JP4578874B2

JP4578874B2 - カプセル型医療装置

Info

Publication number: JP4578874B2
Application number: JP2004208400A
Authority: JP
Inventors: 紀幸藤森
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP2006026060A

Description

本発明は、被検体内に導入されて被検体内の情報を収集する、たとえば飲み込み型のカプセル型内視鏡などのカプセル型医療装置に関し、特に高い液密性を保持するカプセル型医療装置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）のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、胃、小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である。

また、これら臓器内の移動によるこの観察期間、カプセル型内視鏡によって体腔内で撮像された画像データは、順次無線通信などの無線機能により、被検体の外部に設けられた外部装置に送信され、外部装置内に設けられたメモリに蓄積される。被検者がこの無線機能とメモリ機能を備えた外部装置を携帯することにより、被検者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間、不自由を被ることなく行動が可能になる。観察後は、医者もしくは看護士によって、外部装置のメモリに蓄積された画像データに基づいて、体腔内の画像をディスプレイなどの表示手段に表示させて診断を行うことができる。

この種のカプセル型内視鏡では、上記機能を実行するために、たとえば特許文献１に示すような飲み込み型のものがある。このカプセル型内視鏡は、ＬＥＤなどの照明手段、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子、これら照明手段や固体撮像素子の駆動回路、電池などを含む電源部および固体撮像素子からの画像データを外部装置に送信するための送信部などの機能実行手段を内部に備え、これら機能実行手段を密閉したカプセル形状の容器内に収容したものが提案されている。カプセル形状の容器は、照明手段による容器外部への照明やたとえばこの照明光による反射光を受光して容器外部の撮像を行うための半球形状の透明カバーと、これら機能実行手段を収容する円筒形状の外装ケースとに分割して形成されており、製造時に、この透明カバーと外装ケースを液密的に接合することで、カプセル形状の容器を密閉していた。

特開２００１−９１８６０号公報

このようなカプセル型内視鏡では、軽量化を図るために、透明カバーおよび外装ケースを薄肉の樹脂部材で形成し、かつこの透明カバーと外装ケースとを接着剤で接合することで、液密を確保している。しかしながら、特許文献１のカプセル型内視鏡では、バッテリを圧縮バネで付勢して円形回路基板に圧接しているので、圧縮バネの付勢力が接着剤の接着力よりも強いと、透明カバーと外装ケースとの接合が保てずに、カプセル型内視鏡内の液密性を確保できなくなるので、この透明カバーと外装ケースとの接合を保つための複雑な機構が必要となっていた。たとえば、このような機構を内部に設けるために、小型化が要求されるカプセル型内視鏡に専用のスペースが必要となり、内視鏡が大型化するなどの問題があった。また、この大型化に伴って、従来のカプセル型内視鏡では、軽量化が図れなくなるという問題もあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、カプセル型医療装置の大型化を防ぎ、液密性を容易に確保することができるカプセル型医療装置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、本発明にかかるカプセル型医療装置は、所定の機能を実行するチップが搭載されるリジット基板と、該リジット基板から延在する折り曲げ可能なフレキシブル基板と、を含むリジットフレキ基板と、一方の端が開口され且つ他方の端が閉口された中空の筒状部と、前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の一方の端側を当接する胴部台座部と、前記開口された他方の端に形成された胴部接合端部と、を含む胴部カバーと、前記胴部接合端部に内嵌される開口した先端接合端部と、前記胴部接合端部と前記先端接合端部とを嵌め合わせた際に前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の他方の端を当接する先端台座部と、を含む先端カバーと、前記先端接合端部と前記胴部接合端部とをそれぞれの前記開口周囲に亘って固着する封止樹脂と、前記リジットフレキ基板を折り曲げた際に対向する位置に配設された一対のバネで形成された接点と、前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の前記一対の接点に付勢されつつ挟持され、前記チップを駆動するための駆動電力を供給する蓄電部と、を備え、前記先端接合端部と前記胴部接合端部とには、前記胴部接合端部と前記先端接合端部とを嵌め合わせた際に互いに係合する係合部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

