(57)【要約】  挿入装置は、湾曲自在に構成された挿入部(110)と、挿入部(110)の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられるスパイラルチューブ(132)と、スパイラルチューブ(132)を回転させるモータ(150)と、モータ(150)に駆動電流を供給してモータの駆動する駆動制御部(202)と、駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部(203)と、駆動電流を検出する駆動電流検出部(2021)と、挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部(204)と、湾曲形状検出部(204)によって検出された湾曲形状に応じてトルクリミット値保持部(203)に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部(206)とを備える。
2016157627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲自在に構成された挿入部と、
前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、
前記回転筐体を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、
前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じて前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部と、
を具備する挿入装置。
【請求項２】
湾曲形状に応じた前記トルクリミット値を記憶したトルクリミット値補正テーブルをさらに具備し、
前記トルクリミット値補正部は、前記湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じたトルクリミット値を前記トルクリミット値補正テーブルより取得して前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記駆動電流が前記トルクリミット値以上になったときに、前記モータの回転を停止させる請求項１に記載の挿入装置。
【請求項４】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入部における回転筐体が設けられる部分の湾曲形状を検出する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項５】
前記湾曲形状は、曲率半径によって表される請求項１乃至４の何れか１項に記載の挿入装置。
【請求項６】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入装置に設けられている請求項１に記載の挿入装置。
【請求項７】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入装置の外部に設けられている請求項１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、回転自走式の挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内視鏡装置等の挿入装置は、管腔内に挿入される。この種の挿入装置のうち、回転自走式等と呼ばれる挿入装置が知られている。回転自走式の内視鏡装置では、例えば挿入部の外周面に螺旋形状のフィンが形成されたスパイラルチューブ等と呼ばれる回転筐体が設けられている。回転筐体が回転すると、回転筐体に形成されたフィンが管腔内壁に接触して応力を発生させる。この応力により、挿入部は、挿入方向又は抜去方向に自走する。この種の回転自走式の挿入装置に関する提案は、例えば日本国特開２０１４−０６４６８６号公報においてなされている。
【発明の概要】
【０００３】
一般の挿入装置は、回転筐体を回転させるためのモータの駆動電流が閾値以上となったときにモータの回転を停止させるトルクリミット機能を有している。ここで、一般の挿入部装置は、例えば管腔内の壁面に沿って湾曲自在に構成された湾曲部を有している。回転筐体が設けられた湾曲部における湾曲が大きくなっている状態では、回転筐体を回転させるために必要な駆動電流の値は増大する。この場合、本来のトルクリミット機能を動作させたい負荷よりも小さな負荷でトルクリミット機能が動作してしまう。
【０００４】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、湾曲部の湾曲形状によらずに一定の負荷がかかったときにトルクリミット機能を動作させることができる挿入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様の挿入装置は、湾曲自在に構成された挿入部と、前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、前記回転筐体を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じて前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部とを具備する。
【０００６】
本発明によれば、湾曲部の湾曲形状によらずに一定の負荷がかかったときにトルクリミット機能を動作させることができる挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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。
【図２Ａ】図２Ａは、基本状態における湾曲形状を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、複数湾曲状態における湾曲形状を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、基本状態のトルクリミット設定テーブルの例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、複数湾曲状態のトルクリミット設定テーブルの例を示す図である。
