JP7085028B2 - 可撓管挿入装置、内視鏡システム、および可撓管挿入装置の作動方法 - Google Patents

可撓管挿入装置、内視鏡システム、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、可撓管挿入装置、内視鏡システム、および可撓管挿入装置の作動方法に関するものである。
内視鏡観察においては、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入するための挿入操作が行われる。また、医療分野の内視鏡観察においては、例えば、被検体内に挿入された挿入部の挿入操作を支援するための技術が従来提案されている。
具体的には、国際公開第２０１７／０１０９９８７号には、可撓管部を有する細長な挿入部が設けられた内視鏡と、当該可撓管部の曲げ剛性を予め区切られたセグメント単位で制御するように構成された挿入制御装置と、を備えた内視鏡装置が開示されている。
ここで、被検体内における屈曲部位の通過または当該被検体内において発生した座屈の解消を目的として挿入部の曲げ剛性を増加させる場合には、当該曲げ剛性の増加に応じて生じる力が当該被検体内の局所領域に対して集中的に加えられることを極力防ぐことが望ましい。
しかし、国際公開第２０１７／０１０９９８７号には、前述の観点を考慮しつつ可撓管部の曲げ剛性を制御するための具体的な手法について特に開示等されていない。そのため、国際公開第２０１７／０１０９９８７号に開示された構成によれば、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性が低下するおそれがある、という課題が生じている。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性を向上させることが可能な可撓管挿入装置、内視鏡システム、および可撓管挿入装置の作動方法を提供することを目的としている。
本発明の一態様の可撓管挿入装置は、可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、前記挿入部の少なくとも一部の範囲に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成された剛性可変機構と、前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記剛性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、を有し、 前記剛性可変機構は、前記剛性制御部の制御に応じ、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うように構成されている。
本発明の一態様の内視鏡システムは、可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、前記挿入部の少なくとも一部の範囲に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させること ができるように構成された剛性可変機構と、を備える内視鏡と、前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記剛 性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、を有し、前記剛性可変機構は、前記剛性制御部の制御に応じ、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うように構成されている。
本発明の一態様の可撓管挿入装置の作動方法は、可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、前記挿入部の少なくとも一部の範囲 に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに 、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成された剛性可変機構 と、前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記 剛性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、を有する可撓管挿入装置の作動方法であって、前記剛性制御部の制御により、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を、前記剛性可変機構に行わせる。
実施形態に係る可撓管挿入装置を含む内視鏡システムの要部の構成を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡システムの具体的な構成を説明するためのブロック図。 第１の実施形態に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図。 被検者の内部に挿入された挿入部において座屈が発生している場合の一例を示す図。 被検者の内部に挿入された挿入部が屈曲部位を通過する場合の一例を示す図。 第１の実施形態の変形例に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図。 被検者の内部に挿入された挿入部において座屈が発生している場合の一例を示す図。 被検者の内部に挿入された挿入部が屈曲部位を通過する場合の一例を示す図。 第２の実施形態に係る内視鏡システムの具体的な構成を説明するためのブロック図。 第２の実施形態に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図。 第２の実施形態に係る剛性可変機構の動作を説明するための図。 第２の実施形態に係る剛性可変機構の動作を説明するための図。 第２の実施形態の変形例に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するためのブロック図。 第２の実施形態の変形例に係る剛性可変機構の構成を説明するための図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施形態）
図１から図６Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るものである。
内視鏡システム１は、例えば、図１に示すように、内視鏡１０と、光源装置２０と、本体装置３０と、挿入形状検出装置４０と、入力装置５０と、表示装置６０と、を有して構成されている。
内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１１と、挿入部１１の基端側に設けられた操作部１２と、操作部１２から延設されたユニバーサルコード１３と、を有して構成されている。また、内視鏡１０は、ユニバーサルコード１３の端部に設けられているスコープコネクタ１３Ａを介し、光源装置２０に対して着脱自在に接続されるように構成されている。また、内視鏡１０は、スコープコネクタ１３Ａから延出した電気ケーブル１４の端部に設けられている電気コネクタ１４Ａを介し、本体装置３０に対して着脱自在に接続されるように構成されている。また、挿入部１１、操作部１２及びユニバーサルコード１３の内部には、光源装置２０から供給される照明光を伝送するためのライトガイド（不図示）が設けられている。
挿入部１１は、可撓性及び細長形状を有して構成されている。また、挿入部１１は、硬質の先端部１１Ａと、湾曲自在に形成された湾曲部１１Ｂと、可撓性を有する長尺な可撓管部１１Ｃと、を先端側から順に設けて構成されている。また、先端部１１Ａ、湾曲部１１Ｂ及び可撓管部１１Ｃの内部には、本体装置３０から供給されるコイル駆動信号に応じた磁界を発生する複数のソースコイルを挿入部１１の長手方向に沿って所定の間隔で配置したソースコイル群１１３（図１では不図示）が設けられている。
先端部１１Ａには、挿入部１１の内部に設けられたライトガイドにより伝送された照明光を被写体へ出射するための照明窓（不図示）が設けられている。また、先端部１１Ａには、本体装置３０から供給される撮像制御信号に応じた動作を行うとともに、照明窓を経て出射される照明光により照明された被写体を撮像して撮像信号を出力するように構成された撮像部１１１（図１では不図示）が設けられている。撮像部１１１は、例えば、カラーＣＣＤ等のイメージセンサを有して構成されている。
湾曲部１１Ｂは、操作部１２に設けられたアングルノブ１２１の操作に応じて湾曲することができるように構成されている。
可撓管部１１Ｃにおける所定の範囲に相当する剛性可変範囲の内部には、本体装置３０の制御に応じて当該剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成された剛性可変機構１１２（図１では不図示）が、挿入部１１の長手方向に沿って設けられている。なお、以降においては、説明の便宜上、「曲げ剛性」を単に「剛性」として適宜略記するものとする。また、本実施形態においては、前述の剛性可変範囲が挿入部１１の少なくとも一部の範囲に設けられていればよい。また、剛性可変機構１１２の具体的な構成等については、後程説明する。
操作部１２は、ユーザが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部１２には、挿入部１１の長手軸に対して交差する上下左右の４方向に湾曲部１１Ｂを湾曲させるための操作を行うことができるように構成されたアングルノブ１２１が設けられている。また、操作部１２には、ユーザの入力操作に応じた指示を行うことが可能な１つ以上のスコープスイッチ１２２が設けられている。
光源装置２０は、例えば、１つ以上のＬＥＤまたは１つ以上のランプを光源として有して構成されている。また、光源装置２０は、挿入部１１が挿入される被検体内を照明するための照明光を発生するとともに、当該照明光を内視鏡１０へ供給することができるように構成されている。また、光源装置２０は、本体装置３０から供給されるシステム制御信号に応じて照明光の光量を変化させることができるように構成されている。
本体装置３０は、ケーブル１５を介し、挿入形状検出装置４０に対して着脱自在に接続されるように構成されている。また、本体装置３０は、ケーブル１６を介し、挿入力装置５０に対して着脱自在に接続されるように構成されている。本体装置３０は、ケーブル１７を介し、表示装置６０に対して着脱自在に接続されるように構成されている。また、本体装置３０は、入力装置５０及びスコープスイッチ１２２からの指示に応じた動作を行うように構成されている。また、本体装置３０は、内視鏡１０から出力される撮像信号に基づいて内視鏡画像を生成するとともに、当該生成した内視鏡画像を表示装置６０に表示させるための動作を行うように構成されている。また、本体装置３０は、内視鏡１０及び光源装置２０の動作を制御するための様々な制御信号を生成して出力するように構成されている。また、本体装置３０は、挿入形状検出装置４０から出力される挿入形状情報（後述）等に基づき、剛性可変機構１１２の駆動状態を制御するように構成されている。
挿入形状検出装置４０は、挿入部１１に設けられたソースコイル群１１３から発せられる磁界を検出するとともに、当該検出した磁界の強度に基づいてソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々の位置を取得するように構成されている。また、挿入形状検出装置４０は、前述のように取得した複数のソースコイル各々の位置に基づいて挿入部１１の挿入形状を算出するとともに、当該算出した挿入形状を示す挿入形状情報を生成して本体装置３０へ出力するように構成されている。
