(57)【要約】  カプセル型医療装置において、磁界発生部がカプセル型医療装置に内蔵される磁性体に作用させて、位置及び／又は姿勢を制御するための磁界を発生し、制御部３が有する力学トル推定部によりカプセル型医療装置の目標姿勢におけるカプセル型医療装置に作用する力学的トルクを推定し、磁界発生部の磁界による磁気トルクが力学トルク推定部が推定した力学トルクと略つり合うように制御し、カプセル内視鏡本体に掛かる重力を考慮して姿勢を制御するカプセル型医療装置誘導システムとその制御方法である。
2007074888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内情報を取得する体内情報取得部と、取得した体内情報を出力信号として外部に出力する通信部と、磁性体を有するカプセル型医療装置と、
前記磁性体に作用させ、前記カプセル型医療装置の位置と姿勢の少なくともいずれか一方を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、
前記磁界発生部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部が、前記カプセル型医療装置の目標姿勢における前記カプセル型医療装置に作用する力学的トルクを推定する力学トルク推定部を有し、前記磁界発生部が発生する磁界が前記磁性体に作用して発生する磁気トルクが前記力学トルク推定部が推定した力学トルクと略つり合うように、前記磁界発生部から発生する磁界を制御するカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項２】
前記力学トルク推定部は、前記カプセル型医療装置に作用する重力によりカプセル型医療装置に作用する力学トルクを推定する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項３】
前記力学トルク推定部は、前記カプセル型医療装置に作用する重力と前記カプセル型医療装置に作用する浮力によりカプセル型医療装置に作用する力学トルクを推定する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項４】
前記力学トルク推定部は、前記カプセル型医療装置に作用する浮力によりカプセル型医療装置に作用する力学トルクを推定する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項５】
前記磁性体が磁石である請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項６】
前記磁性体が電池である請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項７】
前記力学トルク推定部が、前記カプセル型医療装置の重心情報、前記カプセル型医療装置の重さ情報、前記カプセル型医療装置の回転中心となる支点情報、前記支点に対する浮力の作用点の距離情報及び、前記カプセル型医療装置の浮力の大きさ情報のうちの少なくとも１つの情報を有する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項８】
前記力学トルク推定部が、前記カプセル型医療装置の浮力の作用点の支点との距離情報および、前記カプセル型医療装置の浮力の大きさ情報と、前記カプセル型医療装置の回転中心となる支点情報の少なくとも１つ、前記カプセル型医療装置の姿勢に対する変化量として有する請求項７に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項９】
前記力学トルク推定部が、前記カプセル型医療装置の回転中心となる支点を前記カプセル型医療装置の一方の端部近傍として力学トルクを求める請求項７に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１０】
前記力学トルク推定部が、前記カプセル型医療装置の回転中心となる支点を前記カプセル型医療装置の重心位置として力学トルクを求める請求項７のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１１】
前記制御装置が、前記磁石の磁化の大きさと、前記磁石の前記カプセル型医療装置内での姿勢の少なくともいずれかの情報を有する請求項５のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１２】
前記磁界発生部が、前記カプセル型医療装置に対して異なる方向の磁界を発生する少なくとも２つの誘導コイルを有する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１３】
前記磁界発生装置が、カプセル型医療装置を牽引する磁界を合わせて発生する請求項１に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１４】
体内情報を取得する体内情報取得部と、
取得した体内情報を出力信号として外部に出力する通信部と、磁性体を有するカプセル型医療装置と、
前記磁性体に作用させ、前記カプセル型医療装置の位置と姿勢の少なくともいずれか一方を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、
磁界発生部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部が、前記磁界発生部が磁石に作用する前記カプセル型医療装置の所望の方向と異なる方向の磁界を発生させ、重力の影響によらず、カプセル型医療装置が所望する方向を向くように制御するカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１５】
前記磁界発生装置が、カプセル型医療装置を牽引する磁界を合わせて発生する請求項１４に記載のカプセル型医療装置誘導システム。
【請求項１６】
カプセル型医療装置の目標姿勢を設定するステップと、
前記カプセル型医療装置に作用する力学トルクを求めるステップと、
前記カプセル型医療装置の目標姿勢において、前記力学トルクとつり合う磁気トルクを発生させるための磁界を計算するステップと、
磁界発生装置まり前記計算された磁界を前記カプセル型医療装置近傍に発生するステップと、より構成されるカプセル型医療装置の誘導方法。
【請求項１７】
前記力学トルクが、前記カプセル型医療装置に作用する重力により発生するトルクである請求項１６に記載のカプセル型医療装置の誘導方法。
【請求項１８】
前記力学トルクが、前記カプセル型医療装置に作用する浮力により発生するトルクである請求項１６に記載のカプセル型医療装置の誘導方法。
【請求項１９】
