JP2011024891A - Ｓｆｅキャリブレーション装置およびｓｆｅキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＦＥのキャリブレーションの精度を向上させる。
【解決手段】キャリブレーション装置２０は温度センサ２２、コントローラ２３、ヒータ２４、クーラ２５を有する。温度センサ２２はキャリブレーション室２１ｒ内の温度を検出する。コントローラ２３は検出された温度および所定の設定温度をそれぞれ入力値および目標値として用いてヒータ制御データまたはクーラ制御データを生成する。ヒータ２４はヒータ制御データに基づいて発熱し、キャリブレーション室２１ｒ内を加熱する。クーラ２５はクーラ制御データに基づいてキャリブレーション室２１ｒ内を冷却する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査型内視鏡のキャリブレーションを行うＳＦＥキャリブレーション装置に関する。

光走査型内視鏡、いわゆるＳＦＥ（ｓｉｎｇｌｅ ｆｉｂｅｒ ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ）知られている（特許文献１参照）。ＳＦＥでは、挿入管の内部にＳＭＦ（ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ）を設け、ＳＭＦの先端を変位させながら被写体の微小領域に照明光を照射し、その反射光を順次受光することにより被写体が撮影される。

歪みの少ない画像を作成するためには、ＳＭＦの先端を所定の変位経路に沿って正確に変位させることが必要である。ＳＭＦの先端を正確に変位させるために、ＳＦＥの使用前にはキャリブレーションが行われる。

キャリブレーションでは、照明光を照射しながらＳＭＦを変位させ、その変位経路をＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて検出し、検出した変位経路を所定の変位経路に合致するように調整が行われる。

しかし、体内などに挿入管を挿入し被写体である体内組織を撮影すると、キャリブレーションを実行したにもかかわらず、作成された画像が歪むことが問題であった。

米国特許第６２９４７７５号明細書

したがって、本発明では、精度の高いキャリブレーションを行うＳＦＥキャリブレーション装置の提供を目的とする。

本発明のＳＦＥキャリブレーション装置は、ＳＦＥの挿入管が挿入される開口を有する筐体と、筐体内部に設けられ筐体内部の温度を検出する温度センサと、筐体内部に設けられ筐体内部の温度を調整する温度調整機構と、温度センサにより検出された筐体内部温度を所定の温度に近付ける温度制御部とを備えることを特徴としている。

なお、温度調整機構は、ヒータおよびクーラの少なくとも一方を有することが好ましい。

また、開口には、断熱カーテンが設けられることが好ましい。

本発明のＳＦＥキャリブレーション方法は、開口部位を有する筐体の開口部位にＳＦＥの挿入管を挿入する第1の過程と、筐体内部の温度である内部温度を検出する第２の過程と、内部温度を所定の温度に近付けるように筐体内部の温度調整を実行する第３の過程とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、ＳＦＥのキャリブレーション中の温度を想定される使用環境の温度に保持されるので、キャリブレーションの精度を向上させることが可能である。

本発明の実施形態を適用したＳＦＥキャリブレーションシステムによりキャリブレーションが実行される光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。 スキャニングファイバの理想的な変位経路を示す図である。 本実施形態のＳＦＥキャリブレーションシステムを有するキャリブレーション装置の内部構成を示すブロック図である。 コントローラにより実行される温度調整の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用したＳＦＥキャリブレーションシステムを有するキャリブレーション装置によりキャリブレーションを実行される光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。

光走査型内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ１１、光走査型内視鏡１２、およびモニタ１３によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ１１は、光走査型内視鏡１２、およびモニタ１３に接続される。

光走査型内視鏡プロセッサ１１から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光は、挿入管１４内部に挿通されるスキャニングファイバ（図示せず）により挿入管１４の遠位端に伝達され、観察対象領域内の一点（符号Ｐ１参照）に向かって照射される。

スキャニングファイバの遠位端側の端部の方向が、アクチュエータ（図示せず）により変えられる。スキャニングファイバ先端が、図２に示すような渦巻型の変位経路に沿って変位するように端部の方向を変えることにより、スキャニングファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。アクチュエータは、光走査型内視鏡プロセッサ１１により制御される。

光の照射位置において散乱する反射光は受光ファイバ（図示せず）によって光走査型内視鏡プロセッサ１１に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ１１は反射光の受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１３に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１３に表示される。

所望の被写体の観察前に、キャリブレーション装置（図１において図示せず）を用いて光走査型内視鏡１２のキャリブレーションが実行される。

図３に示すように、キャリブレーション装置２０は、筐体２１に温度センサ２２、コントローラ２３、ヒータ２４、クーラ２５、ＰＳＤ２６、Ａ／Ｄコンバータ２７、第１、第２のＤ／Ａコンバータ２８ａ、２８ｂなどを設けることにより、形成される。

