医療機器修理、医療機器販売

メディカルシステムサービス"

医療機器修理行許可番号 43BS200053

電子内視鏡

電子内視鏡 (electronic endoscope)は1983年、米国のウェルチーアリン (Welch-Allyn)社によって初めて開発され、Video Endoscope として発表された。
わが国ではI985年に東芝、富士写真光機 (フジノン)が、1986年にオリンパス、ペンタックスがそれぞれ発表し、順次販売を開始している。以
来、近年の電子技術の飛躍的な発達に助げられて短期間で性能が向上し、急速に普及している。
本項では電子内視鏡の原理と構造、ならびに電子内視鏡が可能にした新しい技術について、将来的な展望も含め解説する。
原理と構造
電子内視鏡の特徴は先端に固体撮像(または電荷結合)素予Charge Coupled Device(以下CCD)を内蔵していることである。
光源からの導光は従来のファイバースコープと同様、グラスファイバー束で行なっているが、体内での反射光は先端のCCDで電気信号に変換され、スコープ端のCCDで電気信号に変換され、スコープ内を通ってビデオプロセッサヘ送られ、テレビ信号に変換されてTVモニターへ映し出される。
CCD で画像を電気信号に変換する部分はアマチュア用のビデオカメラと基本的に同じであり、電子内視鏡がVideo Endoscope とも呼ばれる理由になっている。
現在、電子内視鏡の先端のCCD は、大きさ2〜3 ミクロンの素子25万個以上から構成されている。
従来のファイバースコープのイメージガイド用グラスファイバー束は直径約7ミクロンのグラスファイバー3〜4万本で構成されており、電予内視鏡がファイバースコープに比べ、解像度や色の再現性に優れた画像を持つことがわかる。
一方、CCD単独では白黒画像しか得られないので、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)と順番に色が変化する照明光を用いるか、あるいはCCDにカラーフィルターをかげてカラー撮像をしている。
撮像方式には単板RGB 面順次方式と単板カラーチップ同時方式の2 種類がある。
単板RGB 面順次 方式は照明光を回転するRed (R)、 Green (G)、 Blue (B) の3 色のフィルターを通して色を変化させ、対象からの反射光を,順次CCDで受げるものである。
一方単板カラーチップ同時方式は、CCD上にRGB各色のフィルターがモザイク状にかげてあり、対象からの反射光をこのフィルターを通してCCDで受げている。
このため、単板RGB面順次方式は解像度が高く、またCCDを小さくでき、内視鏡を細径化しやすいという長所があるが、TVモニター上の画像に色ワレが出た内視鏡の速い動きに際して画像が跳ぶといった短所もある。単板力うーチップ同時方式は、これは逆の長短所を有する。
しかし、現在の電子内視鏡は短所がかなり克服され、撮像方式による差は少なくなっている。
(2) 電子内視鏡を用いた新しい技術
電子内視鏡が従来の内視鏡と異なるのは、画像を電気信号として取り扱えることであり、これを利用してさまざまな性能の向上、新技術の導入が可能になっている。それらの主なものを表に示す。
まず、画像がTVモニター上に表示されるので、その場の全員が検査医と同じ画像をみることができる。これは生検など介助が必要な処置や教育(患者も含めて)に役立つ。
また、静止画像のハードコピーが簡単にでき、ビデオテープへの動画記録も従来のファイバースコープ使用時より行いやすくなったので、資料としての保存、研究・教育への利用、力ルテへの添付など、画像が幅広く利用できる。
電子内視鏡自体の問題として、CCDの小型化、素子数の増加、あるいは観察の妨げになる凸部からの反射光の軽減などの性能向上が技術進歩によって達成されれば、スコープの細径化、画質向上が望め、正確な診断や苦痛の少ない検査が行なえる。
現在、電子内視鏡も含め、画像の記録はフィルムを使うことが多い。しかし、その保管方法、保管場所、画像の経時的な劣化、あるいはフィルムの紛失など、多くの問題がある。電子内視鏡画像が電気信号であることを利用すると、内視鏡画像の記録に光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスクなど、フィルム以外の新しい記録媒体を用いることができ(内視鏡写真フィルム、ビデオテープその他の記録媒体その他の項参照)光ディスク、フィルム記録が持つ諸問題を改善することになる。
一方、電子内視鏡からの電気信号の取り扱い方にはアナログ方式とディジタル方式の2種類がある。
内視鏡画像Iコマは1メガバイト弱の情報量を持っている。
これはパソコンに使う通常の5 インチフロッピーディスク1枚分に相当する。
電子内視鏡画像はディジタル方式による記録、検索、再生・表示(これらをまとめてファイリングといい) が理想である。
電子内視鏡画像はディジタル方式による記録、検索、再生・表示(これらをまとめてファイリングといい) が理想である。
一方、同じ電気信号でもアナログ方式は瞬時にファイリングが行なえる。このため、すでに記録媒体に光ディスクを用いたファイリングシステムが市販されている。
画質がディジタル画像に比べて遜色のないアナログ記録方式が一般的になれば、フィルムに代わってアナログファイリングが、より汎用されることになろう。
電気信号である電子内視鏡画像は、輪郭強調、色彩強調、色情報の特徴抽出、形態情報の特徴抽出、画像合成など、さまざまな画像の処理、解析が行える。これによって、病変の特徴をさらに強調して、診断に有益な情報を得ることもできる。
レコードや8mm、l6mm の映写フィルムがCD やレーザーディスクに代わり、テレビがハイビジョン化されることと同様に電子内視鏡画像が電気信号であることを利用した新しい技術が実現されるにしたがって、内視鏡診療も新しい時代に向かうことになる。
また、将来、中央コンピュータの制御下に病院内各所に設置された端末で画像や患者情報の入力、検索・表示を行ったり、国内外の他の施設との間で画像・情報を提供しあうといった大がかりなネソトワークシステム (PACS、ISAC など) も実現すると予想されるが、電子内視鏡および内視鏡診療に関係した新しい技術も、これら新しいシステムの一部として機能させることができるわげである。
※CCD (Charge Coupled Device Image Sensor) とは半導体素子の製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに広く使用されている半導体素子のこと。
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電子内視鏡システム

