医療装置位置検出システム、医療装置誘導システム、医療装置誘導システムの位置検出方法および医療装置誘導システムの誘導方法
【課題】 医療装置の方向を精度良く検出することができる医療装置位置検出システムおよび医療装置誘導システムの位置検出方法を提供する。
【解決手段】 被検体内に導入される医療装置３と、医療装置３内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、医療装置３を誘導する磁界応答部と、被検体内に磁界を形成する磁界発生部４５と、医療装置３の方向を検出する方向検出磁界を磁界発生部４５から発生させる方向検出磁界制御部４９と、方向検出磁界による磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、方向検出磁界の方向記応答検出部の検出結果とに基づいて、医療装置３の方向を算出する方向算出部３５と、が設けられたことを特徴とする。
【解決手段】 被検体内に導入される医療装置３と、医療装置３内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、医療装置３を誘導する磁界応答部と、被検体内に磁界を形成する磁界発生部４５と、医療装置３の方向を検出する方向検出磁界を磁界発生部４５から発生させる方向検出磁界制御部４９と、方向検出磁界による磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、方向検出磁界の方向記応答検出部の検出結果とに基づいて、医療装置３の方向を算出する方向算出部３５と、が設けられたことを特徴とする。
【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医療装置を誘導する医療装置位置検出システム、医療装置誘導システム、医療装置誘導システムの位置検出方法および医療装置誘導システムの誘導方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カプセル内視鏡等の医療装置を体腔内で誘導する方法として、医療装置に磁石を内蔵させ、外部から磁石に磁界を加えることにより、医療装置の位置および向きを制御する医療装置の磁気誘導技術が開発されている。
【０００３】
上述の磁気誘導技術の１つとして、回転磁界で医療装置を誘導する誘導システムにおいて、医療装置の画像の回転を補正する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
この方法では、２枚の取得画像を対比して、座標変換の履歴から医療装置の理論的な回転量が算出されている。また、連続する画像を用いた画像マッチングによって、体壁と回転の負荷による医療装置の回転角と、回転磁界の回転角との回転角誤差が算出されている。このように算出された理論的な回転量と回転角誤差とを足し合わせることで、２枚の取得画像の間における、医療装置の実際の回転量が算出されている。
【０００４】
また、磁気勾配で医療装置を誘導するシステムも開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２９９６１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１においては、医療装置の回転量を累積によって求めるため、時間が経過するとともに回転量の誤差が累積し大きくなる恐れがあった。このように回転量の誤差が累積した場合、医療装置の回転角と回転磁界の回転角との不一致により、医療装置を安定して制御できなくなる恐れがあった。
【０００６】
また、上述の特許文献２においては、医療装置内の磁石の方向と、発生する磁界の方向の角度差が考慮されていないため、効率的に磁気引力を発生させることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、医療装置の方向を精度良く検出することができる医療装置位置検出システムおよび医療装置誘導システムの位置検出方法、並びに、医療装置を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができる医療装置誘導システムおよび医療装置誘導システムの誘導方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、被検体内に導入される医療装置と、該医療装置内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、前記医療装置を誘導する磁界応答部と、前記被検体内に磁界を形成する磁界発生部と、前記医療装置の方向を検出するための方向検出磁界を前記磁界発生部から発生させる方向検出磁界制御部と、前記方向検出磁界による前記磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、前記方向検出磁界の方向と前記応答検出部の検出結果とに基づいて、前記医療装置の方向を算出する方向算出部と、が設けられた医療装置位置検出システムを提供する。
【０００９】
本発明によれば、被検体内の医療装置は、磁界発生部により形成された方向検出磁界内に位置することから、医療装置内の磁界応答部は方向検出磁界に応答する。この磁界応答部の応答は応答検出部により検出される。医療装置の方向は、医療装置の回転量を累積によって求める方法と比較して、方向検出磁界の方向と検出された磁界応答部の応答とに基づいて算出されることから、より高い精度で求められる。
【００１０】
上記発明においては、前記医療装置における互いに異なる方向を有する３つの軸方向のうち、互いに異なる方向を有する２つの軸の方向が前記応答検出部により算出され、前記２つの軸からなる平面に対して交差する軸の方向が前記方向算出部により算出されることが望ましい。
本発明によれば、上記３つの軸方向のうち、上記２つの軸方向が方向検出磁界による磁界応答部の応答から算出されるため、医療装置内に別途検出部を設ける必要がなく、その構成が簡略化される。
【００１１】
上記発明においては、前記応答検出部が前記被検体内の画像を取得する画像取得部からなることが望ましい。
本発明によれば、画像取得部により取得された画像に基づいて、方向検出磁界による医療装置の応答が検出される。そのため、医療装置内に別途検出部等を設ける必要がなく構成が簡略化されることから、医療装置が小型化される。
【００１２】
上記発明においては、前記応答検出部前記磁界応答部に発生する力を測定する磁気力測定部からなることが望ましい。
本発明によれば、磁気力測定部により磁界応答部の応答が直接検出されることから、医療装置の方向検出の精度が高くなる。また、位置検出計算や、画像処理が不要となることから、医療装置の位置等を求める際のデータ処理が容易となる。
【００１３】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、静磁界を発生するように前記磁界発生部を制御することが望ましい。
本発明によれば、磁界発生部から交番磁界を発生させる方法と比較して、静磁界を発生させる際における磁界発生部の制御が容易となる。
【００１４】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、方向または強度が異なる複数の磁界を順次発生するように前記磁界発生部を制御し、前記方向算出部が、前記複数の磁界に対する前記応答検出部の各検出結果に基づいて前記医療装置の方向を算出することが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、方向検出磁界の磁界方向または磁界強度を変更することにより、医療装置の方向検出に必要な磁界応答部の応答に係る複数の情報が取得される。そのため、医療装置の位置検出精度を保ったまま、医療装置位置検出システムのシステム構成が簡略化される。
【００１６】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、勾配磁界を発生するように前記磁界発生部を制御することが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界として形成された勾配磁界による磁界応答部の応答から、医療装置の方向が検出されるため、磁界発生部は、勾配磁界である方向検出磁界と、均一な磁界である他の磁界とを形成する発生部として共有される。
【００１７】
上記発明においては、前記医療装置が略円筒形状で、前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略平行であることが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界を磁界応答部に作用させることにより、磁界応答部は略円筒形状の中心軸周りに回転される。応答検出部に検出された磁界応答部の回転角に基づいて、方向検出磁界の磁界方向と磁界応答部の磁化方向とのなす角が算出され、磁界応答部の磁化方向が求められる。
なお、求められた磁化方向は中心軸に対して略垂直であるとともに、上記２つの軸からなる面に対して交差することから、上記２つの軸からなる面は中心軸に対して略平行となる。
【００１８】
上記発明においては、前記医療装置が略円筒形状で、前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略垂直であることが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界を磁界応答部に作用させることにより、磁界応答部は略円筒形状の中心軸周りに回転される。回転前の磁界応答部の磁化方向と回転後の磁界応答部の磁化方向とを含む面を求めることにより、上記２つの軸からなる面が求められる。回転前および回転後の磁界応答部の磁化方向は、中心軸に対して略垂直であるから、求められた上記２つの軸からなる面も中心軸に対して略垂直となる。
そのため、上記２つの軸からなる面を求めることにより、医療装置の中心軸の方向が求められる。
【００１９】
上記発明においては、前記磁気力測定部が、前記磁界応答部に働く圧力、歪およびトルクの少なくとも一つを測定するセンサであり、前記磁界応答部が前記センサを介して前記医療装置に固定されることが望ましい。
本発明によれば、磁気力測定部により磁界応答部の応答が、圧力、歪およびトルクの少なくとも一つとして直接検出される。
また、磁界応答部の応答が、センサである磁気力測定部を介して医療装置に伝達されるため、医療装置の誘導に磁界応答部が用いられる。
【００２０】
本発明は、上記本発明の医療装置位置検出システムと、前記医療装置を誘導する誘導磁界を前記磁界発生部から発生させる誘導磁界制御部と、が設けられ、前記方向算出部の算出結果に基づいて、前記誘導磁界制御部が前記磁界発生部を制御する医療装置誘導システムを提供する。
【００２１】
本発明によれば、医療装置方向算出部の算出結果に基づいて、磁界発生部から発生された誘導磁界の磁界方向を調整することにより、誘導磁界を効率よく磁界応答部に作用させることができる。また、磁界応答部の方向に対して意図した通りに磁界を作用させることができ、医療装置を安定して制御することができる。
【００２２】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度が、前記誘導磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度よりも小さいことが望ましい。
【００２３】
本発明によれば、方向検出磁界は誘導磁界より磁界強度が小さいことから、方向検出磁界により医療装置の位置および方向は変化しにくく、誘導磁界による医療装置の誘導に影響を与えにくい。
例えば、磁気力測定部により磁界応答部に発生する力を測定する場合には、方向検出磁界の強度を、磁気力測定部が上記力を測定できる強度以上であって、医療装置が動かない強度以下とすることで、医療装置を動かすことなく、方向検出を高い精度で行うことができる。
【００２４】
本発明は、磁界発生部が、医療装置に備えられた磁界応答部の磁化方向を検出する方向検出磁界を発生する検出磁界発生ステップと、前記磁界応答部の応答を検出する応答検出ステップと、前記磁界応答部の応答と、前記方向検出磁界の方向から、前記医療装置の方向を検出する方向検出ステップと、からなる医療装置誘導システムの位置検出方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、医療装置は、磁界発生部により形成された方向検出磁界内に位置することから、医療装置内の磁界応答部は方向検出磁界に応答する。この磁界応答部の応答は応答検出部により検出される。医療装置の方向は、方向検出磁界の方向と、検出された磁界応答部の応答に基づいて算出されるため、医療装置の回転量を累積によって求める方法と比較して、より高い精度で求められる。
【００２６】
本発明は、上記本発明の医療装置検出システムの誘導方法における前記方向検出ステップの後に、前記検出された医療装置の方向に基づいて、前記磁界発生部が前記医療装置を誘導する誘導磁界を発生する誘導磁界発生ステップを備える医療装置誘導システムの誘導方法を提供する。
本発明によれば、磁界発生部から発生された誘導磁界の向きを調整して、誘導磁界を効率よく磁界応答部に作用させることができる。また、磁界応答部の方向に対して意図した通りに磁界を作用させることができ、医療装置を安定して制御することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の医療装置位置検出システムおよび医療装置誘導システムの位置検出方法によれば、方向検出磁界の方向と検出された磁界応答部の応答とに基づいて、医療装置の方向を算出するため、医療装置の方向を精度良く検出することができるという効果を奏する。
本発明の医療装置誘導システムおよび医療装置誘導システムの誘導方法によれば、医療装置方向算出部の算出結果に基づいて、磁界発生部から発生された誘導磁界の磁界方向を調整するため、医療装置を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る医療装置誘導システムについて図１から図１２を参照して説明する。
図１には、本実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図が示されている。
医療装置誘導システム１には、図１に示すように、被検体の体腔内に導入されるカプセル医療装置（医療装置）３と、カプセル医療装置３の位置および方向を検出するとともにカプセル医療装置３を誘導する外部装置５と、が設けられている。
【００２９】
図２には、図１のカプセル医療装置における座標軸と、外部装置における座標軸とを説明する図が示されている。
カプセル医療装置３には、図２に示すように、ｕｐ軸（以後、ｕ軸と表記する。）、ｒｉｇｈｔ軸（以後、ｒ軸と表記する）、ｆｒｏｎｔ軸（以後、ｆ軸と表記する。）からなる右手座標軸が設定されている。具体的には、永久磁石２１の磁化方向に延びるのがｕ軸、カプセル医療装置３の半径方向に延びるのがｒ軸、カプセル医療装置３の長手軸線方向に延びるのがｆ軸である。一方、外部装置５には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる右手座標系が設定されている。
【００３０】
図３には、図１のカプセ医療装置の内部構成を説明する模式図が示されている。
カプセル医療装置３は、図３に示すように、内部に各種の機器を収納する外装７と、被検体の体腔内画像を取得する撮像部（画像取得部、応答検出部）９と、外装７内部の各種機器に動力を供給する電源部１１と、発振磁界を発生する発振コイル１５と、画像データ等を体外に向けて送信する無線送信機１７と、電源部１１、撮像部９、発振コイル１５および無線送信機１７を制御する制御部１９と、磁界に対して応答する永久磁石（磁界応答部）２１とを備えている。
【００３１】
外装７は、カプセル医療装置３のｆ軸を中心軸とする赤外線を透過する円筒形状のカプセル本体７ａと、カプセル本体７ａの前端を覆う透明で半球形状の先端部７ｂと、カプセル本体７ａの後端を覆う半球形状の後端部７ｃとから形成され、水密構造で密閉されたカプセル容器を形成している。
また、外装７のカプセル本体７ａの外周面には、ｆ軸を中心として断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部２３が備えられている。そのため、カプセル医療装置は、ｆ軸を中心として回転されることにより、前進または後進することができる。
【００３２】
撮像部９は、被検者の体腔内を撮影して画像を取得するものである。撮像部９には、ｆ軸方向に対して略垂直に配置された基板２５ａの後端部７ｃ側の面に配置された撮像素子であるイメージセンサ２７と、被検者の体腔内面の像をイメージセンサ２７に結像させるレンズ群２９と、体腔内面を照明するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）３１とが備えられている。
【００３３】
イメージセンサ２７は、先端部７ｂおよびレンズ群２９を介して結像された光を電気信号（画像信号）に変換して制御部１９へ出力している。このイメージセンサ２７としては、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子を用いることができる。
また、ＬＥＤ３１は基板２５ａに、ｆ軸を中心として周方向に間隔をあけて複数配置されている。
【００３４】
発振コイル１５は発振磁界を発生するものであり、外装７のカプセル本体７ａの半径方向内方に円筒状に巻かれて配置されている。
つまり、発振コイル１５は中心軸線がｆ軸方向と略平行に配置され、発振コイル１５の開口方向は、永久磁石２１の磁化方向に対して直交する方向に配置されている。
【００３５】
制御部１９は、電源部１１と発振コイル１５とイメージセンサ２７とＬＥＤ３１とに電気的に接続されている。また、制御部１９は、イメージセンサ２７が取得した画像信号を無線送信機１７から送信するとともに、発振コイル１５とイメージセンサ２７とＬＥＤ３１とのオン・オフを制御している。
【００３６】
永久磁石２１は、外部装置５から受ける方向検出磁界Ｍ１および誘導磁界Ｍ２に応じて駆動力を発生するものである。永久磁石２１は、無線送信機１７の後端部７ｃ側に配置されている。永久磁石２１は、ｆ軸方向に対して直交方向（例えば、図における上下方向）に磁化方向（磁極）を有するように配置または着磁されている。
【００３７】
外部装置５には、図１に示すように、位置姿勢検出部３３と、方向算出部３５と、磁界制御部３７と、電源３９と、インターフェイス４１と、画像データ受信部４３と、磁界発生部４５とが設けられている。
【００３８】
図４は、図１の位置姿勢検出部の構成を説明する模式図である。
位置姿勢検出部３３は、外部装置５の座標系におけるカプセル医療装置３の座標値（位置）と、カプセル医療装置３のｆ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｕ軸、ｒ軸周りの回転位相と、の５自由度を検出するものである。これらの座標値および回転位相の算出方法については、公知の算出方法を用いることができ、特に限定するものではない。位置姿勢検出部３３には、図４に示すように、複数の検出コイル４７が設けられ、検出コイル４７の検出信号が入力されている。
検出コイル４７は、カプセル医療装置３の発振コイル１５から発振された発振磁界を検出するものであり、カプセル医療装置３の作動範囲の周囲に配置されている。
【００３９】
方向算出部３５は、図１に示すように、カプセル医療装置３のｕ軸およびｒ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相（医療装置の方向）の１自由度を算出するものである。回転位相の算出方法の詳細については後述する。方向算出部３５には、図１に示すように、方向算出部３５からインターフェイス４１のデータ処理部５３にカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力されている。
【００４０】
磁界制御部３７は、図１に示すように、カプセル医療装置３の作動範囲内に方向検出磁界Ｍ１とおよび誘導磁界Ｍ２を形成する磁界形成信号を出力するものである。方向検出磁界Ｍ１は、カプセル医療装置３のｆ軸周りの位相、つまり永久磁石２１の磁化方向を検出する際に用いられる磁界である。また、誘導磁界Ｍ２はカプセル医療装置３を誘導する磁界であり、カプセル医療装置３におけるｆ軸の向きを制御するとともに、ｆ軸周りに回転駆動させる回転磁界である。
【００４１】
磁界制御部３７には、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向および磁界強度を制御する磁界形成信号を生成する方向検出磁界制御部４９と、誘導磁界Ｍ２の磁界方向および磁界強度を制御する磁界形成信号を出力する誘導磁界制御部５１とが設けられている。
方向検出磁界制御部４９は、カプセル医療装置３の方向検出時に、磁界発生部４５が発生する磁界を制御する磁界形成信号を出力する。一方、誘導磁界制御部５１は、カプセル医療装置３の誘導時に、磁界発生部４５が発生する磁界を制御する磁界制御信号を出力する。
磁界制御部３７には、方向算出部３５からカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力され、インターフェイス４１のデータ処理部５３から操作者が入力した操作情報が入力されている。
【００４２】
図５は、図２のカプセル医療装置における他の駆動方法を説明する図である。
なお、上述のように、誘導磁界Ｍ２が回転磁界であって、カプセル医療装置３が回転磁界により駆動されてもよいし、図５に示すように、誘導磁界Ｍ２が磁気勾配のある静磁界である勾配磁界であって、カプセル医療装置３が勾配磁界により駆動されてもよく、特に限定するものではない。図５においては、右側に向うほど勾配が急となる誘導磁界が形成され、カプセル医療装置３を右側に駆動する磁気引力が作用している状態が示されている。
このように磁界発生部４５から勾配磁界を発生させることにより、交番磁界である回転磁界を発生させる方法と比較して、磁界発生部４５の制御が容易となる。
【００４３】
電源３９は、図１に示すように、磁界制御部３７の制御信号に基づいて、磁界発生部４５から方向検出磁界Ｍ１および誘導磁界Ｍ２を発生させる交流電力を出力するものである。電源３９には、図１に示すように、磁界制御部３７から制御信号が入力され、電源３９から磁界発生部４５に交流電力が供給されている。
【００４４】
図６は、図１のインターフェイスの構成を説明する模式図である。
インターフェイス４１は、操作者からカプセル医療装置３の操作量が入力されるとともに、カプセル医療装置３が取得した画像を表示するものである。インターフェイス４１には、図６に示すように、データ処理部５３と、操作部５５と、表示部５７とが設けられている。
【００４５】
データ処理部５３は、表示部５７に表示される画像データを算出するとともに、磁界制御部３７に入力される操作情報を算出するものである。具体的には、データ処理部５３は、画像データ受信部４３から入力されたカプセル医療装置３の回転とともに回転する画像データを、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、静止した画像データに変換している。
また、データ処理部は、操作部５５から入力されたカプセル医療装置の座標系（ｕ軸、ｒ軸、ｆ軸からなる座標系）に基づく操作情報を、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、外部装置５の座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系）に変換している。
【００４６】
データ処理部５３には、画像データ受信部４３から画像データが入力されるとともに、方向算出部３５からカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力され、データ処理部５３から表示部５７に静止した画像データが出力されている。また、データ処理部５３には、操作部５５からカプセル医療装置３の座標系に基づく進行方向および進行速度に係る操作情報が入力され、外部装置５の座標系に基づく操作情報に変換されてから、磁界制御部３７に出力されている。
【００４７】
図７および図８は、図６の操作部の構成を説明する概略図である。
操作部５５は、操作者からカプセル医療装置３の進行方向および進行速度（操作情報）が入力されるものである。操作部５５には、図７および図８に示すように、カプセル医療装置３の進行方向が入力される方向制御部５９と、カプセル医療装置３の前進および後進を含む進行速度が入力されるアクセル６１とが設けられている。
【００４８】
方向制御部５９は互いに直交する２つの方向に沿って倒れるように設けられた棒状の部材である。方向制御部５９を図におけるｕｐ側に倒すと、カプセル医療装置３はｕｐ軸の正方向に向きを変えるように制御され、方向制御部５９を反対方向に倒すと、カプセル医療装置３はｕｐ軸の負方向に向きを変えるように制御される。同様に、図におけるｒｉｇｈｔ側に方向制御部５９を倒すとカプセル医療装置３はｒｉｇｈｔ軸の正方向に向きを変え、反対方向に方向制御部５９を倒すと、カプセル医療装置３はｒｉｇｈｔ軸の負方向に向きを変える。
【００４９】
アクセル６１は１つの方向に沿って倒れるように設けられた棒状の部材である。アクセルを図におけるｆｒｏｎｔ側に倒すとカプセル医療装置３は前進、つまりｆ軸の正方向に進むように制御され、ｂａｃｋ側に倒すとカプセル医療装置３は後進、つまりｆ軸の負方向に進むように制御される。また、アクセル６１の倒した方向にかかわらず、アクセル６１を倒した角度に応じてカプセル医療装置３の進行速度が制御される。
【００５０】
図９は、図６の表示部を説明する模式図である。
表示部５７は、カプセル医療装置３により撮像された画像データを表示するものである。表示部５７には、図６に示すように、データ処理部５３から静止した画像データが入力され、静止した画像が表示される。具体的には、図９に示すように、表示部５７におけるｕｐ軸およびｒｉｇｈｔ軸が、カプセル医療装置３のｕ軸およびｒ軸と一致するように静止画像が表示される。
【００５１】
画像データ受信部４３は、図１に示すように、カプセル医療装置３の無線送信機１７から送信された画像データを受信するものである。画像データ受信部４３に受信された画像データは、図６に示すように、インターフェイス４１のデータ処理部５３に入力されている。
【００５２】
磁界発生部４５は、電源３９から供給される交流電力に基づいて、方向検出磁界Ｍ１や誘導磁界Ｍ２を形成するものである。磁界発生部４５としては、ヘルムホルツコイルなどの公知のコイルを用いることができ、特に限定するものではない。
また、本実施形態では、同一のコイルにより方向検出磁界Ｍ１と誘導磁界Ｍ２を形成する場合に適用して説明するが、方向検出磁界Ｍ１を形成するコイルと、誘導磁界Ｍ２を形成するコイルとを別々に設けてもよく、特に限定するものではない。
【００５３】
次に、上記の構成からなる医療装置誘導システム１におけるカプセル医療装置の作用について説明する。
