WO2019239545A1 - 内視鏡システムおよび挿入部の推進方法 - Google Patents
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Abstract
内視鏡システム100は、挿入部11と、第1の能動湾曲部5と、第2の能動湾曲部6と、位置情報取得部21と、第1の制御部231と、第2の制御部232と、第3の制御部233とを備えている。第1の制御部231は、位置情報取得部21の検出結果に基づいて、第1の能動湾曲部5の第1の管状部51の第1の端部51aが中心点CP1から遠ざかるように、第1の能動湾曲部5の第1の駆動部52を制御する。第1の制御部231は、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61の第2の端部61aが中心点CP1に近づくように、第2の能動湾曲部6の第2の駆動部62を制御する。第3の制御部233は、第1の端部51aに対して、第1の湾曲動作において第1の管状部51を湾曲させた方向の力が作用するように、第1の駆動部52を制御する。
Description
本発明は、挿入部の先端を推進させる内視鏡システムおよび挿入部の推進方法に関する。
近年、医療分野および工業用分野において、細長い挿入部を有する内視鏡装置が用いられている。医療分野では、臓器の観察、処置具を用いた治療措置、内視鏡観察下における外科手術等に、内視鏡装置が広く用いられている。
医療分野において用いられる内視鏡装置では、大腸等の屈曲した管腔内への挿入を容易にするために、挿入部の先端側には湾曲部が設けられている。例えば、大腸の検査に内視鏡装置を用いる場合、術者は、肛門から大腸内に挿入された挿入部の先端を、大腸の深部に向かって挿入していく。肛門に近い位置にあるS状結腸では、S状結腸の屈曲形状に合わせて挿入部の可撓管部が変形する。S状結腸と下行結腸との結合部に挿入部の先端が達すると、術者は、湾曲部を屈曲させて、下行結腸に挿入部の先端を挿入する。
ところで、挿入部の先端がS状結腸と下行結腸との結合部よりもわずかに下行結腸側に挿入された状態で、更に挿入部を押し込むと、挿入部がS状結腸の腸壁を押してしまう。そのため、この状態では、挿入部を押し込む操作が、先端側に伝達されにくい。また、S状結腸の腸壁を挿入部が更に押してしまうことを防止するために、挿入部を押し込まずに、挿入部の先端を深部側に進ませることが望ましい。
米国特許第8,641,602B2号明細書には、内視鏡本体の各区画をアクチュエータによって個別に制御することによって、内視鏡本体を前進または後退させたときに、曲線を伝播させて、曲線が空間内に固定されたようにする内視鏡が開示されている。
また、日本国特許公開第2009-195321号公報には、挿入部に設けられたバルーンをS状結腸の腸壁に固定した状態で、挿入部を伸張させて、S状結腸と下行結腸との結合部から挿入部の先端を深部に向けて進める内視鏡装置が開示されている。
米国特許第8,641,602B2号明細書に開示された内視鏡によれば、挿入部を押し込む操作を先端側に伝達することができる。しかしながら、米国特許第8,641,602B2号明細書に開示された内視鏡では、曲線を伝播させるための構造が複雑になってしまうという問題がある。また、米国特許第8,641,602B2号明細書に開示された内視鏡では、挿入部を押し込まずに、挿入部の先端を深部側に進ませることはできない。
これに対し、日本国特許公開第2009-195321号公報に開示された内視鏡装置では、挿入部を伸張させることにより、挿入部を押し込まずに、挿入部の先端を深部に向けて推進させることができる。しかしながら、日本国特許公開第2009-195321号公報に開示された内視鏡装置では、バルーンや伸縮機構に起因して、耐久性が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、簡単な構成で挿入部の先端を深部に向けて推進させることができる内視鏡システムおよび挿入部の推進方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の内視鏡システムは、長手方向の両端に位置する先端および基端を有し、被検体の管腔の入口から深部に向かって、前記先端側から前記管腔内に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第1の端部を有する第1の管状部と、前記第1の管状部を湾曲させる第1の駆動部とを有する第1の能動湾曲部と、前記挿入部において前記第1の管状部よりも前記先端側に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第2の端部を有する第2の管状部と、前記第2の管状部を湾曲させる第2の駆動部とを有する第2の能動湾曲部と、前記管腔における所定の湾曲部の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを示す情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部が、前記中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置することを示す情報を取得した場合に、前記第1の端部が、前記中心軸を近似して得られる円弧を含む仮想の円または前記中心軸を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御する第1の制御部と、前記第1の湾曲動作の実行後に、前記第2の端部が前記中心点に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、前記第2の駆動部を制御する第2の制御部と、前記第2の湾曲動作の実行中に、前記第1の端部に対して、前記第1の湾曲動作において前記第1の管状部を湾曲させた方向の力が作用する動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御する第3の制御部と、を備えている。
また、本発明の一態様の挿入部の推進方法は、長手方向の両端に位置する先端および基端を有し、被検体の管腔の入口から深部に向かって、前記先端側から前記管腔内に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第1の端部を有する第1の管状部と、前記第1の管状部を湾曲させる第1の駆動部とを有する第1の能動湾曲部と、前記挿入部において前記第1の管状部よりも前記先端側に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第2の端部を有する第2の管状部と、前記第2の管状部を湾曲させる第2の駆動部とを有する第2の能動湾曲部と、位置情報取得部と、第1の制御部と、第2の制御部と、第3の制御部と、を備えた内視鏡システムにおける挿入部の推進方法であって、前記位置情報取得部が、前記管腔における所定の湾曲部の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを示す情報を取得するステップと、前記位置情報取得部が、前記中央点よりも前記深部側に前記先端し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置することを示す情報を取得した場合に、前記第1の制御部が、前記第1の端部が、前記中心軸を近似して得られる円弧を含む仮想の円または前記中心軸を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御するステップと、前記第1の湾曲動作の実行後に、前記第2の制御部が、前記第2の端部が前記中心点に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、前記第2の駆動部を制御するステップと、前記第2の湾曲動作の実行中に、前記第3の制御部が、前記第1の端部に対して、前記第1の湾曲動作において前記第1の管状部を湾曲させた方向の力が作用する動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御するステップと、を含んでいる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
