WO2018216142A1 - 可撓管挿入装置及び挿入制御装置 - Google Patents

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WO2018216142A1
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bending
stiffness
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base point
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周至 中村
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オリンパス株式会社
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    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part

Definitions

  • the present invention relates to a flexible tube insertion device including a flexible tube portion to be inserted into an insertion object, and an insertion control device.
  • a flexible tube insertion device such as an endoscope device
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-218232 discloses an endoscope apparatus including an insertion portion having a bending portion, a first flexible tube portion, and a second flexible tube portion in order from the tip.
  • the first flexible tube portion constitutes a passive bending portion that is passively bent by a predetermined amount of force received from the bending portion when the first flexible tube portion is inserted into the inserted body and passes through the bending portion.
  • the passive bending portion is bent when passing through the bending portion, a load is not easily applied to the bending portion, and the insertion property is improved.
  • the insertion portion is divided into a plurality of segments in the longitudinal direction, the shape of each segment is detected, and the bending rigidity of each segment is changed according to the detected curved shape.
  • An endoscope apparatus with improved performance is disclosed.
  • the bending stiffness value of the first flexible tube portion is smaller than the bending stiffness value of the second flexible tube portion on the base end side. For this reason, during insertion, the first flexible tube portion bends before the second flexible tube portion. However, depending on the curved shape (for example, curvature) of the insertion portion being inserted, there is no effect that the first flexible tube portion is positively bent before the second flexible tube portion. If it does so, a bending part will be pushed, without the force concerning a bending part reducing.
  • the curvature of the insertion portion increases at the apex of the sigmoid colon (so-called S-top), where the patient feels most pain among some intestinal bends. The part hardly bends. For this reason, the force applied to the intestinal tract at the bent portion does not decrease, and the intestinal tract extends to cause pain for the patient.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2016-7434 does not specifically disclose the position where the bending rigidity is changed in the insertion portion.
  • an object of the present invention is to provide a flexible tube insertion device and an insertion control device in which the bending rigidity of the flexible tube portion is appropriately changed to improve the insertability.
  • a flexible tube insertion device includes a flexible tube section inserted into an insertion target, which is divided into a plurality of segments arranged in a line along the axial direction, and the flexible tube insertion device.
  • a state detection unit that detects information, a state calculation unit that calculates at least shape information of the flexible tube unit based on the state information, and a place where the flexible tube unit is easily bent based on the shape information.
  • a base point determination unit that determines a base point for changing the bending stiffness, and a stiffness control unit that changes the bending stiffness of the portion including the base point of the flexible tube unit in units of segments via the stiffness variable unit.
  • the insertion control device is divided into a plurality of segments arranged in a line along the axial direction, and state information relating to the state of the flexible tube portion inserted into the inserted body Based on the state information obtained from the state detection unit that detects the state, the state calculation unit that calculates at least the shape information of the flexible tube part, and the place where the flexible tube part is easily bent based on the shape information. Bending stiffness of a portion including the base point of the flexible tube portion via a base point determining portion to be determined as a bending stiffness change base and a stiffness varying portion that changes the bending stiffness of the flexible tube portion in at least one segment unit And a rigidity control unit that changes the value in units of segments.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an endoscope apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a flexible tube portion of an endoscope apparatus including a curved shape detection device.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the endoscope apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of the stiffness variable unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the voltage-bending stiffness characteristic of the stiffness variable portion.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of calculating the bending moment of the insertion portion.
  • FIG. 7 is a diagram showing the bending angle of the flexible tube portion modeled by the rigid link model.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the insertion portion position and the bending moment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the base point position of the bending stiffness change determined based on the magnitude of the bending moment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship among the insertion portion position, the bending moment, and the bending rigidity.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship among the insertion portion position, the bending moment, and the bending rigidity.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of an endoscope apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the base point position of the bending stiffness change determined based on the magnitude of the bending moment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the relationship among the insertion portion position, time, and bending moment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a timing chart of bending stiffness control.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the bending rigidity control of the flexible tube portion.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a relationship between a bending moment and time when there are two bending stiffness change positions.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating a part of the endoscope and the control device of the endoscope apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram schematically illustrating an example of the external force detection unit.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a state where the insertion portion and the bent portion are in contact with each other.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the relationship between time and contact pressure.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion in the third embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of bending rigidity control of the flexible tube portion.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the bending rigidity control of the flexible tube portion.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a timing chart of bending rigidity control.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of the bending rigidity control of the flexible tube portion.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an endoscope apparatus 1.
  • the endoscope device 1 includes an endoscope 10, a light source device 20, an input device 30, a display device 40, and a control device 100.
  • the endoscope 10 includes a tubular insertion portion 11 to be inserted into the insertion object, and an operation portion 15 provided on the proximal end side of the insertion portion 11.
  • the insertion portion 11 has a distal end hard portion 12, a bending portion 13, and a flexible tube portion 14 in order from the distal end side to the proximal end side.
  • the distal end hard portion 12 incorporates an illumination optical system (not shown), an observation optical system, an image sensor 25 shown in FIG.
  • the bending portion 13 is a portion that is bent by the operation of the operation portion 15.
  • the bending portion 13 is connected to the flexible tube portion 14 on the distal end side of the flexible tube portion 14.
  • the flexible tube portion 14 is an elongated tubular portion having flexibility.
  • the operation unit 15 is provided with an angle knob 16.
  • the bending portion 13 When the surgeon operates the angle knob 16, the bending portion 13 is bent in an arbitrary direction. That is, the bending portion 13 can actively change its bending shape. Further, the operation unit 15 is provided with one or more switches 17 to which functions such as still image recording / recording and focus switching are assigned according to the setting of the control device 100.
  • the endoscope device 1 has a state detection device 50.
  • the state detection device 50 in the present embodiment is configured to detect information (state information) related to the state of the flexible tube portion 14.
  • the state of the flexible tube portion 14 is, for example, the curved shape of the flexible tube portion.
  • the state information is, for example, information used for calculating the bending shape (bending angle, bending amount, curvature, or radius of curvature) of the flexible tube portion 14.
  • a curved shape detection device 51 including a magnetic sensor is shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the flexible tube portion 14 of the endoscope apparatus 1 including the magnetic sensor type curved shape detecting device 51.
  • the flexible tube portion 14 is shown inserted into a bent insertion body 70.
  • the curved shape detection device 51 has a source coil array 53 including a plurality of source coils 52 for use in detecting the curved state of the flexible tube portion 14.
  • the source coil 52 is a magnetic field generating element that generates a magnetic field.
  • the source coils 52 are arranged at intervals in the longitudinal direction (axial direction) of the flexible tube portion 14.
  • the flexible tube portion 14 is composed of one or more segments (virtual units for equally dividing the flexible tube portion 14 in the longitudinal direction) taken in the axial direction. That is, the flexible tube portion 14 is divided into a plurality of segments along the axial direction from the distal end side to the proximal end side.
  • FIG. 2 shows five segments 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, and 14-5 arranged in a line along the axial direction from the distal end side to the proximal end side.
  • One source coil 52 is arranged in each segment. The arrangement of the source coil 52 is not limited to this, and it may be arranged only in a part of the segments.
  • the curved shape detection device 51 has an antenna 54 for detecting the magnetic field generated by the source coil 52.
  • the antenna 54 is separate from the endoscope 10 and is disposed around the inserted body into which the endoscope 10 is inserted.
  • the antenna 54 is connected to the control device 100.
  • FIG. 2 shows a configuration in which the source coil 52 is previously incorporated in the flexible tube portion 14, but the probe in which the source coil is incorporated is in a channel extending in the longitudinal direction in the insertion portion 11.
  • the inserted form may be sufficient.
  • the light source device 20 is connected to the endoscope 10 via the cable connector 19 at the tip of the universal cable 18 extending from the operation unit 15.
  • the universal cable 18 includes a light guide connected to the above-described illumination optical system, a transmission cable connected to the image sensor 25, and the like.
  • the light source device 20 includes general light emitting elements such as a laser diode (LD) and a light emitting diode (LED).
  • the light source device 20 supplies illumination light irradiated from the illumination window of the distal end hard portion 12 through the light guide.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the control device 100 includes a light source control unit 111, an image processing unit 112, a display control unit 113, a coil control unit 114, a state calculation unit 115, a base point determination unit 116, and a stiffness control unit 117. Yes.
  • the control device 100 is connected to the endoscope 10 and the light source device 20 via a cable connector 19 and a cable 21.
  • the control device 100 is also connected to the antenna 54 via the cable 22.
  • Each unit described above of the control device 100 may be configured by a processor such as a CPU.
  • various programs for causing the processor to function as each unit are prepared in an internal memory (not shown) or an external memory, and the processor executes the program so that the processor functions as each unit of the control device 100.
  • each unit of the control device 100 may be configured by a hardware circuit including an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and the like.
  • the above-described units of the control device 100 may be included in a control device different from the control device 100.
  • the state calculation unit 115, the base point determination unit 116, and the rigidity control unit 117 may be included in a control device different from the endoscopic video image processor including the light source control unit 111 and the image processing unit 112.
  • each of the state calculation unit 115, the base point determination unit 116, and the rigidity control unit 117 may be included in another control device.
  • each of the above-described units of the control device 100 in particular, the processor or the hardware circuit that functions as the state calculation unit 115, the base point determination unit 116, and the stiffness control unit 117, can perform one function as long as the function as each unit can be performed. It may be included in the body and may be included in a plurality of cases.
  • the light source control unit 111 performs dimming control of illumination light of the light source device 20.
  • the image processing unit 112 converts the electrical signal obtained by converting the light from the subject by the imaging element 25 of the endoscope 10 into a video signal.
  • the display control unit 113 controls the operation of the display device 40.
  • the coil control unit 114 includes a coil output unit that outputs a voltage applied to each source coil 52 of the source coil array 53, and controls a voltage applied to each source coil 52 from the coil output unit.
  • the state calculation unit 115 calculates the position coordinates of each source coil 52 based on the magnetic field detection signal of each source coil 52 received by the antenna 54. That is, the state calculation unit 115 calculates the curved shape information (shape information) of the flexible tube unit 14 based on the state information acquired from each source coil 52 and the antenna 54 (state detection unit).
  • the state calculation unit 115 includes a reception unit that receives a detection signal from the antenna 54.
  • the base point determination unit 116 determines the base point of the bending stiffness change in the stiffness variable unit 60 provided in each segment of the flexible tube unit 14 based on the shape information calculated by the state calculation unit 115.
  • the stiffness control unit 117 includes a stiffness variable output unit that outputs a voltage to be applied to the stiffness variable unit 60 described later, and controls the voltage applied to the stiffness variable unit 60 from the stiffness variable output unit.
  • each source coil 52 of the source coil array 53, the antenna 54, the coil control unit 114 and the state calculation unit 115 of the control device 100 constitute a curved shape detection device 51.
  • the curved shape detection device 51 can receive the magnetic field generated by each source coil 52 of the source coil array 53 with the antenna 54 as the state detection device 50.
  • the state information of the flexible tube part 14 is detected, and the shape information of the flexible tube part 14 is calculated by the state calculation unit 115 based on the state information.
  • the curved shape detection device 51 as the state detection device 50 is not limited to this.
  • the curved shape detection device only needs to be able to detect the curved shape (bending angle, bending amount, curvature, or radius of curvature, etc.) of the flexible tube portion 14.
  • a light guide member such as an optical fiber Sensing using fiber changes or optical characteristics changes (fiber sensor), sensing using electromagnetic waves (electromagnetic sensor), sensing using ultrasonic waves (ultrasonic sensor), sensing using distortion (distortion sensor) or X-ray Any one or a combination of sensing using an absorbing material can be used.
  • the stiffness variable portion 60 As shown in FIG. 2, the flexible tube portion 14 is provided with a stiffness variable portion array 61 including at least one stiffness variable portion (stiffness variable actuator) 60. Each stiffness variable portion 60 changes the bending stiffness (hardness) of the flexible tube portion 14 for each segment in which the stiffness variable portion 60 is provided. Each stiffness variable section 60 can change the bending stiffness of the segment in which it is provided for each segment within a range from a predetermined minimum bending stiffness value to a maximum bending stiffness value.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the stiffness variable portion 60.
  • the stiffness variable section 60 is provided at both ends of the coil pipe 62, a coil pipe 62 made of a metal wire, a conductive polymer artificial muscle (EPAM) 63 enclosed in the coil pipe 62, and the coil pipe 62. Electrode 64.
  • the voltage output from the stiffness controller 117 is applied to the EPAM 63 in the coil pipe 62 via the electrode 64.
  • the EPAM 63 is an actuator that expands and contracts by applying a voltage and changes its hardness.
  • Each stiffness variable portion 60 is built in the flexible tube portion 14 such that the central axis of the coil pipe 62 coincides with or is parallel to the central axis of the flexible tube portion 14.
