CN101282677B - 胶囊式医疗装置、其引导***和引导方法、及被检体内***装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种胶囊式医疗装置、其引导***和引导方法、及被检体内***装置，可以简单地构成引导***，同时可以容易、高精度且稳定地进行沿长轴方向的推进运动、以及行进方向的变更。胶囊式医疗装置(201)被导入到被检者的体内，并且由外部磁场所引导，其具有：大致圆筒状的胶囊(202)；推进机构(207)，其将该胶囊(202)的绕长轴(R)的旋转运动转换为沿长轴(R)的推进运动；磁铁(205)，其容纳在胶囊(202)内，并设置成可使其磁极方向在沿着长轴(R)的方向以及与该方向交叉的方向之间进行切换；以及固定部(212)，其在切换了磁极方向的各状态下，将磁铁(205)固定在胶囊(202)内。
Description
技术领域
本发明涉及胶囊式医疗装置、其引导***和引导方法、以及***到体腔内一边旋转一边推进的被检体内***装置。
背景技术
迄今为止，已知有这样构成的胶囊式医疗装置：在大致圆筒状的胶囊的外周面上，具有沿其长轴延伸的螺旋状的凸起，并且，在胶囊内容纳有在与长轴垂直的方向上配置磁极的永久磁铁(例如，参照专利文献1)。
根据该胶囊式医疗装置，利用以下性质能够使胶囊绕长轴旋转：通过使形成在其动作空间中的外部磁场绕胶囊长轴旋转，永久磁铁将旋转以使其磁极方向沿着外部磁场的方向。由于在胶囊外周面上设置有螺旋状的凸起，因此，当在该螺旋状的凸起接触外部组织等的状态下使胶囊绕长轴旋转时，通过螺旋状的凸起，绕长轴的旋转运动转换为沿长轴方向的推进运动。由此，能够使胶囊在其长轴方向上移动，从而引导到期望的位置。
此外，公知有在大致圆筒状的胶囊内容纳在长轴方向上配置磁极的永久磁铁而构成的胶囊式医疗装置(例如，参照专利文献2)。
根据该胶囊式医疗装置，在其动作空间中朝向任意方向形成外部磁场，通过使永久磁铁沿该外部磁场的方向移位，能够改变胶囊的方向。此外，通过使外部磁场为梯度磁场，还能够在长轴方向上推进胶囊。
此外，作为***到体腔内、一边旋转一边推进的被检体内***装置的现有例，例如记载在专利文献3中。在该专利文献3中，记载有这样的体腔内引导装置：在设置于内窥镜前端部的转动部件的外表面上，作为螺旋结构部，形成有可自由膨胀和收缩的膜部件。该体腔内引导装置向相对于上述旋转部件的旋转中心倾斜的方向将上述膜部件卷绕起来，通过使上述旋转部件旋转，来使上述膜部件在与管腔内壁之间通过螺纹作用而获得推进力，从而使上述内窥镜前端部推进。
专利文献1：日本特开2004-155174号公报
专利文献2：日本特开2003-111720号公报
专利文献3：日本特公昭60-56488号公报
但是，在专利文献2的胶囊式医疗装置的引导***中，为了在体内适当且正确地引导该胶囊式医疗装置，需要高精度地形成三维梯度磁场，存在装置变得复杂这一问题。此外，在通过梯度磁场获得推进力的方法中，还存在难以进行精确的速度和位置控制这一问题。
另一方面，在专利文献1的胶囊式医疗装置的引导***中，由于通过设置在圆筒状的胶囊的外周面上的螺旋状凸起，来将胶囊的旋转运动转换为长轴方向的推进运动，因此，通过控制胶囊的转速，能够按照螺旋状的凸起的导程，高精度地进行胶囊的推进速度和位置的控制。此外，作为外部磁场，不需要采用梯度磁场，而是使均一强度的磁场旋转，因此，可以简化装置的结构。
但是，专利文献1的胶囊式医疗装置，构成为主要以沿长轴方向推进为目标，存在不能容易地朝向期望的方向进行方向转换这一不良状况。
关于专利文献3的体腔内引导装置，当上述膜部件的膨胀压力升高时，相邻的螺旋之间的间隔变窄，肠壁等管腔内壁就很难进入到螺旋与螺旋之间。因此，上述体腔内引导装置的上述膜部件与管腔内壁的接触状态变差，借助于上述螺纹作用而产生的推进力会显著下降。另一方面，上述体腔内引导装置在上述膜部件的膨胀压力变低时，难以维持螺旋形状，从而很难得到借助于上述螺纹作用产生的推进力。
发明内容
本发明鉴于上述状况而完成，其目的在于提供一种能够简单地构成引导***、同时能够容易、高精度且稳定地进行沿长轴方向的推进运动和行进方向的变更的胶囊式医疗装置、其引导***以及引导方法。
另外，本发明的目标在于提供一种被检体内***装置，能够适当且正确地维持螺旋结构部的螺旋形状，获得稳定的推进力。
为了达成上述目标，本发明提供以下手段。
本发明的第一方式所述的胶囊式医疗装置，是导入到被检者体内并由外部磁场引导的胶囊式医疗装置，其具有：大致圆筒状的胶囊；推进机构，其将该胶囊的绕长轴的旋转运动转换为沿长轴的推进运动；磁铁，其容纳在上述胶囊内，并且设置成可使其磁极方向在沿着长轴的方向以及与该方向相交的方向之间进行切换；以及固定部，其在切换了磁极方向的各状态下将上述磁铁固定在上述胶囊内。
根据本发明的第一方式，将容纳在胶囊内的磁铁的磁极方向切换成沿着胶囊长轴的方向，并通过固定部的动作将其保持在其位置上，由此，在作用任意方向的外部磁场时，都能够使胶囊长轴与沿着外部磁场的方向的方向一致。因此，通过使外部磁场的方向变化，能够使胶囊朝向期望的方向。
此外，通过将磁铁的磁极方向切换到与胶囊的长轴相交的方向，并通过固定部的动作将其保持在其位置上，当作用绕胶囊的长轴旋转的外部磁场时，能够使胶囊绕长轴旋转。由于在胶囊上设置有推进机构，因此，当使胶囊绕长轴旋转时，通过推进机构的动作，使得胶囊沿长轴进行直线移动。从而，能够使胶囊在沿着长轴的方向上推进。
推进机构优选是设置在胶囊的外周面上的螺旋机构。
在上述方式中，也可以使：上述磁铁由永久磁铁构成，上述固定部具有卡合部件，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与该方向相交的方向的位置上，上述卡合部件与上述磁铁卡合。
通过这样构成，通过具有卡合部件的固定部的动作，能够将永久磁铁可靠地保持在朝向沿着胶囊长轴的方向的位置，或朝向与该方向相交的方向的位置中的任一个位置上。从而，能够对胶囊的方向转换和胶囊的推进进行切换。并且，要解除卡合部件的卡合状态，只要施加比卡合力更大的外力即可。
此外，在上述方式中，也可以使：上述磁铁由永久磁铁构成，上述固定部具有磁性材料，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与该方向相交的方向的位置上，上述磁性材料吸附在上述磁铁上。
通过这样构成，当永久磁铁将磁极配置在沿着胶囊的长轴的方向上，或与该方向相交的方向上时，在其位置，永久磁铁吸附在具有磁性材料的固定部上而被固定。从而，能够对胶囊的方向转换和胶囊的推进进行切换。并且，要解除在磁性材料上的吸附状态、切换永久磁铁的磁极方向，只要施加比吸附力更大的外力即可。
此外，在上述方式中，也可以具有切换该磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置。
通过这样构成，通过磁极方向切换装置的动作，能够可靠地切换磁铁的磁极方向，任意地对胶囊的方向转换和推进进行切换。
此外，在上述方式中，也可以使：上述磁铁由永久磁铁构成，上述固定部具有电磁铁，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与该方向相交的方向的位置上，上述电磁铁吸附在上述磁铁上，上述磁极方向切换装置具有切换上述电磁铁的磁极的磁极切换装置。
通过这样构成，通过具有电磁铁的固定部的动作，能够在朝向沿着胶囊长轴的方向的位置或朝向与胶囊长轴的方向的位置中的任一个位置上，吸附磁铁，并将其固定成上述状态。此外，通过借助于磁极切换装置的动作来切换电磁铁的磁极，通过磁性排斥力来分离吸附的磁铁，从而能够容易且可靠地切换上述位置。
此外，在上述方式中，也可以使：上述磁铁由永久磁铁构成，上述磁极方向切换装置具有电动机，该电动机使上述磁铁绕沿着上述胶囊半径方向的轴线摆动。
通过这样构成，能够通过具有电动机的磁极方向切换装置的动作，使由永久磁铁构成的磁铁旋转，能够容易且可靠地对胶囊的方向转换和推进进行切换。
此外，在上述方式中，也可以使：上述磁铁由电磁铁构成，上述固定部和上述磁极方向切换装置具有磁极切换装置，该磁极切换装置切换上述电磁铁的磁极并进行保持。
通过这样构成，能够通过磁极切换装置的动作，将由电磁铁构成的磁铁的磁极方向，在沿着胶囊长轴的方向以及与该方向相交的方向之间进行切换，能够容易且可靠地对胶囊的方向转换和推进进行切换。
此外，本发明的第二方式所述的胶囊式医疗装置的引导***具有：上述任一种胶囊式医疗装置；磁场产生装置，其配置在该胶囊式医疗装置的动作范围的外部，并产生对上述胶囊式医疗装置内的上述磁铁进行作用的外部磁场；以及磁场控制装置，其对通过该磁场产生装置而作用在上述磁铁上的外部磁场进行控制。
根据本发明的第二方式，通过磁场产生装置的动作，使外部磁场作用在胶囊式医疗装置内的磁铁上，并且通过磁场控制装置来控制外部磁场，由此，将胶囊内部的磁铁切换到沿着胶囊长轴的方向以及与该方向相交的方向中的任一个方向上，能够有选择地进行胶囊的方向转换和推进。其结果为，能够将胶囊高精度地引导向期望的方向。
在上述方式中，也可以使：上述胶囊式医疗装置的引导***具有胶囊方向检测装置，该胶囊方向检测装置检测上述胶囊式医疗装置的方向，上述磁场控制装置根据由上述胶囊方向检测装置检测到的胶囊式医疗装置的方向，来控制胶囊式医疗装置的位置处的外部磁场的方向。
通过这样构成，通过胶囊方向检测装置的动作，能够根据检测到的胶囊式医疗装置的方向，由磁场控制装置确定作用在胶囊式医疗装置内的磁铁上的外部磁场的方向。在所检测到的胶囊式医疗装置的方向是朝向目标位置的方向情况下，为了进行推进而切换磁铁的方向使其推进，在不是朝向目标位置的方向的情况下，为了方向转换而切换磁铁的方向，从而能够以变更方向的方式进行引导。
此外，本发明的第三方式所述的胶囊式医疗装置的引导方法，是上述任一种胶囊式医疗装置的引导方法，通过将上述磁铁的磁极方向切换成与长轴相交的方向并进行固定，并作用绕长轴旋转的外部磁场，使胶囊式医疗装置在长轴方向上行进，通过将上述磁铁的磁极方向切换成沿着长轴的方向并进行固定，并作用形成在任意方向上的外部磁场，来变更胶囊式医疗装置的行进方向。
根据本发明的第三方式，仅通过切换内置在胶囊式医疗装置中的磁铁的磁极方向，就能够容易地对胶囊式医疗装置的推进和方向转换进行切换，能够简单且高精度地引导胶囊式医疗装置。
本发明的第四方式所述的被检体内***装置具有：***部主体，其***到被检体内；旋转机构，其使上述***部主体旋转；螺旋结构部，其将由上述旋转机构产生的上述***部主体的旋转运动转换为推进力，该螺旋结构部相对于上述***部主体的外表面在径向上分离地设置；以及螺旋外径变化赋予部，其使相对于上述***部主体的外表面在径向上分离地设置的上述螺旋结构部的螺旋外径变化。
根据本发明的第四方式所述的被检体内***装置，能够适当且正确地维持螺旋结构部的螺旋形状，获得稳定的推进力。
根据本发明，具有结构简单、能够容易地切换沿长轴方向的推进以及行进方向的变更，并且能够高精度且稳定地进行引导这一效果。
此外，本发明的被检体内***装置，由于能够适当且正确地维持螺旋结构部的螺旋形状，获得稳定的推进力，因此，能够很好地利用于被检体内的检查、治疗或处置等医疗行为。
附图说明
图1是概略地表示本发明第一实施方式所述的胶囊式内窥镜的结构的纵剖视图。
图2A是说明图1中的胶囊式内窥镜的引导模式的切换的立体图，其表示推进模式。
图2B是说明图1中的胶囊式内窥镜的引导模式的切换的立体图，其表示方向转换模式。
