタ１５に入力され、出力信号中における位置検出に用いられない周波数成分、例えば低周波成分などが取り除かれる。不要な成分が取り除かれた出力信号は、増幅器１６に入力され、後段のＡＤ変換器１８における適正な入力レベルになるように増幅される。
増幅された出力信号は直流変換部１７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器１８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
【００３９】
デジタル信号に変換された出力信号はＣＰＵ１９に入力される。一方、ＣＰＵ１９に接続されたメモリ２１から検知体１０を配置しない状態で取得した出力信号がＣＰＵ１９に入力される。
ＣＰＵ１９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまり検知体１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４０】
次に、本発明の特徴部である結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３の作用について説明する。
結合コイル２２は、磁界発生コイル１１と磁気的に結合するように配置されているため、磁界発生コイル１１により形成された交番磁界の磁束が結合コイル２２を通過する。交番磁界の磁界強度が変動すると、結合コイル２２にその磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
【００４１】
結合コイル２２と逆相磁界発生コイル２３とは電気的に直列に接続された閉回路を形成しているため、逆相磁界発生コイル２３にも結合コイル２２で生じた誘導起電力に基づく誘導電流が流れる。
上記誘導電流が逆相磁界発生コイル２３に流れると、逆相磁界発生コイルの周囲に上記逆相磁界が形成される。
【００４２】
ここで、磁界発生コイル１１、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３が形成する磁界強度の分布について説明する。
図４は、図１における磁界強度の分布を位置測定装置１の側面から見た図である。
磁界発生コイル１１が形成する交番磁界の強度分布は、図４中の破線Ａで示すように、磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１で最も磁界強度が高く、そこから離れるにつれて磁界強度が減衰する強度分布となる。
【００４３】
結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３が形成する逆相磁界の強度分布は、図４中の一点破線Ｂで示すように、結合コイル２２の位置Ｌ２２と逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３との間で最も磁界強度が高く、Ｌ２２およびＬ２３から離れる（図４中のＬ２２より左側およびＬ２３より右側）につれて磁界強度が減衰する強度分布となる。逆相磁界の強度は、図４に示すように、交番磁界の強度よりも弱く、その位相は交番磁界と略逆位相となっている。
【００４４】
上述の交番磁界と逆相磁界との合成磁界の強度分布は、図４中の実線Ｃで示すように、磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１で最も磁界強度が高く、逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３より結合コイル２２側にある磁界センサ１２の位置Ｌ１２で磁界強度が略零となる。これは、逆相磁界の位相が交番磁界の位相と逆なため、互いに打ち消しあうためである。
そのため、位置Ｌ１２より磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１側では、合成磁界の位相は交番磁界の位相と同じとなり、逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３側では、合成磁界の位相は逆相磁界の位相と同じとなる。
【００４５】
なお、結合コイル２２の位置Ｌ２２ないし逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３は、予め合成磁界強度を測定することにより、磁界センサ１２の出力が最小または略零となるように決めても良いし、磁界センサ１２の出力を観測することにより、その出力が最小または略零となるように決めてもよく、特に限定するものではない。
【００４６】
上記の構成によれば、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３により発生される上記逆相磁界により、磁気センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消すことができる。つまり、図４に示すように、磁気センサ１２の検出コイル１２ａが捉える上記交番磁界と上記逆相磁界との合成磁界の強度を最小または略零とすることができるため、検出コイル１２ａは上記誘導磁界のみを捉えることができる。
そのため、増幅器１６において、検出コイル１２ａからの出力信号を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力信号に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体１０の位置検出精度の向上を図ることができる。
また、逆相磁界発生コイル２３を磁界センサ１２の近傍に配置することにより、磁気センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００４７】
結合コイル２２を磁界発生コイル１１の近傍に配置するとともに、結合コイル２２を磁界発生コイルと磁気的に結合させることにより、結合コイル２２において上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界を形成する誘導起電力を発生させることができる。さらに、結合コイル２２と電気的に直列接続された逆相磁界発生コイル２３を用いることにより、より確実に磁界センサ１２の位置において交番磁界を打ち消すことができる。
【００４８】
なお、上述のように、逆相磁界を発生させる専用コイルである逆相磁界発生コイル２３等を配置してもよいし、例えば、検知体１０の誘導に用いる磁界発生コイルを備え、当該磁界発生コイルにより形成した磁界（第３の磁界）により検知体１０に搭載された磁石の位置姿勢を制御させ、それにより検知体１０の位置姿勢を制御している場合において、当該姿勢制御に用いる磁界発生コイルが図２に示すような結線となっていれば、姿勢制御に用いる磁界発生コイルを逆相磁界発生装置として兼用してもよい。
例えば、ヘルムホルツ条件で対向コイルが配置されていて、低インピーダンスの駆動装置が接続されていれば、第１の実施形態と同様に機能させることができる。
【００４９】
なお、上述のように、検知体１０内に少なくとも内蔵コイル１０ａを含む閉回路のみを搭載してもよいし、用途に応じて、被験者の体腔内を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳからなる撮像部や、被験者に投与する薬剤を収める容器などを搭載してカプセル型医療装置として用いてもよく、特に限定するものではない。
また、検知体１０をカテーテルや内視鏡などの管状医療装置とし、その略先端や途中部位に内蔵コイル１０ａを含む閉回路を搭載してもよい。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第２の実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図５を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
位置検出装置１０１は、図５に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）１０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）１２３と、逆相磁界発生コイル１２３と電気的に結合された結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）２２と、から概略構成されている。
【００５２】
検出部１０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ１９と、から概略構成されている。
【００５３】
また、磁界センサ１２が検知体１０の周囲に複数配置される場合には、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に、全検出コイル１２ａの出力信号から所定の検出コイル１２ａの出力信号を選択する磁界センサ切替部２０が設けられている。
ＣＰＵ１９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ２１と、磁界センサ１２が捉えた磁界強度を数値やグラフなどで表示する表示部１２４と、が接続されている。この表示部１２４を設けることにより、磁界センサ１２から出力された磁界強度信号を逐次確認することができる。
【００５４】
逆相磁界発生コイル１２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図５に示すように、結合コイル２２と電気的に直列接続され閉回路を構成している。また、逆相磁界発生コイル１２３は、図５に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００５５】
また、逆相磁界発生コイル１２３下辺には、逆相磁界発生コイル１２３を磁界センサ１２に対して接近離間可能に支持する移動機構１２５が配置されている。移動機構１２５は、磁気センサ１２の面に対して略垂直に配置された一対の移動レール１２５ａと、移動レール１２５ａ上をスライド移動可能に配置された支持部１２５ｂと、から概略構成されている。支持部１２５ｂは、逆相磁界発生コイル１２３の下辺を把持することにより保持している。
【００５６】
なお、上述のように、移動機構１２５として移動レール１２５ａと支持部１２５ｂとから構成される実施形態に適用して説明したが、移動レール１２５ａと支持部１２５ｂとの組み合わせに限られることなく、その他の公知の可動機構を用いても構わない。
【００５７】
次に、上記の構成からなる位置検出装置１０１における作用について説明する。
検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界の検出、ＣＰＵ１９における検知体１０の位置の特定までは、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ＣＰＵ１９に入力された合成磁界に係る出力信号は、表示部１２４に出力される。表示部１２４は、入力された合成磁界に係る出力信号の強度を数値やグラフ等で表示する。
逆相磁界発生コイル１２３は、表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号の強度に基づいて、その強度が最小または略零になるように移動機構１２５により位置が調整される。具体的には、逆相磁界発生コイル１２３は、移動レール１２５ａの上を支持部１２５ｂとともに、その中心軸線方向を一定に保ちながら磁界センサ１２に対して接近離間するように移動される。
【００５８】
上記の構成によれば、逆相磁界発生コイル１２３の配置位置を移動できる移動機構１２５を設け、逆相磁界発生コイル１２３の配置位置を調節することにより、磁界センサ１２の位置における合成磁界の強さを最小または略零に調節することができる。
【００５９】
表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号に基づいて、当該出力信号が最小または略零となるように逆相磁界発生コイル１２３の位置を変更するため、より確実に、磁界センサ１２の位置における合成磁界の強度を最小または略零とすることができる。
【００６０】
なお、上述のように、逆相磁界発生コイル１２３に移動機構１２５を備え、逆相磁界発生コイル１２３を移動可能に構成してもよいし、結合コイル２２に移動機構１２５を備え、結合コイル２２を移動可能に構成してもよいし、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル１２３の両者を移動可能に構成してもよく、特に限定するものではない。
【００６１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第３の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
位置検出装置２０１は、図６に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部１０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）２２３と、から概略構成されている。
