專利名稱：膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于插入體腔內(nèi)來獲取體內(nèi)信息的膠嚢 型醫(yī)療裝置的引導(dǎo)系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，在獲取體內(nèi)信息的醫(yī)療裝置中，已知一邊在體腔內(nèi) 移動一邊定期發(fā)送圖像信息的膠嚢型醫(yī)療裝置。
作為該膠嚢型醫(yī)療裝置，提出了如日本特開2004-255174 號公報所公開的能夠進(jìn)行磁感應(yīng)的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。在該方 案中，插入到體腔內(nèi)、外表面設(shè)置有螺旋狀突起的膠嚢主體內(nèi) 置有沿與其長度方向垂直的方向磁化的磁鐵，醫(yī)療裝置引導(dǎo)系 統(tǒng)能夠通過由磁場控制裝置以及旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置根據(jù)操作指 示而產(chǎn)生的磁場來平滑地改變膠嚢主體的行進(jìn)方向。通過自由 地改變膠嚢主體的行進(jìn)方向，能夠在拍攝時改變膠嚢主體的朝 向，拍攝期望部位。
另外，特開2003-111720號公報中提出了如下裝置為了在 體內(nèi)通過遠(yuǎn)程控制使承載體(carrier head)移動并決定位置而產(chǎn) 生3D梯度磁場來拍攝患者的檢查區(qū)域，其中該承載體裝載測量 工具、檢體采取工具等，具備線狀磁鐵，成為自由移動的體內(nèi) 機(jī)器人。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實施方式的第l膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，具 備膠嚢型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、 將獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號輸出到外部的通信部、以及磁
鐵；；茲場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生》茲場，該》茲場作用于上述》茲鐵，使上 述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動；以及控制部，其與由上述 通信部發(fā)送的上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部。
并且，第2膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具備膠嚢型醫(yī)療裝 置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信 息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁鐵；位置檢測部， 其檢測上述膠囊型醫(yī)療裝置的位置；以及磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生 磁場，該磁場作用于上述磁鐵，使上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的 方向移動，上述控制部與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn) 生部，上述位置才全測部與上述輸出信號同步地;險測上述月交嚢型 醫(yī)療裝置的位置。
另外，第3膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具備膠嚢型醫(yī)療裝 置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信 息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁鐵；位置檢測部， 其檢測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置；磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場， 該磁場作用于上述磁鐵，使上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移 動；控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部， 當(dāng)發(fā)送上述輸出信號時，上述控制部接受由上述位置檢測部檢 測出的與上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置以及姿勢相關(guān)的信息，根 據(jù)上述信息對從上述》茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生的》茲場的方向以及大小計 算處理，當(dāng)沒有發(fā)送上述輸出信號時，上述控制部進(jìn)行控制使 得從上述》茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生^茲場。
并且，第4膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具備具備膠嚢型 醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的 體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁鐵；第l 磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生；茲場，該磁場作用于上述》茲鐵，使上述膠 嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動；第2磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場，
該磁場作用于上述磁鐵，使作用在上述膠嚢型醫(yī)療裝置上的重
力減輕；以及控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述第1 以及第2》茲場產(chǎn)生部。
另外，第5膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具備具備膠嚢型 醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的 體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁4失；磁場 產(chǎn)生部，其產(chǎn)生將作用于上述磁鐵、用于使上述膠嚢型醫(yī)療裝 置向目的方向移動的磁場、和作用于上述磁鐵、用于^f吏作用在 上述膠嚢型醫(yī)療裝置上的重力減輕的磁場合成得到到^茲場；以 及控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部。
第6膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作用于 設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向 目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系 統(tǒng)的控制方法，當(dāng)上述膠嚢型醫(yī)療裝置將在上述體腔內(nèi)獲取的 體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出時，與發(fā)送的上述輸出信號 同步地在發(fā)送上述輸出信號的期間內(nèi)停止上述磁場的產(chǎn)生。
