JPH02224650A - 超音波診断医用カプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ この発明は、超音波診断医用カプセル、詳しくは生体腔
内に挿入し、同生体腔内の超音波観測エコー信号を体外
で受波し、これを超音波断層像表示手段によって超音波
断層画像として表示し医療診断に供するようにした超音
波診断医用カプセルに関するものである。

［従来の技術］ 従来から医療用に構成したカプセルを生体腔内に挿入し
、生体腔内の病変部の情報を蒐集したり、薬液を投与し
たりする医療方法は知られている。

例えば、ＵＳＰ４２３９０４０号、ＵＳＰ４０２８６８
７号等がある。しかし、この従来用いられているカプセ
ルは、生体腔内に薬などの投与や、イオン、ＰＨなどの
情報の蒐集に用いられているものであって、病変部の診
断までには至っていない。

また、近年においては、生体腔内の超音波診断が生体腔
内用プローブを利用して行なわれるようになってきた。

この方法は、超小型の超音波振動子をプローブの先端に
配設してこれを走査するように構成したものでこのプロ
ーブを患者の経口または経直腸より生体腔内に挿入し、
生体腔深部の病変部位の画像を超音波による断層像とし
て外部に伝送し得るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の超音波プローブでは生体腔内に挿入
する場合、諸機能の構成が大型であるため挿入時、患者
に苦痛を与えていたばかりか、大嵩なため、特に狭く長
い小腸等の深部にある病変箇所への挿入が殆んど不可能
であった。

また、このような超音波プローブの欠点を除去し、超音
波の送受波が行えて生体腔内の診断が行える超音波診断
用の医用カプセルを構成した場合には、同カプセルは超
小型の電池を内蔵する形式％式％ ところが、この電池内蔵式の超音波医用カプセルにおい
ては、常時超音波ビームを発生させて走査していると電
池の消耗が激しく、肝心な診断に必要な時間に走査する
に不十分なものとなる虞れがあり、°このため大容量の
電池を必要とし、カプセルが大型化する等の欠点を伴う
。

本発明の主たる目的は、上記従来の欠点を除去し、小型
で生体腔内の狭い場所、深部等に容易に挿入し、かつ超
音波断層像を容易に得られるようにした超音波診断医用
カプセルを提供するにある。

また、本発明の別の目的は、電池内蔵式の超音波診断医
用カプセルにおいて、電池の消耗を極力低減し、超小型
の電池を使用することによってカプセルのサイズを小型
化し得る超音波診断医用カプセルを提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用コ本発明は、診
断用超音波ビームを発生する超音波振動子と、この超音
波振動子の超音波ビームを送、受波する超音波駆動手段
と、上記超音波ビームを走査する手段と、受波した被検
体からの超音波反射信号を電気信号に変換して体外へ導
出する伝送手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。

［実　施　例〕 先ず、本発明の詳細な説明する前に本発明の概念を第１
図にて説明する。

第１図は、本発明の概念を示すブロック系統図である。

経口的に飲み込むことが可能な大きさのカプセル内に超
音波振動子１と走査手段２と、超音波送受波手段３と伝
送手段４とを配設している。

上記超音波振動子１は、超音波送受波手段３から送信さ
れた信号に応じて超音波を発生して放射し、その放射に
よる被検体（病変部）からの反射による音響信号を、再
び同一の超音波振動子１に受けて、この信号を電気信号
に変換し、この電気信号を送信側に設けた伝送手段４に
よって有線または無線により体外（受信側）に設けられ
た伝送手段６に伝達される。上記超音波振動子１は、機
械的または電気的な走査手段２によって、超音波ビーム
の出射方向を変えることができるため、広範囲の超音波
断層像を体外の超音波断層像表示手段５により表示観察
することができる。

第２図は、本発明の第１実施例を示したものであって、
第２図（Ａ）は、生体腔内に経口的に挿入される超音波
医用カプセルＡの断面図、第２図（Ｂ）は、生体外に設
けられた超音波断層像表示装置Ｂのブロック構成図であ
る。

外観形状が長円形状または楕円形状に形成された超音波
カプセルＡの内部には、その−側方寄りに隔壁９により
密室が形成されていて、その密室内に流動パラフィン７
を充填している。この流動パラフィン７内には、超音波
モータ８に後端を結合した超音波゛振動子１が配設され
ている。

超音波振動子１は、カプセルＡ内の長子方向の中心軸上
に配設されていて回転することにより超音波ビームを中
心軸に垂直な放射方向に出射するように構成されている
。即ち、超音波医用カプセルＡの長子方向に対してラジ
アル方向に超音波ビームが出射し、被検部を走査するよ
うに構成されている。

