JP6476293B2 - 可撓管挿入装置 - Google Patents

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Description

本発明は、可撓管挿入装置に関する。
例えば特許文献1に開示されている内視鏡システムにおいて、柔軟で細長い挿入部が大腸等の管路部に挿入され、挿入部の先端に設けられた撮像素子を用いて管路部内が観察される。
この内視鏡システムは、挿入部に設けられる可撓管部の可撓性を変化させる箇所を過去の挿入パターンを基に選択し、可撓管部の可撓性を部分的に変化させる。なお可撓性を変化させる箇所の選択は、操作者の遠隔操作によって実施される。過去の挿入パターンを基にした可撓性を変化させる箇所の選択と可撓性の部分的な変化とによって、例えば内視鏡検査における大腸に対する挿入部の挿入性を向上させ、操作者及び患者の負担を軽減させている。
特開平6−70879号公報
例えば大腸などの管路部の形状と管路部の形状に伴う挿入部の形状とは、リアルタイムに変化する。このため、可撓性を変化させる箇所は過去の挿入パターンを基に選択されているが、形状がリアルタイムで変化している状況下では、選択された挿入パターンが常に最善のものとは限らない可能性が生じる。
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。
従って、選択された挿入パターンによっては、挿入性が悪くなり、S状結腸等の屈曲部を伸展させて苦痛を患者に与える可能性が生じることもある。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、挿入部の挿入に伴い管路部の状態が変化しても、可撓管部を容易に挿入できる可撓管挿入装置を提供することを目的とする。
本発明の可撓管挿入装置の一態様は、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。
本発明によれば、挿入部の挿入に伴い管路部の状態が変化しても、可撓管部を容易に挿入できる可撓管挿入装置を提供できる。
図1Aは、本発明の第1の実施形態に係る可撓管挿入装置の概略図である。 図1Bは、剛性可変部の制御の流れを説明する図である。 図2Aは、挿入部が管路部内を進行するに従って、管路部に対する挿入部の相対的な位置におけるセグメントの剛性が変化することを説明する図である。 図2Bは、挿入部が管路部内を進行するに従って、管路部に対する挿入部の相対的な位置におけるセグメントの剛性が変化することを説明する図である。 図2Cは、屈曲部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が位置がずれた屈曲部に常に追従することを説明する図である。 図3Aは、本発明の第2の実施形態に係る可撓管挿入装置の概略図である。 図3Bは、第2の実施形態の開始指示部の構成を示し、開始指示部における制御の流れを説明する図である。 図4は、本発明の第3の実施形態の制御装置の構成を示し、制御装置における制御の流れを説明する図である。 図5Aは、本発明の第4の実施形態において、操作者に近い屈曲部を通過するセグメントに設けられる剛性可変部から、操作者から離れた屈曲部を通過するセグメントに設けられる剛性可変部に向かって、剛性可変部の硬度を変化させることを説明する図である。 図5Bは、本発明の第4の実施形態において、操作者から離れた屈曲部を通過するセグメントに設けられる剛性可変部から操作者に近い屈曲部を通過するセグメントに設けられる剛性可変部に向かって、剛性可変部の硬度を変化させることを説明する図である。 図6は、本発明の第4の実施形態の変形例において、選択された剛性可変部の硬度を変化させることを説明する図である。 図7は、本発明の第5の実施形態において、スタック状態の検出に伴う剛性可変部の制御の流れを説明する図である。 図8Aは、本発明の第6の実施形態において、複数の屈曲部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が位置がずれた屈曲部に常に追従することを説明する図である。 図8Bは、図8Aに示す挿入部が管路部内を進行するに従って、管路部に対する挿入部の相対的な位置におけるセグメントの剛性が変化することを説明する図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図2Aにおいて状態検出部60の図示を省略するように、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略している。
[第1の実施形態]
[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。
内視鏡20は、例えば大腸などの管路部200に挿入され、管路部200内を図示しない撮像ユニットによって撮像する。
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。
[内視鏡20]
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、内視鏡20は、操作者によって把持される操作部30と、管路部200に挿入される挿入部40とを有する。
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。
[剛性可変部51]
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。
各セグメント50の剛性は、制御装置120の制御によって、独立して変更可能となっている。可撓管部45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、可撓管部45は、管路部200の形状に従って湾曲可能となっている。
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。
図1Aに示すように、可撓管部45は、硬度が可変する剛性可変部51を有する。剛性可変部51は、セグメント50毎に内蔵されている。剛性可変部51は、全てのセグメント50に内蔵されてもよいし、一部のセグメント50のみに内蔵されてもよい。この場合、剛性可変部51が設けられる箇所は、少なくともセグメント50として機能する。なお1つの剛性可変部51が複数のセグメント50に渡って内蔵されてもよい。剛性可変部51は、挿入部40の軸方向に沿って、1列に並んでいてもよいし、複数列に並んでいてもよい。剛性可変部51が複数列に並んでいる場合、剛性可変部51同士は、剛性可変部51同士が可撓管部45の周方向において隣り合うように同じ位置に設けられていてもよいし、挿入部40の軸方向においてずれて設けられていてもよい。
