JP3965176B2

JP3965176B2 - 内視鏡形状検出装置

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Publication number: JP3965176B2
Application number: JP2004311312A
Authority: JP
Inventors: 朋彦織田; 千恵子相沢; 義孝三好; 文幸小野田; 憲輔三宅; 稔佐藤; 寛丹羽
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Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2007-08-29
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Also published as: CN100508871C; JP2006122130A; CN101043840A

Description

本発明は、体腔内等に挿入される内視鏡の挿入形状等を検出して表示する内視鏡形状検出装置に関する。

近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用いられるようになった。例えば肛門側から下部消化管内を検査する場合のように、屈曲した体腔内に挿入部を円滑に挿入するためにはある程度の熟練を必要とする。また、挿入を行っているときに、消化管の屈曲に応じて挿入部に設けた湾曲部を湾曲操作して円滑な挿入を行う必要があり、そのためには挿入部の先端位置が体腔内のどの位置にあるのかとか、現在の挿入部の挿入状態を知ることができると便利である。
このため、内視鏡の挿入状態の形状を磁界を用いて検出する内視鏡形状検出装置が各種提案され、この内視鏡形状検出装置を内視鏡装置に組み合わせた内視鏡システムが構成されている。

例えば、特許第３４２００８４号公報には、図１６及び図１７に示すような内視鏡形状検出装置１００が開示されている。
図１６に示す内視鏡形状検出装置１００は、図１７に示す内視鏡１１１の挿入部１１２内に挿通して配置されるプローブ１１３に設けた磁界発生用ソースコイルが発する磁界を検出する複数のセンスコイルを規則的に並べて検出面１０２を設けたコイルユニット１０１と、装置本体部１０３を備えている。
この装置本体部１０３の内部には、前記プローブ１１３に設けたソースコイルに駆動信号を供給する送信ブロック、センスコイルから伝送される信号を受信する受信ブロック及びこの受信ブロックで検出した受信信号や前記送信ブロックで生成された駆動信号を基に内視鏡形状の算出処理等を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）を備えた制御ブロックとを内蔵した制御装置１０４とが支柱１０５を介して一体的に構成されている。

前記支柱１０５には、上下に摺動する移動柱の先端部にコイルユニット１０１が配設され、その上端には挿入部１１２の挿入形状を表示する液晶モニタ１０６が着脱自在に配置されている。また、前記制御装置１０４及び支柱１０５は、複数のキャスタ１０７を配置した剛性を有する金属部材等で形成した台座１０８上に固設されている。
なお、前記装置本体部１０３の前面１０３ｆには内視鏡検査の間、患者の体腔内に挿入された内視鏡１１１と、体腔外との位置関係を表すための複数のマーカから延びるマーカケーブルが接続されるマーカコネクタ１０９及び磁界を生成する複数のソースコイルを配置したプローブ１１３が接続されるプローブコネクタ１１０が設けられ、例えば側面に主電源のON/OFF操作を行うパワースイッチ９９が設けられている。
図１７に示すように内視鏡検査を行う場合には、患者１１４が載置される検査ベッド１１５近傍に、内視鏡装置１１６及び内視鏡形状検出装置１００を配置して、内視鏡システムが構成される。

そして、術者１１７が立つ位置の近傍に内視鏡装置１１６の周辺装置である光源装置やビデオプロセッサ及び内視鏡観察用モニタ１１８を搭載したカート１１９が配置され、内視鏡検査及び処置に必要な内視鏡１１１及びチューブ及びケーブル類１２０が接続される。
また、検査ベッド１１５に隣接して配置された内視鏡形状検出装置１００のマーカコネクタ１０９（図１６参照）には、内視鏡検査の間、複数のマーカ１２２から延びるマーカケーブル１２１を接続するとともに、プローブコネクタ１１０に複数のソースコイルが配置されているプローブ１１３を接続し、このプローブ１１３を内視鏡１１１の操作部１２５の挿入口を介して挿入部１１２内に挿通する。そして、内視鏡１１１の挿入部１１２が患者１１４内に挿入された場合、モニタ１１８に挿入形状が表示されるようにしている。この従来例では、コイルユニット１０１と制御装置１０４とを支柱１０５を介して一体的に構成している。
また、この従来例では、制御装置１０４内にソースコイルに駆動信号を供給する送信ブロック、センスコイルから伝送される信号を受信する受信ブロック及びこの受信ブロックで検出した受信信号や前記送信ブロックで生成された駆動信号を基に内視鏡形状の算出処理等を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）を備えた制御ブロックとを内蔵している。
特許第３４２００８４号公報

