(57)【要約】【課題】  体内等での制御可能範囲を広範囲にすること等ができる磁気誘導医療システムを提供する。【解決手段】  ベッド３１上の患者２３の体内に挿入されるカプセル型医療装置７２は、撮像した画像データを無線で送信し、体外に配置した受信アンテナ部７３で受信すると共に、複数のアンテナを用いてカプセル型医療装置７２の位置を算出する。その位置情報により誘導用の磁場発生部２が上面に取り付けられた平面移動機構７７を移動して、磁場発生部２を誘導可能な位置に設定してカプセル型医療装置７２に内蔵したマグネットに磁気的力を作用させることにより、カプセル型医療装置７２が体内を広範囲に移動した場合にも制御できるようにした。【選択図】  図１
2006068501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の体腔内に挿入される挿入部を有する医療装置と、
前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出する位置・姿勢検出部と、
略平面上に軸対称に配置され、前記平面に略直交する方向に磁化方向を持つ、少なくとも３個の電磁石を有する磁場発生部と、
前記磁場発生部が発生する磁場を制御する磁場制御部と、
前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置および姿勢情報に応じて前記磁場発生部と前記挿入部との相対的な位置・姿勢を変化させる位置・姿勢可変部と、
前記挿入部に設けた磁場作用部と、
を具備し、
前記磁場作用部に前記磁場発生部が発生する磁場を作用させ、前記医療装置を誘導することを特徴とする磁気誘導医療システム。
【請求項２】
前記磁場発生部が、
２個の前記電磁石からなる第１電磁石ユニットと、
１個の前記電磁石からなる第２電磁石ユニットと、
を具備し、
前記第１電磁石ユニットを構成する前記２個の電磁石が、互いに逆方向の磁化方向を持つように前記平面上に所定間隔で配置され、
前記第２電磁石ユニットを構成する前記１個の電磁石が、前記第１電磁石ユニットを構成する前記２個の電磁石の略中央に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項３】
前記磁場発生部が、
２個の前記電磁石からなる第１電磁石ユニットと、
２個の前記電磁石からなる第３電磁石ユニットと、
を具備し、
前記第１電磁石ユニットを構成する前記２個の電磁石が、互いに逆方向の磁化方向を持つように前記平面上に所定間隔で配置され、
前記第３電磁石ユニットを構成する前記２個の電磁石が、互いに逆方向の磁化方向を持つように前記平面上に所定間隔で配置され、
前記第１電磁石ユニットと前記第３電磁石ユニットが前記平面上で互いに略直交し、それぞれの中央部分が一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項４】
前記磁場発生部がさらに、
２個の前記電磁石からなる第３電磁石ユニットを具備し、
前記第３電磁石ユニットを構成する前記２個の電磁石が、互いに逆方向の磁化方向を持つように前記平面上に所定間隔で配置され、
前記第３電磁石ユニットと前記第１電磁石ユニットが前記平面上で互いに略直交し、前記第３電磁石ユニットの中央部分が前記第２電磁石ユニットと略一致するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項５】
前記磁場発生部が、
少なくとも１個の前記電磁石と前記挿入部を挟むように対向する少なくとも１個の前記電磁石を具備することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療装置。
【請求項６】
前記磁場発生部が、
前記第２電磁石ユニットに対して対向する第４電磁石ユニットを備え、
前記第２電磁石ユニットと前記対向する第４電磁石ユニットが同方向に磁化されることを特徴とする請求項２又は４に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項７】
前記磁場制御部が、
前記磁場発生部を前記平面内で回転させる回転機構を具備することを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項８】
前記位置・姿勢可変部が、
前記磁場発生部と前記生体とを前記平面内で相対的に平面移動させる平面移動機構を具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁気誘導医療システム。
【請求項９】
前記位置・姿勢可変部が、
前記磁場発生部と前記生体とを前記平面に垂直方向に相対的に移動する垂直移動機構を具備することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の磁気誘導医療システム。
【請求項１０】
前記磁場制御部が、
前記複数の電磁石に流す電流を制御する電磁石電流制御部を具備し、前記電磁石電流制御部が、前記位置・姿勢検出部が検出した前記挿入部の位置において、任意方向の磁場を発生するように電磁石に流す電流を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の磁気誘導医療システム。
【請求項１１】
前記位置・姿勢可変部が、
前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置情報を基に、前記磁場発生部の前記対称軸上に前記挿入部がくるように前記平面移動機構を制御する平面内位置制御部を具備することを特徴とする請求項８に記載の磁気誘導医療システム。
【請求項１２】
前記位置・姿勢可変部が、
前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置情報を基に、前記磁場発生部と前記挿入部との前記平面に垂直方向の距離が略一定になるように前記垂直移動機構を制御する垂直位置制御部を具備することを特徴とする請求項９に記載の磁気誘導医療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に挿入される医療装置を磁気誘導する磁気誘導医療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
体腔内等を磁気的に推進させる装置として、米国特許３３５８６７６号明細書には、平面上に９つの電磁石が配置されたもの、さらにそれを対向させたものを開示している。    また、ＰＣＴ  ＷＯ０２／４９７０５号明細書には、並列させた２組の電磁石を直交して積層し、１組の電磁石を囲うよう１つの電磁石を設置することで、電磁石上部に三次元磁場を発生する装置を開示している。
【特許文献１】米国特許３３５８６７６号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ  ＷＯ０２／４９７０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来例では、平面内に電磁石を配置してその上部に３次元磁場を発生させる構成において、理想的な磁場を発生可能な空間は極一部に限られている。  
そのため、磁気誘導医療システムにおいて、体内挿入部を有し、体内挿入部に永久磁石等を設けた医療装置をこの磁場発生装置で誘導する場合には、挿入部の誘導が可能な領域を十分に確保することが困難であったり、磁場を発生させたい位置での発生磁場の精度が低下するといった問題があった。
【０００４】
（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、体内等で挿入部の制御可能範囲を広範囲にしたり、磁場を発生させたい位置での発生磁場の精度を向上することで、広範囲で安定した制御可能範囲を維持できる磁気誘導医療システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の磁気誘導医療システムは、生体の体腔内に挿入される挿入部を有する医療装置と、
前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出する位置・姿勢検出部と、
略平面上に軸対称に配置され、前記平面に略直交する方向に磁化方向を持つ、少なくとも３個の電磁石を有する磁場発生部と、
前記磁場発生部が発生する磁場を制御する磁場制御部と、
前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置および姿勢情報に応じて前記磁場発生部と前記挿入部との相対的な位置・姿勢を変化させる位置・姿勢可変部と、
前記挿入部に設けた磁場作用部と、
を具備し、
前記磁場作用部に前記磁場発生部が発生する磁場を作用させ、前記医療装置を誘導することを特徴とする。  
上記構成により、医療装置の挿入部の位置を認識し、その位置に最適な磁場を発生できるように磁場発生部と挿入部との相対的な位置・姿勢を変化させる制御を行うことにより、体内での制御可能範囲を広範囲にすることができるようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、医療装置の挿入部の位置または姿勢を認識し、その位置に最適な磁場を発生できるように磁場発生部と挿入部との相対的な位置・姿勢を変化させたり、磁場発生部に流す電流を調整する等の制御を行うことにより、体内での制御可能範囲を広範囲にしたり、磁場を発生させたい位置での発生磁場の精度を向上することができる。これにより、より広範囲で安定した制御可能範囲が維持でき、制御対象となる挿入部の制御性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。  
【実施例１】
【０００８】
図１ないし図２９は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１の磁気誘導医療システムの構成を示し、図２は図１の平面移動機構部及び制御部の内部構成を示し、図３はカプセル型医療装置の内部構成を示し、図４はカプセル型医療装置から無線で送信される電波を受信する受信アンテナ部を示し、図５は体外の制御部内の信号処理系の構成を示す。  
図６は受信アンテナ部の詳細な構成を示し、図７は変形例における受信アンテナ部の構成例を示し、図８は電流制御部により通電される電流が制御される磁場発生部の構成を示し、図９は磁場発生部の具体的な構成を平面図で示し、図１０は磁場発生部の具体的な構成を斜視図で示す。
【０００９】
図１１は磁場発生部の具体的な構成を断面図で示し、図１２は磁場発生部を構成する各軸方向発生用の電磁石ユニットによる中心軸上に発生される磁場強度を示し、図１３は各軸の発生磁場強度の本来発生すべき磁場強度に対するずれが、実際に発生する磁場方向と本来発生すべき磁場方向とのずれ角度に及ぼす影響を示し、図１４は磁気的に誘導可能な範囲の概略を示し、図１５はカプセル型医療装置に対して回転磁場を印加して推進させる様子を示す。  
図１６はカプセル型医療装置からの無線電波を受信した位置情報により、磁場発生部を移動してカプセル型医療装置を誘導可能範囲内に保つように制御する様子を示し、図１７は磁場発生部の直上にカプセル型医療装置を保持した状態を示し、図１８は発生磁場記憶部に記憶されている電磁石３〜５の磁極と磁場発生部との距離に対して単位電流当たりの発生磁場の特性を示し、図１９は第１変形例における平面移動機構部の構成を示し、図２０は第２変形例における平面移動機構部の構成を示し、図２１は複数の超音波プローブを用いて位置情報を算出する構成等を示す。
【００１０】
図２２は超音波プローブを回転させたり、アレイ状超音波プロ−ブを用いて３次元位置を算出する様子を示し、図２３はベッドの内部の磁場発生部の上に超音波プローブを取り付けて位置算出を行う構成を示し、図２４は取り外し自在にした超音波プローブの取り付け構造を示し、図２５は患者の体表面を覆うように取り付けた超音波プローブアレイにより位置算出を行う構成を示し、図２６はカプセル型医療装置に超音波を反射する物質を設けた構成を示し、図２７は椅子の内部に磁場発生部を設けた例を示し、図２８は平面移動機構の具体例を示し、図２９は中央の電磁石ユニットに流す電流値を変更した場合における中心軸Ｏ上の発生磁場の測定結果を示す。  
図１に示す磁気誘導医療システム７１は、ベッド３１の上部に横たわる２点鎖線で示す患者２３内を内視鏡検査するカプセル型医療装置７２と、ベッド３１内側の筐体内に配置された受信アンテナ部７３及びカプセル型医療装置７２を誘導する磁場を発生する磁場発生部２と、受信アンテナ部７３及び磁場発生部２を平面内で移動する（位置・姿勢可変手段としての）平面移動機構部７４と、ベッド３１の外部に配置され、磁場発生部２の発生磁場の制御やユーザインタフェースとなる指示操作部１０が設けられた制御部７６とを有する。
【００１１】
図１に示すようにベッド３１の上面内における幅方向にＸ軸、長手方向にＹ軸、ベッド３１の上面に垂直な上方にＺ軸を設定した３次元直交座標系の場合、平面移動機構部７４を構成する平面移動機構７７を構成するＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動ステージ７７Ａ上に受信アンテナ部７３及び磁場発生部２が載置され、このＸ軸方向移動ステージ７７Ａは、さらにＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動ステージ７７Ｂ上に載置されている。  
そして、受信アンテナ部７３及び磁場発生部２は、この平面移動機構７７によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動自在に保持されている。なお、受信アンテナ部７３及び磁場発生部２は、共通の筐体内に収納しても良い。  
平面移動機構部７４は、Ｘ軸方向移動ステージ７７Ａ及びＹ軸方向移動ステージ７７Ｂと、これらの平面内の位置制御を行う平面内位置制御部７８とを備えている。
【００１２】
後述するように本実施例では、磁場発生部２単体による磁場で制御可能な磁場発生範囲は、極一部に限られているが、磁場発生部２を平面移動機構７７で移動することで、より広い誘導可能範囲を実現できるようにしている。  
また、磁場発生部２を構成する各電磁石ユニット３、４、５に流す電流を制御することで、患者２３内に挿入される誘導制御対象となるカプセル型医療装置７２近辺で最適な磁場を発生させることができると共に、より広い誘導可能範囲を実現できる。  
上記平面内位置制御部７８は、信号ケーブル７９を介して外部の制御部７６と接続されている。  
図２は、平面移動機構部７４及びこの制御部７６の内部構成を示す。  
