WO2007064013A1

WO2007064013A1 - 医療装置の位置検出システム、医療装置誘導システムおよび医療装置の位置検出方法

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Publication number: WO2007064013A1
Application number: PCT/JP2006/324191
Authority: WO
Inventors: Akio Uchiyama; Atsushi Kimura; Ryoji Sato; Atsushi Chiba
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2007-06-07
Also published as: CN101316545A; US20090171190A1; EP1955644A4; DE602006021611D1; EP1955644A1; JPWO2007064013A1; JP4796075B2; EP1955644B1; CN101316545B; US9002434B2

Abstract

　磁気誘導コイルの周波数特性が、医療装置の誘導用の外部磁界の状態によって変動しても、医療装置の位置検出不能となることを防止する。医療装置位置検出システム１０は、被検者の体内に導入され外部磁界により誘導される医療装置位置検出システム５０であって、医療装置２０に搭載され、磁性体を内部に有する磁気誘導コイル４２Ａを含み交番磁界を発生する共振回路４３と、医療装置２０の作動範囲の外部に配置され、磁気誘導コイル４２Ａにより発生された交番磁界を検出する交番磁界検出装置５２と、これにより検出された交番磁界に基づいて医療装置２０の位置情報を算出する位置情報算出部５０Ａと、磁気誘導コイル４２Ａの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方に基づいて、交番磁界検出装置５２により検出する交番磁界の周波数と、磁気誘導コイル４２Ａが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定する周波数設定部７７とを備える。

Description

明細書

医療装置の位置検出システム、医療装置誘導システムおよび医療装置の位置検出方法

技術分野

[0001] 本発明は、医療装置の位置検出システム、医療装置誘導システムおよび医療装置の位置検出方法に関するものである。

背景技術

[0002] 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内視鏡等に代表される医療装置が実用化に向けて研究開発されている。カプセル内視鏡等の医療装置は、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。

[0003] カプセル内視鏡は、体腔管路内の目的部位への確実な到達、あるいは、時間を要する詳細な検査等を行う目的部位への留置などのために、体腔管路の蠕動によらず、誘導制御される必要がある。このカプセル内視鏡の誘導には、カプセル内視鏡が体腔管路内のどの位置にいるかを検出する必要があり、目視にて位置を確認できな V、所 (体腔管路内など)へ誘導されたカプセル内視鏡の位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献 1参照。 ) oまた、ワイヤレス磁気マーカの位置および方向の検出方法については特許文献 2に開示されている。

[0004] 特許文献 1には、 LC共振回路に交流電源が接続された磁界発生回路を備えた力プセル内視鏡から発せられる電磁気を、外部の複数の検出装置により検出することでカプセル内視鏡の位置を検出する技術が公開されている。

また、特許文献 2には、ワイヤレス磁気マーカとして磁性体コアを有する磁気誘導コィルを含む共振回路が開示されている。この特許文献 2の方法によれば、予め与えた外部磁界がワイヤレス磁気マーカ内に内蔵した磁気誘導コイルを含む共振回路の存在により変化することを利用してワイヤレス磁気マーカの位置および方向を検出することがでさる。

特許文献 1：国際公開第 2004Z014225号パンフレット

特許文献 2 :特開 2005— 121573号公報

発明の開示

[0005] し力しながら、外部磁界を用いて医療装置の誘導を行う場合には、医療装置内に配置した位置検出用の磁気誘導コイルの特性が外部磁界の状態によって変化するという不都合がある。その結果、医療装置の位置検出精度が急激に低下し、正しい方向への誘導が困難になるという不都合がある。

[0006] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、カプセル内視鏡等の医療装置の位置検出に用いる磁気誘導コイルの周波数特性が、医療装置の誘導用の外部磁界の状態によって変動しても、それによつて医療装置の位置検出不能となることを防止することができる医療装置の位置検出システムおよび位置検出方法を提供する。また、本発明は、医療装置の誘導用の外部磁界の状態によって磁気誘導コィルの周波数特性が変動しても、精度よく医療装置を誘導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してヽる。

[0007] 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。

本発明の第 1の態様は、被検者の体内に導入され外部磁界により誘導される医療装置の位置検出システムであって、前記医療装置に搭載され、磁性体コアを有する磁気誘導コイルを含み交番磁界を発生可能な共振回路と、前記医療装置の作動範囲の外部に配置され、前記磁気誘導コイルにより発生された交番磁界を検出する交番磁界検出装置と、該交番磁界検出装置により検出された交番磁界に基づいて前記医療装置の位置情報を算出する位置情報算出部と、該位置情報算出部により算出された位置情報に基づいて、前記医療装置の位置における外部磁界の強度を算出する外部磁界情報算出部と、該外部磁界情報算出部により算出された外部磁界の強度に基づいて、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数を設定する周波数設定部とを備える医療装置の位置検出システムである。

[0008] 本態様によれば、医療装置を被検者の体内に導入し、外部磁界により誘導する際に、医療装置内に備えられた共振回路の磁気誘導コイルの作動により交番磁界を発生させると、その交番磁界が、医療装置の作動範囲の外部に配置された交番磁界検出装置の作動により検出される。交番磁界が検出されると、位置情報算出部の作動により、医療装置の位置検出が行われる。また、外部磁界情報算出部の作動により、医療装置の位置における外部磁界の強度が算出され、周波数設定部の作動により、外部磁界の強度に基づいて交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数が設定される。

[0009] 磁気誘導コイルに作用する外部磁界の強度が変化すると、磁気誘導コイルの周波数特性が変化する。このため、交番磁界検出装置により検出される交番磁界の周波数を固定しておいたのでは、交番磁界の検出感度が急激に低下し、その結果位置情報算出部により算出される医療装置の位置情報の精度が低下する。本発明によれば、外部磁界の強度が変化するとこれに合わせて周波数設定部の作動により、交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数が設定されるので、外部磁界の強度に合わせて適正な交番磁界の周波数を設定することができ、位置検出の精度が急激に低下することにより誘導不能の状態となることを防止できる。

[0010] 上記態様においては、前記周波数設定部により設定された周波数近傍の交番磁界を前記磁気誘導コイルの位置に発生する交番磁界発生装置を備えることとしてもよい。

このようにすることで、磁気誘導コイルにより発生する交番磁界の周波数と、交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数とをほぼ一致させることができ、検出感度をより向上することができる。

[0011] また、上記態様においては、前記共振回路が、前記周波数設定部により設定された周波数近傍で駆動されることが好まし、。

このようにすることで、磁気誘導コイルの位置に交番磁界を供給し、磁気誘導コイルを含む共振回路の共振により大きな交番磁界を発生させる場合の他、共振回路自身を設定周波数で駆動することにより、同様にして、磁気誘導コイルにより発生する交番磁界の周波数と、交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数とをほぼ一致させることができる。

[0012] また、上記態様においては、前記共振回路が、自励発振回路を構成していることとしてちよい。

このようにすることで、共振回路は、該共振回路を構成する素子により定まる共振周波数の交番磁界を発生し、その共振周波数が外部磁界の状態によって変化するが、交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数が周波数設定部により設定されるので、位置検出の精度が急激に低下することにより誘導不能の状態となることを防止できる。

[0013] また、上記態様においては、前記周波数設定部が、医療装置の位置に発生する外部磁界の強度と検出周波数とを対応づけて記憶する記憶部を備え、前記交番磁界検出部により検出する交番磁界の周波数を、前記外部磁界の強度に基づいて前記記憶部から選択した検出周波数に設定することとしてもよい。

このようにすることで、外部磁界に対応する検出周波数を記憶部力読み出して、迅速に高い感度で交番磁界を検出し、位置検出の精度の急激な低下を防止することがでさる。

[0014] また、上記態様においては、前記位置情報算出部により算出される位置情報が、医療装置の位置と方向とを含み、前記医療装置の位置における外部磁界の方向と医療装置の方向とに基づいて、前記外部磁界の方向と前記磁気誘導コイルにより発生される交番磁界の方向とのなす角である磁界角度を算出する磁界角度算出部を備え、前記周波数設定部が、前記磁界角度と検出周波数とを対応づけて記憶する記憶部を備え、前記交番磁界検出部により検出する交番磁界の周波数を、前記磁界角度に基づいて前記記憶部力選択した検出周波数に設定することとしてもよい。

[0015] このようにすることで、磁界角度算出部の作動により外部磁界の方向と磁気誘導コィルにより発生される交番磁界の方向とのなす角である磁界角度が算出される。磁界角度が変化すると、磁気誘導コイルの周波数特性が変化する。このため、交番磁界検出装置により検出される交番磁界の周波数を固定しておいたのでは、交番磁界の検出感度が急激に低下し、その結果、位置情報算出部により算出される医療装置の位置情報の精度が低下する。本態様によれば、磁界角度が変化するとこれに合わせて周波数設定部の作動により、交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数が予め記憶されていた検出周波数に設定されるので、磁界角度に合わせて、迅速に高い感度で、交番磁界を検出でき、位置検出の精度が急激に低下することにより誘導不能の状態となることを防止できる。

上記態様においては、前記医療装置が、カプセル型医療装置、カテーテル型医療装置、内視鏡装置のいずれかであることとしてもよい。

[0016] また、上記態様においては、前記医療装置が、外部磁界により該医療装置を誘導する磁石を内蔵し、前記周波数設定部は、前記磁石が前記磁気誘導コイルの位置に生成する磁界と、前記磁界発生装置が前記磁気誘導コイルの位置に生成する外部磁界との合成磁界に基づいて、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数を設定することとしてもょ、。

このようにすることで、外部磁界を磁石に作用させ、該磁石を内蔵した医療装置を誘導することができる。この場合、磁気誘導コイルには外部磁界と磁石による磁界の両方が作用するため、これらの合成磁界に基づいて、磁気誘導コイルに作用させる交番磁界の周波数を設定することで、より適正に交番磁界の周波数を設定することができる。

[0017] 本発明の第 2の態様は、上記位置検出システムと、前記医療装置の作動範囲の外部に配置され、前記医療装置内の前記磁石に対して作用させる外部磁界を発生する磁界発生装置と、該磁界発生装置により前記磁石に作用させる外部磁界を制御する磁界制御装置とを備える医療装置誘導システムである。

[0018] 本態様によれば、磁界発生装置の作動により医療装置の位置に外部磁界が発生され、該外部磁界が医療装置内の磁石に作用することにより、医療装置が外部磁界に従って誘導される。磁界発生装置は磁界制御装置により制御されるので、医療装置が、磁界制御装置により制御された外部磁界の方向に従って、誘導されることになる。この場合に、医療装置の位置に発生する外部磁界の状態によって医療装置内の共振回路の共振周波数が変動しても、上記位置検出システムの作動により、交番磁界検出装置による交番磁界の検出周波数が適正に設定されるので、医療装置の位置情報の検出精度を低下させることがなぐ所望の位置および方向に誘導することができる。

[0019] 上記態様においては、前記磁界制御装置が、前記外部磁界の方向を回転させるよう磁界発生装置を制御することとしてもょ、。

このようにすることで、磁界制御装置により外部磁界が回転磁界として医療装置に作用し、医療装置が回転駆動される。

[0020] また、上記態様にぉ、ては、前記医療装置が、細長、挿入部と、該揷入部の外周面に配置され長手軸回りの回転運動を長手軸方向の推進運動に変換する螺旋機構とを備え、前記磁石が、前記長手軸に直交する方向に磁極を向けて配置されていることとしてちよい。

