JP2010514461A - カプセル型医療装置および体腔内観察方法 - Google Patents

Abstract

カプセル型医療装置は、長軸を有するカプセル型筐体（３）の一端が凸形状部を有している。凸形状部は、カプセル型筐体が体腔内に存在する液体（７）中にあるときの浮力中心（Ｐｖ）と重力中心（Ｐｍ）とを結ぶ直線（ｌｖｍ）上に存在し、浮力中心（Ｐｖ）に働く浮力によって発生する浮力モーメントと重力中心（Ｐｍ）に働く重力によって発生する重力モーメントとが釣り合う点（Ｐｆ）を通り、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線が少なくとも一つ存在するように構成されている。カプセル型筐体は、斜め姿勢により、液体（７）に対して大きな流体抵抗を得ることが可能となる。その上、カプセル型内視鏡（１）が体腔内壁面（２ａ）に点接触状態であるので、カプセル型内視鏡（１）は液体（７）の流れに沿って移動しやすくなる。

Description

本発明は、たとえば被検体内に導入された液体内で該液体の流れに沿いかつ安定した姿勢で移動することが可能で、たとえば被検体内画像を取得することなどの観察や医療行為を行うことができるカプセル型医療装置およびそれを用いた体腔内観察方法に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線通信機能と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観察期間、たとえば食道、胃、小腸、大腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成を有する。

ここで、カプセル型内視鏡の比重を周りの液体と同じ、あるいは水と同じ約１として、カプセル型内視鏡を液体とともに飲み込んで液体に浮揚させることで、カプセル型内視鏡を体腔内で大腸まで速く進めるようにした大腸観察に適した技術が特許文献１に開示されている。また、カプセル型内視鏡が体腔壁面にくっつくと、近いところしか観察できなくなってしまうのに対して、特許文献１によれば、カプセル型内視鏡を液体に浮揚させて観察するようにしているので、観察視野を確保し、漏れなく観察できる。

国際公開第０２／９５３５１号

しかしながら、従来のカプセル型内視鏡では、浮揚した場合、液体の流れに沿って移動や停止を行うことができないとともに、その姿勢も安定せず、所望の観察や医療行為を行うことができないという問題点があった。

また、従来のカプセル型内視鏡が大腸などの広い管腔内を移動する場合、カプセル型内視鏡は、管腔内壁面近傍を移動し、撮像機能によって撮像された画像は狭い一部の管腔内壁面近傍領域のみである場合が多く、所望の画像を安定して得ることができないという問題点があった。

本発明は、被検体内に導入された液体の流れに沿って移動や浮上や停止を行うことができるとともに、所望の姿勢を安定してとることができるカプセル型医療装置およびそれを用いた体腔内観察方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかるカプセル型医療装置は、長軸を有するカプセル型筐体の一端が凸形状部を有し、当該カプセル型筐体が体腔内に存在する液体中にあるときの浮力中心と重力中心とを結ぶ直線上に存在し、浮力中心に働く浮力によって発生する浮力モーメントと重力中心に働く重力によって発生する重力モーメントとが釣り合う点を通り、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線が少なくとも一つ存在するように前記凸形状部が構成されている。

なお、このカプセル型医療装置において、当該カプセル型医療装置の比重は、前記流体の比重の近傍値であっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記浮力に比して前記重力が大きい場合、前記モーメントが釣り合う点と前記重力中心との間の距離に比して前記モーメントが釣り合う点と前記浮力中心との間の距離が大きくても良く、前記凸形状部が前記モーメントが釣り合う点の鉛直下方向で前記体腔内壁に接触しても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記浮力に比して前記重力が小さい場合、前記モーメントが釣り合う点と前記重力中心との間の距離に比して前記モーメントが釣り合う点と前記浮力中心との間の距離が小さくても良く、前記凸形状部が前記モーメントが釣り合う点の鉛直上方向で前記体腔内壁面に接触しても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記モーメントが釣り合う点が、前記モーメントが釣り合う点と前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点と前記浮力中心とを含む平面内での前記凸形状部の前記交点での曲率の中心と前記交点との間または、前記交点が前記モーメントが釣り合う点と前記曲率の中心との間に存在しても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記長軸との間の鋭角は、８０度以下であっても良い。

また、このカプセル型医療装置は、前記体腔内を流れる前記流体に対する抵抗をもつ流体抵抗部をさらに備えても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記体腔内が大腸内であっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記流体抵抗部は、前記カプセル型筐体表面に設けられ、前記流体の流れを受けて前記体腔内壁面から離れる方向に力を生成する羽根であっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記流体抵抗部は、前記長軸を中心に回転運動を生じさせる羽根であっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記流体抵抗部は、前記長軸を中心に偏心回転運動を生じさせる偏心回転部であっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記偏心回転部は、前記カプセル型筐体の一端側に設けられた流体抵抗部による回転量と他端側に設けられた流体抵抗部による回転量とが異なっていても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記カプセル型筐体が、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点を有した第一の筐体部と、前記流体抵抗部を有した第二の筐体部とからなっていても良い。なお、前記第一の筐体部と前記第二の筐体部とは弾性部材によって結合され、前記流体抵抗部が受けたエネルギーを前記弾性部材に蓄積し、この蓄積エネルギーを用いて前記カプセル型医療装置を前記体腔内壁面から離隔させる。

また、このカプセル型医療装置において、前記カプセル型筐体は、前記長軸方向の両端がドーム形状をなして覆われていても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記カプセル型筐体は、前記凸形状部の他端側に体腔内画像を撮像する撮像系を備えていても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記重力中心は、前記カプセル型筐体の長軸から偏心した位置に設けられていても良く、前記撮像系の撮像軸が、前記長軸と前記重力中心とを含む平面に垂直な直線を中心に前記長軸に対して傾けて設けられていても良い。

また、このカプセル型医療装置は、前記カプセル型筐体の表面に設けられ前記液体の流れを整流する整流部をさらに備えていても良い。

また、このカプセル型医療装置は、前記カプセル型筐体の表面に設けられ前記液体の流れを受けて当該カプセル型医療装置を前記長軸まわりに回転させる流体抵抗部をさらに備えていても良い。

また、このカプセル型医療装置は、前記カプセル型筐体内に前記長軸に略垂直方向の磁性を有する磁性体をさらに備えていても良く、外部から印加される回転磁界によって、前記カプセル型筐体は前記長軸まわりに回転しても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部は平坦部を有していても良く、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点が前記平坦部に存在していても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部は円錐台面部を有していても良く、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点は前記円錐台面部に存在していても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記カプセル型筐体は中心軸が前記長軸と平行な略円筒形状の胴体部を有していても良く、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点での前記凸形状部の曲率半径は前記略円筒形状の半径よりも大きくても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部が前記円筒形状に連結される略楕円球状の凸形状であっても良く、前記凸形状部の曲率半径が前記長軸方向の端部に向けて徐々に大きくなっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部が前記円筒形状に連結される略楕円球状の凸形状であっても良く、前記凸形状部の曲率半径が前記長軸方向の端部に向けて徐々に小さくなっても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点において、前記カプセル型医療装置と前記体腔内壁面とが点接触しても良い。

本発明の別の態様にかかるカプセル型医療装置は、略円筒状の胴体を有したカプセル型筐体の一端の外周に凸形状をなした点接触部を備え、当該カプセル型医療装置が体腔内に導入された液体内で体腔内壁面に前記点接触部で点接触状態となる所望の姿勢をとるように、当該カプセル型筐体の浮力中心と重力中心とを通る直線と前記点接触部と通る鉛直線との交点を中心とした浮力中心のモーメントと重力中心のモーメントとが釣り合っている。