第7膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作用于 設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位置引 導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行觀察的膠 嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)上述膠嚢型醫(yī)療裝置將在 上述體腔內(nèi)獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號向外部發(fā)送時，與發(fā) 送的上述輸出信號同步地在發(fā)送上述輸出信號的期間停止上述 磁場的產(chǎn)生、并且檢測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置。
第8膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作用于 設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位置以 及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行 觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)發(fā)送上述輸出信
號時，根據(jù)與檢測出的上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置以及姿勢相 關(guān)的信息，計算出產(chǎn)生的上述磁場的方向以及大小，當(dāng)沒有發(fā) 送上述輸出信號時，根據(jù)計算結(jié)果產(chǎn)生上述磁場。
第9膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作用于 設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位置以 及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行 觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，通過調(diào)整產(chǎn)生磁場 的持續(xù)時間來控制所產(chǎn)生的上述磁場的大小。
第IO膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作用于 設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位置以 及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi)一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行 觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，通過調(diào)整磁場脈沖 的個數(shù)來控制產(chǎn)生的上述磁場的大小。
圖l是表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的膠嚢型醫(yī)療裝 置引導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本實施方式中的第l膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本實施方式中的第2膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示本實施方式中的第3膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本實施方式中的第4膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本實施方式中的第5膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示從Y軸方向觀察的與對第l膠嚢內(nèi)窺鏡進(jìn)行的引 導(dǎo)有關(guān)的》茲場的一例的圖。
圖8是用于說明膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的第l控制方法的 時序圖(time chart)。
圖9是用于說明膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的第2控制方法的 時序圖。
圖IO是用于說明膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系^^的第3控制方法 的、從Y軸方向觀察的與引導(dǎo)有關(guān)的磁場的一例的圖。
圖ll是用于說明膠囊型內(nèi)窺鏡中考慮了重力的姿勢控制的圖。
圖12是用于說明膠嚢型內(nèi)窺鏡中考慮了浮力的姿勢控制的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。 說明圖l所示的本發(fā)明一個實施方式所涉及的膠嚢型醫(yī)療 裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。該膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)大致分為圖2至圖6 所示的膠嚢型醫(yī)療裝置21、以及產(chǎn)生用于引導(dǎo)月交嚢內(nèi)窺鏡的磁 場的磁性引導(dǎo)裝置l。作為本實施方式中的膠嚢型醫(yī)療裝置，將 膠嚢內(nèi)窺4竟21作為 一例進(jìn)行說明。
磁性引導(dǎo)裝置l主要由以下部分構(gòu)成感應(yīng)線圏群(X1、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7、 D8)、感 應(yīng)線圏用電源2、引導(dǎo)控制裝置3、控制器4、檢測線圈(sense coil) 部5(5a 5i)、位置檢測裝置6、接收天線部7(7a、 7b、 7c)、天線 選擇器8、接收裝置9、顯示裝置IO、傳動線圏ll、以及傳動線 圏驅(qū)動部12。
另夕卜，14個感應(yīng)線圈群X1、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2、 Dl至
D8分別具有空芯電i茲鐵，形成感應(yīng)》茲場產(chǎn)生部。本實施方式中 的感應(yīng)線圈配置在長方體的各面上。在此，如圖l的箭頭所示， 將膠嚢內(nèi)窺鏡21前后行進(jìn)的方向(或者成為被檢體的人體所移 動的方向)設(shè)為X軸方向，將與該X軸方向水平正交的方向設(shè)為Y 軸方向，以及將與X軸垂直正交的上下方向(重力方向)設(shè)為Z軸 方向。
在這些軸方向中，感應(yīng)線圈X1、 X2相向并在X軸方向上形 成磁力線，分別配置在垂直于該X軸方向的前后面的周圍。在 以下的方向中，纟夸感應(yīng)線圏X1側(cè):沒為前方，將感應(yīng)線圏XS側(cè)i殳 為后方。另外，將從感應(yīng)線圈X2朝向感應(yīng)線圏X1的移動設(shè)為前 進(jìn)，向其反方向移動設(shè)為后退。
另外，感應(yīng)線圏Y1、 Y2相向并在Y軸方向上形成^茲力線， 分別配置在垂直于Y軸方向的兩側(cè)面的周圍。在這些兩側(cè)面的 一個面中，在感應(yīng)線圈Y1的內(nèi)側(cè)配置有兩個感應(yīng)線圏D3、 D7 對面進(jìn)行2分割，在另一個相對面中，在感應(yīng)線圈Y2的內(nèi)側(cè)配 置有兩個感應(yīng)線圈D1、 D5對面進(jìn)行2分割。
同樣地，感應(yīng)線圏Z1、 Z2相向并在Z軸方向上形成^茲力線， 分別配置在相對于該Z軸方向的上下面的周圍。在其中的上表 面中，在感應(yīng)線圈Z1的內(nèi)側(cè)配置有兩個感應(yīng)線圈D4、 D8對面進(jìn) 行2分割，在相對的下表面中，在感應(yīng)線圈Z2的內(nèi)側(cè)配置有兩 個感應(yīng)線圈D2、 D6對面進(jìn)行2分割。在以下的方向中，將感應(yīng) 線圈Zl側(cè)i殳為上方，感應(yīng)線圏Z2側(cè)i殳為下方。另外，將乂人感應(yīng) 線圈Z2朝向感應(yīng)線圈Z1的移動設(shè)為上升，向其反方向移動設(shè)為 下降。
