JP2011177339A

JP2011177339A - カプセル型投薬装置

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Publication number: JP2011177339A
Application number: JP2010044036A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamamoto; 真嗣山本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-09-15
Also published as: WO2011108179A1

Abstract

【課題】患部位置特定と特定患部位置記憶のための大掛かりな医療診断装置や投薬タイミング決定のための体外装置を不要化して取り扱いを簡易化し、カプセルの内部構造を簡素化し、患者の肉体的、精神的負担を軽減する。
【解決手段】薬剤保持部５と、患部に関する照合情報を撮影し患部に至る体腔を撮影する撮像部１と、撮像で取得された撮像信号から画像情報を生成する撮像信号処理部２と、撮像部および撮像信号処理部によって取得生成される照合情報を蓄積しておく照合情報蓄積部３と、撮像信号処理部による画像情報を照合情報蓄積部における照合情報と比較する比較部４と、比較部による比較判定結果が一致を示すときに薬剤保持部から薬剤を患部に向けて放出する薬剤放出部７とが、体腔を移動可能なカプセル２０に内蔵されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、経口投入されて体腔（たいこう）内を移動し患部に至ると投薬を行うカプセル型投薬装置にかかわり、あらかじめ患部位置を特定しておくための大掛かりな医療診断装置や投薬タイミングを決定するための患者装着の体外装置や照合情報の送受信のための無線送受信機を不要化して、取り扱いを簡易化するための技術に関する。

体内の患部に直接投薬するカプセル型投薬装置としては、経口投入した投薬用カプセルから体外装置に向けて無線送信される情報に基づいてカプセル位置を特定し、カプセルが患部に達したことを医師が確認した上で投薬指示を出し、投薬を実現するものが知られている。

図８（ａ）〜（ｄ）は従来のカプセル投薬システムの一例を示す（特許文献１参照）。その概要は次のとおりである。

投薬位置特定装置３１はＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ、ＰＥＴ、Ｘ線観察装置、超音波観測装置等の医療診断装置を利用するものであり、寝台３２や画像情報取得のための検出器３３を有している。患者Ｐは医師の指示のもと腹部にベルトで体外装置３５を装着し、体外装置３５に三次元マーカ４０を取り付け、寝台３２上に横になる。医師はＰＣ（パーソナルコンピュータ）３４によって寝台３２を検出器（ガントリー）３３内に移動させ、検出器３３を作動させて患者ＰのＸ線撮影を行う。撮影で得られた画像情報をＰＣ３４に取り込み、所定の処理を行った上で表示モニタ３４ａに表示させる。表示された画像には三次元マーカ４０の各球状体４４，４５，４６，４７も表示されている。医師は表示画像に基づいて体内の診断を行い、投薬が必要な患部Ｘと患部Ｘの位置の特定を行い、さらに患部Ｘの位置情報をＰＣ３４から患者装着の体外装置３５内のメモリ５３に記録させる。患部Ｘの位置情報のメモリ５３への記録が完了すると、次いで三次元マーカ４０を体外装置３５から取り外し、患者Ｐは投薬用カプセル１０を経口投入する。このあと、患者Ｐは医療機関を離れても構わない（ただし体外装置３５は装着したままとする）。投薬用カプセル１０は情報送信部１２により電波を体外に送信しながら体内を移動する。送信された電波は患者装着の体外装置３５に内蔵の体外受信部５０で受信され、判断部５１に送られる。判断部５１は送られてきた電波の受信レベルおよび受信方向等により体外装置３５に対する投薬用カプセル１０の位置の算出を行い、算出した投薬用カプセル１０の位置情報とメモリ５３に記録されている患部Ｘの位置情報を比較して、一致したら体外送信部５２を介して放出信号を体内に向けて送信する。送信された放出信号は投薬用カプセル１０内の受信部１５で受信され、制御部１６によってリザーバ１３内の薬剤Ａが放出される。つまり、特定装置３１で特定した患部Ｘの位置にて薬剤Ａの放出が行われ、患部Ｘに対する直接的な投薬となる。１７は電池である。

別の態様として、図９（ａ），（ｂ）に示すカプセル投薬システムも開示されている。患者Ｐは、まず医療機関で内視鏡検査を受ける。医師は特定装置（内視鏡装置）１００で得られた画像を元に診断を行い、投薬の必要な患部の位置を特定する。ＰＣ１０９は特定した患部の画像データを変換し、無線送信部１３６とカプセル内受信部１３５との間のデータ伝送により、変換されたデータを投薬用カプセル１３０のカプセル内メモリ１３１に記録する。次いで、患者Ｐは投薬用カプセル１３０を経口投入する。カプセルを経口投入したあとは、医療機関を離れても構わない。投薬用カプセル１３０は、撮像部９１により体内を撮像しながら移動する。取得された撮像画像はカプセル内判断部１３３に送られる。移動量検出部１３２は、移動量情報をカプセル内判断部１３３に送る。カプセル内判断部１３３は、送られてきた投薬用カプセル１３０の移動量情報を処理する。判断部１３３は、撮像部９１により撮像された画像がカプセル内メモリ１３１の画像と類似している場合には、患部の近傍に投薬用カプセル１３０が達したと判断して、その旨を制御部１６に送る。制御部１６は、これを受けて薬剤Ａの放出を行う。投薬用カプセル１３０の内部で薬剤の放出の制御を行うため、患者Ｐは体外装置を装着する必要がなく、患者Ｐの自由度は高い。９２は対物レンズ、９３は撮像素子、９４は照明用のＬＥＤである。

