WO2012132637A1 - 内視鏡 - Google Patents

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WO2012132637A1
WO2012132637A1 PCT/JP2012/054088 JP2012054088W WO2012132637A1 WO 2012132637 A1 WO2012132637 A1 WO 2012132637A1 JP 2012054088 W JP2012054088 W JP 2012054088W WO 2012132637 A1 WO2012132637 A1 WO 2012132637A1
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bending
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bending portion
angle
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PCT/JP2012/054088
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勇太 杉山
田中 秀樹
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A61M25/0133Tip steering devices
    • A61M25/0147Tip steering devices with movable mechanical means, e.g. pull wires

Definitions

  • This invention relates to an endoscope having two curved portions.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-217929 discloses an endoscope having two curved portions, a first curved portion and a second curved portion.
  • the endoscope operates a switch to store the shape of the first bending portion, and operates the second bending portion so that the second bending portion has the same shape as the shape stored in the first bending portion. Can do.
  • the shape of the first bending portion is stored, and the operator continues to insert the insertion portion, and at the same time, the shape of the second bending portion is controlled to be the same as the shape of the first bending portion stored, and the bent portion is moved upward. It is disclosed that it is not thrust.
  • the second bending portion has the same shape as the first bending portion unless the operator determines that the portion bent by the insertion portion is stretched upward. There is a problem that the control cannot be started and the bent portion cannot be stretched upward.
  • An object of the present invention is to provide an endoscope that can be inserted more reliably when the insertion portion is inserted into a tube hole having a bent portion such as the large intestine.
  • an insertion portion having a first bending portion, a second bending portion provided on a proximal end side of the first bending portion, and a bending operation for bending the first bending portion are performed.
  • a first bending operation input unit is provided, and an operation unit provided on a proximal end side of the insertion unit and the bending operation input to the first bending operation input unit are detected as a bending operation input amount.
  • An input amount detection unit that performs bending of the first bending unit to a bending amount corresponding to the bending operation input amount, and the first bending unit that is driven to bend by the first bending drive mechanism.
  • a bending amount calculation unit that calculates a bending amount, a second bending driving mechanism that bends the second bending portion, and a driving force that is connected to the second bending driving mechanism and drives the second bending driving mechanism.
  • a setting unit configured to set a threshold;
  • a determination unit that determines whether or not a bending amount of the first bending unit calculated by the bending amount calculation unit is greater than the first threshold; and
  • the second bending drive mechanism is driven to cause the second bending portion to bend in the same direction as the bending direction of the first bending portion.
  • a control unit that continues to output a drive signal to the drive unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an endoscope system according to the first to third embodiments.
  • FIG. 2 shows the relationship between the first bending portion of the insertion portion of the endoscope and the first and second drums of the operation portion of the endoscope system according to the first to third embodiments, and the second bending portion and the operation portion. It is the schematic which shows the relationship with the 3rd drum.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating a state in which the first bending portion is bent when the first drum of the operation unit of the endoscope of the endoscope system according to the first to third embodiments is rotated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an endoscope system according to the first to third embodiments.
  • FIG. 2 shows the relationship between the first bending portion of the insertion portion of the endoscope and the first and second drums of the operation portion of the endoscope system according to the first to third embodiments, and the second bending portion and the operation portion. It is the schematic which shows the relationship with the 3rd
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a state where the second bending portion is bent when the third drum of the operation unit of the endoscope of the endoscope system according to the first to third embodiments is rotated.
  • FIG. 4A is arranged between the second bending portion and the operation portion to bend the second bending portion of the insertion portion of the endoscope of the endoscope system according to the first to second embodiments. It is the schematic at the time of setting a curved part to the straight state.
  • FIG. 4B is arranged between the second bending portion and the operation portion to bend the second bending portion of the insertion portion of the endoscope of the endoscope system according to the first to second embodiments. It is the schematic at the time of making the curved part bent in the U direction.
  • FIG. 4A is arranged between the second bending portion and the operation portion to bend the second bending portion of the insertion portion of the endoscope of the endoscope system according to the first to second embodiments. It is the schematic at the time of making the
  • FIG. 5 is a schematic block diagram showing a relationship with members controlled by the control microcomputer of the endoscope system according to the first and second embodiments.
  • FIG. 6 is a flowchart when inserting the distal end of the insertion portion into the back side of the winding tube with the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 7A shows the operation of the insertion portion when the insertion portion of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments. It is the schematic which shows the state which inserted the front-end
  • FIG. 7B shows the operation of the insertion section when the insertion section of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments. It is the schematic which shows the state which started bending the 1st bending part of an insertion part in the U direction from the state which has the front-end
  • FIG. 7C shows the operation of the insertion portion when the insertion portion of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments.
  • FIG. 7D shows the operation of the insertion portion when the insertion portion of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments.
  • FIG. 7E shows the operation of the insertion portion when the insertion portion of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments.
  • the first bending portion of the insertion portion is bent at an angle exceeding 90 degrees in the U direction from the state where the distal end of the insertion portion is in the position shown in FIG. 7C or 7D, and the second bending portion is made the first bending portion.
  • FIG. 7F shows the operation of the insertion portion when the insertion portion of the endoscope is inserted toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments.
  • the bending amount of the first bending portion is reduced from the state where the distal end of the insertion portion is at the position shown in FIG. 7E, and the bending amount of the first bending portion 34 becomes an appropriate threshold angle (for example, less than 25 degrees).
  • FIG. 7G shows the operation of the insertion section when inserting the insertion section of the endoscope toward the back side of the large intestine (small intestine or stomach side) using the endoscope system according to the first to third embodiments.
  • the distal end of the insertion portion is moved from the position shown in FIG. 7F toward the bent portion on the back side of the large intestine, and the flexible tubular portion of the insertion portion is moved to the bent portion on the near side of the large intestine.
  • FIG. 8 shows a motor that uses the endoscope system according to the second embodiment to bend the second bending portion of the endoscope in a straight state (initial state) in the U direction with no external force.
  • the relationship between the torque and the estimated bending angle of the second bending portion when the torque is slowly increased and Equation (1) derived from the relationship are shown, and the solid line indicates the equation ( It is the schematic which shows the line segment drawn based on Formula (2) which set the inclination the same so that a torque smaller than the torque of 1) may be calculated.
  • FIG. 9 is a flowchart when inserting the distal end of the insertion portion into the back side of the winding hole using the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram showing a relationship with members controlled by the control microcomputer of the endoscope system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart when the endoscope system according to the third embodiment is inserted into the back side of a tortuous tube hole by the same operation as in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart when the endoscope system according to the third embodiment is inserted into the back side of a tortuous tube hole by the same operation as in the second embodiment.
  • an endoscope system 10 includes an endoscope (endoscope) including an observation optical system (imaging unit) and an illumination optical system (illumination unit) (not shown).
  • Main body) 12 is detachably connected to the endoscope 12, and a light source device 14 that supplies illumination light to the endoscope 12, and an observation optical system of the endoscope 12 that is detachably connected to the endoscope 12.
  • a video processor 16 for processing a signal obtained from the observation optical system and outputting a standard video signal, and a monitor 18 for displaying an endoscopic image obtained by the signal processing by the video processor 16.
  • An image recording device (not shown) or the like can be connected to the video processor 16. Note that a small light source such as an LED may be built in the endoscope 12 instead of the light source device 14.
  • the endoscope 12 is extended from the operation unit 22 and observed by an operation unit (endoscope body) 22 that can be held by an operator and can perform bending operations of first and second bending units 34 and 36 described later.
  • a connector portion 28 is provided at an end portion of the universal cord 26 and is detachably connected to the light source device 14 and the video processor 16.
  • the operation portion 22 is provided at the proximal end portion of the insertion portion 24.
  • the insertion portion 24 includes a distal end hard portion 32 provided at the distal end thereof, a bendable first bending portion 34 provided at the rear end side of the distal end hard portion 32, and a rear end side of the first bending portion 34.
  • the distal end hard portion 32 includes an imaging unit in which a solid-state imaging device (not shown) such as a CCD or CMOS and a circuit board for driving the solid-state imaging device are incorporated as an observation optical system, or an observation inside a body cavity as an illumination optical system.
  • a light guide (not shown) for transmitting illumination light for illuminating the target part is incorporated. For this reason, it is possible to irradiate the subject with illumination light from the distal end surface of the distal end hard portion 32, capture the illuminated subject with the imaging unit, and display the subject image on the monitor 18.
  • the insertion portion 24 of the endoscope 12 includes two parts, the first bending portion 34 that is close to the distal end hard portion 32 and the second bending portion 36 that is close to the tubular portion 38. It has curved portions 34 and 36.
  • the first bending portion 34 and the second bending portion 36 shown in FIG. 2 are respectively provided with bending tubes (first and second bending drive mechanisms) 34a and 36a formed of a plurality of known bending pieces, and outside the bending tube.
  • a blade disposed and a skin disposed outside the blade For example, four angle wires (first bending drive mechanisms) 42 (U, D, R, L) corresponding to each bending direction of the first bending portion 34 are provided at the distal end of the bending tube 34a of the first bending portion 34. Is fixed. Further, for example, two angle wires (second bending drive mechanisms) 44 (U ′, D ′) are also fixed to the distal end of the bending tube 36 a of the second bending portion 36. Therefore, the first bending portion 34 is bent in the up / down (UP / DOWN) direction (indicated by U and D in FIG. 2) and in the left / right (RIGHT / LEFT) direction (indicated by R and L in FIG. 2). The second bending portion 36 can be bent in the vertical direction.
  • first bending drive mechanisms 42 U, D, R, L
  • the two angle wires 42 (U, D) for bending the first bending portion 34 in the vertical direction are wound around the first drum (first bending drive mechanism) 46 inside the operation portion 22.
  • Two angle wires 42 (R, L) that bend the first bending portion 34 in the left-right direction are wound around and fixed to a second drum 48 inside the operation portion 22.
  • the first and second drums 46 and 48 are arranged on the same axis.
  • a first angle knob (bending operation input unit) 52 that rotates the first drum 46 and a second angle knob 54 that rotates the second drum 48 are disposed. Yes.
  • the first and second angle knobs 52 and 54 are disposed on the same axis.
  • the first and second drums 46 and 48 and the first and second angle knobs 52 and 54 are arranged on the same axis.
  • the first angle knob 52 is rotated about its axis
  • the first drum 46 is rotated about the same axis by the same angle as the first angle knob 52
  • the second angle knob 54 is rotated about its axis.
  • the second drum 48 rotates about the same axis by the same angle as the second angle knob 54.
  • the bending tube 34a, the wire 42, and the first drum 46 form a first bending drive mechanism that bends the first bending portion 34.
  • the position where the first bending portion 34 is straight is defined as the initial position of the first angle knob 52
  • the position where the second bending portion 36 is straight is the initial position of the motor 64.
  • the rotatable angle in the U direction (plus direction) and the D direction (minus direction) of the first angle knob 52 and the bendable angle ⁇ in the U direction and D direction of the first and second bending portions 34 and 36 are symmetrical. Preferably there is.
  • the rotatable angle ⁇ of the first angle knob 52 and the bendable angle ⁇ of the first bending portion 34 are, for example, from the state (initial state) ⁇ 0 where the first bending portion 34 is straight in both the U direction and the D direction. It is preferably about 180 degrees.
  • the rotatable angle of the second angle knob 54 and the bendable angle of the first bending portion 36 are each about 160 degrees, for example, from the straight state (initial state) of the first bending portion 34 in both the R direction and the L direction. Is preferred.
  • the bendable angle ⁇ of the second bending portion 36 is preferably about 120 degrees, for example, from the state (initial state) ⁇ 0 where the second bending portion 36 is straight in both the U direction and the D direction.
  • a knob position detecting potentiometer (input amount detecting unit) 56 for detecting the rotational position of the first drum 46 is attached to the first drum 46.
  • the potentiometer 56 is disposed inside the operation unit 22. By setting the potentiometer 56 in accordance with the initial position of the first angle knob 52 (the position where the first bending portion 34 is straight), the potentiometer 56 can rotate the first drum 46, that is, the first angle knob 52. Can be detected. Therefore, the potentiometer 56 detects the bending operation amount input to the first angle knob (first bending operation input unit) 52 as the bending operation input amount.
  • the two angle wires 44 (U ′, D ′) for bending the second bending portion 36 in the UD direction are connected to the third drum (second bending drive mechanism) 62 inside the operation portion 22. It is wound and fixed.
  • the third drum 62 is provided with a motor (drive unit) 64 and an encoder (rotation position detection unit) 66 that detects the rotation amount (rotation angle) ⁇ (see FIG. 3B) of the motor (second bending drive mechanism) 64. ing.
  • the motor 64 generates a driving force for bending the second bending portion 36. Therefore, the bending tube 36a, the wire 44, the third drum 62, and the motor 64 form a second bending drive mechanism that bends the second bending portion 36.
  • the motor 64 and the encoder 66 are drawn so as to partially protrude outside the operation unit 22, but it is also preferable that they are arranged inside the operation unit 22. In addition, it is also preferable that the motor 64 is disposed not in the operation unit 22 but in the insertion unit 24.
  • the second angle wires 44 (U ′, D ′) have slacks 44 a, 44 b in advance.
  • the amount of sagging of the wire 44 is determined by rotating the motor 64 as shown in FIG. 4B from the state where the third drum 62 and the motor 64 shown in FIG. 4A are in the neutral position (the second bending portion 36 is straight). It is preferable that the slacks 44a and 44b remain slightly in the wires 44 (U ′, D ′) even when the second bending portion 36 is bent to the maximum bending angle in the U direction.
