(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができるカプセルを提供することにある。【解決手段】  本発明によると、カプセルは、通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有する。接続継手の外側には、投薬手段、計測手段、付着手段、又は、これらのうちの少なくとも２つ以上からなる複合ユニットが装着される。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有することを特徴とする検査カプセル。
【請求項２】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には投薬手段が装着され、該投薬手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板と基板の間に形成され薬液を収容するキャビティと、を有し、該キャビティは外部に通ずる孔と該孔に装着された蓋を有し、該キャビティの壁を変位させることによって、上記キャビティの内圧を上昇させ、それによって上記蓋を外すように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項３】
請求項２記載の検査カプセルにおいて、上記投薬手段は、上記キャビティに隣接し且つ上記キャビティの壁によって隔てられた密閉空間と、該密閉空間に設けられたヒータを有し、該ヒータの発熱によって上記密閉空間の内圧を上昇させ、それによって上記キャビティの壁を変位させるように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項４】
請求項２記載の検査カプセルにおいて、上記投薬手段は、上記基板を貫通する貫通配線を有し、該貫通配線は上記接続継手に設けられた貫通配線に接続されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項５】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には計測手段が装着され、該計測手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板の外面に設けられた温度センサ及びＰＨセンサと、上記基板を貫通する貫通配線と、を有し、該貫通配線によって、上記温度センサ及びＰＨセンサは上記接続継手に設けられた貫通配線に接続されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項６】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には付着手段が装着され、該付着手段は、互いに積層された複数の基板と、上記基板に設けられたキャビティと、該キャビテと外部を接続する吸着口と、該キャビティ内を負圧にする負圧発生手段と、を有し、上記負圧発生手段によって上記キャビティの内圧を負圧にすることによって、上記吸着口が体腔内の体壁に吸着するように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項７】
請求項６記載の検査カプセルにおいて、上記付着手段は、上記キャビティに隣接し且つ上記キャビティの壁によって隔てられた密閉空間と、該密閉空間に設けられたヒータを有し、該ヒータの発熱と発熱の停止によって上記密閉空間の内圧の変化させ、それによって上記キャビティの壁を変位させ、上記キャビティの内圧を変化させるように構成されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項８】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には複合ユニットが装着され、該複合ユニットは、温度センサを含む計測手段と、体腔内の体壁に付着するための付着手段とを有することを特徴とする検査カプセル。
【請求項９】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記容器は、前端部と後端部と上記前端部と後端部を接続する伸縮可能な接続部材とを有し、上記容器内には、上記前端部と後端部の間に接続され両者間を伸縮させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項１０】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記接続継手の外側には体腔内より検体を採取する検体採取手段と該検体採取手段によって採取された検体を分析する分析手段とが装着されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項１１】
請求項１記載の検査カプセルにおいて、上記容器内には上記容器内の機器及び上記接続継手の外側に装着された機器に電力を供給するためのバッテリが設けられ、該バッテリは、外部に設けられた体外ユニットから送電された電力によって充電されることを特徴とする検査カプセル。
【請求項１２】
