JP4153845B2

JP4153845B2 - 医療装置誘導システム

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Publication number: JP4153845B2
Application number: JP2003291771A
Authority: JP
Inventors: 昭夫内山; 武司横井; 宏尚河野; 賢一荒井; 和志石山; 雅彦仙道
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP2005058430A

Description

本発明は体腔内に挿入される医療装置本体を回転させながら推進させて誘導するのに好適な医療装置誘導システムに関する。

回転磁界により被検体内を推進させる従来例として特開２００１−１７９７００公報及び特開２００２−１８７１００号公報がある。これらの従来例には、回転磁界を発生する磁界発生部と、この回転磁界を受けて回転して推力を得るロボット本体と、ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、この位置検出部が検出したロボット本体の位置に基づき、ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく磁界発生部による回転磁界の向きを変更する磁界変更手段とを備えた移動可能なマイクロマシンの移動制御システムが開示されている。
特開２００１−１７９７００号公報特開２００２−１８７１００公報

上述の従来例では、マイクロマシンが進行する管腔の幅や直径が小さくなっていたり、狭窄していたり、管腔が蛇行している場合においては、マイクロマシンをスムーズに誘導出来ない等の現象が起こることがあった。

また、逆に管腔がマイクロマシンの大きさに比べ大きい場合には、マイクロマシン外周に設けられた螺旋構造部と管腔との接触は少なくなり、思い通りに誘導できないことがあった。

（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、体腔内に挿入される医療装置本体を体腔内で誘導する場合、医療装置本体をスムーズに通過させるのに適した誘導を行うことができる医療装置誘導システムを提供することを目的とする。

体腔内に導入される挿入部を有する医療装置本体に対して、
磁界発生装置が、交流磁界の周波数が回転磁界の回転周波数よりも高くなるように磁界を発生しているために、スムーズに体腔内を移動させることができるようにしている。

本発明によれば、体腔内に導入される挿入部を有する医療装置本体と、磁界発生装置と、を有する医療装置誘導システムにおいて、
磁界発生装置が、交流磁界の周波数が回転磁界の回転周波数よりも高くなるように磁界を発生しているために、スムーズに体腔内を移動させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１ないし図１８は本発明の第１の実施の形態に係り、図１及び図２は第１の実施の形態のカプセル型医療装置誘導システムの全体構成を示し、図３はカプセル本体の側面図及び正面図を示し、図４（Ａ）及び（Ｂ）は操作入力装置の構成及びその操作に対応した情報を表示する画像表示画面を示し、図５は回転磁界を印加する時の回転磁界の変化の様子等を示し、図６は振動磁界を印加した場合のカプセル型医療装置が受ける偶力の様子を示し、図７は回転磁界と振動磁界の周波数や強度を変化させた場合のカプセル型医療装置の先端が描く軌跡を示し、図８は回転磁界の周波数と振動磁界の周波数を等しくした場合等における軌跡を示し、図９はサンプルを用いて回転磁界と振動磁界を印加した場合の推進速度の測定結果等を示し、図１０は屈曲した管腔臓器や広い管腔臓器内を推進させる場合の動作説明図を示し、図１１はカプセル型医療装置の中心軸をｘ′方向に設定した座標系で回転磁界などを印加する場合の説明図を示し、図１２はカプセル型医療装置の向きを変更する方向入力の指示がされた場合におけるカプセルの向き及び回転磁界の方向の計算の説明図を示し、図１３はカプセル型医療装置の新しい向きを極座標系で示した説明図を示し、図１４はカプセル型医療装置の内部構造の配置図を示し、図１５は図１４において、マグネットを後端側に配置した変形例の配置図を示し、図１６は図１４において、マグネットを観察窓側に配置した変形例の配置図を示し、図１７は図１５の配置の場合に対して振動磁界を印加した場合の動作の説明図を示し、図１８はマグネットをカプセル型医療装置本体の中心付近と端部付近とにそれぞれ配置した場合における誘導を行った際の運動の違いを示す。

図１及び図２に示すように、本発明の医療装置誘導システムの第１の実施の形態のカプセル型医療装置誘導システム１は、図示しない患者の体腔内に挿入（導入）され、体腔内を撮像するカプセル型内視鏡として機能するカプセル型医療装置３（以下、カプセルと略記）と、患者の周囲、つまり体外に配置され、カプセル３に回転磁界及び偶力発生用磁界（又は振動磁界）を印加する回転磁界発生装置４と、この回転磁界発生装置４に回転磁界を発生させる駆動電流の供給制御を行う磁界制御装置（或いは電源制御装置）５と、患者の体外に配置され、カプセル３と無線通信を行い画像処理を行うと共に、操作者の操作に応じて磁界制御装置５を制御して、カプセル３に印加される回転磁界の方向や大きさ等を制御する処理を行うパーソナルコンピュータ等で構成される処理装置６と、この処理装置６に接続され、カプセル３により撮像した画像等を表示する表示装置７と、処理装置６に接続され、術者などの操作者が操作することにより、操作に対応した指示信号を指示入力する操作入力部８とを有する。

図４（Ａ）に示すようにこの操作入力部８は、体内に挿入されたカプセル３を推進させようとする方向の入力指示を行う方向入力装置８ａ、操作に対応した回転周波数の回転磁界の指示信号を発生する回転周波数入力装置８ｂ、回転磁界の強度の強度の調整操作する回転磁界の強度調整装置８ｃ、振動（或いは偶力発生用）磁界の強度調整装置８ｄ、振動（偶力発生用）磁界の周波数調整装置８ｅ、方向入力装置８ａを構成するジョイスティック９の例えば頂部に設けられ、振動（或いは偶力発生用）磁界の印加のＯＮ／ＯＦＦを行う振動（或いは偶力発生用）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（振動スイッチと略記）８ｆとを備えている。なお、以下では、振動（偶力発生用）磁界を振動磁界として（殆ど）表記する。

図３に示すように、カプセル３は略円筒形状ないしはカプセル形状にして体内への挿入部ともなる外装容器１１の外周面に回転を推力（推進力）に変換する推力発生構造部となる螺旋状突起（或いはスクリュウ部）１２が螺旋状に設けてある。

この螺旋状突起１２は外装容器１１の外周面に丸みを設けた略半球状等の断面構造にして、体内の内壁面に滑らかに接触する。

また、この外装容器１１で密閉された内部には対物レンズ１３及びその結像位置に配置された撮像素子１４とからなる撮像手段を収納している。また、この外装容器１１内には、撮像を行うために必要となる照明する照明素子１５（図２参照）等の他に、カプセル３をより円滑に推進させるのに利用するマグネット（永久磁石）１６が収納されている。

図３に示すように対物レンズ１３は、円筒状のカプセル３における挿入軸とも言える中心軸Ｃ上にその光軸が一致するようにして、例えば外装容器１１における半球状で透明にされた先端カバー１１ａの内側に配置されており、先端カバー１１ａの中央部分が図３（Ｂ）に示すように観察窓１７となる。なお、図３では示していないが、照明素子１５は対物レンズ１３の周囲に配置されている。

従って、この場合には、対物レンズ１３視野方向は対物レンズ１３の光軸方向、つまりカプセル３の円筒状の中心軸Ｃに沿った方向となる。

また、カプセル３内の長手方向の中央付近に配置されたマグネット１６は、図３に示すように中心軸Ｃと直交する方向にＮ極及びＳ極が形成されるように配置されている。この場合、マグネット１６の中心は、このカプセル３の重心位置に一致するように配置され、外部から磁界を印加した場合にマグネット１６に作用する磁気的な力の中心がカプセル３の重心位置となり、磁気的にカプセル３を円滑に推進させやすい構成にしている。

