JP4504394B2 - 医療装置誘導システム - Google Patents

Description

本発明は、体腔内に挿入される医療装置本体を磁気等の手段により回転しながら推進させて誘導する医療装置誘導システムに関する。

被検体内を磁気的に誘導する第１の従来例として特許第３０１７７７０号公報に開示された医療装置がある。この従来例では、被検体内に挿入される挿入部の少なくとも一部に磁気的に誘導される被誘導部を設け、被検体外に設けられた磁力発生手段から前記被誘導１方向についてはつり合い、且つ、つり合いが制御されない方向に前記磁力発生手段を移動させる移動手段を設けたものである。

ここでは、通常型の内視鏡挿入部やカプセル型の内視鏡を磁気的に誘導する方法が開示されている。また、交流磁界により内視鏡挿入部を振動させたり、カプセル型の内視鏡を回転させながら誘導する方法が開示されている。

また、第２の従来例として特開２００１−１７９７００公報には、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、回転磁界面が三次元空間内で所定方向に変更可能になっているものが開示されている。

この公報では推力発生部としては、流体中の推進に適した螺旋、スクリュー等のメカ的手段をロボット本体に設けたものと、進行方向に固体やゲル状体が存在しても移動可能なようにロボット本体の先端・後端にドリル部を設けたものが開示されている。
特許第３０１７７７０号公報 特開２００１−１７９７００公報

上述の従来例では、カプセル型の内視鏡または、体腔内に挿入される医療装置本体の磁気誘導を停止した場合には、次に磁気的にスムーズに誘導することが困難となる欠点があった。

また、カプセル型内視鏡又は体腔内に挿入される医療装置本体の現在の向きと大きく外れた進行方向を指示してしまうことを回避する手段が開示されておらず、スムーズな誘導が行えない可能性があった。

（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磁気等の手段により、回転させながら推進させて円滑に誘導することができ、しかも 表示手段に表示される体腔内画像の上下左右に対し、操作方向が割り当てられている第１の入力手段の入力操作によって下側、上側、左側、右側に医療装置本体の推進方向を自由に変更する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。

本発明の医療装置誘導システムは、体腔内に挿入されるカプセル内視鏡と、このカプセル内視鏡に設けられて体腔内を撮像する撮像素子と、前記カプセル内視鏡に設けられた磁石と、前記磁石を設けたカプセル内視鏡を誘導すると共に回転磁界を生成する磁界制御手段と、前記回転磁界により前記カプセル内視鏡が回転した際に生じる画像の回転をキャンセルする画像回転手段と、前記撮像素子により撮像された体腔内の画像を表示する表示手段と、前記カプセル内視鏡の体腔内における進行方向の変化量を入力する第１の入力手段と、を具備し、前記表示手段に表示される体腔内画像の上下左右に対し、前記第１の入力手段の操作方向が割り当てられ、前記画像回転手段で処理された画像を前記表示手段に表示することを特徴とする。

本発明によれば、体腔内に挿入される医療装置本体を磁気等の手段により推進させて円滑に誘導することができ、しかも 表示手段に表示される体腔内画像の上下左右に対し、操作方向が割り当てられている第１の入力手段の入力操作によって下側、上側、左側、右側に医療装置本体の推進方向を自由に変更することができる効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図１３は本発明の実施例１に係り、図１及び図２は実施例１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は操作入力装置の概略の構成及び変形例等を示し、図５は回転磁界の法線ベクトルを座標系で示したものと、ジョイスティックを傾動操作した場合のカプセル本体の推進方向等を示し、図６は変形例におけるスティックとその傾動操作によるカプセル本体の推進方向とカプセル本体を３次元座標系で表した説明図を示し、図７は回転磁界を印加する時及び停止する時の磁界成分の時間的変化を示し、図８は回転磁界を印加する時の回転磁界の変化の様子の説明図を示し、図９及び図１０はカプセル本体が回転した場合にも画像表示を特定方向に設定した状態で表示するための処理内容を示し、図１１は図９及び図１０の作用の説明図であり、図１２はＧＵＩを使用した操作方法の説明図を示し、図１３は制御装置が行う操作を時間経過を追って説明するフローチャートを示す。

図１及び図２に示すように、本発明の実施例１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本体３（以下、カプセル本体と略記）と、患者の周囲、つまり体外に配置され、カプセル本体３に回転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、カプセル本体３と無線通信を行う処理を行うと共に、磁界制御装置５を制御して、カプセル本体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処理装置６と、この処理装置６に接続され、カプセル本体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としての、例えば磁界方向の指示信号を発生する方向入力装置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速度入力装置８ｂ、操作に対応して偏芯した回転磁界の発生など、設定された機能に対応した指示信号を発生する機能ボタン８ｃとを有する。

図３に示すように、カプセル本体３はカプセル形状の外装容器１１の外周面に回転により推力発生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が設けてある。また、この外装容器１１で密閉された内部には対物光学系１３及びその結像位置に配置された撮像素子１４と、撮像を行うために照明する照明素子１５（図１参照）等の他に、マグネット１６が収納されている。

図３に示すように対物光学系１３は、円筒状のカプセル本体３の中心軸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における半球状に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は対物光学系１３の周囲に配置されている。

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

また、カプセル本体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、このカプセル本体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本体３の重心位置となり、磁気的にカプセル本体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、撮像素子１４の特定の配置方向に一致するように配置されている。

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本体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本体３をマグネット１６と共に回転させ、その際カプセル本体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、カプセル本体３を推進させることができるようにしている。

また、このように、外部磁界によりマグネット１６を内蔵したカプセル本体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本体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。

カプセル本体３内には、上述した対物光学系１３、撮像素子１４、マグネット１６の他に図１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等カプセル本体３を制御するカプセル制御回路２３と、信号処理回路２０等カプセル本体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、このカプセル本体３と無線通信を行う処理装置６は、前記無線回路２３と無線通信を行う無線回路２５と、無線回路２５と接続され、カプセル本体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、より具体的には回転磁界の法線ベクトルの向き（回転磁界の向きと略記）及びその回転磁界を形成する磁界の向きの情報を記憶する記憶回路２８と、機能ボタン８ｃ等による機能設定等を行う設定回路２９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、表示装置７は、制御回路２７とも接続されており、現在の回転磁界の状態や、機能設定の状態も表示することができる。

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、速度入力装置８ｂ、機能ボタン８ｃ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。つまり、記憶回路２８は、制御回路２７に対してその制御動作を行う際の情報提供手段を形成する。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。

3個の電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、それぞれが１組の対向する空芯コイルで構成されており、それぞれの電磁石は略直交するように配置されている。対向コイルの間の空間は、均一な磁界が発生できるので、この構成により任意の方向に磁界を発生することができる。また、好ましくは対向コイルそれぞれがヘルムホルツコイルを形成していることである。

この場合、電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃは図２に示すように直交する３軸方向の磁界を発生するように配置されている。好ましくは電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、それぞれが１組の対向する空芯コイルで構成されており、それぞれの電磁石は略直交するように配置されている。対向コイルの間の空間は、均一な磁界が発生できるのでこの構成により任意の方向に磁界を発生することができる。また、さらに好ましくは対向コイルそれぞれがヘルムホルツコイルを形成していることである。

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、速度入力装置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、機能ボタン８ｃを操作することにより偏芯した回転磁界を発生（図９参照）したりすることができるようにしている。

具体的には、操作入力装置８は操作箱の上面から上方に突出するジョイスティックＳａで形成された方向入力装置８ａと、スティックＳｂにより形成された速度入力装置８ｂと、例えば２つのボタンＴａ，Ｔｂで形成された機能ボタン８ｃとから構成される。

そして、図５（Ａ）に示すように直交する座標系を設定して、回転磁界の回転面の法線ベクトルＮの方向を表した場合、この法線ベクトルＮの方向がカプセル本体３の推進方向となり、この方向をジョイスティックＳａの傾動操作で設定できるようにしている。

