医療用撮影装置及びこの医療用撮影装置を備えたインスツルメント装置
【課題】本発明は、光反射部材により観察対象となる処置部位に照明を与えて撮影する小型の撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】インスツルメント装置２に固定される医療用撮影装置１は、インスツルメント装置２による処置の対象となる処置部位からの光を反射させる光反射部材１１と、光反射部材１１からの反射光が入射されることで処置部位を撮影する撮像部１２とを備える。そして、撮像部１２で撮影された画像による画像信号は、撮影制御装置３で鏡像反転処理がなされた後、画像表示装置４に出力されるため、鏡像反転のない処置部位の画像が画像表示装置４に表示される。
【解決手段】インスツルメント装置２に固定される医療用撮影装置１は、インスツルメント装置２による処置の対象となる処置部位からの光を反射させる光反射部材１１と、光反射部材１１からの反射光が入射されることで処置部位を撮影する撮像部１２とを備える。そして、撮像部１２で撮影された画像による画像信号は、撮影制御装置３で鏡像反転処理がなされた後、画像表示装置４に出力されるため、鏡像反転のない処置部位の画像が画像表示装置４に表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処置部位を撮影する医療用撮影装置に関するもので、特に、医科用又は歯科用のインスツルメント装置により処置されている処置部位を撮影する医療用撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科分野において、術者は、インスツルメント装置による治療の対象となる処置部位を観察するために、肉眼による直接観察以外に、デンタルミラーを用いて観察することが一般的であった。しかしながら、デンタルミラーを用いた観察では、術者は、デンタルミラーを持ちながらインスツルメント装置を操作する必要がある。術者にとっても煩雑な操作となるだけでなく、施術者にも無理な姿勢を強いるなどのため、疲労と苦痛を与えることとなる。更に、臼歯の場合などで施術部位の周囲に十分な空間がない場合は、インスツルメント装置とデンタルミラーを同時に口腔内の適切な位置に挿入することができず、明視下で施術を行うことが不可能である。
【０００３】
このような歯科治療における問題点を解消するべく、処置部位を観察する観察光学系を備えた内視鏡であって、歯科用処置装置（インスツルメント装置）へ着脱自在とする固定手段を備えた歯科用内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。又、その内部に撮像素子を備えてモニター機能が付与された、歯科用治療器具（インスツルメント装置）が提案されている（特許文献２参照）。そして、特許文献１の歯科用内視鏡及び特許文献２の歯科用治療器具のそれぞれは、ライトガイドを備えるため、観察対象となる処置部位を明るく照らすことができる。
【０００４】
更に、医科分野では、外科手術などにおいて、術者がその処置部位の状態を観察するために、内視鏡が使用されている。この内視鏡を使用した外科手術では、術者とは別の助士により操作される内視鏡で撮影した画像を、別体のモニタディスプレイに表示することで、術者が、処置部位となる術部の状態を確認できる（特許文献３参照）。そして、特許文献３の画像処理表示装置は、内視鏡から出力される画像信号に対して、その画像を左右反転させる処理を選択的に施して、モニタディスプレイに出力するものである。この画像処理表示装置を用いることで、内視鏡で撮影している画像を、術者が観察しやすいように、モニタディスプレイ上に表示できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２８８１３２号公報
【特許文献２】特許第３１５１００９号公報
【特許文献３】特開平０７−１８４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献１の歯科用内視鏡及び特許文献２の歯科用治療器具はそれぞれ、観察対象となる処置部位への光を照射し、その処置部位を明るい状態で撮影できる構成となっている。しかしながら、特許文献１の歯科用内視鏡、及び特許文献２の歯科用治療器具のいずれについても、対物レンズから固体撮像素子までの光路が長く、特許文献１においては、複数のプリズムによるプリズム群を必要とし、特許文献２においては、イメージガイドを必要とする。
【０００７】
そのため、特許文献１の構成においては、プリズムの設置状態によっては、その透過光量にバラツキが生じることがある。又、特許文献２の構成においては、イメージガイドの形状が屈曲した形状となるため、イメージガイドを透過する光量にバラツキが生じてしまう。これらの結果により、固体撮像素子で受光する光量にバラツキが生じ、固体撮像素子で撮像された画像の精度が低くなるという問題が発生する。又、特許文献１及び特許文献２のいずれにおいても、照明用の光路と撮影用の光路とを別の部材によって構成しているので、装置が大型化してしまうという問題もある。更に、特許文献３においては、内視鏡は、術者とは別の助士によって操作されるものであり、術者によって操作される器具に付属させる構成について開示されていない。
【０００８】
このような問題を鑑みて、本発明は、光反射部材により観察対象となる処置部位に照明を与えて撮影する小型の撮影装置を提供することを目的とする。又、本発明は、このような撮影装置を備えることで、処置部位の撮影と処置部位への処置とを同時に行うことが可能なインスツルメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の医療用撮影装置は、処置部位である被写体からの光が入射される光反射部材と、該光反射部材からの反射光が入射されて前記光反射部材に投影された前記被写体を撮影し、前記被写体の鏡面画像となる画像信号を出力する撮像部と、前記光反射部材に光を照射し、そこからの反射光を前記被写体に照射させる発光部と、前記撮像部から出力される画像信号を鏡面反転させた画像信号を生成する画像反転処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の医療用撮影装置において、前記光反射部材の光の入出射面にガスを噴射する反射部材用ガス噴射部を、更に備えるものとしてもよい。これにより、前記光反射部材にガスを噴射し、前記光反射部材の入出射面が曇ることを防ぐことができる。又、前記撮像部の光の入射面に対してガスを噴射する撮像部用ガス噴射部を、更に備えることで、前記撮像部の入射面が曇ることを防ぐものとしてもよい。
【００１１】
更に、上記のいずれかの医療用撮影装置において、把持部と、該把持部に対して角度を有し、前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置に対して、着脱自在に固定する固定用部材を、更に備え、前記撮像部が、前記固定用部材によって前記インスツルメント装置に装着されたとき、前記ヘッド部近傍位置に前記反射部材が固定され、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得するものとしてもよい。
【００１２】
このとき、前記固定部材が、前記インスツルメント装置の前記把持部を内側に通すＣ字形状の止め具と、当該止め具の切欠部分とネジで螺接される雌ネジ部材とによって、構成されるものとしてもよい。又、前記固定部材が、前記インスツルメント装置の前記把持部を挟持するクリップによって構成されるものとしてもよい。
【００１３】
上述の医療用撮影装置は、前記画像反転処理部で生成された画像信号を外部のモニタディスプレイに出力する出力端子を更に備え、例えば、治療実習といった教育用のために該モニタディスプレイに処置部位の様子を表示させるものとしてもよい。このとき、術者の音声が入力されるマイクと、マイクから入力された術者の音声を再生出力するスピーカとを設置することで、術者が、施術と同時にその説明を行えるものとできる。
【００１４】
又、上述の医療用撮影装置は、前記画像反転処理部で生成された画像信号を、術者が装着できるヘッドマウントディスプレイに出力するものであってもよい。これにより、前記医療用撮影装置がインスツルメント装置に付属されて使用されるとき、術者は、処置部位を肉眼で直接観察しながら、前記医療用撮影装置で撮影されている処置部位の画像をも見ることができる。
【００１５】
本発明のインスツルメント装置は、把持部と、該把持部に対して角度を有するとともに前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置であって、上記のいずれかの医療用撮影装置を、更に備え、前記光反射部材が、前記ヘッド部近傍位置に固設され、前記撮像部が、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、被写体から撮像部までの光路と、発光部から被写体までの光路とに重なるように光反射部材が設置されるため、従来のように、発光部及び撮像部それぞれに対して、光を誘導するための光学部材を設ける必要がない。又、被写体からの光を光反射部材によって誘導するため、従来のように、プリズム群や屈曲させたイメージガイドなどといった複雑な機構を設ける必要がなく、撮像部で撮影される画像を光量ムラのない高精度なものとできる。更に、光反射部材により、被写体から発光部又は撮影部までの光路を切り換えることができるので、従来と比べて、その構成を簡単化できるだけでなく、装置自体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は、本発明の医療用撮影装置を用いたシステムの構成を示す図である。
