【手続補正書】
【提出日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の体腔内に導入され、電力を受電するための受電コイルを含むカプセル型医療装置と、
前記被検体が配置される検査台と、
該検査台の外部に対向するように配置され、前記カプセル型医療装置に電力を送電するための第１および第２の送電コイルと、
該第１および第２の送電コイルを駆動するための駆動部と、
前記第１および第２の送電コイルに流す電流の位相を変える移相手段と、
前記第１および第２の送電コイルを移動する送電コイル移動手段および/または前記検査台を移動する検査台移動手段と、
を備えることを特徴とする無線給電システム。
【請求項２】
前記第１および第２の送電コイルは、前記検査台を挟み込むような位置で、前記検査台の上下方向に対向して配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線給電システム。
【請求項３】
前記移相手段は、前記第１および第２の送電コイルに流す電流を同相もしくは逆相に切り替える位相反転回路であることを特徴とする請求項１または２に記載の無線給電システム。
【請求項４】
前記位相反転回路は、スイッチにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の無線給電システム。
【請求項５】
前記位相反転回路は、排他的論理和回路により構成されていることを特徴とする請求項３に記載の無線給電システム。
【請求項６】
前記カプセル型医療装置がカプセル型内規鏡であることを特徴とする請求項５に記載の無線給電システム。
【請求項７】
さらに少なくとも前記被検体の外部において、前記カプセル型医療装置または前記受電コイルの位置および向きを検出する検出装置を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の無線給電システム。
【請求項８】
さらに前記第１および第２の送電コイルを駆動した場合に、該第１および第２の送電コイル間の対向する領域を含み、前記受電コイルに給電可能とする給電領域内で発生される磁界の少なくとも向きを含む分布データを格納する分布データ格納部を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の無線給電システム。
【請求項９】
さらに少なくとも前記被検体の外部において、前記カプセル型医療装置または前記受電コイルの位置および向きを検出する検出装置による検出情報と、前記第１および第２の送電コイルを駆動した場合に、該第１および第２の送電コイルが対向して配置された対向領域を含む所定領域内で発生される磁界の少なくとも向きを含む分布データとを用いて、前記送電コイル移動手段および前記検査台移動手段の少なくとも一方の移動制御と、前記移相手段による位相の可変制御を行う制御手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の無線給電システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の無線給電システムの駆動方法において、
前記第１の送電コイルおよび第２の送電コイルに流す電流の位相を変化させた時の給電領域内における磁界の向きの分布データを予め格納するステップと、
該磁界の向きの分布データと前記カプセル型医療装置内の受電コイルの位置および向きの情報を参照するステップと、
該参照した結果により、前記第１および第２の送電コイルに流す電流の位相と前記カプセル型医療装置の配置位置を決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線給電システムの駆動方法。
【請求項１１】
前記第１の送電コイルおよび第２の送電コイルに流す電流の位相を変化させた時の給電領域内における磁界の向きの分布データを予め格納するステップと、
該磁界の向きの分布データと前記カプセル型医療装置内の受電コイルの位置および向きの情報を比較するステップと、
該比較結果により、前記第１および第２の送電コイルに流す電流の大きさを決定するステップを付加することを特徴とする請求項１０に記載の無線給電システムの駆動方法。
【請求項１２】
前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記送電コイル移動手段により、前記カプセル型医療装置が給電領域内の最適な位置に配置されるように前記第１および第２の送電コイルを移動することを特徴とする請求項１０または１１に記載の無線給電システムの駆動方法。
【請求項１３】
前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記検査台移動手段により、前記カプセル型医療装置を給電領域内で、前記第１および第２の送電コイルによる合成磁界の方向が前記受電コイルの軸方向に略平行となる位置に移動することを特徴とする請求項１０または１１に記載の無線給電システムの駆動方法。
【請求項１４】
前記カプセル型医療装置の配置位置決定情報に基づき、前記送電コイル移動手段により、前記第１および第２の送電コイルを移動するとともに、前記検査台移動手段により、前記カプセル型医療装置を給電領域内で、前記第１および第２の送電コイルによる合成磁界の方向が前記受電コイルの軸方向に略平行となる位置に移動することを特徴とする請求項１０または１１に記載の無線給電システムの駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
(第１の実施形態)
図１から図１１は、本発明の第１の実施形態に係るものである。  
図１は、第１の実施の形態に係る無線給電システムの概略の構成を側面図で示し、図２は図１の主要部の平面図を示し、図３は第１の実施の形態に係るカプセル型医療装置としてのカプセル型内視鏡の内部構成を示し、図４は図３の機能的なブロック構成を示し、図５は図４における電源生成部の構成を示す。  
先ず、図１から図５を用いて、第１の実施形態に係る無線給電システム１の構成を説明する。  
