JPWO2017179126A1 - 挿入システム - Google Patents

Abstract

挿入システム（１０）は、被挿入体の内部に挿入される挿入部（４０）を有する挿入装置（３０）と、温度によって可変する剛性によって挿入部（４０）の少なくとも一部の剛性を可変し、温度と剛性との関係は湾曲状態を基に変化する剛性可変部（７０）とを有する。挿入システム（１０）は、剛性可変部（７０）の湾曲状態を検出する湾曲状態検出部（８０）と、湾曲状態検出部（８０）によって検出された剛性可変部（７０）の湾曲状態を基に目標温度を決定し、剛性可変部（７０）の温度を、目標温度に制御する剛性可変制御部（１０３）とを有する。

Description

本発明は、挿入システムに関する。

例えば特許文献１に開示される内視鏡システムは、内視鏡の挿入部に配置される可撓管の剛性をセグメント毎に変化させる変化部（例えば、形状記憶合金）と、セグメント毎の剛性の組み合わせである複数の可撓性制御パターンを格納するデータベースとを有する。この内視鏡システムにおいて、セグメントの剛性は、表示部に表示された複数の可撓性制御パターンのなかから操作者によって選択された１つの可撓性制御パターンにしたがって、制御される。これにより、挿入部の挿入性が向上する。なお、変化部の一例として、超弾性合金でもよい。

特開平６−７０８７９号公報

可撓管部の剛性は変化部の一例である超弾性合金の剛性によって制御されており、超弾性合金の剛性は超弾性合金の温度によって制御される。超弾性合金の剛性において、冷却に対する剛性変化の応答性は特に悪い。したがって、自然冷却時以上に応答性を向上させるためには、冷却機構が必要となってしまう。また超弾性合金の温度と超弾性合金の剛性（可撓性の度合い）との関係は、ヒステリシスを有する場合がある。ここで、超弾性合金の剛性が低い状態を低剛性状態と称し、超弾性合金の剛性が高い状態を高剛性状態と称する。ヒステリシスとは、例えば、超弾性合金が高剛性状態から低剛性状態に変化するための温度が、超弾性合金が低剛性状態から高剛性状態に変化するための温度よりも低い、ことをいう。このような応答性とヒステリシスとによって、超弾性合金を高剛性状態から低剛性状態に変化させるための冷却は、時間がかかってしまう。すると超弾性合金が高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。したがって、可撓管部も高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。

ここで超弾性合金が低剛性状態から高剛性状態に変化を終了した際の温度を、Temperature Austenite Finish (以下、ＴＡｆ）と称する。超弾性合金が高剛性状態から低剛性状態に変化を開始する際の温度をTemperature Martensite Start (以下、ＴＭｓ）と称する。冷却時間の短縮のためには、超弾性合金の温度を、ＴＡｆに到達した後、冷却時間の短縮のための目標温度として設定されるＴＭｓまで下がるように、制御することが考えられる。しかしながら、目標温度であるＴＭｓは、超弾性合金の湾曲状態（例えば、湾曲量）に応じて変化してしまう。したがって、超弾性合金の湾曲状態に応じて目標温度（ＴＭｓ）が変化しても、超弾性合金の温度を目標温度（ＴＭｓ）に適切に制御可能な挿入システムが求められる。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、挿入部の湾曲状態に応じて、温度を適切に制御可能な挿入システムを提供することを目的とする。

本発明の挿入システムの一態様は、被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、温度によって可変する剛性によって前記挿入部の少なくとも一部の剛性を可変し、前記温度と前記剛性との関係は湾曲状態を基に変化する剛性可変部と、前記剛性可変部の湾曲状態を検出する湾曲状態検出部と、前記湾曲状態検出部によって検出された前記剛性可変部の前記湾曲状態を基に目標温度を決定し、前記剛性可変部の前記温度を、前記目標温度に制御する剛性可変制御部と、を具備する。

本発明によれば、挿入部の湾曲状態に応じて、温度を適切に制御可能な挿入システムを提供できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る挿入システムの概略図である。 図２は、図１に示す挿入部における湾曲状態検出部の構成と剛性可変部の構成とを示す図である。 図３は、超弾性合金の温度と超弾性合金の剛性との関係を示す図である。 図４は、予め測定された曲率（湾曲量）と湾曲量に対応するＴＭｓとの関係を示す図である。 図５は、挿入システムにおける処理の流れの一部を示すフローチャートである。 図６は、湾曲状態検出部の一例を示す図である。 図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る挿入システムの概略図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す挿入部における湾曲状態検出部の構成と剛性可変部の構成と冷却部の構成とを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略する。

［第１の実施形態］
図１乃至図５を参照して第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、挿入システム１０は、表示部２０と、挿入装置３０と、剛性可変部７０と、湾曲状態検出部８０と、本体部１００とを有する。

表示部２０は、挿入装置３０に配置される挿入部４０の先端部に内蔵される図示しない撮像部によって撮像された画像を表示する。表示部２０は、一般的な表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイである。

本実施形態の挿入装置３０は、例えば医療用の軟性内視鏡として説明するが、これに限定される必要はない。挿入装置３０は、例えば、工業用の軟性内視鏡、カテーテル、処置具といったように、被挿入体の内部に挿入される軟性の挿入部４０を有していればよい。本実施形態の挿入部４０は、可撓性を有し、撓むことが可能であればよい。被挿入体は、例えば、人に限らず、動物、またはほかの構造物であってもよい。

挿入装置３０は、被挿入体の内部に挿入される挿入部４０と、挿入部４０の基端部に連結され、挿入装置３０を操作する操作部５０と、操作部５０に連結されるコード６０とを有する。コード６０は、コード６０の端部に配置され、本体部１００に着脱自在なコネクタ部６１を有する。

挿入部４０は、例えば、中空で、細長い。挿入部４０は、挿入部４０の先端部から挿入部４０の基端部に向かって、挿入装置３０の用途に応じた様々な内部部材が内部に配置される先端硬質部４１と、所望の方向に所望の量だけ湾曲可能な湾曲部４３と、可撓性を有し外力によって撓む可撓管部４５とを有する。内部部材は、例えば、撮像部を含む。湾曲部４３は、挿入部４０の内部に配置される図示しない操作ワイヤを介して、操作部５０に配置される図示しない湾曲操作部に連結される。湾曲操作部の操作によって操作ワイヤが牽引されることによって、湾曲部４３は所望の方向に所望の量だけ湾曲可能である。

操作部５０は、挿入システム１０の操作者の片手によって把持される。操作者は、被挿入体の開口部（例えば患者の口）から、挿入部４０を被挿入体の内部に挿入させる。そして、操作者は、撮像部によって撮像され表示部２０に表示される画像を目視した状態で、被挿入体の内部を観察及び処置する。

図１と図２とに示すように、剛性可変部７０は、剛性可変部７０が挿入部４０の剛性を可変させる挿入部４０の一部位に配置され、一部位の剛性を可変する。一部位は、例えば、可撓管部４５全体である。剛性可変部７０は、例えば、超弾性合金７１と、超弾性合金７１を加熱可能な加熱部７３とを有する。

