JP2009125101A - カプセル型医療機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池と接点部材との接触抵抗が低く、かつ安定しているカプセル型医療機器を提供する。
【解決手段】正極端部105Aと負極端部106Bとを有する電池105、106からの電力によって所定の機能を実行するカプセル型医療装置であって、正極端部105Aと電気的に接触する正極端子107と、負極端部106Bと電気的に接触する負極端子109と、第1の強磁性体ブロック111と、第2の強磁性体ブロック112とを有し、第1の強磁性体ブロック111および/または第2の強磁性体ブロック112が永久磁石であり、正極端子107と正極端部105A、および負極端子109と負極端部106Bとが、第1の強磁性体ブロック111と第2の強磁性体ブロック112間の磁力により押圧されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、予め設定した所定の機能を実行するための機能手段を有する構成部材および電池とを密閉容器の内部に収容して成り、正極端部と負極端部とを有する前記電池からの電力によって前記機能手段を駆動することにより、所定の機能を実行するカプセル型医療装置、特に、カプセル型内視鏡に関するものである。
近年、内視鏡の分野では、撮像機能が装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察(検査)のために被検体(人体)である被検者の口から飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの間、たとえば食道、胃、小腸などの臓器の消化器官内をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次消化器官内を撮像する構成を有する。
例えば、特開2007−175447号公報には、カプセル型医療装置に内蔵された永久磁石に対して被検体外から外部磁界を印加してカプセル型医療装置の浮揚位置および浮揚姿勢を変化させる被検体内観察システムが開示されている。
図6は、特開2007−175447号公報に開示されているカプセル型内視鏡5の概略構成を示す側面図である。カプセル型内視鏡5は、図6に示すように、被検体の消化器官内に導入可能なカプセル型筐体21と、このカプセル型筐体21内に内蔵されて前端方向の撮影が可能な撮像光学系22とを備える単眼型のカプセル型内視鏡5である。また、カプセル型内視鏡5は、カプセル型筐体21内に、基板や回路構成部品や送信アンテナなどの回路系部23や、電池24などとともに、永久磁石25、加速度センサ26および角速度センサ27などを備える。
カプセル型筐体21は、被検体の口腔から体内に飲み込み可能な大きさのものであり、略半球状で透明性あるいは透光性を有する先端カバー21aと、可視光が不透過な有色材質からなる有底筒形状の胴部カバー21bとを弾性的に嵌合させることで、内部を液密に封止する外装ケースを形成している。撮像光学系22は、カプセル型筐体21内にあって、たとえば体腔内撮像部位を先端カバー21a部分を介して照明するための照明光を出射するLEDなどの発光素子28と、照明光による反射光を受光して体腔内撮像部位を撮像するCCDやCMOSなどの撮像素子29と、このCCD29に被写体の像を結像させる結像レンズ30とを備え、先端カバー21a側なる前端部方向の撮影が可能とされている。
永久磁石25は、そのN極、S極がカプセル型内視鏡5の長手方向に位置するように磁化されている。永久磁石25は、カプセル型筐体21内の後端部側に配設され、かつ、前端側の先端カバー21a内には空気層31を確保することでカプセル型内視鏡5は、前端側が相対的に軽くなるように前後方向の重量バランスを変えることで重心位置が中心よりも後端側に偏心している。
また、特開2005−205072号公報には、特に電池の保持について記載されているカプセル型内視鏡6が開示されている。図7は、特開2005−205072号公報に記載のカプセル型内視鏡6の断面側面図である。図7に示すように、カプセル型内視鏡6は、汎用のボタン型を成す電池10を3つ直列に接続した電池セットを内部電源としている。
カプセル型内視鏡6においては、磁界の有無によって作動し、内部電源からの供給電力をON/OFFするリードスイッチ37が実装されたスイッチ基板部20R3の正極接点部材39と、電圧変換機能を実現するための複数の電子部品を実装しDCDCコンバータが構成された電源基板部20R4の負極接点部材(不図示)との間に電池10を積層し挟装している。
そして、電池10と接点部材の接触を保持するために、スイッチ基板部20R3と電源基板部20R4との間に電池10を挟装させた後に、これらを囲繞する態様で熱収縮チューブ44を外装し、加熱することによって電池10をスイッチ基板部20R3および電源基板部20R4とともに圧着保持させていた。
特開2007−175447号公報 特開2005−205072号公報