入力装置５０は、例えば、マウス、キーボード及びタッチパネル等のような、ユーザにより操作される１つ以上の入力インターフェースを有して構成されている。また、入力装置５０は、ユーザの操作に応じた指示を本体装置３０へ出力することができるように構成されている。
表示装置６０は、例えば、液晶モニタ等を有して構成されている。また、表示装置６０は、本体装置３０から出力される内視鏡画像等を画面上に表示することができるように構成されている。
本体装置３０は、図２に示すように、画像処理部３０１と、剛性制御部３０２と、制御部３０３と、を有して構成されている。図２は、第１の実施形態に係る内視鏡システムの具体的な構成を説明するためのブロック図である。
画像処理部３０１は、制御部３０３から出力されるシステム制御信号に応じ、内視鏡１０から出力される撮像信号に対して所定の処理を施すことにより内視鏡画像を生成するとともに、当該生成した内視鏡画像を表示装置６０へ出力するように構成されている。
剛性制御部３０２は、挿入形状検出装置４０から出力される挿入形状情報に基づき、剛性可変機構１１２の駆動状態を制御するための動作を行うように構成されている。なお、剛性制御部３０２の具体的な構成等については、後程説明する。
制御部３０３は、撮像部１１１の撮像動作を制御するための撮像制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部３０３は、ソースコイル群１１３に含まれる各ソースコイルを駆動させるためのコイル駆動信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部３０３は、入力装置５０及びスコープスイッチ１２２からの指示に応じた動作を行わせるためのシステム制御信号を生成するとともに、当該生成したシステム制御信号を光源装置２０及び画像処理部３０１のうちの少なくとも一方へ出力するように構成されている。
本実施形態においては、本体装置３０の各部が、個々の電子回路として構成されていてもよく、または、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路における回路ブロックとして構成されていてもよい。また、本実施形態においては、例えば、本体装置３０が１つ以上のプロセッサ（ＣＰＵ等）を具備して構成されていてもよい。
挿入形状検出装置４０は、図２に示すように、受信アンテナ４０１と、挿入形状情報取得部４０２と、を有して構成されている。
受信アンテナ４０１は、例えば、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々から発せられる磁界を３次元的に検出するための複数のコイルを有して構成されている。また、受信アンテナ４０１は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々から発せられる磁界を検出するとともに、当該検出した磁界の強度に応じた磁界検出信号を生成して挿入形状情報取得部４０２へ出力するように構成されている。
挿入形状情報取得部４０２は、受信アンテナ４０１から出力される磁界検出信号に基づき、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々の位置を取得するように構成されている。また、挿入形状情報取得部４０２は、前述のように取得した複数のソースコイル各々の位置に基づいて挿入部１１の挿入形状を算出するとともに、当該算出した挿入形状を示す挿入形状情報を生成して剛性制御部３０２へ出力するように構成されている。
具体的には、挿入形状情報取得部４０２は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々の位置として、例えば、挿入部１１が挿入される被検体の所定の位置（肛門等）が原点または基準点となるように仮想的に設定された空間座標系における複数の３次元座標値を取得する。また、挿入形状情報取得部４０２は、挿入部１１の挿入形状を算出するための処理として、例えば、前述のように取得した複数の３次元座標値を補間するための補間処理を行う。
本実施形態においては、挿入形状検出装置４０の各部が、電子回路として構成されていてもよく、または、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路における回路ブロックとして構成されていてもよい。また、本実施形態においては、例えば、挿入形状検出装置４０が１つ以上のプロセッサ（ＣＰＵ等）を具備して構成されていてもよい。
ここで、本実施形態における剛性可変機構１１２及び剛性制御部３０２の具体的な構成等について、図３を参照しつつ説明する。図３は、第１の実施形態に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図である。
剛性可変機構１１２は、図３に示すように、コイルヒータ１１４と、形状記憶部材１１５と、を有するアクチュエータとして構成されている。
コイルヒータ１１４は、例えば、ニクロム線等のような熱伝導率の高い巻線を円筒状に巻回することにより形成されている。また、コイルヒータ１１４は、挿入部１１における剛性可変範囲全体に相当する１つのセグメントの中央部から両端部へ向かう方向において巻線密度が漸次減少するようなコイル形状を有している。また、コイルヒータ１１４の中央部は、剛性可変機構１１２の中央部、すなわち、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に位置合わせされた状態で配置されている。また、コイルヒータ１１４の表面には、絶縁膜１１４Ａが設けられている。また、コイルヒータ１１４の両端は、剛性制御部３０２の駆動回路３０４（後述）に対して電気的に接続されている。また、コイルヒータ１１４は、剛性制御部３０２の制御に応じて発熱するように構成されている。
形状記憶部材１１５は、例えば、ニッケルチタン等の形状記憶合金を含む細長の部材として形成されている。また、形状記憶部材１１５は、コイルヒータ１１４の内部空間に挿通された状態で配置されている。また、形状記憶部材１１５は、コイルヒータ１１４から発せられる熱に応じて弾性を変化させることができるように構成されている。具体的には、形状記憶部材１１５は、例えば、コイルヒータ１１４から発せられる熱により、少なくとも常温よりも高い温度ＴＮ以上に加熱された場合に、予め記憶された形状に相当する直線形状に復帰するための復元力を有する高弾性状態になるように構成されている。また、形状記憶部材１１５は、例えば、コイルヒータ１１４から熱が発せられていない等の要因により、温度ＴＮ以上に加熱されていない場合に、予め記憶された形状に相当する直線形状に復帰するための復元力を有しない低弾性状態になるように構成されている。また、形状記憶部材１１５の表面のうちの少なくともコイルヒータ１１４に囲まれている部分には、絶縁膜１１５Ａが設けられている。
剛性制御部３０２は、図３に示すように、駆動回路３０４と、メモリ３０５と、制御回路３０６と、を有して構成されている。
駆動回路３０４は、コイルヒータ１１４の両端に対して電気的に接続されている。また、駆動回路３０４は、コイルヒータ１１４を駆動させるための駆動電流を生成する電源３０４Ａと、電源３０４Ａに対して直列接続されているとともに制御回路３０６の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるスイッチ３０４Ｂと、を有して構成されている。
メモリ３０５には、制御回路３０６によるスイッチ３０４Ｂの制御に用いられる剛性制御情報が格納されている。具体的には、メモリ３０５には、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲を示す情報と、剛性可変機構１１２の制御用に算出される所定のパラメータに対応する閾値を示す情報と、を含む剛性制御情報が格納されている。
制御回路３０６は、メモリ３０５から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、スイッチ３０４Ｂをオン状態またはオフ状態に設定するための制御を行うように構成されている。
すなわち、本実施形態に係る可撓管挿入装置は、挿入部１１と、剛性可変機構１１２と、剛性制御部３０２と、を有して構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１１２は、剛性制御部３０２の制御に応じ、挿入部１１における剛性可変範囲の曲げ剛性を当該剛性可変範囲の中央部から両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１１２は、挿入部１１における剛性可変範囲全体を１つのセグメントＰＧとして曲げ剛性を変化させることができるように構成されているとともに、剛性制御部３０２の制御に応じ、当該１つのセグメントＰＧの中央部の曲げ剛性を高めた後に、当該１つのセグメントＰＧの両端部へ向かって順次曲げ剛性を高めるような動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性制御部３０２は、メモリ３０５から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を剛性可変機構１１２に対して行うことができるように構成されている。
続いて、本実施形態の作用について説明する。
術者等のユーザは、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、例えば、被検者の肛門から腸管内へ挿入部１１を挿入するための操作を行う。そして、このようなユーザの操作に伴い、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々から磁界が発せられ、当該磁界の強度に応じた磁界検出信号が受信アンテナ４０１から出力される。
挿入形状情報取得部４０２は、受信アンテナ４０１から出力される磁界検出信号に基づき、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々の位置を取得する。また、挿入形状情報取得部４０２は、前述のように取得した複数のソースコイル各々の位置に基づいて腸管内における挿入部１１の挿入形状を算出するとともに、当該算出した挿入形状を示す挿入形状情報を生成して剛性制御部３０２へ出力する。
制御回路３０６は、メモリ３０５から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１における剛性可変範囲を特定し、当該特定した剛性可変範囲の曲率ＣＶＡを算出するとともに、当該算出した曲率ＣＶＡが閾値ＴＶＡ以上であるか否かを判定する。すなわち、このような場合には、挿入部１１における剛性可変範囲の曲率ＣＶＡに対応する閾値ＴＶＡが剛性制御情報に含まれている。
制御回路３０６は、例えば、曲率ＣＶＡが閾値ＴＶＡ未満であるとの判定結果を得た場合に、スイッチ３０４Ｂをオフ状態に設定するための制御を行う。そして、このような制御回路３０６の制御によれば、電源３０４Ａにより生成された駆動電流がコイルヒータ１１４に印加されず、形状記憶部材１１５が低弾性状態になるため、挿入部１１における剛性可変範囲の剛性が低くなる。
制御回路３０６は、曲率ＣＶＡが閾値ＴＶＡ以上であるとの判定結果を得た場合に、スイッチ３０４Ｂをオン状態に設定するための制御を行う。換言すると、制御回路３０６は、挿入部１１における剛性可変範囲全体に相当する１つのセグメントの曲率ＣＶＡが閾値ＴＶＡ以上であるとの判定結果を得た場合に、コイルヒータ１１４を発熱させるための制御を行う。そして、このような制御回路３０６の制御に応じ、電源３０４Ａにより生成された駆動電流がコイルヒータ１１４に印加される。