  • the wires 44 (U ′, D ′) have sufficient slack 44a, 44b, so that the slack 44a, 44b is the first slack. 2 Since the bending portion 36 can be further bent in the U direction, or the amount of bending in the U direction can be reduced, there is play even in a state where the second bending portion 36 is bent, and the second bending portion 36 is forced. It does not curve in the opposite direction. Therefore, a large force is not applied to the inner wall of the tube hole. Although not shown, such a structure is preferably the same for the first bending portion 34 and the wire 42.
  • the motor power source 72 shown in FIG. 5 A control microcomputer 74 shown in FIG. 5 for controlling the potentiometer 56, the motor 64, the encoder 66, and the motor power source 72 is disposed inside the operation unit 22.
  • the motor power source 72 and the control microcomputer 74 are not limited to the inside of the operation unit 22 of the endoscope 12, and are preferably provided in any one of the light source device 14, the video processor 16, and the monitor 18, for example. .
  • the motor power source 72 and the control microcomputer 74 are disposed in any one of the light source device 14, the video processor 16, and the monitor 18, for example, the motor power source 72 and the control microcomputer 74 are connected to the potentiometer 56, the motor via the universal cord 26. 64 and the encoder 66 are electrically connected. That is, the endoscope 12 itself may include a control microcomputer (control unit) 74, or the control microcomputer 74 may be disposed outside the endoscope 12 (the endoscope system 10 is a control microcomputer). 74).
  • control microcomputer 74 control unit
  • the control microcomputer 74 may be arranged in any of the endoscope 12 itself and devices of the endoscope system 10 other than the endoscope 12.
  • the control microcomputer 74 when the control microcomputer 74 is connected to the endoscope 12, the case where the endoscope 12 itself has the control microcomputer 74 and the case where the control microcomputer 74 is disposed outside the endoscope 12.
  • the endoscope 12 itself may be provided with a motor power source 72, or the motor power source 72 may be provided outside the endoscope 12 (the endoscope system 10 includes a motor power source 72. Just do it).
  • the motor power source 72 may be disposed in any of the endoscope 12 itself and devices of the endoscope system 10 other than the endoscope 12.
  • the motor power source 72 is connected to the endoscope 12
  • the endoscope 12 itself has the motor power source 72
  • the motor power source 72 is disposed outside the endoscope 12.
  • the motor power source 72 includes a current measuring unit 82 that measures the current I that flows through the motor 64 and a voltage setting unit 84 that sets a voltage to be applied to the motor 64.
  • the control microcomputer 74 calculates a CPU (control unit) 90, a resistance value measuring unit 92 that measures the resistance value of the potentiometer 56, a count processing unit 94 that counts the pulses of the encoder 66, and a torque T generated by the motor 64.
  • a torque calculation unit (torque amount detection unit) 96, a threshold value input unit (setting unit) 98, and a storage unit 100 are included.
  • the resistance value measurement unit 92, the count processing unit 94, the torque calculation unit 96, the threshold value input unit 98, and the storage unit 100 are electrically connected to the CPU 90 and controlled.
  • the motor 64 is controlled by being electrically connected to the CPU 90. Therefore, by measuring the resistance value of the potentiometer 56 with the resistance value measuring unit 92 of the control microcomputer 74, the operation amount in the UD direction of the first angle knob 52, that is, the input amount (rotation angle) ⁇ can be obtained. The amount of bending of the first bending portion 34 in the UD direction can be estimated.
  • the resistance value measuring unit 92 of the control microcomputer 74 functions as a bending amount calculating unit that calculates the bending amount of the first bending unit 34 that is driven to be bent by the first bending driving mechanism (the angle wire 42 and the first drum 46). To do. Further, the count processing unit 94 of the control microcomputer 74 can process the encoder pulse count of the encoder 66 to obtain the rotational position information (rotation angle) ⁇ of the motor 64.
  • the control microcomputer 74 can calculate the torque T generated by the motor 64 by controlling the current I flowing through the motor 64. That is, the control microcomputer 74 can calculate the torque based on the current I measured by the current measuring unit 82 of the motor power source 72 and obtain the torque T generated by the motor 64.
  • a threshold value input unit (threshold setting unit) 98 is used to set threshold angles ⁇ 0 , ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 to be described later.
  • the storage unit 100 is used to store these threshold angles ⁇ 0 , ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4, and the operation amount (rotation angle) ⁇ in the UD direction of the first angle knob 52, Rotational position information (rotational angle) ⁇ and the like can be stored.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 corresponds to the bending angle ⁇ of the first bending portion 34.
  • the rotation angle ⁇ of the motor 64 corresponds to the bending angle ⁇ of the second bending portion 36.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 and the bending angle ⁇ of the first bending portion 34 will be described as being the same or substantially the same.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is rotated from 0 degree (straight state) to, for example, 90 degrees
  • the first bending portion 34 also bends 90 degrees from the straight state (0 degree).
  • the fulcrum of bending of the first bending portion 34 is the base end of the bending tube 34a of the first bending portion 34.
  • the rotation angle ⁇ of the motor 64 and the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 match or substantially match.
  • the motor 64 is controlled to rotate the rotation angle ⁇ of the third drum 62 from 0 degrees to, for example, 90 degrees
  • the second bending portion 36 also bends 90 degrees from a straight state.
  • the fulcrum of bending of the second bending portion 36 is the base end of the bending tube 36a of the second bending portion 36.
  • the rotational position of the motor 64 of the endoscope 12 in the linear state (neutral state) ⁇ 0 in which the second bending portion 36 is straight with no external force is measured, and this is set as the neutral position ⁇ 0 .
  • the torque Tu 0 required to bend the second bending portion 36 in a straight state with no external force in the U direction by an angle ⁇ 1 (for example, 15 degrees) with respect to the neutral state (angle ⁇ 0 ) is measured.
  • a torque Td 0 necessary for bending in the D direction by an angle ⁇ 2 (for example, ⁇ 15 degrees) is measured.
  • the torques Tu 0 and Td 0 measured at this time are stored in the storage unit 100 of the control microcomputer 74.
  • the angles ⁇ 1 (15 degrees) and ⁇ 2 ( ⁇ 15 degrees) are examples, and can be appropriately set by the threshold value input unit 98 within the range of the rotatable angle of the second bending section 36.
  • the voltage of the motor power source 72 is set in order to cause the motor 64 to generate a torque Tu 0 , for example.
  • PID control is a kind of feedback control, and is a method in which control of an input value is performed by three elements: a deviation between an output value and a target value, its integration, and differentiation.
  • voltage information of the motor power source 72 is used as an input value
  • torque information generated by the motor 64 is used as an output value
  • PID control is applied using torque information derived in the control microcomputer 74 as a target value.
  • the voltage information given to the motor power source 72 is derived.
  • the generation of the target torque T of the motor 64 is realized by controlling the voltage of the motor power source 72.
  • an input value voltage information of the motor power supply 72 is obtained from the rotation position information of the motor 64
  • the rotation speed of the motor 64 uses a value calculated from the time difference of the rotation position information of the motor 64.
  • Motor rotation speed V X (t2) ⁇ X (t1), t2> t1.
  • X (t2) is the rotational position of the motor 64 at time t2
  • X (t1) is the rotational position of the motor 64 at time t1.
  • the second bending portion 36 is moved in the same direction as the bending direction of the first bending portion 34.
  • the bending operation is performed using the motor 64, the third drum 62, the wire 44, and the bending tube 36a which are bending driving mechanisms will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • an example in which the first and second bending portions 34 and 36 are moved upward (U direction) will be mainly described.
  • the threshold angle ⁇ 0 (for example, 5 degrees), ⁇ 1 (for example, 90 degrees), ⁇ 2 (for example, 25 degrees), ⁇ 3 (for example, ⁇ 90 degrees), ⁇ 4 (for example, ⁇ 25 degrees) is input by the threshold value input unit 98 Set.
  • the threshold angle ⁇ 0 is preferably an arbitrary value between 0 degrees and 10 degrees, for example.
  • the threshold angle ⁇ 1 of the angle ⁇ in the U direction of the first angle knob 52 detected by the potentiometer 56 is described as 90 degrees, but the threshold angle ⁇ 1 is not limited to 90 degrees. It can be set appropriately such as 80 degrees or 120 degrees.
  • the threshold angle ⁇ 2 is not limited to 25 degrees, and can be set as appropriate, such as 20 degrees or 30 degrees.
  • the threshold angles ⁇ 3 and ⁇ 4 can also be set as appropriate.
  • the threshold angle ⁇ 1 is an angle larger than the threshold angle ⁇ 2
  • the threshold angle ⁇ 3 is an angle smaller than the threshold angle ⁇ 4 . Since threshold angle [psi 3, [psi 4 is a negative value, the absolute value of the threshold angle [psi 3 is greater than the absolute value of the threshold angle [psi 4.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 can be obtained by the potentiometer 56.
  • ) of the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes a predetermined threshold angle (for example, 5 degrees) ⁇ 0 or more, That is, the processing is started when an operation for bending the first bending portion 34 is started (S1).
  • the determination of the start of such processing is performed by the CPU 90 and the storage unit 100 functioning as a determination unit.
  • the determinations (S2, S3, S6, S7, S3 ′, S6 ′) described below are also performed by the CPU 90 and the storage unit 100 functioning as a determination unit.
  • the rotation angle ⁇ is a positive value, it can be determined that the first angle knob 52 has started to rotate in the U direction, and if the rotation angle ⁇ is a negative value, it can be determined (S2).
  • the rotation angle ⁇ is a positive value
  • the rotation angle ⁇ is a negative value
  • the potentiometer 56 While rotating the first angle knob 52 in the U direction, the potentiometer 56 obtains a rotation angle ⁇ in the U direction of the first angle knob 52.
  • the rotation angle [psi in the U direction of the first angle knob 52 is threshold angle [psi 1 (for example, 90 degrees) or more, it is determined whether or less than the threshold angle [psi 1 (S3), is less than the angle [psi 1, the even when the second bending section 36 is subjected to an external force, by controlling the motor 64 (by outputting a bending driving signals from the CPU90 to the motor 64), is curved second curved portion 36 at a velocity V 0 in ( That is, with the torque Tu 1 added, the second bending portion 36 tries to maintain the neutral state (S4).
  • the torque Tu 1 does not have to be constant, and the torque Tu 1 can prevent the second bending portion 36 from being bent in the U direction and can also be prevented from being bent in the D direction. Therefore, when the rotation angle in the U direction of the first angle knob 52 is larger than 0 degree, for example, smaller than the angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees), even if the second bending portion 36 is curved by receiving an external force, The two bending portions 36 try to maintain a straight state.
  • the CPU 90 When the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 obtained by the potentiometer 56 is equal to or larger than the angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees), the CPU 90 outputs a bending drive signal to the motor 64 and causes the motor 64 to move the second bending portion 36.
  • a constant torque (torque for bending the second bending portion 36 by 15 degrees in the U direction) Tu 0 is continuously generated to bend in the U direction (S5). That is, when the first bending portion 34 is bent by a predetermined angle (90 degrees), the predetermined torque Tu 0 is continuously applied to the second bending portion 36. For this reason, the second bending portion 36 is bent in the same U direction as the first bending portion 34 via the third drum 62 and the wire 44 with a constant torque Tu 0 .
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes equal to or greater than the angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees), even if the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is decreased, the rotation angle ⁇ is still the angle ⁇ 2 (for example, 25). If it is degrees) or more (S6), continue to generate a certain amount of torque Tu 0 in motor 64. For this reason, the 2nd bending part 36 is maintained in the predetermined
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes equal to or larger than the angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees), the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is decreased to be less than the angle ⁇ 2 (for example, 25 degrees) (S6). ), Controlling the motor 64 (outputting a bending drive signal from the CPU 90 to the motor 64), the amount of bending ( ⁇ ) is reduced toward the neutral position ⁇ 0 at the speed V 0 (S4). .
  • the motor 64 is controlled.
  • the bending amount ⁇ of the second bending portion 36 is reduced by an arbitrary torque Tu 2 (which does not need to be constant) so as to maintain the speed V 0 , and the second bending portion 36 is in a straight state (neutral position) ⁇ 0. (S4).
  • is the case where the predetermined angle [psi 0 or continue processing described above. That is, when the rotation angle ⁇ of the first bending portion 34 is set to an angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees) or more again (S3), a constant torque Tu 0 for causing the motor 64 to bend the second bending portion 36 in the U direction. Is generated (S5).
  • the motor 64 is controlled to bend the second bending portion 36 at a constant speed ( ⁇ V 0 (speed opposite to the above-described speed V 0 )).
  • the second bending portion 36 is maintained in the neutral state (ie, with the torque Td 1 applied) (S4 ′).
  • the torque Td 1 does not need to be constant, and the torque Td 1 can prevent the second bending portion 36 from being bent in the UD direction, and the second bending portion 36 tries to maintain a straight state.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes equal to or smaller than the angle ⁇ 3 (for example, ⁇ 90 degrees), even if the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is increased, the rotation angle ⁇ is still the angle ⁇ 4 (for example, If it is -25 degrees) or less (S6 '), continuing to generate torque Td 0 a certain amount by the motor 64. For this reason, the 2nd bending part 36 is maintained in the predetermined
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes less than the angle ⁇ 3 (for example, ⁇ 90 degrees)
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is increased to be larger than the angle ⁇ 4 (for example, ⁇ 25 degrees).
  • the motor 64 is controlled to reduce the bending amount of the second bending portion 36 toward the neutral position ⁇ 0 at the speed ( ⁇ V 0) (S4 ′).