前記力学トルクが、前記カプセル型医療装置に作用する重力と前記カプセル型医療装置に作用する浮力により発生するトルクである請求項１６に記載のカプセル型医療装置の誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入されて体内情報を得るカプセル型医療装置に対する誘導システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内情報を得る医療装置の中に体腔内を移動しつつ、定期的に画像情報を送信するカプセル型医療装置が知られている。【０００３】
このカプセル型医療装置としては、特開２００４−２５５１７４号公報に開示されるような磁気的に誘導することができる医療装置誘導システムが提案されている。この提案においては、医療装置誘導システムが体腔内に挿入され、外周面に螺旋状突起が設けられたカプセル本体が、その長手方向に直交する方向に着磁された磁石を内蔵し、操作指示に基づく磁界制御装置及び回転磁界発生装置により発生された磁界によりカプセル本体の進行方向を円滑に変化させることができる。カプセル本体の進行方向を自由に変化させることにより、撮像時にカプセル本体の向きを換えて、所望する部位を撮像することが可能である。【０００４】
また、特開２００３−１１１７２０号公報には、測定器具や検体採取器具等を搭載して、直線状磁石を備え、自由に移動する体内ロボットとなるキャリアヘッドを体内において遠隔制御で移動させて位置を決定するために３Ｄ勾配磁界を発生させて患者の検査領域を撮像する装置が提案されている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の実施形態に従う第１のカプセル型医療装置誘導システムは、体内情報を取得する体内情報取得部と、取得した体内情報を出力信号として外部に出力する通信部と、磁性体を有するカプセル型医療装置と、前記磁性体に作用させ、前記カプセル型医療装置の位置と姿勢の少なくともいずれか一方を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、前記磁界発生部を制御する制御部と、を有し、前記制御部が、前記カプセル型医療装置の目標姿勢における前記カプセル型医療装置に作用する力学的トルクを推定する力学トルク推定部を有し、前記磁界発生部が発生する磁界が前記磁性体に作用して発生する磁気トルクが前記力学トルク推定部が推定した力学トルクと略つり合うように、前記磁界発生部から発生する磁界を制御する。
【０００６】
さらに、第２のカプセル型医療装置誘導システムは、体内情報を取得する体内情報取得部と、取得した体内情報を出力信号として外部に出力する通信部と、磁性体を有するカプセル型医療装置と、前記磁性体に作用させ、前記カプセル型医療装置の位置と姿勢の少なくともいずれか一方を制御するための磁界を発生する磁界発生部と、磁界発生部を制御する制御部と、を有し、前記制御部が、前記磁界発生部が磁石に作用する前記カプセル型医療装置の所望の方向と異なる方向の磁界を発生させ、重力の影響によらず、カプセル型医療装置が所望する方向を向くように制御する。
【０００７】
また、第３のカプセル型医療装置誘導システムの誘導方法は、カプセル型医療装置の目標姿勢を設定するステップと、前記カプセル型医療装置に作用する力学トルクを求めるステップと、前記カプセル型医療装置の目標姿勢において、前記力学トルクとつり合う磁気トルクを発生させるための磁界を計算するステップと、磁界発生装置まり前記計算された磁界を前記カプセル型医療装置近傍に発生するステップと、より構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、 本発明の一実施形態に係るカプセル型医療装置誘導システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態における第１のカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態における第２のカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態における第３のカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態における第４のカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態における第５のカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
【図７】図７は、第１のカプセル内視鏡に対して、誘導に関するＹ軸方向から見た磁界の一例を示す図である。
【図８】図８は、 カプセル型医療装置誘導システムの第１の制御方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図９は、 カプセル型医療装置誘導システムの第２の制御方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、カプセル型医療装置誘導システムの第３の制御方法について説明するための誘導に関するＹ軸方向から見た磁界の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、カプセル内視鏡における重力を考慮した姿勢制御について説明するための図である。
【図１２】図１２は、カプセル内視鏡における浮力を考慮した姿勢制御について説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１に示す本発明の一実施形態に係るカプセル型医療装置誘導システムについて説明する。このカプセル型医療装置誘導システムは、図２乃至図６に示すカプセル型医療装置２１と、カプセル内視鏡を誘導するための磁界を発生する磁気誘導装置１とに大別される。本実施形態におけるカプセル型医療装置としては、カプセル内視鏡２１を一例として説明する。【００１０】
磁気誘導装置１は、主として、誘導コイル群（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８）と、誘導コイル用電源２と、誘導制御装置３と、コントローラ４と、センスコイル部５（５ａ〜５ｉ）と、位置検出装置６と、受信アンテナ部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）と、アンテナセレクタ８と、受信装置９と、表示装置１０と、ドライブコイル１１と、ドライブコイル駆動部１２とで構成される。【００１１】
また、１４個の誘導コイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｄ１乃至Ｄ８は、それぞれ空芯電磁石を有し、誘導磁界発生部を形成する。本実施形態における誘導コイルの配置は、直方体の各面に配置される。ここで、図１の矢印で示すように、カプセル内視鏡２１が前進後進する方向（又は被検体となる人体が移動する方向）をＸ軸方向とし、このＸ軸方向と水平に直交する方向をＹ軸方向、及びＸ軸方向と垂直に直交する上下方向（重力方向）をＺ軸方向とする。【００１２】
