JP4668587B2

JP4668587B2 - 電子内視鏡システム

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Publication number: JP4668587B2
Application number: JP2004331045A
Authority: JP
Inventors: 博人渡邉
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP2006136662A

Description

この発明は、体内の部位の観察等に使用される先端に固体撮像素子を備えた電子内視鏡システムに関する。

一般的に、体内を観察するための医療用内視鏡システムは、光源部や画像処理部を備えるプロセッサと、体内を照明することにより撮像を行う撮像素子を湾曲可能な挿入部の先端に有する電子スコープとから構成される。近年のプロセッサには、外部入力装置例えばキーボードやマウス等のポインティングデバイスを用いて多くの処理に関する操作が可能なＧＵＩ（Graphical User Interface）が実装されている。また、電子スコープには、把持部に、該電子スコープに所定の動作（例えば、湾曲部の回動、湾曲動作や送水動作等）を実行させるための複数のボタンやレバー等からなる操作部が配設される。このように、ポインティングデバイスを備えるプロセッサ及び把持部に操作部を持つ電子スコープ等からなる従来の電子内視鏡システムは、例えば以下の特許文献１に開示される。

特開２００３−２５０７５６号公報

一般に、内視鏡観察時、実際に電子スコープを用いて内視鏡観察を実行する術者は、電子スコープ把持部に設けられた操作部を主として操作する。そして、ポインティングデバイスを介したプロセッサに関する操作は、該術者をサポートする看護士等の補助者によって行われる。しかし、例えば中規模、小規模の病院や診療所のように、内視鏡観察に十分な人員を充てることが難しい場合、術者が電子スコープ把持部の操作手段のみならず、ポインティングデバイスによる操作をする必要に迫られる場合がある。その場合、術者は、電子スコープを安全、確実に把持して、被検者の体腔内を傷つけることなく生体組織の観察ができるように留意しつつ、ポインティングデバイスを適切なタイミングで正確に操作しなければならない。そのため、術者に、煩雑さや精神的に過大な負担を与えるおそれがある。

そこで本発明は、上記の事情に鑑み、従来プロセッサに接続されていたポインティングデバイスを用いて行われていたＧＵＩによる操作を、煩雑さや無用の負担を感じることなく術者が実行することが可能な電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

このため、本発明の電子内視鏡システムは、ＧＵＩを実装するプロセッサと、体腔内に挿入され生体組織を撮像する電子スコープと、を有する電子内視鏡システムにおいて、電子スコープは、プロセッサに関するＧＵＩによる操作をするための第一操作手段を有し、プロセッサは、第一操作手段の操作に対応した処理が行われるように制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明の電子内視鏡システムによれば、電子スコープに第一操作手段を配設したことにより、術者がＧＵＩによる操作をするにあたり、術者から離れた位置にあるポインティングデバイスを用いる必要がない。そのため、該操作が内視鏡観察に支障をきたすおそれもなく、術者は負担を感じることなく簡易にＧＵＩによる操作を実行することができる。

本発明によれば、第一操作手段を、電子スコープにおける把持部に配設することが望ましい。そして把持部には少なくとも電子スコープの動作に関する操作を行うための第二操作手段も配設することが望ましい。これにより、一連の操作手段を把持部に集中して配設することができる。そのため、術者は電子スコープを把持する側の手の指のみで全ての操作を実行することができ、術者の操作性を向上させることができる。

なお、第一操作手段には防水加工が施されていることが望ましい。

また、本発明によれば、電子スコープは、上記第一操作手段の使用を禁止する禁止手段を有することができる。これにより、術者の好みに柔軟に対応した電子スコープが提供される。

上記禁止手段は、第一操作手段を被う着脱自在な被覆手段として構成することができる。例えば、該被覆手段は、防水性を有するキャップがよい。

本発明によれば、第一操作手段は、押し込み自在なトラックボールを有することができる。

具体的には、プロセッサが生体組織を照明するための光を照射する光源部を有する場合には、上記ＧＵＩによる操作に、該光源部に関する操作が含まれる。またプロセッサが電子スコープによって撮像された画像データに画像処理を施す画像処理部を有する場合には、上記ＧＵＩによる操作に、該画像処理部に関する操作が含まれる。