それぞれの臨床例が完了したときにキーボードの終了キ一を押すと、パソコン上の全ての画像データはM,O ディスクに記憶される。
電子内視鏡(ビデオ内視鏡とも呼ばれる) システムは、電子内視鏡と画像信号を処理する信号処理装置(一般的にプロセッサ- と呼ぶ) そして、画像を表示するビデオモニター装置から構成される。
プロセッサーにはファイバースコープのシステムと同様の光源装置を組み合わせて使用する光源分離型と、これを内蔵する一体型とがある。他に、画像を電子的に記録するデジタル記録装置、ビデオ録画装置、ハードコピー(写真) 装置等がシステムとして組み合わされる。
電子信号化された内視鏡のデジタル画像信号には、輪郭強調、色彩強調、色情報の抽出、形態情報の特徴抽出画像合成等、さまざまな画像のデジタル処理が行えるのも特徴のひとつである。
この電子信号化された画像データを得るシステムには、赤緑青の各色で被写体を順次照射してその画像を電気信号として取り込み,これを装置内で合成して正しい色調を再現するRGB 面順次式と呼ばれる方式と、通常のビデオカメラのように定常光で照明して画像を電気信号として取り込む単板同時式があり、後者をカラーチップ方式とも呼ぶ。
ここでは,内視鏡の先端部に内蔵され、光学的な画像を電気信号に変換する変換装置( トランスジューサー)取り出して各種の信号処である固体撮像素子CCD と、CCD を駆動して画像信号を取り出して各種の信号処理を加えてビデオモニター装置の画面に表示する電気信号に変換するプロセッサ一の構造及び作動の概要を電子内視鏡の使用時に必要となる一般的な準備手順と共に述べる。
電子内視鏡の準備
電子内視鏡の基本的な取り扱いは,システムの基本設定がなされてしまえばファイバースコープと殆ど変わりがない。ここでは、ファイバースコープにない電子内視鏡の取扱い上の注煮魚について述べる。
1) 患者情報の人力
検査前に患者の氏名、年齢、検査日等の患者情報をキーボードで入カする。
鏡図像と共にモニター上に表示され、フィルム等の記録媒体にも記録される時、病変部位等の情報を入カすることができる。
2) ホワイトバランス
機器の組み合わせ等の影響によるモニター上の再現色のズレを最小にするため、色調再現の基本となる白の再生を確認するのがホワイトパランス調整である、内視鏡でのホワイトバランス調整は、白いスクリーン (内部が白い小筒を用いることが多い)を写して白が正しく再現されるように調整することであるが、自動型と手動型の違いを含めて具体的な調整方法はメーカー及び製品により異なる。調整には、
@光源のランプの光が安定するまで取扱説明書で指定される時間を待ってから行うこと。
A内視鏡の画面の全体に白い面が写る様にすること
B室内光の影響を受げないよう、必ず暗所で行うことに注意する。
3) 電気信号端子の取り扱い
電子内視鏡には画像信号出力の為に多数の接点を持つ電気コネクターがある。性能に影響を与えぬよう、またCCDや電子回路を保護するためにも以下、の点に注意する必要がある。
a.電気コネクターの着脱時の手順を製品の取り扱い説明書で必ず確認する。
例えば、電源スイッチを入れる前に内視鏡を接続する等の注意がある。(メーカーや製品により異なる)
b.内視鏡の電気コネクター部は一般に防水構造にはなっていない、洗浄時には専用の防水キャップを必ず取りつげる。
c.プロセッサ-や電子内視鏡の電気コネクターの接点部分には手を触れない。
d.電気コネクターの着脱は丁寧に行う、
4) 周辺機器との接続
同一の光源でファイパースコープと電子内視鏡を共用する場合は、光源装置の作動モードの切り替えが必要になる。また記録装置等の周辺装置との信号線の接続を確認して、それぞれの装置の作動モードを正しく設定しておく。
医療用のビデオ内視鏡システムでは周辺機器として民生用の一般の電気製品を組み合わせることが機能的には可能である。
しかしこれによって医療機器として設計された内視鏡システムの電気的安全性に影響を与えることがあるので,これらの周辺機器の電源は、絶縁トランスを介して供電することが必要な場合もある。
5) ファイリングシステムの確認
電子内視鏡のシステムは、LAN (Local Area Network)によって複数の内視鏡が帝央のホスト装置に接続される形でファイリングシステムの一部となることがあり、そのための準備も必要になる。
このようなファイリングシステムの一例で機能を紹介する。
そのシステムでは、内視鏡で撮影された図像は全てM/O (光磁気ディスク)にデジタルで、又は光ディスクにアナログで記録され、デジタル画像の高画質とアナログ記録の高速性を組み合わせて、画像の用途と必要性に応じて使い分げる。
氏名、IDなどの患者、清報、及び病名、病変部位、処置方法などはシステムのパソコン内のHDD(ハードディスクドライプ)にキーボードから登録される。氏名、IDなどは検査前日に予め入力しておげば、検査当日の作業を軽減できる。病名、病変部位、処理方法などは後で入力できる。
内視鏡室をはじめ、院内各所に置かれた電子内視鏡装置はわきに設置されたパソコンに接続され、これにはM/O 装置、画像データの圧縮機能が搭載されている。検査前にM/O ディスクを装置に挿入し、キーボードで患者情報を呼び出す,または入力することでデジタル記録装置がスタンバイとなる。
以後は、内視鏡にあるスイッチを操作すると,その時の内視鏡の画像データがパソコンに順次記憶される。
それぞれの臨床例が完了したときにキーボードの終了キ一を押すと、パソコン上の全ての画像データはM,O ディスクに記憶される。
M/Oディスクは、その日の検査終了時に取出し、保管場所に収納される、検討用の画像は他のM/O ディスクにコピーされ、必要な部門に送付される。
検査数の多い内視鏡室で発生する画像はオンラインで、患者ごと撮影順に、中央の光ディスクにアナログで記録される。これも、検査前に患者データをキーボードで入カするだげで、あとは内視鏡上のスイッチの操作に連動して行われる。
この場合の光ディスクは約10万80000コマの内視鏡画像を記録できる。