これらの軸方向において、誘導コイルＸ１，Ｘ２は対向し、Ｘ軸方向に磁力線を形成してこのＸ軸方向に対して垂直となる前後面の周囲にそれぞれ配置される。以下の方向では、誘導コイルＸ１側を前方とし、誘導コイルＸ２側を後方とする。また、誘導コイルＸ２から誘導コイルＸ１に向かい移動することを前進とし、その反対を後進とする。【００１３】
また、誘導コイルＹ１，Ｙ２は対向し、Ｙ軸方向に磁力線を形成し、Ｙ軸方向に対して垂直となる両側面の周囲にそれぞれ配置される。これらの両側面の一方の面で、誘導コイルＹ１の内側には面を２分割するように２つの誘導コイルＤ３，Ｄ７が配置され、他方の対向面で誘導コイルＹ２の内側には面を２分割するように２つの誘導コイルＤ１，Ｄ５が配置される。【００１４】
同様に、誘導コイルＺ１，Ｚ２は対向し、Ｚ軸方向に磁力線を形成し、このＺ軸方向に対して上下面の周囲にそれぞれ配置される。これらのうち上面で誘導コイルＺ１の内側には面を２分割するように２つの誘導コイルＤ４，Ｄ８が配置され、対向する下面で誘導コイルＺ２の内側には面を２分割するように２つの誘導コイルＤ２，Ｄ６が配置される。以下の方向では、誘導コイルＺ１側を上方とし、誘導コイルＺ２側を下方とする。また、誘導コイルＺ２から誘導コイルＺ１に向かい移動することを上昇とし、その反対を下降とする。【００１５】
また、ドライブコイル１１で形成した交番磁界は、磁気誘導コイル３１に作用して誘導電流を生成させて、磁気誘導コイルから磁界が発生する。この交番磁界は、カプセル内視鏡２１内に設けられた後述するコイル（磁気誘導コイル３１）とコンデンサ３３で形成される共振周波数近傍の周波数成分を１つまたは複数含んでいる。【００１６】
この発生した誘導磁界は複数のセンスコイル５ａ〜５ｉにより検出されて位置情報を含む信号が生成され、位置検出装置６に送信される。位置検出装置ではこの信号に基づき、カプセル内視鏡２１における位置及び姿勢情報を算出する。この位置及び姿勢情報は、誘導制御装置３に送られ、誘導コイル群で生成すべき磁界を求める計算に使用される。【００１７】
誘導コイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び、Ｄ１乃至Ｄ８は、カプセル内視鏡２１内の磁石に作用する磁気勾配（第１の磁気勾配）を発生して、前進後進、上昇下降及び左右移動させることにより、所望する方向に牽引する第１の磁気勾配発生手段である。【００１８】
また、誘導コイルＺ１は、前述した誘導コイル群によりカプセル内視鏡２１を上昇させて所望する方向に牽引する際に、重力によって働くカプセル内視鏡２１を下降させようとする力をキャンセルするようにカプセル内視鏡２１内の磁石に作用する磁気勾配（第２の磁気勾配）を発生して、重力による影響を排除する。尚、誘導コイルＤ４，Ｄ８においても誘導コイルＺ１と同じ作用を発生させることもできる。この誘導コイルＺ１は、所望する方向に移動させる際に働く重力による影響を排除する第２の磁気勾配発生手段である。一方、誘導コイルＺ２は、前述した誘導コイル群によりカプセル内視鏡２１を下降させて所望する方向に牽引する際に、浮力によって働くカプセル内視鏡２１を浮き上がらせようとする浮力をキャンセルするようにカプセル内視鏡２１内の磁石に作用する磁気勾配を発生して、浮力による影響を排除する。尚、誘導コイルＤ２，Ｄ６においても誘導コイルＺ１と同じ作用を発生させることもできる。【００１９】
具体的には、対向配置される誘導コイルＸ１とＸ２、Ｙ１とＹ２、Ｚ１とＺ２は、これらの誘導コイルで囲まれた空間内に、同一方向に磁界を発生させた場合には均一磁界を形成し、それぞれに反対方向に発生させた場合には傾斜磁界を形成することができる。また、Ｄ１〜Ｄ８のコイルは、同様に適宜駆動することにより均一性の高い磁界又は、傾斜磁界等を形成することができる。従って、これらの１４個の誘導コイルを個々に制御することにより、所望の空間位置に所望の磁界強度、所望の磁気勾配を有する磁界を発生させることができる。【００２０】
このような誘導コイル群の配置によれば、カプセル内視鏡２１に対して、前進後進、上昇下降及び左右移動だけではなく、誘導コイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び、Ｄ１乃至Ｄ８の組み合わせにより、カプセル内視鏡２１を傾ける、例えば、先端側を上方及び後端側を下方になるように磁界を発生して、前方に立ち上がった斜め姿勢を取らせることもできる。【００２１】
これらの誘導コイルは、個々に駆動する誘導コイル用電源２に接続されている。この誘導コイル用電源２は、誘導制御装置３からの指令に制御され、磁界の形成上必要とされる誘導コイルに適宜通電して、所望の空間に所望の磁界を生成する。【００２２】
本実施形態において、カプセル内視鏡２１の位置情報（空間位置）を検出するための位置検出システム（位置検出手段）は、カプセル内視鏡２１内に設けたコイルに誘導磁界を発生させるための磁界を形成するドライブコイル１１と、カプセル内視鏡２１が発生した誘導磁界を検出するためのセンスコイル群５と、センスコイル群５で得られた誘導磁界に基づく信号からカプセル内視鏡２１の位置情報（３次元空間での位置とカプセル内視鏡の向き）を生成する位置検出装置６と、位置検出装置６の指示によりドライブコイル１１を駆動するドライブコイル駆動部１２とで構成する。【００２３】
センスコイル群５を構成する９個のセンスアンプ５ａ〜５ｉは、カプセル内視鏡２１の正確な位置及び姿勢が求められるように、誘導コイルＹ１が設けられている側面に対して、平行で面内に均一となるように配置されている。尚、本実施形態では、対向配置される一対のセンスコイル群５とドライブコイル１１を設けて、Ｚ軸に関する位置を検出する例を示しているが、３次元的に位置及び姿勢を検出するためには、交差する２面、例えば上面と側面にそれぞれ一対を設けた方が好ましい。さらに検出精度を高めるためには、センスコイルの数量もある程度、多い方が好ましい。【００２４】
位置検出装置６は、誘導制御装置３から位置情報を検出するタイミングを指示され、その指示に基づき、ドライブコイル駆動部１２を駆動する。ドライブコイル駆動部１２は、ドライブコイル１１に交流電流を供給して磁界を形成させて、磁界内のカプセル内視鏡２１から誘導磁界を発生させる。センスコイル群５の各センスコイルは、カプセル内視鏡２１が発生した誘導磁界に基づく信号を検出して位置検出装置６に出力する。位置検出装置６は、誘導磁界に基づく信号からカプセル型内視鏡２１の位置及び姿勢情報を生成し、誘導制御装置３に出力する。誘導制御装置３は、位置検出装置３によるカプセル内視鏡２１の位置及び姿勢情報を考慮して所望する移動方向を決定し、その移動に好適する磁界を生成するように誘導コイル用電源２へ指示する。誘導コイル用電源２は、誘導制御装置３の指示に従い誘導コイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び、Ｄ１乃至Ｄ８に電流を流す。これにより、その移動に好適する磁界が誘導コイル群により生成されて、カプセル内視鏡２１をスムーズに誘導することができる。【００２５】
