JP2007068967A - 医療装置磁気誘導・位置検出システム - Google Patents
医療装置磁気誘導・位置検出システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 医療用装置の動作範囲内において、位置検出用の磁界強度が低下することを防止できる医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
【解決手段】 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイル１０ａを含む回路とを有する医療装置１０と、内蔵コイル１０ａの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部１１と、内蔵コイル１０ａにおいて第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段１２と、磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイル１３Ａ，１３Ｂと、を備え、対向コイル１３Ａ，１３Ｂが、それぞれ個々に駆動されることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイル１０ａを含む回路とを有する医療装置１０と、内蔵コイル１０ａの配置領域に第１の磁界を形成する第１の磁界発生部１１と、内蔵コイル１０ａにおいて第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段１２と、磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイル１３Ａ，１３Ｂと、を備え、対向コイル１３Ａ，１３Ｂが、それぞれ個々に駆動されることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、医療装置磁気誘導・位置検出システムに関する。
近年、被検者等の被検体に飲み込ませて体腔管路内を通過させ、目的位置の体腔管路内における画像の取得が可能な飲み込み型のカプセル型内視鏡等に代表される医療装置が実用化に向けて研究開発されている。
このような医療装置を体腔管路内の所定位置に誘導するためには、現在、医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出するとともに、医療装置を誘導する手段が必要であった。
このような医療装置を体腔管路内の所定位置に誘導するためには、現在、医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出するとともに、医療装置を誘導する手段が必要であった。
医療装置を誘導する手段としては、内視鏡内に磁石を搭載し、外部から磁場を作用させることにより、内視鏡の位置等を制御する手段が知られている。
一方、医療装置の位置を検出する方法としては、磁気式の位置検出方法が知られている。磁気式の位置検出方法としては、コイルを内蔵した検知体に対し、外部から磁界を与え、その誘導起電力により発生する磁界を、外部の磁気センサにより検知することで検知体の位置を特定する技術が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
特開平６−２８５０４４号公報
徳永，枦，藪上，河野，豊田，小澤，岡崎，荒井，「ＬＣ共振型磁気マーカを用いた高精度位置検出システム」日本応用磁気学会誌，２００５年，２９，ｐ．１５３−１５６
一方、医療装置の位置を検出する方法としては、磁気式の位置検出方法が知られている。磁気式の位置検出方法としては、コイルを内蔵した検知体に対し、外部から磁界を与え、その誘導起電力により発生する磁界を、外部の磁気センサにより検知することで検知体の位置を特定する技術が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
上述の特許文献１においては、３軸直交の３つの磁界発生用コイルを有する略直方体状の磁場ソース（位置検出用磁界発生コイル）を外部に配置するとともに、同じく３軸直交の３つの磁界受信用コイルを有する磁場検出コイルを医療用カプセル内に配置する技術が開示されている。この技術によれば、磁場ソースにより発生させた交番磁界により磁場検出コイルに誘導電流を発生させ、発生した誘導電流に基づいて磁場検出コイルの位置、つまり医療用カプセルの位置を検出することができる。
一方、非特許文献１においては、交番磁界を発生する励磁コイル（位置検出用磁界発生コイル）と、交番磁界を受けて誘導磁界を発生するＬＣ共振型磁気マーカと、誘導磁界を検出する検出コイルと、を有する位置検出システムが開示されている。この位置検出システムによれば、ＬＣ共振型磁気マーカは、付加容量や寄生容量などにより所定周波数で共振を起こすため、上記交番磁界の周波数を上記所定周波数とすることにより、それ以外の周波数の場合と比較して、誘導磁界の強度を飛躍的に大きくすることができ、検出効率が高くなる。
しかしながら、上述の特許文献１および非特許文献１に開示されている技術に対して、医療用カプセル等の誘導に磁界を利用する技術を組み合わせる場合であって、誘導用の磁界を発生させる誘導用磁界発生コイルが、上記位置検出用磁界発生コイルに対してその中心軸線が略同一となる配置の場合、位置検出用磁界発生コイルが発生させる交番磁界の時間的変化に応じて、位置検出用磁界発生コイルと誘導用磁界発生コイルとで相互誘導が起こる恐れがあった。
つまり、誘導用磁界発生コイルにおいて上記相互誘導により発生した起電力が、誘導用磁界発生コイルおよび誘導用コイル駆動装置により形成される閉回路に電流を流し、当該電流により上記交番磁界を打ち消す磁界を生成するという問題があった。
つまり、誘導用磁界発生コイルにおいて上記相互誘導により発生した起電力が、誘導用磁界発生コイルおよび誘導用コイル駆動装置により形成される閉回路に電流を流し、当該電流により上記交番磁界を打ち消す磁界を生成するという問題があった。
また、誘導用磁界発生コイルは誘導空間内の磁界分布を均一とするため、ヘルムホルツまたはそれに近い機能を果たす構成とされることが多く、誘導用コイル駆動装置に対し２つの誘導用磁界発生コイルを直列接続し駆動することが一般的である。この場合、誘導用磁界発生コイルの片側にのみ、相互誘導による起電力が発生した場合でも、誘導用コイル駆動装置により閉回路が形成されるため、もう一方の誘導用磁界発生コイルにも電流が流れる。このことにより誘導空間内に、位置検出用磁界とは略逆位相の磁界が広く分布することになる。
このとき、図２１に示すように、カプセル等に内蔵したコイルには、位置検出用磁界発生コイルの発する位置検出用磁界（破線Ａ）と誘導磁界発生コイルから発する誘導磁界（破線Ｂ）との合成磁界（実線Ｃ）が通過する。特に、位置検出用磁界発生コイルと誘導磁界発生コイルとの相対位置関係によっては、医療用カプセル等の動作範囲内であっても、上記位置検出用磁界（破線Ａ）が、上記相互誘導磁界（破線Ｂ）により、略完全に打ち消される領域（Ｌ）が発生する恐れがある。これにより、カプセル等に内蔵したコイルに通過する磁界がなくなることにより誘導電流が流れなくなるため、誘導磁界が発生せず、当該領域においては医療用カプセル等の位置検出ができなくなるという問題があった。
このとき、図２１に示すように、カプセル等に内蔵したコイルには、位置検出用磁界発生コイルの発する位置検出用磁界（破線Ａ）と誘導磁界発生コイルから発する誘導磁界（破線Ｂ）との合成磁界（実線Ｃ）が通過する。特に、位置検出用磁界発生コイルと誘導磁界発生コイルとの相対位置関係によっては、医療用カプセル等の動作範囲内であっても、上記位置検出用磁界（破線Ａ）が、上記相互誘導磁界（破線Ｂ）により、略完全に打ち消される領域（Ｌ）が発生する恐れがある。これにより、カプセル等に内蔵したコイルに通過する磁界がなくなることにより誘導電流が流れなくなるため、誘導磁界が発生せず、当該領域においては医療用カプセル等の位置検出ができなくなるという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、医療装置の動作範囲内において、位置検出用の磁界強度が低下することを防止できる医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供することを目的とする。
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、被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、を備え、前記対向コイルを構成する両コイルが、それぞれ個々に駆動される医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
本発明は、被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、を備え、前記対向コイルを構成する両コイルが、それぞれ個々に駆動される医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
本発明によれば、対向コイルを構成する両コイルがそれぞれ個別に駆動されることにより、対向コイルの一方のコイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が一方のコイルから他方のコイルに流れることを防止できる。これにより、他方のコイルは、第１の磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁場を発生させることなく、第２の磁界のみを発生させる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
本発明は、被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、前記対向コイルに対して電気的に接続された切替部と、を備え、前記位置検出手段が前記内蔵コイルの位置を検出する間にのみ、前記切替部が切断状態となる医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
本発明によれば、位置検出手段が内蔵コイルの位置を検出する間にのみ切替部が切断状態となることにより、対向コイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導磁界の発生を防止することができる。一方、位置検出手段が内蔵コイルの位置を検出しない間は、切替部が接続状態となることにより、対向コイルにおいて第２の磁界を発生させることができる。
本発明は、被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、を備え、前記対向コイルを構成する両コイルが、並列駆動される医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
本発明によれば、対向コイルを構成する両コイルが並列駆動されることにより、両コイルのうち一方のコイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が一方のコイルから他方のコイルに流れることを防止できる。これにより、他方のコイルは、第１の磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁場を発生させることなく、第２の磁界のみを発生させる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
本発明は、被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、少なくとも前記第１の磁界における周波数において前記対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりインピーダンスが低く、かつ、少なくとも前記第２の磁界における周波数において前記対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりインピーダンスが高くなる素子と、を備え、前記１組以上の対向コイルが直列に接続された回路を構成するとともに、前記素子の一方の端子が前記１組以上の対向コイルの間に接続され、他方の端子が接地されている医療装置磁気誘導・位置検出システムを提供する。
本発明によれば、素子の一方の端子が１組以上の対向コイルの間に接続され、他方の端子が接地されているため、対向コイルの一方のコイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が一方のコイルから他方のコイルに流れることを防止できる。
素子のインピーダンスは、少なくとも第１の磁界における周波数においては、対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりも低いため、一方のコイルに誘起された相互誘導による電流は、他方のコイルに流れずに素子へ流れる。つまり、一方のコイルと素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
これにより、他方のコイルは、第１の磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁場を発生させることなく、第２の磁界のみを発生させる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
一方、少なくとも第２の磁界における周波数においては、素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高い。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
素子のインピーダンスは、少なくとも第１の磁界における周波数においては、対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりも低いため、一方のコイルに誘起された相互誘導による電流は、他方のコイルに流れずに素子へ流れる。つまり、一方のコイルと素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
これにより、他方のコイルは、第１の磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁場を発生させることなく、第２の磁界のみを発生させる。
この結果、他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止でき、内蔵コイルにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。
一方、少なくとも第２の磁界における周波数においては、素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高い。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
上記発明においては、前記第１の磁界における周波数が、前記第２の磁界における周波数よりも高い周波数であって、前記素子が、周波数が高くなるに伴いインピーダンスが低くなる素子であることが望ましい。
