JP4823665B2 - Capsule type medical device and its guidance system - Google Patents

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JP4823665B2 JP2005349180A JP2005349180A JP4823665B2 JP 4823665 B2 JP4823665 B2 JP 4823665B2 JP 2005349180 A JP2005349180 A JP 2005349180A JP 2005349180 A JP2005349180 A JP 2005349180A JP 4823665 B2 JP4823665 B2 JP 4823665B2
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    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/73Manipulators for magnetic surgery

Description

本発明は、カプセル型医療装置およびその誘導システムに関するものである。The present invention relates to a capsule medical apparatus and the induction system.

従来、略円筒状のカプセルの外周面に、その長手軸に沿って延びる螺旋状の突起を備えるとともに、カプセル内に長手軸に直交する方向に磁極を配置した永久磁石を収容してなるカプセル型医療装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このカプセル型医療装置によれば、その作動空間に形成した外部磁界を、カプセルの長手軸回りに回転させることにより、永久磁石がその磁極方向を外部磁界の方向に沿うように回転しようとする性質を利用してカプセルを長手軸回りに回転させることができる。カプセルの外周面には螺旋状の突起が設けられているので、該螺旋状の突起が外部の組織等に接触している状態でカプセルを長手軸回りに回転させると、螺旋状の突起によって、長手軸回りの回転運動が長手軸に沿う方向の推進運動に変換される。これにより、カプセルをその長手軸方向に移動させ、所望の位置に誘導することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a capsule type comprising a permanent magnet having a helical projection extending along its longitudinal axis on the outer peripheral surface of a substantially cylindrical capsule and having a magnetic pole arranged in a direction perpendicular to the longitudinal axis in the capsule A medical device is known (for example, refer to Patent Document 1).
According to this capsule-type medical device, by rotating an external magnetic field formed in the working space around the longitudinal axis of the capsule, the permanent magnet tends to rotate its magnetic pole direction along the direction of the external magnetic field. Can be used to rotate the capsule around the longitudinal axis. Since a spiral protrusion is provided on the outer peripheral surface of the capsule, when the capsule is rotated around the longitudinal axis while the spiral protrusion is in contact with an external tissue or the like, the spiral protrusion causes Rotational motion about the longitudinal axis is converted into propulsion motion along the longitudinal axis. As a result, the capsule can be moved in the longitudinal direction and guided to a desired position.

また、略円筒状のカプセル内に、長手軸方向に磁極を配置した永久磁石を収容してなるカプセル型医療装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
このカプセル型医療装置によれば、その作動空間に外部磁界を任意方向に向けて形成し、該外部磁界の方向に永久磁石を沿わせるように変位させることで、カプセルの方向を変更することができる。また、外部磁界を勾配磁界とすることで、カプセルを長手軸方向に推進することもできる。
特開2004−255174号公報 特開2003−111720号公報
Moreover, a capsule medical device is known in which a permanent magnet having a magnetic pole disposed in the longitudinal axis direction is accommodated in a substantially cylindrical capsule (see, for example, Patent Document 2).
According to this capsule medical device, the direction of the capsule can be changed by forming an external magnetic field in the working space in an arbitrary direction and displacing the permanent magnet along the direction of the external magnetic field. it can. In addition, the capsule can be propelled in the longitudinal direction by using a gradient magnetic field as the external magnetic field.
JP 2004-255174 A JP 2003-111720 A

しかしながら、特許文献2のカプセル型医療装置の誘導システムでは、該カプセル型医療装置を体内で適正に誘導するために、3次元的な勾配磁界を精度よく形成する必要があり、装置が複雑になるという問題がある。また、勾配磁界により推進力を得る方法では、きめ細かい速度および位置の制御が困難となるという問題もある。   However, in the capsule medical device guidance system of Patent Document 2, it is necessary to accurately form a three-dimensional gradient magnetic field in order to properly guide the capsule medical device in the body, which complicates the device. There is a problem. In addition, in the method of obtaining a propulsive force by a gradient magnetic field, there is a problem that fine speed and position control becomes difficult.

一方、特許文献1のカプセル型医療装置の誘導システムでは、円筒状のカプセルの外周面に設けた螺旋状の突起により、カプセルの回転運動を長手軸方向の推進運動に変換するので、カプセルの推進速度および位置の制御は、カプセルの回転数を制御することで、螺旋状の突起のリードに従い精度よく行うことができる。また、外部磁界として勾配磁界を採用する必要がなく、一様な強度の磁界を回転させるので、装置の構成を簡易化することができる。
しかしながら、特許文献1のカプセル型医療装置は、主として長手軸方向に沿う推進を目的として構成されており、所望の方向への方向転換を容易に行うことはできないという不都合がある。
On the other hand, in the capsule medical device guidance system disclosed in Patent Document 1, the capsule's rotational motion is converted into a longitudinal motion by a helical projection provided on the outer peripheral surface of the cylindrical capsule. The speed and position can be controlled accurately according to the lead of the spiral protrusion by controlling the number of rotations of the capsule. In addition, it is not necessary to employ a gradient magnetic field as an external magnetic field, and a magnetic field having a uniform intensity is rotated, so that the configuration of the apparatus can be simplified.
However, the capsule medical device of Patent Document 1 is configured mainly for the purpose of propulsion along the longitudinal axis direction, and has a disadvantage that it cannot be easily changed in a desired direction.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、誘導システムを簡易に構成しつつ、長手軸方向に沿う推進運動と、推進方向の変更とを容易に精度よくかつ安定して行うことが可能なカプセル型医療装置およびその誘導システムを提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and easily and accurately performs a propulsion motion along the longitudinal axis direction and a change in the propulsion direction while simply configuring the guidance system. and its object is to provide a capsule medical device and its derived system capable.

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、被検者の体内に導入され外部磁界により誘導されるカプセル型医療装置であって、略円筒状のカプセルと、該カプセルの長手軸回りの回転運動を、長手軸に沿う推進運動に変換する推進機構と、前記カプセル内に収容され、その磁極の方向を長手軸に沿う方向と、これに交差する方向との間で切替可能に設けられた磁石と、磁極の方向を切り替えた各状態において、前記磁石を前記カプセルに固定する固定手段とを備えるカプセル型医療装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention relates to a capsule medical device that is introduced into a body of a subject and is guided by an external magnetic field, and includes a substantially cylindrical capsule and a rotational motion around the longitudinal axis of the capsule. The propulsion mechanism that converts the magnetic field into the capsule, the magnet that is accommodated in the capsule, and the direction of the magnetic pole can be switched between the direction along the longitudinal axis and the direction intersecting the longitudinal direction, and the direction of the magnetic pole is switched. In each state, a capsule medical device is provided that includes fixing means for fixing the magnet to the capsule.

本発明によれば、カプセル内に収容された磁石の磁極の方向をカプセルの長手軸に沿う方向に切り替えて固定手段の作動によりその位置に保持することで、任意方向の外部磁界を作用させると、外部磁界の方向に沿う方向にカプセルの長手軸を合わせることができる。したがって、外部磁界の方向を変化させることで、カプセルを所望の方向に向けることができる。   According to the present invention, when the direction of the magnetic pole of the magnet accommodated in the capsule is switched to the direction along the longitudinal axis of the capsule and held at that position by the operation of the fixing means, an external magnetic field in an arbitrary direction is applied. The longitudinal axis of the capsule can be aligned with the direction along the direction of the external magnetic field. Therefore, the capsule can be directed in a desired direction by changing the direction of the external magnetic field.

また、磁石の磁極の方向をカプセルの長手軸に交差する方向に切り替えて固定手段の作動によりその位置に保持することで、カプセルの長手軸回りに回転する外部磁界を作用させると、カプセルを長手軸回りに回転させることができる。カプセルには推進機構が設けられているので、カプセルを長手軸回りに回転させると、推進機構の作動により、カプセルが長手軸に沿って直線移動させられるようになる。したがって、カプセルを長手軸に沿う方向に推進することができる。
推進機構は、カプセルの外周面に設けられた螺旋機構であることが好ましい。
また、本発明は、被検者の体内に導入され外部磁界により誘導されるカプセル型医療装 置であって、略円筒状のカプセルと、該カプセル内に収容され、その磁極の方向を長手軸 に沿う方向と、これに交差する方向との間で切替可能に設けられた磁石と、磁極の方向を 切り替えた各状態において、前記磁石を前記カプセルに固定する固定手段とを備えるカプ セル型医療装置を提供する。
In addition, by switching the direction of the magnetic pole of the magnet to a direction intersecting the longitudinal axis of the capsule and holding it at that position by the operation of the fixing means, when an external magnetic field rotating around the longitudinal axis of the capsule is applied, It can be rotated around its axis. Since the capsule is provided with a propulsion mechanism, when the capsule is rotated around the longitudinal axis, the capsule is linearly moved along the longitudinal axis by the operation of the propulsion mechanism. Therefore, the capsule can be propelled in the direction along the longitudinal axis.
The propulsion mechanism is preferably a spiral mechanism provided on the outer peripheral surface of the capsule.
Further, the present invention provides a capsule medical equipment induced by the external magnetic field is introduced into the body of a subject, a substantially cylindrical capsule contained within the capsule, the longitudinal axis direction of the magnetic poles the direction along the a magnet provided so as to be switched between a direction intersecting thereto, in each state of switching the direction of the magnetic poles, Encapsulate medical and a fixing means for fixing the magnet in the capsule Providing equipment.

上記発明においては、前記磁石が永久磁石からなり、前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に係合する係合部材からなることとしてもよい。
このようにすることで、係合部材からなる固定手段の作動により、永久磁石をカプセルの長手軸に沿う方向に向けた位置またはこれに交差する方向に向けた位置のいずれかに確実に保持することができる。したがって、カプセルの方向転換とカプセルの推進とを切り替えて行うことができる。なお、係合部材による係合状態を解除するには、係合力より大きな外力を加えればよい。
In the above invention, the magnet is a permanent magnet, and the fixing means is engaged with the magnet at a position where the magnetic pole is oriented in the direction along the longitudinal axis and a position where the magnetic pole is oriented in a direction crossing the magnetic pole. It is good also as consisting of a member.
By doing so, the operation of the fixing means made of the engaging member ensures that the permanent magnet is held at either the position along the longitudinal axis of the capsule or at the position crossing the permanent magnet. be able to. Therefore, the direction change of the capsule and the propulsion of the capsule can be switched. In addition, what is necessary is just to apply an external force larger than an engagement force in order to cancel | release the engagement state by an engagement member.

また、上記発明においては、前記磁石が永久磁石からなり、前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に吸着する磁性材料からなることとしてもよい。
このようにすることで、永久磁石が磁極をカプセルの長手軸に沿う方向またはこれに交差する方向に配置されると、その位置で磁性材料からなる固定手段に吸着して固定される。したがって、カプセルの方向転換とカプセルの推進とを切り替えて行うことができる。なお、磁性材料への吸着状態を解除して永久磁石の磁極の方向を切り替えるには、吸着力よりも大きな外力を加えればよい。
In the above invention, the magnet is a permanent magnet, and the fixing means attracts the magnet at a position where the magnetic pole is oriented in a direction along the longitudinal axis and a position where the magnetic pole is oriented in a direction crossing the magnetic pole. It may be made of a material.
In this way, when the permanent magnet is disposed in a direction along the longitudinal axis of the capsule or in a direction crossing the permanent magnet, the permanent magnet is attracted and fixed to the fixing means made of a magnetic material at that position. Therefore, the direction change of the capsule and the propulsion of the capsule can be switched. In order to cancel the attracted state to the magnetic material and switch the direction of the magnetic pole of the permanent magnet, an external force larger than the attracting force may be applied.

