專利名稱：醫(yī)療裝置及其引導(dǎo)系統(tǒng)以及膠囊型醫(yī)療裝置及其引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及插入體腔內(nèi)的醫(yī)療裝置、適合于使醫(yī)療裝置在旋轉(zhuǎn)的同 時推進(jìn)來進(jìn)行引導(dǎo)的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)、膠囊型醫(yī)療裝置及膠囊型醫(yī)療 裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為利用旋轉(zhuǎn)磁場在被檢査體內(nèi)推進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)，有日本國專利公 開2001 — 179700公報和專利公開2002—187100號公報。在這些現(xiàn)有技 術(shù)中公開了一種可以移動的微型儀器的移動控制系統(tǒng)，具有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場的磁場產(chǎn)生部；接受該旋轉(zhuǎn)磁場而旋轉(zhuǎn)來獲得推力的機(jī)器人主體； 檢測機(jī)器人主體的位置的位置檢測部；和磁場變更單元，其根據(jù)該位置 檢測部檢測到的機(jī)器人主體的位置，變更通過磁場產(chǎn)生部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁 場的方向，以使機(jī)器人主體朝向到達(dá)目的地的方向。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在微型儀器行進(jìn)的管腔寬度或直徑較小、比較 狹窄、或者管腔曲折的情況下，有時產(chǎn)生不能順暢地引導(dǎo)微型儀器等的 現(xiàn)象。
并且，反之在管腔大于微型儀器的大小時，設(shè)在微型儀器外周的螺 旋結(jié)構(gòu)部和管腔之間的接觸減少，有時不能進(jìn)行預(yù)想的引導(dǎo)。
另外，上述現(xiàn)有技術(shù)是在通過鉆孔器形成孔的同時行進(jìn)的類型，不 能適用于在體腔內(nèi)的食道等管腔臟器內(nèi)沿著該管腔行進(jìn)的情況。
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供在體腔內(nèi)引 導(dǎo)插入體腔內(nèi)的醫(yī)療裝置主體的情況下，能夠提高醫(yī)療裝置的通過功能的醫(yī)療裝置，以及能夠進(jìn)行適合于使醫(yī)療裝置順暢通過的引導(dǎo)的醫(yī)療裝 置、醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)、膠囊型醫(yī)療裝置和膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。
并且，本發(fā)明的目的在于，提供可以通過旋轉(zhuǎn)而沿著管腔臟器內(nèi)部 在短時間內(nèi)引導(dǎo)到目標(biāo)部位側(cè)的醫(yī)療裝置、醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)、膠囊型 醫(yī)療裝置和膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的目的在于，提供即使是彎曲的管腔臟器也能夠順暢 推進(jìn)的醫(yī)療裝置、醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)、膠囊型醫(yī)療裝置和膠囊型醫(yī)療裝 置引導(dǎo)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的醫(yī)療裝置是具有被導(dǎo)入到體腔內(nèi)的插入部的醫(yī)療裝置，包 括力偶產(chǎn)生單元，該力偶產(chǎn)生單元產(chǎn)生具有與插入軸平行的作用線的力 偶。
并且，本發(fā)明的醫(yī)療裝置包括醫(yī)療裝置主體，其具有插入到體腔內(nèi) 的、并具有大致呈圓筒狀的外形的插入部；設(shè)置在該醫(yī)療裝置主體的側(cè)面
上的螺旋狀結(jié)構(gòu)部；推力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其具有使該螺旋狀結(jié)構(gòu)部繞所述醫(yī)療 裝置主體的圓筒軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，并在圓筒軸方向上產(chǎn)生推力；以 及力偶產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生具有與所述圓筒軸平行的作用線的力偶。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)磁場；磁場產(chǎn)生裝置，其產(chǎn) 生與該旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)平面垂直的方向的磁場；醫(yī)療裝置主體，其具有 插入到體腔內(nèi)的插入部；設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體上的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部； 以及磁鐵，其設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體中，并被配置成磁極方向朝向與 所述推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部的推力產(chǎn)生方向大致垂直的方向。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁場產(chǎn)生裝置； 具有插入到體腔內(nèi)的插入部的醫(yī)療裝置主體；設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體 上的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部；重心位置變更機(jī)構(gòu)，其使設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主 體上的醫(yī)療裝置的重心位置相對于醫(yī)療裝置的插入軸移動；磁鐵，其設(shè) 置在所述醫(yī)療裝置主體上，并被配置成磁極方向朝向與所述推力產(chǎn)生結(jié) 構(gòu)部的推力產(chǎn)生方向大致垂直的方向；以及傳遞單元，其把控制所述重 心位置變更機(jī)構(gòu)的控制信號傳遞給醫(yī)療裝置主體。
本發(fā)明的膠囊型醫(yī)療裝置包括:具有插入到體腔內(nèi)的插入部的膠囊型醫(yī)療裝置主體；設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體上的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部；以及 磁鐵，其設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體上，并被配置在所述膠囊型醫(yī)療裝置 主體的推力產(chǎn)生方向的中心附近，使磁極方向朝向與所述推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu) 部的推力產(chǎn)生方向大致垂直的方向。
本發(fā)明的膠囊型醫(yī)療裝置包括具有插入到體腔內(nèi)的插入部的膠囊 型醫(yī)療裝置主體；設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體上的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部；以及 磁鐵，其設(shè)置在所述醫(yī)療裝置主體上，并被配置在所述膠囊醫(yī)療裝置主 體的推力產(chǎn)生方向的端部附近，使磁極方向朝向與所述推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部 的推力產(chǎn)生方向大致垂直的方向。
另外，本發(fā)明的醫(yī)療裝置用于在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢査或 處置等的醫(yī)療行為，主體由沿對稱軸具有行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)對稱體構(gòu)成， 主體的行進(jìn)方向前部或后部的至少一方由直徑沿端部方向變細(xì)、并具有 大致球面的端部形狀的縮徑部構(gòu)成，在主體內(nèi)部具有電磁場響應(yīng)部，其 受到從被檢査體外施加的電磁場的旋轉(zhuǎn)的作用，在主體外表面上具有用 于把由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力的螺旋狀結(jié)構(gòu)， 設(shè)置成使所述螺旋狀結(jié)構(gòu)的端部到達(dá)主體端部附近。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置用于在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢查或處置等 的醫(yī)療行為，主體由大致圓筒形狀部分、以及主體兩端的直徑沿端部方 向變細(xì)并具有大致球面的端部形狀的縮徑部構(gòu)成，在主體內(nèi)部具有磁鐵， 其受到從被檢查體外部施加的旋轉(zhuǎn)磁場的磁作用，在主體外表面上具有 用于把由所述磁鐵產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力的螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述螺 旋狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主體的大致圓筒形狀部分和所述縮徑部兩者上。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)用于在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢查 或處置等的醫(yī)療行為，具有醫(yī)療裝置，其主體由沿對稱軸具有行進(jìn)方
向的旋轉(zhuǎn)對稱體構(gòu)成，主體的行進(jìn)方向的前部或后部的至少一方由直徑 沿端部方向變細(xì)并具有大致球面的端部形狀的縮徑部構(gòu)成，在主體內(nèi)部 具有電磁場響應(yīng)部，其受到從被檢查體外部施加的電磁場的旋轉(zhuǎn)的作用， 在主體外表面上具有用于把所述電磁場響應(yīng)部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力
的螺旋狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置成使所述螺旋狀結(jié)構(gòu)的端部到達(dá)主體端部附近；電磁場產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生作用于設(shè)置在所述醫(yī)療裝置中的電磁場響應(yīng)部的 電磁場；電磁場控制單元，其控制所述電磁場產(chǎn)生單元產(chǎn)生的電磁場的
方向，所述電磁場產(chǎn)生單元在三軸方向上產(chǎn)生電磁場，使所述醫(yī)療裝置 在管腔臟器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)用于在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢查
或處置等的醫(yī)療行為，包括醫(yī)療裝置，其主體由大致圓筒形狀部分、 以及主體兩端的直徑沿端部方向變細(xì)并具有大致球面的端部形狀的縮徑 部構(gòu)成，在主體內(nèi)部具有磁鐵，其受到從被檢查體外部施加的旋轉(zhuǎn)磁場 的磁作用，在主體外表面上具有用于把所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn) 力的螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述螺旋狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主體的大致圓筒形狀部分 和所述縮徑部兩者上；電磁場產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生作用于設(shè)置在所述醫(yī)療 裝置中的電磁場響應(yīng)部的電磁場；電磁場控制單元，其控制所述電磁場 產(chǎn)生單元產(chǎn)生的電磁場的方向，所述電磁場產(chǎn)生單元在三軸方向上產(chǎn)生 電磁場，使所述醫(yī)療裝置在管腔臟器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。


圖1是具有本發(fā)明的第1實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的特 別以旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置為主體的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示具有本發(fā)明的第1實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng) 的各部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3 (A)是膠囊主體的側(cè)視圖。
