(57)【要約】【課題】挿入部の挿入状態（湾曲状態）に応じてその曲げ剛性（硬度）を変化させることができる可撓管挿入装置を提供する。【解決手段】被検体に挿入される管状の挿入部と、挿入部の長手軸方向にとった複数のセグメントを対象とし、挿入部の曲げ剛性をセグメント単位で変更する剛性可変部と、剛性可変部による挿入部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部とを具備する可撓管挿入装置である。剛性可変制御部は、挿入部の挿入時において、挿入部の長手軸方向に沿った方向が変化している領域を曲げ剛性を変更する第一可変領域とし、第一可変領域内に複数の異なる剛性領域を発生させるように曲げ剛性を制御する。【選択図】図１
2020114483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に挿入される管状の挿入部と、
前記挿入部の長手軸方向にとった複数のセグメントを対象とし、前記挿入部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する剛性可変部と、
前記剛性可変部による前記挿入部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、を具備し、
前記剛性可変制御部は、前記挿入部の挿入時において、前記挿入部の長手軸方向に沿った方向が変化している領域を曲げ剛性を変更する第一可変領域とし、前記第一可変領域内に複数の異なる剛性領域を発生させるように曲げ剛性を制御することを特徴とする可撓管挿入装置。
【請求項２】
前記挿入部の長手軸方向に沿った方向を検出する形状取得装置をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の可撓管挿入装置。
【請求項３】
前記形状取得装置は、前記挿入部の長手軸方向に沿った方向をリアルタイムで検出して取得し、前記剛性可変制御部は、前記形状取得装置が取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいてリアルタイムで前記第一可変領域内の曲げ剛性を制御することを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
【請求項４】
前記形状取得装置が取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて前記第一可変領域を算出する第一可変領域算出部と、
前記第一可変領域内で剛性を変化させる領域を算出する第一可変領域内剛性可変域算出部と、をさらに具備し、
前記剛性可変制御部は、前記第一可変領域内剛性可変域算出部で算出された剛性を変化させる領域の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更するように制御することを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
【請求項５】
前記形状取得装置が取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて前記挿入部が略直線状である直線領域を算出する直線領域算出部をさらに具備し、
前記剛性可変制御部は、前記直線領域の曲げ剛性が前記第一可変領域内の最小剛性値よりも大きくなるように、前記直線領域の曲げ剛性をセグメント単位で変更するように制御されることを特徴とする請求項４に記載の可撓管挿入装置。
【請求項６】
前記形状取得装置が取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて前記第一可変領域を算出する第一可変領域算出部と、
前記第一可変領域内に含まれる１以上の湾曲変化点を算出する変化点算出部と、
前記湾曲変化点に基づいて、前記第一可変領域内で少なくとも第二可変領域及び第三可変領域を算出する第一可変領域内剛性可変域算出部と、をさらに具備し、
前記剛性可変制御部は、前記第二可変領域の曲げ剛性値よりも前記第三可変領域の曲げ剛性が大きくなるように、前記第二可変領域及び第三可変領域の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更するように制御することを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
【請求項７】
前記第二可変領域は、前記第三可変領域よりも前記挿入部の先端側に位置していることを特徴とする請求項６に記載の可撓管挿入装置。
【請求項８】
前記第二可変領域と前記第三可変領域との少なくとも一方は、前記第一可変領域内において曲率半径が略同一とみなせるセグメントを含む範囲に設定されることを特徴とする請求項６に記載の可撓管挿入装置。
【請求項９】
前記形状取得装置は、電磁波、超音波、光の損失、歪み及びＸ線吸収材料のいずれか１つ又はこれらの組合せを利用した湾曲センサであることを特徴とする請求項２に記載の可撓管挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に挿入される挿入部を備えた可撓管挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大腸は、肛門側から直腸・結腸・盲腸に大別され、さらに、結腸は、直腸側からＳ状結腸・下行結腸・横行結腸・上行結腸に区分される。一般に、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可撓管挿入装置（例えば内視鏡装置）の柔軟で細長い挿入部（可撓管部）が挿入されると、挿入部は腸壁に沿って曲がり、腸管内を進行する。しかしながら、挿入部が手元側からさらに押し込まれると、柔軟な挿入部が腸内で力の加わる方向とは異なる方向に撓み、挿入部の先端が進行しにくくなるという問題があった。これに対して、挿入部自体の曲げ剛性を高くする、もしくはオーバーチューブ（スライディングチューブ）などの挿入部とは異なる部材を挿入部に装着して挿入部の曲げ剛性を高くすることで挿入したい方向に対して力を伝えやすくする技術が知られている。
【０００３】
しかしながら、挿入部全体の曲げ剛性を一様に変えてしまうと、腸管内での挿入部の湾曲状態に合わせた剛性変更を得ることはできない。それ故、挿入部が例えばＳ状結腸で行き詰まってＳ状結腸を過剰に伸ばしてしまうなどして患者に苦痛を与えうる。このような挿入部は深部への挿入には不都合である。
【０００４】
そこで、特許文献１には、細長い軟性管を長手方向に複数の範囲に分け、その各範囲における軟性度合いが異なる内視鏡の軟性管が開示されている。また、特許文献２には、局所的に曲率半径が小さい部分である湾曲容易部を可撓管に間欠的に配置し、また、湾曲容易部間には湾曲容易部よりも曲率半径の大きい部分を配置したことにより、挿入時に可撓管が管腔の内壁に押し付けられる力を抑制する内視鏡用可撓管が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６１−３７９３１号公報
【特許文献２】特許第３９２７７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の可撓管部では、可撓管部の曲げ剛性が部分的に異なる部分が存在している。しかしながら、これら文献における可撓管部は、可撓管部の曲げ剛性を被検体の湾曲状態に応じて適切な箇所で適切なときに変えるものではない。例えば、大腸内視鏡を含む可撓管挿入装置では、可撓管部の曲げ剛性が部分的に異なる部分が存在していることによりその一部で挿入性が向上したとしても、容易に動きうる結腸などのその時時に応じたさまざまな湾曲状態には対応することができない。このため、このような可撓管部であっても、患者への苦痛なく大腸の深部にスムーズに挿入するのは困難でありうる。
