CN112153932B - 光功率分配用连接器及内窥镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于使内窥镜系统的规模进一步小型化的技术。本发明公开一种光功率分配用连接器(附加连接器)，其具备：光连接器部，其可装卸地配置在处理器，并且可以实现与处理器之间的光学连接；多个医疗器械安装部，其中，各个医疗器械都可装卸；以及至少一个光学元件，其将从处理器中所包含的光源发出的光分配到多个医疗器械安装部的各个方向上。在此光功率分配用连接器中，至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及反射率来定义的(参见图5)。

Description

光功率分配用连接器及内窥镜系统
技术领域
本公开涉及一种光功率分配用连接器及内窥镜系统。
背景技术
近年来，在内窥镜系统中，可以连接2种内窥镜装置(观测器)以执行各种检查和观察。例如，准备2个直径不同的内窥镜装置(观测器直径较大的父级观测器、以及与此相比观测器直径较小的子级观测器)，以便可以在两个观测器中观察到不同患处区域的状态。
专利文献1公开了一种共享监视器和VCR的系统，具体为一种组合使用2台内窥镜装置的内窥镜系统。此外，在专利文献1中，通过使一个内窥镜装置的操作模式可以在远程操作另一个内窥镜装置的主机模式、和在不与另一个内窥镜装置发送/接收数据的情况下进行操作的单机模式之间进行切换，以期简化设备配置。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开2003-38432号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1中，存在以下的课题：必须为各个内窥镜装置分别准备光源和处理器，并且内窥镜系统的规模仍然变大。
鉴于这种情况提出了本公开，本公开提供一种用于使内窥镜系统的规模进一步小型化的技术。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本实施方式公开了一种光功率分配用连接器(附加连接器)，其具备：光连接器部，其可装卸地配置在处理器，并且可以实现与处理器之间的光学连接；多个医疗器械安装部，其中，各个医疗器械都可装卸；以及至少一个光学元件，其将从处理器中所包含的光源发出的光分配到多个医疗器械安装部的各个方向上。在此光功率分配用连接器中，至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及光的反射率来定义的。
本公开的其它特征将在本说明书中阐述，并且，通过附图变得显而易见。此外，本公开将借助元件及各种元件的组合以及下面的详细描述和所附权利要求书中的实施方式来实现和获得。
应当理解的是，本说明书的描述仅是示例性的，并不旨在以任何方式限制权利要求或实施例。
发明效果
根据本公开，当同时使用多个医疗器械时，可以使内窥镜系统的规模进一步地小型化。
附图说明
图1是示出本实施方式中的内窥镜系统1的外观结构示例的示意图。
图2是示出将父级内窥镜装置101、子级内窥镜装置102以及孙级内窥镜装置103经由附加连接器200连接到处理器300时的情形的俯视图。
图3是示出在本实施方式中将各个内窥镜装置101至103安装于处理器300时的内窥镜系统1的内部结构示例的示意图。
图4是示出本实施方式中附加连接器(分配器)的概要基本结构示例的示意图。图4的A示出了将从光源发出的光分成2部分的附加连接器200的结构示例(第1示例)。图4的B及图4的C示出了将从光源发出的光分成3部分的附加连接器200的结构示例(第2示例及第3示例)。
图5是用于说明本实施方式中附加连接器(分配器)200的具体结构示例1的示意图。图5的A示出了与图4相同的附加连接器200的结构示例，图5的B示出了附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性。
图6是示出附加连接器(分配器)200的具体结构示例2的示意图。
图7是示出附加连接器(分配器)200的具体结构示例3的示意图。图7的A示出了附加连接器200的结构示例，图7的B示出了附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性。
图8是通过使用具有图7中所示的光谱分布波长特性的附加连接器(分配器)200来说明在实现白光、窄带光、用于观察氧饱和度的光、近红外免疫疗法中使用的光、以及用于观察ICG的光时对光源单元3004的控制(波段光的选择及光强度的调整)的示意图。
图9是示出从光路B发出的发射光的特性以及直到输出白色图像为止的处理流程(概要)的示意图。
图10是示出当父级内窥镜装置(第1医疗器械)101、子级内窥镜装置(第2医疗器械)102以及孙级内窥镜装置(第3医疗器械)103具有相同的观察功能时的观察功能示例(表1)的示意图。
图11是示出IRDye700和P-ZnPP的各个吸光特性的示意图。
图12是示出血红蛋白的吸光特性和光源单元的结构示例的示意图。
具体实施方式
<内窥镜系统的外观结构>
图1是示出本实施方式中的内窥镜系统1的外观结构示例的示意图。如图1所示，内窥镜系统1具备多个内窥镜装置101至103(父级内窥镜装置(相当于第1医疗器械)101、子级内窥镜装置(相当于第2医疗器械)102、孙级内窥镜装置(相当于第3医疗器械)103)、附加连接器(以下也称为“分配器”、“光功率分配用连接器”)200、处理器300、以及监视器400。在位于处理器300一侧的光连接器部3010上安装有附加连接器200，并且父级内窥镜装置101、子级内窥镜装置102以及孙级内窥镜装置103经由附加连接器200连接到处理器300。附加连接器200例如具有3个连接部201至203。例如，在三者中，由直径为最大尺寸的普通管构成的父级内窥镜装置101连接至附加连接器200的连接部201，由直径为中等尺寸的细管构成的子级内窥镜装置102连接至连接部202，由直径为最小尺寸的超细管构成的孙级内窥镜装置103连接至连接部203。
