JP2009530063A - 長尺器具の移動測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺器具の移動測定を行う。
【解決手段】該装置は、長尺器具を受けるガイドと、ガイドと協働して位置決めされ、ガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように構成される回転素子と、ガイドに対して配置される光学イメージセンサを含むセンサモジュールとを備える。光学イメージセンサは、（ａ）回転素子がガイド内の長尺器具の移動に対応して回転する際に回転素子の像を捕捉し、（ｂ）回転素子の１セットの捕捉像の微視的表面特徴を追跡し、（ｃ）追跡した微視的表面特徴に基づき、器具の移動の示度を表示する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は概して、医療処置中に使用される長尺器具の軸方向移動又は回転移動を測定する方法及び装置に関する。

カテーテル、食道プローブ、内視鏡、腹腔鏡、及びその他の医療器具は、撮像及び介入治療などの様々な目的で、しばしば人体管腔内に導入される。多くの上記医療処置では、器具の位置、特に進入点から離れた位置にある器具の遠位端を正確にモニタする必要がある。例えば、その後の介入手順の実行、器具の交換の簡易化、及び、単独処置の過程中に器具の正確な位置を追跡するために、器具の遠位端の正確な位置をしばしば知る必要がある。

細長い医療器具の挿入深度は、医師が器具の側面に設けられている目盛表示を観察することによって通常視覚的にモニタされてきた。すなわち、医師は単に進入点で器具を見て、目盛から大体の挿入深度を読む。このアプローチは簡易さという利点を備えるが、現在の医療処置の効果を制限する限定を与える可能性がある。

例えば、判定可能な挿入精度は、目盛を読むための固定位置がないことによって限定される。該精度は、視覚的読取を可能にするのに必要な目盛表示間に比較的広いスペースを設けることによってもさらに制限される。目盛を視覚的に読取るには、さらに医師が注意を向けるべき他の領域から目をそらすことを余儀なくさせる。読取値を得るたびに、記録のための追加の時間が必要となり、その読取値は、機器がどのようなやり方ででも移動するやいなや古くなる。

本発明は、長尺器具の移動測定を行うことを特徴とする。

第１の実施形態によると、該装置は、長尺器具を受けるガイドと、ガイドと協働して位置決めされ、ガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように構成される回転素子と、ガイドに対して配置される光学イメージセンサを含むセンサモジュールとを備える。光学イメージセンサは、（ａ）回転素子がガイド内の長尺器具の移動に対応して回転する際に回転素子の像を捕捉し、（ｂ）回転素子の１セットの捕捉像の微視的表面特徴を追跡し、（ｃ）追跡した微視的表面特徴に基づき、器具の移動の示度を表示する。

該装置はさらに、センサモジュールにより表示される器具の移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラとを含む。該装置は、使い捨て部品及び固定部品を含むハウジングをさらに含むことができる。使い捨て部品はガイドと回転素子とを含み、固定部品はセンサモジュールを含む。該装置のガイドは、器具がガイド内を移動する際に、長尺器具を回転素子に対して押しつけるように配された調節可能ガイドシーリングをさらに含むことができる。調節可能ガイドシーリングは、様々な寸法の器具を収容するように、上昇又は下降することができる。

第２の実施形態によると、長尺器具の移動を測定する装置は、長尺器具を受けるガイドと、ガイドに対して配置される光学イメージセンサを含むセンサモジュールとを含む。光学イメージセンサは、（ａ）ガイド内の長尺器具の像を捕捉し、（ｂ）長尺器具の１セットの微視的表面特徴を追跡し、（ｃ）追跡した微視的表面特徴に基づき、器具の移動の示度を表示する。

該装置は、センサモジュールにより表示される移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラとをさらに含むことができる。装置は、使い捨て部品及び固定部品を含むハウジングをさらに含むことができる。使い捨て部品はガイドを含み、固定部品はセンサモジュールを含む。装置は、器具がガイド内を移動する際に、長尺器具に対して押しつけるようにした調節可能ガイドシーリングをさらに含むことができる。調節可能ガイドシーリングは、様々な寸法の器具を収容するように、上昇又は下降することができる。

第３の実施形態によると、長尺器具の移動を測定する装置は、長尺器具を受けるガイドと、ガイドと協働して位置決めされ、ガイド内を移動する前記長尺器具に対応して回転するように構成される回転素子と、回転素子に回転可能に接続して配置される光学回転エンコーダを含むセンサモジュールと、を含む。光学回転エンコーダは、ガイド内の長尺器具の移動に対応した回転素子の回転を感知して器具の移動の示度を表示する。