【０００７】
そこで、本発明は、挿入部の挿入状態（湾曲状態）に応じてその曲げ剛性（硬度）を変化させることができる可撓管挿入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、被検体に挿入される管状の挿入部と、前記挿入部の長手軸方向にとった複数のセグメントを対象とし、前記挿入部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する剛性可変部と、前記剛性可変部による前記挿入部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部とを具備し、前記剛性可変制御部は、前記挿入部の挿入時において、前記挿入部の長手軸方向に沿った方向が変化している領域を曲げ剛性を変更する第一可変領域とし、前記第一可変領域内に複数の異なる剛性領域を発生させるように曲げ剛性を制御する可撓管挿入装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、挿入部の挿入状態（湾曲状態）に応じてその曲げ剛性（硬度）を変化させることができる可撓管挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、内視鏡装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、可撓管部を概略的に示す拡大図である。
【図３】図３は、剛性可変部の構成の一例を概略的に示す図である。
【図４】図４は、剛性可変部の電圧−曲げ剛性特性を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態において腸管に挿入された挿入部（可撓管部）の第一可変領域及び第二可変領域の一例を示す図である。
【図７】図７は、Ｓ状結腸の曲がりの頂部における可撓管部による腸壁の伸展を概略的に示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、第２の実施形態において腸管に挿入された挿入部（可撓管部）の第一可変領域、第二可変領域及び直線領域の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態において第一可変領域内で算出される湾曲変化点、第五可変領域及び第六可変領域の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態における挿入部（可撓管部）の湾曲状態の一例を概略的に示す図である。
【図１３】図１３は、挿入部の座標と曲率半径との関係の一例を示すグラフである。
【図１４】図１４は、挿入部の座標と曲率半径の一階微分との関係の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、第３の実施形態の変形例１における挿入部（可撓管部）の湾曲状態の一例を概略的に示す図である。
【図１６】図１６は、挿入部の座標と曲率半径との関係の他の例を示すグラフである。
【図１７】図１７は、第３の実施形態の変形例１における挿入部（可撓管部）の湾曲状態の他の例を概略的に示す図である。
【図１８】図１８は、挿入部の座標と曲率半径の一階微分との関係の他の例を示すグラフである。
【図１９】図１９は、第３の実施形態の変形例２において第一可変領域内に設定された複数の剛性可変領域の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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７を参照して説明する。  
図１は、可撓管挿入装置である内視鏡装置１の構成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、制御装置３０と、表示装置４０と、形状取得装置５０（図１には示されない、図２参照）とを有している。
【００１２】
内視鏡１０は、被検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１４とを有している。内視鏡１０は、例えば大腸内視鏡である。挿入部１１は、先端部１２と、先端部１２の基端側に設けられた可撓管部１３とを有している。先端部１２には、不図示の照明光学系（照明窓）、観察光学系（観察窓）、撮像素子、先端部を湾曲させる湾曲部等が内蔵されている。可撓管部１３は、湾曲自在な細長い蛇管であり、可撓性を有している。操作部１４には、内視鏡１０の湾曲操作や撮影操作を含む各種操作のために用いられるアングルノブ１５、スイッチ１６等が設けられている。操作部１４は、図１に示されるように、内視鏡１０においてユーザに把持される部分である。先端部１２の先端側は、ユーザがアングルノブ１５を操作することにより任意の方向に湾曲する。
【００１３】
図２は、可撓管部１３を概略的に示す拡大図である。可撓管部１３は、便宜上、その長手軸方向にとった連続する複数のセグメント（可撓管部１３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。図２には、可撓管部１３のセグメント１３１、１３２、１３３、・・・、１３ｎが示されている。これらセグメントの各々には、剛性可変部６０が設けられている。剛性可変部６０は、可撓管部１３の曲げ剛性（硬度）をセグメント単位で変更可能な硬度可変アクチュエータである。また、可撓管部１３には、各セグメントにおける可撓管部１３の長手軸に沿った方向をリアルタイムで算出し、長手軸に沿った方向の変化を検出するための形状取得装置５０の少なくとも一部が設けられている。剛性可変部６０及び形状取得装置５０の詳細は後述する。
【００１４】
再び図１を参照して、内視鏡１０は、操作部１４の基端側から延びたユニバーサルコード１７を介して光源装置２０に接続されている。ユニバーサルコード１７は、上述の照明光学系に接続されたライトガイド（光ファイバ）、上述の撮像素子に接続された電気ケーブル等を含む。光源装置２０は、前記ライトガイドを介して、先端部１２の照明窓から照射する光を供給する。
【００１５】
制御装置３０は、ＣＰＵなどを含む機器によって構成されている。制御装置３０は、画像処理部３２を含む表示制御部３１と、第一可変領域算出部３３と、第一可変領域内剛性可変域算出部３４（以下、領域内可変域算出部３４と称する）と、剛性可変制御部３５とを有している。表示制御部３１は、ケーブル７１を介してユニバーサルコード１７内の前記電気ケーブルに、したがって内視鏡１０（先端部１２の撮像素子）に接続されている。表示制御部３１はまた、ケーブル７２を介して表示装置４０に接続されている。第一可変領域算出部３３は、形状取得装置５０に接続されており、また、剛性可変制御部３５は、剛性可変部６０に接続されている（図５参照）。
【００１６】
図３は、剛性可変部６０の構成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６１と、コイルパイプ６１内に封入された導電性高分子人工筋肉（Electroacive Polymer Artificial Muscle：ＥＰＡＭ）６２と、コイルパイプ６１の両端に設けられた電極６３とを有している。剛性可変部６０は、剛性可変制御部３５に接続されており、したがって、コイルパイプ６１内のＥＰＡＭ６２には、剛性可変制御部３５から電極６３により電圧が印加できるようになっている。ＥＰＡＭ６２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。剛性可変部６０は、コイルパイプ６１の中心軸が可撓管部１３の中心軸に一致するか平行となるようにして可撓管部１３に内蔵されている。
