JP5385034B2 - 誘導システムおよび誘導方法 - Google Patents

Description

本発明は、誘導システムおよび誘導方法に関し、特に被検体内導入装置の被検体内での位置を誘導するため誘導システムおよび誘導方法に関するものである。

従来、人や動物などの被検体の内部を観察する装置には、チューブ型のプローブを備えた内視鏡（以下、単に内視鏡という）やカプセル型の内視鏡（以下、単にカプセル内視鏡という）などが存在する。

内視鏡には、先端部にＣＣＤ（charge coupled device）センサやＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサなどが設けられた電子内視鏡やプローブ内に光ファイバの束が通されたファイバスコープなどが存在する。このような内視鏡は、プローブが被検体の口や肛門等から挿入されて被検体内部の画像を取得する（例えば特許文献１を参照）。

一方、カプセル内視鏡は、被検体内に導入されるカプセル型の被検体内導入装置であり、人や動物などが飲み込める程度の大きさを備える。このカプセル内視鏡は、例えば経口で被検体内に導入される。被検体内部に導入されたカプセル内視鏡は、例えば定期的に被検体内部を撮像し、撮像して得られた被検体内部の画像を無線信号として外部の受信装置へ送信する（例えば特許文献２を参照）。

観察者は、内視鏡やカプセル内視鏡で得られた複数の画像を個別または連続して再生し、これを観察することで被検体の内部を観察する。

ここでカプセル内視鏡は、通常、自由な状態で被検体内部に導入される。このため、カプセル内視鏡の被検体内部での位置や向きは、被検体内管腔の内壁等に制限されない限り、自由である。しかしながら、被検体内でのカプセル内視鏡の位置や向きが定まらないと、カプセル内視鏡が被検体内部におけるどこの位置を撮像しているのかを観察者が特定することが困難となる。また、被検体内でのカプセル内視鏡の位置や向きを制御できなければ、観察者が要求する被検体内の位置を観察することが難しい。

そこで従来では、カプセル内視鏡に永久磁石を搭載し、この永久磁石と外部に形成した磁界とを作用させることで、カプセル内視鏡の位置や向きを制御していた。例えば被検体内の胃に蓄えた液体を遊泳するカプセル内視鏡の位置を制御する場合、カプセル内視鏡内に固定された永久磁石には、この永久磁石の位置や向きを停めておく磁界（以下、これを拘束磁界という）が外部から与えられる。

特許第３８９８７８１号公報 特開２００３−７０７２８号公報

しかしながら、この拘束磁界は、カプセル内視鏡を停めておく目的の位置（以下、拘束位置という）付近での磁界強度の高低差（以下、傾きという）が緩やかである。このため、被検体とカプセル内視鏡との相対位置を変化させる場合、カプセル内視鏡が所望の位置にトラップされている状態を保つことが困難である。すなわち、カプセル内視鏡に作用する摩擦力または慣性力などの力に逆らってカプセル内視鏡を拘束位置に停めておくことができる程度に、拘束位置付近での拘束磁界の強度分布を急峻な分布とすることは困難である。

例えば、被検体が載置されるベッドを拘束位置に対して移動させることで被検体と被検体内に導入された液体に浮遊するカプセル内視鏡との相対位置を変化させる場合、ベッドの移動によって被検体内に導入されたカプセル内視鏡に慣性力や液体の摩擦力などが働く。このためカプセル内視鏡は被検体と共に移動しようとするが、この移動を阻止すべき拘束磁界の拘束位置付近での傾きが緩やかであるため、このカプセル内視鏡が所望の位置にトラップされている状態を保つことは困難である。これは、被検体を固定した状態で拘束位置を移動させる場合やベッドと拘束位置とを互いに移動させる場合でも同様である。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて為されたものであり、被検体と拘束位置との相対的な変化に対してもカプセル内視鏡を所望の位置にトラップしておくことが可能な誘導システムおよび誘導方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するための、本発明のある態様にかかる誘導システムは、カプセル型の筐体内に固定された永久磁石を備え、被検体内に導入されるカプセル型装置と、所定軸と前記被検体との相対位置を変化させる相対位置制御機構と、前記所定軸に前記永久磁石を引き付ける拘束磁界成分と、前記相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に前記永久磁石を付勢する勾配磁界成分と、の少なくとも一方を含む磁界を前記被検体が配置された空間に形成する磁界発生機構と、を有する位置制御装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記勾配磁界成分は、前記相対位置を変化させる方向と逆方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記磁界発生機構は、前記相対位置制御機構が前記相対位置の変化速度を加速しているときに前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記勾配磁界成分は、前記相対位置を変化させる方向と同じ方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記磁界発生機構は、前記相対位置制御機構が前記相対位置の変化速度を減速しているときに前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記磁界発生機構は、中心軸が前記所定軸と一致するＺ軸コイルと、中心軸が前記所定軸と垂直で且つ互いに直交するＸ軸コイルおよびＹ軸コイルと、を含む拘束磁界発生コイルを含み、前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させることを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記磁界発生機構は、前記所定軸上で該所定軸と略垂直な向きの磁界を形成する１組のＸ軸勾配コイルと、前記所定軸上で該所定軸と略垂直で且つ前記１組のＸ軸勾配コイルが形成する前記磁界と略垂直な磁界を形成する１組のＹ軸勾配コイルと、を含む勾配磁界発生コイルを含み、前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させ、前記磁界発生機構は、前記１組のＸ軸勾配コイルのそれぞれのコイルが発生する磁界の強度のバランスを調整することで前記１組のＸ軸勾配コイルが前記所定軸上に発生する磁界方向に勾配磁界を発生し、前記１組のＹ軸勾配コイルのそれぞれのコイルが発生する磁界の強度のバランスを調整することで前記１組のＹ軸勾配コイルが前記所定軸上に発生する磁界方向に勾配磁界を発生することで前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導システムは、上記の発明において、前記磁界発生機構は、中心軸が前記所定軸と一致するＺ軸コイルと、中心軸が前記所定軸と垂直で且つ互いに直交するＸ軸コイルおよびＹ軸コイルと、を含む磁界発生コイルを含み、前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させ、前記磁界発生機構は、前記Ｚ軸コイルと前記Ｘ軸コイルと前記Ｙ軸コイルとのそれぞれに電流信号を入力することで前記拘束磁界成分を含む前記磁界を前記空間内に形成すると共に、前記Ｚ軸コイルと前記Ｘ軸コイルと前記Ｙ軸コイルとのそれぞれに入力する前記電流信号の電流量のバランスを調整することで前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導方法は、カプセル型の筐体内に固定された永久磁石を備え、被検体内に導入されたカプセル型装置の位置を誘導する誘導方法であって、所定軸に前記永久磁石を引き付ける拘束磁界を前記被検体が配置された空間に形成する拘束磁界発生ステップと、前記所定軸と前記被検体との相対位置を変化させる相対位置制御ステップと、前記相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に前記永久磁石を付勢する勾配磁界を前記空間に形成する勾配磁界発生ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導方法は、上記の発明において、前記勾配磁界は、前記相対位置を変化させる方向と逆方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導方法は、上記の発明において、前記勾配磁界発生ステップは、前記相対位置制御ステップで前記相対位置の変化速度を加速しているときに前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導方法は、上記の発明において、前記勾配磁界は、前記相対位置を変化させる方向と同じ方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる誘導方法は、上記の発明において、前記勾配磁界発生ステップは、前記相対位置制御ステップで前記相対位置の変化速度を減速しているときに前記勾配磁界成分を含む前記磁界を前記空間に形成することを特徴とする。

本発明によれば、位置制御装置を、所定軸と被検体との相対位置を変化させる相対位置制御機構と、所定軸に永久磁石を引き付ける拘束磁界成分と、相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に永久磁石を付勢する勾配磁界成分と、の少なくとも一方を含む磁界を被検体が配置された空間に形成する磁界発生機構とを有する構成としたので、被検体と拘束位置との相対的な変化に対してもカプセル内視鏡を所望の位置にトラップしておくことができる。

図１は、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡の概略外観構成例を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡の概略構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡を被検体内に導入した液体に浮遊させた場合の様子を説明するための概念図である。 図４は、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡システムにおける位置制御装置の概略構成例を示す斜視図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態１において相対位置制御部がベッドを水平面（Ｘ−Ｙ平面）中で移動させるように構成した場合のベッドと拘束磁界発生コイルの中心Ｚ軸との位置関係を説明するための斜視図である。 図６Ｂは、図６Ａに示すベッドと拘束磁界発生コイルの中心Ｚ軸との位置関係を説明するための上視図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態１において相対位置制御部が拘束磁界発生コイルを水平面（Ｘ−Ｙ平面）中で移動させるように構成した場合のベッドと拘束磁界発生コイルの中心Ｚ軸との位置関係を説明するための斜視図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態１において相対位置制御部がベッドをＸ／−Ｘ方向に移動させ且つ拘束磁界発生コイルをＹ／−Ｙ方向へ移動させるように構成した場合のベッドと拘束磁界発生コイルの中心Ｚ軸との位置関係を説明するための斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態１による拘束磁界発生コイルの一例を示す斜視図である。 図９Ａは、図８に示す拘束磁界発生コイルにおけるＸ軸拘束コイルの一例を示す斜視図である。 図９Ｂは、図９Ａに示すＸ軸拘束コイルが形成する拘束磁界Ｘ軸成分を示す概念図である。 図１０Ａは、図８に示す拘束磁界発生コイルにおけるＹ軸拘束コイルの一例を示す斜視図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示すＹ軸拘束コイルが形成する拘束磁界Ｙ軸成分を示す概念図である。 図１１Ａは、図８に示す拘束磁界発生コイルにおけるＺ軸拘束コイルの一例を示す斜視図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示すＺ軸拘束コイルが形成する拘束磁界Ｚ軸成分を示す概念図である。 図１２は、本発明の実施の形態１の変形例１−１による拘束磁界発生コイルの一例を示す斜視図である。 図１３は、図１２に示す拘束磁界発生コイルにおけるＺ軸拘束コイルが形成する拘束磁界Ｚ軸成分を示す概念図である。 図１４は、図１２に示す拘束磁界発生コイルにおけるＸ／Ｙ軸拘束コイルが形成する拘束磁界Ｘ／Ｙ軸成分を示す概念図である。 図１５は、本発明の実施の形態１の変形例１−２による拘束磁界発生コイルの一例を示す斜視図である。 図１６は、本発明の実施の形態１による拘束磁界の強度分布とこの拘束磁界によってカプセル内視鏡に作用する拘束力との関係を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態１において拘束磁界により制御されるカプセル内視鏡の向きを説明するための図である。 図１８は、本発明の実施の形態１による勾配磁界発生コイルの一例を示す斜視図である。 図１９Ａは、図１８に示す勾配磁界発生コイルにおけるＸ／Ｙ軸勾配コイルがそれぞれ形成する非対称磁界の一例を示す概念図である。 図１９Ｂは、図１９Ａに示すＸ／Ｙ軸勾配コイルが形成する勾配磁界の強度分布の一例を示す図である。 図２０は、本発明の実施の形態１の変形例１−３による勾配磁界発生コイルの一例を示す斜視図である。 図２１Ａは、図２０に示す勾配磁界発生コイルにおけるＸ／Ｙ軸勾配コイルがそれぞれ形成する非対称磁界の一例を示す概念図である。 図２１Ｂは、図２１Ａに示すＸ／Ｙ軸勾配コイルが形成する勾配磁界の強度分布の一例を示す図である。 図２２は、本発明の実施の形態１による位置制御装置がベッドと拘束磁界発生コイルとの相対位置を変更する際の概略全体動作例を示すフローチャートである。 図２３は、図２２における相対位置制御処理の具体例を示すフローチャートである。 図２４Ａは、本発明の実施の形態１による動作パターン１を説明するためのタイミングチャートである。 図２４Ｂは、本発明の実施の形態１による動作パターン２を説明するためのタイミングチャートである。 図２４Ｃは、本発明の実施の形態１による動作パターン３を説明するためのタイミングチャートである。 図２５は、図２４Ｃに示す動作パターン３においてベッドの加速期間中にカプセル内視鏡に生じる力と検出空間内に形成する勾配磁界との例を示す概念図である。 図２６は、図２４Ｃに示す動作パターン３においてベッドの減速期間中にカプセル内視鏡に生じる力と検出空間内に形成する勾配磁界との例を示す概念図である。 図２７Ａは、本発明の実施の形態１による動作パターン４を説明するためのタイミングチャートである。 図２７Ｂは、本発明の実施の形態１による動作パターン５を説明するためのタイミングチャートである。 図２７Ｃは、本発明の実施の形態１による動作パターン６を説明するためのタイミングチャートである。 図２８は、図２７Ｃに示す動作パターン６においてベッドの加速期間中にカプセル内視鏡に生じる力と検出空間内に形成する勾配磁界との例を示す概念図である。 図２９は、図２７Ｃに示す動作パターン６においてベッドの減速期間中にカプセル内視鏡に生じる力と検出空間内に形成する勾配磁界との例を示す概念図である。 図３０は、本発明の実施の形態２によるカプセル内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 図３１Ａは、本発明の実施の形態２においてＺ軸拘束コイルに電流を流した際にＺ軸拘束コイルが中心Ｚ軸近傍に形成する磁界を示す概念図である。 図３１Ｂは、図３１Ａに示す磁界における中心Ｚ軸を含む平面の磁界成分を示す図である。 図３２Ａは、図３１Ａおよび図３１Ｂに示す磁界のＸ軸方向の磁界強度を示す図である。 図３２Ｂは、図３１Ａおよび図３１Ｂに示す磁界のＹ軸方向の磁界強度を示す図である。 図３２Ｃは、図３１Ａおよび図３１Ｂに示す磁界のＺ軸方向の磁界強度を示す図である。 図３３Ａは、本発明の実施の形態２においてＸ軸拘束コイルに電流を流した際にＸ軸拘束コイルが中心Ｚ軸近傍に形成する磁界を示す概念図である。 図３３Ｂは、図３３Ａに示す磁界における中心Ｚ軸を含む平面の磁界成分を示す図である。 図３４Ａは、図３３Ａおよび図３３Ｂに示す磁界のＸ軸方向の磁界強度を示す図である。 図３４Ｂは、図３３Ａおよび図３３Ｂに示す磁界のＹ軸方向の磁界強度を示す図である。 図３４Ｃは、図３３Ａおよび図３３Ｂに示す磁界のＺ軸方向の磁界強度を示す図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１によるカプセル内視鏡システム１を、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態１では、被検体内に経口にて導入され、被検体の胃や小腸や大腸などに蓄えた液体に浮かぶカプセル内視鏡１００を被検体内導入装置として用いるカプセル内視鏡システム１を例に挙げる。また、カプセル内視鏡１００としては、複数の撮像ユニットを備えた、いわゆる複眼のカプセル内視鏡を例に挙げる。ただし、これに限定されず、例えば被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動する途中で撮像動作を実行することで被検体内部の画像を取得する単眼または複眼のカプセル内視鏡など、種々の被検体内導入装置を用いることが可能である。

