(57)【要約】  本発明の一実施形態は、先端の湾曲部と、湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される管状の挿入部と、可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、可撓管部の曲げ剛性をセグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、剛性可変部による可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得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、形状取得部が取得した湾曲部の湾曲形状に基づいて、可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、少なくとも１つの剛性可変部において可撓管部の曲げ剛性を変更するように、少なくとも１つの剛性可変部を制御する。
2016181484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端の湾曲部と、前記湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される管状の挿入部と、
前記可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、前記可撓管部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、
前記剛性可変部による前記可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、
前記湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得部と、を具備し、
前記剛性可変制御部は、前記形状取得部が取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、少なくとも１つの剛性可変部において前記可撓管部の曲げ剛性を変更するように、前記少なくとも１つの剛性可変部を制御することを特徴とする可撓管挿入装置。
【請求項２】
前記剛性可変制御部は、
前記形状取得部が取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記湾曲部が所定量以上曲がっているか否かを判断する第一湾曲状態判断をし、前記第一湾曲状態判断で前記湾曲部が所定量以上曲がっていると判断した後、前記湾曲部が略直線状であるか否かを判断する第二湾曲状態判断をし、前記第二湾曲状態判断で前記湾曲部が略直線状であると判断したときに、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断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】
前記剛性可変制御部は、前記長手軸方向に沿って、前記可撓管部の基端側に向かって、曲げ剛性値の大きい剛性可変部と曲げ剛性値の小さい剛性可変部とが交互になるように、複数の剛性可変部の曲げ剛性の変更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】
前記剛性可変部の曲げ剛性を変更する時間を設定する時間設定部を有し、
前記剛性可変制御部は、前記時間設定部で設定された時間毎に、隣り合う剛性可変部の曲げ剛性の大小を切り替えるように、前記剛性可変部の曲げ剛性の変更を制御することを特徴とする請求項３に記載の可撓管挿入装置。
【請求項５】
前記形状取得部は、前記湾曲部の湾曲を操作するための湾曲操作部に配置され、前記湾曲操作部の操作量に基づいて前記湾曲部の湾曲形状を取得するセンサであ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６】
前記形状取得部は、前記湾曲部に配置された磁気センサ、超音波センサ、ファイバセンサ、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を特徴とする請求項１に記載の可撓管挿入装置。
【請求項７】
前記湾曲部は、前記湾曲部の速度を検出する先端速度検出部を有し、
前記時間設定部は、前記先端速度検出部によって検出された速度に基づいて前記時間を算出することを特徴とする請求項４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、先端の湾曲部と、湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備えた挿入部を有する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、挿入部の細長い可撓管部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が開示されている。この内視鏡では、可撓管部の各範囲における軟性度合いが異なることにより、挿入時の患者の苦痛を低減させることができ、挿入性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６１−３７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１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、この可撓管部は、可撓管部の曲げ剛性を挿入時の被検体の実際の湾曲状態に応じて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】
