WO2008007771A1

WO2008007771A1 - Procédé de réglage de champ magnétique et générateur de champ magnétique

Info

Publication number: WO2008007771A1
Application number: PCT/JP2007/063977
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Takayama; Mitsutoshi Natsumeda; Kentaro Horisaka
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2008-01-17
Also published as: JPWO2008007771A1; EP2042094B1; JP5003681B2; US8373528B2; US20090076324A1; EP2042094A1; EP2042094A4

Description

明細書

磁界制御方法および磁界発生装置

技術分野

[0001] 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、所定平面上における磁界強度の極大点を移動させる磁界制御方法および磁界発生装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、医療分野では、カプセル内視鏡やカテーテル等の医療器具を体内の目標位置に誘導する医療器具誘導システムや、薬剤を体内の目標位置に配送する薬剤配送 (Drug Delivery)システムが検討されている。このような誘導システムとして、特許文献 1および 2には、磁性体を含む被誘導物を磁界発生装置が発生させた磁界の作用によって体内の目標位置に誘導する磁気誘導システムが開示されて！ヽる。

[0003] 特許文献 1および 2の磁界発生装置では、連結部材によって連結される一対の磁界発生部を支持部材とともに移動させることによって、一対の磁界発生部が発生させた磁界を移動させ、所定平面上における磁界強度の極大点を移動させる。磁性体を含む被誘導物は磁界強度の極大点に吸引されるので、このように磁界強度の極大点を移動させることによって被誘導物を移動させることができる。

特許文献 1 :特開平 4- 8343号公報

特許文献 2 :特開 2005— 103091号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、特許文献 1および 2の技術では、一対の磁界発生部とともに一対の磁界発生部を連結する連結部材および一対の磁界発生部と連結部材とを支持する支持部材等を移動させる必要があるので、装置の構成が複雑になるという問題があった。特に、所定平面上の所定範囲内で極大点を任意の位置に移動させるためには、特許文献 1のように一対の磁界発生部を 2方向に移動させる必要があるので、装置の構成および制御がより複雑になってしまう。 [0005] それゆえに、この発明の主たる目的は、所定平面上における磁界強度の極大点を所定平面上の所定範囲内で簡単に任意の位置に移動させることができる、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。

課題を解決するための手段

[0006] この発明のある見地によれば、所定軸の軸方向に空隙を介して設けられかつ極性の異なる磁極が互いの空隙側主面に形成される一対の磁界発生部を用い、各空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分が所定軸力ずれるように各磁極が配置される一対の磁界発生部によって発生される磁界を一対の磁界発生部間で所定軸に直交する所定平面上で制御する磁界制御方法であって、所定軸を中心として一方の磁界発生部を他方の磁界発生部に対して相対的に回動させる第 1動作、および所定軸を中心として一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に同角度で回動させる第 2動作の少なくともいずれか一方を行うことによって、所定平面上における磁界強度の極大点を移動させる工程を備える、磁界制御方法が提供される。

[0007] この発明の他の見地によれば、所定軸の軸方向に空隙を介して設けられかつ極性の異なる磁極が互!、の空隙側主面に形成され、各空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分が所定軸力ずれるように各磁極が配置される一対の磁界発生部、所定軸を中心として一方の磁界発生部を他方の磁界発生部に対して相対的に回動させる第 1駆動手段、および所定軸を中心として一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に同角度で回動させる第 2駆動手段を備える、磁界発生装置が提供される。

[0008] この発明では、第 1動作で互いに近づくように（互いの重なりの程度が大きくなるように）一対の磁界発生部を相対的に回動させる場合、所定平面上において一対の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分に挟まれる位置が所定軸と所定平面との交点力も遠ざかる。また、第 1動作で互いに遠ざ力るように（互いの重なりの程度が小さくなるように）一対の磁界発生部を相対的に回動させる場合、所定平面上において一対の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分に挟まれる位置が所定軸と所定平面との交点に近づく。所定平面上において一対の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分に挟まれる位置は所定平面上で磁束の通過量が最も多ぐ所定平面上における磁界強度の極大点はその位置に存在する。したがって、所定平面上において一対の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分に挟まれる位置が所定軸と所定平面との交点から遠ざ力ることによって、所定平面上における磁界強度の極大点が所定軸と所定平面との交点力遠ざかる。また、所定平面上において一対の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分に挟まれる位置が所定軸と所定平面との交点に近づくことによって、所定平面上における磁界強度の極大点が所定軸と所定平面との交点に近づく。つまり、一対の磁界発生部を相対的に回動させる第 1動作によって、所定軸と所定平面との交点力所定平面上における磁界強度の極大点までの距離を変更するように、所定平面上における磁界強度の極大点を移動させることができる。一方、所定軸を中心として一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に同角度で回動させる第 2動作によって、所定軸と所定平面との交点から所定平面上における磁界強度の極大点までの距離を保ったまま所定平面上における磁界強度の極大点を移動させることができる。このような第 1動作および第 2動作の少なくともいずれか一方を行うことによって、磁界発生部に複数の動きをさせずとも、所定平面上における磁界強度の極大点を所定平面上の所定範囲内で簡単に任意の位置に移動させることができる。この発明の磁界発生装置では、一対の磁界発生部を回動させるという 1つの動きのみで極大点を所定平面上の所定範囲内で簡単に任意の位置に移動させることができ、構成を簡素にできる。

[0009] 好ましくは、一対の磁界発生部をそれぞれ軸方向の一方に同距離で移動させることによって、所定平面を軸方向の一方に移動させる工程をさらに含む。この場合、所定平面を所定軸の軸方向の一方に移動させることができる。したがって、一対の磁界発生部の回動と一対の磁界発生部の所定軸の軸方向への移動とを組み合わせることによって、所定平面上における磁界強度の極大点を所定空間内で任意の位置に移動させることができる。このような一対の磁界発生部の軸方向への移動は、たとえば第 3駆動手段によって行われる。