CCD

CCD は"Charge Coupled Device"を略した呼称で,本来は電荷の転送を利用して作動する電子素子の総称的な名称だが、現在では固体撮像素子としての意味が定着している。
CCDの基本的な作動は、画像を構成する単位となる画素に対応する電子的な井戸に入射した光に比例する電荷を蓄積して、駆動部からの電子的な操作 (パルス信号)によりこれを定められた順序で外部に送り出すことで画像を電気信号に変換する。
CCD上で電位によって作られる電子的な井戸に蓄積される電荷の状態の比較を示す。の方式があるが、内視鏡で各画素に蓄えられた電荷、すなわち画像信号の取り出し方には数種類は主に2通りの方法がある。
「フルフレーム転送方式」は,画面の画素 (電子の井戸)をそのまま利用するもので、I行づつ信号の電子を垂直転送して先ず水平転送レジスターに移し、つぎに水平転送レジスターから順次I行分の信号を送り出す動作を繰り返す。
「インターライン転送方式」では、全ての画素の列にそれぞれ対応する遮光された垂直転送レジスターに各画素の信号を一斉に転送しておいて、次に上記と同様に、行ごとに順次水平転送レジスターに送り信号を取り出す。
この双方の作動方式に共通して、受光して電子を蓄積する期間に画素からオ一パーフローした電荷が隣接する画素に流れ込んで影響を与えないように、余剰となった電子を取り除くオーバーフロードレーン構造があり,この機能をアンチブルーミング機能とも呼ぶ。
これらの作動はすべてCCD 駆動回路( ドライパー) による駆動パルスにより半導体上に発生させる電位の制御で行われる。CCD は高絶縁性で非常に精細な構造を持ち、電気的なショックに弱いので、これを内蔵する機器の着脱時には予め電源を切っておくことが要求されることがある。
また修理中にccDへの信号線を外す時は,配線の端子をすべて一点にまとめる等電位化処置をして、静電気等による異常電流から保護しておくことが必要である・その他の注意が4・5項 「保守と修理に関する一般的注意」に記してある。