図１及び図２に示すように、無線給電システム１は、被検体としての被検者２の体腔内に導入され、体腔内を光学的に観察、つまり内視鏡検査する（カプセル型医療装置としての）カプセル型内視鏡３と、被検者２が載置される検査台４とを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
なお、ヘルムホルツコイルの場合に限定されるものでなく、第１の送電コイル５と第２の送電コイル６により発生する磁界の分布データを予め測定してメモリ等に格納しておけば、所望とする位置での磁界情報を取得することができる。  
第１の送電コイル５と第２の送電コイル６は、円形に複数（より具体的には多数）巻回されることにより図１に示すように上下方向（図１の座標系でｚ軸方向）に短円筒型の形状となる。図１及び図２では、導線が巻回された様子を太い線で模式的に示している。  
なお、図２では円形に巻回した形状の例で示しているが、楕円となるように巻回した楕円形状でも良いし、（正六角形或いは正八角形等）角数が多い多角形状にしても良い。このように送電コイルとしては様々な形状が可能である。  
上下方向に対向して配置される第１の送電コイル５と第２の送電コイル６との間に挟まれるかたちで、ｘ、ｙ方向を含む水平面において長方形の検査台４が配置され、この検査台４の上には、カプセル型内視鏡３を嚥下により体腔内に導入された被検者２が載置される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
なお、図１ではコイル移動装置１１と検査台移動装置１６の両方設けた構成例を示しているが、必ずしも両方必要とするものでない。コイル移動装置１１と検査台移動装置１６のどちらか一方だけ設けるようにしても構わない。  
さらには、第１の送電コイル５と第２の送電コイル６は、コイル移動装置１１によってｘ方向、ｙ方向に移動可能とし、検査台４は、検査台移動装置１６によって、ｚ方向に移動可能にする構成にしても良い。  
すなわち、嚥下されたカプセル型内視鏡３と、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６との相対位置関係を３次元的に可変できる構成であれば良い。  
また、カプセル型内視鏡３が被検者２の体腔内で移動した場合、その移動の軌跡が、図１におけるｘ−ｙ平面に沿って移動する（つまり、ｚ方向の座標成分がほぼ一定）と近似できる場合には、カプセル型内視鏡３に対して第１の送電コイル５および第２の送電コイル６の相対位置関係をｘ−ｙ平面内、つまり２次元的に可変するようにしても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
逆に、受電コイル２２の軸方向が、前記第１の送電コイル５および第２の送電コイル６から発せられた交流磁界の向きと直交したときには、受電ができなくなる。すなわち、送電コイル２２の軸方向の変化、言い換えると、カプセル型内視鏡３の向きの変化に応じて、前記第１の送電コイル５および第２の送電コイル６から発せられた交流磁界の向きを変化させる必要がある。  
次に図６〜図１１を用いて第１の実施形態における無線給電システム１の動作を説明する。  
図６は、２つの送電コイル５，６に流れる同相電流とした場合のその電流の状態を示し、図７は図６の同相電流とした場合に２つの送電コイル５，６で発生される磁界および合成磁界の状態を示す。  
なお、図７（Ａ）は、側方（ｙ方向）から見た場合の合成磁界などの様子を示し、図７（Ｂ）は、第２の送電コイル６の上方（ｚ方向）から見た場合の合成磁界を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図８は２つの送電コイル５，６に流れる逆相電流とした場合のその電流の状態を示し、図９は図８の逆相電流とした場合に２つの送電コイル５，６で発生される磁界の状態を示し、図１０は、２つの送電コイル５，６のコイル面からの距離が異なるｘ−ｙ平面上に発生する合成磁界を示し、図１１は２つの送電コイルにおける移相差を変化した場合に発生する合成磁界を示す。  
先ず、交流磁界発生用の第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を図６に示すよう、同相電流とした場合について説明する。  
この場合、第１の送電コイル５およびに第２の送電コイル６によって発せられる給電領域２１内の合成磁界の向きは、図７に示すように、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６の軸方向に平行なｚ方向の成分が主となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
従って、カプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸がｚ方向を向いている時に、効率的な受電が可能になる。逆に言えば、カプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸がｚ方向を向いている時には、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を同相電流とすることで、効率的な給電状態とすることが可能となる。
このため、体外装置３１によりカプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸がｚ方向を向いていることを（体外装置３１により）検出した場合には、制御装置３２は、カプセル型内視鏡３が給電領域２１内に存在するように、コイル移動装置１１および／または検査台移動装置１６の移動制御を行い、かつ駆動回路７の移相回路８を同相電流の状態となるように制御すると良い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、図９（Ｂ）において、第２の送電コイル６のｘ軸方向端部の（中心）付近の座標位置をｘｅ、−ｘ軸方向端部の（中心）付近の座標位置を−ｘｅで示している。  
