JP6950079B2 - 可撓管挿入装置、挿入制御装置、および可撓管挿入装置の作動方法 - Google Patents

可撓管挿入装置、挿入制御装置、および可撓管挿入装置の作動方法 Download PDF

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Description

本発明は、対象の管路に挿入される可撓管を有する可撓管挿入装置、挿入制御装置、および可撓管挿入装置の作動方法に関する。
可撓管挿入装置のひとつとして、内視鏡を有する内視鏡装置がある。内視鏡は、対象の管路に挿入される柔軟で細長い挿入部を有している。挿入部は、撮像素子を先端部に有している。挿入部はまた、可撓管からなる軟性管を含んでいる。また、内視鏡のひとつとして、大腸への挿入を意図して設計された大腸内視鏡がある。
大腸は、肛門側から直腸・結腸・盲腸に大別され、さらに、結腸は、直腸側からS状結腸・下行結腸・横行結腸・上行結腸に区分される。一般に、S状結腸や横行結腸は腹部内で固定されておらず、容易に動く。このような腸管内に内視鏡の挿入部が挿入されると、挿入部は腸壁に沿って曲がりながら腸管内を進む。しかし、挿入部が手元側からさらに押し込まれた際に、柔軟な挿入部が腸内で力の加わる方向とは異なる方向に撓み、挿入部の先端が先に進まなくなることがある。
このような事態の解決策として、挿入部自体の曲げ剛性を高くしたり、挿入部とは異なる材質のオーバーチューブを挿入部に装着して挿入部の曲げ剛性を高くしたりすることによって、挿入したい方向に対して力を伝えやすくする技術が知られている。
しかしながら、挿入部全体の曲げ剛性を一様に変えてしまうと、腸管内の湾曲状態に合わせた挿入部の形状変更を得ることはできない。このため、挿入部が例えばS状結腸で行き詰まってS状結腸を過剰に伸ばしてしまうことがある。このような挿入部は深部への挿入には不都合である。挿入部の大腸への挿入性を向上させるため、他の技術も知られている。
日本国特公昭61−37931号公報は、内視鏡の細長い軟性管を長手方向に複数の範囲に分け、その各範囲における軟性度合いを異なる硬度に変化させる技術を開示している。
日本国特許第4009519号公報は、内視鏡の軟性管に、細径部とテーパ部と大径部を設けることによって、曲げ剛性を異ならせるとともに挿入性を向上させる技術を開示している。
日本国特開2016−7434号公報は、軸に沿って連接された複数のセグメントを有する挿入部をもつ内視鏡において、1つのセグメントが管壁から押圧を受けた場合に、連接する2つ以上のセグメントの剛性を低下させて、連接する2つ以上のセグメントの曲げ量を増大させることによって、管壁から受ける圧力を低下させる技術を開示している。
国際公開第2017/109988号は、挿入部の形状情報(曲率・曲率半径)から挿入部の屈曲を判断し、屈曲部に配置されるセグメントに対応する剛性可変部の曲げ剛性を、屈曲部が略直線化する曲げ剛性に制御する技術を開示している。
国際公開第2017/10996号は、挿入部が前進したことを検知し、挿入部の剛性を低下させる、また、挿入部が後退したことを検知し、屈曲部の剛性を略直線化する(ループを直線化する)剛性に上げる技術を開示している。
日本国特公昭61−37931号公報と日本国特許第4009519号公報は、大腸の実際の屈曲状態に応じて、挿入部の適正な箇所における曲げ剛性を適正に変化させることについて開示していない。そのため、大腸の一部では挿入性が向上したとしても、様々な屈曲状態には対応できず、深部までの挿入は困難となる。
特開2016−7434号公報と国際公開第2017/109988号と国際公開第2017/10996号は、挿入部の軟性管に座屈(屈曲)が発生したときに、座屈部分の周辺の剛性を上げることによって、挿入部を略直線にする技術を提示している。しかし、これらの文献が提示する技術は、座屈(屈曲)が発生したときの対応であり、実際の手技のような座屈後の引き戻し操作については考慮していない。そのため、座屈が発生して挿入部を一度引き戻した場合、剛性を変化させる部位の判断ができなくなる。また、座屈が発生した際に挿入部を引き戻さずに剛性を変化させた場合、急激な形状変化により腸壁への過負荷を生じて、患者の苦痛を増す恐れもある。
本発明は、座屈の発生に応じて挿入部を一度引き戻した際の挿入部の挿入性が向上された可撓管挿入装置を提供する。
可撓管挿入装置は、対象の管路に挿入される可撓管と、前記可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備えている。前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める。
挿入制御装置は、対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める。
可撓管挿入装置の作動方法は、対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を剛性制御システムによって制御することと、前記可撓管における座屈の発生を座屈検出システムによって検出することと、前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを引き操作検出システムによって検出することと、前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶装置によって記憶することと、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記剛性制御システムが、記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高めることと、を備える。
図1は、実施形態に係る可撓管挿入装置を示している。 図2は、図1に示された可撓管挿入装置の機能ブロックを示している。 図3は、図2に示された剛性制御システムの構成例における剛性可変装置と剛性制御回路を示している。 図4は、図2に示された剛性制御システムの別の構成例における剛性可変装置を示している。 図5は、図2に示された剛性制御システムの別の構成例に係る剛性制御システムを示している。 図6は、図2に示された剛性制御システムの別の構成例における剛性可変装置の基本構成を示している。 図7は、図2に示された剛性制御システムの別の構成例における剛性可変装置と剛性制御回路を模式的に示している。 図8は、図2に示された形状算出システムの構成例に係る形状算出システムを模式的に示している。 図9は、図2に示された形状算出システムの形状センサの別の構成例を示している。 図10は、図9に示されたファイバセンサを含む形状算出システムの構成を示している。 図11Aは、図10に示された形状算出システムを説明するための図であり、光導通部材の曲がりの内側に湾曲センサがくるように光導通部材が曲げられたときの光の伝達を概略的に示している。 図11Bは、図10に示された形状算出システムを説明するための図であり、光導通部材が曲げられていないときの光の伝達を概略的に示している。 図11Cは、図10に示された形状算出システムを説明するための図であり、光導通部材の曲がりの外側に湾曲センサがくるように光導通部材が曲げられたときの光の伝達を概略的に示している。 図12は、図2に示された可撓管挿入装置における挿入部の挿入支援動作における処理のフローチャートを示している。 図13は、大腸に挿入された挿入部を示している。 図14は、図2に示された座屈検出システムの構成例に係る座屈検出システムを模式的に示している。 図15は、挿入部の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。 図16は、図14に示された座屈検出システムにおける座屈発生の検出を説明するための、座屈が発生した状態における挿入部の各部の曲率を示すグラフである。 図17は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方の例を説明するための、座屈が発生した状態における挿入部の各部の曲率を示すグラフである。 図18は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方の例を説明するための図であり、座屈が発生している状態にある挿入部と、引き操作によって座屈が解消された挿入部とを示している。 図19は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方の別の例を説明するための、座屈が発生した状態における挿入部の各部の曲率を示すグラフである。 図20は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方の別の例を説明するための図であり、座屈が発生している状態にある挿入部と、引き操作によって座屈が解消された挿入部とを示している。 図21は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方のまた別の例を説明するための、座屈が発生した状態における挿入部の各部の曲率を示すグラフである。 図22は、図14に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方のまた別の例を説明するための図であり、座屈が発生している状態にある挿入部と、引き操作によって座屈が解消された挿入部とを示している。 図23は、図2に示された座屈検出システムの別の構成例に係る座屈検出システムを模式的に示している。 図24は、図23に示された座屈検出システムを説明するための図であり、大腸に挿入された挿入部と、軟性管に設定された複数のセグメントを示している。 図25は、図2に示された座屈検出システムの別の構成例に係る座屈検出システムを模式的に示している。 図26は、図25に示された座屈検出システムを説明するための図であり、大腸に挿入された挿入部と、座屈発生検出の指標となる交差角を示している。 図27は、図25に示された座屈検出システムにおける高剛性化部分の決定の仕方の例を説明するための図であり、座屈が発生している状態にある挿入部と、引き操作によって座屈が解消された挿入部と、座屈発生予想エリアとを示している。 図28は、図2に示された座屈検出システムの別の構成例に係る座屈検出システムを模式的に示している。 図29は、図28に示された座屈検出システムを説明するための図であり、挿入部の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。 図30は、図2に示された引き操作検出システムの構成例に係る引き操作検出システムを模式的に示している。 図31は、図30に示された引き操作検出システムを説明するための図であり、挿入部の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。 図32は、図30に示された引き操作検出システムを説明するための、座屈が発生している状態から座屈が解消された状態に移行する挿入部の各部の曲率を示すグラフの変化を示している。 図33は、図2に示された引き操作検出システムの別の構成例に係る引き操作検出システムを模式的に示している。 図34は、図33に示された引き操作検出システムを説明するための図であり、大腸に挿入された挿入部と、軟性管に設定された複数のセグメントを示している。 図35は、図2に示された引き操作検出システムの別の構成例に係る引き操作検出システムを模式的に示している。 図36は、図2に示された引き操作検出システムの別の構成例に係る引き操作検出システムを模式的に示している。 図37は、図36に示された引き操作検出システムを説明するための図であり、挿入部の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。 図38は、図36に示された引き操作検出システムにおける、挿入部の挿入量に基づく判定の様子を示している。
ここでは、本実施形態に係る可撓管挿入装置について、医療用内視鏡に適用した例を説明する。医療用内視鏡は、例えば、上部消化管内視鏡、大腸内視鏡、超音波内視鏡、膀胱鏡、腎盂鏡であってよい。本実施形態に係る可撓管挿入装置は、医療用内視鏡に限らず、可撓管を操作して挿入や処置などの操作を行う機器に汎用的に適用できる。そのような機器としては、例えば、カテーテルや医療用マニピュレータなどがある。さらには、本実施形態に係る可撓管挿入装置は、工業用内視鏡であってもよい。
[可撓管挿入装置10]
図1は、本実施形態に係る可撓管挿入装置10を示している。可撓管挿入装置10は、内視鏡20と、内視鏡20が接続される挿入制御装置30と、挿入制御装置30に接続される表示装置40と、挿入制御装置30に接続される入力装置50を有している。
内視鏡20は、観察対象の管路に挿入される細長い挿入部24と、挿入部24の基端部に連結された操作部22と、操作部22から延びたユニバーサルコード26とを有している。
挿入部24は、硬質に構成された硬質先端部24aと、硬質先端部24aの基端側に連結された湾曲部24bと、湾曲部24bの基端側に連結された可撓管である軟性管24cを有している。硬質先端部24aは、例えば、観察対象を照明する照明光を射出する照明光射出ユニットと、観察対象を撮像する撮像素子を内蔵されている。湾曲部24bは、操作部22を操作することによって、所望の方向に湾曲し得る。つまり、湾曲部24bは、能動的に湾曲可能に構成されている。軟性管24cは、受動的に湾曲可能に構成されている。例えば、軟性管24cは、観察対象の管路に挿入されたときに、管路の形状に倣って湾曲する。
操作部22は、軟性管24cの基端側に連結された折れ止め部22aと、折れ止め部22aの基端側に連結された把持部22bとを有している。折れ止め部22aには、挿入部24内に延びている挿通チャンネルにつながる処置具挿通口22cが設けられている。把持部22bは、湾曲部24bを湾曲操作するための湾曲操作ダイヤル22dと、送気や送水や吸引や撮影等をおこなうための複数のスイッチ22eを有している。
