JP4896264B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、挿入部の先端付近に設けられた湾曲部を湾曲駆動する内視鏡装置に関する。

近年、医療分野等において挿入部の先端付近に湾曲自在の湾曲部が設けられた内視鏡が広く用いられるようになっている。挿入部の先端側に湾曲部を設けることにより、屈曲した体腔内への挿入を円滑に行い易くなる。
また、肛門から大腸の深部側に挿入する場合には、術者が挿入部の基端側を挿入部の軸の周りで捻る操作を行い、この捻る操作により、挿入部の先端側も捻るようにして挿入する手技がある。

しかしながら、上記のような捻る操作を実施すると、術者の労力が大きい。また、その捻り操作によって、挿入部の先端部に設けられた観察手段（又は撮像手段）の視点も挿入軸の周りで回転し、観察画像（又は撮像画像）が回転してしまうため術者は観察し難くなる。また、観察画像が回転するため、術者は、先端部の位置及び方向の把握がし難くなり、挿入すべき位置及び方向を見失い易くなる欠点がある。
なお、特開２００５−２７９１１８号公報には、挿入部の先端側を湾曲（屈曲）自在にすると共に、挿入部の軸の周りで捻る捻リ機構を備えた内視鏡装置が開示されている。しかしながら、この公報の従来例においても、捻り機構による捻りにより、先端部に設けられた観察手段の視点も回転し、観察画像も回転してしまう。このため、術者は、先端部の位置及び方向の把握がし難くなり、挿入すべき位置及び方向を見失い易くなる欠点がある。

このため、肛門から大腸の深部側に挿入する場合のように、屈曲した体腔内に挿入する場合に、観察手段の視点が変化しない又は観察画像が変化しないような観察し易い状態を維持して円滑に挿入することができる内視鏡装置が望まれる。

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、観察し易い状態を維持して、屈曲した部位への挿入を円滑に行い易い内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内視鏡装置は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端側に設けられ、湾曲可能であると共に、前記挿入部の挿入軸を中心に旋回可能な湾曲部と、前記挿入軸に対して前記湾曲部を湾曲駆動させるための湾曲駆動部と、入力される制御信号に基づき、前記湾曲駆動部の湾曲駆動状態を制御する湾曲駆動制御部と、前記湾曲駆動制御部の制御に応じた前記湾曲部の湾曲状態を示す湾曲駆動情報を検出し、湾曲状態を維持しつつ、前記湾曲状態が維持された前記湾曲部の先端が前記挿入軸を中心に円形状の軌跡を形成する旋回動作をさせるように前記湾曲駆動部の駆動を制御して前記湾曲部の湾曲方向を連続的に変化させる前記制御信号を前記湾曲駆動制御部に出力する湾曲方向変更部と、を備えることを特徴とする。

図１は本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図２は内視鏡における湾曲部を旋回及び湾曲させる構成の概略を示す図。 図３は湾曲部を旋回させた様子の説明図。 図４は大腸内に挿入部の先端側を挿入し、捻り又は旋回させて深部側に挿入する様子の説明図。 図５は第１の実施形態による湾曲部を旋回させて挿入する制御手順を示すフローチャート。 図６は湾曲部を旋回させる場合の説明図。 図７は湾曲部を旋回させた場合と捻った場合の差異を示す説明図。 図８は本発明の第２の実施形態による湾曲部を旋回させて挿入する制御手順を示すフローチャート。 図９は湾曲部を旋回させる場合の説明図。 図１０は本発明の第３の実施形態による湾曲部を旋回させて挿入する制御手順を示すフローチャート。 図１１は湾曲部を旋回させる場合の説明図。 図１２は本発明の第３の実施形態の変形例の内視鏡装置の全体構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置１は、体腔内に挿入される内視鏡２と、この内視鏡２が着脱自在に接続され、照明光を供給する光源部３、内視鏡２に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行う信号処理部４、内視鏡２の湾曲部１６の旋回の動作を含む湾曲制御を行う湾曲制御部５を内蔵したプロセッサ６とを有する。
また、この内視鏡装置１は、プロセッサ６内部の信号処理部４により生成した映像信号に対応する内視鏡画像を表示する表示手段（表示装置９としてのモニタ１０を有する。
内視鏡２は、体腔内に挿入され、先端付近に湾曲可能な湾曲部１６が設けられた細長の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、この操作部１２から延出されたユニバーサルコード１３とを有し、このユニバーサルコード１３の後端のコネクタ１４は、プロセッサ６に着脱自在に接続される。

また、挿入部１１は、先端に設けられた硬質の先端部１５と、この先端部１５の後端に隣接して設けられた湾曲部１６と、この湾曲部１６の後端から操作部１２の前端にまで延びる可撓性を有する可撓管部１７とを有する。
操作部１２には、術者等の操作者が湾曲部１６を湾曲方向及び湾曲角度の指示操作を行う湾曲用ジョイスティック１８と、湾曲部１６の後端（基端）に対して該湾曲部１６の先端部側を旋回させる旋回動作を指定する指定手段（指定部）を構成する旋回指定部１９と、静止画等の指示操作を行うスコープスイッチ２０とが設けてある。

旋回指定部１９から旋回動作の指定に伴う信号又は情報が湾曲制御部５に入力されると、湾曲制御部５は、湾曲部１６を旋回させるように、湾曲部１６を湾曲駆動する湾曲駆動手段（湾曲駆動部）の制御を行う。そして、湾曲部１６を湾曲駆動する湾曲駆動手段の制御を行うことにより、湾曲部１６の基端に対して該湾曲部１６の先端を旋回させる旋回動作を指定する旋回指定部１９を用いて指定手段が形成される。
内視鏡２の挿入部１１内等には、照明光を伝送するライトガイド２１が挿通されており、このライトガイド２１の後端は、コネクタ１４から突出する入射端面となる。この入射端面には、光源部３に内蔵されたランプ２２による照明光が絞り２３及び集光レンズ２４を経て入射される。なお、ランプ２２はランプ駆動回路２５から供給されるランプ駆動電源により点灯して、照明光を発生する。