図２に示すようにカプセル型医療装置７２は、体腔内を撮像した画像情報を変調して、無線で体外に送信する。
【００１３】
なお、カプセル型医療装置７２は、図３に示すように、体腔内に挿入される挿入部となるカプセル形状の収納容器８１における一方の端部側は透明部材で半球形状に形成され、その内側の中央付近に配置した対物レンズ８２の結像位置には、ＣＣＤなどの撮像素子８４が配置されている。また、この対物レンズ８２の周囲には、照明手段となる発光素子（ＬＥＤと略記）８３が複数、配置されている。  
ＬＥＤ８３及び撮像素子８４は、制御部８５によりその駆動が制御される。また、この制御部８５は、撮像素子８４により撮像された信号に対する信号処理を行い、例えば圧縮処理した後、さらに変調してアンテナ８６を介して無線で送信する。また、この収納容器８１内には、制御部８５等に電源を供給する電池８７と、例えば収納容器８１における長手方向の中央位置付近には、上記磁場発生部２により発生される磁場に作用する磁場作用手段（磁場作用部）となるマグネット８８が配置されている。
【００１４】
また、収納容器８１の外部には、円柱状外表面から螺旋状に突出する螺旋状構造体８９が設けてあり、螺旋状構造体８９部分を体腔内壁に接触させた状態で回転させることによってカプセル型医療装置７２を効率良く推進させることができるようにしている。  
このカプセル型医療装置７２のアンテナ８６から送信される無線の信号、つまり電波は図２に示す受信アンテナ部７３により受信される。この受信アンテナ部７３は、図４に示すように複数のアンテナ７３ａ、７３ｂ、…、７３ｎにより構成されている。  
複数のアンテナ７３ａ、７３ｂ、…、７３ｎにより受信された信号は、図２に示すように信号処理部９１に入力され、図２或いは図５に示すように復調されて画像表示部９２で、送信された画像が表示されると共に、画像記録部９３で画像が記録される。
【００１５】
また、信号処理部９１は、受信アンテナ部７３で受信した受信信号、或いはアンテナ部７３で受信した信号強度であるアンテナ強度信号を位置検出部（位置・姿勢検出部）９４に送る。  
位置検出部９４では、アンテナ強度信号からカプセル型医療装置７２の３次元位置及びその姿勢の検出を行う。この場合、図４に示した受信アンテナ部７３を、より具体的に示すと、（図１に示すように磁場発生部２の上部に設けられ、）図６に示すように例えば２次元的に配置された複数のアンテナ７３ａ、７３ｂ、…、７３ｎにより構成されている。    この場合、磁場発生部２の中心軸Ｏ上に、１つの基準となるアンテナ７３ｅを配置し、その周囲に複数のアンテナ７３ａ〜７ｄ、７３ｆ〜７３ｉを配置している。  
これら複数のアンテナ７３ａ〜７３ｉにより、カプセル型医療装置７２のアンテナ８６から送信される信号を受信してその電界強度（アンテナ強度信号）からカプセル型医療装置７２の位置検出を行う。
【００１６】
つまり、各アンテナ７３ｊ（ｊ＝ａ〜ｉ）の位置を基準として受信信号の電界強度が距離の２乗に比例するとすると、カプセル型医療装置７２の３次元位置を三角法を応用して算出することができる。また、カプセル型医療装置７２の方向、例えばマグネット８８の方向の検出も行う。なお、カプセル型医療装置７２からの画像信号検出用のアンテナと位置（及び姿勢）検出用のアンテナを別体のアンテナにより構成しても良い。  
本実施例では、電磁場を利用してカプセル型医療装置７２の位置を検出する構成とすることにより、誘導用の磁場と干渉することなく、精度の高い位置算出を行えるようにしている。また、画像データを送信するために電磁場を利用しているので、両方の機能を兼用でき、効率的な利用ができる。
【００１７】
上記位置検出部９４により検出されたカプセル型医療装置７２の位置情報及び姿勢情報（方向情報）は、図２に示すように平面移動機構部７４と磁場制御部９５とに送られる。  平面移動機構部７４の平面内位置制御部７８は、位置情報により平面移動機構７７の２次元位置を制御する。つまり、位置検出部９４により検出された位置情報におけるＸ座標とＹ座標の位置に磁場発生部２の中心位置が一致するように制御する。また、カプセル型医療装置７２の姿勢情報により、回転磁場を印加する場合の回転磁場の発生方向を制御する。このように、位置検出部９４と平面位置制御部７８により、カプセル型医療装置７２と磁場発生部２の位置関係（相対位置）を求めることができる相対位置検出機構が構成されている。この相対位置検出機構で求められた相対位置を基に平面内位置制御部７８が磁場発生部２の位置を制御している。  
また、磁場制御部９５は、磁場発生部２が任意方向の磁場を発生できるように、磁場発生部２、電磁石４ａ，４ｂからなる第１電磁石ユニットと、電磁石３ａ、３ｂからなる第２電磁石ユニットと、電磁石５からなる第３電磁石ユニット５とからなり、各電磁石に流す電流値（磁場の大きさ）を制御する電磁石電流制御部（電流制御部と略記）９６と、発生磁場の方向及び大きさを記憶する発生磁場記憶部９７とを有する。
【００１８】
なお、受信アンテナ部７３は、磁場発生部２と共に、２次元的に移動される。つまり、通常は、基準となるアンテナ７３ｅの位置で、最も受信強度が大きくなるように平面移動機構７７により移動設定される。  
そして、最も受信強度が大きいアンテナ７３ｅの真上にカプセル型医療装置７２が存在すると近似できるようになる。これにより、常にアンテナ７３ｅの上部にカプセル型医療装置７２が存在するため、画像伝送の効率、安定性が良く、位置検出の精度が向上する他、アンテナの数を減らしたり、磁場発生部の位置制御のアルゴリズムが容易になるといった効果がある。  
なお、図１等においては、磁場発生部２の上部に受信アンテナ部７３を配置して、磁場発生部２と共に移動させる構成にしているが、変形例として、図７に示すようにベッド３１の上面内側などに受信アンテナ部７３を取り付けても良い。  
また、図２に示すように磁場制御部９５は、指示操作部１０と接続されている。  
図１及びその拡大図に示すように、指示操作部１０は、方向制御用ジョイスティック９８と、前進・後退用ジョイスティック９９とを具備する。
【００１９】
また、指示操作部１０には磁場設定用のキーボード１００が設けてあり、磁場制御部９５を介しては指示操作に応じた発生磁場の方向及び大きさ等を設定できるようにしている。  
図８は、磁場発生部２と共に、この磁場発生部２に磁場発生用電流を供給する電流制御部９６の構成を示す。  
図８に示すように電流制御部９６は、電源装置６，７，８と接続され、これら電源装置６，７，８から電流が供給される磁場発生部２を構成する上下方向磁場発生用電磁石３ａ、３ｂ、水平方向磁場発生用電磁石４ａ、４ｂ、垂直方向磁場発生用電磁石５による発生磁場を制御する。なお、電流制御部９６が、電源装置６，７，８を内蔵した構成にしても良い。
【００２０】
また、ユーザは、電流制御部９６に接続された指示操作部１０を操作して発生磁場を制御することができる。  
本実施例における磁場発生部２は、図９及び図１０に示すようにＹ方向（上下方向）磁場発生用電磁石３ａ、３ｂ、Ｘ方向（水平方向）磁場発生用電磁石４ａ、４ｂ、Ｚ方向（垂直方向）磁場発生用電磁石５が同一平面上に対称的に配置された構成になっている。    また、対となる電磁石３ａと３ｂとは、特性の揃ったものが用いられ、対となる電磁石４ａと４ｂも、特性が揃ったものが望ましい。また、電磁石３ａ（３ｂ）と４ａ（４ｂ）も、特性が揃ったものが望ましい。  
換言すると、本実施例の磁場発生部２を製造する場合、対の電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂとしては、同じ電磁石を対称的に配置すれば良く、低コストで実現できる効果を有することになる。
【００２１】
例えば図１０に示すようにＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系を設定したとして説明すると、平板状のベース１１における中央位置にＺ方向（垂直方向）磁場発生用電磁石５を配置し、このＺ方向磁場発生用電磁石５をＺ軸と垂直な方向から挟むようにして例えばＸ方向（上下方向）にＸ方向磁場発生用電磁石３ａ、３ｂが対称に配置され、また、Ｘ方向磁場発生用電磁石３ａ、３ｂに垂直な方向、つまりＹ方向（水平方向）にＹ方向磁場発生用電磁石４ａ、４ｂが対称に配置されている。また、本実施例では、３組の電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５は、同じ高さとなるように設置している。  
図１１は、例えばＹ方向磁場発生用電磁石４ａ、４ｂの断面構造を示し、かつその磁場発生の原理図を示す。  
図１１のように、同一特性の電磁石４ａ、４ｂは中心線Ｏの両側に線対称に配置されている。この場合、強磁性体で形成された四角柱状の鉄心部１２に巻かれたコイル１３は、電磁石４ａ、４ｂで互いに逆巻に同じ巻数で形成され、直列接続されている。これにより、電源装置６から両コイル１３に直流が供給されると、電磁石４ａと４ｂは、逆方向に磁化され、かつその磁場強度は等しくなる。
【００２２】
図１１では、例えば電磁石４ａは中心線Ｏと平行なＺ方向にＮ，Ｓと磁化され、他方の電磁石４ｂは、Ｓ，Ｎと磁化される。従って、中心線Ｏ上における電磁石４ａ、４ｂの両磁極の一方の高さ位置より上側の位置では、中心軸Ｏに対して垂直で、かつ両電磁石４ａ、４ｂを配置した方向、つまり、水平方向（Ｘ方向）に磁場Ｈｘが発生する。  
中心軸Ｏ上におけるこの磁場Ｈｘの大きさは、図１１の矢印の長さで示すように、上端の両磁極に対する距離（高さ）が大きくなると小さくなる傾向を示します。しかし、両電磁石４ａ、４ｂは同じ特性のものを、中心軸Ｏに対して線対称的に配置してあるので、中心軸Ｏ上における磁場Ｈｘの大きさは、距離の増大に応じて小さくなるように変化するが、その方向は変化しない。  
従って、図１０に示すように電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５を配置した場合には、この図１０に示すように、中心軸ＯとなるＺ軸上には、電磁石３ａ、３ｂによりＹ方向の磁場Ｈｙが発生し、電磁石４ａ、４ｂによりＸ方向の磁場Ｈｘが発生し、電磁石５によりＺ方向の磁場Ｈｚが発生することになる。
【００２３】
また、図８に示す指示操作部１０（のキーボード１００）を操作して、電源装置６、７、８により電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５に供給する直流の電流値及びその極性を可変することにより、Ｚ軸上における電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５（これらの高さが等しいとすると電磁石５）より上の位置に発生する磁場の向き及び大きさを任意に設定することができる。つまり、電磁石５の上部の位置に任意の方向、任意の大きさの３次元磁場を発生させることができる。  
このように本実施例においては、３組の電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５を平面内に設置することで、これらの電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５における中心軸上でこれらの上部側の空間に３次元磁場を発生することができる。  
つまり、３次元磁場を印加しようとする場所或いは空間に対して、この磁場発生部２を、平面移動機構部７４を制御してその空間の任意の方向からアプローチしてその近傍に配置することにより、その空間に３次元磁場を発生させることができる。
【００２４】
なお、電流制御部９６は、中心軸Ｏ上の各位置（高さ）で例えば１Ａ当たりの各方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）に発生する磁場強度をキャリブレーションデータとして保有している。  また、ユーザは、指示操作部１０を操作することにより、制御装置９を介して電源装置６、７、８から電磁石３ａ、３ｂ，４ａ、４ｂ及び５に流す電流を直流電流、振動電流、（位相差を持たせた振動電流による）回転電流等と制御することにより、静磁場、振動磁場、回転磁場等を発生することができるようにしている。  
このように本実施例によれば、磁場を印加しようとする場所、空間に容易にアプローチして、高精度に任意の３次元磁場を印加（発生）することができる効果を有する。特に、一般に位置の移動速度が小さい医療装置に対して、回転磁場、振動磁場といった各軸方向の磁場の変化量が大きな磁場を発生させる場合においても、発生する磁場の向きによって磁場発生部の位置・姿勢を全く変える必要がなく、医療装置そのものの移動も小さいために、位置・姿勢可変部の駆動速度を小さくすることができる。そのため、医療装置の制御が安定すると共に、位置・姿勢可変部の小型化、省エネルギー化、構造の単純化が可能となり、非常に効率的な磁気誘導医療システムを構築できる効果がある。
【００２５】
さらに、電磁石が辺面的に配置され、磁場発生部が電磁石が配置された平面内でのみ移動するため、磁場が発生する空間に生体が近付いた場合にも磁場発生部や移動機構と生体とが干渉する心配がない。そのため、移動機構の制御が容易となり、制御性、安定性が向上する効果がある。また、重量の重い磁場発生部をベッドの下に設置することもでき、装置全体の重心を下げることもできるため、機構的な安定性も向上する。  
また、電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５を一方向に集めることで、中心軸Ｏの近辺においてそれらの各磁極面から離れるにつれ、各方向の発生磁場成分（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）が全て減少する傾向にある。そのため、発生した磁場方向が、電磁石５の中心軸Ｏ近辺においては、大きく変化しない（強度の変化はあっても、方向が変化しない磁場の生成が可能となる）。  
図９及び図１０に示した電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５による磁場発生部２により発生した磁場を測定した。図１２及び図１３はその測定結果を示す。  
図１２は中心軸Ｏ上における電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ及び５のよる発生磁場を磁極面（より具体的には電磁石５の上部側磁極面）からの距離に対して測定した結果を示している。なお、図中においては電磁石３ａ、３ｂを電磁石３と，電磁石４ａ、４ｂを電磁石４と略記している。なお、電磁石３ａ、３ｂと、電磁石４ａ、４ｂとは同じ特性のものであり、配置方向が異なるのみであるので、同じグラフとなる。