子级内窥镜装置102从设置在父级内窥镜装置101的操作部(图中未示出)中的镊子口(图中未示出)处插入，并且穿过父级内窥镜装置101的镊子通道后可以从前端部的镊子出口1010处露出子级内窥镜装置102。此外，相同地，孙级内窥镜装置103从设置在子级内窥镜装置102的操作部(图中未示出)中的镊子口(图中未示出)处插入，并且穿过子级内窥镜装置102的镊子通道后可以从前端部的镊子出口1020处露出孙级内窥镜装置103。
在处理器300外壳的外侧面上，设有：操作部(操作面板)3006，其用于操作员输入预定指令；电连接器部3007，其用于连接各个内窥镜装置101至103的电信线(用于传输视频信号等的线)；以及光连接器部3010等，其可以直接连接内窥镜装置101至103，并且可以安装附加连接器200。另外，在图1中，未示出各个内窥镜装置101至103的电信线及其连接，但是实际上，内窥镜装置101至103的电信线连接到电连接器部3007中。电连接器部3007例如由具有可连接USB或圆形连接器的形状的端口构成。此外，在图1中，示出了父级内窥镜装置101、子级内窥镜装置102及孙级内窥镜装置103全部连接至附加连接器200中的情形，但是通常不需要连接所有的内窥镜装置101至103，根据用途也可以连接任意2个内窥镜装置。此外，可以将处理器300分成光源装置301和信号处理装置302。
图2是示出将父级内窥镜装置101、子级内窥镜装置102以及孙级内窥镜装置103经由附加连接器200连接到处理器300时的情形的俯视图。如图2所示，通过将各个内窥镜装置101至103连接至附加连接器200的各个连接部201至203中，并且将附加连接器200的针脚连接器(公头)204插入至处理器300的光连接器部(连接器插孔(母头))3010中，从而可以完成各个内窥镜101至103与处理器300之间的光学连接。另外，连接的顺序可以是：在将附加连接器200安装到处理器300之后，将各个内窥镜装置101至103安装到附加连接器200的各个连接部201至203。此外，附加连接器200可以具有连接器插孔的结构，处理器300的一侧可以具有针脚连接器(公头)的结构。
<内窥镜系统的内部结构>
图3是示出在本实施方式中将各个内窥镜装置101至103安装于处理器300时的内窥镜系统1的内部结构示例的示意图。如上所述，内窥镜系统1具备多个内窥镜装置101至103(父级内窥镜装置(第1医疗器械)101、子级内窥镜装置(第2医疗器械)102、孙级内窥镜装置(第3医疗器械)103)、附加连接器200、处理器300、以及监视器400。
处理器300具备系统控制器3001、时序控制器3002、LED驱动装置3003、光源单元3004、存储器3005、操作面板3006、电连接器部3007、以及图像处理部3008。系统控制器3001执行存储在存储器3005中的各种程序，并且集中控制整个内窥镜系统1。此外，系统控制器3001连接到操作面板3006。系统控制器3001用于根据从操作面板3006输入的来自操作员(用户)的指令来变更内窥镜系统1的各个操作以及用于各个操作的参数。时序控制器3002向内窥镜系统1内的各个处理部输出用于调整各部操作时间的时钟脉冲。
光源单元3004例如由多个LED(Light Emitting Diode)构成(关于细节，将在后面进行说明)，并且通过LED驱动装置3003启动后发出照射光L30041。在本实施方式中，例如，作为光源单元3004，具备多个LED，并且从各个LED输出不同波段的光。因此，不需要使用传统的滤光器来生成各个波段的光。光源单元3004例如通过调整各个LED发出的光的强度，作为照明光L30041，被配置为可以输出白光(可见光波段(380nm至780nm)中至少包含RGB分量的光))、使用5-ALA(5-氨基酮戊酸)的PDD(Photodynamic-Diagnosis)激发光(例如，蓝色可见光(375nm至445nm))、使用5-ALA的PDT(Photodynamic-Therapy)激发光(例如，红色可见光(600nm至740nm)或绿色可见光(480nm至580nm))、在近红外免疫疗法中使用的近红外光(例如660nm至740nm波段的光：由于在近红外免疫疗法中所使用的被称为IRDye700的物质的吸收带峰值为689nm，因此最好是波段为680至700nm范围的光强度较强的光)等。另外，如后所述的CMOS图像传感器等的摄像元件被配置为使用5-ALA来接收PDD荧光(由上述激发光产生的荧光：例如红色荧光(600至740nm))。
本实施方式的内窥镜系统1被配置为以3种操作模式进行操作：普通(白光)观察模式，其使用由光源单元3004生成的白光直接(或者除去红外线分量及/或紫外线分量)作为照明光(普通光(白光))L30041来进行内窥镜观察；特殊观察模式，其使用由光源单元3004生成的预定波段中的光(特殊光)作为照明光L30041来进行内窥镜观察；基线测量模式，其用于获取特殊观察模式中所使用的校正值。
照明光L30041(普通光或特殊光)在附加连接器200中被分成预定数量的光(例如，当其为白光时被分成3部分，当其为窄带观察光时被分成2部分等：关于细节将在后面进行说明)，并且被导入至与各个内窥镜装置101至103相连接的各个LCB(Light CarryingBundle)1011、1021及1031中。
被导入至LCB1011、1021及1031中的照射光L在LCB1011、1021及1031中传播，并从配置于各个内窥镜装置101至103的前端的LCB1011、1021及1031中的各个发射端面发射，经由配光透镜1012、1022及1032照射在被摄体上。来自被照射光L照射的被摄体的返回光分别经由物镜1013、1023及1033在固体摄像元件1014、1024及1034的各个受光面上形成光学图像。
