JP2006000307A - 酸素発生装置を有するカプセル型医療用具 - Google Patents

Abstract

【課題】空気ボンベを搭載することなく、簡単に空気を取り出すことができる酸素発生装置を備えたカプセル型医療用具を得る。
【解決手段】本発明の酸素発生装置を有するカプセル型医療用具は、体腔内に飲み込む医療用具カプセル内に、過酸化水素水のリザーバと、該過酸化水素水が酸素と水に分解する反応を促進する触媒と、該過酸化水素水と触媒との反応量を制御する制御手段と、反応の結果生じた酸素及び水を排出する排出系と、を設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、カプセル型医療用具に関し、特に酸素発生装置を搭載したカプセル型医療用具に関する。

体腔内に飲み込むカプセル型医療用具として、カプセル型内視鏡が実用化されている。このカプセル型内視鏡は、独立した系であるための問題点の一つに、空気を如何に供給するかという問題がある。内視鏡では体腔の所定部位を膨らませるために空気（無害気体）の排出構造であることが不可欠である。空気ボンベ（加圧ボンベ）を搭載すれば耐圧構造としなければならず、大型化する。また体腔内の目的とする部位に薬液を供給（排出）する薬液デリバリカプセルについても、薬液の排出動力を体内において如何に得るかという問題がある。
特開２００１-２４５８４４号公報

本発明は、空気ボンベを搭載することなく、簡単に空気を取り出すことができる酸素発生装置を備えたカプセル型医療用具を得ることを目的とする。

本発明は、触媒の存在下で空気と水とへの分解反応が促進される過酸化水素水を搭載しておき、触媒との反応量を制御することで、必要なときに必要な量の酸素と水を得るという着眼に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明によるカプセル型医療用具は、体腔内に飲み込むカプセル内に、過酸化水素水のリザーバと、該過酸化水素水が酸素と水に分解する反応を促進する触媒と、該過酸化水素水と触媒との反応量を制御する制御手段と、反応の結果生じた酸素及び水を排出する排出系とを設けたことを特徴としている。

反応量制御手段は、触媒の過酸化水素水に対する接触面積を制御する態様と、過酸化水素水自体の触媒に対する供給量を制御する態様とが可能である。

カプセル型医療用具として、具体的には少なくともカプセル型内視鏡と薬液デリバリカプセルをあげることができる。カプセル型内視鏡では、反応量制御手段を介して生成され排出系から排出された酸素及び水は、体腔内へ排出し体腔を膨らませる目的で使用することができる。

また薬液デリバリカプセルでは、反応量制御手段を介して生成され排出系から排出された酸素及び水は、体腔内へ薬液を排出する排出力として用いることができる。

触媒は、例えば二酸化マンガンまたはカタラーゼを用いることができる。

本発明によれば、酸素（と水）を必要なときに容易に取り出すことができるカプセル型医療用具を得ることができる。

本発明を適用したカプセル型内視鏡１０は、図１に示すように、前方（図１の左方）から順に、対物光学系１１、生体内を照明する発光ダイオード（ＬＥＤ）１２及び固体撮像素子１３を備えた信号処理・発光部１４、この信号処理・発光部１４が出力する画像信号を送信する送受信回路１６、駆動電源となる電池１７、送受信アンテナ１８、酸素発生装置２０を備え、これら全体が水密性の密閉カプセル１９内に収納されている。

カプセル型内視鏡１０は、ＬＥＤ１２によって照明され透明カバー１９ａを通して観察される被検部を対物光学系１１及び固体撮像素子１３を介して撮像する。固体撮像素子１３から出力される画像信号は、送受信回路１６で変調・増幅されて送信信号となり、送受信アンテナ１８を介して体外に送信される。密閉カプセル１９は、前端部および後端部が半球状で全体として滑らかな外観の円筒形に形成され、前部に半球状の透明カバー１９ａが透明材料で形成されている。また、密閉カプセル１９の一部に通気非通水性のフィルタを設け、内外の気圧差が生じないようにする。
この通気非通水性のフィルタは、たとえば、疎水性のシートにサブミクロンの孔を有しているものを用いることができる。疎水性のシートが有する孔も疎水性材料からなるため、液体は、孔付近では１００μｍ程度の粒子状を形成し、これよりも径の小さい前記孔を通過することができない。他方、気体はシートの性質（疎水性）に制限されることなく、孔付近においてもサブナノオーダーで存在しているため、孔を通過することができ、密封性を保持しつつカプセル内外の気圧差を調整することができる。