この場合、図５（Ｂ）に示すように、ジョイスティックＳａを前側、後側、左側、右側に向けて傾動することにより、下側、上側、左側、右側に推進方向を変更できるようにしている。この場合の傾動する量が角度変化のスピードに相当する。尚、中間方向（例えば左下方向や右上方向）に傾ければ、当然その方向に推進方向を変更できる。

また、図５（Ｃ）に示すように、スティックＳｂを前側、後側に傾動することにより、それぞれ前側及び後方側に回転方向を設定でき、かつ傾ける角度で回転周波数を変化できるようにしている。

また、ボタンＴａは回転磁界の方向を偏芯させる（つまり、回転磁界の方向をある１方向から偏芯角度だけ偏芯させるようにして回転磁界の方向が円錐状に変化する）ように発生させる回転磁界の偏芯開始の指示信号を発生し、この回転磁界の偏芯によりカプセル本体３に内蔵されたマグネット１６は（回転する独楽の心棒がぶれるように回転する）いわゆるジグリングを開始することになる。

従って、ボタンＴａはジグリングの開始の指示信号として機能し、ボタンＴｂは回転磁界の偏芯停止の指示信号、従ってジグリングを停止させる指示信号を発生する。なお、磁界強度やジグリングを指示する場合のジグリングの角度（後述する角度φ）の値やそのジグリングを行う場合の周波数の設定は設定回路２９の機能により、予め設定できるようにしている。また、この設定は、操作者が表示装置７を確認しながら任意に変更できるように構成してもよい。

また、操作入力装置８として図４（Ａ）に示すものの変形例として図４（Ｂ）に示すようにジョイスティックＳｃの頂部側に傾動可能で、倒す量により回転磁界の回転周波数を変化させることによりカプセル本体３の回転速度を変化させるレバーＬａと、回転磁界の回転方向をＯＮ／ＯＦＦで指示するボタンＴｃと、回転磁界の偏芯機能としての機能ボタンＴｄ（１つの場合にはＯＦＦからＯＮと、ＯＮの場合にはＯＮからＯＦＦの機能を持つ）を設けるようにしても良い。

このようにすると、片手で操作することができ、図４（Ａ）の両手で操作することが必要になる場合よりも操作性を向上することができる。

また、図４（Ａ）において、例えばスティックＳｂの代わりに図４（Ｃ）に示すフットスイッチＦを採用し、踏み込む量で回転周波数を変更するようにしても良い。また、ジョイステック、フットスイッチのみならず、パーソナルコンピュータ等で操作入力部８を構成し、マウス、キーボード、GUI（グラフィカル・ユーザー・インターフェース）等を利用して操作を行える様にしてもよい。

さらに、この場合において表示装置７上にGUIも表示するように構成すると操作性が向上する。例えば、カプセル本体で取得した画像上にカーソルを置き、カプセル本体を向けたい方向をそのカーソルで指示することで、カプセルの進行方向を指示できる様にしてもよい。

その際に、画像の中心位置からカーソルの距離が、カプセル本体の向きを変える速さに対応させることで、より操作性を向上させることができる。これを、図１２を使用して説明する。図１２はカプセル本体で取得した画像７１を表示しており、カーソル７２が画像７１の中心に配置されている。

このとき、操作者が図示したＡの方向にカプセル本体の向きを変更したいと考えた場合、カーソル７２を図示しないマウスでＡ方向に移動させることで、ジョイステックＳｃを操作した際と同様の信号が図示しないパーソナルコンピュータで生成され、制御回路２７に伝達される。

図４（Ｂ）に示すジョイスティックＳｃを採用した場合におけるその操作機能等の説明図を図６で示している。図６（Ａ）は図４（Ｂ）における機能ボタンＴｄを除いた構成例を示し、図６（Ｂ）はジョイスティックＳｃの傾動操作による推進方向を変化する機能を示し、図６（Ｃ）はカプセル本体３に対して実際に推進方向等を変更する動作説明図を示す。

この場合には、図６（Ａ）に示すジョイスティックＳｃの傾動操作により、回転磁界の発生方向を変更して、カプセル本体３の推進方向を変更する機能を図６（Ｂ）に示す。本実施例では、図６（Ｂ）（或いは図５（Ｂ））に示すようにジョイスティックＳｃを傾動する操作方向にカプセル本体３を推進させることができるように回転磁界の発生方向を制御するようにしている。

また、レバーＬａを倒す量で回転周波数を変化させ、ボタンＴｃをＯｆｆの状態では前進させるような回転磁界を、Ｏｎの状態では後退させるような（前進とは逆回転の）回転磁界を発生させるように制御する。

図６（Ｂ）に示すように推進方向を円滑に変更するためには、カプセル本体３の状態或いは回転磁界の状態を常時把握していることが必要となる。本実施例では、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１における第１の操作入力手段である操作入力部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。

図１３のフローチャートを使用して、より具体的動作を説明する。図１３において縦方向は時間の経過方向である。ステップＳ２１からＳ２５は、制御回路２７の動作ステップを表している。制御回路２７は、まず、ステップＳ２１において、記憶回路２８の状態を読み込む。

次に、制御回路２７は、操作入力部８の状態を読み込む（Ｓ２２）。そして、制御回路２７は、記憶回路２８の状態と、操作入力部８の状態とより、カプセル本体の設定された時間後の方向を計算する（Ｓ２３）。その計算後、制御回路２７は、設定された時間後までのカプセル本体を連続的に運動させる制御信号となる波形データを生成する（Ｓ２４）。また、設定された時間後のカプセル本体の方向を記憶回路２８に記録すると共に、生成した波形データを交流電流発生＆制御部３１に伝送する（Ｓ２５）。

交流電流発生＆制御部３１は、ステップＳ２５から伝送された（新しい）波形データを、前回に伝送されている古い波形データの終了に続けて付加し、ドライバ部３２を経て磁界発生の駆動を行う波形データとして回転磁界発生装置４に出力する（Ｓ２６）。なお、このステップＳ２６の処理は、初めて処理する場合には、前回に伝送されている古い波形データはないため０である。また、次に交流電流発生＆制御部３１に波形データが入力されると、すでに入力されていた波形データの終了に続けて付加される。

ステップＳ２６の処理の後、制御回路２７は、ステップＳ２１の処理に戻る。このように処理ステップＳ２１〜Ｓ２６の閉ループの処理は、所定の制御周期で繰り返えされる。

このようにして制御回路２７は、回転磁界の発生を制御する波形データを連続的に出力（磁気誘導）しつつ、リアルタイムにカプセル本体の向きの変更を行うようにする。尚、この際の制御周期は、1秒以下（より好ましくは100mS以下）の周期で行われるため、カプセル本体の誘導をスムーズに行うことができる。

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、本実施例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本体の進行方向の向き）等を変更する場合には、カプセル本体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。

具体的には回転磁界の発生方向をＺ方向とし、この回転磁界を発生するためにこのＺ方向に垂直な平面のＸ方向及びＹ方向にそれぞれ沿って回転磁界発生装置４で発生される磁界成分をＨｘ、Ｈｙ（図７では簡単化のため、Ｘ、Ｙと表記する）とすると、回転磁界の印加開始時には図７（Ａ）に示すように回転磁界の強度を連続的に大きくし、回転磁界の印加停止時には図７（Ｂ）に示すように回転磁界の強度を連続的に小さくするように制御する。

図８は例えば回転磁界の印加時の様子を示しており、カプセル本体３に対して、回転磁界を印加する場合には、回転磁界の大きさを０から連続的に大きくしていくことを示している。

このように制御することにより、回転磁界の印加開始時及び回転磁界の印加停止時においてもカプセル本体３の動作を円滑に維持できるようにしている。

また、回転磁界の強度のみでなく、回転磁界の回転周波数についても回転磁界の付加開始時に連続的に変化させるようにするとより好ましい。具体的には、回転磁界付加開始時には徐々に回転磁界の周波数を上げるように制御する。これにより、カプセル本体の回転速度が徐々に上がるようになるので、カプセル本体の回転を滑らかに開始することができる。また、回転磁界付加停止時には徐々に回転磁界の周波数を下げるように制御する。これにより、カプセル本体の回転速度が徐々に下がるようになるので、カプセル本体の回転を滑らかに停止することができる。
もちろん、周波数の連続的変化と、磁界強度の連続的変化を同時に行うようにしてもかまわない。