【００１７】
剛性可変部６０の電極６３（ＥＰＡＭ６２）には、ケーブル７１及びユニバーサルコード１７内の電気ケーブルを介して剛性可変制御部３５から電圧が印加される。電圧が印加されると、ＥＰＡＭ６２はコイルパイプ６１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、ＥＰＡＭ６２はコイルパイプ６１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、剛性可変部６０は、図４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（硬度）が高くなる。すなわち、剛性可変制御部３５が剛性可変部６０への印加電圧を変更することにより剛性可変部６０の硬度が変化し、剛性可変部６０が内蔵された可撓管部１３の曲げ剛性も変化する。
【００１８】
なお、剛性可変部６０の上述の構成は一例である。剛性可変部６０はＥＰＡＭ６２を用いたものに限定されず、剛性可変制御部３５からの制御信号に応答して曲げ剛性が変更されるものであれば、他の構成であってもよい。
【００１９】
形状取得装置５０は、少なくとも可撓管部１３に剛性可変部６０が配置されている範囲において、各範囲における可撓管部１３の長手軸に沿った方向をリアルタイムで算出し、長手軸に沿った方向の変化を検出するための湾曲センサである。形状取得装置５０は、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）、光の損失を利用したセンシング（光ファイバセンサ）、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。以下、一例として、磁気センサである形状取得装置５０について説明する。
【００２０】
形状取得装置５０は、例えば、図２に示されるように、可撓管部１３内に取り付けられた細長いプローブ５１を有している。プローブ５１には、磁界を発生させるための複数のソースコイル５２が設けられている。これらソースコイル５２は、例えば、可撓管部１３の各セグメント１３１、１３２、１３３、・・・、１３ｎに１つずつ、可撓管部１３の長手軸方向に沿って間隔を空けて配置されている。また、形状取得装置５０は、ソースコイル５２が発生した磁界を検出するための不図示のアンテナを有している。アンテナは、内視鏡１０が挿入される被検体の周囲に配置される。
【００２１】
プローブ５１は制御装置３０に接続されており、制御装置３０の不図示の交流信号出力部からケーブル７１及びユニバーサルコード１７内の電気ケーブルを介してソースコイル５２に交流信号が印加される。アンテナは、ソースコイル５２により発生した磁界を検出して、検出信号を形状取得装置５０の不図示の形状算出部に出力する。形状算出部は、受信した検出信号に基づいて可撓管部１３の湾曲形状を算出する。
【００２２】
次に、内視鏡装置１の動作（大腸内視鏡検査）について説明する。  
内視鏡１０の挿入部１１は、ユーザによって被検体である腸管内に（肛門から直腸、結腸に）挿入される。挿入部１１は、腸管の形状に追従して湾曲しながら腸管内を進行する。制御装置３０は、ユーザの操作部１４への入力操作に基づいて挿入部１１の先端部１２の撮像素子の動作を制御し、撮像素子から出力される撮像信号を取得する。表示制御部３１は、画像処理部３２によって、取得した撮像信号に基づいて大腸の内部の画像を作成する。そして、表示制御部３１は、作成された画像を表示装置４０に表示させる。
【００２３】
図５は、第１の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。形状取得装置５０は、内視鏡装置１の使用（挿入部１１の被検体内への挿入）中、常にＯＮにされ、挿入時の可撓管部１３の湾曲形状に関する情報をリアルタイムで取得する。言い換えれば、形状取得装置５０は、各セグメントにおける可撓管部１３の長手軸方向に沿った方向を常に算出し、長手軸方向に沿った方向の変化を検出している。
【００２４】
例えば、形状取得装置５０が上述の磁気センサの場合には、制御装置３０が各ソースコイル５２に交流信号を順次印加する。各ソースコイル５２はその周囲に磁界を発生し、すなわちソースコイル５２から、ソースコイル５２の位置に関する情報が出力される。アンテナは、ソースコイル５２の出力に基づいて各ソースコイル５２の位置情報を検出して、形状算出部が検出信号を受信する。形状算出部は、挿入中、常に検出信号を受信し、腸管１００内における可撓管部１３の湾曲形状を算出する。算出された湾曲形状は、表示制御部３１を介して表示装置４０に表示されてもよい。
【００２５】
なお、挿入開始時には、可撓管部１３は所定の曲げ剛性値（硬さ）を有しており、その硬さは剛性可変部６０の最小曲げ剛性値でも最大曲げ剛性値でもないものとする。つまり、可撓管部１３は、剛性可変制御部３５からの制御信号に基づいて剛性可変部６０の曲げ剛性を変更することにより、挿入開始時の状態から硬くすることも軟らかくすることも可能である。
【００２６】
形状取得装置５０により算出された可撓管部１３の湾曲形状は、制御装置３０の第一可変領域算出部３３に出力される。そして、第一可変領域算出部３３は、形状取得装置５０から取得した可撓管部１３の湾曲形状に基づいて、可撓管部１３の長手軸方向に沿った方向が変化している領域（第一可変領域）Ａ１を算出する（図６参照）。
【００２７】
第一可変領域Ａ１は、可撓管部１３の長手軸方向に沿った方向が腸管の湾曲形状に沿って曲がっている、例えば所定の曲率以上湾曲している領域であり、可撓管部１３の挿入（進行）を容易にするためにその曲げ剛性（硬度）を変更すべき領域である。可撓管部１３の曲げ剛性は各剛性可変部６０によりセグメント単位で変更可能なため、第一可変領域Ａ１はセグメント単位で設定される。図６に示される例では、第一可変領域Ａ１には可撓管部１３の１０個のセグメント１３５〜１３１４が含まれている。
【００２８】
第一可変領域算出部３３が第一可変領域Ａ１を算出した後、領域内可変域算出部３４が、第一可変領域Ａ１内でさらに曲げ剛性を変更すべき領域（第二可変領域）Ａ２を算出する（図６参照）。第二可変領域Ａ２は、第一可変領域Ａ１の中で異なる曲げ剛性に設定すべき（さらに曲げ剛性を変更すべき）領域である。第二可変領域Ａ２もまた、セグメント単位で設定される。
【００２９】
第二可変領域Ａ２は、例えば、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最基端のセグメントから数え始めて所定の曲率以上のセグメントを始点とし、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最先端のセグメントを終点とする領域である。図６に示される例では、第二可変領域Ａ２には、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメント１３５〜１３１４のうち最基端のセグメント１３５から数え始めて特に曲率の大きいセグメント（所定の曲率以上のセグメント）１３９から最先端のセグメント１３１４までの６個のセグメント１３９〜１３１４が含まれている。
【００３０】
なお、第一可変領域Ａ１内における第二可変領域Ａ２の算出の仕方はこれに限定されるものではなく、第一可変領域Ａ１内に異なる複数の剛性領域が存在するように（第一可変領域Ａ１と完全一致しないように）第二可変領域Ａ２を設定すればよい。
【００３１】
