JPWO2013172411A1 - 内視鏡の光源用電源装置とこの内視鏡の光源用電源装置を有する内視鏡システム。 - Google Patents

Abstract

内視鏡（１２）の光源用電源装置（６０）は、出力制御ユニット（７０）から制御信号が入力する入力部（８２ａ）を有し、制御信号によって照明光を切り替える光源ユニット（８０）と、出力制御ユニット（７０）と入力部（８２ａ）とに接続しており、制御信号を伝送する電流制御信号線（８１ａ）と、ＧＮＤ線（８１ｂ）とを有する制御信号ケーブル（８１）とを有している。また光源用電源装置（６０）は、入力部（８２ａ）に配設され、制御信号ケーブル（８１）に接続し、制御信号ケーブル（８１）に重畳されたノイズを除去するコモンモード除去部（８３）をさらに有する。

Description

本発明は、内視鏡の光源装置のために配設されている内視鏡の光源用電源装置に関する。

内視鏡の光源用電源装置は、照明光の明るさを切り替えるために、光源装置への出力電流を切り替える機能を有している。このため、例えば、リレー回路やスイッチング回路等が用いられ、設定値が選択される。これにより、出力電流が切り替えられる。具体的には、光源装置は、出力電流を、例えば、１８Ａ、１９Ａ、２０Ａといったような予め設定されている固定値のいずれかに切り替えている。この場合、切り替え指示を行うための制御信号は、リレー回路やスイッチング回路を駆動させるためのデジタル制御信号である。

このようなデジタル信号によって照明光の明るさを切り替える技術は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００５−２３７４３０号公報

前記したように、照明光の明るさの切り替えには、デジタル制御信号が用いられている。言い換えると、前記したように予め設定された複数の固定値の切り替えが実施される。よって、出力電流が線形的に変化せず、言い換えると照明光の明るさが滑らかに変化することはできない。このため、光源用電源装置を共用する複数の内視鏡において、内視鏡同士の機種が異なる場合、内視鏡の機種毎に光の透過率が異なってしまい、適切な明るさの設定がしにくい。また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて、最適な明るさは異なっている。このためデジタル制御信号は、これらに容易に対応しない。

照明光の明るさが滑らかに切り替わるためには、出力電流が線形的に変化する必要がある。このためには、制御信号自体がデジタル信号に代わりアナログ信号を用いる必要がある。しかし、一般的に、外来するノイズに対するアナログ信号の耐性は弱く、ノイズがアナログ信号に重畳する。これにより、光源装置は、誤作動が発生する虞が生じる。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、ノイズに対する耐性が強く、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができ、内視鏡の機種毎に光の透過率が異なっても適切な明るさを設定ができ、また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて最適な明るさを提供できる内視鏡の光源用電源装置を提供することを目的とする。

本発明の光源用電源装置の一態様は、照明光を出射する光源部と、前記光源部を制御するために、線形的に変化する出力電流に含まれる制御信号を出力する出力制御ユニットと、前記出力制御ユニットから前記制御信号が入力する制御信号入力部を有し、前記制御信号によって前記照明光を切り替える光源ユニットと、前記出力制御ユニットと前記制御信号入力部とに接続しており、前記制御信号を伝送する電流制御信号線と、ＧＮＤ線とを有する制御信号ケーブルと、前記制御信号入力部に配設され、前記制御信号ケーブルに重畳されたノイズを除去するコモンモード除去部と、を具備する。

本発明によれば、ノイズに対する耐性が強く、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができ、内視鏡の機種毎に光の透過率が異なっても適切な明るさを設定でき、また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて最適な明るさを提供できる内視鏡の光源用電源装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る内視鏡システムの概略構成図である。 図２は、第１の実施形態における電源装置の回路構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態の第１の変形例における電源装置の回路構成を示す図である。 図４は、第１の実施形態の第２の変形例における電源装置の回路構成を示す図である。

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とを参照して第１の実施形態について説明する。

［内視鏡システム１０］
図１に示すように、内視鏡システム１０は、例えば所望する観察対象物を撮像する内視鏡１２と、内視鏡１２の周辺装置１３とを有している。

［周辺装置１３］
周辺装置１３は、台車１３ａに搭載される。周辺装置１３は、内視鏡システム１０全体の制御及び演算処理等を行う制御装置１４（例えばビデオプロセッサ）と、照明光を生成する光源装置１５とを有している。また周辺装置１３は、内視鏡１２の撮像部（図示しない）によって撮像された画像に対して種々の画像処理を行う画像処理装置１６と、画像と画像データ（画像処理装置４によって画像処理された画像）と装置状態や操作指示状態等を表示する画像表示装置１７とをさらに有している。

