JP7097771B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本開示は、内視鏡装置に関する。 The present disclosure relates to an endoscopic apparatus.
従来、体内の腸壁などの画像を撮影するために内視鏡装置が用いられている。内視鏡装置は、可撓性のある管を体内で操作するための操作部を有する内視鏡スコープと、内視鏡スコープの先端から光を照射するための光源および内視鏡スコープから受信した画像を処理するプロセッサ等を有する内視鏡プロセッサとを備え、両者は互いに接続して使用される。内視鏡スコープで撮影した画像は、例えば、電気信号に変換され通信ケーブルを介して内視鏡プロセッサに送信され、内視鏡プロセッサと接続されたモニタに表示される。 Conventionally, an endoscope device has been used to take an image of an intestinal wall in the body. The endoscope device receives from an endoscope scope having an operation unit for manipulating a flexible tube inside the body, a light source for irradiating light from the tip of the endoscope scope, and an endoscope scope. It is equipped with an endoscope processor having a processor or the like for processing the image, and both are used by connecting to each other. The image taken by the endoscope scope is converted into an electric signal, transmitted to the endoscope processor via a communication cable, and displayed on a monitor connected to the endoscope processor, for example.
内視鏡スコープと内視鏡プロセッサとの接続部は、強度を保つ必要があることから金属材料によって形成されている。そのため、上記接続部には、室内に帯びた静電気または内視鏡スコープを内視鏡プロセッサに接続する際にユーザに帯びていた静電気が移り、帯電してしまうことがある。接続部における帯電量が大きくなると接続部内を通る信号ケーブルに放電し、信号ケーブルと接続された基板上の電子部品が破壊されてしまう恐れがある。 The connection between the endoscope scope and the endoscope processor is made of a metal material because it needs to maintain its strength. Therefore, static electricity charged in the room or static electricity charged to the user when the endoscope scope is connected to the endoscope processor may be transferred to the connection portion and become charged. If the amount of charge in the connection portion becomes large, the signal cable passing through the connection portion may be discharged, and the electronic components on the substrate connected to the signal cable may be destroyed.
上記問題を防ぐために、特許文献1には、コンデンサと抵抗の並列回路を備える静電気誘導部を有する内視鏡プロセッサが開示されている。特許文献1に記載された内視鏡プロセッサでは、内視鏡スコープと内視鏡プロセッサとの接続部に静電気が侵入した場合であっても、コンデンサ側に電気を逃がすことが可能である。 In order to prevent the above problem, Patent Document 1 discloses an endoscope processor having an electrostatic induction unit including a parallel circuit of a capacitor and a resistor. In the endoscope processor described in Patent Document 1, even when static electricity enters the connection portion between the endoscope scope and the endoscope processor, electricity can be released to the capacitor side.
しかしながら、特許文献1に記載された内視鏡装置では、接続部に静電気が侵入するとコンデンサに大きな電流が流れ、その際に信号ケーブルに誘導電流が生じる可能性がある。信号ケーブルに発生した誘導電流は、信号ケーブルと接続された基板上の電子部品を破損させる恐れがある。つまり、内視鏡装置内の電子回路の故障を防ぎ安全に利用するためには、金属製の接続部から信号ケーブルに放電することを防ぐとともに、接続部からグラウンドに向かって大きな電流が流れることを防ぐ必要がある。 However, in the endoscope device described in Patent Document 1, when static electricity enters the connection portion, a large current flows through the capacitor, and at that time, an induced current may be generated in the signal cable. The induced current generated in the signal cable may damage the electronic components on the board connected to the signal cable. In other words, in order to prevent the failure of the electronic circuit in the endoscope device and use it safely, it is necessary to prevent the metal connection from discharging to the signal cable and to allow a large current to flow from the connection to the ground. Need to be prevented.
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、内視鏡装置の安全性を高める技術を提供する。 The present disclosure has been made in view of the above points, and provides a technique for enhancing the safety of the endoscope device.