[第1の実施の形態]
(内視鏡システムの構成)
始めに、本発明の第1の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。本実施の形態に係わる内視鏡システム100は、医療用の内視鏡システムである。以下、図1および図2を参照して、内視鏡システム100の概略の構成について説明する。図1は、内視鏡システム100の概略の構成を示す説明図である。図1は、内視鏡システム100の構成を示す機能ブロック図である。
(内視鏡システムの構成)
始めに、本発明の第1の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。本実施の形態に係わる内視鏡システム100は、医療用の内視鏡システムである。以下、図1および図2を参照して、内視鏡システム100の概略の構成について説明する。図1は、内視鏡システム100の概略の構成を示す説明図である。図1は、内視鏡システム100の構成を示す機能ブロック図である。
図1に示したように、内視鏡システム100は、内視鏡1と、本体装置2と、表示部3と、牽引装置4とを備えている。内視鏡1は、本体装置2と牽引装置4に接続されている。また、表示部3と牽引装置4は、本体装置2に接続されている。
内視鏡1は、細長い形状を有する挿入部11と、操作部12とを備えている。挿入部11は、長手方向の両端に位置する先端11aおよび基端11bを有し、被検体の管腔の入口から深部に向かって、先端11a側から管腔内に挿入されるものである。挿入部11の先端部には、撮像素子15Aが設けられている。撮像素子15Aは、例えばCCDまたはCMOSによって構成されている。操作部12は、挿入部11の基端11bに連接されている。
内視鏡1には、図示しない照明装置が接続されている。照明装置は、管腔内の被写体に照射される照明光を発生する。この照明光は、内視鏡1に設けられたライトガイドによって伝送され、挿入部11の先端部に設けられた照明窓から被写体に照射される。撮像素子15Aは、被写体の反射光を光電変換して、撮像信号を生成する。なお、照明装置とライトガイドを設ける代わりに、挿入部11の先端部に、LED等の発光素子を設けてもよい。
撮像素子15Aによって生成された撮像信号は、本体装置2に出力される。本体装置2は、ビデオプロセッサとして構成されており、内視鏡1を制御すると共に撮像信号に対して所定の画像処理を行う主制御部20を含んでいる。所定の画像処理としては、例えば、ゲイン調整、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調補正、拡大縮小調整等の画像調整がある。本体装置2は、所定の画像処理が行われた撮像信号を表示部3に出力する。表示部3は、モニタ装置等によって構成されており、本体装置2から出力された撮像画像を画面上に表示する。
また、図2に示したように、内視鏡システム100は、更に、第1の能動湾曲部5と、第2の能動湾曲部6と、第3の能動湾曲部7とを備えている。第1ないし第3の能動湾曲部5~7は、それぞれ、内視鏡1の挿入部11に設けられた管状部と、管状部を湾曲させる駆動部とを有している。本実施の形態では、駆動部は、挿入部11に挿通された複数のワイヤを含んでいる。図1に示した牽引装置4は、複数のワイヤを牽引する牽引部を含んでいる。
また、図2に示したように、内視鏡システム100は、更に、位置情報取得部21と、深部方向情報取得部22と、推進制御部23とを備えている。位置情報取得部21、深部方向情報取得部22および推進制御部23は、それぞれ、図1に示した主制御部20によって制御される。
位置情報取得部21は、管腔内における、挿入部11の先端11aの位置と対応関係を有する情報(以下、第1の位置情報と言う。)と、第2の能動湾曲部6の管状部の位置と対応関係を有する情報(以下、第2の位置情報と言う。)を取得する。深部方向情報取得部は、挿入部11の先端11aの位置を基準とした管腔の深部の方向を示す深部方向情報を取得する。推進制御部23は、挿入部11の先端11aを管腔の深部に向けて推進させるために、第1の位置情報と第2の位置情報と深部方向情報に基づいて、第1ないし第3の能動湾曲部5~7の各々の管状部の形状を制御する。
ここで、図3を参照して、本体装置2のハードウェア構成について説明する。図3は、本体装置2のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図3に示した例では、本体装置2は、プロセッサ2Aと、メモリ2Bと、記憶装置2Cと、入出力部2Dとによって構成されている。
プロセッサ2Aは、主制御部20、位置情報取得部21、深部方向情報取得部22および推進制御部23の少なくとも一部の機能を実行するために用いられる。プロセッサ2Aは、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)によって構成されている。主制御部20、位置情報取得部21、深部方向情報取得部22および推進制御部23の少なくとも一部は、FPGAにおける回路ブロックとして構成されていてもよい。
メモリ2Bは、例えば、RAM等の書き換え可能な揮発性の記憶素子によって構成されている。記憶装置2Cは、例えば、フラッシュメモリまたは磁気ディスク装置等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置によって構成されている。入出力部2Dは、本体装置2と外部との間で信号の送受信を行うために用いられる。
なお、プロセッサ2Aは、中央演算処理装置(以下、CPUと記す。)によって構成されていてもよい。この場合、主制御部20、位置情報取得部21、深部方向情報取得部22および推進制御部23の少なくとも一部の機能は、CPUが記憶装置2Cまたは図示しない他の記憶装置からプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
また、本体装置2のハードウェア構成は、図3に示した例に限られない。例えば、主制御部20、位置情報取得部21、深部方向情報取得部22および推進制御部23の各々は、別個の電子回路として構成されていてもよい。
(能動湾曲部の構成)
次に、図4を参照して、第1ないし第3の能動湾曲部5~7の構成について説明する。図4は、第1ないし第3の能動湾曲部5~7と推進制御部23の構成を示す機能ブロック図である。
次に、図4を参照して、第1ないし第3の能動湾曲部5~7の構成について説明する。図4は、第1ないし第3の能動湾曲部5~7と推進制御部23の構成を示す機能ブロック図である。
第1の能動湾曲部5は、挿入部11に設けられた第1の管状部51と、第1の管状部51を湾曲させる第1の駆動部52とを有している。第1の管状部51は、可撓性を有すると共に、挿入部11の先端11a側に位置する第1の端部51aを有している。
第2の能動湾曲部6は、挿入部11において第1の管状部51よりも先端11a側に設けられた第2の管状部61と、第2の管状部61を湾曲させる第2の駆動部62とを有している。第2の管状部61は、第1の管状部51の第1の端部51aに連結されていてもよいし、第1の管状部51に対して所定の間隔をあけて配置されていてもよい。また、第2の管状部61は、可撓性を有すると共に、挿入部11の先端11a側に位置する第2の端部61aを有している。
第3の能動湾曲部7は、挿入部11において第2の管状部61よりも先端11a側に設けられた第3の管状部71と、第3の管状部71を湾曲させる第3の駆動部72とを有している。第3の管状部71は、第2の管状部61の第2の端部61aに連結されていてもよいし、第2の管状部61に対して所定の間隔をあけて配置されていてもよい。後者の場合、第2の管状部61と第3の管状部71との間に可撓性を有する可撓管部が設けられていてもよい。また、第3の管状部71は、可撓性を有すると共に、挿入部11の先端11a側に位置する第3の端部71aを有している。第3の端部71aは、挿入部11の先端11aから離れた位置にある。