【００６３】
逆相磁界発生コイル２２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図６に示すように、制御部（第２の磁界発生部）２２５と電気的に接続されている。また、逆相磁界発生コイル２２３は、図６に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００６４】
制御部２２５は、信号発生部１３の出力が入力される位相調整部２２６と、位相調整部２２６の出力が入力される逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）２２７と、から概略構成されている。
位相調整部２２６は、信号発生部１３から入力された交流信号に基づいて、位相が略反転した逆相信号を生成するように構成されている。逆相磁界発生コイル駆動部２２７は、入力された逆相信号を所定の強度に増幅、つまり増幅度調整ができるように構成され、増幅された逆相信号は逆相磁界発生コイル２２３に出力される。
【００６５】
次に、上記の構成からなる位置検出装置２０１における作用について説明する。
検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界の検出、ＣＰＵ１９における検知体１０の位置の特定までは、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ＣＰＵ１９に入力された合成磁界に係る出力信号は、表示部１２４に出力される。表示部１２４は、入力された合成磁界に係る出力信号の強度を数値やグラフ等で表示する。
逆相磁界発生コイル駆動部２２７は、表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号の強度に基づいて、その強度が最小または略零になるように増幅度が調整される。逆相磁界発生コイル２２３に供給される逆相信号の強度が変化すると、逆相磁界発生コイル２２３により形成される逆相磁界の強度も変化するため、上記交番磁界が打ち消される強度の逆相磁界を形成することができる。
【００６６】
上記の構成によれば、位相調整部２２６において、交番磁界発生に用いられる交流信号から位相が略逆の逆相信号を生成するため、より確実に上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界を発生させることができる。一方、逆相磁界発生コイル駆動部２２７において、上記逆相信号を所定の増幅度で増幅するため、所定位置において、交番磁界を打ち消すことができる強度の逆相磁界を発生させることができる。そのため、磁界センサ１２の位置において、より確実に上記交番磁界を打ち消す逆相磁界を発生させることができる。
また、逆相磁界発生コイル２２３を磁界センサ１２の近傍に配置することにより、磁界センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００６７】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第３の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
位置検出装置３０１は、図７に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）３０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）３２３と、から概略構成されている。
【００６９】
検出部３０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ３１９と、から概略構成されている。ＣＰＵ３１９は、後述する位相調整部と逆相磁界発生コイル駆動部とに対して制御信号を出力できるように構成されている。
【００７０】
逆相磁界発生コイル３２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図７に示すように、制御部（第２の磁界発生部）３２５と電気的に接続されている。また、逆相磁界発生コイル３２３は、図７に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００７１】
制御部３２５は、信号発生部１３の出力が入力される位相調整部３２６と、位相調整部３２６の出力が入力される逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）３２７と、から概略構成されている。
位相調整部３２６は、信号発生部１３から入力された交流信号とＣＰＵ３１９から入力された制御信号とに基づいて、上記交流信号の位相から所定位相ずれた逆相信号を生成するように構成されている。逆相磁界発生コイル駆動部３２７は、ＣＰＵ３１９から入力された制御信号に基づいて、入力された逆相信号を所定の強度に増幅、つまり増幅度調整ができるように構成され、増幅された逆相信号は逆相磁界発生コイル３２３に出力される。
【００７２】
次に、上記の構成からなる位置検出装置３０１における作用について説明する。
本実施形態においては、初めに、ＣＰＵ３１９は位相調整部３２６に対して、生成する逆相信号の位相のずれを略１８０°とする制御信号を出力する。一方、逆相磁界発生コイル駆動部３２７に対して、測定の都度、逆相信号の増幅度を変える制御信号を出力する。つまり、逆相磁界の強度を変更しながら交番磁界と相互磁界の合成磁界に係る出力信号を取得し、メモリ２１に記憶させる。
【００７３】
ＣＰＵ３１９は、増幅度を変更して取得した一連の上記出力信号のうち、最も信号強度が小さかった増幅度を選び出し、逆相磁界発生コイル駆動部３２７に対して当該増幅度で逆相信号を増幅する制御信号を出力する。一方、位相調整部３２６に対しては、測定の都度、逆相信号の位相のずれを略１８０°から少しずつ変化させる制御信号を出力する。つまり、逆相磁界の位相を変更しながら上記合成磁界に係る出力信号を取得し、メモリ２１に記憶させる。
【００７４】
そして、ＣＰＵ３１９は、メモリ２１に記憶された上記出力信号のうち、最も信号強度が小さかった位相を選び出す。
以後、位置検出装置３０１は、上記手順で求められた位相を有する逆相信号を上記増幅度で増幅し、当該増幅された逆相信号により形成された逆相磁界を用いる。
【００７５】
なお、検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界を検出し、ＣＰＵ３１９に上記合成磁界に係る出力信号が入力されるまでの過程は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
上記の構成によれば、ＣＰＵ３１９により、磁界センサ１２に捉えられる上記合成磁界の強度を最も小さく、または、略零にする位相調整部３２６および逆相磁界発生コイル駆動部３２７の設定を求めることができる。そのため、手動により上記設定を求める場合と比較して、より短時間で上記設定を求めることができる。
【００７７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて誘導磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
位置検出装置４０１は、図８に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、検知体１０を体腔内の所定位置に誘導するための誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂと、から概略構成されている。
【００７９】
磁界発生コイル１１には磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部４０３が設けられ、磁界センサ１２には磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部４０５が設けられている。
【００８０】
駆動部４０３は、磁界発生コイル１１で発生する交番磁界の周波数の交流信号を出力する信号発生部４２３と、信号発生部４２３から入力された交流信号を増幅して磁界発生コイル１１を駆動する磁界発生コイル駆動部４２４と、から概略構成されている。
【００８１】
検出部４０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ４２５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器４２６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部４２７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器４２８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ４２９と、全磁界センサ１２の出力信号から所定の磁界センサ１２の出力信号を選択する磁界センサ切替部４３０と、から概略構成されている。
【００８２】
ＣＰＵ４２９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ４３１が接続されている。メモリ４３１を配置することにより、検知体１０が配置された状態で取得した出力信号から、配置されていない状態で取得した出力信号を差し引くことが容易となる。そのため、検知体１０の内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界に係る出力信号のみを容易に検出することができる。
また、直流変換部４２７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
【００８３】
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂは、ヘルムホルツ条件を満たすように対向配置されている。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂにより発生される磁界の空間的な強度勾配はなくなり、誘導範囲内で均一な磁界となっている。
また、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂのそれぞれの中心軸線は、互いに直交するように配置され、その内部に直方体状の空間を形成するように配置されている。直方体状の空間は、図８に示すように、検知体１０の作動空間になる。
【００８４】
図９は、図８の誘導用磁界発コイルの概略構成を説明するブロック図である。図１０は、図９の誘導磁界発生コイルと誘導磁界発生コイル駆動部との接続を説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂとは、それぞれ電気的に直列接続されている。
また、図９および図１０に示すように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂには、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃからの出力が入力されるように電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃには、それぞれ信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄからの信号が入力されるように電気的に接続され、信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄには誘導制御部４１６からの制御信号が入力されるように電気的に接続されている。誘導制御部４１６には、外部から検知体１０の誘導方向の指示が入力される入力装置４１７からの信号が入力されるように電気的に接続されている。
【００８５】
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム４０１における作用について説明する。
まず、医療用磁気誘導・位置検出システム４０１における検知体１０の位置検出の作用について説明する。
駆動部４０３において、図１１に示すように、信号発生部４２３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部４２４に出力される。磁界発生コイル駆動部４２４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は磁界発生コイル１１に出力される。磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交流磁界を周囲に形成する。
【００８６】
検知体１０に上記交流磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する検知体閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。検知体１０の閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
