JP6266927B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡システムに関する。

人体に挿入されて体内の画像を撮像するスコープと、スコープから画像を受信して画像処理するプロセッサとを備える内視鏡システムが知られている。プロセッサは、複数種類のスコープと接続可能である（特許文献１）。

特開２０１０−２１３８７１号公報

しかし、プロセッサに接続可能な機器は他種類に渡っており、プロセッサの仕様に合致しない機器をプロセッサに接続することはできない。また、複数の機器がプロセッサに接続されるといずれの機器によって内視鏡システムが動作しなくなるおそれが生じる。しかしながら、内視鏡システムは人体内の観察に用いられるため、高い信頼性を必要とするため、内視鏡システムが動作しなくなる状況は極力回避されねばならない。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、複数種類の機器を接続可能な内視鏡システムを得ることを目的とする。

本願発明による内視鏡システムは、観察対象物を撮像して画像データを出力するスコープユニットと、スコープユニットから画像を受信して画像処理を行うプロセッサユニットと、プロセッサユニットに接続して、プロセッサユニットに新たな機能を提供する外部ユニットとを備えることを特徴とする。

外部ユニットは、プロセッサユニットがスコープユニットを使用できるようにする機能をプロセッサユニットに提供することが好ましい。

外部ユニットは、プロセッサユニットに新たな画像処理機能を提供することが好ましい。

プロセッサユニットは、内視鏡スコープから画像を受信して画像処理を行って処理済み画像を出力し、外部ユニットは、記憶装置であって、処理済み画像を記憶することが好ましい。

プロセッサユニットは、同じ機能を有する複数の外部ユニットと接続可能であって、外部ユニットに不具合があった場合、不具合があった外部ユニットを使用せずに、他の外部ユニットの機能を使用することが好ましい。

本発明によれば、複数種類の機器を接続可能な内視鏡システムを得る。

本願発明による内視鏡システムを概略的に示したブロック図である。 内視鏡システムをユニットごとに示したブロック図である。 アップデート処理を示したフローチャートである。 不具合処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による内視鏡システム１００について説明する。図１は内視鏡システム１００を概略的に示す図である。内視鏡システム１００は、スコープユニット１１０と、スコープユニット１１０に接続されるプロセッサユニット１２０と、プロセッサユニット１２０に接続される複数の外部ユニット１４１ａ−ｃとを主に備える。

スコープユニット１１０は、撮像素子１１１と、アナログ信号処理回路１１２と、駆動回路１１３と、スコープタイミングコントローラ１１４と、スコープＣＰＵ１１５と、スコープメモリ１１６と、ライトガイドファイバ１１７とを主に備える。

撮像素子１１１は、スコープユニット１１０の先端部に格納される例えばＣＣＤであって、患者の体内に挿入されて観察対象物を撮像する。そして、撮像した画像を画像データとしてプロセッサユニット１２０に送信する。アナログ信号処理回路１１２は、撮像素子１１１からアナログ信号を受信してデジタル信号に変換する。駆動回路１１３は、撮像素子１１１を駆動する。スコープタイミングコントローラ１１４は、アナログ信号処理回路１１２及び駆動回路１１３の駆動タイミングを制御する。スコープＣＰＵ１１５は、スコープユニット１１０が備える各要素を制御することにより、スコープユニット１１０を動作させる。スコープメモリ１１６は、スコープユニット１１０のファームウェアや各種の設定情報などを記憶する。ライトガイドファイバ１１７は、プロセッサユニット１２０から受光した照明光を観察対象物に照射する。

スコープメモリ１１６は、スコープユニット１１０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、スコープユニット１１０の機種名、及び製造番号等を記憶する。

プロセッサユニット１２０は、プロセッサユニット１２０の動作を制御するプロセッサＣＰＵ１２１と、観察記録を記憶する保存媒体１２２と、プロセッサユニット１２０のファームウェアなどを記憶するプロセッサメモリ１２３と、光源１２４と、信号処理部１２５と、フロントパネル１２６と、プロセッサタイミングコントローラ１２７とを主に備える。

プロセッサＣＰＵ１２１は、スコープＣＰＵ１１５に接続され、スコープＣＰＵ１１５を介してスコープメモリ１１６に記憶されている情報を取得する。
また、プロセッサＣＰＵ１２１は、アナログ信号処理回路１１２から画像データを受信して、所定の画像処理を施し、処理済み画像を出力する。

