JP3568500B2 - 医療用カプセル装置 - Google Patents
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、体腔内の部位を直接的に観察し、診断や治療を行う医療用カプセル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用カプセル装置は、患者の口腔から体腔内に挿入する内視鏡とは異なり、患者が飲み込むことにより、体外装置と無線的に接続されているため、患者に与える苦痛を大きく軽減できることで注目されている。
【０００３】
従来、特願平４−２２４１８０号に示すように、カプセル本体にセンサやマニピュレータを設け、患部等を積極的にセンシング・処置することができるものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の医療用カプセル装置において、カプセルに複数のセンサを搭載し高機能化したり、搭載した複数のセンサの信号を効率的に体外に送信する工夫が無かった。
【０００５】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数のセンサを搭載したとき、複数のセンサからの信号を効率良く送信できる医療用カプセル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するために、請求項１は、体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置に、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが加速度センサであり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信することを特徴とする医療用カプセル装置にある。
請求項２は、請求項１の上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記加速度センサの加速度信号から医療用カプセル装置の位置・速度を検出する位置・速度検出手段を設けたことを特徴とする。
請求項３は、体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置を有した医療用カプセル装置システムであって、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが超音波振動子であり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信する医療用カプセル装置と、上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記超音波振動子の検出信号から３次元超音波画像を構築する３次元超音波画像構築手段を設けたことを特徴とする医療用カプセル装置システムにある。
【０００７】
【作用】
複数のセンサをカプセルに搭載し、複数のセンサからの信号を多重化して送信する多重送信手段を設けることにより、複数のセンサからの信号を効率的に送ることができる。また、このことにより、例えばカプセルを使って正確で見易い画像を得るとともに、カプセルの位置を簡易に得ることができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は医療用カプセル装置の全体図を示す。医療用カプセル装置は、第１のカプセル１と第２のカプセル２および両カプセル１，２を弾性的に結合する結合手段としての結合部材３とから構成されている。
【００１０】
第１のカプセル１は、略球状で、その前部には前方を観察するための観察手段としての観察光学系４および生体組織の把持、切開、切除を行うためのマニピュレ一夕５が設けられている。
【００１１】
さらに、第１のカプセル１の後部には生体内の温度、ｐＨを測定するセンサ６が設けられている。第２のカプセル２も略球状で、内部には体外通信手段（図示しない）と交信するための通信手段７が設けられている。
【００１２】
前記結合部材３は、弾性を有する合成樹脂材料等からなる棒状体で、その中間部には位置検知手段としての歪ゲージ８が取付けられ、結合部材３が屈曲されたときの弾性歪を検知することにより、第１と第２のカプセル１，２の相対的位置関係を知ることができるようになっている。
【００１３】
したがって、前述のように構成された医療用カプセル装置を口腔から飲み込むことにより、体腔内、例えば管腔９を図１に示すように、第１のカプセル１が前部に、第２のカプセル２が後部になって管腔９内を進行する。この進行途中で、観察光学系４による観察像、センサ６による温度、ｐＨの測定データおよび歪ゲージ８による歪情報は、通信手段７によって体外通信手段へ送信される。また、体外通信手段から送信された信号を通信手段７によって受信し、この信号に従ってマニピュレータ５を動作させることができ、生体組織の把持、切開、切除等を行うことができる。
【００１４】
次に、医療用カプセル装置の作用について説明する。図２に示すように、第１のカプセル１、第２のカプセル２の順に口腔から飲み込むことにより、第１のカプセル１が前部に、第２のカプセル２が後部になって管腔９内を進行する。このとき、第１のカプセル１と第２のカプセル２が結合部材３によって連結されているため、自由な回転は、第１、第２のカプセル１，２を結ぶカプセル中心軸の軸練回り（矢印）だけであり、常に管腔９の中心軸とカプセル中心軸は概ね一致しており、第１のカプセル１の前部は常に進行方向に向いている。
【００１５】
