JP2014131531A

JP2014131531A - 内視鏡の曇り防止システムと内視鏡の曇り防止方法

Info

Publication number: JP2014131531A
Application number: JP2013000142A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ide; 隆之井出; Yuta Sugiyama; 勇太杉山; Shinji Yasunaga; 新二安永
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-07-17

Abstract

【課題】高精度に故障を判定できる内視鏡の曇り防止システムと、内視鏡の曇り防止方法とを提供すること。
【解決手段】内視鏡の曇り防止システム１００は、抵抗温度係数を有し、内視鏡挿入部の先端部１０ａの内部を加熱するヒータ１１０と、内部の熱量情報を計測する温度センサ１２０と、温度センサ１２０が計測した熱量情報を基に、ヒータ１１０の駆動を制御する制御ユニット１５０とを有している。曇り防止システム１００は、ヒータ１１０の抵抗温度係数を基にヒータ１１０の熱量情報を算出し、ヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報とを比較し、ヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報との差を所望の範囲外と判定した際に、ヒータ１１０を停止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内視鏡に発生する曇りを防止する、内視鏡の曇り防止システムと、内視鏡の曇り防止方法とに関する。

内視鏡の挿入部が挿入される体腔内は、例えば、温度約３５℃〜約３７℃、湿度約９８％〜約１００％という環境下にある。また、挿入部の先端部の内部は、一般的に、体腔内よりも低温である。このため、挿入部の先端部が体内に挿入された際、内視鏡と体内との温度差などにより先端部に配設されているレンズカバー（観察窓）に曇りが生じ、曇りが視野の妨げとなることがある。

このため、近年、このような曇りを防止するために、レンズカバーはヒータによって加熱されている。このヒータは、温度センサが検出するレンズカバーの温度を基に制御されている。

このような曇り防止機能を内蔵した内視鏡は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１において、ヒータや温度センサが故障した場合、加熱は強制的に停止する。

国際公開第２０１２／０３９３９８号

しかしながら、特許文献１において、故障の判定精度が高くなく、使用条件や使用状態において、ヒータや温度センサが故障していないにもかかわらず故障していると誤判定されてしまう虞が生じる。また誤作動を防止するために許容マージンを大きくとると、本来判定される故障が故障と判定されない虞が生じる。

本発明の目的は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、高精度に故障を判定できる内視鏡の曇り防止システムと、内視鏡の曇り防止方法とを提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、抵抗温度係数を有し、内視鏡挿入部の先端部の内部に配設され、前記先端部の前記内部に配設されている光学部材に発生する曇りを防止するために、前記先端部の前記内部を加熱する加熱部と、前記先端部の前記内部の熱量情報を計測する温度計測部と、前記温度計測部が計測した前記先端部の前記内部の前記熱量情報を基に、前記加熱部の駆動を制御する制御ユニットと、を具備し、前記加熱部の前記抵抗温度係数を基に前記加熱部の熱量情報を算出し、前記加熱部の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報とを比較し、前記加熱部の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の熱量情報との差を所望の範囲外と判定した際に、前記加熱部を停止することを特徴とする内視鏡の曇り防止システムを提供する。

また本発明は目的を達成するために、抵抗温度係数を有し、内視鏡挿入部の先端部の内部に配設されている光学部材に発生する曇りを防止するために、前記先端部の前記内部を加熱し、前記先端部の前記内部の熱量情報を計測し、計測した前記先端部の前記内部の前記熱量情報を基に、加熱の駆動を制御し、加熱の前記抵抗温度係数を基に加熱の熱量情報を算出し、加熱の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報とを比較し、加熱の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報との差を所望の範囲外と判定した際に、加熱を停止することを特徴とする内視鏡の曇り防止方法を提供する。

本発明によれば、高精度に故障を判定できる内視鏡の曇り防止システムと、内視鏡の曇り防止方法とを提供することができる。

図１は、本発明に係る内視鏡の挿入部の先端部の内部構造を示す図である。図２は、ヒータと温度センサとの構造を示す図である。図３は、第１の実施形態に係る内視鏡の曇り防止システムの構成１を示す図である。図４は、図３に示す構成１を含む第１の実施形態に係る内視鏡の曇り防止システムの構成２を示す図である。図５は、ヒータ駆動電力と電圧と電流と抵抗値との関係を示す図であり、ヒータ抵抗値とヒータの温度の想定値との関係を示す図である。図６Ａは、第１の実施形態における曇り防止の動作方法を説明するフローチャートである。図６Ｂは、図６Ａに示す曇り防止の動作方法を含む第１の実施形態における故障の検出方法を説明するフローチャートである。図７Ａは、第２の実施形態に係るヒータの構成を示す図である。図７Ｂは、第２の実施形態に係る内視鏡の曇り防止システムの構成を示す図である。図７Ｃは、ヒータ駆動電力の値と温度補正値との関係を示す図であり、温度補正値とヒータの温度の想定値と補正想定値との関係を示す図である。図７Ｄは、第２の実施形態に係る曇り防止の動作方法を含む第２の実施形態における故障の検出方法を説明するフローチャートである。図８Ａは、第３の実施形態に係る内視鏡の曇り防止システムの構成を示す図である。図８Ｂは、第３の実施形態に係る曇り防止の動作方法を含む第２の実施形態における故障の検出方法を説明するフローチャートの一部である。図８Ｃは、第３の実施形態に係る曇り防止の動作方法を含む第２の実施形態における故障の検出方法を説明するフローチャートの他部である。図９は、第４の実施形態に係る曇り防止の動作方法を含む第４の実施形態における故障の検出方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
［構成］
図１と図２と図３と図４と図５と図６Ａと図６Ｂとを参照して第１の実施形態について説明する。なお一部の図面では、図示の明瞭化のために、部材の図示を省略している。

