JP4781764B2

JP4781764B2 - 電子内視鏡システム

Info

Publication number: JP4781764B2
Application number: JP2005283496A
Authority: JP
Inventors: 一則阿部
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: US20070070194A1; DE602006019183D1; EP1769728A3; EP1769728A2; US7485091B2; EP1769728B1; JP2007089838A

Description

本発明は、複数台の電子内視鏡が設置され、電波によって信号の遣り取りを行う電子内視鏡システムに関する。

従来から、医療分野において、電子内視鏡を利用した医療診断が盛んに行われている。電子内視鏡の体腔内に挿入される挿入部先端には、ＣＣＤなどの撮像素子が内蔵されており、このＣＣＤにより取得した撮像信号に対して、プロセッサ装置で信号処理を施すことで、モニタで体腔内の画像（内視鏡画像）を観察することができる。

普通、電子内視鏡とプロセッサ装置とは、信号ケーブルにより接続されているが、信号を変調する変調部、および信号を電波で送信する送信部を電子内視鏡に、電波を受信する受信部、および電波を元の信号に復調する復調部をプロセッサ装置にそれぞれ設けて、電波によって信号の遣り取りを行えるようにし、信号ケーブルを取り除いて電子内視鏡の操作性を向上させた、いわゆるワイヤレス電子内視鏡システムも考案されている（特許文献１および２参照）。

ワイヤレス電子内視鏡システムは、上述の如く、電子内視鏡の使用時に、信号ケーブルによる操作の制約がなくなり、操作性が向上する。そのうえ、信号ケーブルを用いた従来の電子内視鏡装置では、患者回路と二次回路との間で約４ｋＶの絶縁耐圧を維持することが必須となるが、ワイヤレス電子内視鏡システムでは、電子内視鏡とプロセッサ装置との間に信号ケーブルによる電気的接続が存在しないため、上記のように高い絶縁耐圧を維持する構成が不要となる。
特開昭６０−４８０１１号公報特開２００１−４６３３４号公報

ところで、電子内視鏡システムは、実際には病院内の専用の処置室に複数台纏めて設置され、各システムで個別に内視鏡診断を行うことが可能となっている。このため、従来、各システムで得られた内視鏡画像などの診断結果を、統括的に管理するシステムが提案されている。しかしながら、電波により信号の遣り取りを行う電子内視鏡システムに関しては、上記のような管理システムは提案されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電波により信号の遣り取りを行い、内視鏡診断の結果を統括的に管理することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、撮像素子により体腔内の被観察体像を撮影して得られた撮像信号をデジタル化した映像信号に直交変調を施してＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を電波として送信する電子内視鏡が複数台設置された電子内視鏡システムにおいて、前記電子内視鏡には、前記電波の周波数帯域のチャネルが１台宛割り振られ、前記映像信号を内視鏡画像として記録する際に操作される操作部材と、前記操作部材が操作されたときに、前記チャネルを表すヘッダを前記ＲＦ信号に付加するヘッダ付加部とが設けられており、前記電波を受信する受信部と、前記ＲＦ信号から元の映像信号を復調する復調部と、前記映像信号から前記内視鏡画像を生成する映像信号処理部と、前記チャネル毎に用意され、前記内視鏡画像を記録・蓄積するデータ蓄積部と、前記内視鏡画像を対応するチャネルのデータ蓄積部に振り分ける入出力制御部とを有する診断結果管理装置を備えたことを特徴とする。

なお、前記電子内視鏡および前記受信部は、ポーリング方式で前記電波の遣り取りを行うことが好ましい。

また、前記電子内視鏡は、前記映像信号にスクランブル処理を施すスクランブラを備え、前記診断結果管理装置は、前記映像信号にデスクランブル処理を施すデスクランブラを備えることが好ましい。

本発明の電子内視鏡システムによれば、電波の周波数帯域のチャネルが１台宛割り振られ、映像信号を内視鏡画像として記録する際に操作される操作部材と、操作部材が操作されたときに、チャネルを表すヘッダをＲＦ信号に付加するヘッダ付加部とが設けられた複数台の電子内視鏡、および、電波を受信する受信部と、ＲＦ信号から元の映像信号を復調する復調部と、映像信号から内視鏡画像を生成する映像信号処理部と、チャネル毎に用意され、内視鏡画像を記録・蓄積するデータ蓄積部と、内視鏡画像を対応するチャネルのデータ蓄積部に振り分ける入出力制御部とを有する診断結果管理装置を備えたので、電波により信号の遣り取りを行い、内視鏡診断の結果を統括的に管理することができる。

