JP2001212080A - 内視鏡装置 - Google Patents
内視鏡装置Info
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Abstract
を行い昇圧回路をシャットダウンさせることで、バッテ
リ型光源装置の電源回路を保護する。 【解決手段】 保護回路41は電池24の電圧降下を検
出し、ある一定の電圧(REF)より低くなると、DC
/DCコンバータ33のON端子の電圧をLowからH
ighに切り替えることにより、DC/DCコンバータ
33をシャットダウンさせる。
Description
特に内視鏡に着脱自在なバッテリ型光源装置の電源回路
部分に特徴のある内視鏡装置に関する
業用分野において広く用いられるようになっている。こ
の内視鏡装置は、診断あるいは検査対象部位が生体内
部、或いはプラント、機器等の内部であるので、これら
検査対象部位を照明する手段が必要である。このため、
一般的な内視鏡装置では、内視鏡の外部装置として光源
装置を用意し、この光源装置内の光源部に取り付けられ
た光源ランプからの照明光を内視鏡に設けたライトガイ
ドファイバに導光し、このライトガイドファイバで導光
された照明光を挿入部の先端側の照明窓から出射して検
査対象部位を照明する構成になっている。
供給される電源を利用して光源装置内部の光源ランプを
点灯させるものである。
26号公報に記載の内視鏡装置は、電源として乾電池等
のバッテリを使用したバッテリ型光源装置を内視鏡の操
作部に着脱自在に取り付けられるようにしたものであ
る。このようなバッテリ型光源装置を操作部に着脱自在
に取り付ける内視鏡装置は、持ち運びが容易であるとと
もに、電源のない所での使用が可能になるので緊急時或
いは屋外での使用などに適している。
ンプに供給する電圧はバッテリ電圧を昇圧させ、ランプ
に最適かつ一定の出力電圧を供給していたため、バッテ
リが消耗しバッテリ電圧が低下した時、出力の電圧を一
定にするため入力電流を増やさなければならなく、回路
にストレスがかかるといった問題があった。そこで、そ
の保護回路として、一般的にはリチウムイオン電池の保
護回路に用いられているように、電流検出を行いFET
を用いてスイッチオフをする方法が取られている。
出を行いFETを用いてスイッチオフをする保護回路に
おいては、電流検出用の抵抗、及びFETのON抵抗等
の損失が大きくなりバッテリのエネルギーを効率良く使
用することができないという問題がある。
であり、バッテリの容量が消耗した場合に、電圧検出を
行い昇圧回路をシャットダウンさせることで、バッテリ
型光源装置の電源回路を保護することのできる内視鏡装
置を提供することを目的としている。
照明光を導光するライトガイドを有する内視鏡と、前記
ライトガイドの照明光入射端に照明光を供給する照明ラ
ンプ及び内蔵されるバッテリの電圧を昇圧させ前記照明
ランプに電圧を供給する電源回路とを有する前記内視鏡
に着脱自在に設けられるバッテリ型光源装置とを備えた
内視鏡装置において、前記バッテリの消耗状態を検出す
る検出手段と、前記検出手段の検出結果により前記電源
回路をシャットダウンする保護回路とを備えて構成され
る。
の実施の形態について述べる。
態に係わり、図1は内視鏡装置の構成を示す構成図、図
2は図1のバッテリ型光源装置の構成を示す構成図、図
3は図2のバッテリ型光源装置に設けられる内部回路の
構成を示すブロック図、図4は図3の内部回路に供給さ
れる入力電圧及び入力電流の時間変化を示す波形図、図
5は図3のDC/DCコンバータの構成を示すブロック
図、図6は図3の保護回路の構成を示すブロック図、図
7は図6の制御回路のPWM制御時の内部構成を示すブ
ロック図、図8は図6の制御回路のPFM制御時の内部
構成を示すブロック図である。
の内視鏡装置1は、管腔内の対象部位を観察する内視鏡
2と、この内視鏡2に着脱自在に接続されるバッテリ型
光源装置5とから構成されている。
の挿入部11の後端に設けられた把持部を兼ねる操作部
12と、この操作部12の後端に形成された接眼部13
と、操作部12の側部に突設したライトガイド口金14
とを有し、このライトガイド口金14の端部に前記バッ
テリ型光源装置5の接続口金15を着脱自在に接続でき
