WO2017203740A1 - 剛性可変装置 - Google Patents

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WO2017203740A1
WO2017203740A1 PCT/JP2017/000667 JP2017000667W WO2017203740A1 WO 2017203740 A1 WO2017203740 A1 WO 2017203740A1 JP 2017000667 W JP2017000667 W JP 2017000667W WO 2017203740 A1 WO2017203740 A1 WO 2017203740A1
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core wire
variable
stiffness
coil pipe
bending
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智大 北中
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オリンパス株式会社
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    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M25/0133—Tip steering devices
    • A61M25/0138—Tip steering devices having flexible regions as a result of weakened outer material, e.g. slots, slits, cuts, joints or coils

Definitions

  • the present invention relates to a stiffness variable device for changing the stiffness of a flexible member to be mounted.
  • Japanese Patent No. 3212673 discloses an endoscope that can change the rigidity of the soft part of the insertion part.
  • both ends of the coil pipe are fixed at predetermined positions of the endoscope, and a flexible adjustment wire inserted through the coil pipe is fixed to the coil pipe via a separator. Yes.
  • the coil pipe and the flexible adjustment wire extend to the operation portion along the soft portion, and extend over substantially the entire soft portion. By pulling the flexible adjustment wire, the coil pipe is compressed and hardened, thereby changing the rigidity of the soft part.
  • An object of the present invention is to provide a rigidity variable device having a simple configuration that is mounted on a flexible member and can provide different rigidity to the flexible member.
  • variable stiffness device comprises at least one variable stiffness unit.
  • Each of the variable stiffness units includes a flexible coil pipe, a core wire extending inside the coil pipe, a pair of fixing members disposed on both sides of the coil pipe and fixed to the core wire, An adjustment mechanism for adjusting at least one gap between the coil pipe and at least one of the fixing members;
  • FIG. 1 shows a basic configuration of the stiffness variable apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the adjusting mechanism of the stiffness variable device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a state in which the variable stiffness unit shown in the lower part of FIG. 1 and having a high bending rigidity is changed from a straight state to a bent state.
  • FIG. 4 shows the variable stiffness unit according to the second embodiment together with the variable stiffness unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a state in which the variable stiffness unit of the second embodiment is bent.
  • FIG. 6 shows a stiffness variable device according to the third embodiment.
  • FIG. 7 shows a stiffness variable device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 shows a variable stiffness unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 shows a state in which the variable stiffness unit adjusted to the state shown in the lower part of FIG. 8 is gradually bent greatly.
  • FIG. 10 shows an endoscope on which the variable stiffness unit according to the fourth embodiment is mounted.
  • FIG. 11 shows a state in which the variable stiffness unit adjusted to the state shown in the lower part of FIG. 8 is bent and the coil pipe and the fixing member are in contact with each other via a washer.
  • FIG. 12 shows a state where the stiffness variable unit shown in FIG. 11 is bent with different radii of curvature.
  • FIG. 13 shows a variable stiffness unit according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged view of a part of the variable stiffness unit shown in FIG.
  • FIG. 15 is an enlarged view of a part of the variable stiffness unit shown in FIG.
  • FIG. 16 shows the variable stiffness unit according to the fifth embodiment in which a sufficient number of gap members are arranged inside the coil pipe.
  • FIG. 17 shows the variable stiffness unit according to the fifth embodiment provided with a biasing member that biases the gap member.
  • FIG. 18 shows a variable stiffness unit according to the sixth embodiment.
  • FIG. 19 shows a state where the stiffness variable unit shown in FIG. 18 is bent in different bending directions.
  • FIG. 20 shows a state where the flexible tube of the endoscope is inserted into the large intestine.
  • FIG. 21 shows a variable stiffness unit according to the seventh embodiment.
  • FIG. 22 shows the gap member shown in FIG.
  • FIG. 23 shows a state where the stiffness variable unit shown in FIG. 21 is bent in different bending directions.
  • FIG. 1 shows a basic configuration of the stiffness variable apparatus according to the first embodiment.
  • the stiffness variable device is a device that is mounted inside the flexible member and provides different stiffness to the flexible member.
  • the stiffness variable apparatus includes at least one stiffness variable unit 10.
  • the variable stiffness unit 10 includes a flexible coil pipe 14, for example, a close coil, a core wire 12 extending inside the coil pipe 14, and a pair of fixed members disposed on both sides of the coil pipe 14 and fixed to the core wire 12. Members 20 and 22 are provided.
  • a washer 16 is disposed between the coil pipe 14 and the fixing member 20.
  • a washer 18 is disposed between the coil pipe 14 and the fixing member 22.
  • the washers 16 and 18 function to restrict the movement of the coil pipe 14 along the core wire 12. The washers 16 and 18 prevent the coil pipe 14 from falling off the core wire 12 and prevent the fixing members 20 and 22 from biting into the coil pipe 14.
  • the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20, 22 can be adjusted. To be precise, this is a gap between the washers 16 and 18 and the fixing members 20 and 22, but in this specification, for convenience, it is referred to as a gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22.
  • the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 is also referred to as axial play with respect to the core wire 12.
  • the fixing members 20 and 22 can be released from fixing to the core wire 12, and may be movable along the core wire 12 in a state where the fixing is released.
  • the fixing members 20 and 22 capable of releasing the fixing constitute an adjusting mechanism that adjusts at least one gap between the coil pipe 14 and at least one of the fixing members 20 and 22.
  • the coil pipe 14 preferably has a length of 20 mm to 500 mm and a ratio of the length to the outer diameter of 2 to 50 in order to obtain necessary rigidity.
  • This state is a state in which the bending rigidity is low because no tensile stress is applied to the core wire 12 when the coil pipe 14 is bent.
  • This state is a state in which the bending rigidity is high because tensile stress is applied to the core wire 12 when the coil pipe 14 is bent. Further, the fixing members 20 and 22 may be fixed to the core wire 12 in a state where tensile stress is applied to the core wire 12.
  • a state where the core wire 12 is movable is referred to as a low rigidity state
  • a state where the core wire 12 is not movable is referred to as a high rigidity state.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the adjusting mechanism of the stiffness variable device according to the first embodiment.
  • the adjustment mechanism includes a pulling mechanism that pulls at least one of the pair of fixing members 20 and 22 in a direction in which the pair of fixing members 20 and 22 are moved away from each other. This pulling mechanism rotates the nut 32, the lead screw 34 screwed into the nut 32, the cylinder 36 fixed to the lead screw 34, the lid 38 fixed to the cylinder 36, and the lead screw 34.
  • a motor 40 is provided.
  • the core wire 12 extends through the nut 32 and the lead screw 34.
  • the fixing member 22 is accommodated in the cylindrical body 36.
  • the motor 40 is supported so as to be movable in the axial direction so as not to rotate. By rotating the lead screw 34 with respect to the nut 32 by the motor 40, the lead screw 34 can move along the axis of the core wire 12.
  • This state is a state in which the bending rigidity is low because no tensile stress is applied to the core wire 12 when the coil pipe 14 is bent.
  • FIG. 3 shows a state in which the variable stiffness unit 10 shown in the lower part of FIG. 1 and having a high bending rigidity is changed from a straight state to a bent state.
  • the core wire 12 passed through the coil pipe 14 is extended, so that the bending rigidity of the variable stiffness unit 10 is increased.
  • the core wire 12 is extended.
  • the tensile stress of the core wire 12 increases, and the bending rigidity of the variable stiffness unit 10 increases.
  • a rigidity variable device with a simple configuration that is attached to a flexible member and can provide different rigidity to the flexible member.
  • FIG. 4 shows the variable stiffness unit 10A according to the second embodiment together with the variable stiffness unit 10 according to the first embodiment. Similar to the variable stiffness unit 10 according to the first embodiment, the variable stiffness unit 10A includes a coil pipe 14, a core wire 12A, washers 16A and 18A, and fixing members 20A and 22A.
  • the core wire 12A of the variable stiffness unit 10A of the present embodiment is configured to be thinner than the core wire 12 of the variable stiffness unit 10 of the first embodiment. Accordingly, the through holes of the washers 16A and 18A are configured to have a smaller diameter than the washers 16 and 18. Further, the fixing members 20 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> A have an outer diameter smaller than that of the fixing members 20 and 22. That is, the outer diameter D1 of the fixing members 20A and 22A is smaller than the outer diameter D2 of the fixing members 20 and 22. Such small-diameter fixing members 20A and 22A contribute to miniaturization of an adjusting mechanism that adjusts at least one gap between the coil pipe 14 and at least one of the fixing members 20A and 22A.
  • the coil pipe 14 of the variable stiffness unit 10A of the present embodiment is the same as the coil pipe 14 of the variable stiffness unit 10 of the first embodiment. This is because the coil pipe 14 needs an appropriate thickness in order to obtain the required rigidity.
  • the stiffness variable unit 10A further includes a plurality of gap members 52 that maintain a gap between the coil pipe 14 and the core wire 12A when the coil pipe 14 is bent.
  • the gap member 52 has a pipe shape, and is disposed inside the coil pipe 14 and outside the core wire 12A.
  • the core wire 12 ⁇ / b> A extends through the gap member 52.
  • the gap member 52 may be composed of a short metal pipe, for example. The length of the gap member 52 is preferably short so as not to affect the overall hardness of the variable stiffness unit 10A.
  • FIG. 5 shows a state in which the variable stiffness unit 10A of the present embodiment is bent.
  • the core wire 12A approaches the bending center as indicated by the imaginary line.
  • the gap member 52 prevents the core wire 12A from moving in the radial direction.
  • interval between the coil pipe 14 and the core wire 12A is kept constant, without the core wire 12A approaching a bending center part.
  • the curvature of the core wire 12A when the gap member 52 is present is larger than the curvature of the core wire 12A when the gap member 52 is not present. For this reason, in the case where the gap member 52 is present, the amount of extension of the core wire 12A is increased in the case where the gap member 52 is present, so that the rigidity of the variable stiffness unit 10A is increased.