このようにすることで、長手軸回りに形成される回転磁界の作用により、医療装置が長手軸回りに回転運動させられ、螺旋機構の作用により医療装置の回転運動が推進運動に変換されて、医療装置を長手方向に誘導することができる。

[0021] また、上記態様においては、前記磁界制御装置は、前記医療装置の方向と前記外部磁界の方向とのなす角が所定の角度より小さい場合に、前記外部磁界を停止するよう制御することとしてちょ、。

医療装置の方向と外部磁界の方向とのなす角が所定角度より小さい場合には、外部磁界による医療装置の長手軸回りの回転が困難となるため、外部磁界を停止することで、不安定な誘導が行われることを防止できる。また、医療装置の方向と外部磁界の方向とのなす角が所定角度より小さい場合には、磁気誘導コイルの周波数特性が大きく変化している。このため、ー且、外部磁界を停止することにより、より正確な医療装置の位置および方向の検出ができ、安定した誘導へと復帰させることができる。

[0022] また、上記態様においては、前記磁界発生装置が、任意方向の外部磁界を発生し、前記医療装置が、細長い挿入部を備え、前記磁石が、挿入部の長手軸に沿う方向に磁極を向けて配置されて、ることとしてもよ、。

このようにすることで、外部磁界の方向に向力うように医療装置を制御することができ、その場合に、位置検出精度の急激な低下により不安定な誘導が行われることを防止することができる。

[0023] また、上記態様にぉ、ては、前記磁界発生装置が、勾配磁界を発生することとしてちょい。

勾配磁界内に配される磁気誘導コイルにおいては、その配置される位置に応じて外部磁界の強度が変化するため、外部磁界の強度に応じて周波数特性が変動する。本発明によれば、外部磁界の強度に応じて交番磁界の検出周波数が適正に設定されるので、医療装置の位置情報の検出精度の低下を防止することができる。

[0024] 本発明の第 3の態様は、被検者の体内に導入され、磁性体コアを有する磁気誘導コイルを含み交番磁界信号を発生可能な共振回路と、誘導用の磁石とを備える医療装置に対し、外部磁界を作用させて誘導する際に医療装置の位置を検出する位置検出方法であって、前記医療装置の作動範囲の外部に、前記磁気誘導コイルにより発生された交番磁界を検出し、検出された交番磁界に基づいて前記医療装置の位置情報を算出し、算出された医療装置の位置情報に基づいて、前記医療装置の位置における外部磁界の強度を算出し、算出された外部磁界の強度に基づいて、検出する交番磁界の周波数を設定する医療装置の位置検出方法である。

[0025] 磁気誘導コイルに作用する外部磁界の強度が変化すると、磁気誘導コイルの周波数特性が変化する。このため、検出される交番磁界の周波数を固定しておいたのでは、交番磁界の検出感度が急激に低下し、その結果、算出される医療装置の位置情報の精度が低下する。本発明によれば、外部磁界の強度が変化するとこれに合わせて、検出する交番磁界の周波数が設定されるので、外部磁界の強度に合わせて適正な交番磁界の周波数を設定することができ、位置検出の精度が急激に低下することにより誘導不能の状態となることを防止できる。

[0026] 本発明の医療装置の位置検出システム、医療装置誘導システムおよび医療装置の位置検出方法によれば、外部磁界の状況によって医療装置内の位置検出用の磁気誘導コイルの周波数特性が変動しても、その変動に合わせて、医療装置の作動範囲外における位置検出用の周波数を変更するので、検出精度を低下させることなぐ正確な位置情報を検出することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システムを示す概略図である。

[図 2]図 1のカプセノレ内視鏡誘導システムの斜視図である。

[図 3]図 1のカプセル内視鏡誘導システムのカプセル内視鏡に収容される共振回路の周波数特性を測定するための測定方法の一例を示す図である。

圆 4]図 3の測定方法により測定された外部磁界の強度をパラメータとする周波数特性を示すグラフである。

圆 5]図 3の測定方法により測定された外部磁界の強度をパラメータとする他の周波数特性を示すグラフである。

圆 6]図 3の測定方法により測定された磁界角度をパラメータとする周波数特性を示すグラフである。

[図 7]図 4および図 5の周波数特性のピーク周波数をプロットして、プロット間を直線により接続したグラフである。

[図 8]図 6の周波数特性のピーク周波数をプロットして、プロット間を直線により接続したグラフである。

[図 9]図 1のカプセル内視鏡誘導システムの断面を示す概略図である。

[図 10]図 1のカプセル内視鏡誘導システムのセンスコイル受信回路の回路構成を示す概略図である。

[図 11]図 1のカプセル内視鏡誘導システムのカプセル内視鏡の構成を示す概略図である。

圆 12A]本発明の一実施形態に係るカプセル内視鏡の位置検出方法を説明するフローチャートである。圆 12B]本発明の一実施形態に係るカプセル内視鏡の位置検出方法を説明するフロ一チャートである。

[図 13]ドライブコイルおよび磁気誘導コイルの配置関係を示す図である。

[図 14]ドライブコイルおよびセンスコイルの配置関係を示す図である。

[図 15]ドライブコイルおよびセンスコイルの他の配置関係を示す図である。

[図 16]図 11のカプセル内視鏡の変形例を示す概略図である。

[図 17]図 11のカプセル内視鏡ないの誘導磁気発生部の構成を示す部分斜視図である。

圆 18]本発明の第 2の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システムを示す概略図である。 [図 19]図 18のカプセル内視鏡誘導システムに用いられるカプセル内視鏡内の共振回路を示す図である。

[図 20]本発明の第 3の実施形態に係る医療装置誘導システムを示す概略図である。

[図 21]図 20の医療装置誘導システムの内視鏡装置の挿入部先端の構造を示す概略図である。

[図 22]図 20の医療装置誘導システムの変形例を示す概略図である。

[図 23]図 22の医療装置誘導システムの内視鏡装置の挿入部先端の構造を示す概略図である。

[図 24]本発明の第 4の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システムを示す概略図である。

[図 25]本発明の他の変形例を説明する共振回路の周波数特性を示すグラフである。

[図 26]本発明のカプセル内視鏡誘導システムに用いられるカプセル内視鏡の他の変形例を示す図である。

符号の説明

M 外部磁界

S 作動空間 (作動範囲）

R 長手軸

Θ 磁界角

10, 100, 120 カプセル内視鏡誘導システム（医療装置誘導システム）

20, 20' カプセル内視鏡（医療装置）

20〃挿入部（医療装置）

25 螺旋部 (螺旋機構）

41, 41A 芯部材 (磁性体コア）

42A 磁気誘導コイル

43 共振回路

43' 自励発振回路 (共振回路）

45 永久磁石 (磁石）

50, 50' 位置検出システム 50A 位置検出装置 (位置情報算出部）

51 ドライブコイル (交番磁界発生装置）

52 センスコイル (交番磁界検出装置）

70 磁気誘導装置 (磁界発生装置）

73 磁界制御回路 (磁界制御装置）

75 磁界決定部 (外部磁界情報算出部）

76 磁界角度決定部 (磁界角度算出部）

77 周波数設定部

78 記憶部

110 医療装置誘導システム

発明を実施するための最良の形態

[0029] (カプセル内視鏡誘導システム）

〔第 1の実施形態〕

以下、本発明の第 1の実施形態に係る医療装置の位置検出システム、検出方法および医療装置誘導システムについて図 1〜図 14を参照して説明する。

本実施形態における医療装置は、カプセル内視鏡 20である。

[0030] 図 1は、本実施形態におけるカプセル内視鏡誘導システム（医療装置誘導システム ) 10の概略を示す図である。図 2は、カプセル内視鏡誘導システム 10の斜視図である。

カプセル内視鏡誘導システム 10は、図 1および図 2に示すように、被検者 1の口部または肛門から体腔内に投入され、体腔内管路の内壁面を光学的に撮像し画像信号を無線で送信するカプセル内視鏡 (カプセル型医療装置） 20と、カプセル内視鏡 20の位置を検出する位置検出システム 50と、検出されたカプセル内視鏡 20の位置および施術者の指示に基づきカプセル内視鏡 20を誘導する磁気誘導装置 70と、力プセル内視鏡 20から送信された画像信号を表示する画像表示装置 80とを備えている。

[0031] 磁気誘導装置 70は、図 1に示すように、カプセル内視鏡 20を駆動する平行な外部磁界（回転磁界) Mを発生させる 3軸ヘルムホルツコイルユニット (磁界発生装置、または、外部磁界発生装置） 71と、 3軸ヘルムホルツコイルユニット 71に供給する電流を増幅制御するヘルムホルツコイルドライバ 72と、カプセル内視鏡 20を駆動する外部磁界 Mの方向を制御する磁界制御回路 (磁界制御装置、または、外部磁界発生装置） 73と、施術者が入力したカプセル内視鏡 20の進行方向を磁界制御回路 73に出力する入力装置 74とを備えて、る。

[0032] 本実施形態では、 3軸ヘルムホルツコイルユニット 71と表記した力ヘルムホルツコィルの条件を厳密に満たすものでなくてもよい。例えば、コイルは円形でなぐ図 1〖こ示すように略四角をしていてもよぐ対向するコイルの間隔も本実施形態の機能を満たす範囲でヘルムホルツコイルの条件力外れて、ても構わな、。

[0033] 3軸ヘルムホルツコイルユニット 71は、図 1および図 2に示すように、略矩形形状に形成されている。また、 3軸ヘルムホルツコイルユニット 71は、互いに対向する 3対のヘルムホルツコイル（電磁石） 7 IX, 71Y, 71Zを備えるとともに、各対のヘルムホルッコイル 71X, 71Y, 71Zが図 1中の X、Y、 Ζ軸に対して略垂直となるように配置されている。 X、 Υ、 Ζ軸に対して略垂直に配置されたヘルムホルツコイルを順にそれぞれヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zと表記する。

[0034] また、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zは、その内部に略直方体状の空間 Sを形成するように配置されている。空間 Sは、図 1に示すように、カプセル内視鏡 20の作動空間 (作動空間 Sとも言う。）になるとともに、図 2に示すように、被検者 1が配置される空間にもなつている。

[0035] ヘルムホルツコイルドライバ 72は、それぞれヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zを制御するヘルムホルツコイルドライバ 72Χ, 72Υ, 72Ζを備えている。

磁界制御回路 73には、後述する位置検出装置 50Α (位置情報算出部)からカプセル内視鏡 20の現在向いている方向（カプセル内視鏡 20の長手軸 Rの方向）データが入力されるとともに、施術者が入力装置 74から入力したカプセル内視鏡 20の進行方向指示が入力されるようになっている。そして、磁界制御回路 73からは、ヘルムホルツコイルドライバ 72Χ, 72Υ, 72Ζを制御する信号が出力されるとともに、画像表示装置 80にカプセル内視鏡 20の回転位相データが出力され、また、各ヘルムホルツコイルドライバ 72Χ, 72Υ, 72Ζに供給する電流データが出力されるようになっている [0036] また、本実施形態においては磁界制御回路 73は、後述する磁界角度算出部 76からの磁界角度 Θを受信して、磁界角度 Θが所定の角度よりも小さくなつた場合に、へルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zへの制御信号を停止し、外部磁界 Mを消滅させるように設定されて、る。

