CN100475120C - 医疗装置 - Google Patents

Abstract

在***到体腔内的胶囊形状等的医疗装置的体腔内***部的外周面上形成螺旋状的突起部，并将该突起部的螺距、高度、断面形状等设定成适于进行推进的值和形状。并且，在体腔内***部内设有磁铁，施加由外部的磁引导装置所产生的旋转磁场，通过使磁转矩作用于磁铁上，使之旋转，从而稳定地推进医疗装置。

Description

医疗装置

技术领域

本发明涉及通过旋转磁场等在体腔内旋转推进的医疗装置。

背景技术

作为在被检体内磁引导的第1现有例，有日本国专利第3017770号公报所公开的医疗装置。

在该第1现有例中，在***被检体内的***部的至少一部分上设有进行磁引导的被引导部，并设置有由设在被检体外的磁力发生单元平衡前述被引导的1个方向，且在无法控制平衡的方向上移动前述磁力发生单元的移动单元。

其中，公开了磁引导通常型内窥镜***部或胶囊型内窥镜的方法。并且，公开了通过交流磁场使内窥镜***部振动，或者在旋转胶囊型内窥镜的同时进行引导的方法。

并且，在作为第2现有例的日本国特开2001-179700公报中，公开了下述装置：具有产生旋转磁场的磁场发生部、和接收该旋转磁场而旋转从而获得推力的自动装置主体，且旋转磁场面可以在三维空间内沿预定方向改变。

在该公报中作为推力发生部，公开有：在自动装置主体上设置适于在流体中推进的螺旋、螺纹等机械手段的形式；和在自动装置主体的前端/后端设置钻头部，以便即使在推进方向上存在固体或胶状体时也能移动的形式。

但是，在第1现有例中有如下的弊端。

需要根据被引导部的引导方向移动被检体外的磁力发生单元，所以体外的移动单元的结构和控制复杂化。结果，难以在体腔内稳定地推进体腔内***部。

并且，在胶囊型内窥镜中，由于外面没有配备将旋转力转换为推进力的推力发生部，所以在体腔内空转的情况增多，难以得到稳定的推进力。

并且，在第2现有例中，没有考虑到医疗装置的体腔内***部受到旋转磁场的作用，在接触体腔内壁的同时进行稳定的推进，所以如果要直接使用公开的内容，则有如下的很多弊端。

(a)由于推力发生部(螺旋、螺纹、钻头)的形状并非最佳，所以不能很好地与体腔内壁接触而空转。即使接触，每转1次的推进速度也会变慢。

(b)由于未考虑最佳磁转矩，所以无法得到充分的磁转矩，或得到必要以上的磁转矩但体外装置过大。

因此，本发明鉴于现有例的缺点而提出，其目的在于，提供一种医疗装置，其体腔内***部可以接收旋转磁场，在接触体腔内壁的同时稳定地推进。

并且，本发明的另一目的是提供一种医疗装置，其具有最适于使体腔内***部在体腔内稳定地推进的推力发生部。

又一目的是提供一种医疗装置，其可以产生并任意设定最适于使体腔内***部在体腔内稳定地推进的磁转矩。

发明内容

本发明的医疗装置具有体腔内***部，其***体腔内，且具有与体腔内接触的推力发生用螺旋状的突起部，其特征在于，前述突起部的螺距、高度、断面形状、端部的倾斜角度、螺旋数分别满足：大于等于10mm、大于等于0.3mm且小于等于3mm、近似半圆形状或近似梯形断面形状、小于等于45度、大于等于2条且小于等于10条的5个条件中的至少2个条件。

附图说明

图1至图23B涉及本发明的第1实施方式，图1是具有第1实施方式的医疗***的整体结构图。

图2是表示胶囊型医疗装置的电气***的结构的框图。

图3A至图3D表示胶囊型医疗装置的结构，图3A是胶囊型医疗装置的纵剖视图，图3B是从图3A的前端侧看的正视图，图3C是从图3A的后端侧看的后视图，图3D是具有2条螺旋突起部的胶囊型医疗装置的纵剖视图。

图4是对内置有磁铁的胶囊施加旋转磁场而推进的驱动原理图。

图5A是旋转磁场发生装置的概略结构图，图5B是表示施加旋转磁场时的控制动作的流程图。

图6是本实施方式的胶囊型医疗装置的研究项目的概略图。

图7是表示用于推进速度测量的装置的结构的图。

图8是本实施方式的胶囊型医疗装置的与螺旋形状相关的研究项目的概略图。

图9是表示改变螺距时的测量数据的图。

图10是表示改变螺旋高度时的测量数据的图。

图11是表示对于不同的螺旋高度，改变油量时的测量数据的图。

图12是表示对于不同的螺旋断面形状的测量数据的图。

图13是表示对于不同的螺旋端部形状的测量数据的图。

图14是表示对于不同的螺旋数的测量数据的图。

图15A和图15B是对于不同的螺旋高度等，改变旋转数而进行测量的测量数据的图。

图16是转矩测量装置的概略结构图。

图17A和图17B是表示对于不同的螺旋高度等，旋转所需的转矩的测量数据的图。

图18A和图18B是表示对于有无螺旋和不同的螺旋数，旋转所需的转矩的测量数据的图。

图19A和图19B是表示改变水袋的水量时，旋转所需的转矩的测量数据的图。

图20是表示磁铁的大小和施加预定的外部磁场时的磁转矩的值等的图。

图21A和图21B表示具有处置器具收纳部和超声波部的第1变形例的胶囊型医疗装置的结构，图21A是表示在例如小肠内的使用状态的侧视图，图21B是从正面侧看的正视图。

图22A至图22D是表示螺旋突起部的R形状的具体形状的图。

图23A和图23B是表示第2变形例的胶囊型医疗装置的结构，图23A是表示在例如小肠内使用将弹性橡胶套装卸自如地装配在胶囊主体上的胶囊型医疗装置的状态的图，图23B是表示弹性橡胶套的透视图。