上記超音波モータ８の後端部側には、エンコーダ１１と
その外周にロータリトランス１０等をそれぞれ収納配設
している。

また、カプセルＡ内の他側方寄りの内部には小型の電池
１５を収納配設しており、上記エンコーダ１１との間に
は、送信回路１２の基板と受信回路１３の基板と通信回
路１４の基板とがそれぞれ配設されていて、上記電池１
５がら給電するようになっている。また超音波振動子１
と上記送信回路１２および受信回路１３間の信号の授受
は、導線２４が上記ロータリトランス１０を介して行わ
れるようになっており、また上記超音波モータ８と電池
１５間の接続もロータリトランス１０を介して行われる
ようになっている。

上記電池１５は、上記の送信回路１２および受信回路１
３１通信回路１４とそれぞれリード線により接続されて
いる。また超音波医用カプセルＡの中央部の外周面には
、コイル状のアンテナ１６が巻装されていて、通信回路
１２からの信号が電波として体外へ送られるように構成
されている。

上記超音波医用カプセルＡよりの送信信号を生体外で受
信する超音波断層像表示装置Ｂについて、第２図（Ｂ）
に基づいて説明する。

超音波断層像表示装置Ｂは、上記生体内の超音波医用カ
プセルＡよりの送信信号を受信するアンテナ１７が設け
られていて、これにより受信した上記送信信号を通信回
路１８を介して増幅器１つに入力されるように構成され
ている。上記増幅器１つにより増幅された信号出力は、
Ａ／Ｄ変換器２０によりＡ／Ｄ変換され、更にディジタ
ル信号に変換されたＡ／Ｄ変換器２０の出力はＤＳＣ（
ディジタルスキャニングコンバータ）２２に入力されて
いる。また超音波医用カプセルへの超音波振動子１の回
転による走査角データは、上記増幅器１つから同期制御
器２１に入力されるようになっている。

上記同期制御器２１の出力は、上記ＤＳＣ２２に入力さ
れて座標変換後、同ＤＳＣ２２からＣＲＴ２３に入力さ
れて表示されるよう構成されている。このように構成さ
れている上記第１実施例の作用を次に説明する。

超音波医用カプセルＡ内の送信回路１２により送出され
たパルスは、ロータリトランス１０を介して超音波振動
子１を駆動する。すると超音波振動子１はラジアル方向
に超音波ビームを出射する。

出射した超音波ビームは、被検体内の所定位置に浸透し
て反射される。反射された超音波エコー信号は、再び超
音波振動子１に受波されて、電気信号に変換されてロー
タリトランス１０を介して受信回路１３に入力される。

上記超音波振動子１は、超音波モータ８を駆動すること
により、超音波医用カプセルＡの長手方向に対し、ラジ
アル方向に回動して被検体を走査する。この回動走査に
おいては、例えば一回転に５１２本の超音波ビームの送
受波を行なう。また、エンコーダ１１により上記超音波
振動子１の回動に伴なう回転角を検知する。上記超音波
ビームの受波信号および超音波振動子１の回転角データ
は、通信回路１４とアンテナ１６により体外に設けた超
音波断層像の表示装置Ｂへ送信される。

上記アンテナ１６より送信された信号は、超音波断層像
表示装置Ｂのアンテナ１７により受信され、通信回路１
８に入力される。上記超音波の受波信号は、増幅器１９
で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２０でディジタル化され
、ＤＳＣ２２に入力される。

上記超音波振動子１の回転角データは、増幅器］９にて
一定の値に整形された後、同期制御器２１に入力され回
転角データに従ってＤＳＣ２２内で受波信号を３６０’
のラジアルスキャニングのデータに座標変換した後、Ｃ
ＲＴ２３により３６０’のラジアルスキャニング像を表
示される。

第３図は、本発明の第２実施例を示したものであって、
第３図（Ａ）は、生体腔内に経口的に挿入される超音波
医用カプセルＡ１の断面図で、第３図（Ｂ）は、体外に
設けられた超音波断層像の表示装置Ｂ１のブロック構成
図である。

第３図中上記第１実施例と同一構成、同一部材について
は、同一符号を用いてその説明を省略する。

超音波医用カプセルＡｌ内の一側方寄りには隔壁９とＯ
リングにより密封構成された密室が構成されていて、同
室内に流動パラフィン７を充満させている。その密室内
には、超音波医用カプセルＡ１の長手方向の中心軸に対
し回動自在に構成した正方形状の超音波振動子１が後端
を超音波モータ８に結合されて配設されている。また上
記超音波モータ８の回動角を検出するために超音波モー
タ８の後端には、エンコーダ１１を配設している。

