JP5248911B2 - カプセル型医療装置 - Google Patents

Description

本発明は、患者等の被検体の臓器内部に導入され、この被検体の体内情報を取得するカプセル型医療装置に関するものである。

従来から、医療分野においては、撮像機能と無線通信機能とを備えた飲込み型のカプセル型医療装置が登場している。カプセル型医療装置は、一般に、被検体内部の観察（検査）のために被検体の口から飲込まれ、その後、蠕動運動等によって被検体の臓器内部を移動しつつ、被検体の臓器内部の画像（以下、体内画像という場合がある）を順次撮像し、得られた体内画像の画像信号を被検体外部に順次無線送信する。カプセル型医療装置は、被検体の外部に自然排出されるまでの期間、かかる被検体の体内画像の撮像および画像信号の無線送信を順次繰り返す。

かかる被検体内部のカプセル型医療装置が無線送信した画像信号は、被検体外部の受信装置によって受信される。受信装置は、被検体の体表面上に配置される受信アンテナを有し、かかる受信アンテナを介してカプセル型医療装置からの画像信号を受信する。また、受信装置には予め所定の記録媒体が挿着され、受信装置は、カプセル型医療装置から受信した被検体の体内画像を記録媒体内に順次記録する。

かかる受信装置内の記録媒体は、カプセル型医療装置が被検体の外部に自然排出された後、受信装置から取り外され、所定の画像表示装置に挿着される。画像表示装置は、この記録媒体内の画像データ群、すなわちカプセル型医療装置によって撮像された被検体の体内画像群を取り込み、得られた体内画像群をディスプレイに表示する。医師または看護師等のユーザは、かかる画像表示装置に表示させた体内画像群を観察することによって、被検体の診断を行うことができる。

このようなカプセル型医療装置として、例えば、体腔を通って移動する浮揚可能な生体内イメージングデバイスが特許文献１に開示されている。この生体内イメージングデバイスは、患者に飲み込まれた後、この患者の胃内部の液体に浮揚する。かかる胃内部の生体内イメージングデバイスは、この液体に浮揚した状態で胃内部の画像を撮像し、得られたイメージデータを外部の受信ユニットに送信する。

特表２００７−５１６７６５号公報

ところで、被検体内部のカプセル型医療装置によって無線送信された画像信号は、通常、この被検体の生体組織（すなわち人体）を介して外部の受信装置に受信される。このため、かかるカプセル型医療装置からの画像信号を含む電波の一部が人体内壁部において反射する可能性があり、これに起因して、被検体内部のカプセル型医療装置と被検体外部の受信装置との間における電波伝搬特性の向上が困難になるという問題点があった。なお、カプセル型医療装置の分野においては、被検体の体内画像等の体内情報を送受信する際の電波伝搬特性の更なる向上が要望されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被検体外部の受信装置に被検体内部から体内情報を無線送信する際の電波伝搬特性を向上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。

本願発明者等は、カプセル型医療装置内における送信アンテナの配置を工夫することにより、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本願発明は、被検体の内部に導入された液体の液面に浮揚するカプセル型医療装置において、前記被検体の体内情報を取得する１つ以上の体内情報取得部と、前記１つ以上の体内情報取得部が取得した体内情報を含む電波を送信アンテナを介して外部に無線送信する送信部と、少なくとも前記１つ以上の体内情報取得部と前記送信アンテナと前記送信部とを内部に固定配置するカプセル型筐体と、を備え、前記送信アンテナは、前記カプセル型筐体の一部が前記液体の液面上に浮上した際に、前記液体の液面位置に配置されることを特徴とすることにより、上記課題を解決する。

本発明にかかるカプセル型医療装置は、被検体内部の液体の液面に浮揚した際に、この液面の位置に送信アンテナを配置するので、この送信アンテナの周囲の誘電率と人体の誘電率との差を軽減することができ、これによって、人体内壁部における電波の反射損失を軽減でき、この結果、体内情報を含む電波を被検体の内部から外部に無線送信する際の電波伝搬特性を向上することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明にかかるカプセル型医療装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、本発明にかかるカプセル型医療装置の一例として、被検体の体内情報の一例である体内画像を取得するカプセル型医療装置を例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置を有する被検体内情報取得システムの一構成例を示す模式図である。この実施の形態にかかる被検体内情報取得システムは、被検体１の体内情報の一例である体内画像を取得するためのものである。すなわち、図１に示すように、この被検体内情報取得システムは、被検体１の体内画像を撮像するカプセル型医療装置２と、カプセル型医療装置２が無線送信した被検体１の画像信号を受信する受信装置３と、被検体１の体内画像を表示する画像表示装置４と、受信装置３と画像表示装置４との間のデータの受け渡しを行うための記録媒体５とを備える。

カプセル型医療装置２は、撮像機能と無線通信機能とを備えたカプセル型の医療装置であり、被検体１の体内画像を撮像する。具体的には、カプセル型医療装置２は、経口摂取等によって被検体１の内部に導入され、その後、蠕動運動等によって被検体１の消化管内部を移動し、最終的に被検体１の外部に自然排出される。かかるカプセル型医療装置２は、被検体１の外部に自然排出されるまでの期間、所定の時間間隔（例えば０．５秒間隔）で被検体１の体内画像を順次撮像し、得られた体内画像を含む画像信号を外部の受信装置３に順次無線送信する。

