CN101505648B - 医疗装置控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种医疗装置控制系统，该医疗装置控制系统通过磁力来控制其方向，能够提高在被检体内进行检查或者处理等医疗行为的医疗装置的引导稳定性和操作性。其特征在于，具有：医疗装置(3)，其具有插入到被检体内的插入部(3)和配置于插入部(3)内部的磁场响应部，该磁场响应部响应从被检体外施加的磁场而产生扭矩；检测插入部(3)的插入方向的方向检测部(5)；输入输出涉及插入方向的控制的信息的用户接口(19)；作用于磁场响应部，产生使插入部朝向控制方向的磁场的磁场产生部(7)；以及根据控制方向与插入方向的偏差，控制用户接口(19)的用户接口控制部(17)。

Description

医疗装置控制系统 

技术领域

本发明涉及医疗装置控制系统。 

背景技术

近些年来，以吞服式胶囊型内窥镜等为代表的胶囊型医疗装置在实用性上得以研究开发，该吞服式胶囊型内窥镜被吞服到被检查者等的被检体中，在体腔管道内部通过，能够取得目标位置上的体腔管道内的图像。该医疗装置构成为具有可进行如上医疗行为的、例如能够获得图像的CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)等摄像元件，用于在体腔管道内的目标部位处取得图像。 

但是，上述胶囊型医疗装置仅能通过蠕动在消化道内进行移动，无法控制胶囊型医疗装置的位置和朝向。另外，为了引导胶囊型医疗装置，以便容易进行应用胶囊型医疗装置时的诊断，需要检测胶囊型医疗装置处于体腔管道内的哪个位置上。 

因此，提出了如下技术(例如参见专利文献1)：检测出被引导至通过视觉无法确认位置的部位(体腔管道内等)的医疗装置的位置，并引导至目标部位。 

另外，上述要求并不限于胶囊型医疗装置，在具有被引导至被检体的体腔管道内的探头的医疗装置中也存在上述要求。因此，提出了如下技术(例如参见专利文献2)：同样地检测出被引导至通过视觉无法确认位置的部位(体腔管道内等)的医疗装置的位置，并引导至目标部位。 

专利文献1：日本特开2004-255174号公报 

专利文献2：国际公开第00/07641号小册子 

专利文献3：日本特开2003-111720号公报 

在上述专利文献1中，提出了如下技术：在通过磁场来控制被插入 体腔内的医疗装置的系统中，根据由检测医疗装置的方向的装置获得的方向信息，确定针对医疗装置而产生的磁场。 

但是，上述专列文献1仅公开了根据由检测医疗装置的方向的装置获得的方向信息，确定针对医疗装置而产生的磁场这样的技术思想，但是并未体现出该具体的方法。另外，与后述的专利文献2相同地，在医疗装置的方向与磁场的方向偏离较大的情况下，存在医疗装置的控制性(引导稳定性/操作性)降低的问题。 

另外，在上述专利文献2中描述了如下技术：通过透视装置来确认探针的位置/方向，同时由操作者来指示/确定产生磁场的方向。 

但是，在上述技术中，是将探针的位置/方向信息作为图像信息来获得，由操作者读取所显示的图像信息以指示/确定产生磁场的方向，因此存在无法始终监视探针的位置/方向信息的可能性。 

因而，有可能无法防止探针方向与磁场方向偏离较大的状态产生，在探针方向与磁场方向偏离较大的情况下，存在着探针的控制性(引导稳定性/操作性)降低的问题。 

在专利文献3中，以作用于体内机械臂的力与作用于输入装置的力成比例的方式进行控制。因此，在上述技术中就需要计算作用于体内机械臂的力，从而存在系统变得复杂的问题。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种医疗装置控制系统，该医疗装置控制系统能够通过磁力来控制其方向，提高在被检体内进行检查或者处理等医疗行为的医疗装置的引导稳定性和操作性。 

为达成上述目的，本发明提供如下方案。 

本发明的第一方面在于，提供一种医疗装置控制系统，其具有：医疗装置，其具有插入到被检体内的插入部和配置于上述插入部的内部的磁场响应部，该磁场响应部响应从上述被检体外施加的磁场而产生扭矩；方向检测部，其检测上述插入部的插入方向；用户接口，其输入输出上述插入方向的控制所涉及的信息；磁场产生部，其作用于上述磁场响应 部，并产生使上述插入部朝向控制方向的磁场；以及用户接口控制部，其根据上述控制方向与上述插入方向之间的偏差，控制上述用户接口。 

根据本发明的第一方面，由于用户接口控制部根据偏差来控制用户接口，因而可通过用户接口向外部传递偏差。因此，例如能够将偏差反馈到向用户接口输入控制方向的操作者，能够提高医疗装置的引导稳定性和操作性。 

在上述本发明的第一方面之中，优选上述用户接口具有通过操作者来指示上述插入方向的操作部，该操作部具有偏差信息传递部，该偏差信息传递部被上述用户接口控制部所控制，并将上述偏差告知上述操作者。 

由此，能够从操作部所具有的偏差信息传递部向操作者传递偏差。因而容易向操作者反馈偏差，能够提高插入部的操作性。 

在上述构成中，优选上述偏差信息传递部是振动体。 

由此，能够将基于偏差的信息以由振动体产生的振动的方式传递到外部。例如当偏差变大时，则增大所产生的振动的频率，偏差变小时，则减小振动的频率，从而能够传达基于偏差的信息。 

在上述构成中，优选上述操作部具有输入上述控制方向的可动体，上述偏差信息传递部是产生相对于上述可动体的动作为相反方向的力的反向力产生部。 

由此，当移动可动体而输入控制方向的情况下，通过反向力产生部产生作用于可动体运动的方向的相反方向上的力(反向力)，可将偏差传递至操作者。例如当偏差变大时，则增大针对可动体的动作的反向力，偏差变小时则减小反向力，从而能够向操作者传达偏差的大小。另外，由于可进行具有临场感的操作，因而可动体的操作性得以提高。 

在上述构成中，优选上述操作部具有输入上述控制方向的可动体，上述偏差信息传递部是对上述可动体的动作产生负荷的负荷产生部。 

由此，当移动可动体而输入控制方向的情况下，通过负荷产生部产生对可动体运动的负荷，可将偏差传达至操作者。例如，当偏差变大时则增大对于可动体运动的负荷，偏差变小时则减小负荷，从而能够向操 作者传达偏差的大小。另外，由于可进行具有身临其境感的操作，因而可动体的操作性得以提高。 

另外，相比产生在可动体运动的相反方向上的力的方法，能容易设置操作部。 

在上述发明的第一方面中，优选上述用户接口具有显示上述插入方向和上述偏差的显示部，上述显示部是通过上述用户接口控制部来控制的。 

由此，用户接口所具备的显示部通过用户接口控制部得以控制，通过显示部来显示插入方向与偏差，因而可向操作者传递偏差。因此容易向输入控制方向的操作者反馈偏差，可提高插入部的操作性。 

在上述发明的第一方面中，优选上述用户接口具有显示上述插入方向和上述偏差的显示部，上述显示部是通过上述用户接口控制部来控制的，上述显示部将上述插入方向的信息与上述控制方向的信息重叠地进行显示。 

由此，通过由显示部将插入方向和控制方向重叠地显示，从而输入控制方向的操作者能够直观地把握控制状况。因此能够提高插入部的操作性。 

在上述发明的第一方面中，优选上述用户接口具有显示上述插入方向和上述偏差的显示部，上述显示部是通过上述用户接口控制部来控制的，上述显示部显示上述控制方向相对于上述插入方向的偏差。 

由此，通过显示控制方向相对于插入方向的偏差，输入控制方向的操作者能够容易地把握控制状况。 

作为偏差的显示方法，除了通过数值、长度、矢量等显示偏差量之外，还可以举出如下等方法：当超过规定偏差时则显示警告信号，或者在超过规定偏差的状态下经过了规定时间时则显示警告信号。 

在上述发明的第一方面中优选具有控制上述磁场产生部的磁场控制部，上述磁场控制部将上述磁场产生部控制为上述偏差的值在规定值以内。更为优选的是，在上述发明的第一方面中，具有控制上述磁场产生部的磁场控制部，上述磁场控制部将上述磁场产生部控制为上述偏差的 值在规定值以内，上述磁场控制部具有通过有限的值来变更上述规定值的规定值变更部。 

