JP2017528177A - ボアスコープ並びに関係する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

医学的用途及び他の用途のためのボアスコープ。いくつかの実施形態では、携帯ボアスコープは、画像プロセッサを含むドングルを含んでよく、ボアスコープと結合可能であってよく、ボアスコープの先端アセンブリの中の画像センサから画像データを受信するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、画像プロセッサはボアスコープに結合された汎用モバイルコンピューティング装置の中にあってよい。ボアスコープ及び／又は先端アセンブリの１つ又は複数の構成要素は使い捨てであってよい。いくつかの実施形態では、ボアスコープはボアスコープ又はボアスコープの少なくとも一部分の使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを事前設定された値に制限するように構成されてよい。

Description

関連出願の相互参照
本願は、合衆国法典第３５巻、第１１９条（ｅ）の下で、２０１４年７月２日に出願され、「ＰＯＲＴＡＢＬＥ ＳＣＯＰＥ ＦＯＲ ＭＥＤＩＣＡＬ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／０２０，３８９号の利益を主張し、該出願は当該参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。

技術分野
本発明の実施形態は、例えば腹腔鏡検査、内視鏡検査、他の関係する医療用ボアスコープ、並びに、エンジン、タービン又は建物検査等の他の工業用途、を含むことがあるボアスコープ技術に関する。

ボアスコープ技術は、長年に亘り医療分野に適用されてきた。例えば、腹腔鏡検査及び内視鏡検査は、ともに医療専門家が患者の中にボアスコープを挿入することを含む。ボアスコープは、医師が患者の内臓器官を、手術によって当該器官を外気にさらす必要なく見ることができるようにする。

従来の腹腔鏡システムでは、ロッドレンズ管及びハンドル本体を含む腹腔鏡が、腹腔鏡から受信される画像データを処理するために使用される処理スタックに接続する。ロッドレンズ管は、患者の腹腔の中に挿入される、腹腔鏡の部分である。高輝度の光がレンズの中に導入され、組織に光を当てる。組織の表面から反射される光は、ロッドレンズの上方に戻され、カメラの中に伝送され得る。当該カメラは、装置スタック内の画像処理装置にワイヤを通して伝送される画像を取り込む。

上述されたように、従来の腹腔鏡システムはいくつかの欠点をもつ。例えば、腹腔鏡システムは、装置の大きなスタックが光を生成してビデオ画像を処理することを必要とする。光は、典型的には、光ファイバケーブルを通して腹腔鏡に送達される高輝度キセノン光源である。光ファイバケーブルは壊れやすく、医師の邪魔になる。さらに、高輝度光源はきわめて熱く、適切に監視されない場合、患者にやけどを負わせたり又は患者の覆いドレープを着火させることさえある。さらに、光源は、あるセットアップから次のセットアップへ又は経時的に、色又は輝度を変えることがあり、それによって頻繁なホワイトバランシングを必要とする。さらに、ロッドレンズは壊れやすく、このことが特定の状況でのロッドレンズの使用を制限する、及び／又は、高価な修理若しくは交換を必要とする。実際に、壊れたロッドレンズ管の修理に重点的に取り組む完全な二次産業が発展してきた。

本明細書に開示される実施形態は、外部光源又は大型ビデオ画像処理装置の必要性を排除する携帯性の高い医療用ボアスコープシステム（例えば、腹腔鏡システム）を医療専門家に提供するように構成されたシステム、方法、及び装置を含み得る。好ましい実施形態は、医療分野での使用に最も適していることがあるが、さまざまな他の分野が本開示から恩恵を受ける可能性があることが意図される。例えば、本明細書に開示される多様な実施形態は、航空機エンジン、他のエンジン及び／又はタービンの検査及び／又は保守、建物検査、タンク検査、監督（surveillance）や科学捜査（forensics）等の工業用途を有することがある。医療用途のような多くの係る用途は、複雑（messy）であり得る、及び／又は、遠隔アクセスポイントを含み得る領域の目視を含むため、本明細書に開示される携帯性及び／又は廃棄可能性の特徴は、本質的に、医療及び非医療の両方のさまざまな分野及び用途と関連して、特に役立ち得る。

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、使い捨てである、１回の使用に好適、若しくは、限られた使用回数（例えば、１０回の使用）に好適、な腹腔鏡本体を提供し得る。また、システムは、腹腔鏡と通信する携帯画像処理ドングルも含む。当該ドングルは、ディスプレイにビデオ画像を出力する。当該ドングルは、例えば非専用ディスプレイを取り付けるため、又は汎用コネクタを通して専用ディスプレイを接続するためのＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、又はＬｉｇｈｔｎｉｎｇ（商標）コネクタ等の、一般的なディスプレイコネクタを含むことがある。

いくつかの実施形態では、腹腔鏡の移動性及び／又は廃棄可能性は、腹腔鏡の本体の中に（つまり、患者の無菌フィールドに設置される腹腔鏡の部分の中に）ＬＥＤ及び画像センサを設置することによって達成され得る。例えば、いくつかの実施形態は、第１の管端及び第２の管端を有する医療用ボアスコープを含む。第１の管端はハンドル本体から遠位であることがあり、第２の管端はハンドル本体と通信することがある。光源及び画像センサは第１の管端に配置され得る。電源は光源及び画像センサと通信し得る。データリンクは画像プロセッサに画像センサを接続し得る。画像プロセッサは、可撓ワイヤを通してハンドル本体に接続されるドングルの中に配置され得る。

少なくとも１つの代替実施形態では、ドングルに通信する代わりに、タブレット又は携帯電話等のモバイルコンピューティング装置が、例えば有線ケーブル及び／又は無線通信リンクを介して、ハンドル本体と通信し得る。このようにして、モバイルコンピューティング装置は画像データを処理でき、処理されたデータを見るためのディスプレイを提供できる。モバイルコンピューティング装置は、医療データを共有し、画像データを分析することに関する、追加の一般的なコンピューティング機能性も提供してよい。

追加の例として、いくつかの実装は、医療用ボアスコープ装置の先端の中に配置された画像センサから受信された画像データを処理するための方法を含んでよい。当該方法は、画像センサから受信された画像データを直列化すること、又はそれ以外の場合、画像センサから画像データを受信する及び／又は処理することを含むことがあり、当該画像センサは医療用ボアスコープ管の第１の端部に配置されてよい。当該方法は、医療用ボアスコープ管を下って医療用ボアスコープ管の第２の端部に画像データ（いくつかの実装では、直列化された画像データ）を送信することをさらに含むことがある。さらに、当該方法は、画像センサと通信するドングルの中に位置することがある画像プロセッサで画像データを非直列化すること、又はそれ以外の場合、処理する及び／又は受信することを含むことがある。また、当該方法は、画像データから色を補間すること、色飽和度を補正すること、フィルタリングしてノイズを除去すること、ガンマ符号化すること、及び／又は画像プロセッサを使用してＲＧＢからＹＵＶに画像データを変換すること、も含むことがある。

いくつかの実施形態では、（例えばドングル内の）画像プロセッサはホワイトバランシングモジュールを含む。ホワイトバランシングモジュールは、ボアスコープの先端のＬＥＤの色スペクトルに基づいてホワイトバランスを設定してよい。したがって、画像処理は製造段階の間に事前に較正され、それによってユーザが使用するたびにホワイトバランスを調整する必要性を回避してよい。

好ましい実施形態では、ボアスコープは、所望される被写界深度で事前に焦点を合わせられる固定レンズを含んでよい。レンズは、固定レンズを作成するために固定距離にあるセンサにまさに遠位のボアスコープの遠位末端に設置されてよい。遠位末端にある固定レンズ及び画像センサは事前に焦点を合わせられ、それによって医師がレンズの焦点を合わせる必要性を排除してよい。事前に焦点を合わせられ、ホワイトバランスを事前に較正された固定レンズは、医師がモニタにボアスコープを差し込み、最小の技術的支援又は調整で高品質のイメージングを受信できるようにする。

いくつかの実施形態に係る医療用ボアスコープ装置の一例として、装置は、第１の管端及び第１の管端の反対側の第２の管端を含む管を含み得る。ハンドル本体は管と結合され得る。発光ダイオード等の光源は第１の管端に隣接して位置決めされ、第１の管端で光を生成するように構成され得る。装置は、第１の管端に隣接して位置決めされた画像センサ、並びに、光源及び画像センサの少なくとも１つに電力を提供するように構成され得る電池等の電源、をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、電池又は他の電源は、光源、画像センサ、及び／又は電力を必要とする装置の任意の他の構成部品に電力を提供するために使用され得る。

