JP4893626B2 - 磁界制御方法および磁界発生装置 - Google Patents

Description

この発明は磁界制御方法および磁界発生装置に関し、より特定的には、目標位置における磁界の向きを任意の方向に変更する磁界制御方法および磁界発生装置に関する。

従来、目標位置における磁界の向きを変更可能な磁界発生装置が知られており、本願出願人はその一例を特許文献１において提案している。特許文献１の磁界発生装置では、大径の磁界発生部とこれに内蔵される小径の磁界発生部とを周方向に回転させることによって、小径の磁界発生部内に設定される目標位置における磁界の向きを径方向の平面上で変更する。

ところで、近年、医療分野では、患者の体内に配置されたカテーテルやカプセル内視鏡等の被誘導物を磁界の作用によって患者の体内の任意の位置に誘導する医療システムが開発されている。被誘導物を任意の位置に誘導するためには目標位置における磁界の向きを全方向（あらゆる方向）に変更できる必要がある。したがって、磁界の向きを所定の一平面上で変更する特許文献１の磁界発生装置ではこのような医療システムに対応できない。そこで、このような医療システムには、たとえば特許文献２に開示されているような磁界発生装置が用いられる。特許文献２の磁界発生装置では、１つの磁界発生部の周方向の回転と当該磁界発生部の径方向への移動とによって目標位置における磁界の向きを全方向に変更できる。
特開平９−９０００９号公報 特表２００２−５３６０３７号公報

しかし、特許文献２の磁界発生装置では、磁界発生部を周方向に回転させる手段と磁界発生部を径方向に移動させる手段とが必要である。このために、装置の構成が複雑になり、装置の制御も複雑になるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、目標位置における磁界の向きを簡単に全方向に変更できる、磁界制御方法および磁界発生装置を提供することである。

この発明のある見地によれば、複数の磁極が形成される一方主面をそれぞれ有しかつ互いの一方主面が空隙を介して平行に対向するように同軸上に配置される一対の磁界発生部を用い、一対の磁界発生部によって発生される磁界のうち一対の磁界発生部に挟まれかつ一方主面に平行な所定平面上の目標位置における磁界を制御するための磁界制御方法であって、一対の磁界発生部をそれぞれ周方向の同方向に同角度で回転させることによって、目標位置における磁界の向きを所定平面上で変更する工程、および一方の磁界発生部の磁極と他方の磁界発生部の磁極との位置関係を変更するように一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方を周方向に回転させることによって、目標位置における磁界の向きの所定平面に対する傾きを変更する工程を備える、磁界制御方法が提供される。

この発明の他の見地によれば、複数の磁極が形成される一方主面をそれぞれ有しかつ互いの一方主面が空隙を介して平行に対向するように同軸上に配置される一対の磁界発生部、および一対の磁界発生部によって発生される磁界のうち一対の磁界発生部に挟まれかつ一方主面に平行な所定平面上の目標位置における磁界の向きを変更するために、一対の磁界発生部をそれぞれ周方向に回転させる回転手段を備える、磁界発生装置が提供される。

この発明では、一対の磁界発生部をそれぞれ周方向の同方向に同角度で回転させることによって、目標位置における磁界の向きが所定平面上で３６０°変更される。また、一方の磁界発生部の磁極と他方の磁界発生部の磁極との位置関係を変更するように一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方を周方向に回転させることによって、一方の磁界発生部の一方主面と他方の磁界発生部の一方主面とにおいて対向する同極（異極）の割合が変更される。これによって、目標位置における磁界の向きが所定平面に対して一方の磁界発生部の一方主面側あるいは他方の磁界発生部の一方主面側に９０°の範囲で傾く。言い換えれば、目標位置における磁界の向きの所定平面に対する傾きが±９０°の範囲で変更される。したがって、一対の磁界発生部の同方向かつ同角度の回転と一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方の回転とを組み合わせることによって、目標位置における磁界の向きを簡単に全方向に変更できる。このように、一対の磁界発生部を回転させるのみで目標位置における磁界の向きを簡単に全方向に変更できるので、装置を簡素に構成でき、装置を容易に制御できる。

なお、「目標位置」とは、一対の磁界発生部によって発生される磁界中において磁界の向きや強度を制御すべき位置をいう。

好ましくは、一対の磁界発生部と目標位置との相対的な位置関係を変更することによって、目標位置における磁界の向きを維持したまま目標位置における磁界の強度を変更する工程をさらに含む。この場合、目標位置における磁界の向きに拘わらず目標位置における磁界の強度を一定に保つことができる。患者の体内に配置された被誘導物を磁界の作用によって誘導する医療システムでは、磁界の向きを任意に変更することに加えて被誘導物に作用する磁界の強度を一定にすることが好ましい。この発明は、目標位置における磁界の強度を一定にできるので、被誘導物を磁界の作用によって誘導する医療システムに好適に用いられる。一対の磁界発生部と目標位置との相対的な位置関係の変更は、たとえば、一対の磁界発生部をそれぞれ所定平面に平行な方向の同方向に同距離で移動させることによって行われる。

また、一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は一方主面の反対側に他方主面を有し、他方主面に磁性体が設けられることが好ましい。この場合、他方主面側への漏洩磁束を減少させ、目標位置における磁界の強度を大きくできる。

さらに、一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方の一方主面の外形は円形であることが好ましい。この場合、たとえば一対の磁界発生部のいずれか一方を回転させても、一方の磁界発生部の一方主面と他方の磁界発生部の一方主面とが対向する部分の面積は変化しない。このように一対の磁界発生部の一方主面において対向する部分の面積が小さくならないので、磁界発生部から発せられる磁束を有効に利用できる。

