WO2004066830A1 - 医療装置 - Google Patents

Abstract

体腔内に挿入されるカプセル形状等の医療装置における体腔内挿入部の外周面に、螺旋状の突起部が形成され、その突起部のピッチ、高さ、断面形状等が推進させるのに適切な値や形状に設定される。また、体腔内挿入部内に磁石を設け、外部の磁気誘導装置による回転磁界を印加して、磁石36に磁気トルクを作用させることにより回転させて、医療装置を安定して推進させるようにした。

Description

明細書

医療装置 技術分野

本発明は回転磁界等により、 体腔内を回転して推進する医療装置に関する。 背景技術 .

被検体内を磁気的に誘導する第 1の先行例としての日本国特許第 3 0 1 7 7 7 0号公報 に開示された医療装置がある。

この第 1の先行例では、 被検体内に挿入される挿入部の少なくとも一部に磁気的に誘導 される被誘導部を設け、 被検体外に設けられた磁力発生手段から前記被誘導 1方向につい てはつり合い、 且つ、 つり合いが制御されない方向に前記磁力発生手段を移動させる移動 手段を設けたものである。

ここでは、 通常型の内視鏡挿入部やカプセル型の内視鏡を磁気的に誘導する方法が開示 されている。 また、 交流磁界により内視鏡揷入部を振動させたり、 カプセル型の内視鏡を 回転させながら誘導する方法が開示されている。

また、 第 2の先行例としての日本国特開 2 0 0 1 - 1 7 9 7 0 0公報には、 回転磁界を 発生する磁界発生部と、 この回転磁界を受けて回転して推力を得るロボット本体と、 回転 磁界面が三次元空間内で所定方向に変更可能になっているものが開示されている。

この公報では推力発生部としては、 流体中の推進に適した螺旋、 スクリュー等のメカ的 手段をロボット本体に設けたものと、 進行方向に固体やゲル状体が存在しても移動可能な ようにロボット本体の先端 ·後端にドリル部を設けたものが開示されている。

しかし第 1の先行例では以下の不具合がある。

被誘導部を誘導したい方向に合わせて、 被検体外の磁力発生手段を移動させる必要があ るので、 体外の移動手段の構造と制御が複雑化する。 その結果、 体腔内挿入部を体腔内で 安定して推進させるのが難しかった。

また、 カプセル型の内視鏡においては、 外面に回転力を推進力に変換する推力発生部を 備えていなかつたので、 体腔内で空回りすることが多くなり、 安定した推進力を得ること が難しかった。

また第 2の先行例では、 医療装置の体腔内揷入部が回転磁界を受けて、 体腔内壁に接し ながら安定した推進を行うことに関しては、 考慮されていなかったので、 開示されている 内容をそのまま適用しようとすると、 以下のような多くの不具合を有していた。

( a ) 推力発生部 （螺旋、 スクリュー、 ドリル） の形状が最適でないために、 体腔内壁に 上手く接触しなく空回りする。 接触しても 1回転あたりの推進スピードが遅い。

( b ) 最適な磁気トルクに関して考慮されていなかったので、 十分な磁気トルクが得られ ないか、 もしくは必要以上の磁気トルクが得られるが体外装置が大型化しすぎる。 従って本発明は、 先行例の欠点に鑑みてなされたもので、 体腔内揷入部が回転磁界等を 受けて、 体腔内壁に接しながら安定して推進させることができる医療装置を提供すること を目的とする。

また、 本発明の別の目的は、 体腔内挿入部が体腔内で安定して推進するのに最適な推力 発生部を有する医療装置を提供する。

さらに別の目的は、 体腔内挿入部が体腔内で安定して推進するのに最適な磁気トルクが 出せて、 任意に設定可能とした医療装置を提供する。 発明の開示

本発明は、 体腔内に挿入され、 体腔内に接触する推力発生用螺旋状の突起部を有する体 腔内揷入部を備えた医療装置において、

前記突起部におけるピッチ、 高さ、 断面形状、 端部の傾斜角度、 螺旋数それぞれが、 1 O mm以上、 0 . 3 mmから 3 mm以下、 略半円形状もしくは略台形断面形状、 4 5度以 下、 2条から 1 0条以下の 5つの条件における少なくとも 1つの条件を満たす構造にした ことを特 ί敷とする。 図面の簡単な説明

図 1から図 2 3 Βは本発明の第 1の実施の形態に係り、 図 1は第 1の実施の形態を備え た医療システムの全体構成図である。

図 2はカプセル型医療装置の電気系の構成を示すプロック図である。

図 3 Αから図 3 Dは力プセル型医療装置の構成を示し、 図 3 Aは力プセル型医療装置の 縦断面、 図 3 Bは図 3 Aの先端側からみた正面図、 図 3 Cは図 3 Aの後端側から見た背面 図、 図 3 Dは 2条の螺旋突起部にしたカプセル型医療装置の縦断面図である。 図 4は磁石を内蔵したカプセルに回転磁界を印加して推進させる駆動原理図である。 図 5 Aは回転磁界発生装置の概略の構成図であり、 図 5 Bは回転磁界を印加する場合の 制御動作を示すフローチャートである。

図 6は本実施の形態のカプセル型医療装置における検討した項目の概略図である。 図 7は推進速度の測定に用いた装置の構成を示す図である。

図 8は本実施の形態のカプセル型医療装置における螺旋形状に関して検討した項目の概 略図である。

図 9は螺旋ピッチを変えた場合における測定データを示す図である。

図 1 0は螺旋高さを変えた場合における測定データを示す図である。

図 1 1は螺旋高さが異なるものに対してオイル量を変えた場合における測定データを示 す図である。

図 1 2は螺旋の断面形状が異なるものに対する測定データを示す図である。

図 1 3は螺旋の端部形状が異なるものに対する測定データを示す図である。

図 1 4は螺旋数が異なるものに対する測定データを示す図である。

図 1 5 A及び図 1 5 Bは螺旋の高さ等が異なるものに対する回転数を変えて測定した測 定データを示す図である。

図 1 6はトルク測定装置の概略の構成図である。

図 1 7 A及び図 1 7 Bは螺旋の高さ等が異なるものに対して回転に必要となるトルクの 測定データを示す図である。

図 1 8 A及び図 1 8 Bは螺旋の有無及ぴ螺旋数が異なるものに対して回転に必要なトル クの測定データを示す図である。

図 1 9 A及び図 1 9 Bは水袋の水量を変えた場合における回転に必要なトルクの測定デ ータを示す図である。

図 2 0は磁石のサイズと所定の外部磁界印加時における磁気トルクの値等を示す図であ る。

図 2 1 A及び図 2 1 Bは処置具収納部及び超音波部を有する第 1変形例のカプセル型医 療装置の構成を示し、 図 2 1 Aは例えば小腸内での使用状態で示す側面図、

図 2 1 Bは正面側から見た正面図である。

図 2 2 Aから図 2 2 Dは螺旋突起部における R形状の具体的な形状を示す図である。 図 2 3 A及び図 2 3 Bは第 2変形例のカプセル型医療装置の構成を示し、 図 2 3 Aは弹 性ゴム力パーをカプセル本体に着脱自在に装着したカプセル型医療装置を例えば小腸内で の使用状態で示す図、 図 2 3 Bは弾性ゴム力パーを示す斜視図である。

図 2 4から図 2 7は本発明の第 2の実施の形態に係り、 図 2 4は第 2の実施の形態の力 プセル型医療装置の構成を示す図である。

図 2 5は図 2 4における回転自在にした部分の構造を示す概略断面図である。

図 2 6は第 1変形例における一部を示す図である。

図 2 7は第 2変形例における突起部周辺の構造を拡大して示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

