JP6374278B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、内視鏡に対して無線給電を行う内視鏡システムに関するものである。

従来、被検体の内部の被写体を撮像する内視鏡、及び、内視鏡により撮像された被写体の観察画像を生成するプロセッサ等を具備する内視鏡システムが、医療分野及び工業分野等において広く用いられている。

このような内視鏡は、一般的に、プロセッサとケーブルで接続されているが、ケーブルが断線したり、内視鏡とプロセッサとを接続するケーブルが他のケーブルと絡まること等により、医療従事者にとってストレスとなっている。これを解決するものとして、内視鏡とプロセッサとを接続するケーブルを無くしたワイヤレス内視鏡が存在する。

このようなワイヤレス内視鏡を実現するためには、ケーブル内に設けられている電源ラインに代わりバッテリを用いる必要がある。現在のバッテリのエネルギー密度では、長時間の手技に耐えることができないため、ワイヤレス内視鏡は、手技中にバッテリを交換できる構造、または、無線により常時給電できる構成にする必要がある。

例えば、特許文献１には、超音波プローブの長時間の連続稼働を可能するために、超音波プローブに対して無線給電することができる超音波診断装置が開示されている。

特開２０１２−１６１５６１号公報

しかしながら、無線給電を行う内視鏡システムでは、固定的に設置された送信側コイルに対し、ワイヤレス内視鏡に設置されている受信側コイルは、手技に応じて様々な位置及び向きとなるため、必ずしも常時適正な充電状態を確保することができない状態となる。すなわち、無線給電の受信状況を決定するワイヤレス内視鏡の位置及び向きによっては、適正な充電状態を確保することができず、継続的な手技を行うことができない状況に陥る虞がある。

また、無線給電の受信状態が良好な状態では、バッテリの電池残量が増大するが、このような無線給電の受信状態が良好な状態が続く時に、一方的に無線給電を続けることは、無駄なエネルギー消費となるため経済的ではないという問題がある。

そこで、本発明は、無線給電の受信状況及びバッテリの状態に応じて、無線給電の給電能力を最適に調整することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡システムは、無線情報送信部と、無線電力受信部とを有するワイヤレス内視鏡本体と、無線情報受信部と、無線電力送信部と、無線給電制御部とを有する給電装置と、を有し、前記無線電力受信部は、受信電力値を検知する受信電力検知部と、電池残量値を検知する電池残量検知部とを備え、前記無線情報送信部は、検知された前記受信電力値と前記電池残量値とを前記無線情報受信部を介して前記無線給電制御部に送信し、前記無線給電制御部は、前記受信電力値及び前記電池残量値に基づいて前記無線電力送信部からの送信電力の容量を変更するとともに、前記電池残量値に基づいて電力送信の停止可否を判断し、前記無線電力受信部は、前記電池残量値が第１の所定の値以上の場合、前記無線給電制御部による前記電力送信を停止させ、前記電池残量値が第１の所定の値より小さく、かつ、前記受信電力値が所定の電力値より小さい場合、前記無線給電制御部による前記送信電力の容量を増大させ、前記送信電力の容量を増大させて所定の時間経過後に、前記受信電力値が所定の電力値より小さい場合、給電経過時間を計測し、残りの使用可能時間を通知する。

本発明の内視鏡システムによれば、無線給電の受信状況及びバッテリの状態に応じて、無線給電の給電能力を最適に調整することができる。

一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示す図である。 各装置の詳細な構成を説明するための図である。 内視鏡システム１による無線給電の管理の流れの例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

まず、図１及び図２を用いて一実施形態の内視鏡システムの構成について説明する。図１は、一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示す図であり、図２は、各装置の詳細な構成を説明するための図である。

図１に示すように、内視鏡システム１は、ワイヤレス内視鏡２と、トロリー３に搭載された複数の医療機器と、ワイヤレス内視鏡２に無線給電を行う給電装置４とを備えて構成されている。

トロリー３には、複数の医療機器として、ワイヤレス内視鏡２からの撮像信号に所定の画像処理を行い、内視鏡画像信号を生成するプロセッサ５と、プロセッサ５により生成された内視鏡画像信号を内視鏡画像として表示するモニタ６と、プロセッサ５により生成された内視鏡画像信号を動画または静止画として記録するレコーダ７と、プロセッサ５により生成された内視鏡画像信号を内視鏡画像としてプリントするプリンタ８と、患者の腹部内等に炭酸ガスを供給するための気腹装置９とが搭載されている。

