JP4354044B2 - 内視鏡観察システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡観察下における手術においては、体腔内に内視鏡を挿入するとともに、内視鏡に取り付けられた撮像手段であるＴＶカメラによって撮像された観察像をモニタにて観察しながら処置を行なう。この場合、術者は、一般に、手術器具を手に保持しているため、内視鏡を術部で確実に保持するために内視鏡保持具を使用する。
【０００３】
前記内視鏡保持具は、例えば特開平８−１３１４５６号公報、米国特許（ＵＳＰ）第５５４０６４９号、特開平６−２６１９１１号公報等に開示されており、内視鏡を術者の所望する位置および方向から術部へ導くことができるように、３次元的な自由度を有している。術者は、前記内視鏡保持具により内視鏡を任意の位置および方向に移動させたり、内視鏡自体をその挿入方向の中心軸回り（内視鏡の長手方向の中心軸回り）に回転させたりすることによって、内視鏡の観察対象を変更する。
【０００４】
また、内視鏡の中には、それ１つで複数の方向の観察が可能なタイプのものがある（特開平１０−２１１１６２号公報等参照）。このようなタイプの内視鏡は、観察方向を切り換えるための手段を備えており、例えば、観察方向がその長手軸方向（挿入方向）に設定される直視状態と、観察方向がその長手軸方向に対して所定の角度をなす側方に設定される側視状態とに切り換え可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内視鏡による側視観察下においては、術者は、内視鏡の先端側前方の状態を観察することができないため、内視鏡を誤って軸方向に移動させてしまい（あるいは、軸方向の移動に気が付かずに）、内視鏡の先端によって生体を傷付けてしまう場合がある。
【０００６】
こうした事態は、特に、複数の方向の観察が可能な内視鏡において、その観察方向が直視から側視に変更された場合に生じ易く、また、そのような内視鏡を内視鏡保持具によって保持する場合にも生じ易い。例えば、内視鏡保持具がフリーに動作できる状態下で、術者や助手が誤って内視鏡保持具に触れたり、内視鏡の先端側前方の状態を観察することができない側視観察に切り換えた状態で、術者等が不用意に内視鏡保持具を介して内視鏡を動かしてしまうと、内視鏡が軸方向前方に移動して、内視鏡の先端が生体に突き当たってしまう場合がある。
【０００７】
また、内視鏡の先端が生体に突き当たると、内視鏡はその反作用として軸方向手元側（内視鏡を生体内から押し出そうとする押し出し方向）に力を受けるが、内視鏡保持具によって内視鏡が保持されて内視鏡保持具に対して内視鏡が移動できない状態では、内視鏡に作用する前記押し出し方向の力は内視鏡保持具が移動されない限り逃がされることはなく、その場合には、内視鏡を軸方向前方に移動させる力が生体にそのまま作用し、生体が損傷を受けてしまうことになる。
【０００８】
こうした問題は、従来技術において考慮されておらず、したがって、従来技術をもって解決することはできない。すなわち、例えば前記特開平８−１３１４５６号公報の技術では、内視鏡の観察可能状態を検出して内視鏡保持具の動きを制限しているだけであり、内視鏡の観察方向が変更された場合、それに応じて内視鏡保持具の動きを適切に制限することができない。また、前記ＵＳＰ５５４０６４９号の技術では、内視鏡の繰り出しや回転によって観察位置を移動できるにもかかわらず、内視鏡保持具の動きを制限する手段がないため、術者は細心の注意を払って内視鏡の位置決めを行なわなければならない。また、前記特開平６−２６１９１１号公報の技術では、内視鏡保持具の動きの制限を選択的に行なうことができるが、選択方法は術者に任されており、術者は細心の注意を払って動きの制限を選択しなければならない。また、この技術では、内視鏡が保持具に摺動自在に取り付けられている。しかし、内視鏡は術者が意図的に操作しなければ摺動できないように固定されているため、術者は、不意の操作による術部への損傷を防ぐため、細心の注意を払って保持具および内視鏡の操作を行なわなければならない。
【０００９】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、内視鏡の観察方向の変更に応じて内視鏡の保持状態を適切に制御でき、内視鏡の移動に伴う生体組織の損傷を防止することができる内視鏡観察システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の内視鏡観察システムは、複数の方向の観察が可能でありその観察方向を選択して観察可能な内視鏡と、
前記内視鏡の観察方向を変更する手段と、
体内を観察可能な状態で設置した前記内視鏡を空間内で複数の方向へ移動可能に保持するとともに、前記空間内で内視鏡を任意の位置に位置決め固定する機能を有する内視鏡保持具と、
前記内視鏡の観察方向を検出する観察方向検出手段と、
前記観察方向検出手段の検出結果に基づいて前記内視鏡が選択した観察視野方向とは異なる向きへの移動に制限を加えるように前記内視鏡保持具による内視鏡の保持状態を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１〜図５は本発明の第１の実施形態を示している。図１に示されるように、本実施形態に係る医療用観察システムは、鏡体１を有する手術用顕微鏡と、手術用顕微鏡とともに使用される内視鏡観察システムとから構成されている。前記内視鏡観察システムは、内視鏡としての硬性鏡１０と、硬性鏡１０を保持する内視鏡保持具１１と、硬性鏡１０および内視鏡保持具１１を操作するためのフットスイッチ１５と、硬性鏡１０の視野方向を制御するための視野変更制御部１６と、内視鏡保持具１１を制御するための内視鏡保持具制御部１４とを備えている。
【００１５】
手術用顕微鏡の鏡体１は、図示しない架台に取り付けられており、３次元空間の所望の位置に位置決めされている。鏡体１の位置を検知するために、鏡体１の外面には、公知のナビゲーション用のマーカ９が設けられている。立体観察が行なえるように、鏡体１には、対物レンズ２と、一対の変倍光学系３ａ，３ｂと、一対の結像光学系（結像レンズ）４ａ，４ｂと、一対の接眼光学系（接眼レンズ）５ａ，５ｂとからなる立体観察光学系が設けられている。
【００１６】
結像光学系４ａ，４ｂと接眼光学系５ａ，５ｂとの間には一対のミラー６ａ，６ｂが設けられている。これらのミラー６ａ，６ｂは、図２に示されるように、全反射部３３と半反射部３４とを有しており、ソレノイド３２ａ，３２ｂにより、図中実線で示される位置と破線で示される位置との間で回動される。なお、図２には、簡単のため、片側の光路のみが示されている。
【００１７】
また、硬性鏡１０の観察画像を手術用顕微鏡の視野内に投影するために、手術用顕微鏡の観察光軸と直交するミラー６ａ，６ｂの光軸上には、結像レンズ７ａ，７ｂと液晶モニター８ａ，８ｂとが設けられている。
【００１８】
図１に示されるように、硬性鏡１０は、内視鏡保持具１１により、３次元空間の所望の位置に位置決めされている。内視鏡保持具１１は、６つの自由度を有するアーム１３と、アーム１３の先端に設けられ且つ硬性鏡１０を保持する内視鏡保持部１２とを備えている。アーム１３は、複数のアーム部が支軸ａ〜ｆを介して互いに回動可能に連結されることによって構成されている。各支軸ａ〜ｆには図示しない電磁ブレーキが内蔵されており、各電磁ブレーキは内視鏡保持具制御部１４に接続されている。
【００１９】
また、フットスイッチ１５は、硬性鏡１０の観察方向を切り換える観察方向変更手段を構成する観察方向切り換えスイッチ（ＳＷ）１５ａと、前記電磁ブレーキによる制動状態を解除してアーム１３の自由な動作を許容するためのアーム解除スイッチ（ＳＷ）１５ｂとを有している。また、フットスイッチ１５は、内視鏡保持具制御部１４と視野変更制御部１６とにそれぞれ接続されている。
【００２０】
硬性鏡１０の手元側には、硬性鏡１０の位置検出に利用されるナビゲーション用のマーカ１７と、撮像手段としてのＴＶカメラヘッド１８とが取り付けられている。ＴＶカメラヘッドはカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという。）１９に接続され、ＣＣＵ１９は画像変換手段２０に接続され、画像変換手段２０はモニタ２１とミキサ２２ａ，２２ｂとにそれぞれ接続されている。
【００２１】
また、視野変更制御部１６は、内視鏡保持具制御部１４と、画像変換手段２０と、ナビゲーション用ワークステーション（以下、ＷＳという。）２３とにそれぞれ接続されている。ＷＳ２３は、ＷＳ用モニタ２４と、公知のナビゲーション用デジタイザ２５と、ミキサ２２ａ，２２ｂとにそれぞれ接続されている。
【００２２】
硬性鏡１０および内視鏡保持部１２の詳細が図３に示されている。図示のように、内視鏡保持部１２は、硬性鏡１０が挿通可能な取付孔を有する保持部本体１２ａと、硬性鏡１０を保持部本体１２ａに所定の力量で固定するための重さ出し機構２６とからなる。また、硬性鏡１０は、その手元側に、ストッパ２７を有している。このストッパ２７は、硬性鏡１０が保持部本体１２ａの前記取付孔内に挿通された際に、保持部本体１２ａの上端と当接して、保持部本体１２ａの下端からの硬性鏡１０の突出量を規制する。
【００２３】
重さ出し機構２６は、保持部本体１２ａに螺着され且つその先端が保持部本体１２ａの前記取付孔に挿通される硬性鏡１０の外面に当て付けられるビス２６ａからなる。ビス２６ａは、保持部本体１２ａに対する捩じ込み量（締め付け量）が調整されることにより、硬性鏡１０の外面に対するその先端の圧接度合が調整される。すなわち、重さ出し機構２６は、ストッパ２７と協働して硬性鏡１０を保持部本体１２ａに対して支持するとともに、ビス２６ａによる調整操作によって硬性鏡１０の移動力量（操作力量）の重さを調整して、硬性鏡１０に所定の力量以上の力が加わった時にのみ硬性鏡１０の引き抜き方向（図中に矢印Ａで示される軸方向）への移動または回転（硬性鏡１０の長手中心軸を中心とする図中矢印Ｂで示される方向の回転）を許容する。
【００２４】
また、硬性鏡１０の先端部には、直視用対物レンズ２８と側視用対物レンズ２９とが配設されている。直視用対物レンズ２８の中心を通る光軸と側視用対物レンズ２９の中心を通る光軸との交点付近には、観察方向を直視と側視との間で切り換えるための可動ミラー３０が設けられている。可動ミラー３０は、視野変更制御部１６によって制御されるアクチュエータ３１により、図中実線で示される位置と破線で示される位置との間で回動される。
【００２５】
次に、上記構成の医療用観察システムの作用について説明する。
【００２６】
手術用顕微鏡のみを使用して術部を観察する場合には、鏡体１を所望の位置に位置決めして接眼レンズ５ａ，５ｂを覗くだけで良い。通常、ソレノイド３２ａ，３２ｂはＯＦＦ状態にあり、ミラー６ａ，６ｂは図中破線で示される位置にあるため、図示しない光源から照射された光束は、対物レンズ２を通じて鏡体１内に入射し、変倍光学系３ａ，３ｂと結像レンズ４ａ，４ｂと接眼レンズ５ａ，５ｂとを経由して、術者の眼に導かれる。したがって、術者は術部を立体的に観察することができる。
【００２７】