筐体２１には、キャリブレーション室２１ｒが設けられる。筐体２１の外壁の一部を貫通する開口２１ａが形成され、キャリブレーション室２１ｒは筐体２１外部と連通する。

開口２１ａには、断熱カーテン２９が設けられる。断熱カーテン２９は円板板状の弾性部材によって形成される。断熱カーテン２９には孔部２９ｈが形成される。孔部２９ｈから、挿入管１４の先端をキャリブレーション室２１ｒ内部に挿入可能である。断熱カーテン２９により、キャリブレーション室２１ｒ内部と筐体２１外部との温度差による、キャリブレーション室２１ｒ内部の温度変化を抑制することが可能である。

キャリブレーション室２１ｒ内部に温度センサ２２、ヒータ２４、クーラ２５、およびＰＳＤ２６が設けられる。温度センサ２２、ヒータ２４、およびクーラ２５は、開口２１ａおよび孔部２９ｈからの挿入管１４の挿入方向に垂直な方向に配置される。ＰＳＤ２６は挿入管１４の挿入方向の正面に配置される。

ＰＳＤ２６は、挿入管１４から照射される照明光の照射位置を検出可能である。ＰＳＤ２６により検出された照射位置がデータとしてディスプレイ（図示せず）に送信される。ディスプレイには受信したデータに相当する照射位置が表示される。

挿入管１４をキャリブレーション室２１ｒ内に挿入した状態でスキャニングファイバの先端を渦巻型の変位経路に沿って変位させる。変位させながら照明光をＰＳＤ２６に照射することにより、ディスプレイには照射位置の変位経路が表示される。

光走査型内視鏡１２のアクチュエータによるスキャニングファイバの変位量は、使用者により微調整可能である。使用者が、ディスプレイに表示される変位経路が理想的な変位経路に重なるようにスキャニングファイバの変位量を調整することにより、光走査型内視鏡１２のキャリブレーションが実行される。

キャリブレーションの実行中に、キャリブレーション室２１ｒ内の温度が調整される。キャリブレーション室２１ｒ内の温度調整について以下に詳細に説明する。

温度センサ２２はサーミスタによって形成される。温度センサ２２により、キャリブレーション室２１ｒ内部の温度が検出され、温度信号としてＡ／Ｄコンバータ２７に送信される。Ａ／Ｄコンバータ２７により温度データに変換され、コントローラ２３に送信される。

コントローラ２３では、受信した温度データに相当するキャリブレーション室２１ｒ内部の温度が設定温度と比較される。設定温度は、観察が想定される被写体の周辺温度に予め定められていてもよい。例えば、光走査型内視鏡１２を用いる場合には、３７℃付近の温度に定められる。または、使用者により任意の温度に設定可能であってもよい。

コントローラ２３により、設定温度に基づいてキャリブレーション室２１ｒ内の温度がＰＩＤ制御される。キャリブレーション室２１ｒ内部の温度が設定温度より高い場合には、コントローラ２３はキャリブレーション室２１ｒ内を加熱するためのヒータ制御データを第１のＤ／Ａコンバータ２８ａを介してヒータ２４に送信する。

一方、内部温度が設定温度より低い場合には、コントローラ２３はキャリブレーション室２１ｒ内を冷却するためのクーラ制御データを第２のＤ／Ａコンバータ２８ｂを介してクーラ２５に送信する。

ヒータ２４は発熱コイルであり、第１のＤ／Ａコンバータ２８ａにより変換されたヒータ制御信号に基づいて発熱する。ヒータ２４を発熱させることにより、キャリブレーション室２１ｒ内が加熱される。

一方、クーラ２５はペルチェ素子であり、第２のＤ／Ａコンバータ２８ｂにより変換されたクーラ制御信号に基づいてキャリブレーション室２１ｒ側の表面から裏面へ熱を移動させる。熱移動により、キャリブレーション室２１ｒ内が冷却される。

次に、コントローラ２３によって行われる温度調整の処理を図４のフローチャートを用いて説明する。図４は温度調整の処理を説明するためのフローチャートである。温度調整の処理は、キャリブレーション装置２０にキャリブレーションを開始するコマンドが入力されるときに開始される。