特開２００５−３３４３３１号公報

図８の従来例の場合、患者の体内において薬剤を投与すべき位置をあらかじめ特定しておくための投薬位置特定装置３１としてＣＴ（Computer Tomography）、Ｘ線観測装置、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging）、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）、超音波断層観測装置、内視鏡装置等の医療診断装置が用いられるが、これらの装置はいずれも大掛かり過ぎて使用容易性に難点がある。また、患者は医療診断装置に備え付けられたベッド等に固定されるので、大きな負担を強いられる。特に、患部にカプセルが到達するまで長い時間がかかる場合は、負担が大きい。

図９の従来例の場合、患部位置特定のためにやはり大掛かりな内視鏡装置を必要としている。それは、内視鏡装置本体１０１、体腔内への挿入部１０２、画像取得装置１０３、操作部１０４、光源装置１０５、画像プロセッサ装置１０６、表示モニタ１０７、マウスピース１０８、挿入量検出装置１０８ａ、ＰＣ（パソコン）１０９、無線送信部１３６を伴う大掛かりなものである。投薬用カプセル１３０においても、カプセル内判断部１３３、カプセル内受信部１３５、カプセル内メモリ１３１、移動量検出部１３２、タイマ回路１３４、移動距離計測部１１１、積算部１３７など複雑な構造を呈している。

図９の従来例においては、比較基準となる画像情報をカプセル内メモリ１３１に転送格納するので、体外装置は取り外してもよく、患者の負担は軽減される。しかし、カプセル内メモリ１３１に転送するために、投薬位置特定装置１００に無線送信部１３６を設けておく必要があるとともに、投薬用カプセル１３０にカプセル内受信部１３５を設けておく必要がある。つまり、構造が大掛かりになっているとともに、操作上の負担が大きい。

図８の従来例は、投薬位置特定装置３１、ＰＣ３４、体外装置３５、三次元マーカ４０および投薬用カプセル１０の、それぞれが単独的に提供されるユニットを組み合わせたものである。

図９の従来例は、内視鏡装置１００、ＰＣ１０９、無線送信部１３６および投薬用カプセル１３０の、それぞれが単独的に提供されるユニットを組み合わせたものである。

いずれの従来例も“カプセル投薬システム”と称されるもので、文字通りのシステムとなっている。そのシステムは、複雑な経路で情報のやり取りを行うものである。

本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、患部位置を特定し特定した患部位置をカプセル内に記憶させるための大掛かりな医療診断装置や投薬タイミングを決定するための体外装置を不要化して取り扱いを簡易化し、カプセルの内部構造を簡素化することが可能なカプセル型投薬装置を提供することを目的としている。

本発明は、次のような手段を講じることにより上記の課題を解決する。

《１》本発明によるカプセル型投薬装置は、以下の構成要素を有している。なお、本項においては後述する実施例１の場合の図１を参照することが可能である。

経口投入されて体腔内を移動可能なカプセルに、薬剤保持部、薬剤放出部、撮像部のほか、撮像信号処理部、照合情報蓄積部、比較部を内蔵している。

撮像部は体内において患部を撮影し撮像信号を取得するための手段であり、入射光量に応じた信号電荷を蓄積し光電変換して出力する。薬剤保持部は、患部に対して放出すべき薬剤をカプセル内であらかじめ保持しておく手段である。薬剤放出部は、カプセルが患部に達したときに制御信号により動作して薬剤保持部から薬剤を患部に向けて放出する手段である。

さらに、カプセルが患部に達したことの判定の機能をカプセル自体の内部に持たせる。撮像部で取得された撮像信号を画像情報に変換するための撮像信号処理部が必要であるが、これをカプセルの外部に設けるのではなく、当該のカプセル型投薬装置自体が有している。カプセル型投薬装置自体において、撮像部、撮像信号処理部によって取得生成した画像情報を患部に関する照合情報と比較することもポイントで、そのためには、照合情報をあらかじめ蓄積しておく照合情報蓄積部と、画像情報を照合情報と比較するための比較部とが、これもカプセルの外部ではなく当該カプセル型投薬装置自体に備えられていることを要件とする。

加えて、照合情報蓄積部への照合情報の蓄積の形態は、簡易なものとなっている。それは、カプセルに内蔵の撮像部によって撮影され、同じくカプセルに内蔵の撮像信号処理部によって生成された情報を照合情報とするものである。カプセルを経口投入する前に、カプセル型投薬装置に電源を入れ、撮像部、撮像信号処理部、照合情報蓄積部を起動した上で、照合の元になる情報が写っている原本の撮影を行って情報を取り込み、画像処理を行って照合の元になる照合情報を生成し、これを照合情報蓄積部に蓄積する。この照合情報の照合情報蓄積部への蓄積は、従来技術の場合の大掛かりな医療診断装置を用いて照合情報を取得する方式に比べてきわめて簡単なものとなっている。この点にも本発明のポイントがある。原本にある照合の元になる照合情報としては、以前に撮影された本人または類似患者の疾患の画像データや、疾患が特定できる色情報、事前に試薬を投入した場合の反応色情報、疾患の大きさの情報、疾患の形状の情報等など入手が比較的容易なものが好ましい。なお、電源投入時に取り込むことに代えて、カプセル型投薬装置の製造段階で固定的に格納するのでもよい（ＲＯＭ仕様）。

このような照合情報は、なにも従来技術のような、Ｘ線ＣＴ装置、内視鏡装置、ＭＲＩ、ＰＥＴ、Ｘ線観測装置、超音波断層観測装置等の大掛かりな医療診断装置を用いて取得するものではない。当該の簡易なカプセル型投薬装置自体が有している撮像部および画像信号処理部を経由して撮影・生成された画像情報である。