圖3 (B)是膠囊主體的正視圖。
圖4 (A)是表示操作輸入裝置的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖4 (B)是示出了顯示與圖4 (A)所示的操作輸入裝置的操作對 應(yīng)的信息的圖像顯示畫面的圖。
圖5是表示施加旋轉(zhuǎn)磁場時的旋轉(zhuǎn)磁場的變化狀態(tài)等的說明圖。
圖6 (A)和圖6 (B)是表示施加了振動磁場時的膠囊型醫(yī)療裝置 受到的力偶的狀況的概要圖。
圖7 (A)和圖7 (B)是表示改變旋轉(zhuǎn)磁場和振動磁場的頻率和強(qiáng)度時，膠囊型醫(yī)療裝置的前端描畫的軌跡的圖。
圖8 (A)是表示使旋轉(zhuǎn)磁場的頻率和振動磁場的頻率相等時的軌跡 的圖。
圖8 (B)是表示使振動磁場的頻率為旋轉(zhuǎn)磁場的頻率的2倍時，膠 囊型醫(yī)療裝置的前端描畫的軌跡的圖。
圖8 (C)是表示使振動磁場為直流時，膠囊型醫(yī)療裝置的前端描畫 的軌跡的圖。
圖9 (A)、圖9 (B)和圖9 (C)是表示使用試樣，施加旋轉(zhuǎn)磁場
和振動磁場時的推進(jìn)速度的測量結(jié)果等的圖。
圖10 (A)、圖10 (B)、圖10 (C)和圖10 (D)是在彎曲的管腔
臟器和較寬的管腔臟器內(nèi)推進(jìn)時的動作說明圖。
圖11是在把膠囊型醫(yī)療裝置的中心軸設(shè)定為x'方向的坐標(biāo)系中施加
旋轉(zhuǎn)磁場等時的說明圖。
圖12是進(jìn)行了變更膠囊型醫(yī)療裝置的方向的方向輸入指示時的膠
囊的方向和旋轉(zhuǎn)磁場的方向的計算的說明圖。
圖13是利用極坐標(biāo)系表示膠囊型醫(yī)療裝置的新方向的說明圖。
圖14是膠囊型醫(yī)療裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的配置圖。
圖15是在圖14中把磁體配置在后端側(cè)的變形例的配置圖。
圖16是在圖14中把磁體配置在觀察窗側(cè)的變形例的配置圖。
圖17是對圖15所示的配置施加振動磁場時的動作說明圖。
圖18 (A)和圖18 (B)是在分別把磁體配置在膠囊型醫(yī)療裝置主
體的中心附近和端部附近的情況下、進(jìn)行引導(dǎo)時的運(yùn)動的差異的說明圖。 圖19 (A)和圖19 (B)是表示本發(fā)明的第2實施方式的膠囊型醫(yī)
療裝置和尋呼機(jī)電機(jī)部分的圖。
圖20是表示本發(fā)明的第3實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置的剖視圖。
圖21 (A)是表示電磁螺線管裝置部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖21 (B)是表示在單側(cè)端部設(shè)有撓性管的膠囊型內(nèi)窺鏡的圖。
圖22是表示具有本發(fā)明的第4實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)
的概要結(jié)構(gòu)圖。圖23是更加詳細(xì)地表示圖22所示結(jié)構(gòu)的框圖。
圖24是表示磁場產(chǎn)生裝置的概要結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖25是表示膠囊型醫(yī)療裝置的外觀的側(cè)視圖。
圖26是表示膠囊型醫(yī)療裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖27是表示水槽的側(cè)視圖，其中將試樣的膠囊插入到硅管內(nèi)，以施
加旋轉(zhuǎn)磁場來測量推進(jìn)速度。
圖28是表示在端部設(shè)有螺旋狀突起的第1試樣的圖。
圖29 (A)和圖29 (B)是表示推進(jìn)速度的測量結(jié)果的曲線圖。
圖30 (A)和圖30 (B)是表示在彎曲的管路內(nèi)推進(jìn)時的作用的說明圖。
圖31是表示第5實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置的側(cè)視圖。 圖32是表示第1變形例的膠囊型醫(yī)療裝置的側(cè)視圖。 圖33是表示第2變形例的膠囊型醫(yī)療裝置的側(cè)視圖。 圖34是表示第3變形例的膠囊型醫(yī)療裝置的側(cè)視圖。 圖35是表示第4變形例的膠囊型醫(yī)療裝置的螺旋狀突起的間距的概 要側(cè)視圖。
圖36 (A)是表示本發(fā)明的第6實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置的說明圖。
圖36 (B)是表示來自圖36 (A)所示膠囊型醫(yī)療裝置的獲取圖像 的圖。
圖37是將變形例的膠囊型醫(yī)療裝置的結(jié)構(gòu)部分切開來表示的側(cè)視
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。 (第1實施方式)
圖1 圖18涉及本發(fā)明的第1實施方式，圖1和圖2表示第1實施 方式的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，圖3表示膠囊主體的側(cè)視 圖和正視圖，圖4 (A)和(B)表示操作輸入裝置的結(jié)構(gòu)和顯示與該操作對應(yīng)的信息的圖像顯示畫面，圖5表示施加旋轉(zhuǎn)磁場時的旋轉(zhuǎn)磁場的 變化狀況等，圖6表示施加了振動磁場時的膠囊型醫(yī)療裝置受到的力偶
的狀況，圖7表示改變旋轉(zhuǎn)磁場和振動磁場的頻率和強(qiáng)度時，膠囊型醫(yī) 療裝置的前端描畫的軌跡，圖8 (A)表示使旋轉(zhuǎn)磁場的頻率和振動磁場 的頻率相等時的軌跡，圖8 (B)表示使振動磁場的頻率為旋轉(zhuǎn)磁場的頻 率的2倍時，膠囊型醫(yī)療裝置的前端描畫的軌跡，圖8 (C)表示使振動 磁場為直流時，膠囊型醫(yī)療裝置的前端描畫的軌跡，圖9表示使用試樣， 施加旋轉(zhuǎn)磁場和振動磁場時的推進(jìn)速度的測量結(jié)果等，圖IO表示在彎曲 的管腔臟器和較寬的管腔臟器內(nèi)推進(jìn)時的動作說明圖，圖11表示在把膠 囊型醫(yī)療裝置的中心軸設(shè)定為x'方向的坐標(biāo)系中施加旋轉(zhuǎn)磁場等時的說 明圖，圖12表示進(jìn)行了變更膠囊型醫(yī)療裝置的方向的方向輸入指示時的 膠囊方向和旋轉(zhuǎn)磁場方向的計算的說明圖，圖13表示利用絕對坐標(biāo)系表 示膠囊型醫(yī)療裝置的新方向的說明圖，圖14表示膠囊型醫(yī)療裝置的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的配置圖，圖15表示在圖14中把磁體配置在后端側(cè)的變形例的配 置圖，圖16表示在圖14中把磁體配置在觀察窗側(cè)的變形例的配置圖， 圖17表示對圖15所示的配置施加振動磁場時的動作的說明圖，圖18表 示在分別把磁體配置在膠囊型醫(yī)療裝置主體的中心附近和端部附近的情 況下進(jìn)行引導(dǎo)時的運(yùn)動的差異。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的第1實施方式的 膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)1具有膠囊型醫(yī)療裝置3 (以下簡稱為膠囊)， 其插入(導(dǎo)入)到未圖示的患者的體腔內(nèi)，發(fā)揮對體腔內(nèi)部進(jìn)行拍攝的 膠囊型內(nèi)窺鏡的作用；磁場產(chǎn)生裝置4，其配置在患者的周圍即體外，對 所述膠囊3施加旋轉(zhuǎn)磁場和力偶產(chǎn)生用磁場(或振動磁場)；磁場控制裝 置(或電源控制裝置)5，其進(jìn)行使該磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場和力 偶產(chǎn)生用磁場(或振動磁場)的驅(qū)動電流的供給控制；處理裝置6，其由 個人計算機(jī)等構(gòu)成，配置在患者的體外，與膠囊3進(jìn)行無線通信，并進(jìn) 行圖像處理，并且根據(jù)操作者的操作來控制磁場控制裝置5，進(jìn)行控制施 加在膠囊3上的旋轉(zhuǎn)磁場和力偶產(chǎn)生用磁場(或振動磁場)的方向和大 小等的處理；顯示裝置7，其連接到該處理裝置6上，顯示通過膠囊3拍攝的圖像等；操作輸入部8，其連接到處理裝置6上，通過手術(shù)醫(yī)生等操
作者的操作，指示輸入與操作對應(yīng)的指示信號。
如圖4(A)所示，該操作輸入部8具有方向輸入裝置8a，其進(jìn)行 使插入到體內(nèi)的膠囊3推進(jìn)的方向的輸入指示；旋轉(zhuǎn)頻率輸入裝置8b， 其產(chǎn)生與操作對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)磁場的指示信號；旋轉(zhuǎn)磁場的強(qiáng)度 調(diào)節(jié)裝置8c，其對旋轉(zhuǎn)磁場的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)操作;.振動(或力偶產(chǎn)生用) 磁場的強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置8d;振動(力偶產(chǎn)生用)磁場的頻率調(diào)節(jié)裝置8e; 振動(或力偶產(chǎn)生用)開啟/關(guān)閉開關(guān)(簡稱為振動開關(guān))8f，其設(shè)置在 構(gòu)成方向輸入裝置8a的操縱桿9的例如頂部上，進(jìn)行振動(或力偶產(chǎn)生 用)磁場的施加的開啟/關(guān)閉。另外，以下(幾乎所有情況下)把振動(力 偶產(chǎn)生用)磁場表述為振動磁場。
如圖3所示，膠囊3形成為大致圓筒形狀或膠囊形狀，在也作為插 入到體內(nèi)的插入部的外裝容器ll的外周面上，螺旋狀地設(shè)置了把旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換為推力(推進(jìn)力)的、作為推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部的螺旋狀突起(或螺旋部) 12。
該螺旋狀突起12形成為在外裝容器11的外周面上設(shè)置圓弧部的大 致半球狀等的斷面結(jié)構(gòu)，平滑地接觸體內(nèi)的內(nèi)壁面。
并且，在被該外裝容器11密閉的內(nèi)部，收納著由物鏡13和配置在 其成像位置上的攝像元件14構(gòu)成的攝像單元。并且，在該外裝容器11 內(nèi)，除了收納著進(jìn)行攝像所需要的照明用的照明元件15 (參照圖2)等 外，還收納著用于使膠囊3更加平滑地推進(jìn)的磁體(永久磁鐵)16。
如圖3 (A)、圖3 (B)所示，物鏡13被配置在例如外裝容器11的 半球狀且透明的前端蓋lla的內(nèi)側(cè)，使得其光軸與圓筒狀膠囊3的可以 稱為插入軸的中心軸C一致，前端蓋lla的中央部分如圖3 (B)所示成 為觀察窗17。另外，雖然在圖3 (A)、圖3 (B)中未示出，照明元件 15配置在物鏡13的周圍。
因此，該情況下，物鏡13的視野方向成為物鏡13的光軸方向，即 沿著膠囊3的圓筒狀的中心軸C的方向。
并且，如圖3 (A)、圖3 (B)所示，配置在膠囊3內(nèi)的長度方向的中央附近的磁體16被配置成在與中心軸C垂直的方向上形成N極和S
極。該情況下，磁體16的中心被配置成與該膠囊3的重心位置一致，在 從外部施加磁場的情況下，作用于磁體16的磁力的中心成為膠囊3的重 心位置，形成容易順暢地對膠囊3進(jìn)行磁力推進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
另外，如圖3 (B)所示，配置成使磁體16的磁化方向、即雙極子 的方向與攝像元件14的特定的配置方向一致。
艮P，顯示通過攝像元件14拍攝到的圖像時的上方向被設(shè)定為從磁體 16的S極朝向N極的方向。
并且，通過利用磁場產(chǎn)生裝置4對膠囊3施加旋轉(zhuǎn)磁場，使磁體16 磁力旋轉(zhuǎn)，使在內(nèi)部固定了該磁體16的膠囊3與磁體16 —起旋轉(zhuǎn)，此 時設(shè)置在膠囊3的外周面上的螺旋狀突起12接觸體腔內(nèi)壁而旋轉(zhuǎn)，從而 可以推進(jìn)膠囊3。
并且，在本實施方式中，其特征在于，如圖6 (A)和圖6 (B)表 示的其基本功能(作用)的概要那樣(通過進(jìn)行接通振動開關(guān)8f的操作)， 可以利用磁場產(chǎn)生裝置4對膠囊3施加磁場方向在膠囊3的中心軸C方 向上變化的振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)Hm，從而可以對內(nèi)置于該膠囊 3中的磁體16作用如圖6 (A)和圖6 (B)中的箭頭所示那樣平行于中 心軸C、而且大小相等方向相反的力(即力偶)。
該情況下，力偶在連接磁體16的兩個磁極的線上、在兩個磁極的各 個位置上，與中心軸C平行，力的大小相等，而且其方向彼此相反，并 進(jìn)行作用使得膠囊3旋轉(zhuǎn)。
在本實施方式中，利用來自外部的磁場來對磁體16作用力偶，但也 可以如在后面敘述的第2實施方式等中說明的那樣，使膠囊3形成為使 其長度方向的插入軸的方向搖擺振動或傾斜等的傾斜(搖動)機(jī)構(gòu)，或 改變重心位置的模擬的力偶產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)(也可以是產(chǎn)生或作用與形 成力偶的一方相當(dāng)?shù)牧?。