第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２が算出された後、剛性可変制御部３５が、第一可変領域Ａ１の曲げ剛性をセグメント単位で制御するための制御信号を剛性可変部６０に伝達する。本実施形態では、第二可変領域Ａ２の曲げ剛性は、第二可変領域Ａ２に含まれない第一可変領域Ａ１（以下、第三可変領域Ａ３と称する）の曲げ剛性とは異なるように制御される。このように、剛性可変制御部３５は、第一可変領域Ａ１内に複数の異なる剛性領域を発生させるように、挿入部１１（可撓管部１３）の曲げ剛性を制御する。
【００３２】
例えば、剛性可変制御部３５は、第二可変領域Ａ２の曲げ剛性値を大きくするために、第二可変領域Ａ２に含まれるセグメント１３９〜１３１４の各剛性可変部６０に印加される交流信号を大きくする制御信号を剛性可変部６０に伝達する。また、例えば、剛性可変制御部３５は、第三可変領域Ａ３に含まれるセグメント１３５〜１３８の各剛性可変部６０に印加される交流信号が、第二可変領域Ａ２に含まれるセグメント１３９〜１３１４の各剛性可変部６０に印加される交流信号よりも小さくする制御信号を剛性可変部６０に伝達する。また、第三可変領域Ａ３に含まれるセグメント１３５〜１３８の曲げ剛性値は、第一可変領域Ａ１に含まれないセグメント１３１〜１３４、１３１５〜１３ｎの曲げ剛性値よりも小さくなることが好ましい。
【００３３】
剛性可変部６０は、剛性可変制御部３５からの制御信号に基づいて、第一可変領域Ａ１に含まれる各セグメント１３５〜１３１４の曲げ剛性を変更する。本実施形態では、第二可変領域Ａ２に含まれるセグメント１３９〜１３１４の曲げ剛性値が可撓管部１３において大きく設定され、第三可変領域Ａ３に含まれるセグメント１３５〜１３８の曲げ剛性値は最小に設定される。これにより、第三可変領域Ａ３は腸管内の曲率の大きく伸展しやすい箇所において曲がりやすくなる。第二可変領域Ａ２は硬く設定されているため、挿入部１１を手元側から押し込んだときに第二可変領域Ａ２が不必要に撓んだり進行方向（先端側）への力が十分に伝わらなかったりすることが防止される。
【００３４】
図５に示される剛性可変制御は、内視鏡１０の挿入部１１の挿入中、リアルタイムで行われる。すなわち、形状取得装置５０から取得される可撓管部１３の湾曲形状に基づいて、図５に示される剛性可変制御が繰り返される。
【００３５】
例えば、挿入部１１が大腸内を進行しているとき、その進行に伴って第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２（第三可変領域Ａ３）が随時算出されて、これら領域に含まれる各セグメントの曲げ剛性を変更するための制御信号が剛性可変制御部３５から剛性可変部６０に随時伝達される。可撓管部１３のうち、図６に示される腸管１００の曲がりの頂部１０１付近に位置しているセグメントは可撓管部１３の進行に伴い刻一刻と変わっていくが、第一可変領域算出部３３により常に第一可変領域Ａ１が算出（更新）される。このため、曲がりの頂部１０１付近に位置しているセグメントは常に第一可変領域Ａ１であり、また、第二可変領域Ａ２でもあり、その曲げ剛性値が大きく設定される。第二可変領域Ａ２の直後（基端側）に続く第三可変領域Ａ３も、常にその曲げ剛性値が小さく設定される。
【００３６】
また、曲がりの頂部１０１が動いてその形状が変化しても、その形状変化に追従して第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２（第三可変領域Ａ３）が算出（更新）される。このため、第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２に含まれるセグメントの数は常に一定ではなく、腸管１００内の湾曲形状に合わせて常に最適な第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２が算出され、各領域の適切な曲げ剛性制御がなされる。
【００３７】
例えば、Ｓ状結腸において、図７に示されるように、挿入部１１の挿入方向はＳ状結腸の湾曲部分に突き当たる方向である。ユーザは、挿入部１１を大腸の奥へと進めるために手元側を動かしながら押し込む。しかしながら、可撓管部１３全体の曲げ剛性が高いと可撓管部１３がうまく曲がらず、可撓管部１３がＳ状結腸の曲がりの頂部（Ｓトップ１０２）を図７に破線で示される状態から実線で示される状態へと、矢印Ｂで示されるように伸展させてしまう。これでは患者に苦痛を与えてしまう。可撓管部１３がＳトップ１０２付近をうまく進行したとしても、進行方向においてＳトップ１０２の先にある湾曲部分（ＳＤジャンクション、ＳＤ−Ｊ１０３）付近において同じことが起こりうる。
【００３８】
本実施形態では、Ｓトップ１０２の伸展による患者の苦痛を低減させるために、剛性可変制御部３５は、Ｓトップ１０２付近の可撓管部１３の曲げ剛性を制御する。つまり、挿入中には常に第一可変領域算出部３３及び領域内可変域算出部３４がそれぞれ可撓管部１３の第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２（第三可変領域Ａ３）を算出して、剛性可変制御部３５がこれら領域Ａ２、Ａ３の曲げ剛性のリアルタイム制御を行う。これにより、挿入部１１を押し進める際にＳトップ１０２付近（Ｓトップ１０２の手前側）に位置されているセグメントの曲げ剛性値は常に小さくなり、Ｓトップ１０２の湾曲形状に沿って曲がりやすくなる。したがって、Ｓトップ１０２に加わる力が小さくなる、あるいは、Ｓトップ１０２を過度に押す力が加わりにくくなり、Ｓトップ１０２の伸展を抑えることができる。
【００３９】
本実施形態によれば、大腸のような曲がりくねった器官に挿入されたときの挿入部１１（可撓管部１３）の湾曲形状に合わせて剛性可変部６０の曲げ剛性を変更することで、挿入部１１の挿入性が向上する。また、湾曲した第一可変領域Ａ１内に、例えば、曲げ剛性値を最も小さくしたい領域（例えば第三可変領域Ａ３）と曲げ剛性値をそれより大きくしたい領域（例えば第二可変領域Ａ２）とのような複数の異なる曲げ剛性領域を設定することで、可撓管部１３の不必要な撓み（例えば図７に囲み破線で示される箇所Ｃ）を防ぎ進行方向への力の伝達に適した挿入部１１（可撓管部１３）を提供することができる。これにより、挿入部１１の挿入性が向上した可撓管挿入装置が提供される。
【００４０】
また、内視鏡装置１は形状取得装置５０を有している。このため、制御装置３０が形状取得装置５０から挿入部１１（可撓管部１３）の湾曲形状の情報を常に取得してリアルタイムで剛性可変制御をすることが可能になる。したがって、腹部内で容易に動きうるＳ状結腸や横行結腸などの複雑に変化する腸管形状を形状取得装置５０で追いかけながら、その動きに合わせて可撓管部１３の曲げ剛性を適宜変更することができ、挿入性がより向上する。また、患者にとって安全で、かつ挿入性が良好な可撓管挿入装置を提供することができる。
【００４１】
以下、本発明の第２及び第３の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と同様の構成及び動作についてはその説明を省略し、第１の実施形態と異なる点について説明する。なお、第２の実施形態と第３の実施形態とが組み合せられてもよい。
【００４２】
［第２の実施形態］  
本発明の第２の実施形態について、図８並びに図９を参照して説明する。  
第２の実施形態では、制御装置３０は、画像処理部３２を含む表示制御部３１、第一可変領域算出部３３、領域内可変域算出部３４及び剛性可変制御部３５に加えて、直線領域算出部３６を有している。直線領域算出部３６は、形状取得装置５０に接続されている。本実施形態では、形状取得装置５０により取得された可撓管部１３の湾曲形状は、制御装置３０の第一可変領域算出部３３と直線領域算出部３６とに出力される。
