JP2005261504A

JP2005261504A - 医療用カプセル筐体とその製造方法

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Publication number: JP2005261504A
Application number: JP2004075066A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Akagi; 利正赤木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP3850416B2

Abstract

【課題】第１の外装部材と前記第２の外装部材との密着固定を容易に行える医療用カプセル筐体及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】医療用カプセル筐体１０は、所定の内径寸法で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成された観察側カバー１１と、観察側カバー１１の開口部の外径寸法より大径で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成されたカプセル本体１２と、カプセル本体１２の開口部の内周面に対して観察側カバー１１の開口部の外周面側を所定量挿入して構成される観察側カバー１１とカプセル本体１２との嵌合部を、外部からの作用による熱溶着によって密着固定した熱溶着部１３とを具備している。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検体内の観察、検査或いは処置を行う医療用カプセルの外装を構成する医療用カプセル筐体及びその製造方法に関する。

近年、カプセル形状に形成した医療用カプセルを例えば嚥下によって体腔内に挿入し、医療用カプセルに設けられている例えば撮像装置で撮影した画像情報を無線によって体外の受信機に転送して検査等を行えるカプセル内視鏡システムの提案が数多くなされている。

例えば、特開２００１−９１８６０号公報には透明カバーと筒状カバーとを接着によって水密に構成したカプセル内視鏡が示されている。
特開２００１−９１８６０号公報

しかしながら、前記特開２００１−９１８６０号公報のカプセル内視鏡では、透明カバーと筒状カバーとを接着剤によって接着する接着工程において、接着剤の塗布量を一定に管理することが難しいという問題があった。また、接着の際、カプセルの外表面に、余分な接着剤による凹凸部やバリ状部が形成されることがあり、その場合には、カプセル外表面を円滑に仕上げるために、煩雑な後処理作業を行わなければならなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の外装部材と前記第２の外装部材との密着固定を容易に行える医療用カプセル筐体及びその製造方法を提供することを目的にしている。

本発明の医療用カプセル筐体は、所定の内径寸法で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成された第１の外装部材と、前記第１の外装部材の開口部の外径寸法より大径で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成された第２の外装部材と、前記第２の外装部材の開口部の内周面に対して前記第１の外装部材の開口部の外周面側を所定量挿入して構成される前記第１の外装部材と前記第２の外装部材との嵌合部を、外部からの作用による熱溶着によって密着固定した熱溶着部とを具備している。

この構成によれば、第１の外装部材の開口部側と第２の外装部材の開口部側とを所定量挿入して対向配置させた状態にし、外部からの作用による熱溶着を行うことによって、第１の外装部材と第２の外装部材との嵌合部が熱溶着されて一体的に密着固定状態の医療用カプセルが構成される。

また、本発明の医療用カプセル筐体の製造方法は、第１の外装部材の開口部と第２の外装部材の開口部との超音波溶着を、ホーン及びダイを備える超音波溶着機で行う医療用カプセル筐体の製造方法であって、
第１の外装部材及び第２の外装部材の端部に中空半球部を備える構成において、一方の外装部材の中空半球部の外周面上にダイに配置させるための段部を設け、他方の外装部材の中空半球部の外周面上に前記ホーンを配置させるための段部を設けた。

この構成によれば、例えば第２の外装部材の段部をダイに位置合わせすることによって第２の外装部材がダイ上に配置される。また、ダイ上に配置されている第２の外装部材に第１の外装部材を挿入配置させた状態にしてホーンを第１の外装部材の段部に位置合わせする。この後、ホーンから超音波振動を発振させることによって、第１の外装部材の開口部と前記第２の外装部材の開口部とが熱溶着されて一体的に密着固定状態の医療用カプセルが構成される。

本発明によれば、第１の外装部材と前記第２の外装部材との密着固定を容易に行える医療用カプセル筐体及びその製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図８は本発明の第１実施形態にかかり、図１はカプセル内視鏡装置を構成するカプセル内視鏡と外部装置装置とを説明する図、図２はカプセル内視鏡装置を構成する外部装置と端末装置とを説明する図、図３はカプセル内視鏡の構成を説明する図、図４は図３に示すＡ部を構成するための観察側カバー及びカプセル本体の開口部の構成を説明する図、図５は図３に示すＡ部を構成する際の観察側カバーとカプセル本体との位置関係を説明する図、図６はダイにカプセル本体を配置した状態を示す図、図７はダイに配置されているカプセル本体に観察側カバーを配置する状態を説明する図、図８は観察側カバーにホーンを配置させて超音波溶着を開始する超音波溶着開始状態を説明する図である。
なお、本実施形態においては医療用カプセルをカプセル内視鏡として説明する。

