JP2020141882A - 内視鏡および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡先端における軸周りの回転位置を簡素な構成で取得できる、内視鏡および内視鏡システムを提供する。【解決手段】内視鏡１００は、磁場を生成または検出する第１コイルＣ１と、磁場を生成または検出する第２コイルＣ２とを備える。第１コイルＣ１の軸Ａ１および第２コイルＣ２の軸Ａ２は、内視鏡の軸Ａ０と平行であり、第１コイルＣ１の軸Ａ１および第２コイルＣ２の軸Ａ２は、互いに同一直線上にない。【選択図】図５

Description

この発明は、内視鏡および内視鏡システムに関する。

内視鏡を患者の体内に挿入した後、体内で内視鏡を適切に操作するためには、内視鏡の位置および向きが重要となる。とくに、内視鏡の先端を上下または左右に能動的に湾曲させられるシステムにおいては、内視鏡の「上」方向が体内でどの方向を向いているのか、適切に把握することが必要である。

内視鏡は、患者の体内への挿入が進むにつれ、意図せず軸周りに回転してしまう場合がある。このため、たとえば挿入時には内視鏡の「上」方向を鉛直上方向（重力と反対の向き）と一致させていたとしても、挿入後に内視鏡先端を「上」方向に湾曲させた場合に、必ずしも患者の体内で鉛直上方向に湾曲するとは限らない。

内視鏡の向きを決定するために、様々な公知技術が存在する。特許文献１には、内視鏡の先端がどの象限を向いて湾曲しているかを取得する技術が記載されている。特許文献２には、内視鏡に、２つのコイルを互いに直交する向きに配置しておき、これによって内視鏡の向きを検出する技術が記載されている。特許文献３には、２つのエンコーダを用い、内視鏡先端の湾曲角度を取得する技術が記載されている。特許文献４には、内視鏡に配置されたソースコイルの位置および向きを、患者の体外に配置されたセンスコイルを用いて検出する技術が記載されている。

特開２００１−４６３３２号公報 国際公開第２０１６／８０３３１号 国際公開第２０１１／２４５６５号 特開平８−５４２号公報

しかしながら、従来の技術では、内視鏡先端における軸周りの回転位置を取得するための構成が複雑になるという問題があった。

たとえば特許文献２の構成では、コイルの１つを内視鏡の軸と直交する向きに配置する必要があり、コイル長を確保するために内視鏡の径が大きくなってしまう。また、特許文献３の構成ではエンコーダが必要であり、装置が大型化する。

なお、特許文献１および特許文献４には、内視鏡先端における軸周りの回転位置を取得するめの構成は記載されていない。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、内視鏡先端における軸周りの回転位置を簡素な構成で取得できる、内視鏡および内視鏡システムを提供することを目的とする。

この発明に係る内視鏡は、
磁場を生成または検出する第１コイルと、
磁場を生成または検出する第２コイルと、
を備える内視鏡であって、
前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、前記内視鏡の軸と平行であり、
前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、互いに同一直線上にない。

この発明に係る内視鏡および内視鏡システムは、適切に配置された２つのコイルを備えるので、これらのコイルの位置および向きに基づいて、簡素な構成で内視鏡の回転位置を取得することができる。

実施の形態１による内視鏡システムの部分構成例を示す図である。 図１の内視鏡およびプロセッサの内部構成例を示す図である。 内視鏡の位置を取得するための構成例を示す図である。 内視鏡の先端を含む部分の拡大図である。 各コイルの位置関係を示す図である。 内視鏡に関する空間座標の定義例を示す図である。 内視鏡の回転位置の表示例を示す図である。 内視鏡の湾曲角度の表示例を示す図である。 内視鏡の湾曲角度の別の表示例を示す図である。 図７〜図９のような表示を行うための、内視鏡システムの部分的機能ブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施形態による内視鏡システム１の部分構成例を示すブロック図である。内視鏡システム１は、電子内視鏡と呼ばれるものであってもよい。図１に示されるように、内視鏡システム１は、例えば、医療用に特化されたシステムであり、内視鏡１００（電子スコープ）と、プロセッサ２００（内視鏡プロセッサ）とを備えている。