[0010] また、磁界発生部は永久磁石を含み、空隙側主面の磁極は永久磁石に形成されることが好ましい。この場合、永久磁石が磁界発生部の磁界発生源として用いられることによって、磁界発生部を簡素に構成でき、ひいては磁界発生装置を簡素に構成できる。また、磁界を発生させるためのエネルギー供給が不要であるので、ランニングコストを抑えることができる。

[0011] さらに、磁界発生部に含まれる永久磁石は所定軸に至らないように形成されることが好ましい。この場合、所定軸に至らない小さな永久磁石を用いることによって、磁界発生装置の重量および製造コストを抑えることができる。たとえば環状セグメント状の永久磁石が用いられる。

[0012] 第 1動作で一対の磁界発生部を互いに遠ざ力るように（互、の重なりの程度が小さくなるように）回動させる場合、一方の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分と、他方の磁界発生部の空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分との距離が長くなる。このために、一対の磁界発生部がそれぞれ所定軸に至っていない場合は、極大点が所定軸と所定平面との交点に近づくにつれて、所定平面上における磁界勾配および極大点の磁界強度が小さくなる。好ましくは、永久磁石を含む磁界発生部は、所定軸近傍に設けられる補助永久磁石をさらに含む。この場合、所定軸近傍に設けられる補助永久磁石によって、所定軸と所定平面との交点近傍に一定以上の磁束が与えられる。したがって、極大点が所定軸と所定平面との交点に近づいても、所定平面上における磁界勾配の低下および極大点の磁界強度の低下を抑えることができる。

[0013] また、磁界発生部に含まれる永久磁石は所定軸に至るように形成されることが好ましい。この場合、永久磁石の所定軸に至る部分によって、所定軸と所定平面との交点近傍に一定以上の磁束が与えられる。したがって、極大点が所定軸と所定平面との交点に近づいても、所定平面上における磁界勾配の低下および極大点の磁界強度の低下を抑えることができる。たとえばその外形が円形状の永久磁石が用いられる。

[0014] さらに、永久磁石は、第 1永久磁石片と、第 1永久磁石片を介して対向する一対の第 2永久磁石片とを含み、空隙側主面の磁極は第 1永久磁石片に形成され、一対の第 2永久磁石片の互いの対向面には、空隙側主面の磁極と同じ極性の磁極が形成されることが好ましい。この場合、空隙側主面の磁極が正極 (N極)であれば当該磁極力もより多くの磁束を発生させることができる。また、空隙側主面の磁極が負極 (S 極)であれば当該磁極により多くの磁束を収束させることができる。したがって、このような構成の永久磁石を用いることによって、所定平面上における磁界勾配を大きくでき、極大点の磁界強度を大きくできる。

[0015] 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。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]この発明の一実施形態を示す斜視図解図である。

[図 2]図 1の実施形態に用いられる一対の磁界発生部を示す斜視図解図である。

[図 3]磁界発生部の一方主面上の位置と磁界発生部の一方主面から所定平面側に離れた位置における磁束密度との関係を示すグラフである。

[図 4]図 2の状態力も一対の磁界発生部をそれぞれ逆方向に 60° 回動させた状態を示す斜視図解図である。

[図 5]図 2の状態力も一対の磁界発生部をそれぞれ逆方向に 90° 回動させた状態を示す斜視図解図である。

[図 6]図 2の状態力一対の磁界発生部をそれぞれ逆方向に 180° 回動させた状態を示す斜視図解図である。

[図 7]極大点の移動範囲を示す図解図である。

[図 8]図 2の状態力も一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に 90° 回動させた状態を示す斜視図解図である。

[図 9]図 2の状態の X— Y平面上における磁界強度の分布態様を示す図解図である。

[図 10]図 5の状態の X— Y平面上における磁界強度の分布態様を示す図解図である

[図 11]極大点の位置と吸引力との関係を示すグラフである。

[図 12]この発明の他の実施形態を示す斜視図解図である。

[図 13]図 12の実施形態に用いられる一対の磁界発生部を示す斜視図解図である。

[図 14]図 13の状態の X—Y平面上における磁界強度の分布態様を示す図解図である。

[図 15]この発明のその他の実施形態を示す斜視図解図である。

[図 16]図 15の実施形態に用いられる一対の磁界発生部を示す斜視図解図である。 [図 17]図 16の状態の X—Y平面上における磁界強度の分布態様を示す図解図である。

[図 18]所定範囲における極大点の位置と一対の永久磁石を回動させる角度との関係を説明するための図解図である。

[図 19]一対の磁界発生部の他の例を示す斜視図解図である。

符号の説明

[0017] 10, 10a, 10b 磁界発生装置

14a, 14b, 42a, 42b 駆動部

16a, 16b, 48a, 48b, 58a, 58b 永久磁石

22a, 22b モータ

24a, 24b, 46a, 46b 回転部材

26a, 26b, 38a, 38b, 50a, 50b, 64a, 64b 一方主面

28a, 28b, 40a, 40b, 52a, 52b, 66a, 66b 他方主面

30a, 30b, 54a, 54b 中央部

32 シリンダ

34a, 34b 磁界発生部

36a, 36b 補助永久磁石

60 第 1永久磁石片

62a, 62b 第 2永久磁石片

A 所定軸

発明を実施するための最良の形態

[0018] 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を参照して、この発明の一実施形態の磁界発生装置 10は、コ字状に形成されるフレーム 12、フレーム 12に設けられる一対の駆動部 14a, 14b、および所定軸 A ( 一点鎖線で示す)の軸方向に空隙 Gを介して設けられる一対の永久磁石 16a, 16b を含む。図 1からわ力るように、この実施形態では、所定軸 Aの軸方向が上下方向（矢印 Z1および Z2方向）に設定されるものとする。