【００４３】
図８は、第２の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。第一可変領域算出部３３は、挿入中、常に（リアルタイムで）形状取得装置５０から腸管１００内における可撓管部１３の湾曲形状に関する情報を取得する。直線領域算出部３６も同様に、常に形状取得装置５０から可撓管部１３の湾曲形状に関する情報を取得する。
【００４４】
第一可変領域算出部３３及び領域内可変域算出部３４は、第１の実施形態と同様にして、それぞれ第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２を算出する。本実施形態では、第一可変領域算出部３３による第一可変領域Ａ１の算出及び領域内可変域算出部３４による第二可変領域Ａ２の算出と並行して、直線領域算出部３６が、形状取得装置５０から取得した可撓管部１３の湾曲形状に基づいて、可撓管部１３が略直線状となっている第四可変領域（直線領域）Ａ４１、Ａ４２を算出する（図９参照）。ここで、略直線状とは、例えば、所定の曲率未満の領域、あるいはほぼ直線とみなせる領域である。直線領域Ａ４１、Ａ４２も、第一可変領域Ａ１及び第二可変領域Ａ２と同様にセグメント単位で設定される。図９に示される例では、直線領域Ａ４１にはセグメント１３１〜１３４が含まれ、直線領域Ａ４２にはセグメント１３１５〜１３ｎが含まれている。
【００４５】
第一可変領域Ａ１、第二可変領域Ａ２及び直線領域Ａ４１、Ａ４２が算出された後、剛性可変制御部３５が、第二可変領域Ａ２、第三可変領域Ａ３及び直線領域Ａ４１、Ａ４２の曲げ剛性をそれぞれセグメント単位で制御するための制御信号を剛性可変部６０に伝達する。このとき、直線領域Ａ４１、Ａ４２の曲げ剛性値は、第一可変領域Ａ１内において最小曲げ剛性値を有する第三可変領域Ａ３よりも大きく設定される。つまり、第一可変領域Ａ１内の最小曲げ剛性値をＫ、直線領域Ａ４１の曲げ剛性値をＫ１、直線領域Ａ４２の曲げ剛性値をＫ２とすると、Ｋ＜Ｋ１、Ｋ＜Ｋ２である。直線領域Ａ４１の曲げ剛性値Ｋ１と直線領域Ａ４２の曲げ剛性値Ｋ２とは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、これら曲げ剛性値Ｋ１、Ｋ２は第一可変領域Ａ１内の最小曲げ剛性値よりも大きく設定される。
【００４６】
剛性可変部６０は、剛性可変制御部３５からの制御信号に基づいて、第二可変領域Ａ２に含まれるセグメント１３９〜１３１４の曲げ剛性、第三可変領域Ａ３に含まれるセグメント１３５〜１３８の曲げ剛性に加えて直線領域Ａ４１、Ａ４２に含まれるセグメント１３１〜１３４、１３１５〜１３ｎの曲げ剛性をそれぞれ変更する。これにより、直線領域Ａ４１、Ａ４２に含まれるセグメント１３１〜１３４、１３１５〜１３ｎは硬くされる。
【００４７】
挿入時、挿入部１１（可撓管部１３）は、腸管１００に沿って曲がっている箇所以外で略直線状であるほうが挿入方向（先端方向）への力（挿入力量）を伝えやすいことがわかっている。したがって、本実施形態では、直線領域算出部３６が略直線状であると算出した可撓管部１３のセグメントの曲げ剛性値を第一可変領域Ａ１の曲げ剛性値（最小曲げ剛性値）よりも高くするように、剛性可変制御部３５が対応する剛性可変部６０をリアルタイムで制御する。つまり、第１の実施形態では第一可変領域Ａ１（第二可変領域Ａ２及び第三可変領域Ａ３）に含まれるセグメントの曲げ剛性のみを第一可変領域Ａ１に含まれない領域に対して変更しているが、第２の実施形態では第一可変領域Ａ１（第二可変領域Ａ２及び第三可変領域Ａ３）に含まれるセグメントの曲げ剛性の変更に加えて第一可変領域Ａ１に含まれない直線領域Ａ４１、Ａ４２に含まれるセグメントの曲げ剛性も変更する。これにより、Ｓトップ１０２に関する挿入性を高めるだけでなく、挿入部１１を押し込んだ際にその先端方向により力を伝えやすくすることができる。また、湾曲していない箇所における挿入部１１の不必要な撓み（図７に示される囲み破線Ｃ参照）が抑制されることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、形状取得装置５０により取得された挿入部１１（可撓管部１３）の湾曲形状に基づいて直線領域算出部３６が可撓管部１３の略直線状の部分を算出することにより、剛性可変制御部３５が挿入部１１の軸方向に沿った方向が変化している領域（第一可変領域Ａ１）の曲げ剛性の変更のみならず略直線状の部分の曲げ剛性の変更も制御する。略直線状の部分を硬くすることにより、挿入時における力の伝達が効率的に行われることができ、挿入性を向上させることができる。
【００４９】
［第３の実施形態］  
本発明の第３の実施形態について、図１０並びに図１１を参照して説明する。  
第３の実施形態では、制御装置３０は、画像処理部３２を含む表示制御部３１、第一可変領域算出部３３、領域内可変域算出部３４及び剛性可変制御部３５に加えて、第一可変領域Ａ１内で湾曲状態が変化している点（例えば、湾曲の頂点、変曲点等）を算出するための変化点算出部３７を有している。
【００５０】
図１０は、第３の実施形態における剛性可変制御を説明するためのブロック図である。第一可変領域算出部３３は、挿入中、常に（リアルタイムで）形状取得装置５０から腸管１００内における可撓管部１３の湾曲形状に関する情報を取得する。第一可変領域算出部３３は、取得した可撓管部１３の湾曲形状に基づいて第一可変領域Ａ１を算出する。
【００５１】
本実施形態では、第一可変領域算出部３３が第一可変領域Ａ１を算出した後、変化点算出部３７が、第一可変領域Ａ１内において可撓管部１３の湾曲形状が変化している特徴点（湾曲変化点）Ｐ１を算出する。例えば、図１１に示される例では、第一可変領域Ａ１における可撓管部１３の湾曲形状を平面的に表して２次関数などの関数でフィッティングし、湾曲変化点（例えば頂点）Ｐ１の位置を求めている。なお、第一可変領域Ａ１に含まれる湾曲変化点の数は１つに限定されるものではなく、複数の湾曲変化点が含まれうる。湾曲変化点は、頂点、変曲点等、湾曲形状の変化として算出することができる点であればよい。
【００５２】
変化点算出部３７が第一可変領域Ａ１内における湾曲変化点Ｐ１を算出した後、領域内可変域算出部３４が、第一可変領域Ａ１及び湾曲変化点Ｐ１の情報に基づいて、第一可変領域Ａ１内で第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６とを算出する。第五可変領域Ａ５及び第六可変領域Ａ６もまた、セグメント単位で設定される。図１１に示される例では、第五可変領域Ａ５は、第一可変領域Ａ１のうち湾曲変化点Ｐ１を含むセグメントを始点とし、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最先端のセグメントを終点とする領域である。第六可変領域Ａ６は、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最基端のセグメントを始点とし、第一可変領域Ａ１のうち湾曲変化点Ｐ１を含むセグメントと隣り合う基端側のセグメントを終点とする領域である。このように、領域内可変域算出部３４は、第二可変領域Ａ２（及び第三可変領域Ａ３）に代えて、第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６とを算出する。
【００５３】