  • variable stiffness unit 10A of the present embodiment the deviation of the core wire 12A when the coil pipe 14 is bent is prevented. Thereby, since the curvature of 12 A of core wires becomes large, rigidity higher than 1st Embodiment is obtained.
  • an adjustment mechanism that adjusts at least one gap between the coil pipe 14 and at least one of the fixing members 20A and 22A can be configured in a small size.
  • the variable stiffness device includes a plurality of variable stiffness units 10-1 and 10-2 arranged along the longitudinal direction inside a flexible member, for example, a flexible tube 60. ing.
  • Each of the variable stiffness units 10-1 and 10-2 may be applied to the variable stiffness units 10 and 10A of the first embodiment or the second embodiment.
  • 6 and 7 illustrate two variable stiffness units 10-1 and 10-2, but the number of variable stiffness units 10-1 and 10-2 is not limited to this. That is, the stiffness variable device may include three or more stiffness variable units.
  • both the stiffness variable units 10-1 and 10-2 are in a low stiffness state. For this reason, the flexible tube 60 is in a state of being easily bent in both the range in which the variable stiffness unit 10-1 is disposed and the range in which the variable stiffness unit 10-2 is disposed.
  • variable stiffness unit 10-2 is in a low rigidity state, but the variable stiffness unit 10-1 is in a high rigidity state.
  • the flexible tube 60 is in a state where it is easy to bend in the range where the variable stiffness unit 10-2 is arranged, but is in a state where it is difficult to bend in the range where the variable stiffness unit 10-1 is arranged. Yes.
  • the bending rigidity of the flexible tube 60 can be partially changed.
  • variable stiffness unit 10-2 is connected to the motor 40 of the variable stiffness unit 10-1, and the entire variable stiffness unit 10-2 moves as the motor 40 of the variable stiffness unit 10-1 moves in the axial direction.
  • the core 12 of the variable rigidity unit 10-2 can be made independent by separating the motor 40 of the variable rigidity unit 10-1, and the bending rigidity of the flexible tube 60 is changed. Can be fixed.
  • FIG. 8 shows a variable stiffness unit according to the fourth embodiment.
  • the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 can be continuously adjusted.
  • the variable stiffness unit 10 of the present embodiment may be configured by the variable stiffness units 10 and 10A of the first embodiment or the second embodiment.
  • the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 is adjusted widely.
  • the length L1 of the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 is such that even when the variable stiffness unit 10 is bent to the maximum possible bend, the coil pipe 14 and the fixing member. The length is adjusted so that 20 and 22 do not contact each other.
  • the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 is adjusted narrowly.
  • the length L2 of the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 is such that the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 are in the middle of bending the variable rigidity unit 10 to the maximum possible bend. The contact length is adjusted.
  • FIG. 9 shows a state in which the variable stiffness unit 10 adjusted to the state shown in the lower part of FIG. 8 is gradually bent greatly.
  • the upper part of FIG. 9 shows a state in which the bending of the variable stiffness unit 10 is relatively small.
  • the lower part of FIG. 9 shows a state in which the bending of the variable stiffness unit 10 is relatively large and the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 are in contact via the washer 18.
  • the bending angle ⁇ of the core wire 12 is smaller than ⁇ 1, and there is a gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22.
  • the core wire 12 has an axial play. Therefore, the core wire 12 is movable along the coil pipe 14. In this state, since the tensile stress is not applied to the core wire 12, the bending rigidity is low.
  • the bending angle ⁇ of the core wire 12 is ⁇ 1 or more, and there is no gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22. In other words, the core wire 12 has no play in the axial direction. Therefore, the core wire 12 cannot move with respect to the coil pipe 14.
  • This state is a state in which a tensile stress is applied to the core wire 12 when it is further bent, or a tensile stress is already applied to the core wire 12, and the bending rigidity is high.
  • the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes at the specific bend angle ⁇ 1. More specifically, the variable stiffness unit 10 takes a low rigidity state when the bending angle ⁇ of the core wire 12 is smaller than ⁇ 1, and takes a high rigidity state when the bending angle ⁇ of the core wire 12 is equal to or larger than ⁇ 1. That is, the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes when the core wire 12 is bent at a specific bending angle ⁇ 1 or more.
  • the specific bending angle ⁇ 1 at which the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes can be changed by changing the length of the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22. Thereby, it is possible to limit the bending angle of the flexible member on which the variable stiffness unit 10 is mounted.
  • FIG. 10 shows an endoscope 70 on which the variable stiffness unit 10 of the present embodiment is mounted.
  • the endoscope 70 includes a holding portion 72 for an operator to hold the endoscope 70 and a flexible tube 74 extending from the holding portion 72.
  • the holding unit 72 is provided with operation units such as a knob, a lever, and a dial.
  • the flexible tube 74 has an active bending portion 76 that can be bent by an operation via the operation portion of the holding portion 72, and a passive bending portion 78 that is positioned closer to the proximal side than the active bending portion 76.
  • the stiffness variable unit 10 is provided inside the passive bending portion 78.
  • the variable stiffness unit 10 extends along the passive bending portion 78.
  • the shape of the large intestine 90 where the passive bending portion 78 is inserted is taken into consideration so that the passive bending portion 78 does not bend beyond the turning angle A.
  • the axial play of the core wire 12 is adjusted.
  • the shape of the large intestine 90 where the passive bending portion 78 is inserted is taken into consideration so that the passive bending portion 78 does not bend beyond the bending angle B.
  • the axial play of the core wire 12 is adjusted.
  • FIG. 11 shows a state in which the variable stiffness unit adjusted to the state shown in the lower part of FIG. 8 is bent and the coil pipe and the fixing member are in contact with each other via a washer.
  • the bending angle ⁇ of the core wire 12 is equal to the specific bending angle ⁇ 1 at which the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes.
  • the length L2 of the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20 and 22 when the rigidity variable unit 10 is in a straight line (hereinafter referred to as the gap length L2 for short), and the radius of curvature of the core wire 12
  • the bending angle ⁇ 1 of the core wire 12 when the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes in other words, the bending angle ⁇ 1 of the core wire 12 when the rigidity variable unit 10 becomes harder, the gap length L2 and the center-to-center distance d1. It turns out that it depends on.
  • the gap length L2 and the center-to-center distance d1 define the bending angle ⁇ 1 of the core wire 12 at which the rigidity of the variable stiffness unit 10 changes, for example, the clearance length L2 and the center distance d1 are not involved in the curvature radius R1 of the core wire 12 at all.
  • FIG. 12 shows a state where the variable stiffness unit 10 shown in FIG. 11 is bent with different radii of curvature.
  • the variable stiffness unit 10 is drawn long in order to exaggerate the difference between the two.
  • the bending angle ⁇ of the core wire 12 is the same in any of the states shown in the upper and lower stages of FIG. However, in the state shown in the upper part of FIG. 12, the core wire 12 is bent with a radius of curvature R3, and in the state shown in the lower part of FIG. 12, the core wire 12 has a radius of curvature R4 larger than the radius of curvature R3. It is bent by.
  • the gap length L2 and the center-to-center distance d1 define the bend angle ⁇ 1 of the core wire 12, but are not related to the radius of curvature of the core wire 12, and as shown in the upper part of FIG.
  • a relatively narrow range of the core wire 12 may be bent with a small radius of curvature R3, or a relatively wide range of the core wire 12 may be bent with a large radius of curvature R4 as shown in the lower part of FIG.
  • the condition that the rigidity variable unit 10 becomes hard depends on the bending angle ⁇ 1 of the core wire 12 but does not depend on the radius of curvature, and therefore, the rigidity variable unit 10 may be strongly bent partially. If the variable stiffness unit 10 is partially bent strongly (bent with a small radius of curvature), there is a risk of damage to the built-in member of the flexible member to which the variable stiffness device including the variable stiffness unit 10 is attached. This is not limited to the case where the variable stiffness unit 10 is partially bent, and the same applies to the case where the short variable stiffness unit 10 is strongly bent as a whole (bent with a small radius of curvature).
  • FIG. 13 shows a variable stiffness unit 10B according to the fifth embodiment. Similar to the variable stiffness unit 10 according to the first embodiment, the variable stiffness unit 10B includes a core wire 12B, a coil pipe 14, washers 16B and 18B, and fixing members 20B and 22B.
  • the core wire 12B of the variable stiffness unit 10B of the present embodiment is configured to have a smaller diameter than the core wire 12 of the variable stiffness unit 10 of the first embodiment. For this reason, a space is formed between the core wire 12 ⁇ / b> B and the coil pipe 14. Further, the washers 16B and 18B are configured so that the through holes are smaller in diameter than the washers 16 and 18. In addition, the fixing members 20B and 22B are configured so that the outer diameter is smaller than that of the fixing members 20 and 22.
  • the stiffness variable unit 10B further includes a plurality of gap members 54 that maintain a gap between the coil pipe 14 and the core wire 12B when the coil pipe 14 is bent.
  • the gap member 54 has a pipe shape, and the core wire 12 ⁇ / b> B extends through the gap member 54. In other words, the gap member 54 occupies a space formed between the core wire 12 ⁇ / b> B and the coil pipe 14.
  • the gap member 54 may be composed of a short metal pipe, for example.
  • FIG. 14 is an enlarged view of a part of the variable stiffness unit 10B shown in FIG.
  • the variable stiffness unit 10 ⁇ / b> B is bent so that the curved core wire 12 ⁇ / b> B is in contact with the edge portion of the gap member 54.
  • the curvature radius R5 inside the variable stiffness unit 10B is restricted. That is, the variable stiffness unit 10B is no longer curved any more.
  • this radius of curvature R5 is referred to as the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10B changes.
