(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装部材で内部構造の部材を覆う医療機器において、
前記外装部材に当接または該外装部材の外面に露出して位置する一端側部分と内部構造の部材に触れるように配置した他端側部分を有し、一端側部分と他端側部分との間での温度差により起電力を発生する熱発電手段と、
前記熱発電手段で発生する電気量を検出する電気量検出手段と、
前記電気量検出手段の検出結果に応じて機器が使用環境温度であるか否かを判断する判断手段と、
を具備したことを特徴とする医療機器。
【請求項２】
前記熱発電手段は、熱電対であることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記熱電対は、ｐ型半導体とｎ型半導体を組み合わせた熱電対であることを特徴とする請求項２に記載の医療機器。
【請求項４】
前記熱発電手段は、電解液中にイオン交換膜を配置して前記イオン交換膜で隔てた両側の電解液の濃度を電気化学反応に応じてコントロールする電気化学的温度差電池であって、この電気化学的温度差電池の一方の電極側部分を前記一端側部分とし、温度差電池の他方の電極側部分を前記他端側部分として両電極間の温度差により起電力を生じさせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば固体撮像素子を内蔵するビデオ内視鏡、ＴＶカメラシステム等において、機器の滅菌処理等を行なった後、機器に使用環境温度の判定機能を持った医療機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平1-284226号公報に示すように、固体撮像素子を有する電子内視鏡装置において、耐熱温度データを記憶する記憶手段と、電子内視鏡装置内の電子部品を測定する測定手段とを備え、測定手段によって測定された温度データと記憶手段に記憶されたデータとを比較して測定温度が耐熱温度を上回る場合に告知する告知手段を備えたものが知られている。
【０００３】
また、特開平7-100104号公報のように、固体撮像素子を有する電子内視鏡装置において、温度、圧力及び湿度のうちの少なくとも１つ、または非撮像状態を検知する検知手段を設け、検知された情報に基づき撮像部とケーブル間の導通部を遮断する遮断機構を設け、高温、高圧等の滅菌状態ではケーブルから撮像部内の固体撮像素子に熱が伝わるのを遮断するようにしたものが知られている。
【０００４】
さらに、特願2000-238992号のように、内視鏡の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の測定値を基に、内視鏡の温度が内視鏡使用可能な状態であるか否かを判断する情報告知手段とを備えた内視鏡システムが知られている。
【０００５】
医療機器では使用環境温度が規定されており、例えば固体撮像素子を内蔵するビデオ内視鏡、ＴＶカメラシステムでは主に固体撮像素子とその駆動回路、超音波メスではその超音波振動子とその駆動回路の温度特性から使用環境温度が設定されている。例えば固体撮像素子を内蔵する医療機器では上限が４０℃に設定されている。
【０００６】
これに対し、近年、オートクレーブ等の高温環境下におかれる洗滌、消毒、殺・滅菌手段が広く用いられるようになり、前述するような電子素子を内蔵する医療機器でも耐熱性、耐蒸気性を確保することで、対応可能なものが市場に出ている。
【０００７】
オートクレーブにかけた直後は１００℃を超えた温度になっている場合があり、その状態で使用しようとすると使用環境温度を大きく超えているため、例えばビデオ内視鏡やＴＶカメラでは、画が出ない、ノイズが出る、画像が流れる(安定しない)状態になり、超音波メスでは設定した出力が得られない状態となる。
【０００８】
さらに、中央材料室、手術室等の外気に触れると外表面から温度が下がり始めるが、内部は温度低下が遅く、例えば人間が触れる温度に外表面がなっていても実際には使用環境温度を超えている場合があった。
【０００９】
そこで、医療機器の内部の温度が使用可能な温度環境か否かを使用前に判別手段することが望まれていた。特に手術の間や不潔域に触れて緊急滅菌する場合に非常に重要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では以下の問題があった。
【００１１】
1）特開平1-284226号公報は、医療機器の耐熱温度を記録し、電子内視鏡内の所定個所の温度を測定し、両者を比較して耐熱温度を上回る場合に警告を発するものである。しかし、この例では主に使用時の温度上昇を考慮して発明されているため、ビデオプロセッサ内の比較器が必要で、実際の警告も使用時に出されるように構成されている。このため、オートクレーブ等の高温環境下から取出された機器を事前に使用可能かどうか判断することはできない。また、電子内視鏡内の温度センサも電源を必要とすることから、電源の供給元としてのビデオプロセッサが必要なことは明確である。
【００１２】
