(57)【要約】【課題】内視鏡の位置を適切に検出する。【解決手段】複数の磁気検出コイル５０１、５０２がビデオスコープ１０の挿入部１０Ｍに配置される一方、複数の磁場発生コイル４０１〜４０ｎを備えた磁場発生装置４０から磁場が発生し、磁気検出コイル５０１、５０２から誘導電流が発生する。磁気検出コイル５０１は、コア７０に銅線８０を巻いたインダクションコイルとして構成されるとともに、コア７０の周囲には両端が開口した筒状のカバー部材９０が配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコイルと、
前記コイルのコイル軸方向の周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材と
を備えたことを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記カバー部材が、コイル軸方向に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記カバー部材が、前記コイルを全体的に覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記コイルが、棒状のコアを備え、前記コアの周囲に巻き線を巻いたコイルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内視鏡。
【請求項５】
前記カバー部材が、前記コアと同じ素材によって成形されていることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記カバー部材と前記コイルとの間に、絶縁材が介在することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内視鏡。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載された内視鏡のコイルから送られてくる電流信号を増幅処理して内視鏡位置を演算することを特徴とするプロセッサ。
【請求項８】
複数の磁場発生コイルを備えた磁場発生装置に対し、前記複数の磁場発生コイルを時系列的に順次駆動する時分割パルス信号を出力することを特徴とする請求項７に記載のプロセッサ。
【請求項９】
少なくとも１つのコイルと、前記コイルのコイル軸方向周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材とを設けた内視鏡と、
複数の磁場発生コイルを備えた磁場発生装置と、
前記複数の磁場発生コイルを時系列的に順次駆動する時分割パルス信号を出力し、前記内視鏡から送られてくる磁気検出信号を増幅処理して内視鏡位置を演算するプロセッサと
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１０】
少なくとも１つのコイルと、
前記コイルのコイル軸方向周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材と
を備えたことを特徴とする体内挿入可能な医療器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スコープ（内視鏡）を備えた内視鏡装置、あるいはカテーテル、ステントなど体内に挿入される医療器具に関し、特に、内視鏡、医療器具の体内挿入時の位置検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置では、可撓性のある内視鏡挿入部を体内に挿入して消化器官など観察部位を観察し、必要に応じて処置、手術を行う。大腸、小腸のような管腔形状は複雑に曲がりくねった形状であるため、オペレータ（術者）にとって挿入部形状および先端部位置を把握することが難しい。そのため、操作容易化という観点から、内視鏡挿入部形状を検出する内視鏡操作支援システムが利用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そこでは、内視鏡挿入部の先端部に複数のコイルを配置し、磁場発生装置を診療ベッド傍など所定位置に設置する。磁場発生装置のアンテナから交流磁界を発信させると、内視鏡挿入部のコイルに誘導電流が生じ、磁気検出信号（電流信号）が発生する。
【０００４】
そして、磁気検出信号の振幅、位相情報などに基づいてコイルの相対位置を検出することにより、体内における内視鏡挿入部の位置、形状がモニタに表示される。位置センサとして用いられるコイルは、透磁率の高い材質で成形されたコアの周囲に銅線を巻くコイルで構成される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０９３４３号公報
【特許文献２】特開２００３−９０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内視鏡挿入部には金属部品が使用されており、加工時の応力変化などによって組成が変化し、磁性体になる場合がある。コイルの周囲に磁性体が存在すると、コイル軸方向に沿っていない不必要な磁界を発生させ、コイルに生じる誘導電流にノイズを生じさせる。その結果、誤ったコイルの相対位置、すなわち内視鏡位置を演算することになる。
【０００７】
したがって、不必要な磁界発生によるノイズの影響を防ぐように、コイルを構成することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内視鏡は、少なくとも１つのコイルと、コイルのコイル軸方向周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材とを備える。例えば、コイルは、空気より透磁率の高い棒状のコアの周囲に巻き線を巻いたコイルで構成することが可能である。一方、本発明のプロセッサは、内視鏡のコイルから送られてくる電流信号を増幅処理して内視鏡位置を演算するプロセッサであり、例えば、複数の磁場発生コイルを備えた磁場発生装置に対し、複数の磁場発生コイルを時系列的に順次駆動する時分割パルス信号を出力する。
