JP2010509990A - 無線内視鏡カメラ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明は、高信頼かつ高性能無線内視鏡カメラ装置と、画像を内視鏡カメラ・ヘッドから制御装置へ無線送信する方法に関するものである。
無線内視鏡カメラ装置であって、
患者の体内の組織を見る外科用内視鏡と、
前記内視鏡によって見られる内視鏡画像を表すデジタル画像データを処理するカメラ・ヘッドで、近端部と遠端部があり、前記遠端部で前記内視鏡に着脱可能で接続されるカメラ・ヘッドと、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記内視鏡画像を表すに必要なデジタル画像データ量を軽減する圧縮装置と、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記圧縮デジタル画像データをリモート受信装置へ送信する送信装置と、
前記カメラ・ヘッドの本体上に設置され、前記送信装置と通信し前記送信装置から前記圧縮デジタル画像データを受信し、前記圧縮デジタル画像データを前記リモート受信装置に無線中継する複数のアンテナと、
からなることを特徴とする。
さらに別の実施の形態では、カメラ・ヘッドから制御装置にビデオ画像信号を送るために、UVWのような高性能の短距離無線技術が用いられる。
無線技術では、必要とされる電力が少ないので、カメラ・ヘッドのバッテリー寿命の増大も達成される。
さらに別の実施の形態では、複数の装置間での通信ミスや干渉をできるだけ少なくするために、各装置において1つの送信装置を1つの受信装置にロックしたり同期させたりすることによって、前記制御装置がその対応するカメラ・ヘッドからだけ無線信号を受け入れるようにすることができる。
充電可能バッテリーなどの携帯用電源装置が、前記カメラ・ヘッドに対して電源を提供する。1つの実施の形態によれば、前記カメラ・ヘッドは複数の携帯用電源装置を同時に内蔵して、それによって、他の電源装置が前記カメラ・ヘッドに電力を供給している間に、1つの電源装置を交換できるようにしている。別の実施の形態においては、充電されたバッテリーがなかったり、あるいは無線通信が中絶するなどの緊急事態が発生した場合、前記カメラ・ヘッドを制御装置に接続してカメラが作動し続けることができるようにするために、滅菌可能なバックアップ・ケーブルが使用される。
カメラ・ヘッドと制御装置との間の無線通信の信頼性を向上させるために、さらに別の実施の形態においては、カメラ・ヘッドと制御装置のいずれか一方あるいは両方のための複数のアンテナが使用される。これら複数のアンテナを前記カメラ上、あるいは操作室内でいろいろな位置と構成で配置することができる。
10 カメラ・ヘッド
12 内視鏡
16 送信用アンテナ
20 制御装置
22 受信用アンテナ
40 ビデオ処理装置
Claims (35)
- 無線内視鏡カメラ装置であって、
患者の体内の組織を見る外科用内視鏡と、
前記内視鏡によって見られる内視鏡画像を表すデジタル画像データを処理するカメラ・ヘッドで、近端部と遠端部があり、前記遠端部で前記内視鏡に着脱可能で接続されるカメラ・ヘッドと、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記内視鏡画像を表すに必要なデジタル画像データ量を軽減する圧縮装置と、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記圧縮デジタル画像データをリモート受信装置へ送信する送信装置と、
前記カメラ・ヘッドの本体上に設置され、前記送信装置と通信し前記送信装置から前記圧縮デジタル画像データを受信し、前記圧縮デジタル画像データを前記リモート受信装置に無線中継する複数のアンテナと、
からなることを特徴とする無線内視鏡カメラ装置。 - 前記リモート受信装置は、前記送信装置によって無線送信される前記圧縮デジタル画像データを受信する複数のアンテナを含み
