(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0019】
本開示の例示的な実施形態は、添付の図面とともに以下の詳細な説明からより明確に理解することができる。
【0020】
【
図1】本発明の一態様による磁気カプセルシステムを示す概略図である。
【
図2】本発明の一態様による例示的な外部磁気制御システムを示す斜視図であり、ここでベッドは支持フレームの外側に延びている。
【
図3】本発明の一態様による例示的なシステムを示す斜視図であり、ここでベッドは支持フレームの内側に配置されている。
【
図4】本発明の一態様による例示的なシステムを示す分解斜視図であり、ここでシステム構造をよりよく示すために、ベッドは支持フレームの内側に配置され、アセンブリは一緒に配置されていない。
【
図5】本発明の一態様による例示的なシステムを示す分解斜視図であり、ここで、構造部品を明確に表示しラベルを付けることができるようにプラットフォームまたはベッドが取り除かれている。
【
図6】外部磁気制御システムの背面から見たときの外部磁気システムを示す断面図である。
【
図9】本発明の一態様による磁気カプセルを示す図である。
【
図10】カプセルがxy平面に沿って水平に移動することができることを説明するための概略図であり、ここでカプセルの磁化方向がその前進方向と同じである。
【
図11】カプセルがxy平面からz方向に垂直に離れるように移動できることを説明するための概略図であり、ここで、カプセルの磁化方向はその前方移動方向と反対である。
【
図12】2つの磁石と磁気カプセルの位置が
図11に示す通りのときの力と磁場の相対分布図である。
【
図13】2つの磁石の磁化が磁石カプセルと反対である他の操作条件を示す概略図である。
【
図14】
他の操作条件を示す概略図であり、ここで2つの磁気ボールが垂直に整列され、両方のボールの磁化が同じであり、磁化方向がそれらの間の中間面に沿って互いに鏡像である。
【
図15】
2つの磁石と磁気カプセルの位置が図13に示す通りのときの力と磁場の相対分布図である。
【
図16】他の操作条件を示す概略図であり、ここで2つの磁気ボールが垂直に整列され、両方のボールの磁化が同じであり、磁化方向がそれらの間の中間面に沿って互いに鏡像であり、また、磁気カプセルが前方に引きずられている。
【
図17】他の操作条件を示す略図であり、ここで2つの磁気ボールが垂直に整列され、両方のボールの磁化が同じであり、磁化方向がそれらの間の中間面に沿って互いに鏡像であり、磁気カプセルが前方に引きずられている。
【
図18】外部磁気システムにおける調整によって磁気カプセルを交換する過程において、磁気カプセルおよび外部磁気ボールの初期位置および配向を示している。
【
図19】外部磁気システムにおける調整によって磁気カプセルを交換する過程において、磁気カプセルおよび外部磁気ボールの完成位置および配向を示している。
【
図20】外部磁気システムにおける調整を通じて磁気カプセルを交換するための代替プロセスにおいて、磁気カプセルおよび外部磁気ボールの他の完成位置および配向を示している。
【
図21】磁気カプセルをxz平面内で回転させる方法を示す概略図である。
【
図22】磁気カプセルをxz平面内で回転させる方法を示す概略図である。
【
図23】磁気カプセルをxz平面内で回転させる方法を示す概略図である。
【
図24】磁気カプセルをxz平面内で回転させる方法を示す概略図である。
【
図25】磁性カプセルをxy平面内で回転させる方法を示す上面概略図である。
【
図26】磁気カプセルをxy平面内で回転させる方法を示す概略側面図である。
【
図27】磁気カプセルを垂直に移動させるために磁気ボールの位置を調整する方法を説明するための概略側面図である。
【
図28】磁気カプセルを垂直に移動させるために磁気ボールの位置を調整する方法を説明するための概略側面図である。
【
図29】システムがどのように使用されるかを示すためのプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
次に、添付の図面を参照して、意図された方法ステップを達成するために、目標位置に配置される磁気カプセル装置の使用方法およびそのためのシステムにつき、選択された例をもって説明を行う。説明をシンプル化するために、磁気カプセルは生物医学的用途の文脈で説明され、すなわち標的位置は生体内位置、例えば消化管内の位置とされる。また、説明をシンプル化するために、本明細書に開示されている医療装置は、生体内に配置されるように設計されている。非侵襲的な送達方法の1つは、消化管に飲み込むことによるものです。したがって、本明細書に開示される医療機器はカプセルと呼ばれ、これはその形状、寸法または大きさに対する限定として解釈されるべきではない。本明細書に開示されるカプセル装置およびそれを使用する方法は、生物医学的用途を超えた他の多くの用途に実施することもできる。