また、上記した本発明にかかるカプセル型医療装置は、前記係合部が、前記先端接合端部の外側周囲に設けられた少なくとも１つの突起と、前記胴部接合端部の内側周囲に設けられ、前記突起と係合可能な少なくとも１つの溝と、を含むことを特徴とする。
また、上記した本発明にかかるカプセル型医療装置は、前記突起が、前記先端接合端部の外側周囲に亘って形成されたリング状の凸部と、前記胴部接合端部の内側周囲に亘って形成され、前記リング状の凸部と係合するリング状の凹部と、を含むことを特徴とする。
また、上記した本発明にかかるカプセル型医療装置は、前記突起が、前記先端接合端部および前記胴部接合端部のうち一方の外側または内側周囲に亘って形成された螺旋状の凸部と、前記先端接合端部および前記胴部接合端部のうち他方の内側または外側周囲に亘って形成され、前記螺旋状の凸部と係合する螺旋状の凹部と、を含むことを特徴とする。

本発明にかかるカプセル型医療装置は、たとえば突起と、前記突起と係合可能な溝とからなる接合保持手段を備え、先端カバーの接合端部と該胴部カバーの接合端部との接合時に、この突起と溝を係合させることにより、構成要素の少ない構成によって先端カバーの接合端部と該胴部カバーの接合端部との接合した状態を保持して接合面の剥離を防止することで、カプセル型医療装置の大型化を防ぎ、医療装置内の液密性を容易に確保することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかるカプセル型医療装置の実施の形態を図１〜図３の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明にかかるカプセル型医療装置の実施の形態１の構成を示す側断面図であり、図２は、図１に示したリジットフレキ配線基板を展開した上面図である。なお、この実施の形態では、カプセル内視鏡として、被検体である人間の口などから体腔内に導入して、体腔内の被検部位を撮影するカプセル型内視鏡を一例として説明する。

このカプセル型内視鏡１は、図１に示すように、カプセル形状に形成された外装ケースである密閉容器２と、予め設定された所定の機能を実行するための機能実行手段として、体腔内を被検部位を照明するための照明光を出射する照明手段３と、機能実行手段として、照明光による反射光を受光して被検部位を撮像する撮像手段４と、照明手段３と撮像手段４の駆動制御および信号処理を行う制御手段５と、機能実行手段を駆動するための駆動電力を蓄積する蓄電手段６と、撮像手段４によって取得された画像データを被検体外に無線送信する無線送信手段７を備える。

密閉容器２は、人が飲み込める程度の大きさのものであり、略半球状の先端カバー２１と、筒形状の胴部カバー２２とを弾性的に嵌合させて形成されている。先端カバー２１は、略半球状のドーム形状であって、ドームの後側が円形状に開口している。この先端カバー２１は、透明性あるいは透光性を有する透明部材、たとえば光学的性能や強度を確保するのに好ましいシクロオレフィンポリマーあるいはポリカーボネイトなどで成形され、照明手段３からの照明光を密閉容器２の外部に透過することを可能にするとともに、この照明光による被検体からの反射光を内部に透過することを可能にする。この先端カバー２１の内面には、照明手段３の後述する照明基板３０が当接する台座２１ａが周設されている。

また、胴部カバー２２は、先端カバー２１の後側に位置して、上記機能実行手段を覆う部材である。この胴部カバー２２は、円筒形状の胴部２３と、略半球状のドーム形状の後端部２６を一体に形成し、この胴部２３の前側が円形状に開口している。この胴部カバー２２は、強度を確保するのに好ましいポリサルフォンなどで形成され、照明手段３と、撮像手段４と、制御手段５とを胴部２３に収容し、無線送信手段７を後端部２６に収容している。この後端部２６には、無線送信手段７の後述する送信基板７１が当接する台座２６ａが周設されている。

先端カバー２１の開口部には、開口端部の縁に沿って円筒形状の接合端部２４が設けられている。また、胴部２３の開口部には、開口端部の縁に沿って円筒形状の接合端部２５が設けられている。各接合端部２４，２５は、先端カバー２１と胴部カバー２２を相互に接合する際に、密閉容器２の内外で重合して互いに接触する接合面２４ａ，２５ａを有する。この実施の形態では、先端カバー２１の接合端部２４が密閉容器２の内側にあって、その外面が接合面２４ａをなし、胴部カバー２２の接合端部２５が密閉容器２の外側にあって、その内面が接合面２５ａをなし、接合面２４ａの外径と、接合面２５ａの内径とは、略一致して形成されている。なお、各接合端部２４，２５は、たとえば型成形時の抜き勾配の角度が０度のストレートで、かつほぼ同一の内外径にした筒形状に形成して互いの接合を容易にしてある。

接合面２４ａには、その全周に渡って突起２４ｂが無端状に形成され、接合面２５ａには、その全周に渡って溝２５ｂが無端状に形成されている。この突起２４ｂと溝２５ｂとは、接合面２４ａと２５ａが重合した状態で互いに係合される。このように、突起２４ｂおよび溝２５ｂは、互いに係合することによって、先端カバー２１と胴部カバー２２との接合した状態を保持する接合保持手段を構成している。

