JP5165162B2

JP5165162B2 - 内視鏡

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Publication number: JP5165162B2
Application number: JP2012543834A
Authority: JP
Inventors: 勇太杉山; 秀樹田中
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: EP2583616A4; EP2583616B1; EP2583616A1; US8708892B2; CN103079451B; CN103079451A; JPWO2012132637A1; WO2012132637A1; US20130109919A1

Description

この発明は、２つの湾曲部を有する内視鏡に関する。

例えば特開平６−２１７９２９号公報には、第１及び第２湾曲部の２つの湾曲部を有する内視鏡が開示されている。この内視鏡は、スイッチを操作して第１湾曲部の形状を記憶させ、第２湾曲部を第１湾曲部の記憶させた形状と同じ形状となるように第２湾曲部を動作させることができる。

大腸等の曲がった部位を有する管孔に対して内視鏡の挿入部を押し込み挿入する際に、例えば、Ｓ状結腸のような曲がった部位に対して内視鏡の挿入部を挿通させようとすると、Ｓ状結腸は体腔に対して固定されていないため、挿入部の先端は押し込み動作とともに曲がった部位の管壁に沿って挿入されず、曲がった部位を上方に突っ張らせてしまうおそれがある。
上述したように、特開平６−２１７９２９号公報では、挿入部を押し込んだ際に曲がった部位が上方へ突張り挿入部を前進させることができない、となった場合に操作者のスイッチ操作により第１湾曲部の形状が記憶され、操作者が挿入部の挿入を継続すると同時に第２湾曲部の形状が記憶した第１湾曲部の形状と同じ形状となるように制御され、曲がった部位を上方へ突張らせないようにすることが開示されている。
しかし、特開平６−２１７９２９号公報では、挿入部により曲がった部位を上方に突っ張らせていると操作者が判断してからでなければ、第２湾曲部を第１湾曲部の形状と同じ形状とする制御を開始できず、曲がった部位を上方へ突張らせないようにすることができないという問題がある。

この発明は、例えば大腸等、曲がった部位を有する管孔に挿入部を挿入していく際により確実に挿入することが可能な内視鏡を提供することを目的とする。

この発明に係る内視鏡は、第１湾曲部と、前記第１湾曲部の基端側に設けられた第２湾曲部とを有する挿入部と、前記第１湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第１の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、前記第１湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第１湾曲部を湾曲させる第１湾曲駆動機構と、前記第１湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第１湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、前記第２湾曲部を湾曲させる第２湾曲駆動機構と、前記第２湾曲駆動機構に連結され、前記第２湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、予め記憶され、前記第１湾曲部の湾曲量と比較される第１閾値が設定される設定部と、前記湾曲量算出部で算出される第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいと判定された場合に前記第２湾曲駆動機構を駆動させて前記第２湾曲部が前記第１湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部とを有する。

図１は、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを示す概略図である。図２は、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第１湾曲部と操作部の第１及び第２ドラムとの関係、第２湾曲部と操作部の第３ドラムとの関係を示す概略図である。図３Ａは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の操作部の第１ドラムを回転させたときに第１湾曲部を湾曲させた状態を示す概略図である。図３Ｂは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の操作部の第３ドラムを回転させたときに第２湾曲部を湾曲させた状態を示す概略図である。図４Ａは、第１から第２実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第２湾曲部を湾曲させるために第２湾曲部と操作部との間に配置され、第２湾曲部を真っ直ぐの状態にした場合の概略図である。図４Ｂは、第１から第２実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第２湾曲部を湾曲させるために第２湾曲部と操作部との間に配置され、第２湾曲部をＵ方向に湾曲させた状態にした場合の概略図である。図５は、第１及び第２実施形態に係る内視鏡システムの制御マイコンにより制御される部材との関係を示す概略的なブロック図である。図６は、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。図７Ａは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端を肛門側から大腸のＳ状結腸の手前側の屈曲部に向かって挿入した状態を示す概略図である。図７Ｂは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ａに示す位置にある状態から挿入部の第１湾曲部をＵ方向に湾曲させ始めた状態を示す概略図である。図７Ｃは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ｂに示す位置にある状態から挿入部の第１湾曲部をＵ方向に９０度を超えるように湾曲させる状態を示す概略図である。図７Ｄは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ｃに示す位置にある状態から挿入部の第１湾曲部をＵ方向に湾曲させているときであって第１湾曲部の湾曲角度が９０度よりも小さく第２湾曲部が真っ直ぐの状態を維持した状態でＳ状結腸の手前側の屈曲部を押し上げた状態を示す概略図である。図７Ｅは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ｃ又は図７Ｄに示す位置にある状態から挿入部の第１湾曲部をＵ方向に９０度を超える角度に湾曲させて第２湾曲部を第１湾曲部と同じ方向に湾曲させて、手前側の屈曲部に第１湾曲部を引っ掛けるとともに手前側の屈曲部の奥側を観察するようにした状態を示す概略図である。図７Ｆは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ｅに示す位置にある状態から第１湾曲部の湾曲量を減少させて第１湾曲部３４の湾曲量が適宜の閾値角度（例えば２５度未満）となった場合に、挿入部の先端を手前側の屈曲部から奥側の屈曲部に向かって移動させながら第２湾曲部の湾曲量を減少させる状態を示す概略図である。図７Ｇは、第１から第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側（小腸や胃側）に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図７Ｆに示す位置にある状態から大腸の奥側の屈曲部に向かって移動させるとともに、挿入部の可撓性を有する管状部を大腸の手前側の屈曲部を通すために曲げた状態を示す概略図である。図８中の破線は第２実施形態に係る内視鏡システムを用いて、外力が無負荷状態で直線状態（初期状態）の内視鏡の第２湾曲部をＵ方向に湾曲させるようにモータのトルクをゆっくりと大きくした場合の、トルクと第２湾曲部の推定湾曲角度との関係を示すとともにその関係から導出される式（１）を示し、実線は同じ角度を代入した際に式（１）のトルクよりも小さいトルクが算出されるように傾きを同一に設定した式（２）に基づいて引いた線分を示す概略図である。図９は、第２実施形態に係る内視鏡システムを用いて挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。図１０は、第３実施形態に係る内視鏡システムの制御マイコンにより制御される部材との関係を示す概略的なブロック図である。図１１は、第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて、第１実施形態と同様の動作により挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。図１２は、第３実施形態に係る内視鏡システムを用いて、第２実施形態と同様の動作により挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。

以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための形態について説明する。
第１の実施の形態について図１から図７Ｇを用いて説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る内視鏡システム１０は、図示しない観察光学系（撮像手段）及び照明光学系（照明手段）を備えた内視鏡（内視鏡本体）１２と、内視鏡１２に着脱自在に接続され、この内視鏡１２に照明光を供給する光源装置１４と、内視鏡１２に着脱自在に接続され内視鏡１２の観察光学系を制御すると共にこの観察光学系から得られた信号を処理して標準的な映像信号を出力するビデオプロセッサ１６と、ビデオプロセッサ１６で信号処理して得られた内視鏡画像を表示するモニタ１８とを有する。ビデオプロセッサ１６には、図示しない画像記録装置などを接続可能である。なお、光源装置１４の代わりにＬＥＤ等の小型光源を内視鏡１２の内部に内蔵しても良い。

内視鏡１２は、術者に把持されて後述する第１及び第２湾曲部３４，３６の湾曲操作などが可能な操作部（内視鏡本体）２２と、操作部２２から延出され観察対象部位へ挿入する細長の挿入部２４と、操作部２２の側面より延設され、図示しない観察光学系に接続する信号ケーブルや照明光を伝達するライトガイドなどを内蔵したユニバーサルコード２６と、このユニバーサルコード２６の端部に設けられ、光源装置１４及びビデオプロセッサ１６に着脱自在に接続されるコネクタ部２８とを有する。言い換えると、挿入部２４の基端部には操作部２２が設けられている。