該装置は、センサモジュールによって表示される移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラとをさらに含むことができる。装置は、使い捨て部品及び固定部品を含むハウジングをさらに含むことができる。使い捨て部品はガイド及び回転素子を含み、固定部品はセンサモジュールを含む。装置のガイドは、器具がガイド内で移動する際に長尺器具を回転素子に付勢するように形成された調節可能ガイドシーリングをさらに含むことができる。調節可能ガイドシーリングは、様々な寸法の器具を収容するように、上昇又は下降することができる。

別の実施形態によると、長尺器具の移動を測定する装置は、使い捨て部品及び固定部品を有するハウジングを含む。使い捨て部品は、長尺器具を受けるガイドを含み、固定部品は、ガイド内を移動する前記長尺器具を感知し、器具の移動の示度を表示するセンサモジュールを含む。

本発明の別の面によると、本発明は、ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法を特徴とする。

第１の実施形態によると、ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法は、回転素子がガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように、ガイドと協働して位置決めされる回転素子を含む。この方法は、回転素子がガイド内の長尺器具の移動に対応して回転する際に回転素子の像を捕捉するステップと、回転素子の１セットの捕捉像の微視的表面特徴を追跡するステップと、追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示するステップと、を備える。

第２の実施形態によると、ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法は、ガイド内の長尺器具の像を捕捉するステップと、長尺器具の１セットの捕捉像の微視的表面特徴を追跡するステップと、追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示するステップと、を含む。

第３の実施形態によると、ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法は、回転素子がガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するようにして、ガイドと協働して位置決めされる回転素子を含む。該方法は、ガイド内の長尺器具の移動に対応した回転素子の回転を感知して移動の示度を表示するステップを含む。

別の側面によると、本発明は長尺器具の移動を測定する装置を特徴とする。装置は、センサモジュールを含む第１の部品と、第１の部品に取り外し可能に装着される第２の部品とを含む。第２の部品は、長尺器具を受けるガイドを含む。第１の部品のセンサモジュールは、センサモジュールがガイド内の長尺器具の移動を検知できるように、第２の部品内のガイドに対して配置される。装置の第２の部品は、第１の部品に取り外し可能に装着でき、長尺器具を受ける別のガイドを含む第３の部品と交換できるように使い捨てであってもよい。

センサモジュールを用いて、器具の軸方向又は回転移動を測定、又は判定を多くの様々な方法で行なうことができる。

測定機器の第２の実施形態によると、器具の移動は、器具自体が光学イメージセンサの視界を通過する際に器具の一連の捕捉像を分析することによって直接感知される。測定機器のこの第２の実施形態は、器具自体の表面がセンサモジュールの視界内を通過するように第１の実施形態のチャンネルベースを変更することによって、第１の実施形態と同じセンサモジュールを用いて行うことができる。

測定機器の第３の実施形態によると、器具の移動は、光学回転エンコーダを、器具に接触する回転素子に連結することによって間接的に感知される。この測定機器の第３の実施形態は、第１の実施形態の処理モジュール１５０及びチャンネルベース１３０を変更することによって、光学回転エンコーダを含む異なる種類のセンサモジュールを用いて行うことができる。

図１Ａは、医療処置中に使用するための測定機器の例を示す図である。測定機器１０は、ハウジング１２、ディスプレイ１４、機能スイッチ１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃ（まとめて１６）を含む。チャンネル入口部１８ａ及びチャンネル出口部１８ｂは、ハウジング１２の対向側面に配置される。操作中、長尺器具（図示せず）はチャンネル入口部１８ａからハウジングに入り、チャンネル出口部１８ｂを通ってハウジング１２から出る。機器１０は、器具が前進又は後退する際の器具の軸方向移動、器具が時計回り、又は反時計回りに回転する際の器具回転移動、又は長尺器具の軸方向移動及び回転移動の両方の組み合わせを測定するのに使用することができる。

測定機器は、単位変換用スイッチ１６ａ、保持用（ホールド）スイッチ１６ｂ、及びリセット用スイッチ１６ｃなどの機能スイッチ１６を含むことができる。単位変換用スイッチ１６ａを用いて、オペレータは、表示された測定値の単位を変更することができる。例えば、センチメートル（ｃｍ）とミリメートル（ｍｍ）間の変換、同様に度とラジアンとを変換することができる。他の単位変換も可能である。保持用スイッチ１６ｂは例えば、機器のオペレータが表示された測定値を一時的に固定させ、オペレータが正しく測定値を記録することができる。リセット用スイッチ１６ｃにより、オペレータは表示された測定値をゼロにして、測定された設定点をリセットさせることができる。

図１Ｂは、測定機器の実施形態を適用可能な内視鏡を示す。測定機器は内視鏡に使用できるが、いかなる種類のダクト内でも長尺器具の軸方向移動又は回転移動の測定が望まれる他の用途にも利用可能である。同様に、測定機器の構造上の構成は、様々な用途に対応するように修正することができる。例えば、内視鏡自体又はその他の同様のスコープに組み込む、又は埋め込むことができる。測定機器は、台などの固定されたプラットフォームに取り付けることもできる。被測定物である管腔又は他の導管に関して測定機器に対する他の配置も採用することができる。