磁界発生部の一方主面において隣接する異極間近傍では正極（Ｎ極）から負極（Ｓ極）へと磁束が短絡してしまう。このために、一方主面に形成される磁極の数が多ければ、一方主面において短絡する磁束が多くなり、目標位置に作用する磁束が少なくなってしまう。好ましくは、一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方の一方主面には２つの磁極が形成される。このように磁界発生部において一方主面の磁極の数をできるだけ少なくすることによって、一方主面において短絡する磁束を減少させることができる。これによって、目標位置に効率的に磁束を作用させることができ、目標位置における磁界の強度を大きくできる。

また好ましくは、一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は１つの永久磁石によって構成される。この場合、磁界発生部の部品点数を抑え、装置をより簡素に構成できる。

さらに好ましくは、一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は複数の永久磁石と複数の永久磁石を保持する保持部材とによって構成される。この場合、別々に磁化された複数の永久磁石を保持部材で保持することによって磁界発生部を簡単に得ることができる。また、複数の永久磁石を離間して配置でき、一方主面において異極を離間させることができる。つまり、目標位置にほとんど作用しない極間近傍の永久磁石を省くことができる。このように永久磁石の使用量を抑えることによって、磁界発生部の重量を軽くでき、ひいては装置の重量を軽くできる。

この発明の上述の目的およびその他の目的、特徴、局面および利点は、添付図面に関連して行われる以下の実施形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の一実施形態の磁界発生装置を示す斜視図解図である。 図１の磁界発生装置の正面図解図である。 磁界発生部の斜視図解図である。 磁界発生部のＷ−Ｗ（図３）断面図解図である。 一対の磁界発生部の一方主面において同極がずれなく対向している状態を示す斜視図解図である。 図５の状態から一対の磁界発生部をそれぞれ周方向の同方向に９０°回転させた状態を示す斜視図解図である。 一対の磁界発生部の一方主面において異極がずれなく対向している状態を示す斜視図解図である。 図５の状態から一方の磁界発生部のみを回転させた場合の当該磁界発生部の回転角度と、目標位置における磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きとの関係を示すグラフである。 目標位置における磁界の向きの変更に伴う目標位置における磁界の強度の変化態様を示す図解図であり、（ａ）は目標位置における磁界の強度の変化態様をＸ軸方向成分およびＺ軸方向成分で示し、（ｂ）は目標位置における磁界の強度の変化態様をＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分で示し、（ｃ）は目標位置における磁界の強度の変化態様をＹ軸方向成分およびＺ軸方向成分で示す。 一対の磁界発生部の回転軸とＸ軸との交点から目標位置までの距離と、目標位置における磁界の強度との関係を示すグラフである。 磁界発生部の他の例を示す斜視図解図である。 磁界発生部のその他の例を示す斜視図解図である。 磁界発生部のさらにその他の例を示す斜視図解図である。

符号の説明

１０ 磁界発生装置
１６ａ，１６ｂ，１００，１０８，１１４ 磁界発生部
２０ａ，２０ｂ 回転駆動部
２８ａ，２８ｂ，１０６，１１０，１１６ 一方主面
２６ａ，２６ｂ 磁性体
３０ａ，３０ｂ，１１２，１１８ 他方主面
３４ａ，３４ｂ スライダ
１０２ａ，１０２ｂ 永久磁石
１０４ 保持部材
Ｇ 空隙
Ｐ 目標位置

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態の磁界発生装置１０は、架台１２、一対の支持部１４ａ，１４ｂおよび一対の磁界発生部１６ａ，１６ｂを含む。

支持部１４ａ，１４ｂは架台１２の上面に離間して対向配置される。支持部１４ａの対向面１８ａには磁界発生部１６ａを周方向（矢印Ａ方向）に回転させるための回転駆動部２０ａが設けられる。同様に、支持部１４ｂの対向面１８ｂには磁界発生部１６ｂを矢印Ａ方向に回転させるための回転駆動部２０ｂが設けられる。

回転駆動部２０ａは本体２２ａと回転部材２４ａとを含む。回転部材２４ａには磁性体２６ａを介して磁界発生部１６ａが取り付けられる。同様に、回転駆動部２０ｂは本体２２ｂと回転部材２４ｂとを含む。回転部材２４ｂには磁性体２６ｂを介して磁界発生部１６ｂが取り付けられる。このように回転駆動部２０ａ，２０ｂに取り付けられる磁界発生部１６ａ，１６ｂは、一方主面２８ａ，２８ｂが空隙Ｇを介して平行に対向するように同軸上に配置される。

ここで、図３および図４を参照して、それぞれ磁界を発生させる磁界発生部１６ａ，１６ｂについて詳しく説明する。ここでは磁界発生部１６ａについて説明する。磁界発生部１６ａ，１６ｂは同様に構成されるので、磁界発生部１６ｂについては符号「ａ」を「ｂ」に読み替えることで説明を省略する。

図３に示すように、磁界発生部１６ａは軸方向（矢印Ｂ方向：図２参照）に延びる貫通孔が中央に設けられる円板状（リング状）に形成され、磁界発生部１６ａの一方主面２８ａと他方主面３０ａとはそれぞれ円環状になる。したがって、一方主面２８ａおよび他方主面３０ａの外形は円形になる。