また、絞り２３は、絞り制御回路２６により、照明光を通過する開口量（絞り量）が制御される。
ライトガイド２１により伝送された照明光は、挿入部１１の先端部１５に固定されたライトガイド先端面からさらに照明窓に取り付けられた照明レンズ２７（図２参照）を経て外部に出射され、体腔内の患部等を照明する。
図２に示すように先端部１５には、照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には、撮像手段を形成する撮像ユニット３１が取り付けられている。
この撮像ユニット３１は、レンズ枠に取り付けられた対物レンズ３２と、この対物レンズ３２による結像位置にその撮像面が配置された撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤと略記）３３とを有する。

ＣＣＤ３３に先端側が接続されたケーブルは、挿入部１１内等を挿通され、その後端側は図１に示すコネクタ１４の電気接点を経て図１に示すプロセッサ６内部の信号処理部４を構成するＣＣＤ駆動回路３６及び映像回路３７に接続される。
ＣＣＤ駆動回路３６は、ＣＣＤ駆動信号を発生し、このＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ３３に印加する。ＣＣＤ３３は、ＣＣＤ駆動信号の印加により、撮像面に結像された光学像を光電変換して、ＣＣＤ出力信号（撮像信号）として出力する。
このＣＣＤ出力信号は、映像回路３７内部の映像処理回路３７ａに入力され、映像処理回路３７ａは、ＣＣＤ３３により撮像した内視鏡画像の映像信号を生成し、混合する混合器３７ｂを介してモニタ１０の表示画面における内視鏡表示エリア１０ａに内視鏡画像が表示される。

また、映像処理回路３７ａにより生成された映像信号は、絞り制御回路２６に入力され、この絞り制御回路２６は、この映像信号の輝度信号成分を所定周期で積分する等して平均の明るさを算出する。この平均の明るさの信号から適切な明るさに相当する基準値を引き算した差分の信号を絞り制御信号として絞り２３の開口量を調整する。そして絞り制御信号により、絞り２３を通過する照明光量が基準値となるように自動調光される。
また、映像回路３７には、旋回動作が指定された場合、湾曲部１６の湾曲形状を表す映像信号を生成する湾曲部形状生成回路３７ｃが設けてある。
湾曲部形状生成回路３７ｃは、湾曲制御部５から旋回動作中における湾曲部１６の湾曲状態を決める情報が入力されることにより、湾曲部１６の湾曲形状を表す映像信号を生成して混合器３７ｂに出力する。

そして、表示手段としてのモニタ１０の表示画面における旋回動作（旋回モード）の情報表示エリア１０ｂには、図１に示すように旋回動作中における湾曲部１６の湾曲形状が表示される。
術者は旋回動作中の場合、モニタ１０を観察することにより旋回動作中における湾曲部１６の湾曲形状を確認することができる。
挿入部１１内には図示しない処置具用チャンネルが設けてあり、この処置具用チャンネルの後端側は、操作部１２の前端付近に設けられた処置具挿入口３９と連通している。
また、挿入部１１の先端付近には湾曲部１６が設けてあり、プロセッサ６内部に設けた湾曲制御部５は、図２に示すような湾曲駆動機構の制御を行う構成となっている。

湾曲部１６を構成する複数の湾曲駒５１は、湾曲部１６の長手方向にそれぞれ隣接する部分がリベット５２により回動自在に連結されている。

各湾曲駒５１は、リベット５２を設ける位置によって湾曲する方向が定まるが、ここではリベット５２は、左右位置と上下位置に交互または適宜周期毎に配置して上下方向と左右方向に湾曲可能になっている。
なお、図２においては、簡略化して上下方向に湾曲させるリベット５２のみで示している。また、挿入部１１内には、上下方向と左右方向に湾曲させるアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒとが挿通され、これらのアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの先端は先端部１５に固着されている。
また、アングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの後端は、操作部１２内に配置された上下湾曲用プーリ５４ａと、左右湾曲用プーリ５４ｂに固定されている。

両プーリ５４ａ，５４ｂは、電気的に湾曲駆動する湾曲駆動手段を構成する電動モータ５５ａ，５５ｂにより正逆自在に回転される。電動モータ５５ａ，５５ｂは、モータ駆動部５６によるモータ駆動信号により駆動される。モータ駆動部５６の動作は、湾曲制御部５により制御される。なお、図１においては湾曲制御部５を、プロセッサ６の内部に設けた構成例で示しているが、操作部１２内部など、内視鏡２の内部に設けるようにしても良い。また、モータ駆動部５６を湾曲制御部５の内部に設けるようにしても良い。
モータ駆動部５６によるモータ駆動信号で駆動される電動モータ５５ａ，５５ｂは、プーリ５４ａ，５４ｂを回転し、プーリ５４ａ，５４ｂの回転によりアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒを牽引して、牽引した方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。

従って、モータ駆動部５６、電動モータ５５ａ，５５ｂ等は、湾曲部１６を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動手段を構成し、湾曲制御部５は、湾曲駆動手段による湾曲部１６を湾曲駆動する動作の制御を行う。
プーリ５４ａ，５４ｂを回転させた場合、プーリ５４ａ，５４ｂの回転角に対応してアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量が決まると共に、牽引量に対応して湾曲部１６は湾曲する。