  • the second bending portion 36 maintains a straight state before the first angle knob 52 is rotated to bend the first bending portion 34 by a predetermined bending amount ⁇ 1 (for example, 90 degrees).
  • a predetermined bending angle ⁇ 1 for example, 90 degrees
  • the second bending portion 36 can be bent in the same direction as the first bending portion 34.
  • pre-bending angle eta of the first bending portion 34 is greater than the predetermined bending angle eta 1 (e.g. 90 degrees), or, after exceeding a predetermined bending angle eta 1 (e.g. 90 degrees), a predetermined bending angle eta When it becomes less than 2 (for example, 25 degrees), the 2nd bending part 36 can be made into a straight state.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 detected by the potentiometer 56 is set by the threshold value input portion 98 in any case.
  • the threshold value (first threshold value) ⁇ 1 , ⁇ 3 is larger than the absolute value, the second bending portion 36 is bent from the initial position ⁇ 0 to the predetermined bending amounts ⁇ 1 , ⁇ 2 , and the second Torques Tu 0 and Td 0 for maintaining the state where the bending portion 36 is bent to the predetermined bending amounts ⁇ 1 and ⁇ 2 are continuously applied to the motor 64.
  • the second bending portion 36 is moved from the initial position ⁇ 0 to a predetermined bending amount ⁇ 1 in the same direction as the first bending portion 34 that is bent according to the rotation amount of the first angle knob 52.
  • ⁇ 2 and the torques Tu 0 , Td 0 for maintaining the second bending portion 36 to be bent to the bending amounts ⁇ 1 , ⁇ 2 are continuously applied to the motor 64.
  • the second bending portion 36 can be automatically bent in the same direction following the first bending portion 34 by the absolute values of the first threshold angles ⁇ 1 , ⁇ 3 set by the threshold input portion 98. . Therefore, by defining the bending direction of the second bending portion 36 in the same direction as that of the first bending portion 34, the state where the first bending portion 34 is hooked on a tube hole such as the large intestine is released unintentionally. Can be prevented, and the insertion property when the distal end of the insertion portion 24 is inserted into the back side can be improved.
  • the motor 64 When the first bending portion 34 is bent, the motor 64 has torques Tu 0 , Td 0 , Tu 1 that prevent the second bending portion 36 from bending in a direction opposite to the bending direction of the first bending portion 34. , Td 1 , Tu 2 , Td 2 are added to the wire 44. For this reason, it can prevent more reliably that the state which bent the 1st bending part 34, for example, was hooked on the pipe hole, for example, is not intended unintentionally. Further, the motor 64 has a threshold value ⁇ 1 , after the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 by the potentiometer 56 exceeds the absolute values of the threshold values (first threshold values) ⁇ 1 and ⁇ 3 set by the threshold value input unit 98.
  • the second bending portion 36 is maintained in a state of predetermined bending amounts ⁇ 1 , ⁇ 2 , and the threshold value (
  • the second threshold value is smaller than the absolute values of ⁇ 2 , ⁇ 4 , torques Tu 2 , Td 2 for returning the second bending portion 36 to the initial position ⁇ 0 are added.
  • the amount of bending of the first bending portion 34 is reduced, the amount of bending of the second bending portion 36 can be reduced following the amount of bending, so that the bending state of the two bending portions 34 and 36 can be simplified. Can be adjusted.
  • the operation when the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 operating in this way is inserted toward the back side (for example, the small intestine or the stomach side) of the large intestine LI will be described.
  • the operator holds the flexible tubular portion 38 of the insertion portion 24 with the right hand while holding the operation portion 22 of the endoscope 12 with the left hand.
  • the tip of the insertion portion 24 is inserted toward the back side.
  • the insertion portion 24 of the endoscope 12 when the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 is inserted into the back side of the sigmoid colon having the bent portions Fa and Fb of the large intestine LI shown in FIG. 7A, the insertion portion 24 is inserted into the bent portion Fa on the near side. Place the tip.
  • the first angle knob 52 when the distal end of the insertion portion 24 is at the bent portion Fa of the large intestine LI, the first angle knob 52 is rotated, for example, in the U direction (see S1 and S2 in FIG. 6).
  • the first bending portion 34 is gradually bent in the U direction (S3 in FIG. 6).
  • the second bending portion 36 tries to maintain a straight state (S3 and S4 in FIG. 6). That is, the second bending portion 36 is prevented from being bent in the D direction, and the two bending portions 34 and 36 are prevented from being S-shaped as a whole.
  • the distal end of the insertion portion 24 is moved to the back side while the first bending portion 34 in the bending portion Fa of the large intestine LI is bent to exceed 90 degrees in the U direction (FIG. 6).
  • the second bending portion 36 maintains a straight state.
  • the bending part Fa of large intestine LI will be pushed up. For this reason, the surgeon performs the procedure slowly and carefully so as not to apply a load to the large intestine LI.
  • the first bending portion 34 is bent 90 degrees or more in the U direction (S3 in FIG. 6).
  • the intent of bending the first bending portion 34 in the U direction by 90 degrees is to ensure that the first bending portion 34 is hooked on the bending portion Fa and to observe the back side of the bending portion Fa.
  • the second bending portion 36 is bent in the same U direction as the first bending portion 34 (S5 in FIG. 6). Therefore, the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 moves toward the bent portion Fb on the back side of the bent portion Fa.
  • the first bending portion 36 moves toward the bending portion Fb on the back side of the bending portion Fa, so that the bending portion Fa of the large intestine LI is pushed up by the first bending portion 34. Is alleviated. For this reason, the distal end of the insertion portion 24 automatically moves toward the back side of the large intestine LI.
  • the bent portion Fa is firmly held by the first and second bending portions 34, 36, the large intestine LI can be pulled by pulling the insertion portion 24 toward the front side.
  • the bending amount of the first bending portion 34 is 90 degrees or more, the inner wall near the bent portion Fa on the near side is observed rather than observing the bent portion Fb on the back side of the large intestine LI. For this reason, in order to observe the bending part Fb of the back
  • the amount of bending of the first bending portion 34 is reduced, if the first bending portion 34 is 25 degrees or more, the second bending portion 36 has the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 at the back of the bending portion Fa. The same curved state as when moving toward the bent portion Fb on the side is maintained (S6 in FIG. 6).
  • the bending amount of the first bending portion 34 is less than 25 degrees, as shown in FIG. 7F, the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 is moved toward the bending portion Fb on the back side of the bending portion Fa.
  • the bending amount of the second bending portion 36 decreases at the speed V 0 (S6, S7 in FIG. 6).
  • the 1st bending part 34 and the 2nd bending part 36 approach a straight state, and can easily move the front-end
  • the flexible tubular portion 38 is bent because it passes through the bent portion Fa of the large intestine LI.
  • the first and second angle knobs 52 and 54 are operated to move the first bending portion 34 in four directions, and the operation of causing the second bending portion 36 to follow the first bending portion 34 appropriately is repeated.
  • the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 is gradually moved to the back side of the large intestine LI.
  • the bending angle of the first bending portion 34 exceeds the threshold angle ⁇ 1 (for example, 90 degrees). Since the second bending portion 36 is automatically bent following the first bending portion 34 as shown in 7E, it is possible to prevent the insertion portion 24 of the endoscope 12 from applying a load to the large intestine LI as much as possible. .
  • the endoscope system 10 can assist the insertion when inserting the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 into the back side of the winding tube. Therefore, when the endoscope system 10 according to the present embodiment is used, the second bending portion 36 is automatically moved following the operation of the first angle knob 52 of the operator, that is, the bending operation of the first bending portion 34. Since it operates so as to bend or keep straight, it is possible to assist an operator to insert the insertion portion 24 of the endoscope 12 into the deep side of the tube hole. For this reason, for example, even when performing a procedure that is difficult to insert into the inner side of the tube hole, such as the large intestine LI, the operator (operator) can easily operate the endoscope 12.
  • the operator can perform the insertion operation of the insertion portion 24 more easily, so that from the anal side to the stomach or the small intestine side.
  • the time it takes for the distal end of the insertion portion 24 to be inserted can be shortened, and the pain given to the patient is reduced.
  • the second bending portion 36 can be maintained as a straight state or a bent state in the U direction, and the second bending portion 36 is bent in the D direction. It is preventing. Therefore, in order to insert the distal end of the insertion portion 24 into the back side of the large intestine LI, for example, the first bending portion 34 is bent nearly 180 degrees in the U direction, and the first bending portion 34 is hooked on the bending portion Fa of the large intestine LI. In this state, it is possible to prevent the second bending portion 36 from unintentionally bending in the D direction and releasing the state where the first bending portion 34 is hooked on the bent portion Fa.
  • the second bending portion 36 has been described as being bent only in two directions of the U direction and the D direction.
  • the second bending portion 36 may be configured to be bent in four directions.
  • the first bending portion 34 is bent between the U direction and the R direction
  • the second bending can be achieved by extending the flowchart shown in FIG. 6 to the case where the first bending portion 34 is bent in the R direction or the L direction.
  • the portion 36 can be curved between the U direction and the R direction.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and the same members or members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the case of bending in the U direction is described as in the first embodiment, and the description of the case of bending in the D direction is omitted.
  • the motor In the second bending portion 36 of the insertion portion 24 of the endoscope 12 in a straight state (rotational angle ⁇ 0 of the motor 64 and bending angle ⁇ 0 of the second bending portion 36) with no external force in advance, the motor The relationship between the rotation amount of 64 and the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is acquired in advance.
  • the reason for acquiring the relationship between the rotation amount of the motor 64 and the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is that the rotation amount of the motor 64 and the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 are not a simple proportional relationship. Because there is.
  • the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 can be estimated from the rotation amount of the motor 64, and this can be calculated as the estimated bending angle.
  • The rotation amount of the motor 64 can be acquired by the encoder 66 disposed in the motor 64 and is calculated by the encoder pulse count processing unit 94 of the control microcomputer 74.
  • a relationship with the estimated bending angle ⁇ of 36 is acquired.
  • the torque T of the motor 64 is calculated using the current I flowing through the motor 64.
  • is the inclination of the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 with respect to the actual torque T of the motor 64
  • Tr (real) is an intercept when the estimated bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is 0 degrees.
  • Tu ⁇ ⁇ ⁇ + Ti.
  • the slopes ⁇ and ⁇ are preferably the same value so that the formulas (1) and (2) are parallel, and the intercept Tr is slightly larger than Ti (imaginary). That is, the intercept Ti in the formula (2) is set slightly smaller than the intercept Tr in the formula (1).
  • the second bending portion 36 is bent in the same direction as the bending direction of the first bending portion 34.
  • the case of performing the operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • an example in which the first and second bending portions 34 and 36 are moved upward (U direction) will be mainly described.
  • the motor 64 causes the second bending portion 36 to be bent in the U direction.
  • a constant torque (torque for bending the second bending portion 36 in the U direction by 15 degrees) Tu 0 is continuously generated (S5). For this reason, the second bending portion 36 is bent in the same U direction as the first bending portion 34 via the third drum 62 and the wire 44 with a constant torque Tu 0 .
  • the estimated bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is acquired by the rotation amount of the motor 64 when the second bending portion 36 is bent in the U direction, and this is substituted into the equation (2) to obtain the torque Tu. calculate.
  • the torque Tu 0 is continuously applied to the third drum 62 by the motor 64 (S 5b ).
  • the bending angle of the bending portion 36 in the U direction is increased.
  • the estimated bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is ⁇ 1 (for example, 15 degrees)
  • the bending angle ⁇ of the second bending portion 36 is ⁇ when no external force is applied to the second bending portion 36. Stop at 1 (for example, 15 degrees). Up to this point, the process is the same as that described in the first embodiment.
  • the estimated bending angle ⁇ increases.
  • the motor 64 applies torque Tu to the third drum 62 based on the formula (2) (S 5c ).
  • the estimated bending angle ⁇ is increased by the external force. Therefore, the torque 64 is continuously applied to the third drum 62 by the motor 64 based on the equation (2).
  • the second bending portion 36 maintains the curved state when the external force is removed.
  • the difference in torque between Equation (1) and Equation (2) is reduced, and the second curve is applied when an external force exceeding the difference between Equation (1) and Equation (2) is applied.
  • the portion 36 can be bent in the U direction, and when the external force that is less than the difference between the equations (1) and (2) is applied, the bending state of the second bending portion 36 can be maintained. Therefore, when the external force exceeding the difference torque between Expression (1) and Expression (2) continues to work, the second bending portion 36 continues to bend to the maximum bending amount.
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 may be reduced.
  • the rotation angle ⁇ is equal to or greater than ⁇ 2 (for example, 25 degrees) (S6)
  • the motor 64 continues to generate a certain amount of torque Tu 0 .
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 becomes, for example, ⁇ 1 (for example, 90 degrees) or more
  • the rotation angle ⁇ of the first angle knob 52 is decreased to, for example, less than ⁇ 2 (for example, 25 degrees).
  • S6 controls the motor 64, reducing the bending amount at the speed V 0 toward the second curved portion 36 to the neutral position ⁇ 0 (S4).
  • the motor 64 is driven with a large torque Tu in accordance with the bending amount ⁇ of the second bending portion 36, so that an external force is applied to the second bending portion 36.
  • the external torque is applied to the second bending portion 36 by reducing the differential torque for maintaining the bending state of the second bending portion 36 (the difference between the formula (1) and the formula (2)). It can quickly demonstrate resistance to external forces. Therefore, for example, the first and second bending portions 34 and 36 can be bent along the shape of the tube hole, so that the operator of the endoscope 12 can insert the first bending portion 34 into the tube hole. Can be made easier.
