2004年11月30日

内視鏡の適応拡大と進化を目指すカプセル内視鏡と周辺技術を開発 ～食道、胃、大腸などに適用拡大を狙うカプセル内視鏡技術～

観察専用の受動型カプセル内視鏡の外観

オリンパスメディカルシステムズ（社長：宮田  耕治）は、食道、胃、大腸など全ての消化管に適応するカプセル内視鏡の技術について、キーテクノロジーと考えられる「全方位誘導システム」、「無線給電システム」を中心に開発しました。オリンパスでは、カプセル内視鏡も、バッテリーを用いず、現在の消化器内視鏡のように消化管内で自在に動かせる機能が必須になると考えています。また、観察のみならず、治療や診断に必要な技術も合わせて開発を進めます。

カプセル内視鏡技術

（1）カプセル内視鏡の基本技術 ： 小型で低消費電力の撮像技術、無線送信技術 （2）全方位誘導システム ： 消化管内での自在な観察 （3）無線給電システム ： 作動時間とエネルギーレベルの制限解消 （4）薬液放出機構 ： 病変部への投薬治療 （5）体液採取機構 ： 採取したサンプルによる診断や分析 （6）自走機構 ： 消化管内での自在な観察 （7）超音波カプセル ： 体内からの超音波検査

なお、（1）については、小腸適応の観察専用受動型カプセル内視鏡として今秋から治験を開始し、実用化を目指します。

技術開発の背景

消化器内視鏡は、1950年に当社が始めて「胃カメラ」として実用化して以来、「ファイバースコープ」、「ビデオスコープ」と進化を遂げ、最新タイプではハイビジョン観察や先端外径5mmの極細内視鏡が登場するまでに至っています。また、治療においては、“処置具” と呼ぶ様々なデバイスを用いることで、止血、ポリープや粘膜の切除、異物回収などを低侵襲に行えるため、医療機関にとっては高効率、患者さんにとってはQOL（生活の質）の向上につながります。このように、消化器内視鏡は、観察・診断（組織採取）・治療が同時に行える唯一の医療機器として認められ、全国の医療機関に広く普及しております。

一方、カプセル内視鏡は、管を挿入する従来の内視鏡とは異なり、患者さんにとって飲みやすい錠剤タイプなので、のどの表面麻酔も不要であることから、楽な検査方法として期待されております。現在ある一般的なカプセル内視鏡は、口から飲み込んだ後は、胃や腸の蠕動運動により体内を進行し、その間、消化管の映像を自動的に撮影する機能を有しています。

当社では、カプセル内視鏡の機能を従来の内視鏡に少しでも近づけるための研究を重ねてまいりました。今回開発した技術は、検査をしたい部位に近づいたり陰に隠れたところを自由に見るために、カプセル内視鏡を自在にコントロールする技術、カプセルに電池を搭載せずに外部から電力を供給する技術、目的とする病変部に直接薬液を放出する技術、診断/分析のために体内からサンプルを採取する技術等、今後のカプセル内視鏡の開発にとってキーとなる技術です。

各技術の説明

（1）観察専用の受動型カプセル内視鏡（カプセル内視鏡の基本技術）

観察に必要な基本技術を搭載したベーシックなカプセル内視鏡です。外径φ11mm、全長26mmのカプセル内には、小型で低消費電力の撮像技術と無線送信技術を搭載しています。 なお、当タイプは、小腸適応として今秋から治験を開始し、実用化を目指します。

小型低消費電力撮像技術 体内を照明で照らし出し、超小型レンズを通して高感度な撮像素子で捕らえ画像化します 小型低消費電力無線送信技術 撮像素子で捕らえた画像を超小型アンテナで体外に無線で送信します

（2）全方位誘導システム

磁気を利用してカプセルを自在にコントロールする技術で、東北大学電気通信研究所の荒井・石山研究室と共同で研究を進めています。原理は、均一な磁場を出すことが可能な対向型電磁石を縦・横・高さの3方向（X，Y，Z）に配置した「体外磁場発生装置」にて任意の方向に磁場（N極/S極）を発生させ、磁石を内蔵したカプセル内視鏡を任意の方向に向かせるものです。そして、この任意方向の磁場によって回転磁界を作り出し、カプセルを回転させることで、カプセル外表面に設けた螺旋が推進力を発生します。 自由自在に前後進、進行方向をコントロールできるので、対象となる部位にアプローチしたり、観察の方向やポジションを調整することが可能になります。

全方位誘導の原理図 体外磁場発生の原理図 共同研究先：東北大学電気通信研究所　荒井・石山研究室

（3）無線給電システム

カプセル内の小型撮像素子や画像送信に必要なエネルギーを体外から供給する技術です。体外に配置したコイルから電磁誘導によって、カプセル内の受電コイルに電力を供給します。これにより、長時間観察するための電力量と高フレームレートで撮影するための瞬間電力の確保が可能です。 ・バッテリー内蔵のタイプとの比較   作動時間 瞬間電力 無線給電 無制限 5回/秒の撮影が可能 バッテリー内蔵 8時間 2回/秒の撮影が可能

（4）薬液放出機構

カプセル内に薬液を格納した収縮性バルーンと体外からの通信で制御する小型開閉弁を内蔵することで、任意の位置/タイミングで薬剤を放出することが可能になります。

（5）体液採取機構

カプセル内に陰圧に保たれた体液採取用スペースを体外からの通信で制御する小型開閉弁により開閉することで、任意の場所で体液を採取し、診断や分析に役立てます。

（6）自走機構

カプセル本体にアクチュエータによる推進機構を備えることで、駆動のための外部装置を必要とせずに消化管内を自在に自走することが可能になります。現在のところ、推進機構として相対螺旋式やキャタピラ式などの検討を行っております。

（7）超音波カプセル

超音波走査に必要な機能を小型化してカプセルに搭載することで、体の中からの超音波検査が可能になります。体腔内から超音波を照射するので、体外超音波検査よりも減衰が少なく高分解能の超音波画像を得ることが期待できます。

本文の終わりです