RGB 面順次式の作動原理

面順次式の特徴は、全ての色を再現する加法混色の3原色である赤、緑、青の光で順次被写体 を照射してその反射光を単色(モノクロ)のCCDで読むことで,同一の画素で各色の信号を時系列形式で得ることにある。
このことは、3個またはそれ以上の画素を組み合わせて色情報を検出する後述のカラーチップ型CCD と比較すると、同じ解像度の要求に対して画素の数を小さくできるので小型のCCDが使用でき、画素自体の有効面積(開口率)が大きく感度の高いフレーム転送方式のCCD を使用できる利点がある。
1)RGB回転フィルター
観察部位を赤緑青の3色で原番に照明するのに、一般には3色のフィルターを取り付げた回転板をキセノンランプから内視鏡のライトガイドへの光路の中で回転させる方法が採用されている。
3色のフィルターの間には光を遮断する部分があり、ここでは光が完全に遮られる為に被写体は暗黒になり、CCDには光が入射しない。フルフレーム転送方式のCCDは、この期間に各画素のデータを転送する。
この回転板には各色のタイミングとCCDからの信号をそれぞれの色の、情報として読み込む動作の同期を取るために位相検出装置が付随している。
2) サンプルホールド(S/H)
CCD からの画像の信号は、多くの駆動信号系のノイズに混じって過渡的な信号として現れるので、各画素信号の出力信号を最良の位置で瞬間的に取り込みその値を保持するのがS/H 回路であり、このサンプリソグのことを標本化とも呼ぶ。データ量の大きな。画像情報である。
CCD からの信号を取り扱うため、信号処理は非常に高速で行われ、信号電流が機種により長さの異なる信号線を流れる時間の遅れの違いが問題になる。このために、内視鏡の長さが違う場合の調整に、S/H の作動のタイミングを自動的に変えるシステムが組み込まれている。
3) A/D 変換器
S/H 回路で読み込まれたCCD の信号は,3色の合成を行う為にプロセッサ一装置内で画面毎に一旦メモリー装置に保管する為に、デジタル信号に変換される。連続的な信号であるアナログ信号を量子化して、デジタル信号に変換する装置としてA/D 変換器(A/D コンバーター) が使用される。AD 変換器の特徴としては,量予化するレベルに応じて元の信号の小さな変化は一部消える 。
この原形波と量子化された波形の差を量子化ノイズと呼ぶ。しかし、デジタル信号に変換することで、伝送系の特性による信号の歪の影響を受げ難くなり、また、画像への各種の特殊処理も容易になる。また、このデジタル信号による画像情報を扱うことで外部のコンピュータとの連携も可能になる
次々に取りこまれるR/G/Bの3色の画像データは,デジタル回路により夫々の色に対応する DRAM (ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)で構成されるメモリー装置(ビデオ RAM とも呼ばれる)に頂次書き込まれて記憶される。そしてビデオモニター画面に表示するタイ ミングに合わせてRGB3色の画像データとして同時に読み出される。これらのデータの書込みや 読み出しにはコンピュータと同様にcpu (中央演算装置)を利用したり、ICを組み合わせた専用 回路を使用する。またDRAMでは記憶しているデータを保持する為に、リフレッシュと呼ばれる データの更新が必要である。
5) D/A変換器
デジタル信号化された画像データをアナログ信号入力方式のビデオモニターの画面上に表示する為に、メモリー装置からの画像のデジタル信号を再びアナログ信号に戻す。メモリー装置からの各色のデータは3 ケのデジタル。アナログ変換器(D/A コンバーター)によって3色が同時にアナログ信号に変換されて、元の画像を構成する赤緑青の3色のアナログ信号となる。
6) 画像出力回路
3色のアナログ信号をビデオモニター装置での表示や周辺ビデオ機器で利用できる信号に変換するのが、画像処理及び出力回路である。日本では、ビデオモニターへの信号方式はNTSC方式が使用されていて、この信号仕様に合う画像信号をつくり、出力回路でビデオモニター装置や周辺装置との信号の送受信インピーダンスを合致させる75オーム出力信号に変換する。
(1)「複合ビデオ信号」(通常ビデオ信号と呼ぶ、
(2)「輝度色度分離信号」(Y/C信号又はS端子信号とも呼ぶ)、
(3)「RGB(S)信号」があり、出力端子の近傍に表示されている。
画面上に表示されるその他の情報、例えば文字表示などがある場合は,例えば画像処理回路の内 部で合成処理されてビデオモニター装置の画面に表示される信号となる。
また、一定の入力信号の増加に対する画面の明るさの変化が、明るいほど大きくなるブラウン管 (CRT)の非線型特性に基づくモニター装置の特性を補償するための処理を行う。CRTの(y)特性け=2.2)を補正するように、回路側に0.45 (1/2.2)の(y)J特性を与えて、高輝度域の単位入力電圧当たりの出力信号変化を小さくする。
しかし、実際の製品ではこの数 値に固定されるわげではなく、また他の回路系で処理されることもある。
画像の信号を扱う上記の基本的な回路の他にも、次のような関連機構や回路がある。