図１は、本実施の形態１によるカプセル内視鏡１００の概略外観構成例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態１によるカプセル内視鏡１００の概略構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、カプセル内視鏡１００は、両端が開口された中空の円筒部１２２と、円筒部１２２の開口された両端にそれぞれ設けられたドーム形のキャップ１２４Ａおよび１２４Ｂと、から構成される筐体１２０を備える。筐体１２０内部は、円筒部１２２の２つの開口にキャップ１２４Ａおよび１２４Ｂがそれぞれはめ込まれることで、水密に封止される。また、筐体１２０内のキャップ１２４Ａおよび１２４Ｂ側には、被検体内部を照明および撮像する撮像部１０５Ａおよび１０５Ｂがそれぞれ設けられている。

また、図２に示すように、カプセル内視鏡１００は、筐体１２０内部に、カプセル制御部１０２ならびに撮像部１０５Ａおよび１０５Ｂと、撮像ユニット１０４と、無線通信部１０６と、バッテリ１０８と、永久磁石１１０と、を備える。

撮像部１０５Ａは、入射した光の光量に応じた電荷を蓄積する光電変換素子であるＣＣＤアレイ（ＣＣＤ array）１０５ａと、被検体内部を照明する１つ以上のＬＥＤ（ＬＥＤ）１０５ｂと、を含む。また、撮像部１０５Ａは、搭載面がキャップ１２４Ａ側を介して筐体１２０外部を向くように筐体１２０内のキャップ１２４Ａ側に配設された基板１０４Ａの搭載面に実装される。具体的には、撮像部１０５ＡのＣＣＤアレイ１０５ａは、受光面がキャップ１２４Ａを介して筐体１２０外部を向くように、基板１０４Ａの搭載面に実装される。同様に、撮像部１０５Ａの各ＬＥＤ１０５ｂは、光の放射方向がキャップ１２４Ａを介して筐体１２０外部を向くように、基板１０４Ａの搭載面に実装される。このような配置により、撮像部１０５Ａの画角ＶＡ１は、キャップ１２４Ａを介した方向となる（図２参照）。

一方、撮像部１０５Ｂは、撮像部１０５Ａと同様に、ＣＣＤアレイ１０５ａと１つ以上のＬＥＤ１０５ｂとを含む。撮像部１０５Ｂは、搭載面がキャップ１２４Ａと反対側に設けられたキャップ１２４Ｂを介して筐体１２０外部を向くように筐体１２０内に配設された基板１０４Ｂの搭載面に実装される。具体的には、撮像部１０５ＢのＣＣＤアレイ１０５ａは、受光面がキャップ１２４Ｂを介して筐体１２０外部を向くように、基板１０４Ｂの搭載面に実装される。同様に、撮像部１０５Ｂの各ＬＥＤ１０５ｂは、光の放射方向がキャップ１２４Ｂを介して筐体１２０外部を向くように、基板１０４Ｂの搭載面に実装される。このような配置により、撮像部１０５Ｂの画角ＶＡ２は、撮像部１０５Ａの画角ＶＡ１と反対方向であるキャップ１２４Ｂを介した方向となる（図２参照）。

なお、ＣＣＤアレイ１０５ａに代えて、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサアレイなど、種々の光電変換素子を用いることができる。また、ＬＥＤ１０５ｂに代えて種々の発光素子を用いることができる。

撮像ユニット１０４は、撮像部１０５Ａまたは１０５Ｂで生成された画像信号を定期的に交互または同時に読み出し、これにＡ／Ｄ変換等の処理を実行することで画像データを生成する。また、撮像ユニット１０４は、生成した画像データを直接無線通信部１０６へ入力するか、カプセル制御部１０２を介して無線通信部１０６に入力する。なお、撮像ユニット１０４は、画像信号を読み出した撮像部１０５Ａ／１０５Ｂを識別するための情報と、画像信号を読み出したもしくは画像信号から画像データを生成した時刻の情報を、生成した画像データに付加する。

無線通信部１０６は、不図示のアンテナを含み、撮像ユニット１０４から入力された画像データを無線信号に変換して、カプセル内視鏡１００外の後述する受信装置３００に送信する。なお、無線通信部１０６は、受信装置３００から送信された無線信号を受信してこれをカプセル制御部１０２に入力してもよい。

カプセル制御部１０２は、各種動作を実行するためのプログラムおよびパラメータを記憶したメモリを含み、このメモリから適宜プログラムおよびパラメータを読み出して各種動作を実行してカプセル内視鏡１００内の各ユニットを制御することで、定期的に画像データを取得してこれを受信装置３００へ送信する。また、無線通信部１０６を介して受信装置３００から制御命令等を入力するように構成した場合には、入力された制御命令等に基づいてカプセル内視鏡１００内の各ユニットを制御する。

バッテリ１０８は、カプセル内視鏡１００内の各ユニットに電力を供給する。このバッテリ１０８は、例えばボタン電池などの１次電池または２次電池で構成することができる。

永久磁石１１０は、筐体１２０の例えば円筒部１２２内部に固定される。ここで、カプセル内視鏡１００を被検体内に導入した液体９１０に浮遊させる場合の様子を、図３を用いて説明する。図３は、カプセル内視鏡１００を被検体内に導入した液体９１０に浮遊させた場合の様子を説明するための概念図である。ただし、図３に示す例では、カプセル内視鏡１００の姿勢（長軸方向Ｌａの向き）を制御するための磁界がこれの永久磁石１１０に作用していない場合を例示している。

本実施の形態１において例示するカプセル内視鏡１００は、液体９１０に対する比重が１より小さい。このため図３に示すように、カプセル内視鏡１００は、液体９１０に対して浮遊する。この際、カプセル内視鏡１００の重心Ｇをカプセル内視鏡１００の幾何学的中心Ｃｇからカプセル内視鏡１００の長軸Ｌａ（図１参照）に沿ってずらしておく。これにより、液体９１０に浮遊するカプセル内視鏡１００の長軸Ｌａが、鉛直方向（すなわち重力方向Ｄｇ）と平行になる。言い換えれば、カプセル内視鏡１００を立った状態で液体９１０に浮遊させることができる。なお、カプセル内視鏡１００の長軸Ｌａとは、カプセル内視鏡１００の長手方向の中心軸である。２つの撮像部１０５Ａおよび１０５Ｂは、例えばそれぞれのＣＣＤアレイ１０５ａの光学的中心軸が長軸Ｌａと重なり且つそれぞれの撮像方向が互いに反対側を向くように配置される。

永久磁石１１０は、その磁化方向ＤｍｎおよびＤｍｓがカプセル内視鏡１００の長軸Ｌａに対して傾き（例えば垂直）を持つように、筐体１２０内部に固定される。なお、磁化方向Ｄｍｎは永久磁石１１０におけるＮ極の磁化方向であり、磁化方向Ｄｍｓは永久磁石１１０におけるＳ極の磁化方向である。磁化方向ＤｍｎおよびＤｍｓが長軸Ｌａに対して傾きを持つように永久磁石１１０を筐体１２０内に固定することで、カプセル内視鏡１００の長軸Ｌａを中心とした回転方向Ｄｒ（または長軸Ｌａと垂直な径方向）の姿勢を、例えば外部から与える磁場により制御することが可能となる。

また、重力方向Ｄｇに対するカプセル内視鏡１００の長軸Ｌａの傾きは、カプセル内視鏡１００の永久磁石１１０に外部から磁界を作用させることで制御することができる。すなわち、磁力線の方向が水平面に対して角度を有する磁界を永久磁石１１０に作用させることで、永久磁石１１０の磁化方向ＤｍｎおよびＤｍｓがこの磁力線と略平行となるようにカプセル内視鏡１００を重力方向Ｄｇに対して傾かせることが可能である。

つぎに、上記したカプセル内視鏡１００を用いたカプセル内視鏡システム１について、図面を用いて詳細に説明する。図４は、本実施の形態１によるカプセル内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図５は、カプセル内視鏡システム１における位置制御装置２００の概略構成例を示す斜視図である。

図４に示すように、カプセル内視鏡システム１は、カプセル内視鏡１００から無線信号として送信された画像データ等を受信する受信装置３００と、カプセル内視鏡１００の永久磁石１１０に作用させる磁界（拘束磁界Ｂｔｒａｐおよび勾配磁界Ｂｇｒａｄ）を検出空間Ｋ内に形成すると共にカプセル内視鏡１００が導入される被検体９００と拘束磁界Ｂｔｒａｐの中心軸との相対位置を制御する位置制御装置２００と、を備える。なお、本説明では、地表面に対して鉛直な方向をＺ軸とし、後述する拘束磁界発生コイル２２２の中心を通るＺ軸を中心Ｚ軸Ａｚという。また、説明の都合上、後述するベッド２０６の長手方向をＸ軸とし、ベッド２０６の短手方向をＹ軸とする。したがって、本説明において、Ｘ−Ｙ平面は水平面となる。さらに、便宜上、位置制御装置２００は、被検体９００が載置されるベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を制御するものとして説明する。

受信装置３００は、カプセル内視鏡１００から送信された無線信号を受信する受信アンテナ３０２と、カプセル内視鏡１００から無線信号として受信した画像データを入力して所定の処理を実行するカプセル画像受信装置３１０と、カプセル画像受信装置３１０で所定の処理がなされた画像データを再生するカプセル画像表示装置３２０と、を備える。カプセル内視鏡１００で取得され、無線信号として送信された被検体９００内の画像データは、受信アンテナ３０２を介してカプセル画像受信装置３１０に入力され、所定の処理が実行された後、カプセル画像表示装置３２０に表示される。

位置制御装置２００は、拘束磁界Ｂｔｒａｐと勾配磁界Ｂｇｒａｄとを形成する磁界発生部２１０と、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を制御する相対位置制御部２４０と、磁界発生部２１０および相対位置制御部２４０を制御する制御部２５０と、ユーザが制御部２５０に対して各種制御命令を入力する操作部２６０と、を備える。

相対位置制御部２４０は、検査対象の被検体９００が載置されるベッド２０６および／または拘束磁界発生コイル２２２に連結されており、ベッド２０６および／または拘束磁界発生コイル２２２を水平方向に移動させることで、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させる。なお、このベッド２０６上の空間が被検体９００が導入される検出空間Ｋであり、ベッド２０６およびこれを駆動する不図示の駆動機構および／または後述する拘束磁界発生コイル２２２を駆動する不図示の駆動機構を含む相対位置制御部２４０が中心Ｚ軸（所定軸）Ａｚと被検体９００との相対位置を変化させる相対位置制御機構として機能する。また、検出空間Ｋは、ベッド２０６の移動に対して移動しないものとする。ただし、これに限定されず、ベッド２０６の移動と共に移動してもよい。