  • the EPAM 63 of each stiffness variable portion 60 has a rigidity greater than the stiffness of a member (for example, a fluororesin) constituting the flexible tube portion 14.
  • a voltage is applied to the electrode 64 (EPAM 63) of each stiffness variable portion 60 by causing the stiffness control portion 117 to output a voltage from the stiffness variable output portion.
  • the EPAM 63 tries to expand its diameter around the central axis of the coil pipe 62.
  • expansion of the diameter is restricted.
  • each stiffness variable unit 60 has a higher bending stiffness value as the applied voltage value is higher. That is, by changing the hardness of the stiffness variable portion 60, the bending stiffness of the flexible tube portion 14 in which the stiffness variable portion 60 is built also changes.
  • the endoscope apparatus 1 has a stiffness variable function that allows the stiffness control unit 117 to change the bending stiffness of the flexible tube portion 14 by applying a voltage from the stiffness variable output unit to each stiffness variable unit 60.
  • the stiffness control portion 117 By individually controlling the voltage applied to each stiffness variable portion 60 from the stiffness variable output portion by the stiffness control portion 117, the bending stiffness (hardness) of each segment of the flexible tube portion 14 is independently changed. That is, it is possible to set different bending stiffness values for each segment of the flexible tube portion 14.
  • the input device 30 is a general input device such as a keyboard.
  • the input device 30 is connected to the control device 100 via the cable 23.
  • Various commands for operating the endoscope apparatus 1 are input to the input device 30.
  • the input device 30 may be an operation panel provided in the control device 100 or a touch panel displayed on a display screen.
  • the display device 40 is a general monitor such as a liquid crystal display.
  • the display device 40 is connected to the control device 100 via the cable 24.
  • the display device 40 displays an endoscopic observation image based on the video signal transmitted from the image processing unit 112 of the control device 100.
  • the display device 40 may display information on the state of the flexible tube unit 14 based on the position coordinates of each source coil 52 calculated by the state calculation unit 115 of the control device 100.
  • the display device on which the endoscopic observation image is displayed and the display device on which information on the state of the flexible tube portion 14 is displayed may be the same or different.
  • the endoscope 10 is a large intestine endoscope and the insertion target is the large intestine.
  • the flexible tube portion 14 has a predetermined initial stiffness value (hardness), and the hardness is not the maximum bending stiffness value of the stiffness variable portion 60. That is, each segment of the flexible tube portion 14 can be made softer than that at the start of insertion after insertion.
  • the insertion portion 11 of the endoscope 10 is inserted into the large intestine (from the anus to the rectum and colon) by the operator.
  • the insertion part 11 advances in the intestinal tract while bending following the bent shape of the intestinal tract.
  • the endoscope 10 converts light from a subject in the intestinal tract into an electrical signal by the imaging element 25 of the distal end hard portion 12. Then, the electrical signal is transmitted to the control device 100.
  • the image processing unit 112 of the control device 100 acquires the electrical signal and converts the acquired electrical signal into a video signal.
  • the display control unit 113 of the control device 100 causes the display device 40 to display an endoscopic observation image based on the video signal.
  • the coil control unit 114 of the control device 100 applies a voltage from the coil output unit to each source coil 52.
  • each source coil 52 generates a weak magnetic field around it. That is, information regarding the position is output from each source coil 52.
  • the antenna 54 detects the magnetic field generated by the source coil 52 and outputs a detection signal to the state calculation unit 115.
  • the state calculating unit 115 receives the detection signal from the antenna 54 by the receiving unit, and calculates the bending shape (bending angle, bending amount, curvature, or radius of curvature) of the flexible tube unit 14 based on the detection signal.
  • the display control unit 113 may generate a three-dimensional image corresponding to the calculated curved shape information (shape information) and display it on the display device 40.
  • the base point determination unit 116 acquires the shape information calculated by the state calculation unit 115. Then, the base point determination unit 116 determines a base point for changing the bending stiffness as described later based on the acquired shape information. Based on the determined base point, the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 in the portion including the base point.
  • the stiffness control unit 117 drives the stiffness variable unit 60 according to the shape information calculated from the state information of the flexible tube unit 14 being inserted, and the flexible tube unit 14. The bending stiffness of the is changed.
  • the base point determination unit 116 calculates the bending moment of the flexible tube unit 14 based on the shape information obtained from the state calculation unit 115, and the flexible tube unit 14 bends based on the calculated bending moment.
  • the easy point is determined as the base point for changing the bending stiffness.
  • the bending moment represents the force with which the flexible tube portion 14 resists bending, and it is difficult to bend when the value of the bending moment is small, and it is easy to bend when the value of the bending moment is large. That is, in this embodiment, the place where the flexible tube portion 14 is easily bent is, for example, the position of the flexible tube portion 14 at which the value of the bending moment becomes the maximum value or the maximum value.
  • FIG. 6 schematically shows the insertion state of the insertion portion 11 into the large intestine 70 and is a diagram showing the concept of calculating the bending moment of the flexible tube portion 14. It is assumed that the insertion portion 11 receives an external force F from the intestinal wall at a contact point P1 with the bent portion 71 (for example, the top of the sigmoid colon, so-called S-top). At this time, as shown in FIG. 6, each segment 14-1, 14-m, 14-n (not shown, each segment includes the stiffness variable portion 60) of the flexible tube portion 14 is included.
  • FIG. 7 is a diagram in which the flexible tube portion 14 is modeled with a rigid link.
  • the points S1, S2, and S3 of the segments 14-l, 14-m, and 14-n shown in FIG. 6 are modeled as shown in FIG. 7, an example of the bending angle relating to the above-described bending torque equation is ⁇ 1, ⁇ 2. It is represented by This bending angle can be obtained from the bending shape of the flexible tube portion 14 obtained from the state detection device 50. Therefore, the base point determination unit 116 can calculate the bending moment of the flexible tube unit 14 based on the shape information obtained from the state calculation unit 115.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the insertion portion position and the bending moment in the insertion state shown in FIG.
  • the left side is the proximal side (hand side)
  • the right side is the distal side.
  • Bending moments at points P1, P2, and P3 shown in FIG. 6 are shown in FIG. 8 as M1, M2, and M3, respectively.
  • the bending moment takes a maximum value at the point S3, and takes a maximum value M3 here. That is, in this state, the flexible tube portion 14 is most easily bent at the point S3.
  • the base point determination unit 116 determines this point S3 having the largest bending moment as a base point for changing the bending rigidity. Then, the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness by applying a voltage from the stiffness variable output unit to the corresponding stiffness varying unit 60 so that the bending stiffness of the portion including the base point S3 of the flexible tube unit 14 is reduced.
  • the bending rigidity value where the bending moment calculated using the state information and shape information of the flexible tube portion 14 is large is decreased. That is, the bending rigidity value of the portion including the base point is reduced so that the portion that is easily bent is more easily bent.
  • the base point determination unit 116 determines the point S3 of the flexible tube portion 14 as a base point for changing the bending rigidity. Then, the stiffness control unit 117 controls the voltage applied from the stiffness variable output unit to the corresponding stiffness variable unit 60 so as to reduce the bending stiffness value of the stiffness variable unit 60 in the segment 14-n including the base point S3. To do. For example, as shown in FIG. 10, when the value of the bending moment is maximum (maximum) at the point S3, the rigidity control unit 117 is configured so that the bending rigidity value around the base point position is lower than the initial value Ma. The voltage applied to the corresponding stiffness variable section 60 is controlled.
  • the range around the base point position can be appropriately set by an operator or the like.
  • the range around the base point position may be only a segment including the base point, or a segment including the base point and one or a plurality of segments adjacent thereto.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion 14 in the present embodiment.
  • the state detection device 50 detects the state information of the flexible tube section 14, and calculates shape information based on the state information.
  • the base point determination unit 116 calculates a bending moment based on the shape information.
  • the base point determination unit 116 determines a base point for changing the bending rigidity of the flexible tube portion 14 based on the calculated bending moment.
  • the base point for changing the bending stiffness is where the flexible tube portion 14 is easily bent, for example, the position of the flexible tube portion 14 at which the value of the bending moment becomes the maximum value or the maximum value.
  • the stiffness control unit 117 reduces the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 of one or more segments including the base point of the flexible tube unit 14 (stiffness control ON).
  • step S105 the state detection device 50 detects the state information of the flexible tube section 14, and calculates shape information based on the state information.
  • step S106 the base point determination unit 116 calculates a bending moment based on the shape information.
  • step S107 the base point determination unit 116 determines the base point for changing the bending rigidity of the flexible tube portion 14 based on the calculated bending moment.
  • step S108 the base point determination unit 116 determines whether or not the base point has been changed by comparing the base point of the bending stiffness change that is currently changing the bending stiffness with the base point newly determined in step S107.
  • step S109 the stiffness control unit 117 returns the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 of one or more segments including the bending stiffness change base point that is currently changing the bending stiffness (stiffness control OFF), and step S107.
  • the bending stiffness of the stiffness variable portion 60 of one or a plurality of segments including the base point newly determined in (1) is reduced (stiffness control ON).
  • step S110 the rigidity control unit 117 keeps the rigidity control ON.
  • step S110 the stiffness control unit 117 may maintain the bending stiffness value of the stiffness varying unit 60 of one or more segments including the base point, and may further reduce the bending stiffness value.
  • the stiffness control unit 117 reduces the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 in the preceding and succeeding segments including the base point of the bending stiffness control so that the flexible tube portion 14 is easily bent (see FIG. 10).
  • the bending stiffness of the stiffness varying portion 60 may be reduced in a predetermined range of segments starting from the base point S3 and located on the tip side. That is, when the value of the bending moment is the maximum (maximum) at the point S3, the stiffness control unit 117 includes the corresponding stiffness variable unit so that the bending stiffness value on the tip side including the base point is lower than the initial value Ma.
  • the voltage applied to 60 may be controlled. Such control can also soften the flexible tube portion 14 where it is easy to bend including the base point.
  • the bending rigidity of the flexible tube portion 14 where it is easy to bend that is, where the bending moment is large
  • the insertion portion 11 bends due to an external force received from the intestinal tract at the bending portion 71, but by reducing the bending rigidity value at a portion where bending is easy, the insertion portion 11 bends in a direction in which the bending portion 71 is not pressed and the force applied to the intestinal tract decreases Is done. This further promotes the tip of the insertion portion 11. Therefore, the insertability of the insertion portion 11 is improved. That is, in the present embodiment, it is possible to provide a flexible tube insertion device or an insertion control device in which the bending rigidity of the flexible tube portion 14 is appropriately changed to improve the insertability.
  • the sigmoid colon and transverse colon are not fixed in the abdomen and move easily.
  • the flexible tube portion 14 of the endoscope apparatus 1 When the flexible tube portion 14 of the endoscope apparatus 1 is inserted into such an intestinal tract, the flexible tube portion 14 is bent along the intestinal wall when passing through the bent portion 71. At this time, when the surgeon applies force from the hand side and further pushes in the flexible tube portion 14, the flexible tube portion 14 can bend in a direction different from the force transmission direction in the intestinal tract. Then, the propulsive force at the distal end of the flexible tube portion cannot be obtained, and the insertability is degraded.
  • the propulsive force of the insertion portion 11 is reduced by appropriately changing the bending rigidity of the flexible tube portion 14 based on the bending moment and performing partial bending rigidity control. The insertion can proceed.
  • the load applied to the patient is reduced by reducing the force applied to the intestinal tract.
  • extension of the intestinal tract can be suppressed when the insertion part passes through the S-top where the patient feels most pain among several intestinal bent parts of the large intestine. Therefore, it is possible to provide a flexible tube insertion device or an insertion control device that can further reduce patient pain.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of the endoscope apparatus 1a according to the second embodiment.
  • the endoscope apparatus 1a includes an endoscope 10, a light source device 20, an input device 30, a display device 40, and a control device 100a.
  • the control device 100a includes a timing determination unit 118 in addition to the components of the control device 100 in the first embodiment.
  • the timing determination unit 118 may also be configured by a processor such as a CPU, an ASIC, an FPGA, or the like, similarly to each unit of the control device 100a.
  • the timing determination unit 118 determines the timing for changing the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 to be controlled by the stiffness control unit 117.
  • the timing determination unit 118 may also be included in a control device different from the control device 100 as long as the function can be implemented.
  • the base point determination unit 116 acquires the shape information calculated by the state calculation unit 115, calculates a bending moment based on the acquired shape information, and determines a base point for changing the bending stiffness. Further, based on the shape information calculated by the state calculation unit 115, the bending moment calculated by the base point determination unit 116, and the bending rigidity change base point determined by the base point determination unit 116, the timing determination unit 118 performs the rigidity control unit 117. The timing for changing the bending stiffness of the stiffness variable section 60 to be controlled is determined. Then, based on the determined base point and timing, the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 to be controlled.