また、磁界発生部１６ａは１つの永久磁石によって構成される。磁界発生部１６ａの半分は矢印Ｂ方向の一方向（矢印Ｂ１方向とする）に磁化（着磁）され、磁界発生部１６ａの残り半分は矢印Ｂ方向の他方向（矢印Ｂ２方向とする）に磁化される。したがって、一方主面２８ａにはＳ極とＮ極とが１つずつ形成される。また、他方主面３０ａには、一方主面２８ａのＳ極に対応する位置にＮ極が形成され、一方主面２８ａのＮ極に対応する位置にＳ極が形成される。

このようないわゆる両面２極着磁の磁界発生部１６ａにおける磁束の分布を図４に示す。図４には磁界発生部１６ａのＷ−Ｗ断面（図３参照）における磁束の分布が示されている。図４に示すように、一方主面２８ａのＮ極の中央部近傍から出た磁束は貫通孔を越えて一方主面２８ａのＳ極の中央部近傍に入る。また、一方主面２８ａのＮ極の内周側端部近傍から出た磁束は貫通孔を通って他方主面３０ａのＳ極の内周側端部近傍に入る。さらに、一方主面２８ａのＮ極の外周側端部近傍から出た磁束は外周面を越えて他方主面３０ａのＳ極の外周側端部近傍に入る。他方主面３０ａのＮ極から出た磁束も同様に他方主面３０ａのＳ極および一方主面２８ａのＳ極に入る。

図１および図２に戻って、回転駆動部２０ａは、本体２２ａ内に設けられる図示しないモータの駆動によって回転部材２４ａを周方向（矢印Ａ方向）に回転させ、磁界発生部１６ａを矢印Ａ方向に回転させる。同様に、回転駆動部２０ｂは、本体２２ｂ内に設けられる図示しないモータの駆動によって回転部材２４ｂを矢印Ａ方向に回転させ、磁界発生部１６ｂを矢印Ａ方向に回転させる。このような回転駆動部２０ａ，２０ｂの動作は図示しないコントローラによって制御される。つまり、制御手段であるコントローラによって磁界発生部１６ａ，１６ｂの回転方向および回転角度が制御される。この実施形態では、駆動手段であるモータをそれぞれ含む回転駆動部２０ａ，２０ｂが回転手段に相当する。

磁界発生部１６ａの他方主面３０ａに設けられる磁性体２６ａは磁界発生部１６ａと同径の円板状に形成される。磁界発生部１６ａと磁性体２６ａとは互いの外周面が面一になるように接合される。同様に、磁界発生部１６ｂの他方主面３０ｂに設けられる磁性体２６ｂは磁界発生部１６ｂと同径の円板状に形成される。磁界発生部１６ｂと磁性体２６ｂとは互いの外周面が面一になるように接合される。

また、図２に示すように、支持部１４ａの対向面１８ａには前後方向（矢印Ｃ方向：図１参照）に延びる溝３２ａが形成される。溝３２ａ内には回転駆動部２０ａの本体２２ａに取り付けられるスライダ３４ａが設けられる。同様に、支持部１４ｂの対向面１８ｂには矢印Ｃ方向に延びる溝３２ｂが形成される。溝３２ｂ内には回転駆動部２０ｂの本体２２ｂに取り付けられるスライダ３４ｂが設けられる。

スライダ３４ａは、支持部１４ａ内に設けられる図示しないアクチュエータの駆動によって矢印Ｃ方向に移動し、回転駆動部２０ａおよび磁界発生部１６ａを矢印Ｃ方向に移動させる。同様に、スライダ３４ｂは、支持部１４ｂ内に設けられる図示しないアクチュエータの駆動によって矢印Ｃ方向に移動し、回転駆動部２０ｂおよび磁界発生部１６ｂを矢印Ｃ方向に移動させる。スライダ３４ａ，３４ｂをそれぞれ移動させるためのアクチュエータの動作は図示しないコントローラによって制御される。つまり、制御手段であるコントローラによって磁界発生部１６ａ，１６ｂの移動方向および移動距離が制御される。この実施形態では、スライダ３４ａ，３４ｂとこれらをそれぞれ移動させるための駆動手段であるアクチュエータとによって移動手段が構成される。

ついで、このように構成される磁界発生装置１０の磁界制御方法について説明する。
図５〜図７を参照して、磁界発生装置１０では、磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させることによって目標位置Ｐにおける磁界の向きを制御する。なお、図５〜図７には磁界発生部１６ａ，１６ｂのみを示す。

図５に示すように、ここでは、一方主面２８ａ，２８ｂに等間隔に離間して矢印Ｃ方向に延びかつ磁界発生部１６ａ，１６ｂの回転軸（二点鎖線で示す）に直交する軸をＸ軸とする。また、矢印Ｂ方向に延びてＸ軸に直交する軸をＹ軸とする。さらに、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。そして、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸との交点を目標位置Ｐとする。言い換えれば、一対の磁界発生部１６ａ，１６ｂに挟まれかつ一方主面２８ａ，２８ｂに平行なＸ−Ｚ平面と、Ｘ−Ｚ平面に直交するＸ−Ｙ平面と、Ｘ−Ｚ平面およびＸ−Ｙ平面に直交するＹ−Ｚ平面とが交わる点を目標位置Ｐとする。この実施形態では、Ｘ−Ｚ平面が所定平面に相当する。また、ここでは、Ｘ軸において、目標位置Ｐから手前側をプラス方向とし、奥側をマイナス方向とする。Ｙ軸において、目標位置Ｐから右側（磁界発生部１６ａ側）をプラス方向とし、左側（磁界発生部１６ｂ側）をマイナス方向とする。Ｚ軸において、目標位置Ｐから上側をプラス方向とし、下側をマイナス方向とする。