領域内可変域算出部３４が第五可変領域Ａ５及び第六可変領域Ａ６を算出した後、剛性可変制御部３５が、第五可変領域Ａ５及び第六可変領域Ａ６の曲げ剛性をそれぞれセグメント単位で制御するための制御信号を剛性可変部６０に伝達する。本実施形態では、先端側の第五可変領域Ａ５の曲げ剛性値は、基端側の第六可変領域Ａ６の曲げ剛性値よりも大きく設定される。つまり、第五可変領域Ａ５の曲げ剛性値をＫ５、第六可変領域Ａ６の曲げ剛性値をＫ６とすると、Ｋ５＞Ｋ６である。
【００５４】
剛性可変部６０は、剛性可変制御部３５からの制御信号に基づいて、第五可変領域Ａ５に含まれるセグメントの曲げ剛性及び第六可変領域Ａ６に含まれるセグメントの曲げ剛性をそれぞれ変更する。これにより、第一可変領域Ａ１内において第五可変領域Ａ５は第六可変領域Ａ６よりも硬くなる。
【００５５】
第五可変領域Ａ５は、第一可変領域Ａ１内において曲率半径が略同一とみなせる範囲に設定してもよい。この場合、第五可変領域Ａ５は、例えば、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最先端のセグメントから、最先端のセグメントの曲率半径と略同一の曲率半径を有するセグメントまでの領域であり、第六可変領域Ａ６は、第一可変領域Ａ１において第五可変領域Ａ５よりも基端側のセグメントを含む領域である。すなわち、第一可変領域Ａ１において先端側から始めて曲率半径が変化する点が湾曲変化点Ｐ１である。
【００５６】
同様に、第六可変領域Ａ６も、第一可変領域Ａ１内において曲率半径が略同一とみなせる範囲に設定してもよい。この場合、第六可変領域Ａ６は、例えば、第一可変領域Ａ１に含まれるセグメントのうち最基端のセグメントから、最基端のセグメントの曲率半径と略同一の曲率半径を有するセグメントまでの領域であり、第五可変領域Ａ５は、第一可変領域Ａ１において第六可変領域Ａ６よりも先端側のセグメントを含む領域である。すなわち、第一可変領域Ａ１において基端側から始めて曲率半径が変化する点が湾曲変化点Ｐ１である。このように、第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６との少なくとも一方は、第一可変領域Ａ１内において曲率半径が略同一とみなせるセグメントを含む範囲に設定されることができる。
【００５７】
図１２に示される可撓管部１３（挿入部１１）において、可撓管部１３の曲率半径をｒ、可撓管部１３の中心軸に沿って基端側から先端側に向かう座標をｓとする。可撓管部１３が曲げられたとき、可撓管部１３の基端側は略直線状でありその曲率半径が∞に近く、湾曲変化点に向かって曲率半径が小さくなっている。また、湾曲変化点を通過すると曲率半径が再び大きくなっていき、可撓管部１３の先端側に近づくにつれて再び略直線状となる。図１３は、このような可撓管部１３の座標ｓと曲率半径ｒとの関係の一例を示すグラフである。このように、曲率半径ｒは可撓管部１３が直線状のところでは∞に近く、湾曲変化点に向かって小さくなる。そして、曲率半径ｒは湾曲変化点で最小になり、再び大きくなって∞に近づいていく。したがって、図１４に示されるように、第一可変領域Ａ１において、第六可変領域は微分ｄｒ／ｄｓ＞０であり、第五可変領域Ａ５において微分ｄｒ／ｄｓ≦０であるとして湾曲変化点Ｐ１を算出してもよい。
【００５８】
種々の検討により、手元側（基端側）の可撓管部１３が軟らかいと押し込んだ際に可撓管部１３を曲げる力が小さくなること、基端側よりも先端側の剛性が高いほうが先端側に力がより伝わりやすいことがわかっている。このため、本実施形態では、変化点算出部３７が、湾曲変化点Ｐ１を算出することにより、領域内可変域算出部３４が第一可変領域Ａ１を湾曲変化点Ｐ１から先端側のセグメントを含む第五可変領域Ａ５と湾曲変化点Ｐ１よりも基端側のセグメントを含む第六可変領域Ａ６とに分ける。そして、剛性可変制御部３５が、先端側の曲げ剛性値よりも基端側の曲げ剛性値を高くするように、各領域の剛性可変部６０を制御する。
【００５９】
本実施形態によれば、少なくとも、第一可変領域Ａ１内において湾曲変化点Ｐ１を境界とする２つの剛性可変領域を算出し、２つの剛性可変領域のうち先端側の剛性可変領域の曲げ剛性を高く設定することにより、手元側からの押し込み力量を先端側により伝わりやすくすることができる。また、これにより、挿入時の腸壁への押し込み力量も低減することができ、患者にとっても安全で、かつ挿入性が良好な可撓管挿入装置を提供することができる。
【００６０】
［第３の実施形態：変形例１］  
第３の実施形態では第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６との境界に湾曲変化点Ｐ１をそのまま用いたが、第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６との境界Ｐ２は湾曲変化点Ｐ１そのものに限定されない。境界Ｐ２は、変化点算出部３７によって以下のようにして算出されてもよい。
【００６１】
（算出方法１）
まず、湾曲変化点Ｐ１を求める。図１５に示される可撓管部１３の曲率半径をｒ、可撓管部１３の中心軸に沿って基端側から先端側に向かう座標をｓとしたとき、曲率半径が最小になる座標ｓの位置が湾曲変化点Ｐ１の座標ｓ（ｓｐ１）となる。図１６は、このような可撓管部１３の座標ｓと曲率半径ｒとの関係の一例を示すグラフである。次に、可撓管部１３の基端側の略直線部分、すなわち曲率半径ｒが略無限大になる座標ｓ（ｓＹ）を求める。湾曲変化点Ｐ１の座標ｓｐ１と略直線部分の座標ｓＹから、境界Ｐ２の座標ｓ（ｓ２）の位置は、ｓ２＝（ｓｐ１−ｓＹ）／２とする。
【００６２】
（算出方法２）
図１７に示されるように、各セグメントにおける可撓管部１３の長手軸方向Ｓ２（２次元又は３次元ベクトル）と、基端側の略直線状部分の挿入方向Ｙ２（２次元又は３次元ベクトル）とを算出する。次に、長手軸方向Ｓ２に対する挿入方向Ｙ２の角度θを算出する。算出した角度θが４５°未満になったところを境界Ｐ２（２次元又は３次元座標）とする。あるいは、湾曲変化点Ｐ１を求める。可撓管部１３の曲率半径をｒ、可撓管部１３の中心軸に沿って基端側から先端側に向かう座標をｓとしたとき、図１８に示されるように、微分ｄｒ／ｄｓ＝１である座標ｓの位置を境界Ｐ２とする。
【００６３】
算出方法１又は２を用いて算出される第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６との境界Ｐ２は、湾曲変化点Ｐ１よりも基端側にあることができる（図１５並びに図１７参照）。したがって、第一可変領域Ａ１内において比較的硬度が高い領域である第五可変領域Ａ５の範囲が大きくなる。第五可変領域Ａ５が既にＳトップに当接し、第六可変領域Ａ６が曲げられていれば、比較的大きな範囲の第五可変領域Ａ５の曲げ剛性値を大きくすることにより、進行方向への効率的な力の伝達がなされることができる。
【００６４】
このように、湾曲変化点Ｐ１に限らないさまざまな境界Ｐ２に基づいて第一可変領域Ａ１を少なくとも第五可変領域Ａ５と第六可変領域Ａ６とに分け、第一可変領域Ａ１内に複数の異なる曲げ剛性を設定することができる。
【００６５】
［第３の実施形態：変形例２］  
第３の実施形態では第一可変領域Ａ１内に２つの剛性可変領域（第五可変領域Ａ５及び第六可変領域Ａ６）を設定したが、設定する剛性可変領域の数はこれに限定されない。第３の実施形態において湾曲変化点Ｐ１を、及び第３の実施形態の変形例１において境界Ｐ２を求めた考え方を用いて、第一可変領域Ａ１内に３つ以上の剛性可変領域を設定してもよい。以下、変化点算出部３７によって第一可変領域Ａ１内に４つの剛性可変領域を設定する例について図１９を参照して説明する。
【００６６】
（４つの剛性可変領域の算出方法）  