超弾性合金７１は、例えば、可撓管部４５全長に渡って、可撓管部４５に内蔵される。本実施形態では、例えば、１つの超弾性合金７１が配置されるものとする。超弾性合金７１は、加熱部７３の加熱によって、剛性が低い状態から剛性が高い状態に変化する性質を有する。以下において、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の剛性が低い状態を低剛性状態と称し、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の剛性が高い状態を高剛性状態と称する。低剛性状態において、超弾性合金７１は、外力にしたがって容易に変形する軟質状態に変形し、低い弾性係数を有することとなり、超弾性合金７１が配置される部位である可撓管部４５に比較的低い硬度を提供する。軟質状態は、例えば、湾曲可能状態である。高剛性状態において、超弾性合金７１は、外力に抗してあらかじめ所定の硬さを有する硬質状態に変形し、高い弾性係数を有することとなり、超弾性合金７１が配置される部位である可撓管部４５に比較的高い硬度を提供する。硬質状態は、例えば直線状態であってよい。ここにおいて、外力とは、超弾性合金７１を変形させる力を意味しており、重力も外力の一部と考える。なお超弾性合金７１は、冷却によって、高剛性状態から低剛性状態に変化する性質を有する。本実施形態では、冷却は、自然冷却である。

加熱部７３は、コネクタ部６１から可撓管部４５にまで、挿入装置３０に内蔵される。加熱部７３は、例えば、コネクタ部６１から可撓管部４５内の所望位置まで延び、所望位置から折り返されてコネクタ部６１にまで戻る１本以上の電熱線７３ａを有する。本実施形態では加熱部７３は、４本の電熱線７３ａを有するものとする。各電熱線７３ａの一端部と他端部とは、本体部１００に内蔵される第１電源１０１に電気的に接続される。電熱線７３ａ同士は、互いに対して電気的に絶縁される。絶縁のために、電熱線７３ａは、図示しない第１絶縁膜に覆われる。第１絶縁膜は、電熱線７３ａ同士の間の短絡を防止する。また超弾性合金７１は、後述する被加熱部位を除いて図示しない第２絶縁膜によって覆われる。第２絶縁膜は、電熱線７３ａと超弾性合金７１との短絡を防止する。なお第１絶縁膜が配置されていれば、第２絶縁膜は省略されてもよい。第１絶縁膜と第２絶縁膜との配置は、絶縁を実施すれば、特に限定されない。電熱線７３ａは、第１電源１０１から流れる電流によって熱を発生する。各電熱線７３ａは、超弾性合金７１を所望位置で巻回している巻回部７３ｂを有する。例えば、巻回部７３ｂの内周部は、超弾性合金７１の外周面に密着する。巻回部７３ｂは、挿入部４０の長手軸方向において、互いに対してずれて配置される。つまり、巻回部７３ｂ同士の間には、スペースが形成される。巻回部７３ｂは、超弾性合金７１の剛性を可変する範囲に配置され、言い換えると超弾性合金７１の剛性に連動して可撓管部４５の剛性が可変する範囲に配置される。

なお可撓管部４５の剛性が可変する範囲と、この範囲に伴う、超弾性合金７１の長さと、超弾性合金７１の数と、超弾性合金７１の配置位置と、電熱線７３ａの数と、巻回部７３ｂの長さ（巻数）と、巻回部７３ｂの配置位置と、巻回部７３ｂの数とは、例えば、被挿入体、挿入装置３０の手技、挿入装置３０の使用用途、または挿入部４０の剛性を可変させる部位（セグメント）、に応じて、適宜所望に設定される。１本の電熱線７３ａが、複数の巻回部７３ｂを有してもよい。挿入部４０の剛性を可変させる部位（セグメント）は、１箇所でもかまわない。

巻回部７３ｂは、第１電源１０１から流れる電流によって熱を発生する。そして、熱は、巻回部７３ｂから超弾性合金７１に伝達され、超弾性合金を加熱する。ここで、超弾性合金７１において加熱される部位を被加熱部位と称する。被加熱部位は、主に、巻回部７３ｂによって覆われている部位である。被加熱部位の温度は熱によって上がり、したがって超弾性合金７１の温度は部分的に上がる。超弾性合金７１の温度が熱によって上がった際、被加熱部位の剛性は上がり、そして被加熱部位が配置されている可撓管部４５の一部位の剛性が上がる。加熱が停止され、被加熱部位の温度が自然冷却によって下がった際、被加熱部位の剛性は下がり、そして被加熱部位が配置されている可撓管部４５の一部位の剛性が下がる。巻回部７３ｂ同士は互いに非接触であるため、可撓管部４５を含む挿入部４０の剛性は、部分的に且つ選択的に変化可能である。このように剛性可変部７０は、温度によって可変する超弾性合金７１の剛性によって、挿入部４０の少なくとも一部の剛性を可変する。

図１と図２とに示すように、湾曲状態検出部８０は、挿入装置３０に配置される所望の形状検出範囲（以下、範囲Ｆと称する）の湾曲状態を検出及び演算する。本実施形態では、湾曲状態の一例を、湾曲量として説明する。なお湾曲状態は、湾曲量（湾曲の大きさ）と湾曲の方向とを含む湾曲形状であってもよい。本実施形態では、範囲Ｆは、例えば、挿入部４０全体とする。なお範囲Ｆは、超弾性合金７１が配置される可撓管部４５のように挿入装置３０の一部であってもよいし、挿入装置３０全体であってもよい。本実施形態の湾曲状態検出部８０は、ファイバセンサを有しており、例えば、挿入部４０に組み込まれて挿入部４０と一体的に湾曲され、挿入部４０の湾曲量を検出する。具体的には、湾曲状態検出部８０は、挿入部４０の湾曲量の変化に伴い光ファイバ８３に加えられた変化に基づいて挿入部４０の湾曲量の変化を検出する。

湾曲状態検出部８０は、光源８１と、１以上の被検出部８３ａが配置される光ファイバ８３と、ミラーなどの反射部８５と、受光部８７と、演算部８９と、光分岐部９１とを有する。このような湾曲状態検出部８０は、光ファイバ８３への入射光と光ファイバ８３からの出射光との特性の関係を検出することにより、挿入部４０の湾曲量を得るセンサである。

本実施形態では、複数の被検出部８３ａが１本の光ファイバ８３に配置される。複数の被検出部８３ａは、光ファイバ８３の長手軸方向において互いに異なる位置にて、配置される。この場合、挿入部４０の湾曲量が検出可能となる。なお１本の光ファイバ８３に１つの被検出部８３ａが配置されてもよく、この場合、複数本の光ファイバ８３が配置される。そして、光ファイバ８３の長手軸方向において同じ位置または近傍の位置、且つ長手軸方向の軸周り方向において互いに異なる位置に、複数の被検出部８３ａが配置されるとする。この場合、複数の被検出部８３ａの検出結果の組み合わせによって、湾曲の大きさと方向とが検出可能となる。

光源８１は、本体部１００に内蔵され、光ファイバ８３に向かって光を出射する。この光源８１は、照明用の光源８１とは別体であり、挿入部４０の湾曲量の検出のための光を出射する。光源８１は、例えば、キセノンランプまたはハロゲンランプといったランプと、ＬＥＤと、ＬＤなどの半導体光源との少なくとも１つを有する。光ファイバ８３は、コネクタ部６１を介して可撓管部４５の先端部まで挿入装置３０に内蔵され、光を導光する。光ファイバ８３は、可撓性を有する。湾曲状態検出部８０が挿入部４０の湾曲量を検出するため、被検出部８３ａは例えば挿入部４０に搭載される。言い換えると、湾曲状態検出部８０は、被検出部８３ａが搭載される部位の形状を検出する。

反射部８５は、光ファイバ８３の先端部に配置される。反射部８５は、光ファイバ８３によって導光された光を、光ファイバ８３の基端部に戻すよう反射する。

受光部８７と演算部８９とは、本体部１００に配置される。受光部８７は、例えば、分光器またはカラーフィルタのような分光のための素子と、フォトダイオードのような受光素子とを有してもよい。演算部８９は、例えば、ＡＳＩＣなどを含むハードウエア回路によって構成される。演算部８９は、プロセッサによって構成されても良い。演算部８９がプロセッサで構成される場合、プロセッサがアクセス可能な図示しない内部メモリまたは外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの演算部８９として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。