磁界発生装置１０では、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に同角度で回転させることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きをＸ−Ｚ平面上で変更する。また、磁界発生部１６ａの磁極と磁界発生部１６ｂの磁極との位置関係を変更するように磁界発生部１６ａ，１６ｂの少なくともいずれか一方を矢印Ａ方向に回転させることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きを変更する。

ここでは、図５に示す状態を基準として磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させるものとする。図５には、一方主面２８ａ，２８ｂにおいて、互いの同極がずれなく対向している状態（全反発状態）が示されている。また、図５には、磁界発生部１６ａ，１６ｂの回転軸（中心軸）とＸ軸との交点Ｑから目標位置Ｐまでの距離Ｒが「０」よりも大きくなるように、磁界発生部１６ａ，１６ｂが配置された状態が示されている。なお、後述するように、目標位置Ｐと交点Ｑとが同じ位置である場合（距離Ｒが「０」の場合）、一方主面２８ａ，２８ｂの磁極の位置関係によっては目標位置Ｐに磁界が存在しなくなるおそれがある。具体的には、図７に示す（全吸引状態）では目標位置Ｐに磁界が存在しなくなる。このために、磁界発生部１６ａ，１６ｂは、交点Ｑから目標位置Ｐまでの距離Ｒが「０」よりも大きくなるように配置される。

図５に示す状態では、一方主面２８ａのＮ極から出た磁束の多くが一方主面２８ｂのＳ極に向かうことなく矢印Ｃ方向かつＸ軸のプラス側に延びた後に一方主面２８ａのＳ極に入る。また、一方主面２８ｂのＮ極から出た磁束の多くが一方主面２８ａのＳ極に向かうことなく矢印Ｃ方向かつＸ軸のプラス側に延びた後に一方主面２８ｂのＳ極に入る。したがって、目標位置Ｐにおける磁界の向きはＸ軸のプラス方向になる。

まず、目標位置Ｐにおける磁界の向きをＸ−Ｚ平面上で変更する場合について説明する。ここでは、図５に示す状態から、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ、磁界発生部１６ｂの他方主面３０ｂ側からみて矢印Ａ方向の反時計回り方向（矢印Ａ１方向とする）に同角度で回転させるものとする。

回転駆動部２０ａ，２０ｂ（図１参照）が磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ａ１方向に同角度で回転させることによって、目標位置Ｐを通る磁束の向きがＸ−Ｚ平面上で矢印Ａ１方向に回転する。これによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きが、Ｘ−Ｚ平面上で矢印Ａ１方向に回転する。そして、図６に示すように、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ９０°回転させた状態では、一方主面２８ａ，２８ｂにおいてＳ極が上側に配置されてＮ極が下側に配置される。この状態では、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＺ軸のプラス方向になる。

図６に示す状態からさらに磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ａ１方向に同角度で回転させると、目標位置Ｐにおける磁界の向きが、Ｘ軸のマイナス方向、Ｚ軸のマイナス方向へと順に変更され、その後、Ｘ軸のプラス方向に戻る。つまり、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ａ１方向に３６０°回転させることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ−Ｚ平面上で３６０°変更される。

なお、図５に示す状態から磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ａ方向の時計回り方向（矢印Ａ１方向の逆方向）に同角度で回転させることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ−Ｚ平面上で矢印Ａ１方向の逆方向に回転することはいうまでもない。

ついで、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きを変更する場合について説明する。ここでは、図５に示す状態から磁界発生部１６ｂのみを矢印Ａ方向のいずれか一方に回転させるものとする。

回転駆動部２０ｂ（図１参照）が磁界発生部１６ｂを矢印Ａ方向のいずれか一方に回転させることによって、磁界発生部１６ａの磁極と磁界発生部１６ｂの磁極との位置関係が変更される。つまり、一方主面２８ａ，２８ｂにおいて対向する同極（異極）の割合が変更される。これによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きが変更される。ここでは、図５に示す状態から磁界発生部１６ｂを矢印Ａ方向のいずれか一方に回転させることによって、一方主面２８ａのＳ極に対して一方主面２８ｂのＮ極が対向する割合が大きくなり、目標位置Ｐを通る磁束の向きが一方主面２８ａ側に傾く。したがって、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ軸のプラス方向からＹ軸のプラス方向に傾く。

図８をも参照して、磁界発生部１６ｂの回転角度が大きくなるにつれて目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きも大きくなる。そして、図７に示すように、磁界発生部１６ｂが１８０°回転すると、一方主面２８ａ，２８ｂにおいて、互いの異極がずれなく対向している状態（全吸引状態）になる。このとき目標位置Ｐを通る磁束の向きは一方主面２８ｂから一方主面２８ａに向かう方向になる。したがって、目標位置Ｐの磁界の向きは、Ｘ−Ｚ平面に対して９０°傾き、Ｙ軸のプラス方向になる。

なお、図５に示す状態から磁界発生部１６ｂを矢印Ａ方向のいずれの方向に回転させても同様に所定位置Ｐにおける磁界の向きが変更される。また、目標位置Ｐの磁界の向きをＹ軸のマイナス方向に傾ける場合は、図５に示す状態から磁界発生部１６ａを回転させればよい。