  • the timing determination unit 118 determines that the timing when the stiffness control unit 117 starts the bending stiffness control when the bending moment of the base point determined by the base point determination unit 116 is equal to or greater than a predetermined threshold, When it is less than the threshold, it is determined that it is the timing to stop the bending stiffness control.
  • the operator can arbitrarily set the threshold.
  • the threshold value may be set to such an extent that the patient does not feel pain based on experience, for example, based on a sense of hands of an experienced operator of endoscopy.
  • FIG. 15 shows an example of the relationship between the insertion portion position including points S4 and S5 included in different segments of the flexible tube portion 14 shown in FIG.
  • the base point determination unit 116 determines the point S4 as the base point for changing the bending stiffness based on the calculated bending moment.
  • the timing determination unit 118 determines this time TA as a timing for changing the bending rigidity.
  • the rigidity control unit 117 starts bending rigidity control (stiffness control ON).
  • the timing determination unit 118 changes the bending rigidity at the time TB. Determine the timing. Then, the rigidity control unit 117 stops the bending rigidity control (stiffness control OFF). That is, here, the time Tw from the time TA to the time TB is a time during which the bending rigidity control by the rigidity control unit 117 is performed. During this time Tw, the bending stiffness of the stiffness varying portion 60 of one or more segments including the base point S4 of the flexible tube portion 14 is reduced.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion 14 in the present embodiment.
  • the state detection device 50 detects the state information of the flexible tube section 14, and calculates shape information based on the state information.
  • the base point determination unit 116 calculates a bending moment based on the shape information.
  • the base point determination unit 116 determines a base point for changing the bending rigidity of the flexible tube portion 14 based on the calculated bending moment.
  • the base point may be the position of the flexible tube portion 14 where the value of the bending moment is the maximum value or the maximum value where the flexible tube portion 14 is easily bent.
  • step S204 the timing determination unit 118 determines whether the magnitude of the bending moment M at the base point determined in step S203 is greater than or equal to the threshold value Mth.
  • the process proceeds to step S205.
  • step S205 the stiffness control unit 117 reduces the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 of one or more segments including the base point (stiffness control ON).
  • step S206 the stiffness control unit 117 does not change or restores the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 of one or more segments including the base point (stiffness control OFF). After step S206, the process returns to step S201.
  • FIG. 17 is a timing chart showing an example of bending stiffness control of the stiffness varying section 60 provided in each of the segments 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, and 14-5 shown in FIG. is there.
  • FIG. 18 illustrates a state in which the large intestine 70 corresponding to time T1 (A in FIG. 18), time T2 (B in FIG. 18), time T3 (C in FIG. 18), and time T4 (D in FIG. 18) in FIG. It is a figure which shows the bending rigidity control of the insertion part 11 of an insertion state.
  • the flexible tube portion 14 is proceeding in the intestinal tract toward the bent portion 71 of the large intestine 70.
  • the bending stiffness control has not yet started, and the stiffness variable portions 60 provided in the segments 14-1 to 14-5 are all in the stiffness control OFF.
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 provided in the segment 14-3 including at least the base point P13 (stiffness control ON). Thereby, for example, the bending stiffness value near the base point P13 is made smaller than the initial value Ma.
  • the segment 14-3 becomes soft and easily bends in the direction indicated by the arrow A1.
  • the stiffness control unit 117 determines the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-3. Return to original (stiffness control OFF).
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-4 including at least the base point P14 (stiffness control ON). Thereby, for example, the bending stiffness value near the base point P14 is made smaller than the initial value Ma.
  • the segment 14-4 becomes soft and easily bends in the direction indicated by the arrow A1.
  • the stiffness control unit 117 determines the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-4. Return to original (stiffness control OFF).
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-5 including at least the base point P15 (stiffness control ON). Thereby, for example, the bending stiffness value near the base point P15 is made smaller than the initial value Ma.
  • the segment 14-5 becomes soft and easily bends in the direction indicated by the arrow A1.
  • the stiffness control unit 117 sets the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-5. Return to original (stiffness control OFF).
  • the stiffness control unit 117 sequentially lowers the bending stiffness of the corresponding stiffness varying unit 60 where the value of the bending moment at the base point is equal to or greater than the threshold value.
  • the timing determination unit 118 determines to start the bending stiffness control when the bending moment is equal to or greater than the predetermined threshold, and when the bending moment is less than the predetermined threshold. Decide to stop bending stiffness control. Even with such control, it is possible to provide a flexible tube insertion device or an insertion control device in which the bending rigidity of the flexible tube portion 14 is appropriately changed to improve the insertability.
  • FIG. 15 shows an example of the relationship between the time and the bending moment at the point S4 in FIG. 14 on the upper stage, and shows an example of the relationship between the time and the bending moment at the point S5 in FIG.
  • the timing determination unit 118 determines the point S4 as the base point for changing the bending stiffness based on the calculated bending moment at the time TA. Then, when the value of the bending moment M at the base point S4 is equal to or greater than the threshold value Mth, the timing determination unit 118 determines this time TA as a timing for changing the bending rigidity. Then, the rigidity control unit 117 starts bending rigidity control (stiffness control ON).
  • the timing determination unit 118 determines the point S5 as the base point for changing the bending stiffness based on the calculated bending moment at the time TB after the time TA. Then, if the value of the bending moment M at the base point S5 is equal to or greater than the threshold value Mth, the timing determination unit 118 determines this time TB as a timing for changing the bending rigidity. Then, the rigidity control unit 117 starts bending rigidity control (stiffness control ON).
  • the timing determination unit 118 determines the time TC as the timing for changing the bending rigidity if the value of the bending moment M at the base point S4 is less than the threshold Mth at the time TC after the time TB. Then, the rigidity control unit 117 stops the bending rigidity control (stiffness control OFF).
  • the timing determination unit 118 determines the time TD as a timing for changing the bending rigidity. Then, the rigidity control unit 117 stops the bending rigidity control (stiffness control OFF).
  • the timing determination unit 118 controls the control timing so that the bending stiffness control is performed at the plurality of bending stiffness changing positions when the value of the bending moment exceeds the threshold value at the plurality of positions of the flexible tube portion 14. May be determined.
  • the threshold value may be set to the same value or a different value for a plurality of bending stiffness change positions.
  • a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, parts different from those of the second embodiment will be mainly described. The same components as those of the second embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the second embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating a part of the configuration of the endoscope 210 and the control device 100a in the endoscope apparatus according to the third embodiment.
  • the endoscope 210 includes a bending state detection unit 55, an external force detection unit 56, and a stiffness variable unit 60.
  • the bending state detection unit 55 is configured to detect state information for calculating a bending shape (a bending angle, a bending amount, a curvature, a curvature radius, or the like) of the insertion unit 11.
  • the bending state detection unit 55 may be the source coil 52 in the first embodiment. In that case, similarly to the first embodiment, each source coil 52 of the source coil array 53, the antenna 54, the coil control unit 114 and the state calculation unit 115 of the control device 100a constitute the curved shape detection device 51. You can do it.
  • the endoscope 210 has an external force detection unit 56.
  • the external force detection unit 56 may be, for example, a sensor 57 disposed on the outer peripheral surface of the insertion unit 11.
  • the sensor 57 may be various sensors such as a pressure sensor that can detect an external force applied to the outer peripheral surface of the insertion portion 11.
  • the plurality of sensors 57 are arranged at intervals in the axial direction of the flexible tube portion 14, but the sensors 57 are arranged not only on the flexible tube portion 14 but also on the bending portion 13. That is, the sensor 57 can detect an external force applied to the bending portion 13 and the flexible tube portion 14.
  • the sensor 57 is connected to the state calculation unit 115.
  • the external force detection unit 56 detects an external force applied to the bending portion 13 and the flexible tube portion 14, and the detected amount of external force is transmitted to the state calculation unit 115.
  • the external force applied to the bending portion 13 and the flexible tube portion 14 is, for example, a contact pressure received from the intestinal bend when the bending portion 13 and the flexible tube portion 14 contact the intestinal bend.
  • the endoscope apparatus detects information regarding the states of the bending portion 13 and the flexible tube portion 14 of the insertion portion 11 including the bending state detection portion 55 and the external force detection portion 56.
  • a state detection unit 58 that performs
  • the control device 100a includes a state calculation unit 115, a base point determination unit 116, a rigidity control unit 117, and a timing determination unit 118, as in the second embodiment.
  • the light source control unit 111, the image processing unit 112, the display control unit 113, and the coil control unit 114 are not shown, but the control device 100a also includes these units.
  • the flexible tube portion at the contact point is determined by the timing determination unit 118 based on the contact pressure information calculated by the state calculation unit 115 based on the information obtained from the external force detection unit 56 that is the state detection unit 58.
  • the timing for starting the bending stiffness control is determined when the contact pressure applied to 14 is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the timing determination unit 118 determines that the contact pressure applied to the flexible tube unit 14 at the contact point is a predetermined threshold based on the contact pressure information calculated based on the information obtained from the external force detection unit 56 that is a state detection unit.
  • the timing to stop the bending stiffness control when it is less than is determined.
  • the operator can arbitrarily set the threshold.
  • the threshold value may be set to such an extent that the patient does not feel pain based on experience, for example, based on a sense of hands of an experienced operator of endoscopy.
  • the bending moment information is used to determine the base point of the bending stiffness control
  • the contact pressure information is used to determine the timing of the bending stiffness control.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a contact state between the insertion portion 11 and the bent portion 71.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the relationship between time and contact pressure. As shown in FIG. 22, it is assumed that the insertion portion 11 is in contact with the bent portion and receives the contact pressure P. For example, if the contact pressure P is equal to or higher than the threshold Pth at the time TE, the timing determination unit 118 determines the time TE as a timing for changing the bending rigidity. Then, the rigidity control unit 117 starts bending rigidity control (stiffness control ON).
  • the timing determination unit 118 determines time TF as a timing for changing the bending stiffness. Then, the rigidity control unit 117 stops the bending rigidity control (stiffness control OFF).
  • FIG. 24 is a diagram showing a flow of bending rigidity control of the flexible tube portion 14 in the present embodiment.
  • the state detection unit 58 detects state information of the bending unit 13 and the flexible tube unit 14, and the state calculation unit 115 calculates shape information and contact pressure information based on the state information.
  • the base point determination unit 116 calculates a bending moment based on the state information.
  • the base point determination unit 116 determines a base point for changing the bending rigidity of the flexible tube unit 14 based on the calculated bending moment.
  • the base point may be the position of the flexible tube portion 14 where the value of the bending moment is the maximum value or the maximum value where the flexible tube portion 14 is easily bent.
  • step S304 the timing determination unit 118 acquires the contact pressure information calculated by the state calculation unit 115.
  • step S305 the timing determination unit 118 determines whether or not the magnitude of the contact pressure P is greater than or equal to the threshold value Pth.
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 of one or more segments including the base point (stiffness control ON).
  • step S307 the stiffness control unit 117 does not change or restores the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 of one or more segments including the base point (stiffness control OFF). After step S307, the process returns to step S301.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of bending stiffness control of the stiffness varying section 60 provided in each of the segments 14-1 and 14-2 shown in FIG.
  • stiffness control ON those whose bending stiffness is changed by the stiffness control portion 117
  • a solid black color whose bending rigidity is not changed is shown in white.
  • points P21 and P22 shown on the rear end side of each segment are positions considered for changing the bending rigidity of the segments 14-1 and 14-2, respectively.
  • the flexible tube portion 14 is in progress in the intestinal tract toward the bent portion 71 of the large intestine 70.
  • the bending stiffness control has not yet started, and the stiffness variable section 60 provided in each segment 14-1, 14-2 is in the stiffness control OFF.
  • the bending portion 13 on the distal end side of the insertion portion 11 contacts the bending portion 71 and receives an external force, that is, a contact pressure P from the bending portion 71.
  • the contact pressure P is detected by an external force detector 56 not shown here.
  • the contact pressure P exceeds the threshold value Pth, the bending stiffness of the stiffness varying portion 60 provided in the segment 14-2 including the base point P2 on the rear end side of the segment 14-2 is reduced by the stiffness control portion 117. (Rigidity control ON).
  • the segment 14-2 of the flexible tube portion 14 passes through the bent portion 71, and the bent portion 13 and the flexible tube portion 14 are not in contact with the bent portion 71.
  • the segment 14-2 is in contact with the intestinal wall, but is not in contact with the bent portion 71, and the contact pressure P is small. Therefore, the contact pressure P detected by any external force detector 56 does not exceed the threshold value Pth. Therefore, the bending stiffness of the stiffness varying portion 60 provided in the segment 14-2 including the base point P2 on the rear end side of the segment 14-2 has been restored (stiffness control OFF).
  • the bending part 13 and the flexible tube part 14 have not received the contact pressure exceeding the threshold value Pth, the bending rigidity of all the rigidity variable parts 60 is not changed.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of bending stiffness control of the nasal endoscope including the stiffness varying unit 60.
