JP5875818B2

JP5875818B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP5875818B2
Application number: JP2011217483A
Authority: JP
Inventors: 真人成瀬
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JP2013075074A

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に、着脱可能なバッテリパックにより駆動可能な内視鏡装置に関するものである。

従来より、内視鏡装置は、医療分野及び工業分野において広く利用されている。内視鏡装置は、交流電源や直流電源と接続され、交流電源と接続された場合は装置内部で交流を直流に変換して、各部に電力を供給する。交流電源は、AC１００V やAC２４０V などのコンセントから得、直流電源は、コンセントからAC アダプタを介して得たり、一次電池あるいは二次電池から得る。

このような内視鏡装置を用いた検査において、特に工業分野では、爆発性のガスが発生する可能性がある場所や、爆発性のガスが充満しているような場所（以下、ガス発生環境という）で内視鏡観察をしたいという要望がある。

ガス発生環境下で、例えば、電源に二次電池のバッテリパックを用いる場合、バッテリパックと内視鏡装置の電気的接点部分における火花の発生による、ガス爆発を防ぐために、次のような方法がある。

第１の方法としては、ユーザが二次電池のバッテリパックと内視鏡装置の着脱を行えないように、バッテリパックを装置本体に内蔵させる方法がある。

第２の方法としては、ガス発生環境ではバッテリパックを装置本体から取り外しができないように、特殊工具でのみバッテリパックが着脱できるように、内視鏡装置を構成する方法がある（例えば、特開２００７−１５２０２０号公報）。

上記の第１の方法の場合、接点部分は露出しないため、火花が発生する危険を回避することはできるが、ユーザが内視鏡装置を使用して検査している途中でバッテリパックの電池残量がなくなった際に、バッテリパックを充電するために検査を中断しなければならないという問題がある。検査を中断することは、検査が非効率になる。

上記の第２の方法も、検査している途中でバッテリパックの電池残量がなくなった際に、満充電のバッテリパックに交換するためには、ガス発生環境ではない場所に移動した上で、特殊工具を使ってバッテリパックの交換をする必要があるため、ユーザに検査の中断を強いることになる。また、ガス発生環境で、着脱構造が破損状態になってしまったままユーザが使用してしまったり、ユーザが特殊工具を使わずに無理やりバッテリパックを交換して使用してしまったりすると、接点部分が露出してしまい、火花が発生してしまう虞れもある。

特開２００７−１５２０２０号公報

そこで、上述した第１及び第２の方法の問題がないようにするために、第３の方法として、バッテリパックの端子及び装置本体側の端子における電圧を制限するように、電池及び装置本体のそれぞれに、抵抗器を設ける方法が考えられる。

しかし、この第３の方法の場合、抵抗器によって接点部分が露出しても火花が発生しない構造になっているが、抵抗器によってバッテリパックから装置本体への供給電圧が低下する、さらに装置本体内部の抵抗器によって電圧変換回路への供給電圧が低下するという問題がある。さらに、それらの抵抗器のおける発熱の問題もある。

例えば、バッテリパックのセル電圧が定常時３．７V で、遮断電圧が２．６V だったとする。このとき装置本体の負荷によって、２．６V はバッテリパック内の抵抗器での電圧降下により２．０V 程度になってしまう。さらに、２．０V は、装置本体内の抵抗器での電圧降下により１．４V 程度になってしまう。

近年は、内視鏡装置の機能アップなどにより、内視鏡装置が必要とする電圧が大きくなってきている。例えば、無線機能の追加、ハードディスクドライブのような大容量の記憶装置の追加、があると、内視鏡装置を駆動するために必要な電圧は、大きくなる。例えば、内視鏡装置の負荷変動などにより要求電力が大きくなるように変化すると、電圧降下もより大きな値になり、本体部へ供給される電圧が、０V 付近などの電源供給不可能領域に入り、内視鏡装置が駆動できなくなる虞もある。

そこで、上述した第３の方法によれば、バッテリパック側及び装置本体側に、それぞれの電流を制限するために抵抗器が設けられるので、内視鏡装置に必要な電圧を供給するためには、バッテリパックの出力電圧を高くしなければならない。しかし、端子間での火花の発生の危険を回避するために、内視鏡装置へ供給する電圧を無条件に大きくすることはできない。