【図２】は、本発明の医療用撮影装置の構成を示す部分断面図である。
【図３】は、図２の医療用撮影装置の光反射部材の構成を説明するための概略断面図である。
【図４】は、図２の医療用撮影装置の撮像部の構成を説明する概略断面図である。
【図５】は、本発明の医療用撮影装置の別の構成を示す部分断面図である。
【図６】は、本発明の医療用撮影装置における固定部材の一例を示す概略断面図である。
【図７】は、本発明の医療用撮影装置における固定部材の別例を示す概略断面図である。
【図８】は、本発明の医療用撮影装置を内蔵したインスツルメント装置の部分断面図である。
【図９】は、本発明の医療用撮影装置をエアスケーラハンドピースに固定したときの状態を示す外観図である。
【図１０】は、撮影制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜医療処置用システムの全体構成＞
本発明の医療用撮影装置を用いたインスツルメント装置による医療処置用システムの基本となる全体構成について、図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明の医療用撮影装置とインスツルメント装置とを中心とした医療処置用システムの基本構成の概略を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示す医療処置用システムは、術者によって操作されるインスツルメント装置２と、このインスツルメント装置２に付属される医療用撮影装置１と、医療用撮影装置１の撮影動作を制御する撮影制御装置３と、撮影制御装置３で生成された画像信号を受けて画像を再生表示する画像表示装置４と、医療用撮影装置１及びインスツルメント装置２それぞれに供給する不活性ガス又は圧縮空気（以下、単に「ガス」と呼ぶ）を生成するコンプレッサ５と、コンプレッサ５からインスツルメント装置２への給気管路５１に設けられた制御弁５３と、給気管路５１から分岐されて医療用撮影装置１へ接続される給気管路５２に設けられた制御弁５４と、制御弁５３，５４それぞれの開閉制御や撮影制御装置３及び画像表示装置４それぞれの駆動制御を行う全体制御部６と、術者による操作を受け付ける操作部７とを備える。図１では、点線による矢印が制御信号を表し、実線による矢印が画像信号を表す。
【００２０】
このように構成される医療処置用システムにおいて、コンプレッサ５からの給気管路５１を主配管として、給気管路５２が分岐されるものを例に挙げて説明するが、給気管路５１及び給気管路５２それぞれが共に、コンプレッサ５からの主配管から並列に分岐した構成であってもよい。更に、給気管路５１，５２以外に、インスツルメント装置２に対して水を供給する給水管路が設けられる構成であってもよい。又、操作部７は、術者によって操作されるものであれば、インスツルメント装置２に設けられるスイッチであってもよいし、術者が足で操作するフットコントローラであってもよい。そして、操作部７については、インスツルメント装置２、撮影制御装置３、及び画像表示装置４それぞれに対応して別体で構成されるものとしてもよいし、インスツルメント装置２、撮影制御装置３、及び画像表示装置４それぞれに対して一体に設けられるものであってもよい。
【００２１】
そして、給気管路５２からのガスは、医療用撮影装置１に設けられる後述の管路を通じて、医療用撮影装置１の先端まで誘導され、医療用撮影装置１の撮影部及び反射部材それぞれに噴射されることで、曇り止め用のガスとして使用される。即ち、インスツルメント装置２の使用時に噴霧される水により、医療用撮影装置１の撮影部及び反射部材それぞれの表面が曇ることを防ぐために、給気管路５２から供給されるガスが噴射される。この給気管路５２から供給されるガスは、操作部７が受け付けた術者の操作に基づいて、全体制御部６が制御弁５４の開閉動作を制御することで、その噴射の開始及び停止が制御される。
【００２２】
このとき、インスツルメント装置２の駆動タイミングに同期して、医療用撮影装置１へのガスの噴射を行うように、操作部７でインスツルメント装置２の駆動を受け付けたときに、全体制御部６が制御弁５４を開くように制御してもよい。又、給気管路５２を、給気管路５１における制御弁５３の下流側で分岐させるとともに、制御弁５４を省いた構成としてもよい。このように構成することで、制御弁５３の開閉により、医療用撮影装置１に対するガスの供給の開始及び停止を、インスツルメント装置２に対するガスの供給の開始及び停止と同時に制御できる。特に、後述するように、インスツルメント装置２を医療用撮影装置１と一体化させる場合は、装置の小型化の観点から、インスツルメント装置２内において、給気管路５２を給気管路５１より分岐させることが好ましい。
【００２３】
１．医療用撮影装置
上記の医療処置用システムにおける医療用撮影装置１について、その詳細を以下に説明する。医用量撮影装置１は、図１に示すように、インスツルメント装置２による処置の対象となる処置部位からの光を反射させる光反射部材１１と、光反射部材１１からの反射光が入射されることで処置部位の撮影を行う撮像部１２とを備える。尚、インスツルメント装置２として、例えば、図１に示すように、術者によって把持される把持部２１と、把持部２１の先端側に設けられたエアータービンを内蔵したヘッド部２２と、ヘッド部２２に取り付けられるバー（切削工具）２３と、を備えたコントラアングルタイプのエアータービンハンドピースが用いられるものとする。
【００２４】
このエアータービンハンドピースとなるインスツルメント装置２は、把持部２１内部に、ヘッド部２２に設けられたエアータービンを回転させるためのガスを供給する給気管路が設けられるとともに、エアータービンの回転作用を行ったガスを排気する排気管路が設けられる。そして、把持部２１内に設けられる給気管路は、上述した給気管路５１と接続されることで、コンプレッサ５で圧縮されたガスをエアータービンに供給できる。又、把持部２１内の排気管路は、コンプレッサ５と接続された不図示の排気管路と接続されるため、エアータービンを回転させた後に排気されるガスは、コンプレッサ５に供給されて再び圧縮するようにしてもよいし、コンプレッサ５の手前で大気中に開放してもよい。
【００２５】
１−１．光反射部材
撮像部１２は、その軸方向がインスツルメント装置２の長手方向に対して略垂直方向に着脱されるバー２３の先端に位置する処置部位を被写体として撮影する。そのため、バー２３の先端から撮像部１２までの光路を形成するように、光反射部材１１の反射面がインスツルメント装置２の長手方向に対して傾斜を有する。即ち、図２に示す医療用撮影装置１の長手方向に対して平行な方向の断面図のように、光反射部材１１は、インスツルメント装置２の長手方向に対してバー２３と同位置に位置する場合、光反射部材１１の反射面が、バー２３の軸方向及び撮像部１２の端面のそれぞれに対して略４５°となるように設置される。尚、図２は、医療用撮影装置１の長手方向及びバー２３の軸方向それぞれに平行な面による概略断面図である。又、光反射部材１１の反射面の角度は、バー２３の先端からの光を、撮像部１２の端面に垂直な方向に反射させる角度であればよく、図２の断面図に示す角度に限定されるものではない。
【００２６】
又、撮像部１２の軸方向は、インスツルメント装置２の把持部２１の軸方向に対して略平行となるとともに、バー２３の軸方向に対して略垂直となる。更に、図３に示す医療用撮影装置１の長手方向に対して垂直な方向の断面図のように、光反射部材１１の反射面が、バー２３から反射面の中心位置を結ぶ直線に対して垂直な面とされる。よって、バー２３の先端位置からの光は、光反射部材１１で反射して、撮像部１２の端面に対して垂直に入射される。そのため、バー２３の先端に位置する被写体となる処置部位が、光反射部材１１を介して撮像部１２に投影され、撮像部１２が、光反射部材１１による鏡像反転された被写体（処置部位）を撮像する。このように設置される光反射部材１１は、処置部位を撮像部１２に反射投影させるものであれば、鏡体又はプリズムのいずれで構成されていてもよい。
【００２７】
１−２．撮像部
図２の断面図に示すように、撮像部１２は、光の入出面となる端面に、防水ガラス２０１が設置されるとともに、その内部には、複数の光学レンズ群で構成される光学系２０２と、光学系２０２からの光が入射される固体撮像素子２０３と、光学系２０２及び固体撮像素子２０３よりも外周側に設置される発光素子２０４と、を備える。即ち、医療用撮影装置１の長手方向に対して、その端面側から順に、防水ガラス２０１、光学系２０２、及び固体撮像素子２０３のそれぞれが設置される。そして、図４に示すように、医療用撮影装置１の端面の径方向に対して、その中心位置に、光学系２０２及び固体撮像素子２０３が設置されるとともに、光学系２０２の外径側に、発光素子２０４が設置される。このように撮像部１２が構成されるとき、固体撮像素子２０３として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide
Semiconductor）センサなどが用いられる。又、発光素子２０４として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられる。
【００２８】
このように撮像部１２が構成されることで、発光素子２０４が発光することで、防水ガラス２０１を介して、撮像部１２の端面より光反射部材１１に対して光を照射する。よって、光反射部材１１は、撮像部１２の発光素子２０４から照射される光を反射させて、バー２３の先端周辺に照射する。即ち、撮像部１２の発光素子２０４が、被写体となる処置部位への照明として機能する。この発光素子２０４は、撮像部１２の端面の周方向に対して複数位置に設置されることで、被写体となる処置部位へ照射する光の照度を高くするとともに、照射範囲を広げることができる。又、発光素子２０４から照射される光は、その照射範囲を広げるために拡散するものとしてもよい。