(第 1の実施の形態）

図 1ないし図 2 3 Bを参照しては本発明の第 1の実施の形態を説明する。

図 1に示すように体腔内に挿入される体腔内挿入部を形成する力プセル型医療装置 1は 、 患者 2の体腔管路内を通過中に、 体外のカプセル制御装置 （以下、 制御装置） 3と電波 を送受信して、 この制御装置 3の制御により検査、 治療又は処置等の医療行為が可能な医 療システム 4を構成している。

この医療システム 4では、 患者 2の周囲に回転磁界を発生する磁界発生手段である磁気 誘導装置 5が配置され、 患者 2の体腔管路内の体腔内揷入部を有するカプセル型医療装置 1を円滑に推進させることができるようにしている。 尚、 図 1中、 磁気誘導装置 5は、 模 式的に描かれている。

この医療システム 4は、 大腸用前処置 （腸管洗浄） の後に、 前記カプセル型医療装置 1 を薬剤と同様に水などと一緒に飲んで、 食道 ·十二指腸 ·小腸 ·大腸のスクリ一二ング検 查を行うものである。 そして、 この医療システム 4は、 前記カプセル型医療装置 1が食道 などの通過が早い場合、 1 0フレーム/秒位で画像を撮影し、 小腸などの通過が遅い場合 、 2フレーム/秒位で画像を撮影する。 撮影した画像は、 必要な信号処理とデジタル圧縮 処理後に前記制御装置 3に画像転送し、 必要な情報のみを動画として見て診断できるよう に記録されるようになっている。

上記磁気誘導装置 5は、 前記カプセル型医療装置 1を構成するカプセル本体 6内に設け た後述する磁石 3 6に対して磁気的に作用するための回転磁界を形成するよう構成されて いる。 また、 前記磁気誘導装置 5は、 前記制御装置 3に接続され、 発生する回転磁界の方 向を制御できるようになつている。

前記制御装置 3は、 カプセル型医療装置 1及び磁気誘導装置 5を制御する機能を備えた パソコン本体 1 1と、 このパソコン本体 1 1に接続され、 コマンド、 データ等の入力を行 うキーボード 1 2と、 パソコン本体 1 1に接続され、 画像等を表示する表示手段としての モニタ 1 3と、 パソコン本体 1 1に接続され、 カプセル型医療装置 1を制御する制御信号 の発信及ぴカプセル型医療装置 1からの信号を受信する体外アンテナ 1 4とを有する。 前記制御装置 3は、 力プセル型医療装置 1及び磁気誘導装置 5を制御する制御信号がキ 一ボード 1 2からのキー入力或いはパソコン本体 1 1内のハードディスク等に格納ざれた 制御プログラムに基づいて生成されるようになっている。

生成された磁気誘導装置 5を制御する制御信号は、 パソコン本体 1 1から図示しない接 続ケーブルを介して磁気誘導装置 5へ伝達されるようになつている。

磁気誘導装置 5は、 伝達された制御信号に基づいて、 方向を制御された回転磁界を形成 するようになつている。 そして、 カプセル型医療装置 1は、 磁気誘導装置 5で形成された 回転磁界に後述の磁石を磁気的に作用されてカプセル本体 6が回動自在に回転することで 、 後述の推力発生部による体腔内での進行方向に誘導されると共に、 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、 カプセル型医療装置 1を制御する制御信号は、 パソコン本体 1 1内の発信回路を 経て所定の周波数の搬送波で変調され、 体外アンテナ 1 4から電波として発信されるよう になっている。

そして、 カプセル型医療装置 1は、 後述の無線アンテナ 2 1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 3は、 カプセル型医療装置 1の無線アンテナ 2 1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 1 4で受信して、 モニタ 1 3上に表示するよう になっている。

次に、 図 2及ぴ図 3 A〜図 3 Cを用いて本実施の形態のカプセル型医療装置 1の詳細構 成について説明する。 尚、 本実施の形態では、 検査 （観察） のみが可能なカプセル型医療 装置である。

前記カプセル型医療装置 1は、 前記制御装置 3と電波を送受信する無線アンテナ 2 1と 、 この無線アンテナ 2 1で送受信する電波を信号処理する無線送受信回路 2 2と、 体腔内 を照明するための照明光を発生する L E D (Light Emitting Diode) 等の照明装置 2 3と、 この照明装置 2 3からの照明光で照明された体腔内の光学像を取り込み撮像する観察装置 2 4と、 この観察装置 2 4で撮像されて得た撮像信号に対してデジタル信号処理等を行う デジタル信号処理回路 2 5と、 電源電力を供給する電池等のパッテリ 2 6 aが収納される パッテリ部 2 6と、 このパッテリ部 2 6から供給される電源電力をオンオフするスィツチ 2 7とから主に構成される。

前記無線送受信回路 2 2は、 前記無線アンテナ 2 1で受信した制御装置 3からの電波の 搬送波を選択的に抽出し、 検波等して制御信号を復調して各構成回路等へ出力すると共に 、 これら各構成回路等からの例えば、 映像信号等の情報 （データ） 信号を所定の周波数の 搬送波で変調し、 前記無線アンテナ 2 1から電波として発信するようになっている。 前記観察装置 2 4は、 光学像を取り込む対物光学系 3 1と、 この対物光学系 3 1の結像 位置に配置され、 結像された光学像を撮像する C M O S ( Complementary Metal-Oxide Semiconductor) センサや C C D等の撮像センサ 3 2と、 この撮像センサ 3 2を駆動するた めの撮像駆動回路 3 3とから構成されている。

前記デジタル信号処理回路 2 5は、 前記撮像センサ 3 2で撮像されて得た撮像信号を信 号処理してデジタル映像信号に変換するデジタル映像信号処理回路 （以下、 映像信号処理 回路） 3 4と、 この映像信号処理回路 3 4で変換されたデジタル映像信号を圧縮処理する デジタル圧縮処理回路 （以下、 圧縮処理回路） 3 5とから構成される。

前記バッテリ部 2 6は、 収納されるパッテリ 2 6 aからの電源電力を前記スィッチ 2 7 を介して前記照明装置 2 3 , 前記デジタル信号処理回路 2 5及び前記無線送受信回路 2 2 に供給するようになっている。 尚、 前記観察装置 2 4は、 前記デジタル信号処理回路 2 5 を介して前記バッテリ 2 6 aからの電源電力を供給されるようになっている。

また、 前記カプセル型医療装置 1は、 上述したように前記磁気誘導装置 5で形成される 回転磁界に作用させるための永久磁石 （以下、 単に磁石） 3 6を内蔵している。 尚、 ここ で使用する磁石 3 6は、 ネオジゥム磁石、 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。 ネオジゥム磁石、 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、 耐腐食性が優れており、 医療用に適し ている。

また、 カプセル本体 6に内蔵する磁石 3 6は、 永久磁石に限らず、 コイルで形成される ものでも良い。 この場合、 カプセル本体 6は、 内蔵電池等の電源からの電流によってコィ ルに磁力を発生させても良いし、 内蔵コンデンサなどに一次的に蓄積した電力でコイルを 磁石化させる方法でも良い。 更に、 カプセル本体 6は、 内蔵電源でなく、 内部コィ/レによ つて発電させ、 この電力をコンデンサに蓄えて別のコイルを磁石化させる方法でも良い。 この場合、 カプセル本体 6は、 内蔵電池の容量制限が無くなり、 長時間の稼動が可能にな る。 尚、 発電用のコイルと磁石用のコイルとは、 兼用しても良い。

図 3 A〜Cに示すように前記カプセル型医療装置 1は、 例えば、 透.明な先端力パー 4 0 と、 この先端カバー 4 0が気密に接続される本体外装部材 4 1とにより気密に覆われた円 筒状のカプセル本体 6を形成し、 このカプセル本体 6内部に上述した照明装置 2 3 , 観察 装置 2 4等の内蔵物を配置されている。 更に、 具体的に説明すると、 前記カプセル型医療 装置 1は、 カプセル本体 6の先端側中央部に前記観察装置 2 4を構成する前記対物光学系 3 1が配置され、 この対物光学系 3 1の結像位置に前記撮像センサ 3 2が配置されている 前記撮像センサ 3 2の周囲には、 前記撮像駆動回路 3 3が配置されている。 この撮像駆 動回路 3 3及び前記撮像センサ 3 2の基端側には、 前記デジタル信号処理回路 2 5が配置 されている。 このデジタル信号処理回路 2 5の基端側には、 前記無線送受信回路 2 2が配 置されている。

