JP4137740B2

JP4137740B2 - カプセル型医療装置及びカプセル型医療装置誘導システム

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Publication number: JP4137740B2
Application number: JP2003288273A
Authority: JP
Inventors: 宏尚河野; 昭夫内山; 賢一荒井; 和志石山; 雅彦仙道
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: CN101292857A; CN101292857B; CN1829466B; CN1829466A; JP2005052502A

Description

本発明は体腔内に挿入され、回転させながら推進させて誘導するのに好適なカプセル型医療装置及びカプセル型医療装置誘導システムに関する。

回転磁場により被検体内を推進させる従来例として特開２００１−１７９７００公報及び特開２００２−１８７１００号公報がある。これらの従来例には、回転磁場を発生する磁場発生部と、この回転磁場を受けて回転して推力を得るロボット本体と、ロボット本体の位置を検出する位置検出部と、この位置検出部が検出したロボット本体の位置に基づき、ロボット本体を目的地へ到達させる方向へ向けるべく磁場発生部による回転磁場の向きを変更する磁場変更手段とを備えた移動可能なマイクロマシンの移動制御システムが開示されている。
特開２００１−１７９７００号公報特開２００２−１８７１００公報

上述の従来例では、ドリルで孔を形成しながら進行させるタイプのものであり、体腔内における食道等の管腔臓器内をその管腔に沿って進行させるには適用できない。

（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、回転させることにより管腔臓器内に沿って短時間に目的部位側に誘導可能とするカプセル型医療装置及びカプセル型医療装置誘導システムを提供することを目的とする。
また、屈曲した管腔臓器の場合においても、円滑に推進させることができるカプセル型医療装置及びカプセル型医療装置誘導システムを提供することを目的とする。

本発明のカプセル型医療装置は、被検体の管腔臓器内において所定の医療行為を行なうカプセル型医療装置において、進行方向を対称軸に持つ回転対称体により構成され、略円筒形状部と、当該略円筒形状部の両端における径が端部に向けて細くなる縮径部と、により構成されたカプセル本体と、前記カプセル本体内部に配設された、被検体外から印加される電磁場の回転変位に作用される電磁場応答部と、前記カプセル本体の外表面に配設された、前記電磁場の回転変位と前記電磁場応答部との電磁場的作用による当該カプセル本体の回転運動を同カプセル本体の推進力に変換するための螺旋状構造と、を備え、前記螺旋状構造は、前記略円筒形状部の外表面に配設される共に、前記縮径部の外表面において当該螺旋状構造の少なくとも一方の端部が当該縮径部の視野角内に入らない境界位置に至るまで延出されるよう配設され、かつ、当該螺旋状構造のピッチは全長において一定であることを特徴とする。
本発明のカプセル型医療装置誘導システムは、前記カプセル型医療装置と、前記カプセル型医療装置に設けられた前記電磁場応答部に作用する電磁場を発生させる電磁場発生手段と、前記電磁場発生手段による電磁場の向きを制御する電磁場制御手段と、を備え、前記電磁場発生手段が３軸方向に電磁場を発生させ、前記カプセル型医療装置を管腔臓器内で回転させることを特徴とする。

本発明によれば、カプセル型医療装置を回転させることにより、目的部位側に短時間に誘導させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図９は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１を備えたカプセル医療装置誘導システムの概略の構成を示す全体構成図、図２は図１のより詳細な構成を示すブロック図、図３は磁場発生装置の概略の構成を示す概略構成図、図４はカプセル型医療装置の外観を示す側面図、図５は図４の内部構成を示す断面図、図６は回転磁場を印加して推進速度を測定するためにシリコンチューブ内にサンプルのカプセルを挿入した水槽を示す側面図、図７は端部に螺旋状突起を設けて測定に用いたサンプルを示す図、図８は推進速度の測定結果を示す図、図９は屈曲した管路内を推進させる場合の作用の説明図である。

図１、図２及び図３に示すようにカプセル型医療装置誘導システム（以下、カプセル誘導システムと略記）１は、（図１に示す）患者２の体腔内に挿入され、体腔内を検査するためのカプセル形状のカプセル型医療装置（以下、単にカプセルと略記）３と、この患者２の外部に配置され、カプセル３と電波を送受信して、このカプセル３の動作を制御したり、カプセル３から送信される情報を受信するパソコン等で構成されるカプセル制御装置（以下、単に制御装置と略記）４と、カプセル３に印加する回転磁場の方向等を制御してカプセル３を推進させたい方向に誘導する磁場発生装置（図１では模式的に示す）５及びこの磁場発生装置５に回転する磁場（より広義には電磁場）を発生させるための交流電源を供給する交流電源装置６とを有している。

