(57)【要約】【課題】作業者が非力であっても、カプセルを構成する各パーツ同士を確実に密閉することができるカプセル型医療機器を、提供する。【解決手段】一端が閉じた円筒形状を有する胴部１０１の開口端の内縁には段差が設けられている。同様に、一端が閉じた半球状ないし円筒状の透明カバー１０２の開口端の外縁には、胴部の段差と同幅の段差が設けられている。胴部１０１は、透明カバー１０２よりも線膨張係数が大きい材料から構成されている。胴部１０１及び透明カバー１０２を互いに分離した状態で体腔内温度の環境に置いた場合には、胴部１０１の段差の内周面の内径は、透明カバー１０２の外周面の外径よりも小さい。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内への導入を可能とするために医療用装置をカプセルによって密封したカプセル型医療機器であり、
前記カプセルは、一端が閉じた筒形状を有するとともに開口端の内縁に段が設けられている第１部品と、この第１部品の材料とは線膨張性係数が異なる材料から形成され、一端が閉じている形状を有するとともに前記第１部品の段に嵌り込んだ段が他端の外縁に設けられている第２部品とからなり、
体腔内と同じ温度環境下で相互に分離した状態においては、前記第１部品の前記段の内周面の内径が、前記第２部品の前記段の外周面の外径よりも小さい
ことを特徴とするカプセル型医療機器。
【請求項２】
前記第１部品の材料の線膨張係数が前記第２部品の材料の線膨張係数よりも大きく、これら第１部品及び第２部品を体腔内と同じ温度よりも加熱した状態で、前記第１部品の段差に前記第２部品の段差が嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル型医療機器。
【請求項３】
前記第１部品の材料の線膨張係数が前記第２部品の材料の線膨張係数よりも小さく、これら第１部品及び第２部品を体腔内と同じ温度よりも冷却した状態で、前記第１部品の段差に前記第２部品の段差が嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル型医療機器。
【請求項４】
前期第１部材は、一端が閉じた円筒形状を有し、
前期第２部材は、回転体形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカプセル型内視鏡
【請求項５】
前記第２部品は、一端が閉じた円筒形状を有している
ことを特徴とする請求項４記載のカプセル型医療機器。
【請求項６】
前記第２部品は、半球面状の外面を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカプセル型医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の体腔内に導入されて検査又は治療のための各種動作を行うカプセル型医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
カプセル型医療機器は、患者の身体を切開することなく、患者の消化管やその近傍の器官に接近することができるので、様々な検査や治療のために、様々な種類のものが実現されている。例えば、内視鏡的診断、治療の分野においては、カプセル型内視鏡が用いられている。
【０００３】
このカプセル型内視鏡は、対物光学系及び撮像素子との組合せからなるとともに被検者の体腔内を撮像することによって画像信号を生成する撮像装置と、複数のＬＥＤからなるとともに撮像装置によって撮像される範囲に対して照明光を照射する照明装置と、撮像装置に対する制御信号を受信したり撮像装置が被写体を撮像することによって得られた画像信号を搬送波に乗せて送信する送信装置と、これらの装置を制御する制御回路と、これら装置に含まれる回路及び制御回路に駆動電流を供給するバッテリーとを、カプセルによって液密に覆った構成を有している。このような構成を有するカプセル型内視鏡は、照明装置によって患者の体腔内を照明しながら、撮像装置によって体腔内を撮像し、撮像によって撮像装置が出力した画像信号を送信装置が無線送信する。すると、患者の体外に設置されているプロセッサ装置が、この画像信号を受信し、この画像信号に基づいた画像をディスプレイ上に表示するのである
【特許文献１】特開２００３−２１０３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなカプセル型医療機器において、カプセルは、その内部に各種装置や回路を内臓する都合上、複数個のパーツに分割された形態に成形され、その内部にこれら装置や回路を組み込んだ状態で、相互に接合されることによって、所謂カプセル型の形状となる。この際、内蔵する各種装置や回路を体腔内の環境から保護するために、カプセルを構成する各パーツ同士を、液密に密閉する必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来のカプセル型医療機器に用いられるカプセルでは、各パーツ同士の接合しろは、嵌め合い構造や、ネジ構造の形状となってはいるが、両者間の密閉は、接着剤の充填か、ネジ山同士又は嵌まり合う溝同士の圧着による効果を期待したものに過ぎなかった。そのため、接着剤の充填による場合には、接着剤の塗布ムラや接着剤の経年劣化に起因して、各パーツ間や各パーツと接着剤との間に隙間が生じてしまう可能性が高い。また、ネジ山同士を圧着させる場合には、ねじ込み作業を行う作業者が非力な場合には、密閉が不十分であることもあり得る。