  • the insertion part 11 of the transnasal endoscope is inserted from the outer nostril 80 as shown in the left of FIG.
  • the insertion part 11 is inserted into the pharynx and esophagus through, for example, between the middle turbinate 81 and the lower turbinate 82.
  • the stiffness variable portion 60 provided in the segment 14-1 is all in stiffness control OFF.
  • the curved portion 13 contacts the middle turbinate 81 and receives the contact pressure P.
  • the contact pressure P exceeds the threshold value Pth, the bending stiffness value of the stiffness varying portion 60 provided in the segment 14-1 in the vicinity of the point having the largest bending moment is reduced by the stiffness control portion 117 (stiffness control ON). ).
  • the curved portion 13 passes between the middle turbinate 81 and the lower turbinate 82, and the flexible tube portion 14 on the proximal end side does not contact the middle turbinate.
  • the contact pressure P does not exceed the threshold value Pth. Therefore, the bending stiffness of the stiffness varying portion 60 of the segment 14-1 has been restored (stiffness control OFF). Further, since the bending portion 13 and the flexible tube portion 14 do not receive the contact pressure P exceeding the threshold value Pth, the bending stiffness of all the stiffness variable portions 60 is not changed.
  • FIG. 27 is a timing chart showing an example of bending stiffness control of the stiffness varying portion 60 provided in each of the segments 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5 shown in FIG. is there.
  • FIG. 28 shows the state of the insertion portion 11 in the insertion state corresponding to the times T11 (A in FIG. 28), T12 (B in FIG. 28), T16 (C in FIG. 28), and T18 (D in FIG. 28) in FIG. It is a figure which shows bending rigidity control.
  • a to D of FIG. 28 as in FIG. 18, among the stiffness variable portions 60 provided in the segments 14-1 to 14-5, the one whose bending stiffness is changed (stiffness control ON) is black.
  • FIGS. 28A to 28D similarly to FIG. 18, the points P11, P12, P13, P14, and P15 shown on the rear end side of each segment are the segments 14-1, 14-2, 14-, respectively. It is assumed that the positions are considered for changing the bending rigidity of 3, 14-4 and 14-5.
  • the flexible tube portion 14 is proceeding in the intestinal tract toward the bent portion 71 of the large intestine 70.
  • the bending stiffness control has not yet started, and the stiffness variable portions 60 provided in the segments 14-1 to 14-5 are all in the stiffness control OFF.
  • the stiffness control unit 117 reduces the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-3 including at least the base point P13 (stiffness control ON).
  • the segment 14-3 becomes soft and easily bends in the direction indicated by the arrow A1.
  • the stiffness control unit 117 determines the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-3. Return to original (stiffness control OFF).
  • the insertion portion 11 has the bending portion 13 on the distal end side thereof passing through the bending portion 71, and the segment 14-1 of the flexible tube portion 14 is approaching the bending portion 71.
  • the segment 14-1 of the flexible tube portion 14 is in contact with the bent portion 71, and the contact pressure P at the point on the rear end side of the segment 14-1 is equal to or higher than the threshold value.
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 provided in the segment 14-1 (stiffness control ON).
  • the stiffness control unit 117 determines the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segment 14-1. Return to original (stiffness control OFF).
  • the segment 14-1 of the flexible tube portion 14 passes through the bent portion 71, and the segment 14-2 on the rear end side is approaching the bent portion 71.
  • the segment 14-2 of the flexible tube portion 14 is in contact with the bent portion 71, and the contact pressure at the point P12 on the rear end side of the segment 14-2 is equal to or greater than the threshold value.
  • the bending moment at the point P14 on the rear end side of the segment 14-4 is equal to or greater than the threshold value. Accordingly, the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segments 14-2 and 14-4 (stiffness control ON).
  • the segments 14-2 and 14-4 are soft and easily bent in the directions indicated by the arrows A1 and A2. Thereafter, at time T17, when the contact pressure at the point P12 on the rear end side of the segment 14-2 becomes less than the threshold value, or the bending moment at the point P14 on the rear end side of the segment 14-4 becomes less than the threshold value. At this time, the stiffness control unit 117 restores the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 provided in each of the segments 14-2 and 14-4 (stiffness control OFF).
  • the stiffness control unit 117 changes the bending stiffness of the stiffness varying unit 60 provided in the segments 14-3 and 14-5 (stiffness control ON).
  • the segments 14-3 and 14-5 are soft and easily bent in the directions indicated by the arrows A1 and A2. Thereafter, at time T19, when the contact pressure at the point P13 on the rear end side of the segment 14-3 becomes less than the threshold value, or the bending moment at the point P15 on the rear end side of the segment 14-5 becomes less than the threshold value. At this time, the stiffness control unit 117 restores the bending stiffness of the stiffness variable unit 60 provided in each of the segments 14-3 and 14-5 (stiffness control OFF).
  • the base point determination unit 116 determines the base point for changing the bending stiffness based on the value of the bending moment, further determines the base point for changing the flexural stiffness based on the value of the contact pressure, and the stiffness control unit 117 changes the stiffness.
  • each embodiment of the present invention has been described with reference to the endoscope apparatus 1 provided with the medical endoscope 10, but the present invention is not limited to the endoscope apparatus and is flexible.
  • a flexible tube insertion device having a flexible insertion portion.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, the combined effect can be obtained.
  • the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

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Abstract

可撓管挿入装置（１）は、軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメント（１４－１～１４－５）に区切られた可撓管部（１４）と、可撓管部の曲げ剛性を少なくとも１つのセグメント単位で変更する剛性可変部（６０）と、可撓管部の状態に関する状態情報を検出する状態検出部（５２，５４）と、状態情報に基づいて可撓管部の形状情報を算出する状態算出部（１１５）とを有する。可撓管挿入装置は、さらに、形状情報に基づいて可撓管部が曲がりやすいところを曲げ剛性変更の基点と決定する基点決定部（１１６）と、剛性可変部を介して可撓管部の基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で制御する剛性制御部（１１７）とを有する。基点は、例えば、可撓管部の曲げモーメントが最大となる点である。また、挿入制御装置（１００）は、上述の状態算出部と基点決定部と剛性制御部とを有する。

Description

可撓管挿入装置及び挿入制御装置
　本発明は、被挿入体に挿入される可撓管部を備えた可撓管挿入装置、及び挿入制御装置に関する。
　内視鏡装置などの可撓管挿入装置において、挿入部（可撓管部）の挿入性を向上させるために挿入部の曲げ剛性を部分的に変えることが知られている。