由此，可以通过磁场控制部控制磁场产生部，从而控制磁场的方向，防止偏差大于规定值。因此，能够防止因偏差过大导致的插入部的操作性降低。 

另外，通过规定值变更部将上述规定值变更为有限的值，例如可以防止偏差超过医疗装置控制系统可控制的范围。进而，通过按照医疗装置控制系统来确定规定值，从而能够更为可靠地防止插入部的操作性降低。 

本发明的第二方面提供一种医疗装置控制系统，其具有：医疗装置，其具有插入到被检体内且通过磁力来控制方向的插入部和配置于上述插入部的内部的磁场响应部，该磁场响应部根据从上述被检体外施加的磁场而产生扭矩；方向检测部，其检测上述插入部的插入方向；用户接口，其通过操作者输入上述插入方向的控制方向；磁场产生部，其产生作用于上述磁场响应部的磁场；以及磁场控制部，其根据上述插入方向与上述控制方向之间的偏差来控制上述磁场产生部。 

根据本发明第二方面，由于磁场控制部可以根据偏差来控制磁场，因而能够防止插入部的操作性降低。也就是说，由磁场产生部所产生的磁场不适于将插入部引导至控制方向，当偏差变大的情况下，通过变更为适于引导插入部的磁场，可防止偏差的增大。 

在上述发明的第二方面中，优选上述磁场控制部具有：磁场模型存储部，其存储多个磁场的产生模型；以及磁场模型变更部，其根据上述偏差从上述多个磁场的产生模型中选择应产生的磁场模型，将通过上述磁场产生部所产生的磁场模型变更为所选择的磁场模型。 

由此，磁场模型变更部根据偏差从存储于磁场模型存储部中的多个磁场模型中选择适于操作部的控制的一个磁场模型，能够将由磁场产生部所产生的磁场模型变更为所选择的一个磁场模型。因此，例如在偏差较大而使得磁场模型不适于在控制方向上引导插入部的情况下，通过选择适于引导插入部的一个磁场模型，将其变更为所选择的一个磁场模型， 从而能够防止偏差增大，能够防止插入部的操作性降低。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是在大致垂直于上述控制方向的平面内旋转的旋转磁场。 

由此，磁场响应部为具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等，通过对其作用旋转磁场，从而可以旋转磁铁等，进而可以以其插入方向为旋转轴来旋转插入部。 

由此，通过旋转驱动插入部，例如相比合并了旋转磁场和振动磁场后的磁场或转动磁场，能够稳定地控制插入部。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是将在大致垂直于上述控制方向的平面内旋转的旋转磁场与在大致平行于上述控制方向的方向上进行振动的振动磁场合并而成的磁场。 

由此，磁场响应部为具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等，对其作用将旋转磁场和振动磁场合并起来的磁场模型，从而能够将旋转磁场上的磁场旋转面的朝向控制为规定朝向，能够在旋转插入部的前端的同时，使其以插入方向的轴为中心进行摆动运动。 

通过这样使插入部运动，从而例如在使插入部进入破损的体腔管道内的情况下，也能通过使插入部进行摆动旋转来拓宽体腔管道，使插入部进入到被拓宽的体腔管道内。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是磁场方向在大致垂直于上述控制方向的平面内进行变动的变动磁场，大致垂直于上述控制方向的平面与包含上述插入方向和上述控制方向在内的平面的交线、与上述变动磁场的磁场方向的夹角在规定的范围内进行变动。 

由此，磁场响应部为具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等， 对其作用磁场方向在上述规定范围内进行变动的变动磁场，从而能够对插入部始终作用朝向上述规定范围的方向的扭矩。 

例如，通过使上述规定范围与插入部的控制方向一致，能够始终产生使插入部朝向控制方向的扭矩，并能够高效地使插入部进行方向转换。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是磁场方向在大致垂直于上述控制方向的平面内进行变动的变动磁场，大致垂直于上述控制方向的平面与包含上述插入方向和上述控制方向在内的平面的交线、与上述变动磁场的磁场方向的夹角在规定的范围内进行变动，上述变动磁场的磁场强度恒定，而且上述变动磁场的磁场方向与上述交线的夹角在上述规定范围内连续地变化。 

由此，变动磁场的磁场方向与上述交线的夹角在上述规定范围内连续地变化，因而相比不连续变化的情况，能够稳定地对插入部的姿势进行控制。 

在上述构成中，优选在由上述磁场产生部当前所产生的磁场模型之后，上述磁场模型变更部产生磁场在大致垂直于上述插入方向的平面内旋转的磁场模型，此后产生下一个磁场模型。 

由此，在将当前所产生的磁场模型变更为不同的磁场模型时，首先产生磁场在大致垂直于插入方向的平面内旋转的磁场模型，此后产生上述不同的磁场模型，从而能够确保插入部的操作稳定性。 

也就是说，经由能稳定控制插入部的旋转的磁场模型来变更磁场模型，能够维持插入部的控制的稳定性。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是在大致垂直于上述控制方向的平面内旋转的旋转磁场，上述插入部的形状大致为圆筒形状，上述磁场响应部被配置为将上述插入部的中心轴线为中心绕上述插入部可旋转。 

这样，磁场响应部被配置为相对于插入部可旋转，由此，例如即便磁场响应部被驱动旋转，插入部也不会被驱动旋转，当磁场响应部的朝 向发生变更的情况下，插入部的朝向也发生变更。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致垂直于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是在大致垂直于上述控制方向的平面内旋转的旋转磁场，上述磁场响应部固定在上述插入部上。 

由此，因为磁场响应部固定在插入部上，从而一旦磁场响应部被旋转驱动，则插入部也被驱动旋转。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的多个磁场模型之一是以上述控制方向作为振动中心的振动磁场，上述振动磁场和上述控制方向的夹角在规定的范围内。 

由此，磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁等，对其作用磁场方向在上述规定范围内进行变动的振动磁场，从而能够使插入部以控制方向为中心进行振动运动。 

例如，通过作用以控制方向为中心进行摆动振动的振动磁场，从而能够使插入部进行摆动振动。因此，当插入部进入损伤的体腔管道内的情况下，能够通过使插入部进行摆动振动来拓宽体腔管道，能够使插入部进入到被拓宽的体腔管道内。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的多个磁场模型之一是以上述控制方向作为振动中心的振动磁场，上述振动磁场和上述控制方向的夹角在规定的范围内，上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的多个磁场模型之一是将大致平行于上述插入方向的磁场和磁场在大致垂直于上述插入方向的面内旋转的旋转磁场合并起来的磁场。 

由此，磁场响应部是具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等，对其作用将上述大致平行的磁场和上述旋转磁场合并起来的磁场模型，从而能够使插入部进行以插入方向为中心的摆动旋转。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方 向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的多个磁场模型之一是以上述控制方向作为振动中心的振动磁场，上述振动磁场和上述控制方向的夹角在规定的范围内，上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是磁场方向在包含上述插入方向和上述控制方向的平面内进行变动的变动磁场。 

由此，磁场响应部是具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等，对其作用磁场方向在上述平面内变化的磁场模型，从而能够使插入部容易朝向控制方向。 

在上述构成中，优选上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的多个磁场模型之一是以上述控制方向作为振动中心的振动磁场，上述振动磁场和上述控制方向的夹角在规定的范围内，上述磁场响应部是具有大致平行于上述插入方向的磁化方向的磁铁或者电磁铁，上述磁场模型存储部所存储的上述多个磁场模型之一是磁场方向在垂直于包含上述插入方向和上述控制方向的平面的平面内进行变动的变动磁场。 