ここで、本実施形態によれば、コイルヒータ１１４における巻線の疎密に起因し、形状記憶部材１１５のうちのコイルヒータ１１４の中央部から発せられる熱により加熱される部分が、形状記憶部材１１５のうちのコイルヒータ１１４の両端部から発せられる熱により加熱される部分よりも先に低弾性状態から高弾性状態に遷移する。
そのため、本実施形態によれば、形状記憶部材１１５がコイルヒータ１１４から発せられる熱に応じて低弾性状態から高弾性状態へ遷移する際に生じる復元力を、剛性可変機構１１２の中央部から挿入部１１の先端部へ向かう方向と、剛性可変機構１１２の中央部から挿入部１１の基端部へ向かう方向と、の２つの方向に対して略同時に発生させることができる。従って、本実施形態によれば、前述の復元力の発生に伴う剛性の変化が前述の２つの方向に対して略同時に発生することに起因し、被検者に対して過度な負荷を与えることなく、当該被検者の内部において座屈した挿入部１１を効率的に直線化することができるとともに、挿入部１１の剛性可変範囲のうちの当該被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性を高めることができる。
具体的には、本実施形態によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１において図４Ａに示すような座屈が発生した場合に、挿入部１１を効率的に直線化することができる。また、本実施形態によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１が図４Ｂに示すような屈曲部位を通過する場合に、挿入部１１の剛性可変範囲の略全体が当該屈曲部位の先端側に位置している状態で剛性可変機構１１２の剛性を高めることにより、挿入部１１の推進性を向上させることできる。そして、このような場合には、剛性可変機構１１２のうちの被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性の増加に伴い、挿入部１１のうちの当該屈曲部位の先端側に位置している部分の形状が直線形状に近づくように変形する。従って、本実施形態によれば、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性を向上させることができる。図４Ａは、被検者の内部に挿入された挿入部において座屈が発生している場合の一例を示す図である。図４Ｂは、被検者の内部に挿入された挿入部が屈曲部位を通過する場合の一例を示す図である。
なお、本実施形態によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲の曲率半径ＣＲＡに対応する閾値ＴＲＡが剛性制御情報に含まれていてもよい。そして、このような場合において、曲率半径ＣＲＡが閾値ＴＲＡ以下であるとの判定結果が得られた場合にスイッチ３０４Ｂをオン状態に設定するための制御（コイルヒータ１１４を発熱させるための制御）が行われるとともに、当該曲率半径ＣＲＡが当該閾値ＴＲＡより大きいとの判定結果が得られた場合にスイッチ３０４Ｂをオフ状態に設定するための制御が行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、挿入形状情報取得部４０２から制御部３０３へ挿入形状情報が出力され、当該挿入形状情報を用いて挿入部１１の挿入形状を可視化した挿入形状画像を生成させるための制御が制御部３０３により行われ、当該挿入形状画像と内視鏡画像とを併せて表示装置６０に表示させるための処理が画像処理部３０１により行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、挿入部１１（可撓管部１１Ｃ）における剛性を変化させるための指示が入力装置５０またはスコープスイッチ１２２において行われたことが制御部３０３により検出された際に、当該指示に応じてスイッチ３０４Ｂをオン状態またはオフ状態に設定するための制御が制御回路３０６により行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、挿入部１１の挿入形状を示す挿入形状情報が、挿入部１１に設けられたソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々から発せられる磁界の検出結果に応じて取得されるものに限らず、例えば、挿入部１１に設けられたライトガイドから漏れる光の検出結果に応じて取得されるものであってもよく、または、挿入部１１に設けられた複数の超音波振動子各々から発せられる超音波の検出結果に応じて取得されるものであってもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、制御回路３０６が、画像処理部３０１により生成された内視鏡画像に基づき、被検体内に挿入されている挿入部１１の先端部が当該被検体内の所定の部位に到達したことを検出した際に、スイッチ３０４Ｂをオフ状態からオン状態に切り替えるための制御を行うようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、制御回路３０６が、アングルノブ１２１の操作状態と、被検体内への挿入部１１の挿入量と、に基づき、当該被検体内に挿入されている挿入部１１の先端部が当該被検体内の所定の部位に到達したことを検出した際に、スイッチ３０４Ｂをオフ状態からオン状態に切り替えるための制御を行うようにしてもよい。
また、本実施形態は、適宜の変形を加えることにより、挿入部１１における剛性可変範囲を１つのセグメントとして剛性を変化させることが可能な剛性可変機構１１２が設けられている場合に限らず、例えば、当該剛性可変範囲を複数のセグメントに区切った状態でセグメント毎に剛性を変化させることが可能な剛性可変機構が設けられている場合に対しても適用することができる。具体的には、本実施形態は、剛性可変機構１１２の代わりに、例えば、図５に示すような３つのコイルヒータ１４１、１４２及び１４３を有する剛性可変機構１３２が可撓管部１１Ｃの所定の範囲（剛性可変範囲）に設けられている場合に対しても適用することができる。このような本実施形態の変形例に係る構成等について、以下に説明する。なお、以降においては、簡単のため、既述の構成または動作等を適用可能な部分に関する具体的な説明を適宜省略するものとする。図５は、第１の実施形態の変形例に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図である。
剛性可変機構１３２は、図５に示すように、コイルヒータ１４１、１４２及び１４３と、形状記憶部材１４４と、を有するアクチュエータとして構成されている。
コイルヒータ１４１は、例えば、ニクロム線等のような熱伝導率の高い巻線を円筒状に巻回することにより形成されている。また、コイルヒータ１４１は、巻線密度が略一定のコイル形状に形成されている。また、コイルヒータ１４１は、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、コイルヒータ１４２よりも挿入部１１の先端部に近い位置に位置合わせされた状態で配置されている。また、コイルヒータ１４１は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちの１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＡ（図示省略）の近傍に設けられている。また、コイルヒータ１４１の表面には、絶縁膜１４１Ａが設けられている。また、コイルヒータ１４１の両端は、剛性制御部３２２の駆動回路３３１（後述）に対して電気的に接続されている。また、コイルヒータ１４１は、剛性制御部３２２の制御に応じて発熱するように構成されている。
コイルヒータ１４２は、例えば、ニクロム線等のような熱伝導率の高い巻線を円筒状に巻回することにより形成されている。また、コイルヒータ１４２は、巻線密度が略一定のコイル形状に形成されている。また、コイルヒータ１４２は、コイルヒータ１４１とコイルヒータ１４３との間に配置されている。また、コイルヒータ１４２は、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に配置されている。具体的には、コイルヒータ１４２の中央部は、剛性可変機構１３２の中央部に位置合わせされた状態で配置されている。また、コイルヒータ１４２は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちのソースコイルＳＡよりも挿入部１１の基端側に配置された１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＢ（図示省略）の近傍に設けられている。また、コイルヒータ１４２の表面には、絶縁膜１４２Ａが設けられている。また、コイルヒータ１４２の両端は、剛性制御部３２２の駆動回路３３２（後述）に対して電気的に接続されている。また、コイルヒータ１４２は、剛性制御部３２２の制御に応じて発熱するように構成されている。
コイルヒータ１４３は、例えば、ニクロム線等のような熱伝導率の高い巻線を円筒状に巻回することにより形成されている。また、コイルヒータ１４３は、巻線密度が略一定のコイル形状を有している。また、コイルヒータ１４３は、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、コイルヒータ１４２よりも挿入部１１の基端部に近い位置に位置合わせされた状態で配置されている。また、コイルヒータ１４３は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちのソースコイルＳＢよりも挿入部１１の基端側に配置された１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＣ（図示省略）の近傍に設けられている。また、コイルヒータ１４３の表面には、絶縁膜１４３Ａが設けられている。また、コイルヒータ１４３の両端は、剛性制御部３２２の駆動回路３３３（後述）に対して電気的に接続されている。また、コイルヒータ１４３は、剛性制御部３２２の制御に応じて発熱するように構成されている。
形状記憶部材１４４は、例えば、ニッケルチタン等の形状記憶合金を含む細長の部材として形成されている。また、形状記憶部材１４４は、コイルヒータ１４１、１４２及び１４３の内部空間に挿通された状態で配置されている。また、形状記憶部材１４４は、コイルヒータ１４１、１４２及び１４３のうちの少なくとも１つのコイルヒータから発せられる熱に応じて弾性を変化させることができるように構成されている。具体的には、形状記憶部材１４４は、コイルヒータ１４１、１４２及び１４３のうちの少なくとも１つのコイルヒータから発せられる熱に応じ、温度ＴＮ以上に加熱された部分が高弾性状態になるとともに、当該温度ＴＮ以上に加熱されていない部分が低弾性状態になるように構成されている。また、形状記憶部材１４４の表面のうちの少なくともコイルヒータ１４１、１４２及び１４３に囲まれている部分には、絶縁膜１４４Ａが設けられている。