另外，由傳動線圏11形成的交變磁場作用在磁感應(yīng)線圈31 上生成感應(yīng)電流，乂人/磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生^茲場。該交變》茲場包4舌一 個或者多個由設(shè)置在膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)的后述線圏(磁感應(yīng)線圏
31)和電容器33形成的諧振頻率附近的頻率成分。
通過多個檢測線圏5a 5i檢測該產(chǎn)生的感應(yīng)磁場，生成包括 位置信息的信號，并發(fā)送到位置檢測裝置6。在位置檢測裝置中， 根據(jù)該信號算出膠嚢內(nèi)窺鏡21中的位置以及姿勢信息。將該位 置以及姿勢信息發(fā)送到引導(dǎo)控制裝置3 ,使用在求出應(yīng)該由感應(yīng) 線圏群產(chǎn)生的磁場的計算中。
感應(yīng)線圏群X1、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2、以及D1至D8是第 1磁梯度產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生作用于膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)磁鐵的磁梯度 (第l磁梯度)，通過前進(jìn)后退、上升下降、以及左右移動來向期
望的方向牽引。
另外，在通過上述感應(yīng)線圏群使膠嚢內(nèi)窺鏡21上升從而向
期望的方向牽引時，感應(yīng)線圏Z1產(chǎn)生作用于膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)的 磁鐵的磁梯度(第2磁梯度)，使得抵消由重力造成的使膠嚢內(nèi)窺 鏡21下降的力，從而排除重力帶來的影響。此外，在感應(yīng)線圏 D4、 D8中也能夠產(chǎn)生與感應(yīng)線圈Z1相同的作用。該感應(yīng)線圏 Zl是第2磁梯度產(chǎn)生單元，其排除向期望方向移動時作用的重 力帶來的影響。另一方面，在通過上述感應(yīng)線圏群使膠嚢內(nèi)窺 鏡21下降從而向期望的方向牽引時，感應(yīng)線圈Z2產(chǎn)生作用于膠 嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)磁鐵的磁梯度，使得抵消通過浮力作用使膠嚢內(nèi) 窺鏡21浮起的浮力，排除浮力帶來的影響。此外，在感應(yīng)線圏 D2、 D6中也能夠產(chǎn)生與感應(yīng)線圏Z1相同的作用。
具體地說，相向配置的感應(yīng)線圈X1和X2、 Y1和Y2、 Zl和 Z2在向相同方向產(chǎn)生磁場的情況下能夠在被這些感應(yīng)線圏包 圍的空間內(nèi)形成均勻^f茲場，在分別向相反方向產(chǎn)生^t場的情況 下能夠形成傾斜磁場。另外，D1 D8線圏同樣能夠通過適當(dāng)驅(qū) 動而形成均勻性高的磁場、或者傾斜磁場等。因而，通過分別 控制這些14個感應(yīng)線圈，能夠在期望的空間位置上產(chǎn)生具有期
望的磁場強(qiáng)度、期望的磁梯度的磁場。
根據(jù)這種感應(yīng)線圏群的配置，不僅能夠相對于膠嚢內(nèi)窺鏡
21前進(jìn)后退、上升下降以及左右移動，還能夠通過感應(yīng)線圈群 XI、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2以及D1至D8的組合，產(chǎn)生使膠囊內(nèi) 窺鏡21傾在+的、例如<吏前端側(cè)為上方并4吏后端側(cè)為下方的,茲場， 得到前方升高的傾斜姿勢。
這些感應(yīng)線圈連"l姿到單獨驅(qū)動的感應(yīng)線圈用電源2上。該 感應(yīng)線圈用電源2由來自引導(dǎo)控制裝置3的指令進(jìn)行控制，通過 對磁場形成所需的感應(yīng)線圏適當(dāng)通電，在期望的空間中生成期 望的,茲場。
在本實施方式中，用于檢測膠嚢內(nèi)窺鏡21的位置信息(空間 位置)的位置檢測系統(tǒng)(位置檢測單元)由如下部分構(gòu)成傳動線 圏11,其用于形成使設(shè)置在膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)的線圈中產(chǎn)生感應(yīng) 磁場的磁場；檢測線圏群5，其用于檢測膠嚢內(nèi)窺鏡21所產(chǎn)生的 感應(yīng)磁場；位置檢測裝置6，其從基于由檢測線圏群5得到的感 應(yīng)磁場的信號生成膠嚢內(nèi)窺鏡21的位置信息(3維空間中的位置 和膠嚢內(nèi)窺鏡的朝向)；以及傳動線圏驅(qū)動部12，其通過位置檢 測裝置6的指示來驅(qū)動傳動線圈11 。
構(gòu)成檢測線圈群5的9個檢測放大器5 a 5 i相對于設(shè)置有感 應(yīng)線圏Yl的側(cè)面平行且在面內(nèi)均勻地^皮配置，以求出月交嚢內(nèi)窺 鏡21的正確位置和姿勢。此外，在本實施方式中示出了設(shè)置相 向配置的 一對4企測線圏群5和傳動線圏11來4企測與Z軸相關(guān)的 位置的例子，但是為了對位置以及姿勢進(jìn)行3維檢測，優(yōu)選為在 交叉的兩面，例如上面和側(cè)面分別設(shè)置一對。并且，為了提高 檢測精度，檢測線圏的數(shù)量在某種程度上也是越多越好。
位置檢測裝置6從引導(dǎo)控制裝置3接收指示檢測位置信息 的時機(jī)，根據(jù)該指示驅(qū)動傳動線圈驅(qū)動部12。傳動線圈驅(qū)動部
12對傳動線圈ll提供交流電流來形成磁場，從磁場內(nèi)的膠嚢內(nèi) 窺鏡21產(chǎn)生感應(yīng)磁場。檢測線圏群5的各檢測線圈檢測基于膠嚢 內(nèi)窺鏡21所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的信號，并輸出到位置檢測裝置6。 位置檢測裝置6從基于感應(yīng)磁場的信號生成膠嚢型內(nèi)窺鏡21的 位置以及姿勢信息，輸出到引導(dǎo)控制裝置3。引導(dǎo)控制裝置3考 慮由位置檢測裝置3得到的膠嚢內(nèi)窺鏡21的位置以及姿勢信,t、 來決定期望的移動方向，對感應(yīng)線圏用電源2進(jìn)^f亍指示，來生成 適合該移動的磁場。感應(yīng)線圏用電源2根據(jù)引導(dǎo)控制裝置3的指 示對感應(yīng)線圏群X1、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2以及D1至D8流通電 流。由此，能夠通過感應(yīng)線圈群生成適合該移動的磁場，平穩(wěn) 地引導(dǎo)膠嚢內(nèi)窺鏡21。
控制器4是輸入裝置，其通過將操作員所操作的輸入操作 部、例如操縱桿倒向任意方向，由此指示膠嚢型內(nèi)窺鏡21的行 進(jìn)方向以及傾斜度。作為控制器4的輸入用操作部，除了操縱桿 之外，還可以使用配置為能夠在全方位的行進(jìn)方向上進(jìn)行指示 的按鈕、觸摸面板、視線輸入裝置等各種部件。
引導(dǎo)控制裝置3接受來自控制器4的指示信號、來自位置檢 測裝置6的位置和姿勢信息、以及來自接收裝置9的與各個感應(yīng) 線圈的驅(qū)動狀況相關(guān)的信號，算出用于將膠嚢內(nèi)窺鏡21移動到 期望位置的磁力(磁場)，求出為了產(chǎn)生該磁力、各個感應(yīng)線圏 XI、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2以及D1至D8所承擔(dān)的磁力，向各感 應(yīng)線圈用電源發(fā)送指令。
另外，引導(dǎo)控制裝置3在將膠嚢內(nèi)窺鏡21所拍攝的圖像數(shù) 據(jù)向接收裝置9發(fā)送的通信期間，進(jìn)行停止產(chǎn)生磁場的處置。同 時在通信期間，位置檢測裝置6根據(jù)引導(dǎo)控制裝置的指示來驅(qū)動 傳動線圈ll,獲取來自檢測線圏群5的位置信息。
三個接收天線7通過進(jìn)行選擇動作的天線選擇器8而連接
到接收裝置。這些接收天線7由從X軸方向接收通信數(shù)據(jù)(包含 圖像數(shù)據(jù)的體內(nèi)信息)的接收天線7 a (A X)、從Y軸方向接收體內(nèi) 信息的接收天線7b(AY)、以及從Z軸方向接收體內(nèi)信息的接收 天線7c(AZ)構(gòu)成，能夠檢測3軸方向上的體內(nèi)信息。