【００２６】
この特性から磁極面に近い距離付近では電磁石３ａ、３ｂ及び４ａ、４ｂと、電磁石５とでは磁場強度の大きさは異なるが、距離がある程度大きくなると、ほぼ同じ強度の特性となる。  
また、図１３は、図１２の特性を示すもの（同じ特性となる２組の電磁石３ａ、３ｂ及び４ａ、４ｂと電磁石５）において、一方の磁場強度が、指示された指示値からずれた場合、そのずれが本来の磁場の方向からのずれに及ぼす影響を示すものである。つまり、発生磁場の強度のずれが、磁場の方向のずれとしてどの程度影響するかを角度（角度差）で示すものである。  
図１３に示す結果から、指示された磁場強度とはかなり異なる大きさでも、発生すべき磁場方向からのずれの角度は比較的小さく保つことができることがわかる。
【００２７】
例えば、指示された発生すべき目標磁場からの角度のずれを１０［ｄｅｇ．］まで許容されるとする場合には、各方向に発生する磁場強度の差が４０％程度までは許容されることになる。よってこの磁場発生部２を用いて、簡単な電流制御により発生磁場を大まかに制御する状態で使用しても、広範囲で許容される条件下の３次元磁場を発生することができる。  
本実施例では、上述のように位置検出部９４が検出した位置情報により、磁場発生部２の位置を移動し、患者２３の体腔内のカプセル型医療装置７２の略直下の位置に磁場発生部２が常時存在するように制御する。換言すると、図１４に示すように、磁場発生部２の直上の位置付近の誘導可能範囲Ｒ内にカプセル型医療装置７２が位置するように制御する。
【００２８】
このように、体腔内に挿入される挿入部を備えたカプセル型医療装置７２をそのカプセル型医療装置７２に近い位置近辺で最適な磁場を発生させることができるようにしている。  
またこの状態において、磁場発生部２によりカプセル型医療装置７２に対して回転磁場を印加することにより、カプセル型医療装置７２を効率良く体腔内を前方側に推進させたり、必要に応じて後退させたりすることができるようにしている。  
図１４は、磁場発生部２による磁場により、磁気的に誘導可能となる誘導可能範囲Ｒの概略を示す。磁場発生部２における第３電磁石ユニット５による発生磁場の方向Ｏに沿った略円柱形状或いは楕円球形状の部分が誘導可能範囲Ｒとなる。
【００２９】
このように、この誘導可能範囲Ｒは、磁場発生部２の上方側の領域における一部の領域範囲に限定されるため、この誘導可能範囲Ｒ内にカプセル型医療装置７２が位置するように、位置検出部９４の位置情報で磁場発生部２の位置を制御するようにしている。  
本実施例では、磁場発生部２における第３電磁石ユニット５の直上付近の誘導可能範囲Ｒ内にカプセル型医療装置７２が位置するように制御し、この状態において、磁場発生部２により、カプセル型医療装置７２に対して回転磁場を印加する。  
図１５に示すようにカプセル型医療装置７２に対して回転磁場を印加することにより、螺旋状構造体８９によって回転運動を推進力に変換する。そして、回転磁場の発生面の向きにより、カプセル型医療装置７２の推進する方向、つまり前方側或いは後方側への推進を制御する。
【００３０】
また、より高精度に発生する磁場の方向、大きさを制御する必要がある場合の一例として次の様な制御が考えられる。  
前述したように目的の磁場の方向に対して実際に発生している磁場の方向の差（磁場方向のずれ）はわずかであるが、回転磁場を発生させた場合にはカプセル型医療装置７２の回転運動の回転むらとして前述の磁場方向のずれが観測できることが考えられる。  
回転磁場を印加してカプセル型医療装置７２を回転させながら移動させた場合には、体外の信号処理部９１では、連続して取得される画像から、カプセル型医療装置７２の回転角速度を画像のパターンマッチングなどにより算出する。ここで、発生しようとしていた回転磁場の回転角速度と画像の回転角速度を比較し、発生しようとしていた磁場の方向と実際に発生した磁場の方向のずれを算出する。
【００３１】
得られたずれ量をフィードバックして磁場発生部２の電磁石３，４，５に流す電流を制御する。このように取得される画像からカプセル型医療装置７２の回転角速度を算出することにより、カプセル型医療装置７２に発生磁場を検出する磁気センサを設けることを不要にしている。そして、より高精度に磁場を発生させることができ、なめらかにカプセル型医療装置７２を制御することができる。  
図１６は、図１４に示したように、カプセル型医療装置７２が誘導可能範囲Ｒ内となるように、平面移動機構７７により磁場発生部２を２次元平面内で移動する様子を示す。    つまり、カプセル型医療装置７２から無線で送信される信号を受信アンテナ部７３のアンテナ７３ｊ（ｊ＝ａ〜ｉ）で受信し、各アンテナ７３ｊで受信した電界強度（アンテナ強度と略記）により、カプセル型医療装置７２の位置検出を行い、その位置情報により、カプセル型医療装置７２が誘導可能範囲Ｒ内に入るように平面移動機構７７により、磁場発生部２を移動する。
【００３２】
図１６の場合には、カプセル型医療装置７２が誘導可能範囲Ｒから右側に少しずれた位置であると検出されるため、その位置情報により、磁場発生部２は右側に移動するように制御される。  
そして、例えば図１７に示すように第３の電磁石５の直上となる位置にカプセル型医療装置７２が保たれるようになる。  
なお、平面移動機構７７の上部に磁場発生部２を取り付けて、この平面移動機構７７により平面内で並進移動する並進機構１５の構造を図２８に示す。  
図２８に示すようにこの並進機構１５は、ベース１１を２次元的に任意の位置に移動設定できるようにしており、図２８の例ではモータ１６を回転駆動することにより、ボールネジ１７等を回転してベース１１をＸ方向に移動でき、モータ１８を回転駆動することにより、ボールネジ１９等を回転してベース１１をＹ方向に移動できる。つまり、モータ１６、１８を回転駆動することによりベース１１に取り付けた磁場発生部２を２次元的に任意の位置に設定できるようにしている。
【００３３】
なお、高さ方向の移動手段を併設することにより、磁場発生部２を３次元的に任意の位置に設定できることになる。  
図１７に示すような状態において、磁場発生部２或いは受信アンテナ部７３の上面からカプセル型医療装置７２までの距離Ｄの情報と、図２に示した発生磁場記憶部９７のメモリ部に記憶されている図１８に示す各電磁石の単位電流当たりの発生磁場のデータとからカプセル型医療装置７２の現在の位置において、カプセル型医療装置７２を任意の方向に移動させようとした場合に最適な磁場の大きさ及び方向を発生させるに必要な情報が得られる。  
つまり、現在のカプセル型医療装置７２の位置からカプセル型医療装置７２と電磁石３〜５の磁極との距離を求めることができ、その距離での単位電流当たりの発生磁場のデータ（図１８）より、任意方向の磁場を発生させる時の電磁石３〜５に流す電流値が算出できる。
【００３４】
発生させる磁場の向き及び大きさからＺ方向の磁場成分を計算し、単位電流当たりの発生磁場データを参照して電磁石５に流す電流を決定する。同様に、Ｘ方向、Ｙ方向についても電磁石３，４に流す電流を決定する。  
図２９は、中央の電磁石５に流す電流値を変更した場合における中心軸Ｏ上の発生磁場の測定結果を示す。  
この図２９から分かるように、距離Ｄの値が大きい時、中央の電磁石５に流す電流値を、垂直方向の磁場成分と水平方向の磁場成分との比率に対して増やすことで、磁極面から遠い距離で発生磁場の向きのずれが減少する。逆に距離Ｄの値が小さい時、中央の電磁石５に流す電流値を、垂直方向の磁場成分と水平方向の磁場成分との比率に対して減らすことで、より近い距離側において発生磁場の向きのずれが減少する。
【００３５】
また、周辺の電磁石３ａ、３ｂ及び４ａ、４ｂ側に流す電流値を変更して、発生磁場を制御するようにしても良い。  
このように、距離Ｄ（Ｚ座標値）のみによって各電磁石の電流を決定することができると共に、中心軸Ｏ上の磁場データのみを記憶すれば良いので、メモリ部に記憶されるデータ量が少なくなる。よって、システム、制御アルゴリズムが単純化でき、構築が容易になると共に、制御性が安定する効果がある。  
さらに、回転磁場、振動磁場等の繰り返しパターンの磁場を発生させる場合には、距離Ｄに応じて各電磁石の電流パターンの最大値（振幅）のみを変更すれば良いので、システム、制御アルゴリズムがさらに単純化できる効果がある。  
また、この場合、上述したように第３電磁石ユニット５の直上となる位置にカプセル型医療装置７２が保持され、この場合における磁場発生部２とカプセル型医療装置７２との距離Ｄは、略最小に近い距離となる。従って、磁場発生部２により発生される磁場における近距離側の磁場を有効に使用でき、また磁場が整った領域内でカプセル型医療装置７２を誘導することができるようになる。
【００３６】
さらに、磁場発生部２近傍にカプセル型医療装置７２が存在し、十分な磁場強度が確保できる場合は、発生磁場強度の上限を設けても良い。これにより、必要以上の電流を電磁石に流す必要がないため省エネルギー化ができる。  
このように本実施例では、カプセル型医療装置７２からの無線による信号を複数のアンテナを備えた受信アンテナ部７３により受信して、その際のアンテナ強度信号により、カプセル型医療装置７２の位置を算出するようにしている。  
そして、その位置の情報を利用して、磁場発生部２の各電磁石に流す電流を制御することで誘導可能範囲Ｒを確保すると共に、磁場発生部２を移動して、磁場発生部２による磁場によりカプセル型医療装置７２を磁気的に誘導可能な誘導可能範囲Ｒ内に設定するように制御する。その状態でカプセル型医療装置７２に対して回転磁場を印加することにより、カプセル型医療装置７２が体腔内における広範囲の位置を移動する場合においても、カプセル型医療装置７２と磁場発生部２との相対位置を制御して、常時誘導し易い位置にカプセル型医療装置７２を保つ。これによりカプセル型医療装置７２を円滑に磁気的に推進させることができる。
【００３７】
なお、図１に示した方向制御用ジョイスティック９８と、前進・後退用ジョイスティック９９によりカプセル型医療装置７２に回転磁場を印加する場合、カプセル型医療装置７２は回転するため、位置検出部９４は位置情報を検出すると共に、カプセル型医療装置７２の姿勢を検出して、その検出信号により信号処理部９１は、カプセル型医療装置７２から受け取った画像をその回転と逆方向に回転する処理を行って静止画にする。  
そして、この静止画を画像表示部９２で表示する。  
このように画像表示部９２では、カプセル型医療装置７２が回転した場合においても、回転を停止させて表示する。そして、ユーザは、画像表示部９２に表示されるカプセル型医療装置７２の回転による画像回転を感じさせない画像を見て、上下、左右の任意方向に方向転換の指示を、方向制御用ジョイスティック９８の操作により行うことができる。
【００３８】
また、画像上の前方又は後方への推進指示は、前進・後退用ジョイスティック９９の操作により行うことができる。  
なお、前進・後退用ジョイスティック９９により推進指示を行う場合、例えばカプセル型医療装置７２の外周面に設けられた螺旋状構造体８９が右ネジ状に設けてある場合、上方向に前進・後退用ジョイスティック９９を傾けると、画面前方に対して右回転方向の回転磁場が発生するようになり、カプセル型医療装置７２が画面前方に移動する。  
また、下方向に前進・後退用ジョイスティック９９を傾けると、画面前方に対して左回転方向の回転磁場が発生し、カプセル型医療装置７２が画面後方に移動する。  
このように本実施例によれば、カプセル型医療装置７２が体腔内における広範囲の位置を移動する場合においても、カプセル型医療装置７２と磁場発生部２との相対位置を制御して、常時磁気誘導し易い位置に保持してカプセル型医療装置７２を円滑に磁気的に推進させることができる。
【００３９】
なお、本実施例では、平面移動機構部７４が、図１に示すように磁場発生部２をＸ方向及びＹ方向に移動させる平面移動機構７７を有する構成としたが、これに代えて、平面移動機構部７４が、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示す第１変形例に示すようにＸ方向にベッド３１を移動させるベッド水平移動機構１７４と、磁場発生部２をＹ方向にのみ移動させるＹ方向移動機構１７５としても良い。  
図１９（Ｂ）に示すように、ベッド３１は、ベッド支持台１０４の上面に配置されたベッド水平移動機構１７４により、Ｘ方向に移動される。  
また、図１９（Ａ）に示すように、ベッド支持台１０４の内部にＹ方向移動機構１７５が配置され、このＹ方向移動機構１７５の上面に配置された磁場発生部２は、このＹ方向移動機構１７５よりＹ方向にのみ移動される。  
このような構成にした場合には、以下の効果を有する。
【００４０】
ベッド３１の幅に対して磁場発生部２の幅が大きくなる場合は、縦長のベッド３１に対して、磁場発生部２が縦方向にしか動かないため、装置の横幅を小さくできる。また、重量が重く、配線が多い磁場発生部２の駆動軸の数が減るため、駆動部分がシンプルになり、装置全体を小型化、軽量化、及び効率化が可能となる。  
図２０は第２変形例における平面移動機構部７４Ｂの構成を示す。上述したように図１及び図２等に示した平面移動機構部７４では、カプセル型医療装置７２の位置情報により、磁場発生部２を移動する構成にしていたが、本第２変形例では、位置情報によりベッド３１側を移動する構成にしている。  
つまり、ベッド支持台１０４の上面に配置された平面移動機構７７により、患者２３が載置されるベッド３１の本体部分を支持する構成にしている。この場合、磁場発生部２はベッド３１の底面下側に配置されている。この場合、重量が重く、配線などが多い磁場発生部を固定できるため、駆動部分の構造がシンプルとなり、装置全体の小型化、軽量化、効率化が可能になる。特に、ベッドの幅に対して磁場発生部の幅と移動範囲の和が大きくなる場合は、装置の横幅を小さくできる。
【００４１】
上述の実施例等では、位置検出手段として、カプセル型医療装置７２から無線で送信される信号を利用して位置検出を行っていたが、以下に説明するように超音波を利用して位置情報を得るようにしても良い。  
図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示すようにベッド３１上の患者２３における例えばその体表面の側部付近には、複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…が配置され、複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…の超音波を送受信する先端面は、患者２３の側部体表面に接触する。  