制御装置１４は、光源装置１５と画像処理装置１６と画像表示装置１７とに接続し、これらを制御している。
光源装置１５と画像処理装置１６とは、内視鏡１２の後述するコネクタ４１ａと着脱自在に接続している。また光源装置１５と画像処理装置１６とは、画像表示装置１７と接続している。

光源装置１５は、後述する光源部６１を操作する例えばつまみなどの操作部を有している。操作部の操作量は、光源部の明るさを切り替える。言い換えると操作部は、光源部が出射する照明光の光量を調整する。

画像表示装置１７は、例えば、撮像部によって撮像された観察対象物を表示する。画像表示装置１７は、例えばモニタを有する。この観察対象物とは、例えば、被検体（例えば体腔）内における患部や病変部等である。

［内視鏡１２］
図１に示すように内視鏡１２は、患者の体腔内に挿入される中空の細長い挿入部２０と、挿入部２０の基端部と連結し、内視鏡１２を操作する操作部３０とを有している。

［挿入部２０］
図１に示すように、挿入部２０は、挿入部２０の先端部２０ａ側から挿入部２０の基端部側に向かって、先端硬質部２１と、湾曲部２３と、可撓管部２５とを有している。先端硬質部２１の基端部は湾曲部２３の先端部と連結し、湾曲部２３の基端部は可撓管部２５の基端部と連結している。

先端硬質部２１は、挿入部２０の先端部２０ａ及び内視鏡１２の先端部として機能し、硬く、曲がらない。先端硬質部２１は、例えば観察対象物を撮像する図示しない撮像部を有している。撮像部は、例えば、ＣＭＯＳ撮像素子などを有している。また先端硬質部２１は、撮像部の前方に配設されている観察窓２１ａと、照明光を出射する照明窓２１ｂと、内視鏡用処置具５１が突出し、処置具挿通チャンネル３５と連通している開口部２１ｃとを有している。
湾曲部２３は、後述する湾曲操作部３７の操作によって、例えば上下左右といった所望の方向に湾曲する。湾曲部２３が湾曲することにより、先端硬質部２１の位置と向きとが変わり、観察対象物が観察視野内に捉えられ、照明光が観察対象物に照明される。
可撓管部２５は、所望な可撓性を有している。可撓管部２５は、外力によって曲がる。可撓管部２５は、操作部３０の後述する本体部３１から延出されている管状部材である。

［操作部３０］
図１に示すように、操作部３０は、可撓管部２５が延出している本体部３１と、本体部３１の基端部と連結し、内視鏡１２を操作する操作者によって把持される把持部３３と、把持部３３と接続しているユニバーサルコード４１とを有している。

［本体部３１］
本体部３１は、処置具挿入口３５ａを有している。処置具挿入口３５ａは、処置具挿通チャンネル３５の基端部と連結している。処置具挿通チャンネル３５は、挿入部２０内において、可撓管部２５から先端硬質部２１に渡って配設されている。処置具挿通チャンネル３５の先端部は、先端硬質部２１に配設されている開口部２１ｃと連通している。処置具挿入口３５ａは、内視鏡用処置具５１を処置具挿通チャンネル３５に挿入するための挿入口である。内視鏡用処置具５１は、処置具挿入口３５ａから処置具挿通チャンネル３５に挿入され、先端硬質部２１側まで押し込まれる。そして内視鏡用処置具５１は、開口部２１ｃから突出される。内視鏡用処置具５１は、例えば、超音波メスや、高周波ナイフなどを含む。

