JP6496842B2 - 可撓管挿入装置 - Google Patents

Description

本発明は、可撓管挿入装置に関する。

図１１に示すように、管路部５００（例えば大腸）に挿入されている挿入部６００が管路部５００の屈曲部５０１を通過する際、例えば操作者は、大腸から外部に露出している挿入部６００の基端部を把持し、この把持部位から挿入部６００を押し進める。例えば、挿入部６００の先端が腹腔内に固定されていないＳ状結腸を通過した状態で、押し込み操作が実施されると、大腸は押し込み操作によって自由に動く。このために図１１に示すように、挿入部６００はＳ字状に座屈してしまう。したがって、挿入部６００の先端部には座屈によって手元側の力が伝達されにくくなり、先端部は深部に向かって挿入（前進移動）されにくくなり、挿入部６００の先端は推進力を失った状態（スタック状態）となる。言い換えると挿入性が低下する。なお深部とは、挿入方向において現在位置よりも前方の位置を示す。

スタック状態において、操作者は、押し込み操作と引っ張り操作と捩じり操作との少なくとも１つを有する操作を挿入部に加え、挿入部の座屈部位を略直線状態に変化させる（直線化）。これにより、スタック状態が回避される。しかしながら、直線化操作は、習得が難しい手技である。

例えば特許文献１に開示されている挿入部において、挿入部は挿入部の長手方向に複数のセグメントに分けられており、各セグメントの曲げ剛性は異なる。これにより、患者の苦痛が低減し、深部への挿入性が向上する。

特公昭６１−３７９３１号公報

特許文献１は、実際の挿入部のスタック状態に応じて挿入部の適正な個所の曲げ剛性を変化させれば良いとしただけある。特許文献１は、座屈による挿入性低下の判断方法や低下した挿入性を改善させる具体的な方法については開示されていない。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、管路部における深部への挿入性を向上できる可撓管挿入装置を提供することを目的とする。

本発明の可撓管挿入装置の一態様は、先端と基端とを有し、前記先端側から被挿入体に挿入される挿入部と、前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、設けられた位置における前記挿入部の曲げ剛性を変更可能な複数の剛性可変部と、前記挿入部の形状を示す形状情報を検出する検出部と、弧形状をなす第１屈曲部位と、変曲点を挟んで前記第１屈曲部位の前記先端側に位置する弧形状をなす第２屈曲部位とを含むＳ字形状が前記挿入部に形成されているか否かを前記形状情報に基づき検出する形状判断部と、前記形状情報に基づき、前記第１屈曲部位よりも前記基端側における前記挿入部の中心軸の延長線と、前記変曲点における前記挿入部に対する接線との交差角度が拡大しているか否かを判断する挿入性判断部と、前記形状判断部が前記挿入部に前記Ｓ字形状が形成されていると判断し、かつ、前記挿入性判断部が前記交差角度が拡大していると判断した際に、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に前記剛性可変部が設けられているか否かを判断し、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に前記剛性可変部が設けられている場合に、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に含まれる前記剛性可変部の剛性を高める制御を行う剛性制御部と、を具備する。