複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…は、調整装置１０２により患者２３の体表面に接触する位置及び角度を調整できるようにしている。また、この調整装置１０２には、センサ１０３が設けてあり、複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…の患者２３への接触する位置及び角度の情報を検知する。センサ１０３は、プローブ１０１ａ、１０１ｂの患者２３への接触する位置及び角度を検出するためにエンコーダ、リニアエンコーダなどで構成されている。
【００４２】
そして、センサ１０３は、その検知した情報を図２の平面移動機構部７４と磁場制御部９５に出力すると共に、調整装置１０２により複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…により患者２３の接触する位置及び角度をフィードバック制御する。  
また、複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…により得られた超音波画像は、図２１（Ｃ）に示すようになるが、超音波画像より、カプセル型医療装置７２の抽出を行い、複数の超音波画像よりベッド３１の座標系におけるカプセル型医療装置７２の位置を算出する。  
複数の超音波画像から得られたカプセル型医療装置７２の位置の算出情報も図２の平面移動機構部７４と磁場制御部９５に出力され、磁場発生部２の位置制御と発生磁場の制御に利用される。  
なお、複数の超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…を採用する代わりに、図２２のような超音波プローブ１０５、１０６を採用しても良い。
【００４３】
図２２（Ａ）は超音波プローブ１０５を回転させ、３次元超音波情報を取得できるようにしている。そして、この超音波プローブ１０５により得られる３次元超音波情報からカプセル型医療装置７２の位置を算出する。そして、その位置の算出情報を利用するようにしても良い。  
図２２（Ｂ）ではアレイ状の超音波プローブ１０６を使用し、３次元超音波情報を取得するようにしている。そして、３次元超音波情報からカプセル型医療装置７２の位置を算出し、その位置の算出情報を利用する。  
また、図２３に示すような構成にしても良い。図２３に示す平面移動機構部７４Ｃは、図２１（Ｂ）において、超音波プローブ１０７を磁場発生部２の上部に設けた受信アンテナ部７３の上面に取り付けている。そして、平面移動機構７７により、移動自在にしている。
【００４４】
この場合、ベッド３１の底面における超音波プローブ１０７が移動される移動範囲は切り欠かれて、超音波プローブ１０７の上部が患者２３の背面に接触する状態を維持できるようにしている。  
そして、この超音波プローブ１０７により得られる超音波画像からカプセル型医療装置７２の位置を算出し、その位置の算出情報を利用する。  
図２４は、図２１（Ｂ）に示した患者２３の側面よりやや背面寄りの位置に接触する超音波プローブ１０１ａ、１０１ｂ、…の他に、さらに患者２３の上部側に立設された取り付け台１０９の上端の回動部材１１０に超音波プローブ１１１ａ、１１１ｂを回転自在に設け、超音波プローブ１１１ａ、１１１ｂを患者２３の側面よりやや上面（前面）寄りの位置に接触して固定できるようにしている。
【００４５】
また、回動部材１１０を回動することにより、超音波プローブ１１１ａ、１１１ｂが患者２３に接触する状態と離脱した状態に開閉自在にしている。  
なお、超音波各プローブ１０１ａ等の超音波周波数を異なった周波数に設定しても良い  なお、複数の各超音波プローブ１０１ａ等を順に駆動し、超音波画像情報の取得を行う構成にしても良い。  
この他に図２５に示すように、例えば円筒面に沿って配置した超音波プローブアレイ１１３を患者２３の腹部を覆うようにして設置する。  
そして、この超音波プローブアレイ１１３に対する信号処理する超音波観測装置１１４を介して超音波画像表示装置１１５に、超音波プローブアレイ１１３により得られる超音波画像を順次出力する。そして、超音波画像から、カプセル型医療装置７２の位置を算出し、その位置の算出情報を利用するようにしても良い。
【００４６】
なお、超音波プローブ１０１ａ等を用いて超音波画像から位置情報を検出する場合には、図２６に示すようにカプセル型医療装置７２の例えば収納容器８１に超音波を反射する物質１１７を設けるようにしても良い。  
このようにすると、超音波画像からカプセル型医療装置７２の位置を算出し易くできる。  
なお、ベッド３１内に磁場発生部２を配置した構成を説明したが、図２７に示すように椅子３６内に磁場発生部２を配置しても良い。
【実施例２】
【００４７】
次に図３０を参照して、本発明の実施例２を説明する。図３０は本発明の実施例２の磁気誘導医療システム１２１を示す。  
本実施例では、患者２３の体外の誘導用の磁場発生部５１は、患者２３内に挿入される内視鏡１２３に設けたマグネット１３７に静磁場を印加し、内視鏡１２３内のマグネット１３７の向きを変化させる。従って、術者等のユーザは、磁場発生部５１により発生する静磁場を制御し、所望の方向にマグネット１３７の向きを変えることにより、内視鏡１２３の方向制御を行うことができるようにするものである。  
この磁気誘導医療システム１２１は、ベッド１２２に載置される患者２３の体内に挿入される内視鏡１２３と、ベッド１２２の一方の側面側に配置されたロボットアーム１２４と、このロボットアーム１２４に取り付けられた磁場発生部５１と、ベッド１２２の他方の側面側に配置されたセンサ保持台１２５に設けられた磁気センサ１２６とを有する。
【００４８】
また磁気誘導医療システム１２１は、内視鏡１２３のユニバーサルケーブル１２７が接続されると共に、ロボットアーム１２４及びセンサ保持台１２５とそれぞれケーブルにより接続された制御部１２８とを有する。
【００４９】
実施例１では、３組の電磁石を用いて磁場発生部２を構成していたが、本実施例では、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）に示すように２組の電磁石により例えば２次元磁場を発生する２次元磁場発生部５１を形成している。なお、図３１（Ａ）は平面図を示し、図３１（Ｂ）は断面図を示す。  
また、必要に応じて中心電磁石５の中心軸Ｏ上の回りでモータ５２によりこれらが取り付けられたベース１１を回転することにより、３次元磁場を発生できる３次元磁場発生部の機能を持つようにしている。  
上記回転駆動するモータ５２としては、磁気シールドを施した電磁モータ、磁気の影響を受けないモータ（超音波モータ等）などが望ましい。  
回転駆動する場合としない場合に関わらず、実施例１と同様に電磁石が平面的に配置され、磁場発生部が電磁石が配置された平面内でのみ移動するため、磁場が発生する空間に生体が近付いた場合にも磁場発生部や移動機構と生体が干渉する心配がない。そのため、移動機構の制御が容易になり、制御性、安定性が向上する効果がある。また、重量の重い磁場発生部をベッドの下に設置することもでき、装置全体の重心を下げることができるため、機構的な安定性も向上する。
【００５０】
また、回転させることにより、回転磁場を発生させることができる。  
また、電磁石の数を減らせるため、小型化することができる。  
内視鏡１２３は、体腔内に挿入し易いように細長の挿入部１３１と、この挿入部１３１の後端に設けられた操作部１３２と、この操作部１３２から延出されたユニバーサルケーブル１２７とを有し、このユニバーサルケーブル１２７の後端のコネクタは、制御部１２８に設けられたビデオプロセッサ１３３に接続される。  
図３２（Ａ）に示すように内視鏡１２３は、挿入部１３１の先端部１３４には、照明光を出射して、体内の患部などの被写体を照明する照明窓１３５と、照明された被写体を撮像するための観察窓１３６とが設けてある。
【００５１】
また、本実施例では、先端部１３４の外周面には、先端部１３４の軸方向に磁化（着磁）したマグネット１３７が取り付けてあり、磁場発生部５１により発生した磁場で、マグネット１３７に磁気力を作用させて先端部１３４の向きを変更することがきるようにしている。  
また、先端部１３４付近の外周面には交流磁場発生用のコイル１３８が設けてあり、このコイル１３８に交流電流を流して交流磁場を発生させ、図３０に示す磁気センサ１２６によりこの交流磁場を検出して、コイル１３８の位置及び方向を検出できる磁気式位置検出機構が構成されるようにしている。  
なお、磁気センサ１２６は、複数個の磁気センサ素子等により構成され、コイル１３８の位置及びそのコイル１３８の軸方向、つまり内視鏡１２３の先端部１３４の軸方向の方位（姿勢）を検出できるようにしている。磁気センサ１２６は、コイル１３８が発生する交流磁場の他に、２次元磁場発生部５１の発生する磁場も検出する。これら２つの磁場信号は、周波数が異なるためフィルタ処理等で分離することが可能である。
【００５２】
この磁気センサ１２６が検出した２次元磁場発生部５１が発生した磁場に基づく信号は、制御部１２８内における磁界制御部に入力され、磁界制御部は、先端部１３４の位置に実際に発生している磁場を検知し、その情報を利用して磁場発生部５１の電磁石に流す電流を制御することにより、常に先端部１３４近辺においてその先端部１３４を磁気的に誘導するのに最適な磁界を発生できるようにしている。これにより、正確な磁場を発生できる。  
また、磁気センサ１２６が検出したコイル１３８が発生する交流磁場信号により先端部１３４の移動速度を検出するのに利用したり、加速度を検出する加速度検出に利用しても良い。これらの情報を制御部１２８に送ることで、より高度な制御を実現できる。  
図３２（Ａ）では、円環状で先端部１３４に着脱自在のマグネット１３７を設けている。この場合には、既存の内視鏡に装着して、従来の内視鏡を流用することができる。また細径化することもできる。
【００５３】
この変形例として図３２（Ｂ）に示すように先端部１３４の内部にマグネット１３９を配置し、このマグネット１３９を先端部１３４の中心軸の回りで回転自在に収納しても良い。  
図３２（Ｂ）のマグネット１３９は、径方向にＮ，Ｓと磁化したものを採用している。  なお、図３０に示すビデオプロセッサ１３３は、照明光を供給する図示しない光源装置を内蔵している。また、ビデオプロセッサ１３３は、観察窓１３６の対物光学系の結像位置に配置された固体撮像素子により撮像された撮像信号に対する信号処理を行う信号処理装置も内蔵している。そして、この信号処理装置により生成された映像信号は、表示部２３８に送られ、表示部２３８の表示面に内視鏡１２３の固体撮像素子により撮像された画像が表示される。
【００５４】
ベッド３１の側部に配置されたロボットアーム１２４は、本体部１４１に垂直方向移動機構１４２が設けてあり、矢印で示すようにその上端側を垂直方向に移動自在にしている。  
また、この本体部１４１の上端１４１ａは、本体部１４１の軸方向の回りで回転自在であり、この部分から水平方向に延出された第１のアーム１４３の端部には平面移動機構１４４を構成する回動部材が回動自在に保持されている。  
この回動部材から水平方向に延出された第２のアーム１４５の端部には、回動機構１４６を構成する回動部材が回動自在に保持されている。この回動部材には、磁場発生部５１が取り付けられている。  
また、制御部１２８の上面には、指示操作部１４７が設けてあり、この指示操作部１４７を操作して、ロボットアーム１２４の動作などを制御したり、磁場発生部５１により発生する静磁場の方向、大きさを変更できるようにしている。別の表現をすれば、磁気式位置検出機構等で検出した内視鏡１２３の先端部１３４の位置と、制御部１２８が垂直方向移動機構１４２、平面移動機構１４４に送信する制御情報により、内視鏡１２３の先端部１３４の位置と磁場発生部５１の位置関係（相対位置）が求められる。そして、この磁気式位置検出機構と制御部１２８により、内視鏡１２３の先端部１３４と磁場発生部５１の相対位置を求める相対位置検出機構が構成されている。そして、相対位置検出機構の求めた相対位置の情報を基に制御部１２８は、磁場発生部５１の位置を垂直移動機構１４２及び平面移動機構１４４を介して制御している。
【００５５】
図３３は、磁場発生部５１の位置を制御して、内視鏡１２３の先端部１３４が磁場発生部５１による誘導可能範囲Ｒ内に維持する誘導方法の様子を示す。  
図３３に示すように磁場発生部５１による誘導可能範囲Ｒ内から内視鏡１２３の先端部１３４がずれている場合には、その先端部１３４の位置を磁気センサ１２６の出力により算出し、その位置情報により制御部１２８を介して、垂直方向移動機構１４２、平面移動機構１４４を制御して、磁場発生部５１の誘導可能範囲Ｒ内に内視鏡１２３の先端部１３４が存在するようにする。  
図３３に示す場合では、白抜きの太い矢印で示す方向に磁場発生部５１を移動することにより、誘導可能範囲Ｒ内に内視鏡１２３の先端部１３４が存在するようになる。  
また、磁場発生部の垂直方向成分の移動の代わりに、図３４に示す磁場発生部２Ｇのように第３電磁石５を移動して誘導可能範囲Ｒを垂直方向に移動する構成にしても良い。
【００５６】
この場合の磁場発生部２Ｇの構成を図３５に示す。
【００５７】
図３５は、中央に配置された第３の電磁石５をその中心軸Ｏ方向に位置調整（移動調整）する構造にした磁場発生部２Ｇを示す。例えば、ベース１１における中央の電磁石５の下となる底面部１１ａは、孔に嵌合して上下方向に移動自在である。  
この底面部１１ａは、外周側底面部に連結された保持部６１のネジ孔に螺入されたネジ６２の先端により保持されている。また、このネジ６２の下端には、モータ６３が設けてあり、位置情報によりモータ６３を正転或いは逆転することにより、底面部１１ａを昇降して中央の電磁石５の高さ位置を可変調整して、発生磁場を調整できるようにしている。  図３６は、中央に配置された第３の電磁石５の高さを変化した場合における発生磁場を測定した結果を示す。このように第３の電磁石５の高さを変化させることにより、周辺の電磁石３ａ、３ｂによる発生磁場に応じて適切な値に調整することができる。
【００５８】
つまり、磁極面からの距離に対する発生磁場の特性は、中央の電磁石５と周辺の電磁石３ａ、３ｂとで、少し異なるので、磁極面からの距離に対する発生磁場の値等に応じて中央の電磁石５の高さを調整することにより、目的とする距離において所望とする方向及び強度の磁場を発生させることが容易にできる。この時、実施例１で距離Ｄによって各電磁石の電流を制御した場合と同等の効果が得られる。  