プロセッサメモリ１２３は、プロセッサユニット１２０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、プロセッサユニット１２０の機種名、及び製造番号等を記憶する。

信号処理部１２５は、アナログ信号処理回路１１２から画像データを受信して、モニタ１５０に表示可能なフォーマットに変換して、変換した画像データをモニタ１５０に送信する。

プロセッサユニット１２０は、複数種のスコープユニット１１０と接続可能である。複数種のスコープユニット１１０は、例えば、気管支鏡、カプセル内視鏡、大腸内視鏡、上部内視鏡、経鼻内視鏡、及び十二指腸内視鏡等である。気管支鏡は、気管支の内側を観察する気管支鏡検査法（Ｂｒｏｎｃｈｎｏｓｃｏｐｙ）に用いられ、カプセル内視鏡は、カプセル内視鏡検査法（Ｃａｐｓｕｌｅ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）に用いられ、大腸内視鏡は、大腸の内側を観察する大腸内視鏡検査法（Ｃｏｌｏｎｏｓｃｏｐｙ）に用いられ、上部内視鏡は、上部消化器官（食道、胃など）の内側を観察する上部内視鏡検査法（Ｕｐｐｅｒ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）に用いられ、経鼻内視鏡は、耳、鼻、及び喉を観察する経鼻内視鏡検査法（Ｅａｒ，Ｎｏｓｅ，ａｎｄ Ｔｈｒｏａｔ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）に用いられ、十二指腸内視鏡は内視鏡的逆行性胆道膵管造影法（ＥＲＣＰ）に用いられる。各検査法においては、患部をより的確に医師が把握できるように、プロセッサＣＰＵ１２１は検査法に応じて画素強調等の画像処理を行う。

画像処理は、例えばゲイン調整処理、ホワイトバランス調整処理、輪郭強調処理、及び画素強調処理である。ゲイン調整処理は、画像データのゲインを調整して、画像データの信号レベルを観察に適したレベルに調整する処理である。ホワイトバランス調整処理は、画像データのホワイトバランスを調整して色調を整える処理である。輪郭強調処理は、被写体像、例えば患部の輪郭を強調して、患部の範囲を明確にし、これにより患部を観察、発見しやすくする処理である。画素強調処理は、特定の波長の反射光のみを強調する処理であり、これにより特定の波長の反射光を返す患部を見やすくすることができる。画像処理は、ユーザが決定する設定値や、撮像素子１１１、スコープユニット１１０、及びプロセッサユニット１２０の特性に応じて決定される様々な設定値を用いて行われる。

プロセッサタイミングコントローラ１２７は、プロセッサＣＰＵ１２１、信号処理部１２５、及びスコープＣＰＵ１１５に接続され、プロセッサＣＰＵ１２１の制御の下で各部材の同期を図る。

保存媒体１２２は、処理済み画像を保存する。

フロントパネル１２６はプロセッサ入力部であって、画面、複数の操作ボタン、及びマウスを備え、スコープＣＰＵ１１５に接続される。画面は、内視鏡システム１００を操作するために必要な情報を表示する。ユーザは操作ボタン及びマウスを操作して内視鏡システム１００を操作する。

光源１２４は、照明光を照射する。照明光は集光レンズ１２８及び絞り１２９を介してライトガイドファイバ１１７に入射する。絞り１２９はロータリシャッタから成り、照明光の光量及び発光タイミングを調節する。絞り１２９の開度及びタイミングは、プロセッサＣＰＵ１２１に接続されたモータ１３０により制御される。

プロセッサユニット１２０には、モニタ１５０が接続される。モニタ１５０は信号処理部１２５から受信した画像データを表示する。

プロセッサユニット１２０には、ＵＳＢメモリ１４２ａとＵＳＢメモリ用ユニット１４３ａとが接続される。ＵＳＢメモリ１４２ａは処理済み画像を記憶する。ＵＳＢメモリ用ユニット１４３ａは、ＵＳＢメモリ１４２ａの識別データ及び追加データを有する。追加データは、ＵＳＢメモリ１４２ａのドライバであって、識別データは、追加データが適合するＵＳＢメモリ１４２ａを識別するデータである。

