非接触搬送装置
【課題】高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、非接触搬送装置の活用範囲が拡大でき、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査に好適な、非接触搬送装置を提供する。
【解決手段】磁界発生手段２は、複数の磁極を持つ電磁石から構成され、磁界発生手段２からの磁界が上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通するように配置されると共に、磁界発生手段２を直動及び回転方向に移動させる移動手段２４を備えた。また、移動体カプセル１は、細長形状の磁性体、または細長形状の永久磁石から成る被誘導部を備えた。
【解決手段】磁界発生手段２は、複数の磁極を持つ電磁石から構成され、磁界発生手段２からの磁界が上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通するように配置されると共に、磁界発生手段２を直動及び回転方向に移動させる移動手段２４を備えた。また、移動体カプセル１は、細長形状の磁性体、または細長形状の永久磁石から成る被誘導部を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用の非接触搬送装置を対象としており、特に体腔内に挿入される医療用具(内視鏡)の進行・誘導手段として好適な移動体カプセルおよびその位置制御装置を備えた非接触搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の体腔内を検査する際の低侵襲医療器具として内視鏡が用いられている。この内視鏡を体腔内で進行し検査する際の患者の苦痛を更に和らげ、かつ円滑に進行を行うことを目的として、内視鏡先端の挿入部を体外から磁気的に誘導する内視鏡誘導装置が幾つか提案されている（例えば、特許文献１−４参照）。
【０００３】
特許文献１では、内視鏡に設けられ患者の体腔壁と内視鏡先端部との間隔を検出する検出手段と、内視鏡先端部に設けられた磁性体と、左右(特許文献中のＸ方向)上下(同Ｙ方向)から患者を挟み込む形で配置された複数の磁界発生手段(特許文献中の磁界発生装置)とを用い、内視鏡先端部の磁性体と磁界発生手段との吸引力により、体外から挿入された内視鏡先端部をＸ方向およびＹ方向に誘導する構成が開示されている。磁界発生手段は、患者の身長方向に移動可能となっており、内視鏡先端部の挿入位置に合わせて位置を調整するこの構成は、挿入長さやねじり、曲げを内視鏡の根元部で操作することにより、先端部の挿入位置や向きを自由に調整できるという特長がある。
【０００４】
また、特許文献２では、内視鏡先端部に設けられた磁性体あるいは永久磁石と、上下 (特許文献中のＺ方向)から患者を挟み込む形で配置された磁界発生手段と、この磁界発生手段を他の方向(同ＸＹおよびＺ方向)に移動させる移動手段とを用い、磁界発生手段と永久磁石との吸引反発力により上下方向につり合い保持された内視鏡先端部を移動手段によって誘導する構成が開示されており、同時に挿入部をカプセル型とし、有線/無線手段で内視画像を体外へ送信する構成も開示されている。この構成では、磁力によって非接触かつつり合い位置に安定保持された内視鏡先端部を、外部の移動手段によってＸＹＺ方向に自由に誘導することができ、先端部の制御性が向上するという特長がある。また、挿入部をカプセル型とすることにより、内視鏡先端部のロール方向ねじり回転の制御性が向上し、広い範囲の内視が可能になる、あるいは体腔内の進行が容易となるといった特長もある。
【０００５】
また、特許文献３あるいは特許文献４では、長手方向端部あるいは表面にらせん形状を持ち内部に永久磁石を持つ移動体と、ＸＹＺの３自由度方向に回転磁界を発生する磁界発生手段(特許文献中の磁界生成コイルまたは回転磁界発生装置)とを用い、磁界発生手段の回転磁界により移動体を回転させ、らせん構造がスクリュー的作用をすることにより推進力を得る構成が開示されている。この構成では、移動体自体に回転による推進力を与えることにより、自由かつ強力な進行制御を行うことができるという特長がある。
【０００６】
このように、従来の内視鏡誘導装置は、患者の周囲を取り囲む形に磁界発生手段を配置して患者を貫く磁界を発生させ、磁性体や永久磁石からなる被誘導部を持ち体腔内に挿入された内視鏡を誘導するのである。
【特許文献１】特開昭５５−１３３２３７号公報（第４頁、第２―４図）
【特許文献２】特開平４−００８３４３号公報（第８頁、第１図）
【特許文献３】特開２００１−１７９７００号公報（第８頁、第１−２図）
【特許文献４】特開２００４−２５５１７４号公報（第２６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、外部の磁界発生手段が一つの方向に移動可能となっているものの、他の方向(文献中のＸＹ方向)には外部磁界の強度を変化させて内視鏡先端部を誘導するため、制御性が悪いという問題があった。また、内視鏡本体が外部から患者の体腔内につながったケーブル状の構造となっているため、患者の苦痛が排除されないという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている装置では、患者の苦痛軽減や制御性の向上のために内視鏡の挿入部をカプセル型とすることが望ましいが、その場合はカプセルのピッチ・ヨー方向の向きを制御することが困難であり、自由な方向を内視することができないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３あるいは特許文献４に開示されている装置では、移動体の推進には常に回転が必要であり、内視カメラを移動体に取り付けた場合、内視カメラも回転してしまうため、内視鏡観察において求められる患部の静態観察が困難である。加えて、回転する移動体の先端、あるいは移動体表面のらせん形状で体腔内を傷つける可能性があるといった問題があった。