【０００９】
少なくともコイル軸に垂直な方向に沿った磁力線に起因するノイズが生じないように、カバー部材は、コイル軸方向に沿って延びるように構成することができる。また、カバー部材は、コイルを全体的に覆うように構成することができる。カバー部材は、コアと同じ素材によって成形してもよい。また、カバー部材とコイルとの間に、絶縁材が介在させてもよい。
【００１０】
本発明の他の態様における内視鏡システムは、少なくとも１つのコイルと、コイルのコイル軸方向周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材とを設けた内視鏡と、複数の磁場発生コイルを備えた磁場発生装置と、複数の磁場発生コイルを時系列的に順次駆動する時分割パルス信号を出力し、内視鏡から送られてくる磁気検出信号を増幅処理して内視鏡位置を演算するプロセッサとを備える。
【００１１】
本発明の他の態様における医療器具は、少なくとも１つのコイルと、コイルのコイル軸方向周りを覆う高透磁率の筒状カバー部材とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、内視鏡の位置を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における内視鏡システムのブロック図である。
【図２】磁場発生装置への駆動信号とそれに伴う磁気検出コイルの出力信号を時系列的に示した図である。
【図３】磁気検出コイルの概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、図面を参照して本実施形態である内視鏡システムについて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態における内視鏡システムのブロック図である。
【００１６】
内視鏡システムは、ビデオスコープ１０と、ビデオスコープ１０が着脱自在に接続されるプロセッサ２０とを備え、患部の観察、処置などを行う場合、ビデオスコープ１０の挿入部１０Ｍが体内に挿入される。プロセッサ２０には、観察画像を表示するモニタ６０と、磁場発生装置４０が接続されている。
【００１７】
プロセッサ２０内に設けられた光源部（図示せず）から放射される光は、ビデオスコープ１０内に設けられたライトガイドによってビデオスコープ１０の先端部１０Ｔに導かれ、先端部１０Ｔから被写体に向けて照射される。被写体からの反射光は、先端部１０Ｔに設けられた撮像素子（図示せず）に結像し、これによって被写体像が形成される。プロセッサ２０の信号処理回路３０は、撮像素子から読み出される１フィールド／フレーム分の画素信号に基づいてカラー画像信号を生成する。これによって、観察画像がモニタ６０に表示される。
【００１８】
信号処理回路３０は、画像信号処理を実行するとともに、プロセッサ２０の動作全体を制御し、ＦＰＧＡなどによって構成されている。信号処理回路３０は、あらかじめＲＯＭなどに格納された動作制御プログラムに基づいて制御信号をプロセッサ２０内の各回路へ出力する。
【００１９】
ビデオスコープ１０の挿入部１０Ｍには、複数のインダクションコイル（以下では、磁気検出コイルという）５０が所定間隔離れて配置されており、ここでは、２つの磁気検出コイル５０１、５０２が図示されている。磁気検出コイル５０１、５０２は、ここではコイル軸方向が互いに異なるように配置されている。
【００２０】
一方、磁場発生装置４０においても、複数のインダクションコイル（以下、磁場発生コイルという）４０が配置されている。ここでは、ｎ個の磁場発生コイル４０１、４０２、・・・４０ｎが互いに所定間隔離れ、コイル軸方向が互いに異なるように配置されている。信号処理回路３０は、コイル駆動部２６（２６１〜２６ｎ）を経由して、時分割パルス信号を磁場発生装置４０に出力する。
【００２１】
磁場発生装置４０による磁場発生によって磁気検出コイル５０に誘導電流が生じると、電流信号はプロセッサ２０内の増幅器２２（２２１、２２２）において増幅処理され、Ａ／Ｄ変換器２４（２４１、２４２）によってＡ／Ｄ変換処理される。信号処理回路３０は、入力された信号に基づいてセンサコイル５０１、５０２の相対位置を演算する。そして、体内における挿入部１０Ｍの形状を現わす３Ｄ画像を生成し、モニタ６０内に観察画像と共に表示する。なお、内視鏡装置のプロセッサ２０とは別に位置検出、形状表示用の専用プロセッサ、及び専用モニタを設けてもよい。
【００２２】
図２は、磁場発生装置４０への駆動信号とそれに伴う磁気検出コイル５０の出力信号を時系列的に示した図である。プロセッサ２０から磁場発生装置４０へ時分割パルス信号が出されることにより、磁場発生装置４０の各コイルは時系列的に駆動される。なお、図２では、磁場発生コイル４０１〜４０ｎを、「Ｃｏｉｌ１〜Ｃｏｉｌｎ」と表している。
【００２３】
内視鏡作業中、スコープ挿入部１０Ｍの体内での位置は移動し、これに伴って磁気検出コイル５０１、５０２の位置が変化する。そのため、磁場発生装置４０の磁場発生コイル４０１〜４０ｎそれぞれに対するセンサコイル５０１〜５０２の相対位置が変化し、磁気検出コイル５０１〜５０２に生じる電流信号も変化する。図２には、センサコイル５０１に発生する電流信号のパターンが図示されている。
【００２４】
