JP2010088151A - 無線給電システムおよびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査台4に載置される被検体としての被検者2を挟むように対の送電コイル5,6がコイル支持体9に取り付けられ、検査台4及びコイル支持体9は、検査台移動装置16及びコイル移動装置11により移動可能である。被験者2の体腔内に導入され、受電コイル22を内蔵したカプセル型内視鏡3の位置及びその向きの情報により制御装置32は、受電コイル22が効率良く給電されるように送電コイル5,6の位相と、移動装置16,11の移動の制御を行う。
【選択図】図1
Description
このカプセル型内規鏡は、観察、検査のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者の体腔から排出されるまでの間、胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次、臓器の内部を撮像する。また、これら臓器内を移動する間、カプセル型内規鏡によって生体内で撮像された画像データは、順次、無線通信などの無線機能により、被検者の外部に設けられた外部装置に送信される。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、被検体の体腔内に導入されるカプセル型医療装置に対して、被検体外部から電力を供給する送電コイルを備え、被検体の肉体的な負担を軽減できる無線給電システムおよびその駆動方法を提供することを目的とする。
前記被検体が配置される検査台と、
該検査台の外部に対向するように配置され、前記カプセル型医療装置に電力を送電するための第1および第2の送電コイルと、
該第1および第2の送電コイルを駆動するための駆動部と、
前記第1および第2の送電コイルに流す電流の位相を変える移相手段と、
前記第1および第2の送電コイルを移動する送電コイル移動手段および/または前記検査台を移動する検査台移動手段と、
を備えることを特徴とする。
該磁界の向きの分布データと前記カプセル型医療装置内の受電コイルの位置および向きの情報を参照するステップと、
該参照した結果により、前記第1および第2の送電コイルに流す電流の位相と前記カプセル型医療装置の配置位置を決定するステップと、
を備えることを特徴とする。
(第1の実施形態)
図1から図11は、本発明の第1の実施形態に係るものである。
図1は、第1の実施の形態に係る無線給電システムの概略の構成を側面図で示し、図2は図1の主要部を平面図を示し、図3は第1の実施の形態に係るカプセル型医療装置としてのカプセル型内視鏡の内部構成を示し、図4は図3の機能的なブロック構成を示し、図5は図4における電源生成部の構成を示す。
先ず、図1から図5を用いて、第1の実施形態に係る無線給電システム1の構成を説明する。
図1及び図2に示すように、無線給電システム1は、被検体としての被検者2の体腔内に導入され、体腔内を光学的に観察、つまり内視鏡検査する(カプセル型医療装置としての)カプセル型内視鏡3と、被検者2が載置される検査台4とを有する。
交流磁界発生手段を形成する第1の送電コイル5と第2の送電コイル6は、図2に示すように例えば円形となるように導線が巻回されている(図2では上側に配置された第2の送電コイル6の場合のみを示しているが、下側に配置された第1の送電コイル5も同じ形状である)。
なお、導線が円形等、ループ状に巻回された面を本明細書ではコイル面と呼び、このコイル面に垂直な方向をそのコイルの軸方向と呼ぶ。また、対向して配置される第1の送電コイル5と第2の送電コイル6は、例えばヘルムホルツコイルを形成する。
第1の送電コイル5と第2の送電コイル6は、円形に複数(より具体的には多数)巻回されることにより図1に示すように上下方向(図1の座標系でz軸方向)に短円筒型の形状となる。図1及び図2では、導線が巻回された様子を太い線で模式的に示している。 なお、図2では円形に巻回した形状の例で示しているが、楕円となるように巻回した楕円形状でも良いし、(正六角形或いは正八角形等)角数が多い多角形状にしても良い。このように送電コイルとしては様々な形状が可能である。
上下方向に対向して配置される第1の送電コイル5と第2の送電コイル6との間に挟まれるかたちで、x、y方向を含む水平面において長方形の検査台4が配置され、この検査台4の上には、カプセル型内視鏡3を嘸下により体腔内に導入された被検者2が載置される。
そして、送電コイル支持体9が移動されることにより、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6も共に移動する。この送電コイル支持体9は、例えばその下端側に設けられた送電コイル移動手段としてのコイル移動装置11によってx方向、y方向、z方向に移動可能である。
そして、モータ13を回転駆動させることにより、送電コイル支持体9をy方向に移動させることができる。図2では、y方向の移動機構を示しているが、x,z方向も同様の移動機構で形成することができる。なお、ラック12及びピニオン14の場合に限らず、他の移動手段によりコイル移動装置11を形成しても良い。
また、検査台4は、この検査台4の底面側に配置された支持脚15を移動可能に支持する検査台移動手段としての検査台移動装置16によって、x方向、y方向、z方向に移動可能である。
この検査台移動装置16における例えばx方向の移動機構は、例えば図1に示すようには、検査台4の支持脚15の下端が固定されたラック17がモータ18の回転軸に取り付けられたピニオン19と噛合して形成されている。そして、モータ18を回転駆動させることにより、支持脚15をx方向に移動させ、この支持脚15と共に検査台4も移動する。y,z方向も同様の移動機構で形成することができる。