また、カプセル型医療装置２は、経口摂取等によって被検体１の内部に導入される液体１０に比して小さい比重を有し、被検体１内部において所望量の液体１０の液面に浮揚する。この場合、カプセル型医療装置２は、この液体１０の液面において所定の浮揚姿勢を取りつつ、被検体１の体内画像を順次撮像し、得られた体内画像の画像信号を受信装置３に順次無線送信する。

なお、かかるカプセル型医療装置２を浮揚させる液体１０は、人体に無害な液体であればよく、例えば、水、食用油、バリウム溶液、イオン溶液等の液体群の中から選択される少なくとも一つの液体であってもよい。また、かかる液体１０を被検体１の内部に導入するタイミングは、カプセル型医療装置２と同時であってもよいし、カプセル型医療装置２の導入前であってもよいし、カプセル型医療装置２の導入後であってもよい。

受信装置３は、被検体１内部のカプセル型医療装置２によって撮像された被検体１の体内画像群を受信するためのものである。具体的には、受信装置３は、被検体１の体表上に分散配置される複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈを有し、この被検体１に携帯される。受信アンテナ３ａ〜３ｈは、被検体１内部のカプセル型医療装置２からの無線信号（電波）を捕捉する。受信装置３は、これら複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈを介して被検体１内部のカプセル型医療装置２からの電波を受信し、その都度、受信した電波に含まれる画像信号を復調（抽出）する。受信装置３は、かかる画像信号に基づいた画像データ、すなわち、カプセル型医療装置２が撮像した被検体１の体内画像を順次取得する。また、受信装置３には、記録媒体５が着脱可能に挿着される。受信装置３は、取得した被検体１の体内画像群を記録媒体５内に蓄積する。

なお、受信アンテナ３ａ〜３ｈは、被検体１に着用させるジャケットの所定位置に分散配置されてもよい。この場合、受信アンテナ３ａ〜３ｈは、被検体１がこのジャケットを着用することによって、被検体１の体表上に分散配置される。また、かかる受信装置３の受信アンテナは、被検体１の体表上に１つ以上配置されればよく、その配置数は、特に８つに限定されない。

画像表示装置４は、カプセル型医療装置２によって撮像された被検体１の体内画像等の各種情報を表示するワークステーションのような構成を有する。具体的には、画像表示装置４は、受信装置３から取り外された記録媒体５を挿着され、この記録媒体５内に蓄積された被検体１の体内画像群等を取り込む。画像表示装置４は、医師または看護師等のユーザによる操作に対応して、この被検体１の体内画像群をディスプレイに表示する。また、画像表示装置４は、被検体１の体内画像を観察（検査）して被検体１を診断するための処理機能を有する。

記録媒体５は、可搬型の記録メディアであり、上述した受信装置３と画像表示装置４との間におけるデータの受け渡しを行うためのものである。具体的には、記録媒体５は、受信装置３および画像表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時にデータの出力および記録が可能な構造を有する。かかる記録媒体５は、受信装置３に挿着された場合、受信装置によって受信された被検体１の体内画像群等を蓄積し、画像表示装置４に挿着された場合、かかる被検体１の体内画像等の蓄積データを画像表示装置４に出力する。

つぎに、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置２の構成について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の一構成例を示す断面模式図である。図２に示すように、この実施の形態１にかかるカプセル型医療装置２は、被検体１の内部に導入可能な大きさのカプセル型筐体２０と、互いに異なる方向の被検体１内部を照明する照明部２１，２４と、照明部２１によって照明された被写体の画像を結像する光学系２２と、照明部２１によって照明された被写体の画像を撮像する撮像部２３と、照明部２４によって照明された被写体の画像を結像する光学系２５と、照明部２４によって照明された被写体の画像を撮像する撮像部２６とを備える。また、カプセル型医療装置２は、撮像部２３，２６の各々によって撮像された各体内画像を無線送信する送信部２７と、かかるカプセル型医療装置２の各構成部を制御する制御部２８と、かかるカプセル型医療装置２の各構成部に電力を供給する電源部２９とを備える。

カプセル型筐体２０は、被検体１の内部に導入し易い（例えば経口摂取し易い）大きさの筐体であり、図２に示すように、両端部がドーム形状をなし且つ胴体部が円筒形状をなす外形に形成される。かかるカプセル型筐体２０は、円筒形状の筒状筐体２０ａの両側の開口端をドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃによって各々閉塞して実現される。筒状筐体２０ａは、可視光に対して不透明な筐体である。ドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃは、可視光に対して透明な筐体である。かかる筒状筐体２０ａおよびドーム形状筐体２０ｂ，２０ｃによって形成されるカプセル型筐体２０は、カプセル型医療装置２の各構成部（具体的には、照明部２１，２４、光学系２２，２５、撮像部２３，２６、送信部２７、制御部２８および電源部２９）を内部に固定配置するとともに液密に収容する。