【図４】図４は、回転制御のフローチャートである。
【図５】図５は、トルクリミット制御のフローチャートである。
【図６】図６は、トルクリミット値の補正制御のフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、Ｕターンしている挿入部を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ループ形状を有する挿入部を示す図である。
【図８】図８は、スパイラルチューブが設けられていない部分の湾曲形状を考慮したトルクリミット設定テーブルである。
【図９】図９は、曲率半径とトルクリミット値の直線近似式の例である。
【図１０】図１０は、形状検出センサとしてのＵＰＤプローブと形状認識装置とを組み合わせて挿入部の湾曲形状を検出するように構成された内視鏡システム１の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。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、内視鏡システム１は、内視鏡１００と、制御ユニット２００と、回転操作ユニット３６０とを有している。
【０００９】
内視鏡１００は、回転自走式の内視鏡であって、挿入部１１０を有している。挿入部１１０は、細長形状であり、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、挿入部１１０に取り付けられ、内視鏡１００の各種操作を行うための操作部１６０を有している。操作部１６０は、使用者によって保持される。内視鏡１００の操作部１６０と制御ユニット２００とは、ユニバーサルケーブル１９０によって接続されている。以下では、挿入部１１０の先端の側を先端側と称する。また挿入部１１０の操作部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。
【００１０】
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、湾曲しないような構成を有している。
【００１１】
先端硬性部１１２は、撮像素子１２０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を通る画像信号線を介して制御ユニット２００の画像処理部２０１に伝送される。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、操作部１６０に設けられた図示しない操作部材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。
【００１２】
蛇管部１１６には、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、回転筐体であるスパイラルチューブ１３２が取り付けられている。回転部１３０は、操作部１６０に内蔵されたモータ１５０の駆動力をスパイラルチューブ１３２まで伝達する。また、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ている。このスパイラルチューブ１３２の外周面には、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、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良い。
【００１３】
また、挿入部１１０の内部には形状検出センサ１１８が設けられている。形状検出センサ１１８は、挿入部１１０に装着されたスパイラルチューブ１３２の湾曲形状を検出するためのセンサであって、挿入部１１０における少なくともスパイラルチューブ１３２が設けられている部分の１箇所、好ましくは複数箇所の湾曲形状を検出可能なように配置されている。勿論、形状検出センサ１１８は、挿入部１１０の全体の湾曲形状を検出可能なように配置されていても良い。形状検出センサ１１８の出力信号は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通るセンサ信号線を介して制御ユニット２００の湾曲形状検出部２０４に伝送される。形状検出センサ１１８としては、例えば挿入部１１０の湾曲（歪）に応じた信号を出力する歪センサ、挿入部に内蔵されたコイルからの磁界を検出することで形状を検出するＵＰＤ（挿入形状観測装置）、挿入部に内蔵された光センサへの光の入射量によって形状を検出するセンサ等が用いられる。本実施形態における形状検出センサ１１８は、挿入部１１０の形状を検出できれば特定の構造のセンサに限られるものではない。
【００１４】
また、回転部１３０は、モータ１５０に接続されている。モータ１５０は、操作部１６０及びユニバーサルケーブル１９０を通るアクチュエータ電流信号線を介して制御ユニット２００の駆動制御部２０２に接続されている。
【００１５】
モータ１５０は、回転操作ユニット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、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。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応力が発生する。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に応力が作用する。この応力によって挿入部１１０が自走する。挿入部１１０が自走することにより、使用者による挿入部１１０の挿入作業及び抜去作業が補助される。また、モータ１５０は、パルス発生部を有している。パルス発生部は、モータ１５０の回転速度に応じたパルス信号（回転速度信号）を生成し、回転速度信号を、ユニバーサルケーブル１９０を通る回転速度信号線を介して制御ユニット２００に入力する。この回転速度信号によってモータ１５０の回転速度が制御される。
【００１６】
回転操作ユニット３６０は、例えばフットスイッチである。フットスイッチは、使用者によって踏み込まれるペダルを有し、ペダルの踏み込みの強さに応じた指令信号を発する。
【００１７】