なお、このカプセル型医療装置において、前記交点が前記点接触部と前記点接触部の曲率の中心との間、または、前記点接触部が前記交点と前記点接触部の曲率の中心との間に存在していても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記点接触部を通る鉛直線と前記長軸との間の鋭角は、８０度以下であっても良い。

また、このカプセル型医療装置は、前記カプセル型医療装置を振動させる振動部をさらに備えていても良い。

また、このカプセル型医療装置において、前記振動部は、モータまたは磁石であっても良い。

また、このカプセル型医療装置は、外部物体と接触していることをセンシングする接触認識部をさらに備えていても良い。

本発明のさらに別の態様にかかる体腔内観察方法は、カプセル型医療装置を摂取するステップと、前記カプセル型医療装置と略同比重の液体を摂取するステップと、前記液体に流速を生成させるステップと、前記カプセル型医療装置が前記液体に浮遊した状態で体腔内を撮影するステップと、を含む。

なお、この体腔内観察法方法において、前記流速を生成させるステップが、用手圧迫、下剤摂取、体位変換の内の少なくとも一つを含んでいても良い。

また、この体腔内観察方法において、前記撮影するステップが、前記カプセル型医療装置を体腔断面内で流速が略最大のところに浮遊させるステップを含んでいても良い。

また、この体腔内観察方法において、前記撮影するステップが、前記カプセル型医療装置の撮影の向きを前記液体の流れに整流させるステップを含んでいても良い。

また、この体腔内観察方法において、前記撮影するステップが、前記カプセル型医療装置が体腔壁面と接触していることを検知するステップと、前記検知結果に応じて撮影を行なうステップと、を含んでいても良い。

また、この体腔内観察方法において、前記撮影するステップが、前記カプセル型医療装置が体腔壁面と接触していることを検知するステップと、前記検知結果に応じて前記カプセル型医療装置を振動させるステップと、前記振動が行われている間以外に撮影を行うステップと、を含んでいても良い。

図１は、この発明の実施の形態１であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２は、図１に示したカプセル型内視鏡が斜め姿勢をとる安定条件を説明する説明図である。 図３は、図１に示したカプセル型内視鏡の大腸内における移動状態を示す説明図である。 図４は、鉛直上方の体腔内壁面に点接触するカプセル型内視鏡が斜め姿勢をとる安定条件を説明する説明図である。 図５は、図２に示したカプセル型内視鏡をさらに安定化させる曲率半径の大きさを説明する説明図である。 図６は、図４に示したカプセル型内視鏡をさらに安定化させる曲率半径の大きさを説明する説明図である。 図７は、カプセル型内視鏡の安定化を妨げる曲率半径の大きさを説明する説明図である。 図８は、カプセル型内視鏡の点接触部の一例を示す図である。 図９は、カプセル型内視鏡の点接触部の一例を示す図である。 図１０は、カプセル型内視鏡の点接触部の一例を示す図である。 図１１は、カプセル型内視鏡の点接触部の一例を示す図である。 図１２は、カプセル型内視鏡のカプセル型筐体の一例を示す図である。 図１３は、カプセル型内視鏡のカプセル型筐体の一例を示す図である。 図１４は、カプセル型内視鏡のカプセル型筐体の一例を示す図である。 図１５は、カプセル型内視鏡のカプセル型筐体の一例を示す図である。 図１６は、カプセル型内視鏡のカプセル型筐体の一例を示す図である。 図１７は、この発明の実施の形態２であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図１８は、図１に示したカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 図１９は、図１８に示したシステムコントロール回路の構成を示す回路図である。 図２０は、この発明の実施の形態２の第１変形例であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２１は、この発明の実施の形態２の第２変形例であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２２は、この発明の実施の形態３であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２３は、この発明の実施の形態３の第１変形例であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２４は、図２２に示したカプセル型内視鏡に整流用のフィンを設けたカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２５は、図２３に示したカプセル型内視鏡に整流用のフィンを設けたカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２６は、図２２に示したカプセル型内視鏡に回転用のフィンを設けたカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２７Ａは、この発明の実施の形態４であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。 図２７Ｂは、図２７Ａに示したカプセル型内視鏡の撮像光学系が、カプセル型筐体の両端に配設されたカプセル内視鏡の第１変形例を示す図である。 図２８は、図２７Ａおよび図２７Ｂに示したカプセル型内視鏡の管腔内における動きを模式的に示した図である。 図２９は、図２７Ａおよび図２７Ｂに示したカプセル型内視鏡に撮像される所望の体腔内画像の一例を示す図である。 図３０は、カプセル型内視鏡に貫通孔による整流部を設けた第２変形例を示す図である。 図３１は、カプセル型内視鏡にフィンによる整流部を設けた第３変形例を示す図である。 図３２は、カプセル型内視鏡に溝による整流部を設けた第４変形例を示す図である。 図３３は、カプセル型内視鏡に貫通孔による回転部を設けた第５変形例を示す図である。 図３４は、カプセル型内視鏡にフィンによる回転部を設けた第６変形例を示す図である。 図３５は、カプセル型内視鏡に溝による回転部を設けた第７変形例を示す図である。 図３６は、カプセル型内視鏡にフィン状の切り欠きによる回転部を設けた第８変形例を示す図である。 図３７は、カプセル型内視鏡を偏心運動させる偏心回転部を設けた第９変形例を示す図である。 図３８Ａは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｂは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｃは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｄは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｅは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｆは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｇは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｈは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３８Ｉは、貫通孔、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す図である。 図３９は、カプセル型内視鏡に振動部を設けた第１０変形例を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明に係るカプセル型医療装置および体腔内観察方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態では、カプセル型医療装置の一例として少なくとも撮像機能を有するカプセル型内視鏡について説明する。本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係るカプセル型医療装置の実施の形態であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。カプセル型内視鏡１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３内に配設されて前端方向の撮像が可能な撮像光学系４と、カプセル型筐体３内に配設された制御基板や回路構成部品や送信アンテナなどの回路系部５と、電池（バッテリ）６とを備える。

カプセル型筐体３は、被検体２の口腔から体内に飲み込み可能な大きさのものであり，略半球状で透明性或いは透光性を有する先端カバー３ａ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３ｂ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。

ここで、本発明のカプセル型内視鏡１は、被写体、例えば大腸の内壁を被検体内画像として取得するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物を含めた比重が液体７に比べてやや大きくて液体７中に沈んだ状態で、かつ胴部カバー３ｂの凸部lpと鉛直下部の体腔内壁面２ａとが点Ｐpで点接触状態となるように設定されている。その結果、カプセル型筐体３は、その長軸方向が水平方向に対して所望の斜め姿勢あるいは鉛直姿勢となる。液体７は、被検体２の口腔から飲用可能であって、カプセル型内視鏡１の撮像光学系４の波長に対して透明な液体であり、本実施の形態では、一例として比重が１に近い飲用水や洗腸剤が用いられている。なお、本実施の形態では、液体７の比重は１以上であってもよい。

電池６は、カプセル型内視鏡１の内蔵物中では重量物であり、カプセル型筐体３内のほぼ中央部分に配設されるが、重量物であるが故に、その位置を変化させることによって重量バランスを主としてとることができる。

撮像光学系４は、撮像部４１と照明部４２とからなる。撮像部４１は、照明部４２の照明光による被写体からの反射光を受光して被写体の画像を被検体内画像として撮像するＣＣＤやＣ−ＭＯＳイメージャなどの撮像素子４１ａと、この撮像素子４１ａに被写体の光像を結像させる結像レンズ４１ｂとをカプセル型筐体３の軸心上に備え、被写体の画像を被検体内画像として取得する。