まず、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法について説明し、その後に本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相の検出方法および検出された回転位相に基づいたカプセル医療装置３の誘導方法について説明する。
【００５４】
まず、図１に示されるように磁界発生部４５により誘導磁界Ｍ２が形成される空間Ｓに被験者を配置する。
次いで、カプセル医療装置３の電源を入れ、カプセル医療装置３を被検者の口部または肛門から体腔内に投入する。また、外部装置５においても位置姿勢検出部３３等への電力を供給開始する。
【００５５】
体腔内に投入されたカプセル医療装置３においては、所定時間後に撮像部９の作動が開始され、ＬＥＤ３１からの照明光により照明された体腔内面の画像が、イメージセンサ２７により取得される。取得された画像データは、制御部１９を介して無線送信機１７に引き渡され、無線送信機１７を介して画像データ受信部４３に送信される。
【００５６】
画像データは、画像データ受信部４３からインターフェイス４１のデータ処理部５３に入力される。データ処理部５３において、カプセル医療装置３の回転とともに回転する画像データは、方向算出部３５により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、静止した画像データに変換される。変換された画像データは表示部５７に出力され、表示部５７に体腔内面の画像が表示される。
【００５７】
表示部５７に表示された体腔内面の画像を確認した操作者は、インターフェイス４１の操作部５５を操作することにより、カプセル医療装置３の進行方向および進行速度などの操作情報をデータ処理部５３に入力する。操作部から入力される操作情報はカプセル医療装置の座標系に基づく操作情報であるので、データ処理部は、方向算出部３５により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、外部装置５の座標系に基づく操作情報に変換する。
【００５８】
変換された操作情報は磁界制御部３７に入力される。磁界制御部３７は、誘導磁界制御部５１において、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の回転軸方向、回転方向および回転速度等を決定し、誘導磁界Ｍ２を形成する磁界形成信号を電源３９に出力する。電源３９は入力された磁界形成信号に基づいて発生した交流電力を磁界発生部４５に供給する。これにより、磁界発生部は励磁され、所望の誘導磁界Ｍ２が形成される。
なお、誘導磁界Ｍ２の回転軸方向は、カプセル医療装置３の方向（ｆ軸の方向）や進行方向を制御するものであり、回転方向は、カプセル医療装置３の前進および後進を制御するものであり、回転速度はカプセル医療装置３の進行速度を制御するものである。
【００５９】
次に、本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
まず、磁界制御部３７の方向検出磁界制御部４９は、位置姿勢検出部３３により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸の方向に対して、垂直な面（ｕ−ｒ平面）内で磁界方向が任意方向で、磁界強度がＨ１の方向検出磁界Ｍ１を発生する磁界形成信号を磁界発生部４５に出力する。これにより、磁界発生部４５は方向検出磁界Ｍ１を発生する。
【００６０】
図１０は、磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
カプセル医療装置３の永久磁石２１に対して方向検出磁界Ｍ１が働いている状態で、イメージセンサ２７により、図１０に示すような、体腔内壁の画像が取得される。ここで、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向との角度ズレを検出するのに用いられる検出パターンＰが設定される。
【００６１】
そして方向検出磁界制御部４９は、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向はそのままで、磁界強度をＨ２に強くする磁界形成信号を磁界発生部４５に出力する。これにより、磁界発生部４５は磁界強度がＨ２の方向検出磁界Ｍ１を発生する（検出磁界発生ステップ）。
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度が強くなると、永久磁石２１に働くトルクＴが強くなり、カプセル医療装置３はｆ軸周りに回転する。
【００６２】
図１１は、磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
このようにカプセル医療装置３に磁界強度がＨ２の方向検出磁界Ｍ１を作用させた後、イメージセンサ２７により、図１１に示すような、体腔内壁の画像が取得される。このとき画像に写されている検出パターンＰは、図１０に示す画像と比較して、角度αだけ回転している。
方向算出部３５は、図１０および図１１に示す画像を比較して、検出パターンＰの回転角αを検出することにより、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転角αを求める（応答検出ステップ）。検出パターンＰを複数個設定することで、より正確にαを求めることができる。
【００６３】
図１２は、永久磁石の磁界と、方向検出磁界と、永久磁石に働くトルクとの関係を示す図である。
方向算出部３５は、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度変化の前後における永久磁石２１に働くトルクの関係式と、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角θの変化と回転角αとの関係式に基づいて、なす角θ（角度ズレ）を算出する（方向検出ステップ）。
ここで、磁界強度Ｈの方向検出磁界Ｍ１により、磁界強度Ｍの永久磁石２１に働くトルクＴは、図１２に示す図から下記の式（１）により求められることが判る。
Ｔ＝ＭＨｓｉｎθ ・・・（１）
【００６４】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度変化の前後において、永久磁石２１に働くトルクＴは変化しないため、下記の式（２）が導かれる。
ＭＨ１ｓｉｎθ１＝ＭＨ２ｓｉｎθ２ ・・・（２）
ここで、θ１は、磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が形成されている時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角であり、θ２は、磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が形成されている時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角である。
また、回転角αはなす角θ１とθ２を用いて下記の式（３）のように表される。
θ１−θ２＝α ・・・（３）
【００６５】
方向算出部３５は、上記の式（２）および式（３）に基づいて、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角θ１，θ２を算出する。
このように算出されたなす角θ１，θ２および方向検出磁界Ｍ１の磁界方向により、永久磁石２１の磁化方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相（方向、姿勢）が求められる。
【００６６】
方向算出部３５により求められたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相は、磁界制御部３７の誘導磁界制御部に入力される。誘導磁界制御部は、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて誘導磁界Ｍ２の磁界方向を決定し、磁界発生部から誘導磁界Ｍ２を発生させる（誘導磁界発生ステップ）。
【００６７】
なお、カプセル医療装置３の誘導と方向検出は交互に繰り返して行われ、カプセル医療装置３の方向検出の結果は誘導磁界Ｍ２の制御にフィードバックされる。上述のなす角θが適切な値になるように誘導磁界Ｍ２の磁界方向を制御することで、カプセル医療装置３をより効率的かつ安定して制御することができる。
【００６８】
上記の構成によれば、方向算出部３５において永久磁石２１の磁化方向と方向検出磁界Ｍ１の磁界方向とのなす角θ（角度差）が算出されるため、カプセル医療装置における位置姿勢（６自由度）の内、５自由度を検出する位置姿勢検出部を用いて６自由度の位置姿勢検出ができる。
なす角θは、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度を強くした時のカプセル医療装置３（永久磁石２１）の回転角αに基づいて、方向算出部３５において算出される。このように、算出されたなす角θを用いることで、方向算出部３５はカプセル医療装置３のｆ軸周りの向き（永久磁石２１の磁化方向の向き）を算出できる。
【００６９】
上述のように、カプセル医療装置３のｆ軸周りの向きが算出されることにより、データ処理部５３において、カプセル医療装置の回転と共に回転する画像データを静止した画像データに補正する際に、より正確な回転補正を行うことができる。
【００７０】
また、誘導磁界Ｍ２として回転磁界を発生した後に、続けて誘導磁界Ｍ２として勾配磁界を発生させて、カプセル医療装置に磁気引力を作用させる場合、効率的に磁気引力を発生させることができる。つまり、カプセル医療装置３のｆ軸周りの向きに合わせて（永久磁石２１の磁化方向と平行となるように）、勾配磁界の磁界方向を決定することで、永久磁石に効率的に磁気引力を働かせることができ、効率的に磁気引力を発生することができる。
【００７１】
被検体内のカプセル医療装置３は、磁界発生部４５により形成された方向検出磁界Ｍ１内に位置することから、カプセル医療装置３内の永久磁石２１は方向検出磁界Ｍ１によりｆ軸周りに回転される。この永久磁石２１（カプセル医療装置３）の回転角αは撮像部９により撮像された画像から検出される。カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相は、カプセル医療装置３の回転量を累積によって求める方法と比較して、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と検出された永久磁石２１のカプセル医療装置３の回転角αとに基づいて算出されることから、より高い精度で求められる。
【００７２】
言い換えると、方向検出磁界Ｍ１を永久磁石２１に作用させることにより、カプセル医療装置３はｆ軸周りに回転され、カプセル医療装置３の回転角αは撮像部９により撮像された画像から検出される。ｕ軸およびｒ軸の方向は、検出された回転角αに基づいて算出される。
【００７３】
カプセル医療装置３におけるｕ軸、ｒ軸およびｆ軸の軸方向のうち、ｒ軸およびｆ軸の軸方向が方向検出磁界Ｍ１による永久磁石２１の回転角αから算出されるため、カプセル医療装置３内に別途検出部を設ける必要がなく、その構成を簡略化できる。
【００７４】
撮像部９により取得された少なくとも２枚の画像を比較することにより、方向検出磁界Ｍ１によるカプセル医療装置３の回転角αが検出されるため、カプセル医療装置３内に別途検出部等を設ける必要がなく構成が簡略化されることから、カプセル医療装置３を小型化できる。
【００７５】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度をＨ１からＨ２に強くすることにより、カプセル医療装置３の方向検出に必要な永久磁石２１の回転に係る複数の情報が取得されるため、カプセル医療装置３の位置検出精度を保ったまま、医療装置誘導システム１のシステム構成を簡略化できる。
【００７６】
方向算出部３５により求められたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、磁界発生部４５から発生された誘導磁界Ｍ２の磁界方向を、永久磁石２１の磁化方向と平行となるように調整するため、誘導磁界Ｍ２を効率よく永久磁石２１に作用させることができる。また、永久磁石２１の磁化方向に対して意図した通りに誘導磁界Ｍ２を作用させることができ、カプセル医療装置３を安定して制御することができる。
【００７７】
なお、上述の誘導磁界Ｍ２の制御に、下記に説明する制御を行ってもよく、特に限定するものではない。
回転磁界である誘導磁界Ｍ２を発生させ、カプセル医療装置３をｆ軸周りに回転させながら誘導する場合には、誘導磁界Ｍ２発生中に磁界発生部４５に供給される電流は変化する。このように、供給される電流が変化する場合には、電源３９に過大な負荷がかかるのを避けるため、磁界強度の強い誘導磁界Ｍ２の発生は行われない。
【００７８】
かかる状態で誘導磁界Ｍ２の発生を停止させた場合には、永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角が大きな値のままカプセル医療装置３は停止する。すると、次に勾配磁界である誘導磁界Ｍ２を発生させた場合、永久磁石２１に働く磁気引力が小さくなる。
【００７９】
そこで、回転磁界である誘導磁界Ｍ２を停止する直前に、静磁界であって強い磁界を発生させることで、誘導磁界Ｍ２の発生停止時における永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角（ずれ量）を小さくすることができる。すると、次にカプセル医療装置３の位置を磁気引力で制御する場合に、永久磁石２１に効率的に磁気引力を発生させることができ、カプセル医療装置３の位置を正確に制御することができる。
【００８０】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図１３および図１４を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図１３および図１４を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図１３および図１４は、本変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【００８１】
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法も第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８２】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
カプセル医療装置３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。かかる場合に、カプセル医療装置３の誘導が停止、つまり誘導磁界Ｍ２の回転が停止されると、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とは、図１３に示す関係となる。
なお、誘導磁界Ｍ２はカプセル医療装置３のｆ軸を中心に回転する磁界である。
【００８３】
図１３においては、反時計回りに回転する誘導磁界Ｍ２によりカプセル医療装置３は回転駆動されていた場合を示し、永久磁石２１の磁化方向よりも誘導磁界Ｍ２の磁界方向が反時計回りに進んだ状態となっている。このように、誘導磁界Ｍ２の磁界方向が永久磁石２１の磁化方向よりも進むことにより、永久磁石２１を回転する回転トルクが永久磁石２１に発生する。
【００８４】
その後、磁界強度を変更することなく、図１４に示すように、誘導磁界Ｍ２を時計回りに回転させる。このとき、誘導磁界Ｍ２の回転を止めた位相からの回転角の計測を開始する。
そして、カプセル医療装置３の撮像部９により撮像された画像を観察し、カプセル医療装置３が時計回りに回転開始する誘導磁界Ｍ２の回転角θ３を計測する。
【００８５】
ここで、カプセル医療装置３を反時計回りに回転させるのに必要な回転トルクと、時計回りに回転させる回転トルクとは、略同じ大きさであると見なせる。そのため、回転角θ３の半分の角度が誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角（角度ズレ）となる。
そこで、方向算出部３５は、誘導磁界Ｍ２が回転停止したときの磁界方向から、時計回りにθ３／２だけ回転した方向を、永久磁石２１の磁化方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相として算出する。
【００８６】
上記の構成によれば、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の回転方向を逆転させるだけで、永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角を算出できる。そのため、磁界を発生させる制御方法が、第１の実施形態と比較して簡単となる。
また、画像処理においては、カプセル医療装置３が回転を開始することを検出すればよい。したがって、第１の実施形態のように画像のパターンマッチングが複雑にならないので、より短時間で正確な角度検出が可能となる。
【００８７】
なお、回転磁界は、上述のように誘導磁界Ｍ２であってもよいし、方向検出磁界Ｍ１であってもよく、特に限定するものではない。
【００８８】
〔第１の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図１５から図２０を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図１５から図２０を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図１５は、本変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ１を説明する斜視図である。図１６は、本変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ２を説明する斜視図である。図１７は、図１６の回転磁界をＺ軸から見た上面視図である。
【００８９】
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法も第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３におけるＹ軸周りの回転位相、つまり、回転磁界ＭＲの磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
まず、図１５に示すように、カプセル医療装置３におけるＺ−Ｘ平面内においてＹ軸を中心として回転する回転磁界ＭＲ１を発生させる。次に、図１６および図１７に示すように、カプセル医療装置３におけるＺ−Ｘ平面に対して角度αだけ回転した平面（以後、回転平面と表記する。）内において、Ｙ軸との交点を中心として回転する回転磁界回転磁界ＭＲ２を発生させる。
ここで、図１６および図１７におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２におけるｒ軸、ｆ軸およびｕ軸に相当するものである。
【００９１】
各回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２でカプセルを回転させ、発生する磁界の方向とＸＹ平面との角度がθの時（回転磁界の方向が同じ時）の画像をそれぞれ取得する。
図１８および図１９は、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を印加して画像を取得する時の、発生磁界とカプセル医療装置３、永久磁石２１の関係をそれぞれ示した図である。
【００９２】
図２０は、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向が同じ時に、カプセル医療装置３のイメージセンサ２７により撮像された画像を比較したものであり、図２０（ａ）は回転磁界ＭＲ１の画像、図２０（ｂ）は回転磁界ＭＲ２の画像を示すものである。
【００９３】
取得した２枚の画像をパターンマッチングによって画像の移動方向（回転磁界の方向が変化したことによって、カプセル医療装置３が動いた方向）を検出することができる。さらに、検出された移動方向と、画像を取得するイメージセンサ２７に対して位置決めされた永久磁石２１の磁化方向との角度差φを求める。ここで、検出された移動方向はＸＹ平面と平行となるので、求められた角度差φは、永久磁石２１の磁化方向とＸＹ平面との角度差となる。
【００９４】
図１８および図１９に示すように、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向とＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φから、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向との角度差Δθが以下の式（４）で求まる。
Δθ＝θ−φ ・・・（４）
また、発生磁界の方向と、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向に角度差Δθから、カプセル医療装置３のＹ軸周りの回転位相を求めることができる。
【００９５】
なお、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を発生した時にカプセル医療装置３が画像を取得する時の発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差は異なっていても良い。この場合、回転磁界ＭＲ１を発生した時の画像と回転磁界ＭＲ２を発生した時の画像を相対的に回転させることで、画像を取得した時の発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差の差分をキャンセし、発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差が同じ時に取得した画像と同様の処理を行うことができる。
【００９６】
上記構成によれば、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を発生した時に、カプセル医療装置３のイメージセンサ２７で撮像されたそれぞれの画像から、回転磁界の方向とＸＹ平面との角度差θの時の、永久磁石２１の磁界方向とＸＹ平面との角度差φが求められ、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向との角度差Δθを求めることができる。
【００９７】
また、Δθを算出する過程に、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の成す角αが含まれない。そのため、成す各Δθを求める際に、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の面（回転面）の傾き（成す角α）が制限されず、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の制御が容易となる。
【００９８】
なお、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を、カプセル医療装置３の誘導とは切り離して単独で行ってもよいし、カプセル医療装置３を誘導する際に、カプセル医療装置３のＹ軸方向を転換させる時に、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行ってもよい。
つまり、カプセル医療装置３のＹ軸方向を転換させる際、カプセル医療装置３のＹ軸に垂直な面（Ｚ−Ｘ面）と、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の面との間に角度差が発生する。この角度差を利用して上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行うことができる。また、カプセル医療装置３の誘導中に、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行うことができるため、カプセル医療装置３の誘導および位置検出の効率がよくなる。
【００９９】
なお、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２は、誘導磁界Ｍ２であってもよいし、方向検出磁界Ｍ１であってもよく、特に限定するものではない。
【０１００】
〔第１の実施形態の第３変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第３変形例について図２１から図２３を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図２１から図２３を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
【０１０１】
図２１は、本変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
カプセル医療装置１０３には、図２１に示すように、永久磁石２１の周囲に圧力センサ（磁気力測定部）１２２が配置されている。圧力センサ１２２は、永久磁石２１に作用する磁気引力を検出するものである。本変形例においては、永久磁石２１の周囲に等間隔に４つ配置されている例に適用して説明する。
【０１０２】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置１０３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、勾配磁界ＭＳの磁界方向と永久磁石２１の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置１０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
カプセル医療装置１０３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置１０３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。その後に、誘導磁界Ｍ２の発生が停止される。
【０１０３】
図２２は、図２１のカプセル医療装置に勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。図２３は、図２１のカプセル医療装置に他の勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
誘導磁界Ｍ２の停止後、図２２に示すように勾配磁界ＭＳを発生させ、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に働く磁気引力Ｆを永久磁石２１に作用させる。ここで、図２２に示す勾配磁界は、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に沿って磁力線が延びるとともに、上記磁界方向に向かって磁力線の密度が高くなる勾配磁界である。また、永久磁石２１の磁化方向と、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角はΔθである。