図１において、電子内視鏡システム２は、術者が患者に内視鏡診断を施す診察室１０ａ〜１０ｄに設置された４台の電子内視鏡１１ａ〜１１ｄ、プロセッサ装置１２ａ〜１２ｄ、およびモニタ１３ａ〜１３ｄと、診察室１０ａ〜１０ｄから離れた場所にある管理室１４に設置された受信装置１５、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１６、およびデータストレージ１７ａ〜１７ｄからなるストレージサーバ１８とを備えている。

電子内視鏡システム２は、各電子内視鏡１１ａ〜１１ｄと、プロセッサ装置１２ａ〜１２ｄおよび受信装置１５との間で、使用周波数帯域のチャネル（Ｃｈ１〜Ｃｈ４）が割り振られた電波１９（図３〜図５参照）により信号の遣り取りを行い、データストレージ１７ａ〜１７ｄで各電子内視鏡１１ａ〜１１ｄで取得した内視鏡画像を記録・蓄積し、術者の要求に応じて、ＰＣ１６に接続されたモニタ２０に内視鏡画像を表示する、プリンタ２１に印刷出力する、あるいはビデオテープレコーダ２２にビデオ録画するなどして、内視鏡診断の結果を統括的に管理するものである。なお、電子内視鏡１１ａ〜１１ｄ、およびプロセッサ装置１２ａ〜１２ｄは、それぞれ同一の構成であるので、以下、電子内視鏡１１ａ、およびプロセッサ装置１２ａを挙げて説明する。

図２において、電子内視鏡１１ａは、体腔内に挿入される挿入部３０と、挿入部３０の基端部分に連設された操作部３１とを備えている。挿入部３０の先端に連設された先端部３０ａには、体腔内の被観察体像の像光を取り込むための対物レンズ３２と、体腔内の被観察体像を撮影する撮像素子としてのＣＣＤ３３、および照射レンズ３４と体腔内照明用のＬＥＤ光源（ＬＥＤ）３５（ともに図３参照）が内蔵されている。

先端部３０ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部３６が設けられている。この湾曲部３６は、操作部３１に設けられたアングルノブ３１ａが操作されて、挿入部３０内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作し、先端部３０ａが体腔内の所望の方向に向けられるようになっている。

操作部３１の下方には、水が貯留される貯水タンク３７と、エアーが貯留されるエアーボンベ３８とが内蔵されたカートリッジ３９が着脱自在に取り付けられている。これら貯水タンク３７、エアーボンベ３８に貯留された水、エアーは、操作部３１の送水／送気ボタン３１ｂの操作に連動して、電子内視鏡１１ａ内部に配設された送水パイプ、送気パイプを通って、先端部３０ａに形成された洗浄ノズル（図示せず）から対物レンズ３２に向けて噴射される。これにより、対物レンズ３２表面に付着した汚物などの除去や、体腔内への送気を行うことが可能となっている。ここで、カートリッジ３９は、電子内視鏡１１ａを使用する際に操作者の手の付け根が当接する位置に取り付けられており、電子内視鏡１１ａの操作性を安定化させる役割も果たしている。なお、符号４０は、処置具が挿通される鉗子口である。

操作部３１には、上述のアングルノブ３１ａ、送水／送気スイッチ３１ｂの他に、内視鏡画像の静止画像を取得する際に操作されるフリーズスイッチ３１ｃ、静止画像を記録する際に操作されるレリーズスイッチ３１ｄが設けられている。

図３において、電子内視鏡１１ａは、ＣＰＵ５０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ５０には、電子内視鏡１１ａの動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ５１が接続されている。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１から必要なプログラムやデータを読み出し、電子内視鏡１１ａの動作制御を行う。

ＬＥＤ３５には、駆動部５２が接続されている。駆動部５２は、ＣＰＵ５０の制御の下に、ＬＥＤ３５をオン／オフ駆動させる。ＬＥＤ３５から発せられた光は、照射レンズ３４を介して体腔内の被観察体に照射される。なお、先端部３０ａではなく操作部３１の内部にＬＥＤ３５を配し、ライトガイドで先端部３０ａに導光する構成としてもよい。

