JP2007301177A - Wireless power receiving apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁界を受けて電力に変換する受電アンテナを外装筐体内に具備した無線電力受電装置に関する。 The present invention relates to a wireless power receiving apparatus including a power receiving antenna that receives a magnetic field and converts it into electric power in an outer casing.
周知のように、先端に撮像素子等を備えた管状の細長な挿入部と該挿入部に連設される操作部とを具備する内視鏡、及び該内視鏡に接続される画像処理装置並びに表示装置等を有し、挿入部を被検者の体腔内へと挿入し、体腔内を撮像することにより所望の部位を観察、検査し得る内視鏡装置が実用化されているが、このような内視鏡装置の内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部の太さや長さ等に制約があることから、術者が観察や検査等を行い得る範囲には限界があった。 2. Description of the Related Art As is well known, an endoscope having a tubular elongated insertion portion having an image pickup device or the like at the tip and an operation portion connected to the insertion portion, and an image processing apparatus connected to the endoscope In addition, an endoscope apparatus that has a display device and the like, can be observed and inspected by inserting an insertion portion into a body cavity of a subject and imaging the inside of the body cavity has been put into practical use. The endoscope of such an endoscope apparatus has a limit in the range in which an operator can perform observation, inspection, and the like because there are restrictions on the thickness and length of the insertion portion inserted into the body cavity. It was.
こうした事情に鑑みて、例えば錠剤カプセル形状の外装筐体の内部に撮影光学系を有する撮像素子等を内蔵した無線電力受電装置である超小型の内視鏡、所謂カプセル内視鏡が近年開発されている。 In view of such circumstances, for example, a so-called capsule endoscope has been developed in recent years, which is a wireless power receiving device that incorporates an imaging device having a photographing optical system inside a tablet capsule-shaped exterior housing. ing.
カプセル内視鏡は、これを被検者が嚥下する等の手段によって体腔内に導入され、例えば腸のぜんどう運動により体腔内を進行して、体腔内の臓器の患部等を撮像素子により撮像し、その内視鏡画像をメモリに記憶する、または無線にて体外の受信機へ送信する構成を有している。 The capsule endoscope is introduced into a body cavity by means such as a subject swallowing the capsule endoscope, and proceeds inside the body cavity by, for example, intestinal peristalsis, and images an affected area of an organ in the body cavity by an imaging device. The endoscope image is stored in a memory or wirelessly transmitted to an external receiver.
そして、カプセル内視鏡から送信された内視鏡画像を、一方、無線通信の場合には、体外で受信することにより、他方、メモリに記憶する場合は、体内から排出されたカプセル内視鏡のメモリを取り出すことにより、術者は、容易に内視鏡画像を観察することができることから、体腔内の観察や検査等を容易に行うことができる。 In the case of wireless communication, the endoscope image transmitted from the capsule endoscope is received outside the body, and on the other hand, when the endoscope image is stored in the memory, the capsule endoscope discharged from the body By taking out this memory, the operator can easily observe the endoscopic image, and thus can easily observe and examine the body cavity.
このように、体腔内の検査に、カプセル内視鏡を用いれば、従来の細長な挿入部を有する内視鏡では観察や検査等を行うのが困難であった、例えば小腸等の臓器の観察や検査等をも比較的容易に行うことができる。 As described above, when a capsule endoscope is used for examination in a body cavity, it is difficult to perform observation or examination with a conventional endoscope having a long and thin insertion portion, for example, observation of an organ such as a small intestine. And inspection can be performed relatively easily.
ところで、上述したカプセル内視鏡の動力源としては、カプセル内視鏡に内蔵された電池を用いるものが一般的であるが、体外において電力用信号発生装置によって発生された交流磁界(以下、外部磁界と称す)を受けて、体内に導入されたカプセル内視鏡の内部に設けられた受電アンテナの整流回路によって電力に変換し、該電力をカプセル型内視鏡の動力源として用いる構成も周知である。 By the way, the power source of the capsule endoscope described above is generally one using a battery built in the capsule endoscope. However, an AC magnetic field (hereinafter referred to as an external magnetic field) generated by a power signal generator outside the body is used. Also known is a configuration in which the power is converted into electric power by a rectifier circuit of a power receiving antenna provided in the capsule endoscope introduced into the body and used as a power source of the capsule endoscope. It is.
尚、体外において発生される外部磁界は、地表面に対して垂直方向に磁束が発生するような磁界が一般的である。また、受電アンテナは、垂直方向に発生する外部磁界と同じ方向、即ち外部磁界に対し平行な方向を指向していると、外部磁界を受電しやすい。 The external magnetic field generated outside the body is generally a magnetic field that generates a magnetic flux in a direction perpendicular to the ground surface. Further, when the power receiving antenna is directed in the same direction as the external magnetic field generated in the vertical direction, that is, in a direction parallel to the external magnetic field, the power receiving antenna easily receives the external magnetic field.