このように、磁界発生部１６ａの磁極と磁界発生部１６ｂの磁極との位置関係を変更するように磁界発生部１６ａ，１６ｂの少なくともいずれか一方を矢印Ａ方向に回転させることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きをＹ軸のプラス方向あるいはマイナス方向に変更できる。つまり、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きを±９０°変更できる。

上述のように、磁界発生装置１０では、磁界発生部１６ａ，１６ｂの同方向かつ同角度の回転と磁界発生部１６ａ，１６ｂの少なくともいずれか一方の回転とを組み合わせることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きを全方向（あらゆる方向）に変更できる。

磁界発生装置１０では、変更すべき目標位置Ｐにおける磁界の向きに応じてコントローラが磁界発生部１６ａ，１６ｂの回転方向および回転角度を制御する。これによって目標位置Ｐにおける磁界の向きを所望の向きに変更できる。

ちなみに図７に示す全吸引状態では、一方主面２８ａのＮ極から出た磁束と一方主面２８ｂのＮ極から出た磁束とが交点Ｑにおいて略完全に相殺される。このために、全吸引状態では交点Ｑにおいて磁界が略存在しなくなってしまう。言い換えれば、全吸引状態では交点Ｑの磁界の強度が略０Ｔになってしまう。このような理由から、交点Ｑから目標位置Ｐまでの距離Ｒが「０」よりも大きくなるように磁界発生部１６ａ，１６ｂが配置される。

目標位置Ｐと磁界発生部１６ａ，１６ｂの磁極との位置関係を変更することによって目標位置Ｐにおける磁界の向きを変更すると、目標位置Ｐにおける磁界の強度が変化する。図９に磁界の向きの変更に伴う目標位置Ｐにおける磁界の強度の変化態様を示す。図９（ａ）は目標位置Ｐにおける磁界の強度の変化態様をＸ軸方向成分およびＺ軸方向成分で示す。図９（ｂ）は目標位置Ｐにおける磁界の強度の変化態様をＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分で示す。図９（ｃ）は目標位置Ｐにおける磁界の強度の変化態様をＹ軸方向成分およびＺ軸方向成分で示す。

図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して、Ｅ１〜Ｅ３はそれぞれ、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に同角度で回転させた場合の目標位置Ｐにおける磁界の強度の変化態様である。詳しくは、Ｅ１は、全反発状態（図５に示す状態）を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合の磁界の強度の変化態様である。Ｅ２は、図５に示す状態から磁界発生部１６ａ，１６ｂのいずれか一方を矢印Ａ方向に９０°回転させた状態で磁界発生部１６ａ，１６ｂを同方向に同角度で回転させた場合の磁界の強度の変化態様である。言い換えれば、Ｅ２は、一方主面２８ａ，２８ｂにおいて一方のＳ極とＮ極とをそれぞれ他方のＳ極とＮ極とに半分ずつ対向させた状態（半反発半吸引状態）を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合の磁界の強度の変化態様である。Ｅ３は、全吸引状態（図７に示す状態）を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合の磁界の強度の変化態様である。

図９（ａ）〜図９（ｃ）から目標位置Ｐにおける磁界が所定の向きであるときの目標位置Ｐにおける磁界の強度のＸ軸方向成分、Ｙ軸方向成分およびＺ軸方向成分を確認できる。たとえば、図９（ａ）において原点からそれぞれＥ１上の任意の点に向かって延びる複数の矢印（一点鎖線で示す）をみて、矢印の向きがＸ−Ｚ平面上における目標位置Ｐの磁界の向きを表し、矢印の長さが目標位置Ｐにおける磁界の強度を表している。目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ軸のプラス方向からＺ軸のプラス方向に変更されるに伴って、矢印が長くなっている。このように、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ軸のプラス方向からＺ軸のプラス方向に変更されるに伴って、目標位置Ｐにおける磁界の強度が大きくなっていることをＥ１から読み取ることができる。

図９（ａ）〜図９（ｃ）のＥ１をみて、全反発状態を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＹ軸方向に変更されることなく、磁界の強度がＹ軸方向成分を有しないことがわかる。したがって、図９（ａ）〜図９（ｃ）のＥ１から、全反発状態を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合、目標位置Ｐにおける磁界の向きの変更に伴って磁界の強度のＸ軸方向成分およびＺ軸方向成分のみが変化することがわかる。

また、図９（ａ）〜図９（ｃ）のＥ２をみて、半反発半反吸引状態を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合、目標位置Ｐにおける磁界の強度がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向に成分を有することがわかる。つまり、目標位置Ｐにおける磁界の向きの変更に伴って磁界の強度の各方向の成分が変化することがわかる。

さらに、図９（ａ）のＥ３をみて、全吸引状態を維持するように磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させた場合、目標位置Ｐにおける磁界の向きがＸ軸方向およびＺ軸方向に変更されることなく、磁界の強度がＸ軸方向成分およびＺ軸方向成分を有しないことがわかる。しかし、図９（ｂ）および図９（ｃ）のＥ３からわかるように、全吸引状態では、目標位置Ｐにおける磁界の強度のＹ軸方向成分が変化する。具体的には、図７に示す状態から磁界発生部１６ａ，１６ｂを同方向に同角度で回転させると、目標位置Ｐの磁界は、Ｙ軸のプラス方向を向いた状態でその強度が徐々に小さくなる。そして、磁界発生部１６ａ，１６ｂが９０°回転すると目標位置Ｐにおける磁界の強度は略０Ｔになる。その後、磁界発生部１６ａ，１６ｂの回転が進むと目標位置Ｐにおける磁界の向きがＹ軸のプラス方向からマイナス方向に切り替えられ、目標位置Ｐにおける磁界の強度が徐々に大きくなる。

