JP2006043449A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 内視鏡の挿入長さを示す情報をモニタ上に簡単に表示させることができ且つ患者に負担を掛けることのない内視鏡システムを提供する。
【解決手段】 体腔内に挿入される挿入部を有した内視鏡と、挿入部の長手方向に沿って配設された、内視鏡周辺の環境を測定する複数のセンサと、センサによる測定結果に基づいて体腔内における挿入部の挿入長さに関する情報を算出するプロセッサと、挿入長さに関する情報を表示する表示装置とを有する内視鏡システムを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内視鏡の挿入長さを検出する内視鏡システムに関する。

患者の体腔内を観察する場合、ケーブルやファイバを配置した可撓管の先端部にある撮像素子により当該体腔内の画像を撮像する電子内視鏡が利用されている。内視鏡を用いて術者が患者を診察するときに、患者の体腔内への内視鏡可撓管の挿入長さを確認する場合がある。そのようなときのために、内視鏡の可撓管には目盛が付けられていて、その目盛を術者が確認することにより挿入長さを確認することが行われている。

内視鏡の可撓管の目盛を読んで挿入長さを確認する場合、術者は内視鏡画像をモニタで観察していると、挿入長さを把握しにくい。熟練者であれば、内視鏡画像を見て先端がどの位置にあるかにより挿入長さをおよそ予測はできるが、正確な挿入長さを把握することはできない。またその挿入長さに関する情報がデータとして記録されなく、すなわち検査後に記録したビデオ画像を観察した場合、撮影対象部位が体内のどこであるかを客観的に示す記録が無いという問題点がある。

上記問題点を解消すべく、例えば下記特許文献１や２には、内視鏡の挿入長さに関する情報をモニタに表示させることができる内視鏡システムが示されている。
特開平３−１６２８１８号公報 特開昭６０−２１７３２６号公報

しかしながら特許文献１や２では、内視鏡の挿入長さに関する情報をモニタに表示させるため、手技中、患者がマウスピースを口にくわえていなければならない。これは患者にとって負担となり得る。

そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、内視鏡の挿入長さを示す情報をモニタ上に簡単に表示させることができ且つ患者に負担を掛けることのない内視鏡システムを提供することを課題としている。

上記の課題を解決する本発明の一態様に係る内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部を有した内視鏡と、挿入部の長手方向に沿って配設された、内視鏡周辺の環境を測定する複数のセンサと、センサによる測定結果に基づいて体腔内における挿入部の挿入長さに関する情報を算出するプロセッサと、該挿入長さに関する情報を表示する表示装置とを有したことを特徴とする。

なお、上記内視鏡システムにおいて、プロセッサが、センサから得られる測定結果に基づいて、挿入部において体腔内に挿入されている部分と挿入されていない部分との境界位置を特定することもできる。

また、上記内視鏡システムにおいて、該挿入長さに関する情報は、該挿入長さを示すインジケータとして表示装置に表示され得る。このインジケータは、挿入部の全長に対する挿入部の挿入長さを示したものであっても良い。また、人体の模式図と共に表示され得る。

また、上記内視鏡システムにおいて、該挿入長さに関する情報は、実際の該挿入長さを示す数値であっても良い。

また、上記内視鏡システムは、該挿入長さに関する情報を保存するビデオ格納部を更に有したものであっても良い。

また、上記内視鏡システムにおいて、該挿入長さに関する情報は、観察画像に重畳して表示され得る。

また、上記内視鏡システムにおいて、内視鏡は、先端部と後端部を有したものであり得、センサは、先端部から後端部まで順に所定の規則に従って配列され得る。ここでいう所定の規則は、千鳥状に配列する規則を含み得る。なお、プロセッサは、挿入部において体腔内に挿入されていない部分に存在するセンサのうちの最も先端部に近いセンサを特定することによって該挿入長さを算出することもできる。また、隣接するセンサの測定結果間の差、又は、各センサの測定結果の何れか一方に基づいて、挿入部において体腔内に挿入されている部分と挿入されていない部分と境界位置を特定することもできる。

また、上記内視鏡システムにおいて、センサには、温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、湿度センサ、濡れセンサのうちの少なくとも１種類が含まれ得る。ここで、センサが光センサを含むとき、内視鏡は可撓性を有した可撓管を備え、光センサは可撓管の内側に内接して配設され、光センサが内接する可撓管の部分は、光を透過する材料で形成され得る。少なくとも３種類以上のセンサが含まれているとき、プロセッサは、３種類以上のセンサそれぞれについて該挿入長さに関する情報を算出し、それぞれの種類のセンサによって算出された該挿入長さに関する情報を集計し、集計結果に基づいて前記表示装置に表示されるべき該挿入長さに関する情報を選定することができる。

また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係る内視鏡システムは、温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ、湿度センサのうちの少なくとも１種類のセンサが、体腔内に挿入される可撓管に沿って複数配置された内視鏡であって、当該体腔内を撮像する撮像手段を有した内視鏡と、撮像手段からの撮像信号に基づいて対象物の映像を生成すると共に、複数のセンサからの測定結果に基づいて、可撓管上での体腔内と体腔外との境界に対応する位置を特定し、特定された位置に基づいて可撓管の体腔内への挿入長さを算出し、算出された挿入長さに関する情報を表示する制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする。

内視鏡に複数のセンサを提供して内視鏡が挿入されている環境と、内視鏡が挿入されていない環境との境界位置をセンサにより特定することによって、内視鏡の挿入長さを示す情報をモニタ上で簡単に表示させることができる優れた効果を有する。