[0037] また、入力装置 74としては、例えば、ジョイスティック（図示略)を備え、ジョイステイツクを倒すことによりカプセル内視鏡 20の進行方向を指示するようになっている。入力装置 74は、上述のようにジョイスティック方式のものを用いてもよいし、進行方向のボタンを押すことにより進行方向を指示する入力装置など、他の方式の入力装置を用いてもよい。

[0038] 本実施形態に係る位置検出システム 50は、図 1に示すように、カプセル内視鏡 20 内の後述する磁気誘導コイル 42A (図 11参照。）に誘導磁界を発生させるための外部交番磁界を発生するドライブコイル 51 (外部交番磁界発生装置）と、磁気誘導コィル 42Aで発生した誘導磁界 (交番磁界)を検知するセンスコイル (交番磁界検出装置 ) 52と、センスコイル 52が検知した誘導磁界に基づいてカプセル内視鏡 20の位置情報 (位置および方向）を演算するとともにドライブコイル 51により形成される交番磁界を制御する位置検出装置 50Aとを備えて、る。

[0039] 位置検出システム 50は、磁界制御回路 73から出力されるヘルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zへの電流データと、前記位置検出装置 50Aから出力されるカプセル内視鏡 20の位置データとに基づいて、カプセル内視鏡 20の位置における外部磁界 Mの強度および方向を算出する磁界決定部 75 (外部磁界情報算出部）と、該磁界決定部 75により算出されたカプセル内視鏡 20の位置における外部磁界 Mの方向と、前記位置検出装置 50Aにより算出されたカプセル内視鏡 20の方向とに基づいて、外部磁界 Mの方向と磁気誘導コイル 42Aの方向（磁気誘導コイル 42Aにより発生される交番磁界の方向）とのなす角である磁界角度 Θを算出する磁界角度算出部 76と、該磁界角度算出部 76により算出された磁界角度 Θと前記磁界決定部 75により算出された外部磁界 Mの強度とに基づいて、カプセル内視鏡 20内の共振回路 43 の共振周波数を推定するとともに検出周波数を決定する周波数設定部 77とを備えている。前記磁界角度算出部 76からは、前記磁界制御回路 73に向けて、磁界角度 Θ が逐次出力されている。

[0040] なお、本実施形態では位置検出システム 50に磁界決定部 75を設けた力磁界制御回路 73からカプセル内視鏡 20の位置の外部磁界 Mの強度および方向を位置検出システム 50が直接受け取るように構成しても力まわな、。このように構成することで、磁界決定部を省略することができる。

また、本実施形態では、外部磁界 Mの方向と、カプセル内視鏡 20の方向である磁気誘導コイル 42Aの方向のなす角を求める磁界角度 Θを求める磁界角度算出部 76 を設け、磁界角度と外部磁界 Mの強度に基づいてドライブコイル 51から発生する外部交番磁界の周波数を決定して、るが、次のように周波数設定部 77での動作を行つてもかまわない。変形例としては、 3軸ヘルムホルツコイルユニット 71から発生する磁界強度を一定になるように制御する。このように制御すれば、磁界角度に基づいてドライブコイル 51から発生する外部交番磁界の周波数を決定することができる。このように制御することで周波数設定部 77の動作を単純ィ匕することができる。また、カブセル内視鏡 20が生体による拘束が弱い場合には、磁界角度は常時 90° に近い値に維持される。このような条件下では、磁界角度の情報は使わず外部磁界 Mの強度のみに基づいてドライブコイル 51から発生する外部交番磁界の周波数を決定することができる。このように制御することで周波数設定 77部の動作を単純ィ匕することができる。

[0041] 磁界決定部 75にはピオザバールの法則に従い記述された各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zが空間 S内の点 (X, Υ, Z)に作る磁界の強度と方向を計算する式が格納されており、各ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zに流す電流値と、カプセル内視鏡 20の座標とが入力されると、カプセル内視鏡 20の位置に各ヘルムホルツコィル 71X, 71Y, 71Zが生成する磁界の強度および方向を算出するようになっている。そして、各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zが作る磁界を加算することにより、力プセル内視鏡 20の位置に生成される外部磁界 Mの強度および方向を求めることができるようになつている。

[0042] 本実施形態においては、各ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zは対向コイルを形成しているため、カプセル内視鏡 20の存在する空間 Sでは略均一な強度の略平行な外部磁界 Mが形成されるようになっている。このため、各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zに流す電流と各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zが生成する磁界との関係を表す関係式だけを磁界決定部 75に格納しておき、磁界制御回路 73から各各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zに流れる電流値を取得し、各ヘルムホルツコィル 71X, 71Y, 71Zが生成している磁界の強度を求め（平行な外部磁界 Mであるため各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zの生成する磁界の方向は一定）、その値から現在生成されて、る外部磁界 Mの強度および方向を求めるようにしてもょ、。磁界制御回路から各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zに流れる電流値を取得するタイミングは、位置検出装置 50Aが位置検出を行うタイミングとすると、より正確な外部磁界 Mの強度と方向とを求めることができる。

[0043] また、磁界制御回路 73では、カプセル内視鏡 20の過去の位置情報に基づ、て、カプセル内視鏡 20に作用させる外部磁界 Mの強度および方向の時間との関係を求め、各ヘルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zを制御して各ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zに磁界を発生させている。このため、僅かに過去のデータに基づいているが、カプセル内視鏡 20の位置に生成する外部磁界 Mの強度と方向を保有している。この方向情報を磁界制御回路 73から磁界角度算出部 76に直接送り、外部磁界 Mの強度情報を磁界制御回路 73から周波数設定部 77に直接送ることで、磁界決定部 75の機能を磁界制御回路 73に持たせるように構成してもよい。このようにすることで、周波数設定部 77で決定される周波数の誤差が僅かに増加する可能性はあるが、装置の小型化、計算の簡略ィ匕等の効果を得ることができる。

[0044] ここで、外部磁界 Mの状態とカプセル内視鏡 20内の共振回路 43の周波数特性の変化との関係について説明する。

図 3に示されるように、ドライブコイル 51からセンスコイル 52に向力う方向にカプセル内視鏡 20の方向（共振回路 43の磁気誘導コイル 42Aの方向）を整列させ、さらに、外部磁界 Mの方向を同一方向に配置した状態 (磁界角度 Θ =0° )で、外部磁界 Mの強度を変化させ、ネットワークアナライザおよびアンプにより周波数をスイープさせて、外部磁界 Mの強度を変化させたときのセンスコイル 52における出力を測定した。その結果を図 4に示す。

同様にして、外部磁界 Mの方向を直交させた状態 (磁界角度 Θ = 90° )で同様の測定を行ったときの、センスコイル 52の出力の測定結果を図 5に示す。

[0045] また、図 5の測定と同じ条件において、外部磁界 Mの強度を（80Aに）固定して、力プセル内視鏡 20の角度を磁界角度 0 =0° に向力つて変化させたときのセンスコィル 52の出力の測定結果を図 6に示す。

これら図 4〜図 6は、いずれも、センスコイル 52において検出した共振回路 43の周波数特性である。共振回路 43の共振周波数においてセンスコイル 52の出力がゼロになり、その前後に少し離れた周波数 (ピーク周波数）において出力がピークとなっている。そして、センスコイル 52の出力がゼロとなる共振回路 43の共振周波数は、外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θに応じてシフトしていることがわかる。

[0046] これらの結果から明らかなように、外部磁界 Mに対するカプセル内視鏡 20の方向を一定の方向に保持していても、外部磁界 Mの強度が変動することにより、共振回路 43の周波数特性が変動し、その共振周波数がシフトする。また、外部磁界 Mの強度を一定に保持していても、磁界角度 Θが変動することにより、共振回路 43の周波数特性が変動し、その共振周波数がシフトする。図 6において出力が急激に低下しているのは、ドライブコイル 51が発生する交番磁界に対して磁気誘導コイル 42Aが角度を持ってしまい、磁気誘導コイル 42Aを貫く磁束が減少し、磁気誘導コイル 42Aが発生する誘導磁界が減少するためである。

[0047] 図 7に、図 4〜図 6の周波数特性におけるピーク周波数と外部磁界 Mの強度との関係をプロットしたグラフを示す。また、図 8に、図 6の周波数特性のピーク周波数と磁界角度 Θとの関係をプロットしたグラフを示す。

[0048] 次に、該周波数設定部 77における周波数の設定方法について以下に説明する。

本実施形態においては、周波数設定部 77が図 4〜図 6に示される共振回路 43の共振周波数および図 7および図 8に示すピーク周波数 (検出周波数)を、外部磁界 M の強度および磁界角度 Θと対応づけて記憶する記憶部 78を備えている。磁界決定部 75により決定された外部磁界 Mの強度および磁界角度算出部 76により決定された磁界角度 Θが入力されると、外部磁界 Mの強度と磁界角度 Θとに基づいて、記憶部 78に記憶されているデータが参照され、対応する共振周波数およびピーク周波数が読み出されるようになって、る。

[0049] データの記憶方法としては、第 1に、例えば、マトリクス状に記憶する方法がある。すなわち、外部磁界 Mの強度と磁界角度 Θとを 2つのパラメータとして、各パラメータに対応する共振周波数およびピーク周波数を記憶する。これにより、外部磁界 Mの強度と磁界角度 Θとが入力されると、それらに対応する最も近い共振周波数およびピーク周波数が選択される。この方法は簡単に周波数を求めることができる点で好ましいが、データ量が増えてしまう。

[0050] 第 2の方法として、一定の磁界角度 Θ間隔ごとに外部磁界 Mの強度と共振周波数およびピーク周波数との関係を表す近似式をデータとして記憶しておく方法がある。例えば、数 1のように、磁界角度 Θの間隔を 5° として、外部磁界 Mの強度と周波数との関係を示す関係式を作成する。

[0051] [数 1]

f(H) I _at=0。 = A₀ x H⁴ + B₀ x H³ + C₀ x H² + D₀ x H +E₀ f(H) I _at=5。 = A₅ x H⁴ + B₅ x H³ + C₅ x H² + D₅ x H +E₅

f(H) I _at=90。 = A₉₀ x + B₉₀ x H³ + C₉₀ x H² + D₉₀ H +E₉₀

[0052] ここで、 A , B , C , D , E , A , B , C , D , E ,…… , A , B , C , D , E

0 0 0 0 0 5 5 5 5 5 90 90 90 90 90 は定数、添え字は角度を示している。 Hは外部磁界 Mの強度、 fは共振周波数またはピーク周波数を示す。この近似式は最小 2乗法を使用して作成した多項式近似式である。この式を記憶部 78に記憶した周波数設定部 77は、入力された磁界角度 Θに最も近い角度において作成された近似式を使用することを決定し、そして、入力された外部磁界 Mの強度を選択した式に代入することにより、共振周波数およびピーク周波数を求めることができる。

[0053] さらに、第 3の方法として、共振周波数またはピーク周波数と外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θとの関係を表す近似式として、以下の近似式を作成してもよい。

[数 2]

/(θ, H) = ( Α_θ X θ⁴ + Β_θ Θ³ + C_e χ θ² + Ό_θ χ θ +Ε_Θ) χ

{Α_Η χ Η⁴ + Β_Η χ Η³ + C_H χ Η² + D_H χ Η +Ε_Η)