图24至图27涉及本发明的第2实施方式，图24是表示第2实施方式的胶囊型医疗装置的结构的图。

图25是表示图24中旋转自如的部分的结构的概略剖视图。

图26是表示第1变形例的一部分的图。

图27是放大表示第2变形例的突起部周边的结构的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

参照图1至图23B对本发明的第1实施方式进行说明。

如图1所示，形成有***到体腔内的体腔内***部的胶囊型医疗装置1构成了医疗***4，该医疗***4可以在通过患者2的体腔管路内的过程中，与体外的胶囊控制装置(下面，称作控制装置)3进行电波收发，通过该控制装置3的控制，进行检查、治疗、或处置等的医疗行为。

在该医疗***4中，配置了在患者2周围产生旋转磁场的磁场发生单元，即磁引导装置5，从而可使患者2的体腔管路内的具有体腔内***部的胶囊型医疗装置1顺利地进行推进。并且，在图1中，示意性地示出了磁引导装置5。

该医疗***4在大肠用前处置(洗净肠管)之后，将前述胶囊型医疗装置1像药剂一样和水等一同饮进，从而进行食道/十二指肠/小肠/大肠的扫描检查。并且，当该医疗***4的前述胶囊型医疗装置1在食道等中的通过较快时，以10帧/秒拍摄图像，而当在小肠等中的通过较慢时，以2帧/秒拍摄图像。所拍摄的图像在进行必要的信号处理和数字压缩处理后转送到前述控制装置3进行记录，从而可以作为动画仅观察必要的信息而进行诊断。

上述磁引导装置5可形成旋转磁场，用于对设在构成前述胶囊型医疗装置1的胶囊主体6内的后述的磁铁36产生磁作用。并且，前述磁引导装置5与前述控制装置3连接，从而可控制所产生的旋转磁场的方向。

前述控制装置3具有：个人计算机主体11，其具有控制胶囊型医疗装置1和磁引导装置5的功能；键盘12，其与该个人计算机主体11连接，输入指令、数据等；监视器13，其与个人计算机主体11连接，用作显示图像等的显示单元；和体外天线14，其与个人计算机主体11连接，发送控制胶囊型医疗装置1的控制信号和接收来自胶囊型医疗装置1的信号。

前述控制装置3根据来自键盘12的键输入或个人计算机主体11内的硬盘等中存储的控制程序，生成控制胶囊型医疗装置1和磁引导装置5的控制信号。

生成的控制磁引导装置5的控制信号从个人计算机主体11通过未图示的连接电缆传送到磁引导装置5。

磁引导装置5根据传送来的控制信号，形成方向受控的旋转磁场。并且，胶囊型医疗装置1构成为通过使后述的磁铁与磁引导装置5形成的旋转磁场产生磁作用，使胶囊主体6转动自如地旋转，从而在后述的推力发生部在体腔内的行进方向上进行引导，并且得到用于推进的动力。

另一方面，经过个人计算机主体11内的发送电路，由预定频率的载波对控制胶囊型医疗装置1的控制信号进行调制，并作为电波从体外天线14发送出去。

并且，胶囊型医疗装置1通过后述的无线天线21接收电波，对控制信号进行解调，输出到各构成电路等。

并且，控制装置3通过体外天线14接收从胶囊型医疗装置1的无线天线21发送的影像信号等的信息(数据)信号，在监视器13上显示。

接着，利用图2和图3A～图3C对本实施方式的胶囊型医疗装置1的详细结构进行说明。并且，在本实施方式中，是仅能够进行检查(观察)的胶囊型医疗装置。

前述胶囊型医疗装置1主要由下述部分构成：无线天线21，其与前述控制装置3进行电波的收发；无线收发电路22，其对通过该无线天线21收发的电波进行信号处理；LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等的照明装置23，其产生用于照明体腔内的照明光；观察装置24，其对由来自该照明装置23的照明光所照明的体腔内的光学像进行取入摄像；数字信号处理电路25，其对由该观察装置24进行摄像而得到的摄像信号进行数字信号处理等；电池部26，其容纳提供电源电力的电池等的电池26a；和开关27，其接通和切断由该电池部26提供的电源电力。

前述无线收发电路22选择性地抽取由前述无线天线21接收的来自控制装置3的电波的载波，进行检波等，对控制信号进行解调，输出给各构成电路等，并且利用预定频率的载波对来自这些构成电路等的例如影像信号等信息(数据)信号进行调制，作为电波从前述无线天线21发送出去。

前述观察装置24由下述部分构成：取入光学像的物镜光学***31；CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器或CCD等的摄像传感器32，其配置在该物镜光学***31的成像位置上，对所成的光学像进行摄像；和用于驱动该摄像传感器32的摄像驱动电路33。

前述数字信号处理电路25由下述部分构成：数字影像信号处理电路(下面，称作影像信号处理电路)34，其对由前述摄像传感器32进行摄像所得的摄像信号进行信号处理，转换成数字影像信号；和数字压缩处理电路(下面，称作压缩处理电路)35，其对由该影像信号处理电路34转换的数字影像信号进行压缩处理。

前述电池部26通过前述开关27，将来自所收纳的电池26a的电源电力提供给前述照明装置23、前述数字信号处理电路25和前述无线收发电路22。并且，通过前述数字信号处理电路25向前述观察装置24提供来自前述电池26a的电源电力。

并且，前述胶囊型医疗装置1如上所述，内置有用于与前述磁引导装置5形成的旋转磁场进行作用的永久磁铁(下面，只称作磁铁)36。并且，其中所使用的磁铁36为钕磁铁、钐钴磁铁、铁氧体磁铁、铁铬钴磁铁、铂磁铁、铝镍钴合金(AlNiCo)磁铁等的永久磁铁。钕磁铁、钐钴磁铁等的稀土族磁铁具有磁力强、可缩小内置于胶囊中的磁铁的优点。另一方面，铁氧体磁铁具有廉价的优点。而且，铁氧体磁铁具有良好的耐腐蚀性，适合用于医疗。

并且，内置于胶囊主体6中的磁铁36不限于永久磁铁，也可由线圈形成。在这种情况下，可采用下述方法：胶囊主体6通过来自内置电池等的电源的电流在线圈中产生磁力，也可以通过暂时存储在内置电容器等中的电力使线圈磁化。而且，也可采用下述方法：胶囊主体6不借助内置电源，而是借助于内部线圈发电，并将该电力存储到电容器中，使另外的线圈磁化。在这种情况下，胶囊主体6就没有内置电池的容量限制，可长时间工作。并且，发电用的线圈和磁铁用的线圈也可共用。