図１Ｂに示すように、内視鏡２０は、長尺器具３０が通過できる作業チャンネルにつながる開口部２２を含む。測定機器１０は、機器のチャンネル出口部１８ｂを作業チャンネルの開口部２２に挿入して係止することによって、内視鏡に離脱可能に連結させることができる。例えば、チャンネル出口部１８ｂは、内視鏡の作業チャンネル内にチャンネル出口部を係止するために別個の係止部品（図示せず）を含むことができる。作業チャンネルの開口部への離脱可能な連結機器、又は器具として当業者にとって既知な他の係止機構が、測定機器を内視鏡に離脱可能に連結するために用いることができる。長尺器具３０は、機器１０を通ってチャンネル入口部１８ａに入り、チャンネル出口部１８ｂから出て、内視鏡の作業チャンネルに入る。長尺器具３０が前進、後退、又は回転する際、対応する軸方向又は回転方向の測定値をディスプレイ１４に表示することができる。

実質上、測定機器１０は、器具の挿入深度又は組織サンプルの寸法を判定することができる。例えば、測定機器１０は、内視鏡２０の遠位端とターゲットの組織サンプル（図示せず）間の距離を測定するために使用することができる。遠位端とターゲットの組織サンプル間の距離の測定は、測定機器１０を通って内視鏡の作業チャンネルに内視鏡の長尺器具３０を前進させることで達成できる。いったん内視鏡の長尺器具３０が内視鏡２０の遠位端に到達すれば、オペレータは、リセットスイッチ１６ｃを押すことによって表示された測定値をゼロにすることができる。この再構成された設定点から、オペレータはターゲットサンプルに達するまで、長尺器具３０を前進させ続けることができる。表示される測定値は、内視鏡２０の遠位端からターゲットサンプルまでの距離である。

測定機器１０のオペレータは、例えば、ポリープや石などのターゲット組織サンプルの寸法も判定することができる。この寸法機能は、内視鏡の長尺器具３０をターゲットサンプルに達するまで前進させ、リセットスイッチ１６ｃを押して測定機器１０の表示方法をリセットし、表示用長さを得るために組織サンプル本体に沿って器具を前進後退させることにより行っている。

測定機器１０のディスプレイ１４を通じてリアルタイムの測定値を表示することに加えて、リアルタイムの測定値を表す信号を、表示用に映像モニタ４０に結び付けることができる。上記リアルタイムの測定値は、関連範囲内で操作される長尺器具３０の対応する遠位端の映像ディスプレイ上に重ねることができる。

図２は、測定機器の機能上の部品を示す図である。機能部品は、センサモジュール１１、カウンタ及びスケーリングモジュール１３、ディスプレイドライバ１５、及びディスプレイ１７を含む。センサモジュール１１は器具の移動を検出し、検出されたカウンタ及びスケーリングモジュール１３の移動の量と方向とを示す１又はそれ以上の信号を発する。カウンタ及びスケーリングモジュール１３は、１つ又はそれ以上の信号を受信し、器具の実際の位置ずれを表す蓄積値、又は、カウント値を表示する。カウンタ及びスケーリングモジュール１３は、カウント値の所定の比に基づく所望の単位で、このカウント値を測定値にスケーリングする。次に、この測定値は、ディスプレイドライバ１５に送信され、ディスプレイ１７に好ましくはリアルタイムで表示される。測定値は、モニタ（図示せず）などの外部周辺機器に出力することもできる。

センサモジュールを用いて、器具の軸方向又は回転移動を測定、又は判定を多くの様々な方法で行なうことができる。第１の実施形態によると、センサモジュールは、長尺器具と接触する回転素子の一連の捕捉像を分析することによって、間接的に器具の移動を検出する光学イメージセンサを含む。第２の実施形態によると、センサモジュールは、器具自体の捕捉像が像センサの視界を通過する際に一連の捕捉像を分析することによって、直接的に器具の移動を検出する光学イメージセンサを含む。第３の実施形態によると、センサモジュールは、エンコーダを器具と接触する回転素子に連結することによって、間接的に器具の移動を検知する光学回転エンコーダを含む。多くの代替の特徴は、以下詳細に説明するように更に充実させるためにこれらの実施形態のそれぞれに適用することができる。