本発明によれば、管路部における深部への挿入性を向上できる可撓管挿入装置を提供できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る可撓管挿入装置の概略図である。 図２は、状態検出部と状態算出部と挿入性判断部と剛性変更範囲決定部と剛性制御部と剛性可変部と入力装置との関係を説明する図である。 図３は、検出ユニットによって検出される湾曲情報を示す図である。 図４Ａは、挿入性判断部の形状判断部が角度を基に挿入部の形状がＳ字形状であると判断した状態を示す図である。 図４Ｂは、形状判断部が角度を基に挿入部の形状がＳ字形状ではないと判断した状態を示す図である。 図５Ａは、形状判断部が曲率半径に定義された符号を基に挿入部の形状がＳ字形状であると判断した状態を示す図である。 図５Ｂは、形状判断部が曲率半径に定義された符号を基に挿入部の形状がＳ字形状ではないと判断した状態を示す図である。 図６Ａは、形状判断部が変曲点の接線に対する曲率中心の位置を基に挿入部の形状がＳ字形状であると判断した状態を示す図である。 図６Ｂは、形状判断部が変曲点の接線に対する曲率中心の位置を基に挿入部の形状がＳ字形状ではないと判断した状態を示す図である。 図７Ａは、挿入性判断部の判断本体部が座屈によって挿入部の挿入性が低下していると判断した状態の一例を示す図である。 図７Ｂは、判断本体部が座屈によって挿入部の挿入性が低下していると判断した状態の一例を示す図である。 図７Ｃは、判断本体部が座屈によって挿入部の挿入性が低下していると判断した状態の一例を示す図である。 図７Ｄは、判断本体部が座屈によって挿入部の挿入性が低下していないと判断した状態の一例を示す図である。 図８Ａは、剛性変更範囲決定部が剛性変更範囲を決定する状態の一例を示す図である。 図８Ｂは、剛性変更範囲決定部が剛性変更範囲を決定する状態の一例を示す図である。 図９Ａは、変角度が予め設定された目標値に調整されるように、剛性制御部がフィードバック制御することを示す図である。 図９Ｂは、速度比が予め設定された目標値に調整されるように、剛性制御部がフィードバック制御することを示す図である。 図９Ｃは、剛性制御部がオープン制御することを示す図である。 図９Ｄは、図９Ｃに示すオープン制御のための、状態検出部と状態算出部と挿入性判断部と剛性変更範囲決定部と剛性制御部と剛性可変部と入力装置との関係を説明する図である。 図９Ｅは、制御開始決定部が、速度比を基に剛性可変部に対する制御タイミングを制御することを示す図である。 図１０Ａは、剛性変更範囲決定部によって決定された剛性範囲に配置されるセグメントに設けられる剛性可変部を示す図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示す剛性可変部の剛性が制御された状態を示す図である。 図１１は、挿入部がＳ字状に座屈することを説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１において状態算出部６３の図示を省略するように、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略している。また深部とは、挿入部４０の挿入方向において現在位置よりも前方の位置を示す。

［第１の実施形態］
［構成］
図面を参照して第１の実施形態について説明する。
［可撓管挿入装置（以下、挿入装置１０と称する）］
図１に示すような内視鏡装置である挿入装置１０は、例えば、手術室または検査室に備えられる。挿入装置１０は、医療用の内視鏡２０と、挿入制御装置１２０と、挿入制御装置１２０に接続される入力装置１６０とを有する。挿入装置１０は、内視鏡２０に接続される図示しない光源装置と、内視鏡２０に接続される図示しない画像制御装置と、画像制御装置に接続される図示しない表示装置とを有する。

内視鏡２０は、例えば、大腸などの管路部３００を有する被挿入体に挿入される挿入機器の一例である。内視鏡２０は、管路部３００内を図示しない撮像ユニットの撮像部によって撮像する。
図示しない光源装置は、撮像部が撮像できるよう、光を出射する。光は、内視鏡２０の内部に備えられる図示しない照明ユニットの導光部材によって図示しない照明ユニットの照明部まで導光される。光は、照明光として、照明部から外部に向かって出射される。なお撮像部によって撮像された画像は、撮像部から内視鏡２０の内部に備えられる撮像ユニットの信号線を介して図示しない画像制御装置に出力される。
図示しない画像制御装置は、撮像部によって撮像された画像が図示しない表示装置に表示されるように、信号を処理する。
詳細については後述するが、挿入制御装置１２０は、内視鏡２０に配置される挿入部４０の曲げ剛性を制御する。
図示しない表示装置は、撮像部によって撮像され、図示しない画像制御装置によって画像処理された画像を表示する。図示しない表示装置は、図示しないケーブルを介して図示しない画像制御装置に接続される。

入力装置１６０は、後述する各種の開始指示を入力するために用いられる。

［内視鏡２０］
内視鏡２０は、例えば、医療用の軟性内視鏡として説明するが、これに限定される必要はない。内視鏡２０は、例えば、工業用の軟性内視鏡、カテーテル、処置具といったように、被挿入体の内部に挿入される軟性の挿入部４０を有していればよい。被挿入体は、例えば、人に限らず、動物、またはほかの構造物であってもよい。内視鏡２０は、直視型の内視鏡２０であってもよいし、側視型の内視鏡２０であってもよい。