図１及び図２に示すようにカプセル内視鏡装置１は、カプセル内視鏡２と外部装置３とで主に構成されている。カプセル内視鏡２は、例えば被検者（以下、被検体とも記載する）４が嚥下することによって体腔内に導入される。被検体の体腔内に導入されたカプセル内視鏡２は、その体腔内の画像情報等の被検体情報を取得する。カプセル内視鏡２が取得した被検体情報は、無線によって外部装置３に向けて送信される。

外部装置３は、被検者４の体外に配置されている。外部装置３は例えば箱形状であり、箱部の前面には画像表示を行うための液晶モニタ３ａと、操作指示等を行うための操作部３ｂとが設けてある。また、外部装置３には、カプセル内視鏡２から無線送信される被検体情報を受信するアンテナユニット５が備えられている。アンテナユニット５には複数のアンテナ６、６、…が備えられている。アンテナユニット５は、例えば被検者４が着るジャケット７に設けられている。

カプセル内視鏡２による体腔内検査時、外部装置３には可搬型の被検体情報記録手段として、例えばコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリ等の記録媒体８が装着される。カプセル内視鏡２から送信され、外部装置３で受信されて記録媒体８に記録された被検体情報は、パーソナルコンピュータ等の端末装置９に取り込まれるようになっている。

なお、アンテナユニット５の形状は図示した形状に限定されるものではない。また、本実施形態においてはアンテナユニット５を被検者４が着るジャケット７に設けるとしているが、ジャケット７に設ける代わりに直接被検者の体表に貼り付けるようにしてもよい。さらに、外部装置３は、例えば被検者４が身につけるベルトにフック等により着脱自在に取り付けられる。又、外部装置３に、バッテリー残量が残り少なくなったことを報知するバッテリー残量警告表示用のＬＥＤを設けたり、前記操作部３ｂを設ける代わりに電源スイッチだけを設ける構成等にしてもよい
図２に示すように外部装置３は充電器を兼ねるクレードル９ａに装着されて、又は図示しないＵＳＢケーブル等を介して端末装置９と電気的に接続されるようになっている。端末装置９の端末本体９ｂ内には、外部装置３に蓄積されている画像等の被検体情報を取り込めるようになっている。画像等の取り込み作業を行う際には、キーボード９ｃやマウス９ｄ等の入力・操作デバイスを操作する。端末装置９に取り込んだ画像等は、キーボード９ｃやマウス９ｄ等を操作することによってモニタ部９ｅに表示することができるようになっている。

図３に示すように本実施形態のカプセル内視鏡２は、後述する観察光学部、照明部、周辺回路部品、電源部を医療用カプセル筐体（以下、カプセルと略記する）１０の内部に配置して構成される。
前記カプセル１０は第１の外装部材である観察側カバー１１と第２の外装部材であるカプセル本体１２とで構成される。観察側カバー１１及び前記カプセル本体１２は筒状で、一端部側に開口部を有し、他端部は例えば中空半球部として形成されている。観察側カバー１１のカバー側開口部端部１１ａとカプセル本体１２の本体側開口部端部１２ａとが構成する境界面は、熱溶着部１３によって、水密に一体的に密着固定される。

なお、本実施形態においては、観察側カバー１１とカプセル本体１２とは熱可塑性の樹脂部材で、所定の光透過性を有するとともに生体適合性を有する無色透明なポリカーボネートで形成されている。

観察側カバー１１の中空半球部の内部側の所定位置には、この観察側カバー１１を介して入射された光学像を結像させる対物光学系１４が設けられている。対物光学系１４は対物レンズ１５及びレンズ枠１６に配置された図示しない光学レンズによって構成される。対物光学系１４の結像位置には撮像素子として例えばＣＣＤイメージャ１７が配置されている。また、対物光学系１４の周囲には照明光学系である複数（例えば４つ）の白色ＬＥＤ１８が同一平面上に配置されている。

ＣＣＤイメージャ１７の裏面側には信号処理回路１９、通信処理回路２０、電源を供給する例えば複数のボタン型電池２１が配置されている。信号処理回路１９は、白色ＬＥＤ１８を発光駆動させる回路、ＣＣＤイメージャ１７を駆動する回路及びＣＣＤイメージャ１７から出力された撮像信号を画像信号に生成する処理を行う回路等を備えている。通信処理回路２０は信号処理回路１９で生成された画像信号を電波として外部装置３に送信するための処理を行う。ボタン型電池２１の後端側、つまり、カプセル本体１２の中空半球部の内部側にはアンテナ２２が配置されている。このアンテナ２２には通信処理回路２０が電気的に接続されている。このことによって、通信処理回路２０で処理された信号がアンテナ２２を介して外部装置３に向けて送信される。

