JP3312904B2 - 診断システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の情報を再
現する手段を設けた診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内視鏡は医療分野及び工業用分野
において広く用いられるようになった。従来の内視鏡で
は、対象物の凹凸を視認しにくいため、例えば特開平２
−２１６４０３号公報に開示されているように対物光学
系を２つ設けたステレオ内視鏡を用いることにより、３
次元的にできるようにした装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ステレオ内視鏡に
よれば３次元的に形状を確認できるが、術者（観察者）
が触覚的に認知できないため、情報を有効に利用できな
かった。例えば、対象部位に凹凸がある場合、その部位
が実際にどの程度凹凸になっているか触覚的に認知でき
ない。

【０００４】この問題は、内視鏡以外の場合にも存在す
るものであった。

【０００５】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、術者が触覚的に認知でき、情報の利用効率を上
げて診断の機能を向上できる診断システムを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】本発明による第１の診断システムは、被検
体に接触可能な第１の接触部に作用される圧力を測定す
る圧力測定手段と、使用者が接触可能な第２の接触部よ
り前記使用者に機械的刺激を付与可能な刺激付与手段
と、前記圧力測定手段で測定された圧力測定値に基づ
き、前記刺激付与手段で前記使用者に付与される刺激の
量を制御する刺激制御手段と、を具備したことを特徴と
する。

【０００７】本発明による第２の診断システムは、被検
体の温度を検出する温度測定手段と、使用者が接触可能
な接触部の温度を可変し、前記使用者に温度刺激を付与
可能な温度可変手段と、前記温度測定手段で測定された
温度測定値に基づいて前記温度可変手段で前記使用者に
付与される温度刺激の量を制御する温度制御手段と、を
具備したことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【０００９】図１に示す概念図に示すように、本発明の
診断システム１は、生体の情報又は機械内部の情報等を
検出する検出手段２と、この検出手段２の出力信号を信
号処理する信号処理手段３と、この信号処理手段３の出
力に基づいて動作し、被検体の情報を再現する被検体情
報再現手段４とから構成され、術者はこの被検体情報再
現手段４により触覚的に情報を把握することで、生体又
は機器の情報をより効率的に認知できるようにしてい
る。

【００１０】図２ないし図４は本発明の第１実施形態に
係り、図２は第１実施形態の内視鏡システムの構成図、
図３は情報処理装置およびモニタの構成図、図４はマウ
スを示す側面図である。

【００１１】図２に示すように診断システムの第１実施
形態としての内視鏡システム１１は、ステレオ電子スコ
ープ１２と、この電子スコープ１２に照明光を供給する
光源装置１３と、電子スコープ１２の撮像手段に対して
信号処理すると共に、モニタに表示する情報処理装置＆
モニタ１４と、情報処理装置＆モニタ１４の出力信号に
より、上下部１５ａが上下動されるマウス１５とから構
成される。

【００１２】上記ステレオ電子スコープ１２は、細長の
挿入部１７と、この挿入部１７の後端に形成された太幅
の操作部１８と、この操作部１８から延出されたユニバ
ーサルケーブル１９とからなり、このユニバーサルケー
ブル１９の先端に設けたコネクタ２０を光源装置１３に
接続することにより、この光源装置１３から図示しない
ライトガイドの入射端面に照明光が供給されるようにな
っている。このコネクタ２０からさらに信号ケーブル２
１が延出され、情報処理装置＆モニタ１４に接続できる
ようにしてある。

【００１３】上記挿入部１７は、先端側より硬性の先端
部２２、湾曲自在の湾曲部２３、可撓性の可撓部２４が
順次形成されている。上記操作部１８にはアングル操作
ノブ２５が設けてあり、このノブ２５を操作することに
より、湾曲部２３を上下／左右方向に湾曲することがで
きる。

【００１４】上記光源装置１３から供給された照明光
は、ライトガイドにより伝送され、先端部２２内の端面
からさらに照明レンズ２６を経て前方に出射される。こ
の照明光で照明された被検体は、先端部２２に離間して
取付けられた対物レンズ２７ａ，２７ｂにより、各焦点
面に配設されて図示しないＣＣＤに結像され、光電変換
されて図３に示す情報処理装置＆モニタ１４に入力され
る。