  • the bending rigidity of the variable stiffness unit 10B starts to increase when the core wire 12B is bent to the bending angle ⁇ 1, and becomes maximum when the core wire 12B is bent to the minimum radius of curvature.
  • the bending amount of the variable stiffness unit 10B when the bending stiffness of the variable stiffness unit 10B starts to increase is the length L2 of the gap between the coil pipe 14 and the fixing members 20B and 22B when the variable stiffness unit 10B is in a straight line state. It can be changed by adjusting.
  • the radius of curvature R5 inside the variable stiffness unit 10B is given by the following equation (1).
  • L3 is the length of the gap member 54
  • L4 is the thickness of the gap member 54
  • d2 is the distance between the core wire 12B and the coil pipe 14.
  • the length L3 of the gap member 54 is a dimension along the longitudinal direction of the core wire 12B
  • the thickness L4 of the gap member 54 is a dimension along the radial direction of the core wire 12B.
  • Formula (1) is calculated
  • the length of the side Sa R5 + d2
  • the length of the side Sb R5 + L4
  • the length of the side Sc (L3) / 2.
  • Expression (1) is an expression when it is assumed that the wire diameter of the coil pipe 14 is sufficiently smaller than the thickness L4 of the gap member 54.
  • the wire diameter of the coil pipe 14 is such that this assumption does not hold, the following occurs.
  • the wire diameter of the coil pipe 14 is r
  • the length of the side Sa R5 + d2 + r / 2
  • the length of the side Sb R5 + L4 + r / 2
  • the length of the side Sc (L3) / 2.
  • the minimum radius of curvature R5 at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10B changes is determined by the size of the gap member 54. More specifically, the minimum radius of curvature R5 at which the bending rigidity of the variable stiffness unit 10B changes is determined by the size of the gap member 54, the outer diameter of the core wire 12B, and the inner diameter of the coil pipe 14. In other words, the gap member 54 functions to regulate the minimum radius of curvature at which the bending stiffness changes.
  • variable stiffness unit 10B it is possible to determine the minimum curvature radius at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10B changes, so that it is possible to prevent damage to the built-in material of the flexible member due to excessive bending. .
  • variable stiffness unit 10B if the gap between the gap members 54 is too large, the core wire 12B may be strongly bent at a portion where the gap member 54 does not exist. In order to avoid such a situation, the variable stiffness unit 10B is configured such that the gap members 54 come into contact with each other when the stiffness of the variable stiffness unit 10B changes.
  • the gap member 54 is in contact with each other in a curved state where the rigidity of the stiffness variable unit 10B changes, in other words, in a state where the core wire 12B is bent at the bending angle ⁇ 1, and therefore, between the washers 16B and 18B.
  • the gap member 54 is present in the entire length without a gap. Thereby, the core wire 12B is prevented from being strongly bent at a specific portion.
  • the radius of curvature R5 ′ when the portion where the gap L6 between the gap members 54 exists is bent until the adjacent gap members 54 come into contact is greater than or equal to the minimum radius of curvature to be set.
  • the dimensions of the coil pipe 14 and the gap member 54 are set.
  • FIG. 15 shows an enlarged part of the variable stiffness unit 10B shown in FIG.
  • the variable stiffness unit 10 ⁇ / b> B is bent so that the curved core wire 12 ⁇ / b> B is in contact with the edge portion of the gap member 54 and the adjacent gap member 54 is in contact.
  • the length of the side Sb1 R5 ′ + r / 2
  • the length of the side Sc1 (L3) / 2. From the three-square theorem, the length of the side Sa1 is expressed by the following equation (3).
  • n is the number of gap members 54 (that is, the total number of gap members 54) included in the range of the overall length L5 (see FIG. 13) of the coil pipe 14, and k is the overall length of the coil pipe 14. In the range of L5, the number of gap members 54 included in the bent range is shown. When the coil pipe 14 is bent as a whole, k is equal to n.
  • variable stiffness unit 10B that satisfies the above conditions, as shown in FIG. 16, a sufficient number of gap members 54 to such an extent that the core wire 12B does not have a sufficient interval to bend strongly at a specific portion. Is arranged inside the coil pipe 14.
  • variable stiffness unit 10B that satisfies the above conditions, as shown in FIG. 17, a biasing member, such as a coil spring 56, that biases the gap member 54 in the longitudinal direction of the core wire 12B is disposed inside the coil pipe 14. Has been. Accordingly, the gap members 54 are always maintained in contact with each other.
  • a biasing member such as a coil spring 56
  • FIG. 18 shows a variable stiffness unit 10C according to the sixth embodiment. Similar to the variable stiffness unit 10B according to the fifth embodiment, the variable stiffness unit 10C includes a core wire 12B, a coil pipe 14, washers 16C and 18C, and fixing members 20C and 22C.
  • the core wire 12B extends through the washers 16C and 18C.
  • Fixing members 20C and 22C are fixed to end portions of the core wire 12B, respectively. Similar to the fixing members 20B and 22, at least one of the fixing members 20C and 22C can be released from the fixing with respect to the core wire 12B, and can be moved along the core wire 12B when the fixing is released.
  • the rigidity variable unit 10C further includes a plurality of gap members 54C that maintain a gap between the coil pipe 14 and the core wire 12B when the coil pipe 14 is bent.
  • Each gap member 54C has a pipe shape, and the core wire 12B extends through the gap member 54C.
  • Each gap member 54 ⁇ / b> C has a maximum length L ⁇ b> 6 at one peripheral edge and has a minimum length L ⁇ b> 7 at one peripheral edge located on the opposite side. That is, the length of each gap member 54C is continuously different depending on the angular direction around the core wire 12B.
  • Each gap member 54C has a symmetrical shape with respect to a plane perpendicular to the central axis. That is, each gap member 54 ⁇ / b> C is configured by a pipe cut so that the cross section becomes trapezoidal in a cross section along the axis.
  • the plurality of gap members 54C are aligned to have the same length in the same angular direction around the core wire 12B. Further, in order to prevent rotation of the gap member 54C around the core wire 12B, an anti-rotation wire 58 extends through all the gap members 54C, the washers 16C and 18C, and the fixing members 20C and 22C. For example, the rotation preventing wire 58 may be fixed to one of the fixing members 20C and 22C.
  • variable stiffness unit 10C the length of the gap member 54C differs depending on the same angular direction around the core wire 12B, so the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes is variable in stiffness. It changes depending on the bending direction of the unit 10C.
  • FIG. 19 shows a state where the variable stiffness unit 10C is bent in different bending directions.
  • the upper part of FIG. 19 shows a state in which the variable stiffness unit 10C is curved with the maximum length L6 of the gap member 54C facing inside. In this state, the variable stiffness unit 10C is curved with a minimum radius of curvature R6 at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes.
  • the lower part of FIG. 19 shows a state in which the variable stiffness unit 10C is curved with the minimum length L7 portion of the gap member 54C inside.
  • the variable stiffness unit 10C is curved with a minimum radius of curvature R7 at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes.
  • the curvature radius R7 is smaller than the curvature radius R6.
  • the bending amount of the variable stiffness unit 10C when bent with the minimum curvature radius that changes the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C is variable with the maximum length L6 of the gap member 54C being inward. It is the minimum when the unit 10C is bent, and is the maximum when the variable rigidity unit 10C is bent with the portion of the gap member 54C having the minimum length L7 inside.
  • variable stiffness unit 10C when the variable stiffness unit 10C is curved with the portion between the maximum length L6 portion and the minimum length L7 portion inside the gap member 54C, the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes.
  • the amount of bending of the variable stiffness unit 10C when bent with the minimum curvature radius is an intermediate size.
  • variable rigidity unit 10C the minimum radius of curvature at which the bending rigidity of the variable rigidity unit 10C changes depends on the bending direction.
  • variable stiffness unit 10C has anisotropy in the minimum curvature radius at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes.
  • variable stiffness unit 10C has anisotropy in the minimum radius of curvature at which the bending stiffness changes is useful for the insertion operation of the insertion portion of the endoscope on which the variable stiffness unit 10C is mounted.
  • FIG. 20 shows a state where the flexible tube 74 of the endoscope is inserted into the large intestine 90.
  • the flexible tube 74 of the endoscope In the insertion operation of the flexible tube 74 of the endoscope, when the large bent portion of the large intestine 90 is passed through the flexible tube 74, the distal end of the flexible tube 74 is hooked on the intestinal tract of the large intestine 90. The flexible tube 74 is further advanced to the back of the large intestine 90 while the intestinal tract is dragged.
  • FIG. 20 shows the state of the flexible tube 74 in the endoscope in which the variable stiffness unit having no anisotropy in the minimum radius of curvature where the bending stiffness changes is mounted on the passive bending portion 78 of the flexible tube 74. It shows the state of the insertion work.
  • the minimum curvature radius at which the bending stiffness of the variable stiffness unit changes is an intermediate value between the maximum value R6 and the minimum value R7 of the minimum curvature radius at which the bending stiffness in the stiffness variable unit 10C changes. ing.
  • the distal end of the flexible tube 74 receives force from the intestinal tract of the large intestine 90.
  • the state where the distal end of the flexible tube 74 is detached from the intestinal tract of the large intestine 90 and the intestinal tract of the large intestine 90 has failed to be crushed is expressed.
  • the variable stiffness unit 10C shows a state of the insertion operation of the flexible tube 74 in the endoscope in which the variable stiffness unit 10C according to the present embodiment is mounted on the passive bending portion 78 of the flexible tube 74.
  • the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10C changes is the maximum value with respect to the leftward curve in FIG. 20, and the variable stiffness unit with respect to the rightward curve in FIG. It is assumed that the orientation of the flexible tube 74 is adjusted so that the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of 10C changes is the minimum value.
  • the passive bending portion 78 of the flexible tube 74 is further in the left direction of FIG. 20 even though the distal end of the flexible tube 74 receives force from the intestinal tract of the large intestine 90.