図１は、本発明の実施形態の内視鏡システム１００の構成を示す概略図である。内視鏡システム１００は、患部を観察する内視鏡１と、各種データを処理するプロセッサ３と、内視鏡１の画像などを表示する「表示手段」としてのモニタ５を備える。内視鏡１は、患者の体内に挿入され得る可撓性を有した可撓管４と、内視鏡１の操作を行うための操作部３１を備えている。可撓管４の先端には内視鏡先端部（不図示）が設けられている。内視鏡先端部の内部には、患者の体内を撮像する撮像素子（不図示）が配置されている。また、可撓管４には、内視鏡周辺の環境を測定するためのセンサ２が配設されている。このセンサ２には、温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ（電極）、湿度センサ等が使用される。

プロセッサ３は、センサ２で得られた信号を受信するセンサ信号入力部１１と、センサ２で得られた信号を処理する制御部１３と、撮像素子で撮像された画像信号が入力される内視鏡信号入力部１５と、画像信号を映像信号に処理する画像処理部１７と、モニタ５への出力を行う出力部１９と、その出力をビデオデータとして格納するビデオ格納部１８と、を備える。モニタ５は、内視鏡画像２２と、内視鏡１（より正確には可撓管４）の挿入長さを画像として示す挿入長さ表示インジケータ９を表示する。

次に内視鏡システム１００の処理について説明を行う。患者の体内は撮像素子によって撮像される。その画像信号は、内視鏡信号入力部１５に入力され、その後画像処理部１７へ伝送され映像信号に処理される。そして映像信号は、出力部１９を経由してモニタ５に伝送され、内視鏡画像２２としてモニタ５に表示される。また映像信号は、後でビデオ再生ができるようにビデオ格納部１８に送信され保存される。操作部３１は、回転体を回転操作させることにより内視鏡１の屈曲量を変化させ、観察部位を変更させる。この操作部３１に、挿入長さ表示インジケータ９の画面切り替えや、種々のデータの手動入力を行うボタン等が設けられている。

センサ２によって取得された信号はセンサ信号入力部１１に入力される。制御部１３は入力信号に用い、挿入長さを求める処理を行う。その処理結果は、出力部１９を経由してモニタ５に伝送され、内視鏡１の挿入長さを示す画像として表示される。

図２は、内視鏡システム１００の構成を示す概略図である。図２に示されるように、内視鏡１の可撓管４は患者１０の体内が挿入されている。モニタ５に表示された挿入長さ表示インジケータ９は、内視鏡全長インジケータ２１と、体内に挿入されている内視鏡１の長さを示す挿入長さインジケータ２３で構成されている。内視鏡全長インジケータ２１は、白いバーであり、可撓管４の全長を示す。また挿入長さインジケータ２３は、白いバーに重畳して表示された黒いバーであり、患者１０の体内に挿入されている可撓管４の長さを示す。後述するようにセンサ２による測定が行われ可撓管４の挿入長さが算出されると、その長さに相当する挿入長さインジケータ２３が内視鏡全長インジケータ２１上に黒いバーとして重畳して表示される。

図３は、可撓管４の斜視図である。図中の矢印７の指示する方向は、可撓管４の長手方向を示す。可撓管４は、内視鏡外部と接触する内視鏡外面１２と、内視鏡内面１４を有する。図４は、図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。可撓管４には、センサ２、センサケーブル６が備えられている。センサ２が矢印７の方向に沿って、内視鏡内面１４に所定の間隔毎に配設されている。各センサ２は、それぞれセンサケーブル６に接続され、そのセンサケーブル６は、プロセッサ３のセンサ信号入力部１１に接続されている。

次にセンサ２が、温度センサである場合について説明を行う。内視鏡検査を行う処置室の温度は、通常の室温と同程度に保たれている。可撓管４が体内に挿入された場合、体温の影響により可撓管４の挿入された部分に配置されている温度センサ２の測定値は上昇する。一方で、体内に挿入されていない部分に配置されている温度センサ２の測定値は室温測定時の測定値と同レベルである。また後述するように、センサ２は、矢印７の方向に沿って内視鏡先端部から順に付番されて配設されている。このため、センサ２の付番が特定できれば、内視鏡先端部からセンサ２までの距離が判明する。そのため測定値が上昇した温度センサ２と測定値が室温測定時と同レベルの温度センサ２との「境界位置」にある温度センサ２が、どのセンサで（どの位置に）あるかを特定することにより体内に挿入されている可撓管４の長さを算出することができる。

次にセンサ２が、光センサである場合について説明を行う。内視鏡検査を行う処置室の光量は、通常の室内と同程度に保たれている。一方、体内は照明光がない限り暗い状態である。光センサは可撓管４の内部に配置されているが、可撓管４が体内に挿入されているときでも光を受光することができる。そのため、光センサが光をより多く受光している部分が体外、少ない部分を体内として判別することが可能である。そして境界位置にある光センサを特定することにより体内に挿入されている可撓管４の長さを算出することができる。光センサは温度センサよりも応答速度が速い。従って光センサを使用した場合は、温度センサを使用した場合と比較して、短い時間で可撓管４の挿入長さを算出することが可能となる。

可撓管４は、挿入長さを算出するのに十分な光を透過するが、下記に示す図５のような構成により光センサ２Ａで受光される光量をより多くしても良い。図５は、図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。センサ２は光センサ２Ａであり、可撓管２０４は光を透過する可撓体１６を備える。その他の構成については図４と同じ構成であるので説明を省略する。光センサ２Ａは、内視鏡内面１４上に、可撓体１６と接触して配設されている。なお、可撓体１６の代替として、可撓管２０４全体を透過率の高い材料で形成してもよい。このように構成することによって、光センサ２Ａは、可撓体１６の場合と比較して、より多く受光することができる。

次にセンサ２が、圧力センサまたは振動センサである場合について説明を行う。この場合には、心拍、呼吸動等を検出することにより、体内に挿入されている可撓管４の長さを算出する。体内は体外と比較して心拍、呼吸動による振動、圧力変化が大きい。ここで、例えば心拍の周波数は６０〜１００回／分程度である。このため、センサによって測定されるピーク値に対応する周波数（以下、ピーク値周波数と略記）が例えば１〜１．６７（６０回／６０秒〜１００回／６０秒）Ｈｚにあるか否かを検出することにより、そのセンサが体外にあるか体内にあるかを判定することができる。

