WO2006132323A1

WO2006132323A1 - 医療用装置

Info

Publication number: WO2006132323A1
Application number: PCT/JP2006/311539
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Ono; Kazumasa Takahashi
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2006340921A; EP1889565A4; US20100022828A1; EP1889565A1

Abstract

　医療用装置は、該医療用装置の各部に必要な電源を供給する電源供給部と、各部への電源供給の遮断を指示する操作があったときに、一部の処理回路（画像処理回路１６）に対する電源供給を当該処理回路での処理が完了するまで保持する保持部（遅延回路１５）と、各部への電源供給の遮断を指示する操作があったときに、一部の回路素子（ＣＣＤ、ＬＥＤ）に対する電源供給を直ちに停止する停止部（制御回路１８）と、を具備する。

Description

明細書

医療用装置

技術分野

[0001] 本発明は医療用装置、特に、電子内視鏡装置に関するものである。

背景技術

[0002] 医療用電子内視鏡装置では、撮像部である電子内視鏡スコープ (CCD)力もの画像データや患者情報等は、画像処理装置であるプロセッサ (OS搭載）により処理された後、内部メモリ (SRAM)に一時保存され、必要に応じて外部記憶媒体である P Cカードへ記録される。例えば、特開 2001— 178685号公報は、このような医療用電子内視鏡装置の一例を示している。

[0003] しかし、例えば、 PCカードへの記録中に、ユーザにより不用意な電源遮断が行われた場合は各処理部への電源供給が停止され、データが保存されな！ヽで破壊されてしまう可能性がある。そこで、電源装置内又は電源出力側に並列に接続されているコンデンサの容量を大きくし、コンデンサに蓄えられたエネルギーによって、ある一定時間は出力電圧を保持できるようにしていた。しかし、コンデンサの容量を大きくすると、装置の大型化やコストアップにつながり、特に出力容量の大きな電源では、より大きな容量のコンデンサを必要としてしまい、低コスト'小型化が困難であった。また、コンデンサ自体の容量のばらつきにより、時間管理が難しいという欠点もあった。

[0004] 一方、内視鏡先端部に搭載された CCDへの電源電圧は、安全性確保の観点から電源遮断と同時にシャットダウンする必要がある。また、電源遮断時には、プロセッサのフロントパネル上の LED表示を即時に消灯させることにより、ユーザが使用感を損ねな、ようにする必要がある。

発明の開示

[0005] 以上のことを考慮すると、電源遮断時のシャットダウン制御には以下の 2つの機能

1.電源遮断時に、一定時間電圧出力を保持する機構

2.電源遮断時に、即時に電圧出力を停止する機構

が必要であるが、特開 2001— 178685号公報を含む従来技術では、このような機能を実現する技術が提案されて!ヽなかった。

[0006] 本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、電源遮断時に一定時間電圧出力を保持する機構と、電源遮断時に即時に電圧出力を停止する機構とを兼ね備えた医療用装置を提供することにある。

[0007] 上記の目的を達成するために、本発明の第 1の態様に係る医療用装置は、医療用装置の各部に必要な電源を供給する電源供給部と、各部への電源供給の遮断を指示する操作があつたときに、一部の処理回路に対する電源供給を当該処理回路での処理が完了するまで保持する保持部と、各部への電源供給の遮断を指示する操作があったときに、一部の回路素子に対する電源供給を直ちに停止する停止部と、を具備する。

[0008] また、本発明の第 2の態様に係る医療用装置は、第 1の態様に関わり、前記一部の処理回路は画像処理回路であり、前記一部の回路素子は、撮像素子あるいは表示素子である。