このように、本発明によれば、ＧＵＩに関する操作を行うための第一操作手段を電子スコープに配設することにより、内視鏡観察中において、術者は電子スコープを把持した状態で、把持する側の指を用いてプロセッサのＧＵＩによる操作を実行することができる。従って本発明によれば、従来の電子内視鏡システムとは異なり、術者は、負担や煩雑さを感じることなく、プロセッサのＧＵＩによる操作を簡易に実行することができる。これにより、内視鏡観察に必要とされる人員の削減にもつながる。

以下、本発明の実施形態の電子内視鏡システム１００について説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１００の概略構成を示す図である。電子内視鏡システム１００は、電子スコープ１００ａ、プロセッサ１００ｂ、モニタ１００ｃから構成される。

電子スコープ１００ａは、把持部１０、固体撮像素子（光学ユニットを含む、以下も同様である）６０、駆動回路部８０を有する。把持部１０には、トラックボール１１ａを持つ第一操作部１１と、複数のレバーやボタンから構成される第二操作部１２を有する。第一操作部１１および第二操作部１２は、いずれも飛散した液体が付着して電子スコープ１００内部に進入することを有効に防止すべく、防水仕様になっている。

プロセッサ１００ｂは、メイン制御部２０、光源部３０、画像処理回路４０、ライトガイド５０、フロントパネル７０を有している。また、プロセッサ１００ｂは、外部入力装置、例えばマウス（不図示）を接続することができる。なお、プロセッサ１００ｂは、ＧＵＩを実装しており、モニタ１００ｃに表示される視覚的情報に基づいた操作ができるように構成されている。

電子内視鏡システム１００を使用すると、内視鏡観察は以下のようにして行われる。まず、術者が電子スコープを被検者の体腔内に挿入する。プロセッサ１００ｂでは、メイン制御部２０が光源部３０に対して発光制御を行う。光源部３０から照射された光は、ライトガイド５０内を通り、ライトガイド先端５０ａから外部（体腔内）に照射される。

電子スコープ先端に配設された固体撮像素子６０は、駆動回路部８０により駆動制御され、ライトガイド先端５０ａから照射された光によって照明される生体組織を撮像し、撮像された画像データを画像信号としてプロセッサ１００ｂの画像処理回路４０に送信する。

画像処理回路４０は、メイン制御部２０の制御の下、駆動回路部８０によって駆動している固体撮像素子６０から送信された画像信号に所定の画像処理を施し、モニタ１００ｃに出力する。術者等はモニタ１００ｃに表示される画像を観察することにより、体腔内の病変部等を特定したり、摘除したりする。

以上の内視鏡観察中は、直接術者が電子内視鏡システム１００に設けられた複数の操作手段を操作することにより、任意のタイミングで、電子内視鏡システム１００の設定を行ったり、所定の動作を実行させたりすることができる。上記の操作手段とは、具体的には、把持部１０に配設された第一操作部１１と第二操作部１２がある。

第一操作部１１のトラックボール１１ａは、回転自在に構成されている。また、トラックボール１１ａは、押し込み自在なボタンとしても機能する。術者がトラックボール１１ａを回転させると、第一操作部１１は、互いに直交する二方向の動きを検出する一対のエンコーダ（不図示）を内部に備えている。該一対のエンコーダによって検出された回転方向や回転速度は、対応する電気信号に変換される。また、術者がトラックボール１１ａを押し込む操作をすると、第一操作部１１内部に配設されている一対の接点が接触状態となり、電気信号が発生する。上記の各電気信号は、メイン制御部２０の第一ポート２１に送信される。なお、厳密には、各エンコーダからの電気信号および接触状態の接点からの電気信号は、それぞれ異なる信号線を介して、異なる第一ポート２１に送信される。つまり、図１では便宜上、一本の信号線と一個の第一ポート２１のみ示しているが、実際は、第一操作部１１とメイン制御部２０間には、信号線と第一ポート２１の組が三組配設されている。本実施形態において、第一ポート２１はデジタル入力である。よって、第一ポート２１に入力される電気信号は、HIGHかLOWのいずれかのレベルとして認識される。メイン制御部２０は、各第一ポート２１にどのような電気信号が入力したかによって、術者によるトラックボール１１ａの操作状態を判断する。そしてメイン制御部２０は、判断結果に基づいて、様々な制御を行う。