しかしながら、特開2007−175447号公報には、カプセル型内視鏡5内の電池24の保持方法については何ら開示されていない。また、カプセル型内視鏡5は、その内部に永久磁石25を配設しているが、この永久磁石25は被検体外からの外部磁界によりカプセル型内視鏡5を駆動変化させるためだけのものであり、カプセル型内視鏡5の内部においては機能を発揮していない。
また、特開2005−205072号公報に開示されている、熱収縮チューブ44により電池10をスイッチ基板部20R3および電源基板部20R4とともに圧着保持する方法においては、熱収縮チューブ44を外装し、熱収縮チューブ44を加熱する作業が必要となる。一般に、熱収縮チューブの収縮温度は90℃から100℃であり、製品によっては100℃を超える温度での加熱が必要となる。
熱収縮チューブ44の収縮のための加熱作業時には、電池10も90℃を超える高温環境に暴露される。その高温のため、加熱作業は電池10の放電を進め、電池10の寿命を低下させてしまうことがあった。また、加熱収縮後の熱収縮チューブ44は弾性力はないため、接点部材と電池10との良好な電気的接続、すなわち低い接触抵抗を保持するためには、バネ状の接点部材が必要であった。さらに、バネ状の接点部材が熱収縮チューブ44を内側から常時、押す状態であるため、経時的に熱収縮チューブ44に伸び(クリープ変形)が生じて、接点部材と電池10との接触圧力が低下し、その結果、接触抵抗が増加し、カプセル型内視鏡6の動作が不安定になる懸念があった。
なお、このような接点部材と電池との接触不良発生の問題は、カプセル型内視鏡に限られるものではなく、消化器液採取用カプセル型医療機器、嚥下型のpHセンサ、
のような各種カプセル型医療機器にとっても、共通の課題となっている。
本発明は、電池と接点部材との接触抵抗が低くかつ安定しているカプセル型医療機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明のカプセル型医療機器は、予め設定した所定の機能を実行するための機能手段を有する配線部材および電池を密閉容器の内部に収容して成り、正極端部と負極端部とを有する前記電池からの電力によって前記機能手段を駆動することにより、所定の機能を実行するカプセル型医療装置であって、前記正極端部と電気的に接触する正極端子と、前記負極端部と電気的に接触する負極端子と、第1の強磁性体ブロックと、第2の強磁性体ブロックとを有し、前記第1の強磁性体ブロックおよび/または第2の強磁性体ブロックが永久磁石であり、前記正極端子と前記正極端部、および前記負極端子と前記負極端部とが、前記第1の強磁性体ブロックと前記第2の強磁性体ブロック間の磁力により押圧されている。
本発明は、電池と接点部材との接触抵抗が低く、かつ安定しているカプセル型医療機器を提供するものである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
<第1の実施の形態>
図1は、本実施の形態にかかるカプセル型医療機器であるカプセル型内視鏡1の全体構成を説明するための模式図である。図1に示すように、カプセル型内視鏡1は、予め設定した所定の機能である内視機能を実行するための機能手段を有する構成部材および電力供給部103の一部を構成する電池とをカプセル型密閉容器(筐体)121の内部に収容している。そして、電池からの電力によって機能手段を駆動することにより、内視機能を実行する。
カプセル型内視鏡1は、内視機能を実行するための機能手段として、消化器内壁を照らす照明手段である照明部101と消化器内壁の撮像画像を取得する撮像手段であるCCD102と、前記撮像画像を無線伝送する無線伝送手段である無線伝送回路104とを有する。
図2は、電力供給部103の概略構成を示す側面図である。図2に示すように、電力供給部103は、第1の電池105、第2の電池106、第1の配線板108の第1の主面上に配設された正極端子107、第2の配線板110の第1の主面上に配設された負極端子109、第1の強磁性体ブロック111および第2の強磁性体ブロック112とから構成され、カプセル型密閉容器(筐体)121の内部に収容されている。
第1の電池105および第2の電池106は、いわゆるボタン型電池であり、正極端部105A、106Aと負極端部105B、106Bを有し、第1の電池105の負極端部105Bと第2の電池106の正極端部106Aが接するように積層された直列接続となっている。そして、正極端子107および負極端子109は、導電性材料によって構成されており、正極端子107は第1の電池105の正極端部105Aと、負極端子109は第2の電池106の負極端部106Bと、それぞれ接触するように配設されている。
本実施の形態のカプセル型内視鏡1の電池のように、複数の電池を積層し直列に接続した電池セットは、特に電池端子と正極端子107および負極端子109との接触抵抗が大きくなりやすいため、本実施の形態のカプセル型内視鏡1は、その効果が顕著である。
なお、本実施の形態のカプセル型内視鏡1は、2個の電池を有する場合について説明したが、電池は2個に限定されるものではなく、1個あるいは3個以上であってもよい。また、本明細書において、電池とは1個の独立した電池、または、複数の独立した電池を積層し直列に接続した電池セットを意味する。