本発明によれば、素子のインピーダンスが、少なくとも第１の磁界における周波数において、対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより低いため、対向コイルの一方のコイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が一方のコイルから他方のコイルに流れることを防止できる。
つまり、第１の磁界の周波数においては、一方のコイルと素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
一方、少なくとも第２の磁界における周波数においては、素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高くなる。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
つまり、第１の磁界の周波数においては、一方のコイルと素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
一方、少なくとも第２の磁界における周波数においては、素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高くなる。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
上記発明においては、前記素子が、共振周波数において共振を起こす直列共振回路であり、該直列共振回路の共振周波数が、前記第１の磁界の周波数と略同じ周波数であることが望ましい。
本発明によれば、素子が、第１の磁界の周波数と略同じ共振周波数を有する直列共振回路であるため、対向コイルの一方のコイルにおいて第１の磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が一方のコイルから他方のコイルに流れることを防止できる。
つまり、第１の磁界の周波数においては、一方のコイルと直列共振回路である素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
一方、第１の磁界の周波数以外の周波数、例えば、第２の磁界における周波数においては、直列共振回路である素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高くなる。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
つまり、第１の磁界の周波数においては、一方のコイルと直列共振回路である素子とからなる閉回路が構成されるため、他方のコイルには相互誘導による電流は流れない。
一方、第１の磁界の周波数以外の周波数、例えば、第２の磁界における周波数においては、直列共振回路である素子のインピーダンスは対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスより高くなる。そのため、対向コイルに第２の磁界を発生させる電流が流れ、素子に上記電流は流れない。そのため、１組以上の対向コイルから第２の磁界を発生させることができる。
上記発明においては、前記対向コイルが、前記磁石の配置領域の周囲に少なくとも３組設けられ、前記第１の磁界発生部が、少なくとも１組の前記対向コイルにおける一方のコイルの近傍に配置された磁界発生コイルを備え、前記位置検出手段が、前記少なくとも１組の対向コイルにおける他方のコイルの近傍に配置された磁界センサを備え、少なくとも３組の前記対向コイルのうち、少なくとも１組の前記対向コイルの中心軸の方向が、他の２組の前記対向コイルの中心軸から形成される面に対して交差する方向となるように配置されていることが望ましい。
本発明によれば、磁界発生コイルは、医療装置が有する内蔵コイルに誘導磁界を誘起させる第１の磁界を発生する。内蔵コイルから発生した誘導磁界は、磁界センサにより検出され、内蔵コイルを有する医療装置の位置または姿勢の検出に用いられる。また、少なくとも３組の対向コイルにおいて発生した第２の磁界は、医療装置が有する磁石に作用して医療装置の位置・姿勢を制御する。ここで、少なくとも１組の前記対向コイルの中心軸の方向が、他の２組の前記対向コイルの中心軸から形成される面に対して交差する方向となるように配置されているので、第２の磁界の磁力線を、３次元的に任意の方向に向けることができる。これにより、磁石を有する医療装置の位置・姿勢を立体的に制御できる。
また、対向コイルのうち一方のコイルの近傍に配置された磁界発生コイルから発生した第１の磁界により、一方の対向コイルにおいて相互誘導が誘起される条件となっても、少なくとも他方のコイルは、第１の磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁界を発生させることなく、第２の磁界のみを発生する。この結果、対向コイルのうち他方のコイルから第１の磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が略零となる領域が形成されることを防止できる。
本発明の医療装置磁気誘導・位置検出システムによれば、対向コイルを構成する両コイルのうち一方のコイルにおいて相互誘導が誘起される条件となっても、少なくとも他方のコイルにおいて、相互誘導磁界の発生を防止できるため、第１の磁界が打ち消されて磁界の強度が略零となる領域が形成されることを防止でき、位置検出用の磁界強度が低下することを防止できるという効果を奏する。
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における医療装置磁気誘導・位置検出システムに係る第１の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
医療用磁気誘導・位置検出システム１は、図１に示すように、位置検出用磁界（第１の磁界）を発生する位置検出用磁界発生コイル（第１の磁界発生部）１１と、カプセル型医療装置（医療装置）１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ（位置検出手段）１２と、カプセル型医療装置を体腔内の所定位置に誘導するための誘導用磁界（第２の磁界）を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）１３Ａ，１３Ｂと、から概略構成されている。
以下、本発明における医療装置磁気誘導・位置検出システムに係る第１の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
医療用磁気誘導・位置検出システム１は、図１に示すように、位置検出用磁界（第１の磁界）を発生する位置検出用磁界発生コイル（第１の磁界発生部）１１と、カプセル型医療装置（医療装置）１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ（位置検出手段）１２と、カプセル型医療装置を体腔内の所定位置に誘導するための誘導用磁界（第２の磁界）を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）１３Ａ，１３Ｂと、から概略構成されている。
カプセル型医療装置１０には、内蔵コイル１０ａおよび所定容量のコンデンサを含む閉回路と、誘導用磁界と作用してカプセル型医療装置１０の位置および姿勢の制御に用いられる磁石（図示せず）と、が備えられている。上記閉回路は、所定周波数において共振を起こすＬＣ型共振回路を形成している。なお、上記閉回路をＬＣ型共振回路として構成してもよいし、内蔵コイル１０ａにおける寄生容量により所定の共振周波数を実現できる場合には、両端を開放した内蔵コイル１０ａのみでも閉回路が（等価的に）形成される。
なお、カプセル型医療装置１０としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子等の搭載したカプセル型内視鏡や、医薬品を被験者の体腔内における所定位置へ運搬して放出するものなど、さまざまな種類の医療装置を挙げることができ、特に限定するものではない。
なお、カプセル型医療装置１０としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子等の搭載したカプセル型内視鏡や、医薬品を被験者の体腔内における所定位置へ運搬して放出するものなど、さまざまな種類の医療装置を挙げることができ、特に限定するものではない。
位置検出用磁界発生コイル１１は略面状に形成されたコイルから構成されており、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と電気的に接続されている。
磁界センサ１２は略面上に配置された複数の検出コイル１２ａから構成され、各検出コイル１２ａは位置検出制御部１６と電気的に接続され、検出コイル１２ａの出力が位置検出制御部１６に入力されている。
位置検出制御部１６は、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と電気的に接続され、位置検出制御部１６で生成された制御信号が位置検出用磁界発生コイル駆動部１５に入力されている。
磁界センサ１２は略面上に配置された複数の検出コイル１２ａから構成され、各検出コイル１２ａは位置検出制御部１６と電気的に接続され、検出コイル１２ａの出力が位置検出制御部１６に入力されている。
位置検出制御部１６は、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と電気的に接続され、位置検出制御部１６で生成された制御信号が位置検出用磁界発生コイル駆動部１５に入力されている。
図２は、図１の誘導用磁界発生コイルの構成を説明する接続図である。
誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図１および図２に示すように、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂに電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂは誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図１および図２に示すように、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂに電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂは誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
なお、誘導用磁界発生コイル１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１、または誘導用磁界発生コイル１３Ｂと磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、誘導用磁界発生コイル１３Ａが空芯であって位置検出用磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図３に示すように、誘導用磁界発生コイル１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、誘導用磁界発生コイル１３Ｂが空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、誘導用磁界発生コイル１３Ｂと磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム１における作用について説明する。
まず、位置検出制御部１６において、図１に示すように、所定周波数の交流信号である位置検出用制御信号を生成し、位置検出用制御信号は位置検出用磁界発生コイル駆動部１５に出力される。位置検出用磁界発生コイル駆動部１５は入力された位置検出用制御信号を所定の強さに増幅し、位置検出用磁界発生コイル１１を駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は位置検出用磁界発生コイル１１に出力され、磁界発生コイル１１は、駆動電流が供給されることにより、位置検出用磁界を周囲に形成する。
まず、位置検出制御部１６において、図１に示すように、所定周波数の交流信号である位置検出用制御信号を生成し、位置検出用制御信号は位置検出用磁界発生コイル駆動部１５に出力される。位置検出用磁界発生コイル駆動部１５は入力された位置検出用制御信号を所定の強さに増幅し、位置検出用磁界発生コイル１１を駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は位置検出用磁界発生コイル１１に出力され、磁界発生コイル１１は、駆動電流が供給されることにより、位置検出用磁界を周囲に形成する。
カプセル型医療装置１０に位置検出用磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
磁界センサ１２の検出コイル１２ａには、位置検出用磁界および誘導磁界の磁束が通過するため、検出コイル１２ａは両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。検出コイル１２ａの出力信号は、位置検出制御部１６に向けて出力される。
位置検出制御部１６は、位置検出用磁界発生コイル１１において形成される位置検出用磁界の周波数の制御を行う。具体的には、位置検出制御部１６において生成される上記制御信号の周波数を変更することにより、位置検出用磁界の周波数を変更する。位置検出用磁界の周波数が変更されると、カプセル型医療装置１０における閉回路の共振周波数との相対関係が変更され、内蔵コイル１０ａにおいて形成される誘導磁界の強度が変化する。この例では、共振周波数付近の検出電圧の変化をとらえて位置計算に使用している。
また、位置検出制御部１６においては、公知の演算方法を用いて、検出コイル１２ａからの出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａ、つまりカプセル型医療装置１０の位置を推定する。
誘導制御部１８は、図１および図２に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂに出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂは入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂは入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
誘導用磁界発生コイルは、非常に低い出力インピーダンスを持つ誘導用磁界発生コイル駆動部に接続されているため、誘導用磁界発生コイルに位置検出用磁界が通過することで両コイル間に相互誘導が起き、生じた起電力が誘導用磁界発生コイルと誘導用磁界発生コイル駆動部が形成する閉回路に電流を流す。このことにより、誘導用磁界発生コイルからは、位置検出用磁界を打ち消す方向の磁界が発生する。
図４は、図１の医療用磁気誘導・位置検出システムにおいて形成される磁界強度を説明する図である。
上述の位置検出用磁界発生コイル１１および誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは、図４に示すような磁界強度分布の磁界を形成する。位置検出用磁界発生コイル１１が形成する位置検出用磁界の強度分布は、図４中の破線Ａで示され、誘導用磁界発生コイル１３Ａが形成する相互誘導磁界の強度分布は、図４中の一点鎖線Ｂで示され、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界は、図４中の実線Ｃで示されている。
