JP4824048B2 - 医療装置制御システム - Google Patents

Description

本発明は、医療装置制御システムに関する。

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カプセル型の医療装置が実用化に向けて研究開発されている。この医療装置は、上記医療行為が可能な、例えば、画像取得が可能なＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を備えて構成され、体腔管路内の目的部位で画像取得を行うものである。

しかしながら、上記カプセル型医療装置は、蠕動により消化管内を移動するだけであって、カプセル型医療装置の位置および向きを制御することはできなかった。また、カプセル型医療装置を用いた診断を容易にするために、カプセル型医療装置を誘導するためには、カプセル型医療装置が体腔管路内のどの位置にいるかを検出する必要があった。
そのため、目視にて位置を確認できない所（体腔管路内など）へ誘導された医療装置の位置を検出し、目的部位まで誘導する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、上述した要求は、カプセル型の医療装置に限られるものではなく、被検体の体腔管路内に誘導されるプローブを有する医療装置にも求められている。そのため、同じく、目視にて位置を確認できない所（体腔管路内など）へ誘導された医療装置の位置を検出し、目的部位まで誘導する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−２５５１７４号公報 国際公開第００／０７６４１号パンフレット 特開２００３−１１１７２０号公報

上述の特許文献１においては、体腔内に挿入される医療装置を磁界で制御するシステムであって、医療装置の方向を検出する装置で得られた方向情報に基づいて、医療装置に対して発生させる磁界を決定する技術が記載されている。
しかしながら、上記特許文献１は、医療装置の方向を検出する装置で得られた方向情報に基づいて医療装置に対して発生させる磁界を決定する技術思想のみを開示しているものであり、その具体的な方法については示していない。また、後述の特許文献２と同様に、医療装置の方向と磁場の方向とが大きく外れた場合に、医療装置の制御性（誘導安定性・操作性）が低下するという問題があった。

また、上述の特許文献２においては、カテーテルの位置・方向を透視装置で確認しながら、磁場を発生させる方向を操作者が指示・決定する技術が記載されている。
しかしながら、上述の技術においては、カテーテルの位置・方向の情報を画像情報として取得し、操作者が表示された画像情報を読み取り磁場を発生させる方向を指示・決定しているため、常にカテーテルの位置・方向情報を監視できない可能性があった。
そのため、カテーテルの方向と磁場との方向とが大きく外れる状態の発生を防止できない可能性があり、カテーテルの方向と磁場との方向とが大きく外れた場合には、カテーテルの制御性（誘導安定性・操作性）が低下するという問題があった。

特許文献３においては、入力装置に作用する力に体内ロボットに作用する力が比例するように制御する。そのため、上記の技術においては体内ロボットに作用する力を算出する必要があるため、システムが複雑になるといった問題があった。

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、磁気によってその方向が制御され、被検体内で検査または処置などの医療行為を行う医療装置の誘導安定性および操作性を向上できる医療装置制御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、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部に配置され、前記被検体外から印加される磁界に応答してトルクを発生する磁界応答部とを有する医療装置と、前記挿入部の挿入方向を検出する方向検出部と、操作者により前記挿入方向を制御する制御方向が入力される操作部と、前記磁界応答部に作用し、前記挿入部を前記操作部に入力された前記制御方向に向けるように磁界を発生する磁界発生部と、前記挿入方向に対する前記制御方向との偏差が、所定の値以下となるように前記磁界発生部を制御し、前記偏差が前記所定の値を超えたら前記制御方向を変更する磁界制御部とを備える医療装置制御システムを提供する。

本発明によれば、磁界制御部により磁界発生部を制御することで磁界の方向を制御して、偏差が所定の値より大きくなることを防止できる。そのため、偏差が大きくなりすぎることによる挿入部の操作性低下を防止できる。
例えば、挿入部に働く外力により挿入部の方向と制御方向との偏差が大きくなっても、磁界の方向を制御することにより、偏差が所定の値より大きくなることを防止できる。

上記発明においては、前記磁界制御部は、前記偏差が前記所定の値を超えた場合に、前記制御方向を前記挿入方向に略一致させる前記磁界発生部を制御することが望ましい。
本発明によれば、偏差が所定の値を超えるまで大きくなった場合には、磁界の方向がその時点における挿入部の方向に合わせられる。そのため、例えば、挿入部が管腔臓器内を進行する場合において、外部から制御情報を入力しなくても、挿入部を管腔臓器の壁面に沿って進行させることができる。

上記発明においては、前記磁界制御部が、前記所定の値を有効な範囲で変更する所定値変更部を有することが望ましい。
本発明によれば、所定値変更部により、上記所定の値を有効な範囲で変更することができる。

本発明は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部に配置され、前記被検体外から印加される磁界に応答してトルクを発生する磁界応答部とを有する医療装置と、前記挿入部の挿入方向を検出する方向検出部と、操作者により前記挿入方向を制御する制御方向が入力される操作部と、前記磁界応答部に作用し、前記挿入部の進行方向を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、該磁界発生部が発生する磁界によって制御する前記挿入部の進行方向を、前記方向検出部により検出された前記挿入部の挿入方向に略一致させるように前記磁界発生部を制御する第１のモード、および、前記磁界発生部が発生する磁界によって制御する前記挿入部の進行方向を、前記操作部に入力された制御方向に略一致させるように前記磁界発生部を制御する第２のモードを有する磁界制御部とを備え、該磁界制御部が、前記方向検出部によって検出された前記挿入部の挿入方向と前記制御方向との偏差が所定の値を超えたときに、前記磁界発生部のモードを前記第２のモードから前記第１のモードに自動的に切り替える切替部を備える医療装置制御システムを提供する。
また、上記発明においては、前記切替部が、前記所定の値を有効な範囲で変更する所定値変更部を有することとしてもよい。
本発明の参考例としての発明においては、前記挿入部が、前記挿入方向に推進力を発生させる推進力発生部を有することが望ましい。
本発明によれば、推進力発生部により挿入部に推進力を発生させることができる。特に、挿入部の挿入方向と制御方向との偏差が、所定の値以下となるように磁界制御部が磁界発生部を制御する場合、推進力で挿入部が進行した結果、管腔臓器の壁によって方向が変わったときに、偏差が所定の値以下となるように制御方向が変化するため、挿入部は自動的に管腔臓器の壁面に沿って挿入される。

また、上記発明においては、前記挿入部が、前記挿入方向に推進力を発生させる推進力発生部を有し、該記推進力発生部が、前記略円筒形状の挿入部の中心軸の一端に、前記挿入部若しくは前記挿入部の外面を回転させる回転駆動部と、前記略円筒形状の中心軸を中心とするように前記挿入部の外面に設けられた螺旋部とを備えていてもよい。
このようにすることで、挿入部に回転磁界を作用させることにより、挿入部を中心軸周りに回転させることができる。そのため、外面に配置された螺旋部も回転し、回転する螺旋部によって推進力が発生するため、誘導が可能になる。

また、上記発明においては、前記磁界応答部が、前記挿入部に固定された電磁石または永久磁石のいずれかであって、前記挿入方向に対して平行な磁化方向を有することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記磁界応答部が、前記挿入部に固定された電磁石または永久磁石のいずれかであって、前記挿入方向に対して垂直な磁化方向を有し、前記挿入部が、略円筒形状を有するカプセル内視鏡であり、前記円筒形状の中心軸を軸とするように該カプセル内視鏡の外面に設けられ前記挿入方向に推進力を発生させる螺旋部を備えていてもよい。