また図３（Ｂ）に示すように、マグネット１６の着磁の方向、つまり双極子の方向が撮像素子１４の特定の配置方向に一致するように配置している。

つまり、撮像素子１４により撮像された画像が表示される場合の上方向が、マグネット１６のＳ極からＮ極に向かう方向に設定されている。

そして、回転磁界発生装置４により回転磁界をカプセル３に印加することにより、マグネット１６を磁気的に回転させ、このマグネット１６を内部に固定したカプセル３をマグネット１６と共に回転させ、その際カプセル３の外周面に設けた螺旋状突起１２は体腔内壁に接触して回転され、カプセル３を推進させることができるようにしている。

また、本実施の形態では図６（Ａ）及び図６（Ｂ）にその基本的な機能（作用）の概略を示すように（振動スイッチ８ｆをＯＮにする操作を行うことにより）回転磁界発生装置４によりカプセル３の中心軸Ｃ方向に磁界方向が変化する振動磁界（偶力発生用磁界）Ｈｍをカプセル３に印加できるようにして、このカプセル３に内蔵したマグネット１６に対して、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の矢印で示すように中心軸Ｃと平行で、かつ逆方向に等しい力（つまり偶力）を作用できるようにしていることが特徴となっている。

この場合、偶力はマグネット１６の両磁極を結ぶ線上で両磁極の各位置において、中心軸Ｃと平行で、力の大きさが等しく、かつその向きが互いに逆となり、カプセル３を回転させるように作用する。

本実施の形態では、外部からの磁界によりマグネット１６に対して偶力が働くようにしているが、後述する第２の実施の形態等で説明するようにカプセル３をその長手方向の挿入軸の向きを首振り的に振動或いは傾動等させるようにする傾動（揺動）機構或いは重心位置を変更するような擬似的な偶力発生手段の構造にしても良い（偶力を形成する一方に相当するような力を発生或いは作用させるようにしても良い）。

また、本実施の形態では外部磁界によりマグネット１６を内蔵したカプセル３を制御するようにした場合には、外部磁界の方向からカプセル３により撮像された画像の上方向がどの方向であるかを知ることができるようにしている。

カプセル３内には、上述した対物レンズ１３、撮像素子１４、照明素子１５、マグネット１６の他に図２に示すように、撮像素子１４で撮像された信号に対する信号処理を行う信号処理回路２０と、信号処理回路２０により生成されたデジタル映像信号を一時記憶するメモリ２１と、メモリ２１から読み出した映像信号を高周波信号で変調して無線送信する信号に変換したり、処理装置６から送信される制御信号を復調等する無線回路２２と、信号処理回路２０等カプセル３を制御するカプセル制御回路２３と、信号処理回路２０等カプセル３内部の電気系に動作用の電源を供給する電池２４とが収納されている。

また、このカプセル３と無線通信を行う処理装置６は、前記無線回路２２と無線通信を行う無線回路２５と、無線回路２５と接続され、カプセル３から送られた画像データに対する画像表示等のデータ処理等を行うデータ処理回路２６と、データ処理回路２６や電源制御装置５等を制御する制御回路２７と、前記電源制御装置５を介して回転磁界発生装置４により発生される回転磁界の状態の情報と方向入力装置８ａ等による設定の情報を記憶する記憶回路２８とを有する。

データ処理回路２６には表示装置７が接続され、撮像素子１４で撮像され、無線回路２２、２５を経てデータ処理回路２６により処理された画像等が表示される。また、このデータ処理回路２６はカプセル３が回転されながら画像を撮像するので、表示装置７に表示される際の画像の向きを一定の方向に補正する処理を行い、術者が見やすい画像を表示できるように画像処理を行う（特願２００２−１０５４９３号に記載）。

制御回路２７には、操作入力装置８を構成する方向入力装置８ａ、回転周波数入力装置８ｂ等から操作に対応した指示信号が入力され、制御回路２７は指示信号に対応した制御動作を行う。

また、制御回路２７は記憶回路２８と接続され、記憶回路２８に磁界制御装置５を介して回転磁界発生装置４により発生する回転磁界の向き及び磁界の向きの情報を常時記憶するようにしている。そして、その後に、回転磁界の向きや磁界の向きを変化させる操作が行われた場合にも、回転磁界の向きや磁界の向きを連続的に変化させ、円滑に変化させることができるようにしている。なお、記憶回路２８を、制御回路２７内部に設けるようにしても良い。

また、制御回路２７と接続された磁界制御装置５は、交流電流を発生すると共に、その周波数や位相を制御する３個の交流電流発生＆制御回路からなる交流電流発生＆制御部３１と、各交流電流をそれぞれ増幅する３個のドライバからなるドライバ部３２とを有し、３個のドライバの出力電流は回転磁界発生装置４を構成する３個の電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃにそれぞれ供給される。

この場合、電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃは直交する３軸方向の磁界を発生するように配置されている。回転磁界発生装置４の例としては３３ａ、３３ｂ、３３ｃがそれぞれヘルムホルツコイルで、それぞれの磁界発生方向が直交している３軸ヘルムホルツコイル等が考えられる。

そして、図４（Ａ）に示す操作入力装置８を構成する方向入力装置８ａを操作することにより、磁界方向の指示信号を発生したり、回転周波数入力装置８ｂを操作することにより操作に対応した回転周波数の回転磁界の指示信号を発生したり、振動（ＯＮ／ＯＦＦ）スイッチ８ｆを操作することにより振動磁界の強度調整装置８ｄ等で設定した（交流の或いは周期的な）振動磁界を発生するにより、カプセル３のマグネット１６に対して、カプセル３の長手方向の中心軸Ｃの中心点の回りでその中心軸Ｃ自体を回転させるような偶力を発生させることができるようにしている。この場合、中心軸Ｃ自体を完全に回転させる前に振動磁界（偶力として作用）の向きを逆方向に変更するように交流ないしは周期的に印加するため、カプセル３は傾動或いは振動させられるようになる。

なお、図４（Ａ）において、方向入力装置８ａではジョイスティック９を進行させたいと望む方向に傾動することにより、その方向にカプセル３を移動させるように回転磁界を発生させるようになる。

図５は例えば回転磁界の印加時の様子を示しており、カプセル３に対して、回転磁界を印加することによりカプセル３に内蔵されたマグネット１６を回転させることができ、この回転によりカプセル３を前進或いは後退させることができる。

そして、図５に示すようにカプセル３の長手方向の中心軸Ｃの方向（図５ではｙ′）に垂直な回転磁界平面でその回転磁界の極の向きが変化する回転磁界を印加し、カプセル３内にその長手方向に垂直な方向に固定されたマグネット１６と共にカプセル３をその長手方向の回りで回転させ、その回転方向に応じて図３に示した螺旋状突起１２により体腔内壁と係合させて前進或いは後退させることができるようにしている。

また、本実施の形態では、図５における長手方向の中心軸Ｃの方向ｙ′の回りでマグネット１６を揺動（振動）させるように働く振動磁界（偶力発生用磁界）をカプセル３に印加できるようにしている。そして振動磁界印加時には実線で示す状態から例えば点線で示す状態（その中心軸方向をｙｚ′で示す）に長手方向を変化（振動）させることができる。