[0009] また、本発明の第 3の態様に係る医療用装置は、各部に必要な電源を供給する電源供給部と、ユーザが操作可能なメインスィッチと、前記電源供給部に設けられ、前記メインスィッチと連動して動作する補助スィッチと、前記メインスィッチと前記補助スイッチとの間に設けられた遅延回路と、前記メインスィッチの後段に設けられた制御回路と、を具備し、前記メインスィッチがオフ操作されたときに、前記制御回路により、一部の回路素子に対する電源供給を直ちに停止するとともに、前記遅延回路により当該オフ操作を示す信号を所定時間だけ遅延させ、遅延された信号に基づ!ヽて前記補助スィッチにより一部の処理回路に対する電源供給を遮断する。

[0010] また、本発明の第 4の態様に係る医療用装置は、第 3の態様において、前記遅延回路は、抵抗とコンデンサとから構成される CR回路を含み、該 CR回路の時定数によつて前記遅延時間が決定される。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は、本発明が適用される電子内視鏡装置の外観図である。

[図 2]図 2は、図 1に示すプロセッサを拡大して示す外観図である。

[図 3]図 3は、上記した患者回路の概略ブロック図である。 [図 4]図 4は、プロセッサ 4の概略ブロック図である。

[図 5]図 5は、メインスィッチ、補助スィッチと出力電圧との関係を示す図である。

[図 6]図 6は、遅延回路 15の具体的な構成を示す図である。

[図 7]図 7は、電源装置 100の詳細な構成を示す図である。

[図 8]図 8は、メインスィッチが OFFされたことを判別する信号 (OFF, OFF_P)を用いたその他の制御について説明するための図である。

[図 9]図 9は、高周波ノイズの影響を防止するための構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図 1は、本発明が適用される電子内視鏡装置の外観図であり、撮像素子 (CCD)を有し、観察のために患者体腔内に挿入されるスコープ 6と、患部を照射するための光源装置 5と、撮像された画像信号を処理するプロセッサ 4と、処理された画像信号を表示するモニタ 3と、データや指示を入力するためのキーボード 1と、を備えている。プロセッサ 4、モニタ 3、キーボード 1、光源装置 5は設置用ラック 2に備え付けられている。スコープ 6とプ口セッサ 4とはケーブル 7により接続されている。図 2は、図 1に示すプロセッサを拡大して示す外観図である。

[0013] 上記した構成において、スコープ 6を患者体腔内に挿入した状態で、スコープ 6の先端部に配置された撮像素子により撮像された画像信号はプロセッサ 4に入力される。プロセッサ 4において信号処理が行われた後、画像信号はモニタ 3に表示されるかあるいは図示せぬ記録媒体に記録される。

[0014] ここでスコープ 6は観察のために患者体腔内に挿入される為、スコープ内部の撮像素子やケーブル 7及び、ケーブル 7に接続されるプロセッサ 4内部の回路は、患者に触れる可能性のある電気回路であると見なすことができる。そこで、このような電気回路は医療機器の電気的安全性の観点から「患者回路」と呼ばれている。患者回路は、一次回路と呼ばれる商用電源や、二次回路と呼ばれる接地された外装金属部、信号入出力回路とは一定以上の耐電圧性能を保っために絶縁されている。このことは、医療機器安全規格国際標準である IEC60601— 1に規定されて!、る。

[0015] 図 3は、上記した患者回路 71の概略ブロック図であり、 CCD51で取得した画像信号を増幅する増幅回路 71— 2と、 CCD51を駆動するための CCD駆動回路 71— 3と、増幅回路 71— 2で増幅された画像信号力もノイズを除去して画素情報を抽出するための相関二重サンプリング回路（CDS) 71— 4と、 CDS71— 4からの画像信号をァナログ力もディジタル信号に変換する AZDコンバータ 71— 8と、患者回路 71と、接地された外装金属、信号入出力部分である 2次回路 140との間の絶縁をとる絶縁回路 71— 9とを備えている。

