專利名稱：醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于插入體腔內(nèi)、旋轉(zhuǎn)著推進并進行引導(dǎo)的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為利用旋轉(zhuǎn)磁場在被檢體內(nèi)推進的現(xiàn)有技術(shù)例子，有日本特開2001-179700號公報和日本特開2002-187100號公報。在這些現(xiàn)有技術(shù)例子中公開了一種可以移動的微型設(shè)備的移動控制系統(tǒng)，該系統(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)并獲得推力的機器人主體；檢測機器人主體的位置的位置檢測部；根據(jù)該位置檢測部檢測出的機器人主體的位置，變更磁場產(chǎn)生部的旋轉(zhuǎn)磁場的方向以使旋轉(zhuǎn)磁場的方向朝向使機器人主體到達目的地的方向的磁場變更單元。
在上述現(xiàn)有技術(shù)例子中，沒有記述在上述微型設(shè)備撞到壁面等微型設(shè)備的動作范圍受到限制時，使上述微型設(shè)備順利旋轉(zhuǎn)的方法。并且，在上述現(xiàn)有技術(shù)例子中，采用一面利用鉆頭形成孔一面推進的類型，但不能適用于在體腔內(nèi)的食道等管腔內(nèi)臟器官內(nèi)沿著該管腔推進的場合。
另一方面，以膠囊內(nèi)窺鏡為代表的膠囊型醫(yī)療裝置被適用于消化管內(nèi)臟器官(主要是小腸)。但是，以往的膠囊型醫(yī)療裝置利用被檢體即患者的蠕動運動在體腔內(nèi)移動，所以檢查花費時間。為此，現(xiàn)有的膠囊型醫(yī)療裝置在適用于大腸時有可能沒有電池。并且，以往的膠囊型醫(yī)療裝置依賴于蠕動運動，所以難以對體腔內(nèi)的所有管腔內(nèi)臟器官全都進行觀察。
因此，如日本特開2003-275170號公報記載的那樣，公開了一種對膠囊型醫(yī)療裝置設(shè)置引導(dǎo)機構(gòu)來引導(dǎo)膠囊型醫(yī)療裝置的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。
另外，日本特開2004-229922號公報公開了具有螺旋結(jié)構(gòu)部進行旋轉(zhuǎn)推進的膠囊內(nèi)窺鏡。此外，該日本特開2004-229922號公報披露了對螺旋高度的研究、對螺旋節(jié)距的研究、對螺旋條數(shù)的研究。
但是，上述以往的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)由于膠囊型醫(yī)療裝置具有螺旋狀結(jié)構(gòu)部，所以為了使膠囊型醫(yī)療裝置旋轉(zhuǎn)必須旋轉(zhuǎn)著移動。即，上述以往的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)若膠囊型醫(yī)療裝置不移動則不能旋轉(zhuǎn)。
為此，上述以往的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)在膠囊型醫(yī)療裝置撞到管腔內(nèi)臟器官的壁面、例如大腸內(nèi)的結(jié)腸鼓起時，在要推進的方向上產(chǎn)生力的狀態(tài)下進行方向變更，所以難以順利地進行方向變更，不容易進行結(jié)腸鼓起后面的觀察。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供可以提高推進控制性能的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)及膠囊型醫(yī)療裝置。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的特征在于，該系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，其產(chǎn)生從被檢體外部向被檢體內(nèi)施加的旋轉(zhuǎn)電磁場；醫(yī)療裝置主體，其插入到所述被檢體的體腔內(nèi)；電磁場響應(yīng)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體上，針對由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場，而產(chǎn)生作用；螺旋狀結(jié)構(gòu)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體的外表面上，將由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為推進力；設(shè)定裝置，其輸入用于以所期望的設(shè)定條件來引導(dǎo)所述醫(yī)療裝置主體的設(shè)定數(shù)據(jù)；電磁場模式(pattern)信號產(chǎn)生部，其產(chǎn)生基于輸入到所述設(shè)定裝置的所述設(shè)定數(shù)據(jù)的電磁場模式信號；以及控制部，其根據(jù)所述電磁場模式信號來控制所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以使所述旋轉(zhuǎn)電磁場的狀態(tài)連續(xù)變化。


圖1是表示實施方式的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1的更具體結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示膠囊型醫(yī)療裝置主體的外觀的側(cè)視圖。
圖4是膠囊型醫(yī)療裝置主體的側(cè)面說明圖。
圖5是圖4的膠囊型醫(yī)療裝置主體的正面說明圖。
圖6是操作輸入裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示操作輸入裝置的變形例的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示圖6的操作桿的變形例的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖9A是膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號波形例的圖表。
圖9B是膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號波形的另一例的圖表。
圖10是根據(jù)圖9A的信號反復(fù)前進后退時的膠囊型醫(yī)療裝置主體的側(cè)面說明圖。
圖11是圖10的膠囊型醫(yī)療裝置主體的正面說明圖。
圖12是膠囊型醫(yī)療裝置主體通過圖10所示的前進后退而旋轉(zhuǎn)動作時的概要說明圖。
圖13是顯示裝置的圖像結(jié)構(gòu)和設(shè)定菜單的示例。
圖14是圖13中的設(shè)定菜單的變形例。
圖15是表示在后端部可以自由旋轉(zhuǎn)地安裝了撓性管的有線式膠囊型醫(yī)療裝置的外觀的側(cè)視圖。
圖16是表示使螺旋狀突起部的節(jié)距在中央部、前端側(cè)和后端側(cè)相同的膠囊型醫(yī)療裝置的概要側(cè)視圖。
圖17是表示膠囊型醫(yī)療裝置的螺旋狀結(jié)構(gòu)部的參數(shù)的說明圖。
圖18是圖17中的膠囊型醫(yī)療裝置的外殼圓筒形狀部分的展開圖。
圖19是表示施加旋轉(zhuǎn)電磁場來測定膠囊型醫(yī)療裝置的推進速度時的狀態(tài)的說明圖。
圖20是表示基于圖19所示測定的推力(推進力)相對于螺旋條數(shù)的圖表。
圖21是表示基于圖19所示測定的推力(推進力)相對于突起部間隔的圖表。
圖22是表示螺旋狀突起部的剖面為圓形時的螺旋間隔D的說明圖。
圖23是表示螺旋狀突起部的剖面為橢圓形狀時的螺旋間隔D的說明圖。
圖24是表示螺旋狀突起部的剖面為在長方形的角部形成R的形狀時的螺旋間隔D和突起部間隔d的說明圖。
圖25是表示膠囊在利用直角坐標(biāo)系表示的旋轉(zhuǎn)磁場中的推進方向的圖表。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