従って、電動モータ５５ａ，５５ｂ又はプーリ５４ａ，５４ｂの回転角又はアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量（移動量）を検出することにより、湾曲部１６の湾曲角を検出することができる。
本実施形態においては、例えば電動モータ５５ａ，５５ｂのシャフト部に取り付けられているロータリーエンコーダ（単にエンコーダとも言う）５７ａ，５７ｂによって、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角を介して湾曲部１６の湾曲角を検出する構成にしている。
つまり、エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号を基に、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角、換言するとプーリ５４ａ、５４ｂの回転角に対応する湾曲部１６の湾曲角を検出することができるようになっている。従って、エンコーダ５７ａ，５７ｂは、湾曲部１６の湾曲形状を検出する湾曲形状検出手段（湾曲形状検出部）を形成する。

エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号に基づくプーリ角又は湾曲角の検出信号（検出値）は、モータ駆動部５６に入力される。このモータ駆動部５６は、湾曲指示操作手段としてのジョイスティック１８による湾曲指示方向及び湾曲角の指示値が湾曲制御部５を介して入力される（なお、エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号は、湾曲制御部５にも入力され、旋回モードでの湾曲形状の表示に用いられる）。
そして、このモータ駆動部５６は、指示値に対して、エンコーダ５７ａ，５７ｂによる検出値が追従（一致）するように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動させる。
湾曲制御部５は、湾曲指示操作手段による指示値をモータ駆動部５６に与え、モータ駆動部５６は、湾曲角の検出値が指示値と一致するように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動して湾曲部１６を指示された所定の湾曲角まで湾曲させるようになっている。

操作部１２に設けられた湾曲指示操作手段（湾曲指示操作部）としてのジョイスティック１８によって術者は、上下、左右の任意の湾曲方向に傾動する操作を行うことにより、傾動した方向が湾曲指示方向になると共に、その傾動角が湾曲角の指示値となる。
術者がジョイスティック１８を上下、左右の任意の方向に傾動する指示操作を行うことにより、傾動した方向に対応して上下方向ジョイスティックモータ５８ａ及び左右方向ジョイスティックモータ５８ｂが回転する。
その回転角は、エンコーダ５９ａ，５９ｂが検出（検知）し、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号は、湾曲制御部５に湾曲方向の情報及び湾曲角の指示値として入力される。

なお、ジョイスティックモータ５８ａ、５８ｂは、湾曲制御部５により制御されると共に、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号も湾曲制御部５に入力される。
そして、湾曲制御部５は、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検知信号としての湾曲方向の情報及び湾曲角の指示値をモータ駆動部５６に出力し、その動作を制御する。
また、本実施形態においては、湾曲部１６の旋回動作を指定する指定手段を構成する旋回指定部１９が設けてあり、旋回指定部１９の指定した信号又は情報は湾曲制御部５に入力される。
旋回指定部１９は、旋回方向の指定を行う方向スイッチ１９ａと、旋回動作の開始／停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を行う旋回スイッチ１９ｂとを有する。方向スイッチ１９ａと、旋回スイッチ１９ｂとを一体化した構成にしても良い。

なお、内視鏡２の操作部１２に、上記旋回指定部１９が設けているが、図１に示すプロセッサ６のフロントパネル等に、旋回動作の指定を行うことができる旋回指定部１９を設けるようにしても良い。
旋回指定部１９から旋回方向を指定する信号が入力される湾曲制御部５は、指定された旋回動作の指定情報に基づき、湾曲部１６を旋回させるように湾曲部１６の湾曲駆動方向（駆動方向とも言う）等を決定する決定手段としての決定部５ａの機能を有する。そして、モータ駆動部５６は、決定部５ａが決定した駆動方向に対応する駆動信号を電動モータ５５ａ、５５ｂに印加し、電動モータ５５ａ、５５ｂは決定部５ａが決定した駆動方向に湾曲部１６を旋回させるように湾曲駆動する。
このように湾曲制御部５は、湾曲部１６を旋回させる旋回モードにおける旋回動作の制御を行う。

図３は旋回モードで旋回動作させた場合の湾曲部１６の形状などを示す説明図である。旋回動作は、湾曲部１６の基端１６ａを基準にして、湾曲部１６の先端ないしは先端側を円を描くように旋回する動作である。

この場合、図３から分かるように湾曲部１６の湾曲状態に応じて湾曲部１６の先端が描く円の大きさ、つまり旋回半径の値が異なることになる。なお、湾曲部１６の先端は、先端部１５の先端と同じ意味で用いている。厳密には、先端部１５の先端は、湾曲部１６の先端よりも先端部長だけずれるが、そのずれ量は小さい。
また、決定部５ａは、決定した駆動方向等の情報に基づいて湾曲部１６を駆動するモータ駆動部５６による駆動動作を制御する。
なお、ここで湾曲部１６を湾曲駆動する駆動方向は、通常の湾曲方向（又は駆動方向）と異なる意味となる。通常、湾曲部１６を湾曲させる湾曲方向と言う場合、湾曲させていない中立状態の湾曲角が０の状態から上下、左右の任意の方向に湾曲部１６を湾曲させた場合のその方向を示す場合に用いる。

これに対して本実施形態における旋回モードにおける湾曲部１６を湾曲駆動させる駆動方向は、通常の湾曲方向の状態から、その湾曲部１６の先端が右回り又は左回りで円を描くように、湾曲部１６を湾曲させる場合の意味で用いている。
図３中における１点鎖線で示す軸線Ｌは、湾曲部１６が湾曲されていない中立状態における湾曲部１６の長手軸に沿った軸線を示し、中立状態では、湾曲部１６の基端１６ａからその先端側がこの軸線Ｌ上に乗る。
また、例えば湾曲状態Ｂ０は、術者が旋回指定部１９の旋回スイッチ１９ｂをＯＮにした時の湾曲状態であるとする。この場合、湾曲状態Ｂ０における湾曲部１６の先端は軸線Ｌからの距離が半径ｒとなり、軸線Ｌに垂直な平面上にあり、旋回動作によりこの湾曲部１６の先端はこの平面上で円（つまり旋回円）の軌跡を描く如くに湾曲状態Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のように旋回する。従って、上記半径ｒが旋回動作する旋回半径となる。なお、湾曲部１６の先端が円を描く、軸線Ｌに垂直な平面を旋回平面とも言う。

