JP2007050116A - 電子内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で汎用性が高く、内視鏡作業に要求される信号処理を容易に実行可能な電子内視鏡システムを構築する。
【解決手段】 ビデオスコープ１０を備えた電子内視鏡システムにおいて、ビデオスコープ１０とパーソナルコンピュータ６０との間に、絶縁回路を備えた映像信号処理装置３０を設け、ＵＳＢ規格に対応した伝送ケーブル５０Ａ、５０Ｂによってビデオスコープ１０、映像信号処理装置３０、パーソナルコンピュータ６０を接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオスコープを用いて体内器官など観察対象を検査、処置等行う電子内視鏡システムに関し、特に、ビデオスコープ、プロセッサなど内視鏡システムを構成する機器間での信号伝送処理に関する。

電子内視鏡システムでは、パソコンとビデオスコープとの間をＵＳＢなどＰＣ用インターフェイス規格に応じたケーブルによって接続可能であり、画像表示、湾曲操作などをパソコン操作に基づいて制御する（特許文献１参照）。また、所定のインターフェイス規格に応じてコンピュータと医療機器を接続する通信ケーブルでは、電気的な危険から患者を防ぐため、フォトカプラなどの絶縁回路が設けられる（特許文献２参照）。
特開２００２−３４５７４５号公報 特開２００５−３８４１７号公報

ビデオスコープと内視鏡専用プロセッサとの間では、画像信号に加え、送気送水ボタン用の制御信号など様々な種類の信号が伝送される。これら信号を伝送するための専用ケーブルを用いて内視鏡システムを構築しているため、汎用性が低く、製造コストの増加を招く。また、ビデオスコープは専用ケーブルに対応した構造になっており、パソコンなどの汎用プロセッサにそのまま接続して使用することができない。

本発明の電子内視鏡システムは、ビデオスコープと映像信号処理装置とを備えた電子内視鏡システムであって、汎用の通信用インターフェイス規格に従って内視鏡機器の間を接続することによって信号伝送処理を実行可能な内視鏡システムである。さらに、内視鏡作業に特有の信号処理を実行可能な内視鏡システムが提供される。通信用インターフェイス規格としては、双方向通信可能であってコンピュータから映像信号処理装置およびビデオスコープへの電源供給を可能にするコンピュータ用インターフェイス規格が適用され、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）などが適用される。

本発明の電子内視鏡システムにおけるビデオスコープは、撮像素子を有し、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて通信用インターフェイス規格に応じたシリアル信号を出力可能である。例えば、一度使用されると消毒、滅菌されることなく処分されるスコープ（以下では、消耗型ビデオスコープという）が適用される。一方、映像信号処理装置は、シリアル信号を処理して映像信号を出力可能であって、ビデオスコープを電気的に絶縁する絶縁回路を有する。そして、電子内視鏡システムは、ビデオスコープと映像信号処理装置およびコンピュータとの間を接続し、通信用インターフェイス規格に対応する伝送ケーブルを備える。

絶縁回路を備えた専用の映像信号処理装置を設けることにより、パーソナルコンピュータ等では処理が行えない信号処理についても迅速に実行することができる。また、コンピュータを使用可能なため、人体への電気的危険を確実に防ぐとともにコストを削減できる。

映像信号処理装置としては、オペレータが色、画質など選択、設定可能な環境の下で信号処理可能であるのが望ましい。そのため、映像信号処理装置には、内視鏡作業に関連した信号処理を実行するための操作ボタンと、操作ボタンに対する操作信号をシリアルデータとしてコンピュータへ出力する操作信号出力手段を設けるのはよい。この場合、コンピュータが、操作信号に従う信号処理を実行するように、映像信号処理装置へ制御信号を送るように構成される。例えば、コントラスト処理、輪郭強調処理、ゲイン調整処理、ノイズ除去処理、明るさ調整処理のうち少なくともいずれか１つを実行可能となるように構成される。

本発明の他の特徴である映像信号処理装置は、撮像素子を有し、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて通信用インターフェイス規格に応じたシリアル信号を出力可能なビデオスコープに接続される映像信号処理装置であり、シリアル信号を処理して映像信号を出力する出力手段と、ビデオスコープを電気的に絶縁する絶縁回路とを備える。そして、通信用インターフェイス規格に対応する伝送ケーブルを介してコンピュータとビデオスコープとの間に介在するように配置される。

