CN101622773A - 磁驱动器、磁驱动器的工作方法及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜 - Google Patents
磁驱动器、磁驱动器的工作方法及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供确保设计的自由度、且能量转换效率较高的磁驱动器、磁驱动器的工作方法及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜。本发明的磁驱动器包括:外壳(2)、设置在外壳(2)内的旋转移动磁体(6)及固定磁体(7)、配置在外壳(2)外的线圈(3、4)、设置在外壳(2)内的感应区域(2a)。旋转移动磁体(6)及固定磁体(7)能够在包含磁化方向的平面内进行相对旋转。线圈(3、4)产生使旋转移动磁体(6)向使旋转移动磁体(6)及固定磁体(7)互相产生斥力的方向进行相对旋转的磁场。旋转移动磁体(6)利用感应区域(2a)控制其因产生的斥力进行相对移动的方向。
Description
技术领域
本发明涉及使用磁力进行驱动的磁驱动器、磁驱动器的工作方法及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜。
背景技术
以往,例如提出了通过将螺线管磁化而使磁体或强磁性材料沿螺线管的轴线方向移动的驱动器(例如,参照专利文献1)。另外,作为在胶囊型医疗装置中使用的驱动器,提出了通过将能旋转的磁体和螺纹机构组合并施加旋转磁场而使其沿轴线方向移动的驱动器(例如,参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2002-270423号公报
专利文献2:日本特开2003-325438号公报
但是,在使用螺线管的磁驱动器中,利用在螺线管中产生的磁性引力来驱动驱动器,在移动部分与螺线管分开距离时输出急剧降低,因此需要使螺线管与移动部分紧贴,因此,存在限制了驱动器的设计自由度这样的问题。另外,在采用螺纹机构的磁驱动器中,由于利用螺纹机构将旋转运动变换为直线运动,存在因磨擦的影响而使能量转换效率降低、移动速度减缓的情况,因此,存在无法用于要求迅速的动作这样的问题。
另外,采用该磁驱动器的以往的胶囊型内窥镜,因驱动器的设计自由度受到限制而限制了装置设计的自由度,并导致胶囊型外壳内的构造复杂化。结果,存在胶囊型内窥镜的装置规模大型化,难以将胶囊型内窥镜导入到被检体的体内这样的问题。
发明内容
本发明即是鉴于上述内容而做成的,其目的在于提供确保设计的自由度、且能量转换效率较高的磁驱动器、磁驱动器的工作方法以及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜。其目的还在于能够使采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜小型化,从而能够将利用磁驱动器进行动作的胶囊型内窥镜容易地插入到被检体的体内。
为了解决上述课题而达到目的,本发明的磁驱动器的特征在于,其包括:外壳;第1永久磁体及第2永久磁体,能够在包含磁化方向的平面内进行相对旋转地设置在上述外壳内;磁场产生部,在上述外壳外产生使上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体向上述第1永久磁体及上述第2永久磁体互相产生斥力的方向进行相对旋转的磁场;第1感应部分,设置在上述外壳内,控制上述第1永久磁体及上述第2永久磁体因产生的上述斥力而进行相对移动的方向。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述外壳固定于上述磁场产生部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述外壳能够改变其相对于上述磁场产生部的相对位置,上述磁场产生部包括能够产生多个方向磁场的磁场方向变更部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述外壳是能够插入到被检体内而在上述被检体内进行医疗行为的插入部分,上述磁场产生部设置在上述被检体外部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体固定于上述外壳内,上述第2永久磁体能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内进行旋转地设置在上述第1感应部分内,上述磁场产生部在上述第1感应部分内产生磁场。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体以其相对于上述外壳的旋转被约束了的状态设置在上述第1感应部分内,上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转,上述磁场产生部对上述第2永久磁体产生磁场。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,该磁驱动器还包括第2感应部分,该第2感应部分设置在上述外壳内,控制上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体因上述产生的斥力而进行相对移动的方向,上述第2永久磁体设置在上述第2感应部分内。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,该磁驱动器还包括:设置在上述外壳内的第3永久磁体和控制设置在上述外壳内的上述第3永久磁体移动的方向的第2感应部分,上述第2感应部分设置在与上述第1永久磁体相对应的位置,上述第3永久磁体能够在包含上述磁化方向的平面内进行相对旋转地设置在上述第2感应部分内,上述第1永久磁体设置在上述第2永久磁体与上述第3永久磁体之间,上述磁场产生部在设置有上述第3永久磁体的感应部分产生磁场。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述磁场产生部包括:在上述第1感应部分产生磁场的第1磁场产生部、在上述第2感应部分产生磁场的第2磁场产生部、控制上述第1磁场产生部的磁场产生的第1磁场控制部、控制上述第2磁场产生部的磁场产生的第2磁场控制部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1感应部分内的永久磁体与上述第2感应部分内的永久磁体被设定为,利用同一磁场产生部所产生的磁场进行移动,且移动的磁场强度各自不同。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体及上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述磁化方向的平面内分别相对于上述外壳旋转,并且具有各自不同的磁场强度,上述第2永久磁体设置在上述第1感应部分内,上述磁场产生部在上述第1永久磁体与上述第1感应部分内产生磁场,上述磁场产生部包括在上述第1永久磁体和上述第2永久磁体能够旋转的平面内产生多个磁场的磁场方向变更部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1感应部分包括旋转约束部,在上述第2永久磁体受到来自上述第1永久磁体的引力或斥力的任一状态的情况下,该旋转约束部约束上述第2永久磁体在包含磁化方向的平面内相对于上述外壳的旋转。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,该磁驱动器还包括设置在上述外壳内的第3永久磁体,上述第2永久磁体设置在上述第1感应部分内,上述第1感应部分设置在上述第1永久磁体与上述第3永久磁体之间。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体与上述第3永久磁体以磁化方向为不同方向的方式固定在上述外壳内,上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转,上述磁场产生部在上述第1感应部分产生磁场。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体及上述第3永久磁体被设置为能够在包含各磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转,上述第2永久磁体以其相对于上述外壳的旋转被约束了的状态设置,上述磁场产生部包括:使上述第1永久磁体产生磁场的第1磁场产生部、使上述第2永久磁体产生磁场的第2磁场产生部、控制上述第1磁场产生部的磁场产生的第1磁场控制部、控制上述第2磁场产生部的磁场产生的第2磁场控制部。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述磁场产生部被设置为,所产生的磁场方向与在包含磁化方向的平面内相对于上述外壳的旋转被约束了的永久磁体的磁化方向具有规定角度。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述规定角度为60°以下。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述第1永久磁体与上述第2永久磁体的磁力不同。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述外壳具有大致圆筒形状,上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体被固定为沿上述大致圆筒形状的径向。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,磁场产生部产生不同磁场强度的磁场,该磁驱动器与上述磁场产生部所产生的各磁场强度相应地进行不同的动作。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,磁场产生部产生不同频率的磁场,该磁驱动器与上述磁场产生部所产生的各频率相应地进行不同的动作。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,在上述大致圆筒形状的外壳的外表面上设有螺旋构造。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述外壳具有大致圆筒形状,上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体能够将磁化方向从上述圆筒形状的径向变更为上述大致圆筒形状的轴线方向,能够维持变更为上述大致圆筒形状的轴线方向的磁化方向。
另外,本发明的磁驱动器以上述技术方案为基础,其特征在于,上述磁驱动器还包括用于检测上述外壳相对于上述磁场产生部的位置及姿态的检测部。
另外,本发明的胶囊型内窥镜的特征在于,其包括:能够导入到被检体内部的胶囊型壳体、能够相对于上述壳体独立地旋转的永久磁体、将追随外部的旋转磁场进行旋转的上述永久磁体的旋转力变换为推进力的推进力变换部。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述永久磁体绕与其磁化方向垂直的轴线旋转。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述永久磁体绕与上述壳体的长度方向轴线大致垂直的轴线旋转。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述永久磁体绕与上述壳体的长度方向轴线大致平行的轴线旋转,上述推进力变换部将上述永久磁体的旋转力变换为上述壳体的长度方向的推进力。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜包括旋转动作变换部,该旋转动作变换部将绕与上述壳体的长度方向轴线大致平行的轴线旋转的上述永久磁体的旋转动作变换为绕与上述壳体的长度方向轴线垂直的轴线的旋转动作。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜的重心被设定在与上述壳体的长度方向垂直的径向中心轴线上。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述推进力变换部配置在以上述壳体的长度方向的中心轴线为边界的上述壳体的单侧。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,特征在于,该胶囊型内窥镜的重心被设定在上述径向中心轴线上的、自上述壳体的中心向上述推进力变换部侧偏离了的位置。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜的重心被设定在上述壳体的长度方向的中心轴线上。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述推进力变换部在上述壳体中配置有多个,多个上述推进力变换部相对于上述壳体的长度方向的中心轴线对称。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述永久磁体配置在上述壳体内部的、上述径向中心轴线上。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜还包括用于修正由上述永久磁体引起的该胶囊型内窥镜的重量偏差的修正构件。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜包括在上述壳体的外部产生磁场的磁场产生部,上述磁场的磁化方向相对于上述永久磁体的旋转轴线方向固定。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,上述壳体液密地内置有执行该胶囊型内窥镜的规定功能的功能执行部,上述永久磁体及上述推进力变换部配置在液密地内置有上述功能执行部的上述壳体的内部空间的外侧。
另外,本发明的胶囊型内窥镜以上述技术方案为基础,其特征在于,该胶囊型内窥镜包括状态变更部,该状态变更部能够将上述永久磁体相对于上述壳体进行相对旋转的状态变更为能够将上述永久磁体相对于上述壳体相对固定的状态。
另外,在本发明的磁驱动器的工作方法中,该磁驱动器在外壳内包括有助于进行动作的第1永久磁体和第2永久磁体,其特征在于,该磁驱动器的工作方法包括:磁场变化步骤,使对上述第1永久磁体和上述第2永久磁体施加的磁场发生变化;旋转步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体进行相对旋转;距离变化步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体之间的相对距离发生变化。
另外,在本发明的磁驱动器的工作方法中,该磁驱动器在外壳内包括有助于进行动作的第1永久磁体、第2永久磁体和第3永久磁体,其特征在于,该磁驱动器的工作方法包括:第1磁场变化步骤,使对上述第1永久磁体和上述第2永久磁体施加的磁场发生变化;第1旋转步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体进行相对旋转;第1距离变化步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体之间的相对距离发生变化;第2磁场变化步骤,使对上述第2永久磁体和上述第3永久磁体施加的磁场发生变化;第2旋转步骤,使上述第2永久磁体与上述第3永久磁体进行相对旋转;第2距离变化步骤,使上述第2永久磁体与上述第3永久磁体之间的相对距离发生变化。
本发明包括:能够在包含磁化方向的平面内进行相对旋转地设置在外壳内的第1永久磁体及第2永久磁体;在外壳外产生使第1永久磁体及/或第2永久磁体向第1永久磁体及第2永久磁体互相产生斥力的方向进行相对旋转的磁场的磁场产生部;设置在外壳内,控制第1永久磁体及第2永久磁体因产生的斥力而进行相对移动的方向的第1感应部分。从而,能够实现确保设计的自由度、且能量转换效率较高的磁驱动器。
另外,通过采用本发明的磁驱动器,能够使利用磁驱动器进行各种动作的胶囊型内窥镜的胶囊内部构造简化,由此起到能够促进装设有磁驱动器的胶囊型内窥镜小型化、并能够将利用磁驱动器进行动作的胶囊型内窥镜容易地插入到被检体的体内的效果。
附图说明
图1是实施方式1的磁驱动器的主视图。
图2是图1所示的磁驱动器的右侧视图。
图3是由图1中的A-A线沿径向剖切图1所示的磁驱动器的图。
图4是由图1中的B-B线沿径向剖切图1所示的磁驱动器的图。
图5是由图3中的C-C线沿轴线方向剖切图1所示的磁驱动器的图。
图6是说明图1所示的旋转移动磁体能够旋转动作的磁场强度的图。
图7是表示图1所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图8是图1所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图9是图1所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图10是沿轴线方向剖切实施方式1的变形例1的磁驱动器的图。
图11是表示图10所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图12是图10所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图13是图10所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图14是图10所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图15是图10所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图16是沿径向剖切实施方式1的变形例2的磁驱动器的图。
图17是表示图16所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图18是图16所示的磁驱动器的径向的剖视图。
图19是图16所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图20是图16所示的磁驱动器的径向的剖视图。
图21是图16所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图22是沿轴线方向剖切实施方式1的变形例3的磁驱动器的图。
图23是说明图22所示的磁驱动器的动作的图。
图24是说明图22所示的磁驱动器的动作的图。
图25是说明图22所示的磁驱动器的动作的图。
图26是表示图22所示的磁驱动器的其他构造的图。
图27是表示对图26所示的线圈供给的电流值的时间依赖的图。
图28是说明图26所示的磁驱动器的动作的剖视图。
图29是表示图22所示的磁驱动器的其他构造的图。
图30是表示图29所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图31是表示图22所示的磁驱动器的其他构造的图。
图32是表示图22所示的磁驱动器的其他构造的图。
图33是沿轴线方向剖切实施方式1的变形例4的磁驱动器的图。
图34是说明图33所示的磁驱动器的动作的图。
图35是表示图33所示的磁驱动器的其他构造的图。
图36是沿轴线方向剖切实施方式1的变形例5的磁驱动器的图。
图37是实施方式2的磁驱动器的主视图。
图38是由图37中的F-F线沿径向剖切图37所示的磁驱动器的图。
图39是由图37中的G-G线沿径向剖切图37所示的磁驱动器的图。
图40是由图38中的H-H线沿轴线方向剖切图37所示的磁驱动器的图。
图41是说明图37所示的磁驱动器的动作的图。
图42是说明图37所示的磁驱动器的动作的图。
图43是沿轴线方向剖切实施方式2的变形例1的磁驱动器的图。
图44是表示图43所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图45是图43所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图46是沿轴线方向剖切实施方式2的变形例2的磁驱动器的图。
图47是说明图46所示的磁驱动器的动作的图。
图48是沿轴线方向剖切实施方式3的磁驱动器的图。
图49是由I-I线沿径向剖切图48所示的磁驱动器的剖视图。
图50是表示图48所示的线圈所施加的磁场强度的时间依赖的图。
图51是图48所示的磁驱动器的轴线方向的剖视图。
图52是沿轴线方向剖切实施方式3的变形例1的磁驱动器的图。
图53是表示图52所示的磁驱动器的其他构造的图。
图54是表示实施方式4的胶囊感应系统的构造的示意图。
图55是表示图54所示的胶囊型内窥镜的内部构造的示意图。
图56是说明图55所示的局部注射机构的图。
图57是说明实施方式4的变形例1的胶囊型内窥镜的图。
图58是说明实施方式4的变形例2的胶囊型内窥镜的图。
图59是说明图58所示的胶囊型内窥镜的其他例子的图。
图60是说明实施方式4的变形例3的胶囊型内窥镜的图。
图61是说明实施方式4的变形例4的胶囊型内窥镜的图。
图62是说明实施方式4的变形例5的胶囊型内窥镜的图。
图63是说明实施方式4的变形例6的胶囊型内窥镜的图。
图64是说明图63所示的胶囊型内窥镜的动作的图。
图65是说明实施方式4的变形例7的胶囊型内窥镜的图。
图66是表示图65所示的胶囊型内窥镜所施加的磁场的磁场强度的时间依赖的图。
图67是表示图65所示的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。
图68是实施方式5的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。
图69是说明实施方式5的变形例1的胶囊型内窥镜的图。
图70是实施方式6的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。
图71是表示图70所示的局部注射机构的截面构造的图。
图72是为了图70所示的胶囊型内窥镜进行规定的动作所需要的磁场强度的图。
图73是说明对图70所示的胶囊型内窥镜施加的磁场的图。
图74是说明对图70所示的胶囊型内窥镜施加的磁场的图。
图75是表示实施方式6的变形例1的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。
图76是说明图75所示的胶囊型内窥镜的动作的图。
图77是由轴线方向上的规定的面剖切实施方式7的胶囊型内窥镜的图。
图78是由图77中的J-J线沿径向剖切图77所示的磁驱动器的图。
图79是由图77中的K-K线沿轴线方向剖切图77所示的磁驱动器的图。
图80是表示在图77所示的胶囊型内窥镜的规定的各状态下施加的磁场的磁场强度的图。
图81是图77所示的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。
图82是表示实施方式7的变形例1的胶囊型内窥镜的剖视图。
图83是表示在图82所示的胶囊型内窥镜的规定的各状态下施加的磁场的磁场强度的图。
图84是表示实施方式7的变形例2的胶囊型内窥镜的剖视图。
图85是表示在图84所示的胶囊型内窥镜的规定的各状态下施加的磁场的磁场强度的图。
图86是表示实施方式7的变形例3的胶囊型内窥镜的剖视图。
图87是表示在图86所示的胶囊型内窥镜的规定的各状态下施加的磁场的磁场强度的图。
图88是表示实施方式7的变形例4的胶囊型内窥镜的剖视图。
图89是表示在图88所示的胶囊型内窥镜的规定的各状态下施加的磁场的磁场强度的图。
图90是表示实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。