これらにより、カプセル３はその長手方向の中心軸Ｃの回りで回転されると共に、その回転の中心軸Ｃの方向が傾くように偏心される。つまり、回転する独楽の回転トルクが小さくなり、重力の作用で心棒が揺れるような動作（以下この動作をジグリング動作と呼ぶ）を行うような状態にできるようにしている。

このようにして、カプセル３をそのカプセル３の直径と略同じ程度の管腔内でその管腔の長手方向に沿って進行或いは後退させるような場合には、カプセル３をその長手方向の回りで回転させる回転磁界を印加することにより、スムーズに移動させることができる。

これに対して、管腔の曲がっているような部分（図１０（Ａ）参照）で、カプセル３が曲がり部分に当たり、単に長手方向の回りで回転させた場合には屈曲している方向にスムーズに移動させにくい場合がある。

そのような場合には、上述のようにカプセル３の長手方向の中心軸Ｃに沿ってその中心の周りで、かつ中心軸Ｃを回転させるような力が作用するように振動磁界を印加することにより、カプセル３をジグリング動作をさせ、ジグリング動作の際の長手方向が管腔の屈曲方向の状態になった場合にその方向にスムーズにカプセル３を移動させることができるようにしている（図１０（Ａ）を参照して後述）。

なお、ジョイスティック９を傾動させることにより、現在の進行方向から所望とする任意の方向に回転磁界の向きを制御できるように、カプセル３の状態或いは回転磁界の状態を常時把握している。本実施の形態では、回転磁界の状態（具体的には、回転磁界の向き及び磁界の向き）を記憶回路２８に常時記憶するようにしている。

具体的には、図２における操作入力部８における操作の指示信号は制御回路２７に入力され、制御回路２７は指示信号に対応した回転磁界を発生させる制御信号を磁界制御装置５に出力すると共に、その回転磁界の向き及び磁界の向きの情報を記憶回路２８に記憶する。

従って、記憶回路２８には、回転磁界発生装置４により発生される回転磁界及びその回転磁界を形成する周期的に変化する磁界の向きの情報が常時記憶されるようになっている。

なお、記憶回路２８は制御回路２７からの回転磁界の向き及び磁界の向きの制御信号に対応する情報を記憶する場合に限定されるものでなく、制御回路２７から磁界制御装置５に出力された制御信号により、磁界制御装置５における交流電流発生＆制御部３１及びドライバ部３２を経て回転磁界発生装置４に実際に出力される回転磁界の向き及び磁界の向きを決定する情報を磁界制御装置５側から制御回路２７に送り、記憶回路２８に記憶するようにしても良い。

また、本実施の形態では回転磁界の印加開始時及び印加停止時や回転磁界の向き（換言するとカプセルの進行方向の向き）等を変更する場合には、カプセル３に急激な力が作用することなく円滑に作用するように回転磁界を連続的に変化させるように制御するようにしている。

また、本実施の形態ではカプセル３の回転により、撮像素子１４で撮像された画像も回転することになるので、これをそのまま表示装置７に表示すると、表示される画像も回転した画像となってしまい、方向入力装置８ｂによる所望の向きへの指示操作の操作性が低下するため表示画像の回転を静止させることが望まれる。

そこで、本実施の形態では、特願２００２−１０５４９３号で説明しているように回転画像を回転が静止した画像に補正する処理をデータ処理回路２６及び制御回路２７で行うようにしている。

なお、磁界の向き情報を元に、画像を回転させ、カプセル３の回転をキャンセルさせて表示させるようにしても良い（また、画像の相関処理等を行って、所定の向きの静止画を表示するようにしてもよい）。

そして、図４（Ｂ）に示すように表示装置７の表示画面７ａにおいて、例えば円形の表示エリア７ｂに撮像素子１４で撮像した静止画像を表示すると共に、矢印７ｃにより、ジョイスティック９の操作方向及び矢印７ｃの大きさで操作量を表す。また、矢印７ｃの表示色により、前進／後進を表すようにしている。

また、表示画面７ａの例えば下方の隅の回転磁界の周波数表示エリア７ｄに回転磁界の周波数を表示するようにしている。

このような構成による本実施の形態における特徴となっている回転磁界や振動磁界による代表的な作用をまず説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、振動磁界Ｈｍを印加した様子を示す。図６（Ａ）では振動磁界Ｈｍにより、カプセル３の内部に固定されたマグネット１６を反時計回り方向に回転させる偶力が矢印で示す作用線のように働く。この偶力はカプセル３の中心軸Ｃと平行な方向に作用する。

このように振動磁界Ｈｍにより、カプセル３は実線で示す状態から２点鎖線で示すような方向に回転させられるような力（偶力）を受ける。

また、図６（Ａ）と逆向きの振動磁界Ｈｍを発生することにより、図６（Ｂ）に示すようにカプセル３の内部に固定されたマグネット１６を時計回り方向に回転させる偶力が働き、カプセル３は実線で示す状態から２点鎖線で示すような方向に回転させられる。

また、図７（Ａ）は、回転磁界Ｈｒの周波数ｆｒと振動磁界Ｈｍの周波数ｆｍの関係をｆｒ＜ｆｍとして、回転磁界Ｈｒと振動磁界Ｈｍとを印加した状態でのカプセル３の先端面側から見た場合の（カプセル先端中心位置の）軌跡Ｔｒを示す。

また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）において、さらに回転磁界Ｈｒの強度に対して振動磁界Ｈｍの強度をその１／２にした状態でのカプセル３の軌跡Ｔｒを示しており、図７（Ａ）の場合に対して、回転中心から首振りする角度がその１／２になっている。

また、図８（Ａ）は図７（Ａ）において、回転磁界Ｈｒの周波数ｆｒと振動磁界Ｈｍの周波数ｆｍと等しくした状態、つまりｆｒ＝ｆｍにした状態でのカプセル３の軌跡Ｔｒを示している。

この条件では、一方（図８（Ａ）では左側）に偏心して首振りするような動作状態（軌跡Ｔｒ）となる。

このため、片側に押し広げたいような場合に有効となる。

また、図８（Ｂ）は図７（Ａ）において、回転磁界Ｈｒの周波数ｆｒを振動発生用磁界Ｈｍの周波数ｆｍの１／２にした状態、つまりｆｒ＝ｆｍ／２にした状態でのカプセル３の軌跡Ｔｒを示している。

また、本実施の形態では、図９（Ａ）に示すように容器３１内に水３２を充満し、その底部側にシリコンチューブ３３内にカプセル３を挿入して、体腔内の管路にカプセル３を挿入した状態を模擬した状態を設定している。

そして、この容器３１を図１に示した回転磁界発生装置４内に配置し、この回転磁界発生装置４によりシリコンチューブ３３の長手方向（図９（Ａ）において左右方向）の右側に進行（前進）及び左側に進行（後進）させるような回転磁界を印加すると共に、振動磁界をその周波数を変化させて印加し、カプセル３が２ｃｍ移動した場合の時間を測定してその移動速度を算出した。

この場合、回転磁界の周波数は１Ｈｚ、その磁界強度は１００Ｏｅ、振動磁界の強度は５０Ｏｅ、水位２０ｃｍ、カプセル３の螺旋状突起１２の形成角度は４５°で２条に形成したものを採用した。また、本実施の形態では、シリコンチューブ４３を少し右下がり（つまり、左側が高くなるよう）に傾斜する状態で行った。つまり、右側が前進（下り）、左側が後進（上り）となる。

その測定結果は、後進の場合には図９（Ｂ）となり、前進の場合には図９（Ｃ）のようになった。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）の結果からは回転磁界の周波数よりも振動磁界の周波数を高くした場合、特に後進させて登る方向に移動させる場合に有効となる。

