JP4861727B2 - 電子内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の被観察部位の画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡に関する。

従来から、医療分野において、電子内視鏡を利用した医療診断が盛んに行われている。電子内視鏡の被検体内に挿入される挿入部先端には、ＣＣＤなどの撮像素子が内蔵されている。このＣＣＤにより取得した撮像信号に対して、プロセッサ装置で信号処理を施すことで、被検体内の画像（以下、内視鏡画像という場合がある。）が生成される。術者は、この内視鏡画像をモニタで観察しながら、電子内視鏡を操作して、診断を行う。

従来、電子内視鏡とプロセッサ装置とは、信号ケーブルにより接続されていたが、最近、信号ケーブルを取り除いたいわゆるワイヤレス電子内視鏡システムも考案されている（特許文献１および２参照）。このシステムでは、信号を電波に変調する変調部、および電波を送信する送信部を電子内視鏡に、電波を受信する受信部、および電波を元の信号に復調する復調部をプロセッサ装置にそれぞれ設け、電波によって信号の遣り取りを行えるようにしている。

ワイヤレス電子内視鏡システムは、電子内視鏡の使用時に、信号ケーブルによる操作の制約がなくなり、操作性が向上する。そのうえ、信号ケーブルを用いた従来の電子内視鏡システムでは、電子内視鏡側の患者回路とプロセッサ装置側の二次回路との間で約４ｋＶの絶縁耐圧を維持することが必須となるが、ワイヤレス電子内視鏡システムでは、電子内視鏡とプロセッサ装置との間に信号ケーブルによる電気的接続が存在しないため、上記のように高い絶縁耐圧を維持する構成が不要となる。

特開昭６０−４８０１１号公報 特開２００１−４６３３４号公報

ワイヤレス電子内視鏡では、電波を送信するためのアンテナが必要であるが、このアンテナの取り付け場所や形状によっては、電子内視鏡を操作する際の邪魔になるおそれがある。しかしながら、特許文献１および２では、アンテナの取り付け場所や形状などが具体的に記載されておらず、上記の操作性に関する問題が考慮されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、良好な操作性を確保することができる電子内視鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被検体の被観察部位の画像を取得し、前記画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡において、前記被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管を備え、前記可撓管の少なくとも一部分を、前記電波を送信するためのアンテナとして用いることを特徴とする。

前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分を伸展したときの長さを、前記電波の波長の整数分の１とすることが好ましい。

前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分の端を給電点とし、ヘリカルホイップアンテナとすることが好ましい。あるいは、前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分の中央を給電点とし、ヘリカルダイポールアンテナとすることが好ましい。

前記可撓管には筒状網体が被着されており、少なくとも前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分にあたる前記筒状網体の部分を、前記可撓管と電気的に絶縁することが好ましい。この場合、少なくとも前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分にあたる前記筒状網体の部分は、絶縁性の樹脂繊維からなることが好ましい。

螺旋の向きが反対の二つの可撓管が外側と内側に重ねて配されており、外側の可撓管を前記アンテナとして用い、内側の可撓管と電気的に絶縁することが好ましい。この場合、前記内側の可撓管は、表面に酸化皮膜が形成された金属であることが好ましい。

前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分を、他の部分と電気的に絶縁することが好ましい。この場合、前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分と他の部分とを、絶縁リングで連結することが好ましい。

本発明の電子内視鏡によれば、被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管の少なくとも一部を、電波を送信するためのアンテナとして用いるので、良好な操作性を確保することができる。

図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、およびプロセッサ装置１１から構成される。電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とは、信号の遣り取りを電波１２（例えば、送受信周波数帯域３００ＭＨｚ（＝波長１ｍ））にて行う。

電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４とを備えている。挿入部１３の先端に連設された先端部１３ａには、被検体内の被観察部位像の像光を取り込むための対物レンズ１５と像光を撮像するＣＣＤ１６、および照射レンズ１７と被検体内照明用のＬＥＤ１８（ともに図４参照）が内蔵されている。ＣＣＤ１６により取得された被検体内の画像は、プロセッサ装置１１に接続されたモニタ１９に内視鏡画像として表示される。

先端部１３ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１３ｂが設けられている。湾曲部１３ｂは、操作部１４に設けられたアングルノブ１４ａが操作されて、挿入部１３内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部１３ａが被検体内の所望の方向に向けられる。

湾曲部１３ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１３ｃが設けられている。軟性部１３ｃは、先端部１３ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１４を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、数ｍの長さを有する。