图91是表示胶囊型内窥镜的履带机构利用外部的旋转磁场进行动作的状态的示意图。
图92是表示本发明的实施方式7的变形例6的胶囊型内窥镜的一个构成例的纵剖视示意图。
图93是表示实施方式7的变形例7的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。
图94是表示胶囊型内窥镜的两侧的履带机构利用外部的旋转磁场进行动作的状态的示意图。
图95是表示实施方式7的变形例8的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。
图96是图95所示的胶囊型内窥镜的R-R线剖视图。
图97是表示实施方式7的变形例9的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。
图98是实施方式8的磁开关的剖视图。
附图标记说明
1、11、21、31、41a~41d、51a、51b、61、201、211、221、301、311、321、磁驱动器;2、12、32、52、52b、202、212、222、302、外壳;2a、32a、32b、52a、52c、202a、212a、222a、感应区域;3、3a、3b、3c、4、4a、4b、4c、43a、43c、44a、44c、203、204、203a、203b、204a、204b、303a~303d、304a~304d、线圈;5、5a、5b、移动构件;6、6a、6b、旋转移动磁体;7、7a、7b、固定磁体;8、高摩擦构件;9、摩擦降低构件;206、206a、206b、旋转磁体;207、移动磁体;202b、突起部;310、编码器(encoder);400、胶囊感应系统;401、401a~401h、501、501a、601、601a、701、701a~701i、胶囊型内窥镜;402、位置检测用线圈;403、磁场产生部;411、接收部;412、位置计算部;413、控制部;415、显示部;416、输入部;417、存储部;418、磁场控制部;419、电力供给部;421、421c、位置检测用激励线圈;422、摄像系统;423、天线;424、电池;425、球囊;426、药剂;427、针;427a、旋转针;430、局部注射机构;433、贯穿孔;434、注入口;441、被放出部;442、固定部;443、膜;452、高频发热构件;461、刷;462、螺旋槽;471、卡定板;472、肠壁;473、卡定机构;481、支架(stent);484a、484b、壳体;484、开闭机构;485、浮子;485a、485b、凹部;491、钳子机构;492、钳子;503、管;504、阀;603、螺旋突起;611、切断刀;612、生物体组织;711、738、739、746、747、755a、757a、765、齿轮;712、741、履带;721、752、753、轮胎;731、740、751、761、壳体;732、733、742、743、车轮;734、736、744、745、754、755、车轴;735、737、756、764、旋转磁体;757、旋转轴;762a~762d、旋转部;763、螺旋突起;801、磁开关;811、812、电极;813、导电构件。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。另外,本发明未被该实施方式有所限定。另外,在附图的记载中,对相同部分标注相同的附图标记。另外,附图是示意图,需要留意各部分的厚度与宽度的关系、各部分的比率等与现实的不同。在附图的相互之间也包括互相的尺寸关系、比率不同的部分。
实施方式1
首先,说明实施方式1。图1是实施方式1的磁驱动器的主视图,图2是图1所示的磁驱动器的右侧视图。如图1及图2所示,在实施方式1的磁驱动器1中,在端部被堵塞的大致圆筒形状的作为外壳零件的外壳2外部固定有能够产生磁场的线圈3及与线圈3相面对地配置的线圈4。如图1及图2所示,在磁驱动器1中还具有能沿外壳2的轴线方向移动的移动构件5。在外壳2的右端部设有用于供移动构件5能沿轴线方向移动的通过口,移动构件5如图1的箭头所示地伸出到外壳2外或进入到外壳2内。通过该移动构件5在轴线方向上的移动来控制被驱动装置的规定动作的驱动。
接着,说明磁驱动器1的内部。图3是由图1中的A-A线沿径向剖切磁驱动器1的图,图4是由图1中的B-B线沿径向剖切磁驱动器1的图。另外,图5是由图3中的C-C线沿轴线方向剖切磁驱动器1的图。
如图3及图5所示,在外壳2内设有与移动构件5相连接的圆柱状的旋转移动磁体6。在外壳2内还设有感应区域2a,该感应区域2a作为外壳2内的内部空间具有与旋转移动磁体6的径向尺寸相对应的内径,具有在移动构件5被拉入到磁驱动器1内的情况下使移动构件5的右端部不会突出到该感应区域2a外的程度的轴线方向上的长度。旋转移动磁体6设置在该感应区域2a内。如图4及图5所示,在外壳2内,以固定在外壳2内的状态下设有固定磁体7,使固定磁体7隔着用于分隔内部空间的隔板与旋转移动磁体6相面对。固定磁体7以磁化方向为磁驱动器1的径向的方式固定。于是,旋转移动磁体6能够以磁驱动器1的轴心为中心进行旋转。
旋转移动磁体6及与旋转移动磁体6的右端部相连接的移动构件5能够在感应区域2a内沿着外壳2的轴线方向、沿着图5的左右移动。该感应区域2a沿着外壳2的轴线方向地控制旋转移动磁体6因后述产生的斥力进行移动的方向。如图3及图5所示,旋转移动磁体6配置为能够在包含固定磁体7的磁化方向的平面内旋转,其能够利用与感应区域2a的位置相对应地固定配置在外壳2外部的线圈3、4在感应区域2a内产生的磁场如图3的箭头所示地沿磁驱动器1的径向旋转。
设置在外壳2外的线圈3、4通过自相连接的未图示的电力供给部供给规定的电力,而在感应区域2a内产生规定磁场强度的磁场。外壳2固定于线圈3、4上。线圈3、4以产生的磁场方向与固定磁体7的磁化方向具有规定角度的方式设置,该固定磁体7在包括磁化方向的平面内相对于外壳2的旋转被约束。即,如图3的直线lc所示,线圈3、4设置为与表示固定磁体7的磁化方向的直线lg具有规定的角度θ。
在此,图6的曲线lk 1、lk2表示以-60°~60°的角度θ配置的线圈3、4中的旋转移动磁体6能够旋转动作的磁场强度。如图6的曲线lk 1、lk2所示,在角度θ的绝对值大于60°的情况下,旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度急剧增加,因此,旋转移动磁体6无法旋转。在角度θ的绝对值大于0°小于等于60°的情况下,旋转移动磁体6能够旋转。因而,为了使旋转移动磁体6旋转,期望线圈3、4与表示固定磁体7的磁化方向的直线lg所成的角度θ的绝对值大于0°小于等于60°。另外,如图6的曲线lk1、lk2所示,在角度θ大于等于5°小于等于40°的情况下,由于包含凹形状的曲线lk1、lk2的底部分,因此,旋转移动磁体6能够以与其他角度相比较小的磁场强度进行旋转动作。因此,更期望线圈3、4与表示固定磁体7的磁化方向的直线lg所成的角度θ大于等于5°小于等于40°。并且,通过使线圈3、4与表示固定磁体7的磁化方向的直线lg所成的角度θ大于等于5°小于等于30°,能够使旋转移动磁体6以线圈3、4所施加的磁场的磁场强度较小的“G1”左右稳定地旋转。
接着,参照图7~图9说明磁驱动器1的动作。图7是表示线圈3、4所施加的磁场强度的时间依赖的图,图8是表示图7所示的时间t1的磁驱动器1的轴线方向的剖视图,图9是表示图7所示的时间t2的磁驱动器1的轴线方向的剖视图。另外,磁驱动器1的角度θ为约5°~约30°中的任一个。
首先,如图7及图8所示,在时间t1,线圈3、4对图5所示的O FF状态的磁驱动器1沿感应区域2a内的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1以上的磁场M1。磁场M1的方向如图8所示地为图8的下方向。因此,旋转移动磁体6利用磁场M1如箭头Y11所示地根据磁场M1的磁场方向而向图8的下方向旋转半周。在这种情况下,由于旋转移动磁体6的磁场方向与固定磁体7的磁场方向一致,因此,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H1。换言之,线圈3、4在旋转移动磁体6与固定磁体7互相产生斥力的方向上产生使旋转移动磁体6相对旋转的磁场。
旋转移动磁体6利用其与固定磁体7之间产生的斥力H1,如图9的箭头Y12所示地沿着感应区域2a向图9的右方向移动。与旋转移动磁体6相连接的移动构件5随着旋转移动磁体6的右方向的移动,如图9的箭头Y13所示地自磁驱动器1的右侧面向图9的右方向突出。结果,磁驱动器1成为ON状态。
而且,为了维持图9所示的磁驱动器1的ON状态,如图7的时间t2所示地将旋转移动磁体6的位置维持在感应区域2a的右端部即可。并且,维持为使旋转移动磁体6的磁场方向与线圈3、4所产生的磁场方向一致的状态、即使旋转移动磁体6不再次旋转即可。在此,由于旋转移动磁体6在磁驱动器1为驱动状态时远离固定磁体7,因此,能够利用比磁场强度G1小的磁场强度G2将旋转移动磁体6的磁场方向维持为与磁场M1相同的方向。因此,为了维持图9所示的磁驱动器1的ON状态,如图7所示,在ON状态后的时间t2以旋转移动磁体6不会再次旋转半周的程度的磁场强度G2施加与磁场M1同方向的磁场即可。
而且,为了使磁驱动器1成为OFF状态,如图7的时间t3所示地停止由线圈3、4施加磁场即可。在这种情况下,由于朝图8及图9的下方向维持旋转移动磁体6的磁场消失,因此,旋转移动磁体6向图8及图9的上方向旋转,被在其与固定磁体7之间产生的引力拉入到外壳2中。结果,由于与旋转移动磁体6相连接的移动构件5也被拉入到外壳2内,因此,磁驱动器1成为图5所示的OFF状态。
这样,实施方式1的磁驱动器1利用在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力使移动构件5突出到磁驱动器1外而驱动磁驱动器1,因此,能够比以往技术的磁驱动器更迅速地动作。另外,采用实施方式1,即使在一旦成为ON状态之后降低磁场强度,也能够维持ON状态,因此,能够实现能量转换效率较高的磁驱动器。
另外,在实施方式1中,也可以还设有压力传感器、接触传感器、通过传感器、旋转传感器、线圈等磁性传感器来检测磁驱动器1的动作。
变形例1
接着,说明实施方式1的变形例1。图10是沿轴线方向剖切变形例1的磁驱动器的图。如图10所示,与磁驱动器1相比,变形例1的磁驱动器11具有固定磁体7a和固定磁体7b这两个固定磁体,固定磁体7a配置在图10的旋转移动磁体6的左侧,固定磁体7b固定配置在设置于图10的感应区域2a内的旋转移动磁体6的右侧。换言之,设置有旋转移动磁体6的感应区域2a设置在固定磁体7a、7b之间。固定磁体7a与固定磁体7b以磁化方向为不同方向的方式固定配置在外壳12内。感应区域2a设置在固定磁体7a与固定磁体7b之间。旋转移动磁体6设置为能够在包含旋转移动磁体6的磁化方向的平面内相对于外壳12旋转。
接着,参照图11~图15说明磁驱动器11的动作。图11是表示线圈3、4所施加的磁场强度的时间依赖的图,图12是表示图11所示的时间t11的磁驱动器11的轴线方向的剖视图,图13是表示图11所示的时间t12的磁驱动器11的轴线方向的剖视图,图14是表示图11所示的时间t13的磁驱动器11的轴线方向的剖视图,图15是表示图11所示的时间t14的磁驱动器11的轴线方向的剖视图。另外,磁驱动器11的角度θ与磁驱动器1同样为约5°~约30°中的任一个。
首先,对使磁驱动器11从OFF状态变为ON状态的情况进行说明。如图11及图12所示,线圈3、4在时间t11对图10所示的OFF状态的磁驱动器11沿感应区域2a内的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1的、朝向图12的下方的磁场M1。因此,旋转移动磁体6如箭头Y14所示地根据磁场M1的磁场方向而向图12的下方向旋转半周,结果,在旋转移动磁体6与固定磁体7a之间产生斥力H1。
然后,旋转移动磁体6利用其与固定磁体7之间产生的斥力H1,如图13的箭头Y15所示地沿着感应区域2a向图13的右方向移动,从而移动构件5自磁驱动器11突出,磁驱动器11成为ON状态。沿着感应区域2a内向右方向移动后的旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7b之间产生的引力成为靠近固定磁体7b与旋转移动磁体6之间的隔板的状态。因此,如图11所示,磁驱动器11即使在磁驱动器11成为ON状态的时间t12之后停止由线圈3、4施加磁场的情况下,也能够维持ON状态。
接着,对使磁驱动器11从ON状态变为OFF状态的情况进行说明。在图11的时间t13,如图14所示地沿感应区域2a内的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1的、与在时间t11施加的磁场M1反向的朝向上方的磁场M2。因此,旋转移动磁体6如箭头Y16所示地根据磁场M2的磁场方向而向图14的上方向旋转半周,结果,在旋转移动磁体6与固定磁体7a之间产生斥力H2。然后,旋转移动磁体6利用其与固定磁体7b之间产生的斥力H2,如图15的箭头Y17所示地沿着感应区域2a向图15的左方向移动,从而移动构件5被拉入到外壳12内,磁驱动器11成为OFF状态。沿着感应区域2a内向左方向移动后的旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7a之间产生的引力成为靠近固定磁体7a与旋转移动磁体6之间的隔板的状态。因此,如图11所示,磁驱动器11即使在磁驱动器11成为OFF状态的时间t14之后停止由线圈3、4施加磁场的情况下,也能够维持OFF状态。
采用变形例1,通过在旋转移动磁体6的两侧设置磁场方向各自相反的固定磁体,仅在ON状态或OFF状态变化时产生磁场即可,因此,能够实现进一步提高了能量转换效率的磁驱动器。并且,采用变形例1,在各ON状态或OFF状态下,旋转移动磁体6成为吸附于固定磁体上的状态,因此,在ON状态或OFF状态中的任一状态下均能够产生ON状态或OFF状态的较强的维持力。
变形例2
接着,说明实施方式1的变形例2。图16是与设有线圈的部位相对应地沿径向剖切变形例2的磁驱动器的图。如图16所示,与具有产生磁场的一组线圈3、4的磁驱动器11相比,变形例2的磁驱动器21具有产生磁场的2组线圈3a、3b、4a、4b。线圈3a与线圈4a成为一组而产生磁场,线圈3b与线圈4b成为一组而产生与线圈3a、4a所产生的磁场反向的磁场。如图16所示,线圈3a、4a与磁驱动器11同样地设置为与表示固定磁体7的磁化方向的直线具有60°以下的规定角度。而且,线圈3b、4b设置为与表示固定磁体7的磁化方向的直线具有-60°以下的规定角度。
接着,参照图17~图21说明磁驱动器21的动作。图17是表示线圈3a、3b、4a、4b所施加的磁场强度的时间依赖的图,图18是表示图17所示的时间t21~t22的磁驱动器21的径向的剖视图,图19是表示图17所示的时间t21~t22的磁驱动器21的轴线方向的剖视图,图20是表示图17所示的时间t23~t24的磁驱动器21的径向的剖视图,图21是表示图17所示的时间t23~t24的磁驱动器21的轴线方向的剖视图。图17中的曲线l1表示线圈3a、4a施加的磁场的磁场强度,曲线l2表示线圈3b、4b施加的磁场的磁场强度。图19与图18中的D-D线剖视图相对应,图21与图20中的E-E线剖视图相对应。
首先,对使磁驱动器21从O FF状态变为ON状态的情况进行说明。在这种情况下,两组线圈中的线圈3a、4a产生磁场。图17的曲线l1如图18的(1)所示,线圈3a、4a在时间t21对OFF状态的磁驱动器21沿感应区域2a内的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1的、朝向图18的右下方向的磁场M3。因此,如图18的(2)及图19的(1)的箭头Y18a所示,旋转移动磁体6根据磁场M3的磁场方向而向图18的(2)及图19的(1)的下方向顺时针旋转半周。结果,如图19的(1)所示,在旋转移动磁体6与固定磁体7a之间产生斥力H3,旋转移动磁体6如图19的(2)的箭头Y18b所示地沿着感应区域2a向图19的(2)的右方向移动,磁驱动器21成为ON状态。之后,旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7b之间产生的引力成为靠近固定磁体7b与旋转移动磁体6之间的隔板的状态。因此,如图17及图18的(3)所示,磁驱动器21即使在成为ON状态的时间t22之后停止由线圈3a、4a施加磁场的情况下,也能够维持ON状态。
接着,对使磁驱动器21从ON状态变为OFF状态的情况进行说明。在这种情况下,两组线圈中的线圈3b、4b产生磁场。图17的曲线l2如图20的(1)所示,线圈3b、4b在图17的时间t23,对ON状态的磁驱动器21沿感应区域2a内的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1以上的、朝向图20的右上方向的磁场M4。因此,如图20的(2)及图21的(1)的箭头Y19a所示,旋转移动磁体6根据磁场M4的磁场方向而向图20的(2)及图21的(1)的上方向绕顺时针旋转半周。即,旋转移动磁体6与被线圈3a、4a施加磁场的情况反向地旋转半周。结果,如图21的(1)所示,在旋转移动磁体6与固定磁体7b之间产生斥力H4,旋转移动磁体6如图21的(2)的箭头Y19b所示地沿着感应区域2a向图21的(2)的左方向移动,移动构件5被拉入到磁驱动器21的外壳12内,磁驱动器21成为OFF状态。之后,旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7a之间产生的引力成为靠近固定磁体7a与旋转移动磁体6之间的隔板的状态,因此,如图17及图20的(3)所示,磁驱动器21即使在成为OFF状态的时间t24之后停止由线圈3b、4b施加磁场的情况下,也能够维持OFF状态。
采用变形例2,通过设置两组线圈并在ON状态或OFF状态变化时施加不同方向的磁场,能够使ON状态的旋转移动磁体6的旋转方向与OFF状态的旋转移动磁体6的旋转方向相反,因此,能够应用于不应使移动构件5向同一方向旋转的情况。
变形例3
接着,说明实施方式1的变形例3。图22是沿轴线方向剖切变形例3的磁驱动器的图。如图22所示,与磁驱动器1相比,变形例3的磁驱动器31在外壳32内具有固定磁体7和分别与移动构件5a、5b相连接的多个旋转移动磁体6a、6b。固定磁体7设置在旋转移动磁体6a、6b之间。磁驱动器31包括具有与旋转移动磁体6a相对应的感应区域32a、线圈3a、4a和与旋转移动磁体6b相对应的感应区域32b、线圈3c、4c的外壳32。感应区域32a控制旋转移动磁体6a移动的方向,旋转移动磁体6a能够在包含磁场方向的平面内旋转地设置在感应区域32a内,感应区域32b设置在与固定磁体7相对应的位置,控制旋转移动磁体6b移动的方向,旋转移动磁体6b能够在包含磁场方向的平面内旋转地设置在感应区域32b内。线圈3a、4a与线圈3c、4c在感应区域32a产生磁场,且在设置有旋转移动磁体6b的感应区域32b内也产生磁场。线圈3a、4a在感应区域32a内产生磁场,与未图示的第1外部装置相连接而供给电力。线圈3a、4a通过第1外部装置控制磁场的产生。线圈3c、4c在感应区域32a内产生磁场,连接于与第1外部装置不同的第2外部装置而供给电力。线圈3c、4c利用第2外部装置控制磁场的产生。
接着,参照图23~图25说明磁驱动器31的动作。首先,对使连接于旋转移动磁体6a的移动构件5a自磁驱动器31突出而成为ON状态的情况进行说明。在这种情况下,与移动构件5a相对应的线圈3a、4a产生磁场,沿感应区域32a内的径向施加具有旋转移动磁体6a能够旋转的磁场强度G1的、朝向图23的下方的磁场M5。因此,如图23的箭头Y21所示,旋转移动磁体6a根据磁场M5的磁场方向而向图23的下方向旋转半周。结果,如图23所示,在旋转移动磁体6a与固定磁体7之间产生斥力H5,旋转移动磁体6a如图24的箭头Y22所示地沿着感应区域32a向图24的右方向移动,移动构件5a突出,成为ON状态。另外,在磁驱动器31中,通过与磁驱动器1同样地在使移动构件5a突出而成为ON状态之后,使线圈3a、4a施加强度比磁场强度G1低的、旋转移动磁体6a不会再次旋转半周的程度的磁场强度G2,能够维持ON状态。
另外,如图25的(1)所示,在使连接于旋转移动磁体6b的移动构件5b自磁驱动器31突出而成为ON状态的情况下,与移动构件5b相对应的线圈3c、4c沿感应区域32b内的径向施加具有旋转移动磁体6b能够旋转的磁场强度G1的、朝向图25的(1)的下方的磁场M6。因此,如图25的(1)的箭头Y23所示,旋转移动磁体6b根据磁场M6的磁场方向而向图25的(1)的下方向旋转半周,在旋转移动磁体6b与固定磁体7之间产生斥力H6。结果,旋转移动磁体6b如图25的(2)的箭头Y24所示地沿着感应区域32b向图25的(2)的左方向移动,移动构件5b突出,成为ON状态。另外,在磁驱动器31中,通过与磁驱动器1同样地在使移动构件5b突出而成为ON状态之后,使线圈3c、4c施加强度比磁场强度G1低的、旋转移动磁体6a不会再次旋转半周的程度的磁场强度G2,能够维持ON状态。
这样,采用变形例3,能够利用一个固定磁体7驱动两个旋转移动磁体,因此,与磁驱动器1相比,能够谋求进一步节省空间。并且,采用变形例3,除了通过使线圈3a、4a及线圈3c、4c利用不同的外部装置在不同的时机产生磁场而使移动构件5a、5b分别在不同的时机动作之外,也可以通过使线圈3a、4a及线圈3c、4c利用相同的外部装置产生磁场而使移动构件5a、5b同时动作。
另外,在变形例3中,也可以通过施加不同的磁场强度而使旋转移动磁体6a、6b移动,切换移动构件5a、5b的动作。例如,如图26所示,对替代磁驱动器31的线圈3a、3c、4a、4c而具有匝数不同的线圈43a、43c、44a、44c的磁驱动器41a进行说明。在磁驱动器41a中,线圈43a与线圈43c串联连接,线圈44a与线圈44c串联连接。另外,线圈43a、43c、44a、44c通过相同的外部装置供给电力而产生磁场。另外,由于线圈44a、44c的匝数比线圈43a、43c的匝数多,因此,在供给相同电力的情况下,能够产生比线圈43a、43c大的磁场强度的磁场。
接着,参照图27及图28说明磁驱动器41a的动作。图27是表示对线圈43a、43c、44a、44c供给的电流值的时间依赖的图,图28是图27所示的时间t41~t44的磁驱动器41a的轴线方向的剖视图。首先,对使移动构件5b成为ON状态的情况进行说明。在这种情况下,如图27所示,在时间t41,对线圈43a、43c、44a、44c供给能够在线圈43c、44c中产生使旋转移动磁体6b能够旋转的磁场强度G1的磁场的电流值A11以上的电流。结果,如图28的(1)所示,线圈43c、44c沿感应区域32b的径向施加磁场强度G1的磁场M7。因此,如图28的(1)所示,旋转移动磁体6b根据磁场M7的磁场方向而旋转半周,在旋转移动磁体6b与固定磁体7之间产生斥力H7。结果,旋转移动磁体6b如图28的(2)所示地沿着感应区域32b向图28的(2)的左方向移动,移动构件5b成为ON状态。而且,为了维持移动构件5b的ON状态,对线圈43a、43c、44a、44c供给能够在线圈43c、44c中产生能够维持移动构件5b的ON状态的磁场强度G2的磁场的电流值A21以上的电流即可。
接着,对使移动构件5a成为ON状态的情况进行说明。在这种情况下,如图27所示,在时间t42,对线圈43a、43c、44a、44c供给能够在线圈43a、44a中产生比旋转移动磁体6a能够旋转的磁场强度G1大的磁场强度的磁场的电流值A12。结果,如图28的(2)所示,线圈43a、44a沿感应区域32a的径向施加磁场强度G1的磁场M8。因此,如图28的(2)所示,旋转移动磁体6a根据磁场M8的磁场方向而旋转半周,在旋转移动磁体6a与固定磁体7之间产生斥力H8。结果,旋转移动磁体6a如图28的(3)所示地沿着感应区域32a向图28的(3)的左方向移动,移动构件5a成为ON状态。而且,为了维持移动构件5a的ON状态,对线圈43a、43c、44a、44c供给能够在线圈43a、44a中产生比能够维持移动构件5a的ON状态的磁场强度G2大的磁场强度的磁场的电流值A22即可。
