JPWO2020066067A1 - 制御装置、及び制御方法 - Google Patents

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Abstract

制御装置は、印加される駆動電流により光を発生する光源と、前記光源に前記駆動電流を印加して、前記光源が点灯と消灯とを所定の周期間隔において繰り返す状態にする光源制御部と、受光した光に応じた信号を生成する信号生成部と、前記光源が発生した光の光路を前記信号生成部に入射しない状態と入射する状態とに切り替える光路切替部と、前記信号生成部が生成した信号の信号強度が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定する判定部と、前記判定部が、前記周期信号ではないと判定した場合、所定の機能を実行する実行部において前記所定の機能の実行を禁止する禁止状態とし、前記判定部が、前記周期信号であると判定した場合、前記実行部において前記所定の機能の実行を許可する許可状態とする制御を行う機能制御部と、を備える。これにより、1つの安全装置で安全性を確保することができる制御装置を提供する。

Description

本発明は、制御装置に関する。
従来、被検体内に挿入されて被検体内を観察する内視鏡と、内視鏡に観察用のレーザ光を供給する光源装置と、を備える内視鏡システムが広く利用されている。
特許文献1には、内視鏡と光源装置との接続が外れている場合には、光源装置から内視鏡へのレーザ光の供給が停止される安全機構(インターロック)を備えた内視鏡システムが開示されている。この安全機構は、いわゆるフォトインタラプタであり、光源が発生した光を信号生成部が受光するか否かを検出することにより、内視鏡と光源装置との接続状態を検出する。
また、光源装置がレーザ光を出射する場合、JIS C 6802:2014やIEC 68025−1:2014等の安全基準を満たす必要がある。そのために、インターロックとして使用するフォトインタラプタの単一故障状態を考慮しなければならないが、1つのフォトインタラプタでは、単一故障による安全機能の喪失が回避できず、単一故障の検出も不可能であるため、2つ以上のフォトインタラプタを設ける必要がある。
特開2006−15134号公報
しかしながら、フォトインタラプタ等の安全装置を複数配置すると、安全装置を配置するためのスペースが増大するという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1つの安全装置によって安全性を確保することができる制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る制御装置は、印加される駆動電流により光を発生する光源と、前記光源に前記駆動電流を印加して、前記光源が点灯と消灯とを所定の周期間隔において繰り返す状態にする光源制御部と、受光した光に応じた信号を生成する信号生成部と、前記光源が発生した光の光路を前記信号生成部に入射しない状態と入射する状態とに切り替える光路切替部と、前記信号生成部が生成した信号の信号強度が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定する判定部と、前記判定部が、前記周期信号ではないと判定した場合、所定の機能を実行する実行部において前記所定の機能の実行を禁止する禁止状態とし、前記判定部が、前記周期信号であると判定した場合、前記実行部において前記所定の機能の実行を許可する許可状態とする制御を行う機能制御部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る制御装置は、前記光源と前記信号生成部とは、対向しており、前記光路切替部は、前記光源と前記信号生成部との間に挿入されて、前記光源が発生した光を遮蔽して前記信号生成部に入射させない状態と、前記光源と前記信号生成部との間から抜去されて、前記光源が発生した光を前記信号生成部に入射させる状態と、に光の光路を切り替えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る制御装置は、前記光路切替部は、前記光源が発生した光の光路から抜去されて、前記光源が発生した光を前記信号生成部に入射させない状態と、前記光源が発生した光の光路に挿入されて、前記光源が発生した光を反射して前記信号生成部に入射させる状態と、に光の光路を切り替えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る制御装置は、内視鏡が接続可能な接続部と、前記所定の機能として前記内視鏡に供給されるレーザ光を発生する前記実行部としてのレーザ光源と、を備え、前記光路切替部は、前記接続部に前記内視鏡が接続されていない状態では、前記光源が発生した光が前記信号生成部に入射しない状態とし、前記接続部に前記内視鏡が接続されている状態では、前記光源が発生した光が前記信号生成部に入射する状態とし、前記機能制御部は、前記判定部が、前記周期信号ではないと判定した場合、前記レーザ光源において前記内視鏡にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とし、前記判定部が、前記周期信号であると判定した場合、前記レーザ光源において前記内視鏡にレーザ光の供給を許可する許可状態とすることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る制御装置は、前記判定部は、前記信号生成部が生成した信号の信号強度が周期的に変化する場合、前記周期信号であると判定し、前記信号生成部が生成した信号の信号強度が一定である場合、前記周期信号ではないと判定することを特徴とする。