挿入時の可撓管部の湾曲状態に応じてその曲げ剛性を変更するために、例えば、可撓管部にその湾曲状態を検出するためのセンサを配置して湾曲状態を検出することが考えられる。しかしながら、可撓管部にセンサを配置すると、可撓管部が大径化してしまう。径が大きいと挿入しづらく、また、患者にかかる負担が大きくなる。このため、可撓管部の大径化は避けられるべきである。とりわけ、大腸に挿入される可撓管部の径は小さいことが望ましい。【０００８】
そこで、本発明は、可撓管部に配置されたセンサで可撓管部の湾曲状態を検出しなくても、可撓管部の湾曲状態に応じてその曲げ剛性を適切に変更することにより挿入性が良好で、かつ小径な可撓管部を備えた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】
【０００９】
本発明の一実施形態は、先端の湾曲部と、前記湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される管状の挿入部と、前記可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、前記可撓管部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、前記剛性可変部による前記可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、前記湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得部と、を具備する可撓管挿入装置である。前記剛性可変制御部は、前記形状取得部が取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、少なくとも１つの剛性可変部において前記可撓管部の曲げ剛性を変更するように、前記少なくとも１つの剛性可変部を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可撓管部に配置されたセンサで可撓管部の湾曲状態を検出しなくても、可撓管部の湾曲状態に応じてその曲げ剛性を適切に変更することにより挿入性が良好で、かつ小径な可撓管部を備えた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】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態における内視鏡装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、湾曲部及び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の実施形態において挿入部を大腸に挿入している（湾曲部が腸管に沿って湾曲している）状態の一例を概略的に示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態において挿入部を大腸に挿入している（湾曲部が腸管に沿って略直線状となり、可撓管部が腸管に沿って湾曲している）状態の一例を概略的に示す図である。
【図７】図７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８】図８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フローチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態において挿入部を大腸に挿入している（湾曲部が腸管に沿って略直線状となり、可撓管部が腸管に沿って湾曲している）状態の一例を概略的に示す図である。
【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の実施形態における剛性可変部の曲げ剛性の周期的な切替を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態における内視鏡装置の構成を概略的に示す図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態において挿入部を大腸に挿入している（湾曲部が腸管に沿って湾曲している）状態の一例を概略的に示す図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態において挿入部を大腸に挿入している（湾曲部が腸管に沿って略直線状となり、可撓管部が腸管に沿って湾曲している）状態の一例を概略的に示す図である。
【図１５】図１５は、第５の実施形態における内視鏡装置の構成を概略的に示す図である。
【図１６】図１６は、第５の実施形態における剛性可変部の曲げ剛性の切替を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［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８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とを有している。
【００１３】
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。すなわち、被検体は大腸（腸管）である。
【００１４】
挿入部１１は、先端の湾曲部１２と、湾曲部１２の基端側に設けられた可撓管部１３とを有している。湾曲部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。
【００１５】
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。操作部１４は、湾曲操作部であるアングルノブ１５を有している。アングルノブ１５は、挿入部１１の長手方向（軸方向）に挿通された少なくとも１本の牽引部材であるアングルワイヤ１６（図１には示されない）によって湾曲部１２に連結されている。図２には、挿入部１１の内部を湾曲部１２から可撓管部１３にわたってその内面に沿って延びている１本のアングルワイヤ１６が示されている。アングルワイヤ１６の先端は、湾曲部１２に固定されている。湾曲部１２は、ユーザがアングルノブ１５を回転させることによりこれに連結されたアングルワイヤ１６が移動して所望の方向に湾曲する。例えば、２本のアングルワイヤが挿入部１１の中心軸に対して１８０°の位置関係で上下方向にそれぞれ配置されている場合、湾曲部１２は、ユーザがアングルノブ１５を回転させて一方のアングルワイヤが引き込まれれば上方向に、他方のアングルワイヤが引き込まれれば下方向に、それぞれ湾曲する。