接着,对使移动构件5a成为OFF状态的情况进行说明。在这种情况下,如图27所示,在时间t43,使对线圈43a、43c、44a、44c供给的电流值低于能够在线圈43a、44a中产生能够维持移动构件5a的ON状态的磁场强度G2的电流值A22即可。结果,如图28的(3)所示,在感应区域32a内无法维持与由线圈43a、44a施加的磁场方向相同的方向而向上方旋转。然后,旋转移动磁体6a利用其与固定磁体7之间的引力而向固定磁体7侧移动,与旋转移动磁体6a连接的移动构件5a随之被拉入到磁驱动器41a的外壳32内,成为OFF状态。而且,如图27所示,通过在时间t44停止对线圈43a、43c、44a、44c供给的电流值而停止施加磁场,从而如图28的(4)所示,在感应区域32b内无法维持与由线圈43c、44c施加的磁场方向相同的方向而向上方旋转。然后,旋转移动磁体6b利用其与固定磁体7之间的引力而向固定磁体7侧移动,与固定移动磁体6b相连接的移动构件5b随之被拉入到磁驱动器41a的外壳32内,成为OFF状态。
这样,通过设置能够设定成用于使各旋转移动磁体6a、6b移动而供给的电流值不同的线圈43a、43c、44a、44c和对线圈43a、43c、44a、44c供给电力的外部装置,能够切换移动构件5a、5b的动作,实现动作自由度较高的磁驱动器41a。
另外,除了设置匝数不同的线圈,也可以设定为各旋转移动磁体6a、6b移动的磁场强度不同来切换移动构件5a、5b的动作。例如,如图29的磁驱动器41b所示,设定为改变固定磁体7与各旋转移动磁体6a、6b之间的距离来使各旋转移动磁体6a、6b移动的磁场强度不同。在这种情况下,旋转移动磁体6a利用厚度D1的隔板与固定磁体7分隔,旋转移动磁体6b利用比D1厚的厚度D2的隔板与固定磁体7分隔。因此,与旋转移动磁体6a相比,旋转移动磁体6b与固定磁体7之间的引力作用较低,因此,能够通过施加比旋转移动磁体6a弱的磁场强度的磁场进行旋转。
因此,如图30所示,在磁驱动器41b中,线圈3、4通过在时间t45对感应区域32a、32b内施加比旋转移动磁体6b能够旋转的磁场强度G11强的磁场强度的磁场,而使旋转移动磁体6b旋转,基于旋转移动磁体6b与固定磁体7之间的斥力使旋转移动磁体6b移动而使移动构件5b成为ON状态。然后,线圈3、4以磁场强度G21为下限地减弱磁场强度,维持移动构件5b的ON状态。接着,线圈3、4通过在图30的时间t46对感应区域32a、32b内施加比旋转移动磁体6a能够旋转的磁场强度G12强的磁场强度的磁场,而使旋转移动磁体6a旋转,基于旋转移动磁体6a与固定磁体7之间的斥力使旋转移动磁体6a移动而使移动构件5a成为ON状态。然后,线圈3、4以磁场强度G22为下限地减弱对感应区域32a、32b内施加的磁场强度,维持移动构件5a的O N状态。然后,在图30的时间t47,线圈3、4将对感应区域32a、32b内施加的磁场的磁场强度减弱到G22以下,使旋转移动磁体6a向固定磁体7侧移动而使移动构件5a成为OFF状态。并且,在图30的时间t48,线圈3、4停止对旋转移动磁体6a施加的磁场,使旋转移动磁体6b向固定磁体7侧移动而使移动构件5b成为OFF状态。
这样,通过改变旋转移动磁体6a、6b与固定磁体7之间的距离来改变旋转移动磁体6a、6b能够移动的磁场强度,无论是否使用一组线圈都能够分别驱动移动构件5a、5b,从而能够实现动作自由度较高的磁驱动器41b。
另外,如图31的磁驱动器41c所示,也可以通过改变旋转移动磁体6a、6b的规格来改变旋转移动磁体6a、6b能够移动的磁场强度。在磁驱动器41c中,由于具有比磁体规格为S2的旋转移动磁体6b大的磁体规格S1的旋转移动磁体6a,因此,能够通过施加比旋转移动磁体6a弱的磁场强度的磁场来使旋转移动磁体6b旋转。另外,如图32的磁驱动器41d所示,也可以通过在旋转移动磁体6a的、与设置在其与固定磁体7之间的隔板相接触的面上设置摩擦力较高的高摩擦构件8来改变旋转移动磁体6a、6b能够移动的磁场强度。与旋转移动磁体6b相比,旋转移动磁体6a在旋转时的摩擦力较高,旋转受到抑制,因此,能够以比旋转移动磁体6b大的磁场强度旋转。在磁驱动器41c、41d中,通过与磁驱动器41b同样地改变如图30所示地对感应区域32a、32b施加的磁场的磁场强度,能够抑制移动构件5a、5b的驱动。
变形例4
接着,说明实施方式1的变形例4。图33是沿轴线方向剖切变形例4的磁驱动器的图。如图33所示,与磁驱动器1相比,变形例4的磁驱动器51a具有壳体56和与该壳体56的下端相连接的移动构件5,该壳体56以不阻碍旋转移动磁体6沿磁驱动器51a的径向旋转的方式将旋转移动磁体6收容在内部。另外,在外壳52内配置有旋转移动磁体6,且设有能供该旋转移动磁体6在图33所示的磁驱动器51a内沿图33的上下方向移动的内部空间、即感应区域52a。另外,固定磁体7以相对于磁驱动器51a的轴心倾斜的角度固定在磁驱动器51a内。
接着,说明磁驱动器51a的动作。首先,为了使磁驱动器51a从OFF状态成为ON状态,如图34的(1)所示,首先,线圈3、4对感应区域52a内施加比旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度强的磁场强度的磁场M9。结果,如图34的(1)的箭头Y25所示,旋转移动磁体6根据磁场M9的磁场方向而向图34的(1)的下方向旋转半周。于是,如图34的(2)所示,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H9。旋转移动磁体6利用该斥力H9如图34的(3)的箭头Y26所示地沿着感应区域52a向图34的下方向移动。通过该旋转移动磁体6的移动,移动构件5自磁驱动器51a的外壳52突出,磁驱动器51a成为ON状态。另外,为了维持磁驱动器51a的ON状态,需要以比旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度弱的磁场强度、且强至能够维持旋转移动磁体6在感应区域52a的下端部的配置状态的程度的磁场强度持续地施加磁场。
这样,采用变形例4,通过改变固定磁体7的方向及感应区域52a中的旋转移动磁体6的移动方向,能够使移动构件5沿磁驱动器的径向移动,从而能够进一步实现设计自由度高的磁驱动器。
另外,如图35的磁驱动器51b所示,也可以通过在外壳52b内以相对于磁驱动器51b的轴心倾斜的角度设置感应区域52c,从而以相对于磁驱动器的轴心倾斜的角度驱动移动构件5。为了使该磁驱动器51b从OFF状态成为ON状态,如图35的(1)所示,线圈3、4对感应区域52c内施加比旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度强的磁场强度的磁场M10,如图35的(1)的箭头Y27所示地使旋转移动磁体6旋转。于是,如图35的(2)所示,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H10,旋转移动磁体6利用该斥力H10如图35的(3)的箭头Y28所示地沿着感应区域52c以相对于磁驱动器的轴心向图35的(3)的下方向倾斜的移动。通过该旋转移动磁体6的移动,移动构件5自磁驱动器51b的外壳52b突出,磁驱动器51b成为ON状态。另外,为了维持磁驱动器51b的ON状态,与磁驱动器51a同样地需要以比旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度弱的磁场强度、且强至能够维持旋转移动磁体6在感应区域52c的下端部的配置状态的程度的磁场强度持续地施加磁场。
变形例5
接着,说明实施方式1的变形例5。图36是沿轴线方向剖切变形例5的磁驱动器的图。如图36的(1)所示,与磁驱动器1相比,变形例5的磁驱动器61在旋转移动磁体6的表面上具有减轻感应区域2a与旋转移动磁体6的磨擦的摩擦降低构件9。并且,在感应区域2a的内表面上的与旋转移动磁体6相接触的全部区域中也设有摩擦降低构件9。因此,在磁驱动器61中,旋转移动磁体6能够以比未设置摩擦降低构件9的情况弱的磁场强度旋转。
因而,如图36的(1)的箭头Y29所示,通过线圈3、4施加比旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G1弱的磁场强度的磁场M11,旋转移动磁体6能够旋转。并且,由于设置在旋转移动磁体6表面上的摩擦降低构件9与设置在感应区域2a表面上的摩擦降低构件9互相接触,因此,如图36的(2)及图36的(3)所示,由在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力H11引起的移动也顺畅地进行,如图36的(3)的箭头Y30所示,移动构件5突出到磁驱动器61的外壳2之外而成为ON状态。
这样,采用变形例6,通过设置摩擦降低构件9而提高旋转移动磁体6移动时的滑动性,能够降低对磁驱动器61施加的磁场的磁场强度,从而能够实现进一步提高了能量转换效率的磁驱动器61。
另外,在旋转移动磁体6的表面上和感应区域2a的内表面上的任一个表面上设有摩擦降低构件9的情况下,与磁驱动器1相比,能够提高旋转移动磁体6移动时的滑动性,因此,能够提高磁驱动器的能量转换效率。
实施方式2
首先,说明实施方式2。图37是实施方式2的磁驱动器的主视图,图38是由图37的F-F线沿径向剖切磁驱动器的图,图39是由图37的G-G线沿径向剖切磁驱动器的图。另外,图40是由图38的H-H线沿轴线方向剖切磁驱动器的图。
如图37所示,在实施方式2的磁驱动器201中,在端部被堵塞的大致圆筒形状的作为外壳零件的外壳202外部固定有能够产生磁性的线圈203及与线圈203相面对地配置的线圈204。磁驱动器201与磁驱动器1同样地还具有能够沿外壳202的轴线方向移动的移动构件5。
另外,如图39及图40所示,在外壳202内,隔着分隔内部空间的隔板而与移动磁体207相面对地设有旋转磁体206。旋转磁体206能够以磁驱动器201的轴心为中心进行旋转。即,旋转磁体206配置为能够在包含旋转磁体206的磁化方向的平面内相对于外壳202旋转,其通过使与旋转磁体206的配置位置相对应地固定配置在外壳202外部的线圈203、204在感应区域202a内产生的磁场,能够如图38的箭头所示地沿磁驱动器201的径向旋转。
另外,线圈203、204与实施方式1同样地通过由未图示的相连接的外部装置供给电力,对旋转磁体206产生磁场。而且,线圈203、204如直线lc2所示地设置为与表示移动磁体207的磁化方向的直线lg2具有规定角度θ2。规定角度θ2与实施方式1同样地需要小于等于60°,特别期望大于等于5°小于等于40°,通过进一步为大于等于5°小于等于30°,能够减弱线圈203、204所施加的磁场的磁场强度,并且,能够实现旋转磁体206的稳定的旋转。
如图38~图40所示,在外壳202内,作为外壳202内的内部空间还设有感应区域202a,该感应区域202a具有与移动磁体207的径向尺寸相对应的内径,具有在移动构件5被拉入到磁驱动器201的外壳202内的情况下移动构件5的右端部不突出的程度的轴线方向上的长度。移动磁体207以相对于外壳202被约束了旋转的状态设置在该感应区域202a内。另外,移动磁体207以磁化方向被固定的状态沿外壳202的径向配置。移动磁体207具有凹部207t。在感应区域202a的内表面上设有突起部202b,通过该突起部202b与移动磁体207的凹部207t啮合,如图39的箭头所示地约束移动磁体207在磁驱动器201的径向上的旋转。因此,移动磁体207不旋转而在感应区域202a内沿图40的左右方向移动。因而,与移动磁体207相连接的移动构件5也不旋转而伸出到磁驱动器201外或进入到磁驱动器201内。
接着,参照41及图42所示,说明磁驱动器201的动作。首先,为了使图40所示的OFF状态的磁驱动器201成为ON状态,如图41所示,线圈203、204沿磁驱动器201的径向施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M12。结果,旋转磁体206利用磁场M12如箭头Y31所示地根据磁场M12的磁场方向而向图41的下方向旋转半周。结果,在旋转磁体206与移动磁体207之间产生斥力H12。
旋转磁体206利用在其与移动磁体207之间产生的斥力H12如图42的箭头Y32所示地沿着感应区域202a而向图42的右方向移动。与旋转磁体206相连接的移动构件5随着旋转磁体206的右方向的移动而如图42的箭头Y33所示地自磁驱动器201的右侧面向图42的右方向突出。结果,磁驱动器201成为ON状态。然后,在磁驱动器201中,通过与磁驱动器1同样地使移动构件5突出而成为ON状态之后,线圈203、204施加强度比旋转磁体206能够旋转的磁场强度低的、旋转磁体206不会再次旋转半周的程度的磁场强度,从而能够维持ON状态。并且,在磁驱动器201中,通过与磁驱动器1同样地停止由线圈203、204施加磁场,能够自ON状态成为OFF状态。
这样,采用实施方式2,利用在旋转磁体206与移动磁体207之间产生的斥力来驱动磁驱动器201,因此,能够起到与实施方式1同样的效果。另外,采用实施方式2,在磁驱动器201动作时移动构件5不旋转,因此,也能够应用于不应使移动构件5旋转的情况,从而能够进一步提高设计的自由度。另外,与将产生磁场的线圈3、4配置在与感应区域2a相对应的全部区域中的磁驱动器1相比,在磁驱动器201中,将线圈203、204设置在旋转磁体206附近即可,因此,能够使线圈小型化,从而能够进一步提高能量转换效率。
变形例1
接着,说明实施方式2的变形例1。图43是沿轴线方向剖切变形例1的磁驱动器的图。如图43所示,与磁驱动器201相比,变形例1的磁驱动器211具有旋转磁体206a和旋转磁体206b这两个旋转磁体,该旋转磁体206a配置在以旋转被约束了的状态设置在外壳212内的移动磁体207的左侧,该旋转磁体206b配置在旋转被约束了的移动磁体207的右侧。该旋转磁体206a、206b设置为能够在包含各磁化方向的平面内相对于外壳212旋转。在外壳212外还设置有对旋转磁体206a施加磁场的线圈203a、204a和对旋转磁体206b施加磁场的线圈203b、204b。线圈203a、204a及线圈203b、204b与线圈203、204同样地设置为与表示移动磁体207的磁化方向的直线lg2具有60°以下的规定角度θ2。另外,与磁驱动器201相比,在磁驱动器211中,移动构件5连接于移动磁体207的径向端部,其能够以始终突出到磁驱动器211外的状态沿图43的左右方向移动。线圈203a、204a通过未图示的第1电力供给部控制各个磁场的产生。线圈203b、204b通过未图示的第2电力供给部控制各个磁场的产生。
接着,参照图44及图45说明磁驱动器211的动作。图44是表示线圈203a、204a、203b、204b所施加的磁场强度的时间依赖的图,图45是图43所示的磁驱动器211的轴线方向的剖视图。图44中的曲线l21表示线圈203a、204a所施加的磁场的磁场强度,曲线l22表示线圈203b、204b所施加的磁场的磁场强度。
首先,对使移动构件5位于图45的(1)所示的位置P1的情况进行说明。如图44的曲线l22及图45的(1)所示,在图t211,线圈203b、204b对旋转磁体206b施加具有旋转磁体206b能够旋转的磁场强度G3的、与移动磁体207的磁场方向一致的方向的磁场M13。因此,旋转磁体206b如图45的(1)所示地成为与磁场M13的磁场相同的方向,在旋转磁体206b与移动磁体207之间产生斥力H13。移动磁体207利用该斥力H13移动到感应区域212a左侧的位置P1。在此,由于未对旋转磁体206a施加磁场,因此,旋转磁体206a旋转为与移动磁体207的磁场方向相反的旋转。结果,与移动磁体207相连接的移动构件5利用在移动磁体207与旋转磁体206a之间产生的引力,能够如图45的(1)所示地稳定地位于感应区域212a左侧的位置P1。为了这样地使移动构件5移动到感应区域212a左侧的位置P1,在线圈203b、204b中产生规定强度的磁场即可。
接着,对使移动构件5位于图45的(2)所示的位置P2的情况进行说明。如图44的曲线l21及图45(的2)所示,在图t212,线圈203a、204a对旋转磁体206a施加具有旋转磁体206a能够旋转的磁场强度G3以上的、与移动磁体207的磁场方向一致的方向的磁场M14。因此,旋转磁体206a如图45的(2)所示地成为与磁场M14的磁场相同的方向,在旋转磁体206a与移动磁体207之间产生斥力H14。移动磁体207利用该斥力H14的作用向图45的(2)所示的箭头Y35的方向移动。并且,如图44及图45的(2)所示,由于线圈203b、204b继续施加磁场,因此,与移动磁体207相连接的移动构件5利用其与旋转磁体206a之间的斥力H14及其与旋转磁体206b之间的斥力H13这两个作用,能够位于感应区域212a中央的位置P2。为了这样地使移动构件5移动到感应区域212a的中央位置P2,在线圈203a、204a及线圈203b、204b这两者中产生规定强度的磁场即可。
接着,对使移动构件5位于图45的(3)所示的位置P3的情况进行说明。如图44的曲线l22及图45的(3)所示,在图t213,线圈203b、204b停止施加磁场。因此,仅对旋转磁体206b施加具有旋转磁体206b能够旋转的磁场强度G3以上的、与移动磁体207的磁场方向一致的方向的磁场M14。因而,如图45的(3)所示,由于旋转磁体206a维持与移动磁体207的磁场方向一致的方向,因此,一直维持旋转磁体206a与移动磁体207之间的斥力H14的状态。结果,移动磁体207利用该斥力H14移动到感应区域212a右侧的位置P3(参照图45的(3)的箭头Y37)。另外,由于未对旋转磁体206b施加磁场,因此,旋转磁体206b旋转为与移动磁体207的磁场方向相反(参照图45的(3)的箭头Y36)。结果,与移动磁体207相连接的移动构件5利用在移动磁体207与旋转磁体206b之间产生的引力,能够如图45的(3)所示地稳定地位于感应区域212a右侧的位置P3。为了这样地使移动构件5移动到感应区域212a的中央位置P3,在线圈203a、204a中产生规定强度的磁场即可。
这样,采用变形例1,通过控制各线圈中的磁场产生,能够控制移动构件5的3种配置位置,从而能够对被驱动装置进行更复杂的控制。
变形例2
接着,说明实施方式2的变形例2。图46是沿轴线方向剖切变形例2的磁驱动器的图。如图46所示,与磁驱动器201相比,变形例2的磁驱动器221在外壳222内具有设置有旋转磁体206的感应区域222a。该感应区域222a利用在旋转磁体206与移动磁体207之间产生的斥力来控制旋转磁体206相对地移动的方向。因此,旋转磁体206能够沿磁驱动器221的轴线方向移动。而且,磁驱动器221还包括与移动磁体207相连接的移动构件5a和与旋转磁体206相连接的移动构件5b。移动构件5b随着旋转磁体206的旋转进行旋转。
接着,参照图47说明磁驱动器221的动作。如图47的(1)所示,线圈203、204对旋转磁体206施加具有旋转磁体206能够旋转的磁场强度的、与移动磁体的磁场方向一致的方向的磁场M15。在这种情况下,旋转磁体206如图47的(1)的箭头Y38所示地根据磁场M15而向图47的(1)的下方向旋转半周。结果,在旋转磁体206与移动磁体207之间产生斥力H15。于是,移动磁体207利用产生的斥力H15如图47的(2)的箭头Y39所示地沿着感应区域202a向图47的(2)的右方向移动,移动构件5a随着移动磁体207的右方向的移动而向图47的(2)的右方向突出。另外,旋转磁体206利用产生的斥力H15如图47的(2)的箭头Y40所示地沿着感应区域222a向图47的(2)的左方向移动,移动构件5b随着旋转磁体206的移动而向图47的(2)的左方向突出。
这样,采用变形例2,通过也对旋转磁体206设置感应区域222a,能够由移动构件在两个方向上同时驱动,因此,与磁驱动器201相比能够谋求节省空间。
实施方式3
首先,说明实施方式3。图48是沿轴线方向剖切实施方式3的磁驱动器的图。图49是由I-I线沿径向剖切图48所示的磁驱动器的剖视图。
如图48所示,实施方式3的磁驱动器301具有旋转移动磁体6和能够旋转的旋转磁体206。旋转移动磁体6设置在感应区域2a内并进行旋转,能够在感应区域2a内沿磁驱动器301的轴线方向移动。旋转磁体206与旋转移动磁体6配置为能够在包含磁化方向的平面内分别相对于外壳302旋转。另外,旋转磁体206与编码器310相连接。编码器310随着旋转磁体206的旋转动作而进行旋转。另外,旋转移动磁体6的尺寸比旋转磁体206的尺寸大。换言之,旋转磁体206与旋转移动磁体6具有各不相同的磁场强度。因此,旋转移动磁体6通过施加比旋转磁体206能够旋转的磁场强度强的磁场强度的磁场而能够旋转。
如图49所示,磁驱动器301具有线圈303a、304a、线圈303b、304b、线圈303c、304c、线圈303d、304d这4组线圈。该各组线圈通过依次对旋转移动磁体6及感应区域2a产生磁场而在旋转移动磁体6及旋转磁体206能够旋转的平面内产生多个磁场,能够施加以磁驱动器301的轴心为中心进行旋转的旋转磁场。在磁驱动器301中,通过改变对磁驱动器301施加的磁场的磁场强度,能够在图48的上图所示的A状态或图48的下图所示的B状态的任一状态下使旋转磁体206旋转,从而使编码器310旋转。
接着,参照图48、图49和图50、图51说明磁驱动器301的动作。图50的曲线l31是表示线圈303a、304a、线圈303b、304b、线圈303c、304c、线圈303d、304d中的线圈303a、304a所施加的磁场强度的时间依赖的图,图51是图50所示的时间t312~t313中的磁驱动器301的轴线方向的剖视图。
首先,在图50的t311~t312,如曲线l31所示,使线圈303a、304a、线圈303b、304b、线圈303c、304c、线圈303d、304d的各组线圈依次产生小于磁场强度G41的磁场强度的磁场,对磁驱动器301施加旋转磁场M16。在这种情况下,由于施加的旋转磁场M16的磁场强度较弱,因此,旋转磁体206与旋转移动磁体6利用相互的引力隔着隔板而成为一体地旋转。结果,如图48的上图的箭头Y41所示,与旋转磁体206相连接的编码器310随着旋转磁体206的旋转进行旋转。
接着,为了使移动构件5突出而使磁驱动器301成为ON状态,检测旋转移动磁体6及旋转磁体206的磁场方向,与实施方式1同样地产生与检测出的磁场方向的角度差为60°以内的强磁场。例如,在检测出的磁化方向为图49所示的直线lm3的情况下,对应于与该直线lm3具有60°以内的角度θ3的直线lg3的线圈303a、304a产生强磁场。在这种情况下,在根据编码器310是否旋转来检测旋转磁体6旋转之后,施加用于使移动构件5突出的磁场。在图50的时间t312,如图51的(1)所示,线圈303a、304a沿感应区域2a内的径向施加磁场M18,该磁场M18的磁场强度至少大于沿与旋转移动磁体6所施加的磁场方向相同的方向固定的磁场强度G42。在这种情况下,如图51的(1)的箭头Y43所示,旋转移动磁体6根据磁场M18的方向而旋转为磁场朝向图51的(1)的下方向。结果,在旋转移动磁体6与旋转磁体206之间产生斥力H18。
旋转移动磁体6与旋转磁体206利用该斥力H18而相斥,如图51的(2)的箭头Y44所示,旋转移动磁体6沿着感应区域2a而向图51的(2)的右方向移动。在这种情况下,移动构件5也随着旋转移动磁体6的移动而突出到磁驱动器301的外壳302之外,磁驱动器301成为ON状态。
