JP2009225875A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ボタン型電池により電気駆動要素の電力を供給する被検体内導入装置において、外形を小さくすることで検査時の被検者への負担を軽減すること。
【解決手段】 被検体の体内情報を取得するための機能部２と、この機能部を駆動するための電力を供給する電源４と、機能部と電源を収容する密閉容器６と、を備え、密閉容器の長手方向に直交する断面形状を楕円形とした被検体内導入装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体内に導入され、被検体内情報を取得する被検体内導入装置に関する。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線通信機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体である被検者の口から飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、たとえば食道、胃、小腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成を有する。

このカプセル型内視鏡に代表されるような被検体内導入装置には、体内情報を取得する機能部に電力を供給するための電力源として、電池が用いられることが多い。例えば特許文献１に記載のカプセル型内視鏡は、対物レンズによる物体像を結像させるイメージセンサと、このイメージセンサを制御するイメージセンサ制御電気部品と、イメージセンサから出力される電気信号を無線送信する送信電気部品と、が一体的に設けられた電気要素保持筒が透明カバーと筒状カバーからなる外装ケース内に水密に内蔵されてなる。このカプセル型内視鏡は、各要素に電力を供給する電力源としてボタン型の電池が用いられており、検査前に電源スイッチを押し込むことで電源が入り、被検者に嚥下させることで被検者の体内を観察する。
特開２００１−９１８６０号公報

一般的に、医療分野では、検査時の被検者への負担を軽減するため、被検体内導入装置の径を細くすることが要求されている。しかしながら、特許文献１に記載のカプセル型内視鏡のようにボタン型電池がカプセル型内視鏡本体の長手方向に対して垂直に配置されている限り、いくらその他の部品を小型化したり、スペースの無駄が無いように部品を配置したりしても、カプセル型内視鏡の径をボタン型電池の径より細くすることは不可能である。同様に、電池を内蔵する如何なる被検体内導入装置においても、その外径は、使用するボタン型電池の径に制約され、このボタン型電池の径よりも細径化することはできない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、ボタン型電池により電気駆動要素の電力を供給する被検体内導入装置において、検査時の被検者への負担を軽減することのできる小型な被検体内導入装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の被検体内導入装置は、被検体の体内情報を取得するための機能部と、前記機能部を駆動するための電力を供給する電源と、前記機能部と前記電源を収容する密閉容器と、を備え、前記密閉容器の長手方向に直交する断面形状が楕円形であることを特徴としている。この被検体内導入装置は、外径を一方向に縮小することができるため、被検体内導入装置を口腔から導入する検査時の被検者への負担を軽減することができる。

本発明によれば、ボタン型電池により電気駆動要素の電力を供給する被検体内導入装置において、検査時の被検者への負担を軽減することのできる小型な被検体内導入装置を実現することができる。

以下、本願発明である被検体内導入装置について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる図面は、模式的なものであり、各部分の厚み、及び幅の関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係、比率等が異なる部分が含まれている。

（第１の実施の形態）
先ず、本願発明の第１の実施の形態について図１、及び図２を用いて説明する。尚、図１、及び図２は、第1の実施の形態に係り、図１は被検体内導入装置の構成を示す模式図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

図１に示すように、被検体内導入装置１は、被検体内の情報をモニタリングする機能部であるセンサユニット２と、処理回路系３と、ＲＦユニット５と、電源である電池４と、が密閉容器である外装ケース６内に収納されている。外装ケース６は、有底筒形状の胴部カバー７と半楕球状の前部カバー８から構成されており、前部カバー８が胴部カバー７の開口部を塞ぐように嵌合接着されることにより、内部空間が水密に密閉されている
本実施の形態の電池４は、被検体内導入装置１の電源を構成し、図２に示すように、形状が略円柱形状の所謂、ボタン型電池である。この電池４は、被検体内導入装置１の外装ケース６内に斜めに配置されている。また、ＲＦユニット５も、斜めに配設された電池４に沿うように外装ケース６内に斜めに配置されている。