図示はしないが、剛性可変部51は、例えば、金属線によって形成されるコイルパイプと、コイルパイプの内部に封入された導電性高分子人工筋肉(Electroactive Polymer Artificial Muscle(以下、EPAMと称する)とを有するアクチュエータにより構成されている。コイルパイプの中心軸は、挿入部40の中心軸と一致または平行に設けられている。コイルパイプは、コイルパイプの両端部に設けられた電極を有する。
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。
剛性可変部51は、EPAMの代わりに、形状記憶合金を用いてもよい。
[開始指示部160]
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。
[制御装置120]
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。
図1Aに示すように、状態検出部60は、挿入部40に内蔵されている。状態検出部60は、少なくともセグメント50毎に設けられていることが好ましく、本実施形態の場合少なくとも剛性可変部51が設けられている箇所に設けられていることが特に好ましい。
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1Aと図1Bとに示すような状態算出部121は、状態検出部60の検出結果を基に、挿入部40の形状と捩じれといった挿入部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に示すように、状態算出部121は、表示装置140に接続されている。図2A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。表示は、例えば3次元によって実施される。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の位置を監視可能となる。
管路部200内における挿入部40の位置が表示装置140を介して操作者によって監視されている状況において、図1Bと図2Bとに示すように、制御装置120は、セグメント50の剛性を変化させるために、開始指示部160から入力された開始指示と状態算出部121によって算出された管路部200における屈曲部201の位置とを基に、管路部200の屈曲部201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に設けられている剛性可変部51の硬度の変化開始を制御する。制御するタイミングは、屈曲部201の位置が算出されている状態で開始指示部160によって指示されたタイミングであり、屈曲部201の位置が算出されている状態で開始指示部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ある。制御するタイミングは後述する時間T0(図2Aと図2B参照)において開始され、制御は時間T0経過後時間T1,T2,T3(図2Aと図2B参照)と常に実施される。制御される剛性可変部51は、図2Aと図2Bとにおいて屈曲部201に位置し黒塗りされている剛性可変部51を示す。
状態算出部121は、挿入装置10が駆動後、常に算出(動作)する。
また状態算出部121は、挿入部40が管路部200内を進行する際に、状態検出部60の検出結果を基に、管路部200に生じる管路部200の状態の変化を算出する。
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。
管路部200の状態の変化に伴い、屈曲部201の状態も変化する。図2Cに示すように、屈曲部201の状態の変化は、屈曲部201の位置がずれることをいう、言い換えると屈曲部201が移動することをいう。屈曲部201の位置ずれは、例えば、屈曲部201が挿入部40によって突き上げられるまたは管路部200が伸縮することによっても発生する。
状態算出部121が管路部200の状態の変化を検出した際に、制御装置120は、状態算出部121によって算出された屈曲部201を含む管路部200の状態の変化を基に、屈曲部201を含む管路部200の状態の変化に対応するセグメント50をリアルタイムで常に検出する。言い換えると、制御装置120は、屈曲部201を含む管路部200の状態の変化を基に、位置が変化した屈曲部201を通過するセグメント50がどれであるかを検出する。検出されたセグメント50は、位置が変化した屈曲部201を通過するセグメント50である。つまり制御装置120は、位置が変化した屈曲部201を通過するセグメント50に関する情報を更新する。そして、制御装置120は、検出したセグメント50に設けられている剛性可変部51の硬度の変化をリアルタイムで常に制御する。このように管路部200に少なくとも1つ以上の屈曲部201が存在し、管路部200の状態の変化である屈曲部201の位置ずれが発生した場合、制御装置120は、位置ずれが発生した屈曲部201を通過するセグメント50に設けられている剛性可変部51の硬度の変化を制御する。
[作用]
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。
図2Aに示すように、挿入部40が管路部200の屈曲部201を通過すると、表示装置140は、状態検出部60と状態算出部121とによって、屈曲部201の形状に対応して曲がる挿入部40の形状と屈曲部201を曲がりながら通過する挿入部40を表示する。この状況は、操作者によって監視されている。
挿入部40が管路部200の屈曲部201を通過し、操作者が監視している際に、操作者が開始指示部160を操作する。図1Bに示すように、開始指示部160は、開始指示を制御装置120に出力する。
図1Bに示すように、制御装置120は、開始指示部160から入力された開始指示と状態算出部121によって算出された管路部200における屈曲部201の位置とを基に、管路部200の屈曲部201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に設けられている剛性可変部51の硬度の変化開始を制御する。