  • the state of not bending is expressed. In this state, the intestinal tract of the large intestine 90 can be squeezed appropriately.
  • the passive bending portion 78 of the flexible tube 74 be greatly bent in the right direction of FIG.
  • the orientation of the flexible tube 74 is adjusted so that the passive bending portion 78 of the flexible tube 74 can be greatly bent in the right direction of FIG.
  • a state in which the flexible tube 74 is advanced to the back of the large intestine 90 following the intestinal canal of the large intestine 90 is expressed.
  • variable stiffness unit 10C having anisotropy in the minimum radius of curvature at which the bending stiffness changes is useful for the insertion operation of the insertion portion of the endoscope in which the variable stiffness unit 10C is mounted.
  • FIG. 21 shows a variable stiffness unit 10D according to the seventh embodiment. Similar to the variable stiffness unit 10B according to the fifth embodiment, the variable stiffness unit 10D includes a core wire 12B, a coil pipe 14, washers 16D and 18D, and fixing members 20D and 22D.
  • Core wire 12B extends through washers 16D and 18D.
  • Fixing members 20D and 22D are fixed to end portions of the core wire 12B, respectively. Similar to the fixing members 20 and 22, at least one of the fixing members 20D and 22D can be released from the core wire 12B, and can move along the core wire 12B in the released state.
  • the variable stiffness unit 10D further includes a plurality of gap members 54D that maintain a gap between the coil pipe 14 and the core wire 12B when the coil pipe 14 is bent.
  • Each gap member 54D has an eccentric pipe shape, and the core wire 12B extends through the gap member 54D.
  • an anti-rotation wire 58D extends through all the gap members 54D, the washers 16D and 18D, and the fixing members 20D and 22D.
  • the rotation preventing wire 58D may be fixed to one of the fixing members 20D and 22D, for example.
  • each gap member 54D has a through hole 54Da through which the core wire 12B passes and a through hole 54Db through which the rotation prevention wire 58D passes.
  • the through hole 54Da is off the center of the gap member 54D.
  • each gap member 54D has a maximum thickness L8 and a minimum thickness L9 on a straight line passing through the center of the gap member 54D and the center of the through hole 54Da. For this reason, the thickness of each gap member 54D is continuously different depending on the angular direction around the core wire 12B.
  • the plurality of gap members 54D are aligned to have the same thickness in the same angular direction around the core wire 12B.
  • An anti-rotation wire 58D extends through all the gap members 54D, the washers 16D and 18D, and the fixing members 20D and 22D, thereby preventing the gap member 54D from rotating around the core wire 12B.
  • the rotation preventing wire 58D may be fixed to one of the fixing members 20D and 22D, for example.
  • variable stiffness unit 10D the thickness of the gap member 54D is different depending on the same angular direction around the core wire 12B. Therefore, the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D changes is variable. It changes depending on the bending direction of the unit 10D.
  • FIG. 23 shows a state where the variable stiffness unit 10D is bent in different bending directions.
  • the upper part of FIG. 23 shows a state where the variable stiffness unit 10D is curved with the maximum thickness L8 portion of the gap member 54D inside. In this state, the variable stiffness unit 10D is curved with a minimum radius of curvature R8 that changes the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D.
  • the lower part of FIG. 23 shows a state in which the variable stiffness unit 10D is curved with the minimum thickness L9 portion of the gap member 54D inside.
  • the variable stiffness unit 10D is curved with a minimum radius of curvature R9 that changes the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D.
  • the curvature radius R9 is smaller than the curvature radius R8.
  • the bending amount of the stiffness variable unit 10D when it is bent with the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the stiffness variable unit 10D changes is variable with the maximum thickness L8 portion of the gap member 54D inside. It is the minimum when the unit 10D is bent, and is the maximum when the rigidity variable unit 10D is bent with the minimum thickness L9 portion of the gap member 54D as the inside.
  • variable stiffness unit 10D when the variable stiffness unit 10D is curved with the portion between the maximum thickness L8 portion and the minimum thickness L9 portion inside the gap member 54D, the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D changes.
  • the amount of bending of the variable stiffness unit 10D when bent with the minimum curvature radius is an intermediate size.
  • variable stiffness unit 10D the minimum radius of curvature at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D changes depends on the bending direction.
  • the variable stiffness unit 10D has anisotropy in the minimum curvature radius at which the bending stiffness of the variable stiffness unit 10D changes.
  • the rigidity variable unit 10D has anisotropy in the minimum curvature radius at which the bending rigidity changes, as in the case of the rigidity variable unit 10C of the sixth embodiment, the internal view in which the rigidity variable unit 10D is mounted. This is useful for the insertion operation of the mirror insertion part.