図２に示すように磁場発生装置５は例えば３つの電磁石５ａ，５ｂ，５ｃで形成され、交流電源装置６から供給する交流電源を制御することにより、３軸方向に回転磁場を発生できるようにしている。なお、図３では磁場発生装置５を３軸方向に形成した（中空の立方体形状の）３軸ヘルムホルツコイルで模式的に示している。

図２に示すように、患者２の周囲に回転磁場を発生する磁場発生装置５を配置し、交流電源装置６を制御装置４側から制御し、患者２の体腔管路内に挿入されたカプセル３の内部に配置した磁場に応答して力が作用する（磁場応答部としての）マグネット８に対してカプセル３を推進させる方向に回転磁場を印加することにより、カプセル３を円滑にかつ効率良く推進（誘導）させることができるようにしている。
この磁場発生装置５による回転磁場の方向は制御装置４に接続された操作入力装置９を操作することにより、制御できるようになっている。

図１に示すように制御装置４は、カプセル３及び磁場発生装置５（の交流電源７）を制御する機能を備えたパソコン本体１１と、このパソコン本体１１に接続され、コマンド、データ等の入力を行うキーボード１２と、パソコン本体１１に接続され、画像等を表示する表示手段としてのモニタ１３と、パソコン本体１１に接続され、カプセル３を制御する制御信号の発信及びカプセル３からの信号を受信する体外アンテナ１４と、パソコン本体１１に接続され、回転磁場の方向等を入力操作する操作入力装置９とを有する。

前記制御装置４は、図２に示すようにＣＰＵ１５を内蔵しており、ＣＰＵ１５はカプセル３及び磁場発生装置５を制御する制御信号をキーボード１２及び操作入力装置９からの入力或いはパソコン本体１１内のハードディスク１６（図２参照）等に格納された制御プログラムに基づいて生成する。

磁場発生装置５を制御する制御信号は、パソコン本体１１から接続ケーブルを介して交流電源装置６へ伝達される。そして、その制御信号に基づいて、回転磁場を発生する。その回転磁場によりカプセル３は、磁場発生装置５で発生された回転磁場により内部のマグネット８に対して磁気的に作用し、カプセル３を回転させることで、後述の推力発生構造部により推進するための動力を得られるように構成されている。

一方、カプセル３を制御する制御信号は、パソコン本体１１内の発振回路を経て所定の周波数の搬送波で変調され、体外アンテナ１４から電波として発振されるようになっている。
そして、カプセル３は、後述のアンテナ２７で電波を受信し、制御信号が復調され、各構成回路等へ出力するようになっている。
また、制御装置４は、カプセル３の無線アンテナ２７から送信される映像信号等の情報（データ）信号を体外アンテナ１４で受信して、モニタ１３上に表示するようになっている。

図２に示すようにカプセル３内には、光学像を結ぶ対物光学系２１と、その結像位置に配置される撮像素子２２と、対物光学系２１の周囲に配置された照明素子２３と、マグネット８の他に、撮像素子２２で撮像された信号に対する信号処理を行う信号処理回路２４と、信号処理回路２４により生成されたデジタル映像信号を一時記憶するメモリ２５と、メモリ２５から読み出した映像信号を高周波信号で変調して無線送信する信号に変換したり、制御装置４から送信される制御信号を復調等する無線回路２６と、体外アンテナ１４と電波の送受信を行うアンテナ２７と、信号処理回路２４等カプセル３を制御するカプセル制御回路２８と、信号処理回路２４等カプセル３内部の電気系に動作用の電源を供給する電池２９とが収納されている。

また、このカプセル３と無線通信を行う制御装置４を構成するパソコン本体１１は、体外アンテナ１４に接続され、（カプセル３側の）無線回路２６と無線通信を行う無線回路３１と、無線回路３１と接続され、カプセル３から送られた画像データに対する画像表示等のデータ処理等を行うデータ処理回路３２と、データ処理回路３２や交流電源装置６等を制御する制御手段としてのＣＰＵ１５と、プログラムやデータ等を格納するハードディスク１６とを有し、ＣＰＵ１５には回転磁場の方向を設定する操作をする操作入力装置９やコマンド及びデータ入力を行うキーボード１２と接続されている。

データ処理回路３２にはモニタ１３が接続され、撮像素子２２で撮像され、無線回路２６、３１を経てデータ処理回路３２により処理された画像等が表示される。また、このデータ処理回路３２はカプセル３が回転されながら画像を撮像するので、モニタ１３に表示される際の画像の向きを一定の方向に補正する処理を行い、術者が見やすい画像を表示できるように画像処理を行う。