制御ユニット２００は、内視鏡システム１の各部を制御する。制御ユニット２００は、画像処理部２０１と、駆動制御部２０２と、トルクリミット値保持部２０３と、湾曲形状検出部２０４と、形状判定部２０５と、トルクリミット値補正部２０６とを有する。
【００１８】
画像処理部２０１は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を介して画像処理部２０１に入力された画像信号に対して画像処理を施す。また、画像処理部２０１は、処理した画像信号を図示しない表示ユニットに入力することで表示ユニットに内視鏡画像を表示させる。
【００１９】
駆動制御部２０２は、例えばＡＳＩＣによって構成され、回転操作ユニット３６０で生成された指令信号を取り込んで指令値を取得する。また、駆動制御部２０２は、モータ１５０の回転速度信号を取得する。そして、駆動制御部２０２は、指令値と回転速度信号とに基づいて駆動電流を生成する。さらに、駆動電流をモータ１５０に供給してモータ１５０を駆動する。また、駆動制御部２０２は、駆動電流検出部２０２１を有し、駆動電流値とトルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値とを比較し、駆動電流がトルクリミット値以上になったときにモータ１５０の回転を停止させる。このようなトルクリミット機能により、モータ１５０の過度なトルクの発生が抑制される。このため、管腔内壁に不要な力がかかるおそれを低減することが可能である。
【００２０】
トルクリミット値保持部２０３は、トルクリミット機能を動作させるための閾値であって、駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持する。トルクリミット値保持部２０３は、例えば不揮発性メモリによって構成される。
【００２１】
湾曲形状検出部２０４は、形状検出センサ１１８の出力からスパイラルチューブ１３２の湾曲形状を検出する。湾曲形状は、例えば曲率半径［ｍｍ］によって表される。この場合、湾曲形状検出部２０４は、形状検出センサ１１８の出力から曲率半径を計算する。
【００２２】
形状判定部２０５は、湾曲形状検出部２０４で検出された湾曲形状が予め定めたスパイラルチューブ１３２の特徴的な湾曲状態の何れに該当するかを判定し、その判定結果を示す信号を、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状としての曲率半径の情報とともにトルクリミット値補正部２０６に入力する。予め定めた湾曲状態とは、例えば（１）基本状態、（２）複数湾曲状態の２つの状態である。
【００２３】
基本状態とは、スパイラルチューブ１３２の湾曲がないストレート状態に対して、図２Ａに示すように、スパイラルチューブ１３２の１点が湾曲している状態である。図２Ａでは、スパイラルチューブ１３２が曲率半径Ｒ＝１００［ｍｍ］で湾曲している例とスパイラルチューブ１３２が曲率半径Ｒ＝５０［ｍｍ］で湾曲している例とが示されている。
【００２４】
複数湾曲状態とは、ストレート状態に対して、図２Ｂに示すように、スパイラルチューブ１３２の複数点がそれぞれ異なる方向に湾曲している状態である。図２Ｂでは、スパイラルチューブ１３２の基端側の１点が上に凸となるように曲率半径Ｒ１＝５０［ｍｍ］で湾曲し、先端側の１点が下に凸となるように曲率半径Ｒ２＝１００［ｍｍ］で湾曲している例が示されている。スパイラルチューブ１３２は、実際には、上下方向及び左右方向に湾曲し得る。スパイラルチューブ１３２が上下方向と左右方向の両方に湾曲している場合は、それぞれの方向で１点が湾曲していたとしても複数湾曲状態であると見なされる。
【００２５】
トルクリミット値補正部２０６は、湾曲形状に応じたトルクリミット値を記憶したトルクリミット設定テーブル２０６１を有し、形状判定部２０５で判定された湾曲形状に応じたトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔをトルクリミット設定テーブル２０６１から取得してトルクリミット値保持部２０３の設定を書き換えるように補正する。
【００２６】
一般に、内視鏡の挿入部は湾曲することで硬さが硬くなるように変化する。ここで、挿入部におけるスパイラルチューブの装着部分が硬くなると、スパイラルチューブを回転させるために必要なモータのトルクも増加する。このトルクがトルクリミット値以上である場合、スパイラルチューブを回転させることができなくなる。そこで、本実施形態では、湾曲量が大きくなるほど、すなわち曲率半径が小さくなるほどにトルクリミット値の大きさを大きくするように補正が行われる。トルクリミット設定テーブル２０６１は、このような曲率半径とトルクリミット値との関係を記憶したテーブルである。トルクリミット設定テーブルは、基本状態と複数湾曲状態のそれぞれについて設けられている。
【００２７】
図３Ａは、基本状態のトルクリミット設定テーブルの例である。基本状態のトルクリミット設定テーブルでは、曲率半径Ｒ＝４００［ｍｍ］以上である場合には、湾曲によるトルクリミット機能への影響はストレート状態と同等であるとしている。このような曲率半径Ｒ＝４００［ｍｍ］を基準として、それよりも曲率半径Ｒが小さくなる場合にはそれに応じてトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔは順次に小さくなる。トルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔの実際の値は、例えば実験や数値解析によって得られるものであって、図３Ａの値はあくまでも一例である。
【００２８】
図３Ｂは、複数湾曲状態のトルクリミット設定テーブルの例である。複数湾曲状態のトルクリミット設定テーブルも、基本的には、曲率半径Ｒ＝４００［ｍｍ］を基準として、それよりも曲率半径が小さくなるほどにトルクリミット値は小さくなる。ただし、複数湾曲状態では、２つの曲率半径Ｒ１、Ｒ２の組み合わせによって最終的なトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔを決定する。トルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔの実際の値は、例えば実験や数値解析によって得られるものであって、図３Ｂの値はあくまでも一例である。なお、複数湾曲状態としては、３点以上の湾曲も考えられる。ただし、スパイラルチューブの長さは限定的である（最大でも長さ３００［ｍｍ］程度）ので、図３Ｂで示したよりも困難な３点以上の湾曲は殆ど生じないと考えられる。したがって、図３Ｂのようなトルクリミット設定テーブルの設定は有効である。