圖1～圖25涉及本發(fā)明的實施方式。圖1是表示實施方式的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示圖1的更具體結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是表示膠囊型醫(yī)療裝置主體的外觀的側(cè)視圖。圖4是膠囊型醫(yī)療裝置主體的側(cè)面說明圖。圖5是圖4的膠囊型醫(yī)療裝置主體的正面說明圖。圖6是操作輸入裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示操作輸入裝置的變形例的概要結(jié)構(gòu)圖。圖8是表示圖6的操作桿的變形例的概要結(jié)構(gòu)圖。圖9是膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號波形例的圖表，圖9A是以所設(shè)定的時間間隔變更旋轉(zhuǎn)方向的信號波形例的圖表，圖9B是總是沿一個方向低速旋轉(zhuǎn)的信號波形例的圖表。圖10是根據(jù)圖9A的信號反復(fù)前進后退時的膠囊型醫(yī)療裝置主體的側(cè)面說明圖。圖11是圖10的膠囊型醫(yī)療裝置主體的正面說明圖。圖12是膠囊型醫(yī)療裝置主體通過圖10所示的前進后退而進行轉(zhuǎn)彎動作時的概要說明圖。圖13是顯示裝置的圖像結(jié)構(gòu)和設(shè)定菜單的示例。圖14是表示圖13中的設(shè)定菜單的變形例的圖。圖15是在后端部可以自由旋轉(zhuǎn)地安裝了撓性管的有線式膠囊型醫(yī)療裝置的外觀的側(cè)視圖。圖16是表示使螺旋狀突起部的節(jié)距在中央部、前端側(cè)和后端側(cè)相同的膠囊型醫(yī)療裝置的概要側(cè)視圖。圖17是表示膠囊型醫(yī)療裝置的螺旋狀結(jié)構(gòu)部的參數(shù)的說明圖。圖18是圖17中的膠囊型醫(yī)療裝置的外殼圓筒形狀部分的展開圖。圖19是表示施加旋轉(zhuǎn)電磁場來測定膠囊型醫(yī)療裝置的推進速度時的狀態(tài)的說明圖。圖20是表示基于圖19所示測定的推力(或推進力)相對于螺旋條數(shù)的圖表。圖21是表示基于圖19所示測定的推力(或推進力)相對于突起部間隔的圖表。圖22是表示螺旋狀突起部的剖面為圓形時的螺旋間隔D的說明圖。圖23是表示螺旋狀突起部的剖面為橢圓形時的螺旋間隔D的說明圖。圖24是表示螺旋狀突起部的剖面為在長方形的角部形成R的形狀時的螺旋間隔D和突起部間隔d的說明圖。圖25是表示膠囊在利用直角坐標(biāo)系表示的旋轉(zhuǎn)磁場中的推進方向的圖表。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實施方式的膠囊型醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)(以下簡稱為膠囊引導(dǎo)系統(tǒng))1具有膠囊型醫(yī)療裝置主體(以下簡稱為膠囊)3，其插入到未圖示的患者的體腔內(nèi)，發(fā)揮對體腔內(nèi)部進行攝像的膠囊型內(nèi)窺鏡的作用；旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4，其配置在患者周圍即體外，向膠囊3施加旋轉(zhuǎn)電磁場；交流電源裝置5，其向該旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4提供使產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場的交流電源；控制裝置6，其配置在患者的體外，進行與膠囊3進行無線通信的處理，并且控制交流電源裝置5，進行控制施加給膠囊3的旋轉(zhuǎn)電磁場的方向和大小等的處理；顯示裝置7，其連接該控制裝置6，顯示通過膠囊3拍攝的圖像等；作為操作輸入裝置8的例如方向輸入裝置8a、推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b以及模式切換開關(guān)8c，該操作輸入裝置8連接控制裝置6，通過手術(shù)醫(yī)生等操作者的操作，指示輸入對應(yīng)于操作的指示信號，其中該方向輸入裝置8a產(chǎn)生對旋轉(zhuǎn)電磁場的方向指示信號，該推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b產(chǎn)生對應(yīng)于操作的對旋轉(zhuǎn)電磁場的頻率指示信號，該模式切換開關(guān)8c切換設(shè)定模式。
并且，膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1設(shè)置有位置/方向檢測裝置9，其檢測來自內(nèi)置于膠囊3內(nèi)的后述的位置/方向檢測用天線18的電波，檢測膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)。
另外，膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1設(shè)置有設(shè)定裝置10，其用于輸入用于以所期望的設(shè)定條件來引導(dǎo)膠囊3的設(shè)定數(shù)據(jù)。
膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1在未圖示的患者周圍配置用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4，從控制裝置6側(cè)控制交流電源裝置5，對內(nèi)置在插入患者的體腔管道內(nèi)的膠囊3中的后述的電磁場響應(yīng)部，沿使膠囊3推進的方向施加旋轉(zhuǎn)電磁場，由此可以使膠囊3順利且高效地推進(或引導(dǎo))。
該旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4的旋轉(zhuǎn)電磁場的方向，可以通過操作連接控制裝置6的操作輸入裝置8或設(shè)定裝置10來控制。
并且，膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)被位置/方向檢測裝置9檢測出，并通過控制裝置6的圖像處理，如后面所述顯示于顯示裝置7上。
首先，說明膠囊3。
如圖3～圖5所示，膠囊3形成為大致圓筒形狀或膠囊形狀，在成為進入體內(nèi)的插入部的外殼容器11的外周面上，設(shè)置把旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為推力(或推進力)的螺旋狀的螺旋狀結(jié)構(gòu)部即螺旋狀突起部(或螺旋部)12。
該螺旋狀突起部12的剖面結(jié)構(gòu)為在外殼容器11的外周面上設(shè)置了圓的大致半球狀等，平滑地與體內(nèi)的內(nèi)壁面接觸。
并且，在被該外殼容器11密封的內(nèi)部，除了物鏡光學(xué)系統(tǒng)13和配置在其成像位置上的攝像元件14、為了進行攝像而照明的照明元件15(參照圖1)等之外，還收納著響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)的磁場、更加廣義地講是電磁場，發(fā)生力的作用的作為電磁場響應(yīng)部的磁鐵16。
另外，此處使用的磁鐵(或磁石)16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)磁鐵等永磁。
釹磁鐵、釤鈷磁鐵等稀土類磁鐵的磁力強，具有能夠使內(nèi)置于膠囊中的磁鐵小的優(yōu)點。而鐵氧體磁鐵具有便宜的優(yōu)點。另外鉑磁鐵耐腐蝕性良好。
另外，在本實施方式中構(gòu)成為，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場作為旋轉(zhuǎn)電磁場，并作用于設(shè)在膠囊3中的磁鐵16。但是，也可以構(gòu)成為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場作為旋轉(zhuǎn)電磁場并作用于設(shè)在膠囊3中的未圖示的強電介質(zhì)。
如圖4所示，物鏡光學(xué)系統(tǒng)13的光軸與圓筒狀膠囊3的也被稱為插入軸的中心軸C一致。物鏡光學(xué)系統(tǒng)13例如配置在外殼容器11的半球狀且透明的前端蓋11a的內(nèi)側(cè)。前端蓋11a的中央部分如圖5所示成為觀察窗17。另外，雖然在圖4和圖5中未示出，但照明元件15配置在物鏡光學(xué)系統(tǒng)13的周圍。
因此，在該情況下，物鏡光學(xué)系統(tǒng)13的視野方向成為物鏡光學(xué)系統(tǒng)13的光軸方向、即沿著膠囊3的圓筒狀中心軸C的方向。
并且，膠囊3例如在外殼容器11的后端附近內(nèi)部收納有位置/方向檢測用天線18。該位置/方向檢測用天線18連接振蕩器19，在規(guī)定的定時產(chǎn)生電波。
通過接收從該位置/方向檢測用天線18發(fā)出的電波，方向/位置檢測裝置9檢測膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)。
