CN111629649A - 内窥镜和内窥镜*** - Google Patents

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Abstract

在与处理器(10)连接的内窥镜连接器(5)的连接器基板(8)设置用于直接测定该连接器基板(8)的温度的温度传感器(34)，并进行根据测定出的连接器基板(8)(即内窥镜连接器(5))的温度限制来自内窥镜电源电路(33)的电源供给(即限制和停止电源供给)的控制，由此适当地管理内窥镜(1)中的内窥镜连接器(5)的温度。

Description

内窥镜和内窥镜***
技术领域
本发明涉及具有能够相对于外部装置拆装自如的连接器的内窥镜和内窥镜***。
背景技术
以往，在医疗领域中广泛利用如下的内窥镜：通过将细长的***部***到体腔内，能够观察体腔内脏器等。
在这种内窥镜中，尤其需要针对前端部的发热进行对策。对此，例如在日本特开2013-27418号公报中公开了如下技术：在内窥镜前端部内置有第1电路部，该第1电路部包括具有摄像元件及其周边电路的摄像装置以及作为电源电路的第1调节器，在内窥镜的连接器内置有第2电路部(连接器基板)，该第2电路部包括向第1调节器提供电力的第2调节器，在该内窥镜中，通过配置在前端部的温度检测单元或调节器的过电流检测功能等，在检测到前端部的温度异常和过电流中的至少一方的异常的情况下，使第1调节器和第2调节器中的至少一方的输出停止，从而停止向前端部的电力供给。
但是，在上述的日本特开2013-27418号公报所公开的技术中，虽然针对内置于前端部的第1电路部进行温度管理，但是，完全没有考虑针对内置于连接器的第2电路部(连接器基板)的温度管理。
另一方面，由于通过安装于连接器基板的控制部等来进行包含前端部的温度管理在内的内窥镜整体的控制等，因此，为了使内窥镜可靠地动作，需要进行管理使得连接器基板的温度成为适当范围。此外，内置连接器基板的连接器在相对于外部装置进行拆装时等由使用者等把持，因此需要将该连接器的外装温度维持在规定的标准范围内。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够通过简单的结构来适当管理连接器的温度的内窥镜和内窥镜***。
发明内容
用于解决问题的手段
本发明的一个方式的内窥镜具有：连接器基板，其安装电源电路和电子部件，从外部装置接受电源和控制信号，从所述电源电路向前端侧的摄像元件和所述电子部件供给电源；连接器，其具有内置所述连接器基板的外装部，与所述外部装置连接；温度传感器，其测定所述连接器基板的温度；以及电源限制部，其根据所述连接器基板的温度对来自所述电源电路的电源供给进行限制。
此外，本发明的一个方式的内窥镜***具有：第1方面所述的内窥镜；以及外部装置，其供所述内窥镜的所述连接器连接，所述外部装置具有：外部电源电路，其向所述内窥镜的所述电源电路供给电源；以及外部电源限制部，其根据由所述内窥镜的所述温度传感器测定出的所述连接器基板的温度，对从所述外部电源电路向所述电源电路供给的电源进行限制。
附图说明
图1是内窥镜***的概略结构图。
图2是示出内窥镜***的主要的电源供给控制***的框图。
图3是用于向处理器控制部传递温度检测信息的电路图。
图4是例示针对内窥镜的驱动信号与来自温度传感器的输出之间的关系的说明图。
图5是示出内窥镜连接器的连接器基板上的温度传感器的配置的示意图。
图6是内窥镜连接器的主要部分剖视图。
图7是示出连接器基板的主要部分的放大剖视图。
图8是取下外装部件而示出内窥镜连接器的主要部分的立体图。
图9是示出内窥镜电源控制进程的流程图。
图10是示出检测温度与各阈值之间的关系的说明图。
图11是示出电力降低模式中的控制内容的图表。
图12涉及第1变形例，是示出安装了具有可变电阻的温度传感器的镜体基板的主要部分的框图。
图13涉及第2变形例，是示出内窥镜连接器的连接器基板上的温度传感器的配置的示意图。