このようにすることで、電磁石または永久磁石を用いて磁界応答部の構成を簡単にすることができ、挿入方向に対して垂直な磁界を磁界応答部に作用させることにより、挿入部を一方向に向けることができる。また、カプセル内視鏡に回転磁界を作用させることにより、カプセル内視鏡を中心軸周りに回転させることができる。そのため、外面に配置された螺旋部も回転し、回転する螺旋部によって推進力が発生するため、誘導が可能になる。挿入部が推進されることで、例えば、管腔が湾曲している場合には管腔臓器の壁面から外力が加わり、その外力により挿入部が進行すべき方向に向き、自動挿入性が向上する。

本発明の医療装置制御システムによれば、制御部が偏差に基づいて磁界発生部を制御するため状況に応じた誘導が可能となり、シンプルなシステムで誘導性を向上できるという効果を奏する。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図２８を参照して説明する。
図１は、本実施形態におけるカプセル内視鏡制御システムの構成の概略を説明する図である。

カプセル内視鏡制御システム（医療装置制御システム）１は、図１に示すように、被検体内に挿入されるカプセル内視鏡（挿入部、医療装置）３と、カプセル内視鏡３の位置情報や方向情報を検出する位置検出センサ（方向検出部）５と、カプセル内視鏡３に搭載された永久磁石に作用させる磁界を形成する３軸ヘルムホルツコイル（磁界発生部）７と、３軸ヘルムホルツコイル７に電力を供給する電源９と、カプセル内視鏡３から送信される画像情報を受信する体外装置１１と、カプセル内視鏡３への制御情報が入力される操作部１３と、カプセル内視鏡３から送信された画像情報などを表示する表示部１５と、３軸ヘルムホルツコイル７や操作部１３、表示部１５などを制御する制御部（ユーザーインターフェイス制御部）１７とから概略構成されている。

図２は、図１のカプセル内視鏡制御システム１のシステム構成を説明する概略図である。
カプセル内視鏡制御システム１には、操作者から入力されたカプセル内視鏡３への制御情報が入力される操作部１３およびカプセル内視鏡３が取得した画像情報などを提示する表示部１５を有するユーザーインターフェイス１９が備えられている。制御部１７には、入力された制御情報などに基づいて３軸ヘルムホルツコイル７により形成される磁界の方向を制御する磁界制御部（磁界パターン記憶部、磁界パターン変更部、所定値変更部）２１と、ユーザーインターフェイス１９に提示する情報を決定する提示情報決定部（ユーザーインターフェイス制御部）２５とが備えられている。

電源９には制御部１７からの制御信号が入力され、制御信号に基づいて３軸ヘルムホルツコイル７に電力を供給するように配置されている。
位置検出センサ５はカプセル内視鏡３から発生した誘導磁気を検出し、検出した誘導磁気に基づく信号を制御部１７に向けて出力している。体外装置１１はカプセル内視鏡３が取得して外部に送信した画像情報を受信し、受信した画像情報を制御部１７に向けて出力している。

図３は、図１のカプセル内視鏡制御システム１を説明するブロック図である。
まず、位置検出センサ５から制御部１７に入力されたカプセル内視鏡３の方向と、後述するカプセル内視鏡３の制御方向とが提示情報決定部２５に入力され、方向情報と制御情報との偏差に基づいて、表示部１５や操作部１３に出力されるデータが生成される。
ユーザーインターフェイス１９には操作者から操作入力が行なわれ、次の制御方向が決定される。

決定された制御方向は提示情報決定部２５に戻されるとともに、磁界制御部２１に入力される。さらに磁界制御部２１にはカプセル内視鏡３の方向が入力され、制御方向とカプセル内視鏡３の方向との偏差に基づいて、３軸ヘルムホルツコイル７に接続される電源を制御する

図４は、図３の磁界パターンの選択を説明する図である。
磁界制御部２１の内部には、図４に示すように、複数の磁界パターンが記憶されている。そして、磁界制御部２１に入力される情報に基づいて、所定の磁界パターンが選択され、選択された磁界パターンに基づく出力がなされる。

図５は、図１のカプセル内視鏡３および体外装置１１の概略を説明する図である。
カプセル内視鏡３は、図５に示すように、その内部に各種の機器を収納する外装２７と、被検者の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部２９と、撮像部２９を駆動する電池３１と、前述した３軸ヘルムホルツコイル７により誘導磁気を発生させる誘導磁気発生部３３と、カプセル内視鏡３を駆動する駆動用磁石である永久磁石（磁界応答部）３５と、から概略構成されている。
なお、永久磁石３５の代わりに電磁石を駆動用磁石として用いてもよく、特に限定するものではない。

外装２７は、カプセル内視鏡３の回転軸（挿入方向、中心軸線）Ｒを中心軸とする円筒形状のカプセル本体と、本体の前端を覆う透明で半球形状の先端カバー３７と、本体の後端を覆う半球形状の後端部とから形成され、水密構造で密閉されたカプセル容器を形成している。
また、外装２７の本体の外周面には、回転軸Ｒを中心として断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部（推進力発生部）３９が備えられている。

螺旋部３９を備えることにより、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒ周りの回転を前進・後進の推進力に変換できる。また、例えば、管腔が湾曲している場合には管腔臓器の壁面から外力が加わり、その外力によりカプセル内視鏡３が進行すべき方向に向き、自動挿入性が向上する。

撮像部２９は、被検者の体腔内管路の内壁面の画像を取得するＣＣＤ（荷電結合素子）４７と、被検者の体腔内管路の内壁面の画像をＣＣＤ４７に結像させるレンズ４３と、体腔内管路の内壁面を照明するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４５と、処理回路４１と、画像信号を体外装置１１に発信する無線素子４９とから概略構成されている。

誘導磁気発生部３３は、少なくとも、３軸ヘルムホルツコイル７により形成された磁界により誘導磁界を形成する磁気誘導コイル５１を備えている。磁気誘導コイル５１は、その中心軸がカプセル内視鏡３の回転軸Ｒと略一致するように配置され、その内周面に例えばフェライトからなる芯部材が配置されていてもよい。また、磁気誘導コイル５１を構成要素に含む共振回路が形成されていても構わない。

体外装置１１は、図５に示すように、カプセル内視鏡３から送信される画像情報などを受信するアンテナ５３と、受信された画像情報を演算処理する処理回路５５と、演算処理された画像情報を制御部１７に向けて出力等する入出力部５７と、これらを制御する制御回路５９とから概略構成されている。

図６（ａ）は、表示部１５における表示を説明する図であり、図６（ｂ）は、偏差が境界条件（偏差量、継続時間）を超えた場合の表示を説明する図である。
表示部１５には、図６（ａ）に示すように、取得画像表示６１と、絶対座標系表示６３と、偏差オーバー表示６５と、時間オーバー表示６７との各表示がなされている。
取得画像表示６１は、撮像部２９が取得した画像情報を表示する部分であり、カプセル内視鏡３の現在の進行方向であり、かつ、画像の中心を示す十字マークと、磁場による制御方向を示す制御方向マーク６９と、が画像情報の上に重ねて表示（スーパーインポーズ）されている。

このように、カプセル内視鏡３の現在の進行方向と制御方向とを重ね合わせて表示することで、例えば制御方向を入力する操作者が直感的に制御状況を把握できる。そのため、カプセル内視鏡３の操作性を向上させることができる。

絶対座標系表示６３は、実線で記載されている現在のカプセル内視鏡３の方向と、破線で記載されている制御方向と、が重ねて表示されている。
偏差オーバー表示６５は、現在のカプセル内視鏡３の方向と制御方向との偏差量が所定の境界条件を超えたときに、図６（ｂ）に示すように、点灯する。時間オーバー表示６７も 同様に、偏差量が所定の値を超えた状態で所定の継続時間を越えた場合に点灯する。
図６（ｃ）に示すように、偏差と偏差の境界条件を示す、表示バーを設けてもよい。偏差に応じて表示バーの点灯部の長さが変化する。
このように、カプセル内視鏡３の方向と制御方向との偏差量を表示することで、例えば制御方向を入力する操作者が容易に制御状況を把握することができる。

