(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ切れによって、超音波観測不能となる不具合の発生を防止した超音波カプセルを提供すること。【解決手段】超音波カプセル１は、カプセル本体２、本体カバー３及び振動子カバー４を備え、本体カバー３及び振動子カバー４をカプセル本体２に水密に固定配置することによってカプセル５が構成される。カプセル５の内部には超音波振動子１１を有する超音波ユニット１０、バッテリ６、制御部７、無線送受信部８及び超音波振動子１１を回転駆動させる動力部９が配設されている。動力部９は、機械式時計のムーブメントの仕組みを採用したものであり、香箱車２０、輪列３０、脱進調速機構部４０とで構成され、超音波振動子１１を所定の回転速度で長時間にわたって回転させる。バッテリ６から供給される電力によって制御部７では超音波振動子１１等を制御して、表示装置の画面上に超音波断層画像を表示させる。【選択図】図２
2005130948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル内に、少なくとも超音波を送受波する超音波振動子及び電力を供給するバッテリを配設した超音波診断用カプセルであって、
前記カプセル内に、前記超音波振動子を回転させる駆動力を発生する機械式回転動力部を設けたことを特徴とする超音波診断用カプセル。
【請求項２】
前記機械式回転動力部は、
前記超音波振動子が配置される回転自在な軸部と、
この軸部を回転駆動させる動力源である渦巻状に巻かれて形成され、巻き上げることによって弾性変形するゼンマイと、
この弾性変形されたゼンマイのほどけていく際の復元力を前記軸部に伝達して、この軸部を所定の回転数で回転させる輪列と、
この輪列を介して伝達される前記ゼンマイの復元力によって前記軸部を継続的に定速動作させる脱進調速機構部と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断用カプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル内に配設された超音波振動子を回転させて超音波断層画像を取得する超音波診断用カプセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、体外又は体内から生体組織へ観測用超音波信号を送信し、この生体組織からの反射信号であるエコー信号を受信して診断用の超音波断層画像を構築して診断を行う超音波診断装置が利用されている。
【０００３】
また、近年では、医療用に構成したカプセルを体腔内に送り込んで、体腔内の病変部の情報を収集したり、薬液を投与して処置等を行えるカプセル内視鏡が提案されている。
【０００４】
そして、超音波観察の分野においても、超音波プローブ等が到達困難な小腸にカプセルを送り込んで、診断或いは生体組織の採取、薬液の投与等を行える超音波診断医用カプセルが期待されている。
【０００５】
例えば、特開平０９−１３５８３２号公報には超音波診断医用カプセル（以下、超音波カプセルと略記する）が示されている。この超音波カプセルではカプセル内に配置されている超音波モータによって超音波振動子を回転させて超音波ビームを長手軸方向（挿入方向）に対して直交する方向であるラジアル方向に出射して断層像を得る構成になっている。
【０００６】
超音波カプセルにおいては、カプセルの内部に超音波振動子を備えた超音波ユニット、制御部及び無線送受信部等が設けられており、前記超音波振動子の周囲には水、流動パラフィン等の超音波伝達媒体が封入される。
【０００７】
前記超音波ユニットは、超音波振動子が配置される振動子固定部材と、この振動子固定部材を支持する軸部を有する駆動モータと、この駆動モータの回転を検出するエンコーダと、超音波振動子が受信したエコー信号が図示しないブラシを介して伝達されるスリップリングとで主に構成される。
【０００８】
前記無線送受信部は、前記制御部によって制御され、例えば前記スリップリング及び前記エンコーダの信号を無線方式で図示しない超音波観測装置に送信する。
【特許文献１】特開平０９−１３５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した超音波カプセルでは駆動モータ、制御部、無線送受信部等の電力源をこのカプセル内に搭載したバッテリとしている。このバッテリをカプセル内に搭載した超音波カプセルでは体内通過時間中（一般的に、カプセルを口から飲み込んで、肛門から排出されるまで８時間以上かかるとされている）超音波振動子が回転駆動し続けることを保証する必要がある。
【００１０】
そのため、カプセル内に容量の大きなバッテリを搭載することになるが、一般的に、バッテリの容量を大きくすると、バッテリの形状も大きくなってしまう。このことによって、カプセルが大型化するという不具合が生じる。そして、このカプセルの大型化を防止するため、形状の小さなバッテリをカプセルに搭載すると、容量不足によって、観察目的部位の１つである小腸に到達する以前にバッテリ切れという不具合が発生するおそれがある。