如图3A～C所示，前述胶囊型医疗装置1例如形成由透明的前端盖40和与该前端盖40气密连接的主体外装部件41气密地罩住的圆筒状的胶囊主体6，并在该胶囊主体6内部配置有上述的照明装置23、观察装置24等内置物。另外，具体而言，前述胶囊型医疗装置1在胶囊主体6的前端侧中央部配置有构成前述观察装置24的前述物镜光学***31，在该物镜光学***31的成像位置上配置有前述摄像传感器32。

在前述摄像传感器32的周围配置了前述摄像驱动电路33。在该摄像驱动电路33和前述摄像传感器32的基端侧配置了前述数字信号处理电路25。在该数字信号处理电路25的基端侧配置了前述无线收发电路22。

并且，在前述物镜光学***31的周围配置了前述照明装置23，通过前述前端盖40照明胶囊主体6的前方。并且，图2中的照明装置23如图3B所示，由例如配置了4个的LED构成。

在前述无线收发电路22的后部设有前述电池部26，在该电池部26例如容纳了3个纽扣电池等的电池26a。在通过来自未图示的外部的操作而接通了前述开关27时，前述电池部26通过该开关27供应电源电力。前述电池部26的后部侧配置了前述磁铁36，并且还配置了无线天线21。

在前述胶囊型医疗装置1中，通过未图示的金属环加强部件等的筒状部件加强保持上述的内置物，并将其配置于前述主体外装部件41内。并且，前述胶囊型医疗装置1形成为患者2能够容易饮进胶囊主体6的大小。

并且，在前述胶囊型医疗装置1中，前述磁铁36被配置成在垂直于胶囊主体6的纵向中心轴的方向上具有磁化方向。由此，在前述胶囊型医疗装置1中，在前述磁铁36与前述磁引导装置5产生的旋转磁场发生作用时，胶囊主体6因该磁铁36受到的作用而旋转。

并且，前述胶囊型医疗装置1在前述胶囊主体6的外周面上设有推力发生部37。推力发生部37设有从胶囊主体6的圆筒状的外周面(基面)6a螺旋状突出而与体腔内壁接触(成为螺旋状接触部)的螺旋突起部37b，在邻接的螺旋突起部37b之间形成了可使体腔内的气体或体液等流体前后连通的螺旋槽37a。另外，如后所述，螺旋突起部37b只要是形成螺旋状的突起部即可。

在本实施方式中，如后所述，螺旋突起部37b的高度和螺距等设定为适当的值，并形成了可以通过旋转而最佳地或高效地推进的推力发生部37，且螺旋突起部37b的两端、即螺旋突起部37b从外周面6a升起的部分和下降的部分的角度θ也设定为适当的值。

例如，在图3A中，对于螺旋突起部37b的高度b(从形成有螺旋突起部37b的外周面6a形成的螺旋突起部37b的峰面或螺旋突起部37b的顶部)，在胶囊主体6的外径是10mm时设定为小于等于2mm，在外径是8mm时设定为小于等于3mm。并且，螺旋突起部37b的螺距p设定为大于等于10mm，在旋转外周面6a上设有该螺距的螺旋突起部37b的胶囊主体6的情况下，可大幅推进。

并且，将螺旋突起部37b的端部的(从外周面6a的)上升角度或下降角度θ设定为小于等于45度，从而可平滑地上升或下降。

并且，在图3A至图3C中，为了简化起见，示出了1条螺纹结构的螺旋突起部37b，但也可如图3D所示设定为例如2条螺纹的结构，在使胶囊主体6旋转时，与1条螺纹时相比，可大幅推进。另外，在图3D中，将图3A所示的1条螺旋突起部37b之间再以同样的方式形成的螺旋突起部表示为标号37b′。

通过这种结构，在前述胶囊型医疗装置1中，随着前述胶囊主体6的旋转，螺旋突起部37b与体腔内壁接触，旋转力高效地转换成推进力，可以进退移动。并且，螺旋突起部37b的断面形状也构成为平滑地与体腔内壁接触，从而适合于在与粘膜之间的接触摩擦力稳定的情况下进行推进。

并且，在前述胶囊型医疗装置1中，前述胶囊主体6可以边旋转边改变行进方向(朝向)，以使前述磁铁36的旋转平面随着旋转磁场的旋转而与旋转磁场的旋转平面大致一致。

其中，如果胶囊型医疗装置1的重心与胶囊主体6的纵向中心轴38没有大致一致，则胶囊主体6作偏心运动(抖动)而产生无用的运动。

在本实施方式中，胶囊型医疗装置1将最重的纽扣电池等电池26a配置在纵向中心轴38上，并且将前述磁铁36的中心配置在胶囊主体6的长度方向的中心轴38上，使该重心大致与胶囊主体6的纵向中心轴38一致。由此，胶囊型医疗装置1的胶囊主体6不会作偏心运动(抖动)等无用的运动，可以在体腔管路内顺利地向目的部位侧移动。

这样，在本实施方式中，适当设定螺旋突起部37b的高度、间隔、上升角度、突起形状等，并且将旋转磁场的旋转速度、磁转矩等也设定在适当的范围内，使得可以通过将旋转磁场作用于胶囊型医疗装置1，稳定且平滑地推进。

为了适当地设定上述的螺旋突起部37b的形状等，改变螺旋突起部37b的高度等，准备内置有磁铁的作为试样的胶囊主体(下面，只略记为胶囊)，利用下面说明的装置进行取得所需测量数据的实验。在此，首先根据图4的驱动原理图进行说明。

图4表示通过后述的旋转磁场发生装置90产生旋转磁场，并旋转胶囊来推进驱动的驱动原理。如该图4所示，在胶囊内部内置有在与该长度方向正交的方向上磁化的永久磁铁，并从该胶囊外部施加旋转磁场，通过该旋转磁场，利用作用于永久磁铁上的磁转矩而与胶囊一起旋转。

通过该旋转，根据设在胶囊的外周面上的螺旋结构，通过将旋转力转换成推进力而推进胶囊。并且，通过改变旋转磁场的旋转面，可以控制推进方向。另外，在图4中，将磁转矩设为T，将永久磁铁的磁矩设为M，将旋转磁场的向量设为H时，磁转矩T也可由磁矩M和旋转磁场H的向量积表示。

