JP2010214344A - 超音波洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波洗浄機に用いられている超音波振動子の出力にバラツキがある場合でも、洗浄対象物を適正に洗浄可能にする。
【解決手段】洗浄液に超音波振動を付与するための超音波振動子３０と、超音波振動子３０を駆動する駆動回路３４とを備える超音波洗浄機において、超音波振動子３０に流れる電流値を検出する電流検出回路４６と、所定のタイミングにおいて電流検出手段４６により検出された電流値に基づいて、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、洗浄時における超音波振動子３０の駆動時間を変化させるように駆動回路３４を制御する上位基板３２とを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波を用いて内視鏡等の洗浄を行なう超音波洗浄機に関するものである。

従来より、医療分野においては、内視鏡を利用した医療診断が広く行なわれている。診断に用いる内視鏡としては、現在では内視鏡の挿入先端部にＣＣＤ等の撮像素子を内蔵して体腔内の画像を撮影し、コンピューターで処理を行った後にモニターに表示するものが一般的である。

被験者の体腔内に挿入された内視鏡はそのつど洗浄、消毒する必要があるが、この洗浄、消毒を行なう装置としては、例えば特許文献１に記載されているような、洗浄槽内に内視鏡を設置して、超音波洗浄手段による洗浄工程と、流液洗浄手段による洗浄工程とを組み合わせた一連の動作で内視鏡の洗浄を行なうものが知られている。

なお、超音波を利用した超音波洗浄機は、内視鏡の洗浄に限らず、例えば電子部品の製造工程において電子部品に付着した微細なゴミやチリ等の塵埃を除去するために用いる等、様々な分野で用いられている。

特開平９−２８６６９号公報

ところで、上記のような超音波洗浄機において、超音波を発生させるために用いられる超音波振動子には個体差があるとともに、装置の電源等にもバラツキがあるため、超音波洗浄機毎、もしくは１つの超音波洗浄機に複数の超音波振動子を備えている場合には同じ超音波洗浄機内であっても超音波振動子毎に超音波振動子の出力にバラツキが生じることがある。

このような超音波出力のバラツキがあると、超音波洗浄機の駆動時間を一定にしたとしても、超音波洗浄機毎に所望の超音波発生量（出力×駆動時間）よりも実際の超音波発生量が大きくなったり、小さくなったりすることがある。所望の超音波発生量よりも実際の超音波発生量が大きい場合には、洗浄対象物の劣化や故障を招くおそれがあり、所望の超音波発生量よりも実際の超音波発生量が小さい場合には、洗浄対象物を十分に洗浄できないおそれがあり、いずれにしてもこのような超音波出力のバラツキは好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波洗浄機に用いられている超音波振動子の出力にバラツキがある場合でも、洗浄対象物を適正に洗浄可能な超音波洗浄機を提供することを目的とするものである。

本発明の超音波洗浄機は、洗浄液に超音波振動を付与するための超音波振動子と、超音波振動子を駆動する駆動手段と、超音波振動子に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、所定のタイミングにおいて電流検出手段により検出された電流値に基づいて、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、洗浄時における超音波振動子の駆動時間を変化させるように駆動手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。

本発明の超音波洗浄機においては、超音波振動子が複数ある場合に、電流値検出手段が、各超音波振動子毎に流れている電流値を検出するものであり、制御手段が、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、各超音波振動子毎に洗浄時における駆動時間を変化させるように駆動手段を制御するものとしてもよい。

また、超音波振動子が複数ある場合に、電流値検出手段が、複数の超音波振動子に流れている電流値を合わせて検出するものであり、制御手段が、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、複数の超音波振動子の洗浄時における駆動時間を合わせて変化させるように駆動手段を制御するものとしてもよい。

この場合、全ての超音波振動子を１つに合わせて制御する態様に限らず、いくつかに分割して制御する態様としてもよい。例えば、装置が８つの超音波振動子を備えている場合には、２つに分割して、４つの超音波振動子毎に合わせて制御するようにしてもよい。

また、洗浄液の光透過率を測定する光透過率測定手段を備え、制御手段が、光透過率測定手段により測定された光透過率に基づいて、洗浄時における超音波振動子の駆動時間を変化させるように駆動手段を制御するものとしてもよい。

また、上記所定のタイミングは、直前の洗浄時中としてもよいし、現在の洗浄時中としてもよい。

本発明の超音波洗浄機によれば、洗浄液に超音波振動を付与するための超音波振動子と、超音波振動子を駆動する駆動手段とを備える超音波洗浄機において、超音波振動子に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、所定のタイミングにおいて電流検出手段により検出された電流値に基づいて、洗浄時における超音波振動子の駆動時間を変化させるように駆動手段を制御する制御手段とを設けたことにより、洗浄時の超音波発生量を所定量とすることができるので、超音波振動子の個体差や、超音波洗浄機の電源部のバラツキ等がある場合でも、洗浄対象物を適正に洗浄することが可能となる。