[0054] ここで、 A , B , C , D , E , A , B , C , D , E は定数で、添字 0は磁界角

Θ Θ Θ Θ Θ Η Η Η Η Η

度算出部から得られる磁界角度 Θであり、添字 Hは磁界決定部 75から得られる外部磁界 Mの強度を表している。磁界角度 Θおよび外部磁界 Mの強度 Hを代入すれば、共振周波数 (またはピーク周波数) fを得ることができるようになつている。この式の決定方法の一例を以下に示す。

[0055] 実験で求められた磁界角度 0 、外部磁界 Mの強度 H 、共振周波数 (またはピ mn mn

ーク周波数) f を用いて、下式に従い Gを求める。添字 mは測定を表し、 nは測定回 mn

数 (番号)を表す。

[数 3]

G = ∑ ( f_mn - f (β Η

この式を A , B , C , D , E , A , B , C , D , E で偏微分することにより微分 θ θ θ θ Θ H H H H H

方程式を求め、その連立方程式を解くことで、これら定数 A , B , C , D , E , A θ θ θ θ θ

， Β， C ， D ， Εを決定することができる。また、クロスタームを含む 2次偏微分まで求め、 Newton法などの繰り返し収束計算を行わせることにより各定数 A , B , C ,

Θ Θ Θ

D , E , A , B , C , D , Eを決定してもよい。

θ Θ H H H H H

[0057] 位置検出装置 50Aからドライブコイル 51までの間には、図 1に示されるように、位置検出装置 50Aからの出力に基づき交流電流を発生させる信号発生回路 53と、位置検出装置 50Aからの出力に基づき信号発生回路 53から入力された交流電流を増幅するドライブコイルドライバ 54と、位置検出装置 50A力の出力に基づき選択されたドライブコイル 51に交流電流を供給するドライブコイルセレクタ 55とが配置されて、る信号発生回路 53は、設定された周波数の正弦波信号または設定された複数の周波数の正弦波信号を重ね合わせて波形の信号を発生するようになって、る。

[0058] センスコイル 52から位置検出装置 50Aまでの間には、位置検出装置 50Aからの出力に基づきセンスコイル 52からのカプセル内視鏡 20の位置情報などを含んだ交流電流力も振幅値を抽出し位置検出装置 50Aへ出力するセンスコイル受信回路 57が配置されている。

[0059] 前記周波数設定部 77により設定された共振周波数は、位置検出装置 50Aに送られて、信号発生回路 53から出力する交番磁界の周波数を共振周波数に一致させるようになつている。また周波数設定部 77により決定されたピーク周波数は、センスコィル受信回路 57にも送られ、センスコイル 52により受信する交番磁界の周波数をピーク周波数に設定するようになって、る。

[0060] 共振回路 43の磁気誘導コイル 42Aがー種類で、個体差が小さ!/、場合には、プリセットデータとして記憶部 78に記憶しておけばよい。また、磁気誘導コイル 42Aが複数種類存在し、個体差力小さい場合には、プリセットデータとして記憶部 78に複数種類のデータを記憶しておき、磁気誘導コイル 42Aの種類を示す識別データを手動またはコード読み取り装置により読み取ることで、適切なプリセットデータを選択してもよいまた、磁気誘導コイル 42Aの個体差が大きいときは、データをカプセル内視鏡のパッケージに記載された識別コードとして保持させておき、使用時にパッケージのコードを読み取り装置で読み取ることとしてもよい。さらに、データはコードとして記録される以外に、 RFIDやカプセル内視鏡に格納されて、るメモリ内に記載してぉ、てもよい。

[0061] 図 9は、カプセル内視鏡誘導システム 10の断面を示す概略図である。

ここで、ドライブコイル 51は、図 1および図 9に示すように、ヘルムホルツコイル 71X , 71Y, 71Zにより形成される略直方体形状の作動空間の上方 (Z軸の正方向側）の四隅に斜めに配置されている。またドライブコイル 51は、矩形形状のヘルムホルツコィル 71X, 71Y, 71Zの角部を結ぶ略三角形状のコイルとして形成されている。このように、ドライブコイル 51を上方に配置することにより、ドライブコイル 51と被検者 1との干渉を防止することができる。

ドライブコイル 51は、上述のように略三角形状のコイルであってもよいし、円形状など、さまざまな形状のコイルを用いることができる。

[0062] また、センスコイル 52は空芯コイルとして形成されているとともに、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zよりも内側であって、カプセル内視鏡 20の作動空間 Sを介してドライブコイル 51と対向する位置および Y軸方向に互いに対向し合う位置に配置された 3つの平面形状のコイル支持部 58により支持されている。 1つのコイル支持部 58には、 9個のセンスコイル 52がマトリクス状に配置されていて、位置検出システム 50全体には 27個のセンスコイル 52が備えられて!/、る。

センスコイル 52の位置は、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zと同一平面上にあつてもよいし、外側にあってもよぐ自由に配置して構わない。

[0063] 図 10は、センスコイル受信回路 57の回路構成を示す概略図である。

センスコイル受信回路 57は、図 10に示すように、センスコイル 52に入力されたカプセル内視鏡 20の位置情報を含む誘導磁界に基づく交流電圧の低周波成分を取り除くハイパスフィルタ (HPF) 59と、上記交流電圧を増幅するプリアンプ 60と、増幅された上記交流電圧に含まれる高周波を取り除くバンドパスフィルタ (BPF、帯域制限部） 61と、高周波を取り除いた上記交流電圧を増幅するアンプ (AMP) 62と、上記交流電圧の振幅を検出して振幅値を抽出して出力する実効値検出回路 (True RMS コンバータ） 63と、振幅値をデジタル信号に変換する AZD変翻 64と、デジタル化された振幅値を一時的に格納するメモリ 65とから構成されている。 [0064] ここで、ハイパスフィルタ（HPF) 59は、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zで発生する回転磁界によりセンスコイル 52に誘導される低周波信号を除去する役割も兼ねている。これにより、磁気誘導装置 70を動作させた状態で位置検出システム 50を正常に動作できる状態にして!/、る。

[0065] ハイパスフィルタ 59は、センスコイル 52から延びる一対の配線 66Aにそれぞれ配置された抵抗 67と、一対の配線 66A間を接続するとともにその略中央で接地されている配線 66Bと、配線 66Bに接地点を介して対向して配置された一対のコンデンサ 6 8とから構成されている。プリアンプ 60は一対の配線 66Aにそれぞれ配置され、プリアンプ 60から出力された上記交流電圧は、一つのバンドバスフィルタ 61に入力されるようになっている。メモリ 65は、 9つのセンスコイル 52から得られた振幅値を一時的に格納し、格納した振幅値を位置検出装置 50Aへ出力している。

[0066] また、これとは別に、コモンモードのノイズを除去できるコモンモードフィルタを設けても構わない。

上述のように、上記交流電圧の振幅値を抽出するのに実効値検出回路 63を用いてもよいし、整流回路を用いて磁気情報を平滑ィ匕して電圧を検出することで振幅値を検出してもよい。

また、検出される交流電圧の波形は、磁気誘導コイル 42Aの有無、位置により、ドライブコイル 51に付加される波形に対する位相が変化する。この位相変化をロックインアンプなどで検出してもかまわな!/、。

[0067] 画像表示装置 80は、図 1に示すように、カプセル内視鏡 20から送信された画像情報を受信する画像受信回路 81と、受信された画像情報および磁界制御回路 73からの信号に基づヽて画像を表示する表示部 82とを備えてヽる。

画像表示装置 80においては、図 1に示すように、画像受信回路 81がカプセル内視鏡 20から送信された圧縮画像信号を受信し、画像信号は表示部 82へ出力されてヽる。圧縮画像信号は、画像受信回路 81または表示部 82において復元され、表示部 82により表示されるようになって!/、る。

また、表示部 82は、磁界制御回路 73から入力されるカプセル内視鏡 20の回転位相データに基づき、カプセル内視鏡 20の回転方向と逆方向に上記画像信号を回転処理してから表示するようになって!/、る。

[0068] 図 11は、カプセル内視鏡 20の構成を示す概略図である。

カプセル内視鏡 20は、図 11に示すように、その内部に各種の機器を収納する外装 21と、被検者 1の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部 30と、撮像部 30を駆動する電池 39と、前述したドライブコイル 51により交番磁界を発生させる誘導磁界発生部 40と、磁気誘導装置 70で発生する外部磁界 Mを受け、カプセル内視鏡 20を駆動する永久磁石 (磁石) 45とを備えて、る。

[0069] 外装 21は、カプセル内視鏡 20の長手軸 Rを中心軸とする赤外線を透過する円筒形状のカプセル本体 (以下、単に本体と略記） 22と、本体 22の前端を覆う透明で半球形状の先端部 23と、本体の後端を覆う半球形状の後端部 24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、る。

[0070] また、外装 21の本体の外周面には、長手軸 Rを中心として断面円形の線材を螺旋状に卷!ヽた螺旋部 (螺旋機構) 25が備えられてヽる。

磁気誘導装置 70で発生させた回転する外部磁界 Mを受け、永久磁石 45が回転させられると、本体 22とともに螺旋部 25が長手軸 R回りに回転させられる結果、螺旋部 25により本体 22の長手軸 R回りの回転運動が長手軸 Rに沿う方向の直線運動に変換され、管腔内でカプセル内視鏡 20を長手軸 R方向に誘導することができるようになつている。

[0071] 撮像部 30は、長手軸 Rに対して略垂直に配置された基板 36Aと、基板 36Aの先端部 23側の面に配置されたイメージセンサ 31と、被検者 1の体腔内管路の内壁面の画像をイメージセンサ 31に結像させるレンズ群 32と、体腔内管路の内壁面を照明する LED (Light Emitting Diode) 33と、基板 36Aの後端部 24側の面に配置された信号処理部 34と、画像信号を画像表示装置 80に発信する無線素子 35とを備えている。

[0072] 信号処理部 34は、基板 36A, 36B, 36C, 36Dおよびフレキシブル基板 37A, 37 B, 37Cを介して電池 39に電気的に接続されているとともに、基板 36Aを介してィメージセンサ 31と電気的に接続され、基板 36A、フレキシブル基板 37Aおよび支持部材 38を介して LED33と電気的に接続されている。また、信号処理部 34は、イメージセンサ 31が取得した画像信号を圧縮して一時的に格納 (メモリ）し、圧縮した画像信号を無線素子 35から外部に送信するとともに、後述するスィッチ部 46からの信号に基づきイメージセンサ 31および LED33のオン ·オフを制御して!/、る。

[0073] イメージセンサ 31は、先端部 23およびレンズ群 32を介して結像された画像を電気信号 (画像信号）に変換して信号処理部 34へ出力している。このイメージセンサ 31としては、例えば、 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)や CCDを用!/、ることができる。

LED33は基板 36Aより先端部 23側に配置された支持部材 38に、長手軸 Rを中心として周方向に間隔をあけて複数配置されている。

[0074] 永久磁石 45は、信号処理部 34の後端部 24側に配置されている。永久磁石 45は、長手軸 Rに対して直交方向（例えば、図 5中の上下方向）に磁化方向（磁極)を有するように配置または着磁されて、る。

永久磁石 45の後端部 24側には、基板 36B上に配置されたスィッチ部 46が備えられている。スィッチ部 46は赤外線センサ 47を有し、基板 36Bおよびフレキシブル基板 37Aを介して信号処理部 34と電気的に接続されているとともに、基板 36B, 36C, 36Dおよびフレキシブル基板 37B, 37Cを介して電池 39と電気的に接続されている

