專利名稱：內窺鏡用溫度控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對內窺鏡前端的溫度進行控制的內窺鏡用溫度控制裝置。
背景技術：
近年來，內窺鏡裝置例如用于醫(yī)療領域、工業(yè)領域等各種領域中。在醫(yī)療領域中， 內窺鏡裝置例如用于體腔內的臟器觀察、使用處置器械的治療處置、內窺鏡觀察下的外科手術等。
在這種醫(yī)療領域中，內窺鏡被插入與體溫相等的溫度、且濕度較高的環(huán)境的體內。 在內窺鏡插入這種環(huán)境的情況下，有時在配置于內窺鏡前端部的玻璃罩上產生模糊。為了防止該模糊，需要對玻璃罩進行加溫后插入體內，從而導致不方便。
因此，在日本特開2007-175230號公報中公開了如下裝置通過加熱器對內窺鏡前端的玻璃罩進行加熱，并且，通過檢測玻璃罩溫度的溫度傳感器來控制加熱器，進行溫度控制。
但是，在現(xiàn)有例中，在溫度調整用的各元件之一產生故障的情況下，無法可靠地進行溫度計測，不能進行準確的溫度控制，存在無法防止玻璃罩的模糊的問題。
本發(fā)明的目的在于，提供在溫度控制用的各元件之一產生故障的情況下等能夠 強制停止加熱的內窺鏡用溫度控制裝置。發(fā)明內容
用于解決課題的手段
本發(fā)明的一個方式的內窺鏡用溫度控制裝置的特征在于，具有加熱器，其配置在內窺鏡中，伴隨電力供給而被加熱；電源電路，其與電源連接，產生供給所述加熱器的電力， 經由電源線對所述加熱器供給所產生的電力；溫度檢測部，其檢測由所述加熱器加熱的被加熱物的溫度；半導體開關，其設置在所述電源線上，切換針對所述加熱器的電力的供給/ 切斷；控制部，其根據(jù)所述溫度檢測部的溫度檢測結果控制所述半導體開關來進行所述被加熱物的溫度控制，并且，根據(jù)所述溫度檢測結果進行斷開所述半導體開關的加熱停止控制；機械開關，其設置在從所述電源到所述加熱器的電力供給用的線上，切換所述線的導通 /切斷；以及加熱停止電路，其在所述加熱器的溫度控制產生異常的情況下，進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。


圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的內窺鏡用溫度控制裝置的框圖。
圖2是示出采用圖1的內窺鏡用溫度控制裝置的內窺鏡裝置的概略結構的外觀圖。
圖3是插入部6的概略結構圖。
圖4是沿著圖3的I1-1I線的概略剖視圖。
圖曲線圖。
圖
圖
圖
5是橫軸取時間、縱軸取熱敏電阻27的溫度來說明基于FPGA30的溫度控制的具體實施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的內窺鏡用溫度控制裝置的框圖。圖2是示出采用圖1的內窺鏡用溫度控制裝置的內窺鏡裝置的概略結構的外觀圖。
首先，參照圖2對內窺鏡裝置的概要進行說明。如圖2所示，內窺鏡裝置I構成為包括內窺鏡2、光源裝置3、進行溫度控制的照相機控制單元(以下簡記為CCU) 4。
內窺鏡2構成為包括插入觀察對象中的插入部6、以及與插入部6的基端部連接的操作部7。該操作部7設有用于對內窺鏡2進行操作的開關類，與光源裝置3和CCU4連接。(XU4在內部具有包含CPU8的各種裝置和電路。
通過將內窺鏡2的插入部6插入人體來進行基于該內窺鏡裝置I的觀察。該情況下，例如以穿過人體的腹壁的方式配置未圖示的套管，將插入部6插入該套管中，從而引導到期望的觀察部位。
在插入部6中內插有后述的光導，能夠對觀察部位照射來自光源裝置3的照明光。 進而，插入部6在前端部配置有攝像單元，該攝像元件根據(jù)CCU4的控制對來自觀察部位的反射光進行攝像。