体腔内の状態を撮影する撮像手段と、体腔内の生体情報を測定する測定手段と、体腔内の検体を採取する検体採取手段と、該検体採取手段によって採取された検体を分析する分析手段と、体腔内における現在の位置情報を検出する位置検出手段と、上記撮像手段、上記測定手段及び上記分析手段によって得られた情報を時間情報及び上記位置情報と関連させて記憶する記憶手段と、を有し、上記各手段は密閉容器内に格納されていることを特徴とする検査カプセル。
【請求項１３】
請求項１２記載の検査カプセルにおいて、上記記憶手段は、生体の部位と患部の分布を示す生体地図情報を記憶していることを特徴とする検査カプセル。
【請求項１４】
生体の体腔内を移動可能な検査カプセルと、該検査カプセルとの間で情報及び電力の送受信を行う体外ユニットと、該体外ユニットとの間で情報を送受信する制御装置と、該制御装置に接続された表示手段及び入力手段と、を有する検査システムにおいて、上記制御装置は患者が嚥下した上記検査カプセルから送信された情報に基づいて、生体内の部位と患部の分布を示す生体地図を生成し、それを上記表示手段に表示することを特徴とする検査システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の検査システムにおいて、上記制御装置は患者が嚥下した複数の検査カプセルから送信された情報に基づいて、生体地図を生成することを特徴とする検査システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の検査システムにおいて、上記体外ユニットは、患者が嚥下した検査カプセル内のバッテリの電力が低下しとき、該検査カプセルに送電することを特徴とする検査システム。
【請求項１７】
請求項１４記載の検査システムにおいて、上記検査カプセルは、上記計測手段、上記分析手段、及び、上記撮像手段で得られた情報を、時刻情報及び体腔内での位置情報と合せて相互に関連性を持った情報として記録する記録部を有することを特徴とする検査システム。
【請求項１８】
請求項１４記載の検査システムにおいて、上記表示装置に表示された生体地図の所定の位置をクリックすると該所定の位置における生体情報が表示されることを特徴とする検査システム。
【請求項１９】
筒状の容器内に通信手段及び撮像手段を含む機器を収容するステップと、該容器の開口部を密封するように接続継手を装着するステップと、該接続継手の外側に装着するための機器を製造するステップと、該機器を上記接続継手の外側に装着し上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続するステップと、を有することを特徴とする検査カプセルの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の検査カプセルの製造方法において、上記機器を製造するステップは、複数の基板の各々に所定形状の溝及び孔を形成し、所定形状の配線パターンを形成することと、上記複数の基板を積層し互いに接着することと、上記積層された複数の基板を切断することによって積層構造の機器を製造することと、を含むことを特徴とする検査カプセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体の体腔内で、検査等を行う検査カプセル及びそれを用いた検査等を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−２１０３９５号公報には、患者が嚥下するためのカプセル形状の内視鏡が記載されている。この内視鏡は、ワイヤ等が接続されていないため、患者が嚥下しても、苦痛にならないことが期待されている。カプセルの内部には、イメージ撮像素子、ＬＥＤ光源、処理回路、送受信回路、アンテナ、バッテリ等が格納されている。カプセルは消化器官の蠕動運動によって体腔内を移動する。カプセル内の撮像素子は、体腔内にて撮影を行い、その画像情報を患者の体外に設けられたユニットに送信する。画像情報は、ユニットから画像表示システムに転送される。こうして、検査技師は、画像表示された像による検査を行い、医師は、画像表示された患部に基づいて、診断を行い、必要に応じて治療行為を行う。
【０００３】
特開２００４−０００４４０号公報には、生体内の特定の部位に停止させるように構成されたマイクロカプセル型ロボットが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１０３９５号公報
【特許文献１】特開２００４−０００４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の装置では、体腔内にて患部を撮像し画像データを体外装置に送信するが、体腔内の状態の計測、投薬等を行うことはできなかった。従来の装置では、計測手段、投薬手段、付着手段、等の機能を搭載すると装置が大型化し、患者が嚥下するのが困難となる欠点があった。
【０００６】
本発明の目的は、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができるカプセルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、カプセルは、通信手段及び撮像手段を含む機器を収容する筒状の容器と、該容器の開口部を密封するように装着された接続継手と、を有し、該接続継手は、上記容器内の機器と上記接続継手の外側に装着された機器の間を電気的に接続する貫通配線を有する。