すなわち、以上に述べたような剛性可変機構１３２の構成によれば、挿入部１１の剛性可変範囲全体が、ソースコイルＳＡの位置に対応するセグメントＰＡ（図示省略）と、ソースコイルＳＢの位置に対応するセグメントＰＢ（図示省略）と、ソースコイルＳＣの位置に対応するセグメントＰＣ（図示省略）と、を有する３つのセグメントに区切られる。また、以上に述べたような剛性可変機構１３２の構成によれば、コイルヒータ１４１がセグメントＰＡに対応する位置に配置され、コイルヒータ１４２がセグメントＰＢに対応する位置に配置されるとともに、コイルヒータ１４３がセグメントＰＣに対応する位置に配置される。また、以上に述べたような構成によれば、剛性可変機構１３２は、セグメントＰＡ、ＰＢ及びＰＣの３つのセグメントにおけるセグメント毎に剛性を変化させることができるように構成されている。
剛性制御部３２２は、剛性制御部３０２の代わりに本体装置３０に設けられている。また、剛性制御部３２２は、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報に基づき、剛性可変機構１３２の駆動状態を制御するための動作を行うように構成されている。また、剛性制御部３２２は、図５に示すように、駆動回路３３１、３３２及び３３３と、メモリ３３４と、制御回路３３５と、を有して構成されている。
駆動回路３３１は、コイルヒータ１４１の両端に対して電気的に接続されている。また、駆動回路３３１は、コイルヒータ１４１を駆動させるための駆動電流を生成する電源（図５ではＰＳと略記）３３１Ａと、電源３３１Ａに対して直列接続されているとともに制御回路３３５の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるスイッチ３３１Ｂと、を有して構成されている。
駆動回路３３２は、コイルヒータ１４２の両端に対して電気的に接続されている。また、駆動回路３３２は、コイルヒータ１４２を駆動させるための駆動電流を生成する電源（図５ではＰＳと略記）３３２Ａと、電源３３２Ａに対して直列接続されているとともに制御回路３３５の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるスイッチ３３２Ｂと、を有して構成されている。
駆動回路３３３は、コイルヒータ１４３の両端に対して電気的に接続されている。また、駆動回路３３３は、コイルヒータ１４３を駆動させるための駆動電流を生成する電源（図５ではＰＳと略記）３３３Ａと、電源３３３Ａに対して直列接続されているとともに制御回路３３５の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるスイッチ３３３Ｂと、を有して構成されている。
メモリ３３４には、制御回路３３５によるスイッチ３３１Ｂ、３３２Ｂ及び３３３Ｂの制御に用いられる剛性制御情報が格納されている。具体的には、メモリ３３４には、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲を示す情報と、当該剛性可変範囲に含まれる３つのセグメントＰＡ、ＰＢ及びＰＣを特定可能な情報と、剛性可変機構１３２の制御用に算出される所定のパラメータに対応する閾値を示す情報と、を含む剛性制御情報が格納されている。
制御回路３３５は、メモリ３３４から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、スイッチ３３１Ｂ、３３２Ｂ及び３３３Ｂを個別にオン状態またはオフ状態に設定するための制御を行うように構成されている。
すなわち、本変形例に係る可撓管挿入装置は、挿入部１１と、剛性可変機構１３２と、剛性制御部３２２と、を有して構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１３２は、剛性制御部３２２の制御に応じ、挿入部１１における剛性可変範囲の曲げ剛性を当該剛性可変範囲の中央部から両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１３２は、挿入部１１における剛性可変範囲全体を複数のセグメントに区切った状態でセグメント毎に曲げ剛性を変化させることができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性制御部３２２は、メモリ３３４から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を剛性可変機構１３２に対して行うことができるように構成されている。
続いて、本変形例の作用について説明する。
制御回路３３５は、メモリ３３４から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１における剛性可変範囲に含まれるセグメントＰＡ、ＰＢ及びＰＣをそれぞれ特定する。また、制御回路３３５は、前述のように特定したセグメントＰＢの曲率ＣＶＢを算出するとともに、当該算出した曲率ＣＶＢが閾値ＴＶＢ以上であるか否かを判定する。すなわち、このような場合には、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に位置するセグメントＳＢの曲率ＣＶＢに対応する閾値ＴＶＢが剛性制御情報に含まれている。
制御回路３３５は、例えば、曲率ＣＶＢが閾値ＴＶＢ未満であるとの判定結果を得た場合に、スイッチ３３１Ｂ、３３２Ｂ及び３３３Ｂをオフ状態に設定するための制御を行う。そして、このような制御回路３３５の制御によれば、電源３３１Ａ、３３２Ａ及び３３３Ａにより生成された駆動電流がコイルヒータ１４１、１４２及び１４３に印加されず、形状記憶部材１４４が低弾性状態になるため、挿入部１１における剛性可変範囲の剛性が低くなる。
制御回路３３５は、曲率ＣＶＢが閾値ＴＶＢ以上であるとの判定結果を得た場合に、スイッチ３３２Ｂをオン状態に設定するための制御を行う。また、制御回路３３５は、スイッチ３３２Ｂをオン状態に設定するための制御を行ってから一定時間が経過した後に、スイッチ３３１Ｂ及び３３３Ｂを同時にオン状態に設定するための制御を行う。そして、このような制御回路３３５の制御によれば、曲率ＣＶＢが閾値ＴＶＢ以上であるとの判定結果が得られたタイミングＴＡにおいて、電源３３２Ａからコイルヒータ１４２に対する駆動電流の印加が開始される。また、前述のような制御回路３３５の制御によれば、タイミングＴＡよりも一定時間後のタイミングＴＢにおいて、電源３３１Ａからコイルヒータ１４１に対する駆動電流の印加が開始されるとともに、電源３３３Ａからコイルヒータ１４３に対する駆動電流の印加が開始される。
すなわち、制御回路３３５は、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に属するセグメントＰＢの曲げ剛性を高めた後に、当該剛性可変範囲の両端部に属するセグメントＰＡ及びＰＣへ向かって順次曲げ剛性を高めるように前記剛性可変機構を動作させる制御を行う。
ここで、本変形例によれば、コイルヒータ１４２に対する駆動電流の印加が開始された後でコイルヒータ１４１及び１４３に対する駆動電流の印加が開始されることに起因し、形状記憶部材１４４のセグメントＳＢが高弾性状態に遷移した後で形状記憶部材１４４のセグメントＳＡ及びＳＣが略同時に高弾性状態に遷移する。
そのため、本変形例によれば、形状記憶部材１４４がコイルヒータ１４１、１４２及び１４３から発せられる熱に応じて低弾性状態から高弾性状態へ遷移する際に生じる復元力を、剛性可変機構１３２の中央部から挿入部１１の先端部へ向かう方向と、剛性可変機構１３２の中央部から挿入部１１の基端部へ向かう方向と、の２つの方向に対して略同時に発生させることができる。従って、本変形例によれば、前述の復元力の発生に伴う剛性の変化が前述の２つの方向に対して略同時に発生することに起因し、被検者に対して過度な負荷を与えることなく、当該被検者の内部において座屈した挿入部１１を効率的に直線化することができるとともに、挿入部１１の剛性可変範囲のうちの当該被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性を高めることができる。
具体的には、本変形例によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１において図６Ａに示すような座屈が発生した場合に、挿入部１１を効率的に直線化することができる。また、本変形例によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１が図６Ｂに示すような屈曲部位を通過する場合に、挿入部１１の剛性可変範囲の略全体が当該屈曲部位の先端側に位置している状態で剛性可変機構１３２の剛性を高めることにより、挿入部１１の推進性を向上させることできる。そして、このような場合には、剛性可変機構１３２のうちの被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性の増加に伴い、挿入部１１のうちの当該屈曲部位の先端側に位置している部分の形状が直線形状に近づくように変形する。従って、本変形例によれば、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性を向上させることができる。図６Ａは、被検者の内部に挿入された挿入部において座屈が発生している場合の一例を示す図である。図６Ｂは、被検者の内部に挿入された挿入部が屈曲部位を通過する場合の一例を示す図である。
なお、本変形例によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に位置するセグメントＳＢの曲率半径ＣＲＢに対応する閾値ＴＲＢが剛性制御情報に含まれていてもよい。そして、このような場合において、曲率半径ＣＲＢが閾値ＴＲＢ以下であるとの判定結果が得られた場合にスイッチ３３１Ｂ、３３２Ｂ及び３３３Ｂの３つのスイッチを前述の順番でオン状態に設定するための制御が行われるとともに、当該曲率半径ＣＲＢが当該閾値ＴＲＢより大きいとの判定結果が得られた場合に当該３つのスイッチを前述の順番とは逆の順番でオフ状態に設定するための制御が行われるようにしてもよい。
また、本変形例によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲が４つ以上のセグメントに区切られている場合に、当該剛性可変範囲の中央部に複数のセグメントが属するものとして制御が行われるようにしてもよい。
すなわち、本変形例によれば、剛性制御部３２２が、挿入部１１における剛性可変範囲を構成する複数のセグメントのうちの当該剛性可変範囲の中央部に属する１つ以上のセグメントの曲げ剛性を高めた後に、当該複数のセグメントのうちの当該剛性可変範囲の両端部に属するセグメントへ向かって順次曲げ剛性を高めるように剛性可変機構１３２を動作させる制御を行うように構成されていればよい。また、本変形例によれば、剛性制御部３２２が、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に属する１つ以上のセグメントに含まれる所定のセグメントの曲率が閾値以上である場合に、または、当該所定のセグメントの曲率半径が閾値以下である場合に、当該剛性可変範囲の中央部に配置された１つ以上のコイルヒータを発熱させるための所定の制御を行った後で、当該１つ以上のコイルヒータ以外の各コイルヒータに対して当該剛性可変範囲の中央部から近い順に当該所定の制御を行うように構成されていればよい。
（第２の実施形態）
図７から図１２は、本発明の第２の実施形態に係るものである。
なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を適宜省略するとともに、第１の実施形態と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。