ここで、上述の斜めに配置されているとは、胴部カバー７の長手方向の中心軸Ｏと円柱形状の電池４の短手方向の中心軸Ａとが所定の角度θに傾けられた、平行とならない配置状態を意味している。

また、胴部カバー７、及び前部カバー８は、外装ケース６の中心軸Ｏに直交する方向の断面形状が図１に示すｘ軸方向が長軸となり、ｙ軸方向が短軸となる略楕円形となっている。
このように、円柱形状の電池４を外装ケース６内に斜めに配置すると、外装ケース６の中心軸Ｏに直交する方向の断面形状を略楕円形とすることが可能であり、図１中の２点鎖線に示す、外装ケース６の中心軸Ｏと電池４の中心軸Ａとが平行、実際には同軸上となるように電池４を配置（以下、電池４を垂直に配置と表現する。）した場合に比べて、被検体内導入装置１本体のｙ軸方向の径を縮小することを可能としている。つまり、本実施の形態の外装ケース６は、図１に示すように、ｙ軸方向の径寸法が電池４を垂直に配置した場合の長さＤ１に比べて、小さな長さＤ２とすることができる（Ｄ１＞Ｄ２）。

従って、被検体内導入装置１は、一方向ではあるが、細径化することができる。これにより、検査時の被検者への負担を軽減させることができる。また、外装ケース６内において、電池４を短手方向の中心軸Ａが外装ケース６の中心軸Ｏに対して直交した垂直となるように配置することも考えられるが、これにより外装ケース６の長手方向となる中心軸Ｏ方向のサイズを大きくしなければならなくなる。そのため、本実施の形態の被検体内導入装置１は、被検者へ負担を与えることのない外装ケース６の長手方向となる中心軸Ｏ方向のサイズに応じて、電池４の短手方向の中心軸Ａが外装ケース６の中心軸Ｏに対して所定の角度θを有した斜めに配置された構成となっている。

尚、センサユニット２としては、ｐＨセンサ、温度センサ、イメージセンサなど、体内の情報をモニタリングする機能を有する如何なるセンサであっても良い。センサユニット２がｐＨセンサ、又は温度センサである場合、図示しないがセンサユニット２の一部は、前部カバー８を介して被検体内導入装置１の外部へ露出していても良い。また、センサユニット２がＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子であるイメージセンサの場合、前部カバー８は、光透過性（透明）を有することが好ましい。

センサユニット２により得られた体内情報は処理回路系３によって処理され、ＲＦユニット５により、無線伝送により人体外に送信される。また、この人体外に送信された体内情報は、図示しない外部機器の受信部により読み取られる。

なお、図１では、電池４、及びＲＦユニット５を斜めに配置した構成を例示したが、少なくとも、外装ケース６の外形サイズを小さくするための構成としては、電池４のみが斜めに配置されていれば良く、他は外装ケース６に収容できる配置であれば良いことは勿論である。また、図１では、処理回路系３がセンサユニット２の後方に位置し、その後方に電池４、ＲＦユニット５という順に並ぶ構成を示しているが、各部の位置関係はこれに制限されない。

さらに、センサユニット２、処理回路系３、ＲＦユニット５、及び電池４は、電力、及び信号の授受のために、それぞれ図示しないフレキシブル基板等の配線によって相互に電気的に接続される。本実施の形態のように、外装ケース６内の電池４を斜めに配置することによって生じる外装ケース６と電池４との隙間に配線を通すことも可能であり、電池４を垂直に配置した場合に比べて、被検体内導入装置１内部の配線レイアウトの自由度が増す。