また、上記発明においては、該磁石の磁極の方向を切り替える磁極方向切替装置を備えることとしてもよい。
このようにすることで、磁極方向切替装置の作動により、確実に磁石の磁極の方向を切り替えて、カプセルの方向転換と推進とを任意に切り替えることができる。
Moreover, in the said invention, it is good also as providing the magnetic pole direction switching apparatus which switches the direction of the magnetic pole of this magnet.
By doing in this way, the direction change of a capsule and propulsion can be arbitrarily switched by switching the direction of the magnetic pole of a magnet reliably by the action | operation of a magnetic pole direction switching apparatus.

また、上記発明においては、前記磁石が永久磁石からなり、前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に吸着する電磁石からなり、前記磁極方向切替装置が、前記電磁石の磁極を切り替える磁極切替装置からなることとしてもよい。
このようにすることで、電磁石からなる固定手段の作動により、カプセルの長手軸に沿う方向に向けた位置またはカプセルの長手軸に交差する方向に向けた位置のいずれかにおいて磁石を吸着し、その状態に固定することができる。また、磁極切替装置の作動により電磁石の磁極を切り替えることで、吸着していた磁石を磁気反発力により切り離し、上記位置を容易にかつ確実に切り替えることができる。
In the above invention, the magnet is a permanent magnet, and the fixing means is an electromagnet that is attracted to the magnet at a position where the magnetic pole is oriented in a direction along the longitudinal axis and a position where the magnetic pole is oriented in a direction crossing the magnetic pole. The magnetic pole direction switching device may be a magnetic pole switching device that switches the magnetic poles of the electromagnet.
In this way, by the operation of the fixing means made of an electromagnet, the magnet is attracted at either the position along the longitudinal axis of the capsule or the position crossing the longitudinal axis of the capsule. Can be fixed to the state. Further, by switching the magnetic poles of the electromagnets by the operation of the magnetic pole switching device, the attracted magnets can be separated by the magnetic repulsive force, and the positions can be switched easily and reliably.

また、上記発明においては、前記磁石が永久磁石からなり、前記磁極方向切替装置が、前記磁石を前記カプセルの半径方向に沿う軸線回りに揺動させるモータからなることとしてもよい。
このようにすることで、モータからなる磁極方向切替装置の作動により永久磁石からなる磁石を回転させて、容易にかつ確実に、カプセルの方向転換と推進とを切り替えることができる。
In the above invention, the magnet may be a permanent magnet, and the magnetic pole direction switching device may be a motor that swings the magnet around an axis along the radial direction of the capsule.
By doing in this way, the direction change of a capsule and propulsion can be switched easily and reliably by rotating the magnet which consists of a permanent magnet by the action | operation of the magnetic pole direction switching apparatus which consists of a motor.

また、上記発明においては、前記磁石が電磁石からなり、前記固定手段および前記磁極方向切替装置が、前記電磁石の磁極を切り替えて保持する磁極切替装置からなることとしてもよい。
このようにすることで、磁極切替装置の作動により電磁石からなる磁石の磁極方向を、カプセルの長手軸に沿う方向とこれに交差する方向とで切り替え流ことができ、容易にかつ確実に、カプセルの方向転換と推進とを切り替えることができる。
In the above invention, the magnet may be an electromagnet, and the fixing means and the magnetic pole direction switching device may be a magnetic pole switching device that switches and holds the magnetic poles of the electromagnet.
By doing so, the magnetic pole direction of the magnet made of an electromagnet can be switched between the direction along the longitudinal axis of the capsule and the direction intersecting the capsule by the operation of the magnetic pole switching device, and the capsule can be easily and reliably Can be switched between direction change and promotion.

また、本発明は、上記いずれかのカプセル型医療装置と、該カプセル型医療装置の作動範囲の外部に配置され、前記カプセル型医療装置内の前記磁石に対して作用させる外部磁界を発生する磁界発生装置と、該磁界発生装置により前記磁石に作用させる外部磁界を制御する磁界制御装置とを備えるカプセル型医療装置の誘導システムを提供する。
本発明によれば、磁界発生装置の作動によりカプセル型医療装置内の磁石に外部磁界を作用させ、磁界制御装置により外部磁界を制御することで、カプセル内部の磁石をカプセルの長手軸に沿う方向とこれに交差する方向のいずれかに切り替えて、カプセルの方向転換と推進とを選択的に行わせることができる。その結果、カプセルを所望の方向に精度よく誘導することができる。
The present invention also provides a magnetic field that generates any external magnetic field that is disposed outside the operating range of the capsule medical device and that acts on the magnet in the capsule medical device. Provided is a capsule medical device guidance system that includes a generator and a magnetic field controller that controls an external magnetic field applied to the magnet by the magnetic field generator.
According to the present invention, the external magnetic field is applied to the magnet in the capsule medical device by the operation of the magnetic field generator, and the external magnetic field is controlled by the magnetic field control device so that the magnet in the capsule is in the direction along the longitudinal axis of the capsule. The direction of the capsule and the propulsion can be selectively performed by switching to one of the directions intersecting with the direction. As a result, the capsule can be accurately guided in a desired direction.

上記発明においては、前記カプセル型医療装置の方向を検出するカプセル方向検出装置を備え、前記磁界制御装置が、前記カプセル方向検出装置により検出されたカプセル型医療装置の方向に応じて、カプセル型医療装置の位置における外部磁界の方向を制御することとしてもよい。
このようにすることで、カプセル方向検出装置の作動により、検出されたカプセル型医療装置の方向に基づいて、磁界制御装置がカプセル型医療装置内の磁石に作用させる外部磁界の方向を決定することができる。検出されたカプセル型医療装置の方向が目的位置に向かう方向である場合、推進を行うように磁石の方向を切り替えて推進させ、目標位置に向かう方向ではない場合には、方向転換を行うように磁石の方向を切り替えて方向を変更するように誘導することができる。
In the above invention, a capsule direction detection device that detects the direction of the capsule medical device is provided, and the magnetic field control device is configured to operate in accordance with the direction of the capsule medical device detected by the capsule direction detection device. The direction of the external magnetic field at the position of the apparatus may be controlled.
In this manner, the direction of the external magnetic field that the magnetic field control device acts on the magnet in the capsule medical device is determined based on the detected direction of the capsule medical device by the operation of the capsule direction detection device. Can do. When the detected direction of the capsule medical device is the direction toward the target position, the direction of the magnet is switched to be propelled so as to be propelled, and when the direction is not toward the target position, the direction is changed. The direction of the magnet can be switched to change the direction.

また、本発明の参考例としての発明は、上記いずれかのカプセル型医療装置の誘導方法であって、前記磁石の磁極の方向を長手軸に交差する方向に切り替えて固定し、長手軸回りに回転する外部磁界を作用させることにより、カプセル型医療装置を長手軸方向に進行させ、前記磁石の磁極の方向を長手軸に沿う方向に切り替えて固定し、任意方向に形成した外部磁界を作用させることにより、カプセル型医療装置の進行方向を変更するカプセル型医療装置の誘導方法を提供する。The invention as a reference example of the present invention is any one of the capsule medical device guiding methods described above, wherein the direction of the magnetic pole of the magnet is switched to a direction crossing the longitudinal axis and fixed, and the circumference of the longitudinal axis is fixed. By applying a rotating external magnetic field, the capsule medical device is advanced in the longitudinal axis direction, the direction of the magnetic pole of the magnet is switched and fixed along the longitudinal axis, and an external magnetic field formed in an arbitrary direction is applied. Accordingly, a method of guiding a capsule medical device that changes the traveling direction of the capsule medical device is provided.

本発明によれば、カプセル型医療装置に内蔵した磁石の磁極の方向を切り替えるだけで、カプセル型医療装置の推進と方向転換とを容易に切り替えて、カプセル型医療装置を簡易に精度よく誘導することができる。   According to the present invention, the capsule medical device can be easily and accurately guided by simply switching between the propulsion and direction change of the capsule medical device by simply switching the direction of the magnetic pole of the magnet built in the capsule medical device. be able to.

本発明によれば、簡易な構成で、長手軸方向に沿う推進と、推進方向の変更とを容易に切り替えて、精度よくかつ安定して誘導することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the propulsion along the longitudinal axis direction and the change of the propulsion direction can be easily switched with a simple configuration, and the effect that the guidance can be performed accurately and stably is achieved.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係るカプセル型内視鏡(カプセル型医療装置)1について図1および図2を参照して説明する。
本実施形態に係るカプセル型内視鏡1は、図1に示されるように、カプセル2と、該カプセル2内に収容され、被検者の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部3と、誘導磁界発生部4と、永久磁石(磁石)5とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a capsule endoscope (capsule medical device) 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, a capsule endoscope 1 according to this embodiment includes a capsule 2 and an imaging unit 3 that is accommodated in the capsule 2 and images an inner wall surface of a body cavity duct of a subject. And an induction magnetic field generation unit 4 and a permanent magnet (magnet) 5.

カプセル2は、カプセル型内視鏡1の長手軸Rを中心軸とする円筒形状のカプセル本体6(以下、単に本体と略記)と、該本体6の前端を覆う透明で半球形状の先端部6aと、本体6の後端を覆う半球形状の後端部6bとから形成され、水密構造で密閉されたカプセル容器を形成している。   The capsule 2 includes a cylindrical capsule main body 6 (hereinafter simply referred to as a main body) having a longitudinal axis R of the capsule endoscope 1 as a central axis, and a transparent and hemispherical distal end portion 6a covering the front end of the main body 6. And a hemispherical rear end 6b covering the rear end of the main body 6 to form a capsule container sealed with a watertight structure.

また、カプセル2の本体6の外周面には、長手軸Rを中心として断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部(螺旋機構、推進機構)7が取り付けられている。これにより、本体6がその長手軸R回りに回転させられると、螺旋部7のリードに従って定められた移動量だけ、本体6が長手軸Rに沿う方向に直線移動させられるようになっている。   Further, on the outer peripheral surface of the main body 6 of the capsule 2, a spiral portion (spiral mechanism, propulsion mechanism) 7 in which a wire having a circular cross section around the longitudinal axis R is spirally attached is attached. Thereby, when the main body 6 is rotated around the longitudinal axis R, the main body 6 is linearly moved in the direction along the longitudinal axis R by an amount of movement determined according to the lead of the spiral portion 7.

撮像部3は、先端部に対向し、被検者の体腔内管路の内壁面の画像を撮像するイメージセンサ8と、体腔内管路の内壁面を照明するLED(Light Emitting Diode)9とを備えている。LED9の作動により照明された体腔内管路の内壁面からの反射光をイメージセンサ8により画像として取得することができるようになっている。   The imaging unit 3 is opposed to the distal end portion, and includes an image sensor 8 that captures an image of the inner wall surface of the body cavity passage of the subject, and an LED (Light Emitting Diode) 9 that illuminates the inner wall surface of the body cavity conduit. It has. The reflected light from the inner wall surface of the body cavity duct illuminated by the operation of the LED 9 can be acquired as an image by the image sensor 8.

イメージセンサ8としては、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCDを用いることができる。
また、LED9は先端部6a側に配置された支持部材9aに、長手軸Rを中心として周方向に間隔をあけて複数配置されている。
For example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or a CCD can be used as the image sensor 8.
A plurality of LEDs 9 are arranged on the support member 9a arranged on the distal end portion 6a side at intervals in the circumferential direction about the longitudinal axis R.

誘導磁界発生部4は、磁気誘導コイル10とコンデンサ11とを接続して構成された共振回路であって、外部から供給される所定周波数の交流磁界により共振させられるようになっている。磁気誘導コイル10の内側には図示しない磁性体コアが配置されている。磁性体コアはフェライトの他、磁性材料が適しており、鉄、ニッケル、パーマロイ、コバルトなどを使用することもできる。これにより、位置検出用に用いられる振幅の大きな交流磁界を発生するようになっている。   The induction magnetic field generator 4 is a resonance circuit configured by connecting a magnetic induction coil 10 and a capacitor 11, and is resonated by an alternating magnetic field having a predetermined frequency supplied from the outside. A magnetic core (not shown) is disposed inside the magnetic induction coil 10. For the magnetic core, a magnetic material is suitable in addition to ferrite, and iron, nickel, permalloy, cobalt, or the like can also be used. As a result, an alternating magnetic field having a large amplitude used for position detection is generated.

