JP5953451B1 - 誘導装置及びカプセル型医療装置誘導システム - Google Patents

Abstract

被検体内において、カプセル型医療装置が磁界における拘束位置からずれた状態を放置することなくカプセル型医療装置の誘導操作を行うことができる誘導装置等を提供する。誘導装置２０は、カプセル型内視鏡１０内の永久磁石１８に作用させることにより該カプセル型内視鏡１０を誘導する磁界を生成する磁界生成部２５と、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置を検出して位置情報を出力する位置及び姿勢検出部２２と、磁界生成部２５を制御して、カプセル型内視鏡１０に対する磁界の分布を相対的に変化させる制御部２６とを備え、磁界生成部２５は、任意の平面内における特定の位置にカプセル型内視鏡１０を拘束する方向に磁気引力を生じさせる磁界を発生し、制御部２６は、上記位置情報に基づき、特定の位置とカプセル型内視鏡１０との距離が閾値よりも大きくなった場合に、カプセル型内視鏡１０に対する磁界の分布を変化させる。

Description

本発明は、被検体内に導入されたカプセル型医療装置を誘導する誘導装置及びカプセル型医療装置誘導システムに関する。

従来、被検体内に導入されて被検体内に関する種々の情報を取得する、或いは、被検体内に薬剤等を投与するといったカプセル型医療装置が開発されている。一例として、内視鏡の分野においては、被検体の消化管内に導入可能な大きさに形成されたカプセル型内視鏡が知られている。

カプセル型内視鏡は、カプセル形状をなす筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えたものであり、被検体に嚥下された後、蠕動運動等によって消化管内を移動しながら撮像を行い、被検体の臓器内部の画像（以下、体内画像ともいう）の画像データを順次、無線送信する。無線送信された画像データは、被検体外に設けられた受信装置によって受信され、さらに、ワークステーション等の画像表示装置に取り込まれて所定の画像処理が施される。それにより、画像表示装置の画面に、被検体の体内画像を静止画表示又は動画表示することができる。

近年では、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡を磁界によって誘導する誘導装置を備えた誘導システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。一般に、このような誘導システムにおいては、カプセル型内視鏡の内部に永久磁石を設ける一方、誘導装置に電磁石や永久磁石等の磁界発生部を設け、被検体の胃等の消化管内に水等の液体を導入してカプセル型内視鏡をこの液体に浮遊させた状態で、磁界発生部が発生する磁界により、被検体内部のカプセル型内視鏡を誘導する。この誘導システムに、カプセル型内視鏡が取得した画像データを受信して体内画像を表示する表示部を設けることにより、ユーザは、表示部に表示された体内画像を参照しつつ、誘導装置に設けられた操作入力部を用いてカプセル型内視鏡の誘導を操作することができる。

特表２００８-５０３３１０号公報

ところで、磁界によりカプセル型医療装置を誘導するシステムにおいては、通常、磁界生成部が、任意の平面内にあるカプセル型医療装置に対して、特定の位置にカプセル型医療装置を拘束する方向に磁気引力を生じさせる磁界を発生する。このような特性を有する磁界を発生する磁界生成部として、具体的には、単体の永久磁石や電磁石が用いられる。さらに、磁界発生部が発生する磁界を変化させることにより、カプセル型医療装置が拘束される位置を移動させ、カプセル型医療装置を任意の平面内で誘導する。以下、磁気引力によりカプセル型医療装置が拘束される位置を拘束位置という。具体的には、単体の永久磁石や電磁石の位置を移動することにより、この現象を発生させることができる。或いは、複数の電磁石から構成されるユニットにおいて、各電磁石に流す電流を調整したり、複数の永久磁石から構成されるユニットにおいて、永久磁石間の相対的な位置関係を変更することによっても同様の現象を発生させることができる。

しかしながら、被検体内においては、磁界を変化させて拘束位置を移動させているにもかかわらず、胃壁や腸壁等によってカプセル型医療装置の移動が妨げられ、カプセル型医療装置が、本来拘束されるべき拘束位置からずれてしまうことがある。このような場合に、カプセル型医療装置の誘導操作をそのまま継続すると、カプセル型医療装置の近傍に発生する磁界がユーザの意図する誘導を実現するための磁界と異なってしまい、ユーザ所望の誘導操作を行うことができなくなるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内においてカプセル型医療装置が本来の拘束位置からずれた位置にある状態を放置することなく、カプセル型医療装置の誘導操作を行うことができる誘導装置及びカプセル型医療装置誘導システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る誘導装置は、磁石が内部に配置されたカプセル型医療装置を被検体内に導入し、該被検体内においてカプセル型医療装置を磁界によって誘導する誘導装置において、前記カプセル型医療装置に設けられた前記磁石に作用させることにより前記カプセル型医療装置を誘導する磁界を生成する磁界生成部と、前記被検体内における前記カプセル型医療装置の位置を検出して位置情報を出力する位置検出部と、前記磁界生成部を制御して、前記カプセル型医療装置に対する前記磁界の分布を相対的に変化させる制御部と、を備え、前記磁界生成部は、任意の平面内における特定の位置に前記カプセル型医療装置を拘束する方向に磁気引力を生じさせる磁界を発生し、前記制御部は、前記位置情報に基づき、前記特定の位置と前記カプセル型医療装置との間の距離が閾値よりも大きくなった場合に、前記カプセル型医療装置に対する前記磁界の分布を変化させる、ことを特徴とする。

