JP2006061399A - 検査カプセル及び検査システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができるカプセルを提供することにある。
【解決手段】 本発明によると、カプセルは、通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有する。接続継手の外側には、投薬手段、計測手段、付着手段、又は、これらのうちの少なくとも2つ以上からなる複合ユニットが装着される。
【選択図】 図8
【解決手段】 本発明によると、カプセルは、通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有する。接続継手の外側には、投薬手段、計測手段、付着手段、又は、これらのうちの少なくとも2つ以上からなる複合ユニットが装着される。
【選択図】 図8
Description
本発明は生体の体腔内で、検査等を行う検査カプセル及びそれを用いた検査等を行うシステムに関する。
特開2003−210395号公報には、患者が嚥下するためのカプセル形状の内視鏡が記載されている。この内視鏡は、ワイヤ等が接続されていないため、患者が嚥下しても、苦痛にならないことが期待されている。カプセルの内部には、イメージ撮像素子、LED光源、処理回路、送受信回路、アンテナ、バッテリ等が格納されている。カプセルは消化器官の蠕動運動によって体腔内を移動する。カプセル内の撮像素子は、体腔内にて撮影を行い、その画像情報を患者の体外に設けられたユニットに送信する。画像情報は、ユニットから画像表示システムに転送される。こうして、検査技師は、画像表示された像による検査を行い、医師は、画像表示された患部に基づいて、診断を行い、必要に応じて治療行為を行う。
特開2004−000440号公報には、生体内の特定の部位に停止させるように構成されたマイクロカプセル型ロボットが記載されている。
従来の装置では、体腔内にて患部を撮像し画像データを体外装置に送信するが、体腔内の状態の計測、投薬等を行うことはできなかった。従来の装置では、計測手段、投薬手段、付着手段、等の機能を搭載すると装置が大型化し、患者が嚥下するのが困難となる欠点があった。
本発明の目的は、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができるカプセルを提供することにある。
本発明によると、カプセルは、通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有する。
接続継手の外側には、投薬手段、計測手段、付着手段、又は、これらのうちの少なくとも2つ以上からなる複合ユニットが装着される。
本発明によれば、接続継手の外側に、投薬手段、計測手段、付着手段等を装着することにより、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができる。
図1及び図2は、本発明のカプセルを含む検査、治療等を行うシステムを示す。このシステムは、患者9が嚥下した体腔内の1つ又は複数のカプセル1、患者9の体外に装着された体外ユニット2、及び、制御装置3を有する。体外ユニット2には送受信アンテナ51及び送電アンテナ52が設けられている。制御装置3は、モニター装置等の表示手段72、キーボード等の入力手段73、及び、演算処理装置74を有する。
送受信アンテナ51及び送電アンテナ52は、カプセル1が人体の何処にあっても通信できるように、人体又は衣服を取り巻くように分布した構造となっている。
図2を参照して、情報及び電力の交信方法を説明する。カプセル1は、患部8に到着すると、患部8を撮像し、生体状態を計測し、画像データ及び計測データを含む患部情報11を送信する。患部情報11は送受信アンテナ51によって受信され、体外ユニット2に格納される。体外ユニット2は、患部情報12を演算処理装置74に送信する。演算処理装置74は、患部情報12を表示手段72に表示する。尚、体外ユニット2と演算処理装置74の間の通信は、有線又は無線により行う。
演算処理装置74は患部の切除、投薬等の治療命令、移動命令等の処置情報13を送信する。体外ユニット2は、演算処理装置74からの処置情報14を、送受信アンテナ51を介して送信する。カプセル1は、体外ユニット2からの処置情報14を受信し、それに基づいて所定の処置を行う。
体外ユニット2は、体腔内のカプセル1のバッテリの電圧情報15を受信し、バッテリの電圧が低下したとき、送電アンテナ52を介してカプセル1に電力16を送電する。カプセル1は、体外ユニット2から送電された電力をバッテリに充電する。従って、カプセル1のバッテリは常に所定の電力を供給する。
図3を参照して、カプセル1、体外ユニット2、及び、制御装置3の構成及び機能を詳細に説明する。カプセル1は前端部1aと後端部1bとを有する。
