專利名稱：用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)和醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)和醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療器件中，膠囊內(nèi)窺鏡是一種被咽下從而進(jìn)入待檢查的人體(例如，對象)中并經(jīng)過體腔內(nèi)的通道，并且可以在體腔內(nèi)的通道內(nèi)部的目標(biāo)位置采集圖像的醫(yī)療器件。膠囊內(nèi)窺鏡被構(gòu)造為包括諸如CCD(電荷耦合器件)的可以采集圖像的成像器件，并在體腔的通道內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像采集。
然而，如果不對膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行引導(dǎo)，則它無法到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，因此，需要檢測膠囊內(nèi)窺鏡在體腔的通道中的位置從而對其進(jìn)行引導(dǎo)。
因此，已經(jīng)提出了用于在將膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)至無法可視地確認(rèn)位置的地點(diǎn)(例如在體腔的通道中)時(shí)對膠囊內(nèi)窺鏡的位置進(jìn)行檢測的多種技術(shù)。
日本專利No.3321235公開了一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測技術(shù)；該技術(shù)由以下部分構(gòu)成膠囊內(nèi)窺鏡，其中安裝有磁場檢測線圈；外部設(shè)置的接收單元(磁場源)，用于產(chǎn)生要由磁場檢測線圈檢測的磁場；以及檢測裝置，用于確定磁場檢測線圈和磁場源的相對位置。
日本未審專利申請公報(bào)No.2001-179700和No.2002-187100公開了一種用于可移動微機(jī)械的移動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磁場產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；機(jī)器人主體，用于接收磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以獲得旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力；位置檢測單元，用于檢測機(jī)器人主體的位置；以及磁場取向單元，用于改變由磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的取向，以使其定向到機(jī)器人主體應(yīng)當(dāng)移動以到達(dá)目標(biāo)的方向。
在上述技術(shù)中，在控制機(jī)器人主體(膠囊內(nèi)窺鏡)的取向的同時(shí)，對機(jī)器人主體進(jìn)行引導(dǎo)。
此外，為了簡化對膠囊內(nèi)窺鏡的位置的檢測，已經(jīng)提出了一種在膠囊內(nèi)窺鏡的操作區(qū)域的外部設(shè)置多個(gè)驅(qū)動線圈和磁傳感器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其具有簡單的結(jié)構(gòu)，可以對醫(yī)療器件的位置和取向進(jìn)行檢測而無需使用該醫(yī)療器件的任何電能，并且可以檢測該醫(yī)療器件的位置而不管其位置和取向如何，并且本發(fā)明還提供了一種可以基于醫(yī)療器件的檢測位置來精確地引導(dǎo)該醫(yī)療器件的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了以下構(gòu)成部分。
本發(fā)明的第一方面是用于被插入到對象的體內(nèi)的醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在該醫(yī)療器件中的磁感應(yīng)線圈；至少一個(gè)驅(qū)動線圈，設(shè)置在該醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場(magnetism)；以及至少一個(gè)磁傳感器，設(shè)置在該醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于檢測由磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場，其中，當(dāng)該醫(yī)療器件被設(shè)置在該醫(yī)療器件的操作區(qū)域中的各個(gè)位置處時(shí)，驅(qū)動線圈使磁場從三個(gè)或更多個(gè)不同的方向作用于磁感應(yīng)線圈，并且在該磁場所作用的這三個(gè)或更多個(gè)不同方向當(dāng)中，至少一個(gè)方向被設(shè)置為與其他兩個(gè)方向所形成的平面交叉的方向。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述驅(qū)動線圈使得所述驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場(交變磁場)從三個(gè)或更多個(gè)不同的方向作用于磁感應(yīng)線圈。因此，由于來自至少一個(gè)方向的交變磁場，無論磁感應(yīng)線圈所取的方向如何，驅(qū)動線圈都可以在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場。例如，如果來自兩個(gè)不同方向的交變磁場的磁力線的取向的位置關(guān)系是它們基本上與磁感應(yīng)線圈的中心軸正交，因此無法在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；然而驅(qū)動線圈使來自其余的一個(gè)方向的AC磁場作用于磁感應(yīng)線圈，這使得可以產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
結(jié)果，因?yàn)闊o論醫(yī)療器件的取向如何都始終可以在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場，所以始終可以利用磁傳感器檢測到感應(yīng)磁場。
另外，例如，通過在醫(yī)療器件的外部設(shè)置多個(gè)磁傳感器，并使用該多個(gè)磁傳感器來同時(shí)(all at once)檢測磁感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場，即使只存在一個(gè)磁感應(yīng)線圈，也可以獲得與該醫(yī)療器件的位置有關(guān)的多條信息。利用這種結(jié)構(gòu)，該位置檢測系統(tǒng)可以減少設(shè)置在醫(yī)療器件中的磁感應(yīng)線圈的數(shù)量，從而可以減少醫(yī)療器件中的組件的數(shù)量。
更優(yōu)選的是，該位置檢測系統(tǒng)優(yōu)選地被構(gòu)造為利用六個(gè)或更多個(gè)磁傳感器來同時(shí)檢測感應(yīng)磁場。這樣，該位置檢測系統(tǒng)可以獲得與醫(yī)療器件的位置和取向有關(guān)的六條信息，例如空間位置、取向、旋轉(zhuǎn)等等。
另外，由于磁感應(yīng)線圈通過設(shè)置在醫(yī)療器件外部的驅(qū)動線圈來產(chǎn)生感應(yīng)磁場，所以磁感應(yīng)線圈并不使用該醫(yī)療器件的任何電能。因此，該位置檢測系統(tǒng)可以對醫(yī)療器件的位置和取向進(jìn)行檢測，而無需使用該醫(yī)療器件的任何電能。
在上述本發(fā)明的第一方面中，在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，設(shè)置了多個(gè)磁傳感器，并且該多個(gè)磁傳感器被設(shè)置為在多個(gè)方向上面向醫(yī)療器件的操作區(qū)域。
這樣，無論醫(yī)療器件(磁感應(yīng)線圈)被設(shè)置的位置如何，都對設(shè)置在所述多個(gè)方向上的磁傳感器中的至少一個(gè)方向上的磁傳感器作用了可檢測強(qiáng)度的感應(yīng)磁場。
作用于磁傳感器上的感應(yīng)磁場的強(qiáng)度受到醫(yī)療器件與磁傳感器之間的距離以及醫(yī)療器件與驅(qū)動線圈之間的距離的影響。因此，即使醫(yī)療器件所設(shè)置的位置是作用于設(shè)置在一個(gè)方向上的感應(yīng)磁場較弱的位置，設(shè)置在另一方向上的磁傳感器也位于作用于磁傳感器上的感應(yīng)磁場不弱的位置。
結(jié)果，無論該醫(yī)療器件設(shè)置在什么位置，磁傳感器總是可以檢測到感應(yīng)磁場。
另外，由于該位置檢測系統(tǒng)獲得的磁場信息的條數(shù)與設(shè)置在不同位置處的磁傳感器的數(shù)量是相同的，所以可以根據(jù)多條磁場信息來獲得醫(yī)療器件的位置信息等。
所獲得的與醫(yī)療器件有關(guān)的信息可以包括總共六條信息，例如該醫(yī)療器件的X、Y和Z坐標(biāo)；相對于彼此正交并且與磁感應(yīng)線圈的中心軸正交的兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)相位φ和θ；以及感應(yīng)磁場的強(qiáng)度。因此，如果獲得了六條或更多條磁場信息，則可以確定上述六條位置信息；也就是說，可以確定該醫(yī)療器件的位置和取向以及感應(yīng)磁場的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的上述第一方面中，驅(qū)動線圈優(yōu)選地在接近包括磁感應(yīng)線圈的諧振電路的諧振頻率的頻率范圍上在該磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
這樣，將AC磁場的頻率設(shè)定為使上述諧振電路產(chǎn)生諧振的頻率(諧振頻率)，并且與其他頻率相比，該位置檢測系統(tǒng)可以通過磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生大幅值的感應(yīng)磁場。因?yàn)楦袘?yīng)磁場的幅值較大，所以磁傳感器可以容易地感測到感應(yīng)磁場并且可以容易地檢測到醫(yī)療器件的位置。
因?yàn)锳C磁場的頻率在接近諧振頻率的頻率范圍上變化，所以即使例如諧振電路的諧振頻率由于環(huán)境條件(例如，溫度條件)的改變而改變，或者即使由于諧振電路的個(gè)體差異而存在諧振頻率的偏差，也可以使諧振電路產(chǎn)生諧振。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地包括磁傳感器選擇單元，其選擇性地使用由所述多個(gè)磁傳感器檢測到的感應(yīng)磁場當(dāng)中的被檢測感應(yīng)磁場強(qiáng)度較高的傳感器的輸出。
這樣，該位置檢測系統(tǒng)選擇性地使用檢測到所檢測感應(yīng)磁場的強(qiáng)度較高的磁傳感器的輸出，并且因此減少要進(jìn)行計(jì)算處理的信息量，這使得可以降低計(jì)算負(fù)擔(dān)。同時(shí)，由于計(jì)算處理的級別降低，所以可以縮短計(jì)算所需的時(shí)間。
在本發(fā)明的上述第一方面中，驅(qū)動線圈和磁傳感器優(yōu)選地設(shè)置在醫(yī)療器件的操作區(qū)域兩側(cè)的相對位置上。
這樣，由于驅(qū)動線圈和磁傳感器分別在上述操作區(qū)域的兩側(cè)彼此相對設(shè)置，所以可以將驅(qū)動線圈和磁傳感器定位為使得在結(jié)構(gòu)上不干涉。
本發(fā)明的第二方面是一種醫(yī)療器件位置檢測系統(tǒng)，其對設(shè)置在對象體內(nèi)的醫(yī)療器件的位置和取向反復(fù)地進(jìn)行檢測，該系統(tǒng)包括線圈，設(shè)置在該醫(yī)療器件內(nèi)部，用于產(chǎn)生磁場；多個(gè)磁傳感器，用于對該線圈產(chǎn)生的磁場反復(fù)地進(jìn)行檢測；位置計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述多個(gè)磁傳感器的輸出，通過反復(fù)計(jì)算來確定該醫(yī)療器件的位置和取向；以及磁傳感器選擇單元，用于從所述多個(gè)磁傳感器中選擇要使用的磁傳感器，以在位置計(jì)算裝置進(jìn)行的計(jì)算中確定醫(yī)療器件的位置和取向。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，位置計(jì)算裝置根據(jù)由磁傳感器選擇單元選擇的磁傳感器的輸出來計(jì)算醫(yī)療器件的位置和取向，因此，可以減少上述計(jì)算的計(jì)算量。