図３は、測定機器の第１の実施形態の展開図である。図示する実施形態では、測定機器１００のハウジングは、センサフロントカバー１１０及びセンサバックカバー１１５を含む。フロントカバー１１０は、単位変換、保持（ホールド）、及びリセットなどの所定の機能を始動するために押すことのできる１セットのメンブレンスイッチ１１６をさらに含む。フロントカバーとバックカバーの両方はそれぞれ、チャンネル入口部１２０ａ及びチャンネル出口部１２０ｂを挿入固定する切込み１１２ａ、１１２ｂ、及び１１７ａ、１１７ｂを側壁に有する。チャンネル出口部１２０ｂは内視鏡の作業チャンネルに係止するチャンネルロック１２２をさらに含むことができる。例えば、チャンネル出口部１２０ｂが作業チャンネルに挿入されると、チャンネルロック１２２は延びて、作業チャンネルの開口部に係合する。機器又は器具を作業チャンネルの開口部に離脱可能に連結するための、他の係止機構で当業者にとって知られている機構を、測定機器を内視鏡に離脱可能に連結するために用いることができる。

長尺器具をチャンネル入口部１２０ａからハウジングに導入すると、チャンネルベース１３０は、チャンネル出口部１２０ｂの方向に器具を案内する。図４Ａ〜４Ｅは、本測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。図４Ａ及び４Ｂでは、ガイド１３２は、ベースから延びる一対の側壁１３２ａ、１３２ｂを含むチャンネルベース１３０ａの外表面に形成される。ガイド１３２内のベース１３０の表面は、ガイドを通過する際に器具を自動調心できるように曲面とすることもできる。凹部１３４は、ガイド１３２の少なくとも側壁間に延びるチャンネルベース１３０に形成される。

図４Ｃを参照すると、ローラ１４０は、チャンネルベースの凹部１３４内に位置決めされる。図示されるように、ローラ１４０は、ガイドの外部の側壁１３２ａ、１３２ｂのうち少なくとも１つを貫いて突出する。器具がガイドに進入すると、調節可能ガイドシーリング２００によってローラ１４０に押し当てられる。代わりに、器具は、固定シーリング、別の回転素子、又は他の対向素子を用いて、ローラに押し当てることもできる。器具が前進又は後退し続けると、ローラ１４０は器具の移動に応じて、時計回り又は反時計回りに回転する。ローラ１４０は、例えば、球軸受、シリンダ、又は当業者にとって既知な他の回転素子と置き換えることができる。

図４Ｄ及び４Ｂでは、貫通孔１３６は、ローラ１４０が、ベース１３０ｂの隣接対向面に配置された処理モジュールに露出されるように、チャンネルベース１３０に設けられる。

図３を再度参照すると、処理モジュール１５０は、センサモジュール１６０、カウンタ及びスケーリングモジュール１７０、及びＬＣＤディスプレイ１８０を含む。センサモジュール１６０は、チャンネルベースの表面１３０ｂに隣接して配列される。センサモジュール１６０は、ローラ１４０の露出面の像を捕捉及び処理して、ガイド内の長尺器具の対応する軸方向移動を判定する。

図５Ａ及び５Ｂは、測定機器の第１の実施形態に係るセンサモジュールを示す図である。センサモジュール１６０は、光学イメージセンサ１６２、光源１６４、レンズ１６６、及びクリップ１６８を含む。前記光学イメージセンサ１６２は、盤内に設けられた貫通孔１５４の上方のプリント回路盤（ＰＣＢ）１５２に搭載される。発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源１６４は、盤１５２の上に搭載され、センサ１６２はクリップ１６８により装着される。レンズ１６６は、盤１５４に設けられた貫通孔を通ってセンサ１６２の下方に配される。クリップ１６８は、レンズ１６６と関連してＬＥＤ１６４も保持する。

図５Ｂに示されるように、センサモジュール１６０は、ローラの露出面の真上のチャンネルベース１３０に対して配列される。ベースプレートの表面から延びる配列突出部１３３により、図４Ｂに示されるように、チャンネルベース１３０が貫通孔１５４を通りセンサモジュール１６０に配列することが可能となる。ＬＥＤ１６４からの光は、盤１５２及びチャンネルベース１３０の開口部を介してレンズ１６６を通り反射して、下方のローラ１４０の露出面を照らす。

レンズ１６６を通して集束されたセンサ１６２は、ローラ１４０が回転する際にローラ１４０の像を捕捉することによってローラ１４０の移動を検知する。これらの捕捉像から、光学センサ１６２は、像内のローラ１４０の微視的表面特徴を検知し、１セットのフレームを横断する像の移動を追跡する。追跡した移動の量と方向は、チャンネルガイド１３２を通過する器具の移動に対応する。センサ１６２は、追跡した移動の量と方向を符号化し、カウンタ及びスケーリングモジュールに符号化データを送信する。