なお、挿入部11は、第1の管状部51よりも先端11a側に設けられた先端部111と、第1の管状部51よりも基端11b側(図1参照)に設けられた可撓管部112とを有している。先端部111は、挿入部11の先端11aを含み、硬質な部材によって構成されている。可撓管部112は、可撓性を有している。
本実施の形態では、第1ないし第3の駆動部52,62,72は、それぞれ、挿入部11に挿通された複数のワイヤを含んでいる。ここで、図5を参照して、第2の駆動部62の構成について詳しく説明する。以下、第2の駆動部62の複数のワイヤを、符号62Aで表す。図5には、複数のワイヤ62Aのうち、2本のワイヤ62Aを示している。第2の駆動部62は、複数のワイヤ62Aとして、2本以上(例えば4本)のワイヤ62Aを含んでいる。
第2の駆動部62は、複数のワイヤ62Aの他に、第2の管状部61内に設けられた複数の湾曲駒62Bを含んでいる。複数の湾曲駒62Bは、第2の管状部61の長手方向に連結されている。隣接する2つの湾曲駒62Bは、連結部材62Cによって回動可能に連結されている。
第2の駆動部62は、更に、牽引装置4に設けられた牽引部42を含んでいる。牽引部42は、複数のワイヤ62Aの各々を牽引するためのモータによって構成されている。複数のワイヤ62Aの各々の一端部は、挿入部11の長手方向において先端11aに最も近い位置にある湾曲駒62Bに固定されている。複数のワイヤ62Aの各々の他端部は、牽引部42のモータに固定されている。
次に、図6を参照して、第2の駆動部62の動作について説明する。本実施の形態では、第2の駆動部62の牽引部42が、複数のワイヤ62Aのうちの任意のワイヤ62Aを牽引することによって、第2の管状部61が湾曲する。図6には、図6における左側のワイヤ62Aを牽引し、図6における右側のワイヤ62Aを弛緩させて、第2の管状部61を湾曲させた例を示している。第2の管状部61の湾曲の方向と大きさは、複数のワイヤ62Aの各々の牽引量によって制御することができる。
第1の駆動部52と第3の駆動部72の各々の構成および動作は、図5および図6を参照して説明した第2の駆動部62の構成および動作と同様である。すなわち、第1の駆動部52は、複数のワイヤと、第1の管状部51内に設けられた複数の湾曲駒と、牽引装置4に設けられた牽引部とを含んでいる。本実施の形態では、第1の駆動部52の牽引部が、複数のワイヤのうちの任意のワイヤを牽引することによって、第1の管状部51が湾曲する。以下、第1の駆動部52の複数のワイヤを符号52Aで表し、第1の駆動部52の牽引部を符号41で表す。
また、第3の駆動部72は、複数のワイヤと、第3の管状部71内に設けられた複数の湾曲駒と、牽引装置4に設けられた牽引部とを含んでいる。本実施の形態では、第3の駆動部72の牽引部が、複数のワイヤのうちの任意のワイヤを牽引することによって、第3の管状部71が湾曲する。以下、第3の駆動部72の複数のワイヤを符号72Aで表し、第3の駆動部72の牽引部を符号43で表す。
(推進制御部の構成)
次に、図4を参照して、推進制御部23の構成について説明する。推進制御部23は、第1の制御部231と、第2の制御部232と、第3の制御部233と、第4の制御部234とを含んでいる。第1の制御部231と第3の制御部233は、それぞれ、第1の駆動部52を制御する。本実施の形態では、第1の制御部231と第3の制御部233は、それぞれ、第1の駆動部52の牽引部41を制御することによって、第1の駆動部52の複数のワイヤ52Aの牽引量を制御し、これにより、第1の管状部51の形状を制御する。
次に、図4を参照して、推進制御部23の構成について説明する。推進制御部23は、第1の制御部231と、第2の制御部232と、第3の制御部233と、第4の制御部234とを含んでいる。第1の制御部231と第3の制御部233は、それぞれ、第1の駆動部52を制御する。本実施の形態では、第1の制御部231と第3の制御部233は、それぞれ、第1の駆動部52の牽引部41を制御することによって、第1の駆動部52の複数のワイヤ52Aの牽引量を制御し、これにより、第1の管状部51の形状を制御する。
第2の制御部232は、第2の駆動部62を制御する。本実施の形態では、第2の制御部232は、第2の駆動部62の牽引部42を制御することによって、第2の駆動部62の複数のワイヤ62Aの牽引量を制御し、これにより、第2の管状部61の形状を制御する。
第4の制御部234は、第3の駆動部72を制御する。本実施の形態では、第4の制御部234は、第3の駆動部72の牽引部43を制御することによって、第3の駆動部72の複数のワイヤ72Aの牽引量を制御し、これにより、第3の管状部71の形状を制御する。
(位置情報取得部の構成)
次に、図7を参照して、位置情報取得部21の構成について説明する。図7は、位置情報取得部21の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、位置情報取得部21は、撮像部15と、記録部24と、先端位置判断部25とを有している。撮像部15は、撮像素子15A(図1参照)を含み、被検体の管腔内の被写体の画像として、撮像素子15Aが生成した撮像信号を取得する。撮像素子15Aを含む撮像部15の少なくとも一部は、内視鏡1に設けられている。
次に、図7を参照して、位置情報取得部21の構成について説明する。図7は、位置情報取得部21の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、位置情報取得部21は、撮像部15と、記録部24と、先端位置判断部25とを有している。撮像部15は、撮像素子15A(図1参照)を含み、被検体の管腔内の被写体の画像として、撮像素子15Aが生成した撮像信号を取得する。撮像素子15Aを含む撮像部15の少なくとも一部は、内視鏡1に設けられている。
記録部24は、例えば、図3に示したメモリ2Bおよび記憶装置2Cのうちの少なくとも1つによって構成されており、撮像部15によって取得された画像を記録する。なお、記録部24は、撮像素子15Aが生成した撮像信号を上記画像として記録してもよいし、本体装置2の主制御部20によって所定の画像処理が行われた撮像信号を上記画像として記録してもよい。
先端位置判断部25は、記録部24に記録された複数の画像を読み出すと共に、複数の画像の変化の履歴に基づいて、挿入部11の先端11aの位置を判断する。具体的には、例えば、先端位置判断部25は、画像マッチング等によって、画像から挿入部11の先端11aの位置を推定すると共に、推定した挿入部11の先端11aの位置の変化の履歴から、挿入部11の先端11aの現在位置を判断する。
位置情報取得部21は、更に、形状センサ26と、湾曲部位置判断部27とを有している。形状センサ26は、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61の形状を検出する。湾曲部位置判断部27は、形状センサ26の検出結果、すなわち第2の管状部61の形状に基づいて、第2の管状部61の第2の端部61aの位置を判断する。
本実施の形態では、形状センサ26は、牽引量検出部26Aと形状算出部26Bとを含んでいる。牽引量検出部26Aは、第2の能動湾曲部6の第2の駆動部62の複数のワイヤ62A(図5参照)の各々の牽引量を検出する。ワイヤ62Aの牽引量は、例えば、第2の駆動部62の牽引部42を構成するモータの回転角および回転数を検出することによって検出される。
形状算出部26Bは、牽引量検出部26Aが検出した複数のワイヤ62Aの各々の牽引量に基づいて、第2の管状部61の形状すなわち第2の管状部61の湾曲の方向と大きさを算出すると共に、第2の管状部61の曲率を算出する。
なお、形状センサ26は、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61に加えて、第1の能動湾曲部5の第1の管状部51の形状と、第3の能動湾曲部7の第3の管状部71の形状を検出することができるように構成されていてもよい。具体的には、例えば、牽引量検出部26Aは、第1の能動湾曲部5の第1の駆動部52の複数のワイヤ52Aの各々の牽引量と、第3の能動湾曲部7の第3の駆動部72の複数のワイヤ72Aの各々の牽引量を検出してもよい。形状算出部26Bは、複数のワイヤ52Aの各々の牽引量に基づいて、第2の管状部61の形状と曲率を算出すると共に、複数のワイヤ72Aの各々の牽引量に基づいて、第3の管状部71の形状と曲率を算出してもよい。
