JP4358821B2 - 被検体内導入装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検体の内部に導入され、この被検体内の所望部位に薬液等を注射する局注機能を備えた被検体内導入装置に関するものである。

従来から、患者の体液等を採取するための被検体内導入装置が提案されている。この被検体内導入装置は、カプセル型の筐体内に、被検体の内部から採取した体液等を貯蔵する貯蔵室と、貯蔵室に対する体液等の入力を制御する入力制御機構とを備える。かかる被検体内導入装置は、患者等の被検体内の所望部位に到達した段階で入力制御機構が所定の制御を行うことによって体液等を採取し、採取した体液等を貯蔵室に貯蔵する。

このような従来の被検体内導入装置の具体例としては、吸水性を有する採取部が先端に設けられた採取針と、筐体から採取針を出し入れする駆動機構と、電磁力によって駆動機構による採取針の突出動作および収納動作を制御する入出制御機構とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。かかる被検体内導入装置の駆動機構は、入出制御機構の制御に基づいて、筐体から採取針を突き出すとともに採取針先端の採取部に体液等を付着させ、その後、体液等が付着した採取部とともに採取針を筐体内に収納する。このようにして、被検体内導入装置は、被検体内の所望部位の体液等を採取する。

また、上述の機構を応用して、被検体内の患部に薬液を直接供給する被検体内導入装置が提案されている。この場合、被検体内導入装置は、例えば特許文献１に記載の被検体内導入装置の採取針に代えて注射針を備え、筐体から注射針を突き出すとともに注射針を介して薬液を吐出するように構成される。このような被検体内導入装置は、筐体から突き出した注射針を被検体内の患部に刺し、かかる注射針を介して患部に薬液を注射する。

特公昭５７−３９７７６号公報

しかしながら、上述した従来の被検体内導入装置は、被検体内の生体組織を穿刺した注射針の穿刺深さを調整することは困難な場合が多く、例えば腸壁内の粘膜下層等の生体組織内の薄い層に薬液を注射することが困難であるという問題点があった。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、被検体内の生体組織を穿刺する注射針の穿刺深さを容易に調整でき、生体組織内の所望の穿刺深さに薬液を注射できる被検体内導入装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる被検体内導入装置は、被検体内の所望部位に導入され、筐体の内部に貯蔵した薬液を前記所望部位に注射する被検体内導入装置において、前記薬液を注射する注射針を前記所望部位に向けて突き出す突出手段と、前記所望部位の生体組織表面と前記注射針との位置関係を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記位置関係をもとに前記注射針の突出量を制御し、前記生体組織表面からの前記注射針の穿刺深さを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記検出手段は、前記位置関係を示す画像を撮像する撮像手段であり、前記制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に対して所定の画像処理を行い、この画像処理の結果をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記注射針は、前記生体組織表面からの穿刺深さを示すカラーマーカが形成され、前記撮像手段は、前記筐体から突き出した前記注射針を含む前記画像を撮像し、前記制御手段は、前記画像をもとに前記カラーマーカを検出する前記画像処理を行い、この画像処理の結果をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記カラーマーカは、複数であって、前記注射針の長手方向にそれぞれ配列されることとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、複数の前記カラーマーカは、互いに異なる色にそれぞれ形成され、前記制御手段は、前記画像をもとに検出した複数の前記カラーマーカの中から前記注射針の最も先端側に位置する遠位端のカラーマーカの色を検出し、該遠位端のカラーマーカの色をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、複数の前記カラーマーカは、単一の色にそれぞれ形成され、前記制御手段は、前記画像をもとに検出した前記カラーマーカの数量と前記注射針の突出量とをもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、複数の前記カラーマーカは、前記注射針の長手方向について所定の幅をそれぞれ有し、前記制御手段は、複数の前記カラーマーカの中から、前記所望部位に突き刺した前記注射針の穿刺部近傍のカラーマーカを検出し、該穿刺部近傍のカラーマーカの図形をもとに前記注射針の穿刺角度を算出し、算出した前記注射針の穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記注射針の先端部に摺動自在に設けられ、前記注射針を突き刺した前記所望部位の生体組織表面に対応して前記注射針に対する角度を変化する円形のリングマーカを備え、前記撮像手段は、その受光面と前記注射針とのなす第１の角度を固定し、前記筐体から突き出した前記注射針と前記リングマーカとを含む前記画像を撮像し、前記制御手段は、前記画像をもとに検出した前記リングマーカの形状をもとに、前記リングマーカによって形成される平面と前記受光面とのなす第２の角度を算出し、前記第１の角度と前記第２の角度とをもとに前記注射針の穿刺角度を算出し、得られた前記注射針の穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記生体組織表面と異なる色に着色した前記薬液を前記注射針の先端から吐出する吐出手段を備え、前記撮像手段は、前記注射針を介して前記生体組織表面に吐出した前記薬液を含む前記画像を撮像し、前記制御手段は、前記画像をもとに前記生体組織表面での前記薬液の広がりを検出する前記画像処理を行い、この画像処理の結果をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記検出手段は、前記突出手段の駆動によって往復動作する前記注射針に対して平行に接続するベースフレームと、前記ベースフレームの一端に形成した回転軸を中心にして前記ベースフレームを回転駆動する駆動部と、前記ベースフレームの他端に回動自在に設けられ、前記ベースフレームを回転駆動するとともに前記生体組織表面を押圧する押圧部と、を備え、前記ベースフレームは、前記押圧部が前記生体組織表面を押圧するとともに前記生体組織表面に対して所定の位置に前記注射針を初期配置し、前記制御手段は、初期配置した前記注射針と前記生体組織表面との位置関係をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

また、上記の発明の被検体内導入装置において、前記検出手段は、前記回転軸の回転角度をもとに前記注射針の穿刺角度を検出する角度検出部をさらに備え、前記制御手段は、前記角度検出部によって検出された穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御することとしてもよい。

この発明によれば、被検体内の所望部位を穿刺する注射針の穿刺深さを生体組織表面から所望の深さに容易に調整することができ、生体組織内の所望の穿刺深さに薬液を注射できる被検体内導入装置を実現できるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、この発明にかかる被検体内導入装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。この被検体内導入装置１は、被検体の内部に導入され、被検体内の所望部位に薬液を注射する局注機能を有するものである。具体的には、被検体内導入装置１は、図１に示すように、筐体２の内部に、薬液を貯蔵する貯蔵室を形成するとともに薬液を吐出する吐出バルーン３と、吐出バルーン３によって吐出された薬液を被検体内の所望部位に注射する注射針４と、注射針４を筐体２から突き出す突出機構５と、注射針４の突出口を形成するガイド部材６とを有する。また、被検体内導入装置１は、吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止するために開閉駆動する弁７と、注射針４と弁７との間を流通する薬液の流通管路を形成するチューブ７ａと、吐出バルーン３と弁７との間を流通する薬液の流通管路を形成するチューブ７ｂとを有する。さらに、被検体内導入装置１は、筐体２から突き出した注射針４と被検体内の生体組織表面との位置関係を検出するための画像を撮像する撮像部８と、筐体２の前端側の所定の位置に撮像部８を支持する支持部材９と、被検体内導入装置１の各構成部の駆動を制御する制御部１０と、制御部１０に対して駆動電力を供給する電源部１１とを有する。

筐体２は、被検体の内部に導入し易い大きさに形成されたカプセル型の筐体であり、局注機能を有するための各構成部を内部に収納する。また、筐体２の長手方向の前端部は、光透過性の高いドーム部材２ａによって形成される。このドーム部材２ａによって主に形成される内部領域に撮像部８が設けられる。

吐出バルーン３は、ゴム等の弾性部材によって実現され、薬液が注入されることによって膨張し、このように膨張した状態を維持しつつ薬液を内包する。この場合、吐出バルーン３は、このように膨張した状態において潜在する自身の収縮力によって、この内包する薬液を吐出するよう機能する。具体的には、吐出バルーン３は、チューブ７ｂを介して弁７に連通し、弁７が開駆動を行った場合、自身の収縮力によって収縮するとともに薬液に圧力を加えて薬液の吐出動作を行う。かかる吐出バルーン３によって吐出された薬液は、チューブ７ｂ、弁７、およびチューブ７ａを順次流通して注射針４の管路に到達し、さらに、この注射針４の管路を流通して注射針４の先端から流出する。また、吐出バルーン３は、弁７が閉駆動を行った場合、収縮を停止して薬液の吐出動作を停止する。

注射針４は、吐出バルーン３によって吐出された薬液を被検体内の所望部位に注射するためのものである。具体的には、注射針４は、被検体を穿刺する先端部側（尖形をなす側）と基端部側とを連通する管路が内部に形成され、この基端部にチューブ７ａの一端が接続される。この場合、注射針４の管路は、チューブ７ａを介して弁７に連通する。また、注射針４には、例えば図２に示すように、先端部から基端部に向けて所定間隔に複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４が形成される。複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４は、注射針４の穿刺深さを示すためのものである。具体的には、複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４は、注射針４の周方向に連続する環形状であって注射針４の長手方向について所定の幅に形成され、且つ互いに異なる色にそれぞれ着色される。かかる複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４の各色は、被検体内の生体組織表面と区別しやすい色、例えば緑色、銀色、藍色、青色、紫色等であることが好ましい。

突出機構５は、筐体２から注射針４を突き出す突出手段として機能する。具体的には、突出機構５は、注射針４を支持する支持部材５ｂと、注射針４を出し入れするための駆動部として機能するリニアアクチュエータ５ａとを有する。リニアアクチュエータ５ａは、その駆動軸が支持部材５ｂに接続され、注射針４に対して固定された支持部材５ｂを注射針４の長手方向に動かすとともに、筐体２から注射針４を突き出し、または突き出した注射針４を筐体２の内部に収納する。

ガイド部材６は、ドーム部材２ａに注射針４の突出口を形成するためのものである。具体的には、ガイド部材６は、光透過性の高い筒状部材であり、一端がドーム部材２ａの開口部に固定され、他端が支持部材９の開口部に固定される。この場合、ガイド部材６は、ドーム部材２ａを介して筐体２の外部に注射針４を案内する経路（すなわち注射針４を挿通する突出口）を形成する。

弁７は、チューブ７ａ，７ｂを介した吐出バルーン３と注射針４との連通状態を調整して、吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止させる。具体的には、弁７は、制御部１０の制御に基づいて開駆動を行い、チューブ７ａ，７ｂを介して吐出バルーン３と注射針４とを連通した状態にする。この場合、吐出バルーン３は、薬液の吐出動作を開始する。一方、弁７は、制御部１０の制御に基づいて閉駆動を行い、チューブ７ａ，７ｂを介した吐出バルーン３と注射針４との連通を遮断する。この場合、吐出バルーン３は、薬液の吐出動作を停止する。