【０００８】
接続継手の外側には、投薬手段、計測手段、付着手段、又は、これらのうちの少なくとも２つ以上からなる複合ユニットが装着される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接続継手の外側に、投薬手段、計測手段、付着手段等を装着することにより、生体の体腔内で、検査及び診断を行い、更に、治療等を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２は、本発明のカプセルを含む検査、治療等を行うシステムを示す。このシステムは、患者９が嚥下した体腔内の１つ又は複数のカプセル１、患者９の体外に装着された体外ユニット２、及び、制御装置３を有する。体外ユニット２には送受信アンテナ５１及び送電アンテナ５２が設けられている。制御装置３は、モニター装置等の表示手段７２、キーボード等の入力手段７３、及び、演算処理装置７４を有する。
【００１１】
送受信アンテナ５１及び送電アンテナ５２は、カプセル１が人体の何処にあっても通信できるように、人体又は衣服を取り巻くように分布した構造となっている。
【００１２】
図２を参照して、情報及び電力の交信方法を説明する。カプセル１は、患部８に到着すると、患部８を撮像し、生体状態を計測し、画像データ及び計測データを含む患部情報１１を送信する。患部情報１１は送受信アンテナ５１によって受信され、体外ユニット２に格納される。体外ユニット２は、患部情報１２を演算処理装置７４に送信する。演算処理装置７４は、患部情報１２を表示手段７２に表示する。尚、体外ユニット２と演算処理装置７４の間の通信は、有線又は無線により行う。
【００１３】
演算処理装置７４は患部の切除、投薬等の治療命令、移動命令等の処置情報１３を送信する。体外ユニット２は、演算処理装置７４からの処置情報１４を、送受信アンテナ５１を介して送信する。カプセル１は、体外ユニット２からの処置情報１４を受信し、それに基づいて所定の処置を行う。
【００１４】
体外ユニット２は、体腔内のカプセル１のバッテリの電圧情報１５を受信し、バッテリの電圧が低下したとき、送電アンテナ５２を介してカプセル１に電力１６を送電する。カプセル１は、体外ユニット２から送電された電力をバッテリに充電する。従って、カプセル１のバッテリは常に所定の電力を供給する。
【００１５】
図３を参照して、カプセル１、体外ユニット２、及び、制御装置３の構成及び機能を詳細に説明する。カプセル１は前端部１ａと後端部１ｂとを有する。
【００１６】
前端部１ａは、体外ユニット２と情報の送受信を行うための送受信アンテナ２１、送受信回路部２２、体外ユニットから電力を受け取るための受電アンテナ２３、電力を蓄えるためのバッテリ２４、バッテリ２４の充電及び放電を制御する充放電コントローラ２５、画像を撮影するための撮像手段２６、駆動回路２７、メモリ２８、情報処理手段２９、及び、体腔内を移動するための移動手段３０を有する。
【００１７】
後端部１ｂは、体腔内の生体情報を計測するための計測手段３１、体腔内の検体を採取するための検体採取手段３２、採取した検体を分析するための分析手段３３、体腔内の出血を止血する等の治療を行う治療手段３４、体腔内に投薬を行うための投薬手段３５、体腔内へ付着するための付着手段３６を有する。ここに示した前端部１ａ及び後端部１ｂの構成要素は、例示であり、全ての構成要素を備える必要は無く、例えば、計測手段３１と投薬手段３５のみを備えてもよい。
【００１８】
情報処理手段２９は、カプセルの位置を検出するための位置情報、表示手段７２及び入力手段７３からの指示情報、計測手段３１によって計測されたＰＨ値、体温、電気伝導度等の生体情報、撮像手段２６によって撮影された画像情報、分析手段３３によって分析された採取検体に関する分析情報、等を入力して処理する。
【００１９】
メモリ２８は、消化器官の配置および、部位毎の生体情報の一般的な値を含む生体地図情報、および患者の既知の病変に関する位置情報を記憶している。情報処理手段２９は、体外ユニット２の送受信アンテナ５１から送信された位置情報より、自己の現在位置を検出する。図１に示したように、体外ユニット２の送受信アンテナ５１は患者の体を被うように複数個設けられている。情報処理手段２９は、送受信アンテナ５１から送信された信号の方向より、自己の現在位置を検出する。
【００２０】
尚、カプセルは、体外ユニット２からの位置情報を使用することなく、自立的に、自己の現在位置を検出する位置検出機能を備えてよい。
【００２１】
情報処理手段２９は、これらの生体情報、画像情報、位置情報、表示手段７２及び入力手段７３からの指示情報、生体地図情報、および患者の病原に関する情報に基づいて処理内容を決定し、駆動回路２７を介して移動手段３０、検体採取手段３２、治療手段３４、投薬手段３５、付着手段３６を駆動する。また情報処理手段２９は、撮像手段２６、計測手段３１、及び、分析手段３３によって得られた情報を、時刻情報及び位置情報と合せて相互に関連性を持った状態でメモリ２８に記録し、また送受信アンテナ２１を介して、体外ユニット２に送信する。このとき、全ての情報を体外ユニット２に送信する必要はなく、重要度が高い情報のみを送信してよい。