詳細には、図2Aと図2Bとに示すように、挿入部40が挿入されるに従って、硬度が変化する挿入部40の絶対的な部位(位置)は後方にずれるが、剛性が変化する挿入部40の部位210は屈曲部201に対して相対的に変化しないように、硬度が変化する剛性可変部51を制御装置120は変化させる(切り替える)。このとき制御装置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。よって挿入部40が屈曲部201を通過する際、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。部位210は、少なくとも1つのセグメント50を含んでいればよい。
図2Bに示すように、具体的には、湾曲部43から操作部30に向かって、剛性可変部51a,51b,51c,51d,51e,51f,51g,51h,51i,51j,51k,51lが順に並んでいるとする。
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。
なお挿入部40の挿入が停止している場合、硬度が変化する剛性可変部51は変化しない。言い換えると、硬度が変化する挿入部40の絶対的な部位(位置)は変化せず、管路部200の屈曲部201に対して相対的に常に同じ位置に位置する剛性可変部51の硬度が変化していることとなる。
また例えば、時間T1における剛性可変部51eの硬度の変化と剛性可変部51fの硬度の変化とにおいて、例えば、剛性可変部51eの硬度が徐々に下降し、剛性可変部51fの硬度が徐々に上昇する。上昇する割合は、下降する割合と略同一である。上昇及び下降は、段階的に実施されてもよいし、リニアに実施されてもよい。または剛性可変部51eの硬度が元の硬度に瞬時に戻ると同時に、剛性可変部51fの硬度が瞬時に上昇してもよい。この点は、時間T2,T3についても略同様である。
なお図2Cに示すように、例えば時間T4では、屈曲部201を通過するセグメント50aに設けられる黒塗りされている剛性可変部51eの硬度が変化するとする。
挿入部40が管路部200内をさらに進行し屈曲部201を通過する際、時間T5において、時間T4における管路部200の状態に対して管路部200の状態が変化したとする。これにより、時間T4における屈曲部201の位置に対して、時間T5における屈曲部201の位置がずれたとする。
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。
制御装置120は、状態算出部121によって算出された屈曲部201を含む管路部200の状態の変化を基に、屈曲部201を含む管路部200の状態の変化に対応するセグメント50bをリアルタイムで常に検出する。そして制御装置120は、検出したセグメント50bに設けられ黒塗りされている剛性可変部51fの硬度の変化をリアルタイムで常に制御する。
このため時間T5において、屈曲部201の位置がずれた際、ずれた屈曲部201を通過するセグメント50bに設けられる剛性可変部51fの硬度が変化する。
なお制御装置120がセグメント50bを検出した際、制御装置120は、変化前の屈曲部201を通過するセグメント50aに設けられている剛性可変部51eの硬度が時間T4における硬度となるように、剛性可変部51eを時間T5において制御する。
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。
次に挿入部40が管路部200内をさらに進行し屈曲部201を通過する際、時間T5における屈曲部201の位置に対して、時間T6における屈曲部201の位置がずれたとする。前記同様に、屈曲部201の位置がずれた際、ずれた屈曲部201を通過するセグメント50cに設けられる黒塗りされている剛性可変部51gの硬度が変化する。
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。
このように屈曲部201の位置が挿入部40の挿入に伴いずれた際、屈曲部201の位置ずれは、リアルタイムで、挿入部40の状態を基に、状態検出部60と状態算出部121とによって算出される。そして位置がずれた屈曲部201を通過するセグメント50a,50b,50cは制御装置120によって常に検出される。これにより剛性が変化する部位210は、位置がずれた屈曲部201に常に追従することとなる。結果として、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。なお剛性可変部51e,51f,51gの硬度は、挿入部40の状態と管路部200の状態とを基に、所望に設定可能となっている。
[効果]
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。
本実施形態では、管路部200の形状と管路部200の形状に伴う挿入部40の形状とがリアルタイムに変化している状況下であっても、過去の挿入パターンを用いるのではなく、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。
一般的に、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。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。
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。
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、挿入部40を誤って押し込んでも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。
なお屈曲部201の状態の変化は、管路部200の状態である形状の変化に伴い、最初の第1屈曲部が残り、さらに別の新しい第2屈曲部が出現することを一例として定義してもよい。
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。
[第2の実施形態]
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。
[構成]
[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。
操作部161は、表示装置140に表示される管路部200内における挿入部40の状態が操作者によって監視された状態で、所定のタイミングで操作者によって操作される。操作部161は、操作者の操作を検知する検知部でもある。
