JP2019107291A - 内視鏡用医療機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 単体の冷却ファンによって内部の熱を効率よく排気できるようにして、高温化による故障および信頼性の低下を防止することで小型化できる内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの実現。【解決手段】 内視鏡用医療機器１は、吸気口６，７と、筐体２の一側面９に設けられる排気口３２と、筐体２内の排気口９近傍の空間を上下方向に仕切り、下方側の第１の内部空間Ａと上方側の第２の内部空間Ｂとを形成する断熱板２４と、第１の内部空間Ａに設けられた第１の発熱部２０と、第２の内部空間Ｂに設けられた第２の発熱部２２と、排気口９から排出される第１の内部空間Ａ中の気体の第１の流路Ｒ１上および排気口９から排出される第２の内部空間Ｂ中の気体の第２の流路Ｒ２上、かつ断熱板２４よりも排気口９側に設けられ、吸気口９から第１の内部空間Ａおよび第２の内部空間Ｂに流入された空気を外部に排気する単体の冷却ファン３１と、を具備する。【選択図】図３

Description

複数の発熱部が内蔵され、冷却ファンにより内部の熱を排気する内視鏡用医療機器に関する。

従来、医療用分野においては、細長の挿入部を体腔内に挿入することにより、体腔内臓器などを観察することが出来る内視鏡が広く用いられている。

内視鏡は、外光の入らない体腔内に照明光を照射する機能を有している。この照明光は、外部機器の内視鏡用光源装置などに設けられた光源からの光が内視鏡内に導光されるようになっている。

近年では、照明光源を内蔵する内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサが知られている。このような内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサは、筐体内部に発熱素子、光源などの複数の発熱部を有しており、冷却ファンによって効率よく内部の熱を外部に排出する冷却構造が必要となる。

例えば、特許文献１には、床置型の電気装置の筐体内の冷却構造に関して、１台の冷却ファンで空気を排気する冷却構造が提案されている。

特開平６−１６４１７７号公報

ところで、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサでは、光源の発熱量が大きく、複数の冷却ファンが必要とされ小型化が困難であるという問題があった。

また、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサは、小型化するために、特許文献１に開示されるような冷却構造を採用すると、特に高熱となる光源などの発熱部による熱が単体の冷却ファンのうちの一部に集中するため故障する虞があった。

さらに、集積回路（ＩＣ）などの電子部品の定格仕様をはるかに上回る温度となってしまうと、故障の原因にもなるばかりか、デバイス自体の長期にわたる信頼性が損なわれる虞があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、単体の冷却ファンによって内部の熱を効率よく排気できるようにして、高温化による故障および信頼性の低下を防止することで小型化できる内視鏡用医療機器を提供することを目的としている。

本発明の一態様における内視鏡用医療機器は、筐体と、前記筐体に設けられる吸気口と、前記筐体の一側面に設けられる排気口と、前記筐体内の前記排気口近傍の空間を上下方向に仕切り、下方側の第１の内部空間と上方側の第２の内部空間とを形成する断熱板と、前記第１の内部空間に設けられた第１の発熱部と、前記第２の内部空間に設けられた第２の発熱部と、前記排気口から排出される前記第１の内部空間中の気体の第１の流路上および前記排気口から排出される第２の内部空間中の気体の第２の流路上、かつ前記断熱板よりも前記排気口側に設けられ、前記吸気口から前記第１の内部空間および前記第２の内部空間のそれぞれに流入された空気を外部に排気する単体の冷却ファンと、を具備する。

本発明によれば、単体の冷却ファンによって内部の熱を効率よく排気できるようにして、高温化による故障および信頼性の低下を防止することで小型化できる内視鏡用医療機器を実現できる。

内視鏡と内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す斜視図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す右側面図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す背面図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す分解斜視図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの内部を示す側面図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す断面図 内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの内部を示す上面図 変形例の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す分解斜視図

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。また、以下の説明においては、図の紙面に向かって見た上下方向を構成要素の上部および下部として説明している場合がある。

図１は、内視鏡と内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す斜視図、図２は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す右側面図、図３は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す背面図、図４は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す分解斜視図、図５は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの内部を示す側面図、図６は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す断面図、図７は内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの内部を示す上面図である。

図１に示す本実施形態の医療用電子機器であって内視鏡用医療機器である内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、内視鏡１００と共に使用される装置である。内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、内視鏡１００が備える撮像装置と有線または無線により通信可能であり、撮像装置から入力される信号に基づいて観察画像を生成し、図示しない画像表示装置に出力する画像処理装置を備えている。

