JP4887063B2 - 電子内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の被観察部位の画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡に関する。

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。電子内視鏡の被検体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いる。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、被検体内の画像（以下、内視鏡画像という場合がある。）が生成される。術者は、この内視鏡画像をモニタで観察しながら、電子内視鏡を操作して、診断を行う。

従来、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たが、最近、信号ケーブルを取り除い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）。このシステムでは、信号を電波に変調する変調部、および電波を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、電波によって信号の遣り取りを行えるようにしている。

ワイヤレス電子内視鏡システムは、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システムでは、電子内視鏡側の患者回路とプロセッサ装置側の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

ワイヤレス電子内視鏡では、電波を特定の周波数で送信するために同調回路が必要であるが、特許文献１および２では、同調回路については具体的に記載されておらず、電波の混信に関する対策がなされていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、安価な構成で電波の混信を防ぐことができる電子内視鏡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、被検体の被観察部位の画像を取得し、前記画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡において、前記被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管を備え、前記可撓管の少なくとも一部分を、前記電波を特定の周波数で送信するための同調回路のインダクタとして用いることを特徴とする。

前記インダクタとして用いる前記可撓管の部分に複数のタップを接続し、前記複数のタップへの接続を選択的に切り替えることで、前記周波数を変更する第１切り替え手段を設けることが好ましい。あるいは、前記インダクタに並列接続される前記同調回路のキャパシタを、容量可変コンデンサとし、前記容量可変コンデンサの容量を選択的に切り替えることで、前記周波数を変更する第２切り替え手段を設けることが好ましい。

前記インダクタとして用いる前記可撓管の部分を、前記同調回路に繋がる配線を除く前記軟性部を構成する他の部材と電気的に絶縁することが好ましい。

螺旋の向きが反対の二つの可撓管が外側と内側に重ねて配されており、一方の可撓管を前記インダクタとして用い、他方の可撓管と電気的に絶縁することが好ましい。

本発明の電子内視鏡によれば、被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管の少なくとも一部分を、電波を特定の周波数で送信するための同調回路のインダクタとして用いるので、安価な構成で電波の混信を防ぐことができる。

図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、およびプロセッサ装置１１から構成される。電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とは、信号の遣り取りを電波１２（例えば、送受信周波数帯域３００〜４００ＭＨｚ）にて行う。

電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４とを備えている。挿入部１３の先端に連設された先端部１３ａには、被検体内の被観察部位像の像光を取り込むための対物レンズ１５と像光を撮像するＣＣＤ１６、および照射レンズ１７と被検体内照明用のＬＥＤ１８（ともに図４参照）が内蔵されている。ＣＣＤ１６により取得された被検体内の画像は、プロセッサ装置１１に接続されたモニタ１９に内視鏡画像として表示される。

先端部１３ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１３ｂが設けられている。湾曲部１３ｂは、操作部１４に設けられたアングルノブ１４ａが操作されて、挿入部１３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する。これにより、先端部１３ａが被検体内の所望の方向に向けられる。

湾曲部１３ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１３ｃが設けられている。軟性部１３ｃは、先端部１３ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１４を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、数ｍの長さを有する。

操作部１４の下方には、水が貯留される貯水タンク２１と、エアーが貯留されるエアーボンベ２２とが内蔵されたカートリッジ２３が着脱自在に取り付けられている。これら貯水タンク２１、エアーボンベ２２に貯留された水、エアーは、操作部１４の送水／送気ボタン１４ｂの操作に連動して、電子内視鏡１０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１３ａに形成された洗浄ノズル（図示せず）から対物レンズ１５に向けて噴射される。これにより、対物レンズ１５の表面に付着した汚物などの除去や、被検体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２３は、電子内視鏡１０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１０の操作性を安定化させる役割も果たしている。なお、符号２４は、処置具が挿通される鉗子口である。

図２に示すように、軟性部１３ｃは、外皮層３０と、筒状網体３１と、可撓管３２、３３とから構成される。外皮層３０は、軟性樹脂を成形してなり、被検体内を軟性部１３ｃが摺動する際に好適なように、表面が滑らかに形成されている。筒状網体３１は、アラミド繊維などの絶縁体からなる線材を所定の持ち数および打ち数で編組してなり、外皮層３０に接着剤などで接着されている。

可撓管３２、３３は、外側と内側に重ねて配されている。可撓管３２、３３は、所定の幅を有する帯状の弾性金属を、所定のピッチで螺旋状に巻き回してなり、螺旋の向きが互いに反対となっている。特に、可撓管３３は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウム、または熱処理された特殊ステンレス（製品名ＫＣＦ、中野ハガネ株式会社製、インターネットURL〈http://www.nakano-steel.co.jp/kcf.html〉参照）からなる。可撓管３３の表面には、アルマイト処理、または熱処理によって酸化皮膜３４が形成されている。可撓管３３は、この酸化皮膜３４により、可撓管３２と電気的に絶縁されている。