前記無線内視鏡カメラ装置は、多重入出力(MIMO)モードで作動し、それによって前記圧縮デジタル画像データは、前記送信装置と前記リモート受信装置との間の多重無線パスに沿って同時に送信されることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。 - 前記複数のカメラ・ヘッド・アンテナは、前記カメラ・ヘッド上に前記カメラ・ヘッド本体と基本的には同一平面でぴったり重なるように取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記複数のカメラ・ヘッド・アンテナは、前記カメラ・ヘッド本体から外側へ突き出していることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記複数のカメラ・ヘッド・アンテナは、通常前記カメラ・ヘッドの前記遠端部に着脱可能に接続された内視鏡の長軸方向に平行であるように、前記カメラ・ヘッド本体から一方が外側に突出していることを特徴とする請求項4に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記カメラ・ヘッド本体上に設置された前記複数のアンテナは、前記カメラ・ヘッド本体上に、前記カメラ・ヘッド本体と基本的に同一平面でぴったり重なるように取り付けられ、少なくとも1本のアンテナが前記カメラ・ヘッドの前記遠端部に着脱可能に接続される内視鏡の長軸方向にほぼ平行になるよう、前記カメラ・ヘッド本体から一方が突出していることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記複数のアンテナのうち少なくとも1本が、全方向性アンテナであることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記カメラ・ヘッド本体に設置された前記複数のアンテナが差動モードで作動することを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記カメラ・ヘッド本体に設置された前記複数のアンテナが切換モードで作動し、これにより前記デジタル画像データの送信は、自動的に最大信号強度を持つアンテナを経由して送信されることを特徴とする、請求項1記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置は、前記複数のアンテナが同相で作動するよう設定することを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置は、前記複数のアンテナのうちの少なくとも1本が他のアンテナに対してずれた位相で作動するよう設定することを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置によるすべての無線送信が3.1GHz〜10.6GHzの電波スペクトルで行われることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置からのすべての無線送信が50Mbit/秒と同等もしくはそれ以上のデータ転送速度で行われることを特徴とする請求項1に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 無線内視鏡カメラ装置であって、
患者の体内の組織を見る外科用内視鏡と、
前記内視鏡で見られる光学像をデジタル画像データに変換するカメラと、
前記デジタル画像データを1つの画像フレームに一度に圧縮する所定の1つまたは複数のアルゴリズムを実行し、前記データの画像フレームの圧縮は他のデータの画像フレームからは独立して行なうプロセッサと、
リモート受信装置に1つまたは複数の無線リンクを確立し、前記無線リンクの少なくとも1つを通じて前記圧縮デジタル画像データを送信する送信装置と、
前記送信装置と通信し、前記送信装置から前記圧縮デジタル画像データを受信し、前記圧縮デジタル画像データを前記リモート受信装置へ無線中継する複数のアンテナと、
からなることを特徴とする無線内視鏡カメラ装置。 - デジタル画像データの個々の前記フレームはそれぞれデフォルトではデータ損失を伴う圧縮アルゴリズムを使用して圧縮されるが、ユーザからの要求を受信すると、デジタル画像データの1つまたは複数の選択フレームは可逆圧縮アルゴリズムを使用して圧縮されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記プロセッサは、デジタル画像データの個々の前記フレームを、前記リモート受信装置との間に確立された少なくとも1つの無線リンクの検出品質に応じて、動的に調整された速度で圧縮することを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- デジタル画像データの各フレームは、第1解像度を持つ第1内視画像および前記第1内視画像に等しい第2内視画像であるが前記第1解像度とは異なる第2解像度を持つ第2内視画像へ変換可能な順次符号化されたデータのビット・ストリームとして前記リモート受信装