照明部４２は、撮像部４１の撮像視野Ｅを照明するためのものであり、被写体の撮像部位を先端カバー３ａ部分を介して照明するための照明光を出射する複数個の光源、例えばＬＥＤによって実現される。複数のＬＥＤは、撮像部４１の光軸中心に対して撮像部４１周りに配設され、撮像視野Ｅの全域を網羅するように配置されている。

撮像部４１はカプセル型内視鏡筐体３の内壁に接触しない側に設けられている。こうすることで、広い空間を有する腸管内において、より広い視野を得ることができる。

ここで、図２を参照して、カプセル型内視鏡１が鉛直下部の体腔内壁面２ａに点接触状態で斜め姿勢を安定してとる条件について説明する。

図２において、Ｐmは、カプセル型内視鏡１の重心であり、Ｐvはカプセル型内視鏡１の浮力中心（体積の中心）である。この時、ＰmとＰvを含む直線をｌvmとする。さらに、浮力中心に作用する浮力によって発生する浮力モーメントと重力中心に作用する重力モーメントが釣り合うｌvm上の点をＰfとする。つまり、Ｍｇを重力、Ｖρを浮力とすると、距離ＰfＰv×浮力Ｖρ＝距離ＰfＰm×重力Ｍｇが成り立つ。この時、カプセル型内視鏡１が体腔内壁面２ａまで沈む必要があるため、重力Ｍｇが浮力Ｖρに比して大きいことが必要である。従って、距離ＰfＰmが距離ＰfＰvに比して短いことになる。

ここで、カプセル型内視鏡１がＰfを通る任意の直線がのうちカプセル型内視鏡１の凸部ｌpと垂直に交わる直線を有し、その時の直線と凸部ｌpとの交点を点Ｐpとする。このような点Ｐpを有するカプセル型内視鏡１は、点Ｐｐで体腔内壁面２ａと点接触した状態で姿勢を維持することができる。さらに、点Ｐpと点Ｐfとを結ぶ直線と直線ｌvmとのなす鋭角をθとすると、カプセルの長軸が水平面と９０°−θの角度で斜めの姿勢を維持することになる。尚、本実施例では、カプセル型内視鏡１の長軸と直線ｌvmが一致しているが、これに限らず、後述する実施例３の様に長軸と直線ｌvmが一致しない場合でも同様の原理が成立する。

また、点Ｐpと点Ｐfとを結ぶ直線上には、点Ｐpにおける表面のＰv，Ｐf，Ｐpを含む平面内の曲率の中心位置Ｐcが存在する。したがって、点Ｐpと点Ｐcとの間の距離は、曲率半径となる。

ここで図示しないが、カプセル型内視鏡１に発生する浮力によるモーメントが、重力によるモーメントよりも十分に大きい場合は、直線ｌvmが鉛直になる角度でカプセル型内視鏡１の姿勢が安定する（浮力によるモーメントと重力によるモーメントが釣り合う）。この時、Ｐfを中心としたモーメントは、浮力によるモーメントも重力によるモーメントも０になる。

カプセル型内視鏡１が体腔内壁面２ａに対してこのような斜め姿勢あるいは鉛直姿勢を安定して維持することができると、図３に示すように、液体７の流れに対する流体抵抗が大きくなり、しかもカプセル型内視鏡１が体腔内壁面２ａに点接触状態であるので、液体７の流れに沿って移動しやすくなる。また、カプセルが浮き上がり易くなるため、管腔の中心で画像を取得することができるため観察性が向上する。この場合、カプセル型内視鏡１は、ほぼ斜め姿勢あるいは鉛直姿勢を安定して維持しているので、体腔内の壁面全体あるいは所望の壁面を安定して得ることができる。なお、カプセル型内視鏡１が水平姿勢となり、体腔内壁面２ａに対して線接触状態となると、液体７の流れに対する流体抵抗を十分に得ることができず、カプセル型内視鏡１の移動性，浮上性が低下する。特に、大腸のような管腔径が大きい体腔内では、液体７の流れは、管腔中心側が速く、管壁側が遅いため、カプセル型内視鏡１が線接触状態であると、移動性，浮上性が低下することになる。

ここで、図２に示したカプセル型内視鏡１は、鉛直下方の体腔内壁面２ａに点接触するものであったが、図４に示す様にカプセル型内視鏡１が鉛直上方の体腔内壁面２ｂに点接触するようにしてもよい。

この場合におけるカプセル型内視鏡１の安定条件が、図２に示したカプセル型内視鏡１と異なるのは、まず、カプセル型内視鏡１の重力Ｍｇが浮力Ｖρに比して小さいことである。そして、モーメントの釣り合いから、距離ＰfＰmが距離ＰfＰvに比して長いことになる。さらに、カプセル型内視鏡１に発生する重力によるモーメントが、浮力によるモーメントよりも十分に大きい場合は、直線ｌvmが鉛直になる角度でカプセル型内視鏡１の姿勢が安定する（浮力によるモーメントと重力によるモーメントが釣り合う）。この時、Ｐfを中心としたモーメントは、浮力によるモーメントも重力によるモーメントも０になる。

ところで、上述した図２あるいは図４に示したカプセル型内視鏡１は、それぞれ体腔内壁面２ａ，２ｂに点接触状態を維持できるが、ＰfがＰpとＰcの間もしくはＰpがＰfとＰcの間に位置することで、一層安定して斜め姿勢あるいは鉛直姿勢を維持することができる。

図５は、図２に示したカプセル型内視鏡の点接触部近傍を示しており、上述した重力と浮力とのモーメントが釣り合った状態において、外乱（−Δθ，＋Δθ）が加わった場合でも、ＰfがＰpとＰcの間もしくはＰpがＰfとＰcの間に位置することで、起きあがりこぼし的に姿勢を安定化することができる。

図５において、−Δθの変位があった場合、すなわち、カプセル型内視鏡１の直線ｌvmが鉛直方向に変化する場合、モーメント変位α（鉛直方向に向くモーメント−水平方向に向くモーメント）は、直線ｌvm上の長さ変位ｌ_−Δθが生じ、
α＝（ＰvＰf＋ｌ_−Δθ）×Ｖρ−（ＰmＰf＋ｌ_−Δθ）×Ｍｇ
＝ｌ_−Δθ×（Ｖρ−Ｍｇ）
＜０
となる。したがって、鋭角θが増加する方向、すなわち水平方向に向くモーメントが発生することになり、−Δθの変位を打ち消す、換言すれば、元に戻す復元力が生じることになる。

同様にして、＋Δθの変位（水平方向への変位）があった場合、モーメント変位αは、
α＝（ＰvＰf−ｌ_＋Δθ）×Ｖρ−（ＰmＰf−ｌ_＋Δθ）×Ｍｇ
＝ｌ_＋Δθ×（Ｍｇ−Ｖρ）
＞０
となり、この場合も、＋Δθの変位を打ち消す、すなわち元に戻す復元力が生じることになる。したがって、−Δθ，＋Δθのいずれの外乱が生じた場合であっても、元に戻す復元力が生じ、カプセル型内視鏡１の斜め姿勢を一層安定して維持することができる。