表面特徴検知を向上させるため、ローラ１４０は、その外表面又はその外表面の１部が光学的に不規則であるように製造される。例えば、ローラは、本質的に光学的に不規則な表面を提供可能な物質（例えば、セラミック）から製造することができる。ローラは、その外表面がざらつきのある、又は粗く、光学的に不規則な表面になるように処理して製造することもできる。ローラは、ローラ又はその１部が別のざらついた、又は粗い材料で覆われて上記不規則面を提供するように製造することができる（例えば、紙やすりを使って粗くしたゴム）。当業者にとって既知である、不規則な光学面を有するローラ又は他の回転素子を製造する他の方法も適用することができる。

本実施形態にとって好適な部品の例は、光学イメージセンサ１６２用にはＡｇｉｌｅｎｔ ＡＤＮＳ−２０３０低電力光学マウスセンサ、レンズ１６６にはＨＤＮＳ−２１００、クリップ１６８にはＨＤＮＳ−２２０、光源１６４にはＨＬＭＰ−ＥＤ８０−ｘｘ０００ＬＥＤであり、それらはすべて、カリフォルニア州サンノゼとシンガポールに共同本社を置くＡｖａｇｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製である。これらのセンサモジュールの部品に関するより詳細な情報に関しては、「Ａｇｉｌｅｎｔ ＡＤＮＳ−２０３０低電力光学マウスセンサ」という題名のデータシートを参照されたい。その内容の全文は参照することにより本文書に組み込む。

図３を再び参照すると、前記センサ１６２は、カウンタ及びスケーリングモジュール１７０に接続されている。センサ１６２は、１つ又はそれ以上のパルス信号を介してカウンタ及びスケーリングモジュール１７０へ追跡した移動の量と方向を送信する。例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ ＡＤＮＳ−２０３０低電力光学マウスセンサは、直交出力の形で、移動の量と方向を符号化する。直交出力は、追跡した移動の量と方向の両方を、組み合わせて示す２つのパルス信号を含む。器具が第１の方向に移動すると、パルス信号は所定のシーケンス状態（例えば、００、０１、１１、１０）で循環する。状態における各変更はカウントに対応し、多くのカウントは測定ごとに定めることができる（例えば、センチメートル、ミリメートル、ラジアン、度、インチなど）。逆に、器具が反対の方向に移動すると、シーケンス状態は逆に継続するので、カウンタ及びスケーリングモジュール１７０が方向の変更を検知し、それにしたがって蓄積されたパルスカウント数を増加／減少することができる。カウンタ及びスケーリングモジュール１７０はパルスカウント値を蓄積し、所望単位に対するカウントの所定比にそれらを変換する。結果の測定値が、ＬＣＤディスプレイ１８０を通じて表示用に送信される。カウンタ及びスケーリングモジュール１７０は、例えば、適切にプログラムされた、又は専用のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ）、ハードワイヤードロジック、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及びプログラム論理可能デバイス（ＰＬＤ）（例えば、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ））を用いて行うことができる。

測定機器の第２の実施形態によると、器具の移動は、器具自体が光学イメージセンサの視界を通過する際に器具の一連の捕捉像を分析することによって直接感知される。測定機器のこの第２の実施形態は、器具自体の表面がセンサモジュールの視界内を通過するように第１の実施形態のチャンネルベースを変更することによって、第１の実施形態と同じセンサモジュールを用いて行うことができる。

図６は、測定機器の第２の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。具体的には、チャンネルベース１３０’はローラを省略するように変更され、器具の表面がベースの対向側面に露出されるように、ガイド側壁１３２ａ’と１３２ｂ’間の空間に貫通孔１３６’を設ける。よって、長尺器具がガイド１３２’を通って横断する、又は該ガイド内で回転する際、ＬＥＤ１６４から放出される光はレンズ１６６から、盤とチャンネルベースのそれぞれの開口部１５４、１３６’を通って器具の表面を照らす。

チャンネルベース１３０’に整列されるセンサ１６２は、チャンネルガイド１３２’内を移動する際に器具の露出部分の、レンズ１６６を通して集束される像を捕捉する。これらの捕捉像から、光学イメージセンサ１６２は像内の器具の表面上の微視的特徴を検知し、１つ又はそれ以上の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸）に沿って１セットのフレームに亘って移動を追跡する。Ｘ軸に沿った追跡移動の量と方向は、前進又は後退する器具の軸方向の移動に相当する。Ｙ軸に沿った追跡移動の量と方向は、ガイド内の器具の回転移動に相当する。センサ１６２は、第１の実施形態に関連して説明したように、各軸に沿った追跡移動の量と方向を符号化し、符号化データをカウンタ及びスケーリングモジュール１７０に送信する。その後の処理と表示は、第１の実施形態に類似する。

測定機器の第３の実施形態によると、器具の移動は、光学回転エンコーダを、器具に接触する回転素子に連結することによって間接的に感知される。この測定機器の第３の実施形態は、第１の実施形態の処理モジュール１５０及びチャンネルベース１３０を変更することによって、光学回転エンコーダを含む異なる種類のセンサモジュールを用いて行うことができる。

