JP2005087552A - エネルギー供給用コイルおよびこれを用いた無線型被検体内情報取得システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被検体内部に導入された状態で使用され、前記被検体内部において所定の機能を実行するカプセル型内視鏡3に対してエネルギーを供給するエネルギー供給用コイル100であって、カプセル型内視鏡3が通過する被検体部分の外部に巻き付けられ、この巻き付けによって形成されたコイルの内部空間101にカプセル型内視鏡3が配置される。
【選択図】 図4
Description
まず、実施の形態1にかかる無線型被検体内情報取得システムについて説明する。この実施の形態1にかかる無線型被検体内情報取得システムは、被検体内導入装置の一例としてカプセル型内視鏡をあげて説明する。
H=N・I/√(l2+d2)
となる。すなわち、コイル中心磁場Hは、巻数Nと電流Iとに比例することになる。一方、エネルギー供給用コイル100の自己インダクタンスLは、
L=K・μ・N2・π・d2/l
となる。ここで、Kは長岡係数であり、μは透磁率である。
一方、エネルギー供給用コイル100に電流Iを流したときの逆起電力Vrは、
Vr=2π・f・L・I
に近似されることから、エネルギー供給用コイル100の駆動に必要な電圧Vは、
V=2π・f・L・I
として近似される。なお、fは、エネルギー供給用コイル100に供給される交流電流の周波数である。
η=H/(V・I)
=N・I/√(l2+d2)/(2π・f・L・I2)
として表すことができる。ここで、巻数N、半径d、周波数f、および電流Iを定数とした場合における効率ηを効率ξとすると、
ξ=1/{K・√(1+(d/l)2)}
と表すことができ、この効率ξを最大にする長さlをもつエネルギー供給用コイル100とすることによってエネルギー伝達効率が最大になる。
V=2π・f・L・I
=2π・f・I・K・μ・N2・π・d2/l
<100(V)
を満足し、
規制のコイル中心磁場Hcとした場合に、コイル中心磁場Hは、
H=N・I/√(l2+d2)
<Hc
を満足しなければならず、これらによって、電流Iおよび巻数Nが制限されることになる。
Bz=μ・I・N・d2/(2(d2+r2)3/2)
として表せる。なお、rは、コイル中心からの距離である。ここで、定数であるμ・I・N/2の値をKとおき、r=0(m)とすると、
Bz=K・d2/((d2+r2)3/2)
=K/d
となる。そこで、一定の距離r離れたところにおける磁界Bzの低下の比LBは、
LB=K・d2/((d2+r2)3/2)/(K/d)
=d3/((d2+r2)3/2)
となる。ここで、z軸上において磁界Bzが50%に低下する位置において、対向するコイルrの磁界によって補間されるものとすると、この50%に低下した磁界は、r=0(m)の位置における磁界と同じ磁界を得ることができる。このときのrは、
0.5=d3/((d2+r2)3/2)
を解くことによって得られ、r=0.766・dとなる。ここで、d=0.15mとすると、r=0.115m=11.5cmとなる。距離rは、コイル間隔(ピッチ)の半分の値であるから、コイル間隔の最大値は、23cmとなる。ここで、胴体の長さを40cm以上とすると、少なくとも3巻回必要であり、胴体の折り曲げなどを考慮して余裕をとると、最小4巻回以上必要となる。
Xl=2π・f・K・μ・N2・π・d2/l
として表すことができる。
R=100Ω
=Xl
=2π・f・K・μ・N2・π・d2/l
であり、周波数f=100kHz、K=0.85、μ=4π10-7、d=0.15m、l=0.4mを代入すると、N=29が求まる。すなわち、周波数が100kHzの場合に、コイルの巻回は29回以下とする必要がある。
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、円筒ソレノイド型のコイルをエネルギー供給用コイルとして用いていたが、この実施の形態2では、複数のループを共通の給電線に接続した形態としている。
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。この実施の形態3では、エネルギー供給コイルを複数のループで形成するとともに、各ループに対する給電を個別に行うようにしている。
2 送受信装置
2a 送受信ジャケット
2b 外部装置
3 カプセル型内視鏡
4 表示装置
5 携帯型記録媒体
6 電力供給用コイル
11 RF受信ユニット
12 画像処理ユニット
13 記憶ユニット
14 発振器
15 コントロール情報入力ユニット
16 重畳回路
17 増幅回路
18 電力供給ユニット
19 LED
20 LED駆動回路
21 CCD
22 信号処理回路
23 RF送信ユニット
24 送信アンテナ部
25 受信アンテナ部
26 CCD駆動回路
27 分離回路
28 電力再生回路
29 昇圧回路
30 蓄電器
31 コントロール情報検出回路
32 システムコントロール回路
34 駆動制御部
40 撮像回路
100,200,300 エネルギー供給用コイル
201〜205,301〜305 ループ
310 切替制御部
A1〜An 受信用アンテナ
B 給電用アンテナ
Claims (13)
- 被検体内部に導入された状態で使用され、前記被検体内部において所定の機能を実行する被検体内導入装置に対してエネルギーを供給するエネルギー供給用コイルであって、
前記被検体内導入装置が通過する被検体部分の外部に巻き付けられ、この巻き付けによって形成されたコイルの内部空間に前記被検体内導入装置が配置されることを特徴とするエネルギー供給用コイル。 - 前記コイルのピッチはほぼ一定であることを特徴とする請求項1に記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルは、複数のループと各ループの給電点を共通接続する給電線とを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルは、それぞれ個別に給電される1巻き以上のコイルによって前記内部空間を形成するコイル群であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 被検体内導入装置の位置に応じて前記コイル群の任意のコイルに対して給電する給電制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルの直径は、前記被検体の胴の直径とほぼ同じであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記内部空間を形成するコイルの軸方向長さに対する該コイルの半径の比は、0.1〜3であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルの駆動周波数は、1MHz未満であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルに供給される電圧は、100V未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルの駆動周波数と前記コイルの自己インダクタンスと前記コイルに流れる電流と値2πとを乗算した値である電圧が100V未満となるように自己インダクタンスを設定することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルの抵抗は、100Ω未満であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 前記コイルは、伸縮自在な素材に埋め込まれ、あるいは貼り付けられることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイル。
- 被検体内部に導入される被検体内導入装置と、被検体外部に配置され、前記被検体内導入装置によって得られた情報を無線通信を介して取得するとともに前記被検体内導入装置に対してエネルギーを供給する送受信装置とを備えた無線型被検体内情報取得システムであって、
前記被検体内導入装置は、
所定の機能を実行する機能実行手段と、
前記機能実行手段によって得られた情報を無線送信する無線手段と、
前記エネルギーを受信するエネルギー受信手段と、
前記送受信装置は、
前記無線手段から送信された情報を受信する無線受信手段と、
前記エネルギー受信手段に対してエネルギーを供給する請求項1〜12のいずれか一つに記載のエネルギー供給用コイルを含むエネルギー供給手段と、
受信した情報を解析する処理手段と、
を備えたことを特徴とする無線型被検体内情報取得システム。
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