プロセッサＣＰＵ１２１には、複数の外部ユニット１３１、１３２が接続される。外部ユニット１３１、１３２は、信号処理部１２５が行うことのできない新たな画像処理を行うユニットや、プロセッサユニット１２０が持っていない機能を提供するユニットである。

プロセッサＣＰＵ１２１には、スコープ用ユニット１４１ａ−１４１ｃが接続される。スコープ用ユニット１４１ａ−１４１ｃは、プロセッサユニット１２０が認識できないスコープユニット１１０に関する情報を有するユニットであって、対応するスコープユニット１１０に適した画像処理機能、及び様々な処理に用いるパラメータを有する。プロセッサユニット１２０が認識できるスコープユニット１１０をプロセッサユニット１２０に接続する場合、スコープ用ユニットをプロセッサユニット１２０に接続する必要がない。

次に図２を用いて、スコープユニット１１０、プロセッサユニット１２０、及び外部ユニットの接続に関して説明する。

プロセッサユニット１２０は、複数の内部モジュールを有する。複数の内部モジュールは、識別モジュール１２１ａ、外部機器接続モジュール１２１ｂ、及び映像出力処理モジュール１２１ｃである。識別モジュール１２１ａは、スコープユニット１１０のドライバを有し、プロセッサユニット１２０に接続されたスコープユニット１１０を識別して認識する。外部機器接続モジュール１２１ｂは、プロセッサユニット１２０に接続される各種外部機器のドライバを有する。各種外部機器は、例えばプリンタ、ＵＳＢメモリ１４２ａ、及びＵＳＢハードディスク１４２ｂなどである。映像出力処理モジュール１２１ｃは、スコープユニット１１０の種別に応じた画像処理を行う。

プロセッサユニット１２０は、複数の外部ユニット１３１−１３２が接続される。第１の外部ユニット１３１は、信号処理部１２５が行うことのできない画像処理を提供するユニットであり、第２の外部ユニット１３２は、プロセッサユニット１２０が持っていない機能を提供するユニットである。

プロセッサユニット１２０は、一度に１つのスコープユニット及び１つのスコープ用ユニットと接続可能であるが、図２では説明のため、複数のスコープユニット及びスコープ用ユニットを示している。

プロセッサユニット１２０が認識できないスコープユニット１１０である経鼻内視鏡１１０ａがプロセッサユニット１２０に接続されるとき、経鼻内視鏡用ユニット１４１ａがプロセッサユニット１２０に同時に接続される。経鼻内視鏡用ユニット１４１ａは、経鼻内視鏡検査法に適した画像処理機能、経鼻内視鏡１１０ａのドライバソフトウェア、及び様々な処理に用いるパラメータを有する。プロセッサＣＰＵ１２１は、これらのパラメータを用いて、経鼻内視鏡１１０ａを制御し、経鼻内視鏡用ユニット１４１ａを用いて、経鼻内視鏡１１０ａから受信した画像データを画像処理する。これにより、プロセッサユニット１２０が経鼻内視鏡１１０ａを利用できる。

プロセッサユニット１２０が認識できないスコープユニット１１０である上部消化器用内視鏡１１０ｂがプロセッサユニット１２０に接続されるとき、上部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｂがプロセッサユニット１２０に同時に接続される。上部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｂは、上部内視鏡検査法に適した画像処理機能、上部消化器用内視鏡１１０ｂのドライバソフトウェア、及び様々な処理に用いるパラメータを有する。プロセッサＣＰＵ１２１は、これらのパラメータを用いて、上部消化器用内視鏡１１０ｂを制御し、上部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｂを用いて、上部消化器用内視鏡１１０ｂから受信した画像データを画像処理する。これにより、プロセッサユニット１２０が上部消化器用内視鏡１１０ｂを利用できる。

プロセッサユニット１２０が認識できないスコープユニット１１０である下部消化器用内視鏡（大腸内視鏡）１１０ｃがプロセッサユニット１２０に接続されるとき、下部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｃがプロセッサユニット１２０に同時に接続される。下部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｃは、大腸内視鏡検査法に適した画像処理機能、下部消化器用内視鏡１１０ｃのドライバソフトウェア、及び様々な処理に用いるパラメータを有する。プロセッサＣＰＵ１２１は、これらのパラメータを用いて、下部消化器用内視鏡１１０ｃを制御し、下部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｃを用いて、下部消化器用内視鏡１１０ｃから受信した画像データを画像処理する。これにより、プロセッサユニット１２０が下部消化器用内視鏡用ユニット１４１ｃを利用できる。