另外，也可以設(shè)置未圖示的膠囊內(nèi)線圈，設(shè)置諧振電路，以取代該位置/方向檢測用天線18。該情況下，方向/位置檢測裝置9產(chǎn)生用于產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的交流磁場，并且檢測借助該交流磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的諧振電路所產(chǎn)生的磁場，從而檢測膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)。
并且，磁鐵16配置在膠囊3內(nèi)的長度方向的中央附近，如圖4所示，被配置成為在與中心軸C正交的方向上形成N極和S極。磁鐵16被配置成為其中心與膠囊3的重心位置一致。因此，在從外部施加了磁場時，作用于磁鐵16的磁力的中心成為膠囊3的重心位置。因此，膠囊3構(gòu)成為容易順利地利用磁力而推進。
并且，如圖5所示，磁鐵16被配置成為其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。
即，顯示攝像元件14所拍攝的圖像時的上方向被設(shè)定為從磁鐵16的S極朝向N極的方向。
并且，膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1通過利用旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4向膠囊3施加旋轉(zhuǎn)磁場，使磁鐵16通過磁力而旋轉(zhuǎn)。由此，膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1使內(nèi)部固定了磁鐵16的膠囊3與磁鐵16一起旋轉(zhuǎn)。此時，設(shè)于膠囊3的外周面的螺旋狀突起部12接觸體腔內(nèi)壁并旋轉(zhuǎn)，可以使膠囊3推進。
另外，在本實施方式中，如圖3所示，形成于膠囊3的外表面的螺旋狀突起部12，其前端側(cè)經(jīng)過圓筒外周面延伸到直徑縮小成為半球形狀的一側(cè)，其端部12a形成于直徑縮小成為半球形狀的中途部分，具體地講是不會進入物鏡光學(xué)系統(tǒng)13的視野角內(nèi)的位置上。
并且，該螺旋狀突起部12的后端12b延伸到直徑縮小成為半球形狀的邊界附近。另外，在圖3的示例中，在一方螺旋狀突起部12的中間位置還設(shè)置螺旋狀突起部12，從而形成為雙重(或兩條)螺旋狀突起部12。
并且，這樣利用旋轉(zhuǎn)磁場來控制內(nèi)置了磁鐵16的膠囊3時，可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場的方向而知道利用膠囊3拍攝的圖像的上方向是哪個方向。
如圖2所示，在膠囊3內(nèi)除了上述的物鏡光學(xué)系統(tǒng)13、攝像元件14、磁鐵16、位置/方向檢測用天線18之外，還收納著對由攝像元件14拍攝的信號進行信號處理的信號處理電路20；暫時存儲通過信號處理電路20生成的數(shù)字視頻信號的存儲器21；利用高頻信號來調(diào)制從存儲器21讀出的視頻信號并轉(zhuǎn)換為無線發(fā)送的信號，并且將從控制裝置6發(fā)送的控制信號解調(diào)等的無線電路22；控制信號處理電路20等膠囊3的膠囊控制電路23；向膠囊3內(nèi)部的電氣系統(tǒng)提供動作用電源的電池24。
另一方面，與膠囊3進行無線通信的控制裝置6具有與膠囊3的無線電路23進行無線通信的無線電路25；連接該無線電路25，對從膠囊3發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進行圖像顯示等的數(shù)據(jù)處理等的數(shù)據(jù)處理電路26；控制數(shù)據(jù)處理電路26和交流電源裝置5等的控制電路27；和存儲電路28，其存儲通過所述交流電源裝置5由旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的作為旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)，更加具體地講是旋轉(zhuǎn)磁場的法線向量的方向(以下簡稱為旋轉(zhuǎn)磁場的方向)、和形成該旋轉(zhuǎn)磁場的磁場的方向的信息。
數(shù)據(jù)處理電路26上連接著顯示裝置7。顯示裝置7顯示由攝像元件14拍攝、并經(jīng)過無線電路22、25由數(shù)據(jù)處理電路26處理后的圖像等。并且，由于膠囊3是邊旋轉(zhuǎn)邊拍攝圖像，所以該數(shù)據(jù)處理電路26進行將顯示于顯示裝置7上時的圖像的方向校正為一定方向的處理，進行圖像處理以便可以顯示手術(shù)醫(yī)生容易觀察的圖像(記載于日本特愿2002-105493號)。
并且，顯示裝置7也可以顯示當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)、功能設(shè)定的狀態(tài)、從位置/方向檢測裝置9得到的膠囊3的位置和方向。
從構(gòu)成操作輸入裝置8的方向輸入裝置8a、推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b、模式切換開關(guān)8c，向控制電路27輸入對應(yīng)于操作的指示信號，進行對應(yīng)于指示信號的控制動作。
控制電路27連接存儲電路28，在存儲電路28中一直存儲著通過交流電源裝置5由旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向及磁場的方向的信息。以后，在進行了改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向的操作時，可以使旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向連續(xù)且順利地變化。即，存儲電路28形成對控制電路27提供進行其控制動作時的信息的信息提供單元。
具體地講，圖1中的第1操作輸入單元即操作輸入裝置8的操作指示信號被輸入控制電路27，控制電路27向交流電源裝置5輸出使產(chǎn)生對應(yīng)于指示信號的旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)的控制信號，并且將該旋轉(zhuǎn)磁場的方向和磁場的方向的信息存儲在存儲電路28中。另外，也可以將存儲電路28設(shè)在控制電路27內(nèi)部。
并且，控制電路27連接位置/方向檢測裝置9，并被輸入由該位置/方向檢測裝置9檢測出的膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)的信息?？刂齐娐?7根據(jù)存儲在存儲電路28中的信息和由位置/方向檢測裝置9檢測出的信息，進行使產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或控制產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向等的動作。
并且，與控制電路27連接的交流電源裝置5具有由產(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)成的交流電流產(chǎn)生和控制部31；和由分別將各交流電流放大的3個驅(qū)動器構(gòu)成的驅(qū)動器部32，3個驅(qū)動器的輸出電流分別提供給構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4的3個電磁鐵33a、33b、33c。
3個電磁鐵33a、33b、33c分別由1組對置的空芯線圈構(gòu)成，并且各個電磁鐵配置成為大致正交。在對置線圈之間的空間中能夠產(chǎn)生均勻的電磁場，所以根據(jù)這種結(jié)構(gòu)可以在任意方向上產(chǎn)生電磁場。并且，優(yōu)選對置線圈分別形成赫爾姆霍茨線圈(Helmholtz coil)。
并且，通過操作構(gòu)成圖6所示的操作輸入裝置8的方向輸入裝置8a，可以產(chǎn)生磁場方向的指示信號，或通過操作推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b，可以產(chǎn)生對應(yīng)于操作的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)磁場的指示信號，或通過操作模式切換開關(guān)8c，可以將設(shè)定切換為旋轉(zhuǎn)模式。
具體地講，操作輸入裝置8由從操作箱的上表面向上方突出的由控制手柄Sa形成的方向輸入裝置8a、由操作桿Sb形成的推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b、和由例如兩個按鈕Ta、Tb形成的模式切換開關(guān)8c構(gòu)成。