内視鏡20は、ユニバーサルコード26によって挿入制御装置30に接続される。ユニバーサルコード26は、挿入制御装置30に着脱可能な接続部28を有している。接続部28は、内視鏡20と挿入制御装置30の間で送受信されるデータのインターフェースとして機能する。
表示装置40は、内視鏡20による観察画像等の各種情報を表示する機器である。表示装置40は、ケーブル42を介して挿入制御装置30に接続されている。表示装置40は、これに限らないが、例えば液晶ディスプレイで構成されてよい。
入力装置50は、例えば、キーボードなどの一般的な入力用機器である。入力装置50は、ケーブル52を介して挿入制御装置30に接続されている。入力装置50には、内視鏡20を動作させるための各種指令などが入力される。入力装置50は、挿入制御装置30に設けられた操作パネルで構成されてもよい。あるいは、入力装置50は、表示装置40の表示画面を構成するタッチパネルで構成されてもよい。
挿入制御装置30は、内視鏡20を制御する機能と、入力装置50を介して種々の情報を取得する機能と、種々の情報を表示装置40に出力する機能を有している。挿入制御装置30は、例えば、コンピュータを含んでいる。つまり、挿入制御装置30は、予めプログラムされたソフトウェアに従って動作するプロセッサと、ソフトウェアや必要な情報を記憶しておく記憶装置とを含んでいる。挿入制御装置30内の後述する種々の回路(たとえば、画像処理回路76、剛性制御回路86、形状算出回路96等)は、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、挿入制御装置30内の種々の回路は、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
図2は、図1に示された可撓管挿入装置10の機能ブロックを示している。図2に示されるように、可撓管挿入装置10は、観察対象を照明するための照明システム60と、観察対象を撮像するための撮像システム70を有している。
照明システム60は、観察対象を照明するための光を射出する光源装置62と、光源装置62から射出された光を導光する導光部材64と、導光部材64によって導光された光を内視鏡20の外に射出する光射出ユニット66とを有している。
光源装置62は、挿入制御装置30の内部に配置されている。導光部材64は、内視鏡20の内部を延びている。詳しくは、導光部材64は、挿入制御装置30に着脱可能な接続部28から、ユニバーサルコード26と操作部22と挿入部24の内部を通り、硬質先端部24aまで延びている。導光部材64は、例えば、単線の光ファイバで構成されてよく、あるいは、複数の光ファイバが束ねられたバンドルファイバで構成されてよい。光射出ユニット66は、硬質先端部24aに配置されており、導光部材64と光学的に接続されている。
言い換えれば、光源装置62は、内視鏡20と協働して、詳しくは内視鏡20内の導光部材64および光射出ユニット66と協働して、照明システム60を構成している。
光源装置62から射出された光は、導光部材64に入射する。導光部材64に入射した光は、導光部材64によって導光され、光射出ユニット66に入射する。光射出ユニット66に入射した光は、光射出ユニット66によって、内視鏡20の外に射出される。内視鏡20の外に射出された光は、例えば、観察対象に照射される。観察対象に照射された光は、例えば、観察対象によって反射されたり散乱されたりする。
撮像システム70は、照明システム60によって照明された観察対象の光学像を取得する撮像素子72と、撮像素子72によって取得された観察対象の光学像の画像信号を処理する画像処理回路76とを有している。撮像素子72は、硬質先端部24aに設置されている。画像処理回路76は、挿入制御装置30の内部に配置されている。撮像素子72は、例えば撮像ケーブル74によって、画像処理回路76と電気的に接続されている。
撮像素子72によって取得された観察対象の光学像の画像信号は画像処理回路76に供給される。画像処理回路76は、供給された画像信号に対して必要な画像処理を行い、画像処理された画像信号を表示装置40に供給する。表示装置40は、供給された画像信号に従って画像を表示する。
可撓管挿入装置10はまた、挿入部24の軟性管24cの各部の剛性を制御する剛性制御システム80と、挿入部24の形状を算出する形状算出システム90とを有している。
剛性制御システム80は、複数の剛性可変装置82と、複数の剛性可変装置82を独立に制御する剛性制御回路86とを有している。複数の剛性可変装置82は、挿入部24の長手軸に沿って軟性管24cに並べて設けられている。各剛性可変装置82は、その剛性可変装置82が設けられた軟性管24cの部分の剛性を変更することが可能に構成されている。剛性制御システム80の詳細は後述する。
形状算出システム90は、挿入部24の各部の形状情報を取得する形状センサ92と、形状センサ92によって取得された挿入部24の各部の形状情報に基づいて挿入部24の全体の形状を算出する形状算出回路96とを有している。形状算出システム90の詳細は後述する。
可撓管挿入装置10はさらに、挿入部24の軟性管24cにおける座屈の発生を検出する座屈検出システム110と、座屈検出システム110が座屈の発生を検出した後に、座屈を解消させる挿入部24の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システム140とを有している。座屈検出システム110は、座屈に関する情報を記憶する記憶装置112を有している。座屈検出システム110と引き操作検出システム140の詳細は後述する。
〔剛性制御システムの構成例1〕
図3は、剛性制御システム80の構成例における剛性可変装置210と剛性制御回路250を示している。図3に示されるように、剛性可変装置210は、異なる剛性状態を取り得ることにより軟性管24cに異なる剛性を提供する機能を有しており、第1の相と第2の相の間で相が移り変わり得る形状記憶部材220と、形状記憶部材220に第1の相と第2の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる複数の誘起部材230を備えている。
形状記憶部材220は、第1の相にあるときは、外力に従って容易に変形し得る軟質状態を取り、すなわち低い弾性係数を示し、したがって、軟性管24cに比較的低い剛性を提供する。また、形状記憶部材220は、第2の相にあるときは、外力に抗してあらかじめ記憶している記憶形状を取る傾向を示す硬質状態を取り、すなわち高い弾性係数を示し、したがって、軟性管24cに比較的高い剛性を提供する。
各誘起部材230は、熱を発する性能を有している。形状記憶部材220は、誘起部材230の加熱に対して、第1の相から第2の相に相が移り変わる性質を有している。
形状記憶部材220は細長く、複数の誘起部材230は、形状記憶部材220の長手軸に沿って間隔を置いて配置されている。
形状記憶部材220は、例えば形状記憶合金から構成されていてよい。形状記憶合金は、これに限らないが、例えばNiTiを含む合金であってよい。また、形状記憶部材220は、これに限らず、形状記憶ポリマー、形状記憶ゲル、形状記憶セラミックなど、他の材料から構成されていてもよい。
誘起部材230は、例えばヒーターで構成されていてよい。つまり、誘起部材230は、それを通って流れる電流の供給に対して熱を発する性質を有していてよい。誘起部材230は、例えば電熱線、つまり電気抵抗の大きい導電性部材であってよい。また、誘起部材230は、熱を発する性能を有していればよく、ヒーターに限らず、撮像素子、ライトガイド、そのほかの素子や部材等で構成されていてもよい。さらには、誘起部材230は、化学反応によって熱を発する構造体で構成されていてもよい。
形状記憶部材220は、導電性材料から構成されていてよい。例えば、形状記憶部材220の周囲には絶縁膜242が設けられている。絶縁膜242は、形状記憶部材220と誘起部材230の間の短絡を防止する働きをする。
誘起部材230は、導電性材料から構成されていてよい。例えば、誘起部材230の周囲には絶縁膜244が設けられている。絶縁膜244は、形状記憶部材220と誘起部材230の間の短絡と、誘起部材230の隣接する部分間の短絡を防止する働きをする。
剛性制御回路250は、複数の誘起部材230をそれぞれ駆動する複数の駆動回路252を含んでいる。各駆動回路252は、電源254とスイッチ256を含んでいる。各駆動回路252は、対応の誘起部材230の両端に電気的に接続されている。各駆動回路252は、スイッチ256のオンすなわち閉じ動作に応じて、対応の誘起部材230に電流を供給し、また、スイッチ256のオフすなわち開き動作に応じて、対応の誘起部材230に対する電流の供給を停止する。誘起部材230は、電流の供給に応じて熱を発する。
形状記憶部材220は、ワイヤ状であってよい。誘起部材230は、形状記憶部材220の近くに配されている。誘起部材230は、コイル状であってよく、形状記憶部材220は、コイル状の誘起部材230の内側を通って延びていてよい。
駆動回路252のスイッチ256がオフ状態にあるとき、形状記憶部材220は、弾性係数が低い軟質状態である第1の相にある。第1の相では、形状記憶部材220は、外力に従って容易に変形する状態にある。
駆動回路252のスイッチ256がオン状態に切り換えられると、誘起部材230に電流が流れ、誘起部材230が熱を発する。その結果、形状記憶部材220は、弾性係数が高い硬質状態である第2の相に移り変わる。この第2の相では、形状記憶部材220は記憶形状を取る傾向を示す。
形状記憶部材220が第1の相にあるとき、剛性可変装置210は、比較的低い剛性を軟性管24cに提供し、軟性管24cに作用する外力すなわち形状記憶部材220を変形させ得る力に従って容易に変形する。
また、形状記憶部材220が第2の相にあるとき、剛性可変装置210は、比較的高い剛性を軟性管24cに提供し、軟性管24cに作用する外力すなわち形状記憶部材220を変形させ得る力に抗して記憶形状に戻る傾向を示す。
例えば、各誘起部材230の近くに位置している形状記憶部材220の部分の相が剛性制御回路250によって第1の相と第2の相の間で切り換えられることによって、軟性管24cの剛性が切り換えられる。複数の誘起部材230に対する電流の供給は剛性制御回路250によって独立に切り換えられることにより、形状記憶部材220の複数の部分の相が独立して切り換えられ、したがって、軟性管24cの複数の部分の剛性が独立して切り換えられる。これにより、剛性可変装置210は、所望の複雑な剛性分布を軟性管24cに提供することが可能である。
〔剛性制御システムの構成例2〕
図4は、剛性制御システム80の別の構成例における剛性可変装置310を示している。図4は、高剛性状態から低剛性状態への剛性可変装置310の剛性の切り替えの様子を示している。図4において、高剛性状態にある剛性可変装置310が上側に描かれ、低剛性状態にある剛性可変装置310が下側に描かれている。
剛性可変装置310は、装着対象である軟性管24cに異なる剛性を提供するための装置である。剛性可変装置310は、第1の長手部材320と、第2の長手部材330を備えている。第2の長手部材330は、第1の長手部材320に沿って隣接して配置されている。例えば、第1の長手部材320は外管で構成され、第2の長手部材330は、外管の内部に配置された芯部材で構成されている。例えば、外管は、軸に垂直な断面形状が環形状であり、芯部材は、軸に垂直な断面の外周が円形状である。この場合、どの方向の曲がりに対しても安定した曲げ剛性を提供する。
第1の長手部材320は、複数の高曲げ剛性部322と複数の低曲げ剛性部324を備えている。例えば、第1の長手部材320は、6つの高曲げ剛性部322と5つの低曲げ剛性部324を備えている。高曲げ剛性部322と低曲げ剛性部324は、第1の長手部材320の軸に沿って連続して交互に並んで配置されている。高曲げ剛性部322は、低曲げ剛性部324の曲げ剛性よりも高い曲げ剛性を有している。このため、第1の長手部材320は、低曲げ剛性部324の部分では比較的曲がりやすく、高曲げ剛性部322の部分では比較的曲がりにくい。
第2の長手部材330は、複数の非曲がり規制部332と複数の曲がり規制部334を備えている。例えば、第2の長手部材330は、6つの非曲がり規制部332と5つの曲がり規制部334を備えている。非曲がり規制部332と曲がり規制部334は、第2の長手部材330の軸に沿って連続して交互に並んで配置されている。曲がり規制部334は、非曲がり規制部332の曲げ剛性よりも高い曲げ剛性を有している。このため、第2の長手部材330は、非曲がり規制部332の部分では比較的曲がりやすく、曲がり規制部334の部分では比較的曲がりにくい。例えば、非曲がり規制部332は、比較的径の細い細径部で構成され、曲がり規制部334は、比較的径の太い太径部で構成される。曲がり規制部334は、例えば、端部から反対側の端部までの太さが一定である。
この剛性可変装置310では、第1の長手部材320に対する第2の長手部材330の相対位置が変更されることによって、低曲げ剛性部324における本剛性可変装置の曲げ剛性が、相対的に高い状態である高剛性状態と、相対的に低い状態である低剛性状態との間で切り替え可能である。
高剛性状態から低剛性状態への切り替えは、第1の長手部材320の軸に沿った第1の長手部材320に対する第2の長手部材330の相対移動によっておこなわれる。
高剛性状態では、第1の長手部材320の低曲げ剛性部324を含む範囲に第2の長手部材330の曲がり規制部334が配置されている。曲がり規制部334は、第1の長手部材320の低曲げ剛性部324の曲がりを規制する。このように、第2の長手部材330が、第1の長手部材320の曲がりを規制することによって、剛性可変装置310が高剛性状態すなわち硬い状態となる。
また、低剛性状態では、第1の長手部材320の低曲げ剛性部324を含む範囲に第2の長手部材330の非曲がり規制部332が配置されている。非曲がり規制部332は、曲がり規制部334と比較して、第1の長手部材320の低曲げ剛性部324の曲がりを規制する程度が低い。このため、剛性可変装置310は、低曲げ剛性部324の部分で曲がりやすい低剛性状態すなわち柔らかい状態となる。