図３において、可撓管３２には、先端部１３ａ側の端から長さｄ１〜ｄ３のところに、タップ４０が接続されている。可撓管３２の長さｄ１〜ｄ３の部分３２ａには、このタップ４０および切り替えスイッチ４１を介して、送信部５７（図４参照）の同調回路４２を構成するキャパシタ４３が並列接続されている。切り替えスイッチ４１は、操作部１４の手元スイッチ１４ｃの操作に連動して、キャパシタ４３に接続するタップ４０を選択的に切り替える。これにより、可撓管３２の長さｄ１〜ｄ３の部分３２ａが、同調回路４２のインダクタとして機能し、また、切り替えスイッチ４１でタップ４０を選択的に切り替えることで、電波１２の送信周波数が変更される。なお、ｄ１〜ｄ３の値は、電波１２の送信周波数とキャパシタ４３の容量によって決定され、例えば、３００ＭＨｚ、３５０ＭＨｚ、４００ＭＨｚのように、変更される送信周波数にある程度幅をもたせるような値とされている。

可撓管３２には、先端部１３ａ側の端から長さｄ３のところに、絶縁リング４４が配されている。可撓管３２は、この絶縁リング４４により、長さｄ３の部分３２ａと他の部分３２ｂとが電気的に絶縁され、且つ機械的に連結されている。

図４において、ＣＰＵ５０は、電子内視鏡１０全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ５０には、電子内視鏡１０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、この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１０の動作制御を行う。

また、ＣＰＵ５０には、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５２が接続されている。ＴＧ５２は、ＣＣＤ１６、後述するＡＦＥ５４、パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）５５に接続されており、これら各部にタイミング信号（クロックパルス）を送信する。ＣＣＤ１６、ＡＦＥ５４、およびＰ／Ｓ５５は、ＴＧ５２から送信されるタイミング信号に基づいて動作する。

ＬＥＤ１８には、駆動部５３が接続されている。駆動部５３は、ＣＰＵ５０の制御の下に、ＬＥＤ１８をオン／オフ駆動させる。ＬＥＤ１８から発せられた光は、照射レンズ１７を介して被検体内の被観察部位に照射される。なお、先端部１３ａではなく操作部１４の内部にＬＥＤ１８を配し、ライトガイドで先端部１３ａに導光する構成としてもよい。

ＣＣＤ１６は、対物レンズ１５から入射した被観察部位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。ＡＦＥ５４は、ＣＣＤ１６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画像信号に変換する。

Ｐ／Ｓ５５は、ＡＦＥ５４から入力されるデジタルの画像信号を、パラレルデータからシリアルデータに変換する。また、Ｐ／Ｓ５５は、ＴＧ５２からのタイミング信号による画像信号の垂直、水平同期信号をシリアル変換する。

変調部５６は、Ｐ／Ｓ５５から出力されたシリアルデータに、例えば、４値ＰＳＫ（ＱＰＳＫ）方式を用いてデジタル直交変調を施し、電波１２を表すＲＦ信号に変調する。送信部５７は、変調部５６で変調されたＲＦ信号に応じた高周波電流を、アンテナ５８に給電する。これにより、アンテナ５８から電波１２がプロセッサ装置１１に送信される。

コネクタ５９には、バッテリ６０が接続されている。バッテリ６０の電力は、ＣＰＵ５０により制御される電力供給部６１から、電子内視鏡１０の各部に供給される。なお、図１には示していないが、操作部１４の後部には、バッテリ６０を収納するバッテリ収納室が設けられており、コネクタ５９はその内部に配されている。

図５において、ＣＰＵ７０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ７０には、プロセッサ装置１１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、このＲＯＭ７１から必要なプログラムやデータを読み出し、プロセッサ装置１１の動作制御を行う。

アンテナ７２は、アンテナ５８からの電波１２を受信する。受信部７３は、アンテナ７２で受信された電波１２をＲＦ信号に復調し、これを増幅する。また、受信部７３には、同調回路４２と同様の同調回路（図示せず）が設けられており、電波１２の受信周波数が同調回路４２で設定された送信周波数に同調されている。

復調部７４は、ＲＦ信号にデジタル直交検波を施して、ＲＦ信号を変調部５６で変調される前の画像信号に復調する。同期分離部７５は、ＣＰＵ７０の制御の下に、復調部７４で復調された画像信号から、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。

画像信号処理部７６は、画像信号からデジタルのビデオ信号を生成する。ビデオ信号処理部７７は、画像信号処理部７６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７８は、ビデオ信号処理部７７で各種画像処理が施され、モニタ１９に内視鏡画像として表示されるビデオ信号を一旦格納する。

上記のように構成された電子内視鏡システム２で被検体内を観察する際には、挿入部１３を被検体内に挿入し、ＬＥＤ１８をオンして被検体内を照明しながら、ＣＣＤ１６による内視鏡画像をモニタ１９で観察する。

このとき、対物レンズ１５から入射した被観察部位の像光は、ＣＣＤ１６の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ１６から撮像信号が出力される。ＣＣＤ１６から出力された撮像信号は、ＡＦＥ５４で相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換が施され、デジタルの画像信号に変換される。