［内視鏡の先端部１０ａの構成］
図１に示すように、図示しない内視鏡は、挿入部１０を有している。挿入部１０の先端部１０ａは、照明光を導光して観察対象物に照明光を照射するライトガイド２０と、観察対象物を撮像する撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０を保持する鏡枠４０と、鏡枠４０に配設され、撮像ユニット３０のレンズ３３を駆動してフォーカスやズームを実施する駆動素子５０とを有している。

ライトガイド２０は、挿入部１０と内視鏡の図示しない操作部と内視鏡の図示しないユニバーサルコードとを介して内視鏡の図示しない接続コネクタにまで挿通している。この接続コネクタが図示しない光源装置と接続することで、ライトガイド２０は光源装置と接続し、光がライトガイド２０に供給される。そしてライトガイド２０は、照明光をライトガイド２０の先端部から外部に向けて出射する。

撮像ユニット３０は、先端部１０ａの先端面から外部に向けて露出するように先端部１０ａの内部に配設されているレンズカバー３１と、レンズカバー３１よりも後方に配設されているレンズ３３と、レンズ３３よりも後方に配設されている撮像素子３５と、撮像素子３５と接続し、撮像素子３５に電力を供給し、撮像素子３５を制御する制御信号を撮像素子３５に送信すると共に、撮像素子３５で撮像された映像信号を伝送する撮像ケーブル３７とを有している。
撮像ケーブル３７は、挿入部１０と操作部とユニバーサルコードとを介して接続コネクタにまで挿通している。この接続コネクタが内視鏡を制御する図示しない制御装置と接続することで、撮像ケーブル３７は制御装置と接続し、撮像素子３５を駆動させる電力や制御信号が撮像ケーブル３７に供給される。そして撮像ケーブル３７は、撮像素子３５に電力や制御信号を供給及び送受信する。また、この接続コネクタが制御装置と接続することで、撮像素子３５で撮像した映像信号は制御装置に伝送される。

なお、レンズカバー３１が配設されず、レンズ３３が先端部１０ａの先端面から外部に向けて直接露出されていてもよい。以下の説明では、体腔内などに挿入されたときに曇りが防止される先端部１０ａのレンズカバー３１とレンズ３３との少なくとも一方を光学部材と称する。光学部材は、例えば、先端部１０ａの先端面から外部に向けて露出するように先端部１０ａの内部に配設されていればよい。

駆動素子５０は、例えば、モータなどである。駆動素子５０は、駆動素子５０に電力を供給し、駆動素子５０を制御する駆動信号を駆動素子５０に送信する駆動ケーブル５１と接続している。
駆動ケーブル５１は、挿入部１０と操作部とユニバーサルコードとを介して接続コネクタにまで挿通している。この接続コネクタが図示しない制御装置と接続することで、駆動ケーブル５１は制御装置と接続し、駆動素子５０が駆動する電力や制御信号が駆動ケーブル５１に供給される。そして駆動ケーブル５１は、駆動素子５０に電力や制御信号を供給する。

鏡枠４０は、例えば円筒状の部材によって形成されており、円筒内に撮像ユニット３０を収容している。

また図１に示すように、先端部１０ａは、ライトガイド２０と鏡枠４０とを保持する内枠６０と、内枠６０を覆い、先端部１０ａの最外層として形成される外枠７０とをさらに有している。
内枠６０は例えば金属によって形成され、外枠７０は例えば樹脂によって形成されている。

［光学部材の曇り］
前述した先端部１０ａを有する内視鏡は、通常、温度や湿度が管理された環境下、例えば処置室等に設置されている。このため、先端部１０ａは、使用前において、このような温度や湿度にさらされている。挿入部１０が体腔内に挿入された際、例えば、室温と体温との温度差や、体腔内の高湿度環境（湿度約９８〜約１００％）等によって、レンズカバー３１などの光学部材に曇りが発生し、撮像視野が著しく低下してしまう。

［内視鏡の曇り防止システム１００の構成１（ヒータ１１０と温度センサ１２０）］
このため、図１と図２と図３と図４とに示すように、内視鏡と、内視鏡を制御する図示しない制御装置とは、内視鏡の曇りを防止する内視鏡の曇り防止システム１００を搭載している。曇り防止システム１００は、例えば鏡枠４０に配設され、レンズカバー３１などの光学部材に発生する曇りを防止するために鏡枠４０を介してレンズカバー３１を含む先端部１０ａの内部を加熱する加熱部に含まれるヒータ１１０と、例えば鏡枠４０に配設され、鏡枠４０を介してレンズカバー３１を含む先端部１０ａの内部の熱量情報を計測する温度計測部である温度センサ１２０とを有している。熱量情報については、後述する。