内視鏡２０は、操作者によって把持される操作部３０と、被挿入体に挿入される挿入部４０とを有する。
操作部３０は、挿入部４０の基端部に連設される。操作部３０は、後述する湾曲部４３を操作する湾曲操作部３１と、撮像ユニットなど各ユニットを操作するスイッチ部３３とを有する。操作部３０は、ユニバーサルコード３５をさらに有しており、ユニバーサルコード３５を介して図示しない光源装置と図示しない画像制御装置と挿入制御装置１２０とに接続される。
挿入部４０は、管状であり、細長く、柔軟である。挿入部４０は、管路部３００に対して管路部３００の内部を進退移動する。挿入部４０は、管路部３００の形状に従って湾曲可能である。挿入部４０は、挿入部４０の先端部から挿入部４０の基端部に向かって順に、先端硬質部４１と、湾曲部４３と、可撓管部４５とを有する。先端硬質部４１の基端部は湾曲部４３の先端部に連結され、湾曲部４３の基端部は可撓管部４５の先端部に連結され、可撓管部４５の基端部は操作部３０に連結される。前記した撮像部と照明部とは、先端硬質部４１の内部に備えられる。

［セグメント５０］
図１に示すように、挿入部４０の可撓管部４５は、挿入部４０の長手軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメント５０に区切られる。セグメント５０は、実在しない仮想的な領域として機能してもよいし、実在する構造として機能してもよい。

各セグメント５０の曲げ剛性は、挿入制御装置１２０に配置される後述する制御部１２９（図２参照）の制御によって、独立して変更可能である。可撓管部４５の曲げ剛性は、制御部１２９によって独立して制御される各セグメント５０の曲げ剛性によって、部分的に変更可能となる。
なお可撓管部４５がセグメント５０に区切られるが、これに限定される必要はなく、挿入部４０がセグメント５０に区切られていてもよい。これにより挿入部４０の曲げ剛性は、制御部１２９によって独立して制御される各セグメント５０の曲げ剛性によって、部分的に変更可能となる。

［剛性可変部５１］
図１に示すように、挿入装置１０は、剛性が可変する１以上の剛性可変部５１を有する。剛性可変部５１は、セグメント５０毎に内蔵される。剛性可変部５１は、全てのセグメント５０に内蔵されてもよいし、一部のセグメント５０のみに内蔵されてもよい。剛性可変部５１が設けられる箇所が、少なくともセグメント５０として機能してもよい。なお１つの剛性可変部５１が複数のセグメント５０に渡って内蔵されてもよい。剛性可変部５１は、挿入部４０の長手軸方向に沿って、１列に並んでいてもよいし、複数列に並んでいてもよい。剛性可変部５１が複数列に並んでいる場合、剛性可変部５１同士は、剛性可変部５１同士が可撓管部４５の周方向において隣り合うように同じ位置に設けられていてもよいし、挿入部４０の長手軸方向においてずれて設けられていてもよい。剛性可変部５１は、剛性可変部５１の剛性の変化によって挿入部４０の曲げ剛性をセグメント単位で可変できればよい。

図示はしないが、剛性可変部５１は、例えば、金属線によって形成されるコイルパイプと、コイルパイプの内部に封入された導電性高分子人工筋肉（Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｍｕｓｃｌｅ（以下、ＥＰＡＭと称する）とを有するアクチュエータにより構成される。コイルパイプの中心軸は、挿入部４０の中心軸と一致または平行に設けられる。コイルパイプは、コイルパイプの両端部に設けられた電極を有する。
電極は、内視鏡２０に内蔵される図示しない信号ケーブルを介して制御部１２９に接続され、制御部１２９から電力を供給される。電圧が電極を介してＥＰＡＭに印加されると、ＥＰＡＭはコイルパイプの中心軸に沿って伸縮しようとする。しかしながら、ＥＰＡＭは、コイルパイプによって伸縮を規制される。これにより、剛性可変部５１の剛性は変化する。なお剛性可変部５１の剛性は、印加される電圧の値が高くなるほど、高まる。剛性可変部５１の剛性が変化すると、これに従って剛性可変部５１を内蔵するセグメント５０の曲げ剛性も変化する。また電力は、電極それぞれに独立して供給される。このため、剛性可変部５１それぞれの剛性は独立して変化し、セグメント５０それぞれの曲げ剛性も独立して変化する。このように剛性可変部５１は、剛性可変部５１の剛性の変化によってセグメント５０の曲げ剛性を変化させ、セグメント５０の曲げ剛性変化によって可撓管部４５の曲げ剛性を部分的に変化させる。