上記課題を解決するために、内視鏡スコープが備える第1の金属接続部と内視鏡プロセッサが備える第2の金属接続部とを嵌合して複数の信号線を接続することにより使用する内視鏡装置であって、前記第2の金属接続部は、互いに直列に接続されたコンデンサおよび電流抑制抵抗と、前記コンデンサおよび前記電流抑制抵抗とは並列に接続された放電抵抗と、を備える静電気誘導回路を介して接地されている、内視鏡装置を提供する。 In order to solve the above problems, it is used by fitting a first metal connection portion of the endoscope and a second metal connection portion of the endoscope processor to connect a plurality of signal lines. In the endoscope apparatus, the second metal connection portion includes a capacitor and a current suppression resistor connected in series with each other, and a discharge resistance connected in parallel with the capacitor and the current suppression resistor. Provided is an endoscopic device that is grounded via an electrostatic induction circuit.
本開示によれば、内視鏡装置の安全性を高めることができる。 According to the present disclosure, the safety of the endoscope device can be enhanced.
<第1の実施形態>
図1は、内視鏡装置を概略的に示す図である。内視鏡装置は、内視鏡スコープ1と内視鏡プロセッサ2とを備える。内視鏡スコープ1と内視鏡プロセッサ2とは、図1に示されているように、互いに接続されて使用され、画像信号および制御信号の送受信や観察対象に照射する光の伝導が行われる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope device. The endoscope device includes an endoscope scope 1 and an
内視鏡スコープ1は、可撓性のある管を操作する操作部11を備え、操作部11を操作することによって、例えば、上記管の先端を屈折させたり管の先端に設けられた患部を処置する鉗子を操作することができる。また、内視鏡スコープ1の先端12には撮像素子が設けられており、例えば、患者の体内を撮像することができる。撮像された画像は、電気信号に変換されて内視鏡プロセッサ2に送られ、内視鏡プロセッサ2と接続されたモニタDに映しだされる。
The endoscope scope 1 includes an
内視鏡スコープ1は、制御信号を送受信するための制御信号用ケーブルおよび画像信号を送受信するための画像信号用ケーブルを有する第1コネクタ13と内視鏡プロセッサ2が備える光源から発せられた光を伝える光ガイドを有する第2コネクタ14とを備え、それぞれ、内視鏡プロセッサ2に挿入されて接続される。なお、内視鏡スコープ1には、上記第1コネクタ13内に電源供給ケーブルを設けて電力を供給してもよいし、電磁コイルを用いて非接触で電力を供給してもよい。
The endoscope scope 1 is light emitted from a light source included in a
内視鏡プロセッサ2は、画像信号プロセッサを有し、内視鏡スコープ1から受信した画像信号を補正してモニタDに表示する。また、上記のとおり、内視鏡プロセッサ2は光源(図示せず)を有し、光ガイド(図示せず)を通して内視鏡スコープ1の先端から光を照射する。
The
図2は、内視鏡スコープ1と内視鏡プロセッサ2との接続部分の構成を模式的に示した断面図である(なお、図2では第2コネクタ14は省略されている。)。内視鏡スコープ1は、アナログデジタルコンバータ、制御回路、タイミングジェネレータ、サンプリング回路等(図示せず)が配置された基板15を備える。基板15が備える各電子部品は、画像信号用ケーブル、制御信号用ケーブルおよび電源供給ケーブル等を介して内視鏡プロセッサ2が備える基板16に設けられた電源部等(図示せず)と接続される。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the connection portion between the endoscope scope 1 and the endoscope processor 2 (note that the
内視鏡スコープ1側の基板15と内視鏡プロセッサ2側の基板16とに設けられた電子回路は、患者回路と称される。患者回路は、安全上の理由から内視鏡プロセッサ2の筐体とは絶縁されて接地される(図2中、PGはグラウンド)。したがって、内視鏡プロセッサ2が備える患者回路側の基板16とそれとは別の画像処理チップ等(図示せず)が積載された基板17とはコンデンサCを介して接続され、基板17は内視鏡プロセッサ2の筐体と接続されて接地されている(図2中、FGはグラウンド)。
The electronic circuits provided on the
また、内視鏡スコープ1が備える第1コネクタ13は、内部に円筒状の金属製のコネクタ(第1の金属接続部18)を有し、内視鏡プロセッサ2が備える円筒状の金属製のコネクタ(第2の金属接続部19)と嵌合される。この際、内視鏡スコープ1側のコネクタ(第1の金属接続部18)が備える雌の接続ピンと内視鏡プロセッサ2側のコネクタ(第2の金属接続部19)が備える雄の接続ピンとが接続される。なお、コネクタの形状は、四角でも台形でもよい。以下、本明細書では、接続ピンと基板15および16を接続するケーブルとを併せて信号線と称する。