上記誘導装置は、外部からなされる操作に応じて、前記カプセル型医療装置を誘導するための指示情報を前記制御部に入力する操作入力部をさらに備え、前記制御部は、前記磁界生成部に対し、前記特定の位置を前記カプセル型医療装置に相対的に近づける磁界を発生させる第１の制御モードと、前記指示情報に基づいて前記カプセル型医療装置を誘導する磁界を発生させる第２の制御モードとを、前記距離に応じて切り替える、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記制御部は、前記距離が前記閾値以下である場合、前記第２の制御モードを実行し、前記距離が前記閾値よりも大きくなった際に、前記第２の制御モードから前記第１の制御モードに切り替える、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記制御部は、前記距離が、前記閾値より小さい第２の閾値よりも小さくなった際に、前記第１の制御モードから前記第２の制御モードに切り替える、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記制御部は、前記距離が前記閾値以下である場合、前記第２の制御モードを実行し、前記操作入力部に対して操作がなされている間に前記距離が前記閾値よりも大きくなった場合、前記第２の制御モードを維持する、ことを特徴とする。

上記誘導装置は、前記制御部の制御の下で情報を表示する表示部をさらに備え、前記制御部は、前記距離が前記閾値よりも大きく、且つ、前記第２の制御モードを維持している間、前記距離が前記閾値よりも大きい旨を示す標識を前記表示部に表示させる、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記表示部は、前記指示情報に基づいて前記カプセル型医療装置を誘導可能な方向を示す標識を表示すると共に、前記制御部が実行中の制御モードに応じて前記標識の表示態様を変化させる、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記磁界生成部は、磁界を発生する永久磁石と、前記カプセル型医療装置に対する前記永久磁石の相対位置を変化させる駆動手段と、を備え、前記制御部は、前記第１の制御モードの実行中、前記駆動手段によって前記相対位置を変化させることにより、前記特定の位置を移動させる、ことを特徴とする。

上記誘導装置において、前記磁界生成部は、複数の電磁石を備え、前記制御部は、前記第１の制御モードの実行中、前記複数の電磁石の各々が発生する磁界によって形成される合成磁界における前記特定の位置を移動させる、ことを特徴とする。

本発明に係るカプセル型医療装置誘導システムは、前記誘導装置と、前記カプセル型医療装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、磁界生成部が生成した磁界におけるカプセル型医療装置の本来の拘束位置である特定の位置とカプセル型医療装置のその時点での存在位置との間の距離が閾値よりも大きくなった場合、カプセル型医療装置に対する磁界の分布を相対的に変化させるので、カプセル型医療装置が拘束位置からずれた位置にある状態を放置することなくカプセル型医療装置の誘導操作を行うことが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。 図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。 図３は、図１に示す誘導装置の外観の一構成例を示す模式図である。 図４は、図１に示す体外永久磁石の設置状態を説明するための模式図である。 図５は、カプセル型内視鏡の水平面内において並進させる場合の誘導方法を説明するための模式図である。 図６は、カプセル型内視鏡の鉛直方向において並進させる場合の誘導方法を説明するための模式図である。 図７は、カプセル型内視鏡の傾斜角及び方位角を変化させる場合の誘導方法を説明する模式図である。 図８は、図１に示す表示部に表示される画面の例を示す図である。 図９は、図１に示すカプセル型医療装置誘導システムの動作を示すフローチャートである。 図１０は、図１に示すカプセル型医療装置誘導システムにおけるカプセル型内視鏡の誘導方法を説明するための模式図である。 図１１は、図１に示すカプセル型医療装置誘導システムの動作中に表示部に表示される画面の例を示す模式図である。 図１２は、図１に示すカプセル型医療装置誘導システムの動作中に表示部に表示される画面の例を示す模式図である。 図１３は、本発明の実施の形態の変形例１に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。 図１４は、図１３に示す誘導装置の外観の一構成例を示す模式図である。 図１５は、本発明の実施の形態の変形例２に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る誘導装置及びカプセル型医療装置誘導システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、本実施の形態に係るカプセル型医療装置誘導システムが誘導対象とするカプセル型医療装置の一形態として、被検体内に経口にて導入されて被検体の消化管内を撮像するカプセル型内視鏡を例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、例えば被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動するカプセル型内視鏡や、被検体内に薬剤等を配送するカプセル型医療装置や、被検体内のｐＨを測定するｐＨセンサを備えるカプセル型医療装置など、カプセル型をなす種々の医療装置の誘導に適用することが可能である。

また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態におけるカプセル型医療装置誘導システム１は、被検体の体腔内に導入されるカプセル型医療装置であって、内部に永久磁石が設けられたカプセル型内視鏡１０と、磁界ＭＧを発生して、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡１０を誘導する誘導装置２０とを備える。

カプセル型内視鏡１０は、経口摂取等によって所定の液体とともに被検体の臓器内部に導入された後、消化管内部を移動して、最終的に、被検体の外部に排出される。カプセル型内視鏡１０は、その間、被検体の胃等の臓器内部に導入された液体中を漂い、磁界ＭＧによって誘導されつつ体内画像を順次撮像し、撮像によって取得した体内画像に対応する画像データを順次無線送信する。