給電装置４は、給電送信コイル１１と、給電送信コイル１１を制御する、例えばパーソナルコンピュータ等の給電制御システム１２とにより構成される。なお、給電装置４は、給電送信コイル１１と給電制御システム１２とが別体の構成となっているが、これに限定されることなく、給電送信コイル１１と給電制御システム１２とが一体となっている装置であってもよい。

また、プロセッサ５には、ワイヤレス内視鏡２から無線により送信された撮像信号を受信するためのカメラコネクタ型受信機１３が装着可能になっている。カメラコネクタ型受信機１３は、図２に示すように、アンテナ１４と、無線部１５と、コネクタＩ／Ｆ１６とを有して構成されている。

ワイヤレス内視鏡２は、挿入部２１と、挿入部２１の基端側に設けられた操作部２２とを有して構成されている。挿入部２１及び操作部２２内には、挿入部２１の先端まで照明光を伝達するための図示しないライトガイド等が挿通されている。挿入部２１の先端部２１ａには、被写体を撮像するためのＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子２３が設けられている。

また、ワイヤレス内視鏡本体としての操作部２２は、光源２４と、制御部２５と、無線部２６と、アンテナ２７と、給電受信コイル２８と、電源変換部２９と、バッテリ部３０とを有して構成されている。

さらに、給電装置４の給電制御システム１２は、電源部３１と、アンテナ３２と、無線部３３と、制御部３４と、無線給電制御部３５とを有して構成されている。この電源部３１は、例えば外部のコンセント等から電力が供給され、給電制御システム１２内の各回路に電源を供給する。

光源２４は、制御部２５の制御により、照明光を出射する。この照明光は、ライトガイドの入射端に入射され、挿入部２１の先端面に設けられた出射端から被写体に出射される。撮像素子２３は、制御部２５からの駆動信号に基づいて、照明光で照明された被写体を撮像し、その撮像信号を制御部２５に出力する。

制御部２５は、撮像素子２３からの撮像信号を無線部２６に出力する。無線部２６は、この撮像信号をアンテナ２７を介してカメラコネクタ型受信機１３に無線送信する。

無線送信された撮像信号は、カメラコネクタ型受信機１３のアンテナ１４により受信される。無線部１５は、アンテナ１４により受信された撮像信号をコネクタＩ／Ｆ１６を介してプロセッサ５に供給する。上述したように、プロセッサ５は、この撮像信号から内視鏡画像信号を生成し、モニタ６、レコーダ７及びプリンタ８に出力する。

制御部２５は、バッテリ部３０を監視し、電池残量を定期的に算出し、電池残量値が所定の値より小さくなると、給電を開始するためのコマンドを発行する。このコマンドは、無線部２６の制御により、アンテナ２７から給電装置４に送信される。無線情報受信部としての無線部３３は、給電制御システム１２のアンテナ３２により受信されたコマンドを制御部３４を介して無線給電制御部３５に出力する。

無線給電制御部３５は、給電を開始するためのコマンドを受け取ると、給電送信コイル１１に電流を流し、無線給電を開始する。給電送信コイル１１は、無線給電制御部３５の制御により電流が流れることで磁束を発生する。これにより、給電受信コイル２８にも磁束が発生し、給電受信コイル２８にも電流が流れる。電源変換部２９は、給電受信コイル２８で発生した電流を電気的エネルギーに変換し、バッテリ部３０に給電する。

なお、本実施形態の無線給電は、電磁誘導方式として説明するが、これに限定されることなく、他の方式（例えば、電磁界共鳴方式、または、電波方式）であってもよい。

制御部２５は、電源変換部２９を監視することで、現在受信している受信電力量を定期的に算出する。また、制御部２５は、バッテリ部３０を監視することで、現在のバッテリ部３０の電池残量を定期的に算出する。そして、制御部２５は、算出した受信電力値及び電池残量値に基づいて、無線給電の管理を行う。なお、この無線給電の管理については、図３を用いて詳細に説明する。

このように、無線電力受信部としての制御部２５は、受信電力値を検知する受信電力検知部と、電池残量値を検知する電池残量検知部とを構成する。また、無線情報送信部としての無線部２６は、制御部２５が検知した受信電力値及び電池残量値を無線部３３を介して無線給電制御部３５に送信する。

そして、無線給電制御部３５は、送信された受信電力値及び電池残量値に基づいて、無線電力送信部を構成する給電送信コイル１１からの送信電力の容量を変更するとともに、電池残量値に基づいて電力送信の停止可否を判断する。