図２に示すように、例えばヒータ１１０の背面と温度センサ１２０の背面とは、熱伝導が高い接着剤１３１によって鏡枠４０の外周面に接合している。なお図１に示すように、ヒータ１１０と温度センサ１２０とは、先端部１０ａの内部に配設されていればよい。また図１と図２とに示すように、ヒータ１１０と温度センサ１２０とは、フレキシブル基板１３３に表面実装技術等によって実装されている。ヒータ１１０と温度センサ１２０とは、フレキシブル基板１３３に実装されるヒータユニット１４０として形成される。フレキシブル基板１３３は、フレキシブル基板１３３を介してヒータ１１０と温度センサ１２０とに電力や制御信号を供給及び温度センサ１２０での検出データを伝送する図示しないケーブルと接続している。このケーブルは、挿入部１０と操作部とユニバーサルコードとを介して接続コネクタにまで挿通している。この接続コネクタが制御装置と接続することで、ケーブルは制御装置と接続し、ヒータ１１０と温度センサ１２０とが駆動する電力や制御信号がヒータ１１０と温度センサ１２０とに供給される。そしてケーブルは、ヒータ１１０と温度センサ１２０とに電力や制御信号を供給する。また、この接続コネクタが制御装置と接続することで、温度センサ１２０で検出された温度データは、制御装置に伝送される。

図１と図２とに示すように、例えば、ヒータ１１０は、先端部１０ａの長手軸方向において、温度センサ１２０と隣り合うように配設されている。例えば、ヒータ１１０は、温度センサ１２０に対して所望する間隔離れて配設されている。例えば、ヒータ１１０は、温度センサ１２０よりもレンズカバー３１（先端部１０ａの表面）から離れて配設されている。なおヒータ１１０と温度センサ１２０との配設位置は互いに逆であってもよいし、ヒータ１１０と温度センサ１２０との位置関係は特に限定はされない。

［ヒータ１１０］
ヒータ１１０は、所望の抵抗温度係数を有している。またヒータ１１０は、抵抗発熱体を有している。
ヒータ１１０は、例えば、レンズカバー３１を体温よりも高く、且つ生体組織に熱傷を起こさない程度の温度に、先端部１０ａの内部を加熱する。この温度は、例えば、約３８℃以上４２℃以下となっている。

図２に示すようにヒータ１１０は、例えば、発熱チップ１１１を有している。この発熱チップ１１１は、例えば、セラミック製の基板１１３と、基板１１３上に配設される金属抵抗１１５と、基板１１３上に配設され、金属抵抗１１５と電気的に接続しているパッド１１７とによって形成されている。金属抵抗１１５は薄膜状やペースト状に形成されており、パッド１１７は電流導入端子として形成されている。

［温度センサ１２０］
温度センサ１２０は、例えば、サーミスタを有している。
温度センサ１２０が計測する先端部１０ａの内部の熱量情報とは、例えば、ヒータ１１０の発熱量を基に形成される先端部１０ａの内部の温度を示す。そして、この熱量情報は、例えば、温度センサ１２０が所望するタイミングで計測した所望するタイミングにおける温度を示す。温度センサ１２０は、例えば、発熱チップ１１１と同様にセラミック製の基板を基体としたものや、バルクからなるサーミスタなどによって、形成されている。

［内視鏡の曇り防止システム１００の構成２・制御ユニット１５０］
また図３と図４とに示すように、曇り防止システム１００は、温度センサ１２０が計測した先端部１０ａの内部の熱量情報を示す温度を基に、ヒータ１１０の駆動を制御する制御ユニット１５０をさらに有している。制御ユニット１５０は、例えば、内視鏡とは別体である。制御ユニット１５０は、例えば、内視鏡のユニバーサルコードと接続し、内視鏡を制御する図示しない制御装置に配設されている。

図３と図４とに示すように、制御ユニット１５０は、温度センサ１２０が計測した先端部１０ａの内部の実際の温度を取得する温度取得部１５１と、ヒータ１１０が駆動するために必要な電力（以下、ヒータ駆動電力と称する）をヒータ１１０に出力する電力出力部１５３とを有している。
また図３と図４とに示すように、制御ユニット１５０は、温度取得部１５１が取得した温度と予め設定されている目標温度との差を算出し、算出した差を基に差が解消されるようなヒータ駆動電力を算出し、電力出力部１５３がこの算出されたヒータ駆動電力をヒータ１１０に出力するように電力出力部１５３を制御する制御部１５５とをさらに有している。目標温度は、例えば、光学部材を加熱することによってレンズカバー３１などの光学部材の曇りを防止する温度であり、先端部１０ａの最外部である外枠７０における温度が生体組織に熱傷を起こさない程度の温度以下の温度を示す。なお目標温度は、例えば制御ユニットによって、例えば適宜所望に調整可能である。また目標温度は、例えば、制御ユニットに配設されている図示しない記録部に予め記録されている。

温度取得部１５１が取得した取得結果である温度は、図示しない記録部に記録される。温度取得部１５１は、例えば、所望するタイミングや所望する期間、温度を取得する。

温度センサ１２０によって計測された温度は制御ユニット１５０にフィードバックされ、フィードバックが繰り返されることで、ヒータ１１０の加熱温度が目標温度に設定されるように、先端部１０ａの内部の温度は高精度に制御されている。ヒータ１１０の制御方法には、例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御、ＰＩＤ制御などが挙げられる。