Further, the
第2の金属接続部19は、互いに直列に接続されたコンデンサCおよび電流抑制抵抗Rrと、コンデンサCおよび電流抑制抵抗Rrとは並列に接続された放電抵抗Rdとを備える静電気誘導回路20を介して接地されている。
The second
図2に示されているように、内視鏡スコープ1と内視鏡プロセッサ2との接続箇所にはわずかな隙間があり、室内空気中の静電気が金属製のコネクタに帯電してしまうことがある。また、金属製のコネクタには、内視鏡スコープ1と内視鏡プロセッサ2とを接続する際にユーザに帯電していた静電気が移る可能性がある。
As shown in FIG. 2, there is a slight gap at the connection point between the endoscope scope 1 and the
放電抵抗Rdは、比較的大きい抵抗値を有し、静電気が累積的に第1の金属接続部18および/または第2の金属接続部19へ侵入した際に、コンデンサCに蓄積された電荷を少量ずつ放電させる役割を果たす。
The discharge resistance Rd has a relatively large resistance value, and when static electricity cumulatively enters the first
電流抑制抵抗Rrは、金属製のコネクタに静電気が侵入した際にコンデンサCに流れる電流が大きくならないようにする役割を果たす。電流抑制抵抗Rrは、抵抗値が大きすぎると、第1の金属接続部18から信号線に放電されやすくなる。そのため、電流抑制抵抗Rrは、抵抗値が大きくなりすぎないようにする必要があり、且つ、金属製のコネクタに静電気が侵入した際にコンデンサCに流れる電流の抑制効果が得られる程度の抵抗値を有する必要がある。したがって、電流抑制抵抗Rrの抵抗値には、上限および下限が設けられる。
The current suppression resistance Rr plays a role of preventing the current flowing through the capacitor C from increasing when static electricity enters the metal connector. If the resistance value of the current suppression resistor Rr is too large, the current suppression resistor Rr is likely to be discharged from the first
図3は、電流抑制抵抗Rrが良好に機能する抵抗値の範囲を概念的に示した図である。図3において、縦軸は、内視鏡装置に誤動作または電子基板の破壊が生じる確率Pを示し、横軸は電流抑制抵抗Rrの抵抗値を示す。 FIG. 3 is a diagram conceptually showing a range of resistance values in which the current suppression resistor Rr functions well. In FIG. 3, the vertical axis shows the probability P that the endoscope device malfunctions or the electronic substrate is destroyed, and the horizontal axis shows the resistance value of the current suppression resistance Rr.
図3に示されているように、電流抑制抵抗Rrの抵抗値が大きくなるにつれて、内視鏡装置に誤動作または電子基板の破壊が生じる確率Pが減少して極小値に到達し、その後、電流抑制抵抗Rrの抵抗値が大きくなるにつれて、内視鏡装置に誤動作または電子基板の破壊が生じる確率Pが上昇する。本開示では、内視鏡装置に誤動作または電子基板の破壊が生じる確率Pが極小値をとる電流抑制抵抗Rrの値近辺をOK領域と称し、それ以外の抵抗値をNG領域と称する。 As shown in FIG. 3, as the resistance value of the current suppression resistance Rr increases, the probability P that the endoscope device malfunctions or the electronic substrate is destroyed decreases and reaches the minimum value, and then the current is reached. As the resistance value of the suppression resistance Rr increases, the probability P that the endoscope device malfunctions or the electronic substrate is destroyed increases. In the present disclosure, the vicinity of the value of the current suppression resistance Rr at which the probability P at which the probability P of the endoscope device malfunctions or the destruction of the electronic substrate takes a minimum value is referred to as an OK region, and the other resistance values are referred to as an NG region.