ここで、カプセル内視鏡は、体腔内を進行するため、カプセル内視鏡の姿勢は、進行する体腔内の臓器の形によって異なる。よって、体外で発生する外部磁界から電力を受電するカプセル内視鏡の構成においては、体外の外部磁界と体腔内を進行するカプセル内視鏡の向き、即ち受電アンテナの向きとの関係によっては、受電効率が著しく低下する場合がある他、電力を得ることができない場合があるといった問題があった。 Here, since the capsule endoscope travels in the body cavity, the posture of the capsule endoscope varies depending on the shape of the organ in the traveling body cavity. Therefore, in the configuration of the capsule endoscope that receives power from the external magnetic field generated outside the body, depending on the relationship between the external magnetic field outside the body and the direction of the capsule endoscope that travels in the body cavity, that is, the direction of the power receiving antenna, In addition to the fact that the power receiving efficiency may be significantly lowered, there is a problem that electric power cannot be obtained.
このような問題に鑑み、特許文献1では、図9に示すように、キャパシタ等のエネルギ蓄積構成要素や整流回路等から構成されたコア26に、外部エネルギ源からエネルギを受け取るよう構成された3軸コイル28(28Lx、28Ly、28Lz)が、互いに90°交差するように巻回された構成を有する受電アンテナとして機能するエネルギ受電ユニット500が提案されている。尚、図9は、従来のエネルギ受電ユニットの外観の概略を示す斜視図である。
In view of such a problem, as shown in FIG. 9, in
具体的には、エネルギ受電ユニット500は、図10に示すように、時間変動する外部磁界を交流電流へと変換する3つの直交するコイル28Lx、28Ly、28Lzと、該3つのコイル28Lx、28Ly、28Lzにより、変換された交流電流を整流する3つのダイオードブリッジ29Bx、29By、29Bzと、エネルギ蓄積及びリップル減衰要素として機能するキャパシタ30とにより主要部が構成されている。尚、図10は、従来のエネルギ受電ユニットの電気回路の構成の概略を示す図である。
Specifically, as shown in FIG. 10, the
よって、このような構成を有するエネルギ受電ユニット500をカプセル内視鏡が有しておれば、一定方向となる地表面に対し垂直方向に発生する体外の外部磁界に対し、体腔内において受電アンテナとなるエネルギ受電ユニット500が如何なる向きを指向した場合であっても、3つのコイル28Lx、28Ly、28Lzの内、いずれか1つのコイルは、外部磁界に対して、最大でも45°しか傾かないことにより、受電効率が、外部磁界に対してコイルが45°ずれた際に受電する場合の一定値より低下しないようになっている。
しかしながら、特許文献1に開示されたエネルギ受電ユニット500では、体外の外部磁界の向きに対して、3つのコイル28Lx、28Ly、28Lzの内、カプセル内視鏡の傾きに伴って、いずれか1つのコイルの向きが45°傾くと、約1/2の電力しか受電できなくなる。
However, in the
よって、姿勢を変化させながら体腔内を進行するカプセル内視鏡にエネルギ受電ユニット500を設けた場合、臓器の形状によって、エネルギ受電ユニット500では、体外の外部磁界から、電力を最も効率良く受電する場合の1/2以上の一定の受電電力を常に得ることはできない。
Therefore, when the
このような場合、常に最も効率良く一定の電力を得るためには、体外の電力用信号発生装置の送信電力を上げるか、カプセル内視鏡の姿勢に応じて送信電力を制御する必要があるが、送信電力が高くなる他、送信電力の制御が複雑になってしまうといった問題がある。 In such a case, in order to always obtain the constant power most efficiently, it is necessary to increase the transmission power of the signal generator for power outside the body or to control the transmission power according to the posture of the capsule endoscope. In addition to the increase in transmission power, there is a problem that transmission power control becomes complicated.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、一定方向に発生する磁界中において、装置が如何なる方向に指向した場合においても、受電効率を低下させることなく均一な受電電力を常に得ることにより、送信電力の低電力化および電力発生装置の簡素化を図ることが実現できる無線電力受電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and always obtains uniform received power without degrading the power receiving efficiency, regardless of the direction of the device in a magnetic field generated in a certain direction. Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless power receiving apparatus that can realize reduction in transmission power and simplification of a power generation apparatus.
上記目的を達成するため本発明による無線電力受電装置は、磁界を受けて電力に変換する受電アンテナを外装筐体内に具備した無線電力受電装置において、前記受電アンテナは、前記外装筐体内において、回動自在となるよう配設されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wireless power receiving apparatus according to the present invention is a wireless power receiving apparatus having a receiving antenna that converts a magnetic field into electric power in an outer casing, wherein the receiving antenna is rotated in the outer casing. It is arranged to be movable.