磁界発生部２１０は、拘束磁界Ｂｔｒａｐを発生させる拘束磁界発生部２２０と、勾配磁界Ｂｇｒａｄを発生させる勾配磁界発生部２３０と、を含む。拘束磁界発生部２２０は、検出空間Ｋ近傍に配設された拘束磁界発生コイル２２２に電気的に接続される。拘束磁界発生コイル２２２は、その中心Ｚ軸Ａｚがベッド２０６の被検体載置面に対して垂直となるように配設される。一方、勾配磁界発生部２３０には、検出空間Ｋ近傍に配設された勾配磁界発生コイル２３２に電気的に接続される。

なお、拘束磁界発生部２２０およびこれに接続された拘束磁界発生コイル２２２と勾配磁界発生部２３０およびこれに接続された勾配磁界発生コイル２３２とを含む磁界発生部２１０が、中心Ｚ軸Ａｚに永久磁石１１０を引き付ける拘束磁界成分（拘束磁界Ｂｔｒａｐ）と、相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に永久磁石１１０を付勢する勾配磁界成分（勾配磁界Ｂｇｒａｄ）と、の少なくとも一方を含む磁界を被検体９００が配置された検出空間Ｋに形成する磁界発生機構として機能する。

拘束磁界発生部２２０は、例えば制御部２５０からの制御に従って、特定の振幅を持った電流信号（以下、拘束信号という）を生成し、この拘束信号を拘束磁界発生コイル２２２に入力する。これにより、検出空間Ｋ内に永久磁石１１０を備えたカプセル内視鏡１００を目的の位置（拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚ上の位置）に停めておくための拘束磁界Ｂｔｒａｐが形成される。なお、拘束磁界発生部２２０は、中心Ｚ軸Ａｚに磁界強度のピークを持つ拘束磁界Ｂｔｒａｐを拘束磁界発生コイル２２２に形成させることが可能な信号波形の拘束信号を生成する。

勾配磁界発生部２３０は、例えば制御部２５０からの制御に従って、特定の振幅を持った電流信号（以下、勾配信号という）を生成し、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。これにより、検出空間Ｋ内に永久磁石１１０を備えたカプセル内視鏡１００を目的の方向（例えばベッド２０６の加速方向または加速方向と反対の方向）へ付勢するための勾配磁界Ｂｇｒａｄが形成される。なお、後述するように、本実施の形態１による勾配磁界発生コイル２３２は、水平成分（Ｘ軸成分またはＹ軸成分）を持つ磁界を検出空間Ｋ内に形成可能な１組以上のコイル（Ｘ軸勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２／２３２ｙ−２：図１８参照）を含む。そこで勾配磁界発生部２３０は、対をなすコイルのそれぞれに入力する勾配信号の振幅を調整すること、すなわち各コイルに入力する信号強度のバランスを調整することで、磁界強度の分布が検出空間Ｋ内（特に中心Ｚ軸Ａｚ近傍）で傾いている勾配磁界Ｂｇｒａｄを勾配磁界発生コイル２３２に形成させる。

ここで図５に示すように、位置制御装置２００は、ベッド２０６の少なくとも一部を収納する筐体２０２を含む。筐体２０２には、ベッド２０６上への被検体９００の搬入出口およびベッド２０６の移動自由度などを確保するための窓２０４Ａおよび２０４Ｂが形成されている。筐体２０２内部におけるベッド２０６上の領域は、被検体９００が載置される検出空間Ｋとして設定される。なお、ベッド２０６は、窓２０４Ａおよび２０４Ｂの一方または両方から筐体２０２外へその一部が突出していてもよい。

また、相対位置制御部２４０および磁界発生部２１０は、例えば筐体２０２内であってベッド２０６の下側に配設される。一方、制御部２５０および操作部２６０は、例えば筐体２０２外に配置されたパーソナルコンピュータ２７０などを用いて実現される。パーソナルコンピュータ２７０と相対位置制御部２４０および磁界発生部２１０とは、通信ケーブルなどを介して通信可能に接続される。ただし、これに限定されず、相対位置制御部２４０と磁界発生部２１０と制御部２５０と操作部２６０とを筐体２０２に配設するなど、種々変形できることは言うまでもない。

つぎに、ベッド２０６（特にベッド２０６上の被検体９００）と拘束磁界発生コイル２２２（特に中心Ｚ軸Ａｚ）との位置関係を、図６Ａを用いて詳細に説明する。図６Ａは、相対位置制御部２４０がベッド２０６を水平面（Ｘ−Ｙ平面）中で移動させるように構成した場合のベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの位置関係を説明するための斜視図である。この際、拘束磁界発生コイル２２２は、筐体２０２に対して固定されているとする。また、図６Ｂは、図６Ａに示すベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの位置関係を説明するための上視図である。ただし、図６Ｂでは、簡略化のために、相対位置制御部２４０を省略し、また、明確化のために、ベッド２０６を固定し、このベッド２０６に対して拘束磁界発生コイル２２２の位置を水平方向に変化させた場合を示す。

図６Ａに示すように、本例では、拘束磁界発生コイル２２２は、ベッド２０６の下方に固定された状態で設置される。一方、ベッド２０６は、相対位置制御部２４０による制御の下、Ｘ方向または−Ｘ方向、および／または、Ｙ方向または−Ｙ方向へ水平移動可能である。したがって、図６Ｂに示すように、ベッド２０６に対する拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚは、点Ａｚ１〜Ａｚ４で囲まれた領域Ｒａｚ内を移動可能である。なお、点Ａｚ１は、基準位置にある拘束磁界発生コイル２２２を矢印ｍ１方向へ移動させた場合の中心Ｚ軸Ａｚの位置であり、点Ａｚ２は、基準位置にある拘束磁界発生コイル２２２を矢印ｍ２方向へ移動させた場合の中心Ｚ軸Ａｚの位置であり、点Ａｚ３は、基準位置にある拘束磁界発生コイル２２２を矢印ｍ３方向へ移動させた場合の中心Ｚ軸Ａｚの位置であり、点Ａｚ４は、基準位置にある拘束磁界発生コイル２２２を矢印ｍ４方向へ移動させた場合の中心Ｚ軸Ａｚの位置である。

また、相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を水平面（Ｘ−Ｙ平面）中で移動させることで、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を制御するように構成してもよい。なお、図７Ａは、相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を水平面（Ｘ−Ｙ平面）中で移動させるように構成した場合のベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの位置関係を説明するための斜視図である。

さらに、相対位置制御部２４０が、ベッド２０６をＸ／−Ｘ方向（またはＹ／−Ｙ方向）に移動させ、拘束磁界発生コイル２２２をＹ／−Ｙ方向（またはＸ／−Ｘ方向）へ移動させることで、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を制御するように構成してもよい。なお、図７Ｂは、相対位置制御部２４０が、ベッド２０６をＸ／−Ｘ方向に移動させ、拘束磁界発生コイル２２２をＹ／−Ｙ方向へ移動させるように構成した場合のベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの位置関係を説明するための斜視図である。

つぎに、本実施の形態１による拘束磁界発生コイル２２２の一例について詳細に説明する。本実施の形態１に係る拘束磁界発生コイル２２２は、中心Ｚ軸Ａｚに対して対称に配置される複数のコイルを備える。具体的には、中心Ｚ軸Ａｚ方向の磁界を発生する１つまたは対のＺ軸拘束コイルと、中心Ｚ軸Ａｚに垂直な軸（Ｘ軸Ａｘ）方向の磁界を発生する１つまたは対のＸ軸拘束コイルと、中心Ｚ軸ＡｚおよびＸ軸Ａｘに垂直な軸（Ｙ軸Ａｙ）方向の磁界を発生する１つまたは対のＹ軸拘束コイルと、を備える。これらＺ軸拘束コイル、Ｘ軸拘束コイルおよびＹ軸拘束コイルは、任意のＸ−Ｙ平面内における中心Ｚ軸Ａｚとの交点付近に磁界強度のピークを持つ拘束磁界Ｂｔｒａｐを形成する。

ここで、拘束磁界発生コイル２２２の具体例を、図面を用いて詳細に説明する。図８は、拘束磁界発生コイル２２２の一例を示す斜視図である。図９Ａは、拘束磁界発生コイル２２２におけるＸ軸拘束コイル２２２ｘの一例を示す斜視図であり、図９Ｂは、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘが形成する拘束磁界Ｘ軸成分Ｃ_Ｘｔｒａｐを示す概念図である。図１０Ａは、拘束磁界発生コイル２２２におけるＹ軸拘束コイル２２２ｙの一例を示す斜視図であり、図１０Ｂは、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙが形成する拘束磁界Ｙ軸成分Ｃ_Ｙｔｒａｐを示す概念図である。図１１Ａは、拘束磁界発生コイル２２２におけるＺ軸拘束コイル２２２ｚの一例を示す斜視図であり、図１１Ｂは、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが形成する拘束磁界Ｚ軸成分Ｃ_Ｚｔｒａｐを示す概念図である。

図８に示すように、拘束磁界発生コイル２２２は、中心軸がＸ軸方向を向くＸ軸拘束コイル２２２ｘと、中心軸がＹ軸方向を向くＹ軸拘束コイル２２２ｙと、中心軸がＺ軸（中心Ｚ軸Ａｚ）方向を向くＺ軸拘束コイル２２２ｚと、を含む。また、各コイルは、中心点が一致するように組み合わされる。Ｘ軸拘束コイル２２２ｘとＹ軸拘束コイル２２２ｙとＺ軸拘束コイル２２２ｚとの中心は、例えば鉄心２２３が設けられる。

ここで、図９Ａに示すように、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘのコイル巻数は１つ以上であり、その中心に鉄心２２３が配置されている。したがって、図９Ｂに示すように、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘが発生する拘束磁界Ｘ軸成分Ｃ_Ｘｔｒａｐの磁力線は、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘの中心Ｘ軸Ａｘを含む平面内で略８字状となる。

また、図１０Ａに示すように、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙのコイル巻数は１つ以上であり、その中心に鉄心２２３が配置されている。したがって、図１０Ｂに示すように、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙが発生する拘束磁界Ｙ軸成分Ｃ_Ｙｔｒａｐの磁力線は、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙの中心Ｙ軸Ａｙを含む平面内で略８字状となる。

さらに、図１１Ａに示すように、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚのコイル巻数は１つ以上であり、その中心に鉄心２２３が配置されている。したがって、図１１Ｂに示すように、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが発生する拘束磁界Ｚ軸成分Ｃ_Ｚｔｒａｐの磁力線は、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚの中心Ｚ軸（中心Ｚ軸Ａｚと一致）を含む平面内で略８字状となる。

なお、図８に示すように、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘとＹ軸拘束コイル２２２ｙとは、各巻きが交互になるように組み合わされる。また、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚは、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘとＹ軸拘束コイル２２２ｙとの組物をＸ−Ｙ平面における周囲から囲むように配置される。ただし、これに限定されず、中心Ｚ軸Ａｚ上に磁界強度のピークを持つ拘束磁界Ｂｔｒａｐを検出空間Ｋ内に形成することが可能であれば、種々変形することができる。

例えば、拘束磁界Ｂｔｒａｐの発生源には、図１２に示すような拘束磁界発生コイル２２２Ａを用いることも可能である。図１２は、本実施の形態１の変形例１−１による拘束磁界発生コイル２２２Ａの一例を示す斜視図である。図１３は、拘束磁界発生コイル２２２ＡにおけるＺ軸拘束コイル２２２Ａｚが形成する拘束磁界Ｚ軸成分Ｃ_Ｚｔｒａｐを示す概念図である。図１４は、拘束磁界発生コイル２２２ＡにおけるＸ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１／２２２Ａｙ−１および２２２Ａｘ−２／２２２Ａｙ−２が形成する拘束磁界Ｘ／Ｙ軸成分Ｃ_Ｘｔｒａｐ／Ｃ_Ｙｔｒａｐを示す概念図である。

図１２に示すように、拘束磁界発生コイル２２２Ａは、支持板２２４Ａ上に、Ｚ軸拘束コイル２２２Ａｚと、１対のＸ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１および２２２Ａｘ−２と、１対のＹ軸拘束コイル２２２Ａｙ−１および２２２Ａｙ−２と、が搭載された構成を備える。拘束磁界発生コイル２２２Ａは、拘束磁界発生コイル２２２と同様に、筐体２０２内であってベッド２０６の下方に配設される。