[0075] また、スィッチ部 46は長手軸 Rを中心として周方向に等間隔に複数配置されるとともに、赤外線センサ 47が直径方向外側に面するように配置されている。本実施形態においては、スィッチ部 46が 4つ配置されている例を説明する力スィッチ部 46の数は 4つに限られることなぐその個数がいくつであってもよい。

[0076] スィッチ部 46の後端部 24側には、電池 39が基板 36C, 36Dに挟まれて配置されている。

基板 36Dの後端部 24側の面には無線素子 35が配置されている。無線素子 35は、基板 36A, 36B, 36C, 36Dおよびフレキシブル基板 37A, 37B, 37Cを介して信号処理部 34と電気的に接続されている。

[0077] 無線素子 35の後端部 24側に配置された誘導磁界発生部 40は、中心軸が長手軸 Rと略一致する円柱形状に形成されたフライトからなる芯部材 (磁性体コア) 41と、芯部材 41の外周部に配置された磁気誘導コイル 42Aと、磁気誘導コイル 42Aと電気的に接続され、共振回路 43を形成するコンデンサ 42B (図 11に図示せず)とから形成されている。

芯部材 41はフェライトの他、磁性材料が適しており、鉄、ニッケル、パーマロイ、コバルトなどを使用することもできる。

[0078] このように構成された本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10の作用について、図 12Aおよび図 12Bを参照して以下に説明する。

本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10を用いて被件者の体腔内においてカプセル内視鏡 20を誘導し、体腔内の画像を取得するには、まず、図 2に示されるように、被検者 1を位置検出システム 50および磁気誘導装置 70内部の空間 Sに横臥した状態に配置する (ステップ Sl)。次いで、カプセル内視鏡 20の赤外線センサ 47に図示されない赤外線発生装置で赤外線を当て、カプセル内視鏡 20の電源を入れる（図 12Aでは省略。 )₀そして、カプセル内視鏡 20を被検者 1の口部または肛門から体腔内に投入する (ステップ S 2)。

[0079] この状態で、位置検出システム 50の作動により、投入されたカプセル内視鏡 20の位置および方向が検出される (ステップ S3)。次いで、磁界制御回路 73の作動により、カプセル内視鏡 20の長手軸 Rに直交する方向に外部磁界 Mが発生するように、へルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zが制御される（ステップ S4)。

[0080] そして、施術者が入力装置 74を操作の有無が判定され (ステップ S5)、操作されない場合には、上記ステップ S3〜S5が繰り返される。一方、入力操作された場合には、それが終了を指示する入力である力否かが判定された後 (ステップ S6)、終了指示ではない場合には、入力装置 74による入力に従って、カプセル内視鏡 20の方向を変更し、あるいは、カプセル内視鏡 20をその長手軸 R回りに回転させる外部磁界 M が発生されるように、磁界制御回路 73によりヘルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zが制御される (ステップ S7)。

[0081] 磁気誘導装置 70により被検者 1の体腔内管路内を患部近傍まで誘導されたカプセル内視鏡 20は、患部までの誘導中および患部近傍において体腔内管路の内壁面を撮像する。そして、撮像した体腔内管路の内壁面のデータおよび患部近傍のデータを画像表示装置 80に送信する。画像表示装置 80は送信されてきた画像を表示部 82に表示する。

[0082] この場合において、本実施形態によれば、位置検出装置 50Aによりカプセル内視鏡 20の位置および方向が算出され (ステップ S9)、位置検出システム 50に設けられた磁界決定部 75により、位置検出装置 50Aから送られてくるカプセル内視鏡 20の位置データと、磁界制御回路 73から送られてくる外部磁界 Mを生成するための各ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zに流す電流データとに基づいて、外部磁界 Mの強度および方向が決定される。

[0083] また、位置検出装置 50A力送られてくるカプセル内視鏡 20の方向データと、磁界決定部 75から送られてくる外部磁界 Mの方向データとに基づいて、磁界角度算出部 76により、外部磁界 Mと磁気誘導コイル 42Aにより誘導される交番磁界とのなす角である磁界角度 Θが算出される (ステップ S 10)。

[0084] この場合において、磁界角度 Θが所定の角度より小さいか否かが判断され (ステツプ S11)、小さい場合、すなわち、外部磁界 Mと交番磁界とのなす角が 90° から大きく減少している場合には、外部磁界 Mの発生が停止される (ステップ S12)。これにより、外部磁界 Mの回転軸とカプセル内視鏡 20の長手軸 Rとが大きくずれた状態で力プセル内視鏡 20が回転駆動されることを未然に防止することができる。

[0085] すなわち、外部磁界 Mを停止することで、共振回路 43は、本来の（外部磁界 Mのない状態での）共振周波数またはピーク周波数により位置検出させることができるようになるので、正確な位置検出が可能となる。そこで、再度入力装置 74からの入力があつたときに発生させる外部磁界 Mの方向をカプセル内視鏡の長手軸 Rに直交する方向に配されるように設定し (ステップ S4)、入力装置 74からの入力を確認 (ステップ S5, S6)した後に、外部磁界 Mを回転させる (ステップ S8)。これにより、外部磁界 M の回転軸とカプセル内視鏡 20の長手軸 Rとがほぼ一致する状態で回転駆動されるので、カプセル内視鏡 20をブレなく安定して回転駆動し、適正に推進することができる。

[0086] そして、入力装置 74からカプセル内視鏡 20の方向を変更する入力を行うと、外部磁界 Mの方向が変更される。カプセル内視鏡 20の拘束が弱いときには、外部磁界 Mの方向に永久磁石 45の方向が一致するようにカプセル内視鏡 20の方向が変更される。体腔内壁等によるカプセル内視鏡 20の拘束が強いときには、外部磁界 Mの方向とカプセル内視鏡 20の長手軸 Rの方向とが直交状態力もずれ、磁界角度 Θく 90 ° となるため、このずれに従って、カプセル内視鏡 20が方向を変更するためのトルクが発生する。そして、拘束力よりもトルクが大きくなつたところで、カプセル内視鏡 20 が方向を変更する。拘束力が大きぐカプセル内視鏡 20が方向を変更できないときは、磁界角度 Θが所定角度よりも小さくなるので、再度ステップ S 11に進行して、動作を再度リセットすることになる。

[0087] 磁界角度 0が所定の角度より大きく 90° に近い場合には、磁界決定部 75から出力される外部磁界 Mの強度と、磁界角度算出部 76から出力される磁界角度 Θとに基づいて、記憶部 78に記憶されている共振周波数および Zまたはピーク周波数が読み出され、位置検出装置 50Aおよびセンスコイル受信回路 57に送られる (ステツプ S13)。

位置検出装置 50Aは、信号発生回路 53に対して、発生すべき交流信号の周波数として上記により送られてきた共振周波数を出力する。そして、信号発生回路 53は、位置検出装置 50Aから送られてきた共振周波数に一致する周波数の交流信号をドライブコイルドライバ 54に出力する。ドライブコイルドライバ 54が発生する交流信号がわずかに共振周波数力もずれたとしてもある程度の効果は得ることができる。例えば、共振周波数が 20. 04kHzであり、信号発生回路 53が発生できる周波数が、 19. 9 kHz, 20kHz, 20. 1kHzと 100Hz刻みであった場合、信号発生回路 53が発生する周波数を 20kHzに設定すればよい。この場合、正確に共振周波数に合わせこんだ場合と略同じ効果を得ることができる。

[0088] 交流信号は、ドライブコイルドライバ 54において増幅され、交流電流としてドライブコイルセレクタ 55へ出力される。増幅された交流電流は、ドライブコイルセレクタ 55にお!、て位置検出装置 50Aにより選択されたドライブコイル 51へ供給される。そしてドライブコイル 51に供給された交流電流は、カプセル内視鏡 20の作動空間 Sに交番磁界を形成する。

[0089] 形成された交番磁界は、センスコイル 52およびカプセル内視鏡 20内の磁気誘導コィル 42Aに誘導起電力を発生させる。この場合に、センスコイル 52には、ドライブコィル 51による交番磁界と磁気誘導コイル 42Aに誘導された交番磁界の両方が作用し、対応する交流電圧がセンスコイル 52に発生する。

[0090] 磁気誘導コイル 42Aはコンデンサ 42Bとともに共振回路 43を形成しているので、交番磁界の周波数が共振回路 43の共振周波数と一致すると、共振回路 43 (磁気誘導コイル 42A)に発生する誘導起電力は大きくなり、形成される交番磁界も強くなる。さらに、磁気誘導コイル 42Aの中心には、誘電性のフェライトからなる芯部材 41が配置されているので、磁場が芯部材 41に集められ易ぐ誘導される交番磁界はさらに強くなる。

[0091] センスコイル 52に発生した交流電圧は、センスコイル受信回路 57に入力され、交流電圧の振幅値が抽出される。

センスコイル受信回路 57に入力された上記交流電圧は、まずハイパスフィルタ 59 により、交流電圧に含まれる低周波成分が取り除かれ、プリアンプ 60により増幅される。その後、バンドパスフィルタ 61により高周波が取り除かれ、アンプ 62により増幅される。

[0092] この場合において、本実施形態においては、バンドパスフィルタ 61の透過周波数力上記位置検出装置 50Aから送られてきたピーク周波数となるように調整される。このようにして不要な成分が取り除かれた交流電圧は、実効値検出回路 63により交流電圧の振幅値が抽出される。抽出された振幅値は AZD変によりデジタル信号化され、メモリ 65に格納された後に、位置検出装置 50Aに送られる。

[0093] そして、位置検出装置 50Aは、センスコイル受信回路 57から送られてきた各センスコイル 52の出力に基づいてカプセル内視鏡 20の位置および向きを演算する。

具体的には、位置検出装置 50Aは、選定されたセンスコイル 52から得られた交番磁界の振幅に基づいて、カプセル内視鏡 20の位置、方向および磁界の強度に係る連立方程式を解くことによりカプセル内視鏡 20の位置および方向を算出する。

[0094] そして、施術者により入力装置 74から終了指示が入力された力否かが判定され (ステツプ S14)、入力されない場合には、上記ステップ S8〜S14が繰り返され、終了指示が入力された場合には、動作を中断して位置検出動作および誘導動作が終了される。

[0095] カプセル内視鏡 20の位置および方向の情報としては、例えば、 X、 Y、 Ζの位置座標、カプセル内視鏡 20の長手軸の方向（2つの角度）、および、磁気誘導コイル 42Α が形成した誘導磁気の強さの 6つの情報が挙げられる。

これら 6つの情報を演算により推定するためには、少なくとも 6つのセンスコイル 52 力の出力が必要となる。

[0096] センスコイル 52の個数は、本実施形態では 6個以上あればよいが、 10個から 15個程度とすると、位置計算誤差を小さく抑えられる。また、センスコイル 52の選定方法は、カプセル内視鏡 20の位置および向きに基づいて、磁気誘導コイル 42Αから発生した交番磁界による全てのセンスコイル 52の出力を計算で求め、出力の大きなセンスコイル 52を必要な数だけ選定するようにしてもょ、。