本発明によれば、一定方向に発生する磁界中において、装置が如何なる方向に指向した場合においても、受電効率を低下させることなく均一な受電電力を常に得ることにより、低電力化および電力発生装置の簡素化を図ることが実現できる無線電力受電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption and generate power by always obtaining uniform received power without reducing power receiving efficiency, regardless of the direction of the device in a magnetic field generated in a certain direction. It is possible to provide a wireless power receiving apparatus that can achieve simplification of the above.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、以下に示す実施の形態においては、無線電力受電装置は、カプセル内視鏡を例に挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment described below, the wireless power receiving apparatus will be described by taking a capsule endoscope as an example.
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態を示すカプセル内視鏡が体腔内に導入された状態を示す図、図2は、図1中のII-II線に沿うカプセル内視鏡の断面図、図3は、図2中のIII-III線に沿うカプセル内視鏡の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a state where a capsule endoscope showing a first embodiment of the present invention is introduced into a body cavity, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the capsule endoscope taken along line II-II in FIG. 3 and 3 are cross-sectional views of the capsule endoscope taken along line III-III in FIG.
尚、図2、図3においては、図面の簡略化のため、カプセル内視鏡が有する、既知の光源、撮像光学系、撮像素子、電子制御部品等のその他の部品は図示していない。 In FIGS. 2 and 3, other components such as a known light source, an imaging optical system, an imaging device, and an electronic control component that are included in the capsule endoscope are not shown for the sake of simplicity.
図1に示すように、カプセル内視鏡100は、該カプセル内視鏡100が被検者によって嚥下される等により体腔内に導入されるものであり、外観形状がカプセル型の錠剤形状を有している。
As shown in FIG. 1, a
カプセル内視鏡100の、例えば樹脂からなる外装筐体8の内部8iには、受電ユニット3が、外装筐体8に対して、図2、図3中、第2の軸方向であるy軸方向において、y1方向またはy2方向に回動自在となるよう、第2の回動軸2により軸支されて配設されている。
In the
尚、第2の回動軸2は、受電ユニット3とともにy1方向またはy2方向に回動自在であっても回動しなくても構わない。また、第2の回動軸2は、導電性部材から構成されている。
Note that the second rotating
受電ユニット3は、例えば中空の球状の筐体20と、受電アンテナ4と、第2の回動軸2に直交する第1の回動軸1と、錘5とにより主要部が構成されている。詳しくは、筐体20の内部20iに、受電アンテナ4が、筐体20に対して、図2、図3中y軸方向と直交する第1の軸方向であるx軸方向において、x1方向またはx2方向に回動自在となるよう、第1の回動軸1により軸支されて配設されている。
The
また、筐体20の外周の一部には、図3に示すように、錘5が固定されている。尚、第1の回動軸1は、受電アンテナ4とともにx1方向またはx2方向に回動自在であっても回動しなくても構わない。また、第1の回動軸1は、導電性部材から構成されている。
Further, a
受電アンテナ4は、例えば短柱状を有する磁性体コア17と、該磁性体コア17の外周に、例えばy1方向またはy2方向に巻回されたコイル7とから主要部が構成されている。また、磁性体コア17の外周の一部には、図2、図3に示すように、錘6が固定されている。
The power receiving
受電アンテナ4は、体外において、電力用信号発生装置により発生された外部磁界を無線状態で受電するものである。より詳しくは、受電アンテナ4は、コイルにより形成されるソレノイド型アンテナであり、コイル内部に磁性材料からなるコア材が配置されたものである。そして、コイル7は、時間変動する外部磁界を交流電流へと変換するものであり、磁性体コア17は、コバルトやアモルファス、フェライトあるいはそれらの化合物などの磁性材料からなるコア材に相当するもので、コイル7により多くの磁束を効率良く集めるものである。コイル7で変換された交流電流は電力に変換されて、カプセル内視鏡100の動力源となるものである。
The power receiving
尚、実際の電カヘの変換には、交流電流を整流ずるダイオードブリッジなどの整流回路や、エネルギ蓄積要素及びリップル減衰要素として機能するキャパシタ等の平滑回路等が必要であるが、これらは一般に用いられる回路で十分であるため、ここでは説明及び図示ともに省略する。
次に、このように構成された本実施の形態の作用について、上述した図1〜図3、及び図4を用いて説明する。図4は、図3中の各錘により、受電ユニット及び受電アンテナが、常に重力方向を指向する状態を示すカプセル内視鏡の断面図である。
Note that the actual power conversion requires a rectifier circuit such as a diode bridge that rectifies an alternating current, and a smoothing circuit such as a capacitor that functions as an energy storage element and a ripple attenuation element. Therefore, the description and illustration are omitted here.
Next, the effect | action of this Embodiment comprised in this way is demonstrated using FIGS. 1-3, and FIG. 4 mentioned above. FIG. 4 is a cross-sectional view of the capsule endoscope showing a state where the power receiving unit and the power receiving antenna are always directed in the direction of gravity by the weights in FIG. 3.