前端部1aは、体外ユニット2と情報の送受信を行うための送受信アンテナ21、送受信回路部22、体外ユニットから電力を受け取るための受電アンテナ23、電力を蓄えるためのバッテリ24、バッテリ24の充電及び放電を制御する充放電コントローラ25、画像を撮影するための撮像手段26、駆動回路27、メモリ28、情報処理手段29、及び、体腔内を移動するための移動手段30を有する。
後端部1bは、体腔内の生体情報を計測するための計測手段31、体腔内の検体を採取するための検体採取手段32、採取した検体を分析するための分析手段33、体腔内の出血を止血する等の治療を行う治療手段34、体腔内に投薬を行うための投薬手段35、体腔内へ付着するための付着手段36を有する。ここに示した前端部1a及び後端部1bの構成要素は、例示であり、全ての構成要素を備える必要は無く、例えば、計測手段31と投薬手段35のみを備えてもよい。
情報処理手段29は、カプセルの位置を検出するための位置情報、表示手段72及び入力手段73からの指示情報、計測手段31によって計測されたPH値、体温、電気伝導度等の生体情報、撮像手段26によって撮影された画像情報、分析手段33によって分析された採取検体に関する分析情報、等を入力して処理する。
メモリ28は、消化器官の配置および、部位毎の生体情報の一般的な値を含む生体地図情報、および患者の既知の病変に関する位置情報を記憶している。情報処理手段29は、体外ユニット2の送受信アンテナ51から送信された位置情報より、自己の現在位置を検出する。図1に示したように、体外ユニット2の送受信アンテナ51は患者の体を被うように複数個設けられている。情報処理手段29は、送受信アンテナ51から送信された信号の方向より、自己の現在位置を検出する。
尚、カプセルは、体外ユニット2からの位置情報を使用することなく、自立的に、自己の現在位置を検出する位置検出機能を備えてよい。
情報処理手段29は、これらの生体情報、画像情報、位置情報、表示手段72及び入力手段73からの指示情報、生体地図情報、および患者の病原に関する情報に基づいて処理内容を決定し、駆動回路27を介して移動手段30、検体採取手段32、治療手段34、投薬手段35、付着手段36を駆動する。また情報処理手段29は、撮像手段26、計測手段31、及び、分析手段33によって得られた情報を、時刻情報及び位置情報と合せて相互に関連性を持った状態でメモリ28に記録し、また送受信アンテナ21を介して、体外ユニット2に送信する。このとき、全ての情報を体外ユニット2に送信する必要はなく、重要度が高い情報のみを送信してよい。
前端部1a及び後端部1bは、それぞれ、水密構造である。前端部1aの後端には、外部に露出した電気的接続部42が設けられている。後端部1bの前端には、外部に露出した電気的接続部43が設けられている。前端部1aの電気的接続部42は後端部1bの電気的接続部43に接続されている。前端部1aの後端と後端部1bの前端はシール手段44によって水密的に接続されている。
体外ユニット2は、カプセル1及び演算処理装置74と情報の送受信を行うための送受信アンテナ51、電力の送信を行うための送電アンテナ52、受信回路53、情報処理部54、送電回路55、バッテリ56、メモリ57、及び、コネクタ58を有する。カプセル1及び演算処理装置74から送信された各種情報は送受信アンテナ51から受信回路53を経由して情報処理部54へ伝達され、メモリ57に蓄えられる。メモリ57に蓄えられた情報は必要に応じ、送受信アンテナ52又はコネクタ58を介して演算処理装置74へ送信される。また、複数のカプセル1が同時に体腔内に存在する場合には、体外ユニット2は、各々のカプセルから送信された情報を別のカプセルに対して送信する。
カプセル1のバッテリの電圧が低下した場合には、送電回路55によって、送電アンテナ52から、カプセルの受電アンテナ23に送電する。カプセルの充放電コントローラ25は、バッテリ24への充電を行う。体外ユニット2の電源は体外ユニット内に設けられたバッテリ56から供給されるかあるいは、外部の電源から供給される。カプセル1のバッテリ24は、受電用アンテナ23を介して充電可能な2次電池であってよいが、電気2重層キャパシタを用いてもよい。バッテリの代わりに発電装置を設けてもよい。このような発電装置として、例えば、クエン酸回路を設け、体腔内の炭水化物等をエネルギ源とし、ATP(アデノシン3リン酸)を生成しこれによって発電を行っても良い。
制御装置3は、送受信アンテナ70、コネクタ71、表示手段72、入力手段73、及び、演算処理装置74を有する。体外ユニット2からの情報は、送受信アンテナ70、又は、コネクタ71を介して受信する。体外ユニット2からの情報は、撮像手段26、計測手段31、及び、分析手段33によって得られた情報を含む。これらの情報は、時刻情報及び位置情報を含む。医師あるいは技師は、これらの情報をもとに診断又は検査を実施する。