さらには、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6は、コイル移動装置11によってx方向、y方向に移動可能とし、検査台4は、検査台移動装置16によって、z方向に移動可能にする構成にしても良い。
すなわち、嘸下されたカプセル型内視鏡3と、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6との相対位置関係を3次元的に可変できる構成であれば良い。
また、カプセル型内視鏡3が被検者2の体腔内で移動した場合、その移動の軌跡が、図1におけるx−y平面に沿って移動する(つまり、z方向の座標成分がほぼ一定)と近似できる場合には、カプセル型内視鏡3に対して第1の送電コイル5および第2の送電コイル6の相対位置関係をx−y平面内、つまり2次元的に可変するようにしても良い。
そして、この駆動回路7による駆動により、図1に示すように第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に対向する間の領域および、その周縁近傍を含む給電領域21に給電用の磁界を形成する。そして、被検者2の体腔内に導入されたカプセル型内視鏡3に設けられた受電コイル22を、この給電領域21内に存在するように制御し、受電コイル22に電磁誘導作用により電力の給電を行えるようにする。
給電領域21内に設定されるカプセル型内視鏡3は、例えば図3に示すような構成である。
カプセル型容器23内における透明な半球カバーの中央には、撮像部24を形成する対物レンズ24aと、その結像位置に電荷結合素子(CCDと略記)、CMOSイメージャ等の撮像素子24bが配置され、この撮像部24の周囲に照明部25を形成する例えば複数のLED25aが配置されている。そして、複数のLED25aから出射される照明光は、撮像部24により撮像される視野範囲(撮像範囲)を照明する。
また、このコイル枠20には、送信部26により送信するための例えば2つの送信コイル26a、26bが(円筒状の容器23の長手方向に離間して)設けられている。
図4は図3の概略の機能ブロックを示す。電源生成部28により生成された電源は、撮像部24、照明部25、送信部26、及び制御部27に供給される。
また、送信部26は、例えば一定の周期で、所定の周波数の送信信号を送信コイル26aおよび26bから送信する。なお、送信コイル26aおよび26bから送信信号を送信する場合、互いに異なる周波数で同時に送信するようにしても良いし、同じ周波数で順次送信するようにしても良い。
また、送信コイル26aおよび26bの位置を検出させるために送信するだけでなく、撮像部24で撮像した画像情報も送信するようにしても良い。
この体外装置31は、送信コイル26a、26bからの送信信号を受信して、その位置を検出する位置検出部31aを有する。この位置検出部31aは、複数の検出コイルにより形成され、複数の検出コイルにより検出された送信信号の強度及びその位相情報から2つの送信コイル26a、26bの位置を検出する。なお、この位相情報は、位置検出部31aと送信コイル26aあるいは26bまでの距離に相当し、複数の位置で各位相情報を検出することにより、送信コイル26aおよび26bの3次元位置が確定する。
また、2つの送信コイル26a、26bの両位置の差の線分の方向が、カプセル型内視鏡3の円筒の長手方向(或いは受電コイル22の軸方向)の向きとなる。
そして、この体外装置31による位置情報及び向き情報を用いて、制御装置32は、後述する実施形態のように、受電コイル22により効率良く給電できるようにコイル移動装置11および/または検査台移動装置16の移動制御と駆動回路7の移相回路8の制御を行うことが可能になる。
図5は、電源生成部28の構成を示す。
この電源生成部28は、上記第1の送電コイル5および第2の送電コイル6により発生された交流磁界から電磁誘導作用で電力を受電するための受電コイル22と、共振回路を構成するために受電コイル22と並列接続された共振用コンデンサ28aと、受電コイル22の両端に発生する交流信号を整流する整流回路28bとを有する。
整流回路28bの直流電力は、カプセル型内視鏡3内の機能回路部30の駆動電力となる。機能回路部30は、図4における撮像部24,照明部25,送信部26、制御部27となる。
また、前記受電コイル22と共振用コンデンサ28aとからなる共振回路の共振周波数を第1の送電コイル5および第2の送電コイル6から発せられる交流磁界の周波数と等しくすることにより、効率的な給電が行われる。
カプセル型内視鏡3内部に配置された受電コイル22の軸方向は、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6により生成された交流磁界の向きと一致したときに、最良の受電効率が得られる。
次に図6〜図11を用いて第1の実施形態における無線給電システム1の動作を説明する。
図6は、2つの送電コイル5,6に流れるを同相電流とした場合のその電流の状態を示し、図7は図6の同相電流とした場合に2つの送電コイル5,6で発生される磁界および合成磁界の状態を示す。
なお、図7(A)は、側方(y方向)から見た場合の合成磁界などの様子を示し、図7(B)は、第2の送電コイル6の上方(z方向)から見た場合の合成磁界を示す。
先ず、交流磁界発生用の第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2を図6に示すよう、同相電流とした場合について説明する。
この場合、第1の送電コイル5およびに第2の送電コイル6によって発せられる給電領域21内の合成磁界の向きは、図7に示すように、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6の軸方向に平行なz方向の成分が主となる。