また、図４に示したカプセル内視鏡１のように、鉛直上方の体腔内壁面２ｂに点接触する場合も同様である。すなわち、図６において、−Δθの変位（鉛直方向への変位）があった場合、モーメント変位αは、
α＝（ＰvＰf＋ｌ_−Δθ）×Ｍｇ−（ＰmＰf＋ｌ_−Δθ）×Ｖρ
＝ｌ_−Δθ×（Ｍｇ−Ｖρ）
＜０
となる。したがって、鋭角θが増加する方向、すなわち水平方向に向くモーメントが発生することになり、−Δθの変位を打ち消す、換言すれば、元に戻す復元力が生じることになる。

同様にして、＋Δθの変位（水平方向への変位）があった場合、モーメント変位αは、
α＝（ＰvＰf−ｌ_＋Δθ）×Ｍｇ−（ＰmＰf−ｌ_＋Δθ）×Ｖρ
＝ｌ_＋Δθ×（Ｖρ−Ｍｇ）
＞０
となり、この場合も、＋Δθの変位を打ち消す、すなわち元に戻す復元力が生じることになる。したがって、カプセル型内視鏡１が鉛直上方の体腔内壁面２ｂに点接触する場合に−Δθ，＋Δθのいずれの外乱が生じた場合であっても、元に戻す復元力が生じ、カプセル型内視鏡１の斜め姿勢を一層安定して維持することができる。

なお、図７に示すように、ＰcがＰfとＰpの間に位置する場合、モーメント変位αは、ｌ_−Δθ，ｌ_＋Δθの符号（方向）が反転するため、外乱が生じた場合に、外乱を増幅させる方向に力が作用することになる。

尚、曲率半径ＰpＰcが大きいほど、Ｐfが位置できる範囲が大きくなる。また、Δθの外乱に対して安定する条件をＰf，Ｐp，Ｐcが満たす場合、曲率半径ＰpＰcが大きいほど外乱発生時のｌ_−Δθ，ｌ_＋Δθの値が大きくなるため、モーメント変位αの値が大きくなる。つまり、外乱発生時にカプセル型内視鏡１の姿勢を元に戻そうとする復元力が大きくなるので、カプセル型内視鏡１はより安定する。

ここで、上述したカプセル型内視鏡１は、胴体カバー３ｂが略半球状であったため、体腔内壁面２ａ，２ｂに点接触することができた。本発明の実施の形態１では、カプセル型内視鏡１が斜め姿勢あるいは鉛直姿勢をとる場合に、体腔内壁面２ａ，２ｂに対してすくなくとも点接触が可能な凸部が形成されていればよい。

さらに、点Ｐpと点Ｐfとを結ぶ直線とカプセル型内視鏡１の長軸中心線との成す角の鋭角が８０°以下であることが望ましい。この時、カプセル型内視鏡１の長軸方向が水平方向に対して１０°以上の角度をもって斜めの姿勢になる。これによってカプセル型内視鏡１が流体抵抗を受けやすくなる。

図８は、カプセル型内視鏡１の外形の変形例を示し、胴体カバー３ｂ側の曲率半径を先端カバー３ａ側の曲率半径に比して大きくしている。この結果、図８に示したカプセル型内視鏡では、点接触領域Ｅ１が、大きな曲率半径となり、斜め姿勢あるいは鉛直姿勢を安定して得ることができる。さらに、点接触領域Ｅ１の曲率半径が、胴体カバーの半径よりも大きくすることが望ましい。

図９に示したカプセル型内視鏡では、胴体カバー３ｂとなりうる略半球形状または略楕円球状の胴体側の曲率半径を胴体部分の径よりも大きくし、この曲率半径を大きくした部分が点接触領域Ｅ２となるようにしている。さらに、点接触領域Ｅ２の曲率半径が、胴体カバーの半径よりも大きくすることが望ましい。

また、図１０に示したカプセル型内視鏡では、胴体カバー３ｂとなりうる略半球形状または略楕円球状の先端部分の曲率半径を胴体部分の径よりも大きくし、この曲率半径を大きくした部分が点接触領域Ｅ３となるようにしている。なお、このカプセル型内視鏡は、鉛直姿勢となるものに適している。

さらに、図１１に示したカプセル型内視鏡では、胴体部分の径を超えた略半球状となる胴体カバー３ｂを形成し、大きな曲率半径が得られる点接触領域Ｅ４が得られるようにしている。

また、この実施の形態１では、図１２および図１３に示すように、胴体部分に突起１１あるいは溝１２が形成されていてもよい。カプセル型内視鏡１と体腔内壁面２ａ，２ｂとの点接触に影響を与えないからである。

さらに、図１４に示すように、胴体部分および先端カバー３ａの一部にＤカットなどが施されていてもよいし、図１５に示すように、長軸方向の一側面にＤカットなどが施されていてもよい。いずれの場合も、点接触領域が形成されており、Ｄカットなどが施されたことによって点接触に影響を与えないからである。

また、上述した実施の形態１では、いずれも点接触部が略半球状であったが、これに限らず、図１６に示すように円柱のカプセル型内視鏡とし、両端面１５ａ，１５ｂの周縁部を点接触領域Ｅ５としてもよい。なお、この場合、点接触領域Ｅ５の曲率半径を大きくするために、滑らかな面取りを行ってもよい。

この実施の形態１では、カプセル型内視鏡を斜め姿勢あるいは鉛直姿勢とすることによって、体腔内を流れる液体の流れによる流体抵抗を大きくすることができ、しかもカプセル型内視鏡と体腔内壁面とを点接触させて接触抵抗を小さくしているので、液体の流れに沿ってカプセル型内視鏡をスムーズに移動させることができる。特に、体腔内中心付近における液体の流れの速い部分による流体抵抗を得やすくなり、移動が容易となる。また、カプセル型内視鏡が移動あるいは停止する場合に、カプセル型内視鏡自体が安定した姿勢を保つことができるため、所望の被検体内画像を安定して得ることができる。また、カプセルが浮き上がり易くなるため、管腔の中心で画像を取得することができるため観察性が向上する。

なお、カプセル型内視鏡１は、図１８のブロック図に示すように、たとえば被検体の体腔内における被検部位を照射するための照明手段としての発光素子（ＬＥＤ）１２０と、ＬＥＤ１２０の駆動状態を制御する第１の駆動手段としてのＬＥＤ駆動回路１２１と、ＬＥＤ１２０によって照射された領域からの反射光である体腔内の画像（被検体内情報）を撮像する取得手段として例えばＣＣＤやＣ−ＭＯＳイメージャなどの撮像素子（これ以降ＣＣＤとする）１２２と、ＣＣＤ１２２の駆動状態を制御する第１の駆動手段としてのＣＣＤ駆動回路１２３と、この撮像された画像信号をＲＦ信号に変調するＲＦ送信ユニット１２４と、ＲＦ送信ユニット１２４から出力されたＲＦ信号を無線送信する無線送信手段としての送信アンテナ部１２５とを備えている。

また、カプセル型内視鏡１は、これらＬＥＤ駆動回路１２１、ＣＣＤ駆動回路１２３およびＲＦ送信ユニット１２４の動作を制御するシステムコントロール回路１２６を備えることにより、このカプセル型内視鏡１が被検体内に導入されている間、ＬＥＤ１２０によって照射された被検部位の画像データをＣＣＤ１２２によって取得するように動作している。

この取得された画像データは、さらにＲＦ送信ユニット１２４によってＲＦ信号に変換され、送信アンテナ部１２５を介して被検体の外部に送信されている。

また、カプセル型内視鏡１は、図示しない被検体外部の通信装置から送信された無線信号を受信可能に構成された無線受信手段としての受信アンテナ部１２７と、この受信アンテナ部１２７で受信された信号から所定の入力レベル（たとえば受信強度レベル）のコントロール信号を検出するコントロール信号検出回路１２８と、システムコントロール回路１２６およびコントロール信号検出回路１２８に電力を供給する電池１２９を備えている。