并且，在按照圖25所示設(shè)定直角坐標(biāo)系，表示旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)面的法線向量的方向時，該法線向量的方向成為膠囊3的推進方向，可以通過控制手柄Sa的傾斜操作來設(shè)定該方向。
該情況時，通過使控制手柄Sa朝向前側(cè)、后側(cè)、左側(cè)、右側(cè)傾斜，可以將推進方向向下側(cè)、上側(cè)、左側(cè)、右側(cè)變更。此時的傾斜量相當(dāng)于角度變化的速度。另外，如果向中間方向、例如左下方向或右上方向傾斜，當(dāng)然可以將推進方向向該方向變更。
并且，通過使操作桿Sb向前側(cè)、后側(cè)傾斜，可以分別把旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為前側(cè)和后方側(cè)，而且能夠根據(jù)傾斜的角度來改變旋轉(zhuǎn)頻率。
并且，按鈕Ta是用于將來自所述推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的輸入和來自所述設(shè)定裝置10的輸入中的某一方切換為有效的按鈕。另一方面，Tb按鈕是用于使所述設(shè)定裝置10的后述圖形用戶界面(以下簡稱為GUI)起動、即使GUI彈出并顯示的按鈕。
因此，按鈕Ta可以將設(shè)定模式切換為轉(zhuǎn)彎模式，按鈕Tb起動設(shè)定輸入的GUI，輸入所述設(shè)定裝置10的設(shè)定數(shù)據(jù)。
并且，作為操作輸入裝置8，圖6所示的變形例也可以如圖7所示設(shè)置控制桿La、通過接通/斷開來指示旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向的按鈕Tc、和模式切換開關(guān)Td，上述控制桿La可以在控制手柄Sc的頂部側(cè)傾斜，通過根據(jù)傾倒的量使旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)頻率改變，來改變膠囊3的旋轉(zhuǎn)速度。在一種情況下，模式切換開關(guān)Td也可以具有向轉(zhuǎn)彎模式切換和起動GUI的功能。
這樣，可以單手操作，與圖6所示需要雙手操作的情況相比，可以提高操作性。并且，在圖6中，例如也可以采用圖8所示的腳踏開關(guān)F來代替操作桿Sb，根據(jù)腳踩下的量來變更旋轉(zhuǎn)頻率。
另外，除了控制手柄、腳踏開關(guān)外，也可以利用電腦等構(gòu)成操作輸入裝置8，可以利用鼠標(biāo)、鍵盤、CUI等進行操作。
并且，如圖2所示，控制裝置6具有膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式(pattern)產(chǎn)生器41和模式(mode)切換部42，作為電磁場模式(pattern)產(chǎn)生部。
膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41產(chǎn)生基于從所述設(shè)定裝置10輸入的設(shè)定數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)方向模式信號。
該旋轉(zhuǎn)方向模式信號如圖9A所示，是相對于時間，信號強度的正負相交替的模式信號。圖9A以后的具體情況將在后面敘述。
所述膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的輸出被輸入到模式切換部42。在模式切換部42上連接著推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b，利用模式切換開關(guān)8c選擇來自膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的輸出、和來自推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的信號，輸出給控制電路27。
通常，在控制電路27中，通過模式切換部42，根據(jù)來自推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的輸入來決定膠囊3的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。
此時的最大旋轉(zhuǎn)速度為5Hz以下，通常操作中的旋轉(zhuǎn)速度在5Hz以下，優(yōu)選在2Hz以下，更優(yōu)選在1Hz以下。另外，通過設(shè)置設(shè)定功能，也可以將最大旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為5Hz以下的值。
當(dāng)操作模式切換開關(guān)8c，將從模式切換部42輸出的信號切換為來自膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的信號時，控制電路27根據(jù)膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的輸出，進行旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4的控制。
優(yōu)選把此時的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定成能夠以來自推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的輸入而旋轉(zhuǎn)的最大旋轉(zhuǎn)速度以下。另外，優(yōu)選為最大旋轉(zhuǎn)速度的1/2以下，更優(yōu)選為1/5以下，進一步優(yōu)選為1/10以下。
并且，作為絕對頻率的表述，優(yōu)選為5Hz以下，更優(yōu)選為1Hz以下，進一步優(yōu)選為0.1Hz以下。
在提供了圖9A所示信號的情況下，膠囊3進行按所設(shè)定的時間間隔改變旋轉(zhuǎn)方向的運動。此處，來自膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的指示信號例如是圖9A所示的方形波狀信號。相對于時間軸，輸入信號的正表示膠囊3前進，負表示后退。
圖9A中的數(shù)字表示前進/后退的順序，(1)和(3)表示前進，(2)和(4)表示后退。借助根據(jù)該頻率指示信號而生成的旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)，膠囊3例如通過向右旋轉(zhuǎn)而前進、通過向左旋轉(zhuǎn)而后退，由此按照圖10和圖11所示動作。
如圖10和圖11所示，膠囊3反復(fù)(1)前進(2)后退(3)前進(4)后退，其位置基本停留在一定范圍內(nèi)，按照圖6所示的方向輸入裝置8a或圖7所示的控制手柄Sc的輸入，可以改變方向。即，如圖12所示，膠囊3可以在使位置停留在某個一定范圍內(nèi)的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。
并且，如圖9B所示，也可以由膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41產(chǎn)生始終沿一個方向低速旋轉(zhuǎn)的信號。此時的旋轉(zhuǎn)速度在1Hz以下，優(yōu)選在0.1Hz以下。通過這樣設(shè)定，膠囊3足夠緩慢地旋轉(zhuǎn)，所以能夠在位置幾乎不變的情況下，按照圖6所示的方向輸入裝置8a或圖7所示的控制手柄Sc的輸入來改變方向。
即使形成這種結(jié)構(gòu)，也能夠獲得與前面所述相同的效果。
并且，控制電路27與所述設(shè)定裝置10連接以與其進行通信。
所述設(shè)定裝置10的設(shè)定信息在利用圖13所示的GUI即設(shè)定菜單53或圖14所示的GUI即設(shè)定菜單53B調(diào)整后，被寫入所述設(shè)定裝置10中。
利用設(shè)定菜單53或設(shè)定菜單53B調(diào)整后的數(shù)據(jù)，通過控制電路27保存到設(shè)定裝置10中?？刂齐娐?7根據(jù)需要進行基于寫入在設(shè)定裝置10中的數(shù)據(jù)的控制。例如，在設(shè)定膠囊3的旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)彎速度等時執(zhí)行。