图5A表示还可用作磁引导装置5的旋转磁场发生装置90的概略结构。图5A所示的旋转磁场发生装置90具有可在正交的x，y，z方向上产生交流磁场的3轴亥姆霍兹(Helmholtz)线圈91(91a、91b、91c)，通过对具有操纵杆等操作单元的操作部92的操作输入进行控制的个人计算机93控制来自交流电源装置94的3个交流电流的输出值和相位，由此可控制由3轴亥姆霍兹线圈91产生的合成磁场的方向、旋转面、旋转方向，并通过改变旋转磁场的强度和频率等，对配置于3轴亥姆霍兹线圈91内侧的胶囊施加磁场。

另外，在图5A中，分别以实线、点划线、虚线表示例如在x，y，z方向上产生大致均匀的磁场的亥姆霍兹线圈91a、91b、91c的概略。

图6表示为了设定用于获得适当的推进力的螺旋形状等的研究项目的概要。

如该图6所示，由于通过螺旋结构将旋转转换为推进，所以螺旋形状对胶囊的驱动特性带来很大影响。因此，通过改变

a：螺距[5、10、15mm]

b：螺旋高度[1.5、3、4.5mm]

c：螺旋断面形状[圆、三角、四角]

d：螺旋前端形状(上升、下降形状)[90度、45度、30度]

e：螺旋数(螺旋的间隔)[1条、2条、4条、12条]等，得到推进速度、负荷转矩的测量数据。

并且，在这种情况下，当进行推进速度的测量时，如图7所示，将硅橡胶管***水槽内，并将胶囊***水槽内部的该管内，例如将水注入到40mm高度来设定近似将胶囊***体腔内的管路内的状态。

并且，通过改变胶囊的旋转频率、即旋转磁场的频率、摩擦大小(注入管中的硅油的量)、胶囊(胶囊)和管的粘着程度(水深)等，进行测量。

并且，为确认利用该硅橡胶管进行的研究可模拟在体腔内的管路内***胶囊的状态，虽未图示，利用猪的脏器(小肠、大肠)验证了具有与利用硅橡胶管时相同的倾向，并且具有最佳形状的胶囊稳定地推进。

图8表示研究所用的螺旋形状。其中，在例如直径为11mm、长度为40mm的胶囊上，准备在图6中也示出的改变了a：螺距至e：螺旋数等的螺旋结构，通过改变旋转频率等来测量推进速度。

图9表示在改变了螺距的3个胶囊的情况下，分别改变旋转频率来测量推进速度的测量数据。其中，在将螺距设为5mm、10mm、15mm的情况下，进行了测量。另外，此时的螺旋的高度为3mm。

根据图9的测量数据得到的测量结果表示螺距大的结构比螺距小的结构(5mm的结构)更能增大推进速度。根据该结果，螺距优选为大于等于10mm。

图10表示在改变了螺旋高度的3个胶囊的情况下，分别改变旋转频率来测量推进速度的测量数据。其中，在将螺距设为15mm，高度设为1.5mm、3mm、4.5mm的情况下，进行了测量。此时，在注入图7的管内的硅油的油量为60ml的条件下进行测量。

根据该测量结果，高度最好为3mm，如果大于3mm(4.5mm)，则推进速度降低。另外，1.5mm的结构也会降低推进速度，故高度优选为3mm左右。

另一方面，在图11中，在将螺旋高度设为3mm和1mm，改变油量，在旋转速度例如为1Hz的情况下，对推进速度进行测量。根据该测量数据，即使螺旋的高度较低时(1mm)，也可以通过油量，与图10中的适当螺旋高度(3mm)的情况相比提高推进速度。

根据图10和图11的测量数据，推断出螺旋的高度为3mm左右和低于该值也可以。

图12表示改变螺旋的断面形状时的测量数据。即，图12表示将螺旋的螺距设为15mm、高度设为3mm、将该螺旋的断面形状设定为圆形、三角形和四边形，改变油量来测量推进速度的测量数据。

根据该测量结果，得知断面近似圆形的结构可增大推进速度。

并且，图13表示改变螺旋的前端(端部)形状时的测量数据。即，图13表示将螺旋的螺距设为15mm、高度设为3mm，将该螺旋的断面形状设定为圆形，将螺旋的上升(下降)的倾斜角度设定为30度、45度、和90度，改变油量来测量推进速度的测量数据。

根据该测量结果，优选大致小于等于45度。

并且，图14表示改变螺旋数时的测量数据。即，图14表示将螺旋的螺距设为15mm、高度设为1mm，将该螺旋的断面形状设定为圆形，将螺旋数设定为1、2、4、12条，改变油量来测量推进速度的测量数据。

根据该测量结果，可知多条的结构要比1条结构更能增大推进速度。但是，若为12条，则推进速度要比少于该条数的多条结构(4条)有所降低。

因此，根据本测量结果，可知：形成大于等于2条，且大致小于等于10条的多条螺纹状的情况能增大推进速度。

图15A和图15B表示准备改变了螺旋的螺距和高度的胶囊，改变旋转磁场的频率，测量发生旋转不良(胶囊不追随旋转的旋转不良)的次数的数据，图15A以表的形式示出，图15B以柱状图的形式示出图15A中的主要数据。

根据图15A的螺旋的种类a至f的测量数据，可知：螺旋的高度在小于等于3mm时，到5Hz为止，旋转不良的发生率较低，但螺旋的高度为4.5mm时，若不小于等于3Hz，则旋转不良的发生率变高。

因此，根据图15A的测量数据，要想降低旋转不良的发生来进行旋转，旋转速度优选小于等于5Hz左右。

利用图16所示的转矩测量装置95来测量转矩。

即通过图16所示的转矩测量装置95，可获得具有适当的推力发生部的形状等的胶囊的数据和适当的磁转矩的数据。该转矩测量装置95具有体内管路模拟装置96，该装置从上下两侧用水袋96b夹住例如用猪的脏器(具体为小肠)模拟的模拟体内管腔96a。作为该水袋96b中的上侧部分，准备例如1000ml、2000ml、3000ml的袋，通过改变对模拟体内管腔96a的影响来进行。