図１に示されるように、内視鏡１００は、可撓性を有するシース（外皮）１１ａによって外装された可撓管１１を備えている。可撓管１１の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部１２が連結されている。可撓管１１と先端部１２との連結箇所にある湾曲部１４は、可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作（例えば、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作）によって湾曲（屈曲）自在に構成されている。このような湾曲機構は、一般的な電子スコープに組み込まれている周知の機構であり、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１４を湾曲させるように構成されている。先端部１２の方向が上記操作による湾曲動作に応じて変わることにより、内視鏡１００による撮影領域が移動する。

プロセッサ２００は、内視鏡１００からの信号を処理する信号処理装置と、内視鏡１００を介して自然光が届かない体腔内で光を照射する光源装置とを一体に備えた装置である。なお、別の実施形態として、信号処理装置と光源装置を別体で構成してもよい。

プロセッサ２００は、内視鏡１００の基端に設けられたコネクタ部１０に対応するコネクタ部２０を備えている。コネクタ部２０は、コネクタ部１０に対応する連結構造を有し、内視鏡１００とプロセッサ２００とを電気的にかつ光学的に接続するように構成されている。

図２は、主に、内視鏡１００およびプロセッサ２００の内部構成例を示す図である。
図２に示されるように、内視鏡システム１は、内視鏡１００と、内視鏡１００に接続されるプロセッサ２００と、所定のケーブルを介してプロセッサ２００に接続されるモニタ３００（表示装置）と、を備えている。

内視鏡１００は、受信回路１１０と、ドライバ信号処理回路１１２とを備えている。ドライバ信号処理回路１１２には、照射光Ｌ（たとえば白色光）により照射された生体組織を撮像した各画素の画素データが固体撮像素子１０８よりフレーム周期で入力される。ドライバ信号処理回路１１２は、固体撮像素子１０８より入力される画素データに対して欠陥画素補正、デモザイク、固体撮像素子１０８固有の補正処理、等の処理を施して画素データをプロセッサ２００の信号処理回路２２０に出力する。なお、以降の説明において「フレーム」は「フィールド」に置き替えてもよい。

ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４にアクセスして内視鏡１００の固有情報を読み出す。メモリ１１４に記録される内視鏡１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１０８の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番、内視鏡ＩＤ、等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４より読み出された固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。

また、ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングジェネレータ１１２１を含み、受信回路１１０に対してクロック信号を供給する。受信回路１１０に含まれる各種回路は、タイミングジェネレータ１１２１から取得したクロック信号に基づいて、各種回路の動作に必要なタイミング信号をそれぞれ生成している。

プロセッサ２００側の絞り２１２を通過した照射光Ｌは、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端面に集光されてＬＣＢ１０２内に入射される。入射端面よりＬＣＢ１０２内に入射された照射光Ｌは、ＬＣＢ１０２内を伝播する。

ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光Ｌは、内視鏡１００の先端に配置されたＬＣＢ１０２の射出端面より射出され、配光レンズ１０４を介して体腔内の生体組織を照射する。照射光Ｌにより照射された生体組織からの戻り光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上で光学像を結ぶ。

固体撮像素子１０８は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることができる。その他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１０８はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。

固体撮像素子１０８によって生成された画像データは、受信回路１１０に入力される。受信回路１１０は、画像データに対して所定の画像処理を実行し、プロセッサ２００に受け渡すようにする。

プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２及びタイミングコントローラ２０４を備えている。システムコントローラ２０２は、メモリ２３０に記憶された各種プログラムを実行し、内視鏡システム１の各構成要素を制御することにより、内視鏡システム１全体を統合的に制御する。

また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２１８に接続されている。システムコントローラ２０２は、操作パネル２１８より入力される術者あるいは操作者（オペレータ）からの指示に応じて、内視鏡システム１の各動作の実行及び各動作のためのパラメータの変更を行う。

ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、主に可視光領域から不可視である赤外光領域に広がるスペクトルを持つ光（あるいは少なくとも可視光領域を含む光）を放射する。ランプ２０８としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。ランプ２０８より放射された照射光Ｌは、集光レンズ２１０によって集光されつつ絞り２１２を介して適正な光量に制限される。

絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００の表示画面に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４により動作され開度が変えられる。ランプ２０８より照射された照射光Ｌの光量は、絞り２１２の開度に応じて制限される。

操作パネル２１８の構成には様々な形態が想定されうる。操作パネル２１８は、術者が情報または指示を入力するための構成を備える。たとえば、ハードウェアキーを備えてもよく、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）を備えてもよく、ハードウェアキーとタッチパネル式ＧＵＩとの組み合わせを備えてもよい。

