DE112016006729T5

DE112016006729T5 - Einführsystem

Info

Publication number: DE112016006729T5
Application number: DE112016006729.1T
Authority: DE
Inventors: Ryo TOJO; Hiromasa Fujita; Tetsuya Morishima
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2018-12-20
Also published as: JP6550530B2; CN109068938A; CN109068938B; US11051677B2; WO2017179126A1; JPWO2017179126A1; US20190046010A1

Abstract

Ein Einführsystem (10) umfasst eine Einführvorrichtung (30), umfassend einen Einführabschnitt (40), der in einen Einführkörper einzuführen ist, und ein Teilstück (70) mit variabler Steifigkeit, das die Steifigkeit von mindestens einem Teil des Einführabschnitts (40) mittels Steifigkeit variiert, die mit der Temperatur variiert, wobei ein Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Steifigkeit basierend auf einem Biegezustand variiert. Das Einführsystem (10) umfasst einen Biegezustanddetektionssensor (80), der den Biegezustand des Teilstücks (70) mit variabler Steifigkeit detektiert, und eine Steuerung (103) für variable Steifigkeit, eine Zieltemperatur basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks (70) für variable Steifigkeit bestimmt, der von dem Biegezustanddetektionssensor (80) detektiert wird, und die Temperatur des Teilstücks (70) für variable Steifigkeit so steuert, dass sie sich auf die Zieltemperatur ändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einführsystem.
STAND DER TECHNIK
Das beispielsweise in Patentliteratur 1 offenbarte Endoskopsystem umfasst ein Teilstück mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel eine Formgedächtnislegierung), das für jedes Segment die Steifigkeit eines flexiblen Schlauchs variiert, der in einem Einführabschnitt eines Endoskops angeordnet wird, und eine Datenbank, die Flexibilitätssteuermuster entsprechend der Steifigkeitskombinationen für jedes Segment speichert. In dem Endoskopsystem wird die Steifigkeit eines Segments gemäß einem Flexibilitätssteuermuster gesteuert, das von einem Benutzer der Flexibilitätssteuermuster ausgewählt wird, die auf einer Anzeige angezeigt werden. Der Einführabschnitt ist somit in seiner Einführbarkeit verbessert. Es ist zu beachten, dass eine superelastische Legierung als ein Beispiel des Teilstücks mit variabler Steifigkeit verwendet werden kann.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE, PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichung Nr. 6-70879
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Die Steifigkeit eines flexiblen Schlauchabschnitts wird von der Steifigkeit einer superelastischen Legierung gesteuert, die ein Beispiel eines Teilstücks mit variabler Steifigkeit ist, und die Steifigkeit der superelastischen Legierung wird von der Temperatur der superelastischen Legierung gesteuert. In der Steifigkeit der superelastischen Legierung ist das Ansprechverhalten einer Steifigkeitsänderung in Bezug auf das Kühlen insbesondere schlecht. Um das Ansprechverhalten stärker zu verbessern als während des natürlichen Kühlens wird daher ein Kühlmechanismus benötigt. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur einer superelastischen Legierung und der Steifigkeit (Maß an Flexibilität) der superelastischen Legierung kann eine Hysterese aufweisen. Ein Zustand, in dem die Steifigkeit der superelastischen Legierung niedrig ist, wird als ein Niedersteifigkeitszustand bezeichnet, und ein Zustand, in dem die Steifigkeit der superelastischen Legierung hoch ist, wird als ein Hochsteifigkeitszustand bezeichnet. Die Hysterese bedeutet, dass beispielsweise die Temperatur, bei der sich die superelastische Legierung von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändert, niedriger ist, als die Temperatur, bei der sie sich von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand ändert. Aufgrund des Ansprechverhaltens und der Hysterese wird das Kühlen zum Ändern der superelastischen Legierung von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand verlängert, und es braucht Zeit, die superelastische Legierung von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern. Entsprechend braucht es Zeit, den flexiblen Schlauchabschnitt von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern.
Die Temperatur, bei der die superelastische Legierung aufgehört hat, sich von dem Niedersteifigkeitszustand in den Hochsteifigkeitszustand zu verändern, wird nachfolgend als Temperaturaustenit-Ende (Temperature Austenite Finish - TAf) bezeichnet. Die Temperatur, bei der die superelastische Legierung beginnt, sich von dem Hochsteifigkeitszustand in den Niedersteifigkeitszustand zu verändern, wird nachfolgend als Temperaturmartensit-Start (Temperature Martensite Start - TMs) bezeichnet.
Um die Kühlzeit zu verkürzen, kann die Temperatur der superelastischen Legierung gesteuert werden, um sich auf TMs zu verringern, die als eine Zieltemperatur eingestellt wurde, um die Kühlzeit zu verkürzen, nachdem sie TAf erreicht hat. Die Zieltemperatur TMs variiert jedoch mit dem Biegezustand (zum Beispiel dem Biegebetrag) der superelastischen Legierung. Daher ist ein Einführsystem gewünscht, das in der Lage ist, die Temperatur einer superelastischen Legierung ordnungsgemäß so zu steuern, dass sie eine Zieltemperatur (TMs) aufweist, obgleich die Zieltemperatur (TMs) mit dem Biegezustand der superelastischen Legierung variiert.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Situation gemacht worden, und ihre Aufgabe ist es, ein Einführsystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Temperatur ordnungsgemäß gemäß einem Biegezustand eines Einführabschnitts zu steuern.
LÖSUNG DER AUFGABE
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Einführsystem eine Einführvorrichtung, umfassend einen Einführabschnitt, der in einen Einführkörper einzuführen ist, ein Teilstück mit variabler Steifigkeit, welches eine Steifigkeit zumindest eines Teils des Einführabschnitts mittel temperaturveränderlicher Steifigkeit variiert, wobei ein Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Steifigkeit abhängig von einem Biegezustand variiert, einen Biegezustanddetektionssensor, der den Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit detektiert, und eine Steuerung der variablen Steifigkeit, die eine Zieltemperatur basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit bestimmt, der von dem Biegezustanddetektionssensor detektiert wird, und die Temperatur des Teilstücks mit variabler Steifigkeit so steuert, dass sie sich zu der Zieltemperatur ändert.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Einführsystem bereitgestellt werden, das in der Lage ist, die Temperatur ordnungsgemäß gemäß einem Biegezustand eines Einführabschnitts zu steuern.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Einführsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Darstellung, die eine Ausgestaltung jeweils eines Biegezustanddetektionssensors und ein Teilstück mit variabler Steifigkeit in einem Einführabschnitt zeigt, der in 1 gezeigt ist.
3 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen der Temperatur einer superelastischen Legierung und ihrer Steifigkeit zeigt.
4 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen einer zuvor gemessenen Krümmung (Biegebetrag) und TMs entsprechend dem Biegebetrag zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Flusses eines Prozesses in dem Einführsystem zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Biegezustanddetektionssensors zeigt.
7A ist eine schematische Darstellung eines Einführsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7B ist eine Darstellung, die eine Ausgestaltung jeweils eines Biegezustanddetektionssensors, eines Teilstücks mit variabler Steifigkeit und eines Kühlelements in einem Einführabschnitt zeigt, der in 7A gezeigt ist.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In einigen der Zeichnungen sind einige der Elemente für ein besseres Verständnis der Zeichnungen weggelassen.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1-5 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Einführsystem 10 eine Anzeige 20, eine Einführvorrichtung 30, ein Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit, einen Biegezustanddetektionssensor 80 und einen Hauptkörper 100.
Die Anzeige 20 zeigt ein Bild, das von einem Abbildungsabschnitt (nicht gezeigt) aufgenommen wurde, der in dem distalen Ende eines Einführabschnitts 40 eingebaut ist, der in der Einführvorrichtung 30 angeordnet ist. Die Anzeige 20 ist eine allgemein verwendete Anzeigeeinrichtung wie eine Flüssigkristallanzeige, eine CRT-Anzeige und eine organische EL-Anzeige.
Die Einführvorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise als ein medizinisches flexibles Endoskop beschrieben; sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Einführvorrichtung 30 muss nur einen flexiblen Einführabschnitt 40 umfassen, der in einen Einführkörper wie einen Katheter und ein Behandlungsinstrument einzuführen ist. Der Einführabschnitt 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform muss nur flexibel und biegsam sein. Der Einführkörper ist nicht auf Menschen beschränkt, sondern kann ebenso ein Tier, eine Struktur oder Ähnliches sein.
Die Einführvorrichtung 30 umfasst den Einführabschnitt 40, der in einen Einführkörper einzuführen ist, einen Steuerabschnitt 50, der an dem proximalen Ende des Einführabschnitts 40 angeschlossen ist, um die Einführvorrichtung 30 zu steuern, und eine Schnur 60, die an den Steuerabschnitt 50 angeschlossen ist. Die Schnur 60 umfasst einen Steckverbinder 61, der an dem Ende der Schnur 60 angeordnet und von dem Hauptkörper 100 ablösbar ist.
Der Einführabschnitt 40 ist beispielsweise hohl und länglich. Der Einführabschnitt 40 umfasst von seinem distalen Ende hin zu seinem proximalen Ende einen distalen harten Abschnitt 41, in dem verschiedene innere Elemente angebracht sind, die zur Verwendung in der Einführvorrichtung 30 geeignet sind, einen biegbaren Abschnitt 43, der um einen gewünschten Betrag in einer gewünschten Richtung gebogen werden kann, und einen flexiblen Schlauchabschnitt 45, der flexibel ist und von einer externen Kraft gebogen wird. Die inneren Elemente umfassen beispielsweise den Abbildungsabschnitt. Der biegbare Abschnitt 43 ist durch einen Steuerleiter (nicht gezeigt) der in dem Inneren des Einführabschnitts 40 angeordnet ist, an einen Biegesteuerabschnitt (nicht gezeigt) angeschlossen, der in dem Steuerabschnitt 50 angeordnet ist. Der Steuerleiter wird von der Steuerung des Biegesteuerabschnitts gezogen, um zu erlauben, dass der biegbare Abschnitt 43 um einen gewünschten Betrag in einer gewünschten Richtung gebogen wird.