また、軸線Ｌの方向をＺ軸方向に設定すると、湾曲部１６の先端はＺ軸とそれぞれ直交する旋回平面としてのＸ、Ｙ平面上となる。
次に本実施形態による湾曲部１６を旋回させる動作を以下に説明する。内視鏡装置１の電源が投入され、内視鏡装置１が動作状態になる。
術者は、例えば内視鏡２の挿入部１１を患者の肛門から大腸の深部側に挿入して内視鏡検査を行う。大腸の深部側に挿入する手技において、捻り操作が有効な場面がある。例えば、図４の左側の図に示すように、大腸の腸管６０が捩れている場合（特にＳ状結腸と下行結腸の移行部分にて、高頻度で実現する）には、湾曲状態を維持したまま内視鏡を右に捻ることにより、図４の右側に示すように捩れを取り除く。

しかし、この捻り操作は、
（ａ）捻る速度が急激であると、内視鏡先端と腸管６０との引っ掛かりが外れて、深部側に挿入する手技が成功しない。
（ｂ）内視鏡をつかんだまま１８０°回転する必要があり、手首だけの回転手技だけでは、捻り操作量が足りなくなる。
（ｃ）内視鏡により観察している方向が反転するため、内視鏡の先端の方向を誤認識し易い。
なお、上述した従来例を用いた場合には、（ａ），（ｂ）を解消できる可能性があるが、（ｃ）を解消できない。

これに対して、本実施形態は、捻り操作でなく図３に示すような旋回動作により図４の場合に対しても、従来例によっても解消できない（ｃ）を解消して、簡単な操作で大腸の深部側に円滑に挿入することができる。このように湾曲部１６の先端を旋回させる場合の制御手順の１例を、図５のフローチャートを参照して説明する。
図５に示すように最初のステップＳ１において、術者は、旋回指定部１９を操作して旋回方向の指定を行った後、旋回スイッチ１９ｂをＯＮして旋回動作を開始させる。
なお、旋回方向は、例えば図３の矢印で示すように軸線Ｌの先端側から見た場合における右方向（時計回り方法）に指定されているとする。術者は、旋回方向を左方向に指定することもできる。

次のステップＳ２において湾曲制御部５は、旋回動作開始がされた最初の湾曲位置（図３の例では湾曲状態Ｂ０）に基づく旋回円の決定（設定）を行う。なお、この明細書では、湾曲位置を、湾曲部１６の先端の位置の意味で、簡略的に表している。
具体的には、図３で説明したように最初の湾曲状態Ｂ０により図３に示す円を旋回円に決定する。なお、湾曲状態Ｂ０、Ｂ１等の任意の湾曲状態の湾曲形状（中立位置からの湾曲方向及び湾曲角）は、湾曲形状検出手段としてのエンコーダ５７ａ、５７ｂにより検出される。この場合、最初の湾曲状態Ｂ０における軸線Ｌから湾曲位置までの距離が旋回円の半径ｒとなり、湾曲位置までの動径方向の角θが（基準方向、例えば湾曲の上方向を角０として）決定される。
図６は、図３の軸線Ｌの先端側から湾曲部１６の先端を、プーリ角（又は湾曲角）の座標系で見た場合の旋回の説明図を示す。図６に示すように最初の湾曲位置をＣ０（ｒ、θ）とする。この場合の中立位置（つまり、上下、左右のプーリ角０、０）からＣ０までの距離が旋回円の半径（旋回半径）ｒとし、上方向と半径ｒの成す角をθとする。

なお、プーリ角の座標系での半径ｒは、図３に示した半径ｒとは、厳密には一致しないが、以下のように一方から他方に相互に変換できるので、本明細書においては簡略的に区別しない表記法を用いる。
上述したようにプーリ角は、湾曲部１６の湾曲角と同等と見なすことができる。また、プーリ角の座標系での旋回半径と湾曲部１６の先端の旋回半径とは所定の関係で対応する。
従って、予め、湾曲部１６の先端の半径ｒと、プーリの回転位置との対応表を内視鏡毎に測定してメモリ等にその情報を用意しておくと、術者が旋回させたい旋回の半径をプーリ角での旋回の半径に換算したり、プーリ角での旋回の半径から逆に湾曲部１６の先端の旋回の半径に換算することができる。

以下では、プーリ角の座標系で説明する。ステップＳ２の次の小さな時間後でのステップＳ３において湾曲制御部５は、その時刻を現在とする湾曲位置に基づく旋回円の接線方向を算出する。つまり、図６に示すように現在の湾曲位置をＣ（ｒ′，θ′）とすると（図５に示すようにφ＝θ′＋９０°を算出して）接線方向を算出する。
そして、次のステップＳ４において湾曲制御部５は、｜ｒ−ｒ′｜が基準値Ｄ以内か否かの判定を行う。つまり、湾曲制御部５は、｜ｒ−ｒ′｜＜Ｄの条件を満たすか否かの判定を行う。
なお、基準値Ｄは、湾曲部１６の先端を半径ｒの旋回円の軌跡をトレースさせる動作に対応して適度の値に設定されている。例えば、基準値Ｄの値を小さくすることにより、実質的に半径ｒで旋回させることができる。基準値Ｄの値を術者等の操作者が可変設定できるようにしても良い。