此外，各个内窥镜装置101至103的电信线110、120及130分别与处理器300的电连接器部3007相连接，并且各个内窥镜装置101至103与处理器300电连接。由各个内窥镜装置101至103拍摄的视频信号经由电信线110、120及130以及电连接器部3007被提供给处理器300的图像处理部3008。
固体摄像元件1014、1024及1034例如是CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)图像传感器或具有拜耳型像素配置单板彩色CCD(Charge CoupledDevice)图像传感器。固体摄像元件1014、1024及1034将在受光面的各个像素上成像的光学图像作为随光量而变化的电荷进行积累，并生成图像信号(图像数据)后输出。固体摄像元件1014、1024及1034具备所谓的芯片上彩色滤光器，其由透射红光的R滤光器、透射绿光的G滤光器和透射蓝光的B滤光器在固体摄像元件1014、1024及1034的各个受光元件上直接形成。固体摄像元件1014、1024及1034所生成的图像信号包括：图像信号R，其由装有R滤光器的受光元件拍摄而成；图像信号G，其由装有G滤光器的受光元件拍摄而成；以及图像信号B，其由装有B滤光器的受光元件拍摄而成。
另外，固体摄像元件1014、1024及1034并不受限于CMOS图像传感器或CCD图像传感器，还可以用其他种类的摄像装置代替。
如图3所示，各个内窥镜装置101至103具备驱动器信号处理部1015、1025及1035。在驱动器信号处理部1015中，图像信号在场周期内由各个固体摄像元件1014、1024及1034输入。驱动器信号处理部1015、1025及1035对由固体摄像元件1014、1024及1034输入的图像信号执行预定的处理后，将其输出到处理器300的图像处理部3008。
驱动器信号处理部1015、1025及1035还分别访问存储器1016、1026及1036，并且读取各个内窥镜装置101至103的唯一信息。记录在存储器1016、1026及1036中的各个内窥镜装置101至103的唯一信息例如包括固体摄像元件1014、1024及1034的像素数和灵敏度、可操作的场速率、型号等。驱动器信号处理部1015、1025及1035将从存储器1016、1026及1036读取的唯一信息输出到系统控制器3001中。
系统控制器3001基于各个内窥镜装置101至103的唯一信息来执行各种运算，并且生成控制信号。系统控制器3001使用所生成的控制信号来控制处理器300中的各种处理部的操作和时间，以便执行适用于连接至处理器300的内窥镜装置的处理。
时序控制器3002根据由系统控制器3001所执行的时序控制，向各个驱动器信号处理部1015、1025及1035提供时钟脉冲。各个驱动器信号处理部1015、1025及1035根据从时序控制器3002所提供的时钟脉冲，按照与在处理器300一侧处理的图像的场速率(帧速率)同步的时序来驱动控制相应的固体摄像元件1014、1024及1034。
图像处理部3008在一个场周期内对从各个驱动器信号处理部1015、1025及1035输入的图像信号执行补色、矩阵运算和Y/C分离等预定的信号处理后，生成用于监视器显示的屏幕数据，并将所生成的用于监视器显示的屏幕数据转换为预定的视频格式信号。将转换后的视频格式信号输出到监视器400中。由此，将被摄体的图像显示在监视器400的显示屏上。
此外，图像处理部3008例如可以被配置为，在特殊观察模式下基于所获取的图像信号R(Red)、G(Green)和B(Blue)执行光谱分析处理，计算与作为被摄体的活组织中的氧饱和度具有相关性的指标值，并且生成用于可视地显示计算结果的图像数据。
如上所述，本实施方式的内窥镜系统1可以被配置为以3种操作模式进行操作：普通观察模式，其使用光源单元3004发出的白光(普通光)作为照明光L30041；特殊观察模式，其使用光源单元3004发出的特殊光(特定波段的光)作为照明光L30041来进行光谱分析；基线测量模式，其用于获取特殊观察模式使用的校正值。用户通过对各个内窥镜装置101至103的操作部(图中未示出)或处理器300的操作面板3006进行操作来执行各种模式的切换。
在正常观察模式下，系统控制器3001控制LED驱动装置3003从光源单元3004发射白光(例如，波段为400nm至770nm的光)。发射的白光被附加连接器200分成3部分。分散后的各个白光经由各个内窥镜装置101至103中的LCB1011、1021及1031照射到被摄体(观察部位)上。通过在观察部位上反射白光而获得的反射光由固体摄像元件1014、1024及1034拍摄。然后，根据需要对由固体摄像元件1014、1024及1034拍摄的图像数据进行图像处理，然后将其转换为视频信号，并显示在监视器400上。
在特殊观察模式及基线测量模式下，系统控制器3001控制LED驱动装置3003，并从光源单元3004发射特殊光(例如，包括中心波长为415nm和530nm的光的波段光(窄带观察光)、用于观察氧饱和度的光(526至585nm的波段光及546至570nm波段光：在所谓的宽Wide/Narrow方式的情况下)、用于观察P-ZnPP的光(包括波长为423nm的光的波段光)、近红外免疫疗法中使用的光(包括波长为689nm的光的波段光(例如，包括660至740nm的波段的近红外光))、用于观察ICG的光(包括波长为785nm的光的波段光)等)(用于观察P-ZnPP的光、以及近红外免疫疗法中使用的光请参见图11。换句话说，当用于观察P-ZnPP时，需要发射包括吸光特性的峰值波长为423nm的光的波段光，当用于近红外免疫疗法时，需要发射包括IRDye700的吸光特性的峰值波长为689nm的光的波段光)。发射的特殊光被附加连接器200分成2部分或3部分。分散后的各特殊光经由各个内窥镜装置101至103中的LCB1011、1021及1031照射到被摄体(观察部位)上。通过在观察部位上反射特殊光而获得的反射光由固体摄像元件1014、1024及1034拍摄。然后，根据需要对由固体摄像元件1014、1024及1034拍摄的图像数据进行图像处理，然后将其转换为视频信号，并显示在监视器400上。在特殊观察模式下，基于所拍摄的图像数据来执行预定的分析处理(例如，不同深度的血管运行图像生成处理、对特征区域的识别处理、血液净化处理等)。