操作部１４の下方には、水が貯留される貯水タンク２１と、エアーが貯留されるエアーボンベ２２とが内蔵されたカートリッジ２３が着脱自在に取り付けられている。これら貯水タンク２１、エアーボンベ２２に貯留された水、エアーは、操作部１４の送水／送気ボタン１４ｂの操作に連動して、電子内視鏡１０内部に配設された送水パイプ、送気パイプを通って、先端部１３ａに形成された洗浄ノズル（図示せず）から対物レンズ１５に向けて噴射される。これにより、対物レンズ１５の表面に付着した汚物などの除去や、被検体内への送気を行うことが可能となっている。ここで、カートリッジ２３は、電子内視鏡１０を使用する際に操作者の手の付け根が当接する位置に取り付けられており、電子内視鏡１０の操作性を安定化させる役割も果たしている。なお、符号２４は、処置具が挿通される鉗子口である。

図２に示すように、軟性部１３ｃは、外皮層３０と、筒状網体３１と、可撓管３２、３３とから構成される。外皮層３０は、軟性樹脂を成形してなり、被検体内を軟性部１３ｃが摺動する際に好適なように、表面が滑らかに形成されている。筒状網体３１は、線材を所定の持ち数および打ち数で編組してなり、外皮層３０に接着剤などで接着されている。

可撓管３２、３３は、外側と内側に重ねて配されている。可撓管３２、３３は、所定の幅を有する帯状の弾性金属を、所定のピッチで螺旋状に巻き回してなり、螺旋の向きが互いに反対となっている。特に、可撓管３３は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウム、または熱処理された特殊ステンレス（製品名ＫＣＦ、中野ハガネ株式会社製、インターネットURL〈http://www.nakano-steel.co.jp/kcf.html〉参照）からなる。可撓管３３の表面には、アルマイト処理、または熱処理によって酸化皮膜３４が形成されている。可撓管３３は、この酸化皮膜３４により、可撓管３２と電気的に絶縁されている。

可撓管３２を伸展したときの状態を模式的に示す図３において、可撓管３２には、先端部１３ａ側の端から電波１２の波長λのｎ分の１（ｎは整数、例えば、ｎ＝２、４）の長さＬのところに、送信部５７（図４参照）の給電器４０からの給電線４１が接続されている。また、可撓管３２の長さＬの部分３２ａにあたる筒状網体３１の部分３１ａは、アラミド繊維などの絶縁体からなる。さらに、可撓管３２のその他の部分３２ｂにあたる筒状網体３１の部分３１ｂは、金属などの導体からなり、この導体の部分３１ｂおよび給電器４０は、アースに接続されている。これにより、可撓管３２の長さＬの部分３２ａが、先端給電型のヘリカルホイップアンテナ（以下、単にアンテナという。）として機能する。なお、Ｌの値は、電波１２の送受信周波数が３００ＭＨｚであった場合は波長λが１ｍであるので、５０ｃｍ（ｎ＝２）、または２５ｃｍ（ｎ＝４）となる。

図４において、ＣＰＵ５０は、電子内視鏡１０全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ５０には、電子内視鏡１０の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ５１が接続されている。ＣＰＵ５０は、このＲＯＭ５１から必要なプログラムやデータを読み出し、電子内視鏡１０の動作制御を行う。

また、ＣＰＵ５０には、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５２が接続されている。ＴＧ５２は、ＣＣＤ１６、後述するＡＦＥ５４、パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）５５に接続されており、これら各部にタイミング信号（クロックパルス）を送信する。ＣＣＤ１６、ＡＦＥ５４、およびＰ／Ｓ５５は、ＴＧ５２から送信されるタイミング信号に基づいて動作する。

ＬＥＤ１８には、駆動部５３が接続されている。駆動部５３は、ＣＰＵ５０の制御の下に、ＬＥＤ１８をオン／オフ駆動させる。ＬＥＤ１８から発せられた光は、照射レンズ１７を介して被検体内の被観察部位に照射される。なお、先端部１３ａではなく操作部１４の内部にＬＥＤ１８を配し、ライトガイドで先端部１３ａに導光する構成としてもよい。

ＣＣＤ１６は、対物レンズ１５から入射した被観察部位の像光を撮像面に結像させ、各画素からこれに応じた撮像信号を出力する。ＡＦＥ５４は、ＣＣＤ１６から入力された撮像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換を施して、撮像信号をデジタルの画像信号に変換する。