本実施例では、医療装置本体としてのカプセル本体３を回転磁界を使用して誘導する際に、現在のカプセル本体３の進行方向を決定する回転磁界の状態の情報を記憶回路２８に記憶し、その進行方向を変更する場合には、記憶回路２８に記憶した情報を参照して次の進行方向に進行させ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ことで、医療装置本体の誘導操作を自然な操作を行うことができる様にしていることが特徴となっている。

このような構成による本実施例の作用を説明する。
カプセル本体３により体腔内を検査する場合、患者はこのカプセル本体３を飲み込む。体腔内に挿入されたカプセル本体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本体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、カプセル本体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本体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、術者は、設定回路２９により、回転磁界の大きさ（図８における磁界回転平面における方向が回転する磁界の大きさ（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。また、術者は、回転磁界の最大回転周波数、カプセル本体の方向変換の速さの最大値等についても同様に設定する。

そして、操作入力装置８の図４（Ａ）のスティックＳｂ或いは図４（Ｂ）のボタンＴｃをＯｆｆにし、レバーＬａを倒す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。

この場合、例えば患者の身長に沿った下側をＺ方向とした場合には、回転磁界発生装置４により、発生される回転磁界を形成する磁界成分は図７（Ａ）に示すＸ，Ｙのようにその成分が０の状態から連続的に大きくなり、所定の値（図７では＋Ｌｉｍｉｔと−Ｌｉｍｉｔ）に達するとその振幅を維持する。

なお、レバーＬａを傾ける操作した場合には、その傾けた操作量に対応する周波数の回転磁界が発生する。図７では簡単化のためレバーＬａをある角度まで倒した場合におけるその操作に対応して、回転磁界の発生時（印加時）におけるその大きさ（振幅）が変化して所定の回転磁界に達するまでの様子を示している。さらにレバーＬａを傾けた場合には、より周期の短い、つまり回転磁界の周波数が大きな回転磁界となる。

ここで、前述したように始動時、停止時においては急激にカプセル本体の回転周波数が変化しないように周波数を徐々に変化させるようにしてもよい。あるいは、振幅及び周波数の両方を徐々に変化させるようにしてもかまわない。

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本体３に内蔵されたマグネット１６に磁気トルクを作用させ、カプセル本体３を回転させ、その際カプセル本体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、レバーＬａを離してこのレバーＬａによる操作を停止すると、レバーＬａは（操作量が０の）中立位置に自動的に戻り、その際に回転磁界の成分は図７（Ｂ）に示すように連続的に小さくなり、０となる。つまり、回転磁界の印加停止時にも回転磁界は連続的に変化することにより、カプセル本体３の動作を円滑に或いは自然に近い状態で制御することができる。

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、レバーＬａを離して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。勿論、この場合にも図７（Ａ）で示したように回転磁界は連続的に大きくなるように制御される。

本実施例ではこのように回転磁界の印加時或いは停止時には、その回転磁界の大きさを連続的に変化させるようにしているので、回転磁界の印加時或いは停止時におけるカプセル本体３に作用する力を連続的に変化でき、カプセル本体３を回転磁界の印加により円滑により大きな速度で推進させること等ができ、短時間で目的部位側に誘導することができる。

上記の説明では食道部分で回転磁界を印加して、その移動速度を促進させるように説明したが、カプセル本体３が胃から十二指腸側に進行したような場合に、回転磁界を印加するようにしても良い。

この場合にも、撮像された画像から、カプセル本体３が胃から十二指腸に入ったことを確認でき、この十二指腸の走行方向に進行させるように回転磁界を印加することにより、より速く進行させることができる。この場合においても、十二指腸の走行方向をＺ軸方向とした場合には、図７（Ａ）で示したように回転磁界を印加する。また、停止時には図７（Ｂ）で示すように変化させる。

より一般的な場合で説明すると、カプセル本体３が図６（Ｃ）に示すように３次元空間内にあり、カプセル本体３の長手方向の前側（視野方向側）がｙ′方向であるとし（図６（Ｃ）では、カプセル本体３の長手方向の前側がｙ′方向となるように直交する座標系（ｘ′、ｙ′、ｚ′）を設定している）、このｙ′方向にカプセル本体３を回転磁界により推進させるためには、印加する回転磁界の（法線方向の）向きをこのｙ′方向に設定した状態で回転磁界を印加する。

回転磁界を印加した場合には、図７（Ａ）に示すように回転磁界を構成する磁界成分は連続的に大きくなるように変化する。つまり、図８の上側に太い螺旋形で示すように回転磁界は次第に大きくなる。

また、図６（Ｃ）に示すようにカプセル本体３の進行方向の向きをｙ′方向からその方向の上側となるｙ″方向に変更しようとした場合（図６（Ｃ）では、カプセル本体３の長手方向の前側をｙ″方向とする直交する座標系（ｘ″、ｙ″、ｚ″）を設定している）には、方向入力装置８ａを操作する。例えば、ジョイスティックＳａ或いはスティックＳｃを手元側に傾ける操作を行うことにより、ｙ′方向の上側となるｙ″方向に回転磁界の向きを変更することができる。

この場合において、スティックＳｃを手元側に傾け、レバーＬａを傾ける操作をすることにより、回転磁界を連続的に変化させることができ、カプセル本体３の進行方向を回転磁界の印加により円滑に或いは自然に変化させることができる。

この場合における回転磁界は、制御回路２７の制御で行われ、具体的には記憶回路２８に記憶されているｙ′方向の回転磁界の情報を元にして、スティックＳｃ等の方向入力装置８ａによる入力情報を参照して、ｙ″方向が回転磁界の向きとなるように回転磁界を、基本的には図７（Ａ）に示すようにして発生する（なお、図７（Ａ）は進行方向をＺ方向としている場合であるので、磁界成分はこの図７（Ａ）とは異なることになる）。

なお、レバーＬａを傾けた状態のまま、スティックＳｃを手元側に傾けた場合においては、回転磁界の向きがｙ′方向からｙ″方向に連続的に変更されるように制御回路２７は制御する。

具体的には、制御回路２７は記憶回路２８に記憶されている回転磁界の情報と、方向入力装置８ａの操作情報より、一定時間後（ここでの一定時間は先述した制御サイクルに相当する）のカプセル本体の向き（y”方向）を計算する。次にカプセル本体の運動がスムーズになるような、カプセルの向きがy’方向からy”方向へ変化する連続的に変化する回転磁界波形を算出する。制御回路２７は、計算で求められた波形データを、交流電流発生＆制御部３１に伝送する。これにより、連続的に変化する波形により電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃが制御され、回転磁界はy”方向に円滑あるいは自然に方向変化する。よって、カプセル本体もy”方向に円滑あるいは自然に変化することができる。

このように本実施例ではカプセル本体３の進行方向を変化させる場合、記憶回路２８に記憶された回転磁界の情報を参照して、回転磁界を連続的に変化させるようにしているので、カプセル本体３の進行方向の変更等を円滑に行うことができる。

また、本実施例では、術者は、機能ボタン８ｃを操作することにより、回転磁界の向きが周期的に偏芯するように、いわゆるジグリングする回転磁界を発生させることもできる。機能ボタン８ｃを操作すると、設定回路２９により予め設定された偏芯角度の情報が記憶回路２８に記憶されており、制御回路２７はその偏芯角度の情報を読み出し、回転磁界の向きをこの偏芯角度だけ偏芯させるようにして回転磁界を発生するようになる。

例えば、カプセル本体３がその螺旋状突起１２を含めた最大外径よりも大きな管腔部分に存在する場合には螺旋状突起１２の一部のみが管腔内壁に接触し、通常の回転磁界では円滑に進行させにくい場合がある。