基线测量模式是在实际内窥镜观察之前，以消色差扩散板或标准反射板等标准色板作为被摄体，在特殊光的照射下进行拍摄，并获取用于在特殊观察模式下进行标准化处理的数据的模式。
在基线测量模式下使用特殊光拍摄的三原色的图像数据R(x，y)、G(x，y)和B(x，y)分别作为基线图像数据BLR(x，y)、BLG(x，y)和BLB(x，y)存储在图像处理部3008的内部存储器(图中未示出)中。另外，R(x，y)、G(x，y)，B(x，y)及BLR(x，y)、BLG(x，y)、BLB(x，y)分别是像素(x，y)的图像数据及基准图像数据的值。此外，像素(x，y)由水平方向上的坐标x及垂直方向上的坐标y来指定。
<附加连接器(分配器)的基本结构示例>
图4是示出本实施方式中附加连接器(分配器)的概要基本结构示例的示意图。图4的A示出了将从光源发出的光分成2部分的附加连接器200的结构示例(第1示例)。图4的B及图4的C示出了将从光源发出的光分成3部分的附加连接器200的结构示例(第2示例及第3示例)。
(i)第1示例
如图4的A所示，第1示例的附加连接器(分配器)200具有：入射侧准直透镜210，其用于对从光源单元3004发射的光进行光学调整(准直)为平行状态；二向色镜211，其具有透射来自入射侧准直透镜210的准直光的一部分并反射剩余的光的作用；第1发射侧准直透镜212，其用于聚焦由二向色镜211反射的准直光；以及第2发射侧准直透镜213，其用于聚焦透射过二向色镜211的准直光。通过适当地选择表面涂层材料，可以将二向色镜211的透射率及反射率控制为预定值。此外，通过在二向色镜211的表面上设计涂层，可以透射或反射特定波长的光。另外，由于通过涂覆二向色镜的表面来调整二向色镜的光学特性是众所周知的，因此这里不对其进行详细说明。在第1示例中，使用了二向色镜，但是也可以使用半反射镜。
(ii)第2示例
如图4的B所示，第2示例的附加连接器(分配器)200具有：入射侧准直透镜210，其用于对从光源单元3004发射的光进行光学调整(准直)为平行状态；第1二向色镜221，其具有以预定的比例透射并反射来自入射侧准直透镜210的准直光的作用；第2二向色镜222，其具有进一步以预定的比例透射并反射由二向色镜211反射的光的作用；第1发射侧准直透镜223，其用于聚焦透射过第1二向色镜221的光；第2发射侧准直透镜224，其用于聚焦反射二向色镜222的光；以及第3发射侧准直透镜225，其用于聚焦透射过二向色镜222的光。例如，当将第1二向色镜221的透射率设为30％，将反射率设为70％，将第2二向色镜222的透射率及反射率分别设为50％时，则该附加连接器200相对于第3医疗器械，光分配率可以是30％，相对于第1医疗器械及第2医疗器械，光分配率可以是35％。
(iii)第3示例
如图4的C所示，第3示例的附加连接器(分配器)200具有：入射侧准直透镜210，其用于对从光源单元3004发射的光进行光学调整(准直)为平行状态；正交棱镜(正交二向色棱镜)231，其用于以预定的比例透射并反射来自入射侧准直透镜210的准直光，并沿3个方向进行发射；第1发射侧准直透镜223，其用于聚焦透射过正交棱镜231的光；第2发射侧准直透镜224，其用于聚焦由正交棱镜231反射到纸面下侧的光；以及第3发射侧准直透镜225，其用于聚焦由正交棱镜231反射到纸面上侧的光。
正交棱镜231是将具有透射及反射光的功能的2个二向色镜合二为一的光学元件。棱镜边界面231_1在入射的光中透射预定比例的光并向第3医疗器械发射，反射剩余的光并向第1医疗器械(纸面上侧)发射。此外，棱镜边界面231_2在入射的光中透射预定比例的光并向第3医疗器械发射，反射剩余的光并向第2医疗器械(纸面下侧)发射。此外，例如，可以通过在正交棱镜231的各个棱镜边界面231_1及231_2上形成光沉积薄膜来调节此处的透射率及反射率。此外，可以将其形成在棱镜边界面(功能面)231_1及232_2上，以便其仅透射所需波长的光而反射其他波长的光。
(iv)关于光源单元
光源单元3004可以由各自发出不同波长的光的5个LED(发出UV、B1、G1、G2及R1的波长的光的LED)构成，或者由各自发出不同波长的光的7个LED(例如，发出UV(380至422nm的波段光)、B1(422至452nm的波段光)、B2(452至502nm的波段光)、G1(502至526nm的波段光)、G2(526至596nm的波段光)、R1(586至620nm的波段光)、以及R2(620至800nm的波段光)的波长的光的LED)构成。在本实施方式中，示出了搭载有7个LED的光源单元3004，但是LED的数量并不限定于7个，光源单元3004可以由5个LED或3个LED等任意数量的LED构成。此外，如图12所示，即使使用7个LED，也存在多种种类的光源单元3004。
(v)关于准直透镜
各个准直透镜的焦距可以相同，或者也可以根据想要穿过附加连接器200的光的特性来改变表面滤光器的透射率和像差。
<附加连接器(分配器)的具体结构示例>
下面，将使用图5至图8对附加连接器(分配器)200的具体结构示例进行说明。
(i)具体结构示例1
图5是用于说明本实施方式中附加连接器(分配器)200的具体结构示例1的示意图。图5的A示出了与图4相同的附加连接器200的结构示例，图5的B示出了附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性。另外，光源单元3004的内部结构与图4所示的结构相同。