表示手段72は、時系列的にデータを表示してもよいが、医師あるいは技師が選択した表示形式によって表示する。例えば、最初に、計測手段31及び分析手段33で得られた情報に基づいて消化器官内の病変の疑わしき部位の体腔内の患部分布図を表示する。医師あるいは技師が、患部分布図の特定の場所を選択すれば、撮像手段、計測手段、及び、分析手段によって得られた画像及び情報が表示される。
次に図4を参照してカプセル1の構造を説明する。カプセル1は、底を有する円筒状のカプセル容器10を有し、カプセル容器10内には前端部1aの構成要素が収容されている。カプセル容器10内にて、バッテリ24は、送受信アンテナ21、送受信回路22、受電アンテナ23、及び、充放電コントローラ25によって囲まれている。従ってカプセル容器10が破損した場合でも、バッテリ24は、露出しないように構成されている。
カプセル容器10の開口部は、ユニット接続継手40によって密閉されている。ユニット接続継手40の周囲とカプセル容器10の間にはシール手段46が挿入されている。それにより、カプセル容器10内は完全に密封され、水密性が確保される。
ユニット接続継手40は、貫通配線48を有する。貫通配線48の内端は、カプセル容器10内の構成要素に接続され、貫通配線48の外端は、ユニット接続継手40の外面に装着された電気的接続部42に接続されている。貫通配線48は、例えば、ユニット接続継手40に形成された貫通孔に充填された銅ペーストによって構成してよい。銅ペーストを貫通孔に隙間が無いように充填することにより、カプセル容器10の水密性が確保される。
ユニット接続継手40の外面には、投薬手段35が装着されている。投薬手段35は電気的接続部43を有し、この電気的接続部43は、ユニット接続継手40の電気的接続部42に接続されている。ユニット接続継手40と投薬手段35の接続部にはシール手段44が装着されている。それによって、ユニット接続継手40と投薬手段35の接続部は水密性が保持される。
図5及び図6を参照して投薬手段35の構造の例を説明する。投薬手段35は4つの基板101、102、103、104を有し、これらは水密的に積層されている。第1の基板101には、複数のキャビティ105、105が設けられている。キャビティ105、105の底面には外部と通じる孔が形成され、この孔には蓋106が装着されている。キャビティ105、105にはそれぞれ薬液107、108が収納されている。
第2の基板102には、複数のキャビティ110、110が設けられている。これらのキャビティ110、110には空気あるいは窒素等の気体が充填されている。キャビティ110、110の底面の厚さは小さい。従って、キャビティ110、110の底面は、弾性的に変形するメンブレン111を構成している。これらのキャビティ110、110は、第1の基板101のキャビティ105、105に対応した位置に設けられている。
このような複数の基板からなる投薬手段35を製造する場合、先ず、大きな基板上に多数の同一パターンを同時に作成する。次に、これらの基板を積層し、接着した後に切断する。それにより、小さな基板を積層する場合よりも低コストで投薬手段を作成することができる。
図6に示すように、第3の基板103上にはヒータ112、113が設けられている。ヒータ112、113は第2の基板102のキャビティ110、110内に配置されている。第3及び第4の基板103、104には、それぞれ貫通配線114、115が設けられている。第4の基板104上には中間配線層117が配置されている。中間配線層117は、第4の基板104の貫通配線115と第3の基板103の貫通配線114を接続する。第3の基板103の貫通配線114の内端はヒータ112、113に接続され、第4の基板104の貫通配線115の外端は電気的接続部43に接続されている。
第4の基板104に設けられた貫通配線115と116は、図示のように短絡されている。投薬手段35をカプセル容器に接続した時に、貫通配線115と116によって短絡信号を生成、投薬手段の接続状態を確認し、又は、カプセルの電源をコントロールすることができる。
次に、投薬手段35の動作を説明する。ヒータ112又は113に通電を行う。それにより、キャビティ110内部の気体は高温になり、高圧になる。メンブレン111は上方に変位する。これによってキャビティ105、105内の薬液107、108の内圧が上昇し、蓋106が開放される。それにより、薬液107、108は外部へ放出される。
図示の例では、蓋106は内圧によって開閉するように構成されているが、蓋106の構造はどのようなものであってもよい。例えば、蓋を、生分解性、あるいは生体適合性の樹脂等によって作成し、一定圧力以上の内圧によって外れるような構造でもよい。この場合、蓋は薬剤と共に体腔内に放出され、一定時間後に体内から排泄されるかもしくは体腔内で分解される。