【0022】
本明細書に開示されているシステムは、説明の目的のためだけであり、そのようなシステムに含まれるもの、含まれないものに対する制限として解釈されるべきではない。本明細書に開示された方法が達成されるためには、システムは2つの一次磁気発生手段を含まなければならない。以下に説明する方法の実施形態では、一次磁気発生手段は磁気ボールと呼ばれる。2つの磁気ボールは、サイズおよび磁気強度が同じものとして示されている。しかし、2つの磁気ボールの説明は、本システムの説明をシンプル化するためだけのものである。本明細書に開示されている方法ステップは、多種多様な相対サイズおよび重量ならびに磁気強度を有する他の任意の2つの磁気発生手段に使用することができる。図面に示す2つの一次磁気発生手段は、患者の両側にあり、詳しくは患者の上下に位置されている。患者と2つの磁気ボールとの間のこれらの相対位置はいずれかの制限として解釈されるべきである。2つの磁気ボールおよび患者は、本発明の基本的な物理的原理が依然として有効である限り、その意図された目的、患者に対する利便性および快適さに基づいて配置することができ、それから本発明の方法ステップはそのように本発明のシステムに適用できる。
【0023】
図9による磁気カプセルは、磁気カプセルの最長寸法である長さを有する。長さ方向を磁性カプセルの経線方向とする。磁気カプセルは、必ずしも
図9に示すように、1つまたは2つの半ドーム型端部を有する円筒形状である必要はない。基本的な物理的原理が磁気カプセルに適用可能である限り、カプセルは任意の形状および重量であり得る。
【0024】
本発明の好ましい一例では、前記磁気カプセルが直線的に移動するとき、その移動方向は、前記磁気カプセルの経線方向と同一であるか、一致するか、または平行である。磁気カプセルが前方に移動するとは、磁気カプセルの先端が移動方向を向くように移動することを意味する。磁気カプセルが後退するとは、磁気カプセルの先端が移動方向の反対側を向くように移動することを意味する。1つの好ましい例では、先端は、カメラなどの診断手段または治療手段を含む。前端部と直線的に反対側と定義される後端部はまた、いくつかの例では相補的な診断手段または治療手段を含み得る。磁気カプセルはさらに、前方または後方のいずれかにカプセル経線に平行な磁気双極子方向を有する。
【0025】
本発明の範囲において、Mは外部磁気ボールである外部磁気発生手段の磁気モーメントを示すラベルである。mはカプセル内部の磁石の磁気モーメントである。一般に、磁気ボールの磁気モーメントMは、約25〜25000A/cm
2であり、
磁石の磁気モーメントmは約0.02〜2A/cm
2である。
【0026】
一例では、磁気ボールの磁気モーメントMは、約2000〜3000A/cm
2である。他の例では、
磁石の磁気モーメントmは約0.2A/cm
2である。
【0027】
本発明の範囲において、外部磁気ボールは8〜10cmの直径を有し、最小の移動経路は幅30cm、長さ30cmおよび高さ20cmである。最大移動経路は、幅60cm、長さ100cm、高さ50cmである。好ましい移動経路は、幅40cm、長さ60cm、高さ30cmである。
【0028】
本発明の第1の態様によれば、本明細書に開示される方法は、2つの外部磁気ボールを一緒に使用することによって磁気カプセルを目標位置に導入することができ、磁気カプセルを追加の支持部材を用いて或いはこのような支持部材なしに吊り下げることができ、及び/又は他の表面と物理的に接触させることができる。前記表面は、磁気カプセルをぶら下げることができるように磁気カプセルの上に位置される結腸または胃の内壁を含むが、これらに限定されない。結腸または胃の内壁は、磁気カプセルがその上に立つことを可能にするために磁気カプセルの下に配置されている。液体および磁気カプセルがその中に浮遊することを可能にするための界面も用意される。2つの外部磁気ボールによって生成された合成外部磁場の影響下にある磁気カプセルは、その検査目的を達成するために、任意の相対位置で標的検査領域内の任意の媒体に吊り下げることができる。
【0029】
本発明の方法は、
カプセルが患者の体内にあるとき、検査領域内に患者を誘導することと、
2つの磁気ボールを検査領域に導入することと、
2つの磁気ボールの中心間の距離が垂直方向に50cmを超えるように2つの磁気ボールを位置決めることと、
標的領域の内壁にいかなる接触も形成することなく、磁気カプセルを患者体内の標的領域内における空気またはCO
2媒体に吊り下げることと、
得られた合成磁場をカプセル内の磁気センサによって測定することと、
カプセル内の2つの3次元磁気センサおよび1つの3次元加速度センサによって、カプセルの位置および向きを計算することと、
カプセルが2つの磁気ボールの中間位置にあるように、2つの磁気ボールの垂直および水平位置を調整することと、
