WO2017183193A1

WO2017183193A1 - 可撓管挿入装置

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Publication number: WO2017183193A1
Application number: PCT/JP2016/062808
Authority: WO
Inventors: 池田　裕一
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26
Also published as: US10959604B2; CN109068941B; JPWO2017183193A1; CN109068941A; US20190046012A1; JP6605127B2

Abstract

可撓管挿入装置（１０）は、可撓管（３５）と、剛性可変部（６０）と、状態検出部（７０）と、形状算出部（８１）とを有する。可撓管挿入装置は、形状算出部（８１）によって算出される可撓管（３５）の状態情報を基に、可撓管（３５）が受ける外力の大きさを含む外力情報を算出する外力算出部（８３）と、外力の大きさと外力の大きさに対する基準値となる外力基準値とを比較する外力比較部（８９）とを有する。可撓管挿入装置は、形状情報に応じて可撓管（３５）の挿入に適した曲げ剛性である挿入適正曲げ剛性と、外力の大きさが外力基準値未満に低減し且つ外力に対して適正な曲げ剛性である外力適正曲げ剛性とを算出し、算出した挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に、剛性可変部（６０）によって実施される曲げ剛性の変更を制御する剛性制御部（９１）を有する。

Description

可撓管挿入装置

　本発明は、被挿入体の管路部に可撓管を挿入する可撓管挿入装置に関する。

　例えば特許文献１に開示される内視鏡装置の挿入部の可撓管は、挿入部の中心軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメントに区切られる。内視鏡装置は、形状算出部によって算出された可撓管の形状に応じて、可撓管の曲げ剛性を挿入に適した曲げ剛性にセグメント単位で変更する。これにより、挿入部が押し込み操作される際に、被挿入体（例えば大腸）の管路部（例えば大腸の腸管）における深部への挿入部の挿入性が向上する。

　例えば特許文献２に開示される管状挿入装置は、挿入部の形状に関する形状情報と、挿入部が受ける外力に関する外力情報とを含む、挿入部の挿入に必要な情報である操作支援情報を操作者に提供する。操作者は、操作支援情報によって、挿入部の挿入操作を支援される。

特開２０１６－７４３４号公報特開２０１５－１６３６５号公報

　特許文献１では、変更された曲げ剛性は、挿入性の向上のみに対応している。したがって、押し込み操作時において、挿入に適した曲げ剛性を有する可撓管が管路部の内壁部、例えば大腸壁に加える負荷の大きさについて、特許文献１では考慮されていない。つまり押し込み操作時において、変更された曲げ剛性を有する可撓管が、大腸壁に過剰な負荷を意図せずに与えてしまう虞がある。そして、患者に苦痛を与えてしまう虞がある。

　特許文献２では、挿入支援情報が提供されるが、挿入支援情報を用いた適切な操作方法までは提供されない。そもそも挿入支援情報は操作者がビギナーであることを考慮して提供されるが、ビギナーであるがゆえに、ビギナーは提供された挿入支援情報を基にどのような挿入操作を実施するか判断に迷うことがある。したがって、挿入支援情報が提供されれば、挿入操作が適切に実施されるとは、必ずしもいえない。そもそも、可撓管が大腸壁に過剰な負荷を与えている場合、大腸壁に対する挿入部の回避操作、言い換えると負荷の低減操作は、提供される操作支援情報を基に実施されるのではなく、操作者の判断を基に実施される。したがって操作支援情報だけでは必ずしも適切な回避操作が実施されず、大腸壁に過剰な負荷を意図せずに与えてしまう虞があり、患者に苦痛を与えてしまう虞がある。

　本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、管路部における深部への挿入性を向上でき、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに与えることなく被挿入体に加わる負荷を低減できる可撓管挿入装置を提供することを目的とする。

　本発明の可撓管挿入装置の一態様は、被挿入体に挿入される可撓管と、前記可撓管の曲げ剛性を変更する剛性可変部と、前記可撓管の状態に関する状態情報を検出する状態検出部と、前記状態情報を基に、前記可撓管の形状に関する形状情報を算出する形状算出部と、前記状態情報を基に、前記可撓管が受ける外力の大きさを含む外力情報を算出する外力算出部と、前記外力の大きさと前記外力の大きさに対する基準値となる外力基準値とを比較する外力比較部と、前記形状情報に応じて前記可撓管の挿入に適した曲げ剛性である挿入適正曲げ剛性と、前記外力の大きさが前記外力基準値未満に低減し且つ前記外力に対して適正な曲げ剛性である外力適正曲げ剛性とを算出し、算出した前記挿入適正曲げ剛性と前記外力適正曲げ剛性とを基に、前記剛性可変部によって実施される前記曲げ剛性の変更を制御する剛性制御部と、具備する。