并且，可以在该模拟体内管腔96a内***胶囊，利用转矩仪99测量作用于胶囊上的转矩，该转矩仪99通过旋转自如地支撑一端固定在该胶囊的中心轴后端上的杆97的轴承部98，与其另一端连接。另外，轴承部98例如由中空的圆筒部件98a和与该圆筒部件98a的中空部嵌合并旋转自如地支撑杆97的球形轴承98b构成。

并且，通过转矩测量，可估计胶囊模拟性地在体腔内旋转所需的转矩。

作为所使用的胶囊，具有没有螺旋的情况和有螺旋的情况，在有螺旋的情况下，使用：螺旋的螺距为12.5mm且高度为1mm、1.5mm、2mm的塑料材料；螺旋的螺距为15mm且高度为3mm的橡胶材料；螺旋的螺距为15mm且高度为1mm(单条)、以及具有2条螺旋的乙烯树脂(电线)的材料。

并且，测量顺时针方向3次、逆时针方向3次，共6次。并且，在粗细不同的2种小肠内(内径小于10mm和小于15mm)进行了测量。

图17A和图17B为上述没有螺旋和有螺旋的塑料和橡胶的胶囊，图17A分别表示测量旋转所需的转矩的结果，图17B总结表示改变图17A中的螺距为12.5mm的螺旋的高度时的转矩。

根据图17A的测量结果，可知旋转胶囊所需的最低转矩为大于等于0.06cNm。并且，得知：若大于等于0.2cNm，则任何胶囊的情况下都能进行旋转。若更稳定地旋转，则可考虑设定成产生安全率2、3倍即0.4～0.6cNm左右的转矩。

并且，在图18A和图18B中，在上述的胶囊中，对没有螺旋的情况和有螺旋且螺旋的螺距为15mm而高度为1mm(单条)和具有2条螺旋的乙烯树脂(电线)的情况进行与图17A的情况相同的测量(图18A)，并按照螺旋数对该结果进行了总结(图18B)。

图18A表示螺旋数增加，转矩变大的倾向。在这种情况下，根据图17A的测量结果，旋转胶囊所需的最低转矩大于等于0.06cNm，如果大于等于0.2cNm，则任何情况下都能进行旋转。

图19A和图19B是利用螺旋的螺距为12.5mm且高度为1mm的胶囊，测量将图16所示的上侧的水袋96b改变为1000ml、2000ml、3000ml时的转矩的图(19A)、和将该结果与水量的关系进行总结的图(图19B)。

在改变了水量时，得到转矩的值变化不大的测量结果。

并且，图20表示通过取决于磁铁大小的磁转矩，施加外部磁场(此处为150Oe)时的磁转矩的大小。在此，需要将磁铁收纳到成为***体腔内的体腔内***部的胶囊内，故优选小于等于图20中的A～D情况下的D所表示的大小(体积)的磁铁。此时产生的磁转矩为1cNm左右，从而优选小于等于此值的磁转矩。在没有对磁场发生单元的体积、重量、成本等的限制时，也可以产生大于等于1cNm的磁转矩。

总结以上的测量如下。

(1)为找到适于在小肠/大肠等体腔内稳定地推进作为体腔内***部的胶囊的推力发生部的形状而进行的研究及其总结

为了确定推力发生用的螺旋部的形状等，关于下面的参数，利用硅片和猪的脏器进行了研究。结果，针对各参数，可以发现基于实验数据的最佳值或倾向。

I.参数的种类

a.螺距的种类(5、10、15mm)...5mm较慢，10、15mm较快。

b.螺旋高度(1.5、3、4.5mm)...3mm最快，但若油量较少(与体壁的润滑性较差)，则多数情况下1.5mm的结构变快。

c.螺旋断面形状(○、△、□)...与油量(与体壁的润滑性)无关，○最好。

d.螺旋前端形状(90度、45度、30度)...油量(与体壁的润滑性)较少的情况下，30度较好。与油量无关，90度最差。

e.螺旋数(条数)(1、2、4、12条)...1条最差，其次12条差。2条和4条较好。

II.最佳值或倾向

a.螺距在大于等于10mm时，越大推进力越高。胶囊的全长与稳定接触相关，螺距优选小于等于全长。例如，如果胶囊全长为40mm，则螺距优选为小于等于40mm。

b.螺旋高度优选为小于等于3mm，而根据条件优选为小于等于1.5mm。若突起部过低，则抓紧力变若，进行空转，故需要大于等于一定程度(0.3mm)。因此，优选为大于等于0.3mm且小于等于3mm。

c.螺旋断面形状为，与体腔接触的突起部最好是圆、半圆和近似R形状断面。经过研究可知也可以为梯形断面。

d.螺旋端部形状(推力发生螺旋部的两端)优选为沿着螺旋从谷面向峰面以小于等于45度的角度圆滑地上升。

e.推力发生螺旋部的螺旋数(条数)优选为大于等于2条且小于等于10条的范围内的多条螺纹。若设为多条，则比1条时提高了推进力，但若过多，则峰与谷的间隙变窄，故反而不能产生抓紧力。在螺距为大于等于10mm的条件下，上述个数最佳。经过研究，可知在螺旋的峰部沿着螺旋设置筋，也能获得相同的效果。

(2)为找到在小肠/大肠等体腔内稳定地推进体腔内***部所需的磁转矩(负荷转矩)而进行的研究和总结

A.利用螺旋高度为小于等于3mm的6种带螺旋部的胶囊进行研究的结果，得知：推进所需的磁转矩，即使考虑到偏差，也可为0.2cNm、在最佳条件下最低为0.06cNm也可以。

B.另一方面，考虑到可装入到胶囊内的磁铁的体积时，太大的磁铁无法装入。若体外的磁场发生单元的旋转磁场为150Oe(oersted)，则在磁铁的体积约为830mm²(Φ8mm×16.5mm)时，可产生1cNm的磁转矩。

考虑到若要装入更大的磁铁，则胶囊变大，若要使体外的磁场发生单元的旋转磁场大于150Oe(oersted)，则装置变大，从而出现对设置场所的限制，或装置变得昂贵等弊端。