照明手段３は、図１に示すように、中央部分に通穴３０ａが設けられた円盤形状に形成された照明基板３０と、この照明基板３０の前面（図１中、先端カバー２１側）に設けられた発光ダイオード、たとえば白色ＬＥＤなどの４つの発光体３１と、図２に示すように、後面（図１中、撮像基板４０側）に発光体３１を駆動するための回路を構成するチップ部品３２とを備え、発光体３１からの照明光は、先端カバー２１を介して外部に照射されている。

撮像手段４は、図１に示すように、円盤形状に形成された撮像基板４０と、この撮像基板４０の前面（図１中、照明基板３０側）に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子４１と、固体撮像素子４１に被写体の像を結像させる結像レンズ４２とを備える。結像レンズ４２は、固体撮像素子４１の前面（図１中、照明基板３０側）に設けられており、被写体側に位置して可動枠４３ａに設けられる第２レンズ４２ｂと、固体撮像素子４１側に位置する固定枠４３ｂに設けられる第１レンズ４２ａとから構成される。可動枠４３ａと固定枠４３ｂは、第１レンズ４２ａおよび第２レンズ４２ｂを光軸に沿って移動させるピント調整機構４３を構成している。また、可動枠４３ａは、照明基板３０の通穴３０ａに挿通しており、結像レンズ４２の光軸を照明基板３０の前面に向けている。これにより、撮像手段４は、照明手段３の照明光によって照らされた範囲を撮像することができる。また、図１および図２に示すように、撮像基板４０の前面および後面（図１中、スイッチ基板６２側）には、固体撮像素子４１を囲む態様で、固体撮像素子４１を駆動するための回路を構成するチップ部品４４が設けられている。

制御手段５は、図１に示すように、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）５１を有し、ＤＳＰ５１は、撮像基板４０の後面でチップ部品５２に囲まれる態様で設けられている。このＤＳＰ５１は、カプセル型内視鏡１の駆動制御の中枢を司り、固体撮像素子４１の駆動制御および出力信号処理、照明手段３の駆動制御を行う。なお、撮像基板４０の後面のチップ部品４４は、ＤＳＰ５１から出力される映像信号およびクロック信号の２つの信号を、無線送信手段７から送信するにあたり、１つの信号にミキシングする機能などを有する半導体部材である。

蓄電手段６は、図１に示すように、酸化銀電池などのボタン型乾電池６１と、円盤形状に形成されたスイッチ基板６２と、リードスイッチ６３ａとバイアス磁石６３ｂを有し、スイッチ基板６２の前面（図１中、撮像基板４０側）に設けられるスイッチ部６３、電源部６４とを備える。ボタン型乾電池６１は、複数個、たとえばこの実施の形態では、２個を直列にして負極キャップ側を後側（図１中、電源基板６６側）に向けて配置してある。なお、電池６１は、酸化銀電池に限定されるものではなく、たとえば充電式電池、発電式電池などを用いても良く、個数も２個に限定されるものではない。

また、スイッチ基板６２の後面には、板バネで形成された接点６５が設けられ、この接点６５は、ボタン型乾電池６１の正極缶に接触して、ボタン型乾電池６１を板バネの付勢力で、後側（図１中、電源基板６６側）に付勢している。

電源部６４は、円盤形状に形成された電源基板６６と、電源基板６６の後面（図１中、後端部２６側）に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ６４ａを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４ａは、常にシステムに必要な一定の電圧を得るために、ボタン型乾電池６１で得られる電圧をたとえば昇圧などのコントロールを行う。また、電源基板６６の前面（図１中、スイッチ基板６２側）には、板バネで形成された接点６７が設けられ、この接点６７は、ボタン型乾電池６１の負極キャップと接触して、ボタン型乾電池６１を板バネの付勢力で、前側（スイッチ基板６２側）に付勢している。この実施の形態において、蓄電手段６は、スイッチ基板６２と電源基板６６の間に複数のボタン型乾電池６１を直列に接続配置して各機能実行手段への電源供給を可能にする。

