CN109310269B - 挠性管插入装置 - Google Patents

Abstract

挠性管插入装置(10)具有挠性管(35)、状态检测部(70)和用于计算形状信息的状态计算部(81)。挠性管插入装置(10)具有：特性信息输入部(91)，其用于输入关于挠性管(35)的特性的特性信息；动作状态计算部(83)，其基于特性信息来计算前端动作状态；和特定点决定部(93)，其用于决定1个特定点(14)。挠性管插入装置(10)具有：插入状态计算部(85)，其基于形状信息、特性信息和前端动作状态来计算特定点(14)处的计算插入状态；插入状态测量部(110)，其用于测量特定点(14)处的实测插入状态；差量计算部(87)，其用于计算出计算插入状态与实测插入状态的差量；和显示装置(100)，其用于至少显示差量。

Description

挠性管插入装置

技术领域

本发明涉及向被插入体的管路部插入挠性管的挠性管插入装置。

背景技术

在将柔软且细长的内窥镜的插入部在大肠的肠管(管路部)的内部向前推进时，操作者抓持从肛门露出至外部的插入部的根端侧，将插入部向前推进。在柔软且细长的插入部被插入到大肠的肠管中时，插入部能够沿着肠管的内壁弯曲。但是，通常，乙状结肠和横结肠等在腹部内并不固定，容易在腹部内移动。从而，存在因肠管的易弯曲程度和插入部的推入操作，肠管移动，将插入部向前推进的手边侧的力难以被传递至插入部的前端部的情况。这是因为存在插入部向与向前推进的方向不同的方向挠曲的情况，插入部发生向意外的方向弯曲等压曲(buckling)。

操作者基于由插入部的前端部摄像得到的图像或者推入操作中的手边侧的感觉，将插入部逐渐插入。此时，如果能够弄清楚插入部已被插入至管路部的哪个位置或者插入部为怎样的形状，则能够提高插入部的易插入性。因此，开发了用于检测已被插入到管路部中的插入部的形状的形状检测装置。

然而，操作者无法根据由形状检测装置检测出的插入部的形状来判断在插入部的哪个位置插入受到了阻碍。于是，例如专利文献1公开了一种内窥镜插入形状分析装置，其能够提示在插入部的哪个部位插入受到了阻碍或者提示导致阻碍的部分，操作者能够基于所提示的信息准确地判断克服阻碍的操作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4656988号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1中，能够提示导致阻碍的部分。作为提示的方法，可提示插入部的形状。仅进行提示时，操作者对于导致阻碍的部分需要停止插入并再次重复进行插入操作。在这样的状况下，当操作者使插入部向深部插入时，操作者需要将插入部以恰当的插入力量或恰当的速度推入。但是，并没有提示需要何种程度的插入力量、以及需要何种程度的推入速度。因而，仅知道所提示的插入部的形状，对于插入的辅助而言并不够。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够辅助向管路部的深部的插入的挠性管插入装置。

用于解决技术问题的手段

本发明的一个方式的挠性管插入装置包括：挠性管，其可被插入到被插入体中；状态检测部，其用于检测关于所述挠性管的状态的状态信息；状态计算部，其基于所述状态信息，计算关于沿着所述挠性管的中心轴方向的所述挠性管的形状的形状信息；特性信息输入部，其用于输入关于所述挠性管的特性的特性信息；动作状态计算部，其基于所述特性信息来计算表示所述挠性管的前端部的动作状态的前端动作状态；特定点决定部，其用于决定所述挠性管的中心轴上的1个特定点；插入状态计算部，其基于所述形状信息、所述特性信息和所述前端动作状态来计算表示所述特定点处的所述挠性管的插入状态的计算插入状态；插入状态测量部，其用于测量表示所述特定点处的所述挠性管的实际动作状态的实测插入状态；差量计算部，其用于计算所述计算插入状态与所述实测插入状态的差量；和显示装置，其用于至少显示所述差量。

发明效果

采用本发明，能够提供一种能够辅助向管路部的深部的插入的挠性管插入装置。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的挠性管插入装置的概略图。

图2是用于对第一实施方式中的状态计算部、动作状态计算部、插入状态计算部、差量计算部、特性信息输入部、特定点决定部、插入状态测量部和显示装置的关系进行说明的图。

图3是用于对前端插入力量F1进行说明的图。

图4是用于对手边侧插入力量F2进行说明的图。

图5是用于对计算插入力量F3和实测插入力量F4进行说明的图。

图6是表示显示装置的显示的一个例子的图。

图7A是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3大幅不足的显示的一个例子的图。

图7B是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3略微不足的显示的一个例子的图。

图7C是表示实测插入力量F4是适合插入的插入力量的显示的一个例子的图。

图7D是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3大幅过剩的显示的一个例子的图。

图8A是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3大幅不足的显示的一个例子的图。

图8B是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3略微不足的显示的一个例子的图。

图8C是表示实测插入力量F4是对于插入恰当的插入力量的显示的一个例子的图。

图8D是表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3大幅过剩的显示的一个例子的图。

图9是本发明的第二实施方式的挠性管插入装置的概略图。

图10是用于对第二实施方式中的刚度控制部、刚度可变部、状态计算部、动作状态计算部、插入状态计算部、差量计算部、特性信息输入部、特定点决定部、插入状态测量部和显示装置的关系进行说明的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在一部分附图中，为了使图示清楚而省略了部件的一部分的图示。