由此，磁场响应部是具有大致垂直于插入方向的磁化方向的磁铁等，对其作用磁场方向在上述垂直的平面内变化的磁场模型，从而能够使插入部容易朝向控制方向。 

在上述构成中，优选在由上述磁场产生部当前所产生的磁场模型之后，上述磁场模型变更部产生磁场大致平行于上述插入部的方向的磁场模型，此后产生下一个磁场模型。 

由此，在将当前所产生的磁场模型变更为不同的磁场模型时，首先产生磁场大致平行于插入部方向的磁场模型，此后产生上述不同的磁场模型，从而能够确保插入部的操作稳定性。 

也就是说，经由能稳定控制插入部的大致平行于插入部方向的磁场模型变更磁场模型，从而能够维持插入部的控制的稳定性。 

在上述发明的第二方面之中，优选上述磁场控制部具有根据上述偏差来变更磁场强度的磁场强度变更部。 

由此，通过增强磁场，能够增大作用于插入部上的改变方向的力。因此，当偏差变大的情况下，通过增强磁场，从而能够在比进一步增大偏差要稳定的状态下进行控制。 

本发明的第三方面提供一种医疗装置控制系统，其具有：医疗装置，其具有插入到被检体内的插入部和配置于上述插入部上的磁场响应部，该磁场响应部响应从上述被检体外施加的磁场而产生扭矩；方向检测部，其检测上述插入部的插入方向；磁场产生部，其作用于上述磁场响应部，产生使上述插入部朝向控制方向的磁场；以及磁场控制部，其控制上述磁场产生部，使得上述控制方向相对于上述插入方向的偏差小于等于规定值。 

根据本发明的第三方面，通过磁场控制部来控制磁场产生部，从而控制磁场的方向，能够防止偏差大于规定值。因此，能够防止偏差过大导致的插入部的操作性降低。 

例如，即便由于作用于插入部的外力而使得插入部的方向与控制方向的偏差变大，通过控制磁场的方向也能防止偏差大于规定值。 

上述发明的第三方面中，优选在上述偏差超过上述规定值的情况下，上述磁场控制部以上述控制方向与上述插入方向大致一致的方式控制上述磁场产生部。 

由此，在偏差变大至超过规定值的情况下，磁场方向会对准此刻的插入部的方向。因此，例如当插入部在管状腔体内脏内行进的情况下，即便没有从外部输入控制信息，也能使插入部沿着管状腔体内脏的壁面行进。 

上述发明的第三方面中，优选上述磁场控制部具有在有效范围内变更上述规定值的规定值变更部。 

由此，通过规定值变更部能够使上述规定值在有效的范围内进行变更。 

在上述发明的第一方面至第三方面中，优选上述插入部具有在上述插入方向产生推进力的推进力产生部。 

由此，能够通过推进力产生部对插入部产生推进力。尤其当磁场控 制部将磁场产生部控制为插入部的插入方向与控制方向的偏差在规定值以下的情况下，当插入部在推进力的作用下行进的结果是由于管状腔体内脏的壁而导致方向变化时，由于控制方向变更使得偏差在规定值以下，因而插入部将会自动沿着管状腔体内脏的壁面插入。 

根据本发明的医疗装置控制系统，由于控制部根据偏差来控制用户接口，因而能够通过用户接口将基于偏差的信息传递到外部。因此，例如能够向将控制方向信息输入到用户接口中的操作者反馈基于偏差的信息，能够获得提高医疗装置(插入部)的引导稳定性和操作性的效果。 

另外，由于控制部根据偏差来控制磁场产生部，因而能够按照状况进行引导，能够获得通过简单系统来提高引导性的效果。 

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的胶囊型内窥镜控制系统的示意构成的图。 

图2是表示图1的胶囊型内窥镜系统的系统构成的示意图。 

图3是表示图1的胶囊型内窥镜系统的控制模块的图。 

图4是表示图3的磁场模型的选择的图。 

图5表示图1的胶囊型内窥镜和体外装置的概要。 

图6(a)是说明图1的显示部上的显示的图；图6(b)是说明偏差超过边界条件(偏差量、持续时间)的情况下的显示的图。 

图7(a)是说明图6(a)和图6(b)的显示部上的控制方向显示的概念的图；图7(b)是说明在取得图像显示中显示有控制方向时的状态的图。 

图8(a)是说明图1的操作部的示意图；图8(b)是说明图8(a)的方向控制杆的结构的示意图。 

图9(a)是说明图8(b)的方向控制杆的其他构成例的图；图9(b)是说明图8(b)的方向控制杆的另一构成例的图。 

图10(a)是说明利用方向控制杆进行胶囊型内窥镜的控制方向信息的输入的图；图10(b)是说明基于由方向控制杆所输入的控制方向信息 的胶囊型内窥镜的控制方向的图。 

图11(a)是说明旋转磁场模式下的形成在胶囊型内窥镜周围的旋转磁场的图；图11(b)是说明旋转磁场模式下的胶囊型内窥镜的偏转的图。 

图12是说明振动模式(jigging mode)下形成的磁场的图。 

图13是说明扭矩最大化模式下形成的磁场的图。 

图14是说明扭矩最大化模式下的磁场变化模型的图。 

图15是说明胶囊型内窥镜的自动插入模式的示意图。 

图16是说明胶囊型内窥镜的自动插入模式的示意图。 

图17是说明胶囊型内窥镜的自动插入模式的示意图。 

图18(a)是说明偏差管理控制模式的一个例子的图；图18(b)是说明偏差管理控制模式的另一个例子的图。 

图19(a)是说明偏差管理控制模式的又一个例子的图，图中横轴表示由方向控制杆所输入的操作方向信息；图19(b)是说明偏差管理控制模式的再一个例子的图，图中横轴表示时间。 

图20(a)是表示偏差信息与对操作部的反馈信息之间的关系的一个例子的图；图20(b)是表示偏差信息与对操作部的反馈信息之间的关系的另一个例子的图。 

图21是表示偏差信息与对操作部的反馈信息之间的关系的又一个例子的图。 

图22(a)是说明作用于胶囊型内窥镜上的偏转扭矩的变动的图，是说明偏转扭矩为最大时的配置关系的图；图22(b)是说明作用于胶囊型内窥镜上的偏转扭矩的变动的图，是说明偏转扭矩为最小时的配置关系的图。 

图23是说明旋转磁场中的偏转扭矩的变动的图。 

图24是说明图1的胶囊型内窥镜的其他实施方式的示意图。 

图25是说明图1的胶囊型内窥镜的另一个实施方式的示意图。 

图26(a)、图26(b)和图26(c)是说明图1的胶囊型内窥镜的又一个实施方式的示意图。 

图27(a)和图27(b)是说明应用了图1的胶囊型内窥镜结构的内 窥镜的实施例的示意图。 

图28(a)、图28(b)和图28(c)是说明图6(a)、图6(b)、图8(a)和图8(b)的显示部和操作部的其他实施方式的图。 

图29是表示本发明第2实施方式的探头控制系统的示意构成的图。 

图30是说明安装在图29的探头上的永久磁铁的配置的图。 

图31是说明应用了图30的探头结构的胶囊型内窥镜的构成的图。 

图32是说明在探头周围形成了平行磁场时的状态的图。 

图33是说明在探头周围形成了圆锥磁场时的状态的图。 

图34是说明在探头周围合成了摆动磁场时的状态的图。 

具体实施方式

[第1实施方式] 

下面参照图1至图28说明本发明第1实施方式。 

图1是表示本发明第1实施方式的胶囊型内窥镜控制系统的示意构成图。 

如图1所示，胶囊型内窥镜控制系统(医疗装置控制系统)1大致由以下构成：插入到被检体内的胶囊型内窥镜(插入部、医疗装置)3；检测胶囊型内窥镜3的位置信息或方向信息的位置检测传感器(方向检测部)5；三轴亥姆霍兹线圈(磁场产生部)7，其形成磁场，该磁场作用于安装在胶囊型内窥镜3上的永久磁铁；向三轴亥姆霍兹线圈7提供功率的电源9；接收从胶囊型内窥镜3发送来的图像信息的体外装置11；被输入针对胶囊型内窥镜3的控制信息的操作部13；显示从胶囊型内窥镜3发送来的图像信息等的显示部15；以及控制三轴亥姆霍兹线圈7、操作部13、显示部15等的控制部(用户接口控制部)17。 

图2是表示图1的胶囊型内窥镜控制系统的系统构成的示意图。 

胶囊型内窥镜控制系统1具有用户接口19，该用户接口19具有：被输入操作者所输入的对胶囊型内窥镜3的控制信息的操作部13；以及提示胶囊型内窥镜3所取得的图像信息等的显示部15。控制部17具有：根据所输入的控制信息等控制三轴亥姆霍兹线圈7所形成的磁场的方向的 磁场控制部(磁场模型存储部、磁场模型变更部、规定值变更部)21；以及确定提示给用户接口19的信息的提示信息确定部(用户接口控制部)25。 