挿入部２４は、その先端に設けられた先端硬質部３２と、この先端硬質部３２の後端側に設けられた湾曲自在の第１湾曲部３４と、この第１湾曲部３４の後端側に設けられた湾曲自在の第２湾曲部３６と、第２湾曲部３６の後端側に設けられ軟性で管状の部材より形成される長尺で可撓性を有する管状部３８とを有する。すなわち、先端硬質部３２、第１湾曲部３４、第２湾曲部３６及び管状部３８が、その先端側から基端側に向かって順に連設されて挿入部２４が形成されている。
先端硬質部３２には、観察光学系としてＣＣＤやＣＭＯＳなどの図示しない固体撮像素子及びこの固体撮像素子を駆動するための回路基板などが組み込まれた撮像部や、照明光学系として体腔内の観察対象部位を照明するための照明光を伝達する図示しないライトガイドなどが内蔵されている。このため、先端硬質部３２の先端面から被写体に照明光を照射して、照明した被写体を撮像部で撮像して、モニタ１８に被写体の像を表示させることができる。

上述したように、本実施形態では、内視鏡１２の挿入部２４は、先端硬質部３２に近接する第１湾曲部３４と、管状部３８に近接する第２湾曲部３６との、二つの湾曲部３４，３６を有する。
図２に示す第１湾曲部３４及び第２湾曲部３６は、それぞれ公知の複数の湾曲駒で形成された湾曲管（第１及び第２湾曲駆動機構）３４ａ，３６ａと、湾曲管の外側に配設されたブレードと、ブレードの外側に配設された外皮とを有する。第１湾曲部３４の湾曲管３４ａの先端には、第１湾曲部３４の各湾曲方向に対応して例えば４本のアングルワイヤ（第１湾曲駆動機構）４２（Ｕ，Ｄ，Ｒ，Ｌ）が固定されている。また、第２湾曲部３６の湾曲管３６ａの先端にも例えば２本のアングルワイヤ（第２湾曲駆動機構）４４（Ｕ’，Ｄ’）が固定されている。このため、第１湾曲部３４を上下（ＵＰ／ＤＯＷＮ）方向（図２中にＵ，Ｄで示す）及び左右（ＲＩＧＨＴ／ＬＥＦＴ）方向（図２中にＲ，Ｌで示す）に湾曲させることが可能であり、第２湾曲部３６を上下方向に湾曲させることが可能である。

図２に示すように、第１湾曲部３４を上下方向に湾曲させる２本のアングルワイヤ４２（Ｕ，Ｄ）は操作部２２の内部の第１ドラム（第１湾曲駆動機構）４６に巻回されて固定されている。第１湾曲部３４を左右方向に湾曲させる２本のアングルワイヤ４２（Ｒ，Ｌ）は操作部２２の内部の第２ドラム４８に巻回されて固定されている。第１及び第２ドラム４６，４８は同一軸上に配置されている。操作部２２の外部には、第１ドラム４６を回動させる第１のアングルノブ（湾曲操作入力部）５２と、第２ドラム４８を回動させる第２のアングルノブ５４とが配設されている。第１及び第２アングルノブ５２，５４は同一軸上に配置されている。また、これら第１及び第２ドラム４６，４８、並びに、第１及び第２アングルノブ５２，５４は同一軸上に配置されている。そして、第１アングルノブ５２をその軸周りに回転させると、第１ドラム４６が同一軸周りに第１アングルノブ５２と同じ角度だけ回転し、第２アングルノブ５４をその軸周りに回転させると、第２ドラム４８が同一軸周りに第２アングルノブ５４と同じ角度だけ回転する。湾曲管３４ａ、ワイヤ４２、第１ドラム４６は第１湾曲部３４を湾曲させる第１湾曲駆動機構を形成する。
なお、この実施形態では、第１湾曲部３４が真っ直ぐの状態となる位置を第１アングルノブ５２の初期位置として規定するとともに、第２湾曲部３６が真っ直ぐの状態となる位置をモータ６４の初期位置として規定する。そして、第１アングルノブ５２のＵ方向（プラス方向）及びＤ方向（マイナス方向）の回転可能角度、第１及び第２湾曲部３４，３６のＵ方向及びＤ方向の湾曲可能角度ψは対称であることが好ましい。特に、第１アングルノブ５２の回転可能角度ψ及び第１湾曲部３４の湾曲可能角度ηは、Ｕ方向及びＤ方向ともに、第１湾曲部３４が真っ直ぐの状態（初期状態）η_０から例えばそれぞれ１８０度程度であることが好ましい。第２アングルノブ５４の回転可能角度及び第１湾曲部３６の湾曲可能角度は、Ｒ方向及びＬ方向ともに、第１湾曲部３４が真っ直ぐの状態（初期状態）から例えばそれぞれ１６０度程度であることが好ましい。また、第２湾曲部３６の湾曲可能角度θは、Ｕ方向及びＤ方向ともに、第２湾曲部３６が真っ直ぐの状態（初期状態）θ_０から例えばそれぞれ１２０度程度であることが好ましい。

第１ドラム４６には第１ドラム４６の回転位置を検出するノブ位置検知用ポテンショメータ（入力量検出部）５６が取り付けられている。このポテンショメータ５６は操作部２２の内部に配置されている。第１アングルノブ５２の初期位置（第１湾曲部３４が真っ直ぐの位置）に合わせてポテンショメータ５６を設定することにより、このポテンショメータ５６は、第１ドラム４６の回転量、すなわち、第１アングルノブ５２の回転位置（回転角度）ψを検出することができる。このため、ポテンショメータ５６は、第１のアングルノブ（第１湾曲操作入力部）５２に入力された湾曲操作量を湾曲操作入力量として検出する。そして、図３Ａに示す第１アングルノブ５２の回転量ψ、すなわち第１ドラム４６の回転量ψと、第１湾曲部３４のＵ方向及びＤ方向の湾曲量（湾曲角度）ηとは略対応している。このため、ポテンショメータ５６を用いることによって、第１アングルノブ５２の回転量に基づいて第１湾曲部３４のＵＤ方向の湾曲状態を推定することができる。

図２に示すように、第２湾曲部３６をＵＤ方向に湾曲させる２本のアングルワイヤ４４（Ｕ’，Ｄ’）は操作部２２の内部の第３ドラム（第２湾曲駆動機構）６２に巻回されて固定されている。第３ドラム６２にはモータ（駆動部）６４及び、モータ（第２湾曲駆動機構）６４の回転量（回転角度）ω（図３Ｂ参照）を検知するエンコーダ（回転位置検知部）６６が配置されている。モータ６４は第２湾曲部３６を湾曲させるための駆動力を発生する。したがって、湾曲管３６ａ、ワイヤ４４、第３ドラム６２及びモータ６４は第２湾曲部３６を湾曲させる第２湾曲駆動機構を形成する。
なお、図１及び図２では、モータ６４及びエンコーダ６６は操作部２２の外部に一部が突出するように描いたが、操作部２２の内部に配置されていることも好ましい。また、モータ６４は操作部２２の内部ではなく、挿入部２４の内部に配置されていることも好ましい。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２アングルワイヤ４４（Ｕ’，Ｄ’）には、予めたるみ（ｓａｇ）４４ａ，４４ｂを持たせてある。ワイヤ４４のたるみ量は図４Ａに示す第３ドラム６２及びモータ６４が中立位置にある状態（第２湾曲部３６が真っ直ぐの状態）から、図４Ｂに示すようにモータ６４を回転させてドラム６２を回転させ、第２湾曲部３６をＵ方向の最大湾曲角度まで湾曲させても、ワイヤ４４（Ｕ’，Ｄ’）に僅かにたるみ４４ａ，４４ｂが残っている程度であることが好ましい。

後述するが、曲がった状態の第２湾曲部３６が体壁に触れていても、ワイヤ４４（Ｕ’，Ｄ’）に十分なたるみ４４ａ，４４ｂがあるため、たるみ４４ａ，４４ｂの分だけ第２湾曲部３６をＵ方向に更に湾曲させ、又はＵ方向への湾曲量を減少させることができるので、第２湾曲部３６を湾曲させた状態でも遊びがあり、第２湾曲部３６を無理に逆方向に湾曲させることがない。したがって、管孔の内壁に大きな力を加えることがない。図示しないが、このような構造は第１湾曲部３４及びワイヤ４２でも同様であることが好ましい。