内視鏡システム１Ａは、図７に示すように、内視鏡１０Ａと、光源装置２０と、本体装置３０Ａと、挿入形状検出装置４０と、入力装置５０と、表示装置６０と、を有して構成されている。図７は、第２の実施形態に係る内視鏡システムの具体的な構成を説明するためのブロック図である。
内視鏡１０Ａは、内視鏡１０における剛性可変機構１１２の代わりに剛性可変機構１５２を設けたものと同様の構成を有している。すなわち、内視鏡１０Ａの挿入部１１（可撓管部１１Ｃ）における剛性可変範囲の内部には、剛性可変機構１５２が設けられている。
本体装置３０Ａは、本体装置３０における剛性制御部３０２の代わりに剛性制御部３４２を設けたものと同様の構成を有している。
剛性制御部３４２は、挿入形状検出装置４０から出力される挿入形状情報に基づき、剛性可変機構１５２を制御するための動作を行うように構成されている。
ここで、本実施形態における剛性可変機構１５２及び剛性制御部３４２の具体的な構成等について、図８を参照しつつ説明する。図８は、第２の実施形態に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するための図である。
剛性可変機構１５２は、可撓管部１１Ｃにおける剛性可変範囲の内部において、挿入部１１の長手方向に沿って設けられている。また、剛性可変機構１５２は、本体装置３０Ａの制御に応じ、挿入部１１における剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成されている。また、剛性可変機構１５２は、図８に示すように、シース部材１５３と、棒部材１５４と、を有して構成されている。換言すると、剛性可変機構１５２は、シース部材１５３と、棒部材１５４と、を含む１つの剛性可変構造を有して構成されている。
シース部材１５３は、例えば、細長の円筒形状を有して形成されている。また、シース部材１５３は、挿入部１１（可撓管部１１Ｃ）の内部に固定された状態で配置されている。また、シース部材１５３の外被１５３Ａには、例えば、３つのスリット１５３Ｂ、１５３Ｃ及び１５３Ｄが形成されている。
スリット１５３Ｂは、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、スリット１５３Ｃよりも挿入部１１の先端部に近い位置に形成されている。また、スリット１５３Ｂは、例えば、外被１５３Ａをシース部材１５３の長手方向に沿って長さＬＡだけ切り込むことにより形成されている。
スリット１５３Ｃは、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部、すなわち、剛性可変機構１３２の中央部に形成されている。また、スリット１５３Ｃは、例えば、外被１５３Ａをシース部材１５３の長手方向に沿って長さＬＢ（＜ＬＡ）だけ切り込むことにより形成されている。
スリット１５３Ｄは、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、スリット１５３Ｃよりも挿入部１１の基端部に近い位置に形成されている。また、スリット１５３Ｄは、例えば、外被１５３Ａをシース部材１５３の長手方向に沿って長さＬＡだけ切り込むことにより形成されている。
すなわち、シース部材１５３の外被１５３Ａには、挿入部１１における剛性可変範囲全体に相当する１つのセグメントの中央部から両端部へ向かう方向において長さが漸次増加する複数のスリットが形成されている。
棒部材１５４は、シース部材１５３の内部空間に挿通された状態で配置されている。また、棒部材１５４は、例えば、細長の円柱形状を有して形成されている。また、棒部材１５４は、シース部材１５３の内部において摺動可能な状態で配置されている。また、棒部材１５４の基端側の端部は、ワイヤ等の牽引部材ＴＭを介して剛性制御部３４２に接続されている。また、棒部材１５４は、シース部材１５３の内部において、牽引部材ＴＭとともに進退移動することができるように構成されている。また、棒部材１５４の長手方向には、長さＬＡ以上の長さＬＣを有するとともに相対的に太い径を有する太径部１５４Ａと、相対的に細い径を有する細径部１５４Ｂと、が交互に設けられている。なお、棒部材１５４における太径部１５４Ａの長さＬＣは、シース部材１５３の外被１５３Ａに形成された複数のスリット各々の長さのうちの最大の長さ以上であればよい。
剛性制御部３４２は、図８に示すように、モータ３５１と、エンコーダ３５２と、メモリ３５３と、制御回路３５４と、を有して構成されている。
モータ３５１は、牽引部材ＴＭを介して棒部材１５４の基端側の端部に接続されている。また、モータ３５１は、制御回路３５４の制御に応じて回転することにより、牽引部材ＴＭの牽引量（牽引部材ＴＭを巻き取る長さ）を変化させることができるように構成されている。
エンコーダ３５２は、例えば、モータ３５１の現在の回転量及び現在の回転方向をモータ３５１の回転状態として検出するとともに、当該検出したモータ３５１の回転状態を示す回転状態情報を制御回路３５４へ出力するように構成されている。
メモリ３５３には、制御回路３５４によるモータ３５１の制御に用いられる剛性制御情報が格納されている。具体的には、メモリ３５３には、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲を示す情報と、剛性可変機構１５２の制御用に算出される所定のパラメータに対応する閾値を示す情報と、を含む剛性制御情報が格納されている。
制御回路３５４は、エンコーダ３５２から出力される回転状態情報と、メモリ３５３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、モータ３５１の回転量及び回転方向を制御するように構成されている。
すなわち、本実施形態に係る可撓管挿入装置は、挿入部１１と、剛性可変機構１５２と、剛性制御部３４２と、を有して構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１５２は、剛性制御部３４２の制御に応じ、挿入部１１における剛性可変範囲の曲げ剛性を当該剛性可変範囲の中央部から両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１５２は、挿入部１１における剛性可変範囲全体を１つのセグメントＰＨとして曲げ剛性を変化させることができるように構成されているとともに、剛性制御部３４２の制御に応じ、当該１つのセグメントＰＨの中央部の曲げ剛性を高めた後に、当該１つのセグメントＰＨの両端部へ向かって順次曲げ剛性を高めるような動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１５２の棒部材１５４は、剛性制御部３４２の制御に応じてシース部材１５３に対する相対位置を変化させることができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性制御部３４２は、メモリ３５３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を剛性可変機構１５２に対して行うことができるように構成されている。
続いて、本実施形態の作用について説明する。
術者等のユーザは、内視鏡システム１Ａの各部を接続して電源を投入した後、例えば、被検者の肛門から腸管内へ挿入部１１を挿入するための操作を行う。そして、このようなユーザの操作に伴い、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々から磁界が発せられ、当該磁界の強度に応じた磁界検出信号が受信アンテナ４０１から出力される。
挿入形状情報取得部４０２は、受信アンテナ４０１から出力される磁界検出信号に基づき、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイル各々の位置を取得する。また、挿入形状情報取得部４０２は、前述のように取得した複数のソースコイル各々の位置に基づいて腸管内における挿入部１１の挿入形状を算出するとともに、当該算出した挿入形状を示す挿入形状情報を生成して剛性制御部３４２へ出力する。
制御回路３５４は、メモリ３５３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１における剛性可変範囲を特定し、当該特定した剛性可変範囲の曲率ＣＶＣを算出するとともに、当該算出した曲率ＣＶＣが閾値ＴＶＣ以上であるか否かを判定する。すなわち、このような場合には、挿入部１１における剛性可変範囲の曲率ＣＶＣに対応する閾値ＴＶＣが剛性制御情報に含まれている。
制御回路３５４は、例えば、曲率ＣＶＣが閾値ＴＶＣ未満であるとの判定結果を得た場合に、エンコーダ３５２から出力される回転状態情報に基づき、牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＫになるようにモータ３５１を回転させるための制御を行う。そして、このような制御回路３５４の制御に応じ、棒部材１５４が牽引されるとともに、シース部材１５３と棒部材１５４との相対的な位置関係が変化することにより、例えば、剛性可変機構１５２が図８に示すような状態になる。
図８に示すような状態の剛性可変機構１５２によれば、外被１５３Ａに囲まれるような位置に太径部１５４Ａが配置されているとともに、スリット１５３Ｂ、１５３Ｃ及び１５３Ｄの３つのスリット各々を塞ぐような位置に細径部１５４Ｂが配置されている。そのため、剛性可変機構１５２が図８に示すような状態になった場合には、挿入部１１における剛性可変範囲全体の剛性が一様に低くなる。
制御回路３５４は、例えば、曲率ＣＶＣが閾値ＴＶＣ以上であるとの判定結果を得た場合に、エンコーダ３５２から出力される回転状態情報に基づき、牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＭ（＞ＰＫ）になるようにモータ３５１を回転させるための制御を行う。換言すると、制御回路３５４は、挿入部１１における剛性可変範囲全体に相当する１つのセグメントの曲率ＣＶＣが閾値ＴＶＣ以上であるとの判定結果を得た場合に、スリット１５３Ｂ、１５３Ｃ及び１５３Ｄの位置と太径部１５４Ａの位置とが揃うように棒部材１５４を変位させるための制御を行う。
ここで、牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＬ（ＰＫ＜ＰＬ＜ＰＭ）に達した場合においては、例えば、剛性可変機構１５２が図８に示すような状態から図９に示すような状態へ変化する。図９は、第２の実施形態に係る剛性可変機構の動作を説明するための図である。
図９に示すような状態の剛性可変機構１５２によれば、スリット１５３Ｃを塞ぐような位置に太径部１５４Ａが配置されている一方で、スリット１５３Ｂ及び１５３Ｄを塞ぐような位置には太径部１５４Ａ及び細径部１５４Ｂの両方が配置されている。そのため、剛性可変機構１５２が図９に示すような状態になった場合には、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部の剛性が最も高くなる一方で、当該剛性可変範囲の剛性が中央部から両端部にかけて漸次低くなる。
また、牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＭに達した場合においては、例えば、剛性可変機構１５２が図９に示すような状態から図１０に示すような状態へ変化する。図１０は、第２の実施形態に係る剛性可変機構の動作を説明するための図である。