并且,对保持磁驱动器301为ON状态地使移动构件5旋转的情况进行说明。在这种情况下,在图50的时间t313,如图48中的下图所示,使线圈303a、304a、线圈303b、304b、线圈303c、304c、线圈303d、304d的各组线圈依次产生大于磁场强度G41的磁场强度的磁场,对磁驱动器301施加旋转磁场M17。该磁场强度G41是变化为图48的上图所示的A状态的阈值。通过持续地施加大于该磁场强度G41的磁场强度的旋转磁场M17,能够维持图48的下图所示的B状态,如图48中的下图的箭头Y42所示,能够保持磁驱动器301为ON状态地使移动构件5旋转。另外,由于通过施加旋转磁场M17而使旋转磁体206也旋转,因此,通过检测与旋转磁体206相连接的编码器310的旋转,能够判断移动构件5是否正常地进行旋转动作。
这样,采用实施方式3,通过将磁驱动器301连接于旋转磁体206,能够进行编码器310的旋转动作和移动构件5的突出动作这2种动作,因此,能够对驱动装置进行更复杂的控制。
变形例1
接着,说明实施方式3的变形例1。图52是沿轴线方向剖切变形例1的磁驱动器的图。如图52所示,与磁驱动器301相比,变形例1的磁驱动器311具有在旋转移动磁体6的旋转磁体206侧的表面上设有高摩擦构件8的结构。旋转移动磁体6在与旋转磁体206侧的隔板接触的情况下,被高摩擦构件8约束旋转。
因此,如图52的(1)所示,在施加有旋转磁场M16的情况下,旋转移动磁体6也不旋转。然后,如图52的(2)所示,通过施加强磁场强度的磁场M18,旋转磁体206根据磁场M18的磁场方向而如箭头Y43a所示地旋转,旋转移动磁体6的磁场方向与旋转磁体206的磁场方向一致。结果,在旋转移动磁体6与旋转磁体206之间产生斥力H18,如图52的(3)所示,旋转移动磁体6利用斥力H18离开旋转磁体206侧的隔板而向图52的(3)的右方向移动,磁驱动器311成为ON状态。在这种情况下,由于旋转移动磁体6表面上的高摩擦构件8离开旋转磁体206侧的隔板,因此,旋转移动磁体6旋转的约束被解除而能够旋转。结果,如图52的(3)所示,旋转移动磁体6通过施加旋转磁场M17而与旋转磁体206一同例如向图52的(3)的箭头Y45的方向旋转。
这样,采用变形例1,通过在旋转移动磁体6的旋转磁体206侧设置高摩擦构件8,能够使旋转移动磁体6仅在移动构件5突出而磁驱动器311成为ON状态的情况下进行旋转。
另外,如图53的磁驱动器321所示,也可以在旋转移动磁体6的与旋转磁体206侧相反侧的面上设置高摩擦构件8。如图53的(1)所示,在施加旋转磁场M16的情况下,旋转移动磁体6位于旋转磁体206侧,因此,高摩擦构件8不会与其他构件接触。在这种情况下,由于旋转移动磁体6不受高摩擦构件8的旋转的约束,因此,能够如箭头Y46所示地与像箭头Y41那样地旋转的旋转磁体206同样地旋转。另一方面,如图53的(2)所示,在磁驱动器321为ON状态的情况下、即移动构件5为突出到磁驱动器321的外壳302外的状态的情况下,成为旋转移动磁体6上的高摩擦构件8与外壳302的内表面接触的状态。在此时,在对磁驱动器321施加旋转磁场M17的情况下,旋转移动磁体6的旋转被约束,仅旋转磁体6如箭头Y42所示地旋转。
采用磁驱动器321,通过在旋转移动磁体6上的与旋转磁体206侧相反侧设置高摩擦构件8,能够使旋转移动磁体6仅在移动构件5被拉入到磁驱动器321的外壳302内而磁驱动器321成为OFF状态的情况下进行旋转。这样,通过在感应区域2a内设置高摩擦构件,能够实现约束旋转移动磁体6的旋转的动作,该高摩擦构件在旋转移动磁体6受到来自旋转磁体206的引力或斥力中的任一状态的情况下、约束旋转移动磁体6在包含磁化方向的平面内相对于外壳旋转。
实施方式4
接着,说明实施方式4。在实施方式1~3中,说明了磁驱动器主体,在实施方式4中,对将实施方式1~3中说明的磁驱动器应用于能够插入到被检体内而在被检体内进行医疗行为的胶囊型内窥镜的情况具体进行说明。
图54是表示实施方式4的胶囊感应系统的构造的示意图。如图54所示,实施方式4的胶囊感应系统400包括:通过自被检体的口吞入而导入到被检体的体腔内且与外部装置通信的胶囊型的胶囊型内窥镜401、固定配置在基体(matrix)上的位置检测用线圈402、设置在被检体周围且能够产生3维的旋转磁场的磁场产生部403、接收与包含自胶囊型内窥镜401发送来的图像信息的各信息相对应的信号的接收部411、基于感应于位置检测用线圈402的电压计算出胶囊型内窥镜401相对于磁场产生部403的位置及姿态而进行检测的位置计算部412、控制胶囊感应系统400的各构成部位的控制部413、显示输出由胶囊型内窥镜401拍摄的图像的显示部415、将指示胶囊感应系统400中的各种操作的指示信息输入到控制部413的输入部416、存储由胶囊型内窥镜401拍摄的图像信息及由位置计算部412计算出的胶囊型内窥镜401的位置信息的存储部417、控制对位置检测用线圈402及磁场产生部403产生干涉的磁场的磁场控制部418、按照磁场控制部418的控制将电力供给到位置检测用线圈402及磁场产生部403的电力供给部419。
接着,说明实施方式4的胶囊型内窥镜401。图55是表示图54所示的胶囊型内窥镜401的内部构造的示意图。如图55所示,胶囊型内窥镜401包括:发出用于检测位置的磁场的位置检测用激励线圈421、对位置检测用的规定体腔内进行拍摄的摄像系统422、向接收部411发送规定信号的天线423、向胶囊型内窥镜401的各构成部位供给电力的电池424、储存药剂426的球囊425、用于将储存在球囊425内的药剂426注射到被检体内的目标部位的针427、控制由针427注射药剂的局部注射机构430。在此,在局部注射机构430内应用实施方式1中说明的磁驱动器1。
接着,参照图56的(1)说明局部注射机构430。如图56所示,具有大致圆筒形状的局部注射机构430具有旋转移动磁体6、磁化方向沿局部注射机构430的径向固定配置的固定磁体7、具有突出时与用于向球囊425中注入药剂的注入口434相连接的贯穿孔433的针427。旋转移动磁体6能够沿局部注射机构430的径向旋转,能够在设置于局部注射机构430内的中空区域、即感应区域2a内沿上下方向移动。固定磁体7配置为具有与局部注射机构430的径向一致的方向的磁场。针427连接于旋转移动磁体6的下端部,随着旋转移动磁体6在图56的上下方向上的移动而沿图56的上下方向移动。另外,局部注射机构430与磁驱动器1不同,产生旋转移动磁体6能够旋转的磁场的磁场产生部403设置在吞入设有局部注射机构430的胶囊型内窥镜401的被检体外部。另外,磁驱动器1中的外壳2与能够插入到被检体内而在被检体内进行医疗行为的胶囊型内窥镜401主体相对应。另外,由于胶囊型内窥镜401在被检体内的体腔内移动,因此,能够改变相对于设置在被检体外部的磁场产生部403的相对位置,由于磁场产生部403能够基于磁场控制部418的控制产生3维的旋转磁场,因此,能够产生多个方向上的磁场。
而且,参照图56说明局部注射机构430的动作。在胶囊感应系统400中,操作者在自胶囊型内窥镜401发送来的图像信息中发现病变的情况下,通过操作输入部416来指示向病变部注入药液。在这种情况下,在胶囊感应系统400中,通过磁场控制部418的控制,由电力供给部419向磁场产生部403供给电力,自磁场产生部403产生磁场M51。即,如图56的(1)所示,自磁场产生部403对针427容纳在局部注射机构430中的状态的胶囊型内窥镜401产生图56的(2)所示的磁场M51。另外,磁场产生部403产生相对于由位置计算部412计算出的胶囊型内窥镜401中的固定磁体7的磁化方向具有60°以下的角度的磁场M51。该磁场M51是具有旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的、且相对于如图56的(2)的右方向朝向所示的胶囊型内窥镜401的方向具有60°以下的角度差的磁场。
因此,如图56的(2)的箭头Y51所示,旋转移动磁体6根据磁场M51的磁场方向而向图56的(2)的右方向旋转半周。通过使旋转移动磁体6旋转半周,位于局部注射机构430的轴心左侧的贯穿孔433位于局部注射机构430的轴心右侧。于是,如图56的(2)所示,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H51,旋转移动磁体6如图56的(3)所示地沿着感应区域2a向图56的(3)的下方向移动。随之,如图56的(3)的箭头Y52所示,与旋转移动磁体6相连接的针427也向图56的(3)的下方向移动。由于针427的下方向的移动,位于局部注射机构430的轴心右侧的贯穿孔433也向下方向移动,与注入口434相连接。结果,如图56的(3)的箭头Y53所示,球囊425内的药剂426经由注入口434及贯穿孔433而自针427内部被注入到被检体内的目标部位。
这样,采用实施方式4,不必设置复杂的水密机构,而能够利用在胶囊型内窥镜401内设置磁体的简单的构造来控制由针427注入药剂426。另外,采用实施方式4,由于利用在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力使针427突出到胶囊型内窥镜401外,因此,不必使用胶囊型内窥镜401内的电池424。因此,采用实施方式4,由于不必增加胶囊型内窥镜401内的电池424容量,因此,能够使胶囊型内窥镜401小型化,从而能够提高向被检体内的插入性。
变形例1
接着,参照图57说明实施方式4的变形例1。在变形例1中,对将磁驱动器1应用于留置胶囊的药剂放出的情况进行说明。
如图57所示,在变形例1的留置用的胶囊型内窥镜401a中设有固定部442和膜443,该固定部422用于将被胶囊型内窥镜401a固定于放出部441,该膜443能够在注入球囊425的药剂426的注入口434与针427之间打开或关闭。
在未对胶囊型内窥镜401a施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场的情况下,旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7之间产生的引力稳定地位于图57的(1)的感应区域2a的上方,该固定磁体7设置在球囊425与膜443之间,其磁化方向被沿胶囊型内窥镜401a的径向固定。在这种情况下,通过旋转移动磁体6与固定磁体7合拢而使旋转移动磁体6位于感应区域2a的上方,从而设置在旋转移动磁体6与注入口434之间的膜443堵塞注入口434。
然后,如图57的(2)所示,通过使磁场产生部403产生相对于由位置计算部412计算出的胶囊型内窥镜401a的固定磁体7的磁化方向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M52,旋转移动磁体6根据磁场M52的磁场方向而如图57的(2)的箭头Y54所示地向图57的(2)的右方向旋转半周。如图57的(2)所示,通过旋转移动磁体6旋转半周,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H52,旋转移动磁体6如图57的(2)的箭头Y55所示地沿着感应区域2a向图57(3)的下方移动。随之,如图57的(3)所示,堵塞注入口434的膜443因旋转移动磁体6也向下方向挠曲。结果,如图57的(3)的箭头Y56所示,被膜443堵塞的注入口434开放,球囊425内的药剂426经由注入口434吐出到针427中,自针427被注入到被放出部442内的目标部位。
并且,通过停止由磁场产生部403施加磁场,旋转移动磁体6利用其与固定磁体7之间的引力而在感应区域2a内向图57的上方向移动,随之,膜443堵塞注入口434。结果,停止放出球囊425内的药剂426。
这样,采用变形例1,通过夹着能够开闭注入口434的膜443地设置固定磁体7及旋转移动磁体6,能够通过开闭膜443来控制胶囊型内窥镜401a放出药剂426。
变形例2
接着,参照图58说明实施方式4的变形例2。在变形例2中,对如图58的(1)所示地将磁驱动器1应用于能够通过施加高频磁场而烧灼组织的高频加热治疗胶囊的情况进行说明。如图58所示,作为变形例2的高频加热治疗胶囊的胶囊型内窥镜401b具有连接于旋转移动磁体6的、能够利用高频磁场发热的高频发热构件452。高频发热构件452的突出状况及高频发热构件452烧灼组织的情形能够由摄像系统422来确认。另外,位置检测用激励线圈421的检测方向为胶囊型内窥镜401b的径向,与用于使能够沿胶囊型内窥镜401b的径向旋转地设置的旋转移动磁体6旋转所需的磁场方向一致。因此,位置计算部412能够判断旋转移动磁体6的磁场方向与检测出的位置检测用激励线圈421为相同的方向。
在图58的(1)中,在通过摄像系统422观察到胶囊型内窥镜401b到达了作为治疗对象的组织的情况下,如图58的(2)所示,磁场产生部403产生相对于由位置计算部412计算出的胶囊型内窥镜401b的轴线方向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M53。磁场产生部403所产生的磁场是静磁场。结果,旋转移动磁体6根据磁场M53的磁场方向而如图58的(2)的箭头Y57a所示地向图58的(2)的上方向旋转半周。于是,如图58的(2)所示,通过使旋转移动磁体6旋转半周,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生斥力H53,旋转移动磁体6如图58的(3)的箭头Y57b所示地沿着感应区域2a向图58的(3)的右方向移动。随之,如图58的(3)所示,与旋转移动磁体6相连接的高频发热构件452也向图58的(3)的右方向移动而突出到胶囊型内窥镜401b外。然后,磁场产生部403通过对胶囊型内窥镜401b施加高频磁场Wb而使高频发热构件452发热,结果,能够烧灼作为治疗对象的组织。
这样,采用变形例2,能够控制磁场产生部403所产生的频率,从而根据磁场产生部403所产生的各频率进行与旋转移动磁体6相连接的高频发热构件的突出及高频发热构件的发热等不同的动作。
另外,如图59的(1)所示,对位置检测用激励线圈421c的检测方向是胶囊型内窥镜401c的轴线方向、与用于使能够沿胶囊型内窥镜401c的径向旋转地设置的旋转移动磁体6旋转所需的磁场的方向不一致的胶囊型内窥镜401c进行说明。
在这种情况下,如图59的(2)所示,磁场产生部403在垂直于由位置计算部412计算出的胶囊型内窥镜401c的方向的平面内产生旋转磁场M53a。结果,旋转移动磁体6根据磁场M53a的磁场而如图59的(2)的箭头Y57c所示地向图59的(2)的上方向旋转半周。于是,通过由旋转移动磁体6旋转半周而产生的图59的(2)所示的斥力H53a,旋转移动磁体6如图59的(3)的箭头Y57d所示地沿着感应区域2a向图59的(3)的右方向移动。
随之,如图59的(3)所示,与旋转移动磁体6相连接的高频发热构件452也向图59的(3)的右方向移动,突出到胶囊型内窥镜401c外。于是,如图59的(3)所示,在高频发热构件452突出至摄像系统422的视场内的区域S4的情况下,能够由摄像系统422确认高频发热构件452的突出。这样,在能够由摄像系统422确认高频发热构件45的2突出的情况下,磁场产生部403施加将磁场方向固定为固定磁体7的磁场方向的磁场M53b。之后,如图59的(4)所示,通过由磁场产生部403施加高频磁场Wb,突出的高频发热构件452发热,烧灼作为治疗对象的组织。另外,高频发热构件452的突出也可以通过将除摄像系统422之外的接触传感器、通过检测传感器等能够确认磁驱动器的动作的传感器设置在胶囊型内窥镜401c内来确认。在这种情况下,磁场产生部403基于由接收部411接收到的传感器的结果来控制施加磁场即可。
变形例3
接着,参照图60说明实施方式4的变形例3。在变形例3中,对如图60的(1)所示地将磁驱动器1应用于由生物体检测刷获取组织的刷生物体检测胶囊的情况进行说明。如图60所示,作为变形例3的生物体检测刷胶囊的胶囊型内窥镜401d,通过使旋转移动磁体6沿着设置在感应区域2a内的螺旋槽462旋转移动,而使与旋转移动磁体6相连接的生物体检测用的刷461一边旋转一边突出到胶囊型内窥镜401d外。
在图60的(1)中,在胶囊型内窥镜401d到达生物体对象的组织的情况下,如图60的(2)所示,磁场产生部403产生相对于胶囊型内窥镜401d的轴线方向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M54。结果,旋转移动磁体6根据磁场M54的磁场方向而如图60的(2)所示地旋转半周,利用在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力H54而一边如图60的(2)的箭头Y58所示地沿着螺旋槽462旋转一边沿着感应区域2a向图60的(2)的右方向移动。随之,如图60的(3)所示的箭头Y59所示,与旋转移动磁体6相连接的刷461也一边旋转一边如箭头Y60所示地突出到胶囊型内窥镜401d外。结果,作为获取对象的组织被一边旋转一边突出的刷461自被检体刮取。
这样,采用变形例3,通过使旋转移动磁体6沿着螺旋槽462旋转移动,能够控制移动时的旋转量和刷461的突出量,因此,能够使刷462一边旋转一边突出而正确地进行生物体检测。
变形例4
接着,参照图61说明实施方式4的变形例4。如图61的(1)所示,变形例4的胶囊型内窥镜401e通过采用应用了磁驱动器1的卡定机构473而使卡定板471突出,从而能够将胶囊型内窥镜卡定于肠壁472上。
在图61的(1)中,在胶囊型内窥镜401e到达卡定区域的情况下,如图61的(2)所示,磁场产生部403产生相对于胶囊型内窥镜401e的轴线方向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M55。结果,旋转移动磁体6根据磁场M55的磁场方向而如图61的(2)的箭头Y61所示地旋转半周,利用在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力H55而沿着感应区域2a向图61的(3)的上方向移动。随之,如图61的(3)所示的箭头Y62所示,与旋转移动磁体6相连接的卡定板471也突出到胶囊型内窥镜401e外。结果,胶囊型内窥镜401e能够卡定于肠壁472等规定的体腔内,从而能够稳定地进行生物体检测等各处理。
变形例5
接着,参照图62说明实施方式4的变形例5。如图62的(1)所示,变形例5的胶囊型内窥镜401f应用磁驱动器1开闭胶囊型内窥镜401f,从而开放容纳于壳体内的支架481进行标记。固定磁体7与构成胶囊型内窥镜401f的左侧部分的壳体484a相连接,固定设置在用于控制胶囊型内窥镜401f的壳体的开闭的开闭机构484内。旋转移动磁体6能够沿胶囊型内窥镜401f的径向旋转地配置在构成胶囊型内窥镜401f的右侧部分的壳体484b中。与壳体相484b相连接的移动构件5能够在感应区域2a中沿左右方向移动地插入到固定磁体7的轴心中。因此,移动构件5随着因旋转移动磁体6向右方向移动而产生的壳体484b的移动,沿着感应区域2a通过固定磁体7的轴心地移动。
在图62的(1)中,在胶囊型内窥镜401f到达期望做标记的区域的情况下,如图62的(2)所示,磁场产生部403产生相对于胶囊型内窥镜401f的径向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M56。在这种情况下,旋转移动磁体6根据磁场M56的磁场方向如图62的(2)的箭头Y63所示地旋转半周。于是,如图62的(3)的箭头Y64所示,旋转移动磁体6利用在其与固定磁体7之间产生的斥力H56而沿着感应区域2a而向图62的(3)的右方向移动。随之,移动构件5也通过固定磁体7的轴心而沿着感应区域2a向图62的(3)的右方向移动。结果,如图62的(3)所示,通过移动构件5的右方向的移动,移动构件5所连接的壳体484b整体也向右方向(参照图62的(3)的箭头Y65)移动,从而胶囊型内窥镜401f打开。于是,支架481通过向胶囊型内窥镜401f外开放而展开(参照图62的(3)的箭头Y66),如图62的(4)所示地留置在期望做标记的区域。然后,通过停止由磁场产生部403施加磁场,移动构件5如图62的(4)所示地利用固定磁体7与旋转移动磁体6之间的引力沿着感应区域2a向左侧(参照图62的(4)的箭头Y67)移动,壳体484a与壳体484b接触,从而胶囊型内窥镜401f关闭。这样,通过使用磁驱动器1,能够顺畅地开放支架481。
变形例6
接着,参照图63及图64说明实施方式4的变形例6。如图63的(1)所示,变形例6的胶囊型内窥镜401g在安装有浮子485的状态的情况下能够在水面Wg附近浮起。于是,在胶囊型内窥镜401g处于如图63的(2)所示地与浮子485分离的状态的情况下,胶囊型内窥镜401g的比重发生变化,因此,沉入到水中。在胶囊型内窥镜401g中,在如图63的(1)所示地安装浮子485而浮在水中的状态下观察之后,如图63的(2)所示地使浮子485脱离,从而能够从水底进行观察。
接着,对浮子485自胶囊型内窥镜401g脱离的动作进行说明。如图64的(1)所示,胶囊型内窥镜401g具有磁场方向相同的固定磁体7a、7b和设置在固定磁体7a、7b之间且与固定磁体7a、7b的磁场方向相反的固定磁体7c。胶囊型内窥镜401g具有分别设置于各感应区域32a、32b内的旋转移动磁体6a、6b,各感应区域32a、32b设置于固定磁体7a、7b、7c各自之间。旋转移动磁体6a、6b分别连接有移动构件5a、5b。移动构件5a随着旋转移动磁体6a的移动,能够在固定磁体7a的轴心沿图64的(1)的左右方向移动,移动构件5b随着旋转移动磁体6b的移动,能够在固定磁体7b的轴心沿图64的(1)的左右方向移动。通过使移动构件5a、5b分别卡定于设置于浮子485上的凹部485a、485b内,而将浮子485安装于胶囊型内窥镜401g上。
然后,在使浮子485自胶囊型内窥镜401g脱离的情况下,如图64的(2)所示,磁场产生部403施加相对于胶囊型内窥镜401g的轴线方向具有60°以下的角度差、且旋转移动磁体6a、6b能够旋转的磁场强度的磁场M57。结果,旋转移动磁体6a、6b根据磁场M57的磁场方向而如图64的(2)的箭头Y68、Y69所示地分别旋转半周,利用在与分别对应于各旋转移动磁体6a、6b的固定磁体7a、7b之间产生的斥力H57a、H57b而沿着感应区域32a、32b移动到胶囊型内窥镜401g内。因此,与旋转移动磁体6a相连接的移动构件5a如图64的(3)的箭头Y70a所示地通过固定磁体7a的轴心而向左方向移动,收容在胶囊型内窥镜401g内。另外,与旋转移动磁体6b相连接的移动构件5b如图64的(3)的箭头Y70b所示地通过固定磁体7b的轴心而向右方向移动,收容在胶囊型内窥镜401g内。即,分别卡合于浮子485的凹部485a、485b的移动构件5a、5b自凹部485a、485b脱离,收容在胶囊型内窥镜401g内。
因此,如图64的(3)的箭头Y71所示,浮子485自胶囊型内窥镜401g脱离而朝向水面上升,胶囊型内窥镜401g如箭头Y72所示地沉入到水中。另外,利用斥力H57a、H57b移动到胶囊型内窥镜401g内部的旋转移动磁体6a、6b利用在其与固定磁体7c之间产生的引力维持接近固定磁体7c的状态。结果,移动构件5a、5b也维持容纳在胶囊型内窥镜401g内的状态,不会突出到胶囊型内窥镜401g外。
这样,在胶囊型内窥镜401g中,能够通过施加一次磁场而使浮子485脱离,因此,能够以较高的能量转换效率顺利地观察广阔范围。
变形例7
接着,说明实施方式4的变形例7。如图65所示,变形例7的胶囊型内窥镜401h,在通过摄像系统422观察到胶囊型内窥镜401h到达生物体检测对象的组织的情况下,使用应用了磁驱动器201的钳子机构491来进行生物体检测。