図２は、メイン制御部２０によって制御される画像処理回路４０からの出力に基づきモニタ１００ｃに表示される画面Ｄの一例を示す。画面Ｄには、各々異なる機能が割り振られたボタン２００ａ〜２００ｅ、カーソル２０１、撮像画像２０２ａ、２０２ｂが表示される。術者は、モニタ１００ｃに表示される画像Ｄを見つつ、トラックボール１１ａを回転操作する。メイン制御部２０はトラックボール１１ａの回転操作に対応して第一操作部１１から送信される電気信号に基づいて、画面Ｄ上でカーソル２０１を移動させる。術者は、画面Ｄ上において、カーソル２０１が所定の位置まで移動した状態でトラックボール１１ａを押し込む。トラックボール１１ａが押し込まれたことによる電気信号を受信すると、制御部２０は、カーソル２０１の位置が確定されたものとして、現在のカーソル２０１の位置に対応した処理を実行する。言い換えると、術者がトラックボール１１ａを回転操作してカーソル２０１を所望の機能に対応した位置まで移動させ、トラックボール１１ａを押し込むことにより、その機能が選択されて実行される。

例えば、カーソル２０１がメニューボタン２００ａに位置する状態でトラックボール１１ａが押し込まれると、図３（Ａ）に示すように、複数の第一下位項目により分割された複数の領域（以下、第一下位項目領域という）からなる第一プルダウンメニューＰ１を表示する。図３（Ａ）では、第一プルダウンメニューＰ１を構成する第一下位項目として「操作」、「文字入力」、「照明」、「設定」を例示する。

図３（Ａ）に示すプルダウンメニューが表示された状態で、術者は、さらにトラックボール１１ａを回転操作してカーソル２０１をいずれかの第一下位項目領域まで移動させる。メイン制御部２０は、カーソル２０１がいずれかの第一下位項目領域まで移動すると、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、各第一下位項目に対応した第二下位項目により分割された複数の領域（以下、第二下位項目領域という）からなる第二プルダウンメニューＰ２１〜Ｐ２３を表示する。

例えば、カーソル２０１を第一プルダウンメニューＰ１における「操作」項目まで移動させると、メイン制御部２０は、「操作」項目に対応する第二プルダウンメニューＰ２１を表示する。図３（Ｂ）では、第二プルダウンメニューＰ２１を構成する第二下位項目として「マーキング」、「拡大」、「置換」を例示する。

術者は、現在アクティブである撮像画像２０２ａを他の撮像画像と区別しておきたい場合、トラックボール１１ａを操作して「マーキング」を選択する。術者によって「マーキング」が選択された場合の画面Ｄにおける撮像画像２０２ａの状態を図４に示す。図４に示すように、術者によって「マーキング」が選択されると、メイン制御部２０は、画像処理回路４０を介して、画面Ｄ上で現在アクティブである撮像画像２０２ａがマーキングされたことを示すマークＭを表示させる。

なお、図３（Ｂ）に示す第二プルダウンメニュー２１において、「拡大」が選択されると、メイン制御部２０は、現在アクティブである撮像画像２０２ａが拡大表示、例えば全画面表示されるように、画像処理回路４０を駆動制御する。また、「置換」が選択されると、メイン制御部２０は、現在アクティブである撮像画像２０２ａを非アクティブにして、現在非アクティブである撮像画像２０２ｂをアクティブにするように画像処理回路４０を駆動制御する。メイン制御部２０によって「置換」に対応する処理が実行されると、画面Ｄ上では、撮像画像２０２ｂが前面に表示され、撮像画像２０２ａが撮像画像２０２ｂの背面に移動する。

術者は、撮像画像２０２ａを観察し、何らかのコメントを付したい場合、第一プルダウンメニューＰ１において、カーソル２０１を「文字入力」項目まで移動させる。カーソル２０１が「文字入力」領域に入ると、メイン制御部２０は、「文字入力」項目に対応する第二プルダウンメニューＰ２２を表示する。図３（Ｃ）では、第二プルダウンメニューＰ２２を構成する第二下位項目として「定型文Ａ〜Ｃ」、「キーボード」、「定型文作成」を例示する。なお、定型文Ａ〜Ｃとしては、例えば、「陽性」、「陰性」、「進行レベル大」、「進行レベル小」といった、術者が後日撮像画像を診察等に用いる場合の指標となるような用語が例示される。定型文Ａ〜Ｃは、出荷当初予め登録されていても良く、「定型文作成」を選択することにより術者の任意の語句に設定することも可能である。