また、内視鏡装置が必要な電圧を供給するためにバッテリパック側の抵抗器の抵抗値を小さくすると、バッテリパック側の抵抗器の発熱量が大きくなる。例えば、内視鏡装置をガス発生環境で使用しているときに、抵抗器自体の発熱により、バッテリパックが高温になってしまうことは好ましくない。

そこで、本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、バッテリパックの端子及び装置本体側の端子における電圧を制限しながら、内視鏡装置の必要とする電圧を供給でき、かつバッテリパックの発熱を抑えることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、バッテリパック内に設けられ、前記バッテリパックのプラス電源又はマイナス電源側に一端が並列接続された複数の第１の抵抗素子と、前記バッテリパックに設けられ、前記複数の抵抗素子の他端が接続された複数の第１の端子と、前記バッテリパックが接続される本体部に設けられ、前記バッテリパックの前記複数の第１の端子と接触する複数の第２の端子と、前記本体部に設けられ、前記複数の第２の端子に一端が接続された複数の第２の抵抗素子と、前記複数の第２の抵抗素子の各他端が接続され、前記本体部の負荷回路へ電源を供給するための電源回路と、を有し、前記本体部の容積は、前記バッテリパックの容積よりも大きく、前記複数の第２の抵抗素子の抵抗値は、前記複数の第１の抵抗素子の抵抗値よりも小さい内視鏡装置を提供することができる。

本発明によれば、バッテリパックの端子及び装置本体側の端子における電圧を制限しながら、内視鏡装置の必要とする電圧を供給でき、かつバッテリパックの発熱を抑えることができる内視鏡装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置の外観構成図である。本発明の実施の形態に係わる、バッテリパック１１と本体部４の回路構成を説明するための回路図である。本発明の実施の形態に係わるバッテリパック１１の外観図である。本発明の実施の形態に係わる、バッテリパック１１の端子部を説明するために、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ったバッテリパック１１の断面図である。本発明の実施の形態に係わる、電流制限抵抗としての各抵抗素子を、並列接続された複数の抵抗器により構成した例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

１．全体構成
図１は、本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置の外観構成図である。
図１に示すように、内視鏡装置１は、メインユニット２と、メインユニット２に接続される操作部３とを含んで構成される。メインユニット２と操作部３により、内視鏡装置１の本体部４が構成される。メインユニット２は、内視鏡画像、操作メニュー等が表示される表示装置としての液晶パネル（LCD）等の表示部５を有する。なお、モニタとしての表示部５は、タッチパネルであってもよい。操作部３は、接続ケーブルであるユニバーサルケーブル６により、メインユニット２と接続される。

操作部３には、可撓性の挿入チューブからなるスコープ部（以下、スコープともいう）７が接続される。スコープ７は、接続箇所CPにおいて、操作部３に対して接続されている。スコープ７のコネクタ部７ａが、操作部３のコネクタ部３ａに接続されることによって、スコープ７は、本体部４に接続される。すなわち、本体部４は、挿入部７ｂの先端部８に撮像素子を有するスコープ７が接続されている。

スコープ７の挿入部７ｂの先端部８には、図示しない撮像素子、例えばCMOSセンサ等、が内蔵され、撮像素子の撮像面側には、レンズ等の撮像光学系が配置されている。先端部８の基端側には、湾曲部９が設けられている。先端部８は、光学アダプタ１０が取り付け可能になっている。

レリーズボタン、上下左右（U/D/L/R）方向湾曲ボタン、等の各種操作ボタンが、操作部３に設けられている。ユーザは、操作部３の各種操作ボタンを操作して、被写体の撮像、静止画記録等を行うことができる。なお、表示部５がタッチパネルであった場合、ユーザは、タッチパネルを操作して、初期設定等の内視鏡装置１の種々の操作、例えば、内視鏡装置１の動作内容を指示することができるので、表示部自体が指示部を構成する。