【０１０４】
あるいは、図２３に示すように勾配磁界ＭＳを発生させ、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に働く磁気引力Ｆを永久磁石２１に作用させる。ここで、図２３に示す勾配磁界は、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に沿って磁力線が延びるとともに、上記磁界方向に対して直交する方向に向かって磁力線の密度が高くなる勾配磁界である。
【０１０５】
永久磁石２１に働く磁気引力Ｆは圧力センサ１２２に検出される。検出された磁気引力Ｆは、永久磁石２１の磁化方向と、磁気引力の力方向とが同一方向であるときの理論磁気引力Ｆ０と比較される。具体的には、下記の式（５）に基づいて磁気引力Ｆは、理論磁気引力Ｆ０と比較されΔθが求められる。
Ｆ＝Ｆ０ｃｏｓΔθ ・・・（５）
このように求められたΔθと、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向とに基づいて、永久磁石２１の磁化方向が算出される。
【０１０６】
上記の構成によれば、磁界発生部４５において、カプセル医療装置１０３を誘導する勾配磁界を発生させる部分を、永久磁石２１の磁化方向検出に用いる勾配磁界ＭＳの発生に使用できるため、磁界発生部４５の構成を簡略化できる。
言い換えると、方向検出のために形成された勾配磁界ＭＳにより永久磁石２１に働く磁気引力Ｆ（応答）から、カプセル医療装置１０３のｆ軸周りの位相が算出される。そのため、磁界発生部４５は、勾配磁界ＭＳと、カプセル医療装置１０３を誘導する他の均一な磁界を形成する発生部として共有することができる。
【０１０７】
圧力センサ１２２により永久磁石２１に働く磁気引力が圧力として直接検出されることから、カプセル医療装置１０３のｆ軸周りの位相の算出精度が高くなる。また、位置検出演算や、画像処理が不要となることから、カプセル医療装置１０３の位置等を求める際のデータ処理が容易となる。
また、永久磁石２１に働く磁気引力が、圧力センサ１２２を介してカプセル医療装置１０３に伝達されるため、カプセル医療装置１０３の誘導を継続することができる。
【０１０８】
〔第１の実施形態の第４変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第４変形例について図２４を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図２４を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
【０１０９】
図２４は、本変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
カプセル医療装置２０３には、図２４に示すように、永久磁石２２１の周囲に力センサ（磁気力測定部）２２２が配置されている。本実施例においては、磁化方向に平行な一対の面が形成されている永久磁石に適用して説明する。力センサ２２２は、永久磁石２２１に作用する磁気引力を検出するものである。本変形例においては、永久磁石２２１の一対の面に合計４つ配置されている例に適用して説明する。
【０１１０】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置２０３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２２１の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置２０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
カプセル医療装置２０３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置２０３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。
【０１１１】
このとき、永久磁石２２１には誘導磁界Ｍ２により回転トルクＴが発生しており、この回転トルクＴによりカプセル医療装置２０３は回転駆動される。
力センサ２２２は、回転駆動される永久磁石２２１により押圧され力Ｆを検出する。力センサ２２２の検出信号は、撮像部９が撮像した画像データに重畳され外部装置５の画像データ受信部４３に送信される。
【０１１２】
力センサ２２２により検出された力Ｆは、力センサ２２２の配置位置に基づいて永久磁石２２１に発生した回転トルクＴを算出するのに用いられる。そして、算出された回転トルクＴと、永久磁石２２１の磁界ベクトルＭと、誘導磁界Ｍ２の磁界ベクトルＨとの間の関係式（式（６））に基づいて、永久磁石２２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角θが算出される。
Ｔ＝ＭＨｃｏｓθ ・・・（６）
このように求められたθと、誘導磁界Ｍ２の磁界方向とに基づいて、永久磁石２２１の磁化方向が算出される。
【０１１３】
上記の構成によれば、カプセル医療装置２０３の誘導時に、永久磁石２２１の磁化方向と、誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角が算出され、永久磁石２２１の磁化方向が算出できる。
【０１１４】
永久磁石２２１に発生する回転トルクＴを力センサ２２２により直接測定するので、永久磁石２２１の磁化方向を正確に算出できる。
また、永久磁石２２１の磁化方向の算出の際に行われるデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石２２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１１５】
図２５は、本発明の医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
なお、上述の第１の実施形態から第１の実施形態の第４変形例においては、医療装置としてカプセル医療装置を用いて説明したが、図２５に示すように、内視鏡装置３０３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【０１１６】
内視鏡装置（医療装置）３０３には、図２５に示すように、被験者の体腔内に挿入される内視鏡３０５と、内視鏡３０５の先端を誘導する永久磁石（磁界応答部）３２１と、前進または後進駆動力を発生させる螺旋部３２３とが設けられている。
内視鏡３０５には、体腔内を撮像するイメージングセンサ３２７と、イメージングセンサ３２７に体腔内の像を結像させるレンズ群３２９と、鉗子を内視鏡３０５の先端まで誘導する鉗子孔３３１とが設けられている。
【０１１７】
永久磁石３２１は内部に内視鏡３０５が挿通される円筒状に形成され、半径方向（例えば、図２５において上下方向）に磁化されている。また、永久磁石３２１は、内視鏡３０５に対して中心軸線周りに回転可能に配置されるとともに、中心軸線方向への移動は規制されている。
螺旋部３２３は永久磁石３２１の外周面に螺旋状に配置され、内視鏡３０５に対して永久磁石３２１とともに回転可能に配置されている。
【０１１８】
このような内視鏡装置３０３を、本発明の医療装置誘導システムに対して用いることで、カプセル医療装置を用いた場合と同様に、内視鏡装置３０３の位置および方向を精度良く検出することができるとともに、内視鏡装置３０３を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができる。
【０１１９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図２６から図２９を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図２６から図２９を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図２６は、本実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図が示されている。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２０】
医療装置誘導システム３０１には、図２６に示すように、被検体の体腔内に導入されるカプセル医療装置（医療装置）３０３と、カプセル医療装置３０３の位置および方向を検出するとともにカプセル医療装置３０３を誘導する外部装置３０５と、が設けられている。
【０１２１】
図２７は、図２６の医療装置誘導システムにおいて、第１の実施形態と異なる部分を説明する模式図が示されている。
カプセル医療装置３０３には、図２７に示すように、磁化方向がカプセル医療装置３０３の半径方向と一致する永久磁石２１と、中心軸線が永久磁石２１の磁化方向と一致する発振コイル３１５と、が備えられている。
【０１２２】
外部装置３０５の位置姿勢検出部３３３は、外部装置３０５の座標系におけるカプセル医療装置３０３の座標値（位置）と、カプセル医療装置３０３のｕ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸、ｒ軸周りの回転位相と、の５自由度を検出するものである。これらの座標値および回転位相の算出方法については、公知の算出方法を用いることができ、特に限定するものではない。位置姿勢検出部３３３には、複数の検出コイル４７が設けられ、検出コイル４７の検出信号が入力されている。
【０１２３】
方向算出部３３５は、図２６に示すように、カプセル医療装置３０３のｕ軸周りの回転位相（医療装置の方向）、つまりカプセル医療装置３０３のｆ軸およびｒ軸の方向を算出するものである。算出方法の詳細については後述する。
【０１２４】
次に、本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
図２８は、図２６のカプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向と、カプセル医療装置のｆ軸方向との関係を説明する模式図である。図２９は、図２８のｆ軸方向から見た、カプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向の関係を説明する図である。
【０１２５】
まず、永久磁石２１の磁化方向Ｄ１に対して、図２８および図２９に示すように、近い磁界方向を有する静磁界Ｍを発生させる。このときの静磁界Ｍの磁界強度は、カプセル医療装置３０３がｆ軸周りに回転するのに必要なトルクを発生させる磁界強度以上であって、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が移動する（旋回する）のに必要なトルクを発生させる磁界強度より弱い磁界強度であることが望ましい。
【０１２６】
このように、静磁界Ｍを発生させると永久磁石２１にトルクが作用し、カプセル医療装置３０３は回転する。ここで、カプセル医療装置３０３の形状や、不均一性により、カプセル医療装置３０３のｆ軸周りの回転量は、ｕ軸やｒ軸周りの回転量よりはるかに大きくなる。そのため、カプセル医療装置３０３は、静磁界Ｍによりｆ軸周りに回転すると見なせる。
具体的には、永久磁石２１（カプセル医療装置３０３）は静磁界Ｍを発生させる前の方向Ｄ１から、静磁界Ｍを発生させることにより方向Ｄ２に回転する。
【０１２７】
この永久磁石２１の回転は位置姿勢検出部３３３により検出され、検出された方向Ｄ１から方向Ｄ２への回転により、カプセル医療装置３０３の回転面（ｕ−ｒ面）が算出される。算出された回転面に対してｆ軸は垂直な位置関係を有するため、算出された回転面に基づいてｆ軸の方向が求められる。
磁気引力によりカプセル医療装置３０３を誘導する場合には、上述のように求められたｆ軸方向に基づいて、効率よく磁気引力を発生させる磁気勾配の方向が決定される。
【０１２８】
また、カプセル医療装置３０３をｆ軸周りに回転させる場合は、上述のように求められたｕ−ｒ平面内に回転磁界を発生させることができる。
【０１２９】
なお、発生させる静磁界Ｍの磁界強度は、誘導磁界Ｍ２の磁界強度よりも小さくてもよい。
このようにすることで、カプセル医療装置３０３がほとんど旋回せず、正確なｆ軸方向を検出できる。
【０１３０】
また、上述のように、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出するために、静磁界Ｍを発生させてもよいし、カプセル医療装置３０３の誘導の際に発生させる誘導磁界Ｍ２を用いて、連続的にｆ軸方向を検出してもよく、特に限定するものではない。
このように、回転磁界を発生させながらｆ軸方向を検出する場合は、誘導を行いながらカプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出できるので効率がよい。
【０１３１】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置３０３の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができる。
【０１３２】
１方向の静磁界を発生させることにより、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が求められるため、他の方法と比較して効率がよい。
また、検出用の磁界を一回発生させることで、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができるため、求められたｆ軸方向の情報を、カプセル医療装置３０３の誘導制御へフィードバックするのに効率がよい。
【０１３３】
〔第２の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図３０から図３２を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３０から図３２を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３０は、本変形例における方向検出時に発生される磁界の磁界方向を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法も第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３４】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、位置姿勢検出部３３３により予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍ（発振コイル３１５の中心軸線方向）に対して、同じ角度差を有する複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる。
【０１３５】
カプセル医療装置３は、発生した方向検出磁界Ｍ１によりｆ軸，ｕ軸，ｒ軸周りに方向が変化する。この時、カプセル医療装置の形状や不均一性により、カプセル医療装置のｆ軸周りの回転は、ｕ軸やｒ軸周りの回転よりも応答性が良い。
【０１３６】
複数の方向検出磁界Ｍ１を印加した時の永久磁石２１の磁化方向Ｍを、位置姿勢検出部３３３で求め、予め検出された方向検出磁界Ｍ１を印加する前の永久磁石２１の磁化方向Ｍとの角度差を求める。この角度差が最大となる時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と、予め検出された方向検出磁界Ｍ１を印加する前の永久磁石２１の磁化方向Ｍからなる平面がｕ−ｒ平面として算出される。算出された回転面に対してｆ軸は垂直な位置関係を有するため、算出された回転面に基づいてｆ軸の方向が求められる。
【０１３７】
磁気引力によりカプセル医療装置３０３を誘導する場合には、上述のように求められたｆ軸方向に基づいて、効率よく磁気引力を発生させる磁気勾配の方向が決定される。
具体的には、カプセル医療装置３０３の回転面は、位置姿勢検出部３３３により検出された方向検出磁界Ｍ１の発生前および発生後における永久磁石２１の磁化方向Ｍに基づいて算出される。
【０１３８】
また、カプセル医療装置３３３をｆ軸周りに回転させる場合は、上述のように求められたｕ−ｒ平面内に回転磁界を発生させることができる。
【０１３９】
一方、上述のように、カプセル医療装置３０３の回転面を、位置姿勢検出部３３３を用いて算出してもよいし、以下に説明するように、画像のパターンマッチングから求めてもよい。
図３１は、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に撮像された画像を説明する図である。図３２は、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
【０１４０】
まず、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に、被検体の体腔内を撮像部９により撮像し、撮像された画像において、図３１に示すように、特定の検出パターンＰを設定する。
そして、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた状態で、被検体の体腔内を撮像部９により撮像する。このようにして撮像された画像において、検出パターンＰは図３２に示すように位置Ｐ１からＰ２に移動している。
【０１４１】
この検出パターンＰの移動は、画像の中心を回転中心とする円周上を移動する回転方向成分ＭＲと、画像の中心から径方向に移動する径方向成分ＭＤに分離される。分離された成分のうち、複数の方向検出磁界Ｍ１ごとに得られた回転方向成分ＭＲが最大となる方向検出磁界の磁界方向と、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前の位置姿勢検出部３３３によって予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍからなる平面をｕ−ｒ平面として検出し、ｕ−ｒ平面に垂直な方向をｆ軸として検出する。
また、検出パターンＰは複数個設定することで、より正確な回転方向成分ＭＲ，径方向成分ＭＤを求めることができる。
【０１４２】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
【０１４３】
複数の方向検出磁界Ｍ１を用いて、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を算出するため、１つの方向検出磁界Ｍ１を用いる方法と比較して、正確なｆ軸方向を求めることができる。
【０１４４】
〔第２の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図３３から図３５を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３３から図３５を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３３は、本変形例における位置検出に用いる磁界の発生前および発生後の永久磁石の磁化方向と、位置検出用の磁界の磁界方向との関係を説明する図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法も第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１４５】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、位置姿勢検出部３３３により予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍ（発振コイル３１５の中心軸線方向）に対して、近い角度を有する方向検出磁界Ｍ１を発生させる。すると、カプセル医療装置３０３は方向検出磁界Ｍ１により回転する。
【０１４６】
図３３は、方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
そして、以下に説明するように、画像のパターンマッチングからカプセル医療装置３０３における回転面における回転角αを求める。
具体的には、図３３に示すように、撮像部９により撮像された画像において、検出パターンＰは位置Ｐ１からＰ２に移動している。
この検出パターンＰの移動を、画像の中心を回転中心とする円周上を移動する回転方向成分ＭＲと、画像の中心から径方向に移動する径方向成分ＭＤに分離し、分離された回転方向成分ＭＲから回転角αが算出される。
【０１４７】
また、位置姿勢検出部３３３により、方向検出磁界Ｍ１の発生前および発生後における発振コイル３１５の中心軸線方向、つまり永久磁石２１の磁化方向Ｈ１およびＨ２が検出される。
ここで、Ｈ１は、方向検出磁界Ｍ１の発生前における永久磁石２１の磁化方向を表すベクトルであり、Ｈ１＝（ａ１，ｂ１，ｃ１）である。Ｈ２は、方向検出磁界Ｍ１の発生後における永久磁石２１の磁化方向を表すベクトルであり、Ｈ２＝（ａ２，ｂ２，ｃ２）である。
【０１４８】
図３４は、図３３のカプセル医療装置における回転面および旋回面の算出方法を説明するベクトル線図である。
図３４において、Ｈ１を含む回転面とＨ２を含む旋回面との交線に沿った単位ベクトルをＶとすると、Ｖ−Ｈ１平面が回転面ＰＲであり、Ｖ−Ｈ２平面が旋回面ＰＴとなる。ベクトルＶは、ベクトルＨ１が回転面ＰＲに沿って回転角αだけ回転したときの方向を示す単位ベクトルであり、Ｖ＝（ｘ，ｙ，ｚ）と表される。
【０１４９】
また、回転面ＰＲが紙面と一致する平面とすると、旋回面ＰＴは紙面に対して交差する面となる。言い換えると、ベクトルＨ１およびＶは紙面に沿ったベクトルであり、ベクトルＨ２は紙面と交差するベクトルである。
さらに、ベクトルＨ１とベクトルＶとのなす角が上述の回転角αとなり、ベクトルＨ２とベクトルＶとのなす角が旋回角βとなる。
【０１５０】
上述のベクトルＨ１とベクトルＨ２とベクトルＶとの関係より下記の式（７），式（８），式（９）が導かれる。式（７）は、ベクトルＨ１とベクトルＶとのなす角がαであることに基づき導かれた式である。式（８）は、ベクトルＶが単位ベクトルであることに基づき導かれた式である。
回転面ＰＲと旋回面ＰＴは直交する。このとき、回転面ＰＲに含まれ、回転面ＰＲと旋回面ＰＴの交線ベクトル（Ｈ１）に垂直なベクトル（Ｈ１−Ｖｃｏｓα）は、旋回面ＰＴに含まれる任意のベクトル（Ｈ２）と垂直となる。したがって、式（９）は、ベクトルＨ２とベクトルＨ１−Ｖｃｏｓαとが垂直であることに基づき導かれた式である。
【数１】
【０１５１】
上述の式（７），式（８），式（９）からなる連立方程式から、２通りの（ｘ，ｙ，ｚ）が求められる。そのうち、画像内の検出パターンＰの回転方向、径方向への移動方向に基づき、（ｘ，ｙ，ｚ）が一意に決定される。
決定された（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｖにより、回転面ＰＲおよび旋回面ＰＴが算出し、磁界発生後のカプセル医療装置３０３のｆ軸方向が算出される。
【０１５２】
なお、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向の算出は、誘導磁界Ｍ２である回転磁界などが連続的に発生されている間に、連続的行われてもよい。
【０１５３】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
【０１５４】
カプセル医療装置の移動量を位置姿勢検出部３３３の検出情報と、撮像部９が撮像した画像のパターンマッチングから得られた情報とから求めるため、正確なカプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
１方向の静磁界を発生させることにより、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が求められるため、他の方法と比較して効率がよい。
【０１５５】
回転磁界を発生させながらｆ軸方向を検出する場合は、誘導を行いながらカプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出できるので効率がよい。
また、検出用の磁界を一回発生させることで、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができるため、求められたｆ軸方向の情報を、カプセル医療装置３０３の誘導制御へフィードバックするのに効率がよい。
【０１５６】
〔第２の実施形態の第３変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第３変形例について図３５から図３８を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３５から図３８を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３５は、本変形例におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成と、永久磁石に働く方向検出磁界の磁界方向と、を説明する図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５７】
カプセル医療装置４０３には、図３５に示すように、磁化方向がカプセル医療装置３０３の半径方向と一致する永久磁石２１と、永久磁石２１に働くｒ軸（紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）４２２とが備えられている。
力センサ４２２は、永久磁石２１に作用する回転トルクを検出するものである。本変形例においては、永久磁石２１のｆ軸に対して垂直な一対の面に少なくとも４つの力センサ４２２が配置されている例に適用して説明する。
【０１５８】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置４０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置４０３の誘導法の概略および画像の取得方法は、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５９】
図３６は、図３５の方向検出磁界の磁化方向を説明する斜視図である。図３７は、図３６の方向検出磁界をＺ軸方向から見た図である。図３８は、図３６の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
なお、図３６から図３８におけるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、それぞれカプセル医療装置のｆ軸，ｒ軸，ｕ軸に対応するものである。
【０１６０】
まず、図３５および図３６に示すように、永久磁石２１の磁化方向（Ｚ軸方向）に対して角度αをなす方向検出磁界Ｍ１を印加する。方向検出磁界Ｍ１とＺ軸とを含む平面は、図３６および図３７に示すように、Ｘ軸（カプセル医療装置４０３のｆ軸）に対して角度θだけＺ軸周りに回転している。そして、方向検出磁界Ｍ１は、図３６および図３８に示すように、Ｚ軸から角度αだけＸ−Ｙ平面側に回転している。