まず、上述のようにして湾曲変化点Ｐ１を算出する。次に、変形例１で説明した算出方法１又は２を用いて境界Ｐ２を算出する。境界Ｐ２は湾曲変化点Ｐ１よりも基端側にあるとする。さらに、湾曲変化点Ｐ１から第一可変領域Ａ１の先端までの範囲で、変形例１で説明した算出方法１又は２を再び用いて境界Ｐ３を算出する。以上により、第一可変領域Ａ１内に湾曲変化点Ｐ１及び境界Ｐ２、Ｐ３が算出される。
【００６７】
第一可変領域Ａ１の最先端のセグメントから境界Ｐ３を含むセグメントまでの領域を第二可変領域Ａ１２とする。境界Ｐ３を含むセグメントと隣り合う基端側のセグメントから湾曲変化点Ｐ１を含むセグメントまでの領域を第三可変領域Ａ１３とする。湾曲変化点Ｐ１を含むセグメントと隣り合う基端側のセグメントから境界Ｐ２を含むセグメントまでの領域を第四可変領域Ａ１４とする。境界Ｐ２を含むセグメントと隣り合う基端側のセグメントから第一可変領域Ａ１の最基端のセグメントまでの領域を第五可変領域Ａ１５とする。また、第一可変領域Ａ１よりも先端側にある領域を第六可変領域Ａ１６とし、第一可変領域Ａ１よりも基端側にある領域を第七可変領域Ａ１７とする。
【００６８】
第二〜第七可変領域Ａ１２〜Ａ１７の曲げ剛性値をそれぞれＫ１２〜Ｋ１７とすると、例えば、Ｋ１２＞Ｋ１３＜Ｋ１４＞Ｋ１５であり、また、Ｋ１３＜Ｋ１６であり、さらに、Ｋ１５＜Ｋ１７であるように、剛性可変制御部３５が各領域の剛性可変部６０の曲げ剛性をリアルタイムで制御する。境界Ｐ２よりも先端側では、第二可変領域Ａ１２からその直後の第三可変領域Ａ１３に向かって、すなわち曲率が大きくなるにつれて硬度が低くなるように、剛性可変制御部３５によって各領域の剛性可変部６０の曲げ剛性が制御される。また、境界Ｐ３から境界Ｐ２にかけては、先端側の第三可変領域Ａ１３から基端側の第四可変領域Ａ１４へと硬度が高くなるように曲げ剛性が制御される。さらに、湾曲変化点Ｐ１よりも基端側では、第四可変領域Ａ１４から第五可変領域Ａ１５にかけていったん硬度が低くなるが、第五可変領域Ａ１５から第七可変領域Ａ１７にかけて再び硬度が高くなるように曲げ剛性が制御される。
【００６９】
なお、各領域の曲げ剛性の設定の仕方はこれに限定されるものではないが、基本的な考え方として、大きく曲がっている領域（セグメント）の曲げ剛性値は小さくする（例えば、第三可変領域Ａ１３の曲げ剛性値Ｋ１３を第一可変領域Ａ１内において最小にする）。また、２つの曲がっている領域が隣り合っていればこれら領域のうち進行方向（先端側）の領域の曲げ剛性値をより大きくする（例えば、第二可変領域Ａ１２の曲げ剛性値Ｋ１２と第三可変領域Ａ１３の曲げ剛性値Ｋ１３との関係、あるいは第四可変領域Ａ１４の曲げ剛性値Ｋ１４と第五可変領域Ａ１５の曲げ剛性値Ｋ１５との関係）。
【００７０】
Ｓトップを通過した可撓管部１３（例えば第三可変領域Ａ１３）は腸管内で横方向に押し付けられる。本変形例では、横方向に押し付けられる可撓管部１３の部分を軟らかくすることで、腸管内を押し付ける力を低減させることができる。さらに、第三可変領域Ａ１３よりも先端側の第二可変領域Ａ１２の曲げ剛性を高く設定することで、先端に向かう力量を高め、進行方向への力を伝達しやすくすることができる。これにより、患者にとっても安全で、かつ挿入性が良好な可撓管挿入装置を提供することができる。
【００７１】
また、本変形例では、第一可変領域Ａ１に３つ以上（本変形例では４つ）の剛性可変領域を設定して、剛性可変制御部３５が各領域に含まれる剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するように剛性可変部６０を制御することにより、第一可変領域Ａ１内でその時時のさまざまな湾曲形状により適切に対応した剛性可変制御を行うことができる。
【００７２】
以上、本発明の各実施形態並びに変形例を説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。例えば、可撓管挿入装置は内視鏡装置１に限定されず、本発明の範囲には、可撓性の挿入部を有する挿入装置が広く包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１…内視鏡装置、１０…内視鏡、１１…挿入部、１２…先端部、１３…可撓管部、１３１〜１３ｎ…セグメント、１４…操作部、１５…アングルノブ、１６…スイッチ、１７…ユニバーサルコード、２０…光源装置、３０…制御装置、３１…表示制御部、３２…画像処理部、３３…第一可変領域算出部、３４…第一可変領域内剛性可変域算出部（領域内可変域算出部）、３５…剛性可変制御部、３６…直線領域算出部、３７…変化点算出部、４０…表示装置、５０…形状取得装置、５１…プローブ、５２…ソースコイル、６０…剛性可変部、６１…コイルパイプ、６２…導電性高分子人工筋肉（ＥＰＡＭ）、６３…電極、７１，７２…ケーブル、１００…腸管、１０１…曲がりの頂部、１０２…Ｓトップ、１０３…ＳＤ−Ｊ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月7日(2020.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に先端側から挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更可能な第１の剛性可変部と、
前記挿入部に、前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側の領域の剛性が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における基端側の領域の剛性よりも高くなるように前記第１の剛性可変部を制御するコントローラーと、
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記挿入部における前記第１の剛性可変部よりも前記基端側の位置に設けられた第２の剛性可変部をさらに備え、
前記コントローラーは、前記第１の剛性可変部が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側に位置し、前記第２の剛性可変部が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記基端側に位置しているときに、前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側の領域の剛性が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記基端側の領域の剛性よりも高くなるように前記第１の剛性可変部と前記第２の剛性可変部とを制御する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記挿入部の形状を検出する形状取得装置をさらに具備し、
前記コントローラーは、前記形状取得装置が取得した前記挿入部の形状に基づいて前記制御を行う、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記形状取得装置は、前記挿入部の形状をリアルタイムで検出して取得し、
前記形状取得装置は、前記形状取得装置が取得した前記挿入部の形状に基づいてリアルタイムで前記制御を行う、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
被検体に挿入される管状の挿入部と、
前記挿入部の長手軸方向の複数の位置で、前記挿入部の曲げ剛性を変更可能な剛性可変部と、
前記剛性可変部による前記挿入部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、
前記挿入部の長手軸方向に沿った方向を取得する形状取得装置と、