また、本実施の形態の条件では、振動磁界の周波数としては、略２〜１０Ｈｚが推進速度に有効と考えられるデータとなっている。また、回転磁界の周波数に対しては略２〜１０倍の振動周波数が推進速度に有効と考えられるデータとなっている。

次に本実施の形態の全体的な作用を説明する。

カプセル３により体腔内を検査する場合、患者はこのカプセル３を飲み込む。体腔内に挿入されたカプセル３は食道等を通過する際に、照明素子１５で照明し、撮像素子１４で撮像した画像を無線回路２２を経て体外の処理装置６に無線で送る。

処理装置６は無線回路２５で受信し、復調された画像データをデータ処理回路２６内部などに設けた（ハードディスク等の）画像記憶デバイスに蓄積すると共に、表示用の処理を行い、表示装置７に出力してカプセル３により順次撮像された画像を表示する。

表示装置７に表示される画像から術者はカプセル３が現在の体腔内における概略の位置を推測することができる。例えば食道を撮像している状態であると判断し、検査対象とする部位が例えば小腸等のより深部側である場合には、途中の部位をより速やかに進行させた方が良く、この場合には回転磁界発生装置４で発生する回転磁界の向き（法線方向の向き）を患者の身長に沿った下側となるように初期設定を行う。なお、この場合におけるカプセル３に設けた螺旋状突起１２は撮像素子１４で撮像する視野方向を前側として例えば右ネジ状に形成されているとする。

回転磁界を発生させるべく、例えば、方向入力装置８ａ等を最初に操作した場合には、記憶回路２８にはその直前の回転磁界の状態に対応する情報が記憶されていないので、制御回路２７は設定回路２９を起動して初期設定の設定画面を表示装置７等に表示し、初期設定で発生する回転磁界の向きを術者に選択設定できるようにする。そして、術者は最初に回転磁界を発生する向きを患者の身長に沿った下側に発生する指示操作を行うことにより、回転磁界の初期発生情報が記憶回路２８に記憶される。

また、設定回路２９により、回転磁界の大きさ（振幅）を予め設定し、この値以上の回転磁界を発生しないように設定することもできる。この設定回路２９による設定情報は記憶回路２８に記憶される。

そして、操作入力装置８の図４（Ａ）のジョイスティック９および操作レバー８ｂを傾動するような操作を行うことにより、患者の身長に沿った下側が回転磁界の向きとなるように回転磁界が発生するように制御回路２７は記憶回路２８に記憶された情報を読み出して制御する。つまり記憶回路２８から読み出した情報に基づいて磁界制御装置５を介して回転磁界発生装置４により前記回転磁界を発生させる。

このようにして、体外から回転磁界を印加することにより、体腔内に挿入されたカプセル３に内蔵されたマグネット１６に磁気トルクを作用させ、カプセル３を回転させ、その際カプセル３の外周面に設けた螺旋状突起１２を体腔内の内壁に接触させた状態でネジを回転させるようにして速やかに推進させることができる。

また、記憶回路２８には回転磁界の状態（回転磁界の向き及び磁界の向き）の情報が常時記憶され、回転磁界の印加を停止した状態での回転磁界の状態の情報も記憶される。

そして、次に再度回転磁界を印加する操作が行われた場合には、記憶回路２８に記憶された情報により、回転磁界を停止した場合と同様の回転磁界を発生する。

このようにしてカプセル３を体腔内の管路に沿って推進させることができるが、例えば図１０（Ａ）に示すように比較的狭い管腔４１内において、より狭くなった屈曲部４２が存在して屈曲している場合には、単に回転磁界のみでは屈曲部４２に沿って効率良く進行させにくくなる場合がある。

このような場合には、図７（Ａ）等に示したように回転磁界と共に振動磁界を印加してカプセル３にはさらに偶力を作用させることにより、カプセル３をその長手方向の軸の回りで首振り的なジグリング動作をさせることができる。

その首振り的な作用により図１０（Ａ）の点線で示すように屈曲部４２の管腔部分を押し広げると共に、屈曲部４２の屈曲方向を向いた状態の時にその方向に推進させることができる。

また、図１０（Ｂ）はカプセル３の外径よりも広い管腔４１を効率的に推進させる場合の作用を示す。

図１０（Ｂ）に示すようにカプセル３の外径よりも広い管腔４１内においてカプセル３を推進させようとした場合、単にカプセル３に回転磁界を印加しただけでは、図１０（Ｃ）或いは図１０（Ｄ）のようにカプセル３の外周面（に設けた螺旋状突起１２）は管腔４１内面との係合部分（引っかかり部分）が少ないため、空回りし易く進行速度が遅くなり易い。なお、図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）における矢視Ａから見た様子を示し、単に回転させた場合にその姿勢の変化が少なく、空回りして進行させる機能が低下する。

このような場合に図７（Ａ）等に示したように、回転磁界と共に振動磁界も印加することにより、図１０（Ｂ）に示すようにカプセル３を首振り的な運動をさせることにより、首振り的な動作状態におけるカプセル３の実効的な外径を大きくすると共に、進行方向も周期的等に変化させるようにして広い管腔４１の場合にもその内壁との係合部分を拡大して、効率良く推進させることができる。

また、図１０（Ｂ）のように首振り動作（ジグリング動作）させることにより、カプセル３の外径よりも大きな内径の管腔４１部分を安定してカプセル３を効率良く推進させることができると共に、ジグリング動作により、撮像範囲を実質的に広くして管腔４１内壁をより広範囲に撮像することもできる。

また、上述したように本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すようにジョイスティック９の操作方向等を矢印７ｃで表示し、撮像した画像においてカプセル３をどの方向に進行させるかの指示を行えるようにしている。そして、この指示方向に対応して、その方向にカプセル３を進行させるような回転磁界を回転磁界発生装置４は発生する。

この場合の回転磁界の発生方向を算出する処理を制御回路２７が行い、磁界制御回路５を介して回転磁界発生装置４は指示方向に対応する回転磁界を発生する。

この場合の回転磁界の発生の動作を以下に詳細に説明する。

ここで、以下のように入力される時間ｔに依存する回転磁界強度、振動磁界強度等をＨｒ(ｔ)、Ｈｍ(ｔ)等で表す。

回転磁界強度：Ｈｒ(ｔ) →８ｃにより設定される
振動磁界強度：Ｈｍ(ｔ) →８ｄにより設定される
回転磁界の周波数：ｆｒ(ｔ) →８ｂにより設定される
振動磁界の周波数：ｆｍ(ｔ) →８ｅにより設定される
サンプリング周期：Ｔｓ →システムが磁界強度を切り換えたり、ジョイスティック等の入力量の読み込み時間間隔
現在の回転の位相：β(ｔ)
現在の偶力の位相：α(ｔ)
向きの変更量を決めるパラメータ：Ｃ
Ｖｙ′(ｔ)：時間ｔにおけるジョイスティック８ａのｙ′方向の入力量
Ｖｚ′(ｔ)：時間ｔにおけるジョイスティック８ａのｚ′方向の入力量
図１１はカプセル３の中心軸方向をｘ′に設定した座標系（ｘ′、ｙ′、ｚ′）を示す。この座標系（ｘ′、ｙ′、ｚ′）においては、カプセル３の中心軸方向をｘ′に設定しているので、カプセル３をその中心軸ｘ′の方向に進行させ、また中心軸ｘ′方向に振動磁界を印加した状態での磁界は以下のようになる。