电源9配置成：被输入来自控制部17的控制信号，根据控制信号向三轴亥姆霍兹线圈7提供功率。 

位置检测传感器5检测由胶囊型内窥镜3产生的引导磁力，向控制部17输出基于所检测出的引导磁力的信号。体外装置11接收由胶囊型内窥镜3取得并发送到外部的图像信息，向控制部17输出所接收到的图像信息。 

图3是说明图1的胶囊型内窥镜控制系统1的框图。 

首先，从位置检测传感器5输入到控制部17的胶囊型内窥镜3的方向与后述的胶囊型内窥镜3的控制方向被输入到提示信息确定部25，根据方向信息与控制信息之间的偏差，生成被输出到显示部15和操作部13的数据。 

由操作者对用户接口19进行操作输入，确定下一个控制方向。 

所确定的控制方向被返回给提示信息确定部25，同时被输入到磁场控制部21。进而向磁场控制部21输入胶囊型内窥镜3的方向，根据控制方向与胶囊型内窥镜3的方向之间的偏差，控制与三轴亥姆霍兹线圈7连接的电源。 

图4是说明图3的磁场模型的选择的图。 

如图4所示，在磁场控制部21的内部存储有多个磁场模型。而且，根据输入到磁场控制部21的信息来选择规定的磁场模型，基于所选择的磁场模型进行输出。 

图5是说明图1的胶囊型内窥镜3和体外装置11的概要的图。 

如图5所示，胶囊型内窥镜3大致由如下构成：内部收容各种器件的外壳27；对被检查者的体腔内管道的内壁面进行摄像的摄像部29；驱动摄像部29的电池31；通过上述三轴亥姆霍兹线圈7使其产生引导磁力的感应磁力产生部33；以及作为驱动胶囊型内窥镜3的驱动用磁铁的永久磁铁(磁场响应部)35。 

并且，作为驱动用磁铁，也可以使用电磁铁来代替永久磁铁35，不作特别限定。 

外壳27形成为包括以胶囊型内窥镜3的旋转轴(插入方向、中心轴线)R为中心轴的圆筒形状的胶囊型主体、覆盖主体前端的透明的半球状前端罩37以及覆盖主体后端的半球状后端部，形成以水密结构密封的胶囊型容器。 

另外，在外壳27的主体外周面上具有以旋转轴R为中心将剖面为圆形的线材缠绕成螺旋状的螺旋部(推进力产生部)39。 

由于具备螺旋部39，从而能将胶囊型内窥镜3绕旋转轴R的旋转转换为前进/后退的推进力。另外，例如在管腔弯曲的情况下，从管腔内脏的壁面施加外力，通过该外力使得胶囊型内窥镜3朝向应行进的方向，提高了自动插入性。 

摄像部29大致由以下构成：取得被检查者的体腔内管道的内壁面的图像的CCD(电荷耦合元件)47，将被检查者的体腔内管道的内壁面的图像成像在CCD 47上的镜头43，对体腔内管道的内壁面进行照明的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)45，处理电路41，以及将图像信号发送给体外装置11的无线元件49。 

感应磁力产生部33至少具有磁感应线圈51，该磁感应线圈51通过由三轴亥姆霍兹线圈7所形成的磁场而形成感应磁场。磁感应线圈51配置成其中心轴与胶囊型内窥镜3的旋转轴R大致一致，也可以在其内周面上配置例如由铁氧体构成的芯部件。另外，还可以形成谐振电路，在谐振电路的构成要素中包含磁感应线圈51。 

如图5所示，体外装置11大致由以下构成：接收从胶囊型内窥镜3发送来的图像信息等的天线53；对所接收的图像信息进行运算处理的处理电路55；将经过了运算处理的图像信息向控制部17输出等的输入输出部57；以及控制这些部分的控制电路59。 

图6(a)是说明显示部15上的显示的图，图6(b)是说明偏差超过边界条件(偏差量、持续时间)的情况下的显示的图。 

如图6(a)所示，显示部15上分别进行如下显示，即：取得图像显示61、绝对坐标系显示63、偏差过度显示65和超时显示67。 

取得图像显示61是显示摄像部29所取得的图像信息的部分，使表示胶囊型内窥镜3当前的行进方向且表示图像中心的十字标记、和表示磁场的控制方向的控制方向标记69重叠显示(叠加)在图像信息上。 

如上，通过将胶囊型内窥镜3当前的行进方向与控制方向重叠地显示，例如输入控制方向的操作者能够直观地把握控制状况。因而，能够提高胶囊型内窥镜3的操作性。 

绝对坐标系显示63是将实线所描绘的当前的胶囊型内窥镜3的方向与虚线所描绘的控制方向重叠地显示。 

在当前的胶囊型内窥镜3的方向与控制方向的偏差量超过规定边界条件时，则如图6(b)所示，偏差过度显示65会点亮。当在偏差量超过规定值的状态下超过了规定持续时间时，则超时显示67也同样会点亮。 

还可以设置表示偏差与偏差的边界条件的显示栏。显示栏的点亮部的长度根据偏差发生变化。 

如上，通过显示胶囊型内窥镜3的方向和控制方向之间的偏差量，例如输入控制方向的操作者能够容易把握控制状况。 

图7(a)是说明显示部15上的控制方向显示的概念的图，图7(b)说明在取得图像显示61上显示有控制方向时的状态的图。 

如图7(a)所示，当在作为胶囊型内窥镜3的行进方向的旋转轴R的方向和控制方向C上产生偏差的情况下，在取得图像显示61上显示为：控制方向标记69显示在控制方向C与胶囊型内窥镜3的前端罩37的交点P上(参见图7(b))。 

图8(a)是说明图1的操作部13的示意图。 

操作部13设有：输入胶囊型内窥镜3的方向控制信息的方向控制杆69、输入前进/后退信息的前进后退杆71、输入前进/后退时的速度信息的加速器73、切换偏差信息的反馈方法的反馈切换部75、以及切换三轴亥姆霍兹线圈7中产生的磁场模型的磁场变化模型切换部77。 

反馈切换部75具有自动插入模式开关79、偏差信息显示开关81、方向反馈开关83和力反馈开关85。 

磁场变化模型切换部77具有通常磁场开关87、扭矩最大化开关89和振动开关91。 

图8(b)是说明图8(a)的方向控制杆的结构的示意图。 

方向控制杆69具有杆主体(可动体)93、可转动地支撑杆主体93的支撑部95。支撑部95具有将杆主体93支撑为可绕彼此正交的方向转动的轴97，轴97具有通过控制部17根据偏差信息进行控制的反馈部99。反馈部(偏差信息传递部、振动体、反向力产生部、负荷产生部)99具有检测杆主体93的倾角的编码器(未图示)和根据偏差信息产生使杆主体93向该杆主体93倾斜的相反侧倾斜的反向力的电动机(未图示)。 

并且，如上所述，电动机既可以产生反向力，也可以使杆主体93振动。或者也可以产生对杆主体93的倾斜动作的阻力。 

通过这样构成方向控制杆69，能够通过反馈部99将基于偏差的信息以所产生的振动的方式传递到外部。或者可以将基于偏差的信息以针对杆主体93的动作的反向力的方式传递到外部。或者可以将基于偏差的信息以针对杆主体93的动作的负荷的方式传递到外部。 

图9(a)是说明图8(b)的方向控制杆的其他构成例的图。图9(b)是说明图8(b)的方向控制杆的另一构成例的图。 

作为使杆主体93振动的构成，虽然可以如图8(b)所示那样配置电动机，然而也可以如图9(a)所示，在杆主体93内配置偏心电动机101，通过使偏心电动机(偏差信息传递部、振动体)101旋转而使杆主体93振动。 

通过使用偏心电动机101，能够简化方向控制杆69的结构。另外，通过根据偏差信息来控制偏心电动机101，能够改变所产生的振动的振动频率、振幅来向操作者传递偏差信息。例如当偏差变大时，则增大所产生的振动频率，当偏差变小时，则减小振动频率，从而能够传递基于偏差的信息。 