Ｚ軸拘束コイル２２２Ａｚは、支持板２２４Ａ上の略中央に配置される。Ｚ軸拘束コイル２２２Ａｚの中心には、鉄心２２３Ａｚが設けられる。したがって、図１３に示すように、Ｚ軸拘束コイル２２２Ａｚが発生する拘束磁界Ｚ軸成分Ｃ_Ｚｔｒａｐの磁力線は、Ｚ軸拘束コイル２２２Ａｚの中心Ｚ軸（中心Ｚ軸Ａｚと一致）を含む平面内で略８字状となる。

一方、Ｘ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１／２２２Ａｙ−１および２２２Ａｘ−２／２２２Ａｙ−２は、支持板２２４Ａ上におけるＺ軸拘束コイル２２２Ａｚを挟む位置に配置される。Ｘ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１／２２２Ａｙ−１および２２２Ａｘ−２／２２２Ａｙ−２の中心には、それぞれ鉄心２２３Ａｘ−１／２２３Ａｙ−１および２２３Ａｘ−２／２２３Ａｙ−２が設けられる。したがって、図１４に示すように、Ｘ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１／２２２Ａｙ−１および２２２Ａｘ−２／２２２Ａｙ−２が発生する拘束磁界Ｘ／Ｙ軸成分Ｃ_Ｘｔｒａｐ／Ｃ_Ｙｔｒａｐの磁力線は、一方のＸ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−１／２２２Ａｙ−１から他方のＸ／Ｙ軸拘束コイル２２２Ａｘ−２／２２２Ａｙ−２へ山成に延びる。

また、拘束磁界発生コイル２２２Ａは、図１５に示すようにも変形することができる。図１５は、本実施の形態１の変形例１−２による拘束磁界発生コイル２２２Ｂの一例を示す斜視図である。

図１５に示すように、拘束磁界発生コイル２２２Ｂは、ベッド２０６の載置面と略平行な面にそれぞれ配置されたＸ軸拘束コイル２２２Ｂｘ−１および２２２Ｂｘ−２、Ｙ軸拘束コイル２２２Ｂｙ−１および２２２Ｂｙ−２、ならびに、Ｚ軸拘束コイル２２２Ｂｚを備える。１対のＸ軸拘束コイル２２２Ｂｘ−１および２２２Ｂｘ−２は、Ｘ軸に沿って配列するように、ベッド２０６下方に配設される。同様に、Ｙ軸拘束コイル２２２Ｂｙ−１および２２２Ｂｙ−２は、Ｙ軸に沿って配列するように、ベッド２０６の下方に配設される。一方、Ｚ軸拘束コイル２２２Ｂｚは、ベッド２０６下方に配設される。なお、Ｘ軸拘束コイル２２２Ｂｘ−１／２２２Ｂｘ−２とＹ軸拘束コイル２２２Ｂｙ−１／２２２Ｂｙ−２とＺ軸拘束コイル２２２Ｂｚとは、重畳していてもよい。また、Ｘ軸拘束コイル２２２Ｂｘ−１および２２２Ｂｘ−２、Ｙ軸拘束コイル２２２Ｂｙ−１および２２２Ｂｙ−２、ならびに、Ｚ軸拘束コイル２２２Ｂｚが形成する磁界の磁力線は、上記変形例１−１による拘束磁界発生コイル２２２Ａと同様である。

つぎに、拘束磁界発生コイル２２２が発生する拘束磁界Ｂｔｒａｐについて、図面を用いて詳細に説明する。図１６は、本実施の形態１による拘束磁界Ｂｔｒａｐの強度分布とこの拘束磁界Ｂｔｒａｐによってカプセル内視鏡１００に作用する拘束力Ｆｔ１およびＦｔ２との関係を示す図である。なお、図１６（ａ）は液体９１０に浮遊するカプセル内視鏡１００に作用する拘束力Ｆｔ１およびＦｔ２を説明するための図であり、図１６（ｂ）は拘束磁界発生コイル２２２が検出空間Ｋ内に形成する拘束磁界Ｂｔｒａｐの強度分布の一例を示す図である。

拘束磁界発生コイル２２２は、図１６（ｂ）に示すように、中心Ｚ軸Ａｚに磁界強度のピークを持つ拘束磁界Ｂｔｒａｐを検出空間Ｋ内に形成する。このため、カプセル内視鏡１００には、図１６（ａ）に示すように、カプセル内視鏡１００内の永久磁石１１０を中心Ｚ軸Ａｚ付近に引き込もうとする拘束力Ｆｔ１／Ｆｔ２が働く。例えばカプセル内視鏡１００の液体９１０の液面付近での位置が中心Ｚ軸Ａｚから−Ｘ方向／−Ｙ方向に外れた場合、カプセル内視鏡１００には、これを中心Ｚ軸Ａｚに近づけようとする拘束力Ｆｔ１が働く。また、例えばカプセル内視鏡１００の液体９１０の液面付近での位置が中心Ｚ軸ＡｚからＸ方向／Ｙ方向に外れた場合、カプセル内視鏡１００には、これを中心Ｚ軸Ａｚに近づけようとする拘束力Ｆｔ２が働く。この結果、カプセル内視鏡１００を中心Ｚ軸Ａｚ付近に停めることが可能となる。ここで、本実施の形態１では、カプセル内視鏡１００の液体９１０に対する比重が１より小さいため、カプセル内視鏡１００の中心Ｚ軸Ａｚ上での位置は、液体９１０の液面付近となる。一方、液体９１０の液面は、Ｘ−Ｙ平面に相当する。なお、図１６（ｂ）の横軸は、Ｘ軸上またはＹ軸上の位置である。

また、永久磁石１１０は、カプセル内視鏡１００の筐体１２０に固定されている。このため、図１７に示すように、永久磁石１１０が拘束磁界Ｂｔｒａｐと作用することで永久磁石１１０の磁極の向きＤｍｐが拘束磁界Ｂｔｒａｐの磁力線Ｌｔｒａｐの向きと平行となる。この結果、カプセル内視鏡１００の長軸Ｌａの向きが磁力線Ｌｔｒａｐの向きと垂直となる。一方で、上述したように、カプセル内視鏡１００の液体９１０に対する比重は１より小さい。したがって、カプセル内視鏡１００の長軸Ｌａの向きのＺ軸成分は、常に正（鉛直方向）となる。本実施の形態１では、この２つのパラメータ（拘束磁界Ｂｔｒａｐの磁力線の向き、および、カプセル内視鏡１００の液体９１０に対する比重（＜１））を用いて、液体９１０中でのカプセル内視鏡１００の姿勢を一意に制御する。なお、図１７は、拘束磁界Ｂｔｒａｐにより制御されるカプセル内視鏡１００の向きを説明するための図である。

例えば液体９１０の水面における中心Ｚ軸Ａｚ付近の磁力線Ｌｔｒａｐの向きがＸ−Ｙ平面に対してθの仰角を持つ場合、カプセル内視鏡１００の長軸Ｌａの向きは、中心Ｚ軸Ａｚに対してθの傾きを持ち、且つ、長軸ＬａのＺ軸成分が上向き（＋Ｚ軸方向）となる。ただし、本実施の形態１において、拘束磁界Ｂｔｒａｐの磁界強度は、磁力線Ｌｔｒａｐの向きと永久磁石１１０の磁極の向きとを略一致させることが可能な強度であるとする。なお、略一致とは、誤差を無視できる程度に一致していることを意味する。

つぎに、本実施の形態１による勾配磁界発生コイル２３２の一例について、図面を用いて詳細に説明する。図１８は、勾配磁界発生コイル２３２の一例を示す斜視図である。図１９Ａは、勾配磁界発生コイル２３２におけるＸ／Ｙ軸勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２／２３２ｙ−２がそれぞれ形成する非対称磁界Ｂａｓｘ１／Ｂａｓｙ１およびＢａｓｘ２／Ｂａｓｙ２の一例を示す概念図である。図１９Ｂは、図１９Ａに示すＸ／Ｙ軸勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２／２３２ｙ−２が形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄの強度分布の一例を示す図である。

図１８に示すように、勾配磁界発生コイル２３２は、ベッド２０６上の検出空間ＫをＸ軸方向および−Ｘ軸方向から挟むように配置された１対のＸ軸勾配コイル２３２ｘ−１および２３２ｘ−２と、同じく検出空間ＫをＹ軸および−Ｙ軸方向から挟むように配置された１対のＹ軸勾配コイル２３２ｙ−１および２３２ｙ−２と、を備える。なお、勾配磁界発生コイル２３２は、相対位置制御部２４０によってその位置が制御されるように構成されても制御されないように構成されてもよい。以下では、勾配磁界発生コイル２３２が検出空間Ｋに対して固定されている場合、すなわち、相対位置制御部２４０によって位置が制御されない場合について説明する。

Ｘ／Ｙ軸勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２および２３２ｙ−２は、それぞれ非対称磁界Ｂａｓｘ１／Ｂａｓｙ１およびＢａｓｘ２／Ｂａｓｙ２を発生する。非対称磁界Ｂａｓｘ１／Ｂａｓｙ１およびＢａｓｘ２／Ｂａｓｙ２は、その磁界強度が異なる。すなわち、図４に示す勾配磁界発生部２３０は、Ｘ／Ｙ軸勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２および２３２ｙ−２それぞれが発生する非対称磁界Ｂａｓｘ１／Ｂａｓｙ１およびＢａｓｘ２／Ｂａｓｙ２の磁界強度を制御することができる。

そこで本実施の形態１では、図１９Ａに示すように、対向するＸ／Ｙ軸勾配コイルコイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２および２３２ｙ−２が発生する非対称磁界Ｂａｓｘ１／Ｂａｓｙ１およびＢａｓｘ２／Ｂａｓｙ２の磁界強度のバランスを調整することで、図１９Ｂに示すように、カプセル内視鏡１００（特に永久磁石１１０）を目的の方向へ付勢するための勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋに形成する。なお、図１９Ａおよび図１９Ｂに示す例では、カプセル内視鏡１００をＸ／Ｙ軸方向へ付勢する勾配磁界Ｂｇｒａｄが形成される。

また、勾配磁界Ｂｇｒａｄの発生源には、図１８に示す勾配磁界発生コイル２３２に限らず、例えば図２０に示すような勾配磁界発生コイル２３２Ａを用いることも可能である。図２０は、本実施の形態１の変形例１−３による勾配磁界発生コイル２３２Ａの一例を示す斜視図である。図２１Ａは、勾配磁界発生コイル２３２ＡにおけるＸ／Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１／２３２Ａｙ−１および２３２Ａｘ−２／２３２Ａｙ−２がそれぞれ形成する非対称磁界Ｂａｓｘ１ａ／Ｂａｓｙ１ａおよびＢａｓｘ２ａ／Ｂａｓｙ２ａの一例を示す概念図である。図２１Ｂは、図２１Ａに示すＸ／Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１／２３２Ａｙ−１および２３２Ａｘ−２／２３２Ａｙ−２が形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄの強度分布の一例を示す図である。

図２０に示すように、勾配磁界発生コイル２３２Ａは、ベッド２０６の載置面と略平行な面にそれぞれ配置されたＸ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１および２３２Ａｘ−２、ならびに、Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｙ−１および２３２Ａｙ−２を備える。１対のＸ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１および２３２Ａｘ−２は、Ｘ軸に沿って配列するように、ベッド２０６の下方に配設される。同様に、Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｙ−１および２３２Ａｙ−２は、Ｙ軸に沿って配列するように、ベッド２０６の下方に配設される。なお、Ｘ軸勾配コイル２３２Ａｘ−1／２３２Ａｘ−２とＹ軸勾配コイル２３２Ａｙ−１／２３２Ａｙ−２とは、重畳していてもよい。

Ｘ／Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１／２３２Ａｙ−１および２３２Ａｘ−２／２３２Ａｙ−２は、Ｘ／Ｙ勾配コイル２３２ｘ−１／２３２ｙ−１および２３２ｘ−２／２３２ｙ−２と同様に、磁界強度が異なる非対称磁界Ｂａｓｘ１ａ／Ｂａｓｙ１ａおよびＢａｓｘ２ａ／Ｂａｓｙ２ａをそれぞれ発生する。

したがって、図２１Ａに示すように、対向するＸ／Ｙ軸勾配コイル２３２Ａｘ−１／２３２Ａｙ−１および２３２Ａｘ−２および２３２Ａｙ−２が発生する非対称磁界Ｂａｓｘ１ａ／Ｂａｓｙ１ａおよびＢａｓｘ２ａ／Ｂａｓｙ２ａの磁界強度のバランスを調整することで、図２１Ｂに示すように、カプセル内視鏡１００（特に永久磁石１１０）を目的の方向へ付勢するための勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋに形成することができる。