一方、上述したように、磁場発生コイル４０１〜４０ｎはその固定位置およびコイル軸方向が互いに異なるように配置されていることから、磁気検出コイル５０１、５０２に生じる電流信号の波形は、スコープ挿入部１０Ｍの位置変動だけでなく、磁場発生コイル４０１〜４０ｎそれぞれとの相対的位置関係によって相違する。ただし、相対的位置関係には、相対的距離とコイル軸方向相対角度が含まれる。
【００２５】
磁場発生コイル４０１〜４０ｎの（コイル軸方向を含めた）位置は、センサコイル５０１、５０２の相対的位置がその出力信号波形によって一義的に決定されるように定められている。したがって、時分割パルス信号に対して磁気検出コイル５０１、５０２に生じる電流信号によって、磁気検出コイル５０１、５０２の相対的位置が求められる。
【００２６】
図３は、磁気検出コイル５０１の概略的断面図である。磁気検出コイル５０２も同様の構成になっている。なお、図１では、磁気検出コイル５０１の構成を概略的に描いており、図３と異なる。
【００２７】
磁気検出コイル５０１は、高透磁率であって断面円状の棒状（柱状）のコア７０を備え、コア７０の周囲に銅線８０を巻いたインダクションコイルとして構成されており、銅線８０はコア７０の略全体に巻かれている。コア７０は、ここではフェライトで成形されており、図示しない支持部材によって固定されている。
【００２８】
コア７０の周囲、すなわち磁気検出コイル５０１の周囲には、筒状のカバー部材９０がコイル軸方向Ｘの周りを覆うように配置されている。コア７０に対して同軸配置されたカバー部材９０は、その両端が開口し、コイル軸方向Ｘに沿って延びており、コア７０の銅線８０が巻かれた範囲、すなわちコア７０の略全体を囲む軸方向長さをもつ。
【００２９】
カバー部材９０は、高透磁率の高い材質で成形されており、ここではコア７０と同じフェライトで成形されている。カバー部材９０の内面９０Ｉには、接着剤などの絶縁材８５が塗布されており、カバー部材９０は絶縁材８５介してコイル５０１に取り付けられている。
【００３０】
このようなカバー部材９０を設けることにより、以下述べるように、コイル軸方向以外の磁場発生に対して電流信号が発生するのを防ぐことができる。
【００３１】
磁気検出コイル５０１周辺に設けられたステンレスなどの金属部材は、加工、組み立て時の応力などによって組成変化し、磁性体に変化することがある。このセンサコイル５０周囲に存在する磁性体は、磁場発生装置４０によって発生する磁場によって、コア軸方向Ｘとは異なる方向に対して不必要な磁場（磁力線）を生じさせる。
【００３２】
磁気検出コイル５０１は、コイル軸方向Ｘを貫く磁力線に対して感度が高い一方、コア軸方向Ｘに垂直な方向（以下、軸方向Ｙとする）に対しては感度が低い。従って、上述したように、磁気検出コイル５０１、５０２では、磁場発生コイル４０１〜４０ｎとの相対的位置関係に基づく誘導電流が生じるので、その位置、コア軸方向によって電流信号の出力レベル差は大きくなる。さらに、磁気検出コイル５０１、５０２の位置（磁気発生コイルからの距離）によって出力レベルが非常に小さくなるため、プロセッサ２０内の増幅器２２の増幅率を高める必要がある。
【００３３】
この高増幅率ため、コイル５０１が軸方向Ｙに対して感度が低くても、センサコイル５０１周囲の磁性体によって生じる磁力線によって電流信号にノイズが生じる。特に、軸方向Ｙに沿った磁力線によるノイズが、影響を及ぼす。このノイズはセンサコイル５０１からの出力信号のＳＮ比を低下させ、センサコイル５０１の相対的位置が誤って演算されることになる。
【００３４】
しかしながら本実施形態では、コイル５０１を覆うようにカバー部材９０を設けることにより、コイル軸方向Ｘ以外の方向、特に軸方向Ｙに対して磁力線が通りにくくなる。すなわち、カバー部材９０が磁気シールドとして機能する。その結果、コア軸方向Ｘに沿った磁力線に対してコイル５０１に電流信号が生じることとなり、コイル５０１の相対位置を適正に算出することができる。
【００３５】
一方、カバー部材９０がコア７０と同軸的に配置されているため、コイル軸方向Ｘに沿った磁力線に対する感度が増加し、磁気検出コイル５０の正確な位置検出に寄与する。特に、カバー部材９０がコア７０と同じフェライトで構成されているため、磁束を集めやすくなる、すなわちインダクタンスを大きくすることができる。
【００３６】
このように本実施形態によれば、複数の磁気検出コイル５０１、５０２がビデオスコープ１０の挿入部１０Ｍに配置される一方、複数の磁場発生コイル４０１〜４０ｎを備えた磁場発生装置４０から磁場が発生し、磁気検出コイル５０１、５０２から誘導電流が発生する。磁気検出コイル５０１は、コア７０に銅線８０を巻いたインダクションコイルとして構成されるとともに、コア７０の周囲には両端が開口した筒状のカバー部材９０が配置される。
【００３７】
なお、絶縁材８５を介さずにカバー部材９０を位置固定してもよい。一方、カバー部材９０を、コア７０とは異なる非磁性体で構成してもよく、空気より透磁率の高いフェライト以外の素材によって成形すればよい。あるいは磁気検出コイル５０を空芯コイルで構成してもよい。
【００３８】
スコープ以外の非侵襲医療機器、あるいは侵襲的な医療器具にも適用可能である。例えば、カテーテル、ステント、マーカーなどの位置検出に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ビデオスコープ
２０  プロセッサ
４０  磁場発生装置
４０ｎ  磁場発生コイル
５０  磁気検出コイル（コイル）
７０  コア
８０  銅線（巻き線）
９０  カバー部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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