JP6476293B2 - 可撓管挿入装置 - Google Patents
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Description
大腸に対する内視鏡検査において、大腸の周辺に配置される内臓物の硬さと腸の硬さとは、患者とこれらの配置位置とに応じて異なる。したがって挿入性を向上させるパターンは、予め記録された過去の挿入パターンでは一意に決まらない。
挿入部が前進するに従って、可撓性が変化した部分はS状結腸等の屈曲部に対して相対的にずれる。このため最初に選択された挿入パターンによって挿入性が向上しても、ずれた瞬間に挿入性が悪化する可能性が生じる。
特許文献1には可撓性を変化させるタイミングは言及されていないが、所定の挿入パターンに従って、可撓管部の可撓性を変化させる箇所が複数存在するとする。この場合、操作者によっては、操作者の手元に経験のない挿入力量の変化が伝わる。これにより、本来は挿入部をそのまま押し込めばよいのに挿入部の挿入を止めてしまう可能性が生じたり、逆に本来は挿入部の挿入を止めなければいけないのに挿入部をさらに挿入させてしまう可能性が生じたりする。
[構成]
図1Aと図1Bと図2Aと図2Bと図2Cとを参照して第1の実施形態について説明する。なお図2Cでは、図示の明瞭化のために、説明に必要なセグメント50a,50b,50cと剛性可変部51e,51f,51gとのみを図示する。
[可撓管挿入装置(以下、挿入装置10と称する)]
図1Aに示すような挿入装置10は、例えば検査室または手術室等などに備えられる。挿入装置10は、医療用の内視鏡20と、内視鏡20に接続される光源装置100と、内視鏡20に接続される制御装置120とを有する。挿入装置10は、制御装置120に接続される表示装置140と、制御装置120に接続される開始指示部160とをさらに有する。
光源装置100は、撮像ユニットが撮像するために、内視鏡20から出射される照明光を出射する。
制御装置120は、撮像ユニットによって撮像された管路部200内の画像を処理する。制御装置120は、内視鏡20と表示装置140とを制御する。詳細については後述するが、制御装置120は、内視鏡20に設けられる挿入部40の剛性を制御する。
表示装置140は、撮像ユニットによって撮像され、制御装置120によって画像処理された画像を表示する。
開始指示部160は、挿入部40の剛性を変化させるための指示を制御装置120に出力する。
図1Aに示すような内視鏡20は、例えば、挿入機器の一例の説明として用いられる。挿入機器には、本実施形態のような、例えば大腸などの管路部200に挿入される医療用の内視鏡20が挙げられるが、これに限定される必要はない。挿入機器は、パイプ等の工業製品の管路部200に挿入される工業用の内視鏡、照明光学系のみを有する例えばカテーテルなどの挿入器具であることも好適である。内視鏡20は、直視型の内視鏡20であってもよいし、側視型の内視鏡20であってもよい。
図1Aに示すように、操作部30は、挿入部40の基端部に連設されている。操作部30は、後述する湾曲部43を操作する湾曲操作部31と、撮像ユニットなど各ユニットを操作するスイッチ部33とを有する。操作部30は、ユニバーサルコード35をさらに有しており、ユニバーサルコード35を介して光源装置100と制御装置120とに接続されている。
図1Aに示すように、挿入部40は、細長く、柔軟である。挿入部40は、管路部200に対して管路部200の内部を進退する。挿入部40は、挿入部40の先端部から挿入部40の基端部に向かって順に、先端硬質部41と、湾曲部43と、可撓管部45とを有する。先端硬質部41の基端部は湾曲部43の先端部に連結され、湾曲部43の基端部は可撓管部45の先端部に連結され、可撓管部45の基端部は操作部30に連結されている。
図1Aに示すように、挿入部40の可撓管部45は、挿入部40の軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメント50に区切られている。セグメント50は、実在しない仮想的な領域として機能してもよいし、実在する構造として機能してもよい。
なお可撓管部45がセグメント50に区切られているが、これに限定される必要はなく、挿入部40がセグメント50に区切られていてもよい。これにより挿入部40の剛性は、制御装置120によって独立して制御される各セグメント50の剛性によって、部分的に変更可能となる。よって、挿入部40は、管路部200の形状に従って湾曲可能となる。