接着,参照图66及图67说明胶囊型内窥镜401h的钳子机构491的动作。图66是表示磁场产生部403所施加的磁场强度的时间依赖的图,图67是图66所示的时间t411~t414的胶囊型内窥镜401h的轴线方向的剖视图。如图67的(1)所示,胶囊型内窥镜401h除旋转磁体206a之外还具有旋转磁体206b,在钳子492容纳于胶囊型内窥镜401h时,该旋转磁体206b与插入到移动磁体207的轴心中的构件相接触。胶囊型内窥镜401h在钳子492容纳在胶囊型内窥镜401h内的图67的(1)所示的C状态下在体腔内移动。在胶囊型内窥镜401h为C状态的情况下,如图66所示,磁场产生部403停止产生磁场。
首先,在图66中的时间t411,在胶囊型内窥镜401h以图67的(1)所示的C状态移动而胶囊型内窥镜401h到达生物体检测对象的组织的情况下,磁场产生部403为了使钳子492突出,如图67的(2)所示地产生比磁场强度G58a强的磁场强度M 58。该磁场强度G58a是使C状态的旋转磁体206a能够朝与移动磁体207的磁场方向相同的方向旋转的磁场强度。因此,如图67的(2)的箭头Y73所示,旋转磁体206a朝与磁场M58的方向相同的方向旋转,在旋转磁体206a与移动磁体207之间产生斥力H58。移动磁体207利用该斥力H58而向图67的(2)的右方向移动。在这种情况下,旋转磁体206b及与旋转磁体206b相连接的钳子492也随着移动磁体207的移动而向图67的(2)的右方向移动,因此,如图67的(2)的箭头Y74所示地变为钳子492的刃部分自胶囊型内窥镜401h突出的D状态。另外,在图66的t411~t412之间,在钳子492突出之后,施加比能够将旋转磁体206a的磁场方向维持为与移动磁体207的磁场方向相同的方向的磁场强度G 58b强的磁场强度的磁场,从而能够维持图67的(2)所示的D状态。
接着,在图66的时间t412,在打开钳子492的情况下,如图67的(3)所示,磁场产生部403产生比磁场强度G59a强的磁场强度的磁场M59。该磁场强度G59a是能够使与D状态的移动磁体207接近的旋转磁体206b旋转为与移动磁体207的磁场方向相同的方向的磁场强度。因此,如图67的(3)的箭头Y75所示,旋转磁体206b旋转为与磁场M 59的方向相同的方向,在旋转磁体206b与移动磁体207之间产生斥力H59。旋转磁体206b利用该斥力H59而向图67的(3)的右方向移动。在这种情况下,旋转磁体206b通过向图67的(3)的右方向移动而对钳子492的脚部施加压力,因此,如图67的(3)的箭头Y76所示,钳子492的脚部收缩而变为钳子492的刃部打开的E状态。另外,在图66的t412~t413之间,在钳子492的刃部打开之后,施加比能够将旋转磁体206b的磁场方向维持为与移动磁体207的磁场方向相同的方向的磁场强度G59b强的磁场强度的磁场,从而能够维持图67的(3)所示的E状态。
然后,在图66的时间t413,在为了进行生物体检测而闭合钳子492的刃部的情况下,通过使由磁场产生部403施加的磁场的磁场强度比G59b弱,来解除相对于旋转磁体206b的旋转约束。结果,由于旋转磁体206b旋转而与移动磁体207合拢,因此,胶囊型内窥镜401h变为图67的(2)所示的D状态。然后,在图66的时间t414,在将钳子492容纳在胶囊型内窥镜401h内的情况下,通过停止由磁场产生部403施加磁场,来解除旋转磁体206a的旋转约束。结果,由于旋转磁体206b旋转而与移动磁体207合拢,因此,胶囊型内窥镜401h变为图67的(1)所示的C状态。这样,采用变形例7,通过改变磁场产生部403所产生的磁场强度,能够改变钳子492的各状态而进行生物体检测。
实施方式5
接着,说明实施方式5。在实施方式5中,对使用在实施方式1、2中说明的多个磁驱动器来控制多个构成部位的动作的胶囊型内窥镜进行说明。另外,实施方式5的胶囊感应系统具有与实施方式4的胶囊感应系统400同样的构造。
图68是实施方式5的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。如图68的(1)所示,实施方式5的胶囊型内窥镜501应用多个磁驱动器1,进行药剂阀的开闭处理及针的穿刺处理。
在胶囊型内窥镜501中,在未由磁场产生部403施加磁场的情况下,如图68的(1)所示,与旋转移动磁体6a相连接、且按压管503而使药液426的流动停止的阀504利用旋转移动磁体6a与固定磁体7之间的引力而关闭。另外,如图68的(1)所示,由于旋转移动磁体6b利用旋转移动磁体6b与固定磁体7之间的引力而位于固定配置在胶囊型内窥镜501深处侧的固定磁体7侧,因此,与旋转移动磁体6b相连接的针427容纳在胶囊型内窥镜501内。
另外,与由旋转移动磁体6a和固定磁体7构成的磁驱动器和实施方式1的磁驱动器41a~41d中的任一个磁驱动器同样,由旋转移动磁体6b和固定磁体7构成的磁驱动器为了受不同的磁场强度驱动而设定磁体尺寸或旋转移动磁体6a、6b与固定磁体7之间的间隙。在胶囊型内窥镜501中,为了不浪费药剂地进行局部注射,期望在针427穿刺之后进行控制而使得阀504打开。即,期望能够以比控制阀504的旋转移动磁体6a弱的磁场强度使控制针427的旋转移动磁体6b旋转。因此,使旋转移动磁体6b的磁体尺寸小于旋转移动磁体6a的磁体尺寸,或者使旋转移动磁体6b与固定磁体7之间的间隙大于旋转移动磁体6a与固定磁体7之间的间隙即可。
接着,说明胶囊型内窥镜501的动作。在图68的(1)中,在胶囊型内窥镜501到达局部注射对象区域的情况下,如图68的(2)所示,磁场产生部403对胶囊型内窥镜501施加旋转移动磁体6b能够旋转的磁场强度的磁场M60b。结果,旋转移动磁体6b根据磁场M60b的磁场方向而如图68的(2)的箭头Y77b所示地旋转半周,利用在旋转移动磁体6b与固定磁体7之间产生的斥力如图68的(3)所示地向图68的(3)的右方向移动。随之,如图68的(3)的箭头Y78b所示,与旋转移动磁体6b相连接的针427突出到胶囊型内窥镜501外。
接着,如图68的(3)所示,磁场产生部403对胶囊型内窥镜501施加旋转移动磁体6a能够旋转的磁场强度的、比旋转移动磁体6b能够旋转的磁场强度强的磁场强度的磁场M60a。结果,旋转移动磁体6a根据磁场M60a的磁场方向而如图68的(3)的箭头Y77a所示地旋转半周,利用在旋转移动磁体6a与固定磁体7之间产生的斥力如箭头Y78a所示地向图68的(3)的右方向移动。随之,与旋转移动磁体6b相连接的阀504打开。结果,如图68的(3)的箭头Y79a、79b所示,球囊425内的药剂426经由管而自针427被注入到被检体内的目标部位。
这样,采用实施方式5,由于在针穿刺之后开放药液阀,因此,能够不浪费药剂地进行局部注射。另外,采用实施方式5,由于通过改变磁场强度而用同一驱动源控制多个动作,因此,能够谋求胶囊感应系统的简化及小型化。另外,采用实施方式5,由于能够用构造简单的驱动器控制多个动作,因此,能够使胶囊型内窥镜的被限制的空间内具有多个功能。
另外,在图68中,说明了依次进行针427的穿刺动作及阀504的打开动作的情况,但也可以设定为同时驱动。在这种情况下,通过使旋转移动磁体6a、6b的磁体尺寸相同,或者通过使旋转移动磁体6a、6b与固定磁体7之间的间隙为相同程度,能够实现同时驱动。或者,通过施加旋转移动磁体6a能够旋转的磁场强度的磁场,能够利用比旋转移动磁体6a弱的磁场强度的磁化进行动作的旋转移动磁体6b也与旋转移动磁体6a一同动作,从而能够实现同时驱动。
变形例1
接着,参照图69说明实施方式5的变形例1。如图69的(1)所示,变形例1的胶囊型内窥镜501a包括在图55及图56中说明的局部注射机构430和在图61中说明的卡定机构473这两者。在胶囊型内窥镜501a中,为了使卡定机构473比局部注射机构430更早动作,对构成局部注射机构430的磁驱动器与构成卡定机构473的磁驱动器来说,设定磁体尺寸或旋转移动磁体6与固定磁体7之间的间隙。
因此,如图69的(2)的箭头Y80所示,磁场产生部403首先施加构成卡定机构473的磁驱动器能够动作的磁场强度的磁场M61,从而由卡定板471进行卡定。之后,磁场产生部403如图69的(2)的箭头Y81所示地施加构成局部注射机构430的磁驱动器能够动作的磁场强度的磁场,从而使针427穿刺进行局部注射处理。这样,采用变形例1,由于能够在卡定胶囊型内窥镜501a的状态下局部注射药剂,因此,能够不受穿刺时的反作用力的影响而可靠地穿刺。
实施方式6
接着,说明实施方式6。图70是实施方式6的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图。图71是表示图70所示的局部注射机构的截面构造的图,图72是说明用于进行规定动作所需的磁场强度的图。另外,实施方式6的胶囊感应系统具有与实施方式4的胶囊感应系统400相同的结构。
如图70所示,实施方式6的胶囊型内窥镜601具有比图71的(1)所示的局部注射机构430内的旋转移动磁体6的体积大的固定磁体7。固定磁体7的磁场方向与胶囊型内窥镜601的径向一致,通过绕胶囊型内窥镜601的轴线(例如图70所示的箭头Y82的方向)施加旋转磁场而使胶囊型内窥镜601旋转。在胶囊型内窥镜601的圆筒部周围形成有螺旋突起603。在胶囊型内窥镜601旋转时,螺旋突起603对准体内的消化管壁,胶囊型内窥镜601能够向螺丝那样地沿轴线方向移动。
在此,由于固定磁体7的体积大于局部注射机构430内的旋转移动磁体6的体积,因此,如图72所示,通过施加比局部注射机构430能够动作的磁场强度G61弱的磁场强度的旋转磁场,能够利用胶囊型内窥镜601的磁感应而旋转。
另外,如图71的(2)及图72的曲线l61所示,在局部注射时,施加比局部注射机构430内的旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度G61强的磁场强度的、与固定磁体7的磁化方向具有60°以下的角度差的磁场M62。结果,如图71的(2)的箭头Y83所示,旋转移动磁体6旋转,利用在其与固定磁体7之间产生的斥力H62而如图71的(3)的箭头Y84所示地向图71的(3)的左方向移动。随之,如图71的(3)的箭头Y85所示,针427一边旋转一边突出到胶囊型内窥镜601外,注入药剂426。由于针427一边旋转一边突出,因此,能够可靠地穿刺。另外,为了使局部注射机构430动作而施加的磁场M62也可以在控制固定磁体7的磁化方向时的产生磁场方向附近使磁场倾斜振动。结果,能够吸收控制固定磁体7的磁化方向时的产生磁场与固定磁体的磁化方向的角度差。
这样,采用实施方式6,能够通过对胶囊型内窥镜601施加旋转磁场来感应胶囊型内窥镜601,因此,能够实现提高观察效率,并且能正确地控制局部注射位置。
另外,在胶囊型内窥镜601中,对使固定磁体7的尺寸大于局部注射机构430内的旋转移动磁体6的尺寸、利用固定磁体7来进行磁感应的情况进行说明,但也可以使局部注射机构430内的旋转移动磁体6的尺寸大于固定磁体7的尺寸,利用旋转移动磁体6来进行磁感应。在这种情况下,通过施加用于使局部注射机构430动作的较强的磁场M62,固定磁体7旋转而旋转移动磁体不旋转,因此,在固定有固定磁体7的胶囊型内窥镜601主体旋转的同时针427突出。这样,通过胶囊型内窥镜601主体旋转而向穿刺方向产生推进力,能够进行可靠的穿刺动作。
另外,在胶囊型内窥镜601中,如图73所示,也可以通过使在局部注射时产生的磁场为旋转磁场M63,利用螺旋推进将针427强烈地推压在管壁上。在这种情况下,如图73的箭头Y86所示,能够向穿刺方向产生推压力,因此,能够可靠地穿刺。
另外,在胶囊型内窥镜601中,如图74所示,也可以通过施加使磁力线Ml的各间隔随着朝向针427的突出方向而变窄的梯度磁场Sm,从而利用如箭头Y87所示地产生的磁性引力来感应胶囊型内窥镜601。另外,在胶囊型内窥镜601中,也可以在局部注射时产生磁性引力,利用磁性引力将针强烈地推压在管壁上。
变形例1
接着,参照图75说明实施方式6的变形例1。如图75的(1)所示,变形例1的胶囊型内窥镜601a应用磁驱动器1展开胶囊型内窥镜601a内的具有切断刀611的生物体检测机构来提取目标组织。具有切断刀611的生物体机构与旋转移动磁体6相连接,与旋转移动磁体6成为一体而进行旋转或移动。
如图75的(2)的箭头Y88a所示,通过施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的磁场M64,旋转移动磁体6进行旋转。随之,如图75的(2)的箭头Y88b所示,构成具有切断刀611的胶囊型内窥镜601a的右侧部分的生物体机构也进行旋转。
于是,旋转移动磁体6利用在图75的(2)所示的旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力H 64如图75的(3)的箭头Y88c所示地在感应区域2a内向图75的(3)的右方向移动。随之,如图75的(3)的箭头Y88d所示,旋转移动磁体6所连接的生物体检测机构也向图75的(3)的右方向移动,生物体检测机构展开。然后,如图75的(4)所示,在存在提取对象的生物体组织612的情况下,磁场产生部403减弱磁场M64的磁场强度。结果,在旋转移动磁体6与固定磁体7之间产生的斥力H64消失,旋转移动磁体6如图75的(4)的箭头Y89b所示地一边旋转一边向固定磁体7侧移动。随之,与旋转移动磁体6相连接的生物体检测机构也如箭头Y89a及箭头Y89c所示地一边旋转一边向固定磁体7侧、即生物体检测机构关闭的方向移动。在这种情况下,作为获取对象的生物体组织612被切断刀611切下而收容在生物体检测机构内。另外,在生物体检测机构关闭的状态下无法提取组织的情况下,通过施加旋转磁场而使胶囊型内窥镜主体旋转来切断、提取作为提取对象的生物体组织。
这样,采用变形例1,能够通过使胶囊型内窥镜601a主体旋转而一边使切断刀611旋转一边关闭生物体检测机构,因此,作为提取对象的生物体组织612的切断性提高,能够可靠地提取组织。另外,采用变形例1,能够利用磁驱动器的磁体使胶囊型内窥镜601a主体旋转,因此,能够谋求提高能量转换效率。另外,采用变形例1,由于需要设置用于使胶囊型内窥镜主体旋转的机构,因此,能够使胶囊型内窥镜主体小型化,从而能够提高向被检体内的插入性。
另外,如图76所示,通过利用磁性引力M64a将胶囊型内窥镜601a内的切断刀611推压在生物体组织上,能够更可靠地切断、提取生物体组织。
实施方式7
接着,说明实施方式7。在实施方式7中,通过对磁感应用的磁体施加不同的磁场强度的磁场,对胶囊型内窥镜进行磁感应或者对胶囊型内窥镜进行方向控制。图77是由轴线方向的规定的面剖切实施方式7的胶囊型内窥镜的图,图78是由图77中的J-J线沿径向剖切磁驱动器的图,图79是由图77中的K-K线沿轴线方向剖切磁驱动器的图。另外,实施方式7的胶囊感应系统具有与实施方式4的胶囊感应系统400同样的构造。
如图77所示,在实施方式7的胶囊型内窥镜701中,利用螺旋突起603的进行磁感应的旋转移动磁体6设置为能够沿胶囊型内窥镜701的轴线方向旋转。胶囊型内窥镜701的该旋转移动磁体6能够在图78所示的感应区域2a内沿图78的左右方向、即胶囊型内窥镜701的径向移动。另外,如图78及图79所示,在胶囊型内窥镜701的径向上,在旋转移动磁体6的两侧设有与旋转移动磁体6相比体积小、磁力小的固定磁体7a、7b。固定磁体7a的磁场方向以与胶囊型内窥镜701的轴线方向一致的方式固定配置在胶囊型内窥镜701内。另外,固定磁体7b的磁场方向以与胶囊型内窥镜701的径向方向一致的方式固定配置在胶囊型内窥镜701内。
另外,虽未特别图示,但该实施方式7的胶囊型内窥镜701与上述实施方式4的胶囊型内窥镜401同样地,在胶囊型壳体内部包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423而向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制胶囊型内窥镜701的各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。另外,如上述实施方式4~6或各变形例所例示,该胶囊型内窥镜701也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。
在该胶囊型内窥镜701中,进行磁感应的旋转移动磁体6设置为能够沿胶囊型内窥镜701的轴线方向旋转。因此,旋转移动磁体6通过与施加的磁场相应地进行旋转,旋转移动磁体6的磁化方向能够如图77所示地切换为胶囊型内窥镜701的径向或胶囊型内窥镜701的轴线方向。在具有大致圆筒形状的胶囊型内窥镜701中,旋转移动磁体6能够使磁化方向从胶囊型内窥镜701的径向变为胶囊型内窥镜701的轴线方向,能够维持变为胶囊型内窥镜701的轴线方向后的磁化方向。在此,说明与切换胶囊型内窥镜701的旋转移动磁体6的磁化方向相关的动作。图80是表示在胶囊型内窥镜701的规定状态下磁场产生部403所施加的磁场强度的图,图81是图77所示的胶囊型内窥镜701的轴线方向的剖视图。
在利用螺旋突起603对胶囊型内窥镜701进行磁感应的情况下,如图80的曲线l71所示,磁场产生部403以比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701内旋转的磁场强度G65弱的磁场强度,绕胶囊型内窥镜701的长度轴线施加旋转磁场M65a。在这种情况下,如图81的(1)的右图所示,由于旋转移动磁体6被施加的旋转磁场M65a的磁场强度比其能够旋转的磁场强度弱,因此,旋转移动磁体6与固定磁体7a合拢而继续位于感应区域2a内的固定磁体7a侧。因此,如图81的(1)的左图所示,旋转移动磁体6一边维持其磁化方向为胶囊型内窥镜701的径向的状态、即在胶囊型内窥镜701内不旋转的状态一边随着绕胶囊型内窥镜701的长度轴线施加的旋转磁场M65a进行旋转。结果,如图81的(1)的左图的箭头Y91a所示,胶囊型内窥镜701呈一边旋转一边进行螺旋推进的磁感应状态。
接着,说明将旋转移动磁体6的磁化方向从胶囊型内窥镜701的径向切换为轴线方向的情况。在这种情况下,如图80的曲线l72所示,磁场产生部403施加比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701内旋转的磁场强度G65强的磁场强度的、与固定磁体7a的磁化方向具有60°以下的角度差的磁场M65b。在这种情况下,如图81的(2)的左图的箭头Y91b所示,旋转移动磁体6根据磁场M65b进行旋转。结果,如图81的(2)的右图所示,旋转移动磁体6受到在其与固定磁体7a之间产生的斥力的影响而在感应区域2a内移动到固定磁体7b侧,利用在其与固定磁体7b之间产生的引力而继续位于感应区域2a内的固定磁体7b侧。这样,能够将旋转移动磁体6的磁化方向从胶囊型内窥镜701的径向切换为轴线方向。
然后,如图80的曲线l73所示,磁场产生部403施加比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701内旋转的磁场强度G65弱的磁场强度的、与转换方向相对应的磁场。在这种情况下,如图81的(3)的右图所示,由于旋转移动磁体6被施加的旋转磁场的磁场强度比其能够旋转的磁场强度弱,因此,其与固定磁体7b合拢而继续位于感应区域2a内的固定磁体7b侧。于是,旋转移动磁体6进行动作而成为与对胶囊型内窥镜701施加的磁场相应的磁场方向,因此,胶囊型内窥镜701能够与施加的磁场的方向相应地成为一体而转换方向。例如,如图81的(3)的左图所示,在施加磁场M65c的情况下,胶囊型内窥镜701能够向上下方向转换方向,在施加磁场M65d的情况下,胶囊型内窥镜701能够向往深处去的方向或跟前方向转换方向。
这样,采用实施方式7,通过应用磁驱动器1,能够改变感应用磁体在胶囊型内窥镜701内的方向。结果,在胶囊型内窥镜701中,由于能够分开进行螺旋推进和方向转换这两个动作,因此,能够以更高精度高效率地进行感应。并且,在胶囊型内窥镜701中,由于螺旋推进和方向转换这两个动作能够共用同一个旋转移动磁体6,因此,能够使胶囊型内窥镜主体小型化,从而能够实现向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
变形例1
接着,参照图82及图83说明实施方式7的变形例1。图82是变形例1的胶囊型内窥镜的剖视图。图82的左图是变形例1的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图,图82的右图是由图82的左图中的L-L线剖切胶囊型内窥镜的剖视图。图83是表示在变形例1的胶囊型内窥镜的规定的各状态下磁场产生部403施加的磁场强度的图。如图82所示,与胶囊型内窥镜701相比,变形例1的胶囊型内窥镜701a具有如下结构:替代固定磁体7a而设置旋转磁体206、替代旋转移动磁体6而设置在旋转磁体206侧的表面上设有高摩擦构件8的旋转移动磁体6、删除了固定磁体7b。其他构造与上述实施方式7的胶囊型内窥镜701相同。另外,该实施方式7的变形例1的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而具有胶囊型内窥镜701a的构造。
首先,在利用螺旋突起603对胶囊型内窥镜701a进行磁感应的情况下,如图83的曲线l71a所示,磁场产生部403以比旋转磁体206能够在胶囊型内窥镜701a内旋转的磁场强度G65e弱的磁场强度,绕胶囊型内窥镜701a的长度轴线施加旋转磁场M65e。在这种情况下,如图82的(1)的右图所示,旋转移动磁体6在被高摩擦构件8约束了旋转的状态下与旋转磁体206合拢而继续位于感应区域2a内的旋转磁体206侧。如图82的(1)的左图所示,旋转移动磁体6一边根据旋转磁场M65e维持在胶囊型内窥镜701a内不旋转的状态一边根据绕胶囊型内窥镜701a的长度轴线施加的旋转磁场M65e进行旋转,因此,在箭头Y91a所示的方向上,胶囊型内窥镜701a呈一边旋转一边进行螺旋推进的磁感应状态。
然后,如图83的曲线l72a所示,磁场产生部403施加比磁场强度G65e强的磁场强度的、与图82的(1)的左图的状态的旋转移动磁体6的磁化方向具有60°以下的角度差的磁场M65e。在这种情况下,如图82的(2)的右图的箭头Y91c所示,旋转磁体206根据磁场M65e进行旋转。结果,如图82的(2)的右图所示,旋转移动磁体6受到在其与旋转磁体206之间产生的斥力H65的影响而在感应区域2a内移动,解除高摩擦构件8的旋转约束而能够旋转。于是,旋转移动磁体6的磁化方向成为与磁场M65f的方向相同的方向,比旋转移动磁体6的体积小的旋转磁体206旋转为与旋转移动磁体6相反的磁化方向。结果,如图82的(3)的右图所示,旋转移动磁体6利用在旋转移动磁体6与旋转磁体206之间产生的引力而在感应区域2a内移动到旋转磁体206侧,再次成为被高摩擦构件8约束了旋转的状态。这样,能够将旋转移动磁体6的磁化方向从胶囊型内窥镜701a的径向切换为轴线方向。
而且,在对胶囊型内窥镜701a进行方向转换的情况下,与胶囊型内窥镜701同样,如图83的曲线l73a所示,磁场产生部403以比磁场强度G65e弱的磁场强度施加与磁场M65c、65d等的转换方向相对应的方向的磁场即可。
这样的胶囊型内窥镜701a通过装设本发明的磁驱动器,能够与上述实施方式7的胶囊型内窥镜701同样地使胶囊型内窥镜主体小型化,结果,能够实现向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
变形例2
接着,参照图84及图85说明实施方式7的变形例2。图84是变形例2的胶囊型内窥镜的剖视图。图84的左图是变形例2的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图,图84的右图是由图84的左图中的M-M线剖切胶囊型内窥镜的剖视图。图85是表示在变形例2的胶囊型内窥镜的规定的各状态下磁场产生部403施加的磁场强度的图。如图84所示,与胶囊型内窥镜701a相比,变形例2的胶囊型内窥镜701b还包括如箭头Y92a所示地旋转而使胶囊型内窥镜701b移动的履带712和控制履带712的旋转的齿轮711,不包括上述螺旋突起603。其他构造与上述实施方式7相同。旋转移动磁体6是如上所述地比旋转磁体206尺寸(体积)大的磁体,与齿轮711啮合。该齿轮711随着该旋转移动磁体6的旋转而旋转,结果,履带712进行旋转。
