JP2006280593A - 内視鏡形状検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入部内に所定の間隔で配置した形状検出用の素子の電気物性に応じて該素子の駆動状態を制御する。
【解決手段】内視鏡形状検出装置３のソースコイル駆動回路部３１は、正弦波を発生させる発振器１１０と、該正弦波を増幅しスイッチ部１１２を介してソースコイル１４ｉに交流磁界を発生（駆動）させるアンプ１１１とを有している。また、スイッチ部１１２はソースコイル１４ｉに直流電流をアンプ１１１の出力に切り替えて供給できるようになっており、スイッチ部１１２がソースコイル１４ｉに直流電流を供給している際の電位降下をによりソースコイル１４ｉの直流抵抗値を測定する直流抵抗値検出部１１３がソースコイル駆動回路部３１に設けられている。
【選択図】図９

Description

本発明は磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて内視鏡の挿入形状等を検出して表示する内視鏡形状検出装置に関する。

近年、磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて体内等に挿入された内視鏡の形状等を検出し、表示手段により表示を行う内視鏡形状検出装置が用いられるようになった。

例えば、特開２００３−２４５２４３号公報等には、磁界を用いて内視鏡形状を検出し、検出した内視鏡形状を表示する装置が開示されている。そして、体内に挿入される内視鏡の挿入部内に所定の間隔で配置した複数の磁界発生素子を駆動してその周囲に磁界を発生させ、体外に配置した磁界検出素子により各磁界発生素子の３次元位置を検出して、各磁界発生素子を連続的に結ぶ曲線を生成して、モデル化した挿入部の３次元的な画像を表示手段で表示する。

術者等はその画像を観察することにより、体内に挿入された挿入部の先端部の位置や挿入形状等を把握でき、目的とする部位までの挿入作業等を円滑に行えるようにしている。
特開２００３−２４５２４３号公報

しかしながら、上記特開２００３−２４５２４３号公報に記載の内視鏡形状検出装置では、挿入部内に所定の間隔で配置した複数の磁界発生素子であるソースコイルの断線あるいは短絡を検出し、内視鏡形状検出装置が使用可能であるかどうかを判断しているが、ソースコイルの断線あるいは短絡を検出して内視鏡形状検出装置が使用できないと判断されると、実際の検査に支障が出るといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入部内に所定の間隔で配置した形状検出用の素子の電気物性に応じて該素子の駆動状態を制御することのできる内視鏡形状検出装置を提供することを目的としている。

本発明の内視鏡形状検出装置は、
被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と
を有する内視鏡形状検出装置において、
前記磁界検出素子の電気物性値を検出する物性値検出手段と、
前記電気物性値に基づき、前記磁界検出素子の駆動状態を制御する駆動状態制御手段と
を備えて構成される。

本発明によれば、挿入部内に所定の間隔で配置した形状検出用の素子の電気物性に応じて該素子の駆動状態を制御することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図１０は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡システムの構成を示す構成図、図２は図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図、図３は図１の内視鏡形状検出装置の構成を示す構成図、図４は図３の受信ブロック及び制御ブロックの構成を示す図、図５は図３の受信ブロックの詳細な構成を示す図、図６は図４の２ポートメモリ等の動作を示すタイミング図、図７は図１の電子内視鏡の構成を示す図、図８は図４の２ポートメモリのメモリマップを示す図、図９は図４のソースコイル駆動回路部の構成を示す図、図１０は図３の内視鏡システムの作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、本実施例における内視鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡形状検出装置３とを備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベッド４に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。

電子内視鏡６は、可撓性を有する細長の挿入部７の後端に湾曲操作ノブを設けた操作部８が形成され、この操作部８からユニバーサルコード９が延出され、ビデオプロセッサ１０に接続されている。

この電子内視鏡６は、ライトガイドが挿通されビデオプロセッサ１０内の光源部からの照明光を伝送し、挿入部７の先端に設けた照明窓から伝送した照明光を出射し、患者等を照明する。照明された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けた対物レンズにより、その結像位置に配置された撮像素子（ＣＣＤ）に像を結び、この撮像素子は光電変換する。

光電変換された信号はビデオプロセッサ１０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された画像観察用モニタ１１に表示される。