本例の投薬手段は、薬剤を吐出するための手段として、内圧で動作するメンブレンを用いているが、薬剤を吐出する手段は、メンブレンに限定されるものではなく、例えば、圧電素子、バイメタル効果、静電力等を利用してもよい。
図7を参照して計測手段31の構造の例を説明する。計測手段31は2つの基板201、202を有し、これらは水密的に積層されている。第1の基板201の外面には、温度センサ203、PHセンサ204、電気伝導度計測計205が設けられている。これらの計測機器は、第1の基板201に形成された貫通配線206に接続されている。第2の基板202には、貫通配線207が形成され、第2の基板202の上面には中間配線(図示なし)が設けられている。第2の基板202の貫通配線207と第1の基板201の貫通配線206は中間配線によって接続されている。第2の基板202の貫通配線207の外端には、電気的接続部43が接続されている。
計測手段31をユニット接続継手40に装着する方法は、投薬手段35をユニット接続継手40に装着する方法と同様である。図4において、投薬手段35の代わりに計測手段31を置き換えればよい。
図8及び図9を参照して本発明のカプセルの他の例を説明する。図8は本例のカプセルの構造を示し、図9はその組み立て手順を示す。本例のカプセルのカプセル容器20は、ベローズによって伸縮可能である。カプセル容器20は、前端部20a、ベローズ20b、及び、後端部20cからなる。また、カプセル容器内には、カプセル容器20の伸縮を行うためのアクチュエータ81、82が設けられている。
後端部20cには、支持体85が装着され、支持体85によってバッテリ24が保持されている。
前端部20aには、送受信アンテナ21、送受信回路部22、受電アンテナ23、充放電コントローラ25、撮像手段26、駆動回路27、メモリ28、及び、情報処理手段29が設けられ、これらの構成要素とバッテリ24は、フレキシブル配線83によって電気的に結合されている。
後端部20cには、ユニット接続継手40が装着されている。ユニット接続継手40には、複合ユニット84が装着されている。複合ユニット84は、投薬手段35と付着手段36を組み合わせた構造を有し、詳細は、後に、図10を参照して説明する。
図9を参照して本例のカプセルの組み立て方法を説明する。先ず、カプセル容器20の前端部20aに、撮像手段26、駆動回路27、メモリ28、情報処理手段29、及び、アクチュエータ81、82が一体となった構造体を挿入する。次に、支持体85及びバッテリ24を装着した後端部20cを挿入する。支持体85と後端部20cと間をシール手段46によってシールする。
次に後端部20cの開口部にユニット接続継手40を装着し、複合ユニット84をユニット接続継手40に接続し、複合ユニット84と後端部20cの間をシール手段44によってシールする。
本例では、バッテリ24は、フレキシブル配線83を挟んで、充放電コントローラ25、送受信回路22、情報処理手段29等と反対側に配置されている。従って、組み立て時の安全性を高めることができる。また、バッテリ24の組み立てを、カプセルの組み立て工程の最終段階に配置することができる。そのため、組み立て前のバッテリの自然放電による劣化あるいは、漏電等の事態が生じうる可能性を低減することができる。更に、本例では、組み立て後に、バッテリ24の交換が容易である。
図10を参照して複合ユニット84の構造の例を説明する。本例の複合ユニットを図5の投薬手段35と比較して、本例では、投薬手段35の下側に付着手段90が設けられている点が異なっている。すなわち、第4の基板104の外面に、更に、第5、第6、第7、及び、第8の基板91、92、93、94が装着されている。これらの基板91〜94は、水密的に積層されている。第5の基板91には、負圧発生用キャビティ95、96と吸着穴88、89が設けられている。負圧発生用キャビティ95、96は、吸着穴88、89を介して外部と通じている。負圧発生用キャビティ95と96は互いに独立して設けられ、物理的に連通していない。吸着穴88、89の周囲には、弾性体150が設けられている。
第6の基板92には、キャビティ97とメンブレン98が設けられている。キャビティ97は密閉空間を形成している。第7の基板93の上面には、ヒータ99が設けられている。ヒータ99は、第6の基板92のキャビティ97内に配置されている。
図示のように、基板91〜94には、貫通配線が設けられている。また、第8の基板94の上面には中間配線(図示なし)が設けられている。これらの貫通配線と中間配線は互いに接続されている。更に、これらの貫通配線は、投薬手段の貫通配線に接続されている。