手術用顕微鏡と硬性鏡１０とを併用する場合には、まず、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮして、内視鏡保持具１１のアーム１３のロック状態を解除する。この場合、アーム解除ＳＷ１５ｂからのＯＮ信号は内視鏡保持具制御部１４に伝達され、内視鏡保持具制御部１４はアーム１３の支軸ａ〜ｆに内蔵された図示しない６つの電磁ブレーキを解除する。したがって、術者は、内視鏡保持具１１に保持された硬性鏡１０を軽い力で移動させることができる。
【００２８】
次に、内視鏡保持具１１に保持された硬性鏡１０を３次元空間内の所望の位置に位置決めする。この時、観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない状態（ＯＦＦ状態）では、硬性鏡１０に内蔵された可動ミラー３０は、図中破線で示される位置にある。そのため、硬性鏡１０は直視状態となっている。すなわち、硬性鏡１０の観察方向はその長手軸方向（挿入方向）に設定されている。したがって、直視用対物レンズ２８に入射した光束は、ＴＶカメラヘッド１８の図示しない撮像素子上に結像し、電気信号に変換される。この電気信号は、ＣＣＵ１９に伝達されて規格化された映像信号に変換された後、ＣＣＵ１９から画像変換手段２０へと出力される。
【００２９】
また、観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない状態（ＯＦＦ状態）では、硬性鏡１０が直視状態である旨の信号が視野変更制御部１６からＷＳ２３および画像変換手段２０に出力される。画像変換手段２０は、直視状態である旨の信号を受け取ると、ＣＣＵ１９からの映像信号をそのままモニタ２１およびミキサ２２ａ，２２ｂに出力する。
【００３０】
一方、デジタイザ２５は、手術用顕微鏡の鏡体１に設けられたマーカ９および硬性鏡１０に設けられたマーカ１７を撮影している。デジタイザ２５で撮影されたマーカ９，１７はＷＳ２３で画像処理され、これによって、顕微鏡観察位置および硬性鏡１０の先端位置が演算される。すなわち、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の先端位置および硬性鏡１０の挿入方向が演算される。ＷＳ２３は、顕微鏡視野内の液晶モニタ８ａ，８ｂの硬性鏡１０の先端位置に対応する位置を起点に、直視状態である旨の信号に基づいて、硬性鏡１０の挿入方向に矢印マーカ画像を作成する。矢印マーカ画像は、ＷＳ２３からミキサ２２ａ，２２ｂへ出力される。ミキサ２２ａ，２２ｂは、入力された矢印マーカ画像をベースに、画像変換手段２０からの硬性鏡画像を左１／４部分にスーパーインポーズする。この時の合成された画像が図４の（ｃ）に示されている。この画像はミキサ２２ａ，２２ｂから液晶モニタ８ａ，８ｂに入力される。
【００３１】
この状態で、図示しない入力手段を介してソレノイド３２ａ，３２ｂがＯＮされると、ミラー６ａ，６ｂが図中実線で示される位置に移動し、液晶モニタ８ａ，８ｂに入力された画像が顕微鏡視野内で観察可能となる。すなわち、液晶モニタ８ａ，８ｂに入力された図４の（ｃ）に示される画像は、結像レンズ７ａを介してミラー６ａ，６ｂで反射され、接眼レンズ５ａ，５ｂを通じて術者に観察される。この場合、液晶モニタ８ａ，８ｂの左１／４に投影された硬性鏡画像は、ミラー６ａ，６ｂの全反射部３３によって反射され、術者の眼に導かれる。残りの３／４は、半反射部３４で反射され、顕微鏡光学像と重像されて術者の眼に導かれる。したがって、術者は、図４の（ｄ）に示された像を顕微鏡によって観察することができ、これにより、硬性鏡１０の先端が顕微鏡視野の死角に入った場合でも、硬性鏡１０の先端位置および観察方向を把握しながら硬性鏡１０の位置決めを行なうことができる。
【００３２】
このようにして硬性鏡１０の位置決めが終了したら、アーム解除ＳＷ１５ｂをＯＦＦする。この信号は内視鏡保持具制御部１４に伝達され、アーム１３の支軸ａ〜ｆに内蔵された図示しない電磁ブレーキがロックされる。これにより、硬性鏡１０の位置決め状態がロックされる。
【００３３】
次に、硬性鏡１０によって側視観察を行なう場合には、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。このＯＮ信号は視野変更制御部１６に伝達され、これにより、視野変更制御部１６は、アクチュエータ３１に駆動信号を出力するとともに、内視鏡保持具制御部１４と画像変換手段２０とＷＳ２３とに対して側視状態である旨の信号を出力する。
【００３４】
内視鏡保持具制御部１４は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号が入力されている間、アーム解除ＳＷ１５ｂの入力を受け付けない。すなわち、側視状態の時にアーム解除ＳＷ１５ｂを操作しても、電磁ブレーキのロック状態は維持され（解除されず）、硬性鏡１０を現在の位置から移動させることはできない。
【００３５】
また、アクチュエータ３１は、視野変更制御部１６から駆動信号を受け取ると、可動ミラー３０を図３に実線で示される位置へ移動させる。これにより、側視用対物レンズ２９からの入射光束による像がＴＶカメラヘッド１８によって撮像されてＣＣＵ１９で映像信号に変換される。
【００３６】
また、画像変換手段２０は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号を受け取ると、ＣＣＵ１９からの映像信号を画像変換する。すなわち、側視用対物レンズ２９から入射した光束は、一回反射でＴＶカメラヘッド１８に撮像されるため、鏡像となる。そのため、画像変換手段２０は、この鏡像を補正すべく画像変換を行ない、変換した画像をモニタ２１およびミキサ２２ａ，２２ｂに出力する。
【００３７】
また、ＷＳ２３は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号を受け取ると、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の先端位置、硬性鏡１０の挿入方向、硬性鏡１０の観察方向をそれぞれ演算する。そして、ＷＳ２３は、この演算結果に基づいて、顕微鏡視野内の硬性鏡１０の先端位置に適合する位置を起点に、硬性鏡１０の観察方向に矢印マーカ画像を作成する。この矢印マーカ画像は、直視状態の時と同様に、ミキサ２２ａ，２２ｂで硬性鏡１０の画像と合成される。合成された画像が図４の（ａ）に示されている。したがって、術者は、図４の（ｂ）に示された像を顕微鏡によって観察することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、硬性鏡１０が直視状態にある時にのみ、内視鏡保持具１１を介して硬性鏡１０を移動させることができるようになっている。すなわち、本実施形態において、視野変更制御部１６は、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａのＯＮ／ＯＦＦ状態を検知して硬性鏡１０の観察方向を検出する観察方向検出手段を構成しており、観察方向切り換えＳＷ１５ａからＯＮ信号を受け取らない時すなわち硬性鏡１０が直視状態にある時には内視鏡保持具制御部１４に信号を出力せず、また、観察方向切り換えＳＷ１５ａからＯＮ信号を受け取った時すなわち硬性鏡１０が側視状態にある時には内視鏡保持具制御部１４にその旨の信号を出力する。一方、内視鏡保持具制御部１４は、視野変更制御部１６からの出力信号を受け取らない時には、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂからのＯＮ信号に基づいて、内視鏡保持具１１のアーム１３に設けられた電磁ブレーキのロック状態を解除して硬性鏡１０の自由な移動を許容するとともに、視野変更制御部１６から出力信号を受け取った時には、その信号に基づいて、内視鏡保持具１１のアーム１３に設けられた電磁ブレーキのロック状態を解除不可能とし、硬性鏡１０のそれ以上の動きを阻止する。つまり、本実施形態では、視野変更制御部１６によって硬性鏡１０の観察方向が検出されるとともに、その検出結果により内視鏡保持具制御部１４が内視鏡保持具１１による硬性鏡１０の保持状態を制御するようになっている。
【００３９】
このように、硬性鏡１０が直視状態にある時に硬性鏡１０の移動を可能とし、硬性鏡１０が側視状態にある時には硬性鏡１０の移動を不可能とする制御形態を採用すれば、硬性鏡１０の先端側前方の状態が把握できない側視状態下で硬性鏡１０を不用意に動かして硬性鏡１０によって患部を傷付けてしまう（硬性鏡１０の軸方向の移動に術者が気付かず、硬性鏡１０の先端によって術部を損傷させてしまう）といった事態を回避することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、内視鏡保持具１１がフリー状態にある場合（硬性鏡１０が直視状態で、アーム１３が電磁ブレーキ解除状態にある場合）、硬性鏡１０に所定の力量以上の力が加わると、重さ出し機構２６によって硬性鏡１０の引き抜き方向への移動が許容されるようになっている。したがって、硬性鏡１０に不用意な力（具体的には、軸方向の力）を加えてしまった場合でも、硬性鏡１０によって術部を傷付けてしまうことがない。すなわち、硬性鏡１０に軸方向の力が作用して、硬性鏡１０の先端が術部に突き当たった場合には、その反作用として硬性鏡１０が引き抜き方向に力を受けるが、この力を重さ出し機構２６によって逃がしてやることにより、術部が硬性鏡１０の先端によって圧迫されて損傷を受けることが防止される。
【００４１】
また、本実施形態では、硬性鏡１０の観察方向を顕微鏡視野内に表示させることができるようになっている。したがって、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の観察点の把握が容易となり、手術の効率アップが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、ＷＳ２３が作成する矢印マーカ画像に硬性鏡１０の仮想像を重ねても良い。すなわち、例えば検出した観察方向に応じて、図５の（ａ）または（ｂ）のような矢印マーカと硬性鏡仮想像とを作成し、この画像を顕微鏡視野に投影すれば、図５の（ｃ）または（ｄ）のような顕微鏡像を得ることができる。このような画像によれば、硬性鏡１０の先端が死角になった場合でも、硬性鏡１０の先端位置の把握がさらに容易となり、手術をよりスムーズに行なうことができる。
【００４３】
図６および図７は本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施形態において、硬性鏡４０は、第１の実施形態と同一の内視鏡保持具１１に取り付けられている。硬性鏡４０の先端には、直視用対物レンズ４１と側視用対物レンズ４２とが第１の実施形態と同様に設けられている。直視用対物レンズ４１の直ぐ後ろには、直視用シャッタ部材４３が設けられている。側視用対物レンズ４２の直ぐ後ろには、側視用シャッタ部材４４が設けられている。直視用シャッタ部材４３および側視用シャッタ部材４４は、シャッタ制御手段４５に接続されている。直視用対物レンズ４１および側視用対物レンズ４２の各光軸の交点には、直視用対物レンズ４１および側視用対物レンズ４２からの各光束をＴＶカメラヘッド１８へ導くハーフプリズム４６が設けられている。
【００４５】
シャッタ制御手段４５には、第１の実施形態と同様の視野変更制御部１６およびタイミングジェネレータ（以下、ＴＧという。）４７が接続されている。ＴＧ４７はＣＣＵ１９および像分割手段４８に接続されている。
【００４６】