【００１５】上記情報処理装置＆モニタ１４に入力され
る各画像信号は、図示しないＡ／Ｄコンバータで変換さ
れてそれぞれ第１及び第２画像メモリ３１ａ，３１ｂに
入力され、各画像データが格納される。各画像メモリ３
１ａ，３１ｂの画像データはそれぞれ読出されて立体画
像構成部３２に入力され、この立体画像構成部３２によ
り、立体画像として表示するための信号処理が行われて
立体画像を表示する映像信号が生成され、モニタ３３に
立体画像を表示する。

【００１６】上記第１及び第２画像メモリ３１ａ，３１
ｂの画像データは演算部３４にも入力され、これら画像
データから画像の凹凸量を演算する。一方、マウス１５
は、該マウス１５の移動量を移動量検出部３５により検
出し、その検出した信号をマウス信号入力部３６に出力
する。このマウス信号入力部３６に入力されたマウス１
５の移動位置は、立体画像構成部３２に出力され、モニ
タ３３の画面上にマウス１５の位置をカーソル３７で表
示する（図２参照）。

【００１７】又、このマウス１５の位置は、演算部３４
にも出力され、この演算部３４は、マウス１５の位置し
ている部分の内視鏡画像部分の凹凸量を変位量発生手段
３８に出力する。この変位量発生手段３８は、演算部３
４の出力に応じて、上下部１５ａを上下動させるように
なっており、カーソル３７で指定された位置の凹凸を再
現できるようになっている。この上下部１５ａは、形状
記憶合金とかエアーの圧力によって上下に駆動されるも
ので構成されている。

【００１８】この第１実施形態によれば、術者は、図４
に示すように手３９をマウス１５の上下部１５ａに当
て、カーソル３７を内視鏡画像における所望とする位置
に移動設定すると、そのカーソル位置の凹凸量が演算部
３４で演算され、マウス１５の上下部１５ａが演算で求
められた凹凸量だけ上下動する。従って、術者はマウス
１５を内視鏡画像上で移動すると、その画像上の移動部
分における内視鏡画像の凹凸量を上下部１５ａの上下動
により指（手）に伝えることができ、触覚的に認知する
ことができる。

【００１９】従って、術者はモニタ３３上での３次元画
像のみならず触覚的にも知ることができるので、より的
確な診断を行うことができる。なお、カーソル位置の凹
凸量が演算部３４で演算され、マウス１５の上下部１５
ａをこの凹凸に対応する量だけ上下動する場合、この上
下動する量を演算部３４で演算された凹凸量の任意倍数
に設定できる設定手段を設けるようにしても良い。

【００２０】図５は本発明の第２実施形態の生体情報告
知装置４１を使用状態で示す。この装置４１は、内視鏡
４２と、この内視鏡４２で観察される患者４３の生体情
報を検出する生体情報検出部４４と、この検出部４４で
検出された生体情報を信号処理する生体情報信号処理装
置４５と、この処理装置４５で駆動する処理を行う駆動
装置４６と、この駆動装置４６で駆動される刺激発生部
４７とから構成され、この刺激発生部４７は内視鏡４２
で観察する術者４８に取付けられ、術者４８に刺激を伝
達し、患者４３の生体情報を再現できるようにしてい
る。

【００２１】図６はこの告知装置４１の構成を示す。患
者４３に取付けられる生体情報検出部４４は、例えばゴ
ムバンドに生体情報検出素子５１が取付けられている。
この検出素子５１は患者４３の心拍、血圧、酸素濃度
（Ｏ2）等の生体情報を検出するためのものであり、検
出信号は生体情報信号処理装置４５に入力される。

【００２２】この生体情報信号処理装置４５により、信
号処理されて、例えば心拍数、酸素濃度（酸素の含有
率）、血圧等を算出し、それぞれの表示部４５ａ，４５
ｂ，４５ｃにより各値を表示する。この処理装置４５は
各表示部４５ａ，４５ｂ，４５ｃにより、各値を表示す
ると共に、駆動装置４６にも信号を出力し、該駆動装置
４６を介して刺激発生部４７を駆動する。この刺激発生
部４７は、圧電素子等からなる刺激発生素子５２が取付
けバンド部５３に設けられている。

【００２３】図７ないし図９は、刺激発生素子５２の駆
動方法を示す。図７は心拍（上の波形）と刺激発生素子
５２（下の図）の関係を示す。この図７に示すように、
心拍に合わせて刺激発生素子５２が駆動される（刺激で
心拍数が確認できる。）。図８は、血圧が高い場合
（ａ）と、低い場合（ｂ）の駆動量の関係を示す。血圧
が高い場合、刺激発生素子５２の駆動量は図８（ａ）の
ように大となる。一方、血圧が低いと、図８（ｂ）に示
すように駆動量は小となる（刺激の量で血圧が確認でき
る。）。