次に、カプセルの経路の算出について図３、数１に基づき説明する。結合部材３には歪ゲージ８が設けられているため、歪ゲージ８によって第１と第２のカプセル１，２の相対位置関係が測定できるため、１日の測定ｔｎ時間に２点のカプセル位置を求めることができる。したがって、ｔ１〜ｔ５時間での位置情報を基に多項式の係数ベクトルを求める式は１０本作ることが可能であり、このため９次の多項式の係数ベクトルを算出できる。したがって、従来のカプセルよりも同じ時間計測によって、より高次の精度の多項式により次時間のカプセルの位置を高い精度で予測することができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
この結果、診断、治療をより正確に行うことができる。また、カプセルの前部が常に管腔の前方を向いているために観察像のオリエンテーションがつけ易く、また所望の箇所でのアンビュレーションを容易に行うことができる。
【００１８】
図４〜図６は第２の実施形態を示し、図４は腸１０内を医療用カプセル装置が進行している状態を示し、図５は、第１の実施形態における第１、第２のカプセル１，２の一方の内部構造を示し、以下、単にカプセル１１という。このカプセル１１の内部における一側部には液体を収容した室に超音波振動子１２が設けられ、この超音波振動子１２はラジアル走査を行う超音波モータ１３によって支持されている。さらにカプセル１１の内部における中央部には超音波の送受波を行うための送受波回路１４、超音波画像信号を体外に伝送する送信回路１５が設けられ、カプセル１１の内部における他側部にはカプセル駆動用の電池１６が設けられている。
【００１９】
カプセル１１は消化管腔の蠕動により体腔内を進行し、逐次体腔内の超音波断層像を体外に送信する。体外では図６に示す、体外通信手段としての体外受信装置１７によりカプセル１１からの信号を受信して超音波画像を表示する。体外受信装置１７は超音波信号を受信するアンテナ１８、受信回路１９、受信信号を断層像に変換する超音波画像生成回路２０、得られた超音波断層像を３次元画像に構築する３次元超音波画像構築回路２１および画像表示ディスプレイ２２からなり、体腔内より伝送されてくる超音波断層像を３次元画像に構築して表示する。
【００２０】
このようにカプセル１１から伝送される体腔内の超音波断層信号を体外にて３次元超音波画像に構築、表示することにより、超音波プローブ、内視鏡等では到達し得ない体深部（小腸等）も含め、消化管すべてに亘って３次元断層像が得られ、生理学的研究の有用なデータ獲得や病変の診断を行うことができる。
【００２１】
図７は第３の実施形態を示し、カプセル１１と体外受信装置１７のブロック図であり、カプセル１１には第２の実施形態に加えて例えば圧電素子で構成されている加速度センサ２３が内蔵されている。この加速度センサ２３の検出信号は送信回路１４に入力され、超音波受波信号とともに時分割多重もしくは周波数多重され、体外に送信される。
【００２２】
体外受信装置１７では受信回路にて超音波受波信号と加速度信号を分離する。加速度信号は位置・速度検出回路２４に入力され、カプセル１１の位置・速度を検出する。速度データは３次元超音波画像構築回路２１に入力され、カプセル１１の速度変化に対応して３次元画像構築を行うことにより正確で見易い３次元画像が得られる。また、位置データによりＸ線等を使用せずに体腔内でのカプセル１１の位置を知ることができる。
【００２３】
このように、カプセル１１に加速度センサ２３を設けたことにより、カプセル１１の速度データによって３次元超音波画像構築の補正を行い、カプセル１１の速度変化があった場合でも正確で見易い画像を得ることができる。また、位置データにより体腔内のカプセル１１の位置を簡易に得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数のセンサをカプセルに搭載し、複数のセンサ信号によって検知した情報を多重化送信手段によって効率的に体外受信手段へ送信することにより、例えば正確で見易い画像を得ることができると共に、カプセルの位置を簡易に得ることができるようになる。
さらに、体外受信装置に３次元超音波画像を構築する３次元超音波画像構築手段を設けることにより、正確で見易い３次元画像が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、医療用カプセル装置の管腔内の進行状態を示す斜視図。
【図２】同実施形態の作用説明図。
【図３】同実施形態のカプセルの経路の算出についての説明図。
【図４】この発明の第２の実施形態を示し、医療用カプセル装置の腸内の進行状態を示す正面図。
【図５】同実施形態のカプセルの縦断側面図。
【図６】同実施形態のカプセルと体外受信装置のブロック図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示し、カプセルと体外受信装置のブロック図。
【符号の説明】
１…第１のカプセル
２…第２のカプセル
３…結合部材
６…センサ
７…通信手段
８…歪ゲージ
１２…超音波振動子
２３…加速度センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、体腔内の部位を直接的に観察し、診断や治療を行う医療用カプセル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用カプセル装置は、患者の口腔から体腔内に挿入する内視鏡とは異なり、患者が飲み込むことにより、体外装置と無線的に接続されているため、患者に与える苦痛を大きく軽減できることで注目されている。
【０００３】
従来、特願平４−２２４１８０号に示すように、カプセル本体にセンサやマニピュレータを設け、患部等を積極的にセンシング・処置することができるものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の医療用カプセル装置において、カプセルに複数のセンサを搭載し高機能化したり、搭載した複数のセンサの信号を効率的に体外に送信する工夫が無かった。