自動光量調整回路

CCDへ人射する光の強さとその出力信号の大きさは出力信号レベルが飽和領域に達した場合を除き比例する。
そこでCCDからの出力信号を検出して、CCDへの光の入カレベルを最良の画像信号が得られる強さに合わせるように、光源装置のランプから電子内視鏡のライトガイドに入射する光の量を自動的に調節する機能があり、これが自動光量絞り機構と呼ばれる。
光源装置とプロセッサ-が分離している形式の場合は、プロセッサ-はCCDの出力信号の強さに対応する信号を出力して光源装置がその信号に応じて光量絞りを調節することになる。
このことはランプの光量の変化という光学的な変化を含む、ランプ、CCD、光量検出部,絞り駆動部が一つの閉ループ制御系(サ一ホメータシステム)を構成することになる。
光量検出回路には平均測光、部分測光、ピーク測光などの方式があり、測光方式と同時に絞りの制御方式もメーヵーや機種毎に異なる。また、自動光量絞りの機能を断つと、制御パネルから明るさを手動で調整するマニュアル調整ともなる。
8)照明光切り替え装置
ランプから内視鏡ライトガイドへの中間で光上のスイッチで光路から外す装置がある。
回転するので先端部の明るさが著しく増加して、暗く壁を通して分かるようになるが、RGB回転フィ「白飛び」して画像は観察できない。
また、この断続的に遮断するフィルターの回転板を、パネルが外れた状態ではランプの光が直接内視鏡に入射した内視鏡室では大腸内にある先端部の位置が腹ルターと同期する光ではないのでモニター画面は状態のプロセッサ一は通常の光源装置としても使用できる。
9)照明光切り替え装置タイミング回路
CcDからビデオモニター装置への画像信号の出力までの全ての信号処理の動作タイミングを統括制御するための信号(クロックやパルス)を発生するのがタイミング信号発生回路である。
例えば、ばプロセッサ一の前面パネル上の設定で機能や表示等の作動モードが変わる場合は、システム制御 回路からの信号でタイミング回路の作動が制御される。
10) 照明光切り替え装置システム制御回路
全システムの作動を統括制御するのがシステム制御回路で,キーボードからのデータ入力、プロセッサ一の操作バネル上での画像の明るさ、測光方式の選択,画像の色調調整などの設定変更に伴う作動パラメーターの取り込み、ランプの点灯や消灯、空気ポンプのON/OFF 等の制御を行う。
これらの設定条件のうち、電源SWを一旦切っても次の使用時に自動的にその設定状態に戻す為の記憶装置があり、これらの状態のデータはSRAM (スタティック ランダムアクセスメモリーまたはエスラムと呼ぶ)。
フラッシュRQM 、またはEEPROM (イ- イ- プロム) 等の記憶装置に記憶される。
SRAM はDRAM と違って,記憶の保持に僅かな電流をリチウム電池によるパックアップ電源から流すだげでよい特徴を持つ。フラッシュROM とEEPROM にはバックアップ電源が不要である。
バックアップ電源は同時にシステム内で常時作動を続げるカレンダーIC(Real Time Clock) の電源にもなっている。
また、外部周辺装置とのデータの受げ渡し等も,この回路の制御下で行われ、これらすべての作動の制御をマイコンの中央演算素子(CPU) が受げ持つ。