图14涉及第3变形例，是示出内窥镜连接器的连接器基板上的温度传感器的配置的示意图。
图15涉及第4变形例，是示出内窥镜连接器的连接器基板上的温度传感器的配置的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的方式进行说明。附图涉及本发明的一个实施方式，图1是内窥镜***的概略结构图，图2是示出内窥镜***的主要的电源供给控制***的框图，图3是用于向处理器控制部传递温度传感器检测信息的电路图，图4是例示针对内窥镜的驱动信号与来自温度传感器的输出之间的关系的说明图，图5是示出内窥镜连接器的连接器基板上的温度传感器的配置的示意图，图6是内窥镜连接器的主要部分剖视图，图7是示出连接器基板的主要部分的放大剖视图，图8是取下外装部件而示出内窥镜连接器的主要部分的立体图，图9是示出内窥镜电源控制进程的流程图，图10是示出检测温度与各阈值之间的关系的说明图，图11是示出电力降低模式中的控制内容的图表。
图1所示的内窥镜***100构成为具有：内窥镜1，其对被检体的内部的被摄体进行摄像，输出摄像信号；以及光源一体型的处理器10，其作为供该内窥镜1连接的外部装置，一体地具有向内窥镜1供给用于对被摄体进行照明的照明光的作为光源的功能和对从内窥镜1输出的摄像信号进行信号处理并输出影像信号的作为处理器的功能。此外，在处理器10连接有监视器15，该监视器15显示与从该处理器10输出的影像信号对应的图像。
内窥镜1构成为具有：细长的***部2，其被***到被检体内；操作部3，其设置于***部2的后端，兼用作把持部，进行各种操作；以及通用软线4，其从操作部3延伸。此外，内窥镜1构成为能够通过设置于通用软线4的端部的作为连接器的内窥镜连接器5相对于处理器10进行拆装。
***部2构成为连续设置有设置于前端侧的硬质的前端部2a、在前端部2a的后端连续设置的弯曲自如的弯曲部2b、以及在从弯曲部2b的后端到操作部3的前端的范围内设置的具有挠性的挠性管部2c。
另外，在前端部2a设置有对观察部位照射照明光的照明光学***和取入来自观察部位的反射光的物镜光学***，在物镜光学***的成像位置配设有摄像元件21(参照图2)。此外，在弯曲部2b配置有多个弯曲块，能够通过与设置于操作部3的弯曲操作旋钮3a连结的弯曲线对多个弯曲块进行驱动，使弯曲部2b向期望的方向弯曲。
例如如图5～图8所示，内窥镜连接器5构成为具有相对于处理器10拆装自如的插头部6、插装于该插头部6与通用软线4之间的外装7、以及固定于外装7的内部的连接器基板8。
插头部6呈一部分被切成平面状的大致圆柱形状，光导6a从该插头部6的基端面突出。此外，在插头部6的圆弧部和平面部设置有多个电触点6b，内窥镜1构成为经由这些电触点6b，在与处理器10之间进行各种控制信号的输入输出、影像信号的输出和电源的输入等。
外装7由呈大致圆筒形状的部件构成。通用软线4的基端侧经由防折部7a以液密的方式与该外装7的前端侧连结。此外，插头部6以液密的方式与外装7的基端侧连结。
连接器基板8例如由在外装7的内部从前端侧向基端侧延伸的平板状的基板构成。该连接器基板8经由螺钉9a固定于从外装7的前端侧和基端侧向内部突出的一对支架9。
如图5、6所示，在连接器基板8的两面安装有用于对内窥镜1的整体进行总括控制的内窥镜控制部31和IC电路32等各种电子部件、用于将从处理器10供给的电源供给到内窥镜1的各部的作为电源电路的内窥镜电源电路33、以及用于检测连接器基板8的温度T作为内窥镜连接器5的内部的温度的温度传感器34等。
这里，内窥镜控制部31例如由现场可编程门阵列(FPGA：Field ProgrammableGate Array)等集成电路构成。另外，内窥镜控制部31也可以按照未图示的存储器中存储的程序进行动作，对各部进行控制。
在连接器基板8的两面设置有用于覆盖上述各安装品(内窥镜控制部31、IC电路32、内窥镜电源电路33和温度传感器34等)的罩35。进而，在该罩35的内部填充有填充剂35a。而且，通过该填充剂35a对安装于连接器基板8的各安装品进行液密密封。