術者が「定型文Ａ」を選択した場合の画面Ｄにおける撮像画像２０２ａの状態を図５（Ａ）に示す。図５（Ａ）に示すように、術者によって「定型文Ａ」が選択されると、メイン制御部２０の制御下、画像処理回路４０は、撮像画像２０２ａの一部領域に定型文Ａをスーパーインポーズする。

また、術者が「キーボード」を選択した場合の画面Ｄを図５（Ｂ）に示す。「キーボード」を選択する状況としては、術者が定型文以外のコメントを画像に付しておきたい場合等が考えられる。術者が「キーボード」を選択すると、画像処理回路４０により、画面Ｄの最前面にキーボード領域２００ｆが表示され、現在アクティブである撮像画像２０２ａ内にテキスト入力領域２０５を形成する。術者は、図５（Ｂ）に示す画面Ｄを参照しつつ、トラックボール１１ａを介してキーボード領域２００ｆ内から画像に付すコメントの語句に対応した文字を順次選択し、テキスト入力領域２０５に入力する。入力が完了した術者は、画面Ｄ右下に設けられた「ＣＬＯＳＥ」ボタンを選択する。これにより、画像処理回路４０は、キーボード領域２００ｆの表示処理を終了し、撮像画像２０２ａに入力された語句を該画像２０２ａにスーパーインポーズする。

さらに、術者が画面Ｄにおける撮像画像２０２ａ、２０２ｂが暗すぎるまたは明るすぎると判断した場合、カーソル２０１を第一プルダウンメニューＰ１における「照明」項目まで移動させる。カーソル２０１が「照明」領域にはいると、メイン制御部２０は、「照明」項目に対応する第二プルダウンメニューＰ２３を表示する。図３（Ｄ）では、第二プルダウンメニューＰ２３を構成する第二下位項目として、「明るさＵＰ」、「明るさＤＯＷＮ」を例示する。術者が、トラックボール１１ａを用いて「明るさＵＰ」、「明るさＤＯＷＮ」のいずれかを選択することにより、メイン制御部２０は、該選択に対応して光源部から発光される照明光の光量を調整する。

図２に示す画面Ｄ下部に配設されるボタン２００ｂ〜２００ｅは、上述した種々の第二下位項目のうち、術者が頻繁に使用する項目が割り振られた、いわゆるショートカットボタンである。各ボタン２００ｂ〜２００ｅへの項目の割り振りは、図３（Ａ）に示す第一プルダウンメニューＰ１における「設定」項目の下位項目における処理により実行される。各ボタン２００ｂ〜２００ｅを使用することにより、術者はメニュー２００ａから必要とする下位項目までたどる操作が不要となる。例えば、図２に示す画面Ｄにおいて、術者により、カーソル２０１がメニューボタン２００ｂに位置する状態でトラックボール１１ａが押し込まれてメニューボタン２００ｂが選択されると、メイン制御部２０は、画像処理回路４０に直ちに図４に示す撮像画像２０２ａの状態となるように画像処理回路４０を駆動制御する。これにより、術者にとって、より一層の操作性の向上と負担の軽減が達成される。以上が術者が第一操作部１１を操作した場合のメイン制御部２０を中心としたプロセッサ１００ｂの処理の説明である。

第二操作部１２は、主として電子スコープ１００ａ自体に関する動作、例えば、先端部の湾曲動作や送水動作等を行うための部位である。術者が第二操作部１２を操作すると、該操作に対応する電気信号がメイン制御部２０に送信される。該電気信号は制御部２０の第二ポート２２に入力する。ここで、厳密には、第二操作部１２には複数の操作部材（ボタンやレバー等）が配設されている。従って、第二ポート２２も第二操作部１２の操作部材と同数だけ設けられている。また、各操作部材と各第二ポート２２は、複数の信号線によって各々一対一で対応するように接続されている。但し、図１では説明の便宜上、一つの操作部材についての信号線と第二ポート２２のみ示す。第二ポート２２による電気信号の認識処理は第一ポート２１と同一であるためここでの説明は省略する。

メイン制御部２０は、各第二ポート２２にどのような電気信号が入力したかによって、術者による第二操作部１２の操作状態を判断する。そしてメイン制御部２０は、判断結果に基づいて、様々な制御を行う。例えば、術者が第二操作部１２により静止画を得るためのフリーズ動作が設定されたボタンを押した場合、メイン制御部２０は、駆動回路部８０を駆動制御し、撮像画像を画像処理回路４０に送信する。そして、画像処理回路４０は、メイン制御部の制御下、モニタ１００ｃに静止画像をスーパーインポーズして表示させる。