【００２４】図９は、酸素濃度と刺激発生素子５２の駆
動量の関係を示す。酸素濃度が低い場合の図９（ａ）の
場合には、酸素が不足している状態であり、刺激発生素
子５２が伸張した状態から駆動する。一方、酸素濃度が
高い図９（ｂ）の場合には、刺激発生素子５２は伸張し
ていない状態から駆動する（術者４３をしめつける刺激
で確認できる。）。

【００２５】図１０はこの告知装置４１の詳細な構成を
示す。酸素濃度は発光素子６１と受光素子６２とで検出
されるようにしている。発光素子６１は発光素子駆動部
６３により駆動され、この発光素子６１の光は生体の透
過光量が受光素子６２で検出され、受光素子処理部６４
に出力される。この場合、酸素濃度が高いと、光の減衰
が大きくなり、この減衰量から酸素濃度を検出する（例
えばミノルタ製パルスオキシメータ等がある。）。

【００２６】上記受光素子処理部６４で処理され、酸素
濃度信号出力部６５で表示されると共に、駆動装置４６
内の電圧発生手段６６に出力され、この電圧発生手段６
６により、刺激発生素子５２に常時印加する電圧を、こ
の信号で変化させるようになっている。

【００２７】心拍検出は、圧電素子等からなる心拍検出
素子６７で心拍が検出され、この信号は電圧検出部６８
で電圧で検出され、心拍信号出力部６９で心拍信号が表
示されると共に、この心拍信号に同期して、パルス発生
手段７０を駆動し、刺激発生素子５２にパルス的に電圧
を印加するようにしている。

【００２８】血圧検出は、圧迫素子７１により血圧検出
素子７２を押圧して検出するようにしている。圧迫素子
７１は圧迫素子駆動部７３により駆動され、血圧検出素
子７２で検出された信号は、電圧検出部７４により電圧
が検出され、圧迫素子駆動部７３の出力と共に血圧信号
演算部７５に入力される。この血圧信号演算部７５は、
圧迫素子駆動部７３の駆動量と、電圧検出部７４の出力
とから演算により血圧を算出し、血圧信号出力部７６に
出力する。

【００２９】この血圧信号出力部７６により血圧を表示
すると共に、血圧信号をパルス電圧制御手段７７に出力
し、このパルス電圧制御手段７７は、パルス発生手段７
０のパルス出力の電圧レベルを制御する。又、制御部７
８は、刺激発生素子５２の動作量、電圧発生手段６６、
パルス発生手段７０、パルス電圧制御手段７７の駆動の
組み合わせ（１つのみ、２つの組合わせ、３つ等）の選
択および制御を行うようになっている。

【００３０】尚、生体の情報として、呼吸の状態等を検
出するようにしても良い。

【００３１】この実施形態によれば、内視鏡４２により
患者４３を観察することができると共に患者４３の生体
情報を検出して、その情報は術者４８に触覚的な刺激で
伝達されるようにしてあるので、術者４８により具体的
に患者４３の状態を把握でき、診断に有効な情報をもた
らす。

【００３２】図１１は本発明の第３実施形態の生体触診
装置８１を示す。この生体触診装置８１はプローブ８２
を有し、このプローブ８２を構成する超音波センサ８３
は、超音波を送受波し、この超音波センサ８３で受信し
た信号は超音波信号処理部８４で処理した後、ＣＲＴ８
５上に超音波断層像を表示する。又、上記プローブ８２
には、感圧センサ８６，…，８６が設けられており、各
感圧センサ８６で検知された感圧信号は、信号処理部８
７に入力される。

【００３３】この信号処理部８７は感圧信号と、超音波
信号処理部８４からの超音波信号とを用い、超音波信号
からは観察部の形状を、感圧信号から観察部の硬さを求
め、これらの信号を生体モデル駆動部８８に送る。生体
モデル駆動部８８は、入力された信号に基づいて、生体
モデル８９を観察部と同一形状となるように変形させ
る。

【００３４】上記プローブ８２は、例えば、図１２に示
すような外形である。プローブ８２の先端にはバルーン
９１が設けてあり、バルーン９１の表面に沿って感圧セ
ンサ８６，…，８６が並べて取付けてある。プローブ８
２内部には超音波を送受信できる超音波センサ８３が設
けてある。このバルーン９１は、水でふくらます（空気
でふくらますと、超音波が通らないため）。