コントロール信号検出回路１２８は、コントロール信号の内容を検出し、必要に応じてＬＥＤ駆動回路１２１、ＣＣＤ駆動回路１２３およびシステムコントロール回路１２６に対してコントロール信号を出力している。システムコントロール回路１２６は、電池１２９から供給される駆動電力を他の構成要素（機能実行手段）に対して分配する機能を有している。

また、図１９は、システムコントロール回路１２６の回路構成を示す回路図である。図１９において、電池１２９は、１個以上からなる（この実施の形態１では２個）たとえば酸化銀などのボタン型電池１２９ａ，１２９ｂから構成される。

このシステムコントロール回路１２６は、ソース端子が電池１２９に接続されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１２６ａと、ＦＥＴ１２６ａのドレイン端子に接続されるダイオード１２６ｂと、ダイオード１２６ｂの出力端子に接続されるＮＯＴ回路１２６ｃと、ＮＯＴ回路１２６ｃからの出力によってリセット（Ｒ）されるとともに、ＦＥＴ１２６ａのゲート端子に出力（Ｑ）を行うフリップフロップ１２６ｄとを備える。

ダイオード１２６ｂの出力は、カプセル内機能実行回路１３０に接続され、フリップフロップ１２６ｄは、外部磁場を検出するリードスイッチからの入力によってセット（Ｓ）される。

なお、この実施の形態１では、ＦＥＴなどのトランジスタの代わりに、たとえばスイッチ素子を用いることも可能である。また、この実施の形態１では、カプセル型内視鏡１内に備わる撮像機能、照明機能および無線機能（一部）を有するものを総称して、所定の機能を実行する機能実行手段としている。具体的には、システムコントロール回路１２６、受信アンテナ部１２７およびコントロール信号検出回路１２８を除いたものは、所定の機能を実行する機能実行手段であり、以下では必要に応じてカプセル内機能実行回路１３０と総称する。

また、システムコントロール回路１２６は、ＮＯＴ回路１２６ｃの出力が入力（ＣＫ）するフリップフロップ１２６ｅと、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂに接続可能な抵抗１２６ｇと、スイッチ素子１２６ｉとを備える。

これらスイッチ素子１２６ｉは、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂから駆動電力がカプセル内機能実行回路１３０に供給されている間はオフ状態になり、駆動電力がカプセル内機能実行回路１３０に供給されなくなると、オン状態に切り替わるように、ＮＯＴ回路１２６ｃおよびフリップフロップ１２６ｅによって動作制御されている。

すなわち、スイッチ素子１２６ｉは、フリップフロップ１２６ｅからの出力（Ｑ）によって、オン状態に切り替わり、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂと、抵抗１２６ｇを接続させて、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂに蓄積された電力をそれぞれ消尽させる。

ここで、図１９の回路図を用いて、カプセル型内視鏡１の動作を説明する。図１９において、たとえば、被検体内への導入前のカプセル型内視鏡１は、内部に外部磁場によってオン・オフする図示しないリードスイッチを備え、この外部磁場を供給する永久磁石を含むパッケージに収容された状態で保管されている。この状態では、カプセル型内視鏡１は駆動しない。

そして、飲み込み時に、このカプセル型内視鏡１がパッケージから取り出されると、パッケージの永久磁石から離隔してカプセル型内視鏡１が磁力の影響を受けなくなり、このリードスイッチからの入力によってフリップフロップ１２６ｄがセット（Ｓ）される。フリップフロップ１２６ｄは、セットされると、ＦＥＴ１２６ａのゲート端子に出力（Ｑ）を行い、この出力（Ｑ）によってＦＥＴ１２６ａのソース・ドレイン端子間に電流が流れ、ダイオード１２６ｂを介してカプセル内機能実行回路１３０にボタン型電池１２９ａ，１２９ｂからの電力が供給される。

ここで、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂから供給される電圧をＡ、ＦＥＴ１２６ａとダイオードで消費される電圧をＢ、Ｃとすると、カプセル内機能実行回路１３０に供給される電圧は、Ａ−（Ｂ＋Ｃ）＝Ｘとなる。さらに、ＮＯＴ回路１２６ｃには、閾値として中間電位Ｙが設定されており、電圧Ｘがこの中間電位Ｙより大きい、すなわち（電圧Ｘ）＞（中間電位Ｙ）の場合には、ＮＯＴ回路１２６ｃから出力されず、スイッチ素子１２６ｉはオフ状態となる。

また、この電圧Ｘがこの中間電位Ｙ以下、すなわち（電圧Ｘ）≦（中間電位Ｙ）になると、ＮＯＴ回路１２６ｃからの出力によって、フリップフロップ１２６ｄがリセットされ、かつＮＯＴ回路１２６ｃからの出力がフリップフロップ１２６ｅに入力する。
そして、フリップフロップ１２６ｄがリセットされると、ソース・ドレイン端子間に電流が流れなくなり、カプセル内機能実行回路１３０には駆動電力が供給されなくなる。

さらに、ＮＯＴ回路１２６ｃからの出力が入力すると、フリップフロップ１２６ｅは、出力（Ｑ）を行なって、スイッチ素子１２６ｉをオン状態に切り替える。

この切り替え動作によって、ボタン型電池１２９ａ，１２９ｂと抵抗１２６ｇとが接続され、抵抗１２６ｇによってボタン型電池１２９ａ，１２９ｂに蓄積された電力を消尽させることができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、カプセル型内視鏡自体によって液体の流れによる流体抵抗を大きくしてカプセル型内視鏡の移動性，浮上性を容易にしていたが、この実施の形態２では、さらに流体抵抗を大きくできる機能をカプセル型内視鏡に設けるようにしている。

図１９は、この発明の実施の形態２であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。図１９に示したカプセル型内視鏡は、鉛直下方の体腔内壁面２ａに点接触し、かつ長軸方向が鉛直方向に向いた鉛直姿勢をとるようにしている。このカプセル型内視鏡には、胴体部分の周囲に、液体７の流れを受けて、カプセル型内視鏡の長軸中心に回転させるフィン２１が設けられている。

このカプセル型内視鏡は、液体の流れを受けてカプセル型内視鏡全体として流体抵抗を大きくしているとともに、フィン２１によって流体抵抗を得て、カプセル型内視鏡を体腔内壁面２ａから離隔する揚力を発生するようにしている。これによって、カプセル型内視鏡は、一層、液体の流れを受けて移動しやすくなる。

また、図２０は、この発明の実施の形態２の変形例であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。図２０に示したカプセル型内視鏡は、点接触部を有した一部筐体３ｃと先端カバー側である筐体本体３ｄとに分離され、一部筐体３ｃと筐体本体３ｄとが弾性部材としてのバネ部材２２によって結合されている。また、このカプセル型内視鏡は、図１９に示したカプセル型内視鏡と同様に鉛直姿勢をとるようにしている。

このカプセル型内視鏡は、カプセル型内視鏡全体が流体抵抗を受けるとともに、筐体本体３ｄが、流体抵抗によって、たとえば鉛直下方方向に移動し、バネ部材２２の圧縮にエネルギーが蓄積され、その後バネ部材２２の伸長による反発力によって筐体本体３ｄが鉛直上方に移動し、この際の慣性力によって一部筐体３ｃが鉛直上方に移動することによって、点接触状態が解放され、カプセル型内視鏡の移動性，浮上性が向上する。