【００８７】
磁界センサ１２には、上述の交流磁界および誘導磁界による磁束が通過するため、磁界センサ１２は両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。磁界センサ１２の出力信号は、検出部４０５に向けて出力される。
【００８８】
検出部４０５においては、入力された出力信号は、最初に磁界センサ切替部４３０に入力される。磁界センサ切替部４３０は、検知体１０の位置検出に用いる出力信号のみを通過させ、その他の出力信号は遮断する。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある磁界センサ１２からの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
【００８９】
なお、上述のように、磁界センサ１２とフィルタ４２５との間に磁界センサ切替部４３０を配置して位置検出に用いる出力信号のみを選択してもよいし、磁界センサ切替部４３０が複数の磁界センサ１２との接続を切り替えることにより、全ての磁界センサ１２からの出力信号を、時分割で検出部４０５に入力させてもよい。また、複数の磁界センサ１２に対して、それぞれフィルタ４２５からＡＤ変換器４２８に至る系を接続させることにより、磁界センサ切替部４３０を用いることなく、出力信号の選択を行なわなくてもよく、特に限定するものでない。
【００９０】
選択された出力信号はフィルタ４２５に入力され、出力信号中における位置検出に用いられない周波数成分、例えば低周波成分などが取り除かれる。不要な成分が取り除かれた出力信号は、増幅器４２６に入力され、後段のＡＤ変換器４２８における適正な入力レベルになるように増幅される。
増幅された出力信号は直流変換部４２７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器４２８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
【００９１】
デジタル信号に変換された出力信号はＣＰＵ４２９に入力される。一方、ＣＰＵ４２９に接続されたメモリ４３１から検知体１０を配置しない状態で取得した出力信号がＣＰＵ４２９に入力される。
ＣＰＵ４２９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまり検知体１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００９２】
次に、カプセル型医療装置の誘導における作用について説明する。
まず、入力装置４１７に検知体１０を遠隔操作するため動作させたい動きを入力する。入力装置４１７は、入力された情報に基づき誘導制御部４１６に信号を出力する。誘導制御部４１６は、入力された信号に基づいて、検知体１０を実際に動かすための磁界を発生させるための制御信号を生成し、信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄへ出力する。
信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄは、入力された制御信号に基づいて誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃに出力される信号が生成される。誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃは、入力された信号を電流増幅して、それぞれ誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂに当該電流を流す。
【００９３】
上述のように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂに電流を流すことで、検知体１０の近傍領域に誘導用の磁界を生成することができる。この生成された磁界により、検知体１０内の磁石を移動させることができ、当該磁石を移動させることにより検知体１０を移動させることができる。
【００９４】
次に、本発明の特徴である導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂから相互誘導磁界が発生するときの作用について説明する。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａと導用磁界発生コイル４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａと誘導用磁界発生コイル４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａと誘導用磁界発生コイル４１５Ｂは、電気的に直列に接続されている。そのため、磁界強度が変動する交番磁界の磁束が導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの一方、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂの一方、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの一方を通過すると、当該磁束が通過したコイルにその磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
【００９５】
導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂや、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂや、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂは、電気的に直列に接続された閉回路を形成しているため、導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの他方、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂの他方、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの他方にも上記一方のコイルで生じた誘導起電力に基づく誘導電流が流れる。
上記誘導電流が上記他方のコイルに流れると、上記他方のコイルの周囲に上記逆相磁界が形成される。
【００９６】
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂは、通常、低い出力インピーダンスに設定されているため、先の起電力に基づく電流が流れ、位置検出用磁界に対して略逆位相の磁界を発生させることができる。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂは対向する２つの誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂが直列に接続されているため、第１の実施形態と同様に、磁界センサ１２近傍においても打ち消し作用がある。例えば、図８において、誘導用磁界発生コイル４１３Ａが第１の実施形態における結合コイルの役割を果たし、これに直列に接続されている誘導用磁界発生コイル４１３Ｂからも位置検出用磁界に対して逆相の磁界が発生される。つまり、特別に結合コイルと逆相磁界発生コイルとを設けなくとも、その配置に調整により磁界センサ１２付近の位置検出用磁界を打ち消すことができる。
【００９７】
なお、位置検出用のコイル対が、誘導用磁界発生コイル対Ｂ，Ｃと組み合わされても構わない。
なお、位置検出コイル対が誘導用コイル対と同じく３対あって、これらコイル対が磁界センサ部の位置検出用磁界を打ち消すように配置されていても構わない。
【００９８】
上記構成によれば、磁界発生コイル１１は、検知体１０が有する内蔵コイル１０ａに誘導磁界を誘起させる位置検出用磁界を発生する。内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界は、磁界センサ１２により検出され、内蔵コイル１０ａを有する検知体１０の位置または姿勢の検出に用いられる。
また、３組の誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂにおいて発生した誘導用磁界は、検知体１０が有する磁石に作用して検知体１０の位置・姿勢を制御する。ここで、３組の誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの中心軸線の方向が、互いに直交するように配置されているため、誘導用磁界の磁力線を、３次元的に任意の方向に向けることができる。これにより、磁石を有する検知体１０の位置・姿勢を立体的に制御できる。
【００９９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、磁界発生コイルと磁気センサと逆相磁界発生コイルなどを一つずつ備え、これらが略同一直線上に配置された構成に適用して説明したが、この構成に限られることなく、磁界発生コイル等を複数備えて、それらを複数の直線上に配置するように構成されていてもよく、その配置個数および配置位置は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明における第１の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１の結合コイルと逆相磁界コイルとから構成される回路構成を説明する回路図である。
【図３】図１の結合コイルと磁界発生コイルとの他の配置関係、および、逆相磁界発生コイルと磁界センサとの他の配置関係を説明する図である。
【図４】図１における磁界強度の分布を位置測定装置の側面から見た図である。
【図５】本発明における第２の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図６】本発明における第３の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図７】本発明における第４の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図８】本発明における第５の実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図８の誘導用磁界発コイルの概略構成を説明するブロック図である。
【図１０】図９の誘導磁界発生コイルと誘導磁界発生コイル駆動部との接続を説明する回路図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 位置検出装置
５，１０５，３０５ 検出部（磁界検出部）
１０ 検知体
１０ａ 内蔵コイル
１１ 磁界発生コイル（第１の磁界発生部）
１２ 磁界センサ（磁界検出部）
２２ 結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）
２３，１２３，２２３，３２３ 逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）
１２４ 表示部
１２５ 移動機構
２２５，３２５ 制御部（第２の磁界発生部）
２２６，３２６ 位相調整部
２２７，３２７ 逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置および医療装置位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検者等の被検体に飲み込ませて体腔管路内を通過させ、目的位置の体腔管路内における画像の取得が可能な飲み込み型のカプセル型内視鏡等に代表されるカプセル型医療装置（検知体）が実用化に向けて研究開発されている。
このようなカプセル型医療装置を体腔管路内の所定位置に誘導するためには、現在、カプセル型医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出するするとともに、カプセル型医療装置を誘導する手段が必要であった。
【０００３】
カプセル型医療装置を誘導する手段としては、カプセル型医療装置内に磁石を搭載し、外部から磁場を作用させることにより、カプセル型医療装置の位置等を制御する手段が知られている。
一方、カプセル型医療装置の位置を検出する方法としては、磁気式の位置検出方法が知られている。磁気式の位置検出方法としては、コイルを内蔵した検知体に対し、外部から磁界を与え、その誘導起電力により発生する磁界を、外部の磁気センサにより検知することで検知体の位置を特定する技術が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８５０４４号公報
