JP2007260239A - 電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】常に安定した受信状態で電波通信を行うことができ、的確な診断に供することができる電子内視鏡を提供する。
【解決手段】電子内視鏡１０の操作部１６の後端部上面１６ｃに、受け球３１を介して中空球体２６が回転自在に取り付けられている。中空球体２６の内部には、パラボラアンテナ３２が収容されている。パラボラアンテナ３２の一次輻射器３４から輻射された電波１４は、反射器３３の放物面３３ａで反射されて、放物面３３ａの対称軸方向と平行な方向に出射される。中空球体２６の下端部には、重り３８が取り付けられている。電子内視鏡１０が操作されて水平方向に対して傾けられると、中空球体２６は、重り３８の自重によって、放物面３３ａが常に鉛直方向上向きに向くように、受け球３１により回転する。電波１４は、常に鉛直方向上向き、つまり受信アンテナ１３の方向に出射される。
【選択図】図２

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て、電子内視鏡を操作しながら診断を行う。

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

電子内視鏡は、挿入部を患者に挿入して被観察部位に先端を到達させる際など、診断時に様々な方向に向けられる。このため、電波を用いて信号の遣り取りを行う場合、電子内視鏡の向きによっては電波の受信状態が悪くなることがあった。電波の受信状態に障害があると、内視鏡画像がノイズで乱れたり、場合によっては内視鏡画像が生成されなかったりして、的確な診断を行うことができない。しかしながら、特許文献１、および２に記載の電子内視鏡では、電波の受信障害に関する問題が考慮されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、常に安定した受信状態で電波通信を行うことができ、的確な診断に供する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送信する電子内視鏡において、前記電波を送信するためのパラボラアンテナと、前記パラボラアンテナにより前記電波が指向する方向が常に一定の向きとなるように、前記パラボラアンテナの向きを調整する調整機構とを備えることを特徴とする。

前記調整機構は、前記パラボラアンテナを保持する中空球体と、前記中空球体に設けられた重りと、前記中空球体を回転自在に支持する回転支持手段とからなることが好ましい。

前記調整機構は、前記パラボラアンテナを保持する中空球体と、前記パラボラアンテナに設けられた重りとからなり、前記パラボラアンテナは、外面の一部が前記中空球体の内面と同一の球状に形成されており、前記中空球体内を摺動することが好ましい。

本発明の電子内視鏡によれば、電波を送信するためのパラボラアンテナと、パラボラアンテナにより電波が指向する方向が常に一定の向きとなるように、パラボラアンテナの向きを調整する調整機構とを備えるので、常に安定した受信状態で電波通信を行うことができる。したがって、内視鏡画像がノイズで乱れたり、内視鏡画像が生成されなかったりすることがなく、的確な診断に供することができる。

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。プロセッサ装置１１には、電子内視鏡システム２が設置される部屋の天井１２に設けられた受信アンテナ１３が接続されている。電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とは、この受信アンテナ１３を介して、例えば、送信周波数２．５ＧＨｚの電波１４を用いて信号の遣り取りを行う。

電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１５と、挿入部１５の基端部分に連設された操作部１６とを備えている。挿入部１５の先端に連設された先端部１５ａには、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物レンズ１７と像光を撮像するＣＣＤ１８、および照射レンズ１９と被検体内照明用のＬＥＤ２０（ともに図３参照）が内蔵されている。ＣＣＤ１８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２１に内視鏡画像として表示される。

先端部１５ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１５ｂが設けられている。湾曲部１５ｂは、操作部１６に設けられたアングルノブ１６ａが操作されて、挿入部１５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１５ａが被検体内の所望の方向に向けられる。

湾曲部１５ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１５ｃが設けられている。軟性部１５ｃは、先端部１５ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１６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１６の下方には、水が貯留される貯水タンク２２と、エアーが貯留されるエアーボンベ２３とが内蔵されたカートリッジ２４が着脱自在に取り付けられている。これら貯水タンク２２、エアーボンベ２３に貯留された水、エアーは、操作部１６の送水／送気ボタン１６ｂ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１５ａに形成された洗浄ノズル（図示せず）から対物レンズ１７に向けて噴射される。これにより、対物レンズ１７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２４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２５は、処置具が挿通される鉗子口である。