システムコントローラ２０２は、内視鏡１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている内視鏡１００に適した処理がなされるように、プロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。

プロセッサ２００のタイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８を駆動制御する。

プロセッサ２００に備えられる信号処理回路２２０は、マトリックス回路２２２、ＹＵＶ変換回路２２４、輪郭強調回路２２６及び出力回路２２８を有している。

マトリックス回路２２２は、ドライバ信号処理回路１１２よりフレーム周期で入力されるＲＧＢ形式の画素データにマトリックス処理を施して、ＹＵＶ変換回路２２４に出力する。ＹＵＶ変換回路２２４は、マトリックス回路２２２より入力されるマトリックス処理後の画素データ（ＲＧＢ形式）をＹＵＶ形式に変換し、変換処理によって得られた輝度信号（Ｙ）および色差信号（Ｕ，Ｖ）を、それぞれ、輪郭強調回路２２６および出力回路２２８に出力する。輪郭強調回路２２６は、ラプラシアンフィルタ、ローパスフィルタ、ゲイン回路、クリップ回路、強調量計算回路、などで構成され、画像における所定の周波数成分を強調する処理を行う。

出力回路２２８は、輪郭強調回路２２６より入力される輝度信号（Ｙ）及びＹＵＶ変換回路２２４より入力される色差信号（Ｕ，Ｖ）を、所定のビデオフォーマット信号に変換する。出力回路２２８が、順次入力される各画素のデータを所定のビデオフォーマット信号に変換してモニタ３００に出力することにより、生体組織の特定の周波数成分を強調した強調画像を通常のカラー画像に重ね合わせたものが、モニタ３００の表示画面に表示される。

図３は、内視鏡１００の位置を取得するための構成例を示す。内視鏡１００は、複数のコイルＣを備え、各コイルＣは、内視鏡１００の外部から検出可能な磁場を生成する。また、内視鏡１００は、磁場検出装置４００を備える。磁場検出装置４００は、各コイルＣの位置および向きを取得するためのコイル位置取得手段の例である。

磁場検出装置４００が各コイルＣの位置および向きを取得することにより、内視鏡システム１は、内視鏡１００の位置を取得することができる。なお、本明細書において、「内視鏡の位置」とは、内視鏡の所定の基準部位（たとえば特定のコイルが配置された部位）の位置を意味し、当業者が適宜定義可能である。「内視鏡の位置」の具体的な定義例は、図５等を用いて後述する。

また、各コイルＣおよび磁場検出装置４００の具体的構成は、当業者が任意に設計することができる。たとえば特許文献４に記載される構成を用いてもよい。なお、コイルの位置および向きを取得することは、コイルの両端の位置を取得することと等価である。

図４に、内視鏡１００の先端１００ａを含む部分の拡大図を示す。図４（ａ）は内視鏡１００の先端１００ａを含む部分を径方向から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向（すなわち周方向に９０°回転した方向）から見た図である。内視鏡１００は、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２を備える。第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、可撓管１１に配置される。

また、内視鏡１００は、これら以外のコイルを備えてもよい。本実施形態では、内視鏡１００は第３コイルＣ３を備える。第３コイルＣ３は、湾曲部１４に配置される。さらに、本実施形態では、内視鏡１００は第４コイルＣ４を備える。第４コイルＣ４は、可撓管１１に配置される。

上述のように、各コイルは、外部から検出可能な磁場を生成する。各コイルに磁場を生成させるための構成は、当業者が適宜設計可能である。たとえば、内視鏡１００内に電源線が配置されて各コイルに接続されてもよい。また、内視鏡１００の内部または外部に配置される交流電源が、電源線を介して各コイルに電力を供給してもよい。

コイルの具体的形状は、当業者が適宜設計可能である。たとえば、所定の軸方向範囲において、巻線が螺旋状に軸の周りに巻回された形状としてもよいし、所定の巻線面（巻線平面または巻線局面）において、巻線が渦巻状に中心の周りに巻回された形状としてもよい。

図５に、各コイルの位置関係を示す。図５において、「先端側」とは内視鏡１００において先端１００ａの側を意味し、「後端側」とは先端１００ａと反対側、すなわちコネクタ部１０またはプロセッサ２００に接続される端部の側を意味する。