【非特許文献１】徳永，枦，藪上，河野，豊田，小澤，岡崎，荒井，「ＬＣ共振型磁気マーカを用いた高精度位置検出システム」日本応用磁気学会誌，２００５年，２９，ｐ．１５３−１５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、３軸直交の３つの磁界発生用コイルを有する略直方体状の磁場ソースを外部に配置するとともに、同じく３軸直交の３つの磁界受信用コイルを有する磁場検出コイルを医療用カプセル内に配置する技術が開示されている。この技術によれば、磁場ソースにより発生させた交番磁界により磁場検出コイルに誘導電流を発生させ、発生した誘導電流に基づいて磁場検出コイルの位置、つまり医療用カプセルの位置を検出することができる。
しかしながら、上述の技術においては、磁場ソースにより発生された交番磁界の強度と、磁場検出コイルに発生する誘導電流の強度とは比例関係にある。そのため、検出効率を向上させるためには、その分だけ交番磁界の強度を上げる必要があるという問題があった。
【０００５】
一方、非特許文献１においては、交番磁界を発生する励磁コイルと、交番磁界を受けて誘導磁界を発生するＬＣ共振型磁気マーカと、誘導磁界を検出する検出コイルと、を有する位置検出システムが開示されている。この位置検出システムによれば、ＬＣ共振型磁気マーカは、付加容量や寄生容量などにより所定周波数で共振を起こすため、上記交番磁界の周波数を上記所定周波数とすることにより、それ以外の周波数の場合と比較して、誘導磁界の強度を飛躍的に大きくすることができ、検出効率が高くなる。
しかしながら、上記非特許文献１におけるシステムの場合、検出コイルは、ＬＣ共振マーカが発生する誘導磁界だけではなく、励磁コイルが発生した交番磁界も捉えていた。
【０００６】
本来検出したい誘導磁界は、上記交番磁界と比較して、微小な磁界であるため、位置検出の過程においては、予め誘導磁界がない状態で測定した交番磁界を差し引くことにより、誘導磁界を検出することが知られている。
この操作は、例えば、検出した交番磁界等のアナログ信号を、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と表記する。）によりデジタル信号に変換した後に行なわれている。検出コイルが捉えたアナログ信号は、増幅過程を経てＡＤ変換器に入力されるが、上述のように、検出コイルから出力されるアナログ信号には、誘導磁界に係る信号よりも上記交番磁界に係る信号を多く含んでいる。
【０００７】
そのため、誘導磁界に係る信号を、位置検出のために十分なレベルにまで増幅しようとすると（増幅器の利得を上げようとすると）、増幅器が飽和する恐れがあった。その結果、誘導磁界に係る信号を十分なレベルにまで増幅できないという問題があった。
一般に、上記増幅器の増幅度の設定は、上記交番磁界の強度に基づいて増幅器が飽和しないように設定されるため、誘導磁界に係る信号に対しては低めの増幅度に抑えられており、ＬＣ共振型磁気マーカの位置検出精度、つまり位置検出システムにおける位置検出精度が犠牲になっているという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、位置検出装置の増幅度を高く設定し、位置検出精度の向上を図ることができる位置検出装置および医療装置位置検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、検知体の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、前記内蔵コイルの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部と、前記第１の磁界により前記内蔵コイルから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部と、前記第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を生成する第２の磁界発生部と、を有する位置検出装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、第２の磁界発生部により発生される第１の磁界と略逆位相の第２の磁界により、磁界検出部の位置において第１の磁界を打ち消すことができる。つまり、磁界検出部が捉える第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小（例えば略零）とすることができ、磁界検出部は上記誘導磁界のみを捉えることができる。
そのため、例えば、磁界検出部からの出力を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体の位置検出精度の向上を図ることができる。
また、第２の磁界発生部を磁界検出部の近傍に配置することにより、磁界検出部の位置において第２の磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部が、前記第１の磁界発生部の近傍に配置されるとともに、前記第１の磁界により相互誘導磁界を発生させる相互誘導磁界発生コイルと、前記磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルと、を有し、前記相互誘導磁界発生コイルと前記第２の磁界発生コイルとが電気的に直列接続されていることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、第１の磁界発生部の近傍に配置された相互誘導磁界発生コイルが、第１の磁界発生部から発生した第１の磁界を受けて、第２の磁界としての相互誘導磁界を発生する。この相互誘導磁界は、第１の磁界と略逆位相の磁界となっている。このとき、磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルにも、相互誘導磁界発生コイルと電気的に直列接続されていることから、第１の磁界と略逆位相の第２の磁界が発生する。この結果、簡単な構成により第１の磁界と略逆位相の第２の磁界を発生できるとともに、磁界検出部の位置において第２の磁界の強度を大きくすることができる。したがって、より確実に磁界検出部の位置において、第１の磁界を打ち消すことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部に、前記相互誘導磁界発生コイルまたは前記第２の磁界発生コイルの少なくとも一方の配置位置を移動させる移動機構が設けられていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、相互誘導磁界発生コイルまたは第２の磁界発生コイル（以下、相互誘導磁界発生コイル等と表記する。）の少なくとも一方の配置位置を移動できる移動機構を設け、相互誘導磁界発生コイル等の配置位置を調節することにより、磁界検出部の位置における第２の磁界の強さを調節することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記相互誘導磁界発生コイルの配置位置を移動させることが望ましい。
本発明によれば、相互誘導磁界発生コイルの配置位置を、移動機構により上記合成磁界に係る磁界強度信号の強度が最小となるように調整するため、磁界検出部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強さを最小にすることができる。
【００１６】
上記発明においては、前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記第２の磁界発生コイルの配置位置を移動させることが望ましい。
本発明によれば、第２の磁界発生コイルの配置位置を、移動機構により上記合成磁界に係る磁界強度信号の強度が最小となるように調整するため、磁界検出部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強さを最小にすることができる。
【００１７】
上記発明においては、前記第２の磁界発生部が、磁界発生用の信号から略逆位相の信号を生成する位相調整部と、その信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部と、前記磁界センサ近傍に配置され、増幅された信号により第２の磁界を形成する第２の磁界発生コイルと、から構成されていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、磁界発生用の信号から位相が略逆の信号を生成する位相調整部を構成要素の一つに備えているため、より確実に第１の磁界と略逆位相の第２の磁界を発生させることができ、上記逆相信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部を構成要素の一つに備えているため、第２の磁界を所定の磁界強度で発生させることができる。そのため、より確実に第１の磁界を打ち消すことができる第２の磁界を発生させることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記第２の磁界発生コイル駆動部が、前記磁界検出部から出力される磁界強度信号に基づいて、その信号強度を最小にするように、前記第２の磁界強度を調整することが望ましい。
本発明によれば、上記磁界強度信号に基づいて、磁界強度信号が最小となるように第２の磁界の強度を調節するため、磁界検知部の位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小とすることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記磁界検出部から出力された磁界強度信号を表示する表示部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、表示部により磁界センサから出力された磁界強度信号を逐次確認することができる。
【００２１】
本発明は、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、磁石と、を有する医療装置と、前記内蔵コイルの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により励起された誘導磁界を検出する磁界検出部と、前記第１の磁界に対して略逆位相である第２の磁界と、前記磁石に作用させて前記医療装置を誘導する第３の磁界とを発生する第２の磁界発生部と、を備える医療装置位置検出システムを提供する。
【００２２】
本発明によれば、第３の磁界を磁石に作用させることにより、医療装置を誘導することができるため、医療装置の位置を確認しながら所定位置へ医療装置を誘導できる。
さらに、第２の磁界の位相が第１の磁界に対して略逆位相であるため、磁界検出部の位置において第１の磁界を打ち消すことができる。つまり、磁界検出部が捉える第１の磁界と第２の磁界との合成磁界の強度を最小（例えば略零）とすることができ、磁界検出部は上記誘導磁界のみを捉えることができ、位置検出精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の位置検出装置および医療装置位置検出システムによれば、逆相磁界発生装置により発生される上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界により、磁気センサの位置において上記交番磁界を打ち消すことができるため、例えば、磁気センサからの出力を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体の位置検出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
また、逆相磁界発生装置を磁界センサの近傍に配置することにより、磁気センサの位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができるため、位置検出装置の増幅度を高く設定し、位置検出精度の向上を図りやすくできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（位置検出装置）
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の位置検出装置に係る第１の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
位置検出装置１は、図１に示すように、交番磁界（第１の磁界）を発生する磁界発生コイル（第１の磁界発生部）１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ（磁界検出部）１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）５と、逆相磁界（第２の磁界）を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）２３と、逆相磁界発生コイル２３と電気的に結合された結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）２２と、から概略構成されている。
【００２５】
検知体１０としては、被験者等の体内に投入され医療行為を行なうカプセル型医療装置などを例示することができる。
検知体１０内には、図１に示すように、内蔵コイル１０ａと所定容量のコンデンサ（図示せず）とを有する検知体閉回路（図示せず）が構成されており、所定の周波数で共振を起こすＬＣ型共振回路が設けられている。
