JPH05228128A - 医療用カプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性が良く、所望の部位への体液の採取、
薬剤の投与ができ、かつ人体に対して安全な医療用カプ
セルを提供することにある。 【構成】 カプセル本体１内に薬剤・体液等を収容する
リザーバ２と、このリザーバ２の容積を変化させる液晶
ゲルアクチュエータ３及びこの液晶ゲルアクチュエータ
３の作動を制御するスイッチング回路８とを設けて構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の体腔内に投与す
る医療用カプセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、生体の体腔内への薬剤放出、
体液採取が任意の時に電気制御できる医療用カプセル
は、例えば特開平２−１９１４０号公報に示されてい
る。また特開平２−１９１４０号公報にはＰＨ値に基づ
き、または、電圧を印加することによって膨張して体積
が増加するメカノケミカル物質を使用した医療用カプセ
ルが示されている。この医療用カプセルによれば、カプ
セル内でメカノケミカル物質の容積を変化させることに
より収納室の薬液を放出しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した医
療用カプセルでは、医療用カプセルの薬液の収納室の容
積を変化させる手段としてメカノケミカル物質を用いた
が、メカノケミカル物質は応答性に劣るので、目的の部
位を通り過ぎてしまってから体液の採取や薬剤の投与が
おこなわれたり、所望の部位で体液の採取や薬剤の投与
を確実に行うことは難しい。

【０００４】また、形状記憶合金を用いた医療用カプセ
ルも考えられるが形状記憶合金は、体温以上に発熱させ
ることで変形するものなので人体に熱的影響を及ぼすと
いう問題がある。

【０００５】本発明は前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、応答性が良く、所望の部
位への体液の採取、薬剤の投与ができ、かつ人体に対し
て安全な医療用カプセルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の医療用カプセ
ルは、前記目的を達成するために、薬剤・体液等を収容
する収納室と、この収納室の容積を変化させる手段とを
有し、この収納室の容積を変化させる手段を液晶ゲルア
クチュエータと、この液晶ゲルアクチュエータの作動を
制御する手段とで構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】前記構成の医療用カプセルによれば、液晶ゲル
アクチュエータの高分子液晶の両端に電極を設け、それ
らの電極間に液晶ゲルアクチュエータの作動を制御する
手段により電圧を印加すると、電極方向に収縮し、医療
用カプセルの薬剤・体液等を収納する収納室の容積を変
化させることにより、所望の部位に薬液を投与したり、
所望の位置の体液を採取することができるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の医療用カプセルの各実施例を
図面に基づいて説明する。

【０００９】図１及び図２は第１の実施例を示し、１は
生体に対して無害な材料によって円筒形に形成されたカ
プセル本体で、２は薬剤や体液を収容する収納室として
のリザーバである。このリザーバ２の容積を変化させ、
薬剤を投与したり体液を収容したりする手段は、液晶ゲ
ルアクチュエータ３と、この液晶ゲルアクチュエータ３
の作動を制御する制御部４とから構成されている。この
液晶ゲルアクチュエータ３と制御部４は仕切り板５によ
り区分けされている。

【００１０】前記液晶ゲルアクチュエータ３は、高分子
液晶の両端に電極を設け、それらの電極間に電圧を印加
すると電極方向に収縮し、電圧除去によって戻る電歪型
アクチュエータを伸縮方向に積層することにより構成さ
れている。この液晶ゲルアクチュエータ３はある程度長
い時間通電しても高い熱や水素ガスを発生することがな
いので人体に対し安全となっている。

【００１１】なお、液晶ゲルアクチュエータ３の材料と
しては、例えば側鎖型高分子液晶で側鎖に強誘電性のメ
ソゲン基を含む構造のもので、主鎖にポリシロキサン、
ポリブタジエン、ポリエチレン構造等を有する高分子液
晶又はそれらを架橋によりエラストマー化した液晶エラ
ストマー等により構成されている。

【００１２】リザーバ２とカプセル本体１との接続部に
おいては、そのリザーバ２を外部に連通する連通路とし
ての連通孔６が形成されている。また、制御部４にはエ
ネルギ源としてのバッテリ７とこの液晶ゲルアクチュエ
ータ３の作動を制御する手段としてのスイッチング回路
８と、外部からの信号を受信するアンテナ９及び受信回
路１０が設けられている。

【００１３】前記アンテナ９は受信回路１０に接続さ
れ、受信回路１０は前記スイッチング回路８に電気的に
接続されている。また、スイッチング回路８はバッテリ
７に電気的に接続されている。

【００１４】また、液晶ゲルアクチュエータ３の軸方向
の両端の電極のうち、リザーバ２に取付けられている側
の電極はバッテリ７に、仕切り板５に取付けられている
側の電極はスイッチング回路８に電気的に接続されてい
る。なお、カプセル本体１の表面にはＸ線で透視できる
ように造影剤がコーティングされている。