　例えば、特開２００６－２１８２３２号公報には、先端から順に、湾曲部と、第１の可撓管部と、第２の可撓管部とを有する挿入部を備えた内視鏡装置が開示されている。第１の可撓管部は、被挿入体に挿入されてその屈曲部を通過する際に屈曲部から受ける所定の力量により受動的に湾曲される受動湾曲部を構成している。この内視鏡装置では、受動湾曲部が屈曲部を通過する際に湾曲するため屈曲部に負荷がかかりにくく、挿入性が向上する。
　例えば、特開２０１６－７４３４号公報には、挿入部を長手方向において複数のセグメントに分け、セグメントごとの形状を検出し、検出した湾曲形状に応じて各セグメントの曲げ剛性を変化させることで挿入性を向上させた内視鏡装置が開示されている。
　特開２００６－２１８２３２号に開示される内視鏡装置では、第１の可撓管部の曲げ剛性値はその基端側の第２の可撓管部の曲げ剛性値よりも小さい。このため、挿入中、第１の可撓管部は第２の可撓管部よりも先に曲がる。しかしながら、挿入中の挿入部の湾曲形状（例えば曲率）によっては、第１の可撓管部が第２の可撓管部よりも先に積極的に曲がる効果がない。そうすると、屈曲部にかかる力が減少することなく屈曲部が押されてしまう。
　例えば、被挿入体が大腸である場合において、いくつかの腸管屈曲部のうち患者が最も痛みを感じやすいＳ状結腸頂上部（いわゆるＳ－ｔｏｐ）では、挿入部の曲率が大きくなるため受動湾曲部はほとんど曲がらない。そのため、屈曲部において腸管にかかる力は減少せず、腸管が伸展して患者の苦痛を伴う。
　また、特開２０１６－７４３４号公報には、挿入部において曲げ剛性を変化させる位置は、具体的に開示されていない。
　そこで、本発明は、可撓管部の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、及び挿入制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態によれば、可撓管挿入装置は、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た、被挿入体に挿入される可撓管部と、前記可撓管部の先端側で前記可撓管部に連結された湾曲部と、前記可撓管部の曲げ剛性を少なくとも１つのセグメント単位で変更する剛性可変部と、前記可撓管部の状態に関する状態情報を検出する状態検出部と、前記状態情報に基づいて、少なくとも前記可撓管部の形状情報を算出する状態算出部と、前記形状情報に基づいて、前記可撓管部が曲がりやすいところを曲げ剛性変更の基点と決定する基点決定部と、前記剛性可変部を介して前記可撓管部の前記基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で変更させる剛性制御部と、を具備する。
　本発明の他の実施形態によれば、挿入制御装置は、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、被挿入体に挿入される可撓管部の状態に関する状態情報を検出する状態検出部から得られた状態情報に基づいて、少なくとも前記可撓管部の形状情報を算出する状態算出部と、前記形状情報に基づいて、前記可撓管部が曲がりやすいところを曲げ剛性変更の基点と決定する基点決定部と、前記可撓管部の曲げ剛性を少なくとも１つのセグメント単位で変更する剛性可変部を介して前記可撓管部の前記基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で変更させる剛性制御部と、を具備する。
　本発明によれば、可撓管部の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、及び挿入制御装置を提供することができる。
図１は、第１の実施形態における内視鏡装置の一例を概略的に示す図である。 図２は、湾曲形状検出装置を含む内視鏡装置の可撓管部の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態における内視鏡装置の一例を示すブロック図である。 図４は、剛性可変部の一例を概略的に示す図である。 図５は、剛性可変部の電圧－曲げ剛性特性の一例を示す図である。 図６は、挿入部の曲げモーメント算出の概念を示す図である。 図７は、剛体リンクモデルでモデリングした可撓管部の湾曲角度を示す図である。 図８は、挿入部位置と曲げモーメントとの関係の一例を示す図である。 図９は、曲げモーメントの大きさに基づいて決定された曲げ剛性変更の基点位置の一例を示す図である。 図１０は、挿入部位置と曲げモーメントと曲げ剛性との関係の一例を示す図である。 図１１は、第１の実施形態における可撓管部の曲げ剛性制御のフローの一例を示す図である。 図１２は、挿入部位置と曲げモーメントと曲げ剛性との関係の一例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態における内視鏡装置の一例を示すブロック図である。 図１４は、曲げモーメントの大きさに基づいて決定された曲げ剛性変更の基点位置の一例を示す図である。 図１５は、挿入部位置と時間と曲げモーメントとの関係の一例を示す図である。 図１６は、第２の実施形態における可撓管部の曲げ剛性制御のフローの一例を示す図である。 図１７は、曲げ剛性制御のタイミングチャートの一例を示す図である。 図１８は、可撓管部の曲げ剛性制御の一例を示す図である。 図１９は、曲げ剛性変更位置が２つの場合における曲げモーメントと時間との関係の一例を示す図である。 図２０は、第３の実施形態における内視鏡装置の内視鏡及び制御装置の一部を示すブロック図である。 図２１は、外力検出部の一例を概略的に示す図である。 図２２は、挿入部と屈曲部とが接触している状態の一例を示す図である。 図２３は、時間と接触圧との関係の一例を示す図である。 図２４は、第３の実施形態における可撓管部の曲げ剛性制御のフローの一例を示す図である。 図２５は、可撓管部の曲げ剛性制御の一例を示す図である。 図２６は、可撓管部の曲げ剛性制御の一例を示す図である。 図２７は、曲げ剛性制御のタイミングチャートの一例を示す図である。 図２８は、可撓管部の曲げ剛性制御の一例を示す図である。
　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。以下では、本発明の可撓管挿入装置の一例として内視鏡装置を挙げて説明する。
　［第１の実施形態］　
　本発明の第１の実施形態について、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、内視鏡装置１の一例を概略的に示す図である。内視鏡装置１は、内視鏡１０と、光源装置２０と、入力装置３０と、表示装置４０と、制御装置１００とを有している。
　内視鏡１０は、被挿入体に挿入される管状の挿入部１１と、挿入部１１の基端側に設けられた操作部１５とを有している。挿入部１１は、先端側から基端側へと順に、先端硬質部１２と、湾曲部１３と、可撓管部１４とを有している。先端硬質部１２には、不図示の照明光学系、観察光学系、図３に示される撮像素子２５等が内蔵されている。湾曲部１３は、操作部１５の操作により湾曲する部分である。湾曲部１３は、可撓管部１４の先端側で可撓管部１４に連結されている。可撓管部１４は、可撓性を有する細長い管状部分である。操作部１５には、アングルノブ１６が設けられている。術者がアングルノブ１６を操作することにより、湾曲部１３は任意の方向に湾曲する。すなわち、湾曲部１３は、その湾曲形状を能動的に変更可能である。また、操作部１５には、制御装置１００の設定により内視鏡画像の静止・記録、フォーカス切り替えなどの機能が割り当てられる１以上のスイッチ１７が設けられている。
　内視鏡装置１は、状態検出装置５０を有している。本実施形態における状態検出装置５０は、可撓管部１４の状態に関する情報（状態情報）を検出するように構成されている。可撓管部１４の状態とは、例えば可撓管部の湾曲形状である。状態情報は、例えば、可撓管部１４の湾曲形状（湾曲角度、湾曲量、曲率あるいは曲率半径など）を算出するために用いられる情報である。状態検出装置５０の一例として、磁気センサからなる湾曲形状検出装置５１が図２に示される。
　図２は、磁気センサタイプの湾曲形状検出装置５１を含む内視鏡装置１の可撓管部１４の一例を概略的に示す図である。図２では、可撓管部１４は屈曲した被挿入体７０に挿入された状態で示されている。湾曲形状検出装置５１は、可撓管部１４の湾曲状態の検出に用いるための複数のソースコイル５２からなるソースコイルアレイ５３を有している。ソースコイル５２は、磁界を発生する磁界発生素子である。
　ソースコイルアレイ５３において、各ソースコイル５２は、可撓管部１４の長手方向（軸方向）に間隔を空けて配置されている。便宜状、可撓管部１４はその軸方向にとった１以上のセグメント（可撓管部１４を長手方向に均等に区切る仮想的な単位）からなっているとする。すなわち、可撓管部１４は、先端側から基端側へと軸方向に沿って複数のセグメントに区切られているとする。例えば、図２には、先端側から基端側へと軸方向に沿って列状に並んだ５つのセグメント１４－１、１４－２、１４－３、１４－４、１４－５が示され、各セグメントに１つのソースコイル５２が配置されている。なお、ソースコイル５２の配置はこれに限定されるものではなく、一部のセグメントにのみ配置されてもよい。
　湾曲形状検出装置５１は、ソースコイル５２が発生した磁界を検出するためのアンテナ５４を有している。アンテナ５４は、内視鏡１０とは別体であり、内視鏡１０が挿入される被挿入体の周囲に配置されている。アンテナ５４は、制御装置１００に接続されている。
　なお、図２にはソースコイル５２が可撓管部１４に予め組み込まれた形態が示されているが、ソースコイルが内蔵されたプローブが挿入部１１内を長手方向に延びているチャンネル内に挿通された形態であってもよい。
　再び図１を参照すると、光源装置２０は、操作部１５から延びたユニバーサルケーブル１８の先端のケーブルコネクタ１９を介して内視鏡１０に接続されている。ユニバーサルケーブル１８は、上述の照明光学系に接続されたライトガイド、撮像素子２５に接続された伝送ケーブル等を含む。光源装置２０は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの一般的な発光素子を含む。光源装置２０は、前記ライトガイドを介して、先端硬質部１２の照明窓から照射する照明光を供給する。
　図３は、第１の実施形態における内視鏡装置１の一例を示すブロック図である。制御装置１００は、光源制御部１１１と、画像処理部１１２と、表示制御部１１３と、コイル制御部１１４と、状態算出部１１５と、基点決定部１１６と、剛性制御部１１７とを有している。制御装置１００は、図１に示されるように、ケーブルコネクタ１９、ケーブル２１を介して内視鏡１０及び光源装置２０に接続されている。制御装置１００はまた、ケーブル２２を介してアンテナ５４に接続されている。
　制御装置１００の上述の各部は、ＣＰＵなどのプロセッサで構成されてよい。この場合、例えば、プロセッサを各部として機能させるための各種プログラムを不図示の内部メモリあるいは外部メモリに準備しておき、そのプログラムをプロセッサが実行することで、プロセッサが制御装置１００の各部としての機能を実施する。あるいは、制御装置１００の各部は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などを含むハードウエア回路によって構成されてよい。
　制御装置１００の上述の各部、特に、状態算出部１１５、基点決定部１１６及び剛性制御部１１７は、制御装置１００とは別の制御装置に含まれてもよい。例えば、状態算出部１１５、基点決定部１１６及び剛性制御部１１７は、光源制御部１１１や画像処理部１１２を含む内視鏡ビデオ画像プロセッサとは別の制御装置に含まれてよい。あるいは、状態算出部１１５、基点決定部１１６、剛性制御部１１７の各々が別の制御装置に含まれてもよい。すなわち、制御装置１００の上述の各部、特に、状態算出部１１５、基点決定部１１６及び剛性制御部１１７として機能するプロセッサあるいはハードウエア回路は、各部としての機能を実施可能である限り、１つの筐体に含まれてもよいし、複数の筐体に含まれてもよい。
　光源制御部１１１は、光源装置２０の照明光の調光制御などを行う。画像処理部１１２は、内視鏡１０の撮像素子２５で被写体からの光を変換した電気信号をビデオ信号に変換処理する。表示制御部１１３は、表示装置４０の動作を制御する。
　コイル制御部１１４は、ソースコイルアレイ５３の各ソースコイル５２に印加する電圧を出力するコイル出力部を含み、コイル出力部から各ソースコイル５２に印加する電圧を制御する。
　状態算出部１１５は、アンテナ５４が受信した各ソースコイル５２の磁界の検出信号に基づいて各ソースコイル５２の位置座標を算出する。すなわち、状態算出部１１５は、各ソースコイル５２及びアンテナ５４（状態検出部）から取得した状態情報に基づいて、可撓管部１４の湾曲形状情報（形状情報）を算出する。なお、状態算出部１１５は、アンテナ５４から検出信号を受信する受信部を含む。
　基点決定部１１６は、状態算出部１１５が算出した形状情報に基づいて、可撓管部１４の各セグメントに設けられた剛性可変部６０における曲げ剛性変更の基点を決定する。剛性制御部１１７は、後述する剛性可変部６０に印加する電圧を出力する剛性可変出力部を含み、剛性可変出力部から剛性可変部６０に印加する電圧を制御する。
　本実施形態では、ソースコイルアレイ５３の各ソースコイル５２と、アンテナ５４と、制御装置１００のコイル制御部１１４及び状態算出部１１５とが、湾曲形状検出装置５１を構成している。湾曲形状検出装置５１は、内視鏡１０の挿入部１１の挿入を支援するために、状態検出装置５０として、ソースコイルアレイ５３の各ソースコイル５２が発生する磁界をアンテナ５４で受信して可撓管部１４の状態情報を検出し、状態情報に基づいて状態算出部１１５で可撓管部１４の形状情報を算出する。
　なお、状態検出装置５０としての湾曲形状検出装置５１は、これに限定されるものではない。湾曲形状検出装置は、可撓管部１４の湾曲形状（湾曲角度、湾曲量、曲率あるいは曲率半径など）を検出可能なものであればよく、例えば、光ファイバなどの導光部材を伝搬する光量の変化あるいは光学特性の変化を利用したセンシング（ファイバセンサ）、電磁波を利用したセンシング（電磁センサ）、超音波を利用したセンシング（超音波センサ）、歪みを利用したセンシング（歪みセンサ）あるいはＸ線吸収材料を利用したセンシングのいずれか１つ又はこれらの組合せによって構成されることができる。
　次に、剛性可変部６０について説明する。図２に示されるように、可撓管部１４には、少なくとも１つの剛性可変部（剛性可変アクチュエータ）６０を含む剛性可変部アレイ６１が設けられている。各剛性可変部６０は、それが設けられたセグメントを対象として可撓管部１４の曲げ剛性（硬度）をセグメント単位で変更させる。各剛性可変部６０は、それが設けられたセグメントの曲げ剛性を所定の最小曲げ剛性値から最大曲げ剛性値までの範囲内でセグメントごとに変更可能である。
　図４は、剛性可変部６０の一例を概略的に示す図である。剛性可変部６０は、金属線により構成されたコイルパイプ６２と、コイルパイプ６２内に封入された導電性高分子人工筋肉（Electroacive Polymer Artificial Muscle：ＥＰＡＭ）６３と、コイルパイプ６２の両端に設けられた電極６４とを有している。コイルパイプ６２内のＥＰＡＭ６３には、剛性制御部１１７から出力された電圧が電極６４を介して印加される。ＥＰＡＭ６３は電圧を印加することにより伸縮し、その硬度が変化するアクチュエータである。各剛性可変部６０は、コイルパイプ６２の中心軸が可撓管部１４の中心軸に一致するか平行となるようにして可撓管部１４に内蔵されている。各剛性可変部６０のＥＰＡＭ６３は、可撓管部１４を構成する部材（例えばフッ素樹脂）の剛性よりも大きな剛性を有している。
　各剛性可変部６０の電極６４（ＥＰＡＭ６３）には、剛性制御部１１７がその剛性可変出力部から電圧を出力させることにより、電圧が印加される。電圧が印加されると、ＥＰＡＭ６３はコイルパイプ６２の中心軸を中心としてその径を拡張しようとする。しかしながら、ＥＰＡＭ６３はコイルパイプ６２でその周囲を囲まれているため、径の拡張が規制されている。このため、各剛性可変部６０は、図５に示されるように、印加される電圧値が高くなるほど、曲げ剛性値が高くなる。すなわち、剛性可変部６０の硬度を変化させることにより、剛性可変部６０が内蔵された可撓管部１４の曲げ剛性も変化する。
