(57)【要約】【課題】カプセル型医療装置本体を磁気誘導する回転磁界に影響することなく、正確にカプセル型医療装置本体の向き及び位置を検出できるカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを実現する。【解決手段】カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１は、生体内に挿入されるカプセル本体３と、カプセル本体３に設け、共振回路４０を構成するカプセル内コイル４２と、生体の周りに配置し、カプセル内コイル４２によって発生する磁界の変化を検出する位置・姿勢検出装置９と、を具備して構成されている。更に、好ましくは、位置・姿勢検出装置９は、カプセル内コイル４２に対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生する励磁用コイルアレイと、カプセル内コイル４２が発生した誘導磁界の磁界強度を検出する検出用コイルアレイと、を有して構成されている。【選択図】図２
2005304638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に挿入されるカプセル型医療装置本体と、
前記カプセル型医療装置本体に設け、共振回路を構成するカプセル内コイルと、
前記生体の周りに配置し、前記カプセル内コイルによって発生する磁界の変化を検出する磁界検出部と、
を具備したことを特徴とするカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【請求項２】
前記磁界検出部は、前記カプセル内コイルに対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生する磁界発生手段と、この磁界発生手段により前記カプセル内コイルが発生した誘導磁界の磁界強度を検出する磁界検出手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【請求項３】
前記カプセル型医療装置本体が前記共振回路を発振させるための発振器を有し、この発振器により前記共振回路が発振して前記カプセル内コイルが磁界を発生し、このカプセル内コイルにより発生した磁界の磁界強度を前記磁界検出部に設けた磁界検出手段が検出することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【請求項４】
前記磁界検出部を取り付けるフレームは、前記カプセル型医療装置本体の向き及び位置を体外から回転磁界によって誘導する誘導装置であり、この誘導装置により発生する回転磁界の駆動周波数と、前記共振回路の共振周波数とが異なることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入されるカプセル型医療装置本体の向き及び位置を検出するカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転磁界により被検体内を推進させる従来例として、例えば、特開２００１−１７９７００号公報がある。上記特開２００１−１７９７００号公報には、回転磁界を発生する磁界発生部と、この回転磁界を受けて回転して推力を得るロボット本体と、ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、この位置検出部が検出したロボット本体の位置に基づき、ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく磁界発生部による回転磁界の向きを変更する磁界変更手段とを備えた移動可能なマイクロマシンの移動制御システムが開示されている。
【０００３】
上記マイクロマシンの移動制御システムに用いられている位置検出部は、マイクロマシンに内蔵された磁石による磁界を磁気センサにより検知して上記マイクロマシンの位置を割り出している。
【特許文献１】特開２００１−１７９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特開２００１−１７９７００号公報に記載のマイクロマシンの移動制御システムに用いられている位置検出部は、上記マイクロマシンに回転磁場を与える回転磁界と、上記磁石による磁界とが干渉し（影響し合い）、上記マイクロマシンの向き及び位置を正確に検出することが困難である。
【０００５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、カプセル型医療装置本体を磁気誘導する回転磁界に影響することなく、正確にカプセル型医療装置本体の向き及び位置を検出できるカプセル型医療装置位置・姿勢検出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】
【０００６】
本発明による第１のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、生体内に挿入されるカプセル型医療装置本体と、前記カプセル型医療装置本体に設け、共振回路を構成するカプセル内コイルと、前記生体の周りに配置し、前記カプセル内コイルによって発生する磁界の変化を検出する磁界検出部と、を具備したことを特徴としている。  
また、本発明による第２のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、前記第１のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムにおいて、前記磁界検出部は、前記カプセル内コイルに対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生する磁界発生手段と、この磁界発生手段により前記カプセル内コイルが発生した誘導磁界の磁界強度を検出する磁界検出手段と、を有することを特徴としている。  
また、本発明による第３のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、前記第１のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムにおいて、前記カプセル型医療装置本体が前記共振回路を発振させるための発振器を有し、この発振器により前記共振回路が発振して前記カプセル内コイルが磁界を発生し、このカプセル内コイルにより発生した磁界の磁界強度を前記磁界検出部に設けた磁界検出手段が検出することを特徴としている。  
また、本発明による第４のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、前記第１ないし第３のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムにおいて、前記磁界検出部を取り付けるフレームは、前記カプセル型医療装置本体の向き及び位置を体外から回転磁界によって誘導する誘導装置であり、この誘導装置により発生する回転磁界の駆動周波数と、前記共振回路の共振周波数とが異なることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、カプセル型医療装置本体を磁気誘導する回転磁界に影響することなく、正確にカプセル型医療装置本体の向き及び位置を検出できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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】
【０００９】
図１ないし図２２は本発明の第１実施例に係り、図１は第１実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの全体構成図、図２は図１のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの回路ブロック図、図３はカプセル本体の側面説明図、図４は印加した回転磁界及びこの回転磁界によるカプセル本体の動作を示す概念図、図５は図４の回転磁界に対して印加した振動磁界（偶力発生用磁界）及びこの振動磁界（偶力発生用磁界）によるカプセル本体の動作を示す概念図、図６はカプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図、図７は回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図、図８は図７の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の拡大斜視図、図９は図８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の切断図、図１０は図８の位置・姿勢検出装置の第１の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の斜視図、図１１は図１０の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の切断図、図１２は図８の位置・姿勢検出装置の第２の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の斜視図、図１３は２つに分割可能に構成された回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略図、図１４は開閉可能に構成された回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略図、図１５は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの配置パターン例を示す説明図であり、図１５（Ａ）は