　本発明によれば、管路部における深部への挿入性を向上でき、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに与えることなく被挿入体に加わる負荷を低減できる可撓管挿入装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る可撓管挿入装置の概略図である。図２は、セグメントと状態検出部と形状算出部と外力算出部と記憶部と設定部と外力比較部と剛性制御部と剛性可変部との関係を説明する図である。図３は、あるセグメントにおいてある大きさを有する曲げ剛性と、このセグメントが大腸壁から受ける外力の大きさとの関係を説明する図である。

　以下、図面を参照して本発明の一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。

　図１に示すように、可撓管挿入装置（以下、挿入装置１０と称する）は、内視鏡２０と、内視鏡２０を制御する制御装置８０とを有する。制御装置８０は、例えば、内視鏡２０に配置される挿入部３０の可撓管３５の曲げ剛性を制御する剛性制御装置として機能する。図示はしないが、挿入装置１０は、内視鏡２０が撮像した画像を表示する表示装置と、内視鏡２０が観察及び撮像するための光を出射する光源装置とを有してもよい。

　内視鏡２０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。内視鏡２０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（例えば患者）の管路部（例えば大腸の腸管１２（図２参照））に挿入される軟性の挿入部３０を有していればよい。挿入部３０は、外力によって撓むことが可能な可撓性を有する部位（例えば後述する可撓管３５）を有していればよい。内視鏡２０は、直視型の内視鏡であってもよいし、側視型の内視鏡であってもよい。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。管路部は、例えば、工業用のパイプであってもよい。

　内視鏡２０は、挿入部３０と、挿入部３０の基端部に連結され、内視鏡２０を操作する操作部４０と、操作部４０の側面から延出されるユニバーサルコード５０とを有する。ユニバーサルコード５０は、制御装置８０に着脱自在な接続部５１を有する。

　挿入部３０は、管状であり、細長く、柔軟である。挿入部３０は、管路部に対して管路部の内部を進退移動する。挿入部３０は、管路部の形状に従って湾曲可能である。挿入部３０は、挿入部３０の先端部から挿入部３０の基端部に向かって順に、先端硬質部３１と、湾曲部３３と、可撓管３５とを有する。先端硬質部３１と湾曲部３３とは、可撓管３５に比べて短い。このため本実施形態では、先端硬質部３１と、湾曲部３３と、可撓管３５の先端部とは、挿入部３０の先端部とみなすものとする。可撓管３５は、可撓性を有しており、外力によって撓む。

　図２に示すように、挿入部３０の可撓管３５は、挿入部３０の中心軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメント３７に区切られる。セグメント３７は、例えば、可撓管３５の全長に渡って存在するものとする。各セグメント３７の曲げ剛性は、制御装置８０の制御によって、独立して変更可能である。したがって、可撓管３５の曲げ剛性は、制御装置８０によって独立して制御される各セグメント３７の曲げ剛性によって、部分的に変更可能となる。なおセグメント３７は、実在しない仮想的な領域として機能してもよいし、実在する構造として機能してもよい。セグメント３７それぞれの長さは、互いに同一であってもよいし、異なってもよい。例えば、挿入部３０において被挿入体に挿入される部分の長さは、被挿入体に応じて決まる。したがって、挿入される部分は複数のセグメント３７に区切られ、被挿入体の外部に配置され且つ被挿入体に挿入されない部分は１つのセグメント３７とみなされてもよい。

　挿入装置１０は、制御装置８０の制御によって可変する剛性を有し、剛性によって可撓管３５の曲げ剛性を変更する剛性可変部６０を有する。本実施形態では、剛性可変部６０は、挿入部３０における可撓管３５の曲げ剛性を、セグメント３７単位で可変する。このため、剛性可変部６０は、例えば、各セグメント３７に内蔵され、可撓管３５全長に渡って内蔵されているものとして説明する。なお剛性可変部６０は、可撓管３５において、管路部に挿入され且つ曲げ剛性を変更する必要がある部位に配置されればよい。つまり、剛性可変部６０は、一部のセグメント３７のみに内蔵されてもよい。

　剛性可変部６０が設けられる箇所が、少なくともセグメント３７として機能してもよい。１つの剛性可変部６０が複数のセグメント３７に渡って内蔵されてもよい。剛性可変部６０は、挿入部３０の中心軸方向に沿って、１列に並んでいてもよいし、複数列に並んでいてもよい。剛性可変部６０が複数列に並んでいる場合、剛性可変部６０同士は、剛性可変部６０同士が可撓管３５の周方向において隣り合うように同じ位置に設けられていてもよいし、挿入部３０の中心軸方向においてずれて設けられていてもよい。