光源８１と受光部８７と光ファイバ８３の基端部とは、光分岐部９１に光学的に接続される。光分岐部９１は、例えば光カプラまたはハーフミラーを有する。光分岐部９１は、光源８１から出射された光を光ファイバ８３に導き、また、光ファイバ８３によって導かれた戻り光を受光部８７に導く。光分岐部９１は、本体部１００に配置される。

挿入部４０が湾曲すると、この湾曲に応じて光ファイバ８３が湾曲する。これに伴い、光ファイバ８３を伝搬する光の一部が被検出部８３ａを通じて外部に出射する（漏れる）。すなわち、被検出部８３ａは、光ファイバ８３の一側面に配置され、光ファイバ８３の湾曲に応じて伝搬する光の一部を外部に出射させる。言い換えると、被検出部８３ａは、光ファイバ８３の光学特性、例えば光伝達量を変化させるものである。挿入部４０の湾曲に伴って光ファイバ８３が湾曲すると、光ファイバ８３の湾曲量に応じて光ファイバ８３の光伝達量が変化する。この光伝達量の変化の情報を含む光信号は、受光部８７によって電気信号に変換されて演算部８９に送られる。演算部８９は、この電気信号を基に、実際に湾曲している部分の挿入部４０の湾曲量を演算する。演算部８９は、演算した挿入部４０の湾曲量を本体部１００に配置される剛性可変制御部１０３に入力する。

ここでは、変化する光学特性として、光伝達量の例をあげたが、これに限定されるものではなく、例えばスペクトルまたは偏波などの光の状態であってもよい。この場合、湾曲状態検出部８０は、スペクトルや偏波などの光の状態を検出するものであればよい。被検出部８３ａは、例えば、光ファイバ８３によって導光される光の強度（光量）を低減する物質、例えば光吸収体で構成されてもよい。被検出部８３ａは、例えば、光ファイバ８３によって導光される光を吸収して、導光される光とは異なる波長域の光を発する物質、例えば蛍光体で構成されてもよい。
ここで範囲Ｆについて説明する。ここでは、被検出部８３ａは、光ファイバ８３の長手軸方向において、例えば５ｍｍの長さを有するものとする。各被検出部８３ａにおいて、被検出部８３ａ自体の湾曲量が検出される。しかしながら、実際には、例えば５ｍｍの長さを有する被検出部８３ａだけが湾曲することはない。光ファイバ８３自体あるいは光ファイバ８３を組み込んだ部材の構造または材質等に起因して、光ファイバ８３の長手軸方向においてある程度の範囲（例えば６０ｍｍの長さ）も湾曲する。したがって、被検出部８３ａによって、当該被検出部８３ａが存在している位置のみの湾曲量だけではなく、ある程度の範囲、光ファイバ８３の長手軸方向において例えば被検出部８３ａの前後３０ｍｍ、合わせて６０ｍｍの範囲の湾曲量が検出されると考えることができる。このように、被検出部８３ａによって検出される湾曲量と略同一となる範囲を含めた範囲を範囲Ｆとする。

図２に示すように、範囲Ｆは、剛性可変部７０が可撓管部４５の剛性を変化させる範囲Ａに重複する。範囲Ａとは、例えば、巻回部７３ｂによって巻回される被加熱部位を示す。したがって、湾曲状態検出部８０は、挿入部４０の湾曲量を検出すると共に、剛性可変部７０の湾曲状態を、具体的には超弾性合金７１の被加熱部位それぞれの湾曲量を、検出及び演算可能である。例えば、湾曲状態検出部８０は、検出と演算と剛性可変制御部１０３への湾曲量の入力とを、リアルタイムで実施する。なお、図２では範囲Ａは巻回部７３ｂと同じ範囲を示すが、熱伝導によって巻回部７３ｂより広い範囲が加熱されることも可能である。このような場合、巻回部７３ｂによる加熱で超弾性合金７１が高剛性状態に変化する範囲を範囲Ａとする。湾曲状態検出部８０は、例えばスイッチなどの図示しない指示部から出力された操作開始指示を入力された後、検出と演算と入力とを実施し続ける。湾曲状態検出部８０は、挿入部４０の湾曲状態（例えば、湾曲量）と剛性可変部７０の湾曲状態（例えば、湾曲量）との少なくとも一方を検出及び演算してもよい。剛性可変部７０の湾曲量の検出及び演算は、挿入部４０の湾曲量の検出及び演算と略同様である。したがって、演算部８９は、電気信号を基に、実際に湾曲している部分の剛性可変部７０の湾曲量を演算する。演算部８９は、演算した剛性可変部７０の湾曲量を剛性可変制御部１０３に入力する。範囲Ｆは、湾曲状態に応じた温度制御を行う範囲Ａと重複するように配置される。ここで、範囲Ａの一部の湾曲量を検出することで、湾曲量を検出していない範囲の湾曲量も同等とみなせる場合は、範囲Ｆは範囲Ａの全ての範囲と重複する必要は無く、範囲Ｆは範囲Ａの一部と重複するように配置されてもかまわない。

本体部１００は、第１電源１０１と、剛性可変制御部１０３と、記憶部１０５と、測定部１０７とを有する。

第１電源１０１は、電熱線７３ａを介して超弾性合金７１を加熱するために、電熱線７３ａに電圧を印加し、電熱線７３ａに電流を流す。

剛性可変制御部１０３は、例えば、ＡＳＩＣなどを含むハードウエア回路によって構成される。剛性可変制御部１０３は、プロセッサによって構成されても良い。剛性可変制御部１０３がプロセッサで構成される場合、プロセッサがアクセス可能な図示しない内部メモリまたは外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの剛性可変制御部１０３として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。

剛性可変制御部１０３は、演算部８９によって演算された剛性可変部７０の湾曲量と、測定部１０７によって測定された剛性可変部７０の温度とを基に、第１電源１０１から電熱線７３ａに流れる電流を制御する。剛性可変制御部１０３は、超弾性合金７１に対する加熱のために電流の供給が開始されるように、電流の大きさが調整されるように、第１電源１０１を制御する。

例えば、挿入部４０は、被挿入体の管腔に挿入され、管腔の形状に沿って撓んだとする。このとき、挿入部４０の湾曲量は、湾曲状態検出部８０によって検出される。そして例えば、挿入部４０の湾曲量が閾値以上となった所望の範囲が存在するとする。この閾値は、例えば記憶部１０５に予め記憶される。第１電源１０１に対する剛性可変制御部１０３の制御によって、所望の範囲における先端範囲に巻回部７３ｂが配置されている加熱部７３に電流が流れる。先端範囲とは、例えば、所望の範囲が挿入部４０の長手軸方向において前後の２つに分けられた範囲のうちの前側を示す。したがって、所望の範囲の先端範囲における剛性可変部７０の剛性が上がる。これにより、挿入部４０が例えば被挿入体の管腔内を深部に向かって前進する際、挿入部４０の進行方向において、操作者から挿入部４０への挿入力が挿入部４０の先端部にまで伝達されやすくなる。そして、挿入部４０の挿入性が向上する。