[0016] 一般に、患者回路 71は、電気回路の一部である CCD51を内蔵したスコープとともに、手術時に患者に触れる可能性のある電気回路であると考えることができる。そのため、医療機器の電気的安全性の観点から、患者回路 71は、 AC商用電源などの 1 次回路と、接地された外装金属、信号入出力部分である 2次回路との間で一定以上の耐圧性能を保って絶縁配置される。

[0017] 図 4は、プロセッサ 4の概略ブロック図であり、特に、プロセッサ 4内部の電源ユニット、 2次回路、患者回路、スコープ等の外部接続機器の信号伝達経路を示すものである。図 4は、前述した本発明が解決すべき課題を解決するための構成であり、プロセッサ 4の内部、特に電源装置 100の構成を特徴とする。

[0018] このような電源装置 100は、ノイズフィルタ 11と、補助スィッチ 12と、電源スィッチとしてのメインスィッチ 14と、 AC— DCコンバータ 13と、遅延回路 15とを備える。 2次回路 140は画像処理回路 16と、内部メモリ (SRAM) 17と、制御回路 (CPU) 18とを備える。

[0019] 上記した構成において、電源装置 100内部の AC— DCコンバータ 13は、 AC商用電源 10に基づヽて直流電圧を生成し、該直流電圧を後段の 2次回路 140及び患者回路 71に供給する。

[0020] 電源供給先としての 2次回路 140の制御回路 (CPU) 18は、各動作の命令 (制御信号）に基づ!、てスコープ 6からの画像信号を処理 (サンプリング等）したり外部の接続機器との IZO通信制御を行う。

[0021] スコープ 6から入力された画像信号は、患者回路 71の信号処理部 19においてアナログ信号力もディジタル信号へ変換された後、 2次回路 140へ伝達される。その後、 2 次回路 140の画像処理回路 16で画像情報に処理され、モニタやプリンタ等の周辺機器 20へ伝達される。同様に、当該画像情報はバックアップ用に内部メモリ 17へ保存され、必要に応じて外部記憶媒体である PCカード 21へ保存される。

[0022] 制御回路 18には OS (オペレーティングシステム）が搭載されており、スコープ 6内部の CCDによるデータ入力、患者回路 71及び 2次回路 140での処理、外部記憶媒体 21や周辺機器 20への出力、の一連の動作の制御を行っている。このときに扱われるデータの種類としては、スコープ 6からの画像データ、スコープ 6の種類に関する固有データ、患者情報データ、通信信号及び回路制御信号が挙げられる。

[0023] ここで、バックアップ用の内部メモリ 17へのデータの保存時や外部記憶媒体 21へのデータの記録時に、何らかの理由で電源装置 100からの電源供給が停止した場合、つまり、電源装置 100のメインスィッチ 14が不慮又は故意に OFFされた場合には、各処理回路部は正常に動作することは出来ず、データは保存されずに破壊されてしまう。

[0024] 同様に、制御回路 18にインストールされた OSが何らかの理由で強制終了してしまつた場合には、正常に終了動作が行われず、データが破壊されてしまう。

[0025] そこで本発明では、特に画像処理装置であるプロセッサ 4に搭載される電源装置 1 00において、ユーザによるメインスィッチ 14の OFF操作が発生した時点力もある一定時間内は電源装置 100自体の動作を維持し、当該一定時間内にデータ保存動作を完了させるようにしたことを特徴とする。電源装置 100は当該一定時間が経過した後、自動的に動作を停止する。

[0026] さらに、患者回路 71を介して CCD51へ供給する電源電圧や、フロントパネル上の LEDを点灯するための電源電圧は、メインスィッチ 14の OFFと同時に供給を停止できるように、メインスィッチ 14が OFFのタイミングで 2種類の判別信号（OFF— P, OF F)を生成するようにして!/、る。これらにつ、ては後述する。