置へ送信されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- デジタル画像データのフレームごとに、デフォルト品質画像を示す選択デジタル画像データがまず前記リモート受信装置へ送信され、次により高品質な画像を作成するのに使用可能な追加的デジタル画像データが前記リモート受信装置へ送信されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- デジタル画像データのいずれのフレームでも、前記フレームの第1領域は第1レベルで圧縮され、前記フレームの第2領域は前記第1レベルとは異なる第2レベルで圧縮されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記デジタル画像データがJPEG2000基準に適合するアルゴリズムによって圧縮されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記無線リンクの少なくとも1つが、信頼性が異なる多重サブチャネルに構成され、デジタル画像データ・ストリームの選択部分は高い信頼性を有する第1サブチャネルを通じて送信されるが、前記デジタル画像データ・ストリームの残りの部分はより低い信頼性を有する1つまたは複数の第2のサブチャネルを通じて送信されることを特徴とする請求項14に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 無線内視鏡カメラ装置であって、
患者の体内の組織を見、見られる前記組織を表す画像データを無線送信する第1の送信装置を内蔵する外科用内視鏡と、
前記内視鏡によって見られる内視鏡画像を表すデジタル画像データを処理し、近端部と遠端部があるカメラ・ヘッドと、
前記カメラ・ヘッドの前記遠端部に具備され、前記内視鏡が前記カメラ・ヘッドの前記遠端部に着脱可能に接続されるとき、前記内視鏡によって送信される前記画像データを無線受信する第1の受信装置と、
前記カメラ・ヘッドに内蔵され、前記内視鏡画像を表すに必要なデジタル画像データ量を軽減する圧縮装置と、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記圧縮デジタル画像データを無線送信する第2の送信装置と、
前記カメラ・ヘッドから離れ、前記第2の送信装置によって送信される前記圧縮デジタル画像データを無線取得する第2の受信装置と、
からなることを特徴とする無線内視鏡カメラ装置。 - 前記第1の送信装置と第1の受信装置は、赤外線またはレーザーのいずれかを使用してデータを相互に通信することを特徴とする請求項22に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 無線内視鏡カメラ装置であって、
患者の体内の組織を見るために電気エネルギーが必要な少なくとも1つの装置を内蔵し、近端部と遠端部があり、前記遠端部上には少なくとも1つの電気接触子を具備する外科用内視鏡と、
前記内視鏡で見られる内視鏡画像を表すデジタル画像データを処理し、近端部と遠端部があるカメラ・ヘッドで、前記遠端部は前記内視鏡が前記内視鏡と前記カメラ・ヘッドとの間を相対回転できるよう前記内視鏡に着脱可能に接続されたカメラ・ヘッドと、
前記カメラ・ヘッドから電力を受け取り、前記カメラ・ヘッドの前記遠端部上に取り付けられた少なくとも1つの通電された環状接触部と、
前記カメラ・ヘッドに内蔵され、前記内視鏡画像を表すに必要なデジタル画像データ量を軽減する圧縮装置と、
前記カメラ・ヘッドに内蔵され、前記圧縮デジタル画像データを無線送信する送信装置と、
前記カメラ・ヘッドから離れ、前記第2送信装置によって送信される前記圧縮デジタル画像データを無線取得する受信装置とからなり、
前記少なくとも1つの電気接触子が、前記カメラ・ヘッドから前記内視鏡装置へと電力を伝えるために前記内視鏡が前記カメラ・ヘッドに接続され、前記カメラ・ヘッドと前記内視鏡の間で相対回転する期間、前記カメラ・ヘッドから前記内視鏡装置へ電力を伝えさせるとき、前記少なくとも1つの通電された環状接触部と電気的に接触することを特徴とする無線内視鏡カメラ装置。 - 前記少なくとも1つの通電された環状接触部が、前記内視鏡とカメラ・ヘッドとの間にある回転角度によって変化する電気抵抗を示すことを特徴とする請求項24に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 外科用内視鏡からリモート受信装置へ内視鏡画像を無線送信する方法において、