而且，(XU4通過包含CPU8的各種裝置和電路而進行動作，對所攝像的圖像進行處理，處理后的圖像例如被輸出到未圖示的監(jiān)視器等進行顯示。
接著，使用圖3對插入部6的詳細結構進行說明。
圖3是插入部6的概略結構圖。如圖3所示，插入部6構成為包括內管10、以及直徑比內管10大且配置成覆蓋內管10的外周面的外管11。由于外管11有時直接接觸活體組織，所以，內管10和外管11由絕緣材料構成。
并且，如圖3所示，內管10具有透鏡12、構成攝像部的電荷耦合元件(以下簡記為 CCD) 13、構成發(fā)熱部的加熱器14。加熱器14為環(huán)形狀，其環(huán)形狀的外周面沿著內管10的前端部的內壁面配置。
透鏡12配置在內管10的前端部的環(huán)形狀的加熱器14的內周側。并且，(XD13配置成受光面位于透鏡12使來自外部的光在內管10的內部成像的位置。
另一方面，在外管11中，沿著外管11的軸向內插有作為光導纖維的光導15，光導 15的前端在外管11的前端面露出。并且，在外管11的前端部配置有由透射光的部件構成的圓板狀的玻璃罩16。
而且，作為溫度檢測部的溫度傳感器17配置成接觸玻璃罩16的與透鏡12對置的內側的面。作為溫度傳感器17，例如可以采用熱敏電阻。為了準確地檢測溫度，優(yōu)選溫度傳感器17配置在玻璃罩16的附近。另外，玻璃罩16也可以由透鏡構成。并且， 也可以不設置光導15,而在插入部6的前端部具有發(fā)光二極管。
下面，使用剖視圖對更加詳細的插入部6的結構進行說明。
圖4是沿著圖3的I1-1I線的概略剖視圖。如圖4所示，(XD13、加熱器14和溫度傳感器17分別經由信號線L與(XU4連接。加熱器14和溫度傳感器17分別配置在(XD13 的攝像范圍(圖中雙點劃線示出攝像范圍)以外的位置。
另外，加熱器14不限于上述位置和形狀，只要配置在從內管10的前端部到對置的玻璃罩16的對置面之間、且(XD13的攝像范圍以外即可，可以是任意位置和形狀。
如上所述，光源裝置3中產生的照明光由光導15導光，從插入部6的前端、SP外管11的前端進行照射。來自被照明的觀察部位的反射光透射過玻璃罩16，通過透鏡12在 (XD13的受光面上成像。(XD13由(XU4控制，對所成的像進行攝像，向(XU4輸出攝像信號。
并且，加熱器14和溫度傳感器17是用于防止在將插入部6插入人體內時產生的玻璃罩16的模糊的結構要素。通過(XU4，加熱器14被施加電壓而發(fā)熱，對玻璃罩16進行加溫。
通過溫度傳感器17檢測玻璃罩16的溫度。該溫度傳感器17的電阻值例如根據(jù)溫度而變化，始終通過(XU4檢測電阻值。而且，(XU4根據(jù)檢測到的溫度來控制對加熱器14 施加的電壓，使得玻璃罩16的溫度成為規(guī)定溫度。
在圖1中，加熱器26和熱敏電阻27相當于圖3和圖4的加熱器14和溫度傳感器 17。S卩，圖1所示的內窺鏡用溫度控制裝置中的加熱器26和熱敏電阻27內置在內窺鏡2 中。圖1的其他結構要素內置在(XU4中。
經由設置在電源線20上的開關23、24和寄存器25對加熱器26供給例如+20V的電源電壓。另外，開關23是機 械式繼電器，開關24是MOS開關等半導體開關。從電源經由開關32對D⑶C轉換器(以下簡記為DOTC) 22提供+5V的電源電壓，D⑶C22將電源電壓轉換為例如+20V而供給到電源線20。
加熱器26的一端與寄存器25連接，另一端與基準電位點連接。在開關32、23、 24接通的情況下，經由寄存器25對加熱器26供給+20V的電源電壓，加熱器26進行加熱。 FPGA30通過對開關24進行接通、斷開控制，對加熱器26的溫度進行控制。
如上所述，熱敏電阻27成為與玻璃罩16的溫度對應的電阻值。AMP28產生與熱敏電阻27的電阻值對應的電壓并輸出到Α/D轉換器29。Α/D轉換器29將所輸入的模擬值轉換為數(shù)字信號并輸出到FPGA30。這樣，對FPGA30提供玻璃罩16的溫度的檢測結果。FPGA30 對開關24進行接通、斷開控制，使得溫度的檢測結果為規(guī)定范圍內的值。