まとめると、照合の元になる照合情報の取得と保持、患部に直接投与すべき薬剤を患部まで運ぶ機能、患部に至るまでの消化管などの体腔ないし患部付近の撮影、撮像で取得した撮像信号の信号処理、信号処理で得た画像情報の照合、比較判定結果が肯定的のときに薬剤を放出する機能など、患部への薬剤の直接の投与に関係する一連の手順をカプセル型投薬装置（投薬用カプセル）自体において自己完結的に遂行するように構成している。すなわち、従来技術にみられた、情報を複雑な経路でやり取りするシステムの構築という発想から脱却している。

図８（ａ）〜（ｄ）に示す従来例と比較すると、照合情報を取得するのに大掛かりな医療診断装置およびカプセルの患部位置到達を判断するのに患者に装着する体外装置が必要でない。また、図９（ａ），（ｂ）に示す従来例と比較すると、照合情報を取得するのに大掛かりな医療診断装置が必要でなく、照合情報をカプセル内蔵の照合情報蓄積部に蓄積するのに無線の送受信機を必要としない。

すなわち、本発明の方式では、従来技術で必要とされたカプセルの患部位置到達を判断したり放出信号を送信したりする患者装着の体外装置や、照合情報を取得したり患部位置を特定するための大掛かりな医療診断装置や、照合情報をカプセル内蔵の照合情報蓄積部に蓄積するための無線の送受信機は必ずしも必要でなくなる。

以上を要するに、本発明のカプセル型投薬装置は、
経口投入されて生体内の患部に至る体腔を移動可能なカプセルと、
患部に投与すべき薬剤を保持する薬剤保持部と、
経口投入前には患部に関する照合情報が掲載されている原本から前記照合情報を撮影する一方、経口投入後には患部に至る体腔を撮影する撮像部と、
前記撮像部によって取得された撮像信号から画像情報を生成する撮像信号処理部と、
薬剤を投与すべき患部に関する照合情報であって、前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成される照合情報を蓄積しておく照合情報蓄積部と、
前記撮像信号処理部による画像情報を前記照合情報蓄積部における照合情報と比較する比較部と、
前記比較部による比較判定結果が一致を示すときに前記薬剤保持部から薬剤を患部に向けて放出する薬剤放出部とを備え、
前記薬剤保持部、照合情報蓄積部、撮像部、撮像信号処理部、比較部および薬剤放出部が前記カプセルに内蔵されているものである。

この構成においては、まずあらかじめ撮像部によって照合の元になる情報が写っている原本の撮影を行って情報を取り込み、撮像信号処理部によって画像処理を行って照合の元になる照合情報を生成し、これを照合情報蓄積部に蓄積しておく。カプセルが体腔を移動するとき、撮像部で取得された撮像信号は撮像信号処理部で画像情報に変換され、比較部に渡される。比較部では撮像信号処理部から送られてくる画像情報を照合情報蓄積部から読み出した患部に関する照合情報と比較する。比較判定結果が一致となると薬剤放出部を起動させて薬剤保持部に保持されている薬剤を患部に向けて放出する。

以上のように、照合の元になる照合情報の取得と保持、患部への移動、体腔ないし患部付近の撮影、撮像信号の信号処理と得た画像情報の照合、比較判定結果に基づく薬剤放出の一連の手順が自己完結的に遂行される。したがって、従来技術のように照合情報を取得したり患部位置を特定するための大掛かりな医療診断装置や、照合情報をカプセル内蔵の照合情報蓄積部に蓄積するための無線の送受信機や、カプセルの患部位置到達を判断したり放出信号を送信したりする患者装着の体外装置を必要とせず、簡易に取り扱うことが可能となっている。画像一致を判断する検査要員も不要となる。

本発明によれば、照合の元になる照合情報の取得と保持、薬剤運搬、体腔・患部の撮影、信号処理、画像情報の照合、薬剤放出など、患部への薬剤の直接の投与に関係する一連の手順を自己完結的に遂行可能に構成してあるので、患者装着の体外装置や大掛かりな医療診断装置や照合情報の送受信のための無線送受信機を不要化し、取り扱いを簡便化することができる。

本発明の実施例１におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図本発明の実施例２におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図本発明の実施例２におけるカプセル型投薬装置の処理を示すフローチャート本発明の実施例３におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図本発明の実施例４におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図本発明の実施例４におけるカプセル型投薬装置の処理を示すフローチャート本発明の実施例５におけるカプセル型投薬装置の構成図従来技術におけるカプセル投薬システム例を示す図従来技術における別の態様のカプセル投薬システム例を示す図

上記した《１》の構成の本発明のカプセル型投薬装置は、次のような実施の形態においてさらに有利に展開することが可能である。

《２》患部を判定するときの基準となる照合情報については、なるべく最新の、そして患者の現在の疾患に対応した照合情報であることが望ましい。そこで、照合情報蓄積部に対して照合情報を追加・更新するための情報入力部を設ける。この情報入力部もカプセルに内蔵されていることはいうまでもない。当該のカプセル型投薬装置が使用開始されるとき、前もって情報入力部を起動して最新の照合情報を照合情報蓄積部に蓄積することとする。なお、本項においては後述する実施例２の場合の図２を参照することが可能である。

要するに本項のカプセル型投薬装置は、上記《１》の構成において、さらに、追加または更新の照合情報を前記照合情報蓄積部に入力するための情報入力部を前記カプセルに内蔵し、前記照合情報蓄積部は前記情報入力部から送られてくる追加または更新の照合情報を入力可能に構成されているものである。

このように構成すれば、カプセルが体腔ないし患部付近を移動中に撮像部および撮像信号処理部で得た画像情報に対して照合すべき照合情報について、照合する上で相応しい、最新かつ患者の現在の疾患に対応した追加または更新の照合情報を用いることが可能となる。ひいては、薬剤放出部が薬剤を患部に向けて放出すべきタイミングの割り出しをより高精度なものにすることが可能になる。