図４はカプセル３の外形を示し、図５はその内部構造を示す。
これらの図４、図５に示すようにカプセル３は、例えば、半球形状の透明な先端カバー３９と、この先端カバー３９が気密に接続される円筒形状の本体外装部材４０とにより気密に覆われ、内部が密閉された略円筒状のカプセル本体４１が形成される。なお、この本体外装部材４０の後端は略半球形状にされている。このカプセル本体４１は図５に示すように進行方向ともなる長手方向の中心軸Ｃの回りで回転させた回転対称な外形をしている。

また、この回転対称なカプセル本体４１の外表面に回転運動を推進力に変換する推進発生用の螺旋状構造体を設けている。この螺旋状構造体は、カプセル本体４１の円筒状の外周面（ベース面）４１ａから螺旋状に突出して、体腔内壁に接触して回転運動を推進力に変換する螺旋状突起部４３を設けている。また、隣接する螺旋状突起部４３の間には、体腔内のガスや体液等の流体が前後に連通可能な螺旋溝が形成されるようにしている。

このカプセル本体４１内部には上述した対物レンズ２１、照明素子２３等の内蔵物が収納配置されている。
具体的には、カプセル本体４１内における先端カバー３９内側の中央部には対物レンズ２１が円筒状レンズ枠４４に取り付けられた状態で配置され、この対物レンズ２１の結像位置に撮像素子２２を実装した撮像素子基板４５が配置され、レンズ枠４４の周囲には複数の照明素子２３が配置されている。

撮像素子基板４５に隣接して信号処理と制御を行う制御基板４６と無線回路２６等の機能を備えた通信基板４７とが積層したように配置され、通信基板４７にはアンテナ２７が接続されている。また、照明素子２３、撮像素子基板４５等はフレキシブル基板４８により電気的に接続されている。

また、このカプセル３の長手方向の中心軸Ｃ上でその長さのほぼ中心位置にはこの中心軸Ｃと直交する方向が長手方向となるようにしてマグネット８が配置され、図示しない接着剤等で固定されている。
また、このマグネット８に隣接して電池２９が収納され、フレキシブル基板４８とスイッチ回路４９を介して接続されている。

前記マグネット８がカプセル本体４１の中心軸Ｃ上の中心位置で、中心軸Ｃに対して直角方向に磁化方向を有して配置することにより、このカプセル３は、磁場発生装置５で発生される回転磁場がマグネット８に作用し、このマグネット８が受ける回転力によりカプセル３が回転するようになっている。

尚、ここで使用するマグネット（磁石）８は、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、鉄・クロム・コバルト磁石、プラチナ磁石、アルニコ（AlNiCo）磁石などの永久磁石である。
ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石などの希土類系磁石は、磁力が強く、カプセルに内蔵する磁石を小さくできるメリットがある。一方、フェライト磁石は、安価であるというメリットがある。更に、プラチナ磁石は、耐腐食性が優れている。

また、本実施例では、図４に示すようにカプセル本体４１の外表面に形成した螺旋状突起部４３は、その先端側は円筒外周面を経て半球形状に縮径にされる側まで延出され、その端部４３ａは半球形状に縮径にされた途中部分、具体的には対物レンズ２１による視野角内に入らない位置に形成されている。また、この螺旋状突起部４３の後端４３ｂは半球状に縮径となる境界付近まで延出されている。なお、図４に示す例では螺旋状突起部４３は、一方の螺旋状突起部４３の中間位置にさらに螺旋状突起部４３を設けて二重（２条）に形成されている。

このように本実施例では、カプセル３の外表面に螺旋状突起部４３を設けると共に、その一方の端部４３ａは縮径部の端部付近に達する位置にまで形成されている。つまり、この螺旋状突起部４３はカプセル本体４１の円筒外周面部分にも形成されているが、さらに一方の端部４３ａは円筒の半径よりも縮径にされた例えば球面状部分にまで延出され、視野角内に入らない境界位置に至るように形成されていることが特徴となっている。

このようにカプセル本体４１の端部付近にまで螺旋状突起部４３を設けることにより、以下で説明するように推進機能を向上している。
図６はこのようにカプセル本体４１の端部付近にまで螺旋状突起部４３を設けたものを用いて推進速度を測定するための水槽を示す。この水槽内には、（本実施例のカプセル３の外形構造を有する）サンプル（第１のサンプルとする）が管腔臓器を模擬するシリコンチューブ内に挿入した状態で挿入して、上から水を入れてチューブに水圧をかけた状態（例えば水位は２０ｃｍ）にし、外部から回転磁場を印加して例えば２ｃｍ移動させてその推進速度を測定した。