【００２９】
以下、本実施形態の内視鏡システム１の動作を説明する。図４は、内視鏡１００のモータ１５０の回転制御のフローチャートである。図５は、トルクリミット制御のフローチャートである。図６は、トルクリミット値の補正制御のフローチャートである。図４、図５、図６の制御は、例えば非同期に行われる。勿論、図４、図５、図６の制御は、同期して行われても良い。
【００３０】
まず、回転制御について図４を参照して説明する。図４の処理は、駆動制御部２０２によって行われる。例えば、内視鏡システム１の電源がオンされると、図４の処理が開始される。ステップＳ１０１において、駆動制御部２０２は、回転操作ユニット３６０から指令信号を受け取り、この指令信号に基づいて、使用者による回転操作ユニット３６０のペダルの踏み込みに応じた回転速度の指令値を取得する。
【００３１】
ステップＳ１０２において、駆動制御部２０２は、モータ１５０のパルス発生部からの回転速度信号を受け取り、この回転速度信号に基づいて、回転速度の現在値を取得する。
【００３２】
ステップＳ１０３において、駆動制御部２０２は、指令値と現在値との偏差に応じた駆動電流信号を生成する。そして、駆動制御部２０２は、生成した駆動電流信号をモータ１５０に供給してモータ１５０を駆動する。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００３３】
次に、トルクリミット制御について図５を参照して説明する。図５の処理は、駆動制御部２０２によって行われる。例えば、図４の回転制御が開始されると、図５の処理が開始される。ステップＳ２０１において、駆動制御部２０２は、現在の駆動電流信号に基づいて現在の駆動電流値Ｉｍｔｒを取得する。
【００３４】
ステップＳ２０２において、駆動制御部２０２は、駆動電流値Ｉｍｔｒと現在のトルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値Ｉｔｈとを比較し、Ｉｍｔｒ＜Ｉｔｈであるか否かを判定する。ステップＳ２０２においてＩｍｔｒ＜Ｉｔｈであると判定された場合に、処理はステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０２においてＩｍｔｒ＜Ｉｔｈでないと判定された場合に、処理はステップＳ２０３に移行する。
【００３５】
ステップＳ２０３において、駆動制御部２０２は、モータ１５０への駆動電流信号の供給を停止することによってトルクリミット機能を動作させる。その後、処理は終了される。トルクリミット機能が動作した後、例えばペダルの踏み込みが解除されるとトルクリミット機能は解除される。トルクリミット機能が解除されると、図５の処理が再び行われる。
【００３６】
次に、トルクリミット補正制御について図６を参照して説明する。図６の処理は、湾曲形状検出部２０４、形状判定部２０５、トルクリミット値補正部２０６によって行われる。例えば、内視鏡システム１の電源がオンされると、図６の処理が開始される。ステップＳ３０１において、湾曲形状検出部２０４は、形状検出センサ１１８の出力から挿入部１１０の湾曲形状を検出する。例えば、スパイラルチューブ１３２の複数箇所の形状を検出可能なように形状検出センサ１１８が設けられているとすると、湾曲形状検出部２０４は、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状として、それぞれの箇所の曲率半径を計算する。
【００３７】
ステップＳ３０２において、形状判定部２０５は、湾曲形状検出部２０４で検出された湾曲形状が基本状態と複数湾曲状態の何れに該当するかを判定し、その判定結果を示す信号を、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状としての曲率半径の情報とともにトルクリミット値補正部２０６に入力する。形状の判定は、例えば複数点の曲率半径がストレート状態を示す４００ｍｍ未満であるか否かを判定することによって行われる。複数点の曲率半径がストレート状態を示す４００ｍｍ未満である場合には、複数湾曲状態であると判定される。
【００３８】
ステップＳ３０３において、トルクリミット値補正部２０６は、湾曲形状の判定結果に応じて、図３Ａによって示される基本状態のトルクリミット設定テーブルと図３Ｂによって示される複数湾曲状態のトルクリミット設定テーブルとの何れかを選択する。
そして、トルクリミット値補正部２０６は、先に計算された曲率半径と対応するトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔを、選択したトルクリミット設定テーブルから取得する。
【００３９】
ステップＳ３０４において、トルクリミット値補正部２０６は、トルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値ＩｔｈとステップＳ３０３で取得したトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっているか否かを判定する。ステップＳ３０４においてトルクリミット値Ｉｔｈとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっていないと判定された場合には、処理はステップＳ３０１に戻る。この場合には、トルクリミット値保持部２０３にそれまで保持されているトルクリミット値Ｉｔｈで図５のトルクリミット制御が行われる。ステップＳ３０４においてトルクリミット値Ｉｔｈとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっていると判定された場合には、処理はステップＳ３０５に移行する。ステップＳ３０５において、トルクリミット値補正部２０６は、ステップＳ３０４においてトルクリミット値Ｉｔｈをトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔに置き換える補正を行う。その後、処理はステップＳ３０１に戻る。この場合には、置き換え後のトルクリミット値Ｉｔｈで図５のトルクリミット制御が行われる。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状に応じてトルクリミット値を補正することにより、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状が変化したとしても、スパイラルチューブ１３２に実際にかかる負荷が同じ状態でトルクリミット機能を動作させることが可能である。