图3是表示本发明第一实施方式所述的胶囊式内窥镜的引导***的概略图。
图4是表示图3中的引导***的立体图。
图5是表示图3中的引导***的纵剖视图。
图6是表示图1中的胶囊式内窥镜的共振电路的频率特性的曲线图。
图7是局部地表示图1中的胶囊式内窥镜的第一变形例的纵剖视图。
图8是说明图7中的胶囊式内窥镜的掣子机构的放大剖视图。
图9A是表示图1中的胶囊式内窥镜的第二变形例的立体图。
图9B是表示图1中的胶囊式内窥镜的第二变形例的立体图。
图10是局部地表示图9A和图9B中的胶囊式内窥镜的纵剖视图。
图11是表示图9A和图9B中的胶囊式内窥镜的变形例的纵剖视图。
图12是表示图1中的胶囊式内窥镜的第三变形例的立体图。
图13是表示图1中的胶囊式内窥镜的第四变形例的立体图。
图14A是表示图1中胶囊式内窥镜的第五变形例的动作的纵剖视图。
图14B是表示图1中胶囊式内窥镜的第五变形例的动作的纵剖视图。
图14C是表示图1中胶囊式内窥镜的第五变形例的动作的纵剖视图。
图15A是表示本发明第二实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图15B是表示本发明第二实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图15C是表示本发明第二实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图16是局部地表示图15A至图15C中的胶囊式内窥镜的第一变形例的纵剖视图。
图17是局部地表示图15A至图15C中的胶囊式内窥镜的第二变形例的纵剖视图。
图18是局部地表示图15A至图15C中的胶囊式内窥镜的第三变形例的纵剖视图。
图19A是表示本发明第三实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图19B是表示本发明第三实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图19C是表示本发明第三实施方式所述的胶囊式内窥镜的动作的局部纵剖视图。
图20是表示图19A至图19C中的胶囊式内窥镜的变形例的纵剖视图。
图21是表示本发明的第四实施方式所述的胶囊式医疗装置引导***的概略结构的整体结构图。
图22是表示图21的更加详细的结构的方框图。
图23是表示磁场产生装置的结构的概略图。
图24是表示胶囊式医疗装置的外观的侧视图。
图25是表示胶囊式医疗装置的结构的概略图。
图26是表示螺旋结构部的螺旋外径伴随胶囊后端部的旋转而变化的状况的说明图。
图27是表示图25中的胶囊式医疗装置的第一变形例的概略图。
图28是表示图25中的胶囊式医疗装置的第二变形例的概略图。
图29是表示本发明第五实施方式所述的胶囊式医疗装置的说明图。
图30是表示图29中的胶囊式医疗装置的结构的概略图。
图31是表示本发明第六实施方式所述的胶囊式医疗装置的说明图。
图32是表示螺旋结构部的螺旋外径伴随球囊的膨胀和收缩而变化的状况的说明图。
图33是表示球囊膨胀时的胶囊式医疗装置的说明图。
图34是表示图31中的胶囊式医疗装置的第一变形例的概略图。
图35是表示图31中的胶囊式医疗装置的第二变形例的概略图。
图36是表示图31中的胶囊式医疗装置的第三变形例的概略图。
图37是表示本发明第七实施方式的胶囊式医疗装置的说明图。
图38是表示图37中的胶囊式医疗装置的结构的概略图。
图39是表示图37中的胶囊式医疗装置的变形例的说明图。
图40是表示图39中的胶囊式医疗装置的结构的概略图。
图41是表示本发明第八实施方式所述的内窥镜***部的说明图。
图42是表示图41中的内窥镜***部的结构的概略图。
标号说明：
A：被检者(被检体)；M：外部磁场；R：长轴；201、201′、201″：胶囊式内窥镜(胶囊式医疗装置)；202：胶囊；205、205′、205″：永久磁铁(磁铁)；205a：凹部(卡合部件)；207：螺旋部(螺旋机构，推进机构)；212：旋转轴(固定部)；213：挡块(固定部)；214：掣子机构(卡合部件：固定部)；214a：球(卡合部件)；214a′：轴(卡合部件)；215：离合装置(固定部)；216：电动机(磁极方向切换装置)；217：电磁铁；230：引导***；250A：位置检测装置(胶囊方向检测装置)；271：三轴亥姆霍兹线圈单元(磁场产生装置)；273：磁场控制装置；1：胶囊式医疗装置引导***；3：胶囊式医疗装置；4：胶囊控制装置；5：磁场产生装置；6：交流电源装置；8：磁体；22：摄像元件；23：照明元件；30：电动机；41：前端盖；42：胶囊主体；43：胶囊后端部；44：螺旋结构部；45：轴承。
具体实施方式
第一实施方式
下面，对本发明第一实施方式所述的胶囊式内窥镜(胶囊式医疗装置)201，参照图1、图2A和图2B进行说明。
本实施方式所述的胶囊式内窥镜201，如图1所示，具有：胶囊202；摄像部203，其容纳在该胶囊202内，用于对被检者的体腔内管道的内壁面进行摄像；感应磁场产生部204；以及永久磁铁(磁铁)205。
胶囊202由以下部分形成：胶囊主体206(以下，简称为主体)，其具有以胶囊式内窥镜201的长轴R为中心轴的圆筒形状；透明的半球形状的前端部206a，其覆盖该主体206的前端；以及半球形状的后端部206b，其覆盖主体206的后端，胶囊202形成以水密结构进行密闭的胶囊容器。
此外，在胶囊202的主体206的外周面上，安装有螺旋部(螺旋机构，推进机构)207，螺旋部207通过以长轴R为中心将截面为圆形的线材卷绕成螺旋状而成。从而，当主体206绕其长轴R旋转时，主体206在沿着长轴R的方向上进行直线移动，其移动量为按照螺旋部207的导程确定的移动量。
摄像部203具有：图像传感器208，其与前端部对置，用于对被检者的体腔内管道的内壁面的图像进行摄像；和LED(Light Emitting Diode：发光二极管)209，其对体腔内管道的内壁面进行照明。通过图像传感器208，能够将来自体腔内管道的内壁面的反射光作为图像获取，其中上述体腔内管道的内壁面通过LED 209的动作而被照亮。
作为图像传感器208，例如，可以使用CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体)或CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)。
此外，在配置于前端部206a侧的支承部件209a上，以长轴R为中心在周向上隔开间隔地配置有多个LED 209。
感应磁场产生部204是连接磁感应线圈210和电容器211而构成的共振电路，感应磁场产生部204通过从外部供给的预定频率的交流磁场而共振。在磁感应线圈210的内侧，配置有未图示的磁性体芯。磁性体芯除铁素体之外，适合磁性材料，也可以使用铁、镍、坡莫合金、钴等。由此，能够产生用于位置检测用的振幅很大的交流磁场。
如图1、图2A和图2B所示，永久磁铁205形成为比胶囊202的主体206的内径稍小的圆柱状，其一个半圆柱部分被磁化成N极，另一半圆柱部分被磁化成S极。此外，永久磁铁205通过旋转轴212安装在主体206的内表面上，该旋转轴212在直径方向贯穿N极和S极的分界部分，并且永久磁铁205设置成可绕该旋转轴212旋转。
永久磁铁205和旋转轴212以在两者间产生预定的摩擦力的方式相互配合。
在永久磁铁205的附近，配置有挡块213。该挡块213配置在这样的位置：在永久磁铁205绕旋转轴212旋转、并使其磁极排列在长轴R方向上的状态下(图2B的状态)，以及使其磁极排列在与长轴R正交的方向上的状态下(图2A的状态)，挡块213分别与永久磁铁205的侧面抵靠，从而阻止永久磁铁205的进一步旋转。
接下来，对本发明的一个实施方式所述的胶囊式内窥镜的引导***230和引导方法，参照图3～图6进行说明。
本实施方式所述的引导***230，如图3所示，具有：上述胶囊式内窥镜201，其从被检者的口部或***进入到体腔内，对体腔内管道的内壁面进行光学摄像，并无线发送图像信号；位置检测***250，其检测该胶囊式内窥镜201的位置；磁引导装置270，其根据所检测到的胶囊式内窥镜201的位置和手术操作者的指示，引导胶囊式内窥镜201；以及图像显示装置280，其显示从胶囊式内窥镜201发送来的图像信号。
磁引导装置270如图3所示，具有：三轴亥姆霍兹线圈单元(磁场产生装置)271，其产生平行的外部磁场(大致均一的磁场)M，该外部磁场M用于驱动胶囊式内窥镜201；亥姆霍兹线圈驱动器272，其对供给至三轴亥姆霍兹线圈单元271的电流进行放大控制；磁场控制电路273，其控制驱动胶囊式内窥镜201的平行磁场的方向；以及输入装置274，其将手术操作者所输入的胶囊式内窥镜201的行进方向输出到磁场控制电路273中。此外，在输入装置274中，作为胶囊式内窥镜201的引导模式，可以选择推进模式或方向转换模式的任一种引导模式。
三轴亥姆霍兹线圈单元271如图3～图5所示，形成为大致矩形形状。此外，三轴亥姆霍兹线圈单元271具有相互对置的3对亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z，并且各对亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z配置成与图3中的X、Y、Z轴大致垂直。将与X、Y、Z轴大致垂直地配置的亥姆霍兹线圈，按顺序分别记为亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z。
此外，亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z配置成在内部形成长方体状的空间。长方体状的空间如图3所示，成为胶囊式内窥镜201的动作空间，并且，如图4和图5所示，也成为配置被检者A的空间。
此外，在本实施方式中，记为了亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z，但也可以如图3～图5所示，用方形的线圈构成，并不是必须要严格满足亥姆霍兹线圈的条件。
亥姆霍兹线圈驱动器272具有分别控制亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z的亥姆霍兹线圈驱动器272X、272Y、272Z。
从位置检测***250的位置检测装置250A，向磁场控制电路273输入胶囊式内窥镜201当前朝向的方向(胶囊式内窥镜201的长轴R的方向)数据，并且，向磁场控制电路273输入由手术操作者从输入装置274所输入的引导模式的数据、以及胶囊式内窥镜201的行进方向指示。
当向磁场控制电路273中输入引导模式的数据时，磁场控制电路273根据胶囊式内窥镜201的方向数据，瞬间产生用于切换永久磁铁205的磁极方向的外部磁场M。即，作为引导模式的数据，当输入了行进模式时，磁场控制电路273使亥姆霍兹线圈单元271中瞬间产生方向与胶囊202的长轴R正交的外部磁场M，从而如图2A所示，将永久磁铁205的方向切换成与胶囊的长轴R正交的方向。此外，作为引导模式的数据，当输入了方向转换模式时，磁场控制电路273使亥姆霍兹线圈单元271瞬间产生沿着胶囊202的长轴R的方向的外部磁场M，从而如图2B所示，将永久磁铁205的方向，切换成沿着胶囊202的长轴R的方向。