上記従来例では、制御装置１０４内に送信ブロック、受信ブロック及び制御ブロックを設けているため、例えば制御ブロックによる制御信号や、送信ブロックによる駆動信号が、センスコイルで受信（検出）した微弱な信号を受信ブロックの増幅回路に入力するための信号線や、増幅回路の信号入力部にノイズとなって混入し易い。
このようにセンスコイルで受信された微弱な信号にノイズが混入すると、センスコイルにより検出される受信信号（検出信号）のＳ／Ｎを劣化させ、挿入形状の検出精度を低下させる欠点があった。

（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、駆動信号等によるノイズの影響を受けにくくして、精度良く形状検出ができる内視鏡形状検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、内視鏡挿入部内と、内視鏡の外部にそれぞれ配置され、一方に配置された磁界発生素子に駆動信号を供給する送信ブロックと、前記磁界発生素子により発生する磁界を、他方に配置された磁界検出素子で検出した信号を受信する受信ブロックと、前記受信ブロックからの信号に対して、前記内視鏡挿入部内に配置された前記磁界発生素子若しくは前記磁界検出素子の位置情報から前記内視鏡挿入部の形状を算出する処理を含む制御処理を行う制御ブロックとを備えた内視鏡形状検出装置において、
前記磁界検出素子により検出される信号を少なくとも増幅する増幅手段を備えた受信ブロックを前記送信ブロック及び制御ブロックに対して別体に形成したことを特徴とする。上記構成により、前記磁界検出素子により検出される信号を、駆動信号を供給する送信ブロック及び制御ブロックとは別体にされた増幅手段で増幅するようにしているので、増幅された信号に対して、仮に駆動信号その他の信号がノイズとして混入してもその影響を軽減でき、Ｓ／Ｎが劣化することなく、精度の良い形状検出ができるようにしている。

本発明によれば、磁界検出素子により検出される信号を、別体にされた部分で少なくとも増幅するので、駆動信号等によるノイズに対してのＳ／Ｎの劣化を防止して、精度の良い形状検出ができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図７は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１を備えた内視鏡システムの全体構成を示し、図２はコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示し、図３は図１における内視鏡形状検出装置の構成を示し、図４は図３の受信ブロック及び制御ブロックの内部構成を示し、図５は受信ブロックのより詳細な構成を示し、図６は２ポートメモリ等の動作をタイミング図で示し、図７は変形例における受信ブロックと制御ブロック間の信号伝送部付近の構成を示す。
図１に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられる実施例１の内視鏡形状検出装置３とを備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベッド４に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。

電子内視鏡６は、可撓性を有する細長の挿入部７の後端に湾曲操作ノブを設けた操作部８が形成され、この操作部８の側部からユニバーサルコード９が延出され、このユニバーサルコード９は、ビデオプロセッサ（又はビデオイメージングシステム）１０に接続されている。
この電子内視鏡６は、ライトガイドが挿通され、ビデオプロセッサ１０内の光源部からの照明光を伝送し、挿入部７の先端に設けた照明窓から伝送した照明光を出射し、患部等を照明する。照明された患部等の被写体は、照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けた対物レンズにより、その結像位置に配置された撮像素子に像を結び、この撮像素子は光電変換する。

光電変換された信号は、ビデオプロセッサ１０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された画像観察用モニタ１１に表示される。
この電子内視鏡６には、鉗子チャンネル１２が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａから例えば１６個の磁気発生素子としてのソースコイル１４ａ、１４ｂ、…、１４ｐ（以下、符号１４ｉで代表する）を有するプローブ１５（図４参照）が挿通されることにより、挿入部７内にソースコイル１４ｉが設置される。

このプローブ１５の後端から延出されたソースケーブル１６は、その後端のコネクタ１６ａが内視鏡形状検出装置３の装置本体としての信号処理装置１７に着脱自在に接続される。そして、信号処理装置１７側から信号伝達手段としてソースケーブル１６を介して磁気発生素子としてのソースコイル１４ｉにある周波数の駆動信号を印加することにより、ソースコイル１４ｉは、その磁界を伴う電磁波を周囲に放射する。
また、この信号処理装置１７は、患者５が横たわるベッド４の付近に配置されるコイルユニット１８と接続された受信ブロック(或いは検出ブロック）１９と信号ケーブル２０を介して接続されている。なお、コイルユニット１８と受信ブロック１９とで受信装置（或いは検出装置）２１が形成される。