を含む。
【0030】
本発明の第2の態様によれば、本明細書で開示される方法は、遠隔の標的領域に配置された磁気カプセルを、水平方向も含めて直線的に移動させることを可能にすることを目的とする。
【0031】
図10および
図11を参照すると、本発明で提供される磁気カプセルは、カメラなどの撮像手段を有する磁気カプセル内視鏡である。カプセル内視鏡内の従来技術によれば、カプセル内視鏡内にカメラが1つしか存在しない場合、このカメラはカプセルの前端に配置される。
図10の概略図では、カプセル型内視鏡は右側にカメラを有する。右端は磁気カプセル内視鏡の前端であり、左端は磁気カプセル内視鏡の後端である。磁気カプセル内視鏡は、その長手方向に沿って、左から右へ、すなわちカプセルの後端からカプセルの前端への磁気双極子方向を有する。意図された移動方向は左から右へ、前方に移動する。生成された合成外部磁場は、カプセルをその前方移動方向に移動させるように構成されている。
【0032】
図10では、移動経路は、後端から前端までカプセルを通る中心線に沿うように仮想的に設計されており、これはさらに前方に延びて2つの外部磁気ボールの間の中心分割線となる。2つの外部磁気ボールは、中心分割線の両側に配置されている。この中心分割線は、また、2つの外部磁気ボールのための移動境界として設定されている。
【0033】
図10では、2つの外部磁気ボールが検査領域内に配置され、一方の磁気ボールが中央分割線の上に配置され、他方の磁気ボールが中央分割線の下に配置されている。この例では、2つの磁気ボールは同じ磁気双極子および同じサイズを有するので、最初から2つの磁気ボールは中心分割線から等しい距離に配置される。
図10では、上記の距離はhとしてラベル付けされている。各磁気ボールは、ただ1つの磁気中心を有する。2つの磁気ボールの磁気中心は、垂直に整列され、同時に2つの磁気ボールの磁気双極子方向は異なる方向を指している。
図10において、中央分割線より上の磁気ボールは上を向いているが、中央分割線より下の磁気ボールは下を向いている。2つの磁気ボールは、中心分割線を横切って互いに文字通りの鏡像として配置されている。2つの磁気ボールの2つの磁気中心の投影は、その移動方向において磁気カプセルの前方にある。投影と磁気カプセルの中心との間の距離は、xとラベル付けされている。このように上下の磁気ボールを位置決めすることにより、磁気カプセルは合成磁場Bの下で投影点に向かって前進し、力Fを加える。ここで、Bはベクトルであり、移動方向として左から右への方向を有する。磁気カプセルが受ける力は「引きずり」である。
【0034】
一方、
図11では、磁気カプセル型内視鏡は左側にカメラを有する。左端は磁気カプセル内視鏡の前端であり、右端は磁気カプセル内視鏡の後端である。磁気カプセル内視鏡は、その経線方向に沿って、右から左へ、すなわちカプセルの後端からカプセルの前端への磁気双極子方向を有する。意図された移動方向は、左から右へであり、磁気カプセルに対して後方に移動する。生成された合成外部磁場は、カプセルをその後方移動方向に引っ張るかまたは引きずるように構成されている。
【0035】
図11において、移動経路はまた、後端から前端までカプセルを切る中心線に沿うように仮想的に設計され、それはさらに前方に延びて2つの外部磁気ボール間の中心分割線になる。2つの外部磁気ボールは、再び中心分割線の両側に配置されている。この中心分割線はまた、2つの外部磁気ボールのための移動境界として設定される。
【0036】
同様に、2つの外部磁気ボールが検査領域に配置された後、一方の磁気ボールは中央分割線の上に配置され、他方の磁気ボールは中央分割線の下に配置される。この例では、2つの磁気ボールが同じ磁気双極子および同じサイズを有する場合、最初から2つの磁気ボールは中心分割線から等しい距離に配置される。
図11において、上記距離はhと表記されている。2つの磁気ボールが異なるサイズを有するか、または異なる磁気双極子を有する場合、その差が計算され、初期距離の差に変換される。本方法の目的としては、カプセルを静かで安定した方式で動かすことができるように、カプセルの周りに反対方向に等しく調和のとれた磁場を提供することである。各磁気ボールはただ1つの磁気中心を有する。2つの磁気ボールの磁気中心は垂直に整列され、同時に2つの磁気ボールの磁気双極子方向は異なる方向を指している。
図11では、中央分割線より上の磁気ボールは、中央分割線に向かって下向きであり、中央分割線より下の磁気ボールは、中央分割線に向かって上向きである。2つの磁気ボールは、中心分割線を横切って互いに文字通りの鏡像として配置されている。2つの磁気ボールの2つの磁気中心の投影は、その移動方向において磁気カプセルの前方にある。上記投影と磁気カプセルの中心との間の距離は、xとラベル付けされている。このように上下の磁気ボールを位置決めすることにより、磁気カプセルは合成磁場Bの下で投影点に向かって前進し、力Fを加える。ここで、Bはベクトルであり、左から右への方向を有し、移動方向と同じである。磁気カプセルが受ける力は「後方への引きずり」である。