C.由此，磁转矩为大于等于0.06cNm且小于等于1cNm较为合适。若再考虑到偏差，则大于等于0.2cNm较为合适。若考虑安全率，则优选设定在0.4～0.6cNm左右。并且，构成为在小于等于1cNm的磁转矩范围内，技术人员可任意设定成适合于使用目的和使用脏器的值，较为方便。

D.并且，通过把旋转速度设定为小于等于5Hz，可稳定地旋转胶囊，并通过将该旋转转换成推进力，可在体腔内稳定地推进胶囊。

根据对上述研究的总结(研究结果)，在本实施方式中，图5的个人计算机93将通过供应来自交流电源装置94的交流电流而在3轴亥姆霍兹线圈91中产生的旋转磁场的频率控制为小于等于5Hz，并且控制交流电源装置94，使作用于胶囊型医疗装置1上的磁转矩大于等于0.06cNm且小于1cNm。

更具体讲，确定个人计算机93内的CPU 93a的控制动作的(储存在硬盘93b中的)控制程序数据93c包括：将由交流电源装置94产生的旋转磁场的频率控制为小于等于5Hz的控制数据；和将作用于胶囊型医疗装置1上的磁转矩控制为大于等于0.06cNm且小于等于1cNm的控制数据。

下面说明设有根据上述的测量数据适当设定的螺旋突起部37b的胶囊型医疗装置1的动作。

如图1所示，当需要长时间观察患者2的例如胃51内部等的体腔管路内时，操作者使患者2饮进胶囊型医疗装置1，形成通过胃51内的状态。

并且，此时，操作者使患者2饮进之前，预先将胶囊型医疗装置1的开关27接通，使电池部26的电池26a的电源电力传递到照明装置23、观察装置24、数字信号处理电路25和无线收发电路22。同时，操作者起动(打开)磁引导装置5，通过该磁引导装置5产生的旋转磁场进行磁控制，使胶囊型医疗装置1在体腔管路内到达目的部位侧。

在如上所述的胶囊型医疗装置1中，在磁铁36与磁引导装置5产生的旋转磁场发生作用时，因该磁铁36所受的作用而使胶囊主体6旋转。并且，在胶囊型医疗装置1中，在胶囊主体6与体腔内壁接触时，该体腔内壁的粘膜和螺旋突起部37b之间的摩擦力转换成大的推进力，从而进退移动。并且，胶囊型医疗装置1随着旋转磁场的旋转，使胶囊主体6边旋转边改变行进方向(朝向)，以使磁铁36的旋转平面和旋转磁场的旋转平面一致。

此时，胶囊型医疗装置1可以在胶囊主体6不产生偏心运动等的无用的运动的情况下，在管腔管路内顺利地到达目的部位。

胶囊型医疗装置1由患者2饮进，从口腔52通过食道53，到达胃51内部。此时，食道53的长径例如约为16mm、短径约为14mm，所以，如果胶囊型医疗装置1的外径为小于等于14mm的近似圆形断面，则可容易地通过。若胶囊主体6的基部外径为10mm，则螺旋突起部37b的高度为小于等于2mm，若为8mm，则高度为小于等于3mm。

并且，当需要观察胃51内部时，操作者通过控制装置3的例如键盘12进行与开始观察的指令对应的键输入。然后，基于该键输入的控制信号经过控制装置3的体外天线4以电波方式发射出去，并发送到胶囊型医疗装置1侧。

胶囊型医疗装置1根据由无线天线21接收的信号，检测动作开始信号，驱动无线收发电路22、照明装置23、观察装置24、数字信号处理电路25等。

照明装置23向观察装置24的视场方向射出照明光，被照明部分的视场范围的光学像在观察装置24的摄像传感器32上成像，并被进行光电转换和A/D转换，输出摄像信号。该摄像信号通过数字信号处理电路25的影像信号处理电路34转换成数字影像信号后，由压缩处理电路35进行压缩处理，由无线收发电路22进行调制，并通过无线天线21以电波方式发射出去。

该电波由控制装置3的体外天线14接收，由个人计算机主体11内的接收电路进行解调，并由个人计算机主体11内的A/D转换器转换成数字信号，储存在存储器中，并且以预定速度读出并在监视器13上以彩色方式显示由摄像传感器32拍摄的光学图像。

操作者通过观察该图像，可观察患者2的胃51内部。可以边看该观察图像，边利用体外的操纵杆等操作单元，容易地控制外部磁力的施加，使得能够观察胃内整个区域。并且，也可以把该光学图像记录在未图示的图像记录装置中。在观察胃51内时和从胃51内向十二指肠54移动时，若进行患者的***变换和从肠外用手压迫，可以更顺利地进行移动。

胃51内的观察结束之后，通过如上所述由磁引导装置5形成的旋转磁场，对胶囊型医疗装置1进行磁性引导，并从胃51经过十二指肠54、小肠55(例如参照图21)、大肠，从***取出。在此期间，胶囊型医疗装置1可观察消化管全体的内部。

当对胶囊型医疗装置1施加旋转磁场时，例如图5B所示，个人计算机93的CPU 93a根据程序进行动作，并如步骤S1所示那样对交流电源装置94进行控制，使旋转磁场的频率小于等于5Hz，并且如步骤S2所示那样进行控制，使作用于胶囊型医疗装置1上的磁转矩大于等于0.06cNm且小于等于1cNm。

这样，本实施方式的胶囊型医疗装置1可以在胶囊主体6不产生偏心运动(抖动)等的无用的运动的情况下，在管腔管路内顺利地到达目的部位。

并且，本实施方式的胶囊型医疗装置1没有无用的运动，因此磁引导效率变高，具有可使胶囊主体6内、体外两方或一方的磁铁小型化的显著效果。

并且，胶囊型医疗装置1也可用于药剂散布，可以像图21A和图21B所示那样进行治疗或处置。即，该胶囊型医疗装置60在前端侧设有药剂散布用开口部61a，以便可以散布胶囊主体63内的药剂收纳部61中容纳的药剂。另外，在图21A和图21B中，例如示出了小肠55内的胶囊型医疗装置60。