心拍波形には、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波、Ｕ波等の種々の波形が含まれている。例えばこれらの中でＱＲＳ波が最も高い波形を有しており、サンプリングし易い。従って本実施形態ではＱＲＳ波をサンプリングすることにより、ピーク値周波数を検出する。また、ＱＲＳ波は時間軸上において０．０６〜０．１０秒程度の幅を有している。ピーク値周波数を検出するためには、上記サンプリングの間隔をこれよりも十分に短く設定する必要がある。そこで本実施形態では、サンプリング間隔を０．０６秒の１／２、すなわち０．０３秒とする。

可撓管４の挿入長さをリアルタイムに算出するため、制御部１３は高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、以下、ＦＦＴと略記）を行う。ここで、ＦＦＴを行うためには２^ｎ個のサンプリング・データが必要とされる（ｎは自然数）。ＦＦＴによって取得される周波数スペクトルの分解能はｎの値に比例して高くなる。一方、ｎの値を高くするとサンプリング数が多くなるため、一回のピーク値周波数の測定に多くの時間が掛かってしまう。そこで本実施形態では、一回の測定で取得すべきサンプリング数を６４（２^６）個とする。サンプリング数を６４個に設定した場合、比較的高い分解能で周波数スペクトルを取得でき且つ短い時間（０．０３×６４＝１．９２秒）で測定を行うことができる。制御部１３は測定結果に基づいて、ピーク値周波数が１〜１．６７Ｈｚにあるセンサを体内にあると判定する。また、ピーク値周波数が１〜１．６７Ｈｚにないセンサを体外にあると判定する。これにより、境界位置にあるセンサを特定し、体内に挿入されている可撓管４の長さを算出する。

次にセンサ２が、濡れセンサである場合について説明を行う。図６（ａ）は、センサ２が濡れセンサ２Ｃである図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。濡れセンサ２Ｃは、内視鏡外部に露出するように配設されており、電極を有している。説明の便宜上、ある濡れセンサ２Ｃの電極を電極２ａとし、それに隣接する濡れセンサ２Ｃの電極を電極２ｂとする。その他の構成については図４と同じ構成であるので説明を省略する。

可撓管４が体内に挿入されると、濡れセンサ２Ｃは消化管内の粘膜、消化液等により濡れる。これにより電極２ａと電極２ｂが粘膜や消化液を介して通電する。通電した電極２ａ又は電極２ｂを有する濡れセンサ２Ｃが体内に挿入されていると判定される。また、通電していない電極２ａ又は電極２ｂを有する濡れセンサ２Ｃが体内に挿入されていると判定される。これにより、境界位置にあるセンサが特定され、体内に挿入されている可撓管４の長さが算出される。

図６（ｂ）は、センサ２が濡れセンサ２Ｄである図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。各濡れセンサ２Ｄは、少なくとも２個以上の電極を有する。図６（ｂ）では、濡れセンサ２Ｄは、電極２ｃ及び２ｄを備える。また、電極２ｃ及び電極２ｄはそれぞれセンサケーブル６ｃ及びセンサケーブル６ｄに接続されている。可撓管４が体内に挿入されると、図６（ａ）の例と同様に、濡れセンサ２Ｄは消化管内の粘膜や消化液等により濡れ、電極２ｃと電極２ｄが粘膜や消化液を介して通電する。通電した電極２ｃ又は電極２ｄを有する濡れセンサ２Ｄが体内に挿入されていると判定される。また、通電していない電極２ｃ又は電極２ｄを有する濡れセンサ２Ｄが体内に挿入されていると判定される。これにより、境界位置にあるセンサが特定され、体内に挿入されている可撓管４の長さが算出される。なお、図６（ｂ）では電極２ｃと電極２ｄとが可撓管４の長手方向に並んで配置されているが、別の実施形態ではこれらの電極を可撓管４の周方向に並べて配置してもよい。

次にセンサ２が、湿度センサである場合について説明を行う。図７は、センサ２が湿度センサ２Ｅである図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。この例では、可撓管４の表面は撥水機能を有する層２５で覆われている。

通常、内視鏡検査を行う部屋は室内湿度のためその相対湿度は３０〜８０％であり、一方、体内はほぼ飽和水蒸気圧（１００％）に達している。そのため、内視鏡周辺の湿度を測定し、その値が飽和水蒸気の状態であるか否かにより体内、体外であるかを判定することができる。湿度センサは消化管内のガスと直接接触する必要があるため、湿度センサ２Ｅを内視鏡外部に露出する必要がある。但し、湿度センサ２Ｅ表面が濡れると湿度の測定が出来ないため、撥水処理等を施す撥水処理手段が設置されている。

次にセンサ２の番号の付番方法について説明を行う。図８は、センサ２を複数個備えた内視鏡１の概略断面図である。図８の内視鏡１の長手方向左側が内視鏡１の先端部である内視鏡先端２７を、右側が内視鏡１の後端部である内視鏡後端２９を示す。センサ２は、内視鏡先端２７から内視鏡後端２９に向かって順番に所定の間隔を空けて配列されている。所定の間隔は、本実施形態においては等間隔であるものとしているが、条件に応じて変更されても良い。

内視鏡先端２７に最も近いセンサ２をセンサ（０）とし、順番に内視鏡後端２９に最も近いセンサ（ａ）まで順番に番号が付番されている。またセンサ（０）は、内視鏡先端２７に隣接して配置されている。センサ（１）に関しては、内視鏡先端２７からセンサ（１）の後端までの距離がｂとなるように配置されている。その後の番号のセンサ２については、センサ２の後端間の距離がｂとなるように配置される。