【０１６１】
このように、永久磁石２１に方向検出磁界Ｍ１が印加されると、永久磁石２１に回転トルクが働き、力センサ４２２を押圧する。押圧力は力センサ４２２に検出され、力センサ４２２の検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
力センサ４２２の検出信号と、力センサ４２２の配置とに基づき、永久磁石２１に働いた回転トルクＴが求められる。一方、永久磁石２１に働く回転トルクＴは、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度Ｈと、永久磁石２１の磁界強度Ｍと、上述のなす角αおよびなす角θを用いて、下記の式（１０）で表される。
Ｔ＝ＨＭｓｉｎαｃｏｓθ ・・・（１０）
この式（１０）を解くことにより、θは２つの解（±ｘ）として求められる。
【０１６２】
続けて、上述の方向検出磁界Ｍ１の磁化方向とは異なる方向に磁化方向を有する方向検出磁界Ｍ１を印加し、再度、なす角θを算出する。このように２度求められたθのうち、外部装置３０５の座標系において、一致するθを用いて、カプセル医療装置４０３のＸ軸方向が算出される。
【０１６３】
また、上述のように異なる磁化方向を有する方向検出磁界Ｍ１を印加することなく、それまでの誘導履歴、例えばカプセル医療装置をどちら側に旋回誘導してきたか等の情報に基づいて、算出された２つのθから一方を選択してもよい。
【０１６４】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置４０３の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置４０３のＸ軸方向を求めることができる。
【０１６５】
永久磁石２１に発生する回転トルクＴを力センサ４２２により直接測定するので、永久磁石２１の磁化方向を正確に算出できる。
また、永久磁石２１の磁化方向の算出の際に行われるデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１６６】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度を誘導磁界の磁界強度より小さくすることで、カプセル医療装置４０３の向きが変化しないので、より正確なカプセル医療装置４０３のＸ軸方向の算出ができる。
【０１６７】
図３９は、本発明の第２実施形態に適用するカプセル医療装置の別の実施例を説明する模式図である。図４０は、図３９のカプセル医療装置の構成を説明する正面図である。
なお、上述の第２の実施形態から第２の実施形態の第３変形例においては、発振コイルの中心軸線が、永久磁石の磁化方向と略平行に配置された例に適用して説明しているが、図３９および図４０に示すように、発振コイルの中心軸線が、永久磁石の磁化方向とが大きく離れて（例えば略垂直に）配置されていてもよく、特に限定するものではない。
このように配置することで、永久磁石の磁化方向と、誘導磁界の磁化方向とのズレが小さい場合には、発振コイルの中心軸線と、誘導磁界の磁化方向とを含む平面に対して略垂直な方向がカプセル医療装置のｆ軸方向と算出することができる。
また、永久磁石の磁化方向と、誘導磁界の磁化方向とのズレが大きい場合には、上述の第２の実施形態から第２の実施形態の第３変形例を同様な方法で、カプセル医療装置のｆ軸方向と算出することが望ましい。
【０１６８】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図４１から図４３を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図４１から図４３を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図４１は、本実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。図４２は、図４１のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１６９】
医療装置誘導システム５０１のカプセル医療装置（医療装置）５０３には、図４１および図４２に示すように、磁化方向がカプセル医療装置５０３の半径方向と一致する永久磁石（磁界応答部）５２１と、永久磁石５２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）５２２Ｒ,５２２Ｆとが備えられている。
なお、医療装置誘導システム５０１には、位置姿勢検出部３３は設けられていない。
【０１７０】
永久磁石５２１には、カプセル医療装置のｆ軸に対して略垂直な一対の面と、ｒ軸に対して略垂直な一対の面とが形成されている。
ｆ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石５２１に働くｒ軸（図４１における紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ５２２Ｒが少なくとも４つ配置されている。また、ｒ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石５２１に働くｆ軸（図４２における紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ５２２Ｆが少なくとも４つ配置されている。
【０１７１】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置５０３の誘導法の概略および画像の取得方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１７２】
図４３は、図４１のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
まず、図４３に示されるように、任意の磁界方向を有する位置検出磁界ＭＧ１がカプセル医療装置５０３の永久磁石５２１に印加される。
永久磁石５２１に位置検出磁界ＭＧ１が印加されると、永久磁石５２１に回転トルクが働き、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆを押圧する。押圧力は力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆに検出され、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
【０１７３】
力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号と、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの配置とに基づき、永久磁石５２１に働いた回転トルクＴが求められる。一方、永久磁石５２１に働く回転トルクＴは、位置検出磁界ＭＧ１の磁界強度Ｈと、永久磁石５２１の磁界強度Ｍと、永久磁石５２１の磁化方向と位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とのなす角θＧ１を用いて、下記の式（１１）で表される。
Ｔ＝ＨＭｃｏｓθＧ１ ・・・（１１）
【０１７４】
この式（１１）を解くことにより、永久磁石５２１の磁化方向と位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とのなす角θＧ１が求められる。このなす角θＧ１に基づいて、永久磁石５２１の磁化方向の可能性がある位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ１が求められる。
【０１７５】
続けて同様に、位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とは異なる磁化方向を有する位置検出磁界ＭＧ２および位置検出磁界ＭＧ３を永久磁石５２１に印加させ、位置検出磁界ＭＧ２の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ２および位置検出磁界ＭＧ３の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ３が求められる。
【０１７６】
このようにして求められた円錐面Ｃ１からＣ３から、これらの共通交線がカプセル医療装置５０３における永久磁石５２１の磁化方向として算出される。
さらに、算出された永久磁石５２１の磁化方向に対して、カプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向が９０°−θの関係を有することから、カプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向も算出される。
【０１７７】
上記の構成によれば、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号に基づき、方向検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の磁化方向と永久磁石５２１の磁化方向とのなす角θＧ１，θＧ２，θＧ３をそれぞれ算出することにより、カプセル医療装置５０３のｆ軸方向を算出することができる。
【０１７８】
力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆにより、永久磁石５２１に発生する回転トルクを直接測定するため、なす角θＧ１，θＧ２，θＧ３を正確に算出することができる。
また、なす角θＧ１，θＧ２，θＧ３を算出するデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石５２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１７９】
方向検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の磁界強度を誘導磁界の磁界強度より小さくすることで、カプセル医療装置５０３の向きが変化しないので、より正確なカプセル医療装置５０３のｆ軸方向の算出ができる。
【０１８０】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図４４から図４８を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図４４から図４８を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図４４は、本実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。図４５は、図４４のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１８１】
医療装置誘導システム６０１のカプセル医療装置（医療装置）６０３には、図４４および図４５に示すように、磁化方向がカプセル医療装置６０３のｆ軸方向と一致する永久磁石（磁界応答部）６２１と、永久磁石６２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）６２２とが備えられている。
なお、医療装置誘導システム６０１には、位置姿勢検出部３３は設けられていない。
【０１８２】
永久磁石６２１には、カプセル医療装置のｆ軸に対して略垂直な一対の面が形成されている。
ｆ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石６２１に働くｒ軸およびｕ軸周りの回転トルクを検出する力センサ６２２が少なくとも８つ配置されている。
【０１８３】
図４６は、図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、図４６に示されるように、任意の磁界方向を有する位置検出磁界ＭＧ１がカプセル医療装置６０３の永久磁石６２１に印加される。
【０１８４】
永久磁石６２１に位置検出磁界ＭＧ１が印加されると、永久磁石６２１に回転トルクが働き、力センサ６２２を押圧する。押圧力は力センサ６２２に検出され、力センサ６２２の検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
以後、第３の実施形態と同様に、位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ１と、位置検出磁界ＭＧ２の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ２と、位置検出磁界ＭＧ３の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ３の共通交線が、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向として算出される。
【０１８５】
図４７は、図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界の別の印加例を説明するベクトル図である。図４８は、図４７のカプセル医療装置におけるｆ軸方向の決定方法を説明する図である。
なお、上述のように、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を用いてカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向を算出してもよいし、図４７に示すように、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２のみを用いてカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向を算出してもよく、特に限定するものではない。
このとき、図４８に示すように、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向は２つ求められる。そのため、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２に対する永久磁石に働く力の方向と、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２とカプセル医療装置のｆ軸方向の位置関係が一致するものを、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向として決定する。
【０１８６】
図４９は、本実施形態における医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。図５０は、図４９の内視鏡装置の構成を説明する正面視図である。
なお、上述の第４の実施形態においては、医療装置としてカプセル医療装置を用いて説明したが、図４９および図５０に示すように、内視鏡装置７０３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【０１８７】
内視鏡装置（医療装置）７０３には、図４９および図５０に示すように、被験者の体腔内に挿入される内視鏡７０５と、内視鏡７０５の先端を誘導する永久磁石（磁界応答部）７２１とが設けられている。
内視鏡７０５には、体腔内を撮像するイメージングセンサ７２７と、イメージングセンサ７２７に体腔内の像を結像させるレンズ群７２９と、鉗子を内視鏡７０５の先端まで誘導する鉗子孔７３１とが設けられている。
【０１８８】
永久磁石７２１は内部にイメージングセンサ７２７やレンズ群７２９や鉗子孔７３１などが挿通される円筒状に形成され、ｆ軸方向（図４９において左右方向）に磁化されている。また、永久磁石７２１と内視鏡７０５との間には、永久磁石７２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）７２２が配置されている。
力センサ７２２は、永久磁石７２１をｒ軸やｕ軸周りに回転させる回転トルクを検出するセンサであって、具体的には、永久磁石７２１が回転する際に力センサ７２２を押圧する力を検出するものである。
【０１８９】
このような構成を有する内視鏡装置７０３のｆ軸方向の算出方法は、上述の第４の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図である。
【図２】図１のカプセル医療装置における座標軸と、外部装置における座標軸とを説明する図である。
【図３】図１のカプセ医療装置の内部構成を説明する模式図である。
【図４】図１の位置姿勢検出部の構成を説明する模式図である。
【図５】図２のカプセル医療装置における他の駆動方法を説明する図である。
【図６】図１のインターフェイスの構成を説明する模式図である。
【図７】図６の操作部の構成を説明する概略図である。
【図８】図６の操作部の構成を説明する概略図である。
【図９】図６の表示部を説明する模式図である。
【図１０】磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
【図１１】磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
【図１２】永久磁石の磁界と、方向検出磁界と、永久磁石に働くトルクとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第１変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の第１変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の第２変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界を説明する斜視図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の第２変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ２を説明する斜視図である。
【図１７】図１６の回転磁界をＺ軸から見た上面視図である。
【図１８】回転磁界ＭＲ１の発生する磁界の方向と、ＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φと、発生磁界の方向と永久磁石の磁化方向との角度差Δθとの関係を示す図である。
【図１９】回転磁界ＭＲ２の発生する磁界の方向と、ＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φと、発生磁界の方向と永久磁石の磁化方向との角度差Δθとの関係を示す図である。
【図２０】回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向が同じ時に、カプセル医療装置のイメージセンサにより撮像された画像を比較したものであり、図２０（ａ）は回転磁界ＭＲ１の画像、図２０（ｂ）は回転磁界ＭＲ２の画像を示すものである。
【図２１】本発明の第１の実施形態の第３変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
【図２２】図２１のカプセル医療装置に勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
【図２３】図２１のカプセル医療装置に他の勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
【図２４】本発明の第１の実施形態の第４変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
【図２５】本発明の医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図である。
【図２７】図２６の医療装置誘導システムにおいて、第１の実施形態と異なる部分を説明する模式図である。
【図２８】図２６のカプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向と、カプセル医療装置のｆ軸方向との関係を説明する模式図である。
【図２９】図２８のｆ軸方向から見た、カプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向の関係を説明する図である。
【図３０】本発明の第２の実施形態の第１変形例における方向検出時に発生される磁界の磁界方向を説明する模式図である。
【図３１】複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に撮像された画像を説明する図である。
【図３２】複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
【図３３】本発明の第２の実施形態の第２変形例における位置検出に用いる磁界の発生前および発生後の永久磁石の磁化方向と、位置検出用の磁界の磁界方向との関係を説明する図である。
【図３４】図３３のカプセル医療装置における回転面および旋回面の算出方法を説明するベクトル線図である。
【図３５】本発明の第２の実施形態の第３変形例におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成と、永久磁石に働く方向検出磁界の磁界方向と、を説明する図である。
【図３６】図３５の方向検出磁界の磁化方向を説明する斜視図である。
【図３７】図３８の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
【図３８】図３６の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
【図３９】本発明の第２実施形態に適用するカプセル医療装置の別の実施例を説明する模式図である。
【図４０】図３９のカプセル医療装置の構成を説明する正面図である。
【図４１】本発明の第３の実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。
【図４２】図４１のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
【図４３】図４１のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
【図４４】本発明の第４の実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。
【図４５】図４４のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
【図４６】図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
【図４７】図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界の別の印加例を説明するベクトル図である。
【図４８】図４７のカプセル医療装置におけるｆ軸方向の決定方法を説明する図である。
【図４９】本発明の第４の実施形態における医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
【図５０】図４９の内視鏡装置の構成を説明する正面視図である。
【符号の説明】
【０１９１】
１，３０１，５０１，６０１ 医療装置誘導システム
３，１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ カプセル医療装置（医療装置）
９ 撮像部（画像取得部、応答検出部）
２１，３２１，５２１，７２１ 永久磁石（磁界応答部）
３５ 方向算出部
４５ 磁界発生部
４９ 方向検出磁界制御部
１２２ 圧力センサ（磁気力測定部）
２２２,４２２,５２２Ｒ,５２２Ｆ,６２２,７２２ 力センサ（磁気力測定部）
３０３,７０３ 内視鏡装置（医療装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入される医療装置を誘導する医療装置位置検出システム、医療装置誘導システム、医療装置誘導システムの位置検出方法および医療装置誘導システムの誘導方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カプセル内視鏡等の医療装置を体腔内で誘導する方法として、医療装置に磁石を内蔵させ、外部から磁石に磁界を加えることにより、医療装置の位置および向きを制御する医療装置の磁気誘導技術が開発されている。
【０００３】
上述の磁気誘導技術の１つとして、回転磁界で医療装置を誘導する誘導システムにおいて、医療装置の画像の回転を補正する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
この方法では、２枚の取得画像を対比して、座標変換の履歴から医療装置の理論的な回転量が算出されている。また、連続する画像を用いた画像マッチングによって、体壁と回転の負荷による医療装置の回転角と、回転磁界の回転角との回転角誤差が算出されている。このように算出された理論的な回転量と回転角誤差とを足し合わせることで、２枚の取得画像の間における、医療装置の実際の回転量が算出されている。
【０００４】
また、磁気勾配で医療装置を誘導するシステムも開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２９９６１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１においては、医療装置の回転量を累積によって求めるため、時間が経過するとともに回転量の誤差が累積し大きくなる恐れがあった。このように回転量の誤差が累積した場合、医療装置の回転角と回転磁界の回転角との不一致により、医療装置を安定して制御できなくなる恐れがあった。
【０００６】
また、上述の特許文献２においては、医療装置内の磁石の方向と、発生する磁界の方向の角度差が考慮されていないため、効率的に磁気引力を発生させることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、医療装置の方向を精度良く検出することができる医療装置位置検出システムおよび医療装置誘導システムの位置検出方法、並びに、医療装置を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができる医療装置誘導システムおよび医療装置誘導システムの誘導方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、被検体内に導入される医療装置と、該医療装置内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、前記医療装置を誘導する磁界応答部と、前記被検体内に磁界を形成する磁界発生部と、前記医療装置の方向を検出するための方向検出磁界を前記磁界発生部から発生させる方向検出磁界制御部と、前記方向検出磁界による前記磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、前記方向検出磁界の方向と前記応答検出部の検出結果とに基づいて、前記医療装置の方向を算出する方向算出部と、が設けられた医療装置位置検出システムを提供する。