圖5是橫軸取時間、縱軸取熱敏電阻27的溫度來說明基于FPGA30的溫度控制的曲線圖。
在使用內窺鏡裝置進行外科手術等時，有時在配置于內窺鏡插入部的前端部的玻璃罩16中產生模糊。因此，通過將玻璃罩16確保為高于體溫且不會使活體組織引起燙傷的程度的溫度、例如38°C以上42°C以下，能夠防止模糊。
FPGA30例如根據(jù)玻璃罩16的溫度檢測結果，每隔IOms對開關24的接通、斷開進行控制。當加熱器26的加熱開始后，F(xiàn)PGA30每隔IOms檢測溫度。當檢測溫度超過42°C 時，F(xiàn)PGA30斷開開關24。由此，停止對加熱器26供給電源電壓。于是，加熱器26的溫度停止上升，加熱器26的溫度開始下降。與此相伴，當熱敏電阻27的檢測溫度為40°C以下時，F(xiàn)PGA30再次接通開關24。這樣，再次開始對加熱器26供給電源電壓，加熱器26的溫度上升。
FPGA30此后反復進行同樣的動作，進行溫度控制，使得檢測溫度大致成為40°C與 42 °C之間的溫度。
在本實施方式中，F(xiàn)PGA30在檢測到各部的故障后，斷開開關24。S卩，開關24具有進行溫度控制用的電源電壓的供給斷開的功能，并且，具有在部件故障時停止對加熱器26 供給電源的加熱停止開關的功能。
為了進行溫度控制，這種開關24比較頻繁地反復進行接通、斷開。因此，當考慮接通、斷開耐性時，作為開關24，需要使用半導體開關。但是，半導體開關在故障時成為短路狀態(tài)。即，在開關24故障的情況下，無法通過FPGA30斷開開關24，無法停止對加熱器26供給電源。
因此，在本實施方式中，在電源線20上與開關24串聯(lián)地配置開關23。通過使用在故障時成為開放狀態(tài)的機械式繼電器作為開關23，在開關24故障時能夠可靠地停止對加熱器26供給電源，能夠防止加熱器26的過加熱。
并且，在本實施方式中，在對電源線20供給電源電壓的D⑶C22的輸入端側配置作為機械式繼電器的開關32。通過斷開開關32，停止從DCDC22供給電源電壓，能夠防止開關 24故障時的加熱器26的過加熱。
在本實施方式中，通過比較器33對開關23進行接通、斷開控制。對比較器33提供AMP28的輸出。比較器33對AMP28的輸出和規(guī)定閾值電壓進行比較，在AMP28的輸出超過閾值電壓的情況下，斷開開關23。由此，在從AMP28產生異常電壓值的情況下，能夠斷開開關23，能夠防止加熱器26成為過加熱狀態(tài)。
另外，在本實施方式中，說明了通過比較器33對開關23進行接通、斷開控制的例子，但是，如圖7所示，也可以通過FPGA30對開關23進行接通、斷開控制。
進而，說明了比較器33對開關23進行接通、斷開控制的例子，但是，如圖8所示， 也可以通過比較器33對開關32進行接通、斷開控制。
并且，在本實施方式中，通過監(jiān)視定時器(以下稱為WDT)31對開關32進行接通、斷開控制。對WDT31供給來自FPGA30的時鐘，通過停止從FPGA30供給時鐘，WDT31對FPGA30 的異常等進行檢測。當停止從FPGA30供給時鐘時，WDT31斷開開關32。由此，在FPGA30產生異常的情況下，能夠斷開開關32，能夠防止加熱器26成為過加熱狀態(tài)。
另外，在本實施方式中，說明了 WDT31對開關32進行接通、斷開控制的例子，但是， 如圖9所示，WDT31也可以對開關23進行接通、斷開控制。