また、 前記対物光学系 3 1の周囲には、 前記照明装置 2 3が配置されており、 前記先端 カバー 4 0を介してカプセル本体 6の前方を照明するようになっている。 尚、 図 2中の照 明装置 2 3は、 図 3 Bに示すように例えば 4つ配置された L E Dにより構成されている。 前記無線送受信回路 2 2の後部には、 前記バッテリ部 2 6が設けられ、 このパッテリ部 2 6に例えば、 3つの釦電池等のパッテリ 2 6 aが収納されている。 前記バッテリ部 2 6 は、 前記スィッチ 2 7が図示しない外部からの操作で連通されると、 このスィッチ 2 7を 介して電源電力が供給されるようになっている。 前記バッテリ部 2 6の後部側は、 前記磁 石 3 6が配置されると共に、 無線アンテナ 2 1が配置されている。

前記カプセル型医療装置 1は、 上述した内蔵物を図示しない金属リング補強部材などの 筒状部材により捕強保持されて前記本体外装部材 4 1内に配置されている。 尚、 前記カブ セル型医療装置 1は、 力プセル本体 6を患者 2が容易に飲み込み可能な大きさに形成され ている。

また、 前記カプセル型医療装置 1は、 前記磁石 3 6がカプセル本体 6の長手中心軸に対 して直角方向に磁化方向を有して配置される。 このことにより、 前記カプセル型医療装置 1は、 前記磁気誘導装置 5で発生される回転磁界に前記磁石 3 6が作用すると、 この磁石 3 6が受ける作用によりカプセル本体 6が回転するようになっている。

また、 前記カプセル型医療装置 1は、 前記カプセル本体 6の外周面に推力発生部 3 7を 設けている。 推力発生部 3 7は、 カプセル本体 6の円筒状の外周面 （ベース面） 6 aから 螺旋状に突出して、 体腔内壁に接触する （螺旋状接触部ともなる） 螺旋突起部 3 7 bを設 け、 隣接する螺旋突起部 3 7 b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 3 7 aが形成されるようにしている。 なお、 後述するように螺旋突起部 3 7 bは 螺旋状に形成された突起部であれば良い。

本実施の形態では、 後述するように螺旋突起部 3 7 bの髙さやピッチ等は適切な値に設 定され、 回転により最適に、 ないしは効率良く推進させることができる推力発生部 3 7が 形成されており、 また螺旋突起部 3 7 bの両端、 つまり外周面 6 aから螺旋突起部 3 7 b が立ち上がる部分と立ち下がる部分の角度 0も適切な値に設定されている。

例えば、 図 3 Aにおいて、 螺旋突起部 3 7 bの高さ b (螺旋突起部 3 7 bが形成される ことになる外周面 6 aから形成された螺旋突起部 3 7 bの山面或いは螺旋突起部 3 7 の 頂部） は、 カプセル本体 6の外径が 1 O mmの場合には 2 mm以下、 外径が 8 mmの場合 には 3 mm以下に設定している。 また、 螺旋突起部 3 7 bのピッチ pは 1 O mm以上にし 、 このピッチの螺旋突起部 3 7 bを外周面 6 aに設けたカプセル本体 6を回転させた場合 に大きく推進させることができるようにしている。

また、 螺旋突起部 3 7 bの端部における （外周面 6 aからの） 立ち上がり角度或いは立 ち下がり角度 0は 4 5度以下に設定され、 滑らかに立ち上がる或いは立ち下がるように形 成している。

また、 図 3 Aないし図 3 Cでは、 簡単化のため、 1条ネジの構造の螺旋突起部 3 7 bを 示しているが、 図 3 Dに示すように例えば 2条ネジの構造にして、 カプセル本体 6を回転 させた場合、 1条ネジの場合より大きく推進させることができるようにしても良い。 なお 、 図 3 Dでは図 3 Aに示す 1条の螺旋突起部 3 7 bの間にさらに同様に形成した螺旋突起 部を符号 3 7 b ' で示している。

このような構成とすることにより、 前記カプセル型医療装置 1は、 前記カプセル本体 6 の回転に伴い、 螺旋突起部 3 7 bが体腔内壁に接触して、 回転力が推進力に効率良く変換 されて、 進退動可能になっている。 また、 螺旋突起部 3 7 bの断面形状も、 体腔内壁に滑 らかに接し、 粘膜との接触摩擦力が安定した推進を行うのに最適となるように構成してあ る。

尚、 前記カプセル型医療装置 1は、 回転磁界の回転に伴い前記磁石 3 6の回転平面と回 転磁界の回転平面とが略一致するように前記カプセル本体 6が回転しながら進行方向 （向 き） を変更することができるようにしている。

ここで、 カプセル型医療装置 1は、 カプセル本体 6の長手中心軸 3 8上に重心が略一致 していないと、 カプセル本体 6が偏芯運動 （ジグリング） をして無駄な動きを起こしてし まう。

本実施の形態では、 カプセル型医療装置 1は、 最も重い釦電池等のバッテリ 2 6 aを長 手中心軸 3 8上に配置すると共に、 前記磁石 3 6の中心をカプセル本体 6の長手方向の中 心軸 3 8上に配置し、 カプセル本体 6の長手中心軸 3 8上にその重心を略一致させるよう に構成している。 このことにより、 カプセル型医療装置 1は、 カプセル本体 6が偏芯運動

(ジグリング） 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移 動可能になる。

このように、 本実施の形態では、 カプセル型医療装置 1に回転磁界を作用させることに より、 安定してかつ円滑に推進させることができるように、 螺旋突起部 3 7 bの高さ、 間 隔、 立ち上がり角度、 突起形状等を適切に設定すると共に、 回転磁界による回転速度、 磁 気トルク等も適切な範囲に設定している。

上述した螺旋突起部 3 7 bの形状等を適切に設定するために、 螺旋突起部 3 7 bの高さ 等を変え、 磁石を内蔵したサンプルとなるカプセル本体 （以下、 単にカプセルと略記） を 用意し、 さらに以下に説明するような装置を用いて必要となる測定データを得る実験を行 つた。 この場合、 まず図 4の駆動原理図により説明する。

図 4は後述する回転磁界発生装置 9 0により回転磁界を発生し、 カプセルを回転させて 推進駆動する駆動原理を示す。 この図 4に示すようにカプセル内部にその長手方向に直交 する方向に着磁した永久磁石を内蔵し、 このカプセルの外部から回転磁界を印加し、 この 回転磁界により、 永久磁石に働く磁気トルクによりカプセルと共に回転させる。

この回転により、 カプセルの外周面に設けた螺旋構造により、 回転力を推進力に変換す ることでカプセルを推進させる。 また、 回転磁界の回転面を変えることで、 推進方向の制 御を可能とする。 なお、 図 4では磁気トルクを Tとし、 永久磁石の磁気モーメントを M、 回転磁界のベタ トルを Hとすると、 磁気トルク Tは、 磁気モーメント Mと回転磁界 Hとの ベタ トル積で表されることも示している。

図 5 Aは磁気誘導装置 5としても使用できる回転磁界発生装置 90の概略の構成を示す 。 図 5 Aに示す回転磁界発生装置 90は、 直交する X . y, z方向に交流磁界を発生可能 とする 3軸ヘルムホルツコイル 91 (91 a, 91 b、 91 c) を有し、 ジョイステイツ ク等の操作手段を持つ操作部 92による操作入力を制御用のパソコン 93を介して交流電 源装置 94からの 3つの交流電流の出力値及び位相を制御することにより、 3軸ヘルムホ ルツコイル 91により発生される合成磁界の方向、 回転面、 回転方向を制御できるように し、 3軸ヘルムホルツコイル 91の内側に配置されるカプセルに対して、 回転磁界の強度 や周波数等を変えて磁界を印加できるようにしている。