図１０に示すような状態の剛性可変機構１５２によれば、外被１５３Ａに囲まれるような位置に細径部１５４Ｂが配置されているとともに、スリット１５３Ｂ、１５３Ｃ及び１５３Ｄの３つのスリット各々を塞ぐような位置に太径部１５４Ａが配置されている。そのため、剛性可変機構１５２が図１０に示すような状態になった場合には、挿入部１１における剛性可変範囲全体の剛性が一様に高くなる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、シース部材１５３と棒部材１５４との相対的な位置関係を変化させることにより、挿入部１１を直線形状に近づけるための力を発生させることができる。また、本実施形態によれば、挿入部１１を直線形状に近づけるための力を、剛性可変機構１５２の中央部から挿入部１１の先端部へ向かう方向と、剛性可変機構１５２の中央部から挿入部１１の基端部へ向かう方向と、の２つの方向に対して略同時に発生させることができる。従って、本実施形態によれば、前述の力の発生に伴う剛性の変化が前述の２つの方向に対して略同時に発生することに起因し、被検者に対して過度な負荷を与えることなく、当該被検者の内部において座屈した挿入部１１を効率的に直線化することができるとともに、挿入部１１の剛性可変範囲のうちの当該被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性を高めることができる。
具体的には、本実施形態によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１において図４Ａに示したような座屈が発生した場合に、挿入部１１を効率的に直線化することができる。また、本実施形態によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１が図４Ｂに示したような屈曲部位を通過する場合に、挿入部１１の剛性可変範囲の略全体が当該屈曲部位の先端側に位置している状態で剛性可変機構１５２の剛性を高めることにより、挿入部１１の推進性を向上させることできる。そして、このような場合には、剛性可変機構１５２のうちの被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性の増加に伴い、挿入部１１のうちの当該屈曲部位の先端側に位置している部分の形状が直線形状に近づくように変形する。従って、本実施形態によれば、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性を向上させることができる。
なお、本実施形態によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲の曲率半径ＣＲＣに対応する閾値ＴＲＣが剛性制御情報に含まれていてもよい。そして、このような場合において、曲率半径ＣＲＣが閾値ＴＲＣ以下であるとの判定結果が得られた場合に牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＭになるようにモータ３５１を回転させるための制御が行われるとともに、当該曲率半径ＣＲＣが当該閾値ＴＲＣより大きいとの判定結果が得られた場合に当該牽引部材ＴＭの牽引量が牽引量ＰＫになるようにモータ３５１を回転させるための制御が行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、挿入部１１（可撓管部１１Ｃ）における剛性を変化させるための指示が入力装置５０またはスコープスイッチ１２２において行われたことが制御部３０３により検出された際に、当該指示に応じてモータ３５１による牽引部材ＴＭの牽引量を変化させるための制御が制御回路３５４により行われるようにしてもよい。
また、本実施形態は、適宜の変形を加えることにより、挿入部１１における剛性可変範囲を１つのセグメントとして剛性を変化させることが可能な剛性可変機構１５２が設けられている場合に限らず、例えば、当該剛性可変範囲を複数のセグメントに区切った状態でセグメント毎に剛性を変化させることが可能な剛性可変機構が設けられている場合に対しても適用することができる。具体的には、本実施形態は、剛性可変機構１５２の代わりに、例えば、図１１に示すような、３つの剛性可変構造１７１、１７２及び１７３を有する剛性可変機構１６２が可撓管部１１Ｃの所定の範囲に設けられている場合に対しても適用することができる。このような本実施形態の変形例に係る構成等について、以下に説明する。なお、本変形例に係る剛性可変構造１７１、１７２及び１７３は、互いに略同様の構成を有しているとともに、互いに略同様の制御方法により制御される。そのため、以降においては、剛性可変構造１７２の具体的な構成等に主眼を置いて説明する一方で、剛性可変構造１７１及び１７３の具体的な構成等については適宜省略しつつ説明するものとする。図１１は、第２の実施形態の変形例に係る剛性可変機構及び剛性制御部の構成等を説明するためのブロック図である。
剛性可変機構１６２は、図１１に示すように、剛性可変構造１７１、１７２及び１７３を有して構成されている。
剛性可変構造１７１は、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、剛性可変構造１７２よりも挿入部１１の先端部に近い位置に位置合わせされた状態で配置されている。また、剛性可変構造１７１は、ワイヤ等の牽引部材ＴＭＡを介して剛性制御部３６２に接続されている。また、剛性可変構造１７１は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちの１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＤ（図示省略）の近傍に設けられている。すなわち、剛性可変構造１７１は、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、ソースコイルＳＤの位置に対応する範囲として区切られたセグメントＰＤ（図示省略）の剛性を変化させることができるように構成されている。
剛性可変構造１７２は、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部、すなわち、剛性可変機構１６２の中央部に位置合わせされた状態で配置されている。また、剛性可変構造１７２は、ワイヤ等の牽引部材ＴＭＢを介して剛性制御部３６２に接続されている。また、剛性可変構造１７２は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちのソースコイルＳＤよりも挿入部１１の基端側に配置された１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＥ（図示省略）の近傍に設けられている。すなわち、剛性可変構造１７２は、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、ソースコイルＳＥの位置に対応する範囲として区切られたセグメントＰＥ（図示省略）の剛性を変化させることができるように構成されている。
剛性可変構造１７３は、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、剛性可変構造１７２よりも挿入部１１の基端部に近い位置に位置合わせされた状態で配置されている。また、剛性可変構造１７３は、ワイヤ等の牽引部材ＴＭＣを介して剛性制御部３６２に接続されている。また、剛性可変構造１７３は、ソースコイル群１１３に含まれる複数のソースコイルのうちのソースコイルＳＥよりも挿入部１１の基端側に配置された１つのソースコイルに相当するソースコイルＳＦ（図示省略）の近傍に設けられている。すなわち、剛性可変構造１７３は、挿入部１１における剛性可変範囲のうち、ソースコイルＳＦの位置に対応する範囲として区切られたセグメントＰＦ（図示省略）の剛性を変化させることができるように構成されている。
すなわち、以上に述べたような剛性可変機構１６２の構成によれば、挿入部１１の剛性可変範囲全体が、ソースコイルＳＤの位置に対応するセグメントＰＤと、ソースコイルＳＥの位置に対応するセグメントＰＥと、ソースコイルＳＦの位置に対応するセグメントＰＦと、を有する３つのセグメントに区切られる。また、以上に述べたような剛性可変機構１６２の構成によれば、剛性可変構造１７１がセグメントＰＤに対応する位置に配置され、剛性可変構造１７２がセグメントＰＥに対応する位置に配置されるとともに、剛性可変構造１７３がセグメントＰＦに対応する位置に配置される。また、以上に述べたような構成によれば、剛性可変機構１６２は、セグメントＰＤ、ＰＥ及びＰＦの３つのセグメントにおけるセグメント毎に剛性を変化させることができるように構成されている。
剛性可変構造１７２は、図１２に示すように、シース部材１８３と、棒部材１８４と、を有して構成されている。図１２は、第２の実施形態の変形例に係る剛性可変機構の構成を説明するための図である。
シース部材１８３は、例えば、細長の円筒形状を有して形成されている。また、シース部材１８３は、挿入部１１（可撓管部１１Ｃ）の内部に固定された状態で配置されている。また、シース部材１８３には、相対的に硬質な硬性部１８３Ａと、相対的に軟質な軟性部１８３Ｂと、が交互に設けられている。
棒部材１８４は、シース部材１８３の内部空間に挿通された状態で配置されている。また、棒部材１８４は、例えば、細長の円柱形状を有して形成されている。また、棒部材１８４は、シース部材１８３の内部において摺動可能な状態で配置されている。また、棒部材１８４の基端側の端部は、牽引部材ＴＭＢを介して剛性制御部３６２に接続されている。また、棒部材１８４は、シース部材１８３の内部において、牽引部材ＴＭＢとともに進退移動することができるように構成されている。また、棒部材１８４の長手方向には、相対的に太い径を有する太径部１８４Ａと、相対的に細い径を有する細径部１８４Ｂと、が交互に設けられている。
剛性制御部３６２は、剛性制御部３４２の代わりに本体装置３０Ａに設けられている。また、剛性制御部３６２は、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報に基づき、剛性可変機構１６２を制御するための動作を行うように構成されている。また、剛性制御部３６２は、図１１に示すように、モータ３７１Ａ、３７１Ｂ及び３７１Ｃと、エンコーダ３７２Ａ、３７２Ｂ及び３７２Ｃと、メモリ３７３と、制御回路３７４と、を有して構成されている。
モータ３７１Ａは、牽引部材ＴＭＡを介して剛性可変構造１７１（における棒部材１８４の基端側の端部）に接続されている。また、モータ３７１Ａは、制御回路３７４の制御に応じて回転することにより、牽引部材ＴＭＡの牽引量（牽引部材ＴＭＡを巻き取る長さ）を変化させることができるように構成されている。
モータ３７１Ｂは、牽引部材ＴＭＢを介して剛性可変構造１７２（における棒部材１８４の基端側の端部）に接続されている。また、モータ３７１Ｂは、制御回路３７４の制御に応じて回転することにより、牽引部材ＴＭＢの牽引量（牽引部材ＴＭＢを巻き取る長さ）を変化させることができるように構成されている。
モータ３７１Ｃは、牽引部材ＴＭＣを介して剛性可変構造１７３（における棒部材１８４の基端側の端部）に接続されている。また、モータ３７１Ｃは、制御回路３７４の制御に応じて回転することにより、牽引部材ＴＭＣの牽引量（牽引部材ＴＭＣを巻き取る長さ）を変化させることができるように構成されている。
エンコーダ３７２Ａは、例えば、モータ３７１Ａの現在の回転量及び現在の回転方向をモータ３７１Ａの回転状態として検出するとともに、当該検出したモータ３７１Ａの回転状態を示す回転状態情報を制御回路３７４へ出力するように構成されている。
エンコーダ３７２Ｂは、例えば、モータ３７１Ｂの現在の回転量及び現在の回転方向をモータ３７１Ｂの回転状態として検出するとともに、当該検出したモータ３７１Ｂの回転状態を示す回転状態情報を制御回路３７４へ出力するように構成されている。