下面，对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，挠性管插入装置(下面称为插入装置10)具有内窥镜20、用于控制内窥镜20的控制装置80以及与控制装置80连接的输入部90和显示装置100。控制装置80例如作为用于提高内窥镜20中配置的插入部30的挠性管35的易插入性而实施控制的控制装置发挥作用。虽然未图示，但是插入装置10也可以具有用于出射内窥镜20进行观察和摄像用的光的光源装置。

例如以医疗用的软性内窥镜为例对内窥镜20进行说明，但是内窥镜20并不需要限定于此。内窥镜20只要像例如工业用的软性内窥镜、导管、处置器具那样，具有可被插入到被插入体(例如患者)的管路部12(例如大肠的肠管)中的软性的插入部30即可。插入部30只要包括能够因外力而挠曲的具有挠性的部位(例如后述的挠性管35)即可。内窥镜20可以是直视型的内窥镜，也可以是侧视型的内窥镜。被插入体例如不限于人，也可以是动物或其他结构物。管路部12例如也可以是工业用的管道。

内窥镜20具有：插入部30；与插入部30的根端部连结的可由插入装置10的操作者抓持的抓持部40；和从抓持部40的侧面伸出的通用线缆50。通用线缆50具有相对于控制装置80可拆装的未图示的连接部。

插入部30为管状，细长且柔软。插入部30能够在管路部12的内部相对于管路部12进退移动。插入部30能够与管路部12的形状相应地弯曲。从插入部30的前端部向插入部30的根端部去，插入部30依次具有前端硬质部31、弯曲部33和挠性管35。前端硬质部31和弯曲部33比挠性管35短。因此，在本实施方式中，将挠性管35的前端部、弯曲部33和前端硬质部31当作插入部30的前端部。挠性管35具有挠性，会因外力而挠曲。

插入装置10具有状态检测部70，其用于检测关于挠性管35的状态的挠性管35的状态信息。挠性管35的状态信息包括挠性管35的弯曲状态。挠性管35的弯曲状态例如包括挠性管35的弯曲量(弯曲的大小)。挠性管35的弯曲状态也可以包括挠性管35的弯曲的方向。挠性管35的状态信息也可以包括速度信息。速度信息包括挠性管35的中心轴方向上的挠性管35的速度的大小和速度的方向。

作为一个例子，状态检测部70具有利用由光纤73的弯曲引起的光传输量损失的光纤传感器。光纤传感器具有：出射光的未图示的光源；对光进行引导的1根光纤73；对光进行反射以使由光纤73引导的光在光纤73中反向行进的未图示的反射部；接受反射后的光的未图示的受光部；和未图示的光分支部。光源例如具有LED等。光源与用于出射进行观察和摄像用的光的光源装置的光源分体设置。光纤73内置在内窥镜20中，具有挠性。光纤73具有搭载在插入部30中的多个被检测部(未图示)。多个被检测部配置在光纤73的长轴方向上的彼此不同的位置。被检测部只要配置在挠性管35的要改变弯曲刚度的部位即可。在本实施方式中，设被检测部彼此隔开相等间隔地配置。反射部配置在位于插入部30的前端部的光纤73的前端部。受光部例如可以具有分光器或滤色器那样的分光用的元件和光电二极管那样的受光元件。光纤73的根端部、光源和受光部，与光分支部光学连接。光分支部例如具有光耦合器或半反射镜。光分支部将从光源出射的光导向光纤73，并且将被反射部反射并被光纤73引导的返回光导向受光部。即，光按照光源、光分支部、光纤73、反射部、光纤73、光分支部、受光部的顺序行进。光源、受光部和光分支部例如搭载在控制装置80中。

当插入部30弯曲时，光纤73与该弯曲相应地弯曲。与此相伴，在光纤73中传播的光的一部分通过例如彼此对不同的波长具有灵敏度的被检测部而出射(泄漏)至外部。被检测部是使光纤73的光学特性例如规定波长的光的光传输量发生变化的部件。因而，当光纤73弯曲时，光纤73的光传输量与光纤73的弯曲量相应地发生变化。包括该光传输量的变化的信息的光信号被受光部接受。受光部将光信号作为挠性管35的状态信息输出至控制装置80中配置的状态计算部81(参照图2)。

也可以是在1根光纤73配置1个被检测部，在该情况下，配置多根光纤。此处在光纤73的长轴方向上相同的位置或附近的位置、并且在光纤73的周向上彼此不同的位置配置多个被检测部。在该情况下，能够通过多个被检测部的检测结果的组合，来检测弯曲量和弯曲的方向。

状态检测部70并不限定于具有光纤传感器。状态检测部70也可以具有例如应变传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、线圈等元件中的任一者。应变传感器例如检测由挠性管35从外部(例如管路部12)受到的外力(压力)引起的弯曲应变。加速度传感器检测挠性管35的加速度。陀螺仪传感器检测挠性管35的角速度。线圈等元件与挠性管35的形状等挠性管35的状态对应地产生磁场。