このような場合には、術者は、回転磁界の向きを偏芯させた磁界（以下、ジグリング磁界）を発生させることにより、このジグリング磁界によりカプセル本体３をジグリングさせることができる。これにより、カプセル本体３のジグリング動作時の外径を実質的（仮想的）に大きくでき、より広い管腔内壁にも螺旋状突起１２を接触させるようにでき、通常の回転磁界の場合よりも円滑にかつ安定的にカプセル本体３を効率良く推進させることができる。

例えば図８を流用して説明すると、図８において、ｙ′方向を推進させる方向とした場合において、機能ボタン８ｃのボタンＴａ（或いはＴｄ）を操作すると、その方向を回転磁界の向きとする回転磁界に対し、この向きと例えば角度φ偏芯するようなジグリング磁界を制御回路２７は発生させるように制御する。なお、図８において、ｙ′方向と角度φを持つ方向ｙｚ′は時間とともに変化し、その場合この方向ｙｚ′はｙ′方向となす角度はφとなる（但し、以下に説明するように角度φとなるまでに、より小さい角度から徐々に大きくなる）。

この場合においても、ジグリング磁界を発生する場合、向きがｙ′方向でその大きさが０の回転磁界から角度が次第に大きくなるようにして、つまり小さな角度でのジグリング磁界から次第に大きくなる角度でのジグリング磁界を発生し、角度φになるとそのジグリング磁界を維持する。

カプセル本体３は回転する独楽が倒れる直前の動作のように小さな回転ぶれの状態から次第にその心棒が大きくぶれるようになる如くに、カプセル本体３は小さな角度でのジグリングから大きな角度でのジグリング動作に連続的に変化し、所定の角度φでのジグリング動作状態になるとその状態を維持する。
方向入力装置８をＰＣ等で構成した場合、ジグリングの諸パラメータを任意に設定する構成にすることもできる。

上記のようにジグリング動作させることにより、例えばカプセル本体３の外径よりも大きな内径の管腔部分を安定してカプセル本体３を推進させることができる。また、このようにジグリングさせることにより、撮像範囲を実質的に広くして管腔内壁をより広範囲に撮像することもできる。

また、この機能ボタン８ｃにおけるジグリング動作を停止させるボタンＴｂ等を操作すると、上記と逆に角度φでのジグリング磁界から角度が次第に小さくなるジグリング磁界となり、かつその磁界の大きさも次第に小さくなる。

このように本実施例では、ジグリング磁界を発生させることもできるようにしているので、従来行っていたこのようなジグリング磁界を発生させるために方向入力操作装置８ａに相当する操作手段を手動でジグリング或いは”こじる”操作を行わなくても安定して発生することができ、操作性を大幅に向上できる。

なお、上記の説明では、回転磁界を停止した後で、機能ボタン８ｃを操作してジグリング磁界を発生させる場合で説明したが、回転磁界を印加した最中に機能ボタン８ｃを操作した場合には、その回転磁界の状態から角度が次第に大きくなり、角度φでその状態を維持するジグリング磁界を発生することになる。また、その状態でジグリング停止のボタンを操作すると、その逆の動作となる。

本実施例ではカプセル本体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、本実施例では、以下説明するように回転画像を回転が静止した画像に補正する図９及び図１０に示す処理を行うようにしている（なお、特願２００２−１０５４９３号で、より詳しい説明を行っている）。

まず、カプセル本体３は時系列に順次撮像を行い、メモリ２１にデジタル映像信号を格納する。処理装置６の制御回路２７の制御によりデジタル映像信号は無線回路２２、２５を介して画像データとしてデータ処理回路２６の例えば内部メモリに格納する。このとき、処理装置６の制御回路２７は、内部メモリに格納される画像データに関連付けてこの画像データが撮像されたときの回転磁界の向き及び磁界の向きからなる磁界データも格納する。

これにより内部メモリには、複数の画像データ、第１画像データ、第２画像データ、…、第ｎ画像データが順次格納されると共に、これら画像データに関連付けられた複数の磁界データ、第１磁界データ、第２磁界データ、…、第ｎ磁界データも順次格納されることになる。

そして、図９に示すように、処理装置６の制御回路２７は、ステップＳ１でパラメータであるθ（画像のトータルの回転角度）、ｎ（画像番号）を初期化してθ＝０、ｎ＝１とする。そしてステップＳ２で制御回路２７は内部メモリに格納されている第ｎ画像データ（この場合は第１画像データ）を読み込み、ステップＳ３でこのときの回転磁界の向きとその磁界の向きとからなる第ｎ磁界データ（この場合は第１磁界データ）を内部メモリから読み込む。

次に、ステップＳ４で制御回路２７は、第１の補正画像データである第ｎ画像データ’と第２の補正画像データである第ｎ画像データ”とを第ｎ画像データと等しい画像データとする。そして、ステップＳ５で制御回路２７は、データ処理回路２６を制御して第ｎ画像データ”に基づく表示画像を表示装置７に表示する。

続いて、ステップＳ６で制御回路２７は、ｎを１インクリメントして、ステップＳ７で内部メモリに格納されている第ｎ画像データ（この場合は第２画像データ）を読み込み、ステップＳ８でこのときの回転磁界の向きと磁界の向きとからなる第ｎ磁界データ（この場合は第２磁界データ）を内部メモリから読み込む。 次に、ステップＳ９で制御回路２７は、第ｎ画像と第ｎ−１画像の回転角度Δθを算出する。詳細には図１１に示すように、例として第１画像データの磁場データである第１磁場データの回転磁場の磁場の向きをＢ^１（ｘ^１，ｙ^１，ｚ^１）、回転磁場の法線方向をＲ^１（Ｘ^１，Ｙ^１，Ｚ^１）、第２画像データの磁場データである第２磁場データの回転磁場の磁場の向きをＢ^２（ｘ^２，ｙ^２，ｚ^２）、回転磁場の法線方向をＲ^２（Ｘ^２，Ｙ^２，Ｚ^２）とする。

カプセル本体３の進行方向は刻々と変化するため、単純にＢ^１とＢ^２の角度を回転角とすると、実際の回転角度が合わなくなる可能性がある。そこで、カプセル本体３の進行方向の変化も回転角度に考慮されるように、図１１に示すように、Ｒ^１とＢ^１との法線ベクトルＮ^１とＲ^２とＢ^２との法線ベクトルＮ^２のなす角を回転角度Δθとする。 回転角度Δθは、以下で求められる。

Ｎ^１＝（ｙ^１Ｚ^１−Ｙ^１ｚ^１，ｚ^１Ｘ^１−Ｚ^１ｘ^１，ｘ^１Ｙ^１−Ｘ^１ｙ^１）Ｎ^２＝（ｙ^２Ｚ^２−Ｙ^２ｚ^２，ｚ^２Ｘ^２−Ｚ^２ｘ^２，ｘ^２Ｙ^２−Ｘ^２ｙ^２）Ｎ^１、Ｎ^２は単位ベクトルであるから、Δθ^１・２＝ｃｏｓ^−１｛（ｙ^１Ｚ^１−Ｙ^１ｚ^１）（ｙ^２Ｚ^２−Ｙ^２ｚ^２）となり、算出される。

時間経過と共にΔθ^１・２、Δθ^２・３、‥‥‥Δθ^{（ｎ−２）・（ｎ−１）}、Δθ^{（ｎ−１）・ｎ}を順じ求めていくことで回転角を算出することができる。

そして、トータルの回転角度θは上記の和をとればよく、θ＝ΣΔθ^{（ｋ−１）・ｋ}で表されるから、ステップＳ１０で制御回路２７は、θ＝θ＋Δθをトータルの回転角度とする。従って、例えば第２画像は第１画像を回転角度θ＋誤差だけ図の向きに回転させた画像となる。ここで、上記誤差は、カプセル本体３の螺旋状突起１２と体壁との回転の負荷によるカプセル本体３の回転角と、回転磁界を形成する磁界の回転角との回転角誤差である。

