(57)【要約】【課題】  簡単な構成によって、検査手段の方向を自由に制御することができ、かつ体腔内から正確な情報を取得する。【解決手段】  それぞれ円筒部１ａ，２ａを有する外側及び内側の両カプセル１，２間には液体が封入された液体封入部３が形成され、ＬＥＤ１１と対物光学系１２及び固体撮像素子１３を設けた回路基板１０が内側カプセル２の内部に固定的に設けられ、取付ブロック１５の下部位置にはバッテリ１６が装着されて、内側カプセル２の重心位置Ｇは内側カプセル２の長手方向の中心線Ｃより下部側に偏寄した位置に配置され、取付ブロック１５に中心線Ｃと直交する方向に棒磁石からなる一対の作動ロッド１７ａ，１７ｂが設けられており、モータ１９により回転駆動されるカム部材１８がその間に回転自在に配設されている。【選択図】  図１
2006271492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に円筒部を有する外側カプセルと、
前記外側カプセルの円筒部と概略相似形となり、この外側カプセルの円筒部に対して円環状の隙間を置いて内蔵させた内側カプセルと、
前記外側カプセルと内側カプセルとの間の隙間に充填され、前記内側カプセルを回転自在となるようにフローティングさせるための液体と、
前記内側カプセル内に固定的に設けられ、重心位置が前記内側カプセルの円筒部の回転中心線から偏寄した位置に配置される取付ブロックと、
前記取付ブロックには、前記回転中心線に対して、前記重心位置とは反対側の位置に設けられ、体腔内を検査する検査手段と、
前記取付ブロックに設けられ、前記外側カプセルの内面に接離することによって、前記内側カプセルを前記外側カプセルに対してフローティング状態とロック状態とに切り換え可能なストッパ手段と
を備える構成としたことを特徴とするカプセル型体内検査装置。
【請求項２】
前記外側カプセル及び内側カプセルの各円筒部の前後の両端に概略半球形状の曲面端部を連設する構成としたことを特徴とする請求項１記載のカプセル型体内検査装置。
【請求項３】
前記取付ブロックの前記検査手段の配設部とは反対側にバッテリを設けることによって、このバッテリの配設部側に重心位置を配置する構成となし、また前記検査手段は１乃至複数の内視鏡検査装置であり、さらに前記外側カプセル，内側カプセル及び液体は透明なものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のカプセル型体内検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の画像情報や超音波検査装置による体内断層情報等を体内から無線で送信するようにしたカプセル型体内検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
体内に留置されて、体外との間で通信により体内から検査や診断に必要な情報を取得するように構成した体内検査装置、例えば内視鏡には、例えばカプセル内視鏡として構成したものがある。このカプセル内視鏡は、被検者が飲み込んで体内に導入するのに適したように、透明なカプセルの内部に内視鏡検査手段としてのカメラ装置を搭載する構成としている。ここで、カプセルは、球形乃至概略円筒形状をしており、少なくとも固体撮像素子を用いたカメラと、ＬＥＤ等の照明手段，通信用の電子回路と、これらカメラ及び電子回路とに電源を供給するためのバッテリとが内蔵される。以上の構成を有するカプセル内視鏡は、被検者が飲み込んで消化系の体腔管や臓器等を通過する間に、検査すべき個所において、カメラを作動させて体内の画像データを生成し、この体内画像データを体外に向けて送信するように作動する。
【０００３】
前述したカプセル内視鏡は、一般に移動手段を備えておらず、体内運動により経路に沿って搬送されることになる。そして、体内でのカプセル内視鏡の位置は、例えば無線による通信手段を用いた追跡手段等により検出することができる。従って、カプセル内視鏡の進行経路における検査の対象となる臓器や体腔管の位置にまで進行すると、その位置でカメラを作動させることによって、体内の検査や診断のための資料となる画像情報を取得することができるようになる。ただし、カプセル内視鏡においては、カメラの方向を制御する手段が設けられておらず、このために所望とする画像が得られないことがある。