【００１１】
これらバッテリによる不具合を解消するため、例えばカプセルにコイルを設け、体外からカプセルに向けて電磁波を出射させることによって電磁誘導による発電を行う電力供給部を設け、前記駆動モータ等に電力を供給するように構成したカプセル内視鏡等の構成例も示されている。しかし、この電磁誘導による発電では生体での電磁波の減衰により、所望の電力を得ることが難しいという問題がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バッテリ切れによって、超音波観測不能となる不具合の発生を防止した超音波診断用カプセルを提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の超音波診断用カプセルは、カプセル内に、少なくとも超音波を送受波する超音波振動子及び電力を供給するバッテリを配設した超音波診断用カプセルであって、
前記カプセル内に、前記超音波振動子を回転させる駆動力を発生する機械式回転動力部を設けている。
【００１４】
また、前記機械式回転動力部は、前記超音波振動子が配置される回転自在な軸部と、この軸部を回転駆動させる動力源である渦巻状に巻かれて形成され、巻き上げることによって弾性変形するゼンマイと、この弾性変形されたゼンマイのほどけていく際の復元力を前記軸部に伝達して、この軸部を所定の回転数で回転させる輪列と、この輪列を介して伝達される前記ゼンマイの復元力によって前記軸部を継続的に定速動作させる脱進調速機構部とを具備している。
【００１５】
この構成によれば、超音波振動子を、最もバッテリの電力を消費する駆動モータの駆動力で駆動させる代わりに、機械式回転動力部の駆動力で回転されるので、カプセル内に搭載したバッテリが駆動モータによって消費されることがなくなるので、同じ大きさのバッテリの場合、使用可能な時間が長時間になる。
【００１６】
また、巻き上げられたゼンマイのほどけていく際の復元力を脱進調速機構部及び輪列によって機械的に制御して、超音波振動子を、所定の時間、所定の回転数で回転させられるので、カプセルを飲み込んでから排出されるまでの間、超音波振動子が長時間にわたって回転走査を続ける。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、バッテリ切れによって、超音波観測不能となる不具合の発生を防止した、超音波カプセルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は超音波カプセルの構成を説明する図、図２は機械式回転動力部と超音波振動子との関係を説明する図、図３は機械式回転動力部の概略構成及び脱進調速機構部を説明する模式図である。
【００１９】
なお、図２（ａ）は機械式回転動力部の構成例と、機械式回転動力部から超音波振動子へ動力が伝達される構成を説明する図、図２（ｂ）は機械式回転動力部の香箱車及び輪列及び脱進調速機構部の配置例を示す図である。
【００２０】
図１に示すように本実施形態の超音波診断用カプセル（以下、超音波カプセルと略記）１は、カプセル本体２、端部を半球状に形成した本体カバー３及び振動子カバー４を備えている。前記カプセル本体２に前記本体カバー３及び前記振動子カバー４を水密で一体に固定配置することによって所謂、カプセル５が構成される。なお、前記振動子カバー４は、超音波透過性に優れた高密度ポリエチレン、ポリメチルペンテン等の超音波を透過する樹脂製弾性体で形成されている。
【００２１】
前記カプセル５の内部には超音波振動子１１等を有する超音波ユニット１０、電力供給手段であるバッテリ６、制御部７、図示しない超音波観測装置に無線送信を行う無線送受信部８、前記超音波ユニット１０の超音波振動子１１を回転駆動させる機械式回転動力部（以下、動力部９と略記する）が配設されている。
【００２２】
前記超音波ユニット１０は、超音波振動子１１、振動子シャフト１３を有する振動子固定部材１２、Ｏリング１４、回転型信号伝達手段であるスリップリング１５、エンコーダ１６等によって構成されている。前記超音波振動子１１は、振動子固定部材１２の固定部１７に一体的に固定されている。
【００２３】
前記振動子シャフト１３は、前記スリップリング１５に設けられた例えばボールベアリング（不図示）によってカプセル５の長手方向中心軸と略同心で回転可能に後述する軸部に軸支されている。前記Ｏリング１４は、前記振動子シャフト１３を保持するとともに、この振動子シャフト１３の外周面及び前記ユニット配置孔２ａの内周面に密着して液密を確保している。そして、前記振動子カバー４と前記カプセル本体２と、ユニット配置孔２ａと、前記Ｏリング１４とで形成される内部空間には超音波伝達媒体１９が注入されている。
【００２４】
前記超音波振動子１１からは図示しない入出力信号用ケーブルが延出している。この入出力信号用ケーブルは、前記スリップリング１５の図示しないリング部、このリング部に電気的に接触する図示しない金属ブラシを経てこのスリップリング１５の出力側のケーブルと電気的に導通されている。