また別の見方によれば、第1の長手部材320は、高剛性状態において、曲がり規制部334によって曲がりが規制される被規制部342を有している。被規制部342は、第1の長手部材320の第1の高曲げ剛性部322の一部344と、第1の高曲げ剛性部322に隣接する低曲げ剛性部324と、低曲げ剛性部324を第1の高曲げ剛性部322とで挟む第2の高曲げ剛性部322の一部346とを含んでいる。言い換えれば、被規制部342は、低曲げ剛性部324と、低曲げ剛性部324の一方の側たとえば図4の左側に位置する高曲げ剛性部322の一部344と、低曲げ剛性部324の他方の側たとえば図4の右側に位置する高曲げ剛性部322の一部346とを含んでいる。被規制部342の長さすなわち第1の長手部材320の軸に沿った被規制部342の寸法は、曲がり規制部334の長さすなわち第2の長手部材330の軸に沿った寸法に等しい。
被規制部342に対応する位置に曲がり規制部334があるとき、曲がり規制部334は低曲げ剛性部324の曲がりを規制する。これに対して、被規制部342に対応する位置に非曲がり規制部332があるとき、非曲がり規制部332は、被規制部342に対応する位置に曲がり規制部334があるときよりも少なく低曲げ剛性部324の曲がりを規制する。したがって、被規制部342に対応する位置に曲がり規制部334があるときには、被規制部342に対応する位置に非曲がり規制部332があるときよりも、被規制部342の領域における剛性可変装置310の曲げ剛性が高まる。
第1の長手部材320と第2の長手部材330の曲がり規制部334の間には隙間がある。この場合、高剛性状態において、被規制部342の曲がりの大きさが、特定の曲がりの大きさである規制発生点以上となったときに、曲がり規制部334が被規制部342の曲がりの拡大を規制し、被規制部342の部分の剛性可変装置310の曲げ剛性を高める。その結果、剛性可変装置310の曲げ剛性は、曲がり始めは低いままだが、曲がりが一定以上大きくなり、隙間が埋まったときに急激に剛性が高まる。
このように、第1の長手部材320と第2の長手部材330の相対移動によって、剛性可変装置310の剛性を、高剛性すなわち硬い状態と低剛性すなわち柔らかい状態の間で切り替えることができる。
低剛性状態では、第1の長手部材320は、低曲げ剛性部324において曲がりやすい。これに対して、高剛性状態では、第1の長手部材320は、低曲げ剛性部324においても曲がりにくい。したがって、剛性可変装置310における低剛性状態と高剛性状態の切り替えは、関節をロックまたはロック解除する動きと言える。
〔剛性制御システムの構成例3〕
図5は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性制御システム410を示している。図5に示すように、剛性制御システム410は、軟性管24cに装着される剛性可変装置420と、剛性可変装置420を制御する制御装置480とを有している。形状記憶部材442において、高剛性状態(硬質状態)である部位(被加熱部442a)が黒塗りで示されている。
剛性可変装置420は、軟性管24cに異なる剛性を提供し、軟性管24cの剛性を変更する。剛性可変装置420は、第1の長手部材430と、第1の長手部材430に沿って配置される第2の長手部材440と、誘起体450とを有している。例えば、第1の長手部材430は外筒であり、第2の長手部材440は第1の長手部材430の内部に配置された芯部材である。例えば、外筒の長手軸に垂直な外筒の断面形状は環形状であり、芯部材の長手軸に垂直な芯部材の断面の外周は円形状である。この場合、剛性可変装置420は、どの方向の曲がりに対しても安定した曲げ剛性を提供する。
第1の長手部材430は、相対的に曲げ剛性が高い少なくとも1つの高曲げ剛性部432と、相対的に曲げ剛性が低い少なくとも1つの低曲げ剛性部434とを有している。つまり高曲げ剛性部432の曲げ剛性は高く、低曲げ剛性部434の曲げ剛性は高曲げ剛性部432の曲げ剛性よりも低くなっている。第1の長手部材430は、高曲げ剛性部432と低曲げ剛性部434とを支持する筒状の1つの外側支持部材436をさらに有している。外側支持部材436の曲げ剛性は、高曲げ剛性部432の曲げ剛性よりも低くなっている。このため、第1の長手部材430は、低曲げ剛性部434では比較的曲がりやすく、高曲げ剛性部432では比較的曲がりにくい。
高曲げ剛性部432と低曲げ剛性部434と外側支持部材436とは、互いに対して別体である。高曲げ剛性部432は、例えば、金属製のパイプといった筒部材で構成されている。低曲げ剛性部434は、例えば、疎巻きコイルといったコイル部材で構成されている。外側支持部材436は、例えば、密着巻きコイルといったコイル部材で構成されている。高曲げ剛性部432は高い曲げ剛性を有する筒状の硬質部であり、低曲げ剛性部434と外側支持部材436とは低い曲げ剛性を有する筒状の軟質部である。
外側支持部材436は、高曲げ剛性部432と低曲げ剛性部434との内側に配置されている。外側支持部材436の外周面は、高曲げ剛性部432の内周面に接着によって固定されている。高曲げ剛性部432同士は、第1の長手部材430の長手軸方向において互いに間隔を置いて配置されている。低曲げ剛性部434は、第1の長手部材430の長手軸方向における高曲げ剛性部432同士の間の各スペースに配置されている。したがって、複数の高曲げ剛性部432と複数の低曲げ剛性部434とは、第1の長手部材430の長手軸方向において交互に配置されている。低曲げ剛性部434の端部は、端部に隣り合う高曲げ剛性部432の端部に固定されている。低曲げ剛性部434は、高曲げ剛性部432同士の間のスペースにおいて、外側支持部材436を巻回している。
外側支持部材436は、剛性可変装置420の全長に渡って延びている。外側支持部材436は、螺旋状に配置されている。例えば、外側支持部材436は、高曲げ剛性部432と低曲げ剛性部434とに対する芯材として機能する。
第2の長手部材440は、剛性可変装置420の全長に渡って延びている。第2の長手部材440は、外側支持部材436の内部に配置されている。第2の長手部材440の外周面は外側支持部材436の内周面とは接触しておらず、スペースが外側支持部材436と第2の長手部材440との間に形成されている。
第2の長手部材440は、第1の相と第2の相との間で相が熱によって移り変わり得る形状記憶部材442を少なくとも有している。形状記憶部材442の相が第1の相にあるときは、形状記憶部材442は、外力に従って容易に変形し得る低剛性状態を取り、低い弾性係数を示す。したがって、形状記憶部材442の相が第1の相にあるときは、形状記憶部材442は軟性管24cに比較的低い剛性を提供する。第1の相において、剛性可変装置420と軟性管24cとは、例えば、外力によって容易に撓むことが可能となる。
また、形状記憶部材442の相が第2の相にあるときは、形状記憶部材442は、低剛性状態よりも高い剛性を有する高剛性状態を取り、高い弾性係数を示す。したがって、形状記憶部材442の相が第2の相にあるときは、形状記憶部材442は、外力に抗してあらかじめ記憶している記憶形状を取る傾向を示す高剛性状態を取り、軟性管24cに比較的高い剛性を提供する。記憶形状は、例えば直線状であってよい。第2の相において、剛性可変装置420と軟性管24cとは、例えば、略直線状態を維持可能となる、または外力によって第1の相に比べて緩やかに撓むことが可能となる。
形状記憶部材442の曲げ剛性は、形状記憶部材442の相が第1の相のとき、高曲げ剛性部432の曲げ剛性よりも低く、低曲げ剛性部434の曲げ剛性と同一か低い。形状記憶部材442の曲げ剛性は、形状記憶部材442の相が第2の相のとき、高曲げ剛性部432の曲げ剛性と同一または低く、低曲げ剛性部434の曲げ剛性よりも高い。
低曲げ剛性部434は、導電性材料で構成されている。低曲げ剛性部434は、例えば、電熱線、つまり電気抵抗の大きい導電性部材で構成されてよい。例えば、低曲げ剛性部434の周囲には図示しない絶縁膜が設けられている。絶縁膜は、低曲げ剛性部434と外側支持部材436との間の短絡と、高曲げ剛性部432と低曲げ剛性部434との短絡とを防止する。
例えば、外側支持部材436の周囲には、図示しない絶縁膜が設けられている。絶縁膜は、低曲げ剛性部434と外側支持部材436との間の短絡と、高曲げ剛性部432と外側支持部材436との間の短絡と、外側支持部材436と形状記憶部材442との間の短絡とを防止する。
誘起体450は、制御装置480から電流の供給を受けて熱を発する性能を有している。誘起体450は、この熱を、誘起体450の周辺に配置された形状記憶部材442の一部位に伝える。そして、誘起体450は、この一部位において、第1の相と第2の相との間で形状記憶部材442の相の移り変わりを引き起こさせる。誘起体450は、第2の長手部材440の長手軸方向における第2の長手部材440の一部位の剛性を変更させる。
制御装置480は、各低曲げ剛性部434をそれぞれ独立に駆動する駆動部482を有している。駆動部482は、1つの電源と1つのスイッチとを有している。駆動部482は、配線部484を介して低曲げ剛性部434に電気的に接続されている。駆動部482は、それぞれ、スイッチのオン動作に応じて、配線部484を介して低曲げ剛性部434に電流を供給し、また、スイッチのオフ動作に応じて、低曲げ剛性部434に対する電流の供給を停止する。
低曲げ剛性部434は、制御装置480から電流の供給を受けて熱を発する性能を有している。低曲げ剛性部434の発熱量は、電流の供給量に依存する。低曲げ剛性部434は、熱によって形状記憶部材442に第1の相と第2の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる誘起体450として機能する。詳細には、低曲げ剛性部434は、外側支持部材436を介して形状記憶部材442を加熱する加熱部であるコイルヒータとして機能する。形状記憶部材442は、誘起体450として機能する低曲げ剛性部434から発生した熱によって、第1の相から第2の相に形状記憶部材442の相が移り変わる性質を有している。
剛性制御システム410は、初期状態では、駆動部482は低曲げ剛性部434に電流を供給しておらず、低曲げ剛性部434は熱を発生しておらず、形状記憶部材442と軟性管24cとは全長に渡って低剛性状態である。
駆動部482は、スイッチのオン動作に応じて、配線部484を介して低曲げ剛性部434に電流を供給する。低曲げ剛性部434は、電流の供給に応じて熱を発生する。熱は、低曲げ剛性部434から形状記憶部材442に間接的に伝達される。熱の伝達によって、形状記憶部材442の被加熱部442aの温度は上がる。被加熱部442aの相は加熱によって第1の相から第2の相に切り替わり、被加熱部442aは低剛性状態から高剛性状態に切り替わる。これによって、軟性管24cは、部分的に低剛性状態から高剛性状態に切り替わる。高剛性状態である軟性管24cの部位は、軟性管24cに作用する外力すなわち形状記憶部材442を変形させ得る力に対抗して、略直線状態を維持する。
駆動部482は、スイッチのオフ動作に応じて、低曲げ剛性部434に対する電流の供給を停止する。すると、被加熱部442aの温度は自然冷却によって下がり、被加熱部442aの相は第2の相から第1の相に切り替わり、被加熱部442aの剛性は下がる。そして、被加熱部442aが位置する軟性管24cの部位の剛性も下がる。したがって、軟性管24cは、外力によって容易に撓むことが可能となる。
このように例えば低曲げ剛性部434によって形状記憶部材442の一部位の相が第1の相と第2の相の間で切り換えられることによって、軟性管24cの一部位の剛性が切り換えられる。
〔剛性制御システムの構成例4〕
図6は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性可変装置510の基本構成を示している。図6の上段には、曲げ剛性が低い状態にある剛性可変装置510が示され、図6の下段には、曲げ剛性が高い状態にある剛性可変装置510が示されている。
剛性可変装置510は、可撓性を有するコイルパイプ514たとえば密着コイルと、コイルパイプ514の内部に延びている芯線512と、コイルパイプ514の両側に配置され、芯線512に固定された一対の固定部材520,522を備えている。
コイルパイプ514と固定部材520の間にはワッシャ516が配置されている。コイルパイプ514と固定部材522の間にはワッシャ518が配置されている。ワッシャ516,518は、芯線512に沿ったコイルパイプ514の移動を規制する働きする。ワッシャ516,518は、コイルパイプ514が芯線512から抜け落ちることを防止し、また、固定部材520,522がコイルパイプ514に食い込むことを防止する。
剛性可変装置510はまた、コイルパイプ514と固定部材520,522の間の隙間を調整する調整機構を有している。調整機構は、一対の固定部材520,522を互いに遠ざける方向に一対の固定部材520,522の少なくとも一方を引っ張る引っ張り機構で構成されている。この引っ張り機構は、ナット532と、ナット532に螺合しているリードスクリュー534と、リードスクリュー534に固定された筒体536と、筒体536に固定された蓋538と、リードスクリュー534を回転させるモーター540を有している。
芯線512は、ナット532とリードスクリュー534を貫通して延びている。固定部材522は、筒体536の内部に収容されている。モーター540は、それ自体が回転しないように、さらに、軸方向に移動可能に支持されている。モーター540によってナット532に対してリードスクリュー534を回転させることによって、リードスクリュー534は芯線512の軸に沿って移動可能となっている。