　図示はしないが、剛性可変部６０は、例えば、金属線によって形成されるコイルパイプと、コイルパイプの内部に封入された導電性高分子人工筋肉（Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｍｕｓｃｌｅ（以下、ＥＰＡＭと称する）とを有するアクチュエータにより構成される。コイルパイプの中心軸は、挿入部３０の中心軸と一致または平行に設けられる。コイルパイプは、コイルパイプの両端部に設けられた電極を有する。

　剛性可変部６０の電極それぞれは、内視鏡２０に内蔵される信号ケーブルを介して制御装置８０に接続され、制御装置８０から電力を供給される。電圧が電極を介してＥＰＡＭに印加されると、ＥＰＡＭはコイルパイプの中心軸に沿って伸縮しようとする。しかしながら、ＥＰＡＭは、コイルパイプによって伸縮を規制される。これにより、剛性可変部６０の剛性は変化する。なお剛性可変部６０の剛性は、印加される電圧の値が高くなるほど、高まる。剛性可変部６０の剛性が変化すると、これに従ってセグメント３７の曲げ剛性も変化する。また電力は、電極それぞれに独立して供給される。このため、剛性可変部６０それぞれの剛性は独立して変化し、セグメント３７それぞれの曲げ剛性も独立して変化する。このように剛性可変部６０は、剛性可変部６０の剛性変化によってセグメント３７の曲げ剛性を変化させ、セグメント３７の曲げ剛性変化によって可撓管３５の曲げ剛性を部分的に変化させる。

　剛性可変部６０は、ＥＰＡＭの代わりに、形状記憶合金を用いてもよい。

　挿入装置１０は、可撓管３５の状態に関する可撓管３５の状態情報を検出する状態検出部７０を有する。本実施形態では、可撓管３５の状態は、可撓管３５の湾曲状態を示し、例えば、可撓管３５の湾曲量（湾曲の大きさ）とする。可撓管３５の状態は、可撓管３５の湾曲の方向を含んでもよい。

　状態検出部７０は、一例として、光ファイバ７３の曲げによる光伝達量の損失を利用したファイバセンサ７０ａを有する。ファイバセンサ７０ａは、光を出射する光源７１と、光を導光する１本の光ファイバ７３と、光ファイバ７３によって導光された光が光ファイバ７３を逆進するように光を反射する図示しない反射部と、反射された光を受光する受光部７７と、光分岐部７９とを有する。光源７１は、例えばＬＥＤ等を有する。光源７１は、観察及び撮像のための光を出射する光源装置の光源とは別体である。光ファイバ７３は、内視鏡２０に内蔵され、可撓性を有する。光ファイバ７３は、挿入部３０に搭載される複数の被検出部（図示せず）を有する。複数の被検出部は、光ファイバ７３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。被検出部は、可撓管３５の曲げ剛性を変更する部位に配置されればよい。したがって、本実施形態では、被検出部は、可撓管３５の内部において各セグメント３７に配置されるものとする。光ファイバ７３は、可撓管３５において、剛性可変部６０に並んで配置される。反射部は、挿入部３０の先端部に位置する光ファイバ７３の先端部に配置される。受光部７７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。光源７１と受光部７７と光ファイバ７３の基端部とは、光分岐部７９に光学的に接続される。光分岐部７９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７９は、光源７１から出射された光を光ファイバ７３に導き、また、反射部によって反射されて光ファイバ７３によって導かれた戻り光を受光部７７に導く。つまり光は、光源７１、光分岐部７９、光ファイバ７３、反射部、光ファイバ７３、光分岐部７９、受光部７７との順に進行する。光源７１と受光部７７と光分岐部７９とは、例えば、制御装置８０に搭載される。

　挿入部３０が湾曲すると、この湾曲に応じて光ファイバ７３が湾曲する。これに伴い、光ファイバ７３を伝搬する光の一部が例えば互いに異なる波長に感度を有する被検出部を通じて外部に出射する（漏れる）。被検出部は、光ファイバ７３の光学特性、例えば所定の波長の光の光伝達量を変化させるものである。したがって光ファイバ７３が湾曲すると、光ファイバ７３の湾曲量に応じて光ファイバ７３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７７に受光される。受光部７７は、光信号を可撓管３５の状態情報として制御装置８０に配置される後述する形状算出部８１と外力算出部８３とに出力する。