在从输入部90对状态检测部70输入了检测开始指示之后，状态检测部70一直进行检测(动作)。检测的时机可以是每经过一定时间实施，没有特别限定。

输入部90是一般的输入用的设备，例如是键盘、鼠标等定点设备、标签读取器、按钮开关、滑块、拨盘。输入部90也可以用于由操作者输入使插入装置10动作用的各种指令。

如图6所示，显示装置100具有：第一显示部101，其用于显示由未图示的摄像单元摄像得到的图像；第二显示部103，其用于显示由后述的状态计算部81计算出的挠性管35的形状信息；和第三显示部105，其用于至少显示由后述的差量计算部87计算出的差量。显示装置100例如具有监视器。摄像单元内置在插入部30中，例如具有CCD等。

如图2所示，插入装置10具有状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85、差量计算部87、特性信息输入部91、特定点决定部93和插入状态测量部110。状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85和差量计算部87配置在控制装置80中。特性信息输入部91和特定点决定部93配置在输入部90中。关于插入状态测量部110的配置位置，将在后面进行说明。

状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85和差量计算部87例如由包括ASIC等的硬件电路构成。状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85和差量计算部87中的至少一者也可以由处理器构成。在状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85和差量计算部87中的至少一者由处理器构成的情况下，在处理器能够访问的未图示的内部存储器或外部存储器中预先存储程序代码，通过由处理器执行该程序代码而使该处理器作为状态计算部81、动作状态计算部83、插入状态计算部85和差量计算部87中的至少一者发挥功能。

状态计算部81基于由状态检测部70检测出的状态信息来计算形状信息，该形状信息是关于沿着挠性管35的中心轴方向的挠性管35的形状的信息。例如，状态计算部81在规定时刻，根据向光纤73入射的入射光与从光纤73出射的出射光的特性的关系来计算挠性管35的形状信息。详细而言，状态计算部81基于从光纤传感器输出的状态信息，计算形状信息，具体而言计算实际发生弯曲的部分的挠性管35的弯曲形状。该挠性管35的弯曲形状例如包括挠性管35的弯曲量和曲率半径。状态计算部81能够基于状态信息或形状信息，计算挠性管35的弯曲的中心方向。状态计算部81并不限于计算形状信息，也可以计算速度信息。状态计算部81将计算出的形状信息输出至插入状态计算部85。状态计算部81将计算出的形状信息输出至显示装置100，如图6所示，第二显示部103显示形状信息。状态计算部81也可以将计算出的速度信息输出至显示装置100，显示装置100也可以显示速度信息。

特性信息输入部91是一般的输入用的设备，例如是键盘、鼠标等定点设备。特性信息输入部91用于输入关于挠性管35的特性的特性信息。特性信息至少包括粘性阻力值y、挠性管35的弯曲刚度K以及被插入体与挠性管35的摩擦系数μ。特性信息是通过操作者对特性信息输入部91的操作而输入的已知的值。特性信息可通过操作者对特性信息输入部91的操作而从特性信息输入部91输入至动作状态计算部83和插入状态计算部85。从而，通过操作者对特性信息输入部91的操作，特性信息输入部91能够将特性信息输入至动作状态计算部83和插入状态计算部85。特性信息输入部91也可以配置在控制装置80中，作为预先存储特性信息的存储部发挥作用。例如也可以是在插入装置10已驱动时，特性信息输入部91能够将预先存储的特性信息输入至动作状态计算部83和插入状态计算部85。详细而言，例如也可以是在插入装置10已起动时，动作状态计算部83和插入状态计算部85访问特性信息输入部91来读取特性信息。

动作状态计算部83基于特性信息来计算表示挠性管35的前端部的动作状态的前端动作状态。前端动作状态例如表示用于使挠性管35的前端部插入的前端部处的插入力量(下面称为前端插入力量F1)。即，前端插入力量F1是挠性管35的插入方向上的力量。前端插入力量F1可如后述的式(3)所示根据特性信息中的粘性阻力值y计算。前端动作状态也可以是用于使挠性管35的前端部插入的前端部处的速度。

特定点决定部93是一般的输入用的设备，例如是键盘、鼠标等定点设备。特定点决定部93用于决定挠性管35的中心轴上的1个特定点14(参照图1)。特定点决定部93根据对特定点决定部93的操作来决定特定点14。特定点决定部93将所决定的特定点14输入至插入状态计算部85和插入状态测量部110。特定点14例如是表示由操作者抓持的挠性管35的一个部位的位置，是挠性管35的中心轴上的手边侧的推入位置。也可以是如图1所示，特定点决定部93将配置插入状态测量部110的位置决定为特定点14。

插入状态计算部85基于形状信息、特性信息和前端动作状态来计算表示特定点14处的挠性管35的插入状态的计算插入状态。例如，形状信息是弯曲量ΔR，特性信息是弯曲刚度K和摩擦系数μ，前端动作状态是前端插入力量F1或前端部处的速度。计算插入状态是对弯曲量ΔR、弯曲刚度K、摩擦系数μ和前端动作状态(插入力量或速度)中的各数值进行分析而计算出的值。如果前端动作状态是前端插入力量F1，则计算插入状态是挠性管35的插入方向上的插入力量(下面称为计算插入力量)。如果前端动作状态是前端部处的速度，则计算插入状态是挠性管35的插入方向上的速度。如上所述，计算插入状态例如是特定点14处的挠性管35的插入方向上的计算出的插入力量或计算出的速度。插入状态计算部85将计算出的计算插入状态输出至差量计算部87。