(深部方向情報取得部の構成)
次に、図8を参照して、深部方向情報取得部22の構成について説明する。図8は、深部方向情報取得部22の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、深部方向情報取得部22は、撮像部15と、深部方向判断部28とを有している。なお、図7に示したように、撮像部15は、位置情報取得部21の構成要素でもある。
次に、図8を参照して、深部方向情報取得部22の構成について説明する。図8は、深部方向情報取得部22の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、深部方向情報取得部22は、撮像部15と、深部方向判断部28とを有している。なお、図7に示したように、撮像部15は、位置情報取得部21の構成要素でもある。
深部方向情報取得部22は、撮像部15によって取得された画像に基づいて、挿入部11の先端11aの位置を基準とした管腔の深部の方向を判断する。具体的には、例えば、深部方向情報取得部22は、上記の画像を解析することによって、挿入部11の先端11aの向きを推定し、推定した挿入部11の先端11aの向きに基づいて、管腔の深部の方向を判断する。
(推進動作の第1の例)
次に、本実施の形態における挿入部11の推進動作について説明する。ここでは、被検体の管腔が、大腸の腸管である場合を例にとって説明する。
次に、本実施の形態における挿入部11の推進動作について説明する。ここでは、被検体の管腔が、大腸の腸管である場合を例にとって説明する。
始めに、図9ないし図12を参照して、挿入部11の推進動作の第1の例について説明する。第1の例は、S状結腸と下行結腸との結合部に形成された湾曲部位の近傍の部分において挿入部11の先端11aを推進させる例である。
図9は、推進動作の第1の例における一ステップを示す説明図である。第1の例では、術者は、被検体の肛門から大腸200内に挿入部11を挿入して、挿入部11の先端11aを、S状結腸202と下行結腸204との結合部に形成された湾曲部位203の近傍の部分まで進める。このとき、第1の能動湾曲部5の第1の管状部51、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61および第3の能動湾曲部7の第3の管状部71と、前述の可撓管部112は、それぞれ、大腸200の形状に合わせて湾曲される。第1ないし第3の管状部51,61,71は、それぞれ、術者の操作によってまたは自動的に湾曲する。
ここで、図9に示したように、湾曲部位203の中心軸CA1と、中心軸CA1において長手方向の中央に位置する中央点MP1を想定する。術者は、図9に示したように、挿入部11の先端11aを、中央点MP1よりも大腸200の深部側の位置まで進める。
なお、第1ないし第3の管状部51,61,71の各々の長さは、図9に示した状態において、第1の管状部51がS状結腸頂上部201の前後に位置し、且つ第2の管状部61の全体がS状結腸頂上部201と湾曲部位203の間に位置するような長さであることが好ましい。以下の説明では、第1ないし第3の管状部51,61,71の各々の長さは、上記の好ましい長さになっているものとする。
図10は、次のステップを示す。このステップでは、まず、位置情報取得部21(図2参照)が、湾曲部位203に対する挿入部11の先端11aの位置と対応関係を有する情報である第1の位置情報と、湾曲部位203に対する第2の管状部61の第2の端部61aの位置と対応関係を有する情報である第2の位置情報とを取得する。
本実施の形態では、第1の位置情報は、先端位置判断部25(図7参照)によって判断された挿入部11の先端11aの現在位置である。先端位置判断部25は、記録部24に記録された画像の変化の履歴に基づいて、中央点MP1よりも大腸200の深部側に挿入部11の先端11aが位置するか否かを判断する。
また、第2の位置情報は、湾曲部位置判断部27(図7参照)によって判断された第2の管状部61の第2の端部61aの位置である。本実施の形態では、第2の管状部61の第2の端部61aの位置は、第2の管状部61の曲率に基づいて判断される。具体的には、例えば、第2の管状部61の曲率が所定の閾値以下の場合、すなわち第2の管状部61の形状が直線に近い形状である場合、湾曲部位置判断部27は、第2の管状部61の第2の端部61aが、中央点MP1よりも肛門側に位置すると判断する。
図10に示した状態では、位置情報取得部21は、中央点MP1よりも大腸200の深部側に挿入部11の先端11aが位置することを示す第1の位置情報と、中央点MP1よりも肛門側に第2の管状部61の第2の端部61aが位置することを示す第2の位置情報とを取得する。
ここで、図10に示したように、湾曲部位203の中心軸CA1を近似して得られる円弧を含む仮想の円または中心軸CA1を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点CP1を想定する。位置情報取得部21が上記の第1の位置情報と第2の位置情報を取得した場合、推進制御部23の第1の制御部231は、第1の管状部51の第1の端部51aが、中心点CP1から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、第1の駆動部52を制御する(図4参照)。図10において、符号F1を付した矢印は、第1の湾曲動作において第1の管状部51の長手方向の両端に作用する力を示している。図9および図10から理解されるように、力F1によって、第1の管状部51が湾曲する。
第1の管状部51は、湾曲することによって、大腸200の一部を支持する。図10に示した例では、第1の管状部51は、S状結腸頂上部201を支持している。なお、第1の管状部51が支持する大腸200の一部は、S状結腸頂上部201に限られない。また、第1の管状部51の湾曲量は、大腸200に大きな負担を与えないような大きさであることが好ましい。また、第1の管状部51が湾曲することによって、後述する第2の湾曲動作において第2の管状部61が湾曲するためのスペースが確保される。
図11は、次のステップを示す。このステップでは、推進制御部23の第2の制御部232は、第1の湾曲動作の実行後に、第2の管状部61の第2の端部61aが中心点CP1に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、第2の駆動部62を制御する(図4参照)。また、推進制御部23の第3の制御部233は、第2の湾曲動作の実行中に、第1の管状部51の第1の端部51aに対して、第1の湾曲動作において第1の管状部51を湾曲させた方向の力が作用する動作(以下、支持動作と言う。)が実行されるように、第1の駆動部52を制御する(図4参照)。図11において、符号F1を付した矢印は、第1の管状部51の長手方向の両端に作用する力を示し、符号F2を付した矢印は、第2の管状部61の長手方向の両端に作用する力を示している。
図11に示した状態では、第1の管状部51が大腸200の一部を支持した状態が維持される。この状態で、第2の管状部61が湾曲することにより、第2の管状部61の第2の端部61aが中央点MP1を超えて大腸200の深部側に進み、その結果、挿入部11の先端11aが大腸200の深部側に進む。図11において、符号F3を付した矢印は、第2の管状部61が湾曲することによって挿入部11の先端11aに作用する力を示している。
図12は、次のステップを示す。このステップでは、図11に示したステップから、第2の管状部61の湾曲量を更に大きくしている。これにより、挿入部11の先端11aが、更に、大腸200の深部側に進む。なお、大腸200に大きな負担を与えることを防止するために、第2の制御部232は、第2の駆動部62によって第2の管状部61に作用する力の大きさが所定の閾値以下になるように、第2の駆動部62を制御する。第2の管状部61に作用する力の大きさは、例えば、複数のワイヤ62Aを牽引する力の大きさによって制御される。