【００２２】
前端部１ａ及び後端部１ｂは、それぞれ、水密構造である。前端部１ａの後端には、外部に露出した電気的接続部４２が設けられている。後端部１ｂの前端には、外部に露出した電気的接続部４３が設けられている。前端部１ａの電気的接続部４２は後端部１ｂの電気的接続部４３に接続されている。前端部１ａの後端と後端部１ｂの前端はシール手段４４によって水密的に接続されている。
【００２３】
体外ユニット２は、カプセル１及び演算処理装置７４と情報の送受信を行うための送受信アンテナ５１、電力の送信を行うための送電アンテナ５２、受信回路５３、情報処理部５４、送電回路５５、バッテリ５６、メモリ５７、及び、コネクタ５８を有する。カプセル１及び演算処理装置７４から送信された各種情報は送受信アンテナ５１から受信回路５３を経由して情報処理部５４へ伝達され、メモリ５７に蓄えられる。メモリ５７に蓄えられた情報は必要に応じ、送受信アンテナ５２又はコネクタ５８を介して演算処理装置７４へ送信される。また、複数のカプセル１が同時に体腔内に存在する場合には、体外ユニット２は、各々のカプセルから送信された情報を別のカプセルに対して送信する。
【００２４】
カプセル１のバッテリの電圧が低下した場合には、送電回路５５によって、送電アンテナ５２から、カプセルの受電アンテナ２３に送電する。カプセルの充放電コントローラ２５は、バッテリ２４への充電を行う。体外ユニット２の電源は体外ユニット内に設けられたバッテリ５６から供給されるかあるいは、外部の電源から供給される。カプセル１のバッテリ２４は、受電用アンテナ２３を介して充電可能な２次電池であってよいが、電気２重層キャパシタを用いてもよい。バッテリの代わりに発電装置を設けてもよい。このような発電装置として、例えば、クエン酸回路を設け、体腔内の炭水化物等をエネルギ源とし、ATP（アデノシン３リン酸）を生成しこれによって発電を行っても良い。
【００２５】
制御装置３は、送受信アンテナ７０、コネクタ７１、表示手段７２、入力手段７３、及び、演算処理装置７４を有する。体外ユニット２からの情報は、送受信アンテナ７０、又は、コネクタ７１を介して受信する。体外ユニット２からの情報は、撮像手段２６、計測手段３１、及び、分析手段３３によって得られた情報を含む。これらの情報は、時刻情報及び位置情報を含む。医師あるいは技師は、これらの情報をもとに診断又は検査を実施する。
【００２６】
表示手段７２は、時系列的にデータを表示してもよいが、医師あるいは技師が選択した表示形式によって表示する。例えば、最初に、計測手段３１及び分析手段３３で得られた情報に基づいて消化器官内の病変の疑わしき部位の体腔内の患部分布図を表示する。医師あるいは技師が、患部分布図の特定の場所を選択すれば、撮像手段、計測手段、及び、分析手段によって得られた画像及び情報が表示される。
【００２７】
次に図４を参照してカプセル１の構造を説明する。カプセル１は、底を有する円筒状のカプセル容器１０を有し、カプセル容器１０内には前端部１ａの構成要素が収容されている。カプセル容器１０内にて、バッテリ２４は、送受信アンテナ２１、送受信回路２２、受電アンテナ２３、及び、充放電コントローラ２５によって囲まれている。従ってカプセル容器１０が破損した場合でも、バッテリ２４は、露出しないように構成されている。
【００２８】
カプセル容器１０の開口部は、ユニット接続継手４０によって密閉されている。ユニット接続継手４０の周囲とカプセル容器１０の間にはシール手段４６が挿入されている。それにより、カプセル容器１０内は完全に密封され、水密性が確保される。
【００２９】
ユニット接続継手４０は、貫通配線４８を有する。貫通配線４８の内端は、カプセル容器１０内の構成要素に接続され、貫通配線４８の外端は、ユニット接続継手４０の外面に装着された電気的接続部４２に接続されている。貫通配線４８は、例えば、ユニット接続継手４０に形成された貫通孔に充填された銅ペーストによって構成してよい。銅ペーストを貫通孔に隙間が無いように充填することにより、カプセル容器１０の水密性が確保される。
【００３０】
ユニット接続継手４０の外面には、投薬手段３５が装着されている。投薬手段３５は電気的接続部４３を有し、この電気的接続部４３は、ユニット接続継手４０の電気的接続部４２に接続されている。ユニット接続継手４０と投薬手段３５の接続部にはシール手段４４が装着されている。それによって、ユニット接続継手４０と投薬手段３５の接続部は水密性が保持される。
【００３１】
図５及び図６を参照して投薬手段３５の構造の例を説明する。投薬手段３５は４つの基板１０１、１０２、１０３、１０４を有し、これらは水密的に積層されている。第１の基板１０１には、複数のキャビティ１０５、１０５が設けられている。キャビティ１０５、１０５の底面には外部と通じる孔が形成され、この孔には蓋１０６が装着されている。キャビティ１０５、１０５にはそれぞれ薬液１０７、１０８が収納されている。
【００３２】