并且，在本實施方式中，在利用外部磁場控制內(nèi)置有磁體16的膠囊 3的情況下，可以根據(jù)外部磁場的方向而得知通過膠囊3拍攝的圖像的上 方向是哪個方向。在膠囊3內(nèi)除上述的物鏡13、攝像元件14、照明元件15、磁體16 外，如圖2所示，還收納有以下部件信號處理電路20，對由攝像元件 14拍攝的信號進(jìn)行信號處理；存儲器21，臨時存儲由信號處理電路20 生成的數(shù)字視頻信號；無線電路22，利用高頻信號對從存儲器21讀出的 視頻信號進(jìn)行調(diào)制而轉(zhuǎn)換為無線發(fā)送的信號，或者對從處理裝置6發(fā)送 的控制信號進(jìn)行解調(diào)等；對膠囊3，如信號處理電路20等進(jìn)行控制的膠 囊控制電路23;向信號處理電路20等膠囊3內(nèi)部的電氣系統(tǒng)供給工作用 電源的電池24。
并且，與該膠囊3進(jìn)行無線通信的處理裝置6具有與所述無線電 路22進(jìn)行無線通信的無線電路25;數(shù)據(jù)處理電路26，與無線電路25連 接，對從膠囊3發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像顯示等的數(shù)據(jù)處理等；控制數(shù) 據(jù)處理電路26和電源控制裝置5等的控制電路27;存儲電路28，存儲 通過所述電源控制裝置5由旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài) 信息、和方向輸入裝置8a等的設(shè)定信息。
數(shù)據(jù)處理電路26上連接著顯示裝置7，顯示由攝像元件14拍攝、 經(jīng)過無線電路22、 25、通過數(shù)據(jù)處理電路26處理的圖像等。并且，由于 在膠囊3旋轉(zhuǎn)的同時拍攝圖像，所以該數(shù)據(jù)處理電路26進(jìn)行把顯示在顯 示裝置7上時的圖像的方向修正為一定方向的處理，并進(jìn)行圖像處理， 以便能夠顯示手術(shù)醫(yī)生容易看清的圖像(記載于日本專利申請2002 — 105493號)。
從構(gòu)成操作輸入裝置8的方向輸入裝置8a、旋轉(zhuǎn)頻率輸入裝置8b 等，向所述控制電路27輸入與操作對應(yīng)的指示信號，控制電路27進(jìn)行
與指示信號對應(yīng)的控制動作。
并且，所述控制電路27與存儲電路28連接，在存儲電路28中一直 存儲著通過磁場控制裝置5由磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向和 磁場的方向的信息。然后，在進(jìn)行使旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向改變 的操作的情況下，也可以使旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向連續(xù)變化，并 且使它們平滑地變化。另外，也可以把存儲電路28設(shè)置在控制電路27 內(nèi)部。并且，與所述控制電路27連接的磁場控制裝置5具有交流電流產(chǎn) 生和控制部31，由產(chǎn)生交流電流、并且控制其頻率和相位的3個交流電
流產(chǎn)生和控制電路構(gòu)成；驅(qū)動部32，由分別放大各個交流電流的3個驅(qū) 動器構(gòu)成，3個驅(qū)動器的輸出電流分別被提供給構(gòu)成磁場產(chǎn)生裝置4的3 個電磁鐵33a、 33b、 33c。
該情況下，電磁鐵33a、 33b、 33c被配置成產(chǎn)生正交的三軸方向的 磁場。作為磁場產(chǎn)生裝置4的示例，可以考慮33a、 33b、 33c分別是亥 姆霍茲(helmholtz)線圈，是各自的磁場產(chǎn)生方向相互垂直的三軸亥姆 霍茲線圈等。
并且，通過操作構(gòu)成圖4 (A)所示的操作輸入裝置8的方向輸入裝 置8a，產(chǎn)生磁場方向的指示信號，或者通過操作旋轉(zhuǎn)頻率輸入裝置8b， 產(chǎn)生與操作對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)磁場的指示信號，或者通過操作振動 (接通/斷幵)開關(guān)8f，產(chǎn)生由振動磁場強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置8d等設(shè)定的(交流 或周期性的)振動磁場，從而可以針對膠囊3的磁體16，產(chǎn)生使膠囊3 的中心軸C本身繞膠囊3的長度方向的中心軸C的中心點旋轉(zhuǎn)的力偶。 該情況下，在使中心軸C本身完全旋轉(zhuǎn)之前，交流或周期性地施加振動 磁場以使得振動磁場(作為力偶起作用)的方向變更為反方向，所以膠 囊3進(jìn)行傾斜運(yùn)動或振動。
另外，在圖4 (A)中，通過在方向輸入裝置8a中使操縱桿9向想 要行進(jìn)的預(yù)期方向傾斜，可以產(chǎn)生使膠囊3向該方向移動的旋轉(zhuǎn)磁場。
圖5表示例如施加旋轉(zhuǎn)磁場時的狀態(tài)，通過對膠囊3施加旋轉(zhuǎn)磁場， 可以使內(nèi)置于膠囊3內(nèi)的磁體16旋轉(zhuǎn)，借助該旋轉(zhuǎn)可使膠囊3前進(jìn)或后 退。
并且，如圖5所示，施加旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場的極向在與膠囊3 的長度方向的中心軸C的方向(在圖5中為y')垂直的旋轉(zhuǎn)磁場平面上 變化，使膠囊3與在膠囊3內(nèi)被固定在和其長度方向垂直的方向上的磁 體16—起繞其長度方向旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)于其旋轉(zhuǎn)方向，可以通過圖3所示的 螺旋狀突起12與體腔內(nèi)壁嚙合而前進(jìn)或后退。
并且，在本實施方式中，可以對膠囊3施加發(fā)揮以下作用的振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)，即，使磁體16繞圖5中的長度方向的中心軸C
的方向y'搖動(振動)。并且，在施加振動磁場時，可以使長度方向從實 線所示的狀態(tài)變化(振動)為例如虛線所示的狀態(tài)(由yz表示其中心軸 方向)。
由此，膠囊3繞其長度方向的中心軸C旋轉(zhuǎn)，并且偏心使得該旋轉(zhuǎn) 中心軸C的方向傾斜。即，可成為旋轉(zhuǎn)陀螺的轉(zhuǎn)矩變小、心軸在重力作 用下進(jìn)行搖動的動作(以下把該動作稱為Z字形(zigzag)動作)的狀態(tài)。
這樣，在使膠囊3在與該膠囊3的直徑大致相同的管腔內(nèi)沿著該管 腔的長度方向行進(jìn)或后退時，通過施加使膠囊3繞其長度方向旋轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)磁場，可以使其順暢地移動。
與此相對，在管腔彎曲的部分(參照圖10 (A))，膠囊3接觸彎曲 部分，在單純地繞長度方向旋轉(zhuǎn)的情況下，有時難以在彎曲的方向上順 暢地移動。
在這種情況下，如上面所述，通過施加振動磁場，以作用如下的力-該力沿著膠囊3的長度方向的中心軸C、在該中心軸C的中心的周圍， 使中心軸C旋轉(zhuǎn)，從而使膠囊3進(jìn)行Z字形動作，在進(jìn)行Z字形動作時 的長度方向成為管腔的彎曲方向的狀態(tài)下，可以使膠囊3在該方向上順 暢地移動(參照圖10 (A)，將在后面敘述)。
另外，為了能夠通過扳動操縱桿9而把旋轉(zhuǎn)磁場的方向從當(dāng)前行進(jìn) 方向控制成所期望的任意方向，要一直掌握膠囊3的狀態(tài)或旋轉(zhuǎn)磁場的 狀態(tài)。在本實施方式中， 一直把旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)(具體講指旋轉(zhuǎn)磁場的 方向和磁場的方向)存儲在存儲電路28中。
具體講，圖2中的操作輸入部8中的操作的指示信號被輸入給控制 電路27，控制電路27向磁場控制裝置5輸出用于產(chǎn)生與指示信號對應(yīng)的 旋轉(zhuǎn)磁場的控制信號，并且把該旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向的信息存 儲在存儲電路28中。
因此，在存儲電路28中一直存儲著由旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的旋 轉(zhuǎn)磁場、和形成該旋轉(zhuǎn)磁場的周期性變化的磁場的方向的信息。
另外，存儲電路28不限于存儲與來自控制電路27的旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向的控制信號對應(yīng)的信息，也可以把利用從控制電路27輸
出給磁場控制裝置5的控制信號，經(jīng)過磁場控制裝置5的交流電流產(chǎn)生 和控制部31及驅(qū)動部32而實際輸出給旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4的、用于確 定旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向的信息，從磁場控制裝置5側(cè)發(fā)送給控 制電路27，并存儲在存儲電路28中。
并且，在本實施方式中，在開始施加旋轉(zhuǎn)磁場時和停止施加時及變 更旋轉(zhuǎn)磁場的方向(換言之，膠囊的行進(jìn)方向的朝向)等時，控制成使 旋轉(zhuǎn)磁場連續(xù)變化，使得力平穩(wěn)地作用在膠囊3上，而沒有急劇的力作 用在膠囊3上。并且，在本實施方式中，由于膠囊3的旋轉(zhuǎn)，而使由攝像元件14拍 攝的圖像也旋轉(zhuǎn)，所以在把其直接顯示在顯示裝置7上時，所顯示的圖 像也成為旋轉(zhuǎn)后的圖像，方向輸入裝置8b的朝向預(yù)期方向的指示操作的 操作性降低，所以優(yōu)選使顯示圖像的旋轉(zhuǎn)停止。
因此，在本實施方式中，如日本特愿2002 — 105493號說明的那樣， 利用數(shù)據(jù)處理電路26和控制電路27進(jìn)行把旋轉(zhuǎn)圖像校正為旋轉(zhuǎn)停止的 圖像的處理。
另外，也可以以磁場的方向信息為基礎(chǔ)，使圖像旋轉(zhuǎn)，消除膠囊3 的旋轉(zhuǎn)來顯示(并且，也可以進(jìn)行圖像的相關(guān)處理等，顯示預(yù)定方向的 靜止圖像)。
并且，如圖4 (B)所示，在顯示裝置7的顯示畫面7a中，例如在 圓形顯示區(qū)域7b中顯示由攝像元件14拍攝的靜止圖像，并且利用箭頭 7c表示操縱桿9的操作方向，利用箭頭7c的大小表示操作量。并且，利 用箭頭7c的顯示顏色表示前進(jìn)/后退。
并且，在顯示畫面7a的例如下方角部的旋轉(zhuǎn)磁場頻率顯示區(qū)域7d 中顯示旋轉(zhuǎn)磁場的頻率。
首先，說明成為這種結(jié)構(gòu)的本實施方式的特征的旋轉(zhuǎn)磁場和振動磁 場的代表性作用。
圖6 (A)和圖6 (B)表示施加了振動磁場Hm的狀態(tài)。在圖6 (A) 中，通過振動磁場Hm，力偶按照箭頭表示的作用線那樣起作用，該力偶使固定于膠囊3內(nèi)部的磁體16在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。該力偶作用于與膠
囊3的中心軸C平行的方向。
這樣，借助振動磁場Hm，膠囊3受到用于使該膠囊3從實線表示 的狀態(tài)向雙點劃線表示的方向旋轉(zhuǎn)的力(力偶)。
并且，通過產(chǎn)生與圖6 (A)為反方向的振動磁場Hm，如圖6 (B) 所示，作用使固定于膠囊3內(nèi)部的磁體16在順時針方向上旋轉(zhuǎn)的力偶， 膠囊3從實線表示的狀態(tài)向雙點劃線表示的方向旋轉(zhuǎn)。
并且，圖7 (A)表示把旋轉(zhuǎn)磁場Hr的頻率fr和振動磁場Hm的頻 率fm的關(guān)系設(shè)為fr<fm，從施加了旋轉(zhuǎn)磁場Hr和振動磁場Hm的狀態(tài)下 的膠囊3的前端面?zhèn)扔^察時的(膠囊前端中心位置的)軌跡Tr。
并且，圖7 (B)表示在圖7 (A)中使振動磁場Hm的強(qiáng)度為旋轉(zhuǎn) 磁場Hr的強(qiáng)度的1/2的狀態(tài)下的膠囊3的軌跡Tr，相對于圖7 (A)的 情況，從旋轉(zhuǎn)中心搖擺的角度為圖7 (A)的1/2。
并且，圖8 (A)表示在圖7 (A)中使旋轉(zhuǎn)磁場Hr的頻率fr和振動 磁場Hm的頻率fm相等，即fr=ftn的狀態(tài)下的膠囊3的軌跡Tr。
在該條件下，成為向一方(在圖8 (A)中為左側(cè))偏心搖擺的動作 狀態(tài)(軌跡Tr)。
因此，在想要向一側(cè)推壓擴(kuò)大的情況下有效。
并且，圖8 (B)表示在圖7 (A)中使旋轉(zhuǎn)磁場Hr的頻率fr為振動 產(chǎn)生用磁場Hm的頻率fin的1/2，即使fr=fin/2的狀態(tài)下的膠囊3的軌 跡Tr。
另外，以上敘述了使振動磁場Hm周期性變動的情況，但也可以把 振動磁場Hm作為不發(fā)生變動的磁場(fhi=0、 Hn^O)來提供，該情況 下，膠囊3的軌跡Tr如圖8 (C)所示，以與旋轉(zhuǎn)磁場Hr的頻率fr相同 的周期旋轉(zhuǎn)。
并且，在本實施方式中，如圖9 (A)所示，在容器31內(nèi)充滿水32， 在其底部側(cè)在硅管33內(nèi)插入膠囊3，來設(shè)定對把膠囊3插入到體腔內(nèi)的 管路中的狀態(tài)進(jìn)行模擬的狀態(tài)。