  • the second bending portion 36 tries to maintain a straight state (S4). That is, the second bending portion 36 is prevented from being bent in the D direction, and the two bending portions 34 and 36 are prevented from being S-shaped as a whole.
  • S4 a straight state
  • FIG. 7C when the distal end of the insertion portion 24 is moved backward while the first bending portion 34 in the bent portion F of the large intestine LI is bent 90 degrees in the U direction, as shown in FIG. 7D.
  • the bent part Fa of the large intestine LI is pushed up. For this reason, the surgeon performs the procedure slowly and carefully so as not to apply a load to the large intestine LI. As shown in FIG.
  • the second bending portion 36 is an endoscope.
  • the same bending state as when the distal ends of the twelve insertion portions 24 move to the back side of the bent portion Fa is maintained.
  • the second bending portion is moved while moving the distal end of the insertion portion 24 of the endoscope 12 to the back side of the bending portion Fa as shown in FIG. 7F.
  • bending amount of 36 is reduced at the speed V 0. For this reason, as shown to FIG.
  • the 1st bending part 34 and the 2nd bending part 36 approach a straight state, and the front-end
  • the flexible tubular portion 38 is bent because it passes through the bent portion Fa of the large intestine LI.
  • the second bending portion 36 In the case where an external force is applied to the second bending portion 36, when the first bending portion 34 is bent in the U direction, the second bending portion 36 is adjusted to be straight or bent in the U direction.
  • the wire 44 When an external force is received from the U direction of the second bending portion 36, the wire 44 has the slacks (sag) 44a and 44b, so that a large force can be prevented from being applied to the second bending portion 36 abruptly.
  • This embodiment is a modification of the first and second embodiments, and the same members or members having the same functions as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. .
  • the torque Tu 0 in the flowchart shown in FIG. 6 of the first embodiment can be replaced with the tension Fu 0, and the torque Td 0 can be replaced with the tension Fd 0 (see FIG. 11).
  • the torque Tu 1 can be replaced with the tension Fu 1
  • the torque Td 1 can be replaced with the tension Fd 1
  • the torque Tu 2 can be replaced with the tension Fu 2
  • the torque Td 2 can be replaced with the tension Fd 2 .
  • the torque T of the motor 64 is calculated and various controls are performed.
  • the tension F of the wire 44 is used.
  • a tension sensor (not shown) may be used, or control using both the torque T of the motor 64 and the tension F of the wire 44 may be performed.
  • the first angle knob 52 the first bending portion 34 may be operated (inputting the operation amount) using a joystick or the like. In this case, the first drum 46 is rotated by a motor (not shown).
  • the endoscope has an insertion portion having a first bending portion and a second bending portion provided on the proximal end side of the first bending portion, and a bending operation for bending the first bending portion is input. And an input amount detection for detecting the bending operation input to the first bending operation input unit as a bending operation input amount.
  • a bending amount calculation unit that performs bending, a second bending driving mechanism that bends the second bending unit, a driving unit that is coupled to the second bending driving mechanism and generates a driving force that drives the second bending driving mechanism,
  • a first threshold value stored in advance and compared with the bending amount of the first bending portion is set.
  • a setting unit; a determination unit that determines whether or not the bending amount of the first bending unit calculated by the bending amount calculation unit is greater than the first threshold; and the bending amount of the first bending unit by the determination unit Driving the second bending drive mechanism to cause the second bending portion to bend in the same direction as the bending direction of the first bending portion when it is determined that is greater than the first threshold.
  • a control unit that continues to output to the unit.
  • the first bending portion when the first bending portion is bent by a predetermined amount, it is determined that the first bending portion is hooked on the bent portion, and the second bending portion is bent, so that the first bending portion is bent.
  • the distal end is inserted into the inner side of the tube hole, that is, moved to the inner side, and as a result, the insertion property when the distal end of the insertion portion is inserted into the inner side can be improved. That is, this endoscope can be more reliably inserted when the insertion portion is inserted into a tube hole having a bent portion such as the large intestine.
  • the second bending drive mechanism includes a wire that connects the driving unit and the second bending unit, and the driving unit is configured to perform the second bending in a direction opposite to a direction in which the first bending unit is bent. It is preferable that a torque for preventing the portion from bending is applied to the wire. For this reason, it can prevent more reliably that the state which hooked the 1st bending part, for example in tube holes, such as large intestine, is not intended unintentionally.
  • the second bending drive mechanism includes a wire that connects the driving unit and the second bending unit, and the driving unit is configured so that an input amount of the input amount detection unit exceeds an absolute value of the first threshold value.
  • the absolute value of the second threshold value is smaller than the absolute value of the first threshold value, a torque for returning the second bending portion to the initial position is applied to the wire. .
  • the amount of bending of the first bending portion is decreased, the amount of bending of the second bending portion can be tracked and decreased, so that the bending state of the two bending portions can be easily adjusted.
  • the drive unit is connected to a torque amount detection unit that is provided in the drive unit and detects a torque amount applied to the drive unit, and the storage unit includes the second bending unit in an unloaded state at an initial position.
  • the relationship between the torque added to the driving unit when the amount of bending is increased and detected by the torque amount detecting unit and the amount of bending of the second bending unit is stored, and the driving unit stores the second amount It is preferable to increase the bending amount of the bending portion and to apply a torque smaller than the torque with respect to the bending amount of the second bending portion stored in the storage portion to the driving portion. . For this reason, when the second bending portion is bent, the driving portion is driven with a large torque according to the bending amount of the second bending portion. Therefore, when an external force is applied to the second bending portion, The differential torque for maintaining the curved state can be reduced, and the resistance to external force can be improved.