また、同様に、カプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸方向が、例えばｙ軸方向を向いている時には、カプセル型内視鏡３が第１の送電コイル５および第２の送電コイル６のｙ軸方向端部の（中心）付近、あるいは−ｙ軸方向端部の（中心）付近に配置されるよう、図１に示した制御装置３２によりコイル移動装置１１を移動制御して、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を移動させることにより、カプセル型内視鏡３への効率的な給電が可能となる。  
また、受電コイル２２の軸方向が、ｘ-ｙ平面内の任意の方向にある場合は、その方向に平行な磁界が発生している位置に、カプセル型内視鏡３側を移動（つまり検査台移動装置１６を移動）させたり、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６側を移動（つまりコイル移動装置１１を移動）させることで、最適な給電が可能となり、この最適な給電が可能な位置を最適な位置という。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
(第２の実施形態)
次に第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態における、移相回路８が、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を同相または逆相に切換える位相反転回路である場合についての無線給電システムの具体的構成を説明する。  
図１２および図１３を用いて、本実施形態について説明する。  
図１２において、交流磁界発生用の第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を回路図記号で表しているが、これらは、図１と同様に、それぞれが対向するように配置されている。  
また、図１等で説明したように第１の送電コイル５と第２の送電コイル６に挟まれるかたちで、（図１２及び図１３では示していない）検査台４が配置され、さらに、この検査台４の上には、カプセル型内視鏡３を嚥下した被検者２が配置されているものとする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２は、駆動部４３の一方の出力端子Ｎ１から、第２の送電コイル６の端子Ｎ(Ｌ２-１)、第２の送電コイル６の端子Ｎ(Ｌ２-２)、第１の送電コイル５の端子 Ｎ(Ｌ１一１)、第１の送電コイル５の端子Ｎ(Ｌ１-２)を経由し、駆動部４３の他方の出力端子Ｎ２への経路で流れる。  
従って、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２は、図６と同様な同相電流となり、第１の送電コイル５およびに第２の送電コイル６によって発生される給電領域２１内の合成磁界の向きは、第１の実施形態で説明した図７と同じになる。  
従って、第１の実施形態と同様に、カプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸がｚ方向を向いている時には、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を同相電流とすることで、効率的な給電状態とすることが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
(第３の実施形態)
次に図１４を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。ここでは、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態における移相回路８が、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を同相または逆相に切換える位相反転回路４４である場合についての無線給電システムの具体的構成を説明する。  
図１４において、交流磁界発生用の第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を回路図記号であらわしているが、これらは図１と同様に、それぞれが対向するように配置されている。  
また、図１等で説明したように第１の送電コイル５と第２の送電コイル６に挟まれるかたちで、（図１４では示していない）検査台４が配置され、さらに、この検査台４の上には、カプセル型内視鏡３を嚥下した被検者２が配置されているものとする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
交流磁界発生用の第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を駆動する駆動回路７は、発生させる交流磁界の周波数の基準となる交流信号を発生する発振回路部４１と、発振回路部４１から発せられた交流信号を受け、第１の送電コイル５の駆動のタイミング調整を行うタイミング調整部（図１４中ではＴ調整と略記）４２ａと、第１の送電コイル５に電流を流す第１の駆動部４３ａ と、第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２の位相を前記第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１ と同相もしくは逆相に切り換える位相反転回路４４と、第２の送電コイル６の駆動のタイミング調整を行うタイミング調整部４２ｂと、第２の送電コイル６電流を流す第２の駆動部４３ｂを有している。  
ここで、位相反転回路４４は、具体的にはExclusive Or回路（排他的論理和回路）４４ａで構成されている。このExclusive Or回路４４ａの一方の入力端子には、発振回路部４１から発せられた交流信号が入力され、他方の入力端子は位相制御端子４６に接続されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
位相制御端子４６がローレベルに設定された場合、位相反転回路４４は、発振回路部４１から発せられた交流信号と同位相の信号を出力する。逆に、位相制御端子４６がハイレベルに設定された場合、位相反転回路４４は、発振回路部４１から発せられた交流信号を反転させ、逆位相の信号を出力する。  