なお、上述のようにＬＣ型共振回路を検知体閉回路として用いてもよいし、内蔵コイル１０ａにおける寄生容量により所定の共振周波数を実現できる場合には、両端を開放された内蔵コイル１０ａのみでも検知体閉回路が形成される。
【００２６】
磁界発生コイル１１は略面状に形成されたコイルから構成されており、駆動部３と電気的に接続されている。
駆動部３は、磁界発生コイル１１で発生する交番磁界の周波数の交流信号を出力する信号発生部１３と、信号発生部１３から入力された交流信号を増幅して磁界発生コイル１１を駆動する磁界発生コイル駆動部１４と、から概略構成されている。
【００２７】
磁界センサ１２は略面上に配置された複数の検出コイル１２ａから構成され、各検出コイル１２ａは検出部５と電気的に接続されている。また、磁界センサ１２は磁界発生コイル１１と対向して配置され、磁界センサ１２と磁界発生コイル１１との間に検知体１０が配置されている。
【００２８】
検出部５は、検出コイル１２ａからの出力信号（磁界強度信号）に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ１９と、から概略構成されている。
【００２９】
また、磁界センサ１２が検知体１０の周囲に複数配置される場合には、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に、全検出コイル１２ａの出力信号から所定の検出コイル１２ａの出力信号を選択する磁界センサ切替部２０が設けられている。磁界センサ切替部２０を設けることにより、位置検出に必要な検出コイル１２ａの出力信号のみを選択してＣＰＵ１９に対する演算負荷を低減させることができる。位置検出に必要な出力信号としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある検出コイル１２ａからの出力信号などを例示することができる。
【００３０】
ＣＰＵ１９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ２１が接続されている。メモリ２１を配置することにより、検知体１０が配置された状態で取得した出力信号から、配置されていない状態で取得した出力信号を差し引くことが容易となる。そのため、検知体１０の内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界に係る出力信号のみを容易に検出することができる。
また、直流変換部１７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
【００３１】
図２は、図１の結合コイルと逆相磁界発生コイルとから構成される回路構成を説明する回路図である。
結合コイル２２は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図１および図２に示すように、逆相磁界発生コイル２３と電気的に接続され閉回路を構成している。また、結合コイル２２は、図１に示すように、磁界発生コイル１１と対向して配置されているとともに、その近傍に配置する等して、磁界発生コイル１１と磁気的に結合するように配置されている。さらに、結合コイル２２は、磁界発生コイル１１に対して検知体１０の反対側に位置するように配置されている。
【００３２】
逆相磁界発生コイル２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図１および図２に示すように、結合コイル２２と電気的に直列接続され閉回路を構成している。また、逆相磁界発生コイル２３は、図１に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、その近傍に配置されている。さらに、逆相磁界発生コイル２３は、検知体１０との間に磁界センサ１２に対して検知体１０の反対側に位置するように配置されている。
なお、結合コイル２２と磁界発生コイル１１、または、磁界発生コイル２３と磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、結合コイル２２が空芯であって磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図３にしめすように、結合コイル２２と磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、逆相磁界発生コイル２３が空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、逆相磁界発生コイル２３と磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
【００３３】
次に、上記の構成からなる位置検出装置１における作用について説明する。
まず、駆動部３において、図１に示すように、信号発生部１３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部１４に出力される。磁界発生コイル駆動部１４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は磁界発生コイル１１に出力される。磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交番磁界を周囲に形成する。
【００３４】
検知体１０に上記交番磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する検知体閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。検知体閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
【００３５】
磁界センサ１２の検出コイル１２ａには、上述の交番磁界および誘導磁界による磁束が通過するため、検出コイル１２ａは両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。検出コイル１２ａの出力信号は、検出部５に向けて出力される。
【００３６】
検出部５においては、入力された出力信号は、最初に磁界センサ切替部２０に入力される。磁界センサ切替部２０は、検知体１０の位置検出に用いる出力信号のみを通過させ、その他の出力信号は遮断する。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある検出コイル１２ａからの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
【００３７】
なお、上述のように、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に磁界センサ切替部２０を配置して位置検出に用いる出力信号のみを選択してもよいし、磁界センサ切替部２０が複数の検出コイル１２ａとの接続を切り替えることにより、全ての検出コイル１２ａからの出力信号を、時分割で検出部５に入力させてもよい。また、複数の検出コイル１２ａに対して、それぞれフィルタ１５からＡＤ変換器１８に至る系を接続させることにより、磁界センサ切替部２０を用いることなく、出力信号の選択を行なわなくてもよく、特に限定するものでない。
【００３８】
選択された出力信号はフィルタ１５に入力され、出力信号中における位置検出に用いられない周波数成分、例えば低周波成分などが取り除かれる。不要な成分が取り除かれた出力信号は、増幅器１６に入力され、後段のＡＤ変換器１８における適正な入力レベルになるように増幅される。
増幅された出力信号は直流変換部１７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器１８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
【００３９】
デジタル信号に変換された出力信号はＣＰＵ１９に入力される。一方、ＣＰＵ１９に接続されたメモリ２１から検知体１０を配置しない状態で取得した出力信号がＣＰＵ１９に入力される。
ＣＰＵ１９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまり検知体１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４０】
次に、本発明の特徴部である結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３の作用について説明する。
結合コイル２２は、磁界発生コイル１１と磁気的に結合するように配置されているため、磁界発生コイル１１により形成された交番磁界の磁束が結合コイル２２を通過する。交番磁界の磁界強度が変動すると、結合コイル２２にその磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
【００４１】
結合コイル２２と逆相磁界発生コイル２３とは電気的に直列に接続された閉回路を形成しているため、逆相磁界発生コイル２３にも結合コイル２２で生じた誘導起電力に基づく誘導電流が流れる。
上記誘導電流が逆相磁界発生コイル２３に流れると、逆相磁界発生コイルの周囲に上記逆相磁界が形成される。
【００４２】
ここで、磁界発生コイル１１、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３が形成する磁界強度の分布について説明する。
図４は、図１における磁界強度の分布を位置測定装置１の側面から見た図である。
磁界発生コイル１１が形成する交番磁界の強度分布は、図４中の破線Ａで示すように、磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１で最も磁界強度が高く、そこから離れるにつれて磁界強度が減衰する強度分布となる。
【００４３】
結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３が形成する逆相磁界の強度分布は、図４中の一点破線Ｂで示すように、結合コイル２２の位置Ｌ２２と逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３との間で最も磁界強度が高く、Ｌ２２およびＬ２３から離れる（図４中のＬ２２より左側およびＬ２３より右側）につれて磁界強度が減衰する強度分布となる。逆相磁界の強度は、図４に示すように、交番磁界の強度よりも弱く、その位相は交番磁界と略逆位相となっている。
【００４４】
上述の交番磁界と逆相磁界との合成磁界の強度分布は、図４中の実線Ｃで示すように、磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１で最も磁界強度が高く、逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３より結合コイル２２側にある磁界センサ１２の位置Ｌ１２で磁界強度が略零となる。これは、逆相磁界の位相が交番磁界の位相と逆なため、互いに打ち消しあうためである。
そのため、位置Ｌ１２より磁界発生コイル１１の位置Ｌ１１側では、合成磁界の位相は交番磁界の位相と同じとなり、逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３側では、合成磁界の位相は逆相磁界の位相と同じとなる。
【００４５】
なお、結合コイル２２の位置Ｌ２２ないし逆相磁界発生コイル２３の位置Ｌ２３は、予め合成磁界強度を測定することにより、磁界センサ１２の出力が最小または略零となるように決めても良いし、磁界センサ１２の出力を観測することにより、その出力が最小または略零となるように決めてもよく、特に限定するものではない。
【００４６】
上記の構成によれば、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル２３により発生される上記逆相磁界により、磁気センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消すことができる。つまり、図４に示すように、磁気センサ１２の検出コイル１２ａが捉える上記交番磁界と上記逆相磁界との合成磁界の強度を最小または略零とすることができるため、検出コイル１２ａは上記誘導磁界のみを捉えることができる。
そのため、増幅器１６において、検出コイル１２ａからの出力信号を増幅する際に、上記誘導磁界に係る出力信号に基づいて増幅度を高く設定することができ、検知体１０の位置検出精度の向上を図ることができる。
また、逆相磁界発生コイル２３を磁界センサ１２の近傍に配置することにより、磁気センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００４７】
結合コイル２２を磁界発生コイル１１の近傍に配置するとともに、結合コイル２２を磁界発生コイルと磁気的に結合させることにより、結合コイル２２において上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界を形成する誘導起電力を発生させることができる。さらに、結合コイル２２と電気的に直列接続された逆相磁界発生コイル２３を用いることにより、より確実に磁界センサ１２の位置において交番磁界を打ち消すことができる。