进而，在连接器基板8设置有用于使从插头部6延伸的柔性印刷基板38与连接器基板8电连接的作为连接器部的BtoB连接器(板对板连接器)37。这里，柔性印刷基板38构成为包含与插头部6的各电触点6b电连接的多个信号线。此外，在本实施方式中，为了能够在内窥镜1的维护时进行连接器基板8的更换等，BtoB连接器37构成为在罩35的外部(即未被填充剂35a密封的状态下)进行连接器基板8与柔性印刷基板38的连接。
在处理器10的内部内置有处理器基板50，在该处理器基板50安装有以用于对内窥镜***100进行总括控制的处理器控制部51为首的各种电子部件，并且安装有用于对该处理器10的各部和内窥镜1进行电源供给的处理器电源电路52等(参照图2)。进而，在处理器10的内部内置有用于对内窥镜1供给照明光的光源部(未图示)。这里，处理器控制部51例如由现场可编程门阵列(FPGA：Field Programmable Gate Array)等集成电路构成。另外，处理器控制部51也可以按照未图示的存储器中存储的程序进行动作，对各部进行控制。
处理器10在壳体11的前表面11a具有连接器12a、12b。这些连接器12a、12b是根据内窥镜的种类而使用的插座侧的连接器，在图1中，示出内窥镜1的内窥镜连接器5以拆装自如的方式与连接器12a连接的例子。
连接器12a在供内窥镜连接器5的插头部6嵌合的嵌合部内设置有与内窥镜连接器5的多个电触点6b分别对应的电触点(插座触点)。连接器12b也同样设置有与内窥镜1侧的电触点6b对应的多个电触点(插座触点)。
在图1的例子中，通过将内窥镜连接器5的插头部6***到连接器12a的嵌合部内，各个触点接触，进行内窥镜1与处理器10的电连接。由此，能够在内窥镜1(内窥镜控制部31)与处理器10(处理器控制部51)之间进行各种信号的授受，此外，能够从处理器10向内窥镜1进行电源供给。进而，通过***上述插头部6，进行从插头部6的前端面突出的光导6a与处理器10的光源部的光学连接。由此，来自处理器10的照明光通过光导6a引导至内窥镜1的前端部2a，能够从前端部2a的照明光学***对被检体进行照射。
照射到被检体的照明光在被检体反射，其反射光(返回光)在内置于内窥镜1的前端部2a的摄像元件21的受光面成像为光学像。前端部2a内的摄像元件21由内置于内窥镜连接器5的内窥镜控制部31进行驱动控制，将被检体的光学像转换为电信号(影像信号)并输出到处理器10。
处理器控制部51对来自内窥镜1的影像信号进行各种信号处理，在监视器15的显示画面上显示被检体的图像。
接着，参照图2等对如上所述构成的内窥镜***100中的电源供给***进行说明。
在本实施方式的内窥镜***100中，构成为内窥镜连接器5与处理器10连接，并且，当来自处理器控制部51的接通信号被输入到处理器电源电路52时，从该处理器电源电路52向内窥镜电源电路33供给电源。
此外，构成为当来自内窥镜控制部31的接通信号被输入到内窥镜电源电路33时，从内窥镜电源电路33向连接器基板8上的各部供给电源，并且向配设于前端部2a的摄像元件21等供给电源。
该情况下，在内窥镜连接器5中，作为用于防止该内窥镜连接器5的内部的温度上升的对策，构成为根据由温度传感器34检测的连接器基板8的温度对来自内窥镜电源电路33的电源供给进行限制。
基本上，内窥镜控制部31根据来自温度传感器34的输出对内窥镜电源电路33等进行控制，由此实现该电源供给的限制。即，在本实施方式中，内窥镜控制部31实现作为电源限制部的功能。
该情况下，温度传感器34例如由热敏电阻式的温度传感器构成。即，例如如图3所示，温度传感器34构成为具有经由上拉电阻34b而与恒压源(内窥镜电源电路33)连接的作为检温部的热敏电阻34a、以及检测根据这些热敏电阻34a与上拉电阻34b的电阻比而变化的输出电压(热敏电阻输出)Vth的电压检测电路34c。而且，电压检测电路34c构成为对内窥镜控制部31输出与热敏电阻输出Vth对应的温度信号作为连接器基板8的温度T。