つぎに、本実施の形態１によるカプセル内視鏡システム１の動作について、図面を用いて詳細に説明する。以下の説明では、カプセル内視鏡システム１における位置制御装置２００がベッド２０６（すなわち被検体９００）と拘束磁界発生コイル２２２（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ）との相対位置を変更する際の動作に着目して説明する。図２２は、位置制御装置２００がベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置を変更する際の概略全体動作例を示すフローチャートである。図２３は、図２２における相対位置制御処理（ステップＳ１０３）の具体例を示すフローチャートである。

まず、図２２に示すように、位置制御装置２００は、起動後、まず、拘束磁界発生部２２０を駆動することで、検出空間Ｋ内に拘束磁界Ｂｔｒａｐを形成する（ステップＳ１０１）。具体的には、磁界発生部２１０の拘束磁界発生部２２０に所定波形の信号を生成させ、これを拘束磁界発生コイル２２２に入力する。これにより、検出空間Ｋ内に、被検体９００内のカプセル内視鏡１００を中心Ｚ軸Ａｚ上に停めようとする拘束磁界Ｂｔｒａｐが形成され、カプセル内視鏡１００に中心Ｚ軸Ａｚへ付勢する力（拘束力Ｆｔ１およびＦｔ２）が作用する（図１６参照）。なお、この段階で、ベッド２０６上、すなわち検出空間Ｋ内には、例えば胃内に液体９１０およびカプセル内視鏡１００が導入された被検体９００が載置されている。また、以降、拘束磁界Ｂｔｒａｐの形成を終了する指示が入力されるまで（例えば本動作を終了するまで）、検出空間Ｋ内には拘束磁界Ｂｔｒａｐが形成される。

次に、位置制御装置２００は、例えばユーザによって操作部２６０から被検体９００と中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変更する相対位置変更指示が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１０２）、相対位置変更指示が入力されるまで本動作を待機する（ステップＳ１０２のＮｏ）。なお、操作部２６０に入力された相対位置変更指示は、制御部２５０を介して相対位置制御部２４０および磁界発生部２１０に入力される。

相対位置変更指示が入力されると（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、位置制御装置２００は、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置を変更する相対位置制御処理を実行する（ステップＳ１０３）。なお、相対位置制御処理の具体例については、以下に図２３を用いて詳細に説明する。

相対位置制御処理によってベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置を変更すると、その後位置制御装置２００は、例えば操作部２６０から終了指示が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１０４）、終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、本動作を終了する。一方、終了指示が入力されていない場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、位置制御装置２００は、ステップＳ１０２へ帰還し、その後の動作を実行する。

次に、図２２のステップＳ１０３における相対位置制御処理の具体例について、図２３を用いて詳細に説明する。なお、本説明では、相対位置制御部２４０がベッド２０６のみを移動させてベッド２０６（すなわち被検体９００）と拘束磁界発生コイル２２２（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ）との相対位置を変更する場合を例に挙げて説明する。

図２３に示すように、相対位置制御処理では、位置制御装置２００は、まず、制御部２５０において、例えば操作部２６０から入力された目標となる相対位置（目標相対位置）を特定し（ステップＳ１３１）、続いて、同じく制御部２５０において、目標相対位置へベッド２０６を移動させる際の移動量を算出する（ステップＳ１３２）。なお、本例では、制御部２５０において水平面（Ｘ−Ｙ平面）中のベッド２０６の移動量（ベクトル量）が算出される。

次に、位置制御装置２００は、制御部２５０において、ステップＳ１３２において算出した移動量（ベクトル量）分、ベッド２０６を移動させるためにベッド２０６に連結された不図示の駆動機構へ入力する駆動信号の波形（以下、駆動信号波形という）を算出する（ステップＳ１３３）。なお、算出された駆動信号波形は、制御部２５０より相対位置制御部２４０へ入力される。

次に、位置制御装置２００は、制御部２５０において、ステップＳ１３３において算出した駆動信号波形によるベッド２０６の移動に応じて磁界強度が変化する勾配磁界Ｂｇｒａｄを勾配磁界発生コイル２３２に発生させる信号（以下、勾配信号という）の波形（以下、勾配信号波形という）を算出する（ステップＳ１３４）。なお、勾配信号波形の具体例については、後述する動作パターン１〜６の説明において触れる。

次に、位置制御装置２００は、制御部２５０において生成した駆動信号波形を相対位置制御部２４０に入力すると共に、制御部２５０において生成した勾配信号波形を磁界発生部２１０に入力することで、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置が目標相対位置となるようにベッド２０６を移動すると共に、この際にカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚから外れようとするのを抑制するための力をカプセル内視鏡１００に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に形成する（ステップＳ１３５）。その後、位置制御装置２００は、図２２に示す動作へリターンする。この結果、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置を変化させた際にカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚ付近から離れてしまうことを防止できる。

つぎに、相対位置制御部２４０と磁界発生部２１０との動作パターンについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、相対位置制御部２４０がベッド２０６を水平移動する場合であって、ベッド２０６の移動中（動作パターン１）、ベッド２０６の移動開始時（動作パターン２）、または、ベッド２０６の加速期間中および減速期間中（動作パターン３）に、勾配磁界Ｂｇｒａｄを発生させる場合と、相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を水平移動する場合であって、拘束磁界発生コイル２２２の移動中（動作パターン４）、拘束磁界発生コイル２２２の移動開始時（動作パターン５）、または、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中および減速期間中（動作パターン６）に、勾配磁界Ｂｇｒａｄを発生させる場合と、をそれぞれ例に挙げて説明する。

図２４Ａは本実施の形態１による動作パターン１を説明するためのタイミングチャートであり、図２４Ｂは本実施の形態１による動作パターン２を説明するためのタイミングチャートであり、図２４Ｃは本実施の形態１による動作パターン３を説明するためのタイミングチャートである。図２５は、図２４Ｃに示す動作パターン３においてベッド２０６の加速期間中にカプセル内視鏡１００に生じる力と検出空間Ｋ内に形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄとの例を示す概念図である。図２６は、図２４Ｃに示す動作パターン３においてベッド２０６の減速期間中にカプセル内視鏡１００に生じる力と検出空間Ｋ内に形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄとの例を示す概念図である。また、図２７Ａは本実施の形態１による動作パターン４を説明するためのタイミングチャートであり、図２７Ｂは本実施の形態１による動作パターン５を説明するためのタイミングチャートであり、図２７Ｃは本実施の形態１による動作パターン６を説明するためのタイミングチャートである。図２８は、図２７Ｃに示す動作パターン６においてベッド２０６の加速期間中にカプセル内視鏡１００に生じる力と検出空間Ｋ内に形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄとの例を示す概念図である。図２９は、図２７Ｃに示す動作パターン６においてベッド２０６の減速期間中にカプセル内視鏡１００に生じる力と検出空間Ｋ内に形成する勾配磁界Ｂｇｒａｄとの例を示す概念図である。

なお、拘束信号波形および拘束磁界強度は、動作パターン１〜６で同じであるため、図２４Ｂおよび図２４Ｃならびに図２７Ａ〜図２７Ｃでは拘束信号波形および拘束磁界強度を省略する。また、図２４Ａ〜図２４Ｃおよび図２７Ａ〜図２７Ｃに示す例では、波形が矩形波である勾配信号を例に挙げているが、本発明はこれに限定されず、例えば台形型の勾配信号など、種々変形できることは言うまでもない。

図２４Ａに示すように、動作パターン１では、相対位置制御部２４０がベッド２０６を移動させる期間（図２４Ａ（ｃ）のタイミングｔ１１〜ｔ１２参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２４Ａ（ｄ）のタイミングｔ１１〜ｔ１２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、ベッド２０６を移動させる場合、カプセル内視鏡１００を中心Ｚ軸Ａｚ付近に停めるためには、ベッド２０６と共に移動する被検体９００内の系（すなわち液体９１０中）でカプセル内視鏡１００をベッド２０６の移動方向と反対方向へ移動させる必要がある。すなわち、カプセル内視鏡１００を液体９１０の液面付近でベッド２０６の移動方向と反対方向へ推進させる必要がある。ただし、カプセル内視鏡１００を液体９１０に対して推進させようとすると、カプセル内視鏡１００には推進方向と反対方向（すなわちベッド２０６の移動方向）への摩擦力が発生する。このため、カプセル内視鏡１００はベッド２０６の移動方向へ移動しようとしてしまう。そこで本動作パターン１では、ベッド２０６の移動期間中、ベッド２０６の移動方向と反対方向へカプセル内視鏡１００を付勢する力を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に形成する（図２４Ａ（ｅ）のタイミングｔ１１〜ｔ１２参照）。これにより、カプセル内視鏡１００に生じる摩擦力を打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

なお、磁界発生部２１０は、動作中常時または適宜、拘束磁界発生部２２０を駆動することで、拘束信号（図２４Ａ（ａ）参照）を拘束磁界発生部２２０に生成させ、この拘束信号を拘束磁界発生コイル２２２に入力しているものとする。したがって、磁界発生部２１０の動作中常時または適宜、検出空間Ｋ内にはカプセル内視鏡１００を中心Ｚ軸Ａｚ上に停めておくための拘束磁界Ｂｔｒａｐが形成されているものとする（図２４Ａ（ｂ）参照）。

また、図２４Ｂに示すように、動作パターン２では、相対位置制御部２４０によるベッド２０６の移動開始時（図２４Ｂ（ａ）のタイミングｔ２１〜ｔ２２参照）に、磁界発生部２１０が勾配信号（図２４Ｂ（ｂ）のタイミングｔ２１〜ｔ２２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、ベッド２０６を移動させる場合、特にベッド２０６の移動開始時には、ベッド２０６と共に移動する被検体９００内に導入された液体９１０が慣性力によってベッド２０６の移動方向と反対側に片寄り、その後、波返しによって静止時の状態に戻る。この際の波返しによって、カプセル内視鏡１００には、ベッド２０６の定速移動時よりも強い水平方向の力が働く。なお、この力は、ベッド２０６の移動方向と同じ方向へ向く。このため、カプセル内視鏡１００は、特にベッド２０６の移動開始時に、中心Ｚ軸Ａｚから強く外れようとする。

そこで本動作パターン２では、ベッド２０６の移動開始時に、ベッド２０６の移動方向と反対方向へカプセル内視鏡１００を付勢する力を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２４Ｂ（ｃ）のタイミングｔ２１〜ｔ２２参照）。これにより、ベッド２０６の移動開始時に液体９１０がカプセル内視鏡１００に加える強い力を打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

なお、動作パターン２では、ベッド２０６が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に生じさせる摩擦力については無視する。ただし、これに限らず、ベッド２０６が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に与える摩擦力を打ち消すために、上記動作パターン１を本動作パターン２に組み合わせてもよい。また、本動作パターン２では、ベッド２０６の移動開始時の波返しによってカプセル内視鏡１００が液体９１０から受ける力を打ち消すようにしたが、これに限らず、例えばベッド２０６の停止時の波返しによってカプセル内視鏡１００が液体９１０から受ける力を打ち消すようにしてもよい。

さらに、図２４Ｃに示すように、動作パターン３では、相対位置制御部２４０によるベッド２０６の加速期間（図２４Ｃ（ｂ）のタイミングｔ３１〜ｔ３２参照）中、すなわち相対位置制御部２４０がベッド２０６を加速するための駆動信号を不図示の駆動機構に入力している期間（図２４Ｃ（ａ）のタイミングｔ３１〜ｔ３２参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２４Ｃ（ｄ）のタイミングｔ３１〜ｔ３２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、図２５（ａ）に示すように、ベッド２０６の加速期間中、カプセル内視鏡１００には、ベッド２０６上の被検体９００内の系と共に移動しようとする力、すなわち被検体９００内に導入された液体９１０の移動と共に移動しようとする慣性力Ｆ＿ｉｎａが作用する。この慣性力Ｆ＿ｉｎａは、ベッド２０６の加速方向、すなわちベッド２０６の移動方向と同じ方向を向く。このため、カプセル内視鏡１００は、ベッド２０６の加速期間中、中心Ｚ軸Ａｚから外れようとする。

そこで本動作パターン３では、ベッド２０６の加速期間中、ベッド２０６の加速方向と反対方向の力（打消力Ｆ＿ｃｎａ）を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２４Ｃ（ｅ）のタイミングｔ３１〜ｔ３２および図２５（ｂ）参照）。これにより、ベッド２０６の加速期間中、カプセル内視鏡１００に生じる慣性力Ｆ＿ｉｎａを打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

一方、図２４Ｃに示すように、動作パターン３では、相対位置制御部２４０によるベッド２０６の減速期間（図２４Ｃ（ｂ）のタイミングｔ３３〜ｔ３４参照）中、すなわち相対位置制御部２４０がベッド２０６を減速するための駆動信号を不図示の駆動機構に入力している期間（図２４Ｃ（ａ）のタイミングｔ３３〜ｔ３４参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２４Ｃ（ｄ）のタイミングｔ３３〜ｔ３４参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、図２６（ａ）に示すように、ベッド２０６の減速期間中、カプセル内視鏡１００には、ベッド２０６の加速期間中に働く慣性力Ｆ＿ｉｎａと反対向きの慣性力Ｆ＿ｉｎｂが作用する。このため、カプセル内視鏡１００は、特にベッド２０６の減速期間中、中心Ｚ軸Ａｚから外れようとする。