図12に示したステップが完了することにより、挿入部11の推進動作が完了する。挿入部11の推進動作の完了後、術者は、挿入部11を押し込んで、挿入部11の先端11aを大腸200の深部側に進ませる。
(推進動作の第2の例)
次に、図13ないし図16を参照して、挿入部11の推進動作の第2の例について説明する。第2の例は、横行結腸に形成された湾曲部位の近傍の部分において挿入部11の先端11aを推進させる例である。
次に、図13ないし図16を参照して、挿入部11の推進動作の第2の例について説明する。第2の例は、横行結腸に形成された湾曲部位の近傍の部分において挿入部11の先端11aを推進させる例である。
図13は、推進動作の第2の例における一ステップを示す説明図である。第2の例では、術者は、挿入部11の先端11aを、横行結腸206に形成された湾曲部位207の近傍の部分まで進める。このとき、第1の能動湾曲部5の第1の管状部51、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61および第3の能動湾曲部7の第3の管状部71と、前述の可撓管部112は、それぞれ、大腸200の形状に合わせて湾曲される。第1ないし第3の管状部51,61,71は、それぞれ、術者の操作によってまたは自動的に湾曲する。
ここで、図13に示したように、湾曲部位207の中心軸CA2と、中心軸CA2において長手方向の中央に位置する中央点MP2を想定する。図13に示したステップでは、術者は、挿入部11の先端11aを、中央点MP2よりも大腸200の深部側の位置まで進める。
なお、第1ないし第3の管状部51,61,71の各々の長さは、図13に示した状態において、第1の管状部51が下行結腸204と横行結腸206との結合部205の前後に位置し、且つ第2の管状部61の全体が結合部205と湾曲部位207の間に位置するような長さであることが好ましい。以下の説明では、第1ないし第3の管状部51,61,71の各々の長さは、上記の好ましい長さになっているものとする。なお、第1ないし第3の管状部51,61,71は、上記の好ましい長さの要件と、図9を参照して説明した好ましい長さの要件を、同時に満足していてもよい。
図14は、次のステップを示す。このステップでは、まず、位置情報取得部21(図2参照)が、第1の例の図10に示したステップと同様に、第1の位置情報と第2の位置情報を取得する。なお、第1の例と同様に、第2の管状部61の第2の端部61aの位置は、第2の管状部61の曲率に基づいて判断される。具体的には、例えば、第2の管状部61の曲率が所定の閾値以下の場合、湾曲部位置判断部27は、第2の管状部61の第2の端部61aが、中央点MP2よりも肛門側に位置すると判断する。
図14に示した状態では、位置情報取得部21は、中央点MP2よりも大腸200の深部側に挿入部11の先端11aが位置することを示す第1の位置情報と、中央点MP2よりも肛門側に第2の管状部61の第2の端部61aが位置することを示す第2の位置情報とを取得する。
ここで、図14に示したように、湾曲部位207の中心軸CA2を近似して得られる円弧を含む仮想の円または中心軸CA2を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点CP2を想定する。位置情報取得部21が上記の第1の位置情報と第2の位置情報を取得した場合、推進制御部23の第1の制御部231は、第1の管状部51の第1の端部51aが、中心点CP2から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、第1の駆動部52を制御する(図4参照)。図14において、符号F1を付した矢印は、第1の湾曲動作において第1の管状部51の長手方向の両端に作用する力を示している。
第1の管状部51は、湾曲することによって、大腸200の一部を支持する。図14に示した例では、第1の管状部51は、結合部205を支持している。また、第1の管状部51が湾曲することによって、後述する第2の湾曲動作において第2の管状部61が湾曲するためのスペースが確保される。
図15は、次のステップを示す。このステップでは、推進制御部23の第2の制御部232は、第1の湾曲動作の実行後に、第2の管状部61の第2の端部61aが中心点CP2に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、第2の駆動部62を制御する(図4参照)。また、推進制御部23の第3の制御部233は、第2の湾曲動作の実行中に、第1の管状部51の第1の端部51aに対して、第1の湾曲動作において第1の管状部51を湾曲させた方向の力が作用する支持動作が実行されるように、第1の駆動部52を制御する(図4参照)。図15において、符号F1を付した矢印は、第1の管状部51の長手方向の両端に作用する力を示し、符号F2を付した矢印は、第2の管状部61の長手方向の両端に作用する力を示している。
図15に示した状態では、第1の管状部51が大腸200の一部を支持した状態が維持される。この状態で、第2の管状部61が湾曲することにより、第2の管状部61の第2の端部61aが中央点MP2を超えて大腸200の深部側に進み、その結果、挿入部11の先端11aが大腸200の深部側に進む。
なお、第2の例では、図15に示したステップから、第3の管状部71を湾曲させる動作が実行される。以下、この動作について説明する。
図15に示したステップでは、深部方向情報取得部22は、挿入部11の先端11aの位置を基準とした大腸200の深部の方向を示す深部方向情報を取得する。
図16は、次のステップを示す。このステップでは、推進制御部23の第4の制御部234は、深部方向情報に基づいて、挿入部11の先端11aが大腸200の深部に向くように、第3の駆動部72を制御する(図4参照)。
(挿入部の推進方法)
次に、図17を参照して、本実施の形態に係わる挿入部の推進方法について簡単に説明する。図17は、本実施の形態に係わる挿入部の推進方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる挿入部の推進方法は、図17に示したステップS11,S12,S13,S14を含んでいる。
次に、図17を参照して、本実施の形態に係わる挿入部の推進方法について簡単に説明する。図17は、本実施の形態に係わる挿入部の推進方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる挿入部の推進方法は、図17に示したステップS11,S12,S13,S14を含んでいる。
ステップS11では、位置情報取得部21が、被検体の管腔(大腸200)における所定の湾曲部(湾曲部位203または207)に対する挿入部11の先端11aの位置と対応関係を有する情報である第1の位置情報と、湾曲部に対する第2の管状部61の第2の端部61aの位置と対応関係を有する情報である第2の位置情報とを取得する。
ステップS12は、ステップS11において、位置情報取得部21が、湾曲部の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点(中央点MP1またはMP2)よりも管腔の深部側に挿入部11の先端11aが位置することを示す第1の位置情報と、前記中央点よりも管腔の入口側(肛門側)に第2の管状部61の第2の端部61aが位置することを示す第2の位置情報を取得した場合に実行される。ステップS12では、推進制御部23の第1の制御部231が、第1の管状部51の第1の端部51aが、前記中心軸を近似して得られる円弧を含む仮想の円または前記中心軸を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点(中心点CP1またはCP2)から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、第1の駆動部52を制御する。