上記超音波モータ８とエンコーダ１１の外周には、ロー
タリトランス１０がそれぞれ配設されている。

またロータリトランス１０と超音波振動子１とは導線２
４で接続されている。更にロータリトランス１０および
エンコーダ１１の後端部には、超音波振動子１よりの画
像および超音波振動子１の回転角などの信号（情報）を
生体外に伝送するための導線２５が接続されており、同
導線２５は超音波医用カプセルＡ１の後端部に穿設した
開孔より延出していて、経口あるいは経直腸的口から生
体外に設けられた超音波断層像表示装置Ｂ１にコネクタ
２６を介して接続されている。

上記超音波断層像表示装置Ｂ１は、超音波医用カプセル
Ａ１の超音波振動子１の回転などを体外より操作するよ
う構成されている。上記生体腔内のカプセルＡ１より延
び出した導線２５で伝送された信号は、上記コネクタ２
６により出力され、そのエコー信号は、受信回路１３に
人力される。

続いて、受信回路１３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２０
によってディジタル化される。Ａ／Ｄ変換された信号は
、Ａ／Ｄ変換器１３よりＤＳＣ２２に入力される。

また、コネクタ２６から出力される、上記エンコーダ１
１にてセンシングされた超音波振動子１の回転角信号は
、同期制御器２１に入力されていて、上記Ａ／Ｄ変換さ
れた超音波受信信号と、同期制御器２１からの信号に従
って上記ＤＳＣ２２で座標変換されて、３６０″ラジア
ルスキヤンされた像に形成され、その出力信号はＤＳＣ
２２からＣＲＴ２３に入力され表示されるよう構成され
ている。

なお、この第２実施例において、導線２５を同軸ケーブ
ルで構成することにより、超音波振動子１からの微少信
号のＳ／Ｎ比を損ねることを防止することができる。ま
た本実施例においては超音波モータ８を設けて超音波振
動子１を回動したが、必ずしもこれに限定するものでは
なく、超音波モータ８に替えてゼンマイバネ、ＳＭＡな
どを用いて超音波振動子１を回転させてもよいことは勿
論である。

次に、第４図により本発明の第３実施例を説明する。こ
の第３実施例における超音波医用カプセルＡ２および超
音波断層像表示装置Ｂ２の構成は、前記第１図よび第２
図に示したものと略同様に構成されており、電源制御手
段のみがが付加されている。従って、相違している部分
について説明し、同じ構成部分には同一の符号を付して
、その説明を省略する。

この第３実施例による超音波医用カプセルＡ２内には、
前記超音波振動子１．走査手段２．超音波送受波手段３
および伝送手段４に駆動エネルギを供給する小型の電源
電池２８が内蔵されており、同電池２８と上記各手段と
の間の電源ライン中には電源スィッチ２７が配設されて
いる。

一方、体外に配設される超音波断層像表示装置Ｂ２には
、前記超音波断層像表示手段５．伝送手段６のほかにト
リガ部２９が新たに設けられている。

このように構成された第３実施例においては、超音波医
用カプセルＡ２からの超音波信号が必要なときには、ト
リガ部２９より、例えば磁力を発生させ、その磁力で上
記電源スィッチ２７をオンするようにする。かくすｔば
、超音波医用カプセルＡ２の上記各手段への電源が供給
され、各手段が動作して超音波受信信号はカプセルＡ２
の伝送手段４によって表示装置Ｂ２の伝送手段６に送ら
れ表示手段５に超音波断層像が表示される。

この第３実施例によれば、上記トリガ部２９を制御する
ことにより上記電源スィッチ２７をオン。

オフし、各手段への電源の接続を制御しているので、電
源電池２８の無駄なエネルギの消耗を防止することがで
きる。

また、第５図は上記第３実施例における電源制御手段の
変形例を示したものである。この変形例では電源スィッ
チ２７のオン、オフ制御を磁力でなく、光を利用して行
うようにしたものである。

即ち、体外のトリガ部２９ＡではＬＥＤ等の発光ダイオ
ード３０の発光をオン、オフ制御するようになっている
。一方、超音波医用カプセル八３内には、上記発光ダイ
オード３０からの光信号を受光するフォトトランジスタ
３１が配設されており、このトランジスタ３１によって
リレー３３を動作させるスイッチング用トランジスタ３
２がオン、オフ制御されるようになっている。そして、
上記リレー３３により電源スィッチ２７の開閉制御が行
われるようになっている。Ｌ記すレー３３とスイッチン
グ用トランジスタ３２とは直列に接続されて電源電池２
８に接続されているので、常態ではトランジスタ３２は
導通し、リレー３３が作動して電源スィッチ２７は開放
されている。

このように構成された電源制御手段においては、超音波
信号が必要なときには上記発光ダイオード３０を発光さ
せればよい。これが発光すれば、その光信号がフォトト
ランジスタ３１によって受光されるので、スイッチング
トランジスタ３２への通電は断たれ、リレー３′うか不
作動となり電源スィッチ２７はオンする。よって電源電
池２８から各手段１〜４に電源が供給されて各手段は動
作して超音波信号が得られる。