データ通信リンクは画像センサと結合されてよい。装置は、画像センサから画像データを受信するように構成された画像プロセッサを含むドングルをさらに含み得る。これは、装置が、携帯コンピューティング装置の標準ディスプレイと結合され、それによってコストを削減し、イメージングシステムの移動性／携帯性を高めることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ドングルは、例えばＨＤＭＩ又はＵＳＢ等の共通で汎用及び／又はカスタマイズされていないディスプレイコネクタを含み得て、これにより汎用モバイルコンピューティング装置からのディスプレイ等の、共通でカスタマイズされていない非専用ディスプレイを使用して装置から画像を表示し得る。したがって、いくつかの実施形態では、ドングルは汎用モバイルコンピューティング装置と結合されて、係る装置のディスプレイを装置からの画像を表示するために使用できるように構成されてよい。いくつかの実施形態では、電源はドングルの一部であってよい。

いくつかの実施形態では、第１の管端はハンドル本体から遠位であり、第２の管端はハンドル本体に結合される。いくつかの実施形態は、ドングルはハンドル本体に結合されてよい、又はハンドル本体に結合可能であってよい。したがって、いくつかの実施形態では、特に使い捨ての実施形態では、ドングルは装置から取り外され、元の装置又は元の装置の少なくとも一部分の廃棄後に新しい装置に取り付けられるように構成されてよい。ただし、他の実施形態では、ドングルは装置の残りとともに、又は少なくとも装置の使い捨て部分の残りとともに、使い捨てであってよい。

いくつかの実施形態は、ハンドル本体にドングルを結合するための可撓ワイヤコネクタをさらに含んでよい。代わりに、ドングルは、介入ワイヤなしに、ハンドル本体に又は装置の別の部分に直接的に電気的に結合されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、ドングルはハンドル本体又は装置の別の部分に差し込まれてよい。代わりに、ドングルは装置と無線で結合されてよい。

いくつかの実施形態では、装置は、プリント回路基板を含んでよい先端アセンブリを含んでよい。いくつかの係る実施形態では、画像センサはプリント回路基板上に位置決めされてよい、又はそれ以外の場合、プリント回路基板と結合されてよい。いくつかの実施形態では、光源は回路基板から間隔をあけて置かれてよい。したがって、いくつかの係る実施形態は、回路基板から光源を間隔をあけて配置するように構成されたスペーシングマウントを含んでよい。いくつかの実施形態では、スペーシングマウント自体がプリント回路基板を含んでよい。代わりに、スペーシングマウントは回路基板から光源を間隔をあけて配置するためだけに構成されてよく、光源は他の手段によって別の回路基板に結合されてよい。

いくつかの実施形態では、医療用ボアスコープ装置の少なくとも一部分は使い捨てであってよい。いくつかの係る実施形態では、医療用ボアスコープ装置は、事前設定された値に医療用ボアスコープ装置の使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを制限するように構成されてよい。これは、例えば、医療用ボアスコープ装置の中に位置するフラッシュメモリ構成要素又は別の係る不揮発性メモリ構成要素上に使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを記録することによって達成されてよい。いくつかの実施形態では、このメモリ構成要素は装置の先端アセンブリの中に位置してよく、該先端アセンブリは装置の残りから着脱可能であってよい。いくつかの係る実施形態では、メモリ構成要素は先端アセンブリの中に位置するプリント回路基板に位置決めされてよい。

いくつかの実施形態に係る医療用ボアスコープシステムの例では、システムは医療用ボアスコープを含んでよい。医療用ボアスコープは、管と結合されたハンドル本体、及び第１の管端に隣接して位置決めされ、第１の管端で光を生成するように構成された光源を含んでよい。ボアスコープは、第１の管端に隣接して位置決めされた画像センサ、及び画像センサと結合されたデータ通信リンクをさらに含んでよい。

システムは、医療用ボアスコープに結合された表示装置を有する、携帯電話、タブレット、又はラップトップコンピュータ等の汎用モバイルコンピューティング装置をさらに含んでよい。汎用モバイルコンピューティング装置は、ボアスコープの画像センサから画像データを受信するように構成された画像プロセッサを含んでよい。汎用モバイルコンピューティング装置の表示装置は、画像プロセッサから受信された情報を表示するように構成されてよい。

いくつかの実装に係る医療用ボアスコープ装置の中に位置決めされた画像センサから受信された画像データを処理するための方法の例では、方法は、医療用ボアスコープ装置の中に位置決めされた画像センサから画像データを受信することを含んでよい。画像データは画像プロセッサに送信されてよく、該画像プロセッサは、ドングル又は医療用ボアスコープ装置と結合された汎用モバイルコンピューティング装置のどちらかの中に位置してよい。画像データは、次いで画像プロセッサを使用して処理されてよく、結果として生じる処理済みの画像データは画像プロセッサから表示装置に送信されてよい。

いくつかの実装は、医療用ボアスコープ装置を廃棄すること、又は該装置の少なくとも一部分を廃棄することをさらに含んでよい。したがって、上述されたように、いくつかの実施形態は、特に、一度使用される、又は所定の回数使用される、及び／又は所定の時間分使用されるように構成されてよい。いくつかの係る実施形態では、第２の医療用ボアスコープ装置が、第１の装置又は第１の装置の少なくとも一部分の廃棄後にドングル又は汎用モバイルコンピューティング装置のどちらかと結合されてよい。最初の医療用ボアスコープ装置及び第２の医療用ボアスコープ装置は、いくつかの実装及び実施形態で、ともに医療用ボアスコープ装置の使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを事前設定された値に制限するように構成されてよい。したがって、いくつかの係る実施形態及び実装では、メモリ構成要素は、装置と関連付けられたサイクルオン／オフ、及び／又は使用時間を記憶するように構成されてよく、装置は、閾値使用回数及び／又は使用時間を検出すると、装置を無効にさせる、又はそれ以外の場合、装置の使用を制限するコマンドを送信するように構成されてよい。

本発明の例示的な実装の追加の特徴及び優位点は、以下に続く発明を実施するための形態で説明され、部分的には、発明を実施するための形態から明らかとなる、又は係る例示的な実装の実践によって学習され得る。係る実装の特徴及び優位点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘される器具及び組合せによって実現され、入手され得る。これらの特徴及び他の特徴は、以下の発明を実施するための形態及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになる、又は以下に説明される係る例示的な実装の実施によって学習され得る。さらに、一実施形態に関連して本明細書に開示される特徴、構造、ステップ、又は特徴は、１つ又は複数の代替実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。

本発明の前述された及び他の優位点及び特徴を入手できる方法を説明するために、上記に簡略に説明された本発明のより詳細な説明が、添付図面に示されるその特定の実施形態を参照することにより提供される。これらの図面は本発明の典型的な実施形態だけを示し、したがってその範囲を制限すると見なされるべきではないことを理解し、本発明は、添付の図面を使用することにより追加の特定性及び詳細をもって記述され、説明される。

本発明の一実施形態に係る腹腔鏡手術の説明を示す図である。

本発明の一実施形態に係る腹腔鏡を示す図である。

腹腔鏡の代替実施形態を示す図である。

本発明の別の実施形態に係る取り外し自在のボアスコープ管を有する医療用ボアスコープ装置を示す図である。

取り換え可能なボアスコープ管の一実施形態を示す図である。

取り換え可能なボアスコープ管の別の実施形態を示す図である。

ハンドル本体に接続されている取り換え可能なボアスコープ管の一実施形態を示す図である。

本発明の一実施形態に従って、ボスコープ管の先端に位置決めされるように、及び／又はボアスコープ管の先端を形成するように構成されたアセンブリの分解図である。

図６Ａに示されるボアスコープ管の先端の断面を示す図である。

本発明の一実施形態に係るボアスコープ管の先端の別の実施形態を示す図である。

関着可能な先端を有する腹腔鏡の一実施形態を示す図である。

本発明の実装を実行するための方法での一連のステップを示す図である。

ボアスコープ管の中に位置決めされるように、及び／又はボアスコープ管の先端を形成するように構成された先端アセンブリの別の実施形態の分解図である。

図１０Ａの先端アセンブリの別の分解図である。

代替実施形態に係るボアスコープシステム用のハンドル本体の斜視図で ある。

図１１Ａのハンドル本体の側面立面図である。

本明細書に開示される実施形態は、外部光源又は嵩張った及び／又はカスタマイズされたビデオイメージング処理装置の必要性を排除し得る、携帯性が高い医療用ボアスコープシステム（例えば、腹腔鏡システム又は内視鏡システム）を医療専門家に提供するように構成されたシステム、方法、及び装置を含み得る。いくつかの実施形態は、使い捨てである、又は一回使用に適している、若しくは、制限された使用回数（例えば、１０回の使用）に適している腹腔鏡本体を含んでよい。いくつかの実施形態では、システムは、腹腔鏡と通信する携帯画像処理ドングルをさらに含んでよい。ドングルは、ディスプレイにビデオ画像を出力してよい。ドングルは、非専用ディスプレイを取り付ける、又は汎用コネクタを通して専用ディスプレイを接続するためのＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、及び／又はＬｉｇｈｔｎｉｎｇコネクタ等の１つ又は複数の一般的なディスプレイコネクタを含むことがある。

腹腔鏡の移動性及び／又は廃棄可能性は、腹腔鏡の本体の中に（つまり、患者の無菌フィールドに設置される腹腔鏡の部分の中に）ＬＥＤ及び画像センサを設置することによって達成される。