上述の位置検出用磁界発生コイル１１および誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂは、図４に示すような磁界強度分布の磁界を形成する。位置検出用磁界発生コイル１１が形成する位置検出用磁界の強度分布は、図４中の破線Ａで示され、誘導用磁界発生コイル１３Ａが形成する相互誘導磁界の強度分布は、図４中の一点鎖線Ｂで示され、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界は、図４中の実線Ｃで示されている。
位置検出用磁界は、位置検出用磁界発生コイル１１の配置位置Ｌ１１で最大となり、そこから離れるにつれて強度が低下する強度分布を示している。誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界は、誘導用磁界発生コイル１３Ａの配置位置Ｌ１３Ａで最大となり、そこから離れるにつれて強度が低下する強度分布を示している。また、位置検出用磁界と相互誘導磁界との合成磁界は、位置検出用磁界と相互誘導磁界とが略逆位相であることから打ち消しあう。
ここで、相互誘導磁界の強度が最大となる位置Ｌ１３Ａは、位置検出用磁界の強度が最大となる位置Ｌ１１の近傍または等しい位置にあり、相互誘導磁界の最大強度は、位置検出用磁界の最大強度よりも低い。そのため、少なくとも誘導用磁界発生コイル１３Ａ、１３Ｂに挟まれた空間において、相互誘導磁界の強度が位置検出用磁界の強度と略等しいか、それより大きくなることはない。したがって、合成磁界は、位置検出用磁界より強度の弱い磁界強度分布を示し、位置検出用磁界発生コイル１１の配置位置Ｌ１１および誘導用磁界発生コイル１３Ａの配置位置Ｌ１３Ａの近傍で最大となり、そこから離れるにつれて強度が低下する強度分布を示している。
ここで、相互誘導磁界の強度が最大となる位置Ｌ１３Ａは、位置検出用磁界の強度が最大となる位置Ｌ１１の近傍または等しい位置にあり、相互誘導磁界の最大強度は、位置検出用磁界の最大強度よりも低い。そのため、少なくとも誘導用磁界発生コイル１３Ａ、１３Ｂに挟まれた空間において、相互誘導磁界の強度が位置検出用磁界の強度と略等しいか、それより大きくなることはない。したがって、合成磁界は、位置検出用磁界より強度の弱い磁界強度分布を示し、位置検出用磁界発生コイル１１の配置位置Ｌ１１および誘導用磁界発生コイル１３Ａの配置位置Ｌ１３Ａの近傍で最大となり、そこから離れるにつれて強度が低下する強度分布を示している。
上記の構成によれば、図２１に示すように、合成磁界が略零になる領域が形成されることを防止できるため、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。そのため、カプセル型医療装置１０の位置検出ができなくなる領域が形成されることを防止できる。
誘導用磁界発生コイル１３Ａ，１３Ｂが、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａ，１７Ｂにより個々に駆動制御されているため、誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ｂにより誘導用磁界発生コイル１３Ｂを駆動制御することで、誘導用磁界発生コイル１３Ｂにおいてコイル１３Ａに発生する起電力を源とする電流が流れなくなり、磁界センサの近傍において位置検出用磁界を大きく打ち消す磁場が発生することを防止できる。
また、誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａにより誘導用磁界発生コイル１３Ａを駆動制御することで、誘導用磁界を形成し続けることができるため、カプセル型医療装置１０の誘導を継続することができる。
また、誘導用磁界発生コイル駆動部１７Ａにより誘導用磁界発生コイル１３Ａを駆動制御することで、誘導用磁界を形成し続けることができるため、カプセル型医療装置１０の誘導を継続することができる。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図５から図７を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図５から図７を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図５は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第２の実施形態について、図５から図７を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図５から図７を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図５は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
医療用磁気誘導・位置検出システム１０１は、図５に示すように、位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生コイル１１と、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）１１３Ａ，１１３Ｂと、から概略構成されている。
図６は、図５の誘導用磁界発生コイルの構成を説明する接続図である。
誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図５および図６に示すように、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部１１７に電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部１１７に電気的に並列に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部１１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図５および図６に示すように、それぞれ誘導用磁界発生コイル駆動部１１７に電気的に接続されている。誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部１１７に電気的に並列に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部１１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル１１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル１１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
なお、誘導用磁界発生コイル１１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１、または誘導用磁界発生コイル１１３Ｂと磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、誘導用磁界発生コイル１１３Ａが空芯であって位置検出用磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図７に示すように、誘導用磁界発生コイル１１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、誘導用磁界発生コイル１１３Ｂが空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、誘導用磁界発生コイル１１３Ｂと磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
なお、誘導用磁界発生コイル１１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１、または誘導用磁界発生コイル１１３Ｂと磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、誘導用磁界発生コイル１１３Ａが空芯であって位置検出用磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図７に示すように、誘導用磁界発生コイル１１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、誘導用磁界発生コイル１１３Ｂが空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、誘導用磁界発生コイル１１３Ｂと磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム１０１における作用について説明する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
誘導制御部１８は、図５および図６に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
上述の位置検出用磁界発生コイル１１および誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂにより形成される位置検出用磁界、誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界およびこれらの磁界の合成磁界の磁界強度分布は、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
誘導用磁界発生コイル駆動部１１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
上述の位置検出用磁界発生コイル１１および誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂにより形成される位置検出用磁界、誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界およびこれらの磁界の合成磁界の磁界強度分布は、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
上記の構成によれば、合成磁界が略零になる領域が形成されることを防止できるため、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａにおいて誘導磁界が発生されない領域が形成されることを防止できる。そのため、カプセル型医療装置１０の位置検出ができなくなる領域が形成されることを防止できる。
誘導用磁界発生コイル１１３Ａ，１１３Ｂが、電気的に並列接続されているため、位置検出用磁界により誘導用磁界発生コイル１３Ｂにおいて相互誘導磁界が発生することを防止できる。
また、誘導用磁界発生コイル１３Ａにおいて、誘導用磁界を形成し続けることができるため、カプセル型医療装置１０の誘導を継続することができる。
また、誘導用磁界発生コイル１３Ａにおいて、誘導用磁界を形成し続けることができるため、カプセル型医療装置１０の誘導を継続することができる。
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図８は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第３の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図８は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
医療用磁気誘導・位置検出システム２０１は、図８に示すように、位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生コイル１１と、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）２１３Ａ，２１３Ｂと、から概略構成されている。
図９は、図８の誘導用磁界発生コイルの構成を説明する接続図である。
誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図８および図９に示すように、切替部２１９を介して誘導用磁界発生コイル駆動部２１７に電気的に接続されている。切替部２１９は誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部２１７とから構成される閉回路に設けられている。
誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは、電気的に直列に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部２１７は誘導制御部２１８と電気的に接続され、誘導制御部２１８で生成された制御信号が入力されている。誘導制御部２１８は、切替部２１９と電気的に接続され、誘導制御部２１８で生成されたオンオフ信号が切替部２１９に入力されている。また、誘導制御部２１８は、位置検出制御部１６とも電気的に接続され、位置検出制御部１６から出力される動作信号が誘導制御部２１８に入力されている。
誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、図８および図９に示すように、切替部２１９を介して誘導用磁界発生コイル駆動部２１７に電気的に接続されている。切替部２１９は誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部２１７とから構成される閉回路に設けられている。
誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは、電気的に直列に接続されている。誘導用磁界発生コイル駆動部２１７は誘導制御部２１８と電気的に接続され、誘導制御部２１８で生成された制御信号が入力されている。誘導制御部２１８は、切替部２１９と電気的に接続され、誘導制御部２１８で生成されたオンオフ信号が切替部２１９に入力されている。また、誘導制御部２１８は、位置検出制御部１６とも電気的に接続され、位置検出制御部１６から出力される動作信号が誘導制御部２１８に入力されている。
誘導用磁界発生コイル２１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル２１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
なお、誘導用磁界発生コイル２１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１、または誘導用磁界発生コイル２１３Ｂと磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、誘導用磁界発生コイル２１３Ａが空芯であって位置検出用磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図１０に示すように、誘導用磁界発生コイル２１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、誘導用磁界発生コイル２１３Ｂが空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、誘導用磁界発生コイル２１３Ｂと磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