図７（ａ）は、表示部１５への制御方向表示の概念を説明する図であり、図７（ｂ）は、取得画像表示６１上に制御方向が表示された状態を説明する図である。
図７（ａ）に示すように、カプセル内視鏡３の進行方向である回転軸Ｒの方向と、制御方向Ｃとに差が発生している場合において、制御方向Ｃとカプセル内視鏡３の先端カバー３７との交点Ｐに制御方向マーク６９が表示されているように、取得画像表示６１上に表示する（図７（ｂ）参照）。

図８（ａ）は、図１の操作部１３を説明する概略図である。
操作部１３には、カプセル内視鏡３の方向の制御情報が入力される方向制御レバー６９と、前進・後進情報が入力される前後進レバー７１と、前進・後進時の速度情報が入力されるアクセル７３と、偏差情報のフィードバック方法を切り換えるフィードバック切替部７５と、３軸ヘルムホルツコイル７で発生される磁場のパターンを切り換える磁場変化パターン切替部７７とが設けられている。

フィードバック切替部７５には、自動挿入モードスイッチ７９と、偏差情報表示スイッチ８１と、方向フィードバックスイッチ８３と、力覚フィードバックスイッチ８５と、が備えられている。
磁場変化パターン切替部７７には、通常磁場スイッチ８７と、トルク最大化スイッチ８９と、ジグリングスイッチ９１と、が備えられている。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の方向制御レバーの構造を説明する概略図である。
方向制御レバー６９には、レバー本体（可動体）９３と、レバー本体９３を回動可能に支持する支持部９５と、が備えられている。支持部９５には、レバー本体９３を互いに直交する方向周りに回動可能に支持する軸９７が備えられ、軸９７には偏差情報に基づいて制御部１７により制御されるフィードバック部９９が備えられている。フィードバック部（偏差情報伝達部、振動体、反力発生部、負荷発生部）９９には、レバー本体９３の傾き角をセンシングするエンコーダ（図示せず）と、偏差情報に基づいて、レバー本体９３の傾きに対して反対側へレバー本体９３を傾けようとする反力を発生させるモータ（図示せず）とが備えられている。

なお、モータは、上述のように、反力を発生させてもよいし、レバー本体９３を振動させても構わない。あるいは、レバー本体９３の傾き動作に対する抵抗を発生させても構わない。

このように方向制御レバー６９を構成することにより、フィードバック部９９によって偏差に基づく情報を発生される振動として外部に伝達できる。あるいは、偏差に基づく情報をレバー本体９３の動きに対する反力として外部に伝達できる。あるいは、偏差に基づく情報をレバー本体９３の動きに対する負荷として外部に伝達できる。

図９（ａ）は、図８（ｂ）の方向制御レバーの別の構成例を説明する図である。図９（ｂ）は、図８（ｂ）の方向レバーの更に別の構成例を説明する図である。
レバー本体９３を振動させる構成としては、図８（ｂ）に示すようにモータを配置してもよいが、図９（ａ）に示すように、レバー本体９３内に偏心モータ１０１を配置し、偏心モータ（偏差情報伝達部、振動体）１０１を回転させることによりレバー本体９３を振動させてもよい。

偏心モータ１０１を用いることにより方向制御レバー６９の構成を簡略化することができる。また、偏差情報に基づいて偏心モータ１０１を制御することにより、発生する振動の振動周波数や、振動幅を変更し、偏差情報を操作者に伝達できる。例えば、偏差が大きくなると発生される振動の周波数を大きくし、偏差が小さくなると振動の周波数を小さくすることにより、偏差に基づく情報を伝達できる。

また、レバー本体９３の傾き動作に対する抵抗力を発生させる構成としては、図８（ｂ）に示すようにモータを配置してもよいし、図９（ｂ）に示すように、レバー本体９３に球体部（偏差情報伝達部、負荷発生部）１０３を形成し、球体部１０３に押し付けられる摩擦部（偏差情報伝達部、負荷発生部）１０５と摩擦部１０５を押し付けるリニアアクチュエータ１０７とを配置し、摩擦部１０５と球体部１０３との摩擦力により抵抗力を発生させてもよい。なお、球体部１０３内にジャイロなどの加速度センサ１０９を配置することでレバー本体９３に傾きを検出することができる。

偏差情報に基づいてリニアアクチュエータ１０７による押圧力を制御することにより、球体部１０３と摩擦部１０５との間の摩擦力を制御でき、偏差情報を操作者に伝達できる。例えば、偏差が大きくなるとレバー本体９３の動きに対する負荷を大きくし、偏差が小さくなると負荷を小さくすることにより、偏差に基づく情報を伝達できる。また、臨場感のある操作ができるため、レバー本体９３の操作性が向上する。
また、レバー本体９３の動きに対して反力を発生させる方法と比較して、方向制御レバー６９の構築を容易にできる。

図１０（ａ）は、方向制御レバー６９によるカプセル内視鏡３の制御方向情報の入力を説明する図である。図１０（ｂ）は、方向制御レバー６９により入力された制御方向情報に基づくカプセル内視鏡３の制御方向を説明する図である。
方向制御レバー６９には、図１０（ａ）に示すように、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒに対する上下左右方向（図１０（ｂ）参照）に対応した上下左右方向が定義されている。この上下左右方向に対して、例えば、上方向から左方向に角度αだけ傾いた方向にレバー本体９３を傾けると、図１０（ｂ）に示すように、上方向から左方向に角度αだけ傾いた方向にカプセル内視鏡３を誘導するように磁界が形成される。

また、図１０（ａ）に示すレバー本体９３の傾き角θに基づいて、図１０（ｂ）に示すカプセル内視鏡３の制御方向の角度θ´が制御される。例えば、傾き角θが大きくなると角度θ´も大きくなり、カプセル内視鏡３を角度αの方向へ誘導する力が大きくなるように制御する。

次に、３軸ヘルムホルツコイル７により形成される各磁界変化パターンについて説明する。
図１１（ａ）は、回転磁界モードにおけるカプセル内視鏡３の周囲に形成される回転磁場を説明する図である。
図１１（ａ）に示す回転磁界モード（通常モード）は、通常のカプセル内視鏡３の制御に用いられる磁界変化パターンであり、操作部１３の通常磁場スイッチ８７と対応する磁界変化パターンである。

このモードでは、磁場は回転磁場平面ＭＰ内を一方向に回転している。カプセル内視鏡３は、回転磁場平面ＭＰに対して回転軸Ｒを垂直にする姿勢を保ちつつ回転軸Ｒを中心に回転される。このとき、カプセル内視鏡３の直進時においては、カプセル内視鏡３の制御方向と回転軸Ｒの方向とは略一致した状態となっている。

図１１（ｂ）は、回転磁界モードにおけるカプセル内視鏡３の旋回を説明する図である。
カプセル内視鏡３を旋回させるときには、図１１（ｂ）に示すように、磁場を一方向に回転させながら回転磁場平面ＭＰを旋回させることによりカプセル内視鏡３を旋回させている。回転磁場平面ＭＰを旋回させると、カプセル内視鏡３に搭載された永久磁石３５に旋回トルクが発生し、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒが回転磁場平面ＭＰに対して垂直になるまで、旋回トルクが作用し続ける。