另外，作为产生针对杆主体93的倾斜动作的阻力的构成，既可以如图8(b)所示那样配置电动机，也可以如图9(b)所示，在杆主体93上形成球体部(偏差信息传递部、负荷产生部)103，配置被按压在球体 部103上的摩擦部(偏差信息传递部、负荷产生部)105和按压摩擦部105的线性致动器107，通过摩擦部105与球体部103之间的摩擦力来产生阻力。并且，还可以通过在球体部103内配置罗盘等加速度传感器109来对杆主体93检测倾斜。 

通过根据偏差信息控制线性致动器107的按压力，从而能够控制球体部103和摩擦部105之间的摩擦力，可向操作者传递偏差信息。例如当偏差变大时，则增大对杆主体93的动作的负荷，当偏差变小时，则减小负荷，从而能够传递基于偏差的信息。另外，由于能进行具有身临其境感的操作，因而杆主体93的操作性得以提高。 

另外，相比对杆主体93的动作产生反向力的方法，能容易构成方向控制杆69。 

图10(a)是说明利用方向控制杆69进行胶囊型内窥镜3的控制方向信息的输入的图。图10(b)是说明基于由方向控制杆69所输入的控制方向信息的胶囊型内窥镜3的控制方向的图。 

如图10(a)所示，方向控制杆69中定义了与相对于胶囊型内窥镜3的旋转轴R的上下左右方向(参见图10(b))对应的上下左右方向。相对于该上下左右方向，例如使杆主体93在从上方向左方倾斜角度α的方向上倾斜时，则如图10(b)所示形成了这样的磁场：该磁场在从上方向左方倾斜角度α的方向上引导胶囊型内窥镜3。 

另外，根据图10(a)所示的杆主体93的倾角θ，控制图10(b)所示的胶囊型内窥镜3的控制方向的角度θ’。例如以如下方式进行控制：倾角θ变大时，则角度θ’也会变大，将胶囊型内窥镜3向角度α的方向引导的力也变大。 

接着说明由三轴亥姆霍兹线圈7形成的各磁场的变化模型。 

图11(a)是说明旋转磁场模式下的形成于胶囊型内窥镜3周围的旋转磁场的图。 

图11(a)所示的旋转磁场模式(通常模式)是用于对胶囊型内窥镜3进行通常控制的磁场变化模型，是与操作部13的通常磁场开关87对应的磁场变化模型。 

在该模式中，磁场在旋转磁场平面MP内朝一个方向旋转。胶囊型内窥镜3在保持旋转轴R垂直于旋转磁场平面MP的姿势的同时，以旋转轴R为中心旋转，此时，当胶囊型内窥镜3直线行进时，成为胶囊型内窥镜3的控制方向与旋转轴R的方向大致一致的状态。 

图11(b)是说明旋转磁场模式下的胶囊型内窥镜3的偏转的图。 

当使胶囊型内窥镜3偏转时，如图11(b)所示，通过使磁场朝一个方向旋转，同时使旋转磁场平面MP偏转，从而使胶囊型内窥镜3偏转。一旦使旋转磁场平面MP偏转，则安装在胶囊型内窥镜3上的永久磁铁35会产生偏转扭矩，偏转扭矩会持续作用到胶囊型内窥镜3的旋转轴R垂直于旋转磁场平面MP为止。 

具体而言，当永久磁铁35的磁化方向与胶囊型内窥镜3的偏转面(旋转轴R与控制方向C构成的平面)垂直时，不会产生偏转扭矩，当磁化方向为沿着偏转面的方向时，会产生最大的偏转扭矩。磁化方向在此之间的情况下，偏转扭矩大小以正弦波的方式变化。 

如上，通过对胶囊型内窥镜3作用旋转磁场，从而可以使胶囊型内窥镜3绕旋转轴R进行旋转。这样，通过驱动胶囊型内窥镜3，例如相比作用后述的将旋转磁场与振动磁场叠加后的磁场、或作用转动磁场的情况，能够稳定地控制胶囊型内窥镜3。 

图12是说明振动模式(jigging mode)下形成在胶囊型内窥镜3的周围的磁场的图。 

图12所示的振动模式是使胶囊型内窥镜3进行摆动旋转的磁场变化模型，是与操作部13的振动开关91对应的磁场变化模型。在该模式中所形成的磁场是将具有与胶囊型内窥镜3的旋转轴R大致方向相同的磁场且磁场强度会振动的振动磁场、和在旋转磁场平面MP内朝一个方向旋转的旋转磁场组合起来得到的。胶囊型内窥镜3绕着旋转轴R旋转，并且在图中的X轴方向和Y轴方向上进行摆动运动。通过控制振动磁场中磁场强度的振动周期与旋转磁场的旋转周期之间的关系，能够控制摆动运动的方向。进而能够使其进行旋转轴R绕规定的轴旋转的摆动运动(旋进运动)。 

通过这样使胶囊型内窥镜3运动，例如在胶囊型内窥镜3进入损伤的肠子等体腔管道内的情况下，能够通过使胶囊型内窥镜3进行摆动旋转来拓宽体腔管道，使插入部进入被拓宽的体腔管道内。 

图13是说明扭矩最大化模式下形成在胶囊型内窥镜3的周围的磁场的图。 

图13所示的扭矩最大化模式主要是在使胶囊型内窥镜3绕旋转轴R的方向偏转时所使用的磁场变化模型，是与操作部13的扭矩最大化开关89对应的磁场变化模型。 

该模式下的磁场是在以旋转磁场平面MP与胶囊型内窥镜3的偏转面(由旋转轴R与控制方向C构成的平面)之间的交线L为中心的规定角度范围内，使旋转磁场平面MP在双向上转动的转动磁场。 

安装在胶囊型内窥镜3上的永久磁铁35也伴随着转动磁场的转动，以偏转面为中心进行转动运动。因而，能够始终产生接近最大偏转扭矩的值的偏转扭矩。 

图14是说明扭矩最大化模式下的磁场变化模型的图。 

如上所述，旋转磁场是在旋转磁场平面MP内且在以交线L为中心的规定角度范围内进行转动的磁场。更为详细而言，可以通过图14所示的X轴磁场MX和Y轴磁场MY来进行表示。图14中的横轴表示时间，纵轴表示转动磁场的磁场强度。 

X轴磁场MX例如可表示为cos(αsinωt)的函数，Y轴磁场MY例如可表示为sin(αcosωt)的函数。 

由于作用在胶囊型内窥镜3上的磁场是该磁场的朝向和交线L的夹角为规定角度以下的转动磁场，因而能够始终作用使胶囊型内窥镜3朝向控制方向C的偏转扭矩。因此，由于转换胶囊型内窥镜3的方向时始终能够产生使胶囊型内窥镜3的方向朝向控制方向C的偏转扭矩，因而能够高效地进行方向转换。 

上述通常模式、振动模式、扭矩最大化模式是通过对操作部13的通常磁场开关87、扭矩最大化开关89、振动开关91进行输入来切换的。 

另外，当在通常模式下对胶囊型内窥镜3进行引导控制时，也可以 根据胶囊型内窥镜3的旋转轴R和控制方向C之间的偏差信息来自动切换模式。作为切换方法，可以举出如下等方法：随着偏差变大而从通常模式切换到扭矩最大化模式，进而切换到振动模式；或者由通常模式切换到振动模式，进而切换到扭矩最大化模式。 

进而，除这些模式之外，通过增加所产生的磁场的强度的模式，可与振动模式或扭矩最大化模式同样地提高偏转性。另外，对于这些模式的切换，也可以根据偏差和偏差持续产生的时间来进行切换。例如当达到某种偏差以上的状况在某规定时间以上持续产生时，则进行模式的切换。 

并且，在从最大化模式向振动模式进行切换时，或者从振动模式向扭矩最大化模式进行切换时，则在两种模式之间间隔一次通常模式来进行切换。 

在切换磁场变化模型时也会出现磁场变化不连续的情况，由于这种不连续，有可能破坏胶囊型内窥镜3的控制稳定性，然而如果在切换时经由控制稳定性最高的通常模式(旋转磁场)，则能够确保胶囊型内窥镜3的控制稳定性。 

下面说明胶囊型内窥镜3的各控制模式。 

图15至图17是说明胶囊型内窥镜3的自动插入模式的示意图。 

如图15至图17所示，自动插入模式是当胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向与控制方向C之间的偏差超过规定值时，使控制方向C与胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向一致的控制方法，是与操作部13的自动插入模式开关79对应的控制方法。 