この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１２が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａから例えば１６個の磁界発生素子（またはソースコイル）１４ａ、１４ｂ、…、１４ｐ（以下、符号１４ｉで代表する）を有するプローブ１５が挿通されることにより、挿入部７内にソースコイル１４ｉが設置される。

このプローブ１５の後端から延出されたソースケーブル１６は、その後端のコネクタ１６ａが内視鏡形状検出装置３の装置本体としての検出装置（装置本体とも記す）２１に着脱自在に接続される。そして、検出装置２１側から駆動信号伝達手段としてソースケーブル１６を介して磁界発生手段となるソースコイル１４ｉに駆動信号を印加することにより、ソースコイル１４ｉは磁界を発生する。

また、患者５が横たわるベッド４の付近に配置されるこの検出装置２１には、（センス）コイルユニット２３が上下方向に移動（昇降）自在に設けられ、このコイルユニット２３内には複数の磁界検出素子（センスコイル）が配置されている。

より具体的に説明すると、図２に示すように例えば中心のＺ座標が第１のＺ座標である例えばＸ軸に向いたセンスコイル２２ａ−１、２２ａ−２、２２ａ−３、２２ａ−４と、中心のＺ座標が第１のＺ座標と異なる第２のＺ座標であるＹ軸に向いたセンスコイル２２ｂ−１、２２ｂ−２、２２ｂ−３、２２ｂ−４と、中心のＺ座標が第１及び第２のＺ座標と異なる第３のＺ座標であるＺ軸に向いたセンスコイル２２ｃ−１、２２ｃ−２、２２ｃ−３、２２ｃ−４の１２個のセンスコイル（以下、符号２２ｊで代表する）が配置されている。

センスコイル２２ｊは、コイルユニット２３からの図示しないケーブルを介して検出装置２１に接続されている。この検出装置２１には使用者が装置を操作するための操作パネル２４が設けられている。また、この検出装置２１には検出した内視鏡挿入部の形状（以下、スコープモデルと記す）を表示する表示手段として液晶モニタ２５がその上部に配置されている。

内視鏡形状検出装置３は、図３に示すように、ソースコイル１４ｉを駆動する送信ブロック２６と、コイルユニット２３内のセンスコイル２２ｊが検出した信号を受信する受信ブロック２７と、受信ブロック２７で受信した信号を信号処理する制御ブロック２８とから構成される。

図４に示すように、電子内視鏡６の挿入部７に設置されるプローブ１５には、上述したように、磁界を生成するための１６個のソースコイル１４ｉが所定の間隔で配置されており、これらソースコイル１４ｉは、送信ブロック２６を構成する１６個の互いに異なる周波数の駆動信号を生成するソースコイル駆動回路３１に接続されている。

ソースコイル駆動回路部３１は、各ソースコイル１４ｉをそれぞれ異なる周波数の正弦波の駆動信号で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコイル駆動回路部３１内部の図示しない駆動周波数設定データ格納手段或いは駆動周波数設定データ記憶手段に格納された駆動周波数設定データ（駆動周波数データとも記す）により設定される。この駆動周波数データは、制御ブロック２８において内視鏡形状の算出処理等を行う形状推定手段であるＣＰＵ（中央処理ユニット）３２によりＰＩＯ（パラレル入出力回路）３３を介してソースコイル駆動回路部３１内の駆動周波数データ格納手段（図示せず）に格納される。

一方、コイルユニット２３内の１２個のセンスコイル２２ｊは、受信ブロック２７を構成するセンスコイル信号増幅回路部３４に接続されている。

センスコイル信号増幅回路部３４では、図５に示すようにセンスコイル２２ｊを構成する１２個の単心コイル２２ｋがそれぞれ増幅回路３５ｋに接続されて１２系統の処理系が設けられており、各単心コイル２２ｋで検出された微小な信号が増幅回路３５ｋにより増幅されフィルタ回路３６ｋでソースコイル群が発生する複数周波数が通過する帯域をもち不要成分を除去して出力バッファ３７ｋに出力された後、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）３８ｋで制御ブロック２８が読み込み可能なデジタル信号に変換される。