電極は、内視鏡20に内蔵されている図示しない信号ケーブルを介して制御装置120に接続され、制御装置120から電力を供給される。電圧が電極を介してEPAMに印加されると、EPAMはコイルパイプの中心軸に沿って伸縮しようとする。しかしながら、EPAMは、コイルパイプによって伸縮を規制される。これにより、剛性可変部51の硬度は変化する。なお剛性可変部51の硬度は、印加される電圧の値が高くなるほど、高くなる。剛性可変部51の硬度が変化すると、これに従って剛性可変部51を内蔵するセグメント50の剛性も変化する。このように剛性可変部51は、剛性可変部51の硬度変化によってセグメント50の剛性を変化させ、セグメント50の剛性変化によって可撓管部45の剛性を部分的に変化させる。
図2Aと図2Bとに示すように挿入部40が管路部200内を進行する際に、図1Bに示すように開始指示部160は、管路部200に対する挿入部40の相対的な位置におけるセグメント50の剛性の変化を開始させる指示(以下、開始指示と称する)を制御装置120に出力する。
本実施形態では、開始指示部160は、例えば、開始指示を出力するのみであり、硬度を変化させる剛性可変部51を特定する特定指示と、剛性可変部51の硬度を指定する硬度指定指示と、硬度が変化した剛性可変部51の硬度を基に戻す指示とを出力しない。
図1Aと図1Bとに示すように制御装置120は、挿入部40に設けられる状態検出部60の検出結果を基に、挿入部40の状態を算出する状態算出部121を有する。
状態検出部60は、挿入部40の形状と捩じれといった挿入部40の状態を検出する。状態検出部60は、例えば、磁界を発生するコイルと、電磁波または超音波などを出力する出力部と、光ファイバセンサと、歪みセンサと、X線を吸収する吸収部材との少なくとも1つを有する。
図1Bに示すように、状態検出部60は、例えば有線または無線によって状態算出部121に接続されており、状態検出部60が検出した検出結果を状態算出部121に出力する。状態検出部60は、挿入装置10が駆動後、常に検出(動作)する。
図2Cに示すように、管路部200の状態の変化は、例えば、管路部200の位置が基準に対してずれることをいう、言い換えると管路部200が移動することをいう。基準とは、例えば、管路部200に挿入部40が挿入された瞬間における管路部200の状態、または所定時間における管路部200の状態をいう。管路部200の状態は、挿入部40の挿入に伴いリアルタイムで変化する。なお管路部200の状態の変化は、管路部200が挿入部40の挿入に伴い管路部200が伸縮することを含んでもよい。
挿入装置10が駆動した後、図2Aに示すように挿入部40が管路部200に挿入される。挿入装置10が駆動した後、状態検出部60は挿入部40の状態を検出する。図1Bに示すように、状態検出部60によって検出された検出結果は、状態算出部121に出力される。状態算出部121は、状態検出部60の検出結果を基に、挿入部40の状態を算出する。状態算出部121は、状態検出部60の検出結果を基に、挿入部40が挿入されている管路部200の状態及び管路部200における屈曲部201の位置をさらに算出する。図1Bと図2Aとに示すように、表示装置140は、状態算出部121によって算出された算出結果を基に、管路部200内における現状の挿入部40の状態を表示する。操作者は、表示装置140に表示される挿入部40の状態を基に、管路部200内における挿入部40の位置を監視する。
この場合、時間T0では、屈曲部201を通過するセグメント50aに設けられる剛性可変部51eの硬度が変化する。
挿入部40がさらに挿入され(挿入部40がさらに進行し)、時間が時間T0から時間T1に流れる。時間T1では、屈曲部201を通過するセグメント50bは、時間T0において屈曲部201を通過するセグメント50aではなく、時間T0において屈曲部201を通過したセグメント50aの後方に配置されているセグメントである。そしてこのセグメント50bに設けられ、剛性可変部51eよりも後方に配置されている剛性可変部51fの硬度が変化する。
同様に、セグメント50cはセグメント50bの後方に配置され、セグメント50dはセグメント50cの後方に配置されている。剛性可変部51gはセグメント50cに設けられ、剛性可変部51hはセグメント50dに設けられる。挿入部40がさらに挿入され(挿入部40がさらに進行し)、時間が時間T2,T3と経過すると、セグメント50c,50dに設けられる剛性可変部51g,51hの硬度が変化する。