【０００５】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数のセンサを搭載したとき、複数のセンサからの信号を効率良く送信できる医療用カプセル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するために、請求項１は、体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置に、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが加速度センサであり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信することを特徴とする医療用カプセル装置にある。
請求項２は、請求項１の上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記加速度センサの加速度信号から医療用カプセル装置の位置・速度を検出する位置・速度検出手段を設けたことを特徴とする。
請求項３は、体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置を有した医療用カプセル装置システムであって、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが超音波振動子であり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信する医療用カプセル装置と、上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記超音波振動子の検出信号から３次元超音波画像を構築する３次元超音波画像構築手段を設けたことを特徴とする医療用カプセル装置システムにある。
【０００７】
【作用】
複数のセンサをカプセルに搭載し、複数のセンサからの信号を多重化して送信する多重送信手段を設けることにより、複数のセンサからの信号を効率的に送ることができる。また、このことにより、例えばカプセルを使って正確で見易い画像を得るとともに、カプセルの位置を簡易に得ることができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は医療用カプセル装置の全体図を示す。医療用カプセル装置は、第１のカプセル１と第２のカプセル２および両カプセル１，２を弾性的に結合する結合手段としての結合部材３とから構成されている。
【００１０】
第１のカプセル１は、略球状で、その前部には前方を観察するための観察手段としての観察光学系４および生体組織の把持、切開、切除を行うためのマニピュレ一夕５が設けられている。
【００１１】
さらに、第１のカプセル１の後部には生体内の温度、ｐＨを測定するセンサ６が設けられている。第２のカプセル２も略球状で、内部には体外通信手段（図示しない）と交信するための通信手段７が設けられている。
【００１２】
前記結合部材３は、弾性を有する合成樹脂材料等からなる棒状体で、その中間部には位置検知手段としての歪ゲージ８が取付けられ、結合部材３が屈曲されたときの弾性歪を検知することにより、第１と第２のカプセル１，２の相対的位置関係を知ることができるようになっている。
【００１３】
したがって、前述のように構成された医療用カプセル装置を口腔から飲み込むことにより、体腔内、例えば管腔９を図１に示すように、第１のカプセル１が前部に、第２のカプセル２が後部になって管腔９内を進行する。この進行途中で、観察光学系４による観察像、センサ６による温度、ｐＨの測定データおよび歪ゲージ８による歪情報は、通信手段７によって体外通信手段へ送信される。また、体外通信手段から送信された信号を通信手段７によって受信し、この信号に従ってマニピュレータ５を動作させることができ、生体組織の把持、切開、切除等を行うことができる。
【００１４】
次に、医療用カプセル装置の作用について説明する。図２に示すように、第１のカプセル１、第２のカプセル２の順に口腔から飲み込むことにより、第１のカプセル１が前部に、第２のカプセル２が後部になって管腔９内を進行する。このとき、第１のカプセル１と第２のカプセル２が結合部材３によって連結されているため、自由な回転は、第１、第２のカプセル１，２を結ぶカプセル中心軸の軸練回り（矢印）だけであり、常に管腔９の中心軸とカプセル中心軸は概ね一致しており、第１のカプセル１の前部は常に進行方向に向いている。
【００１５】
次に、カプセルの経路の算出について図３、数１に基づき説明する。結合部材３には歪ゲージ８が設けられているため、歪ゲージ８によって第１と第２のカプセル１，２の相対位置関係が測定できるため、１日の測定ｔｎ時間に２点のカプセル位置を求めることができる。したがって、ｔ１〜ｔ５時間での位置情報を基に多項式の係数ベクトルを求める式は１０本作ることが可能であり、このため９次の多項式の係数ベクトルを算出できる。したがって、従来のカプセルよりも同じ時間計測によって、より高次の精度の多項式により次時間のカプセルの位置を高い精度で予測することができる。
【００１６】
【数１】
この結果、診断、治療をより正確に行うことができる。また、カプセルの前部が常に管腔の前方を向いているために観察像のオリエンテーションがつけ易く、また所望の箇所でのアンビュレーションを容易に行うことができる。
【００１８】