無線送信手段７は、円盤形状に形成された送信基板７１と、送信基板７１の後面（図１中、後端部２６側）に設けられた発振回路７２と、アンテナ基板７３と、アンテナ基板７３の後面（図１中、後端部２６側）に設けられたアンテナ７４とを備える。アンテナ７４は、図２に示すように、アンテナ基板７３の後面に、略渦巻き状のパターンで構成されている。この無線送信手段７は、上記チップ部品４４（半導体部材）でミキシングした信号から一定の周波数・振幅・波形を持つ信号を発振回路７２によって取り出し、この取り出した信号をアンテナ７４からカプセル型内視鏡１の外部に送信する。なお、送信基板７１とアンテナ基板７３とは、半田によって電気的に接続されて一体の送信ユニットを構成している。

上述した照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６および送信基板７１は、リジット基板からなる。図２に示すように、これらリジット基板は、一連のフレキシブル基板８０をそれぞれ挟む態様で設けられて、リジットフレキ配線基板８を構成している。すなわち、各リジット基板は、フレキシブル基板８０を介して、照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６、送信基板７１の順で所定間隔おきに配設され、互いに電気的に接続されている。

そして、リジットフレキ配線基板を外装ケースである密閉容器２に収納して、カプセル型内視鏡１を組み立てる場合には、まず、このリジットフレキ配線基板のフレキシブル基板８０を折り曲げることによって、図１に示す態様で、照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６および送信基板７１は、先端カバー２１側と後端部２６側の前後方向に積層して配置する。この際に、照明基板３０と撮像基板４０とを、絶縁性を有する接着剤１０により、電気的に絶縁して固着する。

次に、リジットフレキ配線基板を胴部カバー２２内に収納して、台座２６ａに送信基板７１を当接させる。そして、先端カバー２１の接合端部２４の接合面２４ａに接着剤を塗布して、先端カバー２１の接合端部２４に対して胴部カバー２２の接合端部２５を重合して接合し、接合保持手段としての突起２４ｂと溝２５ｂとを係合する。これにより、接着性が向上した各接合面２４ａ，２５ａの間に接着剤が浸潤する。また、この際に、台座２１ａと照明基板３０とが当接され、台座２１ａ，２６ａによってリジット配線基板が、円筒形状の胴部２３内に固定される。そして、最後に、突起２４ｂと溝２５ｂの接合した状態を保持しつつ、各接合面２４ａ，２５ａを相対的に回転させる。これにより、各接合面２４ａ，２５ａの間に浸潤した接着剤が互いに係合する突起２４ｂと溝２５ｂの間に至り、先端カバー２１と胴部カバー２２とが液密を確保した状態で接合される。この先端カバー２１と胴部カバー２２の接合力は、板バネで形成された接点６５，６７の付勢力を容易に上回る接合性を有することとなる。

このように、この実施の形態では、密閉容器を構成する先端カバーの接合端部と胴部カバーの接合端部に接合保持手段としての突起と溝を設け、接合端部同士を係合させるとともに、接着剤で接着させるので、構成要素の少ない構成によって接合性が向上し、先端カバーの接合端部と該胴部カバーの接合端部との接合した状態を保持するので、板バネで形成された接点の付勢力よりも強い接合力が生じて、接合面の剥離を防止することができ、これにより、カプセル型医療装置の大型化を防ぎ、医療装置内部の液密性を容易に確保することができる。

なお、この実施の形態では、１つの突起と溝によって、先端カバーと胴部カバーの係合状態を保持するように構成したが、本発明はこれに限らず、たとえば先端カバーと胴部カバーの接合端部に、２つ以上の複数の突起と溝とを設け、これら突起と溝をそれぞれ係合させることによって、先端カバーと胴部カバーの係合状態を保持するように構成しても良い。この場合には、係合面積が増えて係合力が強化されることによって、先端カバーと胴部カバーの接合が強化され、さらに接合面の剥離が防止されて、医療装置内部の液密性を容易に確保することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明にかかるカプセル型医療装置の実施の形態２の構成を示す密閉容器の側断面図である。なお、この図では、リジットフレキ配線基板の図示を省略している。図３において、図１に示した実施の形態１と異なる点は、突起２４ｂを螺旋形状の雄ネジで構成し、溝２５ｂをこの雄ネジ２４ｂに螺合可能な螺旋形状の雌ネジで構成する点である。

この実施の形態では、実施の形態１と同様に、カプセル型内視鏡１を組み立てる場合、ます先端カバー２１の接合端部２４の接合面２４ａに接着剤を塗布する。次に、雄ネジ２４ｂと雌ネジ２５ｂを合わせて、先端カバー２１の接合端部２４を胴部カバー２２の接合端部２５に係合させて接合するように、上記接合保持手段としての雄ネジ２４ｂと雌ネジ２５ｂを螺合する。これによって、先端カバー２１と胴部カバー２２とが接合され、リジットフレキ配線基板が胴部カバー２２内に固定される。