　このように、内視鏡装置１は、剛性制御部１１７がその剛性可変出力部から各剛性可変部６０に電圧を印加させることにより可撓管部１４の曲げ剛性を変更可能な剛性可変機能を備えている。剛性制御部１１７がその剛性可変出力部から各剛性可変部６０に印加する電圧を個別に制御することにより、可撓管部１４の各セグメントの曲げ剛性（硬度）が独立して変更される。すなわち、可撓管部１４のセグメントごとに異なる曲げ剛性値の設定が可能である。
　入力装置３０は、キーボードなどの一般的な入力用機器である。入力装置３０は、ケーブル２３を介して制御装置１００に接続されている。入力装置３０には、内視鏡装置１を動作させるための各種指令などが入力される。入力装置３０は、制御装置１００に設けられた操作パネルあるいは表示画面に表示されたタッチパネルであってもよい。
　表示装置４０は、液晶ディスプレイなどの一般的なモニタである。表示装置４０は、ケーブル２４を介して制御装置１００に接続されている。表示装置４０は、制御装置１００の画像処理部１１２から伝達されたビデオ信号による内視鏡観察画像を表示する。また、表示装置４０は、制御装置１００の状態算出部１１５で算出された各ソースコイル５２の位置座標に基づいて可撓管部１４の状態に関する情報を表示してよい。内視鏡観察画像が表示される表示装置と可撓管部１４の状態に関する情報が表示される表示装置とは、同じであってもよいし別々であってもよい。
　次に、内視鏡装置１の動作について説明する。以下では、一例として、内視鏡１０は大腸内視鏡であり、被挿入体は大腸であるとする。挿入開始時には、可撓管部１４は所定の曲げ剛性初期値（硬さ）を有しており、その硬さは剛性可変部６０の最大曲げ剛性値でないものとする。すなわち、可撓管部１４の各セグメントは、挿入後に挿入開始時よりも軟らかくすることが可能である。
　内視鏡１０の挿入部１１は、術者によって大腸内に（肛門から直腸、結腸へと）挿入される。挿入部１１は、腸管の屈曲形状に追従して湾曲しながら腸管内を進行する。内視鏡１０は、先端硬質部１２の撮像素子２５により腸管内の被写体からの光を電気信号に変換する。そして、電気信号が制御装置１００に伝達される。制御装置１００の画像処理部１１２は、その電気信号を取得して、取得した電気信号をビデオ信号に変換処理する。そして、制御装置１００の表示制御部１１３が、ビデオ信号に基づく内視鏡観察画像を表示装置４０に表示させる。
　挿入中、制御装置１００のコイル制御部１１４が、そのコイル出力部から各ソースコイル５２に電圧を印加させる。これにより、各ソースコイル５２はその周囲に微弱な磁界を発生する。すなわち、各ソースコイル５２からその位置に関する情報が出力される。アンテナ５４は、ソースコイル５２が発生した磁界を検出して、検出信号を状態算出部１１５に出力する。
　状態算出部１１５は、アンテナ５４からの検出信号をその受信部で受信して、これに基づいて可撓管部１４の湾曲形状（湾曲角度、湾曲量、曲率あるいは曲率半径など）を算出する。表示制御部１１３は、算出された湾曲形状の情報（形状情報）に基づいて、それに対応した３次元画像を生成して表示装置４０に表示させてよい。
　基点決定部１１６は、状態算出部１１５が算出した形状情報を取得する。そして、基点決定部１１６は、取得した形状情報に基づいて後述するようにして曲げ剛性変更の基点を決定する。剛性制御部１１７は、決定された基点に基づいて、基点を含む部分における剛性可変部６０の曲げ剛性を変更させる。
　このように、内視鏡装置１では、挿入中の可撓管部１４の状態情報から算出された形状情報に応じて、剛性制御部１１７が剛性可変部６０を駆動させて可撓管部１４の曲げ剛性を変更させる。
　次に、本実施形態における可撓管部１４の各セグメントの曲げ剛性変更の基点について、図６乃至図８を用いて説明する。本実施形態では、基点決定部１１６は、状態算出部１１５から得られた形状情報に基づいて可撓管部１４の曲げモーメントを算出し、算出した曲げモーメントに基づいて可撓管部１４が曲がりやすいところを曲げ剛性変更の基点と決定する。曲げモーメントは可撓管部１４が曲がりに抵抗する力を表すものであり、曲げモーメントの値が小さいところは曲がりにくく、曲げモーメントの値が大きいところは曲がりやすい。すなわち、本実施形態において、可撓管部１４が曲がりやすいところとは、例えば、曲げモーメントの値が極大値、あるいは最大値となる可撓管部１４の位置である。
　図６は、大腸７０への挿入部１１の挿入状態を概略的に示し、可撓管部１４の曲げモーメントの算出の概念を示す図である。挿入部１１が屈曲部７１（例えばＳ状結腸頂上部、いわゆるＳ－ｔｏｐ）との接触点Ｐ１で腸壁から外力Ｆを受けていると仮定する。このとき、図６に示されるように、可撓管部１４の各セグメント１４－ｌ、１４－ｍ、１４－ｎ（図示しないが、各セグメントは剛性可変部６０を含む）にそれぞれ含まれる点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３での曲げモーメントをそれぞれＭ１、Ｍ２、Ｍ３とすると、各曲げモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、　
　Ｍ１＝Ｆ・Ｌ１　
　Ｍ２＝Ｆ・Ｌ２　
　Ｍ３＝Ｆ・Ｌ３　
と表される。ここで、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、図６に示される長さである。
　ところで、曲げモーメントは曲げトルクと同様の概念であり、曲げトルク＝曲げ剛性×湾曲角度で表すことができる。したがって、曲げモーメントＭは、曲げトルクの式で算出可能である。
　図７は、可撓管部１４を剛体リンクでモデリングした図である。図６に示されるセグメント１４－ｌ、１４－ｍ、１４－ｎの点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を図７に示されるようにモデリングすると、上述の曲げトルクの式に関する湾曲角度の一例はθ１、θ２で表される。この湾曲角度は、状態検出装置５０から得られる可撓管部１４の湾曲形状から取得可能である。したがって、基点決定部１１６は、状態算出部１１５から得られた形状情報に基づいて可撓管部１４の曲げモーメントを算出することができる。
　図８は、図６に示される挿入状態における挿入部位置と曲げモーメントとの関係の一例を示す図である。図８の横軸の挿入部位置は、その左側が基端側（手元側）であり、その右側が先端側である。図６に示される点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における曲げモーメントが、それぞれ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３で図８に示される。曲げモーメントは、例えば、点Ｓ３で極大値、ここでは最大値Ｍ３をとる。すなわち、この状態では、可撓管部１４は、点Ｓ３で最も曲がりやすくなっている。したがって、本実施形態では、基点決定部１１６は、曲げモーメントの最も大きいこの点Ｓ３を曲げ剛性変更の基点と決定する。そして、剛性制御部１１７が、可撓管部１４の基点Ｓ３を含む部分の曲げ剛性を低減させるように、その剛性可変出力部から対応する剛性可変部６０に電圧を印加して曲げ剛性を変更させる。このように、本実施形態では、可撓管部１４の状態情報及び形状情報を用いて算出した曲げモーメントが大きいところの曲げ剛性値を減少させる。すなわち、曲がりやすいところがより曲がりやすくなるように基点を含む部分の曲げ剛性値が小さくされる。
　上述の例では、図９に示されるように、基点決定部１１６は、可撓管部１４の点Ｓ３を曲げ剛性変更の基点と決定する。そして、剛性制御部１１７が、その基点Ｓ３を含むセグメント１４－ｎにおける剛性可変部６０の曲げ剛性値を小さくするように、その剛性可変出力部から対応する剛性可変部６０に印加する電圧を制御する。例えば、図１０に示されるように、曲げモーメントの値が点Ｓ３において極大（最大）であるとき、剛性制御部１１７は、基点位置周辺の曲げ剛性値が初期値Ｍａよりも低くなるように、対応する剛性可変部６０に印加する電圧を制御する。これにより、可撓管部１４において基点Ｐ３を含むその周辺が曲がりやすくなる。基点位置周辺の範囲は、術者等が適宜設定可能である。基点位置周辺の範囲は、基点を含むセグメントのみであってもよいし、基点を含むセグメントとこれに隣り合う１又は複数のセグメントであってもよい。
　図１１は、本実施形態における可撓管部１４の曲げ剛性制御のフローの一例を示す図である。ステップＳ１０１において、状態検出装置５０が、可撓管部１４の状態情報を検出し、状態情報に基づいて形状情報を算出する。ステップＳ１０２において、基点決定部１１６が、形状情報に基づいて曲げモーメントを算出する。ステップＳ１０３において、基点決定部１１６が、算出された曲げモーメントに基づいて可撓管部１４の曲げ剛性変更の基点を決定する。決定される曲げ剛性変更の基点は、上述したように、可撓管部１４が曲がりやすいところ、例えば、曲げモーメントの値が極大値、あるいは最大値となる可撓管部１４の位置である。そして、ステップＳ１０４において、剛性制御部１１７が、可撓管部１４の基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を低減させる（剛性制御ＯＮ）。
　ステップＳ１０５において、状態検出装置５０は、可撓管部１４の状態情報を検出し、状態情報に基づいて形状情報を算出する。ステップＳ１０６において、基点決定部１１６が、形状情報に基づいて曲げモーメントを算出する。ステップＳ１０７において、基点決定部１１６が、算出した曲げモーメントに基づいて可撓管部１４の曲げ剛性変更の基点を決定する。そして、ステップＳ１０８において、基点決定部１１６が、現在曲げ剛性を変更している曲げ剛性変更の基点とステップＳ１０７で新たに決定した基点とを比較して基点が変更されたか否かを判断する。
　ステップＳ１０８において基点が変更されたときは（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、剛性制御部１１７は、現在曲げ剛性を変更している曲げ剛性変更の基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻し（剛性制御ＯＦＦ）、ステップＳ１０７で新たに決定した基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を低減させる（剛性制御ＯＮ）。
　一方、ステップＳ１０８において基点が変更されていなかったときは（Ｎｏ）、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、剛性制御部１１７は、剛性制御ＯＮのままとする。ステップＳ１１０では、剛性制御部１１７は、基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性値を維持してもよいし、さらに曲げ剛性値を小さくするようにしてもよい。ステップＳ１０９あるいはステップＳ１１０の後、処理はステップＳ１０５に戻る。
　以上の説明では、剛性制御部１１７は、曲げ剛性制御の基点を含むその前後のセグメントにおける剛性可変部６０の曲げ剛性を低減させて可撓管部１４を曲がりやすくしている（図１０参照）が、例えば、図１２に示されるように、基点Ｓ３を始点としてそれよりも先端側にある所定の範囲のセグメントにおける剛性可変部６０の曲げ剛性を低減させてもよい。すなわち、曲げモーメントの値が点Ｓ３において極大（最大）であるとき、剛性制御部１１７は、基点を含むその先端側の曲げ剛性値が初期値Ｍａよりも低くなるように、対応する剛性可変部６０に印加する電圧を制御してもよい。このような制御によっても、可撓管部１４において基点を含む曲がりやすいところを軟らかくすることができる。
　本実施形態による内視鏡装置１では、挿入部１１が屈曲部７１を通過する際に、可撓管部１４の曲がりやすいところ、すなわち、曲げモーメントの大きいところの曲げ剛性を低減させる。挿入部１１は屈曲部７１において腸管から受ける外力により曲がるが、曲がりやすいところの曲げ剛性値を小さくすることで、挿入部１１が屈曲部７１を押圧しない方向に曲がって、腸管に与える力が減少される。また、これにより、挿入部１１の先端がより推進する。したがって、挿入部１１の挿入性が向上する。すなわち、本実施形態では、可撓管部１４の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、あるいは挿入制御装置を提供することができる。
　特に、被挿入体が大腸である場合において、Ｓ状結腸や横行結腸は腹部内で固定されておらず、容易に動く。このような腸管内に内視鏡装置１の可撓管部１４を挿入した場合、屈曲部７１を通過する際に可撓管部１４が腸壁に沿って曲げられる。このとき、術者が手元側から力を加えて可撓管部１４をさらに押し込むと、可撓管部１４が腸管内で力の伝達方向とは異なる方向に撓みうる。すると、可撓管部先端の推進力が得られず、挿入性が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、曲げモーメントに基づいて可撓管部１４の曲げ剛性を適切に変更させて部分的な曲げ剛性制御を行うことにより、挿入部１１の推進力が低下することなく、挿入を進めることができる。
　また、本実施形態によれば、腸管に加わる力が減少されることで、患者に与える負荷が低減される。例えば、大腸のいくつかの腸管屈曲部のうち患者が最も痛みを感じやすいＳ－ｔｏｐを挿入部が通過する際に腸管の伸展が抑えられる。したがって、患者の苦痛をより軽減可能な可撓管挿入装置、あるいは挿入制御装置を提供することができる。
　［第２の実施形態］　
　本発明の第２の実施形態について、図１３乃至図１９を参照して説明する。以下の説明では、第１の実施形態と異なる部分を主に説明し、第１の実施形態と同様の構成等は第１の実施形態と同様の参照符号を付してその説明を省略する。
　図１３は、第２の実施形態における内視鏡装置１ａの一例を示すブロック図である。内視鏡装置１ａは、内視鏡１０と、光源装置２０と、入力装置３０と、表示装置４０と、制御装置１００ａとを有している。本実施形態では、制御装置１００ａは、第１の実施形態における制御装置１００の各部に加えて、タイミング決定部１１８を含む。タイミング決定部１１８もまた、制御装置１００ａの各部と同様に、ＣＰＵなどのプロセッサ、あるいはＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどによって構成されてよい。タイミング決定部１１８は、剛性制御部１１７が制御対象とする剛性可変部６０の曲げ剛性を変化させるタイミングを決定する。タイミング決定部１１８も、その機能を実施可能である限り、制御装置１００とは別の制御装置に含まれてもよい。
　本実施形態では、基点決定部１１６が、状態算出部１１５が算出した形状情報を取得し、取得した形状情報に基づいて曲げモーメントを算出して曲げ剛性変更の基点を決定する。さらに、タイミング決定部１１８が、状態算出部１１５が算出した形状情報、及び基点決定部１１６が算出した曲げモーメント及び基点決定部１１６が決定した曲げ剛性変更の基点に基づいて、剛性制御部１１７が制御対象とする剛性可変部６０の曲げ剛性を変化させるタイミングを決定する。そして、決定された基点及びタイミングに基づいて、剛性制御部１１７が制御対象とする剛性可変部６０の曲げ剛性を変更させる。特に、タイミング決定部１１８は、基点決定部１１６が決定した基点の曲げモーメントが所定の閾値以上であるときに剛性制御部１１７が曲げ剛性制御を開始するタイミングであると決定し、また、所定の閾値未満であるときに曲げ剛性制御を停止するタイミングであると決定する。閾値は、術者等が任意に設定可能である。閾値は、経験に基づいて、例えば、内視鏡検査の経験豊富な術者の手の感覚に基づいて患者が苦痛を感じない程度に設定されてよい。