【0037】
本発明の第2の態様では、2つの外部磁気ボールを水平方向に移動させることによって、磁気カプセル型内視鏡をその長手方向に沿って水平方向に前方または後方に移動させる方法を提供している。ここで、磁気カプセル内視鏡の磁化方向、磁気カプセル内視鏡によって受け取られる合成磁場(B)の方向および力(F)の方向はすべて互いに平行である。磁気カプセルの意図された移動方向は、2つの外部磁気ボールの2つの中心の間の接続線を向いている。好ましい実施形態としては、磁気カプセルが受ける合成磁場の最大点(B)と力の最大点(F)は、互いに非常に接近している。
【0038】
図10および
図11は、本発明の態様による直線運動の実施形態の2つの例を示している。この方法では、2つの磁気ボールは、中心の分割線を境にして対向する領域に上下に並んでいる。中心分割線も磁気カプセルの意図された移動方向である。2つの外部磁気ボールの磁化方向は、中心分割線に対して垂直であり、かつ互いに反対であり、両方とも同時に中心分割線を指し示すか、または同時に中心分割線から離れる方向を向く。磁気カプセル型内視鏡は、長手方向を中心分割線に沿わせて配置されている。そして、磁気カプセルの磁化方向は、その長さに沿って水平に延びることが必要とされる。磁気カプセルが受ける力Fと磁場Bはそれらの最大値によって正規化される。磁気ボールの各中心から中心分割線までの距離はhとラベル付けされている。磁気カプセルの磁気中心から外部磁気ボールの2つの磁気中心に接続する投影線までの距離は距離xである。そして、距離xは距離hで正規化することができる。
【0040】
距離x、距離h、および力Fと合成磁場Bとの間の関係は、式1および2によって表すことができ、ここで、Mは磁気ボールの磁気モーメント、mはカプセル内部の磁石の磁気モーメントであり、μ
0は真空透磁率である。
【0041】
F
maxおよびB
maxの最大値も式3および式4に基づいて計算することができる。
【0042】
図12は、比率B/B
maxと相対距離x/hとの間の関係、および比率F/F
maxと相対距離x/hとの間の関係を示す。計算と
図12が示すように、距離xが0.5hから0.7hの間にあるときに最も安定した移動を達成するための理想的な移動領域が発生し、そのとき磁力(F)と磁場強度(B)の両方が強くなる。この例では、hは約15cmであり、対応する距離xは約7.5〜10.5cmである。また、この例では、Mは磁気ボールの磁気モーメント、mはカプセル内の磁石の磁気モーメント、μ
0は真空透磁率である。
【0043】
本発明の態様によれば、一例では、距離hは約5〜25cmであり、距離xは約2.5〜17.5cmである。他の例では、距離hは約10〜20cmであり、距離xは約5〜14cmである。別の例では、距離hは約12〜17cmであり、距離xは約6〜11.9cmである。
【0044】
図13〜
図15は、本発明の第3の態様を説明している。
図13および
図14を参照すると、磁気カプセルは、移動方向がその長さ方向となるように配置されている。
図13において、磁気カプセルの前端は右側にあり、カプセルの磁化方向は左から右へ向かう。カプセルの長手方向に沿った中心線は、外部磁気制御システムの中心分割線となるように延びている。この中心分割線は、磁気カプセルの意図された移動方向と一致する。2つの外部磁気ボールは、中心分割線の2つの異なる側に配置され、中心分割線上のそれぞれの投影位置は、磁気カプセルの前方にある。
図13を参照すると、2つの磁気ボールは中心分割線の上下に配置され、それらの磁気中心は互いに鏡像関係にある。2つの磁気ボールの中心を結ぶ投影線は、磁気カプセルの経線の延長線でもある中心分割線に垂直である。カプセルの磁気中心と投影線との間の距離、または投影線と中心分割線との間の交点はxである。外部磁気ボールの中心(磁気中心)から中心分割線までの距離はhである。
図13において、両方の外部磁気ボールは同じ材料から作られ、同じサイズを有する。したがって、最初から両方の磁気ボールが中心分割線に対して等しい距離に配置されている。
図13の実施形態と
図10の実施形態との間の1つの重要な違いは、上側磁気ボールと下側磁気ボールの磁気方向が、垂直ではない反対方向を有する磁気カプセルの磁気方向と平行である。
図13では、磁気カプセルの磁気方向は左から右へであり、一方、上側および下側磁気ボールの磁気方向は右から左である。
図13に示された例では、上側および下側磁気ボールの中心と磁気カプセルの磁気中心とは同じ垂直面内にある。合成磁場Bは右方向を向いている移動方向を指し、磁気カプセルが受ける力もまた右方向を前方に向いており、磁気カプセルは前方に引きずられている。