这里，例如如图5～图8所示，本实施方式的温度传感器34配置于连接器基板8上的BtoB连接器37的附近，检测该位置的温度作为连接器基板8的温度T。
当被输入来自温度传感器34的温度信号时，内窥镜控制部31根据连接器基板8的温度T的上升，阶段性地限制从内窥镜电源电路33朝向内窥镜1的各部的电源供给。
具体而言，内窥镜控制部31在判断为连接器基板8的温度T超过了预先设定的第1设定温度Tth1时，进行用于抑制内窥镜连接器5中的消耗电力的省电模式控制。
这里，第1设定温度Tth1例如是在通常的使用温度环境下不会想到连接器基板8的温度上升的水平、但是优选进行规定的警告等以防止温度上升的温度，是根据实验或模拟等设定的。
此外，内窥镜控制部31在判断为连接器基板8的温度T超过了预先设定的第2设定温度Tth2时，按照内窥镜1的关机顺序(shutdown sequence)断开内窥镜电源电路33。
这里，第2设定温度Tth2例如是比第1设定温度Tth1高的温度，并且是可能超过内窥镜连接器5的设备额定/产品外装温度标准的温度，是根据实验或模拟等设定的。
例如，按照图9所示的内窥镜电源控制进程的流程图执行这种内窥镜控制部31进行的电源控制。
当该进程开始后，首先，在步骤S101中，内窥镜控制部31以预先设定的规定的通常动作使内窥镜1进行动作。即，内窥镜控制部31对内窥镜1的各部输出规定的控制信号。例如，内窥镜控制部31对内窥镜电源电路33输出包含接通信号的控制信号，从内窥镜电源电路33对各部进行规定的输出电压的电源供给控制。此外，例如，内窥镜控制部31对摄像元件21输出用于使其以预先设定的帧率进行摄像的驱动信号等。
进而，内窥镜控制部31例如对从摄像元件21输入的影像信号进行图像处理等后，以规定的输出振幅将该影像信号输出到处理器10。
当从步骤S101进入步骤S102后，内窥镜控制部31调查由温度传感器34检测到的连接器基板8的温度T是否超过预先设定的第1设定温度Tth1。
然后，在步骤S102中判断为温度T未超过第1设定温度Tth1的情况下，内窥镜控制部31返回步骤S101，继续进行内窥镜1的通常动作控制。
另一方面，在步骤S102中判断为温度T超过了第1设定温度Tth1的情况下，内窥镜控制部31进入步骤S103，向处理器10发送用于对使用者等进行警报的警报信号。
然后，当从步骤S103进入步骤S104后，内窥镜控制部31进行用于抑制内窥镜连接器5中的消耗电力的电力降低模式控制，以抑制内窥镜连接器5的内部的温度上升。
作为该电力降低模式控制，例如如图11所示，优选从针对内窥镜图像的画质的影响度小的项目起依次对控制内容进行变更。即，内窥镜控制部31在温度T的上升持续的情况下，例如按照以下的顺序对控制内容进行变更。
当电力降低模式控制开始后，首先，内窥镜控制部31进行降低内窥镜电源电路33的开关频率的控制。
接着，内窥镜控制部31进行减低对处理器10输出的影像信号的输出振幅的控制。
接着，内窥镜控制部31进行降低针对包含摄像元件21在内的摄像单元的输出电压的控制。
接着，内窥镜控制部31对处理器10输出控制信号，进行调低来自处理器电源电路52的电源的控制。
接着，内窥镜控制部31削减/停止该内窥镜控制部31中进行的针对影像信号的图像校正处理。
接着，内窥镜控制部31对摄像元件21输出控制信号，进行降低摄像元件21的帧率的控制。
当从步骤S104进入步骤S105后，内窥镜控制部31调查由温度传感器34检测到的连接器基板8的温度T是否超过预先设定的第2设定温度Tth2。
然后，在步骤S105中判断为温度T未超过第1设定温度Tth2的情况下，内窥镜控制部31返回步骤S104，继续进行内窥镜1的电力降低模式控制。
另一方面，在步骤S105中判断为温度T超过了第2设定温度Tth2的情况下，内窥镜控制部31进入步骤S106，对处理器10发送由于内窥镜连接器5的温度的异常上升而进行过热保护的意思的指示信号。