Ein Benutzer, der das Einführsystem 10 betreibt, ergreift den Steuerabschnitt 50 mit einer Hand. Der Benutzer führt den Einführabschnitt 40 in einen Einführkörper von einer Öffnung (zum Beispiel den Mund eines Patienten) in den Einführkörper ein. Dann beobachtet der Benutzer das Innere des Einführkörpers und behandelt es, während er ein Bild visuell prüft, das von dem Abbildungsabschnitt aufgenommen und auf der Anzeige 20 angezeigt wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit in einem Teilstück des Einführabschnitts 40 angeordnet, dessen Steifigkeit von dem Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit variiert werden kann, und somit kann die Steifigkeit des Teilstücks variiert werden. Das Teilstück ist beispielsweise die Gesamtheit des flexiblen Schlauchabschnitts 45. Das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit umfasst beispielsweise eine superelastische Legierung 71 und eine Heizung 73, die in der Lage ist, die superelastische Legierung 71 zu erwärmen.
Die superelastische Legierung 71 ist beispielsweise in dem flexiblen Schlauchabschnitt 45 entlang der gesamten Länge des flexiblen Schlauchabschnitts 45 gebildet. Es sei angenommen, dass in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise eine superelastische Legierung 71 angeordnet ist. Die superelastische Legierung 71 weist die Eigenschaft des Änderns der Steifigkeit von dem niedrigen Zustand zu dem hohen Zustand mittels Erwärmens der Heizung 73 auf. Nachfolgend ist ein Zustand, in dem die Steifigkeit des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel der superelastischen Legierung 71) niedrig ist, als ein Niedersteifigkeitszustand bezeichnet, und ein Zustand, in dem die Steifigkeit des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel der superelastischen Legierung 71) hoch ist, wird als ein Hochsteifigkeitszustand bezeichnet. In dem Niedersteifigkeitszustand wird die superelastische Legierung 71 in einen weichen Zustand verformt, in dem sie einfach von einer äußeren Kraft verformt wird und einen niedrigen Elastizitätskoeffizienten aufweist, wodurch relativ geringe Härte für den flexiblen Schlauchabschnitt 45 bereitgestellt wird, der ein Teilstück ist, in dem die superelastische Legierung 71 angeordnet ist. Der weiche Zustand ist beispielsweise ein biegbarer Zustand. In dem Hochsteifigkeitszustand wird die superelastische Legierung 71 in einen harten Zustand mit vorbestimmter Härte gegenüber einer äußeren Kraft verformt, und weist einen hohen Elastizitätskoeffizienten auf, wodurch relativ hohe Härte für den flexiblen Schlauchabschnitt 45 bereitgestellt wird, der ein Teilstück ist, in dem die superelastische Legierung 71 angeordnet ist. Der harte Zustand kann beispielsweise ein linearer Zustand sein. Die äußere Kraft bedeutet Kraft, durch die die superelastische Legierung 71 verformt wird, und Schwerkraft wird als Teil der externen Kraft betrachtet. Die superelastische Legierung 71 weist die Eigenschaft des Änderns von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand mittels Kühlen auf. Das Kühlen in der vorliegenden Ausführungsform ist natürliches Kühlen.
Die Heizung 73 ist in die Einführvorrichtung 30 von dem Steckverbinder 61 zu dem flexiblen Schlauchabschnitt 45 eingebaut. Die Heizung 73 umfasst beispielsweise einen oder mehrere Heizdrähte 73a, die sich von dem Steckverbinder 61 zu einer gewünschten Position in dem flexiblen Schlauchabschnitt 45 erstrecken und von der gewünschten Position zurück zu dem Steckverbinder 61 kehren. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Heizung 73 vier Heizdrähte 73a umfasst. Ein Ende jedes der Heizdrähte 73a und sein anderes Ende sind elektrisch an eine erste Stromversorgung 101 angeschlossen, die in dem Hauptkörper 100 verbaut ist. Die Heizdrähte 73a sind elektrisch voneinander isoliert. Zur Isolierung werden die Heizdrähte 73a mit einer ersten Isolierfolie (nicht gezeigt) abgedeckt. Die erste Isolierfolie verhindert einen Kurzschluss zwischen den Heizdrähten 73a. Die superelastische Legierung 71 ist mit einem zweiten Isolierfilm (nicht gezeigt) abgedeckt, ausschließlich eines zu erwärmenden Teilstücks, das später beschrieben wird. Die zweite Isolierfolie verhindert einen Kurzschluss zwischen den Heizdrähten 73a und der superelastischen Legierung 71. Es ist zu beachten, dass die zweite Isolierfolie weggelassen werden kann, wenn nur die erste Isolierfolie angeordnet werden muss. Die Platzierung der ersten und zweiten Isolierfolie ist insbesondere nicht einschränkend, wenn eine Isolierung ausgeführt wird. Die Heizdrähte 73a erzeugen Hitze durch Strom, der von der ersten Stromversorgung 101 fließt. Jeder der Heizdrähte 73a umfasst ein Wickelteilstück 73b, das die superelastische Legierung 71 bei einer gewünschten Position aufwickelt. Beispielsweise wird die innere Peripherie des Wickelteilstücks 73b in dichten Kontakt mit der Außenoberfläche der superelastischen Legierung 71 gebracht. Die Wickelteilstücke 73b sind entfernt voneinander in der Längsrichtung des Einführabschnitts 40 verschoben. Mit anderen Worten wird ein Raum zwischen den Wickelteilstücken 73b gebildet. Die Wickelteilstücke 73b sind innerhalb eines Bereichs angebracht, in dem die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 variabel ist, und, mit anderen Worten sind sie innerhalb eines Bereichs angebracht, in dem die Steifigkeit des flexiblen Schlauchabschnitts 45 in Zusammenhang mit der der superelastischen Legierung 71 variabel ist.
Der Bereich, in dem die Steifigkeit des flexiblen Schlauchabschnitts 45 variabel ist, und die Länge der superelastischen Legierung 71, die Anzahl der superelastischen Legierungen 71, die Position der superelastischen Legierung 71, die Anzahl von Heizdrähten 73a, die Länge von (die Anzahl Wicklungen von) den Wickelteilstücken 73b, die Position der Wickelteilstücke 73b und die Anzahl der Wickelteilstücke 73b, die mit dem Bereich zu tun haben, werden ordnungsgemäß auf gewünschte Werte gemäß beispielsweise dem Einführkörper, den Verfahren der Einführvorrichtung 30, der Verwendungsanwendung der Einführvorrichtung 30 oder einem Teilstück (Segment), das in der Lage ist, die Steifigkeit des Einführabschnitts 40 zu variieren, eingestellt. Ein Heizdraht 73 kann Wickelteilstücke 73b umfassen. Die Anzahl von Teilstücken (Segmenten), die in der Lage sind, die Steifigkeit des Einführabschnitts 40 zu variieren, kann eins sein.
Die Wickelteilstücke 73b erzeugen Wärme durch Strom, der von der ersten Stromversorgung 101 fließt. Die Wärme wird von den Wickelteilstücken 73b zu der superelastischen Legierung 71 übertragen, um die superelastische Legierung zu erwärmen. Hier wird das Teilstück, das in der superelastischen Legierung 71 zu erwärmen ist, als ein Heizziel bezeichnet. Das Heizziel ist ein Teilstück, das hauptsächlich von den Wickelteilstücken 73b abgedeckt ist. Die Temperatur des Heizziels erhöht sich mittels Wärme, und entsprechend erhöht sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 teilweise. Wenn sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 mittels Wärme erhöht, erhöht sich die Steifigkeit des Heizziels, sodass sich die Steifigkeit eines Teilstücks des flexiblen Schlauchabschnitts 45, in dem das Heizziel angeordnet wird, erhöht. Wenn das Wärmen gestoppt wird und die Temperatur des Heizziels durch natürliches Kühlen verringert ist, nimmt die Steifigkeit des Zielteilstücks ab, sodass sich die Steifigkeit des Teilstücks des flexiblen Schlauchabschnitts 45, in dem das Heizziel angeordnet ist, erhöht. Da die Wickelteilstücke 73b nicht in Kontakt miteinander sind, kann die Steifigkeit des Einführabschnitts 40, umfassend den flexiblen Schlauchabschnitt 45, teilweise und selektiv variiert werden. Dieses Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit kann die Steifigkeit mindestens eines Teils des Einführabschnitts 40 durch die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 variieren, die von der Temperatur variiert werden kann.
Wie in 1 und 2 gezeigt, detektiert der Biegezustanddetektionssensor 80 einen Biegezustand eines gewünschten Formdetektionsbereichs (nachfolgend als Bereich F bezeichnet) und berechnet ihn, der in der Einführvorrichtung 30 eingestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel des Biegezustands als ein Biegebetrag beschrieben. Der Biegezustand kann eine Biegeform, umfassend einen Biegebetrag (das Maß des Biegens) und eine Biegerichtung, sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bereich F beispielsweise als die Gesamtheit des Einführabschnitts 40 definiert. Der Bereich F kann ein Teil oder die Gesamtheit der Einführvorrichtung 30 sein, wie der flexible Schlauchabschnitt 45, in dem die superelastische Legierung 71 angeordnet ist. Der Biegezustanddetektionssensor 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Fasersensor und ist in den Einführabschnitt 40 eingebunden und einstückig mit dem Einführabschnitt 40 gebogen, um den Biegebetrag des Einführabschnitts 40 zu detektieren. Insbesondere detektiert der Biegezustanddetektionssensor 80 eine Variation des Biegebetrags des Einführabschnitts 40 basierend auf einer Variation, die einer optischen Faser 83 in Zusammenhang mit der Variation des Biegebetrags des Einführabschnitts 40 hinzugefügt wird.
