(57)【要約】【課題】電子スコープ内部に配線されたＧＮＤ線の断線を検知するのに好適な電子内視鏡システムを提供すること。【解決手段】電子内視鏡システムを、先端に固体撮像素子を有する電子スコープと、電子スコープの基端と接続された、固体撮像素子との間で信号の送受信を行う信号処理手段と、固体撮像素子と信号処理手段とを接続する複数本の信号ケーブルと、複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の合成抵抗値を計測する計測手段と、計測手段による計測結果に基づいてＧＮＤ線の断線を検知する断線検知手段とから構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に固体撮像素子を有する電子スコープと、
前記電子スコープの基端と接続された、前記固体撮像素子との間で信号の送受信を行う信号処理手段と、
前記固体撮像素子と前記信号処理手段とを接続する複数本の信号ケーブルと、
前記複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の合成抵抗値を計測する計測手段と、
前記計測手段による計測結果に基づいて前記ＧＮＤ線の断線を検知する断線検知手段と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記計測手段は、
前記複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の抵抗からなる負荷回路に定電流を流す定電流回路と、
前記負荷回路にかかる電圧値を計測する電圧計測手段と、
を有し、
計測された前記電圧値を基に前記合成抵抗値を計算することを特徴とする、請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記計測手段は、
前記複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の抵抗からなる負荷回路に定電圧を印加する定電圧回路と、
前記負荷回路にかかる電流値を計測する電流計測手段と、
を有し、
計測された前記電流値を基に前記合成抵抗値を計算することを特徴とする、請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記断線検知手段は、前記合成抵抗値が所定の規定範囲外の値であるとき、前記ＧＮＤ線の断線を検知することを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記断線検知手段により前記ＧＮＤ線の断線が検知されたとき、所定の警告メッセージを表示画面に表示するメッセージ表示手段を更に有することを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記信号ケーブルは同軸ケーブルであることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状体内部の被写体を撮像する電子スコープを有する電子内視鏡システムに関連し、詳しくは、電子スコープ内部に配線されたＧＮＤ線の断線を検知する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の体腔内を診断する際に使用する医療機器として、電子スコープが一般的に知られている。電子スコープの先端部には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子が組み込まれている。固体撮像素子は、電子スコープの先端部から基端部に亘って配線された信号線を介して、撮像データを処理するプロセッサと電気的に接続されている。
【０００３】
電子スコープは、管腔挿入時の患者の負担を軽減するため、外径寸法に対する制約が厳しい。そのため、電子スコープ内部に配線される信号線として線径の太い信号線を選択することは難しい。一方、この種の信号線には、電子スコープの屈曲動作に伴ってストレスが繰り返しかかる。すなわち、信号線は、線径が細いにも拘わらずストレスが繰り返しかかるため、断線する虞がある。信号線が断線すると、画像表示を正常に行えない等の機能障害が生じる。そこで、信号線の断線を検知する構成を備えた電子内視鏡システムが特許文献１や２で提案されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、各種信号用に複数の信号線を有すると共に信号線の断線を検知するように構成されている。かかる電子内視鏡システムでは、一つの信号線が断線しても残りの信号線で信号を伝送することができる。そのため、機能障害の発生が有効に避けられる。特許文献２に記載の電子内視鏡システムは、信号線に先立って断線する低耐久性の断線検知用ケーブルを有しており、信号線の断線を予め検知できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６１３４号公報
【特許文献２】特許第３７３０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子スコープ内部にはＧＮＤ線も配線されている。ＧＮＤ線が断線しても信号線が正常である限り、機能障害が発生する可能性は低い。また、ＧＮＤ線は、同軸線を複数有する場合には一部のＧＮＤ線が断線しても障害が発生する可能性は低い。そのため、電子内視鏡システムの技術分野においては、ＧＮＤ線の断線を検知することに実益がないと考えられており、ＧＮＤ線の断線を検知する具体的手段の検討はこれまで行われていなかった。
【０００７】