プロセッサユニット１２０には、ＵＳＢメモリ１４２ａ、ＵＳＢメモリ用ユニット１４３ａ、ＵＳＢハードディスク１４２ｂ、及びＵＳＢハードディスク用ユニット１４３ｂが接続される。ＵＳＢハードディスク１４２ｂは、前述したようにＵＳＢメモリ１４２ａが記憶するものと同様のものを記憶する。

プロセッサユニット１２０が認識できない外部機器であるＵＳＢメモリ１４２ａがプロセッサユニット１２０に接続されるとき、ＵＳＢメモリ用ユニット１４３ａがプロセッサユニット１２０に同時に接続される。ＵＳＢメモリ用ユニット１４３ａは、ＵＳＢメモリ１４２ａの識別データ、ＵＳＢメモリ１４２ａを駆動するためのドライバソフトウェアを有する。

プロセッサユニット１２０が認識できない外部機器であるＵＳＢハードディスク１４２ｂがプロセッサユニット１２０に接続されるとき、ＵＳＢハードディスク用ユニット１４３ｂがプロセッサユニット１２０に同時に接続される。ＵＳＢハードディスク用ユニット１４３ｂは、ＵＳＢハードディスク１４２ｂの識別データ、ＵＳＢハードディスク１４２ｂを駆動するためのドライバソフトウェアを有する。

プロセッサユニット１２０は、ＵＳＢメモリ１４２ａ及びＵＳＢハードディスク１４２ｂのいずれか一方に不具合があった場合、不具合があった方に記憶させることを中止し、不具合がない方に記憶させる。例えば、ＵＳＢメモリ１４２ａに記憶させている場合にＵＳＢメモリ１４２ａに障害が発生した場合、ＵＳＢメモリ１４２ａに記憶させることを中止し、障害が発生していないＵＳＢハードディスク１４２ｂに記憶させる。

次に、図３を用いてプロセッサＣＰＵ１２１の機能をアップデートするアップデート処理について説明する。

始めのステップＳ３１において、まず内視鏡システム１００の電源が投入される。

次のステップＳ３２では、プロセッサＣＰＵ１２１が起動される。

次のステップＳ３３では、ユニットがプロセッサＣＰＵ１２１に接続される。

次のステップＳ３４では、プロセッサＣＰＵ１２１が、接続されている全てのユニットについて、各ユニットの識別ＩＤを用いて、識別可能か否かを判断する。識別可能である場合、処理はステップＳ３５に進み、識別可能でない場合、処理はステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、プロセッサＣＰＵ１２１がモニタ１５０にエラーメッセージを表示させ、処理を終了する。

ステップＳ３５では、プロセッサＣＰＵ１２１に接続されたユニットが、プロセッサＣＰＵ１２１のバージョン情報を確認する。プロセッサＣＰＵ１２１に接続されたユニットが記憶しているソフトウェアのバージョン情報よりも、プロセッサＣＰＵ１２１のバージョン情報の方が古い場合、処理はステップＳ３８に進み、そうでない場合、処理はステップＳ３６に進む。

ステップＳ３８では、プロセッサＣＰＵ１２１に接続されたユニットが、プロセッサユニット１２０に新たなソフトウェアを送信し、プロセッサＣＰＵ１２１の機能をアップデートして、処理を終了する。

ステップＳ３６では、プロセッサＣＰＵ１２１が各ユニットとの接続を行い、処理を終了する。

次に、図４を用いて不具合処理について説明する。

始めのステップＳ４１では、プロセッサＣＰＵ１２１に接続されている各ユニットに不具合が生じているか否かを判断する。各ユニットに不具合が生じている場合、処理はステップＳ４２に進み、そうでない場合、処理は再度ステップＳ４１を繰り返す。

ステップＳ４２では、不具合を生じたユニットを特定する。

次のステップＳ４３では、不具合が生じたユニットの使用を中断する。そして、代替機能を有するユニットがある場合には、代替機能を有するユニットを使用する。その後、処理を終了する。