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Abstract

剛性可変装置は、少なくとも一つの剛性可変ユニット（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０－１，１０－２）を備えている。前記剛性可変ユニットは、それぞれ、可撓性を有するコイルパイプ（１４）と、前記コイルパイプの内部に延びている芯線（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と、前記コイルパイプの両側に配置され、前記芯線に固定された一対の固定部材（２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ）と、前記コイルパイプと前記固定部材の少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構を有している。

Description

剛性可変装置
　本発明は、装着対象である可撓性部材の剛性を変更するための剛性可変装置に関する。
　日本国特許第３１２２６７３号は、挿入部の軟性部の剛性を変更し得る内視鏡を開示している。この内視鏡では、コイルパイプの両端部が内視鏡の所定位置に固定されており、このコイルパイプには、コイルパイプに挿通された可撓性調整ワイヤが分離体を介して固定されている。コイルパイプと可撓性調整ワイヤは、軟性部に沿って操作部にまで延び、かつ軟性部のほぼ全体にわたって延びている。可撓性調整ワイヤを引っ張ることによって、コイルパイプが圧縮されて硬くなり、これにより、軟性部の剛性が変更される。
　コイルパイプと可撓性調整ワイヤは軟性部のほぼ全体にわたって延びているため、このような機構を駆動するには、コイルパイプに非常に大きな圧縮力をかけることが必要である。この機構の電動化を図った場合、大型の動力源が必要とされ、その構成は、大がかりなものとなる。
　本発明の目的は、可撓性部材に装着され、可撓性部材に異なる剛性を提供し得る、シンプルな構成の剛性可変装置を提供することである。
　この目的のため、剛性可変装置は、少なくとも一つの剛性可変ユニットを備えている。前記剛性可変ユニットは、それぞれ、可撓性を有するコイルパイプと、前記コイルパイプの内部に延びている芯線と、前記コイルパイプの両側に配置され、前記芯線に固定された一対の固定部材と、前記コイルパイプと前記固定部材の少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構を有している。
図１は、第１実施形態による剛性可変装置の基本構成を示している。 図２は、第１実施形態による剛性可変装置の調整機構の構成例を示している。 図３は、図１の下段に示された曲げ剛性が高い状態にある剛性可変ユニットが真っ直ぐな状態から曲げられた状態に変化した様子を示している。 図４は、第２実施形態による剛性可変ユニットを、第１実施形態による剛性可変ユニットと一緒に示している。 図５は、第２実施形態の剛性可変ユニットが曲げられた様子を示している。 図６は、第３実施形態による剛性可変装置を示している。 図７は、第３実施形態による剛性可変装置を示している。 図８は、第４実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図９は、図８の下段に示された状態に調整された剛性可変ユニットが徐々に大きく曲げられていく様子を示している。 図１０は、第４実施形態の剛性可変ユニットが搭載された内視鏡を示している。 図１１は、図８の下段に示された状態に調整された剛性可変ユニットが曲げられ、コイルパイプと固定部材がワッシャを介して当接した状態を示している。 図１２は、図１１に示された剛性可変ユニットが異なる曲率半径で曲げられた様子を示している。 図１３は、第５実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図１４は、図１３に示された剛性可変ユニットの一部を拡大して示している。 図１５は、図１３に示された剛性可変ユニットの一部を拡大して示している。 図１６は、十分な個数のギャップ部材がコイルパイプの内側に配置された第５実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図１７は、ギャップ部材を付勢する付勢部材が設けられた第５実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図１８は、第６実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図１９は、図１８に示された剛性可変ユニットが異なる湾曲方向に曲げられた様子を示している。 図２０は、内視鏡の可撓管が大腸に挿入されている様子を示している。 図２１は、第７実施形態による剛性可変ユニットを示している。 図２２は、図２１に示されたギャップ部材を示している。 図２３は、図２１に示された剛性可変ユニットが異なる湾曲方向に曲げられた様子を示している。
　［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態による剛性可変装置の基本構成を示している。剛性可変装置は、可撓性部材の内部に装着され、可撓性部材に異なる剛性を提供するための装置である。剛性可変装置は、少なくとも一つの剛性可変ユニット１０を備えている。
　剛性可変ユニット１０は、可撓性を有するコイルパイプ１４たとえば密着コイルと、コイルパイプ１４の内部に延びている芯線１２と、コイルパイプ１４の両側に配置され、芯線１２に固定された一対の固定部材２０，２２を備えている。
　コイルパイプ１４と固定部材２０の間にはワッシャ１６が配置されている。コイルパイプ１４と固定部材２２の間にはワッシャ１８が配置されている。ワッシャ１６，１８は、芯線１２に沿ったコイルパイプ１４の移動を規制する働きする。ワッシャ１６，１８は、コイルパイプ１４が芯線１２から抜け落ちることを防止し、また、固定部材２０，２２がコイルパイプ１４に食い込むことを防止する。
　剛性可変ユニット１０では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間が調整可能となっている。正確には、ワッシャ１６，１８と固定部材２０，２２の間の隙間であるが、本明細書においては、便宜上、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間と称する。また、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間のことを、芯線１２に関する軸方向の遊びとも称する。
　たとえば、固定部材２０，２２の少なくとも一方は、芯線１２に対する固定を解除可能であり、固定を解除した状態では、芯線１２に沿って移動可能であってよい。この場合、この固定を解除可能な固定部材２０，２２は、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構を構成している。
　コイルパイプ１４は、必要な剛性を得るために、長さが２０ｍｍ～５００ｍｍであり、長さと外径の比が２～５０であることが好ましい。
　図１の上段に示された状態では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間に隙間すなわち芯線１２に軸方向の遊びがあり、芯線１２はコイルパイプ１４に沿って移動可能となっている。この状態は、コイルパイプ１４が曲げられたときに芯線１２に引っ張り応力がかからないため、曲げ剛性が低い状態である。
　図１の下段に示された状態では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間に隙間すなわち芯線１２に軸方向の遊びがなく、芯線１２はコイルパイプ１４に対して移動不能となっている。この状態は、コイルパイプ１４が曲げられたときに芯線１２に引っ張り応力がかかるため、曲げ剛性が高い状態である。また、芯線１２に引っ張り応力がかかった状態で固定部材２０，２２が芯線１２に固定されてもよい。
　以下において、芯線１２が移動可能な状態を低剛性状態と呼び、芯線１２が移動不能な状態を高剛性状態と呼ぶものとする。
　図２は、第１実施形態による剛性可変装置の調整機構の構成例を示している。調整機構は、一対の固定部材２０，２２を互いに遠ざける方向に一対の固定部材２０，２２の少なくとも一方を引っ張る引っ張り機構で構成されている。この引っ張り機構は、ナット３２と、ナット３２に螺合しているリードスクリュー３４と、リードスクリュー３４に固定された筒体３６と、筒体３６に固定された蓋３８と、リードスクリュー３４を回転させるモーター４０を有している。
　芯線１２は、ナット３２とリードスクリュー３４を貫通して延びている。固定部材２２は、筒体３６の内部に収容されている。モーター４０は、それ自体が回転しないように、さらに、軸方向に移動可能に支持されている。モーター４０によってナット３２に対してリードスクリュー３４を回転させることによって、リードスクリュー３４は芯線１２の軸に沿って移動可能となっている。
　図２の上段に示された状態では、リードスクリュー３４と固定部材２２の間に隙間がある。この状態では、芯線１２はコイルパイプ１４に沿って移動可能となっている。この状態は、コイルパイプ１４が曲げられたときに芯線１２に引っ張り応力がかからないため、曲げ剛性が低い状態である。
　これに対して、図２の下段に示された状態では、リードスクリュー３４と固定部材２２の間に隙間がない。この状態では、芯線１２はコイルパイプ１４に対して移動不能となっている。また、リードスクリュー３４が固定部材２２を押圧しており、芯線１２には引っ張り応力がかかっている。この状態は、コイルパイプ１４が曲げられたときに芯線１２に引っ張り応力がさらにかかるため、曲げ剛性が高い状態である。
　図３は、図１の下段に示された曲げ剛性が高い状態にある剛性可変ユニット１０が真っ直ぐな状態から曲げられた状態に変化した様子を示している。コイルパイプ１４が曲げられると、コイルパイプ１４に中に通された芯線１２が引き延ばされるため、剛性可変ユニット１０の曲げ剛性が高まる。コイルパイプ１４が曲げられるにつれて芯線１２が延ばされ、芯線１２が延ばされるにつれて芯線１２の引っ張り応力が増し、剛性可変ユニット１０の曲げ剛性が高まる。
　このように本実施形態では、芯線１２の軸方向の遊びをなくすだけで高剛性状態とすることができるため、コイルパイプ１４に大きな圧縮力をかける必要がない。圧縮力が不要となる効果は、固定部材２０，２２の間の芯線１２の長さが短くなるほど大きくなる。
　本実施形態によれば、可撓性部材に装着され、可撓性部材に異なる剛性を提供し得る、シンプルな構成の剛性可変装置が提供される。
　［第２実施形態］
　図４は、第２実施形態による剛性可変ユニット１０Ａを、第１実施形態による剛性可変ユニット１０と一緒に示している。剛性可変ユニット１０Ａは、第１実施形態による剛性可変ユニット１０と同様に、コイルパイプ１４と芯線１２Ａとワッシャ１６Ａ，１８Ａと固定部材２０Ａ，２２Ａを備えている。
　本実施形態の剛性可変ユニット１０Ａの芯線１２Ａは、第１実施形態の剛性可変ユニット１０の芯線１２よりも細く構成されている。これに伴い、ワッシャ１６Ａ，１８Ａは、ワッシャ１６，１８よりも、貫通孔が小径に構成されている。また、固定部材２０Ａ，２２Ａは、固定部材２０，２２よりも、外径が小径に構成されている。すなわち、固定部材２０Ａ，２２Ａの外径Ｄ１は、固定部材２０，２２の外径Ｄ２よりも小さい。このような小径の固定部材２０Ａ，２２Ａは、コイルパイプ１４と固定部材２０Ａ，２２Ａの少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構の小型化に貢献する。
　本実施形態の剛性可変ユニット１０Ａのコイルパイプ１４は、第１実施形態の剛性可変ユニット１０のコイルパイプ１４と同様である。これは、必要な剛性を得るために、コイルパイプ１４は、適度な太さを必要とするからである。