并且，把該容器31配置在圖1所示的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4內(nèi)，利用該旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4施加使得向硅管33的長度方向(在圖9 (A)中 為左右方向)的右側(cè)行進(jìn)(前進(jìn))和向左側(cè)行進(jìn)(后退)的旋轉(zhuǎn)磁場， 并且改變振動磁場的頻率來施加振動磁場，測量膠囊3移動了 2cm時花 費(fèi)的時間來計算其移動速度。
該情況下，旋轉(zhuǎn)磁場的頻率為lHz，其磁場強(qiáng)度為lOOOe，振動磁 場的強(qiáng)度為50Oe，水位為20cm，膠囊3的螺旋狀突起12的形成角度為 45。并形成兩條突起，采用以上條件進(jìn)行模擬。并且，在本實施方式中， 在使硅管43稍微右下傾斜(即左側(cè)高)的狀態(tài)下進(jìn)行模擬。g卩，右側(cè)為 前進(jìn)(下降)，左側(cè)為后退(上升)。
其測量結(jié)果在后退的情況下如圖9 (B)所示，在前進(jìn)的情況下如圖 9 (C)所示。根據(jù)圖9 (B)和圖9 (C)的結(jié)果，在使振動磁場的頻率 大于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率的情況下，特別是在后退上升的方向上移動的情況 下非常有效。
并且，在本實施方式的條件下，作為振動磁場的頻率，認(rèn)為大約2 10Hz是對推進(jìn)速度比較有效的數(shù)據(jù)。并且，認(rèn)為相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率 為大約2 10倍的振動頻率是對推進(jìn)速度比較有效的數(shù)據(jù)。
下面，說明本實施方式的整體作用。
在利用膠囊3檢查體腔內(nèi)部時，患者吞入該膠囊3。插入到體腔內(nèi) 的膠囊3通過食道等時，利用照明元件15照明，把由攝像元件14拍攝 的圖像經(jīng)過無線電路22無線發(fā)送給體外的處理裝置6。
處理裝置6利用無線電路25進(jìn)行接收，把解調(diào)后的圖像數(shù)據(jù)存儲在— 設(shè)置于數(shù)據(jù)處理電路26內(nèi)部等中的(硬盤等)圖像存儲設(shè)備中，并且進(jìn) 行顯示用的處理，并輸出給顯示裝置7，來顯示通過膠囊3依次拍攝的圖 像。
手術(shù)醫(yī)生根據(jù)顯示在顯示裝置7上的圖像，可以推測膠囊3當(dāng)前位 于體腔內(nèi)的大概位置。例如，在判斷為正處于拍攝食道的狀態(tài)、并且作 為檢查對象的部位是例如小腸等更深側(cè)的情況下，使膠囊3在中途部位 更加快速地行進(jìn)比較好，該情況下，進(jìn)行初始設(shè)定以使由磁場產(chǎn)生裝置4 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向(法線方向的朝向)成為沿著患者身高的下側(cè)。另外，假定該情況下的設(shè)于膠囊3上的螺旋狀突起12以攝像元件14進(jìn) 行攝像的視野方向為前側(cè)，形成為例如右螺紋狀。
為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，例如在最初操作方向輸入裝置8a等的情況下， 由于在存儲電路28中沒有存儲與此前的旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)對應(yīng)的信息，所 以控制電路27起動設(shè)定電路29，在顯示裝置7等上顯示初始設(shè)定的設(shè)定 畫面，使手術(shù)醫(yī)生可以選擇設(shè)定在初始設(shè)定下產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向。 并且，手術(shù)醫(yī)生進(jìn)行使最初產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方向成為沿著患者身高的下 側(cè)的指示操作，從而把旋轉(zhuǎn)磁場的初始產(chǎn)生信息存儲在存儲電路28中。
并且，也可以利用設(shè)定電路29預(yù)先設(shè)定旋轉(zhuǎn)磁場的大小(振幅)， 設(shè)定成不產(chǎn)生該值以上的旋轉(zhuǎn)磁場。通過該設(shè)定電路29設(shè)定的設(shè)定信息 被存儲在存儲電路28中。
并且，通過進(jìn)行扳動圖4 (A)所示的操作輸入裝置8的操縱桿9和 操作桿8b的操作，控制電路27讀出存儲在存儲電路28中的信息并進(jìn)行 控制，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使得沿著患者身高的下側(cè)成為旋轉(zhuǎn)磁場的方向。 即，根據(jù)從存儲電路28讀出的信息，通過磁場控制裝置5由旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn) 生裝置4產(chǎn)生所述旋轉(zhuǎn)磁場。
這樣，通過從體外施加旋轉(zhuǎn)磁場，在插入到體腔內(nèi)的膠囊3中內(nèi)置 的磁體16上作用磁扭矩，使膠囊3旋轉(zhuǎn)，此時，在使設(shè)置于膠囊3的外 周面上的螺旋狀突起12接觸體腔內(nèi)的內(nèi)壁的狀態(tài)下，使螺紋旋轉(zhuǎn)，從而 可以快速推進(jìn)。
并且，在存儲電路28中一直存儲著旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)磁場的方 向和磁場的方向)信息，也存儲著在停止施加旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn) 磁場的狀態(tài)信息。
并且，在下一次再次進(jìn)行施加旋轉(zhuǎn)磁場的操作時，根據(jù)存儲在存儲 電路28中的信息，產(chǎn)生與停止旋轉(zhuǎn)磁場時相同的旋轉(zhuǎn)磁場。
這樣，可以使膠囊3沿著體腔內(nèi)的管路推進(jìn)，但例如如圖10 (A) 所示，在比較狹小的管腔41內(nèi)，在存在更加狹小而且彎曲的彎曲部42 的情況下，單純地依靠旋轉(zhuǎn)磁場，有時不能沿著彎曲部42有效行進(jìn)。
在這種情況下，如圖7 (A)等所示，與旋轉(zhuǎn)磁場一起施加振動磁場，再在膠囊3上作用力偶，由此可以使膠囊3繞著其長度方向的軸進(jìn)行搖
擺性的z字形動作。
借助該搖擺作用，如圖10 (A)中的虛線所示，可以推壓擴(kuò)大彎曲 部42的管腔部分，并且在朝向彎曲部42的彎曲方向的狀態(tài)時向該方向 推進(jìn)。
并且，圖10 (B)表示在比膠囊3的外徑寬的管腔41內(nèi)有效推進(jìn)時 的作用。
如圖10 (B)所示，在要在比膠囊3的外徑寬的管腔41內(nèi)推進(jìn)膠囊 3時，如果僅僅單純向膠囊3施加旋轉(zhuǎn)磁場，則如圖10 (C)或圖10 (D) 所示，膠囊3的外周面(設(shè)于該外周面上的螺旋狀突起12)與管腔41內(nèi) 面的嚙合部分(咬合部分)較小，所以容易空轉(zhuǎn)，行進(jìn)速度容易變慢。
另外，圖10 (D)表示從圖10 (C)中的箭頭A觀察時的狀態(tài)，在 單純地旋轉(zhuǎn)的情況下，其姿勢變化小，由于空轉(zhuǎn)使行進(jìn)性能降低。
在這種情況下，如圖7 (A)等所示，通過與旋轉(zhuǎn)磁場一起施加振動 磁場，如圖10 (B)所示，使膠囊3進(jìn)行搖擺運(yùn)動，搖擺動作狀態(tài)下的 膠囊3的實效外徑變大，并且使其行進(jìn)方向也周期性地變化，即使在較 寬的管腔41的情況下也能夠擴(kuò)大與其內(nèi)壁的嚙合部分，能夠有效地推進(jìn)。
并且，如圖IO (B)所示，通過進(jìn)行搖擺動作(Z字形動作)，可以 在內(nèi)徑比膠囊3的外徑大的管腔41部分穩(wěn)定地有效地推進(jìn)膠囊3，并且 借助Z字形動作，可以實質(zhì)上擴(kuò)大攝像范圍，在更大范圍內(nèi)拍攝管腔41 內(nèi)壁。
另外，如上所述在本實施方式中，如圖4 (B)所示，利用箭頭7c 表示操縱桿9的操作方向等，能夠在所拍攝的圖像中進(jìn)行使膠囊3在哪 個方向上行進(jìn)的指示。并且，對應(yīng)于該指示方向，磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生 使膠囊3在該方向上行進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場。
控制電路27進(jìn)行計算此時的旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生方向的處理，通過磁場 控制電路5，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生對應(yīng)于指示方向的旋轉(zhuǎn)磁場。
以下，詳細(xì)說明此時的旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生動作。
此處，利用Hr(t)、 Hm(t)等表示以下所示取決于輸入的時間t的旋轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度、振動磁場強(qiáng)度等。
旋轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度Hr(t)—利用8C來設(shè)定
振動磁場強(qiáng)度Hm(t)—利用8d來設(shè)定 旋轉(zhuǎn)磁場的頻率fr(t)—利用8b來設(shè)定 振動磁場的頻率fin(t)—利用8e來設(shè)定
采樣周期TS—系統(tǒng)切換磁場強(qiáng)度、或讀入操縱桿等的輸入量的時
間間隔
當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)相位P(t) 當(dāng)前的力偶相位OC(t) 用于確定方向的變化量的參數(shù)C
Vy'(t):時間t時的操縱桿8a的y'方向的輸入量
Vz'(t):時間t時的操縱桿8a的z'方向的輸入量
圖11表示把膠囊3的中心軸方向設(shè)定為x'的坐標(biāo)系(x'、 y'、 z')。 在該坐標(biāo)系(x'、 y'、 z')中，由于把膠囊3的中心軸方向設(shè)定為x'，所 以使膠囊3沿該中心軸x'方向行進(jìn)，并且在中心軸x'方向上施加振動磁場 的狀態(tài)下的磁場表述如下。
Hx'(t+Ts)二Hm(t)cos (oc(t)+2兀Tsfm(t))
Hy'(t+Ts)二Hr(t)cos (卩(t)+2兀Tsfr(t))
Hz'(t+Ts)=Hr(t)sin (附+2兀Tsfr(t))
Hy'、 Hz'是旋轉(zhuǎn)磁場，Hx'相當(dāng)于振動磁場。
此處，三角函數(shù)中的當(dāng)前相位表示如下，并在下面采用。
a(t+Ts)=ct(t)+2丌Tsfm(t)
P(t+Ts)二附+2兀Tsfr(t)
圖12是輸入了膠囊3的方向指示時的膠囊3的新方向計算的說明圖。
在圖12所示狀態(tài)下，假定如箭頭所示，針對(中心軸方向為x'的) 膠囊3指示了變更其行進(jìn)方向的膠囊指示方向(與y'軸成角Y的角度方 向)。
該情況下，使坐標(biāo)系繞與膠囊指示方向垂直的旋轉(zhuǎn)中心軸p旋轉(zhuǎn)后的新的X'軸的方向成為旋轉(zhuǎn)磁場的方向。 該旋轉(zhuǎn)計算可以按以下所述來實現(xiàn)。(1) 以x'軸為中心的-y的旋轉(zhuǎn)(圖12中的箭頭(l))(2) 以z'軸為中心的5的旋轉(zhuǎn)(圖12中的箭頭(2))(3) 以x'軸為中心的Y的旋轉(zhuǎn)(圖12中的箭頭(3)) 其中，S表示操縱桿9的輸入量Vy'(t)、 Vz'(t)， V(t)二 ((Vy'(t)H (Vz'(t)2) 1/2S(t)二CXV(t) Y=sin—1 (Vz'(t)/V(t))由此，繞旋轉(zhuǎn)中心軸p進(jìn)行5(t)旋轉(zhuǎn)的變換矩陣，使用與操作(l)-(2)、 (3)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣R/、 Rs(t)z'、 R，x'，成為 Rg(t)P=RYxR§(t)ZR—Yx 0其中，利用式1表示繞各個軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣。 式1,i o. o 、0 cosy —siny 0 sin-)/ cos-)/乂R， w 10 s S (t)1 ii S (t) 0s i n S " ) 0 c o s S ") 0 0 100cosy —s i ti y0s i ti y cosy.由此，通過使用這些旋轉(zhuǎn)矩陣，新施加的磁場成為利用下述式2所 表示的磁場。 式2Hx' (t+T s〉 Hyy (t+T s) Vj3 2 ' " +T s )7=RT ") '' R， ") ' R',Hx' (t+T s) I v(o o 1' Hy' (t+T s〉 I v wV_H z' "+T s ) I v (" -o 乂其中，Hx'(t+Ts) I ")=。、 Hy，(t+TS)|v(t)=o、 Hz，(t+Ts) 1 v(t)=()分別是V(t) =0時的t+Ts處的x'、 y'、 z'方向的磁場。另一方面，由三軸亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的磁場在時刻t時成為(Hx(t) Hy(t)Hz(t))。并且，當(dāng)使用v(t)、 e (t)表示膠囊3的方向時成為如圖13所示的那樣。當(dāng)磁場側(cè)也從x'、 y'、 z'變換為該x、 y、 z坐標(biāo)系時，在時刻t+Ts 時變?yōu)槭?。 式3Hx (t + T s ) Hy "+丁 s) 、Hz "+T s )乂Hf, "+T s) Hy' (t+Ts) H2' (t+Ts) 乂Hx (t+T s ) Hy (t+T s) 、H " t +T s )乂:R"" ,Ri (o *R， "> *' R4 ") '' RT wHx' (t+T Hy' (t+T s〉 、Hz, (t+T s)乂其中，式3中的^(()% A(,Z表示與繞圖13的z軸的角度V(t)、繞y軸的角度e (t)的旋轉(zhuǎn)操作對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣。通過重復(fù)這些計算，可以算出從外部產(chǎn)生的磁場。一般，線圈產(chǎn)生的磁場可以表述為H=I NH:磁場、N:系數(shù)、I:電流 所以控制電流I，即I二H/N即可。當(dāng)把三軸亥姆霍茲線圈的系數(shù)N分別設(shè)為Nx、 Ny、 Nz時，流過線 圈的電流Ix(t)、 Iy(t)、 Iz(t)可利用式4表示。 式4Ny (t )/Ny V Hz (t〉/Nz 乂