操作部161は、例えば、内視鏡20とは別体で内視鏡20の外部に設けられている。この場合、操作部161は、例えば、操作者によって操作されるフットスイッチまたはタッチパネル、または操作者が発生した例えば音声を収集するマイクなどを有する。フットスイッチは、例えば無線または有線によって制御装置120に接続されている。タッチパネルは、例えば表示装置140に設けられる。
図示はしないが、操作部161は、例えば、内視鏡20に設けられていてもよい。この場合、操作部161は、操作部30に設けられるスイッチ部33またはモーションセンサ等を有する。
[作用・効果]
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。
[第3の実施形態]
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。
[構成]
[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。
制御装置120は、開始指示が制御装置120に入力された際に、剛性を変化させるセグメント50を屈曲数検出部123の検出結果(屈曲部201の数)を基に特定し、特定したセグメント50に設けられる剛性可変部51の硬度が変化するように剛性可変部51を制御する特定制御部125をさらに有する。
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。
[作用・効果]
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。
[第4の実施形態]
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。
[構成]
[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。
順番は、例えば、図5Bに示すように、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から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に向かって、剛性可変部51の硬度を変化させることを示してもよい。
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。
この順番は、制御装置120に設けられる記録部に予め記録されている。屈曲数検出部123が複数の屈曲数を検出した際に、特定制御部125は記録部の記録されている順番に従って剛性可変部51に開始指示を出力する。
なおこの順番は、表示装置140に表示されている挿入部40の状態を基に、操作者によって任意に指定されてもよい。操作者は、例えば表示装置140に設けられるタッチパネルを操作することによって、剛性を変化させる位置の順番、詳細には硬度を変化させる剛性可変部51の順番を指定する。
[作用・効果]
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。
なお本実施形態の変形例として、剛性可変部51の硬度の変化は、順番に限定される必要はない。図6に示すように、表示装置140に表示されている挿入部40の状態を基に、指定されたセグメント50に設けられる剛性可変部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。このため操作者は、例えば表示装置140に設けられるタッチパネル等の選択部141を操作することによって、剛性を変化させる位置、詳細には硬度を変化させる剛性可変部51を選択する。
[第5の実施形態]
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。
[構成]
[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。
例えば、一定時間経過後に撮像ユニットによって撮像された画像Aが一定時間経過前に撮像された画像Bに対して大きな変化がないと判断機構180が判断した場合、挿入部40の状態がスタック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の硬度が変化するように、剛性可変部51を制御する。
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。
判断機構180は、この判断結果を屈曲数検出部123に出力してもよい。
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。
なお判断機構180は判断基準として画像を利用したが、判断基準は画像に影響される必要はない。判断機構180は、判断基準として、状態検出部60の検出結果を利用してもよい。
[作用・効果]
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。
[第6の実施形態]
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。
挿入装置10が駆動した後、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。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。
時間T0において、挿入部40は管路部200内を進行する。
時間T1において、挿入部40が屈曲部201aを通過する際、挿入部40は屈曲部201aによってスタック状態となる。この状態は、例えば判断機構180によって判断される。
時間T2において、挿入部40の挿入に伴い、時間T1における管路部200の状態に対して管路部200の状態が変化し、時間T1における屈曲部201aの位置に対して屈曲部201aの位置が微小にずれたとする。状態検出部60は、挿入部40の状態を検出し、検出結果を状態算出部121に出力する。状態算出部121は、屈曲部201aの位置の変化を、リアルタイムで、挿入部40の状態を基に、常に算出する。制御装置120は、状態算出部121によって算出された屈曲部201aの位置の変化を基に、屈曲部201aの位置の変化に対応するセグメント50aをリアルタイムで常に検出する。そして制御装置120は、検出したセグメント50aに設けられている剛性可変部51aの硬度の変化をリアルタイムで常に制御する。