［曇り防止システム１００の故障の一例］
曇り防止システム１００の故障の一例として、例えば、温度センサ１２０が故障することが挙げられる。この故障は、例えば、温度センサ１２０の経時的な劣化や、例えば静電気などの外的要因による温度センサ１２０の破損などを含む、温度センサ１２０の特性が変化することを示す。これにより、先端部１０ａの内部の実際の温度と、温度センサ１２０が計測した温度（温度取得部１５１が取得した温度）とに差が生じる。
前記したように、制御部１５５は、温度取得部１５１が取得した温度を基にヒータ駆動電力を算出する。このため、温度センサ１２０が計測した温度が先端部１０ａの内部の実際の温度と異なると、ヒータ１１０は、目標温度以上に先端部１０ａの内部を加熱したり、目標温度以下に先端部１０ａの内部を加熱する虞が生じる。

また故障の一例として、例えば、ボイドが接着剤１３１に発生したり、ヒータ１１０や温度センサ１２０が鏡枠４０から部分的に剥がれることが挙げられる。これにより、鏡枠４０とヒータ１１０との間と、鏡枠４０と温度センサ１２０との間において、熱伝導特性に変化が生じる。よって、ヒータ１１０から発生する熱が鏡枠４０に伝達されない虞が生じ、また温度センサ１２０は先端部１０ａの内部の実際の温度を計測しない虞が生じる。そして、前記したように、ヒータ１１０は、目標温度以上に先端部１０ａの内部を加熱したり、目標温度以下に先端部１０ａの内部を加熱する虞が生じる。

故障の一例として、例えば、ヒータ１１０が故障することが挙げられる。この故障は、例えば、ヒータ１１０の経時的な劣化や、例えば静電気などの外的要因によるヒータ１１０の破損などを含む、ヒータ１１０の特性、例えば抵抗値が変化することを示す。このとき、ヒータ１１０によって加熱された先端部１０ａの加熱状態と、温度センサ１２０が計測した温度とは、正常状態と略同一である。よって、ヒータ１１０がヒータ駆動電力によって制御されている場合、ヒータ１１０は、故障せず、正常に動作しているように振る舞う。しかしながら、ヒータ１１０に印加する電圧値や電流値とは、正常状態から変化するため、ヒータ１１０が電流や電圧によって制御されている場合、ヒータ１１０は所望する性能を発揮しない虞が生じる。このようなヒータ１１０の故障は加速度的に状態が悪化するため、初期状態において故障を検知することが望ましい。
そこで、ヒータ１１０が抵抗発熱型である場合、ヒータ１１０が故障すると、ヒータ１１０の抵抗特性が変化する。例えば抵抗値が故障によって上昇したとしても、ヒータ１１０に供給されるヒータ駆動電力で制御している場合、ヒータ１１０の抵抗値に関係なく、故障したヒータ１１０の発熱量は正常時と同一となる。
しかし、ヒータ１１０に供給されるヒータ駆動電力が変化しなくても、ヒータ１１０へ供給される電圧値または電流値は、ヒータ１１０の抵抗値の変化によって、変化する。本実施形態では、例えばこの点に注目している。

［内視鏡の曇り防止システム１００の構成３］
このため、曇り防止システム１００は、ヒータ１１０の抵抗温度係数を基にヒータ１１０の熱量情報を算出し、ヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報とを比較し、ヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報との差が所望の範囲外と判定した際に、例えばヒータ１１０を停止する。ヒータ１１０の抵抗温度係数を基に算出されたヒータ１１０の熱量情報とは、後述する温度想定値算出部１９３によって算出されるヒータ１１０の温度の想定値を有している。そして、この熱量情報は、例えば、温度想定値算出部１９３が所望するタイミングで算出したヒータ１１０の温度の想定値を示す。

詳細には、図４に示すように、曇り防止システム１００の制御ユニット１５０は、ヒータ駆動電力を基にヒータ１１０の抵抗値（以下、ヒータ抵抗値と称する）を算出する抵抗値算出部１９１と、抵抗値算出部１９１が算出したヒータ抵抗値を基に、ヒータ１１０の温度の想定値を算出する温度想定値算出部１９３と、温度取得部１５１が取得した温度の計測値と前記した想定値とを比較し、計測値と想定値との差が所望する範囲内に収まるか否かを判定する比較判定部１９５と、比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていないと判定し、制御部１５５がヒータ１１０と温度センサ１２０とを停止する際、停止する旨の警告を表示する表示部１９７とをさらに有している。

［抵抗値算出部１９１・温度想定値算出部１９３］
図５に示すように、一般的に、ヒータ駆動電力の値はヒータの電圧の値とヒータの電流の値の情報を含み、ヒータ抵抗値はヒータの電圧の値とヒータの電流の値との商によって算出される。このため抵抗値算出部１９１は、これに基づいてヒータ抵抗値を算出する。
またヒータ抵抗値は、抵抗材料固有の抵抗温度係数を基に、ヒータ１１０の温度Ｔに変換可能である。これに基づいて、温度想定値算出部１９３は、ヒータ１１０の温度の想定値を算出する。