図6の上段に示された状態では、リードスクリュー534と固定部材522の間に隙間がある。この状態では、芯線512はコイルパイプ514に沿って移動可能となっている。この状態は、コイルパイプ514が曲げられたときに芯線512に引っ張り応力がかからないため、曲げ剛性が低い状態である。曲げ剛性が低い状態にある剛性可変装置510は、これが装着された軟性管24cに低い剛性を提供する。
これに対して、図6の下段に示された状態では、リードスクリュー534と固定部材522の間に隙間がない。この状態では、芯線512はコイルパイプ514に対して移動不能となっている。また、リードスクリュー534が固定部材522を押圧しており、芯線512には引っ張り応力がかかっている。この状態は、コイルパイプ514が曲げられたときに芯線512に引っ張り応力がさらにかかるため、曲げ剛性が高い状態である。曲げ剛性が高い状態にある剛性可変装置510は、これが装着された軟性管24cに高い剛性を提供する。
〔剛性制御システムの構成例5〕
図7は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性可変装置610と剛性制御回路660を模式的に示している。図7に示すように、剛性可変装置610は、コイルパイプ612と、コイルパイプ612内に封入された導電性高分子人工筋肉614と、コイルパイプ612の両端に設けられた一対の電極616とを備えている。剛性可変装置610は、コイルパイプ612の中心軸Axが軟性管24cの中心軸に一致又は平行となるように、軟性管24cに内蔵される。
剛性可変装置610の電極616は、剛性制御回路660と電気的に接続されている。剛性制御回路660は、電極616を介して導電性高分子人工筋肉614に電圧を印加する。導電性高分子人工筋肉614は、電圧が印加されることにより、コイルパイプ612の中心軸Axを中心に径を拡張しようとするが、コイルパイプ612によって導電性高分子人工筋肉614の径の拡張は規制されている。このため、剛性可変装置610は、印加される電圧値が高くなるほど、曲げ剛性が高まる。すなわち、剛性可変装置610の剛性を変化させることによって、剛性可変装置610が内蔵された軟性管24cの曲げ剛性も変化する。
〔形状算出システムの構成例1〕
形状算出システム90の構成例について説明する。図8は、本構成例に係る形状算出システム700を模式的に示している。形状算出システム700は、挿入部24の長手軸に沿って間隔を置いて内蔵された多数の位置センサ710を有している。これら多数の位置センサ710は、形状算出システム90における形状センサ92を構成している。位置センサ710は、磁気式、超音波式、光学式等のものが知られている。例えば、位置センサ710は、磁気コイルによって構成される。磁気コイルは、磁界を生成する磁界生成素子である。
図8は、位置センサ710が磁気コイルによって構成された例を示している。形状算出システム90は、位置センサ710からの信号、すなわち、磁界生成素子によって生成された磁界を受信するアンテナ730を有している。アンテナ730は、内視鏡20とは別体であり、内視鏡20の挿入部24が挿入される観察対象の周囲に固定される。アンテナ730は、形状算出回路750に接続されている。
形状算出回路750は、アンテナ730によって受信された信号すなわち磁界の情報に基づいて、アンテナに基づいて定められる座標空間における複数の位置センサ710の位置を算出する。形状算出回路750はさらに、複数の位置センサ710の位置の情報に基づいて、例えば、複数の位置センサ710の位置の座標を補間することによって、挿入部24の湾曲形状を算出する。形状算出回路750は、必要であれば、多数の位置センサ710を内蔵した挿入部24の各部の曲率を算出する曲率算出回路752を有している。
したがって、形状算出システム700は、所定の基準点に対する挿入部24の各部の空間的位置すなわち三次元位置を把握することが可能である。
〔形状算出システムの構成例2〕
図9は、形状算出システム90の形状センサ92の別の構成例を示している。この構成例では、形状センサ92は、挿入部24の長手軸に沿って設けられたファイバセンサ820で構成されている。
図10は、ファイバセンサ820を含む形状算出システム800の構成を示している。形状算出システム800は、挿入部824に組み込まれるファイバセンサ820と、ファイバセンサ820に光を供給する光源810と、ファイバセンサ820を通過した光を検出する光検出器830と、光源810からの光をファイバセンサ820に導くとともにファイバセンサ820からの光を光検出器830に導く光分岐部850と、光分岐部850に接続された反射防止部材860と、ファイバセンサ820の形状を算出する形状算出回路870を有している。
ファイバセンサ820は、光分岐部850に接続された光導通部材LGと、光導通部材LGに設けられた複数の湾曲センサDP(i=1,2,…,n)と、光導通部材LGの端部に設けられた反射部材840とを有している。
各湾曲センサDPは、光導通部材LGによって導光される光の光量を低減する物質で構成されている。複数の湾曲センサDPは、それぞれ、異なる波長の光を低減する機能を有している。つまり、異なる湾曲センサDPは、互いに異なる吸光特性を有している。各湾曲センサDPは、例えば、曲がりの方向とその曲率に応じて、その各湾曲センサDPを通過する光に対する光吸収率が変化する光吸収体で構成されている。光導通部材LGは、光ファイバで構成されており、可撓性を有している。ファイバセンサ820は、複数の湾曲センサDPが設けられた光ファイバを有するファイバセンサで構成されている。
反射部材840は、光分岐部850から光導通部材LGによって導かれた光を、光分岐部850の方向に戻すように反射する機能を有している。
光源810は、光導通部材LGを介して光分岐部850と光学的に接続されている。光検出器830は、光導通部材LGを介して光分岐部850と光学的に接続されている。反射防止部材860は、光導通部材LGを介して光分岐部850と光学的に接続されている。光導通部材LG,LG,LGは、例えば、光ファイバで構成されており、可撓性を有している。
光源810は、ファイバセンサ820に光を供給する機能を有している。光源810は、例えば、ランプ、LED、レーザダイオードなどの一般的に知られた発光素子を有している。
光分岐部850は、光源810からの光をファイバセンサ820に導くとともにファイバセンサ820からの光を光検出器830に導く。光分岐部850は、光カプラやハーフミラー等を有している。例えば、光分岐部850は、光導通部材LGを通して入力される光源810から射出された光を分割して、2本の光導通部材LG,LGに導く。光分岐部850はまた、光導通部材LGを通して入力される反射部材840からの反射光を、光導通部材LGを通して光検出器830に導く。
光検出器830は、ファイバセンサ820を通過した光を検出する機能を有している。光検出器830は、受光した光の光量を波長ごとに検出する機能、すなわち分光して検出する機能を有している。光検出器830は、所定の波長領域の光の光量を検出し、検出情報を出力する。ここで、検出情報とは、所定の波長領域における特定の波長とその波長の光の光量との関係を表す情報である。
光導通部材LGによって導光される検出光は湾曲センサDPにおいて損失される。その導光損失量は、図11Aないし図11Cに示されるように、光導通部材LGの曲がりの方向と量に応じて変化する。
例えば、図11Aに示されるように光導通部材LGの曲がりの内側に湾曲センサDPがくるように光導通部材LGが曲げられた場合、図11Bに示されるように光導通部材LGが曲げられていない場合と比較して導光損失量は小さくなる。また導光損失量は、光導通部材LGの曲がり量すなわち曲率に応じて小さくなる。
これとは逆に、図11Cに示されるように光導通部材LGの曲がりの外側に湾曲センサDPがくるように光導通部材LGが曲げられた場合、図11Bに示されるように光導通部材LGが曲げられていない場合と比較して導光損失量は大きくなる。また導光損失量は、光導通部材LGの曲がり量すなわち曲率に応じて大きくなる。
この導光損失量の変化は、光検出器830によって受光される検出光の量に反映される。すなわち、光検出器830からの検出情報に反映される。したがって、光検出器830からの検出情報を監視することによって、光導通部材LGの曲がりの方向と量を把握することができる。
図10において、光源810から射出された光は、光導通部材LGによって導光され、光分岐部850に入射する。光分岐部850は、入力した光を分割して、2本の光導通部材LG,LGにそれぞれ出力する。
光導通部材LGによって導光された光は、光導通部材LGの端部に設けられた反射防止部材860によって例えば吸収される。
光導通部材LGによって導光された光は、光導通部材LGの端部に設けられた反射部材840によって反射された後、再び光導通部材LGによって導光されて光分岐部850に戻る。光導通部材LGによって導光される光は、導光される間、湾曲センサDPによって、湾曲センサDPに対応する波長成分が損失される。
光分岐部850は、戻って来た光を分割して、一部を光導通部材LGに出力する。光導通部材LGに出力された光は、光導通部材LGによって導光されて光検出器830に入射する。光検出器830が受光する光は、湾曲センサDPを通過した光であり、湾曲センサDPの曲率に依存して変化する。
形状算出回路870は、光検出器830からの検出情報に基づいて、ファイバセンサ820の光導通部材LGの形状を算出する。
形状算出回路870は、記憶部872と、光量演算部874と、曲率演算部87とを有している。
記憶部872は、複数の湾曲センサDPの各々についての形状と波長と光量との関係を表す光量算出関係を記憶している。記憶部872はまた、複数の湾曲センサDPの各々の位置の情報等、形状算出回路870が行う演算に必要な各種情報を記憶している。
光量演算部874は、光検出器830からの検出情報から光量情報を算出し、算出した光量情報を曲率演算部87へ送信する。
曲率演算部87は、記憶部872から光量算出関係を読み出し、読み出した光量算出関係に基づいて各湾曲センサDPに対応する波長と光量との関係である光量算出値を算出する。曲率演算部87はさらに、算出した光量算出値と、光量演算部874から供給される光量情報とに基づいて、複数の湾曲センサDPの各々の曲率を算出する。
形状算出回路870は、記憶部872から各湾曲センサDPの位置の情報を読み出し、読み出した位置の情報と曲率演算部87によって算出された各湾曲センサDPの曲率とに基づいて、複数の湾曲センサDPが設けられている光導通部材LGの形状情報を算出する。形状算出回路870は、算出した光導通部材LGの形状情報を、光導通部材LGを含むファイバセンサ820が組み込まれた挿入部24の湾曲形状の情報として出力する。
したがって、形状算出システム800は、挿入部24の特定個所の三次元位置と方向を基準にして、挿入部24の各部の三次元位置を把握することが可能である。すなわち、形状算出システム800は、所定の基準位置に対する挿入部24の特定個所の三次元位置と方向を検出することにより、所定の基準位置に対する挿入部24の各部の三次元位置を把握することが可能である。
〔挿入支援動作〕
次に、可撓管挿入装置10における挿入部24の挿入支援動作について説明する。以下では、内視鏡20は大腸内視鏡であるとして、観察対象の管路は患者の大腸であるとして説明する。剛性制御システム80において、初期状態では、すべての剛性可変装置82が軟質状態に制御される。このため、軟性管24cは、最も湾曲し易い状態にある。
内視鏡20の挿入部24は、肛門から大腸内に挿入される。大腸内に挿入された挿入部24は、操作者による押し操作によって、肛門から直腸へ、続いて結腸へと押し進められる。大腸内を押し進められる挿入部24は、軟性管24cが大腸の屈曲形状に追従して湾曲しながら、大腸内を進行する。
撮像システム70の画像処理回路は、内視鏡20の挿入部24の硬質先端部24aに設けられた撮像素子72によって取得された画像信号を処理し、大腸内壁の光学像を表示装置40に表示させる。
大腸内を押し進められる挿入部24は、大腸から強い抵抗を受けることがある。この場合、さらに押し操作を続けると、強い抵抗を受けた部分よりも後方において挿入部24に座屈が発生することがある。座屈とは、大腸内に挿入部24を押し込んだにもかかわらず、硬質先端部24aが進まずに、軟性管24cの一部分が著しく屈曲する現象である。
このような場合、通常は、座屈を解消するために、大腸内に挿入された挿入部24を引き戻す引き操作が行なわれる。続いて、座屈が解消されたと推定された後、再度、押し操作をおこなって、挿入部24を大腸内に押し進める操作が試みられる。
1回の引き操作とそれに続く押し操作によって、挿入部24が大腸内をさらに奥へ押し進められることもあるが、再度の押し操作の際に座屈が再び発生することもある。その場合には、これら一連の引き操作と押し操作を繰り返しおこなうことによって、挿入部24は大腸内をさらに奥へと押し進められていく。
本実施形態に係る可撓管挿入装置10は、座屈発生後の再度の押し操作の際の座屈の発生を低減して、挿入部24の挿入を支援する挿入支援動作をおこなう。
図12は、可撓管挿入装置10における挿入部24の挿入支援動作における処理のフローチャートを示している。図12の処理は、剛性制御システム80と座屈検出システム110と引き操作検出システム140が主体となって行なわれる。図12のフローチャートは、可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能が起動された直後から、可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能が停止されるまでを表している。挿入支援動作機能の起動と停止は、例えば、操作部22のスイッチ22eによって行なわれる。
また、図13は、大腸190に挿入された挿入部24を示している。図13では、押し操作によって座屈が発生した状態が左側に示され、引き操作によって座屈が解消された状態が右側に示されている。