そこで本動作パターン３では、ベッド２０６の減速期間中、ベッド２０６の減速方向と反対方向の力（打消力Ｆ＿ｃｎｂ）を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２４Ｃ（ｅ）のタイミングｔ３３〜ｔ３４および図２６（ｂ）参照）。これにより、ベッド２０６の減速期間中、カプセル内視鏡１００に生じる慣性力Ｆ＿ｉｎｂを打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

なお、動作パターン３では、ベッド２０６が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に与える摩擦力、および、ベッド２０６の移動開始時の波返しによってカプセル内視鏡１００が液体９１０から受ける力については無視する。ただし、これに限らず、ベッド２０６が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に与える摩擦力、および／または、ベッド２０６の移動開始時の波返しによってカプセル内視鏡１００が液体９１０から受ける力を打ち消すために、上記動作パターン１および／または２を本動作パターン３に組み合わせてもよい。

また、図２７Ａに示すように、動作パターン４では、相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を移動させる期間（図２７Ａ（ａ）のタイミングｔ４１〜ｔ４２参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２７Ａ（ｂ）のタイミングｔ４１〜ｔ４２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、拘束磁界発生コイル２２２を移動させる場合、カプセル内視鏡１００を中心Ｚ軸Ａｚ付近に停めるためには、被検体９００内に導入された液体９１０中でカプセル内視鏡１００を拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向へ移動させる必要がある。すなわち、カプセル内視鏡１００を液体９１０の液面付近で拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向へ推進させる必要がある。ただし、カプセル内視鏡１００を液体９１０に対して推進させようとすると、カプセル内視鏡１００には推進方向（すなわち拘束磁界発生コイル２２２の移動方向）と反対方向の摩擦力が発生する。このため、カプセル内視鏡１００は拘束磁界発生コイル２２２の移動と共に移動する拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界に付いていけず、拘束磁界発生コイル２２２の移動に対して遅れて移動することになる。そこで本動作パターン４では、拘束磁界発生コイル２２２の移動期間中、拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向へカプセル内視鏡１００を付勢する力を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に形成する（図２７Ａ（ｃ）のタイミングｔ４１〜ｔ４２参照）。これにより、カプセル内視鏡１００に生じる摩擦力を打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

また、図２７Ｂに示すように、動作パターン５では、相対位置制御部２４０による拘束磁界発生コイル２２２の移動開始時（図２７Ｂ（ａ）のタイミングｔ５１〜ｔ５２参照）に、磁界発生部２１０が勾配信号（図２７Ｂ（ｂ）のタイミングｔ５１〜ｔ５２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、勾配磁界発生コイル２３２を移動させる場合、特に勾配磁界発生コイル２３２の移動開始時では、カプセル内視鏡１００にはその場に停まろうとする慣性力が働いている。このため、カプセル内視鏡１００は拘束磁界発生コイル２２２の移動と共に移動する拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界に付いていけず、拘束磁界発生コイル２２２の移動に対して遅れて移動することになる。

そこで本動作パターン５では、拘束磁界発生コイル２２２の移動開始時に、拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向へカプセル内視鏡１００を付勢する力を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２７Ｂ（ｃ）のタイミングｔ５１〜ｔ５２参照）。これにより、拘束磁界発生コイル２２２の移動開始に合わせてカプセル内視鏡１００を移動開始することができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

なお、動作パターン５では、拘束磁界発生コイル２２２が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に生じさせる摩擦力については無視する。ただし、これに限らず、拘束磁界発生コイル２２２が一定速度で移動する際に液体９１０がカプセル内視鏡１００に与える摩擦力を打ち消すために、上記動作パターン４を本動作パターン５に組み合わせてもよい。また、本動作パターン５では、拘束磁界発生コイル２２２の移動開始時のカプセル内視鏡１００の移動開始の遅れを解消するようにしたが、これに限らず、例えば拘束磁界発生コイル２２２の停止時の慣性力によってカプセル内視鏡１００の停止が遅れることを解消するようにしてもよい。

さらに、図２７Ｃに示すように、動作パターン６では、相対位置制御部２４０による拘束磁界発生コイル２２２の加速期間（図２７Ｃ（ｂ）のタイミングｔ６１〜ｔ６２参照）中、すなわち相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を加速するための駆動信号を不図示の駆動機構に入力している期間（図２７Ｃ（ａ）のタイミングｔ６１〜ｔ６２参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２７Ｃ（ｄ）のタイミングｔ６１〜ｔ６２参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、図２８（ａ）に示すように、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中、カプセル内視鏡１００には、その場に停まろうとする力、慣性力Ｆ＿ｉｎｃが作用する。この慣性力Ｆ＿ｉｎｃは、拘束磁界発生コイル２２２の加速方向と反対方向、すなわち拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と反対方向を向く。このため、カプセル内視鏡１００は、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中、中心Ｚ軸Ａｚから外れようとする。

そこで本動作パターン６では、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中、拘束磁界発生コイル２２２の加速方向と同じ方向の力（打消力Ｆ＿ｃｎｃ）を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２７Ｃ（ｅ）のタイミングｔ６１〜ｔ６２および図２８（ｂ）参照）。これにより、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中、カプセル内視鏡１００に生じる慣性力Ｆ＿ｉｎｃを打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

一方、図２７Ｃに示すように、動作パターン６では、相対位置制御部２４０による拘束磁界発生コイル２２２の減速期間（図２７Ｃ（ｂ）のタイミングｔ６３〜ｔ６４参照）中、すなわち相対位置制御部２４０が拘束磁界発生コイル２２２を減速するための駆動信号を不図示の駆動機構に入力している期間（図２７Ｃ（ａ）のタイミングｔ６３〜ｔ６４参照）中、磁界発生部２１０が勾配信号（図２７Ｃ（ｄ）のタイミングｔ６３〜ｔ６４参照）を勾配磁界発生部２３０に生成させ、この勾配信号を勾配磁界発生コイル２３２に入力する。

ここで、図２９（ａ）に示すように、拘束磁界発生コイル２２２の減速期間中、カプセル内視鏡１００には、拘束磁界発生コイル２２２の移動を追従する移動による慣性力Ｆ＿ｉｎｄが作用する。この慣性力Ｆ＿ｉｎｄは、拘束磁界発生コイル２２２の加速時の慣性力Ｆ＿ｉｎｃとは反対方向を向く。このため、カプセル内視鏡１００は、特に拘束磁界発生コイル２２２の減速期間中、中心Ｚ軸Ａｚから外れようとする。

そこで本動作パターン６では、拘束磁界発生コイル２２２の減速期間中、拘束磁界発生コイル２２２の減速方向と同じ方向の力（打消力Ｆ＿ｃｎｄ）を永久磁石１１０に発生させる勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に一時的に形成する（図２７Ｃ（ｅ）のタイミングｔ６３〜ｔ６４および図２９（ｂ）参照）。これにより、拘束磁界発生コイル２２２の減速期間中、カプセル内視鏡１００に生じる慣性力Ｆ＿ｉｎｄを打ち消すことができ、結果、カプセル内視鏡１００を拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界付近（すなわち中心Ｚ軸Ａｚ付近）に停めておくことが可能となる。

以上のように動作することで、本実施の形態１では、被検体９００と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させるとき、相対位置を変化させる方向と同じ方向または反対の方向にカプセル内視鏡１００（特に永久磁石１１０）を付勢する勾配磁界Ｂｇｒａｄを検出空間Ｋ内に形成する。すなわち、中心Ｚ軸Ａｚに永久磁石１１０を引き付ける拘束磁界成分（拘束磁界Ｂｔｒａｐ）と、相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に永久磁石１１０を付勢する勾配磁界成分（勾配磁界Ｂｇｒａｄ）と、の少なくとも一方を含む磁界を被検体９００が配置された検出空間Ｋに形成する。これにより、本実施の形態１では、相対位置の変化時にカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚから外れてしまうことが低減され、結果、カプセル内視鏡１００が所望の拘束位置にトラップされた状態を的確に保つことが可能となる。

なお、上記実施の形態１では、カプセル内視鏡１００が液体９１０の液面付近に浮遊する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば永久磁石１１０を鉛直方向、すなわち液体９１０中へ引き込む方向へ付勢する磁界を発生し、これにより、液体９１０中をカプセル内視鏡１００が潜泳するようにしてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２によるカプセル内視鏡システム２を、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態２では、上記実施の形態１と同様のカプセル内視鏡１００を被検体内導入装置として用いるカプセル内視鏡システム２を例に挙げる。ただし、上記実施の形態１と同様に、例えば被検体の食道から肛門にかけて管腔内を移動する途中で撮像動作を実行することで被検体内部の画像を取得する単眼または複眼のカプセル内視鏡など、種々の被検体内導入装置を用いることが可能である。また、以下の説明において、上記実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

図３０は、本実施の形態２によるカプセル内視鏡システム２の構成を示すブロック図である。図３０に示すように、カプセル内視鏡システム２は、図４に示すカプセル内視鏡システム１と同様の構成において、位置制御装置２００が位置制御装置４００に置き換えられている。

位置制御装置４００は、後述する拘束磁界Ｂｔｒａｐを形成する磁界発生部４１０と、被検体９００と拘束磁界Ｂｔｒａｐの中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を制御する相対位置制御部２４０と、磁界発生部４１０および相対位置制御部２４０を制御する制御部２５０と、ユーザが制御部２５０に対して各種制御命令を入力する操作部２６０と、を備える。なお、相対位置制御部２４０と制御部２５０と操作部２６０とは、上記実施の形態１と同様である。

磁界発生部４１０は、拘束磁界Ｂｔｒａｐを発生させる拘束／勾配磁界発生部４２０を含む。拘束／勾配磁界発生部４２０は、上記実施の形態１と同様の拘束磁界発生コイル２２２に電気的に接続される。なお、拘束磁界発生コイル２２２は、上記実施の形態１と同様に、例えば位置制御装置４００の筐体（図５の筐体２０２に相当）内であってベッド２０６下方に設置される。

拘束／勾配磁界発生部４２０は、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させないとき、例えば制御部２５０からの制御に従って、特定の振幅を持った電流信号（以下、拘束信号という）を生成し、この拘束信号を拘束磁界発生コイル２２２に入力する。これにより、検出空間Ｋ内に永久磁石１１０を備えたカプセル内視鏡１００を目的の位置（拘束磁界Ｂｔｒａｐにおける拘束磁界成分の中心Ｚ軸Ａｚ上の位置）に停めておくための拘束磁界Ｂｔｒａｐが形成される。

また、拘束／勾配磁界発生部４２０は、相対位置制御部２４０がベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させる際、例えば制御部２５０からの制御に従って、磁界強度のピークが目的の方向にずれたシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐを拘束磁界発生コイル２２２に形成させる電流信号（以下、シフト拘束信号という）を生成し、このシフト拘束信号を拘束磁界発生コイル２２２に入力する。これにより、検出空間Ｋ内に永久磁石１１０を備えたカプセル内視鏡１００を目的の方向（例えばベッド２０６の加速方向または加速方向と反対の方向）へ付勢しつつ中心Ｚ軸Ａｚ付近に停めておくことが可能なシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐが形成されるため、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置の変化時にカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚから外れてしまうことを抑制することが可能となる。

このように本実施の形態２では、拘束／勾配磁界発生部４２０およびこれに接続された拘束磁界発生コイル２２２を含む磁界発生部４１０が、中心Ｚ軸Ａｚに永久磁石１１０を引き付ける拘束磁界成分（拘束磁界Ｂｔｒａｐ）と、相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に永久磁石１１０を付勢する勾配磁界成分（勾配磁界Ｂｇｒａｄ）と、の少なくとも一方を含む磁界（拘束磁界Ｂｔｒａｐまたはシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐ）を被検体９００が配置された検出空間Ｋに形成する磁界発生機構として機能する。

つぎに、拘束／勾配磁界発生部４２０が生成するシフト拘束信号ならびに拘束磁界発生コイル２２２が検出空間Ｋ内に形成するシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐについて詳細に説明する。

上述の実施の形態１における動作パターン１〜６で説明したように、拘束磁界発生コイル２２２とベッド２０６との相対位置を変化させる場合、カプセル内視鏡１００には、移動方向または移動方向と反対方向の力が作用する。このため、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２との相対位置を水平方向に変化させる場合、カプセル内視鏡１００は拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚから外れようと振る舞う。

そこで本実施の形態２では、上述のように、ベッド２０６と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させる際、磁界強度のピークが目的の方向にずれたシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐを拘束磁界発生コイル２２２に形成させる。