具体而言，在自动插入模式中，来自操作部13的方向控制杆69的输入被切断，根据前进后退杆71和加速器73的输入，使胶囊型内窥镜3行进(参见图8)。 

例如图15所示，当在体腔管道内、例如肠子内对胶囊型内窥镜3进行引导的情况下，在肠子I呈直线状的部分上，胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向与控制方向C一致。 

而且如图16所示，如果胶囊型内窥镜3到达肠子I弯曲的区域，则胶囊型内窥镜3会与肠壁接触而沿着肠壁偏转。于是就会在旋转轴R的方向与控制方向C之间产生偏差。

当偏差逐渐变大而超过规定值时，如图17所示，控制方向C变更为与旋转轴R的方向一致。 

关于向自动插入模式的切换，既可以根据对上述自动插入模式开关79的输入来进行切换(参见图8)，也能够在旋转轴R的方向与控制方向C之间的偏差超过规定值时自动地从其他控制模式切换至自动控制模式。 

如上，在偏差增大至规定值的情况下，如果使控制方向C对准该时刻旋转轴R的方向，则例如可以在胶囊型内窥镜3在管状腔体内脏内行进的过程中，使胶囊型内窥镜3沿着管状腔体内脏的壁面行进。 

并且，在使控制方向C与旋转轴R的方向一致时，既可以使控制方向C直接与旋转轴R的方向完全一致，也可以考虑到肠壁等的弹性而使控制方向C越界之后再与旋转轴R的方向一致。 

另外，还可以通过对胶囊型内窥镜3所取得的图像进行图像处理，从而从图像数据中提取出胶囊型内窥镜3应当行进的方向，将取得的图像的中心方向作为当前的胶囊型内窥镜3的行进方向，根据胶囊型内窥镜3应当行进的方向与当前的行进方向之间的偏差，对控制方向的朝向进行控制。 

此外，通过产生以在当前的胶囊型内窥镜3的行进方向上加上上述偏差后的方向作为控制方向的磁场，还能够实现自动插入模式。 

下面说明偏差管理控制模式。 

图18(a)是说明偏差管理控制模式的一个例子的图。 

如图18(a)所示，偏差管理控制模式是根据由方向控制杆69输入的操作方向信息、以及胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向与控制方向之间的偏差信息来进行控制的方法。 

具体而言，当胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向无法追随操作方向信息的情况下，如果操作方向信息变大，则偏差信息也会随之变大。但是，当偏差信息达到规定的边界值时，就需要切断操作方向信息而将控制方向信息固定在恒定值上，从而使偏差信息不会超过规定的边界值。 

通过这样进行控制，能够防止旋转轴R的方向与控制方向之间的偏差过大。如果偏差过大，则会难以使胶囊型内窥镜3绕旋转轴R旋转等，操作控制性会显著降低。因此，通过防止偏差过大，能够防止胶囊型内窥镜3的操作控制性的劣化。 

图18(b)是说明偏差管理控制模式的其他例子的图。 

再如图18(a)所示，在偏差信息到达规定的边界值之前不进行控制，在超过边界值的同时进行偏差管理控制，也可以如图18(b)所示，以偏差信息逐渐接近规定的边界值的方式逐渐地进行偏差管理控制。 

通过如上进行控制，在不会突然切断操作方向信息的情况下逐渐进行切断，因而能够使操作者获悉：偏差信息接近于规定的边界值。 

图19(a)和图19(b)是说明偏差管理控制模式的又一个例子的图。图19(a)是横轴表示由方向控制杆69输入的操作方向信息的图，图19(b)是横轴表示时间的图。 

在该偏差管理控制模式的例子中，如图19(a)和图19(b)所示，首先，当偏差信息的值到达第2边界值时进行偏差管理控制，使得偏差信息的值不超过第2边界值。然后，当进行偏差管理控制的状态持续了规定时间时，接着进行偏差管理控制，使得偏差信息的值不超过第1边界值。第1边界值是图中所示的小于第2边界值的值。 

并且，如上所述，既可以通过在限制操作方向信息的同时对控制方向进行控制，从而进行偏差管理控制，又能够进行变更三轴亥姆霍兹线圈7所产生的磁场的变化模型或者所产生的磁场强度的控制。 

如上，通过根据偏差来变更磁场的变化模型，从而能够防止胶囊型内窥镜3的操作性降低。也就是说，磁场的变化模型不适于在控制方向上引导胶囊型内窥镜3，在偏差变大的情况下，通过变更适于引导胶囊型内窥镜3的磁场的变化模型或变更所产生的磁场强度，从而能够防止偏差的增大。 

接着说明力反馈的控制方法。 

图20(a)是表示偏差信息与对操作部13的反馈信息之间的关系的一个例子的图。 

如图20所示，力反馈的控制方法是一种根据胶囊型内窥镜3的旋转轴R的方向与控制方向之间的偏差信息，调节来自方向控制杆69的反馈部99的偏差信息反馈的强度的控制。 

具体而言，例如可以与偏差信息的增加成比例地增强对杆主体93的反向力、或者增大传递到杆主体93上的振动的振幅、或者缩短振动周期、或者增大对杆主体93的动作的阻力。 

而且，一旦反馈部99的输出达到上限值，则来自反馈部99的输出与偏差信息的增加无关而成为恒定值。此后，当偏差信息的值达到规定的边界值时，如在自动插入模式中所描述的那样，与操作方向输入信息无关，单独地对控制方向进行控制，控制成为偏差信息不会超过规定的边界值。或者控制为控制方向与旋转轴R的方向一致。 

并且，如图20(a)的虚线所示，来自反馈部99的偏差信息反馈的强度相对于偏差信息的增加的比例的斜度可以呈现各种变更。通过改变该斜度，从而可变更来自杆主体93的偏差信息反馈的灵敏度，例如通过急剧提高斜度，能够提高灵敏度。 

图20(b)是表示偏差信息与对操作部13的反馈信息之间的关系的又一个例子的图。 

再如图20(a)所示，在反馈部99的输出到达上限值之前不进行控制，能够在到达的同时进行控制，也可以如图20(b)所示，以反馈部99的输出逐渐接近上限值的方式逐渐地进行控制。 

通过这样进行控制，能够在偏差信息较小的期间内利用来自反馈部99的较大的输出对偏差信息进行反馈。因而，可防止由于偏差的增大导致难以控制胶囊型内窥镜3的情况。例如在胃那样较宽的管腔内，如果难以控制胶囊型内窥镜3，则由于胶囊型内窥镜3可能会滚入胃的内部，因而优选进行上述控制。 

图21是表示偏差信息与对操作部13的反馈信息之间的关系的又一个例子的图。 

另外，如图21所示，也可以进行如下控制：在偏差信息较小的区域设置不进行反馈部99的输出的不灵敏区域Z，此后伴随偏差信息的增加， 函数递增反馈部99的输出。而且，当偏差信息达到规定的边界值时，如在自动插入模式中所述那样，与操作方向输入信息无关地单独对控制方向进行控制，并控制成偏差信息不会超过规定的边界值。或者控制成控制方向与旋转轴R的方向一致。 

通过这样进行控制，由于偏差信息较小的期间内，反馈部99的输出也较小，因而能够易于对胶囊型内窥镜3施加较大的偏转扭矩。也就是说，由于反馈给操作者的偏差信息较弱，因而能在不考虑偏差信息的情况下进行操作输入。 

例如在肠子那样较窄的管腔内，胶囊型内窥镜3一边推压损伤管腔的壁面一边被引导。此时，为了拓宽损伤管腔，需要对胶囊型内窥镜3施加较大的偏转扭矩，在进行这样的操作时，优选进行上述的控制。 

下面说明旋转磁场产生时的胶囊型内窥镜3的偏差计算方法。 

图22(a)和图22(b)是说明作用于胶囊型内窥镜3上的偏转扭矩的变动的图，图22(a)是说明偏转扭矩为最大的配置关系的图，图22(b)是说明偏转扭矩为最小时的配置关系的图。图23是表示旋转磁场的磁场方向的相位和偏转扭矩的强度之间的关系的图。 