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの配置パターン例を示す位置・姿勢検出基板の斜視図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の上面図、図１６は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの他の配置パターン例を示す説明図であり、図１６（Ａ）は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの他の第１の配置パターン例を示す位置・姿勢検出基板の斜視図、図１６（Ｂ）は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの他の第２の配置パターン例を示す位置・姿勢検出基板の斜視図、図１６（Ｃ）は位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの他の第３の配置パターン例を示す位置・姿勢検出基板の斜視図、図１７は図１０の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図であり、図１７（Ａ）は図１０の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の外観を示す概略斜視図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示す概略断面図、図１８は図１２の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図であり、図１８は図１２の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の外観を示す概略斜視図、図１９は図１８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示す概略断面図であり、図１９（Ａ）は図１８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示すＡ矢視方向の概略断面図、図１９（Ｂ）は図１８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示すＢ矢視方向の概略断面図、図２０は図８の位置・姿勢検出装置の第３の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図であり、図２０（Ａ）は図８の位置・姿勢検出装置の第３の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略斜視図、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示すＡ矢視方向の概略断面図、図２１は図８の位置・姿勢検出装置の第４の変形例を示す概略斜視図、図２２は図８の位置・姿勢検出装置の第５の変形例を示す概略説明図であり、図２２（Ａ）は図８の位置・姿勢検出装置の第５の変形例を示す概略斜視図、図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）の位置・姿勢検出装置の内部構成を示す概略断面図である。
【００１０】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１は、図示しない患者の体腔内に挿入され、体腔内を撮像するカプセル型内視鏡として機能するカプセル型医療装置本体３（以下、カプセル本体と略記）と、患者の周囲、つまり体外に配置され、カプセル本体３に回転磁界を印加してこのカプセル本体３の向き及び位置を体外から誘導する誘導装置として第１の磁界発生装置である回転磁界発生装置４と、この回転磁界発生装置４に回転磁界を発生させる駆動電流の供給制御を行う磁界制御装置（或いは電源制御装置）５と、患者の体外に配置され、カプセル本体３と無線通信を行う処理を行うと共に、磁界制御装置５を制御して、カプセル本体３に印加される回転磁界の方向や大きさ等を制御する処理を行う処理装置６と、この処理装置６に接続され、カプセル本体３により撮像した画像等を表示する表示装置７と、処理装置６に接続され、術者などの操作者が操作することにより、操作に対応した指示信号を指示入力する操作入力装置８としての、例えば磁界方向の指示信号を発生する方向入力装置８ａ、操作に対応した回転周波数の回転磁界の指示信号を発生する速度入力装置８ｂ、操作に対応して偏芯した回転磁界の発生など、設定された機能に対応した指示信号を発生する機能ボタン８ｃとを有する。
【００１１】
更に、カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１は、カプセル本体３内に内蔵された後述の共振回路４０に誘導起電力を発生させるための交流磁界を発生すると共に、この交流磁界によって誘導起電力を発生した共振回路４０により発生した磁界を検出してカプセル本体３の長手方向の向き（方向）を検出すると共に位置も検出する磁界検出部としての位置・姿勢検出装置９を設けている。この位置・姿勢検出装置９の詳細構成は、後述する。
【００１２】
先ず、カプセル本体３について説明する。  
図３に示すように、カプセル本体３はカプセル形状の外装容器１１の外周面に回転により推力発生する推力発生構造部となる螺旋状突起（或いはスクリュウ部）１２が設けてある。また、この外装容器１１で密閉された内部には対物光学系１３及びその結像位置に配置された撮像素子１４と、撮像を行うために照明する照明素子１５（図２参照）等の他に、マグネット１６が収納されている。
【００１３】
前記対物光学系１３は、円筒状のカプセル本体３の中心軸Ｃ上にその光軸が一致するようにして、例えば外装容器１１における半球状に透明に形成された先端カバー１１ａの内側に配置されており、先端カバー１１ａの中央部分が観察窓１７となる。なお、図３では示していないが、照明素子１５は対物光学系１３の周囲に配置されている。  
従って、この場合には、対物光学系１３の視野方向は対物光学系１３の光軸方向、つまりカプセル本体３の円筒状の中心軸Ｃに沿った方向となる。  
また、カプセル本体３は、例えば外装容器１１の後端付近内部に、共振回路４０を構成しているカプセル内コイル４２が所定の向き、具体的にはカプセル内コイル４２がソレノイド状に巻回され、その向きがカプセル本体３の長手方向の向きに設定された状態で収納されている。
【００１４】
更に、カプセル本体３内の長手方向の中央付近に配置されたマグネット１６は、中心軸Ｃと直交する方向にＮ極及びＳ極が配置されている。この場合、マグネット１６の中心は、このカプセル本体３の重心位置に一致するように配置され、外部から磁界を印加した場合にマグネット１６に作用する磁気的な力の中心がカプセル本体３の重心位置となり、磁気的にカプセル本体３を円滑に推進させ易い構成にしている。また、マグネット１６は、撮像素子１４の特定の配置方向に一致するように配置されている。つまり、撮像素子１４により撮像された画像が表示される場合の上方向が、マグネット１６のＳ極からＮ極に向かう方向に設定されている。
【００１５】
回転磁界発生装置４により回転磁界をカプセル本体３に印加することにより、マグネット１６を磁気的に回転させ、このマグネット１６を内部に固定したカプセル本体３をマグネット１６と共に回転させ、その際カプセル本体３の外周面に設けた螺旋状突起１２は体腔内壁に接触して回転され、カプセル本体３を推進させることができるようにしている。  
また、このように、外部磁界によりマグネット１６を内蔵したカプセル本体３を制御するようにした場合には、外部磁界の方向からカプセル本体３により撮像された画像の上方向がどの方向であるかを知ることができるようにしている。
【００１６】
カプセル本体３内には、上述した対物光学系１３、撮像素子１４、マグネット１６の他に図２に示すように、撮像素子１４で撮像された信号に対する信号処理を行う信号処理回路２０と、この信号処理回路２０により生成されたデジタル映像信号を一時記憶するメモリ２１と、このメモリ２１から読み出した映像信号を高周波信号で変調して無線送信する信号に変換したり、処理装置６から送信される制御信号を復調等する無線回路２２と、信号処理回路２０等カプセル本体３を制御するカプセル制御回路２３と、信号処理回路２０等カプセル本体３内部の電気系に動作用の電源を供給する電池２４とが収納されている。
【００１７】
更に、カプセル本体３内には、前記カプセル内コイル４２と電気的に接続するコンデンサ４１が設けられており、前記カプセル内コイル４２と共に共振回路４０を構成している。この共振回路４０は、前記位置・姿勢検出装置９により交流磁界が発生された場合、この交流磁界により誘導起電力を発生し電流が流れるようになっている。
【００１８】
尚、コイル４２は、固有の自己共振周波数を有しており、この自己共振周波数に近い交流磁界を前記位置・姿勢検出装置９より発生させた場合、コンデンサ４１がなくとも有効な誘導起電力を発生することができ、コンデンサ４１を必要としない。このようにすることにより、コンデンサ４１を省略でき、小型化できると共に、構成を簡単にすることができる。
【００１９】
また、このカプセル本体３と無線通信を行う処理装置６は、前記無線回路２２と無線通信を行う無線回路２５と、無線回路２５と接続され、カプセル本体３から送られた画像データに対する画像表示等のデータ処理等を行うデータ処理回路２６と、データ処理回路２６や電源制御装置５等を制御する制御回路２７と、前記電源制御装置５を介して回転磁界発生装置４により発生される回転磁界の状態の情報と方向入力装置８ａ等による設定の情報を記憶する記憶回路２８とを有する。
【００２０】