在接下来的步骤S107中，内窥镜控制部31在进行了由于温度异常而使内窥镜1结束的内窥镜结束处理顺序后，退出进程。
这样，在本实施方式的内窥镜1中，在与处理器10连接的内窥镜连接器5的连接器基板8设置用于直接测定该连接器基板8的温度的温度传感器34，进行根据测定出的连接器基板8(即内窥镜连接器5)的温度限制来自内窥镜电源电路33的电源供给(即限制和停止电源供给)的控制，由此能够适当地管理内窥镜1中的内窥镜连接器5的温度。
该情况下，作为用于进行连接器基板8的温度检测的方式，例如还考虑采用监视电路，该监视电路根据从内窥镜电源电路33向内窥镜1的各部供给的电源电压和电流的上升来估计连接器基板8的温度，但是，在这种方式中，运算复杂，能够想到很难可靠地检测温度上升。与此相对，在本实施方式中，通过采用使用热敏电阻34a作为检温部的热敏电阻式的温度传感器34，能够通过简单的结构实现连接器基板8的温度检测。
此外，通过上述温度传感器34检测未被填充剂35a密封的BtoB连接器37的附近的温度T作为连接器基板8的温度，由此，即使在BtoB连接器37中由于短路等而发生温度上升，也能够可靠地抑制连接器基板8的温度上升。
这里，在本实施方式的内窥镜1中，作为在内窥镜控制部31中发生了某些故障时的对策，例如如图2所示，还能够使温度传感器34作为如下的电源限制部发挥功能：在从内窥镜控制部31向内窥镜电源电路33输出进行接通断开控制的信号的信号线40连接温度传感器34的开漏极输出端子34d，在连接器基板8的温度T成为比第2设定温度Tth2高的第3设定温度Tth3(参照图10)时，直接断开内窥镜电源电路33。
该情况下，例如，在接通内窥镜电源电路33时输出高电平的信号作为来自内窥镜控制部31的控制信号、在断开内窥镜电源电路33时输出低电平的信号作为来自内窥镜控制部31的控制信号的情况下，温度传感器34在温度T超过了第3设定温度Tth3时，从信号线40引入电流，由此使控制信号从高电平电压下降到低电平，能够断开内窥镜电源电路33。
进而，在本实施方式的内窥镜***100中，作为进一步的故障对策，例如如图2、3所示，还能够使温度传感器34作为如下的电源限制部发挥功能：在连接内窥镜控制部31和处理器控制部51的一个信号线连接温度传感器34的开漏极输出端子34e，在连接器基板8的温度T成为比第3设定温度Tth3高的第4设定温度Tth4(参照图10)时，使处理器控制部51断开从处理器电源电路52朝向内窥镜电源电路33的电源供给。
该情况下，例如，能够优选采用在建立了内窥镜控制部31和处理器控制部51的通信时成为高电平、在切断了通信时成为低电平的控制信号(使能信号)用的信号线41。该信号线41在内窥镜1的内部经由上拉电阻42而与内窥镜电源电路33连接。此外，处理器控制部51除了具有针对信号线41的输出端子以外，还具有监视控制信号的输入端子。而且，处理器控制部51在控制信号从高电平成为低电平时，检测到与内窥镜控制部31之间的通信状态被切断，断开从处理器电源电路52针对内窥镜电源电路33的电源供给。
针对这种信号线41，温度传感器34在温度T超过了第4设定温度Tth4时，从信号线41引入电流，由此使控制信号从高电平电压下降到低电平，能够使处理器控制部51断开从处理器电源电路52针对内窥镜电源电路33的电源供给(参照图4)。
根据这些结构，即使在内窥镜控制部31无法对连接器基板8进行温度控制的情况下，也能够可靠地保护连接器基板8(内窥镜连接器5)不受热损害。
这里，例如如图12所示，还能够将温度传感器34中使用的上拉电阻34b设为可变电阻。该情况下，使用安装工序设备46使设置于连接器基板8的非易失性存储器45预先存储与内窥镜1的机型或个体差等对应的电阻值，在内窥镜1的起动时，在内窥镜控制部31中设定上拉电阻34b的电阻值，由此能够进行更加适当的温度管理。
此外，例如如图13所示，还能够在连接器基板8的机械的触点部(例如连接器基板8和支架9的基于螺钉9a的紧固部)配置温度传感器34，该连接器基板8的机械的触点部被假定为针对内窥镜连接器5的外装7的热传递路径。