るようになっている。尚、このライトガイド口金14に
は、前記バッテリ型光源装置5と選択的に図示しないラ
イトガイドケーブルを接続して図示しない商用電源用光
源装置に接続するように構成しても良い。
に、ランプユニット20及びバッテリユニット21とか
らなり、ランプユニット20にはランプホルダ22に保
持された照明光を発光するランプ23が装填され、バッ
テリユニット21には電源電力を供給する電池24が装
填されるようになっている。
電池及びリチウム電池であって、電池24を充電した後
にバッテリユニット21内に装填することで、バッテリ
型光源装置5内に設けられた後述する内部回路31(図
3参照)に電池24の電源が供給されるようになってお
り、内部回路31によりランプ23を点灯させる電圧を
供給し、接続口金15を介して内視鏡2に照明光を供給
する構成となっている。
テリユニット21をランプユニット20の周りに回転さ
せることでランプ23の点灯制御(オン・オフ制御)を
行う回転式スイッチ機構32と、電池24からの電圧を
昇圧してランプ23に電圧を供給するDC/DCコンバ
ータ33と、DC/DCコンバータ33のスイッチング
動作によって電池24から供給される電力をエネルギと
して貯えるコイル34と、電池24から供給される電圧
のノイズをフィルタとして吸収する低インピーダンスの
コンデンサ35と、コイル34に貯えられたエネルギを
電気エネルギとしてランプ23側に放出するスイッチン
グ動作を行うダイオード36と、DC/DCコンバータ
33のフィードバック部37を構成する分圧抵抗38、
39と、ダイオード36から安定した電圧を供給する平
滑用のコンデンサ40と、DC/DCコンバータ33を
シャットダウンさせる保護回路41とで構成され、保護
回路41がIN端子に入力される電圧を監視し、DC/
DCコンバータ33を用いた昇圧回路で電池24からの
供給電圧を昇圧してランプ23に供給するようになって
いる。
される入力電圧及び入力電流の時間による変化を表した
グラフであり、時間の経過とともに入力電圧が低くな
り、それとともに入力電流が高くなっていくことを示し
ている。
され、図5に示すように、ICの電源となるIC電源回
路51と、リファレンス信号を生成するリファレンス生
成回路52と、クロック(CK)を生成するクロック生
成回路53と、FB信号を生成するFB信号生成回路5
4と、各ブロックから生成された信号をもとにPチャン
ネルFET55及びNチャンネルFET56のオン・オ
フのスイッチング動作を制御する制御回路57とで構成
されている。
は、内部回路の出力側から電源を入力される電源ピン
と、IC電源回路51からの電圧をスレッショルド電圧
にし、その電圧よりHi、LOWを入力されると論理回
路58を介しリファレンス生成のON,OFFし制御回
路部57にリファレンス信号を入力され、すなわちDC
/DCコンバータのON,OFFになるON端子と、I
C電源回路51からの電圧をスレッショルド電圧にし、
その電圧よりHi、Lowを入力されると論理回路59
を介し制御回路部57にHi、Low出力が入力され、
パルス幅変調(PWM)、周波数変調(PFM)の選択
をするセレクト(SEL)端子と、DC/DCコンバー
タ33の外部のフィードバック部37からの電圧がFB
信号生成部54に入力され、FB信号として制御回路5
7に入力するFB端子と、MOS型のFETであるPチ
ャンネルFET55のソースになるPOUTピン及びド
レーンのPドレーン端子と、NチャンネルFET56の
ソースであるGNDピン及びドレーンのNドレーン端子
で構成されている。
ルONのとき、NチャンネルOFF、NチャンネルON
のとき、PチャンネルOFFを制御回路部57からのP
WMもしくはPFM制御されたパルス信号によりスイッ
チングする構成である。
る信号がHighのとき論理回路58、論理回路58は
High出力し、ショットダウンもしくはハイパワーP
WM動作する論理となっているが、論理の設定によって
はHigh、Lowによる動作切り替えを調整できるこ
とはいうまでもない。
れ、図6に示すように、入力(IN)端子の電圧を監視
し設定電圧(リファレンス)と比較する比較手段である
コンパレータ61と、コンパレータ61の出力状態によ