如图22(a)、(b)所示，胶囊型内窥镜3的永久磁铁35追随磁场的旋转而旋转。如图22(a)所示，在磁场方向为沿着由旋转轴R和控制方向C形成的偏转面的方向时，作用于胶囊型内窥镜3上的偏转扭矩是最大的。另外，如图22(b)所示，在磁场方向大致正交于偏转面时，作用于胶囊型内窥镜3的偏转扭矩是最小的。 

如图23所示，偏转扭矩的强度在上述最大值和最小值之间呈正弦波变化，该变化基于旋转磁场的磁场方向的旋转相位的变化。 

因此，胶囊型内窥镜3根据偏转扭矩的强度变化，使胶囊型内窥镜3的方向即偏差进行振动。 

例如，胶囊型内窥镜3与肠壁那样具有弹性的壁面接触，当向壁面方向偏转的情况下，若偏转扭矩的强度变强，则胶囊型内窥镜3以按住壁面的方式偏转，若偏转扭矩的强度变弱，则被具有弹性的壁面按回。 

对于旋转磁场产生时的胶囊型内窥镜3的偏差计算，既可以根据旋 转磁场旋转1/2过程中的偏差的平均值来计算，也可以根据偏转扭矩为最大值时的偏差来计算。 

如上，由偏转扭矩的振动导致的偏差的振动不会反映在用户接口上，因而可获得更为稳定的操作性。 

根据上述构成，由于控制部17根据偏差来控制用户接口19，因而可将基于偏差的信息通过用户接口19(操作部13、显示部15)告知操作者等。因此，能够向将控制方向信息输入到操作部13的操作者反馈基于偏差的信息，从而能够提高胶囊型内窥镜3的引导稳定性和操作性。 

具体而言，能够从反馈部99向操作者等传送基于偏差的信息。因而容易向操作者反馈基于偏差的信息，可提高插入部的操作性。 

另外，由于可以在显示部15上提示基于偏差的信息，因而能够向操作者等传达基于偏差的信息。因此，能够提高胶囊型内窥镜3的操作性。 

并且，如上所述，既可以将永久磁铁35固定安装在胶囊型内窥镜3上，也可以如图24所示，将永久磁铁35可旋转地安装在与旋转轴R相同的轴线上。 

如果将旋转磁场作用在图24所示的胶囊型内窥镜3A(插入部、医疗装置)上，则永久磁铁35独立于胶囊型内窥镜3A，随着旋转磁场的旋转而旋转。另外，如果改变了旋转磁场平面的朝向，则会在永久磁铁35上产生偏转扭矩，该偏转扭矩被传递至胶囊型内窥镜3A，于是胶囊型内窥镜3A进行偏转。 

由于胶囊型内窥镜3A和永久磁铁35彼此独立地绕旋转轴R旋转，因此不会对胶囊型内窥镜3A的其他构成要素施加影响，能够缩短旋转磁场的旋转周期。因此，能够与胶囊型内窥镜3相同地缩短所产生的偏转扭矩的变动周期。 

于是，例如在胶囊型内窥镜3A与肠壁那样具有弹性的壁面接触，并朝壁面方向偏转的情况下，伴随着偏转扭矩的变动，胶囊型内窥镜3A或是被推向壁面或是被壁面压回地进行振动。此处，通过缩短偏转扭矩的变动周期，能够使上述振幅变得均匀且能够使振动收敛。 

并且，如上所述，既可以构成为胶囊型内窥镜3完全独立于外部装 置，也可以如图25所示，通过配置在胶囊型内窥镜(插入部、医疗装置)3B后端的软线部111与外部装置连接。此时，在软线部111与胶囊型内窥镜3B之间夹设有轴承113，使得不会将胶囊型内窥镜3B的旋转传递到软线部111。 

通过采用这种构成，能够通过软线部111始终将电源提供到胶囊型内窥镜3B，并且能够通过软线部111将摄像部29所拍摄的图像数据发送到外部。因此，不必在内部安装电源，能够使胶囊型内窥镜3B小型化。另外，由于可以不通过电波等发送图像数据，因此能够防止在发送时包含有噪声。 

另外，如图26(a)所示，可以配置成：能通过配置在胶囊型内窥镜(插入部)3B后端的软线部112将旋转力传递到胶囊型内窥镜3B，在软线部112上也配置螺旋部114，将其整体作为探头。通过这样配置，能够在螺旋部114也产生推进力。 

还可以如图26(b)所示：在软线部112的端部配置电动机116，将永久磁铁35和胶囊型内窥镜35配置成能够相对旋转，将其整体作为探头。通过这样进行配置，从而作用旋转磁场，能够控制胶囊型内窥镜3B的方向。另外，能够通过电动机116旋转探头整体，并能通过螺旋部39、114产生推进力。 

进而，如图26(c)所示，能够将永久磁铁35的磁化方向配置成大致平行于胶囊型内窥镜3B的旋转轴R，将其整体作为探头。通过这样进行配置，从而作用平行磁场，能够控制胶囊型内窥镜3B的方向。另外，能够通过电动机116旋转探头整体，并能通过螺旋部39、114产生推进力。 

并且，在上述实施方式之中，说明了使插入到被检体内的插入部适应于胶囊型内窥镜3的情况，然而不限于将该插入部构成为胶囊型内窥镜3的情况，也可以如图27(a)和图27(b)所示，构成为内窥镜(插入部、医疗装置)3C。 

如图27(a)和图27(b)所示，内窥镜3C具有可旋转的旋转部115，旋转部115具有螺旋部39和磁铁117。 

通过采用这种构成，在旋转磁场作用于内窥镜3C的情况下，旋转部115被磁铁117驱动而旋转，从而能够通过旋转部115所具有的螺旋部39使内窥镜3C前进、后退。另外，与胶囊型内窥镜3同样地，能够通过控制旋转磁场平面的朝向来控制内窥镜3C的朝向。 

并且，如图6和图8所示，既可以构成显示部15和操作部13，又可以如图28(a)所示，构成显示部15’和操作部13’。 

在显示部15’上进行取得图像显示61、整体坐标系显示63、后述的扫描部13’的操作显示119等各种显示。 

取得图像显示61中显示由摄像部29取得的图像信息，并重叠着表示由三轴亥姆霍兹线圈7形成的磁场方向(控制方向)的控制方向标记121。控制方向标记121由表示其中心(控制方向)的十字标记和表示其周围的圆构成。 

操作部13’大致包括：显示有操作信息的操作显示119和输入操作信息的鼠标123。操作显示119上显示有表示当前控制方向的光标125。 

为了使用该操作部13’输入胶囊型内窥镜3的操作方向信息，例如图28(b)所示，在用鼠标右键点击的状态下，向胶囊型内窥镜3的操作方向移动鼠标123来进行输入。由此，控制旋转磁场平面MP，进而控制方向C得以控制。 

而且，当解除了鼠标123的点击时，则如图28(c)所示，光标125返回中心，控制方向C被控制为与胶囊型内窥镜3的旋转轴R一致。也就是说进入了直线行进状态。 

并且，关于胶囊型内窥镜3的前进、后退速度的输入，例如可以举出使用鼠标具备的滚轮等的方法。 

[第2实施方式] 

下面参照图29至图34说明本发明第2实施方式。 

本实施方式的探头控制系统201的基本构成与第1实施方式的胶囊型内窥镜控制系统相同，只是与第1实施方式中插入到被检体内的插入部(探头)的形状及其位置检测方法等不同。由此，本实施方式中使用图29至图34仅说明探头的形状及其位置检测装置，省略对控制部等的说明。 

图29是说明本实施方式的探头控制系统的构成的示意的图。 

另外，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，并省略其说明。 

如图29所示，探头控制系统(医疗装置控制系统)201大致由如下部分构成：插入到被检体内的探头(插入部)203；检测探头203的位置信息或方向信息的X射线装置(方向检测部)205；形成磁场的三轴亥姆霍兹线圈7，该磁场作用于安装在探头203上的永久磁铁；向三轴亥姆霍兹线圈7提供功率的电源9；送入探头203的送入装置211；输入针对探头203的控制信息的操作部13；显示从探头203发送来的图像信息等的显示部15；以及控制三轴亥姆霍兹线圈7、操作部13、显示部15等的控制部17。 