先ず、カプセル内視鏡100に電源を供給するため、体外の電力用信号発生装置により外部磁界が発生される。尚、外部磁界は、図1に示すように、地表面に対して垂直方向に磁束Mが発生するよう電力用信号発生装置により発生される。
First, in order to supply power to the
また、電力用信号発生装置は、被検者に対し、図1に示すように、例えば2カ所でそれぞれ周状に被覆される、既知のヘルムホルツ型のコイル15を想定する。また、外部磁界を発生する電力用信号発生装置は、ヘルムホルツ型のコイルに限らず、ソレノイド型コイル、もしくは他のコイルであっても構わない。
Further, as shown in FIG. 1, the signal generator for power assumes a known Helmholtz-
その後、被検者は、図1に示すような、磁界の中において、カプセル内視鏡100を嚥下すると、カプセル内視鏡100は、体腔内に導入され、例えば腸のぜんどう運動により消化管に沿って移動する。
Thereafter, when the subject swallows the
その結果、カプセル内視鏡100は、複雑な臓器内を移動することにより、如何なる姿勢にも変化しながら進行する。即ち、カプセル内視鏡100は、体腔内において、一定方向ではなく、刻一刻と姿勢を変えながら、如何なる方向をも指向しながら進行する。
As a result, the
この際、カプセル内視鏡100の姿勢に関わらず、受電アンテナ4は、図4に示すように、第1の回動軸1と錘6の作用により、x1方向またはx2方向に回転することにより、錘6が地表面に接近して、必ず重力方向下方Gを指向する、即ち、磁束Mに対し平行な方向を指向する、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持する。
At this time, regardless of the posture of the
このことと略同じくして、カプセル内視鏡100の姿勢に関わらず、受電ユニット3は、図4に示すように、第2の回動軸2と錘5の作用により、y1方向またはy2方向に回転することにより、錘5が地表面に接近して、必ず重力方向下方を指向する、即ち、磁束Mに対し平行な方向を指向する、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持する。
In substantially the same manner, regardless of the posture of the
従って、体腔内を進行するカプセル内視鏡100においては、カプセル内視鏡100の姿勢に関わらず、受電アンテナ4は、受電ユニット3のy1方向またはy2方向の回転及び受電アンテナ4のx1方向またはx2方向の回転により、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持する。
Therefore, in the
このように、本実施の形態においては、カプセル内視鏡100の外装筐体8の内部8iに、外装筐体8に対して、y1方向またはy2方向に回動自在な受電ユニット3が配設されており、受電ユニット3の筐体20の内部20iに、筐体20に対して、x1方向またはx2方向に回動自在な受電アンテナ4が配設されており、また、受電ユニット3及び受電アンテナ4の各一部には、錘5、6が固定されていると示した。
As described above, in the present embodiment, the
このことによれば、カプセル内視鏡100が体腔内を進行する際、カプセル内視鏡100が如何なる姿勢を指向しようとも、受電アンテナ4は、受電ユニット3のy1方向またはy2方向の回転及び受電アンテナ4のx1方向またはx2方向の回転により、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持するため、地表面に対して垂直方向に発生する磁束Mの外部磁界を最も効率良く集めることができることから、カプセル内視鏡100の姿勢に関わらず、体外から均一な受電電力を得ることができる。
According to this, when the
このことから、受電アンテナ4は、常に一定の受電電力で且つ効率良い受電を行うことができる。よって、受電電力の低下に伴って、体外の電力用信号発生装置の送信電力を上げる必要がなくなる他、カプセル内視鏡の姿勢に応じて送信電力を制御する必要がなくなることから、電力発生装置の簡素化や低電力化を実現することができる。よって、体外から電力を効率良く受電できることから安定した動作のカプセル内視鏡100を得ることができる。
For this reason, the
また、受電ユニット3及び受電アンテナ4は、カプセル内視鏡100の向きに関わらず外装筐体8の内部8iにおいて回動自在であることから、カプセル内視鏡100自体が回動する場合と比べ、受電ユニット3及び受電アンテナ4の回動に伴って、受電ユニット3及び受電アンテナ4が、体腔内の内蔵組織と接触し、摩擦を生じてしまうことがない。
In addition, the
よって、体腔内における挟接された部位をカプセル内視鏡100が進行する場合であっても、常に安定して、受電アンテナ4の姿勢を、地表面に対して垂直に維持することができる。即ち、内蔵の形状に関わらず、常に安定して、受電アンテナ4の姿勢を、地表面に対して垂直に維持することができる。
Therefore, even when the
(第2実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態を示すカプセル内視鏡を正面から概略的にみた断面図、図6は、図5のカプセル内視鏡を側面から概略的にみた断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a capsule endoscope showing a second embodiment of the present invention from the front, and FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating the capsule endoscope of FIG. 5 from the side. is there.
尚、本実施の形態においても、無線電力受電装置は、カプセル内視鏡を例に挙げて説明する。また、図5、図6においても、図面の簡略化のため、カプセル内視鏡が有する、既知の光源、撮像光学系、撮像素子、電子制御部品等のその他の部品は図示していない。 In the present embodiment, the wireless power receiving apparatus will be described by taking a capsule endoscope as an example. 5 and 6, other components such as a known light source, an imaging optical system, an imaging element, and an electronic control component that the capsule endoscope has are not shown for the sake of simplicity.