したがって、本明細書に開示される実装は、医療専門家が野外を含むさまざまな異なる場所で医療用ボアスコープ技術を活用できるようにし得る。さらに、いくつかの実装は、医療専門家が単一の医療用ボアスコープシステムを使用して、さまざまな異なる医療用ボアスコープ手術を効率的に実行できるようにし得る。例えば、医療専門家は内視鏡手術と腹腔鏡手術の両方を実行するために同じ医療用ボアスコープシステムを使用できる。このようにして、いくつかの実装は、低価格で輸送可能性の高い医療用ボアスコープシステムを提供することによって、第三世界の国々、及びそれ以外の場合、不十分な医療サービスを有する国々において、多大な利点を提供し得る。

さらに、いくつかの実装は、多種多様の異なる医療システムの中に容易に組み込むことができる。例えば、多くの従来の手術室は、単一の製造メーカ又は製造メーカのグループの医療機器と通信するだけの高度に統合されたシステムを含む。対照的に、本明細書に開示されるいくつかの実装は、必要な画像処理を実行し、ＨＤＭＩ、ＶＧＡ、ＵＳＢ、ＤＩＳＰＬＡＹ ＰＯＲＴ、ＭＩＮＩ ＤＩＳＰＬＡＹ ＰＯＲＴ等のさまざまな異なる汎用プロトコル、及び他の一般的なプロトコルを通して通信する出力ポートを提供する単一のドングル装置への通信を提供してよい。したがって、いくつかの実装は、医療用ボアスコープシステムが、標準高解像度テレビ、タブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ等のさまざまな従来の装置、及び／又は一般に使用されている通信ポートを含む任意の他の表示装置と通信できるようにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る腹腔鏡手術の説明を示す。特に、図１は、本発明の一実施形態に係る腹腔鏡システム１００の実装を使用し、患者１４０に対して実行される腹腔鏡手術を示す。具体的には、腹腔鏡１１０が患者１４０の腹部の中のポート１５０の中に挿入されている。腹腔鏡１１０はドングル１２０と通信し、該ドングル１２０はテレビディスプレイ１３０に画像データを送信している。送信された画像データは、患者１４０の腹部の中に挿入される腹腔鏡１１０から受信される情報を含むことがある。

少なくとも一実施形態では、ドングル１２０は１つ又は複数の共通出力ポートを含むことがある。例えば、ドングル１２０はＨＤＭＩポートを通してテレビディスプレイ１３０と通信してよい。このようにして、テレビディスプレイ１３０は特別に設計された構成要素である必要はないが、代わりに既成のテレビセットである場合がある。同様に、ドングル１２０は、ＵＳＢポート等の共通コンピュータ入出力ポートを含むことがある。このようにして、ドングル１２０は、ＵＳＢポートを通して外部コンピューティング装置と通信することがある。したがって、ドングル１２０は、汎用コンピュータ、又はタブレット若しくはスマートフォン等のモバイル機器に通信し、専用の処理スタックを必要としない通信ポートを提供できる。

さらに、ドングル１２０は統合処理ユニットを含むことがある。少なくとも１つの実装では、統合処理ユニットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラ、プログラム可能な集積回路、及び／又は任意の他のタイプの処理ユニットを含むことがある。処理ユニットは、腹腔鏡１１０から画像データを受信し、画像データに対して多様な処理機能を実行するように構成できる。例えば、処理ユニットは、ドングルの多様なポートを通してドングル１２０に接続できる装置によって読み取り可能である多様なビデオフォーマット及び画像フォーマットに画像データをフォーマットできる。

また、処理ユニットは、受信された画像データに対して多様な画像処理タスクを実行するように構成されてもよい。例えば、処理ユニットは、受信された画像データに対して、色補間操作、色飽和度操作、及び色飽和度補正操作、ノイズフィルタリング、ガンマ補正、並びに他の類似した画像処理機能を実行してよい。

一実施形態では、処理ユニットはホワイトバランシングを実行する。ホワイトバランスは、ボアスコープで使用されるＬＥＤの既知の光スペクトルに基づいて事前に較正されてよい。また、処理ユニットは、ユーザによって制御されるホワイトバランス、露光、利得（ゲイン）、ズーム、又はマクロ設定のための１つ又は複数のボタンを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、処理ユニットはディスプレイに送信される表示情報を生成するためのユーザインタフェース（ＵＩ）モジュールも含んでよい。例えば、ボアスコープの設定値の内の１つ又は複数は、ユーザが設定値を観察する及び／又は変更することができるようにディスプレイ上の画像として表示されてよい。処理ユニットからＵＩを生成することは、ビデオ画像を一般のＴＶ又はモニタに表示できるようにする。

図１に示されるように、いくつかの実施形態は、移動性が高く、一般に入手可能な装置との互換性が高い医療用ボアスコープシステムを含んでよい。例えば、独自の処理スタックを含むカスタマイズされた手術室を必要とすることと対照的に、図１に示される医療用ボアスコープシステムの実装は、標準テレビディスプレイと通信でき、処理のために小型の容易に携帯可能なドングルを必要とするにすぎない。したがって、当業者は、係るシステムが、高価で重い設備に容易にアクセスできない医療的な貧困地域及び野戦病院に提供できる利点を理解する。

いくつかの実施形態では、腹腔鏡は、当該腹腔鏡が外部光源に接続しないように構成されてよい。腹腔鏡システム１００用の光源は、代わりに腹腔鏡１１０の中に位置決めされてよい。いくつかの係る実施形態では、光源は対象者の組織に直接的に光を当てるために腹腔鏡１１０の遠位末端に位置決めされてよい。いくつかの実施形態では、照明は光パイプ又は光ファイバを使用せずに提供されてよく、このことが照明システムの複雑さを削減し、光の拡散を回避する。

図を続行すると、図２は、本発明の一実施形態に係る腹腔鏡システム１００を示す。示されている腹腔鏡システム１００は腹腔鏡１１０及びドングル１２０を含む。示されている腹腔鏡１１０は、ハンドル本体２００に接続されたボアスコープ管２１０をさらに含む。ハンドル本体２００は、１つ又は複数の入力構成要素２１２ａ、２１２ｂを含むことがある。入力構成要素２１２ａ、２１２ｂは、リアルタイムで受信された画像データの多様な属性を調整するために医療専門家が使用できる。例えば、医療専門家は、容易にアクセスするためにハンドル本体２００に位置決めされるスライド式スイッチ又はノブ２１２ａ、２１２ｂを使用し、ホワイトバランス、フォーカス、又はズームを操作できるようにしてよい。他の実施形態では、腹腔鏡１１０は、ユーザによって作動される特徴は有さない（例えば、ボタンなし）ことがあり、このことが清掃及び滅菌のコスト及び複雑さを削減する。本実施形態では、装置の多様な態様は処理ユニットによって制御されてよい。

いくつかの実施形態では、ハンドル２００は、例えば手触り又は目視によってユーザが装置のどちらの側が上であるのか、及びどちらの側が下であるのかを容易に判断できるようにする形状、特徴、又は要素を含んでよい。例えば、図２の実施形態では、ユーザがハンドル２００を掴み、ただちに及び／又は容易にどちらの側が上であるのかを感じることができるように切り欠き２０２が設けられ、このことが所望される向きで画像を提供する上で役立つことがある。切り欠き２０２が、突起等の別の特徴又は要素で置き換えられてよい他の実施形態が考えられる。代わりに、ハンドル２００は、図１１Ａ及び図１１Ｂの実施形態に示されるような非対称形状を含んでよく、これはより詳細に以下に説明される。係る形状は、ユーザがハンドルを保持し、手触りだけに基づいて、装置が好ましい回転向きで保持されているかどうかを判断できるようにし得る。さらに他の実施形態では、画像、マーキング等の目に見える要素がハンドル２００の片側だけに設けられて、装置の回転向きの迅速な視覚的確認を可能にしてよい。切り欠き２０２は、外科医又は他のユーザが目視及び／又は手触りによってハンドルの回転向きを決定できるようにする、本明細書に言及される他の要素、特徴、又は構成要素とともに、ボアスコープハンドルの回転向きを確認するための手段の例である。

示されている実施形態では、腹腔鏡１１０は有線接続を通してドングル１２０と通信する。示されるように、ドングル１２０は腹腔鏡１１０と表示装置との中間に通信可能に位置決めできる。多様な実施形態では、ドングル１２０はさまざまな異なるサイズ及びフォームファクタを含むことがある。例えば、ドングル１２０は、１６立方インチ以下の容積を生じさせるあらゆる寸法を含むことがある。対照的に、下方端部で、ドングル１２０は、１立方インチ以上の容積を生じさせるあらゆる寸法を含むことがある。さらに、ドングル１２０は、２立方インチと１４立方インチの間、４立方インチと１２立方インチの間、６立方インチと１０立方インチの間、又は８立方インチと９立方インチの間の容積を含むことがある。