Ｈｘ′(ｔ＋Ｔｓ)＝Ｈｍ(ｔ)ｃｏｓ(α(ｔ)＋２πＴｓｆｍ(ｔ))
Ｈｙ′(ｔ＋Ｔｓ)＝Ｈｒ(ｔ)ｃｏｓ(β(ｔ)＋２πＴｓｆｒ(ｔ))
Ｈｚ′(ｔ＋Ｔｓ)＝Ｈｒ(ｔ)ｓｉｎ(β(ｔ)＋２πＴｓｆｒ(ｔ))
Ｈｙ′、Ｈｚ′が回転磁界であり、Ｈｘ′が振動磁界に相当する。

ここで、三角関数内の現在の位相を以下のように表し、以下ではこれを利用する。

α(ｔ＋Ｔｓ)＝α(ｔ)＋２πＴｓｆｍ(ｔ)
β(ｔ＋Ｔｓ)＝β(ｔ)＋２πＴｓｆｒ(ｔ)
図１２はカプセル３の方向指示が入力された場合のカプセル３の新しい向きの計算の説明図を示す。

図１２に示す状態において、矢印で示すように（中心軸方向がｘ′の）カプセル３に対して、その進行方向を変更するカプセル指示方向（ｙ′軸と角γなす角度方向）がされたとする。

この場合、カプセル指示方向と直交する回転中心軸ｐで座標系を回転させたときの新しいｘ′軸の方向が回転磁界の方向となる。

この回転計算は、
（１）ｘ′軸を中心に−γの回転（図１２の（１）の矢印）
（２）ｚ′軸を中心にδの回転（図１２の（２）の矢印）
（３）ｘ′軸を中心にγの回転（図１２の（３）の矢印）
で実現される。

ここではδは、ジョイスティック９の入力量Ｖｙ′(ｔ)，Ｖｚ′(ｔ)
Ｖ(ｔ)＝((Ｖｙ′(ｔ)^２＋(Ｖｚ′(ｔ)^２)^１／２
δ(ｔ)＝Ｃ×Ｖ(ｔ)
γ＝ｓｉｎ^−１(Ｖｚ′(ｔ)／Ｖ(ｔ))
よって回転中心軸ｐまわりにδ(ｔ)回転される変換行列は、（１）、（２）、（３）の操作に対応する回転行列Ｒ_γ ^ｘ′、Ｒ_δ（ｔ） ^ｚ′、Ｒ_−γ ^ｘ′ を用いて、
Ｒ_δ（ｔ） ^ｐ＝Ｒ_γ ^ｘ′Ｒ_δ（ｔ） ^ｚ′Ｒ_−γ ^ｘ′
となる。

ここで、

式１

となり各軸周りでの回転行列である。

よって新しく付加する磁界は、これらの回転行列を用いることにより、

式２

となる。但しＨx′(ｔ＋Ｔｓ)｜_{Ｖ（ｔ）＝０},Ｈy′(ｔ＋Ｔｓ)｜_{Ｖ（ｔ）＝０},Ｈz′(ｔ＋Ｔｓ)｜_{Ｖ（ｔ）＝０} はＶ(t)=0 とした場合のｔ＋Ｔｓにおけるｘ′ｙ′ｚ′方向それぞれの磁界である。

一方で、３軸ヘルムホルツコイルにより発生している磁界は時刻ｔにおいて、
（Ｈｘ(ｔ) Ｈｙ(ｔ) Ｈｚ(ｔ))
となる。

また、カプセル３の向きをψ(ｔ)，θ(ｔ)を用いて表すと図１３のようになる。また、磁界側もｘ′、ｙ′、ｚ′からこのｘ、ｙ、ｚ座標系に変換すると、時刻ｔ＋Ｔｓにおいて

式３

となる。ここで、式３におけるＲ_ψ（ｔ） ^ｚ、Ｒ_θ（ｔ） ^ｙは図１３のｚ軸の回りの角ψ（ｔ）、ｙ軸の回りの角θ(ｔ)の回転操作に対応する回転行列を示す。

これらの演算を繰り返すことにより外から発生させる磁界を算出できる。

一般にコイルによる磁界は、
Ｈ＝Ｉ／Ｎ
Ｈ：磁界Ｎ：係数Ｉ：電流
で表されるから、電流Ｉ、つまり
Ｉ＝ＮＨ
制御すればよい。

３軸ヘルムホルツコイルの係数ＮをそれぞれＮｘ，Ｎｙ，Ｎｚとすると、コイルに流す電流Ｉｘ(ｔ)，Ｉｙ(ｔ)，Ｉｚ(ｔ)は、

式４

で表せる。

カプセルの向きの情報に関しては、
（１）位置方向検出手段がある場合には、位置検出手段による検出結果によりθ(ｔ)、ψ(ｔ)を使用する。この時の位置方向手段（センサ）としては、ＮＤＩ社製ＡＵＲＯＲＡ等を使用することができる。

（２）位置検出がない場合には、
θ(０)、ψ(０)（初期値）を入力して行う。

その後のカプセル３の向き、Ｘ(ｔ)，Ｙ(ｔ)，Ｚ(ｔ)を求めると

式５

をカプセル３の向きとして規定すれば良い。

また、図３に示したカプセル（医療装置）３は、この医療装置本体となるその中心部にマグネット１６が配置されている。図１４はカプセル３の内部配置図を示す。

観察窓端部には、（対物レンズ枠５１）に取り付けられた対物レンズ１３、照明素子１５、撮像素子１４が配置されている。さらに、信号処理回路２０（ここではメモリ２１は内蔵されている）、無線回路２２が配置され、その奥にマグネット１６が配置されている。マグネット１６をはさみ観察窓側の反対側には電池２４と、スイッチ回路７１が配置されている。各ユニットは配線手段としてのフレキシブル基板５６で配線されており先に説明したような動作を実現するカプセル型医療装置３を構成している。このように配置することにより、マグネット１６をカプセル型医療装置３本体の中心部分に配置することができる。また、この配置ではマグネット１６の位置はカプセル型医療装置３の重心位置に近い。

これにより、外部から磁界を加えることにより発生するカプセル型医療装置３本体の回転駆動力等はカプセル型医療装置３本体の重心付近で発生する。

このため、カプセル型医療装置３を安定したコントロールをすることができる。ただし、以下のような場合においては、カプセル型医療装置の中心付近にマグネット１６を配置しない方が、コントロール性があがる場合がある。

図１５は、図１４に対してマグネット１６と、電池２４、スイッチ回路７１の配置を入れ替えマグネット１６を観察窓側と反対側の端部に配置した変形例のカプセル３′である。

この構成においては、大腸等の比較的広い管腔の内部を誘導する際に有利になる。

図１８（Ｂ）に示した動作をさせる場合、図３または図１４に示したようにマグネット１６をカプセル３の中心近傍に配置すると、振動磁界を加えるとカプセル３本体は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように振動する。

これに対し、図１５のようにマグネット１６を配置した場合、振動磁界を加えると、図１７に示すようにカプセル本体の観察窓側の端部の振幅が大きくなるように振動する。このように動作させることができるため、より大きな管腔内でも管腔内壁とカプセル３′の係合する部分を確保（増大）することができる。

従って、より大きな管腔でもカプセル３′を誘導することができる効果を有することになる。

また、図１６においては、マグネット１６を中空構造にし、対物レンズ枠５１に挿通されて固定されている。このような構造にすることで、マグネット１６をカプセル３″の観察窓側の端部近傍に配置することができる。