天線選擇器8選擇在通信中使用的天線7a、 7b、 7c。該天線 選擇器8接受各個接收天線的位置中感應(yīng)線圏群所產(chǎn)生的磁場 強(qiáng)度、方向以及磁場傾斜的量，識別最不受磁場影響的接收天 線，并選擇該接收天線。通過選擇該接收天線7，能夠使膠嚢內(nèi) 窺鏡21和接收裝置9之間的通信穩(wěn)定。
接收裝置9將接收來自膠嚢內(nèi)窺鏡21的體內(nèi)信息的時機(jī)發(fā) 送到引導(dǎo)控制裝置3。如前所述，引導(dǎo)控制裝置3在對體內(nèi)信息 (圖像數(shù)據(jù))進(jìn)行通信的通信期間，使感應(yīng)線圈群以及傳動線圈 ll停止產(chǎn)生感應(yīng)磁場。通過該停止處置，能夠由接收裝置不受 感應(yīng),茲場的影響而/人月交嚢內(nèi)窺鏡21^妾收體內(nèi)信息。通過該停止 處置，通信期間和移動動作以及位置檢測期間不重疊，因此能 夠排除感應(yīng)磁場對體內(nèi)信息造成的噪聲、感應(yīng)》茲場對接收天線 的影響。
因此，在膠嚢內(nèi)窺鏡21附近生成的磁場的強(qiáng)度、磁場傾斜 量較大的情況下、或者在接收天線7附近生成的磁場的強(qiáng)度、磁 場傾斜量較大的情況下，該停止處置有助于不向圖像數(shù)據(jù)造成 噪聲影響、能夠排除感應(yīng)磁場對接收天線的影響。另外，即使 在從感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度較高的情況下，也能夠使位置檢 測裝置6正確地動作。
顯示裝置10例如由液晶顯示器等構(gòu)成，對由接收裝置9生 成的由膠嚢型內(nèi)窺鏡21拍攝的圖像進(jìn)行屏幕顯示。進(jìn)行該圖像 顯示時，也可以將與顯示圖像相關(guān)的數(shù)據(jù)、例如拍攝狀況等與 圖像一并顯示在顯示屏幕上。接著，參照圖2至圖5說明本實施
方式中的膠嚢內(nèi)窺鏡21中的第l至第5結(jié)構(gòu)例。
圖2表示本實施方式中的第1膠嚢內(nèi)窺鏡的的截面結(jié)構(gòu)。 該第l膠嚢內(nèi)窺鏡21的膠嚢容器23由前端容器23a以及后端 容器23b構(gòu)成，其中該前端容器23a為透明的半球形狀，配置在 前端側(cè)，該后端容器23b為可透過紅外線的正圓柱形狀且后端成 半球形狀。該膠嚢容器23收納后述的膠嚢內(nèi)窺鏡主體，以水密 結(jié)構(gòu)密封。該膠嚢內(nèi)窺鏡21的推進(jìn)方向例如設(shè)為由圖2的C表示 的圓；f主軸方向。
說明膠嚢內(nèi)窺鏡主體。
膠嚢內(nèi)窺鏡主體大致由以下部分構(gòu)成拍攝被檢體體腔內(nèi) 管路的內(nèi)壁面的攝像部、驅(qū)動攝像部的電源部、通過上述傳動 線圈11產(chǎn)生感應(yīng)i茲場的感應(yīng)》茲場產(chǎn)生部、驅(qū)動膠囊型內(nèi)窺鏡21 的驅(qū)動用磁鐵、以及將包含所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的體內(nèi)信息發(fā)送 到接收天線7的發(fā)送部。
首先，攝像部具備攝影光學(xué)系26，其具有固定焦點透鏡； 攝像元件25,其由安裝在攝像側(cè)基板24a上的CMOS或者CCD等 構(gòu)成；照明部39,其由設(shè)置在攝影光學(xué)系26附近的可調(diào)光的LED 構(gòu)成；以及圖像處理電路27，其被安裝在相對于攝像元件25反 面?zhèn)鹊臄z像側(cè)基板24a上，對來自攝像元件25的圖像信號實施規(guī) 定的圖像處理。另外，攝像側(cè)基板24a、電源側(cè)基板24b以及前 方的電池用基板43a作為連接固定部29而用粘接劑密封并固定 為 一體。
并且，電源部具備小型電池32,其由紐扣電池等構(gòu)成； 一對電池用基板43(43a、 43b),其設(shè)置有從小型電池取出電源 的未圖示的電源端子；熱收縮管34,其通過使電池用基板夾住 小型電池32來進(jìn)行固定；電源側(cè)基板24b，其電路布線通過彈性 基板等與攝像側(cè)基板2 4 a的電路布線電氣連接；以及電源電路
28,其被設(shè)置在電源側(cè)基板24b上，并提供小型電池32的電源。 磁場產(chǎn)生部具備磁性體30,其設(shè)置在連接固定部29的外 周上；感應(yīng)線圈31,其通過磁性體30設(shè)置；以及電容器33,其 被設(shè)置前端側(cè)的電池用基板上，與感應(yīng)線圈31構(gòu)成CL諧振電路。
該感應(yīng)線圈31形成為具有比膠囊容器23的內(nèi)徑略小的最 大外徑的環(huán)形狀。磁性體30具有使來自外部的磁場收斂到感應(yīng) 線圏31內(nèi)的作用。磁性體30適用非晶質(zhì)磁性體、FINE MET(日 立金屬)等飽和磁通密度、導(dǎo)磁率都高的材料。另外，當(dāng)使用整 形為薄膜的材料時，配置在膠嚢內(nèi)窺鏡內(nèi)時得到能夠減小磁性 體的體積的效果。
并且，在后方的電池用基板43b上配置有圓盤形狀的驅(qū)動 用磁鐵42。作為磁鐵42的材質(zhì)優(yōu)選釹鈷等，但是并不限定于此。 對該磁鐵42的上方磁化為N極，下方磁化為S極，使得磁力線的 方向沿著Z軸方向。通過這樣設(shè)定極性，膠嚢內(nèi)窺鏡21相對于 磁性引導(dǎo)裝置l的感應(yīng)線圏群始終朝向固定方向。因而，能夠決 定拍攝的圖像中的絕對的上下。
發(fā)送部具備通信電路36,其安裝在發(fā)送用基板40的里面 側(cè)(磁鐵42側(cè))；天線37,其配置在發(fā)送用基板40的表面?zhèn)?后端 容器23b);屏蔽部35，其覆蓋露出的通信電路36，屏蔽磁鐵42 的磁力；以及光開關(guān)38,其安裝在設(shè)置有天線37—側(cè)的發(fā)送用 基板40上，對膠嚢內(nèi)窺鏡驅(qū)動進(jìn)行導(dǎo)通截止。
在這種配置中，磁鐵42的磁化方向和連接導(dǎo)發(fā)送電路36的 天線37的朝向為改變90度角進(jìn)行配置。這是為了使從磁鐵42產(chǎn) 生的磁場與天線37的朝向偏差90度而入射的條件成立。由此將 來自磁鐵的磁場對天線37的影響抑制為較小。
屏蔽部35的材料由磁性材料構(gòu)成，具有吸收天線37附近的
磁場的效果。因而，能夠減輕向天線37入射的磁場強(qiáng)度，能夠 將》茲場對發(fā)送電路3 6和天線3 7間的無線通信的影響抑制為較 低，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的無線通信。
另外，光開關(guān)38對紅外線等具有靈敏度。膠嚢容器23的后 端容器23b至少在光開關(guān)附近由透過紅外線(在光開關(guān)具有靈敏 度的波長中)的材料構(gòu)成。當(dāng)從未圖示的紅外線發(fā)光裝置對光開 關(guān)38照射紅外線時，光開關(guān)38導(dǎo)通，從小型電池32通過電源電 路通電從而起動，開始才聶像處理以及發(fā)送處理。該光開關(guān)38構(gòu) 成進(jìn)行觸發(fā)動作的電路，當(dāng)照射一次紅外線時膠嚢內(nèi)窺鏡維持 導(dǎo)通狀態(tài)。另外，也可以追加在導(dǎo)通狀態(tài)時再次照射紅外線則 截止的結(jié)構(gòu)。
通過由該屏蔽部35覆蓋通信電路36的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒋盆F42 中的強(qiáng)力磁場對發(fā)送電路、無線電路的影響(例如疊加噪聲、或 者可通信距離變短等)抑制為較低。由此，能夠?qū)邮昭b置9發(fā) 送噪聲少的鮮明的圖像數(shù)據(jù)。
圖3示出本實施方式中的第2膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)。
該第2膠嚢內(nèi)窺鏡相對于上述第1膠嚢內(nèi)窺鏡，在膠嚢容器 23的外周上具備將截面為圓形的線材螺旋狀纏繞而成的螺旋部 25。除此之外的結(jié)構(gòu)部位與第l膠嚢內(nèi)窺鏡相同，附加相同的附 圖標(biāo)記并省略i兌明。
通過該結(jié)構(gòu)，乂人感應(yīng)線圏用電源2對感應(yīng)線圈群形成對第2 膠嚢內(nèi)窺鏡的旋轉(zhuǎn)磁場，使第2膠嚢內(nèi)窺鏡21以圖3所示軸C為 中心向R方向旋轉(zhuǎn)。第2膠嚢內(nèi)窺鏡21才艮據(jù)螺旋部25的旋轉(zhuǎn)方向 沿著軸C方向前進(jìn)或者后退。并且，還能夠控制感應(yīng)線圏群， 使第2膠嚢內(nèi)窺鏡21以實現(xiàn)傾斜姿勢的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此也能 相對于傾斜方向前進(jìn)或者后退。這樣構(gòu)成的第2膠嚢內(nèi)窺鏡能夠 得到與上述第l膠嚢內(nèi)窺鏡所得到的作用效果相同的作用效果。