【００３５】図１３は、食道静脈癌の診断にプローブ８
２を挿入した様子を示す。破線で示した面の断層像が超
音波で画像化される。感圧センサ８６，…，８６は、断
層像と重ならないように取付けてあるので、超音波像に
は感圧センサ８６，…，８６の像は写らない。

【００３６】図１４は、例えば生体モデル８９の１例を
示す。この生体モデル８９は、例えば小さなバルーン９
４，…，９４を多数並べて構成されており、所定位置に
あるバルーンを膨らませたり、縮ませたりして、観察部
と同じ形状となるように変形させる。そして、生体モデ
ル８９に実際に手９５で触れてみることにより、患部の
大きさ、硬さを確認することができる。本実施形態では
食道静脈癌を食道の内側から触診するという実際の生体
では不可能な診断を可能にする。尚、生体モデル８９と
しては、図１５に示すように、各ピン９６をアクチュエ
ータ等で動かして、変形させるようなものでも良い。

【００３７】尚、直腸癌等の診断では、直接患者の肛門
に指をつっこんでしこり等がないか調べることがあり、
安全衛生上問題があったが、本発明を応用すれば、直接
患部に触れる必要がないので、衛生的である。

【００３８】図１６は本発明の第４実施形態の感温機能
付診断システム１０１を示す。このシステム１０１は電
子スコープ１０２と、この電子スコープ１０２のＣＣＤ
１０３に対する信号処理を行うカメラコントロールユニ
ット（以下、ＣＣＵと略記）１０４と、このＣＣＵ１０
４により信号処理された映像信号を表示する内視鏡像表
示モニタ１０５と、電子スコープ１０２に設けた赤外線
センサ１０６で検出した温度信号に対して信号処理する
温度信号処理ユニット１０７と、この温度信号処理ユニ
ット１０７で処理した温度分布画像を表示する温度分布
像表示モニタ１０８と、マーカ位置を設定するためのマ
ウス１０９と、このマウス１０９によるマーカ位置での
温度を、マウス１０９に設けた温度変化部１１０で再現
する処理等を行う主制御ユニット１１１とから構成され
る。

【００３９】この診断システム１０１では、電子スコー
プ１０２に、診断部位の温度を検出するための赤外線セ
ンサ１０６を設け、温度信号処理ユニット１０７で信号
処理してモニタ１０８上に温度分布像を表示している。
又、マウス１０９により、内視鏡像及び温度分布像上で
マーカ１１２の位置を移動できるようにしている。この
マウス１０９には、図１７に示すようにペルチェ素子等
からなる温度変化部１１０が設けられている。この温度
変化部１１０の位置は、例えば人指し指の当たる位置に
設定されている。

【００４０】図１８は、この診断システム１０１におけ
る主制御ユニット１１１の詳細な構成を示す。マウス１
０９の位置（移動量）信号は、マウス位置検出回路１１
３に入力され、マウス１０９の位置が検出され、この検
出信号はマーカ表示回路１１４を介してＣＣＵ１０４及
び温度信号処理ユニット１０７内の各画像メモリ１１
５，１１６に格納され、モニタ１０５，１０８上にマー
カ１１２がそれぞれ表示される。

【００４１】温度信号処理ユニット１０７内の画像メモ
リ１１６は、温度信号読込回路１１７と接続され、マー
カ１１２の位置する所の温度信号がマウス位置検出回路
１１３の信号を用いて読込まれ、さらに信号増幅回路１
１８により増幅される。この増幅により、微妙な温度変
化を手の温感で判断できるように温度変化が拡大された
後、温度変化素子駆動回路１１９に出力され、この駆動
回路１１９により温度変化部１１０を駆動する。

【００４２】尚、上記信号増幅回路１１８は、増幅温度
調整回路１２０により、増幅率を可変設定できるように
なっている。この実施形態によれば、内視鏡像を見て、
病変部ではないか疑わしいと思われる部位を温感として
確認することができる。従って、従来例における視覚だ
けによる診断に比べ、温感でも診断できるので、より的
確な診断を行うことができる。

【００４３】図１９は本発明の第５実施形態における温
感機能付診断システム１３１を示す。この実施形態は、
図１６におけるシステム１０１において、電子スコープ
１０２の代りに超音波内視鏡（又は超音波プローブ）１
３２を用い、この超音波内視鏡１３２に内蔵した超音波
振動子１３３による超音波信号は超音波信号処理ユニッ
ト１３４で処理され、超音波像表示モニタ１３５で超音
波断層像が表示される。