[0019] フレーム 12は、上下に対向配置される板状部材 18a, 18b、および板状部材 18a, 18bを連結する連結部材 20を含む。板状部材 18a, 18bおよび連結部材 20の材質は特に限定されないが、板状部材 18a, 18bおよび連結部材 20としては非磁性材料を用いることが好ましい。板状部材 18a, 18bおよび連結部材 20としてアルミニウム等の非磁性材料を用いることによって、空隙 Gの磁界に悪影響を及ぼすことがない。

[0020] 駆動部 14a, 14bは、配置手段であるフレーム 12によって所定軸 A上に並ぶように対向配置される。駆動部 14aはモータ 22aと回転部材 24aとを含む。駆動部 14bはモータ 22bと回転部材 24bとを含む。動力源であるモータ 22aは板状部材 18aの上面に固定される。モータ 22bは板状部材 18bの下面に固定される。回転部材 24aは、円板状に形成される。回転部材 24aは、モータ 22aの駆動によって所定軸 Aを中心として周方向（矢印 C1および C2方向）の一方に回転する。回転部材 24bは、回転部材 24aと同寸法の円板状に形成される。回転部材 24bは、モータ 22bの駆動によつて所定軸 Aを中心として矢印 C1または C2方向に回転する。回転部材 24a, 24bの材質は特に限定されないが、回転部材 24a, 24bとしては磁性材料を用いることが好ましい。回転部材 24a, 24bとして SS400等の磁性材料を用いることによって、永久磁石 16a, 16bの動作点を上げることができる。

[0021] 永久磁石 16aは回転部材 24aの上面に固着される。永久磁石 16bは回転部材 24b の下面に固着される。空隙 Gに磁界を発生させるための永久磁石 16a, 16bはそれぞれ、たとえば NEOMAX— 48BH (日立金属株式会社製)等力もなる。

[0022] 図 2に示すように、永久磁石 16a, 16bはそれぞれ、環状セグメント状 (外形略扇形状）に形成される。永久磁石 16aの磁ィ匕方向は、矢印 Z1方向（鉛直上向き方向）である。したがって、永久磁石 16aの空隙 G側の主面（以下、一方主面という） 26aには N 極が形成される。また、永久磁石 16aの一方主面 26aとは反対側の主面（以下、他方主面という） 28aには S極が形成される。同様に、永久磁石 16bの磁ィ匕方向は矢印 Z1 方向である。したがって、永久磁石 16bの一方主面 26bには S極が形成される。また、永久磁石 16bの他方主面 28bには N極が形成される。つまり、永久磁石 16aの一方主面 26aと永久磁石 16bの一方主面 26bとには、極性の異なる 1つの磁極が形成される。

[0023] 図 2からわ力るように、永久磁石 16aは、所定軸 Aに交わることがなぐ所定軸 Aを挟んで対向する部分もないように、回転部材 24a (図 1参照）に設けられる。つまり、永久磁石 16aは、所定軸 Aに至らないように回転部材 24aに設けられる。また、永久磁石 16aは、一方主面 26a (N極）の中央部 30a (—点鎖線で示す範囲）が所定軸 Aからずれるように回転部材 24aに設けられる。同様に、永久磁石 16bは、所定軸 Aに至らないように回転部材 24b (図 1参照）に設けられる。また、永久磁石 16bは、一方主面 26b (S極)の中央部 30bが所定軸 A力もずれるように回転部材 24b (図 1参照）に設けられる。

[0024] このような永久磁石 16aの一方主面 26aから一方主面 26a, 26b間の X— Y平面（図 2参照)側に離れた位置における磁束密度分布を図 3に示す。図 3において、 T1, T2, T3, Τ4ίまそれぞれ、一方主面 26a力ら X— Υ平面佃 Jに 0. 7mm、 1. Omm、 2. Omm, 3. Omm離れた位置における磁束密度分布である。なお、図 3の横軸は一方主面 26a上の位置を示す。 Tl , T2をみて、一方主面 26aに近いほど一方主面 26a の周縁部近傍力他方主面 28aの周縁部近傍に向力磁束が多くなり、周縁部に対応する部分で磁束密度が最大となる。しかし、 T3, T4をみて、一方主面 26aからある程度（2. Omm程度）離れた位置では一方主面 26aから他方主面 28aに向力磁束の影響を受けにくくなり、中央部 30aに対応する部分で磁束密度が最大となる。この実施形態にお!ヽて「一方主面 26a (N極)近傍」とは、磁束密度分布が一方主面 26a の周縁部近傍力他方主面 28aの周縁部近傍に向力磁束の影響を受けない程度に一方主面 26aから X— Y平面側に離れた位置をいう。永久磁石 16aでは、一方主面 26a近傍の磁束密度が最大となる部分が中央部 30aのやや上方に位置する。永久磁石 16bについても同様であり、一方主面 26b近傍の磁束密度が最大となる部分が中央部 30bのやや下方に位置する。

[0025] 永久磁石 16aは、モータ 22aが回転部材 24aを矢印 C1または C2方向に回転させることによって円環状の経路 R1に沿って回動する。同様に、永久磁石 16bは、モータ 22bが回転部材 24bを矢印 C1または C2方向に回転させることによって円環状の経路 R2に沿って回動する。

[0026] また、図 1に示すように、フレーム 12にはシリンダ 32が連結される。シリンダ 32は、その上端部が板状部材 18aの下面に固着されるプランジャ 32aと、プランジャ 32aを矢印 Zlまたは Z2方向に移動させる本体 32bとを含む。シリンダ 32は、本体 32bがプランジャ 32aを矢印 Z1または Z2方向に移動させることによって、フレーム 12ひいては永久磁石 16a, 16bを矢印 Zlまたは Z2方向に移動させる。

[0027] この実施形態では、永久磁石 16a (16b)のみによって磁界発生部が構成される。

駆動部 14a, 14bが第 1および第 2駆動手段に相当する。シリンダ 32が第 3駆動手段に相当する。

[0028] ついで、このように構成される磁界発生装置 10における磁界制御方法の一例について説明する。

磁界発生装置 10では、永久磁石 16a, 16bを回動させることによって、永久磁石 1 6a, 16b間で所定軸 Aに直交する所定平面上における磁界強度の極大点を移動させる。ここでは、永久磁石 16aを永久磁石 16bに対して相対的に回動させる第 1動作と、永久磁石 16a, 16bを同方向に同角度で回動させる第 2動作とを組み合わせる場合について説明する。