しかし、本出願人は、機能障害等の不具合がＧＮＤ線の断線に伴って副次的に発生することを発見した。具体的には、ＧＮＤ線が断線すると、断線部が信号線の絶縁被覆に突き刺さり、ＧＮＤ線と信号線とが短絡して、機能障害等の不具合を誘発する例がある。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子スコープ内部に配線されたＧＮＤ線の断線を検知するのに好適な電子内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る電子内視鏡システムは、先端に固体撮像素子を有する電子スコープと、電子スコープの基端と接続された、固体撮像素子との間で信号の送受信を行う信号処理手段と、固体撮像素子と信号処理手段とを接続する複数本の信号ケーブルと、複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の合成抵抗値を計測する計測手段と、計測手段による計測結果に基づいてＧＮＤ線の断線を検知する断線検知手段とを有することを特徴としたシステムである。
【００１０】
本発明に係る電子内視鏡システムによれば、電子スコープ内部に配線されたＧＮＤ線の断線を早期に検知できるため、ＧＮＤ線の断線に伴って副次的に発生する不具合を未然に防ぐことができる。また、ＧＮＤ線の断線検知用に別途の配線を必要としないため、電子スコープの外径寸法の大型化が有効に避けられる。
【００１１】
計測手段は、複数本の信号ケーブルのＧＮＤ線の抵抗からなる負荷回路に定電流を流す定電流回路と、負荷回路にかかる電圧値を計測する電圧計測手段とを有し、計測された電圧値を基に合成抵抗値を計算するように構成されてもよい。又は、負荷回路に定電圧を印加する定電圧回路と、負荷回路にかかる電流値を計測する電流計測手段とを有し、計測された電流値を基に合成抵抗値を計算する構成であってもよい。
【００１２】
断線検知手段は、例えば合成抵抗値が所定の規定範囲外の値であるときにＧＮＤ線が断線したことを検知する。
【００１３】
本発明に係る電子内視鏡システムは、断線検知手段によりＧＮＤ線の断線が検知されたとき、所定の警告メッセージを表示画面に表示するメッセージ表示手段を更に有する構成としてもよい。
【００１４】
固体撮像素子と信号処理手段とを接続する信号ケーブルは、例えば同軸ケーブルである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子スコープ内部に配線されたＧＮＤ線の断線を検知するのに好適な電子内視鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の固体撮像素子とアナログ信号処理部との接続構成を示すブロック図である。
【図３】スイッチＳＷ１が端子Ｓ２にスイッチングされているときの等価回路図である。
【図４】同軸ケーブルのＧＮＤ線の断線を検知する各処理ステップをフローチャートで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の電子内視鏡システムについて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、被写体を撮影するための電子スコープ１００を有している。電子スコープ１００の基端は、プロセッサ２００と接続されている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００からの信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照明する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。なお、図１においては、図面を簡素化する便宜上、一部の結線（例えばシステムコントローラ２０２とドライバ２１６との結線等）の図示を省略している。
【００１９】
図１に示されるように、プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子スコープ１００のメモリ１１２にアクセスして、電子スコープ１００の固有情報を読み出す。電子スコープ１００の固有情報には、例えば固体撮像素子１０８の画素数や感度、対応可能なレート、型番等が含まれる。
【００２０】
システムコントローラ２０２は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２による制御信号に従い、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを生成する。生成されたクロックパルスにより、プロセッサ２００に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングが制御される。
【００２１】
システムコントローラ２０２は、電子スコープの型番と、該型番の電子スコープに適した制御情報とを対応付けたテーブルを有した構成としてもよい。この場合、システムコントローラ２０２は、対応テーブルの制御情報に基づいてタイミングコントローラ２０４を制御して、プロセッサ２００に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
【００２２】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、白色光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されつつ絞り２１２を介して適正な光量に制限されて、ＬＣＢ（light carrying bundle）１０２の入射端に入射する。
【００２３】
絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４によって動作して開度が変化して、ランプ２０８から放射された照明光の光量を開度に応じて制限する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル２１８の輝度調節操作に応じて設定変更される。なお、ドライバ２１６を制御して輝度調整を行う調光回路は周知の回路であり、本明細書においては省略することとする。