このため時間T2において、屈曲部201aの位置がずれた際、ずれた屈曲部201aを通過するセグメント50aに設けられる剛性可変部51aの硬度が変化する。
時間T2以降の時間T3〜T9において、屈曲部201aを通過するセグメント50に設けられる図8Bで黒塗りされている剛性可変部51の硬度が順次変化する。このように剛性が変化する部位210aは屈曲部201aに対して相対的に変化せず、屈曲部201a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。
時間T3において、挿入部40は管路部200内をさらに進行する。このとき、屈曲部201aを通過する部位210における挿入部40の剛性が常に変化し続ける。
時間T4において、挿入部40が屈曲部201bを通過する際、挿入部40は屈曲部201bによってスタック状態となる。この状態は、例えば判断機構180によって判断される。
時間T5において、挿入部40の挿入に伴い、時間T4における管路部200の状態に対して管路部200の状態が変化し、時間T4における屈曲部201bの位置に対して屈曲部201bの位置が微小にずれたとする。状態検出部60は、挿入部40の状態を検出し、検出結果を状態算出部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201bの位置の変化を、リアルタイムで、常に算出する。制御装置120は、状態算出部121によって算出された屈曲部201bの位置の変化を基に、屈曲部201bの位置の変化に対応するセグメント50aをリアルタイムで常に検出する。そして制御装置120は、検出したセグメント50aに設けられている剛性可変部51aの硬度の変化をリアルタイムで常に制御する。
このため時間T5において、屈曲部201bの位置がずれた際、ずれた屈曲部201bを通過するセグメント50aに設けられる剛性可変部51aの硬度が変化する。
時間T5以降の時間T6〜T9において、屈曲部201bを通過するセグメント50に設けられる図8Bで黒塗りされている剛性可変部51の硬度が順次変化する。このように剛性が変化する部位210bは屈曲部201bに対して相対的に変化せず、屈曲部201bを通過する部位210bにおける挿入部40の剛性が常に変化することとなる。
時間T6において、挿入部40は管路部200内をさらに進行する。このとき、屈曲部201a,201bを通過する部位210における挿入部40の剛性が常に変化し続ける。
時間T7において、挿入部40が屈曲部201cを通過する際、挿入部40は屈曲部201cによってスタック状態となる。この状態は、例えば判断機構180によって判断される。
時間T8において、挿入部40の挿入に伴い、時間T7における管路部200の状態に対して管路部200の状態が変化し、時間T7における屈曲部201cの位置に対して屈曲部201cの位置が微小にずれたとする。状態検出部60は、挿入部40の状態を検出し、検出結果を状態算出部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201cの位置の変化を、リアルタイムで、常に算出する。制御装置120は、状態算出部121によって算出された屈曲部201cの位置の変化を基に、屈曲部201cの位置の変化に対応するセグメント50aをリアルタイムで常に検出する。そして制御装置120は、検出したセグメント50aに設けられている剛性可変部51aの硬度の変化をリアルタイムで常に制御する。
このため時間T8において、屈曲部201cの位置がずれた際、ずれた屈曲部201cを通過するセグメント50aに設けられる剛性可変部51aの硬度が変化する。
時間T8以降の時間T9において、屈曲部201cを通過するセグメント50に設けられる図8Bで黒塗りされている剛性可変部51の硬度が変化する。このように剛性が変化する部位210cは屈曲部201cに対して相対的に変化せず、屈曲部201cを通過する部位210cにおける挿入部40の剛性が常に変化することとなる。
このように、複数の屈曲部201a,201b,201cが存在し、管路部200の状態の変化である位置ずれが屈曲部201a,201b,201cそれぞれに発生した場合、制御装置120は、位置ずれが発生した屈曲部201a,201b,201cそれぞれを通過するセグメント50それぞれに設けられている剛性可変部51の硬度の変化を制御する。
これにより本実施形態では、挿入部40の挿入に伴い、複数の屈曲部201の位置がずれたとしても、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。
なお本実施形態では、例えば屈曲部201a,201bを通過するセグメント50に設けられる図8Bで黒塗りされている剛性可変部51の硬度が変化し続けるが、これに限定される必要はない。例えば第4の実施形態のように、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を制御してもよい。または表示装置140に表示されている挿入部40の状態を基に、指定されたセグメント50に設けられる剛性可変部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を制御してもよい。
なお本実施形態では、判断機構180が判断するスタック状態は、例えば、挿入部40の挿入が完全に停止した完全停止状態だけでなく、挿入部40の挿入性が低下した低下状態を含んでもよい。完全停止状態は、前記した画像Aが一定時間経過前に撮像された画像Bに対して変化が全くないことを示す。低下状態は、前記した画像Aが一定時間経過前に撮像された画像Bに対して大きな変化がないことを示す。低下状態は、例えば、挿入のし難さを示す。低下状態は、例えば挿入部40の挿入に伴い管路部200が伸展した際、伸展に伴い発生する状態を示す。低下状態における、画像Bに対する画像Aの変化の程度は例えば制御装置120によって適宜所望に設定可能である。
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

Claims (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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に記載の可撓管挿入装置。
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