  • second angle knob 56 ... knob position detection potentiometer (operation input amount detection part), 62 ... drum (second bending drive mechanism), 64 ... motor (drive part, first bending drive mechanism) , 66 ... Encoder ( Position information detection unit) 72, motor power (torque amount detection unit, tension detection unit), 74 ... control microcomputer (control unit), 82 ... current measurement unit (torque amount detection unit, tension detection unit), 84 ... Voltage setting unit (torque amount detection unit, tension detection unit), 90 ... CPU, 92 ... resistance value measurement unit, 94 ... count processing unit, 96 ... torque calculation unit (torque amount detection unit), 98 ... threshold input unit (Threshold setting unit), 100... Storage unit.

Abstract

 内視鏡は、湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、湾曲操作入力量に応じた湾曲量に第1湾曲部を湾曲させる第1湾曲駆動機構と、第1湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、第2湾曲部を湾曲させる第2湾曲駆動機構と、第2湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、予め記憶され第1湾曲部の湾曲量と比較される第1閾値が設定される設定部と、第1湾曲部の湾曲量が第1閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、第1閾値よりも大きいと判定された場合に第2湾曲駆動機構を駆動させて第2湾曲部が第1湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部とを有する。

Description

内視鏡
 この発明は、2つの湾曲部を有する内視鏡に関する。
 例えば特開平6-217929号公報には、第1及び第2湾曲部の2つの湾曲部を有する内視鏡が開示されている。この内視鏡は、スイッチを操作して第1湾曲部の形状を記憶させ、第2湾曲部を第1湾曲部の記憶させた形状と同じ形状となるように第2湾曲部を動作させることができる。
 大腸等の曲がった部位を有する管孔に対して内視鏡の挿入部を押し込み挿入する際に、例えば、S状結腸のような曲がった部位に対して内視鏡の挿入部を挿通させようとすると、S状結腸は体腔に対して固定されていないため、挿入部の先端は押し込み動作とともに曲がった部位の管壁に沿って挿入されず、曲がった部位を上方に突っ張らせてしまうおそれがある。 
 上述したように、特開平6-217929号公報では、挿入部を押し込んだ際に曲がった部位が上方へ突張り挿入部を前進させることができない、となった場合に操作者のスイッチ操作により第1湾曲部の形状が記憶され、操作者が挿入部の挿入を継続すると同時に第2湾曲部の形状が記憶した第1湾曲部の形状と同じ形状となるように制御され、曲がった部位を上方へ突張らせないようにすることが開示されている。 
 しかし、特開平6-217929号公報では、挿入部により曲がった部位を上方に突っ張らせていると操作者が判断してからでなければ、第2湾曲部を第1湾曲部の形状と同じ形状とする制御を開始できず、曲がった部位を上方へ突張らせないようにすることができないという問題がある。
 この発明は、例えば大腸等、曲がった部位を有する管孔に挿入部を挿入していく際により確実に挿入することが可能な内視鏡を提供することを目的とする。
 この発明に係る内視鏡は、第1湾曲部と、前記第1湾曲部の基端側に設けられた第2湾曲部とを有する挿入部と、前記第1湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第1の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、前記第1湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第1湾曲部を湾曲させる第1湾曲駆動機構と、前記第1湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第1湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、前記第2湾曲部を湾曲させる第2湾曲駆動機構と、前記第2湾曲駆動機構に連結され、前記第2湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、予め記憶され、前記第1湾曲部の湾曲量と比較される第1閾値が設定される設定部と、前記湾曲量算出部で算出される第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいと判定された場合に前記第2湾曲駆動機構を駆動させて前記第2湾曲部が前記第1湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部とを有する。
図1は、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを示す概略図である。 図2は、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第1湾曲部と操作部の第1及び第2ドラムとの関係、第2湾曲部と操作部の第3ドラムとの関係を示す概略図である。 図3Aは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の操作部の第1ドラムを回転させたときに第1湾曲部を湾曲させた状態を示す概略図である。 図3Bは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の操作部の第3ドラムを回転させたときに第2湾曲部を湾曲させた状態を示す概略図である。 図4Aは、第1から第2実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第2湾曲部を湾曲させるために第2湾曲部と操作部との間に配置され、第2湾曲部を真っ直ぐの状態にした場合の概略図である。 図4Bは、第1から第2実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の第2湾曲部を湾曲させるために第2湾曲部と操作部との間に配置され、第2湾曲部をU方向に湾曲させた状態にした場合の概略図である。 図5は、第1及び第2実施形態に係る内視鏡システムの制御マイコンにより制御される部材との関係を示す概略的なブロック図である。 図6は、第1実施形態に係る内視鏡システムを用いて挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。 図7Aは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端を肛門側から大腸のS状結腸の手前側の屈曲部に向かって挿入した状態を示す概略図である。 図7Bは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7Aに示す位置にある状態から挿入部の第1湾曲部をU方向に湾曲させ始めた状態を示す概略図である。 図7Cは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7Bに示す位置にある状態から挿入部の第1湾曲部をU方向に90度を超えるように湾曲させる状態を示す概略図である。 図7Dは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7Cに示す位置にある状態から挿入部の第1湾曲部をU方向に湾曲させているときであって第1湾曲部の湾曲角度が90度よりも小さく第2湾曲部が真っ直ぐの状態を維持した状態でS状結腸の手前側の屈曲部を押し上げた状態を示す概略図である。 図7Eは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7C又は図7Dに示す位置にある状態から挿入部の第1湾曲部をU方向に90度を超える角度に湾曲させて第2湾曲部を第1湾曲部と同じ方向に湾曲させて、手前側の屈曲部に第1湾曲部を引っ掛けるとともに手前側の屈曲部の奥側を観察するようにした状態を示す概略図である。 図7Fは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7Eに示す位置にある状態から第1湾曲部の湾曲量を減少させて第1湾曲部34の湾曲量が適宜の閾値角度(例えば25度未満)となった場合に、挿入部の先端を手前側の屈曲部から奥側の屈曲部に向かって移動させながら第2湾曲部の湾曲量を減少させる状態を示す概略図である。 図7Gは、第1から第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部を大腸の奥側(小腸や胃側)に向かって挿入する際の挿入部の動作を示すうちの、挿入部の先端が図7Fに示す位置にある状態から大腸の奥側の屈曲部に向かって移動させるとともに、挿入部の可撓性を有する管状部を大腸の手前側の屈曲部を通すために曲げた状態を示す概略図である。 図8中の破線は第2実施形態に係る内視鏡システムを用いて、外力が無負荷状態で直線状態(初期状態)の内視鏡の第2湾曲部をU方向に湾曲させるようにモータのトルクをゆっくりと大きくした場合の、トルクと第2湾曲部の推定湾曲角度との関係を示すとともにその関係から導出される式(1)を示し、実線は同じ角度を代入した際に式(1)のトルクよりも小さいトルクが算出されるように傾きを同一に設定した式(2)に基づいて引いた線分を示す概略図である。 図9は、第2実施形態に係る内視鏡システムを用いて挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。 図10は、第3実施形態に係る内視鏡システムの制御マイコンにより制御される部材との関係を示す概略的なブロック図である。 図11は、第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて、第1実施形態と同様の動作により挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。 図12は、第3実施形態に係る内視鏡システムを用いて、第2実施形態と同様の動作により挿入部の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入していく際のフローチャートである。
 以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための形態について説明する。 
 第1の実施の形態について図1から図7Gを用いて説明する。
 図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る内視鏡システム10は、図示しない観察光学系(撮像手段)及び照明光学系(照明手段)を備えた内視鏡(内視鏡本体)12と、内視鏡12に着脱自在に接続され、この内視鏡12に照明光を供給する光源装置14と、内視鏡12に着脱自在に接続され内視鏡12の観察光学系を制御すると共にこの観察光学系から得られた信号を処理して標準的な映像信号を出力するビデオプロセッサ16と、ビデオプロセッサ16で信号処理して得られた内視鏡画像を表示するモニタ18とを有する。ビデオプロセッサ16には、図示しない画像記録装置などを接続可能である。なお、光源装置14の代わりにLED等の小型光源を内視鏡12の内部に内蔵しても良い。
 内視鏡12は、術者に把持されて後述する第1及び第2湾曲部34,36の湾曲操作などが可能な操作部(内視鏡本体)22と、操作部22から延出され観察対象部位へ挿入する細長の挿入部24と、操作部22の側面より延設され、図示しない観察光学系に接続する信号ケーブルや照明光を伝達するライトガイドなどを内蔵したユニバーサルコード26と、このユニバーサルコード26の端部に設けられ、光源装置14及びビデオプロセッサ16に着脱自在に接続されるコネクタ部28とを有する。言い換えると、挿入部24の基端部には操作部22が設けられている。
 挿入部24は、その先端に設けられた先端硬質部32と、この先端硬質部32の後端側に設けられた湾曲自在の第1湾曲部34と、この第1湾曲部34の後端側に設けられた湾曲自在の第2湾曲部36と、第2湾曲部36の後端側に設けられ軟性で管状の部材より形成される長尺で可撓性を有する管状部38とを有する。すなわち、先端硬質部32、第1湾曲部34、第2湾曲部36及び管状部38が、その先端側から基端側に向かって順に連設されて挿入部24が形成されている。 
 先端硬質部32には、観察光学系としてCCDやCMOSなどの図示しない固体撮像素子及びこの固体撮像素子を駆動するための回路基板などが組み込まれた撮像部や、照明光学系として体腔内の観察対象部位を照明するための照明光を伝達する図示しないライトガイドなどが内蔵されている。このため、先端硬質部32の先端面から被写体に照明光を照射して、照明した被写体を撮像部で撮像して、モニタ18に被写体の像を表示させることができる。
 上述したように、本実施形態では、内視鏡12の挿入部24は、先端硬質部32に近接する第1湾曲部34と、管状部38に近接する第2湾曲部36との、二つの湾曲部34,36を有する。 
 図2に示す第1湾曲部34及び第2湾曲部36は、それぞれ公知の複数の湾曲駒で形成された湾曲管(第1及び第2湾曲駆動機構)34a,36aと、湾曲管の外側に配設されたブレードと、ブレードの外側に配設された外皮とを有する。第1湾曲部34の湾曲管34aの先端には、第1湾曲部34の各湾曲方向に対応して例えば4本のアングルワイヤ(第1湾曲駆動機構)42(U,D,R,L)が固定されている。また、第2湾曲部36の湾曲管36aの先端にも例えば2本のアングルワイヤ(第2湾曲駆動機構)44(U’,D’)が固定されている。このため、第1湾曲部34を上下(UP/DOWN)方向(図2中にU,Dで示す)及び左右(RIGHT/LEFT)方向(図2中にR,Lで示す)に湾曲させることが可能であり、第2湾曲部36を上下方向に湾曲させることが可能である。
 図2に示すように、第1湾曲部34を上下方向に湾曲させる2本のアングルワイヤ42(U,D)は操作部22の内部の第1ドラム(第1湾曲駆動機構)46に巻回されて固定されている。第1湾曲部34を左右方向に湾曲させる2本のアングルワイヤ42(R,L)は操作部22の内部の第2ドラム48に巻回されて固定されている。第1及び第2ドラム46,48は同一軸上に配置されている。操作部22の外部には、第1ドラム46を回動させる第1のアングルノブ(湾曲操作入力部)52と、第2ドラム48を回動させる第2のアングルノブ54とが配設されている。第1及び第2アングルノブ52,54は同一軸上に配置されている。また、これら第1及び第2ドラム46,48、並びに、第1及び第2アングルノブ52,54は同一軸上に配置されている。そして、第1アングルノブ52をその軸周りに回転させると、第1ドラム46が同一軸周りに第1アングルノブ52と同じ角度だけ回転し、第2アングルノブ54をその軸周りに回転させると、第2ドラム48が同一軸周りに第2アングルノブ54と同じ角度だけ回転する。湾曲管34a、ワイヤ42、第1ドラム46は第1湾曲部34を湾曲させる第1湾曲駆動機構を形成する。 
 なお、この実施形態では、第1湾曲部34が真っ直ぐの状態となる位置を第1アングルノブ52の初期位置として規定するとともに、第2湾曲部36が真っ直ぐの状態となる位置をモータ64の初期位置として規定する。そして、第1アングルノブ52のU方向(プラス方向)及びD方向(マイナス方向)の回転可能角度、第1及び第2湾曲部34,36のU方向及びD方向の湾曲可能角度ψは対称であることが好ましい。特に、第1アングルノブ52の回転可能角度ψ及び第1湾曲部34の湾曲可能角度ηは、U方向及びD方向ともに、第1湾曲部34が真っ直ぐの状態(初期状態)ηから例えばそれぞれ180度程度であることが好ましい。第2アングルノブ54の回転可能角度及び第1湾曲部36の湾曲可能角度は、R方向及びL方向ともに、第1湾曲部34が真っ直ぐの状態(初期状態)から例えばそれぞれ160度程度であることが好ましい。また、第2湾曲部36の湾曲可能角度θは、U方向及びD方向ともに、第2湾曲部36が真っ直ぐの状態(初期状態)θから例えばそれぞれ120度程度であることが好ましい。