図２は、カプセル型内視鏡１０の内部構造の一例を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡１０は、被検体の臓器内部に導入し易い大きさに形成された外装であるカプセル型筐体１００と、被検体内を撮像した画像信号を出力する撮像部１１と、撮像部１１が出力した画像信号を処理すると共に、カプセル型内視鏡１０の各構成部を制御する制御部１５と、制御部１５によって処理された画像信号をカプセル型内視鏡１０の外部に無線送信する無線通信部１６と、カプセル型内視鏡１０の各構成部に電力を供給する電源部１７と、誘導装置２０による誘導を可能にするための永久磁石１８と、当該カプセル型内視鏡１０の位置検出に用いられる磁界である位置検出用磁界を発生する位置検出用磁界発生部１９とを備える。

カプセル型筐体１００は、被検体の臓器内部に導入可能な大きさに形成された外装ケースであり、筒状筐体１０１とドーム状筐体１０２、１０３とを有し、筒状筐体１０１の両側開口端をドーム状筐体１０２、１０３によって塞ぐことによって構成される。筒状筐体１０１及びドーム状筐体１０３は、可視光に対して略不透明な有色の筐体である。また、ドーム状筐体１０２は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明なドーム形状の光学部材である。このようなカプセル型筐体１００は、図２に示すように、撮像部１１と、制御部１５と、無線通信部１６と、電源部１７と、永久磁石１８と、位置検出用磁界発生部１９とを液密に内包する。

撮像部１１は、ＬＥＤ等の照明部１２と、集光レンズ等の光学系１３と、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等の撮像素子１４とを有する。照明部１２は、撮像素子１４の撮像視野に白色光等の照明光を発光して、ドーム状筐体１０２越しに撮像視野内の被検体を照明する。光学系１３は、この撮像視野からの反射光を撮像素子１４の撮像面に集光して結像させる。撮像素子１４は、撮像面において受光した撮像視野からの反射光を電気信号に変換し、画像信号として出力する。

制御部１５は、撮像部１１及び無線通信部１６の各動作を制御すると共に、これらの各構成部間における信号の入出力を制御する。具体的には、制御部１５は、照明部１２が照明した撮像視野内の被検体を撮像素子１４に撮像させ、撮像素子１４から出力された画像信号に所定の信号処理を施す。さらに、制御部１５は無線通信部１６に、信号処理を施した上記画像信号を時系列に沿って順次無線送信させる。

無線通信部１６は、撮像部１１が出力した体内画像の画像信号を制御部１５から取得し、該画像信号に対して変調処理等を施して無線信号を生成する。無線通信部１６は、無線信号を送信するためのアンテナ１６ａを備え、このアンテナ１６ａを介して、生成した無線信号を無線送信する。

電源部１７は、ボタン型電池やキャパシタ等の蓄電部であって、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部を有する。電源部１７は、磁気スイッチを有する構成とした場合、外部から印加された磁界によって電源のオンオフ状態を切り替え、オン状態の場合に蓄電部の電力をカプセル型内視鏡１０の各構成部、即ち、撮像部１１、制御部１５、及び無線通信部１６の各々に適宜供給する。また、電源部１７は、オフ状態の場合に、カプセル型内視鏡１０の各構成部への電力供給を停止する。

永久磁石１８は、後述する磁界生成部２５が生成した磁界ＭＧによるカプセル型内視鏡１０の誘導を可能にするためのものであり、磁化方向Ｙｍが長軸Ｌａに対して傾きを持つように、カプセル型筐体１００の内部に固定配置される。本実施の形態においては、永久磁石１８を、磁化方向Ｙｍが長軸Ｌａに対して直交するように配置している。永久磁石１８は、外部から印加された磁界に追従して動作し、この結果、磁界生成部２５によるカプセル型内視鏡１０の誘導が実現する。

位置検出用磁界発生部１９は、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生するマーカコイル１９ａと、該マーカコイル１９ａと共に共振回路を形成するコンデンサ１９ｂとを含み、電源部１７からの電力供給を受けて所定の周波数の位置検出用磁界を発生する。

再び図１を参照すると、誘導装置２０は、カプセル型内視鏡１０との間で無線通信を行い、カプセル型内視鏡１０から送信された画像信号を含む無線信号を受信する受信部２１と、カプセル型内視鏡１０の位置検出用磁界発生部１９が発生した位置検出用磁界に基づいて、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を検出する位置及び姿勢検出部２２と、受信部２１が受信した無線信号から画像信号を取得し、該画像信号に所定の信号処理を施して体内画像を表示すると共に、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢等の情報を表示する表示部２３と、カプセル型医療装置誘導システム１における各種操作を指示する情報等の入力を受け付ける操作入力部２４と、カプセル型内視鏡１０を誘導するための磁界を生成する磁界生成部２５と、これらの各部を制御する制御部２６と、体内画像の画像データ等を記憶する記憶部２７とを備える。

図３は、誘導装置２０の外観を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、誘導装置２０には、被検体が載置される載置台として、ベッド２０ａが設けられている。このベッド２０ａの下部に、少なくとも、磁界ＭＧを生成する磁界生成部２５と、位置検出用磁界発生部１９が発生した位置検出用磁界を検出する複数のセンスコイル２２ａとが配置される。

受信部２１は、複数の受信アンテナ２１ａを備え、これらの受信アンテナ２１ａを介してカプセル型内視鏡１０からの無線信号を順次受信する。受信部２１は、これらの受信アンテナ２１ａの中から最も受信電界強度の高いアンテナを選択し、選択したアンテナを介して受信したカプセル型内視鏡１０からの無線信号に対して復調処理等を行うことにより、無線信号から画像信号を抽出し、表示部２３に出力する。