【００１０】
更に、以上示した何れの従来例においても、患者の上下あるいは上下に加えて前後左右の周囲を取り囲む形で磁界発生手段が配置されるため、内視鏡診察装置が非常に大掛かりとなると共に、診察者による触診や加療が困難である。同時に、患者が閉鎖空間に置かれる形となるため、患者の精神的負担が増大する、といった問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、非接触搬送装置の活用範囲が拡大でき、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査に好適な、非接触搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、カプセルの少なくとも一部に設置され磁気的に誘導される被誘導部を有し、検査対象物に挿入され移動可能な移動体カプセルと、前記検査対象物の外側に設置され、前記被誘導部に作用する磁界を発生する磁界発生手段を有し、前記移動体カプセルの位置を制御する位置制御装置と、を備えた非接触搬送装置において、前記磁界発生手段は、複数の磁極を持つ電磁石から構成され、前記磁界発生手段からの磁界が上方から略Ｕ字形状に前記検査対象物を貫通するように配置されると共に、前記磁界発生手段を直動及び回転方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記被誘導部は、前記移動体カプセル内に設置された細長形状の磁性体から成ることことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記被誘導部は、前記移動体カプセル内に設置された細長形状の永久磁石から成り、前記永久磁石は長方向の一端がＮ極、他端がＳ極の磁極を持つことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記移動体カプセルは、細長形状の外殻を有し、前記被誘導部は、一部または全てが磁性体から成る前記移動体カプセルの前記外殻であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によると、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査を実現することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、磁気的に誘導される被誘導部が移動体カプセルの一部となり、他の部分、特に移動体カプセル表面に内視カメラや発光体などを配置することが容易となり、非接触搬送装置の活用範囲を拡大することができる。また、移動手段を用いて磁界発生手段を傾けると、磁界の傾きに合わせて被誘導部、ひいては移動体カプセルがそれに連れて傾く。このように、移動体カプセルの方向の制御が容易になる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、請求項２に記載の発明に比べて誘導力が強まるので、更に制御性と安定性を高めることが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によると、磁気的に誘導される被誘導部が移動体カプセルの外殻のみとなり、内部を諸々機器の配置空間に活用することが可能となり、非接触搬送装置の活用範囲が拡大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明を示す非接触搬送装置の構成図である。
図１において、１は移動体カプセル、２は磁界発生手段、３は検査対象物、４は磁力線、
５は検査台、２１ａ、２１ｂはコイル、２２ａ、２２ｂは磁極、２３はヨーク、２４は移動手段である。
以下、図１を用いて本実施例における非接触搬送装置の構成を説明する。
移動体カプセルの位置制御装置は、挿入方向に沿って細長形状を有し移動可能な移動体カプセル１の上方に、２つの磁極２２ａ、２２ｂを下端に持つ磁性体製のヨーク２３と２つのコイル２１ａ、２１ｂ、およびＸＹＺ軸方向かつ／または各軸周りの回転方向に移動可能な移動手段２４とからなる磁界発生手段２が配置されている。磁界発生手段２のコイル２１ａ、２１ｂは各々独立した電源（図示せず）により逆向きの磁界を発生するよう励磁されており、発生した磁界は磁力線４で示すように上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通する。検査対象物３は主として非磁性材料からなる検査台５に載せられている。移動体カプセル１は、検査対象物３の内部に挿入されており、磁力線４の最下部分において、磁力と重力のバランスにより所定位置に非接触保持されている。
【００２２】