なお、誘導用磁界発生コイル２１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１、または誘導用磁界発生コイル２１３Ｂと磁界センサ１２の位置関係は入れ替わってもよい。また、誘導用磁界発生コイル２１３Ａが空芯であって位置検出用磁界発生コイル１１を内部に配置できる形状の場合、図１０に示すように、誘導用磁界発生コイル２１３Ａと位置検出用磁界発生コイル１１とを、略同一平面上に配置してもよい。また、誘導用磁界発生コイル２１３Ｂが空芯であって、磁界センサ１２を内部に配置できる形状の場合、誘導用磁界発生コイル２１３Ｂと磁界センサ１２とを、略同一平面上に配置してもよい。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム２０１における作用について説明する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
誘導制御部２１８は、図８および図９に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部２１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部２１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
誘導用磁界発生コイル駆動部２１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流は誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
誘導制御部２１８には、位置検出制御部１６から入力される動作信号に基づいて、切替部２１９を制御するオンオフ信号を出力している。動作信号は、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５へ出力される制御信号に基づいて生成されている。つまり、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５へ位置検出用磁界を形成する制御信号が出力されている間は、切替部２１９をオフ（開）にする動作信号が出力されている。一方、制御信号が出力されていない間は、切替部２１９をオン（閉）にする動作信号が出力されている。
誘導制御部２１８は、上述ように入力される制御信号に基づいて、切替部２１９へオンオフ信号を出力し、切替部２１９はオンオフ信号に基づいてオンオフ制御がされている。
誘導制御部２１８は、上述ように入力される制御信号に基づいて、切替部２１９へオンオフ信号を出力し、切替部２１９はオンオフ信号に基づいてオンオフ制御がされている。
なお、切替部２１９をオンオフする際には、上述のように単に切替部２１９をオンオフ制御してもよいし、誘導制御部２１８が動作信号に基づいて、誘導磁界発生コイル駆動部１７に入力する信号の振幅を徐々に変化させても良い。このように制御することにより、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂの自己誘導による逆起電力で、誘導用磁界発生コイル駆動部２１７が破損する恐れを防止できる。
あるいは、切替部２１９をオフする際に、誘導制御部２１８が動作信号に基づいて、誘導磁界発生コイル駆動部２１７に入力する信号の振幅を徐々に零に近づけていき、零になった時点で切替部をオフにしてもよい。
あるいは、切替部２１９をオフする際に、誘導制御部２１８が動作信号に基づいて、誘導磁界発生コイル駆動部２１７に入力する信号の振幅を徐々に零に近づけていき、零になった時点で切替部をオフにしてもよい。
上記の構成によれば、位置検出用磁界発生コイル１１と、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂとを時分割して駆動することができる。そのため、位置検出用磁界発生コイル１１と、誘導用磁界発生コイル２１３Ａ，２１３Ｂとの間で相互誘導が発生することを防止でき、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界の強度が略零になる領域が形成されることを防止できる。その結果、カプセル型医療装置１０の動作範囲において位置検出用磁界強度が低下することを防止できる。
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１から図１３を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１１は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第４の実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１から図１３を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１１は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
医療用磁気誘導・位置検出システム３０１は、図１１に示すように、位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生コイル１１と、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）３１３Ａ，３１３Ｂと、から概略構成されている。
また、位置検出用磁界発生コイル１１および磁界センサ１２には、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と、位置検出制御部１６とが備えられている。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂには、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７と、誘導制御部１８と、コンデンサ（素子）３１９とが備えられている。
なお、本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システム３０１における位置検出用磁界の周波数は、誘導用磁界の周波数よりも高い周波数である。
また、位置検出用磁界発生コイル１１および磁界センサ１２には、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と、位置検出制御部１６とが備えられている。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂには、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７と、誘導制御部１８と、コンデンサ（素子）３１９とが備えられている。
なお、本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システム３０１における位置検出用磁界の周波数は、誘導用磁界の周波数よりも高い周波数である。
図１１に示すように、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂが直列に接続されているとともに、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７に電気的に接続されている。例えば、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７におけるＬ端子（Ｌｉｖｅ端子）は誘導用磁界発生コイル３１３Ａに接続され、Ｎ端子（Ｎｅｕｔｒａｌ端子）は誘導用磁界発生コイル３１３Ｂに接続されている。
誘導用磁界発生コイル駆動部３１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル３１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
誘導用磁界発生コイル駆動部３１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル３１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
コンデンサ３１９の一方の端子は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの間に接続され、他方の端子は、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７との間に接続されている。
コンデンサ３１９は、少なくとも位置検出用磁界の周波数において、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するとともに、誘導用磁界の周波数においては、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも高いインピーダンスを有するものである。
コンデンサ３１９は、少なくとも位置検出用磁界の周波数において、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するとともに、誘導用磁界の周波数においては、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも高いインピーダンスを有するものである。
以下に、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３ＢのインピーダンスＺＬとコンデンサ３１９のインピーダンスＺＣとの関係について説明する。
まず、インピーダンスＺＬとインピーダンスＺＣとの関係を求めるために用いた前提について説明する。
磁気センサ１２が検出する位置検出用磁界の磁界強度に係る電圧レベルをＳ０とする。このレベルＳ０は、位置検出システム３０１の基準レベルとして用いられる。
位置検出システム３０１の実力である（現状における）装置Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ Ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）をＳＮＲ０とする。一方、カプセル型医療装置１０の位置検出を不具合の生じない精度で行うことができる所要Ｓ／Ｎ比をＳＮＲ１とする。信号強度が変るだけの現象の評価としては、両状況におけるノイズ（Ｎ）の値は略同一レベルとみなすことができ、これをＮ０とする。なお、両ＳＮＲは、１以上の値となる。
まず、インピーダンスＺＬとインピーダンスＺＣとの関係を求めるために用いた前提について説明する。
磁気センサ１２が検出する位置検出用磁界の磁界強度に係る電圧レベルをＳ０とする。このレベルＳ０は、位置検出システム３０１の基準レベルとして用いられる。
位置検出システム３０１の実力である（現状における）装置Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ Ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）をＳＮＲ０とする。一方、カプセル型医療装置１０の位置検出を不具合の生じない精度で行うことができる所要Ｓ／Ｎ比をＳＮＲ１とする。信号強度が変るだけの現象の評価としては、両状況におけるノイズ（Ｎ）の値は略同一レベルとみなすことができ、これをＮ０とする。なお、両ＳＮＲは、１以上の値となる。
コンデンサ３１９が設けられていない場合であっては、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂにおいて逆相磁界である相互誘導磁界が発生した際に、磁気センサ１２の位置において、位置検出用磁界と上記相互誘導磁界とが打ち消しあい、磁気センサ１２により検出される位置検出用磁界のレベルがＮ０レベルにまで抑圧されていることがある。つまり、位置検出用磁界発生コイル１１および誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂにおけるコイルの巻き数、コイルの配置、コイルの半径などの条件が、磁気センサ１２により検出される位置検出用磁界のレベルがＮ０レベルにまで抑圧されるように設定されていることになる。
さらに、磁気センサ１２により検出される内蔵コイル１０ａが形成した誘導磁界のレベルが基準レベルと同一のレベルＳ０であることを前提とする。つまり、内蔵コイル１０ａの仕様および配置位置などの条件が、磁気センサ１２により検出される誘導磁界のレベルがＳ０となるように設定されている場合を前提とする。
なお、上述の前提は、コンデンサ３１９のインピーダンスの目安を求めるための設定である。通常、磁気センサ１２により検出される誘導磁界のレベルは、Ｓ０よりも小さくなっている。
さらに、磁気センサ１２により検出される内蔵コイル１０ａが形成した誘導磁界のレベルが基準レベルと同一のレベルＳ０であることを前提とする。つまり、内蔵コイル１０ａの仕様および配置位置などの条件が、磁気センサ１２により検出される誘導磁界のレベルがＳ０となるように設定されている場合を前提とする。
なお、上述の前提は、コンデンサ３１９のインピーダンスの目安を求めるための設定である。通常、磁気センサ１２により検出される誘導磁界のレベルは、Ｓ０よりも小さくなっている。
また、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂから発生する逆相磁界である相互誘導磁界において、コンデンサ３１９を設ける前と設けた後との相互誘導磁界の減衰比をαとする。つまり、コンデンサ３１９を設けたことより減衰される前の相互誘導磁界の強度と、コンデンサ３１９を設けたことにより減衰された後の相互誘導磁界の強度との比をαとする。
上述の前提の下において、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの間にコンデンサ３１９を設けた場合に、磁気センサ１２が検出する内蔵コイル１０ａが形成した誘導磁界のレベル（信号強度）は、Ｓ０（１−α）となる。この信号強度におけるＳ／Ｎ比が、所要Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ１）を満たすインピーダンスＺＬとインピーダンスＺＣとの関係を求める。
そこで、上述の関係を式に表すと下記の式となる。
Ｓ０（１−α）＝ＳＮＲ１×Ｎ０ ・・・（１）
ここで、Ｓ０／Ｎ０＝ＳＮＲ０であるため、上記式（１）をαについてまとめると、下記の式となる。
α＝１−（ＳＮＲ１）／（ＳＮＲ０） ・・・（２）
そこで、上述の関係を式に表すと下記の式となる。
Ｓ０（１−α）＝ＳＮＲ１×Ｎ０ ・・・（１）
ここで、Ｓ０／Ｎ０＝ＳＮＲ０であるため、上記式（１）をαについてまとめると、下記の式となる。
α＝１−（ＳＮＲ１）／（ＳＮＲ０） ・・・（２）
ここで、式（２）において、装置Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ０）が１０００００であって、所要Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ１）が９９９００であるとすると、αは０．００１となる。つまり、所要Ｓ／Ｎ比に対する装置Ｓ／Ｎ比の余裕によって、インピーダンスＺＬとインピーダンスＺＣとの関係が変ることが判る。