次に、本例の複合ユニットの付着手段の動作を説明する。第7の基板93上のヒータ99を加熱することにより、キャビティ97の空気が膨張し、メンブレン98が上方に変位する。メンブレン98が上方に変位すると、負圧発生用キャビティ95、96の容積が減少する。従って、負圧発生用キャビティ95、96内の空気、又は、体腔内の液体が排出される。ヒータ99の加熱を停止すると、キャビティ97の空気が縮小し、メンブレン98が元の位置に戻る。それによって、負圧発生用キャビティ95、96の容積が増加し、負圧発生用キャビティ95、96内に負圧が発生する。
負圧発生用キャビティ95、96内が負圧になると、吸着穴88、89は、吸盤と同様な効果により、体腔内の体壁に付着する。吸着穴88、89に設けられた弾性体150によって、体壁が保護される。
付着手段90による付着動作とアクチュエータによる収縮動作を組み合わせることによって、本例のカプセルは、能動的に移動することができる。カプセルを前進させる場合には、先ず、付着手段90によって体壁に付着した状態にて、アクチュエータを伸ばし、前端部20aを前進させる。次に、付着手段90による付着を解除し、アクチュエータを縮めると、後端部20cは、前進する。このような動作を繰り返すことによって、カプセルは、前進運動を行うことができる。
カプセルを後退させる場合には、先ず、付着手段90によって体壁に付着した状態にて、アクチュエータを縮め、前端部20aを後退させる。次に、付着手段90による付着を解除し、アクチュエータを伸ばすと、後端部20cは、後退する。このような動作を繰り返すことによって、カプセルは、後退運動を行うことができる。
尚、2個のアクチュエータの一方のみを動作させることにより、又は、2個のアクチュエータの一方の伸縮量を他方の伸縮量より大きくすることによって、カプセルの移動方向を変化させることができる。
本例では、負圧発生用キャビティ95、96及び吸着穴88、89は円周方向に沿って、複数個設けられている。また、これらの負圧発生用キャビティ95、96の内圧の制御は、互いに独立的に実行される。従って、体壁に接触した負圧発生用キャビティのみを作動させればよい。
本例では、キャビティ97内の気体を膨張させることによってメンブレン98を駆動しているが、メンブレン98を駆動させる方法は、これに限定されない。例えば、例えば圧電素子、静電力、バイメタル、電磁力等を用いてもよい。
図8の例では、バッテリ24は後端部20cに装着したが、バッテリ24を前端部20aの装着してもよい。この場合、前端部20aの重量が大きくなり、後端部20cの重量が小さくなる。従って、付着手段による付着を解除して、アクチュエータを伸縮させると、慣性の小さい後端部20cが容易に移動するため、移動効率が高まる。
本例では、付着手段とベローズの収縮によってカプセルの移動を実現しているが他の方法も可能である。例えば、カプセルの表面に一方向に傾いた凹凸を設けることによって、カプセルは、ベローズの収縮運動のみによって、一方向へ移動する。
図8の例では、後端部20cのみにユニット接続継手40を設けたが、前端部20aにもユニット接続継手40を設けてよい。例えば、後端部20cのユニット接続継手40に、温度、電気伝導度、PH等の計測手段を装着し、前端部20aのユニット接続継手40に投薬手段を装着する。
また、後端部20cのユニット接続継手40と前端部20aのユニット接続継手40の両者に付着手段を装着してもよい。この場合、後端部20cの付着手段を付着状態にし、前端部20aの付着手段を付着解除状態にして、アクチュエータを伸ばす。次に、前端部20aの付着手段を付着状態にし、後端部20cの付着手段を付着解除状態にして、アクチュエータを縮める。このような動作を繰り返すことによって、カプセルの前進移動が効率的になされる。
本例では、カプセルを体壁に付着させる手段として負圧発生用キャビティ95、96の負圧を利用したが、他の方法を使用してもよい。例えば、生体適合性を持った接着材を投薬手段によって体腔内に投下してもよい。この場合、付着を解除することが困難なため、カプセルは長時間、一定の部位に留まっている。しかしながら、移動に利用することは出来ないが、例えば長期間体内に滞在する場合はエネルギを消費しないため接着材を用いる方法が有効である。また投薬手段に第2の薬品として接着効果を失わせる乖離剤を備えておけば、長期間滞在した後、接着を乖離することができる。あるいは、乖離効果のある薬品を患者が嚥下してもよい。
上述の例では、ユニット接続継手40に、投薬手段35、計測手段31、又は、複合ユニット84を装着したが、ユニット接続継手40には任意の機能を有する手段を装着することができる。こうして、ユニット接続継手40に所定の機能を有する手段を装着することによって、所望の機能を装備することができる。従って、カプセルの小型化を達成することができる。