【００４１】
［変形例１］
以下、本実施形態の変形例について説明する。前述した実施形態のトルクリミット値補正部２０６は、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状に応じてトルクリミット値を補正している。これに加えて、スパイラルチューブ１３２が設けられていない部分の湾曲形状に応じてもトルクリミット値を補正するようにしても良い。例えば、図７Ａで示すように挿入部１１０の先端がＵターンしているような場合や、図７Ｂで示すように挿入部１１０の途中でループしている場合にはフィン１３４の部分でなくてもモータ１５０の回転に影響を与える。したがって、このような挿入部１１０の形状をも考慮してトルクリミット値を補正することがより望ましい。
【００４２】
図８は、スパイラルチューブ１３２が設けられていない部分の湾曲形状を考慮したトルクリミット設定テーブルである。このトルクリミット設定テーブルは、図３Ａ又は図３Ｂを用いて取得されたトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔ１（前述のトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔ）をさらに補正するテーブルである。このテーブルにおいて、挿入部１１０の湾曲形状は、例えば曲率半径Ｒｉ［ｍｍ］とループ角度ｒ［ｄｅｇ］とによって定義される。ループ角度ｒは、挿入部１１０の湾曲部分を周とする円弧の中心点周りの角度である。
【００４３】
図８の例では、挿入部１１０の湾曲形状における曲率半径ＲｉがＲｉ＞２００［ｍｍ］である、すなわちそれほど大きく湾曲していない場合には、ループ角度ｒの影響はないとしている。一方、Ｒｉが２００［ｍｍ］以下である場合には、Ｒｉが小さくなるほどに、また、ループ角度ｒが大きくなるほどにトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔ２の値は小さくなる。トルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔ２の実際の値は、例えば実験や数値解析によって得られるものであって、図８の値はあくまでも一例である。また、図８のトルクリミット設定テーブルを用いてトルクリミット値をさらに補正する以外の処理は、前述した実施形態の手法がそのまま適用される。したがって説明を省略する。
【００４４】
以上説明したような変形例１では、スパイラルチューブ１３２以外の部分の挿入部１１０の湾曲形状に応じてもトルクリミット値を補正することにより、より正確なトルクリミット制御を行うことが可能である。
【００４５】
［変形例２］
前述した実施形態及び変形例ではテーブルを参照してトルクリミット値を補正している。しかしながら、トルクリミット値の補正は、必ずしもテーブルの参照によって行われなくても良い。例えば、曲率半径Ｒとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが図９で示すような直線式Ｉｔｈ＿ｔ＝ｆ（Ｒ）（ｆは１次関数）で近似できるときには、テーブルの代わりにこの直線式を用いて補正が行われるようにトルクリミット値補正部２０６が構成されていても良い。図９は、直線近似の例であるが、曲線近似できる場合でも同様である。
【００４６】
［変形例３］
前述した実施形態及び変形例では、湾曲形状検出部及び形状判定部は、制御ユニット２００の内部に設けられている。しかしながら、湾曲形状検出部及び形状判定部は、制御ユニット２００の外部に設けられていてもよい。また、形状検出センサも挿入部１１０の内部にもうけられていなくてもよい。図１０は、形状検出センサ１１８としてのＵＰＤプローブと形状認識装置４００とを組み合わせて挿入部１１０の湾曲形状を検出するように構成された内視鏡システム１の構成例である。
【００４７】
形状認識装置４００には形状検出センサ１１８としてのＵＰＤプローブが装着されている。ＵＰＤプローブは、例えば操作部１６０に設けられた処置具口４０２を介して挿入部１１０の内部に挿入される。
【００４８】
形状認識装置４００は、湾曲形状検出部４０４と、形状判定部４０６とを有している。湾曲形状検出部４０４は、湾曲形状検出部２０４と同様の構成を有し、ＵＰＤプローブの出力からスパイラルチューブ１３２の湾曲形状を検出する。形状判定部４０６は、形状判定部２０５と同様の構成を有し、湾曲形状検出部４０４で検出された湾曲形状が予め定めたスパイラルチューブ１３２の特徴的な湾曲状態の何れに該当するかを判定し、その判定結果を示す信号を、制御ユニット２００と形状認識装置４００との間の機器間通信により、スパイラルチューブ１３２の湾曲形状としての曲率半径の情報とともにトルクリミット値補正部２０６に入力する。トルクリミット値補正部２０６は、形状判定部４０６で判定された湾曲形状に応じてトルクリミット値保持部２０３の設定を書き換えるように補正する。
【００４９】
図１０のような構成により、湾曲形状検出部及び形状判定部を制御ユニット２００とは別体とすることができる。また、形状検出センサも内視鏡１００とは別体とすることができる。
【００５０】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５１】
また、上述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月15日(2016.9.15)
【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】
湾曲自在に構成された挿入部と、