このように、目標位置Ｐにおける磁界の向きを変更すると目標位置Ｐにおける磁界の強度も変化する。磁界発生装置１０では、磁界発生部１６ａ，１６ｂと目標位置Ｐとの相対的な位置関係を変更することによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きを維持したまま目標位置Ｐにおける磁界の強度を制御する。磁界発生装置１０では、図示しないアクチュエータが磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれＸ−Ｚ平面に平行な方向（ここでは矢印Ｃ方向）の同方向に同距離で移動させることによって目標位置Ｐにおける磁界の強度を制御する。図１０に、交点Ｑから目標位置Ｐまでの距離Ｒと目標位置Ｐにおける磁界の強度との関係を示す。

図１０を参照して、Ｆ１〜Ｆ４はそれぞれ、図５に示す状態の距離ＲをＲ₀として距離Ｒが大きくなるように磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ｃ方向の同方向に同距離で移動させた場合の目標位置Ｐにおける磁界の強度の推移を示す。詳しくは、Ｆ１は、全反発状態（図５に示す状態）の磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ｃ方向に移動させた場合の磁界の強度の推移を示す。Ｆ２は、図５に示す状態からそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に３０°回転させた状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ｃ方向に移動させた場合の磁界の強度の推移を示す。Ｆ３は、図５に示す状態からそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に６０°回転させた状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ｃ方向に移動させた場合の磁界の強度の推移を示す。Ｆ４は、図５に示す状態からそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に９０°回転させた状態（図６に示す状態）の磁界発生部１６ａ，１６ｂを矢印Ｃ方向に移動させた場合の磁界の強度の推移を示す。

Ｆ１〜Ｆ４から、距離Ｒが大きくなるにつれて目標位置Ｐにおける磁界の強度も小さくなっているのがわかる。このことから、磁界発生部１６ａ，１６ｂを移動させ、目標位置Ｐと磁界発生部１６ａ，１６ｂとの位置関係を変更することによって、目標位置Ｐにおける磁界の強度を任意に変更できることがわかる。

したがって、距離Ｒを目標位置Ｐにおける磁界の向きに応じて変更することによって、目標位置Ｐにおける磁界の強度を一定に保つことができる。たとえば目標位置Ｐにおける磁界の強度をＴ₁に保つ場合、図５に示す状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂでは距離ＲをＲ₁に設定すればよい（Ｆ１参照）。図５に示す状態からそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に３０°回転させた状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂでは距離ＲをＲ₂に設定すればよい（Ｆ２参照）。図５に示す状態からそれぞれ矢印Ａ方向の同方向に６０°回転させた状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂでは距離ＲをＲ₃に設定すればよい（Ｆ３参照）。図６に示す状態の磁界発生部１６ａ，１６ｂでは距離ＲをＲ₄に設定すればよい（Ｆ４参照）。

磁界発生装置１０では、目標位置Ｐにおける磁界の向き毎に目標位置Ｐにおいて保つべき磁界の強度に関連付けて所定の距離Ｒに関するデータがＲＯＭ等の記憶手段に格納されている。そして、コントローラが、目標位置Ｐにおける磁界の向きに応じて距離Ｒに関するデータを記憶手段から読み出し、当該データに基づいて磁界発生部１６ａ，１６ｂを移動させる。これによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きに拘わらず、目標位置Ｐにおける磁界の強度を所望の強度に保つことができる。

このような磁界発生装置１０によれば、磁界発生部１６ａ，１６ｂの同方向かつ同角度の回転と磁界発生部１６ａ，１６ｂの少なくともいずれか一方の回転とを組み合わせることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きを簡単に全方向に変更できる。このように、磁界発生部１６ａ，１６ｂを回転させるのみで目標位置Ｐにおける磁界の向きを簡単に全方向に変更できるので、簡素に構成でき、容易に制御できる。

磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ矢印Ｃ方向の同方向に同距離で移動させることによって、磁界発生部１６ａ，１６ｂと目標位置Ｐとの相対的な位置関係を変更し、目標位置Ｐにおける磁界の強度を任意に変更できる。ひいては目標位置Ｐにおける磁界の強度を一定に保つことができる。したがって、磁界発生装置１０は、カテーテルやカプセル内視鏡等の被誘導物を磁界の作用によって誘導する医療システムにおいて被誘導物に作用する磁界の強度を一定にでき、このような医療システムに好適に用いられる。

磁界発生部１６ａ，１６ｂの他方主面３０ａ，３０ｂにそれぞれ磁性体２６ａ，２６ｂを設けることによって、他方主面３０ａ，３０ｂ側への漏洩磁束を減少させ、目標位置Ｐにおける磁界の強度を大きくできる。

磁界発生部１６ａ，１６ｂの外形がそれぞれ円形であるので、たとえば磁界発生部１６ａ，１６ｂのいずれか一方を回転させても一方主面２８ａと２８ｂとが対向する部分の面積は変化しない。このように一方主面２８ａ，２８ｂにおいて対向する部分の面積が小さくならないので、磁界発生部１６ａ，１６ｂから発せられる磁束を有効に利用できる。