插入状态测量部110用于测量表示由特定点决定部93决定的特定点14处的挠性管35的实际动作状态的实测插入状态。实测插入状态是由插入状态测量部110直接测量得到的测量值。实测插入状态例如是特定点14处的挠性管35的插入方向上的测量得到的插入力量或测量得到的速度。如图1所示，插入状态测量部110配置在由操作者抓持的挠性管35的一个部位。插入状态测量部110也可以配置在包覆抓持挠性管35的操作者的手的未图示的手套上。插入状态测量部110例如也可以埋设在挠性管35中。插入状态测量部110在配置位置实施测量。插入状态测量部110具有力量传感器、转矩传感器、应变传感器、加速度传感器和位置传感器中的任一者。插入状态测量部110将测量得到的实测插入状态输出至差量计算部87。

差量计算部87将计算插入状态与实测插入状态进行比较，计算出计算插入状态与实测插入状态的差量。差量计算部87将计算插入状态、实测插入状态和差量输出至显示装置100。

如图6所示，显示装置100至少将差量作为对挠性管35的插入进行辅助的辅助信息显示在第三显示部105上。显示装置100将计算插入状态、实测插入状态和恰当范围16作为辅助信息显示在第三显示部105上。实测插入状态的显示位置与差量相应地相对于作为基准的计算插入状态的显示位置变化。在此，使用计算插入状态中的插入力量即计算插入力量F3和实测插入状态中的插入力量即实测插入力量F4，对显示的一个例子进行说明。使表示计算插入力量F3的标记18A的位置固定，使表示实测插入力量F4的标记18B与差量相应地在第三显示部105上左右移动。差量是计算插入力量F3与实测插入力量F4的差，是第三显示部105左右的标记18A与标记18B之间的距离。例如，差量越大，标记18B离标记18A越远。例如，差量越小，标记18B离标记18A越近。如上所述，差量表示第三显示部105上的标记18B的位置相对于标记18A的位置的变化，表示实测插入力量F4相对于计算插入力量F3的变化量。显示装置100显示实测插入状态相对于计算插入状态是不足还是过剩、以及实测插入状态是位于恰当范围16内还是位于恰当范围16外。

恰当范围16可由输入部90按需要设定，并被输入至显示装置100。恰当范围16也可以存储在未图示的存储部中。恰当范围16可与被插入体相应地按需要设定。在此，使用计算插入力量F3和实测插入力量F4对恰当范围16进行说明。恰当范围16是表示，在对挠性管35施加了实测插入力量F4时，实测插入力量F4是否是能够传递至挠性管35的前端部且能够使挠性管35的前端部向深部插入的合适的插入力量。该范围的下限是计算插入力量F3。当实测插入力量F4与计算插入力量F3相比不足时，实测插入力量F4无法被传递至挠性管35的前端部，无法使挠性管35的前端部向深部插入。当实测插入力量F4与恰当范围16相比过剩时，会发生挠性管35向与插入方向不同的方向挠曲或挠性管35向意外的方向弯曲等压曲。

显示装置100作为提供装置发挥作用，该提供装置能够通过显示来提供辅助信息。以显示装置100作为一个例子对提供装置进行了说明，但是提供装置并不限定于显示装置100，也可以用声音等提供辅助信息，也可以将辅助信息投影在未图示的屏幕上。提供装置也可以是操作者可佩戴可摘下的眼镜型或头戴式显示器型的可穿戴终端。

下面，对插入装置10的动作的一个例子进行说明。其中，作为前端动作状态、计算插入状态和实测插入状态的一个例子，使用插入力量进行说明，但是并不需要限定于插入力量，也可以是速度。

在将挠性管35向管路部12的深部插入时，操作者从手边侧将挠性管35推入。如图3所示，用于使挠性管35的前端部插入的前端部处的前端插入力量F1例如一般由前端部的速度V以及挠性管35的前端部与被检体的粘性阻力值y决定，可由下述式(1)表示。

F1＝y×V……式(1)。

式(1)可表示成下述式(2)。

V＝F1/y……式(2)。

挠性管35可被插入表示V＞0。从而，前端插入力量F1只要大于粘性阻力值y即可，可用下述式(3)表示。

F1＞y……式(3)。

粘性阻力值y是由特性信息输入部91作为特性信息输入的已知的值。从而，前端插入力量F1为由动作状态计算部83计算出的粘性阻力值y以上的值。

接着，如图4所示，将挠性管35的中心轴上的任意点处的插入力量称为手边侧插入力量F2。任意点例如表示特定点14那样的手边侧。手边侧插入力量F2可由插入状态计算部85基于弯曲量ΔR、弯曲刚度K和摩擦系数μ以及前端插入力量F1计算得出，其中，弯曲量ΔR为由状态计算部81计算出的形状信息，弯曲刚度K和摩擦系数μ为由特性信息输入部91输入的特性信息，前端插入力量F1可由动作状态计算部83计算得出。手边侧插入力量F2可由下述式(4)表示。其中，弯曲刚度K和摩擦系数μ是由特性信息输入部91作为特性信息输入的已知的值。