【０００４】
以上の点を勘案して、カメラの方向制御を可能にした医療用カプセル装置が特許文献１に提案されている。この医療用カプセル装置は、外殻カプセルと、この外殻カプセルの内部に所定の隙間を介して挿入した内部カプセルとを備え、これら外殻カプセル及び内部カプセルの両端は半球状のキャップを連結することにより密閉されており、内部カプセルの内部に観察装置，照明装置，蓄電池，回路基板を取り付けるようにしている。そして、外殻カプセルと内部カプセルとの間の隙間には液体が封入されており、また内部カプセル内に重りを設けることによって、その重心位置を観察装置の向きと逆側とする構成としている。この構成を採用することによって、体内では観察装置は常に上向きとなるから、被検者の身体の向きを変えることにより、観察装置による観察視野の方向を制御することができるようになる。
【特許文献１】特開２００４−６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した特許文献１の構成では、外殻カプセル内に設けた内部カプセルは液体によるフローティング状態となっているから、内部カプセルに設けた観察装置は常に上方向を向いているが、一定の方向を向いた状態で安定することはなく、常に揺動することになり、観察装置で体腔内を撮影したときに、取得した画像が大きく、または小刻みにぶれるおそれがある。このために、この医療用カプセル装置で得た体内の画像は像ぶれを生じる等、画質が低下するという問題点がある。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成によって、検査手段の方向を自由に制御することができ、かつ体腔内から正確な情報を取得することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、本発明は、少なくとも一部に円筒部を有する外側カプセルと、前記外側カプセルの円筒部と概略相似形となり、この外側カプセルの円筒部に対して円環状の隙間を置いて内蔵させた内側カプセルと、前記外側カプセルと内側カプセルとの間の隙間に充填され、前記内側カプセルを回転自在となるようにフローティングさせるための液体と、前記内側カプセル内に固定的に設けられ、重心位置が前記内側カプセルの円筒部の回転中心線から偏寄した位置に配置される取付ブロックと、前記取付ブロックは、前記回転中心線に対して、前記重心位置とは反対側の位置に設けられ、体腔内を検査する検査手段と、前記取付ブロックに設けられ、前記外側カプセルの内面に接離することによって、前記内側カプセルを前記外側カプセルに対してフローティング状態とロック状態とに切り換え可能なストッパ手段とから構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、カプセルの形状としては、球形ではなく、所定の長さを有する円筒部の両端をキャップで密閉するように構成する。両端のキャップは凸曲面形状、例えば半球面形状，回転楕円面形状等とする。これによって、体内での進行方向を常に一定となるように方向付けがなされることになる。外側カプセルと内側カプセルとの間の隙間に液体が充填されるが、カプセル型の内視鏡として構成する場合には、両カプセルはもとより、液体も透明なものとする。また、内側カプセルと外側カプセルとは摺動する可能性もあるので、液体は潤滑機能を有するものとするのがより望ましい。従って、液体としては、例えば流動パラフィン、シリコンオイル等が好適である。そして、他の検査手段、例えば超音波検査手段を用いる場合には、封入される液体の透明性は要求されないが、超音波の伝達特性が良好なものとする。
【０００９】
内視鏡として構成する場合には、体腔内の照明手段が必要となる。照明手段の具体的な構成としては、ＬＥＤ等といった発光素子が省電力であり、かつ小型であることから、より好ましいが、ランプ等他の照明手段を用いることもできる。超音波検査装置等として構成する場合には、体内への照明を必要としないので、照明手段は設けない。
