CN107205616B - 挠性管插入装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一实施方式是一种挠性管插入装置，其特征在于，具备：管状的插入部，被向被检体插入；刚性可变部，以插入部的轴向上的连续的多个段为对象，将插入部的弯曲刚性以段为单位变更；刚性连接部，跨多个段中的至少一对邻接的段而配置，变更上述一对段间的弯曲刚性，以使得随着由刚性可变部进行的上述一对段间的弯曲刚性的变更，上述一对段间的弯曲刚性与上述一对段的弯曲刚性连续。

Description

挠性管插入装置

技术领域

本发明涉及具备向被检体内插入的插入部的挠性管插入装置。

背景技术

已知在具备挠性的细长插入部的挠性管插入装置例如内窥镜装置中，在插入部设置硬度可变机构而提高向弯弯曲曲的被检体内的插入性。例如，在专利文献1中，公开了将插入部沿着较长方向分为多个段、按每个段配置有形状记忆合金致动器作为硬度可变机构的内窥镜装置。此外，在各段设有压力传感器。在该内窥镜装置中，当插入部被插入到被检体(例如大肠)内时，若插入部的某段被从外部(例如被肠壁)挤压，则该段的压力传感器感知到挤压而使该段的形状记忆合金致动器动作，使该段的硬度较低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3752328号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的内窥镜装置中，由于在插入部的段间的连接部(边界)没有设置硬度可变机构，所以例如即使使相邻的段较硬，段间的连接部也保持柔软。因此，当插入部受到外力时，在段间的连接部硬度不连续，插入部被弯折为V字形，可能使插入性下降。

因此，本发明的目的在于，提供能够提高向被检体的插入性而提高操作性的挠性管插入装置。

用来解决课题的手段

本发明的一实施方式是一种挠性管插入装置，其特征在于，具备：管状的插入部，被向被检体插入；刚性可变部，以上述插入部的轴向上的连续的多个段为对象，将上述插入部的弯曲刚性以上述段为单位来变更；刚性连接部，跨上述多个段中的至少一对邻接的段间而配置，变更上述一对段间的弯曲刚性，以使得随着由上述刚性可变部进行的上述一对段间的弯曲刚性的变更，上述一对段间的弯曲刚性与上述一对段的弯曲刚性连续。

发明效果

根据本发明，能够提供能够提高向被检体的插入性而提高操作性的挠性管插入装置。

附图说明

图1是概略地表示内窥镜装置的结构的图。

图2是概略地表示内窥镜装置的主要结构的框图。

图3是概略地表示挠性管部的结构的一例的图。

图4是概略地表示硬度可变元件的结构的图。

图5是表示硬度可变元件的电压－弯曲刚性特性的图。

图6是概略地表示第1实施方式中的挠性管部的结构的一例的图。

图7是概略地表示第1实施方式中的挠性管部的结构的另一例的图。

图8是概略地表示第2实施方式中的挠性管部的结构的一例的图。

图9是概略地表示第2实施方式中的挠性管部的结构的另一例的图。

具体实施方式

图1是概略地表示作为挠性管插入装置的内窥镜装置1的结构的图。图2是概略地表示内窥镜装置1的主要结构的框图。内窥镜装置1由内窥镜10、光源装置20、控制装置30、显示装置40和天线50构成。

内窥镜10具有向被检体插入的管状的细长的插入部11、和设在插入部11的基端侧的操作部14。内窥镜10例如是大肠内窥镜。插入部11具有前端硬质部12、和设在前端硬质部12的基端侧的挠性管部13。在前端硬质部12，内置有未图示的照明光学系统(照明窗)、观察光学系统(观察窗)、摄像元件等。挠性管部13是具有挠性的细长的部分，由后述的多个段构成。此外，在挠性管部13，设有用于检测挠性管部13的状态(弯曲形状或应变)的多个源线圈15(参照图3)。在操作部14，设有用于包括内窥镜10的弯曲操作及摄影操作的各种操作的角度旋钮17、开关18等。挠性管部13的前端侧通过将角度旋钮17进行操作而向任意的方向弯曲。

光源装置20经由从内窥镜10的操作部14的基端侧延伸的通用软线16而与内窥镜10连接。通用软线16包括连接到上述的照明光学系统的光导(光纤)、连接到上述的摄像元件的电缆等。光源装置20经由上述光导，供给从前端硬质部12的照明窗照射的光。

控制装置30由包括CPU等的设备构成。控制装置30如图2所示，具有包括图像处理部32的显示控制部31、交流信号输出部33、状态计算部34、硬度可变控制部35和堆叠(stack)判断部36。显示控制部31经由线缆61，与通用软线16内的上述电缆连接，从而与内窥镜10(前端硬质部12的摄像元件)连接。显示控制部31还经由线缆62连接于显示装置40。交流信号输出部33经由未图示的线缆连接于各源线圈15。状态计算部34经由线缆63连接于天线50。硬度可变控制部35经由未图示的线缆，连接于后述的硬度可变元件70。