【００１５】このように構成された第１の実施例の医療
用カプセルを例えば腸液採取用として用いると、図１
（ａ）に示すように、医療用カプセルは、非通電時の状
態ではリザーバ２の中には何も入っていない。この状態
で医療用カプセルを生体の体外から経口投与する。この
医療用カプセルが小腸に達したと思われる時間に体外か
ら電波を発信すると、アンテナ９を通して受信回路１０
が受信すると、スイッチング回路８がオン状態となり、
バッテリ７の電圧を液晶ゲルアクチュータ３に印加す
る。すると液晶ゲルアクチュエータ３は軸方向に収縮す
る。その時、リザーバ２の容積を広げるので、図１
（ｂ）に示すように連通孔６を通じて腸液１１を採取す
る。

【００１６】なお、電波を送るタイミングとして、カプ
セル本体１に影像剤が塗られていればＸ線により腸液を
採取したい部位を確認してもよいし、体外から超音波を
当てて医療用カプセル位置を確認してもよい。

【００１７】したがって、この医療用カプセルは、体液
の採取を任意の時に速やかに体外からの発信により制御
できる。しかも通電時に高い熱や水素ガス等を発生する
ことがないので、人体に安全である。

【００１８】また、本実施例では体液として腸液を採取
したが、他の体液でも採取することができる。さらに非
通電時は図１（ｂ）に示す状態とし、予め薬剤をリザー
バ２内に収めた状態とし、この状態で通電して図１
（ａ）に示すように液晶ゲルアクチュエータ３を膨張さ
せて、リザーバ２を収縮させることにより任意の時にし
かも体外からの発信によりリザーバ２内に収納された薬
剤を所望部位に投与できる。

【００１９】本発明の第２の実施例を図２に示し説明す
る。第２の実施例の構成は前記制御部４を除いては第１
の実施例と同じである。なお、第１の実施例に示した構
成と重複するものには同一符号を付して説明を省略す
る。

【００２０】本実施例の制御部１４は、バッテリ７の他
に液晶ゲルアクチュエータ３の作動を制御する手段とし
てスイッチ端子１５が設けられている。またスイッチ端
子１５とカプセル本体１との接合部にはカプセル本体１
の壁の一部に孔１６が開けられており、その孔１６は消
化膜１７によって塞がれている。

【００２１】この消化膜１７は、例えば脂肪酸膜のよう
に高いＰＨ値を感知して溶けるタイプのものや、腸内細
菌に反応して溶けるもので構成されている。また、前記
スイッチ端子１５は２つの絶縁状態にある端子１５ａ，
１５ｂによって構成されている。

【００２２】このように構成された医療用カプセルによ
れば、経口投与するところまでは第１の実施例と同様で
ある。消化膜１７が例えば脂肪酸膜のように高いＰＨ値
に反応して溶けるタイプのものであれば、医療用カプセ
ルが小腸に達すると、小腸内はアルカリ性であるから消
化膜１７がそれに反応して溶ける。（胃液は強い酸性で
あるから消化膜１７は反応しない。）すると体液がスイ
ッチ端子１５内に入る。最初は絶縁状態であった端子１
５ａ，１５ｂが体液を介して電気的に通じ、バッテリ７
の電圧が液晶ゲルアクチュエータ３に印加される。その
後の体積採取作用は前述した第１の実施例と同様であ
る。さらに、第１の実施例の作用・効果に加えて、体外
から信号を発信しなくとも、体内において適当な部位で
体液を自動的に速やかに採取できる。

【００２３】また、予め薬剤をリザーバ２内に収めた状
態とし、所望部位に達した時に消化膜１７が解けてリザ
ーバ２に収納された薬剤が投与されるように用いること
もできる。

【００２４】本発明の第３の実施例を図３（ａ）（ｂ）
に示す。本実施例における医療用カプセルは、生体に無
害な材料によってコーティングされた積層型の液晶ゲル
アクチュエータ２０と、それを動作させるための制御室
２１及び制御部壁２２、それらの接合部として隔壁２３
とで構成されている。

【００２５】また、液晶ゲルアクチュエータ２０は、軸
周囲がくり抜かれたドーナツ形をしており、そのくりぬ
かれた部分には芯棒２５が設けられている。液晶ゲルア
クチュエータ２０と芯棒２５の一端はそれぞれ隔壁２３
に取付けているが、他端は図３（ａ）に示すように非通
電時には液晶ゲルアクチュエータ２０の方が芯棒２５よ
り長くなっているために、薬剤２６を収納する薬剤収納
室２７が形成されている。また、薬剤２６が薬剤収納室
２７から漏れないように、薬剤収納室２７が外部と連通
する部分には蓋としての薄膜２８が設けられている。