圖4示出了本實施方式中的第3膠嚢內(nèi)窺鏡的截面結(jié)構(gòu)。 該第3膠嚢內(nèi)窺鏡配置為對上述第l膠囊內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)中的磁 鐵4 2和感應(yīng)線圏31進(jìn)行了替換。除此之外的結(jié)構(gòu)部位與第1膠嚢 內(nèi)窺鏡相同，附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
相對于在第1膠嚢內(nèi)窺鏡中為環(huán)形狀的感應(yīng)線圏31 ，在第3 膠嚢內(nèi)窺鏡中交叉地配置兩根直線的棒狀感應(yīng)線圈52、 53。圖4 示出了分別在Z軸方向和Y軸方向配置有感應(yīng)線圈52、 53的結(jié)構(gòu) 例。另外，在這些感應(yīng)線圏52、 53的附近配置有用于連接到各 個線閨兩端來形成LC諧振電路的電容器54、 55,進(jìn)行調(diào)整使其 諧振頻率不同。該交叉的感應(yīng)線圈52、 53通過由傳動線圏11形 成的》茲場產(chǎn)生感應(yīng)》茲場。由此感應(yīng)線圈52、 53都相對于軸C垂 直地朝向各自不同的方向，因此能夠用各自的諧振頻率求出各 自的感應(yīng)線圈的朝向，從而才全測軸C的方向(也就是膠嚢內(nèi)窺鏡 的推進(jìn)方向)。另外，第3膠嚢內(nèi)窺鏡使磁鐵51的磁極朝向沿著 膠嚢內(nèi)窺#:的圓柱軸(軸C方向)的方向(N才及為前方，S才及為后方) 配置。另外，替換上述第l膠嚢內(nèi)窺鏡中的圓盤形狀的磁鐵42， 例如將環(huán)形或者條形磁鐵排列為樽狀的結(jié)構(gòu)，設(shè)置在連接固定 部29的外周上。這樣構(gòu)成的第3膠嚢內(nèi)窺鏡也能夠得到與上述第 1膠嚢內(nèi)窺鏡所得到的作用效果相同的作用效果。
圖5示出了本實施方式中的第4膠嚢內(nèi)窺鏡的的截面結(jié)構(gòu)。 該第4膠嚢內(nèi)窺鏡配置為對上述第l膠嚢內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)中的 磁鐵42、發(fā)送電路36以及天線37進(jìn)行了替換。除此之外的結(jié)構(gòu) 部位與第l膠嚢內(nèi)窺鏡相同，附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。 第4膠嚢內(nèi)窺鏡通過屏蔽部62包圍除天線37的電磁波發(fā)射 方向之外的發(fā)送電路36以及天線37,在一部分中開口為光開關(guān) 窗，并配置有光開關(guān)38。也可以在不同方向上設(shè)置多個光開關(guān) 38。將該屏蔽部62設(shè)置為連接到電池用基板43b上，其后方設(shè)
置與第l膠嚢內(nèi)窺鏡的磁鐵42相同的磁鐵63。膠嚢容器23的后 端容器61的后端不形成半球形狀而形成平坦面。但是，后端也 可以是半球形狀。
這樣構(gòu)成的第4膠嚢內(nèi)窺鏡能夠起到與上述第l膠嚢內(nèi)窺 鏡所起到的作用效果相同的作用效果。并且，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)， 天線37附近的磁力線將貫穿屏蔽部62內(nèi)，從而能夠降低強(qiáng)度。 因而，能夠減少磁鐵62所生成的磁場帶給天線37的影響，防止 發(fā)送性能的下降。
另外，使用蒸鍍或者噴鍍等薄膜形成技術(shù)在基板上形成成 為屏蔽構(gòu)件的磁性體，由此能夠減少進(jìn)入基板內(nèi)的磁通量。因 而，能夠防止形成在膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)的電路受到磁鐵的磁場以 及感應(yīng)線圏的》茲場帶來的壞影響而發(fā)生誤動作的情況。
圖6表示本實施方式中的第5膠嚢內(nèi)窺鏡的的截面結(jié)構(gòu)。
上述第l膠嚢內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)中的體內(nèi)信息(圖像數(shù)據(jù))是使用 通信電路36以及天線37通過無線(使用電波的無線)發(fā)送的，但 是該第5膠嚢內(nèi)窺鏡設(shè)置有在膠嚢容器表面露出的電極64、 65, 有時通過作為被檢體的體腔組織流過成為體內(nèi)信息的電流信 號，從而在生物體內(nèi)產(chǎn)生電場。該第5膠嚢內(nèi)窺鏡是使用如下所 謂電場通信方式的結(jié)構(gòu)，其替代接收天線，而通過安裝在患者 體表面上的電場傳感器來接收該體內(nèi)信息。除此之外的結(jié)構(gòu)部 位與第l膠嚢內(nèi)窺鏡相同，附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，除了上述第1膠嚢內(nèi)窺鏡所得到的作用效果 之外，不將無線用作通信媒體，因此能夠消除與接收裝置以及 它們之間的傳輸通路有關(guān)的影響，難以疊加噪聲，從而能夠獲 取穩(wěn)定的清晰的圖像。由于能夠省略通信電路以及天線，因此 結(jié)構(gòu)變得簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)膠嚢容器的進(jìn)一步小型化。另外，如 果在發(fā)送電路上設(shè)置揚聲器并且在接收裝置側(cè)連接麥克風(fēng)，通
過聲波的通信也能夠得到同樣的作用效果。
下面說明這樣構(gòu)成的膠嚢型內(nèi)窺鏡醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的 第1控制方法。
圖7是表示相對于圖2示出的第l膠嚢內(nèi)窺鏡引導(dǎo)時的從Y 軸方向7見察的/f茲場中的》茲力線的一例。該-磁場形成在由感應(yīng)線 圈Z1、 Z2、 D2、 D4、 D6以及D8包圍的空間內(nèi)，在該空間內(nèi)月交 嚢內(nèi)窺鏡的前端朝向從圖6所示感應(yīng)線圏X2到感應(yīng)線圏X1的方
向(X軸方向)。
該》茲場內(nèi)的感應(yīng)線圈Z1中產(chǎn)生在如圖所示的Z軸方向中向 上的磁力。膠嚢內(nèi)窺鏡21的下方(感應(yīng)線圈Z 2側(cè))磁場強(qiáng)度較弱， 上方產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場強(qiáng)度。這樣在存在磁梯度的空間內(nèi)，膠嚢 內(nèi)窺鏡21內(nèi)的磁鐵42產(chǎn)生向磁場較強(qiáng)的方向、即向上方牽引的 引力(在此稱為上升引力)。
當(dāng)受到該上升引力時，膠嚢內(nèi)窺鏡21在空間內(nèi)上升。通過 由引導(dǎo)控制裝置3控制該上升引力的強(qiáng)度，能夠作出抵消作用于 膠嚢內(nèi)窺鏡21的重力的狀態(tài)。此時，例如在感應(yīng)線圈D2、 D4 中形成如圖7所示的磁場來產(chǎn)生前進(jìn)的牽引力。由此，當(dāng)在感應(yīng) 線圈Z1的磁場中疊加感應(yīng)線圏D2、 D4的磁場時，膠嚢內(nèi)窺鏡21 抵消對內(nèi)窺鏡本身起作用的重力并且前進(jìn)。
也就是說，以往，膠嚢內(nèi)窺鏡21在體腔組織內(nèi)帶著自身重 量(膠嚢內(nèi)窺鏡的質(zhì)量x重力加速度)的狀態(tài)下移動。與此相對， 在本實施方式中，膠嚢內(nèi)窺鏡21在減輕自身重量、粘性的反作 用力減弱的狀態(tài)下移動，因此用比以往更弱的磁場強(qiáng)度也能夠 進(jìn)行同樣的移動。但是，當(dāng)該上升引力過強(qiáng)時，會使膠嚢內(nèi)窺 鏡21從體腔組織上浮至需要以上。當(dāng)膠嚢內(nèi)窺鏡21 —旦從體腔 組織浮起時，接近感應(yīng)線圈Z1，因此引力會進(jìn)一步變強(qiáng)，此時 被感應(yīng)線圈Z1劇烈吸引，可能會導(dǎo)致上浮至用戶期望以上。