具体的には、永久磁石３５の磁化方向がカプセル内視鏡３の旋回面（回転軸Ｒと制御方向Ｃとからなる平面）と垂直なときには旋回トルクが発生せず、磁化方向が旋回面に沿う方向のときに最大の旋回トルクが発生する。磁化方向がその間では、旋回トルクの大きさは正弦波を描くように変化する。

このように、カプセル内視鏡３に回転磁界を作用させることにより、カプセル内視鏡３を回転軸Ｒ周りに回転させることができる。このように、カプセル内視鏡３を駆動することにより、例えば、後述する回転磁界と振動磁界とを併せた磁界や、回動磁界を作用させた場合と比較して、カプセル内視鏡３を安定に制御できる。

図１２は、ジグリングモードにおけるカプセル内視鏡３の周囲に形成される磁場を説明する図である。
図１２に示すジグリングモードは、カプセル内視鏡３を首振り回転させる磁界変化パターンであり、操作部１３のジグリングスイッチ９１と対応する磁界変化パターンである。このモードでは、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒと略同一方向の磁界を有し、磁界の強さが振動する振動磁界と、回転磁場平面ＭＰ内を一方向に回転する回転磁界と、が組み合わされた磁界が形成されている。カプセル内視鏡３は回転軸Ｒ周りに回転するとともに、図中のＸ軸方向やＹ軸方向に首振り運動をする。振動磁界における磁界強さの振動周期と、回転磁界の回転周期との関係を制御することにより、首振り運動の方向を制御できる。さらには、回転軸Ｒが所定の軸周りに回転する首振り運動（歳差運動）を行わせることができる。

このようにカプセル内視鏡３を運動させることにより、例えば、つぶれた腸などの体腔管路内にカプセル内視鏡３を進入させる場合において、カプセル内視鏡３を首振り回転させることにより体腔管路を押し広げることができ、押し広げた体腔管路内に挿入部を進入させられる。

図１３は、トルク最大化モードにおけるカプセル内視鏡３の周囲に形成される磁場を説明する図である。
図１３に示すトルク最大化モードは、主にカプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向を旋回させる際に用いる磁界変化パターンであり、操作部１３のトルク最大化スイッチ８９と対応する磁界変化パターンである。

このモードにおける磁場は、回転磁場平面ＭＰとカプセル内視鏡３の旋回面（回転軸Ｒと制御方向Ｃとからなる平面）との交線Ｌを中心とした所定の角度範囲内で、回転磁場平面ＭＰ内を双方向に回動する回動磁界である。
カプセル内視鏡３に搭載されている永久磁石３５も回動磁界の回動に伴い、旋回面を中心に回動運動する。そのため、常に最大の旋回トルクに近い値の旋回トルクを発生させることができる。

図１４は、トルク最大化モードにおける磁界変化パターンを説明する図である。
上述のように、回動磁界は、回転磁場平面ＭＰ内で交線Ｌを中心とした所定の角度範囲内で回動する磁界である。より詳しくは、図１４に示すようなＸ軸磁場ＭＸおよびＹ軸磁場ＭＹにより表すことができる。図１４中の横軸は時間を表し、縦軸は回動磁界の磁場強さを表している。
Ｘ軸磁場ＭＸは例えばｃｏｓ（αｓｉｎωｔ）の関数として表すことができ、Ｙ軸磁場ＭＹは例えばｓｉｎ（αｃｏｓωｔ）の関数として表すことができる。

カプセル内視鏡３に作用する磁界が、その磁界の向きと交線Ｌとのなす角が所定角度以下となる回動磁界であるため、カプセル内視鏡３を制御方向Ｃに向ける旋回トルクを常に作用させることができる。そのため、カプセル内視鏡３の方向転換時にカプセル内視鏡３の方向を制御方向Ｃに向ける旋回トルクが常に発生するため、効率よく方向転換することができる。

上述の通常モードや、ジグリングモードや、トルク最大化モードは操作部１３の通常磁場スイッチ８７、トルク最大化スイッチ８９、ジグリングスイッチ９１に入力を与えることにより切り換えられる。
また、通常モードにおいてカプセル内視鏡３を誘導制御している際に、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒと制御方向Ｃとの偏差情報に基づいて自動的にモードを切り換えてもよい。切り換える方法としては、偏差が大きくなるにつれて通常モードからトルク最大化モードに切り換え、さらにジグリングモードに切り換えたり、あるいは、通常モードからジグリングモードに切り換え、さらにトルク最大化モードに切り換えたりする方法を挙げることができる。

さらに、これらのモード以外に、発生する磁界の強さを上げるモードで、ジグリングモードや、トルク最大化モードと同様に旋回性を向上してもよい。またこれらのモードの切り換えは偏差と偏差が連続して発生した時間によって切り換えてもよい。例えば、ある偏差以上が、ある一定時間以上発生した時にモードの切換えを行なう。

なお、最大化モードからジグリングモードへの切り換え時、あるいは、ジグリングモードからトルク最大化モードへの切り換え時に、両モードの間に通常モードを一度挟んで切換えを行っている。
磁界変化パターンの切り換え時には磁界の変化が不連続となる場合もあり得え、この不連続によってカプセル内視鏡３の制御の安定性が損なわれる可能性があるが、切り換え時に最も制御の安定性が高い通常モード（回転磁界）を経由することにより、カプセル内視鏡３の制御の安定性を確保できる。

次に、カプセル内視鏡３の各制御モードについて説明する。
図１５から図１７は、カプセル内視鏡３の自動挿入モードを説明する概略図である。
自動挿入モードは、図１５から図１７に示すように、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向と制御方向Ｃとの偏差が所定値を超えて大きくなったら制御方向Ｃをカプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向に一致させる制御方法であり、操作部１３の自動挿入モードスイッチ７９と対応する制御方法である。
具体的には、自動挿入モードにおいては、操作部１３の方向制御レバー６９からの入力は遮断され、前後進レバー７１およびアクセル７３の入力に基づきカプセル内視鏡３を進行させている（図８参照）。

例えば、図１５に示すように、体腔管腔内、例えば腸内でカプセル内視鏡３を誘導している場合において、腸Ｉが直線状になっている部分では、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向と制御方向Ｃとが一致している。
そして、図１６に示すように、腸Ｉが曲がっている領域にカプセル内視鏡３が到達すると、腸壁に接触してカプセル内視鏡３が腸壁に沿って旋回する。すると、回転軸Ｒ方向と制御方向Ｃとの間に偏差が生じる。
偏差が徐々に大きくなり、所定値を超えると、図１７に示すように、制御方向Ｃが回転軸Ｒ方向に一致するように変更される。

自動挿入モードへの切り換えは、上述の自動挿入モードスイッチ７９への入力に基づき切り換えられてもよいし（図８参照）、回転軸Ｒ方向と制御方向Ｃとの偏差が所定値を超えると自動的に他の制御モードから自動制御モードへ切り換えられてもよい。
このように、偏差が所定の値まで大きくなった場合に、制御方向Ｃがその時点における回転軸Ｒ方向に合わせられると、例えば、カプセル内視鏡３が管腔臓器内を進行する場合において、カプセル内視鏡２を管腔臓器の壁面に沿って進行させやすくできる。
なお、制御方向Ｃを回転軸Ｒ方向に一致させるときに、制御方向Ｃをそのまま回転軸Ｒ方向に一致させてもよいし、腸壁などの弾性を考慮して制御方向Ｃをオーバーシュートさせてから回転軸Ｒ方向に一致させてもよい。