りON,OFFのスイッチングをしてDC/DCコンバ
ータ33のON端子に出力(OUT)端子より出力する
トランジスタ62と、プルアップ抵抗63とで構成され
ている。ただし、ここでは一般的にオープンコレクタ出
力型と呼ばれる出力の例を示しているが、MOS型FE
Tを用いても問題はない。
されたときの内部回路を示す。SEL端子よりPWMに
選択されると、クロック生成回路53により生成される
固定周波数で動作する。PWM制御回路は、Nチャンネ
ルFET56を流れる電流を監視しているコンパレータ
110と入力されてきたFB信号、REF信号及び電流
値を比較するマルチコンパレータ111とフリップフロ
ップ(FF)112で構成されている。
と、クロック生成回路53から入力されたCK信号によ
り固定周波数で動作する。
がセットされ、論理を介してNチャンネルFET56が
ONする。次にマルチコンパレータ111が入力された
各信号を比較し、論理を介してFF111をリセットし
NチャンネルFET56はオフする。コンパレータ11
0は電流リミットであり過電流を検出し、電流制限を行
う。上記構成、及び作用によりPWM動作をする。
路を示す。NチャンネルFET56の電流制限をするコ
ンパレータ114と、入力された各信号を比較するコン
パレータ113と、各チャンネルを制御するフリップフ
ロップ(FF)116と、PチャンネルFET55に流
れる電流を監視しているコンパレータ117と、コンパ
レータ117の出力によりコンパレータ113によるセ
ット信号を制御するフリップフロップ(FF)115と
で構成されている。ただし、PFM時の電流リミットの
設定値は、前記PEM動作を示す回路で説明した電流リ
ミットの設定値より低く設定されている。SEL端子よ
りPFMモードを選択されると、FB端子により監視さ
れている出力電圧がレギュレーション範囲を外れると、
コンパレータ113はFF116をセットしNチャンネ
ルFET56をONする。NチャンネルFET56を流
れる電流を制限しコイル34に貯えられる固定量のエネ
ルギーを貯えるとコンパレータ114によりFET11
6はリセットされ、NチャンネルFET56をオフしP
チャンネルFET55をオンする。
FET55の電流が設定値に減少するまでFF115に
信号を入力せず、FF115はコンパレータ113によ
る次のスイッチングサイクルを行うのを禁止し、コイル
34に貯えられたエネルギーを放出されるまでNチャン
ネルFET56をONさせないようにする。
で減少すると、コンパレータ117からFF117に信
号が入力され、禁止されていたスイッチングサイクルを
解除する。上記動作により周波数を変調させた低電流動
作が可能となる。
態の作用について説明する。内視鏡2に電池24装填し
たバッテリ型光源装置5を装着し、挿入部11の先端部
を観察部位に挿入し内視鏡検査に使用する。
0の周りに回転させる回転動作による回転式スイッチ機
構32をオンする。これにより内部回路31において、
電池24からの供給電圧がDC/DCコンバータ33の
スイッチング動作により昇圧され、最適な明るさになる
ような電圧がランプ23に供給される。
動作は、まず第1に、NチャンネルFET56がターン
オンするとGNDに接続され、コイル34とダイオード
36の間の電圧が0Vになり、コイル34に流れる電流
が直線的に増加し、磁場の中にエネルギーを蓄えられ
る。また、この時ダイオード36は逆電圧になっており
出力側に電流が流れなくなっている。
ンネルFET56がターンオフし、PチャンネルFET
55がターンオンすると、ダイオード36の両端の電圧
を変化させ、コイル34の両端の電圧が逆転し、電流が
ダイオード36とPチャンネルFET55を通ってラン
プ23にコイル34に蓄えられたエネルギー分が流れる
ことによって昇圧する。
Lowにすると、論理回路58を介しリファレンス生成
回路52からリファレンス信号が制御回路部57に入力
され、CK生成回路53からCK信号が生成され、セレ
クト(SEL)端子のHi・ Lowの切り替えによ
り、論理回路59からの出力が制御回路57に入力さ
れ、最大出力で動作するパルス幅変調(PWM)と低電
力モードで動作する周波数変調(PFM)の切り替えを