このため、体外装置31によりカプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸がz方向を向いていることを(体外装置31により)検出した場合には、制御装置32は、カプセル型内視鏡3が給電領域21内に存在するように、コイル移動装置11および/または検査台移動装置16の移動制御を行い、かつ駆動回路7の移相回路8を同相電流の状態となるように制御すると良い。
次に、交流磁界発生用の第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2を図8に示すように、逆相電流とした場合について説明する。
この場合、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6によって生成される合成磁界の向きは、図9のようになる。なお、図9(A)は、側方(y方向)から見た場合の合成磁界などの様子を示し、図9(B)は上方(z方向)から見た場合の合成磁界を示す。
従って、カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸方向が、例えばx方向を向いている時には、カプセル型内視鏡3が第1の送電コイル5および第2の送電コイル6のx軸方向端部の(中心)付近、あるいは−x軸方向端部の(中心)付近に配置されるよう、図1に示した制御装置32によりコイル移動装置11を移動制御して、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を移動させることにより、カプセル型内視鏡3への効率的な給電が可能となる。
また、同様に、カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸方向が、例えばy軸方向を向いてる時には、カプセル型内視鏡3が第1の送電コイル5および第2の送電コイル6のy軸方向端部の(中心)付近、あるいは−y軸方向端部の(中心)付近に配置されるよう、図1に示した制御装置32によりコイル移動装置11を移動制御して、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を移動させることにより、カプセル型内視鏡3への効率的な給電が可能となる。
また、受電コイル22の軸方向が、x-y平面内の任意の方向にある場合は、その方向に平行な磁界が発生している位置に、カプセル型内視鏡3側を移動(つまり検査台移動装置16を移動)させたり、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6側を移動(つまりコイル移動装置11を移動)させることで、最適な給電が可能となり、この最適な給電が可能な位置を最適な位置という。
以上、説明したように、交流磁界発生用の第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2の位相を同相もしくは逆相に切換えることにより、x方向成分、y方向成分、z方向成分の少なくとも一つの磁界方向成分をもつポイントが給電領域21内に存在することになる。
2つのコイル面から等しい距離にあるx−y平面上ではz方向の磁界成分は発生しない。しかし、図10に示すように、2つのコイル面からの距離が異なるx−y平面上、例えば、A−A′平面上、B−B′平面上では、z方向の磁界成分が発生し、しかも、給電領域21内の場所によりz方向の成分の大きさが異なる。
従って、カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸方向が、z方向とー致しない場合、またはx−y平面と平行でない場合においても、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を移動させることにより、受電コイル22の軸方向と交流磁界の向きを合わせる事が可能であり、効率的な受電が可能となる。
ここまでは、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流れる電流が、同相もしくは逆相の場合について説明してきた。
図11は、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流れる電流の位相を除々に変化させた時に、給電領域21内のx−z平面上のあるポイントでの合成磁界の向きの変化を表した図である。
電流の位相差が0度の時は、z方向の磁界成分が支配的であるが、位相差を大きくしていくとx方向の成分が発生し、位相差180度においては、x方向の成分が支配的となる。
従って、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6および/または被検者2の移動と、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流れる電流の位相を可変することとの併用により、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6によって生成される交流磁界の方向とカプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸方向とを一致させることが可能である。