図２１は、上述した図１９および図２０に示した構成を組み合わせたものである。ただし、フィン２３は、鉛直上方への揚力を発生するのではなく、鉛直下方に力を発生する。このため、バネ部材２２の圧縮を一層高めることができ、カプセル型内視鏡の点接触状態の解放が一層容易になる。

この実施の形態２では、カプセル型内視鏡自体が受ける流体抵抗に加えて、さらに流体抵抗を増して点接触状態を解放するようにしているので、カプセル型内視鏡が流体の流れに沿って一層移動性，浮上性が向上する。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、カプセル型内視鏡を体腔内壁面と点接触状態を維持しつつ斜め姿勢あるいは鉛直姿勢を保つようにしていたが、この実施の形態３では、この安定した斜め姿勢を利用して管腔軸方向の安定した体腔内画像を得るようにしている。

図２２は、この発明の実施の形態３であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。このカプセル型内視鏡は、重心Ｐmaが、長軸中心線ｌcから偏心した位置に設けられ、さらに、このカプセル型内視鏡は、先端カバー側に設けられた撮像部５１ａと照明部５１ｂとを有した撮像光学系の光軸ｌaが、カプセル型内視鏡の長軸中心線ｌcに対して斜めになるように設けられている。尚、光軸ｌaは長軸と重心を含む平面に垂直な直線を中心に長軸に対して重心の偏心方向に傾いた状態で設けられている。

このカプセル型内視鏡は、常に長軸中心線ｌcから重心Ｐmaが偏心した方向が鉛直下向きになる姿勢で斜め姿勢となる。したがって、撮像光学系の光軸ｌaは、鉛直下方の体腔内壁面２ａから常に周囲に対してほぼ同じ角度で向けられる。さらに、このカプセル型内視鏡は、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡全体が流体抵抗を受けやすいため、流体の流れ方向、すなわち下流方向に向けられることになる。この結果、このカプセル型内視鏡は、常に、ほぼ同じ角度でしかも流体の下流方向の体腔内画像を得ることができるととともに、長軸回りに回転することがないため、取得された体腔内画像の判別がしやすくなる。さらに、図示しないが、光軸ｌａの長軸中心線に対する傾き方向が、偏心方向と逆方向の場合、体腔が鉛直方向に走行する状況において、同様の効果が得られる。

図２２に示したカプセル型内視鏡では、カプセル型内視鏡と体腔内壁面２ａとが点接触する構成であったが、図２３に示すように、この点接触を面接触としてもよい。ただし、カプセル型内視鏡の姿勢は斜め姿勢をとる。すなわち、このカプセル型内視鏡は、胴体カバー側の一部に平坦領域Ｅ１０を設けている。その他の構成は、図２２に示したカプセル型内視鏡の構成と同じである。ただし、平坦領域Ｅ１０が設けられる部分は、重心Ｐmaが長軸中心線ｌcから偏心した方向に設けられる。この図２３に示したカプセル型内視鏡では、平坦領域Ｅ１０と体腔内壁面２ａとが面接触をするため、斜め姿勢が安定化し、所望の体腔内画像を安定して取得することができる。

また、図示しないが、カプセル型内視鏡の胴体カバー部が円錐台面部分を有し、その母線部が腸壁と線接触するようにしても同様の効果が得られ、所望の体腔内画像を安定して取得することができる。また、腸壁とカプセル型内視鏡が線接触状態となると共に、カプセル型内視鏡が斜めの姿勢になるため、点接触状態と同様に、カプセル型内視鏡１が流体抵抗を受けやすくなる。

また、図２４および図２５に示すように、図２２および図２３に示したカプセル型内視鏡の外表面に、流体７の流れを整流するフィン６１，６２をそれぞれ設けるようにしてもよい。フィン６１，６２は、カプセル型内視鏡が斜め姿勢をとった場合に、流体７の流れ方向に沿って流れを整流し、斜め姿勢の保持を確実にすることができる。

さらに、図２６に示すようなフィン７１を設け、流体７の流れを受けてカプセル型内視鏡を、長軸中心線まわりに回転させるようにしてもよい。このカプセル型内視鏡の長軸中心線まわりの回転によって、光軸ｌaが回転し、実質的な撮像範囲の立体角Ωが拡大し、広い領域の体腔内画像を取得することができる。

なお、図２６に示すように、長軸中心線に直交する磁石７２を設け、外部から回転磁界を印加して、カプセル型内視鏡を回転させるようにしてもよい。

この実施の形態３では、カプセル型内視鏡の斜め姿勢をとった場合に長軸中心線まわりに回転しないように重心を偏心させているので、撮像光学系の光軸を長軸中心線に対して傾けて設定することが可能となり、所望方向の体腔内画像を安定して得ることができる。

なお、上述した実施の形態１〜３では、カプセル型内視鏡の比重を液体の比重よりもやや大きく、あるいはやや小さくすることとして説明したが、これに限定はされない。カプセル型内視鏡の比重と液体の比重との関係は、カプセル型内視鏡の受ける流体抵抗や壁面との摩擦などの接触状態などを加味し、カプセル型内視鏡が移動しやすくなるように設定すればよい。

また、カプセル型内視鏡に限らず、超音波検査装置を備え、被検体内で超音波画像を取得する超音波カプセルや、被検体内の特定物質，ＰＨ，圧力を検出するセンサを備えたセンサカプセル等のカプセル型医療装置においても同様の効果が得られる。ここで、超音波カプセルにおいては、体腔内での流れによって浮き易いため、体腔内の中心で超音波画像を得ることができ観察性が向上する。

（実施の形態４）
図２７Ａは、本発明に係るカプセル型医療装置の実施の形態であるカプセル型内視鏡の概要構成を示す図である。カプセル型内視鏡１ａは、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３内に配設されて前端方向の撮像が可能な撮像光学系４ａと、カプセル型筐体３内に配設された制御基板や回路構成部品や送信アンテナなどの回路系部５と、電池（バッテリ）６とを備える。

カプセル型筐体３は、被検体２の口腔から体内に飲み込み可能な大きさのものであり，略半球状で透明性或いは透光性を有する先端カバー３ａ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３ｂ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。

ここで、本発明のカプセル型内視鏡１ａは、被写体、例えば大腸の内壁を被検体内画像として取得するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物を含めた比重が液体７とほぼ同じであり、重心Ｇがほぼ体積中心に位置している。その結果、カプセル型内視鏡１ａは、液体７中においてその姿勢および位置が不安定な状態となる。液体７は、被検体２の口腔から飲用可能であって、カプセル型内視鏡１ａの撮像光学系４ａの波長に対して透明な液体であり、本実施の形態では、一例として比重が１に近い飲用水や洗腸剤が用いられている。なお、本実施の形態では、液体７の比重は１以上であってもよい。

電池６は、カプセル型内視鏡１ａの内蔵物中では重量物であり、カプセル型筐体３内のほぼ中央部分に配設されるが、重量物であるが故に、その位置を変化させることによって重量バランスを主としてとることができる。

撮像光学系４ａは、撮像部４１と照明部４２とからなる。撮像部４１は、照明部４２の照明光による被写体からの反射光を受光して被写体の画像を被検体内画像として撮像するＣＣＤやＣ−ＭＯＳイメージャなどの撮像素子４１ａと、この撮像素子４１ａに被写体の光像を結像させる結像レンズ４１ｂとをカプセル型筐体３の軸心上に備え、被写体の画像を被検体内画像として取得する。