F2-ΔRK·μ＝F1……式(4)。

ΔRK表示形状损失力。

式(4)可表示成下述式(5)。

F2＝F1+ΔRK·μ……式(5)。

即，可知手边侧插入力量F2能够由插入状态计算部85基于式(5)计算得出。

在此，如图5所示，将任意点称为由特定点决定部93决定的特定点14。由插入状态计算部85计算出的特定点14处的计算插入力量F3可基于式(5)由下述式(6)表示。

F3＝F1+ΔRK·μ……式(6)

计算插入力量F3是基于前端插入力量F1和已知的值计算出的值，可以被当作前端侧的插入力量。计算插入力量F3被从插入状态计算部85输出，被输入至差量计算部87。

如图5所示，插入状态测量部110在特定点14测量实测插入力量F4。实测插入力量F4是测量得到的手边侧插入力量。

插入状态测量部110在插入状态计算部85计算出计算插入力量F3的时刻，测量实测插入力量F4。并且，插入状态测量部110针对插入状态计算部85计算出计算插入力量F3的挠性管35的形状，测量实测插入力量F4。即，计算插入力量F3和实测插入力量F4是在相同时刻对于相同形状计算和测量的。

差量计算部87将计算插入力量F3与实测插入力量F4进行比较，计算出实测插入力量F4相对于计算插入力量F3的差量。如图6所示，计算插入力量F3、实测插入力量F4、差量和恰当范围16可由显示装置100的第三显示部105可视化地显示。

作为显示的一个例子，如图7A、图7B、图7C和图7D所示，表示计算插入力量F3的标记18A被显示为作为中心轴的纵轴，表示实测插入力量F4的标记18B被显示为与差量相应地相对于标记18A移动的纵轴。也可以是如图8A、图8B、图8C和图8D所示，表示实测插入力量F4的标记18B被显示为与差量相应地相对于表示计算插入力量F3的标记18A伸缩的横向条。差量是标记18A与标记18B之间的距离。恰当范围16是相对于计算插入力量F3过剩的一侧的区域。

图7A和图8A所示的表示实测插入力量F4的标记18B相对于表示计算插入力量F3的标记18A大幅不足，其中，实测插入力量F4为手边侧的插入力量，计算插入力量F3为前端侧的插入力量。图7B和图8B所示的表示实测插入力量F4的标记18B相对于图7A和图8A所示的表示实测插入力量F4的标记18B增加，但是相对于表示计算插入力量F3的标记18A略微不足。图7C和图8C所示的表示实测插入力量F4的标记18B是相对于图7B和图8B所示的表示实测插入力量F4的标记18B增加、且位于恰当范围16内的表示适合于插入的插入力量的标记。图7D和图8D所示的表示实测插入力量F4的标记18B是相对于图7C和图8C所示的表示实测插入力量F4的标记18B增加、相对于表示计算插入力量F3的标记18A过剩、且表示超过了恰当范围16的插入力量的标记。

在图7A、图7B、图8A和图8B所示的状况下，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3不足，因此，即使对挠性管35施加手边侧的实测插入力量F4，实测插入力量F4也无法被传递至挠性管35的前端部，无法使挠性管35的前端部向深部插入。在图7C和图8C所示的状况下，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3位于恰当范围16内，因此，实测插入力量F4可被传递至挠性管35的前端部，可使挠性管35的前端部插入。换言之，实测插入力量F4达到了为了使挠性管35的前端部插入所需要的计算插入力量F3。在图7D和图8D所示的状况下，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3过剩，因此，当对挠性管35施加实测插入力量时，会发生挠性管35向与插入方向不同的方向挠曲或挠性管35向意外的方向弯曲等压曲。从而会使患者感到疼痛。

也可以是如图8A、图8B、图8C和图8D所示的那样，显示标记18B的颜色与表示实测插入力量F4的标记18B相对于表示计算插入力量F3的标记18A的延伸量相应地变化。例如，在如图8A和图8B所示，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3不足的情况下，标记18B用绿色显示。在如图8C所示，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3是恰当范围16内的插入力量的情况下，标记18B用蓝色显示。在如图8D所示，实测插入力量F4相对于计算插入力量F3过剩的情况下，标记18B用红色显示。

操作者能够通过目视显示装置100上显示的显示内容即表示计算插入力量F3的标记18A、表示实测插入力量F4的标记18B和恰当范围16来判断在当前正在进行的插入操作中，实测插入力量F4是不足、过剩还是恰当。换言之，显示内容作为辅助信息发挥作用，该辅助信息用于辅助向管路部12的深部的插入。从而，操作者能够目视辅助信息，基于辅助信息来调节实测插入力量F4。换言之，插入装置10能够利用辅助信息辅助挠性管35向管路部12的深部的插入。

当表示实测插入力量F4的标记18B位于恰当范围16内时，实测插入力量F4可被传递至挠性管35的前端部，可使挠性管35的前端部向深部插入。从而，易插入性提高。并且，因为不是过剩的推入操作，所以挠性管35不会对例如大肠壁意外地施加过剩的负荷，患者的痛苦减少。

在本实施方式中，差量计算部87将计算插入状态与实测插入状态进行比较，计算出计算插入状态与实测插入状态的差量。显示装置100至少显示和提供作为辅助信息的差量。从而，在本实施方式中，能够利用辅助信息辅助向管路部12的深部的插入。结果，在本实施方式中，能够防止挠性管35的压曲，能够提高向管路部12的深部的易插入性，不会对管路部12的壁部意外地施加过剩的负荷，能够减少患者的痛苦等对被插入体施加的负荷。显示装置100显示和提供作为辅助信息的计算插入状态、实测插入状态和恰当范围16。从而，在本实施方式中，能够利用辅助信息可靠地辅助向管路部12的深部的插入。