また、カプセル内視鏡３により取得された画像を画像処理することにより、カプセル内視鏡３が進行すべき方向を画像データから抽出し、取得された画像の中心方向を現在のカプセル内視鏡３の進行方向として、カプセル内視鏡３の進行すべき方向と現在の進行方向との偏差に基づいて制御方向の向きを制御してもよい。
さらに、現在のカプセル内視鏡３の進行方向に上記偏差を加えた方向を制御方向とする磁場を発生することにより自動挿入モードを実現してもよい。

次に、本発明の参考例としての偏差管理制御モードについて説明する。
図１８（ａ）は、偏差管理制御モードの一例を説明する図である。
偏差管理制御モードは、図１８（ａ）に示すように、方向制御レバー６９から入力される操作方向情報と、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向と制御方向との偏差情報とに基づいて制御する方法である。

具体的には、操作方向情報に対してカプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向が追従できない場合に、操作方向情報が大きくなると、それに伴い偏差情報も大きくなる。しかし、偏差情報が所定の境界値に達すると、操作方向情報を遮断して制御方向情報を一定の値に固定することにより、偏差情報が所定の境界値を超えないようにする。

このように制御することにより、回転軸Ｒ方向と制御方向との偏差が大きくなりすぎることを防止できる。偏差が大きくなりすぎると、カプセル内視鏡３を回転軸Ｒ周りに回転させることが困難になる等、操作制御性が著しく低下する。そのため、偏差が大きくなりすぎることを防止することにより、カプセル内視鏡３の操作制御性の悪化を防止できる。

図１８（ｂ）は、偏差管理制御モードの別の例を説明する図である。
なお、図１８（ａ）に示すように、偏差情報が所定の境界値に達するまでは制御を行わず、越えると同時に偏差管理制御を行ってもよいし、図１８（ｂ）に示すように、偏差情報が所定の境界値に漸近するように、徐々に偏差管理制御を行ってもよい。
このように制御することにより、突然、操作方向情報が遮断されることがなく、徐々に遮断されるため、操作者に偏差情報が所定の境界値に近づいたことを知らせることができる。

図１９（ａ），（ｂ）は、偏差管理制御モードの更に別の例を説明する図であり、図１９（ａ）は横軸に方向制御レバー６９から入力される操作方向情報を表した図であり、図１９（ｂ）は横軸に時間を表した図である。
この偏差管理制御モードの例では、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、まず偏差情報の値が第２の境界値に達したら、偏差情報の値が第２の境界値を超えないように偏差管理制御が行われる。そして、偏差管理制御が行われている状態が所定時間継続すると、次に、偏差情報の値が第１の境界値を超えないように偏差管理制御される。第１の境界値は図に示すように第２の境界値よりも低い値である。

なお、上述のように、操作方向情報を制限するとともに、制御方向を制御することにより偏差管理制御を行ってもよいし、３軸ヘルムホルツコイル７が発生する磁界の変化パターンや、発生する磁界の強さを変更する制御を行ってもよい。
このように、偏差に基づいて磁界の変化パターンを変更することにより、カプセル内視鏡３の操作性低下を防止できる。つまり、磁界の変化パターンがカプセル内視鏡３を制御方向へ誘導するのに適さず、偏差が大きくなった場合に、カプセル内視鏡３の誘導に適した磁界の変化パターンや、発生する磁界の強さを変更することにより、偏差の増大を防止することができる。

次に、力覚フィードバックの制御方法について説明する。
図２０（ａ）は、偏差情報と操作部１３へのフィードバック情報との関係の一例を示す図である。
力覚フィードバックの制御方法は、図２０に示すように、カプセル内視鏡３の回転軸Ｒ方向と制御方向との偏差情報に基づいて、方向制御レバー６９のフィードバック部９９からの偏差情報フィードバックの強度を調節する制御である。
具体的には、例えば、偏差情報の増加に比例してレバー本体９３への反力を強めたり、レバー本体９３に伝えられる振動の振幅を大きくしたり、振動の周期を短くしたり、レバー本体９３の動作に対する抵抗を強くしたりしている。

そして、フィードバック部９９の出力上限値に達すると、偏差情報の増加に関わらず、フィードバック部９９からの出力は一定値となる。その後、偏差情報の値が所定の境界値に達すると、自動挿入モードにおいて述べたように、操作方向入力情報に関わらず制御方向を独立に制御して、偏差情報がそれ以上大きくならないように制御する。あるいは、制御方向を回転軸Ｒ方向と一致するように制御する。

なお、偏差情報の増加に対するフィードバック部９９からの偏差情報フィードバックの強度の比例の勾配は図２０（ａ）の点線に示すように、さまざまに変更できる。この勾配を変更することにより、レバー本体９３からの偏差情報フィードバックの感度を変更でき、例えば、勾配を急にすることにより感度を向上させることができる。

図２０（ｂ）は、偏差情報と操作部１３へのフィードバック情報との関係の別の例を示す図である。
なお、図２０（ａ）に示すように、フィードバック部９９の出力が上限値に達するまでは制御を行わず、到達したと同時に制御を行ってもよいし、図２０（ｂ）に示すように、フィードバック部９９の出力が上限値に漸近するように、徐々に制御してもよい。

このように制御することにより、偏差情報が小さいうちにフィードバック部９９から比較的大きな出力で偏差情報をフィードバックすることができる。そのため、偏差の増大によりカプセル内視鏡３が制御困難になることを防止できる。例えば、胃のような広い管腔内では、カプセル内視鏡３の制御が困難になると、カプセル内視鏡３が胃の内部を転がり落ちる可能性があるため、上述のような制御を行うことが好ましい。

図２１は、偏差情報と操作部１３へのフィードバック情報との関係の更に別の例を示す図である。
また、図２１に示すように、偏差情報が小さい領域においてフィードバック部９９の出力を行わない不感域Ｚを設け、その後は偏差情報の増加に伴いフィードバック部９９の出力を関数的に増加させる制御を行ってもよい。そして、偏差情報の値が所定の境界値に達すると、自動挿入モードにおいて述べたように、操作方向入力情報に関わらず制御方向を独立に制御して、偏差情報がそれ以上大きくならないように制御する。あるいは、制御方向を回転軸Ｒ方向と一致するように制御する。

このように制御することにより、偏差情報が小さいうちはフィードバック部９９の出力は比較的小さいため、カプセル内視鏡３に大きな旋回トルクをかけやすくすることができる。つまり、操作者にフィードバックされる偏差情報が弱いため、偏差情報を気にすることなく操作入力できる。
例えば、腸のような狭い管腔内では、カプセル内視鏡３はつぶれた管腔の壁面を押しのけながら誘導される。このとき、つぶれた管腔を押し広げるためにカプセル内視鏡３に大きな旋回トルクをかける必要があり、このような操作を行うときに上述のような制御を行うことが好ましい。

次に、回転磁界発生時のカプセル内視鏡３の偏差の算出方法について説明する。
図２２（ａ），（ｂ）は、カプセル内視鏡３に作用する旋回トルクの変動を説明する図であり、図２２（ａ）は、旋回トルクが最大となる配置関係を説明する図であり、図２２（ｂ）は、旋回トルクが最低となる配置関係を説明する図である。図２３は、回転磁場の磁場方向の位相と、旋回トルクの強さとの関係を示す図である。

カプセル内視鏡３の永久磁石３５は、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、磁界の回転に追従して回転する。カプセル内視鏡３に作用する旋回トルクは、図２２（ａ）に示すように、磁界の方向が回転軸Ｒと制御方向Ｃとから形成される旋回面に沿う方向のときに最大となる。また、図２２（ｂ）に示すように、磁界の方向が旋回面に略直交するときに最小となる。