ここで、このように構成された内視鏡システム１の無線給電の管理について説明する。図３は、内視鏡システム１による無線給電の管理の流れの例を説明するためのフローチャートである。なお、図３のフローチャートは、ワイヤレス内視鏡２の電源がＯＮされることにより開始され、電源がＯＦＦされることにより終了する。

まず、ワイヤレス内視鏡２の使用が開始されると、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量を定期的（例えば数分間隔）で算出する（ステップＳ１）。次に、制御部２５は、ステップＳ１で算出したバッテリ部３０の電池残量が規定値Ａ以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量が規定値Ａ以上でない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、無線給電システムのＯＮコマンドを発行する（ステップＳ３）。この無線給電システムのＯＮコマンドは、無線部２６及びアンテナ２７を介して給電装置４に送信される。給電装置４に送信された無線給電システムのＯＮコマンドは、アンテナ３２、無線部３３及び制御部３４を介して無線給電制御部３５に入力される。

無線給電制御部３５は、無線給電システムのＯＮコマンドが入力されると、標準容量（第１の容量）での無線給電を開始する（ステップＳ４）。

制御部２５は、電源変換部２９を監視することで、受信電力量を定期的（例えば、数分間隔）に算出する（ステップＳ５）。次に、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量を定期的（例えば、数分間隔）に算出する（ステップＳ６）。

制御部２５は、ステップＳ５で算出した受信電力値が規定値Ｘ以上か否かを判定する（ステップＳ７）。なお、この規定値Ｘは、ワイヤレス内視鏡２を使用している状態でも、バッテリ部３０の電池残量が増大する値である。

制御部２５は、受信電力値が規定値Ｘ以上の場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ２に戻る。そして、制御部２５は、ステップＳ２において、ステップＳ６で算出したバッテリ部３０の電池残量値が規定値Ａ以上か否かを判定する。

制御部２５は、ステップＳ２において、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ａ以上と判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、無線給電システムのＯＦＦコマンドを発行し（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。この無線給電システムのＯＦＦコマンドは、無線部２６及びアンテナ２７を介して給電装置４に送信される。給電装置４に送信された無線給電システムのＯＦＦコマンドは、アンテナ３２、無線部３３及び制御部３４を介して無線給電制御部３５に入力される。給電装置４では、この無線給電システムのＯＦＦコマンドを受け取ると、無線給電を終了する。

一方、制御部２５は、ステップＳ７において、受信電力値が規定値Ｘより小さいと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、給電容量増加の制御コマンドを発行する（ステップＳ９）。すなわち、受信電力値が規定値Ｘより小さい場合、ワイヤレス内視鏡２を使用している状態では、バッテリ部３０の電池残量が減少するため、給電容量を増加するための制御コマンドが発行される。

この給電容量増加の制御コマンドは、無線部２６及びアンテナ２７を介して給電装置４に送信される。給電装置４に送信された給電容量増加の制御コマンドは、アンテナ３２、無線部３３及び制御部３４を介して無線給電制御部３５に入力される。

無線給電制御部３５は、給電容量増加の制御コマンドを受け取ると、大容量（標準容量よりも大きい第２の容量）での無線給電を開始する（ステップＳ１０）。

制御部２５は、電源変換部２９を監視することで、受信電力量を定期的（例えば、数分間隔）に算出する（ステップＳ１１）。次に、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量を定期的（例えば、数分間隔）に算出する（ステップＳ１２）。

制御部２５は、ステップＳ１１で算出した受信電力値が規定値Ｘ以上か否かを判定する（ステップＳ１３）。制御部は、受信電力値が規定値Ｘ以上の場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｂ以上か否かを判定する（ステップＳ１４）。なお、この規定値Ｂは、ステップＳ２の規定値Ａより小さい値（規定値Ａ＞規定値Ｂ）である。

制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｂ以上と判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ３に戻り、無線給電システムのＯＮコマンドを発行することで、標準容量での無線給電を開始する。一方、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｂより小さいと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ９に戻り、大容量での無線給電を継続する。

一方、制御部２５は、ステップＳ１３において、受信電力値が規定値Ｘより小さいと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、給電経過時間を計測し（ステップＳ１５）、ワイヤレス内視鏡２の残りの使用可能時間を通知する（ステップＳ１６）。なお、残りの使用可能時間の通知は、残りの使用可能時間の情報をカメラコネクタ型受信機１３を介してプロセッサ５に送信し、モニタ６上に表示するようにすればよい。

次に、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｃ以上か否かを判定する（ステップＳ１７）。なお、この規定値Ｃは、ステップＳ１４の規定値Ｂより小さい値（規定値Ａ＞規定値Ｂ＞規定値Ｃ）である。