【００２９】
このように、発光素子２０４からの光が照射される処置部位（被写体）は、光反射部材１１により鏡像反転されて、防水ガラス２０１及び光学系２０２を介して、固体撮像素子２０３に投影される。よって、固体撮像素子２０３は、処置部位（被写体）の鏡像反転画像となる画像を撮像し、撮像した画像による画像信号を、電気信号として撮影制御装置３に出力する。又、固体撮像素子２０３は、撮影制御装置３から与えられる同期信号によって、水平走査及び垂直操作を行うことで、光電変換動作を行い、シリアル信号となる画像信号を撮影制御装置３に出力する。
【００３０】
１−３．曇り止め用の給気管路
医療用撮影装置１は、インスツルメント装置２のヘッド部２２より処置部位へ噴霧される水によって、光反射部材１１の鏡面、及び撮像部１２の端面のそれぞれに水滴が付着する。よって、医療用撮影装置１は、この水滴の付着を防ぐために、光反射部材１１の鏡面、及び撮像部１２の端面にガスを噴射する構造として、図２に示すように、その先端に噴射口を備えた給気管路１３，１４を備える。即ち、医療用撮影装置１には、その上流側が給気管路５２に接続されて分岐される２本の給気管路１３，１４が設けられる。そして、給気管路１３の先端に設けられた噴射口３０１が光反射部材１１の鏡面に向かって形成され、給気管路１４の先端に設けられた噴射口４０１が撮像部１２の端面に向かって形成される。
【００３１】
又、給気管路１３及び給気管路１４は、図４の撮像部１１の端面近傍位置での概略断面図に示すように、インスツルメント装置１と撮影部１１の外周側面の間において、医療用撮影装置１の長手方向に沿うように設置される。更に、図示しないが、撮像部１２の基部に接続されるチューブには、給気管路１３，１４と接続する給気管路５２と、撮像部１２への電力供給線及び信号線とが、内装されている。尚、チューブ内部において、給気管路５２が分岐して給気管路１３，１４と接続されるものであってもよいし、チューブの外部で給気管路５２が分岐し、チューブ内に給気管路１３，１４が内装されるものであってもよい。
【００３２】
そして、給気管路１３は、その先端が光反射部材１１の鏡面に向かって延びるように設置されるとともに、噴射口３０１が、給気管路１３の先端で光反射部材１１の鏡面に対向するように開口した構成となる。よって、給気管路１３を流れるガスは、噴射口３０１から光反射部材１１の鏡面に噴射されて、光反射部材１１の鏡面に付着しようとする水滴を吹き飛ばすため、光反射部材１１の鏡面の曇り止めとして作用する。一方、給気管路１４は、その先端が撮像部１２の端面より光反射部材１１側に若干突出させた位置となるように、設置されるとともに、噴射口４０１が、撮像部１１の端面の外周側から中心に向かう方向に開口した構成となる。よって、給気管路１４を流れるガスは、噴射口４０１から撮像部１２の端面に噴射されて、撮像部１２の端面に付着しようとする水滴を吹き飛ばすため、撮像部１２の端面の曇り止めとして作用する。
【００３３】
尚、上述の構成では、光反射部材１１及び撮像部１２それぞれの曇り止めとして作用するガスを噴射するために、２本の給気管路１３，１４を備えたものとしたが、図５に示すように、噴射口３０１，４０１それぞれを備えた１本の給気管路１６を備えるものとしてもよい。即ち、給気管路１６は、その先端が光反射部材１１の鏡面に向かって延びた構成とされる。この給気管路１６において、光反射部材１１の鏡面と対向するように開口した噴射口３０１が、その先端位置に設置されるとともに、撮像部１２の端面の中心に向かうように開口した噴射口４０１が、撮像部１２の端面の近傍位置に設置される。
【００３４】
１−４．医療用撮影装置のインスツルメント装置への固定方法
このような医療用撮像装置１は、インスツルメント装置２に対して着脱自在とするため、図６に示すような固定部材１７が設けられる。この固定部材１７は、円筒に対して軸方向の切欠を設けたＣ字形状の断面を有するインスツルメント装置２側のインスツルメント固定部７０１と、インスツルメント固定部７０１の切欠から突出させた２枚の平板で形成される医療用撮影装置１側の撮影装置固定部７０２と、撮影装置固定部７０２と医療用撮影装置１とを螺接するネジ７０３とによって構成される。
【００３５】
このように固定部材１７が構成されるとき、弾性を備えたインスツルメント固定部７０１の切欠部からインスツルメント装置２を嵌め込むことで、インスツルメント固定部７０１の内側にインスツルメント装置２が挿入される。このとき、インスツルメント装置２は、その外周面がインスツルメント固定部７０１の内周面に当接されることで、インスツルメント固定部７０１に保持される。そして、インスツルメント固定部７０１の切欠部に設けられた２枚の平板による撮影装置固定部７０２の間隙に、医療用撮影装置１を挿入し、医療用撮影装置１を撮影装置固定部７０２で挟持させた状態とする。この撮影装置固定部７０２を構成する平板と医療用撮影装置１とをネジ７０３で螺接して、撮影装置固定部７０２に医療用撮影装置１を固定することで、医療用撮影装置１を固定部材１７によってインスツルメント装置１に固定設置させる。
【００３６】
上述の固定部材１７以外に、図７に示すような固定部材１８によっても、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２に対して着脱自在とできる。この固定部材１８は、医療用撮影装置１の上下を挟むように医療用撮影装置１の外周面に接続された２枚の略円弧形状の湾曲板８０１によって構成される。２枚の湾曲板８０１はそれぞれ弾性を有し、固定部材１８は、２枚の湾曲板８０１における医療用撮影装置１との接続部分と反対側となる端辺によって形成される空隙からインスツルメント装置２の挿入が可能な構成とされる。即ち、固定部材１８は、医療用撮影装置１から外側側面から突出させた２枚の湾曲板８０１でインスツルメント装置２を挟持できるクリップとして作用し、この固定部材１８によって、インスツルメント装置２に医療用撮影装置１が固定設置される。
【００３７】
１−５．医療用撮影装置と一体化したインスツルメント装置の構成例
上述のように、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２と別体とし、固定部材１７，１８のいずれかによって、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２の固定設置するものとしてもよいし、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２に組み込むものとしてもよい。以下では、医療用撮影装置１と一体化したインスツルメント装置２について、図８の概略断面図を参照して説明する。
【００３８】
図８に示すインスツルメント装置２は、把持部２１内部において、そのヘッド部２２側に医療用撮影装置１を備える。把持部２１内には、ヘッド部２２内のエアータービンを駆動するためのガスを供給するための給気管路２１１と、エアータービンの回転させたガスを排気するための排気管路２１２とを備える。この給気管路２１１及び排気管路２１２よりも下側（バー２３の先端側）に、医療用撮影装置１が設置される。このとき、医療用撮影装置１の光反射部材１１の先端側が、把持部２１のケース２１３の内壁に当接するように設置されるなどのように、医療用撮影装置１は、可能な限りケース２１３の下側（バー２３の先端側）の内壁に近い位置に設置される。又、医療用撮影装置１の光反射部材１１の設置位置を、把持部２１とヘッド部２２との境界部分とするなどのように、医療用撮影装置１は、可能な限りバー２３側となる位置に設置される。
【００３９】
このように、医療用撮影装置１が内蔵されるとき、把持部２１のケース２１３は、医療用撮影装置１の光反射部材１１の鏡面と対向する部分に、把持部２１内への防水を行うとともに外部からの光を入光させるための防水ガラス２１４を具備する。この防水ガラス２１４は、バー２３の先端周辺からの光が光反射部材１１に入射できる位置に設置される。そして、光反射部材１１は、その鏡面の傾斜が、撮像部１２の端面に垂直な軸方向に対して４５°よりも開いた角度とされ、バー２３の先端周辺からの光を撮像部１２の端面に対して垂直な方向に反射する。
【００４０】
これにより、撮像部１２の発光素子２０４から出射される光が、光反射部材１１で反射した後に、防水ガラス２１４を透過して、バー２３の先端周辺を照射する。この発光素子２０４からの光によって照明された処置部位（被写体）は、その光が防水ガラス２１４を透過した後に光反射部材１１で反射されて、撮像部１２の固体撮像素子２０３に投影される。よって、インスツルメント装置２に内蔵された医療用撮影装置１は、その撮像部１２によって、照明された被写体となる処置部位の鏡像を撮影する。
【００４１】
又、インスツルメント装置２は、防水ガラス２１４の曇り止めを目的として、その先端を防水ガラス２１４の縁側まで延ばされるとともにその先端に噴射口を設けた構造を有する給気管路２１５を備える。この給気管路２１５は、図８の構成例では、上述の給気管路５１（図１参照）と接続される、エアータービン駆動用の給気管路２１１から分岐されるとともに、把持部２１のケース２１３を貫通した構成とされる。これにより、ヘッド部２２内のエアータービンを駆動するために、給気管路２１１よりガスの供給がなされるとき、給気管路２１５にもガスが流れるため、給気管路２１５から防水ガラス２１４にガスが噴射されて、防水ガラス２１４への水滴の付着を防ぐことができる。又、この給気管路２１５は、上述の給気管路５２（図１参照）と接続され、エアータービン駆動用の給気管路２１１と別系統としても構わない。