この受信ブロック１９には、コイルユニット１８が例えば上下方向に移動（昇降）自在に取り付けられており、このコイルユニット１８内には複数のセンスコイルが配置されている。
より具体的に説明すると、図２に示すように例えば中心のＺ座標が第１のＺ座標である例えばＸ軸に向いたセンスコイル２２ａ−１、２２ａ−２、２２ａ−３、２２ａ−４と、中心のＺ座標が第１のＺ座標と異なる第２のＺ座標であるＹ軸に向いたセンスコイル２２ｂ−１、２２ｂ−２、２２ｂ−３、２２ｂ−４と、中心のＺ座標が第１及び第２のＺ座標と異なる第３のＺ座標であるＺ軸に向いたセンスコイル２２ｃ−１、２２ｃ−２、２２ｃ−３、２２ｃ−４の例えば１２個のセンスコイル（以下、符号２２ｊで代表する）が配置されている。

センスコイル２２ｊは、コイルユニット１８から延出される図示しないケーブルを介して受信ブロック１９に接続されている。この受信ブロック１９は、後述するようにセンスコイル２２ｊにより検出される信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、このデジタル信号は、信号ケーブル２０を介して信号処理装置１７に伝送される。
そして、信号処理装置１７内の制御ブロック２７において、各ソースコイル１４ｉの位置の算出処理、各位置の算出により、挿入部形状の推定処理、推定された挿入部形状の画像を表示するための表示処理等を行って、液晶モニタ２５に挿入部形状の画像を表示する。

本実施例においては、このようにソースコイル１４ｉにより発生された微弱な信号を検出するセンスコイル２２ｊにより受信した信号を増幅等して、ノイズによる影響を受けにくい信号に変換する受信ブロック１９と、ソースコイル１４ｉを駆動する駆動信号を発生する送信ブロック２６と、挿入形状の算出を含む制御処理を行う制御ブロック２７を含む信号処理装置１７とを別体にしている。
つまり、図３に示すように、本実施例では、内視鏡形状検出装置３は、送信ブロック２６及び制御ブロック２７を内蔵した信号処理装置１７と、この信号処理装置１７と別体の受信装置２１とが信号伝送を行う信号ケーブル２０により接続された構成となっている。また、受信装置２１は、複数のセンスコイル２２ｊを内蔵したコイルユニット１８及び受信ブロック１９とからなり、受信ブロック１９は、センスコイル２２ｊにより検出した信号を増幅すると共に、ＡＤ（アナログ・デジタル）変換等の処理を行った後、信号ケーブル２０により信号処理装置１７の制御ブロック２７に送信する構成となっている。

制御ブロック２７は、ＡＤ変換された信号から各ソースコイル１４ｉの位置検出を行った後、挿入部７の形状を表示する処理を行って、内視鏡（挿入）形状のビデオ信号を内視鏡形状の表示手段としての液晶モニタ２５に送り、液晶モニタ２５の表示面に内視鏡形状が表示されるようにする。また、この制御ブロック２７は、送信ブロック２６の駆動信号の供給タイミング等の制御処理も行う。
なお、信号処理装置１７には使用者が装置を操作するための操作パネル２４（図１参照）が設けられている。
図４に示すように、電子内視鏡６の挿入部７内に設置されるプローブ１５には、上述したように、磁界を生成するための１６個のソースコイル１４ｉが所定の間隔で配置されており、これらソースコイル１４ｉは、送信ブロック２６を構成する例えば１６個の互いに異なる周波数の駆動信号を生成するソースコイル駆動回路部３１に接続されている。

ソースコイル駆動回路部３１は、各ソースコイル１４ｉを、例えばそれぞれ異なる周波数の正弦波の駆動信号で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコイル駆動回路部３１内部の図示しない駆動周波数設定データ格納手段或いは駆動周波数設定データ記憶手段に格納された駆動周波数設定データ（駆動周波数データとも記す）により設定される。
この駆動周波数データは、制御ブロック２７において内視鏡形状の算出処理等を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）３２によりＰＩＯ（パラレル入出力回路）３３を介してソースコイル駆動回路部３１内の駆動周波数データ格納手段（図示せず）に格納される。
一方、コイルユニット１８内のセンスコイル２２ｊは、受信ブロック１９を構成するセンスコイル信号増幅回路部３４に接続されている。

センスコイル信号増幅回路部３４では、図５に示すようにセンスコイル２２ｊを構成する１２個の単心コイル２２ｋがそれぞれ増幅回路３５ｋに接続されて１２系統の処理系が設けられており、各単心コイル２２ｋで検出された微小な信号が増幅回路３５ｋにより増幅され、フィルタ回路３６ｋでソースコイル群が発生する複数周波数が通過する帯域をもち、不要成分を除去して出力バッファ３７ｋに出力された後、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）３８ｋで制御ブロック２７により読み込み可能なデジタル信号に変換される。
なお、受信ブロック１９は、センスコイル信号増幅回路部３４及びＡＤＣ３８ｋより構成され、センスコイル信号増幅回路部３４は、増幅回路３５ｋ、フィルタ回路３６ｋ及び出力バッファ３７ｋより構成される。