また、第１のサンプルにおける螺旋状突起を円筒面部分のみにした比較用となるサンプル（第２のサンプルとする）でも同じ条件で推進速度を測定した。
図７は第１のサンプルの外形を示す。なお、第２のサンプルは図７に示す第１のサンプルにおいて、円筒部分のみに螺旋状突起を設けたものである。

これらのサンプルを用いて得た測定結果を図８に示す。図８に示す測定結果は１０回行い、その平均値をプロット下ものである。また、回転磁界の周波数は０．５Ｈｚ、１Ｈｚ、５Ｈｚで行った。
また、推進速度が周波数に比例すると仮定し、最小２乗法にて直線近似した線を引いて示している。

図８（Ａ）と図８（Ｂ）とは同じ実験結果を周波数、速度のスケールを変えて示している。なお、丸で示すデータは先端には螺旋状突起が設けてないサンプル（図８中では簡単化して先端なしと略記）で得たものであり、三角で示すデータは先端にも螺旋状突起を設けたものである。また、図８（Ａ）では５Ｈｚまでの周波数、速度の場合で示し、図８（Ｂ）は１Ｈｚまでの測定結果を拡大して示している。

これらの測定データから端部まで螺旋乗突起が設けている方が端部付近には螺旋状突起を設けない場合よりも、略１．４倍ほど推進速度が大きいといえる。これは端部の螺旋状突起が推進力に寄与していることを表しているといえる。

また、本実施例のカプセル３による他の特徴的な作用を図９を参照して説明する。
図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように例えば屈曲する管腔臓器５５内においてその屈曲した方向に推進させようとした場合、図９（Ｂ）に示すように円筒部分のみに螺旋状突起部が設けてあるカプセル３′の場合には、回転させても、螺旋状突起部が管腔臓器の内壁面の襞等の凹凸部と係合しにくく、円滑に推進させにくい。

このような状態においても、本実施例では、図９（Ａ）に示すようにさらに縮径となった端部付近にまで螺旋状突起部４３が形成されているので、回転させた場合にその端部付近にまで形成されている螺旋状突起部４３により管腔臓器の内壁面の凹凸部と係合させて、カプセル３をより円滑に推進させることができる。

このように本実施例では、縮径になる端部付近にも螺旋状構造体、より具体的には螺旋状突起４３を設けて、そのカプセル３を回転駆動することにより、推進力を向上でき、目的部位側に短時間で到達させるようにすることができるようにすると共に、屈曲した管路の場合にも端部付近に形成した螺旋状突起４３により、より円滑に屈曲した管路に沿って推進させることもできるようにしていることが特徴となっている。

次に螺旋状突起部４３を設けたカプセル誘導システム１による動作を以下に説明する。図１に示すように、患者２の例えば十二指腸５１側或いは小腸側等の体腔管路内を観察する必要がある場合、操作者は、カプセル３を口腔５２から患者２に飲み込ませる。

尚、このとき、操作者は、患者２に飲み込ませる直前に予め、カプセル３のスイッチ回路４９をオンにし、電池２９の電力が照明素子２３等伝達されるようにする。と同時に、操作者は、磁場発生装置５を起動（オン）し、この磁場発生装置５により発生する回転磁場により体腔管路内においてカプセル３が目的部位側に到達し易いよう磁気的に制御する。

上述したようにカプセル３は、磁場発生装置５により発生される回転磁場にマグネット８が作用すると、このマグネット８が受ける作用によりカプセル本体４１が回転する。そして、カプセル３は、カプセル本体４１が、体腔内壁と接触したとき、この体腔内壁の粘膜と螺旋状突起部４３との間の摩擦力が大きな推進力に変換されて進退動する。また、カプセル３は、回転磁場の回転に伴い、マグネット８の回転平面と回転磁場の回転平面とが一致するようにカプセル本体４１が回転しながら進行方向（向き）が変更される。
このとき、カプセル３は、カプセル本体４１が偏芯運動等の無駄な動きをすることなく、管腔管路内をスムーズに目的部位側に向けて推進させることができる。

カプセル３が患者２に飲み込まれることにより口腔５２から食道５３を通過し、胃５４内部へ到達する。
そして、胃５４内部を観察する必要がある場合には、操作者は、制御装置４の例えばキーボード１２から観察開始のコマンドに対応するキー入力を行う。すると、このキー入力による制御信号は、制御装置４の体外アンテナ１４を経て電波で放射されてカプセル３側に送信される。

カプセル３は、アンテナ２７で受信した信号により、動作開始の信号を検出し、照明素子２３、撮像素子２２、信号処理回路２４等が駆動状態となる。

照明素子２３は、対物レンズ２１の視野方向に照明光を出射し、照明された部分の視野範囲の光学像が対物レンズ２１の結像位置に配置された撮像素子２２に結像されて光電変換され、信号処理回路２４によりＡ／Ｄ変換されてデジタル信号処理された後、圧縮処理がされメモリ２５に格納された後、無線回路２６で変調され、アンテナ２７から電波で放射される。