照明部２１は、ドーム形状筐体２０ｂ側の撮像部２３の被写体を照明する。具体的には、照明部２１は、複数の発光素子２１ａと照明基板２１ｂとを用いて実現される。複数の発光素子２１ａは、ＬＥＤ等であり、被検体１の臓器内部を照明する照明光を発光する。照明基板２１ｂは、これら複数の発光素子２１ａを実装する回路基板であり、カプセル型筐体２０の内部におけるドーム形状筐体２０ｂの近傍に固定配置される。かかる照明部２１は、ドーム形状筐体２０ｂ越しに、撮像部２３の被写体である被検体１の臓器内部を照明する。

光学系２２は、照明部２１によって照明された被写体からの反射光を集光する集光レンズと集光レンズを保持するレンズ枠とを用いて実現される。光学系２１は、図２に示すように、照明部２１の照明基板２１ｂに形成された貫通孔に挿通された態様で固定配置される。かかる光学系２１は、撮像部２３の被写体からの反射光を撮像部２３の受光面に集光して、この被写体の画像を撮像部２３の受光面に結像する。

撮像部２３は、被検体１の体内情報の一例である体内画像を取得する体内情報取得部として機能する。具体的には、撮像部２３は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子２３ａと撮像基板２３ｂとを用いて実現される。固体撮像素子２３ａは、光学系２２のレンズ枠端部に固定され、この光学系２２によって結像された被写体の画像を撮像する。撮像基板２３ｂは、この固体撮像素子２３ａを実装する回路基板であり、カプセル型筐体２０の内部におけるドーム形状筐体２０ｂ側に固定配置される。かかる撮像部２３は、ドーム形状筐体２０ｂ越しに、方向Ｆ１側に位置する臓器内部の画像（方向Ｆ１側の体内画像）を撮像する。ここで、方向Ｆ１は、撮像部２３の撮像方向であって、カプセル型筐体２０の長手方向の中心軸ＣＬによって規定される方向のうちのドーム形状筐体２０ｂ側の方向である。より具体的には、方向Ｆ１は、被検体１内部においてカプセル型医療装置２を浮揚させる液体１０（図１参照）の液面１１に比して上方側の方向である。撮像部２３は、かかる方向Ｆ１側の体内画像、すなわち、この液面１１の上方側である気中の臓器内部の画像を撮像する。

照明部２４は、ドーム形状筐体２０ｃ側の撮像部２６の被写体を照明する。具体的には、照明部２４は、複数の発光素子２４ａと照明基板２４ｂとを用いて実現される。複数の発光素子２４ａは、ＬＥＤ等であり、被検体１の臓器内部を照明する照明光を発光する。照明基板２４ｂは、これら複数の発光素子２４ａを実装する回路基板であり、カプセル型筐体２０の内部におけるドーム形状筐体２０ｃの近傍に固定配置される。かかる照明部２４は、ドーム形状筐体２０ｃ越しに、撮像部２６の被写体である被検体１の臓器内部を照明する。

光学系２５は、照明部２４によって照明された被写体からの反射光を集光する集光レンズと集光レンズを保持するレンズ枠とを用いて実現される。光学系２５は、図２に示すように、照明部２４の照明基板２４ｂに形成された貫通孔に挿通された態様で固定配置される。かかる光学系２５は、撮像部２６の被写体からの反射光を撮像部２６の受光面に集光して、この被写体の画像を撮像部２６の受光面に結像する。

撮像部２６は、被検体１の体内情報の一例である体内画像を取得する体内情報取得部として機能する。具体的には、撮像部２６は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子２６ａと撮像基板２６ｂとを用いて実現される。固体撮像素子２６ａは、光学系２５のレンズ枠端部に固定され、この光学系２５によって結像された被写体の画像を撮像する。撮像基板２６ｂは、この固体撮像素子２６ａを実装する回路基板であり、カプセル型筐体２０の内部におけるドーム形状筐体２０ｃ側に固定配置される。かかる撮像部２６は、ドーム形状筐体２０ｃ越しに、方向Ｆ２側に位置する臓器内部の画像（方向Ｆ２側の体内画像）を撮像する。ここで、方向Ｆ２は、撮像部２６の撮像方向であって、カプセル型筐体２０の中心軸ＣＬによって規定される方向のうちのドーム形状筐体２０ｃ側の方向である。より具体的には、方向Ｆ２は、上述した撮像部２３の撮像方向（方向Ｆ１）と異なる方向であって、被検体１内部においてカプセル型医療装置２を浮揚させる液体１０の液面１１に比して下方側の方向である。撮像部２６は、かかる方向Ｆ２側の体内画像、すなわち、この液面１１の下方側である液中の臓器内部の画像を撮像する。

送信部２７は、被検体１の体内情報を含む電波を外部に送信する無線送信部として機能する。具体的には、送信部２７は、送信アンテナ２７ａと回路基板等を用いて実現される。送信アンテナ２７ａは、例えばコイルアンテナであり、上述した照明基板２１ｂの基板表面上であって照明基板２１ｂの外縁部近傍に固定配置される。この場合、かかる送信アンテナ２７ａの位置および方向は、カプセル型筐体２０に対して相対的に固定される。また、送信アンテナ２７ａは、フレキシブル基板等を介して送信部２７本体と接続される。