并且，从磁场控制电路273，对应各引导模式，输出控制亥姆霍兹线圈驱动器272X、272Y、272Z的信号，并且向图像显示装置280输出胶囊式内窥镜201的旋转相位数据。
此外，作为输入装置274，使用通过按倒操纵杆来指示胶囊式内窥镜201的行进方向的输入装置。
并且，输入装置274也可以如上所述使用操纵杆方式的输入装置，也可以使用通过按压行进方向的按钮来指示行进方向的输入装置等其它方式的输入装置。
位置检测***250如图3所示，具有：驱动线圈251，其使胶囊式内窥镜201内的磁感应线圈210产生感应磁场；读出线圈252，其检测通过磁感应线圈210产生的感应磁场；以及位置检测装置250A，其根据读出线圈252所检测到的感应磁场，运算胶囊式内窥镜201的位置，并且控制由驱动线圈251形成的交流磁场。
在从位置检测装置250A到驱动线圈251之间配置有：正弦波产生电路253，其根据来自位置检测装置250A的输出来产生交流电流；驱动线圈驱动器254，其根据来自位置检测装置250A的输出，对从正弦波产生电路253输入的交流电流进行放大；以及驱动线圈选择器255，其根据来自位置检测装置250A的输出，向所选择的驱动线圈251供给交流电流。
在从读出线圈252到位置检测装置250A之间配置有：读出线圈选择器256，其根据来自位置检测装置250A的输出，来选择包含有来自读出线圈252的胶囊式内窥镜201的位置信息等的交流电流；读出线圈接收电路257，其从通过了读出线圈选择器256的上述交流电流中提取出振幅值，并将其输出到位置检测装置250A中。
图像显示装置280如图3所示，由以下部分构成：图像接收电路281，其接收从胶囊式内窥镜201发送的图像；和显示部(显示构件，图像控制构件)282，其根据所接收到的图像信号和来自磁场控制电路273的信号，来显示图像。
下面对这样构成的本实施方式所述的胶囊式内窥镜201、以及其引导***230的作用进行说明。
为了使用本实施方式所述的胶囊式内窥镜201及其引导***230来对被检者A体腔内部进行观察，如图4所示，从横卧在位置检测***250和磁引导装置270内的被检者A的口部或***将胶囊式内窥镜201放入体腔内。所放入的胶囊式内窥镜201，通过位置检测***250来检测其位置，并且通过磁引导装置270在被检者A的体腔内管道内被引导到患部附近。胶囊式内窥镜201在直到患部为止的引导过程中和在患部附近一直对体腔内管道的内壁面进行摄像。然后，将摄像得到的体腔内管道的内壁面的数据和患部附近的数据，发送到图像显示装置280中。图像显示装置280将发送来的图像显示在显示部282上。
在位置检测***250中，如图3所示，首先，正弦波产生电路253根据来自位置检测装置250A的输出产生交流电流，交流电流被输出到驱动线圈驱动器254。所产生的交流电流的频率是从数kHz到100kHz的范围内的频率。
交流电流在驱动线圈驱动器254中，根据位置检测装置250A的指示被放大，并输出到驱动线圈选择器255中。放大后的交流电流，在驱动线圈选择器255中，被供给到由位置检测装置250A所选择的驱动线圈251中。接着，被供给到驱动线圈251的交流电流，在胶囊式内窥镜201的动作空间中形成交流磁场。
在位于交流磁场内的胶囊式内窥镜201的磁感应线圈210中，通过交流磁场而产生感应电动势，从而有感应电流流过。当在磁感应线圈210中流过感应电流时，产生感应磁性，形成了交流磁场。
此外，由于磁感应线圈210与电容器211一起形成共振电路，因此，当交流磁场的周期与共振电路的共振频率一致时，在共振电路(磁感应线圈210)中流过的感应电流变大，形成的交流磁场也变强。并且，在磁感应线圈210的中心，由于配置有由介电性的铁素体构成的芯部件，因此，磁通容易集中到芯部件上，所形成的交流磁场进一步增强。
感应出的交流磁场使读出线圈252产生感应电动势，读出线圈252中产生包含有胶囊式内窥镜201的位置信息等的交流电压(磁信息)。该交流电压通过读出线圈选择器256，输入到读出线圈接收电路257中，交流电压的振幅值被提取出来。
读出线圈接收电路257保存在共振电路的共振频率附近扫描由正弦波产生电路253产生的正弦波信号扫描后的与一个周期对应的振幅值，并将一个周期的振幅值统一输出到位置检测装置250A中。
上述交流电压的振幅值，如图6所示，根据由驱动线圈251形成的交流磁场与共振电路204的共振频率之间的关系大幅度变化。图6中，横轴取交流磁场的频率，纵轴取流过共振电路204的交流电压的增益变化(dBm)和相位变化(Degree)。增益变化用实线表示，其表示出：在比共振频率小的频率时取极大值，在共振频率时，增益变化为0，在比共振频率大的频率时取极小值。此外，相位变化用虚线表示，其表示出：在共振频率时最滞后。
并且，根据测定条件，也有时：在比共振频率低的频率时取极小值，在比共振频率高的频率时取极大值，在共振频率时相位最超前。
位置检测装置250A将共振频率前后的振幅值的极大值和极小值的振幅差，看作是来自读出线圈252的输出。并且，位置检测装置250A根据从多个读出线圈252得到的振幅差，通过求解与胶囊式内窥镜201的位置、方向、磁场强度有关的联立方程组，来求出胶囊式内窥镜201的位置等。
这样，通过将上述振幅差作为读出线圈252的输出，能够消除以由环境条件(例如温度)等所致的磁场强度的变化为起因的上述振幅的变化，不会受到环境条件的影响，能够以稳定的精度求出胶囊式内窥镜201的位置。
位置检测装置250A根据通过运算求出的胶囊式内窥镜201的位置，对驱动线圈驱动器254指示供给到驱动线圈251中的交流电流的放大系数。该放大系数设定成：能够通过读出线圈252检测到磁感应线圈210产生的感应磁场。
此外，位置检测装置250A选定形成磁场的驱动线圈251，对驱动线圈选择器255输出向所选定的驱动线圈251供给交流电流的指示。
在磁引导装置270中，如图3所示，首先，手术操作者通过输入装置274对磁场控制电路273选择胶囊式内窥镜201的引导模式。在作为引导模式选择了行进模式的情况下，在与由位置检测***250检测到的胶囊202的长轴R的方向正交的方向上，瞬间形成较大的外部磁场M。由此，在永久磁铁205上产生超过其与旋转轴212之间产生的静摩擦力的转矩，永久磁铁205绕旋转轴212旋转，如图2A所示，使其磁极朝向与长轴R正交的方向。当永久磁铁205刚使其磁极朝向与长轴R正交的方向时，永久磁铁205碰到挡块213而停止，并通过其与旋转轴212之间的静摩擦力保持为停止状态。
在该状态下，当手术操作者通过输入装置274发出行进方向的指示时，通过磁场控制电路273的动作，根据所指示的行进方向、以及从位置检测装置250A输入的胶囊式内窥镜201的方向(长轴R方向)，确定施加在胶囊式内窥镜201上的外部磁场M的方向和旋转方向。
另外，计算出为了形成上述外部磁场M的方向所需的各亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z的产生磁场强度，并计算出为产生这些外部磁场M所需的电流值。
供给到各亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z的电流值的数据，分别输出到对应的亥姆霍兹线圈驱动器272X、272Y、272Z，各亥姆霍兹线圈驱动器272X、272Y、272Z根据输入的数据，对电流进行放大控制，并分别向对应的亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z供给电流。
被供给了电流的亥姆霍兹线圈271X、271Y、271Z，分别产生对应于电流值的磁场，通过合成这些磁场，形成平行的外部磁场M，该外部磁场M具有由磁场控制电路273确定的磁场方向。
上述外部磁场M的旋转周期，被控制在从0Hz到数Hz的程度，并且，通过控制该外部磁场M的旋转方向，来控制胶囊式内窥镜201的绕长轴R的旋转方向。由此，使永久磁铁205指向沿着旋转的外部磁场M的方向，使得固定有永久磁铁205的胶囊202绕其长轴R旋转。另外，通过设置在胶囊202外周面上的螺旋部207的作用，胶囊202的绕长轴R的旋转运动，转换成沿长轴R的直线前进运动，胶囊式内窥镜201在由输入装置274所指示的方向上，以由外部磁场M的旋转速度和螺旋部207的导程所确定的速度推进。
并且，在作为引导模式选择行进模式时形成的外部磁场M沿着旋转轴212的方向的情况下，或者朝向半径方向的反方向的情况下，永久磁铁205不旋转。为了避免此情况，例如，只要通过处理由图像传感器208所取得的图像，来求出胶囊202的绕长轴R的相位，并根据该相位确定施加到外部磁场M的方向即可。
另一方面，在作为引导模式选择了方向转换模式的情况下，在沿着由位置检测装置250A检测到的胶囊202的长轴R方向的方向上，瞬间形成较大的外部磁场M。由此，在永久磁铁205中产生超过其与旋转轴212之间产生的静摩擦力的转矩，永久磁铁205绕旋转轴212旋转，如图2B所示，使其磁极朝向沿长轴R的方向。当永久磁铁205刚使其磁极朝向沿长轴R的方向时，永久磁铁205碰到挡块213而停止，并通过其与旋转轴212之间的静摩擦力保持为停止状态。
然后，根据来自输入装置274的输入，使形成在沿着胶囊202的长轴R的方向上的外部磁场M的角度慢慢变化，由此，能够使胶囊202产生旋转力进行方向转换。
当从行进模式切换到方向转换模式时，与永久磁铁205的方向无关，仅通过在沿着胶囊202的长轴R的方向上施加外部磁场M，就能够切换永久磁铁205的磁极方向，从而容易地切换引导模式。
在胶囊式内窥镜201中，安装的图像传感器208对被LED 209照亮的被检者A的体腔内管道内的壁面进行摄像，并将取得的图像发送到图像显示装置280。
在图像显示装置280中，图像接收电路281接收从胶囊式内窥镜201发送的图像信息，接收到的图像信息被显示在显示部282上。
此外，在引导模式是行进模式的情况下，显示部282根据从磁场控制电路273输入的胶囊式内窥镜201的旋转相位数据，在向与胶囊式内窥镜201的旋转方向相反的方向对上述图像信号进行旋转处理之后，再进行显示。由此，与胶囊式内窥镜201的旋转相位无关，能够作为始终静止在预定的旋转相位的图像，即，宛如胶囊式内窥镜201没有绕长轴R旋转而在沿着长轴R的方向上行进那样的图像，显示在显示部282上。
由此，在手术操作者一边目视观察显示在显示部282上的图像、一边在行进模式下引导胶囊式内窥镜201的情况下，与显示的图像是与胶囊式内窥镜201的旋转一起旋转的图像的情况相比，如上所述，所显示的图像作为预定旋转相位的图像进行显示的一方，使手术操作者容易看清，容易将胶囊式内窥镜201引导到预定的位置。
这样，根据本实施方式所述的胶囊式内窥镜201及其引导***230，仅通过使特定方向的外部磁场M作用在胶囊式内窥镜201上，就能够切换内置的永久磁铁205的磁极方向，从而设定成行进模式和方向转换模式中的任一个。从而，在行进模式中，能够使胶囊式内窥镜201在长轴R的方向上高精度地行进，在方向转换模式中，能够使胶囊式内窥镜201稳定地指向期望的方向。其结果为，能够在被检者A的体内高精度且稳定地引导胶囊式内窥镜201，从而能够进行期望的检查。
并且，在本实施方式中，作为永久磁铁205的固定部，例示了这样的结构：利用与可旋转地支承永久磁铁205的旋转轴212之间的静摩擦力来进行固定。作为其代替，也可以如图7和图8所示，在永久磁铁205上设置凹部205a，并且在行进模式和方向转换模式的各位置，在2个位置设置掣子机构214，掣子机构214具有与永久磁铁205的凹部205a卡合的球214a和弹簧214b。通过这样构成，能够更加可靠地维持各引导模式的状态。