永久磁石5は、図1および図2に示されるように、カプセル2の本体6の内径よりも若干小さい円柱状に形成され、一方の半円柱部分がN極、他の半円柱部分がS極に着磁されている。また、永久磁石5は、N極とS極の境界部分を直径方向に貫通する回転軸12によって本体6の内面に取り付けられるとともに、該回転軸12回りに回転可能に設けられている。
永久磁石5と回転軸12とは、両者間に所定の摩擦力が発生するように、相互に嵌合されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the permanent magnet 5 is formed in a cylindrical shape that is slightly smaller than the inner diameter of the body 6 of the capsule 2, and one semi-cylindrical part is an N pole and the other semi-cylindrical part is an S pole. Is magnetized. The permanent magnet 5 is attached to the inner surface of the main body 6 by a rotary shaft 12 penetrating the boundary portion between the N pole and the S pole in the diametrical direction, and is provided rotatably around the rotary shaft 12.
The permanent magnet 5 and the rotating shaft 12 are fitted to each other so that a predetermined frictional force is generated between them.

永久磁石5の近傍には、ストッパ13が配置されている。該ストッパ13は、永久磁石5が回転軸12回りに回転して、その磁極を長手軸R方向に配列した状態(図2(b)の状態)および長手軸Rに直交する方向に配列した状態(図2(a)の状態)において、それぞれ永久磁石5の側面を突き当てる位置に配置され、永久磁石5のそれ以上の回転を阻止するようになっている。   A stopper 13 is disposed in the vicinity of the permanent magnet 5. The stopper 13 is a state in which the permanent magnet 5 rotates around the rotation axis 12 and the magnetic poles are arranged in the longitudinal axis R direction (the state shown in FIG. 2B) and in the direction perpendicular to the longitudinal axis R. In the state shown in FIG. 2 (a), the permanent magnets 5 are arranged at positions where they abut against the side surfaces of the permanent magnets 5 to prevent further rotation of the permanent magnets 5.

次に、本発明の一実施形態に係るカプセル型内視鏡の誘導システム30および誘導方法について、図3〜図6を参照して説明する。
本実施形態に係る誘導システム30は、図3に示されるように、被検者の口部または肛門から体腔内に投入され、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信する上記カプセル型内視鏡1と、該カプセル型内視鏡1の位置を検出する位置検出システム50と、検出されたカプセル型内視鏡1の位置および施術者の指示に基づきカプセル型内視鏡1を誘導する磁気誘導装置70と、カプセル型内視鏡1から送信された画像信号を表示する画像表示装置80とを備えている。
Next, a guidance system 30 and a guidance method for a capsule endoscope according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the guidance system 30 according to the present embodiment is inserted into the body cavity from the mouth or anus of the subject, optically images the inner wall surface of the body cavity duct, and wirelessly transmits the image signal. The capsule endoscope 1 that is transmitted in the above, the position detection system 50 that detects the position of the capsule endoscope 1, and the capsule type based on the detected position of the capsule endoscope 1 and the operator's instruction A magnetic guidance device 70 for guiding the endoscope 1 and an image display device 80 for displaying an image signal transmitted from the capsule endoscope 1 are provided.

磁気誘導装置70は、図3に示すように、カプセル型内視鏡1を駆動する平行な外部磁界(略均一磁界)Mを発生させる3軸ヘルムホルツコイルユニット(磁界発生装置)71と、3軸ヘルムホルツコイルユニット71に供給する電流を増幅制御するヘルムホルツコイルドライバ72と、カプセル型内視鏡1を駆動する平行磁界の方向を制御する磁界制御回路73と、施術者が入力したカプセル型内視鏡1の進行方向を磁界制御回路73に出力する入力装置74とを備えている。また、入力装置74においては、カプセル型内視鏡1の誘導モードとして、推進モードまたは方向転換モードのいずれかの誘導モードを選択できるようになっている。   As shown in FIG. 3, the magnetic guidance device 70 includes a three-axis Helmholtz coil unit (magnetic field generator) 71 that generates a parallel external magnetic field (substantially uniform magnetic field) M that drives the capsule endoscope 1, and a three-axis A Helmholtz coil driver 72 that amplifies and controls the current supplied to the Helmholtz coil unit 71, a magnetic field control circuit 73 that controls the direction of a parallel magnetic field that drives the capsule endoscope 1, and a capsule endoscope that is input by a practitioner And an input device 74 that outputs the traveling direction of 1 to the magnetic field control circuit 73. Further, in the input device 74, either the propulsion mode or the direction change mode can be selected as the guidance mode of the capsule endoscope 1.

3軸ヘルムホルツコイルユニット71は、図3〜図5に示すように、略矩形形状に形成されている。また、3軸ヘルムホルツコイルユニット71は、互いに対向する3対のヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zを備えるとともに、各対のヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zが図3中のX、Y、Z軸に対して略垂直となるように配置されている。X,Y,Z軸に対して略垂直に配置されたヘルムホルツコイルを順にそれぞれヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zと表記する。   As shown in FIGS. 3 to 5, the three-axis Helmholtz coil unit 71 is formed in a substantially rectangular shape. The 3-axis Helmholtz coil unit 71 includes three pairs of Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z facing each other, and each pair of Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z corresponds to the X, Y, and Z axes in FIG. Are arranged so as to be substantially vertical. Helmholtz coils arranged substantially perpendicular to the X, Y, and Z axes will be referred to as Helmholtz coils 71X, 71Y, and 71Z, respectively.

また、ヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zは、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3に示すように、カプセル型内視鏡1の作動空間になるとともに、図4および図5に示すように、被検者Aが配置される空間にもなっている。
また、本実施の形態では、ヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zと表記したが、図3〜図5に示されるように、方形のコイルで構成されていてもよく、厳密にヘルムホルツコイル条件を満たさなければいけないというものではない。
The Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z are arranged so as to form a rectangular parallelepiped space therein. The rectangular parallelepiped space is a working space of the capsule endoscope 1 as shown in FIG. 3, and is also a space where the subject A is arranged as shown in FIGS. .
In this embodiment, the Helmholtz coils 71X, 71Y, and 71Z are described. However, as shown in FIGS. 3 to 5, the coils may be formed of square coils, and the Helmholtz coil conditions must be strictly satisfied. It's not something you have to do.

ヘルムホルツコイルドライバ72は、それぞれヘルムホルツコイル71X,71Y,71Zを制御するヘルムホルツコイルドライバ72X,72Y,72Zを備えている。
磁界制御回路73には、位置検出システム50の位置検出装置50Aからカプセル型内視鏡1の現在向いている方向(カプセル型内視鏡1長手軸Rの方向)データが入力されるとともに、施術者が入力装置74から入力した誘導モードのデータおよびカプセル型内視鏡1の進行方向指示が入力されるようになっている。
The Helmholtz coil driver 72 includes Helmholtz coil drivers 72X, 72Y, and 72Z that control the Helmholtz coils 71X, 71Y, and 71Z, respectively.
The magnetic field control circuit 73 receives data indicating the current direction of the capsule endoscope 1 (direction of the longitudinal axis R of the capsule endoscope 1) from the position detection device 50A of the position detection system 50, and performs a treatment. The guidance mode data input by the person through the input device 74 and the direction of travel of the capsule endoscope 1 are input.

磁界制御回路73に誘導モードのデータが入力されると、磁界制御回路73は、カプセル型内視鏡1の方向データに基づいて、永久磁石45の磁極の方向を切り替えるための外部磁界Mを瞬間的に発生するようになっている。すなわち、誘導モードのデータとして、進行モードが入力されたときには、磁界制御回路73は、カプセル2の長手軸Rに直交する方向の外部磁界Mを瞬間的にヘルムホルツコイルユニット71に発生させ、図2(a)に示されるように、永久磁石45の方向をカプセルの長手軸Rに直交する方向に切り替えるようになっている。また、誘導モードのデータとして、方向転換モードが入力されたときには、磁界制御回路73は、カプセル2の長手軸Rに沿う方向の外部磁界Mを瞬間的にヘルムホルツコイルユニット71に発生させ、図2(b)に示されるように、永久磁石45の方向をカプセル2の長手軸Rに沿う方向に切り替えるようになっている。   When the guidance mode data is input to the magnetic field control circuit 73, the magnetic field control circuit 73 instantaneously generates an external magnetic field M for switching the magnetic pole direction of the permanent magnet 45 based on the direction data of the capsule endoscope 1. Has been generated. That is, when the traveling mode is input as the guidance mode data, the magnetic field control circuit 73 instantaneously generates the external magnetic field M in the direction orthogonal to the longitudinal axis R of the capsule 2 in the Helmholtz coil unit 71. As shown in (a), the direction of the permanent magnet 45 is switched to a direction orthogonal to the longitudinal axis R of the capsule. When the direction change mode is input as the guidance mode data, the magnetic field control circuit 73 instantaneously generates the external magnetic field M in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2 in the Helmholtz coil unit 71, as shown in FIG. As shown in (b), the direction of the permanent magnet 45 is switched to the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2.

そして、磁界制御回路73からは、各誘導モードに応じて、ヘルムホルツコイルドライバ72X,72Y,72Zを制御する信号が出力されるとともに、画像表示装置80にカプセル型内視鏡1の回転位相データが出力されるようになっている。   The magnetic field control circuit 73 outputs a signal for controlling the Helmholtz coil drivers 72X, 72Y, 72Z according to each guidance mode, and rotational phase data of the capsule endoscope 1 is transmitted to the image display device 80. It is output.

また、入力装置74としては、ジョイスティックを倒すことによりカプセル型内視鏡1の進行方向を指示する入力装置を用いている。
なお、入力装置74は、上述のようにジョイスティック方式のものを用いてもよいし、進行方向のボタンを押すことにより進行方向を指示する入力装置など、他の方式の入力装置を用いてもよい。
In addition, as the input device 74, an input device that indicates the traveling direction of the capsule endoscope 1 by tilting the joystick is used.
The input device 74 may be a joystick type as described above, or may be another type of input device such as an input device that indicates the direction of travel by pressing a button in the direction of travel. .

位置検出システム50は、図3に示すように、カプセル型内視鏡1内の磁気誘導コイル10に誘導磁界を発生させるドライブコイル51と、磁気誘導コイル10で発生した誘導磁界を検知するセンスコイル52と、センスコイル52が検知した誘導磁界に基づいてカプセル型内視鏡1の位置を演算するとともにドライブコイル51により形成される交流磁界を制御する位置検出装置50Aとを備えている。   As shown in FIG. 3, the position detection system 50 includes a drive coil 51 that generates an induction magnetic field in the magnetic induction coil 10 in the capsule endoscope 1 and a sense coil that detects the induction magnetic field generated by the magnetic induction coil 10. 52 and a position detection device 50A that calculates the position of the capsule endoscope 1 based on the induced magnetic field detected by the sense coil 52 and controls the AC magnetic field formed by the drive coil 51.

位置検出装置50Aからドライブコイル51までの間には、位置検出装置50Aからの出力に基づき交流電流を発生させる正弦波発生回路53と、位置検出装置50Aからの出力に基づき正弦波発生回路53から入力された交流電流を増幅するドライブコイルドライバ54と、位置検出装置50Aからの出力に基づき選択されたドライブコイル51に交流電流を供給するドライブコイルセレクタ55とが配置されている。   Between the position detection device 50A and the drive coil 51, from the sine wave generation circuit 53 that generates an alternating current based on the output from the position detection device 50A and from the sine wave generation circuit 53 based on the output from the position detection device 50A. A drive coil driver 54 that amplifies the input alternating current and a drive coil selector 55 that supplies an alternating current to the drive coil 51 selected based on the output from the position detection device 50A are arranged.