ＣＣＵ１９の図示しない映像信号出力端子は、像分割手段４８に接続されている。像分割手段４８は、ＴＧ４７の入力に同期してＣＣＵ１９からの映像信号をフレーム毎に分割して第１および第２の出力端子から出力する。前記第１の出力端子はミキサ４９に直結されており、前記第２の出力端子は画像変換手段２０を介してミキサ４９に接続されている。また、ミキサ４９の出力端子は、モニタ２１および第１の実施形態と同様のミキサ２２ａ，２２ｂに接続されている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４７】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００４８】
硬性鏡４０が直視状態の場合（観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない場合）、シャッタ制御手段４５は、ＴＧ４７のタイミングに同期して、直視用シャッタ部材４３および側視用シャッタ部材４４を制御する。すなわち、シャッタ制御手段４５は、一定周期で、「直視用シャッタ部材４３…ＯＮ；側視用シャッタ部材４４…ＯＦＦ」の状態と「直視用シャッタ部材４３…ＯＦＦ；側視用シャッタ部材４４…ＯＮ」の状態とを切り換える。シャッタ部材４３，４４はＯＮの場合に光を透過し、ＯＦＦの場合に光を遮光する。これによって、ＴＶカメラヘッド１８では、一定周期で直視像と側視像とが交互に撮影される。ＣＣＵ１９は、ＴＧ４７のタイミングに同期して撮影された画像を映像信号として出力する。ＣＣＵ１９から出力された映像信号は、像分割手段４８において、ＴＧ４７のタイミングに同期して２つの画像に分割される。すなわち、「直視用シャッタ部材４３…ＯＮ；側視用シャッタ部材４４…ＯＦＦ」の状態（タイミング）で撮影された直視画像の映像信号は、像分割手段４８の第１の出力端子からミキサ４９に出力される。また、「直視用シャッタ部材４３…ＯＦＦ；側視用シャッタ部材４４…ＯＮ」の状態（タイミング）で撮影された側視画像の映像信号は、像分割手段４８の第２の出力端子から画像変換手段２０に入力され、第１の実施形態と同様に一回反射の鏡像が正立像に補正された後、ミキサ４９に出力される。
【００４９】
像分割手段４８の第１および第２の出力端子からミキサ４９に出力された信号は、ミキサ４９で合成され、モニタ２１の左右に図６に示される如く表示される。また、ミキサ４９の別の出力端子は第１の実施形態と同様のミキサ２２ａ，２２ｂにも接続されているため、鏡体１の液晶モニター８ａ，８ｂにもモニタ２１と同様の画像が表示される。この時の顕微鏡視野内の画像が図７に示されている。顕微鏡像に重像されている矢印画像は、第１の実施形態と同様に作成されるが、本実施形態の場合は、硬性鏡４０の直視方向と側視方向とが同時に観察されるため、その両方の観察方向が同時に表示される。
【００５０】
このように、術者は、直視状態と側視状態とを同時に観察しながら、内視鏡保持具１１の固定状態を解除して、硬性鏡４０の位置決めを行なう。
【００５１】
次に、術者が側視方向を詳細に観察する場合には、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。この信号は視野変更制御部１６へ送られ、視野変更制御部１６はシャッタ制御手段４５に側視方向の観察をする旨の信号を出力する。これによって、シャッタ制御手段４５は、直視用シャッタ部材４３をＯＦＦに、側視用シャッタ部材４４をＯＮする。すなわち、ＴＶカメラヘッド１８は側視用対物レンズ４２の画像のみを撮像する。ＴＶカメラヘッド１８で撮像された側視画像は、ＣＣＵ１９で映像信号に変換され、像分割手段４８およびミキサ４９を介してモニタ２１に表示される。
【００５２】
この他の作用は第１の実施形態と同様であり、顕微鏡視野には図４の（ｂ）に示されるような像が観察される。無論、この状態では、内視鏡保持具１１の動作はロックされている。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、直視状態では、直視像と側視像とを同時に観察しながら硬性鏡４０の位置決めを行なえるため、位置決め作業がより効率的に行なえる。
【００５４】
図８は本発明の第３の実施形態を示している。なお、なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には、内視鏡保持部６０が設けられている。内視鏡保持部６０には、硬性鏡６１が挿入されて取り付けられている。内視鏡保持部６０の内視鏡挿通穴６９は、その内径が硬性鏡６１の挿入部の外径と略同一の小径穴部６９ａと、その内径が小径穴部６９ａのそれよりも大きい大径穴部６９ｂとからなる。また、内視鏡保持部６０には、大径穴部６９ｂの近傍に、永久磁石６２が埋め込まれている。
【００５６】
硬性鏡６１の挿入部の外周面にはストッパ部材６３が嵌合されている。このストッパ部材６３が内視鏡挿通穴６９の段差部すなわち大径穴部６９ｂの奥端面に係合することにより、硬性鏡６１が軸方向で位置決めされる。なお、ストッパ部材６３は、磁石に吸着する材料、例えば鉄等によって形成されている。また、硬性鏡６１はステンレス製である。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００５７】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００５８】
硬性鏡６１を内視鏡保持部６０に挿入すると、硬性鏡６３に嵌合されたストッパ部材６３が内視鏡挿通穴６９の段差部（大径穴部６９ｂの奥端面）に係合して永久磁石６２により固定される。この状態で、術者が、硬性鏡６１を位置合わせするために、硬性鏡６１の軸方向に不用意な力を加えると、硬性鏡６１はその先端が生体に突き当たって引き抜き方向Ａに力を受ける。永久磁石６２は所定の力量でストッパ部材６３を固定しているため、これを超える力量の引き抜き方向の力が硬性鏡６１に作用すると、ストッパ部材６３は内視鏡保持部６０の大径穴部６９ｂから外れる。したがって、硬性鏡６１は引き抜き方向に移動することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、構造が簡単となり、安価に製造できる。
【００６０】
図９は本発明の第４の実施形態を示している。なお、なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には内視鏡保持部７０が設けられている。内視鏡保持部７０には、硬性鏡７１が挿入されて取り付けられている。内視鏡保持部７０の内視鏡挿通穴７９は、その内径が硬性鏡７１の挿入部の外径と略同一の小径穴部７９ａと、その内径が小径穴部７９ａのそれよりも大きい大径穴部７９ｂとからなる。また、内視鏡保持部７０には、大径穴部７９ｂの近傍に、電磁石７２が埋め込まれている。この電磁石７２は電流調節部７３に接続されている。
【００６２】
硬性鏡７１の挿入部の外周面にはストッパ部材６３が嵌合されている。このストッパ部材６３が内視鏡挿通穴７９の段差部すなわち大径穴部７９ｂの奥端面に係合することにより、硬性鏡７１が軸方向で位置決めされる。
【００６３】
硬性鏡７１の先端部には、少なくとも１つの方向（本実施形態では少なくとも軸方向）から加えられた外力を検出する外力検出手段としての複数の圧力センサ７４が設けられている。これらの圧力センサ７４は電流調節部７３に接続されている。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００６４】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００６５】
術者が硬性鏡７１を使用する際は、電流調節部７３から所定の電流が電磁石７２に供給される。電磁石７２は、この電流により所定の磁力を発生し、ストッパ部材６３を強固に固定する。これによって、硬性鏡７１は内視鏡保持部７０に強固に固定される。
【００６６】
術者が硬性鏡７１を位置決めする際に不用意な力を加えた場合、硬性鏡７１の先端に設けられた圧力センサ７４が生体組織に触れて出力を発生する。圧力センサー７４の出力は電流調節部７３に伝達される。電流調節部７３は、圧力センサ７４からの出力を受けると、電磁石７２に出力する電流値を所定の電流値よりも小さくする。これによって、電磁石７２の磁力は弱くなる。したがって、硬性鏡７１が引き抜き方向の力を受けた場合に、硬性鏡７１は容易に内視鏡保持部６０から外れ、引き抜き方向に移動する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、圧力センサ７４によって非常に軟らかい組織に対しても適用が可能となる。また、硬性鏡の種類によって固定力を調節できるため汎用性が高い。なお、本実施形態においては、圧力センサ７４の出力を受けた場合の電流調節部７３の電流出力をゼロにしても、同様の効果が得られる。
【００６８】
図１０は本発明の第５の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には、内視鏡保持部８０が設けられている。内視鏡保持部８０の内視鏡挿通穴８９には、硬性鏡１０が挿入されて取り付けられている。また、内視鏡保持部８０にはエンコーダ８１が内蔵されている。エンコーダ８１は、円筒形状に形成されており、円筒の中空部内に挿入された硬性鏡１０の回転角度を検出する。硬性鏡１０は、第１の実施の形態と同様、直視と側視の各状態に切り換え可能である。
【００７０】
エンコーダ８１は観察角度検出部（観察方向検出手段）８２に接続されている。観察角度検出部８２は内視鏡保持具制御部１４に接続されている。視野変更制御部１６は、第１の実施形態と同様、内視鏡保持具制御部１４に接続されている。内視鏡保持具制御部１４は、第１の実施の形態と同様、アーム１３の各支軸ａ〜軸ｆに内蔵された図示しない電磁ブレーキに接続されている。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７１】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００７２】
術者は、硬性鏡１０が直視状態においてアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮすることにより、第１の実施形態と同様に硬性鏡１０の全体の位置決めを行なうことができる。また、術者は、観察方向切り換えＳＷをＯＮすることにより、硬性鏡１０の観察方向を側視状態に切り換えることができる。この時、視野変更制御部１６は、側視状態である旨の信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。また、この時、エンコーダ８１は硬性鏡１０の回転角度を出力し、観察角度検出部８２はこの出力を基に硬性鏡１０が例えば上方を観察していることを検出する。具体的には、観察角度検出部８２は、上方または下方を観察していることを検出した際には、上下方向観察信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。同様に、術者が硬性鏡１０を回転させて右方または左方を観察している際には、観察角度検出部８２は、その旨を検知し、左右方向観察信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。
【００７３】