複数のセンスコイル２２ａは、ベッド２０ａの上面と平行に配置された平面状のパネル上に配置されている。各センスコイル２２ａは、例えばコイルバネ状の筒型コイルであり、カプセル型内視鏡１０の位置検出用磁界発生部１９が発生した磁界を受信して検出信号を出力する。

位置及び姿勢検出部２２は、複数のセンスコイル２２ａからそれぞれ出力された複数の検出信号を取得し、これらの検出信号に対し、波形の整形、増幅、Ａ／Ｄ変換、ＦＦＴ等の信号処理を施すことにより、位置検出用磁界の振幅及び位相等の磁界情報を抽出する。さらに、位置及び姿勢検出部２２は、この磁界情報に基づいてカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を算出し、位置情報として出力する。

なお、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の検出方法は、上述した位置検出用磁界を用いる方法に限定されない。例えば、受信部２１が受信した無線信号の強度分布に基づいて、カプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢を検出しても良い。一例として、特開２００７−２８３００１号公報に開示されているように、カプセル型内視鏡１０の位置の初期値を適宜設定し、ガウス−ニュートン法により位置の推定値を算出する処理を、算出した推定値と前回の推定値とのずれ量が所定値以下となるまで反復することにより、カプセル型内視鏡１０の位置を求めることができる。

表示部２３は、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイからなる画面を有し、受信部２１から入力された画像信号に基づく体内画像や、カプセル型内視鏡１０の位置情報や、その他各種情報を画面に表示する。

操作入力部２４は、ユーザにより外部からなされる操作に応じて、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を制御するための指示情報である操作入力情報を制御部２６に入力する。操作入力部２４は、ジョイスティック、各種ボタン及び各種スイッチを備えた操作卓、キーボード等の入力デバイス等によって構成される。

操作入力情報には、具体的には、カプセル型内視鏡１０を水平方向又は鉛直方向に並進させる並進動作や、カプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａの鉛直方向に対する傾斜角を変化させる傾斜角変更動作や、カプセル型内視鏡１０に設けられた撮像部１１の視野の方位角、即ち鉛直方向の軸周りの角度を変化させる方位角変更動作に関する情報等が含まれる。

磁界生成部２５は、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡１０の位置、傾斜角、及び方位角を、被検体に対して相対的に変化させるための磁界ＭＧを生成する。磁界生成部２５は、磁界ＭＧを発生する体外永久磁石２５ａと、該体外永久磁石２５ａの位置及び姿勢を変化させる平面位置変更部２５ｂ、鉛直位置変更部２５ｃ、仰角変更部２５ｄ、及び旋回角変更部２５ｅとを有する。

図４は、体外永久磁石２５ａの設置状態を説明するための模式図である。図４に示すように、体外永久磁石２５ａは、例えば直方体形状を有する棒磁石によって構成される。体外永久磁石２５ａは、初期状態において、自身の磁化方向と平行な４つの面の内の１つの面が、重力方向と直交する面である水平面（ＸＹ面）と平行になるように配置される。以下、体外永久磁石２５ａが初期状態にあるときの体外永久磁石２５ａの配置を基準配置という。また、自身の磁化方向と平行な４つの面の内の１つであって、カプセル型内視鏡１０と対向する面を、カプセル対向面ＰＬともいう。

平面位置変更部２５ｂは、体外永久磁石２５ａを水平面内において並進させる。即ち、体外永久磁石２５ａにおいて磁化された２つの磁極の相対位置が確保された状態のままで水平面内に移動を行う。

鉛直位置変更部２５ｃは、体外永久磁石２５ａを鉛直方向（Ｚ方向）に沿って並進させる並進機構である。即ち、体外永久磁石２５ａにおいて磁化された２つの磁極の相対位置が確保された状態のままで鉛直方向に沿って移動を行う。

仰角変更部２５ｄは、体外永久磁石２５ａの磁化方向を含む鉛直面内において、体外永久磁石２５ａを回転させることにより、水平面に対する磁化方向の角度を変化させる回転機構である。言い換えると、仰角変更部２５ｄは、カプセル対向面ＰＬと平行且つ磁化方向と直交し、体外永久磁石２５ａの中心を通るＹ方向の軸Ｙ_Cに対して体外永久磁石２５ａを回転させる。以下、体外永久磁石２５ａと水平面とのなす角度を仰角とする。

旋回角変更部２５ｅは、体外永久磁石２５ａの中心を通る鉛直軸Ｚ_mに対して体外永久磁石２５ａを回転させる。以下、鉛直軸Ｚ_mに対する体外永久磁石２５ａの回転運動を旋回運動という。また、基準配置に対して体外永久磁石２５ａが旋回した角度を旋回角とする。

制御部２６は、位置及び姿勢検出部２２から入力されたカプセル型内視鏡１０の位置情報や、操作入力部２４から入力された操作入力情報に基づいて磁界生成部２５の各部の動作を制御することにより、体外永久磁石２５ａと被検体との相対的な位置や、体外永久磁石２５ａとカプセル型内視鏡１０との間の距離や、体外永久磁石２５ａの基準配置からの回転角度、即ち仰角及び旋回角を変化させることにより、カプセル型内視鏡１０を誘導する。制御部２６が実行する制御モードには、位置情報に基づいて、体外永久磁石２５ａが生成する磁界ＭＧの分布に対してカプセル型内視鏡１０を適切な位置に相対的に移動させる第１の制御モードと、操作入力情報に従い、位置情報を基にフィードバック制御を行うことにより、カプセル型内視鏡１０をユーザ所望の位置及び姿勢に誘導する第２の制御モードとがある。