【0045】
図14は、磁気カプセルが前方ではなく後方に引きずられている、
図13に記載されたものの代替実施形態を概略的に示している。
図14において、磁気カプセルの前端は左側にあり、カプセルの磁化方向は右から左へ向かう。カプセルの長手方向に沿った中心線は、外部磁気制御システムの中心分割線となるように延びている。この中心分割線は、磁気カプセルの意図された移動方向と一致している。同様に、2つの外部磁気ボールは、中央分割線の2つの異なる側に配置され、中央分割線上のそれぞれの投影位置は、意図された移動経路において磁気カプセルの前方にある。
図14を参照すると、2つの磁気ボールは中心分割線の上下に配置され、それらの磁気中心は互いに鏡像である。2つの磁気ボールの中心を結ぶ投影線は、磁気カプセルの経線の延長線でもある中心分割線に垂直である。カプセルの磁気中心と投影線との間の距離、または投影線と中心分割線との間の交点はxである。外部磁気ボールの中心(磁気中心)から中心分割線までの距離はhである。
図14では、両方の外部磁気ボールは同じ材料から作られ、同じサイズを有する。したがって、最初から両方の磁気ボールが中心分割線に対して等しい距離に配置されている。
図14の実施形態と
図11の実施形態との間の1つの重要な違いは、上側磁気ボールと下側磁気ボールの磁気方向が、これと反対方向を有する磁気カプセルの磁気方向と平行である。
図14では、磁気カプセルの磁気方向は右から左であり、一方、上側および下側磁気ボールの磁気方向は左から右である。
図14に示す例では、上側および下側磁気ボールの中心と磁気カプセルの磁気中心とは同じ垂直面内にある。合成磁場Bの方向は右から左であり、磁気カプセルが受ける力は磁気カプセルを左から右へ移動させ、磁気カプセルは後方へ引きずられる。
【0046】
図13および
図14に記載の実施形態と
図10および
図11に記載の実施形態との間の重要な違いは、2つの外部磁気ボールの磁気方向である。
図10および
図11に示す実施形態では、磁気ボールは磁気カプセルの磁気方向に対して垂直な磁気方向を有するが、
図13および
図14に示す実施形態では、磁気ボールは、磁気カプセルの磁気方向と平行な磁気方向を有する。両方の実施形態は磁気カプセルに水平方向の安定した動きを提供することができるが、
図13および
図14の磁気カプセルが受ける最大力(F)は、
図10および
図11の同じ磁気カプセルが受ける最大力(F)の約半分である。
【0047】
本発明の第3の態様では、2つの外部磁気ボールを水平方向に移動させることにより、磁気カプセル型内視鏡の長手方向に沿って水平方向、前方または後方に磁気カプセル型内視鏡を移動させる方法を提供している。ここで、磁気カプセル型内視鏡の磁化方向につき、合成磁場(B)方向と磁気カプセル型内視鏡が受ける力(F)の方向はすべて互いに平行であるが、意図される移動方向は2つの外部磁気ボールの磁化方向と平行である。一般に、外部磁気ボールによって生成される磁場は三次元に分布し、2つの外部磁気ボールからの磁場は、組み合わされて、合成された外部制御磁場を形成する。理論的には、磁場の空間的制限はないが、それは3の逆べき乗法で減衰するであろう。したがって、好ましい実施形態では、2つの外部磁気ボールは磁気カプセルと同じ垂直面に存在し、最適な性能を保証する。
【0049】
距離x、距離h、および力Fと合成磁場Bとの間の関係は、式5および6によって表すことができ、ここで、Mは磁気ボールの磁気モーメント、mはカプセル内部の磁石の磁気モーメントであり、μ
0は真空透磁率である。
【0050】
F
maxおよびB
maxの最大値も式7および式8に基づいて計算することができる。
【0051】
図15は、比率B/B
maxと相対距離x/hとの間の関係、および比率F/F
maxと相対距離x/hとの間の関係を示す。
【0052】
上記力と磁場を同じ方向にするために、カプセル磁石と2つの磁気ボールは同じ垂直面内になければならない。それが同じ垂直面内にない場合、同じ方向の力の他に、垂直面を向くカプセルにも力がかかっている。
【0053】
式5〜8および
図15による計算結果が最初に示すように、最強の磁力(F)を達成するための最適移動領域は、距離xが約0.26hのときに生じる。この例では、hは一般に約15cmであり、対応する距離xは約4cmである。
図13および
図14に示す実施形態では、磁気カプセルの移動方向はx方向であり、上下方向はz方向であり、平面方向の内外はy方向である。距離xの値が4cmの場合、xy平面内の磁気ボールの移動領域は、各+x、−x、+y、−y方向を含むxy平面上のすべての方向における、アクティブな結腸検査領域より4cm大きくする必要がある。
【0054】
また、
図15によると、距離xが0.5hよりも大きい場合、合成磁場がその方向を変えることになるので、カプセルもまた、0.5hよりも大きい領域で安定するようにその方向を変えなければならない。