酸素発生装置２０は、例えば図２、図４、図５に示す酸素発生装置２０ａから２０ｃにおける実施形態があり、以下に説明する。

（酸素発生装置の実施形態１）
酸素発生装置２０ａは、図２、図３に示すように、過酸化水素水リザーバ２１ａを有しており、この過酸化水素水リザーバ２１ａ内には、触媒床２２ａが配置されている。過酸化水素水リザーバ２１ａには、過酸化水素水４０が充填されており、排出パイプ２６が開口している。この排出パイプ２６はカプセル型内視鏡１０の密封カプセル１９の外面に開口している（図１参照）。触媒床２２ａは二酸化マンガンまたはカタラーゼを平面的に展開したもので、その露出面積は、カバー部材２３とそのアクチュエータ２４を介して変化させることができる。アクチュエータ２４は、例えば電磁式のアクチュエータからなっている。
カプセル型内視鏡１０内の送受信アンテナ１８は、無線駆動信号を受信すると、送受信回路１６、ドライバ２５及びアクチュエータ２４を介してカバー部材２３を移動させ、触媒床２２ａの露出面積を変化させる。すなわち、この実施形態の酸素発生装置２０ａは、触媒の接触（露出）面積を制御して反応量を調節するタイプである。

以上のカプセル型内視鏡１０は、酸素発生装置２０ａの過酸化水素水リザーバ２１ａ内に過酸化水素水４０を満たし、カバー部材２３により触媒床２２ａを覆った状態、つまり酸素が十分には発生しない状態において体内に飲み込まれる。そして、カプセル型内視鏡１０の対物光学系１１、固体撮像素子１３、送受信回路１６、送受信アンテナ１８によって送信される画像信号による内視鏡観察下で、体腔を膨らませる必要が生じたときに、操作者が無線駆動信号を与える。無線駆動信号は送受信アンテナ１８によって受信され、送受信回路１６、ドライバ２５、アクチュエータ２４を介してカバー部材２３が触媒床２２ａを露出させる。触媒床２２ａが露出されると、過酸化水素水リザーバ２１内の過酸化水素水４０と触媒床２２ａとが接触し、酸素と水への分解反応が促進される。反応の結果生成する酸素は、排出パイプ２６からカプセル型内視鏡１０外に排出され、体腔を膨らませる。排出パイプ２６から排出されるのは酸素（気体）だけとは限らず、水あるいは過酸化水素水（液体）も排出される可能性があるが、過酸化水素水は消毒用に用いられている薬品であり、少量であれば体内に排出されても体腔内で有害な作用を生じることはない。体腔内に排出してしまった過酸化水素水は、出血があるところでは血液中に含まれるカタラーゼと反応し酸素を発生するので、出血箇所の発見に役立ち、また消毒作用を期待することもできる。

（酸素発生装置の実施形態２）
図４に示す酸素発生装置２０ｂは、触媒に対する過酸化水素水の供給量を制御して反応量を調節するタイプの実施形態を示している。
酸素発生装置２０ｂは、操作者の指示を受けて、制御回路２９が電磁開閉弁２８を開き、過酸化水素水リザーバ２１ｂに蓄える過酸化水素水４０を、触媒球２７に供給することにより、触媒球２７内の触媒と過酸化水素水４０が分解反応を起こし、生成する酸素及び水を排出パイプ２６からカプセル型内視鏡１０に排出する。
過酸化水素水リザーバ２１ｂは、シリンダ６３の内部を仕切る可動性の隔壁（ピストン）６０を有し、この隔壁６０により仕切られる一方にバネ６２を設け、他方には過酸化水素水４０を充填し、シリンダ６３において過酸化水素水４０が接触しない面の一部には通気非通水性フィルタ１２１ｂを設けている。バネ６２は、常に過酸化水素水を排出する方向に働いており、電磁開閉弁２８が開いた場合にも酸素や水が過酸化水素水リザーバ２１ｂに流入しない。隔壁６０は、自由移動が可能であり、バネ６２の押し圧を受けているので、電磁開閉弁２８が開くと過酸化水素水４０を過酸化水素水リザーバ２１ｂから排出する。通気非通水性フィルタ１２１ｂは、密封カプセル１９の一部に設けるものと同じものを用いて過酸化水素水リザーバ２１ｂ内外の気圧差が生じないように調節する。
触媒球２７は、内面に触媒（二酸化マンガン又はカタラーゼ）を展開し、触媒球２７には電磁開閉弁２８とは別に排出パイプ２６が開口しており、この排出パイプ２６は密閉カプセル１９の外面に開口している。
電磁開閉弁２８は、過酸化水素水リザーバ２１ｂと触媒球２７を接続し、制御回路２９を介して操作者の指示により、開閉する。制御回路２９は、操作者が与える無線駆動信号を送受信アンテナ１８が受信し、送受信回路１６を介して作動し、電磁開閉弁２８の開閉を制御する。