このように本発明によれば、安価で汎用性が高く、内視鏡作業に要求される信号処理を容易に実行可能な電子内視鏡システムを構築することができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態である電子内視鏡システムについて説明する。

図１は、第１の実施形態である電子内視鏡システムのブロック図である。図２は、ビデオスコープの平面図である。図３は、映像信号処理装置の正面図である。図４は、映像信号処理装置のブロック図である。

電子内視鏡システムは、ビデオスコープ１０と映像信号処理装置３０とを備え、ビデオスコープ１０と映像信号処理装置３０との間に伝送ケーブル５０Ａが接続され、映像信号処理装置３０とパーソナルコンピュータ６０との間に伝送ケーブル５０Ｂが接続される。伝送ケーブル５０Ａは、ビデオスコープ１０の信号用の接続部１０Ｂへ装着される。また、送気送水装置３８、吸引装置４０が、ＵＳＢ規格に対応する伝送ケーブル５０Ｃ、５０Ｄを介してパーソナルコンピュータ６０に接続されている。

図２に示すように、ビデオスコープ１０の操作部１０Ｔには、吸引ケーブル４３を介して吸引装置４０を接続するための吸引コネクタ１０Ｍと、送気送水ケーブル４１を介して送気送水装置３８を接続するための送気送水コネクタ１０Ｎとが形成されている。また、操作部１０Ｔの下端に信号用の接続部１０Ｂが設けられ、伝送ケーブル５０Ａの一端が接続部１０Ｂに接続される。ビデオスコープ１０には、スコープ先端部から洗浄水、あるいは圧縮空気を吐出するための送気、送水チャンネルと、異物等を吸引して体内から取り出すための吸引チャンネル（いずれも図示せず）が設けられている。

送気送水装置３８はタンク（図示せず）内の水を送気、送水ケーブル４１を介してビデオスコープ１０へ送り、あるいはタンクを介して圧縮空気をビデオスコープ１０へ送る。吸引装置４０は、ビデオスコープ１０内の吸引チャンネルおよび吸引ケーブル４３を介して体内異物等を吸引する。なお、伝送ケーブル５０Ａ〜５０Ｄは、防水、ロック機構を備えている。

伝送ケーブル５０Ａ〜５０ＤはＵＳＢ規格対応のケーブルであり、一対の信号線（ＲＸ線、ＴＸ線）と一対の電源線が伝送ケーブル５０Ａ〜５０Ｄ内に配設されている。ビデオスコープ１０とパーソナルコンピュータ６０との間では、ＵＳＢ規格によるシリアルデータが相互転送可能であり、画像信号に応じたシリアルデータとともに、ビデオスコープ１０、映像信号処理回路３０、パーソナルコンピュータ６０との間でデータがシリアルデータとして互いに送信される。また、パーソナルコンピュータ６０から映像信号処理装置３０、ビデオスコープ１０へ電源が供給される。

ビデオスコープ１０は、一度使用されると滅菌、消毒によって再利用されずにそのまま所定の方法により廃棄処分されるスコープ（消耗型ビデオスコープ）である。ビデオスコープ１０には、ビデオスコープ１０の動作を制御するスコープコントローラ１２が備えられ、スコープコントローラ１２は、点灯駆動部１４、ＣＭＯＳ回路１６などの各回路へ制御信号を出力する。

スコープ先端部にはＬＥＤ１１が設けられており、点灯駆動部１４によってＬＥＤ１１が点灯する。ＬＥＤ１１から放射された光は、配光レンズ１３を介してスコープ先端部から射出し、これにより観察部位が照射される。

観察部位において反射した光は、対物レンズ１５を通り、ＣＭＯＳ（ＣＭＯＳ型固体撮像素子）１７の受光面に到達する。これにより、被写体像がＣＭＯＳ１７の受光面に形成され、被写体像に応じた画像信号が生成される。画像信号はＣＭＯＳ１７から読み出され、ＣＭＯＳ回路１６へ送られる。ＣＭＯＳ回路１６では、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など画像信号に対して様々な処理が施され、輝度、色差データが生成される。生成された輝度、色差データは、ＵＳＢインターフェイス回路１８へ送られる。