センスコイル52から位置検出装置50Aまでの間には、位置検出装置50Aからの出力に基づきセンスコイル52からのカプセル型内視鏡1の位置情報などを含んだ交流電流を選択するセンスコイルセレクタ56と、センスコイルセレクタ56を通過した上記交流電流から振幅値を抽出し位置検出装置50Aへ出力するセンスコイル受信回路57とが配置されている。   Between the sense coil 52 and the position detection device 50A, a sense coil selector 56 that selects an alternating current including position information of the capsule endoscope 1 from the sense coil 52 based on an output from the position detection device 50A. And a sense coil receiving circuit 57 that extracts an amplitude value from the alternating current that has passed through the sense coil selector 56 and outputs it to the position detection device 50A.

画像表示装置80は、図3に示すように、カプセル型内視鏡1から送信された画像を受信する画像受信回路81と、受信された画像信号および磁界制御回路73からの信号に基づいて画像を表示する表示部(表示手段、画像制御手段)82とから構成されている。   As shown in FIG. 3, the image display device 80 receives an image based on an image receiving circuit 81 that receives an image transmitted from the capsule endoscope 1, a received image signal, and a signal from the magnetic field control circuit 73. Display unit (display means, image control means) 82.

このように構成された本実施形態に係るカプセル型内視鏡1およびその誘導システム30の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るカプセル型内視鏡1およびその誘導システム30を用いて被検者Aの体腔内部の観察を行うには、図4に示されるように、カプセル型内視鏡1が、位置検出システム50および磁気誘導装置70内に横臥した被検者Aの口部または肛門から体腔に投入される。投入されたカプセル型内視鏡1は、位置検出システム50によりその位置が検出されるとともに、磁気誘導装置70により被検者Aの体腔内管路内を患部近傍まで誘導される。カプセル型内視鏡1は、患部までの誘導中および患部近傍において体腔内管路の内壁面を撮像する。そして、撮像した体腔内管路の内壁面のデータおよび患部近傍のデータを画像表示装置80に送信する。画像表示装置80は送信されてきた画像を表示部82に表示する。
The operation of the capsule endoscope 1 and the guiding system 30 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe the inside of the body cavity of the subject A using the capsule endoscope 1 and the guidance system 30 according to the present embodiment, as shown in FIG. The body is inserted into the body cavity from the mouth or anus of the subject A lying in the detection system 50 and the magnetic guidance device 70. The position of the inserted capsule endoscope 1 is detected by the position detection system 50, and the magnetic guidance device 70 guides the inside of the body cavity of the subject A to the vicinity of the affected part. The capsule endoscope 1 captures an image of the inner wall surface of the body cavity duct during guidance to the affected area and in the vicinity of the affected area. Then, the imaged data on the inner wall surface of the body cavity conduit and the data near the affected area are transmitted to the image display device 80. The image display device 80 displays the transmitted image on the display unit 82.

位置検出システム50においては、図3に示すように、まず、正弦波発生回路53が位置検出装置50Aからの出力に基づき交流電流を発生し、交流電流はドライブコイルドライバ54へ出力される。発生される交流電流の周波数は数kHzから100kHzまでの範囲内の周波数である。   In the position detection system 50, as shown in FIG. 3, first, the sine wave generation circuit 53 generates an alternating current based on the output from the position detection device 50A, and the alternating current is output to the drive coil driver 54. The frequency of the generated alternating current is a frequency within a range from several kHz to 100 kHz.

交流電流は、ドライブコイルドライバ54において位置検出装置50Aの指示に基づき増幅され、ドライブコイルセレクタ55へ出力される。増幅された交流電流は、ドライブコイルセレクタ55において位置検出装置50Aにより選択されたドライブコイル51へ供給される。そしてドライブコイル51に供給された交流電流は、カプセル型内視鏡1の作動空間に交流磁場を形成する。   The alternating current is amplified by the drive coil driver 54 based on an instruction from the position detection device 50 </ b> A and output to the drive coil selector 55. The amplified alternating current is supplied to the drive coil 51 selected by the position detecting device 50A in the drive coil selector 55. The alternating current supplied to the drive coil 51 forms an alternating magnetic field in the working space of the capsule endoscope 1.

交流磁界内に位置するカプセル型内視鏡1の磁気誘導コイル10には、交流磁界により誘導起電力が発生して誘導電流が流れる。磁気誘導コイル10に誘導電流が流れると誘導磁気が発生し、交流磁界が形成される。
また、磁気誘導コイル10はコンデンサ11とともに共振回路を形成しているので、交流磁界の周期が共振回路の共振周波数と一致すると、共振回路(磁気誘導コイル10)に流れる誘導電流は大きくなり、形成される交流磁界も強くなる。さらに、磁気誘導コイル10の中心には、誘電性のフェライトからなる芯部材が配置されているので、磁束が芯部材に集められ易く、形成される交流磁界はさらに強くなる。
In the magnetic induction coil 10 of the capsule endoscope 1 located in the AC magnetic field, an induced electromotive force is generated by the AC magnetic field and an induced current flows. When an induction current flows through the magnetic induction coil 10, induction magnetism is generated and an alternating magnetic field is formed.
Further, since the magnetic induction coil 10 forms a resonance circuit together with the capacitor 11, if the period of the AC magnetic field coincides with the resonance frequency of the resonance circuit, the induced current flowing through the resonance circuit (magnetic induction coil 10) increases and forms. The AC magnetic field that is generated also becomes stronger. Furthermore, since the core member made of dielectric ferrite is disposed at the center of the magnetic induction coil 10, the magnetic flux is easily collected on the core member, and the formed AC magnetic field is further strengthened.

誘導された交流磁界はセンスコイル52に誘導起電力を発生させ、カプセル型内視鏡1の位置情報などを含んだ交流電圧(磁気情報)がセンスコイル52に発生する。この交流電圧は、センスコイルセレクタ56を介してセンスコイル受信回路57に入力され、交流電圧の振幅値が抽出される。
センスコイル受信回路57は、正弦波発生回路53で発生される正弦波信号を共振回路の共振周波数付近でスイープさせた1周期分に対応する振幅値を格納し、1周期分の振幅値をまとめて位置検出装置50Aへ出力する。
The induced AC magnetic field generates an induced electromotive force in the sense coil 52, and an AC voltage (magnetic information) including position information of the capsule endoscope 1 is generated in the sense coil 52. This AC voltage is input to the sense coil receiving circuit 57 via the sense coil selector 56, and the amplitude value of the AC voltage is extracted.
The sense coil receiving circuit 57 stores an amplitude value corresponding to one cycle obtained by sweeping the sine wave signal generated by the sine wave generating circuit 53 in the vicinity of the resonance frequency of the resonance circuit, and collects the amplitude values for one cycle. Output to the position detection device 50A.

上述した交流電圧の振幅値は、図6に示すように、ドライブコイル51が形成した交流磁場と共振回路4の共振周波数との関係により大きく変化する。図6は、横軸に交流磁界の周波数をとり、縦軸に共振回路4に流れる交流電圧のゲイン変化(dBm)および位相変化(degree)をとっている。ゲイン変化は実線で表されており、共振周波数よりも小さい周波数で極大値をとり、共振周波数においてゲイン変化がゼロとなり、共振周波数よりも大きい周波数で極小値をとることを示している。また、位相変化は破線で表されており、共振周波数において最も遅れることを示している。
なお、測定条件により共振周波数よりも低い周波数で極小値をとり、共振周波数よりも高い周波数で極大値をとり、共振周波数で位相が最も進む場合もある。
As shown in FIG. 6, the amplitude value of the AC voltage described above varies greatly depending on the relationship between the AC magnetic field formed by the drive coil 51 and the resonance frequency of the resonance circuit 4. In FIG. 6, the horizontal axis represents the frequency of the AC magnetic field, and the vertical axis represents the gain change (dBm) and phase change (degree) of the AC voltage flowing through the resonance circuit 4. The gain change is represented by a solid line, and shows that the maximum value is obtained at a frequency lower than the resonance frequency, the gain change is zero at the resonance frequency, and the minimum value is taken at a frequency higher than the resonance frequency. Further, the phase change is represented by a broken line, which indicates that it is most delayed at the resonance frequency.
Depending on the measurement conditions, there may be a minimum value at a frequency lower than the resonance frequency, a maximum value at a frequency higher than the resonance frequency, and the phase most advanced at the resonance frequency.

位置検出装置50Aは、共振周波数の前後における振幅値の極大値および極小値の振幅差をセンスコイル52からの出力とみなす。そして、位置検出装置50Aは、複数のセンスコイル52から得られた振幅差に基づいて、カプセル型内視鏡1の位置、方向、磁場の強さに係る連立方程式を解くことによりカプセル型内視鏡1の位置などを求めることになる。
このように、上記振幅差をセンスコイル52の出力とすることにより、環境条件(例えば温度)などによる磁場強度の変化に起因する上記振幅の変化をキャンセルすることができ、環境条件に影響されることなく、安定した精度でカプセル型内視鏡1の位置を求めることができる。
The position detection device 50 </ b> A regards the amplitude difference between the maximum and minimum amplitude values before and after the resonance frequency as the output from the sense coil 52. Then, the position detection device 50A solves the simultaneous equations related to the position, direction, and magnetic field strength of the capsule endoscope 1 based on the amplitude difference obtained from the plurality of sense coils 52, thereby enabling the capsule endoscope The position of the mirror 1 is obtained.
Thus, by using the amplitude difference as the output of the sense coil 52, the change in the amplitude due to the change in the magnetic field strength due to the environmental condition (for example, temperature) can be canceled, and it is affected by the environmental condition. Therefore, the position of the capsule endoscope 1 can be obtained with stable accuracy.

位置検出装置50Aは、演算により求めたカプセル型内視鏡1の位置に基づき、ドライブコイル51に供給する交流電流の増幅率をドライブコイルドライバ54に指示する。この増幅率は、磁気誘導コイル10が発生する誘導磁界をセンスコイル52により検出できるように設定されるものである。
また、位置検出装置50は、磁界を形成するドライブコイル51を選定し、ドライブコイルセレクタ55に対して選定したドライブコイル51に交流電流を供給するように指示を出力する。
The position detection device 50A instructs the drive coil driver 54 on the amplification factor of the alternating current supplied to the drive coil 51 based on the position of the capsule endoscope 1 obtained by the calculation. This amplification factor is set so that the induction magnetic field generated by the magnetic induction coil 10 can be detected by the sense coil 52.
Further, the position detection device 50 selects a drive coil 51 that forms a magnetic field, and outputs an instruction to the drive coil selector 55 to supply an alternating current to the selected drive coil 51.

磁気誘導装置70においては、図3に示すように、まず、施術者が入力装置74を介して磁界制御回路73へカプセル型内視鏡1の誘導モードを選択する。誘導モードとして進行モードが選択された場合、位置検出システム50により検出されたカプセル2の長手軸R方向に対して直交する方向に瞬間的に比較的大きな外部磁界Mが形成される。これにより、永久磁石5に、回転軸12との間に生ずる静止摩擦力を越えるトルクが発生し、永久磁石5が、回転軸12回りに回転して、図2(a)に示されるように、その磁極を長手軸Rに直交する方向に向けるようになる。永久磁石5は、その磁極を長手軸Rに直交する方向に向けたところでストッパ13に突き当たって停止し、回転軸12との間の静止摩擦力により停止した状態に保持される。   In the magnetic guidance device 70, first, as shown in FIG. 3, the practitioner selects the guidance mode of the capsule endoscope 1 to the magnetic field control circuit 73 via the input device 74. When the traveling mode is selected as the guiding mode, a relatively large external magnetic field M is instantaneously formed in a direction orthogonal to the longitudinal axis R direction of the capsule 2 detected by the position detection system 50. As a result, a torque exceeding the static friction force generated between the permanent magnet 5 and the rotating shaft 12 is generated, and the permanent magnet 5 rotates around the rotating shaft 12 as shown in FIG. The magnetic poles are directed in a direction perpendicular to the longitudinal axis R. The permanent magnet 5 abuts against the stopper 13 when the magnetic pole is directed in a direction perpendicular to the longitudinal axis R, and is stopped by a static frictional force with the rotating shaft 12.

