胶囊内窥镜与外部磁体同 向运动。当外部磁体向右移动，胶囊内窥镜也向右移动。当外部磁体向前移动，胶囊内窥镜 也向前移动，及所示的X轴方向。当外部磁体进行平移，磁性胶囊受磁场力作用做同样的动 作。
[0056] 磁性胶囊内窥镜也能够垂直运动，如图4所示沿着Z轴方向。本发明的一个实例， 病人平躺在一个平面上，与XY平面平行，胶囊内窥镜在病人的胃部。胶囊内窥镜悬浮在人 体内液体或液体/气体界面。当外部磁体上下垂直运动时，胶囊内窥镜响应外部磁体变化 位置也在垂直方向运动。如图3所示相反的移动路径，其中胶囊内窥镜与外部磁体同向运 动。图4所示为磁性胶囊内窥镜与外部磁体反向运动。当外部磁体向下运动，产生的磁场 更接近于胶囊内窥镜的磁偶极子，胶囊内窥镜被吸引向上运动。当外部磁体向上运动，即远 离磁性胶囊内窥镜运动，随着外部磁体向上运动磁场减弱，胶囊内窥镜则向下运动。通过控 制外部磁体沿垂直方向或Z轴方向运动，能精确控制胶囊沿Z轴方向的位置。当检查胃时， 胶囊内窥镜可W方便定位，先获取一个远程视图，随后通过胃粘膜的近视图观察胃壁的顶 部或底部。
[0057] 如图3-4所示沿Ξ轴方向移动，磁性胶囊内窥镜也能作旋转运动，包含在外部磁 体产生的磁场影响下发生的倾斜和转动。在临床中，倾斜和旋转是非常必要的，当胶囊内窥 镜稳定悬浮在固定位置，能使医生检查胃时有更广阔的视野。图5所示为倾斜和旋转运动 的区别。
[0058] 本发明的胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面，胶囊与液体/气体界面形成一个角 度。所述的角度定义为倾斜角。依据本发明倾斜角的范围为0-360°。在一个实例中，为了 更容易和准确的定位，所述的倾斜角范围为45-135°。
[0059] 依据本发明的各方面，旋转或旋转运动意味着磁性胶囊内窥镜在二维平面或Ξ维 空间改变其方向。旋转或旋转运动既包含倾斜，在二维平面改变胶囊和气体/液体界面的 角度，又包含旋转，在Ξ维空间改变胶囊和气体/液体界面的角度，其中胶囊内窥镜在液体 /气体界面的位置在运动过程中不发生改变，但倾斜角或在旋转的二维横截面视图的倾斜 角在旋转之前和之后发生改变。在一实施例中，旋转运动是倾斜运动。倾斜发生在Ζ轴平 面，由球形磁体的垂直旋转磁矩引起，如图5所示，其中胶囊改变其倾斜角如同钟摆移动。 在另一实施例中，旋转运动是转动。转动发生在ΧΥΖΞ维空间，如图5所示在液体/气体界 面胶囊内窥镜绕其固定位置转动。胶囊内窥镜依据外部球形磁体的磁矩在ΧΥ平面的水平 投影转动。图5中，胶囊内窥镜的长轴和液体/气体界面的表面之间的角度在转动过程中 是保持一致的。在旋转的横截面视图中，胶囊的长轴和液体/气体界面形成的角度投影依 据外部磁体的运动而变化。
[0060] 为阐明目的，倾斜是指胶囊内窥镜在ΧΥΖ坐标系中不改变其位置，仅改变胶囊的 长轴和重力方向间的角度，优选气体/液体界面。依据本发明的各方面，转动是指胶囊内窥 镜在ΧΥΖ坐标系中不改变其位置，仅改变胶囊长轴沿液体/气体界面的方向，造成在相应的 二维横截面视图中倾斜角的变化。
[006U不同于旋转运动，外部自动磁体一步操作就能将胶囊内窥镜引导入目标位置；转 动是一个更复杂的过程。当外部自动磁体转动，建立稳定的悬浮系统将受到多方面的干扰。 在液体/气体界面最强磁场位置，在液体/气体界面外部磁场强度，和外部磁场方向（或角 度）都会改变。外部磁体需要1)转动的同时移动来保持胶囊内窥镜静止（如图6和图7); 2)更靠近液体/气体界面，来弥补因转动而减弱的磁场，为了在转动期间给胶囊提供恒定 的磁场力（如图8) ;3)当外部磁场的方向仍相对较小时，在45-135°范围内转动，W便胶 囊内窥镜跟随外部磁体的转动改变其倾斜角（如图9);或者，4) 一旦胶囊的质屯、和磁屯、距 离小于2mm时，通过改变磁场方向来改变胶囊内窥镜的倾斜角（如图10)。