剛性可変制御部１０３は、可撓管部４５の剛性（可撓性の度合い）を、超弾性合金７１の剛性によって制御する。超弾性合金７１の剛性は、超弾性合金７１の温度によって制御される。ここで、図３は、超弾性合金７１の温度と超弾性合金７１の剛性との関係を示す。超弾性合金７１は、電熱線７３ａで加熱されるため、加熱に対する超弾性合金７１の剛性変化の応答性は良好である。一方、加熱に対して冷却は時間がかかり、特に本実施形態では、自然冷却であるため、応答性が悪い。また図３に示すように、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の温度と剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の剛性との関係は、ヒステリシスを有する。ここでいうヒステリシスとは、例えば、剛性を低くするための温度が剛性を高くするための温度よりも低い、ことをいう。このような応答性とヒステリシスとによって、超弾性合金７１に対する冷却は、時間がかかってしまう。超弾性合金７１に対する冷却に時間がかかると、超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。したがって、可撓管部４５も高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。

ここで図３に示すように、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）が低剛性状態から高剛性状態に変化を開始する際の温度を、Temperature Austenite Start (以下、ＴＡｓ）と称する。剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）が低剛性状態から高剛性状態への変化を終了した際の温度を、Temperature Austenite Finish (以下、ＴＡｆ）と称する。剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）が高剛性状態から低剛性状態に変化を開始する際の温度をTemperature Martensite Finish (以下、ＴＭｓ）と称する。剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）が低剛性状態に変化を終了した際の温度をTemperature Martensite finish（以下、ＴＭｆ）と称する。なお低剛性状態は最も剛性が低い状態であってもよく、高剛性状態は最も剛性が高い状態であってもよい。

ＴＭｆ以下の温度域では、超弾性合金７１は低剛性状態である。
ＴＡｓは、ＴＭｆ以上のＴＡｆ未満となっている。ＴＭｆ以上ＴＡｓ未満の温度域において、温度が上昇しても且つ湾曲量に影響されることなく、超弾性合金７１は低剛性状態のままである。
ＴＡｓは、ＴＡｆよりも低い。ＴＡｓ以上ＴＡｆ未満の温度域において、温度がＴＡｓからＴＡｆに上昇するにつれて、超弾性合金７１の剛性は上昇し、超弾性合金７１は低剛性状態から高剛性状態に変化していく。
ＴＡｆ以上の温度域では、超弾性合金７１は高剛性状態である。
ＴＭｓは、ＴＡｆ及びＴＡｓよりも低い。ＴＭｓ以上ＴＡｆ未満の温度域では、温度が下降しても且つ湾曲量に影響されることなく、超弾性合金７１は高剛性状態のままである。
ＴＭｆは、ＴＭｓよりも低い。ＴＭｆ以上ＴＭｓ未満の温度域において、温度がＴＭｓからＴＡｆに下降するにつれて、超弾性合金７１の剛性は下降し、超弾性合金７１は高剛性状態から低剛性状態に変化していく。

ここで、上記した冷却時間とは、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の温度がＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆまでに下がるための時間を示す。高剛性状態における超弾性合金７１の剛性は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆのときあってもＴＭｓのときであっても、略同一である。したがって、本実施形態では、応答性の悪さとヒステリシスとを考慮して、冷却時間を短縮するために、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後、超弾性合金７１の温度を目標温度（例えばＴＭｓ）にまで予め下げる制御を、待機せずにすぐに、剛性可変制御部１０３は実施する。

ここで説明のために、図３に示すように、超弾性合金７１の湾曲量が３つ存在するとし、以下、第１乃至第３の湾曲量と称する。第１の湾曲量は第２の湾曲量よりも小さく、第２の湾曲量は第３の湾曲量よりも小さいものとする。

上述したように、応答性の悪さとヒステリシスとを考慮して、冷却時間の短縮のためには、剛性可変制御部１０３は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後、超弾性合金７１の温度を、冷却時間の短縮のために設定される目標温度（例えばＴＭｓ）にまで下げる制御を実施する必要がある。しかしながら、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の温度と剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の剛性との関係は、湾曲状態を基に変化する。例えば、図３に示すように、目標温度であるＴＭｓは、第１乃至第３の湾曲量に応じて、変化する。ここで第１乃至第３の湾曲量に対応するＴＭｓを、ＴＭｓ１，ＴＭｓ２，ＴＭｓ３と称する。ＴＭｓ１はＴＭｓ２よりも低く、ＴＭｓ２はＴＭｓ３よりも低い。そこで、剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出された剛性可変部７０の湾曲状態を基に目標温度を決定し、剛性可変部７０の温度を、湾曲状態に応じて変化する目標温度であるＴＭｓに制御する。具体的には、剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出された超弾性合金７１の第１乃至３の湾曲量を基に第１乃至３の湾曲量に応じた目標温度であるＴＭｓ（ＴＭｓ１、ＴＭｓ２またはＴＭｓ３）を算出する。そして剛性可変制御部１０３は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後、超弾性合金７１の温度を算出した目標温度であるＴＭｓ（ＴＭｓ１、ＴＭｓ２またはＴＭｓ３）に制御する。剛性可変制御部１０３は、制御のために、第１電源１０１の駆動をオフし、電熱線７３ａへの電流の供給を停止する。これにより加熱が停止され、自然冷却が実施され、超弾性合金７１の温度はＴＡｆから目標温度であるＴＭｓ（ＴＭｓ１、ＴＭｓ２またはＴＭｓ３）にむけて下がっていく。

ここで湾曲状態検出部８０によって検出された剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の湾曲量をκと称し、剛性可変制御部１０３は、目標温度であるＴＭｓを、以下の式（１）を用いて算出する。
ＴＭｓ＝ｆ（κ）・・・式（１）

式（１）は、例えば、図４に示すように予め測定された剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の曲率（湾曲量）と湾曲量に対応するＴＭｓとの関係を基とする以下の式（２）に相当することができる。式（２）は、対数関数を用いた式である。

ＴＭｓ＝Ａ×ｌｏｇ_Ｂκ＋Ｃ・・・式（２）
式（２）におけるＡ，Ｂ，Ｃは、予め測定された湾曲量とＴＭｓとによって決まる定数である。したがって、剛性可変制御部１０３は、式（１）または式（２）を用いて、目標温度であるＴＭｓ（ＴＭｓ１，ＴＭｓ２，ＴＭｓ３）を算出する。なお図４に示す各点は測定値であり、点線は式（２）によって示される近似曲線である。

記憶部１０５は、式（１）または式（２）を予め記憶する。剛性可変制御部１０３が湾曲状態検出部８０から超弾性合金７１の湾曲量κを入力された際に、剛性可変制御部１０３は、記憶部１０５にアクセスし、超弾性合金７１の湾曲量κと式（１）または式（２）とを基に、目標温度であるＴＭｓを算出する。そして、剛性可変制御部１０３は、ＴＭｓを基に、第１電源１０１を制御する、詳細には電熱線７３ａに流れる電流を制御する。

なおＴＭｓの算出は、これに限定される必要はない。記憶部１０５は、例えば、κと、κに対応する目標温度であるＴＭｓとの関係を示すデータテーブルを記憶してもよい。剛性可変制御部１０３が湾曲状態検出部８０から超弾性合金７１の湾曲量κを入力された際に、剛性可変制御部１０３は、記憶部１０５にアクセスして、データテーブルから湾曲量κに対応するＴＭｓを算出してもよい。

また目標温度は、ＴＭｓに限定される必要はない。目標温度は、挿入部４０の剛性に対する制御の目的に応じて、ＴＭｓに対して上下させてもよい。例えば、目標温度がＴＭｓよりも高いとする。この場合、挿入部４０の湾曲量の急激な変化によってＴＭｓが変化したとしても、または超弾性合金７１に対する加熱温度にばらつきが発生しても、挿入部４０の剛性は安定した状態で維持される。目標温度がＴＭｓよりも低い場合、冷却時間は短縮される。