コントローラ４は、操作者が操作する入力操作部例えば、ジョイスティックを任意の方向に倒すことにより、カプセル型内視鏡２１の進行方向や傾きを指示する入力装置である。コントローラ４の入力用操作部としては、ジョイスティックの他には、全方位の進行方向に指示できるように配置されたボタン、タッチパネル、視線入力装置等種々の部材を適用することができる。【００２６】
誘導制御装置３は、コントローラ４からの指示信号、位置検出装置６からの位置及び姿勢情報及び、受信装置９からの誘導コイルのそれぞれの駆動状況に関する信号を受け、カプセル内視鏡２１を所望する位置に移動させるための磁力（磁界）を算出し、その磁力を発生させるために、それぞれの誘導コイルＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び、Ｄ１乃至Ｄ８が負担する磁力を求め、各誘導コイル用電源に指令を送信する。【００２７】
また、誘導制御装置３は、カプセル内視鏡２１が撮影した画像データを受信装置９へ送信している通信期間は、磁界の発生を停止する処置を行う。同時に通信期間には、誘導制御装置の指示に基づき、位置検出装置６は、ドライブコイル１１を駆動して、センスコイル群５からの位置情報を取得する。【００２８】
３つの受信アンテナ７は、選択動作を行うアンテナセレクタ８を介して受信装置に接続されている。これらの受信アンテナ７は、Ｘ軸方向から通信データ（画像データを含む体内情報）を受信する受信アンテナ７ａ（ＡＸ）と、Ｙ軸方向から体内情報を受信する受信アンテナ７ｂ（ＡＹ）と、Ｚ軸方向から体内情報を受信する受信アンテナ７ｃ（ＡＺ）とで構成され、３軸方向における体内情報を検出することができる。【００２９】
アンテナセレクタ８は、通信に使用するアンテナ７ａ、７ｂ、７ｃを選択する。このアンテナセレクタ８は、それぞれの受信アンテナの位置に誘導コイル群が発生している磁界の強度、方向及び磁界傾斜の量を受けて、最も磁界の影響を受けていない受信アンテナを識別し、その受信アンテナを選択する。この受信アンテナ７を選択することにより、カプセル内視鏡２１と受信装置９との通信を安定させることができる。【００３０】
受信装置９は、カプセル内視鏡２１からの体内情報を受信するタイミングを誘導制御装置３に送信している。前述したように、誘導制御装置３は、体内情報（画像データ）が通信される通信期間は、誘導コイル群及びドライブコイル１１による誘導磁界の発生を停止させている。この停止処置により、誘導磁界の影響を受けずに、カプセル内視鏡２１から体内情報を受信装置で受けることができる。この停止処置により、通信期間と、移動動作及び位置検出期間とが重ならないため、誘導磁界による体内情報へのノイズや誘導磁界の受信アンテナへの影響を排除できる。【００３１】
従って、この停止処置は、カプセル内視鏡２１近傍に生成される磁界の強度、磁界傾斜の量が大きい場合、又は受信アンテナ７の近傍に生成される磁界の強度、磁界傾斜の量が大きい場合において、画像データにノイズの影響を与えない点や誘導磁界の受信アンテナへの影響を排除できる点で有用である。また、誘導コイルから発生する磁界強度が高い場合であっても、位置検出装置６を正常に動作させることができる。【００３２】
表示装置１０は、例えば、液晶ディスプレイ等からなり、受信装置９により生成されたカプセル型内視鏡２１で撮像された画像を画面表示する。この画像表示の際に、表示される画像に関するデータ例えば、撮影状況等を表示画面に画像と併せて表示してもよい。次に図２乃至図５を参照して、本実施形態のカプセル内視鏡２１における第１乃至第５の構成例について説明する。  
図２は、本実施形態における第１のカプセル内視鏡の断面構成を示している。  
この第１のカプセル内視鏡２１のカプセル容器２３は、前端側に配置される透明で半球形状の先端容器２３ａと、赤外線を透過する正円筒形状で後端が半球形状を成す後端容器２３ｂとから構成される。このカプセル容器２３は、後述するカプセル内視鏡本体を収納し、水密構造で密閉されている。このカプセル内視鏡２１の推進方向は、例えば図２のＣで示す円筒軸方向とする。【００３３】
カプセル内視鏡本体について説明する。  
カプセル内視鏡本体は、大別して、被検者の体腔内管路の内壁面を撮像する撮像部、撮像部を駆動する電源部、前述したドライブコイル１１により誘導磁場を発生させる誘導磁界発生部、カプセル型内視鏡２１を駆動する駆動用磁石及び撮像された画像データを含む体内情報を受信アンテナ７に送信する送信部により構成される。【００３４】
まず、撮像部として、固定焦点レンズを有する撮影光学系２６と、撮像側基板２４ａ上に実装されるＣＭＯＳ又はＣＣＤ等からなる撮像素子２５と、撮影光学系２６の近傍に設けられた調光可能なＬＥＤから成る照明部３９と、撮像素子２５に対して裏面側の撮像側基板２４ａに実装される撮像素子２５からの画像信号に所定の画像処理を施す画像処理回路２７とを備えている。また、撮像側基板２４ａ及び電源側基板２４ｂ及び前方の電池用基板４３ａは、接着固定部２９として接着剤で封止して一体的に固定される。【００３５】
さらに電源部として、ボタン電池等からなる小型電池３２と、小型電池３２から電源を取り出す図示しない電源端子が設けられる一対の電池用基板４３（４３ａ、４３ｂ）と、小型電池３２を電池用基板で挟むように固定する熱収縮チューブ３４と、撮像側基板２４ａの回路配線とフレキシブル基板等により回路配線が電気的に接続される電源側基板２４ｂと、電源側基板２４ｂ上に設けられ小型電池３２の電源が供給される電源回路２８とを備えている。【００３６】
磁界発生部としては、接着固定部２９の外周上に設けられる磁性体３０と、磁性体３０を介して設けられる誘導コイル３１と、前端側の電池用基板上に設けられ、誘導コイル３１とＣＬ共振回路を構成するコンデンサ３３とを備えている。【００３７】
この誘導コイル３１は、カプセル容器２３の内径より僅かに小さい最大外形を持つリング形状に形成される。磁性体３０は、外部からの磁界を誘導コイル３１内に収束させる役割を持つ。磁性体３０は、アモルファス磁性体、ファインメッド（日立金属）など飽和磁束密度、透磁率の共に高い素材が適している。また、薄膜に整形されている素材を用いると、カプセル内視鏡内に配置する上で磁性体の体積を小さくすることができるという効果が得られる。【００３８】
