JP4855059B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
ところで、特許文献1中にも記載されているように、爆発は、コンセントに電気プラグを差し込むときに接点間に生じるショートアークが可燃性の気体又は粉塵に引火することによって生じる。したがって、防爆のためには、可燃性の気体又は粉塵のある環境下で、アークを生じさせないようにすることが最も重要なことである。すなわち、発火源となるアークが生じないようにすれば、不燃性の気体を導入する等の複雑な防爆機構を用いなくても、爆発の危険性は殆どないということになる。
なお、「少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路」とは、電流制限回路として、少なくとも1個の抵抗、又は、少なくとも2組の半導体が用いられることをいう。すなわち、「少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路」とは、少なくとも1個の抵抗を用いた電流制限回路、又は、少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路のいずれか一方の電流制限回路をいうものである。
なお、「少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路」とは、電流制限回路として、少なくとも1個の抵抗、又は、少なくとも2組の半導体が用いられることをいう。すなわち、「少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路」とは、少なくとも1個の抵抗を用いた電流制限回路、又は、少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路のいずれか一方の電流制限回路をいうものである。
機器構造については、ia機器、ib機器、Type−nとして定義されている。ia機器が最も爆発に対して信頼性が高く、ib機器がその次である。ia機器は、Zone0、Zone1で使用可能であり、ib機器は、Zone1エリアでのみ使用可能である。Zone0又はZone1エリアで使用可能な機器は、本質安全防爆と呼ばれている。Type−n機器は、Zone2で使用可能である。
(1)第1の実施形態
図1は、本発明の第1の実施形態の内視鏡装置の概要を示すものである。図1において、メインユニット1は、内視鏡装置全体の制御を行っている。メインユニット1の天面には、各種設定を行うためのフロントパネル11が設けられる。また、メインユニット1の側面には、モニタ画像を表示するためのLCDモニタ12が取り付けられている。メインユニット1には、ベルト13が装着可能となっており、ユーザが肩から吊り下げて、ハンズフリーで作業が行えるようになっている。
ヒューズ202の値は、通常回路動作ではヒューズが切れることはない。Vcc+15V端子に異常電圧が印加されたときには、ヒューズ202が働き、ツェナーダイオード203a,203b,203cのツェナー電圧Vzの定格内に抑えるように機能する。例えば、通常動作電流が10mA程度の場合には、ヒューズ定格が50mA程度のものを選ぶとよい。
上記例で、このVcc+15Vラインから印加されるエネルギーを例示すると、
ヒューズ202=50mA
3個のツェナーダイオード203a,203b,203c=18V定格(最大18.9V)、
抵抗204=82Ωの場合は、
18.9V/82Ω=230mAが防爆規定上の流れ込む最大電流値(防爆規定計算上はヒューズ202の50mAで制限しない)となる。
18.9V×230mA=4347mWとなり、約4WのエネルギーがVcc+15 Vラインに流れ込む設計になる。
上記Vcc+15Vのところで説明したのと同じ考えで、Vdd+6Vに関してもヒューズ、ツェナーダイオード、抵抗値を選ぶ。ただし、Vddは電圧が6Vなので、ツェナー電圧は定格で7.2V程度のものを使うのが適当である。さらに、このラインから印加されるエネルギーは、上記Vcc+15Vで説明したのと同じ考えで計算できる。
また、本発明の第1の実施形態では、スコープユニット2については、ia機器の規格を満足して、本質安全防爆を実現している。
(環境温度)+(故障時の温度上昇値)<引火温度値
の関係を満足する必要がある。例えば、使用環境温度が100度の場合に、引火温度の発火度を決める対象ガスがジェットエンジン燃料等に利用されるnへキサンの場合には、nへキサンの引火温度が約220度であるので、故障時の温度上昇値は100度程度に抑えなければならない。つまり、
(環境温度+100度)+(故障時の温度上昇値100度)<引火温度値220度
の関係を満足する必要がある。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図17は、本発明の第2の実施形態を示すものである。この実施形態は、第1の実施形態と同様に、スコープコネクタ5にバリア回路64を設けるようにしており、バリア回路64から先に延出する部分、すなわち、コントロールユニット3、挿入部4、光学アダプタ8が本質安全防爆となる。この第2の実施形態では、第1の実施形態の構成において、スコープユニット2の先端に延びる信号線と、他の信号線とを、絶縁部材19で絶縁分離して、エネルギーの分離をするようにしている。この絶縁材については、0.5mm以上の厚みを持つケーブルを採用すると、確実にエネルギーの分離ができる。また、スコープユニット2の先端に延びる信号に対して、絶縁材をほどこしても同様の効果が得られることは言うまでもない。他の部分については、前述の第1の実施形態と同一であり、対応部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