可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能が起動された後、座屈検出システム110は、挿入部24の軟性管24cにおける座屈の発生の監視を始める。座屈の発生の監視は、例えば、一定の時間間隔を置いて、座屈が発生している否かを検出することにより行なわれる。ステップS1において、座屈検出システム110は、軟性管24cに座屈が発生している否かを検出する。軟性管24cに座屈が発生していることが検出されなかった場合は、挿入支援動作機能の停止を判定するステップS4の処理へ進む。
ステップS1において、軟性管24cに座屈が発生していることが検出された場合は、ステップS2において、引き操作検出システム140は、挿入部24の十分な引き操作が行なわれたか否かを検出する。十分な引き操作は、座屈を解消させる挿入部24の引き操作を意味している。言い換えれば、十分な引き操作は、座屈を解消させる引き戻し量以上の引き戻し量で挿入部24を引き戻す操作を意味している。引き操作検出システム140は、さらに、十分な引き操作が完了したか否かを検出してもよい。挿入部24の十分な引き操作が行なわれたことが検出されなかった場合は、挿入支援動作機能の停止を判定するステップS4の処理へ進む。
さらに、必要であれば、座屈検出システム110は、十分な引き操作後に剛性を高める軟性管24cの部分を決定する。以下では、十分な引き操作後に剛性を高める軟性管24cの部分を、便宜上、単に高剛性化部分24ccと称する。高剛性化部分24ccは、例えば、図13に示されるように、座屈部分24caの先端側の一部分を含んでいる軟性管24cの一部分である。しかし、高剛性化部分24ccは、必ずしも、座屈部分24caの先端側の一部分を含んでいる必要はない。高剛性化部分24ccは、軟性管24cの座屈部分24caに隣接し、かつ、座屈部分24caよりも先端側に位置する部分24cdを少なくとも含んでいればよい。さらには、高剛性化部分24ccは、座屈部分24caの一部分ではなく、座屈部分24caの全体を含んでいてもよい。座屈検出システム110は、高剛性化部分24ccの情報を記憶装置112に記憶する。高剛性化部分24ccの情報は、例えば、挿入部24において高剛性化部分24ccが占める部分を示す情報である。
ステップS2において、挿入部24の十分な引き操作が行なわれたことが検出された場合は、ステップS3において、剛性制御システム80は、高剛性化部分24ccの剛性を高める。以下では、高剛性化部分24ccの剛性を高めることを、便宜上、単に高剛性化と称する。軟性管24cの高剛性化は、軟性管24cに組み込まれた剛性可変装置82を軟質状態から硬質状態に変更することによって行なわれる。
高剛性化部分24ccは、例えば、前述したように座屈検出システム110によって決定される部分である。この場合、剛性制御システム80は、座屈検出システム110内の記憶装置112に記憶されている情報に基づいて、高剛性化部分24ccの剛性を高める。具体的には、剛性制御回路86は、座屈検出システム110内の記憶装置112から高剛性化部分24ccの情報を読み出し、読み出した高剛性化部分24ccの情報に基づいて、高剛性化部分24ccに対応する剛性可変装置82を軟質状態から硬質状態に変更する。
なお、高剛性化部分24ccは、後述するように、座屈部分の位置に基づき2回目の座屈が発生する部分が予め予測される場合には、その予測に基づいて決定される部分であってもよい。この場合、例えば、座屈検出システム110は、座屈部分の位置に基づき2回目の座屈の発生が予想されるエリア内に位置する軟性管24cの部分を高剛性化部分24ccと決定し、その位置情報を剛性制御システム80へ供給し、剛性制御システム80は、座屈検出システム110から供給される位置情報に基づいて、高剛性化部分24ccの剛性を高める。
図13の右側に、引き操作によって座屈が解消された状態にある挿入部24が示されている。この状態の挿入部24においては、前回の押し操作による座屈部分24caに対応する座屈対応部分24cbの先端側の一部分を含んでいる軟性管24cの一部分の剛性が高められる。このため、引き操作に続く押し操作において、軟性管24cに座屈が発生することが抑えられる。
ステップS1において、軟性管24cに座屈が発生していることが検出されなかった場合、または、ステップS2において、挿入部24の十分な引き操作が行なわれたことが検出されなかった場合、ステップS4において、可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能の停止が指示されたか否かが判定される。この判定は、例えば、挿入制御装置30が行なう。あるいは、剛性制御システム80と座屈検出システム110と引き操作検出システム140のいずれかが行なってもよい。ステップS4において、可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能の停止が指示されていないと判定された場合は、処理はステップS1に戻る。反対に、ステップS4において、可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能の停止が指示されたと判定された場合は、挿入制御装置30は可撓管挿入装置10の挿入支援動作機能を停止させる。
これまでの説明から分かるように、可撓管挿入装置10においては、軟性管24cにおける座屈の発生が座屈検出システム110によって検出され、これに続いて、十分な引き操作が行なわれたことが引き操作検出システム140によって検出された場合に、座屈対応部分24cbの先端側の一部分を含んでいる軟性管24cの一部分である高剛性化部分24ccの剛性が剛性制御システム80によって高められる。
このため、引き操作に続く次の押し操作において、挿入部24に座屈が発生することが抑えられる。また、座屈の発生に関与しない軟性管24cの部分の剛性は、これまでどおり、低く維持される。したがって、挿入部24の挿入性が向上される。また、患者の苦痛も軽減される。
また、軟性管24cの高剛性化は、十分な引き操作によって座屈が解消され、軟性管24cが略直線状態に戻された後に行なわれる。このため、軟性管24cの高剛性化に伴う挿入部24の形状変化はほとんどない。したがって、そうしない場合に起こり得る挿入部24の高剛性化に伴う形状変化による腸壁への過負荷の発生が避けられる。
〔座屈検出システムの構成例1〕
座屈検出システム110の構成例について図14〜図16を参照しながら説明する。図14は、本構成例に係る座屈検出システム110Aを模式的に示している。座屈検出システム110Aは、軟性管24cの各部の曲率に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図15は、挿入部24の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。図15では、座屈が発生する前の状態が左側に示され、押し操作によって座屈が発生した状態が右側に示されている。図16は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。図16おいて、縦軸は曲率を表し、横軸は、挿入部24の先端からの長さを表している。以下においても曲率を示すグラフが現れるが、それらのグラフにおいても縦軸と横軸の意味は同様である。
座屈検出システム110Aは、形状算出システム90を包含している。形状算出回路96は、挿入部24の各部の曲率を算出する曲率算出回路96aを有している。曲率算出回路96aは、図8を参照して説明した形状算出システム700の曲率算出回路752、または、図10を参照して説明した形状算出システム800の曲率算出回路876に相当する。曲率算出回路96aは、挿入部24の各部の曲率を算出し、挿入部24の各部の曲率の情報を出力する。
座屈検出システム110Aは、記憶装置112に加えて、座屈判定回路114Aと、高剛性化部分決定回路116Aとを有している。座屈判定回路114Aと高剛性化部分決定回路116Aは、例えば、記憶装置112と共に、挿入制御装置30に含まれている。座屈判定回路114Aと高剛性化部分決定回路116Aは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、座屈判定回路114Aと高剛性化部分決定回路116Aは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
座屈判定回路114Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率を、座屈発生検出のしきい値Cth1と比較する。比較の結果、座屈判定回路114Aは、挿入部24のいずれかの個所の曲率がしきい値Cth1を上回っていれば、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。座屈判定回路114Aは、反対に、挿入部24のいずれの個所の曲率もしきい値Cth1を上回っていなければ、軟性管24cに座屈は発生していないと判断する。座屈判定回路114Aは、判断結果の情報を、高剛性化部分決定回路116Aと引き操作検出システム140に供給する。
図16では、範囲R1aにおいて、曲率がしきい値Cth1を上回っており、範囲R1aに対応する軟性管24cの部分が座屈部分24caである。なお、範囲R1bにおいても曲率がしきい値Cth1を上回っているが、範囲R1bは、湾曲部24bに対応しているので、座屈発生検出の対象から除外される。範囲R1bが、湾曲部24bに対応することは、挿入部24の先端からの長さから分かる。
高剛性化部分決定回路116Aは、軟性管24cに座屈が発生しているとの判断結果の情報を受けて、高剛性化部分24ccを決定する。高剛性化部分決定回路116Aは、決定した高剛性化部分24ccに関する情報たとえば位置情報を記憶装置112に記憶させる。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例1)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について図17と図18を参照しながら説明する。図17は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率を、高剛性化部分決定のしきい値Cth2と比較する。高剛性化部分決定のしきい値Cth2は、座屈発生検出のしきい値Cth1よりも小さい。比較の結果、高剛性化部分決定回路116Aは、曲率がしきい値Cth2を上回っている範囲R2に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
図18は、座屈が発生している状態にある挿入部24と、引き操作によって座屈が解消された挿入部24とを示している。図18はまた、座屈部分24caと、高剛性化部分24ccを示している。図18に示されるように、高剛性化部分24ccは、座屈部分24caまたは座屈対応部分24cbの全体を含んでいる。
ここでは、高剛性化部分決定回路116Aは、高剛性化部分決定のしきい値Cth2に基づいて高剛性化部分24ccを決定したが、最初に座屈部分24caを特定し、座屈部分24caの位置情報に基づいて高剛性化部分24ccを決定してもよい。例えば、高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率を座屈発生検出のしきい値Cth1と比較し、曲率がしきい値Cth1を上回っている挿入部24の部分を座屈部分24caと特定し、座屈部分24caの位置情報に基づいて高剛性化部分24ccを決定してもよい。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例2)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の別の例について図19と図20を参照しながら説明する。図19は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率の情報に基づいて、座屈部分24caの曲率の極大点P0と、先端側屈曲部分24ceの曲率の極大点P1を算出する。ここで、先端側屈曲部分24ceは、座屈部分24caの先端側に位置し、かつ、座屈部分24caに最も近い屈曲部分である。高剛性化部分決定回路116Aは、極大点P1に基づいて高剛性化部分24ccを決定する。例えば、高剛性化部分決定回路116Aは、極大点P1を含み、かつ、少なくとも座屈部分24caの一部を含む範囲R3に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
図20は、座屈が発生している状態にある挿入部24と、引き操作によって座屈が解消された挿入部24とを示している。図20はまた、座屈部分24caと、極大点P1に対応する点P1’と、高剛性化部分24ccを示している。図20に示されるように、高剛性化部分24ccは、極大点P1に対応する点P1’と、座屈部分24caまたは座屈対応部分24cbの先端側の一部を含んでいる。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例3)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方のまた別の例について図21と図22を参照しながら説明する。図21は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率の情報に基づいて、座屈部分24caの曲率の極大点P0と、座屈部分24caと先端側屈曲部分24ceの変曲点P2を算出する。ここで、先端側屈曲部分24ceは、座屈部分24caの先端側に位置し、かつ、座屈部分24caに最も近い屈曲部分である。高剛性化部分決定回路116Aは、変曲点P2に基づいて高剛性化部分24ccを決定する。例えば、高剛性化部分決定回路116Aは、変曲点P2を含み、かつ、少なくとも座屈部分24caの一部を含む範囲R4に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