【００１０】
ストッパ手段の構成としては、取付ブロック若しくは内側カプセルと、外側カプセルとの間で摩擦係合する部材で構成するのが最も簡単である。従って、外側カプセルに接離する摩擦部材と、この摩擦部材を駆動する手段とから構成される。駆動手段としてはモータで駆動されるカムやソレノイド等で構成することができる。摩擦部材は、直接または間接的に外側カプセルの内面に当接するロック状態と、外側カプセルに作用しない退避状態とに変位させる構成とするのが、より簡単である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成することによって、検査前の段階では、検査手段の向きを円滑に調整することができ、検査を実行する際には、検査手段を安定的に保持できるようになり、検査用の正確な情報を取得できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
そこで、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、カプセル型体内検査装置としてカプセル内視鏡を例示する。ただし、内視鏡以外の検査手段を設けることもでき、また内視鏡と超音波検査装置というように、複合的な検査手段を設けるようにしても良い。
【００１３】
まず、図１乃至図３に本発明における第１の実施の形態を示すカプセル内視鏡が示されている。図中において、１は外側カプセル、２は内側カプセルである。これら外側及び内側の両カプセル１，２は相似形をしており、円筒部１ａ，２ａの両側に半球面部１ｂ，２ｂを連設したものから構成されている。外側カプセル１及び内側カプセル２は透明なプラスチック材から構成されており、その間には、所定の隙間が形成されており、この隙間には液体が封入されて、液体封入部３となっている。この液体封入部３に封入されている液体は、例えば流動パラフィンやシリコンオイルといった透明であり、かつ潤滑性を有するものである。しかも、この液体封入部３は液体で完全に満たされており、気泡等が存在しないようにしている。従って、内側カプセル２は外側カプセル１に対して液体封入部３に充填した液体の介在によりフローティングした状態となっている。
【００１４】
内側カプセル２の内部には、体腔内の検査手段として、内視鏡検査手段が設けられている。内視鏡検査手段は、照明部と観察部とから構成されるものであって、内視鏡検査手段は回路基板１０に搭載されている。基板１０には、照明部として、例えばＬＥＤ１１が複数箇所（図示したものにあっては４箇所）設けられており、このように４箇所設けたＬＥＤ１１の中央部に観察部が設けられている。観察部は、対物光学系１２と、この対物光学系１２の結像位置に配設した固体撮像素子１３とから構成され、対物光学系１２は鏡筒１４に装着されており、この鏡筒１４は固体撮像素子１３の受光面に固定して設けられている。
【００１５】
回路基板１０は内側カプセル２の内部に固定的に設けた取付ブロック１５に装着されている。取付ブロック１５には凹部１５ａが形成されており、固体撮像素子１３はこの凹部１５ａ内に設けられており、従って回路基板１０の中央部は開口している。そして、取付ブロック１５の下部位置にはバッテリ１６が装着されており、このバッテリ１６により前記回路基板１０を介してＬＥＤ１１や固体撮像素子１３等に電源の供給を行うようにしている。
【００１６】
内側カプセル２の内部には、前述した各部材及び後述するストッパ手段とが設けられているが、これらのうちバッテリ１６が最も重量物であり、全体としてその重心位置Ｇは、内側カプセル２の長手方向の中心線Ｃより下部側に偏寄した位置に配置されることになる。また、内側カプセル２は液体封入部３の作用で外側カプセル１に対してフローティング状態に収納されている。従って、内側カプセル２の内部に設けたＬＥＤ１１による照明光の照射方向及び対物光学系１２による観察視野方向は、常に重力方向とは反対方向、つまり上方を向くようになる。
【００１７】