ヒータ１１０の抵抗材料が例えば金属の薄膜である場合、
温度想定値算出部１９３は、ヒータ１１０の温度（想定値）を、以下の式（１）によって、算出する。
ΔＴ＝Ｔ−ｔ＝ΔＲ／αＲｔ＝（ＲＴ−Ｒｔ）／αＲｔ・・・・式（１）
ｔ：ヒータ１１０の基準温度
Ｔ：ヒータ１１０の温度（想定値）
ΔＴ：ヒータ１１０の基準温度ｔからの温度変化
α：抵抗温度係数
Ｒｔ：ヒータ１１０の基準温度ｔにおける抵抗値
ＲＴ：ヒータ１１０の温度Ｔにおける抵抗値
ΔＲ：ヒータ１１０の基準温度ｔにおける抵抗値からの温度変化

［比較判定部１９５］
比較判定部１９５において、所望する範囲は、測定誤差や外乱等による変動を考慮して、所望に調整可能である。

比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていると判定した場合、比較判定部１９５は、ヒータ１１０と温度センサ１２０とは正常であると判定し、判定結果を制御部１５５に出力する。制御部１５５は、この判定結果をうけて、前記したように、差を算出し、ヒータ駆動電力を算出し、電力出力部１５３を制御し、さらにヒータ１１０と温度センサ１２０とを制御する。
比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていないと判定した場合、比較判定部１９５は、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障していると判定し、判定結果を制御部１５５に出力する。制御部１５５は、この判定結果をうけて、例えばヒータ１１０と温度センサ１２０とを停止する。

このように曇り防止システム１００は、計測値と想定値とを比較し、計測値と想定値との差が所望する範囲内に収まるか否かを判定することで、ヒータ１１０の動作特性と温度センサ１２０の動作特性とを判定する。動作特性は、例えば、正常か故障かを示す。曇り防止システム１００は、内視鏡が使用される前に、または内視鏡が使用されている際において所望するタイミングにて、ヒータ１１０の抵抗温度係数を基にヒータ１１０の熱量情報に含まれる想定値を算出し、比較と判定を実施する。

［作用１］
次に本実施形態における曇り防止の動作方法について、図６Ａに示すフローチャートを参照して説明する。
温度センサ１２０は、先端部１０ａの内部の温度を計測する（Ｓｔｅｐ１１）。

次に、温度取得部１５１は、温度センサ１２０が計測した先端部１０ａの内部の温度を取得する（Ｓｔｅｐ１２）。

次に、制御部１５５は、温度取得部１５１が取得した温度と予め設定されている目標温度との差を算出する（Ｓｔｅｐ１３）。

次に、制御部１５５は、算出した差を基に、差が解消されるようなヒータ駆動電力を算出する（Ｓｔｅｐ１４）。

次に、制御部１５５は、制御部１５５によって算出されたヒータ駆動電力を電力出力部１５３がヒータ１１０に出力するように、電力出力部１５３を制御する。電力出力部１５３はヒータ駆動電力をヒータ１１０に出力し、ヒータ１１０は先端部１０ａの内部を加熱する（Ｓｔｅｐ１５）。

Ｓｔｅｐ１１乃至Ｓｔｅｐ１５の動作は、繰り返し実行され、レンズカバー３１などの光学部材において曇りの発生は防止される。

［作用２］
次に本実施形態における曇り防止の動作方法を含むヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方の故障の検出方法について、図６Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。図６Ａに示す作用１と同じＳｔｅｐには、同じ番号を付している。
温度センサ１２０は、先端部１０ａの内部の温度を計測する（Ｓｔｅｐ１１）。

次に、図５に示すように、抵抗値算出部１９１は、電力出力部１５３が出力したヒータ駆動電力の電圧値と電流値の情報を基にヒータ抵抗値を算出する（Ｓｔｅｐ２１）。

次に、図５に示すように、温度想定値算出部１９３は、抵抗値算出部１９１が算出したヒータ抵抗値を基に、ヒータ１１０の温度の想定値を算出する（Ｓｔｅｐ２２）。

次に、図４に示すように、比較判定部１９５は、ヒータ１１０の温度の計測値とヒータ１１０の温度の想定値とを比較し、温度の計測値と温度の想定値との差が所望する範囲内に収まっているか否かを判定する（Ｓｔｅｐ２３）。

比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていないと判定した場合（Ｓｔｅｐ２３：Ｎｏ）、比較判定部１９５は、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障していると判定し、判定結果を制御部１５５に出力する。制御部１５５は、この判定結果をうけて、例えばヒータ１１０と温度センサ１２０とを停止する。同時に、表示部１９７は、停止する旨の警告を表示する（Ｓｔｅｐ２４）。

比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていると判定した場合（Ｓｔｅｐ２３：Ｙｅｓ）、比較判定部１９５は、ヒータ１１０と温度センサ１２０とは正常に動作していると判定し、Ｓｔｅｐ１１に戻る。

前記した動作は、内視鏡が使用される前に、または内視鏡が使用されている際において常時、繰り返し実行される。これにより、内視鏡が使用される前に、または内視鏡が使用されている際において常時、レンズカバー３１などの光学部材において曇りの発生は防止され、同時にヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方の故障が検出される。