【００４８】
なお、上述のように、逆相磁界を発生させる専用コイルである逆相磁界発生コイル２３等を配置してもよいし、例えば、検知体１０の誘導に用いる磁界発生コイルを備え、当該磁界発生コイルにより形成した磁界（第３の磁界）により検知体１０に搭載された磁石の位置姿勢を制御させ、それにより検知体１０の位置姿勢を制御している場合において、当該姿勢制御に用いる磁界発生コイルが図２に示すような結線となっていれば、姿勢制御に用いる磁界発生コイルを逆相磁界発生装置として兼用してもよい。
例えば、ヘルムホルツ条件で対向コイルが配置されていて、低インピーダンスの駆動装置が接続されていれば、第１の実施形態と同様に機能させることができる。
【００４９】
なお、上述のように、検知体１０内に少なくとも内蔵コイル１０ａを含む閉回路のみを搭載してもよいし、用途に応じて、被験者の体腔内を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳからなる撮像部や、被験者に投与する薬剤を収める容器などを搭載してカプセル型医療装置として用いてもよく、特に限定するものではない。
また、検知体１０をカテーテルや内視鏡などの管状医療装置とし、その略先端や途中部位に内蔵コイル１０ａを含む閉回路を搭載してもよい。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第２の実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図５を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
位置検出装置１０１は、図５に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）１０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）１２３と、逆相磁界発生コイル１２３と電気的に結合された結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）２２と、から概略構成されている。
【００５２】
検出部１０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ１９と、から概略構成されている。
【００５３】
また、磁界センサ１２が検知体１０の周囲に複数配置される場合には、磁界センサ１２とフィルタ１５との間に、全検出コイル１２ａの出力信号から所定の検出コイル１２ａの出力信号を選択する磁界センサ切替部２０が設けられている。
ＣＰＵ１９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ２１と、磁界センサ１２が捉えた磁界強度を数値やグラフなどで表示する表示部１２４と、が接続されている。この表示部１２４を設けることにより、磁界センサ１２から出力された磁界強度信号を逐次確認することができる。
【００５４】
逆相磁界発生コイル１２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図５に示すように、結合コイル２２と電気的に直列接続され閉回路を構成している。また、逆相磁界発生コイル１２３は、図５に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００５５】
また、逆相磁界発生コイル１２３下辺には、逆相磁界発生コイル１２３を磁界センサ１２に対して接近離間可能に支持する移動機構１２５が配置されている。移動機構１２５は、磁気センサ１２の面に対して略垂直に配置された一対の移動レール１２５ａと、移動レール１２５ａ上をスライド移動可能に配置された支持部１２５ｂと、から概略構成されている。支持部１２５ｂは、逆相磁界発生コイル１２３の下辺を把持することにより保持している。
【００５６】
なお、上述のように、移動機構１２５として移動レール１２５ａと支持部１２５ｂとから構成される実施形態に適用して説明したが、移動レール１２５ａと支持部１２５ｂとの組み合わせに限られることなく、その他の公知の可動機構を用いても構わない。
【００５７】
次に、上記の構成からなる位置検出装置１０１における作用について説明する。
検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界の検出、ＣＰＵ１９における検知体１０の位置の特定までは、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ＣＰＵ１９に入力された合成磁界に係る出力信号は、表示部１２４に出力される。表示部１２４は、入力された合成磁界に係る出力信号の強度を数値やグラフ等で表示する。
逆相磁界発生コイル１２３は、表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号の強度に基づいて、その強度が最小または略零になるように移動機構１２５により位置が調整される。具体的には、逆相磁界発生コイル１２３は、移動レール１２５ａの上を支持部１２５ｂとともに、その中心軸線方向を一定に保ちながら磁界センサ１２に対して接近離間するように移動される。
【００５８】
上記の構成によれば、逆相磁界発生コイル１２３の配置位置を移動できる移動機構１２５を設け、逆相磁界発生コイル１２３の配置位置を調節することにより、磁界センサ１２の位置における合成磁界の強さを最小または略零に調節することができる。
【００５９】
表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号に基づいて、当該出力信号が最小または略零となるように逆相磁界発生コイル１２３の位置を変更するため、より確実に、磁界センサ１２の位置における合成磁界の強度を最小または略零とすることができる。
【００６０】
なお、上述のように、逆相磁界発生コイル１２３に移動機構１２５を備え、逆相磁界発生コイル１２３を移動可能に構成してもよいし、結合コイル２２に移動機構１２５を備え、結合コイル２２を移動可能に構成してもよいし、結合コイル２２および逆相磁界発生コイル１２３の両者を移動可能に構成してもよく、特に限定するものではない。
【００６１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第３の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
位置検出装置２０１は、図６に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部１０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）２２３と、から概略構成されている。
【００６３】
逆相磁界発生コイル２２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図６に示すように、制御部（第２の磁界発生部）２２５と電気的に接続されている。また、逆相磁界発生コイル２２３は、図６に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００６４】
制御部２２５は、信号発生部１３の出力が入力される位相調整部２２６と、位相調整部２２６の出力が入力される逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）２２７と、から概略構成されている。
位相調整部２２６は、信号発生部１３から入力された交流信号に基づいて、位相が略反転した逆相信号を生成するように構成されている。逆相磁界発生コイル駆動部２２７は、入力された逆相信号を所定の強度に増幅、つまり増幅度調整ができるように構成され、増幅された逆相信号は逆相磁界発生コイル２２３に出力される。
【００６５】
次に、上記の構成からなる位置検出装置２０１における作用について説明する。
検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界の検出、ＣＰＵ１９における検知体１０の位置の特定までは、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ＣＰＵ１９に入力された合成磁界に係る出力信号は、表示部１２４に出力される。表示部１２４は、入力された合成磁界に係る出力信号の強度を数値やグラフ等で表示する。
逆相磁界発生コイル駆動部２２７は、表示部１２４に表示された合成磁界に係る出力信号の強度に基づいて、その強度が最小または略零になるように増幅度が調整される。逆相磁界発生コイル２２３に供給される逆相信号の強度が変化すると、逆相磁界発生コイル２２３により形成される逆相磁界の強度も変化するため、上記交番磁界が打ち消される強度の逆相磁界を形成することができる。
【００６６】
上記の構成によれば、位相調整部２２６において、交番磁界発生に用いられる交流信号から位相が略逆の逆相信号を生成するため、より確実に上記交番磁界と位相が略逆の逆相磁界を発生させることができる。一方、逆相磁界発生コイル駆動部２２７において、上記逆相信号を所定の増幅度で増幅するため、所定位置において、交番磁界を打ち消すことができる強度の逆相磁界を発生させることができる。そのため、磁界センサ１２の位置において、より確実に上記交番磁界を打ち消す逆相磁界を発生させることができる。
また、逆相磁界発生コイル２２３を磁界センサ１２の近傍に配置することにより、磁界センサ１２の位置において上記交番磁界を打ち消しやすくすることができる。
【００６７】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の位置検出装置に係る第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の位置検出装置の基本構成は、第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態とは、逆相磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて逆相磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
なお、第３の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
位置検出装置３０１は、図７に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部３と、磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部（磁界検出部）３０５と、逆相磁界を発生する逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）３２３と、から概略構成されている。
【００６９】
検出部３０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ１５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部１７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器１８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ３１９と、から概略構成されている。ＣＰＵ３１９は、後述する位相調整部と逆相磁界発生コイル駆動部とに対して制御信号を出力できるように構成されている。
【００７０】
逆相磁界発生コイル３２３は略面状に形成されたコイルから構成されているとともに、図７に示すように、制御部（第２の磁界発生部）３２５と電気的に接続されている。また、逆相磁界発生コイル３２３は、図７に示すように、磁界センサ１２と対向して配置されているとともに、検知体１０との間に磁界センサ１２が位置するように配置されている。
【００７１】
制御部３２５は、信号発生部１３の出力が入力される位相調整部３２６と、位相調整部３２６の出力が入力される逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）３２７と、から概略構成されている。
位相調整部３２６は、信号発生部１３から入力された交流信号とＣＰＵ３１９から入力された制御信号とに基づいて、上記交流信号の位相から所定位相ずれた逆相信号を生成するように構成されている。逆相磁界発生コイル駆動部３２７は、ＣＰＵ３１９から入力された制御信号に基づいて、入力された逆相信号を所定の強度に増幅、つまり増幅度調整ができるように構成され、増幅された逆相信号は逆相磁界発生コイル３２３に出力される。
【００７２】
次に、上記の構成からなる位置検出装置３０１における作用について説明する。
本実施形態においては、初めに、ＣＰＵ３１９は位相調整部３２６に対して、生成する逆相信号の位相のずれを略１８０°とする制御信号を出力する。一方、逆相磁界発生コイル駆動部３２７に対して、測定の都度、逆相信号の増幅度を変える制御信号を出力する。つまり、逆相磁界の強度を変更しながら交番磁界と相互磁界の合成磁界に係る出力信号を取得し、メモリ２１に記憶させる。