データ処理回路２６には表示装置７が接続され、撮像素子１４で撮像され、無線回路２２、２５を経てデータ処理回路２６により処理された画像等が表示される。また、このデータ処理回路２６はカプセル本体３が回転されながら画像を撮像するので、表示装置７に表示される際の画像の向きを一定の方向に補正する処理を行い、術者が見易い画像を表示できるように画像処理を行う（特願２００２−１０５４９３号に記載）。  
制御回路２７には、操作入力装置８を構成する方向入力装置８ａ、速度入力装置８ｂ等から操作に対応した指示信号が入力され、制御回路２７は指示信号に対応した制御動作を行う。
【００２１】
また、制御回路２７は記憶回路２８と接続され、記憶回路２８に磁界制御装置５を介して回転磁界発生装置４により発生する回転磁界の向き（回転磁界の磁界回転平面の法線方向）及び磁界の向きの情報を常時記憶するようにしている。その後に、回転磁界の向きや磁界の向きを変化させる操作が行われた場合にも、回転磁界の向きや磁界の向きを連続的に変化させ、円滑に変化させることができるようにしている。なお、記憶回路２８を、制御回路２７内部に設けるようにしても良い。
【００２２】
また、制御回路２７と接続された磁界制御装置５は、交流電流を発生すると共に、その周波数や位相を制御する３個の交流電流発生＆制御回路からなる交流電流発生＆制御部３１と、各交流電流をそれぞれ増幅する３個のドライバからなるドライバ部３２とを有し、３個のドライバの出力電流は回転磁界発生装置４を構成する３個の電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃにそれぞれ供給される。  
この場合、電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃは直交する３軸方向の磁界を発生するように配置されている。例えば、電磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃがそれぞれ２つのコイルを有する１組の対向コイルであり、それぞれの磁界発生方向が直交している３軸対向コイル等が考えられる。対向コイルの例としては、患者を間に挟むように配置された２つのヘルムホルツコイル等が考えられる。  
尚、本実施例において、後述するように回転磁界発生装置４は、カプセル本体３を誘導するための回転磁界を発生するコイルとして回転磁界発生用ヘルムホルツコイル４Ａを備えている（図７参照）。
【００２３】
カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１は、操作入力装置８を構成する方向入力装置８ａを操作することにより、磁界方向の指示信号を発生したり、速度入力装置８ｂを操作することにより操作に対応した回転周波数の回転磁界の指示信号を発生したり、機能ボタン８ｃを操作することにより設定した（交流の或いは周期的な）振動磁界を発生することにより、カプセル本体３のマグネット１６に対して、カプセル本体３の長手方向の中心軸Ｃの中心点の周りでその中心軸Ｃ自体を回転させるような偶力を発生させることができるようにしている。この場合、中心軸Ｃ自体を完全に回転させる前に振動磁界（偶力として作用）の向きを逆方向に変更するように交流ないしは周期的に印加するため、カプセル本体３は傾動或いは振動させられるようになる。なお、方向入力装置８ａでは図示しないジョイスティックを進行させたいと望む方向に傾動することにより、その方向にカプセル本体３を移動させるように回転磁界を発生させている。
【００２４】
図４は例えば回転磁界の印加時の様子を示しており、カプセル本体３に対して、回転磁界を印加することによりカプセル本体３に内蔵されたマグネット１６を回転させることができ、この回転によりカプセル本体３を前進或いは後退させることができる。  
図４に示すようにカプセル本体３の長手方向の中心軸Ｃの方向（図４ではｙ′）に垂直な回転磁界平面でその回転磁界の極の向きが変化する回転磁界を印加し、カプセル本体３内にその長手方向に垂直な方向に固定されたマグネット１６と共にカプセル本体３をその長手方向の周りで回転させ、その回転方向に応じて図３に示した螺旋状突起１２により体腔内壁と係合させて前進或いは後退させることができるようにしている。
【００２５】
また、図５は例えば回転磁界に振動磁界（偶力発生用磁界）の印加時の様子を示しており、カプセル本体３に対して、長手方向の中心軸Ｃの方向（図５ではｙｚ）の周りでマグネット１６を揺動（振動）させるように働く振動磁界（偶力発生用磁界）を印加している。  
これらにより、カプセル本体３はその長手方向の中心軸Ｃの周りで回転されると共に、その回転の中心軸Ｃの方向が傾くように偏心される。つまり、回転する独楽の回転トルクが小さくなり、重力の作用で心棒が揺れるような動作（以下、この動作をジグリング動作と呼ぶ）を行うような状態にできるようにしている。
【００２６】
このようにして、カプセル本体３をそのカプセル本体３の直径と略同じ程度の管腔内でその管腔の長手方向に沿って進行或いは後退させるような場合には、カプセル本体３をその長手方向の周りで回転させる回転磁界を印加することにより、スムーズに移動させることができる。
【００２７】
これに対して、管腔の曲がっているような部分で、カプセル本体３が曲がり部分に当たり、単に長手方向の周りで回転させた場合には屈曲している方向にスムーズに移動させにくい場合がある。  
そのような場合には、上述のようにカプセル本体３の長手方向の中心軸Ｃに沿ってその中心の周りで、かつ中心軸Ｃを回転させるような力が作用するように振動磁界を印加することにより、カプセル本体３をジグリング動作をさせ、ジグリング動作の際の長手方向が管腔の屈曲方向の状態になった場合にその方向にスムーズにカプセル本体３を移動させることができるようにしている。
【００２８】
なお、ジョイスティックを傾動させることにより、現在の進行方向から所望とする任意の方向に回転磁界の向きを制御できるように、カプセル本体３の状態或いは回転磁界の状態を常時把握している。本実施例では、回転磁界の状態（具体的には、回転磁界の向き及び磁界の向き）を記憶回路２８に常時記憶するようにしている。
【００２９】
具体的には、図２における操作入力装置８における操作の指示信号は制御回路２７に入力され、制御回路２７は指示信号に対応した回転磁界を発生させる制御信号を磁界制御装置５に出力すると共に、その回転磁界の向き及び磁界の向きの情報を記憶回路２８に記憶する。  
従って、記憶回路２８には、回転磁界発生装置４により発生される回転磁界及びその回転磁界を形成する周期的に変化する磁界の向きの情報が常時記憶されるようになっている。
【００３０】
なお、記憶回路２８は制御回路２７からの回転磁界の向き及び磁界の向きの制御信号に対応する情報を記憶する場合に限定されるものでなく、制御回路２７から磁界制御装置５に出力された制御信号により、磁界制御装置５における交流電流発生＆制御部３１及びドライバ部３２を経て回転磁界発生装置４に実際に出力される回転磁界の向き及び磁界の向きを決定する情報を磁界制御装置５側から制御回路２７に送り、記憶回路２８に記憶するようにしても良い。
【００３１】
また、本実施例では回転磁界の印加開始時及び印加停止時や回転磁界の向き（換言するとカプセルの進行方向の向き）等を変更する場合には、カプセル本体３に急激な力が作用することなく円滑に作用するように回転磁界を連続的に変化させるように制御するようにしている。
【００３２】
また、本実施例ではカプセル本体３の回転により、撮像素子１４で撮像された画像も回転することになるので、これをそのまま表示装置７に表示すると、表示される画像も回転した画像となってしまい、方向入力装置８ｂによる所望の向きへの指示操作の操作性が低下するため表示画像の回転を静止させることが望まれる。  
そこで、本実施例では、特願２００２−１０５４９３号で説明しているように回転画像を回転が静止した画像に補正する処理をデータ処理回路２６及び制御回路２７で行うようにしている。  
なお、磁界の向き情報を元に、画像を回転させ、カプセル本体３の回転をキャンセルさせて表示させるようにしても良い（また、画像の相関処理等を行って、所定の向きの静止画を表示するようにしてもよい）。
【００３３】
また、図６に示すように前記位置・姿勢検出装置９は、前記カプセル本体３の共振回路４０に誘導起電力を発生させるための交流磁界を発生する第２の磁界発生手段としての励磁用コイルアレイ５１と、カプセル本体３の共振回路４０により発生した磁界を検出してカプセル本体３の長手方向の向き（方向）を検出すると共にカプセル本体３の位置も検出する磁界検出手段としての検出用コイルアレイ５２とを有している。  
前記励磁用コイルアレイ５１と前記検出用コイルアレイ５２とは１組として構成され、本実施例では直交する３軸方向の磁界を発生するように３組配置されている。
【００３４】
また、前記位置・姿勢検出装置９は、前記検出用コイルアレイ５２により検出された信号を測定する信号測定器５３と、この信号測定器５３により測定されたデータに基づき、カプセル本体３の長手方向の向き（方向）を算出すると共に位置も算出する演算処理部５４と、この演算処理部５４の制御により、前記共振回路４０を相互誘導させるのに必要な交流磁界を発生させるために前記励磁用コイルアレイ５１を所定の発振周波数、例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚで発振させる発振器５５とを有している。
【００３５】
ここで、前記検出用コイルアレイ５２により検出される測定磁界Ｂtotal（ベクトル）は、励磁用コイルアレイ５１により発生する印加磁界をＢext（ベクトル）とし、共振回路４０により発生する磁界をＢreso（ベクトル）として、
【式１】
【００３６】
2005304638.tif 000003
である。
【００３７】
尚、共振回路４０により発生する磁界Ｂext（ベクトル）は、共振回路４０の位置，方向の関数として、３次元座標上（不図示）で以下のように記述できる。