[0097] また、算出されたカプセル内視鏡 20の位置および向きのデータを他の装置や、表示部 82に出力してもよい。

また、位置検出装置 50Αは、上述の制御と並行して、交番磁界を形成するドライブコイル 51を選定し、ドライブコイルセレクタ 55に対して選定したドライブコイル 51に交流電流を供給するように指示を出力する。このドライブコイル 51の選定方法は、図 13 に示すように、ドライブコイル 51から磁気誘導コイル 42Αを結ぶ直線 (ドライブコイル 51の向き）と磁気誘導コイル 42Αの中心軸線 (カプセル内視鏡 20の長手軸 R)とが略直交するドライブコイル 51を除外する方法で行われるとともに、磁気誘導コイル 42 Αにおいて作用する磁界の方向が一次独立となるよう配置され、図 14に示すように、 3つのドライブコイル 51のいずれ力、または複数に交流電流を供給するように選定されている。

より好ましい方法としては、ドライブコイル 51が形成する磁力線の方向と、磁気誘導コイル 42Aの中心軸線とが略直交するドライブコイル 51を除外する方法が有効である。

[0098] 上述のように、ドライブコイルセレクタ 55を用いて交番磁界を形成するドライブコィル 51の数を制限してもよいし、ドライブコイルセレクタ 55を用いないで、ドライブコイル 51の配置数を最初から 3つとしてもよ、。また、上述のように、ドライブコイル 51を 3つ選択して交番磁界を形成してもよいし、図 15に示すように、全てのドライブコイル 51により交番磁界を発生させてもよ!、。

[0099] ここで、ドライブコイル 51を切り替える動作について、より具体的に説明する。

ドライブコイル 51を切り替える動作は、ドライブコイル 51が発生した交番磁界の方向と、磁気誘導コイル 42Aの向き力カプセル内視鏡 20の位置で垂直になってしまうと、磁気誘導コイル 42Aにより誘導される交番磁界が小さくなつてしまい位置検出の精度が落ちるなどの問題が発生する可能性が生じることの対策として行われる。

[0100] 磁気誘導コイル 42Aの方向、すなわちカプセル内視鏡 20の方向は、位置検出装置 50Aの出力から知ることができる。また、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向は計算により求めることができる。

よって、カプセル内視鏡 20の向きと、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向のなす角度は計算で求めることができる。

[0101] 同様に異なる位置および向きに配置されたそれぞれのドライブコイル 51の発生する交番磁界のカプセル内視鏡 20の位置における方向もそれぞれ計算で求めることができ、同様に、カプセル内視鏡 20の向きと、それぞれのドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向とのなす角度は計算で求めることができる。

これにより、カプセル内視鏡 20の向きと、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向とのなす角度が鋭角な関係にあるドライブコイル 51を選択することで、磁気誘導コイル 42Aから発生する交番磁界を大きく保つことができ、位置検出を行うにあたり良好な状態を保つことができる。

[0102] ドライブコイル 51を選択するには、まず、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向を計算により求める。次に、カプセル内視鏡 20の向きと、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向のなす角度を計算する。

同様に異なる位置および向きに配置されたそれぞれのドライブコイル 51の発生する交番磁界のカプセル内視鏡 20の位置における方向をそれぞれ計算する。同様に、カプセル内視鏡 20の向きと、それぞれのドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向のなす角度を計算する。

[0103] これらの計算結果より、カプセル内視鏡 20の向きと、ドライブコイル 51がカプセル内視鏡 20の位置に作る交番磁界の方向のなす角度が最も鋭角な関係にあるドライブコィル 51を選択する。このようにドライブコイル 51を選択することで、磁気誘導コイル 42 A力も発生する交番磁界を大きく保つことができ、位置検出を行うにあたり良好な状態を保つことができる。

[0104] 以上のようにドライブコイル 51を選択することで、常に、磁気誘導コイル 42Aよりできるだけ大きな交番磁界が発生する条件で、磁気誘導コイル 42Aが発生した交番磁界を効率よくセンスコイルで 52で検出することができるため、カプセル内視鏡 20 (磁気誘導コイル 42A)の位置計算に使用するデータ量を精度を損なわず少なくすることができる。よって、計算量を少なくすることができ、システムの安価に構成できる。システムを高速ィ匕できるなどの効果が発生する。

[0105] また、ドライブコイル 51の選択において、 2つ以上のドライブコイル 51を選択するようにしても構わない。その場合は、選択された全てのドライブコイル 51が、カプセル内視鏡 20 (磁気誘導コイル 42A)の位置に作り出す交番磁界を計算し、その合成された交番磁界の方向と、カプセル内視鏡 20 (磁気誘導コイル 42A)の方向とが、鋭角の関係〖こなるようにそれぞれのドライブコイル 51の出力を調整する。

[0106] また、ドライブコイル 51の作り出すカプセル内視鏡 20 (磁気誘導コイル 42A)の位置の交番磁界の強度が、一定もしくは、ある範囲に収まるように、ドライブコイル 51の出力を調整してもよい。

このようにすれば、磁気誘導コイル 42Aから発生する交番磁界をより安定して出力できるようになる。これにより、より正確でより効率的な位置検出を実現することができる。

[0107] また、磁気誘導装置 70においては、図 1に示すように、まず、施術者が入力装置 7 4を介して磁界制御回路 73へカプセル内視鏡 20に誘導方向を入力する。磁界制御回路 73では、入力された誘導方向および位置検出装置 50Aから入力されるカプセル内視鏡 20の方向（長手軸方向）に基づいて、カプセル内視鏡 20にかける外部磁界 Mの方向および回転方向を決定する。そして、上記平行磁界の方向を形成するために必要な各ヘルムホルツコイル 7 IX , 71Y, 71Zの発生磁界強さを算出し、これら磁界を発生させるのに必要な電流値を算出する。

[0108] 各ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zに供給する電流値のデータは、それぞれ対応するヘルムホルツコイルドライバ 72X, 72Y, 72Zへ出力され、各ヘルムホルツコィルドライバ 72X, 72Y, 72Zは、入力されたデータに基づき電流を増幅制御してそれぞれ対応するヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zに電流を供給する。

電流が供給されたヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zは、それぞれ電流値に応じた磁界を発生し、これら磁界が合成されることにより、磁界制御回路 73が決定した平行な磁界方向を有する外部磁界 Mが形成される。

[0109] カプセル内視鏡 20には、永久磁石 45が搭載されており、該永久磁石 45に外部磁界 Mが作用して生ずる力およびトルクにより、カプセル内視鏡 20の姿勢 (長手軸 R方向）が制御される。また、外部磁界 Mの回転周期は OHzから数 Hz程度に制御されるとともに、外部磁界 Mの回転方向を制御することにより、カプセル内視鏡 20の長手軸 R回りの回転方向が制御され、カプセル内視鏡 20の進行方向および進行速度が制御される。

[0110] カプセル内視鏡 20は、図 11に示すように、まず、スィッチ部 46の赤外線センサ 47 に赤外線が照射され、スィッチ部 46は信号処理部 34に対して信号を出力する。信号処理部 34は、スィッチ部 46からの信号を受け取ると、カプセル内視鏡 20に搭載されているイメージセンサ 31、 LED33、無線素子 35および信号処理部 34自身に電池 39から電流を供給し、オン状態とする。

[0111] イメージセンサ 31は、 LED33により照明された被検者 1の体腔内管路内の壁面を撮像し、この画像を電気信号に変換して信号処理部 34へ出力する。信号処理部 34 は、入力された画像信号を圧縮して一時的に格納し、無線素子 35へ出力する。無線素子 35に入力された圧縮された画像信号は画像表示装置 80へ電波として送信される。

[0112] また、外装 21の外周に配置された螺旋部 25により、カプセル内視鏡 20は長手軸 R 回りに回転することで先端部 23側または後端部 24側へ移動することができる。移動する方向は、長手軸 R回りの回転方向および螺旋部 25の回転方向により決定される。したがって、カプセル内視鏡 20の長手軸 R回りの回転方向を制御することにより、カプセル内視鏡 20に作用する推進力の方向を制御することができる。

[0113] このように、本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10によれば、カプセル内視鏡 20に作用する外部磁界 Mである回転磁界の強度および方向が変化し、それに伴って、カプセル内視鏡 20内の共振回路 43の周波数特性が変動しても、外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θに基づいて予め記憶部 78に記憶されている共振周波数およびピーク周波数が逐次呼び出され、センスコイル 52により検出する周波数として呼び出されたピーク周波数が設定されるので、検出感度の低下を防止することができる。また、ドライブコイル 51により発生される交番磁界の周波数も上記により呼び出された共振周波数に設定されるので、外部磁界 Mの強度等の状態にかかわらず、カプセル内視鏡 20内の共振回路 43を共振状態に維持することができ、より大きな交番磁界を発生させて、検出感度を向上することができる。

[0114] その結果、カプセル磁気誘導コイル 42Aの共振周波数を調節する素子等を搭載する必要がなくなり、カプセル型医療装置 20を小型化できる。あるいは、共振周波数を調節するために、磁気誘導コイル 42Aとともに共振回路 43を構成するコンデンサ 4 2B等の素子を選択、あるいは調節する必要がなくなり、カプセル型医療装置 20の生産コストの増大を防止できる。

[0115] また、バンドパスフィルタ 61が、位置検出装置 50A力も送られてきたピーク周波数に基づいて、センスコイル 52の出力周波数の帯域を制限できるため、共振周波数帯域のセンスコイル 52の出力に基づいて、カプセル型医療装置 20の位置および向きを算出することができ、算出に要する時間を短縮できる。

[0116] カプセル内視鏡 20の磁気誘導コイル 42Aに対して、一次独立であって異なる 3方向以上の方向から交番磁界を作用させている。そのため、磁気誘導コイル 42Aの方向にかかわらず、少なくとも 1方向からの交番磁界により磁気誘導コイル 42Aに交番磁界を誘導することができる。

その結果、カプセル内視鏡 20の方向（長手軸 R方向）にかかわらず、常に磁気誘導コイル 42Aに交番磁界を発生させることができ、センスコイル 52により交番磁界を常に検知することができ、その位置を正確に検出することができると、う効果を奏する

[0117] また、センスコイル 52がカプセル内視鏡 20に対して異なる 3方向に配置されているため、カプセル内視鏡 20の配置位置にかかわらず、 3方向に配置されたセンスコィル 52の少なくとも 1方向に配置されたセンスコイル 52に、検知可能な強度の交番磁界が働き、常にセンスコイル 52が交番磁界を検知することができる。

さらに、上記 1方向に配置されたセンスコイル 52の数が 9つであるので、カプセル内視鏡 20の X、 Y、 Ζ座標、カプセル内視鏡 20の長手軸 Rに対して直交するとともに互いに直交する 2つの軸回りの回転位相、および、誘導磁気の強度の合計 6つの情報を演算により求めるのに十分な入力を得ることができる。

[0118] ドライブコイル 51とセンスコイル 52とがカプセル内視鏡 20の作動範囲を挟んで対向する位置に配置されているので、ドライブコイル 51とセンスコイル 52とが構造上干渉しな、ように配置することができる。

[0119] カプセル内視鏡 20に搭載された永久磁石 45に作用させる外部磁界 Μの方向を制御することにより、永久磁石 45に対して作用する力の方向を制御することができ、力プセル内視鏡 20の移動方向を制御することができる。それと同時に、カプセル内視鏡 20の位置を検出することができ、カプセル内視鏡 20を所定の位置に誘導することができる。したがって、検出されたカプセル内視鏡 20の位置に基づき、カプセル内視鏡 20を正確に誘導することができると、う効果を奏する。