ＵＳＢインターフェイス回路１８では、画像信号がＵＳＢ規格のシリアルデータに変換され、シリアルデータは接続部１０Ｂへ送られる。これにより、シリアルデータはケーブル５０Ａを介して映像信号処理装置３０へ送信される。

図３に示すように、映像信号処理装置３０のフロントパネル３５には、コントラストボタン３６Ａ、輪郭強調ボタン３６Ｂ、ノイズ除去ボタン３６Ｃ、明るさ調整ボタン３６Ｄ、青色調整ボタン３６Ｅ、赤色調整ボタン３６Ｆが設けられており、また、設定ボタン３９がレベルバー３９の下に設けられている。これら６つのボタンは、信号処理を修正、調整するためのボタンであり、オペレータが必要に応じて設定する。レベルバー３９では、明るさ等の設定レベルが表示される。

図４に示すように、映像信号処理装置３０には、ＵＳＢインターフェイス回路３１、３４、絶縁回路３２、および信号処理回路３３が設けられている。ビデオスコープ１０から送られてきた画像データのシリアルデータは、ＵＳＢインターフェイス回路３１において輝度、色差データに変換される。そして、輝度、色差データは、絶縁回路３２を介して信号処理回路３３へ送られる。絶縁回路６０は、双方向型デジタルフォトカプラと、ＤＣ／ＤＣコンバータ（いずれも図示せず）とを備え、ビデオスコープ１０の側を絶縁させる。

信号処理回路３３では、フロントパネル３５上で操作されたボタンに従い、輝度、色差データに対して信号処理が施される。コントラストボタン３６Ａが操作された場合、コントラストを強調するように信号処理が施され、輪郭強調ボタン３６Ｂが操作された場合、輪郭強調するように信号処理が施される。また、ノイズ除去ボタン３６Ｃが操作された場合、雑音除去の信号処理が施され、明るさ調整ボタン３６Ｄおよび設定ボタン３７に対する操作に従って設定された明るさレベルに従い、明るさ調整処理が施される。そして、青色調整ボタン３６Ｅ、赤色調整ボタン３６Ｆに対する操作に従い、赤色、あるいは青色が強調されるように、Ｒ、Ｇ、Ｂゲイン比が調整される。所定のボタンが操作されると、ＵＳＢインターフェイス回路３４から検出信号がシリアルデータとしてパーソナルコンピュータ１２０へ送信される。

修正、調整された輝度、色差データはＵＳＢインターフェイス回路３４において再びシリアルデータに変換され、伝送ケーブル５０Ｄを介してパーソナルコンピュータ６０へ送信される。これにより、画質等が調整された被写体像がパーソナルコンピュータの画面に表示される。

ビデオスコープ１０の操作部にはフリーズボタン１９Ａ、コピーボタン１９Ｂ、送気、送水ボタン１９Ｃ、吸引ボタン１９Ｄが設けられており、必要に応じてオペレータが操作する。フリーズボタン１９Ａが操作されると、操作検出信号がケーブル５０Ａ、５０Ｂを介してパーソナルコンピュータ３４へ伝送され、パーソナルコンピュータ６０は静止画像を記録、表示する処理を実行する。また、コピーボタン１９Ｂが操作されると、パーソナルコンピュータ６０において動画像を記録するようにパーソナルコンピュータ６０が動作する。さらに、送気、送水ボタン１９Ｃが操作されると、パーソナルコンピュータ６０はポンプ３８を動作させ、吸引ボタン１９Ｄが操作されると、パーソナルコンピュータ６０は吸引装置４０を動作させる。

図５は、パーソナルコンピュータ６０のメイン動作を示したフローチャートである。メイン電源がＯＮ状態になると、処理が開始される。

ステップＳ１０１では、初期設定処理が行われる。そしてステップＳ１０２では、伝送ケーブル５０Ｂがパーソナルコンピュータ６０に接続されているか否かが判断される。検出手段としては、ここではピン等の接触によって判断される。