Der Biegezustanddetektionssensor 80 umfasst eine Lichtquelle 81, die optische Faser 83, in der ein oder mehrere Detektionsziele 83a angebracht sind, einen Reflektor 85 wie einen Spiegel, einen Lichtempfänger 87, eine Berechnungseinheit 89 und eine Lichtverzweigungseinheit 91. Der Biegezustanddetektionssensor 80 ist ein Sensor, der einen Zusammenhang der Merkmale zwischen der Lichteingabe in die optische Faser 83 und der Lichtausgabe aus ihr detektiert, um den Biegebetrag des Einführabschnitts 40 zu erhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Detektionsziele 83a in der optischen Faser 83 angebracht. Die Detektionsziele 83a sind in unterschiedlichen Positionen in der Längsrichtung der optischen Faser 83 angebracht. In diesem Fall kann der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 detektiert werden. Es ist zu beachten, dass ein Detektionsziel 83a in einer optischen Faser 83 angebracht sein kann, und in diesem Fall zwei oder mehr optische Fasern 83 angeordnet sind. Es sei angenommen, dass die Detektionsziele 83a in der gleichen Position in der Längsrichtung der optischen Faser 83 oder in Positionen nah zueinander und in unterschiedlichen Positionen in der axialen Drehrichtung in der Längsrichtung davon angebracht sind. In diesem Fall können das Maß und die Richtung des Biegens von den Kombinationen der Detektionsergebnisse der Detektionsziele 83a detektiert werden.
Die Lichtquelle 81 ist in dem Hauptkörper 100 gebaut, um Licht hin zu der optischen Faser 83 auszustrahlen. Die Lichtquelle 81, die sich von einer Lichtquelle zur Beleuchtung unterscheidet, strahlt Licht aus, um einen Biegebetrag des Einführabschnitts 40 zu detektieren. Die Lichtquelle 81 umfasst beispielsweise mindestens eine, eine Lampe wie eine Xenonlampe oder eine Halogenlampe, und eine Halbleiterlichtquelle wie eine LED und eine LD. Die optische Faser 83 ist in die Einführvorrichtung 30 an das distale Ende des flexiblen Schlauchabschnitts 45 durch den Steckverbinder 61 gebaut, um Licht zu leiten. Die optische Faser 83 ist flexibel. Da der Biegezustanddetektionssensor 80 den Biegebetrag des Einführabschnitts 40 detektiert, sind die Detektionsziele 83a beispielsweise in dem Einführabschnitt 40 angeordnet. Mit anderen Worten detektiert der Biegezustanddetektionssensor 80 die Form eines Teilstücks, in dem die Detektionsziele 83a angeordnet sind.
Der Reflektor 85 wird an dem distalen Ende der optischen Faser 83 angeordnet. Der Reflektor 85 reflektiert das Licht, das von der optischen Faser 83 geleitet wird, um das Licht zu dem proximalen Ende der optischen Faser 83 zurück zu geben.
Der Lichtempfänger 87 und die Berechnungseinheit 89 sind in dem Hauptkörper 100 angebracht. Der Lichtempfänger 87 kann beispielsweise ein spektroskopisches Element wie ein Spektroskop und ein Farbfilter, und ein Licht empfangendes Element wie eine Fotodiode umfassen. Die Berechnungseinheit 89 ist von einer Hardwareschaltung, umfassend eine ASIC und Ähnliches, ausgestaltet. Die Berechnungseinheit 89 kann von einem Prozessor ausgestaltet sein. Wenn die Berechnungseinheit 89 von einem Prozessor ausgestaltet ist, wird ein Programmcode zum Veranlassen des Prozessors, als die Berechnungseinheit 89 zu fungieren, in einem internen Speicher oder einem externen Speicher (keiner von beiden ist gezeigt) gespeichert, auf den der Prozessor zugreifen kann.
Die Lichtquelle 81, der Lichtempfänger 87 und das proximale Ende der optischen Faser 83 sind optisch angeschlossen. Die Lichtverzweigungseinheit 91 umfasst beispielsweise einen optischen Koppler oder einen Halbspiegel. Die Lichtverzweigungseinheit 91 leitet Licht, das von der Lichtquelle 81 ausgestrahlt wird, zu der optischen Faser 83 und leitet Rückkehrlicht, das von der optischen Faser 83 zu dem Lichtempfänger 87 geleitet wird. Die Lichtverzweigungseinheit 91 ist in dem Hauptkörper 100 angeordnet.
Da der Einführabschnitt 40 gebogen ist, ist die optische Faser 83 gebogen. Entsprechend wird ein Teil des Lichts, das durch die optische Faser 83 übertragen wird, nach außen durch die Detektionsziele 83a ausgestrahlt (es leckt). Insbesondere sind die Detektionsziele 83a auf einer Seite der optischen Faser 83 angebracht und veranlassen einen Teil des Lichts, das übertragen wird, gemäß dem Biegen der optischen Faser 83 nach außen auszutreten. Mit anderen Worten variieren die Detektionsziele 83a die optischen Merkmale der optischen Faser 83, wie ihren Lichtübertragungsbetrag. Ein optisches Signal, umfassend Informationen über Variationen in dem Lichtübertragungsbetrag wird in ein elektrisches Signal von dem Lichtempfänger 87 konvertiert, und das elektrische Signal wird an die Berechnungseinheit 89 gesendet. Basierend auf dem elektrischen Signal berechnet die Berechnungseinheit 89 einen Biegebetrag des Einführabschnitts 40 in dem tatsächlich gebogenen Teilstück. Die Berechnungseinheit 89 gibt den berechneten Biegebetrag des Einführabschnitts 40 an eine Steuerung 103 für variable Steifigkeit, die in dem Hauptkörper 100 angeordnet ist.
Der Lichtübertragungsbetrag ist als ein Beispiel der variierenden optischen Merkmale gegeben worden. Die variierenden optischen Merkmale sind jedoch nicht auf den Lichtübertragungsbetrag beschränkt, sondern ein optischer Zustand wie ein Spektrum und Polarisierungswellen können gegeben sein und in diesem Fall muss der Biegezustanddetektionssensor 80 nur einen optischen Zustand wie ein Spektrum und Polarisierungswellen detektieren. Die Detektionsziele 83a können beispielsweise von einem Material ausgestaltet sein, das die Intensität (Betrag) von Licht, das durch die optische Faser 83 geleitet wird vermindert, wie einer lichtabsorbierenden Substanz. Die Detektionsziele 83a können auch beispielsweise von einem Material ausgestaltet sein, das Licht absorbiert, das durch die optische Faser 83 geleitet wird, und Licht emittiert, dessen Wellenlängenbereich sich von dem geleiteten Licht unterscheidet, wie einer fluoreszierenden Substanz.
Der Bereich F wird nun beschrieben. Es sei hier angenommen, dass die Detektionsziele 83a jeweils eine Länge von beispielsweise 5 mm in der Längsachsenrichtung der optischen Faser 83 aufweisen. In jedem der Detektionsziele 83a wird sein eigener Biegebetrag detektiert. Tatsächlich ist jedoch beispielsweise nur das Detektionsziel 83a, das eine Länge von 5 mm aufweist, nicht gebogen. Ein gewisser Bereich (zum Beispiel eine Länge von 60 mm) in der Längsachsenrichtung der optischen Faser 83 ist auch aufgrund der Struktur, des Materials oder Ähnlichem der optischen Faser 83 selbst oder eines Elements, das die optische Faser 83 einbindet, gebogen. Es kann somit erachtet werden, dass das Detektionsziel 83a nicht nur den Biegebetrag einer Position detektiert, an der das Detektionsziel 83a vorhanden ist, sondern auch den Biegebetrag beispielsweise eines gewissen Bereichs entsprechend 30 mm jedes des vorderen und hinteren Teilstücks des Detektionsziels 83a, in der Längsachsenrichtung der optischen Faser 83, d.h. einem Bereich von 60 mm. Somit wird der Bereich, umfassend einen Bereich, der im Wesentlichen gleich dem Biegebetrag ist, der von dem Detektionsziel 83a detektiert wird, als Bereich F definiert.
Wie in 2 gezeigt, überlappt der Bereich F Bereiche A, in denen das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit die Steifigkeit des flexiblen Schlauchabschnitts 45 variiert. Die Bereiche A stellen beispielsweise Teilstücke dar, die zu erwärmen sind, die von dem Wickelteilstück 73b gewickelt sind. Daher kann der Biegezustanddetektionssensor 80 einen Biegebetrag des Einführabschnitts 40 detektieren und einen Biegezustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit detektieren und berechnen oder insbesondere einen Biegebetrag jeweils der zu erwärmenden Teilstücke der superelastischen Legierung 71. Beispielsweise führt der Biegezustanddetektionssensor 80 in Echtzeit die Detektion und Berechnung aus und die Eingabe des Biegebetrags in die Steuerung 103 für variable Steifigkeit. In 2 stellen jeweils die Bereiche A den gleichen Bereich des entsprechenden Wickelteilstücks 73b dar, aber ein Bereich, der breiter ist als das Wickelteilstück 73b kann durch Wärmeleitung erwärmt werden. In diesem Fall wird der Bereich, in dem die superelastische Legierung 71 durch Erwärmen des Wickelteilstücks 73b in einen Hochsteifigkeitszustand geändert wird, als ein Bereich A definiert. Nach Empfangen einer Betriebsstartanweisung von einer Anweisungseinheit (nicht gezeigt) wie einem Schalter führt der Biegezustanddetektionssensor 80 weiter die Detektion, Berechnung und Eingabe aus. Der Biegezustanddetektionssensor 80 kann mindestens einen, den Biegezustand (zum Beispiel den Biegebetrag) des Einführabschnitts 40 oder den des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, detektieren und berechnen. Die Detektion und Berechnung des Biegebetrags des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit ist im Wesentlichen gleich wie die des Biegebetrags des Einführabschnitts 40. Somit berechnet die Berechnungseinheit 89 basierend auf einem elektrischen Signal einen Biegebetrag des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit in dem tatsächlich gebogenen Teilstück. Die Berechnungseinheit 89 gibt den berechneten Biegebetrag des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit in die Steuerung 103 für variable Steifigkeit ein. Der Bereich F wird eingestellt, die Bereiche A zu überlappen, in denen die Temperatur gemäß dem Biegezustand gesteuert wird. Wenn ein Biegebetrag eines Teils des Bereichs A detektiert wird und als gleich zu dem Biegebetrag eines Bereichs erachtet werden kann, in dem kein Biegebetrag detektiert wird, muss der Bereich F nicht alle der Bereiche A überlappen, sondern kann so eingestellt sein, dass er einige der Bereiche A überlappt.