并且，在本實施方式中，寄存器25的輸入輸出端的電壓被供給到運算放大器34。 運算放大器34求出寄存器25的輸入輸出端的電壓差，檢測電源線20中流過的電流。運算放大器34向Α/D轉換器29輸出基于檢測到的電流值的輸出。Α/D轉換器29將運算放大器34的檢測電流提供給FPGA30。FPGA30在判定為運算放大器34的檢測電流存在異常的情況下，斷開開關24，或者停止對WDT31供給時鐘。另外，Α/D轉換器29以時間分割的方式取入AMP28的輸出和運算放大器34的輸出，轉換為數(shù)字信號并輸出。
接著，參照圖6的流程圖對各部的故障和 故障時的控制進行說明。
開關23、32由機械式繼電器構成，通常時接通。因此，在通常時，對EOC22供給電源電壓，D⑶C20對電源線供給+20V。在通常時，由于開關23接通，所以，電源線20的+20V 的電壓在開關24接通時經由寄存器25施加給加熱器26，在開關24斷開時不施加給加熱器 26。
在步驟SI中，熱敏電阻27檢測玻璃罩16的溫度。并且，在步驟Sll中，運算放大器34檢測寄存器25中流過的電流。并且，在步驟S21中，WDT31監(jiān)視FPGA30輸出的時鐘。
熱敏電阻27的輸出通過AMP28放大并通過A/D轉換器29轉換為數(shù)字信號后，供給到FPGA30。FPGA30存儲溫度檢測結果(步驟S2)，監(jiān)視溫度檢測結果的歷史(步驟S3)。
(I)熱敏電阻27的故障
考慮由于熱敏電阻27的故障而使熱敏電阻27成為開放狀態(tài)或短路狀態(tài)。例如， 考慮由于機械沖擊等而切斷熱敏電阻27或與熱敏電阻27連接的纜線。該情況下，AMP28的輸出和A/D轉換器29的輸出根據(jù)熱敏電阻27的開放或短路狀態(tài)而成為規(guī)定上限值或下限值。FPGA30在A/D轉換器29的輸出成為規(guī)定上限值或下限值的情況下，判定為熱敏電阻 27產生故障(步驟S4)，斷開開關24。由此，加熱器26的加熱停止(步驟S10)。
(2)加熱器26的故障
考慮由于加熱器26的故障而使加熱器26成為開放狀態(tài)或短路狀態(tài)。在加熱器26 開放的情況下 ，電流不從電源線20經由加熱器26流到基準電位點。因此，寄存器25中不流過電流。運算放大器34檢測到寄存器25未產生電壓降，將檢測結果輸出到A/D轉換器 29。A/D轉換器29向FPGA30輸出運算放大器34的輸出。在開關24的接通期間內寄存器 25中不流過電流的情況下，F(xiàn)PGA30在步驟S12中判斷為加熱器26的故障，此后斷開開關 24。
并且，在加熱器26成為短路狀態(tài)的情況下，寄存器25中流過與加熱器26正常的情況不同的電流。運算放大器34檢測寄存器25中流過的電流，將檢測結果輸出到A/D轉換器29。FPGA30根據(jù)寄存器25中流過的電流的檢測結果判斷為加熱器26處于短路狀態(tài)時(步驟S12)，此后斷開開關24。
(3)開關24 (M0S開關)的故障
開關24故障時成為短路狀態(tài)。在通常時，開關23也接通，寄存器25中始終流過電流。通過運算放大器34檢測該電流，檢測結果經由A/D轉換器29供給到FPGA30。FPGA30 在對開關24進行斷開控制的期間內檢測到寄存器25中流過電流的情況下，判斷為開關24 產生故障(步驟S12)，停止對WDT31供給時鐘。
當停止從FPGA30供給時鐘時(步驟S22)，WDT31斷開開關32。由此，停止對DCDC22 供給電源，D⑶C22停止對電源線20供給+20V的電壓。由此，防止加熱器26的加熱，并且還防止泄漏電流(步驟S10)。
另外，在本實施方式中，在開關24故障時，通過斷開開關32來防止加熱器26的加熱，但是，顯而易見，也可以構成為根據(jù)FPGA30的輸出而斷開開關23。
(4)開關23 (機械式繼電器)的故障
開關23在故障時開放。因此，即使開關23產生故障，加熱器26也不會被加熱。因此，在本實施方式中，不對應于開關23的故障。
(5)AMP28 等的故障