 第1ドラム46には第1ドラム46の回転位置を検出するノブ位置検知用ポテンショメータ(入力量検出部)56が取り付けられている。このポテンショメータ56は操作部22の内部に配置されている。第1アングルノブ52の初期位置(第1湾曲部34が真っ直ぐの位置)に合わせてポテンショメータ56を設定することにより、このポテンショメータ56は、第1ドラム46の回転量、すなわち、第1アングルノブ52の回転位置(回転角度)ψを検出することができる。このため、ポテンショメータ56は、第1のアングルノブ(第1湾曲操作入力部)52に入力された湾曲操作量を湾曲操作入力量として検出する。そして、図3Aに示す第1アングルノブ52の回転量ψ、すなわち第1ドラム46の回転量ψと、第1湾曲部34のU方向及びD方向の湾曲量(湾曲角度)ηとは略対応している。このため、ポテンショメータ56を用いることによって、第1アングルノブ52の回転量に基づいて第1湾曲部34のUD方向の湾曲状態を推定することができる。
 図2に示すように、第2湾曲部36をUD方向に湾曲させる2本のアングルワイヤ44(U’,D’)は操作部22の内部の第3ドラム(第2湾曲駆動機構)62に巻回されて固定されている。第3ドラム62にはモータ(駆動部)64及び、モータ(第2湾曲駆動機構)64の回転量(回転角度)ω(図3B参照)を検知するエンコーダ(回転位置検知部)66が配置されている。モータ64は第2湾曲部36を湾曲させるための駆動力を発生する。したがって、湾曲管36a、ワイヤ44、第3ドラム62及びモータ64は第2湾曲部36を湾曲させる第2湾曲駆動機構を形成する。 
 なお、図1及び図2では、モータ64及びエンコーダ66は操作部22の外部に一部が突出するように描いたが、操作部22の内部に配置されていることも好ましい。また、モータ64は操作部22の内部ではなく、挿入部24の内部に配置されていることも好ましい。
 図4A及び図4Bに示すように、第2アングルワイヤ44(U’,D’)には、予めたるみ(sag)44a,44bを持たせてある。ワイヤ44のたるみ量は図4Aに示す第3ドラム62及びモータ64が中立位置にある状態(第2湾曲部36が真っ直ぐの状態)から、図4Bに示すようにモータ64を回転させてドラム62を回転させ、第2湾曲部36をU方向の最大湾曲角度まで湾曲させても、ワイヤ44(U’,D’)に僅かにたるみ44a,44bが残っている程度であることが好ましい。
 後述するが、曲がった状態の第2湾曲部36が体壁に触れていても、ワイヤ44(U’,D’)に十分なたるみ44a,44bがあるため、たるみ44a,44bの分だけ第2湾曲部36をU方向に更に湾曲させ、又はU方向への湾曲量を減少させることができるので、第2湾曲部36を湾曲させた状態でも遊びがあり、第2湾曲部36を無理に逆方向に湾曲させることがない。したがって、管孔の内壁に大きな力を加えることがない。図示しないが、このような構造は第1湾曲部34及びワイヤ42でも同様であることが好ましい。
 例えば操作部22の内部には、ポテンショメータ56、モータ64及びエンコーダ66に加えて、図5に示すモータ電源(トルク量検知部、張力検知部)72が配置されている。操作部22の内部には、これらポテンショメータ56、モータ64、エンコーダ66及びモータ電源72を制御する図5に示す制御マイコン(制御部)74が配置されている。 
 なお、これらモータ電源72や制御マイコン74は、内視鏡12の操作部22の内部に限らず、例えば光源装置14、ビデオプロセッサ16、モニタ18のいずれかに設けられていることも好適である。モータ電源72や制御マイコン74が例えば光源装置14、ビデオプロセッサ16、モニタ18のいずれかに配設されている場合、これらモータ電源72及び制御マイコン74は、ユニバーサルコード26を介してポテンショメータ56、モータ64及びエンコーダ66に対して電気的に接続される。 
 すなわち、内視鏡12自体が制御マイコン(制御部)74を備えていても良いし、内視鏡12の外部に制御マイコン74が配設されていても良い(内視鏡システム10が制御マイコン74を備えていれば良い)。以下、本実施形態では、内視鏡12自体、及び、内視鏡12以外の内視鏡システム10の機器のいずれに制御マイコン(制御部)74が配置されていても良いものとして説明する。そして、内視鏡12に制御マイコン74が接続されている場合とは、内視鏡12自体が制御マイコン74を有する場合と、内視鏡12の外部に制御マイコン74が配設されている場合とを含む。 
 同様に、内視鏡12自体がモータ電源72を備えていても良いし、内視鏡12の外部にモータ電源72が配設されていても良い(内視鏡システム10がモータ電源72を備えていれば良い)。以下、本実施形態では、内視鏡12自体、及び、内視鏡12以外の内視鏡システム10の機器のいずれにモータ電源72が配置されていても良いものとして説明する。そして、内視鏡12にモータ電源72が接続されている場合とは、内視鏡12自体がモータ電源72を有する場合と、内視鏡12の外部にモータ電源72が配設されている場合とを含む。
 モータ電源72は、モータ64に流される電流Iを測定する電流測定部82と、モータ64に加える電圧を設定する電圧設定部84とを有する。 
 制御マイコン74は、CPU(制御部)90と、ポテンショメータ56の抵抗値を測定する抵抗値測定部92と、エンコーダ66のパルスをカウントするカウント処理部94と、モータ64の発生トルクTを算出するトルク算出部(トルク量検知部)96と、閾値入力部(設定部)98と、記憶部100とを有する。 
 抵抗値測定部92、カウント処理部94、トルク算出部96、閾値入力部98及び記憶部100はCPU90に電気的に接続されて制御される。また、モータ64はCPU90に電気的に接続されて制御される。 
 このため、制御マイコン74の抵抗値測定部92で、ポテンショメータ56の抵抗値を測定することによって、第1アングルノブ52のUD方向の操作量、すなわち入力量(回転角度)ψを得ることができ、第1湾曲部34のUD方向の湾曲量を推定することができる。このため、制御マイコン74の抵抗値測定部92は第1湾曲駆動機構(アングルワイヤ42及び第1ドラム46)によって湾曲駆動された第1湾曲部34の湾曲量を算出する湾曲量算出部として機能する。また、制御マイコン74のカウント処理部94で、エンコーダ66のエンコーダパルスのカウントを処理してモータ64の回転位置情報(回転角度)ωを得ることができる。
 ここで、モータ64の電流量からトルクTを算出する場合、モータ64に流れる電流Iと、モータ64の出力トルクTとの関係は、T=k・Iとして表わされる。kはトルク定数でモータ64ごとに固有の値である。このため、制御マイコン74は、モータ64に流す電流Iを制御して、モータ64が発生するトルクTを算出できる。すなわち、制御マイコン74は、モータ電源72の電流測定部82で測定した電流Iに基づいてトルクを算出し、モータ64が発生しているトルクTを得ることができる。
 閾値入力部(閾値設定部)98は、後述する閾値角度ψ,ψ,ψ,ψ,ψを設定するのに用いられる。記憶部100はこれら閾値角度ψ,ψ,ψ,ψ,ψを記憶するのに用いられるとともに、第1アングルノブ52のUD方向の操作量(回転角度)ψ、モータ64の回転位置情報(回転角度)ω等を記憶することができる。
 第1アングルノブ52の回転角度ψと、第1湾曲部34の湾曲角度ηとは対応する。モータ64の回転角度ωと第2湾曲部36の湾曲角度θとは対応する。 
 この実施形態では、第1アングルノブ52の回転角度ψと、第1湾曲部34の湾曲角度ηとは一致又は略一致するものとして説明する。第1アングルノブ52の回転角度ψを0度(真っ直ぐの状態)から例えば90度に回転させた場合、第1湾曲部34も真っ直ぐの状態(0度)から90度湾曲する。なお、第1湾曲部34の湾曲の支点は第1湾曲部34の湾曲管34aの基端である。 
 モータ64の回転角度ωと第2湾曲部36の湾曲角度θとは一致又は略一致するものとする。モータ64を制御して第3ドラム62の回転角度ωを0度から例えば90度に回転させた場合、第2湾曲部36もまっすぐの状態から90度湾曲する。なお、第2湾曲部36の湾曲の支点は第2湾曲部36の湾曲管36aの基端である。
 そして、外力が無負荷状態で第2湾曲部36が真っ直ぐの直線状態(ニュートラル状態)θの内視鏡12のモータ64の回転位置を計測し、これを中立位置ωとして設定する。予め、外力が無負荷状態で直線状態の第2湾曲部36をニュートラル状態(角度θ)に対してU方向に角度θ(例えば15度)だけ湾曲させるために必要なトルクTuを計測するとともに、D方向に角度θ(例えば-15度)だけ湾曲させるために必要なトルクTdを計測する。そして、このとき計測したトルクTu,Tdを制御マイコン74の記憶部100に記憶させる。角度θ(15度),θ(-15度)は、例示であって、第2湾曲部36の回動可能角度の範囲内で、閾値入力部98で適宜に設定できる。
 なお、モータ64に例えばトルクTuを発生させるために、モータ電源72の電圧を設定する。そのような目的に利用される設定手法として、PID制御がある。PID制御は、フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を、出力値と目標値との偏差、その積分、及び微分の3つの要素によって行う方法である。本実施形態では、モータ電源72の電圧情報を入力値とし、現在モータ64が発生しているトルク情報を出力値とし、制御マイコン74内で導出されたトルク情報を目標値としてPID制御を適用し、モータ電源72に与える電圧情報を導出する。すなわち、目標とするモータ64のトルクTの発生を、モータ電源72の電圧の制御により実現する。 
 また、後述するように、速度Vで第2湾曲部36を中立位置(初期位置)θに向かわせる場合、モータ電源72の電圧情報を入力値とし、モータ64の回転位置情報から得られるモータ64の回転速度を出力値とし、制御マイコン74内で導出された速度情報を目標値として、PID制御を適用し、モータ電源72に与える電圧情報を導出することにより実現する。 
 なお、モータ64の回転速度は、モータ64の回転位置情報の時間差分により算出した値を利用する。モータ回転速度V=X(t2)-X(t1),t2>t1である。ここで、X(t2)は時刻t2でのモータ64の回転位置、X(t1)は時刻t1でのモータ64の回転位置である。
 以下、本実施形態に係る内視鏡システム10を用いて、第1湾曲部34が所定の湾曲状態のときに、第2湾曲部36を第1湾曲部34の湾曲方向と同じ方向に第2湾曲駆動機構であるモータ64、第3ドラム62、ワイヤ44及び湾曲管36aを用いて湾曲させる動作を行う場合について図6に示すフローチャートを用いて説明する。ここでは、主に、第1及び第2湾曲部34,36を上方向(U方向)に動かす例について説明する。 
 まず、閾値入力部98で閾値角度ψ(例えば5度),ψ(例えば90度),ψ(例えば25度),ψ(例えば-90度),ψ(例えば-25度)を設定する。閾値角度ψは例えば0度から例えば10度の間の任意の値であることが好ましい。 
 なお、本実施形態では、ポテンショメータ56で検出される第1アングルノブ52のU方向の角度ψの閾値角度ψを90度として説明するが、閾値角度ψは90度に限ることはなく、80度や120度等、適宜に設定できる。また、閾値角度ψは25度に限ることはなく、20度や30度等、適宜に設定できる。閾値角度ψ,ψも適宜に設定できる。ただし、閾値角度ψは閾値角度ψよりも大きい角度とし、閾値角度ψは閾値角度ψよりも小さい角度とする。なお、閾値角度ψ,ψはマイナスの値であるため、閾値角度ψの絶対値は、閾値角度ψの絶対値よりも大きい。
 第1アングルノブ52を初期位置からU方向又はD方向に回転させると、ポテンショメータ56で第1アングルノブ52の回転角度ψを得ることができる。そして、第1アングルノブ52をU方向に回転させて、第1アングルノブ52の回転角度ψの絶対値(|ψ|)が所定の閾値角度(例えば5度)ψ以上となったとき、すなわち、第1湾曲部34を湾曲させるための操作を行い始めたときに処理を開始する(S1)。ここで、このような処理の開始の判定は、CPU90及び記憶部100が判定部として機能することにより行われる。以下に説明する判断(S2,S3,S6,S7,S3’,S6’)もCPU90及び記憶部100が判定部として機能することにより行われる。
 回転角度ψがプラスの値であればU方向に、マイナスの値であればD方向に第1アングルノブ52を回転させ始めている、と判断できる(S2)。以下、回転角度ψがプラスの値である、U方向に第1アングルノブ52を回転させる場合(ψ>0)について説明する。
 第1アングルノブ52をU方向に回転させながら、ポテンショメータ56で第1アングルノブ52のU方向の回転角度ψを得る。第1アングルノブ52のU方向の回転角度ψが閾値角度ψ(例えば90度)以上であるか、閾値角度ψ未満であるか判断し(S3)、角度ψ未満である場合、第2湾曲部36が外力を受けた場合であっても、モータ64を制御して(CPU90からモータ64に湾曲駆動信号を出力して)、速度Vで第2湾曲部36を湾曲させて(すなわち、トルクTuを付加して)第2湾曲部36がニュートラル状態を維持しようとする(S4)。トルクTuは、一定である必要はなく、トルクTuによって第2湾曲部36がU方向に湾曲させられるのを防止するとともに、D方向に湾曲させられるのを防止できる。したがって、第1アングルノブ52のU方向の回転角度が0度より大きく、例えば角度ψ(例えば90度)より小さい場合、外力を受けて第2湾曲部36が湾曲させられたとしても、第2湾曲部36は真っ直ぐの状態を維持しようとする。
 ポテンショメータ56で得た第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば90度)以上となった場合、CPU90からモータ64に湾曲駆動信号を出力してモータ64に第2湾曲部36をU方向に湾曲させるための一定のトルク(第2湾曲部36をU方向に15度湾曲させるためのトルク)Tuを発生させ続ける(S5)。すなわち、第1湾曲部34が所定角度(90度)曲げられたら、第2湾曲部36に所定のトルクTuをかけ続ける。このため、一定のトルクTuによって、第3ドラム62及びワイヤ44を介して第2湾曲部36を第1湾曲部34と同じU方向に湾曲させる。
 一旦、第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば90度)以上となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを減らしてもなお回転角度ψが角度ψ(例えば25度)以上である場合(S6)、モータ64で一定量のトルクTuを発生させ続ける。このため、第2湾曲部36がU方向に湾曲した所定の湾曲状態に維持される。
 第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば90度)以上となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを減らして角度ψ(例えば25度)未満とした場合(S6)、モータ64を制御して(CPU90からモータ64に湾曲駆動信号を出力して)、速度Vで第2湾曲部36を中立位置θに向かって湾曲量(θ)を減らす(S4)。言い換えると、第1アングルノブ52の回転角度ψを角度ψ以上とした後、第1アングルノブ52の回転角度ψを減らして角度ψ未満とした場合(S6)、モータ64を制御して、速度Vを維持するような任意のトルクTu(一定である必要はない)で第2湾曲部36の湾曲量θを減らし、第2湾曲部36を真っ直ぐの状態(中立位置)θに近づける(S4)。
 そして、第1アングルノブ52の回転角度の絶対値|ψ|が所定の角度(例えば5度)ψに到達した場合(S7)、処理を終了する。第1アングルノブ52の回転角度の絶対値|ψ|が所定の角度ψ以上である場合は上述した処理を続ける。すなわち、再び第1湾曲部34の回転角度ψを角度ψ(例えば90度)以上にした場合(S3)、モータ64に第2湾曲部36をU方向に湾曲させるための一定のトルクTuを発生させる(S5)。
 以下、第1湾曲部34及び第2湾曲部36のD方向(回転角度ψ<0)の湾曲について簡単に説明する。第1湾曲部34をU方向に湾曲させた後、第1湾曲部34をD方向に湾曲させる場合、一旦処理が終了し、図6に示すフローに沿って再スタートする。 
 第1アングルノブ52のD方向の回転角度ψが角度ψ(例えば-90度)以下であるか、角度ψよりも大きいか判断し(S3’)、角度ψよりも大きい場合、第2湾曲部36が外力を受けた場合であっても、モータ64を制御して、一定の速度(-V(上述した速度Vと逆方向の速度))で第2湾曲部36を湾曲させて(すなわち、トルクTdを付加して)第2湾曲部36がニュートラル状態を維持する(S4’)。トルクTdは、一定である必要はなく、トルクTdによって第2湾曲部36がUD方向に湾曲させられるのを防止でき、第2湾曲部36は真っ直ぐの状態を維持しようとする。
 ポテンショメータ56で得た第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば-90度)以下となった場合、モータ64に第2湾曲部36をD方向に湾曲させるための一定のトルクTdを発生させる(S5’)。このため、一定のトルクTdによって、第3ドラム62及びワイヤ44を介して第2湾曲部36を第1湾曲部34と同じD方向に湾曲させる。