　なお１本の光ファイバ７３に１つの被検出部が配置されてもよく、この場合、複数本の光ファイバが配置される。そして、光ファイバ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、複数の被検出部が配置されるとする。この場合、複数の被検出部の検出結果の組み合わせによって、湾曲量と湾曲の方向とが検出可能となる。

　状態検出部７０は、ファイバセンサ７０ａを有することに限定されない。状態検出部７０は、例えば、歪センサと、加速度センサと、ジャイロセンサと、コイルなどの素子とのいずれかを有してもよい。歪センサは、例えば、可撓管３５が外部（例えば管路部）から受ける外力（圧力）による曲げ歪を検出する。加速度センサは、可撓管３５の加速度を検出する。ジャイロセンサは、可撓管３５の角速度を検出する。素子は、可撓管３５の形状といった可撓管３５の状態に対応して磁界を発生する。

　状態検出部７０は、図示しない入力部から検出開始指示が状態検出部７０に入力された後、常に検出（動作）する。なお検出のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。入力部は、一般的な入力用の機器であり、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タグリーダ、ボタンスイッチ、スライダ、ダイヤルである。入力部は、制御装置８０に接続される。入力部は、ユーザが挿入装置１０を動作させるための各種指令を入力するために用いられてもよい。

　挿入装置１０は、形状算出部８１と、外力算出部８３と、記憶部８５と、設定部８７と、外力比較部８９と、剛性制御部９１とを有する。例えば、形状算出部８１と、外力算出部８３と、記憶部８５と、設定部８７と、外力比較部８９と、剛性制御部９１とは、制御装置８０に配置されることができる。

　形状算出部８１と外力算出部８３と外力比較部８９と剛性制御部９１とは、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。形状算出部８１と外力算出部８３と外力比較部８９と剛性制御部９１とは、プロセッサによって構成されても良い。形状算出部８１と外力算出部８３と外力比較部８９と剛性制御部９１と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形状算出部８１と外力算出部８３と外力比較部８９と剛性制御部９１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。

　形状算出部８１は、状態情報を基に、可撓管３５の中心軸方向に沿った可撓管３５の形状に関する形状情報を算出する。例えば、形状算出部８１は、光ファイバ７３への入射光と光ファイバ７３からの出射光との特性の関係から可撓管３５の形状情報を算出する。詳細には、形状算出部８１は、ファイバセンサ７０ａから出力された状態情報を基に、形状情報、具体的には実際に湾曲している部分の可撓管３５の湾曲形状を算出する。このために、形状算出部８１は、状態情報を基に、各セグメント３７の形状情報を算出する。そして、形状算出部８１は、各セグメントの形状情報をつなぎ合わせて、可撓管３５の形状情報を算出することとなる。形状算出部８１は、算出した形状情報を剛性制御部９１に出力する。

　外力算出部８３は、状態情報を基に、可撓管３５が受ける外力（圧力）の大きさを含む外力情報を算出する。なお外力情報は、外力の向きを含んでもよい。例えば、外力算出部８３は、光ファイバ７３への入射光と光ファイバ７３からの出射光との特性の関係から外力情報を算出する。詳細には、外力算出部８３は、受光部７７から出力された状態情報を基に、例えば可撓管３５が大腸壁から受ける外力に関する外力情報を算出する。外力算出部８３は、状態情報を基に、各セグメント３７における外力情報を算出する。ここでいう外力は、例えば、セグメント３７の中心軸（挿入部３０の中心軸）に対して垂直にセグメント３７にかかる力を示す。外力算出部８３は、算出した外力情報を外力比較部８９に出力する。

　形状算出部８１と外力算出部８３とは、状態検出部７０の検出結果が入力された状態で、入力部から算出開始指示が形状算出部８１と外力算出部８３とに入力された後、常に算出（動作）する。なお算出のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。

　記憶部８５は、外力情報に含まれる外力の大きさに対する基準値（以下、外力基準値と称する）を記憶する。上述したように外力算出部８３によって算出された、可撓管３５が大腸壁から受ける外力は、可撓管３５が大腸壁に加える負荷とみなすことができる。したがって外力の大きさの最大値とは、安全性の観点から、大腸壁に対する可撓管３５の負荷の最大値である。それゆえ、外力基準値は、例えば、可撓管３５が大腸壁に過剰な負荷を意図せずに与えてしまうことを防止し、患者に苦痛を与えることを回避するための基準値である。つまり、外力基準値は、可撓管３５が壁部に与える負荷の最大値である。外力基準値は、各セグメント３７に対して共通の値である。