［把持部３３］
把持部３３は、湾曲部２３を湾曲操作する湾曲操作部３７を有している。
また把持部３３は、本体部３１が術者に把持された際に、術者の手によって操作されるスイッチ部３９を有している。スイッチ部３９は、吸引スイッチ３９ａと、送気・送水スイッチ３９ｂとを有する。吸引スイッチ３９ａは、先端硬質部２１に配設されている吸引開口部を兼ねる開口部２１ｃから吸引チャンネルを兼ねる処置具挿通チャンネルを介して、粘液や流体等を内視鏡１２が吸引するときに操作される。送気・送水スイッチ３９ｂは、先端硬質部２１において撮像部の観察視野（観察窓２１ｂ）を確保するために図示しない送気・送水チャンネルから流体を送気・送水するときに操作される。送気・送水チャンネルは、ユニバーサルコード４１と操作部３０と挿入部２０とを挿通している。送気・送水チャンネルの先端部は、先端硬質部２１において開口している開口部２１ｄと連通している。流体は、水や気体を含む。
またスイッチ部３９は、各種の操作部３９ｃを有している。

［ユニバーサルコード４１］
ユニバーサルコード４１は、把持部３３の側面から延出されている。ユニバーサルコード４１の端部は分岐しており、それぞれにコネクタ４１ａが配設されている。コネクタ４１ａの一方は光源装置１５に着脱可能となっており、コネクタ４１ａの他方は画像処理装置１６に着脱可能となっている。

［光源用電源装置６０］
図２に示すように、内視鏡システム１０は、光源装置１５に配設され、線形的（リニア）に変化する出力電流を基に照明光の明るさを切り替え、照明光を調光する内視鏡１２の光源用電源装置６０を有している。この線形的に変化する出力電流は、例えば、アナログ制御信号を含む。

光源用電源装置６０は、照明光を出射する光源部６１と、光源部６１を制御するために、前記した出力電流に含まれているアナログ制御信号を出力する出力制御ユニット７０を有している。また光源用電源装置６０は、光源部６１を有し、出力制御ユニット７０から出力されたアナログ制御信号によって光源部６１を制御して、アナログ制御信号によって、照明光を切り替えて、照明光を調光する光源ユニット８０をさらに有している。

また光源用電源装置６０は、出力制御ユニット７０と光源ユニット８０の後述する入力部８２ａとに接続している制御信号ケーブル８１をさらに有している。制御信号ケーブル８１は、アナログ制御信号を出力制御ユニット７０から入力部８２ａに伝送する電流制御信号線８１ａと、ＧＮＤ線８１ｂとを有する。
［制御信号ケーブル８１］
制御信号ケーブル８１は、例えば、外部機器を示す内視鏡用処置具５１などから発生したノイズに影響されないように図示しないシールドによって覆われている。

出力制御ユニット７０と光源ユニット８０とは、後述する制御信号ケーブル８１によって互いに電気的に接続している。また出力制御ユニット７０と光源ユニット８０とは、それぞれのＧＮＤが同じ電位レベルになるように、例えば同じシャーシ等のベース部材に搭載されており、共通のＧＮＤに接続されている。

［光源部６１］
光源部６１は、例えば、放電ランプなどを有している。光源部６１は、図示しないライトガイドと接続している。ライトガイドは、例えばユニバーサルコード４１と把持部３３と本体部３１と挿入部２０との内部に配設されており、照明窓２１ｂと接続している。光源部６１から出射された照明光は、ライトガイドによって導光されて、照明窓２１ｂから出射される。

［出力制御ユニット７０］
出力制御ユニット７０は、操作部１５ａと接続している。出力電流の出力量、詳細にはアナログ制御信号の値は、操作部１５ａの操作量に応じて可変する。出力制御ユニット７０は、操作部１５ａの操作量に応じて可変した出力量を有する出力電流を出力する。そして、出力制御ユニット７０は、出力電流によって光源部６１を制御する。

［光源ユニット８０の構成１］
光源ユニット８０は、出力制御ユニット７０からアナログ制御信号が入力される制御信号入力部である入力部８２ａを有するエラーアンプ８２を有している。

また光源ユニット８０は、アナログ制御信号が入力する入力部８２ａに配設され、電流制御信号線８１ａとＧＮＤ線８１ｂとに接続し、電流制御信号線８１ａとＧＮＤ線８１ｂとに重畳されたノイズを除去するコモンモード除去部８３をさらに有している。

［コモンモード除去部８３・差動アンプ回路８３ａ］
コモンモード除去部８３は、例えば、差動アンプ回路８３ａを有する。制御信号ケーブル８１が例えば外部機器を示す内視鏡用処置具５１などから発生したノイズを受けた際、ノイズが電流制御信号線８１ａとＧＮＤ線８１ｂとに重畳される。電流制御信号線８１ａとＧＮＤ線８１ｂとにおいて、ノイズは、それぞれ同相、同レベルであり、コモンモードノイズである。ノイズが重畳されたアナログ制御信号が入力部８２ａに入力される際に、差動アンプ回路８３ａはノイズを除去する。