图5的A中的附加连接器200具有图5的B的光谱分布波长特性。附加连接器200的光谱分布波长特性由光路B相关的透射率、光路A及C相关的反射率来定义。这种光谱分布波长特性例如可以通过使用适合于呈现该光学特性的材料涂覆(薄膜涂覆)正交棱镜231的棱镜边界面231_1及231_2来实现。根据图5的B，例如，附加连接器200相对于光路B透射从光源单元3004入射的光(波长为380nm至800nm的光)中的30％，并将其发射到第3医疗器械上。此外，附加连接器200相对于光路A及C分别反射从光源单元3004入射的光中的35％，并将其发射到第1医疗器械及第2医疗器械上。
(ii)具体的结构示例2(变形例)
图6是示出附加连接器(分配器)200的具体结构示例2的示意图。除了图5中所示的附加连接器(分配器)200的结构之外，图6中所示的附加连接器(分配器)200还具备液晶可调谐滤波器等能够改变透射率的光学元件241。通过使用该光学元件241，可以使用液晶以波长选择的方式穿透光，并且可以在光路A、B及C中选择独立的观察模式。例如，可以在光路A及C中进行窄带光观察(仅透射窄带观察光(415±10nm和530±10nm))，而在光路B中可以进行白光观察(透射所有可见波段的光(400nm至770nm))。
(iii)具体结构示例3
图7是示出附加连接器(分配器)200的具体结构示例3的示意图。图7的A示出了附加连接器200的结构示例，图7的B示出了附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性。图7中所示的附加连接器200与图5中所示的附加连接器200之间的差异在于正交棱镜231的光谱分布波长特性。
如图7的B所示，具体结构示例3中的光谱分布波长特性相对于光路B透射从光源单元3004入射的光(波段为UV、B1、B2、G1、G2、R1及R2的光)中的B1光、G1光及R1光的40％，并将其发射到第3医疗器械上。此外，附加连接器200相对于光路A及C分别反射从光源单元3004入射的光(波段为UV、B1、B2、G1、G2、R1及R2的光)中的50％的UV光、B2光、G2光及R2光、以及30％的B1光、G1光及R1光，并将其发射到第1医疗器械及第2医疗器械上。通过将具体结构示例3中的附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性如图7的B那样进行设定(固定)，来选择从光源单元3004发出的光的种类(UV、B1、B2、G1、G2、R1及R2的光)，并且可以通过控制各种光的强度来进行白光观察、窄带光观察、氧饱和度观察、P-ZnPP观察、近红外免疫疗法的治疗以及ICG观察。下面，将参见图8对为实现该种观察需控制哪种光源单元3004来进行说明。
图8是通过使用具有图7中所示的光谱分布波长特性的附加连接器(分配器)200来说明在实现白光、窄带光、用于观察氧饱和度的光、近红外免疫疗法中使用的光、以及用于观察ICG的光时对光源单元3004的控制(波段光的选择及光强度的调整)的示意图。
(iii-1)白光的生成
可以从光路A到C的所有光路中输出白光。在这种情况下，光源单元3004驱动7个LED(分别发射波段为UV、B1、B2、G1、G2、R1及R2的光的LED)中除R2以外的6个LED来输出波长范围从UV到R1的光。此时，考虑到附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性(图7的B)以及光导从附加连接器(分配器)200到医疗器械前端的光透射率特性，调整各个LED所输出的强度。从光谱分布波长特性(图7的B)来看，相对于光路A及C来说，反射50％的UV光、B2光及G2光，并反射30％的B1光、G1光及R1光。此外，根据光导的光透射率特性(参见图9)，在波长范围为530nm附近，光导中光的透射率低于其他波长范围的透射率。因此，例如，通过将B2光及G2光的强度与G1光及R1光的强度之比设为3:5、将UV光的强度与B1光的强度之比设为3:5，并且将UV光的强度设为B2光或G2光的强度的约1.5～1.75倍、且将B1光的强度设为G1光或R1光的强度的约1.5～1.75倍，从而可以控制来自各个光路的各个光的输出强度相等。另一方面，相对于光路B来说，透射并输出来自光源单元3004的B1光、G1光及R1光的40％。但是，UV光的强度与B1光的强度的比率(3:5)以及UV光的强度与B2光或G2光的强度的比率(约1.5～1.75倍)仅是其中一例，并不受限于此，光源单元3004可以被配置为输出经调整后的光，以使得从医疗器械发射的光具有所需的RGB比率。
在这里，参见图9，将对从光路B发出的光的特性以及直到输出白色图像为止的处理流程(概要)进行说明。另外，为了在图9中仅示出对光路B输出白光时的处理步骤，将来自光源单元3004的输出光作为B1光、G1光及R1光进行示出。当从光源单元3004输出的B1光、G1光及R1光穿过附加连接器(分配器)200时(图9的A)，根据此光谱分布波长特性(图7的B)，B1光、G1光及R1光中各种光的40％从光路B输出(图9的B)。在步骤B中，输出到附加连接器(分配器)200的光路B的光中，B1光的强度约为G1光及R1光的强度的1.5～1.75倍(图9的B)。这是因为连接到光路B的第3医疗器械的光导的透射率在大约400nm至大约530nm附近比其他波长范围的透射率低。也就是说，穿过光导并从第3医疗器械的前端输出的B1光、G1光及R1光以几乎相同的光强度发射(图9的C)，并照射到观察对象上。来自观察对象的反射光被固体摄像元件(CMOS图像传感器)1034接收。如图9的C所示，CMOS图像传感器的受光特性覆盖了从观察对象反射的B1光、G1光及R1光的波段，并且由固体摄像元件1034拍摄观察对象的图像。然后，拍摄后并获取的图像数据经由处理器300的电连接器部3007被传送到图像处理部3008中。考虑到RGB反射率根据观察对象种类的不同而不同的事实，图像处理部3008使用查找表来校正图像数据的RGB增益(调整色彩平衡(白平衡))，并作为白光图像进行输出(屏幕显示)(图9的C)。