[0029] 図 2に示すように、ここでは、所定軸 Aに直交しかつ経路 Rl, R2間の中央を通る X 軸と、所定軸 Aおよび X軸に直交する Y軸とがなす X— Y平面を所定平面とする。以下、所定軸 Aと X軸と Y軸とが交わる点を交点 Oという。また、 X軸および Y軸において、矢印が指す方向をプラス方向とし、その逆方向をマイナス方向とする。

[0030] X— Y平面上において、一方主面 26a近傍の磁束密度が最大となる部分に対応する中央部 30aと、一方主面 26b近傍の磁束密度が最大となる部分に対応する中央部 30bとに挟まれる位置は磁束の通過量が最も多くなる。したがって、 X— Y平面上における磁界強度の極大点 Mは、中央部 30a, 30bに挟まれる位置に存在することとなる。図 2には、一方主面 26a, 26bが互いにずれなく対向し（互いに全て重なり）かつ中央部 30a, 30bによって交点 Oよりもプラス側で X軸を挟んだ状態が示されて、る。つまり、図 2には、 X軸上かつ交点 Oよりもプラス側で交点 O力最も離れた位置に極大点 Mが存在する状態が示されてヽる。

[0031] まず、図 2および図 4〜図 7を参照して、永久磁石 16aを永久磁石 16bに対して相対的に回動させる第 1動作の一例について説明する。ここでは、図 2の位置を初期位置として、駆動部 14a (図 1参照）が永久磁石 16aを矢印 C2方向（周方向反時計回り )に回動させるものとする。また、これと同時に、図 2の位置を初期位置として、駆動部 14b (図 1参照）が永久磁石 16bを永久磁石 16aと同角度で矢印 C1方向（周方向時計回り）に回動させるものとする。つまり、第 1動作として永久磁石 16a, 16bを逆方向に同角度で回動させるものとする。

[0032] 図 4に示すように、永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に同角度で回動させることによって、永久磁石 16a, 16bが互いに遠ざかり（互いの重なりの程度が小さくなり）、中央部 30a, 30bに挟まれる X— Y平面上の位置が X軸上を交点 Oに向けてマイナス方向に移動する。したがって、極大点 Mが X軸上を交点 Oに向けてマイナス方向に直線移動する。なお、図 4には、図 2の位置カゝら永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に 60° 回動させた状態が示されている。

[0033] そして、図 5に示すように、図 2の位置力も永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に 90° 回動させた状態では、交点 Oが中央部 30a, 30bによって挟まれ、極大点 Mが交点 O上に存在することとなる。図 5の状態力もさらに永久磁石 16a, 16bを回動させることによって、永久磁石 16a, 16bが互いに近づき、極大点 Mが X軸上を交点 Oからマイナス方向に直線移動する。

[0034] そして、図 6に示すように、図 2の位置力も永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に 180° 回動させた状態では、一方主面 26a, 26bが互いにずれなく対向しかつ中央部 30a, 30bが交点 Oよりもマイナス側で X軸を挟む。つまり、 X軸上かつ交点 Oよりもマイナス側で交点 O力も最も離れた位置に極大点 Mが存在することとなる。その後、さらに永久磁石 16a, 16bを回動させると、再び永久磁石 16a, 16b力互いに遠ざ力り、極大点 Mが X軸上を交点 Oに向けてプラス方向に移動する。

[0035] このように永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に同角度で回動させる第 1動作では、図 7に L1で示す範囲で極大点 Mが X軸上を直線移動する。

[0036] ついで、図 2および図 8を参照して、永久磁石 16a, 16bをそれぞれ矢印 C1または C2方向に同角度で回動させる第 2動作について説明する。ここでは、図 2の位置を初期位置として、駆動部 14a, 14b (図 1参照）が永久磁石 16a, 16bをそれぞれ矢印 C1または C2方向に同角度で回動させるものとする。

[0037] 図 8には、図 2の位置から永久磁石 16a, 16bをそれぞれ矢印 C1方向に 90° または矢印 C2方向に 270° 回動させた状態が示されている。図 8の状態では、一方主面 26a, 26bが互いにずれなく対向しかつ中央部 30a, 30bが交点 Oよりもマイナス側で Y軸を挟む。したがって、 Y軸上かつ交点 Oよりもマイナス側で交点 Oカゝら最も離れた位置に極大点 Mが存在することとなる。図 2の状態と図 8の状態とにおいて、交点 O力極大点 Mまでの距離は等しい。このように永久磁石 16a, 16bをそれぞれ同方向に同角度で回動させることによって、交点 O力も極大点 Mまでの距離を保ったまま極大点 M力な— Y平面上で円を描くように移動する（図 7参照)。図 8の位置を初期位置として永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に同角度で回動させることによって図 7に L2で示す範囲で極大点 Mが Y軸上を直線移動する。

[0038] このように、永久磁石 16a, 16bを逆方向に同角度で回動させる第 1動作と、永久磁石 16a, 16bを同方向に同角度で回動させる第 2動作とを組み合わせることによって、極大点 Mを X— Y平面上の所定範囲 L (図 7参照）内で任意の位置に移動させることができる。なお、図 7において、 L3は図 2の位置から永久磁石 16a, 16bをそれぞれ矢印 C1方向に 45° または矢印 C2方向に 135° 回動させた位置を初期位置として永久磁石 16a, 16bを逆方向に同角度で回動させた場合の極大点 Mの移動範囲を示す。また、 L4は図 2の位置力も永久磁石 16a, 16bを矢印 C2方向に 45° または矢印 C1方向に 135° 回動させた位置を初期位置として永久磁石 16a, 16bをそれぞれ逆方向に同角度で回動させた場合の極大点 Mの移動範囲を示す。