内視鏡保持具制御部１４は、側視状態である旨の信号および上下方向観察信号を受け取っている場合は、アーム解除ＳＷ１５ｂがＯＮされると、軸ａの電磁ブレーキのみを解除する。これにより、内視鏡保持具１１は軸ａのみフリーとなるため、硬性鏡１０の先端は図中実線で示される方向（上下方向）にのみ移動可能となる。また、内視鏡保持具制御部１４は、側視状態である旨の信号および左右方向観察信号を受け取っている場合には、アーム解除ＳＷ１５ｂがＯＮされると、軸ｂの電磁ブレーキのみを解除する。これにより、内視鏡保持具１１は軸ｂのみフリーとなるため、硬性鏡１０の先端は図中破線で示される方向（左右方向）にのみに移動可能となる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、側視状態の時であっても、硬性鏡の移動を観察方向にのみ許容するため、観察の自由度が増し、手術がスムーズに行なえる。
【００７５】
図１１および図１２は本発明の第６の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
本実施形態において、手術用顕微鏡の鏡体１には、第１の実施形態と同様、結像レンズ４ａ，４ｂと、接眼レンズ５ａ，５ｂと、結像レンズ７ａ，７ｂと、液晶モニタ８ａ，８ｂとが設けられている。
【００７７】
顕微鏡用結像レンズ４ａ，４ｂの光軸と液晶モニタ用結像レンズ７ａ，７ｂの光軸との交点で且つ結像点の付近には、ミラー９０が設けられている。ミラー９０はその１／４が切り欠かれている。フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂは、内視鏡保持具制御部１４に直接に接続されておらず、モータ制御部９１を介して接続されている。また、観察方向切り換えＳＷ１５ａはモータ制御部９１に接続されている。
【００７８】
モータ制御部９１はモータ９２に接続されている。モータ９２の回転軸にはラックピニオン機構９３のピニオンギアが取り付けられている。また、ラックピニオン機構９３のラックはミラー９０に取り付けられており、これにより、ミラー９０は反射面方向に摺動可能となっている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７９】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００８０】
硬性鏡１０が直視状態である場合、ミラー９０は図１１の（ｂ）に示す位置にあり、顕微鏡視野は図１２の（ｂ）に示す如きになる。この状態で、術者は、硬性鏡１０の位置決めを行なう。硬性鏡１０が直視状態の時は、アーム解除ＳＷ１５ｂの信号はモータ制御部９１を介してそのまま内視鏡保持具制御部１４に送られる。これによって、硬性鏡１０がフリーで移動される。
【００８１】
次に、術者が硬性鏡１０を側視状態に切り換える場合は、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。これにより、硬性鏡１０の視野は側視方向に切り換わる。同時に、観察方向切り換えＳＷ１５ａからのＯＮ信号はモータ制御部９１にも伝達され、モータ９２が駆動される。これによって、ラックピニオン機構９３を介してミラー９０が図１２の（ａ）の位置へと移動される。この時、ＷＳ２３は、矢印マーカ画像の代わりに図１２の（ａ）に示す内視鏡キャラクタ画像を作成して出力する。内視鏡キャラクタ画像には、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の向きが硬性鏡１０のイメージで作成され、観察方向が矢印で示される。ミキサ２２ａ，２２ｂは適宜作用し、硬性鏡１０の画像および内視鏡キャラクタ画像を合成する。顕微鏡像は、ミラー９０の１／４切り欠き部のみを通過して観察される。この時の顕微鏡視野は図１２の（ａ）の如きになる。
【００８２】
ここで、術者が硬性鏡１０の観察位置を移動する場合は、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮする。アーム解除ＳＷ１５ｂの信号はモータ制御部９１へ伝達される。これにより、モータ制御部９１はモータ９２を駆動する。モータ９２によってラックピニオン機構９３が駆動され、ミラー９０が図１１の（ｂ）に示す位置に待避される。この後、モータ制御部９１から内視鏡保持具制御部１４へアーム解除信号が出力される。ここで、術者が硬性鏡１０を直視状態にすれば、硬性鏡１０の移動がフリーで行なわれる。
【００８３】
以上のように、本実施形態によれば、硬性鏡観察時に、硬性鏡を移動しようとした場合、観察視野が顕微鏡画像に切り換わるため、術者は容易に硬性鏡を目的部位に導くことができ、手術の効率が向上する。
【００８４】
なお、以上説明してきた技術内容によれば、以下に示すような各種の構成が得られる。
【００８５】
１．内視鏡と、内視鏡を所定の自由度で保持する保持具と、内視鏡の観察方向を変更する手段とを有する医療用観察システムにおいて、
内視鏡の観察方向を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて保持具の自由度を制限する制限手段とを設けたことを特徴とする医療用観察システム。
【００８６】
（第１項の効果）内視鏡の観察方向を変更しても、保持具に適切な動きの制限を与えることができる。したがって、手術をスムーズに行なえる。
【００８７】
２．前記検出手段が内視鏡が直視状態であることを検出した場合のみ、前記保持具の移動が可能であることを特徴とする第１項に記載の医療用観察システム。
【００８８】
３．前記制限手段は、前記検出手段の検出結果に関わらず、保持具の少なくとも一つの方向の動きに対しては制限を加えないことを特徴とする第１項に記載の医療用観察システム。
【００８９】
４．前記動きの制限を加えない方向は、内視鏡の軸線方向であることを特徴とする第３項に記載の医療用観察システム。
【００９０】
５．内視鏡を保持する内視鏡保持具において、
前記内視鏡保持具の内視鏡取り付け部が、少なくとも一つの方向に対して所定の力量で内視鏡の固定が解除される取り付け手段であることを特徴とする内視鏡保持具。
【００９１】
（第５項の効果）
不意な力を与えても安全である。
【００９２】
６．内視鏡の固定が解除される方向は、内視鏡の軸線方向であることを特徴とする第５項に記載の内視鏡保持具。
【００９３】
７．前記取り付け手段がマグネットであることを特徴とする第５項または第6項に記載の内視鏡保持具。
【００９４】
８．手術用顕微鏡と、内視鏡と、内視鏡の移動状態を検出する検出部と、手術用顕微鏡像と内視鏡像を切り換えて観察可能な表示部とを有する医療用観察システムにおいて、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記表示部を手術用顕微鏡像に切り換える制御部を有することを特徴とする医療用観察システム。
【００９５】
（第８項の効果）
内視鏡保持具を移動する際に、術者が瞬時に周囲の状況を把握できる。したがって、顕微鏡観察下での内視鏡の操作性を向上できる。
【００９６】
９．前記表示部が手術用顕微鏡像および内視鏡像を切り換えて表示する際には、他方の画像を子画面表示することを特徴とする第８項に記載の医療用観察システム。
【００９７】
１０．前記手術用顕微鏡像は光学像であることを特徴とする第８項または第９項に記載の医療用観察システム。
【００９８】
１１．前記内視鏡は保持具に保持されており、前記検出部は保持具の状態を検出する手段であることを特徴とする第８項ないし第１０項のいずれか１項に記載の医療用観察システム。
【００９９】
１２．前記内視鏡は保持具に保持されており、前記検出部は保持具への操作入力を検出する手段であることを特徴とする第１１項に記載の医療用観察システム。
【０１００】
１３．手術用顕微鏡と、内視鏡と、内視鏡先端位置及び手術用顕微鏡観察位置を検出するナビゲーション装置と、内視鏡の観察方向を検出する検出部とを有する医療用観察システムにおいて、
ナビゲーション装置により内視鏡先端が手術用顕微鏡視野内に導かれたことを検出した際に、前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも内視鏡の観察方向を手術用顕微鏡視野と関連づけて表示することを特徴とした医療用観察システム。
【０１０１】
（第１３項の効果）
手術用顕微鏡と内視鏡を同時に使用する手術において、手術用顕微鏡の死角を観察する際に内視鏡の観察位置および観察方向を容易に把握できる。これに対して、特開平９−１４０６６５号公報、特開平９−２５３０３８号公報、特開平１０−２３４６６３号公報等に開示されている従来技術にあっては、内視鏡の観察位置および方向をＭＲＩ像、内視鏡像（再構築像を含む）に表示しているため、顕微鏡視野内で観察した場合に視野内の内視鏡との相関を掴みづらいという欠点がある。
【０１０２】
１４．前記関連づけは、内視鏡の観察方向を、前記手術用顕微鏡の光学像に重ね合わせて表示することを特徴とする第１３項に記載の医療用観察システム。
【０１０３】
１５．前記内視鏡の観察方向を示すキャラクターを、前記手術用顕微鏡の視野内に表示することを特徴とする第１３項または第１４項に記載の内視鏡観察システム。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内視鏡の観察方向の変更に応じて或いは内視鏡に不意な力が作用した際に内視鏡の保持状態を適切に制御でき、内視鏡の移動に伴う生体組織の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察システムを概略的に示す全体構成図である。
【図２】図１の観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図３】図１の観察システムを構成する手術用顕微鏡の鏡体内部の要部を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｃ）は矢印マーカ画像と内視鏡との合成画像、（ｂ）および（ｄ）は前記合成画像が投影された顕微鏡視野内における像である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は矢印マーカと内視鏡仮想像の合成画像、（ｃ）および（ｄ）は前記合成画像を含む内視鏡像が投影された顕微鏡視野内における像である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図７】図６の観察システムによって得られる顕微鏡視野内における像である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図１２】図１１の観察システムによって得られる顕微鏡視野内における像である。
【符号の説明】
１０，４０，６１，７１…硬性鏡（内視鏡）
１１…内視鏡保持具
１２，６０，７０，８０…内視鏡保持部
１４…内視鏡保持具制御部（制御手段）
１５ａ…観察方向切り換えＳＷ（観察方向変更手段）
１６…視野変更制御部（観察方向検出手段）
８２…観察角度検出部（観察方向検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡観察下における手術においては、体腔内に内視鏡を挿入するとともに、内視鏡に取り付けられた撮像手段であるＴＶカメラによって撮像された観察像をモニタにて観察しながら処置を行なう。この場合、術者は、一般に、手術器具を手に保持しているため、内視鏡を術部で確実に保持するために内視鏡保持具を使用する。
