(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項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、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の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２】本発明の第１の実施の形態に係わる内視鏡システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における本体装置のハードウェア構成の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３の能動湾曲部と推進制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における第２の能動湾曲部の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第２の駆動部の動作を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の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。
【図８】本発明の第１の実施の形態における深部方向情報取得部の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における挿入部の推進動作の第１の例における一ステップを示す説明図である。
【図１０】図９に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１１】図１０に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１２】図１１に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における挿入部の推進動作の第２の例における一ステップを示す説明図である。
【図１４】図１３に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１５】図１４に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１６】図１５に示したステップに続くステップを示す説明図である。
【図１７】本発明の第１の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。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における第２の能動湾曲部の変形例の構成を示す説明図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態における第２の能動湾曲部の変形例の動作を説明するための説明図である。
【図２０】本発明の第２の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】本発明の第２の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。
【図２２】本発明の第３の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】本発明の第３の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。【００１４】
［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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
（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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
（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。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
（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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
（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。【００４９】
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。【００５０】
（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。【００５１】
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。【００５２】
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。【００５３】
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。【００５４】
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。【００５５】
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。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
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。【００６０】
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。【００６１】
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。【００６２】
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。【００６３】
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。【００６４】
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。【００６５】
（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。【００６６】
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。【００６７】
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。【００６８】
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。【００６９】
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。【００７０】
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。【００７１】
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。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
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。【００７７】
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）。【００７８】
（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。【００７９】
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。【００８０】
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。【００８１】
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。【００８２】
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。【００８３】
（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。【００８４】
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。【００８５】
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。【００８６】
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。【００８７】
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。【００８８】
（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。【００８９】
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。【００９０】
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。【００９１】
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。【００９２】
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。【００９３】
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。【００９４】
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。【００９５】
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。【００９６】
［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。【００９７】
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。【００９８】
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。【００９９】
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。【０１００】
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。【０１０１】
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。【０１０２】
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。【０１０３】
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。【０１０４】
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。【０１０５】
［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。【０１０６】
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。【０１０７】
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。【０１０８】
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。【０１０９】
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。【０１１０】
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。【０１１１】
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。【０１１２】
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。【０１１３】
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。【０１１４】
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。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月30日(2020.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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の管状部を有する第２の能動湾曲部と、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の能動湾曲部を動作させることと、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の能動湾曲部を動作させることと、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の能動湾曲部を動作させることと、を含んでいる。
【手続補正３】
【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】
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。
【請求項２】
前記位置情報取得部は、更に、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し、
前記第１の制御部は、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することを示す情報と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ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
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４に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
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４に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
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４に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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の管状部を有する第２の能動湾曲部と、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の能動湾曲部を動作させることと、
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の能動湾曲部を動作させることと、
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の能動湾曲部を動作させることと、
を含むことを特徴とする挿入部の推進方法。
【国際調査報告】
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