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インプラント通信端末の位置検出装置および位置推定方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009906
掲載日 2013年9月17日
出願番号 特願2013-175422
公開番号 特開2015-043813
出願日 平成25年8月27日(2013.8.27)
公開日 平成27年3月12日(2015.3.12)
発明者
  • 安在 大祐
  • 王 建青
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 インプラント通信端末の位置検出装置および位置推定方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】、被検体の比誘電率を予め測定することなく、比誘電率を推定し、推定された比誘電率をもとに信号伝搬速度を求め、信号伝搬速度と信号到来時間をもとにインプラント機器の位置を推定する。
【解決手段】被検体内のインプラント通信機器端末から送信された信号を複数の受信装置にて受信して前記インプラント通信機器の位置を検出する位置検出装置であって、前記受信装置が受信する受信電界強度と信号到来時間により被検体の比誘電率を推定する手段と、推定された比誘電率をもとに信号伝搬速度を推定する手段と、推定された信号伝搬速度と前記前記信号到来時間をもとにインプラント通信端末の位置を決定する手段とを有する位置検出装置。
【選択図】図9
従来技術、競合技術の概要



近年、内視鏡分野では、撮影機能や無線通信機能等を内蔵したカプセル型内視鏡が消化管等の被検体内部を移動し、被検体内部を順次撮影して画像データを生成し、この画像データを順次無線送信し、被検体外部の受信装置が受信するシステムが普及してきた。受信した画像データは受信装置に内蔵されたメモリに記憶され、さらに検査後には画像データが画像表示装置に取り込まれて被検体の診断が行われる。





このカプセル型内視鏡は、外部からの制御ではなく蠕動運動により体腔内を移動するため、カプセル型内視鏡により送信された画像データが、体腔内のどの位置でされたか正しく認識することが必要となる。また、カプセル型内視鏡以外に心臓ペースメーカー等のインプラント機器の位置を取得するニーズが高くなり、種々提案されている。例えば、被検体を磁場中におき、カプセル型内視鏡に内蔵された磁場センサによりその磁場を検出してカプセル型内視鏡の位置を特定する方式がある。しかし、位置検出用の磁場以外に電子機器に起因するノイズ磁場を検出することとなり、位置検出精度が低下しやすい。そこで、例えば、このノイズ磁場と検出すべき磁場との比較判定手段を有する技術が特許文献1に開示されているが、磁場検出のための専用デバイスを内視鏡内に付加する必要があること、また高い検出精度を得るためには事前のキャリブレーションが必要となるという欠点がある。





一方、カプセル型内視鏡と被検体外部の受信装置では映像信号の送受が行われており、映像信号と同時に位置信号を無線通信で送受することにより、カプセル型内視鏡の位置を特定する方式が行われている。例えば、特許文献2はこの無線信号による位置検出方法を開示しており、より具体的には受信電界強度(または受信電力)を測定して位置検出を行う方法である。しかし、受信電界強度による位置検出の精度は十分ではなく、より精度が高い方式として、無線通信信号の到達時間を測定して位置を特定する方式(TOA方式)が知られている。





カプセル型内視鏡等のインプラント機器が送信された無線通信信号は人体内を伝搬するため、人体による波長短縮効果の影響を受ける。一般的な無線通信端末の位置検出では、無線通信信号は空気中を伝搬するため伝搬速度は光速として取り扱うことが可能であるが(伝搬速度は既知で一定)、インプラント機器の無線通信信号は波長が短縮される影響があり、伝搬速度は光速で一定とは限らない。従って、インプラント機器において信号到来時間によって位置検出を行うためには、信号到来時間だけでなく信号伝搬速度の推定も必要となる。ところが、体腔内の各臓器によって誘電率が異なるため、信号伝搬速度は無線信号の伝搬経路によって異なり、事前に信号伝搬速度を把握することはできない。





TOA方式の非特許文献1では、CTスキャン等によって取得した誘電率のマップを用いて信号伝搬速度の推定を行っている。しかしながら、カプセル型内視鏡を想定した場合では、事前に誘電率マップを取得することは実用上適しておらず、他のインプラント機器においても、事前に誘電率マップを取得することが困難な状況が想定される。他の手段として、人体の平均的な誘電率を利用する方法が考えられるが、高精度に位置検出を行う上で誘電率の差異がもたらす影響が懸念される。

産業上の利用分野



本発明は、カプセル型内視鏡等のインプラント通信機器の端末位置検出に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
被検体内のインプラント通信機器端末から送信された信号を複数の受信装置にて受信して前記インプラント通信機器の位置を検出する位置検出装置であって、前記受信装置が受信する受信電界強度と信号到来時間により被検体の比誘電率を推定する手段と、推定された比誘電率をもとに信号伝搬速度を推定する手段と、推定された信号伝搬速度と前記前記信号到来時間をもとにインプラント通信端末の位置を決定する手段とを有する位置検出装置。

【請求項2】
被検体内のインプラント通信機器端末から送信された信号を複数の受信装置にて受信して前記インプラント通信機器の位置を検出する位置推定方法であって、前記受信装置が受信する受信電界強度と信号到来時間により被検体の比誘電率を推定するステップと、推定された比誘電率をもとに信号伝搬速度を推定するステップと、推定された信号伝搬速度と前記前記信号到来時間をもとにインプラント通信端末の位置とを決定するステップとを有する位置推定方法。

【請求項3】
前記比誘電率を推定するステップが、数式(1)および数式(2)で表される請求項2に記載の位置推定方法。




(数式(1)および(2)において、Eは送信電界強度[V/m]、Eは受信電界強度[V/m]、dはインプラント通信機器端末と受信装置の距離[m]、α(ε)は比誘電率εの関数である減衰係数、wは角周波数[rad/s](2π×送受信信号周波数)、σは導電率[S/m]、Imは括弧内の虚数部である。)

【請求項4】
請求項3に記載された数式(1)と数式(2)を用いる比誘電率を推定するステップと、推定された比誘電率情報に基づいたTOAによる位置を推定するステップとを交互に繰り返すアルゴリズムによる、請求項3に記載の位置推定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013175422thum.jpg
出願権利状態 公開
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