この第2実施の形態のカプセル内視鏡の構成は、上記図1〜図4に示したカプセル内視鏡と比して、受電ユニットを用いずに、受電アンテナの姿勢を、地表面に対して垂直に維持する点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。 Compared with the capsule endoscope shown in FIGS. 1 to 4, the configuration of the capsule endoscope of the second embodiment is such that the posture of the power receiving antenna is set with respect to the ground surface without using the power receiving unit. The difference is that it is kept vertical. Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
尚、本実施の形態においても、受電アンテナ4は、コイルにより形成されるソレノイド型アンテナであり、コイル内部に磁性材料からなるコア材が配置されたものである。そして、コイル7は、時間変動する外部磁界を交流電流へと変換するものであり、磁性体コア17は、コバルトやアモルファス、フェライトあるいはそれらの化合物などの磁性材料からなるコア材に相当するもので、コイル7により多くの磁束を効率良く集めるものである。コイル7で変換された交流電流は電力に変換されて、本実施の形態のカプセル内視鏡200の動力源となるものである。
Also in the present embodiment, the
また、実際の電カヘの変換には、交流電流を整流ずるダイオードブリッジなどの整流回路や、エネルギ蓄積要素及びリップル減衰要素として機能するキャパシタ等の平滑回路等が必要であるが、これらは一般に用いられる回路で十分であるため、本実施の形態においても説明及び図示ともに省略する。
カプセル内視鏡200の、例えば樹脂からなる外装筐体208の内部208iには、受電アンテナ4が、外装筐体208に対して、図5、図6中、第1の軸方向であるx軸方向において、x1方向またはx2方向に回動自在となるよう、第3の回動軸201により軸支されて配設されている。
In addition, actual power conversion requires a rectifier circuit such as a diode bridge that rectifies alternating current and a smoothing circuit such as a capacitor that functions as an energy storage element and a ripple attenuation element. These are generally used. In the present embodiment, both the description and illustration are omitted.
In the inside 208 i of the
また、受電アンテナ4の磁性体コア17の一部には、上述したように、錘6が固定されている。尚、第3の回動軸201は、受電アンテナ4とともに回動自在であっても回動しなくとも構わない。また、回動軸201は、導電性部材から構成されている。
Further, the
また、外装筐体208の内周面には、図5、図6に示すように、カプセル内視鏡200の長手方向に沿って錘205が固定されている。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, a
次に、このように構成された本実施の形態の作用について、上述した図5、図6を用いて説明する。尚、上述した第1実施の形態と同様の作用は、省略して記載する。 Next, the effect | action of this Embodiment comprised in this way is demonstrated using FIG. 5, FIG. 6 mentioned above. It should be noted that operations similar to those of the first embodiment described above are omitted.
先ず、被検者は、図1に示すような、地表面に対して垂直方向に磁束Mが発生するような磁界の中において、カプセル内視鏡200を嚥下すると、カプセル内視鏡200は、体腔内に導入され、消化管に沿って移動する。
First, when the subject swallows the
その結果、カプセル内視鏡200は、複雑な臓器内を移動することにより、如何なる姿勢にも変化しながら進行する。即ち、カプセル内視鏡200は、体腔内において、一定方向ではなく、刻一刻と姿勢を変えながら、如何なる方向をも指向しながら進行する。
As a result, the
この際、カプセル内視鏡200は、如何なる方向をも指向しながら臓器内を進行するが、カプセル内視鏡200は、錘205により、常に錘5が重力方向に引っ張られるように、臓器内を、図5に示すように、y1方向またはy2方向に回転することにより、カプセル内視鏡200の姿勢が、錘205が地表面に接近して、常に重力方向の最低位に位置して維持されるよう、錘205により姿勢が制御される。
At this time, the
また、カプセル内視鏡200の姿勢に関わらず、受電アンテナ4は、図5、図6に示すように、回動軸201と錘6との作用により、x1方向またはx2方向に回転することにより、錘6が、必ず重力方向下方を指向する、即ち、磁束Mに対し平行な方向を指向する、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持する。
Regardless of the posture of the
従って、体腔内を進行するカプセル内視鏡200においては、カプセル内視鏡200の姿勢に関わらず、受電アンテナ4は、カプセル内視鏡200のy1方向またはy2方向への回転及び受電アンテナ4のx1方向またはx2方向の回転により、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持している。
Therefore, in the
このように、本実施の形態においては、カプセル内視鏡200の外装筐体208の内部208iに、外装筐体208に対して、x1方向及びx2方向に回動自在な受電アンテナ4が配設されており、また、外装筐体208及び受電アンテナ4の一部には、錘205、6が固定されていると示した。
As described above, in the present embodiment, the
このことによれば、カプセル内視鏡200が体腔内を進行する際、カプセル内視鏡200が多方向に姿勢を指向しようとしても、錘205により、該錘205が常に最低位に位置するようカプセル内視鏡200が姿勢制御されるとともに、受電アンテナ4は、該受電アンテナ4のx1方向またはx2方向の回転により、常に地表面に対して垂直の姿勢を維持するため、地表面に対して垂直方向に発生する磁束Mの外部磁界を最も効率良く集めることができることから、体外から均一な受電電力を得ることができる。