以上説明したように、本実施形態における無線給電システム1は、被検者2の外部に2つの第1の送電コイル5と第2の送電コイル6とを対向するように配置し、前記カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の位置および向きの情報に基づき、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6に流れる電流の位相の調整、および前記第1の送電コイル5および第2の送電コイル6の移動および/または検査台4の移動を行うことによって、受電コイル22の位置および向きが変化しても、言いかえると、カプセル型内視鏡3の位置および向きが変化してもカプセル型内視鏡3への電力供給を可能とするものである。
また、胴部などのサイズ等が異なる被検者2の場合にも、コイル支持体9に固定された第1の送電コイル5と第2の送電コイル6を共通して利用でき、従来技術における対となるコイルの装着位置を調整する手間が不要となり、操作性が向上する。
なお、図示していないが、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6に共振用コンデンサを接続することにより共振回路を構成し、前記共振回路の共振周波数にて第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を共振駆動させても良い。
次に第2の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態における、移相回路8が、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2を同相または逆相に切換える位相反転回路である場合についての無線給電システムの具体的構成を説明する。
図12および図13を用いて、本実施形態について説明する。
図12において、交流磁界発生用の第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を回路図記号で表しているが、これらは、図1と同様に、それぞれが対向するように配置されている。
また、図1等で説明したように第1の送電コイル5と第2の送電コイル6に挟まれるかたちで、(図12及び図13では示していない)検査台4が配置され、さらに、この検査台4の上には、カプセル型内視鏡3を嘸下した被検者2が配置されているものとする。
位相反転回路44は、2つのスイッチSW1およびSW2により構成されている。また、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6は、位相反転回路44を介して直列接続されている。図12においては、スイッチSW1およびSW2はそれぞれ、端子a側、端子c側がON(選択)となるように投入されている。
従って、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2は、図6と同様な同相電流となり、第1の送電コイル5およびに第2の送電コイル6によって発生される給電領域21内の合成磁界の向きは、第1の実施形態で説明した図7と同じになる。
従って、第1の実施形態と同様に、カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の軸がz方向を向いてる時には、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2を同相電流とすることで、効率的な給電状態とすることが可能となる。
第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2は、駆動部43の一方の出力端子N1から、第2の送電コイル6の端子N(L2-2)、第2の送電コイル6の端子N(L2-1)、第1の送電コイル6の端子N(L1-1)、第1の送電コイル6の端子N(L1-2)を経由し、駆動部43の他方の出力端子N2への経路で流れる。
すなわち、図12で説明した電流の経路とは、第2の送電コイル6の端子N(L2-1)とN(L2-2)が入れ替わっており、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2は、図8と同様に、逆相の電流となる。
第1の実施形態と同様に、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を移動させることにより、受電コイル22の軸方向と交流磁界の向きを合わせる(或いは平行にする)事が可能であり、効率的(最適)な受電が可能となる。
カプセル型内視鏡3が体腔内に導入された被検者2を移動させ、受電コイル22の軸方向と交流磁界の向きを合わせても良いし、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6側と、被検者2側の両方を移動させて、受電コイル22の軸方向と交流磁界の向きを合わせても良い。
そして、カプセル型内視鏡3内の受電コイル22の位置および向きの情報に基づき、第1および第2の送電コイルの移動および/または、検査台4の移動と、第2の送電コイルに流す電流の位相と前記第1の送電コイルに流す電流の位相を、位相反転回路44により、同相もしくは逆相に切り替えることによって、受電コイル22の位置および向きが変化しても、言いかえると、カプセル型内視鏡3の位置および向きが変化してもカプセル型内視鏡3への電力供給を可能とするものである。
なお、位相反転回路44は、電流の経路を切り換えることができれば良く、電気接点を有する機械式スイッチを用いても、半導体を用いた電子スイッチを用いても良い。
また、図示していないが、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6に共振用コンデンサを接続することにより共振回路を構成し、この共振回路の共振周波数にて第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を共振駆動させても良い。