図８において、センサ２は千鳥状に配列されている。ここでいう千鳥状とは、２つの連続した付番を持つセンサ２が内視鏡１の中心軸を挟み且つ可撓管４長手方向において間隔が空くように配列された状態を示す。千鳥状にすることによって、センサ２間の間隔を狭くすることができ、挿入長さの測定精度を向上させることができる。しかしながら直線状の配列、螺旋状の配列を測定条件に合わせて採用しても良い。

次にモニタ５に表示される挿入長さを示す画像について説明を行う。図９は、図２のモニタ５部分の拡大図である。モニタ５に表示された挿入長さ表示インジケータ９は、内視鏡全長インジケータ２１と、挿入長さインジケータ２３で構成されている。内視鏡全長インジケータ２１は、内視鏡先端２７からセンサ（ａ）までの長さを示す（図８参照）。また挿入長さインジケータ２３は、内視鏡先端２７から体内、体外の境界にあるセンサ（ｉ−１）までの長さを示す。このときセンサ（ｉ）は、体外にあると想定される内視鏡先端２７に最も近いセンサ２である。ここで、内視鏡１はＲＯＭ３２を有している。ＲＯＭ３２には例えばセンサに関する情報が格納されている。センサに関する情報には、センサの種類、センサの数、センサの配置間隔等が含まれている。プロセッサ３の制御部１３は、内視鏡１との接続時にこれらの情報を取得し、該情報に基づいて内視鏡１全長（より正確には、内視鏡１において体内に挿入され得る全部分であり、可撓管４の全長）を算出する。

次にインジケータ９を表示する方法について説明を行う。図１０は、図９のインジケータ９部分の拡大図である。内視鏡全長では、ａ個のセンサ間隔がある。また内視鏡先端２７から内視鏡が挿入されているセンサの中で内視鏡後端２９に最も近いセンサ（ｉ−１）までは、（ｉ−１）個のセンサ間隔がある。そのため内視鏡全長インジケータ２１の長さを１とすると、挿入長さインジケータ２３の長さは（ｉ−１）／ａで表すことができる。プロセッサ３の制御部１３は、算出された内視鏡１全長の数値を（ｉ−１）／ａに掛けることにより挿入長さインジケータ２３が示す実際の数値を簡単に算出することができる。

次に挿入長さの数値表示について説明を行う。図１１は、可撓管４の挿入長さの数値をモニタ５に表示した図である。前述のように、可撓管４の挿入長さインジケータ２３が示す実際の数値は簡単に算出でき、その値を数値表示３４としてモニタ５に表示することができる。術者は必要に応じてモニタ５に表示される画像をインジケータ９から数値表示３４に切り替えることができる。このため術者は簡単にモニタ５上で可撓管４の挿入長さインジケータ２３が示している実際の数値を簡単に知ることができる。またこの数値表示３４は、インジケータ９と一緒に表示されてもよい。

次に人体の模式図に可撓管４の挿入長さを重畳表示する場合について説明を行う。図１２は、人体の模式図３６に可撓管４の挿入長さインジケータ１２３を重畳表示した図である。内視鏡全長インジケータ１２１は、人体の模式図３６に含まれている。人体の模式図３６及び内視鏡全長インジケータ１２１の画像データは、プロセッサ３に格納されている。そして可撓管４が実際に体内に挿入されると、その長さに応じて挿入長さインジケータ１２３が内視鏡全長インジケータ１２１上に黒塗りで表された部分として重畳される。このような表示を行うことによって、術者は、内視鏡１が現在どの位置にあるか簡単に把握できる。また、人体の模式図と内視鏡全長との相対関係を変化させるため、患者の身長を入力してもよい。

次に実際の可撓管４の挿入長さを測定する制御フローについて説明をおこなう。まずセンサ２が、温度センサである場合の制御について説明を行なう。図１３は、センサ２が、温度センサ２である場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

最初に電源ｏｆｆの確認があり（ＳＴＥＰ１）、ｏｆｆしていない場合にはＳＴＥＰ２に進む。次に、メモリ（ｉ）（ｉは０〜ａまでの全ての整数）に記憶された情報全てを０にリセットすることが行われる（ＳＴＥＰ２）。なお、メモリ（ｉ）に記憶された情報をメモリｉと称する。そしてｉ＝０として内視鏡１の先端部のセンサ（０）から測定値の取得を始める（ＳＴＥＰ３）。ここからは下記で記載するＳＴＥＰ５〜７の操作が既に数回行われたものとして０以上の数であるｉを用いて説明を行う。測定値の取得後、センサ（ｉ）の温度値をメモリ（ｉ）に格納する（ＳＴＥＰ４）。そしてメモリｉ（すなわち測定温度値）と所定の値との大小比較が行われる（ＳＴＥＰ５）。ここで所定の値は、例えば体温程度の値で３７℃ぐらいが想定されている。メモリｉ＞所定の値であるならばＳＴＥＰ６に進みセンサ（ｉ）が最後端のセンサ（ａ）であるかの判定が行われる（ＳＴＥＰ６）。ｉ＝ａでなければＳＴＥＰ７に進み、次の数にｉが変更される（ＳＴＥＰ７）。そして上記ＳＴＥＰ４の処理が繰り返される。

次にＳＴＥＰ５でメモリｉ≦所定の値と判定された場合について説明する。ＳＴＥＰ５でメモリｉ≦所定の値と判定されるとＳＴＥＰ１０に進む。ここでｉ番目のセンサ（ｉ）が体内に挿入されていない内視鏡先端２７に最も近いセンサ２であると識別されたので、体内に挿入されている内視鏡後端２９に最も近いセンサ２はセンサ（ｉ−１）と決定できる。よって（ｉ−１）／ａの計算を行うことにより、挿入長さを示す図形を内部作成できる（ＳＴＥＰ１０）。そして内部作成された挿入長さを示す図形をモニタ５に表示されている内視鏡画像２２に重畳する（ＳＴＥＰ１１）。そしてＳＴＥＰ１に戻り一連の制御を繰り返し行なう。

