(57)【要約】  制御装置（２００）は、回転速度取得部（２０１）と、トルク取得部（２０３）と、駆動制御部（２１１）と、方式切替部（２１２）とを備える。回転速度取得部（２０１）は、モータの速度値を取得する。トルク取得部（２０３）は、モータのトルク値を取得する。駆動制御部（２１１）は、速度値に基づいてモータの回転を制御する速度制御と、トルク値に基づいてモータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながらモータの回転を制御する。方式切替部（２１２）は、トルク値が所定の閾値を超えたとき駆動制御部（２１１）にモータの回転を停止させ、モータの回転を再開させるときには駆動制御部（２１１）にトルク制御を行わせる。
2018074220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長形状の挿入部と、前記挿入部を被挿入体に挿入又は抜去するような力を発生させるモータを有する自走機構とを備える内視鏡の前記自走機構の動作を制御する制御装置であって、
前記モータの回転速度に係る速度値を取得する速度取得部と、
前記モータが発生するトルクに係るトルク値を取得するトルク取得部と、
前記速度値に基づいて前記モータの回転を制御する速度制御と、前記トルク値に基づいて前記モータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながら前記モータの回転を制御する駆動制御部と、
前記トルク値が所定の閾値を超えたとき前記駆動制御部に前記モータの回転を停止させ、前記モータの回転を再開させるときには前記駆動制御部に前記トルク制御を行わせる方式切替部と
を備える制御装置。
【請求項２】
前記方式切替部は、前記制御方式を前記速度制御から前記トルク制御へと変更した後、所定の時間が経過したとき、前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記モータを正転させるための第１の入力と前記モータを逆転させるための第２の入力とが入力される入力部をさらに備え、
前記方式切替部は、前記第１の入力と前記第２の入力とのうち、前記制御方式を前記速度制御から前記トルク制御へと変更した際の入力と異なる入力がなされたとき、前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御方式を切替えるための入力がされる入力部をさらに備え、
前記方式切替部は、前記制御方式を前記速度制御から前記トルク制御へと変更した後、前記入力がされたとき、前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記方式切替部は、前記速度値を監視し、前記速度値が所定の閾値を超えた後に前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置と、
前記内視鏡と
を備える挿入装置。
【請求項７】
前記自走機構は、
前記挿入部の外周面に前記挿入部の長手軸周りに回転可能に設けられる回転筒体と、
前記回転筒体を回転させるモータと、
前記回転筒体の外周面に螺旋形状に形成され、前記回転筒体の回転に伴って前記挿入部を前記挿入又は前記抜去させるフィンと
を備える、請求項６に記載の挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の自走機構の動作を制御する制御装置及び挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡を有する挿入装置において、内視鏡は、例えば管腔内に挿入される挿入部を有する。挿入装置のうち、挿入部に自走機構が設けられた自走式等と呼ばれる挿入装置が知られている。例えば日本国特開２００７−１８５３８９号公報には、回転自走式の内視鏡に係る技術が開示されている。この回転自走式の内視鏡装置では、挿入部の外周面に螺旋形状のフィンが形成された回転筒体が設けられている。回転筒体が回転すると、回転筒体に形成されたフィンが管腔内壁に接触して推進力を発生させる。この推進力により、挿入部は、挿入方向又は抜去方向に自走する。さらに、日本国特開２００７−１８５３８９号公報には、回転筒体に作用する負荷の増大に基づいて、回転筒体の駆動源が停止することと、負荷の増大に基づく回転筒体の駆動源の停止を事前に予測して回避し、作業効率を向上させることとが開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
上述のように、自走式の内視鏡において、自走機構に係るモータのトルクの大きさ等、自走機構の出力を適切に制御することが求められる。
【０００４】