第２の基板１０２には、複数のキャビティ１１０、１１０が設けられている。これらのキャビティ１１０、１１０には空気あるいは窒素等の気体が充填されている。キャビティ１１０、１１０の底面の厚さは小さい。従って、キャビティ１１０、１１０の底面は、弾性的に変形するメンブレン１１１を構成している。これらのキャビティ１１０、１１０は、第１の基板１０１のキャビティ１０５、１０５に対応した位置に設けられている。
【００３３】
このような複数の基板からなる投薬手段３５を製造する場合、先ず、大きな基板上に多数の同一パターンを同時に作成する。次に、これらの基板を積層し、接着した後に切断する。それにより、小さな基板を積層する場合よりも低コストで投薬手段を作成することができる。
【００３４】
図６に示すように、第３の基板１０３上にはヒータ１１２、１１３が設けられている。ヒータ１１２、１１３は第２の基板１０２のキャビティ１１０、１１０内に配置されている。第３及び第４の基板１０３、１０４には、それぞれ貫通配線１１４、１１５が設けられている。第４の基板１０４上には中間配線層１１７が配置されている。中間配線層１１７は、第４の基板１０４の貫通配線１１５と第３の基板１０３の貫通配線１１４を接続する。第３の基板１０３の貫通配線１１４の内端はヒータ１１２、１１３に接続され、第４の基板１０４の貫通配線１１５の外端は電気的接続部４３に接続されている。
【００３５】
第４の基板１０４に設けられた貫通配線１１５と１１６は、図示のように短絡されている。投薬手段３５をカプセル容器に接続した時に、貫通配線１１５と１１６によって短絡信号を生成、投薬手段の接続状態を確認し、又は、カプセルの電源をコントロールすることができる。
【００３６】
次に、投薬手段３５の動作を説明する。ヒータ１１２又は１１３に通電を行う。それにより、キャビティ１１０内部の気体は高温になり、高圧になる。メンブレン１１１は上方に変位する。これによってキャビティ１０５、１０５内の薬液１０７、１０８の内圧が上昇し、蓋１０６が開放される。それにより、薬液１０７、１０８は外部へ放出される。
【００３７】
図示の例では、蓋１０６は内圧によって開閉するように構成されているが、蓋１０６の構造はどのようなものであってもよい。例えば、蓋を、生分解性、あるいは生体適合性の樹脂等によって作成し、一定圧力以上の内圧によって外れるような構造でもよい。この場合、蓋は薬剤と共に体腔内に放出され、一定時間後に体内から排泄されるかもしくは体腔内で分解される。
【００３８】
本例の投薬手段は、薬剤を吐出するための手段として、内圧で動作するメンブレンを用いているが、薬剤を吐出する手段は、メンブレンに限定されるものではなく、例えば、圧電素子、バイメタル効果、静電力等を利用してもよい。
【００３９】
図７を参照して計測手段３１の構造の例を説明する。計測手段３１は２つの基板２０１、２０２を有し、これらは水密的に積層されている。第１の基板２０１の外面には、温度センサ２０３、ＰＨセンサ２０４、電気伝導度計測計２０５が設けられている。これらの計測機器は、第１の基板２０１に形成された貫通配線２０６に接続されている。第２の基板２０２には、貫通配線２０７が形成され、第２の基板２０２の上面には中間配線（図示なし）が設けられている。第２の基板２０２の貫通配線２０７と第１の基板２０１の貫通配線２０６は中間配線によって接続されている。第２の基板２０２の貫通配線２０７の外端には、電気的接続部４３が接続されている。
【００４０】
計測手段３１をユニット接続継手４０に装着する方法は、投薬手段３５をユニット接続継手４０に装着する方法と同様である。図４において、投薬手段３５の代わりに計測手段３１を置き換えればよい。
【００４１】
図８及び図９を参照して本発明のカプセルの他の例を説明する。図８は本例のカプセルの構造を示し、図９はその組み立て手順を示す。本例のカプセルのカプセル容器２０は、ベローズによって伸縮可能である。カプセル容器２０は、前端部２０ａ、ベローズ２０ｂ、及び、後端部２０ｃからなる。また、カプセル容器内には、カプセル容器２０の伸縮を行うためのアクチュエータ８１、８２が設けられている。
【００４２】
後端部２０ｃには、支持体８５が装着され、支持体８５によってバッテリ２４が保持されている。
【００４３】
前端部２０ａには、送受信アンテナ２１、送受信回路部２２、受電アンテナ２３、充放電コントローラ２５、撮像手段２６、駆動回路２７、メモリ２８、及び、情報処理手段２９が設けられ、これらの構成要素とバッテリ２４は、フレキシブル配線８３によって電気的に結合されている。
【００４４】
後端部２０ｃには、ユニット接続継手４０が装着されている。ユニット接続継手４０には、複合ユニット８４が装着されている。複合ユニット８４は、投薬手段３５と付着手段３６を組み合わせた構造を有し、詳細は、後に、図１０を参照して説明する。
【００４５】
図９を参照して本例のカプセルの組み立て方法を説明する。先ず、カプセル容器２０の前端部２０ａに、撮像手段２６、駆動回路２７、メモリ２８、情報処理手段２９、及び、アクチュエータ８１、８２が一体となった構造体を挿入する。次に、支持体８５及びバッテリ２４を装着した後端部２０ｃを挿入する。支持体８５と後端部２０ｃと間をシール手段４６によってシールする。
【００４６】