次にＳＴＥＰ６でｉ＝ａと判定された場合について説明する。センサ２の全てが内視鏡に挿入されているとＳＴＥＰ６でｉ＝ａと判定される（ＳＴＥＰ６）。その時には内視鏡１が全て挿入されている（より正確には、内視鏡１において体内に挿入され得る全部分であり、可撓管４の全長の）図形が内部作成される（ＳＴＥＰ８）。例えば、挿入長さ表示インジケータ９が全て黒く塗りつぶされた図形が内部作成される。そして内部作成された挿入長さを示す図形をモニタ５に表示されている内視鏡画像２２に重畳する（ＳＴＥＰ９）。そしてＳＴＥＰ１に戻り一連の制御を繰り返し行なう。またＳＴＥＰ１で電源をｏｆｆする命令があった場合には、測定は終了する（ＳＴＥＰ１２）。

なお、本実施形態では各センサの検出結果を順次取得・判定処理を行っているが、別の実施形態では全センサの検出結果を一括して取得した後に判定処理を行うようにしても良い。

次にセンサ２が、光センサ２Ａである場合の制御について説明を行なう。図１４は、センサ２が、光センサ２Ａである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ２１〜ＳＴＥＰ２４までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。光センサ２Ａは受光すると出力が増加するため、体外に位置するセンサは体内に位置するセンサよりも高い出力値を示す。そのためメモリｉ（すなわち出力値）＞所定の値である場合にはＳＴＥＰ３０に進み、メモリｉ≦所定の値の場合にはＳＴＥＰ２６に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ２５）。次のＳＴＥＰ２６〜ＳＴＥＰ３２までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。

次にセンサ２が、圧力センサまたは振動センサである場合の制御について説明を行う。図１５は、センサ２が、圧力センサまたは振動センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。ＳＴＥＰ４１〜ＳＴＥＰ４３までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。図１３と異なる点は、所定の時間、センサ（ｉ）により２^ｎ個のサンプリング・データを取得することが行われる（ＳＴＥＰ４３ａ）。次いで、取得されたサンプリング・データを用いてＦＦＴが行われて、センサ（ｉ）の周波数分析が行われ、ピーク値周波数が算出される（ＳＴＥＰ４３ｂ）。そして算出されたピーク値周波数がメモリ（ｉ）に入力される（ＳＴＥＰ４４）。メモリｉ（すなわちピーク値周波数）が所定範囲内（１〜１．６７Ｈｚ）にあるか否かが判定される。メモリｉが所定範囲内でない場合（ＳＴＥＰ４５：ＮＯ）にはＳＴＥＰ５０に進み、メモリｉが所定範囲内の場合（ＳＴＥＰ４５：ＹＥＳ）にはＳＴＥＰ４６に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ４５）。次のＳＴＥＰ４６〜ＳＴＥＰ５２までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。

次にセンサ２が、図６（ｂ）の実施形態に対応する電極２ｃ及び２ｄを備えた濡れセンサ２Ｄである場合の制御について説明を行う。図１６は、センサ２が、濡れセンサ２Ｄである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ６１〜ＳＴＥＰ６３までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。センサ（ｉ）が体内にある場合、挿入された内視鏡表面が濡れることにより濡れセンサ２Ｄに備えられた電極２ｃ及び２ｄは通電する（図６（ｂ）参照）。このようにセンサ（ｉ）が導通すると、メモリ（ｉ）にＨ（すなわちメモリｉ＝Ｈ）を記憶する。またセンサ（ｉ）が導通していないときはメモリ（ｉ）にＬ（すなわちメモリｉ＝Ｌ）を記憶する（ＳＴＥＰ６４）。そしてメモリｉ＝Ｈであるかの判定が行なわれ、メモリｉ＝Ｈの場合にはＳＴＥＰ６６に進み、メモリｉ＝Ｈでない（すなわちＬ）場合にはＳＴＥＰ７０に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ６５）。次のＳＴＥＰ６６〜ＳＴＥＰ７２までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。

次にセンサ２が、図６（ａ）の実施形態に対応する濡れセンサ２ａ及び濡れセンサ２ｂである場合の制御について説明を行う。図１７は、一つの濡れセンサ２が、一つの電極を有する場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ８１〜ＳＴＥＰ８３までは図１６に示す制御と同様であるので説明を省略する。濡れセンサ２が体内にある場合、挿入された内視鏡センサ（ｉ−１）及びセンサ（ｉ）が濡れることにより濡れセンサ２に備えられた電極２ａと電極２ｂは通電する（図６（ａ）参照）。このようにセンサ（ｉ−１）とセンサ（ｉ）が導通すると、メモリ（ｉ）にＨを記憶する。またセンサ（ｉ−１）とセンサ（ｉ）が導通していないと、メモリ（ｉ）にＬを記憶する（ＳＴＥＰ８４）。次のＳＴＥＰ８５〜ＳＴＥＰ９２までは図１６に示す制御と同様であるので説明を省略する。

次にセンサ２が、図７の実施形態に対応する湿度センサ２Ｅである場合の制御について説明を行う。図１８は、センサ２が、湿度センサ２Ｅである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ１０１〜ＳＴＥＰ１０４までは図１４に示す制御と同じであるので説明を省略する。内視鏡検査を行う部屋は通常の室内湿度のためその相対湿度は３０〜８０％であり、一方、体内はほぼ飽和水蒸気圧（１００％）に達している。そのため、相対湿度がほぼ１００％であるか否かを判定基準にする。メモリｉ≦所定の値である場合にはＳＴＥＰ１１０に進み、メモリｉ＞所定の値の場合にはＳＴＥＰ１０６に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ１０５）。所定の値には、相対湿度がほぼ１００％である任意の値が選定される。次のＳＴＥＰ１０６〜ＳＴＥＰ１１２までは図１４に示す制御と同様であるので説明を省略する。