此外，磁傳感器選擇單元選擇其輸出是由線圈產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的磁傳感器，這減少了上述計(jì)算中的計(jì)算量，同時(shí)保持了對醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度。
在本發(fā)明的上述第二方面中，優(yōu)選地包括交變磁場產(chǎn)生裝置，設(shè)置在所述對象的體外，用于產(chǎn)生交變磁場；存儲單元，用于存儲表示磁傳感器所接收的磁場強(qiáng)度的輸出；以及變化檢測單元，用于通過從磁傳感器的輸出中減去存儲在存儲單元中的輸出來確定磁傳感器的輸出的變化量；其中所述線圈是通過接收由交變磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場而產(chǎn)生感應(yīng)磁場的磁感應(yīng)線圈；當(dāng)磁傳感器僅接收到該交變磁場時(shí)，將磁傳感器的輸出存儲在存儲單元中；并且當(dāng)磁傳感器接收到該交變磁場和感應(yīng)磁場時(shí)，該變化檢測單元通過從磁傳感器的輸出中減去存儲在存儲單元中的輸出來確定由線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場。
這樣，變化檢測單元可以通過計(jì)算接收到AC磁場和感應(yīng)磁場的磁傳感器的輸出與僅接收到AC磁場的磁傳感器的輸出(存儲在存儲單元中)之間的差，來根據(jù)接收到AC磁場和感應(yīng)磁場的磁傳感器的輸出容易地確定出僅接收到感應(yīng)磁場的磁傳感器的輸出。
在本發(fā)明的上述第二方面中，在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，位置計(jì)算裝置根據(jù)通過計(jì)算確定的醫(yī)療器件的位置和取向在下一計(jì)算時(shí)刻來估計(jì)所述多個(gè)磁傳感器的輸出；并且磁傳感器選擇單元根據(jù)所估計(jì)的所述多個(gè)磁傳感器的輸出設(shè)定要在下一計(jì)算時(shí)刻確定醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
這樣，位置計(jì)算裝置根據(jù)通過以上的計(jì)算而確定的醫(yī)療器件的位置和取向的結(jié)果來估計(jì)下一個(gè)計(jì)算時(shí)刻所述多個(gè)磁傳感器的輸出，并且磁傳感器選擇單元根據(jù)該估計(jì)結(jié)果來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻使用的磁傳感器。
因此，該位置檢測系統(tǒng)可以減少在下一計(jì)算時(shí)刻的測量中所使用的磁傳感器的數(shù)量，測量處理可以得到簡化，并且因此可以使醫(yī)療器件的位置和取向的計(jì)算更快。此外，可以緩解該位置檢測系統(tǒng)的硬件方面的負(fù)擔(dān)，并且可以降低成本。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，磁傳感器選擇單元依次選擇預(yù)定數(shù)量的磁傳感器，該預(yù)定數(shù)量的磁傳感器的估計(jì)輸出較大。
這樣，磁傳感器選擇單元依次選擇具有高輸出的磁傳感器，這使得可以使用由線圈產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的信號輸出與噪聲的比率較高的磁傳感器。因此，可以減少計(jì)算量，而不會使醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度下降。
所述預(yù)定數(shù)量優(yōu)選地從6到10(包括6和10)。通過將磁傳感器的數(shù)量設(shè)定為至少6個(gè)，可以確定具有6個(gè)自由度的醫(yī)療器件的位置和取向。此外，通過將磁傳感器的數(shù)量設(shè)定為大于6個(gè)，可以去除磁傳感器的輸出中所包含的噪聲的影響。此外，通過將磁傳感器的數(shù)量設(shè)定為10或更小，可以防止位置檢測裝置的計(jì)算量變得過大。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，磁傳感器選擇單元選擇所述多個(gè)磁傳感器中的估計(jì)輸出大于預(yù)定值的磁傳感器。
這樣，磁傳感器選擇單元可以通過選擇其輸出大于預(yù)定值的磁傳感器來選擇噪聲很小的磁傳感器，因此能夠以較高的概率選中可靠的磁傳感器。因此，該位置檢測系統(tǒng)可以提高對醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度。
在本發(fā)明的上述第二方面中，在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，位置計(jì)算裝置根據(jù)通過計(jì)算而確定的位置和取向來估計(jì)線圈在各個(gè)磁傳感器位置上形成的磁場的大小和取向；并且磁傳感器選擇單元根據(jù)所估計(jì)的各個(gè)磁傳感器的輸出來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻確定醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
這樣，位置計(jì)算裝置根據(jù)通過以上的計(jì)算而確定的醫(yī)療器件的位置和取向的結(jié)果來估計(jì)在下一計(jì)算時(shí)刻在磁傳感器的位置處產(chǎn)生的磁場的大小和取向，并且磁傳感器選擇單元根據(jù)該估計(jì)的結(jié)果來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻使用的磁傳感器。
因此，該位置檢測系統(tǒng)可以減少要在下一計(jì)算時(shí)刻進(jìn)行測量時(shí)使用的磁傳感器的數(shù)量，從而可以簡化測量處理，這可以使得對于醫(yī)療器件的位置和取向的計(jì)算更快。由于該位置檢測系統(tǒng)對在磁傳感器的位置處產(chǎn)生的磁場的大小和取向進(jìn)行了估計(jì)，所以與其中對各個(gè)磁傳感器的輸出進(jìn)行估計(jì)的方法相比，計(jì)算處理可以得到簡化，并且因此可以減小位置計(jì)算裝置中的計(jì)算量。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，磁傳感器選擇單元依次選擇線圈在所述多個(gè)磁傳感器的位置上形成的磁場的強(qiáng)度較大的預(yù)定數(shù)量的磁傳感器。
這樣，磁傳感器選擇單元依次選擇線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度較大的磁傳感器，這使得可以使用由線圈產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的信號的輸出與噪聲的比率較高的磁傳感器。因此，該位置檢測系統(tǒng)可以減少計(jì)算量，而不會使醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度下降。
由于該位置檢測系統(tǒng)對在各個(gè)磁傳感器的位置處產(chǎn)生的磁場的大小和取向進(jìn)行了估計(jì)，所以與其中對各個(gè)磁傳感器的輸出進(jìn)行估計(jì)的方法相比，計(jì)算處理可以得到簡化，這使得位置計(jì)算裝置中的計(jì)算量可以減小。
在本發(fā)明的上述第二方面中，在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，位置計(jì)算裝置根據(jù)通過計(jì)算而確定的醫(yī)療器件的位置和取向來估計(jì)各個(gè)磁傳感器與線圈之間的距離；并且磁傳感器選擇單元根據(jù)各個(gè)磁傳感器與線圈之間的估計(jì)距離來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻確定該醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
這樣，通過根據(jù)磁傳感器與線圈之間的距離來選擇磁傳感器，磁傳感器選擇單元可以使用由線圈產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的信號輸出與噪聲的比率較高的磁傳感器。因此，該位置檢測系統(tǒng)可以減少計(jì)算量，而不會使醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度下降。
由于該位置檢測系統(tǒng)對各個(gè)磁傳感器與線圈之間的距離進(jìn)行了估計(jì)，所以與其中對各個(gè)磁傳感器的輸出進(jìn)行估計(jì)的方法相比，計(jì)算處理可以得到簡化，這使得可以減小位置計(jì)算裝置中的計(jì)算量。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，磁傳感器選擇單元選擇磁傳感器與線圈之間的估計(jì)距離小于預(yù)定值的磁傳感器。
這樣，磁傳感器選擇單元選擇了磁傳感器與線圈之間的估計(jì)距離小于預(yù)定值的磁傳感器，因此使得可以使用由線圈產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的信號的輸出與噪聲的比率較高的磁傳感器。因此，該位置檢測系統(tǒng)可以減少計(jì)算量，而不會使醫(yī)療器件的位置和取向的檢測精度下降。
在本發(fā)明的上述第一方面中，優(yōu)選的是，該醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，并且膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸與線圈的中心軸的方向基本相同。
這樣，由于該醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，所以可以使用膠囊內(nèi)窺鏡來觀察對象身體的內(nèi)部。
例如，在大致圓柱形的膠囊內(nèi)窺鏡的情況下，膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸方向是插入方向。
本發(fā)明的第三方面是一種醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的位置檢測系統(tǒng)；安裝在該醫(yī)療器件中的磁體；磁場產(chǎn)生單元，設(shè)置在該醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于產(chǎn)生作用于該磁體的磁場；以及磁場取向控制單元，用于對磁場產(chǎn)生單元向該磁體施加的磁場的取向進(jìn)行控制。
這樣，通過對作用于安裝在醫(yī)療器件中的磁體的磁場的取向進(jìn)行控制，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以控制作用于該磁體的力，從而可以控制醫(yī)療器件的運(yùn)動方向。
由于該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以同時(shí)檢測到醫(yī)療器件的位置，所以它可以將醫(yī)療器件引導(dǎo)至預(yù)定位置。
在本發(fā)明的上述第三方面中，優(yōu)選的是，磁場產(chǎn)生單元包括以相互正交的方向設(shè)置的三對相對的框形電磁體；所述電磁體的內(nèi)部設(shè)置有其中可以定位對象的身體的空間；并且在其中可以定位對象的身體的空間的周邊設(shè)置有驅(qū)動線圈和磁傳感器。
這樣，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以通過對在彼此正交的方向上彼此相對設(shè)置的所述三對框形電磁體產(chǎn)生的磁場的各自強(qiáng)度進(jìn)行控制，來將電磁體內(nèi)部產(chǎn)生的平行磁場的取向控制為預(yù)定方向。因此，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以向醫(yī)療器件施加預(yù)定方向的磁場，這使得該醫(yī)療器件可以沿該預(yù)定方向運(yùn)動。
由于電磁體之間的內(nèi)部空間是可以定位對象的身體的空間，并且驅(qū)動線圈和磁傳感器設(shè)置在該空間的周邊，所以該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以在對象的體內(nèi)將醫(yī)療器件引導(dǎo)至預(yù)定位置。
在本發(fā)明的上述第三方面中，一種可能的結(jié)構(gòu)是磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生圍繞醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)磁場；并且在醫(yī)療器件的外表面上設(shè)置有螺旋，該螺旋用于將繞該醫(yī)療器件的縱軸的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為沿該縱軸方向的推進(jìn)力。