【０００３】
前記内視鏡保持具は、例えば特開平８−１３１４５６号公報、米国特許（ＵＳＰ）第５５４０６４９号、特開平６−２６１９１１号公報等に開示されており、内視鏡を術者の所望する位置および方向から術部へ導くことができるように、３次元的な自由度を有している。術者は、前記内視鏡保持具により内視鏡を任意の位置および方向に移動させたり、内視鏡自体をその挿入方向の中心軸回り（内視鏡の長手方向の中心軸回り）に回転させたりすることによって、内視鏡の観察対象を変更する。
【０００４】
また、内視鏡の中には、それ１つで複数の方向の観察が可能なタイプのものがある（特開平１０−２１１１６２号公報等参照）。このようなタイプの内視鏡は、観察方向を切り換えるための手段を備えており、例えば、観察方向がその長手軸方向（挿入方向）に設定される直視状態と、観察方向がその長手軸方向に対して所定の角度をなす側方に設定される側視状態とに切り換え可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内視鏡による側視観察下においては、術者は、内視鏡の先端側前方の状態を観察することができないため、内視鏡を誤って軸方向に移動させてしまい（あるいは、軸方向の移動に気が付かずに）、内視鏡の先端によって生体を傷付けてしまう場合がある。
【０００６】
こうした事態は、特に、複数の方向の観察が可能な内視鏡において、その観察方向が直視から側視に変更された場合に生じ易く、また、そのような内視鏡を内視鏡保持具によって保持する場合にも生じ易い。例えば、内視鏡保持具がフリーに動作できる状態下で、術者や助手が誤って内視鏡保持具に触れたり、内視鏡の先端側前方の状態を観察することができない側視観察に切り換えた状態で、術者等が不用意に内視鏡保持具を介して内視鏡を動かしてしまうと、内視鏡が軸方向前方に移動して、内視鏡の先端が生体に突き当たってしまう場合がある。
【０００７】
また、内視鏡の先端が生体に突き当たると、内視鏡はその反作用として軸方向手元側（内視鏡を生体内から押し出そうとする押し出し方向）に力を受けるが、内視鏡保持具によって内視鏡が保持されて内視鏡保持具に対して内視鏡が移動できない状態では、内視鏡に作用する前記押し出し方向の力は内視鏡保持具が移動されない限り逃がされることはなく、その場合には、内視鏡を軸方向前方に移動させる力が生体にそのまま作用し、生体が損傷を受けてしまうことになる。
【０００８】
こうした問題は、従来技術において考慮されておらず、したがって、従来技術をもって解決することはできない。すなわち、例えば前記特開平８−１３１４５６号公報の技術では、内視鏡の観察可能状態を検出して内視鏡保持具の動きを制限しているだけであり、内視鏡の観察方向が変更された場合、それに応じて内視鏡保持具の動きを適切に制限することができない。また、前記ＵＳＰ５５４０６４９号の技術では、内視鏡の繰り出しや回転によって観察位置を移動できるにもかかわらず、内視鏡保持具の動きを制限する手段がないため、術者は細心の注意を払って内視鏡の位置決めを行なわなければならない。また、前記特開平６−２６１９１１号公報の技術では、内視鏡保持具の動きの制限を選択的に行なうことができるが、選択方法は術者に任されており、術者は細心の注意を払って動きの制限を選択しなければならない。また、この技術では、内視鏡が保持具に摺動自在に取り付けられている。しかし、内視鏡は術者が意図的に操作しなければ摺動できないように固定されているため、術者は、不意の操作による術部への損傷を防ぐため、細心の注意を払って保持具および内視鏡の操作を行なわなければならない。
【０００９】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、内視鏡の観察方向の変更に応じて内視鏡の保持状態を適切に制御でき、内視鏡の移動に伴う生体組織の損傷を防止することができる内視鏡観察システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の内視鏡観察システムは、複数の方向の観察が可能でありその観察方向を選択して観察可能な内視鏡と、
前記内視鏡の観察方向を変更する手段と、
体内を観察可能な状態で設置した前記内視鏡を空間内で複数の方向へ移動可能に保持するとともに、前記空間内で内視鏡を任意の位置に位置決め固定する機能を有する内視鏡保持具と、
前記内視鏡の観察方向を検出する観察方向検出手段と、
前記観察方向検出手段の検出結果に基づいて前記内視鏡が選択した観察視野方向とは異なる向きへの移動に制限を加えるように前記内視鏡保持具による内視鏡の保持状態を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１〜図５は本発明の第１の実施形態を示している。図１に示されるように、本実施形態に係る医療用観察システムは、鏡体１を有する手術用顕微鏡と、手術用顕微鏡とともに使用される内視鏡観察システムとから構成されている。前記内視鏡観察システムは、内視鏡としての硬性鏡１０と、硬性鏡１０を保持する内視鏡保持具１１と、硬性鏡１０および内視鏡保持具１１を操作するためのフットスイッチ１５と、硬性鏡１０の視野方向を制御するための視野変更制御部１６と、内視鏡保持具１１を制御するための内視鏡保持具制御部１４とを備えている。
【００１５】
手術用顕微鏡の鏡体１は、図示しない架台に取り付けられており、３次元空間の所望の位置に位置決めされている。鏡体１の位置を検知するために、鏡体１の外面には、公知のナビゲーション用のマーカ９が設けられている。立体観察が行なえるように、鏡体１には、対物レンズ２と、一対の変倍光学系３ａ，３ｂと、一対の結像光学系（結像レンズ）４ａ，４ｂと、一対の接眼光学系（接眼レンズ）５ａ，５ｂとからなる立体観察光学系が設けられている。
【００１６】
結像光学系４ａ，４ｂと接眼光学系５ａ，５ｂとの間には一対のミラー６ａ，６ｂが設けられている。これらのミラー６ａ，６ｂは、図２に示されるように、全反射部３３と半反射部３４とを有しており、ソレノイド３２ａ，３２ｂにより、図中実線で示される位置と破線で示される位置との間で回動される。なお、図２には、簡単のため、片側の光路のみが示されている。
【００１７】
また、硬性鏡１０の観察画像を手術用顕微鏡の視野内に投影するために、手術用顕微鏡の観察光軸と直交するミラー６ａ，６ｂの光軸上には、結像レンズ７ａ，７ｂと液晶モニター８ａ，８ｂとが設けられている。
【００１８】
図１に示されるように、硬性鏡１０は、内視鏡保持具１１により、３次元空間の所望の位置に位置決めされている。内視鏡保持具１１は、６つの自由度を有するアーム１３と、アーム１３の先端に設けられ且つ硬性鏡１０を保持する内視鏡保持部１２とを備えている。アーム１３は、複数のアーム部が支軸ａ〜ｆを介して互いに回動可能に連結されることによって構成されている。各支軸ａ〜ｆには図示しない電磁ブレーキが内蔵されており、各電磁ブレーキは内視鏡保持具制御部１４に接続されている。
【００１９】
また、フットスイッチ１５は、硬性鏡１０の観察方向を切り換える観察方向変更手段を構成する観察方向切り換えスイッチ（ＳＷ）１５ａと、前記電磁ブレーキによる制動状態を解除してアーム１３の自由な動作を許容するためのアーム解除スイッチ（ＳＷ）１５ｂとを有している。また、フットスイッチ１５は、内視鏡保持具制御部１４と視野変更制御部１６とにそれぞれ接続されている。
【００２０】
硬性鏡１０の手元側には、硬性鏡１０の位置検出に利用されるナビゲーション用のマーカ１７と、撮像手段としてのＴＶカメラヘッド１８とが取り付けられている。ＴＶカメラヘッドはカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという。）１９に接続され、ＣＣＵ１９は画像変換手段２０に接続され、画像変換手段２０はモニタ２１とミキサ２２ａ，２２ｂとにそれぞれ接続されている。
【００２１】
また、視野変更制御部１６は、内視鏡保持具制御部１４と、画像変換手段２０と、ナビゲーション用ワークステーション（以下、ＷＳという。）２３とにそれぞれ接続されている。ＷＳ２３は、ＷＳ用モニタ２４と、公知のナビゲーション用デジタイザ２５と、ミキサ２２ａ，２２ｂとにそれぞれ接続されている。
【００２２】
硬性鏡１０および内視鏡保持部１２の詳細が図３に示されている。図示のように、内視鏡保持部１２は、硬性鏡１０が挿通可能な取付孔を有する保持部本体１２ａと、硬性鏡１０を保持部本体１２ａに所定の力量で固定するための重さ出し機構２６とからなる。また、硬性鏡１０は、その手元側に、ストッパ２７を有している。このストッパ２７は、硬性鏡１０が保持部本体１２ａの前記取付孔内に挿通された際に、保持部本体１２ａの上端と当接して、保持部本体１２ａの下端からの硬性鏡１０の突出量を規制する。
【００２３】
重さ出し機構２６は、保持部本体１２ａに螺着され且つその先端が保持部本体１２ａの前記取付孔に挿通される硬性鏡１０の外面に当て付けられるビス２６ａからなる。ビス２６ａは、保持部本体１２ａに対する捩じ込み量（締め付け量）が調整されることにより、硬性鏡１０の外面に対するその先端の圧接度合が調整される。すなわち、重さ出し機構２６は、ストッパ２７と協働して硬性鏡１０を保持部本体１２ａに対して支持するとともに、ビス２６ａによる調整操作によって硬性鏡１０の移動力量（操作力量）の重さを調整して、硬性鏡１０に所定の力量以上の力が加わった時にのみ硬性鏡１０の引き抜き方向（図中に矢印Ａで示される軸方向）への移動または回転（硬性鏡１０の長手中心軸を中心とする図中矢印Ｂで示される方向の回転）を許容する。
【００２４】
また、硬性鏡１０の先端部には、直視用対物レンズ２８と側視用対物レンズ２９とが配設されている。直視用対物レンズ２８の中心を通る光軸と側視用対物レンズ２９の中心を通る光軸との交点付近には、観察方向を直視と側視との間で切り換えるための可動ミラー３０が設けられている。可動ミラー３０は、視野変更制御部１６によって制御されるアクチュエータ３１により、図中実線で示される位置と破線で示される位置との間で回動される。
【００２５】
次に、上記構成の医療用観察システムの作用について説明する。
【００２６】
手術用顕微鏡のみを使用して術部を観察する場合には、鏡体１を所望の位置に位置決めして接眼レンズ５ａ，５ｂを覗くだけで良い。通常、ソレノイド３２ａ，３２ｂはＯＦＦ状態にあり、ミラー６ａ，６ｂは図中破線で示される位置にあるため、図示しない光源から照射された光束は、対物レンズ２を通じて鏡体１内に入射し、変倍光学系３ａ，３ｂと結像レンズ４ａ，４ｂと接眼レンズ５ａ，５ｂとを経由して、術者の眼に導かれる。したがって、術者は術部を立体的に観察することができる。
【００２７】
手術用顕微鏡と硬性鏡１０とを併用する場合には、まず、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮして、内視鏡保持具１１のアーム１３のロック状態を解除する。この場合、アーム解除ＳＷ１５ｂからのＯＮ信号は内視鏡保持具制御部１４に伝達され、内視鏡保持具制御部１４はアーム１３の支軸ａ〜ｆに内蔵された図示しない６つの電磁ブレーキを解除する。したがって、術者は、内視鏡保持具１１に保持された硬性鏡１０を軽い力で移動させることができる。
【００２８】