なお、本実施形態においてはカプセル１０の内部には管状部材２３が配置されている。管状部材２３の内部にＣＣＤイメージャ１７、信号処理回路１９、通信処理回路２０及びボタン型電池２１が配置される。また、符号２４ａ、２４ｂは後述する充填部である。

ここで、図４及び図５を参照して観察側カバー１１の開口部端部とカプセル本体１２の開口部端部とで構成される熱溶着部となる境界面の構成を具体的に説明する。

図４に示すように観察側カバー１１の開口部の端部を構成するカバー側開口部端部１１ａには所定の内径寸法で開口するカバー側開口部を構成する内周面側凸部３１が形成されている。この内周面側凸部３１の先端部にはシャープエッジで形成された稜線部３１ａが全周に渡って設けられている。

一方、カプセル本体１２の開口部の端部を構成する本体側開口部端部１２ａには本体側開口部を構成する外周面側凸部４１が形成されている。外周面側凸部４１の構成する本体側開口部の径寸法は、カバー側開口部を構成する内周面側凸部３１の外径寸法より所定寸法だけ大径である。つまり、カプセル本体１２の外周面側凸部４１は観察側カバー１１の内周面側凸部３１に対して嵌合配置されるようになっている。

外周面側凸部４１とカプセル本体１２の内周面とは傾斜面部４１ａによって結ばれて連続的に形成されている。この傾斜面部４１ａと稜線部３１ａとの関係は、観察側カバー１１とカプセル本体１２とを密着配置状態にさせたとき、傾斜面部４１ａに対して、稜線部３１ａが破線に示すように所定の量ｔだけ干渉する構成になっている。したがって、カプセル本体１２を観察側カバー１１に嵌合配置させた状態において、稜線部３１ａと傾斜面部４１ａとが当接状態になる。

つまり、図５に示すようにカプセル１０を形成するために、観察側カバー１１にカプセル本体１２を嵌合配置させたとき、カプセル１０の内周面側を構成する閉空間側に、稜線部３１ａと傾斜面部４１ａとが当接して構成された当接部が設けられた状態になる。

この当接状態においては、観察側カバー１１のカバー外周側開口部端面３２と、カプセル本体１２の先端部である本体外周側開口部端面４２との間には、干渉した部分に対応する量の隙間ｔが形成される。なお、この干渉している部分は後述する超音波溶着工程において溶融する部分になる。

観察側カバー１１及びカプセル本体１２の外周面には超音波溶着の際に、後述する超音波溶着機を構成するホーン及びダイがそれぞれ配置される段部（図３の符号２５）が形成されている。観察側カバー１１及びカプセル本体１２に形成される段部２５の形成位置は、半球面外周上である。また、段部２５には、観察側カバー１１の中空半球部の中心とカプセル本体１２の中空半球部の中心とを結ぶ軸線に対して垂直な、環状平面部２５ａが形成されている。

ここで、観察側カバー１１とカプセル本体１２とを接合する超音波溶着工程について説明する。
なお、カプセル本体１２の内面内には、この超音波溶着工程前の工程において予め、ＣＣＤイメージャ１７、信号処理回路１９、通信処理回路２０、ボタン型電池２１及びアンテナ２２を配置した管状部材２３が組み付けられている。

図６に示すように超音波溶着機を構成するダイ５１に、管状部材２３等が組み付けられているカプセル本体１２を配設する。このとき、カプセル本体１２に形成されている段部２５をダイ５１の所定位置に配置させる。このことによって、ダイ５１上にカプセル本体１２が載置される。

次に、図７に示すようにダイ５１上に載置されたカプセル本体１２に対して観察側カバー１１を対向配置させる。そして、図の矢印に示すように観察側カバー１１をカプセル本体１２側に移動させて、一点鎖線に示すように内周面側凸部３１の外周面を外周面側凸部４１の内周面に対して嵌合配置させ、その後、前記図５で示したように観察側カバー１１の稜線部３１ａをカプセル本体１２の傾斜面部４１ａに当接させる。このことによって、カバー外周側開口部端面３２と本体外周側開口部端面４２との間に、所定の隙間ｔが形成された状態になる。