【００２６】また、制御室２１の中にはエネルギ源とし
てのバッテリ３０と、スイッチング回路３１と、外部か
らの信号を受信するアンテナ３２及び受信回路３３が設
けられている。前記アンテナ３２は受信回路３３に電気
的に接続され、受信回路３３はスイッチング回路３１に
電気的に接続されている。また、スイッチング回路３１
はバッテリ３０に電気的に接続されている。液晶ゲルア
クチュエータ２０の両端の電極のうち、片方はバッテリ
３０に、もう片方はスイッチング回路３１に電気的に接
続されている。なお、このカプセルの表面にはＸ線で透
視できる用に造影剤がコーティングされていてもよい。

【００２７】このように構成された医療用カプセルを例
えば薬剤放出用とした場合は、図３（ａ）に示すように
非通電時の状態では薬剤収納室２７の中に薬剤２６が収
納されている。

【００２８】この状態でまず、医療用カプセルを経口投
与する。仮りに薬剤２６を小腸に投与したい場合は、こ
の医療用カプセルが小腸に達したと思われる時間に体外
から電波を発信する。これをアンテナ３２を通して受信
回路３３が受信するとスイッチング回路３１がオン状態
となり、バッテリ３０の電圧を液晶ゲルアクチュエータ
２０に印加する。これによって液晶ゲルアクチュエータ
２０は軸方向に収縮する。その時に、芯棒２５は変化し
ないので薬剤２６は芯棒２５の端面に押されて薄膜２８
を破って図３（ｂ）のようにカプセル外に放出される。
従って液晶ゲルアクチュエータ２０が収縮して薬剤２６
が放出された時、薬剤収納室２７と薄膜２８はほぼ消滅
した状態となっている。

【００２９】また、電波を送るタイミングとしてカプセ
ル表面に造影剤がコーティングされていればＸ線により
薬剤を放出したい部位を確認してもよいし、体外から超
音波を当ててカプセル位置を確認してもよい。

【００３０】したがって、医療用カプセルからの薬剤２
６の放出を任意の時に速やかに体外からの発信により制
御できる。しかも通電時に高い熱や水素ガス等を発生す
ることができないので、人体に安全である。なお、前述
した第１，２，３の実施例においては、いずれの場合も
電圧印加により収縮する液晶ゲルアクチュエータを用い
たが本アクチュエータを電圧印加により膨張する液晶ゲ
ルアクチュエータを用い、それによって薬剤収納室２７
の容積を変化されるようにしてもよい。

【００３１】本発明の第４の実施例を図４乃至図６に従
って説明する。本実施例においては、コイル状の液晶ゲ
ルアクチュエータ４０を用いる。このコイル状の液晶ゲ
ルアクチュエータ４０の両端には図４に示すように電極
４１，４２が設けられ、それぞれにリード線４３，４４
が接続されている。

【００３２】また、図５（ａ）に示すように本実施例に
おける医療用カプセル５０は、回転蓋５１と薬剤収容室
５２と制御室５３とからなりいずれも円筒形状に形成さ
れている。薬剤収容室５２の周囲にはコイル状の前記液
晶ゲルアクチュエータ４０が設けられ、その一端は回転
蓋５１に、他端は制御室５３に固定されている。薬剤収
容室５２は制御室５３に固定されている。

【００３３】コイル状の液晶ゲルアクチュエータ４０は
その自然長よりも長くなるように引き伸ばした状態で回
転蓋５１と制御室５３に固定されているため、回転蓋５
１はコイル状の液晶ゲルアクチュエータ４０の付勢力に
よって薬剤収容室５２と接触保持されている。

【００３４】図５（ｂ）はカプセル正面から回転蓋５１
を見た図である。回転蓋５１には連通孔５４が設けら
れ、ゴム等の弾性に富んだ弾性部材５５，５６，５７が
埋め込んである。また薬剤収容室５２にも前記弾性部材
５５，５６，５７に対応した位置に放出孔５８，５９，
６０が設けられている。

【００３５】また、薬剤収容室５２の内側にはそれぞれ
の放出孔５８，５９，６０にラテックス等の弾性に非常
に富んだ材質からなる薄膜リザーバ６１ａ，６１ｂ，６
１ｃが設けられている。（図５（ａ）で図示されている
のは薄膜リザーバ６１ａ，６１ｂ）