天线50配置在供内窥镜10插入的被检体的周围。天线50检测由设在挠性管部13中的源线圈15产生的磁场。并且，天线50将检测信号经由线缆63向控制装置30(状态计算部34)输出。

参照图3，对挠性管部13的结构进一步说明。图3是概略地表示挠性管部13的结构的一例的图。在挠性管部13中，在插入部11的较长方向(轴向)上空出间隔地配置有作为产生磁场的磁场产生元件的多个源线圈15。源线圈15通过在铁素体或坡莫合金等磁性体上卷绕导线而构成。为了方便，假设挠性管部13由其轴向上的多个段(将挠性管部13在较长方向上均等地划分的假想单位)构成。例如，在图3中表示了挠性管部13的5个段13a、13b、13c、13d、13e，在各段配置有各1个源线圈15。在各段中设置的源线圈15分别配置为，使得天线50及控制装置30(状态计算部34)能够基于产生的磁场检测各段的状态。另外，源线圈15的配置不限于此，也可以仅配置在一部分的段中。

在挠性管部13，设有多个硬度可变元件(硬度可变致动器)70。各硬度可变元件70是以设置它们的多个段为对象、将挠性管部13的弯曲刚性(硬度)以段单位进行变更的刚性可变部。图4是概略地表示硬度可变元件70的结构的图。硬度可变元件70具有由金属线构成的盘管71、封入在盘管71内的导电性高分子人工肌肉(Electroacive Polymer ArtificialMuscle：EPAM)72、和设在盘管71的两端的电极73。硬度可变元件70如图2所示，与硬度可变控制部35连接，能够从硬度可变控制部35通过电极73向盘管71内的EPAM72施加电压。EPAM72是通过施加电压而伸缩、其硬度变化的致动器。硬度可变元件70使得盘管71的中心轴与挠性管部13的中心轴一致或平行而内置在挠性管部13中。硬度可变元件70(EPAM72)具有比构成挠性管部13的部件的刚性大的刚性。

在硬度可变元件70的电极73(EPAM72)上，经由未图示的线缆从硬度可变控制部35施加电压。当被施加电压，则EPAM73要以盘管71的中心轴为中心扩大其直径。但是，EPAM73由于被盘管71将其周围包围，所以直径的扩大受限制。因此，硬度可变元件70如图5所示，所施加的电压值越高，弯曲刚性(硬度)越高。即，通过使硬度可变元件70的硬度变化，内置有硬度可变元件70的挠性管部13的弯曲刚性也变化。

接着，对内窥镜装置1的动作进行说明。

内窥镜10的插入部11被用户向被检体内(从肛门向直肠、结肠(肠管))插入。此时，插入部11一边追随于被检体的形状而弯曲，一边在被检体内行进。控制装置30的显示控制部31基于用户向操作部14的输入操作，经由通用软线16的电缆等控制插入部11的前端硬质部12的摄像元件的动作，取得从摄像元件输出的摄像信号。显示控制部31由图像处理部32基于所取得的摄像信号制作被检体的内部的图像。并且，显示控制部31经由线缆62控制显示装置40的动作，使显示装置40显示制作出的图像。

在插入中，交流信号输出部33经由线缆61等向各源线圈15依次施加交流信号。各源线圈15在其周围产生磁场，即从源线圈15输出与源线圈15的位置有关的信息。天线50基于源线圈15的输出，检测各源线圈15的位置，将检测信号向状态计算部34输出。状态计算部34基于来自天线50的检测信号，推测挠性管部13(插入部11)的状态(例如3维形状)。推测出的状态的信息被向显示控制部31传递，生成与推测出的状态对应的计算机图形图像。并且，显示控制部31使显示装置40显示所生成的图像。此外，状态计算部34基于推测出的挠性管部13的状态，计算表示各段的状态的状态量(例如各段的弯曲角度)。

堆叠判断部36取得状态计算部34计算出的各段的状态量。并且，堆叠判断部36根据所取得的状态量，判断各段是否堆叠(即，段弯折为V字形从而妨碍了挠性管部13的顺畅的插入(行进))。在判断为有堆叠的段的情况下，从堆叠判断部36向硬度可变控制部35传递控制信号，使设在该段中的硬度可变元件70的硬度较低。由此，该段变软，V字形的弯折被消除。并且，向大肠深部的进一步的插入变得容易。