撮像して得られた画像データは、検査対象の検査データであり、メモリカード等の記録媒体に記録され、その記録媒体は、本体部２に収納できるようになっている。
スコープ７は、後述するように、本体部４への接続時に、それぞれの種類を判別するための識別部を有している。本体部４は、スコープ７が接続されると、それぞれの識別部の状態あるいは識別データ（すなわちIDデータ）を検出あるいは読み出して、それぞれの種類を判別するように構成されている。ここでは、IDは、機器の型番等の種類の情報だけでなく、個体識別のための製造番号等のユニークな情報も含んでいる。

また、図１の場合、メインユニット２と操作部３はユニバーサルケーブル６により接続されているが、メインユニット２と操作部３とを一体化にして一つのユニットとしてもよい。内視鏡装置１は、メインユニット２に着脱可能なバッテリパック１１の電源により駆動可能となっている。

２．回路構成
図２は、バッテリパック１１と本体部４の回路構成を説明するための回路図である。
バッテリパック１１は、本体部４に着脱可能に装着される。本体部４は、バッテリパック１１を収納する収納部２１と、バッテリパック１１が装着されたときに収納部２１を覆う蓋部２２を有する。バッテリパック１１は、リチウムイオンセルのような二次電池セル３１ａ、３１ｂを内蔵し、バッテリパック１１の表面には、バッテリパック１１を本体部４に装着したときに、本体部４の端子群と接触する端子群を有している。

なお、ここでは、バッテリパック１１は２つの二次電池セル３１ａ、３１ｂが直列に接続されているものであるが、バッテリパック１１内の複数の二次電池は、３つ以上の二次電池セルが直列に接続されていてもよく、さらに、バッテリパック１１内の複数の二次電池は、並列に接続されていてもよい。

二次電池セル３１ａの陽極側は、並列接続された３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれの一端に接続されている。３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれは、電流制限用の抵抗素子である。各抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、例えば１つの抵抗器である。３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、バッテリパック１１内における過大電流を制限する電流制限部を構成する。３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの他端は、それぞれ陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃに接続されている。３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの抵抗値は、同じである。３つの陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、二次電池のバッテリパック１１の正の電源電圧を、本体部４へ供給するための端子である。よって、３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、バッテリパック１１内に設けられ、バッテリパック１１のプラス電源に一端が並列接続された複数の抵抗素子を構成する。また、３つの陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、バッテリパック１１に設けられ、複数の抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの他端が接続された複数の端子を構成する。

二次電池セル３１ａの陰極側は、図２に示すように、３つの陰極側端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃに接続されている。よって、３つの陰極側端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、二次電池のバッテリパック１１の負の電源電圧を、本体部４へ供給するための端子である。

一方、本体部４には、バッテリパック１１が本体部４に装着されたときに、バッテリパック１１の陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃと接触する陽極側端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、バッテリパック１１の陰極側端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃと接触する陰極側端子４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、を有する。

本体部４の陽極側端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ並列接続された３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの一端に接続されている。３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃのそれぞれは、電流制限用の抵抗素子である。各抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、例えば１つの抵抗器である。３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、本体部４内における過大電流を制限する電流制限部を構成する。並列接続された３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの他端は、負荷回路へ電源を供給する電源回路１３に接続されている。３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの抵抗値は、同じである。

よって、陽極側端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、バッテリパック１１が接続される本体部４に設けられ、バッテリパック１１の複数の端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃと接触する複数の端子を構成する。また、３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、本体部４に設けられ、複数の端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃに一端が接続された複数の抵抗素子を構成する。電源回路１３は、複数の抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの各他端が接続され、本体部４の負荷回路へ電源を供給するための電源回路を構成する。
なお、３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの抵抗値は、互いに異なっていてもよく、さらに、３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの抵抗値も互いに異なっていてもよい。

６つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃの抵抗値は、同じでもよいが、３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの抵抗値は、３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの抵抗値よりも小さい方が好ましい。３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの抵抗値を３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの抵抗値よりも小さくすると、３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの発熱量が大きくなって、バッテリパック１１に比べて大きな筐体を有している本体部４からの放熱量を大きくできるからである。