Der Hauptkörper 100 umfasst die erste Stromzufuhr 101, die Steuerung 103 für variable Steifigkeit, einen Speicher 105 und eine Messeinheit 107.
Die erste Stromzufuhr 101 legt eine Spannung an die Heizdrähte 73a an und verursacht, dass ein Strom durch die Heizdrähte 73a fließt, um die superelastische Legierung 71 durch die Heizdrähte 73a zu erwärmen.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit ist beispielsweise durch eine Hardwareschaltung, umfassend eine ASIC und Ähnliches ausgestaltet. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit kann von einem Prozessor ausgestaltet sein. Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit von einem Prozessor ausgestaltet ist, wird ein Programmcode zum Veranlassen des Prozessors, als die Steuerung 103 für variable Steifigkeit zu fungieren, in einem internen Speicher oder einem externen Speicher (keiner von beiden ist gezeigt) gespeichert, auf den der Prozessor zugreifen kann.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit steuert den Strom, der von der ersten Stromzufuhr 101 zu den Heizdrähten 73a fließt, basierend auf dem Biegebetrag des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, der von der Berechnungseinheit 89 berechnet wird, und der Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, die von der Messeinheit 107 gemessen wird. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit steuert die erste Stromzufuhr 101, zu starten Strom zuzuführen, um die superelastische Legierung 71 zu erwärmen und den Betrag von Strom anzupassen.
Es sei angenommen, dass der Einführabschnitt 40 in ein Lumen eines Einführkörpers eingeführt und entlang der Form des Lumens gebogen wird. Der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 wird von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert. Es sei angenommen, dass es einen gewünschten Bereich gibt, in dem der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 gleich oder höher wird als ein Schwellenwert. Der Schwellenwert wird beispielsweise in dem Speicher 105 im Voraus gespeichert. Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 steuert, fließt Strom durch die Heizung 73 innerhalb des distalen Endbereichs, von dem die Wickelteilstücke 73b in dem gewünschten Bereich angebracht sind. Der distale Endbereich in dem gewünschten Bereich gibt beispielsweise den vorderen Bereich der vorderen und hinteren zwei Bereiche in der Längsachsenrichtung des Einführabschnitts 40 an. Somit erhöht sich die Steifigkeit des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit in dem distalen Endbereich in dem gewünschten Bereich. Entsprechend ist es einfach, wenn sich der Einführabschnitt 40 zu einem tiefen Teilstück des Lumens des Einführkörpers bewegt, die Einführkraft in den Einführabschnitt 40 von dem Benutzer der Bewegungsrichtung des Einführabschnitts 40 zu dem distalen Ende des Einführabschnitts 40 zu übertragen. Dann ist der Einführabschnitt 40 in seiner Einführbarkeit verbessert.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit steuert die Steifigkeit (Maß an Flexibilität) des flexiblen Schlauchabschnitts 45 basierend auf der Steifigkeit der superelastischen Legierung 71. Die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 wird von der Temperatur der superelastischen Legierung 71 gesteuert. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Temperatur der superelastischen Legierung 71 und ihrer Steifigkeit. Da die superelastische Legierung 71 von den Heizdrähten 73a erwärmt wird, ist das Ansprechverhalten einer Steifigkeitsänderung in der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Erwärmen zufriedenstellend. Andererseits ist in der vorliegenden Ausführungsform die Kühlzeit länger als die Erwärmungszeit, insbesondere ist das Kühlen natürliches Kühlen, und somit ist das Ansprechverhalten schlecht. Wie in 3 gezeigt, weist ferner den Zusammenhang zwischen der Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) und seiner Steifigkeit (zum Beispiel der superelastischen Legierung 71) eine Hysterese auf. Die Hysterese meint hier beispielsweise, dass die Temperatur zum Verringern der Steifigkeit niedriger ist als die Temperatur zum Erhöhen der Steifigkeit. Aufgrund des Ansprechverhaltens und der Hysterese braucht es Zeit, die superelastische Legierung 71 zu kühlen. Wenn es Zeit braucht, die superelastische Legierung 71 zu kühlen, braucht es Zeit, die superelastische Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern. Entsprechend braucht es auch Zeit, den flexiblen Schlauchabschnitt 45 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern.
Hier wird die Temperatur, bei der das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) beginnt, sich von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand zu ändern, wie in 3 gezeigt, als Temperaturaustenit-Start (nachfolgend als TAs bezeichnet) bezeichnet. Die Temperatur, bei der das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) aufgehört hat, sich von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand zu ändern, wird als Temperaturaustenit-Ende (Temperature Austenite Finish - TAf) bezeichnet. Die Temperatur, bei der das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) beginnt, sich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern, wird als Temperaturmartensit-Start (nachfolgend als TMs bezeichnet) bezeichnet. Die Temperatur, bei der das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) aufgehört hat, sich zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern, wird als Temperaturmartensit-Ende (nachfolgend als TMf bezeichnet) bezeichnet. Es ist zu beachten, dass der Niedersteifigkeitszustand ein Zustand sein kann, in dem die Steifigkeit am niedrigsten ist, und der Hochsteifigkeitszustand ein Zustand sein kann, in dem die Steifigkeit am höchsten ist.
Die superelastische Legierung 71 ist in dem Niedersteifigkeitszustand in dem Temperaturbereich von gleich oder niedriger als TMf.
TAs ist gleich oder höher als TMf und niedriger als TAf. In dem Temperaturbereich von gleich oder höher als TMf und niedriger als TAs, sogar wenn sich die Temperatur erhöht, bleibt die superelastische Legierung 71 in dem Niedersteifigkeitszustand, ohne von dem Biegebetrag beeinflusst zu werden.
TAs ist niedriger als TAf. In dem Temperaturbereich von gleich oder höher als TAs und niedriger als TAf erhöht sich, wenn die Temperatur von TAs zu TAf zunimmt, die superelastische Legierung 71 in der Steifigkeit und ändert sich von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand.
Die superelastische Legierung 71 ist in dem Hochsteifigkeitszustand in dem Temperaturbereich von gleich oder höher als TAf.
TMs ist niedriger als TAf und TAs. In dem Temperaturbereich von gleich oder höher als TMs und niedriger als TAf, sogar wenn sich die Temperatur verringert, bleibt die superelastische Legierung 71 in dem Hochsteifigkeitszustand, ohne von dem Biegebetrag beeinflusst zu werden.
TMf ist niedriger als TMs. In dem Temperaturbereich von gleich oder höher als TMf und niedriger als TMs verringert sich, wenn sich die Temperatur von TMs zu TAf verringert, die superelastische Legierung 71 in der Steifigkeit und ändert sich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand.
Die zuvor beschriebene Kühlzeit bedeutet Zeit, die erforderlich ist, um die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) von TAf zu TMf durch TMs zu verringern. Die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 in dem Hochsteifigkeitszustand bleibt im Wesentlichen unverändert, ob die Temperatur der superelastischen Legierung 71 bei TAf oder TMs ist. In der vorliegenden Ausführungsform führt daher, um die Kühlzeit in Anbetracht des schlechten Ansprechverhaltens und der Hysterese zu verkürzen, die Steuerung 103 für variable Steifigkeit eine Steuerung aus, um die Temperatur der superelastischen Legierung 71 im Voraus auf eine Zieltemperatur (zum Beispiel TMs) unverzüglich zu verringern, ohne zu warten, nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat.
Zur Beschreibung sei hier angenommen, dass es drei Biegebeträge der superelastischen Legierung 71 gibt, wie in 3 gezeigt. Diese drei Biegebeträge werden nachfolgend als ein erster bis dritter Biegebetrag bezeichnet. Es sei angenommen, dass der erste Biegebetrag kleiner ist als der zweite Biegebetrag, und der zweite Biegebetrag kleiner ist als der dritte Biegebetrag.
Wie zuvor beschrieben, um die Kühlzeit in Anbetracht des schlechten Ansprechverhaltens und der Hysterese zu verkürzen, muss die Steuerung 103 für variable Steifigkeit eine Steuerung ausführen, um die Temperatur der superelastischen Legierung 71 auf eine Zieltemperatur (zum Beispiel TMs) zu verringern, die eingestellt ist, die Kühlzeit zu verkürzen, nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel der superelastischen Legierung 71) und die Steifigkeit des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) variiert jedoch basierend auf dem Biegezustand. Beispielsweise variiert, wie in 3 gezeigt, die Zieltemperatur TMs mit dem ersten bis dritten Biegebetrag. Hier wird TMs entsprechend dem ersten bis dritten Biegebetrag als TMs1, TMs2 und TMs3 bezeichnet. TMs1 ist niedriger als TMs2 und TMs2 ist niedriger als TMs3. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt eine Zieltemperatur basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird, und steuert die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit bei der Zieltemperatur TMs, die mit dem Biegezustand variiert. Insbesondere berechnet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Zieltemperatur TMs (TMs1, TMs2 oder TMs3) entsprechend dem ersten bis dritten Biegebetrag basierend auf dem ersten bis dritten Biegebetrag der superelastischen Legierung 71, die von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert werden. Nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat, steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur der superelastischen Legierung 71 so, dass sie sich auf die berechnete Zieltemperatur TMs (TMs1, TMs2 oder TMs3) ändert. Für die Steuerung stellt die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 aus, um das Zuführen von Strom zu den Heizdrähten 73a zu stoppen. Somit wird das Erwärmen gestoppt, das natürliche Kühlen wird ausgeführt und die Temperatur der superelastischen Legierung 71 verringert sich von TAf zu der Zieltemperatur TMs (TMs1, TMs2 oder TMs3).