堆叠判断部36的判断可以在插入时实时地始终进行，也可以当在插入中患者感到因肠壁的挤压造成的疼痛时、通过由用户向未图示的输入装置输入进行的手动操作来进行。

此外，堆叠判断部36也可以根据所取得的状态量，判断是否有大致直线状的段，将使设在大致直线状的段中的硬度可变元件70的硬度较高的控制信号向硬度可变控制部35传递。由此，防止在大致直线状的部分中挠性管部13发生弯曲而碰到肠壁，提高插入性。

这样，根据内窥镜装置1，对应于被检体内的挠性管部13的状态而使硬度可变元件70驱动，一边将插入部11(挠性管部13)的弯曲刚性以段单位变更，一边将挠性管部13顺畅地向弯弯曲曲的大肠深部插入。

[第1实施方式]

参照图6及图7，对本发明的第1实施方式进行说明。

图6是概略地表示第1实施方式的挠性管部13的结构的一例的图。在图6以后，将挠性管部13以插入在大肠100中的状态表示，此外省略了源线圈15。在图6中，除了在挠性管部13的各段13a、13b、13c、13d、13e中各配置有1个的硬度可变元件70以外，还设有跨2个连续的(相邻的)段(例如段13a和13b、段13b和13c、段13c和13d、段13d和13e)配置的硬度可变元件70a。硬度可变元件70a配置在段间的连接部，是用来变更段间的弯曲刚性、以使段间的弯曲刚性与段的弯曲刚性连续(段间的弯曲刚性不急剧地变化)的刚性连接部。硬度可变元件70a的结构及动作原理与硬度可变元件70是同样的。硬度可变元件70的较长方向的长度比段长短，此外，硬度可变元件70a的较长方向的长度是设在相邻的段中的硬度可变元件70间的长度以上。

硬度可变元件70没有配置在段间的连接部(边界)，而硬度可变元件70a至少配置在段间的连接部。换言之，硬度可变元件在挠性管部13的较长方向上无缺失部位地配置。例如在图6中，硬度可变元件70a在挠性管部13的较长方向上必定配置在没有配置硬度可变元件70的范围中，其一部分在较长方向上与硬度可变元件70重叠而配置。

图7是概略地表示第1实施方式的挠性管部13的结构的另一例的图。在图7中，设有跨3个连续的段(例如段13b、13c、13d)而配置的硬度可变元件70b、和跨与之不同的3个连续的段(例如段13a、13b、13c，段13c、13d、13e)而配置的硬度可变元件70c。硬度可变元件70b、70c是在段间的连接部重叠而配置的刚性连接部，变更段间的弯曲刚性，以使段间的弯曲刚性与段的弯曲刚性有连续性。硬度可变元件70b、70c的结构及动作原理也与硬度可变元件70是同样的。硬度可变元件70b、70c相互不同，在挠性管部13的较长方向上无缺失部位地配置。在图7中，硬度可变元件70b、70c其较长方向上的长度相同，但不限于此，只要在挠性管部13的较长方向上的没有配置硬度可变元件70b的范围中必定配置有硬度可变元件70c就可以。

例如，如图3所示，如果在各段中仅配置比段长短的硬度可变元件70，则在插入部11的段间的连接部不存在硬度可变元件。因此，例如即使硬度可变控制部35向相邻的2个段的硬度可变元件70传递使它们的硬度较高的控制信号，2个段间的连接部也保持柔软。因而，在保持柔软的连接部接触到肠壁等而受到外力(阻力)的情况下，段间的连接部成为硬度的不连续部(产生刚性边界)，挠性管部13可能以V字形弯折而插入性下降。此外，当弯曲的挠性管部13碰到肠壁而将肠壁挤压，则患者受到相当大的痛苦。

在本实施方式中，在挠性管部13的较长方向上，在段间的连接部也没有空余部位而配置有硬度可变元件(刚性连接部)，段边界处的挠性管部13的弯曲刚性也能够由硬度可变元件调整。例如在图6中使相邻的2个段的硬度较高的情况下，不仅是相邻的2个段的硬度可变元件70，跨这些段配置的硬度可变元件70a的硬度也同样提高。因而，当从肠壁等受到外力时，在段边界也不发生V字形的弯曲或压曲。

这样，通过在段边界也配置有硬度可变元件，在段间的连接部不产生刚性边界，在挠性管部13的较长方向上弯曲刚性不会成为不连续。因而，能够提供在受到外力时在段边界也不发生V字形的弯曲、插入性高而操作性提高的挠性管插入装置。

此外，根据本实施方式，例如在向大肠插入时，能够减轻因挠性管部13的弯曲带来的在直肠－S字结肠曲、左结肠曲、右结肠曲等大肠弯曲部对肠管的负荷，插入性提高并且能够减轻患者的痛苦。

另外，图6及图7所示的硬度可变元件的配置及较长方向的长度是例示，只要硬度可变元件在挠性管部13的较长方向上无缺失部位地配置，也可以是其他配置或长度。

[第2实施方式]