エンコーダ３７２Ｃは、例えば、モータ３７１Ｃの現在の回転量及び現在の回転方向をモータ３７１Ｃの回転状態として検出するとともに、当該検出したモータ３７１Ｃの回転状態を示す回転状態情報を制御回路３７４へ出力するように構成されている。
メモリ３７３には、制御回路３７４によるモータ３７１Ａ、３７１Ｂ及び３７１Ｃの制御に用いられる剛性制御情報が格納されている。具体的には、メモリ３７３には、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲を示す情報と、当該剛性可変範囲に含まれる３つのセグメントＰＤ、ＰＥ及びＰＦを特定可能な情報と、剛性可変機構１６２の制御用に算出される所定のパラメータに対応する閾値を示す情報と、を含む剛性制御情報が格納されている。
制御回路３７４は、エンコーダ３７２Ａ、３７２Ｂ及び３７２Ｃから出力される回転状態情報と、メモリ３７３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、モータ３７１Ａ、３７１Ｂ及び３７１Ｃ各々の回転量及び回転方向を制御するように構成されている。
すなわち、本変形例に係る可撓管挿入装置は、挿入部１１と、剛性可変機構１７２と、剛性制御部３６２と、を有して構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１７２は、剛性制御部３６２の制御に応じ、挿入部１１における剛性可変範囲の曲げ剛性を当該剛性可変範囲の中央部から両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１７２は、挿入部１１における剛性可変範囲全体を複数のセグメントに区切った状態でセグメント毎に曲げ剛性を変化させることができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性可変機構１７２の棒部材１８４は、剛性制御部３６２の制御に応じてシース部材１８３に対する相対位置を変化させることができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、剛性制御部３６２は、メモリ３７３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を剛性可変機構１６２に対して行うことができるように構成されている。
以上に述べた構成によれば、例えば、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＸになるようにモータ３７１Ｂを回転させるための制御が制御回路３７４により行われた場合に、シース部材１８３と棒部材１８４との相対的な位置関係が変化することにより、硬性部１８３Ａの位置と太径部１８４Ａの位置とが揃えられるとともに、軟性部１８３Ｂの位置と細径部１８４Ｂの位置とが揃えられる。そのため、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＸである場合には、挿入部１１における剛性可変範囲のうちのセグメントＰＥの剛性が低くなる。
また、以上に述べた構成によれば、例えば、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＺ（＞ＰＸ）になるようにモータ３７１Ｂを回転させるための制御が制御回路３７４により行われた場合に、シース部材１８３と棒部材１８４との相対的な位置関係が変化することにより、硬性部１８３Ａの位置と細径部１８４Ｂの位置とが揃えられるとともに、軟性部１８３Ｂの位置と太径部１８４Ａの位置とが揃えられる。そのため、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＺである場合には、挿入部１１における剛性可変範囲のうちのセグメントＰＥの剛性が高くなる。
続いて、本変形例の作用について説明する。
制御回路３７４は、メモリ３７３から読み込んだ剛性制御情報と、挿入形状情報取得部４０２から出力される挿入形状情報と、に基づき、挿入部１１における剛性可変範囲に含まれるセグメントＰＤ、ＰＥ及びＰＦをそれぞれ特定する。また、制御回路３７４は、前述のように特定したセグメントＰＥの曲率ＣＶＥを算出するとともに、当該算出した曲率ＣＶＥが閾値ＴＶＥ以上であるか否かを判定する。すなわち、このような場合には、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に位置するセグメントＰＥの曲率ＣＶＥに対応する閾値ＴＶＥが剛性制御情報に含まれている。
制御回路３７４は、例えば、曲率ＣＶＥが閾値ＴＶＥ未満であるとの判定結果を得た場合に、エンコーダ３７２Ａ、３７２Ｂ及び３７２Ｃから出力される回転状態情報に基づき、牽引部材ＴＭＡ、ＴＭＢ及びＴＭＣの牽引量が牽引量ＰＸになるようにモータ３７１Ａ、３７１Ｂ及び３７１Ｃをそれぞれ回転させるための制御を行う。そして、このような制御回路３７４の制御によれば、挿入部１１における剛性可変範囲全体の剛性が一様に低くなる。
制御回路３７４は、例えば、曲率ＣＶＥが閾値ＴＶＥ以上であるとの判定結果を得た場合に、エンコーダ３７２Ｂから出力される回転状態情報に基づき、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＺになるようにモータ３７１Ｂを回転させるための制御を行う。また、制御回路３７４は、牽引部材ＴＭＢの牽引量が牽引量ＰＺになるようにモータ３７１Ｂを回転させるための制御を行ってから一定時間が経過した後に、エンコーダ３７２Ａ及び３７２Ｃから出力される回転状態情報に基づき、牽引部材ＴＭＡの牽引量が当該牽引量ＰＺになるようにモータ３７１Ａを回転させるための制御と、牽引部材ＴＭＣの牽引量が当該牽引量ＰＺになるようにモータ３７１Ｃを回転させるための制御と、を同時に行う。そして、このような制御回路３７４の制御によれば、曲率ＣＶＥが閾値ＴＶＥ以上であるとの判定結果が得られたタイミングＴＣから一定時間が経過するまでの期間において、挿入部１１における剛性可変範囲のうちのセグメントＰＥの剛性が相対的に高くなるとともに、当該剛性可変範囲のうちのセグメントＰＤ及びＰＦの剛性が相対的に低くなる。また、前述のような制御回路３７４の制御によれば、タイミングＴＣから一定時間が経過した後のタイミングＴＤ以降の期間において、挿入部１１における剛性可変範囲全体の剛性が一様に高くなる。
すなわち、制御回路３７４は、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に属するセグメントＰＥの曲げ剛性を高めた後に、当該剛性可変範囲の両端部に属するセグメントＰＤ及びＰＦへ向かって順次曲げ剛性を高めるように前記剛性可変機構を動作させる制御を行う。
以上に述べたように、本変形例によれば、シース部材１８３と棒部材１８４との相対的な位置関係を変化させることにより、挿入部１１を直線形状に近づけるための力を発生させることができる。また、本変形例によれば、挿入部１１を直線形状に近づけるための力を、剛性可変機構１６２の中央部から挿入部１１の先端部へ向かう方向と、剛性可変機構１６２の中央部から挿入部１１の基端部へ向かう方向と、の２つの方向に対して略同時に発生させることができる。従って、本変形例によれば、前述の力の発生に伴う剛性の変化が前述の２つの方向に対して略同時に発生することに起因し、被検者に対して過度な負荷を与えることなく、当該被検者の内部において座屈した挿入部１１を効率的に直線化することができるとともに、挿入部１１の剛性可変範囲のうちの当該被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性を高めることができる。
具体的には、本変形例によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１において図６Ａに示したような座屈が発生した場合に、挿入部１１を効率的に直線化することができる。また、本変形例によれば、例えば、被検者の腸管内に挿入された挿入部１１が図６Ｂに示したような屈曲部位を通過する場合に、挿入部１１の剛性可変範囲の略全体が当該屈曲部位の先端側に位置している状態で剛性可変機構１６２の剛性を高めることにより、挿入部１１の推進性を向上させることできる。そして、このような場合には、剛性可変機構１３２のうちの被検者の内部における屈曲部位の先端側に位置している部分の剛性の増加に伴い、挿入部１１のうちの当該屈曲部位の先端側に位置している部分の形状が直線形状に近づくように変形する。従って、本変形例によれば、可撓性を有する細長な挿入部を被検体内の深部へ挿入する際の挿入性を向上させることができる。
なお、本変形例によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に位置するセグメントＳＥの曲率半径ＣＲＥに対応するに対応する閾値ＴＲＥが剛性制御情報に含まれていてもよい。そして、このような場合において、曲率半径ＣＲＥが閾値ＴＲＥ以下であるとの判定結果が得られた場合に各牽引部材の牽引量が牽引量ＰＸになるように各モータを回転させるための制御が行われるとともに、当該曲率半径ＣＲＥが当該閾値ＴＲＥより大きいとの判定結果が得られた場合に当該各牽引部材の牽引量が牽引量ＰＺになるように当該各モータを回転させるための制御が行われるようにしてもよい。
また、本変形例によれば、例えば、挿入部１１における剛性可変範囲が４つ以上のセグメントに区切られている場合に、当該剛性可変範囲の中央部に複数のセグメントが属するものとして制御が行われるようにしてもよい。
すなわち、本変形例によれば、剛性制御部３６２が、挿入部１１における剛性可変範囲を構成する複数のセグメントのうちの当該剛性可変範囲の中央部に属する１つ以上のセグメントの曲げ剛性を高めた後に、当該複数のセグメントのうちの当該剛性可変範囲の両端部に属するセグメントへ向かって順次曲げ剛性を高めるように剛性可変機構１７２を動作させる制御を行うように構成されていればよい。また、本変形例によれば、剛性制御部３６２が、挿入部１１における剛性可変範囲の中央部に属する１つ以上のセグメントに含まれる所定のセグメントの曲率が閾値以上である場合に、または、当該所定のセグメントの曲率半径が閾値以下である場合に、当該剛性可変範囲の中央部に配置された１つ以上の剛性可変構造における軟性部１８３Ｂの位置と太径部１８４Ａの位置とが揃うように棒部材１８４を変位させるための所定の制御を行った後で、当該１つ以上の剛性可変構造以外の各剛性可変構造に対して当該剛性可変範囲の中央部から近い順に当該所定の制御を行うように構成されていればよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

Claims (13)

  1. 可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、
    前記挿入部の少なくとも一部の範囲に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成された剛性可変機構と、
    前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記剛性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、
    を有し、
    前記剛性可変機構は、前記剛性制御部の制御に応じ、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うように構成されていることを特徴とする可撓管挿入装置。
