JP2017153530A - カプセル型内視鏡の誘導装置 - Google Patents
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Abstract
Description
カプセル型内視鏡は器官の蠕動運動により人体内を通過しながら内臓器官の内部を撮影するが、撮影する部位を調整したり、移動位置を調整したりするための機構として、磁界(磁力)を利用してカプセル型内視鏡の位置を調節する手段が検討されている。磁界を利用してカプセル型内視鏡の位置を調節する方法としては、カプセル型内視鏡に永久磁石を内蔵させ、コイルや永久磁石を利用して磁力によりカプセル型内視鏡を位置調節する方法等が提案されている(特許文献1〜4等)。
カプセル型内視鏡の排出が困難になった場合の対処方法としては、ゼリー状の食品を飲み込んでカプセルの移動を促すといった方法があるが、確実にカプセルを排出できるとは限らない。
前記磁界作用手段は、磁性スペーサ材を介在させることにより、第1の永久磁石と第2の永久磁石を同極を対向させた配置として磁性スペーサ材に磁気吸着して支持することができ、同極を対向させて第1の永久磁石と第2の永久磁石を配置することにより、磁性スペーサ材の径方向(磁界作用手段の軸線方向に直交する方向)に強い磁界を集中させて発生させることができる。本発明に係るカプセル型内視鏡の誘導装置は、永久磁石を利用して磁界作用手段から径方向に強い磁界を発生させることによりカプセル型内視鏡を誘導操作することを可能にする。
また、前記カプセル型内視鏡の誘導装置に用いる磁界作用手段として、前記第1の永久磁石と第2永久磁石の軸線方向の外端面に、第1の磁性材と第2の磁性材を装着する構成とすることにより、磁界作用手段の周囲に生じる磁界の強さや磁界パターンを調節することができる。
また、前記磁界作用手段の前記磁性スペーサ材が、径方向に着磁された径方向着磁磁石である場合には、第1の永久磁石と第2の永久磁石による磁界作用に径方向着磁磁石による磁界作用が付加され、磁界作用手段の周囲に発生する磁界強度を強くさせることができ、比較的遠くまで磁界作用を及ぼすことができる。
図1は本発明に係るカプセル型内視鏡の誘導装置の概略構成を示す。本発明に係るカプセル型内視鏡の誘導装置は、カプセル型内視鏡10と、体内に内服されたカプセル型内視鏡10に磁力を作用させ、体外からカプセル型内視鏡10を誘導操作する磁界作用手段20とを備える。
第1の永久磁石21aと第2の永久磁石21bは、同極を対向させた配置としては相互に磁気的に吸着されないが、磁極間に磁性材(磁性スペーサ材22)を介在させることにより、相互に磁気的な吸着力が作用し一体的に吸着する。
図2は、本発明に係るカプセル型内視鏡の誘導装置において用いる磁界作用手段を実際に作製した例である。この磁界作用手段は、第1の永久磁石21aと第2の永久磁石21bが磁界作用手段20の軸線方向に着磁され、それぞれN極を対向させて配置されている。第1の永久磁石21aと第2の永久磁石21bの磁極間に装着されている磁性スペーサ材22は4枚の歯を備える歯車形状をなす。磁性スペーサ材22の歯の部分の端面の高さは、円板状をなす第1の永久磁石21aと第2の永久磁石21bの外周面の位置と一致する。
また、磁性スペーサ材22を歯車形状としたことにより、磁性スペーサ材22の歯の部分(凸部)からは谷の部分(凹部)よりも強い磁界が発生し、磁性スペーサ材22の周囲の磁界パターンは、磁界が強くなる領域と弱くなる領域が周方向に交互に生じる磁界構成となる。
図4は歯車形状の磁性スペーサ材を備える磁界作用手段において、磁性スペーサ材の歯の深さ(高さ)と、歯先と歯の谷の部分から発生する磁束密度の差を示す。
図4では、磁性スペーサ材の歯数Pが2、3、4、5の場合について、磁性スペーサ材の長手方向の中央位置で、磁性スペーサ材の中心位置から25mm離間した位置における磁束密度B(25、0)の変化分、すなわち磁束密度が最も大きくなる歯先と、最も小さくなる谷の位置における磁束密度の差を示す。
図4に示す値は、第1及び第2の永久磁石として、径25mm、厚さ10mm、表面磁束密度460mTのネオジウム磁石を使用し、磁性スペーサ材(S45C)の長さ50mm、径25mm、中心孔径6mm、歯の深さ6mmとしたときの計算値である。
図4は磁性スペーサ材の長さを50mm、直径を25mmとした場合であるが、磁性スペーサ材の長さや径寸法を変えることにより、磁界作用手段の周囲に発生する磁界の強度を変えたり磁界パターンを変えることができる。
図6に示す実測値と解析値は、磁性スペーサ材が長くなるにしたがって、磁性スペーサ材の中心位置における径方向の磁界強度が弱くなることを示す。図6に示す磁性スペーサ材の長さと磁性スペーサ材の周囲の磁界強度との関係は、歯車形状の磁性スペーサ材を用いる場合も同様の傾向を示すと考えられる。
図7から、磁性スペーサ材から径方向に離れるにしたがって磁界強度が弱くなり、磁性スペーサ材が長い方が、磁性スペーサ材から遠距離における磁界強度が強くなることがわかる。磁性スペーサ材が歯車形状の場合も同様の傾向を示すと考えられる。