以上に説明したように、本実施の形態の被検体内導入装置１は、電池４を外装ケース６の長手方向の中心軸Ｏに対して、所定の角度θを有するように斜めに配置することによって、被検体内導入装置本体の径を一方向ではあるが、縮小することができる。そのため、特に生体、被検者の口腔から導入する被検体内導入装置１を使用した検査時において、被検者への負担を軽減させることができる。また、被検体内導入装置１は、電池４と外装ケース６の間にスペースを確保することができるので、各構成要素を電気的に接続する配線を空いたスペースに容易に通すことが可能となり、配線レイアウト設計の自由度を増すことができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図３から図６を用いて説明する。また、第１の実施の形態と共通する構成については、同一の符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。尚、図３から図６は、第２の実施の形態に係り、図３は被検体内導入装置の外観斜視図、図４は被検体内導入装置の内部構成を示す模式図、図５は図４の撮像ユニットの構成を説明するための拡大断面図、図６はカプセル型内視鏡９が食道を通過しながら観察する様子を示す模式図である。

図３、及び図４に示す、本実施の形態の被検体内導入装置は、２つの撮像ユニット１０により被検体内の画像を２方向から撮影取得できるカプセル型内視鏡９である。このカプセル型内視鏡９は、２つの撮像ユニット１０と、処理回路系３と、ＲＦユニット５と、電池４とが外装ケース６内に収納されてなる。

ここでは、２つの撮像ユニット１０と処理回路系３とＲＦユニット５と電池４の全てのユニットが外装ケース６内に斜めに配置されている。つまり、処理回路系３、電池４、及びＲＦユニット５は、本実施の形態において、外装ケース６の長手方向の中心軸Ｏに対して、夫々の中心軸Ｂ（図４の紙面では中心軸と平行な軸Ｂで示している），Ａ，Ｃが同一角度である所定の角度θを有して傾いた状態で外装ケース６内に配置されている。また、２つの撮像ユニット１０は、夫々の撮影光軸Ｏａ，Ｏｂが外装ケース６の長手方向の中心軸Ｏに対して、所定の角度θ傾いた状態となるように外装ケース６に配置されている。

また、本実施の形態の外装ケース６は、図４における前部上方側と後部下方側の２箇所に孔部を有する略筒状の胴部カバー７と、この胴部カバー７の孔部を塞ぐように配置された曲面形状で光透過性（透明）を有するオプティカルドーム１１を有し、内部が水密に封止されている。また、胴部カバー７の長手方向の中心軸Ｏに直交する断面形状は、第１の実施の形態と同様に、ｘ軸方向が長軸となり、ｙ軸方向が短軸となる略楕円形となっている。

外装ケース６の内部に配設される２つの撮像ユニット１０は、図５に示すように、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等である固体撮像素子１２がリジット基板、フレキシブル基板等である配線基板１３上に搭載されていると共に電気的に接続されている。

本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、２つのオプティカルドーム１１の夫々を透過した光（撮影光軸Ｏａ，Ｏｂ）が各撮像ユニット１０の固体撮像素子１２の画素領域の上部に位置するレンズユニット１４により夫々集光され、これら固体撮像素子１２の夫々の画素部に結像して、２箇所の観察部位の画像が得られる。

また、各撮像ユニット１０の略楕円形の平面形状を有する照明用基板１５には、中心にレンズユニット１４の先端部分が固定されると共に、照明手段であるＬＥＤ１６（図４参照）がレンズユニット１４の周辺にレンズユニット１４の先端部分を挟むように、且つ、楕円の長軸側（ｘ軸方向）の領域に搭載されており、体腔内の観察時に観察部位を照明することを可能としている。すなわち、固体撮像素子１２、レンズユニット１４、ＬＥＤ１６、それらが実装される配線基板１３、及び照明用基板１５によって、撮像ユニット１０が構成されている。

これら撮像ユニット１０により得られた画像は、処理回路系３によって画像信号として出力され、ＲＦユニット５により人体外の図示しない外部機器の受信部に無線送信される。

また、２つの撮像ユニット１０は、夫々の撮像方向が胴部カバー７の長手方向の中心軸Ｏから所定の角度θを有した平行な方向であり、且つ夫々の撮像方向が互いに逆方向（１８０°に異なる反対方向）となるように、外装ケース６の前後の位置に斜めに配置されている。