《３》当該のカプセル型投薬装置を使用するに当たっては、その都度の患者ごとに治療や診断の目的や条件が様々に異なるのが一般的である。患部の疾患の種類、疾患の程度・状態、患部の周辺状況、患部までのカプセル移動距離・移動速度、カプセルのサイズ、薬剤使用量・強度、患者の容態など、治療や診断の目的や条件は患者ごとに様々に変化する。したがって、撮像部における動作モードや撮像信号処理部における動作モードは、その都度の患者ごとの治療や診断の目的や条件に合わせて設定することが望ましい。そこで、この治療や診断の目的や条件の変化に対応させるべく、さらに、撮像部と撮像信号処理部の動作に関するモードを設定可能な情報入力部を備えているように構成する。この情報入力部もカプセルに内蔵されていることはいうまでもない。応用として、情報入力部は上記《２》の機能を兼ね備えたものに構成してもよい。なお、本項においては後述する実施例２の場合の図２を参照することが可能である。

要するに本項のカプセル型投薬装置は、上記《１》，《２》の構成において、さらに、前記撮像部と前記撮像信号処理部の動作に関するモードを設定可能な情報入力部を前記カプセルに内蔵し、前記撮像部および前記撮像信号処理部は前記情報入力部からの情報入力により動作モードを設定可能に構成されているものである。

このように構成すれば、当該のカプセル型投薬装置の使用開始に当たり、情報入力部において、撮像部における動作モードの設定または／および撮像信号処理部における動作モードを治療や診断の目的や条件の変化に対応させて設定する。こうすることにより、撮像部、撮像信号処理部のいずれもその都度の患者ごとの治療や診断の目的や条件に合った動作モードに設定することができる。その結果として、画像照合を通じての薬剤放出の精度をより高精度なものにすることが可能になる。

《４》当該のカプセル型投薬装置は患部への薬剤の投与を行うものであるが、単に薬剤投与に止まらずに、その薬剤投与の実際の様子を視覚的に把握できるようにしておくことは望ましいことである。撮像部・撮像信号処理部によって取得生成された画像情報のうち、少なくとも比較部の比較判定結果が一致を示すときの画像情報は診断・治療にとって重要である。このときの画像情報を保持するには、カプセル内の照合情報蓄積部に取得した画像情報を記憶させておくことが考えられる。しかし、体内を移動して体外へ排出されたカプセルを回収して、そこから画像情報を取り出すことはできないことではないが、困難性を伴うものである（排出経路に難あり）。そこで、取得した画像情報を外部の記憶手段に送って記憶させることを考える。すなわち、撮像部・撮像信号処理部によって取得生成された画像情報をカプセルから外部に通知することとする。そのための手段として無線通信部を設けることとする。この無線通信部もカプセルに内蔵されていることはいうまでもない。画像情報については、必ずしも経口投入の初期からのものとする必要はなく、少なくとも比較部による一致判定の時点からのものであればよい。なお、本項においては後述する実施例３の場合の図４を参照することが可能である。

すなわち、上記《１》〜《３》の構成において、さらに、前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成された画像情報を外部に無線で通知する無線通信部をカプセル内に備え、前記無線通信部は、前記比較部の比較判定結果が一致を示すときに前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成された画像情報を無線送信するように構成されているものとする。

この構成においては、比較判定結果の一致時の患部の画像情報を外部に通知するので、投薬結果の成否判断が容易となる。また、外部への通知のタイミングは比較判定結果の一致時であって、それまでは通知は行わないので、電力消費を抑制することが可能となる。

《５》上記《４》の構成の無線通信部の機能について、さらに、前記比較部による比較判定の経緯および比較判定結果を外部に通知するように構成することが好ましい。これにより、患部に対する薬剤の直接的投与の成否を容易に確認することが可能になる。

《６》無線通信部が付加された上記《４》，《５》の構成の場合に、一致を示す比較判定結果がでる前までは撮像の解像度を粗くして消費電力を抑え、一致を示す比較判定結果がでたときは撮像の解像度を細かくした上で、その情報量の大きい画像情報を無線通信部によって外部通知することが考えられる。なお、本項においては後述する実施例４の場合の図５を参照することが可能である。

すなわち、上記《４》，《５》の構成において、前記比較部は、その比較判定結果を前記撮像部および前記画像信号処理部へ送出するように構成され、前記撮像部および前記画像信号処理部は、前記比較部からの比較判定結果の一致を受け取るまでは低い解像度のモードで動作し、比較判定結果の一致を受け取ったときは高い解像度のモードに切り替えられて動作するように構成されているという態様である。

このように構成すれば、消費電力を抑制しながら、外部に通知する投薬時の画像を高精細にすることを通じて投薬結果の確認の精度の向上が期待できる。

《７》無線通信部が付加された上記《４》，《５》の構成の場合に、上記《６》に代えて、一致を示す比較判定結果がでる前までは単位時間当たりのフレーム数を少なくして消費電力を抑え、一致を示す比較判定結果がでたときは単位時間当たりのフレーム数を多くした上で、その情報量の大きい画像情報を無線通信部によって外部通知することが考えられる。

すなわち、上記《４》，《５》の構成において、前記比較部は、その比較判定結果を前記撮像部および前記画像信号処理部へ送出するように構成され、前記撮像部および前記画像信号処理部は前記比較部からの比較判定結果の一致を受け取るまでは単位時間当たりのフレーム数の少ないモードで動作し、比較判定結果の一致を受け取ったときは単位時間当たりのフレーム数の多いモードに切り替えられて動作するように構成されているという態様である。