次に、内視鏡保持具１１に保持された硬性鏡１０を３次元空間内の所望の位置に位置決めする。この時、観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない状態（ＯＦＦ状態）では、硬性鏡１０に内蔵された可動ミラー３０は、図中破線で示される位置にある。そのため、硬性鏡１０は直視状態となっている。すなわち、硬性鏡１０の観察方向はその長手軸方向（挿入方向）に設定されている。したがって、直視用対物レンズ２８に入射した光束は、ＴＶカメラヘッド１８の図示しない撮像素子上に結像し、電気信号に変換される。この電気信号は、ＣＣＵ１９に伝達されて規格化された映像信号に変換された後、ＣＣＵ１９から画像変換手段２０へと出力される。
【００２９】
また、観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない状態（ＯＦＦ状態）では、硬性鏡１０が直視状態である旨の信号が視野変更制御部１６からＷＳ２３および画像変換手段２０に出力される。画像変換手段２０は、直視状態である旨の信号を受け取ると、ＣＣＵ１９からの映像信号をそのままモニタ２１およびミキサ２２ａ，２２ｂに出力する。
【００３０】
一方、デジタイザ２５は、手術用顕微鏡の鏡体１に設けられたマーカ９および硬性鏡１０に設けられたマーカ１７を撮影している。デジタイザ２５で撮影されたマーカ９，１７はＷＳ２３で画像処理され、これによって、顕微鏡観察位置および硬性鏡１０の先端位置が演算される。すなわち、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の先端位置および硬性鏡１０の挿入方向が演算される。ＷＳ２３は、顕微鏡視野内の液晶モニタ８ａ，８ｂの硬性鏡１０の先端位置に対応する位置を起点に、直視状態である旨の信号に基づいて、硬性鏡１０の挿入方向に矢印マーカ画像を作成する。矢印マーカ画像は、ＷＳ２３からミキサ２２ａ，２２ｂへ出力される。ミキサ２２ａ，２２ｂは、入力された矢印マーカ画像をベースに、画像変換手段２０からの硬性鏡画像を左１／４部分にスーパーインポーズする。この時の合成された画像が図４の（ｃ）に示されている。この画像はミキサ２２ａ，２２ｂから液晶モニタ８ａ，８ｂに入力される。
【００３１】
この状態で、図示しない入力手段を介してソレノイド３２ａ，３２ｂがＯＮされると、ミラー６ａ，６ｂが図中実線で示される位置に移動し、液晶モニタ８ａ，８ｂに入力された画像が顕微鏡視野内で観察可能となる。すなわち、液晶モニタ８ａ，８ｂに入力された図４の（ｃ）に示される画像は、結像レンズ７ａを介してミラー６ａ，６ｂで反射され、接眼レンズ５ａ，５ｂを通じて術者に観察される。この場合、液晶モニタ８ａ，８ｂの左１／４に投影された硬性鏡画像は、ミラー６ａ，６ｂの全反射部３３によって反射され、術者の眼に導かれる。残りの３／４は、半反射部３４で反射され、顕微鏡光学像と重像されて術者の眼に導かれる。したがって、術者は、図４の（ｄ）に示された像を顕微鏡によって観察することができ、これにより、硬性鏡１０の先端が顕微鏡視野の死角に入った場合でも、硬性鏡１０の先端位置および観察方向を把握しながら硬性鏡１０の位置決めを行なうことができる。
【００３２】
このようにして硬性鏡１０の位置決めが終了したら、アーム解除ＳＷ１５ｂをＯＦＦする。この信号は内視鏡保持具制御部１４に伝達され、アーム１３の支軸ａ〜ｆに内蔵された図示しない電磁ブレーキがロックされる。これにより、硬性鏡１０の位置決め状態がロックされる。
【００３３】
次に、硬性鏡１０によって側視観察を行なう場合には、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。このＯＮ信号は視野変更制御部１６に伝達され、これにより、視野変更制御部１６は、アクチュエータ３１に駆動信号を出力するとともに、内視鏡保持具制御部１４と画像変換手段２０とＷＳ２３とに対して側視状態である旨の信号を出力する。
【００３４】
内視鏡保持具制御部１４は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号が入力されている間、アーム解除ＳＷ１５ｂの入力を受け付けない。すなわち、側視状態の時にアーム解除ＳＷ１５ｂを操作しても、電磁ブレーキのロック状態は維持され（解除されず）、硬性鏡１０を現在の位置から移動させることはできない。
【００３５】
また、アクチュエータ３１は、視野変更制御部１６から駆動信号を受け取ると、可動ミラー３０を図３に実線で示される位置へ移動させる。これにより、側視用対物レンズ２９からの入射光束による像がＴＶカメラヘッド１８によって撮像されてＣＣＵ１９で映像信号に変換される。
【００３６】
また、画像変換手段２０は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号を受け取ると、ＣＣＵ１９からの映像信号を画像変換する。すなわち、側視用対物レンズ２９から入射した光束は、一回反射でＴＶカメラヘッド１８に撮像されるため、鏡像となる。そのため、画像変換手段２０は、この鏡像を補正すべく画像変換を行ない、変換した画像をモニタ２１およびミキサ２２ａ，２２ｂに出力する。
【００３７】
また、ＷＳ２３は、視野変更制御部１６から側視状態である旨の信号を受け取ると、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の先端位置、硬性鏡１０の挿入方向、硬性鏡１０の観察方向をそれぞれ演算する。そして、ＷＳ２３は、この演算結果に基づいて、顕微鏡視野内の硬性鏡１０の先端位置に適合する位置を起点に、硬性鏡１０の観察方向に矢印マーカ画像を作成する。この矢印マーカ画像は、直視状態の時と同様に、ミキサ２２ａ，２２ｂで硬性鏡１０の画像と合成される。合成された画像が図４の（ａ）に示されている。したがって、術者は、図４の（ｂ）に示された像を顕微鏡によって観察することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、硬性鏡１０が直視状態にある時にのみ、内視鏡保持具１１を介して硬性鏡１０を移動させることができるようになっている。すなわち、本実施形態において、視野変更制御部１６は、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａのＯＮ／ＯＦＦ状態を検知して硬性鏡１０の観察方向を検出する観察方向検出手段を構成しており、観察方向切り換えＳＷ１５ａからＯＮ信号を受け取らない時すなわち硬性鏡１０が直視状態にある時には内視鏡保持具制御部１４に信号を出力せず、また、観察方向切り換えＳＷ１５ａからＯＮ信号を受け取った時すなわち硬性鏡１０が側視状態にある時には内視鏡保持具制御部１４にその旨の信号を出力する。一方、内視鏡保持具制御部１４は、視野変更制御部１６からの出力信号を受け取らない時には、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂからのＯＮ信号に基づいて、内視鏡保持具１１のアーム１３に設けられた電磁ブレーキのロック状態を解除して硬性鏡１０の自由な移動を許容するとともに、視野変更制御部１６から出力信号を受け取った時には、その信号に基づいて、内視鏡保持具１１のアーム１３に設けられた電磁ブレーキのロック状態を解除不可能とし、硬性鏡１０のそれ以上の動きを阻止する。つまり、本実施形態では、視野変更制御部１６によって硬性鏡１０の観察方向が検出されるとともに、その検出結果により内視鏡保持具制御部１４が内視鏡保持具１１による硬性鏡１０の保持状態を制御するようになっている。
【００３９】
このように、硬性鏡１０が直視状態にある時に硬性鏡１０の移動を可能とし、硬性鏡１０が側視状態にある時には硬性鏡１０の移動を不可能とする制御形態を採用すれば、硬性鏡１０の先端側前方の状態が把握できない側視状態下で硬性鏡１０を不用意に動かして硬性鏡１０によって患部を傷付けてしまう（硬性鏡１０の軸方向の移動に術者が気付かず、硬性鏡１０の先端によって術部を損傷させてしまう）といった事態を回避することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、内視鏡保持具１１がフリー状態にある場合（硬性鏡１０が直視状態で、アーム１３が電磁ブレーキ解除状態にある場合）、硬性鏡１０に所定の力量以上の力が加わると、重さ出し機構２６によって硬性鏡１０の引き抜き方向への移動が許容されるようになっている。したがって、硬性鏡１０に不用意な力（具体的には、軸方向の力）を加えてしまった場合でも、硬性鏡１０によって術部を傷付けてしまうことがない。すなわち、硬性鏡１０に軸方向の力が作用して、硬性鏡１０の先端が術部に突き当たった場合には、その反作用として硬性鏡１０が引き抜き方向に力を受けるが、この力を重さ出し機構２６によって逃がしてやることにより、術部が硬性鏡１０の先端によって圧迫されて損傷を受けることが防止される。
【００４１】
また、本実施形態では、硬性鏡１０の観察方向を顕微鏡視野内に表示させることができるようになっている。したがって、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の観察点の把握が容易となり、手術の効率アップが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、ＷＳ２３が作成する矢印マーカ画像に硬性鏡１０の仮想像を重ねても良い。すなわち、例えば検出した観察方向に応じて、図５の（ａ）または（ｂ）のような矢印マーカと硬性鏡仮想像とを作成し、この画像を顕微鏡視野に投影すれば、図５の（ｃ）または（ｄ）のような顕微鏡像を得ることができる。このような画像によれば、硬性鏡１０の先端が死角になった場合でも、硬性鏡１０の先端位置の把握がさらに容易となり、手術をよりスムーズに行なうことができる。
【００４３】
図６および図７は本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施形態において、硬性鏡４０は、第１の実施形態と同一の内視鏡保持具１１に取り付けられている。硬性鏡４０の先端には、直視用対物レンズ４１と側視用対物レンズ４２とが第１の実施形態と同様に設けられている。直視用対物レンズ４１の直ぐ後ろには、直視用シャッタ部材４３が設けられている。側視用対物レンズ４２の直ぐ後ろには、側視用シャッタ部材４４が設けられている。直視用シャッタ部材４３および側視用シャッタ部材４４は、シャッタ制御手段４５に接続されている。直視用対物レンズ４１および側視用対物レンズ４２の各光軸の交点には、直視用対物レンズ４１および側視用対物レンズ４２からの各光束をＴＶカメラヘッド１８へ導くハーフプリズム４６が設けられている。
【００４５】
シャッタ制御手段４５には、第１の実施形態と同様の視野変更制御部１６およびタイミングジェネレータ（以下、ＴＧという。）４７が接続されている。ＴＧ４７はＣＣＵ１９および像分割手段４８に接続されている。
【００４６】
ＣＣＵ１９の図示しない映像信号出力端子は、像分割手段４８に接続されている。像分割手段４８は、ＴＧ４７の入力に同期してＣＣＵ１９からの映像信号をフレーム毎に分割して第１および第２の出力端子から出力する。前記第１の出力端子はミキサ４９に直結されており、前記第２の出力端子は画像変換手段２０を介してミキサ４９に接続されている。また、ミキサ４９の出力端子は、モニタ２１および第１の実施形態と同様のミキサ２２ａ，２２ｂに接続されている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４７】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００４８】