【００２５】
前記制御部７には回転する超音波振動子１１の回転を検出する前記エンコーダ１６に電気的に接続された回転検出回路（不図示）、前記スリップリング１５を介して前記超音波振動子１１との間で超音波信号の送受信を行わせる超音波送受信回路（不図示）、この送受信回路からの受信信号を処理する信号処理回路（不図示）、この信号処理回路によって処理された超音波画像信号に対して所定の処理を施して前記無線送受信部８から前記超音波観測装置に向かって超音波画像信号等を送信する無線送信回路（不図示）等が設けられている。これら回路には前記バッテリ６からの電力が供給されるようになっている。
【００２６】
図２（ａ）ないし図３に示すように前記動力部９は、機械式時計のムーブメントの仕組みを採用したものである。  
図に示すように前記動力部９は、香箱車２０、輪列３０、脱進調速機構部４０とで主に構成されている。
【００２７】
前記香箱車２０は、筒状の箱体である香箱２１と、この香箱２１の内部に配置される金属製で帯状に形成されたゼンマイ２２とで主に構成されている。前記香箱２１の外周面には所定のピッチの香箱歯車２１ａが形成されている。また、前記ゼンマイ２２はこの香箱２１の内部に渦巻状に巻かれた状態で配置される。このゼンマイ２２の一端部は、軸部２１ｂに固定され、他端部が香箱２１に固定されている。したがって、このゼンマイ２２を巻き上げて弾性変形させることによって、後述する回転駆動力となるエネルギーが蓄えられる。
【００２８】
なお、図２（ｂ）に示すように前記ゼンマイ２２は、巻き上げ用軸２３、この巻き上げ用軸２３に傘歯車（不図示）や巻き上げ力伝達歯車２４ａ等の複数の歯車によって構成される歯車列２４を介して巻き上げられるようになっている。
【００２９】
また、図３に示すように前記巻き上げ用軸２３の端部は例えば、前記カプセル本体２の側部に設けられている。この巻き上げ用軸２３の端部には例えば断面形状が四角形の穴部が形成されており、この穴部にゼンマイ巻き治具２５の先端部を配設させて回転させることによって、前記巻き上げ用軸２３が回転されて、ゼンマイ２２が巻き上げられていくようになっている。
【００３０】
さらに、前記ゼンマイ２２の持続時間及びトルクは、このゼンマイ２２の長さ寸法、幅寸法及び厚み寸法を適宜設定することによって、所望の値が得られるようになっている。符号２９はＯリングであり、前記巻き上げ用軸２３とカプセル本体２とに密着して動力部９内の水密を保持している。
【００３１】
前記輪列３０は複数の歯車の集合体であり、前記ゼンマイ２２の巻き上げられた状態から元の状態に戻ろうとほどけていく際の復元力を伝達する構成になっている。  
図２（ａ）ないし図３に示すように前記輪列３０は、例えば第１歯車部３１、第２歯車部３２、第３歯車部３３等、複数の歯車部で構成されている。各歯車部３１、３２、３３は、所定の歯数で形成された小径歯車３１ａ、３２ａ、３３ａと、大径歯車３１ｂ、３２ｂ、３３ｂとで構成されており、これら小径歯車３１ａ、３２ａ、３３ａ及び大径歯車３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは各軸部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃにそれぞれ一体的に設けられている。そして、本実施形態においては、前記第３歯車部３３に設けられている軸部３３ｃに軸受５０を介して前記振動子シャフト１３が配設されている。
【００３２】
前記香箱車２０の回転力は、香箱歯車２１ａから第１歯車部３１の小径歯車３１ａに伝達されるようになっている。また、この第１歯車部３１の回転力は大径歯車３１ｂから第２歯車部３２の小径歯車３２ａに伝達されるようになっている。さらに、この第２歯車部３２の回転力は大径歯車３２ｂから第３歯車部３３の小径歯車３３ａに伝達されるようになっている。そして、このように各歯車２１ａ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａを介して、前記ゼンマイ２２の元の状態に戻ろうとする復元力を増速しながら伝達していくことによって、前記第３歯車部３３に設けられている軸部３３ｃが所定の回転数で回転状態になる。
【００３３】
このように、前記ゼンマイ２２が元の状態に戻ろうとする復元力が、各歯車２１ａ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａを介して伝達されていくことによって、前記振動子シャフト１３が所定の回転数で回転状態になる。
【００３４】
なお、前記第３歯車部３３の回転力は、前記大径歯車３３ｂから前記脱進調速機構部４０を構成するガンギ車４１の軸部４１ｃに一体に設けられているガンギ用小径歯車４１ａに伝達される。このため、このガンギ車４１は、回転が抑制されない限り、常に、回転状態になってしまう。そして、このガンギ車４１が回転をし続けると、巻き上げた状態のゼンマイ２２は一瞬のうちに元の状態に戻されて、前記ゼンマイ２２に蓄えられた力が消滅してしまう。