ステップＳ１００では、ＰＩＤ制御を開始する。次のステップＳ１０１では、温度センサ２２から温度データを受信する。温度データを受信すると、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、受信した温度データに相当する検出温度が設定温度より低いか否かを判別する。検出温度が設定温度より低い場合には、ステップＳ１０３に進む。検出温度が設定温度より高い場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３では、キャリブレーション室２１ｒを加熱するためにヒータ制御データを生成する。なお、ヒータ制御データは、検出温度および設定温度それぞれを入力値および目標値として用いて、生成される。ヒータ制御データを生成してヒータ２４に出力すると、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０４では、検出温度が設定温度より高いか否かを判別する。検出温度が設定温度より高い場合には、ステップＳ１０５に進む。検出温度が設定温度と同じ場合には、ステップＳ１０５をスキップしてステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５では、キャリブレーション室２１ｒを冷却するためにクーラ制御データを生成する。なお、クーラ制御データは、検出温度および設定温度それぞれを入力値および目標値として用いて、生成される。クーラ制御データを生成してクーラ２５に出力すると、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、キャリブレーション装置２０にキャリブレーションを終了するコマンドが入力されているか否かを判別する。終了コマンドが入力されていない場合には、ステップＳ１０１に戻る。以後、終了コマンドが入力されるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理を繰返す。終了コマンドが入力されると、温度調整の処理を終了する。

以上のような構成のキャリブレーション装置２０によれば、キャリブレーションの精度を向上させることが可能である。

従来のキャリブレーション装置では、温度調整をすることなくキャリブレーションを実行していた。しかし、通常、光走査型内視鏡は体内や機械構造物の内部に挿入管が挿入され、被写体の観察が行われる。

そのため、キャリブレーション時の温度と観察時の温度が異なることがある。温度変化によりスキャニングファイバが伸縮し、共振周波数が変化することにより、実際の変位経路が理想の変位経路からずれることがあった。一方、本実施形態のキャリブレーション装置２０では、観察対象の周囲温度に合わせた状態でキャリブレーションを行うので、キャリブレーションの精度を向上させることが可能である。

なお、本実施形態において、ＳＦＥキャリブレーションシステムがキャリブレーション装置に適用された構成であるが、ＳＦＥキャリブレーションシステムが光走査型内視鏡プロセッサ１１に設けられてもよい。

また、本実施形態において、ヒータ２４およびクーラ２５が設けられる構成であるが、少なくともいずれか一方が設けられる構成であってもよい。例えば、寒冷地で用いる場合であればクーラを省いてもよく、温暖地で用いる場合であればヒータを省いてもよい。

また、本実施形態において、ヒータ２４およびクーラ２５はそれぞれ発熱コイルおよびペルチェ素子によって形成される構成であるが、他の素子、システム、装置などをヒータおよびクーラとして用いてもよい。

また、本実施形態において、温度センサ２２はサーミスタによって形成される構成であるが、他の素子、システム、装置などを温度センサとして用いてもよい。

また、本実施形態において、コントローラ２３はＰＩＤ制御によりキャリブレーション室２１ｒ内の温度を制御する構成であるが、他のフィードバック制御によって温度制御をおこなってもよい。

また、本実施形態において、開口２１ａに断熱カーテン２９が設けられる構成であるが、断熱カーテン２９が設けられなくてもよい。ただし、本実施形態のように、断熱カーテン２９によりキャリブレーション室２１ｒ内の温度変動を抑制することにより、ヒータ２４またはクーラ２５の消費電力を低減化することが可能である。

１０ 光走査型内視鏡装置
１２ 光走査型内視鏡
２０ キャリブレーション装置
２１ 筐体
２１ａ 開口
２１ｒ キャリブレーション室
２２ 温度センサ
２３ コントローラ
２４ ヒータ
２５ クーラ
２９ 断熱カーテン

Claims (4)

1. ＳＦＥの挿入管が挿入される開口を有する筐体と、
   前記筐体内部に設けられ、前記筐体内部の温度を検出する温度センサと、
   前記筐体内部に設けられ、前記筐体内部の温度を調整する温度調整機構と、
   前記温度センサにより検出された前記筐体内部温度を、所定の温度に近付ける温度制御部とを備える
   ことを特徴とするＳＦＥキャリブレーションシステム。
2. 前記温度調整機構は、ヒータおよびクーラの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１に記載のＳＦＥキャリブレーションシステム。
3. 前記開口には、断熱カーテンが設けられることを特徴とする請求項１に記載のＳＦＥキャリブレーションシステム。
4. 開口部位を有する筐体の前記開口部位に、ＳＦＥの挿入管を挿入する第1の過程と、
   前記筐体内部の温度である内部温度を検出する第２の過程と、
   前記内部温度を所定の温度に近付けるように、前記筐体内部の温度調整を実行する第３の過程とを備える
   ことを特徴とするＳＦＥキャリブレーション方法。

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