なお、 図 5 Aでは例えば x、 y、 z方向に略均一な磁界を発生するヘルムホルツコイル 91 a、 91 b、 91 cの概略をそれぞれ実線、 1点鎖線、 点線で示している。

図 6は適切な推進力を得るための螺旋形状などを設定するための検討項目の概要を示す この図 6に示すように螺旋構造により回転を推進に変換するため、 螺旋形状がカプセル の駆動特性に大きく影響することになる。 このため、

a :螺旋ピッチ [5、 10、 15 mm]

b ：螺旋高さ [1. 5、 3、 4. 5mm]

c ：螺旋断面形状 [丸、 三角、 四角]

d ：螺旋先端形状 （立ち上がり、 立ち下がり形状） [90度、 45度、 30度] e ：螺旋数 （螺旋の間隔） [1条、 2条、 4条、 12条]

等を変えて、 推進速度、 負荷トルクの測定データを得るようにした。

また、 この場合、 推進速度の測定を行う場合、 図 7に示すように水槽内にシリコーンゴ ムチューブを入れ、 水槽内部のこのチューブ内にカプセルを挿入し、 例えば 4 Ommの高 さまで水を入れて体腔内の管路内にカプセルを揷入した状態に近い状態に設定している。 そして、 カプセルの回転周波数、 つまり回転磁界の周波数、 摩擦の大きさ （チューブに 入れるシリコーンオイルの量） 、 カプセル （カプセル） とチューブの密着度合 (水深) 等 を変えて測定した。

又、 このシリコーンゴムチューブを用いた検討が、 体腔内の管路内にカプセルを揷入し た状態を模擬できていることを確認するために、 図示しないが豚の臓器 （小腸、 大腸） を 用いて、 シリコーンゴムチューブを用いた時と同様の傾向を示すことと、 最適な形状にし たものが安定して推進することを確認した。

図 8は検討に用いた螺旋形状を示す。 ここでは、 例えば直径が l l mm、 長さが 4 0 m mのカプセルに、 図 6でも示したように a ：螺旋ピッチから e ：螺旋数等を変えたものま でを用意し、 回転周波数等を変えて推進速度を測定した。

図 9は螺旋ピッチを変えた 3つのカプセルの場合で、 それぞれ回転周波数を変化させて 推進速度を測定した測定データを示す。 ここでは、 ピッチを 5 mm、 1 O mm, 1 5 mm の場合で行った。 なお、 この場合の螺旋の高さは 3 mmで行った。

図 9の測定データからピッチが小さいもの （5 mmのもの） より大きなピッチの方がよ り推進速度が大きくできる傾向を示すという測定結果を得た。 この結果からピッチは 1 0 mm程度以上が良好である。

図 1 0は螺旋の高さを変えた 3つのカプセルの場合で、 それぞれ回転周波数を変化させ て推進速度を測定した測定データを示す。 ここでは、 ピッチを 1 5 mmとして、 高さを 1 . 5 mm, 3 mm、 4 . 5 mmの場合で行った。 なお、 この場合は、 図 7のチューブ内に 入れたシリコーンオイルのオイル量を 6 O m 1 とした条件で行った。

この測定結果から高さが 3 mniのものが良く、 これより高いもの （4 . 5 mm) でも推 進速度が低下する。 なお、 1 . 5 mmのものでも推進速度が低下するので、 高さは 3 mm 程度が良い。

一方、 図 1 1では螺旋の高さを 3 mmのものと l niniのものとで、 オイル量を変えて、 例えば 1 H zの回転速度の場合で、 推進速度を測定した。 この測定データから螺旋の高さ が低い場合 （l mmのもの） でも、 オイル量によっては図 1 0では適当な螺旋の高さのも の （3 mm) よりも推進速度を大きくできる。

図 1 0及び図 1 1の測定データから螺旋の高さは 3 mm程度のものとそれより低いもの でも良いと推定される。

図 1 2は螺旋の断面形状を変えた場合の測定データを示す。 つまり、 図 1 2は螺旋のピ ツチが 1 5 mmで、 高さを 3 mmとし、 その螺旋の断面形状を円、 三角形及び四角に設定 して、 オイル量を変えて推進速度を測定した測定データを示す。

この測定結果から断面が円形に近いものが推進速度を大きくできることが分かる。 また、 図 1 3は螺旋の先端 （端部） 形状を変えた場合の測定データを示す。 つまり、 図 1 3は螺旋のピッチが 1 5 mmで、 高さを 3 mmとし、 さらにその螺旋の断面形状を円と して、 螺旋の立ち上がり （立ち下がり） の傾斜角度を 3 0度、 4 5度、 及ぴ 9 0度に設定 して、 オイル量を変えて推進速度を測定した測定データを示す。

この測定結果からほぼ 4 5度程度以下が良好であるようである。

また、 図 1 4は螺旋数を変えた場合の測定データを示す。 つまり、 図 1 4は螺旋のピッ チが 1 5 mmで、 高さを l mmとし、 さらにその螺旋の断面形状を円として、 螺旋数を 1 ， 2 , 4 , 1 2条に設定して、 オイル量を変えて推進速度を測定した測定データを示す。 この測定結果から 1条のものよりは多条にしたものの方が推進速度を大きくできる。 伹 し、 1 2条になると、 それより少ない多条のもの （4条のもの） より推進速度が低下する このため、 本測定結果から 2条以上で、 ほぼ 1 0条程度以下の多条ネジ状に形成した場 合が推進速度を大きくできる。

図 1 5 A及び図 1 5 Bは螺旋のピッチ及ぴ高さを変えたカプセルを用意し、 回転磁界の 周波数を変えて回転不良 （カプセルが回転に追随しない回転不良） が発生した回数を測定 したデータを示し、 図 1 5 Aは表にして示し、 図 1 5 Bは図 1 5 Aにおける主要なものを グラフにして示す。

図 1 5 Aの螺旋の種類 aから f の測定データにより、 螺旋の高さが 3 mm以下では、 5 H zまでは回転不良の発生率が低いが、 螺旋の高さが 4 . 5 mmでは 3 H z以下でないと 、 回転不良の発生率が高いことが分かる。

従って、 図 1 5 Aの測定データから回転不良の発生を低くして回転させるには、 回転速 度を 5 H z程度以下にすることが望ましい。

図 1 6に示すトルク測定装置 9 5を用いて、 トルク測定を行った。

つまり図 1 6に示すトルク測定装置 9 5により、 適切な推力発生部を有する形状等の力 プセルのデータや適切な磁気トルクのデータを得るようにしている。 このトルク測定装置 9 5は、 例えば豚の臓器 （具体的には小腸） で模擬した模擬体内管腔 9 6 aを上下両側か ら水袋 9 6 bで挟み込むようにした体内管路模擬装置 9 6を備えている。 この水袋 9 6 b における上側の部分としては、 例えば 1 O O O m l、 2 0 0 0 m l、 3 0 0 0 m lのもの を用意し、 模擬体内管腔 9 6 aに及ぼす影響を変えて行った。

そして、 この模擬体内管腔 9 6 a内にカプセルを揷入し、 そのカプセルの中心軸の後端 にその一端を固定したロッド 9 7を、 回転自在に支持する軸受け部 9 8を介してその他端 に接続したトルクゲージ 9 9により、 カプセルに作用するトルクを測定できるようにして いる。 なお、 軸受け部 9 8は例えば中空の円筒部材 9 8 aと、.この円筒部材 9 8 aの中空 部に嵌合し、 ロッド 97を回転自在に支持するポールベアリング 98 bとからなる。 そして、 トルク測定により、 カプセルが擬似的に体腔内で回転するのに必要なトルクを 見積もるようにした。