記憶部１０５は、ＴＡｓと、ＴＡｆと、超弾性合金７１の湾曲量に対応するＴＭｓ（ＴＭｓ１，ＴＭｓ２，ＴＭｓ３）と、ＴＭｆとを記憶する。記憶部１０５は、超弾性合金７１つまり可撓管部４５が低剛性状態から高剛性状態に切り替わる際に可撓管部４５の湾曲量と超弾性合金７１の湾曲量とに対する判定基準値である閾値と、超弾性合金７１つまり可撓管部４５が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる際に可撓管部４５の湾曲量と超弾性合金７１の湾曲量とに対する判定基準値である閾値とを記憶する。

記憶部１０５は、予め取得された電熱線７３ａの抵抗値と電熱線７３ａの温度との関係を記憶する。測定部１０７は、電熱線７３ａに流れる電流を検出する図示しない電流検出器と、電熱線７３ａに印加される電圧値を検出する図示しない電圧検出器とを有する。剛性可変制御部１０３は、測定部１０７の電流検出器によって検出された電流値と、測定部１０７の電圧検出器によって検出された電圧値とに基づいて、電熱線７３ａの抵抗値を算出する。測定部１０７は、記憶部１０５にアクセスし、算出した抵抗値に対応する電熱線７３ａの温度を算出する。その後、測定部１０７は、算出した温度を剛性可変制御部１０３に出力する。電熱線７３ａは超弾性合金７１に密着しているため、電熱線７３ａの温度は超弾性合金７１の温度と同じまたはた近似するとみなせる。このように超弾性合金７１の温度は、電熱線７３ａの温度を介して間接的に測定される。測定部１０７及び剛性可変制御部１０３は、この測定に関する動作を常に実施する。

なお測定部１０７は、熱電対またはサーミスタ等の温度センサを有し、超弾性合金７１に直接配置され、超弾性合金７１の温度を直接測定してもよい。これにより、測定部１０７は、超弾性合金７１の温度を精度よく測定可能となる。測定部１０７は、超弾性合金７１の加熱時間または超弾性合金７１の冷却時間を測定してもよい。剛性可変制御部１０３は、測定部１０７の測定時間を基に、超弾性合金７１の温度を推定及び制御してもよい。例えば超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる必要が生じるまで、剛性可変制御部１０３は、高剛性状態が維持されるように、超弾性合金７１の温度をＴＭｓまたはその近傍に維持する。

次に図５に示すフローチャートを用いて挿入システム１０の動作を説明する。なおこのフローチャートは、可撓管部４５の１つのセグメント（例えば１つの被加熱部位）に対する処理であり、可撓管部４５の各セグメントに対しては同様の処理が実施される。

最初の状態では、例えば、超弾性合金７１と可撓管部４５とは、低剛性状態であるとする。この状態で、挿入部４０は、被挿入体の管腔に挿入され、管腔の形状に沿って撓む。挿入部４０が被挿入体に挿入された際、挿入部４０の湾曲量が湾曲状態検出部８０によって検出される。湾曲状態検出部８０の範囲Ｆは、超弾性合金７１の範囲Ａと重複する。したがって、超弾性合金７１の湾曲量も挿入部４０の湾曲量と同時に湾曲状態検出部８０によって検出される（Ｓｔｅｐ１）。

剛性可変制御部１０３は、記憶部１０５に記憶される閾値と湾曲状態検出部８０によって検出された挿入部４０の湾曲量とを基に、超弾性合金７１の剛性を上げるか否かを判断する（Ｓｔｅｐ２）。この判断は、例えば、管腔内を深部に向かって前進する挿入部４０の挿入性等を基に剛性を上げる位置または湾曲量の閾値等を予め決める。剛性可変制御部１０３が超弾性合金７１の剛性を上げる必要がないと判断した際（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、挿入システム１０の動作はＳｔｅｐ１に戻る。

剛性可変制御部１０３が超弾性合金７１の剛性を上げることが必要な箇所があると判断した際（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、剛性可変制御部１０３は第１電源１０１の駆動をオンに制御し、剛性可変制御部１０３は当該箇所に対する電熱線７３ａによって超弾性合金７１を加熱する。したがって、超弾性合金７１の温度はＴＡｆに向かって上がっていく（Ｓｔｅｐ３）。

超弾性合金７１の温度は、測定部１０７と剛性可変部７０とによって電熱線７３ａの温度を基に測定される（Ｓｔｅｐ４）。剛性可変制御部１０３は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達したか否かを、判断する（Ｓｔｅｐ５）。超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達していない場合（Ｓｔｅｐ５：Ｎｏ）、挿入システム１０の動作はＳｔｅｐ３に戻る。

超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した場合（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、超弾性合金７１は低剛性状態から高剛性状態に変化し終える。この超弾性合金７１の剛性状態の変化にしたがって、可撓管部４５も低剛性状態から高剛性状態に変化し終える。

Ｓｔｅｐ３乃至Ｓｔｅｐ５は、超弾性合金７１を加熱し、加熱によって超弾性合金７１を低剛性状態から高剛性状態に変化させ、超弾性合金７１によって可撓管部４５を低剛性状態から高剛性状態に変化させるＳｔｅｐである。加熱に対する超弾性合金７１の応答性は電熱線７３ａによって良好であるため、超弾性合金７１及び可撓管部４５は、短時間に低剛性状態から高剛性状態に切り替わる。したがって、例えば挿入部４０の所望する部位は、短時間に硬くなる。すると挿入部４０が例えば被挿入体の管腔内を深部に向かって前進する際、挿入部４０の挿入性が向上する。このようにＳｔｅｐ３乃至Ｓｔｅｐ５は、超弾性合金７１及び可撓管部４５の剛性を高めて、挿入部４０の挿入性を向上させるＳｔｅｐでもある。

次に、Ｓｔｅｐ１同様に、挿入部４０の湾曲量と超弾性合金７１の湾曲量とが湾曲状態検出部８０によって再度検出される（Ｓｔｅｐ６）。Ｓｔｅｐ６は、Ｓｔｅｐ３乃至Ｓｔｅｐ６の過程において、超弾性合金７１の湾曲量が変化していることがあるため、再度、超弾性合金７１の湾曲量を検出するＳｔｅｐである。

冷却に対する超弾性合金７１の剛性の応答性とヒステリシスとによって、超弾性合金７１に対する冷却は時間がかかる。ここで冷却時間とは、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の温度がＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆまでに下がるための時間を示す。超弾性合金７１に対する冷却に時間がかかると、超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。したがって、可撓管部４５も高剛性状態から低剛性状態に変化する際に時間がかかる。

冷却時間の短縮のために、剛性可変制御部１０３は、Ｓｔｅｐ５にて超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後、超弾性合金７１の温度を、目標温度（例えばＴＭｓ）にまで下げる制御を実施する。目標温度であるＴＭｓは、超弾性合金７１の湾曲量に応じて異なる。そこで、剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出された超弾性合金７１の湾曲量と式（１）または式（２）とを基に、目標温度であるＴＭｓを算出する（Ｓｔｅｐ７）。

なおＳｔｅｐ７の直前のＳｔｅｐ６において、超弾性合金７１の湾曲量が湾曲状態検出部８０によって再度検出されている。したがって、剛性可変制御部１０３は、最新の超弾性合金７１の湾曲量に対応するＴＭｓを算出する。