[0027] 以下に、図 4を参照して電源装置 100の詳細を説明する。医療用電子内視鏡装置、特に画像処理装置であるプロセッサ 4に搭載される電源装置 100は、ユーザが操作可能なメインスィッチ 14と、メインスィッチ 14に機械的、電気的若しくは磁気的に連動 ·同期して動作する補助スィッチ 12と、メインスィッチ 14のオフ操作が発生した時点に瞬時に制御回路である CPU 18ヘメインスイッチ ·オフ操作信号を発生させ、且つメインスィッチ 14のオフ操作が発生した時点力もある一定時間遅延させて補助スィツチ 12ヘメインスイッチ 14オフの信号を伝達する遅延回路 15とを備えている。

[0028] 上記の構成において、まず、電源装置 100の非動作状態からメインスィッチ 14がォン操作されると遅延回路 15が起動し、補助スィッチ 12及び AC - DCコンバータ 13 が動作し、後段の各回路部へ電源供給が開始される。

[0029] 次に、電源装置 100の動作状態からメインスィッチ 14がオフ操作されると、遅延回路 15は、メインスィッチ 14がオフされたことを検出し、瞬時に後段の制御回路 (CPU ) 18や、患者回路 71内に設けられた CCD駆動回路 71— 3ヘスイッチオフ信号 (OF F、 OFF— P)を送り、画像データ等の保存や OSの終了動作が開始される。ここで、 OFFは 2次回路用判別信号であり、 OFF— Pは患者回路用判別信号である。 CCD 駆動回路 71— 3へ出力される OFF— P力患者回路 71と同様に、 2次回路 140とは絶縁されて、る信号であることは言うまでもな、。

[0030] また、遅延回路 15からある一定時間遅延させてスィッチオフ信号が補助スィッチ 12 へ送られ、補助スィッチ 12はオフ状態へ移行し、商用電源 10からの供給がなくなつた AC— DCコンバータ 13は動作が終了し、出力電圧 (後段回路への電源供給）は停止される。

[0031] よって、制御回路 18での保存 ·終了が開始されて力も補助スィッチ 12がオフ動作するまでの期間は、 AC— DCコンバータ 13は動作し続けており、電源装置 100の出力電圧は保持されている。

[0032] ここで、出力電圧 (電源供給）が停止されるタイミングは、電源装置 100内部の遅延回路 15が定める時間（出力保持期間: T)が経過したときのみに発生し、後段の制御回路 18の保存 ·終了状態は監視していない。つまり、遅延回路 15で定めた時間内に保存 ·終了動作を完了できるように、遅延回路 15の時間を設定している。

[0033] 上記したメインスィッチ、補助スィッチと出力電圧との関係を図に示すと図 5に示すようになる。

[0034] 図 6は上記した遅延回路 15の具体的な構成を示している。図 6において、メインスイッチ 14がオンであるか又はオフかであるかを入力電圧にて検出し、トランジスタ 80 をオン'オフすることで、オペアンプ 81, 82にて判定し、補助スィッチ 12であるリレーへの駆動電源供給をトランジスタ 83によって切り替える。

[0035] 図 6において、遅延時間を発生させる回路は、抵抗 84とコンデンサ 85から構成される CR回路の時定数によって、補助スィッチ 12のオフ'遅延時間を決定している。また、メインスィッチ 14がオフ操作された場合には、オペアンプ 82によって瞬時に OFF 信号が送出され、 CPU18でのデータ保存開始指示や OSの終了指示を行う。

[0036] 図 7は、電源装置 100の詳細な構成を示す図である。 AC商用電源 10は、ヒューズ、ラインフィルタ 50を経由して、ユーザによるオン'オフ操作可能なメインスィッチ 14と、メインスィッチ 14に並列に接続される補助スィッチ 12に接続される。メインスィッチ 1 4と、 AC電圧波形を全波整流するダイオードブリッジ 51との間には、メインスィッチ' オン時の突入電流を抑制する抵抗 R1 (55)と、逆流防止用のダイオード 56が接続されている。さらに、メインスィッチ 14を経由して遅延回路 15が図示せぬ制御 ICの起動電圧として供給されるように接続される。