第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、本実施形態では可撓管１１の先端側近傍に配置される。第１コイルＣ１は、第１コイル軸Ａ１の周りに巻回され、第２コイルＣ２は、第２コイル軸Ａ２の周りに巻回される。第３コイルＣ３は、湾曲部１４内または先端部１２内に配置され、本実施形態では湾曲部１４の先端側近傍に配置される。第３コイルＣ３は、第３コイル軸Ａ３の周りに巻回される。

内視鏡１００は内視鏡軸Ａ０を有する。本明細書において、「内視鏡軸」とは、内視鏡の長手方向に延びる軸（たとえば幾何学的軸）を意味し、その厳密な位置は当業者が適宜定義可能である。たとえば、内視鏡の外面が円筒面状である場合には、その軸をもって内視鏡軸とすることができる。また、たとえば内視鏡の断面が円形である場合には、各断面の中心を接続する軸をもって内視鏡軸とすることができる。

第１コイル軸Ａ１および第２コイル軸Ａ２は、内視鏡軸Ａ０と平行に配置される。本実施形態では、各コイル（とくに第１コイルＣ１および第２コイルＣ２）は長手方向寸法より径方向寸法が小さくなるよう設計されているので、各コイル軸が内視鏡軸Ａ０と平行になるよう配置することにより、各コイルを含む内視鏡１００全体の径を小さくすることができ、構成が簡素になるとともに内視鏡の実装難度が低くなる。ただし、各コイルの長手方向寸法より径方向寸法が大きくなるような構成も可能である。

なお、本明細書において「平行」とは、数学的に厳密に平行な状態に限らず、実質的に平行とみなせる状態を含み、とくに、本発明による効果を得られる程度に平行な状態を含む。

第１コイル軸Ａ１および第２コイル軸Ａ２は、互いに同一直線上にはない。言い換えると、第１コイル軸Ａ１および第２コイル軸Ａ２とは互いにずれている。本実施形態では、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、いずれも内視鏡軸Ａ０と同一直線上にはなく、内視鏡軸Ａ０に関して互いに対称となるように配置される。この場合、第１コイル軸Ａ１および第２コイル軸Ａ２は同一平面内に配置されることになる。

本実施形態では、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、軸方向において同一位置に配置される。図５では、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、いずれも軸方向範囲Ｒに一致するよう配置されている。すなわち、第１コイルＣ１の先端側端は、第２コイルＣ２の先端側端と同一の軸方向位置にあり、また、第１コイルＣ１の後端側端は、第２コイルＣ２の後端側端と同一の軸方向位置にある。

第３コイルＣ３は、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２に対して先端側に配置される。第３コイル軸Ａ３は、内視鏡軸Ａ０と平行である。第３コイルＣ３は、本実施形態では第１コイルＣ１と同軸に配置されるが、第１コイルＣ１と同軸でなくともよい。

図５には、内視鏡１００に関して定義される基準位置Ｐ１および先端位置Ｐ２の例も示している。内視鏡１００の基準位置Ｐ１は、この例では、内視鏡軸Ａ０上において、第１コイルＣ１（第２コイルＣ２でもよい）の軸方向範囲の中央に位置する点として定義される。また、内視鏡１００の先端位置Ｐ２は、この例では、内視鏡軸Ａ０上において、第３コイルＣ３の軸方向範囲の中央に位置する点として定義される。

基準位置は、図５の基準位置Ｐ１に限らず、第１コイルＣ１または第２コイルＣ２のいずれかまたは双方の配置に基づいて決定される点であれば任意に定義可能である。たとえば、第１コイルＣ１の先端側端を基準位置としてもよいし、第２コイルＣ２の後端側端を基準位置としてもよい。

また、先端位置は、図５の先端位置Ｐ２に限らず、第３コイルＣ３の配置に基づいて決定される点であれば任意に定義可能である。たとえば、内視鏡軸Ａ０上において、第３コイルＣ３の先端側に位置する点を先端位置としてもよい

図６に、内視鏡１００に関する空間座標の定義例を示す。基準位置Ｐ１を原点として３次元座標系（内視鏡座標系）が定義されており、図６（ａ）はＸＹ平面を示し、図６（ｂ）はＸＺ平面を示す。この例では、内視鏡座標系は、基準位置Ｐ１において、内視鏡軸Ａ０の方向がＸ軸方向に一致するよう定義され、また、第１コイル軸Ａ１および第２コイル軸Ａ２を含む平面が、ＸＹ平面に一致するよう定義されている。