そして、剛性可変制御部１０３は第１電源１０１の駆動をオフに制御する。したがって超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに制御される。ここでは、加熱が停止され、自然冷却が実施され、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに向かって下がっていく（Ｓｔｅｐ８）。超弾性合金７１の温度は、測定部１０７と剛性可変部７０とによって電熱線７３ａの温度を基に測定される（Ｓｔｅｐ９）。

剛性可変制御部１０３は、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに到達したか否かを、判断する（Ｓｔｅｐ１０）。超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに到達していない場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｎｏ）、挿入システム１０の動作はＳｔｅｐ６に戻る。

超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに到達した場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｙｅｓ）、超弾性合金７１の冷却の準備が整う、つまり超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる準備が整う。Ｓｔｅｐ６乃至Ｓｔｅｐ１０は、冷却時間の短縮のために、超弾性合金７１の温度をＴＡｆからＴＭｓにまで下げ、超弾性合金７１を短時間に高剛性状態から低剛性状態に切り替えるための準備期間である。またＳｔｅｐ６乃至Ｓｔｅｐ１０は、低剛性状態に切り替えるために超弾性合金７１を待機させる待機期間である。高剛性状態における超弾性合金７１の剛性は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆのときあってもＴＭｓのときであっても、同一である。したがって、可撓管部４５は高剛性状態を維持し、挿入性は維持されたままである。

超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに到達した場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｙｅｓ）、Ｓｔｅｐ１同様に、挿入部４０の湾曲量と超弾性合金７１の湾曲量とが湾曲状態検出部８０によって再度検出される（Ｓｔｅｐ１１）。Ｓｔｅｐ１１は、超弾性合金７１の湾曲量が変化したか否か、つまりＴＭｓを変更するか否か並びに超弾性合金７１を高剛性状態から低剛性状態に切り替えるか否か見極めるために実施される。

剛性可変制御部１０３は、記憶部１０５に記憶される閾値と湾曲状態検出部８０によって検出された挿入部４０の湾曲量とを基に、超弾性合金７１の剛性を下げるか否かを判断する（Ｓｔｅｐ１２）。この判断は、例えば、深部への挿入部４０の挿入に伴って剛性を上げるべき部分（セグメント）の変化や、管腔内を深部から後退する挿入部４０の抜去性等を基に剛性を下げる位置または湾曲量の閾値等を予め決める。剛性可変制御部１０３が超弾性合金７１の剛性を下げる必要がないと判断した際（Ｓｔｅｐ１２：Ｎｏ）、挿入システム１０の動作はＳｔｅｐ６に戻り、Ｓｔｅｐ８において、超弾性合金７１の温度はＴＭｓに制御される。このとき、超弾性合金７１は高剛性状態を維持する。

剛性可変制御部１０３が超弾性合金７１の剛性を下げる必要があると判断した際（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、剛性可変制御部１０３はＴＭｓの維持を終了するために第１電源１０１の駆動オフに制御する。したがってＴＭｓを維持するための加熱が停止され、自然冷却が実施され、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｆに向かって下がっていく（Ｓｔｅｐ１３）。このため、超弾性合金７１は、高剛性状態から低剛性状態に変化を開始し、高剛性状態から低剛性状態に変化する。超弾性合金７１の温度は、測定部１０７と剛性可変部７０とによって電熱線７３ａの温度を基に測定される（Ｓｔｅｐ１４）。

剛性可変制御部１０３は、測定部１０７の測定結果を基に、超弾性合金７１の温度がＴＭｆに到達したか否かを、判断する（Ｓｔｅｐ１５）。超弾性合金７１の温度がＴＭｆに到達していない場合（Ｓｔｅｐ１５：Ｎｏ）、挿入システム１０の動作はＳｔｅｐ１３に戻る。

超弾性合金７１の温度がＴＭｆに到達した場合（Ｓｔｅｐ１５：Ｙｅｓ）、超弾性合金７１は冷却されて、超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に変化し終える。この超弾性合金７１の剛性状態の変化にしたがって、可撓管部４５も高剛性状態から低剛性状態に変化し終える。

Ｓｔｅｐ１３乃至Ｓｔｅｐ１５は、超弾性合金７１を冷却し、冷却によって超弾性合金７１を高剛性状態から低剛性状態に変化させ、超弾性合金７１によって可撓管部４５を高剛性状態から低剛性状態に変化させるＳｔｅｐである。本実施形態では、超弾性合金７１及び可撓管部４５が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる際、超弾性合金７１の温度は、ＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆまでに連続して下がるのではない。超弾性合金７１の温度は、ＴＡｆから超弾性合金７１の湾曲量に応じて算出されたＴＭｓに予め下がり、ＴＭｓにて待機した後に、ＴＭｓからＴＭｆに下がる。このため、超弾性合金７１の温度がＴＭｓからＴＭｆに下がる際の冷却に対する超弾性合金７１の応答性は、超弾性合金７１の温度がＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆに連続して下がる際の冷却に対する超弾性合金７１の応答性よりも良好となる。よって、超弾性合金７１及び可撓管部４５は、短時間に高剛性状態から低剛性状態に切り替わる。そして、例えば挿入部４０の所望する部位（セグメント）は、短時間に柔らかくなる。また例えば挿入部４０が例えば被挿入体の管腔内を深部に向かって進み、挿入部４０の形状が変化したとする。挿入部４０の挿入性を向上するためには、高剛性状態の部位の範囲と低剛性状態の部位の範囲とが管腔の形状（挿入部４０の形状）に応じて変化する必要がある。この場合であっても、挿入部４０の所定の部位は短時間で低剛性状態に切り換わることができ、挿入部４０の挿入性を向上できる。このようにＳｔｅｐ１３乃至Ｓｔｅｐ１５は、超弾性合金７１及び可撓管部４５の剛性を下げて、挿入部４０の挿入性を向上させるＳｔｅｐでもある。

そして挿入システム１０の動作は、Ｓｔｅｐ１に戻ってもよいし、終了してもよい。

なお、例えば、Ｓｔｅｐ１０，１１において、ＴＭｓ１で超弾性合金７１が待機している際に、挿入部４０の湾曲量が変化し、超弾性合金７１の湾曲量が変化することが考えられる。例えば、超弾性合金７１の湾曲量が第１の湾曲量であり、超弾性合金７１の温度がＴＭｓ１である状態から、超弾性合金７１の湾曲量が第２の湾曲量に変化したとする。この場合、Ｓｔｅｐ６と同様に超弾性合金７１の湾曲量が湾曲状態検出部８０によって再度検出され、Ｓｔｅｐ７と同様に剛性可変制御部１０３は検出された超弾性合金７１の第２の湾曲量と式（１）または式（２）を基にＴＭｓ２を算出する。そして、Ｓｔｅｐ８において、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓ２に向かって上がる。その後、Ｓｔｅｐ９以降の動作が実施される。

超弾性合金７１の湾曲量が第１の湾曲量から第２の湾曲量に変化した際に、目標温度がＴＭｓ１のままだと、意図せずに、超弾性合金７１の剛性が下がってしまう。したがって、湾曲状態検出部８０は超弾性合金７１の湾曲量をリアルタイムで検出し、剛性可変制御部１０３は、検出された超弾性合金７１の湾曲量を基に、ＴＭｓ２をリアルタイムで算出する。