同様に、溝同士の圧着による場合も、作業者が非力な為に各パーツ同士の嵌合が不十分であれば、密閉が不十分となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、作業者が非力であっても、カプセルを構成する各パーツ同士を確実に密閉することができるため、患者の体腔内で分解したり体液が侵入することのないカプセル型医療機器の提供を、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル型医療機器は、体腔内への導入を可能とするために医療用装置をカプセルによって密封したカプセル型医療機器であり、前記カプセルは、一端が閉じた筒形状を有するとともに開口端の内縁に段が設けられている第１部品と、この第１部品の材料とは線膨張性係数が異なる材料から形成され、一端が閉じている形状を有するとともに前記第１部品の段に嵌り込んだ段が他端の外縁に設けられている第２部品とからなり、体腔内と同じ温度環境下で相互に分離した状態においては、前記第１部品の前記段の内周面の内径が、前記第２部品の前記段の外周面の外径よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
このように構成されると、前記第１部品の材料の線膨張係数が前記第２部品の材料の線膨張係数よりも大きい場合には、これら第１部品及び第２部品を体腔内と同じ温度よりも加熱すれば、前記第１部品の前記段の内周面の内径が前記第２部品の前記段の外周面の外径よりも大きくなる。逆に、前記第１部品の材料の線膨張係数が前記第２部品の材料の線膨張係数よりも小さい場合には、これら第１部品及び第２部品を体腔内と同じ温度よりも冷却すれば、前記第１部品の前記段の内周面の内径が前記第２部品の前記段の外周面の外径よりも大きくなる。よって、いずれにしても、あまり力を掛けなくても前記第１部品の段差に前記第２部品の段差を嵌め込むことができる。その状態から温度が低下又は上昇して使用環境である体腔内と同じ温度となると、前記第１部品の前記段の内周面の内径が、前記第２部品の前記段の外周面の外径よりも小さくなろうとするので、両者間が強力に密着する。
【０００９】
本発明において、第２部品の形状は、一端が閉じているとともに他端の外縁に段差を持った回転体形状であれば良いので、円柱形状，円筒形状，半球形状，円錐形状を取りうるが、その内部は、凹んでいてもいなくても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるカプセル型医療機器においては、作業者が非力であっても、カプセルを構成する各パーツ同士を確実に密閉することができるため、患者の体腔内で分解したり体液が侵入することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明によるカプセル型医療機器をカプセル型内視鏡として適用したものであるが、カプセル内に収容される装置や回路の種類如何は本発明の要素ではないので、本発明がカプセル内視鏡に限定されるという趣旨ではない。
【００１２】
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表すためにその中心軸に沿った縦断面を示す断面図である。なお、以下の説明を簡単にするために、図１の左側を「前側」とし、図１の右側を「後側」と定義する。
【００１３】
図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、医療機器を構成する各回路部品を収納する筒状のフレーム２０，このフレーム２０内に収納される撮像ユニット（観察手段）２１，バッテリーケース２２，このバッテリーケース２２の後端面に実装された送信回路（通信手段）２３，及び、電源スイッチ回路（起動手段）２４と、これら各部品をその内部に収納して保護するためのカプセル１０とからなる。
【００１４】
カプセル１０は、後端部が半球状に閉じた円筒形状を有する胴部１０１と、胴部１０１の前端に液密に取り付けられた半球状（即ち、一端が閉じている回転体形状）を有する透明カバー１０２とからなる。この胴部１０１は、不透明な材料から形成されている。また、透明カバー１０２は、胴部１０１を構成する材料よりも線膨張係数が低い透明材料からなり、撮像ユニット２１の対物光学系２１２から被写体までの距離を適度に保つドームポートとしての役割を有する。
【００１５】
胴部１０１の内周面における前端縁近傍の形状は、図２に示すように、前端縁に向かって二段階にその内径が拡大する段差形状となっている。この段差形状における最も前端縁側の段を構成する内周面を第１段面１０１ａと称し、この第１段面１０１ａよりも内側の段を構成する内周面を第２段面１０１ｂと称する。但し、この第２段面１０１ｂの周方向における一部（図２における上側の部分）は、胴部１０１自体の軸方向に沿って第１段面と面一となるまで堀込まれたキー溝１０１ｃとなっている。一方、透明カバー１０２の外周面における後端縁近傍の形状も、胴部１０１の形状に合わせて、後端縁に向かって二段階に縮小する段差形状となっている。この段差形状における最も後端縁側の段を構成する外周面を第２段面１０２ｂと称し、この第２段面１０２ｂよりも前側の段を構成する外周面を第１段面１０２ａと称する。但し、この第２段面１０２ｂの周方向における一部（図２における上側の部分）は、透明カバー１０２自体の軸方向に沿って第１段面１０２ａと面一な高さを保ったキー１０２ｃとなっている。なお、胴部１０１の第１段面１０１ａの軸方向の幅は透明カバー１０２の第１段面１０２ａの軸方向の幅と同じであり、胴部１０１の第２段面１０１ｂの軸方向の幅は透明カバー１０２の第２段面１０２ｂの軸方向の幅と同じであり、キー溝１０１ｃの周方向の幅は、キー１０１ｃの幅よりも僅かに広い。
【００１６】