【００１６】
操作部１４には、湾曲部１２の湾曲形状（湾曲角度等）を取得するための形状取得部５０が設けられている。形状取得部５０は、例えば、その回転軸がアングルノブ１５の回転軸に取り付けられたロータリーエンコーダを有している。ロータリーエンコーダは、回転角の変位を電気信号に変換して出力する回転角センサである。形状取得部５０は、このように、アングルノブ１５の回転角度、回転量あるいは回転位置を検出することにより湾曲部１２の湾曲形状を取得する。なお、形状取得部５０はロータリーエンコーダに限定されず、湾曲部１２を牽引するアングルワイヤ１６の移動量を検出して湾曲部１２の湾曲状態を算出する検出方式により湾曲部１２の湾曲形状を取得するものであってもよい。
【００１７】
図２は、湾曲部１２及び可撓管部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。
【００１８】
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、剛性可変部制御信号ケーブル、形状取得部信号ケーブル等を含む。光源装置２０は、前記ライトガイドを介して、湾曲部１２の先端面の照明窓から照射する光を供給する。
【００１９】
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、剛性可変制御部３３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（湾曲部１２内の撮像素子）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。剛性可変制御部３３は、ケーブル７１及びユニバーサルコード１７に含まれる剛性可変部制御信号ケーブルによって剛性可変部６０に接続されている。また、剛性可変制御部３３は、ケーブル７１及びユニバーサルコード１７に含まれる形状取得部信号ケーブルによって形状取得部５０に接続されている。
【００２０】
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３３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３３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。
【００２１】
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３３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３３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。
【００２２】
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３３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。
【００２３】
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。  
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の各セグメントは、剛性可変制御部３３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。
【００２４】
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。湾曲部１２の先端面の観察光学系で得られた観察対象の光学像は、撮像素子で電気信号に変換される。電気信号は、制御装置３０の表示制御部３１に出力される。表示制御部３１は、画像処理部３２によって、出力された電気信号に基づいて観察対象の画像信号を生成する。そして、表示制御部３１は、生成された画像信号に基づいて観察対象の画像を表示装置４０に表示させる。
【００２５】
図５並びに図６は、挿入部１１を大腸に挿入している状態の一例を概略的に示す図である。挿入部１１の先端の湾曲部１２は、はじめは略直線状の状態で腸管１００内の略直線状部分を進行する。そして、腸管１００内の湾曲部分１０１（例えばＳ状結腸）にさしかかると、湾曲部１２は、図５に示されるように、その湾曲形状に沿って湾曲しながら進行する。湾曲部１２が湾曲部分１０１を通過する際には、湾曲部１２は、ユーザが操作部１４のアングルノブ１５を回転操作することにより湾曲部分１０１の湾曲形状に沿って曲げられるか、それに沿って受動的に曲げられる。すなわち、湾曲部１２は、湾曲部分１０１を通過する際には必然的に曲げられる。
【００２６】
湾曲部１２がさらに進行して湾曲部分１０１を通過すると、図６に示されるように、可撓管部１３が湾曲部分１０１に到達する。このとき、湾曲部分１０１を既に通過した湾曲部１２は、湾曲部分１０１よりも進行方向前方において略直線状である腸管１００の形状に沿って略直線状となっている。このように、湾曲部１２が曲がった状態の後に略直線状となったことは、湾曲部１２の基端側に連なる可撓管部１３が湾曲部分１０１をまさに通過している（湾曲部分１０１付近に位置している）ことを、すなわち可撓管部１３の曲げ剛性を変更すべきであることを意味する。
【００２７】
以上のことから、本実施形態では、挿入時の湾曲部１２の湾曲形状を形状取得部５０で取得し、これに基づいて剛性可変制御部３３が可撓管部１３の曲げ剛性を変更すべきか否かを判断する。以下、本実施形態における可撓管部１３の剛性可変制御について説明する。