また、αは上述のように、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂから発生する逆相磁界の減衰比を表すものであり、逆相磁界の強度は、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂを流れる電流に比例するものである。つまり、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂに流れる電流の減衰比を算出することにより逆相磁界の磁界強度の減衰比とみなすことができる。
図１４は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂおよび位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路の構成を説明する図である。
ここで、図１４に示す誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂおよび位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路における起電力、インピーダンスおよび電流の関係を下記の式に表す。
ＩＡ＝Ｅ／（２ＺＬ） ・・・（３）
ここで、ＺＬは誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂにおける位置検出用磁界の周波数におけるインピーダンスを示す。Ｅは、位置検出用磁界により、誘導用磁界発生コイル３１３Ａに生じた起電力を示す。ＩＡは、図１４の回路に流れる電流を示す。
ここで、図１４に示す誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂおよび位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路における起電力、インピーダンスおよび電流の関係を下記の式に表す。
ＩＡ＝Ｅ／（２ＺＬ） ・・・（３）
ここで、ＺＬは誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂにおける位置検出用磁界の周波数におけるインピーダンスを示す。Ｅは、位置検出用磁界により、誘導用磁界発生コイル３１３Ａに生じた起電力を示す。ＩＡは、図１４の回路に流れる電流を示す。
図１５は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂ、コンデンサ３１９および位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路の構成を説明する図である。
一方、図１５に示す誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂ、コンデンサ３１９および位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路における起電力、インピーダンスおよび電流の関係を下記の式に表す。
ＩＢ＝｛ＺＣ／（ＺＬ＋ＺＣ）｝／｛Ｅ／（ＺＬ＋ＺＬ／／ＺＣ）｝ ・・・（４）
ここで、ＺＣはコンデンサ３１９における位置検出用磁界の周波数におけるインピーダンスを示す。ＩＢは、図１５の回路に流れる電流を示す。／／は並列素子のインピーダンスを計算することを示す。
一方、図１５に示す誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂ、コンデンサ３１９および位置検出用磁界発生コイル１１からなる回路における起電力、インピーダンスおよび電流の関係を下記の式に表す。
ＩＢ＝｛ＺＣ／（ＺＬ＋ＺＣ）｝／｛Ｅ／（ＺＬ＋ＺＬ／／ＺＣ）｝ ・・・（４）
ここで、ＺＣはコンデンサ３１９における位置検出用磁界の周波数におけるインピーダンスを示す。ＩＢは、図１５の回路に流れる電流を示す。／／は並列素子のインピーダンスを計算することを示す。
上述の仮定により減衰比は下記の式で求めることができるとみなせる。
α＝ＩＢ／ＩＡ ・・・（５）
式（５）に式（３）および式（４）を代入すると、
α＝１／（１＋ＺＬ／２ＺＣ） ・・・（６）
式（２）と式（６）とから、ＺＣ／ＺＬを求めると、
ＺＣ／ＺＬ＝１／（２×｛ＳＮＲ０／（ＳＮＲ０−ＳＮＲ１）−１｝） ・・・（７）
α＝ＩＢ／ＩＡ ・・・（５）
式（５）に式（３）および式（４）を代入すると、
α＝１／（１＋ＺＬ／２ＺＣ） ・・・（６）
式（２）と式（６）とから、ＺＣ／ＺＬを求めると、
ＺＣ／ＺＬ＝１／（２×｛ＳＮＲ０／（ＳＮＲ０−ＳＮＲ１）−１｝） ・・・（７）
したがって、インピーダンスＺＬとインピーダンスＺＣとの関係が上記式（７）を満たす関係にあれば、本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システム３０１は、すくなくとも位置検出用磁場の周波数において、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界の強度が略零になる領域が形成されることを防止でき、カプセル型医療装置１０の動作範囲において位置検出用磁界強度が低下することを防止できる。その一方、少なくとも誘導用磁界における周波数においては、両誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
図１２は、図１１の誘導用磁界発生コイルの回路構成を説明する図である。
図１２に示すように、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂは直列に接続され、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＬ端子と誘導用磁界発生コイル３１３Ａとが接続され、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子と誘導用磁界発生コイル３１３Ｂとが接続されている。また、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子は接地されている。一方、コンデンサ３１９は、一方の端子が誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの間に接続され、他方の端子は誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子との間に接続されているため、接地されているとみなせる。
図１２に示すように、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂは直列に接続され、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＬ端子と誘導用磁界発生コイル３１３Ａとが接続され、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子と誘導用磁界発生コイル３１３Ｂとが接続されている。また、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子は接地されている。一方、コンデンサ３１９は、一方の端子が誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの間に接続され、他方の端子は誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子との間に接続されているため、接地されているとみなせる。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム３０１における作用について説明する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ここで、本発明の特徴である誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの作用について説明する。
まず、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂにより誘導用磁界を形成する場合について説明する。
誘導制御部１８は、図１２に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流はＬ端子から直列に接続された誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
なお、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂに誘導用磁界を形成させる駆動電流の周波数は、誘導用磁界の周波数と同一の周波数である。この駆動電流の周波数においては、コンデンサ３１９のインピーダンスは、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも高いため、駆動電流は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａから誘導用磁界発生コイル３１３Ｂへと流れる。そのため、両誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
まず、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂにより誘導用磁界を形成する場合について説明する。
誘導制御部１８は、図１２に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流はＬ端子から直列に接続された誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
なお、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂに誘導用磁界を形成させる駆動電流の周波数は、誘導用磁界の周波数と同一の周波数である。この駆動電流の周波数においては、コンデンサ３１９のインピーダンスは、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも高いため、駆動電流は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａから誘導用磁界発生コイル３１３Ｂへと流れる。そのため、両誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
次に、誘導用磁界発生コイル３１３Ａに位置検出用磁界発生コイル１１が形成した位置検出用磁界が作用した場合について説明する。
図１３は、図１２の誘導用磁界発生コイルの回路における位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する電流の流れを説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａは非常に低い出力インピーダンスを持つ誘導用磁界発生コイル駆動部１７に接続されているため、誘導用磁界発生コイル３１３Ａに位置検出用磁界が通過することで誘導用磁界発生コイル３１３Ａの両端に誘起された起電力によりコイル３１３Ｂを経由して電流が流れる。この誘起起電力により回路に流れる誘起電流は、位置検出用磁界の周波数と同一の周波数を有している。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル駆動部１７およびコンデンサ３１９からなる回路に、位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する誘起電流が流れる場合には、上記回路は、図１３に示すような２つの閉回路を備えた回路として作用する。一方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａとコンデンサ３１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とから構成される閉回路であって、他方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂとコンデンサ３１９とから構成される閉回路である。
つまり、位置検出用磁界と同一の周波数において、コンデンサ３１９は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するため、上記誘起電流は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａからコンデンサ３１９へと流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂには上記誘起電流は流れず、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂにおいて、位置検出用磁界を打ち消す方向の磁界は発生しない。
図１３は、図１２の誘導用磁界発生コイルの回路における位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する電流の流れを説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａは非常に低い出力インピーダンスを持つ誘導用磁界発生コイル駆動部１７に接続されているため、誘導用磁界発生コイル３１３Ａに位置検出用磁界が通過することで誘導用磁界発生コイル３１３Ａの両端に誘起された起電力によりコイル３１３Ｂを経由して電流が流れる。この誘起起電力により回路に流れる誘起電流は、位置検出用磁界の周波数と同一の周波数を有している。
誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル駆動部１７およびコンデンサ３１９からなる回路に、位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する誘起電流が流れる場合には、上記回路は、図１３に示すような２つの閉回路を備えた回路として作用する。一方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａとコンデンサ３１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とから構成される閉回路であって、他方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂとコンデンサ３１９とから構成される閉回路である。
つまり、位置検出用磁界と同一の周波数において、コンデンサ３１９は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するため、上記誘起電流は、誘導用磁界発生コイル３１３Ａからコンデンサ３１９へと流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂには上記誘起電流は流れず、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂにおいて、位置検出用磁界を打ち消す方向の磁界は発生しない。