【００４２】
尚、インスツルメント装置２として、エアータービンハンドピースを例に挙げて説明したが、把持部２１にマイクロモータが設置されたマイクロモータハンドピースとしてもよい。インスツルメント装置２をマイクロモータハンドピースとする場合、給気管路５１によりマイクロモータ用の冷却ガスやバー２３へ噴射するガスなどが給気され、この給気管路５１から分岐された給気管路５２より曇り止め用のガスが医療用撮影装置１に供給される。このマイクロモータハンドピースは、歯科用、耳鼻科用、及び外科手術用それぞれのハンドピースとして構成できる。
【００４３】
又、切削工具を、振動の伝播によって歯面清掃や歯垢除去などの処置を行うスケーラチップ２４とすることも可能である。このとき、インスツルメント装置２として、超音波スケーラハンドピースとしてもよいし、エアスケーラハンドピースとしてもよい。このとき、図９の概略図に示すように、インスツルメント装置２の長手方向に対して、スケーラチップ２４の先端部分よりも把持部２１側に、光反射部材１１が位置するように、医療用撮影装置１が設置される。そして、屈曲したスケーラチップ２４の先端部分からの光を撮像部１２の端面に向かって反射させるように、光反射部材１１の鏡面の傾きが設定される。
【００４４】
２．撮影制御装置
上述の医療用撮影装置１の撮像部１２の制御を行う撮影制御装置３について、図１０のブロック図を参照して以下に説明する。図１０に示すように、撮影制御装置３は、医療用撮影装置１の撮像部１２内の固体撮像素子２０３及び発光素子２０４に対して制御信号を出力する撮影制御部３１と、撮像部１２の固体撮像素子２０３から出力される画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３２と、Ａ／Ｄ変換部３２からの画像信号を一時的に記憶する画像メモリ３３と、画像メモリ３３に対して画像信号の書込及び読み出しを行うメモリ制御部３４と、メモリ制御部３４で読み出された画像信号に対して鏡像反転する処理を施す反転処理部３５と、反転処理部３５で鏡像反転された画像信号に対してエッジ強調処理やグラデーション処理などの各種画像処理を施す画像処理部３６と、画像処理部３６で画像処理が施された画像信号をコンポジット信号又はコンポーネント信号等の画像表示装置４で処理可能な方式の画像信号に変換して出力するインターフェース３７と、を備える。
【００４５】
このように構成される撮影制御装置３は、操作部７の操作を受け付けた全体制御部６より指令が与えられると、固体撮像素子２０３及び発光素子２０４それぞれに対して、制御信号を撮影制御部３１から出力する。例えば、インスツルメント装置２による処置動作と同時に医療用撮影装置１による撮影動作がなされる場合、インスツルメント装置２のエアータービンを駆動するために操作部７が操作されたとき、操作部７からの信号を受け付けた全体制御部６が、撮影制御装置３に指令を与える。この全体制御部６からの指令を受けた撮影制御装置３は、発光素子２０４を発光させるとともに、固体撮像素子２０３に制御信号を与えて、フレーム毎に水平走査及び垂直走査させ、画素毎にシリアルに並んだ画像信号を出力させる。
【００４６】
この固体撮像素子２０３から出力される、シリアル方式のアナログ信号となる画像信号は、撮影制御装置３のＡ／Ｄ変換部３２に入力されて、デジタル信号に変換された後、メモリ制御部３４に与えられる。そして、メモリ制御部３４によって、Ａ／Ｄ変換部３２でデジタル信号に変換された画像信号が、画像メモリ３３に書き込まれて、一時的に記憶される。画像メモリ３３では、１フレームの画像信号が、画素毎にアドレスが指定されて、順次記憶される。その後、メモリ制御部３４は、画像メモリ３３に記憶している画像信号を１ライン毎に読み出して、反転処理部３５に出力する。
【００４７】
反転処理部３５では、メモリ制御部３４より出力される画像信号を、１ライン分毎に、固体撮像素子２０３上での水平走査と逆の順番に反転させることで、１フレームの画像を鏡像反転させた画像信号を生成する。このようにして、反転処理部３５で鏡像反転された画像信号は、画像処理部３６で各種の画像処理が施された後、インターフェース３７で、画像表示装置４の入力方式に応じた画像信号に変換される。よって、インターフェース３７とケーブルで接続された画像表示装置４は、鏡像反転された画像信号が入力されるため、医療用撮影装置１の光反射部材１１で鏡像反転された後に撮影処理装置３で更に鏡像反転された処置部位（被写体）の画像を、再生表示することができる。即ち、画像表示装置４上には、鏡像反転のない処置部位（被写体）による画像が再生表示される。
【００４８】
尚、１ラインの画像信号毎に鏡像反転させることで、鏡像反転された１フレームの画像信号が取得できるものとしたが、メモリ制御部３４により画像メモリ３３から読み出されるラインの順番を反転させることで、鏡像反転された１フレームの画像信号が取得されるものとしてもよい。又、１ラインの画像信号毎に鏡像反転させる場合、画像メモリ３３については、２ライン分以上の画像信号が記憶できるラインメモリによって構成できる。このとき、例えば、入力側のラインメモリを、画素毎の信号が走査順に入力されるシフトレジスタとするとともに、出力側のラインメモリを、入力時と逆の順に画素像毎の信号が出力されるシフトレジスタとする。そして、入力側のラインメモリから出力側のラインメモリへは１ライン分の各画素の画像信号がパラレルに与えられるように構成することで、２ライン分のラインメモリによって画像メモリを構成することができる。
【００４９】
このような撮影制御装置３からの画像信号を受けて画像の再生表示を行う画像表示装置４として、音声信号の入力も可能な大型のディスプレイを用いることができる。即ち、術者の音声を電気信号である音声信号に変換するマイクと接続された大型ディスプレイを画像表示装置４とすることで、例えば、図１に示す医療処置用システムを医療教育用に使用できる。即ち、術者がインスツルメント装置２で処置している処置部位を、医療用撮影装置１で撮影して、画像表示装置４に表示させて、処置部位への処置内容を学生に示すことができる。このとき、術者が処置内容を術者がマイクに対して発話した音声を画像表示装置４に備えられたスピーカから出力できるため、術者は、画像表示装置４に映し出されている処置部位に関して音声で説明できる。
【００５０】
又、画像表示装置４として、術者の頭部に装着できるヘッドマウントディスプレイを用いることも可能である。このように、医療用撮影装置１で撮影された画像を再生表示できる画像表示装置４を術者がヘッドマウントディスプレイとして装着することで、術者は、処置部位を肉眼で直接観察しながら、ヘッドマウントディスプレイに再生される処置部位の別角度からの映像も同時に観察できる。又、画像表示装置４をヘッドマウントディスプレイとした医療処置用システムを歯科医療用とした場合、医療用撮影装置１をデンタルミラーの代替とでき、術者の処置の煩雑さが解消されるだけでなく、患者への負担も低減される。
【００５１】
更に、図１に示す医療処置用システムを歯科医療用ユニットに構成した場合、患者に施術内容を説明するために利用するためのディスプレイを画像表示装置４として用いても良い。画像表示装置４を患者が観察可能な構成とすることで、術者は、画像表示装置４に映し出された処置部位を処置しながら、施術内容などを患者に説明することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 医療用撮影装置
２ インスツルメント装置
３ 撮影制御装置
４ 画像表示装置
５ コンプレッサ
６ 操作部
１１ 光反射部材
１２ 撮像部
１３，１４，１６ 給気管路
１７，１８ 固定部材
２１ 把持部
２２ ヘッド部
２３ バー（切削工具）
２４ スケーラチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処置部位を撮影する医療用撮影装置に関するもので、特に、医科用又は歯科用のインスツルメント装置により処置されている処置部位を撮影する医療用撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科分野において、術者は、インスツルメント装置による治療の対象となる処置部位を観察するために、肉眼による直接観察以外に、デンタルミラーを用いて観察することが一般的であった。しかしながら、デンタルミラーを用いた観察では、術者は、デンタルミラーを持ちながらインスツルメント装置を操作する必要がある。術者にとっても煩雑な操作となるだけでなく、施術者にも無理な姿勢を強いるなどのため、疲労と苦痛を与えることとなる。更に、臼歯の場合などで施術部位の周囲に十分な空間がない場合は、インスツルメント装置とデンタルミラーを同時に口腔内の適切な位置に挿入することができず、明視下で施術を行うことが不可能である。
【０００３】
このような歯科治療における問題点を解消するべく、処置部位を観察する観察光学系を備えた内視鏡であって、歯科用処置装置（インスツルメント装置）へ着脱自在とする固定手段を備えた歯科用内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。又、その内部に撮像素子を備えてモニター機能が付与された、歯科用治療器具（インスツルメント装置）が提案されている（特許文献２参照）。そして、特許文献１の歯科用内視鏡及び特許文献２の歯科用治療器具のそれぞれは、ライトガイドを備えるため、観察対象となる処置部位を明るく照らすことができる。
【０００４】