【００２８】
図７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８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フローチャートである。ステップＳ１１において、形状取得部５０は、ある時刻ｔ１における操作部１４のアングルノブ１５の回転角度を、すなわち湾曲部１２の湾曲形状（曲がりの状態）に関する情報を取得する。形状取得部５０で取得された情報は、図７に示されるように、制御装置３０の剛性可変制御部３３に出力される。取得された情報は、表示制御部３１を介して表示装置４０に表示されてもよい。
【００２９】
剛性可変制御部３３は、出力された情報に基づいて湾曲部１２の湾曲状態を判断する。具体的には、剛性可変制御部３３は、ステップＳ１２において、時刻ｔ１で湾曲部１２が所定量以上曲がっているか否かを判断する（第一湾曲状態判断）。すなわち、ステップＳ１２では、湾曲部１２が図５に示されるように腸管１００内を進行して湾曲部分１０１をちょうど通過している（湾曲部分１０１に位置している）かどうかを判断する。第一湾曲状態判断のための曲げの所定量は、ユーザにより適宜設定されてもよいし、被検体に応じて予め設定された値を用いてもよい。
【００３０】
ステップＳ１２において、湾曲部１２が時刻ｔ１で所定量以上曲がっていると判断された場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進み、剛性可変制御部３３が形状取得部５０から時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２（ｔ１＜ｔ２）における湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得する。曲がっていないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、再び、剛性可変制御部３３が形状取得部５０から新たなある時刻ｔ１における湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得する。
【００３１】
ステップＳ１３で剛性可変制御部３３が湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得した後、剛性可変制御部３３は、ステップＳ１４において、時刻ｔ２で湾曲部１２が略直線状か否かを判断する（第二湾曲状態判断）。すなわち、ステップＳ１４では、湾曲部１２が図６に示されるように湾曲部分１０１を既に通過していて、湾曲部分１０１よりも進行方向前方において腸管１００の形状に沿って略直線状となっているかどうかを判断する。
【００３２】
ステップＳ１４において、湾曲部１２が時刻ｔ２で略直線状であると判断された場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。略直線状でないと判断された場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り、再び、剛性可変制御部３３が形状取得部５０から新たな時刻ｔ２における湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得する。
【００３３】
ステップＳ１５において、剛性可変制御部３３は、可撓管部１３の各セグメントにそれぞれ配置された剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。曲げ剛性を変更する剛性可変部６０を含むセグメントは、可撓管部１３において湾曲部１２の直後のセグメントを含む１以上のセグメントであることが好ましい。
【００３４】
剛性可変制御部３３は、例えば、可撓管部１３において湾曲部１２の近傍（直後）の１以上の剛性可変部６０の曲げ剛性値が小さくなる（セグメントが軟らかくなる）ように、剛性可変部６０の曲げ剛性を制御するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。図６に示される一例では、可撓管部１３において湾曲部１２に最も近いセグメント１３１からセグメント１３４までの４つのセグメントにそれぞれ設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性値が小さくされる。図６では、曲げ剛性値が小さくされる剛性可変部６０が網掛けで示されている。なお、曲げ剛性を変更するセグメントの数はこれに限定されるものではなく、セグメント及び剛性可変部６０の軸方向の長さ、湾曲部分１０１の一般的な長さ等に応じて適宜設定される。
【００３５】
例えば、可撓管部１３全体の曲げ剛性が一様に高いと可撓管部１３が湾曲部分１０１においてうまく曲がらず、湾曲部分１０１において腸壁を伸展させうる。これでは患者に苦痛を与えてしまう。また、種々の検討から、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曲げ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、例えば、剛性可変制御部３３は、湾曲部分１０１付近の可撓管部１３（例えばセグメント１３１〜１３４）の曲げ剛性値を小さくするための制御信号を対応する剛性可変部６０に送信する。これにより、湾曲部分１０１付近の可撓管部１３のセグメントは軟らかくなり、湾曲部分１０１の湾曲形状に沿って曲がりやすくなる。また、可撓管部１３の先端側のセグメントよりも基端側のセグメントが硬いため、挿入部１１を進行方向に押し込む力が伝わりやすくなる。
【００３６】
あるいは、剛性可変制御部３３は、湾曲部１２の近傍（直後）の１以上の剛性可変部６０の曲げ剛性が大きくなる（セグメントが硬くなる）ように、剛性可変部６０の曲げ剛性を制御するための制御信号を剛性可変部６０に送信してもよい。
【００３７】