さらに、後方の電池用基板４３ｂに円盤形状の駆動用磁石４２が配置される。磁石４２の材質としては、ネオジウムコバルト等が好適するが、これに限定されるものではない。この磁石４２は、磁力線の方向がＺ軸方向に沿うように、上方にＮ極が着磁され下方にＳ極が着磁されている。このように極性を設定することにより、カプセル内視鏡２１が磁気誘導装置１の誘導コイル群に対して常に一定方向を向くこととなる。従って、撮像された画像における絶対的な天地を決定することができる。【００３９】
送信部として、送信用基板４０の裏面側（磁石４２側）に実装される通信回路３６と、その表面側（後端容器２３ｂ）に配置されるアンテナ３７と、露出している通信回路３６を覆い磁石４２の磁力を遮蔽するシールド部３５と、アンテナ３７が設けられた側の送信用基板４０上に実装され、カプセル内視鏡駆動のオンオフを行う光スイッチ３８とを備えている。【００４０】
このような配置において、磁石４２の着磁方向と、送信回路３６に接続されたアンテナ３７の向きは、９０度角度を変えて配置されている。これは、磁石４２から発生する磁界がアンテナ３７の向きと９０度ずれて入射する条件を成立するためである。これにより、磁石４２からの磁界によるアンテナ３７への影響を小さく抑えている。【００４１】
シールド部３５は、その材料としては磁性材料で構成されており、アンテナ３７近傍の磁界を吸い寄せる効果を有する。従って、アンテナ３７に入射される磁界の強度を軽減することができ、送信回路３６及びアンテナ３７間の無線通信への磁界の影響を低く抑えることができ、安定した無線通信が実現する。【００４２】
また、光スイッチ３８は、赤外線等に感度を有する。カプセル容器２３の後端容器２３ｂは少なくとも光スイッチ近傍においては、赤外線（光スイッチが感度を有する波長において）を透過する材料で構成されている。光スイッチ３８に図示しない赤外線発光装置から赤外線を照射すると、光スイッチ３８がオンして、小型電池３２から電源回路を介して通電して起動し、撮像処理及び送信処理が開始される。この光スイッチ３８は、トグル動作するように回路が構成されており、一度赤外線を照射されるとカプセル内視鏡はオン状態を維持する。また、オン状態の時に、度赤外線が照射されると、オフする構成を追加してもよい。【００４３】
このシールド部３５により通信回路３６を覆う構成により磁石４２における強力な磁界による送信回路、無線回路への影響（例えば、ノイズが重畳する又は、通信可能距離が短くなる等）を低く抑えることができる。これにより受信装置９には、ノイズの少ない鮮明な画像データを送信できる。【００４４】
図３は、本実施形態における第２のカプセル内視鏡の断面構成を示している。  
この第２のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡に対して、カプセル容器２３の外周上に、断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部２５が備えられている。これ以外の構成部位は、第１のカプセル内視鏡と同等であり、同じ参照符号を付して説明を省略する。【００４５】
この構成により、誘導コイル用電源２から誘導コイル群に対して、第２のカプセル内視鏡に対する回転磁界を形成して、第２のカプセル内視鏡２１を図３に示す軸Ｃ回りＲ方向に回転させる。第２のカプセル内視鏡２１は、螺旋部２５の回転する方向により、軸Ｃ方向に沿って、前進又は後進を行う。さらに、誘導コイル群を制御して、第２のカプセル内視鏡２１が傾いた姿勢を取らせた状態で回転させることもできるため、斜め方向に対しても前進又は後進を行うことができる。このように構成された第２のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡が得られる作用効果と同等のものを得ることができる。【００４６】
図４は、本実施形態における第３のカプセル内視鏡の断面構成を示している。  
この第３のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡の構成における磁石４２と、誘導コイル３１の配置を入れ替えた構成である。これ以外の構成部位は、第１のカプセル内視鏡と同等であり、同じ参照符号を付して説明を省略する。【００４７】
第３のカプセル内視鏡において、第１のカプセル内視鏡では、リング形状であった誘導コイル３１に対して、２本の直線的な棒状の誘導コイル５２、５３を交差するように配置している。図４は、Ｚ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ誘導コイル５２、５３を配置した構成例を示している。また、これらの誘導コイル５２、５３の近傍には、それぞれのコイル両端に接続してＬＣ共振回路を形成するためのコンデンサ５４、５５が配置されており、異なる共振周波数になるように調整されている。この交差する誘導コイル５２、５３は、ドライブコイル１１により形成される磁界により誘導磁界を発生させる。この様に誘導コイル５２，５３が共に軸Ｃに対して垂直で、それぞれ異なる方向を向いているため、それぞれの共振周波数でそれぞれの誘導コイルの向きを求めることにより軸Ｃの方向（つまり、カプセル内視鏡の推進方向）を検出できる。また、第３のカプセル内視鏡は、磁石５１がカプセル内視鏡の円筒軸（軸Ｃ方向）に沿って磁極（Ｎ極を前方、Ｓ極を後方）を向けて配置されている。また、前述した第１のカプセル内視鏡における円盤形状の磁石４２に換わって、例えば、リング形状又は、棒状の磁石を樽状に並べた構成を成し、接着固定部２９の外周上に設けられている。このように構成された第３のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡が得られる作用効果と同等のものを得ることができる。【００４８】
図５は、本実施形態における第４のカプセル内視鏡の断面構成を示している。  
この第４のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡の構成における磁石４２と、送信回路３６及びアンテナ３７を入れ替えた配置となっている。これ以外の構成部位は、第１のカプセル内視鏡と同等であり、同じ参照符号を付して説明を省略する。【００４９】
第４のカプセル内視鏡は、送信回路３６及びアンテナ３７をシールド部６２によりアンテナ３７の電磁波放射方向を除いて包囲し、一部に光スイッチ窓を開口して、光スイッチ３８を配置している。光スイッチ３８は、異なる方向に複数設けてもよい。このシールド部６２は、電池用基板４３ｂに接して設けられており、その後方に第１のカプセル内視鏡の磁石４２と同等な磁石６３が設けられている。カプセル容器２３の後端容器６１は、後端が半球形状ではなく、平坦面に形成されている。但し、後端が半球形状であっても問題はない。【００５０】
このように構成された第４のカプセル内視鏡は、前述した第１のカプセル内視鏡が得られる作用効果と同等のものを得ることができる。さらに、この構成によれば、アンテナ３７近傍の磁力線は、シールド部６２内を貫くことになり、強度を低下させることができる。従って、アンテナ３７に与える磁石６３の生成する磁界による影響を減少させて、送信性能の低下を防止することができる。【００５１】