本発明は、内視鏡の自走機構の出力を適切に制御できる制御装置及び挿入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の一態様によれば、制御装置は、細長形状の挿入部と、前記挿入部を被挿入体に挿入又は抜去するような力を発生させるモータを有する自走機構とを備える内視鏡の前記自走機構の動作を制御する制御装置であって、前記モータの回転速度に係る速度値を取得する速度取得部と、前記モータが発生するトルクに係るトルク値を取得するトルク取得部と、前記速度値に基づいて前記モータの回転を制御する速度制御と、前記トルク値に基づいて前記モータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながら前記モータの回転を制御する駆動制御部と、前記トルク値が所定の閾値を超えたとき前記駆動制御部に前記モータの回転を停止させ、前記モータの回転を再開させるときには前記駆動制御部に前記トルク制御を行わせる方式切替部とを備える。
【０００６】
本発明の一態様によれば、挿入装置は、上述の制御装置と、前記内視鏡とを備える。
【０００７】
本発明によれば、内視鏡の自走機構の出力を適切に制御できる制御装置及び挿入装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る挿入装置の構成例の概略を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る挿入装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る動作の一例について説明するための図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る挿入装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る動作の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る挿入装置は、回転式の自走機構を有する内視鏡に係るシステムである。本実施形態に係る自走機構の出力制御では、回転速度を所定の値にするように行われる速度制御方式と、回転のトルク値を所定の値にするように行われるトルク制御方式とが選択的に用いられる。
【００１０】
〈挿入装置の構成〉
図１は、本発明の一実施形態に係る挿入装置の一例としての内視鏡システムの構成の概略を示す図である。この図に示すように、挿入装置１は、内視鏡１００と、制御装置２００と、画像処理装置２８０と、画像観察モニタ３１０と、フットスイッチ３６０とを備える。
【００１１】
内視鏡１００は、回転自走式の内視鏡である。内視鏡１００は、挿入部１１０を有している。挿入部１１０は、細長形状であり、例えば被挿入体である生体内に挿入されるように構成されている。また内視鏡１００は、内視鏡１００の各種操作を行うためのコントロールユニット１６０を有している。コントロールユニット１６０は、ユーザによって保持される。ここでは挿入部１１０の先端の側を先端側と称する。また挿入部１１０のコントロールユニット１６０が設けられている側を基端側と称する。挿入部１１０の先端側から基端側に沿った方向を長手方向とする。内視鏡１００のコントロールユニット１６０と画像処理装置２８０とは、ユニバーサルケーブル１９０によって接続されている。ユニバーサルケーブル１９０の端部には、コネクタ１９２が設けられており、画像処理装置２８０とユニバーサルケーブル１９０との接続は、コネクタ１９２によって行われる。画像処理装置２８０と制御装置２００とは接続されており、内視鏡１００と制御装置２００とは、画像処理装置２８０を介して接続されている。
【００１２】
挿入部１１０は、先端硬性部１１２と、湾曲部１１４と、蛇管部１１６とを有する。先端硬性部１１２は、挿入部１１０の最先端の部分であり、湾曲しないように構成されている。湾曲部１１４は、先端硬性部１１２の基端側に形成されている部分であり、コントロールユニット１６０に設けられた操作部１６１の操作に応じて能動的に湾曲するように構成されている。蛇管部１１６は、湾曲部１１４の基端側に形成されている部分であり、外力によって受動的に湾曲するように構成されている。
【００１３】
先端硬性部１１２は、撮像素子１２０と照明レンズ１２１とを有している。撮像素子１２０は、例えば挿入部１１０の先端側の被写体像に基づく画像信号を生成する。撮像素子１２０で生成された画像信号は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通る図示しない画像信号用信号線を介して画像処理装置２８０に伝送される。照明レンズ１２１は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通る図示しない光ファイバを介して画像処理装置２８０から導かれた光を拡散して射出する。
【００１４】