図１６のカプセル３″を誘導（向きを変える動作）を行った場合の運動の違いを図３、図１４のカプセル３と比較して説明する。

図１８（Ａ）に示すように、図３または図１４のカプセル３ではこのカプセル３の中心付近（マグネット１６の位置）を中心に向きを変える動作を行う。管腔の走行が急に曲がっていた場合には、管腔に沿って回転は半径が確保しにくい場合が存在し、この場合誘導性が低下する場合がある。

これに対して図１６のカプセル″では以下のように作用する。

つまり、図１８（Ｂ）に示されるようにカプセル３″の観察窓近傍を中心にカプセル３″が向きを変えるため、回転半径が確保しやすい。

従って、カプセル３″の誘導性を向上させることができる効果を有する。

以上説明した本実施の形態によれば、カプセル３等を通したい管腔が、カプセル３等の外径より広いような場合や、狭くなっていたり、折れ曲っていたりした場合においても、カプセル３等を円滑に通過できる様になり、短い時間でカプセル３等を目的部位側に誘導することができる。

また、従来例に比べ高速に管腔内をカプセル３等を移動させることができるため、短い時間でカプセル３等を目的部位側に誘導することができる。

（第２の実施の形態）
次に図１９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図１９は本発明の第２の実施の形態のカプセル３Ｂを示す。図１９（Ａ）はカプセル３Ｂの内部構成を示し、図１９（Ｂ）は後端側から見たページャモータ５７部分を示す。第１の実施の形態ではカプセル３にはマグネット１６を内蔵し、外部からの回転磁界と共に、回転磁界と直交する方向の振動磁界が印加されることにより、カプセル３は受動的にカプセル３の中心軸Ｃを傾けるような偶力が作用するようにしていたが、本実施の形態ではカプセル３Ｂに能動的にカプセル３Ｂの中心軸Ｃを傾けるような傾動力ないしは振動力が作用するようにしたものである。

図１９に示すカプセル３Ｂは、図３（Ａ）のカプセル３と同様に、カプセル状の外装容器１１における外周面には螺旋状突起１２が設けてある。また外装容器１１の先端側は透明部材で形成された観察窓１７が設けられている。

この観察窓１７に対向する内側には対物レンズ１３が取り付けられた円筒状のレンズ枠５１が配置され、その結像位置には撮像素子１４を取り付けた撮像素子基板５２が配置され、レンズ枠５１の周囲に照明素子１５が配置されている。

撮像素子基板５２に隣接して信号処理や制御を行う制御基板５３と無線回路２２等の機能を備えた通信基板５４が配置され、通信基板５４にはアンテナ５５が接続されている。また、照明素子１５、撮像素子基板５２等はフレキシブル基板５６により電気的に接続されている。

また、このカプセル３Ｂの長手方向の中心軸Ｃ上でその中心位置にはこの中心軸Ｃと直交する方向が長手方向となるようにしてマグネット１６が配置され、図示しない接着剤等で固定されている。

また、このマグネット１６に隣接して電池２４が収納され、フレキシブル基板５６と図示しないスイッチを介して接続されている。さらにこの電池２４に隣接するカプセル３Ｂの後端部付近の収納部には、このカプセル３Ｂを中心軸Ｃの方向から偏心或いは首振り的に振動させるためのページャモータ５７が収納され、フレキシブル基板５６を介して制御基板５３等と接続されている。

このページャモータ５７は例えば超音波モータ５８とこの超音波モータ５８に設けた重り５９とにより構成されている。

図１９（Ｂ）に示すように超音波モータ５８の回転軸５８ａには略円錐ないしは扇形状の重り５９が取り付けてあり、超音波モータ５８のロータ側の回転と共に、重り５９が回転し、この重り５９の位置により重心位置が変化する重心位置変更機構が形成されることにより重り５９の回転と共にカプセル３Ｂは首振り運動（振動）する。

また、カプセル３Ｂは第１の実施の形態で説明したのと同様に、体外の処理装置６と通信を行う通信手段を有している。

第１の実施の形態では、操作入力装置８の振動スイッチ８ｆをＯＮする操作した場合には、処理装置６内の制御回路２７は磁界発生装置４を制御して振動磁界を発生させるようにしていたが、本実施の形態では制御回路２７はその指示信号を無線回路２５を介してカプセル３Ｂ側に送信する。

そして、カプセル３Ｂはその指示信号を受け取り、その命令を解読すると、カプセル制御回路２３（図２参照、図１９では制御基板５３）はページャモータ５７を動作させるようにしている。また、振動スイッチ８ｆをＯＦＦにする操作を行うと、カプセル３Ｂはページャモータ５７の動作を停止させるようにする。なお、回転磁界に関しては第１の実施の形態と同様の作用となる。

このような構成による本実施の形態の動作を説明する。

本実施の形態において、カプセル３Ｂを回転させる場合の操作は第１の実施の形態と同様である。そして、例えば屈曲した管腔臓器内をより円滑に推進させようと望む場合には図２に示したように操作入力装置８に設けられた振動スイッチ８ｆを押す。すると、制御回路２７を通して無線回路２５に振動ＯＮの情報が伝達される。

振動ＯＮの情報は、無線通信にてカプセル３Ｂに伝達される。カプセル３Ｂのカプセル制御回路２３は、この信号を受けページャモータ５７の回転をＯＮする。

これにより、カプセル３Ｂは能動的に擬似的な偶力（つまり、偶力を形成するその一方の力に相当した力）によりカプセル３Ｂをその中心軸Ｃを傾ける或いは揺動させるような力（擬似偶力）を発生し、カプセル３Ｂを振動ないしは首振り的動作をさせることができる。回転磁界を付加し推進力を得る方法は、第１の実施の形態と同様である。

なお、ページャモータ５７の回転数を指示する信号は無線通信で設定すれば、振動の周波数を変更することができる。

本実施の形態によれば、外部から振動磁界を印加しないでも簡単な操作でカプセル３Ｂを振動ないしは首振り的な動作をさせることができる。

また、カプセル３Ｂに回転磁界を印加しない状態でも、カプセル３Ｂに設けた螺旋状突起４３Ｂにより体内の管腔臓器の蠕動運動で回転させながらカプセル３Ｂを推進させるようにしても良く、従って回転磁界を発生させる磁界発生装置４を用いない小規模のシステム構成の場合でも、本実施の形態によれば振動させることができ、円滑に屈曲した部位の通過等が可能となる。

（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は本発明の第３の実施の形態のカプセル３Ｃを示し、図２１は電磁ソレノイド装置部分を示す。

図２０に示すカプセル３Ｃは図１９（Ａ）のカプセル３Ｂにおいて、ベージャモータ５７の代わりに重り６６を電磁的に移動する電磁ソレノイド装置６４を内蔵したものである。

図２０に示すように電池２４に隣接するカプセル３Ｃの後端部付近の収納部には、このカプセル３Ｃを中心軸Ｃの方向と直交する方向に着磁可能とする電磁ソレノイド６１等を内蔵し、外部からの磁界に影響を受けないように覆う磁気シールド枠体６２と、電磁ソレノイド６１を駆動する発振器６３とからなる電磁ソレノイド装置６４が収納されている。

そして、図１９で説明したのと同様に、外部の操作入力装置８の振動スイッチ８ｆの操作による振動ＯＮ／ＯＦＦ信号がカプセル３Ｃに送られると、その信号を受信して制御基板５３のカプセル制御回路２３はＯＮ／ＯＦＦ信号を復調して発振器６３に送り、発振器６３を発振させる。この発振器６３は、直流から数十Ｈｚ程度の周波数範囲で電磁ソレノイド６１を駆動させる電流を発生する。