このように本実施形態では、湾曲状態検出部８０によってリアルタイムで検出された剛性可変部７０の湾曲状態を基に、剛性可変部７０の温度をＴＭｓに制御する。したがって、本実施形態では、超弾性合金７１の湾曲状態に応じてＴＭｓが変化しても、温度をＴＭｓに適切に制御できる。本実施形態では、超弾性合金７１及び挿入部４０が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる際、超弾性合金７１の温度は、ＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆまでに連続して下がるのではない。超弾性合金７１の温度は、ＴＡｆから予め設定されたＴＭｓに下がりＴＭｓにて待機した後に、ＴＭｓからＴＭｆに下がる。このため、超弾性合金７１の温度がＴＭｓからＴＭｆに下がる際の冷却に対する超弾性合金７１の応答性を、超弾性合金７１の温度がＴＡｆからＴＭｓを介してＴＭｆに連続して下がる際の冷却に対する超弾性合金７１の応答性よりも良好にできる。よって、超弾性合金７１及び可撓管部４５を、短時間に高剛性状態から低剛性状態に切り替えることができる。そして、例えば挿入部４０の所望する部位を、短時間に柔らかくできる。また例えば挿入部４０が例えば被挿入体の管腔内を深部に向かって進み、挿入部４０の形状が変化したとする。挿入部４０の挿入性を向上するためには、高剛性状態の部位の範囲と低剛性状態の部位の範囲とが管腔の形状（挿入部４０の形状）に応じて変化する必要がある。この場合であっても、挿入部４０の所定の部位は短時間で低剛性状態に切り換わることができ、挿入部４０の挿入性を向上できる。すなわち挿入部４０の適切な範囲を短時間に低剛性状態及び高剛性状態にでき、挿入部４０の挿入性を向上できる。

本実施形態では、冷却機構を用いずに、自然冷却を実施する。このとき、超弾性合金７１の温度をＴＡｆからＴＭｓに下げているため、冷却時間を短縮できる。また冷却機構１２０を用いることによる、挿入システム１０のコストの増加、挿入装置３０及び本体部１００における充填率の向上を防止できる。

本実施形態では、冷却時間の短縮のために、超弾性合金７１の湾曲状態を基にＴＭｓを算出し、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後、超弾性合金７１の温度を算出したＴＭｓに下げる。したがって、超弾性合金７１は、高剛性状態から低剛性状態に切り替わるために待機状態となる。そして、実際に超弾性合金７１が高剛性状態から低剛性状態に切り替わる際、冷却によって、超弾性合金７１は、短時間に高剛性状態から低剛性状態に切り替わることができる。

剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出された超弾性合金７１の湾曲量κと記憶部１０５に予め記憶される式（１）または式（２）とを基に、目標温度であるＴＭｓを算出する。具体的には、剛性可変制御部１０３が湾曲状態検出部８０から超弾性合金７１の湾曲量κを入力された際に、剛性可変制御部１０３は、記憶部１０５にアクセスし、超弾性合金７１の湾曲量κと式（１）または式（２）とを基に、目標温度であるＴＭｓを算出する。したがって、ＴＭｓを短時間に算出でき、超弾性合金７１の温度を短時間にＴＡｆからＴＭｓに制御できる。また記憶部１０５が予め式（１）または式（２）を記憶しているため、演算における剛性可変制御部１０３の負荷を軽減できる。

剛性可変制御部１０３は、データテーブルを記憶する記憶部１０５にアクセスして、データテーブルから湾曲量κに対応するＴＭｓを算出してもよい。したがって、ＴＭｓを短時間に算出でき、超弾性合金７１の温度を短時間にＴＡｆからＴＭｓに制御できる。また記憶部１０５が予めデータベースを記憶しているため、演算における剛性可変制御部１０３の負荷を軽減できる。

なお湾曲状態検出部８０は、ファイバセンサを有することに限定される必要はない。図６に示すように、湾曲状態検出部８０は、磁気を発生する１つの磁気発生部９３と、磁気発生部９３から発生された磁気の強度を検出する複数の磁気検出部９５とを有してもよい。磁気発生部９３は、例えば、被挿入体の外部に配置される。磁気検出部９５は、例えば、少なくとも剛性可変部７０が挿入部４０の剛性を可変させる部位に配置される。すなわち、磁気検出部９５は、超弾性合金７１が配置される部位、例えば可撓管部４５全体に配置される。磁気検出部９５は、例えば、挿入部４０の長手軸方向において、互いに対して等間隔に配置される。磁気検出部９５は、例えば、コイルの磁気センサである。また、磁気発生部９３は、複数のコイルにより互いに異なる磁界を発生させる。磁気検出部９５によって検出される磁気の強度は、挿入部４０と磁気発生部９３との距離に応じて変化する。したがって、演算部８９は、磁気発生部９３が発生した互いに異なる磁界を磁気検出部９５が検出した検出結果である複数の磁気の強度を基に、磁気発生部９３に対する磁気検出部９５それぞれの位置情報を演算する。そして演算部８９は、磁気検出部９５それぞれの位置情報を基に、剛性可変部７０（例えば超弾性合金７１）の湾曲状態を演算する。なお複数の磁気発生部９３が挿入部４０の内部に配置され、１つの磁気検出部９５が被挿入体の外部に配置されてもよい。

湾曲状態検出部８０は、例えばＸ線を用いて、湾曲形状を検出してもよい。

本実施形態では、表示部２０は、湾曲状態検出部８０によって検出された挿入部４０の湾曲量と超弾性合金７１の湾曲量とを表示してもよい。そして、挿入システム１０の操作者は、表示部２０に表示される湾曲量を確認する。操作者は、表示部２０に表示される湾曲量を基にＳｔｅｐ２，１２において超弾性合金７１の剛性を可変させるためにオン指示またはオフ指示を図示しない指示部から剛性可変制御部１０３介して剛性可変部７０に指示してもよい。つまり、剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出され、表示部２０に表示され、操作者に確認された剛性可変部７０の湾曲状態を基に、剛性可変部７０の温度を制御してもよい。

また表示部２０は、測定部１０７によって測定された剛性可変部７０の温度を表示してもよい。操作者は、表示部２０に表示される剛性可変部７０の温度を確認する。そして操作者は、表示部２０に表示される剛性可変部７０の温度に対応する剛性を超弾性合金７１が有するように、Ｓｔｅｐ２，１２において超弾性合金７１の剛性を可変させる指示を図示しない指示部から剛性可変制御部１０３に指示してもよい。

このように、超弾性合金７１の剛性は、マニュアル操作によって可変してもよい。

[第２の実施形態]
以下に、図７Ａと図７Ｂとを参照して、第１の実施形態とは異なることのみを記載する。本実施形態では、冷却は、能動的に実施される。したがって、挿入システム１０は、剛性可変部７０を冷却可能な冷却機構１２０を有する。冷却機構１２０は、冷却部１２１と、冷却部１２１に電力を供給する第２電源１２３とを有する。

図７Ｂに示すように、冷却部１２１は、剛性可変部７０の周辺に配置される。具体的には、冷却部１２１は、例えば、挿入部４０の内部に配置され、超弾性合金７１の近傍に配置される。冷却部１２１は、超弾性合金７１を直接冷却する。冷却部１２１は、図示の明瞭化のために超弾性合金７１から離れて配置されているが、実際には超弾性合金７１に当接されることが好ましい。冷却部１２１は、例えば、ペルチェ素子を有する。冷却部１２１は例えば被加熱部位それぞれ周辺に配置されることが好ましい。

第２電源１２３は、電気線１２５を介して冷却部１２１の駆動を制御する。第２電源１２３は、剛性可変制御部１０３によって、第２電源１２３の駆動を制御される。第２電源１２３は、本体部１００に配置される。