胴部１０１と透明カバー１０２とを互いに接合する前の状態において、胴部１０１及び透明カバー１０２を体腔内と同じ温度（約摂氏３７度，以下、「体腔内温度」という）の環境下に置いた場合には、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径は、夫々、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径よりも、僅かに小さい。しかしながら、上述したように、胴部１０１の線膨張係数は透明カバー１０２の線膨張係数よりも大きいので、図示せぬ熱交換装置を用いて両者１０１，１０２を加熱した場合には、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径は、夫々、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径よりも、十分に大きくなる。従って、この状態であれば、キー１０２ｃをキー溝１０１ｃに挿入しつつ、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂを、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂに嵌め込むことができる。この際、図３に示すように、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂと胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂとの間には、夫々、クリアランスが形成されるので、たとえ作業者が非力であっても、確実に作業を遂行することができる。
【００１７】
このようにして透明カバー１０２を胴部１０１に嵌め込んだ状態で、周囲の温度を体腔内温度まで下げると、胴部１０１及び透明カバー１０２は夫々収縮するが、両者の線膨張係数の違いに因り、透明カバー１０２の収縮量よりも胴部１０１の収縮量の方が十分に大きいので、周囲の温度が体腔内温度に達する前に、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径と胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径とが夫々合致し、更に温度が下がると、胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂには透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂを夫々締め付ける熱応力が生じるとともに、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂにはこれに対する反作用が生じるので、図４に示すように、これら相対向する力がバランスする径において、両者間が強力に密着し合うのである。
【００１８】
本実施形態において胴部１０１及び透明カバー１０２としては、下記表１にその材料名及び線膨張係数を示す材料の中から、前者の材料の線膨張係数が後者の材料の線膨張係数よりも大きいという条件の下に、任意に選択され得る。
【００１９】
（表１）
材料名                線膨張係数［10−５cm/cm・℃］
ナイロン６６          10
ポリアセタール        8.1〜8.5
ポリカーボネート      7.0
フッ素樹脂            4.5〜7.0
フッ化ビニリデン      12
ＰＰＯ                2.7〜3.1
リスルホン            5.6
ＡＢＳ                7.0〜13
ポリエチレン          12〜14
ポリプロピレン        10〜12
塩化ビニル            6.0〜8.0
フェノール樹脂        3.0〜7.0
エポキシ樹脂          4.0〜8.0
シリコン樹脂          25〜30
ＦＲＰ                1.2〜5.0
図２に戻り、フレーム２０は、円筒形の回路板であり、その内部において撮像ユニット２１及びバッテリーケース２２を保持する。      
【００２０】
撮像ユニット２１は、体腔内の像を撮像するユニットであり、発光ダイオード２１１，対物光学系２１２，鏡筒２０２，イメージセンサ２１３，画像処理回路２１４，及び撮像用基板２１５からなる。
【００２１】
鏡筒２０２は対物光学系２１２及び発光ダイオード２１１をフレーム２０内に保持するための枠である。この鏡筒２０２には、その中心軸に沿って対物レンズ用保持孔２０２ａが貫通しており、この対物レンズ用保持孔２０２ａを挟んで点対称な二箇所に夫々発光ダイオード用固定穴２０２ｂが穿たれている。鏡筒２０２上の対物レンズ用保持孔２０２ａには対物光学系２１２を構成する複数のレンズが、また、各発光ダイオード用固定穴２０２ｂには、夫々発光ダイオード２１１が、嵌め込まれる。
【００２２】
各発光ダイオード２１１としては、白色光を発光する高輝度タイプの発光ダイオードが用いられている。各発光ダイオード２１１は、バッテリーケース２２中のバッテリー２２０からの駆動電流が供給されることによって発光し、カプセル内視鏡１が体腔内に導入された時には、体腔内を照明する。
【００２３】
対物光学系２１２は、体腔内の像を結ぶための光学系である。
【００２４】
イメージセンサ２１３は、対物光学系２１２によってその撮像面上に結ばれた像を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子であり、体腔内の像を電気信号に変換する。
【００２５】