ステップＳ１６において、剛性可変部６０の曲げ剛性が変更され、剛性可変制御を終了する。
【００３８】
なお、以上の説明では、ステップＳ１１、Ｓ１３で剛性可変制御部３３が湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を形状取得部５０から取得しているが、形状取得部５０は挿入中常に湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得しており、剛性可変制御部３３も常に湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を形状取得部５０から取得することができる。すなわち、剛性可変制御部３３は、挿入中に即時に湾曲部１２の湾曲形状に関する情報を取得しながら、第一湾曲状態判断及び第二湾曲状態判断をすることができる。
【００３９】
本実施形態では、可撓管部１３の湾曲形状を検出するためのセンサが可撓管部１３に配置されていないため、挿入時の可撓管部１３の湾曲形状そのものは把握することができない。しかしながら、本実施形態では、操作部１４に湾曲部１２の湾曲形状を取得するための形状取得部５０が設けられている。これにより、挿入部１１のうち、操作部１４のアングルノブ１５の回転操作によって湾曲される先端の湾曲部１２の湾曲状態を把握することができる。
【００４０】
そして、形状取得部５０が取得した湾曲部１２の湾曲状態に基づいて、剛性可変制御部３３が、湾曲部１２が腸管１００内の湾曲部分１０１を通過しているか、かつ通過した後に湾曲部１２が略直線状になっているかを判断する。湾曲部１２が湾曲部分１０１を通過した後に略直線状になっていると判断されたとき、湾曲部１２に連なる可撓管部１３が湾曲部分１０１をちょうど通過している（湾曲部分１０１付近に位置している）。すなわち、本実施形態では、可撓管部１３の湾曲形状を直接的に取得することはできないが、その直前にある湾曲部１２の湾曲状態を取得することで、これをトリガーにして、可撓管部１３が湾曲部分１０１を通過している、すなわち可撓管部１３の曲げ剛性が変更されるべきであると剛性可変制御部３３が判断することができる。
【００４１】
そして、剛性可変制御部３３は、湾曲部分１０１を通過している可撓管部１３の少なくとも１のセグメントに設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するように、剛性可変部６０の曲げ剛性を制御する。これにより、例えば、湾曲部分１０１付近に位置している可撓管部１３のセグメントを湾曲部分１０１の湾曲形状に沿いやすくし、挿入しやすくすることができる。
【００４２】
本実施形態によれば、可撓管部１３にその湾曲形状を取得するためのセンサを配置していないため、可撓管部１３を大径化しなくて済む。このため、可撓管部１３が小径で挿入しやすい可撓管挿入装置を提供することができる。
【００４３】
本実施形態によれば、可撓管部１３にセンサを配置しなくても、操作部１４に設けられた形状取得部５０により湾曲部１２の湾曲形状を取得し、取得した湾曲形状に基づいて可撓管部１３の湾曲状態を把握することにより、被検体の湾曲形状に追従して可撓管部１３の曲げ剛性を変更可能な、すなわち挿入性が向上した可撓管挿入装置を提供することができる。また、これにより、患者に苦痛を与えにくい可撓管挿入装置を提供することができる。
【００４４】
以下、本発明の第２乃至第５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。
【００４５】
［第２の実施形態］  
本発明の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。  
図９は、第２の実施形態において挿入部１１を大腸に挿入している状態の一例を概略的に示す図である。図９は、第１の実施形態における図６に代わる図である。
【００４６】
第２の実施形態では、図８に示される剛性可変制御のフローのうち、ステップＳ１５の剛性可変制御における具体的な制御のみが第１の実施形態と異なっている。第２の実施形態では、ステップＳ１５において、剛性可変制御部３３が、湾曲部１２の近傍（直後）の可撓管部１３において、挿入部１１の軸方向に沿って、可撓管部１３の基端側に向かって曲げ剛性値が小さい剛性可変部６０と曲げ剛性値が大きい剛性可変部６０とが交互になるように、剛性可変部６０の曲げ剛性を制御するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。
【００４７】
図９に示される一例では、可撓管部１３において湾曲部１２に最も近いセグメント１３１を硬く（対応する剛性可変部６０の曲げ剛性値を大きく）、その隣のセグメント１３２を軟らかく（対応する剛性可変部６０の曲げ剛性値を小さく）、その隣のセグメント１３３を硬く、その隣のセグメント１３４を軟らかくするように、これら４つのセグメント１３１〜１３４にそれぞれ設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性が変更される。図９では、曲げ剛性値が大きくされる剛性可変部６０が黒塗りで示され、曲げ剛性値が小さくされる剛性可変部６０が網掛けで示されている。このように、湾曲部分１０１付近に位置される可撓管部１３には、硬いセグメントと軟らかいセグメントとが交互に設定される。本実施形態においても、曲げ剛性を変更するセグメントの数はこれに限定されるものではなく、適宜設定される。
【００４８】
なお、図９に示される一例では、可撓管部１３のセグメント１３１に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性値を大きく設定し、剛性可変制御部３３が硬いセグメントと軟らかいセグメントとが交互になるように曲げ剛性を制御しているが、セグメント１３１に設けられた剛性可変部６０の曲げ剛性値を小さく設定し、軟らかいセグメントと硬いセグメントとが交互になるように制御してもよい。