内視鏡検査手段を内蔵した内側カプセル２は、前述したように、外側カプセル１に対してフローティングしているが、体腔内の検査を行う際には、この内視鏡検査手段を固定的に保持するようにしている。このために、取付ブロック１５にはストッパ手段が設けられている。このストッパ手段は、図２及び図３に示した構成となっている。即ち、取付ブロック１５に中心線Ｃと直交する方向に貫通する透孔１５ａが穿設されており、この透孔１５ａ内には一対の作動ロッド１７ａ，１７ｂが摺動可能に装着されている。作動ロッド１７ａ，１７ｂは異なる極性を対向配設した棒磁石からなり、かつ両作動ロッド１７ａ，１７ｂ間には楕円形状をした透磁性部材、例えば合成樹脂からなるカム部材１８が介装されている。カム部材１８はモータ１９の出力軸１９ａに連結して設けられ、このモータ１９により回転駆動されるものである。従って、透孔１５ａにおけるカム部材１８の装着部は円筒形の空洞部となっている。作動ロッド１７ａ，１７ｂは磁力の作用により相互に近接する方向に吸引されるようになっているので、常時カム部材１８の両側に当接している。また、両作動ロッド１７ａ，１７ｂの先端面、つまり外側カプセル１の内面と対向する端部は粗面化する等により摩擦面となっている。
【００１８】
図２に示したように、カム部材１８を上下方向に長手となるように配設しておれば、作動ロッド１７ａ，１７ｂ間の間隔が狭くなり、この状態では、作動ロッド１７ａ，１７ｂの先端は外側カプセル１の内面から離間しており、内側カプセル２は外側カプセル１に対してフローティング状態に保持される。従って、内側カプセル２は外側カプセル１に対して中心線Ｃの回りに自由に回転する。この状態から、モータ１９を作動させて、カム部材１８を、図３に示したように、左右方向が長手となるように回転させると、両作動ロッド１７ａ，１７ｂが離間して、その先端が外側カプセル１の内面に当接することになる。その結果、内側カプセル２は外側カプセル１に対して相対回転不能なロック状態となる。そして、両作動ロッド１７ａ，１７ｂの先端面は摩擦面となっているので、この摩擦面が外側カプセル１の内面に圧接されて、内側カプセル２は外側カプセル１に対してロック状態に固定され、この状態で安定的に保持されることになる。
【００１９】
ここで、内側カプセル２は外側カプセル１に対してフローティング状態とするが、重力方向が変化したときに、内側カプセル２がこの変化に追従して正確に、しかも確実に方向制御がなされるようにするには、内側カプセル２の外面は外側カプセル１の内面に対して非接触状態に保たれるようにする。このためには、内側カプセル２の重量に見合う比重を有する液体を液体封入部３に封入しておくようになし、かつ内側カプセル２は図１の左右において重量バランスが取れるようにする。しかしながら、取付ブロック１５には、図１の右側にモータ１９や作動ロッド１７ａ，１７ｂが設けられているので、左右の重量バランスが得られないことがある。このために、例えば取付ブロック１５の一部を切り取ることにより左右の重量調整を行うか、または図１に仮想線で示したように、カウンタウエイトＷを取付ブロック１５に埋設するように構成しても、内側カプセル２の重量バランスの調整を行うことができるる。これによって、内側カプセル２は外側カプセル１に対して確実に非接触状態を保持し、また傾きが生じないように保持される。従って、観察視野の方向を調整するために、被検者の姿勢を変化させたときに、中心線Ｃを中心として、重心位置Ｇが確実に重力方向を向くように制御される。
【００２０】
ＬＥＤ１１の点滅の制御、固体撮像素子１３による体腔内の画像データ、モータ１９の作動制御等は、バッテリ１６を電源として制御されるが、このために体外には画像信号処理回路を備えた制御装置（図示せず）が設けられており、この制御装置とカプセル内視鏡との間は無線通信手段により信号の授受が行われるようになっている。従って、カプセル内視鏡には、図示は省略するが、送受信用アンテナが設けられている。
【００２１】