操作部１６の後端部上面１６ｃには、電波１４を透過する材料からなる中空球体２６が配されている。図２に示すように、中空球体２６は、後端部上面１６ｃに穿たれた穴３０に略半分が埋没した状態で、穴３０の縁に一部が露呈するように埋設された受け球３１によって、後端部上面１６ｃに回転自在に取り付けられている。受け球３１は、後端部上面１６ｃに平行な中空球体２６の中心線Ｌに関して、上下対称で円周を等分する位置に計６個、または上下左右対称な位置に計８個設けられており、中空球体２６が穴３０から抜け出ないように保持している。

中空球体２６の内部には、パラボラアンテナ３２が収容されている。パラボラアンテナ３２は、放物面３３ａを有する反射器３３、および放物面３３ａの焦点に配置された一次輻射器３４から構成される。放物面３３ａの反対側の反射器３３の外面３３ｂは、中空球体２６と同一の球状に形成されている。外面３３ｂは、中空球体２６の内面２６ａに固着されている。

一次輻射器３４には、例えば、１／２波長ダイポールアンテナやホーンアンテナなどが用いられている。一次輻射器３４から輻射された電波１４は、放物面３３ａで反射されて、放物面３３ａの対称軸方向と平行な方向に出射される。

一次輻射器３４には、給電線３５が接続されている。給電線３５は、反射器３３、中空球体２６、および後述する重り３８に穿たれた穴に挿通され、送信部４７（図３参照）の給電器（図示せず）に繋がれている。給電線３５は、中空球体２６の下半分および重り３８が収容される空隙３６内で線巻き３７に接続されている。線巻き３７には、中空球体２６の回転に伴って重り３８が空隙３６内で移動可能な長さの給電線３５が、撓まないように引っ張られて収容されている。

中空球体２６の下端部には、重り３８が取り付けられている。重り３８は、放物面３３ａの焦点から放物面３３ａに下ろした垂線上に重心が位置するように設けられている。電子内視鏡１０が水平方向に平行な状態では、中空球体２６は、重り３８の自重によって図示する状態で静止している。この状態から電子内視鏡１０が操作されて水平方向に対して傾けられると、中空球体２６は、重り３８の自重によって、放物面３３ａが常に鉛直方向上向きに向くように、空隙３６で規制される範囲内で受け球３１により回転する。また、中空球体２６の回転に伴って、線巻き３７から給電線３５が引き出される。これにより、電波１４は、常に鉛直方向上向き、つまり受信アンテナ１３の方向に出射される。なお、中空球体２６、受け球３１、および重り３８の各部材は、請求項１に記載の調整機構３９を構成している。

図３において、ＣＰＵ４０は、電子内視鏡１０全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４０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ＲＯＭ４１が接続されている。ＣＰＵ４０は、このＲＯＭ４１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、ＣＰＵ４０には、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４２が接続されている。ＴＧ４２は、ＣＣＤ１８、後述するＡＦＥ４４、パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）４５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。ＣＣＤ１８、ＡＦＥ４４、およびＰ／Ｓ４５は、ＴＧ４２から送信されるタイミング信号に基づいて動作する。

ＬＥＤ２０には、駆動部４３が接続されている。駆動部４３は、ＣＰＵ４０の制御の下に、ＬＥＤ２０をオン／オフ駆動させる。ＬＥＤ２０から発せられた光は、照射レンズ１９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１５ａではなく操作部１６の内部にＬＥＤ２０を配し、ライトガイドで先端部１５ａに導光する構成としてもよい。

ＣＣＤ１８は、対物レンズ１７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。ＡＦＥ４４は、ＣＣＤ１８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／Ｓ４５は、ＡＦＥ４４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／Ｓ４５は、ＴＧ４２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４６は、Ｐ／Ｓ４５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１４を表すＲＦ信号に変調する。送信部４７は、変調部４６で変調されたＲＦ信号に応じた高周波電流を、給電器で一次輻射器３４に給電する。これにより、パラボラアンテナ３２から電波１４が受信アンテナ１３に向けて発せられる。