図18は、本発明の第3の実施形態を示すものである。この実施形態も、第1の実施形態と同様に、スコープコネクタ5にバリア回路64を設けるようにしており、バリア回路64から先に延出する部分、すなわち、コントロールユニット3、挿入部4、光学アダプタ8が本質安全防爆となる。この第3の実施形態では、挿入部4の経路中に、バッファ39a〜39kを挿入したものである。この実施形態では、第1の実施形態と同様に、コントロールユニット3、挿入部4、光学アダプタ8が本質安全防爆となる。この実施形態では、挿入部4の経路中に、バッファ39a〜39kを挿入したので、挿入部4が長い場合でも、必要な信号レベルを確保でき、S/N比の向上を図ることができる。
(4)第4の実施形態
図19は、本発明の第4の実施形態を示すものである。この実施形態も、第1の実施形態と同様に、スコープコネクタ5にバリア回路64を設けるようにしており、バリア回路64から先に延出する部分、すなわち、コントロールユニット3、挿入部4、光学アダプタ8が本質安全防爆となる。この第4の実施形態では、コントロールユニット3にも、LCDモニタ74を配設したものである。これにより、ユーザは、コントロールユニット3のLCDモニタ74を見ながら、モニタ作業を行うことができる。
図22は、本発明の第5の実施形態を示すものである。この実施形態は、スコープユニット2として、コントロールユニットのないもへの適用例である。すなわち、前述までの実施形態では、スコープユニット2は、コントロールユニット3と、挿入部4と、光学アダプタ8とからなり、コントロールユニット3で、各種の操作が行えるようになっている。
図23は、本発明の第6の実施形態を示すものである。前述の第1から第5の実施形態では、バリア回路64がスコープコネクタ5内に設けられていたのに対して、この実施形態では、バリア回路64がコントロールユニット3内に設けられている。
図24は、本発明の第7の実施形態を示すものである。前述の第1から第5の実施形態では、バリア回路64がスコープコネクタ5内に設けられ、また、第6の実施形態では、バリア回路64がコントロールユニット3内に設けられているのに対して、この実施形態では、バリア回路64がメインユニット1内に設けられる。
図25は、本発明の第8の実施形態を示すものである。この実施形態は、第7の実施形態と同様に、メインユニット1にバリア回路64を設けるようにしており、バリア回路64から先に延出する部分、すなわち、スコープコネクタ5、コントロールユニット3、挿入部4、光学アダプタ8が本質安全防爆となる。この第8の実施形態では、挿入部4の経路中に、バッファ39a〜39kを挿入したものである。この実施形態では、挿入部4の経路中に、バッファ39a〜39kを挿入したので、挿入部4が長い場合でも、必要な信号レベルを確保でき、S/N比の向上を図ることができる。
図26は、本発明の第9の実施形態を示すものである。この実施形態は、スコープユニット2として、コントロールユニットのないものへの適用例である。この例では、メインユニット1からスコープコネクタ5を介して、挿入部4が延出されており、操作は、全て、メインユニット1側で行うようになっている。また、メインユニット1内には、各種の操作を行うためのスイッチ53が設けられている。また、挿入部4の先端の湾曲部9を動かすためのモータ71や、モータドライブボード72は、メインユニット1に設けられている。
図27は、本発明の第10の実施形態を示すものである。前述までの実施形態では、被検体を照射する光源として、LEDモジュール36を使用していたのに対して、この実施形態では、照明手段としてランプ光源を用いて、被検体を照射するようにしている。
図28は、本発明の第11の実施形態を示すものである。この実施形態は、前述の第10の実施形態と同様に、メインユニット1に、ランプ56とランプ駆動ボード55とを設け、ランプ光源を用いて被検体を照射するようにしている。
図29は、本発明の第12の実施形態を示すものである。この実施形態は、前述の第10の実施形態と同様に、メインユニット1に、ランプ56とランプ駆動ボード55とを設け、ランプ光源を用いて被検体を照射するようにしている。
図30は、本発明の第13の実施形態を示すものである。前述までの実施形態では、挿入部4の先端にCCD撮像素子31を取り付け、このCCD撮像素子31の画像をモニタするようにしている。これに対して、この第13の実施形態では、イメージガイドにより観察画像をファイバスコープ或いはボアスコープによりメインユニットに導くようにしている。
図31は、本発明の第14の実施形態を示すものである。この実施形態では、上述の第13の実施形態と同様に、イメージガイドにより観察画像をファイバスコープ或いはボアスコープによりメインユニットに導くようにしている。
図32は、本発明の第15の実施形態を示すものである。この実施形態では、上述の第13の実施形態と同様に、イメージガイドにより観察画像をファイバスコープ或いはボアスコープによりメインユニットに導くようにしている。