湾曲制御部５は、｜ｒ−ｒ′｜＜Ｄの条件を満たす判定結果の場合には、ステップＳ５に進み、その条件を満たさない判定結果の場合にはステップＳ６に進む。
ステップＳ５において湾曲制御部５（の決定部５ａ）は、ステップＳ３において算出した接線方向を湾曲部１６の先端を移動させる駆動方向として決定する。そして決定した駆動方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。
次のステップＳ７において湾曲制御部５は、湾曲形状検出手段としてのエンコーダ５７ａ、５７ｂにより検出された現在の湾曲位置の情報を映像回路３７の湾曲部形状生成回路３７ｃに出力する。湾曲部形状生成回路３７ｃは現在の湾曲部１６の湾曲形状の映像信号を生成し、モニタ１０に出力する。モニタ１０の表示画面には、現在の湾曲形状が表示される。

術者は、モニタ１０に表示される湾曲形状により、旋回動作中の湾曲形状を認識することができる。
ステップＳ７の処理の後、ステップＳ８の処理に進む。ステップＳ８において湾曲制御部５は、術者により旋回動作停止の指示操作が行われた否かの判定を行う。具体的には、旋回指定部１９の旋回スイッチ１９ｂがＯＦＦにされたか否かの判定を行う。ＯＦＦにされていない場合には、ステップＳ３の処理に戻り、ＯＦＦにされた場合には図５の処理を終了する。
一方、ステップＳ４において不等式の条件を満たさない場合には、ステップＳ６において湾曲制御部５は、向心又は遠心方向を湾曲部１６の先端を移動させる駆動方向として設定する。そして設定した駆動方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。

なお、このステップＳ６においては、ｒ′−ｒ＞Ｄの場合には向心方向を駆動方向、ｒ−ｒ′＞Ｄの場合には遠心方向を駆動方向に設定して、駆動する。このステップＳ６の後、ステップＳ７に進む。
湾曲制御部５は、このような制御を行うことにより、湾曲部１６の先端を、旋回指定部１９により旋回動作が開始時の湾曲角に対応した半径ｒで（挿入部１１が軸方向に捻れることなく）旋回動作させることができる。従って、上述したように従来例においては、大腸の深部側に挿入するための手技として捻る操作が行われていたが、その手技の代わりに本実施形態の旋回動作させることを行うことによって、より簡単に挿入部１１を大腸の深部側への挿入を行うことができる。

本実施形態においては、旋回動作させた場合に以下に説明するように撮像ユニット３１の視点が変化しないように維持できる。
図７の左側の図は、本実施形態により、旋回動作させた場合の代表的な位置での撮像ユニット３１を構成するＣＣＤ３３の視点を３角形により模式的に示す。この図７の左側に示すように本実施形態においては、視点の方向（具体的には、ＣＣＤ３３の撮像画像の上方向）、又はモニタ１０で表示される内視鏡画像の表示方向が旋回動作した場合に変化しない。
これに対して従来例は、図７の右側に示すように捻るために視点が捻り量（捻り角）に応じて変化する。

例えば図７の右側におけるＣＣＤが上方向となる状態において、右方向に９０°捻ると、ＣＣＤの上方向であった状態も、その捻る操作に連動して、横方向に変化する。また、内視鏡画像の表示の際の基準となる上方向は、ＣＣＤの方向に合わせてあるため、内視鏡画像も横方向に回転してしまう。
このため、術者は、内視鏡画像から実際に観察している方向の把握が困難になってしまう。なお、左側に捻った場合にも、その捻る操作に連動してＣＣＤの上方向が横方向になってしまう。
これに対して、本実施形態においては、旋回動作を行った場合にも、視点の方向が変化しないので、モニタ１０に表示される内視鏡画像が旋回動作のために回転してしまうこともない。このため、術者は従来例における観察方向の把握が困難になるようなことを解消できる。また、従来例では捻るために、その捻り量が制約されるのに対して、本実施形態においては、旋回動作の旋回量に制約されないで、旋回の回転数を大きくすることにより、いくらでも大きくできるメリットがある。

以上は、視点を用いて説明したが、湾曲部１６の湾曲方向を用いた場合の説明は以下のようになる。図７の左側におけるＣＣＤの上方向が、例えば湾曲部１６の湾曲方向における例えば上方向に設定されているとする（図７中に湾曲の上方向と括弧で示している）。この場合、ＣＣＤの上方向の場合と同様に、旋回動作させた場合、湾曲部１６の湾曲方向における上方向の方位は回転しないで同じ方位（図７では上方向の方位）を維持する。ここでは具体例として上方向の場合で説明したが、湾曲部１６における他の湾曲方向も同様に旋回動作の際にその方位が変化しない。
従って、本実施形態は、湾曲駆動手段を構成する電動モータ５５ａ，５５ｂにより、湾曲部１６の各湾曲方向の方位が殆ど回転しない状態で、湾曲部１６を旋回動作させることができる。
これに対して、図７の右側の従来例の場合には、捻ることから分かるように湾曲部の方位が変化してしまう。
このため、従来例では捻る操作を行った場合、湾曲部の体腔内での実際の湾曲方向の把握が困難になる。これに対して、本実施形態では旋回動作させた場合にも体腔内での湾曲部１６の実際の湾曲方向の方位が変化しないため、湾曲操作を行い易い状態を維持できる。
従って本実施形態によれば、観察し易い状態を維持して、屈曲した大腸等のような部位への挿入を円滑に行うことができる。また、術者は、旋回指定部１９の操作による簡単な操作により、大腸のように屈曲した部位への挿入を円滑に行うことができる。
また、旋回動作中における湾曲部１６の湾曲形状の状態を表示するようにしているので、術者は旋回動作を視覚的に確認できる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と同じである。但し、本実施形態においては、旋回指定部１９は、旋回方向の指定と共に、旋回速度の指定を行うことができる構成になっている。
次に図８を参照して本実施形態の動作を説明する。図８は本実施形態における旋回動作をさせる制御手順の１例を示す。
内視鏡装置１の電源が投入されて動作が開始すると、最初のステップＳ１１において術者は、旋回指定部１９を操作して、旋回方向と旋回速度を指定した後、旋回動作を開始させる。術者により、旋回方向が右方向、旋回速度がωと指定されたとする。