この状態で、施術者が入力装置74を介して進行方向を指示すると、磁界制御回路73の作動により、指示された進行方向および位置検出装置50Aから入力されるカプセル型内視鏡1の方向(長手軸R方向)に基づいて、カプセル型内視鏡1にかける外部磁界Mの方向および回転方向が決定される。
そして、上記外部磁界Mの方向を形成するために必要な各ヘルムホルツコイル71X、71Y、71Zの発生磁界強さが算出され、これら外部磁界Mを発生させるのに必要な電流値が算出される。
In this state, when the practitioner instructs the traveling direction via the input device 74, the direction of the capsule endoscope 1 (the direction of the instructed traveling direction and the position detection device 50 </ b> A input by the operation of the magnetic field control circuit 73 ( The direction of the external magnetic field M applied to the capsule endoscope 1 and the rotation direction are determined based on the longitudinal axis R direction).
Then, the generated magnetic field strength of each Helmholtz coil 71X, 71Y, 71Z necessary for forming the direction of the external magnetic field M is calculated, and the current value required to generate the external magnetic field M is calculated.

各ヘルムホルツコイル71X、71Y、71Zに供給する電流値のデータは、それぞれ対応するヘルムホルツコイルドライバ72X、72Y、72Zへ出力され、各ヘルムホルツコイルドライバ72X、72Y、72Zは、入力されたデータに基づき電流を増幅制御してそれぞれ対応するヘルムホルツコイル71X、71Y、71Zに電流を供給する。
電流が供給されたヘルムホルツコイル71X、71Y、71Zは、それぞれ電流値に応じた磁界を発生し、これら磁界が合成されることにより、磁界制御回路73が決定した磁界方向を有する平行な外部磁界Mが形成される。
The current value data supplied to the Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z is output to the corresponding Helmholtz coil drivers 72X, 72Y, 72Z. The Helmholtz coil drivers 72X, 72Y, 72Z are supplied with currents based on the input data. Are controlled to supply current to the corresponding Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z.
The Helmholtz coils 71X, 71Y, 71Z to which the current is supplied generate magnetic fields corresponding to the current values, respectively, and these magnetic fields are combined to generate a parallel external magnetic field M having a magnetic field direction determined by the magnetic field control circuit 73. Is formed.

上記外部磁界Mの回転周期は0Hzから数Hz程度に制御されるとともに、該外部磁界Mの回転方向を制御することにより、カプセル型内視鏡1の長手軸R回りの回転方向が制御される。これにより、回転する外部磁界Mに沿う方向に永久磁石5が指向させられ、永久磁石5が固定されたカプセル2がその長手軸R回りに回転させられる。そして、カプセル2の外周面に設けた螺旋部7の作用により、カプセル2の長手軸R回りの回転運動が長手軸Rに沿う直進運動に変換され、カプセル型内視鏡1が、入力装置74により指示された方向に、外部磁界Mの回転速度および螺旋部7のリードによって定まる速度で推進されることになる。   The rotation period of the external magnetic field M is controlled to about 0 Hz to several Hz, and the rotation direction of the capsule endoscope 1 around the longitudinal axis R is controlled by controlling the rotation direction of the external magnetic field M. . Thereby, the permanent magnet 5 is directed in the direction along the rotating external magnetic field M, and the capsule 2 to which the permanent magnet 5 is fixed is rotated around the longitudinal axis R thereof. Then, by the action of the spiral portion 7 provided on the outer peripheral surface of the capsule 2, the rotational motion around the longitudinal axis R of the capsule 2 is converted into a rectilinear motion along the longitudinal axis R, so that the capsule endoscope 1 is input to the input device 74. Is propelled at a speed determined by the rotational speed of the external magnetic field M and the lead of the spiral portion 7 in the direction indicated by.

なお、誘導モードとして進行モードが選択された際に形成される外部磁界Mが、回転軸12に沿う方向である場合や、半径方向逆方向に向かう場合には永久磁石5は回転されないこととなる。これを回避するためには、例えば、イメージセンサ8により取得された画像を処理することによりカプセル2の長手軸R回りの位相を求め、この位相に基づいて外部磁界Mを加える方向を決定することとすればよい。   The permanent magnet 5 is not rotated when the external magnetic field M formed when the traveling mode is selected as the guidance mode is in the direction along the rotation axis 12 or in the opposite direction in the radial direction. . In order to avoid this, for example, the phase around the longitudinal axis R of the capsule 2 is obtained by processing the image acquired by the image sensor 8, and the direction in which the external magnetic field M is applied is determined based on this phase. And it is sufficient.

一方、誘導モードとして方向転換モードが選択された場合には、位置検出装置50Aにより検出されたカプセル2の長手軸R方向に沿う方向に瞬間的に比較的大きな外部磁界Mが形成される。これにより、永久磁石5に、回転軸12との間に生ずる静止摩擦力を越えるトルクが発生し、永久磁石5が、回転軸12回りに回転して、図2(b)に示されるように、その磁極を長手軸Rに沿う方向に向けるようになる。永久磁石5は、その磁極を長手軸Rに沿う方向に向けたところでストッパ13に突き当たって停止し、回転軸12との間の静止摩擦力により停止した状態に保持される。   On the other hand, when the direction change mode is selected as the guidance mode, a relatively large external magnetic field M is instantaneously formed in the direction along the longitudinal axis R direction of the capsule 2 detected by the position detection device 50A. As a result, a torque exceeding the static friction force generated between the permanent magnet 5 and the rotating shaft 12 is generated, and the permanent magnet 5 rotates around the rotating shaft 12 as shown in FIG. The magnetic poles are directed in the direction along the longitudinal axis R. The permanent magnet 5 stops by striking against the stopper 13 when the magnetic pole is directed in the direction along the longitudinal axis R, and is held in a stopped state by a static frictional force with the rotating shaft 12.

その後は、入力装置74からの入力に基づいて、カプセル2の長手軸Rに沿う方向に形成されている外部磁界Mの角度を徐々に変化させることにより、カプセル2に回転力を発生させて方向転換させることができる。
進行モードから方向転換モードへの切替時には、永久磁石5の方向に関わらず、外部磁界Mをカプセル2の長手軸Rに沿う方向に加えるだけで、永久磁石5の磁極の方向を切り替えて、誘導モードを容易に切り替えることができる。
After that, based on the input from the input device 74, the angle of the external magnetic field M formed in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2 is gradually changed, thereby generating a rotational force in the capsule 2 and the direction. Can be converted.
At the time of switching from the traveling mode to the direction change mode, the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 5 is switched and guided only by applying the external magnetic field M in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2 regardless of the direction of the permanent magnet 5. The mode can be easily switched.

カプセル型内視鏡1においては、搭載されているイメージセンサ8が、LED9により照明された被検者Aの体腔内管路内の壁面を撮像し、取得された画像が画像表示装置80に送信される。
画像表示装置80においては、画像受信回路81がカプセル型内視鏡1から送信された画像情報を受信し、受信された画像情報が表示部82に表示される。
In the capsule endoscope 1, the mounted image sensor 8 images the wall surface in the body cavity line of the subject A illuminated by the LED 9, and the acquired image is transmitted to the image display device 80. Is done.
In the image display device 80, the image receiving circuit 81 receives the image information transmitted from the capsule endoscope 1, and the received image information is displayed on the display unit 82.

また、表示部82は、誘導モードが進行モードである場合に、磁界制御回路73から入力されるカプセル型内視鏡1の回転位相データに基づき、カプセル型内視鏡1の回転方向と逆方向に上記画像信号を回転処理してから表示する。これにより、カプセル型内視鏡1の回転位相にかかわらず、常に所定の回転位相に静止した画像として、すなわち、あたかもカプセル型内視鏡1が長手軸R回りに回転することなく長手軸Rに沿う方向に進行しているような画像を表示部82に表示することができる。   Further, when the guidance mode is the traveling mode, the display unit 82 is in the direction opposite to the rotation direction of the capsule endoscope 1 based on the rotation phase data of the capsule endoscope 1 input from the magnetic field control circuit 73. The image signal is displayed after being rotated. As a result, regardless of the rotational phase of the capsule endoscope 1, the image always remains at a predetermined rotational phase, that is, as if the capsule endoscope 1 does not rotate around the longitudinal axis R. An image that is traveling in the direction along the direction can be displayed on the display unit 82.

これにより、表示部82に表示された画像を施術者が目視しながらカプセル型内視鏡1を進行モードにおいて誘導する場合、表示される画像がカプセル型内視鏡1の回転とともに回転する画像である場合と比較すると、上述のように表示される画像が所定の回転位相の画像として表示されている方が、施術者に見易く、カプセル型内視鏡1を所定位置に誘導させ易い。   Accordingly, when the capsule endoscope 1 is guided in the advance mode while the operator visually observes the image displayed on the display unit 82, the displayed image is an image that rotates as the capsule endoscope 1 rotates. Compared with a case where the image displayed as described above is displayed as an image of a predetermined rotational phase, it is easier for the practitioner to see and the capsule endoscope 1 is easily guided to a predetermined position.

このように、本実施形態に係るカプセル型内視鏡1およびその誘導システム30によれば、特定方向の外部磁界Mをカプセル型内視鏡1に作用させるだけで、内蔵されている永久磁石5の磁極の方向を切り替えて、進行モードと方向転換モードのいずれかに設定することができる。したがって、進行モードにおいて、カプセル型内視鏡1を長手軸R方向に精度よく進行させ、方向転換モードにおいて、カプセル型内視鏡1を安定して所望の方向に指向させることができる。その結果、被検者Aの体内においてカプセル型内視鏡1を精度よく安定して誘導することができ、所望の検査を行うことができる。   As described above, according to the capsule endoscope 1 and the guidance system 30 thereof according to the present embodiment, the built-in permanent magnet 5 can be obtained simply by causing the external magnetic field M in a specific direction to act on the capsule endoscope 1. The direction of the magnetic pole can be switched to set either the traveling mode or the direction changing mode. Therefore, in the advance mode, the capsule endoscope 1 can be accurately advanced in the direction of the longitudinal axis R, and in the direction change mode, the capsule endoscope 1 can be stably oriented in a desired direction. As a result, the capsule endoscope 1 can be guided accurately and stably in the body of the subject A, and a desired examination can be performed.

なお、本実施形態においては、永久磁石5の固定手段として、永久磁石5を回転可能に支持する回転軸12との間の静止摩擦力により固定するものを例示したが、これに代えて、図7および図8に示されるように、永久磁石5に凹部5aを設けるとともに、進行モードと方向転換モードの各位置において永久磁石5の凹部5aに係合するボール14aおよびスプリング14bを備えたクリック機構14を2カ所に設けることにしてもよい。このようにすることで、より確実に各誘導モードの状態を維持することができる。   In the present embodiment, the fixing means for the permanent magnet 5 is exemplified by a means for fixing the permanent magnet 5 by a static frictional force with the rotary shaft 12 that rotatably supports the permanent magnet 5. 7 and FIG. 8, the click mechanism is provided with a concave portion 5a in the permanent magnet 5, and a ball 14a and a spring 14b that engage with the concave portion 5a of the permanent magnet 5 at each position in the traveling mode and the direction change mode. 14 may be provided in two places. By doing in this way, the state of each guidance mode can be maintained more reliably.

また、これに代えて、図9および図10に示されるように、永久磁石5として、回転軸12を中心とする円柱状のものを採用してもよい。このようにすることで、永久磁石5の周面に沿って90°離れた2カ所に凹部5aを設けボール14aおよびスプリング14bを備えるクリック機構14を1カ所にすることができる。   Instead of this, as shown in FIGS. 9 and 10, as the permanent magnet 5, a cylindrical shape centering on the rotating shaft 12 may be adopted. By doing in this way, the recessed part 5a can be provided in two places 90 degree apart along the surrounding surface of the permanent magnet 5, and the click mechanism 14 provided with the ball | bowl 14a and the spring 14b can be made into one place.