【００４９】
本実施形態によれば、挿入部１１の軸方向に沿って交互に、可撓管部１３の複数のセグメントが硬い状態と軟らかい状態となるように、剛性可変制御部３３がそれぞれの剛性可変部６０の曲げ剛性を制御するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。このような剛性可変制御によっても、可撓管部１３の挿入時の湾曲状態に適した挿入性を有する可撓管挿入装置を得ることができる。
【００５０】
［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。  
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３の実施形態では、制御装置３０は、表示制御部３１、画像処理部３２及び剛性可変制御部３３に加えて、時間設定部３４を有している。時間設定部３４には、例えば、不図示の入力部から剛性可変部６０の曲げ剛性値を変更する時間Ｔ（硬い／軟らかいを切り替える周期Ｓ）が入力される。この時間Ｔは、ユーザによって適宜設定されてもよいし、使用する内視鏡１０に対応して予め設定されていてもよい。
【００５１】
第３の実施形態では、図８に示される剛性可変制御のフローのうち、ステップＳ１５の剛性可変制御における具体的な制御のみが第１の実施形態と異なっている。第３の実施形態では、ステップＳ１５において、剛性可変制御部３３が時間設定部３４に設定された時間Ｔ（周期Ｓ）を読み出す。そして、剛性可変制御部３３が、第２の実施形態と同様に、可撓管部１３の基端側に向かって曲げ剛性値が小さい剛性可変部６０と曲げ剛性値が大きい剛性可変部６０とが交互になるように、剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。これにより、可撓管部１３には、例えば図１１の上側に示されるように、曲げ剛性値の小さい剛性可変部６０を有する軟らかいセグメント１３１、１３３と、曲げ剛性値の大きい剛性可変部６０を有する硬いセグメント１３２、１３４とが交互に設定される。図１１では、曲げ剛性値が小さくされる剛性可変部６０が網掛けで示され、曲げ剛性値が大きくされる剛性可変部６０が黒塗りで示されている。
【００５２】
剛性可変制御部３３は、さらに、隣り合う剛性可変部６０の曲げ剛性値の大小を時間Ｔ（周期Ｓ）で周期的に切り替えるために、剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。これにより、時間Ｔ後には、可撓管部１３には、例えば図１１の下側に示されるように、曲げ剛性値の大きい剛性可変部６０を有する軟らかいセグメント１３１、１３３と、曲げ剛性値の小さい剛性可変部６０を有する硬いセグメント１３２、１３４とが交互に設定される。このように、剛性可変制御部３３は、時間設定部３４で設定された時間Ｔ毎に、隣り合う剛性可変部６０の曲げ剛性の大小を自動的に切り替える。
【００５３】
もちろん、可撓管部１３のセグメント１３１、１３３とセグメント１３２、１３４の曲げ剛性値のはじめの大小関係は逆であってもよいし、曲げ剛性を変更するセグメントの数もこれに限定されない。
【００５４】
本実施形態によれば、挿入部１１の軸方向に沿って交互に、可撓管部１３の複数のセグメントが硬い状態と軟らかい状態とに設定され、さらに、硬い状態と軟らかい状態とが所定の設定時間で自動的に周期的に切り替えられる。このような剛性可変制御をすることにより、あるタイミングでは可撓管部１３のあるセグメントの曲げ剛性が湾曲部分１０１を通過するのに適さないときでも、次に曲げ剛性が切り替わったタイミングではそのセグメントの曲げ剛性が湾曲部分１０１を通過するのに適した曲げ剛性となる。したがって、このような切替によりユーザが可撓管部１３を進行させやすくなり、挿入性が向上することができる。
【００５５】
また、このような周期的な切替により、挿入部１１を進行させたときに手元側の力が先端に伝わりやすくなる。さらに、大腸への負担も低減され、挿入にかかる時間も短縮される。このように、本実施形態では、腸管内の複雑な湾曲形状に対応した、挿入性に優れた可撓管挿入装置をすることができる。
【００５６】
［第４の実施形態］  
本発明の第４の実施形態について、図１２乃至図１４を参照して説明する。  
図１２は、第４の実施形態における内視鏡装置１ａの構成を概略的に示す図である。内視鏡装置１ａでは、第１の実施形態の形状取得部５０に代わって、挿入部１１の先端の湾曲部１２に、湾曲部１２の湾曲形状を取得するための形状取得部５０ａが設けられている。形状取得部５０ａは、磁気を利用したセンシング（磁気センサ）、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既知のセンサを有している。
【００５７】
形状取得部５０ａは、湾曲部１２の少なくとも一部に配置されており、湾曲部１２の全長にわたって配置されていてもよいし、一部にのみ配置されていてもよい。形状取得部５０ａは、ケーブル７１及びユニバーサルコード１７に含まれる形状取得部信号ケーブルによって制御装置３０の剛性可変制御部３３に接続されている。
【００５８】
図１３並びに図１４は、第４の実施形態において挿入部１１を大腸に挿入している状態の一例を概略的に示す図である。図１３は、第１の実施形態における図５に対応しており、図１４は、第２の実施形態における図９に対応している。
【００５９】
第４の実施形態における剛性可変制御のフローは、図８に示されるフローと同様であり、ステップＳ１５の剛性可変制御における具体的な制御は第２の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態では、湾曲部１２に設けられた形状取得部５０ａにより取得された湾曲部１２の湾曲形状に基づいて、剛性可変制御部３３が第一湾曲状態判断及び第二湾曲状態判断をする。そして、剛性可変制御部３３が、湾曲部１２の近傍（直後）の可撓管部１３において、可撓管部１３の基端側に向かって曲げ剛性値が小さい剛性可変部６０と曲げ剛性値が大きい剛性可変部６０とが交互になるように、剛性可変部６０の曲げ剛性を制御するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。