 一旦、第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば-90度)以下となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを増やしてもなお回転角度ψが角度ψ(例えば-25度)以下である場合(S6’)、モータ64で一定量のトルクTdを発生させ続ける。このため、第2湾曲部36がD方向に湾曲した所定の湾曲状態に維持される。
 第1アングルノブ52の回転角度ψが角度ψ(例えば-90度)以下となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを増やして角度ψ(例えば-25度)よりも大きくした場合(S6’)、モータ64を制御して、速度(-V0)で第2湾曲部36を中立位置θに向かって湾曲量を減らす(S4’)。
 そして、第1アングルノブ52の回転角度ψの絶対値|ψ|が所定の角度(例えば5度)ψに到達した場合(S7)、処理を終了し、第1アングルノブ52の回転角度ψの絶対値|ψ|が所定の角度ψ以上である場合は上述した処理を続ける。
 このように、第2湾曲部36は、第1アングルノブ52を回転操作して、第1湾曲部34を所定の湾曲量η(例えば90度)だけ湾曲させる前は真っ直ぐの状態を維持し、第1湾曲部34の湾曲角度ηが所定の湾曲角度η(例えば90度)を超えたときに、第2湾曲部36を第1湾曲部34と同じ方向に湾曲させることができる。一方、第1湾曲部34の湾曲角度ηが所定の湾曲角度η(例えば90度)を超える前、又は、所定の湾曲角度η(例えば90度)を超えた後、所定の湾曲角度η(例えば25度)未満となったときに、第2湾曲部36を真っ直ぐの状態にすることができる。
 したがって、第1湾曲部34をU方向に湾曲させる場合、D方向に湾曲させる場合は、いずれにしても、ポテンショメータ56によって検出された第1アングルノブ52の回転角度ψが閾値入力部98で設定した閾値(第1閾値)ψ,ψの絶対値よりも大きくなる場合に、第2湾曲部36を初期位置θから所定の湾曲量θ,θまで湾曲させて、その第2湾曲部36を所定の湾曲量θ,θまで湾曲させた状態を維持するためのトルクTu,Tdをモータ64に付加し続ける。 
 このように、ポテンショメータ56によって検出された第1アングルノブ52の回転量(第1湾曲部34を湾曲させる湾曲量)が閾値入力部(設定部)98で設定した第1閾値角度ψ,ψの絶対値よりも大きくなる場合に、第1アングルノブ52の回転量に応じて湾曲した第1湾曲部34と同じ方向に第2湾曲部36を初期位置θから所定の湾曲量θ,θまで湾曲させてその第2湾曲部36を湾曲量θ,θまで湾曲させた状態を維持するためのトルクTu,Tdをモータ64に付加し続ける。このため、閾値入力部98で設定した第1閾値角度ψ,ψの絶対値によって、第1湾曲部34に追従して第2湾曲部36を自動的に同じ方向に湾曲させることができる。したがって、第2湾曲部36の湾曲方向を第1湾曲部34と必ず同じ方向に規定することによって、第1湾曲部34を例えば大腸等の管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのを防止でき、挿入部24の先端を奥側に挿入する際の挿入性を向上させることができる。
 モータ64は、第1湾曲部34が湾曲している場合、第1湾曲部34の湾曲方向と反対の方向に第2湾曲部36が湾曲するのを防止するトルクTu,Td,Tu,Td,Tu,Tdをワイヤ44に付加する。このため、第1湾曲部34を湾曲させて例えば管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのをより確実に防止できる。 
 また、モータ64には、ポテンショメータ56による第1アングルノブ52の回転角度ψが閾値入力部98で設定した閾値(第1閾値)ψ,ψの絶対値を越えた後、閾値ψ,ψの絶対値よりも小さい閾値(第2閾値)ψ,ψの絶対値よりも大きい場合は第2湾曲部36を所定の湾曲量θ,θの状態に維持し、閾値(第2閾値)ψ,ψの絶対値よりも小さくした場合に、第2湾曲部36を初期位置θまで戻すトルクTu,Tdを付加する。このため、第1湾曲部34の湾曲量を減少させたときに、第2湾曲部36の湾曲量を追従して減少させることができるので、2つの湾曲部34,36の湾曲状態を簡単に調整できる。
 このように動作する内視鏡12の挿入部24の先端を大腸LIの奥側(例えば小腸や胃側)に向かって挿入する場合の動作について説明する。 
 術者は内視鏡12の操作部22を左手で把持しながら、右手で挿入部24の可撓性を有する管状部38を保持する。この状態で、モニタ18の画面でいわゆる内視鏡画像を確認しつつ、第1及び第2アングルノブ52,54を左手で操作しながら、大腸LIの管腔(管孔)内を肛門側から奥側に向かって挿入部24の先端を挿入していく。
 例えば図7Aに示す大腸LIの屈曲部Fa,Fbを有するS状結腸の奥側に内視鏡12の挿入部24の先端を挿入していく場合、手前側の屈曲部Faに挿入部24の先端を配置する。 
 図7Bに示すように、挿入部24の先端が大腸LIの屈曲部Faにあるときに第1アングルノブ52を例えばU方向に回転させ(図6中のS1,S2参照)、挿入部24の第1湾曲部34をU方向に徐々に湾曲させる(図6中のS3)。このとき、第2湾曲部36に大腸LIの内壁が当たっても第2湾曲部36は真っ直ぐの状態を維持しようとする(図6中のS3,S4)。すなわち、第2湾曲部36がD方向に湾曲するのが防止され、2つの湾曲部34,36が全体としてS字状となるのが防止されている。
 図7Cに示すように、大腸LIの屈曲部Faにある第1湾曲部34をU方向に90度を越えるように湾曲させながら挿入部24の先端を奥側に移動させようとする(図6中のS3)と、第1湾曲部34の湾曲角度が90度よりも小さい場合、第2湾曲部36は真っ直ぐの状態を維持する。このため、図7Dに示すように、大腸LIの屈曲部Faを押し上げてしまう。このため、術者は大腸LIに負荷を与えないようにゆっくりと慎重に手技を行う。
 図7Eに示すように、第1湾曲部34をU方向に90度以上湾曲させる(図6中のS3)。なお、第1湾曲部34をU方向に90度に湾曲させる意図は、屈曲部Faに第1湾曲部34を確実に引っ掛けるとともに、屈曲部Faの奥側を観察するためである。そして、第1湾曲部34をU方向に90度以上湾曲させると、第2湾曲部36が第1湾曲部34と同じU方向に湾曲する(図6中のS5)。このため、内視鏡12の挿入部24の先端が屈曲部Faの奥側の屈曲部Fbに向かって移動する。このとき、第2湾曲部36が湾曲すると、第1湾曲部36が屈曲部Faの奥側の屈曲部Fbに向かって移動するので、第1湾曲部34による大腸LIの屈曲部Faの押し上げ状態は緩和される。このため、挿入部24の先端が大腸LIの奥側に向かって自動的に移動する。このとき、第1及び第2湾曲部34,36で屈曲部Faをしっかりと保持しているので、挿入部24を手前側に引くことによって、大腸LIを引き寄せることもできる。
 第1湾曲部34の湾曲量が90度以上である場合、大腸LIの奥側の屈曲部Fbを観察するというよりも、手前側の屈曲部Faに近接した内壁を観察する状態となる。このため、大腸LIの奥側の屈曲部Fbを観察するために、第1湾曲部34の湾曲量を減少させる。第1湾曲部34の湾曲量を減少させた際に、第1湾曲部34が25度以上である場合、第2湾曲部36が内視鏡12の挿入部24の先端が屈曲部Faの奥側の屈曲部Fbに向かって移動したときと同様の湾曲状態を維持する(図6中のS6)。第1湾曲部34の湾曲量が25度未満となった場合、図7Fに示すように、内視鏡12の挿入部24の先端を屈曲部Faの奥側の屈曲部Fbに向かって移動させながら、第2湾曲部36の湾曲量が速度Vで減少する(図6中のS6,S7)。このため、図7Gに示すように、第1湾曲部34及び第2湾曲部36が真っ直ぐの状態に近づき、挿入部24の先端を容易に大腸LIの奥側の屈曲部Fbに移動させることができる。このとき、可撓性を有する管状部38は大腸LIの屈曲部Faを通るので、曲げられている。
 そして、第1及び第2アングルノブ52,54を操作して第1湾曲部34を4方向に動かし、第1湾曲部34に対して第2湾曲部36を適宜に追従させる作業を繰り返して、内視鏡12の挿入部24の先端を大腸LIの奥側に徐々に移動させていく。
 なお、図7Dに示すように、第1湾曲部34を湾曲させながら大腸LIを押し上げそうになった場合、第1湾曲部34の湾曲角度が閾値角度ψ(例えば90度)を越えると図7Eに示すように第1湾曲部34に追従して第2湾曲部36を自動的に湾曲させることとなるので、内視鏡12の挿入部24で大腸LIに負荷をかけるのを極力防止できる。
 このように、本実施形態に係る内視鏡システム10は、内視鏡12の挿入部24の先端を曲がりくねった管孔の奥側に挿入する際の挿入をアシストすることができる。したがって、本実施形態に係る内視鏡システム10を用いれば、術者の第1アングルノブ52の操作、すなわち、第1湾曲部34の湾曲動作に追従して自動的に第2湾曲部36を湾曲させたり、真っ直ぐの状態を保持するように動作するので、術者による内視鏡12の挿入部24を管孔の奥側に挿入する操作を補助することができる。このため、例えば大腸LI等、管孔の奥側に挿入するのに困難を伴う手技を行う場合であっても、術者(操作者)の内視鏡12の操作を容易にすることができるので、術者に与える疲労を低減することができる。また、大腸等を内視鏡12を用いて観察される患者にとっても、術者(操作者)は挿入部24の挿入操作をより容易に行うことができるので、肛門側から胃や小腸側に向かって挿入部24の先端が挿入されるのにかかる時間を短くすることができ、患者に与える苦痛が軽減される。
 また、第1湾曲部34をU方向に湾曲させているときには第2湾曲部36を真っ直ぐの状態又はU方向に湾曲させた状態として維持でき、第2湾曲部36がD方向に湾曲するのを防止している。このため、大腸LIの奥側に挿入部24の先端を挿入するために、例えばU方向に第1湾曲部34を180度近く湾曲させて大腸LIの屈曲部Faに第1湾曲部34を引っ掛けた状態で第2湾曲部36が意図せずD方向に湾曲して、第1湾曲部34を屈曲部Faに引っ掛けた状態が解除されるのを防止できる。
 なお、本実施形態では、第2湾曲部36をU方向及びD方向の2方向だけに湾曲するものとして説明したが、4方向に湾曲させるように構成することも可能である。第1湾曲部34を例えばU方向とR方向との間に湾曲させる場合、図6に示すフローチャートを第1湾曲部34のR方向やL方向に湾曲させる場合にも拡張すれば、第2湾曲部36をU方向とR方向との間に湾曲させることができる。
 次に、第2実施形態について図8及び図9を用いて説明する。この実施形態は第1実施形態の変形例であって、第1実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。 
 この実施形態においても、第1実施形態と同様にU方向に湾曲させる場合について説明し、D方向に湾曲させる場合については説明を省略する。
 予め、外力が無負荷状態で直線状態(モータ64の回転角度ω、及び、第2湾曲部36の湾曲角度θ)の内視鏡12の挿入部24の第2湾曲部36において、モータ64の回転量と第2湾曲部36の湾曲角度θとの関係を取得しておく。モータ64の回転量と第2湾曲部36の湾曲角度θとの関係を取得する理由は、モータ64の回転量と第2湾曲部36の湾曲角度θとが単純な比例関係とはいえない場合があるからである。そして、モータ64の回転量と第2湾曲部36の湾曲角度θとの関係を取得することによって、モータ64の回転量から第2湾曲部36の湾曲角度θを推定でき、これを推定湾曲角度θとする。 
 なお、モータ64の回転量は、モータ64に配設されたエンコーダ66で取得でき、制御マイコン74のエンコーダパルスのカウント処理部94で算出される。
 次に、外力が無負荷状態で直線状態の内視鏡12の第2湾曲部36をU方向に湾曲させるようにモータ64のトルクTをゆっくりと大きくした場合の、トルクTと第2湾曲部36の推定湾曲角度θとの関係を取得しておく。ここでは、モータ64のトルクTをモータ64に流す電流Iを用いて算出している。その取得した例を図8中に破線で示す。この破線をT=α・θ+Trと近似する。αはモータ64の実際のトルクTに対する第2湾曲部36の湾曲角度θの傾きであり、Tr(real)は第2湾曲部36の推定湾曲角度θが0度の場合の切片である。これを式(1)とし、記憶部100に記憶させておく。 
 なお、第2湾曲部36の推定湾曲角度θが小さい場合、モータ64のトルク量は大きく変化する。この範囲のモータ64のトルク量は、モータ64の起動抵抗やワイヤ44の摩擦等に使われる。このため、式(1)のTrは実際には推定値である。そして、式(1)により、第2湾曲部36が任意の角度θだけ湾曲させるために必要なトルクTを算出することができる。
 一方、同じ角度θを代入した際に上記式(1)よりも小さいトルクTが算出される式は、Tu=β・θ+Tiと表わせる。これを設定部98で式(2)として設定し、記憶部100に記憶させる。なお、式(1)及び式(2)が平行となるよう傾きα及びβは同一の値であることが好ましく、切片Trの方がTi(imaginary)よりも僅かに大きい。すなわち、式(2)の切片Tiを式(1)の切片Trよりも僅かに小さく設定する。
 以下、本実施形態に係る内視鏡システム10を用いて、第1湾曲部34が所定の湾曲状態のときに、第2湾曲部36を第1湾曲部34の湾曲方向と同じ方向に湾曲させる動作を行う場合について図9に示すフローチャートを用いて説明する。ここでは、主に、第1及び第2湾曲部34,36を上方向(U方向)に動かす例について説明する。
 第1実施形態の図6に示すフローチャートと同様に、第1アングルノブ52をψ(例えば90度)以上とした場合(S3)、モータ64に第2湾曲部36をU方向に湾曲させるための一定のトルク(第2湾曲部36をU方向に15度湾曲させるためのトルク)Tuを発生させ続ける(S5)。このため、一定のトルクTuによって、第3ドラム62及びワイヤ44を介して第2湾曲部36を第1湾曲部34と同じU方向に湾曲させる。
 そして、第2湾曲部36をU方向に湾曲させる際のモータ64の回転量によって、第2湾曲部36の推定湾曲角度θを取得して、これを式(2)に代入してトルクTuを算出する。
 第2湾曲部36の推定湾曲角度θがθ(例えば15度)よりも小さい場合(S5a)、モータ64で第3ドラム62にそのままトルクTuを与え続けて(S5b)、第2湾曲部36のU方向への湾曲角度を増大させる。そして、第2湾曲部36の推定湾曲角度θがθ(例えば15度)になった場合、第2湾曲部36に外力が加えられていない場合は第2湾曲部36の湾曲角度θがθ(例えば15度)で停止する。ここまでは、第1実施形態で説明した場合と同じである。
 このとき、第2湾曲部36の例えばD方向からU方向に向かって外力が加えられると、推定湾曲角度θが増大する。推定湾曲角度θがθ(例えば15度)以上となった場合、モータ64で第3ドラム62に式(2)に基づいてトルクTuを与える(S5c)。 
 このとき、外力が加えられ続けていれば、外力により推定湾曲角度θが増大する。このため、モータ64で第3ドラム62に式(2)に基づいてトルクTuを与え続ける。一方、外力が除去されると、第2湾曲部36は外力が除去されたときの湾曲状態が維持される。
 ここで、第2湾曲部36のU方向の湾曲角度を大きくしようとする場合、第2湾曲部36に外力を加えるため、例えば曲がった部位を有する管孔に対する押し込み量を大きくする必要がある。そして、第2湾曲部36の湾曲角度を大きくすると、第2湾曲部36を湾曲させるのに必要なモータ64のトルクを次第に大きくする必要がある。本実施形態では、式(1)で表わされる第2湾曲部36の推定湾曲角度に対するトルクTよりも僅かに小さい式(2)で表わされるトルクTuをモータ64に与えている。このため、外力が加えられると式(1)と式(2)とのトルクの差が縮められ、式(1)と式(2)との差分のトルクを上回る外力が働いたときには第2湾曲部36をU方向に湾曲させることができ、式(1)と式(2)との差分のトルクを下回る外力が働いたときには第2湾曲部36の湾曲状態を維持できる。したがって、式(1)と式(2)との差分のトルクを上回る外力が働き続けた場合、第2湾曲部36が最大湾曲量まで湾曲し続ける。
 以下、第1実施形態と同様に、一旦、第1アングルノブ52の回転角度ψが例えばψ(例えば90度)以上となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを減らしてもなお回転角度ψがψ(例えば25度)以上である場合(S6)、モータ64で一定量のトルクTuを発生させ続ける。一方、第1アングルノブ52の回転角度ψが例えばψ(例えば90度)以上となった後、第1アングルノブ52の回転角度ψを減らして例えばψ(例えば25度)未満とした場合(S6)、モータ64を制御して、速度Vで第2湾曲部36を中立位置θに向かって湾曲量を減らす(S4)。
 そして、第1アングルノブ52の回転角度の絶対値|ψ|が所定の角度(例えば5度)ψに到達した場合(S7)、処理を終了し、第1アングルノブ52の回転角度の絶対値|ψ|が所定の角度ψ以上である場合は上述した処理を続ける。 
 なお、図9に示すフローチャートで第1湾曲部34をD方向に湾曲させる場合については角度をマイナス側に設定するだけであり、同様に動作させるので、説明を省略する。