【式２】
【００３８】
2005304638.tif 000004
但し、
ｘ０：カプセル本体３のｘ座標，ｙ０：カプセル本体３のｙ座標，
ｚ０：カプセル本体３のｚ座標，
θ：カプセル本体３のｚ軸の周りの角度、φ：カプセル本体３のｙ軸の周りの角度，
ｒ：共振回路４０から検出用コイルアレイ５２までの距離，
Ｍ：共振回路４０が生成する等価的な磁気モーメントの強さ
即ち、演算処理部５４は、検出用コイルアレイ５２により検出される測定磁界Ｂtotalから励磁用コイルアレイ５１により発生する印加磁界Ｂextを減算して共振回路４０により発生する磁界Ｂresoを求め、この値からカプセル本体３の位置（ｘ，ｙ，ｚ）、カプセル本体３の向き（θ，φ）及び等価的磁気モーメントＭを算出するようになっている。
【００３９】
尚、回転磁界発生用ヘルムホルツコイル４Ａが生成する回転磁界による磁気誘導の周波数は、物理的にカプセル本体３を動かすため、１０ＭＨｚ程度までである。一方、共振回路４０の共振による相互誘導の周波数は、生体の吸収等を考慮し上述したように例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度である。このため、これら回転磁界による磁気誘導と共振回路４０の共振による相互誘導とは、相互に影響することはない。
【００４０】
また、前記励磁用コイルアレイ５１及び前記検出用コイルアレイ５２は、例えば図７ないし図９に示すように前記回転磁界発生装置４内に組み込まれて構成されている。  
図７ないし図９に示すように前記励磁用コイルアレイ５１及び前記検出用コイルアレイ５２は、例えば、患者の体が入れるように頭部及び足部の部分を除いた４面に対して、一様に励磁用コイル６２及び複数の検出用コイル６１が配置されて対向するように構成されている。
【００４１】
前記励磁用コイルアレイ５１及び前記検出用コイルアレイ５２は、例えば、手前側の一面を励磁側とすれば、対向する反対側の一面は検出側となるように兼用可能であり、上述したように１組として構成され、直交する３軸方向の磁界を発生するように３組配置されている。尚、頭部及び足部の部分に対する１組としては、励磁用コイルアレイ５１及び検出用コイルアレイ５２を配置することができないので、方向（向き）が９０度異なる励磁用コイル６２及び検出用コイル６１を他の４面に振り分けて形成している。  
また、励磁用コイルとしては、前記回転磁界発生装置４と同様な立方体形状に構成してそれぞれの磁界発生方向が直交して交流磁界を均一に形成するように３組の励磁用コイル６２（ヘルムホルツ構成が望ましい。）を設けている。
【００４２】
これにより、位置・姿勢検出装置９は、交流磁界を均一に形成できるので、よりきめ細かく共振回路４０に誘導起電力を発生させ、より高精度に前記検出用コイルアレイ５２により共振回路４０の磁界を検出できる。  
尚、前記検出用コイル６１及び前記励磁用コイル６２は、位置・姿勢検出基板上に配置されているが（図１５及び図１６参照）、見易くするために位置・姿勢検出基板を省略している。
【００４３】
尚、前記励磁用コイルアレイ５１及び前記検出用コイルアレイ５２は、図１０及び図１１に示すように直交する３軸方向の磁界を発生するように２組を所定の角度で山型形状に配置して形成しても良い。尚、図１０ないし図１１においても、前記励磁用コイル６２，前記検出用コイル６１及び前記励磁用コイル６２は、位置・姿勢検出基板上に配置されているが（図１５及び図１６参照）、見易くするために位置・姿勢検出基板を省略している。これら励磁用コイル６２，検出用コイル６１及び励磁用コイル６２を配置した位置・姿勢検出基板６０は、例えば、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すようにフレームである前記回転磁界発生装置４に取り付けられている。
【００４４】
また、励磁用コイル６２が、図１２に示すように、患者の頭部及び足部の部分を除いた４面に設けられてもよい。この励磁用コイル６２は、ヘルムホルツ構成であることが望ましい。尚、図１２においても、前記励磁用コイル６２，前記検出用コイル６１及び前記励磁用コイル６３は、位置・姿勢検出基板上に配置されているが（図１５及び図１６参照）、見易くするために位置・姿勢検出基板を省略している。
【００４５】
尚、図１２に示す位置・姿勢検出装置は、他の例が患者の頭部及び足部の部分を含んだ３軸に位置・姿勢検出基板を設けた場合に比べ、患者の頭部及び足部の部分を除いた２軸に位置・姿勢検出基板を設けて構成しているので、検出感度が落ちるがその分構成が簡単で実現し易い。
【００４６】
これら励磁用コイル６２，検出用コイル６１及び励磁用コイル６３を配置した位置・姿勢検出基板６０は、例えば、図１８及び図１９（Ａ），（Ｂ）に示すようにフレームである前記回転磁界発生装置４に取り付けられている。  
このように構成されている位置・姿勢検出装置９は、前記演算処理部５４により算出したカプセル本体３の向き（方向）及び位置情報を前記処理装置６の制御回路２７に入力するようになっている。
【００４７】
制御回路２７は、操作入力装置８が操作された場合、記憶回路２８に記憶された情報と、位置・姿勢検出装置９により検出された情報とにより、回転磁界を発生したり、発生する回転磁界の向き等を制御する動作を行うようになっている。  
尚、前記回転磁界発生装置４及びこの回転磁界発生装置４に組み込まれている位置・姿勢検出装置９は、患者が体を挿入し易いように図１３に示すように２つに分割可能に構成しても良いし、又は図１４に示すように開閉可能に構成しても良い。また、上記構造は、前記回転磁界発生装置４及び位置・姿勢検出装置９に個別に構成しても良い。
【００４８】
また、前記位置・姿勢検出装置９は、前記励磁用コイル６２，前記検出用コイル６１が位置・姿勢検出基板６０の同一面内において図１５又は図１６に示すように配置して構成している。図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように位置・姿勢検出基板６０は、同一面内において、前記励磁用コイル６２に対して前記検出用コイル６１が等間隔で一様に水平配置され、また、頭部及び足部の部分に対する検出用コイル６１が等間隔で一様に垂直配置されて構成されている。
【００４９】
一方、図１６（Ａ）に示すように位置・姿勢検出基板６０は、同一面内において、前記励磁用コイル６２と前記検出用コイル６１とが並列配置されて構成されている。また、図１６（Ｂ）に示すように位置・姿勢検出基板６０は、同一面内において、前記励磁用コイル６２の中に前記検出用コイル６１が配置されて構成されている。また、図１６（Ｃ）に示すように位置・姿勢検出基板６０は、更に、図１６（Ｂ）の構成に加え、前記励磁用コイル６２の周囲に一様に前記検出用コイル６１を配置するように構成されている。
【００５０】
上記図１５及び図１６で説明したように前記位置・姿勢検出基板６０は、同一面内において、色々なバリエーションがある。これにより、前記位置・姿勢検出装置９は、前記カプセル本体３の共振回路４０に誘導起電力を発生させるための交流磁界を効率良く発生でき、且つカプセル本体３の共振回路４０により発生した磁界を効率良く検出できる。  
尚、前記位置・姿勢検出装置９は、前記位置・姿勢検出基板６０を２枚対向させたときに、励磁用コイル６２がヘルムホルツ構成を取ることが望ましい。
【００５１】
このような構成による本実施例の作用を説明する。  
カプセル本体３により体腔内を検査する場合、患者はこのカプセル本体３を飲み込む。体腔内に挿入されたカプセル本体３は食道等を通過する際に、照明素子１５で照明し、撮像素子１４で撮像した画像を無線回路２２を経て体外の処理装置６に無線で送る。
【００５２】
処理装置６は無線回路２５で受信し、復調された画像データをデータ処理回路２６内部などに設けた（ハードディスク等の）画像記憶デバイスに蓄積すると共に、表示用の処理を行い、表示装置７に出力してカプセル本体３により順次撮像された画像を表示する。
【００５３】
ここで、処理装置６の制御回路２７は、位置・姿勢検出装置９により検出されたカプセル本体３の向き（方向）及び位置情報に基づき、回転磁界を発生したり、発生する回転磁界の向き等を制御する動作を行う。
【００５４】
先ず、制御回路２７は、位置・姿勢検出装置９を制御駆動してカプセル本体３の向き（方向）及び位置を測定する。尚、本実施例では、励磁用コイルアレイ５１として励磁用コイル６２、検出用コイルアレイ５２として検出用コイル６１を用いているとする。  
位置・姿勢検出装置９は、発振器５５により励磁用コイルアレイ５１（励磁用コイル６２）を所定の発振周波数、例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚで発振させ、交流磁界を発生させる。
【００５５】
カプセル本体３の共振回路４０は、交流磁界により相互誘導して誘導起電力を発生し、カプセル内コイル４２に電流を流し磁界を発生する。この共振回路４０による磁界は、検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）により検出される。この検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）により検出された測定値は、信号測定器５３により取り込まれて演算処理部５４へ入力される。
【００５６】
演算処理部５４は、入力された測定値に基づき、上述した式１及び式２から共振回路４０の向き（方向）及び位置を算出し、算出した結果をカプセル本体３の向き（方向）及び位置データとして制御回路２７に出力する。  
制御回路２７は、位置・姿勢検出装置９から入力されたカプセル本体３の向き（方向）及び位置データに基づき、回転磁界の向きを設定（セット）しその向きに回転磁界発生装置４を制御駆動して回転磁界を発生させる。  