如圖8的時序圖所示進(jìn)行控制，防止這種上浮狀態(tài)并且進(jìn) 行移動，并且穩(wěn)定地進(jìn)行體內(nèi)信息的通信。圖8(a)表示通過感 應(yīng)線圏Zl向Z軸方向產(chǎn)生上升引力的磁場強(qiáng)度的大小和產(chǎn)生時 機(jī)，圖8(b)表示感應(yīng)線圏D2、 D4向X軸方向產(chǎn)生牽引力的》茲場 強(qiáng)度大小和產(chǎn)生時機(jī)。并且，圖8(c)表示位置才企測裝置6從^r測 線圏群5的各檢測線圈獲取基于感應(yīng)磁場的信號(位置以及姿勢 信息信號)的時機(jī)，圖8(d)表示從膠嚢內(nèi)窺鏡21向接收裝置9發(fā) 送體內(nèi)信息和暫?；蛘哌M(jìn)行拍攝的時機(jī)，圖8(e)表示體腔表面 和內(nèi)窺鏡的Z方向的位置關(guān)系。
在本實施方式中，用由膠嚢內(nèi)窺鏡21進(jìn)行拍攝和進(jìn)行圖像 數(shù)據(jù)的發(fā)送的時機(jī)為基準(zhǔn)而設(shè)定圖8中的各動作的時機(jī)。當(dāng)然， 不限于這種發(fā)送時機(jī)，也可以適當(dāng)?shù)豬殳定成為基準(zhǔn)的時機(jī)。
首先，對膠嚢內(nèi)窺鏡21的位置進(jìn)行檢測，在膠嚢內(nèi)窺鏡21 的位置沉入體腔表面(圖8(e)的nl)、磁場強(qiáng)度低于目標(biāo)值的情況 下，在下一個時機(jī)加強(qiáng)感應(yīng)線圏Zl的磁場強(qiáng)度來使其上升(n2)。 此時，在膠嚢內(nèi)窺鏡21過度上升的情況下，減弱在下一個時機(jī) 中產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度(n3)。此外，概念性地表示圖8(e)所示的體腔 表面和膠嚢內(nèi)窺鏡21的Z方向的位置關(guān)系，實際上，膠嚢內(nèi)窺 鏡21是大致接觸體腔表面的狀態(tài)，是重量不施加于體腔表面的 狀態(tài)(或者沒有由于重量而沉入的狀態(tài))。
此時，對感應(yīng)線圈D2、 D4產(chǎn)生如圖7所示的Z方向的向上 的磁場。該f茲場的磁梯度在從感應(yīng)線圏X2朝向感應(yīng)線圏XI的方 向上變大，對于膠嚢內(nèi)窺鏡21成為沿著X軸方向上向前方牽引 的引力。因而，膠嚢內(nèi)窺鏡21在通過感應(yīng)線圏Z1的電場抵消重 力的狀態(tài)下由感應(yīng)線圏D2、 D4向前方牽引，與體腔表面的摩擦 專交少而順利i也移動。
隨著其膠嚢內(nèi)窺鏡21的前進(jìn)，感應(yīng)線圈D2、 D4造成的膠嚢
內(nèi)窺鏡的位置中的磁場梯度變大，牽引力增大。即、移動速度
加快。為了使膠囊內(nèi)窺鏡21以固定速度移動，需要恒定地保持 推進(jìn)力，因此，如圖8(b)所示，逐漸減少在感應(yīng)線圈D2、 D4中 產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度。
如上所述，根據(jù)膠嚢內(nèi)窺鏡21的位置信息來控制磁場強(qiáng) 度，維持抵消所受到的重力的狀態(tài)，減輕作用于膠嚢內(nèi)窺鏡21 和體腔內(nèi)組織之間的摩擦力。在抵消其重力的狀態(tài)下，通過產(chǎn) 生向要使膠嚢內(nèi)窺鏡21移動的方向傾斜的梯度磁場，能夠減少 伴隨移動而產(chǎn)生的阻力而容易地進(jìn)行引導(dǎo)的操作，并且在比以 往更弱的磁場強(qiáng)度下也能夠同樣地進(jìn)行移動。
下面說明膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的第2控制方法。
如圖9(a)、 (b)所示，該第2控制方法是根據(jù)在一個磁場形成 期間內(nèi)對施加到感應(yīng)線圏Z1、D2以及D4的驅(qū)動信號施加預(yù)先確 定的短時脈寬的導(dǎo)通信號的次數(shù)來控制磁場強(qiáng)度的方法。利用 該方法，通過使各個感應(yīng)線圏脈沖性地產(chǎn)生磁場并控制其產(chǎn)生 的磁場的間隔來控制磁場強(qiáng)度。能夠通過對感應(yīng)線圏用電源2 附加公知的開關(guān)電路來實現(xiàn)這種控制。
通過這種結(jié)構(gòu)，通過各感應(yīng)線圏Z1、 D2以及D4分別脈沖 性地產(chǎn)生磁場并控制其產(chǎn)生的磁場的間隔來控制磁場強(qiáng)度。通 過這種控制，能夠使感應(yīng)線圈用電源的結(jié)構(gòu)簡單。另外，作為 相同的控制方式，應(yīng)用控制導(dǎo)通時間(脈寬)的PWM(Pulse Width Modulation:脈寬調(diào)制)控制方式也能夠同樣地實現(xiàn)這種控制。
下面說明膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的第3控制方法。
相對于上述第l控制方法，圖10所示的第3控制方法分別驅(qū) 動不同的感應(yīng)線圈的組合來實現(xiàn)同樣的膠嚢內(nèi)窺鏡21的移動。 圖4示出的第3膠嚢內(nèi)窺鏡適合于第3控制方法。
將上述的第3膠嚢內(nèi)窺鏡的磁鐵51沿著膠嚢內(nèi)窺鏡的圓柱 軸(X軸方向)朝向磁極(N極為前方，S極為后方)而配置。磁感應(yīng) 線圏52、 53交叉(在此是正交)，相對于磁鐵51的磁力線的方向 也彼此正交配置。另外，本實施方式中的感應(yīng)線圈52、 53是在 由針狀磁性體形成的鐵心上巻繞繞線，并且分別連接有電容器 54、 55。調(diào)整L成分或者C成分，^f吏得該兩個感應(yīng)線圈52、 53具 有不同的諧振頻率。
通過這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)碜源盆F51的磁力線的指向配置為 與感應(yīng)線圏52、 53的長度方向的指向垂直，因此能夠?qū)碜源?鐵51的磁場的影響抑制到最小，并且能夠通過分別檢測兩個磁 感應(yīng)線圏52、 53的方向來求出月交嚢內(nèi)窺4竟的方向。
另外，內(nèi)置在圖IO所示的膠嚢內(nèi)窺鏡21中的磁鐵的指向朝 向膠嚢內(nèi)窺鏡21的推進(jìn)方向(圖IO所示的X方向)，但是通過施加 如圖10所示的磁場能夠與圖7所示的狀態(tài)同樣地進(jìn)行控制。也就 是說，由感應(yīng)線圈D4、 D8產(chǎn)生沿Z方向(向上)》茲場強(qiáng)度變強(qiáng)的 梯度磁場，由此形成與重力相反的引力，產(chǎn)生隨著從感應(yīng)線圈 XI向X方向(紙面左方向)移動而磁場強(qiáng)度變強(qiáng)的梯度磁場，能 夠使膠嚢內(nèi)窺鏡21在減輕重力的狀態(tài)下向X方向推進(jìn)。
下面參照圖ll說明膠嚢內(nèi)窺鏡21的姿勢控制。
使用上述的圖l中的磁性引導(dǎo)裝置1和圖4示出的第3膠嚢內(nèi) 窺鏡21來進(jìn)行說明。
說明將膠嚢內(nèi)窺鏡21的姿勢從水平方向斜向傾斜的姿勢的 情況，例如內(nèi)窺鏡前端部上升而后端部接觸消化管內(nèi)壁那樣的 傾斜姿勢。為了實現(xiàn)這種姿勢，在14個感應(yīng)線圏群X1、 X2、 Yl、 Y2、 Zl、 Z2以及D1至D8中，例如使用感應(yīng)線圈Z1、 Z2的 組形成朝向Z軸方向的上方的第W茲場、和由感應(yīng)線圏X1、 X2 形成的沿X軸方向的紙面左方向的第2石茲場。此外，也可以僅通 過感應(yīng)線圈Z1、 Z2形成的第l磁場使其傾斜。在此，由第l磁場
和第2,茲場合成的磁場成為圖11所示的外部/磁場H。然而，膠嚢 內(nèi)窺鏡21受到重力作用，因此膠嚢內(nèi)窺鏡21不會與外部磁場H 平行，而會朝向膠嚢內(nèi)窺鏡21的指向的方向。此時，將磁鐵42 的》茲化i殳為M,外部/磁場i殳為H， M和H所形成的角度設(shè)為S， 膠嚢內(nèi)窺鏡21的質(zhì)量設(shè)為m,重力加速度設(shè)為g， Z方向與膠嚢 內(nèi)窺鏡21的指向之間形成的角度設(shè)為0，膠嚢內(nèi)窺鏡21的重心設(shè)
為G，使膠嚢內(nèi)窺鏡21指向上方向而改變e時成為轉(zhuǎn)動中心的支
點設(shè)為P,與支點P之間的距離設(shè)為l。此時，可以為了簡單而將 支點P設(shè)為膠嚢內(nèi)窺鏡21內(nèi)沒有設(shè)置攝像光學(xué)系2 6 —側(cè)的外殼 端部的半球狀形狀的中心。通過使用上述定義的事項，能夠表 示為