更に、医科分野では、外科手術などにおいて、術者がその処置部位の状態を観察するために、内視鏡が使用されている。この内視鏡を使用した外科手術では、術者とは別の助士により操作される内視鏡で撮影した画像を、別体のモニタディスプレイに表示することで、術者が、処置部位となる術部の状態を確認できる（特許文献３参照）。そして、特許文献３の画像処理表示装置は、内視鏡から出力される画像信号に対して、その画像を左右反転させる処理を選択的に施して、モニタディスプレイに出力するものである。この画像処理表示装置を用いることで、内視鏡で撮影している画像を、術者が観察しやすいように、モニタディスプレイ上に表示できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２８８１３２号公報
【特許文献２】特許第３１５１００９号公報
【特許文献３】特開平０７−１８４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献１の歯科用内視鏡及び特許文献２の歯科用治療器具はそれぞれ、観察対象となる処置部位への光を照射し、その処置部位を明るい状態で撮影できる構成となっている。しかしながら、特許文献１の歯科用内視鏡、及び特許文献２の歯科用治療器具のいずれについても、対物レンズから固体撮像素子までの光路が長く、特許文献１においては、複数のプリズムによるプリズム群を必要とし、特許文献２においては、イメージガイドを必要とする。
【０００７】
そのため、特許文献１の構成においては、プリズムの設置状態によっては、その透過光量にバラツキが生じることがある。又、特許文献２の構成においては、イメージガイドの形状が屈曲した形状となるため、イメージガイドを透過する光量にバラツキが生じてしまう。これらの結果により、固体撮像素子で受光する光量にバラツキが生じ、固体撮像素子で撮像された画像の精度が低くなるという問題が発生する。又、特許文献１及び特許文献２のいずれにおいても、照明用の光路と撮影用の光路とを別の部材によって構成しているので、装置が大型化してしまうという問題もある。更に、特許文献３においては、内視鏡は、術者とは別の助士によって操作されるものであり、術者によって操作される器具に付属させる構成について開示されていない。
【０００８】
このような問題を鑑みて、本発明は、光反射部材により観察対象となる処置部位に照明を与えて撮影する小型の撮影装置を提供することを目的とする。又、本発明は、このような撮影装置を備えることで、処置部位の撮影と処置部位への処置とを同時に行うことが可能なインスツルメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の医療用撮影装置は、処置部位である被写体からの光が入射される光反射部材と、該光反射部材からの反射光が入射されて前記光反射部材に投影された前記被写体を撮影し、前記被写体の鏡面画像となる画像信号を出力する撮像部と、前記光反射部材に光を照射し、そこからの反射光を前記被写体に照射させる発光部と、前記撮像部から出力される画像信号を鏡面反転させた画像信号を生成する画像反転処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の医療用撮影装置において、前記光反射部材の光の入出射面にガスを噴射する反射部材用ガス噴射部を、更に備えるものとしてもよい。これにより、前記光反射部材にガスを噴射し、前記光反射部材の入出射面が曇ることを防ぐことができる。又、前記撮像部の光の入射面に対してガスを噴射する撮像部用ガス噴射部を、更に備えることで、前記撮像部の入射面が曇ることを防ぐものとしてもよい。
【００１１】
更に、上記のいずれかの医療用撮影装置において、把持部と、該把持部に対して角度を有し、前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置に対して、着脱自在に固定する固定用部材を、更に備え、前記撮像部が、前記固定用部材によって前記インスツルメント装置に装着されたとき、前記ヘッド部近傍位置に前記反射部材が固定され、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得するものとしてもよい。
【００１２】
このとき、前記固定部材が、前記インスツルメント装置の前記把持部を内側に通すＣ字形状の止め具と、当該止め具の切欠部分とネジで螺接される雌ネジ部材とによって、構成されるものとしてもよい。又、前記固定部材が、前記インスツルメント装置の前記把持部を挟持するクリップによって構成されるものとしてもよい。
【００１３】
上述の医療用撮影装置は、前記画像反転処理部で生成された画像信号を外部のモニタディスプレイに出力する出力端子を更に備え、例えば、治療実習といった教育用のために該モニタディスプレイに処置部位の様子を表示させるものとしてもよい。このとき、術者の音声が入力されるマイクと、マイクから入力された術者の音声を再生出力するスピーカとを設置することで、術者が、施術と同時にその説明を行えるものとできる。
【００１４】
又、上述の医療用撮影装置は、前記画像反転処理部で生成された画像信号を、術者が装着できるヘッドマウントディスプレイに出力するものであってもよい。これにより、前記医療用撮影装置がインスツルメント装置に付属されて使用されるとき、術者は、処置部位を肉眼で直接観察しながら、前記医療用撮影装置で撮影されている処置部位の画像をも見ることができる。
【００１５】
本発明のインスツルメント装置は、把持部と、該把持部に対して角度を有するとともに前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置であって、上記のいずれかの医療用撮影装置を、更に備え、前記光反射部材が、前記ヘッド部近傍位置に固設され、前記撮像部が、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、被写体から撮像部までの光路と、発光部から被写体までの光路とに重なるように光反射部材が設置されるため、従来のように、発光部及び撮像部それぞれに対して、光を誘導するための光学部材を設ける必要がない。又、被写体からの光を光反射部材によって誘導するため、従来のように、プリズム群や屈曲させたイメージガイドなどといった複雑な機構を設ける必要がなく、撮像部で撮影される画像を光量ムラのない高精度なものとできる。更に、光反射部材により、被写体から発光部又は撮影部までの光路を切り換えることができるので、従来と比べて、その構成を簡単化できるだけでなく、装置自体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は、本発明の医療用撮影装置を用いたシステムの構成を示す図である。
【図２】は、本発明の医療用撮影装置の構成を示す部分断面図である。
【図３】は、図２の医療用撮影装置の光反射部材の構成を説明するための概略断面図である。
【図４】は、図２の医療用撮影装置の撮像部の構成を説明する概略断面図である。
【図５】は、本発明の医療用撮影装置の別の構成を示す部分断面図である。
【図６】は、本発明の医療用撮影装置における固定部材の一例を示す概略断面図である。
【図７】は、本発明の医療用撮影装置における固定部材の別例を示す概略断面図である。
【図８】は、本発明の医療用撮影装置を内蔵したインスツルメント装置の部分断面図である。
【図９】は、本発明の医療用撮影装置をエアスケーラハンドピースに固定したときの状態を示す外観図である。
【図１０】は、撮影制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜医療処置用システムの全体構成＞
本発明の医療用撮影装置を用いたインスツルメント装置による医療処置用システムの基本となる全体構成について、図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明の医療用撮影装置とインスツルメント装置とを中心とした医療処置用システムの基本構成の概略を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示す医療処置用システムは、術者によって操作されるインスツルメント装置２と、このインスツルメント装置２に付属される医療用撮影装置１と、医療用撮影装置１の撮影動作を制御する撮影制御装置３と、撮影制御装置３で生成された画像信号を受けて画像を再生表示する画像表示装置４と、医療用撮影装置１及びインスツルメント装置２それぞれに供給する不活性ガス又は圧縮空気（以下、単に「ガス」と呼ぶ）を生成するコンプレッサ５と、コンプレッサ５からインスツルメント装置２への給気管路５１に設けられた制御弁５３と、給気管路５１から分岐されて医療用撮影装置１へ接続される給気管路５２に設けられた制御弁５４と、制御弁５３，５４それぞれの開閉制御や撮影制御装置３及び画像表示装置４それぞれの駆動制御を行う全体制御部６と、術者による操作を受け付ける操作部７とを備える。図１では、点線による矢印が制御信号を表し、実線による矢印が画像信号を表す。
【００２０】
このように構成される医療処置用システムにおいて、コンプレッサ５からの給気管路５１を主配管として、給気管路５２が分岐されるものを例に挙げて説明するが、給気管路５１及び給気管路５２それぞれが共に、コンプレッサ５からの主配管から並列に分岐した構成であってもよい。更に、給気管路５１，５２以外に、インスツルメント装置２に対して水を供給する給水管路が設けられる構成であってもよい。又、操作部７は、術者によって操作されるものであれば、インスツルメント装置２に設けられるスイッチであってもよいし、術者が足で操作するフットコントローラであってもよい。そして、操作部７については、インスツルメント装置２、撮影制御装置３、及び画像表示装置４それぞれに対応して別体で構成されるものとしてもよいし、インスツルメント装置２、撮影制御装置３、及び画像表示装置４それぞれに対して一体に設けられるものであってもよい。