なお、受信ブロック２７は、センスコイル信号増幅回路部３４及びＡＤＣ３８ｋより構成され、センスコイル信号増幅回路部３４は増幅回路３５ｋ、フィルタ回路３６ｋ及び出力バッファ３７ｋより構成される。

図４に戻り、このセンスコイル信号増幅回路部３４の１２系統の出力は、１２個の前記ＡＤＣ３８ｋに伝送され、制御ブロック２８内の数値データ書き込み手段である制御信号発生回路部４０から供給されるクロックにより所定のサンプリング周期のデジタルデータに変換される。このデジタルデータは、制御信号発生回路部４０からの制御信号によってローカルデータバス４１を介してデータ出力手段である２ポートメモリ４２に書き込まれる。

なお、２ポートメモリ４２は、図５に示すように、機能的には、ローカルコントローラ４２ａ、第１のＲＡＭ４２ｂ、第２のＲＡＭ４２ｃ及びバススイッチ４２ｄよりなり、図６に示すようなタイミングにより、ローカルコントローラ４２ａからのＡ／Ｄ変換開始信号によりＡＤＣ３８ｋがＡ／Ｄ変換を開始し、ローカルコントローラ４２ａからの切り換え信号によりバススイッチ４２ｄがＲＡＭ４２ｂ、４２ｃを切り換えながらＲＡＭ４２ｂ、４２ｃを交互に読み出しメモリ及び書き込みメモリとして用い、書き込み信号により、電源投入後は、常時データの取り込みを行っている。

再び、図４に戻り、ＣＰＵ３２は、制御信号発生回路部４０からの制御信号により２ポートメモリ４２に書き込まれたデジタルデータをローカルデータバス４３、ＰＣＩコントローラ４４及びＰＣＩバス４５（図５参照）からなる内部バス４６を介して読みだし、メインメモリ４７を用い、デジタルデータに対して周波数抽出処理（高速フーリエ変換：ＦＦＴ）を行い、各ソースコイル１４ｉの駆動周波数に対応する周波数成分の磁界検出情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタルデータから電子内視鏡６の挿入部７内に設けられた各ソースコイル１４ｉの空間位置座標を算出する。

また、算出された位置座標データから電子内視鏡６の挿入部７の挿入状態を推定し、スコープモデルを形成する表示データを生成し、ビデオＲＡＭ４８に出力する。このビデオＲＡＭ４８に書き込まれているデータをビデオ信号発生回路４９が読みだし、アナログのビデオ信号に変換して液晶モニタ２５へと出力する。液晶モニタ２５は、このアナログのビデオ信号を入力すると、表示画面上に電子内視鏡６の挿入部７のスコープモデルを表示する。

ＣＰＵ３２において、各ソースコイル１４ｉに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル２２ｊを構成する単心コイル２２ｋに発生する起電力（正弦波信号の振幅値）と位相情報が算出される。なお、位相情報は、起電力の極性±を示す。

また、本実施例では、図１に示すように、検出装置２１には、体内に挿入された挿入部７の位置を確認したりする為に、体外での位置を表示させるための体外マーカ５７と、患者５の腹部などに取り付ける等して、患者５の体位が変化しても（患者５の）特定の方向から常にスコープモデルを表示させるため等で使用する基準プレート５８を検出装置２１に接続して使用することもできる。

体外マーカ５７は内部に１つのソースコイルが収納されており、この体外マーカ５７のケーブル５９の基端のコネクタ５９ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。

そして、このコネクタ５９ａを接続することにより、プローブ１５内のソースコイルの場合と同様に体外マーカ５７のソースコイルも駆動され、コイルユニット２３で検出された体外マーカ５７のソースコイルの位置もスコープモデルと同様にモニタ２５に表示される。

また、基準プレート５８は、そのディスク形状部分の内部に例えば３個のソースコイルが配置され、これら３個のソースコイルに接続されたケーブル６０の基端のコネクタ６０ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。

これらの３個のソースコイルの位置検出により、それらが配置されている面が決定される。そして、その面に垂直な方向から挿入部７を見た場合に観察されるようにスコープモデルの描画を行うのに使用される。