図６に示すように、内視鏡座標系のＸ軸方向を前後方向とし、Ｙ軸方向を上下方向とし、Ｚ軸方向を左右方向とする。とくに、Ｘ軸正方向を「前」、Ｘ軸負方向を「後」、Ｙ軸正方向を「上」、Ｙ軸負方向を「下」、Ｚ軸正方向を「右」、Ｚ軸負方向を「左」と定義する。なお、この方向の定義は一例であり、これとは異なる定義を用いてもよい。たとえばＺ軸方向を上下方向としてもよい。

図６の内視鏡座標系は、内視鏡１００に対して（とくに、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２に対して）固定されているので、内視鏡１００が移動すると内視鏡座標系も移動する。たとえば、図３の磁場検出装置４００に対して固定された絶対座標系を想定すると、患者の体内に内視鏡１００が挿入されてゆくにつれ、絶対座標系に対して内視鏡座標系が移動することになる。

本明細書では、内視鏡１００の、内視鏡軸Ａ０周りの回転状態を、内視鏡１００の「回転位置」と呼ぶ。図６の内視鏡座標系は、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２に対して固定されているので、内視鏡１００が挿入されるにつれて回転すると、絶対座標系に対して内視鏡座標系がＸ軸周りに回転する。この場合の、内視鏡座標系の回転角度が、内視鏡１００の回転位置を表す。

また、本明細書では、基準位置Ｐ１から見た先端位置Ｐ２の方向を表す角度を、内視鏡１００の「湾曲角度」と呼ぶ。この湾曲角度は、湾曲部１４に対する湾曲角度であるということができ、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２と、第３コイルＣ３との間の部分の湾曲角度を表すものであるということもでき、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２に対する第３コイルＣ３の湾曲角度を表すものであるということもできる。湾曲角度は、たとえば内視鏡座標系において定義可能である。

先端位置Ｐ２は、湾曲部１４が湾曲していない状態ではＸ軸上にあるが、湾曲部１４が湾曲すると移動する。図６（ａ）に示すように、上下方向へのずれ（上下方向の湾曲角度）を角度θで表す。湾曲部１４が湾曲していない状態ではθ＝９０°であり、上方向に湾曲するにつれθが減少し、下方向に湾曲するにつれθが増加する。同様に、左右方向へのずれ（左右方向の湾曲角度）を角度φで表す。湾曲部１４が湾曲していない状態ではφ＝９０°であり、右方向に湾曲するにつれφが減少し、左方向に湾曲するにつれφが増加する。なお、θおよびφの可能な範囲は当業者が適宜設計可能であるが、たとえば０°≦θ，φ≦１８０°である。

ここで、上述のように各コイルについて位置および向きを取得することができるので、図６の内視鏡座標系の原点の位置および向きを決定することが可能であり、したがって、内視鏡１００の回転位置および湾曲角度を決定することも可能である。

図７に、内視鏡１００の回転位置の表示例を示す。この表示例は、たとえばモニタ３００の表示部に画像として出力される。回転位置は、絶対的な基準回転位置を表すマークと、内視鏡１００の回転位置を表すマークとを用いて表示される。図７の例では、絶対的な基準回転位置を表すマークとして、上方向（「鉛直」）および左右方向（「水平」）を示す直線が表示されている。

絶対的な基準回転位置は、たとえば磁場検出装置４００に対して定義可能である。たとえば、磁場検出装置４００を設置する際に所定の面が鉛直上方向となるようにし、モニタ３００を設置する際に画面の上方向が鉛直上方向となるようにすることができる。

また、図７の例では、内視鏡１００の回転位置を表すマークとして、「上」「下」「左」「右」各方向を示す矢印が表示されている。これらの回転位置は、たとえば湾曲操作ノブ１３ａ（図１）の操作方向に対応していてもよい。また、図７の例では、内視鏡１００の回転位置を表す他のマークとして、内視鏡１００の先端部分の構造を模した画像が表示されている。この画像は、鉗子穴１２１、ライト１２２および１２３、センサ１２４等を含み、内視鏡１００の回転位置が認識できるように構成されている。