内視鏡１００の撮像装置は、被検体の光学像を撮像する構成を有している。なお、内視鏡１００の構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、一例として、筐体２のフロントパネル３にレセプタクル状のコネクタ部１０を備えている。このコネクタ部１０は、内視鏡１００が備えるプラグ状のコネクタ１０１が接続される。なお、コネクタ１０１には、略円柱形状の細長な光源コネクタ１０２が延設されている。

内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、コネクタ部１０を介して内視鏡１００に設けられたＣＣＤ、Ｃ
ＭＯＳなどの撮像素子を有する図示しない撮像装置に電気的に接続され、撮像装置の動作制御および電力供給を行う。

また、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、撮像装置の被写体を照射するための照明光を生成する光源を備えている。光源としては、ハロゲンランプ、キセノンラインプ、ＬＥＤなどであり、コネクタ部１０に接続された内視鏡１００のコネクタ１０１を介して、内視鏡１００に設けられた図示しないライトガイドファイバ束に照明光を入射させる。

このライトガイドファイバ束（不図示）は、一端が光源コネクタ１０２内に配設され、他端が内視鏡１００の挿入部１０３の先端部１０４内に配設される。そして、照明光は、先端部１０４に設けられた照明窓から被検体に向けて照射される。

なお、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１の筐体２は、上部カバー４を有する直方体形状の箱形であり、使用可能な姿勢で地面と略平行な面上などに載置された状態において、コネクタ部１０が地面に対して略直立するフロントパネル３に配置されている。

筐体２は、断面コの字状の蓋体である上部カバー４を有している。この上部カバー４は、図２に示すように、ここではフロントパネル３側から見た右側面部５に複数の孔部が穿孔された上部吸気口６および下部吸気口７が設けられている。

図３に示すように、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、フロントパネル３が装着されたベース筐体８を有し、このベース筐体８に上述の上部カバー４がネジなどの固定部材によって着脱自在となっている。

ベース筐体８には、第１の発熱部としての光源ユニット２０が実装され、バックパネル９のここではフロントパネル３側から見た左側に冷却ファン３１が設けられている。また、ベース筐体８には、所定の高さに回路基板支持フレーム１１が設けられている。

光源ユニット２０は、ハロゲンランプ、キセノンラインプ、ＬＥＤなどの光源が内蔵され、図示しない放熱部材であるヒートシンクなどが設けられている。

ベース筐体８には、電源ユニット、その他の光源側制御基板などや、バックパネル９に電源ケーブル、ディスプレイケーブルなどの各種コネクタが配設されている（いずれも不図示）。なお、電源ユニット、光源側制御基板なども光源ユニットと同様な発熱部（第１の発熱部）に含まれる。

このベース筐体８には、回路基板である画像処理基板２１が樹脂などから形成された断熱板である断熱ボード２４を介して積層される。画像処理基板２１には、発熱素子である第２の発熱部としてのＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積回路（以下、ＩＣと記載する）２２が実装され、このＩＣ２２に放熱部材であるヒートシンク２３が設けられている。

なお、画像処理基板２１には、メモリ、コンデンサ、抵抗などの図示しない各種電子素子が実装されており、これら各種電子素子もＩＣ２２と同様な発熱部（第２の発熱部）に含まれる。

この画像処理基板２１は、断熱ボード２４に複数のスペーサ２５を介して固定部材であるネジ２６によって上方から積層するように固定される。断熱ボード２４は、ベース筐体８に設けられた回路基板支持フレーム１１に図示しないネジなどの固定部材によって固定される。

なお、画像処理基板２１および断熱ボード２４は、冷却ファン３１の前面側にも設けられると共に、冷却ファン３１に干渉しないように後方左部分が切り欠かれている。

図４に示すように、筐体２の背面であって一側面を構成するバックパネル９には、排気口３２が設けられている。そして、この排気口３２は、筐体２内に設けられた冷却ファン３１が近傍に設けられ、冷却ファン３１の排気側と対向している。即ち、冷却ファン３１は、断熱ボード２４よりも排気口３２側に設けられている。

以上のように構成された内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、重量が重い光源ユニット２０、電源ユニット（不図示）などが下方に設けられ、断熱ボード２４を介して重量の軽い画像処理基板２１が上方側に順に積層された構成となっている。