[0039] さらに、磁界発生装置 10では、シリンダ 32 (図 1参照）がフレーム 12ひいては永久磁石 16a, 16bを矢印 Z1または Z2方向に移動させることによって、 X—Y平面を矢印 Z1または Z2方向に移動させることができる。したがって、永久磁石 16a, 16bの回動と永久磁石 16a, 16bの所定軸 Aの軸方向への移動とを組み合わせることによって、極大点 Mを所定空間内で任意の位置に移動させることができる。

[0040] このような磁界発生装置 10によれば、永久磁石 16a, 16bを逆方向に同角度で回動させる第 1動作と、永久磁石 16a, 16bを同方向に同角度で回動させる第 2動作とを組み合わせることによって、極大点 Mを X— Y平面上の所定範囲 L (図 7参照）内で任意の位置に移動させることができる。つまり、磁界発生装置 10によれば、永久磁石 16a, 16bを回動させるという 1つの動きのみで極大点 Mを X— Y平面上の所定範囲 L内で簡単に任意の位置に移動させることができる。したがって、磁界発生装置 10は磁性体を含む医療器具や薬剤等の被誘導物を体内の目標位置に誘導する磁気誘導システムに好適に用いられる。

[0041] 永久磁石 16a, 16bの回動と永久磁石 16a, 16bの矢印 Z1または Z2方向への移動とを組み合わせることによって、極大点 Mを所定空間内で任意の位置に移動させることができる。これによつて、磁気誘導システムにおいてより確実に被誘導物を目標位置に誘導できる。

[0042] 磁界発生部として永久磁石 16a, 16bが用いられるので、磁界発生部を簡素に構成でき、ひいては磁界発生装置 10を簡素に構成できる。また、磁界を発生させるためのエネルギー供給が不要であるので、ランニングコストを抑えることができる。

[0043] 所定軸 Aに至らないような小さな環状セグメント状の永久磁石 16a, 16bを用いることによって、磁界発生装置 10の重量および製造コストを抑えることができる。

[0044] ちなみに、磁界発生装置 10では、極大点 Mを交点 Oに近づける際に中央部 30a, 30b間の距離が長くなるので、極大点 Mが交点 Oに近づくにつれて極大点 Mの磁界強度は小さくなる。図 9に図 2の状態の X— Y平面上における磁界強度の分布態様を示し、図 10に図 5の状態の X—Y平面上における磁界強度の分布態様を示す。図 9 および図 10では、極大点 Mを中心として環状を描く複数の等磁束密度線の種類によって X—Y平面上の磁界強度の大小を表している。具体的には、等磁束密度線が破線から実線に近づくにつれて（円の中心に近づくにつれて)磁界強度が大きくなつていることを表している。図 9と図 10とを比較して、図 10では中央部 30a, 30b間の距離が長くなるために極大点 Mの周囲であっても磁界強度が小さくなつていることがわかる。さらに、図 10では図 9よりも等磁束密度線の間隔が広がっていることから、磁界勾配が小さくなつて、ることがわ力る。

[0045] このように極大点 Mが交点 Oに近づくにつれて X— Y平面上における磁界勾配が小さくなるとともに極大点 Mの磁界強度が小さくなるので、永久磁石 16a, 16bによつて発生される磁界中で磁性体が極大点 Mに吸引される力（以下、吸引力という)も極大点 Mが交点 Oに近づくにつれて低下する。磁界発生装置 10における交点 Oから極大点 Mまでの距離と吸引力 (磁気力）との関係を図 11に F1で示す。 F1から極大点 Mが交点 Oに近づくにつれて吸弓 |力も低下して、ることがわ力る。

[0046] なお、上述の磁界発生装置 10では、第 1動作として永久磁石 16a, 16bを逆方向に同角度で回動させる場合について説明したが、第 1動作はこれに限定されない。たとえば、永久磁石 16a, 16bを逆方向に異なる角度で回動させてもよいし、永久磁石 16a, 16bを同方向に異なる角度で回動させてもよい。さらに、永久磁石 16a, 16b のうち一方のみを回動させてもよい。たとえば、図 2の状態から永久磁石 16bのみを矢印 C2方向に回動させる場合、極大点 Mは Y軸のプラス側に膨らむ円弧を描いて交点 Oに達し、交点 O力 Y軸のマイナス側に膨らむ円弧を描、て図 2の位置に戻る

[0047] ついで、図 12および図 13を参照して、この発明の他の実施形態の磁界発生装置 1 Oaについて説明する。磁界発生装置 10aでは、交点 Oへの接近に伴う極大点 Mの磁界強度の低下を抑えるために、磁界発生部 34a, 34bが用いられる。

[0048] 図 12に示すように、磁界発生部 34aは、永久磁石 16aと補助永久磁石 36aとを含む。磁界発生部 34bは、永久磁石 16bと補助永久磁石 36bとを含む。磁界発生部 34 a, 34bが補助永久磁石 36a, 36bを含むこと以外は磁界発生装置 10と同様に構成されるので、重複する説明は省略する。

[0049] 図 13に示すように、磁界発生部 34aの補助永久磁石 36aは、円筒状に形成される。補助永久磁石 36aは、その中心を所定軸 Aが通るように回転部材 24a (図 12参照）の上面に固着される。磁界発生部 34bの補助永久磁石 36bは、補助永久磁石 36aと同形状かつ同寸法に形成される。補助永久磁石 36bは、その中心を所定軸 Aが通るように回転部材 24bの下面（図 12参照）に固着される。補助永久磁石 36aは、回転部材 24aの回転に伴って所定軸 Aを中心として回転する。補助永久磁石 36bは、回転部材 24bの回転に伴って所定軸 Aを中心として回転する。所定軸 Aを中心として回転する補助永久磁石 36aは、回転部材 24aの回転に伴って移動することがない。補助永久磁石 36bについても同様である。