なお、実施例１においても、電磁石３ａ、３ｂ及び４ａ、４ｂに対して、電磁石５の高さを変化させることにより、同等の効果が得られる。また、本実施例において、実施例１同様に距離Ｄによって各電磁石の電流を制御しても良い。  
このように本実施例によれば、内視鏡１２３に設けたマグネット１３７或いは１３９に静磁場を印加することにより、マグネット１３７或いは１３９に磁気的力を作用させることにより内視鏡１２３の向きを所望の方向に変更することができる。  
従って、ユーザは、内視鏡１２３の先端部１３４を、静磁場の方向などを制御することにより所望の向きに変更でき、体腔内への挿入を円滑に行うことや、観察方向を所望の方向に変更することができる。
【実施例３】
【００５９】
次に図３７を参照して、本発明の実施例３を説明する。図３７は本発明の実施例３の磁気誘導医療システム１６１を示す。本実施例も、実施例２のように体外に配置される誘導用の磁場発生部５１Ｂにより、磁場をカプセル型医療装置１６２内のマグネット１６４（或いは１６６図３８参照）に印加して、カプセル型医療装置１６２内のマグネット１６４（或いは１６６）に作用する磁気的力によりカプセル型医療装置１６２の方向制御を行うものである。  
この磁気誘導医療システム１６１は、体内に挿入され、体内を撮像するカプセル型医療装置１６２と、このカプセル型医療装置１６２から無線で送信される画像情報を受信する体外装置１６３とからなる。  
カプセル型医療装置１６２は、図３８（Ａ）に示すようにマグネット１６４と送信アンテナ１６５とを内蔵している。なお、この他に図３で示したカプセル型医療装置７２のように、照明手段及び撮像手段等を内蔵している。図３８（Ａ）では、マグネット１６４の磁化方向は、カプセル型医療装置１６２の軸方向となっているが、図３８（Ｂ）に示すように、カプセル型医療装置１６２の中心軸の回りで回転可能な状態で径方向に磁化したマグネット１６６としても良い。
【００６０】
体外装置１６３は、上下方向に立設された略四角柱形状の本体１６７内に図示しない制御部が設けてあり、この四角柱の前面に平面移動機構１６９が設けてあり、この平面移動機構１６９により磁場発生部５１Ｂ及びその前面に取り付けられた受信アンテナ部１５０を上下方向に移動自在に保持している。この場合には上下方向に沿って移動、つまり１軸方向に移動する。但し、磁場発生部５１Ｂ及び受信アンテナ部１５０の平面の状態を保持して、上下方向にスライド移動自在としている。この受信アンテナ部１５０は、実施例１の受信アンテナ部７３と同様の機能を有するもので、カプセル型医療装置１６２の位置を検出する機能も実施例１と同様に有している。受信アンテナ部１５０は、磁場発生部５１Ｂに保持されている。そのため受信ナンテナ部１５０を用いて得られたカプセル型医療装置１６２の位置は、カプセル型医療装置１６２と磁場発生部５１Ｂの位置・姿勢関係（相対位置・姿勢）を検出しており、それにより磁場発生部５１Ｂの位置・姿勢を制御している。  
図３９は、本実施例に採用されている磁場発生部５１Ｂの構成を示す。  
図３９に示す磁場発生部５１Ｂは、２次元の磁場を発生する装置である。この２次元の磁場発生部５１Ｂでは、同じ特性の電磁石、例えば電磁石５を４個が上下（縦）及び水平（横）方向に２個づつ隣接するように配置して、この図３９の矢印で示すように２次元磁場を発生するようにしている。
【００６１】
この磁場発生部５１Ｂは、図３１の磁場発生部５１に比べて、２組がより対称性が高い構成になっているので、中心軸においては、より均一な方向の磁場を生成することができる。  
本実施例においても、磁気を利用して、体腔内に挿入され、内視鏡検査等の医療行為を行うためのカプセル型医療装置１６２の方向を円滑に誘導することができる。  
次に磁場発生部の変形例を説明する。本変形例は、実施例１における磁場発生部２を変形或いは改良した構成に関するものである。まず、空間を効率的に利用することにより発生磁場を強化する場合について説明する。  
図４０は第１変形例の磁場発生部２Ｂを示す。この磁場発生部２Ｂは、図９に示す磁場発生部２において、電磁石３ａ、３ｂと４ａ、４ｂの形状を台形形状にした電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄを採用している。
【００６２】
また、中央の電磁石５は、透磁率が高い強磁性体で形成された断面が正方形状の柱状の強磁性体による強磁性体部１２ａにコイル１３を巻回して形成されている。なお、この強磁性体部１２ａの４隅の角部を取り、Ｒを形成している。  
この場合、このＲの半径をコイル１３を形成する巻き線の最小曲げ半径にすると高密度に巻き付けることができる。  
また、この中央の電磁石５の周囲には、このコイル１３の略平面状の外面に近接するように等脚台形状の電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄを配置している。つまり、電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄは、短辺側が内側となるように対称的に配置される。そして、電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄにおける各斜面部が隣接する（電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄにおける）各斜面部とほぼ平行に近接するように配置される。
【００６３】
このため、電磁石３ｃ、３ｄと４ｃ、４ｄを構成する強磁性体部（鉄心部）１２ｂは、それぞれ強磁性体で形成された等脚台形の柱状体により構成され、各強磁性体部１２ｂにコイル１３が巻回されて各電磁石が形成されている。  
このように電磁石３ｃ、３ｄ、４ｃ、４ｄ、５が平面的に密集して、その密集部分には電磁石が占有していない空隙が殆ど無いような配置の構成とすることにより、効率良く高磁場を発生することができる。  
次にさらに強磁性体を付加して発生磁場を強化する場合を説明する。図４１（Ａ）は、例えば実施例１の電磁石５の断面を示しているが、図４１（Ｂ）に示すようにこの電磁石５の一端（磁場を発生させたい側の反対側）に強磁性体４１ａを設置する。或いは、設置する強磁性体４１ａを電磁石５の外形と略一致する形状にする。  
例えば図４１（Ｃ）に示すように電磁石５の底面側の外形と略一致する形状の強磁性体４１ｂとする。
【００６４】
図４２は、図４１（Ａ）のように強磁性体を設けない場合（実施例１に相当する）の発生磁場と強磁性体４１ｂを設けた場合の発生磁場とを示す。この図４２から分かるように強磁性体４１ｂを設けた場合には、設けない場合よりも略２倍程度、発生磁場を大きくすることができる。  
なお、図４１（Ｂ）や図４１（Ｃ）の他に、図４３に示す磁場発生部２Ｃのように複数の電磁石５、４ａ、４ｂ等を、それらの電磁石全体の略外形形状の強磁性体４１ｃの板の上に配置するようにしても良い。図４３では、示していないが、電磁石３ａ、３ｂの下側にも強磁性体４１ｃの板が配置されている。図４３は、実施例１に適用した場合で示しているので、図４０の第１変形例に適用した場合には、電磁石４ａ、４ｂは４ｃ、４ｄになる。  
なお、強磁性体４１ａは、強磁性体による鉄心部１２と別体でも良いが、一体で形成した方が漏れ磁束を減少し易くなる。これにより、さらに発生磁場を大きくすることができる。
【００６５】
次に発生する磁場を均一化する場合に有効な構成を説明する。  
中央の電磁石５の強磁性体による鉄心部の断面積を周辺に配置する電磁石３ａ、３ｂ（或いは３ｃ、３ｄ）、４ａ、４ｂ（或いは４ｃ、４ｄ）の強磁性体の断面積より大きくする。これは、実施例１等においてすでに採用している。  
この他に、中央の電磁石５における磁場を発生すべき側に、その電磁石の鉄心部断面よりも断面積が大きな強磁性体４１ｄを設置する。この場合の磁場発生部２Ｄを図４４に示す。なお、この磁場発生部２Ｄは、図４３の磁場発生部２Ｃの場合に適用した状態で示している。  
図４４に示すような中央の電磁石５の上部に強磁性体４１ｄを設けた場合における、有効性を示す測定結果（但し、下部側の強磁性体４１ｃを取り付けていない状態）を図４５に示す。図４５に示すように、強磁性体４１ｄを設けない場合に比べて強磁性体４１ｄを設けた場合には、磁極の近傍における磁場強度の大きな変化を抑制し、さらにこの近傍より離れた距離側での磁場強度を増大させることができる。
【００６６】
この他に中央の電磁石５の強磁性体によるコアの中心部分を窪んだ形状にする。この場合の中央の電磁石５を図４６に示す。この電磁石５では高さ方向の中央部分の断面積が最も狭くなる窪み部４５が形成され、この部分よりも高さ方向の端部側になるにつれて断面積が大きくなるようにしている。  
さらにこの他に、中央の電磁石５の強磁性体を磁場を発生させる側に向けて広がる形とする。この場合の中央の電磁石５を図４７に示す。この電磁石５では、紙面の上部側に磁場を発生する状態で示しており、従って鉄心部１２の上端の断面積が最も大きくなる最大面積部４６が形成されている。  
また、図４４に示す構成とすることにより、発生する磁場を均一化する場合に有効であるが、図４８のような磁場発生部２Ｅにしても良い。
【００６７】
この磁場発生部２Ｅにおいては、周辺電磁石（ここでは４ａ、４ｂを示しているが３ａ、３ｂも同様）における磁場を発生する側の磁極面に強磁性体４１ｅを配置したことを特徴としている。  
この強磁性体４１ｅを設けた場合と設けない場合の影響を測定した結果を図４５において示している。  
この図４５から分かるように、強磁性体４１ｅを設けた場合には、磁極面の近傍付近での磁場強度を向上できると共に、磁極面から十分に離れた距離の場所でも均一化した磁場を発生することができる。
【実施例４】
【００６８】
次に図４９を参照して、本発明の実施例４を説明する。本実施例は、実施例２をベースにするもので、本実施例として特徴的な部分のみ説明する。図４９は本発明の実施例４の磁気誘導医療システム１５１を示す。本実施例は、体外に配置される誘導用で対向配置された磁場発生部２Ｆ、２Ｆにより、静磁場をカテーテル１５３内のマグネット１５８（或いは１６０、図５４参照）に印加して、カテーテル１５３内のマグネット１５８（或いは１６０）に作用する磁気的力によりカテーテル１５３の方向制御を行うものである。  
この磁気誘導医療システム１５１は、ベッド１５２に載置された患者２３の体内に挿入されるカテーテル１５３と、このベッド１５２の側面に対向して配置された磁場発生部２Ｆ、２Ｆと、これら磁場発生部２Ｆ、２Ｆを平行移動するようにベッド１５２に設けられた平面移動機構１５４と、患者２３の体内を透視するＸ線装置等の透視装置１５５と、図示しない制御部とを有する。
【００６９】
この透視装置１５５により、患者２３を透視してカテーテル１５３の先端部の位置を検出し、その位置情報によりカテーテル１５３の先端部の向きを所望とする方向に制御するために利用する。つまり、透視装置１５５は、カテーテル１５３の先端部の位置・姿勢を検出する透視型位置検出機構として機能する。そして、透視型位置検出機構の出力と、磁場発生部２Ｆの位置を変更する平面移動機構１５４を制御する制御部（実施例２では１２８）の有する制御情報により、カテーテル１５３の先端部と磁場発生部２Ｆの位置・姿勢関係（相対位置・姿勢）を求める。つまり、透視装置１５５と制御部で相対位置・姿勢検出機構が構成されている。そして、この相対位置・姿勢情報を基に、磁場発生部２Ｆの位置・姿勢は、制御部で制御される。  
図５０は、磁場発生部２Ｆ、２Ｆの構成を示す。  
図５０に示すように磁場発生部２Ｆを対向配置し、その中央部分に所望とする３次元磁場を発生させるようにしても良い。この場合には、中央部分の両側に磁場発生部２Ｆを対向配置するスペースが必要になるが、このスペースがある場合には非常に有効となる。    なお、図５０に示すように２つの磁場発生部２Ｆ，２Ｆを対向配置する代わりに、その一方を第３電磁石５のみとしても良い。図５１はこの場合の磁場発生部を示す。  
図５２は図５１の場合における発生磁場の特性を示す。
【００７０】
実線により第１、第２と第３電磁石ユニットの場合の位置に対する磁束密度を示す。これに対して一方に第３電磁石ユニット５を対向させた場合のものを点線で示している。この点線で示す特性から分かるように、磁場発生部から遠い位置での磁場を強化することができ、よりなだらかな（空間に対し磁場の強度の変化及び磁場の角度の変化の少ない）磁場を発生できる。  
第３電磁石ユニット５は、図５２の通り第３電磁石ユニット５から離れた位置で、その他の電磁石と比較して磁場が小さくなる。そのためこの領域での磁場の減少を対向させた電磁石で補うことで、よりなだらかな磁場が形成され誘導可能領域が広がる。
【００７１】
なお、図５３は対向する電磁石の磁化方向を示す。図５３（Ａ）は断面図により、磁化方向を示し、図５３（Ｂ）では模式的に上下に対向させた状態での磁化方向を示している。図５３は、図５０の場合に対して示しているが、図５１の場合も含めて示している。    また、図５４はカテーテル１５３の先端側の構成を示す。カテーテル１５３の先端部１５７内には、軸方向に磁化されたマグネット１５８と、磁気センサ１５９とが配置されている。  
この磁気センサ１５９によって、より高精度な磁場制御を行うことができる。カテーテル先端の方向は、体内の管路によってある程度拘束されるため、必ずしも発生している磁場とカテーテル１５３の方向と一致しない。そこで、磁気センサ１５９の出力値と、透視装置１５５で得られた位置・姿勢から、カテーテル先端で実際に発生する磁場を正確に算出できる。これによって、実際に発生したい磁場の方向と、実際に発生している磁場の差分をフィードバックすることで、高精度で安定した磁場を発生させることができる。
【００７２】
なお、この磁気センサ１５９は、誘導用の磁場発生部２Ｆにより発生された発生磁場、つまり静磁場の強度と方向を検出し、その検出信号がカテーテル１５３の後端から延出した図示しない信号線を制御部に接続することにより、制御部内の位置検出部に入力され、算出された位置及び方向が図示しない表示部により表示されることで透視装置１５５の代用が可能になる。  
そして、ユーザは表示部に表示された情報を参照して、指示操作部を操作することにより、カテーテル１５３の先端部の向きを制御することができる。  
なお、図５４（Ｂ）に示すように径方向に磁化したマグネット１６０をカテーテル１５３Ｂの軸方向に回転自在に収納した構造にしても良い。
【実施例５】
【００７３】
次に図５５から図６４を参照して本発明の実施例５を説明する。本実施例は、実施例１，実施例２の変形例となる。よって、本実施例にて特徴となる部分について記載する。図５５は本実施例の磁気誘導医療システム１８０の構成を示す。  