制御回路２７は、術者の操作による操作入力装置８、例えば、方向入力装置８ａのジョイスティックの入力に従い、カプセル本体３を所望の向き（方向）及び位置に制御するよう回転磁界発生装置４を制御駆動する。
【００５７】
即ち、制御回路２７は、操作入力装置８（ジョイスティック）の入力を検出し、入力が有ると判断した場合、この操作入力装置８の操作に応じて、カプセル本体３を所望の向き（方向）及び位置に制御するよう回転磁界発生装置４により生成する次の回転磁界の生成条件を算出し、回転磁界を生成（付加）する。尚、制御回路２７は、操作入力装置８（ジョイスティック）の入力がない場合、この入力が有るまで設定された回転磁界の状態を維持する。
【００５８】
カプセル本体３は、生成された回転磁界に従い、向き（方向）及び位置を変える。ここで、カプセル本体３は、管腔の状態、例えば、体液や襞の存在や臓器内の広さ等の状態により、操作入力装置８の操作に対して動き過ぎたり動きにくかったりして向きの変えやすさの度合いが変化し、算出したカプセル本体３の向きとはならない誤差が生じる。
【００５９】
ここで、カプセル本体３の共振回路４０の相互誘導は、励磁用コイルアレイ５１（励磁用コイル６２）を設けた位置・姿勢検出基板６０の中心軸と、検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）を設けた位置・姿勢検出基板６０の中心軸とが、カプセル内コイル４２の軸と一致する場合を最大として位置の変化量、角度の変化量が大きくなるつれてカプセル内コイル４２によって発生する磁界が小さくなり正確な位置検出が難しくなる。
【００６０】
しかも、カプセル内コイル４２によって発生する磁界の強度は、距離の３乗に比例して小さくなるので検出精度を上げるためには、空間を必要最小限小さくする必要があり、人体で検出を行う場合、対象部位だけを囲むように配置せざるを得ない。
【００６１】
立方体の場合、６面のうち少なくとも２面の励磁用コイルアレイ５１（励磁用コイル６２），検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）は、人体と干渉するため３軸配置を維持しつつ立方体のサイズが大きくならないようにコイルの配置を工夫する必要がある。  
本実施例では、上述したように励磁用コイルアレイ５１（励磁用コイル６２）及び検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）が例えば、回転磁界発生装置４（回転磁界発生用ヘルムホルツコイル４Ａ）に対し、患者の体が入れるように頭部及び足部の部分を除いた４面に対して、一様に複数の励磁用コイル６２及び検出用コイル６１が配置されて対向するように構成されている。
【００６２】
更に、本実施例では、励磁用コイル６２又は励磁用コイル６２，６３により発生した交流磁界の共振周波数が、例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚで発振させているので、回転磁界発生装置４（回転磁界発生用ヘルムホルツコイル４Ａ）により発生する回転磁界の駆動周波数とは異なり、干渉する（影響し合う）ことがない。
【００６３】
このため、本実施例では、カプセル本体３を磁気誘導する回転磁界に影響することなく、正確にカプセル本体３の向き及び位置を検出できるようにしている。  
そこで、制御回路２７は、再びカプセル本体３の向き（方向）及び位置を測定し、上記誤差を修正するよう以下の制御を行う。
【００６４】
即ち、制御回路２７は、再び位置・姿勢検出装置９を制御駆動してカプセル本体３の向き（方向）及び位置データを測定する。  
制御回路２７は、位置・姿勢検出装置９から得られたカプセル本体３の向き（方向）データと、回転磁界発生装置４により生成した回転磁界の向き（回転磁界の磁界回転平面の法線方向）データとを比較し、この比較した結果が予め設定した設定値αより大きいか否かを判断する。
【００６５】
制御回路２７は、位置・姿勢検出装置９から得られたカプセル本体３の向き（方向）データと、回転磁界発生装置４により生成した回転磁界の向きデータとを比較した結果が設定値αより大きい場合、回転磁界の向きを、測定されたカプセル本体３の向きデータとして設定し、以降、操作入力装置８（ジョイスティック）の入力を検出して上記動作を繰り返す。  
この結果、カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１は、カプセル本体３を磁気誘導する回転磁界に影響することなく、正確にカプセル本体３の向き及び位置を検出できる。
【００６６】
尚、前記位置・姿勢検出装置は、図２０に示すように構成しても良い。  
図２０（Ａ），（Ｂ）に示すように位置・姿勢検出装置９Ｂは、足部の部分に対する位置・姿勢検出基板６０を斜め形状に開閉自在に設け、また、頭部の部分に対する位置・姿勢検出基板６０を頭部が挿通可能な穴部を形成して構成されている。  
これにより、位置・姿勢検出装置９Ｂは、頭部及び足部の近傍まで効率良く、カプセル本体３の向き（方向）及び位置を検出できる。
【００６７】
また、前記位置・姿勢検出装置は、図２１に示すように正８面体形状に構成しても良い。図２１に示すように位置・姿勢検出装置９Ｃは、正８面体形状に形成したフレームに対して位置・姿勢検出基板６０が取り付けられている。これにより、位置・姿勢検出装置９Ｃは、頭部及び足部の近傍まで効率良く、カプセル本体３の向き（方向）及び位置を検出できる。
【００６８】
また、前記位置・姿勢検出装置は、図２２に示すように球面形状に構成しても良い。  
図２２（Ａ），（Ｂ）に示すように位置・姿勢検出装置９Ｄは、球面形状に形成したフレームに対して位置・姿勢検出基板６０が取り付けられている。これにより、位置・姿勢検出装置９Ｄは、位置・姿勢検出基板６０を球面状に配置することで、カプセル本体３の向き（方向）及び位置に関わらず、カプセル内コイル４２の軸と略一致する軸を有することができ、より検出精度が向上する。
【００６９】
尚、位置・姿勢検出装置９Ｃ，９Ｄは、カプセル本体３を磁気誘導するための回転磁界発生装置４と組み合わせる場合には、この回転磁界発生装置４を外側に配置するように組み合わせる。この場合、組み合わせる回転磁界発生装置４は、図示しないが立方体形状の回転磁界発生用ヘルムホルツコイル４Ａを外側に配置する。
【００７０】
また、位置・姿勢検出装置９Ｃ，９Ｄは、患者が体を挿入し易いように開閉可能に構成されており、取っ手７１が設けられている。また、位置・姿勢検出装置９Ｃは、球面形状に形成されている位置・姿勢検出装置９Ｄに比べて位置・姿勢検出基板６０を球面状に配置することがないので、製作性が向上する。
【実施例２】
【００７１】
図２３ないし図２５は本発明の第２実施例に係り、図２３は第２実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを構成している回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図であり、図２３（Ａ）は第２実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを構成している回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略斜視図、図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示す概略断面図、図２４は図２３の位置・姿勢検出装置の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略斜視図、図２５は図２４の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示すＡ矢視方向の概略断面図である。
【００７２】
上記第１実施例は患者が寝ている状態においてシステムが動作するように構成しているが、第２実施例は患者が座っている状態においてシステムが動作するように構成する。それ以外の構成は、上記第１実施例と同様な構成であるので、説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００７３】
即ち、図２３（Ａ），（Ｂ）に示すように第２実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、位置・姿勢検出装置９Ｅを椅子型に構成されている。  
更に、具体的に説明すると、位置・姿勢検出装置９Ｅは、立方体形状に形成したフレームである回転磁界発生装置４に対して患者が座れるように位置・姿勢検出基板６０が取り付けられている。前記位置・姿勢検出基板６０は、患者の臀部及び背凭れ部に配置されると共に、これら臀部及び背凭れ部に対向した患者の前面部に配置されている。更に、患者の両脇に対向するように位置・姿勢検出基板６０が配置されている。  
これにより、位置・姿勢検出装置９Ｅは、患者が寝ている必要がない場合、患者が座っている状態でシステムを動作することができる。
【００７４】
尚、図２４及び図２５に示すように位置・姿勢検出装置９Ｆを椅子７２に設けて構成しても良い。更に、具体的に説明すると、位置・姿勢検出装置９Ｆは、立方体形状に形成したフレームである回転磁界発生装置４が椅子７２に取り付けられており、前記位置・姿勢検出基板６０が患者の臀部及び背凭れ部に配置されると共に、これら臀部及び背凭れ部に対向した患者の前面部に配置されている。  
これにより、位置・姿勢検出装置９Ｆは、上記第２実施例よりも患者が楽に座れ、この状態でシステムを動作することができる。  
それ以外の構成及び作用は、上記第１実施例と同様なので、説明を省略する。
【実施例３】
【００７５】