【０００９】
本発明によれば、被検体内の医療装置は、磁界発生部により形成された方向検出磁界内に位置することから、医療装置内の磁界応答部は方向検出磁界に応答する。この磁界応答部の応答は応答検出部により検出される。医療装置の方向は、医療装置の回転量を累積によって求める方法と比較して、方向検出磁界の方向と検出された磁界応答部の応答とに基づいて算出されることから、より高い精度で求められる。
【００１０】
上記発明においては、前記医療装置における互いに異なる方向を有する３つの軸方向のうち、互いに異なる方向を有する２つの軸の方向が前記応答検出部により算出され、前記２つの軸からなる平面に対して交差する軸の方向が前記方向算出部により算出されることが望ましい。
本発明によれば、上記３つの軸方向のうち、上記２つの軸方向が方向検出磁界による磁界応答部の応答から算出されるため、医療装置内に別途検出部を設ける必要がなく、その構成が簡略化される。
【００１１】
上記発明においては、前記応答検出部が前記被検体内の画像を取得する画像取得部からなることが望ましい。
本発明によれば、画像取得部により取得された画像に基づいて、方向検出磁界による医療装置の応答が検出される。そのため、医療装置内に別途検出部等を設ける必要がなく構成が簡略化されることから、医療装置が小型化される。
【００１２】
上記発明においては、前記応答検出部前記磁界応答部に発生する力を測定する磁気力測定部からなることが望ましい。
本発明によれば、磁気力測定部により磁界応答部の応答が直接検出されることから、医療装置の方向検出の精度が高くなる。また、位置検出計算や、画像処理が不要となることから、医療装置の位置等を求める際のデータ処理が容易となる。
【００１３】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、静磁界を発生するように前記磁界発生部を制御することが望ましい。
本発明によれば、磁界発生部から交番磁界を発生させる方法と比較して、静磁界を発生させる際における磁界発生部の制御が容易となる。
【００１４】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、方向または強度が異なる複数の磁界を順次発生するように前記磁界発生部を制御し、前記方向算出部が、前記複数の磁界に対する前記応答検出部の各検出結果に基づいて前記医療装置の方向を算出することが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、方向検出磁界の磁界方向または磁界強度を変更することにより、医療装置の方向検出に必要な磁界応答部の応答に係る複数の情報が取得される。そのため、医療装置の位置検出精度を保ったまま、医療装置位置検出システムのシステム構成が簡略化される。
【００１６】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部が、勾配磁界を発生するように前記磁界発生部を制御することが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界として形成された勾配磁界による磁界応答部の応答から、医療装置の方向が検出されるため、磁界発生部は、勾配磁界である方向検出磁界と、均一な磁界である他の磁界とを形成する発生部として共有される。
【００１７】
上記発明においては、前記医療装置が略円筒形状で、前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略平行であることが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界を磁界応答部に作用させることにより、磁界応答部は略円筒形状の中心軸周りに回転される。応答検出部に検出された磁界応答部の回転角に基づいて、方向検出磁界の磁界方向と磁界応答部の磁化方向とのなす角が算出され、磁界応答部の磁化方向が求められる。
なお、求められた磁化方向は中心軸に対して略垂直であるとともに、上記２つの軸からなる面に対して交差することから、上記２つの軸からなる面は中心軸に対して略平行となる。
【００１８】
上記発明においては、前記医療装置が略円筒形状で、前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略垂直であることが望ましい。
本発明によれば、方向検出磁界を磁界応答部に作用させることにより、磁界応答部は略円筒形状の中心軸周りに回転される。回転前の磁界応答部の磁化方向と回転後の磁界応答部の磁化方向とを含む面を求めることにより、上記２つの軸からなる面が求められる。回転前および回転後の磁界応答部の磁化方向は、中心軸に対して略垂直であるから、求められた上記２つの軸からなる面も中心軸に対して略垂直となる。
そのため、上記２つの軸からなる面を求めることにより、医療装置の中心軸の方向が求められる。
【００１９】
上記発明においては、前記磁気力測定部が、前記磁界応答部に働く圧力、歪およびトルクの少なくとも一つを測定するセンサであり、前記磁界応答部が前記センサを介して前記医療装置に固定されることが望ましい。
本発明によれば、磁気力測定部により磁界応答部の応答が、圧力、歪およびトルクの少なくとも一つとして直接検出される。
また、磁界応答部の応答が、センサである磁気力測定部を介して医療装置に伝達されるため、医療装置の誘導に磁界応答部が用いられる。
【００２０】
本発明は、上記本発明の医療装置位置検出システムと、前記医療装置を誘導する誘導磁界を前記磁界発生部から発生させる誘導磁界制御部と、が設けられ、前記方向算出部の算出結果に基づいて、前記誘導磁界制御部が前記磁界発生部を制御する医療装置誘導システムを提供する。
【００２１】
本発明によれば、医療装置方向算出部の算出結果に基づいて、磁界発生部から発生された誘導磁界の磁界方向を調整することにより、誘導磁界を効率よく磁界応答部に作用させることができる。また、磁界応答部の方向に対して意図した通りに磁界を作用させることができ、医療装置を安定して制御することができる。
【００２２】
上記発明においては、前記方向検出磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度が、前記誘導磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度よりも小さいことが望ましい。
【００２３】
本発明によれば、方向検出磁界は誘導磁界より磁界強度が小さいことから、方向検出磁界により医療装置の位置および方向は変化しにくく、誘導磁界による医療装置の誘導に影響を与えにくい。
例えば、磁気力測定部により磁界応答部に発生する力を測定する場合には、方向検出磁界の強度を、磁気力測定部が上記力を測定できる強度以上であって、医療装置が動かない強度以下とすることで、医療装置を動かすことなく、方向検出を高い精度で行うことができる。
【００２４】
本発明は、磁界発生部が、医療装置に備えられた磁界応答部の磁化方向を検出する方向検出磁界を発生する検出磁界発生ステップと、前記磁界応答部の応答を検出する応答検出ステップと、前記磁界応答部の応答と、前記方向検出磁界の方向から、前記医療装置の方向を検出する方向検出ステップと、からなる医療装置誘導システムの位置検出方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、医療装置は、磁界発生部により形成された方向検出磁界内に位置することから、医療装置内の磁界応答部は方向検出磁界に応答する。この磁界応答部の応答は応答検出部により検出される。医療装置の方向は、方向検出磁界の方向と、検出された磁界応答部の応答に基づいて算出されるため、医療装置の回転量を累積によって求める方法と比較して、より高い精度で求められる。
【００２６】
本発明は、上記本発明の医療装置検出システムの誘導方法における前記方向検出ステップの後に、前記検出された医療装置の方向に基づいて、前記磁界発生部が前記医療装置を誘導する誘導磁界を発生する誘導磁界発生ステップを備える医療装置誘導システムの誘導方法を提供する。
本発明によれば、磁界発生部から発生された誘導磁界の向きを調整して、誘導磁界を効率よく磁界応答部に作用させることができる。また、磁界応答部の方向に対して意図した通りに磁界を作用させることができ、医療装置を安定して制御することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の医療装置位置検出システムおよび医療装置誘導システムの位置検出方法によれば、方向検出磁界の方向と検出された磁界応答部の応答とに基づいて、医療装置の方向を算出するため、医療装置の方向を精度良く検出することができるという効果を奏する。
本発明の医療装置誘導システムおよび医療装置誘導システムの誘導方法によれば、医療装置方向算出部の算出結果に基づいて、磁界発生部から発生された誘導磁界の磁界方向を調整するため、医療装置を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る医療装置誘導システムについて図１から図１２を参照して説明する。
図１には、本実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図が示されている。
医療装置誘導システム１には、図１に示すように、被検体の体腔内に導入されるカプセル医療装置（医療装置）３と、カプセル医療装置３の位置および方向を検出するとともにカプセル医療装置３を誘導する外部装置５と、が設けられている。
【００２９】
図２には、図１のカプセル医療装置における座標軸と、外部装置における座標軸とを説明する図が示されている。
カプセル医療装置３には、図２に示すように、ｕｐ軸（以後、ｕ軸と表記する。）、ｒｉｇｈｔ軸（以後、ｒ軸と表記する）、ｆｒｏｎｔ軸（以後、ｆ軸と表記する。）からなる右手座標軸が設定されている。具体的には、永久磁石２１の磁化方向に延びるのがｕ軸、カプセル医療装置３の半径方向に延びるのがｒ軸、カプセル医療装置３の長手軸線方向に延びるのがｆ軸である。一方、外部装置５には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる右手座標系が設定されている。
【００３０】
図３には、図１のカプセ医療装置の内部構成を説明する模式図が示されている。
カプセル医療装置３は、図３に示すように、内部に各種の機器を収納する外装７と、被検体の体腔内画像を取得する撮像部（画像取得部、応答検出部）９と、外装７内部の各種機器に動力を供給する電源部１１と、発振磁界を発生する発振コイル１５と、画像データ等を体外に向けて送信する無線送信機１７と、電源部１１、撮像部９、発振コイル１５および無線送信機１７を制御する制御部１９と、磁界に対して応答する永久磁石（磁界応答部）２１とを備えている。
【００３１】
外装７は、カプセル医療装置３のｆ軸を中心軸とする赤外線を透過する円筒形状のカプセル本体７ａと、カプセル本体７ａの前端を覆う透明で半球形状の先端部７ｂと、カプセル本体７ａの後端を覆う半球形状の後端部７ｃとから形成され、水密構造で密閉されたカプセル容器を形成している。
また、外装７のカプセル本体７ａの外周面には、ｆ軸を中心として断面円形の線材を螺旋状に巻いた螺旋部２３が備えられている。そのため、カプセル医療装置は、ｆ軸を中心として回転されることにより、前進または後進することができる。
【００３２】
撮像部９は、被検者の体腔内を撮影して画像を取得するものである。撮像部９には、ｆ軸方向に対して略垂直に配置された基板２５ａの後端部７ｃ側の面に配置された撮像素子であるイメージセンサ２７と、被検者の体腔内面の像をイメージセンサ２７に結像させるレンズ群２９と、体腔内面を照明するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）３１とが備えられている。
【００３３】
イメージセンサ２７は、先端部７ｂおよびレンズ群２９を介して結像された光を電気信号（画像信号）に変換して制御部１９へ出力している。このイメージセンサ２７としては、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子を用いることができる。
また、ＬＥＤ３１は基板２５ａに、ｆ軸を中心として周方向に間隔をあけて複数配置されている。
【００３４】
発振コイル１５は発振磁界を発生するものであり、外装７のカプセル本体７ａの半径方向内方に円筒状に巻かれて配置されている。
つまり、発振コイル１５は中心軸線がｆ軸方向と略平行に配置され、発振コイル１５の開口方向は、永久磁石２１の磁化方向に対して直交する方向に配置されている。
【００３５】
制御部１９は、電源部１１と発振コイル１５とイメージセンサ２７とＬＥＤ３１とに電気的に接続されている。また、制御部１９は、イメージセンサ２７が取得した画像信号を無線送信機１７から送信するとともに、発振コイル１５とイメージセンサ２７とＬＥＤ３１とのオン・オフを制御している。
【００３６】
永久磁石２１は、外部装置５から受ける方向検出磁界Ｍ１および誘導磁界Ｍ２に応じて駆動力を発生するものである。永久磁石２１は、無線送信機１７の後端部７ｃ側に配置されている。永久磁石２１は、ｆ軸方向に対して直交方向（例えば、図における上下方向）に磁化方向（磁極）を有するように配置または着磁されている。
【００３７】
外部装置５には、図１に示すように、位置姿勢検出部３３と、方向算出部３５と、磁界制御部３７と、電源３９と、インターフェイス４１と、画像データ受信部４３と、磁界発生部４５とが設けられている。
【００３８】
図４は、図１の位置姿勢検出部の構成を説明する模式図である。
位置姿勢検出部３３は、外部装置５の座標系におけるカプセル医療装置３の座標値（位置）と、カプセル医療装置３のｆ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｕ軸、ｒ軸周りの回転位相と、の５自由度を検出するものである。これらの座標値および回転位相の算出方法については、公知の算出方法を用いることができ、特に限定するものではない。位置姿勢検出部３３には、図４に示すように、複数の検出コイル４７が設けられ、検出コイル４７の検出信号が入力されている。
検出コイル４７は、カプセル医療装置３の発振コイル１５から発振された発振磁界を検出するものであり、カプセル医療装置３の作動範囲の周囲に配置されている。
【００３９】
方向算出部３５は、図１に示すように、カプセル医療装置３のｕ軸およびｒ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相（医療装置の方向）の１自由度を算出するものである。回転位相の算出方法の詳細については後述する。方向算出部３５には、図１に示すように、方向算出部３５からインターフェイス４１のデータ処理部５３にカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力されている。
【００４０】
磁界制御部３７は、図１に示すように、カプセル医療装置３の作動範囲内に方向検出磁界Ｍ１とおよび誘導磁界Ｍ２を形成する磁界形成信号を出力するものである。方向検出磁界Ｍ１は、カプセル医療装置３のｆ軸周りの位相、つまり永久磁石２１の磁化方向を検出する際に用いられる磁界である。また、誘導磁界Ｍ２はカプセル医療装置３を誘導する磁界であり、カプセル医療装置３におけるｆ軸の向きを制御するとともに、ｆ軸周りに回転駆動させる回転磁界である。
【００４１】
磁界制御部３７には、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向および磁界強度を制御する磁界形成信号を生成する方向検出磁界制御部４９と、誘導磁界Ｍ２の磁界方向および磁界強度を制御する磁界形成信号を出力する誘導磁界制御部５１とが設けられている。
方向検出磁界制御部４９は、カプセル医療装置３の方向検出時に、磁界発生部４５が発生する磁界を制御する磁界形成信号を出力する。一方、誘導磁界制御部５１は、カプセル医療装置３の誘導時に、磁界発生部４５が発生する磁界を制御する磁界制御信号を出力する。
磁界制御部３７には、方向算出部３５からカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力され、インターフェイス４１のデータ処理部５３から操作者が入力した操作情報が入力されている。
【００４２】
図５は、図２のカプセル医療装置における他の駆動方法を説明する図である。
なお、上述のように、誘導磁界Ｍ２が回転磁界であって、カプセル医療装置３が回転磁界により駆動されてもよいし、図５に示すように、誘導磁界Ｍ２が磁気勾配のある静磁界である勾配磁界であって、カプセル医療装置３が勾配磁界により駆動されてもよく、特に限定するものではない。図５においては、右側に向うほど勾配が急となる誘導磁界が形成され、カプセル医療装置３を右側に駆動する磁気引力が作用している状態が示されている。
このように磁界発生部４５から勾配磁界を発生させることにより、交番磁界である回転磁界を発生させる方法と比較して、磁界発生部４５の制御が容易となる。
【００４３】
電源３９は、図１に示すように、磁界制御部３７の制御信号に基づいて、磁界発生部４５から方向検出磁界Ｍ１および誘導磁界Ｍ２を発生させる交流電力を出力するものである。電源３９には、図１に示すように、磁界制御部３７から制御信号が入力され、電源３９から磁界発生部４５に交流電力が供給されている。
【００４４】
図６は、図１のインターフェイスの構成を説明する模式図である。
インターフェイス４１は、操作者からカプセル医療装置３の操作量が入力されるとともに、カプセル医療装置３が取得した画像を表示するものである。インターフェイス４１には、図６に示すように、データ処理部５３と、操作部５５と、表示部５７とが設けられている。
【００４５】
データ処理部５３は、表示部５７に表示される画像データを算出するとともに、磁界制御部３７に入力される操作情報を算出するものである。具体的には、データ処理部５３は、画像データ受信部４３から入力されたカプセル医療装置３の回転とともに回転する画像データを、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、静止した画像データに変換している。
また、データ処理部は、操作部５５から入力されたカプセル医療装置の座標系（ｕ軸、ｒ軸、ｆ軸からなる座標系）に基づく操作情報を、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、外部装置５の座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系）に変換している。
【００４６】
データ処理部５３には、画像データ受信部４３から画像データが入力されるとともに、方向算出部３５からカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相が入力され、データ処理部５３から表示部５７に静止した画像データが出力されている。また、データ処理部５３には、操作部５５からカプセル医療装置３の座標系に基づく進行方向および進行速度に係る操作情報が入力され、外部装置５の座標系に基づく操作情報に変換されてから、磁界制御部３７に出力されている。
【００４７】
図７および図８は、図６の操作部の構成を説明する概略図である。
操作部５５は、操作者からカプセル医療装置３の進行方向および進行速度（操作情報）が入力されるものである。操作部５５には、図７および図８に示すように、カプセル医療装置３の進行方向が入力される方向制御部５９と、カプセル医療装置３の前進および後進を含む進行速度が入力されるアクセル６１とが設けられている。
【００４８】
方向制御部５９は互いに直交する２つの方向に沿って倒れるように設けられた棒状の部材である。方向制御部５９を図におけるｕｐ側に倒すと、カプセル医療装置３はｕｐ軸の正方向に向きを変えるように制御され、方向制御部５９を反対方向に倒すと、カプセル医療装置３はｕｐ軸の負方向に向きを変えるように制御される。同様に、図におけるｒｉｇｈｔ側に方向制御部５９を倒すとカプセル医療装置３はｒｉｇｈｔ軸の正方向に向きを変え、反対方向に方向制御部５９を倒すと、カプセル医療装置３はｒｉｇｈｔ軸の負方向に向きを変える。
【００４９】
アクセル６１は１つの方向に沿って倒れるように設けられた棒状の部材である。アクセルを図におけるｆｒｏｎｔ側に倒すとカプセル医療装置３は前進、つまりｆ軸の正方向に進むように制御され、ｂａｃｋ側に倒すとカプセル医療装置３は後進、つまりｆ軸の負方向に進むように制御される。また、アクセル６１の倒した方向にかかわらず、アクセル６１を倒した角度に応じてカプセル医療装置３の進行速度が制御される。
【００５０】
図９は、図６の表示部を説明する模式図である。
表示部５７は、カプセル医療装置３により撮像された画像データを表示するものである。表示部５７には、図６に示すように、データ処理部５３から静止した画像データが入力され、静止した画像が表示される。具体的には、図９に示すように、表示部５７におけるｕｐ軸およびｒｉｇｈｔ軸が、カプセル医療装置３のｕ軸およびｒ軸と一致するように静止画像が表示される。
【００５１】
画像データ受信部４３は、図１に示すように、カプセル医療装置３の無線送信機１７から送信された画像データを受信するものである。画像データ受信部４３に受信された画像データは、図６に示すように、インターフェイス４１のデータ処理部５３に入力されている。
【００５２】
磁界発生部４５は、電源３９から供給される交流電力に基づいて、方向検出磁界Ｍ１や誘導磁界Ｍ２を形成するものである。磁界発生部４５としては、ヘルムホルツコイルなどの公知のコイルを用いることができ、特に限定するものではない。
また、本実施形態では、同一のコイルにより方向検出磁界Ｍ１と誘導磁界Ｍ２を形成する場合に適用して説明するが、方向検出磁界Ｍ１を形成するコイルと、誘導磁界Ｍ２を形成するコイルとを別々に設けてもよく、特に限定するものではない。
【００５３】
次に、上記の構成からなる医療装置誘導システム１におけるカプセル医療装置の作用について説明する。
まず、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法について説明し、その後に本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相の検出方法および検出された回転位相に基づいたカプセル医療装置３の誘導方法について説明する。
【００５４】
まず、図１に示されるように磁界発生部４５により誘導磁界Ｍ２が形成される空間Ｓに被験者を配置する。
次いで、カプセル医療装置３の電源を入れ、カプセル医療装置３を被検者の口部または肛門から体腔内に投入する。また、外部装置５においても位置姿勢検出部３３等への電力を供給開始する。
【００５５】
体腔内に投入されたカプセル医療装置３においては、所定時間後に撮像部９の作動が開始され、ＬＥＤ３１からの照明光により照明された体腔内面の画像が、イメージセンサ２７により取得される。取得された画像データは、制御部１９を介して無線送信機１７に引き渡され、無線送信機１７を介して画像データ受信部４３に送信される。
【００５６】
画像データは、画像データ受信部４３からインターフェイス４１のデータ処理部５３に入力される。データ処理部５３において、カプセル医療装置３の回転とともに回転する画像データは、方向算出部３５により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、静止した画像データに変換される。変換された画像データは表示部５７に出力され、表示部５７に体腔内面の画像が表示される。
【００５７】
表示部５７に表示された体腔内面の画像を確認した操作者は、インターフェイス４１の操作部５５を操作することにより、カプセル医療装置３の進行方向および進行速度などの操作情報をデータ処理部５３に入力する。操作部から入力される操作情報はカプセル医療装置の座標系に基づく操作情報であるので、データ処理部は、方向算出部３５により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、外部装置５の座標系に基づく操作情報に変換する。
【００５８】
変換された操作情報は磁界制御部３７に入力される。磁界制御部３７は、誘導磁界制御部５１において、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の回転軸方向、回転方向および回転速度等を決定し、誘導磁界Ｍ２を形成する磁界形成信号を電源３９に出力する。電源３９は入力された磁界形成信号に基づいて発生した交流電力を磁界発生部４５に供給する。これにより、磁界発生部は励磁され、所望の誘導磁界Ｍ２が形成される。
なお、誘導磁界Ｍ２の回転軸方向は、カプセル医療装置３の方向（ｆ軸の方向）や進行方向を制御するものであり、回転方向は、カプセル医療装置３の前進および後進を制御するものであり、回転速度はカプセル医療装置３の進行速度を制御するものである。
【００５９】
次に、本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
まず、磁界制御部３７の方向検出磁界制御部４９は、位置姿勢検出部３３により算出されたカプセル医療装置３のｆ軸の方向に対して、垂直な面（ｕ−ｒ平面）内で磁界方向が任意方向で、磁界強度がＨ１の方向検出磁界Ｍ１を発生する磁界形成信号を磁界発生部４５に出力する。これにより、磁界発生部４５は方向検出磁界Ｍ１を発生する。
【００６０】
図１０は、磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
カプセル医療装置３の永久磁石２１に対して方向検出磁界Ｍ１が働いている状態で、イメージセンサ２７により、図１０に示すような、体腔内壁の画像が取得される。ここで、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向との角度ズレを検出するのに用いられる検出パターンＰが設定される。
【００６１】
そして方向検出磁界制御部４９は、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向はそのままで、磁界強度をＨ２に強くする磁界形成信号を磁界発生部４５に出力する。これにより、磁界発生部４５は磁界強度がＨ２の方向検出磁界Ｍ１を発生する（検出磁界発生ステップ）。
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度が強くなると、永久磁石２１に働くトルクＴが強くなり、カプセル医療装置３はｆ軸周りに回転する。
【００６２】
図１１は、磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
このようにカプセル医療装置３に磁界強度がＨ２の方向検出磁界Ｍ１を作用させた後、イメージセンサ２７により、図１１に示すような、体腔内壁の画像が取得される。このとき画像に写されている検出パターンＰは、図１０に示す画像と比較して、角度αだけ回転している。