すると、次のステップＳ１２において湾曲制御部５は、現在の湾曲位置に基づく旋回円の設定を行う。現在の湾曲位置は、例えばＣ０（ｒ，θ）に、旋回円＝半径ｒの円に設定される。
このステップＳ１２から短い時間経過後のステップＳ１３の時刻を現在とした湾曲位置に基づく旋回目標位置Ｘの設定を行う。第１の実施形態においては、接線方向を旋回目標位置としていたが、本実施形態においては、旋回目標位置Ｘとして半径ｒで、現在の湾曲位置の動径角θ′をθ′＋ωΔｔにしたものを旋回目標位置とする。
図９は、ステップＳ１３の説明図を示す。図９において、時刻ｔの湾曲位置をＣ（ｒ，θ′）とすると、その時刻ｔからΔｔ後の旋回目標位置Ｘが設定される。

この旋回目標位置Ｘは、Ｘ（ｒ，θ′＋ωΔｔ）と設定される。次のステップＳ１４において湾曲制御部５の決定部５ａは、旋回目標位置Ｘに基づき、駆動方向を決定する。この場合、駆動方向はステップＳ１３の湾曲位置から旋回目標位置Ｘの方向となる。つまり、Ｃ，及びＸをベクトルとすると、ベクトルＸ−Ｃの方向が駆動方向となる。駆動速度は｜Ｘ−Ｃ｜の大きさに応じて決定される。
そして、次のステップＳ１５において湾曲制御部５は、所定の時間Δｔが経過しているかを判断する。所定の時間Δｔが経過していない場合には、この時間の経過を待つ。この場合、旋回目標位置Ｘへの駆動の動作が行われる。

一方、所定の時間Δｔが経過している場合には、ステップＳ１６の処理に進む。ステップＳ１６において湾曲制御部５は、エンコーダ５７ａ、５７ｂにより検出された現在の湾曲位置の情報を映像回路３７の湾曲部形状生成回路３７ｃに出力する。湾曲部形状生成回路３７ｃは現在の湾曲部１６の湾曲形状の映像信号を生成し、モニタ１０に出力する。モニタ１０の表示画面には、現在の湾曲形状が表示される。
術者は、モニタ１０に表示される湾曲形状により、現在の湾曲形状を認識することができる。その場合、旋回速度も確認できる。
次のステップＳ１７において湾曲制御部５は、旋回動作停止の指示操作が行われたか否かの判定を行う。この指示操作が行われていない判定結果の場合には、ステップＳ１３の処理に戻り、その湾曲位置において次の旋回目標位置Ｘが設定されて上述した動作を繰り返す。

一方、ステップＳ１７の判定処理において、旋回動作停止の指示操作が行われた場合には、湾曲制御部５は、図８の制御動作を終了する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、簡単な操作で湾曲部１６の先端を旋回させて、観察し易い状態を維持して挿入部１１を屈曲した部位に円滑に挿入することができる。
本実施形態は、さらに旋回させる場合の旋回速度の設定を行うことができる。従って、術者は、術者が望むような旋回速度で旋回させることができる。
また、術者は、旋回動作中における湾曲部１６が旋回している湾曲形状、旋回速度の状態を確認することができる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と同じである。但し、本実施形態においては、旋回指定部１９は、旋回方向の指定と共に、旋回半径の大きさの指定を行うことができる構成になっている。
上述した第１及び第２の実施形態においては、旋回指定部１９により旋回動作を開始させる場合、開始時における湾曲部１６の先端の位置から決まる半径（の値）を、旋回させる場合の旋回半径に設定していた。
これに対して、本実施形態においては、旋回動作を開始させる開始時における湾曲部１６の先端の位置から決まる半径と異なる半径を旋回半径に設定して旋回動作を行わせることができる構成にしている。

このため、以下に説明するように本実施形態においては、旋回動作を開始する場合、湾曲制御部５は、開始時における湾曲部１６の先端の位置（から決まる半径）の情報を取得し、指示設定された旋回半径に移行させた後、旋回半径で旋回動作させる制御を行う。
次に図１０を参照して本実施形態の動作を説明する。図１０は本実施形態における旋回動作をさせる制御手順の１例を示す。
内視鏡装置１の電源が投入されて動作が開始すると、最初のステップＳ２１において術者は、旋回指定部１９を操作して、旋回方向と旋回半径を指定した後、旋回動作を開始させる。術者により、旋回方向が右方向、旋回半径がＲと指定されたとする。

次のステップＳ２２において湾曲制御部５は、エンコーダ５７ａ、５７ｂを介して現在の湾曲位置の情報を取得する。例えば図１１に示すように、ステップＳ２２において取得した湾曲位置がＣ（ｒ，θ）であるとする。
次のステップＳ２３において湾曲制御部５は、現在の湾曲位置の半径ｒと指定された旋回半径Ｒとの差分の絶対値が所定値εより大きいか否かの判定を行う。つまり、湾曲制御部５は、｜ｒ−Ｒ｜＞εの条件を満たすか否かの判定を行う。
図１１においては、この条件を満たす場合の旋回半径Ｒが設定されている例を示している。時刻ｔでの湾曲位置をＣ（ｒ，θ）とした場合、その内側にｒ−Ｒ＞εの旋回半径Ｒが設定されている。