照明部４２は、撮像部４１の撮像視野Ｅを照明するためのものであり、被写体の撮像部位を先端カバー３ａ部分を介して照明するための照明光を出射する複数個の光源、例えばＬＥＤによって実現される。複数のＬＥＤは、撮像部４１の光軸中心に対して撮像部４１周りに配設され、撮像視野Ｅの全域を網羅するように配置されている。

なお、本実施の形態では、カプセル型内視鏡１ａの長軸中心線Ｌ_１と撮像光学系の光軸Ｌ_２とが一致している。

上述したように、このカプセル型内視鏡１ａは、液体７内において、その姿勢および位置が不安定な状態である。この結果、逆に、カプセル型内視鏡１ａは、液体７の流れの影響を受けやすく、動きやすくなる。

図２７Ｂは、本発明に係るカプセル型医療装置の実施の形態であるカプセル型内視鏡において、撮像光学系４ａが、カプセル型筐体３の両端に配設されている構成を示す図である。本実施の形態では、カプセル型内視鏡１ｂの長軸中心線Ｌ_１と撮像光学系４ａの光軸Ｌ_２ａと撮像光学系４ｂの光軸Ｌ_２ｂとが一致している。

図２８に示すように、たとえば大腸の管腔内では、液体７の流れは、管腔中心軸Ｌ_０近傍では速く、管腔壁面近傍では遅く、壁面近傍に位置したカプセル型内視鏡３１は、液体７の流れを受けにくくなるが、このカプセル型内視鏡３１は、比重がほぼ液体７と同じで重心Ｇがほぼ体積中心であるために不安定な状態であるから、液体７の遅い流れにも影響を受けやすく、容易に移動することができる。液体７の流れは、重力、蠕動運動、分節運動等による受動的に発生する流れであってもよいし、用手圧迫、下剤摂取、体位変換等による能動的に発生させた流れであってもよい。

カプセル型内視鏡３１が液体７の流れの影響を受けて管腔壁面から離れると、管腔中心軸Ｌ_０近傍と管腔壁面近傍との流速差によって、カプセル型内視鏡３１は、流れに沿いつつ、管腔中心軸Ｌ_０側に寄ってくる。管腔中心軸Ｌ_０近傍に寄ったカプセル型内視鏡３１は、上述したように、長軸方向に延びる略円筒状をなし、両端が略半球状であるため、長軸中心線Ｌ_１が管腔中心軸Ｌ_０に沿った姿勢となって移動する。いわば、カプセル型内視鏡３１が管腔内でセンタリングされ、光軸Ｌ_２も管腔中心軸Ｌ_０に沿った方向に向く。カプセル型内視鏡３１は、この管腔中心軸Ｌ_０近傍における液体７の流速が速いところでは、その姿勢および位置が安定した状態となる。

この結果、カプセル型内視鏡３１は、管腔中心軸Ｌ_０に沿った方向、すなわち流体７の上流側方向あるいは下流側方向から管腔壁面を一望できる所望の管腔内画像を安定して得ることができる。この管腔内画像は、図２９に示すように、管腔中心軸Ｌ_０が、取得された管腔内画像の中心に位置する。

なお、管腔中心軸Ｌ_０と管腔壁面近傍との流速差がなくなると、図２８に示すようにカプセル型内視鏡３１は、管腔中心軸Ｌ_０近傍から外れ、不安定な状態となる。

ここで、上述したカプセル型内視鏡１ａ，１ｂ，３１は、カプセル型筐体自体の形状が細長い形状を有していたため、流体７の流速が速い管腔中心軸Ｌ_０近傍で安定していたが、さらにこの安定度を増すため、図３０に示すような、カプセル型筐体３の長軸方向に沿った複数の貫通孔１１を設け、流体７を整流するようにしてもよい。この貫通孔１１による流体７の整流によって、カプセル型内視鏡１は、流体７の流れの方向と長軸方向とが一致するようになり、結果的に安定して光軸Ｌ_２が管腔中心軸Ｌ_０に一致することになる。

同様にして、図３１に示すように、カプセル型内視鏡１の長軸方向に沿った複数のフィン１２をカプセル型筐体３の外表面に設け、流体７を整流してカプセル型内視鏡１の姿勢を安定化するようにしてもよい。

また、図３２に示すように、カプセル型内視鏡１ａの長軸方向に沿った複数の溝１３を設けて整流するようにしてもよい。

図３０および図３１に示したカプセル型内視鏡では、流体７の流れを整流するフィン１２などの整流部を設けるようにしていたが、カプセル型内視鏡を長軸まわりに回転させることによってカプセル型内視鏡１ａの姿勢を安定化するようにしてもよい。

図３３に示したカプセル型内視鏡では、カプセル型筐体の表面近傍に複数の貫通孔１４を設け、貫通孔１４が長軸まわりに螺旋状となるようにする。これによって、カプセル型内視鏡は、貫通孔１４を通過する流体７による流体抵抗を受け、カプセル型内視鏡は、長軸まわりに回転することになる。この回転運動によって、カプセル型内視鏡は、長軸が流体に沿った位置関係を安定して得ることができる。

また、図３３に示した貫通孔１４に替えて、フィン１５、溝１６、フィン形状の欠き溝１７を設けるようにしてもよい。いずれも、カプセル型内視鏡を長軸まわりに回転させることによって、カプセル型内視鏡の姿勢を安定化させることができる。

上述した実施の形態では、カプセル型内視鏡の姿勢を安定化させるために、整流部を設けたり、回転させたりしていたが、これに限らず、カプセル型内視鏡の姿勢を大まかに安定させつつ、強制的にカプセル型内視鏡の長軸方向を小刻みに変化させるようにしてもよい。

たとえば、図３７に示すように流体７の流体抵抗を受ける複数のフィン１８ａと複数のフィン１８ｂとを、それぞれ異なる端部周縁に設け、フィン１８ａが受ける流体抵抗とフィン１８ｂが受ける流体抵抗とを異ならせ、各端部における回転力を異ならせることによって、長軸中心線Ｌ_１を中心に偏心した運動をさせるようにしてもよい。この偏心運動を行うことによって、管腔内を実質的にさらに広角に撮像することができる。

図３８Ａ〜図３８Ｉは、図３０〜図３７に示す、貫通穴、フィン、溝、切り欠きの断面形状の変形例を示す。それぞれの断面形状は、ここに示す形状もしくはこれらを組合せた形状をとることが可能である。

図３９は、上述したカプセル型内視鏡内に、偏心モータなどによって実現される振動部１９とこの振動部１９の振動制御を行う制御部５ａとカプセル型内視鏡が体腔組織との接触状態をセンシングする接触認識部２０とを設けた変形例示す。このカプセル型内視鏡では撮像時以外の時期に、カプセル型内視鏡１ａ全体を振動させ、管腔内壁面から離隔しやすいようにする。また、振動部１９に替えて磁石を設けてもよい。この場合、制御部５ａを削除し、外部から振動磁界を印加することによって磁石を振動させ、これによってカプセル型内視鏡自体を振動させるようにしてもよい。ただし、この磁石の振動も、撮像時以外の時期に行うように制御することが好ましい。たとえば、接触認識部２０によってカプセル内視鏡が体腔壁と接触していることを検知している時に振動部１９を振動させる。この振動によりカプセル型内視鏡が体腔壁から離隔し、接触認識部２０がカプセル内視鏡が体腔壁と接触していないことを検知した場合に振動部１９の振動を止めて、撮影を行なうようにする。このようにすることで、より安定した画像を取得可能となる。

Claims (37)