【００６０】
本実施形態では、操作部１４のアングルノブ１５の回転操作量に基づく湾曲部１２の湾曲形状の検出に代えて、湾曲部１２に設けられた形状取得部５０ａにより湾曲部１２の実際の湾曲形状を検出している。これにより、湾曲部１２のより確実な湾曲形状を検出し、これに基づいて剛性可変制御部３３が第一湾曲状態判断及び第二湾曲状態判断をすることができる。したがって、より確かな湾曲形状検出に基づいて可撓管部１３の曲げ剛性を変更す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。
【００６１】
また、本実施形態では、挿入部１１のうち先端の湾曲部１２のみに形状取得部５０ａを配置しており、挿入部１１において長尺な可撓管部１３には形状取得部５０ａを配置していない。すなわち、可撓管部１３は大径化しない。したがって、小径な可撓管部１３を備え挿入性が向上した可撓管挿入装置を提供することができる。
【００６２】
また、湾曲部１２のみに形状取得部５０ａを配置することで、挿入部１１全体にわたって形状取得部５０ａを配置するよりも製造コストを削減することができる。コストを削減してもなお、湾曲部１２の湾曲状態に基づいて可撓管部１３の各セグメントの剛性可変部６０の曲げ剛性が変更されることにより挿入性が向上される。
【００６３】
なお、第３の実施形態における剛性可変部６０の曲げ剛性の周期的な変更が本実施形態に組み合わせられてもよい。これにより、より挿入しやすく、また、腸管内の複雑な湾曲形状に対応した可撓管挿入装置を提供することができる。
【００６４】
［第５の実施形態］  
本発明の第５の実施形態について、図１５並びに図１６を参照して説明する。  
図１５は、第５の実施形態における内視鏡装置１ｂの構成を概略的に示す図である。内視鏡装置１ｂでは、操作部１４に設けられた形状取得部５０に加えて、挿入部１１の先端の湾曲部１２に先端速度検出部８０が設けられている。先端速度検出部８０は、例えば、時間に対する速度変化の割合を検知する既知の加速度センサである。先端速度検出部８０は、湾曲部１２に、例えば湾曲部１２の先端部分に内蔵されている。
【００６５】
制御装置３０は、第３の実施形態と同様に時間設定部３４を有している。しかしながら、本実施形態における時間設定部３４は、第３の実施形態とは異なり、ケーブル７１及びユニバーサルコード１７に含まれる先端速度検出信号ケーブルによって先端速度検出部８０に接続されている。時間設定部３４には、先端速度検出部８０が検出した湾曲部１２の速度情報が出力される。時間設定部３４は、出力された速度情報に基づいて、剛性可変部６０の曲げ剛性を周期的に変更する時間Ｔ（硬い／軟らかいを切り替える周期Ｓ）を設定する。すなわち、本実施形態では、時間Ｔ（周期Ｓ）は、先端速度検出部８０から出力された湾曲部１２の速度情報に基づいて時間設定部３４で算出される。
【００６６】
周期Ｓの算出方法の一例を説明する。図１６に示されるように、可撓管部１３の各セグメントにおける剛性可変部６０の長手方向の長さをＬとする。先端速度検出部８０によって検出された湾曲部１２の速度がＶであるとき、時間設定部３４は、Ｓ＝Ｌ／Ｖとして周期Ｓを算出し設定する。
【００６７】
第５の実施形態では、図８に示される剛性可変制御のフローのうち、ステップＳ１５の剛性可変制御における具体的な制御のみが第１の実施形態と異なっており、その制御は第３の実施形態と同様である。すなわち、第５の実施形態では、ステップＳ１５において、剛性可変制御部３３が時間設定部３４に設定された時間Ｔ（周期Ｓ）を読み出す。そして、剛性可変制御部３３が、可撓管部１３の基端側に向かって曲げ剛性値が小さい剛性可変部６０と曲げ剛性値が大きい剛性可変部６０とが交互になるように、剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。これにより、可撓管部１３には、例えば図１６の上側に示されるように、曲げ剛性値の小さい剛性可変部６０を有する軟らかいセグメント１３１、１３３と、曲げ剛性値の大きい剛性可変部６０を有する硬いセグメント１３２、１３４とが交互に設定される。
【００６８】
剛性可変制御部３３は、さらに、隣り合う剛性可変部６０の曲げ剛性値の大小を、先端速度検出部８０からの速度情報に基づいて時間設定部３４で算出した時間Ｔ（周期Ｓ）で周期的に切り替えるために、剛性可変部６０の曲げ剛性を変更するための制御信号を剛性可変部６０に送信する。これにより、時間Ｔ後には、可撓管部１３には、例えば図１６の下側に示されるように、曲げ剛性値の大きい剛性可変部６０を有する軟らかいセグメント１３１、１３３と、曲げ剛性値の小さい剛性可変部６０を有する硬いセグメント１３２、１３４とが交互に設定される。
【００６９】
本実施形態では、湾曲部１２に先端速度検出部８０が設けられ、先端速度検出部８０が検出した湾曲部１２の速度に基づいて時間設定部３４が曲げ剛性を変更する周期Ｓを算出している。このように、剛性可変部６０の曲げ剛性を湾曲部１２の速度に基づいて変更することで、湾曲部１２の動きに合わせて曲げ剛性を変更することができる。これにより、挿入性がより良好な可撓管挿入装置を提供することができる。
【００７０】
以上、本発明の各実施形態を説明してきたが、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】
【００７１】
１，１ａ，１ｂ…内視鏡装置、１０…内視鏡、１１…挿入部、１２…湾曲部、１３…可撓管部、１３１〜１３ｎ…セグメント、１４…操作部、１５…アングルノブ（湾曲操作部）、１６…アングルワイヤ、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…剛性可変制御部、３４…時間設定部、４０…表示装置、５０…形状取得部、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、８０…先端速度検出部、１００…腸管、１０１…湾曲部分。