本実施形態に係る挿入装置１は、自走機構１０１を備える。すなわち、挿入部１１０の蛇管部１１６には、コントロールユニット１６０に内蔵されたモータ１５０の駆動力を伝達するための回転部１３０が取り付けられている。また、回転部１３０の先端側には、回転筒体であるパワースパイラルチューブ１３２が取り付けられている。パワースパイラルチューブ１３２は、例えばゴムや樹脂等の軟性材料により筒形状に形成され、蛇管部１１６の長手軸周りに回転可能に装着されている。パワースパイラルチューブ１３２の外周面には、パワースパイラルチューブ１３２の長手軸に沿って螺旋形状のフィン１３４が設けられている。なお、パワースパイラルチューブ１３２は、回転部１３０から取り外し可能に構成されていてもよい。
【００１５】
パワースパイラルチューブ１３２は、コントロールユニット１６０に設けられたアクチュエータとしてのモータ１５０に接続されている。モータ１５０は、コントロールユニット１６０及びユニバーサルケーブル１９０を通る図示しないアクチュエータ電流信号用信号線を介して制御装置２００に接続されている。
【００１６】
モータ１５０は、フットスイッチ３６０を用いた操作によって動作する。モータ１５０の回転力は、回転部１３０に伝達される。その結果、パワースパイラルチューブ１３２に設けられたフィン１３４は、長手軸周りに回転する。
【００１７】
フィン１３４が例えば管腔内壁といった壁部に接した状態で回転すると、挿入部１１０を自走させるような推進力が発生する。例えば小腸や大腸においては、小腸や大腸の内壁に存在する襞をフィン１３４が手繰りよせることによって挿入部１１０に推進力が作用する。この推進力によって挿入部１１０が自走する。挿入部１１０が自走することにより、ユーザによる挿入部１１０の挿入作業及び抜去作業が補助される。なお、以下の説明においては、挿入部１１０を先端側に自走させるモータ１５０の回転方向を正転方向（挿入方向）とし、挿入部１１０を基端側に自走させるモータ１５０の回転方向を逆転方向（抜去方向）とする。
【００１８】
モータ１５０には、エンコーダ１５２が設けられている。エンコーダ１５２は、モータ１５０の回転速度に応じた回転速度信号を生成する。回転速度信号は、ユニバーサルケーブル１９０を通る図示しない回転速度用信号線を介して制御装置２００に伝達される。
【００１９】
画像観察モニタ３１０は、例えば液晶ディスプレイといった一般的な表示装置を有する。画像観察モニタ３１０は、例えば撮像素子１２０で得られた画像信号に基づく内視鏡画像を表示する。
【００２０】
フットスイッチ３６０は、前進（ＦＯＲＷＡＲＤ、Ｆ）ペダル３６２と後退（ＢＡＣＫＷＡＲＤ、Ｂ）ペダル３６４とを含む。Ｆペダル３６２は、ユーザがモータ１５０を正転させたいときに踏まれるペダルである。Ｂペダル３６４は、ユーザがモータ１５０を逆転させたいときに踏まれるペダルである。Ｆペダル３６２及びＢペダル３６４は、それぞれ、踏み込みの量が検出されるように構成されている。
【００２１】
制御装置２００は、自走機構１０１の動作を制御する。制御装置２００は、回転速度取得部２０１と、モータ駆動回路２０２と、トルク取得部２０３と、記録部２０４と、制御部２１０とを有する。
【００２２】
回転速度取得部２０１は、エンコーダ１５２から入力される回転速度信号を所定のサンプリング期間毎に取り込む。回転速度取得部２０１は、取り込んだ回転速度信号に基づいて、モータ１５０の回転速度に係る速度値を取得し、当該速度値を制御部２１０に伝達する。
【００２３】
モータ駆動回路２０２は、例えばドライバアンプ回路によって構成されている。モータ駆動回路２０２は、指令値に基づいてモータ１５０を駆動させる。その結果、モータ１５０は、Ｆペダル３６２の踏み込みの量に応じた回転速度又はトルクを生じるように正転する。また、モータ１５０は、Ｂペダル３６４の踏み込みの量に応じた回転速度又はトルクを生じるように逆転する。
【００２４】
トルク取得部２０３は、モータ駆動回路２０２から出力されるモータ電流の電流値を取得する。トルク取得部２０３は、モータ電流の大きさに係る信号、すなわち、モータ１５０のトルクに係る信号をトルク値として、制御部２１０へと伝達する。
【００２５】
記録部２０４は、電源を切っても内容が保存される記録媒体、例えばＦＬＡＳＨメモリであって、制御装置２００を動作させるためのプログラム及び各種設定値等のデータを記録している。記録部２０４は、半導体メモリに限らず、磁気又は光等を用いた媒体でもよい。すなわち、各種記録媒体が記録部として記録部２０４の機能を担い得る。
【００２６】
制御部２１０は、駆動制御部２１１と、方式切替部２１２と、閾値判定部２１３と、入力判定部２１４とを備える。
【００２７】
駆動制御部２１１は、モータ１５０の制御方式を設定し、モータ駆動回路２０２の動作を制御する。駆動制御部２１１は、速度制御部２２１と、トルク制御部２２２とを備える。速度制御部２２１は、モータ１５０の回転速度が所定の値となるように、速度制御方式でモータ駆動回路２０２の動作を制御する。一方、トルク制御部２２２は、モータ１５０が発生するトルクをトルク制御方式でモータ駆動回路２０２の動作を制御する。
【００２８】