在本實施例中，當(dāng)操作了模式切換開關(guān)8c的按鈕Tb時，GUI顯示于顯示裝置7上。在設(shè)定菜單53的示例中，此時的設(shè)定數(shù)據(jù)具有兩個參數(shù)旋轉(zhuǎn)一圈返回一圈或旋轉(zhuǎn)半圈返回半圈的朝向一個方向的旋轉(zhuǎn)角度、和將旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為多大的旋轉(zhuǎn)速度。
此處，根據(jù)操作模式切換開關(guān)8c的按鈕Tb輸出的GUI起動信號，在顯示裝置7上彈出顯示例如圖13所示的設(shè)定裝置10的設(shè)定菜單。
如圖13所示，在顯示裝置7的顯示畫面上顯示了通常顯示的由膠囊3獲取的膠囊圖像51、及表示膠囊3在體腔內(nèi)的位置和方向的位置及方向圖像顯示部52。
在位置及方向圖像顯示部52顯示患者的概要體形，在該體形內(nèi)檢測到膠囊主體3的大概位置上，配置用于表示從位置/方向檢測裝置9獲取的膠囊3的位置和方向的圖標(biāo)箭頭52a。該圖標(biāo)箭頭52a利用其位置來表示膠囊3的大概位置，利用其方向來表示膠囊3的長度方向的朝向(或方向)。
并且，在操作了模式切換開關(guān)8c的按鈕Tb后，在顯示裝置7的顯示畫面上顯示設(shè)定裝置10的設(shè)定菜單53。該設(shè)定菜單53是設(shè)定裝置10的設(shè)定數(shù)據(jù)輸入部。
在設(shè)定菜單53上，在上部配置有基本設(shè)定部61，在下部配置有僅用于轉(zhuǎn)彎設(shè)定部62。在基本設(shè)定部61顯示旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定條61a，用于基于所述推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的操作桿Sb的操作來設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度或最大旋轉(zhuǎn)速度，并且顯示轉(zhuǎn)彎速度設(shè)定條61b，用于基于所述方向輸入裝置8a的控制手柄Sa的操作來設(shè)定轉(zhuǎn)彎速度或最大轉(zhuǎn)彎速度。
并且，在僅用于轉(zhuǎn)彎設(shè)定部62顯示在通過所述模式切換開關(guān)8c的按鈕Ta的操作只對轉(zhuǎn)彎進行設(shè)定的轉(zhuǎn)彎模式時用于設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定條62a，并且顯示用于設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62b。另外，在按照圖9B所示波形進行控制時，可以只顯示旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定條62a。
此處，在基本設(shè)定時的一般操作是基于上述圖6中的控制手柄Sa和操作桿Sb的操作。通過該操作，控制電路27根據(jù)通過基本設(shè)定部61設(shè)定的膠囊3的旋轉(zhuǎn)速度或最大旋轉(zhuǎn)速度及轉(zhuǎn)彎速度或最大轉(zhuǎn)彎速度來進行控制，使得產(chǎn)生與控制手柄Sa和操作桿Sb的輸入對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)，使膠囊3進行一般的動作。
并且，轉(zhuǎn)彎模式時的動作是通過按鈕Ta的按下操作，基于上述前進后退的反復(fù)動作而只進行轉(zhuǎn)彎的操作。并且，在按照圖9B所示波形進行控制時，是以一定的低旋轉(zhuǎn)速度只進行轉(zhuǎn)彎的操作。
通過該操作，控制電路27進行控制，使得產(chǎn)生與在僅用于轉(zhuǎn)彎設(shè)定部62設(shè)定的膠囊3的旋轉(zhuǎn)速度及旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)，在膠囊3的位置停留于某一定范圍內(nèi)的狀態(tài)下，按照控制手柄Sa的輸入進行轉(zhuǎn)彎動作。
即，控制電路27在轉(zhuǎn)彎模式下的膠囊3前進后退時，進行使得產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)的控制，以使膠囊3以通過旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定條62a設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度、和通過旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62b設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度而旋轉(zhuǎn)。
另外，設(shè)定菜單也可以按圖14所示，將轉(zhuǎn)彎設(shè)定部設(shè)定得更加具體。
如圖14所示，在設(shè)定菜單53B配置有僅用于轉(zhuǎn)彎設(shè)定部62B。
在僅用于轉(zhuǎn)彎設(shè)定部62B中，除了旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定條62a和轉(zhuǎn)彎速度設(shè)定條62c外，還顯示有用于設(shè)定左轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度的左轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62d、和用于設(shè)定右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度的右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62e。
此處，設(shè)右轉(zhuǎn)表示前進，左轉(zhuǎn)表示后退。這樣，左轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62d設(shè)定后退時的旋轉(zhuǎn)角度，右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62e設(shè)定前進時的旋轉(zhuǎn)角度。
此時，控制電路27進行使產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)的控制，以使得在轉(zhuǎn)彎模式下膠囊3前進時以通過右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62e設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)，在膠囊3后退時以通過左轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定條62d設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)。
由此，膠囊3在轉(zhuǎn)彎模式下前進后退時，可以分別以不同的旋轉(zhuǎn)角度來動作。
因此，可以進行控制使膠囊3反復(fù)地前進后退，向前方每前進一點，又返回后方。
通過進行這種控制，可以利用控制手柄Sa改變膠囊3的視野方向，同時使膠囊3在管腔內(nèi)每次稍微改變位置，在希望更加仔細地觀察的部位，使膠囊3緩慢行進，所以能夠進行合適的動作。
說明基于這種結(jié)構(gòu)的本實施例的作用。
在利用膠囊主體3檢查體腔內(nèi)部時，患者吞入該膠囊主體3。被吞入體腔內(nèi)的膠囊主體3在通過食道等時，利用照明元件15照明，把利用攝像元件14拍攝的圖像經(jīng)過無線電路22無線發(fā)送給體外的控制裝置6。
控制裝置6把利用無線電路25接收并被解調(diào)后的圖像數(shù)據(jù)，存儲在設(shè)于數(shù)據(jù)處理電路26內(nèi)部等的例如硬盤等圖像存儲裝置中，并且進行顯示用的處理?？刂蒲b置6向顯示裝置7輸出處理圖像信號，按照上面所述，把通過膠囊主體3依次拍攝的圖像數(shù)據(jù)，作為膠囊圖像51顯示在顯示裝置7上。
并且，位置/方向檢測裝置9接收從膠囊3的位置/方向檢測用天線18發(fā)送的電波，把該接收數(shù)據(jù)輸出給控制裝置6。控制裝置6處理來自位置/方向檢測裝置9的接收數(shù)據(jù)，計算膠囊3的位置和長度方向的朝向(或方向)數(shù)據(jù)并進行圖像處理，按照上面所述，把依次獲得的位置和長度方向的朝向(或方向)數(shù)據(jù)作為圖標(biāo)箭頭52a顯示在顯示裝置7的位置及方向圖像顯示部52上。