本願の実施例においては、撮像素子の事例としてCCDの駆動信号や信号受信について詳しく説明したが、CMOS撮像素子等の別のセンサの駆動においても同様の考え方でエネルギー制限をかけるバリア回路を設けることで本質安全防爆を実現できる。
さらに、第10から第12の実施形態においては、メインユニット側にランプ光源を設けた構成例を示したが、ランプ光源部の代わりに、LED光源手段又はレーザ照明手段を用いて照明手段を実現してもよい。
本願で示した内視鏡システムは、バッテリーを電源に採用することで、機器の機動性を増すとともに、供給可能なエネルギー総量は、バッテリーからのエネルギーからのみ取る構成にしている。
よって、ACアダプタ等からのAC電源からのエネルギー供給がなく、内視鏡システムは接地される必要がないので、異常時に供給され得るエネルギーは、バッテリーエネルギー総量だけを、IEC60079に基づく規定で考えればよく、エネルギー制限回路の構成を、小型、軽量かつ簡単に実現できている。
さらに、本願においては、表示手段は、LCDパネルを用いたLCDユニットを示したが、これに限ることはなく、有機ELパネル、LEDパネル等を用いてもよい。これらの表示手段が防爆対応である場合には、防爆対応LCDとして、Zone0、1、2の危険エリアで使用することができる。特に、Zone2エリアでの利用を前提にすると、LCDユニットは、Type−n機器構造でよく、Zone0やZone1の本質安全防爆のia機器及びib機器の構造よりも、簡単で小型、軽量、かつ低コストで実現できるので使い勝手がよい。
2:スコープユニット
3:コントロールユニット
4:挿入部
5:スコープコネクタ
6:ユニバーサルケーブル
8:光学アダプタ
9:湾曲部
12:LCDモニタ
15:着色部
17:チップ部品
18:コード材
31:CCD撮像素子
32:HIC
33:HIC
34:サーミスタ
35:LEDチップ
36:LEDモジュール
41:バッテリ
42:メモリカード
51:ビデオボード
52:パワーボード
61:CCDドライブボード
62:DSPボード
63:LEDドライブボード
64:バリア回路
71:モータ
72:モータドライブボード
Claims (8)
- 被検体に挿入される挿入部と、該挿入部による前記被検体の撮影を制御するコントロールユニットとを有するスコープユニットと、前記挿入部が撮影した前記被検体の画像を表示する表示部を有するメインユニットとを備える内視鏡装置であって、
前記スコープユニットに配設される回路に対するエネルギーを制限することによって、前記エネルギーを制限した前記回路が本質安全防爆になるようにするバリア回路を備え、
前記バリア回路を、前記メインユニット、または前記コントロールユニットに設けることを特徴とする内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたia機器に対応させる場合、
直流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも3個のツェナーダイオードと、少なくとも1個の抵抗とを用いる、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたia機器に対応させる場合、
交流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも3個のカップリングコンデンサを用いる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたia機器に対応させる場合、
直流エネルギー及び交流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも3個のツェナーダイオードと、少なくとも1個の抵抗と、少なくとも3個のカップリングコンデンサと、を組み合わせた回路を用いる、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたib機器に対応させる場合、
直流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路と、少なくとも2個のツェナーダイオードと、を用いる、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたib機器に対応させる場合、
交流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも2個のカップリングコンデンサを用いる、ことを特徴とする請求項1又は5に記載の内視鏡装置。 - 前記本質安全防爆とする部分を、IEC60079−11で規定されたib機器に対応させる場合、
直流エネルギー及び交流エネルギーを制限する前記バリア回路は、少なくとも1個の抵抗又は少なくとも2組の半導体を用いた電流制限回路と、少なくとも2個のツェナーダイオードと、少なくとも2個のカップリングコンデンサと、を組み合わせた回路を用いる、ことを特徴とする請求項1又は請求項5から請求項6のいずれか一項に記載の内視鏡装置。 - 直流エネルギーを制限する前記バリア回路は、更に、ヒューズを挿入することを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
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