本発明が従来例である特許文献１、２、３、４と異なる点は、従来例が検査対象物の周囲を取り囲む形に磁界発生手段を配置して検査対象物を対角的に貫く磁界を構成しているのに対し、本発明は複数の磁極を持つ磁界発生手段を検査対象物の上方にのみ配置し、上方から略Ｕ字形状に検査対象物を貫通する磁界を構成している点である。この構成は、検査対象物の上方以外が開放されているため、検査対象物を直接観測・接触・操作することが可能となる。検査対象物が人体(患者)とすると、本発明のように開放される場合の方が安心感を得られることは容易に理解される。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施例を示す移動体カプセルの斜視図であり、図１の移動体カプセル１を拡大した図である。
図２において、１は移動体カプセル、１１は被誘導部である。
以下、図２を用いて、本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
図１の磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部１１を細長円柱形の磁性体で構成し、移動体カプセル１の内部に配置した。この構成において、被誘導部１１以外の移動体カプセル１内部および表面は、内視カメラや発光体、バッテリ等の機器(図示せず)の設置空間として利用される。
【００２４】
次に、本実施例の動作を、図を用いて説明する。
図３は、本発明の非接触搬送装置の動作を示す部分側断面図であり、図１の磁界発生手段２と図２の被誘導部１１を抽出した図である。尚、図３において、図１、２と同じ説明符号のものは図１、２と同じ構成要素を示しているものとする。
空間にある被誘導部１１は、図中ＸＹＺ軸方向および各軸周りの回転方向の、合計６つの自由度を持つ。この中で、ＹＺ軸方向の直動変位については、被誘導部１１の位置に応じて磁界発生手段２の発生磁界を調整することにより保持が可能であることは周知の通りである。そこで、その他の自由度についての安定性を検討した。
【００２５】
図４は、本発明の非接触搬送装置におけるＹ軸周り回転方向変位およびＸ軸方向変位時の動作を解析した結果のグラフであり、図３のコイル２１ａ、２１ｂが一定励磁されている場合の被誘導部１１の変位と磁力との関係を磁界解析で検討した結果のグラフである。
図４（ａ）は、被誘導部１１がＹ軸周りに回転変位した場合の被誘導部１１に働く磁力を、励磁の強さを３段階に変えて解析した結果のグラフである。このグラフから、プラスの回転方向に変位した場合はマイナスの回転方向に磁力が働き、逆にマイナスの回転方向に変位した場合はプラスの回転方向に力が働く、即ち回転変位に対して復元力が働くことが分った。これは、Ｙ軸周りの回転方向に対し、磁界発生手段２の発生磁界を制御しなくても、被誘導部１１が安定に保持されることを示している。これと同様の効果は、Ｚ軸周りの回転方向に対しても得られる。このように、ＹＺ軸周りの回転方向に対して安定な保持がされることが分った。
また、図４（ｂ）は、被誘導部１１がＸ軸方向に直動変位した場合の被誘導部１１に働く磁力を、励磁の強さを３段階に変えて解析した結果のグラフである。このグラフから、プラスの方向に変位した場合はプラスの磁力が働き、逆にマイナスの方向に変位した場合はマイナスの方向に力が働く、即ち変位を助長する不安定な磁力が働くことが分った。
【００２６】
この不安定性については、次のように解決する。
図５は、本発明の非接触搬送装置におけるＸ軸方向の変位を補正する動作の説明図であり、図５（ａ）は被誘導部１１がＸ軸方向に直動変位した状態を、図５（ｂ）は直動変位補正により中心位置に復帰した状態を示している。尚、図５において、図１、２と同じ説明符号のものは図１、２と同じ構成要素を示しているものとする。
図５（ａ）の様に、被誘導部１１が磁界発生手段２の中心線からＸ軸方向(図中左側)に変位した場合、変位方向と反対側(図中右側)のコイル２１ｂの励磁を強くする。このようにすることにより、被誘導部１１に対しては図中白抜き矢印の方向に吸引力が発生し、図５（ｂ）の様に、被誘導部１１を中心線位置に復帰させることができる。
【００２７】
以上説明したように、本発明に係る移動体カプセル１は、磁気的に誘導される被誘導部１１が移動体カプセル１の一部となり、他の部分、特に移動体カプセル１の表面に内視カメラや発光体などを配置することが容易となり、非接触搬送装置の活用範囲を拡大することができる。また、移動手段２４を用いて磁界発生手段２を傾けると、磁界の傾きに合わせて被誘導部１１、ひいては移動体カプセル１がそれに連れて傾く。このように、移動体カプセル１の方向の制御が容易になる。更に、移動体カプセル１は、推力発生用のらせん形状を持たないため、検査対象物３を内部から傷つけることがない。
【００２８】
また、本発明に係る移動体カプセル１の位置制御装置は、磁界発生手段２である電磁石の磁界が上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通し、この略Ｕ字の最下部分において被誘導部１１ひいては移動体カプセル１を磁界と平行に非接触で安定に移動体カプセル１を保持することができる。