 図8に示すように、第2湾曲部36を湾曲させる際、第2湾曲部36の湾曲量θに応じて大きなトルクTuでモータ64を駆動させるので、第2湾曲部36に外力が加えられたときに、第2湾曲部36の湾曲状態を維持するための差分トルク(式(1)-式(2)の差分)を少なくして、第2湾曲部36に外力が加えられたときにより素早く外力に対する耐性を発揮することができる。このため、例えば管孔の形状に沿って、第1及び第2湾曲部34,36を湾曲させることができるので、内視鏡12の操作者の第1湾曲部34の管孔への挿入操作をより容易化することができる。
 このように動作する内視鏡12の挿入部24の先端を大腸LIの奥側に向かって挿入する場合の動作について説明する。 
 図7Aに示す大腸LIのいわゆるS状結腸の奥側に内視鏡12の挿入部24の先端を挿入していく場合、手前側の屈曲部Faに挿入部24の先端を配置する。 
 図7Bに示すように、挿入部24の先端が大腸LIの屈曲部Fにあるときに第1アングルノブ52を例えばU方向に回転させ、挿入部24の第1湾曲部34をU方向に徐々に湾曲させる(S1-S3)。このとき、第2湾曲部36に大腸LIの内壁が当たっても第2湾曲部36は真っ直ぐの状態を維持しようとする(S4)。すなわち、第2湾曲部36がD方向に湾曲するのが防止され、2つの湾曲部34,36が全体としてS字状となるのが防止されている。 
 図7Cに示すように、大腸LIの屈曲部Fにある第1湾曲部34をU方向に90度湾曲させながら挿入部24の先端を奥側に移動させようとすると、図7Dに示すように、大腸LIの屈曲部Faを押し上げてしまう。このため、術者は大腸LIに負荷を与えないようにゆっくりと慎重に手技を行う。 
 図7Eに示すように、第1湾曲部34をU方向に90度以上湾曲させると、第2湾曲部36が第1湾曲部34と同じU方向に湾曲する。このため、内視鏡12の挿入部24の先端が屈曲部Faの奥側に移動する。第2湾曲部36の例えばD方向側の面が大腸LIの内周面に当接すると、第2湾曲部36は大腸LIの内周面から外力を受ける。そして、第2湾曲部36の推定湾曲角度θが所定の角度θ(例えば15度)以上となったときモータ64はトルクTuよりも高いトルクTuを第3ドラム62に与える。このため、第1湾曲部34及び第2湾曲部36で大腸LIを押し上げそうになると、第2湾曲部36に次第に大きなトルクが加えられて大腸LIの内壁から離れるように第2湾曲部36の湾曲角度を増大させる。一方、第2湾曲部36のD方向側の面が大腸LIの内壁から離れると、第2湾曲部36の湾曲状態が維持される。すなわち、第1湾曲部34を第1アングルノブ52を操作してU方向に湾曲させ、挿入部24を奥側に押し込む動作と組み合わせることによって、第2湾曲部36のD方向側の面に外力が加えられるので、大腸LIの形状に沿って挿入部24の先端を挿入していくことができる。
 大腸LIの奥側の屈曲部Fbを観察するように第1湾曲部34の湾曲量を減少させた場合、第1湾曲部34が90度以上である場合は第2湾曲部36が内視鏡12の挿入部24の先端が屈曲部Faの奥側に移動したときと同様の湾曲状態を維持する。第1湾曲部34の湾曲量が25度未満となった場合、図7Fに示すように、内視鏡12の挿入部24の先端を屈曲部Faの奥側に移動させながら、第2湾曲部36の湾曲量が速度Vで減少する。このため、図7Gに示すように、第1湾曲部34及び第2湾曲部36が真っ直ぐの状態に近づき、挿入部24の先端を容易に大腸LIの奥側に移動させることができる。このとき、可撓性を有する管状部38は大腸LIの屈曲部Faを通るので、曲げられている。
 このように、第1湾曲部34を4方向に動かし、第1湾曲部34に対して第2湾曲部36を適宜に追従させる作業を繰り返して、内視鏡12の挿入部24の先端を大腸LIの奥側に移動させていく。
 なお、図7Dに示すように、第1湾曲部34を湾曲させた状態で大腸LIを押し上げそうになったら、大腸LIの内壁からの反力で図7Eに示すように第1湾曲部34に追従して第2湾曲部36を湾曲させるので、大腸LIの押し上げを防止できる。このため、大腸LIの内壁に大きな負荷をかけるのを防止できる。
 なお、第2湾曲部36に外力が負荷されている場合、第1湾曲部34をU方向に湾曲させると、第2湾曲部36は真っ直ぐの状態又はU方向に湾曲するように調整されるが、第2湾曲部36のU方向から外力を受けた場合、ワイヤ44にたるみ(sag)44a,44bを有するので、第2湾曲部36に急激に大きな力が加えられるのが防止できる。
 次に、第3実施形態について図10から図12を用いて説明する。この実施形態は第1及び第2実施形態の変形例であって、第1及び第2実施形態と同一の部材又は同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
 モータ64に流れる電流Iと、モータ64の出力トルクTとの関係は、上述したように、T=k・Iとして表わすことができる。そして、モータ64のトルクTをワイヤ44の張力Fに変換する場合、T=F・rと表わすことができる。ここで、rは第3ドラム62の半径である。このため、図5に示す制御マイコン74中のトルクTの算出部96を、図10に示すように、張力Fの算出部(張力検知部)106に置き換えることができる。
 したがって、例えば第1実施形態の図6に示すフローチャートにおけるトルクTuを張力Fuと置き換え、トルクTdを張力Fdと置き換えて、同様の制御を行うことができる(図11参照)。同様に、トルクTuを張力Fuに、トルクTdを張力Fdに、トルクTuを張力Fuに、トルクTdを張力Fdに置き換えて同様に制御を行うことができる。
 同様に、第2実施形態の図9に示すフローチャートにおけるトルクTuを張力Fuと置き換え、トルクTdを張力Fdと置き換え、トルクTuを張力Fuに、トルクTdを張力Fdに置き換えて、同様の制御を行うことができる(図12参照)。
 なお、上述した第1及び第2実施形態ではモータ64のトルクTを算出して各種の制御を行う場合について説明したが、モータ64のトルクTを算出する代わりに、ワイヤ44の張力Fを用いた張力センサ(図示せず)を用いても良いし、モータ64のトルクT及びワイヤ44の張力Fの両方を用いた制御をしても良い。 
 また、第1アングルノブ52の代わりに、ジョイスティック等を用いて第1湾曲部34を操作(操作量を入力)しても良い。この場合、図示しないモータで第1ドラム46を回転させる。
 これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
  [付記]
 内視鏡は、第1湾曲部と、前記第1湾曲部の基端側に設けられた第2湾曲部とを有する挿入部と、前記第1湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第1の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、前記第1湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第1湾曲部を湾曲させる第1湾曲駆動機構と、前記第1湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第1湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、前記第2湾曲部を湾曲させる第2湾曲駆動機構と、前記第2湾曲駆動機構に連結され、前記第2湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、予め記憶され、前記第1湾曲部の湾曲量と比較される第1閾値が設定される設定部と、前記湾曲量算出部で算出される第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいと判定された場合に前記第2湾曲駆動機構を駆動させて前記第2湾曲部が前記第1湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部とを有することを特徴とする。 
 このように、第1湾曲部が所定量湾曲された場合に第1湾曲部が曲がった部位に引掛けられたものと判断し、第2の湾曲部を湾曲させることで、第1湾曲部の先端は管孔の奥側に挿入、すなわち奥側に移動することになり、結果、挿入部の先端を奥側に挿入する際の挿入性を向上させることができる。 
 すなわち、この内視鏡は、例えば大腸等、曲がった部位を有する管孔に挿入部を挿入していく際により確実に挿入することができる。
 前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、前記駆動部は、前記第1湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第2湾曲部が湾曲するのを防止するトルクを前記ワイヤに付加するようにしたことが好適である。 
 このため、第1湾曲部を例えば大腸等の管孔に引っ掛けた状態が意図せず解除されるのをより確実に防止できる。 
 前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、前記駆動部は、前記入力量検出部の入力量が前記第1閾値の絶対値を越えた後、前記第1閾値の絶対値よりも小さい第2閾値の絶対値よりも小さくした場合に、前記第2湾曲部を前記初期位置まで戻すトルクを前記ワイヤに付加するようにしたことが好適である。 
 このため、第1湾曲部の湾曲量を減少させたときに、第2湾曲部の湾曲量を追従して減少させることができるので、2つの湾曲部の湾曲状態を簡単に調整できる。
 前記駆動部には、前記駆動部に設けられ前記駆動部に付加されるトルク量を検知するトルク量検知部が接続され、前記記憶部には、無負荷状態の前記第2湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部に付加され前記トルク量検知部により検知されるトルクと、前記第2湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、前記駆動部は、前記第2湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第2湾曲部の湾曲量に対するトルクよりも小さいトルクを前記駆動部に付加するようにしたことが好適である。 
 このため、第2湾曲部を湾曲させる際、第2湾曲部の湾曲量に応じて大きなトルクで駆動部を駆動させるので、第2湾曲部に外力が加えられたときに、第2湾曲部の湾曲状態を維持するための差分トルクを少なくして、外力に対する耐性を良好にすることができる。
 10…内視鏡システム、12…内視鏡、14…光源装置、16…ビデオプロセッサ、18…モニタ、22…操作部、24…挿入部、26…ユニバーサルコード、28…コネクタ部、32…先端硬質部、34…第1湾曲部、36…第2湾曲部、34a…湾曲管(第1湾曲駆動機構)、36a…湾曲管(第2湾曲駆動機構)、38…管状部、42…アングルワイヤ(第1湾曲駆動機構)、44…アングルワイヤ(第2湾曲駆動機構)、46…第1ドラム(第1湾曲駆動機構)、48…第2ドラム、52…第1アングルノブ(第1湾曲操作入力部)、52…第2アングルノブ、56…ノブ位置検知用ポテンショメータ(操作入力量検出部)、62…ドラム(第2湾曲駆動機構)、64…モータ(駆動部、第1湾曲駆動機構)、66…エンコーダ(モータ64の位置情報検知部)、72…モータ電源(トルク量検知部、張力検知部)、74…制御マイコン(制御部)、82…電流測定部(トルク量検知部、張力検知部)、84…電圧設定部(トルク量検知部、張力検知部)、90…CPU、92…抵抗値測定部、94…カウント処理部、96…トルク算出部(トルク量検知部)、98…閾値入力部(閾値設定部)、100…記憶部。

Claims (9)

  1.  第1湾曲部と、前記第1湾曲部の基端側に設けられた第2湾曲部とを有する挿入部と、
     前記第1湾曲部を湾曲させる湾曲操作が入力される第1の湾曲操作入力部を有し、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、
     前記第1の湾曲操作入力部に入力された前記湾曲操作を湾曲操作入力量として検出する入力量検出部と、
     前記湾曲操作入力量に応じた湾曲量に前記第1湾曲部を湾曲させる第1湾曲駆動機構と、
     前記第1湾曲駆動機構によって湾曲駆動された前記第1湾曲部の湾曲量を算出する湾曲量算出部と、
     前記第2湾曲部を湾曲させる第2湾曲駆動機構と、
     前記第2湾曲駆動機構に連結され、前記第2湾曲駆動機構を駆動させる駆動力を発生する駆動部と、
     予め記憶され、前記第1湾曲部の湾曲量と比較される第1閾値が設定される設定部と、
     前記湾曲量算出部で算出される第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
     前記判定部により前記第1湾曲部の湾曲量が前記第1閾値よりも大きいと判定された場合に前記第2湾曲駆動機構を駆動させて前記第2湾曲部が前記第1湾曲部の湾曲方向と同じ方向へ湾曲させる湾曲駆動信号を前記駆動部に対して出力し続ける制御部と、
     を有する、内視鏡。
  2.  前記駆動部は、前記制御部からの湾曲駆動信号により第2湾曲部を湾曲させるためのトルクを発生させるようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  3.  前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、
     前記駆動部は、前記制御部により前記第1湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第2湾曲部が湾曲するのを防止するトルクを前記ワイヤに付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  4.  前記第2湾曲部には初期位置が設定され、
     前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、
     前記駆動部は、前記入力量検出部の入力量が前記第1閾値の絶対値を越えた後、前記第1閾値の絶対値よりも小さい第2閾値の絶対値よりも小さくした場合に、前記第2湾曲部を前記初期位置まで戻すトルクを前記ワイヤに付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  5.  前記第2湾曲部には初期位置が設定され、
     前記制御部は記憶部を有し、
     前記駆動部には、前記駆動部に設けられ前記駆動部に付加されるトルク量を検知するトルク量検知部が接続され、
     前記記憶部には、無負荷状態の前記第2湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部に付加され前記トルク量検知部により検知されるトルクと、前記第2湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、
     前記駆動部は、前記第2湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第2湾曲部の湾曲量に対するトルクよりも小さいトルクを前記駆動部に付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  6.  前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、
     前記駆動部は、前記第1湾曲部が湾曲している方向と反対の方向に前記第2湾曲部が湾曲するのを防止する張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  7.  前記第2湾曲駆動機構は、前記駆動部と前記第2湾曲部とを接続するワイヤを備え、
     前記駆動部は、前記入力量検出部の入力量が前記第1閾値の絶対値を越えた後、前記第1閾値の絶対値よりも小さい第2閾値の絶対値よりも小さくした場合に、前記第2湾曲部を前記初期位置まで戻す張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  8.  前記制御部は記憶部を有し、
     前記第2湾曲駆動機構は、前記第2湾曲部と前記駆動部とを連結するワイヤと、前記ワイヤに付加される張力を検知する張力検知部とをさらに有し、
     前記記憶部には、無負荷状態の前記第2湾曲部を初期位置から湾曲量を増大させたときに前記駆動部を介して前記ワイヤに付加され前記張力検知部により検知される張力と、前記第2湾曲部の湾曲量との関係が記憶され、
     前記駆動部は、前記第2湾曲部の湾曲量が大きくなるにつれて増大させ、かつ、前記記憶部に記憶された前記第2湾曲部の湾曲量に対する張力よりも小さい張力を前記ワイヤに付加するようにした、請求項1に記載の内視鏡。
  9.  前記第1閾値は、その絶対値が90度である、請求項1に記載の内視鏡。
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