考慮由于開關24的故障等而使加熱器26的溫度上升得超過規(guī)定閾值。比較器33檢測AMP28的輸出是否超過規(guī)定閾值電壓(步驟S4)，在超過的情況下，輸出斷開開關23的輸出。通過這種比較器33的控制停止加熱器26的加熱(步驟S10)，由此，能夠防止加熱器 26的溫度異常上升。
但是，在AMP28產生故障的情況下，雖然由熱敏電阻27檢測到的溫度較低，但是， 有時從AMP28輸出較高的電壓。該情況下，能夠通過比較器33斷開開關23，沒有問題。
但是，相反，由于AMP28的故障，有時相對于由熱敏電阻27檢測到的溫度而從 AMP28輸出較低的電壓。該情況下，無法通過比較器33斷開開關23。但是，該情況下，F(xiàn)PGA30 也存儲開關24的狀態(tài)與來自A/D轉換器29的檢測溫度之間的關系，在連續(xù)規(guī)定時間接通開關24、檢測溫度也沒有上升到規(guī)定溫度的情況下，能夠判斷為AMP28或A/D轉換器29等的故障(步驟S6)。FPGA30在檢測到AMP28或A/D轉換器29的故障的情況下，此后斷開開關24。
(6) FPGA3O 的故障
能夠通過WDT31檢測FPGA30的故障。WDT31在由于停止從FPGA30供給時鐘而檢測為其故障時(步驟S22)，斷開開關32。由此，防止加熱器26的加熱(步驟S10)。
(7)加熱器26或熱敏電阻27從玻璃罩16附近脫落
例如，在熱敏電阻27從安裝位置脫落的情況下，根據(jù)脫落的場所，有時熱敏電阻 27無法充分檢測玻璃罩16的溫度，有時成為加熱器26的溫度上升到必要以上的設定。在正常時，在開關24接通的情況下，加熱器26被施加電壓而加熱，認為熱敏電阻27的溫度必定上升。FPGA30例如以IOms間隔取入來自熱敏電阻27的溫度檢測結果，對開關24進行接通、斷開控制，判定檢測溫度是否上升與該間隔對應的上升量(步驟 S5)。FPGA30在未檢測到期待的溫度上升的情況下，估計為由于熱敏電阻27的脫落或高壓蒸汽引起的故障等。
FPGA30在開關24的接通控制時未產生期待的溫度上升的情況下，判斷為脫落等的異常，斷開開關24。由此，能夠防止由于熱敏電阻27的脫落等的異常而使加熱器26異常被加熱(步驟S10)。
這樣，在本實施方式中，根據(jù)玻璃罩的檢測溫度對半導體開關進行接通、斷開控制，進行加熱器的溫度控制。該情況下，F(xiàn)PGA檢測到異常時，進行斷開半導體開關的加熱停止操作。進而，在本實施方式中，考慮在半導體開關產生故障的情況下成為短路狀態(tài)，在電源線或電源供給線上設置機械式繼電器等的機械開關，通過FPGA或其他部件對這些開關進行控制，可靠地防止加熱器的過加熱。由此，在本實施方式中，能夠防止玻璃罩的模糊，并且，在產生單一故障的情況下也進行加熱停止控制，能夠確保安全的溫度。
本申請以2010年9月22日在日本申請的日本特愿2010-212525號為優(yōu)先權主張的基礎進行申請，上述公開內容被引用到本申請說明書、權利要求書和附圖中。
權利要求
1.一種內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 該內窺鏡用溫度控制裝置具有 加熱器，其配置在內窺鏡中，伴隨著電力供給而被加熱； 電源電路，其與電源連接，產生供給所述加熱器的電力，經由電源線對所述加熱器供給所產生的電力； 溫度檢測部，其檢測由所述加熱器加熱的被加熱物的溫度； 半導體開關，其設置在所述電源線上，切換針對所述加熱器的電力的供給/切斷；控制部，其根據(jù)所述溫度檢測部的溫度檢測結果控制所述半導體開關來進行所述被加熱物的溫度控制，并且，根據(jù)所述溫度檢測結果進行斷開所述半導體開關的加熱停止控制； 機械開關，其設置在從所述電源到所述加熱器的電力供給用的線上，切換所述線的導通/切斷；以及 