方式切替部２１２は、所定の切替条件に基づいて、駆動制御部２１１に速度制御方式の制御を行わせるかトルク制御方式の制御を行わせるかを判定し、駆動制御部２１１に制御方式を指令する。
【００２９】
閾値判定部２１３は、回転速度取得部２０１が取得した回転速度、又はトルク取得部２０３が取得したトルクと所定の閾値とを比較し、比較結果を駆動制御部２１１に伝達する。駆動制御部２１１は、閾値判定部２１３から取得した比較結果に基づいて制御を変更する。
【００３０】
入力判定部２１４は、例えばフットスイッチ３６０への入力を判定する。入力判定部２１４は、例えばＦペダル３６２又はＢペダル３６４が踏み込まれているか、踏み込まれているときはどの程度の量が踏み込まれているかを判定する。
【００３１】
画像処理装置２８０は、光源部２８１と、画像処理部２８２とを有する。光源部２８１は、例えば白色ＬＥＤ又はキセノンランプ等を含み、ユニバーサルケーブル１９０内の図示しない光ファイバに光を入力する。この光は、照明レンズ１２１から射出される。
【００３２】
画像処理部２８２は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を介して撮像素子１２０から画像信号を取得する。画像処理部２８２は、取得した画像信号に対して画像処理を施す。また、画像処理部２８２は、処理した画像信号を画像観察モニタ３１０に伝達し、画像観察モニタ３１０に内視鏡画像を表示させる。
【００３３】
制御部２１０は、例えば、central processing unit（ＣＰＵ）、application specific integrated circuit（ＡＳＩＣ）、又はfield-programmable gate array（ＦＰＧＡ）等を含み得る。制御装置２００の各部は、１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。制御部２１０の動作は、例えば記録部２０４や制御部２１０内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。
【００３４】
〈挿入装置の動作〉
図２及び図３を参照して本実施形態に係る挿入装置１の動作を説明する。図２は、制御装置で行われる処理の一例の概略を示すフローチャートである。図３は、時間経過に対するモータ１５０の回転速度及びトルク値の関係の一例を示す図である。図３において、上図（ａ）は、時間に対する回転速度の変化を示し、下図（ｂ）は、時間に対するトルク値の変化を示す。各図において、実線は本実施形態に係る動作の一例を示し、破線は比較例の場合の動作の一例を示す。ここでは、前進か後退かを区別せずに、フットスイッチ３６０のスイッチが最大まで踏み込まれた場合を例として挿入装置１の動作について説明する。より正確には、Ｆペダル３６２が踏み込まれているかＢペダル３６４が踏み込まれているかに応じて、挿入方向に回転させるか抜去方向に回転させるかが制御される。また、フットスイッチ３６０の踏み込み量に応じて、後述する目標値が変更される。
【００３５】
ステップＳ１０１において、制御装置２００の制御部２１０の入力判定部２１４は、フットスイッチ３６０が踏み込まれてオンか否かを判定する。フットスイッチ３６０がオンになっていないとき、処理はステップＳ１０１を繰り返して待機する。フットスイッチ３６０がオンになったとき、制御部２１０の駆動制御部２１１はモータ１５０の回転を開始させ、処理はステップＳ１０２に進む。
【００３６】
ステップＳ１０２において、制御装置２００の回転速度取得部２０１は、モータ１５０の回転速度を取得する。ステップＳ１０３において、制御装置２００の制御部２１０の駆動制御部２１１は、回転速度が所定の目標値となるように、フィードバックを行いながらモータ駆動回路２０２の出力を制御する。すなわち、駆動制御部２１１は、速度制御方式によりモータ駆動回路２０２の出力を制御する。
【００３７】
ステップＳ１０４において、制御装置２００のトルク取得部２０３は、モータ駆動回路２０２から出力される電流値に基づいて、モータ１５０が発生するトルクの値を取得する。ステップＳ１０５において、制御装置２００の閾値判定部２１３は、取得したトルク値が所定の閾値を超えたか否かに基づいて、動作制限を作動させるか否かを判定する。トルク値が閾値を超えておらず動作制限を作動させないとき、処理はステップＳ１０１に戻る。すなわち、動作制限が作動するまで、速度制御方式による制御が行われる。
【００３８】