【００２４】
フロントパネル２１８の構成には種々の形態が想定される。フロントパネル２１８の具体的構成例には、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能毎のハードウェアキーや、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が想定される。
【００２５】
ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照明光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照明光は、電子スコープ１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の射出端から射出する。ＬＣＢ１０２の射出端から射出した照明光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照明する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【００２６】
固体撮像素子１０８は、例えばベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤイメージセンサである。別の実施形態では、固体撮像素子１０８は、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。
【００２７】
図２は、固体撮像素子１０８とアナログ信号処理部２２０との接続構成を示すブロック図である。タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、駆動回路２２０ａにクロックパルスを供給する。駆動回路２２０ａは、クロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。固体撮像素子１０８の駆動には複数本の信号線が必要である。そのため、駆動回路２２０ａと固体撮像素子１０８は、図２に示されるように、各種駆動制御信号を伝送する複数本の同軸ケーブルＣＣＡ、ＣＣ２、・・・、ＣＣｎによって接続されている。
【００２８】
固体撮像素子１０８は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に応じた撮像信号に変換する。変換された撮像信号は、図２に示されるように、プリアンプ１１０による信号増幅後、同軸ケーブルＣＣ１によって伝送されてアナログ信号処理部２２０のアナログ処理回路２２０ｂに入力する。
【００２９】
撮像信号は、アナログ処理回路２２０ｂによるＡＤ変換後、前段信号処理部２２２に入力する。前段信号処理部２２２において、撮像信号は、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、ＡＧＣ（Auto Gain Control）等の所定の信号処理後、ＲＧＢの色信号別に、画像メモリ２２４が持つ各色用のフレームメモリにフレーム単位でバッファリングされる。バッファリングされた各色の撮像信号は、タイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングで各フレームメモリから掃き出されて、後段信号処理部２２６に入力する。各色の撮像信号は、後段信号処理部２２６によってＮＴＳＣ（National Television System
Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換される。変換された映像信号がモニタ３００に順次入力することにより、被写体のカラー画像がモニタ３００の表示画面上に表示される。
【００３０】
固体撮像素子１０８とアナログ信号処理部２２０とを接続する同軸ケーブルは、周知構成のケーブルである。具体的には、同軸ケーブルは、銅等の芯線をポリエチレン等の絶縁体で被膜し、細い導線を編んだメッシュ状の編組線であるシールド層で絶縁体を覆い、それをビニール等の絶縁保護材で被膜した構造を有している。芯線は、駆動制御信号や撮像信号を伝送する信号線である。編組線はＧＮＤ線であり、先端が固体撮像素子１０８周辺の回路基板のＧＮＤ（不図示）に、基端がアナログ信号処理部２２０の回路基板のＧＮＤ（不図示）に、それぞれ半田付けされている。各同軸ケーブルのＧＮＤ線は、図２において便宜上別々のＧＮＤに接続するように図示されているが、先端側、基端側でそれぞれ共通のＧＮＤに半田付けされている。
【００３１】
図２に示されるように、同軸ケーブルＣＣ１、ＣＣ２、・・・、ＣＣｎのＧＮＤ線の基端は、ＧＮＤに直接接続されている。一方、同軸ケーブルＣＣＡのＧＮＤ線の基端とＧＮＤとの間にはスイッチＳＷ１が設置されている。同軸ケーブルＣＣＡのＧＮＤ線の基端は、スイッチＳＷ１が端子Ｓ１にスイッチングされているとき、スイッチＳＷ１を介してＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ１が端子Ｓ２にスイッチングされているときには、スイッチＳＷ１及び定電流回路Ｃを介してＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ１のスイッチング制御は、システムコントローラ２０２が行う。
【００３２】
図３は、スイッチＳＷ１が端子Ｓ２にスイッチングされているときの等価回路図である。図３中、符号ＲＡ、Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎはそれぞれ、同軸ケーブルＣＣＡ、ＣＣ１、・・・、ＣＣｎのＧＮＤ線の直流抵抗値を示す。符号ａは、ＧＮＤ線の先端と固体撮像素子１０８側のＧＮＤとの接続点を示す。図３の下部に図示されたＧＮＤは、ＧＮＤ線の基端と接続されているアナログ信号処理部２２０側のＧＮＤを示す。