このように内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、図５および図６に示すように、断熱ボード２４によって上下に仕切られた第１の内部空間である下部空間Ａおよび第２の内部空間である上部空間Ｂが形成されっている。そして、下部空間Ａに第１の発熱部としての光源ユニット２０などが設けられ、上部空間Ｂには第２の発熱部としてのＩＣ２２などが実装された画像処理基板２１が設けられた構成となっている。

また、冷却ファン３１は、ここでは中心Ｏが筐体２の高さ方向の略中央に位置し、断熱ボード２４が高さ方向の中途部分に位置するようにバックパネル９に配設される。こうして冷却ファン３１は、下部空間Ａおよび上部空間Ｂの両方の内部の熱を単体（１台）で排気するようになっている。

なお、冷却ファン３１の中心Ｏは、発熱量の大きな光源ユニット２０などが設けられる下部空間Ａに位置する。即ち、断熱ボード２４によって仕切られる下部空間Ａの高さＨ１は、上部空間Ｂの高さＨ２よりも距離が長く（Ｈ１＞Ｈ２）設定されている。換言すると、断熱ボード２４は、下部空間Ａの高さＨ１が上部空間の高さＨ２よりも高く（Ｈ１＞Ｈ２）なる位置でベース筐体８に配設されている。

なお、下部空間Ａの高さＨ１と上部空間Ｂの高さＨ２は、光源ユニット２０などの第１の発熱部とＩＣ２２などの第２の発熱部の発熱量の大きさに応じて断熱ボード２４の高さ方向の設置位置によって設定される。

即ち、第１の発熱部と第２の発熱部の発熱量の違いに応じて、冷却ファン３１の排気面積を下部空間Ａの排熱に使う面積を大きくして排気風量が大きくなるようにし、上部空間Ｂの排熱に使う面積を小さくして排気風量が小さくなるように断熱ボード２４の高さ方向の設置位置が設定されている。

なお、冷却ファン３１は、第１の発熱部と第２の発熱部の発熱量の違いに応じた下部空間Ａおよび上部空間Ｂの排熱に使う面積の大小関係が設定できれば、その中心Ｏを必ずしも筐体２の高さ方向の中央に合わせる必要はない。

以上のように構成された内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、冷却ファン３１の駆動により、上部吸気口６および下部吸気口７から外気が入り込み、気体である外気が排気口３２の近傍まで設けられた断熱ボード２４によって下方側の第１の流路Ｒ１および第２の流路Ｒ２に分けられて内部の熱が排気される。

具体的には、下部吸気口７から吸気された外気が下部空間Ａ内に流入され、冷却ファン３１による第１の流路Ｒ１の空気の流れが形成されて、下部空間Ａ内の熱が外部に排気される。また、上部吸気口６から吸気された外気は、上部空間Ｂ内に流入され、冷却ファン３１による第１の流路Ｒ２の空気の流れが形成されて、上部空間Ｂ内の熱が外部に排気される。

このとき、下部空間Ａの熱が断熱ボード２４に遮断されることで上部空間Ｂに伝わり難く、画像処理基板２１に実装された各種電子部品が定格仕様を上回る温度に達し難く熱による故障を防止することができる。

このように、本実施の形態の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、断熱ボード２４によって排気口３２の近傍の空間が上下に分けられ、排気口３２から気体を排気する冷却ファン３１が第１の流路Ｒ１および第２の流路Ｒ２のそれぞれの流路上に配置されている。

そして、内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、冷却ファン３１が単体であるため、小型化することができる。なお、冷却ファン３１は、単体としても下部空間Ａ内と上部空間Ｂ内の熱を排気する面積を発熱量に応じて変更して、特に高温となる下部空間Ａ内の熱の排気量を多くすることで、熱が集中することがなく、熱による故障が抑制される。

以上の説明により、本実施の形態の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、単体の冷却ファン３１によって内部の熱を効率よく排気できるようにして、高温化による故障および信頼性の低下を防止することで小型化できる構成となる。

なお、断熱ボード２４は、第１の発熱部としての光源ユニット２０などから発生する熱と第２の発熱部としてのＩＣ２２などから発生する熱をそれぞれ第１の流路Ｒ１および第２の流路Ｒ２となる２つの気体の流れを形成できればよい。

そのため、断熱ボード２４は、少なくとも、第１の発熱部および第２の発熱部から冷却ファン３１の近傍までを上下に分けられればよく、上部吸気口６および下部吸気口７から第１の発熱部および第２の発熱部まで必ずしも設けなくてもよい。