また、本実施例では、よりノイズの影響を受けにくくするために、図４の受信ブロック１９において、例えばセンスコイル信号増幅回路部３４は、２点鎖線で示すようにノイズ等の電磁シールド（電磁遮蔽）する機能を持つシールドケース３０ａ内に収納されている。
なお、受信ブロック１９全体をシールドケースに収納しても良い。本実施例では、受信ブロック１９内においてもＡＤＣ３８ｋにクロックが印加されるため、そのクロックが微弱な信号を扱うセンスコイル信号増幅回路部３４にノイズとして混入しないようにするため、センスコイル信号増幅回路部３４のみをシールドするようにしている。なお、センスコイル信号増幅回路部３４をシールドする場合、図５に示す増幅回路３５ｋ部分のみをシールドするようにしても良い。
また、同様に送信ブロック２６においては、外部に放射するノイズを低減するために２点鎖線で示すシールドケース３０ｂ内に収納されている。

図４に戻り、このセンスコイル信号増幅回路部３４からの出力は、前記ＡＤＣ３８ｋに伝送され、制御信号発生回路部４０から供給されるクロックにより所定のサンプリング周期のデジタルデータに変換される。またＡＤＣ３８ｋにより生成されるデジタルデータは、制御信号発生回路部４０からの制御信号により信号ケーブル２０内に挿通された複数の信号線により形成されているデータ伝送ライン４１を介して伝送され、この伝送ライン４１が接続されている２ポートメモリ４２に書き込まれる。
また、制御信号発生回路部４０からのＡＤ変換用のクロックや制御信号（具体的にはＡＤ変換開始信号）も、信号ケーブル２０内の信号ラインを介してＡＤＣ３８ｋに伝送される。

なお、２ポートメモリ４２は、図５に示すように、機能的には、ローカルコントローラ４２ａ、第１のＲＡＭ４２ｂ、第２のＲＡＭ４２ｃ及びバススイッチ４２ｄよりなる。そして、図６に示すようなタイミングにより、ローカルコントローラ４２ａからのＡＤ変換開始信号によりＡＤＣ３８ｋがＡ／Ｄ変換を開始し、ローカルコントローラ４２ａからの切り換え信号によりバススイッチ４２ｄがＲＡＭ４２ｂ、４２ｃを切り換えながら第１ＲＡＭ４２ｂ、４２ｃを、交互に読み出しメモリ及び書き込みメモリとして用い、書き込み信号により、電源投入後は、常時データの取り込みを行っている。

再び、図４に戻り、ＣＰＵ３２は、制御信号発生回路部４０からの制御信号により２ポートメモリ４２に書き込まれたデジタルデータをローカルデータバス４３、ＰＣＩコントローラ４４及びＰＣＩバス４５（図５参照）からなる内部バス４６を介して読みだし、メインメモリ４７を用い、後述するように、デジタルデータに対して周波数抽出処理（高速フーリエ変換：ＦＦＴ）または同期検波等を行い、各ソースコイル１４ｉの駆動周波数に対応する周波数成分の磁界検出情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタルデータから電子内視鏡６の挿入部７内に設けられた各ソースコイル１４ｉの空間位置座標を算出する。
また、算出された位置座標のデータから電子内視鏡６の挿入部７の挿入状態を推定し、内視鏡形状画像を形成する表示データを生成し、ビデオＲＡＭ４８に出力する。このビデオＲＡＭ４８に書き込まれているデータをビデオ信号発生回路４９が読みだし、アナログのビデオ信号に変換して液晶モニタ２５へと出力する。

液晶モニタ２５は、このアナログのビデオ信号が入力されることにより、表示画面上に電子内視鏡６の挿入部７の挿入形状を表示する。
ＣＰＵ３２において、各ソースコイル１４ｉに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル２２ｊを構成する単心コイル２２ｋに発生する起電力（正弦波信号の振幅値）と位相情報が算出される。なお、位相情報は、起電力の極性±を含む。
このような構成による本実施例による作用を説明する。
図１に示すように電子内視鏡６の鉗子チャンネル１２内にプローブ１５を挿通し、この電子内視鏡６をビデオプロセッサ１０に接続すると共に、プローブ１５のソースケーブル１６を信号処理装置１７に接続する。