また、電池４は、上述したように、外装ケース６内に斜めに配置されており、カプセルの長手方向の中心軸Ｏに対して垂直、つまり短手方向の中心軸Ａが平行（正確には同一軸上）に配置された場合に比べて、カプセル型内視鏡９本体のｙ軸方向の径が縮小される。

これに合わせて、処理回路系３、及びＲＦユニット５も、電池４に沿って、上述したように、外装ケース６内に斜めに配置されており、カプセルの長手方向の中心軸Ｏに対して垂直、つまり短手方向の中心軸Ｂ，Ｃが平行に配置された場合に比べて、カプセル型内視鏡９本体のｙ軸方向の径が縮小される。

つまり、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態の外装ケース６も、図４に示したように、ｙ軸方向の径寸法が電池４を垂直に配置した場合の長さＤ１に比べて、小さな長さＤ２とすることができる（Ｄ１＞Ｄ２）。

以上から、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、検査時の被検者への負担を軽減させることができる。また、第一の実施の形態と同様に、撮像ユニット１０、処理回路系３、ＲＦユニット５および電池４を接続する配線を、電池を斜めに配置することによってできる外装ケース６と電池４との隙間に通すことが可能であり、電池４を垂直に配置した場合に比べて、カプセル型内視鏡９内部の配線レイアウトの自由度が増す。

本実施の形態では、カプセル型内視鏡９は、２つの撮像ユニット１０を備えているため、これら２つの撮像ユニット１０が撮像（光電変換）した撮像信号を信号処理して、体外へ無線送信するために必要な構成要素のうち、共有できるものは共有することで、部品点数を減らし製造コストを削減できると共に、カプセル型内視鏡９の外形を小型にすることができる。

なお、ここでは例として、２つの撮像ユニット１０を具備する２眼のカプセル型内視鏡９を示しているが、撮像ユニット１０が１つであるカプセル型内視鏡でも良いことは勿論である。

次に、図６を用いて、本実施の形態の被検体内導入装置であるカプセル型内視鏡９の使用状態について説明する。
カプセル型内視鏡９は、検査前に電源が投入され、被検者に嚥下されることで体腔内に導入される。このとき、カプセル型内視鏡９の径が一方向に細径化されているため、嚥下時の被検者への負担が減少される。つまり、本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、撮像ユニット１０、処理回路系３、電池４、及びＲＦユニット５を外装ケース６の長手方向に対して斜めに配置することによって、胴部カバー７本体の径方向を一方向ではあるが、細径化することができ、検査時の被検者への負担を軽減させることができる。

また、電源が投入されると、各撮像ユニット１０のＬＥＤ１６が点灯を開始し、観察部位を照明した状態によって、２つの撮像ユニット１０が２方向の被検体の体腔壁を撮像する。つまり、カプセル型内視鏡９は、２つの撮像ユニット１０を有しているため、食道１００のような管状の部位を観察する際には、２つの撮像視野方向Ａ、及び撮像視野方向Ｂの２方向の食道壁を観察しながら、体腔深部方向である図中の進行方向に向かって移動する。

以上から、本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、第１の実施の形態と同様な効果に加え、進行方向に対して斜め、且つ互いに逆向き（１８０°反対の向き）の２つの方向を撮影できるため、従来のカプセル型内視鏡に比べてより広範囲の体腔内の観察が可能であり診断性を向上することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図７を用いて説明する。図７は第３の実施の形態に係る被検体内導入装置の使用例を説明する模式図である。

また、本実施の形態の被検体内導入装置は、第２の実施の形態と同様な構成であるカプセル型内視鏡９である。つまり、本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、内部構成が第２の実施の形態と同様であって、２つの撮像ユニット１０と、処理回路系３と、電池４と、ＲＦユニット５とが外装ケース６内に水密に内蔵されている。