実施例１では、主に磁場発生部２側を位置・姿勢可変部で移動してその位置、姿勢を変化させる構成にしていたが、本実施例の磁気誘導医療システム１８０では、磁場発生部２を固定し、ベッド３１の位置・姿勢を位置・姿勢可変部７４Ｄで可変して磁気誘導する構成にしている。この位置・姿勢可変部７４Ｄは、制御部１９１を構成する位置・姿勢制御部１９２により制御される。また、磁場発生部２は、磁場制御部９５により制御される。  位置・姿勢可変部７４Ｄは、具体的に示すと、図５６（Ａ）及び図５６（Ｂ）に示すように患者２３が載置されるベッド３１を、水平面内で移動するベッド水平方向移動機構１７６により形成されている。
【００７４】
図５６（Ａ）、図５６（Ｂ）に示すようにベッド支持台１０４の上面に設けたベッド水平方向移動機構１７６は、患者２３が載置される対象物載置部としてのベッド３１を、Ｙ方向及びＸ方向に移動する。そして、ベッド３１の下に磁場発生部２が固定される。本実施例では対象物載置部をベッド３１で構成しているが、椅子状、浴槽状、便器状のものであっても良い。  
また、本実施例では、図５５に示すようにマーカコイル１７２ａを内蔵したカプセル型医療装置７２Ｂが採用され、このマーカコイル１７２ａの位置・姿勢をドライブコイル１８１とセンスコイル１８２で検出する構成にしている。  
ドライブコイル１８１はドライブ信号発生部１８３で駆動され、センスコイル１８２による検出信号は位置・姿勢検出部１８４に入力される。  
この位置・姿勢検出部１８４により検出された検出信号は、制御部１９１の位置・姿勢制御部１９２と磁場制御部９５に出力され、それぞれの制御に用いられる。
【００７５】
また、マーカコイル１７２ａの位置・姿勢を精度良く検出できるようにキャリブレーションデータを利用する。このため、本実施例では、キャリブレーションデータを記憶するキャリブレーションデータ記憶部１８５も設けられ、キャリブレーションデータは位置・姿勢検出部１８４による位置・姿勢の検出の際に利用される。  
図５７は、カプセル型医療装置７２Ｂを示す。このカプセル型医療装置７２Ｂは、カプセル形状の収納容器８１内に、マグネット８８Ｂが、その磁化方向が収納容器８１の軸方向と一致するように配置されている。そして磁場の方向にカプセル型医療装置７２Ｂの向きを制御することができるようにしている。  
また、上記のように、収納容器８１内には、カプセル型医療装置７２Ｂの位置検出のためのマーカコイル１７２ａが設置されている。このマーカコイル１７２ａは、コンデンサ１７２ｂとにより、所定の周波数で共振する共振回路１７２が構成されている。なお、収納容器８１内には、その他に図３で示した撮像素子８４等が収納されている（図示略）。  図５８は、磁場発生部２と、カプセル型医療装置７２Ｂの位置検出のための駆動及び検出手段としてのドライブコイル１８１及びセンスコイル１８２の配置例を示す。
【００７６】
ベッド３１の下には磁場発生部２が配置される。この磁場発生部２は、平面上に設置された５個の電磁石からなり、例えば図９に示した構成を用いることができる。  
また、ベッド３１の下で、この磁場発生部２の上面に交流磁場を発生するドライブコイル１８１が固定される。  
ドライブコイル１８１をこのように配置にすることにより、常にマーカコイル１７２ａとドライブコイル１８１の相対位置関係を、ドライブコイル１８１の発生する磁場が強い領域にマーカコイル１７２ａが存在するという検出精度の高い安定した条件に保つことができる。これは、磁場発生部２の電磁石とカプセル型医療装置７２Ｂとの相対的な位置があまり変化しない制御を行うためである。
【００７７】
また、図５８に示すように磁場発生部２の上面、より具体的にはドライブコイル１８１の上面に複数のセンスコイル１８２が固定される。センスコイル１８２をこのように配置することにより、磁場発生部２の電磁石がカプセル型医療装置７２Ｂに追従して移動する制御を行うため、常にマーカコイル１７２ａとセンスコイル１８２との相対位置を検出精度の高い安定した条件でコントロールできる。
【００７８】
また、磁場発生部２は強磁性体が構成に含まれるために、ドライブコイル１８１、センスコイル１８２のコイル特性に影響を与えるが、本構成にすることにより磁場発生部２の位置が変化しても、磁場発生部２とセンスコイル１８２及びドライブコイル１８１の位置関係が変化しないため、センスコイル１８２、ドライブコイル１８１の特性が変化せず、検出精度が向上する。  
また、磁場発生部２の電磁石とカプセル型医療装置７２Ｂとの相対的な位置があまり変化しない制御を行うため、マーカコイル１７２ａとドライブコイル１８１、センスコイル１８２との相対的な位置もあまり変化しない。そのため、センスコイル１８２を基準とした時の位置・姿勢検出部１８４のカプセル型医療装置７２Ｂの位置又は姿勢を検出する検出領域が狭くても制御上問題がない。これにより、センスコイル１８２の数が減らせると共に、位置・姿勢を求める計算の量を減らせ、位置・姿勢を求めるアルゴリズムを容易にすることができる。  
特に、ドライブコイル１８１も磁場発生部２に固定されている場合は、位置検出の磁場に最も影響を与える磁場発生部２が、位置検出用の両コイル（ドライブコイル１８１、センスコイル１８２）と一体のため、平面移動機構（位置・姿勢可変部）の変化によるキャリブレーションデータの変化が小さい。そのためより安定した位置検出が可能（マーカコイルの出力に対し、ドライブコイルの出力変化が小さくなるため）になる。  
さらに、キャリブレーションデータは、ドライブコイル１８１，センスコイル１８２と室内にある強磁性体との相対位置の変化によっても影響を受ける。本実施例のように、ドライブコイル１８１、センスコイル１８２が磁場発生部２と一緒に床に固定されている場合は、平面移動機構（位置・姿勢可変部）の変化に対してドライブコイル１８１、センスコイル１８２、磁場発生部２、室内の強磁性体との相対位置が変化しない。これにより、平面移動機構（位置・姿勢可変部）の変化に対して、室内にある強磁性体の影響が変化しないため、平面移動機構（位置・姿勢可変部）の変化によるキャリブレーションデータの変化が小さい。そのため、安定した位置検出が可能になる。
【００７９】
ドライブコイル１８１は、図５５、図５９に示すように交流の信号であるドライブ信号を発生するドライブ信号発生部１８３と接続され、ドライブコイル１８１は、ドライブ信号が供給されることにより、図５９に示すように交番磁場を発生する。そして、この交番磁場をカプセル型医療装置７２Ｂに印加する。カプセル型医療装置７２Ｂ内部のマーカコイル１７２ａは、交番磁場を受け、誘導電流が発生する。さらに、マーカコイル１７２ａは、誘導電流による交番磁場（誘導磁場）を発生する。
【００８０】
複数のセンスコイル１８２は、ドライブコイル１８１で発生した交番磁場とマーカコイル１７２ａが発生した交番磁場の両方を受けて検出データを出力する。ここで、ドライブコイル１８１で発生した交番磁場による情報は、後述するキャリブレーションデータを用いた処理を行うことによりキャンセルすることが可能である。その結果として、マーカコイル１７２ａが発生した交番磁場による情報のみを複数のセンスコイル１８２の検出データにより得ることができる。  
また、複数のセンスコイル１８２は、図５９に示すように位置・姿勢検出部１８４に接続され、複数のセンスコイル１８２により検出された検出データは、位置・姿勢検出部１８４に出力される。この位置・姿勢検出部１８４は、入力される検出データにより、カプセル型医療装置７２Ｂの位置及び姿勢を検出（算出）する。  
図５９は、本実施例におけるカプセル型医療装置７２Ｂの位置及び姿勢を検出する位置・姿勢検出機構１７１の構成とその検出原理を示す。  
この位置・姿勢検出機構１７１は、生体としての患者２３内に挿入されるカプセル型医療装置７２Ｂ内に設けたマーカコイル１７２ａと、患者２３の体外に配置されたドライブコイル１８１及び複数のセンスコイル１８２（または磁気センサでも良い）と、ドライブコイル１８１に交番磁場を発生させるためのドライブ信号発生部１８３と、センスコイル１８２の出力信号からカプセル型医療装置７２Ｂの位置または姿勢を算出する位置・姿勢検出部１８４と、キャリブレーションデータを記憶するキャリブレーションデータ記憶部１８５とを有する。
【００８１】
ここで、キャリブレーションとは、マーカコイル１７２ａが内蔵されたカプセル型医療装置７２Ｂが患者２３内に導入（挿入）される前などのように、マーカコイル１７２ａが検出領域に配置されていない状態で、ドライブコイル１８１のみを駆動して交番磁場を生成させた時に、その磁場強度を測定することである。また、その時に測定した磁場強度のデータをキャリブレーションデータという。  
ドライブコイル１８１は、ドライブ信号発生部１８３からのドライブ信号の供給によって交番磁場を発生する。この交番磁場によりマーカコイル１７２ａに誘導電流が流れ、新たに交番磁場を生成する。センスコイル１８２は、複数配置されており、配置された各位置でドライブコイル１８１とセンスコイル１８２が生成した磁場強度を検出する。  
位置・姿勢検出部１８４は、各センスコイル１８２の出力と、患者２３にカプセル型医療装置７２Ｂが導入される前に測定したドライブコイル１８１のみで生成した磁場強度のデータ（キャリブレーションデータ）との差に基づいて、マーカコイル１７２ａの磁場をダイポール近似する等して、マーカコイル１７２ａの位置又は姿勢を検出する。
【００８２】
図５９に示した構成及びその位置・姿勢検出原理を採用することにより、以下の効果を有することになる。  
磁場による位置検出のため、生体による減衰の影響が少なく、高精度の位置検出が可能となる。また、交番磁界で位置検出を行うため、磁場発生部２で他の周波数の交番磁場を発生させても、周波数帯域を制限するフィルタをセンスコイル１８２に設けることで位置検出に影響を与えない。  
なお、ドライブコイル１８１が発生する磁場はパルス磁場でも良い。発生したパルス磁場によってマーカコイル１７２ａに電流が誘導され、共振回路１７２によって減衰しながら交番磁場を発生する。この時の磁場をセンスコイル１８２で検出する。この場合には、マーカコイル１７２ａの磁場のみをセンスコイル１８２で検出できるため。キャリブレーションが不要となり、システム構成が簡略化できる。  
図６０は図５８に示した磁場発生部２とドライブコイル１８１及びセンスコイル１８２の配置位置の変形例を示す。
【００８３】
図６０（Ａ）では、ドライブコイル１８１をベッド３１側に固定した構成にしている。このようにすることにより、ドライブコイル１８１のサイズを大きくできる。ドライブコイル１８１のサイズが大きくなるほど、広範囲に効率的な磁場が生成できる。  
また、磁場発生部２とドライブコイル１８１が一緒に動かないため、ドライブコイル１８１を大きくしても、ベッド３１のサイズ（横幅・長さ）に影響を与えないので、装置の小型化が可能になる。  
図６０（Ｂ）では、図５８の構成において、センスコイル１８２をベッド３１内及びベッド３１の両側に固定した構成に変更している。この変形例では、センスコイル１８２の数をより多くしている。  
センスコイル１８２をベッド３１側に配置することにより、磁場発生部２とセンスコイル１８２とが分離されているため、検出範囲を広げるために広範囲にセンスコイル１８２を配置しても、ベッド３１のサイズ、可動範囲（横幅、長さ）に影響を与えないので、装置の小型化が可能となる。
【００８４】
また、センスコイル１８２は強磁性体である磁場発生部２の近傍では、そのコイル検出特性が変化する。図６０（Ｂ）のようにベッド３１側に設置することで、センスコイル１８２の磁場発生部２からの距離を大きくでき、位置・姿勢可変部の変化によるセンスコイル１８２の特性の変化を抑えられ、より高精度な位置検出が可能となる。  
また、図６０（Ｃ）では、例えば図６０（Ａ）の構成において、さらにセンスコイル１８２をベッド３１の両側に固定した構成にしている。また、この図６０（Ｃ）に示す構成では、ドライブコイル１８１もベッド３１の両側にも設けた構成にしている。この場合にも、図６０（Ａ）及び図６０（Ｂ）の場合と同様の効果を有する。  
また、ベッド３１の上に垂直方向にドライブコイル１８１を設置しても、平面移動機構の変化によってセンスコイル１８２が動かないため、３次元的な磁場を容易に生成でき、安定した位置・姿勢検出が実現可能となる。
【００８５】
次に図５５の磁気誘導医療システム１８０による磁気誘導方法の動作を説明する。  
磁気誘導をスタートした時、図６１に示すように最初のステップＳ１において、患者２３の体腔内に挿入される挿入部としてのカプセル形状の収納容器８１を有するカプセル型医療装置７２Ｂ（図６１中ではカプセルと略記）と、磁場発生部２との磁気誘導開始時の相対位置を決定する処理を行う。  具体的には、ベッド３１上の患者２３にカプセル型医療装置７２Ｂを導入する前に、装置近傍にマーカコイル１７２ａを有するカプセル型医療装置７２Ｂが無い状態でキャリブレーションを行う。  
キャリブレーションは、位置・姿勢可変部７４Ｄにより、ベッド３１の位置を変えながら、各位置（代表位置）でのドライブコイル１８１の出力をセンスコイル１８２で検出する。  
センスコイル１８２の出力は、ベッド３１の位置に関連付けてキャリブレーションデータ記憶部１８５に記憶される。
【００８６】
位置・姿勢検出部１８４のキャリブレーション後に、図６１のステップＳ２に示すようにベッド３１上の患者２３の体内にカプセル型医療装置７２Ｂを導入する。次に、ステップＳ３に示すようにベッド３１の位置を移動し、（例えば格子状に移動して）、各位置において位置検出を行う。さらにステップＳ４に示すようにベッド３１の複数の位置での位置検出の結果より、現在のカプセル型医療装置７２Ｂの位置を予測する。そして、ステップＳ５に示すようにカプセル型医療装置７２Ｂと磁場発生部２の中心軸が一致するように位置・姿勢制御部１９２は、位置・姿勢可変部７４Ｄを介してベッド３１を移動する。  
このようにして、位置・姿勢検出部１８４による位置・姿勢検出情報を基に、制御部１９１及び磁場制御部９５は、ベッド３１、発生磁場の制御を行い、カプセル型医療装置７２Ｂの磁気誘導を安定して行う。具体的には、ベッド３１の現在の位置より、その位置の近傍のキャリブレーションデータから、現在の位置でのキャリブレーション値を近似・推定により求める。  
図６２は、このようにして生成されたキャリブレーション値を示す。
【００８７】
センスコイル１８２の出力と、求められたキャリブレーション値の差より、位置・姿勢検出部１８４はカプセル型医療装置７２Ｂの位置・姿勢を算出する。  
算出された位置に磁場発生部２の中心軸がくる様にベッド３１を移動する。  