また、図11に示されるように、2つの凹部5aをさらに深く形成し、凹部5aの間を周方向に連絡する溝5bを設けるとともに、ボール14aに代えてシャフト14a′を配置することにしてもよい。これにより、シャフト14a′の先端が凹部5aに係合したときに、シャフト14a′が溝5bの内壁に突き当たるようにして、永久磁石5のそれ以上の回転を阻止し、永久磁石5の動作範囲を90°の範囲内に限定することができる。   In addition, as shown in FIG. 11, two recesses 5a are formed deeper, grooves 5b are provided to communicate between the recesses 5a in the circumferential direction, and a shaft 14a 'is disposed in place of the balls 14a. Also good. Thus, when the tip of the shaft 14a 'engages with the recess 5a, the shaft 14a' abuts against the inner wall of the groove 5b to prevent further rotation of the permanent magnet 5, and the operating range of the permanent magnet 5 Can be limited to within a range of 90 °.

また、円柱状の永久磁石5を採用したが、これに代えて、球体状の永久磁石(図示略)を採用してもよい。このようにすることで、永久磁石の体積を大きくし、永久磁石の発生する磁力を大きく確保できる。その結果、カプセル型内視鏡1を駆動するための外部磁界Mの強度を低減でき、体外に配置される磁界発生装置71を小型化することができる。また、コイルスプリング14bにより付勢されたボール14aまたはシャフト14a′を永久磁石5に設けた凹部5aに係合させることとしたが、これに代えて、板バネ(図示略)に設けた突起(図示略)を凹部5aに係合させることにしてもよい。   Moreover, although the columnar permanent magnet 5 is employed, a spherical permanent magnet (not shown) may be employed instead. By doing in this way, the volume of a permanent magnet can be enlarged and the magnetic force which a permanent magnet generates can be ensured large. As a result, the strength of the external magnetic field M for driving the capsule endoscope 1 can be reduced, and the magnetic field generator 71 disposed outside the body can be downsized. In addition, the ball 14a or the shaft 14a 'urged by the coil spring 14b is engaged with the recess 5a provided in the permanent magnet 5, but instead, a protrusion (not shown) provided on a leaf spring (not shown). (Not shown) may be engaged with the recess 5a.

また、これに代えて、図12に示されるように、カプセル2と永久磁石5との間にクラッチ機構15を配置してもよい。クラッチ機構15は、常時オフ状態となって永久磁石5が回転しないように固定し、誘導モードの切替時に、オン状態とされて永久磁石5が自由に回転できるように解放されるようになっている。このようにすることで、永久磁石5のカプセル2に対する固定と切り離しとを確実に行って、誘導モードをより容易に切り替えることができるという利点がある。また、常時オフ状態とすることにより、バッテリの消耗を防ぐことができる。   Instead of this, a clutch mechanism 15 may be arranged between the capsule 2 and the permanent magnet 5 as shown in FIG. The clutch mechanism 15 is always turned off and fixed so that the permanent magnet 5 does not rotate. When the induction mode is switched, the clutch mechanism 15 is turned on and released so that the permanent magnet 5 can freely rotate. Yes. By doing in this way, there exists an advantage that fixation and separation | separation with respect to the capsule 2 of the permanent magnet 5 can be performed reliably, and a guidance mode can be switched more easily. Further, by always turning off the battery, it is possible to prevent the battery from being consumed.

また、永久磁石5の回転軸12回りの回転を自由に行わせるとともに、永久磁石5の固定手段として、図1および図2において、永久磁石5に突き当たるストッパ13を磁性材料により構成することとしてもよい。このようにすることで、誘導モードの切替時に永久磁石5が回転して、ストッパ13に突き当たると、磁性材料からなるストッパ13に永久磁石5が吸着して固定され、各状態に保持される。一方、誘導モードを切り替えるときには、永久磁石5とストッパ13との磁気吸引力に打ち勝つトルクを発生可能な外部磁界Mを作用させることにより、永久磁石5の回転を可能として他の状態に移動させることとすればよい。   In addition, the permanent magnet 5 can freely rotate around the rotation axis 12 and the stopper 13 that contacts the permanent magnet 5 in FIGS. 1 and 2 can be made of a magnetic material as a fixing means of the permanent magnet 5. Good. By doing in this way, when the permanent magnet 5 rotates at the time of switching of the induction mode and hits the stopper 13, the permanent magnet 5 is attracted and fixed to the stopper 13 made of a magnetic material, and is held in each state. On the other hand, when switching the induction mode, the permanent magnet 5 can be rotated and moved to another state by applying an external magnetic field M capable of generating torque that overcomes the magnetic attractive force between the permanent magnet 5 and the stopper 13. And it is sufficient.

さらに、本実施形態に係るカプセル型内視鏡1においては、外部磁界Mの作用により永久磁石5の磁極の方向を切り替えることとしたが、これに代えて、カプセル2内に永久磁石5の磁極の方向を切り替えるためのアクチュエータを配置することとしてもよい。アクチュエータとしては、例えば、図13に示されるように、永久磁石4の回転軸12に外部からの指令信号により作動するモータ16を配置し、モータ16の作動により永久磁石5を回転させて磁極の方向を切り替えることとしてもよい。   Furthermore, in the capsule endoscope 1 according to the present embodiment, the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 5 is switched by the action of the external magnetic field M. Instead, the magnetic pole of the permanent magnet 5 is placed in the capsule 2. An actuator for switching the direction may be arranged. As an actuator, for example, as shown in FIG. 13, a motor 16 that is actuated by a command signal from the outside is arranged on the rotating shaft 12 of the permanent magnet 4, and the permanent magnet 5 is rotated by the operation of the motor 16. The direction may be switched.

また、例えば、図14に示されるように、ストッパとして、永久磁石5に突き当たる電磁石17を配置し、永久磁石5に突き当たる部位の磁極を切り替えることで、永久磁石5の磁極の方向を切り替えることとしてもよい。電磁石17には外部からの指令信号により電磁石17の磁極の方向を切り替える磁極方向切替装置(図示略)が接続されている。   Further, for example, as shown in FIG. 14, as a stopper, an electromagnet 17 that abuts against the permanent magnet 5 is disposed, and the magnetic pole of the portion that abuts against the permanent magnet 5 is switched to change the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 5. Also good. The electromagnet 17 is connected to a magnetic pole direction switching device (not shown) that switches the direction of the magnetic pole of the electromagnet 17 in accordance with an external command signal.

図14に示す例では、進行モードが選択されたときに、同図(a)に示されるように、永久磁石5のN極が電磁石17に吸着されるように、電磁石17の対応する磁極がS極に設定される。これにより、永久磁石5がカプセル2の長手軸に直交する方向に磁極を配置した状態に固定される。永久磁石5の磁極が一旦固定された後は、電磁石17の通電をオフに設定することにより、電磁石17を磁性体として永久磁石5を吸着状態に保持することができる。これにより、バッテリの消耗を抑制することができる。   In the example shown in FIG. 14, when the traveling mode is selected, the corresponding magnetic pole of the electromagnet 17 is arranged so that the N pole of the permanent magnet 5 is attracted to the electromagnet 17 as shown in FIG. Set to S pole. Thereby, the permanent magnet 5 is fixed in a state in which the magnetic poles are arranged in the direction orthogonal to the longitudinal axis of the capsule 2. After the magnetic pole of the permanent magnet 5 is once fixed, the permanent magnet 5 can be held in an attracted state by using the electromagnet 17 as a magnetic body by turning off the electromagnet 17. Thereby, consumption of the battery can be suppressed.

一方、方向転換モードが選択されたときには、図14(b)に示されるように、永久磁石5のN極を吸着していた電磁石17の磁極がN極に変更される。これにより、永久磁石5と電磁石17の磁気反発力が発生し、永久磁石5が電磁石17から離れる方向に回転させられる。   On the other hand, when the direction change mode is selected, as shown in FIG. 14B, the magnetic pole of the electromagnet 17 that has attracted the N pole of the permanent magnet 5 is changed to the N pole. Thereby, a magnetic repulsive force between the permanent magnet 5 and the electromagnet 17 is generated, and the permanent magnet 5 is rotated in a direction away from the electromagnet 17.

そして、その直後に、図14(c)に示されるように、電磁石17の反対側の磁極をN極に設定することにより、永久磁石5のS極が電磁石17に吸着される。これにより、永久磁石5が、カプセル2の長手軸Rに沿う方向に磁極を配置した状態に固定される。したがって、より簡易かつ確実に、永久磁石5の磁極の方向を切り替えて、誘導モードを迅速に切り替えることができる。   Immediately thereafter, as shown in FIG. 14C, the S pole of the permanent magnet 5 is attracted to the electromagnet 17 by setting the magnetic pole on the opposite side of the electromagnet 17 to the N pole. Thereby, the permanent magnet 5 is fixed in a state in which the magnetic poles are arranged in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2. Therefore, the guidance mode can be switched quickly by switching the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 5 more simply and reliably.

また、本実施形態においては、進行モードにおける永久磁石5の磁極の方向を長手軸Rに直交する方向に設定したが、これに代えて、90°より小さい角度をなして長手軸Rに交差する方向に設定してもよい。
また、方向転換モードから進行モードへの切替時に、イメージセンサ8により取得された画像に基づいて、外部磁界Mの方向を設定することとしたが、これに代えて、方向転換モードにおける永久磁石5の磁極の方向を長手軸Rに沿う方向から進行モード側に若干角度を付けた方向に配置しておいてもよい。このようにすることで、長手軸Rに直交する任意に加えた(あるいは、回転する)外部磁界Mによって、僅かな回転トルクを発生させることが可能となり、その回転トルクによって回転軸12を外部磁界Mに直交する位置まで移動させることにより、永久磁石5の進行モードへの切替を容易にすることにしてもよい。
In the present embodiment, the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 5 in the traveling mode is set to a direction orthogonal to the longitudinal axis R. Instead, it intersects the longitudinal axis R at an angle smaller than 90 °. The direction may be set.
In addition, the direction of the external magnetic field M is set based on the image acquired by the image sensor 8 when switching from the direction change mode to the traveling mode. Instead, the permanent magnet 5 in the direction change mode is set. The magnetic poles may be arranged in a direction slightly angled from the direction along the longitudinal axis R toward the traveling mode side. In this way, a slight rotational torque can be generated by an external magnetic field M that is arbitrarily added (or rotated) perpendicular to the longitudinal axis R, and the rotational shaft 12 causes the external magnetic field to be generated by the rotational torque. By moving to a position orthogonal to M, the permanent magnet 5 may be easily switched to the traveling mode.


次に、本発明の第2の実施形態に係るカプセル型内視鏡について、図15を参照して説明する。
本実施形態に係るカプセル型内視鏡1′は、図15に示されるように、円弧部5cを有し、90°の中心角を有する扇形状の永久磁石5′と、該永久磁石5′を回転可能に収容するケース18とを備えている。

Next, a capsule endoscope according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the capsule endoscope 1 ′ according to the present embodiment has a circular arc portion 5c, a sector-shaped permanent magnet 5 ′ having a central angle of 90 °, and the permanent magnet 5 ′. And a case 18 for rotatably accommodating the housing.