例えば図３に示す例では、時刻ｔ０においてフットスイッチ３６０がオンになったとする。このとき、駆動制御部２１１は、回転速度を速度目標値とするように制御する。図３の上図（ａ）に示すように、モータ１５０の回転速度は、急には速度目標値にはならないので、時刻ｔ０からｔ１にかけて、回転速度が徐々に上昇する。時刻ｔ１において回転速度が速度目標値に到達するものとする。その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのように、回転速度は速度目標値で一定となるように、出力が制御される。このとき、モータ１５０で発生するトルクは、下図（ｂ）に示すようになる。すなわち、自走機構１０１の回転速度と自走機構１０１の周囲の状況に応じてモータ１５０で発生するトルク値は変化する。例えば、自走機構１０１のパワースパイラルチューブ１３２の回転が妨げられないとき、速度目標値の回転速度で回転するときに要するトルク値は比較的小さくなる。一方、パワースパイラルチューブ１３２の回転が妨げられているとき、速度目標値の回転速度で回転するときに要するトルク値は比較的大きくなる。例えば回転が開始するときには、自走機構１０１の内部や外部の抵抗によって、トルク値は瞬間的に高くなる。その後においては、トルク値は周囲の環境に応じて変化する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、動作制限を作動させると判定されたとき、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、制御装置２００の駆動制御部２１１は、モータ１５０の動作を制限する。すなわち、駆動制御部２１１は、モータ駆動回路２０２に出力を停止させ、モータ１５０の回転を止めさせる。このように、動作制限はトルクリミットとして機能する。
【００４０】
例えば、挿入部１１０が管内でつかえたとき、パワースパイラルチューブ１３２は回転しにくくなり、図３の時刻ｔ２から時刻ｔ３までのように回転速度は低下する。このとき、トルク値は上昇する。時刻ｔ３においてトルク値がトルク制限値を超えたとする。このとき、モータ１５０の回転は停止される。その結果、図３に示すように、時刻ｔ３において、回転は停止して回転速度は０になり、トルクの発生もなくなる。
【００４１】
ステップＳ１０７において、制御装置２００の入力判定部２１４は、動作制限を解除させる操作がなされたか否かを判定する。ここで、動作制限を解除させる操作としては、これには限定されないが、例えば、フットスイッチ３６０の踏み込みを解除する、Ｆペダル３６２とＢペダル３６４とのうち現在踏み込んでいるペダルとは逆のペダルを踏み込む、動作制限を解除するための専用ボタンを押し込む等の操作が採用され得る。動作制限解除の操作がされていないとき、処理はステップＳ１０７を繰り返し待機する。一方、動作制限解除の操作がされたとき、処理はステップＳ１０８に進む。
【００４２】
ステップＳ１０８において、制御装置２００の入力判定部２１４は、フットスイッチ３６０がオンか否かを判定する。フットスイッチ３６０がオンになっていないとき、処理はステップＳ１０８を繰り返して待機する。フットスイッチ３６０がオンになったとき、制御部２１０の駆動制御部２１１はモータ１５０の回転を開始させ、処理はステップＳ１０９に進む。
【００４３】
ステップＳ１０９において、制御装置２００のトルク取得部２０３は、モータ１５０で発生しているトルク値を取得する。ステップＳ１１０において、制御装置２００の制御部２１０の駆動制御部２１１は、トルク制御部２２２を用いて、モータ駆動回路２０２の出力の制御を再開する。
【００４４】
ステップＳ１１１において、制御装置２００の閾値判定部２１３は、ステップＳ１０６で出力を停止してから所定の時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していないとき、処理はステップＳ１０８に戻る。すなわち、所定時間が経過するまで、トルク制御方式による制御が継続する。
【００４５】
例えば図３に示す例では、時刻ｔ４においてフットスイッチ３６０がオンになったとする。図３の下図（ｂ）に示すように、フットスイッチ３６０が踏み込まれているとき、モータで発生するトルクの値はトルク制限値よりやや低い値を目標値として制御される。時刻ｔ４からｔ５まで徐々にトルク値が上昇し、時刻ｔ５から時刻ｔ８までトルク値がトルク制限値よりやや低い目標値に維持されている。このとき、図３の上図（ａ）に示すように、回転速度は、トルク値の上昇に応じて徐々に上昇する。管内における挿入部１１０のつかえが取れると、時刻ｔ６以降のように回転速度は上昇し、挿入部１１０はスムーズに前進することになる。このとき、時刻ｔ７から時刻ｔ８に示すように、速度制御方式が用いられているときの速度目標値よりも高くなることもあり得る。回転速度は適宜に制限されてもよい。
【００４６】
ステップＳ１１１において所定時間が経過したと判定されたとき、処理はステップＳ１０１に戻る。すなわち、ステップＳ１０１からの動作が繰り返され、速度制御方式によるモータ１５０の回転速度の制御が行われることになる。
【００４７】
図３に示す例では、時刻ｔ３から時刻ｔ８までの時間がステップＳ１１１で判断される所定時間である。トルク制御方式による制御を開始してから所定時間が経過した後の時刻ｔ８において、制御方式は、速度制御方式に変更される。したがって、時刻ｔ８以降において、回転速度は、速度目標値となるように制御される。このとき、トルク値は挿入部１１０の周囲の状況に応じた値が計測される。なお、速度制御方式に変更するまでの時間は、モータ１５０が停止してからの経過時間ではなく、モータ１５０の回転の停止後、再度回転が開始してからの経過時間に基づいてもよい。