［効果］
このように本実施形態では、Ｓｔｅｐ２１，２２において、ヒータ駆動電力を基にヒータ抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値を基にヒータ１１０の温度の想定値を算出する。また本実施形態では、Ｓｔｅｐ２３において、比較判定部１９５は、ヒータ１１０の温度の計測値とヒータ１１０の温度の想定値とを比較し、計測値と想定値との差が所望する範囲内に収まっているか否かを判定する。これにより、本実施形態では、高精度に、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障しているか正常に動作しているかを検出できる。
また本実施形態では、Ｓｔｅｐ１３において、制御部１５５は、温度取得部１５１が取得した温度と予め設定されている目標温度との差を算出する。また本実施形態では、Ｓｔｅｐ１４において、制御部１５５は、算出した差を基に、差が解消されるようなヒータ駆動電力を算出する。これにより本実施形態では、前記した故障を検出すると同時に、レンズカバー３１などの光学部材において曇りが発生することを防止できる。

なお前記した動作が内視鏡が使用される前に実行される場合、ヒータ１１０及び温度センサ１２０は、処置室の室温とほぼ同じ温度となっており、さらに例えば、光源部材と、撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０を駆動する駆動素子５０等の発熱源から発生する熱から影響がない。つまり、ヒータ１１０及び温度センサ１２０は、外乱等の影響が少ない。これにより、本実施形態では、高精度に、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障しているか正常に動作しているかを検出できる。

また前記した動作が内視鏡が使用されている際に実行される場合、発熱源等から発生する熱を考慮する必要があるが、比較判定部１９５において、所望する範囲を調整すればよい。これにより本実施形態では、判定誤差を効率的に低減できる。

また本実施形態では、ヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報は、所望するタイミングにおける温度を示すが、これに限定する必要はない。例えば、所望する期間におけるヒータ抵抗値の変化は、所望する期間におけるヒータ１１０の温度変化に対応する。つまり温度想定値算出部１９３は、所望する期間におけるヒータ抵抗値の変化を基に、所望する期間、ヒータ１１０の温度変化の想定値を算出することも可能である。なお、所望する期間におけるヒータ１１０の温度変化の計測値は、例えば、制御部１５５によって算出される。このようにヒータ１１０の熱量情報と先端部１０ａの内部の熱量情報は、所望する期間における温度変化を含んでもよい。

［第２の実施形態］
［構成］
本実施形態では、図７Ａと図７Ｂと図７Ｃと図７Ｄとを参照し、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
［ヒータ１１０］
図７Ａに示すように、ヒータ１１０は、発熱源として機能する抵抗層１１０ａと、絶縁体となる基板１１０ｂと、ヒータ１１０を鏡枠４０に接合する接合層１１０ｃとを有している。抵抗層１１０ａは基板１１０ｂに積層し、基板１１０ｂは接合層１１０ｃに積層している。このようにヒータ１１０は、多層構造を有している。

温度想定値算出部１９３において、ヒータ１１０の抵抗値を基に算出されたヒータ１１０の温度の想定値は、抵抗層１１０ａの温度の想定値を示す。これに対して、温度センサ１２０が計測する温度は、先端部１０ａの内部の温度を示す。抵抗層１１０ａの温度と先端部１０ａの内部の温度とには、ヒータ駆動電力に応じて温度差が生じる。
ヒータ駆動電力が大きい場合、抵抗層１１０ａから先端部１０ａの内部への熱流束が大きくなり、温度差は大きくなる。
ヒータ駆動電力が小さい場合、抵抗層１１０ａから先端部１０ａの内部への熱流束が小さくなり、温度差は小さくなる。
なお一般的に、先端部１０ａの内部から温度センサ１２０への熱流束は微小であるため、この点を考慮することを控えることができる。
このようにヒータ１１０の想定温度と先端部１０ａとの温度の差は、ヒータ駆動電力に応じて変化する。

このため、図７Ｂと図７Ｃとに示すように、制御ユニット１５０は、制御部１５５によって算出され、ヒータ１１０に供給する電力情報に含まれるヒータ駆動電力を基に、ヒータ駆動電力に応じて変化する温度の差を示す温度補正値を算出する補正算出部１９９を有している。この補正算出部１９９は、ヒータ１１０の温度の想定値と温度補正値とを基に、ヒータ１１０の熱量情報に含まれる温度想定値算出部１９３によって算出されたヒータ１１０の温度の想定値を補正した補正想定値を算出する。

比較判定部１９５は、計測値と、補正算出部１９９によって補正されたヒータ１１０の補正温度の補正想定値とを比較し、計測値と補正想定値との差が所望する範囲内に収まるか否かを判定する。

［作用］
次に本実施形態における曇り防止の動作方法を含むヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方の故障の検出方法について、図７Ｄに示すフローチャートを参照して説明する。図６Ａ，６Ｂに示す作用１，２と同じＳｔｅｐには、同じ番号を付している。
Ｓｔｅｐ１１乃至Ｓｔｅｐ１５、Ｓｔｅｐ２１，２２，２４の動作は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
図７Ｄに示すように、Ｓｔｅｐ１１の動作と、Ｓｔｅｐ１２の動作と、Ｓｔｅｐ１３の動作と、Ｓｔｅｐ１４の動作と、Ｓｔｅｐ１５の動作と、Ｓｔｅｐ２１の動作と、Ｓｔｅｐ２２の動作とが順に実施される。