また、図４に示すように本実施例では、検出装置２１にはプローブ１５のコネクタ１６ａ、体外マーカ５７のコネクタ５９ａ、基準プレート５８のコネクタ６０ａがそれぞれ接続されるコネクタ受け２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けてあり、各コネクタ受け２１ａ、２１ｂ、２１ｃはソースコイル駆動回路３１に接続される。

図７に示すように、電子内視鏡６では、挿入部７に照明光を伝送するライトガイド１００と複数のソースコイル１４ｉを有するプローブ１５が配置されており、また挿入部７の先端部内には被写体を撮像するＣＣＤ１０１が設けられている。そして、ビデオプロセッサ１０からの駆動信号によりＣＣＤ１０１が駆動され、ＣＣＤ１０１で撮像された撮像信号がバッファ回路１０２を介してビデオプロセッサ１０に伝送される。駆動信号及び撮像信号は挿入部７を内挿する信号ケーブル９９によりビデオプロセッサ１０とＣＣＤ１０１間で送受される。

一方、電子内視鏡６の基端側の操作部１０２には、不揮発性メモリ１０３が設けられており、この不揮発性メモリ１０３には、電子内視鏡６を識別するスコープＩＤデータ及びプローブ１５に設けられているソースコイル１４ｉの状態を判別するための各種判別データが格納されている。不揮発性メモリ１０３は電気的に書き換え可能な、フラッシュメモリ（Ｒ）等から構成される。

該スコープＩＤデータ及び各種判別データは、内視鏡システム１の起動時に、ビデオプロセッサ１０を介して内視鏡形状検出装置３に取り込まれる。内視鏡形状検出装置３では、制御信号発生回路部４０を介してスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｒth1、Ｒth2、ΔＲ）を、図８に示すように、例えば２ポートメモリ４２の所定のアドレス領域に格納する（図４参照）。

内視鏡形状検出装置３のソースコイル駆動回路部３１は、図９に示すように、正弦波を発生させる発振器１１０と、該正弦波を増幅しスイッチ部１１２を介してソースコイル１４ｉに交流磁界を発生（駆動）させるアンプ１１１とを有している。また、スイッチ部１１２はソースコイル１４ｉに直流電流をアンプ１１１の出力に切り替えて供給できるようになっており、スイッチ部１１２がソースコイル１４ｉに直流電流を供給している際の電圧降下をによりソースコイル１４ｉの直流抵抗値を測定する直流抵抗値検出部１１３がソースコイル駆動回路部３１に設けられている。

ソースコイル駆動回路部３１は、上記発振器１１０、アンプ１１１、スイッチ部１１２及び直流抵抗値検出部１１３をソースコイル１４ｉに対応して複数有しており、複数のソースコイル１４ｉを駆動すると共に、複数のソースコイル１４ｉの直流抵抗値を測定することができるようになっている。測定された複数回、例えば２回分の直流抵抗値Ｒold1、Ｒold2が２ポートメモリ４２の所定のアドレス領域に格納される（図８参照）
このように構成された本実施例における内視鏡形状検出処理について説明する。

内視鏡システム１が起動されると、ビデオプロセッサ１０は、電子内視鏡６の不揮発性メモリ１０３からスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｒth1、Ｒth2、ΔＲ）を読み出し、内視鏡形状検出装置３にスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｒth1、Ｒth2、ΔＲ）を送信する。

内視鏡形状検出装置３のＣＰＵ３２は、図１０に示すように、ステップＳ１にて制御信号発生回路部４０を介してスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｒth1、Ｒth2、ΔＲ）を、２ポートメモリ４２の所定のアドレス領域に格納する（図８参照）。

次に、内視鏡形状検出装置３のＣＰＵ３２は、ステップＳ２にてスイッチ部１１２を制御しソースコイル１４ｉに直流電流を供給し、直流抵抗値検出部１１３によりソースコイル１４ｉの直流抵抗値Ｒnewを検出する。そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ３にて検出した抵抗値Ｒnewが判別データＲth1、Ｒth2に対して、Ｒth1＜Ｒnew＜Ｒth2を満たすかどうか判断し、Ｒth1＜Ｒnew＜Ｒth2を満たさない場合は、ＣＰＵ３２はソースコイル１４ｉが断線あるいは短絡したと判断し、ステップＳ４にてプローブ１５の使用を禁止しエラーをモニタ２５に表示し処理を終了する。