手術(shù)醫(yī)生根據(jù)顯示于顯示裝置7上的圖像判明膠囊主體3當(dāng)前在體腔內(nèi)的大概位置。手術(shù)醫(yī)生一面觀看顯示于顯示裝置7上的膠囊圖像51及位置和方向圖像顯示部52的圖標(biāo)箭頭52a，一面操作方向輸入裝置8a及推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b，以使膠囊3進行所期望的動作。
這樣，控制裝置6使控制電路27進行控制動作，以使得對應(yīng)于這些方向輸入裝置8a及推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的操作，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)?？刂齐娐?7通過交流電源裝置5，使旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。另外，旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生信息存儲在存儲電路28中。
另外，在對控制桿La或操作桿Sb進行傾斜操作時，產(chǎn)生與該傾斜操作量對應(yīng)的頻率的旋轉(zhuǎn)磁場。此處，也可以在起動時、停止時緩慢地改變頻率，以使膠囊主體的旋轉(zhuǎn)頻率不會急劇變化?；蛘?，也可以緩慢地改變振幅和頻率雙方。
這樣，通過從體外施加旋轉(zhuǎn)磁場，使磁性轉(zhuǎn)矩作用于內(nèi)置在插入體腔內(nèi)的膠囊主體3中的磁鐵16，使膠囊主體3旋轉(zhuǎn)，此時在使設(shè)于膠囊主體3的外周面的螺旋狀突起部12接觸體腔內(nèi)的內(nèi)壁的狀態(tài)下，使螺旋旋轉(zhuǎn)，從而可以使膠囊3迅速推進。
此處，例如膠囊3有時在大腸內(nèi)撞到結(jié)腸鼓起而不能向前方前進。
此時，手術(shù)醫(yī)生進行操作以執(zhí)行轉(zhuǎn)彎模式。
手術(shù)醫(yī)生對按鈕Tb進行按下操作，利用上述的設(shè)定菜單53進行轉(zhuǎn)彎模式的設(shè)定，在設(shè)定輸入結(jié)束后，再次按下按鈕Tb，結(jié)束設(shè)定。并且，手術(shù)醫(yī)生對模式切換開關(guān)8c的按鈕Ta進行按下操作，進入轉(zhuǎn)彎模式。
這樣，控制裝置6將來自設(shè)定裝置10的設(shè)定數(shù)據(jù)輸入膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41和控制電路27。
膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41根據(jù)從設(shè)定裝置10輸入的設(shè)定數(shù)據(jù)，產(chǎn)生上述圖9所示的頻率指示信號并輸出給模式切換部42。
模式切換部42根據(jù)操作模式切換開關(guān)8c的按鈕Ta而輸出的模式切換信號，把來自推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b的頻率指示信號切換為來自膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41的頻率指示信號，并輸出給控制電路27。
并且，通過模式切換部42將推進速度(或旋轉(zhuǎn)速度)輸入裝置8b切換為膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41，從而控制電路27進行使膠囊3反復(fù)前進后退的控制，并且按照控制手柄Sc或操作桿Sa的操作進行膠囊3的轉(zhuǎn)彎控制。
另外，在由膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41產(chǎn)生的信號為圖9B所示信號時，膠囊3沿一個方向進行低速旋轉(zhuǎn)，并且按照控制手柄Sc或操作桿Sa的操作進行膠囊3的轉(zhuǎn)彎控制。
控制電路27通過交流電源裝置5，使旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置4產(chǎn)生與來自膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41和控制手柄Sc或控制手柄Sa的信號對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電磁場(或旋轉(zhuǎn)磁場)。
這樣，膠囊3例如通過向右旋轉(zhuǎn)前進、向左旋轉(zhuǎn)后退，從而如上述的圖10和圖11所示，反復(fù)前進后退，其位置大致停留在一定范圍內(nèi)，按照控制手柄Sc或控制手柄Sa的輸入而改變方向，并按圖12所示轉(zhuǎn)彎。
另外，在由膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器41產(chǎn)生的信號為圖9B所示信號時，膠囊3通過向右旋轉(zhuǎn)以低速前進，向左旋轉(zhuǎn)以低速后退等，從而可以在位置幾乎不變的狀態(tài)下按照控制手柄Sc或控制手柄Sa的輸入，進行轉(zhuǎn)彎以改變方向。
由此，膠囊3可以在幾乎不改變位置的情況下轉(zhuǎn)彎，所以能夠順利地進行以往很困難的在撞到結(jié)腸突起等時的方向變更。
因此，本實施方式的膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)1可以提高推進控制性能。
另外，本實施方式的膠囊3是后部沒有線和管子的無線式膠囊，但如圖15所示，也可以是在膠囊3的后端部即前端蓋39的相反側(cè)可以自由旋轉(zhuǎn)地安裝了撓性管的有線式膠囊型醫(yī)療裝置。
如圖15所示，膠囊3B設(shè)有在被檢體外具有另一端的繩或管狀的引導(dǎo)部件70。該引導(dǎo)部件70例如具有1mm以上的大小，是可以卡定在被檢體外部的撓性部件。
該情況時，膠囊3B通過組合通過螺旋狀突起部12的推進和通過引導(dǎo)部件70的推拉，具有可以更加有效地推進或后退的效果。
并且，本實施方式構(gòu)成為將本發(fā)明適用于發(fā)揮對體腔內(nèi)部進行攝像的膠囊型內(nèi)窺鏡的作用的膠囊型醫(yī)療裝置主體，但本發(fā)明不限于此，也可以構(gòu)成為將本發(fā)明適用于具有采集生物體組織的采集單元的組織采集型膠囊型醫(yī)療裝置、排放藥劑的藥劑排放型膠囊型醫(yī)療裝置、燒灼生物體組織的燒灼治療型膠囊型醫(yī)療裝置。
另外，在上述日本特開2001-179700號公報、日本特開2002-187100號公報中記載的移動控制系統(tǒng)、和上述日本特開2003-275170號公報記載的系統(tǒng)中，沒有特別地明確記載螺旋狀結(jié)構(gòu)部的參數(shù)。
因此，以往的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)的膠囊型醫(yī)療裝置難以獲得充足的推進力。
因此，通過明確螺旋狀結(jié)構(gòu)部的具體參數(shù)，可以獲得充足的推進力。
如圖16所示，膠囊3的螺旋狀突起部12設(shè)定為例如使中央部的外徑最大的部分的節(jié)距b，與其前端側(cè)和后端側(cè)的外徑比其小的部分的節(jié)距a和c相同，即a＝b＝c。
另外，按照以下說明的那樣優(yōu)化膠囊3的螺旋狀突起部12。
如圖17所示，膠囊3的螺旋狀突起部12例如具有圓筒部長度L、圓筒部半徑r、作為自然數(shù)的條數(shù)n、螺旋間隔D、螺旋角度θ、螺旋高度h、螺旋寬度b、螺旋的槽寬度x等參數(shù)。
首先，進行膠囊3的推進力的測定。圖19表示測定系統(tǒng)。
圖19表示使用模擬螺旋狀突起部12的樣本80來測定推進力的水槽81。具有本實施例的膠囊3的外形結(jié)構(gòu)的第1樣本80在插入模擬管腔內(nèi)臟器官的硅管82內(nèi)的狀態(tài)下，插入該水槽81內(nèi)，從上方注入水，使處于對管82施加水壓的狀態(tài)，例如水位是20cm。
樣本80通過棒狀部83連接測力計84，可以利用該測力計84來測定推進力。另外，樣本80被設(shè)置成為可以相對棒狀部83空轉(zhuǎn)地自由轉(zhuǎn)動。在該狀態(tài)下，從外部施加旋轉(zhuǎn)磁場，測定其推進力。
另外，在實驗中，使用φ11mm、圓筒部長度2mm、螺旋高度1mm、螺旋寬度1mm的樣本80。并且，螺旋角度、條數(shù)的組合如下。
螺旋角度 條數(shù)30[deg.]2、3、4、6、8條45[deg.]2、3、4、6、8條60[deg.]1、2、3、4、6、8條圖21表示推進力測定結(jié)果。圖21表示以上述膠囊3的螺旋的螺旋間隔為橫軸、以所測定的推進力為縱軸的圖表。