本実施形態の電子内視鏡システム１００は、フロントパネル７０を用いて該システム１００に関するいくつかの操作を実行可能に構成されている。これは、補助者がいる場合に、術者の指示に従って補助者が操作をできるようにするためである。フロントパネル７０を用いて行える操作としては、例えばホワイトバランス調整等がある。

図６は、電子スコープ１００ａにおいて、保護キャップ９０を装着した第一操作部１１近傍を示す一部拡大図である。保護キャップ９０は、電子スコープ１００ａ側の端部がねじ切りされた雄ねじ部９１として形成されている。保護キャップ９０は、雄ねじ部９１が電子スコープ１００ａにおける第一操作部１１の周囲に形成されたネジ溝９１Ｈにねじ込まれることにより電子スコープ１００ａに装着される。電子スコープ１００ａに装着された状態にある保護キャップ９０は、雄ねじ部９１とネジ溝９１Ｈによって電子スコープ１００ａに密着状態にある。つまり、保護キャップ９０内部にある第一操作部１１は、防水、防汚される。

保護キャップ９０は、上記のように第一操作部１１に対する防水、防汚効果を得るためだけではなく、ＧＵＩによる操作を行わう必要がない術者が電子スコープ１００ａを使用する際に装着して誤操作の発生を防止するためにも用いることができる。

以上が本発明の実施形態である。本発明に係る電子内視鏡システム１００は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に説明するような変形をしても上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記実施形態では、回転操作と押し込み操作が可能なトラックボール１１ａを有する構成の第一操作部１１を説明した。第一操作部１１は、プロセッサ１００ｂにおけるＧＵＩによる操作が可能であれば、該構成に限定されるものではない。例えば、図７に示すようにトラックボール１１ａの代わりに圧電素子ジョイスティック１１ｂを設け、ジョイスティック１１ｂを回動操作、押し込み操作するような構成であってもよい。

また、図２〜図５に示すＧＵＩによる操作時における画面Ｄの表示態様もあくまで一例であり、これに限定されるものではない。画面Ｄにおいて、カーソル２０１で選択可能な複数の項目もあくまで例示であり、該複数の項目のいずれかを削除したり、他の項目を追加したりすることも可能である。

本発明の実施形態の電子内視鏡システム１００の概略構成図である。本発明の実施形態のＧＵＩによる操作時にモニタに表示される画面の一例を示す。本発明の実施形態のＧＵＩによる操作時にモニタに表示される画面の一例を示す。本発明の実施形態のＧＵＩによる操作時にモニタに表示される画面の一例を示す。本発明の実施形態のＧＵＩによる操作時にモニタに表示される画面の一例を示す。保護キャップを装着した第一操作部近傍を示す一部拡大図である。本発明の実施形態の電子スコープの変形例を示す図である。

符号の説明

１００電子内視鏡システム
１００ａ電子スコープ
１００ｂプロセッサ
１１第一操作部
１１ａトラックボール
２０メイン制御部
３０光源部
４０画像処理回路
９０保護キャップ

Claims

ＧＵＩを実装するプロセッサと、体腔内に挿入され生体組織を撮像する電子スコープと、を有する電子内視鏡システムにおいて、
前記電子スコープは、前記プロセッサに関するＧＵＩによる操作をするための第一操作手段と前記第一操作手段の使用を禁止する禁止手段を有し、
前記禁止手段は、前記第一操作手段を被う着脱自在な被覆手段を有し、
前記プロセッサは、前記第一操作手段の操作に対応した処理が行われるように制御する制御手段を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記第一操作手段は、前記電子スコープにおける把持部に配設されていることを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項２に記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記把持部は、少なくとも前記電子スコープの動作に関する操作を行うための第二操作手段を有していることを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記第一操作手段は、防水加工が施されていることを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記被覆手段は、防水性を有するキャップであることを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記第一操作手段は、押し込み自在なトラックボールを有していることを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記プロセッサは、前記電子スコープを介して前記生体組織を照明するための光を照射する光源部を有し、
前記ＧＵＩによる操作は、前記光源部に関する操作を含むことを特徴とする電子内視鏡システム。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
前記プロセッサは、前記電子スコープによって撮像された画像データに画像処理を施す画像処理部を有し、
前記ＧＵＩによる操作は、前記画像処理部に関する操作を含むことを特徴とする電子内視鏡システム。