また、ＹＺ軸周りの回転方向についても移動体カプセル１が磁界発生手段２と平行となるよう保持されるため、移動手段２４を用いて磁界発生手段２をＹＺ軸周りに回転させることで、移動体カプセル１の向きをＹＺ軸周りに容易に回転させることができる。このように、移動体カプセル１の位置の制御が容易になる。また、磁界発生手段２が検査対象物３の上方に存在し、他の方向は開放されるため、前後左右あるいは下方向から検査対象物３を直接観測・接触・操作することが可能となる。このため、本発明の非接触搬送装置を内視鏡に適用した場合、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査を実現することができる。
【実施例２】
【００２９】
図６は、本発明の第２実施例を示す移動体カプセルの斜視図である。
図６において、１は移動体カプセル、１２は被誘導部(細長形状の永久磁石)である。
以下、図６を用いて本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
図１に示す磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部を、細長円柱形の永久磁石１２で構成し、移動体カプセル１の内部に配置している。永久磁石１２は、細長方向の一端がＳ極、多端がＮ極の磁極を持つ構成となっている。磁界発生手段２は、永久磁石１２の磁極の向きに沿う方向の磁界を発生する。
【００３０】
この構成とすることにより、磁界発生手段２による被誘導部の誘導力が強まるので、移動体カプセル１の位置や向きの制御性と安定性を更に高めることができる。
【実施例３】
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例を示す移動体カプセルの側断面図である。
図７において、１は移動体カプセル、１３は被誘導部(細長外殻形状の磁性体)である。
以下、図６を用いて本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
移動体カプセル１自体を細長形状にするとともに、移動体カプセル１の一部または全ての外殻を磁性体１３で構成し、この外殻を図１に示した磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部としたものである。
【００３２】
この構成とすることにより、磁気的に誘導される被誘導部１３が移動体カプセル１の外殻のみとなり、内部に諸々機器を配置することができるため、非接触搬送装置の活用範囲が拡大する。
【００３３】
なお、以上の説明では移動体カプセルの絶対位置、あるいは磁界発生手段と移動体カプセルとの相対位置を検出する検出手段の説明を省略したが、これには超音波方式や電波方式など、公知の技術が適用可能である。
【００３４】
また、上記各実施例では２つの磁極を持つ電磁石として磁界発生手段を説明したが、磁極の数はこれに限定するものではなく、本発明の主旨に沿って自由に設定できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、一般産業用の非接触搬送装置に適用可能であり、特に体腔内に挿入される医療用具(内視鏡)の進行・誘導手段として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を示す非接触搬送装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例を示す移動体カプセルの斜視図
【図３】本発明の非接触搬送装置の動作を示す部分側断面図
【図４】本発明の非接触搬送装置におけるＹ軸周り回転方向変位およびＸ軸方向変位時の動作を解析した結果のグラフ
【図５】本発明の非接触搬送装置におけるＸ軸方向の変位を補正する動作の説明図
【図６】本発明の第２実施例を示す移動体カプセルの斜視図
【図７】本発明の第３実施例を示す移動体カプセルの側断面図
【符号の説明】
【００３７】
１ 移動体カプセル
２ 磁界発生手段
３ 検査対象物
４ 磁力線
５ 検査台
１１ 被誘導部(細長形状の磁性体)
１２ 被誘導部(細長形状の永久磁石)
１３ 被誘導部(細長外殻形状の磁性体)
２１ａ、２１ｂ コイル
２２ａ、２２ｂ 磁極
２３ ヨーク
２４ 移動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用の非接触搬送装置を対象としており、特に体腔内に挿入される医療用具(内視鏡)の進行・誘導手段として好適な移動体カプセルおよびその位置制御装置を備えた非接触搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の体腔内を検査する際の低侵襲医療器具として内視鏡が用いられている。この内視鏡を体腔内で進行し検査する際の患者の苦痛を更に和らげ、かつ円滑に進行を行うことを目的として、内視鏡先端の挿入部を体外から磁気的に誘導する内視鏡誘導装置が幾つか提案されている（例えば、特許文献１−４参照）。
【０００３】
特許文献１では、内視鏡に設けられ患者の体腔壁と内視鏡先端部との間隔を検出する検出手段と、内視鏡先端部に設けられた磁性体と、左右(特許文献中のＸ方向)上下(同Ｙ方向)から患者を挟み込む形で配置された複数の磁界発生手段(特許文献中の磁界発生装置)とを用い、内視鏡先端部の磁性体と磁界発生手段との吸引力により、体外から挿入された内視鏡先端部をＸ方向およびＹ方向に誘導する構成が開示されている。磁界発生手段は、患者の身長方向に移動可能となっており、内視鏡先端部の挿入位置に合わせて位置を調整するこの構成は、挿入長さやねじり、曲げを内視鏡の根元部で操作することにより、先端部の挿入位置や向きを自由に調整できるという特長がある。