図22は、座屈が発生している状態にある挿入部24と、引き操作によって座屈が解消された挿入部24とを示している。図22はまた、座屈部分24caと、変曲点P2に対応する点P2’と、高剛性化部分24ccを示している。図22に示されるように、高剛性化部分24ccは、変曲点P2に対応する点P2’と、座屈部分24caまたは座屈対応部分24cbの先端側の一部を含んでいる。
〔座屈検出システムの構成例2〕
座屈検出システム110の別の構成例について図23と図24を参照しながら説明する。図23は、本構成例に係る座屈検出システム110Bを模式的に示している。座屈検出システム110Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図24は、大腸に挿入された挿入部と、軟性管24cの各部として軟性管24cに設定された複数のセグメント24cn(nは自然数)を示している。
座屈検出システム110Bは、形状算出システム90を包含している。形状算出システム90は、例えば、図8を参照して説明した形状算出システム700、または、図10を参照して説明した形状算出システム800であってよい。形状算出システム90は、挿入部24の湾曲形状を算出し、挿入部24の湾曲形状の情報を出力する。挿入部24の湾曲形状の情報は、軟性管24cの各部の三次元位置情報を含んでいる。
座屈検出システム110Bは、記憶装置112に加えて、座屈判定回路114Bと、高剛性化部分決定回路116Bとを有している。座屈判定回路114Bと高剛性化部分決定回路116Bは、例えば、記憶装置112と共に、挿入制御装置30に含まれている。座屈判定回路114Bと高剛性化部分決定回路116Bは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、座屈判定回路114Bと高剛性化部分決定回路116Bは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
座屈判定回路114Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比を算出する速度比算出回路114Baを有している。速度比算出回路114Baは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。速度比算出回路114Baは、軟性管24cの各部の三次元位置情報を形状算出回路96から順次取得する。速度比算出回路114Baは、取得した軟性管24cの各部の三次元位置情報を内部の記憶装置に記憶させる。速度比算出回路114Baはまた、取得した三次元位置情報の時間変化に基づいて、軟性管24cの各部の速度を算出する。速度は、大きさと方向を有している。方向は、先端側に進行する向きを正とし、基端側に進行する向きを負とする。
軟性管24cの各部として、図24に示されるように、中心軸に沿って互いに隣接して並ぶ多数のセグメント24cn(nは自然数)を設定する。さらに、セグメント24cp,24cq,24crを設定する。p,q,rはいずれも自然数であり、p<q<rの関係を満たしている。セグメント24cpとセグメント24crは、少なくとも1つのセグメント24cqを間に挟んで位置している。セグメント24cpは、セグメント24crよりも先端側に位置している。
速度比算出回路114Baは、セグメント24cp,24crの速度Vp,Vrを算出する。挿入部24の各部は同じ向きに移動するので、速度Vp,Vrは同じ符号を取る。押し操作に対しては、速度Vp,Vrは共に正の符号を取る。速度比算出回路114Baはさらに、セグメント24cp,24crの速度比Vp/Vrを算出する。ここで、速度比は、正確には、速度の大きさの比であるが、ここでは便宜上、速度比Vp/Vrと記す。座屈が発生すると、先端側が進まないため、速度比Vp/Vrは小さくなる。
セグメント24cp,24crの組は、1つに限らない。実際的には、セグメント24cp,24crの組は、複数である。例えば、セグメント24cp,24crの複数の組は、大腸190に挿入されている軟性管24cの部分における最も先端側のセグメントを含む組と、大腸190に挿入されている軟性管24cの部分における最も基端側のセグメントを含む組と、それらの間のセグメントを含む組とを含んでいる。以下では、セグメント24cp,24crの組は、複数であるとして説明する。
座屈判定回路114Bは、セグメント24cp,24crのすべての組の速度比Vp/Vrを、座屈発生検出のしきい値Vth1と比較する。比較の結果、座屈判定回路114Bは、セグメント24cp,24crのいずれかの組において、速度比Vp/Vrがしきい値Vth1を下回っていれば、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。座屈判定回路114Bは、反対に、セグメント24cp,24crのすべての組において、速度比Vp/Vrがしきい値Vth1を下回っていなければ、軟性管24cに座屈は発生していないと判断する。座屈判定回路114Bは、判断結果の情報を、高剛性化部分決定回路116Bと引き操作検出システム140に供給する。
しきい値は、1以下の数値である。しきい値が1に近いほど、座屈発生の検出は敏感である。この場合、ほんのわずかな屈曲も座屈と判定される。反対に、しきい値が1から遠いほど、座屈発生の検出は鈍感である。この場合、相当に厳しい屈曲も座屈と判定されない。実際的には、しきい値には、実状を考慮して、適切な数値が設定される。
高剛性化部分決定回路116Bは、軟性管24cに座屈が発生しているとの判断結果の情報を受けて、高剛性化部分24ccを算出する。高剛性化部分決定回路116Bは、決定した高剛性化部分24ccに関する情報たとえば位置情報を記憶装置112に記憶させる。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について説明する。高剛性化部分決定回路116は、速度比算出回路114Baから速度比Vp/Vrの情報を取得し、取得した速度比Vp/Vrを、高剛性化部分決定のしきい値Vth2と比較する。高剛性化部分決定のしきい値Vth2は、座屈発生検出のしきい値Vth1よりも大きい。比較の結果、高剛性化部分決定回路116は、速度比Vp/Vrがしきい値Vth2を下回っている範囲に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。高剛性化部分決定のしきい値Vth2が座屈発生検出のしきい値Vth1よりも大きいことから、高剛性化部分24ccは、座屈部分24caの全体を含んでいる。
〔座屈検出システムの構成例3〕
座屈検出システム110の構成例について図25〜図27を参照しながら説明する。図25は、本構成例に係る座屈検出システム110Cを模式的に示している。座屈検出システム110Cは、軟性管24cの角度に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。
座屈検出システム110Cは、形状算出システム90を包含している。形状算出システム90は、例えば、図8を参照して説明した形状算出システム700、または、図10を参照して説明した形状算出システム800であってよい。形状算出システム90は、挿入部24の湾曲形状を算出し、挿入部24の湾曲形状の情報を出力する。挿入部24の湾曲形状の情報は、軟性管24cの各部の三次元位置情報を含んでいる。
座屈検出システム110Cは、記憶装置112に加えて、座屈判定回路114Cと、高剛性化部分決定回路116Cとを有している。座屈判定回路114Cと高剛性化部分決定回路116Cは、例えば、記憶装置112と共に、挿入制御装置30に含まれている。座屈判定回路114Cと高剛性化部分決定回路116Cは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、座屈判定回路114Cと高剛性化部分決定回路116Cは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
座屈判定回路114Cは、交差角算出回路114Caを有している。交差角算出回路114Caは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。交差角算出回路114Caは、軟性管24cの各部の三次元位置情報を形状算出回路96から順次取得する。交差角算出回路114Caは、取得した軟性管24cの各部の三次元位置情報を内部の記憶装置に記憶させる。交差角算出回路114Caはまた、取得した三次元位置情報に基づいて、座屈発生検出の指標となる交差角θを算出する。
図26は、大腸190に挿入された挿入部24を示している。図26はまた、座屈発生検出の指標となる交差角θを示している。ここで、交差角θは、図26に示されるように、軟性管24cに形成された連続する2つの屈曲部分24cs,24ctの変曲点P3における接線L1と、肛門192における軟性管24cの軸を通る直線L2との交差角である。屈曲部分24csは、屈曲部分24ctよりも先端側に位置している。ここでは、直線L2は、肛門192において軟性管24cの軸を通る直線であるが、他の個所において軟性管24cの軸を通る直線に変更されてもよい。
座屈判定回路114Cは、交差角θの時間変化が正のとき、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。座屈判定回路114Cは、反対に、交差角θの時間変化が負のとき、軟性管24cに座屈は発生していないと判断する。座屈判定回路114Cは、判断結果の情報を、高剛性化部分決定回路116Cと引き操作検出システム140に供給する。
座屈判定回路114Cは、交差角θの時間変化に基づいて座屈の発生を判断する代わりに、交差角θの大きさに基づいて座屈の発生を判断してもよい。この場合、座屈判定回路114Cは、例えば、交差角θを、座屈発生検出のしきい値θth1と比較する。比較の結果、座屈判定回路114Cは、交差角θがしきい値θth1を上回っていれば、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。
座屈判定回路114Cは、交差角θに基づいて座屈の発生を判断する代わりに、基端側の屈曲部分24ctの曲率半径に基づいて座屈の発生を判断してもよい。この場合、座屈判定回路114Cは、交差角算出回路114Caに代えて、屈曲部分24ctの曲率半径を算出する曲率半径算出回路を有している。曲率半径算出回路は、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。
座屈判定回路114Cは、屈曲部分24ctの曲率半径の時間変化が負のとき、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。座屈判定回路114Cは、反対に、屈曲部分24ctの曲率半径の時間変化が正のとき、軟性管24cに座屈は発生していないと判断する。
高剛性化部分決定回路116Cは、軟性管24cに座屈が発生しているとの判断結果の情報を受けて、高剛性化部分24ccを決定する。高剛性化部分決定回路116Cは、決定した高剛性化部分24ccに関する情報たとえば位置情報を記憶装置112に記憶させる。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について図27を参照しながら説明する。図27は、座屈が発生している状態にある挿入部24と、引き操作によって座屈が解消された挿入部24とを示している。図27はまた、座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアRsを示している。
入力装置50から高剛性化部分決定回路116Cに、座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアRsの情報が入力される。高剛性化部分決定回路116C、座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアRsを設定する。例えば、高剛性化部分決定回路116C、図27に示されるように、挿入部24の湾曲形状を表現する座標空間において、座屈発生予想エリアRsを設定する。図27には、1つの座屈発生予想エリアRsが設定された様子が描かれているが、高剛性化部分決定回路116Cは、複数の座屈発生予想エリアRsを設定してもよい。
高剛性化部分決定回路116Cは、図27の右側に示されるように、座屈が解消された挿入部24において、座屈発生予想エリアRs内に位置する軟性管24cの部分を高剛性化部分24ccと決定する。高剛性化部分24ccは、座屈対応部分24cbよりも先端側に位置する軟性管24cの部分と、座屈対応部分24cbの先端側の一部に対応する軟性管24cの部分とを含んでいる。
〔座屈検出システムの構成例4〕
座屈検出システム110の構成例について図28と図29を参照しながら説明する。図28は、本構成例に係る座屈検出システム110Dを模式的に示している。座屈検出システム110Dは、挿入部24の挿入量に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図29は、挿入部24の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。図29では、座屈が発生する前の状態が左側に示され、押し操作によって座屈が発生した状態が右側に示されている。
座屈検出システム110Dは、記憶装置112に加えて、座屈判定回路114Dと、高剛性化部分決定回路116D、挿入量計測器122Dと、位置センサ124Dとを有している。座屈判定回路114Dと高剛性化部分決定回路116Dは、例えば、挿入制御装置30に含まれている。座屈判定回路114Dと高剛性化部分決定回路116Dは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。