また、コイルユニット１８を取り付けた受信ブロック１９をベッド４における患者５の付近に設置し、この受信ブロック１９を信号ケーブル２０により信号処理装置１７に接続する。
そして、術者は、電子内視鏡６の挿入部７を患者５の体腔内に挿入する。挿入部７内に設置されたプローブ１５に内蔵された各ソースコイル１４ｉは、送信ブロック２６からの駆動信号により周囲に磁界を発生する。
発生された磁界は、コイルユニット１８の各センスコイル２２ｊにより検出された後、それぞれ増幅回路３５ｋにより増幅される。増幅された信号は、フィルタ回路３６ｋ等を経た後、ＡＤＣ３８ｋによりデジタル信号（デジタルデータ）に変換される。各デジタルデータは、信号ケーブル２０を介して信号処理装置１７の制御ブロック２７を構成する２ポートメモリ４２に格納される。

２ポートメモリ４２に格納されたデジタルデータは、制御ブロック２７を構成するＣＰＵ３２により、高速フーリエ変換または同期検波等されて駆動信号の周波数の信号成分が分離抽出される。そして、ＣＰＵ３２は、さらに分離抽出された各各デジタルデータから電子内視鏡６の挿入部７内に設けられた各ソースコイル１４ｉの空間位置座標を算出し、算出した位置座標のデータから電子内視鏡６の挿入部７の挿入状態を推定し、内視鏡形状画像を形成する表示データを生成し、ビデオＲＡＭ４８に出力する。
このビデオＲＡＭ４８に書き込まれたデータは、ビデオ信号発生回路４９が読みだし、アナログのビデオ信号に変換して液晶モニタ２５へと出力する。液晶モニタ２５は、このアナログのビデオ信号が入力されることにより、表示画面上に電子内視鏡６の挿入部７の挿入形状、つまり内視鏡挿入形状を表示する。

そして、術者は、表示される内視鏡挿入形状を参考にすることにより、体腔内における挿入部７の形状や、先端部付近の位置などを推定することができ、より円滑に挿入するための補助に利用できる。
本実施例においては、センスコイル２２ｊにより検出される微弱な検出信号は、送信ブロック２６及び制御ブロック２７を内蔵した信号処理装置１７と別体にした受信ブロック１９内の増幅回路３５ｋで増幅され、さらにＡＤ変換してデジタル信号に変換された後に、信号ケーブル２０により制御ブロック２７に伝送されて内視鏡形状表示の処理が行われるようになる。
つまり、本実施例では、センスコイル２２ｊにより検出される微弱な検出信号は、送信ブロック２６の駆動信号や制御ブロック２７におけるＣＰＵ３２が動作する際のクロック信号等の影響を殆ど受けることなく、増幅及びＡＤ変換の処理がされることになる。

また、ＡＤ変換後のデジタル信号は、センスコイル２２ｊにより検出された検出信号の場合に比べてノイズに影響されにくい。
従って、本実施例によれば、Ｓ／Ｎの良い状態で信号検出から内視鏡形状表示の処理が行われ、精度の良い内視鏡形状表示ができる。
また、本実施例によれば、信号処理装置１７と受信ブロック１９とを別体にすることにより、それぞれをより適切な位置や小さなスペースに配置することができる。例えば、受信ブロック１９部分をコンパクト化できるので、より患者５の近くに配置して、ソースコイル１４ｉにより発生される磁界をより近い位置でＳ／Ｎの良い状態で検出することもできる。これに対して、従来例のように一体化されていると、設置の際に大きなスペースが必要となり、設置場所に制約される欠点等がある。

また、本実施例によれば、送信ブロック２６や制御ブロック２７のように大きな電流で駆動される信号処理装置１７と別体にでき、比較的に小さな電源で駆動できる受信ブロック１９を別体とすることにより、電源回路を介して混入し易いノイズに対してもより簡単に低減することもできる。
図７は、変形例における制御ブロック２７と受信ブロック１９間の信号伝送部付近の構成を示す。この変形例では、制御ブロック２７の制御信号発生回路部４０からのクロック及び制御信号を送る際に、変調回路５１により変調して、例えば１本の信号線で受信ブロック１９に送信し、受信ブロック１９では復調回路５２で復調してクロック及び制御信号を再生し、（１２個のＡＤＣ３８ｋからなる）ＡＤＣ部３８に供給する。