内視鏡が挿入につれて軸周りに回転した場合であっても、このような表示により、術者は、湾曲部１４をどう操作するとどちらの方向に湾曲するかを容易に把握することができる。たとえば、図７の例では、術者が湾曲操作ノブ１３ａにおいて「上」に対応する方向に操作すると、内視鏡１００の湾曲部１４が、図７の「上」と表示された方向に（すなわち、絶対的には右方向やや上向きに）湾曲する。

また、本実施形態によれば、回転位置を直接的に計測するための機器（エンコーダおよびその周辺の機構部品等）が不要となり、内視鏡１００の製造コストが低減できるとともに、内視鏡１００を軽量化できる。

なお、絶対的な基準回転位置および内視鏡１００の回転位置を表すマークとしては、他の態様のマークを用いてもよい。

図８に、内視鏡１００の湾曲角度の表示例を示す。この例では、湾曲角度は、直交する２方向（たとえば上下および左右）における角度の組み合わせとして表される。この表示例は、たとえばモニタ３００の表示部に画像として出力される。表示は、角度情報表示部として、上下ゲージ５０１と、左右ゲージ５０２と、上下プログレスバー５１１と、左右プログレスバー５１２とを含む。

上下ゲージ５０１および左右ゲージ５０２は、湾曲角度の範囲を表すゲージである。湾曲角度の範囲は、この例ではいずれも０°〜１８０°である。上下プログレスバー５１１および左右プログレスバー５１２は、それぞれ対応するゲージにおける位置を示すことにより、湾曲角度を表すマークである。

上下ゲージ５０１は半円形状であり、中央位置が湾曲しない状態（すなわちθ＝９０°）に対応し、一方（たとえば左側）が下方向範囲（すなわちθ＞９０°）に対応し、他方（たとえば右側）が上方向範囲（すなわちθ＜９０°）に対応する。湾曲操作ノブ１３ａを操作しない状態（湾曲なしを指示する状態）が、上下ゲージ５０１の中央位置に対応してもよい。上下プログレスバー５１１は、上下ゲージ５０１の中央から左右いずれかに延びるよう表示される。

同様に、左右ゲージ５０２も半円形状であり、中央位置が湾曲しない状態（すなわちφ＝９０°）に対応し、一方（たとえば左側）が左方向範囲（すなわちφ＞９０°）に対応し、他方（たとえば右側）が右方向範囲（すなわちφ＜９０°）に対応する。湾曲操作ノブ１３ａを操作しない状態（湾曲なしを指示する状態）が、左右ゲージ５０２の中央位置に対応してもよい。左右プログレスバー５１２は、左右ゲージ５０２の中央から左右いずれかに延びるよう表示される。

上下ゲージ５０１における上下プログレスバー５１１の長さ（または角度範囲）が、上下方向の湾曲角度を表す。同様に、左右ゲージ５０２における左右プログレスバー５１２の長さ（または角度範囲）が、左右方向の湾曲角度を表す。図８の表示では、湾曲部１４は右下向きに湾曲しており、すなわち、θ＞９０°かつφ＜９０°であることがわかる。術者は、たとえば図８の状態から、湾曲操作ノブ１３ａにおいて「上」および「左」に対応する方向に操作することにより、湾曲部１４をよりまっすぐに制御することができる。

図９に、内視鏡１００の湾曲角度の別の表示例を示す。この表示例は、角度情報表示部として、単一の角度ゲージ５０３を含む。角度ゲージ５０３において、上下プログレスバー５１１および左右プログレスバー５１２の双方が表示されている。左右プログレスバー５１２は、上下プログレスバー５１１よりも下方（または径方向内側）に表示される。

図８および図９のような表示は、内視鏡１００の使用中、随時更新されてもよい。また、内視鏡１００によって撮影される映像と同一の画面（または同一の表示装置）に表示されてもよい。同一の画面に表示すると、術者は、視線方向を大きく移動させることなく、患者体内の状況を視認しつつ内視鏡１００の操作を継続することができる。

内視鏡１００の湾曲角度は、図８および図９以外の態様によって表示してもよい。たとえば、長さで値を表すプログレスバーに代えて、アイコン等の位置で値を表すようにしてもよい。また、たとえば、ゲージおよびマークを用いず、単にθおよびφの値を符号付き整数の組として表示するだけでも、術者は湾曲角度を把握することができる。