そこでまず、ステップＳ１１で制御回路２７は、第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を第ｎ画像データを角度（−θ）回転させた画像データとする。これにより、誤差分を考慮しない第１の補正画像である例えば第２画像’を得ることができる。

次に、図１０のステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２で制御回路２７は、第ｎ画像データと第ｎ−１画像データの公知の相関計算を実施し、回転角補正量（φｎ）と相関係数を求め、ステップＳ１３で相関係数が所定の閾値より高いかどうか判断する。この判断により上記回転角誤差を無視するかどうかを判定する。

相関係数が所定の閾値より高くない場合は、ステップＳ１４で制御回路２７は、第２の補正画像データである第ｎ画像データ”を第１の補正画像データである第ｎ画像データ’としてステップＳ１７に進む。相関係数が所定の閾値より高くない場合、すなわち、画像が大きく変化した場合には相関処理結果は採用せず、ステップＳ１１の処理を実施した（第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を第ｎ画像データを角度（−θ）回転させた画像データとした）時点で、画像の回転補正は完了する。

相関係数が所定の閾値より高い場合は、ステップＳ１５で制御回路２７は、第２の補正画像データである第ｎ画像データ”＝第１の補正画像データである第ｎ画像データ’を角度（−φｎ）回転させた画像データとする。これにより、第２の補正画像である例えば第２画像”を得ることができる。そして、ステップＳ１６でトータルの回転角度θをθ＋φｎとしてステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、制御回路２７は、画像処理回路３２を制御して第ｎ画像データ”に基づく回転補正が完了した表示画像を表示装置５に表示する。そして、図９のステップＳ６に戻る。

表示装置７に表示させる画像については、円形の輪郭を持つ画像にすることで、画像の回転処理をユーザに意識させずに表示させることができる。

又、カプセルの駆動周波数とカプセルの画像取得及び表示周波数がほぼ同じ時には、理論上、画像の回転は殆どなくなるので、前記で説明した画像の回転補正工程を省略しても当然良い。

さらに、この場合、表示装置７に表示させる画像は円形ではなくてもかまわない。長方形、正方形、八角形等にすると撮像素子の画素を有効に使用した表示をすることができる。

本実施例によれば、回転磁界を印加及び印加停止時、回転磁界の方向を変化する時に回転磁界を連続的に変化させるようにしているので、カプセル本体３の移動等の動作を円滑に行わせることができる。

尚、カプセル本体３を飲み込む代わりに、患者の肛門から座薬のように直腸内に挿入後に、磁気誘導して、大腸や小腸の回腸側から空腸までの検査を行うようにしても良い。

次に図１４ないし図１７を参照して本発明の実施例２を説明する。
図１４に示すように本実施例のカプセル型医療装置誘導システム１Ｂは、図１のカプセル型医療装置誘導システム１において、カプセル本体３内にさらに発振器４１及びこの発振器４１の出力信号で周囲に交流磁界を発生するコイル４２を設けたカプセル本体３Ｂにしている。

また、カプセル本体３Ｂの外部には、前記コイル４２の交流磁界からカプセル本体３Ｂの長手方向の向き（方向）を検出すると共に位置も検出する方向／位置検出装置４３と、カプセル本体３Ｂに内蔵されているマグネット１６の向き（方向）を検出する磁極センサ４４及びこの磁極センサ４４の出力からマグネットの向きを検出する（マグネット）方向検出装置４５とを有する。

図１５は本実施例におけるカプセル本体３Ｂを示す。この図１５に示すようにこのカプセル本体３Ｂは、図３（Ａ）で示したカプセル本体３において、例えば外装容器１１の後端付近の内部にコイル４２が所定の向き、具体的にはコイル４２がソレノイド状に巻回され、その向きがカプセル本体３Ｂの長手方向の向きに設定された状態で収納されている。

上記方向／位置検出装置４３は例えば交流磁界を検出する複数のセンスコイルを有し、各センスコイルで検出された信号からコイル４２の向きや位置を検出する。また、磁極センサ４４は複数の磁極センサ４４で構成され、複数の磁極センサの出力信号からマグネット１６の磁極の向きを検出する。また、カプセル本体３内に配置されるコイル４２とマグネット１６との配置状態により、カプセル本体３の長手方向における前側等の向きを検出することもできる。なお、マグネット１６を、カプセル本体３の長手方向における一方の端部側に配置しても良い。

なお、コイル４２の代わりにアンテナを採用し、アンテナから放射される電波を方向／位置検出装置４３で受信し、カプセル本体３Ｂの長手方向の向き及び位置を検出するようにしても良い。
これら方向／位置検出装置４３及び方向検出装置４５による検出された情報は処理装置６の制御回路２７に入力される。

そして、制御回路２７は、操作入力装置８が操作された場合、記憶回路２８に記憶された情報と、方向／位置検出装置４３及び方向検出装置４５により検出された情報により、回転磁界を発生したり、発生する回転磁界の向き等を制御する動作を行う。
また、本実施例では、表示装置７にカプセル本体３Ｂで撮像した画像を表示する場合、図１５に示すように表示する。

つまり、表示画面の例えば右側の画像表示エリアａにはカプセル本体３Ｂで撮像した画像を表示し、左側には患者の概略の体形２を表示し、その体形２内でカプセル本体３Ｂを検出した概略の位置に、その外形を表す画像３ｃをそのカプセル本体３Ｂの長手方向の前側の向きを示す方向カーソルｋと共に表示する。

なお、画像表示エリアａには、実施例１と同様に撮像素子１４の上側を上方向として撮像素子１４で撮像した画像を表示するようにしている。この場合、実施例１で説明した方法でカプセル本体３Ｂの回転を補正して表示することもできるが、本実施例では、方向検出装置４５によりマグネット１６の向きを検出できるようにしているので、その検出出力を利用して画像表示の際の方向を決定して、画像の回転処理を行い、図１６に示すように表示するようにしている。

このような構成の本実施例では、カプセル本体３Ｂの向き（長手方向の向きと共にその先端カバー１１ａを前側とするベクトル的な向き）及びマグネット１６の磁極の向きを検出できるようにしているので、基本的には記憶回路２８による回転磁界の情報を利用しないでも、カプセル本体３Ｂの向きを変更などする操作入力を行った場合にも、カプセル本体３Ｂを円滑に指示された方向に変更させることができる。

このため、本実施例ではこれらを組み合わせる等して、設定回路２９により予め設定されている複数のモードから、動作モードを選択して動作させることができるようにしている。
以下、代表的な動作モードを説明する。
第１のモードでは、図示しないタイマにより時間を計測する手段を有し、例えば設定回路２９により設定した比較的短い時間間隔の基準時間を基準として、これより短い時間間隔で回転磁界の向きを変更したり、回転磁界の印加停止後に再び回転磁界の印加が指示されたような場合には、制御回路２７は記憶回路２８に記憶されている情報で指示入力に対応した制御動作を行う。

つまり、短い時間間隔以内で回転磁界の向きの変更指示等が行われた場合、その直前に記憶回路２８に記憶された情報から殆ど変化していないので、方向／位置検出装置４３によるカプセル本体３Ｂの検出情報を利用しないでも、その誤差は小さいので、実施例１と同様の作用効果となる。

一方、上記基準時間の時間間隔よりも大きな時間間隔の後に回転磁界の向きの変更指示等が行われた場合には、カプセル本体３Ｂの向き等がより大きく変更してしまっている可能性があるので、制御回路２７は方向／位置検出装置４３によるカプセル本体３Ｂの方向及び位置の情報と、方向検出装置４５によるマグネット１６の向きの検出情報を利用して、カプセル本体３Ｂの進行方向の変更等を円滑に変更するように制御する。

カプセル本体３Ｂの進行方向（推力発生方向）の変更等を行う場合には、実施例１で説明したように回転時間の印加や変更を連続的に変化させることにより、カプセル本体３Ｂの進行方向の変更等を円滑に行う。