硬性鏡４０が直視状態の場合（観察方向切り換えＳＷ１５ａがＯＮされていない場合）、シャッタ制御手段４５は、ＴＧ４７のタイミングに同期して、直視用シャッタ部材４３および側視用シャッタ部材４４を制御する。すなわち、シャッタ制御手段４５は、一定周期で、「直視用シャッタ部材４３…ＯＮ；側視用シャッタ部材４４…ＯＦＦ」の状態と「直視用シャッタ部材４３…ＯＦＦ；側視用シャッタ部材４４…ＯＮ」の状態とを切り換える。シャッタ部材４３，４４はＯＮの場合に光を透過し、ＯＦＦの場合に光を遮光する。これによって、ＴＶカメラヘッド１８では、一定周期で直視像と側視像とが交互に撮影される。ＣＣＵ１９は、ＴＧ４７のタイミングに同期して撮影された画像を映像信号として出力する。ＣＣＵ１９から出力された映像信号は、像分割手段４８において、ＴＧ４７のタイミングに同期して２つの画像に分割される。すなわち、「直視用シャッタ部材４３…ＯＮ；側視用シャッタ部材４４…ＯＦＦ」の状態（タイミング）で撮影された直視画像の映像信号は、像分割手段４８の第１の出力端子からミキサ４９に出力される。また、「直視用シャッタ部材４３…ＯＦＦ；側視用シャッタ部材４４…ＯＮ」の状態（タイミング）で撮影された側視画像の映像信号は、像分割手段４８の第２の出力端子から画像変換手段２０に入力され、第１の実施形態と同様に一回反射の鏡像が正立像に補正された後、ミキサ４９に出力される。
【００４９】
像分割手段４８の第１および第２の出力端子からミキサ４９に出力された信号は、ミキサ４９で合成され、モニタ２１の左右に図６に示される如く表示される。また、ミキサ４９の別の出力端子は第１の実施形態と同様のミキサ２２ａ，２２ｂにも接続されているため、鏡体１の液晶モニター８ａ，８ｂにもモニタ２１と同様の画像が表示される。この時の顕微鏡視野内の画像が図７に示されている。顕微鏡像に重像されている矢印画像は、第１の実施形態と同様に作成されるが、本実施形態の場合は、硬性鏡４０の直視方向と側視方向とが同時に観察されるため、その両方の観察方向が同時に表示される。
【００５０】
このように、術者は、直視状態と側視状態とを同時に観察しながら、内視鏡保持具１１の固定状態を解除して、硬性鏡４０の位置決めを行なう。
【００５１】
次に、術者が側視方向を詳細に観察する場合には、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。この信号は視野変更制御部１６へ送られ、視野変更制御部１６はシャッタ制御手段４５に側視方向の観察をする旨の信号を出力する。これによって、シャッタ制御手段４５は、直視用シャッタ部材４３をＯＦＦに、側視用シャッタ部材４４をＯＮする。すなわち、ＴＶカメラヘッド１８は側視用対物レンズ４２の画像のみを撮像する。ＴＶカメラヘッド１８で撮像された側視画像は、ＣＣＵ１９で映像信号に変換され、像分割手段４８およびミキサ４９を介してモニタ２１に表示される。
【００５２】
この他の作用は第１の実施形態と同様であり、顕微鏡視野には図４の（ｂ）に示されるような像が観察される。無論、この状態では、内視鏡保持具１１の動作はロックされている。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、直視状態では、直視像と側視像とを同時に観察しながら硬性鏡４０の位置決めを行なえるため、位置決め作業がより効率的に行なえる。
【００５４】
図８は本発明の第３の実施形態を示している。なお、なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には、内視鏡保持部６０が設けられている。内視鏡保持部６０には、硬性鏡６１が挿入されて取り付けられている。内視鏡保持部６０の内視鏡挿通穴６９は、その内径が硬性鏡６１の挿入部の外径と略同一の小径穴部６９ａと、その内径が小径穴部６９ａのそれよりも大きい大径穴部６９ｂとからなる。また、内視鏡保持部６０には、大径穴部６９ｂの近傍に、永久磁石６２が埋め込まれている。
【００５６】
硬性鏡６１の挿入部の外周面にはストッパ部材６３が嵌合されている。このストッパ部材６３が内視鏡挿通穴６９の段差部すなわち大径穴部６９ｂの奥端面に係合することにより、硬性鏡６１が軸方向で位置決めされる。なお、ストッパ部材６３は、磁石に吸着する材料、例えば鉄等によって形成されている。また、硬性鏡６１はステンレス製である。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００５７】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００５８】
硬性鏡６１を内視鏡保持部６０に挿入すると、硬性鏡６３に嵌合されたストッパ部材６３が内視鏡挿通穴６９の段差部（大径穴部６９ｂの奥端面）に係合して永久磁石６２により固定される。この状態で、術者が、硬性鏡６１を位置合わせするために、硬性鏡６１の軸方向に不用意な力を加えると、硬性鏡６１はその先端が生体に突き当たって引き抜き方向Ａに力を受ける。永久磁石６２は所定の力量でストッパ部材６３を固定しているため、これを超える力量の引き抜き方向の力が硬性鏡６１に作用すると、ストッパ部材６３は内視鏡保持部６０の大径穴部６９ｂから外れる。したがって、硬性鏡６１は引き抜き方向に移動することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、構造が簡単となり、安価に製造できる。
【００６０】
図９は本発明の第４の実施形態を示している。なお、なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には内視鏡保持部７０が設けられている。内視鏡保持部７０には、硬性鏡７１が挿入されて取り付けられている。内視鏡保持部７０の内視鏡挿通穴７９は、その内径が硬性鏡７１の挿入部の外径と略同一の小径穴部７９ａと、その内径が小径穴部７９ａのそれよりも大きい大径穴部７９ｂとからなる。また、内視鏡保持部７０には、大径穴部７９ｂの近傍に、電磁石７２が埋め込まれている。この電磁石７２は電流調節部７３に接続されている。
【００６２】
硬性鏡７１の挿入部の外周面にはストッパ部材６３が嵌合されている。このストッパ部材６３が内視鏡挿通穴７９の段差部すなわち大径穴部７９ｂの奥端面に係合することにより、硬性鏡７１が軸方向で位置決めされる。
【００６３】
硬性鏡７１の先端部には、少なくとも１つの方向（本実施形態では少なくとも軸方向）から加えられた外力を検出する外力検出手段としての複数の圧力センサ７４が設けられている。これらの圧力センサ７４は電流調節部７３に接続されている。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００６４】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００６５】
術者が硬性鏡７１を使用する際は、電流調節部７３から所定の電流が電磁石７２に供給される。電磁石７２は、この電流により所定の磁力を発生し、ストッパ部材６３を強固に固定する。これによって、硬性鏡７１は内視鏡保持部７０に強固に固定される。
【００６６】
術者が硬性鏡７１を位置決めする際に不用意な力を加えた場合、硬性鏡７１の先端に設けられた圧力センサ７４が生体組織に触れて出力を発生する。圧力センサー７４の出力は電流調節部７３に伝達される。電流調節部７３は、圧力センサ７４からの出力を受けると、電磁石７２に出力する電流値を所定の電流値よりも小さくする。これによって、電磁石７２の磁力は弱くなる。したがって、硬性鏡７１が引き抜き方向の力を受けた場合に、硬性鏡７１は容易に内視鏡保持部６０から外れ、引き抜き方向に移動する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、圧力センサ７４によって非常に軟らかい組織に対しても適用が可能となる。また、硬性鏡の種類によって固定力を調節できるため汎用性が高い。なお、本実施形態においては、圧力センサ７４の出力を受けた場合の電流調節部７３の電流出力をゼロにしても、同様の効果が得られる。
【００６８】
図１０は本発明の第５の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施形態において、内視鏡保持具１１のアーム１３の先端には、内視鏡保持部８０が設けられている。内視鏡保持部８０の内視鏡挿通穴８９には、硬性鏡１０が挿入されて取り付けられている。また、内視鏡保持部８０にはエンコーダ８１が内蔵されている。エンコーダ８１は、円筒形状に形成されており、円筒の中空部内に挿入された硬性鏡１０の回転角度を検出する。硬性鏡１０は、第１の実施の形態と同様、直視と側視の各状態に切り換え可能である。
【００７０】
エンコーダ８１は観察角度検出部（観察方向検出手段）８２に接続されている。観察角度検出部８２は内視鏡保持具制御部１４に接続されている。視野変更制御部１６は、第１の実施形態と同様、内視鏡保持具制御部１４に接続されている。内視鏡保持具制御部１４は、第１の実施の形態と同様、アーム１３の各支軸ａ〜軸ｆに内蔵された図示しない電磁ブレーキに接続されている。なお、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７１】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００７２】
術者は、硬性鏡１０が直視状態においてアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮすることにより、第１の実施形態と同様に硬性鏡１０の全体の位置決めを行なうことができる。また、術者は、観察方向切り換えＳＷをＯＮすることにより、硬性鏡１０の観察方向を側視状態に切り換えることができる。この時、視野変更制御部１６は、側視状態である旨の信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。また、この時、エンコーダ８１は硬性鏡１０の回転角度を出力し、観察角度検出部８２はこの出力を基に硬性鏡１０が例えば上方を観察していることを検出する。具体的には、観察角度検出部８２は、上方または下方を観察していることを検出した際には、上下方向観察信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。同様に、術者が硬性鏡１０を回転させて右方または左方を観察している際には、観察角度検出部８２は、その旨を検知し、左右方向観察信号を内視鏡保持具制御部１４に出力する。
【００７３】
内視鏡保持具制御部１４は、側視状態である旨の信号および上下方向観察信号を受け取っている場合は、アーム解除ＳＷ１５ｂがＯＮされると、軸ａの電磁ブレーキのみを解除する。これにより、内視鏡保持具１１は軸ａのみフリーとなるため、硬性鏡１０の先端は図中実線で示される方向（上下方向）にのみ移動可能となる。また、内視鏡保持具制御部１４は、側視状態である旨の信号および左右方向観察信号を受け取っている場合には、アーム解除ＳＷ１５ｂがＯＮされると、軸ｂの電磁ブレーキのみを解除する。これにより、内視鏡保持具１１は軸ｂのみフリーとなるため、硬性鏡１０の先端は図中破線で示される方向（左右方向）にのみに移動可能となる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、側視状態の時であっても、硬性鏡の移動を観察方向にのみ許容するため、観察の自由度が増し、手術がスムーズに行なえる。