此外，作为其代替，也可以如图9A、图9B和图10所示，采用以旋转轴212为中心的圆柱状的磁铁来作为永久磁铁205。通过这样构成，能够沿着永久磁铁205的周面，可以在相距90°的2个位置设置凹部205a，在1个位置设置具有球214a和弹簧214b的掣子机构214。
此外，也可以如图11所示，更深地形成2个凹部205a，并设置在周向上将凹部205a之间连接起来槽205b，并且代替球214a而配置轴214a′。由此，当轴214a′的前端与凹部205a卡合时，轴214a′碰到槽205b的内壁，阻止永久磁铁205的进一步旋转，能够将永久磁铁205的动作范围限定在90°的范围内。
此外，采用了圆柱状的永久磁铁205，但作为其代替，也可以采用球体状的永久磁铁(图示略)。通过这样构成，能够使永久磁铁的体积增大，能够确保永久磁铁产生的磁力大。其结果为，能够减弱用于驱动胶囊式内窥镜201的外部磁场M的强度，能够使配置在体外的磁场产生装置271小型化。此外，使被螺旋弹簧214b施力的球214a或轴214a′，与设置在永久磁铁205上的凹部205a卡合，但作为其代替，也可以使设置在板簧(图示略)上的凸起(图示略)与凹部205a卡合。
此外，作为其代替，也可以如图12所示，在胶囊202与永久磁铁205之间配置离合机构215。离合机构215通常成为OFF(分离)状态，将永久磁铁205固定成不旋转，在引导模式的切换时，成为ON(接合)状态，永久磁铁205被释放成能够自由旋转。通过这样构成，能够可靠地执行永久磁铁205相对于胶囊202的固定和分离，具有能够更容易地切换引导模式这一优点。此外，通过使其通常为OFF状态，能够防止电池的消耗。
此外，也可以使永久磁铁205绕旋转轴212的旋转自由进行，并且，作为永久磁铁205的固定部，在图1、图2A和图2B中，利用磁性材料来构成抵靠永久磁铁205的挡块213。通过这样构成，当在引导模式的切换时永久磁铁205旋转、并碰到挡块213上时，永久磁铁205吸附在由磁性材料构成的挡块213上而被固定，从而保持为各状态。另一方面，当切换引导模式时，只要通过作用能够产生克服永久磁铁205与挡块213之间的磁性吸引力的转矩的外部磁场M，使永久磁铁205能够旋转使其移动到其它状态即可。
此外，在本实施方式所述的胶囊式内窥镜201中，通过外部磁场M的作用来对永久磁铁205的磁极方向进行切换，但作为代替，也可以在胶囊202内配置用于切换永久磁铁205的磁极方向的驱动器。作为驱动器，例如，可以如图13所示，在永久磁铁205的旋转轴212上配置根据来自外部的指令信号动作的电动机216，通过电动机216的动作使永久磁铁205旋转，从而切换磁极方向。
此外，例如，也可以如图14A至图14C所示，作为挡块，配置与永久磁铁205抵靠的电磁铁217，通过切换与永久磁铁205抵靠的部位的磁极，来切换永久磁铁205的磁极方向。在电磁铁217上，连接有磁极方向切换装置(图示略)，该磁极方向切换装置根据来自外部的指令信号来切换电磁铁217的磁极方向。
在图14A至图14C所示的例中，当选择了行进模式时，如图14A所示，电磁铁217的对应的磁极被设定为S极，以使永久磁铁205的N极被电磁铁217吸引。由此，永久磁铁205被固定成在与胶囊202的长轴正交的方向上配置磁极的状态。永久磁铁205的磁极一旦被固定后，通过将电磁铁217的通电设定为OFF(切断)，能够使电磁铁217作为磁性体将永久磁铁205保持在吸附状态。由此能够抑制电池的消耗。
另一方面，当选择了方向转换模式时，如图14B所示，吸附了永久磁铁205的N极的电磁铁217的磁极变更成N极。由此，产生了永久磁铁205与电磁铁217的磁性排斥力，使永久磁铁205向离开电磁铁217的方向旋转。
接着，在此之后，如图14C所示，通过将电磁铁217的相反侧的磁极设定为N极，永久磁铁205的S极吸附在电磁铁217上。由此，永久磁铁205被固定成在沿着胶囊202的长轴R的方向上配置磁极的状态。因此，能够更加简单且可靠地切换永久磁铁205的磁极方向，能够迅速地切换引导模式。
此外，在本实施方式中，将行进模式中的永久磁铁205的磁极方向设定成与长轴R正交的方向，但作为代替，也可以设定成构成小于90°的角度地与长轴R相交的方向。
此外，当从方向转换模式向行进模式切换时，根据由图像传感器208取得的图像，设定外部磁场M的方向，但作为代替，也可以将方向转换模式中的永久磁铁205的磁极方向，配置在从沿着长轴R的方向向行进模式侧带有些许角度的方向。通过这样配置，通过与长轴R正交的任意施加的(或者，旋转的)外部磁场M，能够产生很小的旋转转矩，也可以通过利用该旋转转矩使旋转轴212移动到与外部磁场M正交的位置，容易地进行永久磁铁205向行进进模式的切换。
第二实施方式
接下来，对本发明的第二实施方式所述的胶囊式内窥镜，参照图15A至图15C来进行说明。
本实施方式所述的胶囊式内窥镜201′，如图15A至图15C所示，其具有：扇形形状的永久磁铁205′，其具有圆弧部205c，并具有90°的中心角；和壳体218，上述永久磁铁205′可旋转地容纳于其中。
壳体218具有：壁面218a，其由能够吸附永久磁铁205′的夹着圆弧部205c的2个侧面和圆弧部205c的磁性材料构成；壁面218b，其由其它非磁性材料构成。
永久磁铁205′的一个侧面侧被磁化为N极，圆弧部侧被磁化为S极。从而，如图15A所示，在永久磁铁205′的一个侧面吸附在一个壁面218a上的状态下，永久磁铁205′的磁极配置在沿着胶囊202的长轴R的方向上，由此引导模式设定为方向转换模式。此外，如图15B所示，圆弧部205c在吸附在壁面218a上的同时滚动，如图15C所示，在永久磁铁205′的另一侧面吸附在另一壁面218a上的状态下，永久磁铁205′的磁极配置在与胶囊202的长轴R正交的方向上，由此，引导模式被设定为行进模式。
根据这样构成的本实施方式所述的胶囊式内窥镜201′，与第一实施方式所述的胶囊式内窥镜201一样，通过外部磁场M的作用，在壳体218内使永久磁铁205′滚动，由此，就可以容易地切换引导模式。从而，根据本实施方式，能够提供这样的胶囊式内窥镜201′：能够用简单的机构构成，组装性良好，成本低，能够自由地切换行进模式和方向转换模式两个引导模式。
并且，在本实施方式中，通过使永久磁铁205′的圆弧部205c在吸附在由磁性材料构成的壁面218a上的同时进行滚动，能够防止永久磁铁205′在壳体218内不改变姿态地打滑移动。作为代替，也可以如图16所示，在圆弧部205c以及壳体218的该圆弧部205c滚动的壁面218a上，设置相互啮合的齿轮205d、218c。通过这样构成，可以防止永久磁铁205′相对于壳体218打滑，能够可靠地进行磁极方向的切换。
此外，也可以如图17所示，在永久磁铁205′上设置销205e，在壳体218上设置引导该销205e的凸轮槽218d。通过这样构成，也能够与磁力齿轮205d、218c一样，从根本上引导永久磁铁205′的移动，在引导模式切换时，能够可靠地进行磁极方向的切换。
此外，作为具有圆弧部205c的永久磁铁205′，并不限定于1/4圆的扇形形状，也可以如图18所示，采用圆柱状的永久磁铁205′。在此情况下，为了限制壳体218内的永久磁铁205′的自由度，只要在壳体218的两个位置上设置将S极和N极分别朝向壳体218内侧配置的、由永久磁铁构成的壁面218e即可。
第三实施方式
下面，对本发明第三实施方式所述的胶囊式内窥镜201″，参照图19A至图19C，在下文中进行说明。
本实施方式所述的胶囊式内窥镜201″，与通过外部磁场M来切换引导模式的方式的第一和第二实施方式所述的胶囊式内窥镜201、201′不同，它是通过从外部施加的机械按压力F，对引导模式进行切换的方式。
本实施方式所述的胶囊式内窥镜201″，如图19A所示，具有：长方体状的永久磁铁205″；支座219，其将该永久磁铁205″保持为吸附状态；杆220，其可摆动地设置在该支座219上；以及按压杆221，其被该杆220按压，并按压支座219上的永久磁铁205″。此外，胶囊202的后端部206b由柔性的材质构成，当作用外力F时很容易变形，能够将外力F传递到杆220上。图中，标号220a是将外力F施加到杆220上的力点。
支座219具有存在阶梯差的2个吸附面219a、219b，为了吸附永久磁铁205″，各吸附面219a、219b由磁性材料构成。
上述按压杆221设置成能够贯穿支座219的一个吸附面219a地凸出和缩回。
根据这样构成的本实施方式所述的胶囊式内窥镜201″，首先，如图19A所示，设定成将永久磁铁205″的磁极配置在与胶囊202的长轴R正交的方向上的行进模式。接着，通过引导***230的动作，使胶囊式内窥镜201″绕长轴R旋转，使其在沿着长轴R的方向上行进。
在胶囊式内窥镜201″到达了目标位置的情况下，将胶囊202的后端部206b压靠在体腔内壁面B上。压靠的方法可以列举如下方法：通过引导***230的动作，使胶囊式内窥镜201″绕长轴R反向旋转，使其向后端部206b侧行进的方法；或使强力的磁铁从被检者A的体外接近，通过磁性吸引力来吸引体内的胶囊式内窥镜201″的方法。
当胶囊202的后端部206b压靠在体腔内壁面B上时，胶囊202的后端部206b发生变形，外力F作用在力点220a上，杆220摆动。由此，杆220按压按压杆221，按压杆221的前端从吸附面219a突出，如图19B所示，将吸附保持在吸附面219a上的永久磁铁205″，从吸附面219a拉离开来并使其旋转。
由于在支座219上设置有阶梯差，因此，当永久磁铁205″旋转时，与吸附在吸附面219a上的磁极不同的另一磁极，接近另一吸附面219b，当接近到预定的距离时，通过磁性吸引力，如图19C所示，吸附在吸附面219b上，由此，永久磁铁205″旋转90°。在该状态下，永久磁铁205″使其磁极配置在沿着胶囊202的长轴R的方向上，引导模式被切换为方向转换模式。
从而，在此之后，胶囊式内窥镜201″能够通过外部磁场M的作用，使前端部206a指向期望的方向，能够自由地变更方向地取得目标位置周边的体腔内壁面的图像。然后，在目标位置周边的观察结束后，通过体腔的蠕动运动等自然排出。
另外，在本实施方式中，引导模式的切换并不仅限于从行进模式切换到方向转换模式的只有一次的切换，也可以反过来进行从方向转换模式向行进模式的切换。此外，如图20所示，也可以在吸附面219b侧设置第二按压杆222，当切换到了方向转换模式时，该第二按压杆222被永久磁铁205″按压，由此使得能够相互多次地切换行进模式和方向转换模式。
此外，在上述各实施方式中，通过使永久磁铁205、205′、205″旋转90°来对引导模式进行切换，但作为代替，也可以在胶囊202内配置能够在沿着胶囊202的长轴R的方向、以及与长轴R正交的方向两者上设定磁极的电磁铁(图示略)，并安装根据来自外部的指令信号对磁极进行切换磁极切换装置(图示略)。
此外，在上述各实施方式中，作为磁场产生装置，列举了三轴亥姆霍兹线圈单元271，但磁场产生装置并不仅是亥姆霍兹形式的装置，也可以采用平面式磁性装置，其将多个电磁铁进行平面配置，在该电磁铁的上方产生大致均一的磁场。此外，也可以是其它方式的磁性装置。
并且，在上述各实施方式中，作为位置检测***，对使用感应磁场的方法进行了叙述，但并不仅限于此方式，只要是至少能够检测胶囊式内窥镜的长轴R的方向的技术，则可以采用任意方式的技术。
下面，参照附图，对有关本发明的被检体内***装置的实施方式进行说明。