  2. 前記剛性可変機構は、前記剛性可変範囲全体を１つのセグメントとして曲げ剛性を変化させることができるように構成されているとともに、前記剛性制御部の制御に応じ、前記１つのセグメントの中央部の曲げ剛性を高めた後に、前記１つのセグメントの両端部へ向かって順次曲げ剛性を高めるような動作を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の可撓管挿入装置。
  3. 前記剛性可変機構は、
    前記１つのセグメントの中央部から両端部へ向かう方向において巻線密度が漸次減少するようなコイル形状を有しているととともに、前記剛性制御部の制御に応じて発熱するように構成されたコイルヒータと、
    前記コイルヒータの内部空間に挿通された状態で配置されているとともに、前記コイルヒータから発せられる熱に応じて弾性を変化させることができるように構成された形状記憶部材と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
  4. 前記被検体内に挿入されている前記挿入部の挿入形状を示す挿入形状情報を取得するように構成された挿入形状情報取得部をさらに有し、
    前記剛性制御部は、前記挿入形状情報取得部により得られた前記挿入形状情報に基づいて前記１つのセグメントの曲率または曲率半径を算出するとともに、当該算出した曲率が閾値以上である場合に、あるいは、当該算出した曲率半径が閾値以下である場合に、前記コイルヒータを発熱させるための制御を行う
    ことを特徴とする請求項３に記載の可撓管挿入装置。
  5. 前記剛性可変機構は、
    前記挿入部の内部に固定された状態で配置されているとともに、前記１つのセグメントの中央部から両端部へ向かう方向において長さが漸次増加する複数のスリットが外被に形成されたシース部材と、
    前記シース部材の内部において摺動可能な状態で配置され、前記複数のスリット各々の長さのうちの最大の長さ以上の長さを有するとともに相対的に太い径を有する太径部と、相対的に細い径を有する細径部と、が交互に設けられているとともに、前記剛性制御部の制御に応じて前記シース部材に対する相対位置を変化させることができるように構成された棒部材と、を有して構成されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
  6. 前記被検体内に挿入されている前記挿入部の挿入形状を示す挿入形状情報を取得するように構成された挿入形状情報取得部をさらに有し、
    前記剛性制御部は、前記挿入形状情報取得部により得られた前記挿入形状情報に基づいて前記１つのセグメントの曲率または曲率半径を算出するとともに、当該算出した曲率が閾値以上である場合に、あるいは、当該算出した曲率半径が閾値以下である場合に、前記複数のスリットの位置と前記太径部の位置とが揃うように前記棒部材を変位させるための制御を行う
    ことを特徴とする請求項５に記載の可撓管挿入装置。
  7. 前記剛性可変機構は、前記剛性可変範囲全体を複数のセグメントに区切った状態でセグメント毎に曲げ剛性を変化させることができるように構成されており、
    前記剛性制御部は、前記複数のセグメントのうちの前記剛性可変範囲の中央部に属する１つ以上のセグメントの曲げ剛性を高めた後に、前記複数のセグメントのうちの前記剛性可変範囲の両端部に属するセグメントへ向かって順次曲げ剛性を高めるように前記剛性可変機構を動作させる制御を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の可撓管挿入装置。
  8. 前記剛性可変機構は、
    前記複数のセグメント各々に対応する位置に設けられているとともに、前記剛性制御部の制御に応じて発熱するように構成された複数のコイルヒータと、
    前記複数のコイルヒータの内部空間に挿通された状態で配置されているとともに、前記複数のコイルヒータのうちの少なくとも１つのコイルヒータから発せられる熱に応じて弾性を変化させることができるように構成された形状記憶部材と、
    を有することを特徴とする請求項７に記載の可撓管挿入装置。
  9. 前記被検体内に挿入されている前記挿入部の挿入形状を示す挿入形状情報を取得するように構成された挿入形状情報取得部をさらに有し、
    前記剛性制御部は、前記挿入形状情報取得部により得られた前記挿入形状情報に基づいて前記１つ以上のセグメントに含まれる所定のセグメントの曲率または曲率半径を算出するとともに、当該算出した曲率が閾値以上である場合に、あるいは、当該算出した曲率半径が閾値以下である場合に、前記剛性可変範囲の中央部に配置された１つ以上のコイルヒータを発熱させるための所定の制御を行った後で、前記１つ以上のコイルヒータ以外の各コイルヒータに対して前記剛性可変範囲の中央部から近い順に前記所定の制御を行う
    ことを特徴とする請求項８に記載の可撓管挿入装置。
  10. 前記剛性可変機構は、前記複数のセグメント各々に対応する位置に設けられた複数の剛性可変構造を有し、
    前記複数の剛性可変構造各々は、
    前記挿入部の内部に固定された状態で配置されているとともに、相対的に硬質な硬性部と、相対的に軟質な軟性部と、を交互に設けて構成されたシース部材と、
    前記シース部材の内部において摺動可能な状態で配置され、相対的に太い径を有する太径部と、相対的に細い径を有する細径部と、が交互に設けられているとともに、前記剛性制御部の制御に応じて前記シース部材に対する相対位置を変化させることができるように構成された棒部材と、を有して構成されている
    ことを特徴とする請求項７に記載の可撓管挿入装置。
  11. 前記被検体内に挿入されている前記挿入部の挿入形状を示す挿入形状情報を取得するように構成された挿入形状情報取得部をさらに有し、
    前記剛性制御部は、前記挿入形状情報取得部により得られた前記挿入形状情報に基づいて前記１つ以上のセグメントに含まれる所定のセグメントの曲率または曲率半径を算出するとともに、当該算出した曲率が閾値以上である場合に、あるいは、当該算出した曲率半径が閾値以下である場合に、前記剛性可変範囲の中央部に配置された１つ以上の剛性可変構造における前記軟性部の位置と前記太径部の位置とが揃うように前記棒部材を変位させるための所定の制御を行った後で、前記１つ以上の剛性可変構造以外の各剛性可変構造に対して前記剛性可変範囲の中央部から近い順に前記所定の制御を行う
    ことを特徴とする請求項１０に記載の可撓管挿入装置。
  12. 可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、
    前記挿入部の少なくとも一部の範囲に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させること ができるように構成された剛性可変機構と、
    を備える内視鏡と、
    前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記剛 性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、
    を有し、
    前記剛性可変機構は、前記剛性制御部の制御に応じ、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を行うように構成されている
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  13. 可撓性及び細長形状を有して構成された挿入部と、前記挿入部の少なくとも一部の範囲 に相当する剛性可変範囲において前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向に沿って、中央部と両端部を有しているとともに 、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を変化させることができるように構成された剛性可変機構 と、前記挿入部が被検体内に挿入されている際の挿入形状を変化させるための制御を前記 剛性可変機構に対して行うことができるように構成された剛性制御部と、を有する可撓管挿入装置の作動方法であって、
    前記剛性制御部の制御により、前記剛性可変範囲の曲げ剛性を前記剛性可変範囲の前記中央部から前記両端部に至る方向に沿って順次増加させるための動作を、前記剛性可変機構に行わせることを特徴とする可撓管挿入装置の作動方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014113320A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Olympus Medical Systems Corp 内視鏡の可撓管部と、この可撓管部を有する内視鏡
WO2017212615A1 (ja) 2016-06-09 2017-12-14 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置
WO2018122977A1 (ja) 2016-12-27 2018-07-05 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置
WO2018216142A1 (ja) 2017-05-24 2018-11-29 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置及び挿入制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3798871B2 (ja) * 1997-03-12 2006-07-19 オリンパス株式会社 内視鏡システム
WO2016117169A1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-28 オリンパス株式会社 内視鏡挿入部および内視鏡
JP6689819B2 (ja) * 2015-03-26 2020-04-28 オリンパス株式会社 内視鏡システム、可撓管挿入装置、内視鏡の作動方法、及び可撓管挿入装置の作動方法
WO2016194200A1 (ja) * 2015-06-04 2016-12-08 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置
JP6496842B2 (ja) * 2015-12-25 2019-04-10 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014113320A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Olympus Medical Systems Corp 内視鏡の可撓管部と、この可撓管部を有する内視鏡
WO2017212615A1 (ja) 2016-06-09 2017-12-14 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置
WO2018122977A1 (ja) 2016-12-27 2018-07-05 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置
WO2018216142A1 (ja) 2017-05-24 2018-11-29 オリンパス株式会社 可撓管挿入装置及び挿入制御装置

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