例えば操作部２２の内部には、ポテンショメータ５６、モータ６４及びエンコーダ６６に加えて、図５に示すモータ電源（トルク量検知部、張力検知部）７２が配置されている。操作部２２の内部には、これらポテンショメータ５６、モータ６４、エンコーダ６６及びモータ電源７２を制御する図５に示す制御マイコン（制御部）７４が配置されている。
なお、これらモータ電源７２や制御マイコン７４は、内視鏡１２の操作部２２の内部に限らず、例えば光源装置１４、ビデオプロセッサ１６、モニタ１８のいずれかに設けられていることも好適である。モータ電源７２や制御マイコン７４が例えば光源装置１４、ビデオプロセッサ１６、モニタ１８のいずれかに配設されている場合、これらモータ電源７２及び制御マイコン７４は、ユニバーサルコード２６を介してポテンショメータ５６、モータ６４及びエンコーダ６６に対して電気的に接続される。
すなわち、内視鏡１２自体が制御マイコン（制御部）７４を備えていても良いし、内視鏡１２の外部に制御マイコン７４が配設されていても良い（内視鏡システム１０が制御マイコン７４を備えていれば良い）。以下、本実施形態では、内視鏡１２自体、及び、内視鏡１２以外の内視鏡システム１０の機器のいずれに制御マイコン（制御部）７４が配置されていても良いものとして説明する。そして、内視鏡１２に制御マイコン７４が接続されている場合とは、内視鏡１２自体が制御マイコン７４を有する場合と、内視鏡１２の外部に制御マイコン７４が配設されている場合とを含む。
同様に、内視鏡１２自体がモータ電源７２を備えていても良いし、内視鏡１２の外部にモータ電源７２が配設されていても良い（内視鏡システム１０がモータ電源７２を備えていれば良い）。以下、本実施形態では、内視鏡１２自体、及び、内視鏡１２以外の内視鏡システム１０の機器のいずれにモータ電源７２が配置されていても良いものとして説明する。そして、内視鏡１２にモータ電源７２が接続されている場合とは、内視鏡１２自体がモータ電源７２を有する場合と、内視鏡１２の外部にモータ電源７２が配設されている場合とを含む。

モータ電源７２は、モータ６４に流される電流Ｉを測定する電流測定部８２と、モータ６４に加える電圧を設定する電圧設定部８４とを有する。
制御マイコン７４は、ＣＰＵ（制御部）９０と、ポテンショメータ５６の抵抗値を測定する抵抗値測定部９２と、エンコーダ６６のパルスをカウントするカウント処理部９４と、モータ６４の発生トルクＴを算出するトルク算出部（トルク量検知部）９６と、閾値入力部（設定部）９８と、記憶部１００とを有する。
抵抗値測定部９２、カウント処理部９４、トルク算出部９６、閾値入力部９８及び記憶部１００はＣＰＵ９０に電気的に接続されて制御される。また、モータ６４はＣＰＵ９０に電気的に接続されて制御される。
このため、制御マイコン７４の抵抗値測定部９２で、ポテンショメータ５６の抵抗値を測定することによって、第１アングルノブ５２のＵＤ方向の操作量、すなわち入力量（回転角度）ψを得ることができ、第１湾曲部３４のＵＤ方向の湾曲量を推定することができる。このため、制御マイコン７４の抵抗値測定部９２は第１湾曲駆動機構（アングルワイヤ４２及び第１ドラム４６）によって湾曲駆動された第１湾曲部３４の湾曲量を算出する湾曲量算出部として機能する。また、制御マイコン７４のカウント処理部９４で、エンコーダ６６のエンコーダパルスのカウントを処理してモータ６４の回転位置情報（回転角度）ωを得ることができる。

ここで、モータ６４の電流量からトルクＴを算出する場合、モータ６４に流れる電流Ｉと、モータ６４の出力トルクＴとの関係は、Ｔ＝ｋ_ｍ・Ｉとして表わされる。ｋ_ｍはトルク定数でモータ６４ごとに固有の値である。このため、制御マイコン７４は、モータ６４に流す電流Ｉを制御して、モータ６４が発生するトルクＴを算出できる。すなわち、制御マイコン７４は、モータ電源７２の電流測定部８２で測定した電流Ｉに基づいてトルクを算出し、モータ６４が発生しているトルクＴを得ることができる。

閾値入力部（閾値設定部）９８は、後述する閾値角度ψ_０，ψ_１，ψ_２，ψ_３，ψ_４を設定するのに用いられる。記憶部１００はこれら閾値角度ψ_０，ψ_１，ψ_２，ψ_３，ψ_４を記憶するのに用いられるとともに、第１アングルノブ５２のＵＤ方向の操作量（回転角度）ψ、モータ６４の回転位置情報（回転角度）ω等を記憶することができる。

第１アングルノブ５２の回転角度ψと、第１湾曲部３４の湾曲角度ηとは対応する。モータ６４の回転角度ωと第２湾曲部３６の湾曲角度θとは対応する。
この実施形態では、第１アングルノブ５２の回転角度ψと、第１湾曲部３４の湾曲角度ηとは一致又は略一致するものとして説明する。第１アングルノブ５２の回転角度ψを０度（真っ直ぐの状態）から例えば９０度に回転させた場合、第１湾曲部３４も真っ直ぐの状態（０度）から９０度湾曲する。なお、第１湾曲部３４の湾曲の支点は第１湾曲部３４の湾曲管３４ａの基端である。
モータ６４の回転角度ωと第２湾曲部３６の湾曲角度θとは一致又は略一致するものとする。モータ６４を制御して第３ドラム６２の回転角度ωを０度から例えば９０度に回転させた場合、第２湾曲部３６もまっすぐの状態から９０度湾曲する。なお、第２湾曲部３６の湾曲の支点は第２湾曲部３６の湾曲管３６ａの基端である。

そして、外力が無負荷状態で第２湾曲部３６が真っ直ぐの直線状態（ニュートラル状態）θ_０の内視鏡１２のモータ６４の回転位置を計測し、これを中立位置ω_０として設定する。予め、外力が無負荷状態で直線状態の第２湾曲部３６をニュートラル状態（角度θ_０）に対してＵ方向に角度θ_１（例えば１５度）だけ湾曲させるために必要なトルクＴｕ_０を計測するとともに、Ｄ方向に角度θ_２（例えば−１５度）だけ湾曲させるために必要なトルクＴｄ_０を計測する。そして、このとき計測したトルクＴｕ_０，Ｔｄ_０を制御マイコン７４の記憶部１００に記憶させる。角度θ_１（１５度），θ_２（−１５度）は、例示であって、第２湾曲部３６の回動可能角度の範囲内で、閾値入力部９８で適宜に設定できる。

なお、モータ６４に例えばトルクＴｕ_０を発生させるために、モータ電源７２の電圧を設定する。そのような目的に利用される設定手法として、ＰＩＤ制御がある。ＰＩＤ制御は、フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を、出力値と目標値との偏差、その積分、及び微分の３つの要素によって行う方法である。本実施形態では、モータ電源７２の電圧情報を入力値とし、現在モータ６４が発生しているトルク情報を出力値とし、制御マイコン７４内で導出されたトルク情報を目標値としてＰＩＤ制御を適用し、モータ電源７２に与える電圧情報を導出する。すなわち、目標とするモータ６４のトルクＴの発生を、モータ電源７２の電圧の制御により実現する。
また、後述するように、速度Ｖ_０で第２湾曲部３６を中立位置（初期位置）θ_０に向かわせる場合、モータ電源７２の電圧情報を入力値とし、モータ６４の回転位置情報から得られるモータ６４の回転速度を出力値とし、制御マイコン７４内で導出された速度情報を目標値として、ＰＩＤ制御を適用し、モータ電源７２に与える電圧情報を導出することにより実現する。
なお、モータ６４の回転速度は、モータ６４の回転位置情報の時間差分により算出した値を利用する。モータ回転速度Ｖ＝Ｘ（ｔ２）−Ｘ（ｔ１），ｔ２＞ｔ１である。ここで、Ｘ（ｔ２）は時刻ｔ２でのモータ６４の回転位置、Ｘ（ｔ１）は時刻ｔ１でのモータ６４の回転位置である。