撮像部８は、通常、被検体内の様子を観察するために用いられるが、所望の部位に薬液を注射する場合、筐体２から突き出した注射針４と被検体内の生体組織表面との位置関係を検出する検出手段として機能する。すなわち、撮像部８は、かかる注射針４と被検体内の生体組織表面との位置関係を示す画像を撮像する。具体的には、撮像部８は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子と、この撮像素子の撮像視野を照明するＬＥＤ等の発光素子と、この撮像素子に対して撮像視野からの反射光を結像するレンズ等の光学系とを用いて実現される。また、撮像部８は、支持部材９に対して固定され、ドーム部材２ａまたはガイド部材６を介して所定の撮像視野を有するように筐体２の前端部（具体的にはドーム部材２ａの内部空間）に配置される。具体的には、撮像部８は、その受光面と筐体２の長手方向とのなす角度が例えば直角になるように筐体２の前端部に配置される。この場合、撮像部８は、受光面と注射針４の長手方向とのなす角度が固定され、突出機構５によって出し入れされる注射針４の軌道（以下、突出軌道と称する）を少なくとも捉えた撮像視野を有する。なお、この突出軌道は、筐体２の内部に収納された注射針４の先端部から注射針４の長手方向に延長した直線によって形成される。撮像部８は、被検体内の消化管壁等の生体組織表面と筐体２との間の空間領域であって突出軌道上に位置する（すなわち突出軌道上に露出する）注射針４の部分領域を少なくとも含む画像を撮像できる。

制御部１０は、上述したリニアアクチュエータ５ａ、弁７、および撮像部８の各駆動を制御する。具体的には、制御部１０は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御することによって注射針４の突出量を制御する。この場合、制御部１０は、リニアアクチュエータ５ａの駆動をもとに注射針４の現在の突出量を検出する。なお、かかる注射針４の突出量は、筐体２の内部に収納された状態の注射針４の先端部を原点にし、筐体２から突き出した現在の注射針４（すなわち突出軌道上に位置する注射針４）の先端部とこの原点との距離によって定義される。

また、制御部１０は、撮像部８の駆動を制御することによって、撮像部８が撮像した画像を取得する。この場合、制御部１０は、被検体内の生体組織表面と注射針４との位置関係を示す画像として、例えば上述した突出軌道上に露出する注射針４の部分領域を少なくとも含む画像を撮像部８から取得する。このような制御部１０は、かかる撮像部８によって撮像された画像に対して所定の画像処理を行う画像処理部１０ａを有する。具体的には、画像処理部１０ａは、かかる撮像部８によって撮像された画像をもとに、突出軌道上に露出した注射針４の部分領域に形成されたカラーマーカ（例えばカラーマーカＭ１〜Ｍ４のいずれか）の色を検出する。この場合、画像処理部１０ａは、この注射針４の部分領域に形成されたカラーマーカの中から最も先端側に位置するカラーマーカ（すなわち注射針４の基端部から最も離れた位置に露出する遠位端のカラーマーカ）の色を画像から検出する。

なお、注射針４に形成された複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４は、上述したように、被検体内の生体組織表面と区別しやすい色に着色される。このため、カラーマーカＭ１〜Ｍ４は、撮像部８によって撮像された画像において、被検体内の生体組織表面に対する境界を明確にするコントラストをそれぞれ形成する。したがって、画像処理部１０ａは、かかる撮像部８によって撮像された画像をもとにカラーマーカＭ１〜Ｍ４を容易に検出することができる。

ここで、制御部１０は、かかる画像処理部１０ａによって検出された遠位端のカラーマーカの色をもとに、被検体内の生体組織表面と注射針４との現在の位置関係を把握する。具体的には、制御部１０は、複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４の各色にそれぞれ対応する注射針４の各穿刺深さを示すデータを予め記憶し、画像処理部１０ａによって検出された遠位端のカラーマーカの色をもとに、現在の注射針４の穿刺深さを把握する。この場合、制御部１０は、複数のカラーマーカＭ１〜Ｍ４のいずれが遠位端のカラーマーカと同じ色であるかを判断し、この遠位端のカラーマーカと同じ色のカラーマーカに対応する穿刺深さを現在の注射針４の穿刺深さとして判断する。その後、制御部１０は、このように遠位端のカラーマーカの色に基づいて把握した注射針４の穿刺深さをもとに、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御する。制御部１０は、このような注射針４の突出量の制御を繰り返すことによって、現在の注射針４の穿刺深さを所望のもの、すなわち生体組織内の所望の層に薬液を注射するために好適な穿刺深さに制御する。

一方、制御部１０は、弁７の駆動を制御することによって、吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止する。具体的には、制御部１０は、例えば注射針４の穿刺深さを所望のものに制御した場合、弁７の開駆動を制御して吐出バルーン３と注射針４とを連通した状態にし、吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始させる。また、制御部１０は、弁７の閉駆動を制御して吐出バルーン３と注射針４との連通を遮断し、吐出バルーン３による薬液の吐出動作を停止させる。

なお、制御部１０によってリニアアクチュエータ５ａの駆動を制御し始めるタイミングを規定する構成としては、例えばタイマー機構を備えることとしてもよいし、無線受信機構を内蔵するとともに制御部１０に対して外部より制御信号を供給することとしてもよい。また、制御部１０は、例えばリニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４を所定の単位量ずつ移動させる毎に、撮像部８の駆動を繰り返し制御し、その都度、現在の注射針４の穿刺深さを把握する。

つぎに、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する被検体内導入装置１の動作を具体的に説明する。図３は、注射針４に付した複数のカラーマーカの色をもとに注射針４の穿刺深さを制御する制御部１０の動作を説明するための模式図である。以下、被検体内の所望部位の一例である小腸の粘膜下層に薬液を注射する場合を例示し、図３を参照しつつ注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する制御部１０の動作を説明する。

まず、制御部１０は、被検体の内部に導入された被検体内導入装置１が被検体内の所望部位、例えば小腸に到達した場合、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して筐体２から所定の単位量だけ注射針４を突出させるとともに、撮像部８の駆動を制御して被検体内の腸組織表面と注射針４との位置関係を示す画像を撮像させ、この画像を撮像部８から取得する。具体的には、制御部１０は、例えば図４に示すように、上述した突出軌道上に露出する注射針４を含む画像を撮像部８から取得する。この場合、画像処理部１０ａは、例えば図４に示す画像に対して所定の検出領域Ａ１（図４に例示する破線によって囲まれた領域）を設定し、この検出領域Ａ１について上述した遠位端のカラーマーカの色を検出する画像処理を行う。

ここで、かかる撮像部８によって撮像された画像に設定する検出領域Ａ１は、上述した注射針４の突出軌道に対応して設定する画像領域であり、筐体２から突き出した注射針４の部分領域上のカラーマーカを検出するための画像領域である。この場合、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域は、撮像部８から取得した画像の検出領域Ａ１内に含まれる。画像処理部１０ａは、例えば図４に示す画像の検出領域Ａ１からカラーマーカの色を検出する画像処理を行うことによって、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域内のカラーマーカ（例えばカラーマーカＭ１〜Ｍ３）の中から遠位端のカラーマーカＭ１の色を検出できる。

その後、制御部１０は、かかる画像処理部１０ａによって検出された遠位端のカラーマーカＭ１の色をもとに、被検体内の腸組織表面と注射針４との現在の位置関係が未穿刺状態の位置関係であることを把握する。なお、この未穿刺状態の位置関係とは、被検体内の生体組織を穿刺する注射針４の穿刺深さが略零の状態になる位置関係を意味するものであり、例えば注射針４の先端部が被検体内の生体組織表面から離れた状態（すなわち生体組織を穿刺していない状態）になる位置関係であることは勿論、注射針４の先端部側の管路口の一部分が生体組織表面上に露出した状態（すなわち注射針４を介して吐出された薬液が生体組織表面に漏れる状態）になる位置関係も含む。

つぎに、制御部１０は、注射針４と生体組織表面との現在の位置関係がこのような未穿刺状態の位置関係である場合、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４を筐体２から突き出す方向（突出方向）に所定の単位量だけさらに移動させる。これと同時に、制御部１０は、撮像部８の駆動を制御して移動後の注射針４と腸組織表面との位置関係を示す画像を取得する。具体的には、制御部１０は、例えば図５に示すように、カラーマーカＭ２に比して先端部側の領域まで注射針４を腸組織に突き刺した状態を示す画像を取得する。この場合、画像処理部１０ａは、例えば図５に示す画像に対して検出領域Ａ１を設定するとともに、この検出領域Ａ１に含まれるカラーマーカの色を検出する画像処理を行って、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域内のカラーマーカ（例えばカラーマーカＭ２〜Ｍ４）の中から遠位端のカラーマーカＭ２の色を検出する。

その後、制御部１０は、かかる画像処理部１０ａによって検出された遠位端のカラーマーカＭ２の色をもとに、被検体内の腸組織表面と注射針４との現在の位置関係が穿刺状態の位置関係であり、且つこの注射針４の穿刺深さが不十分（浅い状態）であることを把握する。この穿刺状態の位置関係とは、注射針４によって被検体内の生体組織を穿刺した状態になる位置関係を意味するものであり、例えば注射針４の先端部側の管路口が生体組織表面下に沈んだ状態になる位置関係である。なお、被検体内の腸組織は、例えば図３に示すように、消化管の内壁表面を形成する粘膜層と、この粘膜層の下に形成された粘膜下層と、腸の筋組織層である筋層とによって主に形成される。特に、この粘膜下層は、腸組織の粘膜層と筋層との間に形成された薄い層である。すなわち、被検体内導入装置１が注射針４を介して粘膜下層に薬液を注射する場合、腸組織の粘膜層まで刺した状態の注射針４の穿刺深さは、上述した遠位端のカラーマーカＭ２の色をもとに制御部１０が判断したように浅い状態であり、不十分である。

つぎに、制御部１０は、このように注射針４の穿刺深さが浅い状態である場合、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４を突出方向に所定の単位量だけさらに移動させる。これと同時に、制御部１０は、撮像部８の駆動を制御して移動後の注射針４と腸組織表面との位置関係を示す画像を取得する。具体的には、制御部１０は、例えば図６に示すように、カラーマーカＭ３に比して先端部側の領域まで注射針４を腸組織に突き刺した状態を示す画像を取得する。この場合、画像処理部１０ａは、例えば図６に示す画像に対して検出領域Ａ１を設定するとともに、この検出領域Ａ１に含まれるカラーマーカの色を検出する画像処理を行って、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域内のカラーマーカ（例えばカラーマーカＭ３，Ｍ４）の中から遠位端のカラーマーカＭ３の色を検出する。

その後、制御部１０は、かかる画像処理部１０ａによって検出された遠位端のカラーマーカＭ３の色をもとに、被検体内の腸組織表面と注射針４との現在の位置関係が穿刺状態の位置関係であり、且つこの注射針４の穿刺深さが所望の深さ（例えば粘膜下層まで的確に穿刺した状態）であることを把握する。

一方、制御部１０が、例えば図７に示すように、カラーマーカＭ４に比して先端部側の領域まで注射針４を腸組織に突き刺した状態を示す画像を取得した場合、この画像から検出した遠位端のカラーマーカＭ４の色をもとに、被検体内の腸組織表面と注射針４との現在の位置関係が穿刺状態の位置関係であり、且つこの注射針４の穿刺深さが過度なもの（例えば粘膜下層を貫いて筋層まで穿刺した状態）であることを把握する。この場合、画像処理部１０ａは、例えば図７に示す画像に対して検出領域Ａ１を設定するとともに、この検出領域Ａ１に含まれるカラーマーカの色を検出する画像処理を行って、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域内のカラーマーカの中から遠位端のカラーマーカＭ４の色を検出する。

その後、制御部１０は、このように注射針４の穿刺深さが過度に深い状態である場合、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４を筐体２の内部に収納する方向（収納方向）に所定の単位量だけ戻す。これと同時に、制御部１０は、撮像部８の駆動を制御して移動後の注射針４と腸組織表面との位置関係を示す画像を取得する。

このようにリニアアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を繰り返し制御することによって、制御部１０は、突出方向または収納方向に所定の単位量ずつ注射針４を移動させ、その都度、腸組織表面と注射針４との位置関係および注射針４の穿刺状態を監視する。このように注射針４の突出量を制御して、制御部１０は、腸組織表面から所望の深さの層に向けて注射針４の先端部を徐々に移動し、腸組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御できる。この場合、制御部１０は、例えば図８に示すように、注射針４の先端部側の管路口を腸組織の粘膜下層に的確に位置させるように注射針４の穿刺深さを微調整できる。

その後、制御部１０は、このように腸組織表面からの穿刺深さを所望のものに制御した注射針４を介して薬液を粘膜下層に注射する。この場合、制御部１０は、弁７の開駆動を制御して吐出バルーン３と注射針４とを連通した状態にする。吐出バルーン３は、この制御部１０の制御に基づいて薬液の吐出動作を開始し、チューブ７ａ，７ｂおよび弁７を介して注射針４の管路に薬液を吐出する。このように吐出バルーン３によって吐出された薬液は、注射針４を介して粘膜下層に的確に注射される。この粘膜下層に対して薬液を注射した状態は、吐出バルーン３の収縮力が零になるまで、または制御部１０による制御に基づいて弁７を閉駆動させるまで継続される。これによって、粘膜下層等の被検体内の所望穿刺深さの部位に所望量の薬液を注射することができる。

例えば粘膜下層に対する薬液の注射が完了した場合、制御部１０は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して収納方向に注射針４を移動させ、腸組織から注射針４を抜き、さらには筐体２の内部に注射針４を収納する。この場合、制御部１０は、撮像部８に対し、上述した腸組織表面と注射針４との位置関係を示す画像を撮像させなくてもよい。このように筐体２の内部に注射針４を収納した被検体内導入装置１は、被検体内の他の部位を意図せずに穿刺することなく、被検体内の消化管を移動できる。

なお、画像処理部１０ａは、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域における遠位端のカラーマーカの色を検出する場合、検出領域Ａ１に含まれる１以上のカラーマーカの色を注射針４の基端部側から先端部側に向けて順次検出するようにし、最後に検出したカラーマーカの色を上述した遠位端のカラーマーカの色として検出すればよい。また、画像処理部１０ａは、注射針４に形成された複数のカラーマーカ（例えばカラーマーカＭ１〜Ｍ４）の配列を予め記憶し、検出領域Ａ１に含まれる全カラーマーカを検出するとともに検出領域Ａ１から検出できなかったカラーマーカ（すなわち生体組織に注射針４を刺して生体組織表面下に隠れた埋没カラーマーカ）を判断し、このように検出領域Ａ１から検出した全カラーマーカの中から、かかる埋没カラーマーカに対して注射針４の基端部側に隣り合うカラーマーカの色を遠位端のカラーマーカの色として検出してもよい。

以上、説明したように、この発明の実施の形態１では、上述した構成を備えることにより、被検体内の所望部位を穿刺する注射針の穿刺深さを生体組織表面から所望の深さに容易に調整することができ、例えば腸組織の粘膜下層等の薄い層に薬液を注射する場合であっても、このような薄い層に注射針の先端部を的確に位置させることができる。この結果、生体組織内の所望の穿刺深さに薬液を注射できる被検体内導入装置を実現することができる。

また、被検体内の所望部位に対して薬液を注射し終えた後、筐体の内部に注射針を収納するように構成したので、薬液を注射し終えた後に被検体内を移動する際に、注射針によって被検体内の他の部位を意図せず穿刺することを防止できる。

さらに、弁の開閉駆動を制御部によって制御して薬液の吐出動作を開始または停止するように構成したので、薬液の吐出動作の開始および停止を所望のタイミングで繰り返すことができ、これによって、被検体内に導入されてから外部に排出されるまでの間、薬液の吐出動作を間欠的に繰り返すことができ、被検体内の複数の所望部位に対して所望量の薬液をそれぞれ注射することができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、注射針の穿刺深さを示すカラーマーカの色をもとに注射針の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針の穿刺深さを制御していたが、この実施の形態２では、生体組織を穿刺した注射針の穿刺部近傍に位置するカラーマーカの図形をもとに注射針の穿刺角度をさらに検出し、検出した穿刺角度に対応して注射針の突出量を制御している。

図９は、この発明の実施の形態２である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。図１０は、図９に示す被検体内導入装置を側面の方向Ｄから見た外観模式図である。図９に示すように、この被検体内導入装置２１は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の支持部材９に代えて支持部材２２が設けられ、制御部１０に代えて制御部２３が設けられる。また、注射針４には、カラーマーカＭ４に比して注射針４の基端部側に所定間隔でカラーマーカＭ５，Ｍ６がさらに形成される。この場合、カラーマーカＭ１〜Ｍ６は、注射針４の長手方向について所定の幅を有するようにそれぞれ形成される。また、カラーマーカＭ１〜Ｍ６の各色は、被検体内の生体組織表面と区別しやすい色であって、互いに異なる色である。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

支持部材２２は、注射針４を略横方向から撮像できる撮像視野を有するように、筐体２の長手方向に対して撮像部８を傾けて支持するためのものである。具体的には、支持部材２２は、例えば図１０に示すように筐体２の前端部に固定され、撮像部８の撮像視野の中心軸（例えば撮像部８の光軸）と注射針４の長手方向の軸とのなす角度を所定の角度にする態様で撮像部８を傾けて支持する。このような支持部材２２によって支持された撮像部８は、例えば図１１に示すように、上述した突出軌道上に露出する注射針４の部分領域を略横方向から捉えた画像を撮像することができる。

制御部２３は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０とほぼ同様に、リニアアクチュエータ５ａ、撮像部８、および弁７の各駆動をそれぞれ制御するよう機能する。具体的には、制御部２３は、弁７の駆動を制御することによって吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止させる。また、制御部２３は、上述した制御部１０とほぼ同様のタイミングでリニアアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を制御し、所定の単位量ずつ注射針４を移動させる毎に被検体内の生体組織表面と注射針４との位置関係を示す画像、例えば図１１に示すような突出軌道上に露出した注射針４を略横方向から撮像した画像を取得する。

また、制御部２３は、上述した制御部１０の画像処理部１０ａに代えて画像処理部２３ａを有する。画像処理部２３ａは、上述した画像処理部１０ａとほぼ同様に、撮像部８によって撮像された画像をもとに遠位端のカラーマーカの色を検出する。この場合、画像処理部２３ａは、例えば図１１に示すように、突出軌道上に露出する注射針４の部分領域に対応して検出領域Ａ２（図１１に例示する破線によって囲まれた領域）を設定し、この検出領域Ａ２内に含まれるカラーマーカの中から注射針４の最も先端部側に位置する遠位端のカラーマーカの色を検出する。

なお、この検出領域Ａ２は、上述した実施の形態１における検出領域Ａ１とほぼ同様に注射針４の部分領域上のカラーマーカを検出するための画像領域であり、注射針４の長手方向に対して略直角の方向（すなわち注射針４に対して略横方向）から見た場合の注射針４の部分領域に対応して設定される。すなわち、上述した撮像部８によって略横方向から撮像された注射針４の部分領域は、撮像部８から取得した画像の検出領域Ａ２内に含まれる。

さらに、画像処理部２３ａは、注射針４が被検体内の生体組織を穿刺した場合、この穿刺状態の注射針４の部分領域、すなわち突出軌道上に露出する部分領域内のカラーマーカの中から生体組織表面の近傍に露出したカラーマーカ（穿刺部分近傍のカラーマーカ）を検出領域Ａ２から検出し、この穿刺部分近傍のカラーマーカによって形成される図形をもとに、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度を算出する。

このような画像処理部２３ａによって得られた遠位端のカラーマーカの色および注射針４の穿刺角度をもとに、制御部２３は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織に対して穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。この場合、制御部２３は、遠位端のカラーマーカの色をもとに注射針４と生体組織表面との位置関係を把握するとともに、生体組織表面に対する穿刺角度に対応して注射針４の突出量を制御する。具体的には、制御部２３は、遠位端のカラーマーカの色をもとに上述した未穿刺状態および穿刺状態のいずれの位置関係であるかを判断する。さらに、制御部２３は、穿刺状態の位置関係である場合、この遠位端のカラーマーカの色と注射針４の穿刺角度とをもとに注射針４の穿刺深さの程度を判断する。ここで、生体組織表面からの穿刺深さを所望のものに制御するために必要な注射針４の突出量は、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度によって変化する。具体的には、この制御に必要な注射針４の突出量は、注射針４の穿刺角度が０度から直角に近づくにつれて小さくなり、鋭角であればある程、大きくなる。したがって、制御部２３は、このように判断した生体組織表面と注射針４との位置関係および注射針４の穿刺深さの程度をもとに注射針４の突出量を制御することによって、注射針４の穿刺深さを所望のものに高精度に制御できる。

なお、制御部２３は、上述したカラーマーカＭ１が遠位端のカラーマーカである場合、注射針４が生体組織表面に対して未穿刺状態の位置関係にあることを把握する。この場合、制御部２３は、生体組織表面に対する注射針４の進入角度によらず、上述した制御部１０と同様にリニアアクチュエータ５ａの駆動を制御し、注射針４と生体組織表面との位置関係が穿刺状態の位置関係になるまで注射針４を突出方向に移動させる。このように注射針４が生体組織を穿刺するまでの間、画像処理部２３ａは、注射針４の穿刺角度を算出しなくてもよい。

つぎに、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する被検体内導入装置２１の動作を具体的に説明する。図１２は、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４を撮像した画像の一例を示す模式図である。以下、被検体内の所望部位の一例である小腸の粘膜下層に薬液を注射する場合を例示して、注射針４の穿刺深さを所望のものに高精度に制御する制御部２３の動作を説明する。

まず、制御部２３は、被検体の内部に導入された被検体内導入装置２１が被検体内の所望部位、例えば小腸に到達した場合、腸組織に注射針４を突き刺した状態（すなわち穿刺状態の位置関係）になるまで、上述した実施の形態１の場合とほぼ同様にアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を繰り返し制御する。具体的には、画像処理部２３ａが図１１に例示したような画像の検出領域Ａ２からカラーマーカＭ２の色を遠位端のカラーマーカの色として検出するまで、制御部２３は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０とほぼ同様にアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を繰り返し制御する。

注射針４が腸組織を穿刺した場合、制御部２３は、撮像部８の駆動を制御し、例えば１２に示すように腸組織を穿刺した状態の注射針４を捉えた画像を取得する。この場合、画像処理部２３ａは、検出領域Ａ２に含まれるカラーマーカの中から遠位端のカラーマーカＭ２の色を検出する。さらに、画像処理部２３ａは、この検出領域Ａ２内に含まれるカラーマーカの中から穿刺部分近傍のカラーマーカＭ２によって形成される図形を検出し、この穿刺部分近傍のカラーマーカＭ２の図形をもとに、腸組織表面と注射針４とのなす角度、すなわち腸組織に対する注射針４の穿刺角度θを算出する。

ここで、このような注射針４の穿刺角度を算出する画像処理部２３ａの処理について説明する。図１３は、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度を算出する画像処理部２３ａの処理を説明するための模式図である。なお、図１３は、図１２に例示した注射針４の穿刺部分近傍を模式的に示す。また、図１３に示す注射針４は、腸組織表面に対して穿刺角度θを形成する。