Ｒth1＜Ｒnew＜Ｒth2を満たす場合は、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５にて２ポートメモリ４２より前々回及び前回検出された直流抵抗値Ｒold1、Ｒold2を読み出し、ステップＳ６にて抵抗値Ｒold1、Ｒold2と抵抗値Ｒnewとの差分、すなわち変化量１＝｜Ｒold1−Ｒnew｜と変化量２＝｜Ｒold2−Ｒnew｜を算出する。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ７にて変化量１または変化量２と判別データΔＲとを比較し、変化量１＞ΔＲまたは変化量２＞ΔＲのいずれかが満たされるかどうか判断する。この変化量１及び変化量２は、ソースコイル１４ｉの抵抗値の経時変化を示すことになる。

そこで、ＣＰＵ３２は、変化量１＞ΔＲまたは変化量２＞ΔＲのいずれかが満たされると判断すると、ソースコイル１４ｉが断線、あるいは短絡に至る時期に近づいたと判断し、ステップＳ８にてプローブ１５の交換を促す旨の警告等をモニタ２５に表示しステップＳ９に進み、変化量１及び変化量２がいずれもΔＲ以内ならばステップＳ７からステップＳ９に直接進む。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ９にて２ポートメモリ４２において前々回抵抗値をＲold2に、前回抵抗値をＲnewに書き換え、処理を終了する。

なお、上記の処理は、１６個全てのソースコイル１４ｉに対して、時分割に行われる。さらに、１６個のソースコイル１４ｉは、形状検出の際には、時分割で磁界駆動されるため、上記の処理の内、ステップＳ２〜ステップＳ９の処理が、磁界駆動されていない期間において、１６個全てのソースコイル１４ｉに対して、時分割かつ継続的に行うようにしてもよい。また、形状検出処理を終了する際に、最終的に２ポートメモリ４２に格納されている抵抗値Ｒold1、Ｒold2を電子内視鏡６の不揮発性メモリ１０３に格納し、不揮発性メモリ１０３を書き換えるようにしてもよい。

このように本実施例では、各ソースコイルの直流抵抗値（電気物性）を検出することで、ソースコイルの状態を判別するので、判別結果に基づいてプローブの経時変化を監視することができ、適切にプローブを管理することができる。

図１１ないし図１３は本発明の実施例２に係わり、図１１は内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図、図１２は２ポートメモリのメモリマップを示す図、図１３は内視鏡システムの作用を説明するフローチャートである。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例では、図１１に示すように、内視鏡形状検出装置３のソースコイル駆動回路部３１は、発振器１１０と、アンプ１１１と、ソースコイル１４ｉに流れる交流電流を測定する電流検出部１１４と、ソースコイル１４ｉに印加される交流電圧を測定する電圧検出部１１５と、測定された交流電流及び交流電圧からソースコイル１４ｉのインピーダンスＺnewを算出するインピーダンス算出部１１６をソースコイル１４ｉの数、複数有して構成されている。

また、不揮発性メモリ１０３のスコープＩＤデータ及び各種判別データは、内視鏡システム１の起動時に、ビデオプロセッサ１０を介して内視鏡形状検出装置３に取り込まれる。内視鏡形状検出装置３では、制御信号発生回路部４０を介してスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｚth1、Ｚth2、ΔＺ）を、図１２に示すように、２ポートメモリ４２の所定のアドレス領域に格納する。

その他の構成は実施例１と同じである。このように構成された本実施例における内視鏡形状検出処理について説明する。

内視鏡システム１が起動されると、ビデオプロセッサ１０は、電子内視鏡６の不揮発性メモリ１０３からスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｚth1、Ｚth2、ΔＺ）を読み出し、内視鏡形状検出装置３にスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｚth1、Ｚth2、ΔＺ）を送信する。

内視鏡形状検出装置３のＣＰＵ３２は、図１３に示すように、ステップＳ１１にて制御信号発生回路部４０を介してスコープＩＤデータ及び各種判別データ（Ｚth1、Ｚth2、ΔＺ）を、２ポートメモリ４２の所定のアドレス領域に格納する（図１２参照）。