　設定部８７は、記憶部８５に接続されており、外力基準値を設定し、設定した外力基準値を記憶部８５に入力する。設定部８７は、挿入装置１０の操作者によって操作される。設定部８７は、例えば、操作者であるドクター、被挿入体である患者等に応じて、外力基準値を所望に設定する。設定部８７は、例えば、一般的な入力用の機器であり、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等のポインティングデバイスである。なお設定部８７が省略され、記憶部８５が予め設定された外力基準値を記憶してもよい。

　外力比較部８９が外力算出部８３から各セグメント３７における外力情報を入力された際、外力比較部８９は、記憶部８５にアクセスして、外力基準値を読み出す。読み出すタイミングは、適宜調整されてもよい。そして、外力比較部８９は、外力情報に含まれる外力の大きさと記憶部８５に記憶される外力基準値とを比較し、比較結果を剛性制御部９１に出力する。つまり、外力比較部８９は、各セグメント３７における外力の大きさと記憶部８５に記憶される外力基準値とを比較し、各セグメント３７における比較結果を剛性制御部９１に出力する。

　剛性制御部９１は、形状算出部８１によって算出された形状情報に応じて可撓管３５の挿入に適した曲げ剛性である挿入適正曲げ剛性を算出する。剛性制御部９１は、各セグメント３７の挿入適正曲げ剛性を算出する。挿入適正曲げ剛性とは、形状情報に応じて可撓管３５の挿入に適した剛性分布を、剛性可変部６０を介して各セグメント３７に提供する曲げ剛性をいう。そして、挿入適正曲げ剛性は、この剛性分布を、セグメント３７を介して可撓管３５に提供する曲げ剛性をいう。以下に、１つのセグメント３７における挿入適正曲げ剛性の算出の一例について簡単に説明する。

　例えば、複数のセグメント３７が例えば大腸の屈曲部から外力を受けたとする。剛性制御部９１は、形状算出部８１によって算出された形状情報を基に、起点となるセグメント（以下、起点セグメントと称する）を特定する。起点セグメントとは、例えば、外力を受けたセグメント３７のなかで、曲げ角度が最も大きいセグメント３７である。言い換えると、起点セグメントは、複数のセグメントの中で最も大きい外力を受けたセグメントであり、複数のセグメントの中で最も大きい負荷を大腸壁に加えるセグメントである。ここで、起点セグメントに対して挿入部３０の基端側に配置され、互いに対して連設する複数のセグメント３７を、制御セグメントと称する。例えば、剛性制御部９１は、制御セグメントの曲げ剛性を、剛性可変部６０を介して所望に低下させる。ここでは、例えば、剛性制御部９１は、曲げ角度が予め設定された閾値未満となるように、制御セグメントの曲げ剛性を所望に低下させる。例えば、剛性制御部９１は、制御セグメントの曲げ剛性を他のセグメント３７の曲げ剛性よりも低下させてもよい。すると、制御セグメントの曲げ量が増大し、挿入部３０全体は鈍角形状となる。すなわち可撓管３５は屈曲部の大腸壁に対して鈍角形状で接触することになり、可撓管３５が大腸壁から受ける外力も小さくなる。また、制御セグメントの曲げ剛性が低下した際、起点セグメントは大腸壁から離れることもある。したがって、挿入部３０を深部に向かって挿入させる挿入力量が挿入部３０に加わっても、挿入力量は大腸壁を突き上げる力に変換されず、挿入部３０の先端部を深部に向かって推進する推進力として利用される。このため、挿入部３０は、大腸の屈曲部を容易に通過する。以上を鑑みて、挿入適正曲げ剛性は、挿入性を向上可能な曲げ剛性であり、可撓管３５が外力を受けた際に外力を受けた時の曲げ剛性よりも低い曲げ剛性となる。なお挿入適正曲げ剛性は、形状情報が剛性制御部９１に入力された際における曲げ剛性よりも低い曲げ剛性であってもよい。制御セグメントは、起点セグメントに連設してもよいし、起点セグメントから所定数のセグメント３７分だけ離れてもよい。制御セグメントは、起点セグメントを含むすべてのセグメントが該当してもよい。

　剛性制御部９１は、外力比較部８９の比較結果によって外力の大きさが外力基準値を超えた際に、外力の大きさが外力基準値未満に低減し且つ外力に対して適正な曲げ剛性である外力適正曲げ剛性を算出する。