かかる送信部２７は、上述した撮像部２３，２６の各々によって撮像された被検体１の各体内画像を含む電波を、送信アンテナ２７ａを介して外部に無線送信する。より具体的には、送信部２７は、撮像部２３が撮像した方向Ｆ１側の体内画像の画像信号を取得した場合、その都度、この画像信号に対して所定の変調処理等を行って、この画像信号を変調した変調信号を生成する。送信部２７は、この変調信号を送信アンテナ２７ａに出力し、この変調信号を含む電波を送信アンテナ２７ａを介して外部に送信する。一方、送信部２７は、撮像部２６が撮像した方向Ｆ２側の体内画像の画像信号を取得した場合、その都度、この画像信号に対して所定の変調処理等を行って、この画像信号を変調した変調信号を生成する。送信部２７は、この変調信号を送信アンテナ２７ａに出力し、この変調信号を含む電波を送信アンテナ２７ａを介して外部に送信する。かかる送信部２７が送信アンテナ２７ａを介して送信した電波（体内画像の画像信号を含む電波）は、被検体１内部を伝搬して外部の受信装置３（図１参照）に受信される。

制御部２８は、上述したカプセル型医療装置２の各構成部（具体的には、照明部２１，２４、撮像部２３，２６および送信部２７等）の動作を制御し、且つ、各構成部間における信号の入出力を制御する。具体的には、制御部２８は、照明部２１によって照明された被写体の画像（方向Ｆ１側の体内画像）を撮像するように照明部２１および撮像部２３の動作タイミングを制御し、照明部２４によって照明された被写体の画像（方向Ｆ２側の体内画像）を撮像するように照明部２４および撮像部２６の動作タイミングを制御する。また、制御部２８は、ホワイトバランス等の画像処理に関する各種パラメータを有し、撮像部２３，２６の各々が撮像した各体内画像の画像信号を順次生成する画像処理機能を有する。制御部２８は、かかる各体内画像の画像信号を送信部２７に順次送信し、体内画像の画像信号を含む電波を外部に順次送信するように送信部２７を制御する。

電源部２９は、カプセル型医療装置２の各構成部（具体的には、照明部２１，２４、撮像部２３，２６、送信部２７および制御部２８等）に電力を供給する。具体的には、電源部２９は、２つの電池２９ａ，２９ｂとスイッチ部２９ｃとを用いて実現される。電池２９ａ，２９ｂは、例えば酸化銀電池等のボタン型電池であり、カプセル型医療装置２の各構成部の動作に必要な電力を生成する。スイッチ部２９ｃは、例えば外部からの磁界の作用によってオンオフ状態を切り替える磁気スイッチ部である。スイッチ部２９ｃは、オン状態である場合、カプセル型医療装置２の各構成部に電池２９ａ，２９ｂの電力を供給し、オフ状態である場合、かかる電力供給を停止する。

なお、かかる電源部２９に組み込まれる電池の数量は、必要数であればよく、特に２つに限定されない。また、スイッチ部２９ｃは、磁気スイッチ部に限らず、例えば外部から入射した所定の光（例えば赤外光等）によってオンオフ状態を切り替えるものであってもよい。

ここで、上述したような構成を有するカプセル型医療装置２は、図１に示したように、被検体１内部の液体１０に浮揚する。すなわち、かかるカプセル型医療装置２の比重Ｇは、カプセル型医療装置２の総重量とカプセル型筐体２０の体積とを調整することによって、液体１０に比して小さい値に設定される。例えば、液体１０が水である場合、カプセル型医療装置２の比重Ｇは、水の比重（＝１）未満に設定される。

また、かかるカプセル型医療装置２の重心Ｂは、カプセル型筐体２０の内部における各構成部の配置を調整することによって所定の位置に設定される。具体的には、上述したカプセル型医療装置２の各構成部のうちの比較的重量の大きい部品、例えば電池２９ａ，２９ｂをカプセル型筐体２０の中心Ａに比してドーム形状筐体２０ｃ側に配置し、これによって、カプセル型医療装置２の重心Ｂは、この中心Ａに比してドーム形状筐体２０ｃ側の位置に設定される。この場合、かかる重心Ｂは、カプセル型筐体２０の中心軸ＣＬ上の位置に設定されることが望ましい。

このような比重Ｇおよび重心Ｂを有するカプセル型医療装置２は、被検体１内部において液体１０の液面１１に浮揚し、この液面１１において特定の浮揚姿勢をとる。具体的には、かかるカプセル型医療装置２は、静止状態の液体１０において、カプセル型筐体２０のうちのドーム形状筐体２０ｂを液面１１上に浮上させた態様であって、カプセル型筐体２０の中心軸ＣＬの方向と鉛直方向とが略一致する態様（すなわち直立態様）の浮揚姿勢をとる。この場合、かかる浮揚姿勢のカプセル型医療装置２における液面１１の位置は、図２に示すように、カプセル型筐体２０内部の送信アンテナ２７ａの位置と一致する。すなわち、送信アンテナ２７ａは、静止状態の液体１０の液面１１上にカプセル型筐体２０の一部（具体的にはドーム形状筐体２０ｂ）が浮上した際に、この液面１１の位置（気液界面の位置）に配置される。