行う。
れているFB電圧設定のフィードバック部37を構成す
る分圧抵抗38、39からの電圧を入力し、FB信号生
成回路54からFB信号が制御回路部57に入力され
る。IC電源回路51は、各々の生成回路に接続され、
上記動作がされる。
入力された信号は、制御回路部57の内部で比較されP
チャンネルFET16、NチャンネルFET17のスイ
ッチングのパルス幅及び周波数を変調させることによ
り、一定した出力電圧をランプ23に供給する。
間が経過するとともに電池24が消耗して、ある一定の
時間が過ぎると急激に電池24の電圧が低下する。しか
し、DC/DCコンバータ33は、上記PWM動作によ
り、出力側に設定された一定の電圧を供給し続けるた
め、電池24の電圧降下に伴い、入力電流が急激に上昇
する。そのため、内部回路31のDC/DCコンバータ
ー33にストレスがかかる。
トICを用いており、図6に示したように、電池24の
電圧降下を検出し、ある一定の電圧(REF)より低く
なると、コンパレータ61の出力がLowになりトラン
ジスタ62がOFFし、出力がHighになって、DC
/DCコンバータ33のON端子に出力される。
圧をLowからHighに切り替えることにより、DC
/DCコンバータ33をシャットダウンさせる。
護回路41が電池24の電圧降下を検出し、ある一定の
電圧(REF)より低くなると、DC/DCコンバータ
33をシャットダウンさせるので、DC/DCコンバー
タ33にかかるストレスをなくすことができる。
トダウンさせることで電池24から出力側までの電源ラ
インの損失を最小限に抑え内部回路31の保護をするこ
とができる。
コンバータ33の昇圧の効率に大きく影響し、電池24
の持続時間に影響することはいうまでもないが、本実施
の形態では、上記作用により、安定した昇圧を行い、電
池24のエネルギを無駄なく使用できかつ、内部回路3
1を保護することができる。
形態に係わり、図9はバッテリ型光源装置に設けられる
内部回路の構成を示すブロック図、図10は図9の内部
回路による電池の時間の経過による電圧降下を表す波形
図、図11は図9のCPUから出力される点滅信号の波
形図である。
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
し、CPU71により入力側の電池3の電圧を検出し、
ある一定の電圧より低くなると、CPU71はFET7
2にオン・オフを繰り返す点滅信号(High,Low
出力)を入力するようになっている。
検出端子と、電源端子と、GND端子と、FET72に
点滅信号を出力する出力端子とで構成されている。
7は、分圧抵抗73a,73b,73cで構成されてお
り、FET72がオン・オフを繰り返すことにより、D
C/DCコンバータ33のフィードバック部37の分圧
抵抗が変化し、2種類の設定された電圧がランプ23に
交互に供給されることによりランプの点滅を行う構成と
なっている。
圧降下を表すグラフを示しており、第1の実施の形態で
示したシャットダウンを行う前に、ランプの点滅時間を
設け、術者に電池の消耗を告知することを表している。
し、通常の使用時では、本実施の形態では、High
(H)出力でFET72がONしており、出力電圧は設
定電圧の高い方が出力されている。CPU71が設定さ
れた電圧を検出すると、High(H),Low(L)
を順次切り替えるパルス信号を発生し、Highのとき
はFET72がONし高い方の出力電圧、Lowのとき
はFET72がOFFし分圧抵抗73cが追加され低い
方の出力電圧になる。
コンバータ33がシャットダウンするまで出力され、シ
ャットダウンと同時に昇圧がなくなりCPU71の電源
電圧が足りなくなりCPU71もOFFする構成になっ
ている。その他の構成は第1の実施の形態と同じであ
る。
電池24が消耗し、内視鏡検査で使用中に電池24の電
圧が低くなり、CPU71はDC/DCコンバータ33
のシャットダウン電圧よりもある程度高い電圧を検出す
ると、点滅信号をFET72に出力し、観察中にランプ
が点滅し術者に電池24の消耗状態を知らせ、ある一定
の期間点滅した後、DC/DCコンバータ33をシャッ
トダウンさせる。その他の作用は第1の実施の形態と同
じである。