這樣，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)可以通過利用磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生圍繞該醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)磁場，而向該醫(yī)療器件施加旋轉(zhuǎn)力。當(dāng)向該醫(yī)療器件施加繞縱軸的旋轉(zhuǎn)力時(shí)，通過對螺旋機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作而產(chǎn)生沿其縱軸方向推動該醫(yī)療器件的力。由于該螺旋機(jī)構(gòu)通過控制繞縱軸的旋轉(zhuǎn)方向而產(chǎn)生了推進(jìn)力，所以可以對作用于醫(yī)療器件上的推進(jìn)力的方向進(jìn)行控制。
在上述結(jié)構(gòu)中，該醫(yī)療器件可以包括光軸與該醫(yī)療器件的縱軸平行的成像單元；可以設(shè)置用于顯示該成像單元所采集的圖像的顯示單元；并且還可以設(shè)置圖像控制單元，其根據(jù)磁場取向控制單元所產(chǎn)生的與醫(yī)療器件的縱軸有關(guān)的旋轉(zhuǎn)信息，將成像單元所采集的圖像旋轉(zhuǎn)到相反方向并將該圖像顯示在顯示單元上。
這樣，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息(與縱軸有關(guān)的旋轉(zhuǎn)相位信息)進(jìn)行處理，以使上述采集圖像沿該醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)方向或者相反方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，無論醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)相位如何，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)始終可以在顯示單元上顯示在預(yù)定相位下采集的圖像。
例如，如上所述，當(dāng)操作人員在觀察顯示在顯示單元上的圖像的同時(shí)對醫(yī)療器件進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)，將顯示圖像轉(zhuǎn)換為預(yù)定旋轉(zhuǎn)相位下的圖像使得與其中顯示圖像是與醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn)的圖像的情況相比，更易于將該醫(yī)療器件引導(dǎo)至預(yù)定位置。
在本發(fā)明的上述第三方面中，優(yōu)選的是，該醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，并且膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸與線圈的中心軸的方向基本相同。
這樣，由于該醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，所以可以使用膠囊內(nèi)窺鏡來觀察對象身體的內(nèi)部。
例如，如果膠囊內(nèi)窺鏡基本上為圓柱形，則膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸方向是插入方向。
在本發(fā)明的上述第一方面中，優(yōu)選地包括用于選擇性使用多個(gè)驅(qū)動線圈的驅(qū)動線圈選擇單元。
這樣，驅(qū)動線圈選擇單元可以通過排除由驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁力線的取向與磁感應(yīng)線圈的中心軸基本垂直的驅(qū)動線圈，并進(jìn)行產(chǎn)生AC磁場的選擇控制，來減小計(jì)算處理的負(fù)擔(dān)和所需的時(shí)間。
在本發(fā)明的上述第一方面中，優(yōu)選的是，以相互正交的方式設(shè)置多個(gè)驅(qū)動線圈。
這樣，位置檢測系統(tǒng)可以簡化驅(qū)動線圈選擇單元進(jìn)行驅(qū)動線圈選擇控制的處理和算法。
在本發(fā)明的上述第三方面中，優(yōu)選的是，驅(qū)動線圈和磁傳感器設(shè)置在其中可以定位對象的空間的上部。
這樣，由于對象被定位在可以將被檢查者放置在其中的空間的下部，所以可以防止設(shè)置在可以將檢查者放置在其中的空間的上部的驅(qū)動線圈或磁傳感器妨礙對象。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的立體圖。
圖3是表示該膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的截面的示意圖。
圖4是表示磁傳感器接收電路的電路布局的示意圖。
圖5是表示膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是表示諧振電路的頻率特性的曲線圖。
圖7示出了驅(qū)動線圈與磁感應(yīng)線圈之間的位置關(guān)系。
圖8示出了驅(qū)動線圈與感測(sense)線圈之間的位置關(guān)系。
圖9示出了驅(qū)動線圈與感測線圈之間的另一位置關(guān)系。
圖10示出了驅(qū)動線圈與感測線圈之間的另一位置關(guān)系。
圖11是表示膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖12是表示感應(yīng)磁場產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的部分立體圖。
圖13是表示膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的另一示例的剖視圖。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動線圈與感測線圈之間的位置關(guān)系。
圖15是表示膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的截面的示意圖。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動線圈與感測線圈之間的位置關(guān)系。
圖17示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變型例的驅(qū)動線圈與感測線圈之間的位置關(guān)系。
圖18示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例下面將參照圖1至13來說明根據(jù)本發(fā)明的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的第一實(shí)施例。
圖1示意性地示出了根據(jù)該實(shí)施例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)。圖2是該膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的立體圖。
如圖1和2所示，膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)(醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng))10主要由以下部分構(gòu)成膠囊內(nèi)窺鏡(醫(yī)療器件)20，通過口或肛門引入到對象(樣本)1的體腔內(nèi)，以對體腔內(nèi)的通道的內(nèi)表面進(jìn)行光學(xué)成像，并無線發(fā)送圖像信號；位置檢測裝置(位置計(jì)算裝置、變化檢測器)50，用于檢測膠囊內(nèi)窺鏡20的位置；磁感應(yīng)裝置70，用于根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡20的檢測位置和來自操作人員的指令來引導(dǎo)膠囊內(nèi)窺鏡20；以及圖像顯示裝置80，用于顯示從膠囊內(nèi)窺鏡20發(fā)送來的圖像信號。
如圖1所示，磁感應(yīng)裝置70主要由以下部分構(gòu)成三軸亥姆霍茲(Helmholtz)線圈單元(磁場產(chǎn)生器、電磁體)71，用于產(chǎn)生用于驅(qū)動膠囊內(nèi)窺鏡20的平行磁場；亥姆霍茲線圈驅(qū)動器72，用于對提供給三軸亥姆霍茲線圈單元71的電流的增益進(jìn)行控制；旋轉(zhuǎn)磁場控制電路(磁場取向控制單元)73，用于對用于驅(qū)動膠囊內(nèi)窺鏡20的平行磁場的方向進(jìn)行控制；以及輸入裝置74，用于將操作人員輸入的膠囊內(nèi)窺鏡20的運(yùn)動方向輸出給旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73。
如圖1和2所示，三軸亥姆霍茲線圈單元71被形成為大致矩形。三軸亥姆霍茲線圈單元71包括三對彼此相對的亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z，每一對亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z都被設(shè)置為基本上與圖1中的X、Y和Z軸正交。將被設(shè)置為基本上與X、Y和Z軸正交的亥姆霍茲線圈分別表示為亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z。
亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z被設(shè)置為在其內(nèi)部形成矩形空間。如圖1所示，該矩形空間用作膠囊內(nèi)窺鏡20的操作空間，并且如圖2所示，該矩形空間是放置對象1的空間。
盡管在本實(shí)施例中將亥姆霍茲線圈表示為如圖1和2所示，但是它們也可以由正方形線圈形成，并且它們無需嚴(yán)格滿足亥姆霍茲線圈的條件。
亥姆霍茲線圈驅(qū)動器72包括分別用于控制亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z的亥姆霍茲線圈驅(qū)動器72X、72Y和72Z。
將操作人員通過輸入裝置74輸入的針對膠囊內(nèi)窺鏡20的運(yùn)動方向指令，連同來自位置檢測裝置50的表示膠囊內(nèi)窺鏡20當(dāng)前所指向的方向(膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸(縱軸)R的方向)的數(shù)據(jù)一起輸入到旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73。然后，從旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73輸出用于控制亥姆霍茲線圈驅(qū)動器72X、72Y和72Z的信號，并將膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)相位數(shù)據(jù)輸入到圖像顯示裝置80。
使用以下輸入裝置作為輸入裝置74，該輸入裝置用于通過移動控制桿來指定膠囊內(nèi)窺鏡20的運(yùn)動方向。
如上所述，輸入裝置74可以使用控制桿型裝置，或者可以使用其他類型的輸入裝置，例如通過按下移動方向按鈕來指定運(yùn)動方向的輸入裝置。
如圖1所示，位置檢測裝置50主要由以下部分構(gòu)成驅(qū)動線圈(驅(qū)動線圈)51，用于在膠囊內(nèi)窺鏡20中的磁感應(yīng)線圈(稍后描述)中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；感測線圈(磁傳感器)52，用于檢測磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場；以及位置檢測裝置50，用于根據(jù)感測線圈52檢測到的感應(yīng)磁場來計(jì)算膠囊內(nèi)窺鏡20的位置，并對驅(qū)動線圈51形成的交變磁場進(jìn)行控制。
位置檢測裝置50和驅(qū)動線圈51之間設(shè)置有正弦波產(chǎn)生電路53，用于根據(jù)位置檢測裝置50的輸出來產(chǎn)生AC電流；驅(qū)動線圈驅(qū)動器54，用于根據(jù)位置檢測裝置50的輸出對從正弦波產(chǎn)生電路53輸入的AC電流進(jìn)行放大；以及驅(qū)動線圈選擇器55，用于將該AC電流提供給根據(jù)位置檢測裝置50的輸出而選擇的驅(qū)動線圈51。
感測線圈52和位置檢測裝置50之間設(shè)置有感測線圈選擇器(磁傳感器選擇單元)56，用于根據(jù)位置檢測裝置50的輸出從感測線圈52中選擇包括膠囊內(nèi)窺鏡的位置信息等的AC電流；以及感測線圈接收電路57，用于從經(jīng)過感測線圈選擇器56的AC電流中提取幅值，并將其輸出給位置檢測裝置50。