　剛性可変ユニット１０Ａは、コイルパイプ１４が曲げられたときにコイルパイプ１４と芯線１２Ａの間の間隔を保つ複数のギャップ部材５２をさらに備えている。ギャップ部材５２は、パイプ形状をしており、コイルパイプ１４の内部かつ芯線１２Ａの外側に配置されている。芯線１２Ａは、ギャップ部材５２を貫通して延びている。ギャップ部材５２は、たとえば、短い金属パイプで構成されてよい。ギャップ部材５２の長さは、剛性可変ユニット１０Ａの全体の硬さに影響を与えないように短いとよい。
　図５は、本実施形態の剛性可変ユニット１０Ａが曲げられた様子を示している。ギャップ部材５２がない場合には、芯線１２Ａは、想像線で示されるように、曲げ中心部に寄ってしまう。これに対して、ギャップ部材５２がある場合には、ギャップ部材５２が芯線１２Ａの径方向の移動を防止する。このため、芯線１２Ａが曲げ中心部に寄ることなく、コイルパイプ１４と芯線１２Ａの間の間隔が一定に保たれる。ギャップ部材５２がある場合の芯線１２Ａの曲率は、ギャップ部材５２がない場合の芯線１２Ａの曲率よりも大きくなる。このため、ギャップ部材５２がない場合よりもギャップ部材５２がある場合の方が、芯線１２Ａの延び量が増えるため、剛性可変ユニット１０Ａの剛性は高くなる。
　本実施形態の剛性可変ユニット１０Ａでは、コイルパイプ１４が曲げられたときの芯線１２Ａの片寄りが防止される。これにより、芯線１２Ａの曲率が大きくなるため、第１実施形態よりも高い剛性が得られる。
　芯線１２Ａが移動可能な状態（低剛性状態）の剛性は第１実施形態と変わらないため、第１実施形態よりも大きい剛性変化量が得られる。
　固定部材２０Ａ，２２Ａが小径に構成されているため、コイルパイプ１４と固定部材２０Ａ，２２Ａの少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構を小型に構成することができる。
　本実施形態においても、コイルパイプ１４に大きな圧縮力をかける必要がない。
　［第３実施形態］
　図６と図７は、第３実施形態による剛性可変装置を示している。図６と図７に示されるように、剛性可変装置は、可撓性部材たとえば可撓管６０の内部に長手方向に沿って配置された複数の剛性可変ユニット１０－１，１０－２を備えている。剛性可変ユニット１０－１，１０－２のおのおのは、第１実施形態または第２実施形態の剛性可変ユニット１０，１０Ａが適用されてよい。図６と図７には、２つの剛性可変ユニット１０－１，１０－２が描かれているが、剛性可変ユニット１０－１，１０－２の個数はこれに限らない。つまり、剛性可変装置は、３つ以上の剛性可変ユニットを備えていてよい。
　図６に示された状態では、剛性可変ユニット１０－１，１０－２の両方が低剛性状態となっている。このため、可撓管６０は、剛性可変ユニット１０－１が配置されている範囲も剛性可変ユニット１０－２が配置されている範囲も曲がりやすい状態となっている。
　これに対して、図７に示された状態では、剛性可変ユニット１０－２は低剛性状態となっているが、剛性可変ユニット１０－１は高剛性状態となっている。このため、可撓管６０は、剛性可変ユニット１０－２が配置されている範囲は曲がりやすい状態となっているが、剛性可変ユニット１０－１が配置されている範囲は曲がりにくい状態となっている。
　このように本実施形態では、可撓管６０の曲げ剛性を部分的に変えることができる。
　本実施形態においても、コイルパイプ１４に大きな圧縮力をかける必要がない。なお、剛性可変ユニット１０－２の芯線１２が剛性可変ユニット１０－１のモーター４０に接続され、剛性可変ユニット１０－１のモーター４０の軸方向移動に伴って剛性可変ユニット１０－２全体が移動するようになっているが、剛性可変ユニット１０－２の芯線１２が剛性可変ユニット１０－１のモーター４０の間を離すことで独立させることが可能となり、可撓管６０の曲がり剛性を変える部分を固定することができる。
　［第４実施形態］
　図８は、第４実施形態による剛性可変ユニットを示している。本実施形態の剛性可変ユニット１０では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間が連続的に調整可能になっている。本実施形態の剛性可変ユニット１０は、第１実施形態または第２実施形態の剛性可変ユニット１０，１０Ａで構成されてよい。
　図８の上段に示された状態では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間は広く調整されている。ここで、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間の長さＬ１は、想定される最大の曲がりにまで剛性可変ユニット１０が曲げられたときであっても、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２が当接しない長さに調整されている。
　一方、図８の下段に示された状態では、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間は狭く調整されている。ここで、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間の長さＬ２は、想定される最大の曲がりにまで剛性可変ユニット１０が曲げられる途中において、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２が当接する長さに調整されている。
　図９は、図８の下段に示された状態に調整された剛性可変ユニット１０が徐々に大きく曲げられていく様子を示している。図９の上段は、剛性可変ユニット１０の曲がりが比較的小さい状態を示している。図９の下段は、剛性可変ユニット１０の曲がりが比較的大きく、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２がワッシャ１８を介して当接した状態を示している。
　図９の上段に示された状態では、芯線１２の曲がり角θはθ１よりも小さく、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間に隙間がある。言い換えれば、芯線１２に軸方向の遊びがある。しがたって、芯線１２はコイルパイプ１４に沿って移動可能となっている。この状態では、芯線１２に引っ張り応力がかかっていないため、曲げ剛性が低い状態である。
　これに対して、図９の下段に示された状態では、芯線１２の曲がり角θはθ１以上であり、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間に隙間がない。言い換えれば、芯線１２に軸方向の遊びがない。しがたって、芯線１２はコイルパイプ１４に対して移動不能となっている。この状態は、さらに曲げられたときに芯線１２に引っ張り応力がかかるか、芯線１２に引っ張り応力がすでにかかっており、曲げ剛性が高い状態である。
　このように本実施形態では、特定の曲がり角θ１を境に剛性可変ユニット１０の剛性が変化する。より詳しくは、剛性可変ユニット１０は、芯線１２の曲がり角θがθ１よりも小さいときには低剛性状態をとり、芯線１２の曲がり角θがθ１以上のときには高剛性状態をとる。つまり、芯線１２が特定の曲がり角θ１以上に曲げられたときに剛性可変ユニット１０の剛性が変化する。
　また、剛性可変ユニット１０の剛性が変化する特定の曲がり角θ１は、コイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間の長さを変更することによって変えることができる。これにより、剛性可変ユニット１０が搭載される可撓性部材の曲がり角を制限することが可能である。
　本実施形態においても、コイルパイプ１４に大きな圧縮力をかける必要がない。
　図１０は、本実施形態の剛性可変ユニット１０が搭載された内視鏡７０を示している。内視鏡７０は、操作者が内視鏡７０を保持するための保持部７２と、保持部７２から延びている可撓管７４を備えている。保持部７２には、ノブやレバーやダイヤルなどの操作部が設けられている。可撓管７４は、保持部７２の操作部を介した操作によって湾曲可能な能動湾曲部７６と、能動湾曲部７６よりも手元側に位置する受動湾曲部７８を有している。受動湾曲部７８の内部に剛性可変ユニット１０が設けられている。剛性可変ユニット１０は、受動湾曲部７８に沿って延びている。保持部７２の操作部を操作することによって、剛性可変ユニット１０の芯線１２の軸方向の遊びを変更できるようになっている。
　図１０の上段に示された状態では、受動湾曲部７８が挿入される部分の大腸９０の形状を考慮して、受動湾曲部７８が曲がり角Ａを超えて曲がらないように、剛性可変ユニット１０の芯線１２の軸方向の遊びが調整されている。図１０の下段に示された状態では、受動湾曲部７８が挿入される部分の大腸９０の形状を考慮して、受動湾曲部７８が曲がり角Ｂを超えて曲がらないように、剛性可変ユニット１０の芯線１２の軸方向の遊びが調整されている。
　このように、受動湾曲部７８が挿入される部分の大腸９０の形状を考慮して、受動湾曲部７８の曲がり角を制限することによって、内視鏡７０の可撓管７４の挿入性を高めることが可能である。
　［第５実施形態］
　図１１は、図８の下段に示された状態に調整された剛性可変ユニットが曲げられ、コイルパイプと固定部材がワッシャを介して当接した状態を示している。この状態では、芯線１２の曲がり角θは、剛性可変ユニット１０の剛性が変化する特定の曲がり角θ１に等しい。
　ここで、剛性可変ユニット１０が直線状態にあるときのコイルパイプ１４と固定部材２０，２２の間の隙間の長さＬ２（以下では略して隙間長さＬ２と称する）と、芯線１２の曲率半径Ｒ１とコイルパイプ１４の内側の曲率半径Ｒ２の差ｄ１（＝Ｒ１－Ｒ２）、言い換えれば、芯線１２の中心軸からコイルパイプ１４の線材のらせん状に延びている中心軸に垂直な断面の中心までの距離ｄ１（以下では略して中心間距離ｄ１と称する）との間には、Ｌ２＝ｄ１×θ１の関係が成り立つ。
　この関係式から、剛性可変ユニット１０の剛性が変化するときの芯線１２の曲がり角θ１、言い換えれば、剛性可変ユニット１０が硬くなるときの芯線１２の曲がり角θ１は、隙間長さＬ２と中心間距離ｄ１に依存していることがわかる。
　しかし、隙間長さＬ２と中心間距離ｄ１は、剛性可変ユニット１０の剛性が変化する芯線１２の曲がり角θ１を定めているものの、たとえば芯線１２の曲率半径Ｒ１にはまったく関与していない。
　図１２は、図１１に示された剛性可変ユニット１０が異なる曲率半径で曲げられた様子を示している。図１２では、両者の違いを誇張して示すため、剛性可変ユニット１０は長く描かれている。図１２の上段と下段のいずれに示された状態でも、芯線１２の曲がり角θは同じである。しかし、図１２の上段に示された状態では、芯線１２は、曲率半径Ｒ３で曲げられており、図１２の下段に示された状態では、芯線１２は、曲率半径Ｒ３よりも大きい曲率半径Ｒ４で曲げられている。
　前述したように、隙間長さＬ２と中心間距離ｄ１は、芯線１２の曲がり角θ１を定めているが、芯線１２の曲率半径には関与していないため、図１２の上段に示されたように、芯線１２の比較的狭い範囲が小さい曲率半径Ｒ３で曲げられることも、図１２の下段に示されたように、芯線１２の比較的広い範囲が大きい曲率半径Ｒ４で曲げられることも起こり得る。
　つまり、剛性可変ユニット１０が硬くなる条件は、芯線１２の曲がり角θ１に依存するが、曲率半径に依存しないため、剛性可変ユニット１０が部分的に強く曲がる可能性がある。剛性可変ユニット１０が部分的に強く曲がった（小さい曲率半径で曲がった）場合、剛性可変ユニット１０を含む剛性可変装置が装着された可撓性部材の内蔵物にダメージを与える恐れがある。これは、剛性可変ユニット１０が部分的に曲がった場合に限らず、短い剛性可変ユニット１０が全体的に強く曲がった（小さい曲率半径で曲がった）場合も同様である。
　図１３は、第５実施形態による剛性可変ユニット１０Ｂを示している。剛性可変ユニット１０Ｂは、第１実施形態による剛性可変ユニット１０と同様に、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４とワッシャ１６Ｂ，１８Ｂと固定部材２０Ｂ，２２Ｂを備えている。
　本実施形態の剛性可変ユニット１０Ｂの芯線１２Ｂは、第１実施形態の剛性可変ユニット１０の芯線１２よりも小径に構成されている。このため、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４の間に空間が形成されている。また、ワッシャ１６Ｂ，１８Ｂは、ワッシャ１６，１８よりも、貫通孔が小径に構成されている。また、固定部材２０Ｂ，２２Ｂは、固定部材２０，２２よりも、外径が小径に構成されている。