【００４８】
比較例として、速度制御方式のみが用いられ、トルク制御方式が用いられない場合の回転速度とトルク値との変化を図３に破線で示す。図３の上図（ａ）に示すように、例えば挿入部１１０が管内でつかえるなどして時刻ｔ３で動作制限がされた後、時刻ｔ４で再びフットスイッチ３６０がオンになったとする。このとき、速度制御方式による制御が行われると、挿入部１１０が管内でつかえている状態なので、図３の下図（ｂ）に示すように、時刻ｔ４以降再びトルク値はトルク制限値よりも高くなる。仮に動作制限がなされないとすると、つかえが取れるまで、トルク値はトルク制限値よりも高くなる。トルクが高くなり過ぎることは好ましくない。また、トルクがトルク制限値を超えたとき、動作制限がなされるとすると、動作制限が繰り返しなされることになる。この場合、つかえが取れるまでは実質的に自走機構１０１を活用できないことになる。
【００４９】
本実施形態によれば、通常時は速度制御方式が用いられることで、ユーザは挿入部１１０の前進又は後退をフットスイッチ３６０の踏み込みによって思い通りに調整しやすい。一方で、トルクが高くなり過ぎたときは、一度動作を停止させたうえで、制御方式がトルク制御方式に切替えられる。その結果、発生するトルクを所定の範囲に抑えつつ自走機構１０１の動作を継続させることができる。その後、所定の期間が経過したときに、制御方式は再びユーザにとって操作がしやすい速度制御方式に切替えられる。これらの動作によって、操作のしやすさと、トルクを所定の範囲内に抑えることとが両立される。
【００５０】
〈変形例〉
自走機構は、どのような構成でもよい。例えば挿入部１１０の長手方向に回転するベルトが挿入部１１０の外周に設けられている構成でもよい。
【００５１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、第１の実施形態と自走機構１０１の動作の制御方法が異なる。本実施形態では、速度制御方式が用いられているときにトルク値が所定のトルク閾値よりも高くなったら、制御方式がトルク制御方式に切替えられる。また、トルク制御方式が用いられているときに回転速度が所定の速度閾値よりも高くなったら、制御方式が速度制御方式に切替えられる。
【００５２】
図４及び図５を参照して本実施形態に係る挿入装置１の動作を説明する。図４は、制御装置で行われる処理の一例の概略を示すフローチャートである。図５は、時間経過に対する回転速度及びトルク値の関係の一例を示す図である。図５において、上図（ａ）は、時間に対する回転速度の変化を示し、下図（ｂ）は、時間に対するトルク値の変化を示す。ここでは、前進か後退かを区別せずに、フットスイッチ３６０のスイッチが最大まで踏み込まれた場合を例として挿入装置１の動作について説明する。
【００５３】
ステップＳ２０１において、制御装置２００の制御部２１０の入力判定部２１４は、フットスイッチ３６０がオンか否かを判定する。フットスイッチ３６０がオンになっていないとき、処理はステップＳ２０１を繰り返して待機する。フットスイッチ３６０がオンになったとき、制御部２１０の駆動制御部２１１はモータ１５０の回転を開始させ、処理はステップＳ２０２に進む。
【００５４】
ステップＳ２０２において、制御装置２００の回転速度取得部２０１は、モータ１５０の回転速度を取得する。ステップＳ２０３において、制御装置２００の制御部２１０の駆動制御部２１１は、回転速度が所定の目標値となるように、フィードバックを行いながらモータ駆動回路２０２の出力を制御する。すなわち、駆動制御部２１１は、速度制御方式によりモータ駆動回路２０２の出力を制御する。
【００５５】
ステップＳ２０４において、制御装置２００のトルク取得部２０３は、モータ駆動回路２０２から出力される電流値に基づいて、モータ１５０が発生するトルクの値を取得する。ステップＳ２０５において、制御装置２００の閾値判定部２１３は、取得したトルク値が所定のトルク閾値を超えたか否かを判定する。トルク値がトルク閾値を超えていないとき、処理はステップＳ２０１に戻る。すなわち、トルク値がトルク閾値未満であるとき、速度制御方式による制御が継続する。
【００５６】
ステップＳ２０５においてトルク値が所定のトルク閾値よりも大きいと判定されたとき、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、制御装置２００の入力判定部２１４は、フットスイッチ３６０がオンか否かを判定する。フットスイッチ３６０がオンでないとき、モータ１５０は停止され、処理はステップＳ２０６を繰り返して待機する。フットスイッチ３６０がオンであるとき、制御部２１０の駆動制御部２１１はモータ１５０を回転させ、処理はステップＳ２０７に進む。