２つの撮像ユニット１０の撮像方向は、カプセルの長手方向に対して斜めで、互いに逆向き（１８０°の反対方向）になるように配置され、その他の処理回路系３、電池４、及びＲＦユニット５も全て斜めに配置されている。

本実施の形態におけるカプセル型内視鏡９の比重は１未満になるように各部品の重量と外装ケース６の大きさが設計されている。電池４は、外装ケース６の長手方向の略中心の位置に配置されている。つまり、カプセル型内視鏡９の総重量の大半を占める電池４が外装ケース６の略中心位置に配置されている。そのため、カプセル型内視鏡９の重心も略中心の位置とすることができる。

カプセル型内視鏡９は、電源が入れられた後、被検者に水１１０と共に嚥下され、体腔内を観察しながら進行する。そして、カプセル型内視鏡９は、胃１０１に到達すると、水１１０が空間内に半分程度蓄えられた胃１０１の中に浮かべられて、胃１０１の観察を行う。

このとき、カプセル型内視鏡９は、比重が１未満であるため、胃１０１に蓄えられた水面で容易に浮かぶことができる。また、カプセル型内視鏡９は、長手方向に直交する断面形状が楕円形であるため、長手方向の中心軸Ｏ回りの回転が生じ難く、且つ重心が全体の略中心に位置するために、前部と後部のどちらか一方に偏って水中に浸かることが防止され、水面に浮かぶ姿勢が安定する。つまり、図６に示すように、例えば、一方の撮像視野方向Ａが斜め上方側を向き、他方の撮像視野方向Ｂが水中となる斜め下方側を向くような姿勢を保つことが容易にできる。

以上から、本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、上述の各実施の形態の効果に加え、特有の効果として、胃１０１の中に蓄えられた水１１０の水面に安定した姿勢で浮かぶため、２つの撮像ユニット１０によって水中側と水面より上側の胃の表面を同時に観察することができる。これにより、本実施の形態のカプセル型内視鏡９は、被検者の少ない体位変換によって胃１０１の内部を隈なく観察することができる。

以上に記載した発明は、各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする不具合に対して、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

本発明の第１の実施の形態の被検体内導入装置の内部構成を示す模式図 同、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図 本発明の第２の実施の形態の被検体内導入装置の外観斜視図 同、被検体内導入装置の内部構成を示す模式図 同、図４の撮像ユニットの構成を説明するための拡大断面図 同、カプセル型内視鏡９が食道を通過しながら観察する様子を示す模式図 第３の実施の形態に係る被検体内導入装置の使用例を説明する模式図

符号の説明

１・・・被検体内導入装置
２・・・センサユニット
３・・・処理回路系
４・・・電池
５・・・ＲＦユニット
６・・・外装ケース
９・・・カプセル型内視鏡
１０・・・撮像ユニット
１００・・・食道
１０１・・・胃

Claims (7)

1. 被検体の体内情報を取得するための機能部と、
   前記機能部を駆動するための電力を供給する電源と、
   前記機能部と前記電源を収容する密閉容器と、
   を備え、
   前記密閉容器の長手方向に直交する断面形状が楕円形であることを特徴とする被検体内導入装置。
2. 前記電源は、ボタン型電池であって、
   少なくとも前記ボタン型電池の短手方向の中心軸が前記密閉容器の長手方向の中心軸に対して所定の角度を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置。
3. 前記機能部は、被検体内画像を撮像する撮像ユニットであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被検体内導入装置。
4. 夫々の撮像方向が前記密閉容器の長手方向に対して所定の角度を有し、且つ逆方向となっている２つの前記撮像ユニットを備えることを特徴とする請求項３に記載の被検体内導入装置。
5. 全体の比重が１未満であることを特徴とする請求項４に記載の被検体内導入装置。
6. 前記ボタン型電池の中心が前記密閉容器の中心と一致するように配置されていることを特徴とする請求項４、又は請求項５に記載の被検体内導入装置。
7. 前記被検体内導入装置は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の被検体内導入装置。

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