図２６ないし図３４は本発明の第３実施例に係り、図２６は第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを構成している回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図、図２７は図２６の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の要部拡大図、図２８は第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを示す全体構成図、図２９は第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの制御動作を示すフローチャート、図３０は図２６の位置・姿勢検出装置の変形例を示す概略斜視図、図３１は図３０の位置・姿勢検出装置の概略説明図、図３２は図３１の変形例を示し、位置・姿勢検出基板を平板状に構成したカプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図、図３３はコンデンサの代わりに発振器を設けて共振回路を構成したカプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図、図３４は励磁用コイルと検出用コイルとカプセル内コイルとの位置関係を示す概略説明図であり、図３４（Ａ）は励磁用コイルと検出用コイルとを結ぶ軸と、カプセル内コイルとが同軸になるときの位置関係を示す概略説明図、図３４（Ｂ）は励磁用コイルと検出用コイルとを結ぶ軸がカプセル内コイルの長手中心軸において直交するときの位置関係を示す概略説明図、図３４（Ｃ）は励磁用コイルと検出用コイルとを結ぶ軸から、カプセル内コイルがはずれた位置になるときの位置関係を示す概略説明図である。
【００７６】
上記第１，第２実施例は前記位置・姿勢検出基板６０が固定配置されて構成されているが、第３実施例は前記位置・姿勢検出基板６０が検査中において、最適な位置に移動可能なように構成する。それ以外の構成は、上記第１実施例と同様な構成であるので、説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００７７】
即ち、図２６ないし図２８に示すように第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１Ｇは、球面形状に形成したフレームである回転磁界発生装置４Ｇの内部において、前記位置・姿勢検出基板６０を内蔵した２つの可動ユニット８０ａ，８０ｂが所定の位置に移動可能なように、位置・姿勢検出装置９Ｇを構成している。尚、位置・姿勢検出基板６０には、前述した複数の検出用コイル６１と励磁用コイル６２とが配置されている。
【００７８】
前記回転磁界発生装置４Ｇは、半球づつに分離可能である。  
前記可動ユニット８０ａ，８０ｂは、前記回転磁界発生装置４Ｇの半球部分に１個づつ配置される。前記可動ユニット８０ａ，８０ｂは、一方がカプセル本体３の共振回路４０を相互誘導するための交流磁界を発生させると、他方がカプセル本体３の共振回路４０が発生した磁界を検出するようになっている。
【００７９】
尚、図２６では、前記回転磁界発生装置４Ｇの上側半球部分に配置されている方を励磁用可動ユニット８０ａとし、前期回転磁界発生装置４Ｇの下側半球部分に配置されている方を検出用可動ユニット８０ｂとしている。  
これら可動ユニット８０ａ，８０ｂは、１８０度方向転換可能な駆動タイヤ８１がモータ８２に接続されて所定の位置に移動可能に構成されている。尚、前記可動ユニット８０ａ，８０ｂには、前記駆動タイヤ８１の回転に応じて従動する従動タイヤ８３が例えば、４つ回動可能に設けられている。
【００８０】
前記モータ８２はモータ駆動回路８４により制御駆動されるようになっており、前記モータ駆動回路８４はフレキシブル基板８５を介して駆動制御装置８６及び上記第１実施例で説明した信号測定器５３に接続されている。前記駆動制御装置８６は、前記可動ユニット８０ａ，８０ｂが所定の位置に移動するように前記モータ駆動回路８４を制御する。
【００８１】
前記駆動制御装置８６は、前記処理装置６の制御回路２７Ｇに接続されている。この制御回路２７Ｇは、上記第１実施例で説明した制御に加え、前記可動ユニット８０ａ，８０ｂが所定の位置に移動するように前記駆動制御装置８６を制御している。  
更に、具体的に説明すると、例えば検出する磁界は、カプセル内コイル４２が励磁用コイル６２，検出用コイル６１と等距離の場合、以下に示す３つのパターンがある。
【００８２】
図３４（Ａ）に示すように検出する磁界は、励磁用コイル６２と検出用コイル６１とを結ぶ軸と、カプセル内コイル４２とが同軸になるときに最大となる。  
また、図３４（Ｂ）に示すように検出する磁界は、励磁用コイル６２と検出用コイル６１とを結ぶ軸がカプセル内コイル４２の長手中心軸において直交するとき、励磁用コイル６２からの磁束がカプセル内コイル４２に入らない。このため、カプセル内コイル４２（共振回路４０）に誘導磁界が発生せず、検出用コイル６１にてカプセル内コイル４２の磁界を検出するのが困難となる。
【００８３】
また、図３４（Ｃ）に示すように検出する磁界は、磁用コイル６２と検出用コイル６１とを結ぶ軸から、カプセル内コイル４２がはずれた位置になるとき、カプセル内コイル４２に励磁用コイル６２からの磁束が入り、カプセル内コイル４２に対して誘導磁界を発生させる位置であれば、検出用コイル６１にて磁界の検出が可能となる。しかしながら、この場合、検出用コイル６１が検出する磁界の強さは、そのときに発生する誘導磁界の向きと検出用コイル６１の向きとの関係及びカプセル内コイル４２と検出用コイル６１との距離により変化する。
【００８４】
このため、制御回路２７Ｇは、前記信号測定器５３からの測定データによって前記演算処理部５４により算出された過去のカプセル本体３の向き（方向）及び位置情報に基づき、前記位置・姿勢検出基板６０が検出する前記カプセル本体３の前記共振回路４０が生成する磁界が小さくならない適した位置に前記駆動制御装置８６を制御する。
【００８５】
このような構成による第３実施例の作用を説明する。  
カプセル本体３により体腔内を検査する場合、患者はこのカプセル本体３を飲み込む。体腔内に挿入されたカプセル本体３は食道等を通過する際に、照明素子１５で照明し、撮像素子１４で撮像した画像を無線回路２２を経て体外の処理装置６に無線で送る。  
処理装置６は無線回路２５で受信し、復調された画像データをデータ処理回路２６内部などに設けた（ハードディスク等の）画像記憶デバイスに蓄積すると共に、表示用の処理を行い、表示装置７に出力してカプセル本体３により順次撮像された画像を表示する。
【００８６】
ここで、本実施例では、図２９に示すフローチャートに従って制御回路２７Ｇが位置・姿勢検出装置９Ｇにより検出されたカプセル本体３の向き（方向）及び位置情報に基づき、回転磁界を発生したり、発生する回転磁界の向き等を制御する動作を行うと共に、前記可動ユニット８０ａ，８０ｂが適した位置に移動するように制御する動作を行う。
【００８７】
先ず、制御回路２７Ｇは、カプセル本体３の位置検出を行う。  
制御回路２７Ｇは、位置・姿勢検出装置９Ｇを制御駆動してカプセル本体３の位置及び向き（方向）を測定する（ステップＳ１１）。  
位置・姿勢検出装置９Ｇは、励磁用可動ユニット８０ａに内蔵した前記位置・姿勢検出基板６０（の励磁用コイルアレイ５１）を所定の発振周波数、例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚで発振器５５により発振させ、交流磁界を発生させる。
【００８８】
カプセル本体３の共振回路４０は、交流磁界により相互誘導して誘導起電力を発生し、磁界を発生する。この共振回路４０による磁界は、検出用可動ユニット８０ｂに内蔵した前記位置・姿勢検出基板６０（の検出用コイルアレイ５２）により検出される。この検出用可動ユニット８０ｂにより検出された測定値は、前記信号測定器５３により取り込まれて演算処理部５４へ入力される。
【００８９】
演算処理部５４は、入力された測定値に基づき、上述した式１及び式２から共振回路４０の向き（方向）及び位置を算出し、測定値と算出した結果をカプセル本体３の向き（方向）と位置データと磁界の強さとして制御回路２７Ｇに出力する。
【００９０】
制御回路２７Ｇは、位置・姿勢検出装置９Ｇから入力されたカプセル本体３の向き（方向）と位置データと磁界の強さに基づき、可動ユニット８０ａ，８０ｂの位置データと、求めたカプセル本体３の向き（方向）と位置データと磁界の強さとから、共振回路４０が生成する磁界が小さくならない適した位置へ可動ユニット８０ａ，８０ｂを移動させ、再測定する（ステップＳ１２）。  
制御回路２７Ｇは、前の測定値と再測定値とを比較し（ステップＳ１３）、前の測定値の方が大きかった場合、再測定値の方が大きくなるまでＳ１１からＳ１３を繰り返す。
【００９１】
可動ユニット８０ａ，８０ｂは、前記駆動制御装置８６からの駆動信号に基づいてモータ駆動回路８４がモータ８２を駆動することで、駆動タイヤ８１及び従動タイヤ８３が回動し、所定の位置に移動する。  
一方、再測定値の方が前の測定値より大きい場合、制御回路２７Ｇは、位置検出完了（ステップＳ１４）し、次の回転磁界による磁気誘導の制御を行う。
【００９２】
ここで、カプセル本体３は、管腔の状態、例えば、体液や襞の存在や臓器内の広さ等の状態により、操作入力装置８の操作に対して動き過ぎたり動きにくかったりして向き易さの度合いが変化し、算出したカプセル本体３の向きとはならない誤差が生じる。  
そこで、制御回路２７Ｇは、一定（時間）間隔で再測定してカプセル本体３の位置検出（Ｓ１１〜Ｓ１４）を繰り返すよう制御を行っている。
【００９３】
次に、制御回路２７Ｇは、回転磁界によるカプセル本体３の磁気誘導を行う。  