使用したカプセルとしては、 螺旋無しのもの、 螺旋有りのもの、 この場合には螺旋のピ ツチが 12. 5^ で高さが111^1、 1. 5 mm, 2 mmのプラスティックのもの、 螺旋 のピッチが 15 mmで高さが 3 mmのゴムのもの、 螺、旋のピッチが 15 mmで髙さが lm m (単条） と、 2条にしたビニール (電線） のものである。

また、 時計回り 3回、 反時計回り 3回、 計 6回測定した。 また、 太さの異なる 2種類の 小腸内 （内径 10 mm未満及び 15 mm未満） で測定した。

図 17 A及び図 17 Bは上記の螺旋無し及び螺旋ありのブラスティック及ぴゴムのカブ セルのもので、 図 17 Aは回転するのに必要なトルクを測定した結果を個々に示し、 図 1 7 Bは図 17 Aにおけるピッチが 12. 5 mmのものを高さを変えた場合のトルクとして まとめて示している。

図 1 7 Aの測定結果からカプセルを回転させるのに必要な最低トルクが 0. 06 cNm 以上である。 又、 0. 2 cNm以上であれば、 いずれのカプセルの場合にも回転させるこ とができることが分かる。 さらにより安定して回転させるのであれば、 安全率 2, 3倍の 0. 4〜0. 6 cNm程度のトルクを発生するように設定することが考えられる。

また、 図 18 A及ぴ図 18 Bは上記のカプセルにおいて、 螺旋無しのものと螺旋ありで 螺旋のピッチが 15mmで高さが lmm (単条） と、 2条にしたビニール （電線） のもの に対して図 17 Aの場合と同様の測定を行い （図 18A) 、 その結果を螺旋の数でまとめ たものである （図 18 B) 。

図 18 Aから螺旋の数の増加と共に、 トルクが大きくなる傾向を示す。 この場合におい ても、 図 17 Aの測定結果によるカプセルを回転させるのに必要な最低トルクが 0. 06 cNm以上であり、 0. 2 c Nm以上であれば、 いずれの場合にも回転させることができ ることが当てはまる。

図 19 A及ぴ図 19 Bは螺旋のピッチが 12. 5 mmで高さを lmmとしたカプセルを 用い、 図 16に示す上側の水袋 96 bを 1000ml、 2000ml、 3000 ml と変 えた場合のトルクを測定したもの （図 19A) と、 その結果を、 水量との関係で纏めたも のである （図 19 B) 。

水量を変えた場合にも、 トルクの値はあまり変化しない測定結果となっている。 また、 図 20はマグネットの大きさに依存する磁気モーメントにより、 外部磁界 （ここ では 150Oe) 印加時における磁気トルクの大きさを示している。 この場合、 マグネッ トを体腔内に挿入される体腔内挿入部となる力プセル内に収納することが必要であるので 、 図 20における A〜Dの場合における Dで示すサイズ （体積） 以下のマグネットが良い 。 この場合に発生する磁気トルクは 1 cNm程度となり、 これ以下の磁気トルクにすると 良い。 磁界発生手段の体積、 重量、 コストなどの制約がない時には、 l cNm以上の磁気 トルクが発生するようにしても問題はない。

以上の測定をまとめると以下のようになる。

(1) 体腔内挿入部としてのカプセルを、 小腸 ·大腸などの体腔内で安定して推進させる のに適した推力発生部の形状を見出すための検討及ぴその纒め

推力発生用の螺旋部の形状等を決定するために、 以下のパラメータに関して、 シリコン シートと豚の臓器を用いた検討を実施した。 その結果、 各パラメータ毎に、 実験データに 基づいた最適な値または傾向を見出すことができた。

I . パラメータの種類

a . 螺旋ピッチの種類 （5， 10， 15 mm) "·5πιιηが遅く、 10, 15mmが早い。 b. 螺旋高さ （1. 5， 3, 4. 5 mm) … 3 mmが一番早いが、 オイル量が少ない （体 壁との滑り性が悪い） と 1. 5 mmの方が早くなることが多い。

c 螺旋断面形状 （〇、 △、 口） …オイル量 （体壁との滑り性） に係わらず、 〇が一番よ い。

d. 螺旋先端形状 （90度、 45度、 30度） …オイル量 （体壁との滑り性） が少ない場 合、 30度がよい。 オイル量に係わらず、 90度が一番悪い。

e. 螺旋数 （条数） （1, 2， 4, 12条） ー1条が一番悪く、 次に 12条が悪い。 2条 と 4条がよい。

I I . 最適な値または傾向

a . 螺旋ピッチは、 10 mm以上で大きいほど推進力が高い。 安定して接触するにはカプ セルの全長との相関がありピッチは全長以下がよい。 例えば力プセル全長が 4 Ommなら ピッチ 4 Omm以下がよい。

b. 螺旋高さは、 3 mm以下、 条件によっては 1. 5 nam以下がよい。 突起部が低すぎる とグリップ力が弱く空回りするので、 ある程度 (0. 3 mm) 以上は必要。 よって、 0. 3 mm以上 3 mm以下がよい„ c. 螺旋断面形状は、 体腔と接触する突起部が円、 半円や略 R形状断面がよい。 検討より 台形断面も良さそうである。

d. 螺旋端部形状 （推力発生螺旋部の両端） 1 螺旋に沿って谷面から山面に向けて 45 度以下の角度で滑らかに立ち上がるのがよい。

e. 推力発生螺旋部の螺旋数 （条数） 、 2条以上 10条以下の範囲の多条ネジがよい。 多 条にすると 1条よりは推進力が高くなるが、 多すぎると山と谷の隙間が狭くなるので逆に グリップ力が出なくなる。 ピッチ 1 Omm以上の条件では、 上記位が最適。 検討より螺旋 の山部に螺旋に沿って筋を設けても同様の効果が得られると考えられる。

(2) 体腔内挿入部を、 小腸 ·大腸などの体腔内で安定して推進させるのに必要な磁気ト ルク （負荷トルク） を見出すための検討及び纏め

A. 螺旋高さ 3 mm以下の 6種類の螺旋部付カプセルを用いて検討した結果、 推進に必要 な磁気トルクは、 ばらつきを考慮しても 0. 2 cNm、 最適な条件下では最低 0. 06 c Nnxあれば良いことがわかった。

B. 一方カプセル内に組み込み可能な磁石の体積を考えた時、 あまり大きな磁石は組み込 めない。 体外 000の磁界発生手段の回転磁界が 1500 e (エルステッ ド） とすると、 磁石の体積が約 830mm² ( φ 8mmX 16. 5 mm) で、 l cNmの磁気トルクが発 生可能となる。

これより大きな磁石を組み込もうとするとカプセルが大きくなるし、 体外の磁界発生手 段の回転磁界を 15 OO e (エルステッド） より大きくしょうとすると装置が大型化し、 設置場所の制約が出たり、 装置が高価になるなどの不具合が考えられる。

C. 以上より、 磁気トルクは 0. 06 c Nm以上 1 c Nm以下が適している。 さらにばら つきも考慮すると 0. 2 c Nm以上が適している。 安全率を考慮すると 0. 4〜0. 6 c Nm程度に設定すると良い。 また、 1 cNm以下の磁気トルクの範囲で、 術者が使用目的 や使用臓器に適した値に任意に設定可能に構成しておくと便利である。

D. また、 回転速度は 5Hz以下にすることにより、 安定してカプセルを回転させること ができ、 その回転を螺旋部により推進力に変換して、 体腔内でカプセルを安定して推進さ せることができる。

上記検討に対する纏め （検討結果） により、 本実施の形態では、 図 5のパソコン 93は 、 交流電源装置 94からの交流電流が供給されることにより 3軸ヘルムホルツコイル 91 で発生する回転磁界の周波数を 5Hz以下に制御すると共に、 カプセル型医療装置 1に作 用する磁気トルクが 0 . 0 6 c Nm以上で 1 c Nm以下となるように交流電源装置 9 4を 制御するようにしている。