According to this, when the
このことから、受電アンテナ4は、常に一定の受電電力で且つ効率良い受電を行うことができる。よって、受電電力の低下に伴って、体外の電力用信号発生装置の送信電力を上げる必要がなくなる他、カプセル内視鏡200の姿勢に応じて送信電力を制御する必要がなくなることから、電力発生装置の簡素化や低電力化を実現することができる。よって、体外から電力を効率良く受電できることから安定した動作のカプセル内視鏡200を得ることができる。
For this reason, the
尚、本実施の形態においては、カプセル内視鏡200の姿勢を制御するため、外装筐体208の内周面に、錘205を固定すると示したが、これに限らず、受電アンテナ4の姿勢を、地表面に対して垂直に維持するのみであれば、錘205は、外装筐体208に固定されていなくともよいことは勿論である。
In the present embodiment, the
ここで、上述した第1実施の形態においては、受電アンテナ4の電極となるコイル7の両端は、配線等により、第1の回動軸1及び受電ユニット3に電気的に導通されており、受電ユニット3も、配線等により、第2の回動軸2に電気的に導通されている。
Here, in the first embodiment described above, both ends of the
また、上述した第2の実施の形態においては、受電アンテナ4のコイル7の両端は、配線等により、第3の回動軸201に電気的に導通されている。
In the second embodiment described above, both ends of the
ところで、上述した第1実施の形態においては、受電アンテナ4は、受電ユニット3の筐体20の内部20iにおいて回動し、受電ユニット3は、外装筐体8の内部8iにおいて回動すると示した。また、第2実施の形態においては、受電アンテナ4は、外装筐体208の内部208iにおいて回動すると示した。
By the way, in 1st Embodiment mentioned above, it showed that the
よって、上述した第1実施の形態においては、受電アンテナ4または受電ユニット3の回動に伴い、各配線が、各筐体20、8の各内部20i、8iにおいて、絡まったり、捻れたりしてしまい、電気的な導通が不安定になってしまう場合があった。
Therefore, in the first embodiment described above, as the
また、上述した第2実施の形態においても、受電アンテナ4の回動に伴い、各配線が、外装筐体208の内部208iにおいて、絡まったり、捻れたりしてしまい、電気的な導通が不安定になってしまう場合があった。
Also in the second embodiment described above, each wire becomes entangled or twisted in the interior 208i of the
そこで、以下、図7を用いて、上述した第1実施の形態のカプセル内視鏡200を例に挙げて、例えば受電アンテナ4の電極となるコイル7の両端と、第1の回動軸1との電気的な導通方法を説明する。図7は、図1の受電ユニットの筐体の一部と、第1の回動軸との構成の変形例を示す部分断面図である。
Thus, hereinafter, with reference to FIG. 7, the
上述した第1実施の形態に示した図2に示す第1の回動軸1は、図7においては、針状電極301が第1の回動軸1の機能を兼用するよう構成されている。よって、針状電極301は、受電アンテナ4とともに、x1方向またはx2方向に回動自在である。
The first
また、受電ユニット3の球状の筐体20の内周面には、針状電極301が常時接触される電極311が環状に形成されている。また、電極311からは、筐体20の内周面または外周面に沿って配線が延長されており、該配線が第2の回動軸2に接続されることにより、電極311は、第2の回動軸2と導通されている。尚、この場合、第2の回動軸2は、受電ユニットともに回動自在である。
Further, on the inner peripheral surface of the
即ち、第1の回動軸1及び第2の回動軸2は、受電アンテナ4または受電ユニット3の電極を兼用するよう構成されている。
That is, the first
このような構成によれば、自在に回転する受電アンテナ4または受電ユニット3からの配線をねじれや絡みの制限を受けることなく、安定した受電アンテナ4の電極となるコイル7の両端と第1の回動軸1及び受電ユニット3との電気的導通を実現することができるとともに、受電ユニット3は、第2の回動軸2との電気的導通を実現することができる。
According to such a configuration, both ends of the
尚、以上のことは、第2実施の形態にも適用できる。この場合、針状電極301が第3の回動軸201を兼用して構成するとともに、外装筐体208の内周面に、第3の回動軸201に常時接触される電極311を環状に形成する。即ち、第3の回動軸201は、受電アンテナ4の電極を兼用するよう構成する。
The above can also be applied to the second embodiment. In this case, the needle-
このような構成によれば、上述した第1実施の形態同様、自在に回転する受電アンテナ4からの配線をねじれや絡みの制限を受けることなく、安定した受電アンテナ4の電極となるコイル7の両端と第2の回動軸2との電気的導通を実現することができる。
According to such a configuration, as in the first embodiment described above, the
尚、以下、別の受電アンテナ4のコイル7の両端と、第1の回動軸1及び第2の回動軸2との電気的な導通方法を、図8を用いて説明する。図8は、図1の受電ユニットの形状の変形例を示すカプセル内視鏡の断面図である。
In the following, an electrical conduction method between both ends of the
図8に示すように、受電アンテナ4の対向する2面、例えば図8中y軸方向上面及び下面における、x軸方向に対して対角上に離間する2辺に、例えば断面形状が三角形状の突起型のレール状の突起型電極であるコイル電極12がそれぞれ形成されている。各コイル電極12は、受電アンテナ4のコイル7の両端と、配線9を介して接続されている。
As shown in FIG. 8, for example, the cross-sectional shape is a triangular shape on two opposite surfaces of the
また、受電アンテナ4の対向する2面、例えば図8中y軸方向上面及び下面における、コイル電極12が形成された位置以外のx軸方向に対して対角上に離間する2辺に、例えば断面形状が三角形状の突起型のレール状のダミー電極13がそれぞれ形成されている。