以下、本実施形態に係る内視鏡システム１０を用いて、第１湾曲部３４が所定の湾曲状態のときに、第２湾曲部３６を第１湾曲部３４の湾曲方向と同じ方向に第２湾曲駆動機構であるモータ６４、第３ドラム６２、ワイヤ４４及び湾曲管３６ａを用いて湾曲させる動作を行う場合について図６に示すフローチャートを用いて説明する。ここでは、主に、第１及び第２湾曲部３４，３６を上方向（Ｕ方向）に動かす例について説明する。
まず、閾値入力部９８で閾値角度ψ_０（例えば５度），ψ_１（例えば９０度），ψ_２（例えば２５度），ψ_３（例えば−９０度），ψ_４（例えば−２５度）を設定する。閾値角度ψ_０は例えば０度から例えば１０度の間の任意の値であることが好ましい。
なお、本実施形態では、ポテンショメータ５６で検出される第１アングルノブ５２のＵ方向の角度ψの閾値角度ψ_１を９０度として説明するが、閾値角度ψ_１は９０度に限ることはなく、８０度や１２０度等、適宜に設定できる。また、閾値角度ψ_２は２５度に限ることはなく、２０度や３０度等、適宜に設定できる。閾値角度ψ_３，ψ_４も適宜に設定できる。ただし、閾値角度ψ_１は閾値角度ψ_２よりも大きい角度とし、閾値角度ψ_３は閾値角度ψ_４よりも小さい角度とする。なお、閾値角度ψ_３，ψ_４はマイナスの値であるため、閾値角度ψ_３の絶対値は、閾値角度ψ_４の絶対値よりも大きい。

第１アングルノブ５２を初期位置からＵ方向又はＤ方向に回転させると、ポテンショメータ５６で第１アングルノブ５２の回転角度ψを得ることができる。そして、第１アングルノブ５２をＵ方向に回転させて、第１アングルノブ５２の回転角度ψの絶対値（｜ψ｜）が所定の閾値角度（例えば５度）ψ_０以上となったとき、すなわち、第１湾曲部３４を湾曲させるための操作を行い始めたときに処理を開始する（Ｓ１）。ここで、このような処理の開始の判定は、ＣＰＵ９０及び記憶部１００が判定部として機能することにより行われる。以下に説明する判断（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ３’，Ｓ６’）もＣＰＵ９０及び記憶部１００が判定部として機能することにより行われる。

回転角度ψがプラスの値であればＵ方向に、マイナスの値であればＤ方向に第１アングルノブ５２を回転させ始めている、と判断できる（Ｓ２）。以下、回転角度ψがプラスの値である、Ｕ方向に第１アングルノブ５２を回転させる場合（ψ＞０）について説明する。

第１アングルノブ５２をＵ方向に回転させながら、ポテンショメータ５６で第１アングルノブ５２のＵ方向の回転角度ψを得る。第１アングルノブ５２のＵ方向の回転角度ψが閾値角度ψ_１（例えば９０度）以上であるか、閾値角度ψ_１未満であるか判断し（Ｓ３）、角度ψ_１未満である場合、第２湾曲部３６が外力を受けた場合であっても、モータ６４を制御して（ＣＰＵ９０からモータ６４に湾曲駆動信号を出力して）、速度Ｖ_０で第２湾曲部３６を湾曲させて（すなわち、トルクＴｕ_１を付加して）第２湾曲部３６がニュートラル状態を維持しようとする（Ｓ４）。トルクＴｕ_１は、一定である必要はなく、トルクＴｕ_１によって第２湾曲部３６がＵ方向に湾曲させられるのを防止するとともに、Ｄ方向に湾曲させられるのを防止できる。したがって、第１アングルノブ５２のＵ方向の回転角度が０度より大きく、例えば角度ψ_１（例えば９０度）より小さい場合、外力を受けて第２湾曲部３６が湾曲させられたとしても、第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態を維持しようとする。

ポテンショメータ５６で得た第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_１（例えば９０度）以上となった場合、ＣＰＵ９０からモータ６４に湾曲駆動信号を出力してモータ６４に第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させるための一定のトルク（第２湾曲部３６をＵ方向に１５度湾曲させるためのトルク）Ｔｕ_０を発生させ続ける（Ｓ５）。すなわち、第１湾曲部３４が所定角度（９０度）曲げられたら、第２湾曲部３６に所定のトルクＴｕ_０をかけ続ける。このため、一定のトルクＴｕ_０によって、第３ドラム６２及びワイヤ４４を介して第２湾曲部３６を第１湾曲部３４と同じＵ方向に湾曲させる。

一旦、第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_１（例えば９０度）以上となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを減らしてもなお回転角度ψが角度ψ_２（例えば２５度）以上である場合（Ｓ６）、モータ６４で一定量のトルクＴｕ_０を発生させ続ける。このため、第２湾曲部３６がＵ方向に湾曲した所定の湾曲状態に維持される。

第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_１（例えば９０度）以上となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを減らして角度ψ_２（例えば２５度）未満とした場合（Ｓ６）、モータ６４を制御して（ＣＰＵ９０からモータ６４に湾曲駆動信号を出力して）、速度Ｖ_０で第２湾曲部３６を中立位置θ_０に向かって湾曲量（θ）を減らす（Ｓ４）。言い換えると、第１アングルノブ５２の回転角度ψを角度ψ_１以上とした後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを減らして角度ψ_２未満とした場合（Ｓ６）、モータ６４を制御して、速度Ｖ_０を維持するような任意のトルクＴｕ_２（一定である必要はない）で第２湾曲部３６の湾曲量θを減らし、第２湾曲部３６を真っ直ぐの状態（中立位置）θ_０に近づける（Ｓ４）。

そして、第１アングルノブ５２の回転角度の絶対値｜ψ｜が所定の角度（例えば５度）ψ_０に到達した場合（Ｓ７）、処理を終了する。第１アングルノブ５２の回転角度の絶対値｜ψ｜が所定の角度ψ_０以上である場合は上述した処理を続ける。すなわち、再び第１湾曲部３４の回転角度ψを角度ψ_１（例えば９０度）以上にした場合（Ｓ３）、モータ６４に第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させるための一定のトルクＴｕ_０を発生させる（Ｓ５）。

以下、第１湾曲部３４及び第２湾曲部３６のＤ方向（回転角度ψ＜０）の湾曲について簡単に説明する。第１湾曲部３４をＵ方向に湾曲させた後、第１湾曲部３４をＤ方向に湾曲させる場合、一旦処理が終了し、図６に示すフローに沿って再スタートする。
第１アングルノブ５２のＤ方向の回転角度ψが角度ψ_３（例えば−９０度）以下であるか、角度ψ_３よりも大きいか判断し（Ｓ３’）、角度ψ_３よりも大きい場合、第２湾曲部３６が外力を受けた場合であっても、モータ６４を制御して、一定の速度（−Ｖ_０（上述した速度Ｖ_０と逆方向の速度））で第２湾曲部３６を湾曲させて（すなわち、トルクＴｄ_１を付加して）第２湾曲部３６がニュートラル状態を維持する（Ｓ４’）。トルクＴｄ_１は、一定である必要はなく、トルクＴｄ_１によって第２湾曲部３６がＵＤ方向に湾曲させられるのを防止でき、第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態を維持しようとする。

ポテンショメータ５６で得た第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_３（例えば−９０度）以下となった場合、モータ６４に第２湾曲部３６をＤ方向に湾曲させるための一定のトルクＴｄ_０を発生させる（Ｓ５’）。このため、一定のトルクＴｄ_０によって、第３ドラム６２及びワイヤ４４を介して第２湾曲部３６を第１湾曲部３４と同じＤ方向に湾曲させる。

一旦、第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_３（例えば−９０度）以下となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを増やしてもなお回転角度ψが角度ψ_４（例えば−２５度）以下である場合（Ｓ６’）、モータ６４で一定量のトルクＴｄ_０を発生させ続ける。このため、第２湾曲部３６がＤ方向に湾曲した所定の湾曲状態に維持される。

第１アングルノブ５２の回転角度ψが角度ψ_３（例えば−９０度）以下となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを増やして角度ψ_４（例えば−２５度）よりも大きくした場合（Ｓ６’）、モータ６４を制御して、速度（−Ｖ_０）で第２湾曲部３６を中立位置θ_０に向かって湾曲量を減らす（Ｓ４’）。

そして、第１アングルノブ５２の回転角度ψの絶対値｜ψ｜が所定の角度（例えば５度）ψ_０に到達した場合（Ｓ７）、処理を終了し、第１アングルノブ５２の回転角度ψの絶対値｜ψ｜が所定の角度ψ_０以上である場合は上述した処理を続ける。