在本实施方式中，实测插入状态的显示位置与差量相应地相对于计算插入状态的显示位置变化。显示装置100显示实测插入状态相对于计算插入状态是不足还是过剩、以及实测插入状态是位于恰当范围16内还是位于恰当范围16外。从而，操作者能够在当前正在进行的插入操作中，通过目视显示装置100上显示的显示内容，而容易地掌握辅助信息。然后，操作者能够基于所掌握的辅助信息，容易地调节实测插入力量F4。换言之，插入装置10能够利用辅助信息辅助挠性管35向管路部12的深部的插入。

在本实施方式中，特性信息包括粘性阻力值y、挠性管的弯曲刚度K、被插入体与挠性管的摩擦系数μ以及粘弹性值，是已知的值。从而，在本实施方式中，能够容易地计算前端动作状态和计算插入状态。

在本实施方式中，利用特性信息输入部91输入特性信息。从而，在本实施方式中，能够容易地计算前端动作状态和计算插入状态。在本实施方式中，特性信息输入部91通过操作者对特性信息输入部91的操作而将特性信息输入至动作状态计算部83和插入状态计算部85。从而能够与管路部12相应地计算最合适的前端动作状态和计算插入状态。或者在插入装置10已驱动时，特性信息输入部91将在作为存储部发挥作用的特性信息输入部91中预先存储的特性信息输入至动作状态计算部83和插入状态计算部85。从而，能够快速地计算前端动作状态和计算插入状态。

在本实施方式中，特定点决定部93通过操作者对特定点决定部93的操作来决定特定点14。从而，能够将所需要的位置决定为特定点14。特定点决定部93将配置插入状态测量部110的位置决定为特定点14。从而，能够省去决定特定点14的麻烦。

在本实施方式中，计算插入状态是插入力量或速度，实测插入状态是插入力量或速度。计算插入状态的参数与实测插入状态的参数相同。即，如果计算插入状态是插入力量，则实测插入状态是插入力量。如果计算插入状态是速度，则实测插入状态是速度。从而，能够提供插入力量和速度等参数作为操作者容易掌握的辅助信息。

在本实施方式中，插入状态测量部110是力量传感器等，能够削减成本，能够提供简单的结构。

下面，对本发明的第二实施方式进行说明。在本实施方式中，仅记载与第一实施方式不同之处。

控制装置80例如作为控制挠性管35的弯曲刚度的刚度控制装置发挥作用。

如图9所示，挠性管35被划分为沿着插入部30的中心轴方向排列成排的多个区段37。区段37例如存在于挠性管35的全长范围。区段37例如也可以存在于挠性管35的一部分。各区段37的弯曲刚度能够通过控制装置80的控制而独立地改变。从而，能够利用由控制装置80独立地控制的各区段37的弯曲刚度，局部地改变挠性管35的弯曲刚度。区段37可以作为并非实际存在的虚拟的区域发挥作用，也可以作为实际存在的结构发挥作用。区段37各自的长度可以彼此相同，也可以彼此不同。例如，可与被插入体相应地决定插入部30中可被插入到被插入体中的部分的长度。因而，也可以是可被插入到被插入体中的部分被划分为多个区段37，配置在被插入体的外部且不被插入到被插入体中的部分被当作1个区段37。

如图9和图10所示，插入装置10包括1个以上的刚度可变部60，其具有通过控制装置80的控制而可变的刚度，能够利用其刚度来改变挠性管35的弯曲刚度。在本实施方式中，刚度可变部60能够以区段为单位使插入部30中的挠性管35的弯曲刚度可变。因此，多个刚度可变部60例如以在挠性管35的全长范围内置在各区段37中的方式为例进行说明。刚度可变部60只要配置在挠性管35中被插入到管路部12中并且需要改变弯曲刚度的部位即可。即，也可以是仅在一部分的区段37中内置刚度可变部60。为了使图示清楚，在图10中，仅图示了1个刚度可变部60。

设置了刚度可变部60的部位至少可以作为区段37发挥作用。也可以是在多个区段37中内置1个刚度可变部60。刚度可变部60沿着插入部30的中心轴方向可以排列成1排，也可以排列成多排。在刚度可变部60排列成多排的情况下，多个刚度可变部60可以以刚度可变部60在挠性管35的周向上彼此相邻的方式设置在相同位置，也可以在插入部30的中心轴方向上错开地设置。

虽然未图示，但是刚度可变部60例如可由致动器构成，该致动器具有由金属线形成的弹簧管(coil pipe)和被封入在弹簧管的内部的导电性高分子人工肌肉(Electroactive Polymer Artificial Muscle(下面称为EPAM))。弹簧管的中心轴与插入部30的中心轴一致或平行地设置。弹簧管具有设置在弹簧管的两端部的电极。