[0120] 相互に直交する方向に対向配置される 3対のヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Z 力発生する外部磁界 Μの強度をそれぞれ制御することにより、ヘルムホルツコイル 7 IX, 71Y, 71Zの内側に発生する外部磁界 Μの方向を所定の方向に制御することができる。そのため、カプセル内視鏡 20に対して所定方向の平行な外部磁界 Μを作用させることができ、カプセル内視鏡 20を所定方向に移動させることができる。

また、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zの内側の空間 Sは、被検者 1を配置可能な空間であって、その空間 Sの周囲に、ドライブコイル 51およびセンスコイル 52が配置されているので、カプセル内視鏡 20を被検者 1の体内の所定位置に誘導することがでさる。 [0121] また、画像表示装置 80は、カプセル内視鏡 20の長手軸 R回りの回転位相情報に基づいて、表示される画像を、カプセル内視鏡 20の回転方向と逆方向に回転させる処理を行っているので、カプセル内視鏡 20の回転位相にかかわらず、常に所定の回転位相に静止した画像として、すなわち、あたカゝもカプセル内視鏡 20が長手軸 R回りに回転することなく長手軸 Rに沿う方向に進行しているような画像を表示部 82に表示することができる。

[0122] そのため、表示部 82に表示された画像を施術者が目視しながらカプセル内視鏡 2 0を誘導する場合、表示される画像がカプセル内視鏡 20の回転とともに回転する画像である場合と比較すると、上述のように表示される画像が所定の回転位相の画像として表示されている方が、施術者に見易ぐカプセル内視鏡 20を所定位置に誘導させ易い。

[0123] 本実施形態においては、図 11に示される構造のカプセル内視鏡装置を例示した力これに代えて、図 16および図 17に示されるように、カプセル内視鏡 20Aの外装 2 1内部に、先端部 23側から順に、レンズ群 32、 LED33、イメージセンサ 31、信号処理部 34、電池 39、スィッチ部 46、無線素子 35、永久磁石 45の順に配置してもよい。図 16において、誘導磁気発生部 43Aは、外装 21と電池 39などとの間に配置されるとともに、 LED33の支持部材 38から電池 39までを覆うように配置されている。

[0124] 誘導磁気発生部 43Aは、図 16および図 17に示すように、中心軸が回転軸 Rと略一致する円筒形状に形成された芯部材 41Aと、芯部材 41Aの外周部に配置された磁気誘導コイル 42Aと、芯部材 41 Aおよび磁気誘導コイル 42Aの間に配置されたパーマロイ膜 41Bと、磁気誘導コイル 42Aと電気的に接続され、共振回路 43を形成するコンデンサ 42B (図示せず）とから形成されて!、る。

[0125] パーマロイ膜 41Bは、図 16に示すように、磁性体材料をシート状の膜に形成したものである。また、パーマロイ膜 41Bを芯部材 41Aに卷回したときに、隙間 tが形成されるようになっている。

このように、芯部材 41Aと磁気誘導コイル 42Aとの間にパーマロイ膜 41Bを配置することにより、誘導磁気発生部 43Aにおいて発生する交番磁界の強度を向上させることができる。 [0126] また、本実施形態においては、共振回路 43の共振周波数およびピーク周波数を記憶部 78に記憶することとした力これに代えて、共振周波数のみを記憶し、ピーク周波数は共振周波数力も求めることにしてもよい。

さらに、本実施形態では磁気誘導コイル 42Aに磁性体コア 41を用いた実施例を示した。共振回路 43の共振周波数の変化は磁性体コア 41の外部磁界による特性の変ィ匕が 1つの原因になっている力磁性体コア 41を用いずに空芯コイルを用いた場合にも同様に共振周波数が変化する現象が発生する可能性がある。これは、カプセル型医療装置 20の電気回路がありそれに含まれる磁性体が外部磁界の影響を受けそれにより共振回路の共振周波数が変化するために起こる。このような場合でも、本実施形態で示したように、磁界角度と外部磁界 Mの強度に基づき周波数設定部 77で位置検出システム 50で使用する周波数を決定すれば同様の効果を得ることができる。また、カプセル内視鏡 20の部品の中で磁性体としては電池を例にすることができる

[0127] また、本実施形態では、カプセル内視鏡 20が磁石を搭載し外部磁界により誘導される例を示した力カプセル内視鏡 20には磁石を搭載しておらず、第 2のカプセル内視鏡が磁石を搭載され第 2のカプセル内視鏡のみが誘導される構成としてもカブセル内視鏡の共振回路の共振周波数に基づき周波数設定部 77が位置検出システム 50で使用する周波数を決定することができるので、本実施形態は動作可能である。この場合でも、カプセル内視鏡の位置を正確に検出できるという効果を同様に得ることができる。この場合、本システムは医療装置の位置検出システムとして動作する。

[0128] 〔第 2の実施形態〕

次に、本発明の第 2の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 100について、図 18および図 19を参照して説明する。

本実施形態の説明において、上述した第 1の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

[0129] 本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 100の基本構成は、第 1の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10と同様である力カプセル内視鏡 20' 内の共振回路 43' および位置検出システム 50' の構成において相違している。図 17は、本実施形態におけるカプセル内視鏡誘導システム 100の概略を示す図である。

[0130] 本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 100においては、カプセル内視鏡 20' 内に備えられている共振回路 43' 力図 18に示されるように電源に接続されたアンプ 42Cを備える自励発振回路を構成している。したがって、本実施形態においては、共振回路 43' は電源のエネルギを使用して、磁気誘導コイル 42Aのインダクタンスおよびコンデンサ 42Bのキャパシタンスによって定まる共振周波数で自ら交番磁界を発生するようになって！/ヽる。

[0131] また、本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 100においては、上述したように、カプセル内視鏡の共振回路 43' が自励発振回路により構成されているため、第 1の実施形態におけるように、共振回路 43' を共振させるための交番磁界を外部力も供給する必要がない。したがって、図 17に示されるように、位置検出システム 50 ' 力位置検出装置 50Aに接続するドライブコイル 51、信号発生回路 53,ドライブコィルドライノく 54およびドライブコイルセレクタ 55を備えて!/、な!/、。

[0132] 本実施形態に係るカプセル内視鏡の位置検出システム 50' によれば、カプセル内視鏡 2( の位置における外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θに応じて、予め記憶されていた周波数が読み出され、位置検出装置 50Aからセンスコイル受信回路 57にフィードバックされるので、外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θに応じてカプセル内視鏡 20' 内の自励発振回路の共振周波数が変動しても、その変動後の共振周波数で共振回路 43' が共振して発生する交番磁界を検出することができる。したがつて、検出感度の低下を防止することができる。そして、このような位置検出システム 50 ' を備えるカプセル内視鏡誘導システム 100によれば、カプセル内視鏡 2( の位置および方向を精度よく検出でき、したがって、カプセル内視鏡 20' の動作を不安定にすることなぐ適正に誘導することができる。

[0133] また、本実施形態によれば、共振回路 43' が発生する交番磁界は磁気誘導コイル 42Aのインダクタンスおよびコンデンサ 42Bキャパシタンスに依存して!/、るので、第 1 の実施形態と比較すると、検出感度においては劣るが、ドライブコイル 51等を設けなくて済むので誘導システム 100を簡易に構築することができるという利点がある。 [0134] 〔第 3の実施形態〕

次に、本発明の第 3の実施形態に係る医療装置誘導システム 110について、図 20 および図 21を参照して説明する。

本実施形態に係る医療装置誘導システム 110は、図 20に示されるように、第 1の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10のカプセル内視鏡 20に代えて、体腔内に導入される細長ヽ揷入部 20〃を有する内視鏡装置を誘導するシステムである。

[0135] 内視鏡装置の挿入部 20〃先端には、図 21に示されるように、第 1の実施形態と同様の共振回路 43を構成する磁気誘導コイル 42Aおよびコンデンサ 42Bと、永久磁石 45とが配置されている。磁気誘導コイル 42Aには、その内側に磁性体コア 41が配置されている。また、永久磁石 45は、挿入部 20〃の長手軸に沿う方向に磁極を配置している。

[0136] 本実施形態に係る医療装置誘導システム 110は、第 1の実施形態に係る誘導システム 10とほぼ同様の構成を備えている力磁界制御回路 73に代えて、入力装置 74 からの入力に基づ、て所望の方向に向力う外部磁界 Mを形成するよう制御する磁界制御回路 73^ を備えている点で相違している。なお、挿入部 20 の先端に配置された図示しな、イメージセンサにより取得された画像情報は、有線で画像受信回路 8 1に送られるようになって!/、る。

[0137] このように構成された本実施形態に係る医療装置誘導システム 110によれば、入力装置 74を操作して磁界制御回路 73' により所望の方向に向力う外部磁界 Mを、内視鏡装置の挿入部 20〃先端の位置に発生させると、発生した外部磁界 Mが挿入部 20"先端に配置されている永久磁石 45に作用し、挿入部 20〃先端が外部磁界 M に沿う方向に誘導される。これにより、内視鏡装置の挿入部 20〃先端を所望の方向に向けることができる。

[0138] また、ドライブコイル 51を介して内視鏡装置の挿入部 20 先端の位置に交番磁界を発生させると、挿入部 20〃先端に配置されている磁気誘導コイル 42Aに交番磁界が作用して、共振回路 43が共振状態となり、磁気誘導コイル 42Aにより強い交番磁界が発生する。この場合において、磁気誘導コイル 42Aを貫く外部磁界 Mの強度および方向に依存して、磁気誘導コイル 42Aの周波数特性が変動するが、本実施形態によれば、外部磁界 Mの強度および磁界角度 Θに基づいて読み出した共振周波数の交番磁界をドライブコイル 51によって発生し、かつ、同じく読み出したピーク周波数の交番磁界をセンスコイル 52によって検出することとして、るので、検出感度を低下させることなぐ挿入部 20〃先端の位置を検出することができる。

本実施形態においては、医療装置として内視鏡装置を例示したが、これに代えて、カテーテルに適用することとしてもょ、。

[0139] また、上記実施形態においては、内視鏡装置の挿入部 20〃先端に閉じた共振回路 43を配置する例を示した力これに代えて、図 22および図 23に示されるように、揷入部 20グに沿って導いた配線 42Dに、磁気誘導コイル 42Aおよびコンデンサ 42B を並列に接続した共振回路 43を採用することにしてもよい。この場合には、ドライブコィルセレクタ 55およびドライブコイル 51を不要とすることができる。符号 54' は、共振回路 43を駆動するコイルドライバである。また、挿入部 20〃先端に配置した共振回路 43によって、検出周波数の交番磁界を磁気誘導によることなく確実に発生させることができる。

[0140] [第 4の実施形態]

次に、本発明の第 4の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 120について、図 24を参照して以下に説明する。

本実施形態の説明において、上述した第 1の実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 10と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

[0141] 本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 120は、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Zからなる磁界発生装置 71に代えて、平面配置された複数の誘導コイル 1 21〜125からなる平面型磁界発生装置 71/ を備えている。また、カプセル内視鏡 2 0を挟んで誘導コイル 121〜 125に対向する位置には、ドライブコイル 51とセンスコィル 52とが配置されている。