例えば、図７は、光学回転エンコーダを含む測定機器の第３の実施形態を示す図である。処理モジュール４００は、光学回転エンコーダ４１０、カウンタ及びスケーリングモジュール４５０、及びディスプレイ４６０を備えるセンサモジュールを含む。チャンネルベース５００は、第１の実施形態のベースと同様にローラ５１０、又は光学回転エンコーダ４１０に回転可能に接続される他の回転素子を含む。器具がガイド５２０に進入すると、調節可能又は固定シーリング又は他の対向素子によってローラ５１０に強制的に押し付けられて、ローラを器具の軸方向移動に応じて時計回り又は反時計回りに回転させる。次に、ローラ５１０は回転可能に回転エンコーダ４１０に係合し、ローラの回転移動を、「カウント」と称する所定単位の線形測定値に変換する。

特定の実施形態によると、光学回転エンコーダ４１０は、クイックアセンブリ２及び３チャンネル光学エンコーダＨＥＤＭ−５５００／５６００、ＨＥＤＳ−５５００／５５４０、及びＨＥＤＳ−５６００／５６４０を用いて実装される。これらはすべて、カリフォルニア州のパロアルトとシンガポールに共同本社のあるＡｖａｇｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製である。ＨＥＤＳ−５５００／５６００及びＨＥＤＭ−５５００／５６００の出力は、直交（ＣＨ．Ａ及びＣＨ．Ｂ）の二乗波である。ＨＥＤＳ−５５４０及び５６４０は、２つのチャンネル直交（ＣＨ．Ａ ａｎｄ ＣＨ．Ｂ）に加えて、コードホイールの完全な回転毎に１回成される第３のチャンネルインデックス出力（ＣＨ．Ｉ）も有することができる。９６〜１０２４カウントの標準解像度が、現在これらのエンコーダに対して利用可能である。これらの部品に関するさらなる情報に関しては、「クイックアセンブリ２及び３チャンネル光学エンコーダ」という題名のデータシートを参照されたい。その内容の全文を参照するにより本文書に組み込む。

図８は、測定機器の第３の実施形態に係る特定の光学回転エンコーダの出力を示すタイミング図である。具体的には、特定されているＡｖａｇｏの光学エンコーダのチャンネルＣＨ．Ａ、ＣＨ．Ｂ、及びＣＨ．Ｉに関する出力信号についての例示の波形を示す。各パルスはカウントに相当する。エンコーダの解像度は、回転毎のカウント数によるものである。ローラ５１０が反時計回りに回転エンコーダに係合すると、チャンネルＣＨ．ＡはチャンネルＣＨ．Ｂを導く。逆に、ローラ５１０が時計回りに回転エンコーダに係合すると、チャンネルＣＨ．ＢはチャンネルＣＨ．Ａを導く。よって、チャンネルＣＨ．ＡとＣＨ．Ｂ間の位相差は、ガイド内の器具の移動の方向を検知するために使用することができる。特定方向の総カウントは、対応する方向に軸方向移動又は回転移動に変換又はスケーリングすることができる。

チャンネルＣＨ．Ａ及びＣＨ．Ｂの信号出力は、蓄積された総カウント数を維持し、回転移動の方向に応じて蓄積されたカウントを増加／減少するカウンタ及びスケーリングモジュール４５０に送信される。測定単位（例えばセンチメートル、ミリメートル、インチなど）でのカウント数を想定し、カウンタ及びスケーリングモジュール４５０は、蓄積値をディスプレイ４６０による表示用に所定の測定単位に変換する。結果の測定値はガイドを通過する器具の移動を表す。

上述の実施形態の利点としては、長尺器具が光学的標識と高い精度及び解像度を有するか否かにかかわらず、器具の移動の量と方向を検出することが挙げられる。

これに代え、上述の実施形態のいずれも、異なる寸法の器具がチャンネルベースのガイドを通過できるように、調節可能ガイドシーリングでさらに機能強化させることができる。例えば、測定機器の第１の実施形態の図３に示されるように、調節可能ガイドシーリング２００は、チャンネルフィンガ２１０、チャンネルバネ２２０、及びバック支持部２３０を含むように設けられる。この調節可能シーリングは、様々なサイズの器具を収容するように上昇及び下降することができる。

図９は、測定機器の任意の実施形態で使用される代替の調節可能ガイドシーリングを示す図である。この図示された実施形態では、チャンネルフィンガ２１０は、ガイド１３２の側壁内に大まかに位置決めされる。チャンネルバネ２２０は、センサバックカバー１１５内に位置するバック支持部２３０に固着されたアーチ状の端部として形成される。チャンネルバネ２２０は、ガイド１３２に強制的に侵入するようにチャンネルフィンガに力を印加する。一実施形態によると、チャンネルフィンガは、バネを最大に延ばした位置にあるときに、チャンネルフィンガ２１０ａの下面とローラ１４０との間の隙間が最小になるように構成される。