刚度可变部60的电极分别经由内窥镜20中内置的信号线缆与控制装置80连接，从控制装置80对刚度可变部60的电极分别供给电功率。当经由电极对EPAM施加电压时，EPAM会沿着弹簧管的中心轴伸缩。但是，EPAM的伸缩被弹簧管限制。从而，刚度可变部60的刚度发生变化。施加的电压的值越高，刚度可变部60的刚度越高。当刚度可变部60的刚度发生变化时，区段37的弯曲刚度也随之发生变化。电功率是对电极分别独立地供给的。因此，刚度可变部60各自的刚度独立地发生变化，区段37各自的弯曲刚度也独立地发生变化。如上所述，刚度可变部60通过刚度可变部60的刚度变化使区段37的弯曲刚度发生变化，通过区段37的弯曲刚度变化使挠性管35的弯曲刚度局部地发生变化。

刚度可变部60也可以使用形状记忆合金代替EPAM。

设在状态检测部70的光纤73中，在挠性管35的内部在各区段37中配置被检测部。从而，状态计算部81基于由状态检测部70检测出的状态信息，计算各区段37的形状信息。然后，状态计算部81将各区段37的形状信息拼接起来，计算挠性管35的形状信息中包括的弯曲形状。

如图10所示，插入装置10具有配置在控制装置80中的刚度控制部89，其用于控制由刚度可变部60实施的弯曲刚度的改变。刚度控制部89例如由包括ASIC等的硬件电路构成。刚度控制部89也可以由处理器构成。在刚度控制部89由处理器构成的情况下，在处理器能够访问的未图示的内部存储器或外部存储器中预先存储程序代码，通过由处理器执行该程序代码而使该处理器作为刚度控制部89发挥功能。

刚度控制部89使每个区段37的弯曲刚度变化为适合挠性管35插入的弯曲刚度。因此，例如，刚度控制部89计算与由状态计算部81计算出的形状信息相应地适合挠性管35插入的弯曲刚度即插入恰当弯曲刚度。刚度控制部89计算各区段37的插入恰当弯曲刚度。插入恰当弯曲刚度是指经由刚度可变部60对各区段37提供与形状信息相应地适合挠性管35插入的刚度分布的弯曲刚度。此外，插入恰当弯曲刚度是指经由区段37对挠性管35提供该刚度分布的弯曲刚度。下面，对1个区段37的插入恰当弯曲刚度的计算的一个例子进行简单说明。

例如，假设多个区段37例如从大肠的弯曲部受到了外力。刚度控制部89基于由状态计算部81计算出的形状信息，确定作为起点的区段(下面称为起点区段)。起点区段例如是受到了外力的区段37中弯曲角度最大的区段37。换言之，起点区段是多个区段37中受到了最大的外力的区段37，是多个区段37中对大肠壁施加最大的负荷的区段37。在此，将相对于起点区段配置在挠性管35的根端侧且彼此连续设置的多个区段37称为控制区段。例如，刚度控制部89经由刚度可变部60使控制区段的弯曲刚度降低至所希望的值。在此，例如刚度控制部89使控制区段的弯曲刚度降低至所希望的值，以使弯曲角度小于预先设定的阈值。例如，也可以是刚度控制部89使控制区段的弯曲刚度比其他区段37的弯曲刚度低。于是，控制区段的弯曲量增大，插入部整体成为钝角形状。即，挠性管35以钝角形状与弯曲部的大肠壁接触，挠性管35从大肠壁受到的外力也减小。也存在当控制区段的弯曲刚度降低时，起点区段从大肠壁离开的情况。因而，即使对插入部30施加使插入部30向深部插入的插入力量，插入力量也不会被转换为顶起大肠壁的力，而是被用作使插入部30的前端部向深部推进的推进力。因此，插入部30能够容易地通过大肠的弯曲部。由以上所述可知，插入恰当弯曲刚度是能够提高易插入性的弯曲刚度，是比挠性管35受到外力时的弯曲刚度低的弯曲刚度。插入恰当弯曲刚度也可以是比形状信息被输入刚度控制部89时的弯曲刚度低的弯曲刚度。控制区段可以与起点区段连续设置，也可以与起点区段隔开规定数量的区段37。控制区段也可以是包括起点区段的所有区段37。

刚度控制部89将计算出的每个区段37的插入恰当弯曲刚度的值即弯曲刚度K作为特性信息输入至特性信息输入部91。如上所述，在本实施方式中，特性信息中的弯曲刚度K不是已知的值，而是由刚度控制部89计算出的计算值。并且，弯曲刚度K是实时地计算出的值。

当刚度控制部89以区段37为单位使挠性管35的弯曲刚度可变时，输入部90对刚度控制部89输入控制开始指示。接着，刚度控制部89与管路部12的弯曲部的形状相应地计算插入恰当弯曲刚度，详细而言，控制部89与管路部12的弯曲部的由状态计算部81计算出的形状信息相应地计算插入恰当弯曲刚度。然后，刚度控制部89驱动刚度可变部60以使区段37的弯曲刚度成为插入恰当弯曲刚度。当改变刚度可变部60的刚度时，能够将区段37的弯曲刚度改变为插入恰当弯曲刚度。插入恰当弯曲刚度不仅能够使易插入性提高，而且也能够使挠性管35对大肠壁施加的负荷的大小适当。

从而，即使对插入部30施加插入力量，插入力量也不会被转换为顶起大肠壁的力，而是被用作推进力。从而，挠性管35能够通过弯曲部，包括挠性管35的插入部30的易插入性提高。大肠壁不会被插入力量顶起，挠性管35不会对大肠壁意外地施加过大的负荷，能够减少患者的痛苦。