次に、内視鏡形状検出装置３のＣＰＵ３２は、ステップＳ１２にて電流検出部１１４によりソースコイル１４ｉに流れる交流電流を測定すると共に、電圧検出部１１５によりソースコイル１４ｉに印加される交流電圧を測定し、インピーダンス算出部１１６で測定された交流電流及び交流電圧からソースコイル１４ｉのインピーダンスＺnewを算出する。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１３にて検出したインピーダンスＺnewが判別データＺth1、Ｚth2に対して、｜Ｚth1｜＜｜Ｚnew｜＜｜Ｚth2｜を満たすかどうか判断し、｜Ｚth1｜＜｜Ｚnew｜＜｜Ｚth2｜を満たさない場合は、ＣＰＵ３２はソースコイル１４ｉが断線あるいは短絡したと判断し、ステップＳ１４にてプローブ１５の使用を禁止しエラーをモニタ２５に表示し処理を終了する。

｜Ｚth1｜＜｜Ｚnew｜＜｜Ｚth2｜を満たす場合は、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１５にて２ポートメモリ４２より前々回及び前回検出されインピーダンスＺold1、Ｚold2を読み出し、ステップＳ６にてインピーダンスＺold1、Ｚold2とインピーダンスＺnewとの差分、すなわち変化量１＝｜｜Ｚold1｜−｜Ｚnew｜｜と変化量２＝｜｜Ｚold2｜−｜Ｚnew｜｜を算出する。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１７にて変化量１または変化量２と判別データΔＺとを比較し、変化量１＞ΔＺまたは変化量２＞ΔＺのいずれかが満たされるかどうか判断する。この変化量１及び変化量２は、ソースコイル１４ｉのインピーダンスの経時変化を示すことになる。

そこで、ＣＰＵ３２は、変化量１＞ΔＺまたは変化量２＞ΔＺのいずれかが満たされると判断すると、ソースコイル１４ｉが断線、あるいは短絡に至る時期に近づいたと判断し、ステップＳ１８にてプローブ１５の交換を促す旨の警告等をモニタ２５に表示しステップＳ１９に進み、変化量１及び変化量２がいずれもΔＺ以内ならばステップＳ１７からステップＳ１９に直接進む。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１９にて２ポートメモリ４２において前々回インピーダンスをＺold2に、前回インピーダンスをＺnewに書き換え、処理を終了する。

なお、上記の処理は、１６個全てのソースコイル１４ｉに対して、時分割に行われる。さらに、１６個のソースコイル１４ｉは、形状検出の際には、時分割で磁界駆動されるため、上記の処理の内、ステップＳ１２〜ステップＳ１９の処理が、磁界駆動されていない期間において、１６個全てのソースコイル１４ｉに対して、時分割かつ継続的に行うようにしてもよい。また、形状検出処理を終了する際に、最終的に２ポートメモリ４２に格納されているインピーダンスＺold1、Ｚold2を電子内視鏡６の不揮発性メモリ１０３に格納し、不揮発性メモリ１０３を書き換えるようにしてもよい。

このように本実施例でも、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図１４ないし図１８は本発明の実施例３に係わり、図１４は内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図、図１５は内視鏡システムの作用を説明するフローチャート、図１６は図１５の処理を説明する説明図、図１７は図１４のソースコイル駆動回路部の変形例の構成を示す図、図１８は図１７のソースコイル駆動回路部の作用を説明する説明図である。

実施例３は、実施例２とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例では、図１４に示すように、ＣＰＵ３２がインピーダンス算出部１１６で算出されたソースコイル１４ｉのインピーダンスＺにより発振器１１０の出力電圧値を制御するように構成される。その他の構成は実施例２と同じである。

このように構成された本実施例における内視鏡形状検出処理について説明する。

図１５に示すように、ステップＳ１１〜Ｓ１４までは実施例２と同じであって、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が終わると、ＣＰＵ３２はステップＳ２１にてインピーダンス算出部１１６で算出されたソースコイル１４ｉのインピーダンスＺにより発振器１１０の出力電圧値を制御して処理を終了する。その他の作用は実施例２と同じである。