差動アンプ回路８３ａにおいて、ノイズ除去特性は、使用するオペアンプの同相除去比（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ（以下、ＣＭＲＲ））によって決まる。ＣＭＲＲは、例えば、通常８０ｄＢ程度である。

差動アンプ回路８３ａの抵抗を、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とすると、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４とする。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、抵抗アレイである。

なおコモンモード除去部８３の差動アンプ回路８３ａの入力端は抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して、制御信号ケーブル８１と電気的に接続している。これにより、出力制御ユニット７０から出力されたアナログ制御信号は、差動アンプ回路８３ａに入力される。ここでは、差動アンプ回路８３ａは、差動アンプ回路８３ａの入力端（＋）と電気的に接続している抵抗Ｒ３を介して接地する。

［光源ユニット８０の構成２］
また光源ユニット８０は、トランスユニット９１と、トランスユニット９１の一次側に配設されている制御部９３と、制御信号入力部９５及び平滑素子９７と、トランスユニット９１の二次側に設けられた整流回路９９とを有している。

［トランスユニット９１］
トランスユニット９１は、増幅部を構成するユニットである。この増幅部は、例えば、設計に従った変圧比（電流比）を有する変圧器を主に有する。

［制御部９３］
制御部９３は、トランスユニット９１の一次側配線に接続する電流制御素子９３ａと、電流制御素子９３ａを制御する制御部であるＤＣ−ＤＣ部制御ＩＣ９３ｂとを有している。電流制御素子９３ａは、例えば、ＮｃｈＦＥＴを有している。

［制御信号入力部９５］
制御信号入力部９５は、制御信号ケーブル８１を介して出力制御ユニット７０と電気的に接続している。そして制御信号入力部９５には、制御信号ケーブル８１からアナログ制御信号が入力する。この制御信号入力部９５は、エラーアンプ８２及び電流検知抵抗Ｒによって形成されるエラー検出部９５ａと、前記したコモンモード除去部８３とを有している。

エラー検出部９５ａにおいて、エラーアンプ８２の入力端には、電流検知抵抗Ｒによって生じる二次側電流と、差動アンプ回路８３ａの出力電流とが入力される。電流検知抵抗Ｒは、トランスユニット９１の二次側配線と接続している。

また制御信号入力部９５は、回路を保護するための絶縁素子１０１を介して制御部９３の入力側と接続している。そして差分は、エラーアンプ８２の出力端から、絶縁素子１０１を介して、制御部９３に出力される。絶縁素子１０１は、トランスユニット９１の操作者、患者が触れる可能性がある回路を商用電源と繋がる1次回路から分離するために、例えば、フォトカプラ素子等を用いて、入出力間を光によって信号伝達を行い電気的に絶縁する素子である。

［作用］
光源装置１５の操作部１５ａが操作されると、出力制御ユニット７０は操作量に応じて出力電流であるアナログ制御信号を出力する。このアナログ制御信号は、制御信号ケーブル８１の電流制御信号線８１ａに流れる。

このとき、電流制御信号線８１ａとＧＮＤ線８１ｂとには、例えば外部機器を示す内視鏡用処置具５１などから発生するノイズの一部が重畳される。なおノイズの他部は、図示しないシールドによって、除去される。

アナログ制御信号に重畳されているノイズは、アナログ制御信号が入力部８２ａに入力される際に、差動アンプ回路８３ａによってアナログ制御信号から除去される。

またＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が抵抗アレイであるため、抵抗のばらつきが抑えられ、より多くのノイズが除去される。

光源部６１は、エラーアンプ８２から流れるアナログ制御信号によって、照明光を出射する。照明光の明るさは、操作部１５ａの操作量に応じて可変するアナログ制御信号によって、滑らかに切り替わる。これにより照明光の切り替えは、操作部１５ａの操作に追従及び反応して切り替わる。