本発明によれば、1つの安全装置によって安全性を確保することができる制御装置を実現することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る制御装置としての内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図2は、インターロック機構の概略的な構成図である。 図3は、光源が発生する光の光強度を表す図である。 図4は、図1に示す光源装置に内視鏡が接続されていない状態を表す図である。 図5は、図3に示すフォトインタラプタ及び遮光部材を拡大した斜視図である。 図6は、光源装置に内視鏡が接続されていない場合に、シュミットトリガが出力する信号の論理レベルを表す図である。 図7は、図1に示す光源装置に内視鏡が接続されている状態を表す図である。 図8は、図7に示すフォトインタラプタ及び遮光部材を拡大した斜視図である。 図9は、光源装置に内視鏡が接続されている場合に、シュミットトリガが出力する信号の論理レベルを表す図である。 図10は、図1に示す光源装置にレーザ光源に対応していない内視鏡が接続されている状態を表す図である。 図11は、シュミットトリガが出力する信号を表す図である。 図12は、変形例のフォトリフレクタ及び反射部材の斜視図である。 図13は、変形例のフォトリフレクタ及び反射部材の斜視図である。
以下に、図面を参照して本発明に係る制御装置の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、フォトインタラプタ又はフォトリフレクタ等の安全機構を備える制御装置一般に適用することができる。
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る制御装置としての内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施の形態に係る制御装置としての内視鏡システム1は、被検体内に挿入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡2と、内視鏡2が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム1の各部を制御する情報処理装置3と、内視鏡2の照明光を生成する光源装置4と、情報処理装置3による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置5と、を備える。
内視鏡2は、被検体内に挿入される挿入部6と、挿入部6の基端部側であって術者が把持する操作部7と、操作部7より延伸する可撓性のユニバーサルコード8と、を備える。
挿入部6は、照明ファイバ、電気ケーブル及び光ファイバ等を用いて実現される。挿入部6は、撮像ユニットを内蔵した先端部6aと、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部6bと、湾曲部6bの基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部6cと、を有する。先端部6aには、照明レンズを経由して被検体内を照明するライトガイドケーブル、被検体内を撮像する観察部、処置具用チャンネルを連通する開口部及び送気・送水用ノズルが設けられている。
操作部7は、湾曲部6bを上下方向及び左右方向に湾曲させる湾曲ノブ7aと、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部7bと、情報処理装置3、光源装置4、送気装置、送水装置及び送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部7cと、を有する。処置具挿入部7bから挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部6先端の開口部から表出する。
ユニバーサルコード8は、照明ファイバ、ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード8は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ8aであり、他方の基端がコネクタ8bである。コネクタ8aは、情報処理装置3のコネクタに対して着脱自在である。コネクタ8bは、光源装置4に対して着脱自在である。ユニバーサルコード8は、光源装置4から出射された照明光を、コネクタ8b、及び照明ファイバを経由して先端部6aに伝播する。また、ユニバーサルコード8は、撮像ユニットが撮像した画像信号を、ケーブル及びコネクタ8aを経由して情報処理装置3に伝送する。
情報処理装置3は、コネクタ8aから出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム1全体を制御する。
光源装置4は、観察用の光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置4は、情報処理装置3の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ8b及びユニバーサルコード8の照明ファイバを経由して接続された内視鏡2へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。