電源回路１３は、内視鏡装置１内の各部へ供給する各種電源を発生させて、本体部４内の負荷回路１４及び挿入部７の負荷回路１５へ、電源を供給する。負荷回路１４は、３つの陰極側端子４２ａ、４２ｂ、４２ｃに接続されている。なお、図２では、電源回路１３と各負荷回路１４，１５の接続は模式的に示されている。

図３は、バッテリパック１１の外観図である。図４は、バッテリパック１１の端子部を説明するために、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ったバッテリパック１１の断面図である。
バッテリパック１１の端子部を構成する３つの陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、直線状に配置され、かつバッテリパック１１の端子部を構成する３つの陰極側端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃも、３つの陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃと同じ直線状に配置されている。すなわち、陽極側端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃと陰極側端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、バッテリパック１１の筐体の外装面上において、一直線状に配列されている。

バッテリパック１１は、各端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃが、バッテリパック１１のケース表面から奥まった凹部に位置するように、構成されている。図４において点線で示す各端子間の沿面距離ｄ１と空間距離ｄ２は、二次電池セル３１ａ、３１ｂの最大電圧、内視鏡装置内での通常時最大出力電圧、及び故障時に発生しうる最大電圧のいずれにおいても、隣り合う端子間で短絡が起き得ない距離となるように、各端子は配置されている。

また、バッテリパック１１のケース表面の各端子の開口部は、工具などが接触しないことを目的として、国際規格ＩＥＣ６０５２９に記載されているＩＰ３０に準拠し、φ２．５mm の円筒金属が触れることができない寸法を有するように形成されている。

同様に、本体部４側の端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ間の沿面距離と空間距離も、本体部４の最大電圧で短絡が起き得ない距離となるように、国際規格ＩＥＣ６０５２９に記載されているＩＰ３０に準拠して、各端子は配置されている。
よって、バッテリパック１１と本体４は、それぞれが個別の状態においても、端子間の短絡を防ぐことができる。

以上のような構成により、バッテリパック１１の電源は、内視鏡装置１の各負荷回路へ供給される。
（作用）
以上のような回路構成の作用について説明する。内視鏡装置１は、高機能化により、無線通信機能、ハードディスクドライブの搭載などによって、定常動作時、あるいは特定の機能が実行されるときに、負荷が大きくなる場合がある。

本実施の形態では、そのような大きな負荷にも対応できるように、電流制限抵抗としての複数の抵抗素子が、バッテリパック１１と本体部４の両方に設けられている。バッテリパック１１内の電流制限抵抗は、複数の並列抵抗素子、ここでは３つの抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃにより構成され、各抵抗素子と接続された複数の端子３３ａ、３３ｂ、３３ｃを介して本体部４に電流を供給するので、各抵抗素子の抵抗値を小さくすれば、内視鏡装置１の負荷が大きい場合でも、バッテリパック１１から本体部４の必要な電圧と電流を本体部４へ供給することができる。

また、発熱する抵抗素子が複数あるので、熱の発生箇所は分散し、各抵抗素子に流れる電流量が減るので、複数の抵抗素子のそれぞれの温度上昇は低くなる。よって、バッテリパック１１の局所的な発熱による温度上昇を抑えつつ、全体としての本体部４へ必要な電圧を増加させることができる。

さらに、本体部４内にも、電流制限抵抗として、複数の並列抵抗素子、ここでは３つの抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられているので、バッテリパック１１の温度上昇をさらに抑えることができる。

よって、内視鏡装置１の機能追加等により、内視鏡装置１で必要な電圧が高くなっても、バッテリパック１１内の並列接続された複数の抵抗素子と、本体部４内の並列接続された複数の抵抗素子により、バッテリパック１１の温度上昇を抑えつつ、内視鏡装置１で必要な電圧を確保することができる。また、内視鏡装置１内の負荷が大きく変動しても、駆動可能な状態を維持できる。

特に、本体部４側の電流制限抵抗の抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの各抵抗値を、バッテリパック１１側の抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各抵抗値よりも小さくし、抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの発熱量が大きくなるようにすると、本体部４の筐体の容積がバッテリパック１１の容積よりも大きいので、本体部４において発熱した熱は、バッテリパック１１よりも、放熱し易くなる。本体部４側での放熱量が大きくなれば、バッテリパック１１を小型化することができる。