另外，上述各实施方式中的“螺旋机构”，与下述各实施方式中的“螺旋结构部”对应，将上述各实施方式中的螺旋机构替换为了下述各实施方式中的“螺旋结构部”的实施方式也属于本发明的范围。
第四实施方式
图21至图28，涉及本发明的第四实施方式，图21是表示具有本发明的第四实施方式的胶囊式医疗装置引导***的概略结构的整体结构图；图22是表示图21中的更加详细的结构的方框图；图23是表示磁场产生装置的结构的概略图；图24是表示胶囊式医疗装置的外观的侧视图；图25是表示胶囊式医疗装置的结构的概略图；图26是表示螺旋结构部的螺旋外径伴随胶囊后端部的旋转而变化的状况的说明图；图27是表示图25中的胶囊式医疗装置的第一变形例的概略图；图28是表示图25中的胶囊式医疗装置的第二变形例的概略图。
如图21、图22和图23所示，作为被检体内***装置的胶囊式医疗装置引导***(以下，简称为胶囊引导***)1具有：作为***部主体的胶囊式医疗装置(以下，仅简称为胶囊)3；胶囊控制装置(以下，仅简称为控制装置)4；磁场产生装置5；以及交流电源装置6。
上述胶囊3被***到(图21所示)的患者2的体腔内，并且形成为用于检查体腔内的胶囊形状。上述控制装置4由个人计算机等构成，其配置在患者2的外部，与上述胶囊3之间收发电波，该控制装置4控制该胶囊3的动作，和接收从胶囊3发送的信息。上述磁场产生装置5对施加到上述胶囊3上的旋转磁场的方向等进行控制，以将胶囊3引导到希望推进的方向(在图21中，示意性地表示)。上述交流电源装置6向上述磁场产生装置5供给用于产生旋转的磁场(更广意地讲是电磁场)的交流电源。
如图22所示，上述磁场产生装置5例如由3个电磁铁5a、5b、5c形成。该磁场产生装置5通过用上述控制装置4控制从上述交流电源装置6供给的交流电源，能够在3轴方向上产生旋转磁场。并且，在图23中，用在3轴方向形成的(中空的立方体形状的)三轴亥姆霍兹线圈来示意性地表示磁场产生装置5。
上述胶囊3具有作为磁场响应部的磁体8，该磁体8响应通过上述磁场产生装置5形成的旋转磁场而进行力的作用。该磁体8例如在胶囊3的长度中心轴上，以磁体8的磁化方向和与该中心轴正交的方向一致的方式配置，并通过未图示的粘接剂等固定。从而，上述胶囊3在磁体8上作用有通过上述磁场产生装置5产生的旋转磁场，通过该磁体8受到的旋转力，胶囊3旋转。即，上述磁体8构成旋转机构。
并且，上述磁体8是钕磁铁、钐钴磁铁、铁素体磁铁、铁铬钴磁铁、铂磁铁、铝镍钴(AlNiCo)磁铁等永久磁铁。钕磁铁、钐钴磁铁等稀土类系磁铁的磁力强，具有能够减小内置在胶囊中的磁铁的优点。另一方面，铁素体磁铁具有价格低廉这一优点。另外，铂磁铁耐腐蚀性优良。
此外，该磁体8并不仅限于永久磁铁，也可以由线圈形成。在此情况下，关于磁体8，也可以通过来自内置电池等电源的电流而使线圈产生磁力，也可以是通过临时蓄积在内置电容器等中的电力来使线圈磁铁化的方法。此外，关于磁体8，也可以不是内置电源，而是通过内部线圈发电，并将该电力蓄积在电容器中，使其它线圈磁铁化的方法。在此情况下，磁体8就没有内置电池的容量限制，能够长时间的工作。并且，发电用的线圈和磁铁用的线圈也可以兼用。
上述磁场产生装置5配置在患者2的周围(参照图22)。上述交流电源装置6通过上述控制装置4使交流电源受到控制，相对于上述磁体8，向使上述胶囊3推进的方向，使上述磁场产生装置5形成旋转磁场。由此，能够使***到患者2的体腔内管道内的胶囊3顺畅且高效地推进(引导)。由上述磁场产生装置5产生的旋转磁场的方向，可以通过操作与上述控制装置4连接的操作输入装置9来进行控制。
如图21所示，上述控制装置4具有：个人计算机主体11；键盘12；监视器13；体外天线14；和操作输入装置9。上述个人计算机主体11具有控制上述胶囊3以及上述磁场产生装置5(的交流电源)的功能。上述键盘12连接在上述个人计算机主体11上，用于进行命令和数据等的输入。上述监视器13连接在上述个人计算机主体11上，用于显示图像等。上述体外天线14连接在上述个人计算机主体11上，用于接收控制胶囊3的控制信号的发送和来自胶囊3的信号。上述操作输入装置9连接在上述个人计算机主体11上，用于对旋转磁场的方向等进行输入操作。
上述控制装置4如图22所示，内置有CPU15。该CPU15根据来自键盘12和操作输入装置9的输入、或保存在个人计算机主体11内的硬盘16(参照图22)等中的控制程序，来生成控制上述胶囊3和上述磁场产生装置5的控制信号。
控制上述磁场产生装置5的控制信号，从个人计算机主体11通过连接电缆传递到交流电源装置6中。根据该控制信号，上述磁场产生装置5产生旋转磁场。通过该旋转磁场，胶囊3借助于由磁场产生装置5产生的旋转磁场而对内部的磁体8进行磁力作用，从而胶囊3旋转，由此可通过后述的螺旋结构部获得用于推进的动力。
控制上述胶囊3的控制信号，经由个人计算机主体11内的发送电路，以预定频率的载波被调制，并从体外天线14作为电波发送。上述胶囊3通过后述的天线27接收电波，对控制信号进行解调，并输出到各结构电路等中。此外，上述控制装置4通过体外天线14接收从胶囊3的无线天线27发送的影像信号等信息(数据)信号，并使其显示在监视器13上。
如图22所示，在胶囊3内，除了上述磁体8之外，还具有：物镜光学***21，其对光学像进行成像；摄像元件22，其配置在成像位置；以及照明元件23，其配置在物镜光学***21的周围。此外，在胶囊3内还收纳有：信号处理电路24；存储器25；无线电路26；天线27；胶囊控制电路28；以及电池29。
上述信号处理电路24对通过上述摄像元件22摄像得到的信号进行信号处理。上述存储器25临时存储由上述信号处理电路24生成的数字影像信号。上述无线电路26对从上述存储器25中读出的影像信号用高频信号进行调制，将其转换成无线发送的信号，并对从控制装置4发送的控制信号进行解调等。上述天线27进行与上述体外天线14的电波收发。上述胶囊控制电路28控制上述信号处理电路24等的胶囊3。上述电池29将动作用电源供给到上述信号处理电路24等胶囊3内部的电气***。另外，在上述胶囊3内，设置有如后所述构成螺旋外径变化赋予部的电动机30。
此外，构成上述控制装置4的个人计算机主体11具有：无线电路31；数据处理电路32；CPU 15；和硬盘16。无线电路31与上述体外天线14连接，用于与(胶囊3侧的)无线电路26进行无线通信。数据处理电路32与上述无线电路31连接，用于对从胶囊3发送的图像数据进行图像显示等数据处理等。CPU15是控制上述数据处理电路32和上述交流电源装置6等的控制构件。硬盘16保存程序和数据等。
在上述CPU15上连接有进行设定旋转磁场方向的操作的操作输入装置9，和进行命令以及数据的输入的键盘12。在上述数据处理电路32上连接有监视器13。在该监视器13上显示通过上述摄像元件22摄像、经由无线电路26、31、由数据处理电路32处理过的图像等。此外，由于在胶囊3旋转的同时拍摄图像，因此，该数据处理电路32进行将在监视器13上显示时的图像的方向修正成恒定的方向的处理，并进行图像处理，以便能够显示手术操作者容易观察的图像。
如图24所示，上述胶囊3构成为具有：大致半球形状的前端盖41；大致圆筒状的胶囊主体42；以及大致半球形状的胶囊后端部43。上述前端盖41由透明部件形成，并气密地连接在上述胶囊主体42上。上述胶囊主体42与上述前端盖41气密地构成为一体。上述胶囊后端部43构成为相对于上述胶囊主体42可自由旋转预定的角度，并且气密地构成。
在上述胶囊主体42的外表面42a上，设置有推进产生用的螺旋结构部44，螺旋结构部44通过与管腔内壁接触地旋转，而将旋转运动转换为推进力。该螺旋结构部44相对于上述胶囊主体42的外表面42a在径向上分离地卷绕成螺旋状。
关于上述螺旋结构部44，其前端侧经过胶囊主体42的圆筒外周面伸出到上述前端盖41，其前端44a固定在上述前端盖41的中途部分，具体地说，固定在不会进入物镜21的视场角内的位置。此外，该螺旋结构部44的后端44b伸出到上述胶囊后端部43的边界附近并被固定。并且，上述螺旋结构部44在一个螺旋结构部44的中间位置设置了另一螺旋结构部44，而形成为双重螺旋(2条)。
如图25所示，上述胶囊主体42和上述胶囊后端部43，以轴承45介于其中的方式可自由旋转地连接。在上述胶囊主体42中设置有电动机30，该电动机30使上述胶囊后端部43可自由旋转地旋转预定角度。并且，该电动机30例如是脉冲电动机。该电动机30的驱动轴30a贯穿***在上述轴承45内，并与上述胶囊后端部43连接。从而，胶囊3通过使上述电动机30旋转预定角度，上述胶囊后端部43相对于上述胶囊主体42旋转预定的角度。
由此，上述胶囊3通过根据体腔内管道的管道直径而如图26所示使上述胶囊后端部43旋转预定角度，相对于上述螺旋结构部44的前端44a的固定位置，上述螺旋结构部44的后端44b的固定位置旋转预定的角度，由此在上述胶囊3的外周方向上移动，从而使上述螺旋结构部44的螺旋外径变化。并且，上述电动机30与未图示的电动机控制电路连接，该电动机控制电路根据从上述控制装置4发送的控制信号，来控制驱动上述电动机30。
下面，对胶囊引导***1的动作在下文中进行说明。
手术操作者如图21所示，在需要观察患者2的例如十二指肠51侧或小肠侧等体腔内管道内的情况下，使患者2吞入胶囊3。另外，胶囊3被设定成螺旋结构部44的螺旋外径为最小直径，以便易于预先吞入。
此外，手术操作者在患者2即将吞入之前，将胶囊3的未图示的开关接通(ON)，使电池29的电力传递到照明元件23等。同时，手术操作者使磁场产生装置5起动(ON)，利用由该磁场产生装置5产生的旋转磁场进行磁控制，以使胶囊3在体腔内管道内容易到达目标部位侧。
如上所述，关于胶囊3，在由磁场产生装置5产生的旋转磁场作用于磁体8时，通过该磁体8受到的作用，胶囊主体42旋转。
关于胶囊3，通过上述胶囊主体42的旋转，在体腔内管道中，在上述螺旋结构部44与管腔内壁接触的部分，产生如同外螺纹相对于内螺纹移动那样的、使胶囊主体42前进的推进力，从而胶囊3前进。此外，关于胶囊3，伴随旋转磁场的旋转，在胶囊主体42以使磁体8的旋转平面与旋转磁场的旋转平面一致的方式旋转的同时，胶囊3改变行进方向(朝向)。此时，胶囊3能够在不会使胶囊主体42进行偏心运动等无效运动的情况下，在体腔内管道内顺畅地朝向目标部位侧推进。
胶囊3从口腔52通过食道53并到达胃54内部。手术操作者在需要观察胃54内部的情况下，从控制装置4的例如键盘12，进行与开始观察的命令对应的键输入。这时，该键输入的控制信号经由控制装置4的体外天线14通过电波进行发射，而被发送到胶囊3侧。
胶囊3通过由天线27接收到的信号检测到动作开始的信号，照明元件23、摄像元件22、信号处理电路24等变成驱动状态。胶囊3通过来自照明元件23的照明光对体腔内管道的目标部位进行照明。被照亮的目标部位的反射光，通过物镜21作为光学像被取入，并在摄像元件22上成像后进行光电转换。来自摄像元件22的摄像信号，通过信号处理电路24被进行A/D转换并被数字信号处理，然后被压缩处理。压缩处理过的数字信号保存在存储器25中之后，通过无线电路26被进行调制，然后从天线27通过电波发射出去。
该电波由控制装置4的体外天线14接收，并由个人计算机主体11内的无线电路31进行解调。解调后的信号进一步被A/D转换，通过数据处理电路32转换为数字影像信号，并保存在数据处理电路32的存储器或硬盘16中，并且，将其以预定的速度读出并输出到监视器13中。在监视器13上，彩色显示出由胶囊3取得的光学图像。