表示装置5は、液晶又は有機EL(Electro Luminescence)を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置5は、映像ケーブル5aを経由して情報処理装置3によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置5が表示する画像(体内画像)を見ながら内視鏡2を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察及び性状を判定することができる。
図2は、インターロック機構の概略的な構成図である。図2に示すインターロック機構は、例えば光源装置4のコネクタ8bが接続されている部分に設けられており、光源11と、光源制御部12と、信号生成部13と、光路切替部としての遮光部材14と、シュミットトリガ15と、判定部16と、機能制御部17と、実行部としてのレーザ光源18と、を備える。
光源11は、印加される駆動電流により光を発生する。光源11は、例えばLED(Light Emitting Diode)である。
光源制御部12は、光源11に駆動電流を印加して、光源11が点灯と消灯とを所定の周期間隔において繰り返す状態にする。図3は、光源が発生する光の光強度を表す図である。図3の横軸は時間であり、縦軸は光強度である。図3に示すように、光源制御部12は、光源11に所定の光強度のパルスを繰り返し発生させる。なお、光源制御部12は、光源装置4の電源がオンの状態では常に光源11に光を繰り返し発生させる。
信号生成部13は、受光した光に応じた信号を生成する。信号生成部13は、例えばフォトトランジスタである。図2では、信号生成部13は、フォトトランジスタのコレクタ端子が電源に接続し、エミッタ端子が抵抗を介在して接地するエミッタフォロワ回路を構成している。
なお、光源11と信号生成部13とは、対向しており、フォトインタラプタ10を構成する。
遮光部材14は、光源11が発生した光の光路を信号生成部13に入射しない状態と入射する状態とに切り替える。具体的には、遮光部材14は、光源11と信号生成部13との間に挿入されて、光源11が発生した光を遮蔽して信号生成部13に入射させない状態と、光源11と信号生成部13との間から抜去されて、光源11が発生した光を信号生成部13に入射させる状態と、に光の光路を切り替える。
シュミットトリガ15は、信号生成部13が生成した信号における揺らぎ(ノイズ)を除去し、デジタル信号として判定部16に出力する。ここでは反転バッファタイプのICを使用しており、信号生成部13のフォトトランジスタがON、即ち信号生成部13が光源11からの光を検知した場合、信号生成部13の出力は略電源電圧となりシュミットトリガ15の出力はLレベルとなる。一方、信号生成部13のフォトトランジスタがOFF、即ち信号生成部13が光源11からの光を検知しない場合、信号生成部13の出力はグランドレベルとなり、シュミットトリガ15の出力はHレベルとなる。
判定部16は、信号生成部13が生成した信号の信号強度が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定する。具体的には、判定部16は、シュミットトリガ15の出力信号が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定する。ただし、判定部16は、シュミットトリガ15を介在させずに、直接信号生成部13が生成した信号の信号強度が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定してもよい。また、判定部16は、シュミットトリガ15の出力信号レベルが一定である場合、周期信号ではないと判定する。
機能制御部17は、判定部16が、周期信号ではないと判定した場合、レーザ光源18において所定の機能の実行を禁止する禁止状態とし、判定部16が、周期信号であると判定した場合、レーザ光源18において所定の機能の実行を許可する許可状態とする制御を行う。具体的には、機能制御部17は、判定部16が、周期信号ではないと判定した場合、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とする。一方、機能制御部17は、判定部16が、周期信号であると判定した場合、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を許可する許可状態とする。
レーザ光源18は、所定の機能として内視鏡2に供給されるレーザ光を発生する。
次に、内視鏡2と光源装置4との接続状態について説明する。始めに、光源装置4に内視鏡2が接続されていない状態を説明する。図4は、図1に示す光源装置に内視鏡が接続されていない状態を表す図である。図4に示すように、光源装置4の接続部4aは、バネ19と、保持部20と、孔部21と、を備える。接続部4aには、内視鏡2が接続可能である。
図5は、図3に示すフォトインタラプタ及び遮光部材を拡大した斜視図である。図5に示すように、バネ19は、遮光部材14を付勢し、光源装置4に内視鏡2が接続されていない状態において、遮光部材14を光源11と信号生成部13との間に挿入する。
保持部20は、バネ19を保持するとともに、バネ19に付勢された遮光部材14を位置決めする。
孔部21には、コネクタ8bが嵌合される。