これにより、剛性が変化する部位210は屈曲部201に対して相対的に変化せず、屈曲部201を通過する部位210における挿入部40の剛性が常に変化することとなる。
位置ずれに伴い、挿入部40の状態は、挿入部40が屈曲部201を含む管路部200から受ける外力によって変化する。状態検出部60は、この変化した挿入部40の状態を検出し、検出結果である挿入部40の状態を状態算出部121に出力する。状態算出部121は、挿入部40の状態を基に、屈曲部201を含む管路部200の状態を算出する。つまり、状態算出部121は、挿入部40の挿入に伴う屈曲部201を含む管路部200の状態の変化を、リアルタイムで、挿入部40の状態を基に、常に算出する。
なお制御装置120は、剛性可変部51eの硬度が初期状態に戻るように、剛性可変部51eを時間T5において制御してもよい。初期状態は、例えば、管路部200に挿入部40が挿入された瞬間における硬度を示す。また制御装置120は、時間T5における剛性可変部51eの硬度が時間T4における剛性可変部51eの硬度と異なるように、剛性可変部51eを時間T5において制御してもよい。
なお時間T6における剛性可変部51fの硬度は、制御装置120の制御によって、時間T5における硬度であってもよい、初期状態に戻ってもよいし、時間T5における硬度とは異なっていてもよい。剛性可変部51eの硬度についても同様である。
本実施形態では、挿入部40の挿入に伴い管路部200の状態が変化しても、開始指示部160から出力された開始指示が制御装置120に入力されたタイミングで、言い換えると、屈曲部201を通過するタイミングで、屈曲部201を通過する部位210における挿入部40の剛性を常に可変できる。このため本実施形態では、屈曲部201に対しても可撓管部45を容易に挿入できる。
一般的に、挿入部40が前進するに従って、可撓性が変化した部分は屈曲部201に対して相対的にずれる。このため最初に選択された挿入パターンによって挿入性が向上しても、ずれた瞬間に挿入性が悪化する可能性が生じる。しかしながら本実施形態では、制御装置120は、硬度が変化する剛性可変部51が屈曲部201を通過している剛性可変部51及びこれから屈曲部201を通過する剛性可変部51にずれるように、剛性可変部51を制御する。よって本実施形態では、屈曲部201に対しても可撓管部45を容易に挿入できる。
複数の屈曲部201が存在し、所定の挿入パターンに従って、可撓管部45の可撓性を変化させる箇所が複数存在するとする。この場合、操作者によっては、操作者の手元に経験のない挿入力量の変化が伝わる。これにより、本来は挿入部40をそのまま押し込めばよいのに挿入部40の挿入を止めてしまう可能性が生じたり、逆に本来は挿入部40の挿入を止めなければいけないのに挿入部40をさらに挿入させてしまう可能性が生じたりする。しかしながら本実施形態では、屈曲部201を通過するタイミングで、屈曲部201を通過する部位210における挿入部40の剛性を常に可変できる。よって本実施形態では、屈曲部201に対しても可撓管部45を容易に挿入できる。
この場合、時間T4において、第1屈曲部に対応する剛性可変部51eは、剛性を可変する。時間T5において、第2屈曲部が出現し、第2屈曲部に対応する剛性可変部51fは、剛性を可変する。このとき第1屈曲部に対応する剛性可変部は、時間T4における剛性可変部51eの硬度を維持する。時間T6において、第3屈曲部が出現し、第3屈曲部に対応する剛性可変部51gは、剛性を可変する。このとき第1屈曲部に対応する剛性可変部は、時間T4における剛性可変部51eの硬度を維持する。第2屈曲部に対応する剛性可変部は、時間T5における剛性可変部51fの硬度を維持する。
以下に、図3Aと図3Bとを参照して、第1の実施形態とは異なる点のみ記載する。本実施形態では、開始指示部160を第1の実施形態の開始指示部160よりも詳細に説明する。
[開始指示部160]
開始指示部160は、表示装置140に表示されている挿入部40の状態を基に操作される操作部161と、操作部161が操作された際に、開始指示を制御装置120に出力する出力部163とを有する。
本実施形態では、操作部161及び出力部163によって、挿入部40が屈曲部201を通過するリアルタイムで開始指示を確実に出力でき、屈曲部201を伸展させて苦痛を患者に与えることを確実に防止できる。