手术操作者通过观察该监视器图像，能够观察患者2的胃54内部等。手术操作者能够使用操作输入装置9的操纵杆等操作机构，容易地控制外部磁力的施加方式，以便能够进行胃54内的整个区域的观察。手术操作者在结束胃54内的观察之后，通过相对于胶囊3控制由磁场产生装置5产生的旋转磁场的朝向，能够进行磁引导以便使胶囊3从胃54移动向十二指肠51侧。
即使在十二指肠51中，手术操作者也能够通过控制旋转磁场的朝向使胶囊3在管腔的方向上推进，来使胶囊3顺畅地推进。此外，手术操作者在如小肠那样弯曲的管道内进行推进的情况下，由于螺旋状凸起44形成到胶囊主体42的球面状的端部附近，因此，即使在弯曲的管道内，也能够使胶囊3顺畅地推进。
此时，手术操作者能够通过监视器图像，通过根据体腔内管道的管道直径来操作操作输入装置9或键盘12，来发出使胶囊3的螺旋结构部44为预定的螺旋外径的指示，能够得到期望的推进力。更具体地说，在体腔内管道的管道直径大于螺旋结构部44的螺旋外径、该管腔内壁与螺旋结构部44的接触状态并不良好、不能得到充分推进力的情况下，手术操作者发出加大螺旋结构部44的螺旋外径的指示。
手术操作者从控制装置4的例如键盘12进行与命令对应的键输入。该键输入的控制信号经控制装置4的体外天线14通过电波进行发射，发送到胶囊3侧。胶囊3从由天线27接收到的信号中检测出电动机控制信号，根据该电动机控制信号，电动机控制电路控制驱动电动机30。关于胶囊3，其电动机30旋转预定的角度以加大螺旋结构部44的螺旋外径，从而相对于胶囊主体42，胶囊后端部43旋转预定的角度。
伴随该胶囊后端部43的旋转，关于螺旋结构部44，其后端44b的固定位置接近前端44a的固定位置，螺旋外径变大。由此，胶囊3在体腔内管道的管道直径很大时，管腔内壁与螺旋结构部44的接触状态变得良好，能够获得足够的推进力。
然后，在螺旋结构部44的螺旋外径在体腔内管道的管道直径以上的情况下，手术操作者发出减小螺旋结构部44的螺旋外径的指示。如上所述，由手术操作者键输入的控制信号，经控制装置4的体外天线14通过电波进行发射，发送到胶囊3侧，胶囊3根据从通过天线27所接收的信号中检测到的电动机控制信号，使电动机控制电路控制驱动电动机30。
关于胶囊3，其电动机30反向旋转预定角度以减小螺旋结构部44的螺旋外径，相对于胶囊主体42，胶囊后端部43反向旋转预定的角度。伴随该胶囊后端部43的反向旋转，关于螺旋结构部44，其后端44b的固定位置远离前端44a的固定位置，使螺旋外径减小。
由此，胶囊3在体腔内管道的管道直径小时，能够减小螺旋结构部44的螺旋外径，因此管腔内壁与螺旋结构部44的接触状态变得良好，能够获得足够的推进力。从而，胶囊3能够根据体腔内管道的管道直径来使螺旋结构部44的螺旋外径变化。
这样，根据本实施方式，由于能够根据体腔内管道的管道直径来使螺旋结构部44的螺旋外径变化，因此，能够适当且正确地维持螺旋结构部44的螺旋形状，获得稳定的推进力。此外，由于本实施方式的胶囊3通过使螺旋结构部44的前端44a与后端44b的相对位置变化，来使螺旋外径变化，因此，其结构很简单，能够实现小型化。此外，由于本实施方式的胶囊3通过胶囊后端部43在周向上的旋转动作，来使螺旋结构部44的螺旋外径变化，因此，螺旋外径的变化不会对用于获得推进力的旋转动作产生干扰，向体腔内管道的深部方向的***性得以提高。
并且，上述胶囊3构成为使上述螺旋结构部44的后端44b的固定位置相对于前端44a的固定位置变化，但本发明并不限于此，也可以构成为使上述螺旋结构部44的前端44a的固定位置变化，此外，也可以构成为使前端44a和后端44b两者的固定位置都变化。
并且，胶囊也可以使用磁体8来代替电动机30使胶囊后端部43旋转。如图27所示，胶囊3B在胶囊主体42以及通过轴承45而构成为可自由旋转的胶囊后端部43内配置和固定有作为旋转机构的磁体8。
该胶囊3B通过上述磁体8的旋转，使胶囊后端部43相对于胶囊主体42旋转，并且使胶囊主体42和胶囊后端部43一体地旋转，以获得朝向体腔内管道的推进力。
更具体地进行说明，关于上述胶囊3B，上述磁场产生装置5所产生的旋转磁场作用于上述磁体8，胶囊后端部43一直向加大螺旋结构部44的螺旋外径的方向旋转。关于上述胶囊3B，当螺旋结构部44与管腔内壁接触时，根据与该管腔内壁接触的螺旋结构部44的负载，胶囊后端部43在旋转预定角度后停止，此后，该胶囊后端部43和胶囊主体42开始一体地旋转，产生朝向体腔内管道的推进力。
由此，上述胶囊3B根据与管腔内壁的接触状态而使螺旋结构部44为最合适的螺旋外径，从而能够适当且正确地维持螺旋结构部44的螺旋形状，获得稳定的推进力。根据本变形例，由于通过作为旋转机构的磁体8，能够使螺旋结构部44为最合适的螺旋外径，并且能够获得推进力，因此，结构简化，并能够实现小型化。此外，由于本变形例的胶囊3B在旋转时，始终向管腔内壁与螺旋结构部44接触的方向施加力，因此，能够得到稳定的推进力，向体腔内管道的深部方向的***性得以提高。
此外，胶囊也可以使用盘簧来使胶囊后端部43旋转预定的角度。如图28所示，胶囊3C将胶囊主体42和胶囊后端部43通过作为旋转机构的盘簧46可自由旋转地连接起来。
上述盘簧46的一端固定在上述胶囊主体42上，其另一端固定在上述胶囊后端部43上，盘簧46始终向着使上述螺旋结构部44的螺旋外径变大的方向具有作用力。由此，关于胶囊3C，抵抗上述盘簧46的作用力，上述螺旋结构部44与管腔内壁接触并旋转预定的角度，由此，螺旋结构部44根据与管腔内壁的接触状态而成为最合适的螺旋外径，从而能够适当且正确地维持螺旋结构部44的螺旋形状，获得稳定的推进力。
根据本变形例，根据体腔内管道的管道直径，能够自动地进行螺旋结构部44的螺旋外径的直径变化。此外，本变形例的胶囊3C不需要用于进行螺旋结构部44的螺旋外径的控制的能量，结构也很简单，所以能够实现小型化。此外，本变形例的胶囊3C由于始终向扩大螺旋外径的方向产生力，因此，保持了管腔内壁与螺旋结构部44的接触状态，能够得到稳定的推进力，向体腔内管道的深部方向的***性得以提高。
并且，本实施方式是将本发明应用于作为对体腔内进行摄像的胶囊式内窥镜来发挥作用的胶囊中而构成，但本发明并不仅限于此，当然也可以将本发明应用在下述的胶囊中：具有采集活体组织的采取机构的组织采集式胶囊；释放药剂的药剂释放式胶囊；以及烧灼活体组织的烧灼治疗式胶囊。
第五实施方式
图29和图30涉及本发明的第五实施方式，图29是表示本发明第五实施方式所述的胶囊式医疗装置的说明图；图30是表示图29中的胶囊式医疗装置的结构的概略图。
上述第四实施方式构成为：作为螺旋外径变化赋予部，通过使螺旋结构部44的前端44a和后端44b中的任一方的固定位置在胶囊3的外周方向上移动，来使螺旋外径变化，而第五实施方式构成为：作为螺旋外径变化赋予部，通过使从胶囊主体42的外表面42a分离的螺旋结构部44膨胀和收缩，来使螺旋外径变化。由于除此之外的结构与上述第四实施方式大致相同，因此，对同一结构标以相同标号并省略其说明。
如图29和图30所示，第五实施方式的胶囊3D，采用形状记忆合金(以下，简称为SMA)线圈47来构成螺旋结构部44。并且，本实施方式的胶囊3D与上述第四实施方式的胶囊不同，其胶囊后端部43并不旋转，而是与胶囊主体42一体地构成。
上述螺旋结构部44在具有弹性的并可自由伸缩的外装管48内贯穿***上述SMA线圈47。上述外装管48的前端48a固定在上述前端盖41的中途部分，具体地说是固定在不会进入物镜21的视场角内的位置。外装管48的后端48b伸出到上述胶囊后端部43的边界附近并被固定。
上述SMA线圈47的两端延伸到上述胶囊主体42的内部，并通过上述电池29和开关29b构成闭合电路。上述开关29b例如根据从上述控制装置4发送的控制信号而接通和断开(ON和OFF)，将来自电池29的电力供给至上述SMA线圈47或停止供给。
由此，上述螺旋结构部44，通过使上述开关29b接通、从上述电池29对上述SMA线圈47通电，上述SMA线圈47收缩，并且上述外装管48收缩，由此，作为其结果，螺旋结构部44的总长收缩，螺旋外径变小。另一方面，关于上述螺旋结构部44，当停止通电时，由于上述外装管48的弹性力，螺旋结构部44的总长恢复原状(伸长)，螺旋外径变大。即，SMA线圈47和外装管48、开关29b、以及电池29构成螺旋外径变化赋予部。
因此，上述胶囊3D能够通过使从胶囊主体42的外表面42a分离的螺旋结构部44在螺旋方向上膨胀和收缩，来使螺旋外径变化。根据本实施方式，除获得与上述第四实施方式相同的效果之外，通过使螺旋结构部44在螺旋方向上膨胀和收缩，能够使螺旋外径变化，能够不使螺旋形状产生畸变地进行可靠的螺旋外径的直径变化。
第六实施方式
图31至图36涉及本发明的第六实施方式，图31是表示本发明第六实施方式的胶囊式医疗装置的说明图；图32是表示螺旋结构部的螺旋外径伴随球囊的膨胀和收缩而变化的状况的说明图；图33是表示球囊膨胀时的胶囊式医疗装置的说明图；图34是表示图31中的胶囊式医疗装置的第一变形例的概略图；图35是表示图31中的胶囊式医疗装置的第二变形例的概略图；图36是表示图31中的胶囊式医疗装置的第三变形例的概略图。
上述第四实施方式构成为：作为螺旋外径变化赋予部，通过使螺旋结构部44的前端44a和后端44b中的任一方的固定位置在胶囊3的外周方向上移动，来使螺旋外径变化，而第六实施方式构成为：在胶囊主体42与螺旋结构部之间设置球囊，通过使该球囊膨胀和收缩，来使螺旋结构部的螺旋外径变化。由于除此之外的结构与上述第四实施方式大致相同，因此，对同一结构标以相同标号并省略其说明。
如图31至图33所示，第六实施方式的胶囊3E设置有包覆胶囊主体42的球囊(弹性膜)61，在该球囊61的外周面上设置有螺旋结构部44E，该螺旋结构部44E例如由弹性管、橡胶等可伸缩的弹性体或树脂等管62形成。
在上述胶囊主体42的内部，设置有作为球囊膨胀和收缩构件的汽缸部63，该汽缸部63用于相对于上述球囊61供给和吸取气体或液体等流体。上述球囊61通过形成在上述胶囊主体42上的通孔64与连接管道65连通，该连接管道65与形成在上述汽缸部63的汽缸壁上的通孔66连通。
关于上述汽缸部63，在作为活塞杆的SMA丝68a的一端设置有活塞68b，SMA丝68a的另一端固定在汽缸内壁上。此外，在上述汽缸部63的上述SMA丝68a的配置侧，设置有螺旋弹簧68c，该螺旋弹簧68c对上述活塞68b始终向使上述球囊61膨胀的方向施力。
上述SMA丝68a与上述第五实施方式的SMA线圈47一样，通过未图示的电池和开关，构成闭合电路，通过例如从上述控制装置4发送的控制信号，开关进行接通和断开(ON和OFF)，从而供给来自电池的电力，或停止供给来自电池的电力。关于上述SMA丝68a，当开关接通而从电池进行通电时，上述SMA丝68a克服上述螺旋弹簧68c的作用力而收缩，从而使活塞68b向着使上述球囊61收缩的方向在汽缸内壁上滑动。
因此，关于上述汽缸部63，上述螺旋弹簧68c始终向使上述螺旋结构部44E的螺旋外径变大的方向施力，使上述活塞68b滑动，从而供给流体，使上述球囊61膨胀。另一方面，关于上述汽缸部63，通过对上述SMA丝68a通电，该SMA丝68a克服上述螺旋弹簧68c的作用力而收缩，使上述活塞68b向上述螺旋结构部44E的螺旋外径变小的方向在汽缸内壁上滑动，从而吸取流体，使上述球囊61收缩。即，汽缸部63构成螺旋外径变化赋予部。
由此，胶囊3E在胶囊主体42与螺旋结构部44E之间设置球囊61，通过使该球囊61膨胀和收缩，能够使螺旋结构部44E的螺旋外径变化。并且，为了使上述胶囊3E容易吞入，也可以预先利用糖衣等具有生物相容性的水溶性物质，使上述球囊61固化使其小型化。