Further, two opposite sides of the
ダミー電極13は、コイル電極12と、略同じ大きさを有している電極であり、受電アンテナ4の筐体20の内部20iにおけるx1方向またはx2方向へのスムーズな回転を促すために形成されている。
The
また、筐体20の内周面には、コイル電極12及びダミー電極13が常時接触する位置に、環状にレール電極14が形成されている。
An
即ち、受電アンテナ4の電極は、コイル電極12とレール電極14とを具備して構成されている。
That is, the electrode of the
このような構成によれば、自在に回転する受電アンテナ4または受電ユニット3からの配線をねじれや絡みの制限を受けることなく、安定した受電アンテナ4のコイル7の両端と第1の回動軸1及び第2の回動軸2との電気的導通を実現することができる。
According to such a configuration, both ends of the
尚、以上に示した第1及び第2の実施の形態においては、無線電力受電装置は、カプセル内視鏡を例に挙げて説明したが、これに限らず、電源となる電力を外部磁界から受信する装置であれば、どのような装置に適用しても構わない。 In the first and second embodiments described above, the wireless power receiving apparatus has been described by taking a capsule endoscope as an example. However, the present invention is not limited to this, and power to be a power source is generated from an external magnetic field. As long as it is a receiving device, it may be applied to any device.
[付記]
以上詳述した如く、本発明の実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。即ち、
(1)無線により送電された電力を受電するための受電アンテナを備えた無線電力受電装置において、前記受電アンテナは回転可能であることを特徴とする無線電力受電装置。
[Appendix]
As described above in detail, according to the embodiment of the present invention, the following configuration can be obtained. That is,
(1) A wireless power receiving apparatus including a power receiving antenna for receiving power transmitted wirelessly, wherein the power receiving antenna is rotatable.
これにより、外部磁界の方向に対して装置の向きが変動した場合においても、受電アンテナが回転することにより最も効率良く受電可能な角度とするため、電力用信号発生装置の送信電力を制御することなしに常に効率の良い且つ一定の受電電力を得ることが可能となる。 Thus, even when the orientation of the device fluctuates with respect to the direction of the external magnetic field, the transmission power of the power signal generator is controlled in order to obtain an angle at which power can be received most efficiently by rotating the power receiving antenna. It is always possible to obtain an efficient and constant received power without the need.
(2)前記受電アンテナは第1の回動軸を有し、該第1の回動軸により筐体に支持されて受電ユニットを形成し、該受電ユニットは第2の回動軸を有し、該第2の回動軸により装置の外部筐体に支持され、前記受電アンテナ及び受電ユニットは周囲の一端に錘を備えていることを特徴とする付記1に係わる無線電力受電装置。
(2) The power receiving antenna has a first rotating shaft, and is supported by the casing by the first rotating shaft to form a power receiving unit, and the power receiving unit has a second rotating shaft. The wireless power receiving apparatus according to
これにより、外部磁界の方向に対して装置の向きが変動した場合においても、該受電アンテナおよび該受電ユニットはそれぞれの回動軸に対して回転可能であり、且つ回転周回方向の一端に配置した錘によって、常に地表に対して垂直の姿勢を保持する。外部磁界の方向を地表に対して垂直方向に維持することにより、電力用信号発生装置からの送信電力を制御することなしに常に効率の良い且つ一定の受電電力を得ることが可能となる。 As a result, even when the orientation of the device fluctuates with respect to the direction of the external magnetic field, the power receiving antenna and the power receiving unit can be rotated with respect to the respective rotation shafts, and are arranged at one end in the rotational circulation direction. The weight is always kept perpendicular to the ground surface. By maintaining the direction of the external magnetic field in a direction perpendicular to the ground surface, it is possible to always obtain efficient and constant received power without controlling the transmission power from the power signal generator.