記憶部２７は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の書き換え可能に情報を保存する記憶メディア及び該記憶メディアに対して情報の書き込み及び読み取りを行う書込読取装置を用いて構成される。記憶部２７は、カプセル型内視鏡１０によって撮像された被検体の体内画像群の画像データの他、制御部２６が誘導装置２０の各部を制御するための各種プログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する。

次に、磁界生成部２５が生成する磁界によるカプセル型内視鏡１０の位置及び姿勢の誘導方法を説明する。図５は、カプセル型内視鏡１０を水平面内において並進させる場合の誘導方法を説明するための模式図である。カプセル型内視鏡１０を水平面内において並進させる場合、カプセル型内視鏡１０を該水平面内における特定の位置に拘束する方向に磁気引力を生じさせる磁界を生成し、カプセル型内視鏡１０の永久磁石１８に作用させる。この特定の位置のことを、以下、拘束位置という。図５に示すように、拘束位置に永久磁石１８を引きつけてカプセル型内視鏡１０を拘束し、この状態で、平面位置変更部２５ｂにより体外永久磁石２５ａを水平面内で移動させることにより、カプセル型内視鏡１０が水平面内において並進する。

図６は、カプセル型内視鏡１０を鉛直方向において並進させる場合の誘導方法を説明するための模式図である。カプセル型内視鏡１０を鉛直方向において並進させる場合、図６の（ａ）に示すように、磁気勾配の分布がカプセル対向面ＰＬと直交する方向における距離に応じて変化する磁界をカプセル型内視鏡１０の永久磁石１８に作用させる。具体的には、鉛直位置変更部２５ｃにより体外永久磁石２５ａを鉛直方向に移動させ、体外永久磁石２５ａと永久磁石１８との距離を変化させる。それにより、図６の（ｂ）に示すように、カプセル型内視鏡１０が鉛直方向において並進する。ここで、図４に示すような直方体状の体外永久磁石２５ａが発生する磁界の分布において、カプセル型内視鏡１０の拘束位置は、カプセル対向面ＰＬと直交し、体外永久磁石２５ａの中心を通る線上となる。

図７は、カプセル型内視鏡１０の傾斜角及び方位角を変化させる場合の誘導方法を説明するための模式図である。鉛直方向に対するカプセル型内視鏡１０の長軸Ｌａの傾斜角θを変化させる場合には、拘束位置にカプセル型内視鏡１０を拘束し、仰角変更部２５ｄにより体外永久磁石２５ａを軸Ｙ_C回りに回転させて仰角を変化させる。それにより、カプセル型内視鏡１０の傾斜角θが変化する。また、カプセル型内視鏡１０の方位角を変化させる場合には、拘束位置にカプセル型内視鏡１０を拘束し、旋回角変更部２５ｅにより体外永久磁石２５ａを、該体外永久磁石２５ａの中心を通る鉛直軸Ｚ_m回りに回転させて旋回角を変化させる。それにより、カプセル型内視鏡１０がＺ軸回りに回転し、カプセル型内視鏡１０の方位角が変化する。このとき、仰角変更部２５ｄ及び旋回角変更部２５ｅが体外永久磁石２５ａを回転させることにより、拘束位置は体外永久磁石２５ａに対して移動してしまう。そこで、制御部２６は、体外永久磁石２５ａの仰角及び旋回角、体外永久磁石２５ａとカプセル型内視鏡１０の位置を含む水平面との距離、カプセル型内視鏡１０の磁気モーメント等の磁気的特性、並びに、カプセル型内視鏡１０の体積、質量、重心位置等の幾何学的特性を基に拘束位置を算出する。そして、拘束位置が移動しないように体外永久磁石２５ａの仰角及び旋回角に応じて平面位置変更部２５ｂを制御する。

図８は、表示部２３に表示される画面の例を示す模式図である。図８に示す画面Ｍ１は、カプセル型内視鏡１０により取得された体内画像が表示される画像表示領域ｍ１と、被検体内におけるカプセル型内視鏡１０の姿勢を表す姿勢図ｍ２、ｍ３とを含む。なお、本実施の形態においては、画像表示領域ｍ１に示すように、矩形の体内画像の４隅をマスキングして表示している。

画像表示領域ｍ１は、受信部２１から順次入力される画像信号に基づいて体内画像が表示される領域である。また、画像表示領域ｍ１の周囲には、カプセル型内視鏡１０を並進させる操作入力の方向を示す標識としての操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４が表示されている。

姿勢図ｍ２は、カプセル型内視鏡１０の水平面における姿勢を表しており、方位角を示すスケールｍ２０と、カプセル型内視鏡１０の姿勢を表す模型図ｍ２１と、カプセル型内視鏡１０を旋回させる操作入力の方向を示す標識としての操作入力矢印ｍ２２、ｍ２３とを含む。