また、端子間の電圧差を防爆規格に沿ったものとすれば、内視鏡装置１が防爆対応製品とすることができる。

さらにまた、バッテリパック１１側も、本体部４側も、それぞれの端子間では、沿面距離と空間距離が所定量確保されているので、バッテリパック１１及び本体部４のそれぞれにおいて、端子間短絡が生じない。特に、国際規格ＩＥＣ６０５２９に記載されているＩＰ３０に準拠して、各端子は配置されているので、工具などにより端子間短絡の発生も防止されている。

以上のように、上述した実施の形態によれば、バッテリパックの端子及び装置本体側の端子における電圧を制限しながら、内視鏡装置の必要とする電圧を供給でき、かつバッテリパックの発熱を抑えることができる内視鏡装置を実現することができる。

なお、上述した例では、バッテリパックは、二次電池であるが、一次電池によるバッテリパックでもよい。

また、上述した例では、電流制限抵抗としてバッテリパック１１内の抵抗素子は、１つの抵抗器であるが、各抵抗素子は、図５に示すような並列接続された複数の抵抗器でもよい。図５は、電流制限抵抗としての各抵抗素子を、並列接続された複数の抵抗器により構成した例を示す図である。

各抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、並列に接続された複数の（ここでは、２つの）抵抗器から構成されている。このような構成によれば、各抵抗素子のサイズを小さくできる場合があり、そのような場合は、全体として、バッテリパック１１及び本体部４の小型化を図ることができる。
さらにまた、各抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、並列接続された複数の抵抗器と直列に接続された抵抗器を含んでも良いし、各抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃの少なくとも１つが、並列接続された複数の抵抗器を含むものであってもよい。

また、上述した例では、バッテリパック１１の陽極側に、並列接続された複数の抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられているが、内視鏡装置１がいわゆるマイナス側の電位を基準に動作するときは、バッテリパック１１の陰極側に並列接続された複数の抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられる。すなわち、複数の抵抗素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、バッテリパック１１のマイナス電源側に並列接続される。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１内視鏡装置、２メインユニット、３操作部、３ａコネクタ部、４本体部、５表示部、６ユニバーサルケーブル、７スコープ、７ａコネクタ部、７ｂ挿入部、８先端部、９湾曲部、１０光学アダプタ、１１バッテリパック、１３電源回路、１４，１５負荷回路、２１収納部、２２蓋部、３１ａ、１３ｂ二次電池セル、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ抵抗素子、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ端子

Claims

バッテリパック内に設けられ、前記バッテリパックのプラス電源又はマイナス電源側に一端が並列接続された複数の第１の抵抗素子と、
前記バッテリパックに設けられ、前記複数の抵抗素子の他端が接続された複数の第１の端子と、
前記バッテリパックが接続される本体部に設けられ、前記バッテリパックの前記複数の第１の端子と接触する複数の第２の端子と、
前記本体部に設けられ、前記複数の第２の端子に一端が接続された複数の第２の抵抗素子と、
前記複数の第２の抵抗素子の各他端が接続され、前記本体部の負荷回路へ電源を供給するための電源回路と、
を有し、
前記本体部の容積は、前記バッテリパックの容積よりも大きく、
前記複数の第２の抵抗素子の抵抗値は、前記複数の第１の抵抗素子の抵抗値よりも小さいことを特徴とする内視鏡装置。
前記複数の第１の抵抗素子及び前記複数の第２の抵抗素子の少なくとも１つは、並列接続された複数の抵抗器を含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記複数の第１の端子は、前記バッテリパックの筐体の外装面上において、一直線状に配列されて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。
前記複数の第２の端子は、前記バッテリパックの筐体の外装面上において、一直線上に配列されていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
前記複数の第１の端子及び前記複数の第２の端子の各端子間の沿面距離及び空間距離が、故障時に発生しうる最大電圧において、隣り合う端子間で短絡が起き得ない距離となるように、前記各端子は配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記複数の第１の端子は、前記バッテリパックのケース表面から奥まった凹部に位置するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。