一方、ＡＤＣ部３８により生成されたデジタルデータは、パラレル・シリアル変換回路（図７ではＰ／Ｓ変換と略記）５３によりシリアルデータに変換されて、シリアルデータ伝送ラインにより高速で制御ブロック２７のシリアル・パラレル変換回路（図７ではＳ／Ｐ変換と略記）５４に送信される。
そして、このシリアル・パラレル変換回路５４において、パラレルデータに変換された後、パラレルデータは、２ポートメモリ４２に書き込まれる。
その他の構成は、実施例１と同様である。本変形例によれば、少ない本数の信号ケーブル２０により信号の送受信を行うことができる。その他は、実施例１と同様の効果を有する。

次に図８及び図９を参照して本発明の実施例２を説明する。本実施例は、受信装置２１をベッド４に設けるようにしている。なお、図８は、ベッド４の平面図を示し、図９は患者５が載置された状態での側面側から見た断面構造を示す。
図９に示すようにベッド４における患者５が載置される部分におけるほぼ中央付近となる上面には凹部が形成され、平板状に形成されたコイルユニット５６が収納されると共に、これに隣接する凹部にも、このコイルユニット５６のセンスコイル２２ｊが接続された受信ブロック１９が収納されている。
そして、コイルユニット５６と受信ブロック１９との上面は、カバー５７で覆われており、このカバー５７の上面は、ベッド４の上面と面一となるようにしてある。

また、図８に示すようにベッド４の側面には、受信ブロック１９とケーブルにより接続されたコネクタ部５８が設けてあり、このコネクタ部５８には信号ケーブル２０の一端のコネクタが着脱自在に接続され、この信号ケーブル２０の他端は信号処理装置１７の制御ブロック２７に接続される。
また、本実施例においては、コイルユニット５６には、実施例１の場合よりも多数のセンスコイル２２ｊが配置されており、例えばコネクタ部５８に設けた選択スイッチ５８ａ５８ｂにより、実際に使用するセンスコイル２２ｊを選択できるようにしている。
例えば、上部消化管等、患者５の上部側の検査を行う場合には、載置される患者５の上部側となる位置に配置された上部側ユニット部Ｓａの１２個のセンスコイル２２ｊを使用し、下部消化管側の検査を行う場合には下部側に配置された下部側ユニット部Ｓｂのセンスコイル２２ｊを使用することにより、Ｓ／Ｎが良好な状態で各ソースコイル１４ｉの位置検出を行えるようにしている。

本実施例によれば、患者５に非常に近い状態で磁界検出を行うことができることになり、センスコイル２２ｊで検出される検出信号の振幅を大きくでき、Ｓ／Ｎの良い内視鏡形状検出及び精度のよい内視鏡形状表示ができる。
また、受信装置２１をベッド４の周囲に配置する手間が不要となる。また、術者は、その周囲に配置される装置が減る分、より操作し易くなる。その他は、実施例１とほぼ同様の作用効果を有する。
図１０は第１変形例における受信ブロック１９及び制御ブロック２７の信号伝送部付近の構成を示す。本変形例は、図８に示す受信装置２１において、例えば受信ブロック１９内に無線で送受信を行う信号処理を行う無線送受信回路６１を設け、ベッド４の側部に立設可能とするアンテナ６２により無線（電波）で信号の送受信を行う構成にしている。

また、信号処理装置１７の制御ブロック２７側にも無線送受信回路６３と、この無線送受信回路６３に接続されたアンテナ６４とを設けた構成にしている。より具体的には、例えば図７に示したＰ／Ｓ変換回路５３と、復調回路５２の代わりに設けたＳ／Ｐ変換回路６５を無線送受信回路６３に接続している。
受信ブロック１９側もほぼ同様の構成にすることにより、両アンテナ６２、６４により電波で信号の送受信を行えるようにしている。本変形例によれば、信号ケーブル２０により受信ブロック１９と制御ブロック２７（信号処理装置１７）とを接続しなくても済むため、良好な操作性を確保できる。その他は、実施例２とほぼ同様の効果を有する。

図１１は、第２変形例における受信ブロック１９及び制御ブロック２７における信号伝送部付近の構成を示す。本変形例は、例えば図７における変調回路５１の出力信号にて発光素子としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤと略記）７１を発光させる。また、復調回路５２の入力端には、受光素子としての例えばフォトトランジスタ（ＰＴと略記）７２を接続して、このＰＴ７２によりＬＥＤ７１の光を受光する。
また、Ｐ／Ｓ変換回路５３の出力信号をＬＥＤ７３で発光させ、この光をＰＴ７４で受光してＳ／Ｐ変換回路５４に入力する構成にしている。
本変形例も第１変形例とほぼ同様の作用効果を有する。なお、図示しないが、第３変形例として、第２変形例におけるＬＥＤ７１とＰＴ７２間、及びＬＥＤ７３とＰＴ７４間を光ファイバにより伝送する構成にしても良い。この場合には、ＬＥＤ７１とＰＴ７２間、ＬＥＤ７３とＰＴ７４間とが対向しない場合にも適用できる。