この電波は、制御装置４の体外アンテナ１４で受信され、パソコン本体１１内の無線回路３１で復調され、さらにＡ／Ｄ変換されてデータ処理回路３２によりデジタルの映像信号に変換され、データ処理回路３２のメモリやハードディスク１６に格納されると共に、所定の速度で読み出されモニタ１３に撮像素子２２で撮像された光学画像がカラー表示される。

操作者は、この画像を観察することにより、患者２の胃５４内部等を観察することができる。この観察画像を見ながら、操作入力装置９のジョイスティックなどの操作手段を用いて、胃５４内全域の観察が行えるように外部磁力のかけ方を容易にコントロールできる。

さらに胃５４内の観察が終了した後、カプセル３に対して磁場発生装置５で発生される回転磁場の向きを制御することにより、磁気的に誘導して胃５４から十二指腸５１側に移動させることができる。そして、十二指腸５１においてもその管腔の向きに進行させるように回転磁場の向きを制御することにより円滑にカプセル３を推進させることができる。また、小腸のように屈曲した管路内を進行させる場合においても図９（Ａ）で説明したように螺旋状突起４３がカプセル本体４１の球面状の端部付近にまで形成してあるので、カプセル３を屈曲した管路内でも円滑に進行させることができる。

このように本実施例によれば、円滑にカプセル３を推進させることができるので、検査に要する時間を短縮でき、かつ術者及び患者の負担や疲労等を軽減できる。
また、本実施例のカプセル３は、無駄な動きがない分、磁場誘導効率が良くなり、カプセル本体４１内のマグネット８及び体外の電磁石５ａ〜５ｃを小型化できるという効果もある。

次に本発明の実施例２を図１０を参照して説明する。図１０は本発明の実施例２のカプセル３Ｂを示す。このカプセル３Ｂは実施例１のカプセル３が螺旋状突起部４３の後端４３ｂがカプセル本体３の後端に至る手前の位置となっていたのをより後方側に延出してカプセル本体４１の端部近傍に形成している。

その他の構成は実施例１のカプセル３と同様である。
本実施例の作用及び効果としては、後方側に移動させる場合にも、効率良く移動させることができると共に、屈曲した後方側に移動させる場合にも円滑に移動させることができる。

図１１は第１変形例のカプセル３Ｃを示す。図１０に示すカプセル３Ｂの外形が略半球形状であったのに対して、このカプセル３Ｃは葉巻形状のように先端から後端までが滑らかに外径が変化している。
本カプセル３Ｃは、先端から後端までが滑らかに外径が変化しているので挿入性が良い作用及び効果を有する。

図１２は第２変形例のカプセル３Ｄを示す。図１３に示すカプセル３Ｄはそのカプセル本体４１の外形が、中央部の円筒部の両端がテーパ状（円錐形状）に縮径にしたテーパ部６１が形成されている。そして、先端側及び後端側はカットしたように平面状にしている。
先端カバー側及び後端部側がテーパ状に縮径にされているので、挿入性が良い。また、カットしたような形状にしているので、小型化が可能となる。

図１３は第３変形例のカプセル３Ｅを示す。図１３に示すカプセル３Ｅは図１２のカプセル３Ｄにおいて、先端部及び後端部が平面状にする代わりに略球面状に丸くしたものである。

つまり、このカプセル３Ｅはカプセル本体４１の外形が、中央部の円筒部の両端がテーパ状（円錐形状）に縮径にしたテーパ部６１が形成されている。そして、先端側及び後端側の端部は略球面状にしている。
本変形例は、先端カバー側及び後端部側がテーパ状に縮径にされているので、挿入性が良い。

図１４は第４変形例のカプセル３Ｆを示す。図１４に示すカプセル３Ｆではカクセル本体４１の外表面に形成された螺旋状突起４３が例えば中央部の最も外径が大きい部分での螺旋状に突起４３が形成されるピッチｂが、これよりも先端側や後端側での外径が小さくなる部分に形成されている突起４３のピッチａ及びｃと同じピッチ、つまりａ＝ｂ＝ｃに設定している。

このようにカプセル３Ｆの外表面に形成した螺旋状突起４３のピッチを一定に形成したことにより、カプセル３Ｆが回転して管腔臓器の内壁面の凹凸と係合して押し出される場合、管腔臓器の内壁面の凹凸は略一定であると考えられるので、効率良くカプセル３を推進させることができる。
また、ピッチが一定であるため、加工時に旋盤の回転に対して送り量を一定とすることにより簡単に加工ができ、低コストで製造ができる。