　ここで、図３を参照して、挿入部３０における１つのセグメント３７ａを用いて、このセグメント３７ａが有する曲げ剛性Ｇと、このセグメント３７ａが大腸壁１４から受ける外力の大きさＰとの関係を説明する。曲げ剛性Ｇは、所定の大きさを有するものとする。

　曲げ剛性Ｇを有する当該セグメント３７ａが大腸壁１４に接触し、セグメント３７ａが接触によって変位量ｅにて曲げ変形したとする。この場合、セグメント３７ａと大腸壁１４との接触点Ｃにて、セグメント３７ａが大腸壁１４から受ける外力は、セグメント３７ａが大腸壁１４に加える負荷である。外力の大きさＰは、負荷の大きさであり、以下の式（１）によって表される。　
　Ｐ＝Ｋ・ｅ・Ｇ　・・・式（１）
　ここで、Ｋは定数である。

　外力の大きさＰが外力基準値Ｐ１を超えている場合、外力の大きさＰが外力基準値Ｐ１未満となるように、剛性制御部９１は、曲げ剛性Ｇを低下させる必要がある。この場合の外力（負荷）は、例えば患者に未だに苦痛を与えない外力（負荷）であるが、外力（負荷）がもう少し大きくなると、苦痛を与えてしまいそうな外力（負荷）である。曲げ剛性の低下量をΔＧと定義し、ΔＧを式（１）に代入すると、外力の大きさＰの低下量ΔＰは以下の式（２）によって表される。　
　ΔＰ＝Ｋ・ｅ・ΔＧ　・・・式（２）。

　式（１），（２）と、外力の大きさＰと外力基準値Ｐ１との関係とは、以下の式（３）によって表される。　
　Ｐ－ΔＰ＝Ｋ・ｅ（Ｇ－ΔＧ　）＜Ｐ１・・・式（３）
　（Ｇ－ΔＧ）　は、外力適正曲げ剛性の値である。

　したがって、剛性制御部９１は、式（３）を基に、当該セグメント３７における外力適正曲げ剛性を算出する。剛性制御部９１は、各セグメント３７において、外力適正曲げ剛性を算出する。外力適正曲げ剛性は、外力が外力基準値未満に低減する剛性分布を、剛性可変部６０を介して各セグメント３７に提供する曲げ剛性をいう。そして、挿入外力適正曲げ剛性は、この剛性分布を、セグメント３７を介して可撓管３５に提供する曲げ剛性をいう。

　剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に、形状情報に応じて可撓管３５の挿入に適した曲げ剛性、且つ外力の大きさが外力基準値未満となる曲げ剛性である、挿入外力適正曲げ剛性を算出する。剛性制御部９１は、剛性可変部６０を介して、曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性に制御する。剛性制御部９１は、各セグメント３７において挿入外力適正曲げ剛性を算出し、各セグメント３７において曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性に制御する。この挿入外力適正曲げ剛性は、外力の大きさが外力基準値を超えず且つ超えない範囲では形状情報に応じて可撓管３５の挿入に適した剛性分布を、剛性可変部６０を介して各セグメント３７に提供する曲げ剛性をいう。そして、挿入外力適正曲げ剛性は、この剛性分布を、セグメント３７を介して可撓管３５に提供する曲げ剛性をいう。　
　一般的に、外力適正曲げ剛性は、挿入適正曲げ剛性値よりも低い曲げ剛性と考えられる。したがって、剛性制御部９１は、外力と外力基準値とに影響されることなく、挿入適正曲げ剛性よりも外力適正曲げ剛性を優先して挿入外力適正曲げ剛性に採用してもよい。

　このように剛性制御部９１は、算出した挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に、剛性可変部６０によって実施される曲げ剛性の変更を制御する。

　以下に、挿入装置１０の動作を説明する。以下の説明では、１つのセグメント３７に対する説明であるが、各セグメント３７に対しては同様の動作が実施される。

　腸管１２に挿入された挿入部３０は、腸管１２の形状に従って湾曲したとする。可撓管３５の状態情報は状態検出部７０によって検出され、状態検出部７０は状態情報を形状算出部８１と外力算出部８３とに出力する。形状算出部８１は状態情報を基に形状情報を算出し、外力算出部８３は状態情報を基に外力情報を算出する。形状算出部８１は形状情報を剛性制御部９１に出力し、外力算出部８３は外力情報を外力比較部８９に出力する。

　外力比較部８９は、記憶部８５にアクセスして、外力基準値を読み出す。そして、外力比較部８９は、外力情報に含まれる外力の大きさと外力基準値とを比較し、比較結果を剛性制御部９１に出力する。ここで、セグメント３７が屈曲部における大腸壁１４に当接し、可撓管３５が大腸壁１４から受けた外力の大きさが外力基準値を超えたとする。上述したように、外力は、可撓管３５が大腸壁１４に加える負荷である。