このように、第２湾曲部３６は、第１アングルノブ５２を回転操作して、第１湾曲部３４を所定の湾曲量η_１（例えば９０度）だけ湾曲させる前は真っ直ぐの状態を維持し、第１湾曲部３４の湾曲角度ηが所定の湾曲角度η_１（例えば９０度）を超えたときに、第２湾曲部３６を第１湾曲部３４と同じ方向に湾曲させることができる。一方、第１湾曲部３４の湾曲角度ηが所定の湾曲角度η_１（例えば９０度）を超える前、又は、所定の湾曲角度η_１（例えば９０度）を超えた後、所定の湾曲角度η_２（例えば２５度）未満となったときに、第２湾曲部３６を真っ直ぐの状態にすることができる。

したがって、第１湾曲部３４をＵ方向に湾曲させる場合、Ｄ方向に湾曲させる場合は、いずれにしても、ポテンショメータ５６によって検出された第１アングルノブ５２の回転角度ψが閾値入力部９８で設定した閾値（第１閾値）ψ_１，ψ_３の絶対値よりも大きくなる場合に、第２湾曲部３６を初期位置θ_０から所定の湾曲量θ_１，θ_２まで湾曲させて、その第２湾曲部３６を所定の湾曲量θ_１，θ_２まで湾曲させた状態を維持するためのトルクＴｕ_０，Ｔｄ_０をモータ６４に付加し続ける。
このように、ポテンショメータ５６によって検出された第１アングルノブ５２の回転量（第１湾曲部３４を湾曲させる湾曲量）が閾値入力部（設定部）９８で設定した第１閾値角度ψ_１，ψ_３の絶対値よりも大きくなる場合に、第１アングルノブ５２の回転量に応じて湾曲した第１湾曲部３４と同じ方向に第２湾曲部３６を初期位置θ_０から所定の湾曲量θ_１，θ_２まで湾曲させてその第２湾曲部３６を湾曲量θ_１，θ_２まで湾曲させた状態を維持するためのトルクＴｕ_０，Ｔｄ_０をモータ６４に付加し続ける。このため、閾値入力部９８で設定した第１閾値角度ψ_１，ψ_３の絶対値によって、第１湾曲部３４に追従して第２湾曲部３６を自動的に同じ方向に湾曲させることができる。したがって、第２湾曲部３６の湾曲方向を第１湾曲部３４と必ず同じ方向に規定することによって、第１湾曲部３４を例えば大腸等の管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのを防止でき、挿入部２４の先端を奥側に挿入する際の挿入性を向上させることができる。

モータ６４は、第１湾曲部３４が湾曲している場合、第１湾曲部３４の湾曲方向と反対の方向に第２湾曲部３６が湾曲するのを防止するトルクＴｕ_０，Ｔｄ_０，Ｔｕ_１，Ｔｄ_１，Ｔｕ_２，Ｔｄ_２をワイヤ４４に付加する。このため、第１湾曲部３４を湾曲させて例えば管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのをより確実に防止できる。
また、モータ６４には、ポテンショメータ５６による第１アングルノブ５２の回転角度ψが閾値入力部９８で設定した閾値（第１閾値）ψ_１，ψ_３の絶対値を越えた後、閾値ψ_１，ψ_３の絶対値よりも小さい閾値（第２閾値）ψ_２，ψ_４の絶対値よりも大きい場合は第２湾曲部３６を所定の湾曲量θ_１，θ_２の状態に維持し、閾値（第２閾値）ψ_２，ψ_４の絶対値よりも小さくした場合に、第２湾曲部３６を初期位置θ_０まで戻すトルクＴｕ_２，Ｔｄ_２を付加する。このため、第１湾曲部３４の湾曲量を減少させたときに、第２湾曲部３６の湾曲量を追従して減少させることができるので、２つの湾曲部３４，３６の湾曲状態を簡単に調整できる。

このように動作する内視鏡１２の挿入部２４の先端を大腸ＬＩの奥側（例えば小腸や胃側）に向かって挿入する場合の動作について説明する。
術者は内視鏡１２の操作部２２を左手で把持しながら、右手で挿入部２４の可撓性を有する管状部３８を保持する。この状態で、モニタ１８の画面でいわゆる内視鏡画像を確認しつつ、第１及び第２アングルノブ５２，５４を左手で操作しながら、大腸ＬＩの管腔（管孔）内を肛門側から奥側に向かって挿入部２４の先端を挿入していく。

例えば図７Ａに示す大腸ＬＩの屈曲部Ｆａ，Ｆｂを有するＳ状結腸の奥側に内視鏡１２の挿入部２４の先端を挿入していく場合、手前側の屈曲部Ｆａに挿入部２４の先端を配置する。
図７Ｂに示すように、挿入部２４の先端が大腸ＬＩの屈曲部Ｆａにあるときに第１アングルノブ５２を例えばＵ方向に回転させ（図６中のＳ１，Ｓ２参照）、挿入部２４の第１湾曲部３４をＵ方向に徐々に湾曲させる（図６中のＳ３）。このとき、第２湾曲部３６に大腸ＬＩの内壁が当たっても第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態を維持しようとする（図６中のＳ３，Ｓ４）。すなわち、第２湾曲部３６がＤ方向に湾曲するのが防止され、２つの湾曲部３４，３６が全体としてＳ字状となるのが防止されている。

図７Ｃに示すように、大腸ＬＩの屈曲部Ｆａにある第１湾曲部３４をＵ方向に９０度を越えるように湾曲させながら挿入部２４の先端を奥側に移動させようとする（図６中のＳ３）と、第１湾曲部３４の湾曲角度が９０度よりも小さい場合、第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態を維持する。このため、図７Ｄに示すように、大腸ＬＩの屈曲部Ｆａを押し上げてしまう。このため、術者は大腸ＬＩに負荷を与えないようにゆっくりと慎重に手技を行う。

図７Ｅに示すように、第１湾曲部３４をＵ方向に９０度以上湾曲させる（図６中のＳ３）。なお、第１湾曲部３４をＵ方向に９０度に湾曲させる意図は、屈曲部Ｆａに第１湾曲部３４を確実に引っ掛けるとともに、屈曲部Ｆａの奥側を観察するためである。そして、第１湾曲部３４をＵ方向に９０度以上湾曲させると、第２湾曲部３６が第１湾曲部３４と同じＵ方向に湾曲する（図６中のＳ５）。このため、内視鏡１２の挿入部２４の先端が屈曲部Ｆａの奥側の屈曲部Ｆｂに向かって移動する。このとき、第２湾曲部３６が湾曲すると、第１湾曲部３６が屈曲部Ｆａの奥側の屈曲部Ｆｂに向かって移動するので、第１湾曲部３４による大腸ＬＩの屈曲部Ｆａの押し上げ状態は緩和される。このため、挿入部２４の先端が大腸ＬＩの奥側に向かって自動的に移動する。このとき、第１及び第２湾曲部３４，３６で屈曲部Ｆａをしっかりと保持しているので、挿入部２４を手前側に引くことによって、大腸ＬＩを引き寄せることもできる。

第１湾曲部３４の湾曲量が９０度以上である場合、大腸ＬＩの奥側の屈曲部Ｆｂを観察するというよりも、手前側の屈曲部Ｆａに近接した内壁を観察する状態となる。このため、大腸ＬＩの奥側の屈曲部Ｆｂを観察するために、第１湾曲部３４の湾曲量を減少させる。第１湾曲部３４の湾曲量を減少させた際に、第１湾曲部３４が２５度以上である場合、第２湾曲部３６が内視鏡１２の挿入部２４の先端が屈曲部Ｆａの奥側の屈曲部Ｆｂに向かって移動したときと同様の湾曲状態を維持する（図６中のＳ６）。第１湾曲部３４の湾曲量が２５度未満となった場合、図７Ｆに示すように、内視鏡１２の挿入部２４の先端を屈曲部Ｆａの奥側の屈曲部Ｆｂに向かって移動させながら、第２湾曲部３６の湾曲量が速度Ｖ_０で減少する（図６中のＳ６，Ｓ７）。このため、図７Ｇに示すように、第１湾曲部３４及び第２湾曲部３６が真っ直ぐの状態に近づき、挿入部２４の先端を容易に大腸ＬＩの奥側の屈曲部Ｆｂに移動させることができる。このとき、可撓性を有する管状部３８は大腸ＬＩの屈曲部Ｆａを通るので、曲げられている。

そして、第１及び第２アングルノブ５２，５４を操作して第１湾曲部３４を４方向に動かし、第１湾曲部３４に対して第２湾曲部３６を適宜に追従させる作業を繰り返して、内視鏡１２の挿入部２４の先端を大腸ＬＩの奥側に徐々に移動させていく。