[0050] 補助永久磁石 36a, 36bの磁化方向はそれぞれ、矢印 Z1方向である。したがって、補助永久磁石 36aの一方主面 38aには N極が形成される。また、補助永久磁石 36a の他方主面 40aには S極が形成される。一方、補助永久磁石 36bの一方主面 38bには S極が形成される。また、補助永久磁石 36bの他方主面 40bには N極が形成される。補助永久磁石 36a, 36bはそれぞれ、たとえば NEOMAX— 48BH (日立金属株式会社製)等力なる。

[0051] このような磁界発生装置 10aによれば、所定の位置力も移動しない補助永久磁石 3 6a, 36bによって、永久磁石 16a, 16bの配置態様に拘わらず X— Y平面上の交点 O 近傍に一定以上の磁束が与えられる。したがって、極大点 Mを交点 Oに近づけても、 X— Y平面上における磁界勾配の低下および極大点 Mの磁界強度の低下を抑えることができる。

[0052] 図 14に図 13の状態の X—Y平面上における磁界強度の分布態様を示す。図 10と図 14とを比較して、磁界発生装置 10aでは補助永久磁石 36a, 36bを設けることによつて、磁界発生装置 10よりも X—Y平面上における磁界勾配を大きくできかつ極大点 Mおよびその近傍の磁界強度を大きくできることがわかる。また、磁界発生装置 10 aにおける交点 O力も極大点 Mまでの距離と吸引力との関係を図 11に F2で示す。 F 2から極大点 Mを交点 Oに近づけても吸引力の低下を抑制できていることがわかる。

[0053] さらに、図 15および図 16を参照して、この発明のその他の実施形態の磁界発生装置 10bについて説明する。

磁界発生装置 10bでは、フレーム 12に代えてフレーム 12aが用いられ、駆動部 14 a, 14bに代えて駆動部 42a, 42bが用いられる。フレーム 12aには、板状部材 18a, 18bよりも長手方向の寸法が長い板状部材 44a, 44bが用いられる。駆動部 42aには、回転部材 24aよりも大きな円板状の回転部材 46aが用いられる。駆動部 42bには、回転部材 46aと同形状かつ同寸法の回転部材 46bが用いられる。また、一対の磁界発生部として永久磁石 48a, 48bが用いられる。その他については磁界発生装置 10 , 10aと同様に構成されるので、重複する説明は省略する。

[0054] 図 16に示すように、永久磁石 48a, 48bの磁化方向はそれぞれ、矢印 Z1方向である。したがって、永久磁石 48aの一方主面 50aには N極が形成される。また、永久磁石 48aの他方主面 52aには S極が形成される。一方、永久磁石 48bの一方主面 50b には S極が形成される。また、永久磁石 48bの他方主面 52bには N極が形成される。永久磁石 48a, 48bはそれぞれ、たとえば NEOMAX—48BH (日立金属株式会社製)等力もなる。

[0055] 永久磁石 48a, 48bはそれぞれ外形が円形状に形成される。この実施形態では、永久磁石 48a, 48bはそれぞれ円板状に形成される。永久磁石 48aは、一方主面 50 aの中央部 54a (—点鎖線で示す範囲）が所定軸 Aからずれつつも一方主面 50aの端部 56aが所定軸 Aに至るように回転部材 46a (図 15参照）の上面に固着される。同様に、永久磁石 48bは、円板状に形成される。永久磁石 48bは、一方主面 50bの中央部 54bが所定軸 Aからずれつつも一方周面 50bの端部 56bが所定軸 Aに至るように回転部材 46b (図 15参照）の下面に固着される。永久磁石 48aでは、一方主面 50 a近傍の磁束密度が最大となる部分が中央部 54aのやや上方に位置する。永久磁石 48bについても同様であり、一方主面 50b近傍の磁束密度が最大となる部分が中央部 54bのやや下方に位置する。

[0056] 永久磁石 48aは、モータ 22aが回転部材 46aを矢印 C1または C2方向に回転させることによって円環状の経路 Rlaに沿って回動する。同様に、永久磁石 48bは、モータ 22bが回転部材 46bを矢印 C1または C2方向に回転させることによって円環状の経路 R2aに沿って回動する。

[0057] このように永久磁石 48a, 48bが設けられることによって、交点 Oが常に一方主面 50 aの端部 56aと一方主面 50bの端部 56bとによって挟まれる。

[0058] このような磁界発生装置 10bによれば、交点 Oが端部 56a, 56bによって挟まれるので、永久磁石 48a, 48bの配置態様に拘わらず交点 O近傍に一定以上の磁束が与えられる。したがって、上述の磁界発生装置 10aと同様に、極大点 Mを交点 Oに近づけても、 X— Y平面上における磁界勾配の低下および極大点 Mの磁界強度の低下を抑えることができる。

[0059] 図 17に図 16の状態の X—Y平面上における磁界強度の分布態様を示す。図 10と図 17とを比較して、磁界発生装置 10bでは永久磁石 48a, 48bの端部 56a, 56bによって交点 Oが挟まれるので、磁界発生装置 10よりも、 X—Y平面上における磁界勾配を大きくでき、極大点 Mの磁界強度を大きくできることがわかる。また、磁界発生装置 10bにおける交点 O力も極大点 Mまでの距離と吸弓 I力との関係を図 11に F3で示す。 F3から極大点 Mを交点 Oに近づけても吸引力の低下を抑制できていることがわかる。

[0060] ついで、上述の磁界発生装置 10bにおける磁界制御方法の一例について説明する。

ここでは、一方主面および他方主面の半径が 70mmであって厚みが 24mmである円板状の NEOMAX— 48BH (日立金属株式会社製）を永久磁石 48a, 48bとして用いた。また、一方主面 50a, 50b間の矢印 Z1方向の距離を 100mmに設定した（図 16参照）。つまり、空隙 Gを 100mmに設定した。この場合、 X—Y平面上で極大点を移動可能な所定範囲 L (図 18参照）の直径は 100mmであった。