次に後端部２０ｃの開口部にユニット接続継手４０を装着し、複合ユニット８４をユニット接続継手４０に接続し、複合ユニット８４と後端部２０ｃの間をシール手段４４によってシールする。
【００４７】
本例では、バッテリ２４は、フレキシブル配線８３を挟んで、充放電コントローラ２５、送受信回路２２、情報処理手段２９等と反対側に配置されている。従って、組み立て時の安全性を高めることができる。また、バッテリ２４の組み立てを、カプセルの組み立て工程の最終段階に配置することができる。そのため、組み立て前のバッテリの自然放電による劣化あるいは、漏電等の事態が生じうる可能性を低減することができる。更に、本例では、組み立て後に、バッテリ２４の交換が容易である。
【００４８】
図１０を参照して複合ユニット８４の構造の例を説明する。本例の複合ユニットを図５の投薬手段３５と比較して、本例では、投薬手段３５の下側に付着手段９０が設けられている点が異なっている。すなわち、第４の基板１０４の外面に、更に、第５、第６、第７、及び、第８の基板９１、９２、９３、９４が装着されている。これらの基板９１〜９４は、水密的に積層されている。第５の基板９１には、負圧発生用キャビティ９５、９６と吸着穴８８、８９が設けられている。負圧発生用キャビティ９５、９６は、吸着穴８８、８９を介して外部と通じている。負圧発生用キャビティ９５と９６は互いに独立して設けられ、物理的に連通していない。吸着穴８８、８９の周囲には、弾性体１５０が設けられている。
【００４９】
第６の基板９２には、キャビティ９７とメンブレン９８が設けられている。キャビティ９７は密閉空間を形成している。第７の基板９３の上面には、ヒータ９９が設けられている。ヒータ９９は、第６の基板９２のキャビティ９７内に配置されている。
【００５０】
図示のように、基板９１〜９４には、貫通配線が設けられている。また、第８の基板９４の上面には中間配線（図示なし）が設けられている。これらの貫通配線と中間配線は互いに接続されている。更に、これらの貫通配線は、投薬手段の貫通配線に接続されている。
【００５１】
次に、本例の複合ユニットの付着手段の動作を説明する。第７の基板９３上のヒータ９９を加熱することにより、キャビティ９７の空気が膨張し、メンブレン９８が上方に変位する。メンブレン９８が上方に変位すると、負圧発生用キャビティ９５、９６の容積が減少する。従って、負圧発生用キャビティ９５、９６内の空気、又は、体腔内の液体が排出される。ヒータ９９の加熱を停止すると、キャビティ９７の空気が縮小し、メンブレン９８が元の位置に戻る。それによって、負圧発生用キャビティ９５、９６の容積が増加し、負圧発生用キャビティ９５、９６内に負圧が発生する。
【００５２】
負圧発生用キャビティ９５、９６内が負圧になると、吸着穴８８、８９は、吸盤と同様な効果により、体腔内の体壁に付着する。吸着穴８８、８９に設けられた弾性体１５０によって、体壁が保護される。
【００５３】
付着手段９０による付着動作とアクチュエータによる収縮動作を組み合わせることによって、本例のカプセルは、能動的に移動することができる。カプセルを前進させる場合には、先ず、付着手段９０によって体壁に付着した状態にて、アクチュエータを伸ばし、前端部２０ａを前進させる。次に、付着手段９０による付着を解除し、アクチュエータを縮めると、後端部２０ｃは、前進する。このような動作を繰り返すことによって、カプセルは、前進運動を行うことができる。
【００５４】
カプセルを後退させる場合には、先ず、付着手段９０によって体壁に付着した状態にて、アクチュエータを縮め、前端部２０ａを後退させる。次に、付着手段９０による付着を解除し、アクチュエータを伸ばすと、後端部２０ｃは、後退する。このような動作を繰り返すことによって、カプセルは、後退運動を行うことができる。
【００５５】
尚、２個のアクチュエータの一方のみを動作させることにより、又は、２個のアクチュエータの一方の伸縮量を他方の伸縮量より大きくすることによって、カプセルの移動方向を変化させることができる。
【００５６】
本例では、負圧発生用キャビティ９５、９６及び吸着穴８８、８９は円周方向に沿って、複数個設けられている。また、これらの負圧発生用キャビティ９５、９６の内圧の制御は、互いに独立的に実行される。従って、体壁に接触した負圧発生用キャビティのみを作動させればよい。
【００５７】
本例では、キャビティ９７内の気体を膨張させることによってメンブレン９８を駆動しているが、メンブレン９８を駆動させる方法は、これに限定されない。例えば、例えば圧電素子、静電力、バイメタル、電磁力等を用いてもよい。
【００５８】
図８の例では、バッテリ２４は後端部２０ｃに装着したが、バッテリ２４を前端部２０ａの装着してもよい。この場合、前端部２０ａの重量が大きくなり、後端部２０ｃの重量が小さくなる。従って、付着手段による付着を解除して、アクチュエータを伸縮させると、慣性の小さい後端部２０ｃが容易に移動するため、移動効率が高まる。
【００５９】
本例では、付着手段とベローズの収縮によってカプセルの移動を実現しているが他の方法も可能である。例えば、カプセルの表面に一方向に傾いた凹凸を設けることによって、カプセルは、ベローズの収縮運動のみによって、一方向へ移動する。
【００６０】