画像処理部２３ａは、例えば図１２に例示した画像の検出領域Ａ２から穿刺部分近傍のカラーマーカＭ２によって形成される図形を検出する。この場合、画像処理部２３ａは、このような穿刺部分近傍のカラーマーカＭ２の図形として、例えば図１３に示すように、５つの頂点Ｐ１〜Ｐ５を有する多角形を検出する。画像処理部２３ａは、図１２に例示した画像をもとに、このカラーマーカＭ２による多角形の各辺の長さを算出し、得られた各辺の長さをもとに注射針４の穿刺角度θを算出する。

具体的には、画像処理部２３ａは、このカラーマーカＭ２による多角形において、腸組織表面の最も近傍に露出する辺Ｐ１Ｐ２および辺Ｐ４Ｐ５のそれぞれの長さを算出する。また、画像処理部２３ａは、この辺Ｐ１Ｐ２に略平行な辺Ｐ３Ｐ４の長さと、この辺Ｐ４Ｐ５に略平行な辺Ｐ１Ｐ３の長さとを算出する。なお、この辺Ｐ１Ｐ３は、辺Ｐ１Ｐ２および辺Ｐ３Ｐ４に対して略直角である。また、画像処理部２３ａは、辺Ｐ３Ｐ４に対して平行であって頂点Ｐ５と辺Ｐ１Ｐ３とを結ぶ線分Ｐ５Ｐ６を設定する。この場合、線分Ｐ５Ｐ６の長さは、辺Ｐ３Ｐ４と略同じであり、線分Ｐ１Ｐ６の長さは、辺Ｐ１Ｐ３の長さから辺Ｐ４Ｐ５の長さを差し引いたものである。ここで、点Ｐ７が辺Ｐ１Ｐ３の延長線と腸組織表面との交点（すなわち腸組織を穿刺した注射針４と腸組織表面との境界線上の一点）である場合、頂点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７を有する直角三角形は、頂点Ｐ２，Ｐ１，Ｐ７を有する直角三角形に対して相似である。これらに基づいて、画像処理部２３ａは、頂点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７を有する直角三角形の辺Ｐ５Ｐ７と辺Ｐ６Ｐ７とによって形成される角度、すなわち注射針４の穿刺角度θを算出できる。

なお、画像処理部２３ａは、撮像部８の撮像視野の中心軸と注射針４の長手方向の軸とのなす角度が９０度ではない場合、例えば穿刺部分近傍のカラーマーカによる図形を注射針４の長手方向の軸に対して９０度の角度をなす方向から見た図形に変換し、この変換後の図形の各辺の長さを用いて穿刺角度θを算出してもよい。

制御部２３は、このような画像処理部２３ａによって算出された穿刺角度θと上述した遠位端のカラーマーカの色とをもとに、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。この場合、制御部２３は、かかる画像処理部２３ａによって算出された穿刺角度θに対応して、所望の穿刺深さであると判断する遠位端のカラーマーカの色を例えばカラーマーカＭ２〜Ｍ６の中から切り替えて注射針４の突出量を制御する。

具体的には、被検体内導入装置２１が例えば腸組織の粘膜下層に薬液を注射する場合、粘膜層を貫通して粘膜下層に達するために必要な注射針４の突出量（すなわち注射針４が粘膜層を通過する距離）は、腸組織表面に対する注射針４の穿刺角度θが０度から直角に近づくにつれて小さくなり、鋭角であればある程、大きくなる。この場合、制御部２３は、例えば穿刺角度θが４５度である穿刺状態において、腸組織に注射針４をカラーマーカＭ４の位置まで突き刺す（すなわちカラーマーカＭ４を遠位端のカラーマーカにする）駆動制御を行って、注射針４の穿刺深さを粘膜下層に合わせることができる。このような制御部２３は、画像処理部２３ａによって算出された穿刺角度θが４５度に比して小さい場合、カラーマーカＭ５を遠位端のカラーマーカにする駆動制御を行って腸組織に対する注射針４の突出量を増やし、穿刺角度θがさらに０度に近い場合、カラーマーカＭ６を遠位端のカラーマーカにする駆動制御を行って注射針４の突出量をさらに増やす。一方、制御部２３は、画像処理部２３ａによって算出された穿刺角度θが４５度に比して大きい場合、カラーマーカＭ３を遠位端のカラーマーカにする駆動制御を行って腸組織に対する注射針４の突出量を減らし、穿刺角度θがさらに９０度に近い場合、カラーマーカＭ２を遠位端のカラーマーカにする駆動制御を行って注射針４の突出量をさらに減らす。

ここで、被検体内導入装置２１が導入される消化管には、被検体内において湾曲している箇所があり、且つ消化管の内壁面は、凹凸の形状をなす部分が多い。このため、生体組織に対して注射針４を突き刺す際の穿刺角度θは、たとえ同じ消化管内であっても、注射針４による生体組織の穿刺位置によって異なる場合が多い。制御部２３は、上述したように穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御することによって、生体組織の穿刺位置に応じて注射針４の穿刺角度θが変わる場合であっても、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のもの（すなわち生体組織内の所望の層に薬液を注射する穿刺深さとして好適なもの）に確実に制御することができる。

以上、説明したように、この発明の実施の形態２では、上述した構成を備えることにより、注射針の突出軌道と生体組織表面とのなす角度が生体組織の穿刺位置によって異なる場合であっても、生体組織に対して所望の穿刺深さまで注射針を突き刺すように注射針の突出量を高精度に制御できる。この結果、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、穿刺角度によらず生体組織表面からの注射針の穿刺深さを所望のものに制御できる被検体内導入装置を実現できる。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、注射針４の穿刺部分近傍のカラーマーカによって形成される図形をもとに注射針４の穿刺角度θを算出していたが、この実施の形態３では、注射針４の先端部にリングマーカを摺動自在であって長手方向に対して角度可変に取り付け、このリングマーカを捉えた画像をもとに注射針４の穿刺角度θを算出するように構成している。

図１４は、この発明の実施の形態３である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。図１４に示すように、この被検体内導入装置３１は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０に代えて制御部３３が設けられ、注射針４の先端部に円形のリングマーカＲＭがさらに設けられる。また、注射針４には、カラーマーカＭ４に比して注射針４の基端部側に所定間隔でカラーマーカＭ５，Ｍ６がさらに形成される。この場合、カラーマーカＭ１〜Ｍ６は、注射針４の長手方向について所定の幅を有するようにそれぞれ形成される。また、カラーマーカＭ１〜Ｍ６の各色は、被検体内の生体組織表面と区別しやすい色であって、互いに異なる色である。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

リングマーカＲＭは、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを算出するために用いる円形のマーカである。具体的には、リングマーカＲＭは、その円形の中心付近に注射針４を挿通するリング状部材であり、注射針４の先端部に摺動自在に取り付けられる。また、リングマーカＲＭは、注射針４の長手方向に対して角度可変である。このようなリングマーカＲＭは、注射針４が生体組織を穿刺した場合に生体組織表面に押し付けられ、この生体組織表面に対応して注射針４の長手方向とのなす角度を変化させる。なお、このリングマーカＲＭの詳細については、後述する。

制御部３３は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０とほぼ同様に、リニアアクチュエータ５ａ、撮像部８、および弁７の各駆動をそれぞれ制御するよう機能する。具体的には、制御部３３は、弁７の駆動を制御することによって吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止させる。また、制御部３３は、上述した制御部１０とほぼ同様のタイミングでリニアアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を制御し、所定の単位量ずつ注射針４を移動させる毎に被検体内の生体組織表面と注射針４との位置関係を示す画像、例えば突出軌道上に露出した注射針４とリングマーカＲＭとを検出領域Ａ１内に含む画像を取得する。

また、制御部３３は、上述した制御部１０の画像処理部１０ａに代えて画像処理部３３ａを有する。画像処理部３３ａは、上述した画像処理部１０ａとほぼ同様に、撮像部８によって撮像された画像をもとに、検出領域Ａ１内のカラーマーカの中から遠位端のカラーマーカの色を検出する。また、画像処理部３３ａは、注射針４が被検体内の生体組織を穿刺した場合、この画像をもとにリングマーカＲＭを検出し、この検出したリングマーカＲＭの変形の程度（すなわち本来の円形から楕円への変形の程度）をもとに、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを算出する。

このような画像処理部３３ａによって得られた遠位端のカラーマーカの色および注射針４の穿刺角度θをもとに、制御部３３は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織に対して穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。この場合、制御部３３は、上述した実施の形態２である被検体内導入装置２１の制御部２３とほぼ同様に、遠位端のカラーマーカの色をもとに注射針４と生体組織表面との位置関係を把握するとともに、生体組織表面に対する穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御する。制御部３３は、このように生体組織表面と注射針４との位置関係および注射針４の穿刺角度θをもとに注射針４の突出量を制御することによって、注射針４の穿刺深さを所望のものに確実に制御できる。

なお、制御部３３は、上述したカラーマーカＭ１が遠位端のカラーマーカである場合、注射針４が生体組織表面に対して未穿刺状態の位置関係にあることを把握する。この場合、制御部３３は、生体組織表面に対する注射針４の進入角度によらず、上述した制御部１０と同様にリニアアクチュエータ５ａの駆動を制御し、注射針４と生体組織表面との位置関係が穿刺状態の位置関係になるまで注射針４を突出方向に移動させる。このように注射針４が生体組織を穿刺するまでの間、画像処理部３３ａは、注射針４の穿刺角度を算出しなくてもよい。

つぎに、リングマーカＲＭの構成について詳細に説明する。図１５は、リングマーカＲＭの一構成例を模式的に示す模式図である。図１５に示すように、リングマーカＲＭは、注射針４を摺動自在に把持するための１対の把持部１０１，１０２と、１対の把持部１０１，１０２に対して１つの回転軸Ｊ１を中心に回動自在である内側リング１０３と、この回転軸Ｊ１に垂直な回転軸Ｊ２を中心に内側リング１０３に対して回動自在である外側リング１０４とを有する。

１対の把持部１０１，１０２は、それぞれ円弧状の部材であり、注射針４を挟むことによって摺動自在に把持する。具体的には、把持部１０１，１０２は、円形のリング状部材である内側リング１０３の貫通孔の内部に互いに向き合う態様で配置され、一直線上に並ぶ軸部材１０５，１０６によって内側リング１０３にそれぞれ回動自在に取り付けられる。このような把持部１０１，１０２は、内側リング１０３の貫通孔の内部、好ましくは内側リング１０３によって形成される円形の中心付近に注射針４を摺動自在に把持でき、且つ軸部材１０５，１０６によって形成される回転軸Ｊ１を中心に、内側リング１０３に対して回動自在である。すなわち、内側リング１０３は、把持部１０１，１０２によって把持された注射針４に対して回転軸Ｊ１を中心に回動自在である。

外側リング１０４は、リングマーカＲＭの外形を形成するためのものである。具体的には、外側リング１０４は、内側リング１０３に比して大きい直径の貫通孔を形成する円形のリング状部材であり、この貫通孔の内部に配置した内側リング１０３に対し、一直線上に並ぶ軸部材１０７，１０８によって回動自在に取り付けられる。このような外側リング１０４は、上述した回転軸Ｊ１に対して垂直であって軸部材１０７，１０８によって形成される回転軸Ｊ２を中心に、内側リング１０３に対して回動自在である。すなわち、外側リング１０４は、上述した把持部１０１，１０２によって把持された注射針４の長手方向に対して角度可変である。

なお、内側リング１０３および外側リング１０４は、それぞれの円形の中心が一致するように配置することが望ましく、さらには、上述した回転軸Ｊ１，Ｊ２の交点を各円形の中心にするように配置することが望ましい。