姿勢図ｍ３は、カプセル型内視鏡１０の鉛直面における姿勢を表しており、傾斜角を示すスケールｍ３０と、カプセル型内視鏡１０の姿勢を表す模型図ｍ３１と、カプセル型内視鏡１０を長軸方向に並進させる操作入力がなされる方向を示す標識としての操作入力矢印ｍ３２、ｍ３３と、カプセル型内視鏡１０を傾斜させる操作入力の方向を示す標識としての操作入力矢印ｍ３４、ｍ３５とを含む。

操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５は、制御部２６が実行中の制御モードや、カプセル型内視鏡１０の誘導の可否に応じて、異なる態様で表示されるように設定されており、本実施の形態においては、操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５の色を変化させている。一例として、カプセル型内視鏡１０に対する操作入力の待機中である場合、操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５を白色で表示し、カプセル型内視鏡１０の適切な誘導が可能な状態である間に操作入力がなされた方向の操作入力矢印を水色で表示し、カプセル型内視鏡１０の適切な誘導が困難な状態である間に操作入力がなされた方向の操作入力矢印を黄色で表示し、カプセル型内視鏡１０に対する操作入力を受け付けていない場合、操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５を非表示とするように設定されている。

操作入力部２４から入力された操作入力情報は、制御部２６が磁界生成部２５を制御する際に出力する制御信号に反映されるため、姿勢図ｍ２、ｍ３に表示されるカプセル型内視鏡１０の模型図ｍ２１、ｍ３１の姿勢は、被検体内における実際のカプセル型内視鏡１０の姿勢とほぼ同じものと考えることができる。

次に、カプセル型医療装置誘導システム（以下、単にシステムともいう）１の動作について説明する。図９は、システム１の動作を示すフローチャートである。また、図１０は、システム１におけるカプセル型内視鏡１０の誘導方法を説明するための模式図である。図１０においては、体外永久磁石２５ａと、該体外永久磁石２５ａが発生する磁界によって誘導されるカプセル型内視鏡１０の任意の水平面ＰＬ_Hにおける動きを示している。図１１及び図１２は、システム１の動作中に表示部２３に表示される画面の例を示す模式図である。

システム１がカプセル型内視鏡１０の誘導を開始すると、まずステップＳ１０において、制御部２６は、位置及び姿勢検出部２２から出力された位置情報に基づき、カプセル型内視鏡１０の位置を含む水平面ＰＬ_Hにおいて、磁界生成部２５が生成する磁界における拘束位置Ｐとカプセル型内視鏡１０のその時点での位置との距離Ｄが、第１の閾値Ｔｈ１以下であるかを判定する。ここで、磁界生成部２５が生成する磁界における拘束位置Ｐは、体外永久磁石２５ａの仰角及び旋回角、体外永久磁石２５ａとカプセル型内視鏡１０の位置を含む水平面ＰＬ_Hとの距離、カプセル型内視鏡１０の磁気的特性、即ち磁気モーメント、並びに、カプセル型内視鏡１０の幾何学的特性、即ち体積、質量、及び重心位置を基に算出される。また、閾値Ｔｈ１は、磁界生成部２５が生成する磁界によりカプセル型内視鏡１０の誘導が可能な範囲の限界距離として、予め設定されている。

距離Ｄが閾値Ｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、制御部２６は、第１の制御モードに切り替える（ステップＳ１１）。

続くステップＳ１２において、表示部２３は、制御部２６の制御の下で、図１１に示すように画面Ｍ１における全ての操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５を非表示にする。これにより、ユーザは、カプセル型内視鏡１０を誘導するための操作入力の受付が停止中であることを認識することができる。

続くステップＳ１３において、磁界生成部２５は、制御部２６の制御の下で、拘束位置Ｐをカプセル型内視鏡１０に近づけるように、磁界の分布を変化させる。具体的には、図１０に示すように、鉛直軸Ｚ_mがカプセル型内視鏡１０に近づくように、体外永久磁石２５ａを水平面ＰＬ_H内で並進させる。

続くステップＳ１４において、制御部２６は、位置及び姿勢検出部２２から出力された位置情報に基づき、距離Ｄが第２の閾値Ｔｈ２以下であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｔｈ２は、磁界生成部２５が生成する磁界によりカプセル型内視鏡１０の適切な誘導が可能な限界距離として、閾値Ｔｈ１よりも小さい値に予め設定されている。

距離Ｄが閾値Ｔｈ２よりも大きい場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、システム１の動作はステップＳ１２に移行する。

一方、距離Ｄが閾値Ｔｈ２以下である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御部２６は、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を誘導するための操作入力部２４に対する操作入力がなされたか否かを判定する（ステップＳ１５）。

カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を誘導するための操作入力部２４に対する操作入力がなされていない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、システム１の動作はステップＳ１０に移行する。

また、ステップＳ１０において、距離Ｄが閾値Ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御部２６は第２の制御モードに切り替える（ステップＳ１６）。

続くステップＳ１７において、表示部２３は、制御部２６の制御の下で、図８に示すように画面Ｍ１における全ての操作入力矢印ｍ１１〜ｍ１４、ｍ２２、ｍ２３、ｍ３２〜ｍ３５を白色で表示する。これにより、ユーザは、カプセル型内視鏡１０を誘導するための操作入力部２４に対する操作入力が可能になったことを認識することができる。その後、システム１の動作はステップＳ１５に移行する。

また、ステップＳ１５において、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を誘導するための操作入力部２４に対する操作入力がなされた場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御部２６は、距離Ｄが閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