制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｃ以上と判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ９に戻り、大容量での無線給電を継続する。一方、制御部２５は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｃより小さいと判定した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、エラー通知を発行する（ステップＳ１８）。なお、このエラー通知は、エラー通知の情報をカメラコネクタ型受信機１３を介してプロセッサ５に送信し、モニタ６上に表示するようにすればよい。

このように、大容量での無線給電を行っている状態でも、バッテリ部３０の電池残量が減少する状態（受信電力値が規定値Ｘより小さい）で、かつ、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ｃ（規定値の中で一番小さい値）より小さい状態でワイヤレス内視鏡２を使用し続けると、バッテリ部３０の電池残量がゼロになる虞がある。

そのため、術者は、エラー通知を認識すると、ワイヤレス内視鏡２の使用を一旦停止する、あるいは、無線給電の受信状態が良くなるように、ワイヤレス内視鏡２の給電受信コイル２８の位置及び／又は向きを変更するようにする。

一般的に、無線給電の受信状態は、給電送信コイル１１と給電受信コイル２８との距離が短くなるほど良くなる。また、無線給電の受信状態は、給電送信コイル１１の面と給電受信コイル２８の面とが対向するように配置することで良くなる。そのため、術者は、エラー通知を認識すると、ワイヤレス内視鏡２の給電受信コイル２８の位置を給電送信コイル１１に近づける、あるいは、ワイヤレス内視鏡２の給電受信コイル２８の面が給電送信コイル１１の面と対向するように、給電受信コイル２８の向きを変更し、無線給電の受信状態を改善すればよい。

以上のように、内視鏡システム１は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ａ以上の場合、無線給電をＯＦＦにして、無駄なエネルギー消費を抑えるようにしている。また、内視鏡システム１は、バッテリ部３０の電池残量値が規定値Ａより小さい場合、受信電力値とバッテリ部３０の電池残量値に応じて、無線給電の容量を変更するようにしている。

この結果、本実施形態の内視鏡システム１によれば、無線給電の受信状況及びバッテリの状態に応じて、無線給電の給電能力を最適に調整することができる。

なお、本明細書における各フローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１…内視鏡システム、２…ワイヤレス内視鏡、３…トロリー、４…給電装置、５…プロセッサ、６…モニタ、７…レコーダ、８…プリンタ、９…気腹装置、１０…給電送信コイル、１２…給電制御システム、１３…カメラコネクタ型受信機、１４…アンテナ、１５…無線部、１６…コネクタＩ／Ｆ、２１…挿入部、２１ａ…先端部、２２…操作部、２３…撮像素子、２４…光源、２５…制御部、２６…無線部、２７…アンテナ、２８…給電受信コイル、２９…電源変換部、３０…バッテリ部、３１…電源部、３２…アンテナ、３３…無線部、３４…制御部、３５…無線給電制御部。

Claims (3)

1. 無線情報送信部と、無線電力受信部とを有するワイヤレス内視鏡本体と、
   無線情報受信部と、無線電力送信部と、無線給電制御部とを有する給電装置と、を有し、
   前記無線電力受信部は、受信電力値を検知する受信電力検知部と、電池残量値を検知する電池残量検知部とを備え、
   前記無線情報送信部は、検知された前記受信電力値と前記電池残量値とを前記無線情報受信部を介して前記無線給電制御部に送信し、
   前記無線給電制御部は、前記受信電力値及び前記電池残量値に基づいて前記無線電力送信部からの送信電力の容量を変更するとともに、前記電池残量値に基づいて電力送信の停止可否を判断し、
   前記無線電力受信部は、前記電池残量値が第１の所定の値以上の場合、前記無線給電制御部による前記電力送信を停止させ、前記電池残量値が第１の所定の値より小さく、かつ、前記受信電力値が所定の電力値より小さい場合、前記無線給電制御部による前記送信電力の容量を増大させ、前記送信電力の容量を増大させて所定の時間経過後に、前記受信電力値が所定の電力値より小さい場合、給電経過時間を計測し、残りの使用可能時間を通知することを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記無線電力受信部は、前記電池残量値が第２の所定の値以上、かつ、前記受信電力値が前記所定の電力値以上の場合、前記無線給電制御部による増大させた前記送信電力の容量を元に戻させることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記無線電力受信部は、前記電池残量値が第３の所定の値より小さく、かつ、前記受信電力値が前記所定の電力値より小さい場合、エラー通知を発行することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。

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