Ｐ／Ｓ５５は、ＡＦＥ５４から入力されるデジタルの画像信号を、パラレルデータからシリアルデータに変換する。また、Ｐ／Ｓ５５は、ＴＧ５２からのタイミング信号による画像信号の垂直、水平同期信号をシリアル変換する。

変調部５６は、Ｐ／Ｓ５５から出力されたシリアルデータに、例えば、４値ＰＳＫ（ＱＰＳＫ）方式を用いてデジタル直交変調を施し、電波１２を表すＲＦ信号に変調する。送信部５７は、変調部５６で変調されたＲＦ信号に応じた高周波電流を、給電器４０でアンテナ３２ａに給電する。これにより、アンテナ３２ａから電波１２がプロセッサ装置１１に送信される。

コネクタ５８には、バッテリ５９が接続されている。バッテリ５９の電力は、ＣＰＵ５０により制御される電力供給部６０から、電子内視鏡１０の各部に供給される。なお、図１には示していないが、操作部１４の後部には、バッテリ５９を収納するバッテリ収納室が設けられており、コネクタ５８はその内部に配されている。

図５において、ＣＰＵ７０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ７０には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ７１が接続されている。ＣＰＵ７０は、このＲＯＭ７１から必要なプログラムやデータを読み出し、プロセッサ装置１１の動作制御を行う。

アンテナ７２は、アンテナ３２ａからの電波１２を受信する。受信部７３は、アンテナ７２で受信された電波１２をＲＦ信号に復調し、これを増幅する。復調部７４は、ＲＦ信号にデジタル直交検波を施して、ＲＦ信号を変調部５６で変調される前の画像信号に復調する。同期分離部７５は、ＣＰＵ７０の制御の下に、復調部７４で復調された画像信号から、振幅分離によって同期信号を分離し、 続いて周波数分離により水平同期信号と垂直同期信号とを分離する。

画像信号処理部７６は、画像信号からデジタルのビデオ信号を生成する。ビデオ信号処理部７７は、画像信号処理部７６で生成されたビデオ信号に対して、マスク生成やキャラクタ情報付加などの各種画像処理を施す。バッファ７８は、ビデオ信号処理部７７で各種画像処理が施され、モニタ１９に内視鏡画像として表示されるビデオ信号を一旦格納する。

上記のように構成された電子内視鏡システム２で被検体内を観察する際には、挿入部１３を被検体内に挿入し、ＬＥＤ１８をオンして被検体内を照明しながら、ＣＣＤ１６による内視鏡画像をモニタ１９で観察する。

このとき、対物レンズ１５から入射した被観察部位の像光は、ＣＣＤ１６の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ１６から撮像信号が出力される。ＣＣＤ１６から出力された撮像信号は、ＡＦＥ５４で相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換が施され、デジタルの画像信号に変換される。

ＡＦＥ５４から出力されたデジタルの画像信号は、Ｐ／Ｓ５５によりシリアルデータに変換される。Ｐ／Ｓ５５から出力されたシリアルデータは、変調部５６でデジタル直交変調が施され、ＲＦ信号となる。ＲＦ信号は、送信部５７の給電器４０でアンテナ３２ａに給電されて、アンテナ３２ａから電波１２として送信される。

一方、プロセッサ装置１１では、アンテナ３２ａから送信された電波１２がアンテナ７２で受信されると、受信部７３で電波１２がＲＦ信号に復調され、増幅される。復調部７４では、受信部７３で増幅されたＲＦ信号にデジタル直交検波が施され、ＲＦ信号が変調部５６で変調される前の画像信号に復調される。

復調部７４で復調された画像信号は、ＣＰＵ７０の制御の下に、同期分離部７５で同期分離が施される。そして、画像信号処理部７６でデジタルのビデオ信号として出力される。画像信号処理部７６で出力されたビデオ信号は、ビデオ信号処理部７７で各種画像処理が施され、バッファ７８に一旦格納されて、モニタ１９に内視鏡画像として表示される。

以上説明したように、軟性部１３ｃに埋設された可撓管３２の一部分３２ａをアンテナとして用いたので、電子内視鏡１０を操作する際にアンテナが邪魔になることがない。また、可撓管３２は電子内視鏡１０に既存の部品で、アンテナを別に設ける必要がないので、部品コストを削減することができる。