另外,该实施方式7的变形例2的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而具有胶囊型内窥镜701b的构造。
在履带712旋转时,如图85的曲线l71b所示,磁场产生部403以比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701b内旋转的磁场强度G66强的磁场强度,绕与胶囊型内窥镜701b的长度轴线方向垂直的径向的轴线施加旋转磁场M66。在这种情况下,如图84的(1)的右图所示,旋转移动磁体6利用强磁场的旋转磁场M66解开被高摩擦构件8约束的旋转,从而能够旋转。于是,通过使旋转移动磁体6旋转而使齿轮711也旋转,履带712进行旋转动作,从而胶囊型内窥镜701b能够移动。
然后,在方向转换时,如图85的曲线l73b所示,磁场产生部403以比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701b的感应区域2a内旋转的磁场强度G66弱的磁场强度,施加与转换方向相对应的方向的磁场。结果,如图84的(2)的右图所示,旋转移动磁体6利用在旋转移动磁体6与旋转磁体206之间产生的引力而在感应区域2a内移动到旋转磁体206侧,再次成为被高摩擦构件8约束了旋转的状态。这样,能够将旋转移动磁体6的磁化方向从胶囊型内窥镜701b的径向切换为长度轴线方向。
具体地讲,磁场产生部403在旋转移动磁体6的磁化方向与胶囊型内窥镜701b的长度轴线方向(例如,胶囊型内窥镜701b的拍摄视场方向)一致之后停止旋转磁场M66,将该旋转磁场M66的磁场强度减弱为小于上述磁场强度G66(参照图85)。结果,如图84的(2)的左图所示,旋转移动磁体6停止在感应区域2a内旋转,因此,如图84的(2)的右图的箭头Y92b所示地移动到感应区域2a的旋转磁体206侧。然后,如图84的(3)的右图所示,旋转移动磁体6利用在其与旋转磁体206之间产生的引力而成为与旋转磁体206侧的隔板接触的状态,成为被高摩擦构件8约束了旋转的状态。由于成为旋转移动磁体6在胶囊型内窥镜701b中被固定的状态,因此,如图83的曲线l73b及图84的(3)的左图所示,胶囊型内窥镜701b与上述胶囊型内窥镜701同样地,利用以比磁场强度G66弱的磁场强度施加的磁场M65c、M65d来控制方向转换动作。在这种情况下,胶囊型内窥镜701b追随利用上述磁场产生部403变更的磁场M65c、M65d的磁化方向而转换方向。
另外,在该实施方式7的变形例2中,在使胶囊型内窥镜701b的长度轴线方向与旋转移动磁体6的磁化方向一致的状态下对胶囊型内窥镜701b施加磁场M65c、M65d,通过控制该磁场M65c、M65d的磁场方向来控制胶囊型内窥镜701b的方向转换,但并不限定于此,也可以控制旋转磁场M66的磁场强度及磁场方向以使胶囊型内窥镜701b的径向与旋转移动磁体6的磁化方向一致,形成绕该状态的胶囊型内窥镜701b的长度轴线旋转的旋转磁场,从而使胶囊型内窥镜701b绕长度轴线旋转。
这样,采用变形例2,能起到与胶囊型内窥镜701同样的效果,并且能够利用外部磁场来切换旋转移动磁体6的状态(具体地讲是能够在外壳内旋转的状态及固定在外壳内的状态),由此,能够由履带进行胶囊型内窥镜的推进及方向转换,从而能够以更高精度高效率地感应胶囊型内窥镜。
另外,由于胶囊型内窥镜的推进和方向转换这两个动作能够共用同一个旋转移动磁体6,因此,也不必对该动作分别配置磁驱动器,结果,能够促进胶囊型内窥镜主体的小型化,并且能实现胶囊型内窥镜向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
并且,由于使通过履带712的旋转而推进(前进或后退)胶囊型内窥镜701b的旋转移动磁体6的旋转轴线与胶囊型内窥镜701b的长度轴线大致垂直,因此,能够增大足以使胶囊型内窥镜701b绕径向的轴线颠倒的转矩,由此,能够防止由使该旋转移动磁体6旋转的外部的旋转磁场M66引起胶囊型内窥镜701b颠倒。结果,能够使该旋转磁场M66的磁力能量不浪费于胶囊型内窥镜701b的颠倒转矩而高效率地使旋转移动磁体6旋转,从而能够利用该旋转磁场M66可靠地推进胶囊型内窥镜701b。
另外,由于使旋转移动磁体6相对于胶囊型内窥镜701b的壳体相对地旋转,使相对于胶囊型内窥镜701b的壳体相对地旋转的履带712追随该旋转移动磁体6的旋转动作进行旋转,因此,能够使该旋转移动磁体6及履带712相对于胶囊型内窥镜701b的壳体独立地旋转。由此,胶囊型内窥镜701b能够使其壳体不绕长度轴线或绕径向的轴线旋转地前进或后退。结果,能够防止由胶囊型内窥镜701b的摄像系统拍摄的图像因胶囊型内窥镜701b的壳体旋转引起图像抖动。即,该胶囊型内窥镜701b能够在被检体内部前进或后退,并且能清晰地拍摄被检体内部的图像。
变形例3
接着,参照图86及图87说明实施方式7的变形例3。图86是变形例3的胶囊型内窥镜的剖视图。图86的左图是变形例3的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图,图86的右图是由图86的左图中的N-N线剖切胶囊型内窥镜的剖视图。图87是表示在变形例3的胶囊型内窥镜的规定的各状态下磁场产生部403施加的磁场强度的图。如图86所示,变形例3的胶囊型内窥镜701c与胶囊型内窥镜701b相比,旋转移动磁体6构成使胶囊型内窥镜701c移动的轮胎721。而且,胶囊型内窥镜701c包括螺旋突起603,如箭头Y91a所示,能够通过磁感应来进行螺旋推进。其他构造与上述实施方式7的变形例2的胶囊型内窥镜701b相同,对相同的构成部分标注相同的附图标记。另外,该实施方式7的变形例3的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701c的构造。
首先,如图87的曲线l71c所示,磁场产生部403以比体积大于旋转磁体206的旋转移动磁体6能够在感应区域2a内旋转的磁场强度G67弱的磁场强度,绕胶囊型内窥镜701c的长度轴线施加旋转磁场M65a。在这种情况下,如图86的(1)的右图所示,由于旋转移动磁体6呈被高摩擦构件8约束了旋转、其磁化方向被固定为胶囊型内窥镜701c的径向的状态,因此,如图86的(1)的左图所示,胶囊型内窥镜701c一边根据胶囊型内窥镜701c的长度轴线周围的旋转磁场M65a绕长度轴线旋转一边沿箭头Y91a所示的方向进行螺旋推进。另外,在胶囊型内窥镜701c中,在旋转移动磁体6的磁化方向被固定为胶囊型内窥镜701c的长度轴线方向的情况下,利用与胶囊型内窥镜701c的长度轴线方向平行的磁化方向的磁场来控制方向。
然后,在轮胎旋转时,如图87的曲线l73c所示,磁场产生部403施加比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701c内旋转的磁场强度G67强的磁场强度的磁场M66。在这种情况下,如图86的(2)的右图所示,旋转移动磁体6与旋转磁体206利用强磁场的旋转磁场M67根据磁场M67向相同的方向(图86的(2)所示的箭头Y93的方向)旋转,产生斥力H67。于是,如图86的(3)的右图的箭头Y94所示,旋转移动磁体6以利用该斥力H67自旋转磁体206离开的方式在感应区域2a内移动,因此,高摩擦构件8对旋转的约束被解除,从而能够旋转。然后,胶囊型内窥镜701c由于旋转移动磁体6被施加比磁场强度G67强的磁场强度的旋转磁场而进行旋转,随之,轮胎721也向图86的(3)所示的箭头Y94a的方向旋转,因此,能够如图86的(3)的左图的箭头94b所示地移动。
这样,采用变形例3,能起到与胶囊型内窥镜701同样的效果,并且能够利用外部磁场来切换旋转移动磁体6的状态(具体地讲是能够在外壳内旋转的状态及固定状态),由此,能够选择性地由轮胎进行胶囊型内窥镜的推进、由螺旋突起进行胶囊型内窥镜的推进,进而能够通过由外部磁场改变处于固定状态的旋转移动磁体6的磁化方向来进行胶囊型内窥镜的方向转换。结果,从而能够以更高精度高效率地感应胶囊型内窥镜。
另外,能够在将磁化方向保持在与胶囊型内窥镜701c所具有的摄像系统的摄像方向平行的方向(期望为一致的方向)上的状态下、将旋转移动磁体6临时固定于胶囊型内窥镜701c的壳体上,通过控制对该固定状态的旋转移动磁体6施加的外部磁场的磁化方向,能够将追随该旋转移动磁体6而转换方向的胶囊型内窥镜701c的摄像系统的摄像方向控制为目标方向。结果,胶囊型内窥镜701c能够容易地拍摄被检体内的目标方向上的图像。
并且,由于胶囊型内窥镜的推进和方向转换这两个动作能够共用同一个旋转移动磁体6,因此,也不必对该动作分别配置磁驱动器,结果,能够促进胶囊型内窥镜主体的小型化,并且能实现胶囊型内窥镜向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
另外,由于使通过轮胎721的旋转而推进(前进或后退)胶囊型内窥镜701c的旋转移动磁体6的旋转轴线与胶囊型内窥镜701c的长度轴线大致垂直,因此,能够增大足以使胶囊型内窥镜701c绕径向的轴线颠倒的转矩,由此,能够防止由使该旋转移动磁体6旋转的外部的磁场M67引起胶囊型内窥镜701c颠倒。结果,能够使该磁场M67的磁力能量不浪费于胶囊型内窥镜701c的颠倒转矩而高效率地使旋转移动磁体6旋转,从而能够利用该磁场M67可靠地推进胶囊型内窥镜701c。
另外,由于使旋转移动磁体6相对于胶囊型内窥镜701c的壳体相对地旋转,因此,能够使配置在该旋转移动磁体6外周的轮胎721相对于胶囊型内窥镜701c的壳体独立地旋转。由此,胶囊型内窥镜701c能够使其壳体不绕长度轴线或绕径向的轴线旋转地前进或后退。结果,能够防止由胶囊型内窥镜701c的摄像系统拍摄的图像因胶囊型内窥镜701c的壳体旋转引起图像抖动。即,该胶囊型内窥镜701c能够在被检体内部前进或后退,并且能清晰地拍摄被检体内部的图像。
另外,在上述实施方式7的变形例3中,通过控制对旋转移动磁体6及旋转磁体206施加的外部磁场的磁化方向及磁场强度,选择性地由螺旋突起603对胶囊型内窥镜701c进行螺旋推进和由轮胎721对胶囊型内窥镜701c进行推进,但并不限定于此,胶囊型内窥镜701c也可以不包括上述螺旋突起603,而利用与追随外部磁场进行旋转的旋转移动磁体6一起旋转的轮胎721前进或后退。
另外,在上述实施方式7的变形例3中,通过控制对旋转移动磁体6及旋转磁体206施加的外部磁场的磁化方向及磁场强度,使该旋转移动磁体6相对于胶囊型内窥镜701c的壳体为相对固定状态,但并不限定于此,也可以不设置上述旋转磁体206及高摩擦构件8,而将旋转移动磁体6旋转自由地轴支承在胶囊型内窥镜701c的壳体内。在这种情况下,该胶囊型内窥镜701c内的旋转移动磁体6追随绕胶囊型内窥镜701c的壳体径向的轴线旋转的旋转磁场而旋转且轮胎721旋转,从而生成胶囊型内窥镜701c的推进力。具有将该旋转移动磁体6轴支承在壳体内部的构造的胶囊型内窥镜701c,能够利用比上述磁场强度G67弱的磁场强度的旋转磁场前进或后退,结果,能够减轻该胶囊型内窥镜701c前进或后退时的消耗能量。另外,能够简单地实现该胶囊型内窥镜701c的壳体的水密构造。
变形例4
接着,参照图88及图89说明实施方式7的变形例4。图88是变形例4的胶囊型内窥镜的剖视图。图88的(1)及图88的(2)是变形例4的胶囊型内窥镜的轴线方向的剖视图,图88(3)是由图88的(2)的O-O线剖切胶囊型内窥镜的剖视图。图89是表示在变形例4的胶囊型内窥镜的规定的各状态下磁场产生部403施加的磁场强度的图。如图88所示,在变形例4的胶囊型内窥镜701d中,为了使旋转磁体206顺畅地旋转而在旋转磁体206的接触面上设有摩擦降低构件9。另外,在胶囊型内窥镜701d中,在旋转移动磁体6与旋转磁体6侧的隔板接触的情况下,为了约束旋转,在旋转移动磁体6的朝旋转磁体206一侧的表面上设有高摩擦构件8。另外,胶囊型内窥镜701d为了在旋转移动磁体6旋转时与旋转移动磁体6啮合,在感应区域2a内配置控制旋转针427a的旋转动作的齿轮739。
首先,如图89的曲线l71d所示,磁场产生部403以比体积大于旋转磁体206的旋转移动磁体6能够在感应区域2a内旋转的磁场强度G68弱的磁场强度,绕胶囊型内窥镜701d的长度轴线施加旋转磁场。在这种情况下,如图88的(1)的右图所示,由于旋转移动磁体6成为被高摩擦构件8约束了旋转的状态,因此,胶囊型内窥镜701d根据胶囊型内窥镜701d的长度轴线周围的旋转磁场而推进。另外,在胶囊型内窥镜701d中,也可以通过设置螺旋突起603来促进螺旋推进。
在局部注射球囊425内的药剂426时,如图89的曲线l74d所示,磁场产生部403施加比旋转移动磁体6能够在胶囊型内窥镜701d内旋转的磁场强度G68强的磁场强度的磁场M68。在这种情况下,如图88的(2)的箭头Y95a所示,旋转移动磁体6与旋转磁体206利用磁场M68根据磁场M68向相同的方向旋转,产生斥力H68。于是,如图88的(2)的箭头Y95b所示,旋转移动磁体6以利用该斥力H68自旋转磁体206分离的方式在感应区域2a内移动而与齿轮739啮合。另外,在旋转移动磁体6中,高摩擦构件8对旋转的约束被解除,从而能够旋转。然后,胶囊型内窥镜701d由于以比磁场强度G68强的磁场强度施加与旋转针427a的旋转方向相对应的方向的磁场而旋转,随之,齿轮739也分别旋转。结果,如图88的(3)所示,通过齿轮739的旋转,旋转针427a如箭头Y95c所示地旋转,突出到胶囊型内窥镜701d外。于是,在旋转针427a与旋转停止面接触时,胶囊型内窥镜701d主体旋转,旋转针427a沿着肠管等的周向穿刺。并且,由于球囊425的贯穿孔433与旋转针427a的未图示的贯穿孔相连接,因此,球囊425内的药剂426通过旋转针427a而被注入到目标区域。
然后,通过保持着比磁场强度G68强的磁场强度地使磁场的方向颠倒,旋转针427a被容纳在胶囊型内窥镜701d内,并且,通过使施加的磁场小于磁场强度G68,而将旋转移动磁体6如图88的(1)所示地固定于胶囊型内窥镜701d中。
这样,采用变形例4,起到与胶囊型内窥镜701同样的效果,并且通过切换旋转移动磁体6的状态,能够以更高精度高效率地进行胶囊型内窥镜的推进动作及局部注射动作。
变形例5
接着,说明本发明的实施方式7的变形例5。在上述实施方式7的变形例2中,通过控制外部磁场的磁化方向及磁场强度而将旋转移动磁体6切换为能够旋转的状态或固定状态,通过随着该旋转移动磁体6的旋转而使履带712与齿轮711一同旋转,从而生成胶囊型内窥镜701b的推进力,但在该实施方式7的变形例5中,将相对于胶囊型内窥镜的壳体自由旋转地配置的旋转磁场作为车轴,利用外部的旋转磁场使履带712与该旋转磁场一同旋转而生成胶囊型内窥镜的推进力。
图90是表示实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。另外,图90表示该实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的侧视图及P-P线剖视图。
该实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e与上述实施方式7的变形例2的胶囊型内窥镜701b大致相同,具有能够利用由磁驱动器旋转驱动的履带712前进或后退的构造。具体地讲,如图90所示,胶囊型内窥镜701e包括:形成为易于导入到被检体体内的大小的胶囊型的壳体731、上述履带712、使履带712呈环状旋转的车轮732、733、旋转自由地支承一个(例如前方侧)车轮732的车轴734、旋转自由地支承另一个(例如后方侧)车轮733的车轴状的旋转磁体735。胶囊型内窥镜701e与上述实施方式4的胶囊型内窥镜401同样,在壳体731的内部还包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制胶囊型内窥镜401的各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。
另外,虽未图示,但如上述实施方式4~6或各变形例所例示,胶囊型内窥镜701e也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。该实施方式7的变形例5的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701e的构造。
一对车轮732安装在壳体731的前方侧(配置有摄像系统422的一侧)的车轴734两端,被该车轴734能旋转地轴支承。另外,一对车轮733安装在壳体731的后方侧的车轴、即旋转磁体735的两端,被该旋转磁体735能旋转地轴支承。该车轮732、733随着旋转磁体735的旋转而旋转,使用于使胶囊型内窥镜701e前进或后退的履带712呈环状旋转。
车轴734旋转自由地贯穿入形成在壳体731的前方侧的贯穿孔中,在其两端具有上述一对车轮732。贯穿入该贯穿孔内的车轴734是与作为壳体731的长度方向的中心轴的长度轴线CL1垂直(即,与壳体731的径向平行)的旋转轴,其相对于壳体731独立地进行旋转。
旋转磁体735旋转自由地贯穿入形成在壳体731的后方侧的贯穿孔中,在其两端具有上述一对车轮733。贯穿入该贯穿孔内的旋转磁体735是与壳体731的长度轴线CL1垂直的方向(即,壳体731的径向)上的旋转轴,追随外部的旋转磁场(由上述磁场产生部403形成的旋转磁场)而相对于壳体731独立地进行旋转。该旋转磁体735起到使车轮733绕与长度轴线CL1垂直的轴线旋转的车轴的作用,并且起到利用绕壳体731的径向轴线旋转的外部的旋转磁场的作用而使履带712旋转的磁驱动器的作用。另外,该旋转磁体735的表面被具有生物体适合性的物质覆盖。
在此,供该车轴734或旋转磁体735贯穿的壳体731的各贯穿孔是沿着与壳体731的长度轴线CL1垂直的方向(即,壳体731的径向)形成的贯穿孔,与配置上述摄像系统422、无线系统及电池424等内部零件的壳体731的内部空间相隔离。因此,具有该各贯穿孔的壳体731能够利用简单的构造确保配置胶囊型内窥镜701e的内部零件的内部空间的液密,并且能够以与该内部空间相隔离的状态包括用于使胶囊型内窥镜701e前进或后退的履带机构、即上述车轮732、733、车轴734及旋转磁体735和履带712。
具有这样的构造的胶囊型内窥镜701e的重心GP通过调整上述各构成部(摄像系统422及电池424等内部零件、车轮732、733、车轴734、旋转磁体735及履带712等)的配置来设定在壳体731内部的规定位置。具体地讲,如图90所示,重心GP设定在壳体731的径向轴线、即通过壳体731的内部空间的中心CP的中心轴线CL2上,更期望设定在自中心CP向壳体731的底部侧(配置有车轮732、733等的履带机构的一侧)偏离的位置。
另外,用于利用上述位置计算部412检测该胶囊型内窥镜701e的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈421(未图示),以使上述旋转磁体735的旋转轴与线圈轴平行的方式配置在壳体731的内部。该位置检测用激励线圈421形成与旋转磁体735的磁化方向垂直的方向的磁场。
接着,对利用外部的旋转磁场使胶囊型内窥镜701e前进或后退的履带机构的动作进行说明。图91是表示胶囊型内窥镜的履带机构利用外部的旋转磁场进行动作的状态的示意图。另外,图91表示该实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的侧视图及P-P线剖视图。
如图91所示,利用上述磁场产生部403对旋转自由地贯穿入壳体731的贯穿孔内的旋转磁体735施加绕该壳体731的径向轴线旋转的旋转磁场M70。在这种情况下,旋转磁体735追随该旋转磁场M70绕壳体731的径向轴线旋转,并且使两端的车轮733旋转。
履带712通过该旋转磁体735的作用而与旋转磁体735朝向相同的方向旋转,从而生成胶囊型内窥镜701e的推进力。即,履带712将追随该旋转磁场M70的旋转磁体735的旋转力变换为胶囊型内窥镜701e的推进力。另外,旋转自由地贯穿入壳体731的贯穿孔内的车轴734及其两端的车轮732不阻碍由该旋转磁体735的作用引起的履带712的旋转,追随该履带712进行旋转。胶囊型内窥镜701e通过该履带712的旋转,能够使壳体731不旋转而在被检体的体内前进或后退。
在此,起到该胶囊型内窥镜701e的履带机构的磁驱动器的作用的旋转磁体735,不被上述高摩擦构件8或另外的旋转磁体206等阻碍而追随外部的旋转磁场M70顺畅地旋转。因此,对该旋转磁体735施加的旋转磁场M70即使是比上述实施方式7的变形例2的旋转磁场M66的磁场强度G66小的磁场强度,也能够使旋转磁体735绕壳体731的径向轴线旋转。结果,能够减轻产生使该旋转磁体735旋转的旋转磁场M 70所需的消耗能量。
这样,在实施方式7的变形例5中,在与配置摄像系统、无线系统及电池等内部零件的胶囊型的壳体的内部空间相隔离的壳体部分形成与该壳体的长度方向垂直的方向上的贯穿孔,将作为该胶囊型内窥镜的履带机构的车轴、且起到磁驱动器的作用的旋转磁体旋转自由地贯穿入该贯穿孔中,对该旋转磁体施加绕该壳体的径向轴线旋转的外部的旋转磁场,从而使该旋转磁体相对于壳体独立且绕壳体的径向轴线旋转,通过该旋转磁体的作用使履带旋转而使该胶囊型内窥镜前进或后退。因此,能够实现能利用简单的壳体构造确保胶囊型壳体的内部空间(即,配置摄像系统、无线系统及电池等的胶囊型内窥镜的内部零件的空间)的液密的胶囊型内窥镜,该胶囊型壳体能利用外部的旋转磁场在被检体内容易地前进或后退,且具有用使该胶囊型壳体前进或后退的履带机构。
另外,由于具有形成与该旋转磁体的磁化方向垂直的方向的磁场的位置检测用激励线圈,因此,能够检测被检体内部的该胶囊型内窥镜的位置,并且能够检测始终与该旋转磁体的磁化方向垂直的方向的旋转磁体的旋转轴线方向。通过对旋转磁体施加与该旋转轴线方向垂直的旋转磁场,能够更高精度地感应胶囊型内窥镜的位置及方向。
并且,由于由该履带机构的起到磁驱动器的作用的旋转磁体形成履带机构的一个车轴,因此,能够使该履带机构小型化,结果,能够促进胶囊型内窥镜主体的小型化,并且能够实现胶囊型内窥镜向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
另外,由于使该旋转磁体的旋转轴线与胶囊型内窥镜的长度轴线大致垂直,因此,能够增大足以使胶囊型内窥镜绕径向轴线颠倒的转矩,由此,能够防止由使该旋转磁体旋转的外部的旋转磁场引起的胶囊型内窥镜颠倒。结果,能够使该外部的旋转磁场的磁力能量不浪费于胶囊型内窥镜的颠倒转矩而高效率地使旋转磁体旋转,从而能够利用该旋转磁场可靠地推进胶囊型内窥镜。
并且,由于将该胶囊型内窥镜的重心设定在胶囊型壳体的径向轴线、即通过壳体中心的中心轴线上,因此,能够使胶囊型内窥镜的由履带机构进行的履带行驶稳定化。另外,通过将该胶囊型内窥镜的重心设定在该壳体的径向中心轴线上的、自壳体的中心位置向壳体的底部侧(履带机构侧)偏离的位置上(即,使其低重心化),能够使胶囊型内窥镜的由该履带机构进行的履带行驶更稳定化,即使在倾斜面上进行履带行驶的情况下,也能够不发生颠倒等而稳定地感应胶囊型内窥镜。
另外,由于利用外部的旋转磁场使旋转自由地贯穿入壳体的贯穿孔内的旋转磁体旋转,因此,能够使旋转磁体追随外部的旋转磁场而顺畅地旋转。因此,能够降低对该旋转磁体施加的外部的旋转磁场的磁场强度,结果,能够减轻产生使该旋转磁体旋转的外部的旋转磁场所需的消耗能量。
并且,由于通过使旋转磁体相对于胶囊型壳体相对地旋转而使履带相对于壳体独立地旋转,因此,能够不使该壳体绕长度轴线或绕径向轴线旋转地使胶囊型内窥镜前进或后退。结果,能够防止由该胶囊型内窥镜的摄像系统拍摄的图像因壳体旋转引起图像抖动。即,该胶囊型内窥镜能够在被检体内部前进或后退,并且能清晰地拍摄被检体内部的图像。