上記に開示されるように、ドングル１２０は、多様な画像処理タスクを実行するように構成される処理ユニットを含むことがある。例えば、画像処理ユニットは、多様な出力ポート２３０ａ、２３０ｂで読み取り可能であるフォーマットに、受信された画像データをフォーマットし得る。また、ドングル１２０は、同時に複数の出力装置へのデータの送達を可能にするマルチキャストモジュールを含むこともある。例えば、ドングル１２０は、医用室の周辺の異なる場所に位置決めされる複数の高解像度テレビディスプレイに画像データを出力できてよい。さらに、マルチキャストモジュールは、ドングル１２０に配置される複数の異なる出力ポートタイプを介して同時に放送するように構成されてよい。例えば、マルチキャストモジュールは、ＨＤＭＩ出力ポートとＶＧＡアウトポートの両方を介して同時に画像データを送信してよい。このようにして、複数の異なるディスプレイタイプがドングル１２０に接続され得て、ドングル１２０から各それぞれの出力ポートタイプを介して同じ情報を受信できる。いくつかの実施形態では、画像データは、例えばイーサネット、ＷｉＦｉ、又は光ファイバネットワーク等のネットワークを介して、同時にユニキャスト又はマルチキャストされ得る。

ドングル１２０は、コードのもつれを最小限に抑えるが、患者に対して所望される場所にドングルを設置するための特定の長さのコードを使用し、腹腔鏡１１０及び／又はディスプレイ１３０（図１）に接続され得る。例えば、いくつかの実施形態では、コードは、無菌フィールドの外部にドングルを設置するように選択される。いくつかの実施形態では、腹腔鏡とドングルとの間のデータケーブルは、２フィート、４フィート、若しくは６フィートを超え、及び／又は、１４フィート、１２フィート、若しくは１０フィート未満であり、又は上記の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、ドングルは、１４フィート、１０フィート、８フィート、４フィート、２フィート又は１フィート未満であるコードでモニタに接続され得る。ドングルは、当該ドングルが踏まれる可能性がある床の上に当該ドングルを設置するために、ドングルを十分に保護する保護筐体（例えば、ゴムの筐体）に入れられてよい。代わりに、ドングルは、ベッドの支柱にドングルを取り付けるためのクリップを含んでよい。外部の装置又は要素にドングルを結合するための追加の代替手段は、モニタにドングルを結合する又は標準ラックにドングルを取り付けるためのねじ及び／又は取付板を含んでよい。

さらに、少なくとも１つの実装では、ドングル１２０は、当該ドングル１２０、腹腔鏡１１０、及び／又はディスプレイに電力を提供するように構成される電気コンセント２２０を含むことがある。代替実施形態では、ドングル１２０は、ドングル１２０及び／又は腹腔鏡１１０に電力を供給するために使用されてよい、図４Ａに示される電池１２５等の統合された電源を含むことがある。いくつかの実施形態では、電池１２５は再充電可能であってよい。さらに、少なくとも１つの実装では、ドングル１２０は、例えばコンピュータと通信するＵＳＢポート等の外部装置と通信し、当該外部装置から電力を受け取ることができるポートを含むことがある。

図３は、腹腔鏡システムの代替実施形態を示す。本実装では、腹腔鏡システム１００はハンドル本体２００の代替の形状、入力構成要素２１２ａ、２１２ｂの代替の形態、及びドングルの代わりのモバイルコンピューティング装置３００を含む。代替実施形態では、モバイルコンピューティング装置３００の代わりに、腹腔鏡システム１００はデスクトップコンピュータと通信してよい。

少なくとも１つの実施形態では、モバイルコンピューティング装置３００は、タブレットコンピュータ、スマートフォン、又はラップトップコンピュータを含んでよい。モバイルコンピューティング装置３００は、腹腔鏡システム１００から受信された画像データに対して多様な画像処理タスクを実行するように構成できる。例えば、モバイルコンピューティング装置３００は、多様な表示機能、画像編集機能、ビデオ及び画像記憶機能、データ共有機能、及び他の類似したコンピュータによって可能にされる機能を提供できる。さらに、医療専門家が入力構成要素２１２ａ、２１２ｂを調整するとき、当該調整は、医療専門家から受信された当該調整を実行するために腹腔鏡システム１００の中で行われる必要があるあらゆる必要な調整を開始できるモバイルコンピューティング装置３００によって受信され得る。

腹腔鏡システム１００と通信するために、モバイルコンピューティング装置３００はカスタムソフトウェアアプリケーションを含んでよい。ソフトウェアアプリケーションは、腹腔鏡システム１００と通信し、多様な腹腔鏡に特有の機能を提供するように構成され得る。さらに、ソフトウェアアプリケーションは、モバイルコンピューティング装置３００によって受信された画像を遠隔場所にストリーミングできるようにするストリーミング機能を含んでよい。このようにして、医療専門家は、たとえその医療専門家が遠隔場所にいても、腹腔鏡手術に仮想的に参加できる。

ここで図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、図４Ａは、本発明の一実施形態に係る取り外し自在のボアスコープ管を有する腹腔鏡の実装を示す。図４Ａに示されるシステム１００は、上記に列挙されたボアスコープ管２１０、ハンドル本体２００、及びドングル１２０を含む。さらに、いくつかの実施形態では、腹腔鏡システム１００は、取り換え可能なボアスコープ２１０を含んでよい。例えば、図４Ａのボアスコープ２１０は、取り換え可能な管部分４００及び取付け点４３０を含む。特に、図４Ａの取り換え可能な管部分４００は、特定の直径及び長さの腹腔鏡管４００を含む。

図４Ｂ及び図４Ｃは、取り換え可能な管部分４１０、４２０の多様な実施形態を示す。取り換え可能な管部分４１０は、図４Ａに示される腹腔鏡管部分４００よりも長く狭い寸法である腹腔鏡管部分４１０を含む。図４Ａ及び図４Ｂに示される腹腔鏡管４００、４１０とは対照的に、図４Ｃは内視鏡管部分４２０を示す。図４Ｂの腹腔鏡管部分４１０と図４Ｃの内視鏡管部分４２０の両方とも、同じ取付け点４３０と連通できる。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数の管部分は、焼灼装置又は他の電気手術装置等の他の装置からのシールドとして役立つことがある、プラスチック材料又はセラミック材料等の非導電材料を含んでよい。係る材料は管部分全体又は管の一部分を構成してよい。いくつかの実施形態では、遮蔽管は別の管の上で同心円状に位置決めされてよい。いくつかの実施形態では、ファラデー箱等の他の遮蔽技法／特徴は、非導電管又は管部分の中に、又はそれ以外の場合、非導電管又は管部分に隣接して組み込まれ得る。

したがって、いくつかの実装では、医療専門家は特定の手術の必要性を満たすためにさまざまな異なる管部分の中から選ぶことができる。例えば、図４Ａに示されるボアスコープの実施形態は、さまざまな異なるボアスコープ長さ、直径、剛性、材料タイプ（例えば、鋼、プラスチック等）、及び／又は腹腔鏡に統合される手術道具、を必要とする腹腔鏡手術を実行できる。少なくとも１つの実装では、腹腔鏡管部分はさまざまな異なる変形能のレベルで利用することもでき、この場合、特定の腹腔鏡管部分は剛性であり、他はかなりの可撓性を含む。

同様に、いくつかの実装は、同様に異なるボアスコープ属性を必要とするさまざまな異なる内視鏡手術を実行できる。例えば、いくつかの実施形態及び実装では、単独の医療用ボアスコープシステムが、幼児、子供、及び／又は成人のためのサイズに作られる内視鏡とともに使用され得る。さらに、多様な異なる特徴及び性能が、医療専門家が工具の光学部品、工具に組み込まれた特定の手術道具、工具に組み込まれた特定のセンサ、工具の寸法、構成素材、及び／又は他の類似した特徴及び性能に基づいて特定の内視鏡管を選択できるように、個々の内視鏡の中に組み込まれることができる。

さらに、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに開示されるボアスコープシステムの実装は、個々のボアスコープ部分４００、４１０、４２０も容易に滅菌することができ、清潔となることができるシステムを提供する。例えば、少なくとも１つの実装では、ボアスコープ部分４００、４１０、４２０は、各手術後に使い捨てでき、これにより新しい滅菌されたボアスコープ部分４００、４１０、４２０が手術のたびに使用される。代替実施形態では、ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０は、当該ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０を容易に清掃し、滅菌できるように、取り外し自在である。

図４Ａは、ハンドル本体２００から伸長する取付け点４３０を示すが、少なくとも１つの実装では、ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０はハンドル本体２００に直接的に交互（交替可能）に接続する。いずれの場合も、取付け点４３０は当該取付け点のどの部分も非無菌表面と接触しないように位置し得る。このようにして、接触点４３０及びハンドル本体２００は、ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０と同レベルの滅菌を必要としない可能性がある。