根據(jù)推進力的分布，存在當(dāng)螺旋間隔變小時推進力變大的區(qū)域A、和螺旋間隔變小時推進力降低的區(qū)域B。
考察區(qū)域A。首先，圖20表示在分布于區(qū)域A的膠囊3中，以條數(shù)為橫軸、推進力為縱軸繪制下述的數(shù)據(jù)而得到的圖表。
螺旋角度 條數(shù)45[deg.]2、3、4條60[deg.]1、2、3條根據(jù)該結(jié)果判明推進力與螺旋的條數(shù)成比例地提高。即，當(dāng)對螺旋角度相同的膠囊3進行比較時，可以判明推進力與螺旋的總長成比例地提高。
此處，按照下面所述求出膠囊3的螺旋的總長。
此處，圖18表示將外殼圓筒形狀部分展開后的展開圖。
根據(jù)圖18所示的外殼圓筒形狀部分的展開圖，利用下述算式求出螺旋的總長。
螺旋總長＝nL/cosθ并且，利用下述算式求出螺旋的形狀。
tanθ＝2πr/nD此處，認為有助于推進力的參數(shù)是螺旋的圓周方向成分。
因此，可以利用下述算式求出推進力。
推進力＝K×螺旋總長×sinθ＝KnLtanθ＝KnL×2πr/nD＝2KπrL/D……(1)其中，K是比例常數(shù)。
根據(jù)以上所述可知，推進力依賴于膠囊的圓筒部直徑、圓筒部長度、螺旋間隔。
另外，將該計算結(jié)果與測定結(jié)果比較可知，在圖21的區(qū)域A中，測定結(jié)果與上述算式(1)中的比例常數(shù)K＝0.5的情況非常良好地一致。
如上所述，在螺旋間隔增大時，螺旋長度減小，推進力減小。
然后考察區(qū)域B。在區(qū)域B中的螺旋間隔減小時，生物體組織不會進入螺旋之間，所以不能充分發(fā)揮螺旋的效果，可以說推進力降低。
根據(jù)上述理論，可以說在螺旋高度1[mm]的膠囊3中，只要螺旋間隔在3～12[mm]之間，就能夠產(chǎn)生足夠的推進力。
此處，還進一步考察螺旋高度變化時的螺旋間隔。
使生物體組織向螺旋之間的進入與因兩端支撐梁的自重而產(chǎn)生的撓曲近似。
其中，梁是在全長上承受等分布負荷w的跨度為l的兩端支撐梁。
該情況時，由于兩端支撐梁的自重(等分布荷重w)而引起的中央部分的撓曲量利用下述算式來表示。
位移＝5w×14/384E×I其中，在螺旋高度變?yōu)閗倍時，為了使位移成為k倍需要k×位移＝5wl4/384EI。
因此，跨度1為l＝4(k×位移/P)。
其中，w等分布荷重l梁的寬度(跨度)E縱彈性系數(shù)I剖面慣性力矩(剖面二次力矩)E×I彎曲剛度根據(jù)以上所述可知，生物體組織撓曲所需要的螺旋間隔D與螺旋高度4次方根成比例。
因此，在螺旋高度為h[mm]時，螺旋間隔D[mm]在下述范圍內(nèi)。
3×4(h)[mm]＜D[mm]＜12×4(h)[mm]……(2)另外，上述算式(2)根據(jù)螺旋狀突起部12的突起形狀是使用螺旋間隔D還是使用突起部間隔d代替該螺旋間隔D，根據(jù)螺旋的形狀而不同。
此處，如圖22和圖23所示，如果螺旋狀突起部12的剖面為圓形或橢圓形，則使用彼此相鄰的螺旋狀突起部12的中心軸之間的距離即螺旋間隔D。
并且，如圖24所示，在螺旋狀突起部12的剖面為在長方形的角部形成R的形狀時，生物體組織的撓曲從R的起點部分開始產(chǎn)生，所以使用從彼此相鄰的螺旋狀突起部12的內(nèi)側(cè)開始的大致圓形或大致橢圓形的起點間距離即突起部間隔d來代替螺旋間隔D。
該情況時，上述算式(2)使用突起部間隔d代替螺旋間隔D，采用3×4(h)＜d＜12×4(h)。
結(jié)果，可以明確膠囊3的螺旋狀結(jié)構(gòu)部的參數(shù)，可以獲得足夠的推進力。
另外，根據(jù)圖21所示的推進力測定結(jié)果，膠囊直徑為φ11mm附近(φ9～φ13mm)、螺旋寬度為約1mm時，相對于螺旋角度的合適的條數(shù)的組合如下所示。
螺旋角度 條數(shù)30[deg.]8條45[deg.]3條或4條
60[deg.]4條或5條另外，通過使所述螺旋狀結(jié)構(gòu)部形成為使螺旋角度相對于朝向所述推進方向的所述對稱軸為40度以上，可以提高變更膠囊醫(yī)療裝置整體的方向時的操作性。
并且，通過使所述螺旋狀突起部的高度形成為0.5mm～3mm，膠囊醫(yī)療裝置整體的直徑不會過分大，而且可以產(chǎn)生足夠的推力。
另外，所述外殼具有大致圓筒形狀部和直徑變化部，通過使設(shè)于所述直徑變化部的螺旋結(jié)構(gòu)部和設(shè)于所述大致圓筒形狀部的螺旋結(jié)構(gòu)部形成為相同節(jié)距，可以提高膠囊醫(yī)療裝置的推進力，并且通過使節(jié)距相等，將更加容易制造。
并且，通過部分地組合上述各個實施例等而構(gòu)成的實施例等也屬于本發(fā)明。
本實施方式的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)和膠囊型醫(yī)療裝置具有可以提高推進控制性能的效果。
本發(fā)明的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)和膠囊型醫(yī)療裝置可以提高推進控制性能，所以不僅適用于工業(yè)領(lǐng)域，也適用于在醫(yī)療領(lǐng)域中特別是插入體腔內(nèi)、旋轉(zhuǎn)的同時推進并引導(dǎo)的場合。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，其產(chǎn)生從被檢體外部向被檢體內(nèi)施加的旋轉(zhuǎn)電磁場；醫(yī)療裝置主體，其插入到所述被檢體的體腔內(nèi)；電磁場響應(yīng)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體上，針對由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場，而產(chǎn)生作用；螺旋狀結(jié)構(gòu)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體的外表面上，將由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為推進力；設(shè)定裝置，其用于輸入用來以所期望的設(shè)定條件來引導(dǎo)所述醫(yī)療裝置主體的設(shè)定數(shù)據(jù)；電磁場模式信號產(chǎn)生部，其產(chǎn)生基于輸入到所述設(shè)定裝置的所述設(shè)定數(shù)據(jù)的電磁場模式信號；以及控制部，其根據(jù)所述電磁場模式信號來控制所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以使所述旋轉(zhuǎn)電磁場的狀態(tài)連續(xù)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁場模式信號是具有與所述設(shè)定數(shù)據(jù)對應(yīng)的頻率的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁場模式信號是表示所述醫(yī)療裝置主體的旋轉(zhuǎn)的模式信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁場模式信號是在每次旋轉(zhuǎn)基于所述設(shè)定數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)角度時，改變所述旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)方向的模式信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁場模式信號是使所述旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)速度一定的模式信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有生成方向指示信號的方向輸入裝置，所述控制部根據(jù)所述方向指示信號來控制旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以改變所述醫(yī)療裝置的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有生成旋轉(zhuǎn)速度信號的旋轉(zhuǎn)速度輸入裝置，所述控制部根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)速度信號來控制旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以改變所述醫(yī)療裝置的旋轉(zhuǎn)速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有操作輸入裝置，其生成作為所述設(shè)定數(shù)據(jù)的指示信號；以及模式切換部，其對所述指示信號中的至少一部分信號和由所述電磁場模式產(chǎn)生部產(chǎn)生的電磁場模式信號進行切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有顯示裝置，該顯示裝置是圖形用戶界面，用來顯示所述設(shè)定數(shù)據(jù)。