前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、
前記回転筐体を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、
前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じて湾曲することで変化するトルクリミット値を算出するトルクリミット算出部と、
前記トルクリミット算出部で算出されるトルクリミット値に基づき前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部と、
を具備する挿入装置。
【請求項２】
湾曲形状に応じた前記トルクリミット値を記憶したトルクリミット値補正テーブルをさらに具備し、
前記トルクリミット値補正部は、前記湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じたトルクリミット値を前記トルクリミット値補正テーブルより取得して前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記駆動電流が前記トルクリミット値以上になったときに、前記モータの回転を停止させる請求項１に記載の挿入装置。
【請求項４】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入部における回転筐体が設けられる部分の湾曲形状を検出する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項５】
前記湾曲形状は、曲率半径によって表される請求項１乃至４の何れか１項に記載の挿入装置。
【請求項６】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入装置に設けられている請求項１に記載の挿入装置。
【請求項７】
前記湾曲形状検出部は、前記挿入装置の外部に設けられている請求項１に記載の挿入装置。
【請求項８】
前記トルクリミット算出部は、曲率半径とトルクリミット値との関係式からトルクリミット値を算出する請求項１に記載の挿入装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様の挿入装置は、湾曲自在に構成された挿入部と、前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、前記回転筐体を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部によって検出された湾曲形状に応じて湾曲することで変化するトルクリミット値を算出するトルクリミット算出部と、前記トルクリミット算出部で算出されるトルクリミット値に基づき前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部とを具備する。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月28日(2016.12.28)
【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】
湾曲自在に構成された挿入部と、
前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、
前記回転筐体を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、
前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部により検出された湾曲形状が前記回転筐体の湾曲する湾曲点の数により異なる湾曲形状のいずれに該当するか判定する形状判定部と、
前記形状判定部の判定結果により前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部と、
を具備する挿入装置。
【請求項２】
前記形状判定部の判定結果により、湾曲することで変化するトルクリミット値を算出するトルクリミット算出部をさらに具備し、
前記トルクリミット値補正部は、前記トルクリミット算出部で算出されるトルクリミット値に基づき前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項３】
前記形状判定部は、前記湾曲形状検出部により検出された湾曲形状が前記回転筐体の湾曲がないストレート状態に対して前記回転筐体の一点が湾曲している第１の湾曲状態と前記ストレート状態に対して前記回転筐体の複数点がそれぞれ異なる方向に湾曲している第２の湾曲状態といずれかに該当するかを判定する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項４】
前記湾曲形状は、曲率半径によって表される請求項１乃至３の何れか１項に記載の挿入装置。
【請求項５】
前記トルクリミット算出部は、曲率半径とトルクリミット値との関係式からトルクリミット値を算出する請求項２に記載の挿入装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様の挿入装置は、湾曲自在に構成された挿入部と、前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、前記回転筐体を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、前記駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部により検出された湾曲形状が前記回転筐体の湾曲する湾曲点の数により異なる湾曲形状のいずれに該当するか判定する形状判定部と、前記形状判定部の判定結果により前記トルクリミット値保持部に保持されているトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部とを具備する。
【国際調査報告】
2016157627.tif 000016
2016157627.tif 000017
2016157627.tif 000018
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