圖3是表示該膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的截面的示意圖。
這里，如圖1至3所示，驅(qū)動線圈51以一定角度設(shè)置由亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z形成的大致矩形操作空間的四個(gè)上(Z軸的法向)角處。驅(qū)動線圈51形成了連接正方形亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z的大致三角形線圈。通過這樣將驅(qū)動線圈51設(shè)置在頂部，可以防止驅(qū)動線圈51和對象1之間的干涉。
驅(qū)動線圈51可以是大致三角形的線圈，如上所述，或者可以使用諸如圓形線圈等的各種形狀的線圈。
感測線圈52被形成為空心線圈，并在亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z的內(nèi)側(cè)由三個(gè)平面線圈支撐部分58支撐，這三個(gè)平面線圈支撐部分設(shè)置在面對驅(qū)動線圈51的位置以及在Y軸方向上彼此相對的位置，并且膠囊內(nèi)窺鏡的操作空間設(shè)置于其間。在每個(gè)線圈支撐部分58中都以矩陣形式設(shè)置有九個(gè)感測線圈52，因此位置檢測裝置50中總共設(shè)置了27個(gè)感測線圈52。
圖4是表示感測線圈接收電路57的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖4所示，感測線圈接收電路57由以下部分構(gòu)成高通濾波器(HPF)59，用于去除包括膠囊內(nèi)窺鏡20的位置信息的輸入AC電壓的低頻分量；前置放大器60，用于放大該AC電壓；帶通濾波器(BPF)61，用于去除包括在經(jīng)放大的AC電壓中的高頻；放大器(AMP)62，用于對已經(jīng)去除了高頻的AC電壓進(jìn)行放大；均方根檢測電路(True RMS轉(zhuǎn)換器)63，用于檢測AC電壓的幅值并提取和輸出幅值；A/D轉(zhuǎn)換器64，用于將該幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以及存儲器65，用于臨時(shí)存儲數(shù)字化幅值。
高通濾波器59由以下部分構(gòu)成設(shè)置在從感測線圈52延伸的一對導(dǎo)線66A中的電阻器67；與該對導(dǎo)線66A相連并且基本上在其中央處接地的導(dǎo)線66B；以及彼此相對設(shè)置的一對電容器68，其間具有與導(dǎo)線66B的連接點(diǎn)。前置放大器60分別設(shè)置在該對導(dǎo)線66A中，并將來自前置放大器60的AC電壓輸出輸入到單個(gè)帶通濾波器61。存儲器65臨時(shí)存儲從九個(gè)感測線圈52獲得的幅值，并將所存儲的幅值輸出給位置檢測裝置50。
均方根檢測電路63可用于提取AC電壓的幅值，如上所述，可以通過利用整流電路使磁信息平滑并檢測電壓來檢測幅值，或者可以使用檢測AC電壓峰值的峰值檢測電路來檢測該幅值。
對于所檢測的AC電壓的波形，相對于施加給驅(qū)動線圈51的波形的相位根據(jù)是否存在磁感應(yīng)線圈42以及位置而改變?？梢岳面i定放大器(lock-in amplifier)等來檢測這種相位變化。
如圖1所示，圖像顯示裝置80由以下部分構(gòu)成圖像接收電路81，用于接收從膠囊內(nèi)窺鏡20發(fā)送來的圖像；以及顯示單元(圖像控制單元)82，用于根據(jù)所接收的圖像信號和來自旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73的信號來顯示圖像。
圖5是表示膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖5所示，膠囊內(nèi)窺鏡20主要由以下部分構(gòu)成外殼21，用于在其內(nèi)部容納各種裝置；成像單元30，用于對對象的體腔內(nèi)的通道的內(nèi)表面進(jìn)行成像；電池39，用于驅(qū)動成像單元30；感應(yīng)磁場產(chǎn)生器40，用于利用上述驅(qū)動線圈51來產(chǎn)生感應(yīng)磁場；以及驅(qū)動磁體(磁體)45，用于驅(qū)動膠囊內(nèi)窺鏡20。
外殼21由以下部分構(gòu)成，從而形成具有水密結(jié)構(gòu)的密封膠囊容器紅外發(fā)射圓柱狀膠囊主體(以下簡稱為主體)22，其中心軸限定了膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸(縱軸)R；透明半球狀前端部23，其覆蓋了主體22的前端；以及半球狀后端部24，其覆蓋了主體的后端。
在外殼21的主體的外周面上設(shè)置有螺旋部分(螺旋機(jī)構(gòu))25，在該螺旋部分25中，以繞旋轉(zhuǎn)軸R的螺旋的形式纏繞有圓形截面的導(dǎo)線。
成像單元30主要由以下部分構(gòu)成板36A，被設(shè)置為與旋轉(zhuǎn)軸R大致正交；圖像傳感器31，設(shè)置在板36A的前端部23側(cè)的表面上；透鏡組32，用于在圖像傳感器31上形成對象的體腔內(nèi)的通道的內(nèi)表面的圖像；LED(發(fā)光二極管)33，用于對體腔內(nèi)的通道的內(nèi)表面進(jìn)行照明；信號處理單元34，設(shè)置在板36A的后端部24側(cè)的表面上；以及無線電裝置35，用于將圖像信號發(fā)送給圖像顯示裝置80。
信號處理單元34經(jīng)由板36A、36B、36C和36D以及柔性板37A、37B和37C與電池39電連接，并且經(jīng)由板36A與圖像傳感器31電連接，并經(jīng)由板36A、柔性板37A和支撐構(gòu)件38與LED 33電連接。另外，信號處理單元34對圖像傳感器31獲取的圖像信號進(jìn)行壓縮，對其臨時(shí)存儲(存儲器)，并通過無線電裝置35將壓縮圖像信號發(fā)送至外部，另外，信號處理單元34根據(jù)來自開關(guān)單元46(稍后描述)的信號來控制圖像傳感器31和LED 33的開/關(guān)狀態(tài)。
圖像傳感器31將經(jīng)由前端部23和透鏡組32成像的圖像信號轉(zhuǎn)換為電信號(圖像信號)并將其輸出至信號處理單元34。例如，可以使用CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)或CCD(電荷耦合器件)作為該圖像傳感器31。
此外，在支撐構(gòu)件38上設(shè)置有多個(gè)LED 33，支撐構(gòu)件38設(shè)置為從板36A朝向前端部23，使得在圍繞旋轉(zhuǎn)軸R的圓周方向上在二者之間提供了間隙。
驅(qū)動磁體45設(shè)置在信號處理單元34的后端部24側(cè)。驅(qū)動磁體45被設(shè)置為或極化為具有沿與旋轉(zhuǎn)軸R正交的方向的磁化方向(例如，圖5的垂直方向)。
驅(qū)動磁體45的后端部24側(cè)設(shè)置有開關(guān)單元46(設(shè)置在板36B上)。開關(guān)單元46具有紅外傳感器47并經(jīng)由板36B和柔性板37A與信號處理單元34電連接，并經(jīng)由板36B、36C和36D以及柔性板37B和37C與電池39電連接。
另外，多個(gè)開關(guān)單元46以規(guī)則間隔設(shè)置在繞旋轉(zhuǎn)軸R的圓周方向上，并且紅外傳感器47被設(shè)置為沿直徑方向面對外部。在該實(shí)施例中，對其中設(shè)置有四個(gè)開關(guān)單元46的示例進(jìn)行了說明，但是開關(guān)單元46的數(shù)量并不限于四個(gè)，而是可以設(shè)置任意的數(shù)量。
在開關(guān)單元46的后端部24處，電池39被設(shè)置為夾在板36C和36D之間。
無線電裝置35設(shè)置在板36D的后端部24側(cè)的表面上。無線電裝置35經(jīng)由板36A、36B、36C和36D以及柔性板37A、37B和37C與信號處理單元34電連接。
感應(yīng)磁場產(chǎn)生器40設(shè)置在無線電裝置35的后端部24側(cè)。感應(yīng)磁場產(chǎn)生器40由以下部分構(gòu)成芯構(gòu)件41，由鐵素體制成，并被形成為圓柱形，其中心軸基本上與旋轉(zhuǎn)軸R相同；磁感應(yīng)線圈(線圈)42，設(shè)置在芯41的外周部分上；以及電容器(圖中未示出)，其與磁感應(yīng)線圈42電連接，并構(gòu)成諧振電路43。
接下來，將對具有上述結(jié)構(gòu)的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)10的操作進(jìn)行說明。
首先，將描述膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)10的操作概況。
如圖1和2所示，通過口或肛門將膠囊內(nèi)窺鏡20插入到對象1的體腔內(nèi)，該對象躺在位置檢測裝置50和磁感應(yīng)裝置70內(nèi)。通過位置檢測裝置50來檢測所插入的膠囊內(nèi)窺鏡20的位置，并通過磁感應(yīng)裝置70將其引導(dǎo)至對象1的體腔內(nèi)的通道內(nèi)的感染區(qū)域附近。膠囊內(nèi)窺鏡20在被引導(dǎo)至感染區(qū)域以及該染病區(qū)域附近時(shí)，對體腔內(nèi)的通道的內(nèi)表面進(jìn)行成像。然后，將體腔內(nèi)的通道的所成像內(nèi)表面的數(shù)據(jù)以及感染區(qū)域附近的數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像顯示裝置80。圖像顯示裝置80將所發(fā)送的圖像顯示在顯示單元82上。
接下來，將描述位置檢測裝置50的操作。
如圖1所示，在位置檢測裝置50中，正弦波產(chǎn)生器電路53根據(jù)位置檢測裝置50的輸出而產(chǎn)生交變電流，并將該交變電流輸出至驅(qū)動線圈驅(qū)動器54。所產(chǎn)生的交變電流的頻率在從幾kHz到100kHz的頻率范圍內(nèi)，并且頻率隨時(shí)間在上述范圍內(nèi)變化(擺動)，從而包括了稍后所述的諧振頻率。擺動范圍并不陷于上述范圍，其可以是更窄的范圍或者更寬的范圍，并且沒有具體的限制。
在驅(qū)動線圈驅(qū)動器54中根據(jù)來自位置檢測裝置50的指令對該交變電流進(jìn)行放大，并將其輸出至驅(qū)動線圈選擇器55。將放大后的交變電流提供給位置檢測裝置50在驅(qū)動線圈選擇器55中選擇的驅(qū)動線圈51。然后，提供給驅(qū)動線圈51的交變電流在膠囊內(nèi)窺鏡20的操作空間中產(chǎn)生AC磁場。
由于該AC磁場，使得在設(shè)置在該AC磁場中的膠囊內(nèi)窺鏡20的磁感應(yīng)線圈42中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并且在磁感應(yīng)線圈42中流過感應(yīng)電流。當(dāng)該感應(yīng)電流流入磁感應(yīng)線圈42時(shí)，由于該感應(yīng)電流而產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
由于磁感應(yīng)線圈42與電容器一起構(gòu)成諧振電路43，所以當(dāng)AC磁場的同步與諧振電路43的諧振頻率相匹配時(shí)，在諧振電路43(磁感應(yīng)線圈42)中流動的感應(yīng)電流增大，并且所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場也加強(qiáng)。此外，由于在磁感應(yīng)線圈42的中心設(shè)置有芯構(gòu)件41(由電介質(zhì)鐵素體(dielectricferrite)制成)，所以感應(yīng)磁場更容易集中在芯構(gòu)件41中，因此所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場變得更強(qiáng)。
上述感應(yīng)磁場在感測線圈52中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并且在感測線圈52中產(chǎn)生包括膠囊內(nèi)窺鏡20的位置信息等的AC電壓(磁信息)。將該AC電壓經(jīng)由感測線圈選擇器56輸入感測線圈接收電路57，在感測線圈接收電路57中提取該AC電壓的幅值(幅值信息)。
如圖4所示，首先通過高通濾波器59去除輸入到感測線圈接收電路57的AC電壓中所包含的低頻分量，然后通過前置放大器60對該AC電壓進(jìn)行放大。然后，通過帶通濾波器61去除高頻，并通過放大器62對該AC電壓進(jìn)行放大。通過均方根檢測電路63來提取已通過上述方式去除了不必要分量的AC電壓的幅值。通過A/D轉(zhuǎn)換器64將所提取的幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其存儲在存儲器65中。
例如，存儲器65存儲有與一個(gè)周期相對應(yīng)的幅值，在所述一個(gè)周期內(nèi)，正弦波產(chǎn)生電路53中產(chǎn)生的正弦波信號在諧振電路43的諧振頻率附近擺動，并且存儲器65每次將一個(gè)周期的幅值輸出到位置檢測裝置50。