また、第６図は上記第３実施例における電源制御手段に
光を用いた、更に別の変形例を示したものである。この
変形例ではコントローラ３５より、例えば１分おきに１
０ｍ５ｅｃの間オン動作、１０ｍ５ｅｃの間オフ動作す
るバースト信号を１．２秒間発生させ、これによってバ
ッファアンプ３６を介してＬＥＤ等の発光ダイオード３
７をオン、オフして発光させる。そして、体内のカプセ
ルＡ４では、この発光信号をフォトトランジスタ３８で
受光しバッファアンプ３９を介してスイッチング用トラ
ンジスタ４０をオン、オフさせてステッピングモータ４
１を回転駆動する。このステッピングモータ４１には前
記超音波振動子１が機械的に結合されており、１ステツ
プの回転毎に６″づつの角度を回転させて被検体を走査
する。従って、１．２秒間の６０回のバースト信号によ
り３６０６の角度を回転する。即ち、超音波振動子１は
１分毎に３６０＠回転する。

また、上記バッフ７アンプ３つの出力信号はパルス整形
回路４２で上記振動子１を駆動するに最適なパルス幅に
変換され、バルサ４３により振動子１を駆動する。そし
て、この超音波振動子１からの超音波送波信号は被検体
（図示されず）で反射した後、再び振動子１で受波され
る。この受波信号は増幅器４４で増幅した後、発光ダイ
オード４５を駆動して光信号となって体外へ伝送される
。

このようにして振動子１が６°の角度を回転する毎に１
回の送受波が行われる。

一方、体外ではこの光信号をフォトトランジスタ４６で
受信し、増幅器４７を介してＡ／Ｄ変換器４８でディジ
タル化し、ＤＳＣ４９で映像信号へ変換した後、ＣＲＴ
５０で画像表示する。上記ＤＳＣ４９では１画面に６°
の角度刻みで６０回分の超音波受波信号を超音波振動子
１の向きに合わせて座標変換し、３６０”の角度のラジ
アル像を作ることにより、ＣＲＴ５０上で１分間に１回
超音波断層像を描出する。

次に、第７図は前記第３図に示した第２実施例に適用さ
れて最適の電源制御手段を示したものである。この例で
は常に電池２８より電源を供給されている制御回路５１
からの制御信号で電源スィッチ２７をオン、オフするよ
うになっている。即ち、制御回路５１からは、例えば１
０秒間オフで１秒間オンの繰返しパルスからなる制御信
号でスイッチ２７をオン、オフ制御するようになってい
る。これは任意の制御モードを予じめプログラマブルに
しておいてもよい。

このように構成すれば、制御回路５１の消費電力は各手
段１〜４のそれに比べて僅かであるため、電池２８の負
担を大ｒｌに軽減することができる。

［発明の効果］ 上記構成による本発明によれば、小型の医用カプセルが
簡単な構成でできるので、生体腔内の深部迄苦痛なく挿
入ができ、小腸などの深部の臓器の超音波断層像が得ら
れるため正確な診断が行えるという顕著な効果が得られ
る。

また、電源電池も■カプセル内で自発的にコントロール
するタイプ、■外部からのトリガにより走査するタイプ
等の電源制御手段を採用することにより、超音波断層像
の必要なときのみ電池電源を使用するようにすれば、電
池の消耗を極力低減でき、超小型の電池を使用すること
ができるので、カプセルのサイズも小型化できるという
効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の超音波診断医用カプセルの概念図、 第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は、本発明の第１実施例を示
す超音波医用カプセルの断面図と超音波断層像表示装置
のブロック構成図、 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は、本発明の第２実施例を示
す超音波診断医用カプセルの断面図と超音波断層像表示
装置のブロック構成図、 第４図は、本発明の第３実施例を示す超音波診断医用カ
プセルのブロック構成図と超音波断層像表示装置のブロ
ック構成図、 第５図、第６図は、上記第３実施例における電源制御手
段のそれぞれ変形例を示す電気回路線図、第７図は、上
記第２実施例に適用される電源制御手段を示すブロック
構成図である。 １・・・・・・・・・・・・超音波振動子２・・・・・
・・・・・・・走査手段 ３・・・・・・・・・・・・超音波駆動手段４・・・・
・・・・・・・・伝送手段 Ａ、ＡＩ、Ａ２．Ａ３．Ａ４・・・・・・超音波診断医
用カプセル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）診断用超音波ビームを発生する超音波振動子と、 この超音波振動子の超音波ビームを送、受波する超音波
   駆動手段と、 上記超音波ビームを走査する手段と、 受波した被検体からの超音波反射信号を電気信号に変換
   して体外へ導出する伝送手段と、 を具備することを特徴とする超音波診断医用カプセル。