システム制御回路

全システムの作動を統括制御するのがシステム制御回路で、キーボードからのデータ入力、プロセッサ一の操作バネル上での画像の明るさ、測光方式の選択,画像の色調調整などの設定変更に伴う作動パラメーターの取り込み、ランプの点灯や消灯、空気ポンプのON/OFF 等の制御を行う。
これらの設定条件のうぢ、電源SWを一旦切っても次の使用時に自動的にその設定状態に戻す為の記憶装置があり、これらの状態のデータはSRAM (スタティック ランダムアクセスメモリーまたはエスラムと呼ぶ)。
フラッシュRQM 、またはEEPROM (イ- イ- プロム) 等の記装置に記憶される。SRAM はDRAM と違って、記憶の保持に、憶僅かな電流をリチウム電池によるパックアップ電源から流すだげでよい特徴を持つ。
フラッシュROM とEEPROM にはバックアップ電源が不要である。バックアップ電源は同時にシステム内で常時作動を続げるカレンダーIC(Real Time Clock) の電源にもなっている。
また、外部周辺装置とのデータの受げ渡し等も,この回路の制御下で行われ、これらすべての作動の制御をマイコンの中央演算素子(CPU) が受げ持つ。
ホワイトバランス調整回路
機器の組み合わせ等の影響によるモニター上の再現色のズレを除く為に、色調再現の基本となるの再生を確認するのがホワイトバランス調整である・内視鏡でのホワイトバランス調整は、白の被写体 (専用のスクリーンがある)を写して白が再現されるように調整する回路であるが、自動型と手動型の違いを含めて具体的な調整方法はメーカーにより異なる。
単板同時式の作動原理
このタイプの電子内視鏡で使用されるCCD は,通常の家電製品のビデオカメラに使用されているのと同様のものであるが、限られた空間に収容する為に構造的には、パッケージ部分が異なる、このタイプのccD からの画素データの読み出しは,インターライシ転送方式で行われるので、読み出し時にCCD-.A 射する光を一旦遮蔽する必要がない。
信号を処理するプロセッサ- も、CCD から信号を取り出す回路部分が大きく異なる。
通常の白色定常光で照射されている被写体の色調を含めた信号を単板のCCD だげの働きで検出する為に、CCD の各画素にカラーフィルターが取り付げられている。
このフィルターには赤(R) 緑(G) 青(B) の原色フィルター型と、シアン(Cy) マジェンタ(Mg) 黄色(Y) の補色フィルター型があり、さらに夫々のタイプでフィルターの色の配列方法には多くのは種類がある。
これらCCD からの出力は、それぞれの信号を処理する専用回路(1C) と組み合わされる。面順次方式でのCCD の場合も同様であるが、カラーチップ型CCD には特に次の事項が要求され、技術上の難しさとなっている。
a) 輝度信号の帯域が広く取れ、画素数が少ないCCDでも解像度の高い画像が得られる
b)光の利用率が良く、感度が高い
c)偽色信号が少なく、色調が良い
d)ダイナミックレンジが広い
e) 組み合わせる色分離回路が簡単で,小型軽量で,低消費電力が達成できる。
このうち、体腔内で得られる照明光量に限度のある内視鏡用には、一般にCCDでの感度を上げる為、より多くの光量を利用できる補色型フィルターが使用されている。
これは、白色光から赤色の成分を除いた色(シアン・Cy)、同様に緑の成分を除いた色(マジェンタ・Mg),青の成分を除いた色(黄色・Y) のフィルターを使用する形式で、より広い範囲の波長が透過して光の入力が増加するので各画素にはより多くの信号電荷が蓄積され、CCDの感度が良くなる。
この技術も、一般に使用されるビデオ機器にも採用されているものである。
また色調信号とともに画像信号を構成する輝度信号では,合成の為に他の成分と比較して大きな信号が必要な緑色成分の信号を得る為に、緑や黄色(補色フィルター系) の出力が大きく取れ、かつ限られた画素数でより良い分解能を得られるように、フィルターの配置も各種考案されている。
補色フィルター系で示すと,Y,Cy,MgとG (緑)の4画素が一つの単位となって画像の画素データを作成し、次にI画素ずれて同様に次の画素データを作成するような動作を行う。

高度管理医療機器等販売業者・賃貸業者の遵守事項

・営業所の管理者は、次に掲げる事項をこの帳簿に記載しなければならない。
@ 継続研修
営業所の管理者に、毎年度受講させる。
※毎年度とは、年度に1回受講するという こと。
A 品質の確保
B 苦情処理
C 回収
D 教育訓練
E 中古品の販売等に係る通知等
・使用された医療機器を他に販売し、授与し、又は賃貸しようとするときは、あら かじめ、医療機器の製造販売業者に通知しなければならない。
・使用された医療機器の品質の確保、その他医療機器の販売、授与又は賃貸に係る注意事項につい て、医療機器の製造販売業者から指示を受けた場合は、それを遵守しなければならない。
F 不具合等の報告協力
G 管理者の意見の尊重
H 営業所の管理に関する帳簿
・営業所に、営業所の管理に関する事項を記録するための帳簿を備えなければならな い。
@ 営業所における品質確保の実施状況
A 苦情処理、回収処理その 他不良品の処理の状況
B 営業所の管理者の継続研修の受講状況
C 営業所の従業者の教育訓練の実施状況
D その他当該営業所の管理に関する事項(中古品の 販売等における製造販売業者への通知及び製造販売業者からの指示に関する記録、当該営業所において取り扱う医療機器の一般的名称の一覧)
・この帳簿を 最終の記載の日から6年間、保存しなければならない。
I 譲受及び譲渡の記録
I 譲受及び譲渡記載保存次に掲げる事項を書面に記載し、保存しなければならない。
・高度管理医療機器等を譲り受けたとき・・・品名、数量、製造番号又は製造記号、譲受の年月日、譲渡人の氏名及び住所
・高度管理医療機器等を製造販売業者、製造業者、販売業者、賃貸業者、修理業者、病院、診療所、飼育動物診療施設の開設者に販売、授与、賃貸したとき ・・・品名、数量、製造番号又は製造記号、販売・授与・賃貸の年月日、譲受人の氏名及び住所
・上記に掲げる者以外にの者に販 売、授与、賃貸したとき・・・品名、数量、販売・授与・賃貸の年月日、譲受人の氏名及び住所
記録の保存:記載の日から3年間
※特定保 守管理医療機器は、記載の日から15年間(賃貸した特定保守管理医療機器は、譲受人から返却されてから3年間でもよい。)
J 情報の提供等※努力義務
K 危害の防止※努力義務
L 休廃止等の届出
・この帳簿を 最終の記載の日から6年間、保存しなければならない。
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医療機器修理業の責任技術者の遵守事項