如圖6所示，AC電壓的幅值根據(jù)驅(qū)動線圈51所產(chǎn)生的AC磁場與諧振電路43的諧振頻率之間的關(guān)系而顯著變化。圖6的水平軸表示AC磁場的頻率，垂直軸表示諧振電路43中流動的AC電壓的增益(dBm)和相位(度)的變化。圖中示出了，由實(shí)線表示的增益變化在小于諧振頻率的頻率處表現(xiàn)出最大值，在諧振頻率處為零，而在高于諧振頻率的頻率處表現(xiàn)出最小值。另外，圖中示出了，由虛線表示的相位變化在諧振頻率處下降最多。
根據(jù)測量條件，可能存在增益在低于諧振頻率的頻率處表現(xiàn)出最小值而在高于諧振頻率的頻率處表現(xiàn)出最大值的情況，以及相位在諧振頻率處達(dá)到峰值的情況。
將所提取的幅值輸出至位置檢測裝置50，位置檢測裝置50將諧振頻率附近的幅值的最大值與最小值之間的幅值差假定為來自感測線圈52的輸出。然后，位置檢測裝置50通過根據(jù)從所述多個(gè)感測線圈52獲得的幅值差來求解涉及膠囊內(nèi)窺鏡20的位置、方向和磁場強(qiáng)度的聯(lián)立方程，從而獲得膠囊內(nèi)窺鏡20的位置等。
因此，通過以這種方式將感測線圈52的輸出設(shè)定為幅值差，可以消除由于環(huán)境條件(例如，溫度)導(dǎo)致的磁場強(qiáng)度的變化而引起的幅值變化，因此能夠以穩(wěn)定的精確度來獲得膠囊內(nèi)窺鏡20的位置，而不受環(huán)境條件的影響。
與膠囊內(nèi)窺鏡20的位置等有關(guān)的信息包括六條信息，例如X、Y和Z位置坐標(biāo)；繞彼此正交并且與膠囊內(nèi)窺鏡20的縱軸(旋轉(zhuǎn)軸)正交的兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)相位φ和θ；以及磁感應(yīng)線圈42產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的強(qiáng)度。
為了通過計(jì)算估計(jì)出這六條信息，需要至少六個(gè)感測線圈52的輸出。由于使用了設(shè)置在至少一個(gè)平面內(nèi)的九個(gè)感測線圈52的輸出，所以可以通過計(jì)算獲得上述六條信息。
位置檢測裝置50根據(jù)通過計(jì)算獲得的膠囊內(nèi)窺鏡20的位置，向驅(qū)動線圈驅(qū)動器54指示提供給驅(qū)動線圈51的交變電流的放大因子。該放大因子被設(shè)定為使得可以由感測線圈52檢測到磁感應(yīng)線圈42所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場。
另外，位置檢測裝置50選擇要產(chǎn)生磁場的驅(qū)動線圈51，并向驅(qū)動線圈選擇器55輸出要向所選擇的驅(qū)動線圈51提供交變電流的指令。如圖7所示，在選擇驅(qū)動線圈51的方法中，排除了以下驅(qū)動線圈51，對于該驅(qū)動線圈51，連接驅(qū)動線圈51和磁感應(yīng)線圈42的直線(驅(qū)動線圈51的取向)與磁感應(yīng)線圈42的中心軸(膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸R)基本正交。另外，如圖8所示，選擇驅(qū)動線圈51，以將交變電流提供給驅(qū)動線圈中的三個(gè)，使得作用于磁感應(yīng)線圈42上的磁場的取向線性無關(guān)。
更優(yōu)選的方法是這樣的方法，其中忽略了驅(qū)動線圈51的磁力線的取向與磁感應(yīng)線圈42的中心軸基本正交的驅(qū)動線圈51。
如上所述，可以使用驅(qū)動線圈選擇器55來限制形成AC磁場的驅(qū)動線圈51的數(shù)量，或者可以將所設(shè)置的驅(qū)動線圈51的數(shù)量初始設(shè)定為三個(gè)而不使用驅(qū)動線圈選擇器55。
如上所述，可以選擇三個(gè)驅(qū)動線圈51來形成AC磁場，或者如圖9所示，可以通過所有的驅(qū)動線圈51來產(chǎn)生AC磁場。
接下來，將對利用位置檢測裝置來估計(jì)膠囊內(nèi)窺鏡20的位置和取向時(shí)所使用的感測線圈52的選擇方法進(jìn)行描述。
這里，為了簡化說明，為感測線圈52分配標(biāo)識符。由于如上所述存在27個(gè)感測線圈52，所以為感測線圈52分配從s1到s27的標(biāo)識符。
考慮感測線圈52之間的空間中的位置和取向，對于分配了標(biāo)識符s1的感測線圈52，位置由(X(s1)，Y(s1)，Z(s1))來表示，而取向由矢量NV(s1)來表示。另外，膠囊內(nèi)窺鏡20的預(yù)先確定的位置由(X(c)，Y(c)，Z(c))來表示，而其取向由NV(c)來表示。
首先，當(dāng)通過上述計(jì)算預(yù)先獲得的分配了標(biāo)識符s1的感測線圈與膠囊內(nèi)窺鏡20之間的距離由r(s1)來表示時(shí)，r(s1)可以表示為如下所示的公式(1)。
r(s1)=(X(s1)-X(c))2+(Y(s1)-Y(c))2+(Z(s1)-Z(c))2...(1)]]>對于分配了其他標(biāo)識符的感測線圈52，各個(gè)感測線圈52與膠囊內(nèi)窺鏡20之間的距離也可以由位置檢測裝置50基于以上公式(1)進(jìn)行計(jì)算而獲得。
因此，每一次檢測膠囊內(nèi)窺鏡20的位置時(shí)，位置檢測裝置50都根據(jù)通過上述計(jì)算而獲得的距離來依次選擇靠近膠囊內(nèi)窺鏡20的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52。然后，位置檢測裝置50向感測線圈選擇器56輸出一指令，使得從所選擇的感測線圈52向感測線圈接收電路57輸出交變電流。
選擇感測線圈52的方法沒有具體的限制。例如，如圖9所示，可以選擇與驅(qū)動線圈51相對并且膠囊內(nèi)窺鏡位于其間的感測線圈52，或者如圖10所示，可以選擇設(shè)置在與其中設(shè)置有驅(qū)動線圈51的平面相鄰的彼此相對的平面內(nèi)的感測線圈52。
可以如上所述由感測線圈選擇器56來選擇設(shè)置在三個(gè)線圈支撐部分58上的感測線圈52中所感應(yīng)出的交變電流，或者在不使用感測線圈選擇器56的情況下，可以將所提供的線圈支撐部分58的數(shù)量預(yù)先設(shè)定為一個(gè)或兩個(gè)，如圖9和10所示。
接下來，對磁感應(yīng)裝置70的操作進(jìn)行說明。
如圖1所示，在磁感應(yīng)裝置70中，首先，操作人員經(jīng)由輸入裝置74向旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73輸入膠囊內(nèi)窺鏡20的引導(dǎo)方向。在旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73中，待施加給膠囊內(nèi)窺鏡20的平行磁場的取向和旋轉(zhuǎn)方向是基于所輸入的引導(dǎo)方向和從位置檢測裝置50輸入的膠囊內(nèi)窺鏡20的取向(旋轉(zhuǎn)軸方向)而確定的。
然后，為了形成該平行磁場的取向，計(jì)算由亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z產(chǎn)生的磁場的所需強(qiáng)度，并計(jì)算產(chǎn)生這些磁場所需的電流。
將提供給各個(gè)亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z的電流數(shù)據(jù)輸出給對應(yīng)的亥姆霍茲線圈驅(qū)動器72X、72Y和72Z，根據(jù)該輸入數(shù)據(jù)來執(zhí)行電流的放大控制，并將所述電流提供給對應(yīng)的亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z。
被提供了電流的亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z根據(jù)各自的電流值產(chǎn)生磁場，并通過對這些磁場進(jìn)行組合，產(chǎn)生了磁場取向由旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73確定的平行磁場。
驅(qū)動磁體45設(shè)置在膠囊內(nèi)窺鏡20中，如稍后所述，根據(jù)作用于驅(qū)動磁體45的力以及上述平行磁場來控制膠囊內(nèi)窺鏡20的取向(旋轉(zhuǎn)軸方向)。另外，通過將該平行磁場的旋轉(zhuǎn)周期控制為大約0Hz到幾Hz并對該平行磁場的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，可以控制繞膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向，從而對膠囊內(nèi)窺鏡20的運(yùn)動方向和運(yùn)動速度進(jìn)行控制。
接下來，對膠囊內(nèi)窺鏡20的操作進(jìn)行說明。
如圖5所示，在膠囊內(nèi)窺鏡20中，首先將紅外光照射到開關(guān)單元46的紅外傳感器47上，并且開關(guān)單元46向信號處理單元34輸出信號。當(dāng)信號處理單元34從開關(guān)單元46接收到該信號時(shí)，從電池39向內(nèi)置在膠囊內(nèi)窺鏡20中的圖像傳感器31、LED 33、無線電裝置35以及信號處理單元34本身提供電流，從而使它們啟動。
圖像傳感器31對對象1的體腔內(nèi)的通道內(nèi)部的表面(由LED 33照明)進(jìn)行成像，將該圖像轉(zhuǎn)換為電信號，并將其輸出給信號處理單元34。信號處理單元34對輸入圖像進(jìn)行壓縮，對其進(jìn)行臨時(shí)存儲，并將其輸出至無線電裝置35。將輸入到無線電裝置35的壓縮圖像數(shù)據(jù)作為電磁波發(fā)送至圖像顯示裝置80。
可以通過利用設(shè)置在外殼21的外周上的螺旋部分25使旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)，來使膠囊內(nèi)窺鏡20朝向前端部23或后端部24運(yùn)動。運(yùn)動的方向是由繞旋轉(zhuǎn)軸R的旋轉(zhuǎn)方向以及螺旋部分25的旋轉(zhuǎn)方向來確定的。
接下來，對圖像顯示裝置80的操作進(jìn)行說明。
如圖1所示，在圖像顯示裝置80中，首先，由圖像接收電路81接收從膠囊內(nèi)窺鏡20發(fā)送來的壓縮圖像信號，并將該壓縮圖像信號輸出至顯示單元82。在圖像接收電路81或顯示單元82中對壓縮圖像信號進(jìn)行重構(gòu)，并由顯示單元82進(jìn)行顯示。
另外，顯示單元82根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)相位數(shù)據(jù)(從旋轉(zhuǎn)磁場控制電路73輸入)在膠囊內(nèi)窺鏡20的反向旋轉(zhuǎn)方向上對圖像信號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，并對其進(jìn)行顯示。
利用上述構(gòu)成，從線性無關(guān)的三個(gè)或更多個(gè)不同的方向?qū)δz囊內(nèi)窺鏡20的磁感應(yīng)線圈42施加交變磁場。因此，無論磁感應(yīng)線圈42的取向如何，由于來自至少一個(gè)方向的交變磁場，使得可以在磁感應(yīng)線圈42中產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
結(jié)果，無論膠囊內(nèi)窺鏡20的取向(旋轉(zhuǎn)軸R的軸向)如何，始終可以在磁感應(yīng)線圈42中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；因此提供了始終可以由感測線圈52檢測到感應(yīng)磁場的優(yōu)點(diǎn)，這使得始終能夠以高精度來檢測其位置。
另外，由于感測線圈52設(shè)置在相對于膠囊內(nèi)窺鏡20的三個(gè)不同的方向上，所以可檢測強(qiáng)度的感應(yīng)磁場作用于設(shè)置在三個(gè)方向上的感測線圈52中的設(shè)置在至少一個(gè)方向上的感測線圈52上，這使得無論膠囊內(nèi)窺鏡20設(shè)置的位置如何，感測線圈52始終可以檢測到感應(yīng)磁場。
此外，由于設(shè)置在一個(gè)方向上的感測線圈52的數(shù)量如上所述為九個(gè)，所以盡管通過計(jì)算確定了總共六條信息，即，膠囊內(nèi)窺鏡20的X、Y和Z坐標(biāo)、繞彼此正交且與膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸R正交的兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)相位φ和θ、以及感應(yīng)磁場的強(qiáng)度，但是可以獲得足夠數(shù)量的輸入。