1. 長軸を有するカプセル型筐体の一端が凸形状部を有し、
   当該カプセル型筐体が体腔内に存在する液体中にあるときの浮力中心と重力中心とを結ぶ直線上に存在し、浮力中心に働く浮力によって発生する浮力モーメントと重力中心に働く重力によって発生する重力モーメントとが釣り合う点を通り、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線が少なくとも一つ存在するように前記凸形状部が構成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
2. 当該カプセル型医療装置の比重は、前記流体の比重の近傍値であ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. 前記浮力に比して前記重力が大きい場合、前記モーメントが釣り合う点と前記重力中心との間の距離に比して前記モーメントが釣り合う点と前記浮力中心との間の距離が大きく、前記凸形状部が前記モーメントが釣り合う点の鉛直下方向で前記体腔内壁に接触す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。
4. 前記浮力に比して前記重力が小さい場合、前記モーメントが釣り合う点と前記重力中心との間の距離に比して前記モーメントが釣り合う点と前記浮力中心との間の距離が小さく、前記凸形状部が前記モーメントが釣り合う点の鉛直上方向で前記体腔内壁面に接触す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。
5. 前記モーメントが釣り合う点が、前記モーメントが釣り合う点と前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点と前記浮力中心とを含む平面内での前記凸形状部の前記交点での曲率の中心と前記交点との間または、前記交点が前記モーメントが釣り合う点と前記曲率の中心との間に存在す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。
6. 前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記長軸との間の鋭角は、８０度以下であ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。
7. 前記体腔内を流れる前記流体に対する抵抗をもつ流体抵抗部を備えた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。
8. 前記体腔内が大腸内であ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。
9. 前記流体抵抗部は、前記カプセル型筐体表面に設けられ、前記流体の流れを受けて前記体腔内壁面から離れる方向に力を生成する羽根であることを特徴とする請求項７に記載のカプセル型医療装置。
10. 前記流体抵抗部は、前記長軸を中心に回転運動を生じさせる羽根であることを特徴とする請求項７に記載のカプセル型医療装置。
11. 前記流体抵抗部は、前記長軸を中心に偏心回転運動を生じさせる偏心回転部であることを特徴とする請求項１０に記載のカプセル型医療装置。
12. 前記偏心回転部は、前記カプセル型筐体の一端側に設けられた流体抵抗部による回転量と他端側に設けられた流体抵抗部による回転量とが異なることを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型医療装置。
13. 前記カプセル型筐体が、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点を有した第一の筐体部と、前記流体抵抗部を有した第二の筐体部とからなり、前記第一の筐体部と前記第二の筐体部とが弾性部材によって結合され、前記流体抵抗部が受けたエネルギーを前記弾性部材に蓄積し、この蓄積エネルギーを用いて前記カプセル型医療装置を前記体腔内壁面から離隔させることを特徴とする請求項７に記載のカプセル型医療装置。
14. 前記カプセル型筐体は、前記長軸方向の両端がドーム形状をなして覆わ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。
15. 前記カプセル型筐体は、前記凸形状部の他端側に体腔内画像を撮像する撮像系を備えた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。
16. 前記重力中心は、前記カプセル型筐体の長軸から偏心した位置に設けられ、
    前記撮像系の撮像軸が、前記長軸と前記重力中心とを含む平面に垂直な直線を中心に前記長軸に対して傾けて設けられたことを特徴とする請求項１５に記載のカプセル型医療装置。
17. 前記カプセル型筐体の表面に設けられ前記液体の流れを整流する整流部を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のカプセル型医療装置。
18. 前記カプセル型筐体の表面に設けられ前記液体の流れを受けて当該カプセル型医療装置を前記長軸まわりに回転させる流体抵抗部を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のカプセル型医療装置。
19. 前記カプセル型筐体内に前記長軸に略垂直方向の磁性を有する磁性体を備え、
    外部から印加される回転磁界によって、前記カプセル型筐体が前記長軸まわりに回転することを特徴とする請求項１６に記載のカプセル型医療装置。
20. 前記凸形状部は平坦部を有し、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点が前記平坦部に存在す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。
21. 前記凸形状部は円錐台面部を有し、前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点が前記円錐台面部に存在す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。
22. 前記カプセル型筐体は中心軸が前記長軸と平行な略円筒形状の胴体部を有し、
    前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点での前記凸形状部の曲率半径が前記略円筒形状の半径よりも大きい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。
23. 前記凸形状部が前記円筒形状に連結される略楕円球状の凸形状であり、
    前記凸形状部の曲率半径が前記長軸方向の端部に向けて徐々に大きくなることを特徴とする請求項２２に記載のカプセル型医療装置。
24. 前記凸形状部が前記円筒形状に連結される略楕円球状の凸形状であり、
    前記凸形状部の曲率半径が前記長軸方向の端部に向けて徐々に小さくなることを特徴とする請求項２２に記載のカプセル型医療装置。
25. 前記凸形状部の外表面に対して垂直に交わる直線と前記凸形状部との交点において、前記カプセル型医療装置と前記体腔内壁面とが点接触す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。
26. 略円筒状の胴体を有したカプセル型筐体の一端の外周に凸形状をなした点接触部を備え、
    当該カプセル型医療装置が体腔内に導入された液体内で体腔内壁面に前記点接触部で点接触状態となる所望の姿勢をとるように、当該カプセル型筐体の浮力中心と重力中心とを通る直線と前記点接触部と通る鉛直線との交点を中心とした浮力中心のモーメントと重力中心のモーメントとが釣り合っていることを特徴とするカプセル型医療装置。
27. 前記交点が前記点接触部と前記点接触部の曲率の中心との間、または、前記点接触部が前記交点と前記点接触部の曲率の中心との間に存在することを特徴とする請求項２６に記載のカプセル型医療装置。
28. 前記点接触部を通る鉛直線と前記長軸との間の鋭角は、８０度以下であることを特徴とする請求項２６に記載のカプセル型医療装置。
29. 前記カプセル型医療装置を振動させる振動部を備えた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。
30. 前記振動部は、モータまたは磁石であることを特徴とする請求項２９に記載のカプセル型医療装置。
31. 当該カプセル型医療装置が、外部物体と接触していることをセンシングする接触認識部を備え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。
32. 体腔内観察方法であり、
    カプセル型医療装置を摂取するステップと、
    前記カプセル型医療装置と略同比重の液体を摂取するステップと、
    前記液体に流速を生成させるステップと、
    前記カプセル型医療装置が前記液体に浮遊した状態で体腔内を撮影するステップと、
    を含むことを特徴とする体腔内観察方法。
33. 前記流速を生成させるステップが、用手圧迫、下剤摂取、体位変換の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３２に記載の体腔内観察方法。
34. 前記撮影するステップが、
    前記カプセル型医療装置を体腔断面内で流速が略最大のところに浮遊させるステップを含むことを特徴とする請求項３２に記載の体腔内観察方法。
35. 前記撮影するステップが、
    前記カプセル型医療装置の撮影の向きを前記液体の流れに整流させるステップを含むことを特徴とする請求項３２に記載の体腔内観察方法。
36. 前記撮影するステップが、
    前記カプセル型医療装置が体腔壁面と接触していることを検知するステップと、
    前記検知結果に応じて撮影を行なうステップと、
    を含むことを特徴とする請求項３２に記載の体腔内観察方法。
37. 前記撮影するステップが、
    前記カプセル型医療装置が体腔壁面と接触していることを検知するステップと、
    前記検知結果に応じて前記カプセル型医療装置を振動させるステップと、
    前記振動が行われている間以外に撮影を行うステップと、
    を含むことを特徴とする請求項３２に記載の体腔内観察方法。

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