なお、電池は銀電池等の1次電池でなく、2次電池であってもよい。
第1の強磁性体ブロック111は、第1の主面上に正極端子107が配設された第1の配線板108の第2の主面と接するように配設され、第2の強磁性体ブロック112は、第1の主面上に負極端子109が配設された第2の配線板110の第2の主面と接するように配設されている。
本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1においては、第1の強磁性体ブロック111および第2の強磁性体ブロック112が永久磁石で構成されている。永久磁石としては、公知のフェライト磁石、SmCo磁石、NdFeB磁石あるいは前記磁石粉末を有するボンド磁石等を使用することができる。
第1の強磁性体ブロック111および第2の強磁性体ブロック112の着磁方向は第1の配線板108および第2の配線板110の主面に直交する方向とし、さらに、第1の強磁性体ブロック111および第2の強磁性体ブロック112との間で磁力による吸引力が発生する向きになるように、それぞれの強磁性体ブロックが配設されている。すなわち、図2に示すように、第1の強磁性体ブロック111は第1の配線板108側がS極であり、第2の強磁性体ブロック112は第2の配線板110側がN極であり、第1の強磁性体ブロック111と第2の強磁性体ブロック112間で磁力による吸引力が発生している。もちろん、第1の強磁性体ブロック111は第1の配線板108側をN極とし、第2の強磁性体ブロック112は第2の配線板110側をS極としてもよい。
上記構成の本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1においては、第1の強磁性体ブロック111と第2の強磁性体ブロック112の間で発生する磁力による吸引力を用いて、正極端子107と第1の電池105の正極端部105Aとの間、第1の電池105の負極端部105Bと第2の電池106の正極端部106Aとの間、および負極端子109と第2の電池106の負極端部106Bとの間を押圧しながら保持しているため、それぞれの接触箇所での接触抵抗が低減される。
また、カプセル型内視鏡1は、熱収縮チューブにより電池と端子とを圧着保持する方法のように、熱収縮チューブを外装し、熱収縮チューブを加熱するという繁雑な組み立て作業は不要であり工程が簡略化される。さらに、カプセル型内視鏡1は、加熱作業による電池の放電現象も発生しないため、電池の寿命が長い。さらに、カプセル型内視鏡1は永久磁石の磁力による吸引力を利用しているため、それぞれの接触箇所における接触圧力の経時変化は少なく、長期間にわたり低い接触抵抗を保つことができる。このため、長期間にわたりカプセル型内視鏡1の安定動作が可能である。
さらに、本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1の第2の強磁性体ブロック112は、カプセル型内視鏡1の筐体121と一体的に形成された凸状の当て付け部である固定部121aにおいて、筐体121と固定されている。強磁性体ブロック112が筐体121と固定されているため、強磁性体ブロック112と筐体121の相対位置が変化することがない。本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1においては、第1の強磁性体ブロック111が筐体121と固定されておらず自由端となっている例を示しているが、第1の強磁性体ブロックおよび/または第2の強磁性体ブロックが、カプセル型内視鏡1の筐体121に固定されていることが好ましい。外部から急激な衝撃が与えられても、固定されている強磁性体ブロックと筐体121の相対位置が変化することがないため、カプセル型内視鏡1に振動等の機械的ストレスが加わっても電力供給部103がカプセル型内視鏡1の内部で移動することなく保持されるため、撮像手段102や無線伝送手段等の機能手段等へのダメージを防止することができる。
さらには、図2に示すように、カプセル型内視鏡1の筐体121に一時的に形成した凸状の当て付け部114を設け、第1の強磁性体ブロック111を当て付け部114に当て付けて第1の強磁性体ブロック111を筐体121と固定されていることが、より好ましい。固定されている強磁性体ブロックと筐体121との相対位置は変化することが、よりないため、カプセル型内視鏡1に機械的ストレスが加わっても機能手段等へのダメージを、より確実に防止することができる。
なお、複数の電池を用いる場合には、電力の取り出し方法は、図2に示す直列接続に限らず、並列接続でもよいし、直列接続で電力を取り出す回路と並列接続で電力を取り出す回路とがあってもよいし、おのおのの電池から個別に電力を取り出す複数の回路があってもよい。なお、例えば、2個の電池を並列接続する等の場合には、第1の電池105と第2の電池106との間に、正極端子107および負極端子113とは別の第3の端子を挿入して配線する。
また、正極端子107は第1の配線板108上に一体的に形成してもよいし、負極端子109は第2の配線板110上に一体的に形成してもよい