挿入量計測器122Dは、肛門192の近くに配置される。挿入量計測器122Dは、挿入部24の挿入量を計測する。言い換えれば、挿入量計測器122Dは、これを通過した挿入部24の長さを計測する。挿入量計測器122Dは、計測結果の挿入量情報を座屈判定回路114Dへ出力する。
位置センサ124Dは、挿入部24に設置されており、設置個所の三次元位置情報を座屈判定回路114Dへ出力する。例えば、位置センサ124Dは、軟性管24cの先端部分に設置されている。位置センサ124Dの設置位置は、これに限定されない。位置センサ124Dは、例えば、湾曲部24bの基端部に設置されてもよい。あるいは、座屈が発生する部分が予め予測される場合には、位置センサ124Dは、座屈の発生が予測される部分よりも先端側の部分に設置されればよい。
座屈判定回路114Dは、挿入量計測器122Dによる挿入量情報と、位置センサ124Dから供給される位置情報を順次取得し、取得した挿入量情報と位置情報を内部の記憶装置に記憶させる。座屈判定回路114Dは、挿入量情報と位置情報に基づいて、軟性管24cに座屈が発生しているか否かを判定する。例えば、座屈判定回路114Dは、挿入量の変化量と位置の変化量を算出し、さらに、挿入量の変化量に対する位置の変化量の比を算出する。以下では、挿入量の変化量に対する位置の変化量の比を、便宜上、位置変化/挿入量変化と記す。
座屈判定回路114Dは、算出した位置変化/挿入量変化を、座屈発生検出のしきい値と比較する。比較の結果、座屈判定回路114Dは、位置変化/挿入量変化がしきい値を下回っていれば、軟性管24cに座屈が発生していると判断する。座屈判定回路114Dは、反対に、位置変化/挿入量変化がしきい値を下回っていなければ、軟性管24cに座屈は発生していないと判断する。座屈判定回路114Dは、判断結果の情報を、高剛性化部分決定回路116Dと引き操作検出システム140に供給する。
しきい値は、1以下の数値である。しきい値が1に近いほど、座屈発生の検出は敏感である。この場合、ほんのわずかな屈曲も座屈と判断される。反対に、しきい値が1から遠いほど、座屈発生の検出は鈍感である。この場合、相当に厳しい屈曲も座屈と判断されない。実際的には、しきい値には、実状を考慮して、適切な数値が設定される。
高剛性化部分決定回路116Dは、軟性管24cに座屈が発生しているとの判断結果の情報を受けて、高剛性化部分24ccを決定する。高剛性化部分決定回路116Dは、決定した高剛性化部分24ccに関する情報たとえば位置情報を記憶装置112に記憶させる。
(高剛性化部分24ccの決定の仕方の例)
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について説明する。入力装置50から高剛性化部分決定回路116Dに、座屈が発生すると予想される軟性管24cの部分の情報が入力される。以下では、座屈が発生すると予想される軟性管24cの部分の情報を、便宜上、座屈発生予想情報と称する。座屈発生予想情報は、例えば、肛門192を基準とした一定の範囲の長さの情報である。
高剛性化部分決定回路116Dは、入力装置50から入力される座屈発生予想情報と、挿入量計測器122Dによる挿入量情報とに基づいて、高剛性化部分24ccを決定する。高剛性化部分24ccは、座屈発生予想情報に対応する軟性管24cの部分すなわち座屈発生予想部分に隣接し、かつ、座屈発生予想部分よりも先端側に位置する軟性管24cの部分を少なくとも含んでいる。
〔引き操作検出システムの構成例1〕
引き操作検出システム140の構成例について図30〜図32を参照しながら説明する。図30は、本構成例に係る引き操作検出システム140Aを模式的に示している。引き操作検出システム140Aは、軟性管24cの各部の曲率に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図31は、挿入部24の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。図31では、座屈が発生している状態が左側に示され、引き操作によって座屈が解消された状態が右側に示されている。
引き操作検出システム140Aは、形状算出システム90を包含している。形状算出回路96は、挿入部24の各部の曲率を算出する曲率算出回路96aを有している。曲率算出回路96aは、図8を参照して説明した形状算出システム700の曲率算出回路752、または、図10を参照して説明した形状算出システム800の曲率算出回路876に相当する。曲率算出回路96aは、挿入部24の各部の曲率を算出し、挿入部24の各部の曲率の情報を出力する。
引き操作検出システム140Aは、引き操作判定回路144Aを有している。引き操作判定回路144Aは、例えば、挿入制御装置30に含まれている。引き操作判定回路144Aは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、引き操作判定回路144Aは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
引き操作判定回路144Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率を、座屈解消検出のしきい値Cth3と比較する。座屈解消検出のしきい値Cth3は、座屈発生検出のしきい値Cth1よりも小さい。例えば、座屈解消検出のしきい値Cth3は、高剛性化部分決定のしきい値Cth2よりも小さい。比較の結果、引き操作判定回路144Aは、挿入部24のいずれの個所の曲率もしきい値Cth3を下回っていれば、座屈が解消されたと判断し、十分な引き操作が行なわれたと判断する。引き操作判定回路144Aは、判断結果の情報を、剛性制御回路86に供給する。剛性制御回路86は、引き操作判定回路144からの判断結果の情報を受けて、剛性可変装置82の制御を開始する。
図32は、座屈が発生している状態(実線)から座屈が解消された状態(2点鎖線)に移行する大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフの変化を示している。図32では、範囲R1aにおいては、座屈が発生している状態では、曲率がしきい値Cth1を上回っていたが、座屈が解消された状態では、曲率がしきい値Cth3を下回っている。なお、範囲R1bにおいては、座屈が解消された状態においても、曲率がしきい値Cth1を上回っているが、範囲R1bは、湾曲部24bに対応しているので、引き操作の検出の対象から除外される。範囲R1bが、湾曲部24bに対応することは、挿入部24の先端からの長さから分かる。
〔引き操作検出システムの構成例2〕
引き操作検出システム140の構成例について図33と図34を参照しながら説明する。図33は、本構成例に係る引き操作検出システム140Bを模式的に示している。引き操作検出システム140Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図34は、大腸に挿入された挿入部と、軟性管24cの各部として軟性管24cに設定された複数のセグメント24cn(nは自然数)を示している。
引き操作検出システム140Bは、形状算出システム90を包含している。形状算出システム90は、例えば、図8を参照して説明した形状算出システム700、または、図10を参照して説明した形状算出システム800であってよい。形状算出システム90は、挿入部24の湾曲形状を算出し、挿入部24の湾曲形状の情報を出力する。挿入部24の湾曲形状の情報は、軟性管24cの各部の三次元位置情報を含んでいる。
引き操作検出システム140Bは、引き操作判定回路144Bを有している。引き操作判定回路144Bは、例えば、挿入制御装置30に含まれている。引き操作判定回路144Bは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、引き操作判定回路144Bは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
引き操作判定回路144Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比を算出する速度比算出回路144Baを有している。速度比算出回路144Baは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。速度比算出回路144Baは、軟性管24cの各部の三次元位置情報を形状算出回路96から順次取得する。速度比算出回路144Baは、取得した軟性管24cの各部の三次元位置情報を内部の記憶装置に記憶させる。速度比算出回路144Baはまた、取得した三次元位置情報の時間変化に基づいて、軟性管24cの各部の速度を算出する。速度は、大きさと方向を有している。方向は、先端側に進行する向きを正とし、基端側に進行する向きを負とする。
軟性管24cの各部として、図34に示されるように、中心軸に沿って互いに隣接して並ぶ多数のセグメント24cn(nは自然数)を設定する。さらに、セグメント24cp,24cq,24crを設定する。p,q,rはいずれも自然数であり、p<q<rの関係を満たしている。セグメント24cpとセグメント24crは、少なくとも1つのセグメント24cqを間に挟んで位置している。セグメント24cpは、セグメント24crよりも先端側に位置している。
速度比算出回路144Baは、セグメント24cp,24crの速度Vp,Vrを算出する。挿入部24の各部は同じ向きに移動するので、速度Vp,Vrは同じ符号を取る。引き操作に対しては、速度Vp,Vrは共に負の符号を取る。速度比算出回路144Baはさらに、セグメント24cp,24crの速度比Vp/Vrを算出する。ここで、速度比は、正確には、速度の大きさの比であるが、ここでは便宜上、速度比Vp/Vrと記す。
セグメント24cp,24crの組は、1つに限らない。実際的には、セグメント24cp,24crの組は、複数である。例えば、セグメント24cp,24crの複数の組は、大腸190に挿入されている軟性管24cの部分における最も先端側のセグメントを含む組と、大腸190に挿入されている軟性管24cの部分における最も基端側のセグメントを含む組と、それらの間のセグメントを含む組とを含んでいる。以下では、セグメント24cp,24crの組は、複数であるとして説明する。
引き操作判定回路144Bは、セグメント24cp,24crのすべての組の速度比Vp/Vrを、座屈解消検出のしきい値Vth3と比較する。座屈解消検出のしきい値Vth3は、座屈発生検出のしきい値Vth1よりも大きい。例えば、座屈解消検出のしきい値Vth3は、高剛性化部分決定のしきい値Vth2よりも大きい。比較の結果、引き操作判定回路144Bは、セグメント24cp,24crのすべての組において、VpまたはVrの符号が負、かつ、速度比Vp/Vrがしきい値Vth3を上回っていれば、軟性管24cの座屈が解消されたと判断し、十分な引き操作が行なわれたと判断する。引き操作判定回路144Bは、判断結果の情報を、剛性制御回路86に供給する。剛性制御回路86は、引き操作判定回路144からの判断結果の情報を受けて、剛性可変装置82の制御を開始する。
しきい値は、1以下の数値である。しきい値が1に近いほど、座屈発生の検出は敏感である。この場合、ほんのわずかな屈曲も座屈と判定される。反対に、しきい値が1から遠いほど、座屈発生の検出は鈍感である。この場合、相当に厳しい屈曲も座屈と判定されない。実際的には、しきい値には、実状を考慮して、適切な数値が設定される。
〔引き操作検出システムの構成例3〕
引き操作検出システム140の構成例について図35を参照しながら説明する。図35は、本構成例に係る引き操作検出システム140Cを模式的に示している。引き操作検出システム140Cは、軟性管24cの角度に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。
引き操作検出システム140Cは、形状算出システム90を包含している。形状算出システム90は、例えば、図8を参照して説明した形状算出システム700、または、図10を参照して説明した形状算出システム800であってよい。形状算出システム90は、挿入部24の湾曲形状を算出し、挿入部24の湾曲形状の情報を出力する。挿入部24の湾曲形状の情報は、軟性管24cの各部の三次元位置情報を含んでいる。
引き操作検出システム140Cは、引き操作判定回路144Cを有している。引き操作判定回路144Cは、例えば、挿入制御装置30に含まれている。引き操作判定回路144Cは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。あるいは、引き操作判定回路144Cは、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
引き操作判定回路144Cは、交差角算出回路144Caを有している。交差角算出回路144Caは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。交差角算出回路144Caは、軟性管24cの各部の三次元位置情報を形状算出回路96から順次取得する。交差角算出回路144Caは、取得した軟性管24cの各部の三次元位置情報を内部の記憶装置に記憶させる。交差角算出回路144Caはまた、取得した三次元位置情報に基づいて、座屈解消検出の指標となる交差角θを算出する。交差角θは、図26を参照して説明した通りである。
引き操作判定回路144Cは、交差角θを、座屈解消検出のしきい値θth2と比較する。座屈解消検出のしきい値θth2は、座屈発生検出のしきい値θthよりも小さい。比較の結果、引き操作判定回路144Cは、交差角θがしきい値θth2を下回っていれば、座屈が解消されたと判断し、十分な引き操作が行なわれたと判断する。引き操作判定回路144Cは、判断結果の情報を、剛性制御回路86に供給する。剛性制御回路86は、引き操作判定回路144からの判断結果の情報を受けて、剛性可変装置82の制御を開始する。
〔引き操作検出システムの構成例4〕