根据本实施方式，除得到与上述第四实施方式相同的效果之外，在胶囊主体42与螺旋结构部44E之间设置球囊61，通过使该球囊61膨胀和收缩，能够使螺旋结构部44E的螺旋外径变化，能够不使螺旋形状产生畸变地进行可靠的螺旋外径的直径变化。
并且，胶囊也可以构成为使用驱动器来代替SMA丝68a构成汽缸部。如图34所示，设置在胶囊3F中的汽缸部63E构成为具有用于使活塞杆69a进退动作的驱动器69。
上述活塞杆69a贯穿***在汽缸内壁的通孔69b中，并与上述驱动器69啮合。上述驱动器69是轴向移动驱动器，其具有与上述活塞杆69a啮合的未图示的小齿轮，通过未图示的电动机使该小齿轮旋转，从而使上述活塞杆69a在轴向上进退。该驱动器69与未图示的控制电路连接，该控制电路根据从上述控制装置4发送的控制信号，来控制驱动上述驱动器69。
从而，关于上述汽缸部63E，通过利用上述驱动器69使上述活塞杆69a在轴向上前进，来使上述活塞68b向上述螺旋结构部44E的螺旋外径加大的方向滑动，从而供给流体，使上述球囊61膨胀。另一方面，关于上述汽缸部63E，通过利用上述驱动器69使上述活塞杆69a在轴向上后退，来使上述活塞68b向上述螺旋结构部44E的螺旋外径变小的方向在汽缸内壁上滑动，从而吸取流体，使上述球囊61收缩。由此，胶囊3F能够与上述第六实施方式一样地使螺旋结构部44E的螺旋外径变化。
此外，胶囊也可以仅用螺旋弹簧68c和活塞68b来构成汽缸部。如图35所示，设置在胶囊3G中的汽缸部63G，仅用螺旋弹簧68c和活塞68b来构成。
上述螺旋弹簧68c始终向使上述球囊61膨胀的方向对上述活塞68b施力。由此，关于胶囊3G，抵抗上述螺旋弹簧68c的作用力，上述螺旋结构部44E与管腔内壁接触而被施加外力，由此，螺旋结构部44E根据与管腔内壁的接触状态而成为最合适的螺旋外径，从而能够适当且正确地维持螺旋结构部44E的螺旋形状，获得稳定的推进力。
根据本变形例，根据体腔内管道的管道直径，能够自动地进行螺旋结构部44E的螺旋外径的直径变化。此外，本变形例的胶囊3G，不需要用于进行螺旋结构部44E的螺旋外径的控制的能量，结构也很简单，因此能够实现小型化。此外，本变形例的胶囊3G始终向扩大螺旋外径的方向产生力，因此，保持了管腔内壁与螺旋结构部44E的接触状态，能够得到稳定的推进力，向体腔内管道的深部方向的***性得以提高。
此外，胶囊也可以构成为使用发泡剂来使球囊61膨胀。如图36所示，胶囊3H在胶囊主体42内具有发泡剂收纳部71、泵72和水槽73来作为球囊膨胀和收缩构件。
上述发泡剂收纳部71构成为：通过螺旋弹簧75来对收纳在收纳室71a内的多片发泡剂片74向收纳室71a的壁面施力。在该收纳室71a上形成有：通孔71b，其与上述连接管道65连通；和通孔71c，其和与上述泵72连接的连接管道76连通。并且，上述通孔71c形成在来自上述水槽73的水加入的位置，该来自上述水槽73的水从上述泵72输送向通过上述螺旋弹簧75的作用力而位于最前端的发泡剂片74。
上述泵72通过与上述水槽73连接的连接管道77吸取贮留在上述水槽73内的水，并通过上述通孔71c，将水输送向上述发泡剂收纳部71的上述发泡剂片74。另外，上述泵72与未图示的泵控制电路连接，该泵控制电路根据从上述控制装置4发送的控制信号来控制驱动上述泵72。
由此，上述发泡剂收纳部71通过从上述泵72输送上述水槽73的水并利用该输送的水使最前端的发泡剂片74反应使其气化，来使上述球囊61膨胀。并且，上述发泡剂片74的主要成分，例如是碳酸氢钠、酒石酸，其通过反应来产生二氧化碳。
上述球囊61设置有未图示的压力释放阀，当压力超过预定值时，压力释放阀自动地释放气体。并且，压力释放阀也可以是压力控制阀，从而，也可以使其能够主动地控制上述球囊61的膨胀量。在接下来使该球囊61膨胀的情况下，使被上述螺旋弹簧75施力的、下一个成为最前端的发泡剂片74发生反应。
由此，胶囊3H能够与上述第六实施方式一样地使螺旋结构部44E的螺旋外径变化。根据本变形例，由于能够化学地产生使上述球囊61膨胀的压力，因此，用于使球囊61膨胀的能量可减小，能够节省能量，缩小电池尺寸。并且，胶囊3H也可以不将上述水槽73设置在胶囊主体42内，而将被检体内的体液吸取到胶囊主体42内，使发泡剂片74发生反应。
第七实施方式
图37至图40涉及本发明的第七实施方式，图37是表示本发明的第七实施方式的胶囊式医疗装置的说明图；图38是表示图37中的胶囊式医疗装置的结构的概略图；图39是表示图37中的胶囊式医疗装置的变形例的说明图；图40是表示图39中的胶囊式医疗装置的结构的概略图。
上述第四实施方式至第六实施方式构成为：利用由设置在患者周围的磁场产生装置所产生的旋转磁场，使设置在胶囊内的磁体起作用，从而使胶囊旋转，而第七实施方式构成为：在胶囊内设置电动机，使该胶囊自发地旋转。由于除此之外的结构与上述第四实施方式大致相同，因此，对同一结构标以相同标号并省略其说明。
如图37和图38所示，第七实施方式的胶囊100构成为具有：胶囊主体101；和旋转基部102，其使该胶囊主体101旋转。
在上述胶囊主体101中，虽没有图示，但除了收纳有与上述第四实施方式相同的物镜光学***21、摄像元件22以及照明元件23之外，还收纳有以下内置物：信号处理电路24、存储器25、无线电路26、天线27、胶囊控制电路28、以及电池29等。此外，上述胶囊主体101与上述第六实施方式一样，设置有包覆胶囊主体101的球囊61，在该球囊61的外周面上，设置有由弹性体管62形成的螺旋结构部44E。上述胶囊主体101与上述第六实施方式或其变形例一样，具有使上述球囊膨胀和收缩的球囊膨胀和收缩构件。此外，为了使上述胶囊100容易吞入，也可以预先利用糖衣等具有生物相容性的水溶性物质，使上述球囊61固化使其小型化。
上述旋转基部102配置有电动机103，该电动机103是用于使上述胶囊主体101旋转的旋转机构。该电动机103例如是旋转电动机。上述电动机103的电动机轴103a，配合固定在上述胶囊主体101的后端部，用于使上述胶囊主体101相对于上述旋转基部102相对旋转。
由此，上述胶囊主体101借助于上述电动机103的旋转力，相对于上述旋转基部102相对旋转，上述螺旋结构部44E将该旋转转换为推力(推进力)，在螺旋轴方向(螺旋轴104的方向)上产生推进力。此外，上述电动机103从设置在上述旋转基部102中的第二电池105被供给电源电力。
此外，在上述旋转基部102上，在外表面上与长轴平行地形成有多条槽部106。由此，上述胶囊100的上述旋转基部102不会妨碍推进，能够防止上述旋转基部102相对于管腔内壁旋转。并且，在上述旋转基部102中，也可以在上述电动机103设置对图像进行角度修正的未图示的角度检测构件。在此情况下，从胶囊100，与影像信号等信息(数据)信号相关联地向体外发送来自角度检测构件的角度信息。
这样构成的胶囊100，通过由患者吞入而被***到体腔内管道中。关于胶囊100，通过被供给来自上述第二电池105的电源电力，上述电动机103进行驱动，使上述胶囊主体101旋转。旋转力从上述电动机103的电动机轴103a传递到上述胶囊主体101，通过该电动机103的旋转力，上述胶囊主体101相对于上述旋转基部102相对旋转。此时，如上所述，上述旋转基部102通过形成在外表面上的槽部106，既不会妨碍推进，又防止了相对于管腔内壁的旋转。
关于上述胶囊100，通过上述胶囊主体101的旋转，在上述螺旋结构部44E与管腔内壁接触的部分上，产生如外螺纹相对于内螺纹移动那样的、使胶囊主体101前进的推进力。由此，上述胶囊主体101在螺旋轴方向(螺旋轴104的方向)上产生推进力，胶囊100能够前进。
根据本实施方式，除得到与上述第四实施方式相同的效果之外，由于胶囊100中内置电动机103来作为旋转机构，因此能够自动行走，不需要如磁场产生装置5和交流电源装置6等磁引导那样的体外装置，因此，能够使***整体小型化。
并且，本实施方式的胶囊100与上述第六实施方式一样地构成为：在胶囊主体101与螺旋结构部44E之间设置球囊61，通过使该球囊61膨胀和收缩，来使螺旋结构部44E的螺旋外径变化，但本发明并不限于此，也可以构成为设置与上述第四实施方式或第五实施方式相同的结构，来使螺旋结构部44的螺旋外径变化。
并且，胶囊也可以构成为：以上述旋转基部102为中心设置2个上述胶囊主体101。如图39和图40所示，胶囊100B构成为：以旋转基部102为中心设置了2个上述胶囊主体101。
进一步具体进行说明，上述胶囊100B构成为具有：旋转基部102；以及前方侧胶囊主体101a和后方侧胶囊主体101b，它们通过安装在该旋转基部102上的第一电动机106a、第二电动机106b，而相对于上述旋转基部102相对旋转。这些前方侧胶囊主体101a和后方侧胶囊主体101b形成为：使形成在上述球囊61上的上述螺旋结构部44E朝向彼此相反的方向。并且，所谓前方，定义为摄像元件22所面向的方向。
在上述旋转基部102中设置有：第一电动机106a，其使上述前方侧胶囊主体101a旋转；第二电动机106b，其使上述后方侧胶囊主体101b旋转；以及第二电池105，其供给用于驱动这些第一电动机106a和第二电动机106b的电源电力。
由此，关于上述胶囊100B，即使在一个胶囊主体101(前方侧胶囊主体101a或后方侧胶囊主体101b)不接触管腔内壁而无法推进的情况下，另一胶囊主体101(后方侧胶囊主体101b或前方侧胶囊主体101a)也能够以接触管腔内壁的方式辅助地继续推进。
并且，上述胶囊100B中，设置在上述前方侧胶囊主体101a以及上述后方侧胶囊主体101b上的螺旋结构部44E，朝向彼此相反的方向卷绕，但本发明并不限于此，也可以向相同方向卷绕。在此情况下，上述前方侧胶囊主体101a和上述后方侧胶囊主体101b以行进方向相同的方式旋转。
第八实施方式
图41和图42涉及本发明的第八实施方式，图41是表示本发明的第八实施方式的内窥镜***部的说明图；图42是表示图41中的内窥镜***部的结构的概略图。
上述第四实施方式至第七实施方式构成为：将本发明应用于作为被检体内***装置的可在体腔内管道中独立地移动的胶囊，而第八实施方式构成为将本发明应用于作为被检体内***装置的、在前端具有胶囊状部的内窥镜***部。由于除此之外的结构与上述第四实施方式大致相同，因此，对同一结构标以相同标号并省略其说明。
如图41和图42所示，作为第八实施方式的被检体内***装置的内窥镜***部110构成为：在***管111的前端设置有胶囊状部112，该***管111为***到体腔内管道中的细长且具有挠性的部件。
上述胶囊状部112与上述第六实施方式一样，在胶囊状部112的外表面112a上设置有球囊61，在该球囊61的外周面上设置由弹性体管62形成的螺旋结构部44E。为了使上述胶囊状部112容易吞入，也可以预先利用包裹糖衣等具有生物相容性的水溶性物质，使上述球囊61固化使其小型化。上述胶囊状部112通过用粘接剂将前端侧容器113和后端侧容器114粘接固定起来而构成为一体。在上述前端侧容器113中，收纳有未图示的、与上述第四实施方式相同的物镜光学***21、摄像元件22、以及照明元件23等内置物。
在上述后端侧容器114中，安装有上述***管111的前端侧，上述后端侧容器114可以通过轴承115相对于该***管111自由旋转。并且，在上述后端侧容器114与上述***管111之间，通过O型密封圈116形成气密的结构。由此，关于上述胶囊状部112，上述前端侧容器113和后端侧容器114可相对于上述***管111一体地自由旋转。