本実施の形態は以上のように構成されるものであって、カプセル内視鏡は被検者が飲み込んで、このカプセル内視鏡が消化系の体腔管や臓器等を通過する間に、体腔内における内視鏡画像データを取得して検査・診断を行う。カプセル内視鏡は体内運動により経路を進行することになり、適宜の追跡装置により、または時間管理により、或いはそれらの組み合わせによって、カプセル内視鏡が所定の領域まで移動して、内視鏡画像情報を取得すべき位置に到達すると、内視鏡検査手段を作動させる。即ち、ＬＥＤ１１を発光させることにより体腔内を照明して、固体撮像素子１３によって体腔内の画像に関するデータを取得する。この固体撮像素子１３からの画像信号は、無線通信により画像信号処理回路を含む制御装置に伝送されて、内視鏡画像が生成される。ここで、カプセル内視鏡を構成する外側カプセル１は円筒部１ａの両側に半球面部１ｂ，１ｂが連設されて、一方向に長手となっているので、体腔内での進行方向は概略中心線Ｃ方向を向くことになる。ただし、このカプセル内視鏡は前後については方向性がなく、どちらの側が進行方向前方を向いていても良い。そして、進行方向の前方に位置するのは半球面部１ｂであることから、体内運動によるカプセル内視鏡の進行が円滑に行われ、経路の途中で引っ掛かるようなことはない。
【００２２】
カム部材１８を図２の状態に保持することによって、作動ロッド１７ａ，１７ｂは外側カプセル１の内面に対して非接触状態となっており、内側カプセル２は液体封入部３により外側カプセル１に対してフローティング状態となっている。従って、中心線Ｃを回転中心として回転自在となる。ただし、この状態では、内側カプセル２の重心位置Ｇは対物光学系１２による視野方向とは反対側のバッテリ１６の装着側に偏寄していることから、対物光学系１２は常に重力と反対方向を向くことになる。このために、被検者の身体を回転させることによって、所望の方向に観察視野を得ることができる。ここで、内側カプセル２と外側カプセル１との間の液体封入部３には潤滑材として機能する液体が封入されているので、被検者の姿勢を変更したときには、対物光学系１２及び固体撮像素子１３を含む観察手段の方向が抵抗なく、円滑に変更することになる。従って、観察視野を所望の方向に迅速かつ確実に向けることができる。
【００２３】
そして、観察視野を体腔内における観察すべき方向に向いたときに、モータ１９を作動させて、カム部材１８を図２の状態から図３の状態となるように変位させると、作動ロッド１７ａ，１７ｂが押動されて、先端が外側カプセル１の内面と当接する結果、内側カプセル２は外側カプセル１に対してロック状態となる。従って、内側カプセル２が外側カプセル１に対して揺動ことがなく、観察手段の方向が一定化して、安定的に保持されるようになる。このために、固体撮像素子１３で取得した体腔内の内視鏡画像情報にぶれが生じることがなく、極めて鮮明な画像が得られる。また、外側カプセル１は、通常、体腔内壁に当接しているので、カプセル内視鏡全体の安定も得られることになる。
【００２４】
観察視野を変更する場合には、モータ１９を作動させて、一度カム部材１８を９０°回転させる。これによって、棒磁石からなる作動ロッド１７ａ，１７ｂは磁気吸引力の作用により、カム部材１８の表面に当接した状態で相互に近接する方向に変位することから、確実に図２の状態、つまり外側カプセル１の内面から離間し、内側カプセル２は外側カプセル１から離間したフローティング状態に復帰する。この状態で、被検者の姿勢を変えることによって、所望の方向に観察視野を向けることができる。
【００２５】
ここで、作動ロッド１７ａ，１７ｂは取付ブロック１５内で摺動するが、液体封入部３内に封入した液体がこの摺動時における潤滑機能を発揮するので、カム部材１８の回転動作に追従して作動ロッド１７ａ，１７ｂが円滑に動くことになり、確実にフローティング状態とロック状態とに変位する。また、液体封入部３とカム部材１８が配設されている空間とは連通状態となっており、これによって作動ロッド１７ａ，１７ｂの動きに応じて液体が流動することから、カム部材１８の装着部を含む外側カプセル１と内側カプセル２との空間全体の容積は変化しないので、作動ロッド１７ａ，１７ｂの動きに対する抵抗が生じるようなことはない。
【００２６】