【００５７】
ステップＳ２０７において、制御装置２００のトルク取得部２０３は、モータ１５０で発生しているトルクの値を取得する。ステップＳ２０８において、制御装置２００の制御部２１０の駆動制御部２１１は、トルク制御部２２２を用いて、モータ駆動回路２０２の出力を制御する。すなわち、駆動制御部２１１は、トルク制御方式によりモータ駆動回路２０２の出力を制御する。
【００５８】
ステップＳ２０９において、制御装置２００の回転速度取得部２０１は、モータ１５０の回転速度を取得する。ステップＳ２１０において、制御装置２００の閾値判定部２１３は、取得した回転速度が所定の速度閾値より大きいか否かを判定する。回転速度が速度閾値よりも大きくないとき、処理はステップＳ２０６に戻る。すなわち、回転速度が速度閾値未満であるとき、トルク制御方式による制御が継続する。回転速度が速度閾値より大きいとき、処理はステップＳ２０１に戻る。すなわち、回転速度が速度閾値よりも大きくなったとき、制御方式は、速度制御方式に切替えられる。
【００５９】
本実施形態に係る動作の一例を図５を参照して説明する。時刻ｔ０においてフットスイッチ３６０がオンになったとする。このとき、まず、速度制御方式による制御が行われるので、回転速度は徐々に大きくなり、時刻ｔ１以降において、回転速度が速度目標値となるように制御される。このとき、モータ１５０で発生するトルクは、挿入部１１０の周囲の環境等に応じて変化する。例えば挿入部１１０が管内につかえたときトルク値が上昇していく。
【００６０】
図５に示す例では、時刻ｔ２においてトルク値がトルク閾値を超えている。このため、時刻ｔ２以降において、制御方式はトルク制御方式に切り替えられる。すなわち、トルク値がトルク目標値となるように制御される。図５に示す例では、時刻ｔ３以降において、トルク値がトルク目標値となるように制御されている。このとき、回転速度は挿入部１１０の周囲の環境に応じて変化する。例えば挿入部１１０が管内につかえているとき、回転速度は、速度目標値よりも低い値になる。
【００６１】
その後、例えば挿入部１１０のつかえがとれたとき、回転速度は上昇する。図５に示す例では、時刻ｔ５において、回転速度が速度閾値を超えている。この時刻ｔ５において、制御方式は、トルク制御方式から速度制御方式へと変更される。したがって、これ以降、回転速度が速度目標値となるように、制御が行われる。このとき、トルク値は周囲の環境に応じた値になる。例えば挿入部１１０が管内につかえていない状態になると、トルク値は低下し、低い値になる。
【００６２】
一般にパワースパイラルチューブ１３２の回転について、抵抗が小さいときは回転速度が速くなりトルク値が小さくなり、抵抗が大きいときは回転速度が遅くなりトルク値が高くなる。本実施形態では、できるだけユーザが自走機構１０１の動作を調整しやすい速度制御方式が採用されつつ、トルク値が高くなりすぎないようにトルク値が高くなるときにはトルク制御方式が用いられる。その結果、自走機構１０１の操作のしやすさと、トルク値を所定の範囲内に抑えることとが両立される。
【００６３】
〈変形例〉
自走機構１０１の出力制御について、第１の実施形態及び第２の実施形態の何れも、トルク値が所定の閾値を超えたとき、制御方式が速度制御方式からトルク制御方式に切り替えられる場合を示した。制御方式をトルク制御方式から速度制御方式へと変更することに関して、第１の実施形態では所定の時間が経過したときに速度制御方式へと変更する例を示し、第２の実施形態では回転速度が所定の閾値を超えたときに速度制御方式へと変更する例を示した。制御方式をトルク制御方式から速度制御方式へと変更する判定はこれに限らない。例えば、第１の実施形態において、回転速度が所定の閾値を超えたときに制御方式が速度制御方式へと変更されてもよいし、第２の実施形態において、所定の時間が経過したときに制御方式が速度制御方式へと変更されてもよい。更に、何れの実施形態においても、例えば、回転方向が挿入方向と抜去方向とで変更されたとき、制御方式が速度制御方式へと変更されてもよい。また、制御方式を切替えるための入力がなされる例えばボタン等の入力部が設けられ、当該入力部への入力に基づいて、制御方式が速度制御方式へと変更されてもよい。
【００６４】
また、上述の例では、速度制御方式とトルク制御方式とで制御方式を切替える場合を例に挙げて説明したがこれに限らない。速度制御方式とトルク制御方式とに加えて、例えば、モータ１５０に供給する電圧が目標値となるように制御する電圧制御方式等の他の制御方式が併せて用いられてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月7日(2018.3.7)
【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】
細長形状の挿入部と、前記挿入部を被挿入体に挿入又は抜去するような力を発生させるモータを有する自走機構とを備える内視鏡の前記自走機構の動作を制御する制御装置であって、