ところで、図７に示すように、ＩＣ２３に設けられるヒートシンク２３の複数のフィン２３ａは、放熱効率を良くするため上部吸気口６からの外気の流れに沿った方向に設定される。即ち、複数のフィン２３ａの長手軸Ｘが上部吸気口６から入り込む空気の流れ方向に略平行となるように設定されている。

なお、ここでは、ＩＣ２３に設けられたヒートシンク２３の複数のフィン２３ａの設置方向を述べたが、各部に設けられるヒートシンクの複数のフィンの方向についても同様にして空気の流れ方向に合わせて設定するとよい。

さらに、本実施の形態の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、上部吸気口６および下部吸気口７が筐体２の側面、ここでは上部カバー４の右側面部５に設けられ、他の吸気口を有していない構成となっている。

そして、上部吸気口６または下部吸気口７から流れ込む外気が下部空間Ａ内または上部空間Ｂ内に個別に流れて単体の冷却ファン３１から排気される構成となっている。

これにより、下部空間Ａ内または上部空間Ｂ内の空気の流れ安定するため、効率よく内部の熱を排気することができる。

（変形例）
図８は、変形例の内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサの構成を示す分解斜視図である。
内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ１は、図８に示すように、断熱ボード２４を設けず、画像処理基板２１自体が絶縁性を有する熱伝導率の低い部材によって形成された断熱板としてもよい。なお、画像処理基板２１は、例えば、エポキシガラスの厚さを厚くしたり、下面または内部に熱伝導率の低い硬質ウレタン板、ロックウール板などを積層したりしてもよい。

以上の実施の形態に記載した発明は、それらの形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
例えば、各形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…内視鏡用光源一体型ビデオプロセッサ
２…筐体
３…フロントパネル
４…上部カバー
５…右側面部
６…上部吸気口
７…下部吸気口
８…ベース筐体
９…バックパネル
１０…コネクタ部
１１…回路基板支持フレーム
２０…光源ユニット
２１…画像処理基板
２３…ヒートシンク
２３ａ…フィン
２４…断熱ボード
２５…スペーサ
２６…ネジ
３１…冷却ファン
Ａ…下部空間
Ｂ…上部空間
Ｏ…中心
Ｘ…長手軸
１００…内視鏡
１０１…コネクタ
１０２…光源コネクタ
１０３…挿入部
１０４…先端部

Claims (6)

1. 筐体と、
   前記筐体に設けられる吸気口と、
   前記筐体の一側面に設けられる排気口と、
   前記筐体内の前記排気口近傍の空間を上下方向に仕切り、下方側の第１の内部空間と上方側の第２の内部空間とを形成する断熱板と、
   前記第１の内部空間に設けられた第１の発熱部と、
   前記第２の内部空間に設けられた第２の発熱部と、
   前記排気口から排出される前記第１の内部空間中の気体の第１の流路上および前記排気口から排出される第２の内部空間中の気体の第２の流路上、かつ前記断熱板よりも前記排気口側に設けられ、前記吸気口から前記第１の内部空間および前記第２の内部空間のそれぞれに流入された空気を外部に排気する単体の冷却ファンと、
   を具備することを特徴とする内視鏡用医療機器。
2. 前記第１の発熱部は、光源部であって、
   前記第２の発熱部は、前記断熱板に積層された回路基板に実装される電子部品である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用医療機器。
3. 前記断熱板は、前記第２の発熱部が実装された回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用医療機器。
4. 前記第１の発熱部は、前記第２の発熱部よりも発熱量が大きく、
   前記断熱板は、前記第２の内部空間の高さよりも前記第１の内部空間の高さが高くなるように、前記筐体内の前記空間を上下方向に仕切るように配設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡用医療機器。
5. 前記第１の発熱部は、前記第２の発熱部よりも発熱量が大きく、
   前記断熱板は、前記冷却ファンの排気面積が前記第２の内部空間側よりも前記第１の内部空間側を大きくして前記第１の内部空間の空気の排気風量が大きくなるように、前記筐体内の前記空間を上下方向に仕切るように配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡用医療機器。
6. 前記吸気口は、前記筐体の前記一側面とは異なる他側面に設けられ、
   前記他側面の下部側に設けられた前記第１の内部空間に外気を流入させる第１の吸気口と、
   前記他側面の上部側に設けられた前記第２の内部空間に外気を流入させる第２の吸気口と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用医療機器。

Images