ＡＦＥ５４から出力されたデジタルの画像信号は、Ｐ／Ｓ５５によりシリアルデータに変換される。Ｐ／Ｓ５５から出力されたシリアルデータは、変調部５６でデジタル直交変調が施され、ＲＦ信号となる。ＲＦ信号は、送信部５７にて、可撓管３２の一部分３２ａをインダクタとして用いた同調回路４２で同調され、切り替えスイッチ４１により選択された送信周波数で、アンテナ５８から電波１２として送信される。

一方、プロセッサ装置１１では、アンテナ５８から送信された電波１２がアンテナ７２で受信されると、受信部７３で電波１２がＲＦ信号に復調され、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、ＲＦ信号が変調部５６で変調される前の画像信号に復調される。

復調部７４で復調された画像信号は、ＣＰＵ７０の制御の下に、同期分離部７５で同期分離が施される。そして、画像信号処理部７６でデジタルのビデオ信号として出力される。画像信号処理部７６で出力されたビデオ信号は、ビデオ信号処理部７７で各種画像処理が施され、バッファ７８に一旦格納されて、モニタ１９に内視鏡画像として表示される。

以上説明したように、軟性部１３ｃに埋設された可撓管３２の一部分３２ａを同調回路４２のインダクタとして用いたので、電波１２の同調を確実にとることができる。また、可撓管３２は電子内視鏡１０に既存の部品で、インダクタを別に設ける必要がないので、部品コストを削減することができる。

可撓管３２の一部分３２ａにタップ４０を接続し、切り替えスイッチ４１により選択的に切り替えるようにしたので、複数台の電子内視鏡１０を診察室などの限られた空間内で使用する場合に、電子内視鏡１０毎に電波１２の専有チャネルを割り当てることができ、装置同士の混信を防ぐことができる。

上記実施形態では、可撓管３２の一部分３２ａにタップ４０を接続し、切り替えスイッチ４１により選択的に切り替えることで、電波１２の送信周波数を変更するμ同調式の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、図６に示す同調回路８０のように、可撓管３２の一部分３２ａにタップ４０を設けずに、容量可変コンデンサ８１をキャパシタとして用い、この容量を操作部１４に設けたツマミなどで切り替えることで、電波１２の送信周波数を変更するＣ同調式を採用してもよい。

なお、可撓管３３としては、表面に酸化皮膜３４が形成された金属ではなく、表面に絶縁性の樹脂をコーティングした金属を用いてもよい。要するに、インダクタとして用いる可撓管３２の部分３２ａが、同調回路４２に繋がる配線を除いて、筒状網体３１や可撓管３３などの軟性部１３ｃを構成する他の部材と電気的に絶縁されていればよく、インダクタとして用いる可撓管３２の部分３２ａの表面に酸化皮膜３４を形成したり、絶縁性の樹脂をコーティングしたりしてもよい。

また、上記実施形態では、二重構造の可撓管３２、３３を例に挙げて説明したが、可撓管が一重の場合についても、本発明を適用することが可能である。さらに、インダクタとして用いる可撓管３２の部分３２ａにあたる軟性部１３ｃの部分を、他の部分と着脱可能にユニット化し、電波１２の送受信周波数に応じて、ユニット化した部分を付け替えるように構成してもよい。

電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。 軟性部の構造を示す概略図である。 可撓管を同調回路のインダクタとして用いた様子を模式的に示す説明図である。 電子内視鏡の構成を示すブロック図である。 プロセッサ装置の構成を示すブロック図である。 別の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 電波
１３ 挿入部
１３ｃ 軟性部
１９ モニタ
３２、３３ 可撓管
４２、８０ 同調回路
４３ キャパシタ
５０ ＣＰＵ
５６ 変調部
５７ 送信部
７０ ＣＰＵ
７３ 受信部
７４ 復調部
８１ 容量可変コンデンサ

Claims (5)

1. 被検体の被観察部位の画像を取得し、前記画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡において、
   前記被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管を備え、
   前記可撓管の少なくとも一部分を、前記電波を特定の周波数で送信するための同調回路のインダクタとして用い、
   前記インダクタとして用いる前記可撓管の部分を、前記同調回路に繋がる配線を除く前記軟性部を構成する他の部材と電気的に絶縁することを特徴とする電子内視鏡。
2. 前記インダクタとして用いる前記可撓管の部分と他の部分とを、絶縁リングで連結することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
3. 前記インダクタとして用いる前記可撓管の部分に複数のタップを接続し、
   前記複数のタップへの接続を選択的に切り替えることで、前記周波数を変更する第１切り替え手段を設ける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。
4. 前記インダクタに並列接続される前記同調回路のキャパシタを、容量可変コンデンサとし、
   前記容量可変コンデンサの容量を選択的に切り替えることで、前記周波数を変更する第２切り替え手段を設ける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。
5. 螺旋の向きが反対の二つの可撓管が外側と内側に重ねて配されており、
   一方の可撓管を前記インダクタとして用い、他方の可撓管と電気的に絶縁することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡。

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