【０００４】
また、特許文献２では、内視鏡先端部に設けられた磁性体あるいは永久磁石と、上下 (特許文献中のＺ方向)から患者を挟み込む形で配置された磁界発生手段と、この磁界発生手段を他の方向(同ＸＹおよびＺ方向)に移動させる移動手段とを用い、磁界発生手段と永久磁石との吸引反発力により上下方向につり合い保持された内視鏡先端部を移動手段によって誘導する構成が開示されており、同時に挿入部をカプセル型とし、有線/無線手段で内視画像を体外へ送信する構成も開示されている。この構成では、磁力によって非接触かつつり合い位置に安定保持された内視鏡先端部を、外部の移動手段によってＸＹＺ方向に自由に誘導することができ、先端部の制御性が向上するという特長がある。また、挿入部をカプセル型とすることにより、内視鏡先端部のロール方向ねじり回転の制御性が向上し、広い範囲の内視が可能になる、あるいは体腔内の進行が容易となるといった特長もある。
【０００５】
また、特許文献３あるいは特許文献４では、長手方向端部あるいは表面にらせん形状を持ち内部に永久磁石を持つ移動体と、ＸＹＺの３自由度方向に回転磁界を発生する磁界発生手段(特許文献中の磁界生成コイルまたは回転磁界発生装置)とを用い、磁界発生手段の回転磁界により移動体を回転させ、らせん構造がスクリュー的作用をすることにより推進力を得る構成が開示されている。この構成では、移動体自体に回転による推進力を与えることにより、自由かつ強力な進行制御を行うことができるという特長がある。
【０００６】
このように、従来の内視鏡誘導装置は、患者の周囲を取り囲む形に磁界発生手段を配置して患者を貫く磁界を発生させ、磁性体や永久磁石からなる被誘導部を持ち体腔内に挿入された内視鏡を誘導するのである。
【特許文献１】特開昭５５−１３３２３７号公報（第４頁、第２―４図）
【特許文献２】特開平４−００８３４３号公報（第８頁、第１図）
【特許文献３】特開２００１−１７９７００号公報（第８頁、第１−２図）
【特許文献４】特開２００４−２５５１７４号公報（第２６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、外部の磁界発生手段が一つの方向に移動可能となっているものの、他の方向(文献中のＸＹ方向)には外部磁界の強度を変化させて内視鏡先端部を誘導するため、制御性が悪いという問題があった。また、内視鏡本体が外部から患者の体腔内につながったケーブル状の構造となっているため、患者の苦痛が排除されないという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている装置では、患者の苦痛軽減や制御性の向上のために内視鏡の挿入部をカプセル型とすることが望ましいが、その場合はカプセルのピッチ・ヨー方向の向きを制御することが困難であり、自由な方向を内視することができないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３あるいは特許文献４に開示されている装置では、移動体の推進には常に回転が必要であり、内視カメラを移動体に取り付けた場合、内視カメラも回転してしまうため、内視鏡観察において求められる患部の静態観察が困難である。加えて、回転する移動体の先端、あるいは移動体表面のらせん形状で体腔内を傷つける可能性があるといった問題があった。
【００１０】
更に、以上示した何れの従来例においても、患者の上下あるいは上下に加えて前後左右の周囲を取り囲む形で磁界発生手段が配置されるため、内視鏡診察装置が非常に大掛かりとなると共に、診察者による触診や加療が困難である。同時に、患者が閉鎖空間に置かれる形となるため、患者の精神的負担が増大する、といった問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、非接触搬送装置の活用範囲が拡大でき、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査に好適な、非接触搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、カプセルの少なくとも一部に設置され磁気的に誘導される被誘導部を有し、検査対象物に挿入され移動可能な移動体カプセルと、前記検査対象物の外側に設置され、前記被誘導部に作用する磁界を発生する磁界発生手段を有し、前記移動体カプセルの位置を制御する位置制御装置と、を備えた非接触搬送装置において、前記磁界発生手段は、複数の磁極を持つ電磁石から構成され、前記磁界発生手段からの磁界が上方から略Ｕ字形状に前記検査対象物を貫通するように配置されると共に、前記磁界発生手段を直動及び回転方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記被誘導部は、前記移動体カプセル内に設置された細長形状の磁性体から成ることことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記被誘導部は、前記移動体カプセル内に設置された細長形状の永久磁石から成り、前記永久磁石は長方向の一端がＮ極、他端がＳ極の磁極を持つことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