【００３６】一方、制御室５３の中にはバッテリ６３と
スイッチング回路６４と、アンテナ６５及び受信回路６
６が設けられている。アンテナ６５は受信回路６６に電
気的に接続され、受信回路６６はスイッチング回路６４
に電気的に接続されている。スイッチング回路６４はバ
ッテリ６３にそれぞれ電気的につながっている。また、
リード線４４はバッテリ６３に、リード線４３はスイッ
チング回路６４に電気的に接続されている。

【００３７】このように構成された医療用カプセルによ
れば、まず、薄膜リザーバ６１ａ，６１ｂに薬剤６７を
注入する。図５（ａ）では薄膜リザーバ６１ａには既に
薬剤６７が注入されている。そこでまず、薄膜リザーバ
６１ａに薬剤６７を注入する方法を説明する。まず、注
入する薬剤６７を注射器に入れ、その注射器の針を弾性
部材５６に刺し込み、放出孔５８から薬剤６７を注入す
る。薄膜リザーバ６１ｂは薬剤６７が注入されるにつれ
て膨らむ。注入が終了して注射器を抜き去っても弾性部
材５６によって水密が保たれ、薬剤６７が外部には漏れ
ない。このようにして、弾性部材５５，５６，５７及び
放出孔５８，５９，６０を介して３つの薄膜リザーバ６
１ａ，６１ｂ，６１ｃに３種類（同種でもかまわない）
の薬剤６７を順次注入する。ここで、例えば３種類の薬
剤６７を一つは胃に、一つは小腸に、一つは大腸に選択
的に投与する場合について述べる。

【００３８】まず、医療用カプセルを経口投与する。医
療用カプセルが胃に到達したら、体外から電波を送る。
これをアンテナ６５を通して受信回路６６が受信する
と、スイッチング回路６４の第１スイッチがオンにな
り、バッテリ６３の電圧を最大の１／３相当の量で液晶
アクチュエータ４０に印加する。これによってコイル状
の液晶アクチュエータ４０は軸回りに回転（図５（ｂ）
の矢印方向に）するようにして収縮する。

【００３９】したがって、回転蓋５１が回転し、連通孔
５４が放出孔５８上に位置するようになる。すると、薄
膜リザーバ６１ａ自身が収縮して内部の薬剤６７が胃の
中に放出させる。

【００４０】次にカプセルが小腸に達したら、体外から
電波を送る。今度はスイッチング回路６４の第２スイッ
チがオンになり、バッテリ６３の電圧を最大の２／３相
当の量で液晶ゲルアクチュエータ４０に印加し、回転蓋
５１をさらに回転させ、連通孔５４が放出孔５９上に位
置するようになる。すると図６に示すように薬剤６７が
放出孔５９、連通孔５４を介して小腸内に放出される。
薬剤６７が放出し終わると、薄膜リザーバ６１ｂは図５
（ａ）に示すように収縮状態となる。同様にして大腸に
おいても体外からの電波でスイッチング回路６４の第３
のスイッチがオンとなり、バッテリ６３の電圧を最大量
で液晶ゲルアクチュエータ４０に印加して連通孔５４が
放出孔６０上にくるように回転蓋５１を回転させ、薬剤
を放出する。なお、弾性ゲルアクチュエータ４０が周方
向に変形する量は、小さくても済むので回転蓋５１と収
容室５２の摩擦は無視できる。

【００４１】さらに前述した各実施例の効果に加え、数
種の薬剤を順次、別々の部位で投与できる効果が得られ
る。また、アクチュエータをコイル状にしたため、薬剤
収納室５２のスペースも確保されている。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、前述の如く構成したから、液
晶ゲルアクチュエータにより収納室容積を変化させるよ
うにしたので、ある程度長い時間通電していても、高い
熱や有害なガスを発生することがないので、人体に安全
で、かつ任意の時に薬剤放出又は体液採取を速やかに行
うことが可能である医療用カプセルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施例の医療用
カプセルを示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施例の医療用カプセルを示す
部分断面図。

【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の第３の実施例の医療用
カプセルを示す断面図。

【図４】本発明の第４の実施例を示す弾性ゲルアクチュ
エータの側面図。

【図５】（ａ）は同上実施例の医療用カプセルの断面
図、（ｂ）は同上実施例の医療用カプセルの正面図。

【図６】同上実施例の医療用カプセルの部分断面図。

【符号の説明】

２，２７，５２…収納室、３，２０，４０…液晶ゲルア
クチュエータ、８，１５，３１，６４…スイッチング回
路。

フロントページの続き (72)発明者 永吉 貢 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬剤・体液等を収容する収納室と、この
   収納室の容積を変化させる手段とを有する医療用カプセ
   ルにおいて、前記収納室の容積を変化させる手段を液晶
   ゲルアクチュエータと、この液晶ゲルアクチュエータの
   作動を制御する手段とで構成したことを特徴とする医療
   用カプセル。