ステップＳ１０２において、伝送ケーブル５０Ｂが接続されていないと判断されると、ステップＳ１０２が繰り返し実行される。一方、ステップＳ１０２において、伝送ケーブル５０が接続されていると判断されると、ステップＳ１０３へ進み、ビデオスコープ１０へ電源が供給される。これにより、ビデオスコープ１０内のＬＥＤ１１が点灯し、ＣＭＯＳ１７から画像信号が読み出される。

ステップＳ１０４では、スコープ先端部の操作制御など各種処理が実行される。そしてステップＳ１０５では、伝送ケーブル５０Ｂがパーソナルコンピュータ６０から取り外されたか否かが判断される。伝送ケーブル５０Ｂが取り外されていないと判断されるとステップＳ１０４へ戻る。一方、伝送ケーブル５０Ｂが取り外されたと判断された場合、ステップＳ１０６へ進み、ビデオスコープ１０への電源供給が停止される。メイン電源がＯＦＦになるまでステップＳ１０２〜Ｓ１０６が繰り返し実行される。

図６は、ボタン操作に対するビデオスコープ１０の動作処理を示したフローチャートである。

ステップＳ２０１では、ビデオスコープ１０のいずれかのボタンが操作されたか否かが判断される。いずれかのボタンも操作されていないと判断されると、ステップＳ２０１が繰り返し実行される。一方、いずれかのボタンが操作されたと判断された場合、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、コピーボタン１９Ｂが操作されたか否かが判断される。コピーボタン１９Ｂが操作されたと判断されると、ステップＳ２０３へ進み、コピー処理を実行するための検出信号がパケットデータとしてパーソナルコンピュータ６０へ送信される。一方、コピーボタン１９Ｂではないと判断された場合、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、フリーズボタン１９Ａが操作されたか否かが判断される。フリーズボタン１９Ａが操作されたと判断されると、ステップＳ２０５へ進み、静止画記録、表示処理を実行するための検出信号がパケットデータとしてパーソナルコンピュータ６０へ送信される。一方、フリーズボタン１９Ａではないと判断された場合、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６では、送気、送水ボタン１９Ｃが操作されたか否かが判断される。送気、送水ボタン１９Ｃが操作されたと判断されると、ステップＳ２０７へ進み、送気を実行するように設定されているか否かが判断される。送気を実行するよう設定されていると判断された場合、ステップＳ２０９へ進み、送気処理を実行するための制御信号がパケットデータとしてパーソナルコンピュータ６０へ送信される。一方、送水を実行するように設定されていると判断された場合、ステップＳ２０８へ進み、送水処理を実行するための制御信号がパケットデータとしてパーソナルコンピュータ６０へ送信される。

ステップＳ２１０では、吸引ボタン１９Ｄが操作されたか否かが判断される。吸引ボタン１９Ｂが操作されていないと判断されると、このまま処理は終了する。一方、吸引ボタンが操作されたと判断された場合、ステップＳ２１１へ進み、吸引を実行するための制御信号がパケットデータとしてパーソナルコンピュータ６０へ送信される。