なお、ここでいう液体１０の静止状態とは、被検体１内部（例えば胃内部）において滞留した状態であって、液面１１に浮揚させたカプセル型医療装置２を鉛直方向に浮動させない状態である。すなわち、静止状態の液体１０の液面１１に浮揚した状態のカプセル型医療装置２は、液面１１に対して水平方向に浮遊することはあっても、液面１１に対して上下方向（鉛直方向）に浮動しない。一方、液体１０が流動状態である場合、この液体１０の液面１１に浮揚した状態のカプセル型医療装置２は、この液体１０の流動に合わせて浮遊する。

つぎに、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置２の送信アンテナ２７ａについて詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の送信アンテナを例示する模式図である。図３に示すように、送信アンテナ２７ａは、コイルアンテナであり、銅または鉄等の金属によって形成される導線をコイル状に所定回数（例えば３回、好ましくは２回）巻いて実現される。

かかる送信アンテナ２７ａを形成する導線の長さＬ（以下、導線長Ｌという）は、送信アンテナ２７ａの出力電波、すなわち、上述した被検体１の画像信号を含む電波の波長を加味して設定される。ここで、上述した送信部２７が送信アンテナ２７ａを介して外部に送信する電波は、例えば３００〜４００ＭＨｚの周波数帯域の高周波信号である。かかる電波の波長は、空気に比して高い誘電率の媒体（具体的には生体組織、水等）を電波が伝搬する際の波長短縮効果によって短縮される。送信アンテナ２７ａの導線長Ｌは、かかる波長短縮効果を加味した電波の波長の１／２に近似するように設定される。このように導線長Ｌを送信アンテナ２７ａの出力電波の波長の１／２に近似させることは、送信アンテナ２７ａの利得向上に有効である。

具体的には、電波の周波数が３１５ＭＨｚである場合、この電波の波長（＝９５０ｍｍ）は、波長短縮効果によって、被検体１の生体組織（誘電率ε＝５８）内において１２４ｍｍに短縮され、被検体１内部の水（誘電率ε＝８０）内において１０６ｍｍに短縮される。送信アンテナ２７ａの導線長Ｌは、かかる波長短縮効果を加味した電波の波長の１／２に近似するように、例えば５４ｍｍに設定される。この場合、導線長Ｌと波長短縮効果による電波の短縮波長（１２４ｍｍ、１０６ｍｍ）との比は、各々０．４３、０．５１となり、０．５に近似する値になる。このように導線長Ｌを設定することによって、送信アンテナ２７ａの利得向上を図ることができる。

一方、送信アンテナ２７ａのコイル長ｄは、送信アンテナ２７ａの導線長Ｌ、コイル巻き数およびコイル外径によって決定する。ここで、送信アンテナ２７ａのコイル外径は、カプセル型筐体２０の内部に配置可能な寸法、具体的には、照明基板２１ｂ上に配置可能な寸法に設定される。なお、かかる送信アンテナ２７ａのコイル外径は、カプセル型筐体２０の内部に配置可能な範囲内において大きい方が送信アンテナ２７ａの利得向上の観点から望ましい。また、送信アンテナ２７ａのコイル巻き数は、上述した導線長Ｌとコイル外径とによって決定する。送信アンテナ２７ａのコイル長ｄは、かかる導線長Ｌとコイル外径とコイル巻き数とによって決定する。かかるコイル長ｄを有する送信アンテナ２７ａは、照明基板２１ｂ上に固定配置される場合、照明部２１による被写体の照明および撮像部２３による体内画像の撮像を阻害しない。

上述した導線長Ｌの導線をコイル状に巻いて実現されるコイル長ｄの送信アンテナ２７ａは、図３に示すように、コイルの開口面Ｍを有する。かかる送信アンテナ２７ａの開口面Ｍは、上述した静止状態の液体１０の液面１１にカプセル型医療装置２が浮揚した状態において、この液面１１に対して平行である。すなわち、送信アンテナ２７ａは、液体１０の液面１１においてカプセル型医療装置が特定の浮揚姿勢をとった際に開口面Ｍと液面１１とが平行になるように、カプセル型筐体２０内部に固定配置される。

ここで、かかるカプセル型筐体２０内部の送信アンテナ２７ａは、上述したように、静止状態の液体１０の液面１１上にドーム形状筐体２０ｂが浮上した状態において、この液面１１の位置に配置される。この場合、液面１１は、かかる浮揚状態のカプセル型筺体２０内部の送信アンテナ２７ａの上端部から下端部までの範囲内、すなわち、この送信アンテナ２７ａのコイル長ｄの範囲内に位置する。このように液面１１（すなわち気液界面）の位置に送信アンテナ２７ａを配置することによって、この送信アンテナ２７ａの周囲の誘電率は、液体１０の誘電率と空気の誘電率との中間値になる。