I "O 、 r y (t)
Vi z u)乂
關(guān)于膠囊的方向信息，
(1) 在具有位置方向檢測單元的情況下，根據(jù)位置檢測單元的檢測
結(jié)果，使用e(t)、 v(t)。作為此時的位置方向檢測單元(傳感器)，可以 使用NDI公司制的AURORA等。
(2) 在沒有位置檢測時，輸入8 (0)、 v (0)(初始值)來進(jìn)行。 在求此后的膠囊3的方向X(t)、 Y(t)、 Z(t)時，把式5規(guī)定為膠囊3
的方向即可。 式5
A 廣1 、
X( t +T s
Y(t+T s)
R* "> 'R， (，， yR， toR' (" :' R-，")
0
乂Z(t+Ts〉乂 V 0
并且，圖3所示的膠囊(醫(yī)療裝置3)在成為該醫(yī)療裝置主體的中 心部配置有磁體l6。圖14表示膠囊3的內(nèi)部配置圖。
在觀察窗端部配置著安裝于(物鏡框51上)的物鏡13、照明元件 15、攝像元件14。另外，配置有信號處理電路20 (在此處內(nèi)置有存儲器 21)、無線電路22，在其后面配置有磁體16。在隔著磁體16的觀察窗側(cè) 的相反側(cè)配置有電池24和開關(guān)電路71。利用作為布線單元的撓性基板 56對各個單元進(jìn)行布線，構(gòu)成實現(xiàn)前面說明的動作的膠囊型醫(yī)療裝置3。 通過這樣配置，可以把磁體16配置在膠囊型醫(yī)療裝置3主體的中心部分 上。并且，在該配置中，磁體16的位置接近膠囊型醫(yī)療裝置3的重心位
由此，通過從外部施加磁場而產(chǎn)生的膠囊型醫(yī)療裝置3主體的旋轉(zhuǎn)
驅(qū)動力等，在膠囊型醫(yī)療裝置3主體的重心附近產(chǎn)生。 因此，可以對膠囊型醫(yī)療裝置3進(jìn)行穩(wěn)定的控制。 但是，在以下情況下，有時，不在膠囊型醫(yī)療裝置的中心附近配置
磁體16更能提高控制性。圖15是相對于圖14改變磁體16、電池24、開關(guān)電路71的配置，
把磁體16配置在觀察窗側(cè)的相反側(cè)的端部的變形例的膠囊3'。 在這種結(jié)構(gòu)中，在大腸等較寬的管腔內(nèi)部引導(dǎo)時比較有利。 在進(jìn)行圖18 (B)所示的動作的情況下，當(dāng)如圖3或圖14所示，把
磁體16配置在膠囊3的中心附近時，在施加振動磁場時，膠囊3的主體
按圖6 (A)、圖6 (B)所示振動。
與此相對，在按圖15所示配置磁體16的情況下，在施加振動磁場
時，按圖17所示進(jìn)行振動，使得膠囊主體的觀察窗側(cè)端部的振幅變大。
由于可以這樣來進(jìn)行動作，所以即使在更大的管腔內(nèi)也能夠確保(增大)
管腔內(nèi)壁和膠囊3'的嚙合部分。
因此，具有即使在更大的管腔內(nèi)也能夠引導(dǎo)膠囊3'的效果。
并且，在圖16中，使磁體16形成為中空結(jié)構(gòu)，并被插通固定在物
鏡框51上。通過形成這種結(jié)構(gòu)，可以把磁體16配置在膠囊3"的觀察窗
側(cè)的端部附近。
與圖3、圖14中的膠囊3進(jìn)行比較來說明引導(dǎo)(改變方向的動作) 圖16的膠囊3"時的運(yùn)動的差異。
如圖18 (A)所示，在圖3或圖14的膠囊3中，以該膠囊3的中心 附近(磁體16的位置)為中心進(jìn)行改變方向的動作。在管腔的路線急劇 彎曲的情況下，存在難以沿著管腔確保旋轉(zhuǎn)半徑的情況，該情況下有時 引導(dǎo)性降低。
與此相對，在圖16的膠囊3"中進(jìn)行以下動作。
艮P，如圖18 (B)所示，膠囊3"以膠囊3"的觀察窗附近為中心來改 變方向，所以容易確保旋轉(zhuǎn)半徑。
因此，具有能夠提高膠囊3"的引導(dǎo)性的效果。
根據(jù)以上說明的本實施方式，即使在膠囊3等要通過的管腔大于膠 囊3等的外徑的情況下、或者在比較狹窄，或彎曲的情況下，都能夠使 膠囊3等順暢通過，能夠在短時間內(nèi)把膠囊3等引導(dǎo)到目標(biāo)部位側(cè)。
并且，與以往例相比，能夠使膠囊3等在管腔內(nèi)快速移動，所以能 夠在短時間內(nèi)把膠囊3等引導(dǎo)到目標(biāo)部位側(cè)。(第2實施方式)
下面，參照圖19說明本發(fā)明的第2實施方式。圖19表示本發(fā)明的 第2實施方式的膠囊3B。圖19 (A)表示膠囊3B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖19 (B) 表示從后端側(cè)觀察到的尋呼機(jī)電機(jī)(pager motor) 57部分。
在第l實施方式中，在膠囊3中內(nèi)置磁體16，通過與來自外部的旋 轉(zhuǎn)磁場一起施加與旋轉(zhuǎn)磁場垂直的方向的振動磁場，作用力偶以使膠囊3 被動地使膠囊3的中心軸C傾斜，但在本實施方式中，對膠囊3B作用傾 斜力或振動力以使其主動地使膠囊3B的中心軸C傾斜。
圖19所示的膠囊3B與圖3 (A)的膠囊3相同，在膠囊狀外裝容器 11的外周面上設(shè)置螺旋狀突起12。并且，外裝容器11的前端側(cè)設(shè)有由 透明部件形成的觀察窗17。
在與該觀察窗17相對的內(nèi)側(cè)配置了安裝有物鏡13的圓筒狀物鏡框 51，在物鏡13的成像位置上配置有安裝了攝像元件14的攝像元件基板 52，在物鏡框51的周圍配置了照明元件15。
與攝像元件基板52相鄰地配置進(jìn)行信號處理和控制的控制基板53、 以及具有無線電路22等的功能的通信基板54，在通信基板54上連接著 天線55。并且，照明元件15、攝像元件基板52等通過撓性基板56而電 連接。
并且，在該膠囊3B的長度方向的中心軸C上，在其中心位置上配 置磁體16，使得與該中心軸C垂直的方向為其長度方向，并利用未圖示 的粘接劑等進(jìn)行固定。
并且，與該磁體16相鄰地收納著電池24，并通過未圖示的開關(guān)與 撓性基板56連接。另外，在與該電池24相鄰的膠囊3B的后端部附近的 收納部中，收納著用于使該膠囊3B從中心軸C的方向偏心或搖擺振動的 尋呼機(jī)電機(jī)57，并通過撓性基板56與控制基板53等連接。
該尋呼機(jī)電機(jī)57例如由超聲波電機(jī)58和設(shè)置在該超聲波電機(jī)58上 的錘部59構(gòu)成。
如圖19 (B)所示，在超聲波電機(jī)58的旋轉(zhuǎn)軸58a上安裝著大致為 圓錐或扇形狀的錘部59，錘部59隨著超聲波電機(jī)58的轉(zhuǎn)子側(cè)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，形成重心位置根據(jù)該錘部59的位置而變化的重心位置變更機(jī)構(gòu)， 由此膠囊3B隨著錘部59的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行搖擺運(yùn)動(振動)。
并且，膠囊3B與在第1實施方式中說明的相同，具有與體外的處理 裝置6進(jìn)行通信的通信單元。
在第1實施方式中，在進(jìn)行了接通操作輸入裝置8的振動開關(guān)8f的 操作時，處理裝置6內(nèi)的控制電路27控制磁場產(chǎn)生裝置4而產(chǎn)生振動磁 場，但在本實施方式中，控制電路27通過無線電路25把其指示信號發(fā) 送到膠囊3B側(cè)。
并且，當(dāng)膠囊3B接收了該指示信號并解讀了該命令時，膠囊控制電 路23 (參照圖2，在圖19中為控制基板53)使尋呼機(jī)電機(jī)57動作。并 且，在進(jìn)行斷開振動開關(guān)8f的操作時，膠囊3B使尋呼機(jī)電機(jī)57的動作 停止。另外，關(guān)于旋轉(zhuǎn)磁場，進(jìn)行與第l實施方式相同的作用。
說明這樣構(gòu)成的本實施方式的動作。
在本實施方式中，使膠囊3B旋轉(zhuǎn)時的操作與第1實施方式相同。并 且，例如需要在彎曲的管腔臟器內(nèi)更加順暢地推進(jìn)時，按下如圖2所示 設(shè)置在操作輸入裝置8上的振動開關(guān)8f。這樣，振動開啟的信息通過控 制電路27傳遞給無線電路25。
振動開啟的信息通過無線通信被傳遞給膠囊3B。膠囊3B的膠囊控 制電路23接收該信號，啟動尋呼機(jī)電機(jī)57的旋轉(zhuǎn)。
由此，膠囊3B借助模擬的力偶(即，與形成力偶的一方的力相當(dāng)?shù)?力)，主動地產(chǎn)生使膠囊3B的中心軸C傾斜或搖動的力(模擬力偶)，可 以使膠囊3B進(jìn)行振動或搖擺的動作。施加旋轉(zhuǎn)磁場并獲得推進(jìn)力的方法 與第1實施方式相同。
另外，如果通過無線通信來設(shè)定指示尋呼機(jī)電機(jī)57的轉(zhuǎn)速的信號， 則可以改變振動的頻率。
根據(jù)本實施方式，即使不從外部施加振動磁場，也可以通過簡單的 操作使膠囊3B進(jìn)行振動或搖擺的動作。
并且，即使在不對膠囊3B施加旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)下，也可以利用設(shè)置 在膠囊3B上的螺旋狀突起43B，借助體內(nèi)的管腔臟器的蠕動運(yùn)動而使膠囊3B旋轉(zhuǎn)著推進(jìn)，因此即使在不使用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁場產(chǎn)生裝置4的 小規(guī)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)本實施方式也可以使膠囊3B振動，能夠 使膠囊3B順暢地通過彎曲的部位等。 (第3實施方式)下面，參照圖20 圖21 (B)說明本發(fā)明的第3實施方式。圖20 表示本發(fā)明的第3實施方式的膠囊3C，圖21 (A)表示電磁螺線管裝置 部分，圖21 (B)表示在單側(cè)端部設(shè)置有撓性管的膠囊型內(nèi)窺鏡。圖20所示的膠囊3C內(nèi)置有使錘部66電磁地移動的電磁螺線管裝置 64，以此代替圖19 (A)的膠囊3B中的尋呼機(jī)電機(jī)57。如圖20所示，在與電池24相鄰的膠囊3C的后端部附近的收納部中 收納有電磁螺線管裝置64，其由磁屏蔽框體62和驅(qū)動電磁螺線管61的 振蕩器63構(gòu)成，磁屏蔽框體62內(nèi)置有可使該膠囊3C在與中心軸C的方 向垂直的方向上磁化的電磁螺線管61等，并覆蓋該電磁螺線管61使得 不受來自外部的磁場的影響。并且，與在圖19中說明的相同，當(dāng)通過外部的操作輸入裝置8的振 動開關(guān)8f的操作而產(chǎn)生的振動開啟/關(guān)閉信號被發(fā)送給膠囊3C時，控制 基板53的膠囊控制電路23接收該信號，將開啟/關(guān)閉信號解調(diào)后發(fā)送給 振蕩器63，使振蕩器63振蕩。該振蕩器63產(chǎn)生從直流到約數(shù)十Hz的 頻率范圍的用于驅(qū)動電磁螺線管61的電流。另外，振蕩器63的振蕩頻率的驅(qū)動條件可以預(yù)先設(shè)置，也可以構(gòu)成 為除了開啟/關(guān)閉信號以外還可以輸入頻率信號，可以從外部進(jìn)行控制。當(dāng)把上述振蕩器63的輸出信號作為驅(qū)動信號而向電磁螺線管61通 電時，電磁螺線管61磁化(產(chǎn)生磁場)。并且，根據(jù)電磁螺線管61的磁化方向，能夠使被導(dǎo)向部件65可移 動地保持的例如由磁體構(gòu)成的錘部66，抵抗向?qū)虿考?5的一端(在圖 20和圖21 (A)中為上方)施加的彈簧67的彈力，在導(dǎo)向部件65的軸 向上往復(fù)移動。伴隨該錘部66的往復(fù)移動，膠囊3C在導(dǎo)向部件65的軸 向上振動。圖21 (A)放大表示出電磁螺線管裝置64部分的更具體的結(jié)構(gòu)。電磁螺線管61和與該電磁螺線管61平行配置的導(dǎo)向部件65分別通過壓靠 部件68a、 68b被連接固定著。在導(dǎo)向部件65上安裝著錘部66，使其可以在該導(dǎo)向部件65的軸向 上自由移動，該錘部66設(shè)有通過導(dǎo)向部件65的孔，并且利用配置在錘 部66的下方側(cè)的線圈狀彈簧67向上方對錘部66施力。另外，在壓靠部件68b側(cè)設(shè)有擋塊69，利用該擋塊69限制錘部66 從規(guī)定位置再向下方移動。并且，在本實施方式中，壓靠部件68a由非磁性體形成，壓靠部件 68b由磁性體形成。另外，電磁螺線管61由膠囊3C內(nèi)的膠囊控制電路 控制。并且，電磁螺線管61的動作控制可以通過體外的處理裝置6的操作 輸入裝置9來進(jìn)行。與圖19的情況相同，來自操作輸入裝置8的基于操作輸入的信號通 過無線電路25傳遞給膠囊3C,并傳遞給膠囊控制電路23。根據(jù)該信號， 膠囊控制電路23控制電磁螺線管61。當(dāng)利用交流驅(qū)動信號對電磁螺線管61通電時，其磁化方向變化，從 而使由磁體形成的錘部66在上下方向上往復(fù)移動。因此，膠囊3C的重心偏移，作用使膠囊3C繞長度方向的軸旋轉(zhuǎn)(或 傾斜運(yùn)動)的力。由此，在膠囊3C的推進(jìn)困難等情況下，可以提高通過性。另外，也可以代替利用振蕩器63的輸出來交流地驅(qū)動電磁螺線管 61，而反復(fù)進(jìn)行通電的接通/斷開。