参照图8及图9，对本发明的第2实施方式进行说明。

图8是概略地表示第2实施方式的挠性管部13的结构的一例的图。在图8中，在挠性管部13的段13a、13b、13c、13d、13e中，作为刚性可变部而配置有1个长尺寸的硬度可变元件70d。硬度可变元件70d的结构与硬度可变元件70是同样的。硬度可变元件70d是从段13a一直延伸到段13e的1个连续的部件，也是其自身跨多个段边界而配置的刚性连接部。即，在本实施方式中，硬度可变元件70d变更段间的弯曲刚性，以使段间的弯曲刚性与段的弯曲刚性为连续性的。

此外，在各段13a、13b、13c、13d、13e中，设有用来在各段中使硬度可变元件70d部分性地硬化或软化的电压施加部80。电压施加部80通过未图示的线缆而与控制装置30连接，作为基于来自控制装置30的控制信号使与该电压施加部80的段对应的硬度可变元件70d的部分的硬度变更的硬度可变控制部发挥功能。

当从电压施加部80施加电压，则在与该电压施加部80对应的段的范围中，硬度可变元件70d的弯曲刚性被变更。由于硬度可变元件70d是跨多个段延伸的连续部件，所以即使通过从某个段的电压施加部80施加的电压而将硬度可变元件70d的一部分的硬度变更，段边界处的弯曲刚性也连续，弯曲刚性不会成为不连续。

图9是概略地表示第2实施方式的挠性管部13的结构的另一例的图。在图9中，设有与图8同样的1个作为长尺寸连续部件的硬度可变元件70d、在各段13a、13b、13c、13d、13e中配置有各1个的电压施加部80a、以及跨2个连续的(相邻的)段(例如段13a和13b，段13b和13c，段13c和13d，段13d和13e)配置的电压施加部80b。电压施加部80a、80b的结构及动作原理与电压施加部80是同样的。在图9中，电压施加部80a、80b在挠性管部13的较长方向上无缺失部位地配置。这样，电压施加部80a、80b可以在较长方向上重叠而配置。通过这样的配置，也不再有较长方向上的电压施加部80a、80b的缺失部位，弯曲刚性不会变得不连续。

在本实施方式中，也与第1实施方式同样，能够提供当受到外力时不在段边界处发生V字形的弯曲或压曲、能够提高插入性而使操作性提高的挠性管插入装置。

另外，图8及图9所示的硬度可变元件及电压施加部的配置是例示，只要硬度可变元件的硬度在挠性管部13的较长方向上是连续的，则也可以是其他配置。

此外，也可以代替硬度可变元件70d而使用形状记忆合金(超弹性合金)硬度可变致动器。在此情况下，只要代替电压施加部80、通过使用加热器加热来变更形状记忆合金(超弹性合金)硬度可变致动器的弯曲刚性就可以。

到此为止，通过具备医疗用内窥镜10的内窥镜装置1说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于内窥镜装置，而包括具有挠性的插入部的挠性管插入装置。

此外，作为刚性连接部，举出了与成为刚性可变部的硬度可变元件不同的硬度可变元件(图6及图7)、兼作刚性可变部和刚性连接部的硬度可变元件(图8及图9)，但除此以外，也可以使用具有比构成挠性管部13的部件的刚性大的刚性的部件作为刚性连接部。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的改良及变更。

标号说明

1内窥镜装置；10内窥镜；11插入部；12前端硬质部；13挠性管部；13a、13b、13c、13d、13e段；14操作部；15源线圈；16通用软线；20光源装置；30控制装置；31显示控制部；32图像处理部；33交流信号输出部；34状态计算部；35硬度可变控制部；36堆叠判断部；40显示装置；50天线；70、70a、70b、70c、70d硬度可变元件；71盘管；72导电性高分子人工肌肉(EPAM)；73电极；80、80a、80b电压施加部；100大肠。

Claims (3)

1.一种挠性管插入装置，其特征在于，具备：

管状的插入部，被向被检体插入；

刚性可变部，以上述插入部的轴向上的连续的多个段为对象，将上述插入部的弯曲刚性以上述段为单位来变更；以及

刚性连接部，跨上述多个段中的至少一对邻接的段间而配置，变更上述一对段间的弯曲刚性，以使得随着由上述刚性可变部进行的上述一对段的弯曲刚性的变更，上述一对段间的弯曲刚性与上述一对段的弯曲刚性连续；

上述刚性可变部包括多个硬度可变元件；

上述刚性连接部通过将2个硬度可变元件在上述一对段间的边界重叠配置而构成。

2.如权利要求1所述的挠性管插入装置，其特征在于，

上述刚性连接部是具有比上述插入部的刚性大的刚性的部件。

3.如权利要求2所述的挠性管插入装置，其特征在于，

上述刚性连接部是构成上述刚性可变部的部件。