さらに、少なくとも１つの実施形態では、ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０は、当該ボアスコープ管部分４００、４１０、４２０がハンドル本体２００から取り外し自在とならないように単一の構造の中に統合される。この場合、ハンドル本体２００はドングル１２０に交互（交替可能）に接続できる。このようにして、そのそれぞれのハンドル本体２００を含む多様なタイプの腹腔鏡及び内視鏡が、単一のドングル１２０に交互に接続できる。

図５は、別の実施形態に従ってハンドル本体に接続されている取り換え可能なボアスコープ管の実装を示す。特に、図５は、ピン及びラッチ接続５００を通して接続されているボアスコープ管２１０及びハンドル本体２００を示す。ピン及びラッチ接続５００は、ボアスコープ管２１０の本体から伸長する１つ又は複数のピン５１０を含んでよい。１つ又は複数のピン５１０は、ハンドル本体２００の受入れ穴５３０の中に形成される１つ又は複数のラッチ５２０によって受入れ可能であってよい。１つ又は複数のピン５１０及び１つ又は複数のラッチ５２０は、１つ又は複数のピン５１０のそれぞれが特定のラッチ５２０によってのみ受入れ可能であり、このようにしてボアスコープ管２１０がハンドル本体２００に関して特定の向きを有することを必要とするように、間隔をあけて置かれ得る。

多様な代替実施形態は、ピン及びラッチ接続５００以外のコネクタを含んでよい。例えば、ボアスコープ管２１０及びハンドル本体２００は、ねじ付き接続、クランプ連結、プレス嵌め接続、又は任意の他の一般的な接続タイプ、によって接続できる。少なくとも１つの実装では、接続タイプがボアスコープ管２１０とハンドル本体２００との間の回転移動を制限することが望ましい。これは、ボアスコープ管２１０が使用中にハンドル本体２００から切断するのを防ぐために、必要である場合がある。

少なくとも１つの実装では、ボアスコープ管２１０はボアスコープ管２１０の底部分の回りに配置された電気接続点５４０も含むことがある。電気接続点５４０は、ハンドル本体２００から電力を受け取り、ボアスコープ管２１０の中の器具とハンドル本体２００の中の構成要素との間に通信経路を提供するように構成できる。電気接続点５４０は、ボアスコープ管２１０の底部外周の回りに配置された導電性のコンタクトパッドとして示されているが、他の実装では、電気接続点５４０は、ボアスコープ管２１０がハンドル本体２００に接触するいずれかの位置に位置決めされ得る。さらに、電気接続点５４０は、ピン及びソケット接続、磁気接続、誘導接続、及び任意の他の一般的な接続タイプを含むことがある。同様に、光ファイバ又はなんらかの他の通信媒体が使用される場合、適切な接続点をボアスコープ管２１０及びハンドル本体２００の中に組み込むこともできる。

図６Ａ〜図６Ｂ及び図７は、別の実施形態に係るボアスコープ管の先端６００の一実施形態を示す。示されている先端６００はハンドル本体２００から遠位であるボアスコープ管の部分を含み、患者の中に一番先に挿入されるボアスコープの部分である。先端６００は、１つ又は複数のＬＥＤライト６１０、画像センサ６２０、スルーポート６７０、及び他の医療用ボアスコープ構成要素、を含む多様な機能を含むことがある。少なくとも一実施形態では、１つ又は複数のＬＥＤ６１０は、さまざまな異なる色及び輝度を含むことがある。異なるＬＥＤ６１０は、医療専門家によって個々にアドレス指定可能及び制御可能であってよい、又は、ボアスコープ管の中で、ハンドル本体２００の中で、又はドングル１２０の中で、処理ユニットによって自動的に制御されてよい。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係るボアスコープの先端６００で使用できる構成部品例を示す。図６Ａは分解図を示し、図６Ｂは切り欠き図を示す。先端６００は、ハウジング６１４、レンズアセンブリ６１１、カバーガラス６３５、発光ダイオード（ＬＥＤ）６１０、配線６１６、スペーシングマウント６１７、画像センサ６２０、プリント回路基板（ＰＣＢ）６４０、及びアセンブリねじ６２３を含む。センサ６２０は、ＰＣＢ６４０に直接的に取り付けられてよく、ＰＣＢ６４０は当該ＰＣＢ６４０を固定するためにハウジング６１４に取り付けられてよい。レンズアセンブリ６１１は、適切な焦点を与えるために画像センサ６２０から特定の距離に取り付けられる光学構成要素５３０（つまり、レンズ）を含む。ねじ山６１３は、画像センサ６２０と光学素子５３０との間の間隔６２１を変更するために、ハウジング６１４に対してレンズアセンブリ６１１を移動できるようにする。カバーガラス６３５は、患者の体液がレンズアセンブリ６１１に接触するのを防ぐために、ハウジング６１４に密封されてよい。また、カバーガラス６３５は、レンズアセンブリを、（保護されていない場合に）レンズを焦点外に移動するであろう揺さぶりから保護してもよい。

画像センサ６２０は、特別注文の（カスタムメードの）ＣＭＯＳセンサ、既成のＣＭＯＳセンサ、又は任意の他のデジタル画像取込装置、を含むことがある。さらに、画像センサ６２０は、７２０ｐ、７２０ｉ、１０８０ｐ、１０８０ｉ、及び他の類似する高解像度フォーマットを含むが、これに制限されるものではないさまざまな異なる解像度で、画像及びビデオを取り込むように構成できる。画像センサ６２０は、０．８μｍ、１μｍ、又は２μｍを超え、及び／又は４μｍ、３μｍ、２μｍ未満である、又は上記のより大きいサイズ及びより小さいサイズのいずれかの範囲のピクセルサイズを含んでもよい。

ＬＥＤ６１０は、ハウジング６１４に取り付けられてよい。好ましい実施形態では、ＬＥＤ６１０は、光のトンネル現象を最小限に抑えるためにハウジング６１４の端部と基本的に同一平面で取り付けられる。ＬＥＤ６１０は、ハウジング６１４と同一平面にＬＥＤ６１０を設置することを容易にするために、ＰＣＢ６４０から離れて取り付けられてよい。例えば、ＬＥＤ６１０は、ハウジング６１４の端部から３ｍｍ、２ｍｍ、又は１ｍｍ以内であってよい。ＰＣＢ６４０から離れてＬＥＤ６１０を取り付けることは、ＬＥＤ６１０に電力を供給するためにワイヤ６１６を使用して達成できる。ＬＥＤ６１０は、光学的に純粋なエポキシ又は他の適切な方法を使用して、ハウジング６１４に取り付けられ得る。またカバーガラスはＬＥＤ６１０（不図示）上で使用され得る。

いくつかの実施形態では、ＬＥＤ６１０はＰＣＢ６４０に取り付けられてよく、光ガイドが先端６００の遠位末端の開口部の中に光を導くために使用され得る。一実施形態では、光ガイドは、２０ｃｍ、１０ｃｍ、５ｃｍ、又は２ｃｍ未満であってよい。ＬＥＤ６１０は、好ましくは先端６００に設置されるが、光パイプを使用することによって、ボアスコープ管の中の中間場所又はボアスコープのハンドルの中に設置されてもよい。ただし、ＬＥＤ６１０は、光源への外部ケーブルを取り付ける必要がないように、ボアスコープの中に設置される。ボアスコープの中にＬＥＤ６１０を設置することは、光が移動しなければならない距離を最小限に抑え、異なる発光スペクトルを有する光源が取り付けられる可能性を排除する。ボアスコープの中に埋め込まれるＬＥＤ６１０は、製造時にホワイトバランスをとられ得て、ユーザからの入力を最小限又はなしにして適切な組織の色を保証できる。

ＬＥＤ６１０を取り囲むハウジング６１４の部分は、画像センサ６２０への側面方向の露光からＬＥＤ６１０を光学的に隔離するために使用される。例えば、ＬＥＤ６１０はカバーガラス６３５から側面方向に隔離される。この隔離は、光が、組織から反射される前にカバーガラス６３５又は画像センサ６２０の中に拡散する又は反射し返すのを防ぐ。ＬＥＤ６１０及び画像センサ６２０の近接性のため、この隔離は、使用可能な信号対雑音比を達成するために重要である。ＬＥＤ６１０は、好ましくは画像センサ６２０に遠位に、及びなおさらに好ましくはカバーガラス６３５に遠位に、取り付けられる。

少なくとも１つの実装では、ＬＥＤ６１０及び画像センサ６２０は、共通のプリント回路基板６４０に取り付けることができる。ＬＥＤ６１０及び画像センサ６２０は、１本又は複数のワイヤを通してハンドル本体２００に通信できる。さらに、ＬＥＤ６１０及び画像センサ６２０は、複数のワイヤを通して電力を受け取ることができる。好ましい実施形態では、画像センサ６２０及び／又はＰＣＢ６４０がピクセルデータを事前処理し、相対的に大きい距離（例えば、５０ｃｍ、７５ｃｍ、又は１００ｃｍを超える）送信できる直列化されたデータストリームを出力できる。好ましい実施形態では、先端６００から出力される画像データは、ＭＩＰＩ又はＬＶＤＳインタフェースからの直列化されたデータである。画像データは、少なくとも８ビット又は少なくとも１２ビットであってよく、データはＲＧＢデータ又はベイヤデータであってよい。