なお、このように液面１１の位置に送信アンテナ２７ａを配置する際、この送信アンテナ２７ａは、コイル長ｄの１／２以上のコイル部分を液面１１下に沈めるとともに残りのコイル部分を液面１１上に浮上させた状態であることが望ましい。

つぎに、被検体１内部においてカプセル型医療装置２を浮揚させる液体１０が水であり、この液体１０に浮揚状態のカプセル型医療装置２からの電波が外部の受信装置３の受信アンテナ３ｅに捕捉される場合を例示して、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置２による電波伝搬特性への作用について具体的に説明する。図４は、浮揚状態のカプセル型医療装置が送信アンテナを介して外部の受信アンテナに電波を送信する状態を例示する模式図である。

図４に示すように、被検体１内部に導入されたカプセル型医療装置２は、被検体１内部の液体１０（例えば水）の液面１１に浮揚し、この液面１１において特定の浮揚姿勢を維持する。具体的には、かかる浮揚状態のカプセル型医療装置２は、カプセル型筐体２０のうちのドーム形状筐体２０ｂを液面１１上に浮上させるとともにカプセル型筐体２０の残りの部分（ドーム形状筐体２０ｃ側）を液面１１の下に沈めた浮揚姿勢をとる。この場合、かかるカプセル型医療装置２内部の送信アンテナ２７ａは、この液体１０の液面１１の位置に配置される。また、この送信アンテナ２７ａの開口面Ｍ（図３参照）は、この液面１１に対して平行である。なお、かかるカプセル型医療装置２の浮揚状態において、撮像部２３は、液面１１の上方側である気中の体内画像を撮像し、撮像部２６は、液面１１の下方側である液中の体内画像を撮像する。

このような浮揚状態のカプセル型医療装置２において、送信部２７は、上述したように、撮像部２３または撮像部２６が撮像した体内画像の画像信号を含む電波を送信アンテナ２７ａを介して送信する。かかる送信アンテナ２７ａから出力された電波は、被検体１内部を伝搬して外部の受信アンテナ３ｅに捕捉される。この場合、送信アンテナ２７ａによって放出された磁界に誘導されて電界が発生し、この電界に誘導されて磁界が発生する。送信アンテナ２７ａからの電波は、かかる電磁誘導を繰り返すことによって外部の受信アンテナ３ｅに到達する。

ここで、被検体１内部の液体１０は、誘電率ε＝８０の水であり、この液体１０の液面１１に比して上方側は、誘電率ε＝１の空気である。また、被検体１の生体組織（すなわち人体）は、誘電率ε＝５６である。なお、従来のカプセル型医療装置では、送信アンテナから出力された電波は、かかる誘電率ε＝１．０の空気中または誘電率ε＝８０の水中を伝搬し、その後、誘電率ε＝５６の生体組織内部を伝搬して外部の受信アンテナ３ｅに到達する。この場合、かかる電波の伝搬媒体（水、空気、生体組織）の間における誘電率の差が大きいため、人体内壁部における電波の反射損失が大きい。これに起因して、従来のカプセル型医療装置では、電波伝搬特性を向上することが困難である。

これに対して、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置２の送信アンテナ２７ａは、図２，４に示すように、液体１０の液面１１の位置に配置される。このため、この送信アンテナ２７ａの周囲の誘電率は、空気の誘電率（ε＝１．０）と液体１０の誘電率（ε＝８０）との中間値（約４０）になる。かかる送信アンテナ２７ａから出力された電波は、空気と液体１０との中間の誘電率をとる気液界面近傍の領域（すなわち液面１１近傍の領域）を伝搬し、誘電率ε＝５８の生体組織内部を伝搬して外部の受信アンテナ３ｅに到達する。この場合、かかる送信アンテナ２７ａからの電波の伝搬媒体（液面１１近傍、生体組織）の間における誘電率の差は、従来のカプセル型医療装置に比して十分小さい差に抑制される。このため、人体内壁部における電波の反射損失を低減することができ、この結果、被検体１内部のカプセル型医療装置２から被検体１外部の受信装置３に電波（体内画像の画像信号を含む電波）を無線送信する際の電波伝搬特性を向上することができる。