図4は、複数の信号線のうち第1の金属接続部18と最も距離が短い信号線までの距離dと電流抑制抵抗Rrとの関係を概念的に示す図である。上に述べたように、電流抑制抵抗Rrは、抵抗値が大きすぎると、第1の金属接続部18から信号線に放電されやすくなる。一方、金属接続部から信号線までの距離dが大きければ、第1の金属接続部18から信号線へ放電する現象が起きにくくなる。
FIG. 4 is a diagram conceptually showing the relationship between the distance d to the signal line having the shortest distance from the first
それ故、距離dが大きくなるにつれて電流抑制抵抗Rrの抵抗値を大きくすることにより、誘導電流が生じた際の影響を小さくすることができる。換言すると、電流抑制抵抗Rrの抵抗値は、複数の信号線のうち第1の金属接続部18と最も距離が短い信号線までの距離dと比例するように決定してもよい。本発明者は、実験を繰り返すことにより、上記距離dと電流抑制抵抗RrのOK領域の抵抗値との関係を見出した。
Therefore, by increasing the resistance value of the current suppression resistor Rr as the distance d increases, the influence when an induced current is generated can be reduced. In other words, the resistance value of the current suppression resistor Rr may be determined to be proportional to the distance d to the signal line having the shortest distance from the first
図5は、複数の信号線のうち第1の金属接続部18と最も距離が短い信号線までの距離dと電流抑制抵抗Rrとの関係を示す別の図である。図5において、点線が電流抑制抵抗Rrの上限を示し、実線が電流抑制抵抗Rrの下限を示す。図5に示されているとおり、電流抑制抵抗RrのOK領域の下限および上限は、それぞれ、以下の式1、式2および3によって規定される。
A≦Rr≦B・・・(式1)
A=101.232×d-101.6016・・・(式2)
B=101.232×d+198.3984・・・(式3)
FIG. 5 is another diagram showing the relationship between the distance d to the signal line having the shortest distance from the first
A ≤ Rr ≤ B ... (Equation 1)
A = 101.232 × d-101.6016 ... (Equation 2)
B = 101.232 × d + 198.3984 ... (Equation 3)
図6は、第1コネクタ13を部分的に切り取って示した図である。図6(a)には、信号線および円筒状の金属製のコネクタが並走する長さL(第1の金属接続部18の基端側から第2の金属接続部19の基端側までの長さ)を5.5cmとし、複数の信号線のうち第1の金属接続部18と最も距離が短い信号線までの距離dが1.3mmとして設計された第1コネクタ13の例が示されている。また、図6(b)には、第1の金属接続部18と複数の信号線との断面図が示されている。
FIG. 6 is a diagram showing the
例えば、図6(a)に例示された、d=1.3mm、L=5.5cmの場合には、Rr≦300Ωとすると有効に静電気による不具合または基板の破壊を防止することができた。上記関係式が成り立つように電流抑制抵抗Rrの抵抗値を選択した場合、例えば、信号線および円筒状の金属製のコネクタが並走する長さLが10cm以下の範囲では静電気の放電または誘導電流の発生を抑制することができた。 For example, in the case of d = 1.3 mm and L = 5.5 cm exemplified in FIG. 6 (a), if Rr ≦ 300Ω, it was possible to effectively prevent the defect or the destruction of the substrate due to static electricity. When the resistance value of the current suppression resistor Rr is selected so that the above relational expression holds, for example, electrostatic discharge or induced current is generated in the range where the length L in which the signal line and the cylindrical metal connector run in parallel is 10 cm or less. Was able to be suppressed.