また、以下のような第５変形例のようにしても良い。
前述の各カプセル３Ｂ等は、後部に線やチューブの無い無索型であるが、このカプセル３Ｂ等の後端部（先端カバー３９の逆側）に可撓性チューブを回転自在に取り付けた有索型のカプセル型医療装置にしても良い。

この場合、螺旋状構造体による推進とチューブによる押し引きを組み合わせることによって、より効果的にカプセル型医療装置を推進或いは後退させることができるという効果がある。

次に図１５を参照して本発明の実施例３を説明する。図１５（Ａ）は本発明の実施例３のカプセル３Ｇを示し、図１５（Ｂ）はこのカプセル３Ｇによる得られる取得画像例を示す。

図１５（Ａ）に示すカプセル３Ｇは、例えば図１０のカプセル３Ｂにおいて、螺旋状突起４３内にその長手方向に沿って中空部６２を設けた中空構造にして、その先端側の端部４３ａで開口する開口端６２ａにすると共に、その端部４３ａを視野角の内側となる位置まで延出し、この端部４３ａを図１６（Ｂ）に示すように（取得画像により）観察できるようにしている。

また、このカプセル３Ｇではカプセル本体４１の内部に中空部を設けて薬剤６３を貯蔵可能とする収納部６４を形成し、この収納部６４と螺旋状突起４３の中空部６２とを結ぶチューブ６５の間に送出駆動（放出駆動）或いは吸引駆動するマイクロポンプ６６を設けて収納部６４に貯蔵された薬剤６３を螺旋状突起４３の中空部６２を経て先端の開口端６２ａから放出して、患部等に対して薬剤投与による治療の処置を行うことができるようにしている。

また、上記マイクロポンプ６６は逆回転させることにより、開口端６２ａから体液等の体内物質を吸引して収納部６４に収納することもできるようにしている。例えば、最初は患部等において、収納部６４に貯蔵された薬剤６３を開口端６２ａから放出し、その後マイクロポンプ６５を逆回転させることにより体液等の体内物質を収納部６４に収納し、カプセル３Ｇを体内から排出させた後、収納部６４の体内物質をカプセル３Ｇから取り出して詳しく検査することもできるようにしている。

本実施例によれば、螺旋状構造体としての螺旋状突起４３を薬剤６３の放出にも利用するようにしているので、螺旋状構造体を推進にも薬剤６３の放出にも利用でき、小型で体腔内の撮像を行う機能と治療のための薬剤放出機能とを備えたカプセル３Ｇを実現できる。
また、さらに体腔内の体液その他の体腔内物質の採取も行う機能を備えたカプセル３Ｇも実現できる。

また、螺旋状突起４３の端部４３ａを視野角の内側となる位置まで延出することにより、より推進力を向上させることができると共に、端部４３ａに設けた開口端６２ａから薬剤６３を放出したり、体内物質を吸引する場合にその動作を取得画像により確認することができる。
なお、図１５のカプセル３Ｇを薬剤６３の放出にのみ利用したり、体内の物質の吸引採取にのみ利用しても良い。

前述の螺旋状突起４３の中空部開口端６２ａに圧力センサ、ｐＨセンサ、温度センサ、血液センサ等の各種センサを設け、センサの配線を中空部６２に沿わせて配置しても良い。センサは複数ある螺旋状突起４３毎に異なる種類のセンサを設けても良いし、同じ種類のセンサでも良い。この場合、薬剤６３の放出或いは体液の採取と同時に、センサで計測している部位、位置を画像で確認できるため、より便利である。

図１６は変形例のカプセル３Ｈを示す。このカプセル３Ｈは図１５（Ａ）のカプセル３Ｇにおいて、カプセル３内部の収納部６４は設けないで、カプセル３Ｈ内部に設けたマイクロポンプ６５をチューブ６５を介して２重に設けた２つの螺旋状突起４３の中空部６２に接続している。

そして、マイクロポンプ６５を例えば時計回り方向に回転させると、マイクロポンプ６５は図１７中で上側から下側に吸引を行う動作となり、図１７中において断面で示す螺旋状突起４３の中空部６２に体液等を吸引して貯蔵することができる。

また、マイクロポンプ６５を逆向きに回転させることにより、他方の螺旋状突起４３の中空部６２に体液等を吸引して貯蔵することができる。
つまり、本変形例では、２重に設けた螺旋状突起４３の中空部６２に、例えば異なる部位でそれぞれ体液等の体内物質、検査しようとする物質を吸引して採取することができる。本変形例は図１５のカプセル３Ｈとほぼ同様の効果を有する。