　剛性可変ユニット１０Ｂは、コイルパイプ１４が曲げられたときにコイルパイプ１４と芯線１２Ｂの間の間隔を保つ複数のギャップ部材５４をさらに備えている。ギャップ部材５４は、パイプ形状をしており、芯線１２Ｂは、ギャップ部材５４を貫通して延びている。言い換えれば、ギャップ部材５４は、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４の間に形成された空間を占めている。ギャップ部材５４は、たとえば、短い金属パイプで構成されてよい。
　図１４は、図１３に示された剛性可変ユニット１０Ｂの一部を拡大して示している。図１４に示された状態では、剛性可変ユニット１０Ｂは、湾曲した芯線１２Ｂがギャップ部材５４のエッジ部に接触している状態に曲げられている。その結果、芯線１２Ｂは、それ以上には湾曲しないため、剛性可変ユニット１０Ｂの内側の曲率半径Ｒ５が規制される。すなわち、剛性可変ユニット１０Ｂは、もはやそれ以上には湾曲されない。本明細書においては、この曲率半径Ｒ５を、剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径と称する。
　剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性は、芯線１２Ｂの曲がり角θ１に曲げられた時点から高くなり始め、芯線１２Ｂが最小の曲率半径に曲げられた時点で最大になる。
　剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性が高くなり始めるときの剛性可変ユニット１０Ｂの湾曲量は、剛性可変ユニット１０Ｂが直線状態にあるときのコイルパイプ１４と固定部材２０Ｂ，２２Ｂの間の隙間の長さＬ２を調整することによって変更可能である。
　剛性可変ユニット１０Ｂの内側の曲率半径Ｒ５は次式（１）で与えられる。次式（１）において、Ｌ３は、ギャップ部材５４の長さであり、Ｌ４は、ギャップ部材５４の厚さであり、ｄ２は、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４の間の間隔である。ここで、ギャップ部材５４の長さＬ３は、芯線１２Ｂの長手方向に沿った寸法であり、ギャップ部材５４の厚さＬ４は、芯線１２Ｂの径方向に沿った寸法である。なお、ここでは、芯線１２Ｂは、円弧状に曲げられていると仮定している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）は、次のようにして求められる。図１４において、ギャップ部材の長さ方向の中点、仮想の曲げ中心点、芯線１２Ｂとギャップ部材５４の接触点を結んだ三角形の辺Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの長さを考える。辺Ｓａの長さ＝Ｒ５＋ｄ２であり、辺Ｓｂの長さ＝Ｒ５＋Ｌ４であり、辺Ｓｃの長さ＝（Ｌ３）／２である。また、三平方の定理から、（辺Ｓｂの長さ）２＋（辺Ｓｃの長さ）２＝（辺Ｓａの長さ）２が成り立つ。この式に、先の辺Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの長さをそれぞれ代入し変形してＲ５について解くことにより、式（１）が求められる。
　但し、式（１）は、コイルパイプ１４の素線径がギャップ部材５４の厚さＬ４に比較して十分に小さいと仮定したときの式である。この仮定が成り立たないようなコイルパイプ１４の素線径が大きいときは以下のようになる。コイルパイプ１４の素線径をｒとすると、辺Ｓａの長さ＝Ｒ５＋ｄ２＋ｒ／２であり、辺Ｓｂの長さ＝Ｒ５＋Ｌ４＋ｒ／２であり、辺Ｓｃの長さ＝（Ｌ３）／２である。これらを、先ほどと同様に三平方の定理の式に代入し変形して解くと、次式（２）が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（１）や式（２）から理解されるように、剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ５は、ギャップ部材５４の寸法により決められる。より詳しくは、剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ５は、ギャップ部材５４の寸法と芯線１２Ｂの外径の寸法とコイルパイプ１４の内径の寸法とにより決められる。言い換えれば、ギャップ部材５４は、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径を規制する働きをする。
　剛性可変ユニット１０Ｂにおいては、剛性可変ユニット１０Ｂの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径を決めることができるため、過度の湾曲によって可撓性部材の内蔵物がダメージを受けることを防止することができる。
　剛性可変ユニット１０Ｂにおいて、ギャップ部材５４の間の隙間が大きすぎると、ギャップ部材５４が存在しない部分で芯線１２Ｂが強く屈曲する恐れがある。そのような事態の発生を避けるため、剛性可変ユニット１０Ｂは、剛性可変ユニット１０Ｂの剛性が変化するときに、ギャップ部材５４が互いに接触するように構成されている。
　このような構成により、剛性可変ユニット１０Ｂの剛性が変化する湾曲状態、言い換えれば、芯線１２Ｂが曲がり角θ１に曲げられている状態において、ギャップ部材５４が互いに接触するため、ワッシャ１６Ｂ，１８Ｂの間の全長にギャップ部材５４が隙間なく存在する状態になる。これにより、芯線１２Ｂが特定の部分で強く屈曲することが防止される。
　上記の構成を満たすために、ギャップ部材５４の間の隙間Ｌ６が存在する部分を、隣り合うギャップ部材５４が接触するまで曲げたときの曲率半径Ｒ５’が、設定する最小の曲率半径以上になるようにコイルパイプ１４とギャップ部材５４の寸法が設定されている。
　図１５は、図１３に示された剛性可変ユニット１０Ｂの一部を拡大して示している。図１５に示された状態では、剛性可変ユニット１０Ｂは、湾曲した芯線１２Ｂがギャップ部材５４のエッジ部に接触しており、さらに隣り合うギャップ部材５４が接触している状態に曲げられている。図１５に図示される３つの辺Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓｃ１を有する三角形と３つの辺Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２を有する三角形を想定する。
　下側の大きな三角形に着目すると、辺Ｓｂ１の長さ＝Ｒ５’＋ｒ／２であり、辺Ｓｃ１の長さ＝（Ｌ３）／２である。三平方の定理から、辺Ｓａ１の長さは、次式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ｓｉｎα＝（辺Ｓｃ１の長さ）／（辺Ｓａ１の長さ）より、次式（４）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、上側の小さな三角形に着目すると、Ｌ６＝２×Ｌ４×ｓｉｎαであるので、次式（５）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　隣り合うギャップ部材５４が接触するまで曲げたことで決まる曲率半径Ｒ５’が、設定する最小の曲率半径Ｒ５よりも大きくなればよいので、つまり、Ｒ５’＞Ｒ５を満たせばよいので、次式（６）を満たすように設定されているとよい。ここで、ｎは、コイルパイプ１４の全体の長さＬ５（図１３参照）の範囲に含まれるギャップ部材５４の個数（すなわちギャップ部材５４の総数）、ｋは、コイルパイプ１４の全体の長さＬ５の範囲のうち、曲げられている範囲に部分に含まれるギャップ部材５４の個数を示している。なお、コイルパイプ１４が全体的に曲げられた場合には、ｋはｎに等しくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　上記条件を満たす剛性可変ユニット１０Ｂの一つの構成例では、図１６に示されるように、芯線１２Ｂが特定の部分で強く屈曲し得るに十分な間隔を与えない程度に十分な個数のギャップ部材５４がコイルパイプ１４の内側に配置されている。
　上記条件を満たす剛性可変ユニット１０Ｂの別の構成例では、図１７に示されるように、ギャップ部材５４を芯線１２Ｂの長手方向に付勢する付勢部材たとえばコイルバネ５６がコイルパイプ１４の内側に配置されている。これにより、ギャップ部材５４は常に互いに接している状態に維持される。
　［第６実施形態］
　図１８は、第６実施形態による剛性可変ユニット１０Ｃを示している。剛性可変ユニット１０Ｃは、第５実施形態による剛性可変ユニット１０Ｂと同様に、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４とワッシャ１６Ｃ，１８Ｃと固定部材２０Ｃ，２２Ｃを備えている。
　芯線１２Ｂは、ワッシャ１６Ｃ，１８Ｃを貫通して延びている。芯線１２Ｂの端部には、それぞれ、固定部材２０Ｃ，２２Ｃが固定されている。固定部材２０Ｂ，２２と同様に、固定部材２０Ｃ，２２Ｃの少なくとも一方は、芯線１２Ｂに対する固定を解除可能であり、固定を解除した状態では、芯線１２Ｂに沿って移動可能である。
　剛性可変ユニット１０Ｃは、コイルパイプ１４が曲げられたときにコイルパイプ１４と芯線１２Ｂの間の間隔を保つ複数のギャップ部材５４Ｃをさらに備えている。各ギャップ部材５４Ｃは、パイプ形状をしており、芯線１２Ｂは、ギャップ部材５４Ｃを貫通して延びている。各ギャップ部材５４Ｃは、周縁の一個所において最大の長さＬ６を有しており、その反対側に位置する周縁の一個所において最小の長さＬ７を有している。つまり、各ギャップ部材５４Ｃの長さは、芯線１２Ｂの周りの角度方向に依存して連続的に異なっている。また、各ギャップ部材５４Ｃは、その中心軸に垂直な平面に対して対称的な形状となっている。つまり、各ギャップ部材５４Ｃは、軸に沿った断面において、断面が台形になるように切断されたパイプで構成されている。
　複数のギャップ部材５４Ｃは、芯線１２Ｂの周りの同じ角度方向において同じ長さを有するように整列されている。さらに、芯線１２Ｂの周りのギャップ部材５４Ｃの回転を防止するため、回転防止ワイヤ５８が、すべてのギャップ部材５４Ｃと、ワッシャ１６Ｃ，１８Ｃと固定部材２０Ｃ，２２Ｃを貫通して延びている。回転防止ワイヤ５８は、たとえば、固定部材２０Ｃ，２２Ｃの一方に固定されていてよい。
　剛性可変ユニット１０Ｃにおいては、ギャップ部材５４Ｃの長さが、芯線１２Ｂの周りの同じ角度方向に依存して異なっているため、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が、剛性可変ユニット１０Ｃの湾曲方向に依存して変わる。
　図１９は、剛性可変ユニット１０Ｃが、異なる湾曲方向に曲げられた様子を示している。図１９の上段は、ギャップ部材５４Ｃの最大の長さＬ６の部分を内側にして、剛性可変ユニット１０Ｃが湾曲された様子を示している。この状態において、剛性可変ユニット１０Ｃは、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ６で湾曲されている。
　一方、図１９の下段は、ギャップ部材５４Ｃの最小の長さＬ７の部分を内側にして、剛性可変ユニット１０Ｃが湾曲された様子を示している。この状態において、剛性可変ユニット１０Ｃは、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ７で湾曲されている。曲率半径Ｒ７は曲率半径Ｒ６よりも小さい。
　このように、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径で湾曲されたときの剛性可変ユニット１０Ｃの湾曲量は、ギャップ部材５４Ｃの最大の長さＬ６の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｃが湾曲された場合に最小であり、ギャップ部材５４Ｃの最小の長さＬ７の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｃが湾曲された場合に最大である。