[0037] ダイオードブリッジ 51と DC— DCコンバータ 13との間には、高調波抑制対策のために力率補正を容易に実現させるためのアクティブコンバータとしての力率補正回路 (PFC回路： Power Factor Correction回路） 52が設けられている。図では PFC回路 5 2は制御 IC54と、トランジスタ 58と、ダイオード 59と、コンデンサ 60とから構成される。 PFC回路 52を設けた時の利点としては、商用電源 100の電圧が 100V系、 200V系共通に使用可能となり、世界各地の電源環境に対応できることである。

[0038] PFC回路 52によって交流電圧から変換された直流電圧は、 DC— DCコンバータ 1 3で所望の電圧に変換された後、各回路部へ電源供給される。

[0039] DC— DCコンバータ 13は、 1次卷線と 2次卷線を有するスイッチングトランスを有しており、電気的絶縁を行っている。スイッチング方式には、一般にフライバック方式、フォワード方式等が構成されている。ここでは、特にスイッチング損失を低減し、高効率ィ匕を図るためのソフトスイッチング方式を構成している。

[0040] なお、図 6と図 7に示す駆動電源 Vccは同一のものである。また、図 6に示す、リレーの駆動電源切替えスィッチであるトランジスタ 83は、図 7に示すスィッチ 53に対応するものである。

[0041] 上記した構成において、まず、メインスィッチ 14がユーザによりオン操作されると、商用電源 10からの入力電圧によって遅延回路 15と、図示せぬ PFC回路部制御 IC が起動し、ダイオードブリッジ 51を経由した AC電圧は PFC回路 52で直流電圧に変換された後、 DC— DCコンバータ 13に供給されると、 DC— DCコンバータ 13は起動されて所望の出力電圧を出力する。

[0042] ここで、遅延回路 15が起動されたときには図 7の SW3 (53)はオン状態となっており、 DC— DCコンバータ 13からの補助電源 Vccは補助スィッチ 12であるリレーへ電源が供給され、リレーはオン状態に移行する。

[0043] 補助スィッチ 12であるリレーがオン状態に移行すると、突入電流抑制用の抵抗 55 が直列に接続されているメインスィッチ 14の経路に対して、インピーダンスの低いリレ一を経由した経路で AC電源はダイオードブリッジ 51以降へ供給され、電源動作状態が継続される。

[0044] 次に、電源動作状態から、ユーザによってメインスィッチ 14がオフ操作された場合、図 6のトランジスタ 80はオフになり、それに伴い、オペアンプ 81の反転入力端子電圧が非反転入力端子電圧より高くなり、オペアンプ 81の出力信号はマイナス (負）となり、コンデンサ 85に充電されていた電荷は抵抗 84との時定数に従って放電され、一定時間後にトランジスタ 83がオフに切り替わる。

[0045] また、オペアンプ 82は、メインスィッチ 14がオフ操作されてから、瞬時に CPU18へスィッチオフ信号を送出し、トランジスタ 83がオフに切り替わる間に、 CPU18でのデータ保存 'OS終了を行う。

[0046] トランジスタ 83がオフに切り替わると、図 7の SW3 (53)がオフとなり、補助スィッチ 1 2のリレーへの駆動電源供給は遮断され、商用電源 10からの供給は停止される。更に、 PFC回路 52の制御 IC54も停止することから、 DC— DCコンバータ 13も停止し、結果として、電源装置 100の出力電圧が停止され、後段の各回路部への電源供給が停止する。

[0047] なお、上記実施形態の変形例として、遅延回路が、スイッチングトランスの 1次側では無ぐアイソレーション部を経由して 2次側に位置するようにしてもよい。また、商用電源ではなぐ DC電源を入力としてもよい。

[0048] 次に、メインスィッチ 14が OFFされたことを判別する 2種類の判別信号（OFF, OF F—P)を用いたその他の制御に関して図 8を参照して説明する。