另外,在上述实施方式7的变形例5中,将用于检测被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈设置于胶囊型内窥镜中,但并不限定于此,也可以替代该位置检测用激励线圈而在胶囊型内窥镜中设置LC标识器。该LC标识器以其线圈轴与旋转磁体的旋转轴大致平行的方式配置于胶囊型内窥镜内即可,例如,也可以在履带机构中配置在与旋转磁体成对的车轴(上述车轴734)上。在这种情况下,上述位置计算部412根据LC标识器方式来计算(检测)被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个即可。
另外,在上述实施方式7的变形例5中,通过调整摄像系统422及电池424等内部零件、车轮732、733、车轴734、旋转磁体735及履带712等的配置,来将胶囊型内窥镜701e的重心GP设定在壳体731的径向中心轴线CL2上,但并不限定于此,也可以相对于壳体731的径向中心轴线CL2在旋转磁体735的对称的位置设置与旋转磁体735同等重量的配重,由此来修正由旋转磁体735产生的重量偏差,从而将胶囊型内窥镜701e的重心GP设定在壳体731的径向中心轴线CL2上(进一步是向壳体731的底部侧偏心的位置)。在这种情况下,该配重可以是电池、超级电容器、位置检测用激励线圈及砝码等中的任一个,也可以将它们适当地组合。
变形例6
接着,说明本发明的实施方式7的变形例6。在上述实施方式7的变形例5中,将起到履带机构的磁驱动器的作用的旋转磁体735用于履带机构的车轴,但在该实施方式7的变形例6中,将起到履带机构的磁驱动器的作用的旋转磁体配置在壳体的径向中心轴线上而使胶囊型内窥镜低重心化。
图92是表示本发明的实施方式7的变形例6的胶囊型内窥镜的一个构成例的纵剖视示意图。另外,图92图示了胶囊型的壳体731和履带机构。如图92所示,该实施方式7的变形例6的胶囊型内窥镜701f替代上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的旋转磁体735而具有车轴736,还具有与该车轴736的齿轮部啮合地进行旋转的齿轮738和在外周具有与该齿轮738啮合的齿轮部的旋转磁体737。其他构造与上述实施方式7的变形例5相同,对相同的构成部分标注相同的附图标记。另外,该实施方式7的变形例6的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701f的构造。
另外,虽未特别图示,但胶囊型内窥镜701f与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样地在壳体731的内部包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制这些各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。另外,如上述实施方式4~6或各变形例所例示,胶囊型内窥镜701f也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。
车轴736旋转自由地贯穿入形成在壳体731的后方侧的贯穿孔中,在其两端具有上述一对车轮733。贯穿入该贯穿孔内的车轴736是与壳体731的长度轴线CL1垂直(即,与壳体731的径向平行)的旋转轴,其相对于壳体731独立地旋转。
旋转磁体737起到利用绕壳体731的径向轴线旋转的外部的旋转磁场M70的作用使履带712旋转的磁驱动器的作用。具体地讲,旋转磁体737被与壳体731的长度轴线CL1垂直的旋转轴旋转自由地轴支承,追随上述外部的旋转磁场M70绕壳体731的径向轴线旋转。在这种情况下,旋转磁体737相对于壳体731独立地旋转。该旋转磁体737具有与齿轮738啮合的齿轮部,借助该齿轮738使车轴736旋转。齿轮738与该旋转磁体737的齿轮部和车轴736的齿轮部啮合,将旋转磁体737的旋转动作传递到车轴736。
具有这样的构造的胶囊型内窥镜701f的重心GP通过调整上述各构成部(摄像系统422及电池424等内部零件、车轮732、733、车轴734、736、旋转磁体737、齿轮738及履带712等)中的、重量最大的旋转磁体737的配置而设定在壳体731内部的规定位置。具体地讲,如图92所示,重心GP是通过将旋转磁体737配置在壳体731的径向中心轴线CL2上的、向壳体731的底部侧(配置有车轮732、733等的履带机构的一侧)偏心的位置来设定。该重心GP位于该旋转磁体737的旋转轴线与径向中心轴线CL2的交点。
这样,在实施方式7的变形例6中,通过将旋转磁体配置在胶囊型壳体的径向中心轴线上的、向壳体的底部侧(配置有履带机构的一侧)偏心的位置,而将该胶囊型内窥镜的中心设定在该旋转磁体的旋转轴线与壳体的径向中心轴线的交点的位置,通过齿轮将该旋转磁体的旋转动作传递到履带机构的车轴,其他与上述实施方式7的变形例5同样地构成。因此,享有与上述实施方式7的变形例5同样的作用效果,并且能够容易地将该胶囊型内窥镜的中心设定在自壳体的中心向底部侧(配置有履带机构的一侧)偏心的位置,能够简单地实现有利于使由履带机构进行的履带行驶稳定化的胶囊型内窥镜的低重心化。
变形例7
接着,说明本发明的实施方式7的变形例7。在上述实施方式7的变形例5中,在壳体731的单侧(底部侧)具有履带机构,但在该实施方式7的变形例7中,在相对于胶囊型壳体的长度轴线对称的各壳体部分(即,壳体的底部及顶部)分别具有履带机构。
图93是表示实施方式7的变形例7的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。另外,图93表示该实施方式7的变形例7的胶囊型内窥镜701g的侧视图及Q-Q线剖视图。
如图93所示,该实施方式7的变形例7的胶囊型内窥镜701g替代上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的壳体731而包括能够相对于长度轴线CL1对称地配置2个履带机构的构造的胶囊型壳体740。另外,胶囊型内窥镜701g在该壳体740的底部侧具有与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样的履带机构(履带712、车轮732、733、车轴734及旋转磁体735),在该壳体740的顶部侧具有与该底部侧的履带机构对称的履带机构、即履带741、车轮742、743及车轴744、745。胶囊型内窥镜701g在该壳体740的内部还具有用于使该底部侧的履带机构与顶部侧的履带机构连动的齿轮746、747。在该实施方式7的变形例7中,旋转磁体735具有与该齿轮746啮合的齿轮部。其他构造与上述实施方式7的变形例5相同,对相同的构成部分标注相同的附图标记。另外,该实施方式7的变形例7的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701g的构造。
另外,虽未特别图示,但胶囊型内窥镜701g与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样地在壳体740的内部包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制这些各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。另外,如上述实施方式4~6或各变形例所例示,胶囊型内窥镜701g也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。
壳体740是形成为易于导入到被检体的体内的大小的胶囊型壳体,如上所述,具有能够相对于长度轴线CL1对称地配置2个履带机构的构造。具体地讲,壳体740与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的壳体731同样地,在底部侧具有供车轴734旋转自由地贯穿的贯穿孔和供旋转磁体735旋转自由地贯穿的贯穿孔。另外,壳体740在顶部侧具有分别供顶部侧的履带机构中的车轴744、745旋转自由地贯穿的各贯穿孔。该壳体740的顶部侧的各贯穿孔及底部侧的各贯穿孔相对于长度轴线CL1对称,沿着与壳体740的长度轴线CL1垂直的方向(即,壳体740的径向)形成。另外,该壳体740的顶部侧的各贯穿孔及底部侧的各贯穿孔与配置上述摄像系统422、无线系统及电池424等的内部零件的壳体740的内部空间相隔离。
一对车轮742安装在壳体740顶部侧的前方侧(配置有摄像系统422的一侧)的车轴744的两端,被该车轴744能旋转地轴支承。另外,一对车轮743安装在壳体740顶部侧的后方侧的车轴745的两端,被该车轴745能旋转地轴支承。该车轮742、743支承壳体740顶部侧的履带机构的履带741,并与壳体740底部侧的履带机构的动作(详细地讲是旋转磁体735的旋转)连动地旋转,结果,使该履带741呈环状旋转。在这种情况下,履带741将通过齿轮746、747自底部侧的履带机构传递来的旋转磁体735的旋转力变换为胶囊型内窥镜701g的推进力。
车轴744旋转自由地贯穿入形成在壳体740的顶部侧的各贯穿孔中的前方侧的贯穿孔,在其两端具有上述一对车轮742。另一方面,车轴745旋转自由地贯穿入形成在壳体740顶部侧的各贯穿孔中的后方侧的贯穿孔,在其两端具有上述一对车轮743。贯穿入该各贯穿孔内的车轴744、745是与壳体740的长度轴线CL1垂直(即,与壳体740的径向平行)的旋转轴,其相对于壳体740独立地旋转。
另外,该后方侧的车轴745具有与齿轮747啮合的齿轮部,与由2个齿轮746、747传递来的旋转磁体735的旋转动作连动地向与该旋转磁体735相反的方向旋转。齿轮746、747是一边互相啮合一边进行旋转的一对齿轮,分别被相对于壳体740旋转自由的旋转轴轴支承。齿轮746一边与旋转磁体735的齿轮部啮合一边随着该旋转磁体735的旋转动作而向旋转磁体735相反的方向旋转。该齿轮746将该旋转磁体735的旋转动作传递到齿轮747。齿轮747一边与该齿轮746及车轴745的齿轮部啮合一边随着该齿轮746的旋转动作而向与旋转磁体735相同的方向旋转。该齿轮747随着通过该齿轮746自旋转磁体735传递来的旋转动作而使车轴745向与该旋转磁体735相反的方向旋转。
具有这样的构造的胶囊型内窥镜701g的重心GP通过调整上述各构成部(摄像系统422及电池424等的内部零件、顶部侧的履带机构及底部侧的履带机构等)的配置而设定在壳体740内部的规定位置。具体地讲,如图93所示,重心GP设定在壳体740的长度轴线CL1上,更期望设定在壳体740的径向中心轴线CL2与长度轴线CL1的交点(即,壳体740的中心位置)。
接着,对设置在上述壳体740的两侧(底部侧及顶部侧)的各履带机构的动作进行说明。图94是表示胶囊型内窥镜的两侧的履带机构利用外部的旋转磁场进行动作的状态的示意图。另外,图94表示该实施方式7的变形例7的胶囊型内窥镜701g的侧视图及Q-Q线剖视图。
如图94所示,与上述实施方式7的变形例5的情况同样,利用上述磁场产生部403对旋转自由地贯穿入壳体740底部侧的贯穿孔内的旋转磁体735施加绕壳体740的径向轴线旋转的旋转磁场M70,旋转磁体735追随该施加的旋转磁场M70绕壳体740的径向轴线旋转。结果,该底部侧的履带机构的履带712、车轴734及车轮732、733与上述实施方式7的变形例5的情况同样地与该旋转磁体735向相同的方向旋转。
另一方面,构成壳体740顶部侧的履带机构的履带741、车轮742、743及车轴744、745与该底部侧的履带机构的动作(详细地讲是旋转磁体735的旋转动作)连动地动作。即,车轴745与由齿轮746、747传递来的旋转磁体735的旋转动作连动地向与该旋转磁体735相反的方向旋转。被该车轴745轴支承的车轮743与车轴745一同旋转,使履带741向与上述底部侧的履带机构的履带712相反的方向旋转。另外,车轮742及车轴744一边支承该履带741的前方侧一边随着履带741的旋转而旋转。
在此,该底部侧的履带机构的履带712一边捕捉与壳体740的底部相面对的内脏器官内壁一边利用追随外部的旋转磁场M70旋转的旋转磁体735的旋转力与旋转磁体735向相同的方向旋转。另一方面,该顶部侧的履带机构的履带741一边捕捉与壳体740的顶部相面对的内脏器官内壁一边与上述旋转磁体735的旋转动作连动地向与旋转磁体735相反的方向旋转。该履带712、741通过互相反向地旋转,能够生成比仅由单侧的履带产生的推进力大的推进力。
在因内脏器官内部未充分扩张而内脏器官的内径尺寸小于壳体740的外径尺寸的情况下,具有该履带712、741的胶囊型内窥镜701g也能够利用如上所述地一边连动一边互相反向地进行旋转动作的履带712、741的作用,一边使内脏器官内部与壳体740的外形相配合地扩张一边前进或后退。另外,上述底部侧的履带机构(履带712、车轮732、733、车轮734及旋转磁体735)以及顶部侧的履带机构(履带741、车轮742、743及车轴744、745)相对于壳体740独立地旋转动作。因此,胶囊型内窥镜701g能够使壳体740不随着该底部侧及顶部侧的各履带机构的旋转动作而旋转而是在被检体的体内前进或后退。
这样,在实施方式7的变形例7中,相对于胶囊型壳体的长度轴线对称地配置底部侧的履带机构和顶部侧的履带机构,该底部侧的履带机构具有作为磁驱动器的旋转磁体,该顶部侧的履带机构通过齿轮与底部侧的履带机构的旋转动作连动,对该旋转磁体施加外部的旋转磁场,使该旋转磁体追随该施加的外部的旋转磁场而旋转,从而使底部侧的履带机构进行旋转动作,并且使顶部侧的履带机构与该旋转磁体的旋转动作连动地向与底部侧的履带机构相反的方向进行旋转动作,其他与上述实施方式7的变形例5同样地构成。因此,能够享有与上述实施方式7的变形例5同样的效果,并且能够生成比仅由单侧的履带机构产生的推进力更强的推进力,即使在内脏器官内部未充分扩张的情况下,也能够不被来自内脏器官内壁侧的压力阻碍推进地在被检体的体内前进或后退。
另外,在上述实施方式7的变形例7中,与旋转磁体735的旋转轴线平行地配置用于检测被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈421,但并不限定于此,也可以替代该位置检测用激励线圈而在胶囊型内窥镜中设置LC标识器。该LC标识器以其线圈轴与旋转磁体的旋转轴大致平行的方式配置于胶囊型内窥镜内即可,例如,可以配置在除旋转磁体735之外的履带机构的车轴743、744、745中的任一个上。在这种情况下,上述位置计算部412根据LC标识器方式来计算(检测)被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个即可。
另外,在上述实施方式7的变形例7中,通过调整摄像系统422及电池424等的内部零件、顶部侧的履带机构及底部侧的履带机构等的配置,来将胶囊型内窥镜701g的重心GP设定在壳体740的长度轴线CL1上,但并不限定于此,也可以相对于壳体740内部的中心位置在与旋转磁体735相对称的位置上设置与旋转磁体735同等重量的配重,由此来修正由旋转磁体735产生的重量偏差,从而将胶囊型内窥镜701g的重心GP设定在壳体740的长度轴线CL1上(进而是壳体740的中心位置)。在这种情况下,该配重可以是电池、超级电容器、位置检测用激励线圈及砝码等中的任一个,也可以将它们适当地组合。
变形例8
接着,说明本发明的实施方式7的变形例8。在上述实施方式7的变形例5中,利用包括作为磁驱动器的绕与胶囊型壳体731的长度轴线CL1垂直的轴线旋转的旋转磁体735的履带机构来获得胶囊型内窥镜的推进力,但在该实施方式7的变形例8中,利用作为磁驱动器而包括绕胶囊型壳体的长度轴线CL1旋转的旋转磁体的推进机构来使胶囊型内窥镜沿长度轴线方向前进或后退。
图95是表示实施方式7的变形例8的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。图96是图95所示的胶囊型内窥镜的R-R线剖视图。另外,图96示意地表示该实施方式7的变形例8的胶囊型内窥镜701h的壳体和推进机构。
该实施方式7的变形例8的胶囊型内窥镜701h替代上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的履带机构而具有采用4轮的轮胎的推进机构。即,如图95、96所示,胶囊型内窥镜701h包括:形成为易于导入到被检体的体内的大小的胶囊型壳体751、配置在壳体751的前方侧的一对轮胎752、配置在壳体751的后方侧的一对轮胎753、轴支承前方侧的一对轮胎752的车轴754、轴支承后方侧的一对轮胎753的车轴755、追随外部的旋转磁场进行旋转动作的作为磁驱动器的旋转磁体756、绕壳体751的长度轴线CL1旋转自由地支承旋转磁体756的旋转轴757、将该旋转磁体756的旋转变换为绕车轴755的旋转的齿轮757a、755a。其他构造与实施方式7的变形例5相同,对相同的构成部分标注相同的附图标记。另外,该实施方式7的变形例8的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701h的构造。
另外,胶囊型内窥镜701h与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样地在壳体751的内部包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制这些各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。另外,如上述实施方式4~6或各变形例所例示,胶囊型内窥镜701h也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。
一对轮胎752安装在壳体751前方侧(配置有摄像系统422的一侧)的车轴754的两端,被该车轴754能旋转地轴支承。另外,一对轮胎753安装在壳体751后方侧的车轴755的两端,被该车轴755能旋转地轴支承。该轮胎752、753随着旋转磁体756的旋转而旋转,生成胶囊型内窥镜701h的推进力。
车轴754旋转自由地贯穿入形成在壳体751前方侧的贯穿孔中,在其两端具有上述一对轮胎752。另一方面,车轴755旋转自由地贯穿入形成在壳体751后方侧的贯穿孔中,在其两端具有上述一对轮胎753。贯穿入该贯穿孔内的车轴754、755是与壳体751的长度轴线CL1垂直(即,与壳体751的径向平行)的旋转轴,其相对于壳体751独立地旋转。
旋转磁体756被旋转自由地配置在壳体751内部的旋转轴757轴支承,利用外部的旋转磁场M70进行旋转而生成作为胶囊型内窥镜701h的推进力的源的旋转力。在此,旋转轴757与壳体751的长度轴线CL1平行。被该旋转轴757旋转自由地轴支承的旋转磁体756追随外部的旋转磁场M70地绕壳体751的长度轴线CL1旋转。在这种情况下,旋转磁体756不伴随壳体751的旋转而相对于壳体751独立地旋转。
齿轮757a、755a使用锥齿轮等来实现,将该旋转磁体756的旋转动作变换为车轴755的旋转动作(即,绕与壳体751的长度轴线CL1垂直的径向轴线的旋转动作)。具体地讲,齿轮757a设置在旋转磁体756的旋转轴757的端部,与该旋转轴757一同旋转。另一方面,齿轮755a以其旋转轴与车轴755一致的方式设置于车轴755上,与该齿轮757a的旋转连动地使车轴755绕壳体751的径向轴线旋转。该齿轮757a、755a一边互相啮合一边进行旋转,从而将利用旋转磁体756绕长度轴线CL1进行的旋转动作变换为绕车轴755进行的旋转动作。
另外,上述4轮的轮胎752、753、车轴754、755、旋转磁体756、旋转轴757及齿轮757a、755a构成使该实施方式7的变形例8的胶囊型内窥镜701h沿长度轴线CL1方向前进或后退的推进机构。另外,旋转磁体756及旋转轴757构成该胶囊型内窥镜701h的推进机构的磁驱动器。
另外,该胶囊型内窥镜701h的重心GP通过调整上述各构成部(摄像系统422及电池424等的内部零件、上述推进机构等)的配置,与实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样地设定在壳体751内部的规定位置。在这种情况下,重心GP期望设定在壳体751的径向中心轴线CL2上,如图95所示,更期望设定在自壳体751的中心CP向壳体751的底部侧(配置有轮胎752、753等推进机构的一侧)偏离的位置。
另外,用于利用上述位置计算部412检测该胶囊型内窥镜701h的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈421(未图示)以使上述旋转磁体756的旋转轴757与线圈轴平行的方式配置在壳体751的内部。该位置检测用激励线圈421形成与旋转磁体756的磁化方向垂直的方向的磁场。
接着,参照图96说明胶囊型内窥镜701h的推进机构的动作。如图96所示,利用上述磁场产生部403对被旋转轴757绕壳体751的长度轴线CL1旋转自由地轴支承的旋转磁体756施加绕该壳体751的长度轴线CL1旋转的旋转磁场M70。在这种情况下,旋转磁体756追随该旋转磁场M70与旋转轴757一同绕壳体751的长度轴线CL1旋转,并使该旋转轴757端部的齿轮757a绕长度轴线CL1旋转。
该齿轮757a一边与车轴755的齿轮755a啮合一边进行旋转,通过齿轮755a而将上述旋转磁体756的旋转动作传递到车轴755。在这种情况下,齿轮755a将通过该齿轮757a自旋转磁体756传递来的绕旋转轴757(即,绕壳体751的长度轴线CL1)的旋转动作变换为绕壳体751的径向轴线的旋转动作,使车轴755绕壳体751的径向轴线旋转。
与该齿轮755a一同绕壳体751的径向轴线旋转的车轴755使一对轮胎753绕壳体751的径向轴线旋转,该一对轮胎753绕车轴755旋转,并将上述旋转磁体756的旋转力变换为胶囊型内窥镜701h的推进力。胶囊型内窥镜701h利用由该一对轮胎753的旋转动作生成的推进力在被检体的体内沿长度轴线CL1的方向前进或后退。另外,壳体751前方侧的车轴754及一对轮胎752不妨碍该胶囊型内窥镜701h的前进或后退而相对于壳体751独立地向与轮胎753相同的方向旋转。
这样,在实施方式7的变形例8中,具有与绕胶囊型壳体的长度轴线旋转的旋转磁体的旋转动作连动地使轮胎绕壳体的径向轴线旋转的推进机构,使旋转磁体追随对该旋转磁体施加的外部的旋转磁场而绕壳体的长度轴线旋转,利用齿轮将该旋转磁体的旋转动作变换为绕车轴的旋转动作而使推进机构的轮胎旋转动作,其他与上述实施方式7的变形例5同样地构成。因此,能够享有与上述实施方式7的变形例5同样的作用效果,并且不必在壳体内部储藏推进胶囊型内窥镜所需的能量,能够利用简单的构造实现胶囊型内窥镜的推进机构。结果,能够促进胶囊型内窥镜的小型化,并且能够实现胶囊型内窥镜向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
另外,在上述实施方式7的变形例8中,与旋转磁体756的旋转轴757平行地配置用于检测被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈,但并不限定于此,也可以与该旋转轴757垂直地配置。另外,也可以替代该位置检测用激励线圈而在胶囊型内窥镜中设置LC标识器。该LC标识器以其线圈轴与旋转磁体的旋转轴大致垂直或平行的方式配置于胶囊型内窥镜即可。在这种情况下,上述位置计算部412根据LC标识器方式来计算(检测)被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个即可。