　この状態では、可撓管３５の曲げ剛性はまだ制御されていないとする。したがってこの状態で、挿入力量が挿入部３０に加わると、挿入力量は大腸壁１４を突き上げる力に変換されてしまい、挿入部３０の先端部を深部に向かって推進する推進力がほとんど発生しない。このため、可撓管３５は屈曲部を通過せず、可撓管３５の挿入性が向上しない。また挿入力量によって大腸壁１４を突き上げてしまう可撓管３５は大腸壁１４に過剰な負荷を意図せずに与えてしまい、患者に苦痛を与えてしまう。

　しかしながら本実施形態では、剛性制御部９１は、形状情報に応じて挿入適正曲げ剛性を算出し、外力の大きさが外力基準値を超えた際に外力適正曲げ剛性を算出する。剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に、挿入外力適正曲げ剛性を算出する。剛性制御部９１は、セグメント３７の曲げ剛性が挿入外力適正曲げ剛性となるように剛性可変部６０を駆動させる。剛性可変部６０が剛性可変部６０の剛性を変更すると、セグメント３７の曲げ剛性は挿入外力適正曲げ剛性に変更する。挿入外力適正曲げ剛性は、挿入性の向上のみに対応するだけでなく、可撓管３５が大腸壁１４に加える負荷の大きさにも対応する。

　したがって、挿入力量が挿入部３０に加わっても、挿入力量は、大腸壁１４を突き上げる力に変換されず、推進力として利用される。これにより、可撓管３５は屈曲部を通過し、可撓管３５を含む挿入部３０の挿入性は向上する。また挿入力量によって大腸壁１４が突き上げられることはなく、外力は外力基準値未満に低減する。したがって、可撓管３５は、大腸壁１４に過剰な負荷を意図せずに与えることはなく、患者の苦痛を低減する。

　なお例えば、外力の大きさが外力基準値よりも大きい場合、剛性制御部９１は、外力適正曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性とみなし、曲げ剛性を外力適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御してもよい。具体的には、外力の大きさが外力基準値よりも大きいセグメント３７それぞれに対して、剛性制御部９１は、曲げ剛性を外力適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御する。
　また例えば、外力の大きさが外力基準値よりも小さい場合、剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性とみなし、曲げ剛性を挿入適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御してもよい。具体的には、外力の大きさが外力基準値よりも小さいセグメント３７それぞれに対して、剛性制御部９１は、曲げ剛性を挿入適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御する。
　したがって、剛性制御部９１は、外力の大きさに応じて、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とのいずれかを挿入外力適正曲げ剛性としてみなし、曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性に切り替えてもよい。

　本実施形態では、剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを算出し、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に、曲げ剛性の変更を制御する。具体的には、剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性と外力適正曲げ剛性とを基に挿入外力適正曲げ剛性を算出し、曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性に変更する。挿入外力適正曲げ剛性が、挿入性の向上のみに対応するだけでなく、可撓管３５が大腸壁１４に加える負荷の大きさにも対応する。したがって、本実施形態では、管路部における深部への可撓管３５を含む挿入部３０の挿入性を向上でき、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに与えることなく被挿入体に加わる負荷を低減できる。例えば本実施形態では、大腸における深部への挿入部３０の挿入性を向上でき、大腸壁１４に過剰な負荷を意図せずに与えることなく患者の苦痛を低減できる。また本実施形態では、外力の大きさが外力基準値を超えず且つ超えない範囲では形状情報に応じて可撓管３５の挿入に適した剛性分布を得られる。したがって、安全で簡単な挿入操作を実施でき、安全で使いやすい内視鏡２０を提供できる。

　本実施形態では、各セグメント３７において、曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性に制御する。したがって本実施形態では、可撓管３５の曲げ剛性を精緻に制御できる。

　本実施形態では、記憶部８５が外力基準値を記憶する。したがって、本実施形態では、剛性制御部９１は、外力適正曲げ剛性を素早く算出でき、可撓管３５の曲げ剛性を素早く制御できる。

　外力基準値は、大腸壁１４に対する可撓管３５の負荷の最大値である。したがって本実施形態では、大腸壁１４に過剰な負荷を意図せずに与えることを確実に防止でき、患者の苦痛を低減できる。