図１０に、図７〜図９のような表示を行うための、内視鏡システム１の部分的機能ブロック図を示す。プロセッサ２００は、磁場検出装置４００およびモニタ３００に接続される。プロセッサ２００は、コイル位置取得手段２３１と、回転位置取得手段２３２と、湾曲角度取得手段２３３と、画像生成手段２３４と、画像出力手段２３５とを備える。

なお、コイル位置取得手段２３１は、図１０の例ではプロセッサ２００の一部として設けられるが、磁場検出装置４００の一部として設けられてもよく、プロセッサ２００および磁場検出装置４００に分散して設けられてもよい。

コイル位置取得手段２３１は、磁場検出装置４００からの信号に基づき、第１コイルＣ１の位置および向きと、第２コイルＣ２の位置および向きと、第３コイルＣ３の位置とを取得する。各コイルの位置および向きは、たとえば磁場検出装置４００に対して固定された絶対座標系におけるものである。なお、第１コイルＣ１の向きおよび第２コイルＣ２の向きは、いずれか一方のみを取得してよい。また、第３コイルＣ３の向きをさらに取得してもよい。各コイルの位置および向きの具体的な計算方法は、当業者が適宜設計可能であるが、たとえば特許文献４に記載される方法を用いることができる。

回転位置取得手段２３２は、第１コイルＣ１の位置と、第２コイルＣ２の位置と、第１コイルＣ１の向き（または第２コイルＣ２の向き）とに基づき、内視鏡１００の回転位置を取得する。たとえば、絶対座標系における各コイルの位置および向きに基づいて、図６のような内視鏡座標系の向きを決定することにより、内視鏡１００の回転位置が取得される。

湾曲角度取得手段２３３は、第１コイルＣ１の位置と、第２コイルＣ２の位置と、第１コイルＣ１の向き（または第２コイルＣ２の向き）と、第３コイルＣ３の位置とに基づき、内視鏡１００の湾曲角度を取得する。たとえば、内視鏡座標系におけるθおよびφの値を算出することにより、内視鏡１００の湾曲角度が取得される。

画像生成手段２３４は、内視鏡１００の回転位置および湾曲角度に基づき、出力すべき画像の内容を生成する。より具体的には、図７〜図９のような画像を生成する。画像出力手段２３５は、生成された画像を出力する。より具体的には、生成された画像を表す画像信号を、外部の表示装置（たとえばモニタ３００）に対して送信する。なお、画像生成手段２３４および画像出力手段２３５は、図１の信号処理回路２２０によって構成されてもよいし、信号処理回路２２０とは別の機能または回路として構成されてもよい。

外部の表示装置（たとえばモニタ３００）は、送信された画像信号を受信して画像を表示する。すなわち、内視鏡１００の回転位置および湾曲角度を表示する。術者は、表示された回転位置および湾曲角度を視認し、これを参考にして内視鏡１００を容易に操作することができる。

上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
内視鏡１００およびプロセッサ２００の内部構成は、図１および図２に示すものに限らない。第１コイルＣ１および第２コイルＣ２に相当するコイルを備える構成であれば、具体的な構造は適宜変更可能である。

磁場の生成および検出に係る構成は、逆転させてもよい。すなわち、実施の形態１では、各コイルは外部から検出可能な磁場を生成し、磁場検出装置４００が磁場を検出することによって各コイルの位置および向きを特定するが、変形例として、磁場検出装置４００に代えて磁場生成装置を用い、各コイルが磁場を検出し、検出された磁場に応じて各コイルの位置および向きを特定してもよい。

実施の形態１では、内視鏡システム１は内視鏡１００の回転位置および湾曲角度の双方を表示するが、回転位置のみを表示してもよい。また、これに加えて他の表示を行ってもよく、たとえば患者の体内における内視鏡１００の基準位置Ｐ１を表す画像を表示してもよい。

実施の形態１において、多数のコイルを用いると内視鏡１００の各部の位置が詳細に決定可能であるが、コイルは第１コイルＣ１、第２コイルＣ２および第３コイルＣ３のみであってもよい。また、湾曲角度を取得しない場合には、第３コイルＣ３は省略可能である。

第１コイルＣ１および第２コイルＣ２は、内視鏡軸Ａ０に対して対称に配置される必要はなく、内視鏡軸Ａ０と平行な平面内に配置されていればよい。たとえば、実施の形態１のように上下に並置する構成ではなく、左右に並置する構成としてもよい。