另外,在上述实施方式7的变形例8中,通过调整摄像系统422及电池424等的内部零件、旋转磁体756及轮胎752、753等推进机构等的配置(例如,将作为最重的零件的旋转磁体756配置在壳体751的径向中心轴线CL2上),来将胶囊型内窥镜701h的重心GP设定在壳体751的径向中心轴线CL2上,但并不限定于此,也可以相对于壳体751的径向中心轴线CL2与旋转磁体756相对称的位置上设置与旋转磁体756同等重量的配重,由此来修正由旋转磁体756产生的重量偏差,从而将胶囊型内窥镜701h的重心GP设定在壳体751的径向中心轴线CL2上(并且向壳体751的底部侧偏心的位置)。在这种情况下,该配重可以是电池、超级电容器、位置检测用激励线圈及砝码等中的任一个,也可以将它们适当地组合。
变形例9
接着,说明本发明的实施方式7的变形例9。在上述实施方式7的变形例5中,与追随外部的旋转磁场而绕壳体731的径向轴线旋转的旋转磁体735的旋转动作连动地使履带712旋转来推进胶囊型内窥镜701e,但在该实施方式7的变形例9中,利用旋转磁体使在外表面上设有螺旋突起的旋转部旋转而推进胶囊型内窥镜。
图97是表示实施方式7的变形例9的胶囊型内窥镜的一个构成例的示意图。另外,图97是该实施方式7的变形例9的胶囊型内窥镜701i的侧视图及S-S线剖视图。
该实施方式7的变形例9的胶囊型内窥镜701i替代上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e的履带机构而具有使在外表面上具有螺旋突起的旋转部绕长度方向轴线旋转来获得推进力的推进机构。即,如图97所示,胶囊型内窥镜701i包括:形成为易于导入到被检体的体内的大小的胶囊型壳体761、在外表面上配设有螺旋突起763的旋转部762a~762d、使旋转部762a追随外部的旋转磁场M 70进行旋转的旋转磁体764、与该旋转部762a的旋转动作连动地使其余的旋转部762b~762d旋转的齿轮765。其他构造与实施方式7的变形例5相同,对相同的构成部分标注相同的附图标记。另外,该实施方式7的变形例9的胶囊感应系统与上述实施方式4的胶囊感应系统400大致相同,具有替代胶囊感应系统的胶囊型内窥镜401而包括胶囊型内窥镜701i的构造。
另外,胶囊型内窥镜701i与上述实施方式7的变形例5的胶囊型内窥镜701e同样地在壳体761的内部包括:位置检测用激励线圈421、摄像系统422、借助天线423向外部的接收部411无线发送图像信号等的无线系统、电池424、用于控制这些各构成部(位置检测用激励线圈421、摄像系统422及无线系统)的控制部。另外,如上述实施方式4~6或各变形例所例示,胶囊型内窥镜701i也可以适当地包括:注射药剂的局部注射机构、对生物体内部进行生物体组织的提取或烧灼处理等医疗处理的处理机构(钳子、高频发热构件等)。
壳体761是形成为易于导入到被检体的内脏器官内部的大小的胶囊型壳体,具有用于分别配设将胶囊型内窥镜701i推进的4个旋转部762a~762d的凹部。该壳体761以至少使螺旋突起763露出到凹部外侧的形态旋转自由地轴支承4个旋转部762a~762d。另外,轴支承于该壳体761的旋转部762a~762d中的、旋转部762a与旋转部762c相对于壳体761的长度轴线CL1对称,旋转部762b与旋转部762d相对于壳体761的长度轴线CL1对称。另外,壳体761在内部具有使该4个旋转部762a~762d连动的齿轮765,将该齿轮765旋转自由地轴支承在长度轴线CL1的周围。
旋转部762a~762d是具有以螺旋状形成在外表面上的旋转磁体756的胶囊形状的构件,以如上所述地轴支承于壳体761的形态绕长度方向轴线(即,绕与长度轴线CL1平行的轴线)旋转,由此生成胶囊型内窥镜701i的推进力。另外,旋转部762a~762d具有与齿轮765啮合的齿轮部,一边与该齿轮765啮合一边向互相相同的方向旋转。即,该旋转部762a~762d通过该齿轮765而互相连动。
旋转磁体764起到使该旋转部762a~762d旋转的磁驱动器的作用。具体地讲,旋转磁体764在与壳体761的长度轴线CL1垂直的方向上具有磁化方向,固定配置在该4个旋转部762a~762d中的任一个、例如旋转部762a的内部。该旋转磁体764在被施加绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转的外部的旋转磁场M70的情况下,使旋转部762a绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转。
另外,在外表面上具有上述螺旋突起763的4个旋转部762a~762d、旋转磁体764及齿轮765构成使该实施方式7的变形例9的胶囊型内窥镜701i沿长度轴线CL1方向前进或后退的推进机构。
另一方面,用于利用上述位置计算部412检测该胶囊型内窥镜701i的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈421(未图示),以使上述旋转磁体764的旋转轴与线圈轴平行的方式配置在壳体761的内部。该位置检测用激励线圈421形成与旋转磁体764的磁化方向垂直的方向的磁场。
接着,参照图97说明胶囊型内窥镜701i的推进机构的动作。如图97所示,利用上述磁场产生部403对绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转自由地配设的旋转磁体764施加绕内置有该旋转磁体764的旋转部762a的旋转轴旋转的外部的旋转磁场M70。在这种情况下,旋转磁体764追随该旋转磁场M70进行旋转,并使旋转部762a绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转。
该旋转部762a与该旋转磁体764一同绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转,并且使壳体761内部的齿轮765旋转。齿轮765一边与4个旋转部762a~762d的各齿轮部啮合一边进行旋转,将该旋转磁体764的旋转动作传递到旋转部762a~762d。即,旋转部762a~762d与通过该齿轮765传递来的旋转部762a的旋转动作连动地绕与长度轴线CL1平行的轴线旋转。在这种情况下,4个旋转部762a~762d一边使螺旋突起763与被检体内部的内脏器官内壁接触一边相对于壳体761独立地与旋转磁体764向相同的方向旋转,由此生成胶囊型内窥镜701i的推进力。胶囊型内窥镜701i利用这样地旋转的旋转部762a~762d的各螺旋突起763的作用,使壳体761不绕长度轴线CL1旋转而在被检体的内脏器官内部沿长度轴线CL1的方向前进或后退。
这样,在实施方式7的变形例9中具有推进机构和作为磁驱动器的旋转磁体,该旋转磁体在胶囊型壳体的长度方向轴线周围旋转,该推进机构使在外表面上具有螺旋突起的多个旋转部绕长度方向轴线旋转而生成推进力,使该旋转磁体追随外部的旋转磁场进行旋转,与该旋转磁体的旋转动作连动地使多个旋转部与该旋转磁体向相同的方向进行旋转动作,使与这些多个旋转部一同旋转的螺旋突起与内脏器官内壁接触,其他与上述实施方式7的变形例5同样地构成。因此,能够享有与上述实施方式7的变形例5同样的作用效果,并且能够获得足够在狭窄的内脏器官内部前进或后退的推进力,即使在内脏器官内部未充分扩张的情况下,也能够容易地在被检体内部前进或后退。
另外,由于不必在壳体内部储藏推进胶囊型内窥镜所需的能量,因此,能够简单地促进胶囊型内窥镜的小型化,并且能够实现胶囊型内窥镜向被检体内部的插入性优良的胶囊感应系统。
另外,在上述实施方式7的变形例9中,与旋转磁体764的旋转轴平行地配置用于检测被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个的位置检测用激励线圈,但并不限定于此,也可以与该旋转轴764垂直地配置。另外,也可以替代该位置检测用激励线圈而在胶囊型内窥镜中设置LC标识器。该LC标识器以其线圈轴与旋转磁体的旋转轴大致垂直或平行的方式配置于胶囊型内窥镜内即可。在这种情况下,上述位置计算部412根据LC标识器方式来计算(检测)被检体内部的胶囊型内窥镜的位置及方向中的至少一个即可。
另外,在上述实施方式7的变形例9中,通过调整摄像系统422及电池424等内部零件、旋转磁体764及旋转部762a~762d等推进机构等的配置,来将胶囊型内窥镜701i的重心设定在壳体761的长度轴线CL1上,但并不限定于此,也可以在相对于壳体761的长度轴线CL1与旋转磁体764相对称的位置(例如,旋转部762c的内部)设置与旋转磁体764同等重量的配重,由此来修正由旋转磁体764产生的重量偏差,从而将胶囊型内窥镜701i的重心设定在壳体761的长度轴线CL1上(进一步是壳体761的中心位置)。在这种情况下,该配重可以是电池、超级电容器、位置检测用激励线圈及砝码等中的任一个,也可以将它们适当地组合。
另外,在实施方式4~7中,说明了将实施方式1~3中的磁驱动器应用于所谓的胶囊型内窥镜的情况,但应用于像内窥镜、导管那样地具有插入到被检体内的插入部的医疗装置的情况也能够起到同样的效果。
实施方式8
接着,参照图98说明实施方式8。实施方式8说明将磁驱动器1应用于磁开关的情况。图98是实施方式8的磁开关的剖视图。
如图98所示,实施方式8的磁开关801具有在旋转移动磁体6的电极811、812侧的表面上设有导电构件813的构造。如图98的(1)所示,在使O FF状态的磁开关801成为ON状态的情况下,如图98的(2)所示,施加旋转移动磁体6能够旋转的磁场强度的、与旋转移动磁体6的磁化方向具有60°以下的角度差的磁场M69。在这种情况下,如图98的(2)的箭头Y97所示,旋转移动磁体6根据磁场M69进行旋转,在其与固定磁体7之间产生斥力H69。旋转移动磁体6利用该斥力H69如图98的(3)的箭头Y98所示地移动到电极811、812侧,电极811、812与旋转移动磁体6上的导电构件813接触,从而磁开关801成为ON状态。另外,通过继续施加磁场M69,能够维持磁开关801的ON状态,通过停止施加磁场M69,能够使磁开关801成为OFF状态。
这样,采用实施方式8的磁开关801,由于不像以往使用的簧片开关那样需要真空管,因此,能够使开关小型化,并且能够提高形状的设计自由度。
工业实用性
如上所述,本发明的磁驱动器、磁驱动器的工作方法以及采用该磁驱动器的胶囊型内窥镜对装置规模的小型化有用,特别适合确保设计自由度且能量转换效率较高的磁驱动器、磁驱动器的工作方法以及采用磁驱动器的胶囊型内窥镜。
Claims (45)
1.一种磁驱动器,其特征在于,该磁驱动器包括:
外壳;
第1永久磁体及第2永久磁体,能够在包含磁化方向的平面内进行相对旋转地设置在上述外壳内;
磁场产生部,在上述外壳外产生使上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体向使上述第1永久磁体及上述第2永久磁体互相产生斥力的方向进行相对旋转的磁场;
第1感应部分,设置在上述外壳内,控制上述第1永久磁体及上述第2永久磁体因产生的上述斥力而进行相对移动的方向。
2.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳固定于上述磁场产生部。
3.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳能够改变其相对于上述磁场产生部的相对位置;
上述磁场产生部包括能够产生多个方向磁场的磁场方向变更部。
4.根据权利要求3所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳是能够插入到被检体内而在上述被检体内进行医疗行为的插入部分;
上述磁场产生部设置在上述被检体外部。
5.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体固定于上述外壳内;
上述第2永久磁体能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内进行旋转地设置在上述第1感应部分内;
上述磁场产生部在上述第1感应部分内产生磁场。
6.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体以其相对于上述外壳的旋转被约束了的状态设置在上述第1感应部分内;
上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转;
上述磁场产生部对上述第2永久磁体产生磁场。
7.根据权利要求6所述的磁驱动器,其特征在于,
该磁驱动器还包括第2感应部分,该第2感应部分设置在上述外壳内,控制上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体因产生的上述斥力而进行相对移动的方向;
上述第2永久磁体设置在上述第2感应部分内。
8.根据权利要求5所述的磁驱动器,其特征在于,
该磁驱动器还包括设置在上述外壳内的第3永久磁体和控制设置在上述外壳内的上述第3永久磁体移动的方向的第2感应部分;
上述第2感应部分设置在与上述第1永久磁体相对应的位置;
上述第3永久磁体能够在包含上述磁化方向的平面内进行旋转地设置在上述第2感应部分内;
上述第1永久磁体设置在上述第2永久磁体与上述第3永久磁体之间;
上述磁场产生部在设置有上述第3永久磁体的感应部分产生磁场。
9.根据权利要求8所述的磁驱动器,其特征在于,
上述磁场产生部包括:在上述第1感应部分产生磁场的第1磁场产生部、在上述第2感应部分产生磁场的第2磁场产生部、控制上述第1磁场产生部的磁场产生的第1磁场控制部、控制上述第2磁场产生部的磁场产生的第2磁场控制部。
10.根据权利要求8所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1感应部分内的永久磁体与上述第2感应部分内的永久磁体被设定为,利用同一磁场产生部所产生的磁场进行移动,且移动的磁场强度各自不同。
11.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体及上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述磁化方向的平面内分别相对于上述外壳旋转,并且各自具有不同的磁场强度;
上述第2永久磁体设置在上述第1感应部分内;
上述磁场产生部在上述第1永久磁体与上述第1感应部分内产生磁场;
上述磁场产生部包括在上述第1永久磁体和上述第2永久磁体能够旋转的平面内产生多个磁场的磁场方向变更部。
12.根据权利要求11所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1感应部分包括旋转约束部,在上述第2永久磁体受到来自上述第1永久磁体的引力或斥力的任一状态的情况下,该旋转约束部约束上述第2永久磁体在包含磁化方向的平面内相对于上述外壳的旋转。
13.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
该磁驱动器还包括设置在上述外壳内的第3永久磁体;
上述第2永久磁体设置在上述第1感应部分内;
上述第1感应部分设置在上述第1永久磁体与上述第3永久磁体之间。
14.根据权利要求13所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体与上述第3永久磁体以磁化方向为不同方向的方式固定在上述外壳内;
上述第2永久磁体被设置为能够在包含上述第2永久磁体的磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转;
上述磁场产生部在上述第1感应部分产生磁场。
15.根据权利要求13所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体及上述第3永久磁体被设置为能够在包含各磁化方向的平面内相对于上述外壳旋转;
上述第2永久磁体以其相对于上述外壳的旋转被约束的状态设置;
上述磁场产生部包括:使上述第1永久磁体产生磁场的第1磁场产生部、使上述第2永久磁体产生磁场的第2磁场产生部、控制上述第1磁场产生部的磁场产生的第1磁场控制部、控制上述第2磁场产生部的磁场产生的第2磁场控制部。
16.根据权利要求3所述的磁驱动器,其特征在于,
上述磁场产生部被设置为,所产生的磁场方向与在包含磁化方向的平面内相对于上述外壳的旋转被约束了的永久磁体的磁化方向具有规定角度。
17.根据权利要求13所述的磁驱动器,其特征在于,
上述磁场产生部被设置为,所产生的磁场方向与在包含磁化方向的平面内相对于上述外壳的旋转被约束了的永久磁体的磁化方向具有规定角度。
18.根据权利要求16所述的磁驱动器,其特征在于,
上述规定角度为60°以下。
19.根据权利要求17所述的磁驱动器,其特征在于,
上述规定角度为60°以下。
20.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述第1永久磁体与上述第2永久磁体的磁力不同。
21.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳具有大致圆筒形状;
上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体的磁化方向被固定为沿上述大致圆筒形状的径向。
22.根据权利要求13所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳具有大致圆筒形状;
上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体的磁化方向被固定为沿上述大致圆筒形状的径向。
23.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
磁场产生部产生不同磁场强度的磁场;
该磁驱动器与上述磁场产生部所产生的各磁场强度相应地进行不同的动作。
24.根据权利要求1所述的磁驱动器,其特征在于,
磁场产生部产生不同频率的磁场;
该磁驱动器与上述磁场产生部所产生的各频率相应地进行不同的动作。
25.根据权利要求20所述的磁驱动器,其特征在于,
在上述大致圆筒形状的外壳的外表面上设有螺旋构造。
26.根据权利要求20所述的磁驱动器,其特征在于,
上述外壳具有大致圆筒形状;
上述第1永久磁体及/或上述第2永久磁体能够将磁化方向从上述大致圆筒形状的径向变更为上述大致圆筒形状的轴线方向,且能够维持变更为上述大致圆筒形状的轴线方向的磁化方向。
27.根据权利要求3所述的磁驱动器,其特征在于,
上述磁驱动器还包括用于检测上述外壳相对于上述磁场产生部的位置及姿态的检测部。
28.根据权利要求18所述的磁驱动器,其特征在于,
上述磁驱动器还包括用于检测上述外壳相对于上述磁场产生部的位置及姿态的检测部。
29.一种胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜包括:能够导入到被检体内部的胶囊型壳体、能够相对于上述壳体独立地旋转的永久磁体、将追随外部的旋转磁场进行旋转的上述永久磁体的旋转力变换为推进力的推进力变换部。
30.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述永久磁体绕与其磁化方向垂直的轴线旋转。
31.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述永久磁体绕与上述壳体的长度方向轴线大致垂直的轴线旋转。
32.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述永久磁体绕与上述壳体的长度方向轴线大致平行的轴线旋转;
上述推进力变换部将上述永久磁体的旋转力变换为上述壳体的长度方向的推进力。
33.根据权利要求32所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜包括旋转动作变换部,该旋转动作变换部将绕与上述壳体的长度方向轴线大致平行的轴线旋转的上述永久磁体的旋转动作变换为绕与上述壳体的长度方向轴线垂直的轴线的旋转动作。
34.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜的重心被设定在与上述壳体的长度方向垂直的径向中心轴线上。
35.根据权利要求34所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述推进力变换部配置在以上述壳体的长度方向中心轴线为边界的上述壳体的单侧。
36.根据权利要求35所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜的重心被设定在上述径向中心轴线上的、自上述壳体的中心向上述推进力变换部侧偏离了的位置。
37.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜的重心被设定在上述壳体的长度方向的中心轴线上。
38.根据权利要求37所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
针对上述壳体配置有多个上述推进力变换部;
多个上述推进力变换部相对于上述壳体的长度方向的中心轴线对称。
39.根据权利要求34所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述永久磁体配置在上述壳体内部的、上述径向中心轴线上。
40.根据权利要求34所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜还包括用于修正由上述永久磁体引起的该胶囊型内窥镜的重量偏差的修正构件。
41.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜包括在上述壳体的外部产生磁场的磁场产生部,上述磁场的磁化方向相对于上述永久磁体的旋转轴线方向固定。
42.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
上述壳体液密地内置有执行该胶囊型内窥镜的规定功能的功能执行部;
上述永久磁体及上述推进力变换部配置在液密地内置有上述功能执行部的上述壳体的内部空间的外侧。
43.根据权利要求29所述的胶囊型内窥镜,其特征在于,
该胶囊型内窥镜包括状态变更部,该状态变更部将上述永久磁体能够相对于上述壳体进行相对旋转的状态变更为能够将上述永久磁体相对于上述壳体相对固定的状态。
44.一种磁驱动器的工作方法,该磁驱动器在外壳内包括有助于动作的第1永久磁体和第2永久磁体,其特征在于,
该磁驱动器的工作方法包括:
磁场变化步骤,使对上述第1永久磁体和上述第2永久磁体施加的磁场发生变化;
旋转步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体进行相对旋转;
距离变化步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体之间的相对距离发生变化。
45.一种磁驱动器的工作方法,该磁驱动器在外壳内包括有助于动作的第1永久磁体、第2永久磁体和第3永久磁体,其特征在于,
该磁驱动器的工作方法包括:
第1磁场变化步骤,使对上述第1永久磁体和上述第2永久磁体施加的磁场发生变化;
第1旋转步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体进行相对旋转;
第1距离变化步骤,使上述第1永久磁体与上述第2永久磁体之间的相对距离发生变化;
第2磁场变化步骤,使对上述第2永久磁体和上述第3永久磁体施加的磁场发生变化;
第2旋转步骤,使上述第2永久磁体与上述第3永久磁体进行相对旋转;
第2距离变化步骤,使上述第2永久磁体与上述第3永久磁体之间的相对距离发生变化。
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