(3)前記受電アンテナは第1の回動軸を有し、該第1の回動軸により無線電力受電装置の外部筐体に支持されていることを特徴とする付記1に係わる無線電力受電装置。
(3) The wireless power receiving apparatus according to
これにより、外部磁界の方向に対して装置の向きが変動した場合においても、該受電アンテナは第1の回動軸に対して回転可能であり、且つ回転周回方向の一端に配置した錘によって、常に地表に対して錘が再接近するような姿勢で保持する。また、無線電力受電装置の外部筐体は円筒形であるため、前記錘がさらに地表に対して再接近するように装置は転がり、結果として受電アンテナは、常に地表に対して垂直の姿勢を保持することとなる。外部磁界の方向を地表に対して垂直方向に維持することにより、電力用信号発生装置からの送信電力を制御することなしに常に効率の良い且つ一定の受電電力を得ることが可能となる。 Thereby, even when the orientation of the device fluctuates with respect to the direction of the external magnetic field, the power receiving antenna is rotatable with respect to the first rotating shaft, and the weight arranged at one end in the rotating circuit direction, Always hold in a posture that allows the weight to re-approach to the ground surface. In addition, since the external housing of the wireless power receiving device is cylindrical, the device rolls so that the weight further approaches the ground surface. As a result, the power receiving antenna always maintains a vertical posture with respect to the ground surface. Will be. By maintaining the direction of the external magnetic field in a direction perpendicular to the ground surface, it is possible to always obtain efficient and constant received power without controlling the transmission power from the power signal generator.
(4)前記第1及び第2の回動軸は、前記受電アンテナあるいは受電ユニットの電極を兼用していることを特徴とする付記2に係わる無線電力受電装置。
(4) The wireless power receiving apparatus according to
(5)前記第1の回動軸は、前記受電アンテナの電極を兼用していることを特徴とする付記3に係わる無線電力受電装置。
(5) The wireless power receiving apparatus according to
これにより、前記受電アンテナあるいは受電ユニットは電気的導通を得ることが可能となる。 Thereby, the power receiving antenna or the power receiving unit can obtain electrical continuity.
(6)前記受電アンテナの電極は、該受電アンテナの回転外周方向に設けた突起型電極と、前記受電ユニット内周の前記突起型電極と対向する位置に設けたレール電極からなることを特徴とする付記2に係わる無線電力受電装置。
(6) The electrode of the power receiving antenna includes a protruding electrode provided in a rotating outer peripheral direction of the power receiving antenna, and a rail electrode provided at a position facing the protruding electrode on the inner periphery of the power receiving unit. The wireless power receiving apparatus according to
これにより、前記受電アンテナは電気的導通を安定して得ることが可能となる。 As a result, the power receiving antenna can stably obtain electrical continuity.
1…第1の回動軸
2…第2の回動軸
3…受電ユニット
4…受電アンテナ
5…錘
6…錘
8…外装筐体
8i…内部
12…コイル電極
14…レール電極
20…筐体
20i…内部
100…カプセル内視鏡
200…カプセル内視鏡
201…第3の回動軸
205…錘
208…外装筐体
208i…内部
301…針状電極
M…磁束
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記受電アンテナは、前記外装筐体内において、回動自在となるよう配設されていることを特徴とする無線電力受電装置。 In a wireless power receiving apparatus having a receiving antenna that converts a magnetic field into electric power in an exterior housing,
The wireless power receiving apparatus, wherein the power receiving antenna is disposed so as to be rotatable in the exterior casing.
前記受電ユニットは、前記外装筐体内において、第1の軸方向に直交する第2の軸方向に対して回動自在となるよう、前記外装筐体に対し第2の回動軸によって軸支されており、
前記受電ユニットの前記筐体の一部及び前記受電アンテナの一部に、少なくとも前記受電アンテナを、回動により前記磁界に対し平行な方向に指向させる錘がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の無線電力受電装置。 The power receiving antenna has a first rotation axis with respect to the casing of the power receiving unit so that the power receiving antenna is rotatable with respect to the first axial direction in the casing of the power receiving unit provided in the exterior casing. Is pivotally supported by
The power receiving unit is pivotally supported by the second rotating shaft with respect to the outer casing so as to be rotatable with respect to a second axial direction orthogonal to the first axial direction within the outer casing. And
A weight that directs at least the power receiving antenna in a direction parallel to the magnetic field by rotation is provided on a part of the casing and a part of the power receiving antenna of the power receiving unit, respectively. The wireless power receiving apparatus according to claim 1.
少なくとも前記受電アンテナの一部に、前記受電アンテナを、回動により前記磁界に対し平行な方向に指向させる錘が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の無線電力受電装置。 The power receiving antenna is pivotally supported by the third rotating shaft with respect to the outer casing so as to be rotatable with respect to the first axial direction in the outer casing.
The wireless power receiving apparatus according to claim 1, wherein a weight that directs the power receiving antenna in a direction parallel to the magnetic field by rotation is provided at least in a part of the power receiving antenna.
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