　本実施形態では、外力基準値を設定する設定部８７によって、ドクターや患者等に応じて外力基準値を所望に設定できる。したがって、挿入装置１０の利用効率を向上できる。

　本実施形態では、外力適正曲げ剛性は挿入適正曲げ剛性よりも低い曲げ剛性である。したがって、剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性よりも外力適正曲げ剛性を優先して挿入外力適正曲げ剛性に採用してもよい。そして本実施形態では、確実に、管路部における深部への挿入部３０の挿入性を向上でき、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに与えることなく被挿入体に加わる負荷を低減できる。また外力適正曲げ剛性は挿入適正曲げ剛性よりも低く挿入適正曲げ剛性に近似している曲げ剛性とする。この場合、外力適正曲げ剛性は、外力の大きさが外力基準値未満に低減し且つ外力に対して適正な曲げ剛性だけでなく、可撓管３５の挿入に適した曲げ剛性とみることもできる。したがって、確実に、管路部における深部への挿入部３０の挿入性を向上でき、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに与えることなく被挿入体に加わる負荷を低減できる。

　本実施形態では、外力の大きさが外力基準値よりも大きい場合、剛性制御部９１は、外力適正曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性とみなし、曲げ剛性を外力適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御してもよい。本実施形態では、管路部の壁部に過剰な負荷を意図せずに確実に与えることなく被挿入体に加わる負荷を確実に低減できる。

　また例えば、外力の大きさが外力基準値よりも小さい場合、剛性制御部９１は、挿入適正曲げ剛性を挿入外力適正曲げ剛性とみなし、曲げ剛性を挿入適正曲げ剛性（挿入外力適正曲げ剛性）に制御してもよい。本実施形態では、挿入部３０の挿入性の向上を素早く提供できる。

　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

　被挿入体に挿入される可撓管と、
　前記可撓管の曲げ剛性を変更する剛性可変部と、
　前記可撓管の状態に関する状態情報を検出する状態検出部と、
　前記状態情報を基に、前記可撓管の形状に関する形状情報を算出する形状算出部と、
　前記状態情報を基に、前記可撓管が受ける外力の大きさを含む外力情報を算出する外力算出部と、
　前記外力の大きさと前記外力の大きさに対する基準値となる外力基準値とを比較する外力比較部と、
　前記形状情報に応じて前記可撓管の挿入に適した曲げ剛性である挿入適正曲げ剛性と、前記外力の大きさが前記外力基準値未満に低減し且つ前記外力に対して適正な曲げ剛性である外力適正曲げ剛性とを算出し、算出した前記挿入適正曲げ剛性と前記外力適正曲げ剛性とを基に、前記剛性可変部によって実施される前記曲げ剛性の変更を制御する剛性制御部と、
　を具備する可撓管挿入装置。
　前記剛性制御部は、前記挿入適正曲げ剛性と前記外力適正曲げ剛性とを基に、前記形状情報に応じて前記可撓管の挿入に適した曲げ剛性、且つ前記外力の大きさが前記外力基準値未満となる曲げ剛性である、挿入外力適正曲げ剛性を算出し、前記曲げ剛性を前記挿入外力適正曲げ剛性に制御する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
　前記可撓管は、前記可撓管の中心軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメントに区切られており、
　前記剛性可変部は、前記曲げ剛性を、前記セグメント単位で可変し、
　前記形状算出部は、前記状態情報を基に、前記セグメントそれぞれの前記形状情報を算出し、
　前記外力算出部は、前記状態情報を基に、前記セグメントそれぞれにおける前記外力を検出し、
　前記外力比較部は、前記セグメントそれぞれにおける前記外力の大きさと前記外力基準値とを比較し、
　前記剛性制御部は、前記セグメントそれぞれにおいて前記挿入外力適正曲げ剛性を算出し、前記セグメントそれぞれにおいて前記曲げ剛性を前記挿入外力適正曲げ剛性に制御する請求項２に記載の可撓管挿入装置。
　前記外力基準値を記憶する記憶部を具備する請求項２に記載の可撓管挿入装置。
　前記外力基準値を設定し、設定した前記外力基準値を前記記憶部に入力する設定部を具備する請求項４に記載の可撓管挿入装置。
　前記外力の大きさが前記外力基準値よりも小さい場合、前記剛性制御部は、前記挿入適正曲げ剛性を前記挿入外力適正曲げ剛性とみなし、前記曲げ剛性を前記挿入適正曲げ剛性に制御し、
　前記外力の大きさが前記外力基準値よりも大きい場合、前記剛性制御部は、前記外力適正曲げ剛性を前記挿入外力適正曲げ剛性とみなし、前記曲げ剛性を前記外力適正曲げ剛性に制御する請求項２に記載の可撓管挿入装置。