次に、本発明によるカプセルの運用の形態を説明する。X線写真撮影、超音波検査等の予備検査によって、特定の臓器又は部位に病変がある可能性があると診断された場合には、先ず、病変の部位の目的位置情報と生体地図情報をカプセルのメモリに記憶させる。患者は、体外ユニットを装着し、カプセルを嚥下する。治療カプセルは、消化器官の蠕動運動とカプセルの自立的な移動によって、目的位置に到着する。治療カプセルは、目的位置に到着すると、付着手段によって、その位置に定着する。治療カプセルの撮像手段は、患部を撮像し、画像データを送信する。カプセルの測定手段は、PH、体温、電気伝導度等を計測し、計測データを送信する。カプセルの分析手段は、検体採取手段32によって採取した検体を分析し、分析結果を、分析データとして、送信する。画像データ、計測データ及び分析データは、体外ユニットから演算処理装置74に送信され、検査技師又は医師によって読み取られる。
生体情報と画像情報の収集のみを行い、治療を行わない場合は、患者はカプセルを嚥下した後、検査室にとどまる必要はなく、自由に行動することも可能である。カプセルは消化器官を通過して排泄される。
薬液投与、出血箇所の止血等の治療を行う場合、患者は検査室に留まる。カプセルが目的位置に到達すると、付着手段によって、その位置に定着する。医師は、カプセルから送信された画像データ、計測データ及び分析データに基づいて、投薬あるいは治療の指示を行う。カプセルは複数個嚥下してよい。例えば、投薬手段を設けたカプセルと治療手段を設けたカプセルを続けて嚥下し、二つのカプセルを連携させながら診断及び治療を行なってもよい。投薬及び治療が終了した後は、患者は自由に行動してもよく、カプセルは消化器官を通過して排泄される。検査及び治療が終了する前にバッテリが低下した場合は、体外ユニットに設けられた送電アンテナ、およびカプセルに設けられた受電アンテナを介してバッテリに充電を行う。
本発明によるカプセルの運用の形態の他の例を説明する。家畜等に本発明によるカプセルを嚥下させる。体外ユニットを家畜等に装着させてもよいが、家畜等の近くに配置してもよい。カプセルは、消化器官の蠕動運動と自身の能動的な運動によって、目的位置に到着する。カプセルは、付着手段によって、目的位置に定着し、そこから、画像データ、計測データ及び分析データを送信する。演算処理装置74は、カプセルから送信されたデータを監視し、異常の有無を検出する。
本発明によるカプセルによって以下の効果が得られる。本例のカプセルは、外部からの指示によって又は指示なしに、患部と推定される部位、あるいは、所望の検査を行いたい部位に移動することができる。従って、医師あるいは技師の検査に対する負担を低減することが出来る。
カプセル及び/又は体外ユニットのメモリは、病変部位を示す生体地図を格納している。従って、カプセルは、現在の位置をより確実に把握することができる。また分析手段及び計測手段から得られた情報と生体地図上の情報を比較することによって、病変の存在をより確実に推定することができる。
演算処理装置74は、画像データ、計測データ、及び、分析データを、時刻情報及び位置情報と関連させて入力する。医師あるいは技師は、表示手段によるデータの表示形式を適宜選択することができる。例えば、最初に計測手段及び分析手段で得られた情報に基づいて、病変の疑わしさに関する体腔内病変分布図を表示する。医師あるいは技師は、病変分布図より特定の部位を選択すると、その部位の画像データ、計測データ及び分析データが表示される。
カプセル内のバッテリとして、電気二重層キャパシタを用いてよい。それによって、2次電池に比較して短時間で蓄電を行うことが可能となり、患者への負担が軽減する。
カプセル内のバッテリの代わりに、クエン酸回路を使用した発電装置を設けてよい。クエン酸回路は、体腔内の炭水化物等をエネルギ源とし、ATP(アデノシン3リン酸)を生成することにより発電を行う。体腔内でエネルギ源を調達することができ、受電用のアンテナが不要になり、また受電を行う必要がなくなるため患者への負担が低減する。
カプセルは付着手段を備えるから、体腔内の特定の目的位置に容易に留まることができる。付着手段として、複数の隔離された負圧発生用キャビティを用いてよいが、生体適合性の接着材を用いてもよい。生体適合性の接着材を用いる場合には、乖離剤を嚥下することにより、接着状態を解除することができる。接着材及び乖離剤は、エネルギ消費無しに付着状態を保ち、また、付着状態を解除することができる。
また、多数の機能を有するカプセルを1個使用する代わりに、単一の機能を有するカプセルを複数個使用してよい。例えば、計測手段を有するカプセル、撮像手段を有するカプセル、及び、分析手段を有するカプセルを嚥下する。これらのカプセルは、同時に嚥下してもよいが、時間をずらせて順次嚥下してもよく、又は、必要になったときに嚥下してもよい。