なお、図７Ｄに示すように、第１湾曲部３４を湾曲させながら大腸ＬＩを押し上げそうになった場合、第１湾曲部３４の湾曲角度が閾値角度ψ_１（例えば９０度）を越えると図７Ｅに示すように第１湾曲部３４に追従して第２湾曲部３６を自動的に湾曲させることとなるので、内視鏡１２の挿入部２４で大腸ＬＩに負荷をかけるのを極力防止できる。

このように、本実施形態に係る内視鏡システム１０は、内視鏡１２の挿入部２４の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入する際の挿入をアシストすることができる。したがって、本実施形態に係る内視鏡システム１０を用いれば、術者の第１アングルノブ５２の操作、すなわち、第１湾曲部３４の湾曲動作に追従して自動的に第２湾曲部３６を湾曲させたり、真っ直ぐの状態を保持するように動作するので、術者による内視鏡１２の挿入部２４を管孔の奥側に挿入する操作を補助することができる。このため、例えば大腸ＬＩ等、管孔の奥側に挿入するのに困難を伴う手技を行う場合であっても、術者（操作者）の内視鏡１２の操作を容易にすることができるので、術者に与える疲労を低減することができる。また、大腸等を内視鏡１２を用いて観察される患者にとっても、術者（操作者）は挿入部２４の挿入操作をより容易に行うことができるので、肛門側から胃や小腸側に向かって挿入部２４の先端が挿入されるのにかかる時間を短くすることができ、患者に与える苦痛が軽減される。

また、第１湾曲部３４をＵ方向に湾曲させているときには第２湾曲部３６を真っ直ぐの状態又はＵ方向に湾曲させた状態として維持でき、第２湾曲部３６がＤ方向に湾曲するのを防止している。このため、大腸ＬＩの奥側に挿入部２４の先端を挿入するために、例えばＵ方向に第１湾曲部３４を１８０度近く湾曲させて大腸ＬＩの屈曲部Ｆａに第１湾曲部３４を引っ掛けた状態で第２湾曲部３６が意図せずＤ方向に湾曲して、第１湾曲部３４を屈曲部Ｆａに引っ掛けた状態が解除されるのを防止できる。

なお、本実施形態では、第２湾曲部３６をＵ方向及びＤ方向の２方向だけに湾曲するものとして説明したが、４方向に湾曲させるように構成することも可能である。第１湾曲部３４を例えばＵ方向とＲ方向との間に湾曲させる場合、図６に示すフローチャートを第１湾曲部３４のＲ方向やＬ方向に湾曲させる場合にも拡張すれば、第２湾曲部３６をＵ方向とＲ方向との間に湾曲させることができる。

次に、第２実施形態について図８及び図９を用いて説明する。この実施形態は第１実施形態の変形例であって、第１実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
この実施形態においても、第１実施形態と同様にＵ方向に湾曲させる場合について説明し、Ｄ方向に湾曲させる場合については説明を省略する。

予め、外力が無負荷状態で直線状態（モータ６４の回転角度ω_０、及び、第２湾曲部３６の湾曲角度θ_０）の内視鏡１２の挿入部２４の第２湾曲部３６において、モータ６４の回転量と第２湾曲部３６の湾曲角度θとの関係を取得しておく。モータ６４の回転量と第２湾曲部３６の湾曲角度θとの関係を取得する理由は、モータ６４の回転量と第２湾曲部３６の湾曲角度θとが単純な比例関係とはいえない場合があるからである。そして、モータ６４の回転量と第２湾曲部３６の湾曲角度θとの関係を取得することによって、モータ６４の回転量から第２湾曲部３６の湾曲角度θを推定でき、これを推定湾曲角度θとする。
なお、モータ６４の回転量は、モータ６４に配設されたエンコーダ６６で取得でき、制御マイコン７４のエンコーダパルスのカウント処理部９４で算出される。

次に、外力が無負荷状態で直線状態の内視鏡１２の第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させるようにモータ６４のトルクＴをゆっくりと大きくした場合の、トルクＴと第２湾曲部３６の推定湾曲角度θとの関係を取得しておく。ここでは、モータ６４のトルクＴをモータ６４に流す電流Ｉを用いて算出している。その取得した例を図８中に破線で示す。この破線をＴ＝α・θ＋Ｔｒと近似する。αはモータ６４の実際のトルクＴに対する第２湾曲部３６の湾曲角度θの傾きであり、Ｔｒ（ｒｅａｌ）は第２湾曲部３６の推定湾曲角度θが０度の場合の切片である。これを式（１）とし、記憶部１００に記憶させておく。
なお、第２湾曲部３６の推定湾曲角度θが小さい場合、モータ６４のトルク量は大きく変化する。この範囲のモータ６４のトルク量は、モータ６４の起動抵抗やワイヤ４４の摩擦等に使われる。このため、式（１）のＴｒは実際には推定値である。そして、式（１）により、第２湾曲部３６が任意の角度θだけ湾曲させるために必要なトルクＴを算出することができる。

一方、同じ角度θを代入した際に上記式（１）よりも小さいトルクＴが算出される式は、Ｔｕ＝β・θ＋Ｔｉと表わせる。これを設定部９８で式（２）として設定し、記憶部１００に記憶させる。なお、式（１）及び式（２）が平行となるよう傾きα及びβは同一の値であることが好ましく、切片Ｔｒの方がＴｉ（ｉｍａｇｉｎａｒｙ）よりも僅かに大きい。すなわち、式（２）の切片Ｔｉを式（１）の切片Ｔｒよりも僅かに小さく設定する。

以下、本実施形態に係る内視鏡システム１０を用いて、第１湾曲部３４が所定の湾曲状態のときに、第２湾曲部３６を第１湾曲部３４の湾曲方向と同じ方向に湾曲させる動作を行う場合について図９に示すフローチャートを用いて説明する。ここでは、主に、第１及び第２湾曲部３４，３６を上方向（Ｕ方向）に動かす例について説明する。

第１実施形態の図６に示すフローチャートと同様に、第１アングルノブ５２をψ_１（例えば９０度）以上とした場合（Ｓ３）、モータ６４に第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させるための一定のトルク（第２湾曲部３６をＵ方向に１５度湾曲させるためのトルク）Ｔｕ_０を発生させ続ける（Ｓ５）。このため、一定のトルクＴｕ_０によって、第３ドラム６２及びワイヤ４４を介して第２湾曲部３６を第１湾曲部３４と同じＵ方向に湾曲させる。

そして、第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させる際のモータ６４の回転量によって、第２湾曲部３６の推定湾曲角度θを取得して、これを式（２）に代入してトルクＴｕを算出する。

第２湾曲部３６の推定湾曲角度θがθ_１（例えば１５度）よりも小さい場合（Ｓ_５ａ）、モータ６４で第３ドラム６２にそのままトルクＴｕ_０を与え続けて（Ｓ_５ｂ）、第２湾曲部３６のＵ方向への湾曲角度を増大させる。そして、第２湾曲部３６の推定湾曲角度θがθ_１（例えば１５度）になった場合、第２湾曲部３６に外力が加えられていない場合は第２湾曲部３６の湾曲角度θがθ_１（例えば１５度）で停止する。ここまでは、第１実施形態で説明した場合と同じである。

このとき、第２湾曲部３６の例えばＤ方向からＵ方向に向かって外力が加えられると、推定湾曲角度θが増大する。推定湾曲角度θがθ_１（例えば１５度）以上となった場合、モータ６４で第３ドラム６２に式（２）に基づいてトルクＴｕを与える（Ｓ_５ｃ）。
このとき、外力が加えられ続けていれば、外力により推定湾曲角度θが増大する。このため、モータ６４で第３ドラム６２に式（２）に基づいてトルクＴｕを与え続ける。一方、外力が除去されると、第２湾曲部３６は外力が除去されたときの湾曲状態が維持される。