図6は、光源装置4に内視鏡が接続されていない場合に、シュミットトリガが出力する信号の論理レベルを表す図である。図6の横軸は時間であり、縦軸は信号強度である。図6に示すように、光源装置4に内視鏡2が接続されていない場合、光源11が発生した光が遮光部材14に遮蔽されており信号生成部13に入射しないため、信号生成部13のフォトトランジスタはOFF状態であり、シュミットトリガ15の出力はHレベルで一定となる。
このとき、判定部16は、信号生成部13が生成した信号は、周期信号ではないと判定する。その結果、機能制御部17は、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とする。すなわち、光源装置4に内視鏡2が接続されていない状態では、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態であり、安全性が確保されている。
続いて、光源装置4に内視鏡2が接続されている状態を説明する。図7は、図1に示す光源装置に内視鏡が接続されている状態を表す図である。図7に示すように、光源装置4に内視鏡2が接続されると、コネクタ8baの挿入部81が光源装置4の孔部21に挿入される。このとき、コネクタ8baの当接部82と遮光部材14とが当接し、遮光部材14が光源11と信号生成部13との間から抜去される。
図8は、図7に示すフォトインタラプタ及び遮光部材を拡大した斜視図である。図8に示すように、光源装置4に内視鏡2が接続されると、遮光部材14が光源11と信号生成部13との間から抜去され、光源11が発生した光が信号生成部13に入射する。
図9は、光源装置に内視鏡が接続されている場合に、シュミットトリガが出力する信号の論理レベルを表す図である。図6と同様に、図9の横軸は時間であり、縦軸は信号強度である。図9に示すように、光源装置4に内視鏡2が接続されている場合、光源11が発生した光が遮光部材14に遮蔽されておらず信号生成部13に入射するため、信号生成部13は、光源11が発生した光を受光して信号を生成する。その結果、信号生成部13が生成する信号は、光源11が発生した光と同じ周期であり、信号強度が略電源電圧とグランドレベルとの間で周期的に変化し、シュミットトリガ15の出力はLレベルとHレベルとの間において周期的に変化する。
このとき、判定部16は、信号生成部13が生成した信号は、周期信号であると判定する。その結果、機能制御部17は、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を許可する許可状態とする。すなわち、光源装置4に内視鏡2が接続されている状態では、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を許可する許可状態となる。
続いて、光源装置4にレーザ光源18に対応していない内視鏡2が接続されている状態を説明する。図10は、図1に示す光源装置にレーザ光源に対応していない内視鏡が接続されている状態を表す図である。図10に示すように、光源装置4にレーザ光源18に対応していない内視鏡2が接続されると、コネクタ8bbの挿入部81が光源装置4の孔部21に挿入される。一方、コネクタ8bbには、当接部が形成されていないため、遮光部材14の位置は維持される。従って、遮光部材14は、光源11と信号生成部13との間に挿入されたままとなる。従って、信号生成部13が生成する信号は図6と同じ信号となる。
このとき、判定部16は、信号生成部13が生成した信号は、周期信号ではないと判定する。その結果、機能制御部17は、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とする。すなわち、光源装置4にレーザ光源18に対応していない内視鏡2が接続されている状態では、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態であり、安全性が確保されている。
次に、光源11又は信号生成部13が故障した場合を説明する。光源11が故障した場合、光源11が光を発生しないため、信号生成部13が生成する信号は、図6に示す一定値となる。この場合、判定部16は、信号生成部13が生成した信号は、周期信号ではないと判定する。その結果、機能制御部17は、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とする。
信号生成部13がショートした場合、信号はフォトトランジスタの電源電圧になり、シュミットトリガ15の出力はLレベルとなる。一方、信号生成部13がオープンした場合、図6に示すHレベルとなる。どちらの場合も、判定部16は、信号生成部13が生成した信号は、周期信号ではないと判定する。その結果、機能制御部17は、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とする。
すなわち、光源11又は信号生成部13のいずれかが故障した場合、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を禁止する禁止状態であり、安全性が確保されている。
以上説明した内容を図11に図示する。図11は、シュミットトリガが出力する信号を表す図である。図11に示すように、内視鏡システム1によれば、光源11及び信号生成部13が正常に動作し、かつ光源装置4にレーザ光源18に対応した内視鏡2が接続されている場合にのみ、信号生成部13が周期信号を検出し、レーザ光源18において内視鏡2にレーザ光の供給を許可する許可状態となる。従って、内視鏡システム1は、1つの安全装置によって安全性を確保することができる制御装置である。
(変形例)