また、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２の軸方向位置はずれていてもよい。さらに、第１コイルＣ１および第２コイルＣ２の長さが異なっていてもよい。

本開示は、以下の特定事項を包含する。
［特定事項１］
磁場を生成または検出する第１コイルと、
磁場を生成または検出する第２コイルと、
を備える内視鏡であって、
前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、前記内視鏡の軸と平行であり、
前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、互いに同一直線上にない、
内視鏡。
［特定事項２］
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記内視鏡の軸に関して対称に配置される、特定事項１に記載の内視鏡。
［特定事項３］
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、軸方向において同一の位置に配置される、特定事項１または２に記載の内視鏡。
［特定事項４］
前記内視鏡は、磁場を生成または検出する第３コイルをさらに備え、
前記第３コイルは、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して、前記内視鏡の先端側に配置される、
特定事項１〜３のいずれか一項に記載の内視鏡。
［特定事項５］
特定事項１〜４のいずれか一項に記載の内視鏡と、
前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きとを取得する、コイル位置取得手段と、
前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きとに基づき、前記内視鏡の回転位置を取得する、回転位置取得手段と、
前記回転位置を表示する、表示装置と、
を備える、内視鏡システム。
［特定事項６］
特定事項４に記載の内視鏡と、
前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きと、前記第３コイルの位置とを取得する、コイル位置取得手段と、
前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きと、前記第３コイルの位置とに基づき、前記内視鏡の湾曲角度を取得する、湾曲角度取得手段と、
前記湾曲角度を表示する、表示装置と、
を備える、内視鏡システム。
［特定事項７］
前記湾曲角度は、
湾曲角度の範囲を表すゲージと、
前記ゲージにおける位置を示すことにより前記湾曲角度を表すマークと
を含む、特定事項６に記載の内視鏡システム。

１ 内視鏡システム
１１ 可撓管
１４ 湾曲部
１００ 内視鏡
２３１ コイル位置取得手段
２３２ 回転位置取得手段
２３３ 湾曲角度取得手段
２３４ 画像生成手段
２３５ 画像出力手段
３００ モニタ（表示装置）
４００ 磁場検出装置
５０１ 上下ゲージ
５０２ 左右ゲージ
５０３ 角度ゲージ
５１１ 上下プログレスバー（湾曲角度を表すマーク）
５１２ 左右プログレスバー（湾曲角度を表すマーク）
Ａ０ 内視鏡軸
Ａ１ 第１コイル軸
Ａ２ 第２コイル軸
Ａ３ 第３コイル軸
Ｃ１ 第１コイル
Ｃ２ 第２コイル
Ｃ３ 第３コイル
θ 上下方向の湾曲角度
φ 左右方向の湾曲角度

Claims (7)

1. 磁場を生成または検出する第１コイルと、
   磁場を生成または検出する第２コイルと、
   を備える内視鏡であって、
   前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、前記内視鏡の軸と平行であり、
   前記第１コイルの軸および前記第２コイルの軸は、互いに同一直線上にない、
   内視鏡。
2. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記内視鏡の軸に関して対称に配置される、請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、軸方向において同一の位置に配置される、請求項１または２に記載の内視鏡。
4. 前記内視鏡は、磁場を生成または検出する第３コイルをさらに備え、
   前記第３コイルは、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して、前記内視鏡の先端側に配置される、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内視鏡。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内視鏡と、
   前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きとを取得する、コイル位置取得手段と、
   前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きとに基づき、前記内視鏡の回転位置を取得する、回転位置取得手段と、
   前記回転位置を表示する、表示装置と、
   を備える、内視鏡システム。
6. 請求項４に記載の内視鏡と、
   前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きと、前記第３コイルの位置とを取得する、コイル位置取得手段と、
   前記第１コイルの位置と、前記第２コイルの位置と、前記第１コイルの向きまたは前記第２コイルの向きと、前記第３コイルの位置とに基づき、前記内視鏡の湾曲角度を取得する、湾曲角度取得手段と、
   前記湾曲角度を表示する、表示装置と、
   を備える、内視鏡システム。
7. 前記湾曲角度は、
   前記湾曲角度の範囲を表すゲージと、
   前記ゲージにおける位置を示すことにより前記湾曲角度を表すマークと
   を含む、請求項６に記載の内視鏡システム。

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