の非接触搬送装置において、前記移動体カプセルは、細長形状の外殻を有し、前記被誘導部は、一部または全てが磁性体から成る前記移動体カプセルの前記外殻であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によると、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査を実現することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、磁気的に誘導される被誘導部が移動体カプセルの一部となり、他の部分、特に移動体カプセル表面に内視カメラや発光体などを配置することが容易となり、非接触搬送装置の活用範囲を拡大することができる。また、移動手段を用いて磁界発生手段を傾けると、磁界の傾きに合わせて被誘導部、ひいては移動体カプセルがそれに連れて傾く。このように、移動体カプセルの方向の制御が容易になる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、請求項２に記載の発明に比べて誘導力が強まるので、更に制御性と安定性を高めることが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によると、磁気的に誘導される被誘導部が移動体カプセルの外殻のみとなり、内部を諸々機器の配置空間に活用することが可能となり、非接触搬送装置の活用範囲が拡大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明を示す非接触搬送装置の構成図である。
図１において、１は移動体カプセル、２は磁界発生手段、３は検査対象物、４は磁力線、
５は検査台、２１ａ、２１ｂはコイル、２２ａ、２２ｂは磁極、２３はヨーク、２４は移動手段である。
以下、図１を用いて本実施例における非接触搬送装置の構成を説明する。
移動体カプセルの位置制御装置は、挿入方向に沿って細長形状を有し移動可能な移動体カプセル１の上方に、２つの磁極２２ａ、２２ｂを下端に持つ磁性体製のヨーク２３と２つのコイル２１ａ、２１ｂ、およびＸＹＺ軸方向かつ／または各軸周りの回転方向に移動可能な移動手段２４とからなる磁界発生手段２が配置されている。磁界発生手段２のコイル２１ａ、２１ｂは各々独立した電源（図示せず）により逆向きの磁界を発生するよう励磁されており、発生した磁界は磁力線４で示すように上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通する。検査対象物３は主として非磁性材料からなる検査台５に載せられている。移動体カプセル１は、検査対象物３の内部に挿入されており、磁力線４の最下部分において、磁力と重力のバランスにより所定位置に非接触保持されている。
【００２２】
本発明が従来例である特許文献１、２、３、４と異なる点は、従来例が検査対象物の周囲を取り囲む形に磁界発生手段を配置して検査対象物を対角的に貫く磁界を構成しているのに対し、本発明は複数の磁極を持つ磁界発生手段を検査対象物の上方にのみ配置し、上方から略Ｕ字形状に検査対象物を貫通する磁界を構成している点である。この構成は、検査対象物の上方以外が開放されているため、検査対象物を直接観測・接触・操作することが可能となる。検査対象物が人体(患者)とすると、本発明のように開放される場合の方が安心感を得られることは容易に理解される。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施例を示す移動体カプセルの斜視図であり、図１の移動体カプセル１を拡大した図である。
図２において、１は移動体カプセル、１１は被誘導部である。
以下、図２を用いて、本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
図１の磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部１１を細長円柱形の磁性体で構成し、移動体カプセル１の内部に配置した。この構成において、被誘導部１１以外の移動体カプセル１内部および表面は、内視カメラや発光体、バッテリ等の機器(図示せず)の設置空間として利用される。
【００２４】
次に、本実施例の動作を、図を用いて説明する。
図３は、本発明の非接触搬送装置の動作を示す部分側断面図であり、図１の磁界発生手段２と図２の被誘導部１１を抽出した図である。尚、図３において、図１、２と同じ説明符号のものは図１、２と同じ構成要素を示しているものとする。
空間にある被誘導部１１は、図中ＸＹＺ軸方向および各軸周りの回転方向の、合計６つの自由度を持つ。この中で、ＹＺ軸方向の直動変位については、被誘導部１１の位置に応じて磁界発生手段２の発生磁界を調整することにより保持が可能であることは周知の通りである。そこで、その他の自由度についての安定性を検討した。
【００２５】
図４は、本発明の非接触搬送装置におけるＹ軸周り回転方向変位およびＸ軸方向変位時の動作を解析した結果のグラフであり、図３のコイル２１ａ、２１ｂが一定励磁されている場合の被誘導部１１の変位と磁力との関係を磁界解析で検討した結果のグラフである。