次に、図４乃至図７は本発明における第２の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、それぞれ円筒部２０ａ，２１ａと、それらの両端に設けた半球面部２０ｂ，２１ｂを有する外側カプセル２０と内側カプセル２１と、これら両カプセル２０，２１間に液体封入部２２が形成され、この液体封入部２２に液体が封入されている点は、前述した第１の実施の形態と同様である。
【００２７】
そして、内側カプセル２１内に設けられる取付ブロック２３には、中央部と、斜め前方及び斜め後方を視野とする３個の観察手段が設けられている。これら観察手段は、第１の実施の形態と同様、鏡筒２４内に設けた対物光学系２５と固体撮像素子２６とから構成されている。また、照明手段を構成するＬＥＤ２７は、上方に向けて照明光を照射するものだけでなく、斜め前方及び斜め後方に向けて照明光を照射するように配置されている。従って、これら３箇所からなる観察手段により広い観察視野が得られる。また、取付ブロック２３の下部位置にはバッテリ２８が設けられており、これによって全体としての重心位置Ｇはカプセル内視鏡全体の中心線Ｃより下方、つまり中央の観察手段の視野方向とは反対方向に存在している。なお、図中において、２９は回路基板である。
【００２８】
内側カプセル２１において、バッテリ２８と対面する位置には透孔３０が形成されており、この透孔３０は弾性シート３１により密閉されている。そして、バッテリ２８において、この弾性シート３１に対面する位置には、ストッパ手段としてのソレノイド３２が設けられており、このソレノイド３２のプランジャ３２ａは、弾性シート３１を押動するようになっている。プランジャ３２ａが図４及び図５に示したように、弾性シート３１を押動しない状態では、内側カプセル２１は外側カプセル２０に対して、その間の液体封入部２２に介在させた液体によりフローティングしている。そして、ソレノイド３２を作動させて、そのプランジャ３２ａを下方に突出させると、図６及び図７に示したように、このプランジャ３２ａが弾性シート３１を押圧変形させて、外側カプセル２０の内面に圧接させると共に、内側カプセル２１の円筒部２１ａの上部側が外側カプセル２０の円筒部２０ａの内面における上部位置に押し付けられることになる。その結果、内側カプセル２１は外側カプセル２０に対して相対移動しないロック状態となる。
【００２９】
以上のように構成することによって、観察手段を設けた内側カプセル２１は外側カプセル２０に対してフローティング状態とすることによって、被検者の姿勢に応じて観察手段を所望の方向に向けることができる。また、内側カプセル２１を外側カプセル２０に対してロック状態にすると、観察手段が安定的に保持されて、ぶれのない鮮明な内視鏡画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における第１の実施の形態を示すカプセル内視鏡の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２とは異なる作動状態を示す断面図である。
【図４】本発明における第２の実施の形態を示すカプセル内視鏡の断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】図４とは異なる作動状態を示す断面図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２０  外側カプセル
２，２１  内側カプセル
１ａ，２ａ，２０ａ，２１ａ  円筒部
１ｂ，２ｂ，２０ｂ，２１ｂ      半球面部
１０，２９  回路基板
１１，２７  ＬＥＤ
１２，２５  対物光学系
１３，２６  固体撮像素子
１５，２３  取付ブロック
１６，２８  バッテリ
１７ａ，１７ｂ  作動ロッド
１８  カム部材
１９  モータ
３０  透孔
３１  弾性シート
３２  ソレノイド
３２ａ  プランジャ
【図１】
2006271492.tif 000003
【図２】
2006271492.tif 000004
【図３】
2006271492.tif 000005
【図４】
2006271492.tif 000006
【図５】
2006271492.tif 000007
【図６】
2006271492.tif 000008
【図７】
2006271492.tif 000009