なお、目的の方向とは、例えば、上記実施の形態１における動作パターン１と同様のシチュエーションでは、ベッド２０６の移動方向と反対方向であり、動作パターン２と同様のシチュエーションでは、ベッド２０６の移動方向と反対方向であり、動作パターン３と同様のシチュエーションでは、ベッド２０６の加速期間中、ベッド２０６の加速方向と反対方向であり、ベッド２０６の減速期間中、ベッド２０６の減速方向と反対方向であり、動作パターン４と同様のシチュエーションでは、拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向であり、動作パターン５と同様のシチュエーションでは、拘束磁界発生コイル２２２の移動方向と同じ方向であり、動作パターン６と同様のシチュエーションでは、拘束磁界発生コイル２２２の加速期間中、拘束磁界発生コイル２２２の加速方向と同じ方向であり、拘束磁界発生コイル２２２の減速期間中、拘束磁界発生コイル２２２の減速方向と同じ方向である。

つぎに、拘束磁界発生コイル２２２が形成する拘束磁界Ｂｔｒａｐ／シフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐおよびこれによりカプセル内視鏡１００の永久磁石１１０が受ける力について、図面を用いて詳細に説明する。

カプセル内視鏡１００内の永久磁石１１０を磁気ダイポールモーメントＭと見なすと、コイルが形成した磁界Ｂによって磁気ダイポールモーメンＭが受ける力Ｆは、以下の式１で表すことができる。なお、以下の式１において、力ＦのＸ成分をＦｘ、Ｙ成分をＦｙ、Ｚ成分をＦｚとする。また、磁気ダイポールモーメントＭのＸ成分をＭ_Ｘ、Ｙ成分をＭ_Ｙ、Ｚ成分をＭ_Ｚとする。

したがって、上記式１より、拘束磁界発生コイル２２２のうちＺ軸拘束コイル２２２ｚが形成する磁界（これを磁界ＢＺとする）から磁気ダイポールモーメントＭが受ける力ＦＺは、以下の式２で表すことができる。

ここで、中心Ｚ軸Ａｚ上で永久磁石１１０に作用する力Ｆについて考察するにあたり、まず、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが中心Ｚ軸Ａｚ近傍に形成する磁界ＢＺについて考える。図３１Ａは、本実施の形態２においてＺ軸拘束コイル２２２ｚに電流Ｉｚを流した際にＺ軸拘束コイル２２２ｚが中心Ｚ軸Ａｚ近傍に形成する磁界ＢＺを示す概念図であり、図３１Ｂは、図３１Ａに示す磁界ＢＺにおける中心Ｚ軸Ａｚを含む平面の磁界成分を示す図である。また、図３２Ａは、磁界ＢＺのＸ軸方向の磁界強度を示す図であり、図３２Ｂは、磁界ＢＺのＹ軸方向の磁界強度を示す図であり、図３２Ｃは、磁界ＢＺのＺ軸方向の磁界強度を示す図である。ただし、図３２Ａ〜図３２Ｃは、磁界ＢＺが正、すなわち中心Ｚ軸Ａｚ上の磁界成分が鉛直上向きである場合の各軸方向の磁界強度を示す。また、図３２Ａ〜図３２Ｃにおける原点Ｏは、中心Ｚ軸Ａｚと、任意のＸ−Ｙ平面（例えば液体９１０の液面）との交点である。

図３１Ａおよび図３１Ｂに示すように、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚに電流Ｉｚを入力すると、中心Ｚ軸Ａｚを含む平面内であって液体９１０の液面付近には、中心Ｚ軸Ａｚ上ではこの中心Ｚ軸Ａｚと平行であり、中心Ｚ軸Ａｚから外れるに従って磁力線の向きが中心Ｚ軸Ａｚから外れる方向へ傾く磁界ＢＺが形成される。

このような磁界ＢＺのＸ軸上での磁界強度（傾き）は、図３２Ａに示すようになる。なお、図３２Ａ（ａ）は磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘを示し、図３２Ａ（ｂ）は磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｙを示し、図３２Ａ（ｃ）は磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚを示している。

図３２Ａ（ａ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘは、Ｘ軸上の原点Ｏを境に、磁界強度ＢＺ_Ｘの正負、すなわち磁界成分の向きが反転する。また、Ｘ軸上での磁界強度ＢＺ_Ｘは、位置が原点Ｏから離れるにしたがってその絶対値が大きくなる。したがって、原点Ｏ付近（例えば中心Ｚ軸Ａｚと液体９１０の液面との交点付近）での磁界強度ＢＺ_Ｘは、磁気ダイポールモーメントＭ（永久磁石１１０）を＋Ｘ側へ引き付ける磁気勾配を有する。また、図３２Ａ（ｃ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚは、Ｘ軸上での位置が原点Ｏのときにピークとなる山成りの強度分布となる。なお、図３２Ａ（ｂ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＸ軸方向の成分のＹ軸上での磁界強度ＢＺ_Ｙは０（ＢＺ_Ｙ＝０）である。

また、磁界ＢＺのＹ軸上での磁界強度（傾き）は、図３２Ｂに示すようになる。なお、図３２Ｂ（ａ）は磁界ＢＺにおけるＹ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘを示し、図３２Ｂ（ｂ）は磁界ＢＺにおけるＹ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｙを示し、図３２Ｂ（ｃ）は磁界ＢＺにおけるＹ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚを示している。

図３２Ｂ（ｂ）および図３２Ｂ（ｃ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＹ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｙおよび磁界ＢＺにおけるＹ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚはそれぞれ、図３２Ａ（ａ）に示す磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘおよび図３２Ａ（ｃ）に示す磁界ＢＺにおけるＸ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚと同様となる。なお、図３２Ｂ（ａ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＹ軸方向の成分のＸ軸上での磁界強度ＢＺ_Ｘは０（ＢＺ_Ｘ＝０）である。

さらに、磁界ＢＺのＺ軸上での磁界強度（傾き）は、図３２Ｃに示すようになる。なお、図３２Ｃ（ａ）は磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘを示し、図３２Ｃ（ｂ）は磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｙを示し、図３２Ｃ（ｃ）は磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚを示している。

図３２Ｃ（ｃ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚは、＋Ｚ方向へ進むにつれて弱くなる。したがって、原点Ｏ付近（例えば中心Ｚ軸Ａｚと液体９１０の液面との交点付近）での磁界強度ＢＺ_Ｚは、磁気ダイポールモーメントＭ（永久磁石１１０）を−Ｚ側へ引き付ける磁気勾配を有する。なお、図３２Ｃ（ａ）および図３２Ｃ（ｂ）に示すように、磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｘおよび磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｙは、それぞれ０（ＢＺ_Ｘ＝０、ＢＺ_Ｙ＝０）である。

なお、上記図３２Ａ〜図３２Ｃに示す特性は、磁界ＢＺが負の場合、すなわち磁界ＢＺの向きが反転した場合、反転する。

また、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが形成する磁界ＢＺは、中心Ｚ軸Ａｚを中心とした対称性を備える。したがって、以下の式３が成り立つ。

以上の式２および式３から、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが形成した磁界ＢＺによってカプセル内視鏡１００の永久磁石１１０（磁気ダイポールモーメントＭ）が受ける力ＦＺは、以下の式４で表すことができる。

一方、上記式１より、拘束磁界発生コイル２２２のうちＸ軸拘束コイル２２２ｘが形成する磁界（これを磁界ＢＸとする）から磁気ダイポールモーメントＭが受ける力ＦＸは、以下の式５で表すことができる。

ここで、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘが中心Ｚ軸Ａｚ近傍に形成する磁界ＢＸについて考える。図３３Ａは、本実施の形態２においてＸ軸拘束コイル２２２ｘに電流Ｉｘを流した際にＸ軸拘束コイル２２２ｘが中心Ｚ軸Ａｚ近傍に形成する磁界ＢＸを示す概念図であり、図３３Ｂは、図３３Ａに示す磁界ＢＸにおける中心Ｚ軸Ａｚを含む平面の磁界成分を示す図である。また、図３４Ａは、磁界ＢＸのＸ軸方向の磁界強度を示す図であり、図３４Ｂは、磁界ＢＸのＹ軸方向の磁界強度を示す図であり、図３４Ｃは、磁界ＢＸのＺ軸方向の磁界強度を示す図である。ただし、図３４Ａ〜図３４Ｃは、磁界ＢＸが正である場合の各軸方向の磁界強度を示す。また、図３４Ａ〜図３４Ｃにおける原点Ｏは、中心Ｚ軸Ａｚと、任意のＸ−Ｙ平面（例えば液体９１０の液面）との交点である。

図３３Ａおよび図３３Ｂに示すように、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘに電流Ｉｘを入力すると、中心Ｚ軸Ａｚを含む平面内であって液体９１０の液面付近には、中心Ｚ軸Ａｚ上ではこの中心Ｚ軸Ａｚと垂直であり、中心Ｚ軸Ａｚから外れるに従って磁力線の向きが上向きから下向きへ回転する磁界ＢＸが形成される。

このような磁界ＢＸのＸ軸上での磁界強度（傾き）は、図３４Ａに示すようになる。なお、図３４Ａ（ａ）は磁界ＢＸにおけるＸ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘを示し、図３４Ａ（ｂ）は磁界ＢＸにおけるＸ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｙを示し、図３４Ａ（ｃ）は磁界ＢＸにおけるＸ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚを示している。

図３４Ａ（ａ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＸ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘは、Ｘ軸上での位置が原点Ｏのときにピークとなる山成りの強度分布となる。また、図３４Ａ（ｃ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＸ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚは、Ｘ軸上の原点Ｏを境に、磁界強度ＢＸ_Ｚの正負、すなわち磁界成分の向きが反転する。また、Ｘ軸上での磁界強度ＢＸ_Ｚは、位置が原点Ｏから離れるにしたがってその絶対値が大きくなる。したがって、原点Ｏ付近（例えば中心Ｚ軸Ａｚと液体９１０の液面との交点付近）での磁界強度ＢＸ_Ｚは、磁気ダイポールモーメントＭ（永久磁石１１０）を−Ｘ側へ引き付ける磁気勾配を有する。なお、図３４Ａ（ｂ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＸ軸方向の成分のＹ軸上での磁界強度ＢＸ_Ｙは０（ＢＸ_Ｙ＝０）である。

また、磁界ＢＸのＹ軸上での磁界強度（傾き）は、図３４Ｂに示すようになる。なお、図３４Ｂ（ａ）は磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘを示し、図３４Ｂ（ｂ）は磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｙを示し、図３４Ｂ（ｃ）は磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚを示している。

図３４Ｂ（ａ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘは、Ｘ軸上での位置が原点Ｏのときにピークとなる山成りの強度分布となる。なお、図３４Ｂ（ｂ）および図３４Ｂ（ｃ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｙおよび磁界ＢＸにおけるＹ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚは、それぞれ０（ＢＸ_Ｙ＝０、ＢＸ_Ｚ＝０）である。

さらに、磁界ＢＸのＺ軸上での磁界強度（傾き）は、図３４Ｃに示すようになる。なお、図３４Ｃ（ａ）は磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘを示し、図３４Ｃ（ｂ）は磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｙを示し、図３４Ｃ（ｃ）は磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚを示している。

図３４Ｃ（ａ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＸ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｘは、図３４Ｃ（ｃ）に示す磁界ＢＺにおけるＺ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＺ_Ｚと同様となる。なお、図３４Ｃ（ｂ）および図３４Ｂ（ｃ）に示すように、磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＹ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｙおよび磁界ＢＸにおけるＺ軸上での磁界成分のＺ軸方向の磁界強度ＢＸ_Ｚは、それぞれ０（ＢＸ_Ｙ＝０、ＢＸ_Ｚ＝０）である。

なお、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙが中心Ｚ軸Ａｚ近傍に形成する磁界ＢＹについては、上記したＸ軸拘束コイル２２２ｘと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

以上のことから、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘおよびＹ軸拘束コイル２２２ｙがカプセル内視鏡１００の永久磁石１１０（磁気ダイポールモーメントＭ）に与える力ＦＸおよびＦＹは、それぞれ以下の式６または式７のようになる。

したがって、上記式４、式６および式７から、拘束磁界発生コイル２２２が発生する磁界Ｂ（拘束磁界Ｂｔｒａｐ／シフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐ）によってカプセル内視鏡１００の永久磁石１１０（磁気ダイポールモーメントＭ）が受ける力Ｆは、以下の式８のようになる。