【0055】
図16〜
図17は、2つの外部磁気ボールの磁気方向が磁気カプセルの磁気方向に対して垂直でも平行でもないが、0〜90度の角度を形成する、本発明の第4の態様を説明している。
図16および
図17を参照すると、比較の目的で、
図10〜
図11および
図13〜
図14の実施形態に比べ、磁気カプセルはそれらの実施形態と同じ方式で配置されている。つまり、磁気カプセルは、xy平面内で水平に配置されており、移動方向はその長さ方向すなわちーx方向である。
図16では、磁気カプセルの前端は右側にあり、カプセルの磁化方向は左から右に向かう。
カプセルの長手方向に沿った中心線は、外部磁気制御システムの中心分割線となるように延びている。中心分割線は、磁気カプセルの意図された移動方向と一致する。2つの外部磁気ボールは中心分割線の2つの異なる側に配置され、中心分割線上のそれぞれの投影位置は、磁気カプセルの前方にある。
図16を参照すると、2つの磁気ボールは中心分割線の上下に配置され、それらの磁気中心は互いに鏡像関係にある。2つの磁気ボールの中心を結ぶ投影線は、磁気カプセルの経線の延長線でもある中心分割線に垂直である。カプセルの磁気中心と投影線との間の距離、または投影線と中心分割線との間の交点はxである。外部磁気ボールの中心(磁気中心)から中心分割線までの距離はhである。
図16において、両方の外部磁気ボールは同じ材料から作られ、同じサイズを有する。したがって、最初から両方の磁気ボールが中心分割線に対して等しい距離に配置されている。
【0056】
外部磁気ボールの磁化は、平行成分および垂直成分に派生ことができ、それから、平行成分および垂直成分がすべて同じ垂直方向にあることを含めて、
図10〜
図15に記載の例および動作原理を組み合わせて使用することができる。
【0057】
本発明の態様によれば、本明細書に開示される磁気カプセル内視鏡は、安定した方式で水平方向に移動できるだけでなく、向きも変えることができる。1つの方法は、外部磁気ボールを垂直方向に同期して動かすことである(
図19)。他の方法は、両方の磁気ボールを垂直に回転させることである(
図20)。
【0058】
図18〜
図19を参照すると、磁気カプセル内視鏡は、標的領域内のその相対位置を変えることなく、すなわちx方向およびy方向にその位置を維持しているまま、上下に見ることができる。
図18では、磁気カプセルはxy平面上に水平に置かれた位置から始まり、その長さ方向はx方向に沿って伸びている。一方、2つの磁気ボールの磁気方向は、カプセル内視鏡の磁気方向に対して0〜90度の角度を成している。磁気カプセルの先端は右側にある。意図された移動方向は、向き調整後に右になり得る。
図19に示すように、両方の外部磁気ボールが、x方向またはy方向に水平に動かず
に垂直に下方に動くと、磁気カプセルは、その磁気中心をxy平面内のその元の位置に維持しながら見上げる。同様に、
図18に示すように、左側の元の位置から、両方の外部磁気ボールが同期の方式で上方へ動くと、磁気カプセルは下を向くようになる。
【0059】
本発明の第5実施形態においては、2つの外部磁性ボールをともにz方向に沿って移動させることにより、磁気カプセル型内視鏡の向きを調整することができる。
【0060】
一実施形態では、磁気カプセル型内視鏡は、z方向に沿った両方の外部磁気ボールをz方向に沿って下方に移動させると、横になった位置から見上げることができる。
【0061】
他の実施形態では、磁気カプセル型内視鏡は、z方向に沿った両方の外部磁気ボールがz方向に沿って上向きに動かされると、横になった位置から見下ろすことができる。
【0062】
図18および
図20は、2つの外部磁気ボールの位置を変えることなく磁気カプセルの向きを変えることができる、具体的には磁気カプセルの前端または後端の向きが変わっても磁気中心の位置が変わらない実施形態方法を説明している。ここで、向きの変化とは、カプセルの姿勢だけが変化することを意味しており、その磁気中心の位置は変化しない。
【0063】
本発明の第6の実施形態では、磁気カプセル内視鏡の向きは、外部磁気ボールをz軸または垂直軸の周りに同時に回転させることによって調整することができる。
【0064】
本発明の態様によれば、安定した方式で水平に移動し、位置を変えずに向きを変えることだけでなく、ここで開示された磁気カプセル内視鏡はまた、その位置を変えても相対位置を変えずに回転することができる。
【0065】
カプセルが1つの磁気ボールに近づいていて、他の磁気ボールから遠く離れている場合、カプセルは、1つの磁気ボール(上側のものまたは下側のもの)によって大部分が制御されることになる。この場合、カプセル制御の振る舞いは、前記磁気ボールと同じである。それは我々が以前に適用した特許に関連している。
【0066】