加熱停止電路，其在所述加熱器的溫度控制產生異常的情況下，進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 所述機械開關設置在從所述電源到電源電路的線上和從所述電源電路到所述加熱器的電源線上的至少一方上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 至少檢測所述半導體開關的故障，進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。
4.根據(jù)權利要求1 3中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 在根據(jù)所述溫度檢測結果檢測到所述被加熱物的溫度為規(guī)定閾值以上的高溫的情況下，所述加熱停止電路進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。
5.根據(jù)權利要求1 4中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 所述內窺鏡用溫度控制裝置具有控制部監(jiān)視電路，該控制部監(jiān)視電路檢測所述控制部的故障，進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。
6.根據(jù)權利要求1 5中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 在根據(jù)所述溫度檢測結果檢測到所述被加熱物的溫度為規(guī)定閾值以上的高溫的情況下，所述控制部進行斷開所述半導體開關的加熱停止控制。
7.根據(jù)權利要求1 6中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 在根據(jù)所述溫度檢測結果檢測到所述溫度檢測部和所述加熱器中的至少一方的異常的情況下，所述控制部進行斷開所述半導體開關的加熱停止控制。
8.根據(jù)權利要求1 7中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 所述加熱停止電路由所述控制部的一部分功能構成， 所述加熱停止電路至少檢測所述半導體開關的故障，進行斷開所述機械開關的加熱停止控制。
9.根據(jù)權利要求1 8中的任意一項所述的內窺鏡用溫度控制裝置，其特征在于， 所述加熱停止電路具有 電流檢測部，其檢測所述電源線中流過的電流；以及 開關控制部，其由所述控制部的一部分功能構成，根據(jù)所述電流檢測部的檢測結果對所述機械開關 進行接通/斷開控制。
全文摘要
內窺鏡用溫度控制裝置具有加熱器；電源電路，其與電源連接，產生供給加熱器的電力，經由電源線對加熱器供給所產生的電力；溫度檢測部，其檢測由加熱器加熱的被加熱物的溫度；半導體開關，其設置在電源線上，切換針對加熱器的電力的供給/切斷；控制部，其根據(jù)溫度檢測部的溫度檢測結果控制半導體開關來進行被加熱物的溫度控制，并且，根據(jù)溫度檢測結果進行斷開半導體開關的加熱停止控制；機械開關，其設置在從電源到加熱器的電力供給用的線上，切換線的導通/切斷；以及加熱停止電路，其在加熱器的溫度控制產生異常的情況下，進行斷開機械開關的加熱停止控制。
文檔編號H05B3/00GK103002789SQ201180035319
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2010年9月22日
發(fā)明者瀨川和則 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社