操作者は、カプセル型内視鏡１０の対物光学系１１、固体撮像素子１３、送受信回路１６、送受信アンテナ１８によって送信される画像信号による内視鏡観察下で、体腔を膨らませる必要が生じたときに、無線駆動信号を与えると、送受信アンテナ１８がこの駆動信号を受信し、送受信回路１６、制御回路２９を介して電磁開閉弁２８を開き、触媒球２７内に過酸化水素水４０を供給する。触媒球２７内に過酸化水素水４０を供給すると、触媒球２７内面に展開する触媒床２２ｂの存在下で酸素と水への分解反応が生じ、生成した酸素は、排出パイプ２６からカプセル型内視鏡１０外に排出され、体腔を膨らませる。電磁開閉弁２８の開閉時間を管理することにより、触媒球２７への過酸化水素水４０の供給量を調整し、所望量の酸素を得ることができる。

（酸素発生装置の実施形態３）
図５は、図４に示す酸素発生装置２０ｂにおける過酸化水素水リザーバ２１ｂに代えて、バルーンリザーバ２１ｃを利用し、触媒に対する過酸化水素水の供給量を制御して反応量を調節するタイプの別の実施形態を示している。
バルーンリザーバ２１ｃは、過酸化水素水４０に対して耐性を有して収縮性のある材料を用い、過酸化水素水４０を供給するために十分な収縮力を有している。このバルーンリザーバ２１ｃの一部には、通気非通水性フィルタ１２１ｃが設けてある。通気非通水性フィルタ１２１ｃは、密封カプセル１９の一部に設けるものと同じものを用いてバルーンリザーバ２１ｃ内外の気圧差が生じないように調節する。
操作者が体腔内において体腔を膨らませるため、生成する酸素および水をカプセル型内視鏡１０外に排出する機構は、酸素発生装置２０ｂと同じである。

（薬液デリバリカプセルの実施形態１）
図６は、薬液デリバリカプセル３０に本発明を適用した実施形態である。薬液デリバリカプセル３０内には、図１に示す酸素発生装置２０に代えて薬液供給装置２００を配置する。薬液供給装置２００には、酸素発生装置２０ｂ、排出パイプ２６および、必要な薬液を封入した薬液リザーバ３１が収納されており、薬液リザーバ３１に連通する外部排出パイプ３２は薬液デリバリカプセル３０の外面に開口している（図１参照）。酸素発生装置２０ｂは、操作者の指示により過酸化水素水４０を触媒球２７に供給する。薬液リザーバ３１は、その内部を可動性の隔壁６０により仕切られ、外部排出パイプ３２を設ける一方には薬液５０を充填し、排出パイプ２６を介して触媒球２７（図４参照）に連通する他方には、触媒球２７内で生成する酸素および水が供給される。

以上の薬液デリバリカプセル３０は、例えば造影剤観察下で、薬液デリバリカプセル３０を体内に飲み込み、薬液デリバリカプセル３０が体内の所定の部位に達した時点で、操作者が薬液排出の無線駆動信号を与えると、送受信アンテナ１８、送受信回路１６、制御回路２９を介して電磁開閉弁２８が開き、触媒球２７内に過酸化水素水４０が供給される。触媒球２７内に過酸化水素水４０が供給されると、触媒球２７の内壁に配置する触媒床２２ｂの存在下で酸素と水への分解反応が生じ、生成した酸素及び水は、排出パイプ２６から薬液リザーバ３１内に送られ、薬液リザーバ３１から薬液５０を排出するために用いられる。酸素及び水の生成量が増加することにより、薬液リザーバ３１内の圧力が上昇し、可動式の隔壁６１に圧力が加わり、上昇圧力に応じた量の薬液５０が薬液リザーバ３１から外部排出パイプ３２を介して体内に供給される。薬液リザーバ３１に及ぼされる圧力は、電磁開閉弁２８を開く時間（発生する酸素の量）によって制御できるから、薬液５０の供給量を電磁開閉弁２８の開時間によって制御できる。
また、酸素発生装置２０ｂの代わりに、酸素発生装置２０ａ（図３参照）もしくは、酸素発生装置２０ｃ（図５参照）を用いることもできる。