この場合には、次のステップＳ２４において湾曲制御部５は、現在の湾曲位置に基づく旋回目標位置Ｘ１の設定を行う。具体的には、旋回目標位置Ｘ１をＸ１（Ｒ，θ）とする。
この設定の後、次のステップＳ２５において湾曲制御部５は、旋回目標位置Ｘ１に基づき駆動方向を決定する。具体的には湾曲制御部５は、湾曲形状検出手段としてのエンコーダ５７ａ、５７ｂによる検出信号を参照して湾曲角を所定量だけ変化させるように制御した後、ステップＳ２２の処理に戻る。
図１１に示す例では太い矢印Ａで示す方向に湾曲角を変化させる。このようにして、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理を繰り返すことにより、現在の湾曲位置Ｃ（ｒ，θ）のｒをＲに近い値に設定できる。従って、その場合にはステップＳ２３に示す｜ｒ−Ｒ｜＞εの条件を満たさない、つまり｜ｒ−Ｒ｜≦εの判定となる。

この判定結果の場合には、ステップＳ２６に進み、このステップＳ２６において湾曲制御部５は、現在の湾曲位置に基づく旋回目標位置Ｘ２の設定を行う。湾曲制御部５は、現在の湾曲位置Ｃ（ｒ，θ）に対して、旋回目標位置Ｘ２（Ｒ，θ＋ｄ）を設定する。
次のステップＳ２７において湾曲制御部５は、現在の湾曲位置の情報を取得する。この場合、旋回半径Ｒに近い半径ｒとなる湾曲位置Ｃ（ｒ，θ）となる。
次のステップＳ２８において湾曲制御部５は、旋回目標位置Ｘ２と現在の湾曲位置Ｃとの差分の絶対値が所定値δよりも大きいか否かの判定を行う。つまり、湾曲制御部５は、｜Ｘ２−Ｃ｜＞δの判定を行う。
この不等式を満たす判定結果の場合には、ステップＳ２９において湾曲制御部５は、旋回目標位置Ｘ２に基づき駆動方向を決定する。

具体的には、駆動方向として、旋回目標位置Ｘ２と湾曲位置Ｃとをベクトルとした場合にはＸ２−Ｃのベクトル方向を駆動方向として決定する。図１１においては、例えば矢印Ｂで示すように現在の湾曲位置Ｃの半径ｒの接線方向（又は半径ｒを保ちつつθを増加させる）駆動方向とする決定を行う。
この決定後、湾曲制御部５は、モータ駆動部５６を介して現在の湾曲位置を駆動方向に移動させる制御を行い、次のステップＳ３０に進む。
一方、ステップＳ２８において｜Ｘ２−Ｃ｜＞δを満たさない判定結果の場合、つまり現在の湾曲位置Ｃが旋回目標位置Ｘ２に近いと見なすことができる場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０において湾曲制御部５は、エンコーダ５７ａ、５７ｂにより検出された現在の湾曲位置の情報を映像回路３７の湾曲部形状生成回路３７ｃに出力する。そして、モニタ１０の表示画面に、現在の湾曲形状が表示されるようにする。

術者は、モニタ１０に表示される湾曲形状により、湾曲動作中における湾曲部１６の湾曲形状を旋回半径の大きさを含めて認識することができる。次のステップＳ３１において湾曲制御部５は、旋回動作停止の指示操作が行われたか否かの判定を行う。
この指示操作が行われていない判定結果の場合には、ステップＳ２６の処理に戻り、その時刻での湾曲位置の情報取得を行い、その時刻における次の旋回目標位置Ｘ２が設定されて上述した動作を繰り返す。
一方、ステップＳ３１の判定処理において、旋回動作停止の指示操作が行われた場合には、湾曲制御部５は、図１０の湾曲部１６を旋回させる旋回動作を終了させる。
本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態は、さらに旋回させる場合の旋回半径の設定を行うことができる。従って、術者は、術者が望む旋回半径で旋回させることができる。

なお、本実施形態の変形例として、第２の実施形態のように旋回速度を設定できるようにしても良い。
また、本実施形態は、図１に示した構成の内視鏡装置１の場合に限定されるものでなく、図１２に示すような構成でも良い。
図１２に示す内視鏡装置１Ｂは、図１に示した内視鏡２を備えた内視鏡装置１において、内視鏡２における挿入部１１内部には、その長手方向に位置検出素子としてＮ個のソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎが所定の間隔で配置されている。
これらのソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎは、プロセッサ６内部に設けたソースコイル駆動部７２と接続され、ソースコイル駆動部７２は交流のコイル駆動信号をソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎに順次印加する。これにより、挿入部１１の内部に設けられたソースコイル各々の周囲には、交流磁界が発生する。

また、内視鏡２が挿入される患者が載置される図示しないベッドの周囲の所定位置には、ソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎで発生した交流磁界を検出するセンスコイルユニット７が配置され、内視鏡形状検出装置８と接続されている。
このセンスコイルユニット７は、挿入部１１の内部に設けられたＮ個のソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎから発せられる磁界を各々検出し、磁界検出信号として出力するセンスコイル群４４を備えている。
内視鏡形状検出装置８は、センスコイルユニット７から出力される磁界検出信号を増幅するアンプ４５と、アンプ４５から出力される磁界検出信号に基づいてＮ個のソースコイル７１ａ，７１ｂ，…７１ｎの３次元座標位置を検出するソースコイル位置算出部４６と、ソースコイル位置算出部４６から出力される挿入形状情報に基づいて挿入部１１の挿入形状を算出し、挿入形状画像信号として出力する挿入形状算出部４７と、を有している。