1の実施の形態の効果に加え、第1の実施の形態におい
ては、出力電圧はDC/DCコンバータ5のPWM、も
しくはPFM動作により一定の電圧が供給されているの
で、ランプ11の明るさはあまり変化しないため、内視
鏡検査で使用中に電池24の電圧が低くなると観察中に
急にシャットダウンしてしまうが、本実施の形態では観
察中にランプが点滅させ術者に電池24の消耗状態を知
らせことができる。
形態に係わり、図12はバッテリ型光源装置に設けられ
る内部回路の構成を示すブロック図、図13は図12の
内部回路の作用を説明する波形図である。
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
ように、保護回路41の出力(OUT)端子は、DC/
DCコンバータ33のON端子ではなくSEL端子に接
続されており、DC/DCコンバータ33では、SEL
端子に入力されたHigh,Low信号により論理出力
が制御回路部57に入力され、PWM、PFMモードの
選択ができるようになっている。その他の構成は第1の
実施の形態と同じである。
が電池24の電圧降下を検出し、ある一定の電圧(RE
F)より低くなると、DC/DCコンバータ33のSE
L端子の電圧をHighからLowに切り替えることに
より、DC/DCコンバータ33を最大出力モードのP
WM動作から低電力モードのPFM動作に切り替える。
た、DC/DCコンバータ33をシャットダウンさせた
場合の電池24のバッテリ電圧の時間変化を示し、図1
3(b)は本実施の形態による、シャットダウンを行う
前に最大出力モードのPWM動作から低電力モードのP
FM動作にした場合の電池24のバッテリ電圧の時間変
化を示しており、最大出力モードのPWM動作から低電
力モードのPFM動作への切り替えを行うことにより、
電池の消費電力を少なくさせ、ランプの使用時間を延長
することを示している。その他の作用は第1の実施の形
態と同じである。
1の実施の形態の効果に加え、電池24の電圧が消耗
し、ある一定の電圧を検出し、DC/DCコンバータ3
3のSEL端子の電圧を切り替え、最大出力モードのP
WM動作から低電力モードのPFM動作に切り替えるこ
とにより、ランプ23の光量を少なくし、電池24の使
用エネルギーを減らすことで使用時間を延長させること
ができる。
形態に係わり、図14はバッテリ型光源装置に設けられ
る内部回路の構成を示すブロック図、図15は図14の
DC/DCコンバータの構成を示すブロック図である。
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
電流制限によるモード選択のできるDC/DCコンバー
タ33aを使用し、保護回路41の出力(OUT)端子
は、ここではDC/DCコンバータ33aのON端子で
はなくSEL端子に接続されており、DC/DCコンバ
ータ33aでは、SEL端子に入力されたHigh,L
ow信号によりパワー出力の電流モードと、低電力のバ
ーストモードの選択ができるようになっている。
示すように、FB端子からフィードバック部37の電圧
信号を入力しFB信号を生成するFB信号生成回路10
1と、電源からリファレンス信号を生成するリファレン
ス信号生成回路102と、FB信号とリファレンス信号
を比較するコンパレータ103と、コンパレータ103
の出力によりクロック(CK)信号を生成するりクロッ
ク生成回路104と、クロック(CK)信号によりスイ
ッチング動作をするトランジスタ105と、トランジス
タ105によるスイッチングによりSW端子から流れる
電流を検出し、上限を制限する電流検出回路106と、
電流検出回路106の出力によりクロック生成回路10
4を調整する、つまり過電流検出を行いクロック信号を
制限するコンパレータ107と、SEL端子からの外部
Hi,Low信号(保護回路41のOUT端子出力)に
より電流検出回路106の出力を調整しコンパレータ1
07及びCK信号をハイパワー電力モードと低電力のバ
ーストモードに切り替えるトランジスタ108とで構成
されている。その他の構成は第2の実施の形態と同じで
ある。
が電池24の電圧降下を検出し、ある一定の電圧(RE
F)より低くなると、保護回路41のOUT端子出力が