[0061] また、ここでは、永久磁石 48a, 48bが互いにずれなく対向した状態力も永久磁石 4 8a, 48bを回動させるものとする（図 15参照)。つまり、交点 0 (図 16参照）から最も離れた位置力 X— Y平面上における磁界強度の極大点を移動させるものとする。図 1 8に示すように、ここでは、 X軸上かつ交点 Oよりもプラス側で交点 O力最も離れた位置 Mlから極大点を移動させるものとする。

[0062] 図 18を参照して、円形の所定範囲 Lの直径は 100mmであるので、交点 O力も位置 Mlまでの距離は 50mmである。 X軸上で交点 Oと位置 Mlとの間の目標位置に極大点を直線移動させるために永久磁石 48a, 48bを回動させるべき角度は、次の数 1 を用いて求められる。数 1は、一対の磁界発生部（ここでは、永久磁石 48a, 48b)の磁気特性、およびそれらの間の空隙の寸法等に応じて予め実験的に得られるものである。数 1は、たとえば、図示しないコントローラに含まれるメモリ等の記憶手段に格納されている。

[0063] [数 1]

D = _ 1.039 x l0—V + 1.381 x 10 V - 6.880 x 10- V + 1.553 x 10"² r³ - 0.1558r² - 0.6294r + 90

[0064] 数 1の rに交点 Oから目標位置までの距離を代入することによって、 X軸上で極大点を直線移動させるために永久磁石 48a, 48bを回動させるべき角度（回転部材 46a, 46bを回転させるべき角度） Dが求められる。たとえば、交点 Oまでの距離が 40mm である位置 M2に極大点を移動させる場合、数 1の rに 40mmを代入することによって角度 Dとして 36. 8° が求められる。 [0065] したがって、永久磁石 48a, 48bをそれぞれ逆方向に 36. 8° 回動させることによつて、位置 Mlから位置 M2に極大点を移動させることができる。なお、永久磁石 48a, 48bを回動させる方向は、互いに逆方向であれば矢印 C1および C2方向のいずれであってもよい（図 15参照）。ここでは、永久磁石 48aを矢印 C2方向に回動させるものとする。また、永久磁石 48bを矢印 C1方向に回動させるものとする。

[0066] 目標位置が X軸からずれる場合は、位置 Mlと交点 Oと目標位置とがなす角度 (以下、角度 Θという）を考慮して永久磁石 48a, 48bを回動させればよい。たとえば、交点 Oまでの距離力 Ommであって角度 Θが矢印 C2方向に 15° (図 18に θ 1で示す )となる位置 M3に位置 Mlから極大点を移動させる場合は、以下のように永久磁石 4 8a, 48bを回動させるべき角度が求められる。

[0067] 永久磁石 48aの回動方向は矢印 C2方向であるので、上述のように求めた角度 D ( 36. 8° )に 15° をカ卩えることによって求められる 51. 8° が永久磁石 48aを回動させるべき角度となる。また、永久磁石 48bの回動方向は矢印 C1方向であるので、上述のように求めた角度 D (36. 8° )から 15° を引くことによって求められる 21. 8° が永久磁石 48bを回動させるべき角度となる。

[0068] したがって、永久磁石 48aを矢印 C2方向に 51. 8° 回動させかつ永久磁石 48bを矢印 C1方向に 21. 8° 回動させることによって、位置 Mlから位置 M3に極大点を移動させることができる。

[0069] さらに、交点 Oまでの距離が 12. 5mmであって角度 Θが矢印 C2方向に 190° (図 18に Θ 2で示す）となる位置 M4に位置 M3から極大点を移動させる場合は、以下のように永久磁石 48a, 48bを回動させるべき角度が求められる。

[0070] この場合、数 1の rに 12. 5mmを代入することによって角度 Dとして 75. 1° が求められる。永久磁石 48aの回動方向は矢印 C2方向であるので、 75. 1° に 190° をカロえることによって 265. 1° が求められる。位置 Mlから位置 M3に極大点を移動させる際に永久磁石 48aは矢印 C2方向に 51. 8° 回動されているので、 265. 1。力ら 5 1. 8° を引くことによって求められる 213. 3° が永久磁石 48aを回動させるべき角度となる。また、永久磁石 48bの回動方向は矢印 C1方向であるので、 75. 1° 力 190 。を引くことによって—114. 9° が求められる。位置 Mlから位置 M3に極大点を移動させる際に永久磁石 48bは矢印 CI方向に 21. 8° 回動されているので、 - 114. 9° 力ら 21. 8° を引くことによって求められる一 136. 7° が永久磁石 48bを回動させるべき角度となる。ここで、 136. 7° に付されている「一（マイナス）」は、永久磁石 48bの回動方向が逆方向（ここでは矢印 C2方向）になることを意味する。

[0071] したがって、永久磁石 48aを矢印 C2方向に 213. 3° 回動させかつ永久磁石 48b を矢印 C2方向に 136. 7° 回動させることによって、位置 M3から位置 M4に極大点を移動させることができる。なお、永久磁石 48a, 48bを回動させるべき角度が 180° を超えかつ 360° 未満のときは、当該回動させるべき角度と 360° との差分だけ本来の回動方向とは逆方向に永久磁石 48a, 48bを回動させればよい。具体的に、上述のように永久磁石 48aを矢印 C2方向に 213. 3° 回動させるべき場合は、永久磁石 48aを矢印 C1方向に 146. 7° 回動させればよい。このように永久磁石 48a, 48b を回動させる角度を 180° 以下にすることによって、極大点を効率よく移動させることができる。

[0072] このように数 1等の関数を用いて永久磁石 48a, 48bを回動させるべき角度を簡単に求めることができ、 X—Y平面上における極大点の位置を簡単に制御できる。上述のような計算は、コントローラに含まれる CPU等の制御手段によって行われる。