ＣＣＤ３３は、対物レンズ３２から入射した体腔内の被観察体像の像光を撮像面に結像させ、各画素からこれに応じた撮像信号を出力する。ＡＦＥ５３は、ＣＰＵ５０の制御の下に、ＣＣＤ３３から入力された撮像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換を施して、撮像信号をデジタルの映像信号に変換する。

スクランブラ５４は、ＡＦＥ５３から出力されたデジタルの映像信号にスクランブル処理を施して、暗号化された映像信号を出力する。変調部５５は、ＡＦＥ５３から出力されたデジタルの映像信号に対して、例えばデジタル直交変調を施してＲＦ信号を生成する。送信部５６は、アンテナ５７を介して、変調部５５で生成されたＲＦ信号を、電波１９としてプロセッサ装置１２ａ〜１２ｄおよび受信装置１５に送信する。

ヘッダ付加部５８は、操作部３１のレリーズスイッチ３１ｄが操作されたときに、そのとき変調部５５で生成されたＲＦ信号にＣｈ１を表すヘッダを付加する。ヘッダが付加されたＲＦ信号は、送信部５６のバッファ（図示せず）に一旦格納される。

受信部５９は、アンテナ５７を介して、後述する受信装置１５の送信部８７（図５参照）からのポーリング信号を受信する。送信部５６のバッファに一旦格納された、ヘッダが付加されたＲＦ信号は、受信部５９でポーリング信号が受信されたことを契機に、送信部５６から電波１９として受信装置１５に送信される。

コネクタ６０には、バッテリ６１が接続されている。バッテリ６１の電力は、ＣＰＵ５０により制御される電力供給部６２から、電子内視鏡１１ａの各部に供給される。なお、図２には示していないが、操作部３１の後部には、バッテリ６１を収納するバッテリ収納室が設けられており、コネクタ６０はその内部に配されている。

図４において、プロセッサ装置１２ａは、ＣＰＵ７０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ７０には、プロセッサ装置１２ａの動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ７１が接続されている。ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７１から必要なプログラムやデータを内蔵ＲＡＭに読み出し、プロセッサ装置１２ａの動作制御を行う。

アンテナ７２は、電波１９を受信する。受信部７３は、アンテナ７２で受信された電子内視鏡１１ａからの電波１９、すなわちＲＦ信号を増幅する。復調部７４は、ＲＦ信号に対して、例えばデジタル直交検波を施して、ＲＦ信号を電子内視鏡１１ａで変調される前の映像信号に復調する。

デスクランブラ７５は、復調部７４から出力されたデジタルの映像信号にデスクランブル処理を施して、暗号化された映像信号を元の映像信号に戻す。同期分離部７６は、ＣＰＵ７０の制御の下に、デスクランブラ７５から出力された映像信号から、振幅分離によって同期信号を分離し、続いて周波数分離により水平同期信号と垂直同期信号とを分離する。

ビデオ信号処理部７７は、映像信号からデジタルのビデオ信号を生成する。映像信号処理部７８は、ビデオ信号処理部７７で生成されたビデオ信号に対して、マスク生成やキャラクタ情報付加などの各種画像処理を施す。バッファ７９は、映像信号処理部７８で各種画像処理が施されたビデオ信号を一旦格納する。バッファ７９に格納されたビデオ信号は、モニタ１３ａに内視鏡画像として表示される。

図５において、受信装置１５は、ＣＰＵ８０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ８０には、受信装置１５の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ８１が接続されている。ＣＰＵ８０は、ＲＯＭ８１から必要なプログラムやデータを内蔵ＲＡＭに読み出し、受信装置１５の動作制御を行う。

アンテナ８２は、電波１９を送受信する。受信部８３は、アンテナ８２で受信された電子内視鏡１１ａ〜１１ｄからの電波１９、すなわちチャネルを表すヘッダが付加されたＲＦ信号を増幅する。復調部８４は、ＲＦ信号に対して、例えばデジタル直交検波を施して、ＲＦ信号を電子内視鏡１１ａ〜１１ｄで変調される前の映像信号に復調する。

デスクランブラ８５は、復調部８４から出力されたデジタルの映像信号にデスクランブル処理を施して、暗号化された映像信号を元の映像信号に戻す。同期分離部８６は、ＣＰＵ８０の制御の下に、復調部８４で復調された映像信号から、振幅分離によって同期信号を分離し、続いて周波数分離により水平同期信号と垂直同期信号とを分離する。