10.一種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，其產(chǎn)生從被檢體外部向被檢體內(nèi)施加的旋轉(zhuǎn)電磁場；醫(yī)療裝置主體，其插入到所述被檢體的體腔內(nèi)；電磁場響應(yīng)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體上，針對由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場，而產(chǎn)生作用；螺旋狀結(jié)構(gòu)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體的外表面上，將由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為推進力；控制裝置，其控制所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以使由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述旋轉(zhuǎn)電磁場的狀態(tài)連續(xù)變化；以及旋轉(zhuǎn)電磁場模式產(chǎn)生部，每旋轉(zhuǎn)所設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度，該旋轉(zhuǎn)電磁場模式產(chǎn)生部就改變由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度在所述醫(yī)療裝置主體前進及后退時不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置控制所述旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)相位、電磁場強度及旋轉(zhuǎn)頻率中的至少任一方。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任一項所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)療裝置主體是膠囊型醫(yī)療裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中任一項所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電磁場模式產(chǎn)生部具有旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定部，該旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定部用于設(shè)定所述改變的旋轉(zhuǎn)角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10～14中任一項所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部，該旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部用于設(shè)定由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)速度。
16.根據(jù)權(quán)利要求10～15中任一項所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有操作輸入裝置，該操作輸入裝置生成與操作者的操作對應(yīng)的指示信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具有模式切換部，該模式切換部對所述操作輸入裝置生成的指示信號中的至少一部分信號和由所述旋轉(zhuǎn)電磁場模式產(chǎn)生部產(chǎn)生的信號進行切換。
18.一種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，其產(chǎn)生從被檢體外部向被檢體內(nèi)施加的旋轉(zhuǎn)電磁場；醫(yī)療裝置主體，其插入到所述被檢體的體腔內(nèi)；電磁場響應(yīng)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體上，針對由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場，而產(chǎn)生作用；螺旋狀結(jié)構(gòu)部，其設(shè)在所述醫(yī)療裝置主體的外表面上，將由所述電磁場響應(yīng)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為推進力；以及控制裝置，其控制所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，使由所述旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述旋轉(zhuǎn)電磁場的狀態(tài)改變，所述醫(yī)療裝置主體具有反復(fù)前進后退的旋轉(zhuǎn)模式。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)還具備所述操作輸入裝置，所述操作輸入裝置具有生成方向指示信號的方向輸入裝置，在所述旋轉(zhuǎn)模式下，所述控制部根據(jù)所述方向指示信號控制旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置，以改變所述醫(yī)療裝置的方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)。該醫(yī)療裝置引導(dǎo)系統(tǒng)可以提高推進控制性能。膠囊引導(dǎo)系統(tǒng)(1)構(gòu)成為具有旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置(4)，其產(chǎn)生從被檢體外部向被檢體內(nèi)施加的旋轉(zhuǎn)電磁場；插入到被檢體的體腔內(nèi)的膠囊(3)；磁鐵(16)，其設(shè)在該膠囊(3)中，針對由旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置(4)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場，而產(chǎn)生作用；螺旋狀突起部(12)，其設(shè)在膠囊(3)的外表面上，將由磁鐵(16)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為推進力；控制裝置(6)，其控制旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置(4)，以使由旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置(4)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場的狀態(tài)連續(xù)變化；膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器(41)，每旋轉(zhuǎn)所設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度，該膠囊旋轉(zhuǎn)方向模式產(chǎn)生器(41)就改變由旋轉(zhuǎn)電磁場產(chǎn)生裝置(4)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場的旋轉(zhuǎn)方向。
文檔編號A61B5/07GK101022758SQ200580031859
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者內(nèi)山昭夫, 河野宏尚, 荒井賢一, 石山和志, 仙道雅彥 申請人:奧林巴斯株式會社