次に、可撓管４の挿入長さを検出するための制御の別の形態について図１９を参照して説明する。この形態においては、隣接するセンサ（ｉ-１）とセンサ（ｉ）の測定値の差を、所定の値と比較することによって、内視鏡が挿入されている環境と、内視鏡が挿入されていない環境の境界位置を特定する。ここでは、センサ２が温度センサ２であるものとして説明を行う。しかしながら下記に説明する事項は、光センサ２Ａ、圧力センサ、振動センサ、または湿度センサ２Ｅにも有効である。図１９は、隣接するセンサ（ｉ-１）とセンサ（ｉ）の測定値の差を、所定の値と比較して可撓管４の挿入長さを算出しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ１２１〜ＳＴＥＰ１２３までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。次にセンサ（ｉ−１）とセンサ（ｉ）の出力をメモリ（ｉ−１）とメモリ（ｉ）に入力することが行われる（ＳＴＥＰ１２４）。そしてメモリ（ｉ−１）とメモリ（ｉ）に格納されている測定値の差の絶対値（すなわち｜（メモリｉ）−（メモリｉ−１）｜）が温度差として算出される（ＳＴＥＰ１２５）。そして温度差＞所定の値１である場合にはＳＴＥＰ１３３に進み、温度差≦所定の値１である場合にはＳＴＥＰ１２８に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ１２６）。そしてｉの値がａでなければＳＴＥＰ１２７に進み、ｉの値がａであればＳＴＥＰ１２９に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ１２８）。

ｉの値がａである場合には、メモリｉ（すなわちメモリ（ａ）に格納されている測定値）と所定の値２の比較が行われる（ＳＴＥＰ１２９）。所定の値２は、例えば体温程度の値で約３７℃が想定されている。メモリｉ＞所定の値２である場合には、可撓管４は全て挿入されていると考えられるので、可撓管４が全て挿入されていることを示す図形の作成が行われる（ＳＴＥＰ１３１）。またメモリｉ≦所定の値２である場合には、可撓管４は全く挿入されていないと考えられるので、可撓管４が全く挿入されていないことを示す図形の作成が行われる（ＳＴＥＰ１３０）。後のＳＴＥＰ１３２〜ＳＴＥＰ１３５までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。

ここまでは、図８に示されるような内視鏡先端２７に最も近いセンサ２をセンサ（０）とし、順番に最も内視鏡後端２９に近いセンサ（ａ）まで順番に付番した場合について説明を行ったが、次に内視鏡後端２９に最も近いセンサ２をセンサ（０）とし、順番に最も内視鏡先端２７に近いセンサ（ａ）まで順番に付番する場合について説明を行う。

図２０は、センサ２を複数個備えた内視鏡１の概略断面図である。図２０内視鏡１の長手方向左側が内視鏡１の先端部である内視鏡先端２７を、右側が内視鏡１の後端部である内視鏡後端２９を示す。内視鏡後端２９に最も近いセンサ２はセンサ（０）に付番され、最も内視鏡先端２７に近いセンサ（ａ）まで順番に付番がされている。センサ２は、内視鏡先端２７から内視鏡後端２９に向かって順番に所定の間隔毎に配列されている。所定の間隔は、本実施形態においては等間隔であるものとしているが、条件に応じて変更されても良い。

次にインジケータ９を表示する方法について説明を行う。図２１は、図９のインジケータ９部分の拡大図である。モニタ５に表示された挿入長さ表示インジケータ９は、内視鏡全長インジケータ２２１と、挿入長さインジケータ２２３で構成されている。内視鏡全長インジケータ２２１は、内視鏡先端２７からセンサ（０）までの長さを示す（図２０参照）。また挿入長さインジケータ２２３は、内視鏡先端２７から体内、体外の境界にあるセンサ（ａ−ｉ）までの長さを示す。このときセンサ（ｉ）は、体外にあると想定されるセンサの中で最も内視鏡先端２７に近いセンサ２（以下、体外先端センサと略記）である。

内視鏡全長ではａ個のセンサ間隔があり、挿入長さではａ−ｉ個のセンサ間隔がある。そのため内視鏡全長インジケータ２２１を１とすると、挿入長さインジケータ２２３は（ａ−ｉ）／ａで表すことができる。プロセッサ３の制御部１３は、算出された内視鏡１全長の数値を（ａ−ｉ）／ａに掛けることにより、挿入長さの実際の数値を簡単に算出することができる。

次に内視鏡後端２９に最も近いセンサ２をセンサ（０）とした場合における可撓管４の挿入長さを測定する制御フローについて説明をおこなう。ここではセンサ２が、温度センサであるものとして説明を行なう。図２２は、センサ２が、温度センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。

ＳＴＥＰ１４１〜ＳＴＥＰ１４４までは図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。次にメモリｉ（すなわち測定温度値）と所定の値との比較が行われる。そしてメモリｉ≦所定の値である場合にはＳＴＥＰ１４６に進み、メモリｉ＞所定の値である場合にはＳＴＥＰ１５０に進む制御が行われる（ＳＴＥＰ１４５）。メモリｉ＞所定の値である場合には、ｉ番目のセンサ（ｉ）が体外先端センサ２であると識別されたことになる。よって体内に挿入されている最後端のセンサ２はセンサ（ａ−ｉ）と決定できる。よって（ａ−ｉ）／ａの計算を行うことによりモニタ５に、挿入長さを示す図形を内部作成できる（ＳＴＥＰ１５０）。またメモリｉの値≦所定の値である場合には、内視鏡が全く挿入されていない図形が作成される（ＳＴＥＰ１４８）。後のＳＴＥＰ１４６、ＳＴＥＰ１４７、ＳＴＥＰ１４９、ＳＴＥＰ１５１、及びＳＴＥＰ１５２の制御は図１３に示す制御と同様であるので説明を省略する。