送信部８７は、アンテナ８２を介して、電子内視鏡１１ａ〜１１ｄの順に、一定の間隔で繰り返しポーリング信号を送信する。バッファ８８は、デスクランブラ８５から出力された映像信号を一時記憶する。バッファ８８に一時記憶された映像信号は、コネクタ８９に接続されたコードを介して、ＰＣ１６に送信される。

図６において、ＰＣ１６は、ＣＰＵ９０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ９０には、バス９１を介して、ＰＣ１６の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ９２が接続されている。ＣＰＵ９０は、ＲＯＭ９２から必要なプログラムやデータをＲＡＭ９３に読み出し、ＰＣ１６の動作制御を行う。

ビデオ信号処理部９４は、プロセッサ装置１２ａのビデオ信号処理部７７と同様に、映像信号からデジタルのビデオ信号を生成する。映像信号処理部９５は、プロセッサ装置１２ａの映像信号処理部７８と同様に、ビデオ信号処理部９４で生成されたビデオ信号に対して、マスク生成やキャラクタ情報付加などの各種画像処理を施す。

バス９１には、Ｉ／Ｏポート９６が接続されている。Ｉ／Ｏポート９６には、前述のＣｈ１〜Ｃｈ４用データストレージ１７ａ〜１７ｄ、モニタ２０、プリンタ２１、およびビデオテープレコーダ２２と、受信装置１５に接続するためのコネクタ９７、およびキーボードやマウスからなる操作部９８が接続されている。

Ｉ／Ｏポート９６は、内視鏡画像に付加されたヘッダの内容を解析し、その内視鏡画像がどのチャネルの電子内視鏡で得られたものかを判断して、これを対応するチャネルのデータストレージに送信する。また、Ｉ／Ｏポート９６は、操作部９８が操作されて内視鏡画像の表示、印刷出力、あるいはビデオ録画が指示されたときに、対応するチャネルのデータストレージから内視鏡画像のデータを読み出して、各部に送信する。

上記のように構成された電子内視鏡システム２で体腔内を観察する際には、ＬＥＤ光源３５をオンして、挿入部３０を体腔内に挿入し、体腔内を照明しながら、ＣＣＤ３３による内視鏡画像をモニタ１３ａで観察する。

このとき、対物レンズ３２から入射した体腔内の被観察体像の像光は、ＣＣＤ３３の撮像面に結像され、ＣＣＤ３３から撮像信号が出力される。ＣＣＤ３３から出力された撮像信号は、ＡＦＥ５３で相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換が施され、デジタルの映像信号に変換される。

ＡＦＥ５３から出力されたデジタルの映像信号は、スクランブラ５４でスクランブル処理が施されて暗号化された後、変調部５５でデジタル直交変調が施され、ＲＦ信号が生成される。ＲＦ信号は、送信部５６で増幅され、アンテナ５７から電波１９として送信される。

一方、プロセッサ装置１２ａでは、電子内視鏡１１ａのアンテナ５７から送信された電波１９がアンテナ７２で受信されると、この電波１９、すなわちＲＦ信号が受信部７３で増幅される。復調部７４では、受信部７３で増幅されたＲＦ信号にデジタル直交検波が施され、電子内視鏡１１ａで変調される前の映像信号が復調される。

復調部７４で復調された映像信号は、デスクランブラ７５でデスクランブル処理が施された後、ＣＰＵ７０の制御の下に、同期分離部７６で同期分離が施され、ビデオ信号処理部７７でデジタルのビデオ信号として出力される。ビデオ信号処理部７７で出力されたビデオ信号は、映像信号処理部７８で各種画像処理が施され、バッファ７９に一旦格納されて、モニタ１３ａに内視鏡画像として表示される。

続いて、操作部３１のレリーズスイッチ３１ｄが操作されたときの処理手順について説明する。操作部３１のレリーズスイッチ３１ｄが操作されると、レリーズスイッチ３１ｄから操作入力信号がＣＰＵ５０に発せられる。ＣＰＵ５０は、レリーズスイッチ３１ｄからの操作入力信号を受けて、ヘッダ付加部５８を作動させ、このとき変調部５５から出力されたＲＦ信号にＣｈ１を表すヘッダを付加させる。ヘッダ付加部５８によりヘッダが付加されたＲＦ信号は、送信部５６のバッファに一旦格納される。