ここで、ステップＳ２１におけるソースコイル１４ｉのインピーダンスＺによる発振器１１０の出力電圧値の制御について説明する。

図１６に示すソースコイル１４ｉの等価回路のように、プローブ１５のケーブル抵抗をｒ1、ｒ2、ソースコイル１４ｉの直流抵抗をｒc、ソースコイル１４ｉのインダクタンスをＬc、ソースコイル１４ｉに流れる電流をＩ、アンプ１１１の出力電圧をＶ、アンプ１１１の出力周波数をｆ、Ｒ＝ｒ1＋ｒ2＋ｒcとすると、ソースコイル１４ｉから発生する磁界Φ及びアンプ１１１から見たインピーダンスＺは、それぞれ、
Φ＝Ｌc・Ｉ
｜Ｚ｜＝（Ｒ²＋（２πｆＬc）²）^1/2
となる。

Ｉ＝Ｖ／｜Ｚ｜であるから、ＣＰＵ３２がＩが所定の電流値となるように、｜Ｚ｜に基づき発振器１１０の出力電圧値を制御してＶを設定することで、Ｒ、すなわち、ｒ1、ｒ2、ｒcによらず、一定の磁界出力が得られる。

なお、図１７に示すように、内視鏡形状検出装置３のソースコイル駆動回路部３１を実施例１と実施例２とを組み合わせた構成とし、ソースコイル１４ｉの直流抵抗値及びインピーダンスをそれぞれ検出するようにしてもよい。

図１７の構成の場合、直流抵抗分Ｒが検出でき、ＣＰＵ３２はインピーダンスＺと直流抵抗分ＲからインダクタンスＬcを求めることができる。そこで、Φ＝Ｌc・Ｉ＝Ｌc・Ｖ／｜Ｚ｜が所定の値になるように、発振器１１０の出力電圧値を制御してＶを設定することで、一定の磁界出力が得られる。

図１７の構成の場合の処理としては、図１８に示すように、実施例２のステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を行った後に、ステップＳ２１の処理を行うようにしてもよい。

このように本実施例では、コイルの電気物性に基づき、ソースコイル磁界を一定の磁界出力に制御できる。

図１９ないし図２４は本発明の実施例４に係わり、図１９は内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図、図２０は図１９のゲイン可変アンプ部の構成を示す図、図２１は内視鏡システムの作用を説明するフローチャート、図２２は図２０のゲイン可変アンプ部の第１の変形例の構成を示す図、図２３は図２０のゲイン可変アンプ部の第２の変形例の構成を示す図、図２４は図２１の変形例のフローチャートである。

実施例４は、実施例３とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例では、図１９に示すように、ＣＰＵ３２の制御によりゲインを可変できるゲイン可変アンプ部１１１ａをアンプ１１１の代りに設けている。

図２０に示すように、ゲイン可変アンプ部１１１ａは、振器１１０からの正弦波を増幅しソースコイルに交流磁界を発生（駆動）させるＧＣＡ（ゲインコントロールアンプ）１２１と、ゲイン設定データ（演算／設定数値データ）を８ビットのシリアルデータに変換するデータ変換部１２２とからなり、データ変換部１２２からのシリアルゲイン設定データによりＧＣＡ１２１のゲインを設定することで複数のソースコイル１４ｉを駆動するようになっている。

その他の構成は実施例３と同じである。

このように構成された本実施例における内視鏡形状検出処理について説明する。

図２１に示すように、ステップＳ１１〜Ｓ１４までは実施例３と同じであって、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が終わると、ＣＰＵ３２はステップＳ２２にてインピーダンス算出部１１６で算出されたソースコイル１４ｉのインピーダンスＺによりゲイン可変アンプ１１１ａのＧＣＡのゲインを制御して処理を終了する。その他の作用は実施例３と同じである。