（薬液デリバリカプセルの実施形態２）
図７は、薬液デリバリカプセル３０に本発明を適用した別の実施形態を示す。薬液デリバリカプセル３０内には、図１に示す酸素発生装置２０に代えて薬液供給装置２００を配置する。薬液供給装置２００には、必要な薬液を封入した薬液リザーバ３１、過酸化水素水供給装置２１０と排出パイプ２６を収納する。薬液リザーバ３１には、可動式の隔壁６１のバルーンリザーバ２１ｃ側の壁面に触媒床２２ｃを配置する。過酸化水素水供給装置２１０は、バルーンリザーバ２１ｃ、電磁開閉弁２８、制御回路２９を有し、操作者の指示により排出パイプ２６を介して過酸化水素水４０を薬液リザーバ３１に供給する。

操作者が薬液排出の無線駆動信号を与えると、送受信アンテナ１８、送受信回路１６、過酸化水素水供給装置２１０に配置する制御回路２９を介して電磁開閉弁２８が開き、排出パイプ２６から薬液リザーバ３１内に過酸化水素水４０が供給される。薬液リザーバ３１内に過酸化水素水４０が供給されると、可動式の隔壁６１のバルーンリザーバ２１ｃ側の壁面に配置する触媒床２２ｃの存在下で酸素と水への分解反応が生じ、酸素及び水が生成する。酸素及び水は、これらの生成量が増加することにより、薬液リザーバ３１内の圧力が上昇し、可動式の隔壁６１に圧力が加わり、上昇圧力に応じた量の薬液５０を薬液リザーバ３１から外部排出パイプ３２を介して体内に供給する。
過酸化水素水供給装置２１０において、バルーンリザーバ２１ｃに代えて過酸化水素水リザーバ２１ｂを利用することもでき、過酸化水素水供給装置２１０の代わりに、酸素発生装置２０ａを利用することもできる。また、酸素発生装置２０ａを用いる場合には、触媒床２２ｃを配置することを必要としない。

以上の実施形態では、カプセル型内視鏡と薬液デリバリカプセルに本発明を適用したが、体内において酸素を発生させる必要のあるカプセル型医療用具一般に本発明は適用することができる。

本発明をカプセル型内視鏡に適用した実施形態を示す概念断面図である。 図１のカプセル型内視鏡の酸素発生装置の具体例を示す概念図である。 図２のII矢視図である。 酸素発生装置の別の実施形態を示す概念図である。 酸素発生装置のさらに別の実施形態を示す概念図である。 本発明を薬液デリバリカプセルに適用した実施形態を示す概念断面図である。 本発明を薬液デリバリカプセルに適用した別の実施形態を示す概念断面図である。

符号の説明

１０ カプセル型内視鏡
１１ 対物光学系
１２ ＬＥＤ
１３ 固体撮像素子
１６ 送受信回路
１８ 送受信アンテナ
１９ 密封カプセル
２０ａ、ｂ、ｃ 酸素発生装置
２１ａ、ｂ 過酸化水素水リザーバ
２１ｃ バルーンリザーバ
２２ａ、ｂ、ｃ 触媒床
２３ カバー部材
２４ アクチュエータ
２５ ドライバ
２６ 排出パイプ
２７ 触媒球
２８ 電磁開閉弁
２９ 制御回路
３０ 薬液デリバリカプセル
３１ 薬液リザーバ
３２ 外部排出パイプ
４０ 過酸化水素水
５０ 薬液
６０、６１ 隔壁（ピストン）
６２ バネ
６３ シリンダ
１２１ 通気非通水性フィルタ
２００ 薬液供給装置
２１０ 過酸化水素水供給装置

Claims (6)

1. 体腔内に飲み込む医療用具カプセル内に、過酸化水素水のリザーバと、
   該過酸化水素水が酸素と水に分解する反応を促進する触媒と、
   該過酸化水素水と触媒との反応量を制御する制御手段と、
   反応の結果生じた酸素及び水を排出する排出系と、
   を設けたことを特徴とする酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。
2. 請求項１記載のカプセル型医療用具において、上記反応量制御手段は、過酸化水素水に対する触媒の接触面積を制御する酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。
3. 請求項１記載のカプセル型医療用具において、上記反応量制御手段は、触媒に対する過酸化水素水の供給量を制御する酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のカプセル型医療用具において、カプセル型医療用具はカプセル型内視鏡であり、上記排出系から排出された酸素及び水は、体腔内へ排出される酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のカプセル型医療用具において、カプセル型医療用具は薬液を体内に運搬する薬液デリバリカプセルであり、上記排出系から排出される酸素及び水は、上記薬液デリバリカプセル内の薬液リザーバから薬液を排出するために用いられる酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載のカプセル型医療用具において、上記触媒は、二酸化マンガンまたはカタラーゼである酸素発生装置を有するカプセル型医療用具。

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