一方、受信装置１５では、アンテナ８２を介して、送信部８７から、電子内視鏡１１ａ〜１１ｄの順に一定の間隔でポーリング信号が送信されている。受信装置１５からのポーリング信号を受信部５９で受信すると、電子内視鏡１１ａでは、送信部５６のバッファに格納されていたヘッダ付きのＲＦ信号が、電波１９として受信装置１５に送信される。

電子内視鏡１１ａからの電波１９を受信部８３で受信すると、受信装置１５では、復調部８４でＲＦ信号にデジタル直交検波が施され、電子内視鏡１１ａで変調される前の映像信号が復調される。

復調部８４で復調された映像信号は、デスクランブラ８５でデスクランブル処理が施された後、ＣＰＵ８０の制御の下に、同期分離部８６で同期分離が施され、バッファ８８に一時記憶される。バッファ８８に一時記憶された映像信号は、コネクタ８９を介してＰＣ１６に送信される。このように、電子内視鏡１１ａ〜１１ｄにスクランブラ５４を、プロセッサ装置１２ａ〜１２ｄ、受信装置１５にデスクランブラ７５、８５をそれぞれ設けたので、外部から内視鏡画像を見られる心配がなく、患者のプライバシーを確実に保護することができる。

コネクタ９７を介して受信装置１５から映像信号を受信すると、ＰＣ１６では、ビデオ信号処理部９４でデジタルのビデオ信号として出力される。ビデオ信号処理部９４で出力されたビデオ信号は、映像信号処理部９５で各種画像処理が施され、これにより内視鏡画像が生成される。

生成された内視鏡画像は、Ｉ／Ｏポート９６により、付加されたヘッダの内容が解析され、この解析結果に基づいて、対応するチャネルのデータストレージに送信され、記録・蓄積される。以上のようにして、各電子内視鏡１１ａ〜１１ｄで得られた内視鏡画像が、対応するチャネルのデータストレージ１７ａ〜１７ｄに分類されて記録・蓄積される。

操作部９８が操作されて内視鏡画像の表示、印刷出力、あるいはビデオ録画が指示されたときには、Ｉ／Ｏポート９６を介して、対応するチャネルのデータストレージから内視鏡画像のデータが読み出され、各部に送信される。

電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。電子内視鏡の構成を示す概略図である。電子内視鏡の内部構成を示すブロック図である。プロセッサ装置の内部構成を示すブロック図である。受信装置の内部構成を示すブロック図である。パーソナルコンピュータの内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

２電子内視鏡システム
１１ａ〜１１ｄ電子内視鏡
１２ａ〜１２ｄプロセッサ装置
１５受信装置
１６パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１７ａ〜１７ｄＣｈ１〜Ｃｈ４用データストレージ
１８ストレージサーバ
１９電波
３１ｄレリーズスイッチ
３３ＣＣＤ
５０ＣＰＵ
５４スクランブラ
５６送信部
５８ヘッダ付加部
５９受信部
７０ＣＰＵ
７５デスクランブラ
８０ＣＰＵ
８３受信部
８４復調部
８５デスクランブラ
９０ＣＰＵ
９４ビデオ信号処理部
９５映像信号処理部
９６Ｉ／Ｏポート

Claims

撮像素子により体腔内の被観察体像を撮影して得られた撮像信号をデジタル化した映像信号に直交変調を施してＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を電波として送信する電子内視鏡が複数台設置された電子内視鏡システムにおいて、
前記電子内視鏡には、前記電波の周波数帯域のチャネルが１台宛割り振られ、前記映像信号を内視鏡画像として記録する際に操作される操作部材と、前記操作部材が操作されたときに、前記チャネルを表すヘッダを前記ＲＦ信号に付加するヘッダ付加部とが設けられており、
前記電波を受信する受信部と、
前記ＲＦ信号から元の映像信号を復調する復調部と、
前記映像信号から前記内視鏡画像を生成する映像信号処理部と、
前記チャネル毎に用意され、前記内視鏡画像を記録・蓄積するデータ蓄積部と、
前記内視鏡画像を対応するチャネルのデータ蓄積部に振り分ける入出力制御部とを有する診断結果管理装置を備えたことを特徴とする電子内視鏡システム。
前記電子内視鏡および前記受信部は、ポーリング方式で前記電波の遣り取りを行うことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
前記電子内視鏡は、前記映像信号にスクランブル処理を施すスクランブラを備え、
前記診断結果管理装置は、前記映像信号にデスクランブル処理を施すデスクランブラを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。