次いで、図８に示すように観察側カバー１１に形成されている段部２５に超音波溶着機５０を構成するホーン５２を当接配置させる。このことによって、加工前のセッティングが完了する。その後、超音波溶着機５０による超音波溶着を開始する。つまり、ホーン５２から観察側カバー１１に対して微細な超音波振動を付与するとともに、矢印に示すような加圧力を観察側カバー１１に対して付与する。

観察側カバー１１に超音波振動が付与されると、まず、傾斜面部４１ａと稜線部３１ａとが当接している部分が振動されて摩擦される。このことにより、超音波発熱して溶融が開始される。

そして、矢印方向の加圧力が付与されることにより、干渉する部分の量だけ溶融され、その後、カバー外周側開口部端面３２と本体外周側開口部端面４２との境界面が当接する。すると、この当接面が超音波発熱によって溶融される。この後、超音波振動の付与を停止して冷却を行う。すると、超音波発熱によって溶融された部分が固化されて、前記図３に示した観察側カバー１１とカプセル本体１２とを水密に一体的に溶着固定する熱溶着部１３を有するカプセル１０が形成される。

この後、観察側カバー１１の段部２５からホーン５２を取り外し、観察側カバー１１とカプセル１２とが一体になったカプセル１０をダイ５１から取り出して例えば収納箱に収納する。次いで、新たな管状部材２３等が組み付けられているカプセル本体１２を超音波溶着機５０のダイ５１上に配置して次の溶着作業を行う。

なお、収納箱に収容された溶着済みのカプセル１０の観察側カバー１１及びカプセル本体１２に形成されている段部２５に例えば接着剤を充填して充填部２４ａ、２４ｂを設ける。このことによって、前記図３に示したカプセル内視鏡２が構成される。

また、本実施形態においては観察側カバー１１に内周面側凸部３１を設け、カプセル本体１２に外周面側凸部４１を設ける構成を示しているが、観察側カバー１１に外周面側凸部を設け、カプセル本体１２に内周面側凸部を設ける構成にしてもよい。

さらに、予め、観察側カバー１１をカプセル本体１２に嵌合配置させた状態にして、ダイ５１にカプセル本体１２を配置させるようにしてもよい。

このように、観察側カバーとカプセル本体との接合を、超音波溶着機を使用した超音波溶着にて行うことによって、観察側カバーとカプセル本体との境界面のみに溶着部を設けて、水密な一体的固定を行うことができる。このことによって、境界面のみに溶着部が形成されることによって、後加工を不要にした、ばらつきの少ない水密構造を、容易な工程管理によって得られる。

また、観察側カバーとカプセル本体とを同一の樹脂部材で構成したことによって、部材のバラツキによる熱溶着の不具合を防止して、確実な熱溶着効果を得ることができる。

さらに、観察側カバーの内周面側凸部の先端に稜線部を設けるとともに、カプセル本体の外周面側凸部とカプセル本体の内周面とを連続的に連結する傾斜面部を、稜線部が所定の量だけ干渉するように形成したことによって、超音波振動による超音波発熱の際、稜線部と傾斜面部とが当接するカプセル内面側から溶融を開始させて、カプセル内の水密性を確実に確保することができる。加えて、外周面側凸部の先端面までを溶着固定することによって、水密性のさらなる向上を図ることができるとともに、溶着力を大幅に向上させることができる。

又、観察側カバー及びカプセル本体の半球面外周上の所定位置に、軸線に直交する環状平面部を有する段部を設けたことによって、それぞれの段部に超音波溶着機を構成するダイ又はホーンを配置させた状態において、観察側カバーとカプセル本体との境界面に均一な加圧力を付与して超音波溶着を行うことができるとともに、超音波溶着機を構成するダイ及びホーンが当接する部分を限定して、観察側カバー及びカプセル本体の表面が不用意に傷付けられることを防止することができる。

なお、本実施形態においては、医療用カプセルを画像情報等の被検体情報を取得するカプセル内視鏡として説明しているが、医療用カプセルはカプセル内視鏡に限定されるものではなく、超音波振動子を搭載したもの、温度センサー、圧力センサー、ｐＨセンサー等の各種センサーを搭載したものであってもよい。

図９は本発明の第２実施形態にかかる超音波溶着作業例を説明する図である。
図に示すように本実施形態においては、真空炉６０の中に超音波溶着機５０を配設して、超音波溶着作業を真空環境中で行うようにしている。

つまり、本実施形態においては、前記図８に示したように超音波溶着機５０のダイ５１上に配置されている管状部材２３等が組み付けられているカプセル本体１２に対して観察側カバー１１を所定状態に配置し、かつホーン５２を観察側カバー１１の段部２５に当接配置させたセッティング完了時点において、真空引きを行い、その後、溶着作業を行う。