挠性管35向深部的插入，在刚度控制部89实施控制动作时实施。通常，存在如下情况：与控制开始指示从输入部90传输至各刚度可变部60时产生的微小的时滞或者各个刚度可变部60的性能差异相应地，在每个区段37中对弯曲刚度的控制会产生偏差。从而，存在如下情况：挠性管35通过弯曲部时弯曲刚度的控制因偏差而没有及时进行，挠性管35以弯曲刚度高的状态通过弯曲部。于是，挠性管35的前端部的插入力量(速度)降低，因此，存在操作者从手边侧对挠性管35施加过大的插入力量的情况。于是，存在过大的插入力量顶起大肠壁，挠性管35对大肠壁意外地施加过大的负荷，对患者造成痛苦的情况。

但是，在本实施方式中，插入状态计算部85例如基于前端动作状态、由状态计算部81计算出的每个区段37的形状信息和由刚度控制部89计算出的每个区段37的弯曲刚度，计算出计算插入力量F3。即，即使与时滞或性能差异相应地在每个区段37中对弯曲刚度的控制产生了偏差，插入状态计算部85也能够计算出计算插入力量F3。

从而，即使产生了偏差，操作者也能够通过目视显示装置100上显示的显示内容即表示计算插入力量F3的标记18A、表示实测插入力量F4的标记18B和恰当范围16来判断在当前正在进行的插入操作中，实测插入力量F4是不足、过剩还是恰当。因此，操作者能够通过目视辅助信息而基于辅助信息调节实测插入力量F4。如上所述，本实施方式的插入装置10，即使产生了偏差，也能够利用辅助信息安全地辅助挠性管35向管路部12的深部的插入。

本发明并不限定于上述实施方式本身，在实施阶段可以在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形而具体化。可以将上述实施方式中公开的多个构成要素适当组合而形成各种技术方案。

Claims (10)

1.一种挠性管插入装置，其特征在于，包括：

挠性管，其可被插入到被插入体中；

状态检测部，其用于检测关于所述挠性管的弯曲状态的状态信息；

状态计算部，其基于所述状态信息，计算关于沿着所述挠性管的中心轴方向的所述挠性管的形状的形状信息；

特性信息输入部，其用于输入关于所述挠性管的特性的特性信息；

动作状态计算部，其基于所述特性信息来计算表示所述挠性管的前端部的动作状态的前端动作状态；和

插入状态计算部，其基于所述形状信息、所述特性信息和所述前端动作状态来计算表示特定点处的所述挠性管的插入状态的计算插入状态，其中，所述特定点是所述挠性管上的比所述前端部靠根端侧的规定点。

2.如权利要求1所述的挠性管插入装置，其特征在于，还包括：

插入状态测量部，其用于测量表示所述特定点处的所述挠性管的实际动作状态的实测插入状态；

差量计算部，其用于计算所述计算插入状态与所述实测插入状态的差量；和

显示装置，其用于至少显示所述差量。

3.如权利要求2所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述显示装置用于显示所述计算插入状态、所述实测插入状态和恰当范围，该恰当范围表示所述实测插入状态相对于所述计算插入状态是否恰当。

4.如权利要求3所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述显示装置上的所述实测插入状态的显示位置与所述差量相应地相对于所述计算插入状态的显示位置变化，

所述显示装置用于显示所述实测插入状态相对于所述计算插入状态是不足还是过剩、以及所述实测插入状态是位于所述恰当范围内还是位于所述恰当范围外。

5.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述特性信息至少包括粘性阻力值、所述挠性管的弯曲刚度以及所述被插入体与所述挠性管的摩擦系数。

6.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述特性信息输入部能够通过对所述特性信息输入部的操作将所述特性信息输入至所述动作状态计算部和所述插入状态计算部，或者能够在挠性管插入装置已驱动时，将预先存储在所述特性信息输入部中的所述特性信息输入至所述动作状态计算部和所述插入状态计算部。

7.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于：

还包括用于决定所述特定点的特定点决定部，所述特定点决定部通过对所述特定点决定部的操作来决定所述特定点，或者将配置所述插入状态测量部的位置决定为所述特定点。

8.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述计算插入状态和所述实测插入状态包括所述挠性管的插入方向上的插入力量或速度。

9.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于：

所述插入状态测量部配置在被操作者抓持的所述挠性管的一个部位，或者配置在包覆抓持所述挠性管的所述操作者的手的手套上，在配置位置实施测量，

所述插入状态测量部具有力量传感器、转矩传感器、应变传感器、加速度传感器和位置传感器中的任一者。

10.如权利要求4所述的挠性管插入装置，其特征在于，包括：

刚度可变部，其能够改变所述挠性管的弯曲刚度；和

刚度控制部，其用于控制由所述刚度可变部实施的所述弯曲刚度的改变，

所述挠性管被划分为沿着所述挠性管的中心轴方向排列成排的多个区段，

所述刚度可变部能够以区段为单位使所述弯曲刚度可变，

所述状态计算部基于所述状态信息，计算各个所述区段的所述形状信息，

所述刚度控制部基于所述形状信息在各个所述区段中计算所述弯曲刚度，将计算出的所述弯曲刚度的值作为所述特性信息输入至所述特性信息输入部。

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