コネクタ４８には、バッテリ４９が接続されている。バッテリ４９の電力は、ＣＰＵ４０により制御される電力供給部５０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１６の後部には、バッテリ４９を収納するバッテリ収納室が設けられており、コネクタ４８はその内部に配されている。

図４において、ＣＰＵ６０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ６０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ＲＯＭ６１が接続されている。ＣＰＵ６０は、このＲＯＭ６１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。

受信部６２は、受信アンテナ１３で受信された電波１４をＲＦ信号に復調し、これを増幅する。復調部６３は、ＲＦ信号にデジタル直交検波を施して、ＲＦ信号を変調部４６で変調される前の画像信号に復調する。同期分離部６４は、ＣＰＵ６０の制御の下に、復調部６３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６５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６６は、画像信号処理部６５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６７は、ビデオ信号処理部６６で各種画像処理が施され、モニタ２１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１５を被検体内に挿入し、ＬＥＤ２０をオンして被検体内を照明しながら、ＣＣＤ１８による内視鏡画像をモニタ２１で観察する。

このとき、対物レンズ１７から入射した被観察部位の像光は、ＣＣＤ１８の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ１８から撮像信号が出力される。ＣＣＤ１８から出力された撮像信号は、ＡＦＥ４４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。

ＡＦＥ４４から出力されたデジタルの画像信号は、Ｐ／Ｓ４５によりシリアルデータに変換される。Ｐ／Ｓ４５から出力されたシリアルデータは、変調部４６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４７の給電器から給電線３５を介して一次輻射器３４に給電されて、パラボラアンテナ３２から電波１４として発せられる。このとき、電子内視鏡１０の傾きに応じて、放物面３３ａが鉛直方向上向きに向くように、中空球体２６が受け球３１により回転されるので、電波１４が常に鉛直方向上向きに出射される。

一方、プロセッサ装置１１では、パラボラアンテナ３２から発せられた電波１４が受信アンテナ１３で受信されると、受信部６２で電波１４がＲＦ信号に復調され、増幅される。そして、復調部６３で、受信部６２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４６で変調される前の画像信号に復調される。

復調部６３で復調された画像信号は、ＣＰＵ６０の制御の下に、同期分離部６４で同期分離が施される。そして、画像信号処理部６５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６５で出力されたビデオ信号は、ビデオ信号処理部６６で各種画像処理が施され、バッファ６７に一旦格納されて、モニタ２１に内視鏡画像として表示される。

以上説明したように、パラボラアンテナ３２を用い、調整機構３９によって電波１４が受信アンテナ１３の向きに常に出射されるようにしたので、電子内視鏡１０の向きによって電波１４の受信状態が悪くなることがない。また、電波１４の送信周波数を例えば２．５ＭＨｚとすると、パラボラアンテナ３２のサイズは高々１．５ｃｍ程度でよいので、電子内視鏡１０を操作する際に邪魔になることがない。

なお、上記実施形態で例示した調整機構３９は一例であり、例えば、図５に示す調整機構７０のような変形が可能である。図５において、中空球体７１は、略半分が埋没するように後端部上面１６ｃに固定され、埋設された下部の大半に穴７２が形成されている。穴７２は、中空球体７１の中心から斜め下方向に引いた線を、鉛直方向に平行な中空球体７１の中心を通る軸に対して回転させたときに、線と中空球体７１との交点が描く軌跡の形状、つまり、鉛直方向から見て円形となっている。

中空球体７１の内部には、パラボラアンテナ７３が収容されている。パラボラアンテナ７３は、パラボラアンテナ３２と同様に、放物面７４ａを有する反射器７４、および放物面７４ａの焦点に配置された一次輻射器７５から構成される。放物面７４ａの反対側の反射器７４の外面７４ｂは、中空球体７１と同一の球状に形成されている。パラボラアンテナ７３は、外面７４ｂが中空球体７１の内面７１ａに接した状態で、中空球体７１内を摺動する。