本発明の超音波洗浄機において、超音波振動子が複数ある場合に、電流値検出手段を、各超音波振動子毎に流れている電流値を検出するものとし、制御手段を、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、各超音波振動子毎に洗浄時における駆動時間を変化させるように駆動手段を制御するものとすれば、洗浄時の超音波発生量をより高精度に所定量とすることができる。

また、超音波振動子が複数ある場合に、電流値検出手段を、複数の超音波振動子に流れている電流値を合わせて検出するものとし、制御手段を、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、複数の超音波振動子の洗浄時における駆動時間を合わせて変化させるように駆動手段を制御するものとすれば、電流値検出手段の構成を簡易なものとしつつ、洗浄時の超音波発生量を所定量とすることができる。

また、洗浄液の光透過率を測定する光透過率測定手段を備え、制御手段を、光透過率測定手段により測定された光透過率に基づいて、洗浄時における超音波振動子の駆動時間を変化させるように駆動手段を制御するものとすれば、洗浄液の汚れに関わらず、洗浄対象物を適正に洗浄することが可能となる。

本発明の一実施の形態の超音波洗浄機を適用した内視鏡洗浄装置の概観図 上記内視鏡洗浄装置の超音波振動ユニットの概略断面図 上記内視鏡洗浄装置の超音波振動子を駆動する駆動回路の概略構成図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態の超音波洗浄機を適用した内視鏡洗浄装置の概観図、図２は上記内視鏡洗浄装置の超音波振動ユニットの概略断面図、図３は上記内視鏡洗浄装置の超音波振動子を駆動する駆動回路の概略構成図である。

図１に示すように、本実施の形態の内視鏡洗浄装置１０は、箱型に形成された装置本体１２と上蓋１４とから構成されている。

装置本体１２の上面には内視鏡１６を収納する洗浄槽１８が形成され、この洗浄槽１８内には、回転型噴射装置２０が設けられている。また、回転型噴射装置２０の周囲の洗浄槽１８の円環状の底面には超音波振動ユニット２２が設けられている。

また、装置本体１２は、その上部前面に、複数のボタンを有する操作パネル２４と、例えば液晶等を用いた表示用のディスプレイ２６等が配置されている。操作パネル２４は、内視鏡洗浄装置１０を制御するコマンドを入力するためのスイッチである。また、ディスプレイ２６には、洗浄作業の残り時間や、作業終了までの時間あるいはトラブル発生時の警告等が表示される。

また、装置本体１２は、制御手段として不図示の中央処理装置（ＣＰＵ）を有しており、このＣＰＵは、予め設定した洗浄プログラムに従って、回転型噴射装置２０や超音波振動ユニット２２等の各部の動作を制御し、内視鏡１６の洗浄開始から終了までを自動で制御する。

検査で使用された内視鏡１６は、不図示の光源装置内蔵制御ユニット（内視鏡プロセッサ）から取り外され、内視鏡洗浄装置１０の洗浄槽１８に収納される。そして電気信号コネクタに防水キャップを取り付け、上蓋１４が閉じられ、操作パネル２４からのスタートコマンドの入力により、予め設定された洗浄工程に従って回転型噴射装置２０による洗浄や、超音波振動ユニット２２による洗浄が行なわれる。

回転型噴射装置２０による洗浄は、洗浄槽１８において収納されている内視鏡１６に対し洗浄液を噴射することにより行なわれる。

また、超音波振動ユニット２２による洗浄は、洗浄槽１８内に満たされている洗浄液中に振動波を発振させることにより、洗浄液中に浸漬された内視鏡１６の洗浄が行なわれる。

以下、超音波振動ユニット２２について詳細に説明する。図２に示すように、超音波振動ユニット２２は、洗浄槽１８の底面に設けられた振動板２８と、この振動板２８の下面側に取り付けられた複数の超音波振動子３０によって構成されている。ここで、超音波振動子３０は、例えばランジュバン型の超音波振動子（ＢＬＴ：Bolted Langevin type Transducers）によって形成されている。なお、振動板２８は、パッキン２９を介して装置に取り付けられ、洗浄槽１８内の液体が装置本体１２内部に漏出しないように構成されている。また、図１からも分かるように、振動板２８は、その中心に回転型噴射装置２０が配置されるように円環状の板体として形成され、複数の超音波振動子３０が、振動板２８の下側において円環状に配置されている。