図４（ａ）は、被誘導部１１がＹ軸周りに回転変位した場合の被誘導部１１に働く磁力を、励磁の強さを３段階に変えて解析した結果のグラフである。このグラフから、プラスの回転方向に変位した場合はマイナスの回転方向に磁力が働き、逆にマイナスの回転方向に変位した場合はプラスの回転方向に力が働く、即ち回転変位に対して復元力が働くことが分った。これは、Ｙ軸周りの回転方向に対し、磁界発生手段２の発生磁界を制御しなくても、被誘導部１１が安定に保持されることを示している。これと同様の効果は、Ｚ軸周りの回転方向に対しても得られる。このように、ＹＺ軸周りの回転方向に対して安定な保持がされることが分った。
また、図４（ｂ）は、被誘導部１１がＸ軸方向に直動変位した場合の被誘導部１１に働く磁力を、励磁の強さを３段階に変えて解析した結果のグラフである。このグラフから、プラスの方向に変位した場合はプラスの磁力が働き、逆にマイナスの方向に変位した場合はマイナスの方向に力が働く、即ち変位を助長する不安定な磁力が働くことが分った。
【００２６】
この不安定性については、次のように解決する。
図５は、本発明の非接触搬送装置におけるＸ軸方向の変位を補正する動作の説明図であり、図５（ａ）は被誘導部１１がＸ軸方向に直動変位した状態を、図５（ｂ）は直動変位補正により中心位置に復帰した状態を示している。尚、図５において、図１、２と同じ説明符号のものは図１、２と同じ構成要素を示しているものとする。
図５（ａ）の様に、被誘導部１１が磁界発生手段２の中心線からＸ軸方向(図中左側)に変位した場合、変位方向と反対側(図中右側)のコイル２１ｂの励磁を強くする。このようにすることにより、被誘導部１１に対しては図中白抜き矢印の方向に吸引力が発生し、図５（ｂ）の様に、被誘導部１１を中心線位置に復帰させることができる。
【００２７】
以上説明したように、本発明に係る移動体カプセル１は、磁気的に誘導される被誘導部１１が移動体カプセル１の一部となり、他の部分、特に移動体カプセル１の表面に内視カメラや発光体などを配置することが容易となり、非接触搬送装置の活用範囲を拡大することができる。また、移動手段２４を用いて磁界発生手段２を傾けると、磁界の傾きに合わせて被誘導部１１、ひいては移動体カプセル１がそれに連れて傾く。このように、移動体カプセル１の方向の制御が容易になる。更に、移動体カプセル１は、推力発生用のらせん形状を持たないため、検査対象物３を内部から傷つけることがない。
【００２８】
また、本発明に係る移動体カプセル１の位置制御装置は、磁界発生手段２である電磁石の磁界が上方から略Ｕ字形状に検査対象物３を貫通し、この略Ｕ字の最下部分において被誘導部１１ひいては移動体カプセル１を磁界と平行に非接触で安定に移動体カプセル１を保持することができる。
また、ＹＺ軸周りの回転方向についても移動体カプセル１が磁界発生手段２と平行となるよう保持されるため、移動手段２４を用いて磁界発生手段２をＹＺ軸周りに回転させることで、移動体カプセル１の向きをＹＺ軸周りに容易に回転させることができる。このように、移動体カプセル１の位置の制御が容易になる。また、磁界発生手段２が検査対象物３の上方に存在し、他の方向は開放されるため、前後左右あるいは下方向から検査対象物３を直接観測・接触・操作することが可能となる。このため、本発明の非接触搬送装置を内視鏡に適用した場合、高い制御性を持つと共に安定して内視検査を行うことができ、患者に対して物理的・精神的にも優しい内視検査を実現することができる。
【実施例２】
【００２９】
図６は、本発明の第２実施例を示す移動体カプセルの斜視図である。
図６において、１は移動体カプセル、１２は被誘導部(細長形状の永久磁石)である。
以下、図６を用いて本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
図１に示す磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部を、細長円柱形の永久磁石１２で構成し、移動体カプセル１の内部に配置している。永久磁石１２は、細長方向の一端がＳ極、多端がＮ極の磁極を持つ構成となっている。磁界発生手段２は、永久磁石１２の磁極の向きに沿う方向の磁界を発生する。
【００３０】
この構成とすることにより、磁界発生手段２による被誘導部の誘導力が強まるので、移動体カプセル１の位置や向きの制御性と安定性を更に高めることができる。
【実施例３】
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例を示す移動体カプセルの側断面図である。
図７において、１は移動体カプセル、１３は被誘導部(細長外殻形状の磁性体)である。
以下、図６を用いて本実施例の移動体カプセル１の構成を説明する。
移動体カプセル１自体を細長形状にするとともに、移動体カプセル１の一部または全ての外殻を磁性体１３で構成し、この外殻を図１に示した磁界発生手段２の磁界により誘導される被誘導部としたものである。
【００３２】
この構成とすることにより、磁気的に誘導される被誘導部１３が移動体カプセル１の外殻のみとなり、内部に諸々機器を配置することができるため、非接触搬送装置の活用範囲が拡大する。
【００３３】
なお、以上の説明では移動体カプセルの絶対位置、あるいは磁界発生手段と移動体カプセルとの相対位置を検出する検出手段の説明を省略したが、これには超音波方式や電波方式など、公知の技術が適用可能である。
【００３４】