このような構成を有するリングマーカＲＭは、例えば図１６に示すように、注射針４の先端部に摺動自在に取り付けられるとともに、この注射針４の長手方向に対して角度可変に回動する。したがって、リングマーカＲＭは、注射針４が被検体内の生体組織を穿刺した場合、この生体組織表面に押し付けられるとともに、この生体組織表面に対応して注射針４の長手方向に対する角度を変化させる。すなわち、注射針４が生体組織を穿刺した場合、リングマーカＲＭ（具体的には外側リング１０４）の円形を含む平面は、注射針４の長手方向の軸に対し、この生体組織表面に対応して傾く。この場合、このリングマーカＲＭの円形を含む平面と注射針４の長手方向の軸とのなす角度は、この生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θである。

つぎに、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する被検体内導入装置３１の動作を具体的に説明する。図１７は、生体組織表面にリングマーカＲＭを押し付けるとともに注射針４を生体組織に突き刺した状態を例示する模式図である。以下、被検体内の所望部位の一例である小腸の粘膜下層に薬液を注射する場合を例示して、注射針４の穿刺深さを所望のものに高精度に制御する制御部３３の動作を説明する。

まず、制御部３３は、被検体の内部に導入された被検体内導入装置３１が被検体内の所望部位、例えば小腸に到達した場合、腸組織に注射針４を突き刺した状態（すなわち穿刺状態の位置関係）になるまで、上述した実施の形態１の場合とほぼ同様にアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を繰り返し制御する。この場合、注射針４は、例えば図１７に示すように、先端部のリングマーカＲＭを腸組織表面に押し付けるとともに把持部１０１，１０２間を摺動し、腸組織を穿刺する。そして、制御部３３は、撮像部８の駆動を制御し、このように腸組織表面に押し付けた状態のリングマーカＲＭと腸組織を穿刺した状態の注射針４とを含む画像を取得する。この場合、撮像部８は、注射針４を突き刺した腸組織表面に対応して傾いた状態のリングマーカＲＭを容易に画像に捉えることができる。

つぎに、画像処理部３３ａは、撮像部８によって撮像された画像をもとに、この検出領域Ａ１に含まれるカラーマーカの中から遠位端のカラーマーカの色を検出する。さらに、画像処理部３３ａは、この画像に捉えたリングマーカＲＭの図形を検出し、この検出したリングマーカＲＭの図形の変形の程度を検出する。画像処理部３３ａは、この画像として捉えたリングマーカＲＭの変形（すなわち本来の円形から楕円への変形）の程度をもとに、例えば腸組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを算出する。

ここで、生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを算出する画像処理部２３ａの処理について説明する。図１８は、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺角度θを算出する画像処理部３３ａの処理を説明するための模式図である。

まず、撮像部８は、上述したように支持部材９によって所定の向きに固定され、注射針４の長手方向の軸Ｔに対して所定の位置関係にある。すなわち図１８において、このような撮像部８の受光面を含む平面Ｓ１は、この軸Ｔに対して固定された位置関係にあり、かかる平面Ｓ１と軸Ｔとのなす角度は一定である。一方、リングマーカＲＭは、上述したように注射針４の長手方向に対して角度可変に回動する。すなわち、リングマーカＲＭの円形（具体的には外側リング１０４の円形）を含む平面Ｓ２は、この注射針４の軸Ｔに対して角度可変である。具体的には、この平面Ｓ２は、リングマーカＲＭが生体組織表面に押し付けられた場合、注射針４の軸Ｔに対し、この生体組織表面に対応して傾く。この場合、かかる平面Ｓ２と軸Ｔとのなす角度の最小値は、この生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θである。

また、リングマーカＲＭは、例えば平面Ｓ２と軸Ｔとのなす角度が９０度である場合、撮像部８に対して略円形を示す。このようなリングマーカＲＭは、上述したように生体組織表面に対応して傾いた場合、円形を斜視した図形、すなわち円形から変形した楕円を撮像部８に対して示す。かかるリングマーカＲＭの円形から楕円への変形の程度は、生体組織表面に対応して変化する平面Ｓ２と軸Ｔとのなす角度（すなわち平面Ｓに対する軸Ｔの傾き）に依存する。この場合、撮像部８は、平面２と軸Ｔとのなす角度が９０度であれば、略円形のリングマーカＲＭを捉えた画像を撮像し、平面Ｓ２が生体組織表面に対応して傾けば、この平面Ｓと軸Ｔとのなす角度に対応して円形から変形した楕円のリングマーカＲＭを捉えた画像を撮像する。

画像処理部３３ａは、このような撮像部８によって撮像された画像をもとに、リングマーカＲＭの円形から楕円への変形の程度を検出する。具体的には、画像処理部３３ａは、この画像をもとに検出したリングマーカＲＭの図形について、上述した回転軸Ｊ１と同方向の外径ｒ１と回転軸Ｊ２と同方向の外径ｒ２とを算出する。画像処理部３３ａは、リングマーカＲＭが本来形成する円形の外径（直径）に比較した外径ｒ１，ｒ２の変化をもとに、この画像に捉えたリングマーカＲＭの円形から楕円への変形の程度を検出する。画像処理部３３ａは、かかるリングマーカＲＭの変形の程度をもとに、撮像部８の受光面を含む平面Ｓ１とリングマーカＲＭの円形を含む平面Ｓ２との位置関係を検出し、かかる平面Ｓ１と平面Ｓ２とのなす角度を算出する。ここで、制御部３３は、上述した注射針４の軸Ｔと平面Ｓ１との固定された位置関係を予め記憶し、かかる軸Ｔと平面Ｓ１とのなす角度を予め把握している。画像処理部３３ａは、このような平面Ｓ１，Ｓ２のなす角度と軸Ｔおよび平面Ｓ１のなす角度とをもとに、軸Ｔと平面Ｓ２とのなす角度、すなわち生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを算出する。

その後、制御部３３は、このような画像処理部３３ａによって算出された穿刺角度θと上述した遠位端のカラーマーカの色とをもとに、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。この場合、制御部３３は、上述した実施の形態２である被検体内導入装置２１の制御部２３とほぼ同様に、画像処理部３３ａによって算出された穿刺角度θに対応して、所望の穿刺深さであると判断する遠位端のカラーマーカの色を例えばカラーマーカＭ２〜Ｍ６の中から切り替えて注射針４の突出量を増減する。このように穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御することによって、制御部３３は、例えば腸組織の凹凸のある表面に例示されるように生体組織の穿刺位置に応じて注射針４の穿刺角度θが変わる場合であっても、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のもの、例えば腸組織の粘膜下層に合わせた穿刺深さに確実に制御することができる。

以上、説明したように、この発明の実施の形態３では、上述した構成を備えることにより、生体組織表面に対応して傾くリングマーカによって、生体組織に対する注射針の穿刺位置を検出し易くするとともに、注射針の長手方向に対して傾く生体組織表面を容易に検出できる。この結果、上述した実施の形態２とほぼ同様の作用効果を享受するとともに、生体組織表面に対する注射針の穿刺角度を容易に算出できる被検体内導入装置を実現できる。

また、生体組織に対して注射針を突き刺す際に、この生体組織表面をリングマーカによって押圧するので、生体組織表面上での注射針の滑りを抑制でき、注射針の穿刺位置のずれを抑制するとともに、所望の生体組織に対して注射針を容易に刺すことができる。

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１では、注射針に形成したカラーマーカの色をもとに、生体組織に対する注射針の穿刺深さを制御していたが、この実施の形態４では、所定の単位量ずつ注射針を突き出す毎に薬液を注射針の先端から吐出し、この薬液が生体組織表面上に吐出されたか否かを判断し、この判断結果をもとに、生体組織に対する注射針の穿刺深さを制御している。

図１９は、この発明の実施の形態４である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。図１９に示すように、この被検体内導入装置４１は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の吐出バルーン３に代えて吐出バルーン４３が設けられ、制御部１０に代えて制御部４４が設けられる。また、注射針４には、上述したカラーマーカが付されていない。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

吐出バルーン４３は、生体組織表面の色と区別し易い色に予め着色された薬液（以下、着色薬液と称する）を貯蔵する貯蔵室を形成するとともに、弁７およびチューブ７ａ，７ｂを介して着色薬液を注射針４の管路に吐出する吐出手段として機能する。具体的には、吐出バルーン４３は、ゴム等の弾性部材によって実現され、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の吐出バルーン３とほぼ同様に、自身の収縮力によって着色薬液を吐出するよう機能する。このような吐出バルーン４３は、チューブ７ｂを介して弁７に連通し、弁７が開駆動を行った場合、自身の収縮力によって収縮するとともに着色薬液に圧力を加えて着色薬液の吐出動作を行う。かかる吐出バルーン４３によって吐出された着色薬液は、チューブ７ｂ、弁７、およびチューブ７ａを順次流通して注射針４の管路に到達し、さらに、この注射針４の管路を流通して注射針４の先端から流出する。また、吐出バルーン４３は、弁７が閉駆動を行った場合、収縮を停止して着色薬液の吐出動作を停止する。

なお、この着色薬液の色は、上述したように被検体内の生体組織表面の色と区別し易い色、例えば緑色、藍色、青色、紫色等であることが望ましい。このような着色薬液は、撮像部８によって撮像された画像において、被検体内の生体組織表面に対する境界を明確にするコントラストを形成する。

制御部４４は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０とほぼ同様に、リニアアクチュエータ５ａ、弁７、および撮像部８の各駆動を制御する機能を有する。具体的には、制御部４４は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御することによって注射針４の突出量を制御し、撮像部８の駆動を制御することによって注射針４と生体組織表面との位置関係を示す画像を取得する。また、制御部４４は、弁７の駆動を制御することによって吐出バルーン４３による着色薬液の吐出動作を開始または停止させる。

また、制御部４４は、上述した制御部１０とほぼ同様のタイミングでリニアアクチュエータ５ａおよび撮像部８の各駆動を制御するとともに、弁７の駆動をさらに制御する。この場合、制御部４４は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御し、突出方向または収納方向に所定の単位量ずつ注射針４を移動させる。これと同時に、制御部４４は、所定の単位量ずつ注射針４を移動させる毎に弁７の開閉駆動を繰り返し制御し、注射針４の先端から微量の着色薬液を吐出させる。さらに、制御部４４は、注射針４の先端から微量の着色薬液を吐出させる毎に撮像部８の駆動を制御し、撮像部８によって撮像された画像を取得する。制御部４４は、このような撮像部８から取得した画像をもとに、注射針４と生体組織表面との位置関係を把握し、この位置関係をもとにリニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。

このような制御部４４は、上述した制御部１０の画像処理部１０ａに代えて画像処理部４４ａを有する。画像処理部４４ａは、撮像部８によって撮像された画像をもとに、生体組織表面上での着色薬液の広がりを検出する。ここで、注射針４と生体組織表面との位置関係が上述した未穿刺状態の位置関係（すなわち注射針４の先端部側の管路口が生体組織表面に対して露出した状態）である場合、この注射針４の先端から吐出された着色薬液は、生体組織表面上に流出して広がる。この場合、撮像部８は、注射針４と生体組織表面との位置関係を示す画像として、このように生体組織表面上に広がる着色薬液を含む画像を撮像する。