距離Ｄが閾値Ｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、図１２に示すように、表示部２３は、制御部２６の制御の下で、操作入力がなされている方向の操作入力矢印、例えば操作入力矢印ｍ３５を、例えば黄色で表示する（ステップＳ１９）。なお、図１２においては、色の違いをパターンの違いで示している。これにより、ユーザは、カプセル型内視鏡１０が磁界による誘導可能な範囲から外れたため、ユーザの意図するカプセル型内視鏡１０の誘導が実現されない可能性があることを認識することができる。

ここで、操作入力がなされている方向の操作入力矢印を表示する色は、他の方向の操作入力矢印と異なる色であれば、黄色に限定されない。好ましくは、距離Ｄが閾値Ｔｈ１よりも大きいことをユーザに注意喚起できるように、目立つ色で表示すると良い。その後、システム１の動作はステップＳ２１に移行する。

一方、距離Ｄが閾値Ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、表示部２３は、制御部２６の制御の下で、操作入力がなされている方向の操作入力矢印を、例えば水色で表示する（ステップＳ２０）。これにより、ユーザは、概ねユーザの意図通りにカプセル型内視鏡１０の誘導が実現されることを確認することができる。なお、ステップＳ２０において操作入力がなされている方向の操作入力矢印を表示する色については、他の方向の操作入力矢印と異なる色、即ち白色以外であり、且つ、ステップＳ１９において操作入力がなされている方向の操作入力矢印と異なる色、即ち黄色以外であれば、水色に限定されない。

続くステップＳ２１において、磁界生成部２５は、制御部２６の制御の下で、操作入力部２４から入力された操作入力情報に基づいて磁界を制御する。これにより、カプセル型内視鏡１０の位置又は姿勢を制御するための磁界が被検体内に生成される。

続くステップＳ２２において、制御部２６は、操作入力部２４に対してなされる操作入力が終了したか否かを判定する。操作入力が終了していない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、システム１の動作はステップＳ１８に戻る。

一方、操作入力が終了した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御部２６は、カプセル型内視鏡１０に対する誘導を終了する指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ２３）。誘導を終了する指示は、操作入力部２４に対する所定の操作に応じて入力される。誘導を終了しない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、システム１の動作はステップＳ１０に戻る。一方、誘導を終了する場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、システム１の動作は終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、磁界生成部２５が生成した磁界における拘束位置Ｐとカプセル型内視鏡１０との間の距離が、磁界によるカプセル型内視鏡１０の誘導が可能な範囲として設定された閾値Ｔｈ１よりも大きくなった場合、磁界の分布を変化させて拘束位置Ｐをカプセル型内視鏡１０に自動的に近づけるので、カプセル型内視鏡１０の誘導を再び適切に行うことができるようになる。

また、本発明の実施の形態によれば、磁界によるカプセル型内視鏡１０の適切な誘導が可能な範囲内にカプセル型内視鏡１０が存在するときや、この範囲からカプセル型内視鏡１０が外れたときなどの状況に応じて操作入力矢印の色を変化させて表示するので、ユーザは、自身が意図するカプセル型内視鏡１０の誘導が可能な状態か否かを容易に把握することができる。

（変形例１）
次に、本発明の実施の形態の変形例１について説明する。図１３は、本発明の実施の形態の変形例１に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。

図１３に示すように、本変形例１に係るカプセル型医療装置誘導システム２は、図１に示す誘導装置２０の代わりに、磁界生成部４１を有する誘導装置４０を備える。磁界生成部４１は、図１に示す磁界生成部２５に対して、第２平面位置変更部２５ｆをさらに備える。なお、カプセル型医療装置誘導システム２における第２平面位置変更部２５ｆ以外の各部の構成は、上記実施の形態と同様である。

図１４は、図１３に示す誘導装置４０の外観の一構成例を示す模式図である。図１４に示すように、誘導装置４０には、被検体が載置される載置台として、水平方向に並進可能なベッド４０ａが設けられている。このベッド４０ａの下部に、磁界ＭＧを生成する磁界生成部４１が配置される。

第２平面位置変更部２５ｆは、ベッド４０ａを水平方向に並進させる並進機構である。第２平面位置変更部２５ｆは、被検体を乗せたままベッド４０ａを移動させることにより、体外永久磁石２５ａが発生する磁界ＭＧに対するカプセル型内視鏡１０の相対的な位置を変化させる。

本変形例１におけるカプセル型医療装置誘導システム２では、図９に示すステップＳ１３において、ベッド４０ａを移動させることにより、カプセル型内視鏡１０側を拘束位置Ｐに近づける。或いは、体外永久磁石２５ａ及びベッド４０ａの双方を相対的に移動させることにより、カプセル型内視鏡１０と拘束位置Ｐとを互いに近づけても良い。

本変形例１によれば、カプセル型内視鏡１０が閾値Ｔｈ１によって規定される範囲を外れた場合であっても、体外永久磁石２５ａを移動させる距離を短くすることができる。

（変形例２）
次に、本発明の実施の形態の変形例２について説明する。図１５は、本発明の実施の形態の変形例２に係るカプセル型医療装置誘導システムの一構成例を示す図である。図１５に示すように、実施の形態２の変形例２に係るカプセル型医療装置誘導システム３は、図１に示す誘導装置２０の代わりに、磁界生成部５１を有する誘導装置５０を備える。