方向算出部３５は、図１０および図１１に示す画像を比較して、検出パターンＰの回転角αを検出することにより、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転角αを求める（応答検出ステップ）。検出パターンＰを複数個設定することで、より正確にαを求めることができる。
【００６３】
図１２は、永久磁石の磁界と、方向検出磁界と、永久磁石に働くトルクとの関係を示す図である。
方向算出部３５は、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度変化の前後における永久磁石２１に働くトルクの関係式と、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角θの変化と回転角αとの関係式に基づいて、なす角θ（角度ズレ）を算出する（方向検出ステップ）。
ここで、磁界強度Ｈの方向検出磁界Ｍ１により、磁界強度Ｍの永久磁石２１に働くトルクＴは、図１２に示す図から下記の式（１）により求められることが判る。
Ｔ＝ＭＨｓｉｎθ ・・・（１）
【００６４】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度変化の前後において、永久磁石２１に働くトルクＴは変化しないため、下記の式（２）が導かれる。
ＭＨ１ｓｉｎθ１＝ＭＨ２ｓｉｎθ２ ・・・（２）
ここで、θ１は、磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が形成されている時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角であり、θ２は、磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が形成されている時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角である。
また、回転角αはなす角θ１とθ２を用いて下記の式（３）のように表される。
θ１−θ２＝α ・・・（３）
【００６５】
方向算出部３５は、上記の式（２）および式（３）に基づいて、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角θ１，θ２を算出する。
このように算出されたなす角θ１，θ２および方向検出磁界Ｍ１の磁界方向により、永久磁石２１の磁化方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相（方向、姿勢）が求められる。
【００６６】
方向算出部３５により求められたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相は、磁界制御部３７の誘導磁界制御部に入力される。誘導磁界制御部は、カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて誘導磁界Ｍ２の磁界方向を決定し、磁界発生部から誘導磁界Ｍ２を発生させる（誘導磁界発生ステップ）。
【００６７】
なお、カプセル医療装置３の誘導と方向検出は交互に繰り返して行われ、カプセル医療装置３の方向検出の結果は誘導磁界Ｍ２の制御にフィードバックされる。上述のなす角θが適切な値になるように誘導磁界Ｍ２の磁界方向を制御することで、カプセル医療装置３をより効率的かつ安定して制御することができる。
【００６８】
上記の構成によれば、方向算出部３５において永久磁石２１の磁化方向と方向検出磁界Ｍ１の磁界方向とのなす角θ（角度差）が算出されるため、カプセル医療装置における位置姿勢（６自由度）の内、５自由度を検出する位置姿勢検出部を用いて６自由度の位置姿勢検出ができる。
なす角θは、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度を強くした時のカプセル医療装置３（永久磁石２１）の回転角αに基づいて、方向算出部３５において算出される。このように、算出されたなす角θを用いることで、方向算出部３５はカプセル医療装置３のｆ軸周りの向き（永久磁石２１の磁化方向の向き）を算出できる。
【００６９】
上述のように、カプセル医療装置３のｆ軸周りの向きが算出されることにより、データ処理部５３において、カプセル医療装置の回転と共に回転する画像データを静止した画像データに補正する際に、より正確な回転補正を行うことができる。
【００７０】
また、誘導磁界Ｍ２として回転磁界を発生した後に、続けて誘導磁界Ｍ２として勾配磁界を発生させて、カプセル医療装置に磁気引力を作用させる場合、効率的に磁気引力を発生させることができる。つまり、カプセル医療装置３のｆ軸周りの向きに合わせて（永久磁石２１の磁化方向と平行となるように）、勾配磁界の磁界方向を決定することで、永久磁石に効率的に磁気引力を働かせることができ、効率的に磁気引力を発生することができる。
【００７１】
被検体内のカプセル医療装置３は、磁界発生部４５により形成された方向検出磁界Ｍ１内に位置することから、カプセル医療装置３内の永久磁石２１は方向検出磁界Ｍ１によりｆ軸周りに回転される。この永久磁石２１（カプセル医療装置３）の回転角αは撮像部９により撮像された画像から検出される。カプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相は、カプセル医療装置３の回転量を累積によって求める方法と比較して、方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と検出された永久磁石２１のカプセル医療装置３の回転角αとに基づいて算出されることから、より高い精度で求められる。
【００７２】
言い換えると、方向検出磁界Ｍ１を永久磁石２１に作用させることにより、カプセル医療装置３はｆ軸周りに回転され、カプセル医療装置３の回転角αは撮像部９により撮像された画像から検出される。ｕ軸およびｒ軸の方向は、検出された回転角αに基づいて算出される。
【００７３】
カプセル医療装置３におけるｕ軸、ｒ軸およびｆ軸の軸方向のうち、ｒ軸およびｆ軸の軸方向が方向検出磁界Ｍ１による永久磁石２１の回転角αから算出されるため、カプセル医療装置３内に別途検出部を設ける必要がなく、その構成を簡略化できる。
【００７４】
撮像部９により取得された少なくとも２枚の画像を比較することにより、方向検出磁界Ｍ１によるカプセル医療装置３の回転角αが検出されるため、カプセル医療装置３内に別途検出部等を設ける必要がなく構成が簡略化されることから、カプセル医療装置３を小型化できる。
【００７５】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度をＨ１からＨ２に強くすることにより、カプセル医療装置３の方向検出に必要な永久磁石２１の回転に係る複数の情報が取得されるため、カプセル医療装置３の位置検出精度を保ったまま、医療装置誘導システム１のシステム構成を簡略化できる。
【００７６】
方向算出部３５により求められたカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相に基づいて、磁界発生部４５から発生された誘導磁界Ｍ２の磁界方向を、永久磁石２１の磁化方向と平行となるように調整するため、誘導磁界Ｍ２を効率よく永久磁石２１に作用させることができる。また、永久磁石２１の磁化方向に対して意図した通りに誘導磁界Ｍ２を作用させることができ、カプセル医療装置３を安定して制御することができる。
【００７７】
なお、上述の誘導磁界Ｍ２の制御に、下記に説明する制御を行ってもよく、特に限定するものではない。
回転磁界である誘導磁界Ｍ２を発生させ、カプセル医療装置３をｆ軸周りに回転させながら誘導する場合には、誘導磁界Ｍ２発生中に磁界発生部４５に供給される電流は変化する。このように、供給される電流が変化する場合には、電源３９に過大な負荷がかかるのを避けるため、磁界強度の強い誘導磁界Ｍ２の発生は行われない。
【００７８】
かかる状態で誘導磁界Ｍ２の発生を停止させた場合には、永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角が大きな値のままカプセル医療装置３は停止する。すると、次に勾配磁界である誘導磁界Ｍ２を発生させた場合、永久磁石２１に働く磁気引力が小さくなる。
【００７９】
そこで、回転磁界である誘導磁界Ｍ２を停止する直前に、静磁界であって強い磁界を発生させることで、誘導磁界Ｍ２の発生停止時における永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角（ずれ量）を小さくすることができる。すると、次にカプセル医療装置３の位置を磁気引力で制御する場合に、永久磁石２１に効率的に磁気引力を発生させることができ、カプセル医療装置３の位置を正確に制御することができる。
【００８０】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図１３および図１４を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図１３および図１４を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図１３および図１４は、本変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【００８１】
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法も第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８２】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
カプセル医療装置３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。かかる場合に、カプセル医療装置３の誘導が停止、つまり誘導磁界Ｍ２の回転が停止されると、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とは、図１３に示す関係となる。
なお、誘導磁界Ｍ２はカプセル医療装置３のｆ軸を中心に回転する磁界である。
【００８３】
図１３においては、反時計回りに回転する誘導磁界Ｍ２によりカプセル医療装置３は回転駆動されていた場合を示し、永久磁石２１の磁化方向よりも誘導磁界Ｍ２の磁界方向が反時計回りに進んだ状態となっている。このように、誘導磁界Ｍ２の磁界方向が永久磁石２１の磁化方向よりも進むことにより、永久磁石２１を回転する回転トルクが永久磁石２１に発生する。
【００８４】
その後、磁界強度を変更することなく、図１４に示すように、誘導磁界Ｍ２を時計回りに回転させる。このとき、誘導磁界Ｍ２の回転を止めた位相からの回転角の計測を開始する。
そして、カプセル医療装置３の撮像部９により撮像された画像を観察し、カプセル医療装置３が時計回りに回転開始する誘導磁界Ｍ２の回転角θ３を計測する。
【００８５】
ここで、カプセル医療装置３を反時計回りに回転させるのに必要な回転トルクと、時計回りに回転させる回転トルクとは、略同じ大きさであると見なせる。そのため、回転角θ３の半分の角度が誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２１の磁化方向とのなす角（角度ズレ）となる。
そこで、方向算出部３５は、誘導磁界Ｍ２が回転停止したときの磁界方向から、時計回りにθ３／２だけ回転した方向を、永久磁石２１の磁化方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸周りの回転位相として算出する。
【００８６】
上記の構成によれば、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の回転方向を逆転させるだけで、永久磁石２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角を算出できる。そのため、磁界を発生させる制御方法が、第１の実施形態と比較して簡単となる。
また、画像処理においては、カプセル医療装置３が回転を開始することを検出すればよい。したがって、第１の実施形態のように画像のパターンマッチングが複雑にならないので、より短時間で正確な角度検出が可能となる。
【００８７】
なお、回転磁界は、上述のように誘導磁界Ｍ２であってもよいし、方向検出磁界Ｍ１であってもよく、特に限定するものではない。
【００８８】
〔第１の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図１５から図２０を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図１５から図２０を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図１５は、本変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ１を説明する斜視図である。図１６は、本変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ２を説明する斜視図である。図１７は、図１６の回転磁界をＺ軸から見た上面視図である。
【００８９】
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３の誘導法の概略および画像の取得方法も第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３におけるＹ軸周りの回転位相、つまり、回転磁界ＭＲの磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。
まず、図１５に示すように、カプセル医療装置３におけるＺ−Ｘ平面内においてＹ軸を中心として回転する回転磁界ＭＲ１を発生させる。次に、図１６および図１７に示すように、カプセル医療装置３におけるＺ−Ｘ平面に対して角度αだけ回転した平面（以後、回転平面と表記する。）内において、Ｙ軸との交点を中心として回転する回転磁界回転磁界ＭＲ２を発生させる。
ここで、図１６および図１７におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２におけるｒ軸、ｆ軸およびｕ軸に相当するものである。
【００９１】
各回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２でカプセルを回転させ、発生する磁界の方向とＸＹ平面との角度がθの時（回転磁界の方向が同じ時）の画像をそれぞれ取得する。
図１８および図１９は、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を印加して画像を取得する時の、発生磁界とカプセル医療装置３、永久磁石２１の関係をそれぞれ示した図である。
【００９２】
図２０は、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向が同じ時に、カプセル医療装置３のイメージセンサ２７により撮像された画像を比較したものであり、図２０（ａ）は回転磁界ＭＲ１の画像、図２０（ｂ）は回転磁界ＭＲ２の画像を示すものである。
【００９３】
取得した２枚の画像をパターンマッチングによって画像の移動方向（回転磁界の方向が変化したことによって、カプセル医療装置３が動いた方向）を検出することができる。さらに、検出された移動方向と、画像を取得するイメージセンサ２７に対して位置決めされた永久磁石２１の磁化方向との角度差φを求める。ここで、検出された移動方向はＸＹ平面と平行となるので、求められた角度差φは、永久磁石２１の磁化方向とＸＹ平面との角度差となる。
【００９４】
図１８および図１９に示すように、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向とＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φから、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向との角度差Δθが以下の式（４）で求まる。
Δθ＝θ−φ ・・・（４）
また、発生磁界の方向と、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向に角度差Δθから、カプセル医療装置３のＹ軸周りの回転位相を求めることができる。
【００９５】
なお、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を発生した時にカプセル医療装置３が画像を取得する時の発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差は異なっていても良い。この場合、回転磁界ＭＲ１を発生した時の画像と回転磁界ＭＲ２を発生した時の画像を相対的に回転させることで、画像を取得した時の発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差の差分をキャンセし、発生磁界の方向とＸＹ平面との角度差が同じ時に取得した画像と同様の処理を行うことができる。
【００９６】
上記構成によれば、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２を発生した時に、カプセル医療装置３のイメージセンサ２７で撮像されたそれぞれの画像から、回転磁界の方向とＸＹ平面との角度差θの時の、永久磁石２１の磁界方向とＸＹ平面との角度差φが求められ、発生磁界の方向と永久磁石２１の磁化方向との角度差Δθを求めることができる。
【００９７】
また、Δθを算出する過程に、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の成す角αが含まれない。そのため、成す各Δθを求める際に、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の面（回転面）の傾き（成す角α）が制限されず、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の制御が容易となる。
【００９８】
なお、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を、カプセル医療装置３の誘導とは切り離して単独で行ってもよいし、カプセル医療装置３を誘導する際に、カプセル医療装置３のＹ軸方向を転換させる時に、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行ってもよい。
つまり、カプセル医療装置３のＹ軸方向を転換させる際、カプセル医療装置３のＹ軸に垂直な面（Ｚ−Ｘ面）と、回転磁界である誘導磁界Ｍ２の面との間に角度差が発生する。この角度差を利用して上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行うことができる。また、カプセル医療装置３の誘導中に、上述の永久磁石２１の磁化方向の検出を行うことができるため、カプセル医療装置３の誘導および位置検出の効率がよくなる。
【００９９】
なお、回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２は、誘導磁界Ｍ２であってもよいし、方向検出磁界Ｍ１であってもよく、特に限定するものではない。
【０１００】
〔第１の実施形態の第３変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第３変形例について図２１から図２３を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図２１から図２３を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
【０１０１】
図２１は、本変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
カプセル医療装置１０３には、図２１に示すように、永久磁石２１の周囲に圧力センサ（磁気力測定部）１２２が配置されている。圧力センサ１２２は、永久磁石２１に作用する磁気引力を検出するものである。本変形例においては、永久磁石２１の周囲に等間隔に４つ配置されている例に適用して説明する。
【０１０２】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置１０３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、勾配磁界ＭＳの磁界方向と永久磁石２１の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置１０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
カプセル医療装置１０３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置１０３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。その後に、誘導磁界Ｍ２の発生が停止される。
【０１０３】
図２２は、図２１のカプセル医療装置に勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。図２３は、図２１のカプセル医療装置に他の勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
誘導磁界Ｍ２の停止後、図２２に示すように勾配磁界ＭＳを発生させ、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に働く磁気引力Ｆを永久磁石２１に作用させる。ここで、図２２に示す勾配磁界は、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に沿って磁力線が延びるとともに、上記磁界方向に向かって磁力線の密度が高くなる勾配磁界である。また、永久磁石２１の磁化方向と、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角はΔθである。
【０１０４】
あるいは、図２３に示すように勾配磁界ＭＳを発生させ、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に働く磁気引力Ｆを永久磁石２１に作用させる。ここで、図２３に示す勾配磁界は、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向に沿って磁力線が延びるとともに、上記磁界方向に対して直交する方向に向かって磁力線の密度が高くなる勾配磁界である。
【０１０５】
永久磁石２１に働く磁気引力Ｆは圧力センサ１２２に検出される。検出された磁気引力Ｆは、永久磁石２１の磁化方向と、磁気引力の力方向とが同一方向であるときの理論磁気引力Ｆ０と比較される。具体的には、下記の式（５）に基づいて磁気引力Ｆは、理論磁気引力Ｆ０と比較されΔθが求められる。
Ｆ＝Ｆ０ｃｏｓΔθ ・・・（５）
このように求められたΔθと、停止時における誘導磁界Ｍ２の磁界方向とに基づいて、永久磁石２１の磁化方向が算出される。
【０１０６】
上記の構成によれば、磁界発生部４５において、カプセル医療装置１０３を誘導する勾配磁界を発生させる部分を、永久磁石２１の磁化方向検出に用いる勾配磁界ＭＳの発生に使用できるため、磁界発生部４５の構成を簡略化できる。
言い換えると、方向検出のために形成された勾配磁界ＭＳにより永久磁石２１に働く磁気引力Ｆ（応答）から、カプセル医療装置１０３のｆ軸周りの位相が算出される。そのため、磁界発生部４５は、勾配磁界ＭＳと、カプセル医療装置１０３を誘導する他の均一な磁界を形成する発生部として共有することができる。
【０１０７】
圧力センサ１２２により永久磁石２１に働く磁気引力が圧力として直接検出されることから、カプセル医療装置１０３のｆ軸周りの位相の算出精度が高くなる。また、位置検出演算や、画像処理が不要となることから、カプセル医療装置１０３の位置等を求める際のデータ処理が容易となる。
また、永久磁石２１に働く磁気引力が、圧力センサ１２２を介してカプセル医療装置１０３に伝達されるため、カプセル医療装置１０３の誘導を継続することができる。
【０１０８】
〔第１の実施形態の第４変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第４変形例について図２４を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、永久磁石の磁化方向の算出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図２４を用いて永久磁石の磁化方向の算出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
【０１０９】
図２４は、本変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
カプセル医療装置２０３には、図２４に示すように、永久磁石２２１の周囲に力センサ（磁気力測定部）２２２が配置されている。本実施例においては、磁化方向に平行な一対の面が形成されている永久磁石に適用して説明する。力センサ２２２は、永久磁石２２１に作用する磁気引力を検出するものである。本変形例においては、永久磁石２２１の一対の面に合計４つ配置されている例に適用して説明する。
【０１１０】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置２０３におけるｆ軸周りの回転位相、つまり、誘導磁界Ｍ２の磁界方向と永久磁石２２１の磁化方向との角度ズレの検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置２０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
カプセル医療装置２０３の誘導は、第１の実施形態と同様に、カプセル医療装置２０３は回転磁界である誘導磁界Ｍ２により回転駆動され、所望の位置に誘導される。
【０１１１】
このとき、永久磁石２２１には誘導磁界Ｍ２により回転トルクＴが発生しており、この回転トルクＴによりカプセル医療装置２０３は回転駆動される。
力センサ２２２は、回転駆動される永久磁石２２１により押圧され力Ｆを検出する。力センサ２２２の検出信号は、撮像部９が撮像した画像データに重畳され外部装置５の画像データ受信部４３に送信される。
【０１１２】
力センサ２２２により検出された力Ｆは、力センサ２２２の配置位置に基づいて永久磁石２２１に発生した回転トルクＴを算出するのに用いられる。そして、算出された回転トルクＴと、永久磁石２２１の磁界ベクトルＭと、誘導磁界Ｍ２の磁界ベクトルＨとの間の関係式（式（６））に基づいて、永久磁石２２１の磁化方向と誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角θが算出される。
Ｔ＝ＭＨｃｏｓθ ・・・（６）
このように求められたθと、誘導磁界Ｍ２の磁界方向とに基づいて、永久磁石２２１の磁化方向が算出される。
【０１１３】