上記実施形態では、筒状網体３１の部分３１ａを絶縁性の樹脂繊維で形成し、可撓管３２の部分３２ａと電気的に絶縁させているが、部分３１ａを部分３１ｂと同様の導体で一体形成し、部分３１ａに絶縁性の樹脂をコーティングしてもよい。また、可撓管３３についても同様に、表面に酸化皮膜３４が形成された金属ではなく、表面に絶縁性の樹脂をコーティングした金属を用いてもよい。

上記実施形態では、先端給電型のヘリカルホイップアンテナ３２ａを例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図６に示す可撓管８０のようなアンテナとしてもよい。

可撓管８０は、先端部１３ａ側の端から長さＬのところに、給電器４０からの給電線４１が接続されている。また、先端部１３ａ側の端から長さ２Ｌのところに、絶縁リング８１が配されている。可撓管８０は、この絶縁リング８１により、長さ２Ｌの部分８０ａと他の部分８０ｂとが電気的に絶縁され、且つ機械的に連結されている。さらに、長さ２Ｌの部分８０ａにあたる筒状網体８２の部分８２ａは、上記実施形態の筒状網体３１の部分３１ａと同様に、アラミド繊維などの絶縁体からなる。これにより、長さ２Ｌの部分８０ａが、中央給電型のヘリカルダイポールアンテナとして機能する。なお、この場合、可撓管８０のその他の部分８０ｂにあたる筒状網体８２の部分８２ｂは、絶縁体でも導体でもよい。

なお、外皮層３０に金属を埋設し、これをアンテナとして用いてもよい。また、外皮層３０と筒状網体３１との間に、絶縁体で被覆するなどして金属を配置し、これをアンテナとして用いてもよい。さらに、外皮層３０の表面に指標や型番を印刷する際に、導電性塗料も併せて印刷し、これをアンテナとして用いてもよい。但し、外皮層３０に金属を埋設する場合と、外皮層３０と筒状網体３１との間に金属を配置する場合は、軟性部１３ａの可撓性を阻害せず、且つ曲げによる疲労に強い金属が選定される。また、外皮層３０の表面に導電性塗料を印刷する場合は、外皮層３０の表面に対する接着性が良好な導電性塗料が選定される。

なお、上記実施形態では、二重構造の可撓管３２、３３を例に挙げて説明したが、可撓管が一重の場合についても、本発明を適用することが可能である。また、可撓管３２の部分３２ａにあたる軟性部１３ｃの部分を、他の部分と着脱可能にユニット化し、電波１２の送受信周波数に応じて、ユニット化した部分を付け替えるように構成してもよい。

電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。 軟性部の構造を示す概略図である。 可撓管をアンテナとして用いた様子を模式的に示す説明図である。 電子内視鏡の構成を示すブロック図である。 プロセッサ装置の構成を示すブロック図である。 別の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 電波
１３ 挿入部
１３ｃ 軟性部
１９ モニタ
３１、８２ 筒状網体
３２、３３、８０ 可撓管
３４ 酸化皮膜
５０ ＣＰＵ
５６ 変調部
５７ 送信部
７０ ＣＰＵ
７３ 受信部
７４ 復調部
８１ 絶縁リング

Claims (9)

1. 被検体の被観察部位の画像を取得し、前記画像を表す信号を電波でプロセッサ装置に送信する電子内視鏡において、
   前記被検体内に挿入される挿入部の軟性部を形成する、螺旋状に巻き回された金属製の可撓管と、
   前記可撓管に被着された筒状網体とを備え、
   前記可撓管の少なくとも一部分を、前記電波を送信するためのアンテナとして用い、
   少なくとも前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分にあたる前記筒状網体の部分は、絶縁性の樹脂繊維からなることを特徴とする電子内視鏡。
2. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分を伸展したときの長さを、前記電波の波長の整数分の１とすることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
3. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分の端を給電点とし、ヘリカルホイップアンテナとすることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡。
4. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分の中央を給電点とし、ヘリカルダイポールアンテナとすることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡。
5. 螺旋の向きが反対の二つの可撓管が外側と内側に重ねて配されており、
   外側の可撓管を前記アンテナとして用い、内側の可撓管と電気的に絶縁することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡。
6. 前記内側の可撓管は、表面に酸化皮膜が形成された金属であることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡。
7. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分を、他の部分と電気的に絶縁することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子内視鏡。
8. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分と他の部分とを、絶縁リングで連結することを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡。
9. 前記アンテナとして用いる前記可撓管の部分にあたる前記軟性部の部分を、他の部分と着脱可能にユニット化したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の電子内視鏡。

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