上記の構成によれば、コンデンサ３１９の一方の端子が誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂの間に接続され、他方の端子が誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７のＮ端子との間に接続されることにより接地されている。そのため、誘導用磁界発生コイル３１３Ａにおいて位置検出用磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が誘導用磁界発生コイル３１３Ａから誘導用磁界発生コイル３１３Ｂに流れることを防止できる。そのため、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂから、位置検出用磁界と逆位相である相互誘導磁界と同位相の磁場が発生することを防止できる。
つまり、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界の強度が略零になる領域が形成されることを防止でき、カプセル型医療装置１０の動作範囲において位置検出用磁界強度が低下することを防止できる。
つまり、位置検出用磁界と誘導用磁界発生コイルから発する相互誘導磁界との合成磁界の強度が略零になる領域が形成されることを防止でき、カプセル型医療装置１０の動作範囲において位置検出用磁界強度が低下することを防止できる。
一方、少なくとも誘導用磁界における周波数においては、コンデンサ３１９のインピーダンスは誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂのインピーダンスより高いため、誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂに駆動用磁界を発生させる電流はコンデンサ３１９に流れない。そのため、両誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
なお、上述のように誘導用磁界発生コイル駆動部１７がＬ端子とＮ端子とを備え、Ｌ端子からのみ出力をしてもよいし、誘導用磁界発生コイル駆動部１７が２つのＬ端子を備え、両端子からの出力の差により誘導用磁界発生コイル３１３Ａ，３１３Ｂを駆動させる構成（差動出力）であってもよい。
かかる場合、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部１７のＮ端子との間に接続されていたコンデンサ３１９の端子は、誘導用磁界発生コイル駆動部１７が備える接地電位に接続されることが好ましい。
かかる場合、誘導用磁界発生コイル３１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部１７のＮ端子との間に接続されていたコンデンサ３１９の端子は、誘導用磁界発生コイル駆動部１７が備える接地電位に接続されることが好ましい。
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１６から図１８を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６から図１８を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１６は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第５の実施形態について図１６から図１８を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル駆動部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６から図１８を用いて誘導磁界発生コイル駆動部の構成周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１６は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
医療用磁気誘導・位置検出システム３０１は、図１６に示すように、位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生コイル１１と、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）４１３Ａ，４１３Ｂと、から概略構成されている。
また、位置検出用磁界発生コイル１１および磁界センサ１２には、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と、位置検出制御部１６とが備えられている。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂには、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７と、誘導制御部１８と、直列共振回路（素子）４１９とが備えられている。
また、位置検出用磁界発生コイル１１および磁界センサ１２には、位置検出用磁界発生コイル駆動部１５と、位置検出制御部１６とが備えられている。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂには、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７と、誘導制御部１８と、直列共振回路（素子）４１９とが備えられている。
図１６に示すように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂは略面状に形成されたコイルから構成され、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂが直列に接続されているとともに、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７に電気的に接続されている。例えば、誘導用磁界発生コイル駆動部３１７におけるＬ端子は誘導用磁界発生コイル４１３Ａに接続され、Ｎ端子は誘導用磁界発生コイル４１３Ｂに接続されている。
誘導用磁界発生コイル駆動部３１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル４１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
誘導用磁界発生コイル駆動部３１７は誘導制御部１８と電気的に接続され、誘導制御部１８で生成された制御信号が入力されている。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａは、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に対向して配置され、かつ、位置検出用磁界発生コイル１１に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。誘導用磁界発生コイル４１３Ｂは、磁界センサ１２の近傍に対向して配置され、かつ、磁界センサ１２に対して、カプセル型医療装置１０と反対側に位置するように配置されている。
図１７は、図１６の誘導用磁界発生コイルの回路構成を説明する図である。
直列共振回路４１９は、図１７に示すように、コイル４２１とコンデンサ４２３とが直列に接続されたものである。直列共振回路４１９の一方の端子は、図１７に示すように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの間に接続され、他方の端子は、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７との間に接続されている。
直列共振回路４１９は、少なくとも位置検出用磁界の周波数において、直列共振を起こすものである。つまり、コイル４２１のインダクタンスをＬ［Ｈ］、コンデンサ４２３の容量をＣ［Ｆ］とすると、直列共振回路４１９の直列共振周波数は、１／｛２π（ＬＣ）１／２｝［Ｈｚ］で表される。この直列共振周波数が、位置検出用磁界の周波数と一致するようにコイル３２１のインダクタンスＬおよびコンデンサ４２３の容量Ｃが設定されている。
直列共振回路４１９は、図１７に示すように、コイル４２１とコンデンサ４２３とが直列に接続されたものである。直列共振回路４１９の一方の端子は、図１７に示すように、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの間に接続され、他方の端子は、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂと誘導用磁界発生コイル駆動部３１７との間に接続されている。
直列共振回路４１９は、少なくとも位置検出用磁界の周波数において、直列共振を起こすものである。つまり、コイル４２１のインダクタンスをＬ［Ｈ］、コンデンサ４２３の容量をＣ［Ｆ］とすると、直列共振回路４１９の直列共振周波数は、１／｛２π（ＬＣ）１／２｝［Ｈｚ］で表される。この直列共振周波数が、位置検出用磁界の周波数と一致するようにコイル３２１のインダクタンスＬおよびコンデンサ４２３の容量Ｃが設定されている。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム４０１における作用について説明する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
位置検出用磁界発生コイル１１における位置検出用磁界の形成および内蔵コイル１０ａにおける誘導磁界の形成など、カプセル型医療装置１０の位置検出に係る作用については第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ここで、本発明の特徴である誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂの作用について説明する。
まず、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂにより誘導用磁界を形成する場合について説明する。
誘導制御部１８は、図１６に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流はＬ端子から直列に接続された誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
なお、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂに誘導用磁界を形成させる駆動電流の周波数は、誘導用磁界の周波数と同一の周波数である。この駆動電流の周波数においては、直列共振回路４１９は直列共振を起こさないため、駆動電流は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａから誘導用磁界発生コイル４１３Ｂへと流れる。そのため、両誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
まず、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂにより誘導用磁界を形成する場合について説明する。
誘導制御部１８は、図１６に示すように、所定周波数の交流信号である誘導用制御信号を生成し、誘導用制御信号は誘導用磁界発生コイル駆動部１７に出力される。
誘導用磁界発生コイル駆動部１７は入力された誘導用制御信号を所定の強さに増幅し、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂを駆動する駆動電流を生成する。駆動電流はＬ端子から直列に接続された誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂに出力され、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂは、駆動電流が供給されることにより、誘導用磁界を周囲に形成する。
なお、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂに誘導用磁界を形成させる駆動電流の周波数は、誘導用磁界の周波数と同一の周波数である。この駆動電流の周波数においては、直列共振回路４１９は直列共振を起こさないため、駆動電流は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａから誘導用磁界発生コイル４１３Ｂへと流れる。そのため、両誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
次に、誘導用磁界発生コイル４１３Ａに位置検出用磁界発生コイル１１が形成した位置検出用磁界が作用した場合について説明する。
図１８は、図１６の誘導用磁界発生コイルの回路における位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する電流の流れを説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａは非常に低い出力インピーダンスを持つ誘導用磁界発生コイル駆動部１７に接続されているため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａに位置検出用磁界が通過することで誘導用磁界発生コイル４１３Ａの両端に起電力が誘起される。この誘起起電力により回路に流れる誘起電流は、位置検出用磁界の周波数と同一の周波数を有している。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル駆動部１７および直列共振回路４１９からなる回路に、位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する誘起電流が流れる場合には、上記回路は、図１８に示すような２つの閉回路を備えた回路として作用する。一方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａと直列共振回路４１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とから構成される閉回路であって、他方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂと直列共振回路４１９とから構成される閉回路である。
つまり、位置検出用磁界と同一の周波数において、直列共振回路４１９は、直列共振を起こすため、上記誘起電流は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａから直列共振回路４１９へと流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂには上記誘起電流は流れず、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂにおいて、位置検出用磁界を打ち消す方向の磁界は発生しない。
図１８は、図１６の誘導用磁界発生コイルの回路における位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する電流の流れを説明する回路図である。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａは非常に低い出力インピーダンスを持つ誘導用磁界発生コイル駆動部１７に接続されているため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａに位置検出用磁界が通過することで誘導用磁界発生コイル４１３Ａの両端に起電力が誘起される。この誘起起電力により回路に流れる誘起電流は、位置検出用磁界の周波数と同一の周波数を有している。
誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル駆動部１７および直列共振回路４１９からなる回路に、位置検出用磁界の周波数と同一周波数を有する誘起電流が流れる場合には、上記回路は、図１８に示すような２つの閉回路を備えた回路として作用する。一方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａと直列共振回路４１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とから構成される閉回路であって、他方の閉回路は、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂと直列共振回路４１９とから構成される閉回路である。
つまり、位置検出用磁界と同一の周波数において、直列共振回路４１９は、直列共振を起こすため、上記誘起電流は、誘導用磁界発生コイル４１３Ａから直列共振回路４１９へと流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂには上記誘起電流は流れず、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂにおいて、位置検出用磁界を打ち消す方向の磁界は発生しない。
上記の構成によれば、位置検出用磁界の周波数と略同じ直列共振周波数を有する直列共振回路４１９を備えるため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａにおいて位置検出用磁界と相互誘導が誘起される条件となっても、相互誘導による起電力に起因した電流が誘導用磁界発生コイル４１３Ａから誘導用磁界発生コイル４１３Ｂに流れることを防止できる。
つまり、位置検出用磁界の周波数においては、誘導用磁界発生コイル４１３Ａと直列共振回路４１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とからなる閉回路が構成されるため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂには相互誘導による電流は流れない。
一方、位置検出用磁界の周波数以外の周波数、例えば、誘導用磁界における周波数においては、直列共振回路４１９のインピーダンスは誘導用磁界発生コイル４１３Ｂのインピーダンスより高くなる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂに誘導用磁界を発生させる電流が流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
つまり、位置検出用磁界の周波数においては、誘導用磁界発生コイル４１３Ａと直列共振回路４１９と誘導用磁界発生コイル駆動部１７とからなる閉回路が構成されるため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂには相互誘導による電流は流れない。
一方、位置検出用磁界の周波数以外の周波数、例えば、誘導用磁界における周波数においては、直列共振回路４１９のインピーダンスは誘導用磁界発生コイル４１３Ｂのインピーダンスより高くなる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ｂに誘導用磁界を発生させる電流が流れる。そのため、誘導用磁界発生コイル４１３Ａ，４１３Ｂから誘導用磁界を発生させることができる。
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１９および図２０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１９および図２０を用いて誘導磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１９は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第６の実施形態について図１９および図２０を参照して説明する。
本実施形態の医療用磁気誘導・位置検出システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、誘導磁界発生コイル周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１９および図２０を用いて誘導磁界発生コイル周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
図１９は、本実施形態における本実施形態に係る医療用磁気誘導・位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
医療用磁気誘導・位置検出システム５０１は、図１９に示すように、位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生コイル１１と、カプセル型医療装置１０に搭載された内蔵コイル１０ａが発生した誘導磁界を検知する磁界センサ１２と、カプセル型医療装置を体腔内の所定位置に誘導するための誘導用磁界を発生する誘導用磁界発生コイル（対向コイル）５１３Ａ，５１３Ｂ，５１４Ａ，５１４Ｂ，５１５Ａ，５１５Ｂと、から概略構成されている。
位置検出用磁界発生コイル１１には位置検出用磁界発生コイル１１を駆動制御する駆動部５０３が設けられ、磁界センサ１２には磁界センサ１２から出力された信号を処理する検出部５０５が設けられている。
駆動部５０３は、位置検出用磁界発生コイル１１で発生する交番磁界の周波数の交流信号を出力する信号発生部５２３と、信号発生部５２３から入力された交流信号を増幅して位置検出用磁界発生コイル１１を駆動する磁界発生コイル駆動部５２４と、から概略構成されている。
検出部５０５は、検出コイル１２ａからの出力信号に含まれる不要な周波数成分をカットするフィルタ５２５と、不要成分がカットされた出力信号を増幅する増幅器５２６と、増幅された出力信号を交流信号から直流信号へ変換する直流変換部５２７と、直流に変換された出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換器５２８と、デジタル信号に変換された出力信号に基づいて演算処理するＣＰＵ５２９と、全磁界センサ１２の出力信号から所定の磁界センサ１２の出力信号を選択する磁界センサ切替部５３０と、から概略構成されている。
ＣＰＵ５２９には、カプセル型医療装置１０が配置されていない状態で取得した出力信号を保存するメモリ５３１が接続されている。メモリ５３１を配置することにより、カプセル型医療装置１０が配置された状態で取得した出力信号から、配置されていない状態で取得した出力信号を差し引くことが容易となる。そのため、カプセル型医療装置１０の内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界に係る出力信号のみを容易に検出することができる。
また、直流変換部５２７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
また、直流変換部５２７としては、ＲＭＳコンバータなどを例示することができるが、特に限定されることなく公知の交流―直流変換器を用いることができる。
誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂは、ヘルムホルツ条件またはそれに近しい距離をもって対向配置されている。そのため、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂにより発生される磁界の空間的な強度勾配はなくなる、または、無視できる程度に小さくなっている。
また、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂのそれぞれの中心軸線は、互いに直交するように配置され、その内部に直方体状の空間を形成するように配置されている。直方体状の空間は、図１９に示すように、カプセル型医療装置１０の作動空間になる。
また、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂのそれぞれの中心軸線は、互いに直交するように配置され、その内部に直方体状の空間を形成するように配置されている。直方体状の空間は、図１９に示すように、カプセル型医療装置１０の作動空間になる。
図２０は、図１９の誘導用磁界発コイルの概略構成を説明するブロック図である。
誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂとは、それぞれ電気的に直列接続されている。一方、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂは、それぞれ別々の誘導磁界発生コイル駆動部に接続されているため、他のコイル対と違って電気的に直列接続されていない。具体的には、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂには、それぞれ別々の誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ−１、５１３Ｃ−２からの出力が入力されるように、個別に電気的に接続されている。また、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ、５１４Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部５１４Ｃと電気的に直列に接続され、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ、５１５Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部５１５Ｃと電気的に直列に接続されている。そして、誘導用磁界発生コイル５１３Ｃ−１、５１３Ｃ−２には、信号発生器５１３Ｄからの同一の制御信号が入力されるように電気的に接続されている。また、誘導用磁界発生コイル駆動部５１４Ｃ，５１５Ｃには、それぞれ信号発生器５１４Ｄ，５１５Ｄからの信号が入力されるように電気的に接続されている。信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄには誘導制御部５１６からの制御信号が入力されるように電気的に接続されている。誘導制御部５１６には、外部からカプセル型医療装置１０の誘導方向の指示が入力される入力装置５１７からの信号が入力されるように電気的に接続されている。
誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂと、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂとは、それぞれ電気的に直列接続されている。一方、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂは、それぞれ別々の誘導磁界発生コイル駆動部に接続されているため、他のコイル対と違って電気的に直列接続されていない。具体的には、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂには、それぞれ別々の誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ−１、５１３Ｃ−２からの出力が入力されるように、個別に電気的に接続されている。また、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ、５１４Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部５１４Ｃと電気的に直列に接続され、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ、５１５Ｂは、誘導用磁界発生コイル駆動部５１５Ｃと電気的に直列に接続されている。そして、誘導用磁界発生コイル５１３Ｃ−１、５１３Ｃ−２には、信号発生器５１３Ｄからの同一の制御信号が入力されるように電気的に接続されている。また、誘導用磁界発生コイル駆動部５１４Ｃ，５１５Ｃには、それぞれ信号発生器５１４Ｄ，５１５Ｄからの信号が入力されるように電気的に接続されている。信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄには誘導制御部５１６からの制御信号が入力されるように電気的に接続されている。誘導制御部５１６には、外部からカプセル型医療装置１０の誘導方向の指示が入力される入力装置５１７からの信号が入力されるように電気的に接続されている。
次に、上記の構成からなる医療用磁気誘導・位置検出システム５０１における作用について説明する。
まず、医療用磁気誘導・位置検出システム５０１におけるカプセル型医療装置１０の位置検出の作用について説明する。
駆動部５０３において、図１９に示すように、信号発生部５２３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部５２４に出力される。磁界発生コイル駆動部５２４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は位置検出用磁界発生コイル１１に出力される。位置検出用磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交番磁界を周囲に形成する。
まず、医療用磁気誘導・位置検出システム５０１におけるカプセル型医療装置１０の位置検出の作用について説明する。
駆動部５０３において、図１９に示すように、信号発生部５２３が所定周波数の交流信号を生成し、交流信号は磁界発生コイル駆動部５２４に出力される。磁界発生コイル駆動部５２４は入力された交流信号を所定の強さに増幅し、増幅された交流信号は位置検出用磁界発生コイル１１に出力される。位置検出用磁界発生コイル１１は、増幅された交流信号が供給されることにより、交番磁界を周囲に形成する。
カプセル型医療装置１０に上記交番磁界の磁束が通過すると、その内部に搭載された内蔵コイル１０ａを有する検知体閉回路に所定周波数の共振電流が誘起される。カプセル型医療装置１０の閉回路に共振電流が誘起されると、共振電流により内蔵コイル１０ａは周囲に所定周波数の誘導磁界を形成する。
磁界センサ１２には、上述の交番磁界および誘導磁界による磁束が通過するため、磁界センサ１２は両磁界の磁束を加算した磁束を捉え、通過する磁束の変化に基づいた誘導電流である出力信号を発生する。磁界センサ１２の出力信号は、検出部５０５に向けて出力される。
検出部５０５においては、入力された出力信号は、最初に磁界センサ切替部５３０に入力される。磁界センサ切替部５３０は、カプセル型医療装置１０の位置検出に用いる出力信号のみを通過させ、その他の出力信号は遮断する。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、カプセル型医療装置１０との距離が近い位置にある磁界センサ１２からの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
出力信号の選択方法としては、信号強度の強い出力信号や、カプセル型医療装置１０との距離が近い位置にある磁界センサ１２からの出力信号などを選択する方法を例示することができる。