　図１４に示される可撓管部１４の異なるセグメントに含まれる点Ｓ４、Ｓ５を含む挿入部位置と時間と曲げモーメントとの関係の一例が図１５に示される。例えば、図１５に示される時刻ＴＡにおいて、基点決定部１１６が、算出した曲げモーメントに基づいて点Ｓ４を曲げ剛性変更の基点と決定する。そして、タイミング決定部１１８は、基点Ｓ４における曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ以上となっていれば、この時刻ＴＡを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を開始する（剛性制御ＯＮ）。また、タイミング決定部１１８は、例えば、剛性制御ＯＮとなった時刻ＴＡ以後の時刻ＴＢにおいて、基点Ｓ４での曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ未満となっていれば、時刻ＴＢを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を停止する（剛性制御ＯＦＦ）。すなわち、ここでは時刻ＴＡから時刻ＴＢまでの時間Ｔｗが、剛性制御部１１７による曲げ剛性制御が行われている時間である。この時間Ｔｗの間、可撓管部１４の基点Ｓ４を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性が低減される。
　図１６は、本実施形態における可撓管部１４の曲げ剛性制御のフローの一例を示す図である。ステップＳ２０１において、状態検出装置５０が、可撓管部１４の状態情報を検出し、状態情報に基づいて形状情報を算出する。ステップＳ２０２において、基点決定部１１６が、形状情報に基づいて曲げモーメントを算出する。ステップＳ２０３において、基点決定部１１６が、算出された曲げモーメントに基づいて可撓管部１４の曲げ剛性変更の基点を決定する。基点は、第１の実施形態と同様に、可撓管部１４が曲がりやすいところ、曲げモーメントの値が極大値、あるいは最大値となる可撓管部１４の位置であってよい。
　そして、ステップＳ２０４において、タイミング決定部１１８が、ステップＳ２０３で決定された基点の曲げモーメントＭの大きさが閾値Ｍｔｈ以上か否かを判断する。曲げモーメントＭの大きさが閾値Ｍｔｈ以上であったときは（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、剛性制御部１１７が、基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を低減させる（剛性制御ＯＮ）。ステップＳ２０５の後、処理はステップＳ２０４に戻る。一方、ステップＳ２０４において、曲げモーメントの大きさＭが閾値Ｍｔｈ未満であったときは（Ｎｏ）、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、剛性制御部１１７は、基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を変更しないか、元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。ステップＳ２０６の後、処理はステップＳ２０１に戻る。
　図１７は、例えば図２に示される各セグメント１４－１、１４－２、１４－３、１４－４、１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性制御の一例を示すタイミングチャートである。図１８は、図１７の時刻Ｔ１（図１８のＡ）、時刻Ｔ２（図１８のＢ）、時刻Ｔ３（図１８のＣ）、時刻Ｔ４（図１８のＤ）に対応した、大腸７０への挿入状態の挿入部１１の曲げ剛性制御を示す図である。図１８のＡからＤでは、各セグメント１４－１～１４－５に設けられた剛性可変部６０のうち、その曲げ剛性が剛性制御部１１７により変更されているもの（剛性制御ＯＮ）が黒塗りで、その曲げ剛性が変更されていないもの（剛性制御ＯＦＦ）が白抜きで示されている。また、図１８のＡからＤでは、各セグメントの後端側に示される点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５が、それぞれ、セグメント１４－１、１４－２、１４－３、１４－４、１４－５の曲げ剛性変更のために考慮される位置であるとする。
　時刻Ｔ１では、図１８のＡに示されるように、可撓管部１４は、大腸７０の屈曲部７１に向かって腸管内を進行中である。このとき、曲げ剛性制御はまだ開始されておらず、各セグメント１４－１～１４－５に設けられた剛性可変部６０は、いずれも剛性制御ＯＦＦとなっている。
　時刻Ｔ２では、図１８のＢに示されるように、挿入部１１の先端側の湾曲部１３が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４では、セグメント１４－３の後端側の点Ｐ１３における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、少なくとも基点Ｐ１３を含むセグメント１４－３に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。これにより、例えば、基点Ｐ１３近傍の曲げ剛性値が初期値Ｍａよりも小さくされる。セグメント１４－３は軟らかくなり、矢印Ａ１で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ３において、セグメント１４－３の後端側の基点Ｐ１３における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、セグメント１４－３に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　時刻Ｔ４では、図１８のＣに示されるように、可撓管部１４のセグメント１４－１が屈曲部７１を通過して、その後端側のセグメント１４－２が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４では、セグメント１４－４の後端側の点Ｐ１４における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、少なくとも基点Ｐ１４を含むセグメント１４－４に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。これにより、例えば、基点Ｐ１４近傍の曲げ剛性値が初期値Ｍａよりも小さくされる。セグメント１４－４は軟らかくなり、矢印Ａ１で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ５において、セグメント１４－４の後端側の点Ｐ１４における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、セグメント１４－４に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　時刻Ｔ６では、図１８のＤに示されるように、可撓管部１４のセグメント１４－２が屈曲部を通過して、その後端側のセグメント１４－３が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４では、セグメント１４－５の後端側の点Ｐ１５における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、少なくとも基点Ｐ１５を含むセグメント１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。これにより、例えば、基点Ｐ１５近傍の曲げ剛性値が初期値Ｍａよりも小さくされる。セグメント１４－５は軟らかくなり、矢印Ａ１で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ７において、セグメント１４－５の後端側の点Ｐ１５における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、セグメント１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　このようなサイクルを繰り返すことにより、剛性制御部１１７は、順次、基点の曲げモーメントの値が閾値以上のところの対応する剛性可変部６０の曲げ剛性を低くさせる。
　このように、本実施形態では、タイミング決定部１１８が、曲げモーメントが所定の閾値以上であるときに曲げ剛性制御を開始することを決定し、また、曲げモーメントが所定の閾値未満であるときに曲げ剛性制御を停止することを決定する。このような制御によっても、可撓管部１４の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、あるいは挿入制御装置を提供することができる。
　なお、図１５では、曲げモーメントの閾値Ｍｔｈを超えているのは点Ｓ４のみであるが、可撓管部１４の複数の位置で曲げモーメントの値がその閾値を超えている場合、曲げ剛性変更位置を複数としてもよい。例えば、図１９には、上段に図１４の点Ｓ４における時間と曲げモーメントとの関係の一例が示され、下段に図１４の点Ｓ５における時間と曲げモーメントとの関係の一例が示される。
　例えば、タイミング決定部１１８が、時刻ＴＡにおいて、基点決定部１１６が、算出した曲げモーメントに基づいて点Ｓ４を曲げ剛性変更の基点と決定する。そして、タイミング決定部１１８は、基点Ｓ４における曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ以上となっていれば、この時刻ＴＡを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を開始する（剛性制御ＯＮ）。
　さらに、タイミング決定部１１８が、時刻ＴＡ以後の時刻ＴＢにおいて、基点決定部１１６が、算出した曲げモーメントに基づいて点Ｓ５を曲げ剛性変更の基点と決定する。そして、タイミング決定部１１８は、基点Ｓ５における曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ以上となっていれば、この時刻ＴＢを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を開始する（剛性制御ＯＮ）。
　タイミング決定部１１８は、時刻ＴＢ以後の時刻ＴＣにおいて、基点Ｓ４での曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ未満となっていれば、時刻ＴＣを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を停止する（剛性制御ＯＦＦ）。
　また、タイミング決定部１１８は、例えば、時刻ＴＣ以後の時刻ＴＤにおいて、基点Ｓ５での曲げモーメントＭの値が閾値Ｍｔｈ未満となっていれば、時刻ＴＤを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を停止する（剛性制御ＯＦＦ）。
　このように、タイミング決定部１１８は、可撓管部１４の複数の位置で曲げモーメントの値がその閾値を超えている場合に複数の曲げ剛性変更位置で曲げ剛性制御が行われるように制御タイミングを決定してよい。なお、複数の曲げ剛性変更位置に対して、閾値は同じ値に設定してもよいし、異なる値としてもよい。
　［第３の実施形態］　
　本発明の第３の実施形態について、図２０乃至図２８を参照して説明する。以下の説明では、第２の実施形態と異なる部分を主に説明し、第２の実施形態と同様の構成等は第２の実施形態と同様の参照符号を付してその説明を省略する。
　図２０は、第３の実施形態の内視鏡装置における内視鏡２１０及び制御装置１００ａの構成の一部を示すブロック図である。内視鏡２１０は、湾曲状態検出部５５と、外力検出部５６と、剛性可変部６０とを有している。湾曲状態検出部５５は、挿入部１１の湾曲形状（湾曲角度、湾曲量、曲率あるいは曲率半径など）を算出するための状態情報を検出するように構成されている。湾曲状態検出部５５は、第１の実施形態におけるソースコイル５２などであってよい。その場合、第１の実施形態と同様に、ソースコイルアレイ５３の各ソースコイル５２と、アンテナ５４と、制御装置１００ａのコイル制御部１１４及び状態算出部１１５とが、湾曲形状検出装置５１を構成してよい。
　本実施形態では、内視鏡２１０は、外力検出部５６を有している。外力検出部５６の一例が図２１に示される。外力検出部５６は、例えば、挿入部１１の外周面に配置されたセンサ５７であってよい。センサ５７は、挿入部１１の外周面に加えられる外力を検出可能な圧力センサなどの各種センサであってよい。図２１では、複数のセンサ５７が可撓管部１４の軸方向に間隔を空けて配置されているが、センサ５７は、可撓管部１４のみならず湾曲部１３にも配置されている。すなわち、センサ５７は、湾曲部１３及び可撓管部１４に加えられる外力を検出可能である。センサ５７は、状態算出部１１５に接続されている。外力検出部５６は、湾曲部１３及び可撓管部１４に加えられる外力を検出し、検出した外力の力量が状態算出部１１５に伝達される。湾曲部１３及び可撓管部１４に加えられる外力は、例えば、湾曲部１３及び可撓管部１４が腸管屈曲部に接触したときに腸管屈曲部から受ける接触圧である。
　このように、第３の実施形態では、内視鏡装置は、湾曲状態検出部５５と外力検出部５６とを含む、挿入部１１の湾曲部１３及び可撓管部１４の状態に関する情報を検出する状態検出部５８を有している。
　制御装置１００ａは、第２の実施形態と同様に、状態算出部１１５と、基点決定部１１６と、剛性制御部１１７と、タイミング決定部１１８とを有している。なお、図面の簡略化のために、光源制御部１１１、画像処理部１１２、表示制御部１１３及びコイル制御部１１４は図示されていないが、この制御装置１００ａもこれら各部を有している。本実施形態では、タイミング決定部１１８が、状態検出部５８である外力検出部５６から得られた情報に基づいて状態算出部１１５が算出した接触圧情報に基づいて、接触点において可撓管部１４にかかる接触圧が所定の閾値以上であるときに曲げ剛性制御を開始するタイミングを決定する。あるいは、タイミング決定部１１８は、状態検出部である外力検出部５６から得られた情報に基づいて算出した接触圧情報に基づいて、接触点において可撓管部１４にかかる接触圧が所定の閾値未満であるときに曲げ剛性制御を停止するタイミングを決定する。閾値は、術者が任意に設定可能である。閾値は、経験に基づいて、例えば、内視鏡検査の経験豊富な術者の手の感覚に基づいて患者が苦痛を感じない程度に設定されてよい。このように、本実施形態では、曲げ剛性制御の基点を決定するために曲げモーメント情報が用いられ、さらに、曲げ剛性制御のタイミングを決定するために接触圧情報が用いられる。
　図２２は、挿入部１１と屈曲部７１との接触状態の一例を示す図である。図２３は、時刻と接触圧との関係の一例を示す図である。図２２に示されるように、挿入部１１が屈曲部に接触して接触圧Ｐを受けているとする。タイミング決定部１１８は、例えば、時刻ＴＥにおいて、接触圧Ｐが閾値Ｐｔｈ以上となっていれば、この時刻ＴＥを曲げ剛性を変更させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を開始する（剛性制御ＯＮ）。また、タイミング決定部１１８は、例えば、時刻ＴＥ以後の時刻ＴＦにおいて、接触圧Ｐが閾値Ｐｔｈ未満となっていれば、時刻ＴＦを曲げ剛性を変化させるタイミングと決定する。そして、剛性制御部１１７が、曲げ剛性制御を停止する（剛性制御ＯＦＦ）。
　図２４は、本実施形態における可撓管部１４の曲げ剛性制御のフローを示す図である。ステップＳ３０１において、状態検出部５８が、湾曲部１３及び可撓管部１４の状態情報を検出し、状態算出部１１５が、状態情報に基づいて形状情報及び接触圧情報を算出する。ステップＳ３０２において、基点決定部１１６が、状態情報に基づいて曲げモーメントを算出する。ステップＳ３０３において、基点決定部１１６が、算出された曲げモーメントに基づいて可撓管部１４の曲げ剛性変更の基点を決定する。基点は、第１の実施形態と同様に、可撓管部１４が曲がりやすいところ、曲げモーメントの値が極大値、あるいは最大値となる可撓管部１４の位置であってよい。