而且，前述胶囊型医疗装置60可用于体液采集。即，前述胶囊型医疗装置60在后端侧设有体液注入用开口部62a，以便能够将体液采集到胶囊主体63内的体液收纳部62中。并且，通过上述第1实施方式中说明的控制装置3的通信控制来进行这些开口部61a、62a的开关。

由此，前述胶囊型医疗装置60可从药剂散布用开口部61a向目的部位放出并散布药剂收纳部61的药剂，并且可将体液从体液注入用开口部62a采集到体液收纳部62中。

并且，药剂收纳部61除了药剂，当然也可收纳止血用的止血剂、用于实现从外部判断出血部位的生物安全的磁性流体和荧光剂等，并在目的部位散布。

并且，前述胶囊型医疗装置60也可以将药剂收纳部61的药剂混合到从前述体液注入用开口部62a取入的体液中，并从药剂散布用开口部61a放出来进行散布。并且，虽未图示，但胶囊型医疗装置60与上述第1实施方式一样，使重心与胶囊主体63的纵向中心轴大致一致。

另外，在本实施方式中，根据测量数据，将螺旋突起部37b的形状做成大致R形状。作为这种情况下的大致R形状，也可以如图22A所示那样为具有半圆部65a和平面部65b的形状，也可以如图22B所示那样为具有半圆部65a的形状，还可以如图22C所示那样为由R部65c和平面部65b构成的形状。

并且，在本实施方式中，也可以如图22D所示那样为近似梯形形状。即，也可以形成梯形部65d和使梯形部65d的上部角部变圆的R部65e的形状。

并且，胶囊型医疗装置也可以如图23A所示那样，将作为外装部件形成有螺旋突起的弹性橡胶套装卸自如地装配在前述胶囊主体上。

即，如图23A和图23B所示，胶囊型医疗装置70可将形成有螺旋突起71b的圆筒状的弹性橡胶套71装卸自如地装配在胶囊主体72上。由此，前述胶囊型医疗装置70可通过前述弹性橡胶套71的螺旋突起71b顺利地推进，并且可通过邻接的突起71b、71b之间的槽71a部分使气体和液体等流体通向前端侧和后端侧。

并且，前述胶囊型医疗装置70在前述胶囊主体72上具有处置器具收纳部73，以便能够进行治疗或处置，且在该前端侧形成有处置器具用开口部73a。该处置器具开口部73a例如嵌设塞进了由可被胃液消化的角蛋白和可被肠液消化的脂肪酸膜等形成的溶解膜。从而，前述胶囊型医疗装置70达到目的部位附近时可使前述处置器具开口部73a开口。

并且，收纳于前述处置器具收纳部73中的处置器具74的前端侧可从前述处置器具用开口部72a伸缩自如地对体腔内管路75的目的部位进行治疗或处置。

前述处置器具74通过上述第1实施方式中说明的控制装置3的通信控制来进行动作控制。并且，前述处置器具74的具体动作控制也可通过与个人计算机主体11连接的未图示的操纵杆和鼠标等操作单元进行。

并且，在图23A中，前述处置器具74为可注入止血用药剂的注射针。在这种情况下，前述胶囊型医疗装置70通过未图示的血液传感器或前述观察装置24确认出血部位之后，通过前述控制装置3的通信控制，对收纳于胶囊主体72内部的止血剂注入针等处置器具74的动作进行指示，并将作为止血剂的乙醇和粉末药品散布在出血部位来进行止血。

而且，前述胶囊型医疗装置70在前述胶囊主体72上具有超声波部76，以便能够进行检查。前述超声波部76具有未示出的收发超声波的超声波探头和对该超声波探头进行控制驱动的超声波控制电路。

前述胶囊型医疗装置70在前述胶囊主体72的后端侧外面设置未图示的声透镜部，从而水密地配置超声波探头，且可在该后端侧得到例如360°的超声波断层像。

并且，前述胶囊型医疗装置70与上述第1实施方式中说明的观察图像一样地在无线收发电路22中对所得到的超声波断层像的数据进行调制，并通过无线天线21以电波方式进行发射。由此，前述胶囊型医疗装置70可诊断在小肠55等体腔内深部的深度方向上有无异常。并且，前述胶囊型医疗装置70若具有前述观察装置24和双方，则可一次性地对体腔内表面和深部双方进行诊断。

并且，前述胶囊型医疗装置70在前述胶囊主体72上安装了纽带76，该纽带76用于在检查后从胃内、小肠拔到嘴侧，或从大肠拔到***侧，且由软性塑料等构成，兼有不损坏体腔粘膜的软度、粗细以及强度。该纽带76的柔软程度为不对胶囊主体72的旋转推进造成妨碍的程度。

并且，该纽带76可系在基端侧并固定在体外来进行使用。并且，胶囊型医疗装置70虽未图示但与上述第1实施方式一样，使重心与胶囊主体72的纵向中心轴38大致一致。并且，将管状的厚度较薄的磁铁收纳于弹性橡胶套71内，当然也可以除去胶囊主体72内的磁铁，由此可容易地将普通的胶囊改变成磁引导用的胶囊。

根据本实施方式，通过来自外部的旋转磁场，可使***体腔内的体腔内***部稳定地旋转，且具有通过推进发生部将该旋转更有效地转换为推进力而使体腔内***部稳定地且顺利地进行推进的效果。

(第2实施方式)

接着，参照图24和图25对本发明的第2实施方式进行说明。

图24和图25所示的第2实施方式的胶囊型医疗装置80具有：胶囊主体81；和沿着该胶囊主体81的中心轴插通的可挠性纽带部82，并在胶囊主体81的外周面上设有螺旋状突起部83b。

并且，如图25所示，在胶囊主体81的内部，沿着中心轴设有中空孔，该孔被两端通过球轴承等的轴承84旋转自如地支撑在胶囊主体81上的硬质杆85插通，且该硬质杆85的两端与可挠性纽带部82连接。

另外，在这种情况下，一方的纽带部82从胶囊主体81较短地延伸出来，而另一方的纽带部82则较长地延伸出来，该端部形成了锥形的细径。

并且，在本实施方式中，如图25所示，螺旋状突起部83在胶囊主体81的15mm的长度部分设有例如形成3个螺旋状突起部83的3条螺纹。另外，在胶囊主体81内部虽未图示但内置有环状的磁铁，该磁铁的NS在与杆85的方向垂直的方向上磁化。