【００７５】
図１１および図１２は本発明の第６の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
本実施形態において、手術用顕微鏡の鏡体１には、第１の実施形態と同様、結像レンズ４ａ，４ｂと、接眼レンズ５ａ，５ｂと、結像レンズ７ａ，７ｂと、液晶モニタ８ａ，８ｂとが設けられている。
【００７７】
顕微鏡用結像レンズ４ａ，４ｂの光軸と液晶モニタ用結像レンズ７ａ，７ｂの光軸との交点で且つ結像点の付近には、ミラー９０が設けられている。ミラー９０はその１／４が切り欠かれている。フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂは、内視鏡保持具制御部１４に直接に接続されておらず、モータ制御部９１を介して接続されている。また、観察方向切り換えＳＷ１５ａはモータ制御部９１に接続されている。
【００７８】
モータ制御部９１はモータ９２に接続されている。モータ９２の回転軸にはラックピニオン機構９３のピニオンギアが取り付けられている。また、ラックピニオン機構９３のラックはミラー９０に取り付けられており、これにより、ミラー９０は反射面方向に摺動可能となっている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７９】
次に、上記構成の作用について説明する。
【００８０】
硬性鏡１０が直視状態である場合、ミラー９０は図１１の（ｂ）に示す位置にあり、顕微鏡視野は図１２の（ｂ）に示す如きになる。この状態で、術者は、硬性鏡１０の位置決めを行なう。硬性鏡１０が直視状態の時は、アーム解除ＳＷ１５ｂの信号はモータ制御部９１を介してそのまま内視鏡保持具制御部１４に送られる。これによって、硬性鏡１０がフリーで移動される。
【００８１】
次に、術者が硬性鏡１０を側視状態に切り換える場合は、フットスイッチ１５の観察方向切り換えＳＷ１５ａをＯＮする。これにより、硬性鏡１０の視野は側視方向に切り換わる。同時に、観察方向切り換えＳＷ１５ａからのＯＮ信号はモータ制御部９１にも伝達され、モータ９２が駆動される。これによって、ラックピニオン機構９３を介してミラー９０が図１２の（ａ）の位置へと移動される。この時、ＷＳ２３は、矢印マーカ画像の代わりに図１２の（ａ）に示す内視鏡キャラクタ画像を作成して出力する。内視鏡キャラクタ画像には、顕微鏡視野内における硬性鏡１０の向きが硬性鏡１０のイメージで作成され、観察方向が矢印で示される。ミキサ２２ａ，２２ｂは適宜作用し、硬性鏡１０の画像および内視鏡キャラクタ画像を合成する。顕微鏡像は、ミラー９０の１／４切り欠き部のみを通過して観察される。この時の顕微鏡視野は図１２の（ａ）の如きになる。
【００８２】
ここで、術者が硬性鏡１０の観察位置を移動する場合は、フットスイッチ１５のアーム解除ＳＷ１５ｂをＯＮする。アーム解除ＳＷ１５ｂの信号はモータ制御部９１へ伝達される。これにより、モータ制御部９１はモータ９２を駆動する。モータ９２によってラックピニオン機構９３が駆動され、ミラー９０が図１１の（ｂ）に示す位置に待避される。この後、モータ制御部９１から内視鏡保持具制御部１４へアーム解除信号が出力される。ここで、術者が硬性鏡１０を直視状態にすれば、硬性鏡１０の移動がフリーで行なわれる。
【００８３】
以上のように、本実施形態によれば、硬性鏡観察時に、硬性鏡を移動しようとした場合、観察視野が顕微鏡画像に切り換わるため、術者は容易に硬性鏡を目的部位に導くことができ、手術の効率が向上する。
【００８４】
なお、以上説明してきた技術内容によれば、以下に示すような各種の構成が得られる。
【００８５】
１．内視鏡と、内視鏡を所定の自由度で保持する保持具と、内視鏡の観察方向を変更する手段とを有する医療用観察システムにおいて、
内視鏡の観察方向を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて保持具の自由度を制限する制限手段とを設けたことを特徴とする医療用観察システム。
【００８６】
（第１項の効果）内視鏡の観察方向を変更しても、保持具に適切な動きの制限を与えることができる。したがって、手術をスムーズに行なえる。
【００８７】
２．前記検出手段が内視鏡が直視状態であることを検出した場合のみ、前記保持具の移動が可能であることを特徴とする第１項に記載の医療用観察システム。
【００８８】
３．前記制限手段は、前記検出手段の検出結果に関わらず、保持具の少なくとも一つの方向の動きに対しては制限を加えないことを特徴とする第１項に記載の医療用観察システム。
【００８９】
４．前記動きの制限を加えない方向は、内視鏡の軸線方向であることを特徴とする第３項に記載の医療用観察システム。
【００９０】
５．内視鏡を保持する内視鏡保持具において、
前記内視鏡保持具の内視鏡取り付け部が、少なくとも一つの方向に対して所定の力量で内視鏡の固定が解除される取り付け手段であることを特徴とする内視鏡保持具。
【００９１】
（第５項の効果）
不意な力を与えても安全である。
【００９２】
６．内視鏡の固定が解除される方向は、内視鏡の軸線方向であることを特徴とする第５項に記載の内視鏡保持具。
【００９３】
７．前記取り付け手段がマグネットであることを特徴とする第５項または第6項に記載の内視鏡保持具。
【００９４】
８．手術用顕微鏡と、内視鏡と、内視鏡の移動状態を検出する検出部と、手術用顕微鏡像と内視鏡像を切り換えて観察可能な表示部とを有する医療用観察システムにおいて、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記表示部を手術用顕微鏡像に切り換える制御部を有することを特徴とする医療用観察システム。
【００９５】
（第８項の効果）
内視鏡保持具を移動する際に、術者が瞬時に周囲の状況を把握できる。したがって、顕微鏡観察下での内視鏡の操作性を向上できる。
【００９６】
９．前記表示部が手術用顕微鏡像および内視鏡像を切り換えて表示する際には、他方の画像を子画面表示することを特徴とする第８項に記載の医療用観察システム。
【００９７】
１０．前記手術用顕微鏡像は光学像であることを特徴とする第８項または第９項に記載の医療用観察システム。
【００９８】
１１．前記内視鏡は保持具に保持されており、前記検出部は保持具の状態を検出する手段であることを特徴とする第８項ないし第１０項のいずれか１項に記載の医療用観察システム。
【００９９】
１２．前記内視鏡は保持具に保持されており、前記検出部は保持具への操作入力を検出する手段であることを特徴とする第１１項に記載の医療用観察システム。
【０１００】
１３．手術用顕微鏡と、内視鏡と、内視鏡先端位置及び手術用顕微鏡観察位置を検出するナビゲーション装置と、内視鏡の観察方向を検出する検出部とを有する医療用観察システムにおいて、
ナビゲーション装置により内視鏡先端が手術用顕微鏡視野内に導かれたことを検出した際に、前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも内視鏡の観察方向を手術用顕微鏡視野と関連づけて表示することを特徴とした医療用観察システム。
【０１０１】
（第１３項の効果）
手術用顕微鏡と内視鏡を同時に使用する手術において、手術用顕微鏡の死角を観察する際に内視鏡の観察位置および観察方向を容易に把握できる。これに対して、特開平９−１４０６６５号公報、特開平９−２５３０３８号公報、特開平１０−２３４６６３号公報等に開示されている従来技術にあっては、内視鏡の観察位置および方向をＭＲＩ像、内視鏡像（再構築像を含む）に表示しているため、顕微鏡視野内で観察した場合に視野内の内視鏡との相関を掴みづらいという欠点がある。
【０１０２】
１４．前記関連づけは、内視鏡の観察方向を、前記手術用顕微鏡の光学像に重ね合わせて表示することを特徴とする第１３項に記載の医療用観察システム。
【０１０３】
１５．前記内視鏡の観察方向を示すキャラクターを、前記手術用顕微鏡の視野内に表示することを特徴とする第１３項または第１４項に記載の内視鏡観察システム。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内視鏡の観察方向の変更に応じて或いは内視鏡に不意な力が作用した際に内視鏡の保持状態を適切に制御でき、内視鏡の移動に伴う生体組織の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察システムを概略的に示す全体構成図である。
【図２】図１の観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図３】図１の観察システムを構成する手術用顕微鏡の鏡体内部の要部を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｃ）は矢印マーカ画像と内視鏡との合成画像、（ｂ）および（ｄ）は前記合成画像が投影された顕微鏡視野内における像である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は矢印マーカと内視鏡仮想像の合成画像、（ｃ）および（ｄ）は前記合成画像を含む内視鏡像が投影された顕微鏡視野内における像である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図７】図６の観察システムによって得られる顕微鏡視野内における像である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る観察システムを構成する内視鏡とその保持部の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る観察システムの要部構成図である。
【図１２】図１１の観察システムによって得られる顕微鏡視野内における像である。
【符号の説明】
１０，４０，６１，７１…硬性鏡（内視鏡）
１１…内視鏡保持具
１２，６０，７０，８０…内視鏡保持部
１４…内視鏡保持具制御部（制御手段）
１５ａ…観察方向切り換えＳＷ（観察方向変更手段）
１６…視野変更制御部（観察方向検出手段）
８２…観察角度検出部（観察方向検出手段）
Claims (1)
- 複数の方向の観察が可能でありその観察方向を選択して観察可能な内視鏡と、
前記内視鏡の観察方向を変更する手段と、
体内を観察可能な状態で設置した前記内視鏡を空間内で複数の方向へ移動可能に保持するとともに、前記空間内で内視鏡を任意の位置に位置決め固定する機能を有する内視鏡保持具と、
前記内視鏡の観察方向を検出する観察方向検出手段と、
前記観察方向検出手段の検出結果に基づいて前記内視鏡が選択した観察視野方向とは異なる向きへの移動に制限を加えるように前記内視鏡保持具による内視鏡の保持状態を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡観察システム。
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