Ｓｔｅｐ２２の後、補正算出部１９９は、ヒータ駆動電力を基に、温度補正値を算出する（Ｓｔｅｐ３１）。

次に、補正算出部１９９は、ヒータ１１０の温度の想定値と温度補正値とを基に、補正想定値を算出する（Ｓｔｅｐ３２）。

次に、比較判定部１９５は、計測値と、補正想定値とを比較し、計測値と補正想定値との差が所望する範囲内に収まるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ３３）。

比較判定部１９５が計測値と補正想定値との差が所望する範囲に収まっていないと判定した場合（Ｓｔｅｐ３３：Ｎｏ）、Ｓｔｅｐ２４に進む。
比較判定部１９５が計測値と補正想定値との差が所望する範囲に収まっていると判定した場合（Ｓｔｅｐ３３：Ｙｅｓ）、Ｓｔｅｐ１１に戻る。

［効果］
本実施形態では、ヒータ駆動電力を基に、ヒータ１１０の温度の想定値を補正し、計測値と補正想定値とを比較する。これにより、本実施形態では、さらに高精度に、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障しているか正常に動作しているかを検出できる。

[第３の実施形態]
［構成］
本実施形態では、図８Ａと図８Ｂと図８Ｃとを参照し、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
ヒータ１１０の基準温度における抵抗値は、薄膜抵抗体の厚さやパターン形状によって変化する。このため、各ヒータにばらつきが発生する場合、各抵抗値にばらつきが発生し、故障の検出精度が低下する。よって、一般的に、各ヒータ１１０に対して予め、ばらつきの特性を取得し、取得した特性をＩＤ化して、前記した補正値を所望に調整する。または、一般的に、ばらつきの特性を一致させるために、各ヒータに対して予め、薄膜抵抗体のパターンをトリミングし、抵抗値を均一にする。しかしながら、これらは、コストアップを招く。

内視鏡が使用される前において、ヒータ１１０及び温度センサ１２０は、処置室の室温とほぼ同じ温度となっており、さらに例えば、光源部材と、撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０を駆動する駆動素子５０等の発熱源から発生する熱から影響がない。
よって、温度想定値算出部１９３は、内視鏡が使用される前において、先端部１０ａの内部の熱量情報に含まれる温度取得部１５１が取得した温度の計測値を基に、ヒータ１１０の熱量情報に含まれる温度想定値算出部１９３が算出したヒータ１１０の温度の想定値を補正して補正想定値を算出する補正算出部１９３ａをさらに有している。詳細には、補正算出部１９３ａは、ヒータ１１０の温度の想定値を、温度計測値を基に補正する際に、式（１）におけるヒータ１１０の基準温度ｔにおける抵抗値Ｒｔを補正する。

［作用］
次に本実施形態における曇り防止の動作方法を含むヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方の故障の検出方法について、図８Ｂと図８Ｃとに示すフローチャートを参照して説明する。図６Ａ，６Ｂに示す作用１，２と同じＳｔｅｐには、同じ番号を付している。
Ｓｔｅｐ１１,Ｓｔｅｐ１２の動作は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
図８Ｂに示すように、Ｓｔｅｐ１１の動作と、Ｓｔｅｐ１２の動作とが順に実施される。

図８Ｂに示すように、Ｓｔｅｐ１２の後、制御部１５５は、ヒータ抵抗値測定電力を電力出力部１５３がヒータ１１０に出力するように、電力出力部１５３を制御する。電力出力部１５３はヒータ抵抗値測定電力をヒータ１１０に出力し、抵抗値算出部１９１は電力出力部１５３から出力されているヒータ抵抗値測定電力の電圧値と電流値の情報を基にヒータ抵抗値を算出する（Ｓｔｅｐ４１）。尚、ヒータ抵抗測定電力は、ヒータ１１０の抵抗を検出する上で十分な精度をもち、且つ、ヒータ１１０の加熱に寄与しない程度の微小電力である。

次に、補正算出部１９３ａは、抵抗値算出部１９１が算出したヒータの抵抗値と、温度センサ１２０が計測した先端部１０ａの内部の温度値を基に、補正想定値を算出する（Ｓｔｅｐ４２）。

図８Ｃに示すように、Ｓｔｅｐ４２の後、Ｓｔｅｐ１１の動作と、Ｓｔｅｐ１２の動作と、Ｓｔｅｐ１３の動作と、Ｓｔｅｐ１４の動作と、Ｓｔｅｐ１５の動作と、Ｓｔｅｐ２１の動作と、Ｓｔｅｐ２２の動作とが順に実施される。

そして、図８Ｃに示すように、Ｓｔｅｐ２２の後、比較判定部１９５は、計測値と、補正想定値とを比較し、計測値と補正想定値との差が所望する範囲内に収まるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ４３）。

比較判定部１９５が計測値と補正想定値との差が所望する範囲に収まっていないと判定した場合（Ｓｔｅｐ４３：Ｎｏ）、Ｓｔｅｐ２４に進む。
比較判定部１９５が計測値と補正想定値との差が所望する範囲に収まっていると判定した場合（Ｓｔｅｐ４３：Ｙｅｓ）、図８Ｃに示すＳｔｅｐ１１に戻る。

［効果］
本実施形態では、ヒータ１１０の抵抗の計測値と温度センサ１２０の温度の計測値を基に、ヒータ１１０の温度の想定値を補正し、計測値と補正想定値とを比較する。これにより、本実施形態では、さらに高精度に、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障しているか正常に動作しているかを検出できる。