内服されたカプセル型内視鏡に磁力を作用させてカプセル型内視鏡を誘導操作する際には、その操作用途に合わせて磁界作用手段を使用する必要がある。歯車形状の磁性スペーサ材と2つの永久磁石を組み合わせて構成した磁界作用手段は、作用させる磁界パターンや磁界強度を適宜調整することができるという利点がある。
図8は、歯車形状の磁性スペーサ材を用いる磁界作用手段の他の構成例を示す。この実施例の磁界作用手段26は、歯車形状の磁性スペーサ材22を対向する磁極間に挟む配置とした第1、第2の永久磁石21a、21bの軸線方向の外側にさらに第1の磁性材24aと第2の磁性材24bを装着したものである。
この磁界作用手段26では、第1の磁性材24aと第2の磁性材24bを、第1、第2の永久磁石21a、21bと同径の円柱体状に形成し、第1、第2の永久磁石21a、21bに装着している。
カプセル型内視鏡を誘導操作する際は、いろいろな用途や操作に応じて磁界の強さや磁界のパターンを適宜調節できるようにすることが求められる。第1、第2の磁性材24a、24bを付加して磁界作用手段26の周囲に発生する磁界を調節する方法は、磁界作用手段から生じる磁界を調節する方法として有効に利用することができる。
図9は磁界作用手段のさらに他の構成例を示す。この磁界作用手段28は、上述した磁性スペーサ材22にかえて径方向に着磁した径方向着磁磁石29を使用する構成としたものである。
図9に示す磁界作用手段28は、径方向着磁磁石29と第1の永久磁石30a、第2の永久磁石30bをともに同径の円柱体状に形成し、径方向着磁磁石29を軸線方向に挟んで、第1の永久磁石30aと第2の永久磁石30bを同極を対向させて配置している。磁性スペーサ材22、26を使用する場合と同様に、径方向着磁磁石29を介在させることにより、第1の永久磁石30aと、径方向着磁磁石28と、第2の永久磁石30bとは相互に磁気吸着される。
図10に、径方向着磁磁石を使用した場合の磁界作用手段の周囲に生じる径方向の磁束密度を解析した結果を示す。磁界強度は径方向の磁界強度が最も強くなる径方向着磁磁石の軸線方向の中央位置(長手方向の中央位置)での値を示す。
図10では、図5に示した磁界作用手段との比較値をあわせて示す。磁界強度を図5の磁界作用手段の解析条件と一致させるため、第1、第2の永久磁石30a、30bは、外径25mm、厚さ10mm、表面磁束密度460mTとし、径方向着磁磁石は、外径25mm、厚さ20mm、表面磁束密度645mTとした。また、第1、第2の永久磁石30a、30b、径方向着磁磁石29の中心孔径を6mmとした。
本発明に係るカプセル型内視鏡の誘導装置は、同極を対向させた配置とした第1、第2の永久磁石により磁性スペーサ材を軸線方向に挟んで配置した磁界作用手段を用いてカプセル型内視鏡を誘導することを特徴とする。この磁界作用手段は径方向で比較的遠い位置まで作用する磁界を発生させるから、体内に内服されたカプセル型内視鏡を磁力を利用して誘導する操作に効果的に使用することができる。
表面の磁束密度が0.5T程度の磁石を利用することにより、10cm程度の離間距離にあるカプセル型内視鏡を誘導することができる。本発明に係る誘導装置であれば、磁界作用手段の表面での磁束密度を1T程度にすることは容易であり、したがって磁界作用手段を用いて、内服されているカプセル型内視鏡を誘導操作することは十分に可能である。
ればよい。
20、26、28 磁界作用手段
21a 第1の永久磁石
21b 第2の永久磁石
22 磁性スペーサ材
24a 第1の磁性材
24b 第2の磁性材
29 径方向着磁磁石
30a 第1の永久磁石
30b 第2の永久磁石
Claims (4)
- カプセル型内視鏡と、
該カプセル型内視鏡に磁力を作用させ、体外からカプセル型内視鏡を誘導操作する磁界作用手段とを備えるカプセル型内視鏡の誘導装置であって、
前記磁界作用手段が、
同極を対向させた配置とした第1の永久磁石及び第2の永久磁石と、
前記第1の永久磁石と第2の永久磁石の対向する磁極間に装着された磁性スペーサ材とを備えることを特徴とするカプセル型内視鏡の誘導装置。 - 前記磁性スペーサ材が、歯車形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のカプセル型内視鏡の誘導装置。
- 前記第1の永久磁石と第2永久磁石の軸線方向の外端面に、第1の磁性材と第2の磁性材がそれぞれ装着されていることを特徴とする請求項1または2記載のカプセル型内視鏡の誘導装置。
- 前記磁性スペーサ材が、径方向に着磁された径方向着磁磁石であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のカプセル型内視鏡の誘導装置。
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丸野 将太郎 他: "対向配置磁石を用いた交流磁界発生装置用磁性材料形状の最適化", 電気学会研究会資料 マグネティックス研究会, vol. Vol.MAG-12, No.81-101, JPN6020004442, 24 September 2012 (2012-09-24), pages 17 - 20, ISSN: 0004209031 * |
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