このことによって、観察側カバー１１とカプセル本体１２とで形成されるカプセル内部空間内に空気が残らない。このため、溶着作業開始から完了までの間に、容積変化における空気の膨張が発生しない。

したがって、超音波溶着による溶着部を引き剥がそうとする方向に対する反力を受けることが防止されて、確実な溶着状態を維持することができる。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

図１ないし図８は本発明の第１実施形態にかかり、図１はカプセル内視鏡装置を構成するカプセル内視鏡と外部装置装置とを説明する図カプセル内視鏡装置を構成する外部装置と端末装置とを説明する図カプセル内視鏡の構成を説明する図図３に示すＡ部を構成するための観察側カバー及びカプセル本体の開口部の構成を説明する図図３に示すＡ部を構成する際の観察側カバーとカプセル本体との位置関係を説明する図ダイにカプセル本体を配置した状態を示す図ダイに配置されているカプセル本体に観察側カバーを配置する状態を説明する図観察側カバーにホーンを配置させて超音波溶着を開始する超音波溶着開始状態を説明する図本発明の第２実施形態にかかる超音波溶着作業例を説明する図

符号の説明

２…カプセル内視鏡
１０…医療用カプセル筐体（カプセル）
１１…観察側カバー
１２…カプセル本体
１３…熱溶着部
代理人弁理士伊藤進

Claims

所定の内径寸法で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成された第１の外装部材と、
前記第１の外装部材の開口部の外径寸法より大径で開口する開口部を一端部に有する樹脂材料で筒状に形成された第２の外装部材と、
前記第２の外装部材の開口部の内周面に対して前記第１の外装部材の開口部の外周面側を所定量挿入して構成される前記第１の外装部材と前記第２の外装部材との嵌合部を、外部からの作用による熱溶着によって密着固定した熱溶着部と、
を具備することを特徴とする医療用カプセル筐体。
前記熱溶着部を超音波溶着により形成したことを特徴とする請求項１に記載の医療用カプセル筐体。
前記第１の外装部材と前記第２の外装部材とを、同一の樹脂材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載の医療用カプセル筐体。
前記超音波溶着によって熱溶着される前記第１の外装部材の開口部端部と前記第２の外装部材の開口部端部とによって構成される境界面に、超音波溶着の際の振動エネルギーが最初に伝達される超音波溶着開始点になって、かつ前記境界面にカプセル筐体長手軸方向に対して所定間隔の間隙を形成するための当接部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の医療用カプセル筐体。
前記当接部は、前記第１の外装部材の開口部端部を形成するシャープエッジ形状の稜線部と、前記第２の外装部材の開口部端部を形成する、前記第１の外装部材の稜線部が当接する、傾斜面部とで構成されることを特徴とする請求項４に記載の医療用カプセル筐体。
前記当接部を、前記第１の外装部材と前記第２の外装部材とが構成する閉じた空間側に設けたことを特徴とする請求項４に記載の医療用カプセル筐体。
前記熱溶着部は、前記第２の外装部材の開口部先端面を含むことを特徴とする請求項２に記載の医療用カプセル筐体。
前記第１の外装部材及び前記第２の外装部材の端部に中空半球部を設け、
この中空半球部の外周面上に、前記中空半球部の中心同士を結ぶ軸線に対して垂直な環状平面部を全周に有する段部を設けたことを特徴とする請求項２記載の医療用カプセル筐体。
第１の外装部材の開口部端部と第２の外装部材の開口部端部との超音波溶着を、ホーン及びダイを備える超音波溶着機で行う医療用カプセル筐体の製造方法であって、
第１の外装部材及び第２の外装部材の端部に中空半球部を備える構成において、
一方の外装部材の中空半球部の外周面上にダイに配置させるための段部を設け、他方の外装部材の中空半球部の外周面上に前記ホーンを配置させるための段部を設けたことを特徴とする医療用カプセル筐体の製造方法。
前記一方の外装部材に設けた段部と前記他方の外装部材に設けた段部は同形状に形成され、中空半球部の中心同士を結ぶ軸線に対して垂直な環状平面部を有することを特徴とする請求項９に記載の医療用カプセル筐体の製造方法。
前記第１の外装部材の開口部端部と前記第２の外装部材の開口部端部との超音波溶着を行う超音波溶着機を真空炉中に配置したことを特徴とする請求項９記載の医療用カプセル筐体の製造方法。