このように構成すれば、消費電力を抑制しながら、外部に通知する投薬時の画像を高品質にすることを通じて投薬結果の確認の精度の向上が期待できる。

以下、図面を参照して本発明のカプセル型投薬装置の実施例について説明する。

図１は本発明の実施例１におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図である。図１において、２０は経口投入されて生体内の薬剤を投与すべき患部に至る体腔を移動可能なカプセルである。このカプセル２０は、円筒の両端をそれぞれ半球状にした形状を有している。１は経口投入後に患部に至る体腔を撮影するもので入射光量に応じた信号電荷を蓄積し、光電変換して出力するＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサなどの撮像部、２は撮像部１によって取得された撮像信号から画像情報を生成する撮像信号処理部、３は薬剤を投与すべき患部に関する情報であって、撮像部１および撮像信号処理部２によって取得生成される照合情報を蓄積しておく半導体メモリなどの照合情報蓄積部、４は撮像信号処理部２による画像情報を照合情報蓄積部３における照合情報と比較して比較判定結果を出力する比較部、５は患部に対して投与すべき薬剤をあらかじめ保持しておく薬剤保持部、６は薬剤保持部５に対して薬剤を補給する薬剤補給部、７は比較部４による比較判定結果が一致を示すときに薬剤保持部５から薬剤を患部に向けて放出する薬剤放出部である。撮像部１、撮像信号処理部２、照合情報蓄積部３、比較部４、薬剤保持部５、薬剤補給部６および薬剤放出部７はカプセル２０に内蔵されている。撮像部１のカプセル２０への内蔵については、撮像部１によって外部（体腔、患部）を撮影可能な状態で内蔵されている。薬剤放出部７のカプセル２０への内蔵については、薬剤保持部５の薬剤をカプセル２０の外部に放出可能な状態で内蔵されている。撮像部１は、経口投入前には薬剤を投与すべき患部に関する照合情報が掲載されている原本からその照合情報を撮影するものである。撮像信号処理部２の出力側は照合情報蓄積部３と比較部４に接続されており、経口投入前に撮像部１で取得した照合情報は撮像信号処理部２から照合情報蓄積部３に送られて蓄積され、また、経口投入後に生体内体腔を移動中に撮像部１で取得した照合情報は比較部４に送られるようになっている。照合情報蓄積部３の出力側は比較部４に接続されており、経口投入後に生体内体腔を移動中に比較基準の照合情報が比較部４に送られるようになっている。

薬剤補給部６は薬剤保持部５に対して薬剤を注入等により補給するものとして構成され、薬剤放出部７は比較部４から比較一致の信号を受け取ったときに薬剤保持部５の薬剤を外部（患部）に向けて放出するものとして構成されている。比較部４の出力側は薬剤放出部７に接続されている。

次に、上記のように構成された本実施例のカプセル型投薬装置の動作を説明する。

カプセル型投薬装置を経口投入するに先立って、薬剤補給部６を用いて薬剤を薬剤保持部５に補給する。カプセル型投薬装置の電源を投入すると、薬剤保持部５は補給された薬剤を保持する状態になるとともに、撮像部１、撮像信号処理部２、照合情報蓄積部３が起動される。そして、撮像部１によって照合の元になる情報が写っている原本の撮影を行って情報を取り込み、撮像信号処理部２で画像処理を行って照合の元になる照合情報を生成し、これを照合情報蓄積部３に蓄積する。この照合情報は、薬剤を投与すべき患部に関する情報であって、薬剤投与対象の患部の特徴が記録されたデータである。それは、以前に撮影された本人または類似患者の疾患の画像情報や、疾患が特定できる色情報、事前に試薬を投入した場合の反応色情報、疾患の大きさの情報、疾患の形状の情報等である。この照合情報の取得と蓄積の過程では、従来技術のような大掛かりな医療診断装置は用いていない。また、患者装着の体外装置や無線送受信機も必要でない。

次に、カプセル２０内に各部が内蔵されたカプセル型投薬装置を経口投入する。カプセル２０は体腔を移動するが、その移動中に、撮像部１は体腔を撮影し、撮像部１で光電変換された撮像信号が撮像信号処理部２で画像情報に変換される。カプセル２０の移動中に、比較部４は、撮像信号処理部２の画像情報を取り込むとともに照合情報蓄積部３の照合情報を取り込み、画像情報を照合情報と比較する。その比較判定結果は薬剤放出部７へ出力される。比較判定結果が一致とされるときは、比較部４で一致を示す比較判定結果が生成され、それが薬剤放出部７に出力される。一致を示す比較判定結果を受け取った薬剤放出部７はアクティブ状態となり、薬剤保持部５に保持されている薬剤を患部に向けて放出する。ここでの比較判定の過程では、従来技術のように患者装着の体外装置は必要でない。

上記の比較部４における画像情報と照合情報との比較について、その詳細は次のとおりである。

照合情報が画像情報の場合、比較部４は撮像信号処理部２からの画像情報の一部または全部と照合情報（画像情報）が一致するかの比較を行う。

また、照合情報が色および疾患の大きさ情報の場合、比較部４は撮像信号処理部２からの画像情報に含まれる患部の色と大きさをそれぞれ照合情報の色と大きさと比較する。この場合、画像情報に現れる患部大きさが照合情報の大きさよりも大きいときは、一致と判断する。

また、照合情報が疾患の形状情報の場合、比較部４は撮像信号処理部２からの画像情報に含まれる患部の形状を照合情報の形状と比較する。

照合情報蓄積部３に蓄積される照合情報は上記の複数のうち１つ以上であればよいが、複数であってもよい。複数の場合は、比較部４での比較も複数の情報での比較となる。

なお、上記において、照合情報蓄積部３への初期の照合情報の格納は、製造段階等でのあらかじめの格納でもよい。薬剤補給部６と薬剤放出部７とは、その経路を共通にしてもよい。あるいは、薬剤保持部５自体をカートリッジ方式とすれば、薬剤補給部６はなくてもよい。