本実施形態によれば、プロセッサＣＰＵ１２１が持っていない機能を容易に追加することができる。

また、プロセッサＣＰＵ１２１に第１及び第２の外部ユニット１３１、１３２、並びにユニット１４１ａ−ｃを接続することにより、プロセッサＣＰＵ１２１が行っている処理の一部を第１及び第２の外部ユニット１３１、１３２、並びにユニット１４１ａ−ｃに振り分けて、プロセッサＣＰＵ１２１の処理負荷を軽減することができる。

また、ユニット毎に機能を分けることにより、プロセッサユニット１２０に接続するユニットをユーザ毎に変更することが容易になる。

プロセッサＣＰＵ１２１が認識できないスコープユニット１１０であっても、対応するユニットをスコープユニット１１０と同時にプロセッサユニット１２０に接続することにより、そのスコープユニット１１０を使用することができる。

また、ユニットに不具合があった場合でも、不具合のない機器を使用して、内視鏡システム１００全体が使用できなくなる事態を回避できる。

また、ユニットを使用することにより、プロセッサＣＰＵ１２１の機能をアップデートできる。

１００ 内視鏡システム
１１０ スコープユニット
１１０ａ 経鼻内視鏡
１１０ｂ 上部消化器用内視鏡
１１０ｃ 下部消化器用内視鏡
１１１ 撮像素子
１１２ アナログ信号処理回路
１１３ 駆動回路
１１４ スコープタイミングコントローラ
１１５ スコープＣＰＵ
１１６ スコープメモリ
１１７ ライトガイドファイバ
１２０ プロセッサユニット
１２１ プロセッサＣＰＵ
１２１ａ 識別モジュール
１２１ｂ 外部機器接続モジュール
１２１ｃ 映像出力処理モジュール
１２２ 保存媒体
１２３ プロセッサメモリ
１２４ 光源
１２５ 信号処理部
１２６ フロントパネル
１２７ プロセッサタイミングコントローラ
１２８ 集光レンズ
１３０ モータ
１３１ 第１の外部ユニット
１３２ 第２の外部ユニット
１４１ａ 経鼻内視鏡用ユニット
１４１ｂ 上部消化器用内視鏡用ユニット
１４１ｃ 下部消化器用内視鏡用ユニット
１４２ａ ＵＳＢメモリ
１４２ｂ ＵＳＢハードディスク
１４３ａ ＵＳＢメモリ用ユニット
１４３ｂ ＵＳＢハードディスク用ユニット
１５０ モニタ

Claims (5)

1. それぞれ観察対象物を撮像して画像データを出力する複数のスコープユニットと接続可能であり、接続されるスコープユニットから画像を受信して画像処理を行うプロセッサユニットと、
   前記プロセッサユニットが認識できないスコープユニットが接続されるときに前記プロセッサユニットに対して同時に接続されるスコープ用外部ユニットとを備え、
   前記プロセッサユニットが、前記スコープ用外部ユニットのもつ識別データから、接続されているスコープユニットを識別可能であるかを判断する動作制御部を有し、
   識別可能である場合、前記スコープ用外部ユニットは、前記プロセッサユニットが前記スコープユニットを使用できるようにする機能を前記プロセッサユニットに提供する内視鏡システム。
2. 前記スコープ用外部ユニットは、前記プロセッサユニットに対し、接続されるスコープユニットを駆動するためのドライバソフトウェアを提供する請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記スコープ用外部ユニットは、前記プロセッサユニットに対し、接続されるスコープユニットに応じた検査方法に適した画像処理機能を提供する請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
4. 前記プロセッサユニットは、複数の記憶装置と接続可能であり、
   前記プロセッサユニットが認識できない記憶装置が接続されるときに前記プロセッサユニットに対して同時に接続される記憶装置用外部ユニットを備え、
   前記動作制御部が、前記記憶装置用外部ユニットのもつ識別データから、接続されている記憶装置を識別可能であるかを判断し、
   識別可能である場合、前記記憶装置用外部ユニットは、前記プロセッサユニットに対し、前記記憶装置を駆動するためのドライバソフトウェアを提供する請求項１に記載の内視鏡システム。
5. 前記プロセッサユニットは、同じ機能を有する複数の外部ユニットと接続可能であって、外部ユニットに不具合があった場合、不具合があった外部ユニットを使用せずに、他の外部ユニットの機能を使用する請求項１から４のいずれかに記載の内視鏡システム。
   

Images