求められたカプセル型医療装置７２Ｂの位置と磁場発生部２の高さ方向の距離情報より、磁場制御部９５が、カプセル型医療装置７２Ｂの位置で所望の磁場が発生する様、実施例１と同様に各電磁石に流す電流のバランスを制御する。  
このように制御する本実施例は、以下の効果を有する。  
ドライブコイル１８１、センスコイル１８２が磁場発生部２に固定されているため、カプセル型医療装置７２Ｂが磁場発生部２上に無い場合、高精度な位置検出が困難となる。そこで、ベッド３１を移動し、検出に最適な位置を走査することで、高精度の位置検出が可能な場所を検出し、磁場発生部２を設定できるため、誘導開始時から安定した制御が可能となる。
【００８８】
また、磁場発生部２から磁場を発生させる前に、磁場発生部２とカプセル型医療装置７２Ｂの位置・姿勢を、ある一定の範囲の相対位置・姿勢に合わせることで、誘導開始時より誘導に適した磁場を発生でき、安定した制御が可能となる。  
次にカプセル型医療装置７２Ｂの位置・姿勢情報の磁場制御部９５へのフィードバック方法の変形例を図６３により説明する。なお、図６３中では、カプセル型医療装置を単にカプセルと略記する。  
上記制御方法と同様に、磁場発生部２の中心軸がカプセル型医療装置７２Ｂと一致する様にベッド３１の位置を移動する。その後、再び位置・姿勢検出を行う。ここで、求められたカプセル型医療装置７２Ｂの姿勢（方向）が、実際に発生している磁場の方向となる。  
磁場制御部９５は、本来発生しているはずの磁場方向と、実際に発生している磁場方向の偏差より、所望の磁場が発生するように、各電磁石に流す電流を補正制御する。
【００８９】
また、誘導開始までの手順の変形例を以下に説明する。  
ベッド３１上の患者２３にカプセル型医療装置７２Ｂを導入する時に、予め患者２３の初期位置・初期体位を決めておき、決められた所定の位置・体位の患者２３にカプセル型医療装置７２Ｂを導入する。この時、ベッド３１に目印を設けておき、それを基準に患者２３の初期位置、初期体位を決定する。目印としては、ベッド３１に基準となるライン等を設けたり、レーザー等を用いても良い。また、ベッド３１を移動する事で、患者２３の初期位置、初期体位を決定しても良い。  
この場合、カプセル型医療装置７２Ｂを導入した位置近傍に磁場発生部２の中心軸がくる様に、ベッド３１を移動する。さらに磁場発生部２の移動後に位置検出を行い、カプセル型医療装置７２Ｂと中心軸が一致するように、微調整を行っても良い。  
このようにすると、位置を検出の最適位置を検索するために、ベッド３１を移動する必要がないため、短時間で初期位置に移動することができる効果がある。また、微調整を行うことで、ベッド３１の位置に最適な初期位置に設定可能となる効果がある。
【００９０】
なお、ベッド３１上の患者２３にカプセル型医療装置７２Ｂを導入するかわりに、ベッド３１上の予め決められた位置にカプセル型医療装置７２Ｂを設置しても良い。この場合、カプセル型医療装置７２Ｂの設置位置を磁場発生部２の中心軸を一致させれば良い。また、予め決められた位置に設置されたカプセル型医療装置７２Ｂの位置と、磁場発生部２の中心軸の一致後に、位置検出を開始し、カプセル型医療装置７２Ｂの位置と中心軸が一致するようにベッド３１を動かす。この状態で、患者２３の体内にカプセル型医療装置７２Ｂを導入し、誘導を開始する。このようにすると、以下の効果がある。  
カプセル型医療装置７２Ｂの初期位置の初期位置がベッド３１に対して決められているため、容易にベッド３１の位置を最適な初期位置に設定可能となる。  
位置検出のドライブコイル１８１、センスコイル１８２が、ベッド３１に固定されている場合は、カプセル型医療装置７２Ｂを導入したところで位置検出を行い、検出された位置に磁場発生部２の中心軸が一致するようにベッドを移動しても良い。
【００９１】
このようにすると、位置検出が広範囲で可能なため、カプセル型医療装置７２Ｂの位置を検索するためにベッド３１を移動する必要がないため、短時間で初期位置に移動することができる効果がある。  
なお、本実施例では、磁場発生部２を固定し、ベッド３１側を移動させた場合で説明したが、実施例１等のように磁場発生部２を移動させる場合にも適用することができる。
【００９２】
上記方法は、電波方式や、超音波方式などのその他の位置検出においても、同様の効果を有する。  
図６４（Ａ）は変形例の磁場発生部２Ｈを示す。この磁場発生部２Ｈは各電磁石を構成する強磁性体部に特徴がある。  
図６４（Ｂ）に示すように例えば電磁石５のコア部及び補助磁極部の強磁性体（導体）１９５部分が絶縁体１９６で細かく仕切って構成されている。他の電磁石４ａ、４ｂ及び図６４に示していない電磁石３のコア部及び補助磁極部の強磁性体（導体）１９５も同様の構成である。  
このような構成にすることにより以下の効果がある。
【００９３】
電磁石のコア材や補助磁極部には、鉄系、ニッケル系等の導電性のある強磁性体が使用される。この時、位置検出（位置・姿勢検出部１８４）で使用する交番磁場において渦電流が発生し、交番磁場の空間分布に影響を与える。これにより、位置検出精度が低下する。そこで、コア部、補助磁極部の強磁性体１９５を絶縁体１９６で細かく仕切ることで、発生する磁場の強度を変えずに渦電流を抑え、位置・姿勢検出の安定性、精度を向上させることができる。これにより、フィードバックする位置・姿勢の安定性、精度が向上すると、挿入部付近で発生する磁場の精度も向上し、より安定した制御が可能となる。  
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせて構成される実施例等も本発明に属する。
【００９４】
［付記］
１．前記磁場発生部に、前記第１，第２電磁石ユニットに対してそれぞれ対向する複数の電磁石を設け、
前記第１電磁石ユニットが各電磁石と逆方向に磁化され、
前記第２電磁石ユニットが対向する電磁石と同方向に磁化されることを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。  
付記１の効果：対向する電磁石の間で、各電磁石の発生する磁場を強化することができる。  
２．前記磁場発生部に、前記第１，第３電磁石ユニットに対してそれぞれ対向する複数の電磁石を設け、
前記第１，第２，第３電磁石ユニットが前記対向する各電磁石と逆方向に磁化されることを特徴とする請求項３に記載の磁気誘導医療システム。  
付記２の効果：対向する電磁石の間で、各電磁石の発生する磁場を強化することができる。
【００９５】
３．前記第１，第２，第３電磁石ユニットに対してそれぞれ対向する複数の電磁石を設け、
前記第１，第３電磁石ユニットが対向する各電磁石と逆方向に磁化され、
前記第２電磁石ユニットが対向する電磁石と同方向に磁化されることを特徴とする請求項４に記載の磁気誘導医療システム。  
付記３の効果：対向する電磁石の間で、各電磁石の発生する磁場を強化することができる。  
４．前記磁場制御部が、前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置情報を基に、前記第２電磁石ユニットとその他の電磁石ユニットとの前記平面に垂直方向の相対位置を変化させる相対位置制御部を具備することを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。  
付記４の効果：第２電磁石ユニットとその他電磁石ユニットの相対位置を変化させることで、誘導可能範囲を移動することができ、その結果、全体としての誘導可能範囲が広くなる。
【００９６】
５．前記磁場制御部が、前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置に応じて、前記第１，第３電磁石ユニットと前記第２電磁石ユニットの前記平面に垂直方向の相対位置を変化させる相対位置制御部を備えることを特徴とする請求項４に記載の磁気誘導医療システム。  
付記５の効果：第１，３電磁石ユニットと第２電磁石ユニットの相対位置を変化させることで誘導可能範囲を移動することができ、その結果全体としての誘導可能範囲が広くなる。  
６．前記磁場制御部が、前記複数の電磁石の各電磁石に流す電流と、その時の前記対称軸上の各位置における発生磁場とを関連付けて記憶する発生磁場記憶部を具備し、
前記磁場制御部が、前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置情報と前記発生磁場記憶部が記憶する前記各電磁石の電流と前記対称軸上の発生磁場に応じて前記磁場発生部を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
付記６の効果：各電磁石の磁場発生分布を記憶しておくことで、挿入部の位置情報が得られた時に挿入部近辺において最適な磁場を発生するための電磁石に流す電流を算出できる。
【００９７】
７．前記電磁石電流制御部が、前記挿入部を回転させるために前記磁場発生部から回転磁場を発生させ、前記体外装置で得られた連続する取得画像から、前記挿入部の回転速度を算出し回転速度情報に応じて前記複数の電磁石に流す電流を制御することを特徴とする請求項１３に記載の磁気誘導医療システム。  
付記７の効果：挿入部に発生する回転速度を取得画像から算出することで、実際に発生する磁場方向を検出することができる。そのため挿入部に磁気センサを必要としない。  ８．前記挿入部が、磁場測定部を具備し、
前記磁場制御部が、前記磁場測定部で得られた磁場と前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の位置と姿勢に応じて、前記磁場発生部の発生磁場を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。
【００９８】
９．前記医療装置が内視鏡であることを特徴とする前記磁気誘導医療システム。  
１０．前記医療装置がカテーテルであることを特徴とする前記磁気誘導医療システム。  １１．前記位置・姿勢検出部が、前記挿入部に設けられた電波を発生する電波発生部と、前記電波を前記生体外で受信する少なくとも１つの受信部を具備し、
前記電波発生部から発生された電波を前記受信部で受信したときの電波強度によって位置および姿勢の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
付記１１の効果：受信部の電磁波強度によって位置検出が可能なため、磁場発生部が発生する磁場と干渉することなく位置検出が可能。またカプセル型医療装置においては、挿入部での取得データを無線で送信する必要があるため、機能を兼ねることができ効率的である。
【００９９】
１２．前記位置・姿勢可変部の動作により磁場発生部と相対的に位置が変化するフレームを具備し、前記受信部を前記フレームに固定したことを特徴とする付記１１の磁気誘導医療システム。  
付記１２の効果：筐体に受信部を設けることで、挿入部の筐体に対する位置を検出することができる。これによって筐体に対する座標系で磁場発生部が移動することができる。１３．前記受信部を前記磁場発生部に固定したことを特徴とする付記１１の磁気誘導医療システム。  
付記１３の効果：磁場発生部に受信部を固定することで、挿入部の磁場発生部に対する位置を検出することができる。これによって磁場発生部の移動量を算出することができる。また、受信部が常に挿入部に近い位置に移動するため、受信部を利用して行うデータ通信においても最適な環境で通信を行える。
【０１００】
１４．前記位置・姿勢検出部が、前記挿入部に設けられてマーカコイルと、
前記生体外に設けられ、前記マーカコイルが発生する磁場の強度を検出する複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサの検出磁場から前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を算出する位置・姿勢算出部と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
１５．前記位置・姿勢検出部が、前記挿入部に設けられた移動量を検出する速度センサまたは加速度センサを備え、
前記速度センサまたは加速度センサの出力によって位置・姿勢を検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
付記１５の効果：加速センサ、速度センサの積分値より位置を検出することができる。磁場発生部が発生する磁場に干渉することなく、位置を検出することができる。
【０１０１】
１６．前記位置・姿勢検出部が透視装置を備え、
前記透視装置に写し出される前記挿入部の画像によって位置・姿勢を検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
付記１６の効果：透視画像を分析することにより、挿入部の位置を検出することができる。磁場発生部が発生する磁場に干渉することなく、位置を検出することができる。  
１７．前記磁気誘導医療システムに超音波観測装置を設け、
前記位置・姿勢検出部が前記超音波観測装置で得られた前記挿入部の画像によって位置・姿勢を検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
付記１７の効果：挿入部は生体と比較して超音波に対して高反射を起こすため、超音波画像を分析することにより、挿入部の位置を検出することができる。磁場発生部が発生する磁場に干渉することなく、位置を検出することができる。  
１８．前記少なくとも３個の電磁石のいずれかのコアが強磁性体で構成され、前記コアの中央部分が窪み部を有することを特徴とする付記１の磁気誘導医療システム。
【０１０２】
１９．前記少なくとも３個の電磁石のいずれかのコアが強磁性体で構成され、前記コアの磁化方向に垂直な面での断面積が、前記生体に近い端面で最大となることを特徴とする付記１の磁気誘導医療システム。  
２０．前記少なくとも３個の電磁石のいずれかの電磁石において、一方の磁極側に強磁性体が設けることを特徴とする付記１の磁気誘導医療システム。  
２１．前記第１電磁石ユニットを台形形状の電磁石とすることを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。  
２２．前記第３電磁石ユニットを台形形状の電磁石とすることを特徴とする請求項２に記載の磁気誘導医療システム。  
２３．前記電磁石を強磁性体の上に設置することを特徴とする付記１の磁気誘導医療システム。
【０１０３】
２４．前記位置・姿勢検出部がさらに、生体外に設けられ、マーカコイルに誘導磁場を発生させるために変動磁場を発生するドライブコイルを具備したことを特徴とする付記１４に記載の磁気誘導医療システム。  