【００７３】
ＣＰＵ３１９は、増幅度を変更して取得した一連の上記出力信号のうち、最も信号強度が小さかった増幅度を選び出し、逆相磁界発生コイル駆動部３２７に対して当該増幅度で逆相信号を増幅する制御信号を出力する。一方、位相調整部３２６に対しては、測定の都度、逆相信号の位相のずれを略１８０°から少しずつ変化させる制御信号を出力する。つまり、逆相磁界の位相を変更しながら上記合成磁界に係る出力信号を取得し、メモリ２１に記憶させる。
【００７４】
そして、ＣＰＵ３１９は、メモリ２１に記憶された上記出力信号のうち、最も信号強度が小さかった位相を選び出す。
以後、位置検出装置３０１は、上記手順で求められた位相を有する逆相信号を上記増幅度で増幅し、当該増幅された逆相信号により形成された逆相磁界を用いる。
【００７５】
なお、検知体１０の周囲への交番磁界の形成から、内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界を検出し、ＣＰＵ３１９に上記合成磁界に係る出力信号が入力されるまでの過程は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
上記の構成によれば、ＣＰＵ３１９により、磁界センサ１２に捉えられる上記合成磁界の強度を最も小さく、または、略零にする位相調整部３２６および逆相磁界発生コイル駆動部３２７の設定を求めることができる。そのため、手動により上記設定を求める場合と比較して、より短時間で上記設定を求めることができる。
【００７７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて誘導磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
位置検出装置４０１は、図８に示すように、交番磁界を発生する磁界発生コイル１１と、検知体１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、検知体１０を体腔内の所定位置に誘導するための誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂと、から概略構成されている。
【００７９】
磁界発生コイル１１には磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部４０３が設けられ、磁界センサ１２には磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部４０５が設けられている。
【００８０】
駆動部４０３は、磁界発生コイル１１で発生する交番磁界の周波数の交流信号を出力する信号発生部４２３と、信号発生部４２３から入力された交流信号を増幅して磁界発生コイル１１を駆動する磁界発生コイル駆動部４２４と、から概略構成されている。
【００８１】
検出部４０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ４２５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器４２６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部４２７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器４２８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ４２９と、全磁界センサ１２の出力信号から所定の磁界センサ１２の出力信号を選択する磁界センサ切替部４３０と、から概略構成されている。
【００８２】
ＣＰＵ４２９には、検知体１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ４３１が接続されている。メモリ４３１を配置することにより、検知体１０が配置された状態で取得した出力信号から、配置されていない状態で取得した出力信号を差し引くことが容易となる。そのため、検知体１０の内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界に係る出力信号のみを容易に検出することができる。
また、直流変換部４２７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
【００８３】
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂは、ヘルムホルツ条件を満たすように対向配置されている。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂにより発生される磁界の空間的な強度勾配はなくなり、誘導範囲内で均一な磁界となっている。
また、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂのそれぞれの中心軸線は、互いに直交するように配置され、その内部に直方体状の空間を形成するように配置されている。直方体状の空間は、図８に示すように、検知体１０の作動空間になる。
【００８４】
図９は、図８の誘導用磁界発コイルの概略構成を説明するブロック図である。図１０は、図９の誘導磁界発生コイルと誘導磁界発生コイル駆動部との接続を説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂとは、それぞれ電気的に直列接続されている。
また、図９および図１０に示すように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂには、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃからの出力が入力されるように電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃには、それぞれ信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄからの信号が入力されるように電気的に接続され、信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄには誘導制御部４１６からの制御信号が入力されるように電気的に接続されている。誘導制御部４１６には、外部から検知体１０の誘導方向の指示が入力される入力装置４１７からの信号が入力されるように電気的に接続されている。
【００８５】
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム４０１における作用について説明する。
まず、医療用磁気誘導・位置検出システム４０１における検知体１０の位置検出の作用について説明する。
駆動部４０３において、図１１に示すように、信号発生部４２３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部４２４に出力される。磁界発生コイル駆動部４２４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は磁界発生コイル１１に出力される。磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交流磁界を周囲に形成する。
【００８６】
検知体１０に上記交流磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する検知体閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。検知体１０の閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
【００８７】
磁界センサ１２には、上述の交流磁界および誘導磁界による磁束が通過するため、磁界センサ１２は両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。磁界センサ１２の出力信号は、検出部４０５に向けて出力される。
【００８８】
検出部４０５においては、入力された出力信号は、最初に磁界センサ切替部４３０に入力される。磁界センサ切替部４３０は、検知体１０の位置検出に用いる出力信号のみを通過させ、その他の出力信号は遮断する。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、検知体１０との距離が近い位置にある磁界センサ１２からの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
【００８９】
なお、上述のように、磁界センサ１２とフィルタ４２５との間に磁界センサ切替部４３０を配置して位置検出に用いる出力信号のみを選択してもよいし、磁界センサ切替部４３０が複数の磁界センサ１２との接続を切り替えることにより、全ての磁界センサ１２からの出力信号を、時分割で検出部４０５に入力させてもよい。また、複数の磁界センサ１２に対して、それぞれフィルタ４２５からＡＤ変換器４２８に至る系を接続させることにより、磁界センサ切替部４３０を用いることなく、出力信号の選択を行なわなくてもよく、特に限定するものでない。
【００９０】
選択された出力信号はフィルタ４２５に入力され、出力信号中における位置検出に用いられない周波数成分、例えば低周波成分などが取り除かれる。不要な成分が取り除かれた出力信号は、増幅器４２６に入力され、後段のＡＤ変換器４２８における適正な入力レベルになるように増幅される。
増幅された出力信号は直流変換部４２７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器４２８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
【００９１】
デジタル信号に変換された出力信号はＣＰＵ４２９に入力される。一方、ＣＰＵ４２９に接続されたメモリ４３１から検知体１０を配置しない状態で取得した出力信号がＣＰＵ４２９に入力される。
ＣＰＵ４２９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまり検知体１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００９２】
次に、カプセル型医療装置の誘導における作用について説明する。
まず、入力装置４１７に検知体１０を遠隔操作するため動作させたい動きを入力する。入力装置４１７は、入力された情報に基づき誘導制御部４１６に信号を出力する。誘導制御部４１６は、入力された信号に基づいて、検知体１０を実際に動かすための磁界を発生させるための制御信号を生成し、信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄへ出力する。
信号発生器４１３Ｄ，４１４Ｄ，４１５Ｄは、入力された制御信号に基づいて誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃに出力される信号が生成される。誘導用磁界発生コイル駆動部４１３Ｃ，４１４Ｃ，４１５Ｃは、入力された信号を電流増幅して、それぞれ誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂに当該電流を流す。
【００９３】
上述のように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂに電流を流すことで、検知体１０の近傍領域に誘導用の磁界を生成することができる。この生成された磁界により、検知体１０内の磁石を移動させることができ、当該磁石を移動させることにより検知体１０を移動させることができる。
【００９４】
次に、本発明の特徴である導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂから相互誘導磁界が発生するときの作用について説明する。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａと導用磁界発生コイル４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａと誘導用磁界発生コイル４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａと誘導用磁界発生コイル４１５Ｂは、電気的に直列に接続されている。そのため、磁界強度が変動する交番磁界の磁束が導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの一方、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂの一方、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの一方を通過すると、当該磁束が通過したコイルにその磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