[0142] このように構成された本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 120によれば、平面型磁界発生装置 71' の作動により、第 1の実施形態と同様にして、カプセル内視鏡 20の位置に所望の強度および方向の外部磁界 Mを発生させることができる。し力し、ヘルムホルツコイル 71X, 71Y, 71Z力もなる磁界発生装置 71が空間 S内の

、ても一様な外部磁界 Mを形成して、たのに対し、平面型磁界発生装置 7 は、誘導コイル 121〜125からの距離に応じて強度および方向が変化する勾配磁界 (外部磁界) Mを構成する。

[0143] したがって、本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 120においては、第 1 の実施形態におけるよりも、カプセル内視鏡 20の位置に依存して、共振回路 43が周波数特性の変動を受け易い。し力しながら、本実施形態に係るカプセル内視鏡誘導システム 120によれば、共振回路 43の周波数特性が変動しても、センスコイル 52により検出する交番磁界の周波数がピーク周波数に一致させるように設定されるので、検出感度の低下を防止して、精度よくカプセル内視鏡 20の位置を検出し、体腔内におけるカプセル内視鏡 20の安定した誘導を行うことができる。

[0144] 上記各実施形態に係る医療装置の位置検出システム 50, 50' においては、外部磁界 Mの状態に応じて変化する周波数特性を常時追尾することで、検出感度の低下を防止することとした力これに代えて、図 25に示されるよう周波数特性に従って、予め設定された検出周波数を位置検出用の周波数として設定することにしてもよい。

[0145] すなわち、図 25に示されるように、外部磁界 Mが作用していないときの共振回路 43 の周波数特性を A、外部磁界 Mを最大とし、磁界角度 Θ = 90° のときの周波数特性を B、外部磁界 Mを最大とし、磁界角度 θ = Θ a< 90° のときの周波数特性を Cとする。 0 aは、例えば、図 12Bのステップ S 10における外部磁界 Mの発生停止を判断するための所定の角度である。

[0146] この場合において、例えば、周波数特性 Aの出力変化がピークとなる 2つの周波数の内、低周波側の周波数近傍を第 1の測定周波数 f とし、周波数特性 Cの出力変化がピークとなる 2つの周波数の内、高周波側の周波数近傍を第 2の測定周波数 f とし

2 て設定する。このようにすることで、外部磁界 Mの状態を監視して検出用の周波数を変更しながら測定を行わなくても、磁界角度 θ = Θ aとなるまでは、比較的安定して共振回路 43の発生する交番磁界を検出することができる。共振周波数が周波数特性 Cの条件よりも高周波側にシフトした場合 (例えば、周波数特性 Dの場合）には、センスコイル 52で検出される出力が急激に低下するので、図 12Bのフローチャートのステツプ S 11に進行させることとすればよ!、。また、上記実施形態においては、カプセル内視鏡 20, 20' として、永久磁石 45がその長手軸 Rに対して直交する方向に磁極を配置したものを採用し、回転する外部磁界 Mに永久磁石 45を沿わせるように移動させることで、カプセル内視鏡 20, 20' を長手軸 R回りに回転させる方式のものとした。し力しながら、これに代えて、永久磁石 45の磁極を長手軸方向に配置したカプセル内視鏡 20Aを採用してもよい。このようにすることで、カプセル内視鏡 20Aの長手軸 Rを外部磁界 Mに沿う方向に移動させることができ、これによつて、外部磁界 Mをカプセル内視鏡 20Aの方向転換に使用することができる。この場合には、カプセル内視鏡 20Aの推進は行われず、生体の蠕動運動等に任せられることになる。

Claims

請求の範囲

[1] 被検者の体内に導入され外部磁界により誘導される医療装置の位置検出システムであって、

前記医療装置に搭載され、磁性体を内部に有する磁気誘導コイルを含み交番磁界を発生する共振回路と、

前記医療装置の作動範囲の外部に配置され、前記磁気誘導コイルにより発生された交番磁界を検出する交番磁界検出装置と、

該交番磁界検出装置により検出された交番磁界に基づいて前記医療装置の位置情報を算出する位置情報算出部と、

前記磁気誘導コイルの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方に基づいて、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数と、前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定する周波数設定部とを備える医療装置の位置検出システム。

[2] 前記医療装置の作動空間に外部磁界を発生させる外部磁界発生装置と、該外部磁界発生装置を制御する磁界制御装置とを有し、

前記周波数設定部が、前記磁界制御装置からの情報に基づき前記磁気誘導コィルの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方をもとめ、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数と、前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[3] 前記周波数設定部が、前記磁気誘導コイルの位置における前記外部磁界の強度と方向の少なくとも一方を算出する外部磁界情報算出部を有し、

該外部磁界情報算出部力もの情報に基づき、前記磁気誘導コイルの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方をもとめ、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数と、前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[4] 前記医療装置の作動空間に外部磁界を発生させる外部磁界発生装置と、該外部磁界発生装置を制御する磁界制御装置とを有し、前記外部磁界情報算出部が、前記磁界制御装置からの情報に基づき前記磁気誘導コイルの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方をもとめる請求項 3 に記載の医療装置の位置検出システム。

[5] 前記周波数設定部が、前記医療装置の位置に前記外部磁界発生装置が発生する外部磁界の強度と検出周波数とを対応づけて記憶する記憶部を備え、前記交番磁界検装置により検出する交番磁界の周波数と前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を、前記外部磁界の強度に基づいて前記記憶部から選択した検出周波数に設定する請求項 1から請求項 4のいずれかに記載の医療装置の位置検出システム。

[6] 前記周波数設定部が、前記磁気誘導コイルの位置における外部磁界の方向と前記位置情報算出部が算出した前記医療装置の方向のなす角である磁界角度を算出する磁界角度算出部と、前記磁界角度と検出周波数とを対応付けて記憶する記憶部とを備え、前記交番磁界検出部により検出する交番磁界の周波数と前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を、前記磁界角度に基づいて前記記憶部から選択した検出周波数に設定する請求項 1から請求項 4のいずれかに記載の医療装置の位置検出システム。

[7] 前記周波数設定部により設定された周波数近傍の外部交番磁界を前記医療装置の作動空間に発生する外部交番磁界発生装置を備え、前記磁気誘導コイルが前記外部交番磁界を受け、前記交番磁界を誘導する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[8] 前記共振回路が、前記周波数設定部により設定された周波数近傍の交流信号により駆動され、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を発生する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[9] 前記共振回路が自励発振回路を構成し、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を発生する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[10] 前記磁性体が、前記磁気誘導コイルのコアを形成する請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[11] 前記磁性体が、前記磁気誘導コイルの内部に設けられた前記医療装置の回路の少なくとも一部である請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[12] 前記磁性体が、前記回路の内部の電池である請求項 11に記載の医療装置の位置検出システム。

[13] 前記医療装置が、カプセル型医療装置、カテーテル型医療装置、内視鏡装置の、ずれかである請求項 1に記載の医療装置の位置検出システム。

[14] 請求項 2に記載の位置検出システムと、前記外部磁界発生装置が発生した外部磁界に作用する前記医療装置に設けられた磁石とを有し、前記医療装置の位置および方向の少なくとも一方の制御を前記磁界制御装置が行う医療装置誘導システム。

[15] 請求項 4に記載の位置検出システムと、前記外部磁界発生装置が発生した外部磁界に作用する前記医療装置に設けられた磁石とを有し、前記医療装置の位置および方向の少なくとも一方の制御を前記磁界制御装置が行う医療装置誘導システムにおいて、

前記周波数設定部は、前記磁石が前記磁気誘導コイルの位置に生成する磁界と、前記磁界発生装置が前記磁気誘導コイルの位置に生成する外部磁界との合成磁界に基づいて、前記交番磁界検出装置により検出する交番磁界の周波数と、前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定する医療装置誘導システム。

[16] 前記外部磁界発生装置が、少なくとも 1組の前記医療装置の作動空間を挟むように対向配置された電磁石を有し、該電磁石が前記医療装置の作動範囲に平行磁界を発生する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[17] 前記対向電磁石を 3組有し、それぞれの該対向電磁石がそれぞれ異なる方向に磁界を発生する請求項 16に記載の医療装置誘導システム。

[18] 前記磁界制御装置が、前記外部磁界の方向を回転させる制御を行う請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[19] 前記医療装置が、細長い挿入部と、該揷入部の外周面に配置され長手軸回りの回転運動を長手軸方向の推進運動に変換する螺旋機構とを備え、

前記磁石が、前記長手軸に直交する方向に磁極を向けて配置されている請求項 1

5に記載の医療装置誘導システム。

[20] 前記磁界制御装置は、前記医療装置の方向と前記外部磁界の方向とのなす角が所定の角度より小さい場合に、前記外部磁界を停止するよう制御する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[21] 前記外部磁界発生装置が、任意方向の外部磁界を発生し、

前記医療装置が、細長い挿入部を備え、

前記磁石が、挿入部の長手軸に沿う方向に磁極を向けて配置されている請求項 1 5に記載の医療装置誘導システム。

[22] 前記磁界発生装置が、勾配磁界を発生する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[23] 前記周波数設定部により設定された周波数近傍の外部交番磁界を前記医療装置の作動空間に発生する外部交番磁界発生装置を備え、前記磁気誘導コイルが前記外部交番磁界を受け、前記交番磁界を誘導する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[24] 前記共振回路が、前記周波数設定部により設定された周波数近傍の交流信号により駆動され、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を発生する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[25] 前記共振回路が自励発振回路を構成し、前記磁気誘導コイルが前記交番磁界を発生する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[26] 前記磁性体が、前記磁気誘導コイルのコアを形成する請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[27] 前記磁性体が、前記磁気誘導コイルの内部に設けられた前記医療装置の回路の少なくとも一部である請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[28] 前記磁性体が、前記回路の内部の電池である請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[29] 前記医療装置が、カプセル型医療装置、カテーテル型医療装置、内視鏡装置の、ずれかである請求項 15に記載の医療装置誘導システム。

[30] 被検者の体内に導入される医療装置の位置検出方法であって、

前記医療装置に搭載された磁性体を有する磁気誘導コイルから交番磁界を発生するステップと、

前記医療装置の作動空間の外部に配置された前記磁気誘導コイルにより発生された交番磁界を検出するステップと、

該交番磁界を検出するステップにより検出された交番磁界に基づいて前記磁気誘導コイルの位置と方向の少なくとも一方の情報を含む位置情報を算出するステップと

前記磁気誘導コイルの位置における外部磁界の強度と方向の少なくとも一方に基づいて、前記交番磁界を検出するステップにより検出する交番磁界の周波数と、前記磁気誘導コイルが発生する交番磁界の周波数の少なくとも一方を設定するステツプとを備える医療装置の位置検出方法。

被検者の体内に導入され、磁気誘導コイルを含み交番磁界信号を発生する共振回路と、誘導用の磁石とを備える医療装置に対し、外部磁界を作用させて誘導する際に医療装置の位置を検出する位置検出方法であって、

前記医療装置の作動空間の外部に、前記磁気誘導コイルにより発生された交番磁界を検出し、検出された交番磁界に基づいて前記医療装置の位置情報を算出し、算出された医療装置の位置情報に基づいて、前記医療装置の位置における外部磁界の強度を算出し、算出された外部磁界の強度に基づいて、検出する交番磁界の周波数を設定する医療装置の位置検出方法。