図７は、映像信号処理装置３０のボタン操作に対するパーソナルコンピュータ６０の動作処理を示したフローチャートである。

ステップＳ３０１では、映像信号処理装置３０においてフロントパネル３５にあるいずれかのボタンが操作されたか否かが判断される。いずれのボタンも操作されていないと判断された場合、ステップＳ３０１が繰り返し実行される。一方、いずれかのボタンが操作されたと判断された場合、ステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、コントラストボタン３６Ａが操作されたか否かが判断される。コントラストボタン３６Ａが操作されたと判断された場合、ステップＳ３０３へ進み、コントラスト処理を実行するための制御信号がパケットデータとして映像信号処理装置４０へ送信される。一方、コントラストボタン３６Ａが操作されていないと判断された場合、ステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４では、輪郭強調ボタン３６Ｂが操作されたか否かが判断される。輪郭強調ボタン３６Ｂが操作されたと判断された場合、ステップＳ３０５へ進み、輪郭処理を実行するための制御信号がパケットデータとして映像信号処理装置３０へ送信される。一方、輪郭強調ボタン３６Ｂが操作されていないと判断された場合、ステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０６では、赤色調整ボタン３６Ｅもしくは青色調整ボタン３６Ｆが操作されたか否かが判断される。赤色調整ボタン３６Ｅもしくは青色調整ボタン３６Ｆが操作されたと判断された場合、ステップＳ３０７へ進み、ゲイン調整を実行するための制御信号がパケットデータとして映像信号処理装置４０へ送信される。一方、赤色調整ボタン３６Ｅもしくは青色調整ボタン３６Ｆが操作されていないと判断された場合、ステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０８では、ノイズ除去ボタン３６Ｃが操作されたか否かが判断される。ノイズ除去ボタン３６Ｃが操作されたと判断された場合、ステップＳ３０９へ進み、ノイズ除去処理を実行するための制御信号がパケットデータとして映像信号処理装置３０へ送信される。一方、ノイズ除去ボタン３６Ｃが操作されていないと判断された場合、ステップＳ３０１へ戻る。

以上のように本実施形態によれば、ビデオスコープ１０とパーソナルコンピュータ６０との間に、絶縁回路３２を備えた映像信号処理装置３０が設けられ、ＵＳＢ規格に対応した伝送ケーブル５０Ａ、５０Ｂによってビデオスコープ１０、映像信号処理装置３０、パーソナルコンピュータ６０が接続される。なお、ＵＳＢ以外のインターフェイス規格によってデータ送信、電源供給するように構成してもよい。

第１の実施形態である電子内視鏡システムのブロック図である。 ビデオスコープの平面図である。 映像信号処理装置の正面図である。 映像信号処理装置のブロック図である。 パーソナルコンピュータのメイン動作を示したフローチャートである。 ボタン操作に対するビデオスコープの動作処理を示したフローチャートである。 映像信号処理装置のボタン操作に対するパーソナルコンピュータの動作処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１０ ビデオスコープ
１０Ｂ 接続部
１０Ｔ 操作部
３０ 映像信号処理装置
３２ 絶縁回路
５０Ａ〜５０Ｄ 伝送ケーブル
６０ パーソナルコンピュータ

Claims (4)

1. 撮像素子を有し、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて通信用インターフェイス規格に応じたシリアル信号を出力可能なビデオスコープと、
   前記シリアル信号を処理して映像信号を出力可能であって、前記ビデオスコープを電気的に絶縁する絶縁回路を有する映像信号処理装置と、
   前記ビデオスコープと前記映像信号処理装置およびコンピュータとの間を接続し、前記通信用インターフェイス規格に対応する伝送ケーブルとを備え、
   前記通信用インターフェイス規格が、双方向通信可能であって前記コンピュータから前記映像信号処理装置および前記ビデオスコープへの電源供給を可能にするコンピュータ用インターフェイス規格であることを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記映像信号処理装置が、
   内視鏡作業に関連した信号処理を実行するための操作ボタンと、
   前記操作ボタンに対する操作信号をシリアルデータとして前記コンピュータへ出力する操作信号出力手段とを有し、
   前記コンピュータが、前記操作信号に従う信号処理を実行するように、前記映像信号処理装置へ制御信号を送ることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡システム。
3. 前記映像信号処理装置が、コントラスト処理、輪郭強調処理、ゲイン調整処理、ノイズ除去処理、明るさ調整処理のうち少なくともいずれか１つを実行可能であることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡システム。
4. 撮像素子を有し、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて通信用インターフェイス規格に応じたシリアル信号を出力可能なビデオスコープに接続され、
   前記シリアル信号を処理して映像信号を出力する出力手段と、
   前記ビデオスコープを電気的に絶縁する絶縁回路とを備え、
   前記通信用インターフェイス規格に対応する伝送ケーブルを介してコンピュータと前記ビデオスコープとの間に介在し、
   前記通信用インターフェイス規格が、双方向通信可能であって前記コンピュータから前記映像信号処理装置および前記ビデオスコープへの電源供給を可能にするコンピュータ用インターフェイス規格であることを特徴とする映像信号処理装置。
   
   

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