より具体的には、 パソコン 9 3内の C P U 9 3 aの制御動作を決定する （ハードデイス ク 9 3 bに格納される） 制御プログラムデータ 9 3 cには、 交流電源装置 9 4で発生する 回転磁界の周波数を 5 H z以下に制御する制御データと、 カプセル型医療装置 1に作用す る磁気トルクが 0 . 0 6 c Nm以上で 1 c Nm以下となるように制御する制御データとが 含まれている。

次に上述した測定データにより適切に設定された螺旋突起部 3 7 bを設けたカプセル型 医療装置 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の例えば胃 5 1内部等の体腔管路内を長時間にわたり観察す る必要がある場合、 操作者は、 カプセル型医療装置 1を患者 2に飲み込ませ、 胃 5 1内を 通過させる状態にする。

尚、 このとき、 操作者は、 患者 2に飲み込ませる直前に予め、 カプセル型医療装置 1の スィッチ 2 7をオンにし、 バッテリ部 2 6のバッテリ 2 6 aの ®¾Τ建力が照明装置 2 3、 観察装置 2 4、 デジタル信号処理回路 2 5 , 無線送受信回路 2 2へ伝達されるようにする 。 と同時に、 操作者は、 磁気誘導装置 5を起動 （オン） し、 この磁気誘導装置 5により発 生する回転磁界により体腔管路内においてカプセル型医療装置 1が目的部位側に到達する よう磁気的に制御する。

上述したようにカプセル型医療装置 1は、 磁気誘導装置 5により発生される回転磁界に 磁石 3 6が作用すると、 この磁石 3 6が受ける作用によりカプセル本体 6が回転する。 そ して、 カプセル型医療装置 1は、 カプセル本体 6が、 体腔内壁と接触したとき、 この体腔 内壁の粘膜と螺旋突起部 3 7 b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、 カプセル型医療装置 1は、 回転磁界の回転に伴い、 磁石 3 6の回転平面と回転磁界 の回転平面とがー致するように力プセル本体 6が回転しながら進行方向 （向き） を変更さ

4しる

このとき、 カプセル型医療装置 1は、 カプセル本体 6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まで到達可能である。

カプセル型医療装置 1は、 患者 2に飲み込ませることで口腔 5 2から食道 5 3を通過し 、 胃 5 1内部へ到達する。 このとき、 食道 5 3は、 例えば長径が約 1 6 mm、 短径が約 1 4 mmであるのでカプセル型医療装置 1は、 その外径が 1 4 mm以下の略円形断面にして おけば、 容易に通過可能である。 カプセル本体 6のベースの外径が 1 O mmだと螺旋突起 部 3 7 bの高さは 2 mm以下、 8 mmだと高さは 3 mm以下となる。

そして、 胃 5 1内部を観察する必要がある場合、 操作者は、 制御装置 3の例えばキーボ ード 1 2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 3の体外アンテナ 1 4を経て電波で放射されてカプセル型医療装 置 1側に送信される。

力プセル型医療装置 1は、 無線ァンテナ 2 1で受信した信号により、 動作開始の信号を 検出し、 無線送受信回路 2 2、 照明装置 2 3、 観察装置 2 4、 デジタル信号処理回路 2 5 等が駆動する。

照明装置 2 3は、 観察装置 2 4の視野方向に照明光を出射し、 照明された部分の視野範 囲の光学像が観察装置 2 4の撮像センサ 3 2に結像されて光電変換及ぴ A/D変換されて 撮像信号を出力する。 この撮像信号は、 デジタル信号処理回路 2 5の映像信号処理回路 3 4でデジタル映像信号に変換された後、 圧縮処理回路 3 5で圧縮処理されて無線送受信回 路 2 2で変調され、 無線アンテナ 2 1から電波で放射される。

この電波は、 制御装置 3の体外アンテナ 1 4で受信され、 パソコン本体 1 1内の受信回 路で復調され、 パソコン本体 1 1内の A/Dコンバータでデジタル信号に変換され、 メモ リに格納されると共に、 所定の速度で読み出されモニタ 1 3に撮像センサ 3 2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 5 1内部を観察することができ る。 この観察画像を見ながら、 体外のジョイスティックなどの操作手段を用いて、 胃内全 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。 尚、 この光学画 像は図示しない画像記録装置に記録することもできる。 胃 5 1内観察時や胃 5 1内から十 二指腸 5 4への移動時には、 患者の体位変換や腸外からの用手圧迫を行うと更にスムーズ な移動が可能となる。

胃 5 1内の観察が終了した後、 カプセル型医療装置 1は、 上述したように磁気誘導装置 5で形成される回転磁界により、 磁気的に誘導されて、 胃 5 1から十二指腸 5 4、 小腸 5 5 (例えば図 2 1参照） 、 大腸を経由し、 肛門から取り出される。 この間、 カプセル型医 療装置 1は、 消化管全体の内部を観察することが可能である。

カプセル型医療装置 1に対して回転磁界を印加する場合には、 例えば図 5 Bに示すよう にパソコン 9 3の C P U 9 3 aは、 プログラムに従って動作し、 交流電源装置 9 4に対し てステップ S 1に示すように回転磁界の周波数を 5 H z以下に制御すると共に、 ステップ S 2に示すようにカプセル型医療装置 1に作用する磁気トルクが 0 . 0 6 c Nm以上で 1 c Nm以下となるように制御する。

このように本実施の形態のカプセル型医療装置 1は、 力プセル本体 6が偏芯運動 （ジグ リング） 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まで到達させ るようにできる。

また、 本実施の形態のカプセル型医療装置 1は、 無駄な動きがない分、 磁気誘導効率が 良くなり、 カプセル本体 6内、 体外両方又は一方の磁石を小型化できるという大きな効果 がある。

また、 カプセル型医療装置 1は、 図 2 1 A及び図 2 1 Bに示すように治療又は処置が可 能なように薬剤散布用に構成しても良い。 即ち、 このカプセル型医療装置 6 0は、 カプセ ル本体 6 3内の薬剤収納部 6 1に収納した薬剤を散布可能なように先端側に設けた薬剤散 布用開口部 6 1 aを設けて構成されている。 なお、 図 2 1 A及び図 2 1 Bでは、 例えば小 腸 5 5内でのカプセル型医療装置 6 0を示している。 ' 更に、 前記カプセル型医療装置 6 0は、 体液採取用に構成されている。 即ち、 前記カプ セル型医療装置 6 0は、 カプセル本体 6 3内の体液収納部 6 2に体液を採取可能なように 体液注入用開口部 6 2 aを後端側に設けて構成されている。 尚、 これら開口部 6 1 a , 6 2 aの開閉は、 上記第 1の実施の形態で説明した制御装置 3からの通信制御により行われ る。

このことにより、 前記力プセル型医療装置 6 0は、 目的部位にて薬剤収納部 6 1の薬剤 を薬剤散布用開口部 6 1 aから放出して散布可能であると共に、 体液収納部 6 2に体液注 入用開口部 6 2 aから体液を採取可能である。

また、 薬剤収納部 6 1は、 薬剤の他に出血を止める止血剤、 出血部位を外部から判別可 能にするための生体に安全な磁性流体や蛍光剤などを収納して目的部位で散布するように しても当然良い。

また、 前記カプセル型医療装置 6 0は、 前記体液注入用開口部 6 2 aから取り込んだ体 液に薬剤収納部 6 1の薬剤を混ぜて薬剤散布用開口部 6 1 aから放出して散布可能に構成 しても良い。 尚、 カプセル型医療装置 6 0は、 図示しないが上記第 1の実施の形態と同様 にカプセル本体 6 3の長手中心軸上に重心を略一致させる構成としている。