【００３５】
前記脱進調速機構部４０は前記軸部３３ｃの回転を規則正しく制御するとともに、巻き上げた状態のゼンマイ２２が瞬時のうちに元の状態に戻ってしまうことを防止するものであり、ガンギ車４１、略Ｔ字形状に形成されたアンクル４２及びテンプ４３によって構成されている。前記テンプ４３は、回動自在に配置された環状の天輪４４と、この天輪４４が振幅運動をするように負荷を与えるひげゼンマイ４５とで主に構成されている。
【００３６】
前記ゼンマイ２２が一瞬で元の状態に戻ってしまうことを防止するため、前記アンクル４２は前記ガンギ車４１の歯に対して噛み合った状態と、このガンギ車４１の歯に対してフリーな状態とに定期的に切り替わるように動作する。このことによって、前記ガンギ車４１の歯が規則的に１つずつ進められて、前記軸部３３ｃ等の回転動作が長時間にわたって規則正しく制御される。
【００３７】
前記アンクル４２は、このガンギ車４１に前記大径歯車３３ｂ及び前記ガンギ用小径歯車４１ａを介して伝達される前記ゼンマイ２２の復元力による作用と、前記テンプ４３を構成する天輪４４の回転方向が前記ひげゼンマイ４５の付勢力によって切り替えられる作用とによって往復回動動作されて、前記ガンギ車４１の歯に対して定期的に切り替わる動作を行うように構成されている。
【００３８】
このように輪列３０及び脱進調速機構部４０を設けて、ガンギ車４１が回転し続けて一度にゼンマイ２２が巻き戻されることを抑制する一方で、各歯車部３１、３２、３３を一定に回転させることによって、前記ゼンマイ２２に蓄えられた力を前記歯車部３１、３２、３３を介して軸部３３ｃに伝達して、この軸部３３ｃを所定の回転速度で長時間にわたって回転させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態においては３つの歯車部によって輪列を構成した構成例を示しているが、歯車部をそれ以下、又はそれ以上、設けて輪列を構成するようにしてもよい。
【００４０】
上述のように構成した超音波カプセル１の作用を説明する。  
まず、超音波カプセル１による検査を行う前に、ゼンマイ巻き治具２５を用いて前記カプセル５内に設けられている動力部９を構成するゼンマイ２２を巻き上げた状態にする。
【００４１】
次に、前記ゼンマイ２２が巻き上げた状態の超音波カプセル１を超音波伝達媒体である水とともに被検者に嚥下してもらう。被検者によって嚥下された、この超音波カプセル１は、蠕動運動によって食道、胃を通過していく。
【００４２】
このとき、前記超音波振動子１１は、前記ゼンマイ２２の復元力によって所定の回転数で回転状態になる。一方、前記バッテリ６から供給される電力によって、前記制御部７の送受信回路から超音波振動子１１に振動子駆動信号が出力される。この振動子駆動信号は、スリップリング１５等を介して超音波振動子１１に供給される。すると、超音波振動子１１から生体組織に向かって超音波パルスが繰り返し発信されてラジアル走査が行われるとともに、生体組織で反射されたエコー信号がこの超音波振動子１１で受信されて、前記スリップリング１５等を介して送受信回路に伝達される。そして、受信されたエコー信号は、この送受信回路から信号処理回路に伝送され、この信号処理回路で超音波画像信号に生成される。この超音波画像信号は無線送受信部８を介して図示しない超音波観測装置に向けて無線送信される。
【００４３】
このことによって、前記ゼンマイ２２が元の状態に戻るまでの間、前記超音波振動子１１が回転される一方、バッテリ６から制御部に電力が供給されて、外部装置である図示しない表示装置の画面上に超音波断層画像が表示される。
【００４４】
このように、カプセル内に超音波振動子をゼンマイの復元力を利用して回転させる動力部を設けるとともに、制御部に電力を供給するバッテリを設けて超音波カプセルを構成したことによって、動力部を構成するゼンマイの復元力で超音波振動子が回転走査されることにより、カプセル内に内蔵されているバッテリの電力を超音波振動子を回転させるために使用することなく、制御部だけに供給して、長時間の観察を実現することができる。
【００４５】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】超音波カプセルの構成を説明する図
【図２】機械式回転動力部と超音波振動子との関係を説明する図
【図３】機械式回転動力部の概略構成及び脱進調速機構部を説明する模式図
【符号の説明】
【００４７】
１…超音波診断用カプセル    
６…バッテリ    
７…制御部  
８…無線送受信部
９…機械式回転動力部
１０…超音波ユニット
１１…超音波振動子    
代理人    弁理士    伊藤  進
【図１】
2005130948.tif 000003
【図２】
2005130948.tif 000004
【図３】
2005130948.tif 000005