なお、一般に、信号線および円筒状の金属製のコネクタが並走する長さLが長くなると、第1の金属接続部18から信号線に放電する確率が高くなると考えられる。そのため、電流抑制抵抗Rrの抵抗値を、信号線および円筒状の金属製のコネクタが並走する長さLに反比例させれば、第1の金属接続部18から信号線に放電しにくくなると考えられる。つまり、上記式1において、(cA)/L≦Rr≦(cB)/Lとして電流抑制抵抗Rrの抵抗値を決定してもよい(cは定数)。
In general, it is considered that the longer the length L in which the signal line and the cylindrical metal connector run in parallel, the higher the probability of discharging from the first
<第2の実施形態>
図7は、第2の実施形態の第1コネクタ13と静電気誘導回路20との関係を示す図である。静電気誘導回路20は、第2の金属接続部19において静電気が侵入する箇所付近に接続して設けると有効である。このようにすると、静電気がグラウンドに逃げる際に第2の金属接続部19内を流れる電流の経路が短くなり、信号線に生じる誘導電流の影響を抑制することができる。
<Second embodiment>
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the
それ故、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なり、第2の金属接続部19が互いに等間隔の四つの位置で静電気誘導回路20を介して接地されている構成とした。このようにすると、静電気を効率的に逃がすことができる。なお、第2の金属接続部19は、四つ以下または四つ以上の位置で静電気誘導回路20を介して接地されてもよい。また、第1の実施形態および第2の実施形態の双方において、第1コネクタ13のうちユーザが手で触りやすい箇所に位置する第2の金属接続部19の部分に静電気誘導回路20を接続すると、信号線に生じる誘導電流の影響を抑制することが増大する。
Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the second
1…内視鏡スコープ
2…内視鏡プロセッサ
11…走査部
12…内視鏡スコープの先端
13…第1コネクタ
14…第2コネクタ
15、16、17…基板
18…第1の金属接続部
19…第2の金属接続部
20…静電気誘導回路
1 ...
Claims (5)
前記第2の金属接続部は、
互いに直列に接続されたコンデンサおよび電流抑制抵抗と、前記コンデンサおよび前記電流抑制抵抗とは並列に接続された放電抵抗と、を備える静電気誘導回路を介して接地されている、
内視鏡装置。 An endoscope device used by fitting a first metal connection portion of an endoscope scope and a second metal connection portion of an endoscope processor to connect a plurality of signal lines.
The second metal connection portion is
It is grounded via an electrostatic induction circuit comprising a capacitor and a current suppression resistor connected in series with each other and a discharge resistor connected in parallel with the capacitor and the current suppression resistor.
Endoscope device.
前記第2の金属接続部は、複数の箇所が前記静電気誘導回路を介して接地されている、
請求項1に記載の内視鏡装置。 The first metal connection portion and the second metal connection portion each have a cylindrical shape.
A plurality of points of the second metal connection portion are grounded via the electrostatic induction circuit.
The endoscope device according to claim 1.
請求項2に記載の内視鏡装置。 The second metal connection is grounded via the electrostatic induction circuit at four positions equally spaced from each other.
The endoscope device according to claim 2.
請求項1に記載の内視鏡装置。 The resistance value Rr of the current suppression resistor is proportional to the distance d to the signal line having the shortest distance from the first metal connection portion among the plurality of signal lines.
The endoscope device according to claim 1.
請求項1に記載の内視鏡装置。
A≦Rr≦B・・・(式1)
A=101.232×d-101.6016・・・(式2)
B=101.232×d+198.3984・・・(式3) The resistance value Rr of the current suppression resistor holds the following equations 1 to 3 between the first metal connection portion of the plurality of signal lines and the distance d to the signal line having the shortest distance.
The endoscope device according to claim 1.
A ≤ Rr ≤ B ... (Equation 1)
A = 101.232 × d-101.6016 ... (Equation 2)
B = 101.232 × d + 198.3984 ... (Equation 3)
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