なお、カプセル３等に内蔵した電磁場応答部となるマグネット８の代わりに、鉄等の強磁性体或いは磁性体で形成しても良い。また、磁場でなく、電場を印加し、カプセル３等には荷電体或いは誘電体を内蔵するようにしても良い。
なお、上述した各実施例等を部分的等で組み合わせて構成される実施例等も本発明に属する。

｛付記］
１．被検体の管腔臓器内で検査又は処置などの医療行為を行なうカプセル型医療装置において、
本体が進行方向を対称軸に持つ回転対称体で構成され、本体の進行方向前部又は後部の少なくとも一方は、径が端部の方向に細くなる縮径部により構成され、本体内部に被検体外から印加される電磁場の回転に作用される電磁場応答部を備え、本体外表面に前記電磁場応答部による回転運動を推進力に変換するための螺旋状構造を備え、前記螺旋状構造の端部が本体端部近傍に達するように設置されていることを特徴とするカプセル型医療装置。

２．被検体の管腔臓器内で検査又は処置などの医療行為を行なうカプセル型医療装置において、
本体が略円筒形状部分と本体両端における径が端部の方向に細くなる縮径部とで構成され、本体内部に被検体の外から印加される回転磁場に磁気的に作用される磁石を備え、本体外表面に前記磁石による回転運動を推進力に変換するための螺旋状構造を備え、前記螺旋状構造が前記本体略円筒形状部分と前記縮径部の両方に設置したことを特徴とするカプセル型医療装置。
（付記２の効果）管腔臓器内の狭窄部分において螺旋状構造を本体略円筒形状部分のみに設置した場合と比較して、推進しやすくなる。カプセル型医療装置内部に検査、処置に必要な部品の配置が可能。

３．前記螺旋状構造のピッチが本体の形状に依らず等しいことを特徴とする付記１又は２に記載のカプセル型医療装置。
（付記３の効果）回転によって得られる推進力がカプセル型医療装置の外表面において一定となるので、より滑らかかつ効果的な推進が実現できる。

４．前記カプセル型医療装置の内部に少なくとも一つの撮像素子と、前記撮像素子に外部から取り入れられた光を集光するためのレンズ系と、前記本体の少なくとも一端に前記縮径部として、前記レンズ系に光を取り入れるための光透過部材とを具備し、前記螺旋状構造が前記撮像素子に写らない様に、前記光透過部材上に設置されたことを特徴とする付記１又は２、又は３のいずれかに記載のカプセル型医療装置。

５．前記電磁場応答部が、磁性体又は磁石であることを特徴とする付記１に記載のカプセル型医療装置。
６．前記電磁場応答部が、誘電体であることを特徴とする付記１に記載のカプセル型医療装置。

７．前記カプセル型医療装置の前記略円筒形状部分と前記縮径部の接続部分において、前記螺旋状構造が滑らかに接続することを特徴とする付記２に記載のカプセル型医療装置。（付記７の効果）より滑らかな推進ができ、管腔臓器を誘導するのに適している。

８．前記カプセル型医療装置の前記螺旋状構造が、複数の螺旋から構成されていることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
（付記８の効果）螺旋の数が多くなると推進力が増加する。

９．前記カプセル型医療装置において、前記縮径部がテーパ形状であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
１０．前記カプセル型医療装置において、前記縮径部が半球状であることを特徴とした付記１から８のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
１１．前記カプセル型医療装置において、前記縮径部の末端部が略球面であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
（付記１１の効果）先端部形状が略球面であるため、管腔臓器を誘導するのに適している。

１２．前記螺旋状構造が中空部分を有することを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載のカプセル型医療装置。
（付記１２の効果）螺旋状構造内に薬剤又は体内物質の貯蔵手段が確保できるため、カプセル型医療装置の小型化が可能。

１３．前記カプセル型医療装置の内部に少なくとも薬剤を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵手段に貯蔵される薬剤と、前記薬剤を放出する放出手段とを具備し、中空構造とした前記螺旋状構造内を通って前記放出手段によって放出された薬剤が、前記螺旋状構造端部から放出されることを特徴とする付記１２に記載のカプセル型医療装置。
（付記１３の効果）螺旋状構造が薬剤放出用管路と併用できるため、カプセル型医療装置の小型化が可能。

１４．前記カプセル型医療装置の内部に少なくとも体内物質の吸入手段と、吸入物質を貯蔵する貯蔵手段とを具備し、中空構造とした前記螺旋状構造の端部を体内物質の吸入口としたことを特徴とする付記１２に記載のカプセル型医療装置。