前記モータの回転速度に係る速度値を取得する速度取得部と、
前記モータが発生するトルクに係るトルク値を取得するトルク取得部と、
前記速度値に基づいて前記モータの回転を制御する速度制御と、前記トルク値に基づいて前記モータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながら前記モータの回転を制御する駆動制御部と、
前記制御方式を切替えるための入力がされる入力部と、
前記トルク値が所定の閾値を超えたとき前記駆動制御部に前記モータの回転を停止させ、前記モータの回転を再開させるときには前記駆動制御部に前記トルク制御を行わせるとともに、前記制御方式を前記速度制御から前記トルク制御へと変更した後、前記入力がされたとき、前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、方式切替部と
を備える制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置と、
前記内視鏡と
を備える挿入装置。
【請求項３】
前記自走機構は、
前記挿入部の外周面に前記挿入部の長手軸周りに回転可能に設けられる回転筒体と、
前記回転筒体を回転させるモータと、
前記回転筒体の外周面に螺旋形状に形成され、前記回転筒体の回転に伴って前記挿入部を前記挿入又は前記抜去させるフィンと
を備える、請求項２に記載の挿入装置。
【請求項４】
細長形状の挿入部と、前記挿入部を被挿入体に挿入又は抜去するような力を発生させるモータを有する自走機構とを備える内視鏡の前記自走機構の動作を制御する制御装置であって、
前記モータの回転速度に係る速度値を取得する速度取得部と、
前記モータが発生するトルクに係るトルク値を取得するトルク取得部と、
前記速度値に基づいて前記モータの回転を制御する速度制御と、前記トルク値に基づいて前記モータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながら前記モータの回転を制御する駆動制御部と、
前記モータを正転させるための第１の入力と前記モータを逆転させるための第２の入力とが入力される入力部と、
前記トルク値が所定の閾値を超えたとき前記駆動制御部に前記モータの回転を停止させ、前記モータの回転を再開させるときには前記駆動制御部に前記トルク制御を行わせるとともに、前記第１の入力と前記第２の入力とのうち、前記制御方式を前記速度制御から前記トルク制御へと変更した際の入力と異なる入力がなされたとき、前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、方式切替部と
を備える制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置と、
前記内視鏡と
を備える挿入装置。
【請求項６】
前記自走機構は、
前記挿入部の外周面に前記挿入部の長手軸周りに回転可能に設けられる回転筒体と、
前記回転筒体を回転させるモータと、
前記回転筒体の外周面に螺旋形状に形成され、前記回転筒体の回転に伴って前記挿入部を前記挿入又は前記抜去させるフィンと
を備える、請求項５に記載の挿入装置。
【請求項７】
細長形状の挿入部と、前記挿入部を被挿入体に挿入又は抜去するような力を発生させるモータを有する自走機構とを備える内視鏡の前記自走機構の動作を制御する制御装置であって、
前記モータの回転速度に係る速度値を取得する速度取得部と、
前記モータが発生するトルクに係るトルク値を取得するトルク取得部と、
前記速度値に基づいて前記モータの回転を制御する速度制御と、前記トルク値に基づいて前記モータの回転を制御するトルク制御とを含む少なくとも２つの制御方式を切替えながら前記モータの回転を制御する駆動制御部と、
前記トルク値が所定の閾値を超えたとき前記駆動制御部に前記モータの回転を停止させ、前記モータの回転を再開させるときには前記駆動制御部に前記トルク制御を行わせるとともに、前記速度値を監視し、前記速度値が所定の閾値を超えた後に前記制御方式を前記トルク制御から前記速度制御へと変更する、方式切替部と
を備える制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置と、
前記内視鏡と
を備える挿入装置。
【請求項９】
前記自走機構は、
前記挿入部の外周面に前記挿入部の長手軸周りに回転可能に設けられる回転筒体と、
前記回転筒体を回転させるモータと、
前記回転筒体の外周面に螺旋形状に形成され、前記回転筒体の回転に伴って前記挿入部を前記挿入又は前記抜去させるフィンと
を備える、請求項８に記載の挿入装置。
【国際調査報告】
2018074220.tif 000008
2018074220.tif 000009
2018074220.tif 000010
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