磁界生成部５１は、複数の電磁石５１ａと、各電磁石５１ａに電力を供給する電源部５１ｂと、制御部２６の制御の下で各電磁石５１ａに流す電流を制御する電流制御部５１ｃとを備える。電流制御部５１ｃは、各電磁石５１ａに供給される電流の大きさを制御することにより、カプセル型内視鏡１０内の永久磁石１８に作用させるための拘束位置を持つ合成磁界を生成する。なお、カプセル型医療装置誘導システム３における磁界生成部５１以外の各部の構成は、上記実施の形態と同様である。

本変形例２に係るカプセル型医療装置誘導システム３では、図９に示すステップＳ１３において、各電磁石５１ａに供給する電力を変化させ、これらの電磁石５１ａによって形成される合成磁界の分布を変化させることにより、図１０に示すように、拘束位置Ｐをカプセル型内視鏡１０に近づける。

本変形例２によれば、機械的な移動機構等を設けることなく、カプセル型内視鏡１０に作用させる磁界の分布を変化させることができるので、素早いレスポンスを実現することが可能となる。

以上説明した実施の形態及び変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、実施の形態や各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。

１、２、３ カプセル型医療装置誘導システム
１０ カプセル型内視鏡
１１ 撮像部
１２ 照明部
１３ 光学系
１４ 撮像素子
１５ 制御部
１６ 無線通信部
１６ａ アンテナ
１７ 電源部
１８ 永久磁石
１９ 位置検出用磁界発生部
１９ａ マーカコイル
１９ｂ コンデンサ
２０、４０、５０ 誘導装置
２０ａ、４０ａ ベッド
２１ 受信部
２１ａ 受信アンテナ
２２ 位置及び姿勢検出部
２２ａ センスコイル
２３ 表示部
２４ 操作入力部
２５、４１、５１ 磁界生成部
２５ａ 体外永久磁石
２５ｂ 平面位置変更部
２５ｃ 鉛直位置変更部
２５ｄ 仰角変更部
２５ｅ 旋回角変更部
２５ｆ 第２平面位置変更部
２６ 制御部
２７ 記憶部
５１ａ 電磁石
５１ｂ 電源部
５１ｃ 電流制御部
１００ カプセル型筐体
１０１ 筒状筐体
１０２、１０３ ドーム状筐体

Claims (10)

1. 被検体内においてカプセル型医療装置を磁界によって誘導する誘導装置において、
   前記カプセル型医療装置が任意の平面内において拘束される特定の位置を決定する磁界を生成する磁界生成部と、
   前記被検体内における前記カプセル型医療装置の位置を検出して位置情報を出力する位置検出部と、
   前記位置情報に基づき、前記特定の位置と前記カプセル型医療装置との間の距離と第１の閾値とを比較し、前記距離が前記第１の閾値よりも大きいと判定した場合に、前記特定の位置が前記カプセル型医療装置の位置に近づくように前記カプセル型医療装置に対する前記磁界の分布を変化させるように前記磁界生成部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする誘導装置。
2. 外部からなされる操作に応じて、前記カプセル型医療装置を誘導するための指示情報を前記制御部に入力する操作入力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記磁界生成部に対し、前記特定の位置を前記カプセル型医療装置に相対的に近づける磁界を発生させる第１の制御モードと、前記指示情報に基づいて前記カプセル型医療装置を誘導する磁界を発生させる第２の制御モードとを、前記距離と前記第１の閾値との比較結果に応じて切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
3. 前記制御部は、
   前記距離が前記第１の閾値以下であると判定した場合、前記第２の制御モードを実行し、
   前記距離が前記第１の閾値よりも大きいと判定した場合、前記第２の制御モードから前記第１の制御モードに切り替える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の誘導装置。
4. 前記制御部は、前記距離が、前記第１の閾値より小さい第２の閾値よりも小さいと判定した場合、前記第１の制御モードから前記第２の制御モードに切り替える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘導装置。
5. 前記制御部は、
   前記距離が前記第１の閾値以下であると判定した場合、前記第２の制御モードを実行し、
   前記操作入力部に対して操作がなされている間に前記距離が前記第１の閾値よりも大きいと判定した場合、前記第２の制御モードを維持する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘導装置。
6. 前記制御部の制御の下で情報を表示する表示部をさらに備え、
   前記制御部は、前記距離が前記第１の閾値よりも大きいと判定し、且つ、前記第２の制御モードを維持している間、前記距離が前記第１の閾値よりも大きい旨を示す標識を前記表示部に表示させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の誘導装置。
7. 前記表示部は、前記指示情報に基づいて前記カプセル型医療装置を誘導可能な方向を示す標識を表示すると共に、前記制御部が実行中の制御モードに応じて前記標識の表示態様を変化させる、
   ことを特徴とする請求項６に記載の誘導装置。
8. 前記磁界生成部は、
   磁界を発生する永久磁石と、
   前記カプセル型医療装置に対する前記永久磁石の相対位置を変化させる駆動手段と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の制御モードの実行中、前記駆動手段によって前記相対位置を変化させることにより、前記特定の位置を移動させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の誘導装置。
9. 前記磁界生成部は、複数の電磁石を備え、
   前記制御部は、前記第１の制御モードの実行中、前記複数の電磁石の各々が発生する磁界によって形成される合成磁界の分布を変化させることにより前記特定の位置を移動させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の誘導装置。
10. 請求項１に記載の誘導装置と、
    前記カプセル型医療装置と、
    を備えることを特徴とするカプセル型医療装置誘導システム。

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