前記内視鏡を使用して患者の体内の組織を見るステップと、
前記内視鏡で見られる前記組織の光学像をデジタル画像データへ変換するステップと、
前記デジタル画像データを1つの画像フレームに一度に圧縮し、前記データの画像フレームの圧縮は各々他のデータの画像フレームとは独立して行なわれるステップと、
前記リモート受信装置に1つまたは複数の無線リンクを確立するステップと、
前記圧縮デジタル画像データを、複数のアンテナうちの少なくとも1つを使用し、1つまたは複数の無線リンクを通じて前記リモート受信装置へ送信するステップと、
で構成されることを特徴とする外科用内視鏡からリモート受信装置へ内視鏡画像を無線送信する方法。 - さらには、デジタル画像フレームを、それぞれデフォルト非可逆圧縮アルゴリズムを用いて圧縮するステップと、
ユーザからの1つまたは複数のより高い解像度の内視鏡画像の要求に応じて、1つまたは複数のデジタル画像データの選択フレームを、前記デフォルト非可逆圧縮アルゴリズムの代わりに、可逆圧縮アルゴリズムを用いて圧縮するステップと、で構成されることを特徴とする請求項26に記載の外科用内視鏡からリモート受信装置へ内視鏡画像を無線送信する方法。 - さらには、前記圧縮デジタル画像データを順次符号化されたデータのビット・ストリームとして無線送信するステップと、
前記順次符号化されたデータのビット・ストリームを、第1解像度を持つ第1内視鏡画像、および前記第1内視鏡画像に同様であるが第1解像度とは異なる第2解像度を持つ第2内視鏡画像へ変換するステップと、
で構成されることを特徴とする請求項26に記載の外科用内視鏡からリモート受信装置へ内視鏡画像を無線送信する方法。 - さらには、前記無線リンクの少なくとも1つを信頼性が異なる多重サブチャネルへと設定するステップと、
デジタル画像データ・ストリームの選択部分を、高い信頼性を有する第1サブチャネルを通じて送信するステップと、
前記デジタル画像データ・ストリームの残りの部分をより低い信頼性を有する1つまたは複数の第2のサブチャネルを通じて送信するステップと、
で構成されることを特徴とする請求項26に記載の外科用内視鏡からリモート受信装置へ内視鏡画像を無線送信する方法。 - 無線内視鏡カメラ装置であって
患者の体内の組織を見る手術用内視鏡と、
前記内視鏡によって見られる内視鏡画像を表すデジタル画像データを処理するカメラ・ヘッドで、近端部と遠端部があり、前記遠端部で前記内視鏡に着脱可能で接続されるカメラ・ヘッドと、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記内視鏡画像を表すに必要なデジタル画像データ量を軽減する圧縮装置と、
前記カメラ・ヘッドに含まれ、前記圧縮デジタル画像データをリモート受信装置へ送信する送信装置と、
前記カメラ・ヘッドの本体上に設置され、前記送信装置と通信し、前記送信装置から前記圧縮デジタル画像データを受信し、前記圧縮デジタル画像データを前記リモート受信装置に無線中継する少なくとも1本のアンテナと、
からなることを特徴とする無線内視鏡カメラ装置。 - 前記少なくとも1本のアンテナのうちの1つまたは複数が、前記カメラ・ヘッド上に前記カメラ・ヘッドから外側へ突き出すようにまたは前記カメラ・ヘッド本体と基本的に同一平面でぴったり重なるようになるように取り付けられていることを特徴とする請求項30に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記アンテナのうちの少なくとも1つまたは複数が、通常前記カメラ・ヘッドの前記遠端部に着脱可能に接続された内視鏡の長軸方向に平行であるように、前記カメラ・ヘッド本体から一方が外側に突出していることを特徴とする請求項31に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記少なくともアンテナのうちの1つまたは複数が全方向性アンテナであることを特徴とする請求項30に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置によるすべての無線送信が3.1GHz〜10.6GHzの電波スペクトルで行われることを特徴とする請求項30に記載の無線内視鏡カメラ装置。
- 前記送信装置からのすべての無線送信が50Mbit/秒と同等もしくはそれ以上データ転送速度で行われることを特徴とする請求項30に記載の無線内視鏡カメラ装置。
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