　ステップＳ３０４において、タイミング決定部１１８が、状態算出部１１５が算出した接触圧情報を取得する。そして、ステップＳ３０５において、タイミング決定部１１８が、接触圧Ｐの大きさが閾値Ｐｔｈ以上か否かを判断する。接触圧の大きさが閾値Ｐｔｈ以上であったときは（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６において、剛性制御部１１７が、基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を変更させる（剛性制御ＯＮ）。ステップＳ３０６の後、処理はステップＳ３０５に戻る。一方、接触圧Ｐの大きさが閾値Ｐｔｈ未満であったときは（Ｎｏ）、処理はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、剛性制御部１１７は、基点を含む１又は複数のセグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性を変更しないか、元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。ステップＳ３０７の後、処理はステップＳ３０１に戻る。
　図２５は、例えば図２に示される各セグメント１４－１、１４－２に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性制御の一例を示す図である。図２５では、図１８と同様に、各セグメント１４－１、１４－２に設けられた剛性可変部６０のうち、その曲げ剛性が剛性制御部１１７により変更されているもの（剛性制御ＯＮ）が黒塗りで、その曲げ剛性が変更されていないもの（剛性制御ＯＦＦ）が白抜きで示されている。また、各セグメントの後端側に示される点Ｐ２１、Ｐ２２が、それぞれ、セグメント１４－１、１４－２の曲げ剛性変更のために考慮される位置であるとする。
　図２５左では、可撓管部１４は、大腸７０の屈曲部７１に向かって腸管内を進行中である。このとき、曲げ剛性制御はまだ開始されておらず、各セグメント１４－１、１４－２に設けられた剛性可変部６０は、剛性制御ＯＦＦとなっている。
　図２５中央では、挿入部１１の先端側の湾曲部１３が屈曲部７１に接触して屈曲部７１から外力、すなわち接触圧Ｐを受けている。接触圧Ｐは、ここには図示されない外力検出部５６により検出される。この接触圧Ｐが閾値Ｐｔｈを超えたとき、セグメント１４－２の後端側の基点Ｐ２を含むセグメント１４－２に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が、剛性制御部１１７により小さくされる（剛性制御ＯＮ）。
　図２５右では、可撓管部１４のセグメント１４－２が屈曲部７１を通過しており、湾曲部１３及び可撓管部１４が屈曲部７１に接触していない。セグメント１４－２は、腸壁に接しているものの屈曲部７１には接しておらず、接触圧Ｐは小さい。よって、いずれの外力検出部５６により検出される接触圧Ｐも閾値Ｐｔｈを超えていない。したがって、セグメント１４－２の後端側の基点Ｐ２を含むセグメント１４－２に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性は元に戻されている（剛性制御ＯＦＦ）。ここでは、湾曲部１３及び可撓管部１４が閾値Ｐｔｈを超える接触圧を受けていないので、全ての剛性可変部６０の曲げ剛性が変更されていない。
　本実施形態においても、可撓管部１４の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、あるいは挿入制御装置を提供することができる。
　以上の説明では、経肛門的内視鏡の一例として大腸内視鏡を挙げたが、内視鏡はこれに限定されない。経肛門的に挿入される下部消化管内視鏡のみならず、経口的あるいは経鼻的に挿入される上部消化管内視鏡にも本発明の概念が適用可能である。特に、経鼻内視鏡において第３の実施形態を適用することは有効である。図２６は、剛性可変部６０を備えた経鼻内視鏡の曲げ剛性制御の一例を示す図である。
　経鼻内視鏡の挿入部１１は、図２６左に示されるように、外鼻孔８０から挿入される。挿入部１１は、例えば、中鼻甲介８１と下鼻甲介８２との間を通って咽頭、食道へと挿入される。挿入開始時には、セグメント１４－１に設けられた剛性可変部６０は、いずれも剛性制御ＯＦＦとなっている。
　図２６中央に示されるように、例えば、湾曲部１３が中鼻甲介８１に接触して接触圧Ｐを受ける。この接触圧Ｐが閾値Ｐｔｈを超えたとき、曲げモーメントの最も大きい点近傍のセグメント１４－１に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性値が、剛性制御部１１７により小さくされる（剛性制御ＯＮ）。
　図２６右では、湾曲部１３は、中鼻甲介８１と下鼻甲介８２との間を通過しており、その基端側の可撓管部１４は中鼻甲介に接触していない。このとき、接触圧Ｐは閾値Ｐｔｈを超えていない。したがって、セグメント１４－１の剛性可変部６０の曲げ剛性が元に戻されている（剛性制御ＯＦＦ）。また、湾曲部１３及び可撓管部１４が閾値Ｐｔｈを超える接触圧Ｐを受けていないので、全ての剛性可変部６０の曲げ剛性が変更されていない。
　以上、本発明の各実施形態について説明してきたが、以下に説明するような基点の決定に基づく曲げ剛性制御を行ってもよい。
　図２７は、例えば図２に示される各セグメント１４－１、１４－２、１４－３、１４－４、１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性制御の一例を示すタイミングチャートである。図２８は、図２７の時刻Ｔ１１（図２８のＡ）、Ｔ１２（図２８のＢ）、Ｔ１６（図２８のＣ）、Ｔ１８（図２８のＤ）に対応した、挿入状態の挿入部１１の曲げ剛性制御を示す図である。図２８のＡからＤでは、図１８と同様に、各セグメント１４－１～１４－５に設けられた剛性可変部６０のうち、その曲げ剛性が変更されているもの（剛性制御ＯＮ）が黒塗りで、その曲げ剛性が変更されていないもの（剛性制御ＯＦＦ）が白抜きで示されている。また、図２８のＡからＤでは、図１８と同様に、各セグメントの後端側に示される点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５が、それぞれ、セグメント１４－１、１４－２、１４－３、１４－４、１４－５の曲げ剛性変更のために考慮される位置であるとする。
　時刻Ｔ１１では、図２８のＡに示されるように、可撓管部１４は、大腸７０の屈曲部７１に向かって腸管内を進行中である。このとき、曲げ剛性制御はまだ開始されておらず、各セグメント１４－１～１４－５に設けられた剛性可変部６０は、いずれも剛性制御ＯＦＦとなっている。
　時刻Ｔ１２では、図２８のＢに示されるように、挿入部１１の先端側の湾曲部１３が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４では、セグメント１４－３の後端側の点Ｐ１３における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、少なくとも基点Ｐ１３を含むセグメント１４－３に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が低減される（剛性制御ＯＮ）。セグメント１４－３は軟らかくなり、矢印Ａ１で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ１３において、セグメント１４－３の後端側の基点Ｐ１３における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、セグメント１４－３に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　時刻Ｔ１４では、挿入部１１は、その先端側の湾曲部１３が屈曲部７１を通過して、可撓管部１４のセグメント１４－１が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４のセグメント１４－１が屈曲部７１と接触しており、セグメント１４－１の後端側の点における接触圧Ｐが閾値以上となっている。この場合、剛性制御部１１７により、セグメント１４－１に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。その後、時刻Ｔ１５において、セグメント１４－１の後端側の点における接触圧Ｐが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、セグメント１４－１に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　時刻Ｔ１６では、図２８のＣに示されるように、可撓管部１４のセグメント１４－１が屈曲部７１を通過して、その後端側のセグメント１４－２が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４のセグメント１４－２が屈曲部７１と接触しており、セグメント１４－２の後端側の点Ｐ１２における接触圧が閾値以上となっている。また、セグメント１４－４の後端側の点Ｐ１４における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、セグメント１４－２、１４－４に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。セグメント１４－２、１４－４は軟らかくなり、矢印Ａ１、Ａ２で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ１７において、セグメント１４－２の後端側の点Ｐ１２における接触圧が閾値未満となったとき、あるいは、セグメント１４－４の後端側の点Ｐ１４における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、それぞれ、セグメント１４－２、１４－４に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　時刻Ｔ１８では、図２８のＤに示されるように、挿入部１１は、可撓管部１４のセグメント１４－２が屈曲部７１を通過して、その後端側のセグメント１４－３が屈曲部７１にさしかかっている。このとき、可撓管部１４のセグメント１４－３が屈曲部７１と接触しており、セグメント１４－３の後端側の点Ｐ１３における接触圧Ｐが閾値以上となっている。また、セグメント１４－５の後端側の点Ｐ１５における曲げモーメントが閾値以上となっている。したがって、剛性制御部１１７により、セグメント１４－３、１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される（剛性制御ＯＮ）。セグメント１４－３、１４－５は軟らかくなり、矢印Ａ１、Ａ２で示される方向に撓みやすくなる。その後、時刻Ｔ１９において、セグメント１４－３の後端側の点Ｐ１３における接触圧が閾値未満となったとき、あるいは、セグメント１４－５の後端側の点Ｐ１５における曲げモーメントが閾値未満となったとき、剛性制御部１１７が、それぞれ、セグメント１４－３、１４－５に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を元に戻す（剛性制御ＯＦＦ）。
　このように、基点決定部１１６が曲げモーメントの値に基づいて曲げ剛性変更の基点を決定し、さらに、接触圧の値に基づいて曲げ剛性変更の基点を決定し、剛性制御部１１７が剛性可変部６０を介して可撓管部１４のこれら基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で変更させてもよい。このような制御によっても、挿入部１１に推進力が与えられ、挿入部１１が屈曲部７１を押圧することよる患者の苦痛が低減される。したがって、可撓管部１４の曲げ剛性を適切に変更させて挿入性が向上した可撓管挿入装置、あるいは挿入制御装置を提供することができる。
　ここまで、医療用の内視鏡１０を備えた内視鏡装置１を挙げて本発明の各実施形態を説明してきたが、本発明は内視鏡装置に限定されるものではなく、可撓性の挿入部を有する可撓管挿入装置を含む。
　なお、本願発明は、上記実施形態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種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

Claims (12)

  1. 　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た、被挿入体に挿入される可撓管部と、
    　前記可撓管部の曲げ剛性を少なくとも１つのセグメント単位で変更する剛性可変部と、
    　前記可撓管部の状態に関する状態情報を検出する状態検出部と、
    　前記状態情報に基づいて、少なくとも前記可撓管部の形状情報を算出する状態算出部と、
    　前記形状情報に基づいて、前記可撓管部が曲がりやすいところを検出して曲げ剛性変更の基点とする基点決定部と、
    　前記剛性可変部を介して前記可撓管部の前記基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で変更させる剛性制御部と、
    　を具備する、可撓管挿入装置。
  2. 　前記基点決定部は、前記状態情報に基づいて曲げモーメントを算出し、前記曲げモーメントの極大値の位置を曲げ剛性変更の基点とする、請求項１に記載の可撓管挿入装置。
  3. 　前記剛性制御部は、前記基点を含む基点周辺部分の曲げ剛性の値が初期値よりも低くなるように曲げ剛性を変更させる、請求項１又は２に記載の可撓管挿入装置。
  4. 　前記状態情報に基づいて、曲げ剛性を変更するタイミングを決定するタイミング決定部をさらに具備する、請求項１に記載の可撓管挿入装置。
  5. 　前記タイミング決定部は、前記基点決定部が前記状態情報に基づいて算出した曲げモーメントが所定の閾値以上であるときに前記剛性制御部が曲げ剛性変更を開始することを決定する、請求項４に記載の可撓管挿入装置。
  6. 　前記タイミング決定部は、前記基点決定部が前記状態情報に基づいて算出した曲げモーメントが所定の閾値以下であるときに前記剛性制御部が曲げ剛性変更を停止することを決定する、請求項５に記載の可撓管挿入装置。
  7. 　前記閾値は、任意に設定可能である、請求項５又は６に記載の可撓管挿入装置。
  8. 　前記状態検出部は、前記可撓管部の湾曲形状を測定する湾曲形状検出部を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の可撓管挿入装置。
  9. 　前記可撓管部の先端側で前記可撓管部に連結され、湾曲形状を能動的に変更可能な湾曲部を具備し、
    　前記状態検出部は、前記可撓管部及び前記湾曲部に配置され、前記可撓管部及び前記湾曲部に加わる外力を検出する外力検出部を含み、
    　前記タイミング決定部は、前記外力検出部から得られた情報に基づいて算出した前記可撓管部及び前記湾曲部の接触圧情報に基づいて、前記可撓管部及び前記湾曲部にかかる接触圧が所定の閾値以上であるときに前記剛性制御部が曲げ剛性変更を開始することを決定する、請求項４に記載の可撓管挿入装置。
  10. 　前記タイミング決定部は、前記外力検出部から得られた情報に基づいて算出した前記可撓管部及び前記湾曲部の接触圧情報に基づいて、前記可撓管部及び前記湾曲部にかかる接触圧が所定の閾値以下であるときに前記剛性制御部が曲げ剛性変更を停止することを決定する、請求項９に記載の可撓管挿入装置。
  11. 　前記閾値は、任意に設定可能である、請求項９又は１０に記載の可撓管挿入装置。
  12. 　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、被挿入体に挿入される可撓管部の状態に関する状態情報を検出する状態検出部から得た状態情報に基づいて、少なくとも前記可撓管部の形状情報を算出する状態算出部と、
    　前記形状情報に基づいて、前記可撓管部が曲がりやすいところを検出して曲げ剛性変更の基点とする基点決定部と、
    　前記可撓管部の曲げ剛性を少なくとも１つのセグメント単位で変更する剛性可変部を介して前記可撓管部の前記基点を含む部分の曲げ剛性をセグメント単位で変更させる剛性制御部と、
    　を具備する、挿入制御装置。
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