なお、上述のように、磁界センサ１２とフィルタ５２５との間に磁界センサ切替部５３０を配置して位置検出に用いる出力信号のみを選択してもよいし、磁界センサ切替部５３０が複数の磁界センサ１２との接続を切り替えることにより、全ての磁界センサ１２からの出力信号を、時分割で検出部５０５に入力させてもよい。また、複数の磁界センサ１２に対して、それぞれフィルタ５２５からＡＤ変換器５２８に至る系を接続させることにより、磁界センサ切替部５３０を用いることなく、出力信号の選択を行なわなくてもよく、特に限定するものでない。
選択された出力信号はフィルタ５２５に入力され、出力信号中における位置検出に用いられない周波数成分、例えば低周波成分などが取り除かれる。不要な成分が取り除かれた出力信号は、増幅器５２６に入力され、後段のＡＤ変換器５２８における適正な入力レベルになるように増幅される。
増幅された出力信号は直流変換部５２７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器５２８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
増幅された出力信号は直流変換部５２７に入力され、交流信号である出力信号は直流信号に変換される。その後、出力信号はＡＤ変換器５２８に入力され、アナログ信号である出力信号はデジタル信号に変換される。
デジタル信号に変換された出力信号はＣＰＵ５２９に入力される。一方、ＣＰＵ５２９に接続されたメモリ５３１からカプセル型医療装置１０を配置しない状態で取得した出力信号がＣＰＵ５２９に入力される。
ＣＰＵ５２９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまりカプセル型医療装置１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
ＣＰＵ５２９では、入力された両出力信号の差分を演算することにより、誘導磁界に係る出力信号を求め、得られた誘導磁界に係る出力信号に基づいて内蔵コイル１０ａの位置、つまりカプセル型医療装置１０の位置を特定するための演算を行なう。位置を特定するための演算には、公知の演算方法を用いることができ、特に限定するものではない。
次に、カプセル型医療装置の誘導における作用について説明する。
まず、入力装置５１７にカプセル型医療装置１０を遠隔操作するため動作させたい動きを入力する。入力装置５１７は、入力された情報に基づき誘導制御部５１６に信号を出力する。誘導制御部５１６は、入力された信号に基づいて、カプセル型医療装置１０を実際に動かすための磁界を発生させるための制御信号を生成し、信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄへ出力する。
信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄは、入力された制御信号に基づいて誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ，５１４Ｃ，５１５Ｃに出力される信号が生成される。誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ，５１４Ｃ，５１５Ｃは、入力された信号を電流増幅して、それぞれ誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂに当該電流を流す。
まず、入力装置５１７にカプセル型医療装置１０を遠隔操作するため動作させたい動きを入力する。入力装置５１７は、入力された情報に基づき誘導制御部５１６に信号を出力する。誘導制御部５１６は、入力された信号に基づいて、カプセル型医療装置１０を実際に動かすための磁界を発生させるための制御信号を生成し、信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄへ出力する。
信号発生器５１３Ｄ，５１４Ｄ，５１５Ｄは、入力された制御信号に基づいて誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ，５１４Ｃ，５１５Ｃに出力される信号が生成される。誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ，５１４Ｃ，５１５Ｃは、入力された信号を電流増幅して、それぞれ誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂに当該電流を流す。
上述のように、誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂに電流を流すことで、カプセル型医療装置１０の近傍領域に誘導用の磁界を生成することができる。この生成された磁界により、カプセル型医療装置１０内の磁石を移動させることができ、当該磁石を移動させることによりカプセル型医療装置１０を移動させることができる。
次に、本発明の特徴である導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂから相互誘導磁界が発生するときの作用について説明する。
位置検出用磁界発生コイル１１から発生した交流磁界の磁束は、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に配置された誘導用磁界発生コイル５１３Ａを通過する。このとき、当該磁束が通過したことにより、誘導用磁界発生コイル５１３Ａには、その磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
位置検出用磁界発生コイル１１から発生した交流磁界の磁束は、位置検出用磁界発生コイル１１の近傍に配置された誘導用磁界発生コイル５１３Ａを通過する。このとき、当該磁束が通過したことにより、誘導用磁界発生コイル５１３Ａには、その磁界強度の変動を打ち消す方向の磁界、つまり上記交番磁界と位相が逆の逆相磁界を形成する誘導起電力が生じる。
誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂはそれぞれ別の誘導磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ−１、５１３Ｃ−２により駆動されているため、５１３Ａに発生した誘導起電力は、誘導用コイル駆動部５１３Ｃ−１と誘導用磁界発生コイル５１３Ａにより形成される閉回路に電流を流し、位置検出用磁界とは位相が逆の逆相磁界を形成する。一方、誘導用磁界発生コイル５１３Ｂには当該電流が流れないため、磁界センサ１２の近傍において、位置検出用磁界と位相が逆の逆相磁界を形成しない。
上記構成によれば、位置検出用磁界発生コイル１１は、カプセル型医療装置１０が有する内蔵コイル１０ａに誘導磁界を誘起させる位置検出用磁界を発生する。内蔵コイル１０ａから発生した誘導磁界は、磁界センサ１２により検出され、内蔵コイル１０ａを有するカプセル型医療装置１０の位置または姿勢の検出に用いられる。
また、３組の誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂにおいて発生した誘導用磁界は、カプセル型医療装置１０が有する磁石に作用してカプセル型医療装置１０の位置・姿勢を制御する。ここで、３組の誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂの中心軸線の方向が、互いに直交するように配置されているため、誘導用磁界の磁力線を、３次元的に任意の方向に向けることができる。これにより、磁石を有するカプセル型医療装置１０の位置・姿勢を立体的に制御できる。
また、３組の誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂにおいて発生した誘導用磁界は、カプセル型医療装置１０が有する磁石に作用してカプセル型医療装置１０の位置・姿勢を制御する。ここで、３組の誘導用磁界発生コイル５１３Ａ，５１３Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１４Ａ，５１４Ｂ、誘導用磁界発生コイル５１５Ａ，５１５Ｂの中心軸線の方向が、互いに直交するように配置されているため、誘導用磁界の磁力線を、３次元的に任意の方向に向けることができる。これにより、磁石を有するカプセル型医療装置１０の位置・姿勢を立体的に制御できる。
また、２つの誘導用磁界発生コイル５１３Ａ、５１３Ｂが、別々の誘導用磁界発生コイル駆動部５１３Ｃ−１，５１３Ｃ−２により駆動されているため、位置検出用磁界により、誘導用磁界発生コイル５１３Ａにおいて相互誘導磁界が誘起される条件となっても、誘導用磁界発生コイル５１３Ｂには誘導用磁界発生コイル５１３Ａに誘起された起電力による電流が流れない。これにより、誘導用磁界発生コイル５１３Ｂは、位置検出用磁界と逆位相である相互誘導磁界を発生させることなく誘導用磁界のみを発生する。この結果、この結果、誘導用磁界発生コイル５１３Ｂから位置検出用磁界を打ち消す磁界の発生を防止できるため、位置検出用磁界が略零となる領域が形成されることを防止できる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、磁界発生コイルと磁気センサと逆相磁界発生コイルなどを一つずつ備え、これらが略同一直線上に配置された構成に適用して説明したが、この構成に限られることなく、磁界発生コイル等を複数備えて、それらを複数の直線上に配置するように構成されていてもよく、その配置個数および配置位置は特に限定されるものではない。
また、医療装置として被検者体腔内の像を撮像するカプセル型医療装置を用いるものを適用して説明したが、のカプセル型内視鏡を用いるものに限られることなく、被験者体腔内に薬剤を放出する医療装置や、体腔内のデータを取得するセンサを備えた医療装置や、体腔内に所定期間留置される医療装置や、外部と情報等をやり取りする配線が接続された医療装置など、その他各種の医療装置に適用することができるものである。
例えば、上記の実施の形態においては、磁界発生コイルと磁気センサと逆相磁界発生コイルなどを一つずつ備え、これらが略同一直線上に配置された構成に適用して説明したが、この構成に限られることなく、磁界発生コイル等を複数備えて、それらを複数の直線上に配置するように構成されていてもよく、その配置個数および配置位置は特に限定されるものではない。
また、医療装置として被検者体腔内の像を撮像するカプセル型医療装置を用いるものを適用して説明したが、のカプセル型内視鏡を用いるものに限られることなく、被験者体腔内に薬剤を放出する医療装置や、体腔内のデータを取得するセンサを備えた医療装置や、体腔内に所定期間留置される医療装置や、外部と情報等をやり取りする配線が接続された医療装置など、その他各種の医療装置に適用することができるものである。
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ 医療用磁気誘導・位置検出システム
１０ カプセル型医療装置（医療装置）
１０ａ 内蔵コイル
１１ 位置検出用磁界発生コイル（第１の磁界発生部）
１２ 磁界センサ（位置検出手段）
１３Ａ，１３Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，３１３Ａ，３１３Ｂ，４１３Ａ，４１３Ｂ，５１３Ａ，５１３Ｂ，５１４Ａ，５１４Ｂ，５１５Ａ，５１５Ｂ 誘導用磁界発生コイル（対向コイル）
２１９ 切替部
３１９ コンデンサ（素子）
４１９ 直列共振回路（素子）
１０ カプセル型医療装置（医療装置）
１０ａ 内蔵コイル
１１ 位置検出用磁界発生コイル（第１の磁界発生部）
１２ 磁界センサ（位置検出手段）
１３Ａ，１３Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，３１３Ａ，３１３Ｂ，４１３Ａ，４１３Ｂ，５１３Ａ，５１３Ｂ，５１４Ａ，５１４Ｂ，５１５Ａ，５１５Ｂ 誘導用磁界発生コイル（対向コイル）
２１９ 切替部
３１９ コンデンサ（素子）
４１９ 直列共振回路（素子）
Claims (7)
- 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、
前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、を備え、
前記対向コイルを構成する両コイルが、それぞれ個々に駆動される医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、
前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、
前記対向コイルに対して電気的に接続された切替部と、を備え、
前記位置検出手段が前記内蔵コイルの位置を検出する間にのみ、前記切替部が切断状態となる医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、
前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、を備え、
前記対向コイルを構成する両コイルが、並列駆動される医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 被験者の体内に挿入されるとともに、少なくとも１つの磁石と内蔵コイルを含む回路とを有する医療装置と、
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記内蔵コイルにおいて前記第１の磁界により誘起された誘導磁界を検出する位置検出手段と、
前記磁石に作用させる第２の磁界を発生する１組以上の対向コイルと、
少なくとも前記第１の磁界における周波数において前記対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりインピーダンスが低く、かつ、少なくとも前記第２の磁界における周波数において前記対向コイルを構成する両コイルのうち片方のインピーダンスよりインピーダンスが高くなる素子と、を備え、
前記１組以上の対向コイルが直列に接続された回路を構成するとともに、
前記素子の一方の端子が前記１組以上の対向コイルの間に接続され、他方の端子が接地されている医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 前記第１の磁界における周波数が、前記第２の磁界における周波数よりも高い周波数であって、
前記素子が、周波数が高くなるに伴いインピーダンスが低くなる素子である請求項４記載の医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 前記素子が、共振周波数において共振を起こす直列共振回路であり、
該直列共振回路の共振周波数が、前記第１の磁界の周波数と略同じ周波数である請求項４記載の医療装置磁気誘導・位置検出システム。 - 前記対向コイルが、前記磁石の配置領域の周囲に少なくとも３組設けられ、
前記第１の磁界発生部が、少なくとも１組の前記対向コイルにおける一方のコイルの近傍に配置された磁界発生コイルを備え、
前記位置検出手段が、前記少なくとも１組の対向コイルにおける他方のコイルの近傍に配置された磁界センサを備え、
少なくとも３組の前記対向コイルのうち、少なくとも１組の前記対向コイルの中心軸の方向が、他の２組の前記対向コイルの中心軸から形成される面に対して交差する方向となるように配置されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療装置磁気誘導・位置検出システム。
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