[0073] なお、磁界発生部に用いられる永久磁石は、上述の永久磁石 16a, 16b, 48a, 48 bに限定されない。たとえば、永久磁石 16a, 16bに代えて図 19に示すような永久磁石 58a, 58bを用いてもよい。永久磁石 58a, 58bは、第 1永久磁石片 60と、第 1永久磁石片 60を介して対向する一対の第 2永久磁石片 62a, 62bとを含む。

[0074] 永久磁石 58aの第 1永久磁石片 60の磁ィ匕方向は矢印 Z1方向である。第 2永久磁石片 62aの磁ィ匕方向は永久磁石片 60に向力矢印 B1方向である。第 2永久磁石片 62bの磁化方向は永久磁石片 60に向力矢印 B2方向である。永久磁石 58aでは、一方主面 64aの磁極 (N極）および他方主面 66aの磁極（S極）が第 1永久磁石片 60 に形成される。また、第 2永久磁石片 62a, 62bの互いの対向面 (第 1永久磁石片 60 に接する面）には一方主面 64aの磁極と同じ極性の磁極 (N極）が形成される。

[0075] 永久磁石 58bは、第 2磁極片 62a, 62bの位置が入れ替えられる以外は永久磁石 5 8aと同様に構成される。永久磁石 58bでは一方主面 64bの磁極が S極となる。また、永久磁石 58bでは他方主面 66bの磁極が N極となる。さらに、永久磁石 58bでは第 2 永久磁石片 62a, 62bの互、の対向面の磁極が S極となる。

[0076] このような構成の永久磁石 58a, 58bを一対の磁界発生部として用いることによって

、一方主面 64aの N極からより多くの磁束を発生させ、一方主面 64bの S極により多くの磁束を収束させることができる。したがって、所定平面上における磁界勾配を大きくでき、極大点の磁界強度を大きくできる。

[0077] なお、上述の各実施形態では、一対の磁界発生部を上下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ず、一対の磁界発生部を左右に配置してちょい。

[0078] また、磁界発生部に用いられる永久磁石の外形は、上述の実施形態に限定されず、任意に設定できる。

[0079] さらに、上述の各実施形態では、一対の磁界発生部が同寸法かつ同形状であ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。一対の磁界発生部の外形が異なって!/、てもよ、し、一対の磁界発生部の大きさが異なって、てもよ!/、。

[0080] なお、一対の磁界発生部の駆動態様は、一対の磁界発生部を相対的に回動させる第 1動作と一対の磁界発生部を同方向に同角度で回動させる第 2動作とを組み合わせるものに限定されない。第 1動作および第 2動作の少なくともいずれか一方を行うことによって、所定平面上における磁界強度の極大点を所定平面上で移動させるようにすればよい。また、所定平面上における極大点の移動と所定平面の移動とを同時に行ってもよい。具体的には、一対の磁界発生部の回動と一対の磁界発生部の所定軸の軸方向への移動とを同時に行ってもよい。

[0081] また、上述の各実施形態では、磁界発生部に永久磁石を用いる場合について説明したが、永久磁石に代えて磁界発生部に電磁石を用いてもょ、。

[0082] 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

請求の範囲

[1] 所定軸の軸方向に空隙を介して設けられかつ極性の異なる磁極が互いの空隙側主面に形成される一対の磁界発生部を用い、前記各空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分が前記所定軸からずれるように前記各磁極が配置される前記一対の磁界発生部によって発生される磁界を前記一対の磁界発生部間で前記所定軸に直交する所定平面上で制御する磁界制御方法であって、

前記所定軸を中心として一方の前記磁界発生部を他方の前記磁界発生部に対して相対的に回動させる第 1動作、および前記所定軸を中心として前記一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に同角度で回動させる第 2動作の少なくともいずれか一方を行うことによって、前記所定平面上における磁界強度の極大点を移動させる工程を備える、磁界制御方法。

[2] 前記一対の磁界発生部をそれぞれ前記軸方向の一方に同距離で移動させることによって、前記所定平面を前記軸方向の一方に移動させる工程をさらに含む、請求項 1に記載の磁界制御方法。

[3] 所定軸の軸方向に空隙を介して設けられかつ極性の異なる磁極が互いの空隙側主面に形成され、前記各空隙側主面近傍の磁束密度が最大となる部分が前記所定軸力ずれるように前記各磁極が配置される一対の磁界発生部、

前記所定軸を中心として一方の前記磁界発生部を他方の前記磁界発生部に対して相対的に回動させる第 1駆動手段、および

前記所定軸を中心として前記一対の磁界発生部をそれぞれ同方向に同角度で回動させる第 2駆動手段を備える、磁界発生装置。

[4] 前記一対の磁界発生部をそれぞれ前記軸方向の一方に同距離で移動させる第 3 駆動手段をさらに含む、請求項 3に記載の磁界発生装置。

[5] 前記磁界発生部は永久磁石を含み、

前記空隙側主面の前記磁極は前記永久磁石に形成される、請求項 3または 4に記載の磁界発生装置。

[6] 前記永久磁石は前記所定軸に至らないように形成される、請求項 5に記載の磁界発生装置。

[7] 前記永久磁石は環状セグメント状に形成される、請求項 6に記載の磁界発生装置。

[8] 前記永久磁石を含む前記磁界発生部は、前記所定軸近傍に設けられる補助永久磁石をさらに含む、請求項 6または 7に記載の磁界発生装置。

[9] 前記永久磁石は前記所定軸に至るように形成される、請求項 5に記載の磁界発生装置。

[10] 前記永久磁石の外形は円形状である、請求項 9に記載の磁界発生装置。

[11] 前記永久磁石は、第 1永久磁石片と、前記第 1永久磁石片を介して対向する一対の第 2永久磁石片とを含み、

前記空隙側主面の前記磁極は前記第 1永久磁石片に形成され、

前記一対の第 2永久磁石片の互いの対向面には、前記空隙側主面の前記磁極と同じ極性の磁極が形成される、請求項 5から 10のいずれか〖こ記載の磁界発生装置。