また、少なくともその表面が導電性を有する第1の強磁性体ブロック111を用いることで、第1の配線板108を介さずに正極端子107を第1の強磁性体ブロック111の上に形成してもよい。強磁性体ブロック111の表面から電力の取り出しが可能であり、カプセル型内視鏡1の部品点数を削減することができる。上記と同様に表面が導電性を有する第2の強磁性体ブロック112も使用できる。
第1の強磁性体ブロック111または第2の強磁性体ブロック112が導電性を有しない場合には、第1の配線板108を介さずに正極端子107に相当する部分を第1の強磁性体ブロック111の上に一体形成した後に、第1の強磁性体ブロック111および正極端子107に相当する部分の表面を導電化処理、例えば、めっき処理をしてもよい。やはり、強磁性体ブロック111の表面から電力の取り出しが可能であり、カプセル型内視鏡1の部品点数を削減することができる。上記と同様に表面が導電性を有しない第2の強磁性体ブロック112も使用できる。
また、図2において、第1の電池105、第2の電池106、第1の強磁性体ブロック111、第1の配線板108および第2の配線板110と、カプセル型内視鏡1の筐体121の内側面との摩擦力を低減し、かつ、第1の電池105、第2の電池106、第1の強磁性体ブロック111、第1の配線板108および第2の配線板110のずれを防止し、より安定した接触抵抗を得るためには、第1の電池105、第2の電池106、第1の強磁性体ブロック111、第1の配線板108および第2の配線板110とを略円柱状の形状とし、第1の電池105の径寸法、第2の電池106の径寸法、第1の強磁性体ブロック111の径寸法、第1の配線板108の径寸法および第2の配線板110の径寸法とを、ほぼ等しくし、かつ、カプセル型内視鏡1の筐体121の内径寸法より、0.05から4mm程度小さくすることが好ましい。
なお、本実施の形態のカプセル型内視鏡1は、その内部に少なくとも1個の永久磁石を内蔵しているため、特開2007−175447号公報で開示されている、カプセル型医療装置に内蔵された永久磁石に対して被検体外から外部磁界を印加してカプセル型医療装置の浮揚位置および浮揚姿勢を駆動変化させる被検体内観察システムのカプセル型医療装置として用いることも可能である。
<第2の実施の形態>
次に、図3を用いて、第2の実施の形態のカプセル型内視鏡2の電力供給部103Bについて説明する。図3は、第2の形態にかかる電力供給部103Bの概略構成を示す側面図である。以下、第1の形態の電力供給部103と同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略し、第1の形態の電力供給部103と異なる箇所についてのみ説明する。
本実施の形態のカプセル型内視鏡2の電力供給部103Bにおいては、第2の配線板110の第1の主面上に配設された負極端子113が、バネ状である板バネ状の端子で構成されている。このため、カプセル型内視鏡2の外部から急激な衝撃が与えられ、第1の強磁性体ブロック111と第2の強磁性体ブロック112との間隔が、瞬時、広がった場合においても、正極端子107と第1の電池105の正極端部105Aとの間、第1の電池105の負極端部105Bと第2の電池106の正極端部106Aとの間、および負極端子113と第2の電池106の負極端部106Bとの間の電気的導通を確保することが可能となる。従って、本実施の形態の電力供給部103Bを有するカプセル型内視鏡2は、安定した動作が可能となる。
なお、負極端子113ではなく、正極端子107を板バネ状の端子で構成してもよいし、負極端子113および正極端子107を板バネ状の端子で構成してもよい。
また、端子は、弾性を有するバネ状構造体であれば、板バネ状に限らず、コイル状のバネ等も用いることができ、板バネと同様の効果を得ることができる。
<第3および第4の実施の形態>
次に、図4および図5を用いて、第3および第4の実施の形態のカプセル型内視鏡3および4の電力供給部103Cおよび104Dについて説明する。図4は、第3の実施の形態のカプセル型内視鏡3の電力供給部103Cの概略構成を示す側面図であり、図5は、第4の実施の形態のカプセル型内視鏡4の電力供給部103Dの概略構成を示す側面図である。以下、第1の形態の電力供給部103と同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略し、第1の形態の電力供給部103と異なる箇所についてのみ説明する。
図4に示す第3の実施の形態のカプセル型内視鏡3の電力供給部103Cにおいては、第2の強磁性体ブロック112は永久磁石であるが、第1の強磁性体ブロック115は永久磁石ではない。また、図5に示す第4の実施の形態のカプセル型内視鏡4の電力供給部103Dにおいては、第1の強磁性体ブロック111は永久磁石であるが、第2の強磁性体ブロック116は永久磁石ではない。