以上をまとめると、照合の元になる照合情報の取得と保持、体腔を通ってのカプセル２０の患部への移動、撮像部１による体腔ないし患部付近の撮影、撮像信号処理部２による撮像信号の信号処理、比較部４による画像情報と照合情報蓄積部３の照合情報との照合、比較判定結果に基づいた薬剤放出部７の起動による薬剤保持部５からの薬剤の患部に向けた放出など、患部への薬剤の直接の投与に関係する一連の手順がカプセル型投薬装置において自己完結される。したがって、従来技術のように照合情報を取得したり患部位置を特定するための大掛かりな医療診断装置や、照合情報をカプセル内蔵の照合情報蓄積部に蓄積するための無線の送受信機や、カプセルの患部位置到達を判断したり放出信号を送信したりする患者装着の体外装置を必要とせず、その取り扱いは非常に簡易なものとなっている。画像一致を判断する検査要員は不要である。医療診断装置を要しないことは、患者がベッドに横たわっている必要性をなくすことにつながり、患者の肉体的、精神的負担を軽減することにもなる。患者は所定の場所に拘束されることがなく、カプセル２０の経口投入後、治療室から出て行ってもかまわない。患者装着の体外装置も必要でなくなる。

カプセル２０の内部における自己完結的な処理であるので、撮像から比較、比較一致から薬剤放出のタイムラグが小さく、患部への薬剤の直接的投与の精度が高いものとなる。

本発明の実施例２は、上記の実施例１においてさらに、追加または更新の照合情報を入力したり撮像部、撮像信号処理部の動作モードを設定するための情報入力部を追加したものに相当する。

図２は本発明の実施例２におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図である。図２において、実施例１の図１におけるのと同じ符号は同一の構成要素を指している。本実施例に特有の構成は、情報入力部８の追加にある。この情報入力部８は、照合情報蓄積部３に対して追加または更新の照合情報を入力するとともに、撮像部１および撮像信号処理部２へ動作モードの設定を行うものである。情報入力部８の出力側は照合情報蓄積部３と撮像部１と撮像信号処理部２に接続されている。情報入力部８はカプセル２０に内蔵されている。その他の構成については、実施例１の場合と同様であるので、説明を省略する。

カプセル型投薬装置の使用を開始するに際して、情報入力部８を用いて最新の照合情報を照合情報蓄積部３に入力する。その照合情報としては、なるべく最新の、そして患者の現在の疾患に対応した情報とする。また、情報入力部８を用いて撮像部１における動作モードや撮像信号処理部２における動作モードを設定する。その動作モードは、その都度の患者ごとの治療や診断の目的や条件に合ったものとする。

図３は上記の動作を示すフローチャートである。カプセル型投薬装置の電源を投入するとプログラムによる動作が開始される。まずは情報入力部８から最新かつ患者の現在の疾患に対応した照合情報が照合情報蓄積部３に入力され、その入力が完了すると、次いで、情報入力部８から撮像部１および撮像信号処理部２における動作モードの設定がなされる。この動作モードの設定が完了すると、実施例１で説明した通常の動作へと進む。

カプセル２０が体腔を移動する状態では、照合情報蓄積部３には情報入力部８からの最新かつ患者の現在の疾患に対応した追加または更新の照合情報が実施例１で説明した画像情報とともに蓄積されている。また、撮像部１および撮像信号処理部２は患者に対する現在の治療や診断の目的や条件の変化に対応した最適の動作モードに設定されている。したがって、カプセル２０が体腔ないし患部付近を移動中には、撮像部１および撮像信号処理部２で得た画像情報の品質はその患者に対する治療や診断の目的や条件に最適のものとなる。さらに、その高品質の画像情報と追加または更新の照合情報との照合もその患者の現在の疾患に相応しいものとなり、その照合の精度は充分に高いものとなる。以上の相乗により、薬剤放出部７が薬剤を患部に向けて放出するタイミングの割り出しはより高精度なものとなる。その他の動作については、実施例１の場合と同様であるので説明を省略する。

カプセル型投薬装置は、体内で使用される関係上、駆動電源を外部から供給することはむずかしく駆動源として電池が使用されるのが一般的である。したがって、消費電力はできる限り抑制することが望ましい。電源投入は使用直前とし、保管中は電源をオフ状態にしておくものとする。使用開始に際しては、使用目的が明確になっている。情報入力部８による追加または更新の照合情報の入力は、電源投入時が適している。

また、電池駆動の場合、動作継続時間に制限がある。情報入力部８から撮像部１および撮像信号処理部２へ行う動作モードの設定は、患者に対する現在の治療や診断の目的や条件の変化に対応したものとするが、その場合に電池の動作継続時間を加味することが望ましい。

以上のように本実施例によれば、撮像部１および撮像信号処理部２の動作モードの最適化と、照合情報蓄積部３への最適な照合情報の追加蓄積とを行うことにより、目的地点までの最適動作条件の適用と投薬位置の認識精度の向上をともに達成することができる。

上記の説明においては、情報入力部８は、照合情報蓄積部３に対して追加または更新の照合情報を入力するとともに、撮像部１および撮像信号処理部２へ動作モードの設定を行うものであるとした。これに代えて、照合情報蓄積部３に対して追加または更新の照合情報を入力するだけの機能の情報入力部８としてもよいし、あるいは撮像部１および撮像信号処理部２へ動作モードの設定を行うだけの機能の情報入力部８としてもよい。

本発明の実施例３は、上記の実施例１においてさらに、撮像によって取得された画像情報ならびに比較部による比較判定の経緯および比較判定結果を外部に無線で通知する無線通信部を追加したものに相当する。