なお、ゲイン設定データを用いてＧＣＡ１２１のゲインを設定するとしたが、これに限らず、例えば図２２に示すように、複数の帰還抵抗を切り替えてゲインを設定するオペアンプ１３１と、ゲイン設定データをオペアンプ１３１の帰還抵抗を設定するパラレルデータに変換するデータ変換部１３２とからゲイン可変アンプ部１１１ａを構成しても良いし、図２３に示すようにオペアンプ１３１の帰還抵抗をデジタルポテンションメータ１４１により構成し、ゲイン設定データをデジタルポテンションメータ１４１の制御信号に変換するデータ変換部１４２を設けてゲイン可変アンプ部１１１ａを構成しても良い。

なお、内視鏡形状検出装置３のソースコイル駆動回路部３１を実施例１と実施例２とを組み合わせた構成とし、ソースコイル１４ｉの直流抵抗値及びインピーダンスをそれぞれ検出するようにしてもよい。この場合、図２４に示すように、実施例２のステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を行った後に、ステップＳ２２の処理を行うようにしてもよい。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る内視鏡システムの構成を示す構成図 図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図 図１の内視鏡形状検出装置の構成を示す構成図 図３の受信ブロック及び制御ブロックの構成を示す図 図３の受信ブロックの詳細な構成を示す図 図４の２ポートメモリ等の動作を示すタイミング図 図１の電子内視鏡の構成を示す図 図４の２ポートメモリのメモリマップを示す図 図４のソースコイル駆動回路部の構成を示す図 図３の内視鏡システムの作用を説明するフローチャート 本発明の実施例２に係る内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図 実施例２に係る２ポートメモリのメモリマップを示す図 実施例２に係る内視鏡システムの作用を説明するフローチャート 本発明の実施例３に係る内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図 実施例３に係る内視鏡システムの作用を説明するフローチャート 図１５の処理を説明する説明図 図１４のソースコイル駆動回路部の変形例の構成を示す図 図１７のソースコイル駆動回路部の作用を説明する説明図 本発明の実施例４に係る内視鏡形状検出装置のソースコイル駆動回路部の構成を示す図 図１９のゲイン可変アンプ部の構成を示す図 実施例４に係る内視鏡システムの作用を説明するフローチャート 図２０のゲイン可変アンプ部の第１の変形例の構成を示す図 図２０のゲイン可変アンプ部の第２の変形例の構成を示す図 図２１の変形例のフローチャート

符号の説明

１…内視鏡システム
２…内視鏡装置
３…内視鏡形状検出装置
４…ベッド
５…患者
６…電子内視鏡
７…挿入部
８…操作部
１０…ビデオプロセッサ
１２…鉗子チャンネル
１４ｉ…ソースコイル
１５…プローブ
１６…ケーブル
２１…検出装置
２３…コイルユニット
２２ｊ…センスコイル
２４…操作パネル
２６…送信ブロック
２７…受信ブロック
２８…制御ブロック
３１…ソースコイル駆動回路
３２…ＣＰＵ
４２…２ポートメモリ
４２ａ…ローカルコントローラ
４２ｂ…第１のＲＡＭ
４２ｃ…第２のＲＡＭ
４２ｄ…バススイッチ
１００…ライトガイド
１０１…ＣＣＤ
１０２…バッファ回路
１０３…不揮発性メモリ
１１０…発振器
１１１…アンプ
１１２…スイッチ部
１１３…直流抵抗値検出部
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (7)

1. 被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
   前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と
   を有する内視鏡形状検出装置において、
   前記挿磁界発生素子の電気物性値を検出する物性値検出手段と、
   前記電気物性値に基づき、前記挿磁界発生素子の駆動状態を制御する駆動状態制御手段と
   を備えたことを特徴とする内視鏡形状検出装置。
2. 前記駆動状態制御手段は、前記磁界発生素子の経時変化を告知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
3. 前記電気物性値は、前記磁界発生素子の直流抵抗値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡形状検出装置。
4. 前記電気物性値は、前記磁界発生素子のインピーダンス値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡形状検出装置。
5. 前記駆動状態制御手段は、前記電気物性値に基づき、前記磁界発生素子の駆動電圧を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
6. 前記電気物性値は、前記磁界検出素子のインピーダンス値である
   ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡形状検出装置。
7. 前記電気物性値は、前記磁界検出素子のインピーダンス値及び直流抵抗値である
   ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡形状検出装置。

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