通過使AC磁場的頻率與諧振電路43產(chǎn)生諧振的頻率(諧振頻率)相同，可以產(chǎn)生與使用另一頻率的情況相比幅值較大的感應(yīng)磁場。由于感應(yīng)磁場的幅值較大，所以感測線圈52可以容易地檢測到感應(yīng)磁場，這使得易于檢測膠囊內(nèi)窺鏡20的位置。
另外，由于AC磁場的頻率在諧振頻率附近的頻率范圍內(nèi)擺動，所以即使諧振電路43的諧振頻率由于環(huán)境條件(例如，溫度條件)的變化而發(fā)生變化，或者即使諧振頻率由于諧振電路43的個(gè)體差異而存在偏移，只要變化后的諧振頻率或偏移后的諧振頻率包括在上述頻率范圍內(nèi)，就可以在諧振電路43中產(chǎn)生諧振。
由于位置檢測裝置50利用感測線圈選擇器56選擇了檢測到具有較高強(qiáng)度的感應(yīng)磁場的感測線圈52的輸出，所以能夠減少位置檢測裝置50必須計(jì)算和處理的信息量，這使得可以減小計(jì)算負(fù)擔(dān)。同時(shí)，由于可以同時(shí)減少計(jì)算處理量，所以可以縮短計(jì)算所需的時(shí)間。
如上所述，根據(jù)通過計(jì)算確定的距離來選擇感測線圈52，可以高精度地進(jìn)行位置檢測。此外，可以排除較差S/N比的感測線圈52的輸出。另外，可以減少位置檢測裝置50中的計(jì)算量，這使得可以構(gòu)造出成本效益高的硬件。
由于驅(qū)動線圈51和感測線圈52位于膠囊內(nèi)窺鏡20的操作區(qū)域的兩側(cè)彼此面對的位置，所以驅(qū)動線圈51和感測線圈52可以被定位為在它們的結(jié)構(gòu)方面彼此不干涉。
通過對作用于內(nèi)置在膠囊內(nèi)窺鏡20中的驅(qū)動磁體45上的平行磁場的取向進(jìn)行控制，可以控制作用在驅(qū)動磁體45上的力的取向，這使得可以對膠囊內(nèi)窺鏡20的運(yùn)動方向進(jìn)行控制。由于可以同時(shí)檢測膠囊內(nèi)窺鏡20的位置，所以可以將膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)至預(yù)定位置，因此，獲得了可以基于膠囊內(nèi)窺鏡20的檢測位置來精確引導(dǎo)膠囊內(nèi)窺鏡的優(yōu)點(diǎn)。
通過對彼此面對地設(shè)置在互相正交的方向上的三對亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z所產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度進(jìn)行控制，可以將亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z內(nèi)部產(chǎn)生的平行磁場的取向控制到預(yù)定方向。因此，可以對膠囊內(nèi)窺鏡20施加預(yù)定取向上的平行磁場，從而可以使膠囊內(nèi)窺鏡20沿預(yù)定方向運(yùn)動。
由于驅(qū)動線圈51和感測線圈52設(shè)置在亥姆霍茲線圈71X、71Y和71Z的內(nèi)部空間(其中可以定位對象1的空間)的周邊，所以可以將膠囊內(nèi)窺鏡20引導(dǎo)至對象1的身體內(nèi)的預(yù)定位置。
通過使膠囊內(nèi)窺鏡20繞旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)，螺旋部分25產(chǎn)生沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向推進(jìn)膠囊內(nèi)窺鏡20的力。由于螺旋部分25產(chǎn)生了推進(jìn)力，所以能夠通過對繞膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，來控制作用在膠囊內(nèi)窺鏡20上的推進(jìn)力的方向。
由于圖像顯示裝置80根據(jù)與繞膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)軸R的旋轉(zhuǎn)相位有關(guān)的信息對要顯示的圖像進(jìn)行處理，使其在膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)方向或相反方向上旋轉(zhuǎn)，所以無論膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)相位如何，都能夠在顯示單元82上顯示始終固定在預(yù)定旋轉(zhuǎn)相位的圖像，換句話說，其中膠囊內(nèi)窺鏡20看上去沿旋轉(zhuǎn)軸R行進(jìn)而不繞旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)的圖像。
因此，當(dāng)操作人員在對顯示在圖像顯示單元82上的圖像進(jìn)行可視觀察的同時(shí)對膠囊內(nèi)窺鏡20進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)，將以上述方式顯示的圖像表示為預(yù)定的旋轉(zhuǎn)相位圖像使得與所顯示的圖像是與膠囊內(nèi)窺鏡20的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)的圖像的情況相比，操作人員更易于觀察，還使得更易于將膠囊內(nèi)窺鏡20引導(dǎo)至預(yù)定位置。
膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)并不限于圖5所示的結(jié)構(gòu)；例如，其可以具有圖11所示的結(jié)構(gòu)。
在圖11所示的膠囊內(nèi)窺鏡20A中，由于感應(yīng)磁場產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)不同并且其他裝置的位置不同，所以對二者進(jìn)行說明，而省略對其他部分的說明。
在膠囊內(nèi)窺鏡20A的外殼21內(nèi)部，透鏡組32、LED 33、圖像傳感器31、信號處理單元34、電池39、開關(guān)單元46、無線電裝置35和驅(qū)動磁體45從前端部23按順序設(shè)置。
感應(yīng)磁場產(chǎn)生器43A設(shè)置在外殼21與電池39等之間，并被設(shè)置為覆蓋從LED 33的支撐構(gòu)件38到電池39的組件。
如圖11和12所示，感應(yīng)磁場產(chǎn)生器43A由以下部分構(gòu)成被形成為中心軸基本上與旋轉(zhuǎn)軸R一致的圓柱形的芯構(gòu)件41A；設(shè)置在芯構(gòu)件41A的外周部分上的磁感應(yīng)線圈42；設(shè)置在芯構(gòu)件41A與磁感應(yīng)線圈42之間的坡莫合金膜41B；以及與磁感應(yīng)線圈42電連接并構(gòu)成諧振電路43的電容器(圖中未示出)。
如圖12所示，坡莫合金膜41B由片狀磁材料形成。另外，當(dāng)繞芯構(gòu)件41A纏繞坡莫合金膜41B時(shí)，形成了間隙t。
通過以這種方式在芯構(gòu)件41A與磁感應(yīng)線圈42之間設(shè)置坡莫合金膜41B，可以增大感應(yīng)磁場產(chǎn)生器43A中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的強(qiáng)度。
另外，除了圖5和圖11中所示的結(jié)構(gòu)以外，膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)還可以如圖13所示。
在圖13所示的膠囊內(nèi)窺鏡20B中，由于感應(yīng)磁場產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)不同，并且其他元件的位置不同，所以對二者進(jìn)行描述，而省略對其他部分的描述。
在膠囊內(nèi)窺鏡20B的外殼21內(nèi)部，透鏡組32、LED 33、圖像傳感器31、信號處理單元34、開關(guān)單元46、驅(qū)動磁體45、電池39和無線電裝置35從前端部23按順序設(shè)置。
感應(yīng)磁場產(chǎn)生器43C設(shè)置在外殼21與電池39等之間，并被設(shè)置為覆蓋從LED 33的支撐構(gòu)件38到電池39的組件。
如圖12和圖13所示，感應(yīng)磁場產(chǎn)生器43C由以下部分構(gòu)成被形成為中心軸基本上與旋轉(zhuǎn)軸R一致的圓柱形的芯構(gòu)件41A；設(shè)置在芯構(gòu)件41A的外周部分上的磁感應(yīng)線圈42C；設(shè)置在芯構(gòu)件41A與磁感應(yīng)線圈42C之間的坡莫合金膜41B；以及與磁感應(yīng)線圈42C電連接并構(gòu)成諧振電路43的電容器(圖中未示出)。
磁感應(yīng)線圈42C稀疏地纏繞在設(shè)置有驅(qū)動磁體45的區(qū)域上，并且緊密地纏繞在前端部23側(cè)和后端部24側(cè)。
如上所述，當(dāng)檢測膠囊內(nèi)窺鏡20的位置和取向時(shí)，由驅(qū)動線圈51所產(chǎn)生的交變磁場和磁感應(yīng)線圈42所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場兩者在感測線圈52中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，并且可以從其中提取AC電壓的幅值。另外，還可以最初由上述AC磁場在感測線圈52中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并將從中提取的AC電壓的幅值存儲在位置檢測裝置50的存儲器單元中；此后，通過由AC磁場和感應(yīng)磁場二者產(chǎn)生電動勢，提取AC電壓的幅值，并從該幅值中減去存儲在存儲器中的幅值，可以僅提取由感應(yīng)磁場產(chǎn)生的幅值。
利用該方法，通過計(jì)算接收到AC磁場和感應(yīng)磁場的感測線圈52的輸出與只接收到AC磁場的感測線圈52的輸出(其存儲在上述存儲器單元中)之間的差，可以根據(jù)接收到的AC磁場和感應(yīng)磁場的感測線圈52的輸出容易地確定出僅感應(yīng)磁場的輸出。
對于要選擇的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，如上所述，優(yōu)選的是六個(gè)或更多個(gè)；通過選擇六個(gè)以上，可以排除包含在感測線圈52的輸出中的噪聲的影響。另外，通過使要選擇的感測線圈的數(shù)量為十或更少，可以防止位置檢測裝置50中的計(jì)算量過大。
此外，可以如上所述預(yù)先設(shè)定要選擇的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52；還可以預(yù)先設(shè)定預(yù)定閾值，并且僅使用距離短于該預(yù)定閾值的感測線圈52。
這樣，可以僅提取具備可靠性的感測線圈52的輸出，這使得可以實(shí)現(xiàn)較高精度的位置計(jì)算。
第一實(shí)施例的第一變型例接下來，對本發(fā)明第一實(shí)施例的第一變型例進(jìn)行說明。
根據(jù)該實(shí)施例的變型例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同；然而，檢測膠囊內(nèi)窺鏡的位置的方法不同。因此，在該變型例中，將僅對膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測方法進(jìn)行說明，而將省略對磁感應(yīng)裝置等的說明。
在該變型例中，將對要在利用位置檢測裝置估計(jì)膠囊內(nèi)窺鏡20的位置和取向時(shí)使用的感測線圈52的選擇方法進(jìn)行說明。
在該變型例中，通過以下示出的方法對各個(gè)感測線圈52計(jì)算由磁感應(yīng)線圈42(其安裝在膠囊內(nèi)窺鏡20中)產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度，并根據(jù)所獲得的磁場強(qiáng)度來選擇感測線圈52。
由于磁感應(yīng)線圈42的位置檢測與第一實(shí)施例的相同，所以省略對其的說明。
首先，位置檢測裝置50根據(jù)預(yù)先確定的膠囊內(nèi)窺鏡20(磁感應(yīng)線圈42)的位置，計(jì)算由驅(qū)動線圈51在設(shè)置有磁感應(yīng)線圈42的位置處形成的磁場的大小和取向。
更具體地說，通過基于Biot-Savart定律對在驅(qū)動線圈51中流動的電流進(jìn)行路徑積分來實(shí)現(xiàn)該操作。通過該計(jì)算，可以獲得驅(qū)動線圈51在預(yù)先確定的膠囊內(nèi)窺鏡20(磁感應(yīng)線圈42)的位置處產(chǎn)生的磁場，并且由矢量Bdv(c)來表示所獲得的磁場。
由上述磁場Bdv(c)在磁感應(yīng)線圈42中感應(yīng)出電流，并且由于該感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場。此時(shí)，如果將磁感應(yīng)線圈42看作具有偶極矩M(c)的磁偶極，則利用Bdv(c)和Nv(c)將M(c)表示為以下公式(2)。
M(c)＝A1×(Bdv(c)·Nv(c)) …(2)這里，A1是通過磁感應(yīng)線圈的特性而確定的常數(shù)，而“.”表示兩個(gè)矢量的內(nèi)積。