なお、発振器６３の発振周波数の駆動条件は、予めプリセットしておいてもよいし、ＯＮ／ＯＦＦ信号のほかに周波数信号を入力できる構成にし、外部からコントロールできる様にしてもよい。

上記発振器６３の出力信号が駆動信号として電磁ソレノイド６１に通電されると、電磁ソレノイド６１は着磁する（磁界を発生する）。

そして、電磁ソレノイド６１の着磁の方向に応じて、ガイド部材６５により移動可能に保持された例えばマグネットで構成された重り６６を、ガイド部材６５の一端（図２０及び図２１では上方）に付勢するバネ６７の弾性力に抗して重り６６をガイド部材６５の軸方向に往復移動させることができるようにしている。この重り６６の往復移動と共に、カプセル３Ｃはガイド部材６５の軸方向に振動させられるようになる。

図２１は電磁ソレノイド装置６４部分のより詳細な構造を拡大して示す。電磁ソレノイド６１とこの電磁ソレノイド６１に平行に配置したガイド部材６５とはそれぞれ抑え部材６８ａ、６８ｂで連結して固定されている。

ガイド部材６５には、ガイド部材６５を通す孔を設けた重り６６がこのガイド部材６５の軸方向に移動自在に取り付けられ、さらにその下方側に配置したコイル状のバネ６７により重り６６を上方に付勢している。

なお、抑え部材６８ｂ側にはストッパ６９が設けてあり、重り６６はこのストッパ６９によって所定位置よりさらに下方へ移動することが規制されるようにしている。

また、本実施の形態では、抑え部材６８ａは非磁性体、抑え部材６８ｂは磁性体で形成している。なお、電磁ソレノイド６１は、カプセル３Ｃ内のカプセル制御回路によりコントロールされる。

また、電磁ソレノイド６１の動作のコントロールを体外の処置装置６の操作入力装置９により行うことができる。

図１９の場合と同様に操作入力装置８からの操作入力による信号は、無線回路２５を通してカプセル３Ｃに伝達され、カプセル制御回路２３に伝達される。この信号に基づき電磁ソレノイド６１をカプセル制御回路２３がコントロールする。

電磁ソレノイド６１に交流の駆動信号で通電するとその着磁方向が変化することにより、マグネットで形成された重り６６が上下方向に往復移動する。

このため、カプセル３Ｃの重心がずれ、カプセル３Ｃを長手方向の軸を回転させる（或いは傾動させる）力が働くことになる。

これにより、カプセル３Ｃの推進が困難な場合等に、通過性を向上させることができる。

なお、電磁ソレノイド６１を発振器６３の出力で交流的に駆動する代わりに通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すようにしても良い。この場合には重り６６としてはマグネットで形成しなくても磁性体で形成することができる。つまり、ＯＮ時には下方に移動させ、ＯＦＦ時にはバネ６７の弾性力で上方に移動（復帰）させる動作が繰り返される。

つまり発振器６３の出力で駆動するのと同様に周期的に首振りさせる力を発生することができる。この場合の効果は、ページャモータ５７の場合とほぼ同様である。

また、本実施の形態では、重り６６を電磁ソレノイド６１で移動させる構造としたが、例えば超音波リニアモータを、カプセル型医療装置の挿入軸方向に垂直になるように配置して、超音波リニアモータの駆動部に重りを付ける構成にしてもよい。

なお、上述した各実施の形態等を部分的に組み合わせる等して構成される実施の形態等も本発明に属する。

［付記］
１．体腔内に導入される挿入部を有する医療装置において、挿入軸と平行な作用線を有する偶力を発生させる偶力発生手段を有することを特徴とした医療装置。

２．前記偶力発生手段で発生する偶力が周期的変化をすることを特徴とする付記１の医療装置。

３．前記挿入軸を中心軸とし、前記作用線が回転することを特徴とする偶力発生手段を有することを特徴とする付記１、２の医療装置。

４．前記挿入軸方向に推進力を発生させる推力発生部を有することを特徴とする付記１、２、３の医療装置。

５．略円筒外形を持つ体腔内に挿入される挿入部を有する医療装置と、
前記医療装置本体の側面に設けられた螺旋状構造部と、前記螺旋状構造部を医療装置本体の円筒軸周りに回転させる回転駆動手段からなる円筒軸方向に推力を発生させる推力発生機構と、
前記円筒軸と平行な作用線を有する偶力を発生させる偶力発生手段からなることを特徴とする医療装置。

６．前記偶力発生手段で発生する偶力が周期的変化をすることを特徴とする付記５の医療装置。

７．前記医療装置の内部に、前記推力発生機構の推力発生方向と垂直に磁極の向きが配置された磁石が配置されていることを特徴とする付記５の医療装置。

８．回転磁界と、回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界を発生する磁界発生装置と、
体腔内に挿入される挿入部を有する医療装置本体と
前記医療装置本体に設けられた推力発生構造部と、
前記医療装置本体に設けられ、前記推力発生構造部の推力発生方向と略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石とを有することを特徴とする医療装置誘導システム。

９．前記推力発生構造部が、前記医療装置本体の外周に設けられた螺旋構造部であることを特徴とする付記８の医療装置誘導システム。

１０．前記回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界が交流磁界であることを特徴とする付記８、９の医療装置誘導システム。

１１．前記磁界発生装置をコントロールする制御手段を有することを特徴とする付記８、９、１０の医療装置誘導システム。

１２．前記制御手段が、前記回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界の有無を切り替える機能を有することを特徴とする付記１１の医療装置誘導システム。

１３．前記制御手段が、前記回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界の強度を可変にする機能を有することを特徴とする付記１１の医療装置誘導システム。

１４．前記制御手段が、前記回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界の周波数を可変にする機能を有することを特徴とする付記１１の医療装置誘導システム。

１５．前記回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界が交流磁界であり、前記交流磁界の周波数が２Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下であることを特徴とする付記１０、１４の医療装置誘導システム。

１６．前記回転磁界の回転周波数に対し、回転磁界の回転平面に垂直な方向の交流磁界の周波数が高いことを特徴とする付記１０、１４の医療装置誘導システム。

１７．前記回転磁界の回転周波数に対し、回転磁界の回転平面に垂直な方向の交流磁界の周波数が２倍〜１０倍の周波数であることを特徴とする付記１６の医療装置誘導システム。

１８．前記回転磁界の磁場強度に対し、回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界の磁場強度が、小さいことを特徴とする付記８、１０、１３の医療装置誘導システム。

１９．体腔内に導入される挿入部を有する医療装置において、挿入軸の向きを周期的に変化させる振動発生手段を有することを特徴とする医療装置。

２０．前記振動発生手段が、重心位置変更機構である付記１９の医療装置。

２１．偶力を発生させる手段が、医療装置の重心位置を医療装置の挿入軸に対して移動させる重心位置変更機構であることを特徴とした付記１の医療装置。

２２．前記重心位置変更機構が、ページャモータであることを特徴とする付記２０の医療装置。

２３．前記重心位置変更機構が、リニア駆動機構と、おもりで構成されていることを特徴とした付記２０の医療装置。

２４．回転磁界を発生する磁界発生装置と、
体腔内の挿入される挿入部を有する医療装置本体と、
前記医療装置本体に設けられた推力発生構造部と、
前記医療装置本体に設けられた医療装置の重心位置を医療装置の挿入軸に対して移動させる重心位置変更機構と、
前記医療装置本体に設けられ、前記推力発生構造部の推力発生方向と略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石と、
前記重心位置変更機構を制御する制御信号を医療装置本体に伝達する伝達手段と、
を有することを特徴とした医療装置誘導システム。