Wenn der Biegebetrag des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71), der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird, als κ bezeichnet wird, berechnet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Zieltemperatur TMs unter Verwendung einer folgenden Gleichung (1). $TMs = f (κ)$
Die Gleichung (1) kann einer folgenden Gleichung (2) basierend auf dem Zusammenhang zwischen der zuvor gemessenen Krümmung (Biegebetrag) des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel der superelastischen Legierung 71) und TMs entsprechend dem Biegebetrag entsprechen, wie beispielsweise in 4 gezeigt. $TMs = A \times {log}_{B} κ + C$
In der Gleichung (2) sind A, B und C Konstanten, die von dem zuvor gemessenen Biegebetrag und TMs abhängen. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit berechnet dann die Zieltemperatur TMs (TMs1, TMs2 oder TMs3) unter Verwendung der Gleichung (1) oder (2). Die in 4 gezeigten Punkte geben Messwerte an, und die Strichlinie ist eine Näherungskurve, die durch die Gleichung (2) gegeben ist.
Der Speicher 105 speichert die Gleichung (1) oder (2) im Voraus. Nach Empfangen des Biegebetrags κ der superelastischen Legierung 71 von dem Biegezustanddetektionssensor 80 gewinnt die Steuerung 103 für variable Steifigkeit Zugriff auf den Speicher 105, und berechnet die Zieltemperatur TMs basierend auf dem Biegebetrag κ der superelastischen Legierung 71 und der Gleichung (1) oder (2). Dann steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 oder genau gesagt den Strom, der durch die Heizdrähte 73a fließt.
Es ist zu beachten, dass die Berechnung von TMs nicht auf das Obenstehende beschränkt ist. Der Speicher 105 kann beispielsweise eine Datentabelle speichern, die den Zusammenhang zwischen κ und seiner entsprechenden Zieltemperatur TMs zeigt. Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit den Biegebetrag κ der superelastischen Legierung 71 von dem Biegezustanddetektionssensor 80 empfängt, kann sie Zugriff auf den Speicher 105 gewinnen, um TMs entsprechend dem Biegebetrag κ von der Datentabelle zu berechnen.
Die Zieltemperatur muss nicht auf TMs begrenzt sein. Die Zieltemperatur kann in Bezug auf TMs erhöht und verringert sein, mit dem Ziel, die Steifigkeit des Einführabschnitts 40 zu steuern. Es sei angenommen, dass die Zieltemperatur beispielsweise höher ist als TMs. In diesem Fall wird, sogar wenn TMs mit einer plötzlichen Änderung in dem Biegebetrag des Einführabschnitts 40 variiert oder eine Variation der Erwärmungstemperatur der superelastischen Legierung 71 auftritt, die Steifigkeit des Einführabschnitts 40 in einem stabilen Zustand gehalten. Wenn die Zieltemperatur niedriger ist als TMs, ist die Kühlzeit verkürzt.
Der Speicher 105 speichert TAs, TAf, TMs (TMs1, TMs2 oder TMs3) entsprechend dem Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 und TMf. Der Speicher 105 speichert Schwellenwerte, die Kriteriumswerte für den Biegebetrag des flexiblen Schlauchabschnitts 45 sind, und den Biegebetrag der superelastischen Legierung 71, wenn sich die superelastische Legierung 71, nämlich der flexible Schlauchabschnitt 45, von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand ändert, und Schwellenwerte, die Kriteriumswerte für den Biegebetrag des flexiblen Schlauchabschnitts 45 und den Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 sind, wenn sich die superelastische Legierung 71, nämlich der flexible Schlauchabschnitt 45, von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändert.
Der Speicher 105 speichert den Zusammenhang zwischen dem zuvor erhaltenen Widerstandswert der Heizdrähte 73a und der Temperatur der Heizdrähte 73a. Die Messeinheit 107 umfasst einen Stromdetektor (nicht gezeigt), der Strom detektiert, der durch die Heizdrähte 73a fließt, und einen Spannungsdetektor (nicht gezeigt), der einen Wert von Spannung detektiert, die an die Heizdrähte 73a angelegt wird. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit berechnet einen Widerstandswert der Heizdrähte 73a basierend auf dem Stromwert, der von dem Stromdetektor der Messeinheit 107 detektiert wird, und dem Spannungswert, der von dem Spannungsdetektor der Messeinheit 107 detektiert wird. Die Messeinheit 107 gewinnt Zugriff auf den Speicher 105, um die Temperatur der Heizdrähte 73a zu berechnen, die dem berechneten Widerstandswert entspricht. Danach gibt die Messeinheit 107 die berechnete Temperatur an die Steuerung 103 für variable Steifigkeit aus. Da die Heizdrähte 73a in engem Kontakt mit der superelastischen Legierung 71 sind, wird die Temperatur der Heizdrähte 73a als gleich wie oder angenähert an die der superelastischen Legierung 71 erachtet. Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 wird somit individuell durch die Temperatur der Heizdrähte 73a gemessen. Die Messeinheit 107 und die Steuerung 103 für variable Steifigkeit führen immer einen Betrieb um die Messung aus.
Es ist zu beachten, dass die Messeinheit 107 einen Temperatursensor wie ein Thermoelement und einen Thermistor umfassen kann, der direkt in die superelastische Legierung 71 angeordnet wird, um die Temperatur der superelastischen Legierung 71 direkt zu messen. Somit kann die Messeinheit 107 die Temperatur der superelastischen Legierung 71 mit Präzision messen. Die Messeinheit 107 kann die Erwärmungszeit oder die Kühlzeit der superelastischen Legierung 71 messen. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit kann die Temperatur der superelastischen Legierung 71 basierend auf der Messzeit der Messeinheit 107 schätzen und steuern. Beispielsweise erhält die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur der superelastischen Legierung 71 bei TMs oder in der Nähe, um den Hochsteifigkeitszustand aufrecht zu erhalten, bis sich die superelastische Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändern muss.
Ein Betrieb des Einführsystems 10 wird nachfolgend unter Verwendung eines Flussdiagramms beschrieben, das in 5 gezeigt ist. Das Flussdiagramm zielt auf einen Prozess für ein Segment (zum Beispiel ein zu erwärmendes Teilstück) des flexiblen Schlauchabschnitts 45 ab, und der gleiche Prozess wird für die jeweiligen Segmente des flexiblen Schlauchabschnitts 45 ausgeführt.
Es sei angenommen, dass in dem Anfangszustand die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 beispielsweise in dem Niedersteifigkeitszustand sind. In diesem Zustand wird der Einführabschnitt 40 in ein Lumen eines Einführkörpers eingeführt und entlang der Form des Lumens gebogen. Wenn der Einführabschnitt 40 in den Einführkörper eingeführt wird, wird der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert. Der Bereich F des Biegezustanddetektionssensors 80 überlappt den Bereich A der superelastischen Legierung 71. Daher wird der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 auch von dem Biegezustanddetektionssensor 80 zu der Zeit detektiert, wenn der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 detektiert wird (Schritt 1).
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt basierend auf dem Schwellenwert, der in dem Speicher 105 gespeichert ist, und dem Biegebetrag des Einführabschnitts 40, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird, ob die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 zu erhöhen ist (Schritt 2). Bei dieser Bestimmung werden eine Position, in der die Steifigkeit erhöht ist, ein Schwellenwert des Biegebetrags oder Ähnliches basierend auf der Einführbarkeit des Einführabschnitts 40 vorbestimmt, der sich beispielsweise hin zu einem tiefen Teilstück eines Lumens bewegt. Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt hat, dass die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 nicht erhöht werden muss (Nein in Schritt 2), kehrt der Betrieb des Einführsystems 10 zurück zu Schritt 1.
Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt hat, dass es ein Teilstück gibt, in dem die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 erhöht werden muss (Ja in Schritt 2), schaltet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 ein, um die superelastische Legierung 71 mittels des Heizdrahts 73a entsprechend dem Teilstück zu erwärmen. Entsprechend erhöht sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 hin zu TAf (Schritt 3).
Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 wird von der Messeinheit 107 gemessen, und das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit basiert auf der Temperatur des Heizdrahts 73a. Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt, ob die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat (Schritt 5). Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf nicht erreicht hat (Nein in Schritt 5), kehrt der Betrieb des Einführsystems 10 zurück zu Schritt 3.
Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat (Ja in Schritt 5) beendet die superelastische Legierung 71 das Ändern von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand. Gemäß der Änderung in dem Steifigkeitszustand der superelastischen Legierung 71 beendet der flexible Schlauchabschnitt 45 auch das Ändern von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand.
In Schritten 3 bis 5 wird die superelastische Legierung 71 erwärmt, um sich von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand zu ändern, und der flexible Schlauchabschnitt 45 wird von der superelastischen Legierung 71 von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand geändert. Da das Ansprechverhalten der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Erwärmen von den Heizdrähten 73a erfüllt wird, ändern sich die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 von dem Niedersteifigkeitszustand zu dem Hochsteifigkeitszustand in einer kurzen Zeit. Somit wird beispielsweise ein gewünschtes Teilstück des Einführabschnitts 40 in einer kurzen Zeit gehärtet. Dann wird der Einführabschnitt 40 in seiner Einführbarkeit verbessert, wenn sich der Einführabschnitt 40 hin zu beispielsweise einem tiefen Teilstück eines Lumens eines Einführkörpers bewegt. In Schritten 3 bis 5 werden daher die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 in ihrer Steifigkeit erhöht, und der Einführabschnitt 40 wird in seiner Einführbarkeit verbessert.
Dann werden, wie in Schritt 1, der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 und der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 erneut von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert (Schritt 6). In Schritt 6 wird der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 erneut detektiert, weil sich der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 durch den Prozess von Schritten 3 bis 6 ändern kann.