次に図１２及び図１３を参照して本発明の実施例３を説明する。本実施例は、受信装置２１を患者５に貼り付けて使用できるようにしたものである。図１２は、上方から見た平面図を示し、図１３は側方から見た側面図を示す。
図１２に示すように本実施例における受信装置２１は、コイルユニット８１及び受信ブロック１９とが隣接するように配置されて略平板形状に形成されている。また、受信ブロック１９は（小型のアンテナを含む）無線送受信回路６１が接続されている。
この受信装置２１の底面側には、検査対象となる患者５の腹部等の表面に、例えば貼り付けることにより着脱自在に取り付ける粘着テープ８２が設けてある。なお、着脱自在に取り付ける手段としては、粘着テープ８２に限らず、例えばベルト状のものでも良い。

また、図１２或いは図１３においては、コイルユニット８１と受信ブロック１９とは平板を形成するように水平方向に隣接するように設けているが、図１４に示す第１変形例のようにように厚み方向に積層した構成にしても良い。なお、本実施例における信号処理装置１７は、例えば図１０に示した無線送受信回路６３を備えた構成となっている。
本実施例及び第１変形例の作用効果は、図１０の場合と類似しているが、受信装置２１が患者５に取り付けられるので、患者５の体位が変わっても、変わる前とほぼ同様の状態で内視鏡形状を表示できるメリットがある。
図１５は第２変形例の受信装置２１を示す。本変形例は、実施例３において、患者５に例えば貼着で取り付けられるコイルユニット８１と、このコイルユニット８１と例えばフレキシブルプリント基板８５を介して（アンテナ６２を含む）受信ブロック１９とを着脱自在に接続する構成にしている。

このフレキシブルプリント基板８５の端部に設けたコネクタ８６は、受信ブロック１９に設けたコネクタ受けに着脱自在に接続される。
本変形例によれば、内視鏡形状検出に使用したコイルユニット８１のみを患者５に取り付けるようにしているので、患者５に与える違和感を軽減できる。その他は実施例３とほぼ同様の作用効果を有する。
また、本変形例の場合には、コイルユニット８１を着脱自在とすることにより、この部分は低コストで製造できることになり、この部分を使い捨てタイプ（ディスポーザブル）にすることもできる。なお、両者を着脱自在に接続するフレキシブルプリント基板８５のみを使い捨てにしても良い。

なお、上述した各実施例においては、受信ブロック１９としては、センスコイル２２ｊで検出された信号を増幅する増幅回路３５ｋと、ＡＤＣ３８ｋを備えた構成で説明したが、これに限定されるものでなく、増幅回路３５ｋにより増幅した信号を信号ケーブル２０により制御ブロック２７側に伝送し、制御ブロック２７側でＡＤ変換するようにしても良い。この場合にも、微弱な信号を増幅しているので、ノイズに対する影響を軽減でき、Ｓ／Ｎの良い状態で形状検出ができる。
なお、受信ブロック１９に対して、送信ブロック２６からソースコイル１４ｉに供給されるべき駆動信号がノイズとして混入した場合には、検出すべきソースコイル１４ｉによる磁界発生による信号成分の周波数と同じであるため、その影響が大きい。そのため、受信ブロック１９を少なくとも送信ブロック２６と別体にしたものの場合も本発明に属する。

なお、上述した実施例等においては、電子内視鏡６の挿入部７内には、磁界を発生するソースコイル１４ｉを配置し、体外にセンスコイル２２ｊを配置する構成で説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、挿入部７内にセンスコイル２２ｊを配置し、体外にソースコイル１４ｉを配置した構成にすることもできる。
この場合にも、センスコイル２２ｊにより検出される検出信号を受信ブロック１９で検出する構成にする。例えば実施例１の場合に適用すると、ソースケーブル１６のコネクタ１６ａが受信ブロック１９に接続されることになる。但し、ソースケーブル１６のプローブ１５内にはセンスコイル２２ｊが配置されていることになる。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。

［付記］
１．内視鏡挿入部内と、内視鏡の外部にそれぞれ配置され、一方に配置された磁界発生素子に駆動信号を供給する送信ブロックと、前記磁界発生素子により発生する磁界を、他方に配置された磁界検出素子で検出した信号を受信する受信ブロックと、前記受信ブロックからの信号に対して、前記内視鏡挿入部内に配置された前記磁界発生素子若しくは前記磁界検出素子の位置情報から前記内視鏡挿入部の形状を算出する処理を含む制御処理を行う制御ブロックとを備えた内視鏡形状検出装置において、
前記磁界検出素子により検出される信号を少なくとも増幅する増幅手段を備えた受信ブロックを少なくとも前記送信ブロックに対して別体に形成したことを特徴とする内視鏡形状検出装置。