該情況下，作為錘部66可以由磁體形 成，也可以由磁性體形成。即，反復(fù)進(jìn)行在接通時向下方移動、斷開時 借助彈簧67的彈力向上方移動(復(fù)位)的動作。艮口，與利用振蕩器63的輸出進(jìn)行驅(qū)動相同，可以產(chǎn)生使膠囊3周期 性地?fù)u擺的力。此時的效果與尋呼機(jī)電機(jī)57的情況大致相同。并且，在本實施方式中形成為利用電磁螺線管61使錘部66移動的 結(jié)構(gòu)，例如，也可以形成把超聲波直線電機(jī)配置成與膠囊型醫(yī)療裝置的 插入軸方向垂直，對超聲波直線電機(jī)的驅(qū)動部施加附重的結(jié)構(gòu)。并且，在實施方式中敘述的全部是膠囊內(nèi)窺鏡，但在任一實施方式 中都不限于膠囊內(nèi)窺鏡，例如如圖21 (B)所示，形成在膠囊內(nèi)窺鏡的 單側(cè)端部設(shè)置旋轉(zhuǎn)滑動部，并設(shè)置導(dǎo)管狀的導(dǎo)向器的結(jié)構(gòu)，也可以獲得 相同效果。另外，也可以形成在內(nèi)窺鏡的內(nèi)部設(shè)置上述所示的任一振動 單元來使內(nèi)窺鏡前端振動的結(jié)構(gòu)。(第4實施方式)圖22 圖30涉及本發(fā)明的第4實施方式，圖22是表示具有本發(fā)明 的第4實施方式的膠囊醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖，圖 23是更加詳細(xì)地表示圖22的結(jié)構(gòu)的框圖，圖24是表示磁場產(chǎn)生裝置的 概要結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖，圖25是表示膠囊型醫(yī)療裝置的外觀的側(cè)視圖， 圖26是表示圖25所示裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖27是表示水槽的側(cè) 視圖，其中將試樣的膠囊插入到硅管內(nèi)，以施加旋轉(zhuǎn)磁場來測量推進(jìn)速 度，圖28是表示端部設(shè)有螺旋狀突起的測量用試樣的圖，圖29是表示 推進(jìn)速度的測量結(jié)果的圖，圖30是表示在彎曲的管路內(nèi)推進(jìn)時的作用的 說明圖。如圖22、圖23和圖24所示，膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)(以下略稱 為膠囊引導(dǎo)系統(tǒng))101具有膠囊形狀的膠囊型醫(yī)療裝置(以下簡稱為膠 囊)103，插入到(圖l所示)患者102的體腔內(nèi)，用于檢查體腔內(nèi)部； 膠囊控制裝置(以下簡稱為控制裝置)104，由個人計算機(jī)等構(gòu)成，配置 在該患者102的外部，與膠囊103進(jìn)行電波收發(fā)，控制該膠囊103的動 作，或接收從膠囊103發(fā)送的信息；磁場產(chǎn)生裝置(在圖22中示意性地 示出)105，控制施加給膠囊103的旋轉(zhuǎn)磁場的方向等，在想要推進(jìn)的方 向上引導(dǎo)膠囊103;交流電源裝置106，供給用于使該磁場產(chǎn)生裝置105 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(更廣義地講為電磁場)的交流電源。如圖23所示，磁場產(chǎn)生裝置105例如由3個電磁鐵105a、105b、 105c 形成，通過控制從交流電源裝置106供給的交流電源，可以在三軸方向 上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。另外，在圖24中，利用在三軸方向上形成的(中空立 方體形狀的)三軸亥姆霍茲線圈示意地示出磁場產(chǎn)生裝置105。如圖23所示，在患者102的周圍配置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁場產(chǎn)生裝置105，從控制裝置104側(cè)對交流電源裝置106進(jìn)行控制，對于配置在插入 到患者102的體腔管路內(nèi)的膠囊103內(nèi)部、對磁場產(chǎn)生響應(yīng)而作用力的 (作為磁場響應(yīng)部的)磁體108，在使膠囊103推進(jìn)的方向上施加旋轉(zhuǎn)磁 場，由此可以順暢地且有效地推進(jìn)(引導(dǎo))膠囊103。通過操作連接到控制裝置4上的操作輸入裝置9來控制該磁場產(chǎn)生 裝置105產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向。如圖22所示，控制裝置104具有個人計算機(jī)主體lll，具有控制 膠囊103和磁場產(chǎn)生裝置105 (的交流電源107)的功能；鍵盤112，連 接到該個人計算機(jī)主體lll上，進(jìn)行命令、數(shù)據(jù)等的輸入；監(jiān)視器113， 連接到個人計算機(jī)主體111上，作為顯示圖像等的顯示單元；體外天線 114，連接到個人計算機(jī)主體lll上，發(fā)送用于控制膠囊103的控制信號 和接收來自膠囊103的信號；操作輸入裝置109，連接到個人計算機(jī)主體 111上，對旋轉(zhuǎn)磁場的方向等進(jìn)行輸入操作。所述控制裝置104如圖23所示，內(nèi)置有CPU115， CPU115根據(jù)來 自鍵盤112和操作輸入裝置109的輸入或存儲在個人計算機(jī)主體111內(nèi) 的硬盤116 (參照圖23)等中的控制程序，生成用于控制膠囊103和磁 場產(chǎn)生裝置105的控制信號。用于控制磁場產(chǎn)生裝置105的控制信號從個人計算機(jī)主體111通過 連接電纜傳遞給交流電源裝置106。然后，根據(jù)該控制信號產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 膠囊103構(gòu)成為，借助該旋轉(zhuǎn)磁場，通過由磁場產(chǎn)生裝置105產(chǎn)生的旋 轉(zhuǎn)磁場對內(nèi)部的磁體108進(jìn)行磁作用，使膠囊103旋轉(zhuǎn)，由此利用后述 的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部來獲得用于推進(jìn)的動力。另一方面，控制膠囊103的控制信號經(jīng)過個人計算機(jī)主體111內(nèi)的 振蕩電路，利用預(yù)定頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，作為電波從體外天線114發(fā) 射出去。并且，膠囊103利用后述的天線127接收電波，解調(diào)出控制信號并 輸出給各個構(gòu)成電路等。并且，控制裝置104利用體外天線114接收從膠囊103的無線天線 127發(fā)送的視頻信號等的信息(數(shù)據(jù))信號，并顯示在監(jiān)視器113上。如圖23所示，在膠囊103內(nèi)，除形成光學(xué)像的物鏡光學(xué)系統(tǒng)121、 配置在其成像位置上的攝像元件122、配置在物鏡光學(xué)系統(tǒng)121周圍的照 明元件123、磁體108外，還收納著信號處理電路124，對由攝像元件 122拍攝的信號進(jìn)行信號處理；存儲器125，臨時存儲由信號處理電路124 生成的數(shù)字視頻信號；無線電路126，利用高頻信號來調(diào)制從存儲器125 讀出的視頻信號，從而轉(zhuǎn)換為無線發(fā)送的信號，或者對從控制裝置104 發(fā)送的控制信號進(jìn)行解調(diào)；天線127，與體外天線114進(jìn)行電波的收發(fā)； 膠囊控制電路128，控制膠囊103，如信號處理電路124等；電池129， 向信號處理電路124等膠囊103內(nèi)部的電氣系統(tǒng)供給工作用的電源。并且，構(gòu)成與該膠囊103進(jìn)行無線通信的控制裝置104的個人計算 機(jī)主體lll具有無線電路131，連接到體外天線114上，與(膠囊103 側(cè)的)無線電路126進(jìn)行無線通信；數(shù)據(jù)處理電路132，連接到無線電路 131上，對從膠囊103發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像顯示等的數(shù)據(jù)處理等；作 為控制單元的CPU 115，控制數(shù)據(jù)處理電路132和交流電源裝置106等； 存儲程序和數(shù)據(jù)等的硬盤116，在CPU 115上連接著進(jìn)行設(shè)定旋轉(zhuǎn)磁場的 方向的操作的操作輸入裝置109、和進(jìn)行命令及數(shù)據(jù)輸入的鍵盤112。在數(shù)據(jù)處理電路132上連接著監(jiān)視器113，顯示由攝像元件122拍攝、 經(jīng)過無線電路126、 131、由數(shù)據(jù)處理電路132進(jìn)行了處理的圖像等。并 且，由于在膠囊103旋轉(zhuǎn)的同時拍攝圖像，所以該數(shù)據(jù)處理電路132進(jìn) 行把在監(jiān)視器113上顯示時的圖像的方向校正為一定的方向的處理，并 進(jìn)行圖像處理，以便能夠顯示手術(shù)醫(yī)生容易觀察的圖像。圖25表示膠囊103的外形，圖26表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如這些圖25、圖26所示，膠囊103例如被半球狀透明前端蓋139 和氣密性地與該前端蓋139連接的圓筒形狀的主體外裝部件140氣密地 覆蓋著，形成內(nèi)部密閉的大致圓筒狀的膠囊主體141。另外，該主體外裝 部件140的后端形成為大致半球狀。如圖26所示，該膠囊主體141形成 為繞作為行進(jìn)方向的長度方向的中心軸C回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)對稱的外形。并且，在該回轉(zhuǎn)對稱的膠囊主體141的外表面上，設(shè)置把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力的推力產(chǎn)生用螺旋狀結(jié)構(gòu)體。該螺旋狀結(jié)構(gòu)體設(shè)置有螺旋34狀突起部143，其從膠囊主體141的圓筒狀外周面(基面)141a螺旋狀 地突出，并接觸體腔內(nèi)壁，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力。并且，在相鄰的 螺旋狀突起部143之間形成可以前后連通體腔內(nèi)的氣體和體液等流體的 螺旋槽。在該膠囊主體141內(nèi)部收納配置有上述的物鏡121、照明元件123 等內(nèi)藏物。具體講，物鏡121在被安裝到圓筒狀鏡頭框144上的狀態(tài)下，被配 置在膠囊主體141內(nèi)的前端蓋139內(nèi)側(cè)的中央部，在該物鏡121的成像 位置上配置有安裝了攝像元件122的攝像元件基板145，在鏡頭框144的 周圍配置有多個照明元件123。與攝像元件基板145相鄰地層疊配置進(jìn)行信號處理和控制的控制基 板146、以及具有無線電路126等的功能的通信基板147，在通信基板147 上連接著天線127。并且，照明元件123、攝像元件基板145等通過撓性 基板148電連接。并且，在該膠囊103的長度方向的中心軸C上，在其長度的大致中 心位置上配置磁體108，使得其長度方向成為與該中心軸C垂直的方向， 并利用未圖示的粘接劑等進(jìn)行固定。并且，與該磁體108相鄰地收納著電池129，并通過開關(guān)電路149 與撓性基板148連接。所述磁體108被配置成在膠囊主體141的中心軸C上的中心位置上、 在相對于中心軸C為直角的方向上具有磁化方向，從而對于該膠囊103， 由磁場產(chǎn)生裝置5產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場作用于磁體108，借助該磁體108受到 的旋轉(zhuǎn)力，使膠囊103旋轉(zhuǎn)。另外，此處使用的磁體(磁鐵)108是釹磁鐵、釤鈷磁鐵、鐵氧體 磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵、鉑磁鐵、鋁鎳鈷(AlNiCo)磁鐵等的永久磁鐵。釹磁鐵、釤鈷磁鐵等稀土類磁鐵磁力強(qiáng)，具有可以使內(nèi)置于膠囊中 的磁鐵變小的優(yōu)點。另一方面，鐵氧體磁鐵具有價格便宜的優(yōu)點。另外， 鉑磁鐵抗腐蝕性良好。并且，在本實施方式中，如圖25所示，形成于膠囊主體141的外表面上的螺旋狀突起部143，其前端側(cè)經(jīng)過圓筒外周面延伸到縮徑為半球形狀的一側(cè)，其端部143a形成在縮徑為半球形狀的中途部分上，具體講形 成于未進(jìn)入物鏡121的視野角內(nèi)的位置上。并且，該螺旋狀突起部143 的后端143b延伸到縮徑為半球狀的邊界附近。另夕卜，在圖25的示例中， 螺旋狀突起部143在一個螺旋狀突起部143的中間位置上還設(shè)置有螺旋 狀突起部143，而形成雙重(兩條)突起部。這樣，在本實施方式中，在膠囊103的外表面上設(shè)置螺旋狀突起部 143，并且其一個端部143a形成至到達(dá)縮徑部的端部附近的位置。艮卩， 特征在于在膠囊主體141的圓筒外周面部分上也形成該螺旋狀突起部 143，而且一個端部143a形成為延伸到相比圓筒的半徑已縮徑的例如球 面狀部分，到達(dá)未進(jìn)入視野角內(nèi)的邊界位置。這樣，通過把螺旋狀突起部143設(shè)置成到達(dá)膠囊主體141的端部附 近，如以下說明的那樣，可以提高推進(jìn)功能。圖27表示采用這種把螺旋狀突起部143設(shè)置成達(dá)到膠囊主體141的 端部附近的結(jié)構(gòu)來測量推進(jìn)速度用的水槽。