[0062] 为了转动胶囊内窥镜只改变其倾斜角，同时仍保持在原位置，外部球形磁体，须同 时转动和移动。如果外部磁体仅转动，由外部磁体产生的旋转磁场不仅转动胶囊内窥镜， 也会使胶囊内窥镜无意中在XY坐标系移动，例如，在液体/气体界面改变胶囊内窥镜的位 置，因为与旋转磁场响应从一个位置到另一个位置时，液体/气体界面的最强磁场已发生 改变，具有永久磁偶极子的胶囊内窥镜被液体/气体界面的第二强磁场吸引。例如，如图6 所示，当外部自动磁体转动，胶囊也转动改变其在液体/气体界面的倾斜角。同时当转动发 生时，胶囊内窥镜从X。水平移动到Xi。图6中，虚线画的楠圆，是等磁场线，气体/液体界 面上的切点是最强磁场点Bm，图7中从X。到X1的距离称为偏移距离t。图7描绘了外部磁 体的转动角（度）和胶囊不期望的运动之间的关系，由x/d的值得出，其中d是外部磁体的 中屯、到液体/气体界面的距离，X是胶囊内窥镜的磁屯、到外部磁体中屯、在液体/气体界面 的投影点之间的距离，与X0到XI的距离相同。根据图7,当外部球形磁体旋转大约10°， 胶囊内窥镜将水平移动，此时x/d的值为0. 25,即表明了当距离d为30cm，胶囊会无意地移 动 7. 5cm〇
[0063] 无论如何，运种无意的运动无论在X或Y坐标系都是不期望的，因此在运公开了最 小化方法。图3所示为胶囊内窥镜跟随外部磁体在X或Y方向上移动。为了避免由于外部 磁体转动引起的胶囊内窥镜不期望运动，本发明的外部磁体也将在X或Y方向上移动来抵 消。外部磁体的运动方向将与胶囊不期望运动方向相反，外部磁体的移动距离将根据胶囊 内窥镜不期望运动的距离来计算。图7中相同选择的例子，当距离d为30cm，且外部磁体转 动10°，通过将外部磁体再向右移动7. 5cm来修正胶囊向左移动的7. 5畑1，运与将胶囊向右 移动7. 5cm是等价的。在悬浮胶囊的控制下，当磁体的磁矩平行于地球，它直接位于外部球 形磁体下方，因此与液体/气体界面垂直。当外部球形磁体沿水平角倾斜，胶囊将完全遵循 水平角。如图5所示为胶囊的轴线和外部球形磁体的磁化线平面图。该平面旋转对称。所 W如果我们在XY平面修正平移运动，那么
[0064] X=X〇+tsin曰 [00化]Y = Y〇+tcos曰
[0066] 其中Xu、Y。为外部球形磁体的原始位置；Χ、Υ是外部球形磁体的最终位置。α是 水平转动角，t是图5所示的偏移距离。
[0067] 平移可能发生在转动期间或在转动之前/之后。最好是在外部磁体转动的同时进 行平移。
[0068] 本发明的一个实施例，公开了一种胶囊内窥镜在转动时保持在同一位置的方法， 其中胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面有一个初始的倾斜角。运个方法包含提供一个含有 永久磁偶极子和摄像头的胶囊内窥镜；使胶囊内窥镜悬浮在液体/气体界面，其中胶囊内 窥镜在液体/气体界面形成一个倾斜角来观察器官内部；通过一个外部磁体提供磁场力给 永久磁偶极子；当胶囊在液体/气体界面相同位置悬浮时，通过转动和沿一个或多个轴向 移动外部磁体改变倾斜角的角度。
[0069] 进一步地，除了在平移期间保持胶囊内窥镜在同一位置，也期望在转动过程中使 胶囊内窥镜受到相同的磁场力来实现平稳转动。当外部磁体转动，磁场力经历了胶囊内窥 镜变化。为了给胶囊内窥镜提供恒定的磁场力，需要改变外部磁体和磁性胶囊间的距离。其 计算结果如图8所示。图8描绘了外部磁球依据其转动角度所需要移动距离的计算结果。 例如，在一个系统中，在