画像処理回路２１４は、イメージセンサ２１３にて変換された電気信号を取得して、この電気信号に対してノイズ除去等の処理，及びＡ／Ｄ変換処理を施して、画像信号として出力する。
【００２６】
撮像用基板２１５は、イメージセンサ２１３と画像処理回路２１４とを実装することにより、これらの回路部品を電気的に接続するとともに機械的に保持するプリント基板である。この撮像用基板２１５における画像処理回路２１４が実装されている面の裏側の後端面には、後述するバッテリー２２０の陽極と接触する電極である陽極接触部２２１が実装されている。
【００２７】
バッテリーケース２２は、その内側の空間にバッテリー２２０を収納し、その開口端を撮像用基板２１５に向けて、フレーム２０の内部に挿入されている。このバッテリーケース２２内部の底面には、バッテリー２２０の陰極と接触するバネ状の電極である陰極接触部２２２が、実装されている。また、このバッテリーケース２２の後端面には、送信回路２３及び電源スイッチ回路２４が実装されている。なお、陰極接触部２２２は、電源スイッチ回路２４を介して、各回路部品のグランド電極に導通している。これら各回路部品の電源電極は、陽極接触部２２１に導通している。
【００２８】
送信回路２３は、画像処理回路２１４から入力された画像信号を、予め割り当てられた周波数帯域の搬送波に乗せ（変調）、増幅等の処理を施した上で、アンテナから無線送信する回路部品である。
【実施形態２】
【００２９】
本発明の第２の実施形態であるカプセル内視鏡１は、上述した第１実施形態のカプセル内視鏡１と比較して、胴部１０１の材料の方が透明カバー１０２の材料よりも線膨張係数が小さく、熱交換機によってこれら胴部１０１及び透明カバー１０２を冷却しながら組み立てることを特徴とする。
【００３０】
即ち、胴部１０１と透明カバー１０２とを互いに接合する前の状態において、胴部１０１及び透明カバー１０２を体腔内温度の環境下に置いた場合には、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径は、夫々、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径よりも、僅かに小さい。しかしながら、上述したように、胴部１０１の線膨張係数は透明カバー１０２の線膨張係数よりも小さいので、図示せぬ熱交換装置を用いて両者１０１，１０２を冷却した場合には、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径は、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径よりも、十分に小さくなる。従って、この状態であれば、キー１０２ｃをキー溝１０１ｃに挿入しつつ、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂを、胴部の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂに嵌め込むことができる。この際、図３に示すように、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂと胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂとの間には、夫々、クリアランスが形成されるので、たとえ作業者が非力であっても、確実に作業を遂行することができる。
【００３１】
このようにして透明カバー１０２を胴部１０１に嵌め込んだ状態で、周囲の温度を体腔内温度まで上げると、胴部１０１及び透明カバー１０２は夫々膨張するが、両者の線膨張係数の違いに因り、胴部１０１の膨張量よりも透明カバー１０２の膨張量の方が十分に大きいので、周囲の温度が体腔内温度に達する前に、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂの外径と胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂの内径とが夫々合致し、更に温度が上がると、胴部１０１の第１段面１０１ａ及び第２段面１０１ｂには透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂを夫々締め付ける熱応力が生じるとともに、透明カバー１０２の第１段面１０２ａ及び第２段面１０２ｂにはこれに対する反作用が生じるので、図４に示すように、これら相対向する力がバランスする径において、両者間が強力に密着し合うのである。
【００３２】
本第２実施形態によるカプセル内視鏡１’のその他の構成及び効果は、上述した第１実施形態によるカプセル内視鏡１と同じであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】カプセル内視鏡の縦断面図
【図２】組立時における透明カバーの分解段面図
【図３】胴部及び透明カバーを嵌め合わせた状態を示す縦断面図
【図４】体腔内温度環境下におけるカプセル縦断面図
【符号の説明】
【００３４】
１        カプセル内視鏡
１０        カプセル
２２        バッテリー
２３        送信回路
２４        電源スイッチ回路
２６        回路系
１０１        胴部
１０２        透明カバー
２１１        発光ダイオード
２１３        撮像素子
２１４        画像処理回路
【図１】
2006230680.tif 000003
【図２】
2006230680.tif 000004
【図３】
2006230680.tif 000005
【図４】
2006230680.tif 000006