磁界発生部１６ａの一方主面２８ａにＮ極とＳ極とが１つずつ形成される。このように磁極の数をできるだけ少なくすることによって、一方主面２８ａにおいて隣接する異極に短絡する磁束を減少させることができる。磁界発生部１６ｂについても同様である。これによって、目標位置Ｐに効率的に磁束を作用させることができ、目標位置Ｐにおける磁界の強度を大きくできる。

磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ１つの永久磁石で構成することによって、磁界発生部１６ａ，１６ｂの部品点数を抑え、磁界発生装置１０をより簡素に構成できる。

なお、上述の実施形態では、磁界発生部１６ａの他方主面３０ａに磁性体２６ａを設けかつ磁界発生部１６ｂの他方主面３０ｂに磁性体２６ｂを設ける場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。磁界発生部１６ｂに設けられる磁性体２６ｂを省くようにしてもよい。つまり、一対の磁界発生部のいずれか一方の他方主面にのみ磁性体を設けるようにしてもよい。

なお、上述の実施形態では、磁界発生部１６ａ，１６ｂをそれぞれ１つの永久磁石によって構成する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば図１１に示す磁界発生部１００を用いてもよい。磁界発生部１００は、矢印Ｂ１方向に磁化された永久磁石１０２ａと、矢印Ｂ２方向に磁化された永久磁石１０２ｂと、永久磁石１０２ａ，１０２ｂを保持する保持部材１０４とによって構成される。永久磁石１０２ａ，１０２ｂはそれぞれ環状の一部をなすセグメント状に形成される。保持部材１０４は略リング状に形成される。永久磁石１０２ａ，１０２ｂは離間して保持部材１０４に嵌合される。このように別々に磁化された永久磁石１０２ａ，１０２ｂを保持部材１０４で保持することによって磁界発生部１００を簡単に得ることができる。また、このように永久磁石１０２ａ，１０２ｂを離間して配置できるので、一方主面１０６においてＳ極とＮ極とを離間させることができる。つまり、磁界発生部１００の一方主面１０６において目標位置にほとんど作用しない極間近傍（二点鎖線で囲む領域）の永久磁石を省くことができる。したがって、永久磁石の使用量を抑え、磁界発生部の重量を軽くでき、ひいては磁界発生装置の重量を軽くできる。

磁界発生部１００のように永久磁石１０２ａ，１０２ｂを保持部材１０４に嵌合する場合、保持部材１０４が磁性体であると永久磁石１０２ａ，１０２ｂと保持部材１０４とよって閉磁路が形成されてしまう。このために、保持部材１０４は非磁性体であることが好ましい。

永久磁石１０２ａ，１０２ｂを板状（たとえば円板状）の保持部材の一方主面に固定してもよい。この場合、保持部材の材質として磁性体を用いることによって、非磁性体を用いる場合と比べて目標位置Ｐにおける磁界の強度を大きくできる。

また、上述の実施形態では、一方主面２８ａ，２８ｂにそれぞれ２つの磁極を形成する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば図１２に示す磁界発生部１０８を用いてもよい。磁界発生部１０８は１つの永久磁石によって構成される。磁界発生部１０８の一方主面１１０には、矢印Ａ方向にＳ極とＮ極とを交互に並べて４つの磁極が形成される。また、磁界発生部１０８の他方主面１１２には、一方主面１１０のＳ極に対応する位置にＮ極が形成され、一方主面１１０のＮ極に対応する位置にＳ極が形成される。このようないわゆる両面４極着磁の磁界発生部１０８を２つ用いることによって、目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面上での変更と目標位置Ｐにおける磁界の向きのＸ−Ｚ平面に対する傾きの変更とを、磁界発生部１６ａ，１６ｂを用いる場合と比べて半分の回転角度で行うことができる。

さらに、上述の実施形態では、矢印Ｂ方向に磁化された磁界発生部１６ａ，１６ｂを用いる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば図１３に示す磁界発生部１１４を用いてもよい。磁界発生部１１４は、一方主面１１６から他方主面１１８側に延びて一方主面１１６に戻る方向（矢印Ｄ方向）に磁化された１つの永久磁石によって構成される。このようないわゆる極異方性永久磁石によって構成される磁界発生部１１４では、一方主面１１６にのみ磁極が形成される。このような磁界発生部１１４では、一方主面１１６から出る磁束が多く、目標位置における磁界の強度を大きくできる。

なお、上述の実施形態では、磁界発生部１６ａ，１６ｂを左右に配置する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば一対の磁界発生部を上下に対向配置してもよい。

また、上述の実施形態では、磁界発生部１６ａ，１６ｂを移動させることによって所定の目標位置Ｐにおける磁界の強度を変更する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、目標位置における磁界の向きを維持するように一対の磁界発生部に対して目標位置を移動させることによって目標位置の磁界の強度を変更してもよい。この場合、目標位置を移動させる位置や距離を制御することによって目標位置における磁界の強度を一定に保つことができる。具体的には、磁界発生装置１０を上述の医療システムに用いる場合、患者の体内の或る位置（目標位置）における磁界の向きを維持するように患者を移動させることによって、磁界発生部１６ａ，１６ｂと患者の体内の目標位置との相対的な位置関係を変更するようにしてもよい。これによって、患者の体内の目標位置における磁界の強度を変更できる。この場合、患者を移動させる位置や距離を制御することによって患者の体内の目標位置における磁界の強度を一定に保つことができる。