制御回路２７Ｇは、位置・姿勢検出装置９Ｇからカプセル本体３の向き（方向）及び位置データを出力させ（ステップＳ１５）、演算処理部５４で求めたカプセル本体３の向き（方向）及び位置データから付加する回転磁界（カプセル本体３を磁気誘導するための）の向きを設定（セット）する（ステップＳ１６）。
【００９４】
制御回路２７Ｇは、術者の操作による操作入力装置８、例えば、方向入力装置８ａのジョイスティックの入力に従い、カプセル本体３を所望の向き（方向）及び位置に制御するよう回転磁界発生装置４を制御駆動する。即ち、制御回路２７Ｇは、操作入力装置８（ジョイスティック）の入力を検出し（ステップＳ１７）、入力が有るか否かを判断し（ステップＳ１８）、操作入力装置８の入力が有る場合、この操作入力装置８の入力量を計算（算出）して設定値に達するまで上記回転磁界発生装置４が生成する回転磁場を付加する（ステップＳ１９）。尚、制御回路２７Ｇは、操作入力装置８の入力がない場合、この入力が有るまで設定された回転磁界の状態を維持する。
【００９５】
制御回路２７Ｇは、付加した回転磁界が設定値に達したか否かを判断し（ステップＳ２０）、回転磁界が設定値に達するまで回転磁場を付加し続け、回転磁界が設定値に達した場合、誘導完了（ステップＳ２１）し、回転磁界による磁気誘導の制御（Ｓ１６〜Ｓ２１）を繰り返す。
【００９６】
この結果、カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム１Ｇは、上記第１実施例と同様な効果を得ることに加え、位置・姿勢検出基板６０の位置を最適な位置に移動させることでき、常にカプセル本体３の向き（方向）及び位置を正確に測定することができる。  
尚、図２９のフローチャートは、位置・姿勢検出基板６０を移動可能に構成した場合について説明しているが、可動ユニットを移動させる部分を除けば、位置・姿勢検出基板６０が固定配置された場合においても適用可能である。
【００９７】
以上のように第３実施例を説明してきたが、本実施例では次のような変形例が考えられる。  
カプセル型医療装置位置・姿勢検出システムは、図３０及び図３１に示すように可動ユニット８０ａ，８０ｂの代わりに多自由度可動式アーム９０を用いて位置・姿勢検出装置を構成しても良い。
【００９８】
図３０及び図３１に示すように位置・姿勢検出装置９Ｈは、多自由度可動式アーム９０を設けて構成されている。  
前記多自由度可動式アーム９０は、先端側が二股に分岐されており、これらの先端部に前記位置・姿勢検出基板６０をそれぞれ設けている。これら位置・姿勢検出基板６０は、どちらか一方が励磁側であれば、他の一方が検出側となる。あるいは、位置・姿勢検出基板６０は、周期的に切り換えるようにしても良いし、あるいは、同一基板上の一部のコイルを励磁用、他を検出用として同時に使用しても良い。
【００９９】
前記多自由度可動式アーム９０は、関節部に図示しないモータを内蔵している。これらモータは、上記第３実施例で説明した可動ユニット８０ａ，８０ｂと同様に制御回路２７Ｇによって駆動制御装置８６により制御駆動されるようになっている。  
それ以外の構成及び作用は、同様なので説明を省略する。
【０１００】
これにより、本変形例の位置・姿勢検出装置９Ｈは、患者が潜り込む必要がないので、非常に楽であり、また、装置を小型化できる。  
尚、多自由度可動アーム９０に取り付ける位置・姿勢検出基板６０は、図３２に示すように１つでも構わない。この場合、前記位置・姿勢検出基板６０は、基板中心に前記励磁用コイル６２を配置し、この励磁用コイル６２の周囲に前記検出用コイル６１を配置して構成されている。尚、図３２中、磁力線は、基板中心の励磁用コイル６２から出て、周囲の検出用コイル６１に戻るようになっている。
【０１０１】
前記位置・姿勢検出基板６０は、前記励磁用コイル６２が前記カプセル内コイル４２に対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生し、この交流磁界により発生した前記カプセル内コイル４２の誘導磁界を前記検出用コイル６１が検出するようになっている。
【０１０２】
従って、前記多自由度可動式アーム９０は、前記カプセル内コイル４２に対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生する磁界発生手段と、前記カプセル内コイル４２が発生した誘導磁界の磁界強度を検出する磁界検出手段と２つの役割を前記位置・姿勢検出基板６０の１枚のみで構成できるので、２枚設けて構成するよりも制御が簡単であり、また更なる小型化が可能となる。
【０１０３】
尚、カプセル本体３は、図３３に示すように前記励磁用コイルアレイ５１の交流磁界により誘導磁界を発生する他に、自発的に誘導磁界を発生するように構成しても良い。  
この場合、カプセル本体３は、コンデンサ４１の代わりに発振器５５Ｂをカプセル内コイル４２に接続して構成した共振回路４０Ｂを備えている。尚、前記発振器５５Ｂは、前記共振回路４０Ｂを相互誘導させるのに必要な交流磁界を発生させるために発振周波数、例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚで発振するようになっている。
【０１０４】
一方、位置・姿勢検出装置９Ｂは、前記検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）がカプセル本体３Ｂの共振回路４０Ｂにより自発的に発生した磁界を検出するようになっており、この検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）により検出された信号を測定する信号測定器５３と、この信号測定器５３により測定されたデータに基づき、カプセル本体３Ｂの長手方向の向き（方向）を算出すると共に位置も算出する演算処理部５４とを有している。
【０１０５】
ここで、前記検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）により検出される測定磁界Ｂ’total（ベクトル）は、共振回路４０Ｂにより発生する磁界をＢ’reso（ベクトル）として、
【式３】
【０１０６】
2005304638.tif 000005
である。
【０１０７】
尚、共振回路４０Ｂにより発生する磁界Ｂ’reso（ベクトル）は、上記第１実施例で説明した式２とほぼ同一であるので省略する。  
これにより、演算処理部５４は、検出用コイルアレイ５２（検出用コイル６１）により検出される測定磁界Ｂ’totalを共振回路４０Ｂにより発生する磁界Ｂ’resoとし、カプセル本体３Ｂの位置（ｘ，ｙ，ｚ）及びカプセル本体３Ｂの向き（θ，φ）及び等価的磁気モーメントＭを算出することができるようになっている。
【０１０８】
従って、位置・姿勢検出装置９Ｂは、カプセル本体３Ｂが共振回路４０Ｂにより自発的に磁界を発生できるので、この共振回路４０Ｂに対して誘導起電力を発生させるための交流磁界を発生する励磁手段を必要とせず、更なる小型化が可能である。  
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。
【０１０９】
［付記］
（付記項１）
生体内に挿入されるカプセル型医療装置本体と、
前記カプセル型医療装置本体に設け、共振回路を構成するカプセル内コイルと、
前記生体の周りに配置し、前記カプセル内コイルによって発生する磁界の変化を検出する磁界検出部と、
を具備したことを特徴とするカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１０】
（付記項２）
前記磁界検出部は、前記カプセル内コイルに対して誘導磁界を発生させるための交流磁界を発生する磁界発生手段と、この磁界発生手段により前記カプセル内コイルが発生した誘導磁界の磁界強度を検出する磁界検出手段と、を有することを特徴とする付記項１に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１１】
（付記項３）
前記カプセル型医療装置本体が前記共振回路を発振させるための発振器を有し、この発振器により前記共振回路が発振して前記カプセル内コイルが磁界を発生し、このカプセル内コイルにより発生した磁界の磁界強度を前記磁界検出部に設けた磁界検出手段が検出することを特徴とする付記項１に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１２】
（付記項４）
前記磁界検出部を取り付けるフレームは、前記カプセル型医療装置本体の向き及び位置を体外から回転磁界によって誘導する誘導装置であり、この誘導装置により発生する回転磁界の駆動周波数と、前記共振回路の共振周波数とが異なることを特徴とする付記項１から３のいずれかに記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１３】
（付記項５）
前記生体が挿通する開口部を形成し、前記磁界検出部を球面状に配置したことを特徴とする付記項１ないし４に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。  
（付記項６）
前記生体が挿通する開口部を形成し、前記磁界検出部を正多面体状に配置したことを特徴とする付記項１ないし４に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１４】
（付記項７）
前記生体が挿通する開口部を形成し、前記磁界検出部を立方体状に３軸配置したことを特徴とする付記項１ないし４に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。  
（付記項８）