また、上述した浮揚状態のカプセル型医療装置２において、送信アンテナ２７ａは、その開口面Ｍ（図３参照）が液面１１に対して平行になるように配置されている。このため、かかる送信アンテナ２７ａは、この液面１１に対して平行な偏波面をもつ電波（水平偏波）を生成出力する。すなわち、かかる送信アンテナ２７ａから出力された電波の電界成分は、図４に示す電界成分Ｅ１〜Ｅ５に例示されるように、液面１１の近傍において液面１１に平行である。これによって、カプセル型医療装置２は、誘電率εの差が大きい空気と液体１０との間を送信アンテナ２７ａからの電波の電界成分が往来する（すなわち電界成分が気液界面を通過する）ことを防止できる。この結果、気液界面（液面１１）における電波の反射損失を防止することができ、かかるカプセル型医療装置２の電波伝搬特性を一層向上することができる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、被検体内部の液体の液面において特定の浮揚姿勢をとりつつ浮揚するように当該カプセル型医療装置の比重および重心を設定し、被検体の体内画像を含む電波を外部に送信する送信部の送信アンテナをカプセル型筐体内部に固定配置し、被検体内部の液体の液面に当該カプセル型医療装置が浮揚した際、このカプセル型筐体内部の送信アンテナが液面位置に配置されるように構成した。このため、この送信アンテナの周囲の誘電率を空気と液体との中間の誘電率にして、この送信アンテナから出力された電波の伝搬媒体の誘電率と人体の誘電率との差を軽減することができ、これによって、この送信アンテナからの電波の人体内壁部における反射損失を軽減することができる。この結果、体内画像の画像信号を含む電波を被検体の内部から外部に無線送信する際の電波伝搬特性を向上することが可能なカプセル型医療装置を実現することができる。

また、本発明の実施の形態では、被検体内部の液体の液面に当該カプセル型医療装置が浮揚した際にカプセル型筐体内部の送信アンテナの開口面が液面に対して平行になるように、カプセル型筐体内部における送信アンテナの配置方向を決定した。このため、かかる送信アンテナによって液面に平行な偏波面をもつ電波（水平偏波）を生成出力することができ、これによって、この送信アンテナからの電波の電界成分が、誘電率の差が大きい空気と液体との気液界面を通過することを防止できる。この結果、気液界面における電波の反射損失を防止して、被検体の内部から外部に電波を無線送信する際の電波伝搬特性を一層向上することができる。

なお、本発明の実施の形態では、被検体１内部の液体１０の液面１１にカプセル型医療装置２が浮揚した状態において送信アンテナ２７ａの開口面Ｍが液面１１に対して平行になるように、カプセル型筐体２０内部に送信アンテナ２７ａを固定配置していたが、これに限らず、浮揚状態のカプセル型医療装置２において送信アンテナ２７ａが液面１１の位置に配置されるようにカプセル型筐体２０内部に送信アンテナ２７ａを固定配置していれば、この送信アンテナ２７ａの開口面は、液面１１に対して平行でなくてもよい。具体的には、送信アンテナ２７ａは、図５に示すように送信部２７の回路基板上に固定配置されてもよい。この場合、送信アンテナ２７ａの開口面Ｍは、カプセル型医療装置２が液体１０の液面１１に浮揚した状態において、この液面１１に平行でなくてもよく、例えば液面１１に対して垂直であってもよい。なお、かかる配置態様の送信アンテナ２７ａは、その開口面Ｍの外径範囲内に液面１１が位置する場合、この液面１１の位置に配置された状態である。

また、本発明の実施の形態では、送信アンテナ２７ａがコイルアンテナである場合を例示したが、これに限らず、本発明にかかるカプセル型医療装置２の送信アンテナ２７ａは、ダイポールアンテナであってもよい。この場合、このダイポールアンテナである送信アンテナ２７ａが液面１１に平行な偏波面をもつ電波を生成出力するように、カプセル型筐体２０内部における送信アンテナ２７ａのポール位置およびポール方向が設定される。

さらに、本発明の実施の形態では、互いに異なる撮像方向を有する２つの撮像部２３，２６を備えた二眼タイプのカプセル型医療装置２を例示したが、これに限らず、本発明にかかるカプセル型医療装置２は、単一の撮像部を備えた単眼タイプのカプセル型医療装置であってもよいし、互いに異なる撮像方向をもつ２つ以上の撮像部を含む３つ以上の撮像部を備えた複眼タイプのカプセル型医療装置であってもよい。この場合、かかるカプセル型医療装置２に内蔵される１つ以上の撮像部の撮像方向は、上述した方向Ｆ１，Ｆ２に限らず、所望の方向であってもよい。例えば、かかる撮像部の撮像方向は、カプセル型筐体２０の中心軸ＣＬに対して平行な方向であってもよいし、垂直な方向であってもよいし、斜めの方向であってもよい。また、かかるカプセル型医療装置２に内蔵される１つ以上の撮像部は、カプセル型筐体２０内部の所望の位置に固定配置されればよい。この場合、カプセル型筐体２０には、撮像部に対応する位置に透明部を備えればよい。

また、本発明の実施の形態では、カプセル型筐体２０の中心軸ＣＬの方向と鉛直方向とが一致する浮揚姿勢（すなわち直立姿勢）をとるカプセル型医療装置２を例示したが、これに限らず、被検体１内部の液体１０の液面１１におけるカプセル型医療装置２の浮揚姿勢は、この液面１１の位置に送信アンテナ２７ａを配置する浮揚姿勢であれば、液面１１に対してカプセル型筐体２０の中心軸ＣＬが平行である浮揚姿勢（水平姿勢）であってもよいし、液面１１に対してカプセル型筐体２０の中心軸ＣＬが傾斜する浮揚姿勢（斜め姿勢）であってもよい。