Aufgrund des Ansprechverhaltens der Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 gegenüber Kühlen und Hysterese braucht es Zeit, die superelastische Legierung 71 zu kühlen. Die zuvor beschriebene Kühlzeit bedeutet Zeit, die erforderlich ist, um die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71) von TAf zu TMf durch TMs zu verringern. Wenn es Zeit braucht, die superelastische Legierung 71 zu kühlen, braucht es Zeit, die superelastische Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern. Entsprechend braucht es auch Zeit, den flexiblen Schlauchabschnitt 45 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern.
Um die Kühlzeit zu verkürzen, führt die Steuerung 103 für variable Steifigkeit eine Steuerung zum Verringern der Temperatur der superelastischen Legierung 71 auf eine Zieltemperatur (zum Beispiel TMs) aus, nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 in Schritt 5 TAf erreicht hat. Die Zieltemperatur TMs variiert mit dem Biegebetrag der superelastischen Legierung 71. Somit berechnet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Zieltemperatur TMs basierend auf dem Biegebetrag der superelastischen Legierung 71, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird, und der Gleichung (1) oder (2) (Schritt 7).
In Schritt 6, vorhergehend zu Schritt 7, ist der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 erneut von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert worden. Daher berechnet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit TMs entsprechend dem aktuellen Biegebetrag der superelastischen Legierung 71.
Dann schaltet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromversorgung 101 aus. Entsprechend wird die Temperatur der superelastischen Legierung 71 bei der Zieltemperatur TMs gesteuert. Hier wird das Erwärmen gestoppt, das natürliche Kühlen wird ausgeführt und die Temperatur der superelastischen Legierung 71 verringert sich hin zu der Zieltemperatur TMs (Schritt 8). Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 wird von der Messeinheit 107 gemessen, und das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit basiert auf der Temperatur der Heizdrähte 73a (Schritt 9).
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt, ob die Temperatur der superelastischen Legierung 71 die Zieltemperatur TMs erreicht hat (Schritt 10). Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 die Zieltemperatur TMs nicht erreicht (Nein in Schritt 10), kehrt der Betrieb des Einführsystems 10 zurück zu Schritt 6.
Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 die Zieltemperatur TMs erreicht hat (Ja in Schritt 10), werden Vorbereitungen zum Kühlen der superelastischen Legierung 71 vorgenommen oder Vorbereitungen zum Ändern der superelastischen Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand werden vorgenommen. Schritte 6 bis 10 sind Vorbereitungszeiträume, zum Verringern der Temperatur der superelastischen Legierung 71 von TAf zu TMs und Ändern der superelastischen Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand in einer kurzen Zeit, um die Kühlzeit zu verkürzen. Schritte 6 bis 10 sind auch Wartezeiträume, um zu veranlassen, dass die superelastische Legierung 71 auf das Ändern auf den Niedersteifigkeitszustand wartet. Die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 in dem Hochsteifigkeitszustand bleibt unverändert, ob die Temperatur der superelastischen Legierung 71 bei TAf oder TMs ist. Daher bleibt der flexible Schlauchabschnitt 45 in dem Hochsteifigkeitszustand und die Einführbarkeit wird beibehalten.
Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 die Zieltemperatur TMs erreicht hat (Ja in Schritt 10), werden, wie in Schritt 1, der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 und der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 erneut von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert (Schritt 11). Schritt 11 wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 variiert hat, das heißt, ob TMs geändert werden muss, und auch um zu bestimmen, ob die superelastische Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern ist.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt basierend auf dem Schwellenwert, der in dem Speicher 105 gespeichert ist, und dem Biegebetrag des Einführabschnitts 40, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird, ob die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 zu verringern ist (Schritt 12). Bei dieser Bestimmung werden eine Position, in der die Steifigkeit verringert ist, ein Schwellenwert des Biegebetrags oder Ähnliches basierend auf einer Änderung in einem Teilstück (Segment), dessen Steifigkeit erhöht werden sollte, wenn der Einführabschnitt 40 in ein tiefes Teilstück eingeführt wird, die Entfernbarkeit von dem Einführabschnitt 40, der sich von dem tiefen Teilstück durch das Lumen zurückzieht, und Ähnliches vorbestimmt. Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt hat, dass die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 nicht verringert werden muss (Nein in Schritt 12), kehrt der Betrieb des Einführsystems 10 zurück zu Schritt 6 und in Schritt 8 wird die Temperatur der superelastischen Legierung 71 so gesteuert, dass sie sich zu TMs ändert. Dann verbleibt die superelastische Legierung 71 in dem Hochsteifigkeitszustand.
Wenn die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt, dass die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 verringert werden muss (Ja in Schritt 12), schaltet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 aus, um das Aufrechterhalten von TMs zu beenden. Daher wird das Erwärmen zum Aufrechterhalten von TMs gestoppt, das natürliche Kühlen wird ausgeführt und die Temperatur der superelastischen Legierung 71 verringert sich hin zu der Zieltemperatur TMf (Schritt 13). Somit beginnt die superelastische Legierung 71, sich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern und ändert sich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand. Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 wird von der Messeinheit 107 gemessen, und das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit basiert auf der Temperatur der Heizdrähte 73a (Schritt 14).
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit bestimmt, ob die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TMf erreicht hat, basierend auf einem Messergebnis der Messeinheit 107 (Schritt 15). Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 nicht TMf erreicht (Nein in Schritt 15), kehrt der Betrieb des Einführsystems 10 zurück zu Schritt 13.
Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TMf erreicht hat (Ja in Schritt 15), wird die superelastische Legierung 71 abgekühlt, sodass die superelastische Legierung 71 das Ändern von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand beendet. Gemäß der Änderung in dem Steifigkeitszustand der superelastischen Legierung 71 beendet der flexible Schlauchabschnitt 45 auch das Ändern von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand.
In Schritten 13-15 wird die superelastische Legierung 71 abgekühlt, das Kühlen ändert die superelastische Legierung 71 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand, und die superelastische Legierung 71 ändert den flexiblen Schlauchabschnitt 45 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand. In der vorliegenden Ausführungsform verringert sich, wenn sich die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändern, die Temperatur der superelastischen Legierung 71 nicht kontinuierlich von TAf durch TMs zu TMf. Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 verringert sich im Voraus zu TMs, der gemäß dem Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 von TAf berechnet wird, wartet bei TMs und verringert sich dann von TMs zu TMf. Somit ist das Ansprechverhalten der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Kühlen, wenn sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 von TMs zu TMf verringert, zufriedenstellender als das Ansprechverhalten der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Kühlen, wenn sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 kontinuierlich von TAf durch TMs zu TMf verringert. Daher ändern sich die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand in einer kurzen Zeit. Dann wird ein gewünschtes Teilstück (Segment) des Einführabschnitts 40 in einer kurzen Zeit erweicht. Es sei angenommen, dass sich der Einführabschnitt 40 hin zu beispielsweise einem tiefen Teilstück in einem Lumen eines Einführkörpers bewegt hat, sodass sich die Form des Einführabschnitts 40 geändert hat. Zum Verbessern der Einführbarkeit des Einführabschnitts 40 müssen ein Bereich eines Teilstücks in dem Hochsteifigkeitszustand und ein Bereich eines Teilstücks in dem Niedersteifigkeitszustand mit der Form des Lumens (der Form des Einführabschnitts 40) variieren. Auch in diesem Fall kann ein vorbestimmtes Teilstück des Einführabschnitts 40 in einer kurzen Zeit in einen Niedersteifigkeitszustand geändert werden, und die Einführbarkeit des Einführabschnitts 40 kann verbessert werden. In Schritten 13 bis 15 werden daher die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 in ihrer Steifigkeit verringert, und der Einführabschnitt 40 wird in seiner Einführbarkeit verbessert.
Der Betrieb des Einführsystems 10 kann zu Schritt 1 zurückgekehrt oder beendet werden.
Beispielsweise wird in Schritten 10 und 11 berücksichtigt, dass, wenn die superelastische Legierung 71 bei TMs1 wartet, der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 variiert, und der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 variiert. Es sei angenommen, dass, wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TMs1 ist, sich der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 von dem ersten Biegebetrag zu dem zweiten Biegebetrag ändert. In diesem Fall wird, wie in Schritt 6, der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 erneut von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert, und wie in Schritt 7 berechnet die Steuerung 103 für variable Steifigkeit TMs2 basierend auf dem detektierten zweiten Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 und der Gleichung (1) oder (2). Dann erhöht sich in Schritt 8 die Temperatur der superelastischen Legierung 71 hin zu der Zieltemperatur TMs2. Dann werden die Betriebe nach Schritt 9 ausgeführt.
Wenn die Zieltemperatur TMs1 unverändert bleibt, wenn sich der Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 von dem ersten Biegebetrag zu dem zweiten Biegebetrag ändert, verringert sich die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 zufällig. Somit detektiert der Biegezustanddetektionssensor 80 den Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 in Echtzeit, und die Steuerung 103 für variable Steifigkeit berechnet TMs2 in Echtzeit basierend auf dem detektierten Biegebetrag der superelastischen Legierung 71.