ここで、第２湾曲部３６のＵ方向の湾曲角度を大きくしようとする場合、第２湾曲部３６に外力を加えるため、例えば曲がった部位を有する管孔に対する押し込み量を大きくする必要がある。そして、第２湾曲部３６の湾曲角度を大きくすると、第２湾曲部３６を湾曲させるのに必要なモータ６４のトルクを次第に大きくする必要がある。本実施形態では、式（１）で表わされる第２湾曲部３６の推定湾曲角度に対するトルクＴよりも僅かに小さい式（２）で表わされるトルクＴｕをモータ６４に与えている。このため、外力が加えられると式（１）と式（２）とのトルクの差が縮められ、式（１）と式（２）との差分のトルクを上回る外力が働いたときには第２湾曲部３６をＵ方向に湾曲させることができ、式（１）と式（２）との差分のトルクを下回る外力が働いたときには第２湾曲部３６の湾曲状態を維持できる。したがって、式（１）と式（２）との差分のトルクを上回る外力が働き続けた場合、第２湾曲部３６が最大湾曲量まで湾曲し続ける。

以下、第１実施形態と同様に、一旦、第１アングルノブ５２の回転角度ψが例えばψ_１（例えば９０度）以上となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを減らしてもなお回転角度ψがψ_２（例えば２５度）以上である場合（Ｓ６）、モータ６４で一定量のトルクＴｕ_０を発生させ続ける。一方、第１アングルノブ５２の回転角度ψが例えばψ_１（例えば９０度）以上となった後、第１アングルノブ５２の回転角度ψを減らして例えばψ_２（例えば２５度）未満とした場合（Ｓ６）、モータ６４を制御して、速度Ｖ_０で第２湾曲部３６を中立位置θ_０に向かって湾曲量を減らす（Ｓ４）。

そして、第１アングルノブ５２の回転角度の絶対値｜ψ｜が所定の角度（例えば５度）ψ_０に到達した場合（Ｓ７）、処理を終了し、第１アングルノブ５２の回転角度の絶対値｜ψ｜が所定の角度ψ_０以上である場合は上述した処理を続ける。
なお、図９に示すフローチャートで第１湾曲部３４をＤ方向に湾曲させる場合については角度をマイナス側に設定するだけであり、同様に動作させるので、説明を省略する。

図８に示すように、第２湾曲部３６を湾曲させる際、第２湾曲部３６の湾曲量θに応じて大きなトルクＴｕでモータ６４を駆動させるので、第２湾曲部３６に外力が加えられたときに、第２湾曲部３６の湾曲状態を維持するための差分トルク（式（１）−式（２）の差分）を少なくして、第２湾曲部３６に外力が加えられたときにより素早く外力に対する耐性を発揮することができる。このため、例えば管孔の形状に沿って、第１及び第２湾曲部３４，３６を湾曲させることができるので、内視鏡１２の操作者の第１湾曲部３４の管孔への挿入操作をより容易化することができる。

このように動作する内視鏡１２の挿入部２４の先端を大腸ＬＩの奥側に向かって挿入する場合の動作について説明する。
図７Ａに示す大腸ＬＩのいわゆるＳ状結腸の奥側に内視鏡１２の挿入部２４の先端を挿入していく場合、手前側の屈曲部Ｆａに挿入部２４の先端を配置する。
図７Ｂに示すように、挿入部２４の先端が大腸ＬＩの屈曲部Ｆにあるときに第１アングルノブ５２を例えばＵ方向に回転させ、挿入部２４の第１湾曲部３４をＵ方向に徐々に湾曲させる（Ｓ１−Ｓ３）。このとき、第２湾曲部３６に大腸ＬＩの内壁が当たっても第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態を維持しようとする（Ｓ４）。すなわち、第２湾曲部３６がＤ方向に湾曲するのが防止され、２つの湾曲部３４，３６が全体としてＳ字状となるのが防止されている。
図７Ｃに示すように、大腸ＬＩの屈曲部Ｆにある第１湾曲部３４をＵ方向に９０度湾曲させながら挿入部２４の先端を奥側に移動させようとすると、図７Ｄに示すように、大腸ＬＩの屈曲部Ｆａを押し上げてしまう。このため、術者は大腸ＬＩに負荷を与えないようにゆっくりと慎重に手技を行う。
図７Ｅに示すように、第１湾曲部３４をＵ方向に９０度以上湾曲させると、第２湾曲部３６が第１湾曲部３４と同じＵ方向に湾曲する。このため、内視鏡１２の挿入部２４の先端が屈曲部Ｆａの奥側に移動する。第２湾曲部３６の例えばＤ方向側の面が大腸ＬＩの内周面に当接すると、第２湾曲部３６は大腸ＬＩの内周面から外力を受ける。そして、第２湾曲部３６の推定湾曲角度θが所定の角度θ_１（例えば１５度）以上となったときモータ６４はトルクＴｕ_０よりも高いトルクＴｕを第３ドラム６２に与える。このため、第１湾曲部３４及び第２湾曲部３６で大腸ＬＩを押し上げそうになると、第２湾曲部３６に次第に大きなトルクが加えられて大腸ＬＩの内壁から離れるように第２湾曲部３６の湾曲角度を増大させる。一方、第２湾曲部３６のＤ方向側の面が大腸ＬＩの内壁から離れると、第２湾曲部３６の湾曲状態が維持される。すなわち、第１湾曲部３４を第１アングルノブ５２を操作してＵ方向に湾曲させ、挿入部２４を奥側に押し込む動作と組み合わせることによって、第２湾曲部３６のＤ方向側の面に外力が加えられるので、大腸ＬＩの形状に沿って挿入部２４の先端を挿入していくことができる。

大腸ＬＩの奥側の屈曲部Ｆｂを観察するように第１湾曲部３４の湾曲量を減少させた場合、第１湾曲部３４が９０度以上である場合は第２湾曲部３６が内視鏡１２の挿入部２４の先端が屈曲部Ｆａの奥側に移動したときと同様の湾曲状態を維持する。第１湾曲部３４の湾曲量が２５度未満となった場合、図７Ｆに示すように、内視鏡１２の挿入部２４の先端を屈曲部Ｆａの奥側に移動させながら、第２湾曲部３６の湾曲量が速度Ｖ_０で減少する。このため、図７Ｇに示すように、第１湾曲部３４及び第２湾曲部３６が真っ直ぐの状態に近づき、挿入部２４の先端を容易に大腸ＬＩの奥側に移動させることができる。このとき、可撓性を有する管状部３８は大腸ＬＩの屈曲部Ｆａを通るので、曲げられている。

このように、第１湾曲部３４を４方向に動かし、第１湾曲部３４に対して第２湾曲部３６を適宜に追従させる作業を繰り返して、内視鏡１２の挿入部２４の先端を大腸ＬＩの奥側に移動させていく。

なお、図７Ｄに示すように、第１湾曲部３４を湾曲させた状態で大腸ＬＩを押し上げそうになったら、大腸ＬＩの内壁からの反力で図７Ｅに示すように第１湾曲部３４に追従して第２湾曲部３６を湾曲させるので、大腸ＬＩの押し上げを防止できる。このため、大腸ＬＩの内壁に大きな負荷をかけるのを防止できる。

なお、第２湾曲部３６に外力が負荷されている場合、第１湾曲部３４をＵ方向に湾曲させると、第２湾曲部３６は真っ直ぐの状態又はＵ方向に湾曲するように調整されるが、第２湾曲部３６のＵ方向から外力を受けた場合、ワイヤ４４にたるみ（ｓａｇ）４４ａ，４４ｂを有するので、第２湾曲部３６に急激に大きな力が加えられるのが防止できる。

次に、第３実施形態について図１０から図１２を用いて説明する。この実施形態は第１及び第２実施形態の変形例であって、第１及び第２実施形態と同一の部材又は同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

モータ６４に流れる電流Ｉと、モータ６４の出力トルクＴとの関係は、上述したように、Ｔ＝ｋ_ｍ・Ｉとして表わすことができる。そして、モータ６４のトルクＴをワイヤ４４の張力Ｆに変換する場合、Ｔ＝Ｆ・ｒと表わすことができる。ここで、ｒは第３ドラム６２の半径である。このため、図５に示す制御マイコン７４中のトルクＴの算出部９６を、図１０に示すように、張力Ｆの算出部（張力検知部）１０６に置き換えることができる。

したがって、例えば第１実施形態の図６に示すフローチャートにおけるトルクＴｕ_０を張力Ｆｕ_０と置き換え、トルクＴｄ_０を張力Ｆｄ_０と置き換えて、同様の制御を行うことができる（図１１参照）。同様に、トルクＴｕ_１を張力Ｆｕ_１に、トルクＴｄ_１を張力Ｆｄ_１に、トルクＴｕ_２を張力Ｆｕ_２に、トルクＴｄ_２を張力Ｆｄ_２に置き換えて同様に制御を行うことができる。