旋回トルクの強さは、図２３に示すように、上述の最大値と最小値との間を、正弦波を描くように変化し、その変化は回転磁場の磁場方向の回転位相の変化に基づいている。
そのため、カプセル内視鏡３は旋回トルクの強さの変化に応じてカプセル内視鏡３の方向つまり偏差が振動する。

例えば、カプセル内視鏡３が腸壁のような弾性を有する壁面に接触しており、壁面方向へ旋回する場合には、旋回トルクの強さが強くなると、カプセル内視鏡３は壁面を押し込むように旋回するが、旋回トルクの強さが弱くなると、弾性を有する壁面に押し戻される。
回転磁界発生時のカプセル内視鏡３の偏差の算出は、回転磁場が１／２回転する間の偏差の平均値に基づいて算出してもよいし、旋回トルクが最大値のときの偏差に基づいて算出してもよい。
こうすることで、旋回トルクの振動による偏差の振動が、ユーザーインターフェイスに反映されないため、より安定した操作性が得られる。

上記の構成によれば、制御部１７が偏差に基づいてユーザーインターフェイス１９を制御するため、ユーザーインターフェイス１９（操作部１３、表示部１５）を介して偏差に基づく情報を操作者等に伝達できる。そのため、例えば、操作部１３に制御方向情報を入力する操作者に偏差に基づく情報のフィードバックができ、カプセル内視鏡３の誘導安定性および操作性を向上できる。

具体的には、フィードバック部９９から偏差に基づく情報が操作者等に伝えられる。そのため、操作者への偏差に基づく情報のフィードバックが容易となり、挿入部の操作性を向上できる。
また、表示部１５において偏差に基づく情報を提示できるため、操作者等に対して偏差に基づく情報を伝達できる。そのため、カプセル内視鏡３の操作性を向上させることができる。

なお、上述のように、永久磁石３５をカプセル内視鏡３と固定して搭載してもよいし、図２４に示すように、永久磁石３５を回転軸Ｒと同一軸線上で回転可能に搭載してもよい。
図２４に示すカプセル内視鏡３Ａ（挿入部、医療装置）に回転磁界を作用させると、永久磁石３５がカプセル内視鏡３Ａとは独立して回転磁界の回転に従って回転する。また、回転磁界平面の向きを変えると、永久磁石３５に旋回トルクが発生し、この旋回トルクがカプセル内視鏡３Ａに伝達されてカプセル内視鏡３Ａが旋回する。

カプセル内視鏡３Ａと永久磁石３５とが回転軸Ｒ周りの回転に関して独立なので、カプセル内視鏡３Ａの他の構成要素に影響を与えず、回転磁場の回転周期を短くできる。そのため、カプセル内視鏡３と同様に発生する旋回トルクの変動周期を短くできる。
すると、例えば、カプセル内視鏡３Ａが腸壁のような弾性を有する壁面に接触し、壁面方向へ旋回する場合において、旋回トルクの変動に伴って、カプセル内視鏡３Ａが壁面に押し付けられたり押し戻されたりして振動する。ここで、旋回トルクの変動周期を短くすることにより、上記の振動幅が均一化され振動を収束させることができる。

なお、上述のように、カプセル内視鏡３が外部の装置から完全に独立した構成であってもよいし、図２５に示すように、カプセル内視鏡（挿入部、医療装置）３Ｂの後端に配置された紐部１１１により外部の装置と接続されていてもよい。このとき、紐部１１１とカプセル内視鏡３Ｂとの間には、ベアリング１１３を介在させて、カプセル内視鏡３Ｂの回転を紐部１１１に伝えないようにしている。

このような構成を採用することにより、紐部１１１を介して常に電源をカプセル内視鏡３Ｂに供給できるとともに、撮像部２９により撮像された画像データを、紐部１１１を介して外部に送信できる。そのため、電源を内部に搭載しなくてもよくなり、カプセル内視鏡３Ｂを小型化できる。また、画像データを電波等で送信しなくてもよいので、送信の際にノイズが含まれることを防止できる。

また、図２６（ａ）に示すように、カプセル内視鏡（挿入部）３Ｂの後端に配置された紐部１１２を介して回転力をカプセル内視鏡３Ｂに伝達可能に配置し、紐部１１２にも螺旋部１１４を配置して、全体としてプローブとしてもよい。このように配置することにより、螺旋部１１４においても推進力を発生させることができる。

さらに、図２６（ｂ）に示すように、紐部１１２の端部にモータ１１６を配置し、永久磁石３５とカプセル内視鏡３５とを相対回転可能に配置して、全体としてプローブとしてもよい。このように配置することにより、回転磁界を作用させることによりカプセル内視鏡３Ｂの方向を制御することができる。また、モータ１１６によりプローブ全体を回転させ螺旋部３９，１１４で推進力を発生させることができる。

さらに、図２６（ｃ）に示すように、永久磁石３５の磁化方向をカプセル内視鏡３Ｂの回転軸Ｒと略平行に配置して、全体としてプローブとしてもよい。このように配置することにより、平行磁界を作用させることにより、カプセル内視鏡３Ｂの方向を制御することができる。また、モータ１１６によりプローブ全体を回転させ螺旋部３９，１１４で推進力を発生させることができる。

なお、上記の実施の形態においては、被検体内に挿入する挿入部をカプセル内視鏡３に適応して説明したが、この挿入部をカプセル内視鏡３として構成しているものに限られることなく、図２７（ａ），（ｂ）に示すように、内視鏡（挿入部、医療装置）３Ｃとして構成してもよい。
内視鏡３Ｃには、図２７（ａ），（ｂ）に示すように、回転部１１５が回転可能に備えられ、回転部１１５には螺旋部３９と磁石１１７とが備えられている。

このような構成を採用することにより、回転磁場が内視鏡３Ｃに作用した場合に、磁石１１７により回転部１１５が回転駆動され、回転部１１５に備えられた螺旋部３９により内視鏡３Ｃを前進、後進させることができる。また、カプセル内視鏡３と同様に、回転磁場平面の向きを制御することにより、内視鏡３Ｃの向きを制御できる。

なお、図６および図８に示すように、表示部１５と操作部１３とを構成してもよいし、図２８（ａ）に示すように、表示部１５´と操作部１３´とを構成してもよい。
表示部１５´には、取得画像表示６１と、全体座標系表示６３と、後述する走査部１３´の操作表示１１９との各表示がなされている。

取得画像表示６１には、撮像部２９により取得した画像情報が表示され、３軸ヘルムホルツコイル７により形成される磁場の方向（制御方向）を示す制御方向マーク１２１がスーパーインポーズされている。制御方向マーク１２１は、その中心（制御方向）を示す十字マークとその周囲を示す円とから構成されている。

操作部１３´は、操作情報が表示される操作表示１１９と、操作情報を入力するマウス１２３とから概略構成されている。操作表示１１９には、現在の制御方向を示すカーソル１２５が表示される。
この操作部１３´を用いてカプセル内視鏡３の操作方向情報を入力するには、例えば、図２８（ｂ）に示すように、マウス１２３を、右ボタンをクリックした状態で、カプセル内視鏡３の操作方向にマウス１２３を動かすことにより入力を行う。これにより、回転磁場平面ＭＰが制御され、制御方向Ｃが制御される。

そして、マウス１２３のクリックを解除すると、図２８（ｃ）に示すように、カーソル１２５が中心に戻り、制御方向Ｃがカプセル内視鏡３の回転軸Ｒと一致するように制御される。つまり、直進状態となる。
なお、カプセル内視鏡３の前進、後進スピードの入力は、例えば、マウスに備えられたホイールなどを用いる方法を挙げることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図２９から図３４を参照して説明する。
本実施の形態のプローブ制御システム２０１の基本構成は、第１の実施形態のカプセル内視鏡制御システムと同様であるが、第１の実施の形態とは、被検体に挿入される挿入部（プローブ）の形状およびその位置検出方法などが異なっている。よって、本実施の形態においては、図２９から図３４を用いてプローブの形状およびその位置検出装置のみを説明し、制御部等の説明を省略する。
図２９は、本実施形態におけるプローブ制御システムの構成の概略を説明する図である。
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。