また、上述の実施形態では、制御手段であるコントローラによって制御されるモータで回転駆動部２０ａ，２０ｂを駆動する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、ハンドルの回転に伴って回転部材を回転させるように回転手段を構成してもよい。つまり、回転手段を人手によって駆動しかつ制御するようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、制御手段であるコントローラによって制御されるアクチュエータがスライダ３４ａ，３４ｂを移動させる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、ハンドルの回転に伴ってスライダを移動させるように移動手段を構成してもよい。つまり、移動手段を人手によって駆動しかつ制御するようにしてもよい。

なお、磁界発生部の一方主面の外形は特に限定されず、一方主面の外形が多角形状の磁界発生部を用いてもよい。

また、一対の磁界発生部の一方と他方とで、それぞれの一方主面の外形の形状が異なっていてもよいし、それぞれの一方主面の大きさが異なっていてもよい。たとえば、一方主面の外形が円形の磁界発生部と一方主面の外形が三角形の磁界発生部とを用いてもよい。

また、一方主面に２つの磁極が形成される磁界発生部（たとえば磁界発生部１６ａ，１００，１１４）と、一方主面に３つ以上の磁極が形成される磁界発生部（たとえば磁界発生部１０８）とによって一対の磁界発生部を構成してもよい。

また、１つの永久磁石によって構成される磁界発生部（たとえば磁界発生部１６ａ，１０８，１１４）と、複数の永久磁石を保持部材で保持することによって構成される磁界発生部（たとえば磁界発生部１００）とによって一対の磁界発生部を構成してもよい。

また、磁界発生部に用いられる永久磁石が大型で１つの永久磁石片で構成することが困難な場合は、複数の永久磁石片（磁石ブロック）を組み合わせることによって一体構成された永久磁石を用いてもよい。

また、磁界発生部の磁界発生源として、永久磁石に代えて電磁石等を用いてもよい。

また、一対の磁界発生部の同方向かつ同角度の回転のみを行ってもよいし、一対の磁界発生部のいずれか一方の回転のみを行ってもよい。つまり、目標位置における磁界の向きを所定平面上で変更する工程のみを行ってもよいし、目標位置における磁界の向きの所定平面に対する傾きを変更する工程のみを行ってもよい。

さらに、目標位置における磁界の向きを所定平面上で変更する工程と目標位置における磁界の向きの所定平面に対する傾きを変更する工程とを同時に行ってもよい。具体的には、たとえば、一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に異なる角度（異なる速度）で回転させてもよいし、一対の磁界発生部をそれぞれ逆方向に異なる角度で回転させてもよい。このように、目標位置において所望の向きに磁界を設定できる任意の駆動態様を一対の磁界発生部の駆動態様として採用できる。また、目標位置における磁界の向きの変更と目標位置における磁界の強度の変更とを同時に行ってもよい。具体的には、たとえば一対の磁界発生部の回転と移動とを同時に行ってもよい。

この発明が詳細に説明され図示されたが、それは単なる図解および一例として用いたものであり、限定であると解されるべきではないことは明らかであり、この発明の精神および範囲は添付された請求の範囲の文言のみによって限定される。

Claims (9)

1. 複数の磁極が形成される一方主面をそれぞれ有しかつ互いの前記一方主面が空隙を介して平行に対向するように同軸上に配置される一対の磁界発生部を用い、前記一対の磁界発生部によって発生される磁界のうち前記一対の磁界発生部に挟まれかつ前記一方主面に平行な所定平面上の目標位置における磁界を制御するための磁界制御方法であって、
   前記一対の磁界発生部をそれぞれ周方向の同方向に同角度で回転させることによって、前記目標位置における磁界の向きを前記所定平面上で変更する工程、および
   一方の前記磁界発生部の前記磁極と他方の前記磁界発生部の前記磁極との位置関係を変更するように前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方を前記周方向に回転させることによって、前記目標位置における磁界の向きの前記所定平面に対する傾きを変更する工程を備える、磁界制御方法。
2. 前記一対の磁界発生部と前記目標位置との相対的な位置関係を変更することによって、前記目標位置における磁界の向きを維持したまま前記目標位置における磁界の強度を変更する工程をさらに含む、請求項１に記載の磁界制御方法。
3. 複数の磁極が形成される一方主面をそれぞれ有しかつ互いの前記一方主面が空隙を介して平行に対向するように同軸上に配置される一対の磁界発生部、および
   前記一対の磁界発生部によって発生される磁界のうち前記一対の磁界発生部に挟まれかつ前記一方主面に平行な所定平面上の目標位置における磁界の向きを変更するために、前記一対の磁界発生部をそれぞれ周方向に回転させる回転手段を備える、磁界発生装置。
4. 前記目標位置における磁界の強度を変更するために、前記一対の磁界発生部をそれぞれ前記所定平面に平行な方向の同方向に同距離で移動させる移動手段をさらに含む、請求項３に記載の磁界発生装置。
5. 前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は前記一方主面の反対側に他方主面を有し、
   前記他方主面に設けられる磁性体をさらに含む、請求項３または４に記載の磁界発生装置。
6. 前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方の前記一方主面の外形は円形である、請求項３または４に記載の磁界発生装置。
7. 前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方の前記一方主面には２つの前記磁極が形成される、請求項３または４に記載の磁界発生装置。
8. 前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は１つの永久磁石によって構成される、請求項３または４に記載の磁界発生装置。
9. 前記一対の磁界発生部の少なくともいずれか一方は複数の永久磁石と前記複数の永久磁石を保持する保持部材とによって構成される、請求項３または４に記載の磁界発生装置。

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