本発明の第7の態様では、磁性カプセルに対して、その位置を変えることなく0〜90度回転させることができる。回転の前に、磁気方向が中心分割線に対して垂直である磁気カプセルと、それらの磁気方向が中心分割線と0〜90度の角度を成す2つの磁気ボールとがあり、回転している間、上側磁気ボールのみが反時計回りに回転する。下側の磁気ボールはその位置と向きを維持するために静止している。この例では、一方の磁気ボールが一次磁気ボールであり、他方の磁気ボールが二次磁気ボールである。回転磁場は一次磁気ボールから一次的に寄与する。一例では、磁気カプセルは、二次磁気ボールよりも一次磁気ボールに近づいて配置される。他の例では、磁気カプセルの後端が結腸の上側内壁または下側内壁のいずれかに固定されている間、磁気カプセルは0〜90度で回転するように制限される。
【0067】
図21〜
図24は、xz平面内で磁気カプセルを垂直に回転させるための他の方法を説明している。磁気カプセルの回転は、時計回りまたは反時計回りに0〜360度の間で起こり得る。この実施形態では、
図21は回転の開始位置を示し、
図22〜
図23は中間回転位置を示している。
図21に示す開始位置と同様に、2つの外部磁気ボールは患者の両側に配置されている。中心分割線が両磁気ボールの間に形成されており、両方の磁気ボールが中心分割線から等距離的に配置されている。磁性カプセルの磁気方向は中心分割線に対して垂直である。両方の磁気ボールはまた、磁気カプセルに対して平行で中心分割線に対して垂直な磁気方向も有し、両方の磁気方向も磁気カプセルに対して同じである。磁気ボールを時計回りに回すと、カプセルは反時計回りに左に回転し(
図22)、次に下へ回転し(
図23)、そして右に回転する(
図24)。すべての移動シーケンスにおいて、両方の磁気ボールが同時に移動し、0〜360度の回転に対してバランスがとれた磁場を達成することができる。
【0068】
本発明の第8の態様では、磁気カプセルの位置を変えることなく磁気カプセルを回転または垂直に回転させる他の方法が開示されている。ここでは垂直回転とは、xz平面に沿った回転を意味する。この実施形態では、2つの磁気ボールが同時に移動し、磁気カプセルは、時計回りの垂直方向の回転0〜360度に応答して、0〜360度で反時計回りに回転する。第1の開始位置では、磁気カプセルの磁気方向は、中心分割線に対して垂直であり、両方の磁気ボールは、カプセルの磁気方向と平行な磁気方向を有し、すべて上を向いている。第2の開始位置では、磁気カプセルの磁気方向は中心分割線と平行であり、両方の磁気ボールはカプセルの磁気方向と平行な磁気方向を有する。両方の磁気ボールは右を向いているが、磁気カプセルは左を向いている。第3の開始位置では、磁気カプセルの磁気方向は中心分割線に対して垂直であり、両方の磁気ボールは、カプセルの磁気方向と平行な磁気方向を有し、全て下方を向いている。第4の開始位置では、磁気カプセルの磁気方向は中心分割線と平行であるが、両方の磁気ボールはカプセルの磁気方向と平行な磁気方向を有し、磁気カプセルは右側を向いており、2つの磁気ボールは左側を向いている。
【0069】
図25〜
図26は、磁気カプセルをそれ自体の磁気中心の周りでxy平面内で水平に回転させる方法を説明している。
図25は上面図であり、
図26は側面図である。xy平面に沿って水平回転を達成するために、磁気カプセルはxy平面上に水平に置かれる。2つの外部磁気ボールの磁気方向は、磁気カプセルの磁気方向と平行である。2つの磁気ボールの磁気方向は右を向き、磁気カプセルは磁気方向を左に向く。次に、2つの外部磁気ボールを反時計回りに同時に水平方向に回転させると、xy平面内の磁気カプセルは、同じ回転方向を有する同期方式に応答する。
【0070】
本発明の第9の態様では、磁気カプセルの位置を変えることなく磁気カプセルを回転または水平に回転させる他の方法が開示されており、ここでは水平回転とはxy平面に沿った回転を意味する。また、磁気カプセルの磁気方向はxy平面内にあり、磁気ボールと磁気カプセル内の磁石との間には反対の磁気双極子方向がある。
【0071】
本発明の第10の態様では、磁気カプセルをz方向に沿って垂直に移動させる方法が開示されている(
図27および
図28)。磁気カプセルの磁気方向は、中心分割線に対して垂直に配置されている。一実施形態では、磁気カプセルをz方向に上方に移動させることは、主に上側磁気ボールによって磁気カプセルを上方に引き付けることによって、そして上側磁気ボールが磁気カプセルと同じ磁気方向を有することによって行われる。任意的には、下側磁気ボールは、磁気カプセルへの引力を減少させるために遠ざけられる。或いは好ましくは、下側磁気ボールはさらに、磁気カプセルの方向と反対の磁気方向を向けることによって反発磁力を提供する。同様に、磁気カプセルを下方に移動させることは、下側磁気ボールの磁気方向が磁気カプセルの磁気方向と同じであるという条件で、下側磁気ボールによって磁気カプセルを主として引き付けることによって達成することができる。任意的に、上側磁気ボールは、磁気カプセルへの引力を減少させるために遠ざけることができる。あるいは、好ましくは、上側磁気ボールは、磁気カプセルの方向と反対の磁気方向を向けることによって反発磁力を提供するようにさらに調整され得る。