ここで、力ＦにおけるＸ成分ＦｘおよびＹ成分力Ｆｙに着目する。Ｘ成分Ｆｘが０（Ｆｘ＝０）場合、すなわちカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚ上に位置する場合、ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘおよびｄＢＺ_Ｘ／ｄｘそれぞれの項が永久磁石１１０に与える力Ｍ_Ｘ（ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ）およびＭ_Ｚ（ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘ）は正負が反対となる。

つまり、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘが形成する磁界ＢＸが正（ＢＸ＞０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＸ成分が正（Ｍ_Ｘ＞０）となり、ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘが負（ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘ＜０）となる。一方、磁界ＢＸが負（ＢＸ＜０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＸ成分が負（Ｍ_Ｘ＜０）となり、ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘが正（ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘ＞０）となる。つまり、Ｍ_ＸとｄＢＸ_Ｚ／ｄｘとは、常に符号が逆になる。

同様に、Ｙ軸拘束コイル２２２ｙが形成する磁界ＢＹが正（ＢＹ＞０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＹ成分が正（Ｍ_Ｙ＞０）となり、ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙが負（ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙ＜０）となる。一方、磁界ＢＹが負（ＢＹ＜０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＹ成分が負（Ｍ_Ｙ＜０）となり、ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙが正（ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙ＞０）となる。つまり、Ｍ_ＹとｄＢＹ_Ｚ／ｄｙとは、常に符号が逆になる。

これに対し、Ｚ軸拘束コイル２２２ｚが形成する磁界ＢＺが正（ＢＺ＞０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＺ成分が正（Ｍ_Ｚ＞０）となり、ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘが正（ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ＞０）となる。一方、磁界ＢＺが負（ＢＺ＜０）のとき、磁気ダイポールモーメントＭのＺ成分が負（Ｍ_Ｚ＜０）となり、ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘが負（ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ＜０）となる。つまり、Ｍ_ＺとｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ（＝ｄＢＺ_Ｙ／ｄｙ（式３））とは、常に符号が同じになる。
したがって、ＦｘのＭ_Ｘ（ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ），Ｍ_Ｚ（ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘ）の項は、ＢＸ，ＢＺの正負に関わらず、正負が逆になる。また、ＦｙのＭ_Ｙ（ｄＢＺ_Ｙ／ｄｙ），Ｍ_Ｚ（ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙ）の項も、ＢＹ，ＢＺの正負に関わらず、正負が逆になる。
ここで、ＢＺをＢＸに対して大きくすると、Ｍ_Ｘ（ｄＢＺ_Ｘ／ｄｘ），Ｍ_Ｚ（ｄＢＸ_Ｚ／ｄｘ）のバランスがくずれ、Ｆｘ方向に力を発生することができる。さらに、ＢＺをＢＸに対して小さくすると、その逆方向に力を発生することができる。
また、ＢＺをＢＹに対して大きくすると、Ｍ_Ｙ（ｄＢＺ_Ｙ／ｄｙ），Ｍ_Ｚ（ｄＢＹ_Ｚ／ｄｙ）のバランスがくずれ、Ｆｙ方向に力を発生することができる。さらに、ＢＺをＢＹに対して小さくすると、その逆方向に力を発生することができる。

以上のことから、Ｘ軸拘束コイル２２２ｘとＹ軸拘束コイル２２２ｙとＺ軸拘束コイル２２２ｚとに入力する拘束信号の電流のバランスを調整することで、中心Ｚ軸Ａｚ上にピーク磁界が存在する拘束磁界Ｂｔｒａｐおよび目的の方向にピーク磁界がシフトしたシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐを適宜形成することが可能である。

以上のように動作することで、本実施の形態２では、被検体９００と拘束磁界発生コイル２２２の中心Ｚ軸Ａｚとの相対位置を変化させるとき、相対位置を変化させる方向と同じ方向または反対の方向にカプセル内視鏡１００（特に永久磁石１１０）をトラップする拘束磁界Ｂｔｒａｐのピーク磁界をシフトさせる（シフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐ）。すなわち、中心Ｚ軸Ａｚに永久磁石１１０を引き付ける拘束磁界成分（拘束磁界Ｂｔｒａｐ）と、相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に永久磁石１１０を付勢する勾配磁界成分（勾配磁界Ｂｇｒａｄ）と、を含むシフト拘束磁界Ｂｓｔｒｐを被検体９００が配置された検出空間Ｋに形成する。これにより、本実施の形態２では、相対位置の変化時にカプセル内視鏡１００が中心Ｚ軸Ａｚから外れてしまうことが低減され、結果、カプセル内視鏡１００が所望の拘束位置にトラップされた状態を的確に保つことが可能となる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

以上のように、本発明の誘導システムおよび誘導方法は、被検体と拘束位置との相対的な変化に対してもカプセル内視鏡を所望の位置にトラップしておくのに適している。

１００ カプセル内視鏡
１２２ 円筒部
１２４Ａ，１２４Ｂ キャップ
１２０ 筐体
１０５Ａ，１０５Ｂ 撮像部
１０５ａ ＣＣＤアレイ
１０５ｂ ＬＥＤ
１０２ カプセル制御部
１０４ 撮像ユニット
１０６ 無線通信部
１０８ バッテリ
１１０ 永久磁石
１ カプセル内視鏡システム
２００，４００ 位置制御装置
２１０，４１０ 磁界発生部
２２０ 拘束磁界発生部
２２２ 拘束磁界発生コイル
２３２ 勾配磁界発生コイル
２３０ 勾配磁界発生部
２４０ 相対位置制御部
４２０ 拘束／勾配磁界発生部
２５０ 制御部
２６０ 操作部
３００ 受信装置
３０２ 受信アンテナ
３１０ カプセル画像受信装置
３２０ カプセル画像表示装置
２０６ ベッド
９００ 被検体

Claims (14)

1. カプセル型の筐体内に固定された永久磁石を備え、被検体内に導入されるカプセル型装置と、
   所定軸と前記被検体との相対位置を変化させる相対位置制御機構と、
   前記所定軸に前記永久磁石を引き付ける拘束磁界成分を前記被検体が配置された空間に形成する第１磁界発生機構と、
   前記相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に前記永久磁石を付勢する勾配磁界成分を前記被検体が配置された空間に形成する第２磁界発生機構と、
   前記相対位置が変化している時に前記第１磁界発生機構および前記第２磁界発生機構を制御して前記拘束磁界成分および前記勾配磁界成分をそれぞれ形成させるとともに、前記相対位置が変化していない時に前記第１磁界発生機構を制御して前記拘束磁界成分を形成させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記相対位置制御機構を駆動するための駆動信号を算出し、前記所定軸が前記カプセル型装置に対して動かされた時、加速された時、または減速された時に、前記被検体内において前記カプセル型装置が浮いている液体が前記カプセル型装置に与える力によって前記カプセル型装置が前記所定軸から外れることを抑制する前記勾配磁界成分を前記第２磁界発生機構に形成させるための勾配信号を前記駆動信号に基づいて算出することを特徴とする誘導システム。
2. カプセル型の筐体内に固定された永久磁石を備え、被検体内に導入されるカプセル型装置と、
   所定軸と前記被検体との相対位置を変化させる相対位置制御機構と、
   前記所定軸に前記永久磁石を引き付ける拘束磁界成分を前記被検体が配置された空間に形成する第１磁界発生機構と、
   前記相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に前記永久磁石を付勢する勾配磁界成分を前記被検体が配置された空間に形成する第２磁界発生機構と、
   前記第１磁界発生機構を制御して前記拘束磁界成分を形成させるとともに、前記所定軸が前記カプセル型装置に対して動かされた時、加速された時、または減速された時に、前記第１磁界発生機構にて形成された前記拘束磁界成分に加えて、前記第２磁界発生機構を制御して前記勾配磁界成分を形成させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記相対位置制御機構を駆動するための駆動信号を算出し、前記所定軸が前記カプセル型装置に対して動かされた時、加速された時、または減速された時に、慣性力、前記被検体内において前記カプセル型装置が浮いている液体の波返しに起因する力、および前記カプセル型装置と前記液体との間の摩擦力の少なくともいずれかを打ち消す前記勾配磁界成分を前記第２磁界発生機構に形成させるための勾配信号を前記駆動信号に基づいて算出し、
   前記第２磁界発生機構は、
   前記勾配信号に基づいて前記勾配磁界成分を形成し、前記カプセル型装置が前記所定軸から外れることを抑制することを特徴とする誘導システム。
3. 前記勾配磁界成分は、前記相対位置を変化させる方向と逆方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導システム。
4. 前記第２磁界発生機構は、前記相対位置制御機構が前記相対位置の変化速度を加速しているときに前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項３に記載の誘導システム。
5. 前記勾配磁界成分は、前記相対位置を変化させる方向と同じ方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導システム。
6. 前記第２磁界発生機構は、前記相対位置制御機構が前記相対位置の変化速度を減速しているときに前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項５に記載の誘導システム。
7. 前記第１磁界発生機構は、中心軸が前記所定軸と一致するＺ軸コイルと、中心軸が前記所定軸と垂直で且つ互いに直交するＸ軸コイルおよびＹ軸コイルと、を含む拘束磁界発生コイルを含み、
   前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導システム。
8. 前記第２磁界発生機構は、前記所定軸上で該所定軸と略垂直な向きの磁界を形成する１組のＸ軸勾配コイルと、前記所定軸上で該所定軸と略垂直で且つ前記１組のＸ軸勾配コイルが形成する前記磁界と略垂直な磁界を形成する１組のＹ軸勾配コイルと、を含む勾配磁界発生コイルを含み、
   前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させ、
   前記第２磁界発生機構は、前記１組のＸ軸勾配コイルのそれぞれのコイルが発生する磁界の強度のバランスを調整することで前記１組のＸ軸勾配コイルが前記所定軸上に発生する磁界方向に勾配磁界を発生し、前記１組のＹ軸勾配コイルのそれぞれのコイルが発生する磁界の強度のバランスを調整することで前記１組のＹ軸勾配コイルが前記所定軸上に発生する磁界方向に勾配磁界を発生することで前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導システム。
9. 前記第１磁界発生機構および前記第２磁界発生機構は、中心軸が前記所定軸と一致するＺ軸コイルと、中心軸が前記所定軸と垂直で且つ互いに直交するＸ軸コイルおよびＹ軸コイルと、を含む磁界発生コイルを含み、
   前記相対位置制御機構は、前記所定軸と垂直な方向に前記相対位置を変化させ、
   前記第１磁界発生機構は、前記Ｚ軸コイルと前記Ｘ軸コイルと前記Ｙ軸コイルとのそれぞれに電流信号を入力することで前記拘束磁界成分を前記空間内に形成し、
   前記第２磁界発生機構は、前記Ｚ軸コイルと前記Ｘ軸コイルと前記Ｙ軸コイルとのそれぞれに入力する前記電流信号の電流量のバランスを調整することで前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導システム。
10. カプセル型の筐体内に固定された永久磁石を備え、被検体内に導入されたカプセル型装置の位置を誘導する誘導システムの作動方法であって、
    第１磁界発生機構が所定軸に前記永久磁石を引き付ける拘束磁界を前記被検体が配置された空間に形成する拘束磁界発生ステップと、
    制御部が前記所定軸と前記被検体との相対位置を変化させるための駆動信号を算出し、相対位置制御機構が前記駆動信号に基づいて前記相対位置を変化させる相対位置制御ステップと、
    前記制御部が前記相対位置を変化させる方向と同じまたは反対の方向に前記永久磁石を付勢する勾配磁界を前記空間に形成するための勾配信号を前記駆動信号に基づいて算出する勾配信号算出ステップと、
    前記拘束磁界発生ステップで形成した前記拘束磁界に加えて、第２磁界発生機構が前記勾配信号に基づいて前記勾配磁界を形成する勾配磁界発生ステップと、
    を含み、
    前記勾配磁界発生ステップは、
    形成した前記勾配磁界により、前記所定軸が前記カプセル型装置に対して動かされた時、加速された時、または減速された時に、慣性力、前記被検体内において前記カプセル型装置が浮いている液体の波返しに起因する力、および前記カプセル型装置と前記液体との間の摩擦力の少なくともいずれかを打ち消し、前記カプセル型装置が前記所定軸から外れることを抑制することを特徴とする誘導システムの作動方法。
11. 前記勾配磁界は、前記相対位置を変化させる方向と逆方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする請求項１０に記載の誘導システムの作動方法。
12. 前記勾配磁界発生ステップは、前記相対位置制御ステップで前記相対位置の変化速度を加速しているときに前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項１１に記載の誘導システムの作動方法。
13. 前記勾配磁界は、前記相対位置を変化させる方向と同じ方向に前記永久磁石を付勢することを特徴とする請求項１０に記載の誘導システムの作動方法。
14. 前記勾配磁界発生ステップは、前記相対位置制御ステップで前記相対位置の変化速度を減速しているときに前記勾配磁界成分を前記空間に形成することを特徴とする請求項１３に記載の誘導システムの作動方法。

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