２．請求項１において、別体の前記受信ブロックは、前記制御ブロックと光で信号伝送を行う。
３．請求項１において、別体の前記受信ブロックは、前記制御ブロックと無線で信号伝送を行う。
４．請求項１において、前記受信ブロックは、複数の前記磁界検出素子からなるユニットと別体であり、かつ前記ユニットとは信号ケーブルを介して着脱自在に接続される。
５．請求項３において、別体の前記受信ブロックは、前記制御ブロックと信号をシリアル伝送する。
６．請求項３において、別体の前記受信ブロックは、前記制御ブロックと信号を多重化して伝送する。

７．請求項１において、前記受信ブロックは、少なくとも前記増幅回路部分が電磁シールドする機能を持つシールドケース内に収納されている。
８．請求項１において、前記送信ブロックは、シールドケースに収納されている。
９．請求項１において、別体の前記受信ブロックは、検査対象物に着脱自在で取り付ける取り付け手段が設けてある。

内視鏡の挿入部を体腔内に挿入する場合、挿入部の内部に磁界発生素子等を複数配置して、その位置検出を行うことにより、挿入部の形状を算出して表示することにより、屈曲した体腔内に挿入部を円滑に挿入する補助に利用できる。

本発明の実施例１を備えた内視鏡システムの構成を示すブロック図。コイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を基準の座標系で示す図。図１における内視鏡装置形状検出装置の構成を示すブロック図。図３の受信ブロック及び制御ブロックの内部構成を示すブロック図。受信ブロックのより詳細な構成を示すブロック図。２ポートメモリ等の動作のタイミング図。変形例における受信ブロックと制御ブロック間の信号伝送部付近の構成を示すブロック図。本発明の実施例２における受信装置が設けられたベッドを示す平面図。患者が載置された状態で図８の側方からベッド内部を断面で示す図。第１変形例における受信ブロック及び制御ブロックの信号伝送部付近の構成を示すブロック図。第２変形例における受信ブロック及び制御ブロックの信号伝送部付近の構成を示すブロック図。本発明の実施例３における受信装置が設けられたベッドを示す平面図。図１２の側面図。第１変形例における受信装置を示す側面図。第２変形例における受信装置が設けられたベッドを示す平面図。従来例における内視鏡形状検出装置を示す斜視図。従来例により内視鏡検査する様子を示す図。

符号の説明

１…内視鏡システム
３…内視鏡挿入形状検出装置
４…ベッド
５…患者
６…電子内視鏡
７…挿入部
１４ａ〜１４ｐ（１４ｉ）…ソースコイル
１５…プローブ
１７…信号処理装置
１８…コイルユニット
１９…受信ブロック
２０…信号ケーブル
２１…受信装置
２２ａ−１〜２２ｃ−４（２２ｊ）…センスコイル
２５…液晶モニタ
２６…送信ブロック
２７…制御ブロック
３１…ソースコイル駆動回路部
３２…ＣＰＵ
３４ｋ…センスコイル信号増幅回路部
３５ｋ…増幅回路
３８ｋ…ＡＤＣ
４１…データ伝送ライン
４２…２ポートメモリ
代理人弁理士伊藤進

Claims

内視鏡挿入部内と、内視鏡の外部にそれぞれ配置され、一方に配置された磁界発生素子に駆動信号を供給する送信ブロックと、前記磁界発生素子により発生する磁界を、他方に配置された磁界検出素子で検出した信号を受信する受信ブロックと、前記受信ブロックからの信号に対して、前記内視鏡挿入部内に配置された前記磁界発生素子若しくは前記磁界検出素子の位置情報から前記内視鏡挿入部の形状を算出する処理を含む制御処理を行う制御ブロックとを備えた内視鏡形状検出装置において、
前記磁界検出素子により検出される信号を少なくとも増幅する増幅手段を備えた受信ブロックを前記送信ブロック及び制御ブロックに対して別体に形成したことを特徴とする内視鏡形状検出装置。
前記受信ブロックは、前記磁界検出素子により検出される信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅されたアナログの信号をデジタルの信号に変換するアナログデジタル変換手段とを有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡形状検出装置。
前記受信ブロックは、前記送信ブロック及び前記制御ブロックを内蔵した制御装置と信号伝送ケーブルを介して接続されることを特徴とする請求項１記載の内視鏡形状検出装置。