【0072】
磁気カプセルと
第2の磁気ボールとの間の距離が磁気カプセルと
第1の磁気ボールとの間の距離の3倍であったとき、第1の磁気ボールは主磁気ボールであり支配的な磁気ボールである。一方、第2磁気ボールは二次磁気ボールまたは降伏磁気ボールであり、降伏磁気ボールの磁気カプセルへの影響は無視することができる。したがって、磁気カプセルが一次磁気ボールの近くに移動し、その
一次磁気ボールまでの距離がカプセルと
降伏磁気ボールとの間の距離の3分の1未満であったとき、磁気カプセルを寄せ付けないように降伏磁気ボールをその位置又は向きで調整する必要はない。
【0073】
磁気カプセルの上述の移動は基本的な移動ステップである。基本的な移動ステップの異なる組み合わせは、複雑な移動シーケンスは目標領域において発生することが可能である。
【0074】
図2〜
図7は、基本的に複雑な移動シーケンスを達成するために使用することができる1つの例示的なシステムを列挙している。
【0075】
本発明の範囲において、xyz座標系は位置または方向を定義するために使用されている。
図3は、本発明の範囲内における医療システムの向きに対するxyz軸方向を示している。この図は、説明目的のみとして使用されており、それは制限として解釈されるべきではない。例えば、
図3によれば、
図2を参照すると、x方向はベッドが移動する方向であり、これは後ろから前への移動である。y方向は、1つの支持フレームから対向する他の支持フレームへの左から右への方向であり、z方向は磁石を患者に近づけたり遠ざけたりする方向であり、これは上下方向になっている。ここで水平回転とは、装置の正面から見たときに、xy平面に沿ってz軸の周りを回転すること、例えば左から右へ回転することを意味する。垂直回転とは、装置の正面から見たときに、yz平面に沿って、例えば上から下へ回転し、y軸の周りの回転を意味する。
【0076】
本明細書において「一実施形態」、「一実施例」、「例示的実施形態」などへの言及はいずれも、その実施形態に関して説明した特定の特徴、構造、または特性が少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所におけるそのようなフレーズの出現は、必ずしも全て同じ実施形態を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が任意の実施形態に関連して説明されるとき、他の実施例に関連してそのような特徴、構造、または特性に影響を与えることは、当業者の技術範囲内のことである。さらに、本発明の理解を容易にするために、特定の方法手順は別々の手順として描かれている。ただし、これらの個別に説明された手順は、その実行において必ずしも順序に依存すると解釈されるべきではない。すなわち、いくつかの手順は、代替的な順序で、同時に実行することができる可能性もある。さらに、例示的な図は、本開示の実施形態による様々な方法を示す。そのような例示的な方法の実施形態は、対応する装置の実施形態を使用して本明細書で説明され、適用され得るが、本発明方法の実施形態はそれによって限定されるべきではない。
【0077】
本発明のいくつかの実施形態を例示し説明してきたが、本発明の原理および精神から逸脱することなくこれらの実施形態に変更を加えることができることが当業者には理解されるべきである。したがって、前述の実施形態は、あらゆる点で本明細書に記載の発明を限定するものではなく例示と見なすべきである。また、本発明の範囲は、上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれている。本開示で使用されるように、フレーズ「好ましくは」は非排他的であり、「好ましくは、しかしそれに限定されない」を意味する。特許請求の範囲におけるフレーズは、本明細書に記載されている一般的な発明概念と一致し、最も広い解釈を与えられるべきである。例えば、フレーズ「結合された」および「接続する」(およびそれらの派生語)は、直接的および間接的な接続/結合の両方を暗示するために使用されている。他の例として、「有する」および「含む」、それらの派生語および類似の遷移用語またはフレーズは、「含む」と同義語として使用される(すなわち、すべて「自由端」と見なされる)。ここで、フレーズ「・・・からなる」および「実質的に・・・からなる」のみは「終了」と見なされるべきである
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