(具有本實施例的膠囊103的 外形結(jié)構(gòu)的)試樣(設(shè)為第1試樣)在插入到模擬管腔臟器的硅管內(nèi)的 狀態(tài)下，插入到該水槽內(nèi)，在從上方加入水對管施加水壓的狀態(tài)下(例 如水位為20cm)，從外部施加旋轉(zhuǎn)磁場，例如使試樣移動2cm，測量其 推進(jìn)速度。并且，對于使第1試樣中的螺旋狀突起只形成于圓筒面部分上的比 較用試樣(設(shè)為第2試樣)，也以相同條件測量了推進(jìn)速度。圖28表示 第l試樣的外形。另外，第2試樣是在圖28所示的第1試樣中，僅在圓 筒部分上設(shè)置了螺旋狀突起。圖29 (A)、圖29 (B)表示使用這些試樣得到的測量結(jié)果。圖29 (A)、圖29 (B)所示的測量結(jié)果是進(jìn)行10次后標(biāo)繪其平均值得到的。 并且，在旋轉(zhuǎn)磁場的頻率為0.5Hz、 lHz、 5Hz的條件下進(jìn)行。并且，假定推進(jìn)速度與頻率成比例，利用最小二乘法描繪出近似于 直線的線。圖29 (A)和圖29 (B)改變頻率、速度的刻度來表示相同的實驗結(jié)果。另外用圓圈表示的數(shù)據(jù)是利用前端沒有設(shè)置螺旋狀突起的試樣(在 圖29中為了簡化而簡稱為沒有前端)得到的數(shù)據(jù)，用三角形表示的數(shù)據(jù)是利用前端也設(shè)有螺旋狀突起的試樣得到的數(shù)據(jù)。并且，在圖29 (A) 中表示到5Hz為止的頻率、速度的情況，圖29 (B)放大表示到lHz為 止的測量結(jié)果。根據(jù)這些測量數(shù)據(jù)，可以說螺旋狀突起一直設(shè)置到端部的情況與端 部附近不設(shè)置螺旋狀突起的情況相比，推進(jìn)速度大，大約為后者的1.4倍。 這可以說是端部的螺旋狀突起有助于產(chǎn)生推進(jìn)力。另外，參照圖30 (A)、圖30 (B)說明本實施方式的膠囊103的其 他特征性作用。如圖30 (A)、圖30 (B)所示，例如假定在彎曲的管腔臟器155內(nèi)， 需要在其彎曲的方向上推進(jìn)時，如圖30 (B)所示，如果是只在圓筒部 分上設(shè)置螺旋狀突起部的膠囊103'，則即使旋轉(zhuǎn)，螺旋狀突起部也不易 與管腔臟器的內(nèi)壁面的皺褶等的凹凸部嚙合，很難順暢地推進(jìn)。在這種狀態(tài)下，在本實施方式中，如圖30 (A)所示，因為螺旋狀 突起部143 —直形成到縮徑后的端部附近，所以在旋轉(zhuǎn)時，借助一直形 成到其端部附近的螺旋狀突起部143而與管腔臟器的內(nèi)壁面的凹凸部嚙 合，能夠更加順暢地推進(jìn)膠囊103。這樣，在本實施方式中，其特征在于，在縮徑的端部附近也設(shè)置螺 旋狀結(jié)構(gòu)體，具體講設(shè)置螺旋狀突起143，通過對該膠囊3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動， 可以提高推迸力，可以在短時間內(nèi)到達(dá)目標(biāo)部位側(cè)，并且在彎曲的管路 的情況下，也可以借助形成于端部附近的螺旋狀突起143，沿著彎曲的管 路更加順暢地推進(jìn)。接著，在下面說明設(shè)有螺旋狀突起部143的膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)101的動作。如圖22所示，在需要觀察患者102的例如十二指腸151側(cè)或小腸側(cè) 等的體腔管路內(nèi)部時，操作者讓患者102從口腔152吞入膠囊103。另外，此時，操作者在即將讓患者102吞入之前，預(yù)先接通膠囊103 的開關(guān)電路149，電池129的電力被傳遞給照明元件123等。與此同時，操作者起動(接通)磁場產(chǎn)生裝置105，利用由該磁場產(chǎn)生裝置105產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場，進(jìn)行磁性控制使得膠囊103容易在體腔管路內(nèi)到達(dá)目標(biāo)部 位側(cè)。如上所述，對于膠囊103，在磁體108對由磁場產(chǎn)生裝置105產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生作用時，借助該磁體108受到的作用，膠囊主體141旋 轉(zhuǎn)。并且，在膠囊主體141接觸體腔內(nèi)壁時，該體腔內(nèi)壁的粘膜與螺旋 狀突起部143之間的摩擦力被轉(zhuǎn)換為大的推進(jìn)力，從而膠囊103進(jìn)退移 動。并且，膠囊103隨著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)，在膠囊主體141旋轉(zhuǎn)的同時 變更行進(jìn)方向(朝向)，使得磁體108的旋轉(zhuǎn)平面與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)平面 一致。此時，對于膠囊103，可以在管腔、管路內(nèi)朝向目標(biāo)部位側(cè)順暢地 推進(jìn)膠囊主體141。膠囊103被患者102吞入，由此從口腔152通過食道153到達(dá)胃154 內(nèi)部。并且，在需要觀察胃154內(nèi)部時，操作者從控制裝置104的例如鍵 盤112進(jìn)行與觀察開始命令對應(yīng)的鍵輸入。從而，通過該鍵輸入形成的 控制信號經(jīng)過控制裝置104的體外天線114、利用電波發(fā)射出去，發(fā)送到 膠囊103側(cè)。膠囊103根據(jù)由天線127接收的信號，檢測出工作幵始信號，照明 元件123、攝像元件122、信號處理電路124等成為驅(qū)動狀態(tài)。照明元件123向物鏡121的視野方向射出照明光，被照明部分的視 野范圍的光學(xué)像成像于配置在物鏡121的成像位置上的攝像元件122上， 并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通過信號處理電路124進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行數(shù)字信號 處理后，進(jìn)行壓縮處理，存儲在存儲器125中，然后通過無線電路126 進(jìn)行調(diào)制，從天線127利用電波發(fā)射出去。該電波由控制裝置104的體外天線114接收，并在個人計算機(jī)主體 111內(nèi)的無線電路131中解調(diào)，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)處理電路132 轉(zhuǎn)換為數(shù)字的視頻信號，存儲到數(shù)據(jù)處理電路132的存儲器或硬盤116 中，并且以預(yù)定的速度讀出，在監(jiān)視器113上對攝像元件122拍攝的光學(xué)圖像進(jìn)行彩色顯示。操作者通過觀察該圖像，可以觀察患者102的胃154內(nèi)部等。在觀 察該觀察圖像的同時使用操作輸入裝置109的操縱桿等操作單元，可以 容易地控制外部磁力的施加方式，以便能夠觀察胃154內(nèi)的全部區(qū)域。另外，在胃154內(nèi)部的觀察結(jié)束后，可以控制由磁場產(chǎn)生裝置105 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向，由此對膠囊103進(jìn)行磁性引導(dǎo)使其從胃154向 十二指腸151側(cè)移動。并且，在十二指腸151中也可以通過控制旋轉(zhuǎn)磁 場的方向使膠囊103沿著其管腔的方向行進(jìn)，從而順暢地推進(jìn)膠囊103。并且，在像小腸那樣彎曲的管路內(nèi)行進(jìn)時，如在圖30 (A)中說明 的那樣，因為螺旋狀突起143 —直形成到膠囊主體141的球面狀端部附 近，所以能夠使膠囊103在彎曲的管路內(nèi)順暢行進(jìn)。這樣，根據(jù)本實施方式，可以順暢地推進(jìn)膠囊103，所以能夠縮短 檢查所需的時間，而且可以減輕手術(shù)醫(yī)生和患者的負(fù)擔(dān)和疲勞等。并且，本實施方式的膠囊103不進(jìn)行無用的移動，磁場引導(dǎo)效率相 應(yīng)地變好，具有能夠使膠囊主體141內(nèi)的磁體108和體外的電磁鐵105a 105c小型化的效果。 (第5實施方式)下面，參照圖31說明本發(fā)明的第5實施方式。圖31表示本發(fā)明的 第5實施方式的膠囊103B。在第4實施方式中的膠囊103中，使螺旋狀 突起部143的后端143b處于到達(dá)膠囊主體103的后端的前方位置，但該 膠囊103B則使螺旋狀突起部143的后端143b向更后方側(cè)延伸并形成于 膠囊主體141的端部附近。其他結(jié)構(gòu)和第4實施方式中的膠囊103相同。作為本實施方式的作用和效果，在向后方側(cè)移動的情況下，也能夠 高效地移動，并且在向彎曲的后方側(cè)移動的情況下，也能夠順暢地移動。圖32表示第1變形例的膠囊103C。相對于圖31所示膠囊103B的 外形大致為半球形狀，該膠囊103C的外徑從前端到后端平滑變化從而形 成巻葉形狀。因為該膠囊103C的外徑從前端到后端平滑變化，所以具有插入性良好的作用和效果。
圖33表示第2變形例的膠囊103D。在圖33所示的膠囊103D中， 其膠囊主體141的外形為形成中央部的圓筒部的兩端縮徑為錐狀(圓 錐形狀)的錐部161。并且，前端側(cè)和后端側(cè)形成為像切斷般的平面狀。
因為前端蓋側(cè)和后端部側(cè)縮徑為錐狀，所以插入性良好。并且，由 于形成為像切斷般的形狀，所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
圖34表示第3變形例的膠囊103E。圖34所示的膠囊103E是在圖 33中的膠囊103D中，不是使前端部和后端部形成為平面狀，而是圓滑 成大致球面狀。
艮P，在該膠囊103E中，膠囊主體141的外形為形成中央部的圓筒 部兩端縮徑為錐狀(圓錐形狀)的錐部161。并且，前端側(cè)和后端側(cè)的端 部大致為球面狀。
本變形例使前端蓋側(cè)和后端部側(cè)縮徑為錐狀，所以插入性良好。 圖35表示第4變形例的膠囊103F。在圖35所示的膠囊103F中， 對于形成于膠囊主體141的外表面上的螺旋狀突起143,例如在中央部的 外徑最大的部分上的螺旋狀地形成突起143的間距b、和形成于外徑比其 小的前端側(cè)和后端側(cè)部分上的突起143的間距a和c為相等間距，即設(shè) 定成a=b = c。
這樣，通過使形成于膠囊103F的外表面上的螺旋狀突起143的間距 固定，在膠囊103F旋轉(zhuǎn)而與管腔臟器的內(nèi)壁面的凹凸嚙合、從而被推動 的情況下，因為可以認(rèn)為管腔臟器的內(nèi)壁面的凹凸大致固定，所以能夠 有效地推進(jìn)膠囊103。
并且，由于間距固定，所以在加工時使送進(jìn)量相對于車床的旋轉(zhuǎn)為 固定，從而可使加工容易，而且能夠以低成本制造。并且，直徑較小的 部分旋轉(zhuǎn)一周的送進(jìn)量和直徑較大的部分旋轉(zhuǎn)一周的送進(jìn)量相同，所以 膠囊103F整體可有效地產(chǎn)生推力。
另外，還可以形成以下所述的第5變形例。
前述的各個膠囊103B等是在后部沒有線或管的無索型，但也可以形 成為在該膠囊103B等的后端部(前端蓋39的相反側(cè))安裝可自由旋轉(zhuǎn)的可撓性管的有索型膠囊型醫(yī)療裝置。
該情況下，通過使螺旋狀結(jié)構(gòu)體的推進(jìn)和管的推拉相結(jié)合，具有可 以使膠囊型醫(yī)療裝置更有效地推進(jìn)或后退的效果。 (第6實施方式)
下面，參照圖36 (A)、圖36 (B)說明本發(fā)明的第6實施方式。圖 36 (A)表示本實施方式的膠囊103G，圖36 (B)表示通過該膠囊103G 得到的獲取圖像示例。
圖36 (A)所示的膠囊103G形成為例如在圖31的膠囊103B中， 在螺旋狀突起143內(nèi)沿著其長度方向設(shè)有中空部162的中空結(jié)構(gòu)，在其 前端側(cè)的端部143a形成開口的開口端162a，并且使該端部143a—直延 伸到成為視野角內(nèi)側(cè)的位置，可以如圖36 (B)所示那樣(根據(jù)獲取圖 像)觀察該端部143a。
并且，在該膠囊103G中，在膠囊主體141的內(nèi)部設(shè)置中空部，并形 成可以儲藏藥劑163的收納部164，在連接該收納部164和螺旋狀突起 143的中空部162的管165之間，設(shè)置進(jìn)行送出驅(qū)動(放出驅(qū)動)或吸入 驅(qū)動的微型泵166，把儲藏在收納部164中的藥劑163經(jīng)過螺旋狀突起 143的中空部162從前端的開口端162a放出，從而可以對患部等進(jìn)行投 放藥劑的治療處理。
并且，上述微型泵166可以逆向旋轉(zhuǎn)，由此從開口端162a吸入體液 等體內(nèi)物質(zhì)并收納在收納部164中。例如，首先從開口端162a向患部等 放出儲藏在收納部164中的藥劑163，然后使微型泵165逆向旋轉(zhuǎn)，從而 把體液等體內(nèi)物質(zhì)收納在收納部164中，把膠囊103G從體內(nèi)排出后，可 以從膠囊103G取出收納部164的體內(nèi)物質(zhì)，進(jìn)行詳細(xì)檢查。
根據(jù)本實施方式，可以把作為螺旋狀結(jié)構(gòu)體的螺旋狀突起143用于 放出藥劑163，所以能夠把螺旋狀結(jié)構(gòu)體用于推進(jìn)和藥劑163的放出，能 夠?qū)崿F(xiàn)小型的、具有進(jìn)行體腔內(nèi)的攝像的功能和用于治療的藥劑放出功 能的膠囊103G。
并且，也可以實現(xiàn)還具有收集體腔內(nèi)的體液和其他體腔內(nèi)物質(zhì)的功 能的膠囊103G。并且，通過使螺旋狀突起143的端部143a—直延伸到成為視野角內(nèi) 側(cè)的位置，可以進(jìn)一步提高推進(jìn)力，并且在從設(shè)于端部143a的開口端162a 放出藥劑163，或者吸入體內(nèi)物質(zhì)的情況下，可以根據(jù)獲取圖像來確認(rèn)該 動作。