なお、超音波振動ユニット２２の形態はこのようなものに限定されず、例えば、方形の洗浄槽の側面に振動板および超音波振動子を配置して、洗浄槽の側面から振動波を発振するようにしてもよい。

次に、上記超音波振動ユニット２２の超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動する駆動回路（駆動手段）について詳細に説明する。

図３に示すように、超音波振動子（ＢＬＴ）３０の駆動回路は、主に超音波駆動基板３４から構成されている。この超音波駆動基板３４は、主に、ＰＬＬ回路３６、分周回路３８、ドライブ回路４０、出力トランス４２、電圧／電流位相回路４４および電流検出回路４６を備えている。

上位基板３２は、上述した中央処理装置（ＣＰＵ）を備えるとともに、超音波駆動基板３４に対して様々な制御信号を送出するものである。

この超音波駆動基板３４によって複数の超音波振動子（ＢＬＴ）３０が駆動制御される。図３に示す例では４つの超音波振動子（ＢＬＴ）３０を備えているが、この超音波振動子（ＢＬＴ）の設置数については特に限定するものではない。

図３において、ＰＬＬ回路３６、分周回路３８、ドライブ回路４０、出力トランス４２、電圧／電流位相回路４４でＰＬＬフィードバックループが形成される。

ＰＬＬ回路３６から出力された信号は分周回路３８で分周されてドライブ回路４０に入力され、ドライブ回路４０からコンデンサ４１に電流が出し入れされる。そして出力トランス４２を介して各超音波振動子（ＢＬＴ）３０が駆動される。一方、出力トランス４２に流れる電流は電圧／電流位相回路４４にも流れ、電圧／電流位相回路４４によって電圧および電流が検出される。

電圧／電流位相回路４４の検出信号はＰＬＬ回路３６に入力される。ＰＬＬ回路３６では、電圧検出と電流検出の位相差を吸収するように周波数を変化させて共振状態に近づけるようにする。

また、図３に示すように、出力トランス４２、超音波振動子（ＢＬＴ）３０、電流検出回路４６（電流値検出手段）および超音波駆動基板３４外に設置された位相補正インダクタ４８とで出力トランスフィードバックループが形成される。

出力トランス４２の出力は各超音波振動子（ＢＬＴ）３０に入力され各超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動する。各超音波振動子（ＢＬＴ）３０は、電気的にはセラミック共振子や水晶振動子のような特性を有しており、電圧を印加するとＰＺＴのように歪んで超音波を発生する。

各超音波振動子（ＢＬＴ）３０に入力した電気信号は、合成されて電流検出回路４６に戻る。電流検出回路４６では、駆動時において超音波振動子（ＢＬＴ）３０に実際に流れた電流値を検出することができる。

上述したように、各超音波振動子（ＢＬＴ）３０には個体差があるとともに、超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動する駆動回路等にもバラツキがあるため、所定の出力を得ようと超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動しても、内視鏡洗浄装置１０毎に異なる出力となることがある。

このような出力の変動は、超音波振動子（ＢＬＴ）３０の駆動時に実際に超音波振動子（ＢＬＴ）３０に流れる電流値を電流検出回路４６で計測することにより、求めることが可能である。

すなわち、標準の出力に対する実際の出力の変動率Ｒ_Ｏは、（１）式の通り求められる。ここで、Ｉ_Ｒは所定の出力を得ようと超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動した場合に超音波振動子（ＢＬＴ）３０に流れることが想定される基準電流値であり、この基準電流値は設計値や標準値とすればよい。また、Ｉ_Ｍは所定の出力を得ようと超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動した場合に実際に超音波振動子（ＢＬＴ）３０に流れた電流値である。

Ｒ_Ｏ＝Ｉ_Ｍ／Ｉ_Ｒ （１）
具体例を挙げると、所定の出力を得ようと超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動した場合に、基準電流値では２．０Ａのところ、実際の装置では２．１Ａ流れたとすると、５％高い出力となっていることが分かる。また、基準電流値では２．０Ａのところ、実際の装置では１．８Ａ流れたとすると、１０％低い出力となっていることが分かる。

超音波振動ユニット２２による洗浄力は、超音波振動子（ＢＬＴ）３０からの超音波発生量、すなわち超音波振動子（ＢＬＴ）３０の出力と洗浄時における超音波振動子（ＢＬＴ）３０の駆動時間との積により決定される。