2）特開平7-100104号公報は、高温滅菌時に回路が遮断されて機器内部の電子部品を保護するものである。この例では電源が不要でかつ簡便な方法であるが、使用環境温度に対し、電子部品保護を目的とした使用環境温度より高い耐熱温度に回路遮断温度を設定すれば機器の保護にはなるが、使用環境温度を超えた状態でも電気的な導通はなされるため信頼性に欠ける。
【００１３】
さらに、もし遮断温度を下げて使用環境温度を少し超えた程度にしたとしても、使用前に医療機器が使用可能な温度かどうかの判断は不可能である。
【００１４】
3）特願2000‐238992号は、実際に制御部に接続して、例えば赤外線センサを利用して比較したり、滅菌トレーに入った状態で他の比較回路を接続、利用して判別するものである。つまり、この例では何らかの外付装置が必要であり、組み合わされる機器により、滅菌状態の維持も難しいことがいえる。同時に、赤外線センサの駆動には何らかの外部電源が必要となる。また、示された温度測定手段では機器内部の温度を判断することはできない。
【００１５】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、他の機器との組み合わせを必要とせず、機器が使用環境温度にあるか否かを使用する前に確実に判断することが可能な、例えば、オートクレーブのような高温環境へ対応できる医療機器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、外装部材で内部構造の部材を覆う医療機器において、前記外装部材に当接または該外装部材の外面に露出して位置する一端側部分と内部構造の部材に触れるように配置した他端側部分を有し、一端側部分と他端側部分との間での温度差により起電力を発生する熱発電手段と、前記熱発電手段で発生する電気量を検出する電気量検出手段と、前記電気量検出手段の検出結果に応じて機器が使用環境温度であるか否かを判断する判断手段と、を具備したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の医療機器において、前記熱発電手段は、熱電対であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の医療機器において、前記熱電対は、ｐ型半導体とｎ型半導体を組み合わせた熱電対であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１に記載の医療機器において、前記熱発電手段は、電解液中にイオン交換膜を配置して前記イオン交換膜で隔てた両側の電解液の濃度を電気化学反応に応じてコントロールする電気化学的温度差電池であって、この電気化学的温度差電池の一方の電極側部分を前記一端側部分とし、温度差電池の他方の電極側部分を前記他端側部分として両電極間の温度差により起電力を生じさせるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
前記構成によれば、高温環境から使用環境におかれた際、外表面の温度が下がり始める。熱発電手段は、この時の外装側と内部側との温度差により、起電力を発生する。この起電力を検知手段で検出し、起電力がほぼ０になるか、例えば使用環境温度を比較温度とする際に使用環境温度との間で生じる起電力に下がるまで医療機器本体、または組み合わされる装置に設けられた表示装置、警告装置等の判別手段によって情報出しを行なう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は第１実施形態を示し、内視鏡に接続され内視鏡像をモニターへ出力するための固体撮像素子を内蔵したＴＶカメラのカメラヘッド部を示す縦断側面図である。
【００２０】
図１に示すように、カメラヘッド1には主筐体2と、この主筐体2に対してビス3で連結された電磁シールドをなす後部筐体4が設けられている。主筐体2の前部には内視鏡接続部5が設けられている。内視鏡接続部5の後部には固体撮像素子6、光学フィルター7及び駆動回路8を内蔵した気密パッケージ9が設けられている。気密パッケージ9の後端部には気密コネクター10が設けられ、この気密コネクター10は後部回路11を経て信号ケーブル12に接続されている。信号ケーブル12は図示しないカメラコントロールユニットに接続される。前記光学フィルター7を通った内視鏡像は固体撮像素子6にて光電変換され、駆動回路8からの映像信号としてカメラコントロールユニットにて画像合成し、図示しないモニターに内視鏡像を表示される。
【００２１】
後部回路11の外側は前記後部筐体4で覆われ、後部筐体4と気密パッケージ9は主筐体2、前端側外装部材13、後端側外装部材14で覆われている。また、主筐体2、前端側外装部材13、後端側外装部材14と気密パッケージ9、信号ケーブル12との間で水密が確保される。
【００２２】