于是，磁感應(yīng)線圈42在各個(gè)感測線圈52的位置(假設(shè)其位于預(yù)先確定的膠囊內(nèi)窺鏡20的位置)處產(chǎn)生的磁場Bv可以表示為以下公式(3)。公式(3)表示獲得在分配了標(biāo)識符s1的感測線圈52處產(chǎn)生的磁場Bv(s1)的公式。
Bv(1)=μ04π×M(c)×3rv(1)×(rv(1)·Nv(c))-r(1)2×Nv(c)r(1)5.....(3)]]>這里，μ0是真空的磁導(dǎo)率。
即，通過進(jìn)行以上所示的公式(2)和公式(3)的計(jì)算，位置檢測裝置50計(jì)算出磁感應(yīng)線圈42在各個(gè)感測線圈52的位置處產(chǎn)生的磁場的大小(磁場強(qiáng)度)B。
接下來，基于在感測線圈52處產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，位置檢測裝置50選擇磁場強(qiáng)度B較大的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，并向感測線圈選擇器56輸出指令，以從所選擇的感測線圈52向感測線圈接收電路57輸出交變電流。然后，位置檢測裝置50根據(jù)所選擇的感測線圈52的輸出來計(jì)算下一計(jì)算時(shí)刻膠囊內(nèi)窺鏡20(磁感應(yīng)線圈42)的位置和取向。
對于要選擇的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，如上所述，優(yōu)選的是從六到十(包含六和十)的數(shù)量。
利用這種結(jié)構(gòu)，即使沒有測量來自所有(本實(shí)施例中為27個(gè))感測線圈52的輸出，但是由于選擇了適當(dāng)?shù)母袦y線圈52用于計(jì)算磁感應(yīng)線圈42的位置和取向，所以可以提高計(jì)算位置和取向的效率。
如上所述，位置檢測裝置50可以依次選擇具有較大磁場強(qiáng)度B的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，或者可以僅選擇磁場B大于預(yù)定閾值的感測線圈52。
通過以這種方式選擇感測線圈52，即使沒有測量來自所有感測線圈52的輸出，也能夠選擇適當(dāng)?shù)母袦y線圈52用于計(jì)算磁感應(yīng)線圈42的位置和取向，另外，由于僅可以使用具有很好輸出特性的感測線圈52的輸出，所以能夠進(jìn)一步提高計(jì)算位置和取向的效率。
第一實(shí)施例的第二變型例接下來，將對本發(fā)明第一實(shí)施例的第二變型例進(jìn)行說明。
根據(jù)本實(shí)施例的該變型例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同；然而，膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測方法不同于第一實(shí)施例。因此，在該變型例中，將僅對膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測方法進(jìn)行說明，而省略對磁感應(yīng)裝置等的說明。
下面將對要在利用本變型例中的位置檢測裝置來估計(jì)膠囊內(nèi)窺鏡20的位置和取向時(shí)使用的感測線圈52的選擇方法進(jìn)行說明。
在該變型例中，根據(jù)磁感應(yīng)線圈42在各個(gè)感測線圈52的位置處產(chǎn)生的磁場(由上述第二變型例確定)來計(jì)算各個(gè)感測線圈的輸出，并根據(jù)所獲得的輸出來選擇感測線圈52。
首先，位置檢測裝置50基于磁感應(yīng)線圈42在各個(gè)感測線圈52的位置處產(chǎn)生的磁場(預(yù)先確定的)，執(zhí)行預(yù)定的計(jì)算以確定感測線圈52的輸出。
更具體地說，例如，在將分配了標(biāo)識符s1的感測線圈的輸出定義為V(s1)時(shí)，V(s1)由以下示出的公式(4)表示。
V(s1)＝A2×(Bv(s1)·Nv(s1))…(4)這里，A2是通過感測線圈的特性而確定的比例常數(shù)。
位置檢測裝置50通過基于以上示出的公式(4)的計(jì)算來估計(jì)各個(gè)感測線圈52的輸出，并按順序選擇所估計(jì)的輸出V較大的預(yù)定數(shù)量的感測線圈。位置檢測裝置50向感測線圈選擇器56輸出指令，以從所選擇的感測線圈52向感測線圈接收電路57輸出交變電流。
然后，在下一計(jì)算時(shí)刻，位置檢測裝置50基于所選擇的感測線圈52的輸出來計(jì)算膠囊內(nèi)窺鏡20(磁感應(yīng)線圈42)的位置和取向。
對于要選擇的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，如上所述，優(yōu)選的是從六到十(包含六和十)的數(shù)量。
利用這種結(jié)構(gòu)，即使沒有測量來自所有感測線圈52的輸出V，但是由于可以選擇用于計(jì)算磁感應(yīng)線圈42的位置和取向的適當(dāng)感測線圈52，所以可以提高計(jì)算位置和取向的效率。
如上所述，位置檢測裝置50可以依次選擇感測線圈52的輸出V較大的預(yù)定數(shù)量的感測線圈52，或者可以僅選擇輸出V大于預(yù)定閾值的感測線圈52。
通過以這種方式選擇感測線圈52，即使沒有測量來自所有感測線圈52的輸出V，也能夠選擇適當(dāng)?shù)母袦y線圈52用于計(jì)算磁感應(yīng)線圈42的位置和取向，另外，由于可以僅使用具有很好輸出特性的感測線圈52的輸出V，所以能夠進(jìn)一步提高計(jì)算位置和取向的效率。
第二實(shí)施例接下來，將參照圖14和圖15來說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
根據(jù)本實(shí)施例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同；然而，位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例。因此，在本實(shí)施例中，利用圖14和圖15僅對位置檢測裝置的鄰近部分進(jìn)行說明，而省略對磁感應(yīng)裝置等的說明。
圖14是表示該位置檢測裝置的驅(qū)動線圈和感測線圈的設(shè)置的示意圖。
由于該位置檢測裝置的除驅(qū)動線圈和感測線圈以外的組件都與第一實(shí)施例相同，所以將省略對它們的說明。
如圖14所示，考慮位置檢測裝置150的驅(qū)動線圈(驅(qū)動線圈)151和感測線圈52，驅(qū)動線圈151設(shè)置為分別與X、Y和Z軸正交，而感測線圈52分別設(shè)置在與Y和Z軸正交的兩個(gè)平面線圈支撐構(gòu)件158上。
如圖所示，可以采用矩形線圈作為驅(qū)動線圈151，或者可以使用亥姆霍茲線圈。
如圖14所示，在具有上述結(jié)構(gòu)的位置檢測裝置150中，驅(qū)動線圈151產(chǎn)生的交變磁場的取向平行于X、Y和Z軸，并具有相互正交的關(guān)系，即，它們線性無關(guān)。
利用這種結(jié)構(gòu)，可以向膠囊內(nèi)窺鏡20中的磁感應(yīng)線圈42施加來自線性無關(guān)的彼此正交的方向的交變磁場。因此，與第一實(shí)施例相比，無論磁感應(yīng)線圈42的取向如何，都更易于在磁感應(yīng)線圈42中產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
另外，由于驅(qū)動線圈151被設(shè)置為基本上彼此正交，所以簡化了驅(qū)動線圈選擇器55對驅(qū)動線圈的選擇。
如上所述，感測線圈52可以設(shè)置在與Y和Z軸垂直的線圈支撐構(gòu)件158上，或者如圖15所示，它們可以設(shè)置在被設(shè)置于膠囊內(nèi)窺鏡20的操作區(qū)域上方的傾斜線圈支撐構(gòu)件159上。
通過以這種方式對它們進(jìn)行定位，感測線圈52可以被定位為不與對象1干涉。
第三實(shí)施例接下來，將參照圖16來說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。
根據(jù)本實(shí)施例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同；然而，位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例。因此，在本實(shí)施例中，利用圖16僅對位置檢測裝置的鄰近部分進(jìn)行說明，而省略對磁感應(yīng)裝置等的說明。
圖16是表示該位置檢測裝置的驅(qū)動線圈和感測線圈的設(shè)置的示意圖。
由于該位置檢測裝置的除驅(qū)動線圈和感測線圈以外的組件都與第一實(shí)施例相同，所以將省略對它們的說明。
如圖16所示，考慮位置檢測裝置250的驅(qū)動線圈(驅(qū)動線圈)251和感測線圈52，四個(gè)驅(qū)動線圈251設(shè)置在同一平面內(nèi)，而感測線圈52設(shè)置在其間設(shè)置有膠囊內(nèi)窺鏡20的操作區(qū)域的兩個(gè)平面線圈支撐構(gòu)件258上，其中一個(gè)線圈支撐構(gòu)件設(shè)置在驅(qū)動線圈251所處位置的相對位置處，而另一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動線圈251所處的相同側(cè)。
如圖中箭頭所示，驅(qū)動線圈251所產(chǎn)生的交變磁場的取向被設(shè)置為彼此線性無關(guān)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使膠囊內(nèi)窺鏡20位于相對于驅(qū)動線圈251較近區(qū)域或較遠(yuǎn)區(qū)域中，兩個(gè)線圈支撐構(gòu)件258之一也會位于靠近膠囊內(nèi)窺鏡20的位置。因此，在確定膠囊內(nèi)窺鏡20的位置時(shí)，可以從感測線圈52獲得足夠強(qiáng)度的信號。
第三實(shí)施例的變型例接下來，將參照圖17來說明本發(fā)明第三實(shí)施例的變型例。
根據(jù)本變型例的膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的相同；然而，位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)不同于第三實(shí)施例。因此，在本變型例中，利用圖17僅對位置檢測裝置的鄰近部分進(jìn)行說明，而省略對磁感應(yīng)裝置等的說明。
圖17是表示該位置檢測裝置的驅(qū)動線圈和感測線圈的定位的示意圖。
由于該位置檢測裝置的除驅(qū)動線圈和感測線圈以外的組件都與第三實(shí)施例相同，所以將省略對它們的說明。
如圖17所示，考慮位置檢測裝置350的驅(qū)動線圈251和感測線圈52，四個(gè)驅(qū)動線圈251設(shè)置在同一平面內(nèi)，而感測線圈52設(shè)置在其間設(shè)置有膠囊內(nèi)窺鏡20的操作區(qū)域的兩個(gè)曲面線圈支撐構(gòu)件358上，其中一個(gè)曲面線圈支撐構(gòu)件設(shè)置在驅(qū)動線圈251所處位置的相對位置處，而另一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動線圈251所處的相同側(cè)。
線圈支撐構(gòu)件358被形成為朝向相對于膠囊內(nèi)窺鏡20的操作區(qū)域的外側(cè)凸出的曲面形狀，并且感測線圈52設(shè)置在該曲面上方。
如上所述，線圈支撐構(gòu)件358的形狀可以是朝向相對于操作區(qū)域的外側(cè)凸出的曲面，或者可以是任意其他曲面形狀，而沒有具體的限制。
利用上述結(jié)構(gòu)，由于提高了定位感測線圈52的自由度，所以能夠防止感測線圈52與對象1干涉。
第四實(shí)施例下面將參照圖18來說明根據(jù)本發(fā)明的用于膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測系統(tǒng)。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的用于膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測系統(tǒng)的概況。
根據(jù)本發(fā)明的用于膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測系統(tǒng)410僅由上述膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)10的位置檢測裝置50構(gòu)成。因此，由于該用于膠囊內(nèi)窺鏡的位置檢測系統(tǒng)410的組件、操作以及優(yōu)點(diǎn)與膠囊內(nèi)窺鏡引導(dǎo)系統(tǒng)10中的相同，所以示出圖18并省略對其的說明。