２５．前記重心位置変更機構が、ページャモータであることを特徴とする付記２４の医療装置誘導システム。

２６．前記重心位置変更機構が、リニア駆動機構と、おもりで構成されていることを特徴とする付記２４の医療装置誘導システム。

２７．前記回転磁界発生装置、前記重心位置変更機構の少なくともいずれか一方を制御する制御手段が医療装置と別体に設けられていることを特徴とする付記２４、２５、２６の医療装置誘導システム。

２８．前記制御手段が、前記重心位置変更機構動作の有無を切り替える機能を有することを特徴とする付記２７の医療装置誘導システム。

２９．前記制御手段が、前記重心位置変更機構の動作周波数を可変にする機能を有することを特徴とする付記２７の医療装置誘導システム。

３０．前記重心位置変更機構の動作周波数が２Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下であることを特徴とする付記２４、２７の医療装置誘導システム。

３１．前記回転磁界発生装置で発生される回転磁界の周波数より、前記重心位置変更機構の動作周波数が高いことを特徴とする付記２４、付記７の医療装置誘導システム。

３２．前記回転磁界発生装置で発生される回転磁界の周波数に対して、前記重心位置変更機構の動作周波数が２倍〜１０倍の周波数であることを特徴とする付記３１の医療装置誘導システム。

３３．体腔内に挿入される挿入部を有するカプセル型医療装置本体と、
前記医療装置本体に設けられた推力発生構造部と、
前記医療装置本体に設けられ、前記推力発生構造部の推力発生方向と略直行する方向に磁極方向を向け、前記カプセル医療装置本体の推力発生方向における中心付近に配置された磁石とを有することを特徴としたカプセル型医療装置。

３４．体腔内に挿入される挿入部を有するカプセル型医療装置本体と、
前記医療装置本体に設けられた推力発生構造部と、
前記医療装置本体に設けられ、前記推力発生構造部の推力発生方向と略直行する方向に磁極方向を向け、前記カプセル医療装置本体の推力発生方向における端部付近に配置された磁石とを有することを特徴とするカプセル型医療装置。

３５．前記医療装置本体に、体腔内の画像を取得する撮像システムを有し、前記撮像システムが前記カプセル型医療装置本体の推力発生方向の一端の端部付近に設けられており、前記磁石が前記撮像システム近傍に配置されていることを特徴とする付記３４のカプセル型医療装置。

３６．前記医療装置本体に、体腔内の画像を取得する撮像システムを有し、前記撮像システムが前記カプセル型医療装置本体の推力発生方向の一端の端部付近に設けられており、前記磁石が前記撮像システムと反対側の端部近傍に配置されていることを特徴とする付記３４のカプセル型医療装置。

３７．付記３３から追加付記３６のカプセル型医療装置と、
回転磁界と、回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界を発生させる磁界発生手段とからなる医療装置誘導システム。

本発明の第１の実施の形態を備えたカプセル型医療装置誘導システムの特に回転磁界発生装置を主体とした概略構成図。本発明の第１の実施の形態を備えたカプセル型医療装置誘導システムにおける各部の内部構成を示すブロック図。カプセル本体の側面図及び正面図。操作入力装置の構成及びその操作に対応した情報を表示する画像表示画面を示す図。回転磁界を印加する時の回転磁界の変化の様子等を示す説明図。振動磁界を印加した場合のカプセル型医療装置が受ける偶力の様子を示す概略図。回転磁界と振動磁界の周波数や強度を変化させた場合のカプセル型医療装置の先端が描く軌跡を示す図。回転磁界の周波数と振動磁界の周波数を等しくした場合等における軌跡を示す図。サンプルを用いて回転磁界と振動磁界を印加した場合の推進速度の測定結果等を示す図。屈曲した管腔臓器や広い管腔臓器内を推進させる場合の動作説明図。カプセル型医療装置の中心軸をｘ′方向に設定した座標系で回転磁界などを印加する場合の説明図。カプセル型医療装置の向きを変更する方向入力の指示がされた場合におけるカプセルの向き及び回転磁界の方向の計算の説明図。カプセル型医療装置の新しい向きを極座標系で示した説明図。カプセル型医療装置の内部構造の配置図。図１４において、マグネットを後端側に配置した変形例の配置図。図１４において、マグネットを観察窓側に配置した変形例の配置図。図１５の配置の場合に対して振動磁界を印加した場合の動作の説明図。マグネットをカプセル型医療装置本体の中心付近と端部付近とにそれぞれ配置した場合における誘導を行った際の運動の違いの説明図。本発明の第２の実施の形態のカプセル型医療装置及びページャモータ部分を示す図。本発明の第３の実施の形態のカプセル型医療装置を示す断面図。電磁ソレノイド装置部分の構成を示す図。

符号の説明

１…カプセル型医療装置誘導システム
３…カプセル
４…回転磁界発生装置
５…磁界制御装置
６…処理装置
７…表示装置
８…操作入力部
８ａ…方向入力装置
８ｂ…回転周波数入力装置
８ｃ…回転磁界の強度調整装置
８ｄ…振動磁界の強度調整装置
８ｅ…振動磁界の周波数調整装置
８ｆ…振動スイッチ
１１…外装容器
１１ａ…先端カバー
１２…螺旋状突起
１３…対物レンズ
１４…撮像素子
１５…照明素子
１６…マグネット
２０…信号処理回路
２２、２５…無線回路
２６…データ処理回路
２７…制御回路
２８…記憶回路
２９…設定回路
３１…交流電流発生＆制御部
３２…ドライバ部
３３ａ〜３３ｃ…電磁石
代理人弁理士伊藤進

Claims

回転磁界と、この回転磁界の回転平面に垂直な方向の磁界を周期的に変化させた交流磁界と、を発生する磁界発生装置と、
体腔内に導入される挿入部を有し、前記回転磁界を受けて前記挿入部の挿入軸周りに回転する力を該挿入部に対して発生させ、前記交流磁界を受けて前記挿入部の挿入軸と平行な作用線を有する周期的に変化する偶力を該挿入部に対して発生させることにより前記挿入軸の向きを周期的に変化させるように、前記挿入軸と略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石を有する医療装置本体と、
を有し、
前記磁界発生装置は、前記交流磁界の周波数が、前記回転磁界の回転周波数よりも高くなるように、磁界を発生するものであることを特徴とする医療装置誘導システム。
前記磁界発生装置は、前記交流磁界の周波数が、前記回転磁界の回転周波数の２倍〜１０倍の周波数となるように、磁界を発生するものであることを特徴とする請求項１に記載の医療装置誘導システム。
前記磁界発生装置は、前記交流磁界の周波数が、２Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下の周波数となるように、磁界を発生するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医療装置誘導システム。
前記挿入部は、略円筒外形と、この略円筒外形の少なくとも周面に設けられた螺旋状構造部と、を有し、該挿入部の前記挿入軸はこの略円筒外形の円筒軸であって、
前記磁石が前記回転磁界を受けて前記挿入部の挿入軸周りに回転する力を該挿入部に対して発生させるのに応じて、前記螺旋状構造部は、前記挿入部に前記円筒軸方向の推力を発生させるものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の医療装置誘導システム。