多数の機能を有するカプセルは寸法が大きくなるが、単一の機能を有するカプセルの寸法は比較的小さい。従って、患者の苦痛を低減し、また消化器官がカプセルによって閉塞することを防止することができる。
また、本例のカプセルは、ベローズ、アクチュエータ、及び、フレキシブル配線を備え、カプセル容器の伸縮と移動が可能である。
カプセル容器の開口部には、ユニット接続継手40が装着され、ユニット接続継手40には、計測手段、投薬手段、検体採取手段、及び、分析手段が装着されている。従って、カプセルの水密構造を確保しつつ、カプセルの組み立て作業が容易となる。
また、投薬手段、計測手段及び複合ユニットは基板を積層した構造であり、低コストで水密構造を実現することができる。例えば、大型の基板上に多数のパターンを作成し、それを積層し接着してから切断することにより、これらの積層構造を形成することができるから、安価に且つ大量の生産することができる。
以上、本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
1…カプセル、1a…前端部、1b…後端部、2…体外ユニット、3…制御装置、8…患部、9…患者、10、20…容器、20a…前端部、20b…ベローズ、20c…後端部、21…送受信アンテナ、22…送受信回路部、23…受電アンテナ、24…バッテリ、25…充放電コントローラ、26…撮像手段、27…駆動回路、28…メモリ、29…情報処理手段、30…移動手段、31…計測手段、32…検体採取手段、33…分析手段、34…治療手段、35…投薬手段、36…付着手段、40…ユニット接続継手、42…電気的接続部、43…電気的接続部、44、46…シール手段、48…貫通配線、51…送受信アンテナ、52…送電アンテナ、53…受信回路、54…情報処理部、55…送電回路、56…バッテリ、57…メモリ、58…コネクタ、70…送受信アンテナ、71…コネクタ、72…表示手段、73…入力手段、74…演算手段、81、82…アクチュエータ、83…フレキシブル配線、84…複合ユニット、88、89…吸着穴、90…付着手段、91〜94…基板、95、96…負圧発生用キャビティ、97…キャビティ、98…メンブレン、99…ヒータ、101〜104…基板、105…キャビティ、106…蓋、107、108…薬液、110…キャビティ、112、113…ヒータ、114、115、116…貫通配線、117…中間配線層、150…弾性体、201、202…基板、203…温度センサ、204…PHセンサ、205…電気伝導度計測計
Claims (20)
- 通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有することを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には投薬手段が装着され、該投薬手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板と基板の間に形成され薬液を収容するキャビティと、を有し、該キャビティは外部に通ずる孔と該孔に装着された蓋を有し、該キャビティの壁を変位させることによって、上記キャビティの内圧を上昇させ、それによって上記蓋を外すように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項2記載の検査カプセルにおいて、上記投薬手段は、上記キャビティに隣接し且つ上記キャビティの壁によって隔てられた密閉空間と、該密閉空間に設けられたヒータを有し、該ヒータの発熱によって上記密閉空間の内圧を上昇させ、それによって上記キャビティの壁を変位させるように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項2記載の検査カプセルにおいて、上記投薬手段は、上記基板を貫通する貫通配線を有し、該貫通配線は上記接続継手に設けられた貫通配線に接続されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には計測手段が装着され、該計測手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板の外面に設けられた温度センサ及びPHセンサと、上記基板を貫通する貫通配線と、を有し、該貫通配線によって、上記温度センサ及びPHセンサは上記接続継手に設けられた貫通配線に接続されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には付着手段が装着され、該付着手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板に設けられたキャビティと、該キャビテと外部を接続する吸着口と、該キャビティ内を