ここまでは、センサ２は、温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサのなかのいずれか１種類により構成されているものとして説明を行ったが、次に温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサのなかのいずれか２種類以上のセンサ２を使用して挿入長さを表示する方法について説明を行う。

図２３は、複数種類のセンサ２を備えた内視鏡１の概略断面図である。センサ２は、図８における付番方法と同様の方法によって内視鏡先端部２７から順に付番されている。センサ（ｉ）は、複数個のセンサ２を備え、内視鏡先端部２７から所定の間隔毎にセットとなって内視鏡１に配置されている。そのセンサ２の１セットはそれぞれ、温度センサ、光センサ、圧力・振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサで構成されている。センサ２は、内視鏡外表面に露出して、又は内視鏡外表面に沿って内視鏡内部に配置されている。

図２４は、温度センサ、光センサ、圧力・振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサ全てをセンサ２として使用した場合のフローチャートを示す。まず温度センサにより体外先端センサ（ｉ）の特定が行われる（ＳＴＥＰ１６０）。次に光センサにより体外先端センサ（ｉ）の特定が行われる（ＳＴＥＰ１６１）。続いて圧力・振動センサによる体外先端センサ（ｉ）の特定（ＳＴＥＰ１６２）、濡れセンサによる体外先端センサ（ｉ）の特定（ＳＴＥＰ１６３）、及び湿度センサによる体外先端センサ（ｉ）の特定（ＳＴＥＰ１６４）が行われる。体外先端センサ（ｉ）の特定方法は、前述の各センサでの特定方法に従うものとする。このフローチャートでは、各ＳＴＥＰが時系列に行われるように示されているが、各センサの測定は、フローチャートでは並列に配置され同時に開始されてもよい。

次に各センサでの測定結果の分析が行われる（ＳＴＥＰ１６５）。ここでは所定の方法により、体外先端センサ（ｉ）の最終特定が行われる。そして挿入長さの計算が行われ、モニタ５への表示が行われる（ＳＴＥＰ１６６）。所定の方法としては、温度センサ、光センサ、圧力・振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサ全ての結果を比較して多数決によって体外先端センサ（ｉ）を選出する方法がある。理論的には、全ての種類のセンサが同じセンサ（ｉ）を特定すると考えられるが、例えば一種類のセンサが他のセンサと全く異なるセンサ（ｉ）を特定した場合などは、その種類のセンサの故障又は、配線の断線などが生じている可能性があることを意味する。以上のように、センサ全ての結果を比較する方法はセンサのトラブルの早期発見ができるという効果も持ち合わせている。また様々な種類のセンサ２を備えているので、体内の様々な状況に対応可能であるという効果もある。

なお上記各ＳＴＥＰでそれぞれ挿入長さを算出し、その結果を比較しても良い。それぞれの種類のセンサによって算出された挿入長さは集計され、その集計結果に基づいて最も数の多い挿入長さの選択が行われ、最も数の多い挿入長さが、モニタに表示される挿入長さを示す画像の算出に使用されてもよい。

また別の所定の方法としては、検出精度の高いセンサを選択することが、考えられる。上記５種類のセンサの中では温度センサ、圧力・振動センサが最も検出精度が高い。そのため挿入長さを正確に算出したい場合には温度センサや、圧力・振動センサを選択するようにする。

また別の所定の方法としては、レスポンスを重視する場合も考えられる。各センサの測定を、同時に開始した場合などは、温度センサや、圧力・振動センサのように測定に時間を要するセンサが存在する。このため内視鏡を挿入し、停止直後の挿入長さを特定する場合などは、レスポンスの最も早い光センサを選択するようにする。

なお、本明細書内では、電子内視鏡を用いた場合における、内視鏡の挿入長さを示す情報をモニタ上に簡単に表示することについて説明を行ったが、それに限定されるものではなく、ファイバー内視鏡にも適用できる。その場合には、図２５に示されるように、モニタ５に代えて、簡単なＬＥＤ表示機を用いることができる。

図２５は、ファイバー内視鏡２００の構成を示す概略図である。ファイバー内視鏡２００は、患部を観察するファイバースコープ２０１と、各種データを処理するプロセッサ２０３と、ファイバースコープ２０１（より正確には後述の可撓管２０４）の挿入長さを表示する「表示装置」としてのＬＥＤ表示機２０５を備える。

ファイバースコープ２０１は、患者内部に挿入される可撓管２０４とファイバースコープ２０１の操作を行う操作部２３１、センサに関する情報が格納されているＲＯＭ２３２を備えている。可撓管２０４には、内視鏡周辺の環境を測定するセンサ２０２が配設されている。センサ２０２には前述の内視鏡１に配設されたセンサ２と同様のセンサである温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ（電極）、湿度センサ等が使用される。プロセッサ２０３は、センサ２０２で得られた信号を受信するセンサ信号入力部２１１と、センサ２０２で得られた信号を処理する制御部２１３と、ＬＥＤ表示機２０５への出力を行う出力部２１９を備える。

次にファイバー内視鏡２００のセンサ２０２によって取得された信号の処理について説明を行う。ファイバースコープ２０１に備えられたセンサ２０２によって取得された信号はセンサ信号入力部２１１に入力され、前述の内視鏡システム１と同様の方法により制御部２１３で挿入長さを求める処理が行われる。その処理結果は、出力部２１９を経由してＬＥＤ表示機２０５に伝送され、可撓管２０４の挿入長さが表示される。なお、表示部はＬＥＤ表示装置を用いた方式に限らず、前述の実施形態で述べた長さ表示インジケータ、さらに人体の模式図との重畳表示等も可能である。