取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域である第一可変領域を算出する第一可変領域算出部と、
前記第一可変領域内で剛性を変化させる領域を算出する第一可変領域内剛性可変域算出部と、を具備し、
前記剛性可変制御部は、前記挿入部の挿入時において、前記第一可変領域内剛性可変域算出部で算出された剛性を変化させる領域の曲げ剛性を変更し、前記第一可変領域内に複数の異なる剛性領域を発生させるように曲げ剛性を制御する、可撓管挿入装置。
【請求項６】
取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて前記挿入部が略直線状である直線領域を算出する直線領域算出部をさらに具備し、
前記剛性可変制御部は、前記直線領域の曲げ剛性が前記第一可変領域内の最小剛性値よりも大きくなるように、前記直線領域の曲げ剛性を変更するように制御される、請求項５に記載の可撓管挿入装置。
【請求項７】
前記第一可変領域内に含まれる１以上の湾曲変化点を算出する変化点算出部と、
前記湾曲変化点に基づいて、前記第一可変領域内で少なくとも第二可変領域及び第三可変領域を算出する第一可変領域内剛性可変域算出部と、をさらに具備し、
前記剛性可変制御部は、前記第三可変領域の曲げ剛性値よりも前記第二可変領域の曲げ剛性が大きくなるように、前記第二可変領域及び第三可変領域の曲げ剛性を変更するように制御する、請求項５に記載の可撓管挿入装置。
【請求項８】
前記第二可変領域は、前記第三可変領域よりも前記挿入部の先端側に位置している、請求項７に記載の可撓管挿入装置。
【請求項９】
前記第二可変領域と前記第三可変領域との少なくとも一方は、前記第一可変領域内において曲率半径が略同一とみなせる領域を含む範囲に設定されている、請求項７に記載の可撓管挿入装置。
【請求項１０】
被検体に先端側から挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更する第１の剛性可変部とを備える内視鏡の剛性変更方法であって、
前記挿入部に、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側の領域の剛性を前記１つの弧状に変形した領域における基端側の領域の剛性よりも高くすること
を含む、内視鏡の剛性変更方法。
【請求項１１】
被検体に先端側から挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更可能な第１の剛性可変部とを有する内視鏡の剛性制御装置であって、
前記挿入部に、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側の領域の剛性が前記１つの弧状に変形した領域における基端側の領域の剛性よりも高くなるように前記第１の剛性可変部を制御するコントローラー
を備える、内視鏡の剛性制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、被検体内に挿入される挿入部を備えた可撓管挿入装置および内視鏡システム、ならびに、内視鏡の剛性変更方法および剛性制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
そこで、本発明は、挿入部の挿入状態（湾曲状態）に応じてその曲げ剛性（硬度）を変化させることができる内視鏡システムおよび可撓管挿入装置、ならびに、内視鏡の剛性変更方法および剛性制御装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一実施形態は、被検体に先端側から挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更可能な第１の剛性可変部と、前記挿入部に、前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における前記先端側の領域の剛性が前記挿入部の長手方向に沿った方向が変化している１つの領域における基端側の領域の剛性よりも高くなるように前記第１の剛性可変部を制御するコントローラーと、を備える内視鏡システムである。
本発明の一実施形態は、被検体に挿入される管状の挿入部と、前記挿入部の長手軸方向の複数の位置で、前記挿入部の曲げ剛性を変更可能な剛性可変部と、前記剛性可変部による前記挿入部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、前記挿入部の長手軸方向に沿った方向を取得する形状取得装置と、取得した前記挿入部の長手軸方向に沿った方向に基づいて、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域である第一可変領域を算出する第一可変領域算出部と、前記第一可変領域内で剛性を変化させる領域を算出する第一可変領域内剛性可変域算出部と、を具備する可撓管挿入装置であり、前記剛性可変制御部は、前記挿入部の挿入時において、前記第一可変領域内剛性可変域算出部で算出された剛性を変化させる領域の曲げ剛性を変更し、前記第一可変領域内に複数の異なる剛性領域を発生させるように曲げ剛性を制御する。
本発明の一実施形態は、被検体に先端側から挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更する第１の剛性可変部とを備える内視鏡の剛性変更方法であって、前記挿入部に、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側の領域の剛性を前記１つの弧状に変形した領域における基端側の領域の剛性よりも高くすることを含む、内視鏡の剛性変更方法である。
本発明の一実施形態は、被検体に先端側から挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記挿入部の剛性を変更可能な第１の剛性可変部とを有する内視鏡の剛性制御装置であって、前記挿入部に、前記挿入部が１つの弧状に変形した領域が形成され、前記第１の剛性可変部が前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側に位置しているときに、前記挿入部における前記第１の剛性可変部が設けられている部位の剛性を高めることで、前記１つの弧状に変形した領域における前記先端側の領域の剛性が前記１つの弧状に変形した領域における基端側の領域の剛性よりも高くなるように前記第１の剛性可変部を制御するコントローラーを備える、内視鏡の剛性制御装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、挿入部の挿入状態（湾曲状態）に応じてその曲げ剛性（硬度）を変化させることができる内視鏡システムおよび可撓管挿入装置、ならびに、内視鏡の剛性変更方法および剛性制御装置を提供することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
種々の検討により、手元側（基端側）の可撓管部１３が軟らかいと押し込んだ際に可撓管部１３を曲げる力が小さくなること、基端側よりも先端側の剛性が高いほうが先端側に力がより伝わりやすいことがわかっている。このため、本実施形態では、変化点算出部３７が、湾曲変化点Ｐ１を算出することにより、領域内可変域算出部３４が第一可変領域Ａ１を湾曲変化点Ｐ１から先端側のセグメントを含む第五可変領域Ａ５と湾曲変化点Ｐ１よりも基端側のセグメントを含む第六可変領域Ａ６とに分ける。そして、剛性可変制御部３５が、先端側の曲げ剛性値よりも基端側の曲げ剛性値を低くするように、各領域の剛性可変部６０を制御する。