操作中、長尺器具がチャンネルガイド１３２に挿入されると、器具の対向力により、チャンネルフィンガ２１０が上昇して、チャンネルバネ２２０を押し返す。その結果、挿入された器具は強制的にローラ１４０に押し付けられて、ローラを回転させる。好ましくは、チャンネルバネのバネ係数は、器具が挿入される際に装置のオペレータによって感じ取られる抵抗を最小化するように選択すべきである。様々なバネ係数を有するバネを、器具のサイズの範囲に対応するように用いることができる。

これに代えて、使い捨て部品は、上述の実施形態のいずれかに組み込むことができる。例えば、図１０は、測定機器の任意の実施形態で使用される代替の使い捨て部品を示す図である。本実施形態では、測定機器３００は、固定部品３１０及び使い捨て部品３２０を含む。固定部品３１０は、少なくともセンサモジュールを含む。固定部品に取り外し可能に装着される使い捨て部品は、少なくとも長尺器具を受けるガイドを含む。固定部品のセンサモジュールは、例えば、上述の実施形態のいずれかと組み合わせて、ガイド内の長尺器具の移動を検知することができるように、使い捨て部品内のガイドに対して配置される。

使い捨て部品は、当業者にとって任意の適切な手段を用いて固定部品に取り外し可能に装着することができる。例えば、使い捨て部品は、固定部品に「スナップ」でとめるように簡易に取り付けることができる。使い捨て部品は、摺動させることにより固定部品のレセプタに出し入れすることができる。使い捨て部品は、ネジやボルトなどの固定機構を用いて固定部品に装着することができ、例えば、固定部品は、固定部品と接続して使い捨て部品を受ける係止機構と、使い捨て部品を固定部品から解除、又は解放する解放機構とを含むことができる。

使い捨て部品３２０は、体内の管腔内への長尺器具の前進又は後退により汚染される可能性のある構成部品を少なくとも含む。例えば、測定機器の第１の実施形態に関して、上記構成部品は、図３に示されるように、チャンネルベース１３０、チャンネルフィンガ２１０、チャンネルバネ２２０、バック支持部２３０、ローラ１４０、レンズ１６６、チャンネル入口部１２０ａ、チャンネル出口部１２０ｂ、及びチャンネルロック１２２を含むことができる。固定ハウジング部品３１０は、図３に図示され説明されるように、装置の残りの部分で、レンズ１６６以外の構成部品であるバッテリ１９０、バッテリカバー１９５、処理モジュール１５０を備える。固定部品及び使い捨て部品内の構成部品の実際の位置と寸法は、使い捨て部品３２０を固定部品３１０から容易に取り外せるように変更することができる。このように、使い捨て部品は、用途又は測定される器具に応じて、同じ又は異なるセットの機器部品を含む別の使い捨て部品と交換することができる。

本発明は好適な実施形態を参照して具体的に示し説明してきたが、当業者にとっては、添付の請求項に包括される本発明の範囲を逸脱せずに構成及び細部の様々な変更は自明であろう。

図１Ａは、医療処置中に使用される測定機器の例を示す図である。 図１Ｂは、測定機器の実施形態を適用可能な内視鏡の図である。 図２は、測定機器の機能部品を示す図である。 図３は、測定機器の第１の実施形態の分解図である。 図４Ａは、測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図４Ｂは、測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図４Ｃは、測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図４Ｄは、測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図４Ｅは、測定機器の第１の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図５Ａは、測定機器の第１の実施形態に係るセンサモジュールを示す図である。 ５Ｂは、測定機器の第１の実施形態に係るセンサモジュールを示す図である。 図６は、測定機器の第２の実施形態に係るチャンネルベースを示す図である。 図７は、光学回転エンコーダを含む測定機器の第３の実施形態を示す図である。 図８は、測定機器の第３の実施形態に係る特定の光学回転エンコーダの出力を示すタイミング図である。 図９は、測定機器の実施形態で使用される代替の調節可能ガイドシーリングを示す図である。 図１０は、測定機器の任意の実施形態で使用される代替の使い捨て部品を示す図である。

符号の説明

１０・・測定機器，２０・・内視鏡，３０・・長尺器具，４０・・映像モニタ。

Claims (18)