在上述***管111的前端侧安装有电动机117，该电动机117使上述前端侧容器113和后端侧容器114一体地旋转。在上述前端侧容器113中设置有收纳上述电动机117的电动机收纳室118。上述电动机117的电动机轴117a配合固定在上述电动机收纳室118的收纳壁上。由此，上述电动机117能够使上述胶囊状部112相对于上述***管111旋转。
在上述前端侧容器113上，从上述电动机收纳室118朝向外周表面形成有通孔119，利用该通孔119，能够通过上述电动机收纳室118向上述球囊61供给空气。在上述***管111中形成有用于向上述球囊61供给空气的管道120。并且，在该管道中配设有：传递从摄像元件22得到的影像信号的信号线；以及上述电动机117的电源线等信号线。
上述***管111的后端侧与未图示的控制装置连接。该控制装置除了控制驱动上述电动机117的电动机控制电路、对影像信号进行信号处理的数据处理电路之外，还设置有向上述球囊61供给空气的压缩机。
这样构成的内窥镜***部110被***到体腔内管道中。向内窥镜***部110供给来自控制装置的电源电力，上述电动机117被驱动，上述胶囊状部112旋转。上述内窥镜***部110通过上述胶囊状部112的旋转，在上述螺旋结构部44E与管腔内壁的接触部分上，产生外螺纹相对于内螺纹移动那样的、使胶囊状部112前进的推进力，上述内窥镜***部110前进。
此时，在体腔内管道的管道直径大于螺旋结构部44E的螺旋外径、该管腔内壁与螺旋结构部44E的接触状态并不良好、无法得到足够的推进力的情况下，手术操作者操作控制装置使螺旋结构部44E的螺旋外径加大。控制装置驱动压缩机向上述内窥镜***部110供给空气。
从上述***管111的管道120向上述内窥镜***部110供给空气，该空气从上述胶囊状部112的电动机收纳室118通过通孔119导入到上述球囊61内。上述球囊61膨胀，使螺旋结构部44E的螺旋外径加大。由此，由于内窥镜***部110能够使螺旋结构部44E的螺旋外径加大，因此，能够使管腔内壁与螺旋结构部44E的接触状态变得良好，能够获得足够的推进力。
然后，反过来在螺旋结构部44E的螺旋外径在体腔内管道的管道直径以上的情况下，手术操作者操作控制装置使螺旋结构部44E的螺旋外径减小。控制装置驱动压缩机从上述内窥镜***部110吸取空气。在此情况下，上述内窥镜***部110通过与上述空气供给相反的路径，从上述球囊61吸取空气。上述球囊61收缩，使螺旋结构部44E的螺旋外径减小。
由此，由于内窥镜***部110能够使螺旋结构部44E的螺旋外径减小，因此，能够使管腔内壁与螺旋结构部44E的接触状态变得良好，能够获得足够的推进力。从而，内窥镜***部110能够根据体腔内管道的管道直径来使螺旋结构部44E的螺旋外径变化。
这样，根据本实施方式，由于能够根据体腔内管道的管道直径，使螺旋结构部44E的螺旋外径变化，因此，能够适当且正确地维持螺旋结构部44E的螺旋形状，获得稳定的推进力。此外，由于本实施方式的内窥镜***部110从***管111供给空气，因此，在胶囊状部112内不必设置泵等，能够使胶囊状部112小型化。此外，由于本实施方式的内窥镜***部能够通过过手边侧的控制装置直接操作来指示相对于球囊61的空气的供给和排出，因此，操作性很好。并且，上述内窥镜***部110也可以构成为：上述胶囊状部112能够安装成相对于上述***管111可自由装卸。
此外，本实施方式的内窥镜***部110与上述第六实施方式一样地构成为：在胶囊状部112与螺旋结构部44E之间设置球囊61，通过使该球囊61膨胀和收缩，来使螺旋结构部44E的螺旋外径变化，但本发明并不限于此，也可以构成为：设置与上述第四实施方式或第五实施方式相同的机构，来使螺旋结构部44E的螺旋外径变化。
并且，上述内窥镜***部110构成为：在前端部的胶囊状部112上设置球囊61，在该球囊61上形成螺旋结构部44E，但本发明并不限于此，也可以构成为：在***管111的多个部位设置球囊61，在该球囊61上形成螺旋结构部44E。
此外，本实施方式构成为将本发明应用于内窥镜***部110，但本发明并不限于此，也可以构成为将本发明应用于在前端具有胶囊状部的探头、将内窥镜***部导入体腔内管道的深部的***辅助工具等。
另外，将上述第一实施方式至第八实施方式各实施方式等部分地组合起来等而构成的实施方式也属于本发明。
Claims (19)
1.一种胶囊式医疗装置，其是导入到被检者体内并由外部磁场引导的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有：
大致圆筒状的胶囊；
推进机构，其将该胶囊的绕长轴的旋转运动转换为沿着长轴的推进运动；
磁铁，其容纳在所述胶囊内，并设置成使其磁极方向能够在沿着长轴的方向以及与该方向相交的方向之间进行切换；以及
固定部，其在切换了磁极方向的各状态下，将所述磁铁固定在所述胶囊内。
2.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述推进机构是设置在所述胶囊的外周面上的螺旋机构。
3.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述磁铁由永久磁铁构成，
所述固定部具有卡合部件，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与所述方向相交的方向的位置上，所述卡合部件与所述磁铁卡合。
4.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述磁铁由永久磁铁构成，
所述固定部具有磁性材料，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与所述方向相交的方向的位置上，所述磁性材料吸附在所述磁铁上。
5.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有切换所述磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置。
6.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有切换所述磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置，
所述磁铁由永久磁铁构成，
所述固定部具有电磁铁，在磁极朝向沿着长轴的方向的位置、以及朝向与所述方向相交的方向的位置上，所述电磁铁吸附在所述磁铁上，
所述磁极方向切换装置具有切换所述电磁铁的磁极的磁极切换装置。
7.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有切换所述磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置，
所述磁铁由永久磁铁构成，
所述磁极方向切换装置具有电动机，该电动机使所述磁铁绕沿着所述胶囊的半径方向的轴线摆动。
8.如权利要求3所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有切换所述磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置，
所述磁极方向切换装置具有电动机，该电动机使所述磁铁绕沿着所述胶囊的半径方向的轴线摆动。
9.如权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置具有切换所述磁铁的磁极方向的磁极方向切换装置，
所述磁铁由电磁铁构成，
所述固定部和所述磁极方向切换装置具有磁极切换装置，该磁极切换装置切换所述电磁铁的磁极并进行保持。
10.如权利要求2所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述螺旋机构相对于所述胶囊的外表面分离地设置，
所述胶囊式医疗装置具有螺旋外径变化赋予部，该螺旋外径变化赋予部使相对于所述胶囊的外表面在径向上分离地设置的螺旋机构的螺旋外径变化。
11.如权利要求10所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部，将所述螺旋机构的一端与另一端中的任一方固定成可在所述胶囊的外周方向上移动，该螺旋外径变化赋予部通过使该固定位置在所述胶囊的外周方向上移动，来使所述螺旋机构的螺旋外径变化。
12.如权利要求10所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部通过使与所述胶囊的外表面分离的所述螺旋机构，在螺旋方向上膨胀和收缩，来使所述螺旋机构的螺旋外径变化。
13.如权利要求10所述的胶囊式医疗装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部在所述胶囊与所述螺旋机构之间设置有球囊，通过使该球囊膨胀和收缩，来使所述螺旋机构的螺旋外径变化。
14.一种胶囊式医疗装置的引导***，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置的引导***具有：
权利要求1所述的胶囊式医疗装置；
磁场产生装置，其配置在该胶囊式医疗装置的动作范围的外部，并产生对所述胶囊式医疗装置内的所述磁铁进行作用的外部磁场；以及
磁场控制装置，其对通过该磁场产生装置而作用在所述磁铁上的外部磁场进行控制。
15.如权利要求14所述的胶囊式医疗装置引导***，其特征在于，
所述胶囊式医疗装置的引导***具有胶囊方向检测装置，该胶囊方向检测装置检测所述胶囊式医疗装置的方向，
所述磁场控制装置，根据由所述胶囊方向检测装置检测到的胶囊式医疗装置的方向，来控制胶囊式医疗装置的位置处的外部磁场的方向。
16.一种被检体内***装置，其特征在于，
所述被检体内***装置具有：
权利要求1所述的胶囊式医疗装置，其***到被检体内；
旋转机构，其使所述胶囊式医疗装置旋转；
螺旋结构部，其将由所述旋转机构产生的所述胶囊式医疗装置的旋转运动转换为推进力，该螺旋结构部相对于所述胶囊式医疗装置的外表面在径向上分离地设置；以及
螺旋外径变化赋予部，其使相对于所述胶囊式医疗装置的外表面在径向上分离地设置的所述螺旋结构部的螺旋外径变化。
17.如权利要求16所述的被检体内***装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部，将所述螺旋结构部的一端与另一端中的任一方固定成可在所述胶囊式医疗装置的外周方向上移动，该螺旋外径变化赋予部通过使该固定位置在所述胶囊式医疗装置的外周方向上移动，来使所述螺旋结构部的螺旋外径变化。
18.如权利要求16所述的被检体内***装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部通过使与所述胶囊式医疗装置的外表面分离的所述螺旋结构部，在螺旋方向上膨胀和收缩，来使所述螺旋结构部的螺旋外径变化。
19.如权利要求16所述的被检体内***装置，其特征在于，
所述螺旋外径变化赋予部在所述胶囊式医疗装置与所述螺旋结构部之间设置有球囊，通过使该球囊膨胀和收缩，来使所述螺旋结构部的螺旋外径变化。
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