記載事項 保管年数
修理及び試験に関する記録 作成日から3年間保存(但し、有効期間の記載が義務付けられている場合には、有効期間+1年)
管理に関する記録
苦情処理 作成日から3年間保存
回収処理
教育訓練

特定医療機器と非特定医療機器の違い

要件
特定医療機器 非特定医療機器
医療機器の修理に関する業務に3年以上従事した後、厚生労働省令で定めるところにより厚生労働大臣の登録を受けた者が行う修理業責任技術者基礎講習を修了し、さらに修理区分ごとの専門講習を修了した者。 医療機器の修理に関する業務に3年以上従事した後、厚生労働省令で定めるところにより厚生労働大臣の登録を受けた者が行う修理業責任技術者基礎講習を修了した者。

信号演算・記意回路

CCDの各画素のデータは面順次式と同様にサンプルホールド(S/H)されて、使用されている。
CCD と組み合わせて使用する専用信号処理ICで被写体の輝度と色調の信号が作成される。
作動方式式により異なるが、信号処理には上下の走査線の信号も必要なことから、1水平走査時間分だげ遅れた信号を発生する1H 信号遅延装置が組み合わされる。
補色フィルター型の一例では、CCDから得られる信号は、輝度信号(Y)と、赤色差信号(R- Y)及び青色差信号(B-Y) の3種類の信号となる。輝度信号を合成する為の3原色の比率と、式差信号と輝度信号の関係は次のようになる。
CCD から得られた画像信号は専用のマトリックス回路で最終的にRGB信号に変換され、RGB面順次式の場合と同様にA/D変換器でデジタル信号に変換されて記憶装置に送られる。
この途中で、RGB3色の信号をホワイトバランス検出回路で検出して、白の被写体に対してRGBの各色の出力が等しくなるように各色の増幅度を調節し、正しい色再現を可能とする。
しかし、これらの一連の信号処理には多くの作動方式,検出方式が有り、各社また製品毎に異なる。
例えばホワイトバランスの検出には他の形式の信号が使用されることもある。
2) 画像信号出力回路
メモリー装置に保管された画像データを読み出し、必要なタイミングでD/A変換器を通して再びアナログ信号に戻し、マトリックス回路でヵラーの再現に必要なRGBの3原色信号に変換して、面順次式の場合と同様に必要な信号処理を行う。
他に、全体のシステム制御するシステム回路、作動の同期をとるタイミング回路、画面の明るさを一定に保つ為の自動光量絞り装置等が、RGB面原次式と同様に装備されている。