以下に、図4を参照して、第1,2の実施形態とは異なる点のみ記載する。本実施形態では、制御装置120を第1の実施形態の制御装置120よりも詳細に説明する。
[制御装置120]
制御装置120は、挿入部40が挿入されている管路部200の少なくとも1つの屈曲部201の数(以下、屈曲数と称する)を、状態算出部121の算出結果である挿入部40の状態を基に検出する屈曲数検出部123をさらに有する。屈曲数検出部123は、挿入部40の挿入作業時は常に屈曲数を検出する。屈曲数検出部123が検出を開始するタイミングは、所望である。
特定制御部125は、内視鏡20の内部に内蔵されている図示しない信号ケーブルを介して各剛性可変部51に接続されている。特定制御部125は、信号ケーブルを介して、特定した剛性可変部51に開始指示を出力し、開始指示を基に剛性可変部51を制御する。
本実施形態では、屈曲数検出部123によって確実に屈曲数を検出でき、特定制御部125によって少なくとも1つの屈曲部201に対応する剛性可変部51を全て特定できる。よって本実施形態では、少なくとも1つの屈曲部201を通過する部位210における挿入部40の剛性を確実に可変できる。このため本実施形態では、複数の屈曲部201を有する管路部200に対しても可撓管部45を容易に挿入できる。
以下に、図5Aと図5Bとを参照して、第1,2,3の実施形態とは異なる点のみ記載する。本実施形態では、制御装置120を第1の実施形態の制御装置120よりも詳細に説明する。
[制御装置120]
屈曲数が複数の場合、所定の順番で剛性可変部51の硬度が変化するように、特定制御部125は、剛性可変部51を制御する。
この順番は、例えば、図5Aに示すように、操作者に近い屈曲部201を通過するセグメント50に設けられる剛性可変部51から、操作者から離れた屈曲部201を通過するセグメント50に設けられる剛性可変部51に向かって、剛性可変部51の硬度を変化させることを示す。
図5Aに示すように、屈曲数が2の場合、操作者に近い屈曲部201aを通過するセグメント50aと、操作者から離れた屈曲部201bを通過するセグメント50bと、セグメント50a,50bに設けられる剛性可変部51a,51bとが存在する。この場合、剛性可変部51aの硬度が変化し、次に剛性可変部51bの硬度が変化する。
図5Aに示すように、屈曲数が3の場合、操作者からさらに離れた屈曲部201cを通過するセグメント50cと、セグメント50cに設けられる剛性可変部51cとがさらに存在する。この場合、剛性可変部51aの硬度が変化し、次に剛性可変部51bの硬度が変化し、次に剛性可変部51cの硬度が変化する。
図5Bに示すように、屈曲数が2の場合、剛性可変部51bの硬度が変化し、次に剛性可変部51aの硬度が変化する。
図5Bに示すように、屈曲数が3の場合、剛性可変部51cの硬度が変化し、次に剛性可変部51bの硬度が変化し、次に剛性可変部51aの硬度が変化する。
本実施形態では、剛性可変部51の硬度を所定の順番で変化させることと指定された剛性可変部51の硬度を変化させることによって、管路部200の形状と挿入部40を屈曲部201に対して通過させる状況とに応じて、屈曲部201に対して可撓管部45を最適に挿入できる。
以下に、図7を参照して、第1,2,3,4の実施形態とは異なる点のみ記載する。本実施形態では、挿入装置10を第1の実施形態の挿入装置10よりも詳細に説明する。
[挿入装置10]
制御装置120は、開始指示部160によって指示されたタイミングであり、出力部163から出力された開始指示が制御装置120に入力されたタイミングで、剛性可変部51に開始指示を出力し、開始指示を基に剛性可変部51を制御するが、これに限定される必要はない。
本実施形態の特定制御部125は、前記したタイミングに加え、挿入部40が挿入に対する推進力を失ったタイミングで、剛性可変部51に開始指示を出力し、開始指示を基に剛性可変部51を制御する。このため挿入部40の状態が、挿入部40が挿入に対する推進力を失った状態を示すスタック状態と挿入部40が挿入されている状態を示す挿入状態とのどちらであるか、を判断する判断機構180を、挿入装置10はさらに有する。
