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

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_２と、光導通部材ＬＧ_２に設けられた複数の湾曲センサＤＰ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と、光導通部材ＬＧ_２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_ｉは、光導通部材ＬＧ_２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_ｉ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_ｉは、互いに異なる吸光特性を有している。各湾曲センサＤＰ_ｉ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_ｉ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_２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_ｉ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_２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_１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_４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_３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_１，ＬＧ_３，ＬＧ_４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_１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_２，ＬＧ_３に導く。光分岐部８５０はまた、光導通部材ＬＧ_２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_４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_２によって導光される検出光は湾曲センサＤＰ_ｉ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_２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_２の曲がりの内側に湾曲センサＤＰ_ｉがくるように光導通部材ＬＧ_２が曲げられた場合、図１１Ｂに示されるように光導通部材ＬＧ_２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_２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_２の曲がりの外側に湾曲センサＤＰ_ｉがくるように光導通部材ＬＧ_２が曲げられた場合、図１１Ｂに示されるように光導通部材ＬＧ_２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_２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_２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_１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_２，ＬＧ_３にそれぞれ出力する。

光導通部材ＬＧ_３によって導光された光は、光導通部材ＬＧ_３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_２によって導光された光は、光導通部材ＬＧ_２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_２によって導光されて光分岐部８５０に戻る。光導通部材ＬＧ_２によって導光される光は、導光される間、湾曲センサＤＰ_ｉによって、湾曲センサＤＰ_ｉ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_４に出力する。光導通部材ＬＧ_４に出力された光は、光導通部材ＬＧ_４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_ｉを通過した光であり、湾曲センサＤＰ_ｉ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_２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８７６とを有している。

記憶部８７２は、複数の湾曲センサＤＰ_ｉ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_ｉ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８７６へ送信する。

曲率演算部８７６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_ｉ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８７６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_ｉ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_ｉ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８７６によって算出された各湾曲センサＤＰ_ｉの曲率とに基づいて、複数の湾曲センサＤＰ_ｉが設けられている光導通部材ＬＧ_２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_２の形状情報を、光導通部材ＬＧ_２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１１６Ｂ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１１６Ｂ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は、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は、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１４４Ａ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１４４Ｂ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θｔｈ１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１４４Ｃ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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