このように第１のモードによれば、カプセル本体３Ｂの向き等の検出手段を備えているので、例えばカプセル本体３Ｂへの回転磁界の停止後に、仮にかなり時間経過してから再び回転磁界を印加するような場合においても、回転磁界の停止の際からかなりの時間が経過した後のカプセル本体３Ｂの向きが変化したような場合においてもカプセル本体３Ｂの向き等の検出手段の検出情報により、適切な回転磁界を印加でき、円滑に推進や方向変更を行うことができる。

この場合の作用を図１７を参照して簡単に説明する。図１７において、カプセル本体３Ｂへの回転磁界の印加停止した時刻ｔ１でのカプセル本体３Ｂの位置をその向きを含めたベクトル５１（ｔ１）で示し、この時刻ｔ１からある時間経過後の時刻ｔ２にカプセル本体３Ｂがベクトル５２（ｔ２）に移る。

この時刻ｔ２に方向入力装置８ａの操作により、カプセル本体３Ｂを推進方向ｓに推進させる回転磁界を印加する指示入力が行われた場合、制御回路２７はその時刻ｔ２（又はこれに近い直前の時刻）で検出された情報により、（時刻ｔ１でのカプセル本体３Ｂの向きに対応する向きの回転磁界でなく）時刻ｔ２でのカプセル本体３Ｂの向きに対応する向きの回転磁界から推進方向ｓに推進させる向きの回転磁界に連続的に変化させるようにすることにより、円滑にカプセル本体３Ｂを誘導することができる。

第２のモードでは、方向／位置検出装置４３及び方向検出装置４５により検出された情報を記憶回路２８に順次記憶し、それ以前に記憶された情報を更新するようにする。そして、制御回路２７は操作入力装置８により操作入力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、操作入力に対応した動作を行う。

この場合には、記憶回路２８に記憶される情報は殆どリアルタイムにカプセル本体３Ｂの状態を反映したものとなる。また、カプセル本体の状態に対応して、方向入力装置８ａによる中立状態での方向も補正するように記憶回路２８に記憶しておくと操作性が向上する。

このモードでの動作結果は殆ど第１のモードで説明した動作結果とほぼ同様になるが、カプセル本体３Ｂの現在の状態に相当する状態から操作入力に対応した状態に制御動作を行うようにしているので、（磁気誘導していなかった時間中におけるカプセル本体３Ｂの状態変化等を考慮する事を不用とし）操作性を向上することができる。

このように本実施例では、磁気誘導を行わなかった時間中にカプセル本体３Ｂの状態変化などがあっても、円滑にかつ安定した磁気誘導を行うことができる。

なお、上記実施例２において、カプセル本体３Ｂの向きを検出する手段としてはコイル４２による交流磁界等を用いるものに限定されるものでなく、例えばＸ線透視装置によりカプセル本体３Ｂの向きを検出しても良いし、超音波診断装置などにより超音波を利用してカプセル本体３Ｂの向きを検出しても良い。

なお、上述では、カプセル本体３Ｂの向きと共に、マグネット１６の磁極の向きを検出する構成にしているが、回転磁界を連続的に変化させる場合に、マグネット１６の磁極の向きの情報は必ず必要となるものでない（例えば図７（Ａ）に示すように回転磁界（の成分磁界）を０から連続的に大きくする様に変化させる場合には磁極の向きがどの方向を向いていても回転磁界の印加タイミング時には作用する力が０から次第に大きくなるように変化するので、マグネット１６の磁極の向きの情報は不用となる）。

また、カプセル本体３Ｂの向きを変化させる場合においても、回転磁界付加中は磁界の向きよりカプセル本体３Ｂに設けられたマグネット１６の向きは認識できるので、磁極センサ４４の情報は必ずしも必要でない。また、静止状態からカプセル本体３Ｂの向きを変えながら動かす場合においても、図７（Ａ）に示す様に始動させることで磁極センサ４４の情報は無くても良い。

さらには、方向／位置検出装置４３からのカプセル本体３Ｂの向きの情報についても回転磁界付加中は回転磁界の向きより知ることができる。このため、方向／位置検出装置４３の動作は例えば回転磁界付加中はＯＦＦ、それ以外はＯＮするなど間断動作でも良い。また、磁極センサについても必要な時のみ動作させても良い。

なお、上述の説明では医療装置本体としてのカプセル本体３或いは３Ｂでは撮像素子１４を内蔵したカプセル型内視鏡の場合で説明したが、カプセル型医療装置本体としては、図１８に示すように治療又は処置が可能なように薬剤散布用に構成しても良い。即ち、このカプセル型医療装置６０は、外周面に螺旋状突起１２を設けたカプセル本体６３には、薬剤収納部６１を設け、この薬剤収納部６１に収納した薬剤を散布可能なように先端側に設けた薬剤散布用開口部６１ａを設けて構成されている。なお、図１８では、例えば小腸５５内でのカプセル型医療装置６０を示している。

更に、前記カプセル型医療装置６０は、体液採取ができる構成にされている。
即ち、前記カプセル型医療装置６０は、カプセル本体６３内の体液収納部６２に体液を採取可能なように体液注入用開口部６２ａを後端側に設けて構成されている。尚、これら開口部６１ａ，６２ａの開閉は、処理装置６からの通信制御により行われる。このため、処理装置６には、制御回路２７に指示操作用のキーボード等の図示しない入力装置が接続されており、入力装置を操作することにより、カプセル型医療装置６０に制御信号を送り、開口部６１ａ，６２ａを開閉するように制御することができる。

このことにより、前記カプセル型医療装置６０は、目的部位にて薬剤収納部６１の薬剤を薬剤散布用開口部６１ａから放出して散布可能であると共に、体液収納部６２に体液注入用開口部６２ａから体液を採取可能である。

また、薬剤収納部６１は、薬剤の他に出血を止める止血剤、出血部位を外部から判別可能にするための生体に安全な磁性流体や蛍光剤などを収納して目的部位で散布するようにしても当然良い。

また、前記カプセル型医療装置６０は、前記体液注入用開口部６２ａから取り込んだ体液に薬剤収納部６１の薬剤を混ぜて薬剤散布用開口部６１ａから放出して散布可能に構成しても良い。尚、カプセル型医療装置６０は、カプセル本体６３の長手中心軸上に重心を略一致させる構成としている。

なお、上述の説明ではカプセル型医療装置（以下では単にカプセル）を回転させる回転駆動手段としては外部の磁界発生手段による磁界であると説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、他の回転駆動手段を採用しても良い。

例えば、カプセルを回転する手段として、カプセルに誘電体（コンデンサのように分極するもの）を設け、外部から電界を回転させるように印加することにより、カプセルを回転させるようにしても良い。

また、カプセル型でなく、シャフト付きの医療装置の場合には、シャフト内部に超音波プローブ等で採用されている密巻きのフレキシブルシャフトを回転自在に入れ、手元側のモータを回転させることにより、カプセルを回転させて推進させるようにしても良い。

その際には、磁気の相互作用により医療装置の進行方向を変更する構成にしてもかまわない。また、シャフト部に湾曲機構を設けそれにより医療装置の方向を変更するようにしてもかまわない。ジグリングについては湾曲機構を操作するアクチュエータを設けそれにより湾曲機構を繰り返し操作してジグリング動作を行ってもかまわない。
なお、本発明における医療装置は上述したようにカプセル型のものに限定されるものでなく、体腔内に挿入される挿入部を有する医療装置に広く適用できる。

又、電池は必ずしも内蔵しなくても、体外からマイクロ波や磁力でエネルギ供給してカプセル内の回路を駆動させたり、体外からケーブルで電力を供給しても良い。
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］５．回転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、
前記磁石の磁極の向きを検出する磁極検出手段と、
医療装置本体の向きを検出する方向検出手段と、
前記医療装置の進行方向の変化量を入力する第１の入力手段を有し、
前記第１の入力手段により入力された情報と、磁極検出手段及び方向検出手段の情報を基に、回転磁界の状態を連続的に変化させる制御装置と、
を有することを特徴とする医療装置誘導システム。