ケース18は、永久磁石5′の円弧部5cを挟む2つの側面および円弧面5cを吸着可能な磁性材料からなる壁面18aと、その他の非磁性材料からなる壁面18bとを備えている。
永久磁石5′は、一側面側がN極に着磁され、円弧部側がS極に着磁されている。これにより、図15(a)に示されるように、永久磁石5′の一側面が一壁面18aに吸着した状態では、永久磁石5′の磁極がカプセル2の長手軸Rに沿う方向に配置されることにより、誘導モードが方向転換モードに設定される。また、図15(b)に示されるように、円弧部5cが壁面18aに吸着しながら転がって、図15(c)に示されるように、他側面が他の壁面18aに吸着した状態では、永久磁石5′の磁極がカプセル2の長手軸Rに直交する方向に配置され、これによって、誘導モードが進行モードに設定されるようになっている。
The case 18 includes two side surfaces sandwiching the arc portion 5c of the permanent magnet 5 'and a wall surface 18a made of a magnetic material capable of adsorbing the arc surface 5c, and a wall surface 18b made of another nonmagnetic material.
Permanent magnet 5 'has one side magnetized to N pole and the arc side is magnetized to S pole. As a result, as shown in FIG. 15A, the magnetic pole of the permanent magnet 5 ′ is arranged in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2 in a state where one side surface of the permanent magnet 5 ′ is attracted to the one wall surface 18 a. Thus, the guidance mode is set to the direction change mode. Further, as shown in FIG. 15 (b), the arc portion 5c rolls while adsorbing to the wall surface 18a, and as shown in FIG. 15 (c), the other side surface is adsorbed to the other wall surface 18a. The magnetic poles of the permanent magnet 5 ′ are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal axis R of the capsule 2, whereby the induction mode is set to the traveling mode.

このように構成された本実施形態に係るカプセル型内視鏡1′によれば、第1の実施形態に係るカプセル型内視鏡1と同様に、外部磁界Mの作用により、ケース18内において永久磁石5′を転がすことによって、誘導モードを容易に切り替えることができる。したがって、本実施形態によれば単純な機構で構成でき、組立性が良好であり、低コストで、進行モードと方向転換モードの両誘導モードを自由に切り替えることができるカプセル型内視鏡1′を提供することができる。   According to the capsule endoscope 1 ′ according to the present embodiment configured as described above, in the case 18 due to the action of the external magnetic field M, similarly to the capsule endoscope 1 according to the first embodiment. The induction mode can be easily switched by rolling the permanent magnet 5 '. Therefore, according to the present embodiment, the capsule endoscope 1 ′ can be configured with a simple mechanism, has good assemblability, and can be freely switched between the traveling mode and the direction change mode at low cost. Can be provided.

なお、本実施形態においては、永久磁石5′の円弧部5cを磁性材料からなる壁面18aに吸着させながら転がすことにより、永久磁石5′がケース18内において、姿勢を変えることなく滑って移動してしまうことを防止することとした。これに代えて、図16に示されるように円弧部5cおよび該円弧部5cが転がるケース18の壁面18aに相互に噛み合うギヤ5d,18cを設けることにしてもよい。このようにすることにより、ケース18に対する永久磁石5′の滑りが防止され、磁極の方向の切替を確実に行うことができる。   In the present embodiment, the permanent magnet 5 'slides and moves in the case 18 without changing its posture by rolling the arc portion 5c of the permanent magnet 5' while adsorbing it to the wall surface 18a made of a magnetic material. It was decided to prevent that. Instead of this, as shown in FIG. 16, the arc portion 5 c and gears 5 d and 18 c that mesh with each other on the wall surface 18 a of the case 18 on which the arc portion 5 c rolls may be provided. In this way, the permanent magnet 5 'is prevented from slipping with respect to the case 18, and the direction of the magnetic pole can be switched reliably.

また、図17に示されるように、永久磁石5′にピン5eを設け、ケース18に、該ピン5eを案内するカム溝18dを設けることにしてもよい。このようにすることによっても、磁気ギヤ5d,18cと同様に、永久磁石5′の移動を一義的に案内することができ、誘導モードの切替時に、磁極の方向の切替を確実に行うことができる。   Further, as shown in FIG. 17, a pin 5 e may be provided in the permanent magnet 5 ′, and a cam groove 18 d for guiding the pin 5 e may be provided in the case 18. In this way, similarly to the magnetic gears 5d and 18c, the movement of the permanent magnet 5 'can be uniquely guided, and the direction of the magnetic pole can be reliably switched when the induction mode is switched. it can.

また、円弧部5cを有する永久磁石5′としては、1/4円の扇形状のものに限定されるものではなく、図18に示されるように、円柱状の永久磁石5′を採用してもよい。この場合には、ケース18内における永久磁石5′の自由度を制限するために、ケース18の2カ所に、S極およびN極をそれぞれケース18内側に向けて配置された永久磁石からなる壁面18eを設けることにすればよい。   Further, the permanent magnet 5 'having the circular arc part 5c is not limited to the one-quarter fan-shaped one, and a cylindrical permanent magnet 5' is adopted as shown in FIG. Also good. In this case, in order to limit the degree of freedom of the permanent magnet 5 ′ in the case 18, wall surfaces made of permanent magnets arranged at two locations on the case 18 with the south and north poles facing the inside of the case 18, respectively. What is necessary is just to provide 18e.

次に、本発明の第3の実施形態に係るカプセル型内視鏡1″について、図19を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るカプセル型内視鏡1″は、外部磁界Mにより誘導モードを切り替える方式の第1、第2の実施形態に係るカプセル型内視鏡1,1′とは異なり、外部から加える機械的な押圧力Fにより誘導モードを切り替える方式のものである。
Next, a capsule endoscope 1 ″ according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Unlike the capsule endoscopes 1 and 1 'according to the first and second embodiments, the capsule endoscope 1 ″ according to the present embodiment is switched from the outside by switching the guidance mode by the external magnetic field M. In this method, the induction mode is switched by a mechanical pressing force F.

本実施形態に係るカプセル型内視鏡1″は、図19(a)に示されるように、直方体状の永久磁石5″と、該永久磁石5″を吸着状態に保持する台座19と、該台座19に、揺動可能に設けられたレバー20と、該レバー20によって押圧され、台座19上の永久磁石5″を押圧する押圧ロッド21とを備えている。また、カプセル2の後端部6bは、柔軟な材質により構成され、外力Fが作用すると容易に変形して、外力Fをレバー20に伝達することができるようになっている。図中、符号20aはレバー20に外力Fを加える力点である。   As shown in FIG. 19A, a capsule endoscope 1 ″ according to this embodiment includes a rectangular parallelepiped permanent magnet 5 ″, a pedestal 19 that holds the permanent magnet 5 ″ in an attracted state, The pedestal 19 is provided with a lever 20 provided so as to be swingable, and a pressing rod 21 that is pressed by the lever 20 and presses the permanent magnet 5 ″ on the pedestal 19. Further, the rear end portion 6 b of the capsule 2 is made of a flexible material, and is easily deformed when an external force F is applied, so that the external force F can be transmitted to the lever 20. In the figure, reference numeral 20 a is a force point for applying an external force F to the lever 20.

台座19は段差のある2つの吸着面19a,19bを備え、各吸着面19a,19bは、永久磁石5″を吸着するために磁性材料により構成されている。
前記押圧ロッド21は、台座19の一方の吸着面19aを貫通して出没可能に設けられている。
The pedestal 19 includes two suction surfaces 19a and 19b having a step, and each suction surface 19a and 19b is made of a magnetic material to attract the permanent magnet 5 ″.
The pressing rod 21 is provided so as to be able to protrude and retract through one suction surface 19 a of the pedestal 19.

このように構成された本実施形態に係るカプセル型内視鏡1″によれば、まず、図19(a)に示されるように、永久磁石5″の磁極をカプセル2の長手軸Rに直交する方向に配置した進行モードに設定しておく。そして、誘導システム30の作動により、カプセル型内視鏡1″を長手軸R回りに回転させて、長手軸Rに沿う方向に進行させる。   According to the capsule endoscope 1 ″ according to the present embodiment configured as described above, first, the magnetic pole of the permanent magnet 5 ″ is orthogonal to the longitudinal axis R of the capsule 2 as shown in FIG. Set to the progress mode arranged in the direction. Then, the capsule endoscope 1 ″ is rotated around the longitudinal axis R by the operation of the guidance system 30 and is advanced in the direction along the longitudinal axis R.

カプセル型内視鏡1″が目的位置に到達した場合には、カプセル2の後端部6bを体腔内壁面Bに押し当てる。押し当てる方法は、誘導システム30の作動により、カプセル型内視鏡1″を長手軸R回りに逆回転させて、後端部6b側に進行させる方法や、被検者Aの体外から強力な磁石を近接させて体内のカプセル型内視鏡1″を磁気吸引力により引きつける方法が挙げられる。   When the capsule endoscope 1 ″ reaches the target position, the rear end portion 6b of the capsule 2 is pressed against the body cavity inner wall surface B. The capsule endoscope 1 is operated by operating the guidance system 30. 1 ″ is rotated backward about the longitudinal axis R and advanced toward the rear end 6b side, or a capsule-type endoscope 1 ″ in the body is magnetically attracted by bringing a strong magnet close to the body of the subject A There is a method of attracting by force.

カプセル2の後端部6bが体腔内壁面Bに押し当てられると、カプセル2の後端部6bが変形して外力Fが力点20aに作用し、レバー20が揺動する。これにより、レバー20が押圧ロッド21を押圧し、押圧ロッド21の先端が、吸着面19aから突出して、図19(b)に示されるように、吸着面19aに吸着保持されていた永久磁石5″を吸着面19aから引き離して回転させる。   When the rear end portion 6b of the capsule 2 is pressed against the body cavity inner wall surface B, the rear end portion 6b of the capsule 2 is deformed, the external force F acts on the force point 20a, and the lever 20 swings. Thereby, the lever 20 presses the pressing rod 21, and the tip of the pressing rod 21 protrudes from the attracting surface 19a, and as shown in FIG. 19B, the permanent magnet 5 attracted and held on the attracting surface 19a. ″ Is rotated away from the suction surface 19a.

台座19には段差が設けられているので、永久磁石5″が回転すると、吸着面19aに吸着していた磁極とは異なる他の磁極が他の吸着面19bに近接し、所定の距離まで近接すると、磁気吸引力によって、図19(c)に示されるように、吸着面19bに吸着し、これにより、永久磁石5″が90°回転する。この状態で、永久磁石5″は、その磁極をカプセル2の長手軸Rに沿う方向に配置するようになり、誘導モードが方向転換モードに切り替えられる。   Since the pedestal 19 is provided with a step, when the permanent magnet 5 ″ rotates, another magnetic pole different from the magnetic pole attracted to the attracting surface 19a approaches the other attracting surface 19b and approaches a predetermined distance. Then, as shown in FIG. 19 (c), the magnetic attracting force attracts the attracting surface 19b, thereby rotating the permanent magnet 5 ″ by 90 °. In this state, the permanent magnet 5 ″ has its magnetic pole arranged in the direction along the longitudinal axis R of the capsule 2, and the induction mode is switched to the direction change mode.

したがって、この後は、カプセル型内視鏡1″は、外部磁界Mの作用により、所望の方向に前端部6aを指向させることが可能となり、目的位置周辺の体腔内壁面の画像を、自由に方向を変更して取得することが可能となる。そして、目的位置周辺の観察が終了した後には、体腔の蠕動運動等により、自然に排出される。   Therefore, thereafter, the capsule endoscope 1 ″ can direct the front end portion 6a in a desired direction by the action of the external magnetic field M, and an image of the inner wall surface of the body cavity around the target position can be freely set. Then, after the observation around the target position is completed, it is naturally discharged by the peristaltic movement of the body cavity or the like.

なお、本実施形態においては、誘導モードの切替は、進行モードから方向転換モードへの1回のみに限られるが、逆に方向転換モードから進行モードへの切替を行うこととしてもよい。また、図20に示されるように、吸着面19b側に、方向転換モードに切り替えられたときに永久磁石5″によって押される第2の押圧ロッド22を設けておくことにより、進行モードと方向転換モードを相互に何回でも切替可能とすることとしてもよい。   In the present embodiment, the switching of the guidance mode is limited to only one time from the traveling mode to the direction changing mode, but conversely, the switching from the direction changing mode to the traveling mode may be performed. Further, as shown in FIG. 20, by providing a second pressing rod 22 that is pressed by the permanent magnet 5 ″ when switched to the direction changing mode on the attracting surface 19b side, the traveling mode and the direction changing are performed. It is good also as making a mode mutually switchable many times.