【００２１】
そして、給気管路５２からのガスは、医療用撮影装置１に設けられる後述の管路を通じて、医療用撮影装置１の先端まで誘導され、医療用撮影装置１の撮影部及び反射部材それぞれに噴射されることで、曇り止め用のガスとして使用される。即ち、インスツルメント装置２の使用時に噴霧される水により、医療用撮影装置１の撮影部及び反射部材それぞれの表面が曇ることを防ぐために、給気管路５２から供給されるガスが噴射される。この給気管路５２から供給されるガスは、操作部７が受け付けた術者の操作に基づいて、全体制御部６が制御弁５４の開閉動作を制御することで、その噴射の開始及び停止が制御される。
【００２２】
このとき、インスツルメント装置２の駆動タイミングに同期して、医療用撮影装置１へのガスの噴射を行うように、操作部７でインスツルメント装置２の駆動を受け付けたときに、全体制御部６が制御弁５４を開くように制御してもよい。又、給気管路５２を、給気管路５１における制御弁５３の下流側で分岐させるとともに、制御弁５４を省いた構成としてもよい。このように構成することで、制御弁５３の開閉により、医療用撮影装置１に対するガスの供給の開始及び停止を、インスツルメント装置２に対するガスの供給の開始及び停止と同時に制御できる。特に、後述するように、インスツルメント装置２を医療用撮影装置１と一体化させる場合は、装置の小型化の観点から、インスツルメント装置２内において、給気管路５２を給気管路５１より分岐させることが好ましい。
【００２３】
１．医療用撮影装置
上記の医療処置用システムにおける医療用撮影装置１について、その詳細を以下に説明する。医用量撮影装置１は、図１に示すように、インスツルメント装置２による処置の対象となる処置部位からの光を反射させる光反射部材１１と、光反射部材１１からの反射光が入射されることで処置部位の撮影を行う撮像部１２とを備える。尚、インスツルメント装置２として、例えば、図１に示すように、術者によって把持される把持部２１と、把持部２１の先端側に設けられたエアータービンを内蔵したヘッド部２２と、ヘッド部２２に取り付けられるバー（切削工具）２３と、を備えたコントラアングルタイプのエアータービンハンドピースが用いられるものとする。
【００２４】
このエアータービンハンドピースとなるインスツルメント装置２は、把持部２１内部に、ヘッド部２２に設けられたエアータービンを回転させるためのガスを供給する給気管路が設けられるとともに、エアータービンの回転作用を行ったガスを排気する排気管路が設けられる。そして、把持部２１内に設けられる給気管路は、上述した給気管路５１と接続されることで、コンプレッサ５で圧縮されたガスをエアータービンに供給できる。又、把持部２１内の排気管路は、コンプレッサ５と接続された不図示の排気管路と接続されるため、エアータービンを回転させた後に排気されるガスは、コンプレッサ５に供給されて再び圧縮するようにしてもよいし、コンプレッサ５の手前で大気中に開放してもよい。
【００２５】
１−１．光反射部材
撮像部１２は、その軸方向がインスツルメント装置２の長手方向に対して略垂直方向に着脱されるバー２３の先端に位置する処置部位を被写体として撮影する。そのため、バー２３の先端から撮像部１２までの光路を形成するように、光反射部材１１の反射面がインスツルメント装置２の長手方向に対して傾斜を有する。即ち、図２に示す医療用撮影装置１の長手方向に対して平行な方向の断面図のように、光反射部材１１は、インスツルメント装置２の長手方向に対してバー２３と同位置に位置する場合、光反射部材１１の反射面が、バー２３の軸方向及び撮像部１２の端面のそれぞれに対して略４５°となるように設置される。尚、図２は、医療用撮影装置１の長手方向及びバー２３の軸方向それぞれに平行な面による概略断面図である。又、光反射部材１１の反射面の角度は、バー２３の先端からの光を、撮像部１２の端面に垂直な方向に反射させる角度であればよく、図２の断面図に示す角度に限定されるものではない。
【００２６】
又、撮像部１２の軸方向は、インスツルメント装置２の把持部２１の軸方向に対して略平行となるとともに、バー２３の軸方向に対して略垂直となる。更に、図３に示す医療用撮影装置１の長手方向に対して垂直な方向の断面図のように、光反射部材１１の反射面が、バー２３から反射面の中心位置を結ぶ直線に対して垂直な面とされる。よって、バー２３の先端位置からの光は、光反射部材１１で反射して、撮像部１２の端面に対して垂直に入射される。そのため、バー２３の先端に位置する被写体となる処置部位が、光反射部材１１を介して撮像部１２に投影され、撮像部１２が、光反射部材１１による鏡像反転された被写体（処置部位）を撮像する。このように設置される光反射部材１１は、処置部位を撮像部１２に反射投影させるものであれば、鏡体又はプリズムのいずれで構成されていてもよい。
【００２７】
１−２．撮像部
図２の断面図に示すように、撮像部１２は、光の入出面となる端面に、防水ガラス２０１が設置されるとともに、その内部には、複数の光学レンズ群で構成される光学系２０２と、光学系２０２からの光が入射される固体撮像素子２０３と、光学系２０２及び固体撮像素子２０３よりも外周側に設置される発光素子２０４と、を備える。即ち、医療用撮影装置１の長手方向に対して、その端面側から順に、防水ガラス２０１、光学系２０２、及び固体撮像素子２０３のそれぞれが設置される。そして、図４に示すように、医療用撮影装置１の端面の径方向に対して、その中心位置に、光学系２０２及び固体撮像素子２０３が設置されるとともに、光学系２０２の外径側に、発光素子２０４が設置される。このように撮像部１２が構成されるとき、固体撮像素子２０３として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide
Semiconductor）センサなどが用いられる。又、発光素子２０４として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられる。
【００２８】
このように撮像部１２が構成されることで、発光素子２０４が発光することで、防水ガラス２０１を介して、撮像部１２の端面より光反射部材１１に対して光を照射する。よって、光反射部材１１は、撮像部１２の発光素子２０４から照射される光を反射させて、バー２３の先端周辺に照射する。即ち、撮像部１２の発光素子２０４が、被写体となる処置部位への照明として機能する。この発光素子２０４は、撮像部１２の端面の周方向に対して複数位置に設置されることで、被写体となる処置部位へ照射する光の照度を高くするとともに、照射範囲を広げることができる。又、発光素子２０４から照射される光は、その照射範囲を広げるために拡散するものとしてもよい。
【００２９】
このように、発光素子２０４からの光が照射される処置部位（被写体）は、光反射部材１１により鏡像反転されて、防水ガラス２０１及び光学系２０２を介して、固体撮像素子２０３に投影される。よって、固体撮像素子２０３は、処置部位（被写体）の鏡像反転画像となる画像を撮像し、撮像した画像による画像信号を、電気信号として撮影制御装置３に出力する。又、固体撮像素子２０３は、撮影制御装置３から与えられる同期信号によって、水平走査及び垂直操作を行うことで、光電変換動作を行い、シリアル信号となる画像信号を撮影制御装置３に出力する。
【００３０】
１−３．曇り止め用の給気管路
医療用撮影装置１は、インスツルメント装置２のヘッド部２２より処置部位へ噴霧される水によって、光反射部材１１の鏡面、及び撮像部１２の端面のそれぞれに水滴が付着する。よって、医療用撮影装置１は、この水滴の付着を防ぐために、光反射部材１１の鏡面、及び撮像部１２の端面にガスを噴射する構造として、図２に示すように、その先端に噴射口を備えた給気管路１３，１４を備える。即ち、医療用撮影装置１には、その上流側が給気管路５２に接続されて分岐される２本の給気管路１３，１４が設けられる。そして、給気管路１３の先端に設けられた噴射口３０１が光反射部材１１の鏡面に向かって形成され、給気管路１４の先端に設けられた噴射口４０１が撮像部１２の端面に向かって形成される。
【００３１】
又、給気管路１３及び給気管路１４は、図４の撮像部１１の端面近傍位置での概略断面図に示すように、インスツルメント装置１と撮影部１１の外周側面の間において、医療用撮影装置１の長手方向に沿うように設置される。更に、図示しないが、撮像部１２の基部に接続されるチューブには、給気管路１３，１４と接続する給気管路５２と、撮像部１２への電力供給線及び信号線とが、内装されている。尚、チューブ内部において、給気管路５２が分岐して給気管路１３，１４と接続されるものであってもよいし、チューブの外部で給気管路５２が分岐し、チューブ内に給気管路１３，１４が内装されるものであってもよい。
【００３２】
そして、給気管路１３は、その先端が光反射部材１１の鏡面に向かって延びるように設置されるとともに、噴射口３０１が、給気管路１３の先端で光反射部材１１の鏡面に対向するように開口した構成となる。よって、給気管路１３を流れるガスは、噴射口３０１から光反射部材１１の鏡面に噴射されて、光反射部材１１の鏡面に付着しようとする水滴を吹き飛ばすため、光反射部材１１の鏡面の曇り止めとして作用する。一方、給気管路１４は、その先端が撮像部１２の端面より光反射部材１１側に若干突出させた位置となるように、設置されるとともに、噴射口４０１が、撮像部１１の端面の外周側から中心に向かう方向に開口した構成となる。よって、給気管路１４を流れるガスは、噴射口４０１から撮像部１２の端面に噴射されて、撮像部１２の端面に付着しようとする水滴を吹き飛ばすため、撮像部１２の端面の曇り止めとして作用する。
【００３３】