本発明の実施形態は、さまざまな光学構成を提供できる。例えば、少なくとも一実施形態では、光学部品は、小さい開口を有する固定ゼロ度レンズ６３０として構成でき、これにより光学部品は高い被写界深度を含む。さらに、光学部品が多くの従来のＣＭＯＳ光学システムに典型的である１ｍの代わりに１０ｃｍで焦点が合うように、光学部品を構成できる。特に、光学部品は約１５ｍｍの近い被写界深度及び約１００ｍｍの遠い被写界深度を有する約９０度の視野を含んでよい。

さらに、少なくとも一実施形態では、光学部品は魚眼レンズ又は広角レンズを含んでよい。係る実施形態では、ドングル１２０は、レンズからのゆがみの少なくとも一部分が最終的な画像から除去されるように広角レンズ又は魚眼レンズから受け取られる画像を円滑にするように構成された画像処理構成要素を含んでもよい。少なくとも一実施形態では、取り換え可能なボアスコープ管が、さまざまな異なる光学部品とともに利用可能であり、これにより医師は所望される光学特性に基づいて特定のボアスコープ管を選択できる。

少なくとも１つの実装では、ボアスコープは、少なくとも３０ｃｍ、５０ｃｍ、若しくは７０ｃｍの範囲、及び／又は１２０ｃｍ、１００ｃｍ、若しくは９０ｃｍ未満、及び／又は上記の範囲内、に及ぶ被写界深度の固定レンズを有する。焦点範囲の底部は、２０ｃｍ、１５ｃｍ、１０ｃｍ、又は５ｃｍ未満であってよく、焦点範囲の上方境界は、５０ｃｍ、７０ｍｍ、９０ｃｍ、又は１１０ｃｍより大きくてよい。この開示の目的のため、レンズは、レンズが２ピクセル未満のスポットサイズを生じさせる場合に焦点があっていると見なされてよい。

レンズのＦナンバーは、選択された被写界深度で十分な光を提供するために選択される。レンズは、２．５、３．５、５．５、７．５又は１０以上のＦナンバーを有し得る。

図６及び図７は、ゼロ度角度のスコープを示す。ただし、レンズは（ボアスコープ管の軸に対して）傾いたレンズを有してもよい。レンズ角度は、１５度、２５度、又は４５度以上、及び／又は、６５度、５０度、又は３５度以下であってよい。視野のための角度は、６０、７５、若しくは９０度より大きい、及び／又は、１１０度、１００度、若しくは９０度未満、又は上記の範囲内であってよい。一実施形態では、光学システムは、約２ｍｍの焦点距離及び約２．４のＦナンバーを含むことがある。

いくつかの実施形態では、ソフトウェア画像回転が、ユーザがスコープを回転する間に、ディスプレイ上の画像の好ましい向きを保つために使用されてよい。いくつかの係る実施形態では、システム及び／又は装置は、画像回転がハンドル上のダイアルを介して等、装置上で制御され得るように、構成されてよい。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の回転、向き、及び／又は加速度計等の傾斜センサが、所望される画像の向き／回転を容易にするために提供されてよい。

図７は、画像センサ６２０に対する外周に３つのＬＥＤを有する実施形態を示す。スルーポート６７０が、医療用ボアスコープ管の長さを少なくとも部分的に上方に伸長する通路を含んでよい。少なくとも一実施形態では、スルーポート６７０は、医療専門家がスルーポート６７０を通して患者の中に医療器具を挿入できるように構成できる。例えば、医療専門家は、ボアスコープによって識別された特定の組織を生体検査のために除去できるように、スルーポート６７０を通して生体検査器具を挿入してよい。

患者内の医師の視野に影響する多様な光学部品を提供することに加えて、いくつかの実施形態では、医療用ボアスコープは関着可能な部分を含んでよい。例えば、図８は、関着可能な先端を有する腹腔鏡の別の実施形態を示す。具体的には、ボアスコープ管２１０は、先端６００をボアスコープ管２１０に対して平行以外の方向で指すことができるようにする関着点８００を含む。少なくとも１つの実装では、関着点８００はボアスコープ管２１０に対して任意の方向で最高で９０度まで関着できる。このようにして、先端６００は、関着点８００から半径方向に外向きに延在する完全な半球の中で可動であることがある。

先端６００の関着を制御するための多様な異なる方式を使用できるが、例示的な一方式として、１つ又は複数のスライダ８１０をハンドル本体２００に沿って位置決めできる。少なくとも一実施形態では、スライダ（複数の場合がある）８１０は、医療用ボアスコープを通して受信される画像の多様な属性を操作できる１つ又は複数の入力構成要素２１２ａ、２１２ｂの近くに位置決めできる。スライダ８１０のそれぞれは、単一のそれぞれの軸に沿って関着点８００を関着するように構成できる。このようにして、医療専門家は、スライダ８１０の組合せを使用するいくつかの実施形態で、関着点８００から外向きに延在する半球に沿った任意の点と位置合わせされるように先端６００を位置決めできる。

医師は、患者内のボアスコープの先端６００の関着を制御することによって、患者内の多様な表面をより容易に見ることができる。これは、固定レンズシステム（それ以外の場合、視野が先端６００からすぐ前方に制限されることがある）で特定の利益を提供し得る。

したがって、図１乃至図８並びに対応する本文は、取り換え可能なボアスコープ管及びボアスコープ管の先端の中のデジタル画像センサを含む医療用ボアスコープを活用するための１つ又は複数の方法、システム、及び／又は装置を示す、又はそれ以外の場合説明する。当業者は、本発明の実装が、特定の結果を達成するための１つ又は複数の行為又はステップを含む方法の観点から説明できることも理解する。例えば、図９は医療用ボアスコープ器具から受信された画像データを処理するための方法での一連の行為のフローチャートを示す。図９の行為／ステップは、図１〜図８に示されている構成要素及びモジュールを参照して以下に説明される。

例えば、図９は、医療用ボアスコープ器具から受信された画像データを処理するための方法の実装のフローチャートを示し、該方法は画像データを直列化する行為９００を含むことがある。行為９００は、画像センサから受信された画像データを直列化することを含み、画像センサは医療用ボアスコープ管の第１の端部に置かれる。例えば、図６Ａは、画像センサ６２０を含む医療用ボアスコープ管２１０の先端６００を示す。画像センサ６２０を通して受信された情報は、医療用ボアスコープ管２１０を下方に送信される前に直列化される。

また、図９は、方法が画像データを送信する行為９１０を含むこともあることを示す。行為９１０は、医療用ボアスコープ管を下方に医療用ボアスコープ管の第２の端部まで直列化された画像データを送信することを含む。例えば、図６Ａは、医療用ボアスコープ管２１０の第２の端部に画像センサを接続する電気通信経路を示す。

さらに、図９は、方法が画像データを非直列化する行為９２０を含むことがあることを示す。行為９２０は、画像プロセッサで画像データを非直列化することを含むことがあり、画像プロセッサは画像センサと通信するドングルの中に位置する。例えば、図２は、腹腔鏡１１０と通信するドングル１２０を示す。ドングル１２０は、画像センサ６２０から送信されたデータを受信し、受信したデータを非直列化する画像プロセッサを含む。

また、図９は、方法が色を補間する行為９３０を含むことがあることも示す。行為９３０は、画像プロセッサを使用し、画像データから色を補間することを含む。例えば、図２は、腹腔鏡１１０と通信するドングル１２０を示す。ドングル１２０は、画像センサ６２０から受信される画像データから色情報を補間するように構成される画像プロセッサを含む。

さらに、図９は、方法が色飽和度を補正する行為９４０を含むことがあることを示す。行為９４０は、画像プロセッサを使用し、色飽和度を補正することを含む。例えば、図２は腹腔鏡１１０と通信するドングルを示す。ドングル１２０は、画像センサ６２０から受信される画像データの中の色飽和度を補正するように構成される画像プロセッサを含む。

また、図９は、方法がフィルタリングしてノイズを除去する行為９５０も含むことがあることを示す。行為９５０は、画像プロセッサを使用し、画像データのノイズをフィルタリングして除去することを含むことがある。例えば、図２は、腹腔鏡１１０と通信するドングルを示す。ドングル１２０は、画像センサ６２０から受信される画像データの中からフィルタリングしてノイズを除去するように構成される画像プロセッサを含む。

さらに、図９は、方法が画像をガンマ符号化する行為９６０を含むことがあることを示す。行為９６０は、画像プロセッサを使用し、画像データをガンマ符号化することを含むことがある。例えば、図２は腹腔鏡１１０と通信するドングルを示す。ドングルは、画像プロセッサ６２０から受信される画像データをガンマ符号化するように構成される画像プロセッサを含んでよい。