(iii-2)窄带光的生成
可以从光路A及C中输出窄带光。在这种情况下，光源单元3004驱动2个LED(分别发射波段为UV及G2的光的LED)来输出UV光(例如415±10nm的光)及G2光(例如530±10nm的光)。此时，由于附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性(图7的B)将UV光和G1光设定为相同的反射率，因此不需要根据光谱分布波长特性来调整强度。然而，要考虑从附加连接器(分配器)200到第1医疗器械及第2医疗器械的前端的光导的光透射率特性，来调整各个LED输出的强度。根据光导的光透射率特性(参见图9)，在波长范围为530nm附近光导的光透射率低于其他波长范围的透射率，因此将UV光的强度设为G2光的强度的约1.5～1.75倍。
另一方面，可以对光路B仅透射B1光、G1光及R2光(透射率为40％)，因此没有光从光路B输出。
(iii-3)用于观察氧饱和度的光的生成
用于观察氧饱和度的光从光路A及光路C中输出，白光从光路B中输出。在这种情况下，光源单元3004在6个LED(分别发射波段为UV、B1、B2、G1、G2及R1的光的LED)中可以通过使第1组LED(发射B1光、G1光及R1光的LED)和第2组LED(发射UV光、B2光及G2光的LED)交替发光，来交替输出如图8所示的波长范围内的光。然后，根据光谱分布波长特性(图7的B)，在附加连接器(分配器)200中，第1组光(B1光、G1光及R1光)中的50％的光经过反射分配到光路A及光路C中。此外，根据光谱分布波长特性(图7的B)，在附加连接器(分配器)200中，第2组光(UV光，B2光及G2光)中的30％的光经过反射分配到光路A及光路C中。为了使第1组光和第2组光的输出强度相同，可以以与生成白光或窄带光时相同的方式调整光源单元3004的光强度。然后，将B1光、G1光及R1光、与UV光、B2光及G2光分别经由光路A及光路C在同一时间提供给第1医疗器械和第2医疗器械。
另一方面，第2组的光被具有图7的B中的光谱分布波长特性的附加连接器(分配器)200阻断，不会输出到光路B，仅有第1组的光(30％的光)透射附加连接器(分配器)200后间歇地输出到光路B中(也就是说，将第2组的光提供给光路A及C的时间内，光不会输出到光路B中)。从第3医疗器械的前端将此第1组光(B1光、G1光及R1光)作为白光输出，并且拍摄来自观察对象的反射光后获取的图像数据经图9中说明的处理后，作为白光图像输出。
如上所述，父级内窥镜装置(第1医疗器械)101和子级内窥镜装置(第2医疗器械)102可以作为用于计算氧饱和度的设备使用，孙级内窥镜装置(第3医疗器械)103作为用于观察白光的设备使用。
(iii-4)近红外免疫疗法中使用的光的生成
可以从光路A到C的所有光路中输出近红外免疫疗法中使用的光。在这种情况下，光源单元3004仅用于使发射波段为R1的光的LED发光。根据光谱分布波长特性(图7的B)，在附加连接器(分配器)200中，R1光中的30％的光经过反射分配到光路A及光路C中。另一方面，根据光谱分布波长特性(图7的B)，在附加连接器(分配器)200中，R1光中的40％的光经过透射输出到光路B中。另外，可以在光源单元3004一侧调整所输出的各个R1光的强度，或者也可以通过处理器300的图像处理部3008调整所获取的图像数据的增益。另外，在近红外免疫疗法中，使用被称为IRDye700的色素(别名为酞菁)的、具有4个邻苯二甲酰亚胺与氮原子交联的结构的环状化合物，并起到光反应性基团的作用。由于基因突变等，“抗体”起到与癌细胞中表达的抗原进行特异性结合的作用。例如，目前正在临床研究中的RM-1929的抗体使用与EGFR(表皮细胞生长因子受体)相结合的“西妥昔单抗”，其可以与抗体进行特异性结合。在近红外免疫疗法中，以这种方式合成“抗体”和“光反应性基团”的药物在用光照射之前向患者给药(口服或静脉注射)，经过足够的时间使其与恶性肿瘤相结合后，利用近红外光照射患处，与药物成分相结合的癌细胞经药物成分的膨胀而破裂。
(iii-5)用于观察ICG(Indocyanine Green)的光的生成
用于观察ICG的光仅从光路A及光路C输出，而并不从光路B输出。在这种情况下，光源单元3004仅用于使发射波段为R2的光的LED发光。根据光谱分布波长特性(图7的B)，在附加连接器(分配器)200中，R2光中的50％的光经过反射分配到光路A及光路C中。另一方面，由于R2光无法透射附加连接器(分配器)200，因此无法输出到光路B中。另外，可以在光源单元3004一侧调整所输出的各个R2光的强度，或者可以通过处理器300的图像处理部3008调整所获取的图像数据的增益。
(iv)其他具体结构示例
通过变更附加连接器(分配器)200的光谱分布波长特性，可以实现各种观察功能。图10是示出当父级内窥镜装置(第1医疗器械)101、子级内窥镜装置(第2医疗器械)102以及孙级内窥镜装置(第3医疗器械)103具有相同的观察功能时的观察功能示例(表1)的示意图。例如，由于所使用的光的种类(波长范围)根据观察区域(人的部位)的不同而不同，因此从各个光路输出的光的比例也不同。因此，操作员(用户)将根据观察的区域来切换使用附加连接器(分配器)200。
如前所述，通过控制入射附加连接器(分配器)200的光的种类及强度(控制哪个波段的光以什么样的强度发射到光源单元3004)，可以从附加连接器(分配器)200输出各种观察光。例如，通过准备改变了分光器各波段的透射和反射的设计值的附加连接器200，可以仅通过更换附加连接器200就可以调整各个设备的光强比，从而可以调整各种观察和治疗模式的分配以及光强比。
<其他>