引き操作検出システム140の構成例について図36〜図38を参照しながら説明する。図36は、本構成例に係る引き操作検出システム140Dを模式的に示している。引き操作検出システム140Dは、挿入部24の挿入量に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図37は、挿入部24の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。図37では、座屈が発生している状態が左側に示され、引き操作によって座屈が解消された状態が右側に示されている。
引き操作検出システム140Dは、引き操作判定回路144Dと、挿入量計測器142Dを有している。引き操作判定回路144Dは、例えば、挿入制御装置30に含まれている。引き操作判定回路144Dは、例えば、プロセッサと記憶装置との組み合わせによって構成される。
挿入量計測器142Dは、肛門192の近くに配置される。挿入量計測器142Dは、挿入部24の挿入量を計測する。言い換えれば、挿入量計測器142Dは、これを通過した挿入部24の長さを計測する。挿入量計測器142Dは、計測結果の挿入量情報を引き操作判定回路144Dへ出力する。
引き操作判定回路144Dは、挿入量計測器142Dによる挿入量情報を順次取得し、取得した挿入量情報を内部の記憶装置に記憶させる。引き操作判定回路144Dは、挿入量情報に基づいて、十分な引き操作が行なわれたか否かを判定する。図38は、挿入部24の挿入量に基づく判定の様子を示している。図38では、引き操作前の挿入部24の挿入量が左側に示され、引き操作後の挿入部24の挿入量が右側に示されている。引き操作判定回路144Dは、挿入部24の挿入量が、しきい値Lthよりも大きく減少したとき、十分な引き操作が行なわれたと判断する。引き操作判定回路144Dは、判断結果の情報を、剛性制御回路86に供給する。剛性制御回路86は、引き操作判定回路144Dからの判断結果の情報を受けて、剛性可変装置82の制御を開始する。
なお、本願発明は、上記実施形態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種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

Claims (32)

  1. 対象の管路に挿入される可撓管と、
    前記可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、
    前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、
    前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、
    前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、
    前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める、可撓管挿入装置。
  2. 前記引き操作検出システムは、前記引き操作が完了したことを検出し、
    前記剛性制御システムは、前記引き操作が完了したことが検出されたとき、前記高剛性化部分の剛性を高める、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  3. 前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出するまでの間は、前記剛性制御システムは前記可撓管の剛性を高めない、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  4. 前記剛性制御システムは、複数の剛性可変装置と、前記複数の剛性可変装置を独立に制御する剛性制御回路とを備え、前記複数の剛性可変装置は、前記可撓管の長手軸に沿って並べて前記可撓管に設けられており、各剛性可変装置は、その剛性可変装置が設けられた前記可撓管の部分の剛性を変更することが可能である、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  5. 前記可撓管の形状を算出する形状算出システムを備えており、
    前記座屈検出システムは、前記形状算出システムによって算出された前記可撓管の形状の情報に基づいて、前記高剛性化部分を決定する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  6. 前記形状算出システムは、前記可撓管の各部の形状情報を取得する形状センサと、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の全体の形状を算出する形状算出回路を備えている、請求項5に記載の可撓管挿入装置。
  7. 前記形状センサは、前記可撓管の長手軸に沿って並べて配置された複数の湾曲センサを有し、各湾曲センサは、その湾曲センサが設けられた前記可撓管の部分の湾曲を検出し、 前記形状算出回路は、前記湾曲センサによって検出される前記可撓管の各部の曲率の情報に基づいて、前記可撓管の前記形状を算出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  8. 前記形状センサは、前記可撓管の長手軸に沿って並べて配置された複数の位置センサを有し、各位置センサは、その位置センサが設けられた前記可撓管の部分の位置を検出し、 前記形状算出回路は、前記位置センサによって検出される前記可撓管の各部の位置の情報に基づいて、前記可撓管の前記形状を算出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  9. 前記座屈検出システムは、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の各部の曲率を算出し、前記曲率に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  10. 前記座屈検出システムは、前記可撓管のいずれかの個所の曲率が、座屈発生検出のしきい値を上回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
  11. 前記座屈検出システムは、前記曲率が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい高剛性化部分決定のしきい値を上回っている範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
  12. 前記座屈検出システムは、前記座屈部分の先端側に位置し、かつ、前記座屈部分に最も近い屈曲部分の曲率の極大点を算出し、前記極大点に基づいて前記高剛性化部分を決定する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
  13. 前記座屈検出システムは、前記極大点を含み、かつ、少なくとも前記座屈部分の一部を含む範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項12に記載の可撓管挿入装置。
  14. 前記座屈検出システムは、前記座屈部分の先端側に位置し、かつ、前記座屈部分に最も近い屈曲部分と、前記座屈部分との変曲点を算出し、前記変曲点に基づいて前記高剛性化部分を決定する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
  15. 前記座屈検出システムは、前記変曲点を含み、かつ、少なくとも前記座屈部分の一部を含む範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項14に記載の可撓管挿入装置。
  16. 前記引き操作検出システムは、前記座屈部分の曲率が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい座屈解消検出のしきい値を下回ったとき、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
  17. 前記座屈検出システムは、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の各部の速度を算出し、互いに離間した前記可撓管の2個所の速度比を算出し、前記速度比に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  18. 前記座屈検出システムは、前記可撓管の2個所のいずれかの速度比が、座屈発生検出のしきい値を下回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項17に記載の可撓管挿入装置。
  19. 前記座屈検出システムは、前記速度比が、前記座屈発生検出のしきい値よりも大きい高剛性化部分決定のしきい値を下回っている部分に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項18に記載の可撓管挿入装置。
  20. 前記引き操作検出システムは、前記可撓管の2個所のすべての速度比が、前記座屈発生検出のしきい値よりも大きい座屈解消検出のしきい値を上回っていれば、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項18に記載の可撓管挿入装置。
  21. 前記座屈検出システムは、前記可撓管に形成された連続する2つの屈曲部分の変曲点における接線と、前記管路の所定の位置における前記可撓管の軸を通る直線との交差角を算出し、前記交差角に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  22. 前記座屈検出システムは、前記交差角の時間変化が正のとき、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項21に記載の可撓管挿入装置。
  23. 前記座屈検出システムは、前記交差角が、座屈発生検出のしきい値を上回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項21に記載の可撓管挿入装置。
  24. 前記引き操作検出システムは、前記交差角が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい座屈解消検出のしきい値を下回っていれば、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項23に記載の可撓管挿入装置。
  25. 前記座屈検出システムは、前記可撓管に形成された連続する2つの屈曲部分の基端側の屈曲部分の曲率半径を算出し、前記曲率半径に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
  26. 前記座屈検出システムは、前記曲率半径の時間変化が負のとき、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項25に記載の可撓管挿入装置。
  27. 前記座屈検出システムは、前記可撓管の挿入量を計測するとともに前記可撓管の所定の部分の位置を検出し、前記挿入量と前記位置に基づいて、前記座屈の発生を検出する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  28. 前記座屈検出システムは、前記座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアを設定し、前記座屈が解消された前記可撓管において、前記座屈発生予想エリア内に位置する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
  29. 前記引き操作検出システムは、前記可撓管の挿入量を計測し、前記挿入量がしきい値よりも大きく減少したときに、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  30. 前記高剛性化部分は、前記座屈部分に対応する前記可撓管の部分をさらに含む、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
  31. 対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、
    前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、
    前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、
    前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、
    前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める、挿入制御装置。
  32. 対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を剛性制御システムによって制御することと、
    前記可撓管における座屈の発生を座屈検出システムによって検出することと、
    前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを引き操作検出システムによって検出することと、
    前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶装置によって記憶することと、
    前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記剛性制御システムが、記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高めることと、
    を備える可撓管挿入装置の作動方法。
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