尚、上述の構成では、光反射部材１１及び撮像部１２それぞれの曇り止めとして作用するガスを噴射するために、２本の給気管路１３，１４を備えたものとしたが、図５に示すように、噴射口３０１，４０１それぞれを備えた１本の給気管路１６を備えるものとしてもよい。即ち、給気管路１６は、その先端が光反射部材１１の鏡面に向かって延びた構成とされる。この給気管路１６において、光反射部材１１の鏡面と対向するように開口した噴射口３０１が、その先端位置に設置されるとともに、撮像部１２の端面の中心に向かうように開口した噴射口４０１が、撮像部１２の端面の近傍位置に設置される。
【００３４】
１−４．医療用撮影装置のインスツルメント装置への固定方法
このような医療用撮像装置１は、インスツルメント装置２に対して着脱自在とするため、図６に示すような固定部材１７が設けられる。この固定部材１７は、円筒に対して軸方向の切欠を設けたＣ字形状の断面を有するインスツルメント装置２側のインスツルメント固定部７０１と、インスツルメント固定部７０１の切欠から突出させた２枚の平板で形成される医療用撮影装置１側の撮影装置固定部７０２と、撮影装置固定部７０２と医療用撮影装置１とを螺接するネジ７０３とによって構成される。
【００３５】
このように固定部材１７が構成されるとき、弾性を備えたインスツルメント固定部７０１の切欠部からインスツルメント装置２を嵌め込むことで、インスツルメント固定部７０１の内側にインスツルメント装置２が挿入される。このとき、インスツルメント装置２は、その外周面がインスツルメント固定部７０１の内周面に当接されることで、インスツルメント固定部７０１に保持される。そして、インスツルメント固定部７０１の切欠部に設けられた２枚の平板による撮影装置固定部７０２の間隙に、医療用撮影装置１を挿入し、医療用撮影装置１を撮影装置固定部７０２で挟持させた状態とする。この撮影装置固定部７０２を構成する平板と医療用撮影装置１とをネジ７０３で螺接して、撮影装置固定部７０２に医療用撮影装置１を固定することで、医療用撮影装置１を固定部材１７によってインスツルメント装置１に固定設置させる。
【００３６】
上述の固定部材１７以外に、図７に示すような固定部材１８によっても、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２に対して着脱自在とできる。この固定部材１８は、医療用撮影装置１の上下を挟むように医療用撮影装置１の外周面に接続された２枚の略円弧形状の湾曲板８０１によって構成される。２枚の湾曲板８０１はそれぞれ弾性を有し、固定部材１８は、２枚の湾曲板８０１における医療用撮影装置１との接続部分と反対側となる端辺によって形成される空隙からインスツルメント装置２の挿入が可能な構成とされる。即ち、固定部材１８は、医療用撮影装置１から外側側面から突出させた２枚の湾曲板８０１でインスツルメント装置２を挟持できるクリップとして作用し、この固定部材１８によって、インスツルメント装置２に医療用撮影装置１が固定設置される。
【００３７】
１−５．医療用撮影装置と一体化したインスツルメント装置の構成例
上述のように、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２と別体とし、固定部材１７，１８のいずれかによって、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２の固定設置するものとしてもよいし、医療用撮影装置１をインスツルメント装置２に組み込むものとしてもよい。以下では、医療用撮影装置１と一体化したインスツルメント装置２について、図８の概略断面図を参照して説明する。
【００３８】
図８に示すインスツルメント装置２は、把持部２１内部において、そのヘッド部２２側に医療用撮影装置１を備える。把持部２１内には、ヘッド部２２内のエアータービンを駆動するためのガスを供給するための給気管路２１１と、エアータービンの回転させたガスを排気するための排気管路２１２とを備える。この給気管路２１１及び排気管路２１２よりも下側（バー２３の先端側）に、医療用撮影装置１が設置される。このとき、医療用撮影装置１の光反射部材１１の先端側が、把持部２１のケース２１３の内壁に当接するように設置されるなどのように、医療用撮影装置１は、可能な限りケース２１３の下側（バー２３の先端側）の内壁に近い位置に設置される。又、医療用撮影装置１の光反射部材１１の設置位置を、把持部２１とヘッド部２２との境界部分とするなどのように、医療用撮影装置１は、可能な限りバー２３側となる位置に設置される。
【００３９】
このように、医療用撮影装置１が内蔵されるとき、把持部２１のケース２１３は、医療用撮影装置１の光反射部材１１の鏡面と対向する部分に、把持部２１内への防水を行うとともに外部からの光を入光させるための防水ガラス２１４を具備する。この防水ガラス２１４は、バー２３の先端周辺からの光が光反射部材１１に入射できる位置に設置される。そして、光反射部材１１は、その鏡面の傾斜が、撮像部１２の端面に垂直な軸方向に対して４５°よりも開いた角度とされ、バー２３の先端周辺からの光を撮像部１２の端面に対して垂直な方向に反射する。
【００４０】
これにより、撮像部１２の発光素子２０４から出射される光が、光反射部材１１で反射した後に、防水ガラス２１４を透過して、バー２３の先端周辺を照射する。この発光素子２０４からの光によって照明された処置部位（被写体）は、その光が防水ガラス２１４を透過した後に光反射部材１１で反射されて、撮像部１２の固体撮像素子２０３に投影される。よって、インスツルメント装置２に内蔵された医療用撮影装置１は、その撮像部１２によって、照明された被写体となる処置部位の鏡像を撮影する。
【００４１】
又、インスツルメント装置２は、防水ガラス２１４の曇り止めを目的として、その先端を防水ガラス２１４の縁側まで延ばされるとともにその先端に噴射口を設けた構造を有する給気管路２１５を備える。この給気管路２１５は、図８の構成例では、上述の給気管路５１（図１参照）と接続される、エアータービン駆動用の給気管路２１１から分岐されるとともに、把持部２１のケース２１３を貫通した構成とされる。これにより、ヘッド部２２内のエアータービンを駆動するために、給気管路２１１よりガスの供給がなされるとき、給気管路２１５にもガスが流れるため、給気管路２１５から防水ガラス２１４にガスが噴射されて、防水ガラス２１４への水滴の付着を防ぐことができる。又、この給気管路２１５は、上述の給気管路５２（図１参照）と接続され、エアータービン駆動用の給気管路２１１と別系統としても構わない。
【００４２】
尚、インスツルメント装置２として、エアータービンハンドピースを例に挙げて説明したが、把持部２１にマイクロモータが設置されたマイクロモータハンドピースとしてもよい。インスツルメント装置２をマイクロモータハンドピースとする場合、給気管路５１によりマイクロモータ用の冷却ガスやバー２３へ噴射するガスなどが給気され、この給気管路５１から分岐された給気管路５２より曇り止め用のガスが医療用撮影装置１に供給される。このマイクロモータハンドピースは、歯科用、耳鼻科用、及び外科手術用それぞれのハンドピースとして構成できる。
【００４３】
又、切削工具を、振動の伝播によって歯面清掃や歯垢除去などの処置を行うスケーラチップ２４とすることも可能である。このとき、インスツルメント装置２として、超音波スケーラハンドピースとしてもよいし、エアスケーラハンドピースとしてもよい。このとき、図９の概略図に示すように、インスツルメント装置２の長手方向に対して、スケーラチップ２４の先端部分よりも把持部２１側に、光反射部材１１が位置するように、医療用撮影装置１が設置される。そして、屈曲したスケーラチップ２４の先端部分からの光を撮像部１２の端面に向かって反射させるように、光反射部材１１の鏡面の傾きが設定される。
【００４４】
２．撮影制御装置
上述の医療用撮影装置１の撮像部１２の制御を行う撮影制御装置３について、図１０のブロック図を参照して以下に説明する。図１０に示すように、撮影制御装置３は、医療用撮影装置１の撮像部１２内の固体撮像素子２０３及び発光素子２０４に対して制御信号を出力する撮影制御部３１と、撮像部１２の固体撮像素子２０３から出力される画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３２と、Ａ／Ｄ変換部３２からの画像信号を一時的に記憶する画像メモリ３３と、画像メモリ３３に対して画像信号の書込及び読み出しを行うメモリ制御部３４と、メモリ制御部３４で読み出された画像信号に対して鏡像反転する処理を施す反転処理部３５と、反転処理部３５で鏡像反転された画像信号に対してエッジ強調処理やグラデーション処理などの各種画像処理を施す画像処理部３６と、画像処理部３６で画像処理が施された画像信号をコンポジット信号又はコンポーネント信号等の画像表示装置４で処理可能な方式の画像信号に変換して出力するインターフェース３７と、を備える。
【００４５】
このように構成される撮影制御装置３は、操作部７の操作を受け付けた全体制御部６より指令が与えられると、固体撮像素子２０３及び発光素子２０４それぞれに対して、制御信号を撮影制御部３１から出力する。例えば、インスツルメント装置２による処置動作と同時に医療用撮影装置１による撮影動作がなされる場合、インスツルメント装置２のエアータービンを駆動するために操作部７が操作されたとき、操作部７からの信号を受け付けた全体制御部６が、撮影制御装置３に指令を与える。この全体制御部６からの指令を受けた撮影制御装置３は、発光素子２０４を発光させるとともに、固体撮像素子２０３に制御信号を与えて、フレーム毎に水平走査及び垂直走査させ、画素毎にシリアルに並んだ画像信号を出力させる。
【００４６】