また、上記各実施形態においては、永久磁石5,5′,5″を90°回転させることにより誘導モードを切り替えることとしたが、これに替えて、カプセル2の長手軸Rに沿う方向および長手軸Rに直交する方向の両方に磁極を設定可能な電磁石(図示略)をカプセル2内に配置し、外部からの指令信号に応じて磁極を切り替える磁極切替装置(図示略)を搭載することとしてもよい。   In each of the above embodiments, the induction mode is switched by rotating the permanent magnets 5, 5 ′, 5 ″ by 90 °. Instead, the direction and the longitudinal direction along the longitudinal axis R of the capsule 2 are changed. An electromagnet (not shown) capable of setting magnetic poles in both directions orthogonal to the axis R is arranged in the capsule 2 and a magnetic pole switching device (not shown) for switching the magnetic poles according to an external command signal is mounted. Also good.

また、上記各実施形態においては、磁界発生装置として3軸ヘルムホルツコイルユニット71を挙げているが、磁界発生装置はヘルムホルツ形式のものだけでなく、複数の電磁石を平面配置し、該電磁石の上方で略均一磁界を発生する平面型磁気装置を採用してもよい。また、他の方式の磁気装置でもよい。
さらに、上記各実施形態においては、位置検出システムとして誘導磁界を用いる方法について述べたが、この方式に限られるものではなく、少なくともカプセル型内視鏡の長手軸Rの方向が検出できる技術であれば、任意の方式のものを採用することができる。
In each of the above embodiments, the three-axis Helmholtz coil unit 71 is cited as the magnetic field generator. However, the magnetic field generator is not limited to the Helmholtz type, and a plurality of electromagnets are arranged in a plane and above the electromagnet. A planar magnetic device that generates a substantially uniform magnetic field may be employed. Also, other types of magnetic devices may be used.
Furthermore, in each of the above embodiments, the method using an induced magnetic field as a position detection system has been described. However, the present invention is not limited to this method, and any technique that can detect at least the direction of the longitudinal axis R of the capsule endoscope. Any method can be employed.

本発明の第1の実施形態に係るカプセル型内視鏡の構成を概略的に示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a capsule endoscope according to a first embodiment of the present invention. 図1のカプセル型内視鏡の誘導モードの切替を説明する斜視図であり、(a)が進行モード、(b)が方向転換モードをそれぞれ示す。It is a perspective view explaining switching of the guidance mode of the capsule endoscope of FIG. 1, (a) shows a traveling mode, (b) shows a direction change mode, respectively. 本発明の第1の実施形態に係るカプセル型内視鏡の誘導システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the guidance system of the capsule endoscope which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図3の誘導システムを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the guidance system of FIG. 図3の誘導システムを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the guidance system of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の共振回路の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the resonance circuit of the capsule endoscope of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の第1の変形例を部分的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows partially the 1st modification of the capsule type endoscope of FIG. 図7のカプセル型内視鏡のクリック機構を説明する拡大断面図である。It is an expanded sectional view explaining the click mechanism of the capsule endoscope of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の第2の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd modification of the capsule endoscope of FIG. 図9のカプセル型内視鏡を部分的に示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view partially showing the capsule endoscope of FIG. 9. 図9のカプセル型内視鏡の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the capsule type endoscope of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の第3の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 3rd modification of the capsule endoscope of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の第4の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 4th modification of the capsule endoscope of FIG. 図1のカプセル型内視鏡の第5の変形例の動作を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows operation | movement of the 5th modification of the capsule endoscope of FIG. 本発明の第2の実施形態に係るカプセル型内視鏡の動作を示す部分的な縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows operation | movement of the capsule type endoscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図15のカプセル型内視鏡の第1の変形例を部分的に示す縦断面図である。FIG. 16 is a longitudinal sectional view partially showing a first modification of the capsule endoscope of FIG. 15. 図15のカプセル型内視鏡の第2の変形例を部分的に示す縦断面図である。FIG. 16 is a longitudinal sectional view partially showing a second modification of the capsule endoscope of FIG. 15. 図15のカプセル型内視鏡の第3の変形例を部分的に示す縦断面図である。FIG. 16 is a longitudinal sectional view partially showing a third modification of the capsule endoscope of FIG. 15. 本発明の第3の実施形態に係るカプセル型内視鏡の動作を示す部分的な縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows operation | movement of the capsule type endoscope which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図19のカプセル型内視鏡の変形例を示す縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a modification of the capsule endoscope of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

A 被検者(被検体)
M 外部磁界
R 長手軸
1,1′,1″ カプセル型内視鏡(カプセル型医療装置)
2 カプセル
5,5′,5″ 永久磁石(磁石)
5a 凹部(係合部材)
7 螺旋部(螺旋機構、推進機構)
12 回転軸(固定手段)
13 ストッパ(固定手段)
14 クリック機構(係合部材:固定手段)
14a ボール(係合部材)
14a′ シャフト(係合部材)
15 クラッチ装置(固定手段)
16 モータ(磁極方向切替装置)
17 電磁石
30 誘導システム
50A 位置検出装置(カプセル方向検出装置)
71 3軸ヘルムホルツコイルユニット(磁界発生装置)
73 磁界制御装置
A Subject (subject)
M external magnetic field R longitudinal axis 1,1 ', 1 "capsule endoscope (capsule medical device)
2 capsules 5,5 ', 5 "permanent magnet
5a Recess (engagement member)
7 Spiral part (spiral mechanism, propulsion mechanism)
12 Rotating shaft (fixing means)
13 Stopper (Fixing means)
14 Click mechanism (engagement member: fixing means)
14a Ball (engagement member)
14a 'shaft (engaging member)
15 Clutch device (fixing means)
16 motor (magnetic pole direction switching device)
17 Electromagnet 30 Guidance System 50A Position Detection Device (Capsule Direction Detection Device)
71 3-axis Helmholtz coil unit (magnetic field generator)
73 Magnetic field control device

Claims (11)

被検者の体内に導入され外部磁界により誘導されるカプセル型医療装置であって、
略円筒状のカプセルと、
該カプセルの長手軸回りの回転運動を、長手軸に沿う推進運動に変換する推進機構と、
前記カプセル内に収容され、その磁極の方向を長手軸に沿う方向と、これに交差する方向との間で切替可能に設けられた磁石と、
磁極の方向を切り替えた各状態において、前記磁石を前記カプセルに固定する固定手段とを備えるカプセル型医療装置。
A capsule medical device that is introduced into the body of a subject and guided by an external magnetic field,
A substantially cylindrical capsule;
A propulsion mechanism that converts rotational movement about the longitudinal axis of the capsule into propulsive movement along the longitudinal axis;
A magnet housed in the capsule and provided so that the direction of the magnetic pole can be switched between a direction along the longitudinal axis and a direction intersecting the longitudinal axis;
A capsule medical device comprising: a fixing means for fixing the magnet to the capsule in each state in which the direction of the magnetic pole is switched.
被検者の体内に導入され外部磁界により誘導されるカプセル型医療装置であって、A capsule medical device that is introduced into the body of a subject and guided by an external magnetic field,
略円筒状のカプセルと、A substantially cylindrical capsule;
該カプセル内に収容され、その磁極の方向を長手軸に沿う方向と、これに交差する方向The direction accommodated in the capsule and the direction of the magnetic pole along the longitudinal axis and the direction crossing the direction との間で切替可能に設けられた磁石と、A magnet that can be switched between and
磁極の方向を切り替えた各状態において、前記磁石を前記カプセルに固定する固定手段Fixing means for fixing the magnet to the capsule in each state in which the direction of the magnetic pole is switched とを備えるカプセル型医療装置。A capsule medical device.
前記推進機構が、前記カプセルの外周面に設けられた螺旋機構である請求項1に記載のカプセル型医療装置。  The capsule medical device according to claim 1, wherein the propulsion mechanism is a spiral mechanism provided on an outer peripheral surface of the capsule. 前記磁石が永久磁石からなり、
前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に係合する係合部材からなる請求項1から請求項3のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
The magnet comprises a permanent magnet;
Said fixing means includes a position toward the direction along the pole to the longitudinal axis, one of claims 1 to 3 comprising a engaging member for engaging the magnet and a position toward the direction intersecting thereto The capsule medical device according to 1.
前記磁石が永久磁石からなり、
前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に吸着する磁性材料からなる請求項1から請求項3のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
The magnet comprises a permanent magnet;
Said fixing means, according to any of the position for the direction along the pole longitudinal axis, claim 1 made of a magnetic material that adsorbs to the magnet and a position toward the direction crossing to claim 3 Capsule medical device.
該磁石の磁極の方向を切り替える磁極方向切替装置を備える請求項1から請求項のいずれかに記載のカプセル型医療装置。The capsule medical device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a magnetic pole direction switching device that switches a magnetic pole direction of the magnet. 前記磁石が永久磁石からなり、
前記固定手段が、磁極を長手軸に沿う方向に向けた位置と、これに交差する方向に向けた位置とで前記磁石に吸着する電磁石からなり、
前記磁極方向切替装置が、前記電磁石の磁極を切り替える磁極切替装置からなる請求項に記載のカプセル型医療装置。
The magnet comprises a permanent magnet;
The fixing means comprises an electromagnet that is attracted to the magnet at a position where the magnetic pole is oriented in a direction along the longitudinal axis and a position oriented in a direction crossing the magnetic pole;
The capsule medical device according to claim 6 , wherein the magnetic pole direction switching device includes a magnetic pole switching device that switches a magnetic pole of the electromagnet.
前記磁石が永久磁石からなり、
前記磁極方向切替装置が、前記磁石を前記カプセルの半径方向に沿う軸線回りに揺動させるモータからなる請求項に記載のカプセル型医療装置。
The magnet comprises a permanent magnet;
The capsule medical device according to claim 6 , wherein the magnetic pole direction switching device includes a motor that swings the magnet around an axis along the radial direction of the capsule.
前記磁石が電磁石からなり、
前記固定手段および前記磁極方向切替装置が、前記電磁石の磁極を切り替えて保持する磁極切替装置からなる請求項に記載のカプセル型医療装置。
The magnet comprises an electromagnet;
The capsule medical device according to claim 6 , wherein the fixing unit and the magnetic pole direction switching device include a magnetic pole switching device that switches and holds a magnetic pole of the electromagnet.
請求項1から請求項のいずれかに記載のカプセル型医療装置と、
該カプセル型医療装置の作動範囲の外部に配置され、前記カプセル型医療装置内の前記磁石に対して作用させる外部磁界を発生する磁界発生装置と、
該磁界発生装置により前記磁石に作用させる外部磁界を制御する磁界制御装置とを備えるカプセル型医療装置の誘導システム。
The capsule medical device according to any one of claims 1 to 5 ,
A magnetic field generator arranged outside the operating range of the capsule medical device and generating an external magnetic field that acts on the magnet in the capsule medical device;
A capsule medical device guidance system comprising: a magnetic field control device that controls an external magnetic field applied to the magnet by the magnetic field generation device.
前記カプセル型医療装置の方向を検出するカプセル方向検出装置を備え、
前記磁界制御装置が、前記カプセル方向検出装置により検出されたカプセル型医療装置の方向に応じて、カプセル型医療装置の位置における外部磁界の方向を制御する請求項 に記載のカプセル型医療装置の誘導システム。
A capsule direction detection device for detecting the direction of the capsule medical device;
Wherein the magnetic field control device, wherein depending on the direction of the capsule direction detecting device by the detected capsule medical apparatus, the capsule medical device according to claim 1 0 of controlling the direction of the external magnetic field at the location of the capsule medical device Induction system.
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