【００９５】
導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂや、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂや、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂは、電気的に直列に接続された閉回路を形成しているため、導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの他方、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂの他方、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの他方にも上記一方のコイルで生じた誘導起電力に基づく誘導電流が流れる。
上記誘導電流が上記他方のコイルに流れると、上記他方のコイルの周囲に上記逆相磁界が形成される。
【００９６】
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂは、通常、低い出力インピーダンスに設定されているため、先の起電力に基づく電流が流れ、位置検出用磁界に対して略逆位相の磁界を発生させることができる。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ，４１４Ａ，４１４Ｂ，４１５Ａ，４１５Ｂは対向する２つの誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂが直列に接続されているため、第１の実施形態と同様に、磁界センサ１２近傍においても打ち消し作用がある。例えば、図８において、誘導用磁界発生コイル４１３Ａが第１の実施形態における結合コイルの役割を果たし、これに直列に接続されている誘導用磁界発生コイル４１３Ｂからも位置検出用磁界に対して逆相の磁界が発生される。つまり、特別に結合コイルと逆相磁界発生コイルとを設けなくとも、その配置に調整により磁界センサ１２付近の位置検出用磁界を打ち消すことができる。
【００９７】
なお、位置検出用のコイル対が、誘導用磁界発生コイル対Ｂ，Ｃと組み合わされても構わない。
なお、位置検出コイル対が誘導用コイル対と同じく３対あって、これらコイル対が磁界センサ部の位置検出用磁界を打ち消すように配置されていても構わない。
【００９８】
上記構成によれば、磁界発生コイル１１は、検知体１０が有する内蔵コイル１０ａに誘導磁界を誘起させる位置検出用磁界を発生する。内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界は、磁界センサ１２により検出され、内蔵コイル１０ａを有する検知体１０の位置または姿勢の検出に用いられる。
また、３組の誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂにおいて発生した誘導用磁界は、検知体１０が有する磁石に作用して検知体１０の位置・姿勢を制御する。ここで、３組の誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１４Ａ，４１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル４１５Ａ，４１５Ｂの中心軸線の方向が、互いに直交するように配置されているため、誘導用磁界の磁力線を、３次元的に任意の方向に向けることができる。これにより、磁石を有する検知体１０の位置・姿勢を立体的に制御できる。
【００９９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、磁界発生コイルと磁気センサと逆相磁界発生コイルなどを一つずつ備え、これらが略同一直線上に配置された構成に適用して説明したが、この構成に限られることなく、磁界発生コイル等を複数備えて、それらを複数の直線上に配置するように構成されていてもよく、その配置個数および配置位置は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明における第１の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１の結合コイルと逆相磁界コイルとから構成される回路構成を説明する回路図である。
【図３】図１の結合コイルと磁界発生コイルとの他の配置関係、および、逆相磁界発生コイルと磁界センサとの他の配置関係を説明する図である。
【図４】図１における磁界強度の分布を位置測定装置の側面から見た図である。
【図５】本発明における第２の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図６】本発明における第３の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図７】本発明における第４の実施形態に係る位置検出装置の概略を説明する模式図である。
【図８】本発明における第５の実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図８の誘導用磁界発コイルの概略構成を説明するブロック図である。
【図１０】図９の誘導磁界発生コイルと誘導磁界発生コイル駆動部との接続を説明する回路図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 位置検出装置
５，１０５，３０５ 検出部（磁界検出部）
１０ 検知体
１０ａ 内蔵コイル
１１ 磁界発生コイル（第１の磁界発生部）
１２ 磁界センサ（磁界検出部）
２２ 結合コイル（第２の磁界発生部、相互誘導磁界発生コイル）
２３，１２３，２２３，３２３ 逆相磁界発生コイル（第２の磁界発生部、第２の磁界発生コイル）
１２４ 表示部
１２５ 移動機構
２２５，３２５ 制御部（第２の磁界発生部）
２２６，３２６ 位相調整部
２２７，３２７ 逆相磁界発生コイル駆動部（第２の磁界発生コイル駆動部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知体の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記第１の磁界により前記内蔵コイルから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部と、
前記第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を発生する第２の磁界発生部と、を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記第２の磁界発生部が、前記第１の磁界発生部の近傍に配置されるとともに、前記第１の磁界により相互誘導磁界を発生させる相互誘導磁界発生コイルと、前記磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルと、を有し、
前記相互誘導磁界発生コイルと前記第２の磁界発生コイルとが電気的に直列接続されている請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の磁界発生部に、前記相互誘導磁界発生コイルまたは前記第２の磁界発生コイルの少なくとも一方の配置位置を移動させる移動機構が設けられている請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記相互誘導磁界発生コイルの配置位置を移動させる請求項３記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記第２の磁界発生コイルの配置位置を移動させる請求項３記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第２の磁界発生部が、磁界発生用の信号から略逆位相の信号を生成する位相調整部と、その信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部と、前記磁界センサ近傍に配置され、増幅された信号により第２の磁界を発生する第２の磁界発生コイルと、から構成されている請求項１記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第２の磁界発生コイル駆動部が、前記磁界検出部から出力される磁界強度信号に基づいて、その信号強度を最小にするように、前記第２の磁界強度を調整する請求項６記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁界検出部から出力された磁界強度信号を表示する表示部が設けられている請求項１から７のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項９】
少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、磁石と、を有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により励起された誘導磁界を検出する磁界検出部と、
前記第１の磁界に対して略逆位相である第２の磁界と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置姿勢を制御する第３の磁界とを発生する第２の磁界発生部と、を備える医療装置位置検出システム。
【請求項１】
検知体の内部に備えられた、少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記第１の磁界により前記内蔵コイルから発生する誘導磁界を検出する磁界検出部と、
前記第１の磁界に対して略逆位相の第２の磁界を発生する第２の磁界発生部と、を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記第２の磁界発生部が、前記第１の磁界発生部の近傍に配置されるとともに、前記第１の磁界により相互誘導磁界を発生させる相互誘導磁界発生コイルと、前記磁界検出部の近傍に配置された第２の磁界発生コイルと、を有し、
前記相互誘導磁界発生コイルと前記第２の磁界発生コイルとが電気的に直列接続されている請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の磁界発生部に、前記相互誘導磁界発生コイルまたは前記第２の磁界発生コイルの少なくとも一方の配置位置を移動させる移動機構が設けられている請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記相互誘導磁界発生コイルの配置位置を移動させる請求項３記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記移動機構が、前記磁界検出部から出力される前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界に係る磁界強度信号の強度を最小にするように、前記第２の磁界発生コイルの配置位置を移動させる請求項３記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第２の磁界発生部が、磁界発生用の信号から略逆位相の信号を生成する位相調整部と、その信号を増幅する第２の磁界発生コイル駆動部と、前記磁界センサ近傍に配置され、増幅された信号により第２の磁界を発生する第２の磁界発生コイルと、から構成されている請求項１記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第２の磁界発生コイル駆動部が、前記磁界検出部から出力される磁界強度信号に基づいて、その信号強度を最小にするように、前記第２の磁界強度を調整する請求項６記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁界検出部から出力された磁界強度信号を表示する表示部が設けられている請求項１から７のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項９】
少なくとも１つの内蔵コイルを含む回路と、磁石と、を有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により励起された誘導磁界を検出する磁界検出部と、
前記第１の磁界に対して略逆位相である第２の磁界と、前記磁石に作用させて前記医療装置の位置姿勢を制御する第３の磁界とを発生する第２の磁界発生部と、を備える医療装置位置検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−５４２４６（Ｐ２００７−５４２４６Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４２３５９（Ｐ２００５−２４２３５９）
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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