【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】
2016181484.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月9日(2017.11.9)
【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】
先端の湾曲部と、前記湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される挿入部と、
前記可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、前記可撓管部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、
前記剛性可変部による前記可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、
前記剛性可変部の曲げ剛性を変更する時間を設定する時間設定部と、を具備し、
前記剛性可変制御部は、前記湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得部から取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、前記時間設定部で設定された時間毎に、隣り合う剛性可変部の曲げ剛性の大小を切り替えるように、前記剛性可変部の曲げ剛性の変更を制御する、可撓管挿入装置。
【請求項２】
前記剛性可変制御部は、
前記形状取得部から取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記湾曲部が所定量以上曲がっているか否かを判断する第一湾曲状態判断をし、前記第一湾曲状態判断で前記湾曲部が所定量以上曲がっていると判断した後、前記湾曲部が略直線状であるか否かを判断する第二湾曲状態判断をし、前記第二湾曲状態判断で前記湾曲部が略直線状であると判断したときに、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断する、請求項１に記載の可撓管挿入装置。
【請求項３】
前記剛性可変制御部は、前記長手軸方向に沿って、前記可撓管部の基端側に向かって、曲げ剛性値の大きい剛性可変部と曲げ剛性値の小さい剛性可変部とが交互になるように、前記剛性可変部の曲げ剛性の変更を制御する、請求項１又は２に記載の可撓管挿入装置。
【請求項４】
前記形状取得部をさらに具備し、
前記形状取得部は、前記湾曲部の湾曲を操作するための湾曲操作部に配置され、前記湾曲操作部の操作量に基づいて前記湾曲部の湾曲形状を取得する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可撓管挿入装置。
【請求項５】
前記形状取得部は、前記湾曲部に配置された磁気センサ、超音波センサ、ファイバセンサ、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、請求項４に記載の可撓管挿入装置。
【請求項６】
前記湾曲部は、前記湾曲部の速度を検出する先端速度検出部を有し、
前記時間設定部は、前記先端速度検出部によって検出された速度に基づいて前記時間を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の可撓管挿入装置。
【請求項７】
先端の湾曲部と、前記湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される挿入部と、
前記可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、前記可撓管部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、
前記剛性可変部による前記可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、
前記剛性可変部の曲げ剛性を変更する時間を設定する時間設定部と、を有する可撓管挿入装置の作動方法であって、
前記剛性可変制御部は、前記湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得部から取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、前記時間設定部で設定された時間毎に、隣り合う剛性可変部の曲げ剛性の大小を切り替えるように、前記剛性可変部の曲げ剛性の変更を制御する、可撓管挿入装置の作動方法。
【手続補正２】
【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】
本発明の一実施形態は、先端の湾曲部と、前記湾曲部の基端側に設けられた可撓管部とを備え、被検体に挿入される挿入部と、前記可撓管部の長手軸方向にとった複数のセグメントにそれぞれ設けられ、前記可撓管部の曲げ剛性を前記セグメント単位で変更する複数の剛性可変部と、前記剛性可変部による前記可撓管部の曲げ剛性の変更を制御する剛性可変制御部と、前記剛性可変部の曲げ剛性を変更する時間を設定する時間設定部と、を具備し、前記剛性可変制御部は、前記湾曲部の湾曲形状を取得する形状取得部から取得した前記湾曲部の湾曲形状に基づいて、前記可撓管部が被検体の湾曲部分を通過していると判断したときに、前記時間設定部で設定された時間毎に、隣り合う剛性可変部の曲げ剛性の大小を切り替えるように、前記剛性可変部の曲げ剛性の変更を制御する、可撓管挿入装置である。
【国際調査報告】
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