画像処理部４４ａは、かかる撮像部８によって撮像された現在の画像をもとに、例えば生体組織表面上において着色薬液が占める面積を算出し、その直前に撮像された画像をもとに算出した着色薬液の面積と現在のものとを比較する。画像処理部４４ａは、この画像に基づく比較処理の結果をもとに、生体組織表面上での着色薬液の広がりを検出する。この場合、画像処理部４４ａは、現在の画像に基づく着色薬液の占有面積（現在の占有面積）がその直前の画像に基づく着色薬液の占有面積（直前の占有面積）に比して大きければ、生体組織表面上での着色薬液の広がりを検出し、この現在の占有面積が直前の占有面積以下であれば、生体組織表面上において着色薬液の広がりが無い旨を検出する。

制御部４４は、このような画像処理部４４ａによる検出結果をもとに、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する。この場合、制御部４４は、画像処理部４４ａが生体組織表面上での着色薬液の広がりを検出した場合、この生体組織表面と注射針４との位置関係が上述した未穿刺状態の位置関係であると判断し、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４をさらに突き出す。その後、制御部４４は、上述したような弁７、撮像部８、およびリニアアクチュエータ５ａの各駆動を繰り返し制御する。一方、制御部４４は、画像処理部４４ａが着色薬液の広がりが無い旨を検出した場合、この生体組織表面と注射針４との位置関係が穿刺状態の位置関係であり、且つ生体組織表面からの注射針４の穿刺深さが所望のものであると判断する。この場合、制御部４４は、弁７の駆動を制御して吐出バルーン４３による着色薬液の吐出動作を開始させ、この生体組織内部の所望の穿刺深さの層に所望量の薬液を注射する。

なお、注射針４の先端から吐出される着色薬液は、上述したように、生体組織表面と区別し易い色に着色されている。このため、画像処理部４４ａは、撮像部８によって撮像された画像をもとに、生体組織表面上に広がる着色薬液を容易に検出することができる。

つぎに、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する被検体内導入装置４１の動作を具体的に説明する。図２０は、生体組織表面上での着色薬液の広がりの有無をもとに注射針４の穿刺深さを制御する制御部４４の動作を説明するための模式図である。以下、被検体内の所望部位の一例である小腸の粘膜下層に薬液を注射する場合を例示し、図２０を参照しつつ注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する制御部４４の動作を説明する。

まず、制御部４４は、被検体の内部に導入された被検体内導入装置４１が被検体内の所望部位、例えば小腸に到達した場合、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して筐体２から所定の単位量だけ注射針４を突出させる。これと同時に、制御部４４は、弁７の開閉駆動を制御し、この所定の単位量だけ突き出した注射針４の先端から微量の着色薬液を吐出させる。この場合、かかる注射針４の先端から吐出された着色薬液は、例えば図２０に示すように、腸組織表面上に流出して液溜まりＱを形成する。制御部４４は、かかる弁７に対する駆動制御に続いて撮像部８の駆動を制御し、注射針４と腸組織表面との位置関係を示す画像を取得する。この場合、撮像部８は、例えば図２１に示すように、検出領域Ａ１の内部に着色薬液の液溜まりＱを含む画像を撮像する。

画像処理部４４ａは、かかる撮像部８によって撮像された画像をもとに、腸組織表面上での着色薬液の広がり有無を検出する。具体的には、画像処理部４４ａは、例えば図２１に示す画像の検出領域Ａ１の中から現在の液溜まりＱを検出し、この画像の直前に撮像された画像の検出領域Ａ１に含まれる直前の液溜まりＱに比して現在の液溜まりＱの占有面積が大きい場合、腸組織表面上での着色薬液の広がりを検出する。なお、この図２１に例示される画像が、注射針４の突出量を制御する制御部４４の一連の動作において最初に撮像された画像である場合、画像処理部４４ａは、この画像の検出領域Ａ１から液溜まりＱを検出することによって、腸組織表面上での着色薬液の広がりを検出する。

このように画像処理部４４ａが腸組織表面上での着色薬液の広がりを検出した場合、制御部４４は、この腸組織表面と注射針４との位置関係が上述した未穿刺状態の位置関係であると判断する。この場合、制御部４４は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４をさらに突出させ、腸組織に注射針４を突き刺す。そして、制御部４４は、腸組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに制御するまで、上述したような弁７、撮像部８、およびリニアアクチュエータ５ａの各駆動の制御を繰り返す。

その後、制御部４４は、リニアアクチュエータ５ａの駆動を制御して注射針４を粘膜下層に向けて突出させるとともに、弁７の開閉駆動を制御してこの注射針４の先端から着色薬液を吐出させる。さらに、制御部４４は、撮像部８の駆動を制御し、撮像部８によって撮像された画像を取得する。この場合、撮像部８は、例えば図２２に示すように、腸組織を穿刺した注射針４と液溜まりＱとを捉えた画像を撮像する。

図２２に例示される画像が撮像された場合、画像処理部４４ａは、この画像の検出領域Ａ１の中から現在の液溜まりＱを検出し、この画像の直前に撮像された画像の検出領域Ａ１に含まれる直前の液溜まりＱの占有面積と現在の液溜まりＱの占有面積とを比較する。画像処理部４４ａは、この現在の液溜まりＱの占有面積が直前の液溜まりＱ以下である場合、腸組織表面上での着色薬液の広がりが無い旨を検出する。なお、注射針４の管路口を粘膜下層内に位置させる穿刺深さまで注射針４が突出した場合、この腸組織表面上に着色薬液が流出しないので、腸組織表面上での液溜まりＱの占有面積は増加しない。

このように画像処理部４４ａが腸組織表面上での着色薬液の広がりが無い旨を検出した場合、制御部４４は、腸組織表面と注射針４との位置関係が穿刺状態の位置関係であり、且つ腸組織表面からの注射針４の穿刺深さが所望のものであると判断する。この場合、腸組織を穿刺した注射針４は、例えば図２３に示すように、この腸組織の粘膜下層の内部に管路口を位置させた状態である。制御部４４は、弁７の駆動を制御し、この注射針４を介して粘膜下層に所望量の着色薬液を注射できる。

なお、制御部４４は、液溜まりＱの広がりを検出した場合、弁の開駆動から閉駆動に制御する間隔を短くし、注射針４の先端から流出される着色薬液の流量を微少量にし、液溜まりＱの広がりが略無くなった場合、弁の開駆動から閉駆動に制御する間隔を長くし、注射針４の先端から所望量の着色薬液を流出させる。このように、制御部４４は、液溜まりＱの広がりの程度に基づいて着色薬液の吐出量を制御できる。

以上、説明したように、この発明の実施の形態４では、上述した構成を備えることにより、被検体内の生体組織表面と注射針との位置関係を検出する検出機能を簡易な構成によって実現できる。この結果、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、生体組織表面からの注射針の穿刺深さを所望のものに制御できる被検体内導入装置を簡易に実現することができる。

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５にかかる被検体内導入装置は、注射針をその長手方向について往復動作自在に支持するとともに、被検体内の生体組織表面に達するまでに必要な注射針の突出量と生体組織表面に対する注射針の穿刺角度とを検出する検出機構を有し、生体組織に注射針を突き刺す場合、この検出した注射針の穿刺角度に対応して注射針の突出量を制御し、生体組織表面からの注射針の穿刺深さを所望のものに制御するよう機能する。

図２４は、この発明の実施の形態５である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。図２５は、この発明の実施の形態５である被検体内導入装置を前端部側から見た外観を模式的に例示する斜視図である。図２４に示すように、この被検体内導入装置５１は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の筐体２に代えて筐体５２を有する。また、被検体内導入装置５１は、この筐体５２の内部に、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の突出機構５に代えて突出機構５５が設けられ、制御部１０に代えて制御部５９が設けられ、検出機構５６がさらに設けられる。このような被検体内導入装置５１は、上述した被検体内導入装置１のガイド部材６および撮像部８を有しておらず、筐体５２の前端部近傍に突出機構５５と検出機構５６とを支持する支持部材５８が設けられる。なお、注射針４には、上述したカラーマーカが付されていない。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

筐体５２は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の筐体２とほぼ同様に、被検体の内部に導入し易い大きさに形成されたカプセル型の筐体である。具体的には、筐体５２は、長手方向の前端部に、注射針４とともに検出機構５６を収納する収納部５２ａが形成される。収納部５２ａは、筐体５２の前端部に凹状に形成された空間領域であり、例えば図２５に示すように、検出機構５６の回転駆動によって注射針４とともに検出機構５６が収納される。

突出機構５５は、筐体５２から注射針４を突き出す突出手段として機能する。具体的には、突出機構５５は、検出機構５６に対して往復動作自在に支持された注射針４をその長手方向に往復動作させるための回転軸５５ａと、回転軸５５ａを回転駆動する駆動部５５ｂとを有する。駆動部５５ｂは、回転軸５５ａを回転駆動する駆動力を生成するモータ等を用いて実現され、生体組織表面に向けて注射針４を突き出す場合に例えば図２４に示す回転軸５５ａを時計方向に回転駆動し、生体組織表面から離す方向に注射針４を移動させる場合に例えば図２４に示す回転軸５５ａを反時計方向に回転駆動する。回転軸５５ａは、駆動部５５ｂによって伝達された回転駆動の駆動力を用い、注射針４をその長手方向に往復動作させるよう機能する。この場合、回転軸５５ａは、注射針４の基端部近傍が回動自在に取り付けられ、駆動部５５ｂによって伝達された回転駆動の駆動力をこの注射針４の往復動作の駆動力に変換する。すなわち、回転軸５５ａは、例えば時計方向に回転駆動することによって注射針４を生体組織表面に向けて突き出し、反時計方向に回転駆動することによって生体組織表面から離れる方向に注射針４を移動させる。

検出機構５６は、注射針４をその長手方向について往復動作自在に支持するとともに、この注射針４と被検体内の生体組織表面との位置関係を検出する検出手段として機能する。具体的には、検出機構５６は、注射針４と被検体内の生体組織表面との位置関係を検出する際にこの生体組織表面を押圧する押圧部５６ａと、この押圧部５６ａの押圧力を生成するバネ５６ｂと、回転軸５６ｆを中心に回転駆動して押圧部５６ａを生体組織表面に移動させるベースフレーム５６ｃとを有する。また、検出機構５６は、ベースフレーム５６ｃに対して平行且つ往復動作自在に注射針４を支持する支持部材５６ｄ，５６ｅと、回転軸５６ｆを中心にベースフレーム５６ｃを回転駆動する駆動力を生成する駆動部５６ｇと、回転軸５６ｆの回転角度をもとに生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを検出する角度検出部５６ｈとを有する。

押圧部５６ａは、注射針４を挿通するための開口部５７を設けた板状部材であり、ベースフレーム５６ｃの一端に回動自在に接続される。このような押圧部５６ａは、回転軸５６ｆを中心に回転駆動するベースフレーム５６ｃとともに筐体５２の収納部５２ａと被検体内の生体組織表面との間を移動し、このベースフレーム５６ｃの回転駆動によって生体組織表面上に移動した場合、バネ５６ｂの弾発力を用いてこの生体組織表面を押圧する。このように生体組織表面を押圧することによって、押圧部５６ａは、凹凸状の生体組織表面を略平坦にする。この場合、押圧部５６ａの開口部５７を介して生体組織を穿刺する注射針４の穿刺角度θは、この生体組織表面とベースフレーム５６ｃとの間に形成される角度に略等しくなる。

バネ５６ｂは、生体組織表面を押圧する押圧部５６ａの押圧力を生成するためのものである。具体的には、バネ５６ｂは、一端が押圧部５６ａに対して固定されるとともに他端がベースフレーム５６ｃに対して固定され、且つバネ長が自然長に比して短い状態に維持されている。このように配置されたバネ５６ｂは、生体組織表面に押圧部５６ａを押圧するに充分な弾発力、すなわち押圧力を押圧部５６ａに対して付勢することができる。