次に図14を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。ここでは、第2の実施形態と同様に、第1の実施形態における移相手役8が、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2を同相または逆相に切換える位相反転回路44である場合についての無線給電システムの具体的構成を説明する。
図14において、交流磁界発生用の第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を回路図記号であらわしているが、これらは図1と同様に、それぞれが対向するように配置されている。
また、図1等で説明したように第1の送電コイル5と第2の送電コイル6に挟まれるかたちで、(図14では示していない)検査台4が配置され、さらに、この検査台4の上には、カプセル型内視鏡3を嘸下した被検者2が配置されているものとする。
ここで、位相反転回路44は、具体的にはExclusive Or回路(排他的論理和回路)44aで構成されている。このExclusive Or回路44aの一方の人力端子には、発振回路部41から発せられた交流信号が入力され、他方の入力端子は位相制御端子46に接続されている。
すなわち、位相制御端子46をローレベルにすると、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2は、図6と同様な同相電流となり、第1の送電コイル5およびに第2の送電コイル6によって発生される給電領域21内の合成磁界の向きは、第1の実施形態で説明した図7と同しになる。
上記位相制御端子46のレベルは、図1で示した体外装置31からカプセル型内視鏡3の位置及び向きの情報が入力される制御装置32により制御される。
逆に、位相制御端子46をハイレベルにすると、第1の送電コイル5に流れる電流ic1と第2の送電コイル6に流れる電流ic2は、図8と同様に、逆相の電流となる。 この場合、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6によって発生される合成磁界の向きは、第1の実施形態で説明した図9および図10と同じになる。
本実施例によれば、位相反転回路44の構成は、第2の実施形態で説明した構成とは異なるものの、第2の実施形態と同じ交流磁界を発生させることが出来る。
本実施形態の説明においては、位相反転回路44が第2の送電コイル6を駆動する側に設けられている例について説明したが、位相反転回路44は第1の送電コイル5を駆動する側に設けられていても良いし、第2の送電コイル6側と第1の送電コイル5側の両方に設けられていても良い。
さらに、位相反転回路44は、Exclusive Or回路44aの場合にかぎらず、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流れるコイル電流を同相または逆相に切り替え可能な回路構成であれば良い。
また、図示していないが、第1の送電コイル5と第2の送電コイル6のそれぞれにに共振用コンデンサを接続することにより共振回路を構成し、前記共振回路の共振周波数にて第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を共振駆動させても良い。
次に、図15及び図16を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態に係る無線給電システムの駆動方法に関するものである。
図15は本実施形態に係る無線給電システム1の駆動方法について説明する図である。 図15に示す無線給電システム1の構成は、図1に示した無線給電システム1と殆ど同じ構成であり、図15においてはその駆動方法の内容を主体として示している。
図15に示すように、カプセル型内視鏡3が体腔内に導入された被検者2は、検査台4の上に載置される。また、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6は、被検者2を挟み込むように対向配置されている。
また、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6は、コイル移動装置11によりx方向、y方向、z方向に移動可能としてある。
また、図1に示した例えば体外装置31は、図15に示すように磁界データ格納部51を有し、この磁界データ格納部51は、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相を変化させた場合の給電領域21内の磁界の向きの分布データを予め格納している。例えば、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相を例えば数度〜10度程度の位相差ステップで順次大きく変化させた場合に給電領域21内の各位置で発生する磁界の向きの分布データを測定して、その分布データを磁界データ格納部51に格納する。
そして、本実施形態による無線給電システム1の駆動方法は、この分布データを用いて図16に示すような処理手順で無線給電システム1を駆動する。
図16に示すように最初のステップS1として、上記のように磁界データ格納部51に、給電領域21内の磁界の向きについての分布データを予め格納する。
そして次のステップS2に示すように体外装置31(或いは体外装置31内の位置検出部31a)は、カプセル型内視鏡3内に離間して配置された2つの送信コイル26a、26bから送信信号を受信して、両位置を検出することにより、カプセル型内視鏡3の位置およびその長手方向の向き(つまり受電コイル22の位置及び(その軸の)向き)の情報を出力する。
そして、体外装置31は、磁界データ格納部51の向きの分布データと、カプセル型内視鏡3の位置及び向きの情報を制御装置32に出力する。