ここで、前端側外装部材13の内部には任意の位置に熱発電素子15が前端側外装部材13に潜る熱発電素子１5の端部が接するように配されている。熱発電素子15のもう一方の端部はカメラヘッド1の内部の固体撮像素子6、駆動回路8を覆う気密パッケージ9に当接している。なお、熱発電素子15の外装側を外表面16に露出させたり、カメラヘッド1の外装の熱発電素子15と接する一部分を熱伝導率の高い材質とし、より温度差検知し易くしてもよい。
【００２３】
熱発電素子15には温度差が生じた際に発生する起電力を検知する起電力センサ17が接続され、起電力センサ17は起電力を検知すると共にその起電力値が０または熱発電素子15とカメラヘッド1、及び検出したい条件に合わせてあらかじめ設定された所定の値を上回った際に起電力センサ17内または別に設けられた温度情報発生回路18に信号を送るように接続されている。
【００２４】
温度情報発生回路18は表示装置等の判別手段19に接続され、温度情報発生回路18は熱発電素子15の起電力によって駆動されると共に、起電力が所定の値以下またはカメラヘッド1の内部と外部の温度差がほぼ０になるまで情報信号を判別手段19に送る。
【００２５】
判別手段19はカメラヘッド1の表面に設けられた、ＬＥＤ、液晶等の文字情報からなる。また、ドレープ等でパッキングされた状態で判別できるようにブザーを設け、音による情報としてもよい。判別表示はこの他に図示しない滅菌トレーの外表面に設けてもよく、その場合には滅菌トレーまたはその判別手段19と被滅菌物であるカメラヘッド1は信号供給用に接続した状態とする。
【００２６】
なお、使用中には環境温度に対し、固体撮像素子6、駆動回路8の温度が上昇し、結果的に滅菌後の温度差がある状態と判定される可能性に付いてはカメラヘッド１がカメラコントロールユニットに接続された状態、例えば電源が投入された状態では起電力センサ17や温度情報発生回路18の働きをキャンセルすることで不用意な警告を消すことが可能である。
【００２７】
前記熱発電素子15は、例えばビスマス・アンチモン・テルルｐ型半導体とビスマス・テルルｎ型半導体を組み合せた熱電対であり、ｐ型半導体とｎ型半導体をそれぞれ５０μｍ×６０μｍ×２ｍｍの四角柱に加工し、互いに隣合うように垂直に立てて配列し電線で接続したものである。この熱発電素子15は、１℃の温度差で同熱発電素子１5は、電圧４４５ｍＶ、電流５〜１０ｍＡの起電力を示す。
【００２８】
なお、熱発電素子15は、電解液中にイオン交換膜を導入し、イオン交換膜で隔てられた両側の電解液の濃度を電気化学反応に応じてコントロールされるようにして二次化した上、さらにこのイオン交換膜の両側に補助電極を一対設けて主電極による充電中でも使用可能とした温度差二次電池であって、イオン交換膜と補助電極とを一体化して電池に組み込んだものでもよい。
【００２９】
次に、第1の実施形態の作用を説明する。
【００３０】
カメラヘッド1はオートクレーブ等の高温環境下におかれた後、取出して室温の外気に触れると、外表面16の温度が下がる。この時、熱発電素子15は起電力を生じる。
【００３１】
発生した起電力はこれを検知する起電力センサ17にてあらかじめ熱発電素子15の特性と熱発電素子15が収められるカメラヘッド1及び検出したい条件に合わせて設定された所定の値かどうかを判別され、所定値以上の場合、温度情報発生回路18に送られる。例えばオートクレーブに投入した場合、少なくとも１３２℃の飽和蒸気に曝された後に取出すので、医療機器の温度も１００℃を越える。これに対し中央材料室、手術室等の環境温度は３０℃以下の気温が一般的で、例えばこの時の外表面1６(外装部材内部)の温度と内部温度の差をあらかじめ測定・設定しておき、この時の温度差で生じる起電力を所定の値とする。この所定値をほぼ０にし、内部温度と環境温度差が無い状態を判定基準としてもよい。
【００３２】
温度情報発生回路18は前述の起電力センサ17からの信号に基づき、カメラヘッド1に設けられた判別手段19に信号を送り、使用条件に達していないことを表示する。
【００３３】
判別手段19が滅菌トレー等の別体に設けられた場合でも表示される場所が変るだけで作用は変らない。なお、判別手段を、表示手段の代わりに告知手段としてブザーとし、警告音を出すようにしてもよい。
【００３４】
従って、第1の実施形態によれば、次の効果がある。
【００３５】
1）カメラヘッドを確実に使用環境に達した状態で使用を開始することで、温度特性に起因する各種問題をクリアできる。また、使用者が誤って故障と認識することがなくなる。
【００３６】
2）カメラヘッドに触れることがなく温度の低下が確認できる。
【００３７】
3）電源を内蔵する必要がない。
【００３８】
4）高温環境に置かれる消毒、殺菌、滅菌のいずれの状況でもそれに応じた設定が可能なので基本構成を変えることなく簡便に扱うことができる。
【００３９】
5）警告音を出すようにした場合、ドレープに包んだ場合でも判別が可能となる。
【００４０】
6）滅菌トレーに判別手段を設ければ内部に収めて見えなくなることがない。また、同時に複数種類の医療機器を同一の滅菌トレーに収納する場合、最も温度の下がり難い、または温度特性の条件の厳しい医療機器の情報を判別手段に用いれば、同時に滅菌トレーに投入したセット全体の使用可否判断が可能となる。