［効果］
このように本実施形態では、アナログ制御信号によって光源部６１を制御することで、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができる。これにより本実施形態では、照明光の明るさを切り替える際に、デジタル信号を用いる場合に比べて追従性及び反応性を向上でき、照明光の切り替え操作に支障が生じることなく照明光の明るさを切り替えることができる。よって本実施形態では、内視鏡１２の機種毎に光の透過率が異なっても適切な明るさを設定ができ、また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて最適な明るさを提供できる。
また本実施形態では、差動アンプ回路８３ａによってアナログ制御信号からノイズを除去することで、ノイズに対する耐性を確実に強くできる。

また本実施形態では、差動アンプ回路８３ａによって外部機器に影響されること無く、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができる。

また本実施形態では、差動アンプ回路８３ａが入力部８２ａに配設されることで、除去したノイズがアナログ制御信号に再び重畳された状態で、このアナログ制御信号が入力部８２ａに入力することを防止できる。

また本実施形態では、差動アンプ回路８３ａの抵抗に抵抗アレイを用いることで、抵抗のばらつきを抑えることができ、より多くのノイズを除去できる。

［第１の変形例］
図３に示すように、コモンモード除去部８３は、コモンモードチョークコイル８３ｂを有していても良い。この場合、光源用電源装置６０を第１の実施形態よりも安価にすることができる。

［第２の変形例］
図４に示すように、コモンモード除去部８３は、インスツルメンテーション回路８３ｃを有していても良い。この場合、第１の実施形態よりも、ＣＭＲＲを向上できるため、より多くのノイズを除去できる。

なお光源用電源装置６０は、ＯＰ２とＯＰ３とのバランスを調整する可変抵抗８４を有していても良い。

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。

本発明は、内視鏡の光源装置のために配設されている内視鏡の光源用電源装置と、この内視鏡の光源用電源装置を有する内視鏡システムとに関する。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、ノイズに対する耐性が強く、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができ、内視鏡の機種毎に光の透過率が異なっても適切な明るさを設定ができ、また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて最適な明るさを提供できる内視鏡の光源用電源装置と、この内視鏡の光源用電源装置を有する内視鏡システムとを提供することを目的とする。

本発明の光源用電源装置の一態様は、照明光を出射する光源部を制御するためのアナログの制御信号を出力する出力制御ユニットから前記制御信号が入力される制御信号入力部を有し、前記制御信号によって前記照明光の明るさを切り替える光源ユニットと、前記出力制御ユニットと前記制御信号入力部とに接続しており、前記制御信号を伝送する電流制御信号線と、ＧＮＤ線とを有する制御信号ケーブルと、前記制御信号入力部に配設され、前記制御信号ケーブルに重畳されたノイズを除去するコモンモード除去部と、を具備する。
また本発明の内視鏡システムの一態様は、照明光を出射する光源部と、前記光源部を制御するためのアナログの制御信号を出力する出力制御ユニットと、前記に記載の内視鏡の光源用電源装置と、を具備する。

本発明によれば、ノイズに対する耐性が強く、照明光の明るさを滑らかに切り替えることができ、内視鏡の機種毎に光の透過率が異なっても適切な明るさを設定でき、また、術者の好みの明るさや観察対象物の状況に応じて最適な明るさを提供できる内視鏡の光源用電源装置と、この内視鏡の光源用電源装置を有する内視鏡システムとを提供することができる。

Claims (4)

1. 照明光を出射する光源部と、
   前記光源部を制御するために、線形的に変化する出力電流に含まれる制御信号を出力する出力制御ユニットと、
   前記出力制御ユニットから前記制御信号が入力する制御信号入力部を有し、前記制御信号によって前記照明光を切り替える光源ユニットと、
   前記出力制御ユニットと前記制御信号入力部とに接続しており、前記制御信号を伝送する電流制御信号線と、ＧＮＤ線とを有する制御信号ケーブルと、
   前記制御信号入力部に配設され、前記制御信号ケーブルに重畳されたノイズを除去するコモンモード除去部と、
   を具備する内視鏡の光源用電源装置。
2. 前記コモンモードノイズ除去部は、差動アンプ回路を有する請求項１に記載の内視鏡の光源用電源装置。
3. 前記コモンモードノイズ除去部は、コモンモードチョークコイルを有する請求項１に記載の内視鏡の光源用電源装置。
4. 前記コモンモードノイズ除去部は、インスツルメンテーション回路を有する請求項１に記載の内視鏡の光源用電源装置。

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