また、シールド部材となる磁性体を蒸着又は、スパッタリング等の薄膜形成技術を用いて、基板上に形成することで、基板内に入る磁束の量を減少することができる。従って、カプセル内視鏡２１に形成される回路が磁石の磁界及び誘導コイルの磁界による悪い影響を受けて、誤動作することを防止することができる。【００５２】
図６は、本実施形態における第５のカプセル内視鏡の断面構成を示している。  
前述した第１のカプセル内視鏡の構成における体内情報（画像データ）を通信回路３６及びアンテナ３７を用いて無線（電波を用いた無線）により送信していたが、この第５のカプセル内視鏡は、カプセル容器表面に露出する電極６４、６５を設けて、間に被検体となる体腔組織を通して体内情報となる電流信号を流し、生体内に電界を発生させる。受信アンテナに代わって、患者の体表面に取り付けた電界センサにより、その体内情報を受け取る所謂、電界通信方式を用いた構成である。これ以外の構成部位は、第１のカプセル内視鏡と同等であり、同じ参照符号を付して説明を省略する。【００５３】
この構成によれば、前述した第１のカプセル内視鏡が得られる作用効果に加えて、無線を通信媒体として用いていないため、受信装置及びそれらの間の伝送路にかかる影響をなくすことができ、ノイズが重畳しにくく、安定したクリアな画像を取得することができる。通信回路及びアンテナが省略できるため、簡易な構成となり、カプセル容器のさらなる小型化が実現できる。また、送信回路にスピーカを設けることにより、受信装置側にマイクロフォンを接続すれば、音波による通信でも同様の作用効果を得ることができる。【００５４】
次に、このように構成されたカプセル型医療装置誘導システムの第１の制御方法について説明する。  
図７は、図２に示した第１のカプセル内視鏡に対して、誘導する際のＹ軸方向から見た磁界における磁力線の一例を示している。この磁界は、誘導コイルＺ１、Ｚ２、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６及びＤ８で囲まれた空間内に形成され、その空間内にカプセル内視鏡が図６に示す誘導コイルＸ２から誘導コイルＸ１の方向（Ｘ軸方向）に先端を向けている。【００５５】
この磁界内で誘導コイルＺ１に、図示するようなＺ軸方向で上に向かう磁力を発生させる。カプセル内視鏡２１は、下方（誘導コイルＺ２側）では、磁界強度が弱く、上方が強くなる磁界強度が発生する。このように磁気勾配が存在する空間内では、カプセル内視鏡２１内の磁石４２は磁界の強い方向、即ち上方に引き寄せる引力（ここでは、上昇引力と称する）が働く。【００５６】
この上昇引力を受けると、カプセル内視鏡２１は空間内で上昇する。この上昇引力の強さを誘導制御装置３で制御することによって、カプセル内視鏡２１に働く重力をキャンセルした状態を作り出すことができる。この時、例えば、誘導コイルＤ２、Ｄ４に図７に示すような磁界を形成して前進する牽引力を発生させる。よって、誘導コイルＺ１の磁界に誘導コイルＤ２、Ｄ４の磁界を重畳すると、カプセル内視鏡２１は、内視鏡自体に働く重力をキャンセルしつつ前進する。【００５７】
つまり、従来では、カプセル内視鏡２１は体腔組織に自己の重さ（カプセル内視鏡の質量×重力加速度）を掛けた状態で移動していた。これに対して本実施形態では、カプセル内視鏡２１は自己の重さを軽減させて、粘性による反力が弱まった状態で移動することとなるため、従来よりも弱い磁界強度でも同等の移動が可能となる。但し、この上昇引力は、強く働かせ過ぎると、カプセル内視鏡２１を体腔組織から必要以上に浮き上がる。カプセル内視鏡２１が体腔組織から一旦浮かんでしまうと、誘導コイルＺ１に近づくため引力がさらに強まり、今度は急激に誘導コイルＺ１に吸い寄せられ、ユーザが所望した以上に浮き上がってしまう虞がある。【００５８】
図８のタイミングチャートに示すような制御を行い、この浮き上がり状態を防止しつつ移動して、且つ体内情報の通信が安定して行う。図８（ａ）は、誘導コイルＺ１によるＺ軸方向に上昇引力を発生する磁場強度の大きさと発生タイミングを示し、図８（ｂ）は、誘導コイルＤ２、Ｄ４によるＸ軸方向に牽引する力を発生する磁場強度の大きさと発生タイミングを示している。さらに、図８（ｃ）は、位置検出装置６がセンスコイル群５の各センスコイルから誘導磁界に基づく信号（位置及び姿勢情報信号）を取得するタイミングを示し、図８（ｄ）は、カプセル内視鏡２１から受信装置９に体内情報の送信と休止又は撮影を行うタイミングを示し、図８（e）は、体腔表面と内視鏡のＺ方向の位置関係を示している。【００５９】
本実施形態において、図８における各動作のタイミングは、カプセル内視鏡２１による撮像と画像データの送信を行うタイミングを基準として設定されている。勿論、このような送信タイミングに限定されるものではなく、適宜を基準となるタイミングを設定してもよい。【００６０】
まず、カプセル内視鏡２１の位置検出を行い、カプセル内視鏡２１の位置が体腔表面に沈み込んで（図８（ｅ）におけるｎ１）、磁界強度が目標値より低い場合には、次のタイミングで誘導コイルＺ１の磁界強度を強めて上昇させる（ｎ２）。この時、カプセル内視鏡２１が上昇し過ぎている場合には、次のタイミングで発生する磁界強度を弱くする（ｎ３）。尚、図８（ｅ）に示す体腔表面とカプセル内視鏡２１のＺ方向の位置関係は、概念的に示しているものであり、実際には、カプセル内視鏡２１は体腔表面にほぼ接触している状態であり、体腔表面に重みが掛からない状態（又は重さで沈み込んでいない状態）である。【００６１】
この時に、誘導コイルＤ２、Ｄ４に対して、図７に示すようなＺ方向の上向きの磁界を発生させる。この磁界は、誘導コイルＸ２から誘導コイルＸ１に向かう方向に磁気勾配が大きくなり、カプセル内視鏡２１に対しては、Ｘ軸方向に沿って前方に牽引される引力となる。従って、カプセル内視鏡２１は、誘導コイルＺ１の電界により重力がキャンセルされた状態で誘導コイルＤ２、Ｄ４により前方に牽引され、体腔表面とは少ない摩擦でスムーズに移動する。【００６２】
このカプセル内視鏡２１が前進するにつれて、誘導コイルＤ２、Ｄ４によるカプセル内視鏡の位置での磁界の勾配は大きくなり、牽引力が増大する。即ち、移動する速度が速まる。カプセル内視鏡２１を一定の速度で移動させるには、推進力を一定に保つ必要があるため、図８（ｂ）に示すように、誘導コイルＤ２、Ｄ４に発生する磁界強度を徐々に小さくする。【００６３】
以上説明したように、カプセル内視鏡２１の位置情報に基づき磁界強度を制御して、掛かる重力をキャンセルした状態を維持させて、カプセル内視鏡２１と体腔内組織の間に作用する摩擦力を軽減する。その重力のキャンセル状態で、カプセル内視鏡２１を移動させたい方向に傾斜した勾配磁界を発生させることにより、移動に伴う抵抗力を減少させて誘導する操作を容易なものにすることができ、さらに従来よりも弱い磁界強度でも同等に移動させることができる。【００６４】