如上所述，本实施方式的附加连接器(分配器)200可以用于由父级内窥镜装置和子级内窥镜装置构成的父子观测器或由父级内窥镜装置、子级内窥镜装置和孙级内窥镜装置构成的父子孙级观测器，作为其他实施方式，也可以用于在具有多个镊子口(例如，相同直径)的医疗器械(也可以是父级内窥镜装置)中同时插入多个内窥镜装置(相同直径：兄弟级观测器)的情形(多腔管型医疗器械)。另外，当用于这种多腔管型医疗器械时，同时使用的多个医疗器械(此时，是内窥镜装置)的数量并不限定于3台。例如，当父级内窥镜装置(第1医疗器械)是多腔管型并且具有2个镊子口通道时，则可以同时使用1台父级内窥镜装置、2台子级内窥镜装置和2台孙级内窥镜装置，共计5台内窥镜装置。
此外，作为光源单元3004中所包含的光源，可以使用固态光源(LED(LightEmitting Diode)或LD(Laser Diode)等)或放电灯(氙气灯、HID(High-IntensityDischarge)灯、卤素灯等)。
另外，可以准备多个监视器，并且将各个内窥镜装置101至103拍摄的图像显示在各个监视器上，或者可以将监视器的显示屏分为多个区域，并且将各个内窥镜装置101至103拍摄的图像显示在各个显示区域上。
<本公开的特定事项>
(1)特定事项1
一种光功率分配用连接器(附加连接器(分配器))，其具备：
光连接器部，其可装卸地配置在处理器，并且可以实现与所述处理器之间的光学连接；
多个医疗器械安装部，其中，各个医疗器械都可装卸；
以及至少一个光学元件，其将从所述处理器中所包含的光源发出的光分配到所述多个医疗器械安装部的各个方向上。
如此一来，不必设置与各个医疗器械(内窥镜装置)相对应的光源装置，并且可以减小内窥镜系统的规模。
(2)特定事项2
一种光功率分配用连接器，
在特定事项1中，所述至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及光的反射率来定义的。
如此一来，若控制从处理器的光源输出的光的种类及强度，则仅需将一个光功率分配用连接器安装至处理器，并将多个医疗器械(内窥镜装置)安装至光功率分配用连接器上，就可以实现各种观察功能(例如，白光观察模式、窄带光观察模式、氧饱和度观察模式、近红外免疫疗法模式及ICG观察模式)。此外，若改变光谱分布波长特性，则可以很容易地进一步实现其他实施方式的观察功能。
(3)特定事项3
一种光功率分配用连接器，
在特定事项1或2中，所述光学元件由半反射镜或二向色镜构成。
(4)特定事项4
一种光功率分配用连接器，
在特定事项1或2中，所述光学元件由正交棱镜构成。
(5)特定事项5
一种内窥镜系统，其具备：
多个内窥镜装置；
处理器，其用于处理由内窥镜装置拍摄的图像数据并将与所述图像数据相对应的图像显示在显示装置上；
光功率分配用连接器，其可由所述多个内窥镜装置和所述处理器可装卸地构成，并且可以实现所述多个内窥镜装置与所述处理器之间的光学连接；
其中，所述光功率分配用连接器包括：
光连接器部，其可装卸地配置在所述处理器，并且可以实现与所述处理器之间的光学连接；
多个内窥镜安装部，其中，各个内窥镜装置都可装卸；
以及至少一个光学元件，其将从所述处理器中所包含的光源发出的光分配到所述多个内窥镜安装部的各个方向上。
如此一来，不必设置与各个内窥镜装置相对应的光源装置，并且可以减小内窥镜系统的规模。
(6)特定事项6
一种内窥镜系统，
在特定事项5中，所述至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及光的反射率来定义的。
如此一来，若控制从处理器的光源输出的光的种类及强度，就可以实现各种观察功能(例如，白光观察模式、窄带光观察模式、氧饱和度观察模式、近红外免疫疗法模式及ICG观察模式)。此外，若改变光谱分布波长特性，则可以很容易地进一步实现其他实施方式的观察功能。
(7)特定事项7
一种内窥镜系统，
在特定事项5或6中，所述光学元件包括半反射镜及二向色镜中的至少一个。
(8)特定事项8
一种内窥镜系统，
在特定事项5或6中，所述光学元件由正交棱镜构成。
(9)特定事项9
一种内窥镜系统，
在特定事项6中，所述处理器包括：
光源，其用于发出多种波段的光；
操作部，其用于输入对所述处理器的操作进行控制的指令；
以及控制部，其用于响应从所述操作部输入的指令来控制从所述光源产生的光的强度，
所述指令用于表示与所需观察功能相对应的波段光的种类和各个波段光的强度，
所述控制部用于控制所述光源，使其响应所述指令并以指定强度发射所指定的波段光。
如此一来，由于根据操作员输入的指令来执行对光源的控制，因此光功率分配用连接器(附加连接器(分配器))具有能够实现操作员所需的观察模式的光谱分布波长特性，从而可以很容易地实现该观察模式。此外，当利用同一个光功率分配用连接器无法实现其他观察模式时，通过变更为具有其他光谱分布波长特性的光功率分配用连接器就可以很容易地实现其他观察模式。
(10)特定事项10
一种内窥镜系统，
在特定事项9中，所述光功率分配用连接器包括用于在3个方向上分配并输出入射光的光学元件，
所述光学元件的光谱分布波长特性是仅以预定比例在第1方向上透射B1光、G1光及R1光，但在所述第1方向上不会透射UV光、B2光、G2光及R2光，并且仅以预定的比例在第2方向及第3方向上分别反射UV光、B1光、B2光、G1光、G2光、R1光及R2光的特性。
(11)特定事项11
一种内窥镜系统，
在特定事项10中，当所述所需的观察功能是白光观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并输出预定强度的UV光、B1光、B2光、G1光、G2光及R1光。
(12)特定事项12
一种内窥镜系统，
在特定事项10中，当所述所需的观察功能是窄带光观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的UV光及G2光。
(13)特定事项13