この挿入形状算出部４７から出力される挿入形状画像信号は、モニタ１０Ｃに出力され、モニタ１０Ｃの表示画面には挿入部１１の挿入形状画像が表示される。
図１２に示す変形例の内視鏡装置１Ｂを用いた場合には、内視鏡２の挿入部１１の挿入形状を観察しながら体腔内に挿入することができる。従って、術者は体腔内への挿入をより行い易くなる。
さらに、図１２に示す内視鏡装置１Ｂにおいては、プロセッサ６側において旋回動作における各種の指定を行う旋回指定部１９′が設けてあり、指定した信号は湾曲制御部５に入力される。
この旋回指定部１９′は、旋回方向を指定する方向スイッチ１９ａ、旋回動作の開始／停止を行う旋回スイッチ１９ｂ、旋回速度を指定する速度指定スイッチ１９ｃ、旋回円の半径を指定する半径指定スイッチ１９ｄが設けてある。

方向スイッチ１９ａ、旋回スイッチ１９ｂは、第１の実施形態で説明したものと同様であり、速度指定スイッチ１９ｃは、複数の旋回速度それぞれ対応した複数のスイッチが設けてあり、術者等の操作者は、複数の旋回速度から１つの旋回速度に対応したスイッチをＯＮして指定する。
また、半径指定スイッチ１９ｄも複数の半径それぞれに対応した複数のスイッチが設けてあり、操作者は複数の半径から１つの半径に対応したスイッチをＯＮして指定する。
従って、操作者は、旋回指定部１９′を操作することにより、旋回方向、旋回速度、旋回円の半径等を指定することができる。
そして、旋回指定部１９′により旋回方向、旋回速度、旋回円の半径を指定して旋回動作させた場合には、モニタ１０により旋回動作中における旋回方向、旋回速度、旋回円の半径を確認することができる。

なお、上述した実施形態の他に、ジョイスティック１８を旋回動作させるように操作した情報を旋回指定情報として記録部等に予め記録しておき、操作者は、その記録した旋回指定情報に従って湾曲駆動手段としての電動モータ５５ａ、５５ｂにより湾曲部１６を湾曲駆動させる指示操作を行うことにより、湾曲部１６を旋回動作させるようにしても良い。

なお、上述した実施形態においては、ジョイスティックモータ５８ａ、５８ｂを設けた例で説明したが、ジョイスティックモータ５８ａ、５８ｂを設ける代わりに回動自在のローラをそれぞれ設けるようにしても良い。そして、エンコーダ５９ａ，５９ｂにより、各ローラの回転角を検出する構成にしても良い。
また、上述した各実施形態等を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態等も本発明に属する。
本出願は、２００９年８月２６日に日本国に出願された特願２００９−１９５８６５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (14)

1. 被検体内に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の先端側に設けられ、湾曲可能であると共に、前記挿入部の挿入軸を中心に旋回可能な湾曲部と、
   前記挿入軸に対して前記湾曲部を湾曲駆動させるための湾曲駆動部と、
   入力される制御信号に基づき、前記湾曲駆動部の湾曲駆動状態を制御する湾曲駆動制御部と、
   前記湾曲駆動制御部の制御に応じた前記湾曲部の湾曲状態を示す湾曲駆動情報を検出し、湾曲状態を維持しつつ、前記湾曲状態が維持された前記湾曲部の先端が前記挿入軸を中心に円形状の軌跡を形成する旋回動作をさせるように前記湾曲駆動部の駆動を制御して前記湾曲部の湾曲方向を連続的に変化させる前記制御信号を前記湾曲駆動制御部に出力する湾曲方向変更部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記湾曲駆動制御部による制御の開始を指示する指示部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記湾曲部を前記旋回動作させる旋回半径を指定する指定部を有し、
   前記湾曲駆動制御部は、前記旋回半径に対応する湾曲状態へ前記湾曲部を湾曲駆動させる制御信号を前記湾曲駆動部へ出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記旋回半径は、前記挿入軸から前記湾曲部を湾曲させた場合の該湾曲部の先端までの距離であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 前記指定部は、さらに前記旋回方向を指定可能とすることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
6. 前記指定部は、さらに前記旋回動作の旋回速度を指定可能であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
7. 前記湾曲部の湾曲形状を表す映像信号を生成する湾曲部形状生成部を有し、前記旋回動作中における前記湾曲部の湾曲形状を表示装置で表示可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
8. 前記湾曲方向変更部は、前記湾曲部が前記挿入軸の回りで回転しない状態で前記旋回動作するように制御することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
9. 前記湾曲方向変更部は、前記湾曲部が前記挿入軸の回りで回転しない状態で前記旋回動作するように制御することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
10. 前記湾曲駆動情報による前記湾曲部の湾曲角から前記湾曲部を旋回動作させる前記旋回半径を決定し、
    決定された前記旋回半径および前記旋回方向に基づき、前記湾曲部を旋回動作させるように前記湾曲駆動部を駆動することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡装置。
11. 前記湾曲駆動情報による前記湾曲部の湾曲角から前記湾曲部を旋回動作させる前記旋回半径を決定し、
    決定された前記旋回半径および前記旋回方向に基づき、前記湾曲部を旋回動作させるように前記湾曲駆動部を駆動することを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
12. さらに、前記湾曲部を含む前記挿入部の挿入部形状を算出する挿入部形状算出部を有し、算出された前記挿入部形状を表示装置で表示可能にしたことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
13. 前記挿入部の先端に設けられた撮像素子に対する信号処理を行い、内視鏡画像として表示する映像信号を生成する信号処理部と、前記湾曲部の湾曲形状を表す映像信号を生成する湾曲部形状生成部とを備え、前記内視鏡画像と前記旋回動作中における前記湾曲部の湾曲形状とを同一の表示装置の表示面に隣接して表示可能にしたことを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
14. 前記挿入部の先端に設けられた撮像素子に対する信号処理を行い、内視鏡画像として表示する映像信号を生成する信号処理部と、前記湾曲部の湾曲形状を表す映像信号を生成する湾曲部形状生成部とを備え、前記内視鏡画像と前記旋回動作中における前記湾曲部の湾曲形状とを同一の表示装置の表示面に隣接して表示可能にしたことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。

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