図８の例では、後端部２０ｃのみにユニット接続継手４０を設けたが、前端部２０ａにもユニット接続継手４０を設けてよい。例えば、後端部２０ｃのユニット接続継手４０に、温度、電気伝導度、ＰＨ等の計測手段を装着し、前端部２０ａのユニット接続継手４０に投薬手段を装着する。
【００６１】
また、後端部２０ｃのユニット接続継手４０と前端部２０ａのユニット接続継手４０の両者に付着手段を装着してもよい。この場合、後端部２０ｃの付着手段を付着状態にし、前端部２０ａの付着手段を付着解除状態にして、アクチュエータを伸ばす。次に、前端部２０ａの付着手段を付着状態にし、後端部２０ｃの付着手段を付着解除状態にして、アクチュエータを縮める。このような動作を繰り返すことによって、カプセルの前進移動が効率的になされる。
【００６２】
本例では、カプセルを体壁に付着させる手段として負圧発生用キャビティ９５、９６の負圧を利用したが、他の方法を使用してもよい。例えば、生体適合性を持った接着材を投薬手段によって体腔内に投下してもよい。この場合、付着を解除することが困難なため、カプセルは長時間、一定の部位に留まっている。しかしながら、移動に利用することは出来ないが、例えば長期間体内に滞在する場合はエネルギを消費しないため接着材を用いる方法が有効である。また投薬手段に第２の薬品として接着効果を失わせる乖離剤を備えておけば、長期間滞在した後、接着を乖離することができる。あるいは、乖離効果のある薬品を患者が嚥下してもよい。
【００６３】
上述の例では、ユニット接続継手４０に、投薬手段３５、計測手段３１、又は、複合ユニット８４を装着したが、ユニット接続継手４０には任意の機能を有する手段を装着することができる。こうして、ユニット接続継手４０に所定の機能を有する手段を装着することによって、所望の機能を装備することができる。従って、カプセルの小型化を達成することができる。
【００６４】
次に、本発明によるカプセルの運用の形態を説明する。Ｘ線写真撮影、超音波検査等の予備検査によって、特定の臓器又は部位に病変がある可能性があると診断された場合には、先ず、病変の部位の目的位置情報と生体地図情報をカプセルのメモリに記憶させる。患者は、体外ユニットを装着し、カプセルを嚥下する。治療カプセルは、消化器官の蠕動運動とカプセルの自立的な移動によって、目的位置に到着する。治療カプセルは、目的位置に到着すると、付着手段によって、その位置に定着する。治療カプセルの撮像手段は、患部を撮像し、画像データを送信する。カプセルの測定手段は、ＰＨ、体温、電気伝導度等を計測し、計測データを送信する。カプセルの分析手段は、検体採取手段３２によって採取した検体を分析し、分析結果を、分析データとして、送信する。画像データ、計測データ及び分析データは、体外ユニットから演算処理装置７４に送信され、検査技師又は医師によって読み取られる。
【００６５】
生体情報と画像情報の収集のみを行い、治療を行わない場合は、患者はカプセルを嚥下した後、検査室にとどまる必要はなく、自由に行動することも可能である。カプセルは消化器官を通過して排泄される。
【００６６】
薬液投与、出血箇所の止血等の治療を行う場合、患者は検査室に留まる。カプセルが目的位置に到達すると、付着手段によって、その位置に定着する。医師は、カプセルから送信された画像データ、計測データ及び分析データに基づいて、投薬あるいは治療の指示を行う。カプセルは複数個嚥下してよい。例えば、投薬手段を設けたカプセルと治療手段を設けたカプセルを続けて嚥下し、二つのカプセルを連携させながら診断及び治療を行なってもよい。投薬及び治療が終了した後は、患者は自由に行動してもよく、カプセルは消化器官を通過して排泄される。検査及び治療が終了する前にバッテリが低下した場合は、体外ユニットに設けられた送電アンテナ、およびカプセルに設けられた受電アンテナを介してバッテリに充電を行う。
【００６７】
本発明によるカプセルの運用の形態の他の例を説明する。家畜等に本発明によるカプセルを嚥下させる。体外ユニットを家畜等に装着させてもよいが、家畜等の近くに配置してもよい。カプセルは、消化器官の蠕動運動と自身の能動的な運動によって、目的位置に到着する。カプセルは、付着手段によって、目的位置に定着し、そこから、画像データ、計測データ及び分析データを送信する。演算処理装置７４は、カプセルから送信されたデータを監視し、異常の有無を検出する。
【００６８】
本発明によるカプセルによって以下の効果が得られる。本例のカプセルは、外部からの指示によって又は指示なしに、患部と推定される部位、あるいは、所望の検査を行いたい部位に移動することができる。従って、医師あるいは技師の検査に対する負担を低減することが出来る。
【００６９】
カプセル及び／又は体外ユニットのメモリは、病変部位を示す生体地図を格納している。従って、カプセルは、現在の位置をより確実に把握することができる。また分析手段及び計測手段から得られた情報と生体地図上の情報を比較することによって、病変の存在をより確実に推定することができる。
【００７０】
演算処理装置７４は、画像データ、計測データ、及び、分析データを、時刻情報及び位置情報と関連させて入力する。医師あるいは技師は、表示手段によるデータの表示形式を適宜選択することができる。例えば、最初に計測手段及び分析手段で得られた情報に基づいて、病変の疑わしさに関する体腔内病変分布図を表示する。医師あるいは技師は、病変分布図より特定の部位を選択すると、その部位の画像データ、計測データ及び分析データが表示される。