プローブ制御システム（医療装置制御システム）２０１は、図２９に示すように、被検体内に挿入されるプローブ（挿入部）２０３と、内視鏡２０３の位置情報や方向情報を検出するＸ線装置（方向検出部）２０５と、内視鏡２０３に搭載された永久磁石に作用させる磁界を形成する３軸ヘルムホルツコイル７と、３軸ヘルムホルツコイル７に電力を供給する電源９と、プローブ２０３を送り込む送り込み装置２１１と、内視鏡２０３への制御情報が入力される操作部１３と、内視鏡２０３から送信された画像情報などを表示する表示部１５と、３軸ヘルムホルツコイル７や操作部１３、表示部１５などを制御する制御部１７と、から概略構成されている。

プローブ２０３には、図３０に示すように、プローブ２０３の向きを制御する永久磁石２３５が搭載され、永久磁石２３５は、その磁化方向とプローブ２０３の長軸方向とが一致するように配置されている。
なお、上述のように挿入部としてプローブ２０３を用いてもよいし、第１の実施形態のようにカプセル内視鏡を用いてもよい。この時、図３１に示すように、カプセル内視鏡に搭載されている永久磁石３５を、その磁化方向がカプセル内視鏡の長軸方向と一致するように配置することが好ましい。
Ｘ線装置２０５は、Ｘ線画像を取得することによりプローブ２０３の位置および方向情報を検出する画像取得部２０５Ａと、取得された画像情報を表示するＸ線画像表示部２０５Ｂとから構成されている。

次に、プローブ２０３の制御パターンについて説明する。
図３２は、プローブ２０３の向きを所定方向に制御する磁界パターンを説明する図である。
プローブ２０３の向きを所定方向に制御する場合には、図３２に示すように、平行磁界をプローブ２０３の周囲に形成し、平行磁界の向きを所定方向に一致させることにより制御する。

このように、プローブ２０３の向きを制御した状態で、送り込み装置２１１によりプローブ２０３を送り込み、所定の位置へ誘導する。このとき操作者は、Ｘ線画像表示部２０５Ｂに表示されるプローブ２０３の位置および方向を確認しつつ、誘導操作を行う。

図３３は、プローブ２０３の先端を首振り回転制御する磁界パターンを説明する図である。
プローブ２０３の周囲に、図３３に示すように、円錐状に回転する円錐磁界を形成すると、プローブ２０３の先端が首振り回転するように制御される。プローブ２０３の先端を首振り回転させると、例えば、つぶれた管腔を押し広げることができ、プローブ２０３を容易に誘導することができる。
また、プローブ２０３の先端を首振り回転させつつ所定方向へ旋回させることにより、例えば管腔を押し広げつつプローブ２０３を旋回させることができる。

図３４は、プローブ２０３の先端を一方向に首振り制御する磁界パターンを説明する図である。
プローブ２０３の周囲に、図３４に示すように、所定の面内で首振り振動する振動磁界を形成すると、プローブ２０３の先端が首振り振動するように制御される。例えば、旋回面と同一面上でプローブ２０３の先端を首振り振動させつつ、旋回させることにより、つぶれた管腔内でも旋回させやすくすることができる。また、旋回面に対して略垂直な面上でプローブ２０３の先端を首振り振動させることにより、同様に、つぶれた管腔内でも旋回させやすくすることができる。

なお、円錐磁界から振動磁界への切り換え時、あるいは、振動磁界から円錐磁界への切り換え時に、両磁界の間に平行磁界を一度挟んで切換えを行っている。
磁界の切り換え時には磁界の変化が不連続となる場合もあり得え、この不連続によってプローブ２０３の制御の安定性が損なわれる可能性があるが、切り換え時に最も制御の安定性が高い平行磁界を経由することにより、プローブ２０３の制御の安定性を確保できる。

なお、上述の実施時形態においては、被検体に挿入される挿入部としてプローブに適用して説明したが、より具体的に内視鏡やカテーテルに適用しても構わない。そのため、診察・治療などの目的に合わせてカテーテル、内視鏡の選択ができ、適切な医療行為を行うことができる。

この構成によれば、磁場の方向にプローブ２０３を向けることができる。また、プローブ２０３の方向制御をする場合において、３軸ヘルムホルツコイル７などの磁界発生手段の構成をシンプルにすることができ、プローブ２０３の方向を容易に制御できる。

[付記３０]
前記磁界応答部が電磁石または磁石のいずれかである請求項１から１２、２５から２９のいずれかに記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、電磁石または磁石を用いることにより磁界応答部の構成を簡単にすることができる。

[付記３１]
前記挿入部は、略円筒形状であり、
前記磁界応答部は、前記挿入方向に対して垂直な磁化方向を有し、前記挿入部に対して、前記略円筒形状の挿入部の中心軸を中心に回転可能に配置された請求項３０記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、例えば、挿入部に回転磁界を作用させつつ回転磁界の回転面を制御することにより、挿入部の向きを制御できる。つまり、回転磁界の回転面を制御することにより、永久磁石または電磁石の所定の軸の姿勢を制御できる。所定の軸と挿入部との相対位置関係は固定されているため、所定の軸の姿勢を制御することにより挿入部の向きを制御できる。

[付記３２]
前記磁界応答部は、前記挿入方向に対して垂直な磁化方向を有し、前記挿入部に固定された請求項３０記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、挿入方向に対して垂直な磁界を磁界応答部に作用させることにより、挿入部を一方向に向けることができる。

[付記３３]
前記磁界応答部は、前記挿入方向に略平行な磁化方向を有する請求項３０記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、挿入方向に対して略平行な磁界を磁界応答部に作用させることにより、挿入部を一方向に向けることができる。

[付記３４]
前記挿入部は、カテーテル、プローブのいずれかである請求項１から３３のいずれかに記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、挿入部が、カテーテルまたはプローブであるため、被検者の体腔管路内において診察、治療などの目的に合わせて、カテーテルまたはプローブの選択ができ、適切な医療行為を行うことができる。

[付記３５]
前記挿入部は、前記被検体内の画像を取得する内視鏡、カプセル内視鏡のいずれかである請求項１から３３のいずれかに記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、挿入部が内視鏡、カプセル内視鏡であるため、被検者の体腔管路内において診察、治療などの目的に合わせて、内視鏡、カプセル内視鏡の選択ができ、適切な医療行為を行うことができる。

[付記３６]
前記ユーザーインターフェイスは、取得した被検体内の画像を表示するとともに、該取得画像の上に前記内視鏡または前記カプセル内視鏡の前記挿入方向を重ねて表示する請求項３５に記載の医療装置制御システム。
本発明によれば、操作者は、取得画像表示部に表示される取得画像を見ると同時に、挿入部の方向情報を見ることができる。そのため、一度の多くの情報を取得でき挿入部の操作性を向上できる。

[付記３７]
前記推進力発生部は、前記略円筒形状の挿入部の中心軸の一端に、前記挿入部若しくは前記挿入部の外面を回転させる回転駆動部と、前記略円筒形状の中心軸を中心とするように前記挿入部の外面に設けられた螺旋部とからなる請求項２９に記載の医療装置制御システム。
本発明によれば挿入部に回転磁界を作用させることにより、挿入部を中心軸周りに回転させることができる。そのため、外面に配置された螺旋部も回転し、回転する螺旋部によって推進力が発生するため、誘導が可能になる。