如果这样构成，则能够更加可靠地控制内窥镜连接器5的外装7的温度。
此外，例如，在内窥镜控制部31由FPGA构成的情况下，如图14所示，还能够使内窥镜控制部31具有作为温度传感器34的功能。
如果这样构成，则不需要设置追加的布线和电路，因此能够简化连接器基板8的结构。
进而，例如如图15所示，还能够将温度传感器34设置于在连接器基板8上可能成为热源的IC电路32等的附近。
另外，本发明不限于以上说明的各实施方式，能够进行各种变形和变更，它们也在本发明的技术范围内。
本申请是将2018年3月12日在日本申请的日本特愿2018-44032号作为优先权主张的基础进行申请的，上述公开内容被引用到本申请说明书和权利要求书中。

Claims (11)

1.一种内窥镜，其特征在于，所述内窥镜具有：
连接器基板，在该连接器基板上安装有电源电路和电子部件，该连接器基板从外部装置接受电源和控制信号，从所述电源电路向前端侧的摄像元件和所述电子部件供给电源；
连接器，其具有内置所述连接器基板的外装部，与所述外部装置连接；
温度传感器，其测定所述连接器基板的温度；以及
电源限制部，其根据所述连接器基板的温度对来自所述电源电路的电源供给进行限制。
2.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述电源限制部是内窥镜控制部，
所述内窥镜控制部在所述连接器基板的温度超过预先设定的第1设定温度时，进行用于抑制所述连接器中的消耗电力的省电模式控制。
3.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于，
所述内窥镜控制部在所述连接器基板的温度超过比所述第1设定温度高的第2设定温度时，通过关机控制来断开所述电源电路的电力供给。
4.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于，
所述温度传感器兼用作所述电源限制部，在所述连接器基板的温度超过比所述第2设定温度高的第3设定温度时，断开所述电源电路的电力供给。
5.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述温度传感器设置于连接器部附近，该连接器部将所述连接器基板与信号线连接。
6.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述温度传感器设置于如下的规定位置，在该规定位置处，所述连接器基板和所述外装部具有温度相关性。
7.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述温度传感器设置于机械连接部，该机械连接部连接所述外装部和所述连接器基板。
8.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述温度传感器设置于在所述连接器基板中成为热源的所述电子部件附近。
9.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，
所述电源限制部是由现场可编程门阵列构成的内窥镜控制部，
所述温度传感器是搭载于所述现场可编程门阵列的内部的温度传感器。
10.一种内窥镜***，其特征在于，所述内窥镜***具有：
权利要求1所述的内窥镜；以及
外部装置，其供所述内窥镜的所述连接器连接，
所述外部装置具有：
外部电源电路，其向所述内窥镜的所述电源电路供给电源；以及
外部电源限制部，其根据由所述内窥镜的所述温度传感器测定出的所述连接器基板的温度，对从所述外部电源电路向所述电源电路供给的电源进行限制。
11.根据权利要求10所述的内窥镜***，其特征在于，
所述外部电源限制部在所述连接器基板的温度超过预先设定的第4设定温度时，断开从所述外部电源电路向所述电源电路的电源供给。
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