２５．前記位置・姿勢検出部がさらに、前記ドライブコイルの変動磁場のみが前記複数の磁気センサに作用した場合の複数の磁気センサでの出力であるキャリブレーションデータを記憶するキャリブレーションデータ記憶部を具備し、
前記ドライブコイルの変動磁場と前記ドライブコイルの変動磁場によって前記マーカコイルが発生する誘導磁場とが前記複数の磁気センサに作用した時の前記複数の磁気センサでの出力と、キャリブレーションデータ記憶部に記憶されたキャリブレーションデータより挿入部の位置・姿勢を算出することを特徴とする付記２４に記載の磁気誘導医療システム。
【０１０４】
２６．前記キャリブレーションデータ記憶部が、前記位置・姿勢可変部の複数の位置および姿勢と、それぞれの位置および姿勢に対応したキャリブレーションデータとを関連付けて記憶し、
前記位置・姿勢算出部が、前記キャリブレーションデータ記憶部に記憶されたキャリブレーションデータを基に、前記位置・姿勢可変部の位置および姿勢に応じたキャリブレーションデータを求め、
前記磁気センサの出力と、前記位置・姿勢算出部が求めたキャリブレーションデータとから前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を算出することを特徴とする付記２５に記載の磁気誘導医療システム。  
２７．前記磁気センサが、前記磁場発生部に固定されたことを特徴とする付記１４に記載の磁気誘導医療システム。
【０１０５】
２８．前記位置・姿勢可変部の動作により、前記磁場発生部と相対的に位置が変化するフレームを具備し、前記磁気センサが前記フレームに固定されたことを特徴とする付記２７に記載の磁気誘導医療システム。
【０１０６】
２９．前記ドライブコイルが、前記磁場発生部に固定されたことを特徴とする付記２４に記載の磁気誘導医療システム。  
３０．前記位置・姿勢可変部の動作により、前記磁場発生部と相対的に位置が変化するフレームを具備し、前記ドライブコイルが前記フレームに固定されたことを特徴とする付記２４に記載の磁気誘導医療システム。  
３１．前記磁場発生部の前記各電磁石が、導体をコアとした電磁石であり、前記コアが、絶縁体によって分割されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  ３２．前記磁場制御部が、発生すべき磁場方向と、前記位置・姿勢検出部で得られた前記挿入部の姿勢との偏差を基に、前記磁場発生部を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。
【０１０７】
３３．前記磁場発生部が、回転磁場もしくは振動磁場を発することを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導医療システム。  
３４．生体の体腔内に挿入され、磁場発生部から発生する磁界によって誘導可能な空間内で誘導される挿入部を有する医療装置の磁気誘導方法において、
前記挿入部と前記磁場発生部との磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップと、
前記磁場発生部から磁場を発生し、前記挿入部の誘導を開始するステップと、
を具備したことを特徴とする医療装置の磁気誘導方法。
【０１０８】
３５．前記挿入部と前記磁場発生部の磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップが、  前記生体の体腔内に前記挿入部を導入するステップを有することを特徴とする付記３４に記載の医療装置の磁気誘導方法。  
３６．前記挿入部と前記磁場発生部の磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップが、  前記誘導可能な空間内の所定の位置近傍に前記挿入部を導入するステップを有することを特徴とする付記３４に記載の医療装置の磁気誘導方法。  
３７．前記誘導可能な空間内の所定の位置近傍に前記挿入部を導入するステップが、
前記生体を前記医療装置の所定の位置および体位で導入するステップと、
前記挿入部を前記生体の体腔内に導入するステップと、
を有することを特徴とする付記３６に記載の医療装置の磁気誘導方法。
【０１０９】
３８．前記挿入部と前記磁場発生部の磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップが、  前記誘導可能な空間内の所定の位置に導入された前記挿入部と前記磁場発生部とを予め決められた相対位置に変化するステップを有することを特徴とする付記３６に記載の医療装置の磁気誘導方法。
【０１１０】
３９．前記挿入部と前記磁場発生部の磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップが、  前記誘導可能な空間内に前記挿入部を導入するステップと、
前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出するステップと、
検出された位置および姿勢に基づいて、前記挿入部と前記磁場発生部とを予め決められた相対位置に変化するステップと、
からなることを特徴とする付記３４に記載の医療装置の磁気誘導方法。  
４０．前記挿入部と前記磁場発生部の磁気誘導開始時の相対位置を決定するステップが、  前記誘導可能な空間内に前記挿入部を導入するステップと、
前記挿入部と前記磁場発生部の相対位置および姿勢を複数の位置および姿勢に変更し、各位置および姿勢で前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出するステップと、
前記検出結果より、前記挿入部の位置および姿勢を決定するステップと、
前記決定した前記挿入部の位置および姿勢を基に、前記挿入部と前記磁場発生部とを予め決められた相対位置に変化するステップと、
からなることを特徴とする付記３４に記載の医療装置の誘導方法。
【０１１１】
４１．前記挿入部の磁場による誘導を開始するステップが、前記挿入部を前記生体の体腔内に導入するステップを有することを特徴とする付記３４に記載の医療装置の誘導方法。４２．挿入部を誘導可能な空間内に導入するステップと、
磁場発生部が発生する磁場を用いて前記挿入部を生体の体腔内で誘導するステップと、を有する医療装置の磁気誘導方法において、
前記磁場発生部が発生する磁場を用いて前記挿入部を生体の体腔内で誘導するステップが、
位置・姿勢検出部が前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出するステップと、
前記挿入部の位置および姿勢を基に、前記生体と前記磁場発生部との相対位置および姿勢の少なくとも一方を変化させるステップと、
を有することを特徴とする医療装置の磁気誘導方法。
【０１１２】
４３．前記挿入部を前記誘導可能な空間内に導入するステップの前に、
前記挿入部が前記誘導可能な空間内に無い状態での前記位置・姿勢検出部の状態（キャリブレーションデータ）を記憶するキャリブレーションを行うステップを設け、
前記挿入部の位置および姿勢の少なくとも一方を検出するステップが、
前記キャリブレーションデータを参照して位置および姿勢の検出を行うステップであることを特徴とする付記４２に記載の医療装置の磁気誘導方法。
【０１１３】
４４．前記医療装置により前記キャリブレーションを行うステップは、
前記位置・姿勢検出部と前記磁場発生部との相対位置および姿勢の少なくとも一方を変化させるステップと、
前記相対位置および姿勢とこの時の前記キャリブレーションデータを関連付けて記憶するステップと、
を繰り返すステップであり、
前記キャリブレーションデータを参照して位置および姿勢の検出を行うステップは、
現在の前記位置・姿勢検出部と前記磁場発生部との相対位置および姿勢におけるキャリブレーションデータを、現在の位置・姿勢検出部と前記磁場発生部との相対位置と前記キャリブレーションで得られた前記キャリブレーションデータより算出するステップと、
前記算出されたキャリブレーションデータを参照して位置および姿勢の検出を行うステップと、
からなることを特徴とする付記４３に記載の医療装置の磁気誘導方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
体内に挿入されるカプセル型医療装置等の生体挿入医療装置には、磁場に作用するマグネットなどを内蔵し、体外に配置される磁場発生部により磁気的に誘導する際、生体挿入医療装置の位置を検出して、磁場発生部の位置を移動等する制御を行うことにより、生体挿入医療装置が体内で広範囲に移動した場合にも、磁場発生部により誘導できる磁場を発生することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施例１の磁気誘導医療システムの全体構成図。
【図２】図１の平面移動機構部及び制御部の内部構成を示すブロック図。
【図３】カプセル型医療装置の内部構成を示す図。
【図４】カプセル型医療装置から無線で送信される電磁場を受信する受信アンテナ部を示す図。
【図５】体外の制御部内の信号処理系の構成を示すブロック図。
【図６】受信アンテナ部の詳細な構成を示す図。
【図７】変形例における受信アンテナ部の構成例を示す図。
【図８】電流制御部により通電される電流が制御される磁場発生部の構成を示す図。
【図９】磁場発生部の具体的な構成を示す平面図。
【図１０】磁場発生部の具体的な構成を示す斜視図。
【図１１】磁場発生部の具体的な構成を示す断面図。
【図１２】磁場発生部を構成する各軸方向発生用の電磁石による中心軸上に発生される磁場強度を示す特性図。
【図１３】各軸の発生磁場強度の本来発生すべき磁場強度に対するずれが、実際に発生する磁場方向と本来発生すべき磁場方向とのずれ角度に及ぼす影響を示す特性図。
【図１４】磁気的に誘導可能な範囲の概略図。
【図１５】カプセル型医療装置に対して回転磁場を印加して推進させる様子を示す説明図。
【図１６】カプセル型医療装置からの無線電波を受信した位置情報により、磁場発生部を移動してカプセル型医療装置を誘導可能範囲内に保つように制御する様子を示す説明図。
【図１７】磁場発生部の直上にカプセル型医療装置を保持した状態を示す図。
【図１８】発生磁場記憶部に記憶されている電磁石３〜５の磁極と磁場発生部との距離に対して単位電流当たりの発生磁場の特性を示す図。
【図１９】第１変形例における平面移動機構部の構成を示す図。
【図２０】第２変形例における平面移動機構部の構成を示す斜視図。
【図２１】複数の超音波プローブを用いて位置情報を算出する構成等を示す図。
【図２２】超音波プローブを回転させたり、アレイ状超音波プロ−ブを用いて３次元位置を算出する様子を示す図。
【図２３】ベッドの内部の磁場発生部の上に超音波プローブを取り付けて位置算出を行う構成を示す図。
【図２４】取り外し自在にした超音波プローブの取り付け構造を示す図。
【図２５】患者の体表面を覆うように取り付けた超音波プローブアレイにより位置算出を行う構成を示す図。
【図２６】カプセル型医療装置に超音波を反射する物質を設けた構成を示す図。
【図２７】椅子の内部に磁場発生部を設けた例を示す図。
【図２８】平面移動機構の具体例を示す斜視図。
【図２９】中央の電磁石に流す電流を変化した場合における発生磁場の測定結果を示す図。
【図３０】本発明の実施例２の磁気誘導医療システムの全体構成図。
【図３１】磁場発生部の構成を示す図。
【図３２】内視鏡の先端側の構成を示す図。
【図３３】内視鏡の先端部を誘導可能範囲内に誘導する動作の説明図。
【図３４】中央の電磁石の移動により誘導可能範囲内に誘導する動作の説明図。
【図３５】中央の電磁石を移動する構造の磁場発生部を示す断面図。
【図３６】中央の電磁石の高さを変化した場合における発生磁場の測定結果を示す図。
【図３７】本発明の実施例３の磁気誘導医療システムの概略の構成図。
【図３８】マグネット等を内蔵したカプセル型医療装置を示す図。
【図３９】磁場発生部の構成を示す平面図。
【図４０】実施例３の変形例の磁場発生部の構成を示す平面図。
【図４１】磁場発生部を構成する電磁石の底面側に強磁性体を設けたものを示す概略断面図。
【図４２】図４１における強磁性体を設けた場合と設けない場合における発生磁場を測定した結果を示す図。
【図４３】電磁石全体の底面側に強磁性体を設けた磁場発生部を示す概略断面図。
【図４４】中央の電磁石の磁場発生側の上面に強磁性体を設けた磁場発生部を示す概略断面図。
【図４５】中央の電磁石の上面に強磁性体を設けた場合と設けない場合における発生磁場を測定した結果を示す図。
【図４６】電磁石のコアの長手方向の中央付近に窪み部を設けた中央の電磁石を示す概略断面図。
【図４７】磁場発生側の上部側のコア断面積を大きくした中央の電磁石を示す概略断面図。
【図４８】周辺側の電磁石における磁場発生側の上面に強磁性体を設けた磁場発生部を示す概略断面図。
【図４９】本発明の実施例４の磁気誘導医療システムの構成図。
【図５０】１対の磁場発生部を対向配置した構成を示す図。
【図５１】図５０において、一方を中央の電磁石のみを対向配置した構成の磁場発生部を示す図。
【図５２】図５１の場合における発生磁場の概略の特性を示す図。
【図５３】電磁石の磁化方向を示す図。
【図５４】カテーテルの先端部の構成を示す図。
【図５５】本発明の実施例５の磁気誘導医療システムの構成図。
【図５６】ベッド周辺部の構成を示す図。
【図５７】マーカコイルを内蔵したカプセル型医療装置を示す図。
【図５８】磁場発生部及びドライブコイル等の配置構成例を示す図。
【図５９】カプセル型医療装置の位置・姿勢検出機構の構成を示す説明図。
【図６０】図５８の変形例を示す図。
【図６１】本実施例による磁気誘導方法の動作を示すフローチャート図。
【図６２】キャリブレーションデータを用いてベッドの位置制御を行う説明図。
【図６３】磁場制御部により磁場発生部をフィードバック制御する変形例の動作説明図。
【図６４】変形例の磁場発生部等の構成を示す図。
【符号の説明】
【０１１６】
１…磁気誘導医療システム
２…磁場発生部
３ａ、３ｂ…電磁石
４ａ、４ｂ…電磁石
５…電磁石
６、７，８…電源装置
１０…指示操作部
２３…患者
３１…ベッド
７１…磁気誘導医療システム
７２…カプセル型医療装置
７３…受信アンテナ部
７４…平面移動機構部
７６…制御部
７７…平面移動機構
８４…撮像素子
８８…マグネット
８９…螺旋状構造体
９１…信号処理部
９２…画像表示部
９４…位置検出部
９６…電流制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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