ステップS13は、ステップS12の第1の湾曲動作の実行後に実行される。ステップS13では、推進制御部23の第2の制御部232が、第2の管状部61の第2の端部61aが前記中心点に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、第2の駆動部62を制御する。
ステップS14は、ステップS13の第2の湾曲動作の実行中に実行される。ステップS14では、推進制御部23の第3の制御部233が、第1の管状部51の第1の端部51aに対して、第1の湾曲動作において第1の管状部51を湾曲させた方向の力が作用する支持動作が実行されるように、第1の駆動部52を制御する。
(作用および効果)
次に、本実施の形態に係わる内視鏡システム100および挿入部の挿入方法の作用および効果について説明する。本実施の形態では、推進制御部23の第1ないし第3の制御部231~233によって、第1の管状部51と第2の管状部61の形状を制御することによって、挿入部11の先端11aを管腔の深部に向けて推進させることができる。本実施の形態では、挿入部11の先端11aを推進させるために、日本国特許公開第2009-195321号公報に開示された内視鏡装置のように、バルーンや伸縮機構を設ける必要はない。以上のことから、本実施の形態によれば、簡単な構成で、挿入部11の先端11aを管腔の深部に向けて推進させることができる。
次に、本実施の形態に係わる内視鏡システム100および挿入部の挿入方法の作用および効果について説明する。本実施の形態では、推進制御部23の第1ないし第3の制御部231~233によって、第1の管状部51と第2の管状部61の形状を制御することによって、挿入部11の先端11aを管腔の深部に向けて推進させることができる。本実施の形態では、挿入部11の先端11aを推進させるために、日本国特許公開第2009-195321号公報に開示された内視鏡装置のように、バルーンや伸縮機構を設ける必要はない。以上のことから、本実施の形態によれば、簡単な構成で、挿入部11の先端11aを管腔の深部に向けて推進させることができる。
また、本実施の形態では、位置情報取得部21は、被検体の管腔(大腸200)における所定の湾曲部(湾曲部位203または207)の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点(MP1またはMP2)よりも管腔の深部側に挿入部11の先端11aが位置し且つ中央点よりも管腔の入口側に第2の管状部61の第2の端部61aが位置するか否かを示す情報であって、第1の湾曲動作を実行するか否かを判断する情報(以下、実行可否判断情報と言う。)を取得する。本実施の形態では、先端位置判断部25(図7参照)によって、中央点よりも管腔の深部側に挿入部11の先端11aが位置するか否かが判断される。また、本実施の形態では、第2の管状部61の曲率に基づいて、中央点よりも管腔の入口側に第2の管状部61の第2の端部61aが位置するか否かが判断される。第2の管状部61の曲率は、牽引量検出部26Aが検出した複数のワイヤ62Aの各々の牽引量に基づいて算出される。本実施の形態によれば、挿入部11の挿入形状や挿入部11の先端11aの位置を検出するセンサを用いる場合に比べて、簡単に、実行可否判断情報を取得することができる。
なお、本実施の形態では、位置情報取得部21は、挿入部11の先端11aの位置と対応関係を有する情報である第1の位置情報と、第2の管状部61の第2の端部61aの位置と対応関係を有する第2の位置情報を取得することにより、実行可否判断情報を取得する。本実施の形態では特に、第1の位置情報は、挿入部11の先端11aの位置そのものを示している。しかし、実行可否判断情報の取得方法は、上記の例に限られない。例えば、第1の位置情報は、挿入部11の先端11aから所定の距離だけ離れた位置の情報であってもよい。あるいは、第1の位置情報が示す位置と第2の位置情報が示す位置は、同じ位置であってもよい。この場合、位置情報取得部21は、実質的に、挿入部11の任意の1点の位置の情報を取得することにより、中央点よりも管腔の深部側に挿入部11の先端11aが位置し且つ中央点よりも管腔の入口側に第2の管状部61の第2の端部61aが位置するか否かを示す実行可否判断情報を取得する。上記の任意の1点の位置は、例えば、第2の管状部61の第2の端部61aから挿入部11の先端11aに向かって所定の距離だけ離れた位置であってもよい。
また、本実施の形態では、第2の例で説明したように、深部方向情報取得部22が取得した深部方向情報に基づいて、挿入部11の先端11aが管腔の深部に向くように、第3の駆動部72を制御して、第3の管状部71を湾曲させている。しかし、第2の例に限らず、第1の例においても、第3の駆動部72を制御して、第3の管状部71を湾曲させもよい。
なお、第3の能動湾曲部7と深部方向情報取得部22は、本実施の形態に係わる内視鏡システム100の必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。この場合、挿入部11における先端部111と第2の管状部61との間に、湾曲部が設けられていてもよい。湾曲部は、例えば、内視鏡1の操作部12(図1参照)に設けられた2つの湾曲操作ノブ(図示せず)によって、上下左右の4方向に湾曲されるように構成される。
(変形例)
次に、本実施の形態における第1ないし第3の能動湾曲部5~7の変形例について説明する。変形例では、第1ないし第3の能動湾曲部5~7の駆動部の構成が異なっている。以下、第2の能動湾曲部6を例にとって説明する。図18は、第2の能動湾曲部6の変形例の構成を示す説明図である。
次に、本実施の形態における第1ないし第3の能動湾曲部5~7の変形例について説明する。変形例では、第1ないし第3の能動湾曲部5~7の駆動部の構成が異なっている。以下、第2の能動湾曲部6を例にとって説明する。図18は、第2の能動湾曲部6の変形例の構成を示す説明図である。
変形例では、第2の能動湾曲部6は、第2の駆動部62の代わりに、第2の管状部61を湾曲させる第2の駆動部162を有している。
第2の駆動部162は、第2の管状部61の外周部に設けられた複数の圧力室162Aを含んでいる。複数の圧力室162Aは、第2の管状部61の長手方向に並ぶと共に、第2の管状部61の軸周り方向の互いに異なる位置において2列以上(例えば4列)並んでいる。複数の圧力室162Aは、それぞれ、その圧力室162Aに印加される圧力に応じて、膨張および収縮する。
第2の駆動部162は、複数の圧力室162Aの他に、第2の管状部61内に設けられた複数の流体供給管路162Bを含んでいる。流体供給管路162Bは、複数の圧力室162Aの各々の圧力を制御するための流体を供給するための管路である。例えば、1本の流体供給管路162Bは、第2の管状部61の軸周り方向の任意の位置において第2の管状部61の長手方向に1列に並ぶ複数の圧力室162Aの各々の圧力を制御するために用いられる。
また、変形例では、牽引装置4の代わりに圧力制御装置104が設けられている。第2の駆動部162は、更に、圧力制御装置104に設けられた圧力制御部142を含んでいる。圧力制御部142は、複数の流体供給管路162Bの各々に供給される流体の流量や圧力を制御することができるように構成されている。
次に、図19を参照して、第2の駆動部162の動作について説明する。本実施の形態では、第2の駆動部162の圧力制御部142が、複数の流体供給管路162Bの各々に供給される流体の流量や圧力を制御して、複数の圧力室162Aの各々の圧力を制御することによって、第2の管状部61を湾曲させる。図19には、図19における左側において1列に並んだ複数の圧力室162Aの圧力を小さくすることによって複数の圧力室162Aを収縮させ、図19における右側において1列に並んだ複数の圧力室162Aの圧力を大きくすることによって複数の圧力室162Aを膨張させて、第2の管状部61を湾曲させた例を示している。第2の管状部61の湾曲の方向と大きさは、複数の圧力室162Aの各々の圧力の大きさによって制御することができる。なお、圧力制御部142は、推進制御部23の第2の制御部232によって制御される。