なおさらに、図９は、方法が画像データを変換する行為９７０を含むことがあることを示す。行為９７０は、ＲＧＢからＹＵＶに画像データを変換することを含むことがある。例えば、図２は、腹腔鏡１１０と通信するドングルを示す。ドングルは、画像センサ６２０から受信されたＲＧＢデータをＹＵＶデータに変換するように構成される画像プロセッサを含んでよい。

図９に示される実装に加えて、少なくとも１つの実装では、ドングル１２０の中に配置される画像プロセッサを使用してデータを処理する代わりに、データは、画像センサからタブレット等のモバイルコンピューティング装置に送信できる。本実施形態では、タブレットは、必要な画像処理及び画像表示を実行するために使用できる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、ボアスコープ管の先端の中に位置決めされる、及び／又はボアスコープ管の先端を形成するように構成された先端アセンブリ１０００の別の実施形態の分解図である。示されている実施形態では、先端アセンブリ１０００は、ハウジング１０１４の内部カラー１０２２を挿入することによって管の遠位末端の中に挿入されるように構成される。当然ながら、ボアスコープ管の外部の回りにアセンブリ１０００を挿入する、又はそれ以外の場合、ボアスコープ管の遠位末端とアセンブリ１０００を結合する等、さまざまな代替実施形態が考えられる。

先端アセンブリ６００と同様に、先端アセンブリ１０００は、ハンドル本体２００等のハンドル本体と結合されてよく、通常、患者の中に最初に挿入されるボアスコープの部分を含むだろう。先端アセンブリ１０００は、ＬＥＤライト等の１つ又は複数の光源１０１０、１つ又は複数の画像センサ１０２０、及び／又は他の医療用ボアスコープ構成要素を含む。光源１０１０は、医療専門家によって手動で制御可能であってよい、又はボアスコープ管、ハンドル本体、ドングル、及び／又は携帯電話若しくはタブレットコンピュータ等の汎用モバイルコンピューティング装置の中の処理ユニットによって自動的に制御されてよい。

先端アセンブリ１０００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０４０をさらに含む。画像センサ（複数の場合がある）１０２０は、ＰＣＢ１０４０に直接的に結合されてよい。ただし、光源（複数の場合がある）１０１０はＰＣＢ１０４０から間隔をあけて置かれてよい。より詳細には、光源（複数の場合がある）１０１０は、ＰＣＢ１０４０から光源（複数の場合がある）１０１０を物理的に離す及び／又は先端の遠位末端により近くに光源（複数の場合がある）１０１０を位置決めするように構成されるスペーシングマウント１０１７に位置決めされてよい。いくつかの好ましい実施形態では、光源（複数の場合がある）１０１０は、ハウジング１０１４の遠位末端及び／又は先端アセンブリ１０００自体と同一平面に、又は少なくとも実質的に同一平面になるように位置決めされてよい。これは、陰影効果を防ぐ、又はそれ以外の場合、よりよい画像を作成する上で役立つことがある。したがって、示されている実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０は、ハウジング１０１４の中に形成された空洞１０１９（図１０Ｂを参照）の中に位置決めされる。空洞１０１９を画定するハウジング１０１４の外周は、先端アセンブリ１０００の遠位末端と同一平面であってよい。

先端アセンブリ１０００は、レンズアセンブリ１０１１、カバーガラス１０３５、及びアセンブリ１０００の多様な構成要素を定位置に固定するために使用されてよい固締具１０１８及び１０２３等の１つ又は複数の固締具、をさらに含む。１つ又は複数のレンズ又は他の光学構成要素が、画像センサ１０２０に所望される集束を与えるためにレンズアセンブリ１０１１の中に形成されたレンズ空洞１０１２の中に位置決めされてよい。レンズアセンブリ１０１１は、ハウジング１０１４の中に形成されたレンズハウジング空洞１０１５の中に位置決めされてよい。いくつかの実施形態では、アセンブリ６００のねじ山６１３等のねじ山は、ハウジング１０１４に対してレンズアセンブリ１０１１を移動させて、画像センサ１０２０とレンズアセンブリ１０１１の中のレンズとの間の間隔を変更できるようにするために設けられてよい。

カバーガラス１０３５は、体液がレンズアセンブリ１０１１に接触する、又はそれ以外の場合、先端アセンブリ１０００に進入するのを防ぐためにハウジング１０１４に密封されてよく、保護機能を果たしてもよい。示されている実施形態では、カバーガラス１０３５は、光源／ＬＥＤ１０１０も覆うことなく、（レンズアセンブリ１０１１内の）レンズ及びその関連付けられた画像センサ１０２０を覆うように特に構成される。これは、光源／ＬＥＤ１０１０からの反射光を画像センサ１０２０に進入させ、結果として生じる画像を不鮮明にさせることを回避するために役立つことがある。

光源／ＬＥＤ１０１０を取り囲むハウジング１０１４の部分は、画像センサ１０２０への側面方向の露光から光源／ＬＥＤ１０１０を光学的に隔離するために使用されてよい。例えば、上述されるように、光源／ＬＥＤ１０１０はカバーガラス１０３５から隔離されて、光が組織から反射される前に画像センサ１０２０の中に反射されるのを防ぐ。さらに、やはり上述されるように、光源／ＬＥＤは好ましくは、画像品質をさらに改善するために、画像センサ１０２０が上に取り付けられてよいＰＣＢ１０４０から離れて設定される。いくつかの実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０は、画像センサ１０２０に対して遠位に、及びカバーガラス１０３５に対しても遠位に位置決めされてよい。しかしながら、他の実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０はカバーガラス１０３５と同一平面に位置決めされてよい、又はカバーガラス１０３５に関して陥凹／近位であってもよい。

したがって、示されている実施形態は、一方はレンズ及び／又は画像センサ１０２０（カバーガラス１０３５）を覆い、他方は光源／ＬＥＤ１０１０を覆う、互いから物理的に離されている２つの透明な媒体を含む。示されている実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０を覆う透明な媒体は、光源／ＬＥＤ１０１０を入れるエポキシを含んでよい。しかしながら、別個の透明なカバーが、ハウジング１０１４の遠位末端と同一平面の空洞１０１９の遠位末端などで、光源／ＬＥＤ１０１０の遠位に位置決めされる、という他の実施形態が考えられる。透明な光源カバーが必要とされないように、光源／ＬＥＤ１０１０がアセンブリ１０００の外面に隣接して密封される、さらに他の実施形態が考えられる。ただし、どのようなカバーが使用されても、反射ぼけを回避するために、上述されるように、光源とレンズ／画像センサの両方の上に延在しないことが好ましい。

画像センサ１０２０は、当業者が利用可能なＣＭＯＳセンサ又は任意の他の画像センサを含んでよく、７２０ｐ、７２０ｉ、１０８０ｐ、１０８０ｉ、及び他の類似する高解像度フォーマットを含むが、これに制限されるものではないさまざまな異なる解像度で画像及び／又はビデオを取り込むように構成されてよい。

上述されるように、光源／ＬＥＤ１０１０はハウジング１０１４に取り付けられてよい。好ましい実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０は光のトンネル現象を最小限に抑えるように（いくつかの実施形態ではアセンブリ１０００の端部とも一致してよい）ハウジング１０１４の端部と同一平面に、又は少なくとも実質的に同一平面に取り付けられてよい。ただし、他の実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０は、ハウジング１０１４の遠位末端及び／又はアセンブリ１０００の遠位末端から陥凹してよい、又はハウジング１０１４の遠位末端及び／又はアセンブリ１０００の遠位末端を超えて延在してよい。

いくつかの実施形態では、光源／ＬＥＤ１０１０及び画像センサ１０２０は、同じＰＣＢ１０４０と結合されてよい。係る実施形態では、上述されたように、ＰＣＢ１０４０から光源／ＬＥＤ１０１０をさらに物理的に離すことが役立つことがある。しかしながら、他の実施形態では、異なるＰＣＢが光源／ＬＥＤ１０１０及び画像センサ１０２０に提供されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、スペーシングマウント１０１７は、光源／ＬＥＤ１０１０及び画像センサ１０２０が別個のＰＣＢと電気的に結合されるように、さらに又は代わりにＰＣＢを含んでよい。係る実施形態では、スペーシングマウント１０１７は、ＰＣＢとして及び画像センサ１０２０が位置決めされることがある他のＰＣＢ１０４０から間隔をあけて光源／ＬＥＤ１０１０を置くための手段として、機能してよい。

スペーシングマウント／ＰＣＢ１０１７及び／又はＰＣＢ１０４０等のＰＣＢの内の１つ又は複数は、装置の使用持続時間及び／又は使用回数を記録するように構成され得る、フラッシュメモリ要素１０４２等の構成要素、又は他の不揮発性メモリ構成要素を含んでよい。この特徴は、装置の使い捨て構成要素（いくつかの実施形態では、画像処理用のドングル以外のボアスコープ装置全体）の、事前設定された回数又は時間分を超えた使用を防ぐ又は少なくとも抑制するために使用され得る。