また、上記各実施例では２つの磁極を持つ電磁石として磁界発生手段を説明したが、磁極の数はこれに限定するものではなく、本発明の主旨に沿って自由に設定できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、一般産業用の非接触搬送装置に適用可能であり、特に体腔内に挿入される医療用具(内視鏡)の進行・誘導手段として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を示す非接触搬送装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例を示す移動体カプセルの斜視図
【図３】本発明の非接触搬送装置の動作を示す部分側断面図
【図４】本発明の非接触搬送装置におけるＹ軸周り回転方向変位およびＸ軸方向変位時の動作を解析した結果のグラフ
【図５】本発明の非接触搬送装置におけるＸ軸方向の変位を補正する動作の説明図
【図６】本発明の第２実施例を示す移動体カプセルの斜視図
【図７】本発明の第３実施例を示す移動体カプセルの側断面図
【符号の説明】
【００３７】
１ 移動体カプセル
２ 磁界発生手段
３ 検査対象物
４ 磁力線
５ 検査台
１１ 被誘導部(細長形状の磁性体)
１２ 被誘導部(細長形状の永久磁石)
１３ 被誘導部(細長外殻形状の磁性体)
２１ａ、２１ｂ コイル
２２ａ、２２ｂ 磁極
２３ ヨーク
２４ 移動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセルの少なくとも一部に設置され磁気的に誘導される被誘導部（１１、１２、１３）を有し、検査対象物（３）に挿入され移動可能な移動体カプセル（１）と、
前記検査対象物（３）の外側に設置され、前記被誘導部（１１、１２、１３）に作用する磁界を発生する磁界発生手段（２）を有し、前記移動体カプセル（１）の位置を制御する位置制御装置と、を備えた非接触搬送装置において、
前記磁界発生手段（２）は、
複数の磁極を持つ電磁石から構成され、前記磁界発生手段（２）からの磁界が上方から略Ｕ字形状に前記検査対象物（３）を貫通するように配置されると共に、
前記磁界発生手段（２）を直動及び回転方向に移動させる移動手段（２４）を備えたことを特徴とする非接触搬送装置。
【請求項２】
前記被誘導部（１１）は、
前記移動体カプセル（１）内に設置された細長形状の磁性体から成ることを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【請求項３】
前記被誘導部（１２）は、
前記移動体カプセル（１）内に設置された細長形状の永久磁石から成り、前記永久磁石は長方向の一端がＮ極、他端がＳ極の磁極を持つことを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【請求項４】
前記移動体カプセル（１）は、細長形状の外殻を有し、
前記被誘導部（１３）は、
一部または全てが磁性体から成る前記移動体カプセル（１）の前記外殻であることを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【請求項１】
カプセルの少なくとも一部に設置され磁気的に誘導される被誘導部（１１、１２、１３）を有し、検査対象物（３）に挿入され移動可能な移動体カプセル（１）と、
前記検査対象物（３）の外側に設置され、前記被誘導部（１１、１２、１３）に作用する磁界を発生する磁界発生手段（２）を有し、前記移動体カプセル（１）の位置を制御する位置制御装置と、を備えた非接触搬送装置において、
前記磁界発生手段（２）は、
複数の磁極を持つ電磁石から構成され、前記磁界発生手段（２）からの磁界が上方から略Ｕ字形状に前記検査対象物（３）を貫通するように配置されると共に、
前記磁界発生手段（２）を直動及び回転方向に移動させる移動手段（２４）を備えたことを特徴とする非接触搬送装置。
【請求項２】
前記被誘導部（１１）は、
前記移動体カプセル（１）内に設置された細長形状の磁性体から成ることを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【請求項３】
前記被誘導部（１２）は、
前記移動体カプセル（１）内に設置された細長形状の永久磁石から成り、前記永久磁石は長方向の一端がＮ極、他端がＳ極の磁極を持つことを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【請求項４】
前記移動体カプセル（１）は、細長形状の外殻を有し、
前記被誘導部（１３）は、
一部または全てが磁性体から成る前記移動体カプセル（１）の前記外殻であることを特徴とする請求項１記載の非接触搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−４４２８５（Ｐ２００７−４４２８５Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３２１８９（Ｐ２００５−２３２１８９）
【出願日】平成１７年８月１０日（２００５．８．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１０日（２００５．８．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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