制御装置32は、ステップS3に示すように取得されたカプセル型内視鏡3内に配置された受電コイル22の位置及び向きの情報と、磁界データ格納部51に格納された給電領域21内の磁界の向きの分布データを参照する。
この場合、制御装置32は、例えばカプセル型内視鏡3の位置及び向きの情報における、その位置のカプセル型内視鏡3に対して、その向きと平行な向きの合成磁界を印加できるような駆動条件を決定する。
そして、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相を決定する。 さらに、制御装置32は、カプセル型内視鏡3を、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6により発生される給電領域21内のどの位置に配置するかの目標とする配置位置を(配置位置決定情報として)決定する。
制御装置32は、次のステップS5に示すように決定した駆動条件、つまり第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流すコイル電流の位相を決定した位相決定情報に基づくコイル電流位相情報を移相回路8に送り、その位相を(位相決定情報の位相となるように)制御する。
この場合、制御装置32は、決定した給電領域21内でのカプセル型内視鏡3の配置位置に基づき、検査台移動装置16に検査台移動量情報を伝達し、検査台移動装置16はカプセル型内視鏡3が給電領域21内の目標とする配置位置に設定されるよう、検査台4を移動してもよい。
そして、ステップS6の処理を行った後、ステップS2に戻る。このようにして、カプセル型内視鏡3が被検者2内において移動した場合にも、その移動したカプセル型内視鏡3の位置及び向きの情報が検出されてステップS2からステップS6の処理が繰り返されることになる。
なお、上述したようにステップS6の処理を行う場合、コイル移動装置11、或いは検査台移動装置16のいずれを移動させても良いが、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6を移動させる場合に必要となる消費電力が、被検者2が載置される検査台4を移動させる場合よりも小さくできるような場合には、前者のみの移動制御を行うようにしても良い。
上記のように、両移動装置における少なくとも一方の移動制御を行うことにより、被検者2内に導入されたカプセル型内視鏡3が、体腔内で移動した場合においても、カプセル型内視鏡3の受電コイル22に適切に給電できる状態に設定することが出来る。
本実施形態による無線給電システムの駆動方法においては、カプセル型内視鏡3が被検者2内部における位置や向きに応じて、最適な向きの磁界を第1の送電コイル5および第2の送電コイル6から発生させることができ、カプセル型医療装置としてのカプセル型内視鏡3の安定した動作を実現出来る効果を奏する。
また、第1の実施形態で述べたように従来技術に比較して被検体の肉体的な負担を軽減でき、かつ操作性を向上できる。
次に、図17および図18を参照して、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態は、第4の実施形態と同様に、第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態に係る無線給電システムの駆動方法に関するものである。
図17は本実施形態における無線給電システムの駆動方法について説明する図である。 磁界データ格納部51には、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相を変化させた場合の給電領域21内の磁界の向きについての分布データの他に、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相を変化させた場合の給電領域21内の磁界の強度の分布データが予め格納されている。
第4の実施形態では磁界の向きの分布データを用いていたが、本実施形態ではさらに磁界の強度の分布データを用いる。この場合には、上記のように第1の送電コイル5および第2の送電コイル6に流す電流の位相(位相差)を変化させた場合、合成磁界の向きのデータと共に、合成磁界の強度(大きさ)のデータも測定などにより取得する。
ここで、決定された第1の送電コイル5および第2の送電コイル6のコイル電流の位相情報および、給電領域21内のカプセル型内視鏡3の位置情報から、磁界データ格納部51に格納された給電領域21内の磁界の向き及び強度の分布データを参照し、第1の送電コイル5および第2の送電コイル6の最適なコイル電流量を決定する。
決定された最適なコイル電流量は、コイル電流量情報として駆動部43に伝達される。駆動回路7を構成する駆動部43はコイル電流量情報に基づき、送電コイル5および第2の送電コイル6のコイル電流を制御する。
最初のステップS11は、ステップS1における向きの分布データの代わりに向き及び強度の分布データに読み替えた内容となる。次のステップS12は、ステップS2と同じである。次のステップS13は、ステップS1の場合と同様に向きの分布データの代わりに向き及び強度の分布データに読み替えた内容となる。
次のステップS14は、ステップS4における電流の位相を電流の位相およびコイル電流量(電流量と略記)に読み替えた内容となる。
そして、(ステップS6と同じ)次のステップS16に進み、このステップS16の後、ステップS12に戻る。
本実施形態による無線給電システムの駆動方法においては、カプセル型内視鏡3が必要とする電力よりも過大な電力を供給することもなく、また、過少な電力を供給することもないため、カプセル型医療装置の安定した動作を実現出来るとともに、効率的な無線給電が実現できる効果を奏する。