由此，為了使膠嚢內(nèi)窺鏡21朝向e方向，只要向0=0-5方向 施加磁場即可。這樣地控制由感應(yīng)線圈群產(chǎn)生的磁場。通過施 加該 方向的磁場，由此能夠不受施加到膠嚢內(nèi)窺鏡21的重力
的影響而朝向期望的方向(e方向)。在這種^茲場中月交嚢內(nèi)窺4竟21
以傾斜姿勢存在的情況下，例如當(dāng)在感應(yīng)線圈X1中形成向前方 產(chǎn)生牽引力的電場時，膠嚢內(nèi)窺鏡2在僅使膠嚢容器23的后端部 接觸消化管內(nèi)壁、保持傾斜姿勢的狀態(tài)下向前方移動。這種移 動即使在消化管內(nèi)上的壁移動路徑中存在一些凹凸，也能夠容 易地跨越并移動。并且，通過疊加上述使用感應(yīng)線圈Z1抵消重 力的電場，還能夠減少摩擦力而進(jìn)行移動。
另一方面，在體腔內(nèi)殘留有水等的情況下，存在產(chǎn)生超過 重力的浮力的情況。當(dāng)成為這種狀態(tài)時，可能變成相對于水比 重較重的 一 側(cè)朝向下方的傾斜姿勢，從而難以拍攝期望的部位。
與此相對，在本實施方式中，通過感應(yīng)線圈群形成^茲場來實現(xiàn)
期望的姿勢。例如，在消化管內(nèi)壁上殘留水、膠嚢內(nèi)窺鏡21前 端部上浮的情況下，《吏用感應(yīng)線圈X1、 X2和感應(yīng)線圈Z1、 Z2 的組作出如圖12所示的傾斜姿勢。即，使用這些感應(yīng)線圈，形 成感應(yīng)線圏Z1、Z2引起的朝向Z軸下方向的第3》茲場和感應(yīng)線圏 XI、 X2引起的朝向X軸方向的第4/f茲場。通過這種》茲場，即橫_ 由于浮力而成為膠嚢內(nèi)窺鏡21的前端部或者后端部上浮的姿 勢，也能夠容易地控制姿勢，從而拍攝期望的部位。
如上所述，本發(fā)明的膠嚢內(nèi)窺鏡系統(tǒng)形成用于抵消對膠嚢 內(nèi)窺鏡產(chǎn)生的重力的磁場，疊加到使其移動或者改變姿勢的磁 場，使裝置整體上浮，減少接觸體腔表面的膠嚢內(nèi)窺鏡的接觸 面積，減少摩^"阻抗，由此能夠容易地控制膠嚢內(nèi)窺鏡動作， 并且能夠排除移動時以及姿勢指向操作時由于重力的影響而產(chǎn) 生的與操作員的感覺之間的移動誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)與操作量對應(yīng)
的動作。
并且，與膠嚢內(nèi)窺鏡的數(shù)據(jù)發(fā)送同步地控制從位置檢測裝 置以及感應(yīng)線圈群產(chǎn)生的磁場，因此不受感應(yīng)線圏所產(chǎn)生的^茲 場影響，就能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和位置檢測，由此提高膠嚢型醫(yī) 療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
另外，通過控制膠嚢內(nèi)窺鏡的姿勢，能夠在采取前端向上 方上升的傾斜姿勢的狀態(tài)下進(jìn)行移動，從而即使在位于通過路 徑上的體腔表面存在凹凸而難以移動的部位，也能夠容易地跨 越。另外，與用于使膠嚢內(nèi)窺鏡整體上浮的磁場相比，能夠利 用較弱的磁場強(qiáng)度來實現(xiàn)以這種傾斜姿勢使后端部或者前端部 接觸到體腔表面的狀態(tài)下進(jìn)行的移動，因此不需要感應(yīng)線圏用 電源的較大的輸出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
此外，本發(fā)明不限于上述實施方式，在不改變發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。另外，本發(fā)明中說明的實施方式 的結(jié)構(gòu)部位不需要全部安裝，可以僅利用可實施的結(jié)構(gòu)部位。
本發(fā)明能夠提供一種膠囊型內(nèi)窺鏡醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其 能夠?qū)δz嚢型醫(yī)療裝置生成朝向期望的方向的磁場環(huán)境，排除 重力對操作帶來的移動誤差，并且減少對膠嚢型醫(yī)療裝置產(chǎn)生 的摩擦阻力，能夠在低引力下正確地進(jìn)行動作。
權(quán)利要求
1.一種膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具備膠囊型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁鐵；磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場，該磁場作用于上述磁鐵，使上述膠囊型醫(yī)療裝置向目的方向移動；以及控制部，其與由上述通信部發(fā)送的上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，上述控制部在發(fā)送上述輸出信號的期間使上述磁場產(chǎn)生部 的驅(qū)動停止。
3. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具備 膠嚢型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁 鐵；位置檢測部，其檢測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置；以及 磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場，該磁場作用于上述》茲鐵，使上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動，上述控制部與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部， 上述位置檢測部與上述輸出信號同步地檢測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，上述控制部在發(fā)送上述輸出信號的期間使上述磁場產(chǎn)生部 的驅(qū)動停止，上述位置檢測部僅在發(fā)送上述輸出信號的期間檢 測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，通過調(diào)整產(chǎn)生》茲場的持續(xù)時間來控制從上述》茲場產(chǎn)生部產(chǎn) 生的磁場的大小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，通過調(diào)整》茲場脈沖的個數(shù)來控制從上述》茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生的 磁場的大小。
7. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具備 膠嚢型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將荻取的體內(nèi)信息作為輸出信號以固定的間隔向外部輸出的通信部、以及萬茲4失；位置檢測部，其檢測上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置； 磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場，該磁場作用于上述磁鐵，使上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動；以及控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部，當(dāng)發(fā)送上述輸出信號時，上述控制部接受由上述位置檢測 部檢測出的與上述膠嚢型醫(yī)療裝置的位置以及姿勢相關(guān)的信 息，根據(jù)上述信息對從上述磁場產(chǎn)生部產(chǎn)生的磁場的方向以及 大小進(jìn)行計算處理，當(dāng)沒有發(fā)送上述輸出信號時，上述控制部進(jìn)行控制使得從 上述萬茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生f茲場。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，上述磁場產(chǎn)生部所產(chǎn)生的磁場具有^f茲梯度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于， 上述磁場產(chǎn)生部所產(chǎn)生的磁場是旋轉(zhuǎn)磁場。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，通過調(diào)整產(chǎn)生磁場的持續(xù)時間來控制從上述磁場產(chǎn)生部產(chǎn) 生的；茲場的大小。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特 征在于，通過調(diào)整磁場脈沖的個數(shù)來控制從上述^茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生的 磁場的大小。
12. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具備 膠嚢型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁 鐵；第l磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生磁場，該磁場作用于上述磁鐵，使 上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動；第2》茲場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生,磁場，該/磁場作用于上述磁鐵，使 作用在上述膠嚢型醫(yī)療裝置上的重力減輕；以及控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述第l以及第2磁 場產(chǎn)生部。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其 特征在于，上述第2》茲場產(chǎn)生部產(chǎn)生/f茲場，該^磁場用于減輕作用在上述 膠嚢型醫(yī)療裝置上的浮力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其 特征在于，通過調(diào)整產(chǎn)生磁場的持續(xù)時間來控制從上述第1磁場產(chǎn)生 部和上述第2磁場產(chǎn)生部中的至少 一個產(chǎn)生的磁場的大小。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其 特征在于，通過調(diào)整萬茲場脈沖的個數(shù)來控制從上述第1 i茲場產(chǎn)生部和 上述第2磁場產(chǎn)生部中的至少一個產(chǎn)生的磁場的大小。
16. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具備 膠嚢型醫(yī)療裝置，其具有獲取體內(nèi)信息的體內(nèi)信息獲取部、將獲取的體內(nèi)信息作為輸出信號向外部輸出的通信部、以及磁 鐵；磁場產(chǎn)生部，其產(chǎn)生將作用于上述磁鐵以使上述膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動的》茲場、和作用于上述,IH失以〗吏作用在 上述膠嚢型醫(yī)療裝置上的重力減輕的磁場合成得到的磁場；以 及控制部，其與上述輸出信號同步地控制上述磁場產(chǎn)生部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其 特征在于，上述磁場產(chǎn)生部構(gòu)成為產(chǎn)生將作用于上述磁鐵以使上述 膠嚢型醫(yī)療裝置向目的方向移動的磁場、和作用于上述磁鐵以 使作用在上述膠嚢型醫(yī)療裝置上的重力減輕的磁場合成得到的 磁場。
18. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作 用于設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、引導(dǎo)在體腔內(nèi)一 邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置 的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，當(dāng)上述膠嚢型醫(yī)療裝置將在上述體腔內(nèi)獲取的體內(nèi)信息作 為輸出信號向外部發(fā)送時，與發(fā)送的上述輸出信號同步地在發(fā)送上述輸出信號的期間 內(nèi)停止上述磁場的產(chǎn)生。
19. 一種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作 用于設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位 置引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi)進(jìn)行觀察 的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，當(dāng)上述膠嚢型醫(yī)療裝置將在上述體腔內(nèi)獲取的體內(nèi)信息作 為輸出信號向外部發(fā)送時，與發(fā)送的上述輸出信號同步地在發(fā) 送上述輸出信號的期間停止上述磁場的產(chǎn)生、并且檢測上述膠 嚢型醫(yī)療裝置的位置。
20. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作 用于設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位 置以及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi)一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi) 進(jìn)行觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)送上述輸出信號時，根據(jù)與檢測出的上述膠嚢型醫(yī)療 裝置的位置以及姿勢相關(guān)的信息，計算出產(chǎn)生的上述磁場的方 向以及大小，當(dāng)沒有發(fā)送上述輸出信號時，根據(jù)計算結(jié)果產(chǎn)生上述磁場。
21. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作 用于設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位 置以及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi) 進(jìn)行觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，通過調(diào)整產(chǎn)生磁場的持續(xù)時間來控制所產(chǎn)生的上述磁場的 大小。
22. —種膠嚢型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的控制方法，是通過作 用于設(shè)置在膠嚢型醫(yī)療裝置內(nèi)的磁鐵的磁場、根據(jù)檢測出的位 置以及姿勢引導(dǎo)在體腔內(nèi) 一邊向目的方向移動一邊對該體腔內(nèi) 進(jìn)行觀察的膠嚢型醫(yī)療裝置的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，通過調(diào)整磁場脈沖的個數(shù)來控制產(chǎn)生的上述磁場的大小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)及其控制方法，其配置感應(yīng)線圈，使得將產(chǎn)生感應(yīng)磁場的面至少分割為前后兩個區(qū)域，形成用于抵消施加到膠囊內(nèi)窺鏡主體的重力的磁場，并且疊加到使其移動或者改變姿勢的磁場上，減少接觸體腔表面的內(nèi)窺鏡的接觸面積，從而減少摩擦阻力并進(jìn)行移動。
文檔編號A61B1/00GK101351143SQ20068004963
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者內(nèi)山昭夫, 木村敦志, 青木勲 申請人:奧林巴斯株式會社;奧林巴斯醫(yī)療株式會社