【００４４】又、上記超音波内視鏡１３２は、温度検出
素子としてマイクロストリップアンテナ１３６が設けて
あり、このマイクロストリップアンテナ１３６でマイク
ロ波を受信し、温度信号処理ユニット１０７に出力す
る。

【００４５】上記超音波内視鏡１３２の先端側は図２０
に示すように、図示しないモータにより回転される軸１
４１の先端に、超音波振動子１３３とマイクロストリッ
プアンテナ１３６とが取付けられ、これら超音波振動子
１３３とマイクロストリップアンテナ１３６とは周方向
に回転されてメカラジアル走査を行う。尚、これら振動
子１３３及びマイクロストリップアンテナ１３６の外周
は超音波を伝達するゴム又は合成樹脂で覆われ、且つそ
の内側は超音波を伝達し、電気的には絶縁特性を示す液
体が封入されている。超音波内視鏡１３２の場合には、
図示しない内視鏡機能を有する。

【００４６】その他の構成は第４実施形態と同様であ
り、またその作用効果もほぼ同様のものとなる。

【００４７】尚、例えば第５実施形態において、マウス
１０９の代わりに図２１に示すように、指１５１に位置
センサ１５２を付けたリング状の温度変化部材１５３を
取り付けるようにしても良い。また、上述した実施形態
において、マウス１０９の代わりに温度変化部材を設け
たトラックボールその他のポインティングデバイスを用
いても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、被検
体の情報等を検出手段により検出し、その情報を用いて
被検体を再現し、術者が触覚的にも認知できるようにし
ているので、術者は視覚的のみで診断等を行う場合より
も的確な診断などを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念的構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第１実施形態の全体構成図。

【図３】第１実施形態における主要部の構成を示すブロ
ック図。

【図４】マウスを示す側面図。

【図５】本発明の第２実施形態を使用状態で示す構成
図。

【図６】第２実施形態における生体情報検出部等の構成
を示す構成図。

【図７】刺激発生素子の心拍に対する駆動方法を示すた
めの説明図。

【図８】刺激発生素子の血圧に対する駆動方法を示すた
めの説明図。

【図９】刺激発生素子の酸素濃度に関する駆動方法を示
すための説明図。

【図１０】第２実施形態における生体情報信号処理回路
等の具体的構成を示すブロック図。

【図１１】本発明の第３実施形態の全体構成を示すブロ
ック図。

【図１２】第３実施形態におけるプローブの構成を示す
側面図。

【図１３】図１２のプローブを食道内に挿入した様子を
示す説明図。

【図１４】第３実施形態における生体モデルの１例を示
す説明図。

【図１５】第３実施形態における生体モデルの他の１例
を示す説明図。

【図１６】本発明の第４実施形態の全体構成図。

【図１７】第４実施形態におけるマウスを示す断面図。

【図１８】第４実施形態における主制御ユニットの構成
を示すブロック図。

【図１９】本発明の第５実施形態の全体構成図。

【図２０】第５実施形態における超音波内視鏡の先端側
を示す断面図。

【図２１】第５実施形態の変形例における主要部を示す
側面図。

【符号の説明】

１…診断システム ２…検出手段 ３…信号処理手段 ４…被検体情報再現手段 １１…内視鏡システム １２…電子スコープ １３…光源装置 １４…情報処理装置＆モニタ １５…マウス １５ａ…上下部 ４１…生体情報告知装置 ４２…内視鏡 ４３…患者 ４４…生体情報検出部 ４５…生体情報信号処理装置 ４６…駆動装置 ４７…刺激発生部 ４８…術者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 征治 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 梅山 広一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 布施 栄一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 道雄 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中村 雅一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 田中 靖人 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 深谷 孝 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 松野 清孝 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 克哉 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−80827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に接触可能な第１の接触部に作用
   される圧力を測定する圧力測定手段と、 使用者が接触可能な第２の接触部より前記使用者に機械
   的刺激を付与可能な刺激付与手段と、 前記圧力測定手段で測定された圧力測定値に基づき、前
   記刺激付与手段で前記使用者に付与される刺激の量を制
   御する刺激制御手段と、 を具備したことを特徴とする診断システム。
2. 【請求項２】 被検体の温度を検出する温度測定手段
   と、 使用者が接触可能な接触部の温度を可変し、前記使用者
   に温度刺激を付与可能な温度可変手段と、 前記温度測定手段で測定された温度測定値に基づいて前
   記温度可変手段で前記使用者に付与される温度刺激の量
   を制御する温度制御手段と、 を具備したことを特徴とする診断システム。