また、第1の実施形態で述べたように従来技術に比較して被検体の肉体的な負担を軽減でき、かつ操作性を向上できる。
以上の実施形態において説明した無線給電システムは、被検体内のカプセル型医療装置は、被検体内の画像情報、ヘーハー(PH)情報、温度情報、圧力情報などの情報を取得するためのカプセル型医療装置への適用やカプセル型消化器液採取装置、カプセル型治療装置など体内に導入されるカプセル型医療装置へ幅広く適用可能である。
Claims (13)
- 被検体の体腔内に導入され、電力を受電するための受電コイルを含むカプセル型医療装置と、
前記被検体が配置される検査台と、
該検査台の外部に対向するように配置され、前記カプセル型医療装置に電力を送電するための第1および第2の送電コイルと、
該第1および第2の送電コイルを駆動するための駆動部と、
前記第1および第2の送電コイルに流す電流の位相を変える移相手段と、
前記第1および第2の送電コイルを移動する送電コイル移動手段および/または前記検査台を移動する検査台移動手段と、
を備えることを特徴とする無線給電システム。 - 前記移相手段は、前記第1および第2の送電コイルに流す電流を同相もしくは逆相に切り替える位相反転回路であることを特徴とする請求項1に記載の無線給電システム。
- 前記位相反転回路は、スイッチにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載の無線給電システム。
- 前記位相反転回路は、排他的論理和回路により構成されていることを特徴とする請求項2に記載の無線給電システム。
- 前記カプセル型医療装置がカプセル型内規鏡であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つ記載の無線給電システム。
- さらに少なくとも前記被検体の外部において、前記カプセル型医療装置または前記受電コイルの位置および向きを検出する検出装置を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の無線給電システム。
- さらに前記第1および第2の送電コイルを駆動した場合に、該第1および第2の送電コイル間の対向する領域を含み、前記受電コイルに給電可能とする給電領域内で発生される磁界の少なくとも向きを含む分布データを格納する分布データ格納部を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一つに記載の無線給電システム。
- さらに少なくとも前記被検体の外部において、前記カプセル型医療装置または前記受電コイルの位置および向きを検出する検出装置による検出情報と、前記第1および第2の送電コイルを駆動した場合に、該第1および第2の送電コイルが対向して配置された対向領域を含む所定領域内で発生される磁界の少なくとも向きを含む分布データとを用いて、前記送電コイル移動手段および前記検査台移動手段の少なくとも一方の移動制御と、前記移相手段による位相の可変制御を行う制御手段を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の無線給電システム。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の無線給電システムの駆動方法において、 前記第1の送電コイルおよび第2の送電コイルに流す電流の位相を変化させた時の給電領域内における磁界の向きの分布データを予め格納するステップと、
該磁界の向きの分布データと前記カプセル型医療装置内の受電コイルの位置および向きの情報を参照するステップと、
該参照した結果により、前記第1および第2の送電コイルに流す電流の位相と前記カプセル型医療装置の配置位置を決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線給電システムの駆動方法。 - 前記第1の送電コイルおよび第2の送電コイルに流す電流の位相を変化させた時の給電領域内における磁界の向きの分布データを予め格納するステップと、
該磁界の向きの分布データと前記カプセル型医療装置内の受電コイルの位置および向きの情報を比較するステップと、
該比較結果により、前記第1および第2の送電コイルに流す電流の大きさを決定するステップを付加することを特徴とする請求項9に記載の無線給電システムの駆動方法。 - 前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記送電コイル移動手段により、前記カプセル型医療装置が給電領域内の最適な位置に配置されるように前記第1および第2の送電コイルを移動することを特徴とする請求項9または10に記載の無線給電システムの駆動方法。
- 前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記検査台移動手段により、前記カプセル型医療装置を給電領域内で、前記第1および第2の送電コイルによる合成磁界の方向が前記受電コイルの軸方向に略平行となる位置に移動することを特徴とする請求項9または10に記載の無線給電システムの駆動方法。
- 前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記送電コイル移動手段により、前記第1および第2の送電コイルを移動するとともに、前記検査台移動手段により、前記カプセル型医療装置を給電領域内で、前記第1および第2の送電コイルによる合成磁界の方向が前記受電コイルの軸方向に略平行となる位置に移動することを特徴とする請求項9または10に記載の無線給電システムの駆動方法。
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