ベースフレーム５６ｃは、一端に押圧部５６ａが回動自在に接続され、他端に回転軸５６ｆが接続される。この場合、ベースフレーム５６ｃは、回転軸５６ｆを中心に回転駆動することによって、筐体５２の収納部５２ａと被検体内の生体組織表面との間で押圧部５６ａを移動させる。また、ベースフレーム５６ｃには、支持部材５６ｄ，５６ｅを介して注射針４が往復動作自在に接続される。このようなベースフレーム５６ｃは、回転軸５６ｆを中心に例えば時計方向に回転駆動することによって、生体組織表面上に押圧部５６ａを移動させるとともに、この生体組織表面に対して注射針４を所定の位置に初期配置する。かかるベースフレーム５６ｃによって初期配置された注射針４は、この生体組織表面に対して注射針４の先端部を所定の距離だけ離した状態になる。また、ベースフレーム５６ｃは、回転軸５６ｆを中心に例えば反時計方向に回転駆動することによって、注射針４および押圧部５６ａとともに筐体５２の収納部５２ａの内部に収納される。この場合、注射針４は、その基端部を回転軸５５ａに対して回転駆動する。

支持部材５６ｄ，５６ｅは、ベースフレーム５６ｃに対して平行且つ往復動作自在に注射針４を支持するためのものである。具体的には、支持部材５６ｄ，５６ｅは、一端がベースフレーム５６ｃに対して回動自在に接続され、他端が注射針４に対して回動自在に接続される。この場合、支持部材５６ｄ，５６ｅは、突出機構５５による注射針４の往復動作を阻害することなく、ベースフレーム５６ｃと注射針とをほぼ平行な状態に維持する。

駆動部５６ｇは、回転軸５６ｆを回転駆動する駆動力を生成するモータ等を用いて実現され、回転軸５６ｆを回転駆動することによってベースフレーム５６ｃ等を回転駆動させる。具体的には、駆動部５６ｇは、収納部５２ａから生体組織表面に向けてベースフレーム５６ｃを回転駆動する場合、すなわち生体組織表面上に押圧部５６ａを移動させるとともに注射針４を初期配置する場合、例えば図２４に示す回転軸５６ｆを時計方向に回転駆動する。また、駆動部５６ｇは、注射針４および押圧部５６ａとともにベースフレーム５６ｃを収納部５２ａの内部に収納する場合、例えば図２４に示す回転軸５６ｆを反時計方向に回転駆動する。このような駆動部５６ｇは、生体組織表面または収納部５２ａに向けてベースフレーム５６ｃを回転駆動した場合に回転軸５６ｆにかかる物理的な負荷を検出し、この物理的な負荷が所定値以上であれば、回転軸５６ｆの回転駆動を停止する。これによって、駆動部５６ｇは、生体組織表面または筐体５２に対してベースフレーム５６ｃを過度に押し付けることなく、生体組織表面上にベースフレーム５６ｃの一端および押圧部５６ａを移動でき、または収納部５２ａの内部に注射針４と押圧部５６ａとベースフレーム５６ｃとを収納できる。

角度検出部５６ｈは、回転軸５６ｆの回転角度をもとに生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを検出するためのものである。具体的には、角度検出部５６ｈは、駆動部５６ｇによって回転駆動した回転軸５６ｆの回転角度を駆動部５６ｇから取得し、この回転軸５６ｆの回転角度をもとに、生体組織表面とベースフレーム５６ｃとのなす角度、すなわち、この生体組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを検出する。この場合、角度検出部５６ｈは、例えば筐体５２の長手方向に対してベースフレーム５６ｃを平行にした状態を穿刺角度θの基準状態（すなわち穿刺角度θが０度の状態）にし、この基準状態から生体組織表面上に押圧部５６ａを移動させた状態に変化するまでの間に回転駆動した回転軸５６ｆの回転角度を穿刺角度θとして検出する。角度検出部５６ｈは、このように検出した注射針４の穿刺角度θを制御部５９に通知する。

このような構成を有する検出機構５６は、被検体内の生体組織表面に押圧部５６ａを押し付けることによってこの生体組織表面の位置を物理的に検出するとともに、この生体組織表面に対して注射針４を初期配置する。この場合、検出機構５６は、被検体内の生体組織表面と注射針４との位置関係として、この生体組織表面に達するまでに必要な注射針４の突出量と注射針４の穿刺角度θとを検出することができる。また、検出機構５６は、例えば図２５に示すように、筐体５２の収納部５２ａの内部に注射針４を収納することができる。

支持部材５８は、突出機構５５および検出機構５６を支持するためのものである。具体的には、支持部材５８は、筐体５２の前端部近傍に固定され、駆動部５５ｂ，５６ｇを支持するとともに回転軸５５ａ，５６ｆを回動自在に支持する。このような支持部材５８は、注射針４、突出機構５５、および検出機構５６を筐体５２の前端部近傍に配置する。また、支持部材５８は、制御部５９等が配置された筐体５２の内部空間の水密状態を確保する。

制御部５９は、上述した突出機構５５、検出機構５６、および弁７の各駆動を制御する。具体的には、制御部５９は、検出機構５６の駆動部５６ｇの駆動を制御して押圧部５６ａを生体組織表面上に移動させるとともに注射針４を初期配置し、突出機構５５の駆動部５５ｂの駆動を制御して注射針４をその長手方向に往復動作させ、この注射針４の突出量を制御する。この場合、制御部５９は、角度検出部５６ｈによって検出された穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御する。このように注射針４の突出量を制御することによって、制御部５９は、生体組織表面からの注射針４の穿刺深さを所望のものに確実に制御できる。一方、制御部５９は、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１の制御部１０とほぼ同様に、弁７の駆動を制御することによって吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始または停止させる。

なお、制御部５９によって検出機構５６の駆動を制御し始めるタイミングを規定する構成としては、例えばタイマー機構を備えることとしてもよいし、無線受信機構を内蔵するとともに制御部５９に対して外部より制御信号を供給することとしてもよい。また、制御部５９は、例えば角度検出部５６ｈによって穿刺角度θが通知された場合に駆動部５５ｂの駆動を制御して注射針４を突出させ、この穿刺角度θに対応した突出量だけ注射針４を突き出す駆動制御を駆動部５５ｂに対して行った場合に、弁７の開駆動を制御して吐出バルーン３による薬液の吐出動作を開始させる。

つぎに、被検体内の所望部位を穿刺した注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する被検体内導入装置５１の動作を具体的に説明する。図２６は、被検体内の生体組織表面に対して注射針４を初期配置した状態を模式的に例示する模式図である。図２７は、穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御する制御部５９の動作を説明するための模式図である。以下、被検体内の所望部位の一例である小腸の粘膜下層に薬液を注射する場合を例示し、図２６，２７を参照しつつ注射針４の穿刺深さを所望のものに制御する制御部５９の動作を説明する。

まず、制御部５９は、被検体の内部に導入された被検体内導入装置５１が被検体内の所望部位、例えば小腸に到達した場合、検出機構５６の駆動部５６ｇの駆動を制御して回転軸５６ｆを回転駆動し、腸組織表面に向けてベースフレーム５６ｃを回転駆動させる。このような制御部５９の制御に基づいて、ベースフレーム５６ｃは、例えば図２６に示すように、腸組織表面上に押圧部５６ａを移動させるとともに、この腸組織表面に対して穿刺角度θを形成して注射針４を初期配置する。この場合、押圧部５６ａは、バネ５６ｂの弾発力を用いて腸組織を押圧し、この腸組織表面を略平坦にする。また、このように初期配置された注射針４は、この腸組織表面に対して穿刺角度θを形成するとともに、この腸組織表面に対して先端部を所定の距離だけ離した状態、すなわち、到達突出量ｘの位置に配置された状態になる。なお、この到達突出量ｘは、例えば図２６に示すように、初期配置した注射針４の先端部を腸組織表面に到達させるために必要な注射針４の突出量である。

つぎに、角度検出部５６ｈは、このように注射針４を初期配置するために回転駆動した回転軸５６ｆの回転角度を駆動部５６ｇから取得し、この回転軸５６ｆの回転角度をもとに腸組織表面に対する注射針４の穿刺角度θを検出する。角度検出部５６ｈは、このように検出した注射針４の穿刺角度θを制御部５９に通知する。

制御部５９は、かかる角度検出部５６ｈによって検出された穿刺角度θをもとに突出機構５５の駆動部５５ｂの駆動を制御し、この穿刺角度θに対応して注射針４の突出量を制御する。この場合、制御部５９は、この穿刺角度θをもとに、例えば図２７に示すような注射針４の表面下突出量ｙを算出し、この表面下突出量ｙと上述した到達突出量ｘとを加算して、この穿刺角度θに対応した注射針４の総突出量を決定する。なお、この表面下突出量ｙは、穿刺角度θを形成する注射針４を生体組織に対して所望の穿刺深さまで突き刺すために必要な生体組織表面からの突出量である。

制御部５９は、このように算出した総突出量だけ注射針４を突き出すように駆動部５５ｂの駆動を制御する。かかる制御部５９の制御に基づいて、注射針４は、上述した初期配置の状態から総突出量だけ突出し、例えば図２７に示すように、その先端部側の管路口を粘膜下層内に位置させる穿刺深さまで腸組織を穿刺する。このように、制御部５９は、例えば腸組織の粘膜下層に薬液を注射するために好適な穿刺深さ（すなわち所望の穿刺深さ）に注射針４の穿刺深さを制御する。その後、制御部５９は、弁７の駆動を制御し、例えば図２７に示すように、この注射針４を介して粘膜下層に所望量の薬液を注射できる。

被検体内導入装置５１が被検体内の所望部位に対して薬液を注射し終えた場合、制御部５９は、駆動部５５ｂの駆動を制御して注射針４を生体組織から抜くとともに上述した初期配置の状態に戻す。さらに、制御部５９は、駆動部５６ｇの駆動を制御して回転軸５６ｆを回転駆動し、注射針４、押圧部５６ａ、およびベースフレーム５６ｃを筐体５２の収納部５２ａに収納する。これによって、被検体内導入装置５１は、注射針４によって被検体内の他の部位を意図せず穿刺することなく、被検体内の消化管を移動できる。

以上、説明したように、この発明の実施の形態５では、上述した構成を備えることにより、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、生体組織表面に対する注射針の穿刺角度を容易に検出できる。この結果、生体組織表面を穿刺する注射針の穿刺深さを所望のものに確実に制御できる被検体内導入装置を実現することができる。

また、生体組織に対して注射針を突き刺す際に、この生体組織表面を押圧して略平坦にするので、生体組織表面上での注射針の滑りを抑制でき、注射針の穿刺位置のずれを抑制するとともに、所望の生体組織に対して注射針を容易に刺すことができる。

なお、この発明の実施の形態１，３，４では、撮像部８の受光面と筐体２の長手方向とのなす角度が略直角になる態様で撮像部８を筐体２の前端部に配置していたが、この発明はこれに限定されるものではなく、受光面を注射針４側に向けるように撮像部８をさらに傾けて配置してもよい。具体的には、上述した実施の形態１である被検体内導入装置１では、例えば図２８に示すように、撮像部８の受光面と注射針４の長手方向とのなす角度を略直角にする態様で支持部材９を筐体２の前端部に傾けて設ければよい。この場合、撮像部８は、本来の形状に近い状態で注射針４を撮像視野内に捉えることができ、例えば図２９に示すように、腸組織に向けて突出した注射針４を本来の長さに近い状態で画像に捉えることができる。これによって、例えば注射針４に付したカラーマーカが検出し易くなり、被検体内の生体組織表面と注射針４との位置関係がさらに検出し易くなる。このことは、上述した実施の形態３，４についても同様である。