前記磁界検出部は、前記生体を挟んで相対して配置され、移動自在であるように構成したことを特徴とする付記項１ないし付記項６に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１５】
（付記項９）
単一の前記磁界検出部は、前記生体に対面して配置され、移動自在であるように構成したことを特徴とする付記項１ないし付記項６に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。  
（付記項１０）
前記立方体状の少なくとも１面が開閉又は着脱自在であることを特徴とする付記項７に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１６】
（付記項１１）
移動及び回転自在な多自由度可動式アームを有し、
前記磁界検出部が検出する磁界が最大となるよう前記多自由度可動式アームの動作を制御する制御装置と、
を設けたことを特徴とする付記項８と付記項９に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【０１１７】
（付記項１２）
前記生体が挿通する開口部を形成し、
球面状に移動自在な可動ユニットと、
前記磁界検出部が検出する磁界が最大となるよう前記可動ユニットの動作を制御する制御装置と、
を設けたことを特徴とする付記項８と付記項９に記載のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システム。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの全体構成図である。
【図２】図１のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの回路ブロック図である。
【図３】カプセル本体の側面説明図である。
【図４】印加した回転磁界及びこの回転磁界によるカプセル本体の動作を示す概念図である。
【図５】図４の回転磁界に対して印加した振動磁界（偶力発生用磁界）及びこの振動磁界（偶力発生用磁界）によるカプセル本体の動作を示す概念図である。
【図６】カプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図である。
【図７】回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図である。
【図８】図７の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の拡大斜視図である。
【図９】図８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置切断図である。
【図１０】図８の位置・姿勢検出装置の変形例を示す斜視図である。
【図１１】図１０の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置切断図である。
【図１２】図８の位置・姿勢検出装置の第２の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の斜視図である。
【図１３】２つに分割可能に構成された回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略図である。
【図１４】開閉可能に構成された回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す概略図である。
【図１５】位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの配置パターン例を示す説明図である。
【図１６】位置・姿勢検出基板に配置される検出用コイル及び励磁用コイルの他の配置パターン例を示す説明図である。
【図１７】図１０の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図である。
【図１８】図１２の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の外観を示す概略斜視図である。
【図１９】図１８の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示す概略断面図である。
【図２０】図８の位置・姿勢検出装置の第３の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図である。
【図２１】図８の位置・姿勢検出装置の第４の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略斜視図である。
【図２２】図８の位置・姿勢検出装置の第５の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略説明図である。
【図２３】第２実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを構成している回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図である。
【図２４】図２３の位置・姿勢検出装置の変形例を示す回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の概略斜視図である。
【図２５】図２４の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の内部構成を示すＡ矢視方向の概略断面図である。
【図２６】第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを構成している回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置を示す説明図である。
【図２７】図２６の回転磁界発生装置及び位置・姿勢検出装置の要部拡大図である。
【図２８】第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムを示す全体構成図である。
【図２９】第３実施例のカプセル型医療装置位置・姿勢検出システムの制御動作を示すフローチャートである。
【図３０】図２６の位置・姿勢検出装置の変形例を示す概略斜視図である。
【図３１】図３０の位置・姿勢検出装置の概略説明図である。
【図３２】図３１の変形例を示し、位置・姿勢検出基板を平板状に構成したカプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図である。
【図３３】コンデンサの代わりに発振器を設けて共振回路を構成したカプセル本体に対する位置・姿勢検出装置による位置・姿勢検出の説明図である。
【図３４】励磁用コイルと検出用コイルとカプセル内コイルとの位置関係を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  カプセル型医療装置位置・姿勢検出システム
３  カプセル本体
４  回転磁界発生装置
５  磁界制御装置
６  処理装置
７  表示装置
８  操作入力部
８ａ  方向入力装置
８ｂ  速度入力装置
８ｃ  機能ボタン
９  位置・姿勢検出装置
１２  螺旋状突起
１６  マグネット
２０  信号処理回路
２６  データ処理回路
２７  制御回路
３１  交流電流発生＆制御部
３２  ドライバ部
３３ａ〜３３ｃ  電磁石
４０  共振回路
４１  コンデンサ
４２  カプセル内コイル
５１  励磁用コイルアレイ
５２  検出用コイルアレイ
５３  信号測定器
５４  演算処理部
５５  発振器
６１  検出用コイル
６２，６３  励磁用コイル
代理人    弁理士    伊藤  進
【図１】
2005304638.tif 000006
【図２】
2005304638.tif 000007
【図３】
2005304638.tif 000008
【図４】
2005304638.tif 000009
【図５】
2005304638.tif 000010
【図６】
2005304638.tif 000011
【図７】
2005304638.tif 000012
【図８】
2005304638.tif 000013
【図９】
2005304638.tif 000014
【図１０】
2005304638.tif 000015
【図１１】
2005304638.tif 000016
【図１２】
2005304638.tif 000017
【図１３】
2005304638.tif 000018
【図１４】
2005304638.tif 000019
【図１５】
2005304638.tif 000020
【図１６】
2005304638.tif 000021
【図１７】
2005304638.tif 000022
【図１８】
2005304638.tif 000023
【図１９】
2005304638.tif 000024
【図２０】
2005304638.tif 000025
【図２１】
2005304638.tif 000026
【図２２】
2005304638.tif 000027
【図２３】
2005304638.tif 000028
【図２４】
2005304638.tif 000029
【図２５】
2005304638.tif 000030
【図２６】
2005304638.tif 000031
【図２７】
2005304638.tif 000032
【図２８】
2005304638.tif 000033
【図２９】
2005304638.tif 000034
【図３０】
2005304638.tif 000035
【図３１】
2005304638.tif 000036
【図３２】
2005304638.tif 000037
【図３３】
2005304638.tif 000038
【図３４】
2005304638.tif 000039