【００７１】
カプセル内のバッテリとして、電気二重層キャパシタを用いてよい。それによって、２次電池に比較して短時間で蓄電を行うことが可能となり、患者への負担が軽減する。
【００７２】
カプセル内のバッテリの代わりに、クエン酸回路を使用した発電装置を設けてよい。クエン酸回路は、体腔内の炭水化物等をエネルギ源とし、ATP（アデノシン３リン酸）を生成することにより発電を行う。体腔内でエネルギ源を調達することができ、受電用のアンテナが不要になり、また受電を行う必要がなくなるため患者への負担が低減する。
【００７３】
カプセルは付着手段を備えるから、体腔内の特定の目的位置に容易に留まることができる。付着手段として、複数の隔離された負圧発生用キャビティを用いてよいが、生体適合性の接着材を用いてもよい。生体適合性の接着材を用いる場合には、乖離剤を嚥下することにより、接着状態を解除することができる。接着材及び乖離剤は、エネルギ消費無しに付着状態を保ち、また、付着状態を解除することができる。
【００７４】
また、多数の機能を有するカプセルを１個使用する代わりに、単一の機能を有するカプセルを複数個使用してよい。例えば、計測手段を有するカプセル、撮像手段を有するカプセル、及び、分析手段を有するカプセルを嚥下する。これらのカプセルは、同時に嚥下してもよいが、時間をずらせて順次嚥下してもよく、又は、必要になったときに嚥下してもよい。
【００７５】
多数の機能を有するカプセルは寸法が大きくなるが、単一の機能を有するカプセルの寸法は比較的小さい。従って、患者の苦痛を低減し、また消化器官がカプセルによって閉塞することを防止することができる。
【００７６】
また、本例のカプセルは、ベローズ、アクチュエータ、及び、フレキシブル配線を備え、カプセル容器の伸縮と移動が可能である。
【００７７】
カプセル容器の開口部には、ユニット接続継手４０が装着され、ユニット接続継手４０には、計測手段、投薬手段、検体採取手段、及び、分析手段が装着されている。従って、カプセルの水密構造を確保しつつ、カプセルの組み立て作業が容易となる。
【００７８】
また、投薬手段、計測手段及び複合ユニットは基板を積層した構造であり、低コストで水密構造を実現することができる。例えば、大型の基板上に多数のパターンを作成し、それを積層し接着してから切断することにより、これらの積層構造を形成することができるから、安価に且つ大量の生産することができる。
【００７９】
以上、本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のカプセルを含む検査、治療等を行うシステムの例を示す図である。
【図２】カプセル、体外ユニット及び制御装置の間の情報及び電力の交信を説明するための図である。
【図３】カプセル、体外ユニット及び制御装置の構成要素を示す図である。
【図４】本発明のカプセルの構造を示す図である。
【図５】本発明の投薬手段の構造を示す図である。
【図６】本発明の投薬手段の構成要素の一部を示す図である。
【図７】本発明の計測手段の構造を示す図である。
【図８】本発明のカプセルの他の例の構造を示す図である。
【図９】図８に示したカプセルの組み立て手順を示す図である。
【図１０】本発明の複合ユニットの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…カプセル、１ａ…前端部、１ｂ…後端部、２…体外ユニット、３…制御装置、８…患部、９…患者、１０、２０…容器、２０ａ…前端部、２０ｂ…ベローズ、２０ｃ…後端部、２１…送受信アンテナ、２２…送受信回路部、２３…受電アンテナ、２４…バッテリ、２５…充放電コントローラ、２６…撮像手段、２７…駆動回路、２８…メモリ、２９…情報処理手段、３０…移動手段、３１…計測手段、３２…検体採取手段、３３…分析手段、３４…治療手段、３５…投薬手段、３６…付着手段、４０…ユニット接続継手、４２…電気的接続部、４３…電気的接続部、４４、４６…シール手段、４８…貫通配線、５１…送受信アンテナ、５２…送電アンテナ、５３…受信回路、５４…情報処理部、５５…送電回路、５６…バッテリ、５７…メモリ、５８…コネクタ、７０…送受信アンテナ、７１…コネクタ、７２…表示手段、７３…入力手段、７４…演算手段、８１、８２…アクチュエータ、８３…フレキシブル配線、８４…複合ユニット、８８、８９…吸着穴、９０…付着手段、９１〜９４…基板、９５、９６…負圧発生用キャビティ、９７…キャビティ、９８…メンブレン、９９…ヒータ、１０１〜１０４…基板、１０５…キャビティ、１０６…蓋、１０７、１０８…薬液、１１０…キャビティ、１１２、１１３…ヒータ、１１４、１１５、１１６…貫通配線、１１７…中間配線層、１５０…弾性体、２０１、２０２…基板、２０３…温度センサ、２０４…ＰＨセンサ、２０５…電気伝導度計測計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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