Wie zuvor beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit so gesteuert, dass sie sich basierend auf dem Zustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit ändert, der in Echtzeit von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wird. In der vorliegenden Ausführungsform kann daher die Temperatur ordnungsgemäß so gesteuert werden, dass sie sich zu TMs ändert, sogar wenn TMs mit dem Biegezustand der superelastischen Legierung 71 variiert. In der vorliegenden Ausführungsform verringert sich, wenn sich die superelastische Legierung 71 und der Einführabschnitt 40 von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändern, die Temperatur der superelastischen Legierung 71 nicht kontinuierlich von TAf durch TMs zu TMf. Die Temperatur der superelastischen Legierung 71 verringert sich im Voraus von TAf zu TMs, wartet bei TMs und verringert sich dann von TMs zu TMf. Somit kann das Ansprechverhalten der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Kühlen, wenn sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 von TMs zu TMf verringert, zufriedenstellender gemacht werden, als das Ansprechverhalten der superelastischen Legierung 71 gegenüber dem Kühlen, wenn sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 kontinuierlich von TAf durch TMs zu TMf verringert. Die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 können sich somit von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand in einer kurzen Zeit ändern. Dann kann beispielsweise ein gewünschtes Teilstück des Einführabschnitts 40 in einer kurzen Zeit erweicht werden. Es sei angenommen, dass sich der Einführabschnitt 40 hin zu beispielsweise einem tiefen Teilstück in ein Lumen eines Einführkörpers bewegt hat, sodass sich die Form des Einführabschnitts 40 geändert hat. Zum Verbessern der Einführbarkeit des Einführabschnitts 40 müssen ein Bereich eines Teilstücks in dem Hochsteifigkeitszustand und ein Bereich eines Teilstücks in dem Niedersteifigkeitszustand mit der Form des Lumens (der Form des Einführabschnitts 40) variieren. Auch in diesem Fall kann ein vorbestimmtes Teilstück des Einführabschnitts 40 in einen Niedersteifigkeitszustand in einer kurzen Zeit geändert werden, und die Einführbarkeit des Einführabschnitts 40 kann verbessert werden. Mit anderen Worten kann ein ordnungsgemäßer Bereich des Einführabschnitts 40 in einer kurzen Zeit in einen Niedersteifigkeitszustand und einen Hochsteifigkeitszustand geändert werden, und der Einführabschnitt 40 kann in seiner Einführbarkeit verbessert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das natürliche Kühlen ohne Verwendung eines Kühlmechanismus ausgeführt. Wenn das natürliche Kühlen ausgeführt wird, verringert sich die Temperatur der superelastischen Legierung 71 von TAf zu TMs, die Kühlzeit kann verkürzt werden. Ein Erhöhen der Kosten des Einführsystems 10 und ein Erhöhen des Füllgrads in die Einführvorrichtung 30 und den Hauptkörper 100 unter Verwendung eines Kühlmechanismus 120 kann verhindert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird zum Verkürzen der Kühlzeit TMs basierend auf dem Biegezustand der superelastischen Legierung 71 berechnet, und nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat, verringert sich die superelastische Legierung 71 zu dem berechneten TMs. Daher ist die superelastische Legierung 71 in einem Wartezustand, um sich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand zu ändern. Dann, wenn sich die superelastische Legierung 71 tatsächlich von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändert, erlaubt das Kühlen, dass sich die superelastische Legierung 71 in einer kurzen Zeit von dem Hochsteifigkeitszustand zu dem Niedersteifigkeitszustand ändert.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit berechnet die Zieltemperatur TMs basierend auf dem Biegebetrag κ der superelastischen Legierung 71, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 und der Gleichung (1) oder (2) detektiert wird, die in dem Speicher 105 zuvor gespeichert wurden. Genau gesagt gewinnt nach Empfangen des Biegebetrags κ der superelastischen Legierung 71 von dem Biegezustanddetektionssensor 80 die Steuerung 103 für variable Steifigkeit Zugriff auf den Speicher 105, und berechnet die Zieltemperatur TMs basierend auf dem Biegebetrag κ der superelastischen Legierung 71 und der Gleichung (1) oder (2). Somit kann TMs in einer kurzen Zeit berechnet werden, und die Temperatur der superelastischen Legierung 71 kann gesteuert werden, um sich in einer kurzen Zeit von TAf zu TMs zu ändern. Da der Speicher 105 die Gleichung (1) oder (2) im Voraus speichert, kann die Last der Steuerung 103 für variable Steifigkeit bei der Berechnung vermindert werden.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit kann Zugriff auf den Speicher 105 gewinnen, der eine Datentabelle speichert und TMs entsprechend dem Biegebetrag κ von der Datentabelle berechnet. TMs kann somit in einer kurzen Zeit berechnet werden, und die Temperatur der superelastischen Legierung 71 kann gesteuert werden, um sich in einer kurzen Zeit von TAf zu TMs zu ändern. Da der Speicher 105 eine Datenbank im Voraus speichert, kann die Last der Steuerung 103 für variable Steifigkeit bei der Berechnung vermindert werden.
Der Biegezustanddetektionssensor 80 muss nicht darauf beschränkt sein, einen Fasersensor zu umfassen. Wie in 6 gezeigt, kann der Biegezustanddetektionssensor 80 einen Magnetgenerator 93 umfassen, der ein magnetisches Feld erzeugt, und Magnetdetektionssensoren 95, die die Intensität des magnetischen Felds detektieren, der von dem Magnetgenerator 93 erzeugt wurde. Der Magnetgenerator 93 ist beispielsweise außerhalb eines Einführkörpers angeordnet. Die Magnetdetektionssensoren 95 sind beispielsweise in einem Teilstück angeordnet, wo mindestens das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit die Steifigkeit des Einführabschnitts 40 variieren kann. Mit anderen Worten sind die Magnetdetektionssensoren 95 in einem Teilstück angebracht, in dem die superelastische Legierung 71 angeordnet ist, wie das gesamte Teilstück des flexiblen Schlauchabschnitts 45. Die Magnetdetektionssensoren 95 sind beispielsweise in regelmäßigen Intervallen in der Längsachsenrichtung des Einführabschnitts 40 angebracht. Die Magnetdetektionssensoren 95 sind beispielsweise Spulenmagnetsensoren. Ferner erzeugt der Magnetgenerator 93 unterschiedliche Magnetfelder mittels Spulen. Die Intensität des magnetischen Feldes, der von den Magnetdetektionssensoren 95 detektiert wird, variiert mit dem Abstand zwischen dem Einführabschnitt 40 und dem Magnetgenerator 93. Somit berechnet die Berechnungseinheit 89 Positionsinformationen jedes der Magnetdetektionssensoren 95 in Bezug auf den Magnetgenerator 93, basierend auf den Intensitäten des magnetischen Feldes, die Detektionsergebnisse sind, in denen die Magnetdetektionssensoren 95 unterschiedliche Magnetismen detektiert haben, die von dem Magnetgenerator 93 erzeugt wurden. Basierend auf den Positionsinformationen jedes der Magnetdetektionssensoren 95 berechnet die Berechnungseinheit 89 den Biegezustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit (zum Beispiel die superelastische Legierung 71). Es ist zu beachten, dass die Magnetgeneratoren 93 im Inneren des Einführabschnitts 40 angebracht sein können, und ein einzelner Magnetdetektionssensor 95 kann außerhalb des Einführkörpers angeordnet sein.
Der Biegezustanddetektionssensor 80 kann eine Biegeform beispielsweise unter Verwendung von Röntgenstrahlen detektieren.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzeige 20 den Biegebetrag des Einführabschnitts 40 und den Biegebetrag der superelastischen Legierung 71 anzeigen, die von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert werden. Ein Benutzer des Einführsystems 10 bestätigt die auf der Anzeige 20 angezeigten Biegebeträge. Der Benutzer kann das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit mit einer Einschalt- oder Ausschaltanweisung durch die Steuerung 103 für variable Steifigkeit unter Verwendung einer Anweisungseinheit (nicht gezeigt) vorsehen, um die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 in Schritten 2 und 12 basierend auf den Biegebeträgen zu variieren, die auf der Anzeige 20 angezeigt werden. Mit anderen Worten kann die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit steuern, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert worden, auf der Anzeige 20 angezeigt und von dem Benutzer bestätigt worden ist.
Die Anzeige 20 kann auch die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit anzeigen, die von der Messeinheit 107 gemessen wurde. Der Benutzer bestätigt die Temperatur des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, die auf der Anzeige 20 angezeigt wird. Dann kann der Benutzer die Steuerung 103 für variable Steifigkeit in Schritten 2 und 12 mit einer Anweisung versehen, die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 unter Verwendung der Anweisungseinheit (nicht gezeigt) zu variieren, sodass die superelastische Legierung 71 eine Steifigkeit entsprechend der Temperatur des Teilstücks 70 für variable Steifigkeit aufweisen kann, die auf der Anzeige 20 angezeigt wird.
Wie zuvor beschrieben, kann die Steifigkeit der superelastischen Legierung 71 durch manuellen Betrieb variiert werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Nur die Punkte, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden nachfolgend mit Bezug auf 7A und 7B beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird Kühlen aktiv ausgeführt. Somit umfasst das Einführsystem 10 einen Kühlmechanismus 120, der in der Lage ist, das Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit zu kühlen. Der Kühlmechanismus 120 umfasst Kühlelemente 121 und eine zweite Stromzufuhr 123, die die Kühlelemente 121 mit Strom beaufschlagt.
Wie in 7B gezeigt, sind die Kühlelemente 121 auf der Peripherie des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit angebracht. Genau gesagt sind die Kühlelemente 121 beispielsweise im Inneren des Einführabschnitts 40 und in der Nachbarschaft der superelastischen Legierung 71 angebracht. Die Kühlelemente 121 kühlen die superelastische Legierung 71 direkt. Um die Kühlelemente 121 eindeutig zu zeigen, sind sie entfernt von der superelastischen Legierung 71 angebracht, es ist aber tatsächlich günstig, dass sie in Kontakt mit der superelastischen Legierung 71 angebracht sind. Die Kühlelemente 121 umfassen jeweils beispielsweise eine Peltier-Einrichtung. Günstiger Weise sind die Kühlelemente 121 jeweils beispielsweise auf der Peripherie eines zu erwärmenden Teilstücks angebracht.
Die zweite Stromzufuhr 123 steuert die Kühlelemente 121 durch elektrische Drähte 125. Die zweite Stromzufuhr 123 wird von der Steuerung 103 für variable Steifigkeit gesteuert. Die zweite Stromzufuhr 123 ist in dem Hauptkörper 100 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert in Schritt 3, der in 5 gezeigt ist, die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 so, dass sie einschaltet und steuert die zweite Stromzufuhr 123 so, dass sie ausschaltet. Entsprechend erwärmt die Heizung 73 die superelastische Legierung 71, und das Kühlelement 121 stoppt, die superelastische Legierung 71 zu kühlen. Somit steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur der superelastischen Legierung 71 so, dass sie sich durch die erste Stromzufuhr 101, die Heizdrähte 73a, die zweite Stromzufuhr 123 und das Kühlelement 121 zu TAf ändert.