并且，突起部83的高度t设定为0.3mm至3mm。

根据本实施方式，将该胶囊主体81从作为被检者的患者的***侧如栓剂那样***之后，按照与第1实施方式相同的步骤进行磁引导并使胶囊主体81进行旋转，由此导入大肠的深部侧。

然后，可以将从***大肠的深部侧的胶囊主体81延伸出来的纽带部82作为引导部，将进行检查的内窥镜和检查器具或处置器具容易地***大肠的深部侧，进行内窥镜检查和其它检查及处置。

另外，当把胶囊主体81***大肠内的深部侧时，因大肠的管腔比食道和小肠粗(Φ为大于等于20mm)，故若使胶囊主体81的外径为小于等于18mm的近似圆形断面，则可顺利地进行***。

图26表示第1变形例的胶囊型医疗装置80B的一部分。该胶囊型医疗装置80B在图24的胶囊型医疗装置80中，在设于胶囊主体81上的突起部83上设有槽87，该槽87沿着该突起部83的长度方向、即形成了突起部83的螺旋，深度较小，且宽度也较小。

在图26中设有1道槽87，但也可以如图27所示的第2变形例那样设置多道，如在图27中具体示出的那样，例如设置3道槽87。在变形例的情况下，仍能得到与第2实施方式相同的作用效果。

作为本发明的其它实施方式，可在胶囊运行初期(静摩擦状态)和运行过程中(动摩擦状态)任意改变由体外的磁场发生单元产生的最大旋转磁场。由此，可防止胶囊进行超过设定值的旋转(旋转停止)，故可防止在操作人员不希望的情况下强行地通过体腔内的狭窄部位。另外，可以在操作人员的管理下使胶囊从停止部位脱出。

另外，在上述的说明中，作为使胶囊型医疗装置(下面简称作胶囊)旋转的旋转驱动手段，对由外部的磁场发生单元产生的磁场进行了说明，但本发明不限于此，也可采用其它旋转驱动手段。

例如，作为旋转胶囊的手段，也可以在胶囊上设置电介质(如电容器那样分极)，从外部以旋转的方式施加电场，由此使胶囊旋转。

并且，当不是胶囊型，而是带轴的医疗装置时，也可以在轴内部旋转自如地***超声波探头等所使用的紧密缠绕的挠性轴，并通过使手侧的电动机旋转，使推力发生用螺旋状突起部旋转从而进行推进。

并且，作为体腔内***部，不限于如上所述的胶囊型的装置，当然也可以应用于下述结构：类似于如图24所示的胶囊型医疗装置80，在可挠性的导向绳、纽带、管等纽带状部件或普通型的内窥镜等的可挠性棒状部的前端附近，旋转自如地固定具有磁铁的推力发生用螺旋突起部，并使推力发生用螺旋突起部通过受到体外的磁场发生单元所产生的旋转磁场或其它旋转手段的作用而边旋转边产生推力，由此将纽带状部件或可挠性棒状部件输送至体腔内深部的目的部位，而且当然也可以从上述实施方式等的结构中适当地选择并组合必要的要素而进行实施。

并且，在上述的说明中，利用推力发生用的螺旋突起部进行了说明，但本发明对于推力发生部，只要形成了螺旋状的突起部即可，且在这种情况下的突起部***体腔内时，只要突起部是螺旋状地与体腔内壁接触的形状就可以。

因此，无需使突起例如连续地形成螺旋状，而可以是切除了一部分的突起部，也可以形成为沿着螺旋排列多个突起，等等。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明的胶囊型等的医疗装置因在***部的外周面上适当地形成了螺旋状突起部的螺距和高度等，故可通过施加旋转磁场等进行旋转，且可将该旋转高效地转换为推进力而稳定且平滑地在体腔内推进。

Claims (16)

1.一种医疗装置，具有体腔内***部，该体腔内***部***到体腔内，且具有与体腔内接触的推力发生用螺旋状突起部，其中，

所述突起部的螺距、高度、断面形状、端部的倾斜角度、螺旋数分别满足：大于等于10mm、大于等于0.3mm且小于等于3mm、大致半圆形状或大致梯形断面形状、小于等于45度、大于等于2条且小于等于10条的5个条件中的至少2个条件。

2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，沿着所述突起部的螺旋形成至少1道的螺旋状的槽，该槽比所述螺旋的峰至谷的高度浅。

3.根据权利要求1所述的医疗装置，其特征在于，从所述突起部的端部平滑地升起，且中央部分最高。

4.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部具有在被检体内进行观察、检测、采样的检查、治疗或处置的医疗行为的胶囊形状。

5.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部至少具有光学装置、摄像装置和照明装置，从而可以进行体腔内的摄像。

6.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部至少具有可以从口部吞入或从******的硬质部和可挠性的带状部。

7.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部具有用于散布药液的药液收纳部。

8.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部具有液体收纳部。

9.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部具有处置器具收纳部。

10.根据权利要求9所述的医疗装置，其中，

所述处置器具为注射针。

11.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，

所述体腔***部具有可使处置器具自由伸缩的收纳部。

12.一种医疗装置，具有体腔内***部，该体腔内***部至少具有磁铁和推力发生用螺旋状突起部，从而可以受到旋转磁场的作用而在体腔内边旋转边推进，其中，

所述突起部的螺距、高度、断面形状、端部的倾斜角度、螺旋数分别满足：大于等于10mm、大于等于0.3mm且小于等于3mm、大致半圆形状或大致梯形断面形状、小于等于45度、大于等于2条且小于等于10条的5个条件中的至少2个条件。

13.根据权利要求12所述的医疗装置，其中，

还具有将所述体内***部的旋转速度控制为小于等于每秒5转的控制装置。

14.根据权利要求12所述的医疗装置，其中，

还具有将旋转磁场作用在所述磁铁上的磁转矩控制为大于等于0.06cNm的控制装置。

15.根据权利要求12所述的医疗装置，其中，

还具有将旋转磁场作用在所述磁铁上的磁转矩控制为小于等于1cNm的控制装置。

16.根据权利要求12所述的医疗装置，其中，

所述体腔内***部具有在被检体内进行观察、检测、采样的检查、治疗或处置的医疗行为的胶囊形状。

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