本実施形態では、図５に示すＳｔｅｐ３において、剛性可変制御部１０３は、第１電源１０１の駆動をオンに制御し、第２電源１２３の駆動をオフに制御する。したがって、加熱部７３は超弾性合金７１を加熱し、冷却部１２１は超弾性合金７１に対する冷却を停止する。このように、剛性可変制御部１０３は第１電源１０１と電熱線７３ａと第２電源１２３と冷却部１２１とを介して超弾性合金７１の温度をＴＡｆに制御する。

剛性可変制御部１０３は、湾曲状態検出部８０によって検出された剛性可変部７０の湾曲状態を基に、冷却機構１２０を制御する。例えば、図５に示すＳｔｅｐ８において、剛性可変制御部１０３は、第１電源１０１の駆動をオフに制御し、第２電源１２３の駆動をオンに制御する。したがって、加熱部７３は超弾性合金７１に対する加熱を停止し、冷却部１２１は超弾性合金７１を冷却する。そして自然冷却ではなく能動的な冷却が実施され、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｓに向かって急速に下がる。このように、剛性可変制御部１０３は第１電源１０１と電熱線７３ａと第２電源１２３と冷却部１２１とを介して超弾性合金７１の温度をＴＭｓに制御する。
ここでＳｔｅｐ８の動作は、Ｓｔｅｐ１２がＮｏとなった後の制御として、すでに温度がＴＭｓに到達しておりこの温度を維持する制御や、挿入部４０の湾曲量が変化して目標温度が上がり超弾性合金７１の温度を上げる制御を含む。温度を維持する場合、剛性可変制御部１０３は、第１電源１０１及び第２電源１２３それぞれの駆動を適切にオンまたはオフに制御し、温度を維持する。温度を上げる場合は、剛性可変制御部１０３は、第１電源１０１の駆動をオンに制御し、第２電源１２３の駆動をオフに制御し、温度を上げる。

図５に示すＳｔｅｐ１３において、剛性可変制御部１０３は、第１電源１０１の駆動をオフに制御し、第２電源１２３の駆動をオンに制御する。したがって、加熱部７３は超弾性合金７１に対する加熱を停止し、冷却部１２１は超弾性合金７１を冷却する。そして自然冷却ではなく能動的な冷却が実施され、超弾性合金７１の温度が目標温度であるＴＭｆに向かって急速に下がる。このように、剛性可変制御部１０３は第１電源１０１と電熱線７３ａと第２電源１２３と冷却部１２１とを介して超弾性合金７１の温度をＴＭｆに制御する。超弾性合金７１の温度がＴＭｆに到達したのち、冷却は終了する。

本実施形態では、冷却機構１２０によって、超弾性合金７１の温度をＴＭｓ，ＴＭｆに精密に制御できる。また冷却機構１２０によって超弾性合金７１を短時間に冷却できるため、超弾性合金７１の温度をＴＡｆからＴＭｓに短時間に下げることができる。したがって、超弾性合金７１の温度がＴＡｆに到達した後に、超弾性合金７１を短時間に待機状態に切り替えることができる。待機状態において、ＴＭｓを確実に維持できるため、待機状態であっても超弾性合金７１及び可撓管部４５を確実に高剛性状態に維持できる。また冷却機構１２０によって超弾性合金７１を短時間に冷却できるため、超弾性合金７１の温度をＴＭｓからＴＭｆに短時間に下げることができる。したがって超弾性合金７１及び可撓管部４５を、短時間に高剛性状態から低剛性状態に切り替えることができる。

なお図示はしないが、冷却機構１２０は、超弾性合金７１を能動的に冷却できれば、水冷または空冷によって超弾性合金７１を冷却してもよい。冷却機構１２０は、冷却流体が流れる筒状の流路部と、流路部の内部を流れる冷却流体を循環させる循環部とを有する。流路部は、可撓性を有する。流路部は、剛性可変部７０の周辺に配置される。流路部は、例えば、挿入部４０を含む挿入装置３０の内部に配置される。流路部の外周面には、ヒートシンク等の図示しない放熱部材が配設される。放熱部材は、剛性可変部７０から離れた位置、例えば操作部５０の内部に配置される。循環部は、挿入装置３０の外部に配置され、例えばポンプを有する。冷却流体は、剛性可変部７０から発生する熱を吸収し、放熱部材に熱を輸送及び伝導させる。熱は、放熱部材から挿入装置３０の外部に排出される。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

Claims (10)

1. 被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、
   温度によって可変する剛性によって前記挿入部の少なくとも一部の剛性を可変し、前記温度と前記剛性との関係は湾曲状態を基に変化する剛性可変部と、
   前記剛性可変部の前記湾曲状態を検出する湾曲状態検出部と、
   前記湾曲状態検出部によって検出された前記剛性可変部の前記湾曲状態を基に目標温度を決定し、前記剛性可変部の前記温度を、前記目標温度に制御する剛性可変制御部と、
   を具備する挿入システム。
2. 前記剛性可変部の前記温度と前記剛性可変部の前記剛性との関係は、ヒステリシスを有し、
   前記剛性可変部の前記剛性が低い状態から高い状態への変化を終了した際の温度を、ＴＡｆと称し、且つ
   前記剛性可変部の前記剛性が前記高い状態から前記低い状態への変化を開始する際の温度を、ＴＭｓと称したとき、
   前記ＴＭｓは、前記剛性可変部の前記湾曲状態に応じて変化する前記目標温度であり、
   前記剛性可変制御部は、前記剛性可変部の前記湾曲状態を基に前記ＴＭｓを算出し、前記剛性可変部の前記温度が前記ＴＡｆに到達した後、前記剛性可変部の前記温度を算出した前記ＴＭｓに制御する請求項１に記載の挿入システム。
3. 前記湾曲状態検出部によって検出された前記剛性可変部の前記湾曲状態における湾曲量を、κと称したとき、
   前記剛性可変制御部は、前記ＴＭｓを、以下の式（１）を用いて算出する
   ＴＭｓ＝ｆ（κ）・・・式（１）
   請求項２に記載の挿入システム。
4. 前記式（１）は、予め測定された前記湾曲量と前記湾曲量に対応する前記ＴＭｓとの関係を基とする以下の式（２）に相当し、
   ＴＭｓ＝Ａ×ｌｏｇ_Ｂκ＋Ｃ・・・式（２）
   前記式（２）におけるＡ，Ｂ，Ｃは、予め測定された前記湾曲量と前記ＴＭｓとによって決まる定数である請求項３に記載の挿入システム。
5. 前記湾曲状態検出部によって検出された前記剛性可変部の前記湾曲状態における湾曲量を、κと称したとき、
   前記κと、前記κに対応する前記ＴＭｓとの関係を示すデータテーブルを記憶する記憶部をさらに具備し、
   前記剛性可変制御部は、前記データテーブルから前記κに対応する前記ＴＭｓを算出する請求項２に記載の挿入システム。
6. 前記剛性可変部は、超弾性合金と、超弾性合金を加熱可能な加熱部とを有する請求項１に記載の挿入システム。
7. 前記剛性可変部を冷却可能な冷却機構を具備し、
   前記剛性可変制御部は、前記剛性可変部の前記湾曲状態を基に前記冷却機構を制御する請求項１に記載の挿入システム。
8. 前記湾曲状態検出部は、ファイバセンサを有する請求項１に記載の挿入システム。
9. 前記湾曲状態検出部は、
   磁気を発生する磁気発生部と、
   前記磁気発生部から発生された前記磁気を検出する磁気検出部と、
   前記磁気検出部の検出結果を基に、前記剛性可変部の前記湾曲状態を演算する演算部と、
   を有する請求項１に記載の挿入システム。
10. 前記挿入装置は、内視鏡を有する請求項１に記載の挿入システム。

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