Highになり、DC/DCコンバータ33aのSEL
端子がHighが入力され、トランジスタ108が動作
しなくなり、トランジスタ105を流れる電流が制限さ
れ、バーストモード(低電流)モードとなる。
41のOUT端子出力がLowで、SEL端子がGND
レベルになり、電流検出回路106の出力の一部がトラ
ンジスタ108に流れ、その分トランジスタ105に流
れる電流が増えSW端子から流れる電流が増えるのでハ
イパワー出力となる。その他の作用は第2の実施の形態
と同じである。
2の実施の形態の効果に加え、電池24の消耗時に、D
C/DCコンバータ33aを低電力モード(バーストモ
ード)にするので、DC/DCコンバータ33aの内部
で電流制限を行い、出力電圧を制限してランプ23の光
量を少なくし、電池24の使用エネルギーを減らすこと
で使用時間を延長させることができる。
ンバータ33aのON端子に接続すると、電池24の消
耗時にランプを点滅させ、その後にシャットダウンする
ことができるのはいうまでもない。
ッテリの容量が消耗した場合に、電圧検出を行い昇圧回
路をシャットダウンさせるので、バッテリ型光源装置の
電源回路を保護することができるという効果がある。
構成を示す構成図
路の構成を示すブロック図
電流の時間変化を示す波形図
ック図
すブロック図
すブロック図
源装置に設けられる内部回路の構成を示すブロック図
る電圧降下を表す波形図
図
光源装置に設けられる内部回路の構成を示すブロック図
源装置に設けられる内部回路の構成を示すブロック図
ブロック図
16)
Claims (3)
- 【請求項1】 照明光を導光するライトガイドを有する
内視鏡と、 前記ライトガイドの照明光入射端に照明光を供給する照
明ランプ及び内蔵されるバッテリの電圧を昇圧させ前記
照明ランプに電圧を供給する電源回路とを有する前記内
視鏡に着脱自在に設けられるバッテリ型光源装置とを備
えた内視鏡装置において、 前記バッテリの消耗状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果により前記電源回路の出力を低
下させる保護回路とを備えたことを特徴とする内視鏡装
置。 - 【請求項2】 前記保護回路により前記電源回路の出力
を低下させる前に、前記バッテリの消耗状態を告知する
告知手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内
視鏡装置。 - 【請求項3】 前記電源回路を制御し、前記検出手段が
前記バッテリの消耗状態が第1の消耗状態であると検出
した場合第1の電力レベルで前記照明ランプに電圧を供
給させ、前記検出手段が前記バッテリの消耗状態が前記
第1の消耗状態より消耗の激しい所定の第2の消耗状態
であると検出した場合前記第1の電力レベルより低い第
2の電力レベルで前記照明ランプに電圧を供給させる制
御手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記
載の内視鏡装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002209845A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-07-30 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡用バッテリ式電源装置 |
JP2008149050A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Hoya Corp | 内視鏡装置および内視鏡の光源駆動装置 |
US7959560B2 (en) | 2004-07-15 | 2011-06-14 | Olympus Corporation | Body insertable apparatus having a protection circuit |
JP2015053755A (ja) * | 2013-09-05 | 2015-03-19 | 日立マクセル株式会社 | 充電モジュール及び二次電池パック |
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