反射器７４の端部は、パラボラアンテナ７３が中空球体７１内で反転しないように、後端部上面１６ｃに平行な中空球体７１の中心線Ｌを跨ぐように延設されている。また、放物面７４ａの焦点から放物面７４ａに下ろした垂線上の反射器７４の下部には、パラボラアンテナ７３が中空球体７１から抜け出ないように、穴７２の端面に当接するストッパ７６が設けられている。

一次輻射器７５には、給電線７７が接続されている。給電線７７は、反射器７４、後述する重り８０、およびストッパ７６に穿たれた穴に挿通され、送信部４７の給電器に繋がれている。給電線７７は、中空球体７１の一部が埋没された後端部上面１６ｃの箇所に形成された空隙７８内で線巻き７９に接続されている。線巻き７９には、中空球体７１内でパラボラアンテナ７３が摺動可能な長さの給電線７７が、撓まないように引っ張られて収容されている。

パラボラアンテナ７３には、重り８０が埋設されている。重り８０は、放物面７４ａの焦点から放物面７４ａに下ろした垂線上に重心が位置するように設けられている。電子内視鏡１０が水平方向に平行な状態では、パラボラアンテナ７３は、重り８０の自重によって図示する状態で静止している。この状態から電子内視鏡１０が操作されて水平方向に対して傾けられると、パラボラアンテナ７３は、重り８０の自重によって、放物面７４ａが常に鉛直方向上向きに向くように、ストッパ７６で規制される範囲内で、中空球体７１内を摺動する。また、パラボラアンテナ７３の摺動に伴って、線巻き７９から給電線７７が引き出される。これにより、調整機構３９の場合と同様に、電波１４は、常に鉛直方向上向きに出射される。なお、パラボラアンテナ７３の滑りをよくするために、中空球体７１の内面７１ａに潤滑剤を塗布してもよい。また、重り８０をパラボラアンテナ７３に埋設せずに、重り３８のように反射器７４の下部にぶら下げるようにしてもよい。

また、図６に示すパラボラアンテナ９０を用いてもよい。パラボラアンテナ９０は、放物面９１ａを有する第１反射器９１、放物面９１ａの焦点に支柱９２を介して設置され、双曲面９３ａを有する第２反射器９３、および第１反射器９１の表面付近に配置された一次輻射器９４から構成される、いわゆるカセグレン型のアンテナである。

なお、天井１２から電子内視鏡１０が操作される高さまでの鉛直方向の距離を２．５ｍ、受信アンテナ１３を中心とする電子内視鏡１０の水平方向の操作範囲を２ｍと仮定した場合、受信アンテナ１３の指向角は約１２０°であればよく、受信アンテナ１３としては、パラボラアンテナ、ダイポールアンテナ、八木・宇田アンテナなどの種々のアンテナを用いることができる。

電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。 調整機構の概略構成を示す拡大断面図である。 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。 調整機構の別の実施形態を示す拡大断面図である。 パラボラアンテナの別の実施形態を示す断面図である。

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
１３ 受信アンテナ
１４ 電波
２１ モニタ
２６、７１ 中空球体
２６ａ、７１ａ 内面
３１ 受け球
３２、７３、９０ パラボラアンテナ
３３、７４ 反射器
３３ｂ、７４ｂ 外面
３８、８０ 重り
３９、７０ 調整機構
４０ ＣＰＵ
４６ 変調部
４７ 送信部
６０ ＣＰＵ
６２ 受信部
６３ 復調部

Claims (3)

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送信する電子内視鏡において、
   前記電波を送信するためのパラボラアンテナと、
   前記パラボラアンテナにより前記電波が指向する方向が常に一定の向きとなるように、前記パラボラアンテナの向きを調整する調整機構とを備えることを特徴とする電子内視鏡。
2. 前記調整機構は、前記パラボラアンテナを保持する中空球体と、
   前記中空球体に設けられた重りと、
   前記中空球体を回転自在に支持する回転支持手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
3. 前記調整機構は、前記パラボラアンテナを保持する中空球体と、
   前記パラボラアンテナに設けられた重りとからなり、
   前記パラボラアンテナは、外面の一部が前記中空球体の内面と同一の球状に形成されており、前記中空球体内を摺動することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。

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