実施の形態では、フォトインタラプタ10を用いる例を説明したが、これに限られない。例えばフォトリフレクタを用いてもよい。
図12、図13は、変形例のフォトリフレクタ及び反射部材の斜視図である。図12、図13に示すように、光源11Aと信号生成部13Aとは、同一の面に並べて配置されており、フォトリフレクタ10Aを構成している。
光路切替部としての反射部材14Aは、光源11Aが発生した光の光路から抜去されて、光源11Aが発生した光を信号生成部13Aに入射させない状態と、光源11Aが発生した光の光路に挿入されて、光源11Aが発生した光を反射して信号生成部13Aに入射させる状態と、に光の光路を切り替える。
以上説明したフォトリフレクタ10Aをフォトインタラプタ10の代わりに用いて内視鏡システム1を構成してもよい。また、フォトインタラプタ10及びフォトリフレクタ10Aに限られず、光源と信号生成部との間に反射部材を挿抜し、光源が発生した光が信号生成部に入射する状態と入射しない状態とを切り替える構成であってもよい。また、光源と信号生成部との間に挿入した反射部材の光路に対する傾き変更し、光源が発生した光が信号生成部に入射する状態と入射しない状態とを切り替える構成であってもよい。
なお、上述した実施の形態では、光源装置4に光源11〜機能制御部17が配置されている構成を説明したがこれに限られない。例えば、いずれかの構成が内視鏡に配置されていてもよい。
また、上述した実施の形態では、内視鏡2と光源装置4との接続に本発明の制御装置を用いたがこれに限られない。例えばドアの開閉部等の開閉装置、映像機器とプロジェクタとの接続部分等に本発明の制御装置を用いることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 内視鏡システム
2 内視鏡
3 情報処理装置
4 光源装置
4a 接続部
5 表示装置
5a 映像ケーブル
6、81 挿入部
6a 先端部
6b 湾曲部
6c 可撓管部
7 操作部
7a 湾曲ノブ
7b 処置具挿入部
7c スイッチ部
8 ユニバーサルコード
8a、8b、8ba、8bb コネクタ
10 フォトインタラプタ
10A フォトリフレクタ
11、11A 光源
12 光源制御部
13、13A 信号生成部
14 遮光部材
14A 反射部材
15 シュミットトリガ
16 判定部
17 機能制御部
18 レーザ光源
19 バネ
20 保持部
21 孔部
82 当接部

Claims (5)

  1. 印加される駆動電流により光を発生する光源と、
    前記光源に前記駆動電流を印加して、前記光源が点灯と消灯とを所定の周期間隔において繰り返す状態にする光源制御部と、
    受光した光に応じた信号を生成する信号生成部と、
    前記光源が発生した光の光路を前記信号生成部に入射しない状態と入射する状態とに切り替える光路切替部と、
    前記信号生成部が生成した信号の信号強度が周期的に変化する周期信号であるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が、前記周期信号ではないと判定した場合、所定の機能を実行する実行部において前記所定の機能の実行を禁止する禁止状態とし、前記判定部が、前記周期信号であると判定した場合、前記実行部において前記所定の機能の実行を許可する許可状態とする制御を行う機能制御部と、
    を備える制御装置。
  2. 前記光源と前記信号生成部とは、対向しており、
    前記光路切替部は、
    前記光源と前記信号生成部との間に挿入されて、前記光源が発生した光を遮蔽して前記信号生成部に入射させない状態と、
    前記光源と前記信号生成部との間から抜去されて、前記光源が発生した光を前記信号生成部に入射させる状態と、
    に光の光路を切り替える請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記光路切替部は、
    前記光源が発生した光の光路から抜去されて、前記光源が発生した光を前記信号生成部に入射させない状態と、
    前記光源が発生した光の光路に挿入されて、前記光源が発生した光を反射して前記信号生成部に入射させる状態と、
    に光の光路を切り替える請求項1に記載の制御装置。
  4. 内視鏡が接続可能な接続部と、
    前記所定の機能として前記内視鏡に供給されるレーザ光を発生する前記実行部としてのレーザ光源と、を備え、
    前記光路切替部は、
    前記接続部に前記内視鏡が接続されていない状態では、前記光源が発生した光が前記信号生成部に入射しない状態とし、
    前記接続部に前記内視鏡が接続されている状態では、前記光源が発生した光が前記信号生成部に入射する状態とし、
    前記機能制御部は、
    前記判定部が、前記周期信号ではないと判定した場合、前記レーザ光源において前記内視鏡にレーザ光の供給を禁止する禁止状態とし、
    前記判定部が、前記周期信号であると判定した場合、前記レーザ光源において前記内視鏡にレーザ光の供給を許可する許可状態とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の制御装置。
  5. 前記判定部は、
    前記信号生成部が生成した信号の信号強度が周期的に変化する場合、前記周期信号であると判定し、
    前記信号生成部が生成した信号の信号強度が一定である場合、前記周期信号ではないと判定する請求項1〜4のいずれか1つに記載の制御装置。
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