したがって、例えば、いくつかの実施形態では、メモリ構成要素は、装置と関連付けられたサイクルオン／オフを記憶するように構成されてよく、閾値使用回数を検出すると、装置を無効にさせる、又はそれ以外の場合、装置の使用を制限するコマンドを送信するように構成されてよい。同様に、他の実施形態では、メモリ構成要素は、装置がオンである及び／又は操作されている時間分を追跡する及び／又は記録するように構成されてよい。装置は、使用の閾値時間分を検出すると、装置を無効にさせる、又はそれ以外の場合、装置の使用を制限するコマンドを受信するように構成されてよい。

いくつかの実施形態では、閾値は一回限りの使用であってよい。言い換えると、いくつかの実施形態は、単一の手術における装置の使用を可能にするように特に構成されてよく、したがって追加使用の試みを除外する、又は少なくとも抑制してよい。

代替実施形態では、メモリ構成要素は先端アセンブリ１０００の中の他のいずれかの位置に、又はボアスコープ装置の中の他のいずれかの位置に、位置して良い。いくつかの実施形態では、先端アセンブリは、使用回数及び／又は持続時間の表示を提供するために、スマートチップ、電子カウンタ、又は時間ベースのロックアウトを含んでよい。係るデータは次いで、フラッシュメモリ構成要素又は先端アセンブリの中のＰＣＢ上の他の不揮発性メモリ構成要素など、の先端アセンブリに記憶されてよい。

使用の閾値回数及び／又は持続時間を検出するための方法のステップ、及び／又は、閾値を検出すると装置を無効にする、又はそれ以外の場合、装置の使用を制限するための方法のステップは、先端／装置内に、又は代わりにドングル若しくは汎用モバイルコンピューティング装置上に位置してよい、非一過性機械可読媒体に記憶された機械可読命令を使用して実装されてよい。

いくつかの実施形態では、他の命令、設定値、又はデータは、代わりに又はさらに、ＰＣＢ１０４０に及び／又はそれ以外の場合、先端アセンブリ１０００に記憶され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ズーム設定値、照明設定値、画像処理設定値、又は他の類似した設定値若しくはデータが、ＰＣＢ１０４０に及び／又はそれ以外の場合、先端アセンブリ１０００に位置する非一過性メモリに記憶され得る。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、代替実施形態に係るボアスコープシステムのハンドル本体１１００を示す。ハンドル本体１１００は、ボアスコープ管がそこから伸長し得る遠位末端１１０２を含む。ハンドル本体１１００は、１本又は複数のワイヤがそこから伸長し得る近接端部１１０４をさらに含む。上述されるように、係るワイヤはいくつかの実施形態ではドングル及び／又はモバイルコンピューティング装置と結合され得る。

遠位末端１１０２でのポート１１０６は、ボアスコープ管を受け入れるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ボアスコープ管は、ポート１１０６と解放自在に結合され得る。代わりに、ボアスコープ管は、ポート１１０６でハンドル本体１１００に永続的に固定され得る。同様に、近接端部１１０４に、ドングル、コンピューティング装置、及び／又はディスプレイに画像データを送達するために１本又は複数のワイヤがそこを通って伸長し得る、別のポート１１０８が設けられてよい。

ハンドル本体１１００は、近接端部１１０４に隣接する狭窄ステム１１１０をさらに含み、このことがユーザが触覚検査又は目視検査のどちらかによって、ハンドル本体１１００が手術中に所望される回転向きにあることを確認できるようにしてよい。また、狭窄ステム１０１０は、ハンドル本体１１００の底面に凹部１１１５を部分的に画定する。凹部１１１５は、ハンドル本体１１００が手術中に所望される回転向きにあることを、触覚検査又は目視検査のどちらかによって確認する機能も与える。使用中、外科医／ユーザが、最も典型的には小指及び／又は薬指等のユーザの指の内の１本又は複数でハンドル本体１１００を保持し、使用中は凹部１１１５の中で静止していることが予想される。したがって、凹部１１１５及び／又は狭窄ステム１１１０は、ボアスコープハンドルの回転向きを確認するための手段の追加の例である。

本発明は、その精神又は基本的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形式で実施され得る。説明された実施形態は、すべての点において例示的としてのみ見なされ、制限的と見なされるべきではない。したがって、本発明の範囲は、上述の発明を実施するための形態によってよりむしろ添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味及び同等物の範囲内にあるすべての変更はその範囲内に含まれるべきである。

Claims (20)

1. 第１の管端及び前記第１の管端とは反対側の第２の管端を有する管と、
   前記管と結合されたハンドル本体と、
   前記第１の管端に隣接して位置決めされ、前記第１の管端で光を生成するように構成された光源と、
   前記第１の管端に隣接して位置決めされた画像センサと、
   前記光源及び前記画像センサの少なくとも１つに電力を提供するように構成された電源と、
   前記画像センサと結合されたデータ通信リンクと、
   前記画像センサから画像データを受信するように構成された画像プロセッサを有するドングルと、
   を備えたことを特徴とする医療用ボアスコープ装置。
2. 前記ドングルは、汎用モバイルコンピューティング装置の表示装置と結合するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
3. 前記第１の管端は、前記ハンドル本体から遠位にあり、
   前記第２の管端は、前記ハンドル本体に結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
4. 前記電源は、前記光源と前記画像センサとの両方に電力を提供するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
5. 前記電源は、電池を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
6. 前記ドングルは、前記ハンドル本体に結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の前記医療用ボアスコープ装置。
7. 前記ハンドル本体に前記ドングルを結合するための可撓ワイヤコネクタを更に備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の医療用ボアスコープ装置。
8. 前記光源は、発光ダイオードを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
9. プリント回路基板を更に備え、
   前記画像センサは、前記プリント回路基板に位置決めされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
10. 前記光源は、前記回路基板から間隔をあけて置かれている
    ことを特徴とする請求項９に記載の医療用ボアスコープ装置。
11. スペーシングマウントを更に備え、
    前記光源は、前記スペーシングマウントに位置決めされ、
    前記スペーシングマウントは、前記回路基板から離れて及び前記画像センサに対して遠位に前記光源を位置決めするように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の医療用ボアスコープ装置。
12. 前記ドングルは、ＨＤＭＩポート及びＵＳＢポートの内の少なくとも１つを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
13. 前記ドングルが前記電源を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
14. 前記ドングルは、当該医療用ボアスコープ装置の廃棄後に、前記ドングルが別の医療用ボアスコープ装置のハンドル本体と結合できるように、前記ハンドル本体から着脱自在に取り外し自在である
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
15. 当該医療用ボアスコープ装置の少なくとも一部分が使い捨てであり、
    当該医療用ボアスコープ装置は、当該医療用ボアスコープ装置の使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを事前設定された値に制限するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用ボアスコープ装置。
16. 当該医療用ボアスコープ装置は、当該医療用ボアスコープ装置の中に位置する不揮発性メモリ上に前記使用持続時間及び前記使用回数の少なくとも１つを記録することによって、事前設定された値に当該医療用ボアスコープ装置の前記使用持続時間及び前記使用回数の少なくとも１つを制限するように構成される、請求項１５に記載の医療用ボアスコープ装置。
17. 医療用ボアスコープであって、
    管と結合されたハンドル本体と、
    第１の管端に隣接して位置決めされ、前記第１の管端で光を生成するように構成された光源と、
    前記第１の管端に隣接して位置決めされた画像センサと、
    を有する医療用ボアスコープと、
    前記医療用ボアスコープに結合された汎用モバイルコンピューティング装置であって、
    前記画像センサと結合されたデータ通信リンクと、
    前記画像センサから画像データを受信するように構成された画像プロセッサと、
    前記画像プロセッサから受信された情報を表示するように構成された表示装置と
    を有する汎用モバイルコンピューティング装置と、
    を備えたことを特徴とする医療用ボアスコープシステム。
18. 医療用ボアスコープ装置の中に位置決めされた画像センサから受信された画像データを処理するための方法であって、
    医療用ボアスコープ装置の中に位置決めされた画像センサから画像データを受信するステップと、
    画像プロセッサに前記画像データを送信するステップであって、前記画像プロセッサが前記医療用ボアスコープ装置と結合されたドングル又は汎用モバイルコンピューティング装置のどちらかの中に位置する、という前記画像データを送信するステップと、
    前記画像プロセッサを使用して、前記画像データを処理するステップと、
    処理された画像データを前記画像プロセッサから表示装置に送信するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
19. 前記医療用ボアスコープ装置を廃棄するステップと、
    前記ドングル又は前記汎用モバイルコンピューティング装置のどちらかと第２の医療用ボアスコープ装置を結合するステップと、
    を更に備えたことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記医療用ボアスコープ装置及び前記第２の医療用ボアスコープ装置がともに、前記医療用ボアスコープ装置の使用持続時間及び使用回数の少なくとも１つを、事前設定された値に制限するように構成されている
    たことを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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