次に、カプセル型医療装置誘導システムの第２の制御方法について説明する。  
この第２の制御方法は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように誘導コイルＺ１、Ｄ２及びＤ４に印加する駆動信号に予め定めた短時間のパルス幅のオン信号を１つの磁界形成期間内で印加する回数により、磁界強度が制御する方法である。この方法によって、それぞれの誘導コイルでパルス的に磁界を発生させて、その発生する磁界の間隔を制御することにより磁界強度が制御される。誘導コイル用電源２に対して、公知なスイッチング回路を付加することにより、実現できる。【００６５】
このような構成により、各誘導コイルＺ１、Ｄ２及びＤ４は、それぞれパルス的に磁界を発生し、その発生する磁界の間隔を制御することにより磁界強度が制御される。この制御により、誘導コイル用電源の構成を単純にすることができる。また、同等な制御方式として、オン時間（パルス幅）を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式を適用しても同様に実現できる。【００６６】
次に、カプセル型医療装置誘導システムの第３の制御方法について説明する。  
図１０に示す第３の制御方法は、前述した第１の制御方法に対して、異なる誘導コイルの組み合わせをそれぞれ駆動して、同様なカプセル内視鏡２１の移動を実現するものである。図４に示した第３のカプセル内視鏡が第３の制御方法に好適する。【００６７】
前述した第３のカプセル内視鏡は、磁石５１がカプセル内視鏡の円筒軸（Ｘ軸方向）に沿って磁極（Ｎ極を前方、Ｓ極を後方）を向けて配置されている。磁気誘導コイル５２、５３は、交差（ここでは、直交）し、磁石５１の磁力線の方向に対しても、それぞれが直交するように配置されている。また、本実施形態における誘導コイル５２、５３は、針状の磁性体で形成されたコアに巻き線が巻回され、さらにコンデンサ５４、５５がそれぞれ接続されている。この２つの誘導コイル５２、５３は異なる共振周波数を有するように、Ｌ成分又はＣ成分が調整されている。【００６８】
このように構成することにより、磁石５１からの磁力線の向きを誘導コイル５２、５３の長手方向の向きと垂直になるように配置できるため、磁石５１からの磁界の影響を最小に抑えることができると共に、２つの磁気誘導コイル５２、５３の方向をそれぞれ検出することでカプセル内視鏡の方向を求めることができる。【００６９】
また、図１０に示すカプセル内視鏡２１に内蔵される磁石の向きは、カプセル内視鏡２１の推進方向（図１０に示すＸ方向）を向いているが、図１０に示すような磁界を付加することで、図７に示す状態と同様の制御を行うことができる。つまり、誘導コイルＤ４，Ｄ８によりＺ方向（上向き）に向かうほど磁界強度が強くなる勾配磁界を発生させることで、重力に逆らう引力を形成し、誘導コイルＸ１よりＸ方向（紙面左方向）に行くに従い、磁界強度が強くなる勾配磁界を発生させ、カプセル内視鏡２１をＸ方向に重力を軽減した状態で推進させることができる。【００７０】
次に、図１１を参照して、カプセル内視鏡２１における姿勢制御について説明する。前述した図１における磁気誘導装置１と、図４に示した第３のカプセル内視鏡２１を用いて説明する。【００７１】
カプセル内視鏡２１の姿勢を水平方向から斜めに傾いた姿勢、例えば、カプセル内視鏡先端部が立ち上がり、後端部が消化官内壁に接するような斜め姿勢の場合について説明する。【００７２】
この姿勢をとるためには、１４個の誘導コイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び、Ｄ１乃至Ｄ８のうち、例えば、誘導コイルＺ１、Ｚ２の組を用いてＺ軸方向の上方向に向かう第１の磁界と、誘導コイルＸ１、Ｘ２によるＸ軸方向の紙面左方向（図１１）に向かう第２の磁界と、を形成する。尚、誘導コイルＺ１、Ｚ２による第１の磁界のみでも傾かせることは可能である。ここで、第１の磁界と第２の磁界で合成された磁界が図１１に示す外部磁界Ｈとなる。しかしながら、カプセル内視鏡２１には重力が作用するため、カプセル内視鏡２１は、外部磁界Ｈと平行にはならず、カプセル内視鏡２１の向きの方向を向くこととなる。この時、磁石４２の磁化をＭ、外部磁界をＨ、ＭとＨのなす角をδ、カプセル内視鏡２１の質量をｍ、重力加速度をｇ、Ｚ方向とカプセル内視鏡２１の向きとのなす角をθ、カプセル内視鏡２１の重力をＧ、カプセル内視鏡２１が上方向を向きθを変化させたときの回転中心となる支点をＰ、支点Ｐとの距離をｌとする。この時、簡単のために支点Ｐは、カプセル内視鏡２１内の撮像光学系Ｚ５が設置されていない側の外装端部の半球状形状の中心とすることができる。【００７３】
以上の定義した事項を用いることにより、
【数１】
2007074888.tif 000003
【００７４】
と表すことができる。【００７５】
これにより、カプセル内視鏡２１をθ方向に向ける（目標姿勢をとる）ためには、Θ＝θ−δ方向に磁界を付加すればよいことになる。この様に、誘導コイル群で発生させる磁界を制御する。具体的には、目標姿勢を設定したのち、その目標姿勢におけるカプセル内視鏡２１に掛かる重力の大きさに基づき、カプセル内視鏡２１に発生するトルク（力学トルク）を制御装置に設けられた力学トルク推定部で推定を行う。そして、カプセル内視鏡２１が目標姿勢をとったときに、推定された力学トルクとつり合う磁気トルクを発生させる磁界を制御装置は計算する。（この磁界がΘ方向となる。）
このΘ方向の磁界を加えることによりカプセル内視鏡２１に内蔵された磁石４２に磁気トルクを発生させ、カプセル内視鏡２１に掛かる重力によりカプセル内視鏡２１に発生するトルク（力学トルク）と前記磁気トルクとをカプセル内視鏡２１がθ方向を向いたときにつり合わせる。カプセル内視窺２１に掛かる重力の影響を受けず、所望する方向（θ方向）に向けることができる。【００７６】
このような磁界中に斜め姿勢でカプセル内視鏡２１が存在する場合に、例えば、誘導コイルＸ１に前方に牽引する引力を発生する磁界または電界を形成すると、カプセル内視鏡２はカプセル容器２３の後端部のみを消化管内壁に接して、斜め姿勢を保持した状態で前方に移動する。このような移動は、消化管内上の壁移動経路に多少の凹凸があったとしても、容易に乗り越えて移動することができる。さらに、前述した誘導コイルＺ１を用いて重力をキャンセルする磁界または電界を重畳させることにより、さらに摩擦力を減少させて移動することができる。【００７７】
一方、体腔内に水等が残存していた場合には、重力と同等の浮力が発生する場合がある。このような状態になると、水に対して比重が重い側が下方を向いた斜め姿勢となり、所望する箇所の撮像が困難になる虞がある。これに対して、本実施形態では、誘導コイル群による磁界を形成して、所望する姿勢を実現する。【００７８】