ここまでは、第2の能動湾曲部6を例にとって説明してきた。第1および第3の能動湾曲部5,7の駆動部の構成および動作の構成も、第2の駆動部162の構成および動作と同様である。すなわち、第1の能動湾曲部5は、第1の駆動部52の代わりに、第1の管状部51を湾曲させる第1の駆動部を有している。第1の駆動部は、第1の管状部51の外周部に設けられた複数の圧力室と、第1の管状部51内に設けられた複数の流体供給管路と、圧力制御装置104に設けられた圧力制御部とを含んでいる。変形例では、第1の駆動部の圧力制御部が、複数の流体供給管路の各々に供給される流体の流量や圧力を制御して、複数の圧力室の各々の圧力を制御することによって、第1の管状部51を湾曲させる。
また、第3の能動湾曲部7は、第3の駆動部72の代わりに、第3の管状部71を湾曲させる第3の駆動部を有している。第3の駆動部は、第3の管状部71の外周部に設けられた複数の圧力室と、第3の管状部71内に設けられた複数の流体供給管路と、圧力制御装置104に設けられた圧力制御部とを含んでいる。変形例では、第3の駆動部の圧力制御部が、複数の流体供給管路の各々に供給される流体の流量や圧力を制御して、複数の圧力室の各々の圧力を制御することによって、第3の管状部71を湾曲させる。
[第2の実施の形態]
次に、図20および図21を参照して、本発明の第2の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。図20は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成を示す説明図である。図21は、本実施の形態における位置情報取得部の構成を示す機能ブロック図である。
次に、図20および図21を参照して、本発明の第2の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。図20は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成を示す説明図である。図21は、本実施の形態における位置情報取得部の構成を示す機能ブロック図である。
本実施の形態では、位置情報取得部21の構成が、第1の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態では、位置情報取得部21は、第1の実施の形態における形状センサ26の代わりに、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61の形状を検出する形状センサ126を有している。形状センサ126は、光ファイバセンサであり、内視鏡1の挿入部11に設けられた光ファイバ81を含んでいる。
また、本実施の形態では、内視鏡システム100は、本体装置2に接続された光検出装置8を備えている。形状センサ126は、更に、光検出装置8に設けられた光出射部82および光検出部83を含んでいる。光出射部82は、光ファイバ81に対して入射される検出光を出射する。光検出部83は、光ファイバ81を伝送した検出光を検出する。
形状センサ126は、更に、本体装置2に設けられた形状算出部126Aを含んでいる。形状算出部126Aは、光検出部83の検出結果に基づいて、第2の管状部61の形状すなわち第2の管状部61の湾曲の方向と大きさを算出すると共に、第2の管状部61の曲率を算出する。
以下、形状センサ126による第2の管状部61の形状の算出方法について具体的に説明する。光ファイバ81は、長手方向に所定の間隔で配置された複数の被検出部81aを含んでいる。被検出部81aは、光ファイバ81の湾曲量に対応した光量の光を光ファイバ81の外部に漏洩するまたは吸収するような加工が施された部分である。光検出部83は、光ファイバ81の湾曲量に応じて変化する検出光を検出することによって、湾曲位置と湾曲量を検出する。
形状算出部126Aは、検出された湾曲位置と湾曲量に基づいて、第2の管状部61の湾曲の方向と大きさを算出すると共に、第2の管状部61の曲率を算出する。
なお、形状センサ126は、第2の管状部61の形状に限らず、被検出部81aが配置された第2の管状部61以外の挿入部11の形状を検出することができる。
また、図20に示した例では、光ファイバ81の数は1本であるが、光ファイバ81の数は複数であってもよい。複数の光ファイバ81は、それぞれ、挿入部11の軸周り方向の互いに異なる位置に配置される。複数の被検出部81aは、挿入部11の長手方向に並ぶと共に、挿入部11の軸周り方向の互いに異なる位置において2列以上(例えば4列)並ぶ。第2の管状部61の湾曲の方向と大きさは、複数の光ファイバ81毎に検出された湾曲位置と湾曲量に基づいて算出される。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
[第3の実施の形態]
次に、図22および図23を参照して、本発明の第3の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。図22は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成を示す説明図である。図23は、本実施の形態における位置情報取得部の構成を示す機能ブロック図である。
次に、図22および図23を参照して、本発明の第3の実施の形態に係わる内視鏡システムについて説明する。図22は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成を示す説明図である。図23は、本実施の形態における位置情報取得部の構成を示す機能ブロック図である。
本実施の形態では、位置情報取得部21の構成が、第1の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態では、位置情報取得部21は、第1の実施の形態における形状センサ26の代わりに、第2の能動湾曲部6の第2の管状部61の形状を検出する形状センサ226を有している。形状センサ226は、挿入部11の挿入状態を観測する内視鏡挿入形状観測装置であり、内視鏡1の挿入部11に設けられた複数のコイル91を含んでいる。複数のコイル91は、挿入部11の長手方向に並んでいる。
また、本実施の形態では、内視鏡システム100は、本体装置2に接続された観測装置本体部9と、観測装置本体部9に接続された受信アンテナ92とを備えている。複数のコイル91は、それぞれ、観測装置本体部9に設けられた図示しない制御部によって制御されることにより、磁界を発生する。形状センサ126は、更に、観測装置本体部9に設けられた位置検出部93を含んでいる。位置検出部93は、受信アンテナ92を介して、複数のコイル91の各々が発生する複数の磁界を検出することによって、複数のコイル91の各々の位置を検出する。
形状センサ226は、更に、本体装置2に設けられた形状算出部226Aを含んでいる。形状算出部226Aは、位置検出部93が検出した複数のコイル91の各々の位置に基づいて、第2の管状部61の形状すなわち第2の管状部61の湾曲の方向と大きさを算出すると共に、第2の管状部61の曲率を算出する。
なお、形状センサ226は、第2の管状部61の形状に限らず、コイル91が配置された第2の管状部61以外の挿入部11の形状を検出することができる。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、位置情報取得部21は、挿入部11に作用する圧力、挿入部11の挿入長、X線等による透視、または、挿入部11の先端部に設けられた磁石が発生する磁界を検出することによって、挿入部11の先端11aの位置と対応関係を有する情報である第1の位置情報を取得してもよい。
また、位置情報取得部21は、挿入部11の先端11aから第2の管状部61までの部分の形状に基づいて、第2の管状部61の第2の端部61aの位置と対応関係を有する情報である第2の位置情報を取得してもよい。
また、本発明の内視鏡システムおよび挿入部の推進方法は、大腸の腸管に限らず、大腸以外の消化管、尿路、血管等に挿入部を挿入する場合に適用されてもよい。