また、この発明の実施の形態１〜３では、穿刺深さを示す４つまたは６つのカラーマーカを所定の間隔で注射針４に付していたが、この発明はこれに限定されるものではなく、穿刺深さを示す複数のカラーマーカを注射針４に形成すればよい。この場合、複数のカラーマーカは、所定の間隔で注射針４に形成されてもよいし、間隔を空けずに連続的に形成されてもよい。

さらに、この発明の実施の形態１〜３では、互いに異なる色に着色された複数のカラーマーカを注射針４に付していたが、この発明はこれに限定されるものではなく、生体組織表面と区別し易い単一の色に着色された複数のカラーマーカを所定の間隔で注射針４に付してもよい。この場合、例えば制御部１０は、注射針４を突き出すリニアアクチュエータ５ａの駆動をもとに注射針４の突出量を検出し、撮像部８による画像の検出領域から検出したカラーマーカの数量と注射針４の突出量とをもとに、注射針４と生体組織表面との位置関係を判断できる。その後、制御部１０は、この注射針４と生体組織表面との位置関係をもとに注射針４の穿刺深さを制御すればよい。このことは、制御部２３，３３についても同様である。

また、注射針４に複数のカラーマーカを付する代わりに、生体組織表面と区別し易い単一の色によって注射針４自体を着色してもよい。この場合、例えば制御部１０は、リニアアクチュエータ５ａの駆動をもとに注射針４の突出量を検出するとともに、撮像部８による画像をもとに注射針４の形状を検出し、かかる画像から検出した形状と注射針４の突出量とをもとに、注射針４と生体組織表面との位置関係を判断できる。その後、制御部１０は、この注射針４と生体組織表面との位置関係をもとに注射針４の穿刺深さを制御すればよい。このことは、制御部２３，３３についても同様である。

さらに、この発明の実施の形態２，３では、注射針４の穿刺角度θに対応して注射針４の穿刺深さを制御していたが、この発明はこれに限定されるものではなく、注射針４とともに突出機構５を回転駆動して注射針４の穿刺角度θを調整する角度調整機構をさらに設けてもよい。この場合、例えば制御部２３は、生体組織表面からの注射針４の突出量を略一定にし、穿刺角度θを制御することによって注射針４の穿刺深さを所望のものに制御してもよい。このことは、制御部３３についても同様である。

また、この発明の実施の形態４では、生体組織表面上での着色薬液の液溜まりＱに広がりが無い場合に注射針４の穿刺深さが所望のものに制御されたと判断していたが、この発明はこれに限定されるものではなく、生体組織表面上の液溜まりＱを洗い流す洗浄機構をさらに設け、生体組織表面上での着色薬液の広がりを検知した場合、その都度、この着色薬液の液溜まりを洗浄するように構成してもよい。この場合、制御部４４は、生体組織表面を介して薄く現れる着色薬液を検出した場合、注射針４の穿刺深さが所望のものに制御されたと判断し、注射針４の先端から流出した着色薬液を検出しなかった場合、注射針４を過度に刺し過ぎたもの（穿刺深さが過度である）と判断する。制御部４４は、注射針４の穿刺深さが過度であると判断した場合、注射針４を戻して穿刺深さを所望のものに制御する。

なお、このような洗浄機構は、例えば生理食塩水等の洗浄液を内包する吐出バルーンと、この吐出バルーンと弁７とを連通するチューブとを備えたものにすればよい。この場合、弁７は、制御部４４の制御に基づいて、吐出バルーン３および洗浄機構の吐出バルーンの各吐出口を交互に開閉駆動すればよい。

この発明の実施の形態１である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 注射針に形成した複数のカラーマーカの一例を示す模式図である。 複数のカラーマーカの色をもとに注射針の穿刺深さを制御する制御部の動作を説明するための模式図である。 未穿刺状態の注射針を含む画像の一具体例を示す模式図である。 生体組織を浅く穿刺した状態の注射針を含む画像の一具体例を示す模式図である。 生体組織を所望の穿刺深さまで穿刺した注射針を含む画像の一具体例を示す模式図である。 生体組織を過度に深く穿刺した注射針を含む画像の一具体例を示す模式図である。 腸組織の粘膜下層の深さまで注射針を刺した状態を例示する模式図である。 この発明の実施の形態２である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 図９に示す被検体内導入装置を側面の方向Ｄから見た外観模式図である。 略横方向から注射針を撮像した画像の一具体例を示す模式図である。 腸組織を穿刺した注射針を略横方向から撮像した画像の一具体例を示す模式図である。 生体組織表面に対する注射針の穿刺角度を算出する画像処理部の処理を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態３である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 リングマーカの一構成例を模式的に示す模式図である。 リングマーカを取り付けた注射針の先端部を例示する模式図である。 生体組織表面にリングマーカを押し付けるとともに注射針を生体組織に突き刺した状態を例示する模式図である。 リングマーカを押圧した生体組織表面に対する注射針の穿刺角度を算出する画像処理部の処理を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態４である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 生体組織表面上での着色薬液の広がりの有無をもとに注射針の穿刺深さを制御する制御部の動作を説明するための模式図である。 未穿刺状態の注射針と着色薬液の液溜まりとを含む画像の一具体例を示す模式図である。 腸組織を所望の穿刺深さまで穿刺した状態の注射針と着色薬液の液溜まりとを含む画像の一具体例を示す模式図である。 腸組織の粘膜下層に着色薬液を注射する状態を例示する模式図である。 この発明の実施の形態５である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 この発明の実施の形態５である被検体内導入装置を前端部側から見た外観を模式的に例示する斜視図である。 被検体内の生体組織表面に対して注射針を初期配置した状態を模式的に例示する模式図である。 穿刺角度に対応して注射針の突出量を制御する制御部の動作を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１の変形例である被検体内導入装置の一構成例を模式的に示す断面模式図である。 この実施の形態１の変形例である被検体内導入装置の撮像部によって撮像された画像の一具体例を示す模式図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１，５１ 被検体内導入装置
２，５２ 筐体
２ａ ドーム部材
３，４３ 吐出バルーン
４ 注射針
５ 突出機構
５ａ リニアアクチュエータ
５ｂ 支持部材
６ ガイド部材
７ 弁
７ａ，７ｂ チューブ
８ 撮像部
９，２２，５８ 支持部材
１０，２３，３３，４４，５９ 制御部
１０ａ，２３ａ，３３ａ，４４ａ 画像処理部
１１ 電源部
５５ 突出機構
５５ａ 回転軸
５５ｂ 駆動部
５６ 検出機構
５６ａ 押圧部
５６ｂ バネ
５６ｃ ベースフレーム
５６ｄ，５６ｅ 支持部材
５６ｆ 回転軸
５６ｇ 駆動部
５６ｈ 角度検出部
５７ 開口部
１０１，１０２ 把持部
１０３ 内側リング
１０４ 外側リング
１０５〜１０８ 軸部材
Ａ１，Ａ２ 検出領域
Ｍ１〜Ｍ６ カラーマーカ
ＲＭ リングマーカ
Ｑ 液溜まり

Claims (6)

1. 被検体内の所望部位に導入され、筐体の内部に貯蔵した薬液を前記所望部位に注射する被検体内導入装置において、
   前記薬液を注射する注射針を前記所望部位に向けて前記筐体から突き出す突出手段と、
   前記筐体から突出した前記注射針を含む画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像に対して所定の画像処理を行い、この画像処理の結果をもとに前記生体組織表面からの前記注射針の穿刺深さを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記注射針は、前記注射針の長手方向について所定の幅をそれぞれ有する複数のカラーマーカを有し、
   前記制御手段は、前記画像に含まれる前記注射針が有する前記複数のカラーマーカを検出し、前記複数のカラーマーカの検出結果をもとに前記注射針の穿刺角度を算出し、算出した前記注射針の穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御することを特徴とする被検体内導入装置。
2. 前記複数のカラーマーカは、前記注射針の先端部から基端部に向けて所定間隔に配列され、
   前記制御手段は、前記画像に含まれる前記注射針が有する前記複数のカラーマーカの中から、前記所望部位に突き刺した前記注射針の穿刺部近傍のカラーマーカを検出し、該穿刺部近傍のカラーマーカの図形をもとに前記注射針の穿刺角度を算出し、算出した前記注射針の穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御す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. 前記注射針の先端部に摺動自在に設けられ、前記注射針を突き刺した前記所望部位の生体組織表面に対応して前記注射針に対する角度を変化する円形のリングマーカを備え、
   前記撮像手段は、その受光面と前記注射針とのなす第１の角度を固定し、前記筐体から突き出した前記注射針と前記リングマーカとを含む前記画像を撮像し、
   前記制御手段は、前記画像をもとに検出した前記リングマーカの形状をもとに、前記リングマーカによって形成される平面と前記受光面とのなす第２の角度を算出し、前記第１の角度と前記第２の角度とをもとに前記注射針の穿刺角度を算出し、得られた前記注射針の穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御す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。
4. 被検体内の所望部位に導入され、筐体の内部に貯蔵した薬液を前記所望部位に注射する被検体内導入装置において、
   前記薬液を注射する注射針を前記所望部位に向けて前記筐体から突き出す突出手段と、
   前記所望部位の生体組織表面と異なる色に着色した前記薬液を前記注射針の先端から吐出する吐出手段と、
   前記注射針を介して前記生体組織表面に吐出した前記薬液を含む画像を撮像する撮像手段と、
   前記画像をもとに前記生体組織表面での前記薬液の広がりを検出する画像処理を行い、この画像処理の結果をもとに前記生体組織表面からの前記注射針の穿刺深さを制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする被検体内導入装置。
5. 被検体内の所望部位に導入され、筐体の内部に貯蔵した薬液を前記所望部位に注射する被検体内導入装置において、
   前記薬液を注射する注射針を前記所望部位に向けて前記筐体から突き出す突出手段と、
   前記所望部位の生体組織表面と前記注射針との位置関係を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記位置関係をもとに前記注射針の突出量を制御し、前記生体組織表面からの前記注射針の穿刺深さを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、
   前記突出手段の駆動によって往復動作する前記注射針に対して平行に接続するベースフレームと、
   前記ベースフレームの一端に形成した回転軸を中心にして前記ベースフレームを回転駆動する駆動部と、
   前記ベースフレームの他端に回動自在に設けられ、前記ベースフレームを回転駆動するとともに前記生体組織表面を押圧する押圧部と、
   を備え、
   前記ベースフレームは、前記押圧部が前記生体組織表面を押圧するとともに前記生体組織表面に対して所定の位置に前記注射針を初期配置し、
   前記制御手段は、初期配置した前記注射針と前記生体組織表面との位置関係をもとに前記注射針の穿刺深さを制御することを特徴とする被検体内導入装置。
6. 前記検出手段は、前記回転軸の回転角度をもとに前記注射針の穿刺角度を検出する角度検出部をさらに備え、
   前記制御手段は、前記角度検出部によって検出された穿刺角度に対応して前記注射針の穿刺深さを制御することを特徴とする請求項５に記載の被検体内導入装置。

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