ビデオモニター装置

モニター装置とテレビ受像機は共に画像を再現すもののであるが、その目的には大きな隔たりがある。
すなわち、テレビ受像機は画像として認識でき、映像として半別可能であれば目的を達する程度から、高画質のものまでさまざまである、カラーモニター装置はその目的が測色器としての"監視"にあるため、ブラウン管は画面の均一性と精細度が高いものが使用されている、そして描画される映像に応じて調整することは許されない。
またモニター画面の見え方は周囲光により影響を受げるので、室内の照明光が直接画面に差しこまないよう、必要に応じて遮光などの処理を講じなげればならない。
なお、同じモニター装置ではあるが、ピデオモニター装置はパソコンで使用する高精細描画が可能なモニター装置とはことなる。
しかし、パソコン用の一部マルチシンクタイプモニター装置の申には、NTSC方式のタイミングで出されるRGB信号の画像を写すことができるものもある。
人力信号と端子
ビデオモニター装置への入力信号を日本では、NTSC (National Television System Commttee color system)方式が採用されている。そして信号の種類には、(1)同期信号と画像の信号を合成して一本の信号線で伝達する複合ビデオ信号
2)輝度・同期信号と色調信号を分離した輝度色分離信号(Y/C 信号)
(3) RGB の各色と同期信号が全て独立し RGB 信号の3種類がある。
(1)ビデオ端子
(2)Y/C端子(S-端子とも呼ぶ)
(3)RGB端子に接続しなげればならない
これら3種類の信号形式は全て同じ速さの同期信号を持ち、画面は全部で525本の走査線から構成される全画面(フレーム) が、位置をずらして交互に走査する262.5本の走査線から構成される奇数フィールドと偶数フィールドの2枚の画面から作るインターレース方式で描画される。
そして、各々のフィールド画面は60枚/秒の速さで作られ、フレーム画面は30枚/秒の速さで更新されて、ブラウン管(CRT) の残光現像と目の残像現象によって動画面として見える。
@NTSC信号
レビジョンの「NTSC信号」即ち「複合ビデオ信号」は、白黒画像となる輝度信号(Y)、同期信号、そして赤色差信号(R-Y), 青色差信号(B-Y) で合成された色調の信号を加えて一つの信号として合成したものである。色調信号では、人間の視覚が輝度情報より色度情報に対して視力奇扶 フイールド 僻枚フイールドが悪いことを利用して全体の信号量を減らすように工夫されている。
輝度信号帯域の4.5MHz対して、色調信号ではべクトル図上で色視力の最大となる位置に合わせR-Y軸より33度進んだ、1.5 MHz の帯域を持つ1信号とし、逆に色視力が最小となるB-Y 軸より33度遅れた位置で情報量を相応に減少させた0.5MHzの帯域を持つQ信号として、3.58MHzの色副搬送波(Color Sub cauer)をこの二つの信号で直角変調している。
AY/c信号(輝度色度分離信号)
Y (輝度)/C (色度)を分離した形式の信号であるが,色度の信号はビデオ信号と同様に合成された信号となっている。輝度と色度の信号が分離されているのでビデオ信号より干渉による画質の劣化が少なく、更に再現可能な輝度信号の帯域が広げられて精細な画面の表示を可能にしている。
同期信号は、輝度信号に合成されているが、この2種類の信号は干渉しない。
BRGB端子
RGB端子に接続するRGB信号はアナログの原信号をそのまま人カするもので、同期信号も独立した信号(S)として与えられ、各信号間の干渉がないのが特徴である。
2)信号の種類による画質の特徴
3色の信号が独立しているRGB信号では信号の合成や復調が不要で、これによる信号品質の劣化がなく内視鏡からの画像信号をより忠実に描画できる。反面、モニター装置測で輝度とコントラストは調整できるが、色度(色調)の調整はできない。しかしこのことが画面上の演色性検査条件を統一するためには都合が良いので、内視鏡及びプロセッサ一の画像の点検には、通常この RGB信号を使用する。
信号の合成復調が必要なビデオ信号やY/c分離信号は、信号処理の過程で発生する信号の劣化により、Y/C信号、ビデオ信号の順に画質の劣化が大きくなる。反面で色調の調整がモニター装置上でできる特徴がある。
3) モニター装置の取り扱いの注意
モニター装置に入カする信号の伝送には同軸ケーブルが使用され、モニター装置の入力端子は正しい入力抵抗で終端されていることが必要である。
最近の機器では自動設定になっていて手動設定は不要であるが、古い機器では"75オームON/OFF"表示のある切り替スイッチがついているものがある。
これらの機器では、取扱説明書に従って正しい設定を行わないと映像が正しく表示されなかったり、画質が低下する。
@ ノイズ
必要な信号に対する妨害をノイズ(雑音) と呼び、画像では大きく分げて(1)ランダムノイズ、(2) (2)バルス性ノイ、(3)周期性ノイズの3種類となる。(1)は画面上で細かく不規則に動くノイズで、例えば電子部品から発生する熱雑音が原因となり、(2)は瞬間的に現れるノイズで外部からの飛び込みの場合がある(3)は画面に縞模様となって現れるもので、周期性のあるノイズ源により発生する。
AS/N 比
映像信号の場合,信号の大きさは尖頭値(vp-p) で、ノイズの大きさはノイズの種類によって尖頭値や実効値でとる。内視鏡の場合、CCD とその信号を処理する回路の距離が離れていて長い距離を同軸ケーブルで結ぶために,一般のビデオ機器に比べてS/N比が低下することが避げられない。
B 色温度
画面全体の色調を決めるのが画面の色温度である。カラーテレビの白は色温度6,500K (ケルビン) を基準としているが、日本のモニター装置では、白の色温度を9,300 K に合わせている。
色温度度の切り替えSW が備えられているモニター装置もある。