図４〜図６は第２の実施形態を示し、図４は腸１０内を医療用カプセル装置が進行している状態を示し、図５は、第１の実施形態における第１、第２のカプセル１，２の一方の内部構造を示し、以下、単にカプセル１１という。このカプセル１１の内部における一側部には液体を収容した室に超音波振動子１２が設けられ、この超音波振動子１２はラジアル走査を行う超音波モータ１３によって支持されている。さらにカプセル１１の内部における中央部には超音波の送受波を行うための送受波回路１４、超音波画像信号を体外に伝送する送信回路１５が設けられ、カプセル１１の内部における他側部にはカプセル駆動用の電池１６が設けられている。
【００１９】
カプセル１１は消化管腔の蠕動により体腔内を進行し、逐次体腔内の超音波断層像を体外に送信する。体外では図６に示す、体外通信手段としての体外受信装置１７によりカプセル１１からの信号を受信して超音波画像を表示する。体外受信装置１７は超音波信号を受信するアンテナ１８、受信回路１９、受信信号を断層像に変換する超音波画像生成回路２０、得られた超音波断層像を３次元画像に構築する３次元超音波画像構築回路２１および画像表示ディスプレイ２２からなり、体腔内より伝送されてくる超音波断層像を３次元画像に構築して表示する。
【００２０】
このようにカプセル１１から伝送される体腔内の超音波断層信号を体外にて３次元超音波画像に構築、表示することにより、超音波プローブ、内視鏡等では到達し得ない体深部（小腸等）も含め、消化管すべてに亘って３次元断層像が得られ、生理学的研究の有用なデータ獲得や病変の診断を行うことができる。
【００２１】
図７は第３の実施形態を示し、カプセル１１と体外受信装置１７のブロック図であり、カプセル１１には第２の実施形態に加えて例えば圧電素子で構成されている加速度センサ２３が内蔵されている。この加速度センサ２３の検出信号は送信回路１４に入力され、超音波受波信号とともに時分割多重もしくは周波数多重され、体外に送信される。
【００２２】
体外受信装置１７では受信回路にて超音波受波信号と加速度信号を分離する。加速度信号は位置・速度検出回路２４に入力され、カプセル１１の位置・速度を検出する。速度データは３次元超音波画像構築回路２１に入力され、カプセル１１の速度変化に対応して３次元画像構築を行うことにより正確で見易い３次元画像が得られる。また、位置データによりＸ線等を使用せずに体腔内でのカプセル１１の位置を知ることができる。
【００２３】
このように、カプセル１１に加速度センサ２３を設けたことにより、カプセル１１の速度データによって３次元超音波画像構築の補正を行い、カプセル１１の速度変化があった場合でも正確で見易い画像を得ることができる。また、位置データにより体腔内のカプセル１１の位置を簡易に得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数のセンサをカプセルに搭載し、複数のセンサ信号によって検知した情報を多重化送信手段によって効率的に体外受信手段へ送信することにより、例えば正確で見易い画像を得ることができると共に、カプセルの位置を簡易に得ることができるようになる。
さらに、体外受信装置に３次元超音波画像を構築する３次元超音波画像構築手段を設けることにより、正確で見易い３次元画像が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、医療用カプセル装置の管腔内の進行状態を示す斜視図。
【図２】同実施形態の作用説明図。
【図３】同実施形態のカプセルの経路の算出についての説明図。
【図４】この発明の第２の実施形態を示し、医療用カプセル装置の腸内の進行状態を示す正面図。
【図５】同実施形態のカプセルの縦断側面図。
【図６】同実施形態のカプセルと体外受信装置のブロック図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示し、カプセルと体外受信装置のブロック図。
【符号の説明】
１…第１のカプセル
２…第２のカプセル
３…結合部材
６…センサ
７…通信手段
８…歪ゲージ
１２…超音波振動子
２３…加速度センサ
Claims (3)
- 体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置に、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが加速度センサであり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信することを特徴とする医療用カプセル装置。
- 上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記加速度センサの加速度信号から医療用カプセル装置の位置・速度を検出する位置・速度検出手段を設けたことを特徴とする請求項 1 記載の医療用カプセル装置システム。
- 体腔内を通過させて検査、治療又は処置を行う医療用カプセル装置を有した医療用カプセル装置システムであって、第一のセンサと、第二のセンサとを設け、上記複数のセンサの内一つが超音波振動子であり、上記複数のセンサからの検出信号を体外に送信するための通信手段とを設け、上記通信手段が、上記複数の検出信号を時分割多重あるいは周波数多重して送信する医療用カプセル装置と、
上記通信手段からの信号を受信する体外受信装置を設け、上記体外受信装置には上記超音波振動子の検出信号から３次元超音波画像を構築する３次元超音波画像構築手段を設けたことを特徴とする医療用カプセル装置システム。
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|---|---|
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2001
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