一种内窥镜系统，
在特定事项10中，当所述所需的观察功能是氧饱和度观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并使由预定强度的B1光、G1光及R1光构成的第1光组和由预定强度的UV光、B2光及G2光构成的第2光组交互切换地进行输出。
(14)特定事项14
一种内窥镜系统，
在特定事项10中，当所述所需的观察功能是近红外免疫疗法模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的R1光。
(15)特定事项15
一种内窥镜系统，
在特定事项10中，当所述所需的观察功能是ICG观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的R2光。
特定事项11至15中所示的观察模式仅是示例性的，本实施方式的光功率分配用连接器也可以用于除了本实施方式中列出的观察模式之外的其他模式。
符号说明
1 内窥镜系统
101 父级内窥镜装置(第1医疗器械)
102 子级内窥镜装置(第2医疗器械)
103 孙级内窥镜装置(第3医疗器械)
200 附加连接器(分配器)
300 处理器
400 监视器
201,202,203 连接部
204 针脚连接器(公头)
211,221,222 二向色镜
231 正交棱镜
3001 系统控制器
3004 光源单元
3006 操作面板。

Claims (14)

1.一种光功率分配用连接器，其具备：
光连接器部，其可装卸地配置在处理器，并且可以实现与所述处理器之间的光学连接；
多个医疗器械安装部，其中，各个医疗器械都可装卸；
以及至少一个光学元件，其将从所述处理器中所包含的光源发出的光分配到所述多个医疗器械安装部的各个方向上，
所述至少一个光学元件以在所述各个方向上不同的分配率对所述光源发出的光进行分配，
所述光功率分配用连接器包括用于在3个方向上分配并输出入射光的光学元件，
所述光学元件的光谱分布波长特性是仅以预定比例在第1方向上透射B1光、G1光及R1光，但在所述第1方向上不会透射UV光、B2光、G2光及R2光，并且仅以预定的比例在第2方向及第3方向上分别反射UV光、B1光、B2光、G1光、G2光、R1光及R2光的特性。
2.如权利要求1所述的光功率分配用连接器，
所述至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及光的反射率来定义的。
3.如权利要求1或2所述的光功率分配用连接器，
所述光学元件由半反射镜或二向色镜构成。
4.如权利要求1或2所述的光功率分配用连接器，
所述光学元件由正交棱镜构成。
5.一种内窥镜系统，其具备：
多个内窥镜装置；
处理器，其用于处理由内窥镜装置拍摄的图像数据并将与所述图像数据相对应的图像显示在显示装置上；
以及光功率分配用连接器，其可由所述多个内窥镜装置和所述处理器可装卸地构成，并且可以实现所述多个内窥镜装置与所述处理器之间的光学连接；
其中，所述光功率分配用连接器包括：
光连接器部，其可装卸地配置在所述处理器，并且可以实现与所述处理器之间的光学连接；
多个内窥镜安装部，其中，各个内窥镜装置都可装卸；
以及至少一个光学元件，其将从所述处理器中所包含的光源发出的光分配到所述多个内窥镜安装部的各个方向上，
所述至少一个光学元件以在所述各个方向上不同的分配率对所述光源发出的光进行分配，
所述光功率分配用连接器包括用于在3个方向上分配并输出入射光的光学元件，
所述光学元件的光谱分布波长特性是仅以预定比例在第1方向上透射B1光、G1光及R1光，但在所述第1方向上不会透射UV光、B2光、G2光及R2光，并且仅以预定的比例在第2方向及第3方向上分别反射UV光、B1光、B2光、G1光、G2光、R1光及R2光的特性。
6.如权利要求5所述的内窥镜系统，
所述至少一个光学元件具有光谱分布波长特性，其是由多个波段中的各个光的透射率及反射率来定义的。
7.如权利要求5或6所述的内窥镜系统，
所述光学元件由半反射镜或二向色镜构成。
8.如权利要求5或6所述的内窥镜系统，
所述光学元件由正交棱镜构成。
9.如权利要求6所述的内窥镜系统，
所述处理器包括：
光源，其用于发出多种波段的光；
操作部，其用于输入对所述处理器的操作进行控制的指令；
以及控制部，其用于响应从所述操作部输入的指令来控制从所述光源产生的光的强度，
所述指令用于表示与所需观察功能相对应的波段光的种类和各个波段光的强度，
所述控制部用于控制所述光源，使其响应所述指令并以指定强度发射所指定的波段光。
10.如权利要求9所述的内窥镜系统，
当所述所需的观察功能是白光观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并输出预定强度的UV光、B1光、B2光、G1光、G2光及R1光。
11.如权利要求9所述的内窥镜系统，
当所述所需的观察功能是窄带光观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的UV光及G2光。
12.如权利要求9所述的内窥镜系统，
当所述所需的观察功能是氧饱和度观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并使由预定强度的B1光、G1光及R1光构成的第1光组和由预定强度的UV光、B2光及G2光构成的第2光组交互切换地进行输出。
13.如权利要求9所述的内窥镜系统，
当所述所需的观察功能是近红外免疫疗法模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的R1光。
14.如权利要求9所述的内窥镜系统，
当所述所需的观察功能是ICG观察模式时，所述控制部控制所述光源使其响应所述指令并仅输出预定强度的R2光。
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