同様に、第２実施形態の図９に示すフローチャートにおけるトルクＴｕ_０を張力Ｆｕ_０と置き換え、トルクＴｄ_０を張力Ｆｄ_０と置き換え、トルクＴｕを張力Ｆｕに、トルクＴｄを張力Ｆｄに置き換えて、同様の制御を行うことができる（図１２参照）。

なお、上述した第１及び第２実施形態ではモータ６４のトルクＴを算出して各種の制御を行う場合について説明したが、モータ６４のトルクＴを算出する代わりに、ワイヤ４４の張力Ｆを用いた張力センサ（図示せず）を用いても良いし、モータ６４のトルクＴ及びワイヤ４４の張力Ｆの両方を用いた制御をしても良い。
また、第１アングルノブ５２の代わりに、ジョイスティック等を用いて第１湾曲部３４を操作（操作量を入力）しても良い。この場合、図示しないモータで第１ドラム４６を回転させる。

これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

［付記］
内視鏡は、第１湾曲部と、前記第１湾曲部の基端側に設けられた第２湾曲部とを有する挿入部と、前記第１湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第１の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、前記第１湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第１湾曲部を湾曲させる第１湾曲駆動機構と、前記第１湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第１湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、前記第２湾曲部を湾曲させる第２湾曲駆動機構と、前記第２湾曲駆動機構に連結され、前記第２湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、予め記憶され、前記第１湾曲部の湾曲量と比較される第１閾値が設定される設定部と、前記湾曲量算出部で算出される第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいと判定された場合に前記第２湾曲駆動機構を駆動させて前記第２湾曲部が前記第１湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部とを有することを特徴とする。
このように、第１湾曲部が所定量湾曲された場合に第１湾曲部が曲がった部位に引掛けられたものと判断し、第２の湾曲部を湾曲させることで、第１湾曲部の先端は管孔の奥側に挿入、すなわち奥側に移動することになり、結果、挿入部の先端を奥側に挿入する際の挿入性を向上させることができる。
すなわち、この内視鏡は、例えば大腸等、曲がった部位を有する管孔に挿入部を挿入していく際により確実に挿入することができる。

前記第２湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第２湾曲部とを接続するワイヤを備え、前記駆動部は、前記第１湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第２湾曲部が湾曲するのを防止するトルクを前記ワイヤに付加するようにしたことが好適である。
このため、第１湾曲部を例えば大腸等の管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのをより確実に防止できる。
前記第２湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第２湾曲部とを接続するワイヤを備え、前記駆動部は、前記入力量検出部の入力量が前記第１閾値の絶対値を越えた後、前記第１閾値の絶対値よりも小さい第２閾値の絶対値よりも小さくした場合に、前記第２湾曲部を前記初期位置まで戻すトルクを前記ワイヤに付加するようにしたことが好適である。
このため、第１湾曲部の湾曲量を減少させたときに、第２湾曲部の湾曲量を追従して減少させることができるので、２つの湾曲部の湾曲状態を簡単に調整できる。

前記駆動部には、前記駆動部に設けられ前記駆動部に付加されるトルク量を検知するトルク量検知部が接続され、前記記憶部には、無負荷状態の前記第２湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部に付加され前記トルク量検知部により検知されるトルクと、前記第２湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、前記駆動部は、前記第２湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第２湾曲部の湾曲量に対するトルクよりも小さいトルクを前記駆動部に付加するようにしたことが好適である。
このため、第２湾曲部を湾曲させる際、第２湾曲部の湾曲量に応じて大きなトルクで駆動部を駆動させるので、第２湾曲部に外力が加えられたときに、第２湾曲部の湾曲状態を維持するための差分トルクを少なくして、外力に対する耐性を良好にすることができる。

１０…内視鏡システム、１２…内視鏡、１４…光源装置、１６…ビデオプロセッサ、１８…モニタ、２２…操作部、２４…挿入部、２６…ユニバーサルコード、２８…コネクタ部、３２…先端硬質部、３４…第１湾曲部、３６…第２湾曲部、３４ａ…湾曲管（第１湾曲駆動機構）、３６ａ…湾曲管（第２湾曲駆動機構）、３８…管状部、４２…アングルワイヤ（第１湾曲駆動機構）、４４…アングルワイヤ（第２湾曲駆動機構）、４６…第１ドラム（第１湾曲駆動機構）、４８…第２ドラム、５２…第１アングルノブ（第１湾曲操作入力部）、５２…第２アングルノブ、５６…ノブ位置検知用ポテンショメータ（操作入力量検出部）、６２…ドラム（第２湾曲駆動機構）、６４…モータ（駆動部、第１湾曲駆動機構）、６６…エンコーダ（モータ６４の位置情報検知部）、７２…モータ電源（トルク量検知部、張力検知部）、７４…制御マイコン（制御部）、８２…電流測定部（トルク量検知部、張力検知部）、８４…電圧設定部（トルク量検知部、張力検知部）、９０…ＣＰＵ、９２…抵抗値測定部、９４…カウント処理部、９６…トルク算出部（トルク量検知部）、９８…閾値入力部（閾値設定部）、１００…記憶部。

Claims

第１湾曲部と、前記第１湾曲部の基端側に設けられ、初期位置が設定されている第２湾曲部とを有する挿入部と、
前記第１湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第１の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、
前記第１の湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、
前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第１湾曲部を湾曲させる第１湾曲駆動機構と、
前記第１湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第１湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、
前記第２湾曲部を湾曲させる第２湾曲駆動機構と、
前記第２湾曲駆動機構に連結され、前記第２湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、
予め記憶され、前記第１湾曲部の湾曲量と比較される第１閾値と、絶対値が前記第１閾値の絶対値よりも小さく前記第１湾曲部と比較される第２閾値が設定される設定部と、
前記湾曲量算出部で算出される第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいか否かを判定することが可能であるとともに、前記湾曲量算出部で算出される第１湾曲部の湾曲量が前記第２閾値よりも小さいか否かを判定可能な判定部と、
前記判定部により前記第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値よりも大きいと判定された場合に前記第２湾曲駆動機構を駆動させて前記第２湾曲部が前記第１湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続け、前記第１湾曲部の湾曲量が前記第１閾値の絶対値を越えた後、前記判定部により前記第１湾曲部の湾曲量が前記第２閾値よりも小さいと判定された場合に、前記第２湾曲駆動機構を駆動させて前記第２湾曲部が前記初期位置まで戻す湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力する制御部と、
を有する、内視鏡。
前記駆動部は、前記制御部からの湾曲駆動信号により第２湾曲部を湾曲させるためのトルクを発生させるようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記第２湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第２湾曲部とを接続するワイヤを備え、
前記駆動部は、前記制御部により前記第１湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第２湾曲部が湾曲するのを防止するトルクを前記ワイヤに付加するようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記制御部は記憶部を有し、
前記駆動部には、前記駆動部に設けられ前記駆動部に付加されるトルク量を検知するトルク量検知部が接続され、
前記記憶部には、無負荷状態の前記第２湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部に付加され前記トルク量検知部により検知されるトルクと、前記第２湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、
前記駆動部は、前記第２湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第２湾曲部の湾曲量に対するトルクよりも小さいトルクを前記駆動部に付加するようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記第２湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第２湾曲部とを接続するワイヤを備え、
前記駆動部は、前記第１湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第２湾曲部が湾曲するのを防止する張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記第２湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第２湾曲部とを接続するワイヤを備え、
前記駆動部は、前記入力量検出部の入力量が前記第１閾値の絶対値を越えた後、前記第１閾値の絶対値よりも小さい第２閾値の絶対値よりも小さくした場合に、前記第２湾曲部を前記初期位置まで戻す張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記制御部は記憶部を有し、
前記第２湾曲駆動機構は、前記第２湾曲部と前記駆動部とを連結するワイヤと、前記ワイヤに付加される張力を検知する張力検知部とをさらに有し、
前記記憶部には、無負荷状態の前記第２湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部を介して前記ワイヤに付加され前記張力検知部により検知される張力と、前記第２湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、
前記駆動部は、前記第２湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第２湾曲部の湾曲量に対する張力よりも小さい張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項１に記載の内視鏡。
前記第１閾値は、その絶対値が９０度である、請求項１に記載の内視鏡。