Die Steuerung 103 für variable Steifigkeit steuert den Kühlmechanismus 120 basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit, der von dem Biegezustanddetektionssensor 80 detektiert wurde. Beispielsweise steuert in Schritt 8, der in 5 gezeigt ist, die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 so, dass sie ausschaltet und steuert die zweite Stromzufuhr 123 so, dass sie einschaltet. Entsprechend stoppt die Heizung 73, die superelastische Legierung 71 zu erwärmen, und das Kühlelement 121 kühlt die superelastische Legierung 71. Dann wird kein natürliches Kühlen, sondern aktives Kühlen ausgeführt, um die Temperatur der superelastischen Legierung 71 hin zu der Zieltemperatur TMs schnell zu verringern. Somit steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur der superelastischen Legierung 71 so, dass sie sich durch die erste Stromzufuhr 101, die Heizdrähte 73a, die zweite Stromzufuhr 123 und das Kühlelement 121 zu TMs ändert.
Der Betrieb von Schritt 8 umfasst, als Steuerung nach Nein in Schritt 12, das Steuern, die Temperatur aufrecht zu erhalten, die TMs erreicht hat, und das Steuern zum Erhöhen der Temperatur der superelastischen Legierung 71, wenn der Biegebetrag des Einführabschnitts 40 variiert, um die Zieltemperatur zu erhöhen. Um die Temperatur aufrecht zu erhalten, steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit jede, die erste und die zweite Stromversorgung 101 und 123, so, dass sie einschaltet und ausschaltet. Um die Temperatur zu erhöhen, steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 so, dass sie einschaltet und steuert die zweite Stromzufuhr 123 so, dass sie ausschaltet.
In Schritt 13, der in 5 gezeigt ist, steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die erste Stromzufuhr 101 so, dass sie ausschaltet und steuert die zweite Stromzufuhr 123 so, dass sie einschaltet. Entsprechend stoppt die Heizung 73, die superelastische Legierung 71 zu erwärmen, und das Kühlelement 121 kühlt die superelastische Legierung 71. Dann wird kein natürliches Kühlen, sondern aktives Kühlen ausgeführt, um die Temperatur der superelastischen Legierung 71 hin zu der Zieltemperatur TMf schnell zu verringern. Somit steuert die Steuerung 103 für variable Steifigkeit die Temperatur der superelastischen Legierung 71, sodass sie sich durch die erste Stromzufuhr 101, die Heizdrähte 73a, die zweite Stromzufuhr 123 und das Kühlelement 121 zu TMf ändert. Wenn die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TMf erreicht hat, ist das Kühlen beendet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Temperatur der superelastischen Legierung 71 ordnungsgemäß so gesteuert werden, dass sie sich mittels des Kühlmechanismus 120 zu TMs und TMf ändert. Da die superelastische Legierung 71 mittels des Kühlmechanismus 120 in einer kurzen Zeit abgekühlt werden kann, kann die Temperatur der superelastischen Legierung 71 in einer kurzen Zeit von TAf zu TMs verringert werden. Daher kann, nachdem die Temperatur der superelastischen Legierung 71 TAf erreicht hat, der Zustand der superelastischen Legierung 71 in einer kurzen Zeit zu einem Wartezustand umgeschaltet werden. Da TMs zuverlässig in dem Wartezustand aufrechterhalten werden kann, können die superelastische Legierung 71 und der flexible Schlauchabschnitt 45 sogar in dem Wartezustand zuverlässig in dem Hochsteifigkeitszustand aufrechterhalten bleiben. Da ferner die superelastische Legierung 71 mittels des Kühlmechanismus 120 in einer kurzen Zeit abgekühlt werden kann, kann die Temperatur der superelastischen Legierung 71 in einer kurzen Zeit von TMs zu TMf verringert werden. Daher ändert sich der Steifigkeitszustand der superelastischen Legierung 71, und der flexible Schlauchabschnitt 45 kann in einer kurzen Zeit von einem Hochsteifigkeitszustand zu einem Niedersteifigkeitszustand umgeschaltet werden.
Obgleich es nicht gezeigt ist, kann der Kühlmechanismus 120 die superelastische Legierung 71 mittels Wasser oder Luft kühlen, wenn er die superelastische Legierung 71 aktiv kühlen kann. Der Kühlmechanismus 120 umfasst ein zylindrisches Strömungspfadteilstück, durch das ein Kühlfluid strömt, und ein Zirkulationsteilstück, in dem das Kühlfluid zirkuliert wird, das durch das Strömungspfadteilstück strömt. Das Strömungspfadteilstück ist flexibel. Das Strömungspfadteilstück ist auf der Peripherie des Teilstücks 70 mit variabler Steifigkeit angeordnet. Das Strömungspfadteilstück ist beispielsweise im Inneren der Einführvorrichtung 30 umfassend den Einführabschnitt 40 angeordnet. Ein Heizstrahlelement (nicht gezeigt) wie eine Wärmesenke ist auf der äußeren Oberfläche des Strömungspfadteilstücks vorgesehen. Das Heizstrahlelement befindet sich entfernt von dem Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit, wie im Inneren des Steuerabschnitts 50. Das Zirkulationsteilstück ist außerhalb der Einführvorrichtung 30 angeordnet und umfasst beispielsweise eine Pumpe. Das Kühlfluid absorbiert Wärme von dem Teilstück 70 mit variabler Steifigkeit und sendet und überträgt die Wärme zu dem Heizstrahlelement. Die Wärme wird außerhalb der Einführvorrichtung durch das Heizstrahlelement abgelassen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen selbst beschränkt. Wenn die Erfindung in der Praxis verwendet wird, können ihre Strukturelemente abgewandelt und ausgeführt werden, ohne vom Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner kann eine Vielzahl von Erfindungen mittels geeigneter Kombinationen der Strukturelemente der obigen Ausführungsformen gemacht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 670879 [0003]

Claims

Einführsystem, umfassend: eine Einführvorrichtung, umfassend einen Einführabschnitt, der in einen Einführkörper einzuführen ist; ein Teilstück mit variabler Steifigkeit, welches eine Steifigkeit zumindest eines Teils des Einführabschnitts mittels temperaturveränderlicher Steifigkeit variiert, wobei ein Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Steifigkeit abhängig von einem Biegezustand variiert; einen Biegezustanddetektionssensor, der den Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit detektiert; und eine Steuerung der variablen Steifigkeit, die eine Zieltemperatur basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit, der von dem Biegezustanddetektionssensor detektiert wird, bestimmt und die Temperatur des Teilstücks mit variabler Steifigkeit so steuert, dass sie sich zu der Zieltemperatur ändert.
Einführsystem nach Anspruch 1, wobei: ein Zusammenhang zwischen der Temperatur des Teilstücks mit variabler Steifigkeit und der Steifigkeit des Teilstücks mit variabler Steifigkeit eine Hysterese aufweist; eine Temperatur, bei der die Steifigkeit des Teilstücks mit variabler Steifigkeit geendet hat, sich von einem niedrigen Zustand zu einem hohen Zustand zu ändern, als TAf bezeichnet wird, und eine Temperatur, bei der die Steifigkeit des Teilstücks mit variabler Steifigkeit beginnt, sich von dem hohen Zustand zu dem niedrigen Zustand zu ändern, als TMs bezeichnet wird, TMs die Zieltemperatur ist, die mit dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit variiert; wobei die Steuerung der variablen Steifigkeit TMs basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit berechnet, und die Temperatur des Teilstücks mit variabler Steifigkeit so steuert, dass sie sich auf die berechnete TMs ändert, nachdem die Temperatur des Teilstücks mit variabler Steifigkeit die TAf erreicht hat.
Einführsystem nach Anspruch 2, wobei, wenn ein Biegebetrag in dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit, der von dem Biegezustanddetektionssensor detektiert wird, als κ bezeichnet wird, die Steuerung der variablen Steifigkeit die TMs unter Verwendung einer folgenden Gleichung (1) berechnet. $TMs = f (κ)$
Einführsystem nach Anspruch 3, wobei die Gleichung (1) einer folgenden Gleichung (2) basierend auf einem Zusammenhang zwischen dem zuvor gemessenen Biegebetrag und TMs entsprechend dem Biegebetrag entspricht: $TMs = A \times {log}_{B} κ+ C$
Einführsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Speicher, der, wenn ein Biegebetrag in dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit, der von dem Biegezustanddetektionssensor detektiert wird, als κ bezeichnet wird, eine Datentabelle speichert, die einen Zusammenhang zwischen dem κ und der TMs entsprechend dem κ zeigt, wobei die Steuerung der variablen Steifigkeit die TMs entsprechend dem κ von der Datentabelle berechnet.
Einführsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilstück mit variabler Steifigkeit eine superelastische Legierung und eine Heizung umfasst, die in der Lage ist, die superelastische Legierung zu erwärmen.
Einführsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Kühlmechanismus, der in der Lage ist, das Teilstück mit variabler Steifigkeit zu kühlen, wobei die Steuerung der variablen Steifigkeit den Kühlmechanismus basierend auf dem Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit steuert.
Einführsystem nach Anspruch 1, wobei der Biegezustanddetektionssensor einen Fasersensor umfasst.
Einführsystem nach Anspruch 1, wobei der Biegezustanddetektionssensor umfasst: einen Magnetgenerator, der ein magnetisches Feld erzeugt; einen Magnetdetektionssensor, der das magnetische Feld detektiert, das von dem Magnetgenerator erzeugt wird; und eine Berechnungseinheit, die den Biegezustand des Teilstücks mit variabler Steifigkeit basierend auf einem Detektionsergebnis des Magnetdetektionssensors berechnet.
Einführsystem nach Anspruch 1, wobei die Einführvorrichtung ein Endoskop umfasst.