另外，也可以把圖36的膠囊103G只用于藥劑163的放出，或只用 于體內(nèi)物質(zhì)的吸入收集。
也可以在所述螺旋狀突起143的中空部開口端162a設(shè)置壓力傳感 器、pH傳感器、溫度傳感器、血液傳感器等各種傳感器，并沿著中空部 162配置傳感器的布線。關(guān)于傳感器，可以對多個螺旋狀突起143的每一 個設(shè)置不同種類的傳感器，也可以設(shè)置相同種類的傳感器。該情況下， 可以在放出藥劑163或收集體液的同時，利用圖像確認(rèn)通過傳感器測出 的部位、位置，所以更加便利。
圖37表示變形例的膠囊103H。該膠囊103H是在圖36 (A)的膠囊 103G中不設(shè)置膠囊103內(nèi)部的收納部164，使設(shè)于膠囊103H內(nèi)部的微 型泵166通過管165連接到雙重設(shè)置的兩個螺旋狀突起143的中空部162。
并且，當(dāng)使微型泵166向例如順時針方向旋轉(zhuǎn)時，微型泵166進(jìn)行 在圖37中從上側(cè)向下側(cè)吸入的動作，可以把體液等吸入圖37中剖面所 示的螺旋狀突起143的中空部162中并儲藏。
并且，通過使微型泵166逆向旋轉(zhuǎn)，可以把體液等吸入另一個螺旋 狀突起143的中空部162中并儲藏。
艮口，在本變形例中，可以在雙重設(shè)置的螺旋狀突起143的中空部162 中，例如在不同部位分別吸入收集體液等的體內(nèi)物質(zhì)、需要檢査的物質(zhì)。 本變形例具有和圖36的膠囊103H大致相同的效果。
另外，取代內(nèi)置于膠囊103等中的作為電磁場響應(yīng)部的磁體108， 也可以利用鐵等強(qiáng)磁性體或磁性體形成。并且，也可以不施加磁場，而 施加電場，在膠囊103等中內(nèi)置帶電體或電介質(zhì)。
另外，對上述各個實施方式等進(jìn)行部分組合而構(gòu)成的實施方式等也 屬于本發(fā)明。
在本發(fā)明中，當(dāng)然可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明在寬范圍內(nèi)構(gòu)成不同的實施方式。本發(fā)明除了受附帶的權(quán)利要 求的限定以外，不受其特定實施方式的制約。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療裝置、醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)、膠囊型醫(yī) 療裝置和膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，在體腔內(nèi)引導(dǎo)插入到體腔內(nèi)的醫(yī)療 裝置主體時，可以提高在體腔內(nèi)的通過性能，并且通過使醫(yī)療裝置旋轉(zhuǎn)， 可以在短時間內(nèi)沿著管腔臟器內(nèi)部引導(dǎo)到目標(biāo)部位側(cè)，在用于體腔內(nèi)的 觀察和各種治療處置等時非常有用。
關(guān)聯(lián)申請的交叉引用
本申請是以2003年8月11日在日本提交的專利申請2003—291771 號、以及2003年8月6日在日本提交的專利申請2003—288273號為優(yōu) 先權(quán)主張的基礎(chǔ)的申請。上述的內(nèi)容在本申請的說明書、權(quán)利要求書、 附圖中被引用。
權(quán)利要求
1.一種在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢查或處置等醫(yī)療行為的醫(yī)療裝置，其特征在于，主體由沿對稱軸具有行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)對稱體構(gòu)成，主體的行進(jìn)方向前部或后部的至少一方由直徑沿端部方向變細(xì)、并具有大致球面的端部形狀的縮徑部構(gòu)成，在主體內(nèi)部具有電磁場響應(yīng)部，其受到從被檢查體外施加的電磁場的旋轉(zhuǎn)的作用，在主體外表面上具有用于把由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力的螺旋狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置成使所述螺旋狀結(jié)構(gòu)的端部到達(dá)主體端部附近。
2. —種在被檢查體的管腔臟器內(nèi)進(jìn)行檢查或處置等醫(yī)療行為的醫(yī) 療裝置，其特征在于，主體由大致圓筒形狀部分、以及主體兩端的直徑 沿端部方向變細(xì)并具有大致球面的端部形狀的縮徑部構(gòu)成，在主體內(nèi)部 具有磁鐵，其受到從被檢查體外部施加的旋轉(zhuǎn)磁場的磁作用，在主體外 表面上具有用于把由所述磁鐵產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推進(jìn)力的螺旋狀結(jié) 構(gòu)，所述螺旋狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主體的大致圓筒形狀部分和所述縮徑部 的兩者上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述螺旋狀結(jié)構(gòu) 的間距相等，而與主體的形狀無關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝置 的內(nèi)部具有至少一個攝像元件；用于把從外部取入的光會聚到所述攝 像元件上的鏡頭系統(tǒng)；和光透射部件，其設(shè)置在所述主體的至少一端上 作為所述縮徑部，用于把光取入到所述鏡頭系統(tǒng)中，所述螺旋狀結(jié)構(gòu)設(shè) 置在所述攝像元件的攝像范圍外的所述光透射部件上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述電磁場響應(yīng) 部是磁性體或磁鐵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述電磁場響應(yīng) 部是電介質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述螺旋狀結(jié)構(gòu) 的間距相等，而與主體的形狀無關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝置的內(nèi)部具有至少一個攝像元件；用于把從外部取入的光會聚到所述攝 像元件上的鏡頭系統(tǒng)；和光透射部件，其設(shè)置在所述主體的至少一端上作為所述縮徑部，用于把光取入到所述鏡頭系統(tǒng)中，所述螺旋狀結(jié)構(gòu)設(shè) 置在所述攝像元件的攝像范圍外的所述光透射部件上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝置 的所述大致圓筒形狀部分和所述縮徑部的連接部分，所述螺旋狀結(jié)構(gòu)平 滑地連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置 的所述螺旋狀結(jié)構(gòu)由多個螺旋構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置的 所述螺旋狀結(jié)構(gòu)由多個螺旋構(gòu)成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置中，所述縮徑部是錐形狀。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置中，所述縮徑部是錐形狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述螺旋狀結(jié) 構(gòu)具有中空部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述螺旋狀結(jié) 構(gòu)具有中空部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置的內(nèi)部具有至少儲藏藥劑的儲藏單元；儲藏在所述儲藏單元中的藥 劑；放出所述藥劑的放出單元，通過作為中空結(jié)構(gòu)的所述螺旋狀結(jié)構(gòu)內(nèi) 部由所述放出單元放出的藥劑從所述螺旋狀結(jié)構(gòu)端部放出。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置的內(nèi)部具有至少儲藏藥劑的儲藏單元；儲藏在所述儲藏單元中的藥 劑；放出所述藥劑的放出單元，通過作為中空結(jié)構(gòu)的所述螺旋狀結(jié)構(gòu)內(nèi) 部由所述放出單元放出的藥劑從所述螺旋狀結(jié)構(gòu)端部放出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝置的內(nèi)部具有至少吸入體內(nèi)物質(zhì)的吸入單元；和儲藏吸入物質(zhì)的儲藏 單元，把作為中空結(jié)構(gòu)的所述螺旋狀結(jié)構(gòu)的端部作為體內(nèi)物質(zhì)的吸入口。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置的內(nèi)部具有至少吸入體內(nèi)物質(zhì)的吸入單元；和儲藏吸入物質(zhì)的儲藏單元，把作為中空結(jié)構(gòu)的所述螺旋狀結(jié)構(gòu)的端部作為體內(nèi)物質(zhì)的吸入口。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置的內(nèi)部具有至少一個攝像元件；用于把從外部取入的光會聚到所述 攝像元件上的鏡頭系統(tǒng)；和光透射部件，其設(shè)置在所述主體的至少一端 上作為所述縮徑部，用于把光取入到所述鏡頭系統(tǒng)中，所述螺旋狀結(jié)構(gòu) 還被設(shè)置在所述攝像元件的攝像范圍內(nèi)的所述光透射部件上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，在所述醫(yī)療裝 置的內(nèi)部具有至少一個攝像元件；用于把從外部取入的光會聚到所述 攝像元件上的鏡頭系統(tǒng)；和光透射部件，其設(shè)置在所述主體的至少一端 上作為所述縮徑部，用于把光取入到所述鏡頭系統(tǒng)中，所述螺旋狀結(jié)構(gòu) 還被設(shè)置在所述攝像元件的攝像范圍內(nèi)的所述光透射部件上。
22. —種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具有權(quán)利要求38所述 的醫(yī)療裝置；電磁場產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生作用于設(shè)在所述醫(yī)療裝置中的電 磁場響應(yīng)部的電磁場；電磁場控制單元，其控制所述電磁場產(chǎn)生單元產(chǎn) 生的電磁場的方向，所述電磁場產(chǎn)生單元在三軸方向上產(chǎn)生電磁場，使所述醫(yī)療裝置在 管腔臟器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
23. —種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，具有權(quán)利要求39所述 的醫(yī)療裝置；電磁場產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生作用于設(shè)置在所述醫(yī)療裝置中的 電磁場響應(yīng)部的電磁場；電磁場控制單元，其控制所述電磁場產(chǎn)生單元 產(chǎn)生的電磁場的方向，所述電磁場產(chǎn)生單元在三軸方向上產(chǎn)生電磁場，使所述醫(yī)療裝置在 管腔臟器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置 是吞入型的膠囊型醫(yī)療裝置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置 是吞入型的膠囊型醫(yī)療裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置 是在膠囊型醫(yī)療裝置上安裝了撓性管的醫(yī)療裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其特征在于，所述醫(yī)療裝置 是在膠囊型醫(yī)療裝置上安裝了撓性管的醫(yī)療裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了醫(yī)療裝置及其引導(dǎo)系統(tǒng)以及膠囊型醫(yī)療裝置及其引導(dǎo)系統(tǒng)，把作為插入到體腔內(nèi)的醫(yī)療裝置的膠囊(3)的長度方向作為插入軸，在其中心位置上配置在垂直于插入軸的方向上磁化的磁體(8)，通過針對配置在體外的磁場產(chǎn)生裝置(4)接通操作輸入裝置(8)的振動(開啟/關(guān)閉)開關(guān)(8f)，磁場產(chǎn)生裝置(4)產(chǎn)生與膠囊(3)的插入軸平行的方向的振動磁場，對膠囊(3)作用具有與其插入軸平行的作用線的力偶，使膠囊(3)繞插入軸進(jìn)行搖擺，從而沿著管腔臟器順暢行進(jìn)。
文檔編號A61B19/00GK101292857SQ200810096538
公開日2008年10月29日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者仙道雅彥, 內(nèi)山昭夫, 橫井武司, 河野宏尚, 石山和志, 荒井賢一 申請人:奧林巴斯株式會社