このように、この実施の形態では、密閉容器を構成する先端カバーの接合端部と胴部カバーの接合端部に接合保持手段としての雄ネジと雌ネジを設け、このネジの螺合によって接合端部同士を係合させるとともに、接着剤で接着させるので、さらに先端カバーと胴部カバーの係合が強化され、さらに板バネで形成された接点の付勢力よりも強い接合力が生じて、接合面の剥離が防止されて、さらにカプセル型医療装置内部の液密性を容易に確保することができる。

また、本発明では、カバーの表面処理をプラズマ、それ以外の活性ガス、たとえばオゾンや紫外線などを用いて行うことも可能であり、さらには薬品を用いた化学的処理、またはプライマー処理を用いて、被処理部であるカバーの外表面や接合面の親水性を向上させることも可能である。これにより、さらに接合端部同士の係合を接点の付勢力よりも強くすることが可能となり、接合面の剥離が防止されて、さらにカプセル型医療装置内部の液密性を容易に確保することができる。

本発明にかかるカプセル型医療装置の実施の形態１の構成を示す側断面図である。図１に示したリジットフレキ配線基板を展開した上面図である。本発明にかかるカプセル型医療装置の実施の形態２の構成を示す密閉容器の側断面図である。

符号の説明

１カプセル型内視鏡
２密閉容器
３照明手段
４撮像手段
５制御手段
６蓄電手段
７無線送信手段
８リジットフレキ配線基板
１０接着剤
２１先端カバー
２１ａ，２６ａ台座
２２胴部カバー
２３胴部
２４，２５接合端部
２４ａ，２５ａ接合面
２４ｂ突起（雄ネジ）
２５ｂ溝（雌ネジ）
２６後端部
３０照明基板
３０ａ通穴
３１発光体
３２，４４，５２チップ部品
４０撮像基板
４１固体撮像素子
４２結像レンズ
４２ａ，４２ｂレンズ
４３ピント調整機構
４３ａ可動枠
４３ｂ固定枠
６１ボタン型乾電池
６２スイッチ基板
６３スイッチ部
６３ａリードスイッチ
６３ｂバイアス磁石
６４ａコンバータ
６４電源部
６５，６７接点
６６電源基板
７１送信基板
７２発振回路
７３アンテナ基板
７４アンテナ
８０フレキシブル基板

Claims

所定の機能を実行するチップが搭載されるリジット基板と、該リジット基板から延在する折り曲げ可能なフレキシブル基板と、を含むリジットフレキ基板と、
一方の端が開口され且つ他方の端が閉口された中空の筒状部と、前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の一方の端側を当接する胴部台座部と、前記開口された他方の端に形成された胴部接合端部と、を含む胴部カバーと、
前記胴部接合端部に内嵌される開口した先端接合端部と、前記胴部接合端部と前記先端接合端部とを嵌め合わせた際に前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の他方の端を当接する先端台座部と、を含む先端カバーと、
前記先端接合端部と前記胴部接合端部とをそれぞれの前記開口周囲に亘って固着する封止樹脂と、
前記リジットフレキ基板を折り曲げた際に対向する位置に配設された一対のバネで形成された接点と、
前記筒状部内に折り曲げた状態で収容された前記リジットフレキ基板の前記一対の接点に付勢されつつ挟持され、前記チップを駆動するための駆動電力を供給する蓄電部と、
を備え、
前記先端接合端部と前記胴部接合端部とには、前記胴部接合端部と前記先端接合端部とを嵌め合わせた際に互いに係合する係合部がそれぞれ形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
前記係合部は、前記先端接合端部の外側周囲に設けられた少なくとも１つの突起と、前記胴部接合端部の内側周囲に設けられ、前記突起と係合可能な少なくとも１つの溝と、を含む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。
前記突起は、前記先端接合端部の外側周囲に亘って形成されたリング状の凸部と、前記胴部接合端部の内側周囲に亘って形成され、前記リング状の凸部と係合するリング状の凹部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のカプセル型医療装置。
前記突起は、前記先端接合端部および前記胴部接合端部のうち一方の外側または内側周囲に亘って形成された螺旋状の凸部と、前記先端接合端部および前記胴部接合端部のうち他方の内側または外側周囲に亘って形成され、前記螺旋状の凸部と係合する螺旋状の凹部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のカプセル型医療装置。