従って、（２）式の通り、超音波振動子（ＢＬＴ）３０の出力変動率Ｒ_Ｏに基づいて、実際の洗浄時における超音波振動子（ＢＬＴ）３０の駆動時間Ｔを補正することにより、内視鏡洗浄装置１０毎のバラツキを相殺することが可能となる。ここで、Ｔ_Ｒは超音波振動子（ＢＬＴ）３０から所定の出力が得られていると仮定した場合の洗浄時における標準駆動時間である。

Ｔ＝Ｔ_Ｒ／Ｒ_Ｏ （２）
具体例を挙げると、標準駆動時間が３０秒で、超音波振動子（ＢＬＴ）３０の出力が５％高い場合には、実際の駆動時間を２８．５秒とすればよい。また、標準駆動時間が３０秒で、超音波振動子（ＢＬＴ）３０の出力が１０％低い場合には、実際の駆動時間を３３．０秒とすればよい。

なお、所定の出力を得ようと超音波振動子（ＢＬＴ）３０を駆動した場合に実際に超音波振動子（ＢＬＴ）３０に流れた電流値Ｉ_Ｍの計測は、どのタイミングで行なってもよく、例えば毎朝１回測定する、もしくは前回の洗浄時の計測値を用いる等、どのような態様としてもよいが、特に、現在の洗浄中において、洗浄期間の初期の段階で電流値Ｉ_Ｍを計測して、該洗浄期間を補正するようにすれば、最も正確に超音波振動子（ＢＬＴ）３０の出力の変動率を反映させることができるため、このような態様とすることが好ましい。

上記の処理は、いずれも上位基板３２に設けられた中央処理装置（ＣＰＵ）からの制御に基づいて行なわれる。

以上、本発明の超音波洗浄機を適用した内視鏡洗浄装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態においては、電流検出回路を、複数の超音波振動子（ＢＬＴ）に流れている電流値を合わせて検出するものとし、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、複数の超音波振動子の洗浄時における駆動時間を合わせて変化させているが、電流検出回路を、各超音波振動子（ＢＬＴ）毎に流れている電流値を検出するものとし、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、各超音波振動子（ＢＬＴ）毎に洗浄時における駆動時間を変化させるようにしてもよい。

また、図２に示すように、洗浄槽において洗浄液の光透過率を測定する光透過率測定手段５０を設け、（３）式の通り、洗浄液の光透過率Ｒ_Ｐに基づいて、実際の洗浄時における超音波振動子（ＢＬＴ）３０の駆動時間Ｔを補正してもよい。

Ｔ＝Ｔ_Ｒ／（Ｒ_Ｏ・Ｒ_Ｐ） （３）
また、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。

１０ 内視鏡洗浄装置
１２ 装置本体
１４ 上蓋
１６ 内視鏡
１８ 洗浄槽
２０ 回転型噴射装置
２２ 超音波振動ユニット
２４ 操作パネル
２６ ディスプレイ
２８ 振動板
３０ 超音波振動子（ＢＬＴ）
３２ 上位基板
３４ 超音波駆動基板
３６ ＰＬＬ回路
３８ 分周回路（ＰＬＤ）
４０ ドライブ回路
４２ 出力トランス
４４ 電圧／電流位相回路
４６ 電流検出回路
４８ 位相補正インダクタ
５０ 光透過率測定手段

Claims (6)

1. 洗浄液に超音波振動を付与するための超音波振動子と、
   該超音波振動子を駆動する駆動手段と、
   前記超音波振動子に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、
   所定のタイミングにおいて該電流検出手段により検出された電流値に基づいて、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、前記洗浄時における前記超音波振動子の駆動時間を変化させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする超音波洗浄機。
2. 前記超音波振動子が複数ある場合に、
   前記電流値検出手段が、各超音波振動子毎に流れている電流値を検出するものであり、
   前記制御手段が、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、前記各超音波振動子毎に前記洗浄時における駆動時間を変化させるように前記駆動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄機。
3. 前記超音波振動子が複数ある場合に、
   前記電流値検出手段が、複数の超音波振動子に流れている電流値を合わせて検出するものであり、
   前記制御手段が、洗浄時の超音波発生量を所定量とするべく、前記複数の超音波振動子の前記洗浄時における駆動時間を合わせて変化させるように前記駆動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄機。
4. 前記洗浄液の光透過率を測定する光透過率測定手段を備え、
   前記制御手段が、前記光透過率測定手段により測定された光透過率に基づいて、洗浄時における前記超音波振動子の駆動時間を変化させるように前記駆動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の超音波洗浄機。
5. 前記所定のタイミングが、直前の洗浄時中であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の超音波洗浄機。
6. 前記所定のタイミングが、現在の洗浄時中であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の超音波洗浄機。

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