先の条件と異なる部分は、カプセル内視鏡２１が水の上に浮いている状態となっていることである。この場合、カプセル内視鏡２１に働く力は、重力の他に浮力が存在する。この浮力は重力と同様にカプセル内視鏡に作用するトルク（力学トルク）を発生させる。【００７９】
よって、前述した力学トルク推定部が重力によりカプセル内視鏡２１に発生するトルクとともに、浮力によって発生するトルクも求め、制御装置がこれら２つのトルクとつりあう磁気トルクを発生する磁界を計算し、その磁界を発生させることで、カプセル内視鏡２１が水に浮いた状態であってもカプセル内視鏡２１を目的の姿勢に制御することができる。例えば、消化管内壁上に水が残存し、カプセル内視鏡２１の先端部が浮き上がった場合には、誘導コイルＸ１、Ｘ２と誘導コイルＺ１、Ｚ２の組を用いて、図１２に示すような斜め姿勢を作り出す。即ち、これらの誘導コイルを用いて、誘導コイルＺ１、Ｚ２によるＺ軸下方向に向かう第３の磁界と、誘導コイルＸ１、Ｘ２によるＸ軸方向に向かう第４の磁界とを形成する。【００８０】
このような磁界により、浮力でカプセル内視鏡２１の先端部又は後端部が浮き上がった姿勢になったとしても容易に姿勢を制御して所望する箇所を撮像することができる。また、本実施形態では、カプセル内視鏡２１は、磁石を内蔵しているが、これが磁石ではなく磁化容易軸を有する磁性体であってもかまわない。この場合磁性体は棒状、板上の物が考えられる。さらに、この磁性体はカプセル内視鏡２１に電源を供給する電池であってもよい。また、この磁性体はカプセル内視鏡２１に内蔵された電気回路を保護するシールドであってもよい。【００８１】
また、カプセル内視鏡２１が水に浮かぶのではなく水の中に存在した場合でも、カプセル内視鏡２１には浮力が作用することから本方式を用いて、より正確な姿勢制御を行うことができる。ここで、より具体的に力学トルク推定部の構成について説明する。【００８２】
力学トルク推定部は、カプセル内視鏡２１の基本的な特徴量として、カプセル内視鏡２１の重さｍ×ｇ、カプセル内視鏡２１の重心、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置Ｐ（図１１，１２参照）、重心の位置に対するカプセル内視鏡２１の回転中心となる支点との距離ｌ（図１１参照）、浮力Ｆf（図１２を参照）、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置Ｐに対する浮力の作用点との距離ｌｆ〈図１２参照〉のうち必要なものを記憶している。【００８３】
さらに、カプセル内視鏡２１が水に浮いている状態では、カプセル内視鏡２１が水等の液体の水面から飛び出している状態となり、さらにカプセル内視鏡２１の姿勢を変化させると液面より上に存在するカプセル内視鏡２１の部分も変化することになる。これは、先に力学トルク推定部に記憶するとした浮力、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置Ｐに対する浮力の作用点との距離、カプセル内視鏡２１の姿勢により変化することを意味する。【００８４】
よって、これらの浮力の大きさ情報、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置Ｐに対する浮力の作用点との距離情報、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置の情報は、カプセル内視鏡２１の姿勢の関数またはカプセル内視鏡２１の姿勢に対応したルックアップテーブルとして保持することが望ましい。そして、力学トルク推定部は、これら情報とカプセル内視鏡２１の目標姿勢情報からカプセル内視鏡２１が目標姿勢をとったときにカプセル内視鏡２１に作用している力学的トルクを計算する。この計算は、以下の計算等によって求めることができる。  
図１１の場合：重力によるトルクｍｇｌ×ｃｏｓ（θ）  
浮力によるトルク０
図１２の場合：重力によるトルクｍｇｌ×ｃｏｓ（θ〉
浮力によるトルク  −Ｆｆ ｌｆ ｓｉｎ（θ）
但し、この場合において、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点の位置と、カプセル内視鏡２１の重心位置の差が非常に小さい（例えば、２ｍｍ以下の差しかない場合、さらに好ましくは１ｍｍ程度の差しかない場合）といえる場合には、重力によるトルクを０と見なしてもよい。この場合、カプセル内視鏡２１の回転中心となる支点をカプセル内視鏡の重心と考えてよく、計算の簡略化ができる。【００８５】
図１１に示すように、カプセル内視鏡２１が水深下である場合
：重力によるトルクｍｇｌ×ｃｏｓ〈θ）
浮力によるトルク  −Ｆｆ×ｌｆ×ｓｉｎ（θ）
このような計算で求めたトルクの値を制御装置に伝送する。そして、カプセル内視鏡２１が目標姿勢をとったときに、推定された力学トルクとつり合う磁気トルクを発生させる磁界を制御装置は計算する。【００８６】
制御装置がその磁界を発生させることでカプセル内視鏡を目的の姿勢に制御することができる。これらカプセル内視鏡２１の回りの環境の条件は、制御装置へ入力する選択装置を設けておき、操作者が選択するようにすることができる。【００８７】
次に、制御装置についてより詳細な説明を行う。制御装置は、カプセル内視鏡２１に内蔵された磁石４２の特性を記憶している。具体的には、磁石の磁化の大きさＭと、カプセル内視鏡２１内での磁石の姿勢情報となる。本実施形態では、磁石の磁化方向と、カプセル内視鏡２１の長軸方向は一致しているが、この情報を参照することで、磁石が異なる姿勢をとっていてもカプセル内視鏡２１の姿勢を制御することが可能となる。【００８８】
以上説明したように、本発明の実施形態によるカプセル型医療装置は、その姿勢を容易に精度高く制御することができる。特に、カプセル型医療装置がカプセル型医療装置に対する効果として、容易に姿勢を精度よく制御して所望する箇所を撮像することができる。【００８９】
尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、発明の用紙を変更しない範囲で種々の変更を行うことができる。また、本発明で説明した実施形態の構成部位は、必ずしも全て搭載する必要はなく、実施可能な構成部位のみを利用することも可能である。
【図１】
2007074888.tif 000004
【図２】
2007074888.tif 000005
【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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【国際調査報告】
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