なお画像Aが画像Bに対して大きな変化があると判断機構180が判断した場合、挿入部40の状態が挿入状態であると判断機構180は判断する。判断機構180はこの判断結果を特定制御部125に出力し、この判断結果を入力された特定制御部125は、剛性可変部51が待機するように、剛性可変部51を制御する。この待機は、例えば、剛性可変部51の硬度が初期状態を維持される(剛性可変部51の硬度が初期状態に戻る)ことと、剛性可変部51の硬度が現状を維持される(変更された剛性可変部51の硬度が維持される)こととのいずれかを示す。
挿入部40がスタック状態であると判断機構180が判断した場合、屈曲数検出部123は、屈曲数の検出を開始する。
挿入部40が挿入状態であると判断機構180が判断した場合、屈曲数検出部123は、屈曲数の検出を待機する。この待機において、検出された個数は維持されることと、検出された個数は一度リセットされることとのいずれかを示す。
本実施形態では、挿入部40がスタック状態である場合に、剛性可変部51の硬度が変化する。よって本実施形態では、管路部200の形状と挿入部40を屈曲部201に対して通過させる状況とに応じて、屈曲部201に対して可撓管部45を最適に挿入できる。本実施形態では、スタック状態であるにもかかわらず挿入部40を誤って押し込むことによって腸壁を押すことを防止でき、屈曲部201の伸展を防止でき、苦痛を患者に与えることを防止できる。本実施形態では、挿入部40を押し込む力量を増加させることなく、挿入部40を安全に挿入できる。
以下に、図8Aと図8Bとを参照して、第1,2,3,4,5の実施形態とは異なる点のみ記載する。本実施形態では、第1,2,3,4,5にて説明した構成が用いられ、複数の屈曲部201が存在し、複数の屈曲部201の位置が挿入部の挿入に伴いずれても、剛性が変化する部位210が位置がずれた屈曲部201に常に追従する方法について説明する。
Claims (5)
- 軸方向に沿って並ぶ複数のセグメントを有し、管路部に挿入される挿入部と、
前記セグメント毎に設けられ、前記セグメントの剛性を変更可能な複数の剛性可変部と、
前記挿入部の形状を検出する状態検出部と、
前記挿入部が前記管路部内を進行する際の前記管路部の形状を取得し、さらに前記挿入部の前記形状と前記管路部の前記形状とに基づき前記管路部に対する前記セグメントの相対的な位置を算出する状態算出部と、
前記状態算出部によって前記管路部に対する前記相対的な位置を算出された前記セグメントに設けられている前記剛性可変部を前記管路部の前記形状に基づき制御する制御装置と、
を具備する可撓管挿入装置。 - 前記状態算出部が、前記管路部が第1の屈曲部と第2の屈曲部とを有することを検出した場合、
前記制御装置は、前記剛性可変部が前記第1の屈曲部の内部に位置する第1のセグメントの前記剛性を変更した後に前記第2の屈曲部の内部に位置する第2のセグメントの前記剛性を変更するように、前記剛性可変部を制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。 - 前記挿入部の状態が、前記挿入部が挿入に対する推進力を失った状態を示すスタック状態と前記挿入部が挿入されている状態を示す挿入状態とのどちらであるか、を判断する判断機構をさらに具備し、
前記挿入部の前記状態が前記スタック状態であると前記判断機構が判断した場合、前記制御装置は、前記剛性可変部が前記セグメントの前記剛性を変化するように、前記剛性可変部を制御し、
前記挿入部の前記状態が前記挿入状態であると前記判断機構が判断した場合、前記制御装置は、前記剛性可変部が待機するように、前記剛性可変部を制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。 - 前記状態算出部が前記管路部の屈曲部の位置ずれを検出した場合、前記制御装置は、前記位置ずれが発生した前記屈曲部を通過する前記セグメントの前記剛性を前記剛性可変部が変更するように、前記剛性可変部を制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記状態算出部が、前記管路部の複数の屈曲部のそれぞれに位置ずれが発生したことを検出した場合、前記制御装置は、前記位置ずれが発生した前記複数の屈曲部のそれぞれの内部に位置する前記複数のセグメントのそれぞれの前記剛性を所定の順番で前記剛性可変部が変更するように、前記剛性可変部を制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。
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