如图30所示，探头203安装有控制探头203的朝向的永久磁铁235，永久磁铁235被配置为其磁化方向与探头203的长轴方向一致。 

并且，既可以如上所述那样使用探头203作为插入部，也可以如第1实施方式那样使用胶囊型内窥镜。此时，如图31所示，优选将安装在胶囊型内窥镜上的永久磁铁35配置为其磁化方向与胶囊型内窥镜的长轴方向一致。 

X射线装置205由如下构成：通过取得X射线图像而检测探头203的位置和方向信息的图像取得部205A；以及显示所取得的图像信息的X射线图像显示部205B。 

下面说明探头203的控制模型。 

图32是说明将探头203的朝向控制为规定方向的磁场模型的图。 

在将探头203的朝向控制为规定方向的情况下，如图32所示，通过在探头203的周围形成平行磁场，并使平行磁场的朝向与规定方向一致，由此进行控制。 

这样，在控制了探头203的朝向的状态下，通过送入装置211推入探头203，将其引导到规定位置上。此时，操作者一边确认显示在X射线图像显示部205B上的探头203的位置和方向，一边进行引导操作。 

图33是说明使探头203的前端摆动旋转地进行控制的磁场模型的图。 

如图33所示，当在探头203周围形成呈圆锥状旋转的圆锥磁场时，则探头203的前端被控制成进行摆动旋转。在使探头203的前端进行摆动旋转时，则能够拓宽例如损伤的管腔，从而能够容易引导探头203。 

另外，通过一边使探头203的前端进行摆动旋转一边向规定方向偏转，从而能够在例如拓宽管腔的同时使探头203偏转。 

图34是说明控制探头203的前端在一个方向上进行摆动的磁场模型的图。 

如图34所示，当在探头203的周围形成了在规定的面内进行摆动振动的振动磁场时，则探头203的前端被控制为进行摆动振动。例如在与偏转面相同的面上一边使探头203的前端进行摆动振动，一边使其偏转，从而即便在损伤的管腔内也容易使其偏转。另外，通过使探头203的前端在大致垂直于偏转面的面上进行摆动振动，同样地，即便在损伤的管腔内也容易使其偏转。 

并且，在从圆锥磁场向振动磁场进行切换时，或者从振动磁场向圆锥磁场进行切换时，在两种磁场之间隔着一个平行磁场来进行切换。 

在切换磁场时也会出现磁场变化不连续的情况，由于这种不连续，存在有损探头203的控制稳定性的可能性，然而如果切换时经由控制稳定性最高的平行磁场，则能够确保探头203的控制稳定性。 

并且，在上述实施方式之中，作为插入到被检体内的插入部说明了应用到探头中的情况，更具体地，也可以应用于内窥镜或探针上。因此，能够结合诊断/治疗等目的来选择探针、内窥镜，从而进行适合的医疗行为。 

根据这样构成，可以使探头203朝向磁场方向。另外，在对探头203进行方向控制的情况下，能够简化三轴亥姆霍兹线圈7等磁场产生装置的构成，能够容易控制探头203的方向。 

[附记30] 

根据权利要求1至12、25至29中任一项所述的医疗装置控制系统， 上述磁场响应部是电磁铁或者磁铁。 

根据本发明，通过使用电磁铁或磁铁，能够简单地构成磁场响应部的结构。 

[附记31] 

根据权利要求30所述的医疗装置控制系统，上述插入部为大致圆筒形状；上述磁场响应部具有垂直于上述插入方向的磁化方向，被配置为能以上述大致圆筒形状的插入部的中心轴为中心相对于上述插入部进行旋转。 

根据本发明，例如通过使旋转磁场作用于插入部，同时控制旋转磁场的旋转面，从而能够控制插入部的朝向。也就是说，通过控制旋转磁场的旋转面，从而能够控制永久磁铁或电磁铁的规定轴的姿势。由于规定轴与插入部的相对位置关系是固定的，因此能够通过控制规定轴的姿势来控制插入部的朝向。 

[附记32] 

根据权利要求30所述的医疗装置控制系统，上述磁场响应部具有垂直于上述插入方向的磁化方向，且固定在上述插入部上。 

根据本发明，通过使垂直于插入方向的磁场作用于磁场响应部上，从而能够使插入部朝向一个方向。 

[附记33] 

根据权利要求30所述的医疗装置控制系统，上述磁场响应部具有大致平行于上述插入方向的磁化方向。 

根据本发明，通过使大致平行于插入方向的磁场作用于磁场响应部上，从而能够使插入部朝向一个方向。 

[附记34] 

根据权利要求1至33中任一项所述的医疗装置控制系统，上述插入部是探针或探头中的任一种。 

根据本发明，插入部由于是探针或探头，因而能够在被检查者的体腔管道内结合诊断、治疗等目的来选择探针或探头，进行适合的医疗行为。 

[附记35] 

根据权利要求1至33中任一项所述的医疗装置控制系统，上述插入部是取得上述被检体内图像的内窥镜或胶囊型内窥镜中的任一种。 

根据本发明，由于插入部是内窥镜、胶囊型内窥镜，因此能够在被检查者的体腔管道内结合诊断、治疗等目的来选择内窥镜或胶囊型内窥镜，进行适合的医疗行为。 

[附记36] 

根据权利要求35所述的医疗装置控制系统，上述用户接口显示所取得的被检体内的图像，并且将上述内窥镜或上述胶囊型内窥镜的上述插入方向重叠在该取得图像之上进行显示。 

根据本发明，操作者能够在观察显示在取得图像显示部上的取得图像的同时观察插入部的方向信息。因此，能够一次性获得较多信息，从而提高插入部的操作性。 

[附记37] 

根据权利要求29所述的医疗装置控制系统，上述推进力产生部包括：旋转驱动部，其使上述插入部或上述插入部的外表面在上述大致圆筒形状的插入部的中心轴一端旋转；以及螺旋部，其以上述大致圆筒形状的中心轴为中心设置在上述插入部的外表面上。 

根据本发明，通过使旋转磁场作用于插入部，从而能够使插入部绕中心轴旋转。因此，配置在外表面上的螺旋部也会旋转，通过进行旋转的螺旋部产生推进力，因而可进行引导。 

[附记38] 

根据权利要求19、32所述的医疗装置控制系统，上述插入部是具有大致圆筒形状的胶囊型内窥镜；上述胶囊型内窥镜具有螺旋部，该螺旋部以上述圆筒形状的中心轴为轴的方式设置在上述胶囊型内窥镜的外表面上。 

根据本发明，通过将旋转磁场作用于胶囊型内窥镜上，从而能够使胶囊型内窥镜绕中心轴旋转。由此，因为配置在外表面上的螺旋部也旋转，并由进行旋转的螺旋部产生推进力，因而能够进行引导。由于插入 部被推进，因此，例如在管腔弯曲的情况下，从管腔内脏的壁面施加外力，通过该外力使得插入部朝向应该行进的方向，从而提高了自动插入性。 

Claims (4)

1.一种医疗装置控制系统，其具有：

医疗装置，其具有插入到被检体内的插入部和配置于上述插入部的内部的磁场响应部，该磁场响应部响应从上述被检体外施加的磁场而产生扭矩；

方向检测部，其检测上述插入部的插入方向；

用户接口，其输入输出上述插入方向的控制所涉及的信息；

磁场产生部，其作用于上述磁场响应部，并产生使上述插入部朝向控制方向的磁场；以及

用户接口控制部，其根据上述控制方向与上述插入方向之间的偏差来控制上述用户接口，

上述用户接口具有通过操作者来指示上述插入方向的操作部，

该操作部具有偏差信息传递部，该偏差信息传递部被上述用户接口控制部所控制，并将上述偏差告知上述操作者。

2.根据权利要求1所述的医疗装置控制系统，其特征在于，上述偏差信息传递部是振动体。

3.根据权利要求1所述的医疗装置控制系统，其特征在于，上述操作部具有输入上述控制方向的可动体，

上述偏差信息传递部是产生相对于上述可动体的动作为相反方向的力的反向力产生部。

4.根据权利要求1所述的医疗装置控制系统，其特征在于，上述操作部具有输入上述控制方向的可动体，

上述偏差信息传递部是对上述可动体的动作产生负荷的负荷产生部。

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