図４は本発明の実施例３におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図である。図３において、実施例１の図１におけるのと同じ符号は同一の構成要素を指している。本実施例に特有の構成は、無線通信部９の追加にある。この無線通信部９は、比較部４による比較判定結果が一致を示すときに起動され、撮像部１および撮像信号処理部２によって取得生成された画像情報を体外に向けて無線送信するとともに、比較部４による比較判定の経緯および比較判定結果を体外に向けて無線送信するように構成されている。比較部４の出力側および撮像信号処理部２の出力側は無線通信部９に接続されている。無線通信部９はカプセル２０に内蔵されている。その他の構成については、実施例１の場合と同様であるので、説明を省略する。

比較部４は比較判定結果が一致を示すとき、薬剤放出部７へ一致を示す比較判定結果を出力するとともに、無線通信部８にも一致を示す比較判定結果を出力する。一致を示す比較判定結果を入力した無線通信部９は、撮像部１および撮像信号処理部２によって取得生成された画像情報を体外に向けて無線送信するとともに、比較部４による比較判定の経緯および比較判定結果を体外に向けて無線送信する。薬剤が患部に向けて放出されている様子も画像情報となる。無線送信されてくる画像情報と比較判定の経緯および比較判定結果は、外部に設置されている図示しない受信部、メモリ制御部を介してメモリに格納される。その他の動作については、実施例１の場合と同様であるので説明を省略する。

体内を移動して体外へ排出されたカプセルを回収して、画像情報や比較判定の経緯および比較判定結果を取り出すことはむずかしい（排出経路に難あり）。しかし、本実施例のように無線で送受信するように構成してあれば、患部に対する薬剤の直接的投与の成否を容易に確認することができる。この場合に、外部へ無線通信するのは比較判定結果の一致時であって、それまでは通知は行わないので、電力消費を抑制し、電池駆動による動作継続時間を長くすることが可能となる。

本発明の実施例４は、上記の実施例３においてさらに、比較部４と撮像部１および撮像信号処理部２との間に関係性をもたせ、比較部４で一致を示す比較判定結果がでる前までは撮像の解像度を粗くし、一致を示す比較判定結果がでたときは撮像の解像度を細かくする制御を行うように構成したものである。

図５は本発明の実施例４におけるカプセル型投薬装置の構成を示すブロック図である。図５において、実施例３の図４におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。本実施例においては、撮像部１と撮像信号処理部２とは、比較部４から一致を示す比較判定結果を受け取るまでは低い解像度のモードで動作し、一致を示す比較判定結果を受け取ったときは高い解像度のモードに切り替えられて動作するように構成されている。比較部４はその比較判定結果を撮像部１および画像信号処理部２へ送出するように構成されている。その他の構成については、実施例３と同様であるので説明を省略する。

比較部４は当初は比較判定結果として不一致を示す信号を生成する。この状態では、撮像部１および画像信号処理部２は撮像の解像度を粗くして消費電力を抑える低解像度モードが設定されている。比較部４において撮像信号処理部２からの画像情報と照合情報蓄積部３からの照合情報とが一致すると、比較部４は比較判定結果として一致を示す信号を生成し、無線通信部９と撮像部１および撮像信号処理部２に出力する。一致を示す比較判定結果を受け取った信号撮像部１および撮像信号処理部２は撮像の解像度を高くする高解像度モードに設定が切り替えられる。これにより、撮像部１および画像信号処理部２で取得・生成される照合成立時の画像情報は高精細な画像情報となり、無線通信部９に与えられ、無線通信部９は高精細な画像情報を外部に無線送信する。このとき、比較判定の経緯および比較判定結果も送信されることが望ましい。その他の動作については、実施例３の場合と同様であるので説明を省略する。

図６は上記の動作を示すフローチャートである。まずは通常動作を行い、その過程で比較部４での判断を行う。比較判定結果が不一致を示すときは通常動作を繰り返すが、比較判定結果が一致を示すようになったときは、撮像部１および画像信号処理部２の動作モードを高解像度モードに切り替える。

以上の結果として、消費電力の抑制と高精細画像情報の取得とをともに満たすことができる。高精細画像情報の取得は、投薬結果の確認精度の向上につながる。

上記では照合成立時の画像情報の品質を高いものにするのに、解像度を高く設定するように構成したが、これに代えて、単位時間当たりのフレーム数を多くすることにより画像情報の品質を高くするのでもよい。すなわち、撮像部１と撮像信号処理部２とは、比較部４から一致を示す比較判定結果を受け取るまでは単位時間当たりのフレーム数が少ないモードで動作し、一致を示す比較判定結果を受け取ったときは単位時間当たりのフレーム数が多いモードに切り替えられて動作するように構成されている。単位時間当たりのフレーム数が多い画像情報は、情報量の大きい情報である。この場合も、消費電力の抑制と高品質画像情報の取得とをともに満たすことができ、投薬結果の確認精度の向上につながる。

なお、応用として、比較判定結果が一致を示すようになったときの動作モードとして、高解像度かつ単位時間当たりのフレーム数が多いモードに設定するように構成してもよい。

本発明の実施例５は上述した実施例よりも詳しくカプセル型投薬装置を説明するものである。

図７は本発明の実施例５のカプセル型投薬装置の構成図である。カプセル２０の前方部に光学レンズ１１と被写体を照射する光源１８が配置され、その後方に撮像部１が配置されている。光学レンズ１１は被写体の光学像を撮像部１に結像させるものであり、撮像部１は入射光量に応じた信号電荷を蓄積し光電変換して出力するものである。カプセル２０の後方部には薬剤補給部６と薬剤放出部７が配置され、その前方に薬剤保持部５が配置されている。当該カプセル型投薬装置の全体を制御するＣＰＵ１９、撮像部１の出力を画像情報に変換する撮像信号処理部２、画像比較に使用する照合情報を蓄積する照合情報蓄積部３としてのメモリ３ａ、撮像信号処理部２から出力される画像情報をメモリ３ａから出力される照合情報と比較して比較判定結果を出力する比較部４、ＣＰＵ１９へ動作指定を行う情報入力部８、撮像信号処理部２および比較部４から出力される情報を外部に通信する無線通信部９および電池２１がカプセル２０内に適宜に配置されている。図において、ブロック間を結ぶ実線は信号・データのラインを示し、波線は制御ラインを示している。