この固体撮像素子２０３から出力される、シリアル方式のアナログ信号となる画像信号は、撮影制御装置３のＡ／Ｄ変換部３２に入力されて、デジタル信号に変換された後、メモリ制御部３４に与えられる。そして、メモリ制御部３４によって、Ａ／Ｄ変換部３２でデジタル信号に変換された画像信号が、画像メモリ３３に書き込まれて、一時的に記憶される。画像メモリ３３では、１フレームの画像信号が、画素毎にアドレスが指定されて、順次記憶される。その後、メモリ制御部３４は、画像メモリ３３に記憶している画像信号を１ライン毎に読み出して、反転処理部３５に出力する。
【００４７】
反転処理部３５では、メモリ制御部３４より出力される画像信号を、１ライン分毎に、固体撮像素子２０３上での水平走査と逆の順番に反転させることで、１フレームの画像を鏡像反転させた画像信号を生成する。このようにして、反転処理部３５で鏡像反転された画像信号は、画像処理部３６で各種の画像処理が施された後、インターフェース３７で、画像表示装置４の入力方式に応じた画像信号に変換される。よって、インターフェース３７とケーブルで接続された画像表示装置４は、鏡像反転された画像信号が入力されるため、医療用撮影装置１の光反射部材１１で鏡像反転された後に撮影処理装置３で更に鏡像反転された処置部位（被写体）の画像を、再生表示することができる。即ち、画像表示装置４上には、鏡像反転のない処置部位（被写体）による画像が再生表示される。
【００４８】
尚、１ラインの画像信号毎に鏡像反転させることで、鏡像反転された１フレームの画像信号が取得できるものとしたが、メモリ制御部３４により画像メモリ３３から読み出されるラインの順番を反転させることで、鏡像反転された１フレームの画像信号が取得されるものとしてもよい。又、１ラインの画像信号毎に鏡像反転させる場合、画像メモリ３３については、２ライン分以上の画像信号が記憶できるラインメモリによって構成できる。このとき、例えば、入力側のラインメモリを、画素毎の信号が走査順に入力されるシフトレジスタとするとともに、出力側のラインメモリを、入力時と逆の順に画素像毎の信号が出力されるシフトレジスタとする。そして、入力側のラインメモリから出力側のラインメモリへは１ライン分の各画素の画像信号がパラレルに与えられるように構成することで、２ライン分のラインメモリによって画像メモリを構成することができる。
【００４９】
このような撮影制御装置３からの画像信号を受けて画像の再生表示を行う画像表示装置４として、音声信号の入力も可能な大型のディスプレイを用いることができる。即ち、術者の音声を電気信号である音声信号に変換するマイクと接続された大型ディスプレイを画像表示装置４とすることで、例えば、図１に示す医療処置用システムを医療教育用に使用できる。即ち、術者がインスツルメント装置２で処置している処置部位を、医療用撮影装置１で撮影して、画像表示装置４に表示させて、処置部位への処置内容を学生に示すことができる。このとき、術者が処置内容を術者がマイクに対して発話した音声を画像表示装置４に備えられたスピーカから出力できるため、術者は、画像表示装置４に映し出されている処置部位に関して音声で説明できる。
【００５０】
又、画像表示装置４として、術者の頭部に装着できるヘッドマウントディスプレイを用いることも可能である。このように、医療用撮影装置１で撮影された画像を再生表示できる画像表示装置４を術者がヘッドマウントディスプレイとして装着することで、術者は、処置部位を肉眼で直接観察しながら、ヘッドマウントディスプレイに再生される処置部位の別角度からの映像も同時に観察できる。又、画像表示装置４をヘッドマウントディスプレイとした医療処置用システムを歯科医療用とした場合、医療用撮影装置１をデンタルミラーの代替とでき、術者の処置の煩雑さが解消されるだけでなく、患者への負担も低減される。
【００５１】
更に、図１に示す医療処置用システムを歯科医療用ユニットに構成した場合、患者に施術内容を説明するために利用するためのディスプレイを画像表示装置４として用いても良い。画像表示装置４を患者が観察可能な構成とすることで、術者は、画像表示装置４に映し出された処置部位を処置しながら、施術内容などを患者に説明することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 医療用撮影装置
２ インスツルメント装置
３ 撮影制御装置
４ 画像表示装置
５ コンプレッサ
６ 操作部
１１ 光反射部材
１２ 撮像部
１３，１４，１６ 給気管路
１７，１８ 固定部材
２１ 把持部
２２ ヘッド部
２３ バー（切削工具）
２４ スケーラチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置部位である被写体からの光が入射される光反射部材と、
該光反射部材からの反射光が入射されて前記光反射部材に投影された前記被写体を撮影し、前記被写体の鏡面画像となる画像信号を出力する撮像部と、
前記光反射部材に光を照射し、そこからの反射光を前記被写体に照射させる発光部と、
前記撮像部から出力される画像信号を鏡面反転させた画像信号を生成する画像反転処理部と、
を備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光反射部材の光の入出射面にガスを噴射する反射部材用ガス噴射部を、更に備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記撮像部の光の入射面に対してガスを噴射する撮像部用ガス噴射部を、更に備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
把持部と、該把持部に対して角度を有し、前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置に対して、着脱自在に固定する固定用部材を、更に備え、
前記撮像部が、前記固定用部材によって前記インスツルメント装置に装着されたとき、前記ヘッド部近傍位置に前記反射部材が固定され、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項５】
把持部と、該把持部に対して角度を有するとともに前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置であって、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項における医療用撮影装置を、更に備え、
前記光反射部材が、前記ヘッド部近傍位置に固設され、
前記撮像部が、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とするインスツルメント装置。
【請求項１】
処置部位である被写体からの光が入射される光反射部材と、
該光反射部材からの反射光が入射されて前記光反射部材に投影された前記被写体を撮影し、前記被写体の鏡面画像となる画像信号を出力する撮像部と、
前記光反射部材に光を照射し、そこからの反射光を前記被写体に照射させる発光部と、
前記撮像部から出力される画像信号を鏡面反転させた画像信号を生成する画像反転処理部と、
を備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光反射部材の光の入出射面にガスを噴射する反射部材用ガス噴射部を、更に備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記撮像部の光の入射面に対してガスを噴射する撮像部用ガス噴射部を、更に備えることを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
把持部と、該把持部に対して角度を有し、前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置に対して、着脱自在に固定する固定用部材を、更に備え、
前記撮像部が、前記固定用部材によって前記インスツルメント装置に装着されたとき、前記ヘッド部近傍位置に前記反射部材が固定され、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とする医療用撮影装置。
【請求項５】
把持部と、該把持部に対して角度を有するとともに前記処置部位に所定の処置を施す工具が設けられるヘッド部と、を備えたインスツルメント装置であって、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項における医療用撮影装置を、更に備え、
前記光反射部材が、前記ヘッド部近傍位置に固設され、
前記撮像部が、前記工具の先端に位置する前記処置部位の画像による画像信号を取得することを特徴とするインスツルメント装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２０７３２３（Ｐ２０１０−２０７３２３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４８７３（Ｐ２００９−５４８７３）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０４１７９２５５）国立大学法人 東京医科歯科大学 (228)
【出願人】（０００１３８１８５）株式会社モリタ製作所 (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０４１７９２５５）国立大学法人 東京医科歯科大学 (228)
【出願人】（０００１３８１８５）株式会社モリタ製作所 (173)
【Ｆターム（参考）】
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