[付記３８]
前記挿入部は、略円筒形状を有するカプセル内視鏡であり、前記カプセル内視鏡は、前記円筒形状の中心軸を軸とするように前記カプセル内視鏡の外面に設けられた螺旋部を備える請求項１９，３２に記載の医療装置制御システム。
本発明によればカプセル内視鏡に回転磁界を作用させることにより、カプセル内視鏡を中心軸周りに回転させることができる。そのため、外面に配置された螺旋部も回転し、回転する螺旋部によって推進力が発生するため、誘導が可能になる。挿入部が推進されることで、例えば、管腔が湾曲している場合には管腔臓器の壁面から外力が加わり、その外力により挿入部が進行すべき方向に向き、自動挿入性が向上する。

本発明の第１の実施形態におけるカプセル内視鏡制御システムの構成の概略を示す図である。 図１のカプセル内視鏡システムのシステム構成を示す概略図である。 図１のカプセル内視鏡システムの制御ブロックを示す図である。 図３の磁界パターンの選択を示す図である。 図１のカプセル内視鏡および体外装置の概略を示すである。 図１の表示部における表示を示す図である。 図６の表示部への制御方向表示の概念、および取得画像表示上に制御方向が表示された状態を示す図である。 図１の操作部および方向制御レバーの構造を示す概略図である。 図８の方向制御レバーの別の構成例およびさらに別の構成例を示す図である。 方向制御レバーによるカプセル内視鏡の制御を説明する図である。 回転磁界モードにおいて形成される回転磁場を説明する図である。 ジグリングモードにおいて形成される磁場を説明する図である。 トルク最大化モードにおいて形成される磁場を説明する図である。 トルク最大化モードにおける磁界変化パターンを説明する図である。 カプセル内視鏡の自動挿入モードを説明する概略図である。 カプセル内視鏡の自動挿入モードを説明する概略図である。 カプセル内視鏡の自動挿入モードを説明する概略図である。 偏差管理制御モードの一例および別の例を説明する図である。 偏差管理制御モードの更に別の例を説明する図である。 偏差情報と操作部へのフィードバック情報との関係の一例および別の例を示す図である。 偏差情報と操作部へのフィードバック情報との関係の更に別の例を示す図である。 カプセル内視鏡に作用する旋回トルクの変動を説明する図である。 回転磁場における旋回トルクの変動を説明する図である。 図１のカプセル内視鏡の別の実施形態を説明する概略図である。 図１のカプセル内視鏡の更に別の実施形態を説明する概略図である。 図１のカプセル内視鏡の更に別の実施形態を説明する概略図である。 図１のカプセル内視鏡の構成を適用した内視鏡の実施例を説明する概略図である。 図６および図８の表示部および操作部の別の実施形態を説明する図である。 本発明の第２の実施形態におけるプローブ制御システムの構成の概略を示す図である。 図２９のプローブに搭載された永久磁石の配置を説明する図である。 図３０のプローブ構成を適用したカプセル内視鏡の構成を説明する図である。 プローブの周囲に平行磁界を形成した状態を説明する図である。 プローブの周囲に円錐磁界を形成した状態を説明する図である。 プローブの周囲に首振り磁界を合成した状態を説明する図である。

符号の説明

１ カプセル内視鏡制御システム（医療装置制御システム）
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ カプセル内視鏡（挿入部、医療装置）
５ 位置検出センサ（方向検出部）
７ ３軸ヘルムホルツコイル（磁界発生部）
１３，１３´ 操作部
１５，１５´ 表示部
１７ 制御部（ユーザーインターフェイス制御部、所定値変更部）
１９ ユーザーインターフェイス
２１ 磁界制御部（磁界パターン変更部）
２３ 制御方向決定部
３５ 永久磁石（磁界応答部）
３９ 螺旋部（推進部）
６１ 取得画像表示（取得画像表示部）
９３ レバー本体（可動体）
９９ フィードバック部（偏差情報伝達部、振動体、反力発生部、負荷発生部）
１０１ 偏心モータ（偏差情報伝達部、振動体）
１０３ 球体部（偏差情報伝達部、負荷発生部）
１０５ 摩擦部（偏差情報伝達部、負荷発生部）
２０１ プローブ制御システム（医療装置制御システム）
２０３ プローブ（挿入部）
２０５ Ｘ線装置（方向検出部）
Ｒ 回転軸（挿入方向、中心軸線）
Ｃ 制御方向

Claims (8)

1. 被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部に配置され、前記被検体外から印加される磁界に応答してトルクを発生する磁界応答部とを有する医療装置と、
   前記挿入部の挿入方向を検出する方向検出部と、
   操作者により前記挿入方向を制御する制御方向が入力される操作部と、
   前記磁界応答部に作用し、前記挿入部を前記操作部に入力された前記制御方向に向けるように磁界を発生する磁界発生部と、
   前記挿入方向に対する前記制御方向の偏差が、所定の値以下となるように前記磁界発生部を制御し、前記偏差が前記所定の値を超えたら前記制御方向を変更する磁界制御部とを備える医療装置制御システム。
2. 前記磁界制御部は、前記偏差が前記所定の値を超えた場合に、前記制御方向を前記挿入方向に略一致させる請求項１記載の医療装置制御システム。
3. 前記磁界制御部が、前記所定の値を有効な範囲で変更する所定値変更部を有する請求項１または請求項２に記載の医療装置制御システム。
4. 被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部に配置され、前記被検体外から印加される磁界に応答してトルクを発生する磁界応答部とを有する医療装置と、
   前記挿入部の挿入方向を検出する方向検出部と、
   操作者により前記挿入方向を制御する制御方向が入力される操作部と、
   前記磁界応答部に作用し、前記挿入部の進行方向を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、
   該磁界発生部が発生する磁界によって制御する前記挿入部の進行方向を、前記方向検出部により検出された前記挿入部の挿入方向に略一致させるように前記磁界発生部を制御する第１のモード、および、前記磁界発生部が発生する磁界によって制御する前記挿入部の進行方向を、前記操作部に入力された制御方向に略一致させるように前記磁界発生部を制御する第２のモードを有する磁界制御部とを備え、
   該磁界制御部が、前記方向検出部によって検出された前記挿入部の挿入方向と前記制御方向との偏差が所定の値を超えたときに、前記磁界発生部のモードを前記第２のモードから前記第１のモードに自動的に切り替える切替部を備える医療装置制御システム。
5. 前記切替部が、前記所定の値を有効な範囲で変更する所定値変更部を有する請求項４に記載の医療装置制御システム。
6. 前記挿入部が、前記挿入方向に推進力を発生させる推進力発生部を有し、
   該推進力発生部が、前記略円筒形状の挿入部の中心軸の一端に、前記挿入部若しくは前記挿入部の外面を回転させる回転駆動部と、前記略円筒形状の中心軸を中心とするように前記挿入部の外面に設けられた螺旋部とからなる請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療装置制御システム。
7. 前記磁界応答部が、前記挿入部に固定された電磁石または永久磁石のいずれかであって、前記挿入方向に対して平行な磁化方向を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療装置制御システム。
8. 前記磁界応答部が、前記挿入部に固定された電磁石または永久磁石のいずれかであって、前記挿入方向に対して垂直な磁化方向を有し、
   前記挿入部が、略円筒形状を有するカプセル内視鏡であり、前記円筒形状の中心軸を軸とするように該カプセル内視鏡の外面に設けられ前記挿入方向に推進力を発生させる螺旋部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療装置制御システム。

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