なお、 本実施の形態は測定データから螺旋突起部 3 7 bの形状を略 R形状にしている。 この場合の略 R形状としては、 図 2 2 Aに示すように半円部 6 5 aと平面部 6 5 bを有す る形状でも良いし、 図 2 2 Bに示すように半円部 6 5 aの形状でも良いし、 図 2 2 Cに示 すように R部 6 5 cと平面部 6 5 bからなる形状でも良い。

また、 本実施の形態では、 図 2 2 Dに示すように略台形形状でも良い。 つまり、 台形部 6 5 dと台形部 6 5 dの上部角部を丸くした R部 6 5 eを形成したものでも良い。

また、 カプセル型医療装置は、 図 2 3 Aに示すように外装部材として螺旋突起を形成し た弾性ゴム力パーを前記カプセル本体に着脱自在に装着可能に構成しても良い。

即ち、 図 2 3 A及ぴ図 2 3 Bに示すようにカプセル型医療装置 7 0は、 螺旋突起 7 1 b を形成した円筒状の弾性ゴムカバー 7 1をカプセル本体 7 2に着脱自在に装着可能に構成 されている。 このことにより、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 前記弾性ゴムカバー 7 1 の螺旋突起 7 1 bにより円滑に推進させることができると共に、 P¾接する突起 7 1 b、 7 1 b間の溝 7 1 a部分でガスや体液等の流体を先端側及び後端側に通すことができるよう になっている。

また、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 治療又は処置が可能なように処置具収納部 7 3 を前記カプセル本体 7 2に有し、 この先端側に処置具用開口部 7 3 aを形成している。 こ の処置具開口部 7 3 aは、 例えば、 胃液で消化されるゼラチンや腸液で消化される脂肪酸 膜等から形成される溶解膜を埋設して塞いでいる。 そして、 前記カプセル型医療装置 7 0 は、 目的部位付近に到達したら前記処置具開口部 7 3 aが開口するようになっている。 そして、 前記処置具収納部 7 3に収衲される処置具 7 4は、 その先端側を前記処置具用 開口部 7 2 aから突没自在で、 体腔内管路 7 5の目的部位に対して治療又は処置が可能で ある。

前記処置具 7 4は、 上記第 1の実施の形態で説明した制御装置 3からの通信制御により 動作制御が行われる。 尚、 前記処置具 7 4の具体的な動作制御は、 パソコン本体 1 1に接 続される図示しないジョイスティックゃマウスなどの操作手段で行うように構成しても良 い。

尚、 図 2 3 A中、 前記処置具 7 4は、 止血用薬剤を注入可能な注射針である。 この場合 、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 図示しない血液センサや前記観察装置 2 4で出血部位 を確認後、 前記制御装置 3からの通信制御により、 力プセル本体 7 2の内部に収納した止 血剤注入注射針等の処置具 7 4の動作を指示し、 止血剤であるエタノールゃ粉末薬品を出 血部位に散布して止血するようになっている。 更に、 また、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 検査が可能なように超音波部 7 6を前記 カプセル本体 7 2に有して構成されている。 前記超音波部 7 6は、 図示しないが超音波を 送受信する超音波探触子及びこの超音波探触子を制御駆動する超音波制御回路を有して構 成されている。

前記カプセル型医療装置 7 0は、 前記カプセル本体 7 2の後端側外面に図示しない音響 レンズ部が位置されるように超音波採触子を水密に配置しており、 この後端側で例えば 3

6 0 ° の超音波断層像を得られるように構成されている。

そして、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 得られた超音波断層像のデータを上記第 1の 実施の形態で説明した観察画像と同様に無線送受信回路 2 2で変調され、 無線アンテナ 2 1から電波で放射される。 これにより、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 小腸 5 5等体腔 内深部の深さ方向の異常の有無の診断が可能となっている。 尚、 前記カプセル型医療装置

7 0は、 前記観察装置 2 4と両方を備える構成にすれば、 体腔内表面と深部との両方の診 断が一度に可能である。

また、 前記カプセル型医療装置 7 0は、 胃内， 小腸から口側へ、 又は大腸から肛門側へ 検査後に引き抜くための軟性ブラスティックなどで体腔粘膜を損傷しないように軟らかさ と太さ及ぴ強度を兼ね備えた紐 7 6を前記カプセル本体 7 2に取り付けて構成されている 。 この紐 7 6は、 カプセル本体 7 2の回転推進に邪魔にならない程度に軟らかく形成され ている。

尚、 この紐 7 6は、 基端側を結んで体外に固定して用いるようになっている。 尚、 カブ セル型医療装置 7 0は、 図示しないが上記第 1の実施の形態と同様にカプセル本体 7 2の 長手中心軸 3 8上に重心を略一致させる構成としている。 又、 パイプ状の肉厚の薄い磁石 を弾性ゴムカバー 7 1内に収納しておき、 カプセル本体 7 2内の磁石をなくしても当然良 く、 このようにすれば通常のカプセルを磁気誘導用のカプセルに容易に変更することが可 能となる。

本実施の形態によれば、 外部からの回転磁界により、 体腔内に挿入される体腔内挿入部 を安定して回転させることができ、 かつその回転を推進発生部により効率良く推進力に変 換して体腔内揷入部を安定してかつ円滑に推進させることができる効果を有する。

(第 2の実施の形態）

次に本発明の第 2の実施の形態をまず図 2 4及び図 2 5を参照して説明する。

図 2 4及び図 2 5に示す第 2の実施の形態のカプセル型医療装置 8 0は、 カプセル本体 8 1と、 このカプセル本体 8 1の中心軸に沿って挿通した可撓性紐部 8 2とを有し、 カプ セル本体 8 1の外周面には螺旋状突起部 8 3 bが設けてある。

また、 図 2 5に示すようにカプセル本体 8 1の内部には、 中心軸に沿って中空孔が設け てあり、 両端をポールベアリング等による軸受け 8 4でカプセル本体 8 1に対して回転自 在に支持された硬質のロッド 8 5が揷通され、 この硬質のロッド 8 5は両端が可撓性紐部 8 2に連結されている。

なお、 この場合、 一方の紐部 8 2は短くカプセル本体 8 1から延出され、 他方の紐部 8 2は長く延出され、 その端部はテーパ状に細径にされている。

また、 本実施の形態では、 図 2 5に示すように螺旋状突起部 8 3はカプセル本体 8 1に おける 1 5 mmの長さ部分に、 例えば 3個の螺旋状突起部 8 3が形成される 3条ネジにし ている。 なお、 カプセル本体 8 1内部には図示しないがドーナツ状の磁石が口ッド 8 5の 方向と直交する方向に N Sが磁化されて内蔵されている。

また、 突起部 8 3の高さ tは 0 . 3 mmから 3 mmに設定されている。

本実施の形態によれば、 このカプセル本体 8 1を被検者としての患者の肛門側から座薬 のように揷入した後に、 第 1の実施の形態と同様の手順で磁気誘導してカプセル本体 8 1 を回転させることにより、 大腸の深部側に誘導する。

その後、 大腸の深部側に挿入されたカプセル本体 8 1から延出されている紐部 8 2をガ イドとして、 検査しょうとする内視鏡や検査器具或いは処置具を大腸の深部側に容易に挿 入して、 内視鏡検査やその他の検査や処置を行うことができる。

なお、 カプセル本体 8 1を大腸内の深部側に挿入する場合、 大腸の管腔は食道、 小腸よ り太い （φが 2 0 mm以上） ので、 カプセル本体 8 1の外径を 1 8 mm以下の略円形断面 にしておけば、 スムーズに揷入することができる。

図 2 6は第 1変形例のカプセル型医療装置 8 0 Bの一部を示す。 このカプセル型医療装 置 8 0 Bは図 2 4のカプセル型医療装置 8 0において、 カプセル本体 8 1に設けた突起部 8 3にその突起部 8 3の長手方向、 つまり突起部 8 3が形成されている螺旋に沿って深さ が小さく、 かつ幅も小さい溝 8 7を設けている。