すなわち、位相制御端子４６をローレベルにすると、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２は、図６と同様な同相電流となり、第１の送電コイル５およびに第２の送電コイル６によって発生される給電領域２１内の合成磁界の向きは、第１の実施形態で説明した図７と同じになる。  
上記位相制御端子４６のレベルは、図１で示した体外装置３１からカプセル型内視鏡３の位置及び向きの情報が入力される制御装置３２により制御される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
従って、第１の実施形態と同様に、カプセル型内視鏡３内の受電コイル２２の軸方向がｚ軸方向を向いている時には、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２を同相電流とすることで、効率的な給電状態とすることが可能となる。  
逆に、位相制御端子４６をハイレベルにすると、第１の送電コイル５に流れる電流ｉｃ１と第２の送電コイル６に流れる電流ｉｃ２は、図８と同様に、逆相の電流となる。    
この場合、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６によって発生される合成磁界の向きは、第１の実施形態で説明した図９および図１０と同じになる。  
本実施例によれば、位相反転回路４４の構成は、第２の実施形態で説明した構成とは異なるものの、第２の実施形態と同じ交流磁界を発生させることが出来る。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
さらに、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６をそれぞれ別々の駆動部で駆動するため、より低電圧での駆動が可能となる利点を有する。  
本実施形態の説明においては、位相反転回路４４が第２の送電コイル６を駆動する側に設けられている例について説明したが、位相反転回路４４は第１の送電コイル５を駆動する側に設けられていても良いし、第２の送電コイル６側と第１の送電コイル５側の両方に設けられていても良い。  
さらに、位相反転回路４４は、Exclusive Or回路４４ａの場合にかぎらず、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６に流れるコイル電流を同相または逆相に切り替え可能な回路構成であれば良い。  
また、図示していないが、第１の送電コイル５と第２の送電コイル６のそれぞれに共振用コンデンサを接続することにより共振回路を構成し、前記共振回路の共振周波数にて第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を共振駆動させても良い。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
さらには、コイル移動量情報と検査台移動量情報の両方により、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６と、検査台４を移動し、カプセル型内視鏡３が給電領域内の所望の位置に配置されるようにしても良い。  
そして、ステップＳ６の処理を行った後、ステップＳ２に戻る。このようにして、カプセル型内視鏡３が被検者２内において移動した場合にも、その移動したカプセル型内視鏡３の位置及び向きの情報が検出されてステップＳ２からステップＳ６の処理が繰り返されることになる。  
なお、上述したようにステップＳ６の処理を行う場合、コイル移動装置１１による第１の送電コイル５及び第２の送電コイル６の移動または検査台移動装置１６による検査台４の移動のいずれでも良いが、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６を移動させる場合に必要となる消費電力が、被検者２が載置される検査台４を移動させる場合よりも小さくできるような場合には、前者のみの移動制御を行うようにしても良い。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
また、通常は、一方のみを移動させる方が、両方を移動させる場合よりも制御が容易となるので、一方のみを移動させるようにしても良い。  
上記のように、両移動装置における少なくとも一方の移動制御を行うことにより、被検者２内に導入されたカプセル型内視鏡３が、体腔内で移動した場合においても、カプセル型内視鏡３の受電コイル２２に適切に給電できる状態に設定することが出来る。  
本実施形態における無線給電システムの駆動方法においては、被検者２内部におけるカプセル型内視鏡３の位置や向きに応じて、第１の送電コイル５および第２の送電コイル６は最適な向きの磁界を発生させることができ、カプセル型医療装置としてのカプセル型内視鏡３の安定した動作を実現出来る効果を奏する。  
また、第１の実施形態で述べたように従来技術に比較して被検体の肉体的な負担を軽減でき、かつ操作性を向上できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
なお、給電領域２１内の分布データを取得する場合、給電領域２１の全領域の場合に限らず、その一部の領域とした場合も含む。前述したように体腔内のカプセル型内視鏡３の移動軌跡として、略水平面に沿って移動すると近似することができる場合がある。このような場合には、例えば第１の送電コイル５と第２の送電コイル６から等距離、つまり、第１の送電コイル５と第２の送電コイル６との間の中央付近に沿ったｘ−ｙ平面を含む狭い領域のみの分布データで済ますことができる。  
以上の実施形態において説明した無線給電システムは、被検体内の画像情報、ぺーハー（ＰＨ）情報、温度情報、圧力情報などの情報を取得するためのカプセル型医療装置への適用やカプセル型消化器液採取装置、カプセル型治療装置など体内に導入されるカプセル型医療装置へ幅広く適用可能である。