２−２．前記医療装置の進行速度を入力する第３の入力手段を有し、
前記第１の入力手段と、第３の入力手段に入力された情報と、前記記憶手段の情報を基に、回転磁界の状態を連続的に変化させる制御手段とを有することを特徴とする請求項２の医療装置誘導システム。

５−２．前記医療装置の進行速度を入力する第３の入力手段を有し、
前記第１の入力手段と、第３の入力手段に入力された情報と、前記磁気検出手段、及び、方向検出手段の情報を基に、回転磁界の状態を連続的に変化させる制御装置とを有することを特徴とする付記５の医療装置誘導システム。

２−３（５−３）．前記第１の入力手段、第３の入力手段の少なくともどちらか一方は、操作を停止した際に操作量がゼロとなる位置（中立位置）に戻ることを特徴とする請求項２〜４、付記５、２−２、５−２の医療装置誘導システム。 ２−４（５−４）．前記第１の入力手段の操作量が、回転磁界の方向を変化させるに対応することを特徴とする付記２−２、５−２の医療装置誘導システム。

２−５（５−５）．前記第３の入力手段の操作量が、回転磁界の回転周波数に対応することを特徴とする請求項２〜３、付記５の医療装置誘導システム。 ２−６（５−６）．前記医療装置本体が、カプセル型医療装置であることを特徴とする請求項２〜４、付記５の医療装置誘導システム。

２−７（５−７）．前記医療装置本体に設けられた撮像手段と、撮像された画像を表示する表示手段と、
を有し、
表示手段に表示された画像の上下左右に対し、前記第１の操作手段の操作方向が割り当てられていることを特徴とする請求項２〜４、付記５の医療装置誘導システム。

２−８（５−８）．前記医療装置本体がカプセル内視鏡で、
前記回転磁界によりカプセル内視鏡が回転した際に生じる画像の回転をキャンセルする画像回転手段を有し、画像回転手段で処理された画像を前記表示手段に表示することを特徴とする付記２−７、５−７の医療装置誘導システム。

２−９（５−９）．前記磁界発生装置で発生させる回転磁界の状態を入力する第３の入力装置とを有し、
前記第３の入力装置を操作した際には、前記回転磁界の向きを、前記医療装置本体の進行方向に対し偏角をもって発生させ回転させることを特徴とする請求項２，３付記５、２−２、５−１の医療装置誘導システム。

６．回転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、前期推力発生構造部の進行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、
前記磁界発生装置で発生させる回転磁界の状態を入力する入力装置とを有し、 前記入力装置を操作した際には、前記回転磁界の向きを、前記医療装置本体の進行方向に対し偏角をもって発生させ回転させることを特徴とする医療装置誘導システム。 ６−１．前記偏角を任意に設定する設定手段を有することを特徴とする付記６の医療装置誘導システム。

６−２．前記回転磁界の向きを、前記医療装置本体の進行方向に対し偏角をもって発生させ、回転させる回転速度を任意に設定できるこことを特徴とする付記６の医療装置誘導システム。

（付記６〜６−２の背景）本文の従来の技術の欄と同様。 （目的）磁気的に円滑にかつ効率的に推進させることができる医療装置誘導システムを提供する。 （効果）上記目的を達成できる。

（その他の効果群）（請求項２〜４）
現在の回転磁界の回転方向を基に次の回転磁界の方向を決定するため、回転磁界の方向の変化が連続的におこるようになるため、医療装置が滑らかに方向を変化させることができるようになり、安定した誘導が行える様になる。

医療装置の誘導動作を一旦静止した際にも、医療装置の向きが同定できる。医療装置の向きに対応した回転磁界を発生することができるため、医療装置の誘導を滑らかに安定して行える様になる。

（２−７）（５−７）（２−８）（５−８）
医療装置に設けられた撮像装置で得られた画像を基に進行方向を決定できるようになる。
あたかも、カプセル型医療装置に操作者が乗っているような進行方向操作を行うことができる。

（追加の付記項群）７．体腔内に挿入される医療装置本体と、前記医療装置本体に設けられた推力発生機構を有する医療装置と、
前記推力発生機構の状態を記憶する記憶部、医療装置本体の向きを検出する方向検出部の少なくともいずれか一方で構成される情報提供部と、
前記推力発生機構の推力発生方向を指示する入力部と、前記記憶部と、
前記情報提供部の情報を基に推力発生機構の推力発生状態を連続的に変化する制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする医療装置誘導システム。

７−１．前記医療装置本体が、略円筒外形形状であり、前記推力発生機構が、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略円筒軸周りに回転させる回転駆動部とからなることを特徴とする付記７の医療装置誘導システム。

７−１−１．前記医療装置本体が、カプセル型医療装置であることを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−２．前記回転駆動部が、前記医療装置本体に設けられれ前記医療装置本体の略円筒軸に対し略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石と、任意の方向に磁界を発生する磁界発生装置とで構成され、前記情報提供部は、前記推力発生機構の状態を記憶する前記記憶部、前記医療装置本体の向きを検出する前記方向検出部と、前記磁石の磁極の向きを検出する磁極検出手段の少なくともいずれか一つで構成され、前記制御部は、前記磁界発生装置から回転磁界を発生させると共に、前記情報提供部と、前記入力部の情報を基に前記磁界発生装置の磁界発生状態を連続的に変化する制御を行うことを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−３．前記入力部が、前記推力発生機構の前記推力発生方向の変化量を入力する入力部であることを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。 ７−１−４．前記入力部が、前記推力発生機構の前記推力発生量を入力する入力部であることを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−２−１．前記入力部が、前記磁界発生装置で発生される回転磁界の回転周波数を入力する入力部であることを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。 ７−１−５．前記入力部が、操作を中止した際に操作量が０に自動復帰する自動復帰機構をを有することを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−６．前記記憶部に、現在の推力発生機構の状態を書き込む書込み装置を有することを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−３−１．前記医療装置本体に設けられた撮像装置と、前記撮像装置で撮像された画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示された画像の上下左右に対し、前記入力部の操作方向を割り当てるインターフェースを有することを特徴とする付記７−１−３の医療装置誘導システム。

７−１−３−２．前記医療装置本体に設けられた撮像装置と、前記撮像装置で撮像された画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示された画像の上下左右に対し、前記入力部の操作方向を割り当てるインターフェースを有し、前記回転磁界により前記医療装置本体が回転した際に生じる画像の回転をキャンセルする画像回転補正手段を有し、画像回転補正手段で処理された画像を前記表示手段に表示することを特徴とする付記７−１−３の医療装置誘導システム。

７−１−２−２．前記医療装置本体の前記回転周波数を変更するした際、前記制御部が前記回転磁界の回転周波数を連続的に変化させることを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。

７−１−２−３．前記磁界発生装置から発生させる磁場強度を変更した際、前記制御部が前記磁場強度を連続的に変化させる制御を行うことを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。

７−１−２−４．前記磁石が、前記カプセル型医療装置の略重心位置に配置されていることを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。

７−１−２−５．前記磁石が、前記カプセル型医療装置の端部近傍に配置されていることを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。

７−１−２−６．前記情報提供部が、前記記憶部、前記方向検出部と、磁極検出手段の複数で構成され、前記制御部が、制御の履歴により参照する情報提供部を変更することを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。

７−１−２．前記回転駆動部が、前記医療装置本体に設けられれ前記医療装置本体の略円筒軸に対し略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石と、任意の方向に磁界を発生する磁界発生装置とで構成され、前記情報提供部は、前記推力発生機構の状態を記憶する前記記憶部、前記医療装置本体の向きを検出する前記方向検出部と、前記磁石の磁極の向きを検出する磁極検出手段の少なくともいずれか一つで構成され、前記制御部は、前記回転磁界の回転軸の方向を周期的に変動させる振動データ発生部を有し、前記振動データを受け、前記磁界発生装置から前記回転軸の方向が周期的に変動する回転磁界を発生させ、前記情報提供部と、前記入力部の情報を基に前記磁界発生装置の磁界発生状態を連続的に変化する制御を行うことを特徴とする付記７−１の医療装置誘導システム。