　さらに、ギャップ部材５４Ｃの最大の長さＬ６の部分と最小の長さＬ７の部分の間の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｃが湾曲された場合には、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径で湾曲されたときの剛性可変ユニット１０Ｃの湾曲量は中間的な大きさになる。
　つまり、剛性可変ユニット１０Ｃにおいては、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が湾曲方向に依存して異なる。言い換えれば、剛性可変ユニット１０Ｃは、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有している。
　剛性可変ユニット１０Ｃが、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有していることは、剛性可変ユニット１０Ｃが搭載された内視鏡の挿入部の挿入動作にとって有用である。
　図２０は、内視鏡の可撓管７４が大腸９０に挿入されている様子を示している。内視鏡の可撓管７４の挿入作業においては、大腸９０の大きく曲がっている部分を可撓管７４に通過させる際に、可撓管７４の先端を大腸９０の腸管に引っかけ、大腸９０の腸管をたぐり寄せるようにしながら、可撓管７４をさらに大腸９０の奥へ進めることがおこなわれる。
　以下では、図２０に示されるように、大腸９０が右方向に大きく曲がっているものとして、内視鏡の可撓管７４の挿入作業について説明する。
　図２０の上段は、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有していない剛性可変ユニットが可撓管７４の受動湾曲部７８に搭載された内視鏡における可撓管７４の挿入作業の様子を表している。ここでは、剛性可変ユニットの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径は、剛性可変ユニット１０Ｃにおける曲げ剛性が変化する最小の曲率半径の最大値Ｒ６と最小値Ｒ７の中間的な値であると想定している。
　可撓管７４の先端を大腸９０の腸管に引っかけて大腸９０の腸管をたぐり寄せる動作においては、可撓管７４の受動湾曲部７８は、図２０の左側方向に大きく湾曲しないことが望ましい。
　図２０の上段には、可撓管７４の先端が大腸９０の腸管から力を受けたために、可撓管７４の受動湾曲部７８が、残念ながら、図２０の左側方向には大きく湾曲してしまい、可撓管７４の先端が大腸９０の腸管から外れて、大腸９０の腸管をたぐり寄せに失敗した様子が表現されている。
　図２０の中段と下段は、本実施形態による剛性可変ユニット１０Ｃが可撓管７４の受動湾曲部７８に搭載された内視鏡における可撓管７４の挿入作業の様子を表している。ここでは、たとえば、図２０の左側方向の湾曲に対して、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が最大値であり、図２０の右側方向の湾曲に対して、剛性可変ユニット１０Ｃの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が最小値であるように、可撓管７４の向きが調整されているものとする。
　図２０の中段には、可撓管７４の先端が大腸９０の腸管から力を受けているにもかかわらず、可撓管７４の受動湾曲部７８は、これ以上には図２０の左側方向に湾曲しない様子が表現されている。この状態であれば、大腸９０の腸管を好適にたぐり寄せることができる。
　大腸９０の腸管のたぐり寄せに続いて可撓管７４を進める作業においては、可撓管７４の受動湾曲部７８は、図２０の右側方向に大きく湾曲することが望ましい。可撓管７４の受動湾曲部７８が図２０の右側方向に大きく湾曲し得るように可撓管７４の向きが調整されている。図２０の下段には、大腸９０の腸管のたぐりに続いて、可撓管７４が大腸９０の奥に進められた様子が表現されている。
　このように、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有している剛性可変ユニット１０Ｃは、その剛性可変ユニット１０Ｃが搭載された内視鏡の挿入部の挿入動作にとって有用である。
　［第７実施形態］
　図２１は、第７実施形態による剛性可変ユニット１０Ｄを示している。剛性可変ユニット１０Ｄは、第５実施形態による剛性可変ユニット１０Ｂと同様に、芯線１２Ｂとコイルパイプ１４とワッシャ１６Ｄ，１８Ｄと固定部材２０Ｄ，２２Ｄを備えている。
　芯線１２Ｂは、ワッシャ１６Ｄ，１８Ｄを貫通して延びている。芯線１２Ｂの端部には、それぞれ、固定部材２０Ｄ，２２Ｄが固定されている。固定部材２０，２２と同様に、固定部材２０Ｄ，２２Ｄの少なくとも一方は、芯線１２Ｂに対する固定を解除可能であり、固定を解除した状態では、芯線１２Ｂに沿って移動可能である。
　剛性可変ユニット１０Ｄは、コイルパイプ１４が曲げられたときにコイルパイプ１４と芯線１２Ｂの間の間隔を保つ複数のギャップ部材５４Ｄをさらに備えている。各ギャップ部材５４Ｄは、偏心したパイプ形状をしており、芯線１２Ｂは、ギャップ部材５４Ｄを貫通して延びている。
　芯線１２Ｂの周りのギャップ部材５４Ｄの回転を防止するため、回転防止ワイヤ５８Ｄが、すべてのギャップ部材５４Ｄと、ワッシャ１６Ｄ，１８Ｄと固定部材２０Ｄ，２２Ｄを貫通して延びている。回転防止ワイヤ５８Ｄは、たとえば、固定部材２０Ｄ，２２Ｄの一方に固定されていてよい。
　図２２に示されるように、各ギャップ部材５４Ｄは、芯線１２Ｂが通過する貫通孔５４Ｄａと、回転防止ワイヤ５８Ｄが通過する貫通孔５４Ｄｂを有している。貫通孔５４Ｄａは、ギャップ部材５４Ｄの中心とから外れている。このため、各ギャップ部材５４Ｄは、ギャップ部材５４Ｄの中心と貫通孔５４Ｄａの中心を通る直線上において、最大の厚さＬ８と最小の厚さＬ９を有している。このため、各ギャップ部材５４Ｄの厚さは、芯線１２Ｂの周りの角度方向に依存して連続的に異なっている。
　複数のギャップ部材５４Ｄは、芯線１２Ｂの周りの同じ角度方向において同じ厚さを有するように整列されている。回転防止ワイヤ５８Ｄが、すべてのギャップ部材５４Ｄと、ワッシャ１６Ｄ，１８Ｄと固定部材２０Ｄ，２２Ｄを貫通して延びており、芯線１２Ｂの周りのギャップ部材５４Ｄの回転を防止されている。回転防止ワイヤ５８Ｄは、たとえば、固定部材２０Ｄ，２２Ｄの一方に固定されていてよい。
　剛性可変ユニット１０Ｄにおいては、ギャップ部材５４Ｄの厚さが、芯線１２Ｂの周りの同じ角度方向に依存して異なっているため、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が、剛性可変ユニット１０Ｄの湾曲方向に依存して変わる。
　図２３は、剛性可変ユニット１０Ｄが、異なる湾曲方向に曲げられた様子を示している。図２３の上段は、ギャップ部材５４Ｄの最大の厚さＬ８の部分を内側にして、剛性可変ユニット１０Ｄが湾曲された様子を示している。この状態において、剛性可変ユニット１０Ｄは、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ８で湾曲されている。
　一方、図２３の下段は、ギャップ部材５４Ｄの最小の厚さＬ９の部分を内側にして、剛性可変ユニット１０Ｄが湾曲された様子を示している。この状態において、剛性可変ユニット１０Ｄは、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径Ｒ９で湾曲されている。曲率半径Ｒ９は曲率半径Ｒ８よりも小さい。
　このように、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径で湾曲されたときの剛性可変ユニット１０Ｄの湾曲量は、ギャップ部材５４Ｄの最大の厚さＬ８の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｄが湾曲された場合に最小であり、ギャップ部材５４Ｄの最小の厚さＬ９の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｄが湾曲された場合に最大である。
　さらに、ギャップ部材５４Ｄの最大の厚さＬ８の部分と最小の厚さＬ９の部分の間の部分を内側にして剛性可変ユニット１０Ｄが湾曲された場合には、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径で湾曲されたときの剛性可変ユニット１０Ｄの湾曲量は中間的な大きさになる。
　つまり、剛性可変ユニット１０Ｄにおいては、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が湾曲方向に依存して異なる。言い換えれば、剛性可変ユニット１０Ｄは、剛性可変ユニット１０Ｄの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有している。
　剛性可変ユニット１０Ｄが、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径に異方性を有していることは、第６実施形態の剛性可変ユニット１０Ｃと同様に、剛性可変ユニット１０Ｄが搭載された内視鏡の挿入部の挿入動作にとって有用である。

Claims (12)

  1. 　可撓性部材の内部に装着され、前記可撓性部材に異なる剛性を提供するための剛性可変装置であって、
    　少なくとも一つの剛性可変ユニットを備えており、
    　前記剛性可変ユニットは、それぞれ、可撓性を有するコイルパイプと、前記コイルパイプの内部に延びている芯線と、前記コイルパイプの両側に配置され、前記芯線に固定された一対の固定部材と、前記コイルパイプと前記固定部材の少なくとも一方との間の少なくとも一つの隙間を調整する調整機構を有している剛性可変装置。
  2. 　前記コイルパイプが曲げられるにつれて前記芯線が延ばされ、前記芯線が延ばされるにつれて、前記芯線の引っ張り応力が増し、曲げ剛性が高まる請求項１記載の剛性可変装置。
  3. 　前記一対の固定部材の少なくとも一方は、前記芯線に対する固定を解除可能であり、固定を解除した状態では前記芯線に沿って移動可能である、請求項１または２に記載の剛性可変装置。
  4. 　前記調整機構は、前記一対の固定部材を互いに遠ざける方向に前記一対の固定部材の少なくとも一方を引っ張る引っ張り機構で構成されている請求項１または２に記載の剛性可変装置。
  5. 　前記剛性可変ユニットは、それぞれ、前記コイルパイプが曲げられたときに前記コイルパイプと前記芯線の間の間隔を保つ複数のギャップ部材をさらに備えている請求項１～４のいずれか１項に記載の剛性可変装置。
  6. 　前記ギャップ部材は、曲げ剛性が変化する最小の曲率半径を規制する働きをする請求項５に記載の剛性可変装置。
  7. 　前記ギャップ部材の長さは、前記芯線の周りの角度方向に依存して異なっており、前記剛性可変ユニットの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が湾曲方向に依存して異なる請求項６に記載の剛性可変装置。
  8. 　前記ギャップ部材の厚さは、前記芯線の周りの角度方向に依存して異なっており、前記剛性可変ユニットの曲げ剛性が変化する最小の曲率半径が湾曲方向に依存して異なる請求項６に記載の剛性可変装置。
  9. 　前記可撓性部材の内部に長手方向に沿って配置された複数の剛性可変ユニットを備えている請求項１～８のいずれか１項に記載の剛性可変装置。
  10. 　前記調整機構は、前記コイルパイプと前記固定部材の間の隙間を連続的に変更可能であり、前記芯線が特定の曲がり角以上に曲げられたときに剛性が変化する請求項１～９のいずれか１項に記載の剛性可変装置。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の剛性可変装置を備えた内視鏡。
  12. 　可撓管を備える内視鏡であって、
    　前記可撓管は、操作によって湾曲可能な能動湾曲部と、
    　前記能動湾曲部よりも手元側に位置する受動湾曲部とを有し、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の剛性可変装置が前記受動湾曲部に設けられている内視鏡。
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