【００３３】
図３に示されるように、電流Ｉａが定電流回路Ｃにより各同軸ケーブルのＧＮＤ線に流されたとき、電圧Ｖｇｎｄ（＝Ｉａ・Ｒｇｎｄ）が等価回路の両端にかかる。符号Ｒｇｎｄは、各ＧＮＤ線の直流抵抗成分の合成抵抗値を示す。合成抵抗値Ｒｇｎｄは、次の式（１）で示される。
Ｒｇｎｄ＝ＲＡ＋（Ｒ１×Ｒ２×・・・×Ｒｎ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋・・・＋Ｒｎ）・・・（１）
【００３４】
合成抵抗値Ｒｇｎｄは、同軸ケーブルのＧＮＤ線が断線すると変化する。電圧Ｖｇｎｄは、合成抵抗値Ｒｇｎｄに伴い変化する。本実施形態では、電圧Ｖｇｎｄの変化を（別の側面によれば、合成抵抗値Ｒｇｎｄの変化を間接的に）検知することにより、同軸ケーブルのＧＮＤ線の断線を検知する。
【００３５】
なお、電流Ｉａが大きいほど直流抵抗値ＲＡによってその両側に発生する電位差が一層大きくなる。そのため、固体撮像素子１０８側のＧＮＤがアナログ信号処理部２２０側のＧＮＤに対して高電位になるという、所謂ＧＮＤ浮きの問題が生じる。電流Ｉａは、ＧＮＤ浮きによる固体撮像素子１０８等への悪影響を抑えるべく、ＧＮＤ線の断線を精度良く検知するのに必要な最低限の値であることが望ましい。電流Ｉａの具体的数値としては、例えば０．１ｍＡ〜１．０ｍＡ程度が想定される。
【００３６】
図４に、同軸ケーブルのＧＮＤ線の断線を検知する各処理ステップをフローチャート化して示す。図４のフローチャートは、電子内視鏡システム１の起動と共に開始される。なお、以降の本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００３７】
システムコントローラ２０２は、電子内視鏡システム１が起動すると、スイッチＳＷ１を端子Ｓ１にスイッチングする（Ｓ１）。システムコントローラ２０２は、端子Ｓ１へのスイッチングと同時に内部カウンタ（不図示）によるカウントを開始する。システムコントローラ２０２は、内部カウンタによるカウントにより一定時間Ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ２）。一定時間Ｔは、例えば５分以上の時間である。システムコントローラ２０２は、端子Ｓ１にスイッチングしてから一定時間Ｔが経過すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、スイッチＳＷ１を端子Ｓ２にスイッチングする（Ｓ３）。
【００３８】
処理ステップＳ３において端子Ｓ２へのスイッチングが行われると、図３に示される等価回路が成立する。そのため、電流Ｉａが各同軸ケーブルに流れて、電圧Ｖｇｎｄが発生する。システムコントローラ２０２は、発生した電圧ＶｇｎｄをＡ／Ｄ回路２０２ａにより計測する（Ｓ４）。なお、電流Ｉａは一定値であるため、実質的には合成抵抗値Ｒｇｎｄが計測されている。
【００３９】
システムコントローラ２０２は、計測した電圧Ｖｇｎｄ（又は計測した電圧Ｖｇｎｄを基に計算された合成抵抗値Ｒｇｎｄ）が規定範囲内の値であるか否かを判定する（Ｓ５）。計測値（又は計算値）が規定範囲内の値である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、本フローチャートは処理ステップＳ１に戻る。計測値（又は計算値）が規定範囲外の値である場合は（Ｓ５：ＮＯ）、少なくとも一本の同軸ケーブルのＧＮＤ線が断線している可能性が極めて高い。かかる場合、システムコントローラ２０２は、フロントパネル２１８の液晶表示部やモニタ３００の表示画面上に所定の警告メッセージを表示させて（Ｓ６）、断線の可能性を術者に通知する。
【００４０】
合成抵抗値Ｒｇｎｄは、ＧＮＤ線が一本断線しただけで変化する。そのため、ＧＮＤ線の断線を早期に検知することができ、ＧＮＤ線の断線に伴って副次的に発生する不具合を未然に防ぐことができる。また、ＧＮＤ線の断線検知用に別途の配線を必要としないため、電子スコープの外径寸法の大型化が有効に避けられる。
【００４１】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えばアナログ信号処理部２２０は、プロセッサ２００でなく電子スコープ１００に搭載されてもよい。
【００４２】
ＧＮＤ線の直流抵抗値は、同軸ケーブルごとに異なる。そのため、電圧Ｖｇｎｄ（又は合成抵抗値Ｒｇｎｄ）は、断線したＧＮＤ線に応じて変化する。そこで、別の実施形態では、各断線パターンに対応する電圧Ｖｇｎｄ（又は合成抵抗値Ｒｇｎｄ）のデータを予め採取してプロセッサ２００内のメモリ等に記憶させておく。これにより、システムコントローラ２０２は、上記データと電圧Ｖｇｎｄの計測値（又は合成抵抗値Ｒｇｎｄの計算値）とを比較することにより、断線した可能性の高いＧＮＤ線を特定して警告メッセージと共に術者に通知することができる。
【００４３】
定電流回路Ｃは、例えばシャントレギュレータ等で構成される定電圧回路に置き換え可能である。この場合、システムコントローラ２０２は、図３の等価回路に流れる電流を計測して（又は計測した電流値を基に合成抵抗値Ｒｇｎｄを計算して）、計測値（又は計算値）に基づいてＧＮＤ線の断線を検知する。
【符号の説明】
【００４４】
１  電子内視鏡システム
１００  電子スコープ
２００  プロセッサ
２２０  アナログ信号処理部
【図１】
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【図２】
2012029719.tif 000004
【図３】
2012029719.tif 000005
【図４】
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