上記の構成によれば、カプセル医療装置２０３の誘導時に、永久磁石２２１の磁化方向と、誘導磁界Ｍ２の磁界方向とのなす角が算出され、永久磁石２２１の磁化方向が算出できる。
【０１１４】
永久磁石２２１に発生する回転トルクＴを力センサ２２２により直接測定するので、永久磁石２２１の磁化方向を正確に算出できる。
また、永久磁石２２１の磁化方向の算出の際に行われるデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石２２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１１５】
図２５は、本発明の医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
なお、上述の第１の実施形態から第１の実施形態の第４変形例においては、医療装置としてカプセル医療装置を用いて説明したが、図２５に示すように、内視鏡装置３０３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【０１１６】
内視鏡装置（医療装置）３０３には、図２５に示すように、被験者の体腔内に挿入される内視鏡３０５と、内視鏡３０５の先端を誘導する永久磁石（磁界応答部）３２１と、前進または後進駆動力を発生させる螺旋部３２３とが設けられている。
内視鏡３０５には、体腔内を撮像するイメージングセンサ３２７と、イメージングセンサ３２７に体腔内の像を結像させるレンズ群３２９と、鉗子を内視鏡３０５の先端まで誘導する鉗子孔３３１とが設けられている。
【０１１７】
永久磁石３２１は内部に内視鏡３０５が挿通される円筒状に形成され、半径方向（例えば、図２５において上下方向）に磁化されている。また、永久磁石３２１は、内視鏡３０５に対して中心軸線周りに回転可能に配置されるとともに、中心軸線方向への移動は規制されている。
螺旋部３２３は永久磁石３２１の外周面に螺旋状に配置され、内視鏡３０５に対して永久磁石３２１とともに回転可能に配置されている。
【０１１８】
このような内視鏡装置３０３を、本発明の医療装置誘導システムに対して用いることで、カプセル医療装置を用いた場合と同様に、内視鏡装置３０３の位置および方向を精度良く検出することができるとともに、内視鏡装置３０３を安定して、かつ、効率よく誘導制御することができる。
【０１１９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図２６から図２９を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図２６から図２９を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図２６は、本実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図が示されている。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２０】
医療装置誘導システム３０１には、図２６に示すように、被検体の体腔内に導入されるカプセル医療装置（医療装置）３０３と、カプセル医療装置３０３の位置および方向を検出するとともにカプセル医療装置３０３を誘導する外部装置３０５と、が設けられている。
【０１２１】
図２７は、図２６の医療装置誘導システムにおいて、第１の実施形態と異なる部分を説明する模式図が示されている。
カプセル医療装置３０３には、図２７に示すように、磁化方向がカプセル医療装置３０３の半径方向と一致する永久磁石２１と、中心軸線が永久磁石２１の磁化方向と一致する発振コイル３１５と、が備えられている。
【０１２２】
外部装置３０５の位置姿勢検出部３３３は、外部装置３０５の座標系におけるカプセル医療装置３０３の座標値（位置）と、カプセル医療装置３０３のｕ軸の方向、つまりカプセル医療装置３のｆ軸、ｒ軸周りの回転位相と、の５自由度を検出するものである。これらの座標値および回転位相の算出方法については、公知の算出方法を用いることができ、特に限定するものではない。位置姿勢検出部３３３には、複数の検出コイル４７が設けられ、検出コイル４７の検出信号が入力されている。
【０１２３】
方向算出部３３５は、図２６に示すように、カプセル医療装置３０３のｕ軸周りの回転位相（医療装置の方向）、つまりカプセル医療装置３０３のｆ軸およびｒ軸の方向を算出するものである。算出方法の詳細については後述する。
【０１２４】
次に、本実施形態の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
図２８は、図２６のカプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向と、カプセル医療装置のｆ軸方向との関係を説明する模式図である。図２９は、図２８のｆ軸方向から見た、カプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向の関係を説明する図である。
【０１２５】
まず、永久磁石２１の磁化方向Ｄ１に対して、図２８および図２９に示すように、近い磁界方向を有する静磁界Ｍを発生させる。このときの静磁界Ｍの磁界強度は、カプセル医療装置３０３がｆ軸周りに回転するのに必要なトルクを発生させる磁界強度以上であって、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が移動する（旋回する）のに必要なトルクを発生させる磁界強度より弱い磁界強度であることが望ましい。
【０１２６】
このように、静磁界Ｍを発生させると永久磁石２１にトルクが作用し、カプセル医療装置３０３は回転する。ここで、カプセル医療装置３０３の形状や、不均一性により、カプセル医療装置３０３のｆ軸周りの回転量は、ｕ軸やｒ軸周りの回転量よりはるかに大きくなる。そのため、カプセル医療装置３０３は、静磁界Ｍによりｆ軸周りに回転すると見なせる。
具体的には、永久磁石２１（カプセル医療装置３０３）は静磁界Ｍを発生させる前の方向Ｄ１から、静磁界Ｍを発生させることにより方向Ｄ２に回転する。
【０１２７】
この永久磁石２１の回転は位置姿勢検出部３３３により検出され、検出された方向Ｄ１から方向Ｄ２への回転により、カプセル医療装置３０３の回転面（ｕ−ｒ面）が算出される。算出された回転面に対してｆ軸は垂直な位置関係を有するため、算出された回転面に基づいてｆ軸の方向が求められる。
磁気引力によりカプセル医療装置３０３を誘導する場合には、上述のように求められたｆ軸方向に基づいて、効率よく磁気引力を発生させる磁気勾配の方向が決定される。
【０１２８】
また、カプセル医療装置３０３をｆ軸周りに回転させる場合は、上述のように求められたｕ−ｒ平面内に回転磁界を発生させることができる。
【０１２９】
なお、発生させる静磁界Ｍの磁界強度は、誘導磁界Ｍ２の磁界強度よりも小さくてもよい。
このようにすることで、カプセル医療装置３０３がほとんど旋回せず、正確なｆ軸方向を検出できる。
【０１３０】
また、上述のように、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出するために、静磁界Ｍを発生させてもよいし、カプセル医療装置３０３の誘導の際に発生させる誘導磁界Ｍ２を用いて、連続的にｆ軸方向を検出してもよく、特に限定するものではない。
このように、回転磁界を発生させながらｆ軸方向を検出する場合は、誘導を行いながらカプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出できるので効率がよい。
【０１３１】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置３０３の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができる。
【０１３２】
１方向の静磁界を発生させることにより、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が求められるため、他の方法と比較して効率がよい。
また、検出用の磁界を一回発生させることで、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができるため、求められたｆ軸方向の情報を、カプセル医療装置３０３の誘導制御へフィードバックするのに効率がよい。
【０１３３】
〔第２の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図３０から図３２を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３０から図３２を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３０は、本変形例における方向検出時に発生される磁界の磁界方向を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法も第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３４】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、位置姿勢検出部３３３により予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍ（発振コイル３１５の中心軸線方向）に対して、同じ角度差を有する複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる。
【０１３５】
カプセル医療装置３は、発生した方向検出磁界Ｍ１によりｆ軸，ｕ軸，ｒ軸周りに方向が変化する。この時、カプセル医療装置の形状や不均一性により、カプセル医療装置のｆ軸周りの回転は、ｕ軸やｒ軸周りの回転よりも応答性が良い。
【０１３６】
複数の方向検出磁界Ｍ１を印加した時の永久磁石２１の磁化方向Ｍを、位置姿勢検出部３３３で求め、予め検出された方向検出磁界Ｍ１を印加する前の永久磁石２１の磁化方向Ｍとの角度差を求める。この角度差が最大となる時の方向検出磁界Ｍ１の磁界方向と、予め検出された方向検出磁界Ｍ１を印加する前の永久磁石２１の磁化方向Ｍからなる平面がｕ−ｒ平面として算出される。算出された回転面に対してｆ軸は垂直な位置関係を有するため、算出された回転面に基づいてｆ軸の方向が求められる。
【０１３７】
磁気引力によりカプセル医療装置３０３を誘導する場合には、上述のように求められたｆ軸方向に基づいて、効率よく磁気引力を発生させる磁気勾配の方向が決定される。
具体的には、カプセル医療装置３０３の回転面は、位置姿勢検出部３３３により検出された方向検出磁界Ｍ１の発生前および発生後における永久磁石２１の磁化方向Ｍに基づいて算出される。
【０１３８】
また、カプセル医療装置３３３をｆ軸周りに回転させる場合は、上述のように求められたｕ−ｒ平面内に回転磁界を発生させることができる。
【０１３９】
一方、上述のように、カプセル医療装置３０３の回転面を、位置姿勢検出部３３３を用いて算出してもよいし、以下に説明するように、画像のパターンマッチングから求めてもよい。
図３１は、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に撮像された画像を説明する図である。図３２は、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
【０１４０】
まず、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に、被検体の体腔内を撮像部９により撮像し、撮像された画像において、図３１に示すように、特定の検出パターンＰを設定する。
そして、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた状態で、被検体の体腔内を撮像部９により撮像する。このようにして撮像された画像において、検出パターンＰは図３２に示すように位置Ｐ１からＰ２に移動している。
【０１４１】
この検出パターンＰの移動は、画像の中心を回転中心とする円周上を移動する回転方向成分ＭＲと、画像の中心から径方向に移動する径方向成分ＭＤに分離される。分離された成分のうち、複数の方向検出磁界Ｍ１ごとに得られた回転方向成分ＭＲが最大となる方向検出磁界の磁界方向と、複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前の位置姿勢検出部３３３によって予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍからなる平面をｕ−ｒ平面として検出し、ｕ−ｒ平面に垂直な方向をｆ軸として検出する。
また、検出パターンＰは複数個設定することで、より正確な回転方向成分ＭＲ，径方向成分ＭＤを求めることができる。
【０１４２】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
【０１４３】
複数の方向検出磁界Ｍ１を用いて、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を算出するため、１つの方向検出磁界Ｍ１を用いる方法と比較して、正確なｆ軸方向を求めることができる。
【０１４４】
〔第２の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図３３から図３５を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３３から図３５を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３３は、本変形例における位置検出に用いる磁界の発生前および発生後の永久磁石の磁化方向と、位置検出用の磁界の磁界方向との関係を説明する図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。また、カプセル医療装置３０３の誘導法の概略および画像の取得方法も第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１４５】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置３０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、位置姿勢検出部３３３により予め検出された永久磁石２１の磁化方向Ｍ（発振コイル３１５の中心軸線方向）に対して、近い角度を有する方向検出磁界Ｍ１を発生させる。すると、カプセル医療装置３０３は方向検出磁界Ｍ１により回転する。
【０１４６】
図３３は、方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
そして、以下に説明するように、画像のパターンマッチングからカプセル医療装置３０３における回転面における回転角αを求める。
具体的には、図３３に示すように、撮像部９により撮像された画像において、検出パターンＰは位置Ｐ１からＰ２に移動している。
この検出パターンＰの移動を、画像の中心を回転中心とする円周上を移動する回転方向成分ＭＲと、画像の中心から径方向に移動する径方向成分ＭＤに分離し、分離された回転方向成分ＭＲから回転角αが算出される。
【０１４７】
また、位置姿勢検出部３３３により、方向検出磁界Ｍ１の発生前および発生後における発振コイル３１５の中心軸線方向、つまり永久磁石２１の磁化方向Ｈ１およびＨ２が検出される。
ここで、Ｈ１は、方向検出磁界Ｍ１の発生前における永久磁石２１の磁化方向を表すベクトルであり、Ｈ１＝（ａ１，ｂ１，ｃ１）である。Ｈ２は、方向検出磁界Ｍ１の発生後における永久磁石２１の磁化方向を表すベクトルであり、Ｈ２＝（ａ２，ｂ２，ｃ２）である。
【０１４８】
図３４は、図３３のカプセル医療装置における回転面および旋回面の算出方法を説明するベクトル線図である。
図３４において、Ｈ１を含む回転面とＨ２を含む旋回面との交線に沿った単位ベクトルをＶとすると、Ｖ−Ｈ１平面が回転面ＰＲであり、Ｖ−Ｈ２平面が旋回面ＰＴとなる。ベクトルＶは、ベクトルＨ１が回転面ＰＲに沿って回転角αだけ回転したときの方向を示す単位ベクトルであり、Ｖ＝（ｘ，ｙ，ｚ）と表される。
【０１４９】
また、回転面ＰＲが紙面と一致する平面とすると、旋回面ＰＴは紙面に対して交差する面となる。言い換えると、ベクトルＨ１およびＶは紙面に沿ったベクトルであり、ベクトルＨ２は紙面と交差するベクトルである。
さらに、ベクトルＨ１とベクトルＶとのなす角が上述の回転角αとなり、ベクトルＨ２とベクトルＶとのなす角が旋回角βとなる。
【０１５０】
上述のベクトルＨ１とベクトルＨ２とベクトルＶとの関係より下記の式（７），式（８），式（９）が導かれる。式（７）は、ベクトルＨ１とベクトルＶとのなす角がαであることに基づき導かれた式である。式（８）は、ベクトルＶが単位ベクトルであることに基づき導かれた式である。
回転面ＰＲと旋回面ＰＴは直交する。このとき、回転面ＰＲに含まれ、回転面ＰＲと旋回面ＰＴの交線ベクトル（Ｈ１）に垂直なベクトル（Ｈ１−Ｖｃｏｓα）は、旋回面ＰＴに含まれる任意のベクトル（Ｈ２）と垂直となる。したがって、式（９）は、ベクトルＨ２とベクトルＨ１−Ｖｃｏｓαとが垂直であることに基づき導かれた式である。
【数１】
【０１５１】
上述の式（７），式（８），式（９）からなる連立方程式から、２通りの（ｘ，ｙ，ｚ）が求められる。そのうち、画像内の検出パターンＰの回転方向、径方向への移動方向に基づき、（ｘ，ｙ，ｚ）が一意に決定される。
決定された（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｖにより、回転面ＰＲおよび旋回面ＰＴが算出し、磁界発生後のカプセル医療装置３０３のｆ軸方向が算出される。
【０１５２】
なお、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向の算出は、誘導磁界Ｍ２である回転磁界などが連続的に発生されている間に、連続的行われてもよい。
【０１５３】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
【０１５４】
カプセル医療装置の移動量を位置姿勢検出部３３３の検出情報と、撮像部９が撮像した画像のパターンマッチングから得られた情報とから求めるため、正確なカプセル医療装置のｆ軸方向を求めることができる。
１方向の静磁界を発生させることにより、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向が求められるため、他の方法と比較して効率がよい。
【０１５５】
回転磁界を発生させながらｆ軸方向を検出する場合は、誘導を行いながらカプセル医療装置３０３のｆ軸方向を検出できるので効率がよい。
また、検出用の磁界を一回発生させることで、カプセル医療装置３０３のｆ軸方向を求めることができるため、求められたｆ軸方向の情報を、カプセル医療装置３０３の誘導制御へフィードバックするのに効率がよい。
【０１５６】
〔第２の実施形態の第３変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第３変形例について図３５から図３８を参照して説明する。
本変形例の医療装置誘導システムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本変形例においては、図３５から図３８を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図３５は、本変形例におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成と、永久磁石に働く方向検出磁界の磁界方向と、を説明する図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５７】
カプセル医療装置４０３には、図３５に示すように、磁化方向がカプセル医療装置３０３の半径方向と一致する永久磁石２１と、永久磁石２１に働くｒ軸（紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）４２２とが備えられている。
力センサ４２２は、永久磁石２１に作用する回転トルクを検出するものである。本変形例においては、永久磁石２１のｆ軸に対して垂直な一対の面に少なくとも４つの力センサ４２２が配置されている例に適用して説明する。
【０１５８】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置４０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置４０３の誘導法の概略および画像の取得方法は、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５９】
図３６は、図３５の方向検出磁界の磁化方向を説明する斜視図である。図３７は、図３６の方向検出磁界をＺ軸方向から見た図である。図３８は、図３６の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
なお、図３６から図３８におけるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、それぞれカプセル医療装置のｆ軸，ｒ軸，ｕ軸に対応するものである。
【０１６０】
まず、図３５および図３６に示すように、永久磁石２１の磁化方向（Ｚ軸方向）に対して角度αをなす方向検出磁界Ｍ１を印加する。方向検出磁界Ｍ１とＺ軸とを含む平面は、図３６および図３７に示すように、Ｘ軸（カプセル医療装置４０３のｆ軸）に対して角度θだけＺ軸周りに回転している。そして、方向検出磁界Ｍ１は、図３６および図３８に示すように、Ｚ軸から角度αだけＸ−Ｙ平面側に回転している。
【０１６１】
このように、永久磁石２１に方向検出磁界Ｍ１が印加されると、永久磁石２１に回転トルクが働き、力センサ４２２を押圧する。押圧力は力センサ４２２に検出され、力センサ４２２の検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
力センサ４２２の検出信号と、力センサ４２２の配置とに基づき、永久磁石２１に働いた回転トルクＴが求められる。一方、永久磁石２１に働く回転トルクＴは、方向検出磁界Ｍ１の磁界強度Ｈと、永久磁石２１の磁界強度Ｍと、上述のなす角αおよびなす角θを用いて、下記の式（１０）で表される。
Ｔ＝ＨＭｓｉｎαｃｏｓθ ・・・（１０）
この式（１０）を解くことにより、θは２つの解（±ｘ）として求められる。
【０１６２】
続けて、上述の方向検出磁界Ｍ１の磁化方向とは異なる方向に磁化方向を有する方向検出磁界Ｍ１を印加し、再度、なす角θを算出する。このように２度求められたθのうち、外部装置３０５の座標系において、一致するθを用いて、カプセル医療装置４０３のＸ軸方向が算出される。
【０１６３】
また、上述のように異なる磁化方向を有する方向検出磁界Ｍ１を印加することなく、それまでの誘導履歴、例えばカプセル医療装置をどちら側に旋回誘導してきたか等の情報に基づいて、算出された２つのθから一方を選択してもよい。
【０１６４】
上記の構成によれば、５自由度を検出する位置姿勢検出部３３３を用いる医療装置誘導システム３０１によって、カプセル医療装置４０３の６自由度の位置姿勢検出が可能となる。つまり、カプセル医療装置４０３のＸ軸方向を求めることができる。
【０１６５】
永久磁石２１に発生する回転トルクＴを力センサ４２２により直接測定するので、永久磁石２１の磁化方向を正確に算出できる。
また、永久磁石２１の磁化方向の算出の際に行われるデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１６６】
方向検出磁界Ｍ１の磁界強度を誘導磁界の磁界強度より小さくすることで、カプセル医療装置４０３の向きが変化しないので、より正確なカプセル医療装置４０３のＸ軸方向の算出ができる。
【０１６７】
図３９は、本発明の第２実施形態に適用するカプセル医療装置の別の実施例を説明する模式図である。図４０は、図３９のカプセル医療装置の構成を説明する正面図である。
なお、上述の第２の実施形態から第２の実施形態の第３変形例においては、発振コイルの中心軸線が、永久磁石の磁化方向と略平行に配置された例に適用して説明しているが、図３９および図４０に示すように、発振コイルの中心軸線が、永久磁石の磁化方向とが大きく離れて（例えば略垂直に）配置されていてもよく、特に限定するものではない。
このように配置することで、永久磁石の磁化方向と、誘導磁界の磁化方向とのズレが小さい場合には、発振コイルの中心軸線と、誘導磁界の磁化方向とを含む平面に対して略垂直な方向がカプセル医療装置のｆ軸方向と算出することができる。
また、永久磁石の磁化方向と、誘導磁界の磁化方向とのズレが大きい場合には、上述の第２の実施形態から第２の実施形態の第３変形例を同様な方法で、カプセル医療装置のｆ軸方向と算出することが望ましい。
【０１６８】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図４１から図４３を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図４１から図４３を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図４１は、本実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。図４２は、図４１のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１６９】
医療装置誘導システム５０１のカプセル医療装置（医療装置）５０３には、図４１および図４２に示すように、磁化方向がカプセル医療装置５０３の半径方向と一致する永久磁石（磁界応答部）５２１と、永久磁石５２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）５２２Ｒ,５２２Ｆとが備えられている。
なお、医療装置誘導システム５０１には、位置姿勢検出部３３は設けられていない。
【０１７０】
永久磁石５２１には、カプセル医療装置のｆ軸に対して略垂直な一対の面と、ｒ軸に対して略垂直な一対の面とが形成されている。
ｆ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石５２１に働くｒ軸（図４１における紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ５２２Ｒが少なくとも４つ配置されている。また、ｒ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石５２１に働くｆ軸（図４２における紙面に対して垂直方向の軸）周りの回転トルクを検出する力センサ５２２Ｆが少なくとも４つ配置されている。
【０１７１】
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。なお、カプセル医療装置５０３の誘導法の概略および画像の取得方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１７２】