【００４１】
図２は第２の実施形態を示し、体内に挿入される湾曲機構付きの内視鏡の全体構成図である。本実施形態では特に挿入部先端に固体撮像素子を内蔵したビデオ内視鏡について説明する。
【００４２】
内視鏡21は細長い挿入部22の先端に対物レンズ23、対物レンズ23を保持するレンズ枠24、レンズ枠24の後端に設けられた固体撮像素子25、固体撮像素子25に電気的に接続される信号ケーブル26、信号ケーブル26に接続され固体撮像素子25から送られた電気信号を映像に合成するコントロールユニット27、コントロールユニット27からの映像信号を表示するモニター28、および挿入部22に接続され、使用者が保持する操作部29から構成されている。なお、ここでは図示しないが、内視鏡21は体内を照明する光源装置にも接続される。
【００４３】
内視鏡21の内部、例えば固体撮像素子25の近傍には一端が先端外装部材30に当接または外表面に露出させ、他端を内視鏡21の内部構造物、例えばレンズ枠24に触れるように熱発電素子31が配設されている。熱発電素子31には温度が生じた際に発生する起電力を検知する起電力センサ32が接続されている。
【００４４】
その他の構成は、第１の実施形態に同じである。ただし、判別手段として表示手段33を内蔵する場合、挿入部22は小型化および湾曲構造に必要から表示手段33は操作部29に設けられる。
【００４５】
また、内視鏡21のように長い、または大きい医療機器の場合、熱発電素子31や起電力センサ32を複数個内蔵させることも可能である。この場合、例えば一ヶ所が所定の条件に達していない場合、警告を出したり、その場所を指示するようにでき、それぞれの状況を表示する構成としてもよい。
【００４６】
なお、複数個の熱発電素子31、起電力センサ32を内蔵した場合、例えば一ヶ所でも所定の条件に達していない場合に警告を出したり、その場所を指示するように起電力センサ32に内蔵または別体で設けられる温度情報発生回路を動作させるか、それぞれの情報を表示してもよい。
【００４７】
従って、第２の実施形態によれば、次の効果がある。
【００４８】
1）生体粘膜接触時の熱による影響を避けることが可能である。
【００４９】
2）熱発電素子、起電力センサを複数設けることでより確実なモニターが可能である。
【００５０】
3）操作部に表示手段を設ければ確実に状況を確認することが可能である。
【００５１】
図３は第３の実施形態を示し、主に体内に挿入して使用される超音波振動を利用した超音波メスの全体構成図である。
【００５２】
超音波メス41は本体42、プローブ43およびハンドル44に分けられている。本体42はハンドル接続部45、外装部(本体保持部)46、及び内蔵される超音波振動子47を基本構成とし、プローブ43側にホーン形状をしたプローブ接続部48が設けられている。プローブ接続部48の他端には電源制御装置である図示しないジェネレーターにケーブル49を介して接続される。
【００５３】
プローブ接続部48には挿入部をなすプローブ43が接続される。ここでは一般的なショートシザースプローブを図示している。プローブ43の先端部には対象物を把持する把持部50が設けられている。
【００５４】
ハンドル44はプローブ43と本体42を組み合わさせた状態で中央を貫通させ、ハンドル44の振動子接続部51と本体42のハンドル接続部45にて結合される。
【００５５】
本体42の内部には熱発電素子52が本体42の外装部46に一端を当接または外表面に露出させ、他端を超音波振動子47に当接させて設けられている。
【００５６】
従って、第３の実施形態によれば、次の効果がある。
【００５７】
1）構造上完全に気密構造にできない超音波振動子の温度情報が確認可能である。なお、一般の電気モーターを利用したドリル、シェーバーでも同様の効果が期待できる。
【００５８】
2）ハンドピース内に判別手段を付けることで確実に情報を伝えることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、機器が使用環境温度にあるか否かを使用する前に確実に判断することができ、例えばオートクレーブのような高温環境へ対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第1の実施形態を示し、内視鏡に接続され内視鏡像をモニターへ出力するための固体撮像素子を内蔵したＴＶカメラのカメラヘッド部を示す縦断側面図。
【図２】この発明の第２の実施形態を示し、体内に挿入される湾曲機構付きの内視鏡の全体構成図。
【図３】この発明の第３の実施形態を示し、主に体内に挿入して使用される超音波振動を利用した超音波メスの全体構成図。
【符号の説明】
1…カメラヘッド
６…固体撮像素子
１５…熱発電素子
１７…起電力センサ
１９…判別手段
【図１】
0004767448.tif 000002
【図２】
0004767448.tif 000003
【図３】
0004767448.tif 000004