図 2 6では 1本の溝 8 7を設けているが、 図 2 7に示す第 2変形例の場合のように複数 本、 図 2 7に具体的に示すように例えば 3本の溝 8 7を設けるようにしても良い。 変形例 の場合においても第 2の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

本発明におけるその他の実施の形態として、 体外の磁界発生手段が発生する最大回転磁 界をカプセルが動き出す初期 （静摩擦状態） と動き出した途中 （動摩擦状態） で任意に変 更可能にしておく。 これによつて、 カプセルが設定値を越えて回転することを妨げる （回 転が止まる） ので、 術者が意図しない時に、 体腔内の狭い部位を無理やり通過するような 動きが防げる。 また、 術者の管理下でカプセルが止まった部位からの脱出を行うことがで きる。

なお、 上述の説明ではカプセル型医療装置 （以下では単にカプセル） を回転させる回転 駆動手段としては外部の磁界発生手段による磁界であると説明したが、 本発明はこれに限 定されるものでなく、 他の回転駆動手段を採用しても良い。

例えば、 カプセルを回転する手段として、 カプセルに誘電体 （コンデンサのように分極 するもの） を設け、 外部から電界を回転させるように印加することにより、 カプセルを回 転させるようにしても良い。

また、 カプセル型でなく、 シャフト付きの医療装置の場合には、 シャフト内部に超音波 プローブ等で採用されている密卷きのフレキシブルシャフトを回転自在に入れ、 手元側の モータを回転させることにより、 推力発生用螺旋状突起部を回転させて推進させるように しても良い。

また、 体腔内挿入部としては、 上述のようにカプセル型のものに限定されず、 図 2 4に 示したカプセル型医療装置 8 0に類似したもののように、 可撓性のガイドワイヤ、 紐、 チ ユープなどの紐状部材ゃ通常型の内視鏡などの可撓性棒状部の先端付近に、 磁石を具備し た推力発生用の螺旋突起部を回転自在に固定し、 体外の磁界発生手段が発生する回転磁界 や、 他の回転手段により推力発生用の螺旋突起部が受けて回転しながら推力を発生させる ことで、 紐状部材ゃ可撓性棒状部を体腔内深部の目的部位まで運搬するようにしたものに 適用しても当然よいし、 上述した実施の形態等の構成の中から必要なものを適宜選んで組 み合わせて実施可能なことは言うまでもない。

また、 上述の説明では、 推力発生用の螺旋突起部で説明しているが、 本発明は推力発生 部としては螺旋状に形成された突起部があれば良く、 この場合の突起部は体腔内に挿入さ れた場合に、 突起部が螺旋状に体腔内壁に接触する形状であれば良い。

このため、 例えば螺旋状に突起が連続して形成されている必要はなく、 一部が切り欠か れている突起部であっても良いし、 螺旋に沿って突起を複数配列させるように形成したも の等でも良い。

産業上の利用可能性 以上のように、 本発^のカプセル型等の医療装置は、 挿入部の外周面に螺旋状の突起部 のピッチゃ高さ等が適切に形成されているので、 回転磁界の印加等により回転させること ができ、 かつその回転を効率良く推進力に変換して体腔内を安定してかつ円滑に推進させ ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 体腔内に挿入され、 体腔内に接触する推力発生用螺旋状の突起部を有する体腔内挿入 部を備えた医療装置において、

前記突起部におけるピッチ、 高さ、 断面形状、 端部の傾斜角度、 螺旋数それぞれが、 1 O mm以上、 0 . 3 mmから 3 mm以下、 略半円形状もしくは略台形断面形状、 4 5度以 下、 2条から 1 0条以下の 5つの条件における少なくとも 1つの条件を満たす構造にした 医療装置。

2 . 体腔内に挿入され、 体腔内に接触する推力発生用螺旋状の突起部を有する体腔内挿入 部を備えた医療装置において、

前記突起部におけるピッチ、 高さ、 断面形状、 端部の傾斜角度、 螺旋数それぞれが、 1 O nim以上、 0 . 3 mmから 3 mm以下、 略半円形状もしくは略台形断面形状、 4 5度以 下、 2条から 1 0条以下の 5つの条件における少なくとも 2つの条件を満たす構造にした 医療装置。

3 . 前記突起部の螺旋に沿って少なくとも 1本以上で、 前記螺旋の山から谷までの高さよ り浅い溝を螺旋状に形成した請求の範囲第 1項記載の医療装置。

4 . 前記突起部の端部から滑らかに立ち上がり、 中央部分が一番高くなるように構成した ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の医療装置。

5 . 回転磁界を受けて体腔内で回転しながら推進できるように少なくとも磁石と、 推力発 生用螺旋状の突起部とを有する体腔内挿入部を備えた医療装置において、

前記突起部におけるピッチ、 高さ、 断面形状、 端部傾斜角度、 螺旋数それぞれが、 1 0 mm以上、 0 . 3 mmから 3 mm以下、 略半円形状もしくは略台形断面形状、 4 5度以下 、 2条から 1 0条以下の 5つの条件における少なくとも 1つの条件を満たす構造にした医 療装置。

6 . さらに前記体内揷入部の回転速度を毎秒 5回転以下に制御する制御装置を有する請求 の範囲第 5項記載の医療装置。

7 . さらに前記磁石に回転磁界が作用する磁気トルクを 0 . 0 6 c Nm以上となるように 制御する制御装置を有する請求の範囲第 5項記载の医療装置。

8 . さらに前記磁石に回転磁界が作用する磁気トルクを 1 c Nm以下となるように制御す る制御装置を有する請求の範囲第 5項記載の医療装置。

9 . 磁界発生装置が発生する回転磁界を受けて体腔内で回転しながら推進できるように少 なくとも磁石と、,推力発生部とを有する体腔内挿入部を備えた医療装置において、 前記磁界発生装置が発生する回転磁界と前記体腔内挿入部が発生する磁気モーメントの 積である磁気トルクを 0. 06 cNmから 1 c Nmまでに予め設定したことを特徴とする 医療装置。

10. 前記体腔内揷入部は、 被検体内で観察、 センシング、 サンプリングなどの検査、 治 療又は処置等の医療行為を行う力プセル形状を有する請求の範囲第 1項記載の医療装置。

11. 前記体腔内挿入部は、 被検体内で観察、 センシング、 サンプリングなどの検査、 治 療又は処置などの医療行為を行うカプセル形状を有する請求の範囲第 5項記載の医療装置

12. 前記体腔内挿入部は、 少なくとも体腔内の撮像が可能なように光学装置と撮像装置 と照明装置とを具備する請求の範囲第 1項記載の医療装置。

13. 前記体腔内挿入部は、 少なくとも口部からの飲み込みまたは肛門からの揷入が可能 な硬質部と可撓性のひも状部とを具備する請求の範囲第 1項記載の医療装置。

14. 前記体腔内揷入部は、 薬液を散布するための薬液収納部を有する請求の範囲第 1項 記載の医療装置。

15. 前記体腔內揷入部は、 液体収納部を有する請求の範囲第 1項記載の医療装置。

16. 前記体腔内揷入部は、 処置具の収納部を有する請求の範囲第 1項記載の医療装置。

17. 前記処置具は、 注射針である請求の範囲第 16項記載の医療装置。

18. 前記体腔内挿入部は、 処置具を突没自在とする収納部を有する請求の範囲第 1項記 載の医療装置。

19. 回転磁界を受けて回転する磁石と、 推力発生用の螺旋状突起部とを有し、 体腔内に 挿入される医療装置を移動させる制御プログラムであって、

前記医療装置の回転速度を毎秒 5回転以下、 又は前記磁石に及ぼす磁気トルクを 1 c N mを越えないように回転磁界を制御する磁界制御ステップを具備する制御プログラム。

20. 前記磁石に及ぼす磁気トルクを 0 , 06 c Nm以上となるように回転磁界の磁界強 度を制御する請求の範囲 1 9項記載の制御プログラム。