図４３は、図４１のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
まず、図４３に示されるように、任意の磁界方向を有する位置検出磁界ＭＧ１がカプセル医療装置５０３の永久磁石５２１に印加される。
永久磁石５２１に位置検出磁界ＭＧ１が印加されると、永久磁石５２１に回転トルクが働き、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆを押圧する。押圧力は力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆに検出され、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
【０１７３】
力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号と、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの配置とに基づき、永久磁石５２１に働いた回転トルクＴが求められる。一方、永久磁石５２１に働く回転トルクＴは、位置検出磁界ＭＧ１の磁界強度Ｈと、永久磁石５２１の磁界強度Ｍと、永久磁石５２１の磁化方向と位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とのなす角θＧ１を用いて、下記の式（１１）で表される。
Ｔ＝ＨＭｃｏｓθＧ１ ・・・（１１）
【０１７４】
この式（１１）を解くことにより、永久磁石５２１の磁化方向と位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とのなす角θＧ１が求められる。このなす角θＧ１に基づいて、永久磁石５２１の磁化方向の可能性がある位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ１が求められる。
【０１７５】
続けて同様に、位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向とは異なる磁化方向を有する位置検出磁界ＭＧ２および位置検出磁界ＭＧ３を永久磁石５２１に印加させ、位置検出磁界ＭＧ２の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ２および位置検出磁界ＭＧ３の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ３が求められる。
【０１７６】
このようにして求められた円錐面Ｃ１からＣ３から、これらの共通交線がカプセル医療装置５０３における永久磁石５２１の磁化方向として算出される。
さらに、算出された永久磁石５２１の磁化方向に対して、カプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向が９０°−θの関係を有することから、カプセル医療装置５０３におけるｆ軸方向も算出される。
【０１７７】
上記の構成によれば、力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆの検出信号に基づき、方向検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の磁化方向と永久磁石５２１の磁化方向とのなす角θＧ１，θＧ２，θＧ３をそれぞれ算出することにより、カプセル医療装置５０３のｆ軸方向を算出することができる。
【０１７８】
力センサ５２２Ｒ,５２２Ｆにより、永久磁石５２１に発生する回転トルクを直接測定するため、なす角θＧ１，θＧ２，θＧ３を正確に算出することができる。
また、なす角θＧ１，θＧ２，θＧ３を算出するデータ処理が、位置検出計算や画像処理が不要なため容易となる。したがって、永久磁石５２１の磁化方向の算出の応答性がよくなり、磁気勾配の発生方向の制御性や、取得した画像データの回転補正における制御性が向上する。
【０１７９】
方向検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の磁界強度を誘導磁界の磁界強度より小さくすることで、カプセル医療装置５０３の向きが変化しないので、より正確なカプセル医療装置５０３のｆ軸方向の算出ができる。
【０１８０】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図４４から図４８を参照して説明する。
本実施形態の医療装置誘導システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、カプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図４４から図４８を用いてカプセル医療装置におけるｆ軸方向の検出方法のみを説明し、医療装置誘導システムの構成等の説明を省略する。
図４４は、本実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。図４５は、図４４のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１８１】
医療装置誘導システム６０１のカプセル医療装置（医療装置）６０３には、図４４および図４５に示すように、磁化方向がカプセル医療装置６０３のｆ軸方向と一致する永久磁石（磁界応答部）６２１と、永久磁石６２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）６２２とが備えられている。
なお、医療装置誘導システム６０１には、位置姿勢検出部３３は設けられていない。
【０１８２】
永久磁石６２１には、カプセル医療装置のｆ軸に対して略垂直な一対の面が形成されている。
ｆ軸に対して略垂直な一対の面には、永久磁石６２１に働くｒ軸およびｕ軸周りの回転トルクを検出する力センサ６２２が少なくとも８つ配置されている。
【０１８３】
図４６は、図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
ここで、本変形例の特徴であるカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向の検出方法について説明する。
まず、図４６に示されるように、任意の磁界方向を有する位置検出磁界ＭＧ１がカプセル医療装置６０３の永久磁石６２１に印加される。
【０１８４】
永久磁石６２１に位置検出磁界ＭＧ１が印加されると、永久磁石６２１に回転トルクが働き、力センサ６２２を押圧する。押圧力は力センサ６２２に検出され、力センサ６２２の検出信号は、画像データに重畳されて外部装置の画像データ受信部４３に送信される。
以後、第３の実施形態と同様に、位置検出磁界ＭＧ１の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ１と、位置検出磁界ＭＧ２の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ２と、位置検出磁界ＭＧ３の磁界方向を中心軸線とした円錐面Ｃ３の共通交線が、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向として算出される。
【０１８５】
図４７は、図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界の別の印加例を説明するベクトル図である。図４８は、図４７のカプセル医療装置におけるｆ軸方向の決定方法を説明する図である。
なお、上述のように、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を用いてカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向を算出してもよいし、図４７に示すように、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２のみを用いてカプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向を算出してもよく、特に限定するものではない。
このとき、図４８に示すように、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向は２つ求められる。そのため、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２に対する永久磁石に働く力の方向と、位置検出磁界ＭＧ１，ＭＧ２とカプセル医療装置のｆ軸方向の位置関係が一致するものを、カプセル医療装置６０３におけるｆ軸方向として決定する。
【０１８６】
図４９は、本実施形態における医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。図５０は、図４９の内視鏡装置の構成を説明する正面視図である。
なお、上述の第４の実施形態においては、医療装置としてカプセル医療装置を用いて説明したが、図４９および図５０に示すように、内視鏡装置７０３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【０１８７】
内視鏡装置（医療装置）７０３には、図４９および図５０に示すように、被験者の体腔内に挿入される内視鏡７０５と、内視鏡７０５の先端を誘導する永久磁石（磁界応答部）７２１とが設けられている。
内視鏡７０５には、体腔内を撮像するイメージングセンサ７２７と、イメージングセンサ７２７に体腔内の像を結像させるレンズ群７２９と、鉗子を内視鏡７０５の先端まで誘導する鉗子孔７３１とが設けられている。
【０１８８】
永久磁石７２１は内部にイメージングセンサ７２７やレンズ群７２９や鉗子孔７３１などが挿通される円筒状に形成され、ｆ軸方向（図４９において左右方向）に磁化されている。また、永久磁石７２１と内視鏡７０５との間には、永久磁石７２１に働く回転トルクを検出する力センサ（磁気力測定部）７２２が配置されている。
力センサ７２２は、永久磁石７２１をｒ軸やｕ軸周りに回転させる回転トルクを検出するセンサであって、具体的には、永久磁石７２１が回転する際に力センサ７２２を押圧する力を検出するものである。
【０１８９】
このような構成を有する内視鏡装置７０３のｆ軸方向の算出方法は、上述の第４の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図である。
【図２】図１のカプセル医療装置における座標軸と、外部装置における座標軸とを説明する図である。
【図３】図１のカプセ医療装置の内部構成を説明する模式図である。
【図４】図１の位置姿勢検出部の構成を説明する模式図である。
【図５】図２のカプセル医療装置における他の駆動方法を説明する図である。
【図６】図１のインターフェイスの構成を説明する模式図である。
【図７】図６の操作部の構成を説明する概略図である。
【図８】図６の操作部の構成を説明する概略図である。
【図９】図６の表示部を説明する模式図である。
【図１０】磁界強度Ｈ１の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
【図１１】磁界強度Ｈ２の方向検出磁界Ｍ１が働いている際にカプセル医療装置が撮像した画像を説明する図である。
【図１２】永久磁石の磁界と、方向検出磁界と、永久磁石に働くトルクとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第１変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の第１変形例における方向検出磁界の磁界方向と永久磁石の磁化方向との角度ズレの検出方法を説明する図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の第２変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界を説明する斜視図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の第２変形例における永久磁石の磁化方向を求める際に形成される回転磁界ＭＲ２を説明する斜視図である。
【図１７】図１６の回転磁界をＺ軸から見た上面視図である。
【図１８】回転磁界ＭＲ１の発生する磁界の方向と、ＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φと、発生磁界の方向と永久磁石の磁化方向との角度差Δθとの関係を示す図である。
【図１９】回転磁界ＭＲ２の発生する磁界の方向と、ＸＹ平面との角度差θと、永久磁石とＸＹ平面との角度差φと、発生磁界の方向と永久磁石の磁化方向との角度差Δθとの関係を示す図である。
【図２０】回転磁界ＭＲ１，ＭＲ２の発生する磁界の方向が同じ時に、カプセル医療装置のイメージセンサにより撮像された画像を比較したものであり、図２０（ａ）は回転磁界ＭＲ１の画像、図２０（ｂ）は回転磁界ＭＲ２の画像を示すものである。
【図２１】本発明の第１の実施形態の第３変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
【図２２】図２１のカプセル医療装置に勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
【図２３】図２１のカプセル医療装置に他の勾配磁界を作用させた状態を説明する図である。
【図２４】本発明の第１の実施形態の第４変形例のカプセル医療装置における永久磁石の周囲の構成を説明する断面視図である。
【図２５】本発明の医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態に係る医療装置誘導システムの概略を説明する模式図である。
【図２７】図２６の医療装置誘導システムにおいて、第１の実施形態と異なる部分を説明する模式図である。
【図２８】図２６のカプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向と、カプセル医療装置のｆ軸方向との関係を説明する模式図である。
【図２９】図２８のｆ軸方向から見た、カプセル医療装置に働く静磁界の磁界方向と、永久磁石の磁化方向の関係を説明する図である。
【図３０】本発明の第２の実施形態の第１変形例における方向検出時に発生される磁界の磁界方向を説明する模式図である。
【図３１】複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させる前に撮像された画像を説明する図である。
【図３２】複数の方向検出磁界Ｍ１を発生させた後に撮像された画像を説明する図である。
【図３３】本発明の第２の実施形態の第２変形例における位置検出に用いる磁界の発生前および発生後の永久磁石の磁化方向と、位置検出用の磁界の磁界方向との関係を説明する図である。
【図３４】図３３のカプセル医療装置における回転面および旋回面の算出方法を説明するベクトル線図である。
【図３５】本発明の第２の実施形態の第３変形例におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成と、永久磁石に働く方向検出磁界の磁界方向と、を説明する図である。
【図３６】図３５の方向検出磁界の磁化方向を説明する斜視図である。
【図３７】図３８の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
【図３８】図３６の方向検出磁界の磁化方向とＺ軸とのなす角を説明する図である。
【図３９】本発明の第２実施形態に適用するカプセル医療装置の別の実施例を説明する模式図である。
【図４０】図３９のカプセル医療装置の構成を説明する正面図である。
【図４１】本発明の第３の実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。
【図４２】図４１のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
【図４３】図４１のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
【図４４】本発明の第４の実施形態におけるカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する縦断面視図である。
【図４５】図４４のカプセル医療装置の永久磁石周辺の構成を説明する正面視図である。
【図４６】図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界について説明するベクトル図である。
【図４７】図４４のカプセル医療装置に印加される位置検出磁界の別の印加例を説明するベクトル図である。
【図４８】図４７のカプセル医療装置におけるｆ軸方向の決定方法を説明する図である。
【図４９】本発明の第４の実施形態における医療装置誘導システムに適用する医療装置として、カプセル医療装置の代わりに内視鏡装置を用いた場合を説明する図である。
【図５０】図４９の内視鏡装置の構成を説明する正面視図である。
【符号の説明】
【０１９１】
１，３０１，５０１，６０１ 医療装置誘導システム
３，１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ カプセル医療装置（医療装置）
９ 撮像部（画像取得部、応答検出部）
２１，３２１，５２１，７２１ 永久磁石（磁界応答部）
３５ 方向算出部
４５ 磁界発生部
４９ 方向検出磁界制御部
１２２ 圧力センサ（磁気力測定部）
２２２,４２２,５２２Ｒ,５２２Ｆ,６２２,７２２ 力センサ（磁気力測定部）
３０３,７０３ 内視鏡装置（医療装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に導入される医療装置と、
該医療装置内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、前記医療装置を誘導する磁界応答部と、
前記被検体内に磁界を形成する磁界発生部と、
前記医療装置の方向を検出するための方向検出磁界を前記磁界発生部から発生させる方向検出磁界制御部と、
前記方向検出磁界による前記磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、
前記方向検出磁界の方向と前記応答検出部の検出結果とに基づいて、前記医療装置の方向を算出する方向算出部と、
が設けられた医療装置位置検出システム。
【請求項２】
前記医療装置における互いに異なる方向を有する３つの軸方向のうち、
互いに異なる方向を有する２つの軸の方向が前記応答検出部により算出され、
前記２つの軸からなる平面に対して交差する軸の方向が前記方向算出部により算出される請求項１記載の医療装置位置検出システム。
【請求項３】
前記応答検出部が前記被検体内の画像を取得する画像取得部からなる請求項１または２に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項４】
前記応答検出部前記磁界応答部に発生する力を測定する磁気力測定部からなる請求項１または２に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項５】
前記方向検出磁界制御部が、静磁界を発生するように前記磁界発生部を制御する請求項１から４のいずれかに記載の医療装置位置検出システム。
【請求項６】
前記方向検出磁界制御部が、方向または強度が異なる複数の磁界を順次発生するように前記磁界発生部を制御し、
前記方向算出部が、前記複数の磁界に対する前記応答検出部の各検出結果に基づいて前記医療装置の方向を算出する請求項５に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項７】
前記方向検出磁界制御部が、勾配磁界を発生するように前記磁界発生部を制御する請求項１から４のいずれかに記載の医療装置位置検出システム。
【請求項８】
前記医療装置が略円筒形状で、
前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、
前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略平行である請求項２記載の医療装置位置検出システム。
【請求項９】
前記医療装置が略円筒形状で、
前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、
前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略垂直である請求項２記載の医療装置位置検出システム。
【請求項１０】
前記磁気力測定部が、前記磁界応答部に働く圧力、歪およびトルクの少なくとも一つを測定するセンサであり、
前記磁界応答部が前記センサを介して前記医療装置に固定される請求項４に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の医療装置位置検出システムと、
前記医療装置を誘導する誘導磁界を前記磁界発生部から発生させる誘導磁界制御部と、が設けられ、
前記方向算出部の算出結果に基づいて、前記誘導磁界制御部が前記磁界発生部を制御する医療装置誘導システム。
【請求項１２】
前記方向検出磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度が、前記誘導磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度よりも小さい請求項１１記載の医療装置誘導システム。
【請求項１３】
磁界発生部が、医療装置に備えられた磁界応答部の磁化方向を検出する方向検出磁界を発生する検出磁界発生ステップと、
前記磁界応答部の応答を検出する応答検出ステップと、
前記磁界応答部の応答と、前記方向検出磁界の方向から、前記医療装置の方向を検出する方向検出ステップと、
からなる医療装置誘導システムの位置検出方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の医療装置誘導システムの位置検出方法における前記方向検出ステップの後に、
前記検出された医療装置の方向に基づいて、前記磁界発生部が前記医療装置を誘導する誘導磁界を発生する誘導磁界発生ステップを備える医療装置誘導システムの誘導方法。
【請求項１】
被検体内に導入される医療装置と、
該医療装置内に配置され、磁化方向を有することにより磁界に応答し、前記医療装置を誘導する磁界応答部と、
前記被検体内に磁界を形成する磁界発生部と、
前記医療装置の方向を検出するための方向検出磁界を前記磁界発生部から発生させる方向検出磁界制御部と、
前記方向検出磁界による前記磁界応答部の応答を検出する応答検出部と、
前記方向検出磁界の方向と前記応答検出部の検出結果とに基づいて、前記医療装置の方向を算出する方向算出部と、
が設けられた医療装置位置検出システム。
【請求項２】
前記医療装置における互いに異なる方向を有する３つの軸方向のうち、
互いに異なる方向を有する２つの軸の方向が前記応答検出部により算出され、
前記２つの軸からなる平面に対して交差する軸の方向が前記方向算出部により算出される請求項１記載の医療装置位置検出システム。
【請求項３】
前記応答検出部が前記被検体内の画像を取得する画像取得部からなる請求項１または２に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項４】
前記応答検出部前記磁界応答部に発生する力を測定する磁気力測定部からなる請求項１または２に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項５】
前記方向検出磁界制御部が、静磁界を発生するように前記磁界発生部を制御する請求項１から４のいずれかに記載の医療装置位置検出システム。
【請求項６】
前記方向検出磁界制御部が、方向または強度が異なる複数の磁界を順次発生するように前記磁界発生部を制御し、
前記方向算出部が、前記複数の磁界に対する前記応答検出部の各検出結果に基づいて前記医療装置の方向を算出する請求項５に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項７】
前記方向検出磁界制御部が、勾配磁界を発生するように前記磁界発生部を制御する請求項１から４のいずれかに記載の医療装置位置検出システム。
【請求項８】
前記医療装置が略円筒形状で、
前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、
前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略平行である請求項２記載の医療装置位置検出システム。
【請求項９】
前記医療装置が略円筒形状で、
前記磁界応答部の磁化方向が、前記略円筒形状の中心軸に対して略垂直であり、
前記応答検出部により検出される前記２つの軸からなる面が、前記中心軸に対して略垂直である請求項２記載の医療装置位置検出システム。
【請求項１０】
前記磁気力測定部が、前記磁界応答部に働く圧力、歪およびトルクの少なくとも一つを測定するセンサであり、
前記磁界応答部が前記センサを介して前記医療装置に固定される請求項４に記載の医療装置位置検出システム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の医療装置位置検出システムと、
前記医療装置を誘導する誘導磁界を前記磁界発生部から発生させる誘導磁界制御部と、が設けられ、
前記方向算出部の算出結果に基づいて、前記誘導磁界制御部が前記磁界発生部を制御する医療装置誘導システム。
【請求項１２】
前記方向検出磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度が、前記誘導磁界制御部によって前記磁界発生部が発生する磁界の強度よりも小さい請求項１１記載の医療装置誘導システム。
【請求項１３】
磁界発生部が、医療装置に備えられた磁界応答部の磁化方向を検出する方向検出磁界を発生する検出磁界発生ステップと、
前記磁界応答部の応答を検出する応答検出ステップと、
前記磁界応答部の応答と、前記方向検出磁界の方向から、前記医療装置の方向を検出する方向検出ステップと、
からなる医療装置誘導システムの位置検出方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の医療装置誘導システムの位置検出方法における前記方向検出ステップの後に、
前記検出された医療装置の方向に基づいて、前記磁界発生部が前記医療装置を誘導する誘導磁界を発生する誘導磁界発生ステップを備える医療装置誘導システムの誘導方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【公開番号】特開２００８−１１９２５３（Ｐ２００８−１１９２５３Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０６８２１（Ｐ２００６−３０６８２１）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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