さらに、本発明の実施の形態では、ドーム形状筐体２０ｂの近傍（具体的には照明基板２１ｂの外周近傍）に送信アンテナ２７ａを固定配置していたが、これに限らず、送信アンテナ２７ａは、浮揚状態のカプセル型医療装置２において液面１１の位置に配置されるのであれば、ドーム形状筐体２０ｃの近傍（例えば照明基板２４ｂの外周近傍）に固定配置されてもよいし、筒状筐体２０ａの内部における所望の位置（例えば筒状筐体２０ａの内壁部近傍）に固定配置されてもよい。

また、本発明の実施の形態では、両端部がドーム形状をなし且つ胴体部が円筒形状をなすカプセル型筐体２０を備えたカプセル型医療装置２を例示したが、これに限らず、本発明にかかるカプセル型医療装置２のカプセル型筐体２０は、被検体１の内部に導入し易い外形であれば、球形状の筐体であってもよいし、楕円形状の筐体であってもよい。

さらに、本発明の実施の形態では、被検体１の体内情報として体内画像を取得するカプセル型医療装置２を例示したが、これに限らず、体内情報として被検体１内部のｐＨ値または温度などを計測するカプセル型医療装置であってもよいし、体内情報として生体組織の状態を検出するカプセル型医療装置であってもよい。また、被検体１内部に薬剤を散布または注射する機能を備えたカプセル型医療装置であってもよいし、生体組織などの生体内の物質を採取するカプセル型医療装置であってもよい。

また、本発明の実施の形態では、カプセル型筐体２０内部における電池２９ａ，２９ｂの配置を調整することによってカプセル型医療装置２の重心Ｂの位置を設定していたが、これに限らず、送信部２７、制御部２８またはスイッチ部２９等の電池２９ａ，２９ｂ以外の構成部の配置を調整することによって重心Ｂの位置を設定してもよいし、カプセル型筐体２０の外部または内部に錘部材または浮き部材等を追加配置し、かかる錘部材または浮き部材の配置によって重心Ｂの位置を設定してもよい。

本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置を有する被検体内情報取得システムの一構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の一構成例を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の送信アンテナを例示する模式図である。 浮揚状態のカプセル型医療装置が送信アンテナを介して外部の受信アンテナに電波を送信する状態を例示する模式図である。 送信アンテナの配置の別態様を例示する模式図である。

符号の説明

１ 被検体
２ カプセル型医療装置
３ 受信装置
３ａ〜３ｈ 受信アンテナ
４ 画像表示装置
５ 記録媒体
１０ 液体
１１ 液面
２０ カプセル型筐体
２０ａ 筒状筐体
２０ｂ，２０ｃ ドーム形状筐体
２１，２４ 照明部
２１ａ，２４ａ 発光素子
２１ｂ，２４ｂ 照明基板
２２，２５ 光学系
２３，２６ 撮像部
２３ａ，２６ａ 固体撮像素子
２３ｂ，２６ｂ 撮像基板
２７ 送信部
２７ａ 送信アンテナ
２８ 制御部
２９ 電源部
２９ａ，２９ｂ 電池
２９ｃ スイッチ部
Ｂ 重心
Ｅ１〜Ｅ５ 電界成分
Ｍ 開口面

Claims (6)

1. 被検体の内部に導入された液体の液面に浮揚するカプセル型医療装置において、
   前記被検体の体内情報を取得する１つ以上の体内情報取得部と、
   前記１つ以上の体内情報取得部が取得した体内情報を含む電波を、送信アンテナを介して外部に無線送信する送信部と、
   少なくとも前記１つ以上の体内情報取得部と前記送信アンテナと前記送信部とを内部に固定配置するカプセル型筐体と、
   を備え、
   前記カプセル型筐体は、両端がドーム形状をなし、胴体部が円筒形状をなす筐体であり、前記送信アンテナを一端側に固定配置し、
   当該カプセル型医療装置の重心は、前記カプセル型筐体の長手方向中心軸上の位置であって、前記カプセル型筐体の中心に対して前記送信アンテナと反対側の位置にあり、
   当該カプセル型医療装置の比重は、水の比重より小さい値であり、
   前記送信アンテナは、前記液体が静止状態にある場合において、前記カプセル型筐体の一部が前記液体の液面上に浮上したとき、前記液体の液面位置となり、前記液体の液面に対して平行な偏波面を有する前記電波を出力することを特徴とするカプセル型医療装置。
2. 前記送信アンテナは、コイルアンテナであり、
   前記コイルアンテナの開口面は、前記液体の液面に対して平行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. 前記カプセル型筐体の一端は前記液体の液面上に浮上し、前記カプセル型筐体の他端は前記液体の液面下に位置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。
4. 前記１つ以上の体内情報取得部は、前記被検体の体内情報である体内画像を撮像する１つ以上の撮像部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のカプセル型医療装置。
5. 前記１つ以上の撮像部は、互いに異なる方向の体内画像を撮像する複数の撮像部であることを特徴とする請求項４に記載のカプセル型医療装置。
6. 前記複数の撮像部は、
   前記液体の液面に比して上方側の体内画像を撮像する気体側撮像部と、
   前記液体の液面に比して下方側の体内画像を撮像する液体側撮像部と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のカプセル型医療装置。

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