[0049] まず、患者回路 71と 2次回路 140は電気的に絶縁されているため、 OFF信号と OF F—P信号は個別に出力する必要がある。患者回路 71では、 OFF— P信号を受けて、メインスィッチ 14の OFF動作と同時に、 CCDに供給する電源電圧を電流制限回路等の制御により即時に停止することができる。すなわち図 8において、メインスィッチ 1 4は時間 tlで ONした後、 t2で OFFする力該 OFF動作と同時に患者回路用判別信号（OFF— P)力レベルになる。

[0050] また、 2次回路 140においては、 OFF信号により即時にフロントパネルの LEDを消灯する。すなわち図 8において、メインスィッチ 14は時間 tlで ONした後、 t2で OFF するが、該 OFF動作と同時に 2次回路用判別信号 (OFF)が Lレベルになる。これにより、使用者に対して電源 OFF時の不自然な感覚を与えなくて済む。

[0051] また、 2次回路用内部電源出力と患者回路用内部電源出力とはメインスィッチ 14の OFF動作と同時に Lレベルにならず、所定の遅延時間 t= l. 5秒遅れて約 70%のレベルに低下し（時間 t3)、その後、 Lレベルになる。このような内部電源電圧の停止遅延制御を行うことにより、 PCカードなどに画像の電子記録を実行しているときにメインスィッチ 14が OFFされても、画像処理回路では正常に記録動作を完了させることができ、その後シャットダウン処理を実行することができるため、検査画像の消失を回避することができる。また、このような電源シャットダウンの遅延制御により、電源が供給されたままでのスコープ抜去を防止することが可能となり、安全性を高めることができる。

[0052] また、 OFF— P信号は、患者回路 71に対するメインスィッチ 140FFの判別信号であり、この判別信号をもとに CCDへ供給電圧や駆動パルスを実施するが、電気的に大地に対して絶縁されて、る信号であるため、電気メスなどの高周波ノイズの影響を受けやすい。このため、電気メス使用時に画像が消失してしまうなどの問題を発生させないために、図 9に示すような構成による安定ィ匕を図っている。図 9に示す構成は、トランス 101、抵抗 102、コンデンサ 103からなる。

産業上の利用可能性

[0053] 本発明によれば、ユーザによる不慮の電源遮断が行われた場合でもデータの保存が確実に行われる。また、安全性が確保できかつユーザの使用感を損ねることがない。

Claims

請求の範囲

[1] 医療用装置の各部に必要な電源を供給する電源供給部と、

各部への電源供給の遮断を指示する操作があつたときに、一部の処理回路に対する電源供給を当該処理回路での処理が完了するまで保持する保持部と、

各部への電源供給の遮断を指示する操作があつたときに、一部の回路素子に対する電源供給を直ちに停止する停止部と、

を具備する医療用装置。

[2] 前記一部の処理回路は画像処理回路であり、前記一部の回路素子は、撮像素子あるいは表示素子である請求項 1記載の医療用装置。

[3] 各部に必要な電源を供給する電源供給部と、

ユーザが操作可能なメインスィッチと、

前記電源供給部に設けられ、前記メインスィッチと連動して動作する補助スィッチと前記メインスィッチと前記補助スィッチとの間に設けられた遅延回路と、前記メインスィッチの後段に設けられた制御回路と、を具備し、

前記メインスィッチがオフ操作されたときに、前記制御回路により、一部の回路素子に対する電源供給を直ちに停止するとともに、前記遅延回路により当該オフ操作を示す信号を所定時間だけ遅延させ、遅延された信号に基づいて前記補助スィッチにより一部の処理回路に対する電源供給を遮断する医療用装置。

[4] 前記遅延回路は、抵抗とコンデンサとから構成される CR回路を含み、該 CR回路の時定数によって前記遅延時間が決定される請求項 3記載の医療用装置。