1. 長尺器具の移動を測定する装置であって、
   長尺器具を受けるガイドと、
   ガイドと協働して位置決めされ、ガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように構成される回転素子と、
   ガイドに対して配置される光学イメージセンサを含むセンサモジュールと、
   を備え、光学イメージセンサが（ａ）回転素子がガイド内の長尺器具の移動に対応して回転する際に回転素子の像を捕捉し、（ｂ）１セットの回転素子の捕捉像の微視的表面特徴を追跡し、（ｃ）追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示する、ことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   センサモジュールにより表示された移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、
   位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラと、
   をさらに備えることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置であって
   使い捨て部品及び固定部品を有するハウジングをさらに備え、使い捨て部品がガイド及び回転素子を含み、固定部品がセンサモジュールを含むことを特徴とする装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   ガイドが、器具がガイド内を移動する際に長尺器具を回転素子に対して強制的に押し付ける調節可能ガイドシーリングをさらに備え、調節可能ガイドシーリングが様々な寸法の器具を収容するように上昇又は下降することを特徴とする装置。
5. 長尺器具の移動を測定する装置であって、
   長尺器具を受けるガイドと、
   ガイドに対して配置される光学イメージセンサを含むセンサモジュールと、
   を備え、光学イメージセンサが（ａ）ガイド内の長尺器具の像を捕捉し、（ｂ）１セットの器具の捕捉像の微視的表面特徴を追跡し、（ｃ）追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示することを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、
   センサモジュールにより表示された移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、
   位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラと、
   をさらに備えることを特徴とする装置。
7. 請求項５に記載の装置であって、
   使い捨て部品及び固定部品を有するハウジングをさらに備え、使い捨て部品にガイドを含み、固定部品にセンサモジュールを含むことを特徴とする装置。
8. 請求項５に記載の装置であって、
   ガイドが、器具がガイド内を移動する際に長尺器具に対して強制的に押し付けられる調節可能ガイドシーリングをさらに備え、調節可能ガイドシーリングが様々な寸法の器具を収容するように上昇又は下降することを特徴とする装置。
9. 長尺器具の移動を測定する装置であって、
   長尺器具を受けるガイドと、
   ガイドと協働して位置決めされ、ガイド内を移動する前記長尺器具に対応して回転するように構成される回転素子と、
   前記回転素子に回転可能に接続されるように配置された光学回転エンコーダを含むセンサモジュールと、
   を備え、光学回転エンコーダが、ガイド内の長尺器具の移動に対応した回転素子の回転を感知して器具の移動の示度を表示することを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載の装置であって、
    センサモジュールにより表示された移動の示度に基づき器具の位置ずれを判定するカウンタと、
    位置ずれを標準単位で移動の示度に変換するスケーラと、
    をさらに備えることを特徴とする装置。
11. 請求項９に記載の装置であって、
    使い捨て部品及び固定部品を有するハウジングをさらに備え、使い捨て部品にガイド及び回転素子を含み、固定部品にセンサモジュールを含むことを特徴とする装置。
12. 請求項９に記載の装置であって、
    ガイドが、器具がガイド内を移動する際に長尺器具に対して強制的に押し付けられる調節可能ガイドシーリングをさらに備え、調節可能ガイドシーリングが様々な寸法の器具を収容するように上昇又は下降することを特徴とする装置。
13. 長尺器具の移動を測定する装置であって、
    使い捨て部品及び固定部品を有するハウジングを備え、使い捨て部品が長尺器具を受けるガイドを含み、固定部品が、ガイド内を移動する前記長尺器具を感知し、器具の移動の示度を表示するセンサモジュールを含むことを特徴とする装置。
14. 回転素子が、ガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように、ガイドと協働するよう位置決めされる、ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法であって、
    ガイド内の長尺器具の移動に対応して回転する回転素子の像を捕捉するステップと、
    １セットの回転素子の微視的表面特徴を追跡するステップと、
    追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
15. ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法であって、
    ガイド内の長尺器具の像を捕捉するステップと、
    １セットの長尺器具の捕捉像の微視的表面特徴を追跡するステップと、
    追跡した微視的表面特徴に基づき器具の移動の示度を表示するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
16. ガイド内の長尺器具の移動を測定する方法であって、
    回転素子がガイド内の長尺器具の軸方向移動に対応して回転するように、ガイドと協働して位置決めされ、
    ガイド内の長尺器具の移動に対応した回転素子の回転を感知して移動の示度を表示することを特徴とする方法。
17. 長尺器具の移動を測定する装置であって、
    センサモジュールを含む第１の部品と、
    第１の部品に離脱可能に装着され、長尺器具を受けるガイドを含む第２の部品と、
    を備え、センサモジュールが、ガイド内の長尺器具の移動を検知することができるように、第１の部品のセンサモジュールが第２の部品内のガイドに対して配置されることを特徴とする装置。
18. 請求項１７に記載の装置であって、
    第２の部品を、第１の部品に離脱可能に装着可能であり、長尺器具を受ける別のガイドを含む第３の部品と交換することができるように、第２の部品が使い捨てであることを特徴とする装置。
    

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