図１は、本発明の実施形態の内視鏡システム１００の構成を示す概略図である。 図２は、内視鏡システム１００の構成を示す概略図である。 図３は、可撓管４の斜視図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。 図５は、図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。 図６（ａ）は、センサ２が濡れセンサである図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。図６（ｂ）は、一つの濡れセンサ２が、一つの電極を有する場合の図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。 図７は、センサ２が湿度センサである図３のＡ−Ａ線における概略断面図を示す。 図８は、センサ２を複数個備えた内視鏡１の概略断面図である。 図９は、図２のモニタ５部分の拡大図である。 図１０は、図９のインジケータ９部分の拡大図である。 図１１は、可撓管４の挿入長さの数値をモニタ５に表示した図である。 図１２は、人体の模式図３６に内視鏡１の挿入長さインジケータ１２３を重畳表示した図である。 図１３は、センサ２が、温度センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１４は、センサ２が、光センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１５は、センサ２が、圧力センサまたは振動センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１６は、センサ２が、濡れセンサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１７は、一つのセンサ２が、一つの電極を有する場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１８は、センサ２が、湿度センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図１９は、隣接するセンサ（ｉ-１）とセンサ（ｉ）の測定値の差を、所定の値と比較して可撓管４の挿入長さを算出しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図２０は、センサ２を複数個備えた内視鏡１の概略断面図である。 図２１は、図９のインジケータ９部分の拡大図である。 図２２は、センサ２が、温度センサである場合の可撓管４の挿入長さを測定しモニタ５に表示する制御フローを示す図である。 図２３は、複数種類のセンサ２を備えた内視鏡１の概略断面図である。 図２４は、温度センサ、光センサ、圧力・振動センサ、濡れセンサ、及び湿度センサ全てをセンサ２として使用した場合のフローチャートを示す。 図２５は、本発明の実施形態のファイバー内視鏡２００の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 内視鏡
２ センサ
３ プロセッサ
４ 可撓管
５ モニタ
９ 挿入長さ表示インジケータ
１０ 患者
１１ センサ信号入力部
１３ 制御部
１５ 内視鏡信号入力部
１７ 画像処理部
１８ ビデオ画像格納部
１９ 出力部
２２ 内視鏡画像
３１ 操作部
１００ 内視鏡システム

Claims (16)

1. 体腔内に挿入される挿入部を有した内視鏡と、
   前記挿入部の長手方向に沿って配設された、前記内視鏡周辺の環境を測定する複数のセンサと、
   前記センサによる測定結果に基づいて体腔内における前記挿入部の挿入長さに関する情報を算出するプロセッサと、
   該挿入長さに関する情報を表示する表示装置と、を有したこと、
   を特徴とする内視鏡システム。
2. 前記プロセッサは、前記センサから得られる測定結果に基づいて、前記挿入部において体腔内に挿入されている部分と挿入されていない部分との境界位置を特定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 該挿入長さに関する情報は、該挿入長さを示すインジケータとして前記表示装置に表示されること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の内視鏡システム。
4. 該インジケータは、前記挿入部の全長に対する前記挿入部の挿入長さを示すこと、
   を特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 該インジケータは、人体の模式図と共に表示されること、
   を特徴とする請求項３又は請求項４の何れかに記載の内視鏡システム。
6. 該挿入長さに関する情報は、実際の該挿入長さを示す数値であること、
   を特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の内視鏡システム。
7. 該挿入長さに関する情報を保存するビデオ格納部を更に有すること、
   を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の内視鏡システム。
8. 該挿入長さに関する情報は、観察画像に重畳して表示されること、
   を特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の内視鏡システム。
9. 前記内視鏡は、先端部と後端部を有し、
   前記センサは、前記先端部から前記後端部まで順に所定の規則に従って、配列されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の内視鏡システム。
10. 前記所定の規則は、千鳥状に配列する規則を含むこと、
    を特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 前記プロセッサは、前記挿入部において体腔内に挿入されていない部分に存在するセンサのうちの最も前記先端部に近いセンサを特定することによって該挿入長さを算出すること、
    を特徴とする請求項９又は請求項１０の何れかに記載の内視鏡システム。
12. 前記プロセッサは、隣接する前記センサの測定結果間の差、又は、各センサの測定結果の何れか一方に基づいて、前記挿入部において体腔内に挿入されている部分と挿入されていない部分と境界位置を特定すること、
    を特徴とする請求項９から請求項１１の何れかに記載の内視鏡システム。
13. 前記センサには、温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、湿度センサ、濡れセンサのうちの少なくとも１種類が含まれること、
    を特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載の内視鏡システム。
14. 前記センサが前記光センサを含むとき、
    前記内視鏡は、可撓性を有した可撓管を備え、
    前記光センサは、前記可撓管の内側に内接して配設され、
    前記光センサが内接する前記可撓管の部分は、光を透過する材料で形成されていること、
    を特徴とする請求項１３に記載の内視鏡システム。
15. 少なくとも３種類以上のセンサが含まれているとき、
    前記プロセッサは、３種類以上のセンサそれぞれについて該挿入長さに関する情報を算出し、それぞれの種類のセンサによって算出された該挿入長さに関する情報を集計し、集計結果に基づいて前記表示装置に表示されるべき該挿入長さに関する情報を選定すること、
    を特徴とする請求項１３又は請求項１４の何れかに記載の内視鏡システム。
16. 温度センサ、光センサ、圧力センサ、振動センサ、濡れセンサ、湿度センサのうちの少なくとも１種類のセンサが、体腔内に挿入される可撓管に沿って複数配置された内視鏡であって、当該体腔内を撮像する撮像手段を有した内視鏡と、
    前記撮像手段からの撮像信号に基づいて対象物の映像を生成すると共に、前記複数のセンサからの測定結果に基づいて、前記可撓管上での体腔内と体腔外との境界に対応する位置を特定し、特定された位置に基づいて前記可撓管の体腔内への挿入長さを算出し、算出された挿入長さに関する情報を表示する制御を行なう制御手段と、を備えたこと、
    を特徴とする内視鏡システム。

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