７−１−２−１．前記回転磁界の回転軸の方向を周期的に変動の変動周期を変更する周期変更手段を有することを特徴とする付記７−１−２の医療装置誘導システム。 ７−１−２−２．前記回転磁界の回転軸の方向を周期的に変動させる変動角度（偏角）を変更する偏角変更手段を有することを特徴とする付記７−１−１の医療装置誘導システム。

８．体腔内に挿入される略円筒外形形状の医療装置本体と、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略円筒軸周りに回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部が、前記医療装置本体に設けられれ前記医療装置本体の略円筒軸に対し略直交する方向に磁極方向を向けて配置された磁石と、任意の方向に磁界を発生する磁界発生装置とで構成され、前記制御部は、前記回転磁界の回転軸の方向を周期的に変動させる振動データ発生部を有し、前記振動データを受け、前記磁界発生装置から前記回転軸の方向が周期的に変動する回転磁界を発生させ、前記入力部の情報を基に前記磁界発生装置の磁界発生状態を連続的に変化する制御を行うことを特徴とする医療装置誘導システム。

９．推力発生機構の状態を記憶部から読み出すステップと、推力発生方向の指示信号を読み出すステップと、任意時間後までの推力発生機構の制御信号を求めるステップと、前記任意時間後の推力発生機構の状態を記憶部に書き込むステップと、前記制御信号を推力発生機構に伝送し推力発生機構を駆動するステップとよりなることを特徴とする医療装置誘導システムの制御方法９−１．前記制御信号を推力発生機構に伝送し推力発生機構を駆動している時刻に前記推力発生機構の状態を記憶部から読み出すステップを再開することを特徴とする付記９−１の医療装置誘導システムの制御方法。

１０．医療装置本体の向きを検出するステップと、推力発生方向の指示信号を読み出すステップと、任意時間後までの推力発生機構の制御信号を求めるステップと、前記制御信号を推力発生機構に伝送し推力発生機構を駆動するステップとよりなることを特徴とする医療装置誘導システムの制御方法１０−１．前記制御信号を推力発生機構に伝送し推力発生機構を駆動している時刻に前記医療装置本体の向きを検出するステップを再開することを特徴とする付記１０の医療装置誘導システムの制御方法。

１１．医療装置本体の向きを検出するステップと、入力部からの入力信号を読み出すステップと、医療装置本体の向き、入力部からの入力信号より、磁界発生装置から発生させる任意時間後までの磁界発生信号を求めるステップと、前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップとよりなることを特徴とする医療装置誘導システムの制御方法。

１１−１．前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップの最中に、医療装置本体の向きを検出するステップを再開することを特徴とする付記１１の医療装置誘導システムの制御方法。

１２．医療装置本体の向きを検出するステップと、前記医療装置本体に設けられた磁石の磁極の向きを検出するステップと、入力部からの入力信号を読み出すステップと、医療装置本体の向き、医療装置本体に設けられた磁石の磁極の向きと、入力部からの入力信号より、磁界発生装置から発生させる任意時間後までの磁界発生信号を求めるステップと、前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップと、よりなることを特徴とする医療装置誘導システムの制御方法。

１２−１．前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップの最中に、医療装置本体の向きを検出するステップを再開することを特徴とする付記１２の医療装置誘導システムの制御方法。

１３．磁界発生装置の状態を記憶部から読み出すステップと、医療装置本体の向きを検出するステップと、前記医療装置本体に設けられた磁石の磁極の向きを検出するステップと、入力部からの入力信号を読み出すステップと、医療装置本体の向き、医療装置本体に設けられた磁石の磁極の向きと、入力部からの入力信号より、磁界発生装置から発生させる任意時間後までの磁界発生信号を求めるステップと、前記任意時間後の磁界発生装置の状態を記憶部に記憶するステップと、前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップと、よりなることを特徴とする医療装置誘導システムの制御方法。

１３−１．前記磁界発生信号を磁界発生装置に伝送し磁界発生装置を駆動するステップの最中に、医療装置本体の向きを検出するステップを再開することを特徴とする付記１３の医療装置誘導システムの制御方法。

患者は、略円筒形状の外形で、その外周面に螺旋状突起が設けられたカプセル本体を飲み込。そして、外部から回転磁界を印加する等することにより、体腔内のカプセル本体を回転させながらスムーズに推進させることができ、スムーズに生体情報を得たり、処置を行うことができる。

本発明の実施例１のカプセル型医療装置誘導システムの各部の内部構成を示すブロック図。 カプセル型医療装置誘導システムの全体構成図。 カプセル本体の側面及び正面図。 図４は操作入力装置の概略の構成及び変形例等を示す図。 回転磁界の法線ベクトルを示す座標系と、ジョイスティックを傾動操作した場合のカプセル本体の推進方向等を示す図。 変形例におけるスティックとその傾動操作によるカプセル本体の推進方向とカプセル本体を３次元座標系で表した説明図。 回転磁界の印加時及び停止時におけるその磁界成分の時間的変化を示す図。 回転磁界を印加する時の回転磁界の変化の様子の説明図。 カプセル本体が回転した場合に画像表示の上方向を特定方向に設定して表示するための処理の一部を示すフローチャート図。 図９における残り処理内容を示すフローチャート図。 図９及び図１０の作用の説明図。 ＧＵＩを使用した操作方法の説明図。 制御装置が行う操作を時間経過を追って説明するフローチャート図。 本発明の実施例２のカプセル型医療装置誘導システムの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。 表示装置による表示例を示す図。 作用の説明図。 変形例のカプセル型医療装置の構成を示す図。

符号の説明

１…カプセル型医療装置誘導システム
３…カプセル本体
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…速度入力装置
８ｃ…機能ボタン
１１…外装容器
１１ａ…先端カバー
１２…螺旋状突起
１３…対物光学系
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 (9)

1. 体腔内に挿入されるカプセル内視鏡と、
   このカプセル内視鏡に設けられて体腔内を撮像する撮像素子と、
   前記カプセル内視鏡に設けられた磁石と、
   前記磁石を設けたカプセル内視鏡を誘導すると共に回転磁界を生成する磁界制御手段と、
   前記回転磁界により前記カプセル内視鏡が回転した際に生じる画像の回転をキャンセルする画像回転手段と、
   前記撮像素子により撮像された体腔内の画像を表示する表示手段と、
   前記カプセル内視鏡の体腔内における進行方向の変化量を入力する第１の入力手段と、
   を具備し、
   前記表示手段に表示される体腔内画像の上下左右に対し、前記第１の入力手段の操作方向が割り当てられ、
   前記画像回転手段で処理された画像を前記表示手段に表示する
   ことを特徴とする医療装置誘導システム。
2. 前記第１の入力手段は、スティックを多方向に傾動させるジョイスティック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。
3. 前記第１の入力手段は、パーソナルコンピュータを有す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。
4. 前記第１の入力手段は、マウスであることを特徴とする請求項３に記載の医療装置誘導システム。
5. 前記第１の入力手段は、キーボードであることを特徴とする請求項３に記載の医療装置誘導システム。
6. 前記第１の入力手段は、グラフィカルユーザーインターフェースを有す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。
7. 前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示されたカーソルを移動させることにより、前記カプセル内視鏡の進行方向を指示することを特徴とする請求項６に記載の医療装置誘導システム。
8. 前記カーソルの位置と、画像の中心との距離が、前記カプセル内視鏡の向きを変える速さに対応するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の医療装置誘導システム。
9. 前記カーソルの移動方向が前記カプセル内視鏡の新しい進行方向であることを特徴とする請求項７に記載の医療装置誘導システム。

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