[第４の実施の形態]
次に本実施形態における曇り防止の動作方法を含むヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方の故障の検出方法について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。

[作用]
温度センサ１２０は、先端部１０ａの内部の温度を計測する（Ｓｔｅｐ１１）。

次に、制御部１５５は、電力出力部１５３がヒータ抵抗値測定電力をヒータ１１０に出力するように、電力出力部１５３を制御する。電力出力部１５３はヒータ抵抗値測定電力をヒータ１１０に出力し、抵抗値算出部１９１は、電力出力部１５３から出力されているヒータ抵抗値測定電力の電圧値と電流値の情報を基にヒータ抵抗値を算出する（Ｓｔｅｐ４１）。尚、ヒータ抵抗測定電力は、ヒータ１１０の抵抗を検出する上で十分な精度をもち、且つ、ヒータ１１０の加熱に寄与しない程度の微小電力である。

次に、温度想定値算出部１９３は、抵抗値算出部１９１が算出したヒータ抵抗値を基に、ヒータ１１０の温度の想定値を算出する（Ｓｔｅｐ２２）。

次に、比較判定部１９５は、ヒータ１１０の温度の計測値とヒータ１１０の温度の想定値とを比較し、温度の計測値と温度の想定値との差が所望する範囲内に収まっているか否かを判定する（Ｓｔｅｐ２３）。

比較判定部１９５が計測値と想定値との差が所望する範囲に収まっていると判定した場合（Ｓｔｅｐ２３：Ｙｅｓ）、比較判定部１９５は、ヒータ１１０と温度センサ１２０とは正常に動作していると判定し、Ｓｔｅｐ１３へ進む。

次に、制御部１５５は、制御部１５５によって算出されたヒータ駆動電力を電力出力部１５３がヒータ１１０に出力するように、電力出力部１５３を制御する。電力出力部１５３はヒータ駆動電力をヒータ１１０に出力し、ヒータ１１０は先端部１０ａの内部を加熱する（Ｓｔｅｐ１５）。その後、Ｓｔｅｐ１１へ戻る。

［効果］
このように本実施形態では、Ｓｔｅｐ４１において、ヒータ１１０の抵抗値を測定するためのヒータ抵抗値測定電力を、ヒータ１１０を加熱するためのヒータ駆動電力と異なる微小電力としている。このためヒータの抵抗値を測定するＳｔｅｐのタイムラグ等により、ヒータ１１０が加熱され、ヒータ１１０の温度が上昇してしまうことによる計測誤差を最小限に抑えることが可能となる。これにより、本実施形態では、高精度に、ヒータ１１０と温度センサ１２０との少なくとも一方が故障しているか正常に動作しているかを検出できる。

また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１０…挿入部、１０ａ…先端部、１００…曇り防止システム、１１０…ヒータ、１２０…温度センサ、１５０…制御ユニット、１５１…温度取得部、１５３…電力出力部、１５５…制御部、１９１…抵抗値算出部、１９３…温度想定値算出部、１９５…比較判定部、１９７…表示部。

Claims

抵抗温度係数を有し、内視鏡挿入部の先端部の内部に配設され、前記先端部の前記内部に配設されている光学部材に発生する曇りを防止するために、前記先端部の前記内部を加熱する加熱部と、
前記先端部の前記内部の熱量情報を計測する温度計測部と、
前記温度計測部が計測した前記先端部の前記内部の前記熱量情報を基に、前記加熱部の駆動を制御する制御ユニットと、
を具備し、
前記加熱部の前記抵抗温度係数を基に前記加熱部の熱量情報を算出し、前記加熱部の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報とを比較し、前記加熱部の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の熱量情報との差を所望の範囲外と判定した際に、前記加熱部を停止することを特徴とする内視鏡の曇り防止システム。
前記内視鏡が使用される前に、前記加熱部の前記抵抗温度係数を基に前記加熱部の前記熱量情報を算出し、比較と判定とを実施することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記内視鏡が使用されている際において所望するタイミングにて、前記加熱部の前記熱量情報を基に前記加熱部の温度を算出し、比較と判定とを実施することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記加熱部の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報とは、所望するタイミングにおける温度、または所望する期間における温度変化を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記加熱部に供給する前記電力情報を基に、前記加熱部の前記熱量情報を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記内視鏡が使用される前に、前記先端部の前記内部の前記熱量情報を基に、前記加熱部の前記熱量情報を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記加熱部は、抵抗発熱体を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
前記温度計測部は、サーミスタを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
曇り防止システムが判定結果を所望の範囲外と判定した際に、警告を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡の曇り防止システム。
抵抗温度係数を有し、内視鏡挿入部の先端部の内部に配設されている光学部材に発生する曇りを防止するために、前記先端部の前記内部を加熱し、
前記先端部の前記内部の熱量情報を計測し、
計測した前記先端部の前記内部の前記熱量情報を基に、加熱の駆動を制御し、
加熱の前記抵抗温度係数を基に加熱の熱量情報を算出し、加熱の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報とを比較し、加熱の前記熱量情報と前記先端部の前記内部の前記熱量情報との差を所望の範囲外と判定した際に、加熱を停止することを特徴とする内視鏡の曇り防止方法。