（付記１４の効果）螺旋状構造が体外物質吸入管路と併用できるため、カプセル型医療装置の小型化が可能。

１５．前記カプセル型医療装置の内部に少なくとも一つの撮像素子と、前記撮像素子に外部から取り入れられた光を集光するためのレンズ系と、前記本体の少なくとも一端に前記縮径部として、前記レンズ系に光を取り入れるための光透過部材とを具備し、前記螺旋状構造が前記撮像素子に写る様に、前記光透過部材上に設置されたことを特徴とする付記１３又は１４に記載のカプセル型医療装置。
（付記１５の効果）薬剤の放出又は体内物質の吸入を取得画像で確認できる。

１６．付記１から１５のいずれかに記載のカプセル型医療装置と、前記カプセル型医療装置に設けられた電磁場応答部に作用する電磁場を発生させる電磁場発生手段と、前記電磁場発生手段による電磁場の向きを制御する電磁場制御手段とを備え、
前記電磁場発生手段が３軸方向に電磁場を発生させ、前記カプセル型医療装置を管腔臓器内で回転させることを特徴とするカプセル型医療装置誘導システム。

本発明の実施例１を備えたカプセル医療装置誘導システムの概略の構成図。図１のより詳細な構成を示すブロック図。磁場発生装置の概略の構成を示す概略構成図。カプセル型医療装置の外観を示す側面図。カプセル型医療装置の内部構成を示す断面図。回転磁場を印加して推進速度を測定するためにシリコンチューブ内にサンプルのカプセルを挿入した水槽を示す側面図。端部に螺旋状突起を設けた第１のサンプルを示す図。推進速度の測定結果を示す図。屈曲した管路内を推進させる場合の作用の説明図。本発明の実施例２のカプセル型医療装置を示す側面図。第１変形例のカプセル型医療装置を示す側面図。第２変形例のカプセル型医療装置を示す側面図。第３変形例のカプセル型医療装置を示す側面図。第４変形例のカプセル型医療装置の螺旋状突起のピッチを示す概略側面図。本発明の実施例３のカプセル型医療装置及び取得画像を示す図。変形例のカプセル型医療装置の構成を一部を切り欠いて示す側面図。

符号の説明

１…カプセル型医療装置誘導システム（カプセル誘導システム）
２…患者
３…カプセル型医療装置（カプセル）
４…カプセル制御装置（制御装置）
５…磁場発生装置
６…交流電源装置
８…マグネット
９…操作入力装置
１１…パソコン本体
１３…モニタ
１４…体外アンテナ
１５…ＣＰＵ
１６…ハードディスク
２１…対物レンズ系
２２…撮像素子
２３…照明素子
３９…先端カバー
４０…本体外装部材
４１…カプセル本体
４３…螺旋状突起
４３ａ、４３ｂ…端部
代理人弁理士伊藤進

Claims

被検体の管腔臓器内において所定の医療行為を行なうカプセル型医療装置において、
進行方向を対称軸に持つ回転対称体により構成され、略円筒形状部と、当該略円筒形状部の両端における径が端部に向けて細くなる縮径部と、により構成されたカプセル本体と、
前記カプセル本体内部に配設された、被検体外から印加される電磁場の回転変位に作用される電磁場応答部と、
前記カプセル本体の外表面に配設された、前記電磁場の回転変位と前記電磁場応答部との電磁場的作用による当該カプセル本体の回転運動を同カプセル本体の推進力に変換するための螺旋状構造と、
を備え、
前記螺旋状構造は、前記略円筒形状部の外表面に配設される共に、前記縮径部の外表面において当該螺旋状構造の少なくとも一方の端部が当該縮径部の視野角内に入らない境界位置に至るまで延出されるよう配設され、かつ、当該螺旋状構造のピッチは全長において一定である
ことを特徴とするカプセル型医療装置。
被検体外から印加される前記電磁場の回転変位は、被検体外から印加される回転磁場の変位であり、
前記電磁場応答部は、前記回転磁場の変位に磁気的に作用される磁石であり、
前記螺旋状構造は、前記回転磁場の変位と前記磁石との磁気的作用による当該カプセル本体の回転運動を同カプセル本体の推進力に変換するための構造である
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。
前記螺旋状構造は、内部に中空部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル型医療装置。
請求項１−３の何れか一項に記載のカプセル型医療装置と、
前記カプセル型医療装置に設けられた前記電磁場応答部に作用する電磁場を発生させる電磁場発生手段と、
前記電磁場発生手段による電磁場の向きを制御する電磁場制御手段と、
を備え、
前記電磁場発生手段が３軸方向に電磁場を発生させ、前記カプセル型医療装置を管腔臓器内で回転させることを特徴とするカプセル型医療装置誘導システム。