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域并不限于上述實(shí)施例，而是可以在不脫離本發(fā)明主旨的情況下，在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變型。
例如，在上述實(shí)施例中，作為醫(yī)療器件，對使用用于采集對象體腔內(nèi)部的圖像的膠囊內(nèi)窺鏡的器件進(jìn)行了說明；然而，本發(fā)明并不限于使用膠囊內(nèi)窺鏡的這種器件。本發(fā)明可以應(yīng)用于各種其他類型的醫(yī)療器件，例如用于將藥品注入對象體腔內(nèi)部的醫(yī)療器件、配備有用于獲取與體腔內(nèi)部有關(guān)的數(shù)據(jù)的傳感器的醫(yī)療器件、可以長時(shí)間留在體腔內(nèi)的醫(yī)療器件、其中用于交換信息等的配線連接至外部的醫(yī)療器件，等等。
依照根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療器件位置檢測系統(tǒng)，通過從至少三個(gè)不同的方向?qū)Υ鸥袘?yīng)線圈作用磁場，無論醫(yī)療器件的取向如何，都可以始終在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場，因此，獲得了始終可以精確地檢測其位置的優(yōu)點(diǎn)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，基于上述的根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療器件位置檢測系統(tǒng)所檢測的醫(yī)療器件的位置，獲得了可以精確引導(dǎo)醫(yī)療器件的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，該醫(yī)療器件被插入到對象的體內(nèi)，該位置檢測系統(tǒng)包括安裝在所述醫(yī)療器件中的磁感應(yīng)線圈；至少一個(gè)驅(qū)動線圈，其設(shè)置在所述醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于在所述磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；以及至少一個(gè)磁傳感器，其設(shè)置在所述醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于檢測由所述磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場，其中，當(dāng)所述醫(yī)療器件被設(shè)置在所述醫(yī)療器件的所述操作區(qū)域中的各個(gè)位置處時(shí)，所述驅(qū)動線圈使磁場從三個(gè)或更多個(gè)不同的方向作用于所述磁感應(yīng)線圈，并且在所述磁場所作用的三個(gè)或更多個(gè)不同方向當(dāng)中，至少一個(gè)方向被設(shè)置成與其他兩個(gè)方向所形成的平面交叉的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中設(shè)置有多個(gè)磁傳感器，并且所述多個(gè)磁傳感器被設(shè)置為在多個(gè)方向上面對所述醫(yī)療器件的所述操作區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動線圈在包括所述磁感應(yīng)線圈的諧振電路的諧振頻率附近的頻率范圍中在所述磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，該位置檢測系統(tǒng)還包括磁傳感器選擇單元，其選擇性地使用被檢測為具有由所述多個(gè)磁傳感器檢測到的感應(yīng)磁場當(dāng)中的較高強(qiáng)度的感應(yīng)磁場的傳感器的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動線圈和所述磁傳感器設(shè)置在所述醫(yī)療器件的所述操作區(qū)域兩側(cè)的相對位置處。
6.一種用于醫(yī)療器件的醫(yī)療器件位置檢測系統(tǒng)，其對設(shè)置在對象體內(nèi)的醫(yī)療器件的位置和取向反復(fù)地進(jìn)行檢測，該位置檢測系統(tǒng)包括線圈，其設(shè)置在所述醫(yī)療器件內(nèi)部，用于產(chǎn)生磁場；多個(gè)磁傳感器，用于對所述線圈產(chǎn)生的磁場反復(fù)地進(jìn)行檢測；位置計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述多個(gè)磁傳感器的輸出，通過反復(fù)計(jì)算來確定所述醫(yī)療器件的位置和取向；以及磁傳感器選擇單元，用于從所述多個(gè)磁傳感器中選擇要使用的磁傳感器，以在所述位置計(jì)算裝置進(jìn)行的計(jì)算中確定所述醫(yī)療器件的位置和取向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，該位置檢測系統(tǒng)還包括交變磁場產(chǎn)生裝置，其設(shè)置在所述對象的體外，用于產(chǎn)生交變磁場；存儲單元，用于存儲表示所述磁傳感器所接收的磁場強(qiáng)度的輸出；以及變化檢測單元，用于通過從所述磁傳感器的輸出中減去存儲在所述存儲單元中的輸出來確定所述磁傳感器的輸出的變化量；其中所述線圈是磁感應(yīng)線圈，該磁感應(yīng)線圈通過接收由所述交變磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場而產(chǎn)生感應(yīng)磁場；當(dāng)所述磁傳感器僅接收到所述交變磁場時(shí)，將磁傳感器的輸出存儲在所述存儲單元中；并且當(dāng)所述磁傳感器接收到所述交變磁場和所述感應(yīng)磁場時(shí)，所述變化檢測單元通過從所述磁傳感器的輸出中減去存儲在所述存儲單元中的輸出來確定由所述線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述位置計(jì)算裝置根據(jù)通過計(jì)算確定的所述醫(yī)療器件的位置和取向來估計(jì)所述多個(gè)磁傳感器在下一計(jì)算時(shí)刻的輸出；并且所述磁傳感器選擇單元根據(jù)所述多個(gè)磁傳感器的所述估計(jì)輸出，設(shè)定要在下一計(jì)算時(shí)刻確定所述醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述磁傳感器選擇單元依次選擇所述多個(gè)磁傳感器中的所述估計(jì)輸出較大的預(yù)定數(shù)量的磁傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述磁傳感器選擇單元選擇所述多個(gè)磁傳感器中的所述估計(jì)輸出大于預(yù)定值的磁傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述位置計(jì)算裝置根據(jù)經(jīng)計(jì)算而確定的所述位置和取向來估計(jì)所述線圈形成在各個(gè)磁傳感器位置上的磁場的大小和取向；并且所述磁傳感器選擇單元根據(jù)各個(gè)磁傳感器的估計(jì)輸出來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻確定醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述磁傳感器選擇單元依次選擇所述線圈在所述多個(gè)磁傳感器的位置處形成的磁場的強(qiáng)度較大的預(yù)定數(shù)量的磁傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位置檢測系統(tǒng)，其中所述位置計(jì)算裝置根據(jù)通過計(jì)算確定的所述醫(yī)療器件的位置和取向來估計(jì)各個(gè)磁傳感器與所述線圈之間的距離；并且所述磁傳感器選擇單元根據(jù)各個(gè)磁傳感器與所述線圈之間的估計(jì)距離來選擇要在下一計(jì)算時(shí)刻確定所述醫(yī)療器件的位置和取向時(shí)使用的磁傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中所述磁傳感器選擇單元選擇所述磁傳感器與所述線圈之間的估計(jì)距離小于預(yù)定值的磁傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng)，其中所述醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，并且該膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸與所述線圈的中心軸的方向基本相同。
16.一種醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，該醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測系統(tǒng)；安裝在所述醫(yī)療器件中的磁體；磁場產(chǎn)生單元，其設(shè)置在所述醫(yī)療器件的所述操作區(qū)域的外部，用于產(chǎn)生作用于所述磁體的磁場；以及磁場取向控制單元，用于對由所述磁場產(chǎn)生單元施加給所述磁體的磁場的取向進(jìn)行控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述磁場產(chǎn)生單元包括以相互正交的方向設(shè)置的三對相對的框形電磁體；所述電磁體的內(nèi)部設(shè)置有其中可以定位所述對象的身體的空間；并且所述驅(qū)動線圈和所述多個(gè)磁傳感器設(shè)置在其中可以定位所述對象的身體的所述空間的周邊。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生圍繞所述醫(yī)療器件的旋轉(zhuǎn)磁場；并且在所述醫(yī)療器件的外表面上設(shè)置有螺旋，該螺旋用于將繞所述醫(yī)療器件的縱軸的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為沿該縱軸方向的推進(jìn)力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述醫(yī)療器件包括光軸與所述醫(yī)療器件的縱軸平行的成像單元；并且還包括圖像控制單元，用于根據(jù)所述磁場取向控制單元產(chǎn)生的與所述醫(yī)療器件的縱軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)信息，使所述成像單元采集的圖像沿相反方向旋轉(zhuǎn)；以及顯示單元，用于顯示由所述成像單元采集的圖像和/或由所述圖像控制單元進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)的圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述醫(yī)療器件是膠囊內(nèi)窺鏡，并且該膠囊內(nèi)窺鏡的縱軸與所述線圈的中心軸的方向基本相同。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，該位置檢測系統(tǒng)還包括用于選擇性地使用多個(gè)驅(qū)動線圈的驅(qū)動線圈選擇單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)，其中以彼此正交的方式設(shè)置有多個(gè)驅(qū)動線圈。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動線圈和所述磁傳感器之一設(shè)置在其中可以定位所述對象的空間的上部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于醫(yī)療器件的位置檢測系統(tǒng)和醫(yī)療器件引導(dǎo)系統(tǒng)，該位置檢測系統(tǒng)包括醫(yī)療器件內(nèi)的磁感應(yīng)線圈；驅(qū)動線圈，設(shè)置在醫(yī)療器件的操作區(qū)域的外部，用于在磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；以及磁傳感器，設(shè)置在所述操作區(qū)域的外部，用于檢測感應(yīng)磁場，其中，當(dāng)醫(yī)療器件被設(shè)置在所述操作區(qū)域中的各個(gè)位置時(shí)，驅(qū)動線圈使磁場從三個(gè)或更多個(gè)不同方向作用于磁感應(yīng)線圈，并且在該磁場所作用的這三個(gè)或更多個(gè)不同方向當(dāng)中，至少一個(gè)方向被設(shè)置為與其他兩個(gè)方向所形成的平面交叉的方向。
文檔編號A61B1/04GK1968648SQ20058001957
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者內(nèi)山昭夫 申請人:奧林巴斯株式會社