以上のように構成されたカプセル型投薬装置は、内蔵された電池２１を電源として動作する。使用される前に薬剤補給部６から薬剤保持部５へ薬剤が補給される。電源が投入されると、ＣＰＵ１９は薬剤補給部６および薬剤保持部５を制御して補給状態から保持状態に変化させる。またＣＰＵ１９は、情報入力部８より画像比較に使用する最新かつ患者の現在の疾患に対応した照合情報を取り込み、メモリ３ａに入力し、また、情報入力部８から動作条件を入力する。撮像部１と撮像信号処理部２と光源１８を制御して撮影する画像の単位当たりの枚数を調整する。ＣＰＵ１９は、入力された条件により各ブロックの動作状態を設定し、通常動作状態に入る。撮像部１からの出力を撮像信号処理部２で画像情報に変換して出力する。比較部４では撮像信号処理部２からの画像情報とメモリ３ａからの照合情報を基に一致判定を行う。判定内容はＣＰＵ１９に送られる。ＣＰＵ１９は比較部４が一致と判断した場合、薬剤放出部７を制御して薬剤保持部５に保持されている薬剤を放出するように制御する。また、無線通信部９を起動して通信を行う。無線通信部９は送られてくる画像情報や比較部４の一致と判断した過程の情報を無線を使用して体外に送信する。

本実施例のカプセル型投薬装置によれば、実施例１〜４で説明したように、撮影で取得した画像情報が照合情報と一致する患部に対して薬剤を直接的に投与することができるとともに、患者装着の体外装置や大掛かりな医療診断装置や照合情報の送受信のための無線送受信機を不要化し、取り扱いを簡便化し、さらに患者の肉体的、精神的負担を軽減することができる。

本発明のカプセル型投薬装置は、照合の元になる照合情報の取得と保持、薬剤運搬、体腔・患部の撮影、信号処理、画像情報の照合、薬剤放出など、患部への薬剤の直接の投与に関係する一連の手順を自己完結的に遂行可能であり、患者装着の体外装置や大掛かりな医療診断装置や照合情報の送受信のための無線送受信機が不要で取り扱いが簡便であり、患者の肉体的、精神的負担が軽減されるもので、カプセルカメラなどの医療カメラに有用である。

１撮像部
２撮像信号処理部
３照合情報蓄積部
３ａメモリ
４比較部
５薬剤保持部
６薬剤補給部
７薬剤放出部
８情報入力部
９無線通信部
１１光学レンズ
１８光源
１９ＣＰＵ
２０カプセル
２１電池

Claims

経口投入されて生体内の患部に至る体腔を移動可能なカプセルと、
患部に投与すべき薬剤を保持する薬剤保持部と、
経口投入前には患部に関する照合情報が掲載されている原本から前記照合情報を撮影する一方、経口投入後には患部に至る体腔を撮影する撮像部と、
前記撮像部によって取得された撮像信号から画像情報を生成する撮像信号処理部と、
薬剤を投与すべき患部に関する照合情報であって、前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成される照合情報を蓄積しておく照合情報蓄積部と、
前記撮像信号処理部による画像情報を前記照合情報蓄積部における照合情報と比較する比較部と、
前記比較部による比較判定結果が一致を示すときに前記薬剤保持部から薬剤を患部に向けて放出する薬剤放出部とを備え、
前記薬剤保持部、照合情報蓄積部、撮像部、撮像信号処理部、比較部および薬剤放出部が前記カプセルに内蔵されているカプセル型投薬装置。
さらに、追加または更新の照合情報を前記照合情報蓄積部に入力するための情報入力部を前記カプセルに内蔵し、前記照合情報蓄積部は前記情報入力部から送られてくる追加または更新の照合情報を入力可能に構成されている請求項１に記載のカプセル型投薬装置。
さらに、前記撮像部と前記撮像信号処理部の動作に関するモードを設定可能な情報入力部を前記カプセルに内蔵し、前記撮像部および前記撮像信号処理部は前記情報入力部からの情報入力により動作モードを設定可能に構成されている請求項１または請求項２に記載のカプセル型投薬装置。
さらに、前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成された画像情報を外部に無線で通知する無線通信部をカプセル内に備え、前記無線通信部は、前記比較部の比較判定結果が一致を示すときに前記撮像部および前記撮像信号処理部によって取得生成された画像情報を無線送信するように構成されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のカプセル型投薬装置。
前記無線通信部は、さらに、前記比較部による比較判定の経緯および比較判定結果を外部に通知するように構成されている請求項４に記載のカプセル型投薬装置。
前記比較部は、その比較判定結果を前記撮像部および前記画像信号処理部へ送出するように構成され、
前記撮像部および前記画像信号処理部は、前記比較部からの比較判定結果の一致を受け取るまでは低い解像度のモードで動作し、比較判定結果の一致を受け取ったときは高い解像度のモードに切り替えられて動作するように構成されている請求項４または請求項５に記載のカプセル型投薬装置。
前記比較部は、その比較判定結果を前記撮像部および前記画像信号処理部へ送出するように構成され、
前記撮像部および前記画像信号処理部は前記比較部からの比較判定結果の一致を受け取るまでは単位時間当たりのフレーム数の少ないモードで動作し、比較判定結果の一致を受け取ったときは単位時間当たりのフレーム数の多いモードに切り替えられて動作するように構成されている請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載のカプセル型投薬装置。