また、本発明の内視鏡システムは、工業用の内視鏡システムであってもよい。この場合、本発明の内視鏡システムおよび挿入部の推進方法は、ガス管や水道管等に挿入部を挿入する場合に適用されてもよい。
Claims (13)
- 長手方向の両端に位置する先端および基端を有し、被検体の管腔の入口から深部に向かって、前記先端側から前記管腔内に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第1の端部を有する第1の管状部と、前記第1の管状部を湾曲させる第1の駆動部とを有する第1の能動湾曲部と、
前記挿入部において前記第1の管状部よりも前記先端側に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第2の端部を有する第2の管状部と、前記第2の管状部を湾曲させる第2の駆動部とを有する第2の能動湾曲部と、
前記管腔における所定の湾曲部の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを示す情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部が、前記中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置することを示す情報を取得した場合に、前記第1の端部が、前記中心軸を近似して得られる円弧を含む仮想の円または前記中心軸を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御する第1の制御部と、
前記第1の湾曲動作の実行後に、前記第2の端部が前記中心点に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、前記第2の駆動部を制御する第2の制御部と、
前記第2の湾曲動作の実行中に、前記第1の端部に対して、前記第1の湾曲動作において前記第1の管状部を湾曲させた方向の力が作用する動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御する第3の制御部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記位置情報取得部は、前記管腔内の被写体の画像を取得する撮像部と、前記画像を記録する記録部と、前記記録部に記録された前記画像の変化の履歴に基づいて、前記中央点よりも前記深部側に前記先端が位置するか否かを判断する先端位置判断部とを有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記位置情報取得部は、前記第2の管状部の形状を検出する形状センサと、前記形状センサの検出結果に基づいて、前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを判断する湾曲部位置判断部とを有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記第2の駆動部は、前記第2の管状部を湾曲させる複数のワイヤと、前記複数のワイヤを牽引する牽引部とを含み、
前記形状センサは、前記複数のワイヤの各々の牽引量を検出する牽引量検出部と、前記牽引量に基づいて、前記第2の管状部の形状を算出する形状算出部とを含むことを特徴とする請求項3に記載の内視鏡システム。 - 前記形状センサは、前記挿入部に設けられた光ファイバと、前記光ファイバに対して入射される検出光を出射する光出射部と、前記光ファイバを伝送した前記検出光を検出する光検出部と、前記光検出部の検出結果に基づいて、前記第2の管状部の形状を算出する形状算出部とを含むことを特徴とする請求項3に記載の内視鏡システム。
- 前記形状センサは、前記挿入部に設けられた複数のコイルと、前記複数のコイルの各々が発生する磁界を検出することによって、前記複数のコイルの各々の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記複数のコイルの各々の位置に基づいて、前記第2の管状部の形状を算出する形状算出部とを含むことを特徴とする請求項3に記載の内視鏡システム。
- 前記湾曲部位置判断部は、前記第2の管状部の曲率に基づいて、前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを判断することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡システム。
- 更に、前記挿入部において前記第2の管状部よりも前記先端側に設けられた可撓性を有する第3の管状部と、前記第3の管状部を湾曲させる第3の駆動部とを有する第3の能動湾曲部と、
前記先端の位置を基準とした前記深部の方向を示す深部方向情報を取得する深部方向情報取得部と、
前記深部方向情報に基づいて、前記先端が前記深部に向くように、前記第3の駆動部を制御する第4の制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記深部方向情報取得部は、前記管腔内の被写体の画像を取得する撮像部と、前記画像に基づいて前記深部の方向を判断する深部方向判断部とを含むことを特徴とする請求項8に記載の内視鏡システム。
- 前記第2の制御部は、前記第2の駆動部によって前記第2の管状部に作用する力の大きさが所定の閾値以下になるように、前記第2の駆動部を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記管腔は、大腸の腸管であり、
前記湾曲部は、S状結腸と下行結腸との結合部に形成された湾曲部位であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記管腔は、大腸の腸管であり、
前記湾曲部は、横行結腸に形成された湾曲部位であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 長手方向の両端に位置する先端および基端を有し、被検体の管腔の入口から深部に向かって、前記先端側から前記管腔内に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第1の端部を有する第1の管状部と、前記第1の管状部を湾曲させる第1の駆動部とを有する第1の能動湾曲部と、前記挿入部において前記第1の管状部よりも前記先端側に設けられ、可撓性を有すると共に前記先端側に位置する第2の端部を有する第2の管状部と、前記第2の管状部を湾曲させる第2の駆動部とを有する第2の能動湾曲部と、位置情報取得部と、第1の制御部と、第2の制御部と、第3の制御部と、を備えた内視鏡システムにおける挿入部の推進方法であって、
前記位置情報取得部が、前記管腔における所定の湾曲部の中心軸において長手方向の中央に位置する中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置するか否かを示す情報を取得するステップと、
前記位置情報取得部が、前記中央点よりも前記深部側に前記先端が位置し且つ前記中央点よりも前記入口側に前記第2の端部が位置することを示す情報を取得した場合に、前記第1の制御部が、前記第1の端部が、前記中心軸を近似して得られる円弧を含む仮想の円または前記中心軸を近似して得られる楕円弧を含む仮想の楕円の中心点から遠ざかる第1の湾曲動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御するステップと、
前記第1の湾曲動作の実行後に、前記第2の制御部が、前記第2の端部が前記中心点に近づく第2の湾曲動作が実行されるように、前記第2の駆動部を制御するステップと、
前記第2の湾曲動作の実行中に、前記第3の制御部が、前記第1の端部に対して、前記第1の湾曲動作において前記第1の管状部を湾曲させた方向の力が作用する動作が実行されるように、前記第1の駆動部を制御するステップと、
を含むことを特徴とする挿入部の推進方法。
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