負圧にする負圧発生手段と、を有し、上記負圧発生手段によって上記キャビティの内圧を負圧にすることによって、上記吸着口が体腔内の体壁に吸着するように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項6記載の検査カプセルにおいて、上記付着手段は、上記キャビティに隣接し且つ上記キャビティの壁によって隔てられた密閉空間と、該密閉空間に設けられたヒータを有し、該ヒータの発熱と発熱の停止によって上記密閉空間の内圧の変化させ、それによって上記キャビティの壁を変位させ、上記キャビティの内圧を変化させるように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には複合ユニットが装着され、該複合ユニットは、温度センサを含む計測手段と、体腔内の体壁に付着するための付着手段とを有することを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記容器は、前端部と後端部と上記前端部と後端部を接続する伸縮可能な接続部材とを有し、上記容器内には、上記前端部と後端部の間に接続され両者間を伸縮させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には体腔内より検体を採取する検体採取手段と該検体採取手段によって採取された検体を分析する分析手段とが装着されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項1記載の検査カプセルにおいて、上記容器内には上記容器内の機器及び上記接続継手の外側に装着された機器に電力を供給するためのバッテリが設けられ、該バッテリは、外部に設けられた体外ユニットから送電された電力によって充電されることを特徴とする検査カプセル。
- 体腔内の状態を撮影する撮像手段と、体腔内の生体情報を測定する測定手段と、体腔内の検体を採取する検体採取手段と、該検体採取手段によって採取された検体を分析する分析手段と、体腔内における現在の位置情報を検出する位置検出手段と、上記撮像手段、上記測定手段及び上記分析手段によって得られた情報を時間情報及び上記位置情報と関連させて記憶する記憶手段と、を有し、上記各手段は密閉容器内に格納されていることを特徴とする検査カプセル。
- 請求項12記載の検査カプセルにおいて、上記記憶手段は、生体の部位と患部の分布を示す生体地図情報を記憶していることを特徴とする検査カプセル。
- 生体の体腔内を移動可能な検査カプセルと、該検査カプセルとの間で情報及び電力の送受信を行う体外ユニットと、該体外ユニットとの間で情報を送受信する制御装置と、該制御装置に接続された表示手段及び入力手段と、を有する検査システムにおいて、上記制御装置は患者が嚥下した上記検査カプセルから送信された情報に基づいて、生体内の部位と患部の分布を示す生体地図を生成し、それを上記表示手段に表示することを特徴とする検査システム。
- 請求項14記載の検査システムにおいて、上記制御装置は患者が嚥下した複数の検査カプセルから送信された情報に基づいて、生体地図を生成することを特徴とする検査システム。
- 請求項14記載の検査システムにおいて、上記体外ユニットは、患者が嚥下した検査カプセル内のバッテリの電力が低下しとき、該検査カプセルに送電することを特徴とする検査システム。
- 請求項14記載の検査システムにおいて、上記検査カプセルは、上記計測手段、上記分析手段、及び、上記撮像手段で得られた情報を、時刻情報及び体腔内での位置情報と合せて相互に関連性を持った情報として記録する記録部を有することを特徴とする検査システム。
- 請求項14記載の検査システムにおいて、上記表示装置に表示された生体地図の所定の位置をクリックすると該所定の位置における生体情報が表示されることを特徴とする検査システム。
- 筒状の容器内に通信手段及び撮像手段を含む機器を収容するステップと、該容器の開口部を密封するように接続継手を装着するステップと、該接続継手の外側に装着するための機器を製造するステップと、該機器を上記接続継手の外側に装着し上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続するステップと、を有することを特徴とする検査カプセルの製造方法。
- 請求項19記載の検査カプセルの製造方法において、上記機器を製造するステップは、複数の基板の各々に所定形状の溝及び孔を形成し、所定形状の配線パターンを形成することと、上記複数の基板を積層し互いに接着することと、上記積層された複数の基板を切断することによって積層構造の機器を製造することと、を含むことを特徴とする検査カプセルの製造方法。
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