すなわち、これらの本実施の形態の電力供給部においては、第1の強磁性体ブロック111または第2の強磁性体ブロック112が永久磁石で構成されており、他方の強磁性体ブロック115、116は永久磁石ではない。しかし、少なくとも片方の強磁性体ブロックが永久磁石112、111であれば、2つの強磁性体ブロック間で磁力による吸引力が発生する。
なお、強磁性体ブロック115、116を構成する永久磁石ではない強磁性材料としては、公知の鉄、ニッケルまたはコバルトを主成分とする合金またはフェライト等の酸化物等の軟磁性材料を使用することができる。また、軟磁性材料でヨークを形成することで、永久磁石からの磁束を集中し、2つの強磁性体ブロック間の吸着力を高めることもできる。
これらの本実施の形態のカプセル型内視鏡3および4は、第1の実施の形態のカプセル型内視鏡1が有する効果に加えて、片方の強磁性体ブロックが永久磁石ではないため、組み立てが容易であり、かつ安価である。
また、上記説明は、カプセル型内視鏡を例に説明したが、本発明の無線給電システムは、カプセル型内視鏡への無線給電に限られるものではなく、カプセル型ドラッグデリバリー医療機器、カプセル型体内温度検出医療機器、カプセル型血液検査医療機器、消化器液採取用カプセル型医療機器、のような各種カプセル型医療装置に適用できる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
第1の実施の形態のカプセル型内視鏡の全体構成を説明するための模式図である。 第1の実施の形態の電力供給部の概略構成を示す側面図である。 第2の実施の形態の電力供給部の概略構成を示す側面図である。 第3の実施の形態の電力供給部の概略構成を示す側面図である。 第4の実施の形態の電力供給部の概略構成を示す側面図である。 公知のカプセル型内視鏡の概略構成を示す側面図である。 公知のカプセル型内視鏡の断面側面図である。
符号の説明
1、5、6…カプセル型内視鏡、10…電池、20R3…スイッチ基板部、20R4…電源基板部、21…カプセル型筐体、21a…先端カバー、21b…胴部カバー、22…撮像光学系、23…回路系部、24…電池、25…永久磁石、26…加速度センサ、27…角速度センサ、28…発光素子、29…撮像素子、30…結像レンズ、31…空気層、37…リードスイッチ、39…正極接点部材、44…熱収縮チューブ、101…照明部、102…CCD、103、103B、103C、103D…電力供給部、104…無線伝送部、105、106…電池、105A、106A…正極端部、105B、106B…負極端部、107…正極端子、108、110…配線板、109…負極端子、110…配線板、111、112、115、116…強磁性体ブロック、121…カプセル型密閉容器

Claims (6)

  1. 予め設定した所定の機能を実行するための機能手段を有する構成部材および電池とを密閉容器の内部に収容して成り、正極端部と負極端部とを有する前記電池からの電力によって前記機能手段を駆動することにより、所定の機能を実行するカプセル型医療装置であって、
    前記正極端部と電気的に接触する正極端子と、
    前記負極端部と電気的に接触する負極端子と、
    第1の強磁性体ブロックと、
    第2の強磁性体ブロックとを有し、
    前記第1の強磁性体ブロックおよび/または第2の強磁性体ブロックが永久磁石であり、
    前記正極端子と前記正極端部、および前記負極端子と前記負極端部とが、前記第1の強磁性体ブロックと前記第2の強磁性体ブロック間の磁力により押圧されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
  2. 前記正極端子および/または前記負極端子が、第1の主面と第2の主面とを有するそれぞれの配線板の第1の主面上に配設されており、
    前記第1の強磁性体ブロックおよび/または第2の強磁性体ブロックが、前記それぞれの配線板の第2の主面側に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のカプセル型医療装置。
  3. 前記正極端子および/または前記負極端子がバネ状の端子であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカプセル型医療装置。
  4. 前記第1の強磁性体ブロックおよび/または第2の強磁性体ブロックが、カプセル型医療装置の筐体に固定されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカプセル型医療装置。
  5. 前記電池が、複数の電池が積層され直列接続されている電池セットであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のカプセル型医療装置。
  6. 前記機能手段が、
    照明手段と
    撮像画像を取得する撮像手段と、
    前記撮像画像を無線伝送する無線伝送手段とを有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のカプセル型医療装置。
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