剛性可変部５１は、ＥＰＡＭの代わりに、形状記憶合金を用いてもよい。

［検出ユニット６０］
図１と図２とに示すように、挿入装置１０は、少なくとも挿入部４０の形状情報を含む挿入部４０の状態情報を検出する検出ユニット６０を有する。検出ユニット６０は、入力装置１６０から検出動作開始指示（後述する検出開始指示と算出開始指示）を入力されると検出を開始し、常に検出する。なお検出のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。

検出ユニット６０は、図１に示すように挿入部４０の内部に配置される状態検出部６１と、図２に示すように挿入制御装置１２０に配置される状態算出部６３とを有する。

状態検出部６１は、剛性可変部５１に並んで配置される。状態検出部６１は、挿入部４０の形状情報と捩じれ情報と位置情報とのいずれか１つの情報、または２つ以上の情報を含む挿入部４０の状態情報を検出する。挿入部４０の形状情報とは、例えば、挿入部４０の長手軸方向における挿入部４０の形状を示す。状態検出部６１には、例えば、磁気発生手段、光ファイバセンサ、歪みセンサ、吸収部材等が挙げられる。

状態検出部６１は、入力装置１６０から出力された検出開始指示が状態検出部６１に入力された後、常に検出（動作）する。状態検出部６１は、例えば有線または無線によって状態算出部６３に接続されており、状態検出部６１が検出した検出結果を状態算出部６３に出力する。

状態算出部６３は、状態検出部６１の検出結果を基に、挿入部４０の状態情報を算出する。状態算出部６３が算出する挿入部４０の状態情報は、例えば、挿入部４０の形状情報と捩じれ情報と位置情報とを含む。図３に示すように、状態算出部６３が算出する挿入部４０の状態情報は、例えば、挿入部４０において互いに対して連続している２つの屈曲部位２０１ａ，２０１ｂと、変曲点Ｉと、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂそれぞれの曲率半径Ｒａ，Ｒｂと、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂそれぞれの曲率中心Ｃａ，Ｃｂと、変角度θ１とを含む。屈曲部位２０１ａは、屈曲部位２０１ｂよりも挿入部４０の挿入方向において前方に位置するものとして説明する。連続している屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは、挿入部４０のＳ字形状部位を示す。変曲点Ｉは、屈曲部位２０１ａと屈曲部位２０１ｂとの連続部位であり、屈曲部位２０１ａと屈曲部位２０１ｂとの間における屈曲部位の曲率半径が∞である１点である。屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは変曲点Ｉをそれぞれの間に挟んで配置される。変角度θ１は、変曲点Ｉの接線４０１ａと、管路部３００の入口３００ａに位置する挿入部４０の一部位の中心軸の延長線４０１ｂとの間に形成される角度を示す。また図８Ａと図８Ｂとに示すように、状態算出部６３が算出する挿入部４０の状態情報は、例えば、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂと、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂそれぞれの曲率半径Ｃａ，Ｃｂとの関係を表す屈曲曲線４０３ａ，４０３ｂを含む。状態算出部６３が算出する挿入部４０の状態情報は、挿入部４０の位置情報と時間とを基に算出される挿入部４０の速度情報を含む。図３に示すように、速度情報は、挿入部４０の先端部の先端速度Ｖｏｕｔと、挿入部４０の基端部側（手元側）の基端速度Ｖｉｎと、先端速度Ｖｏｕｔと基端速度Ｖｉｎとの速度比γ（先端速度Ｖｏｕｔ／基端速度Ｖｉｎ）とを含む。状態算出部６３は、例えば、ＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される。

状態算出部６３は、状態検出部６１の検出結果が入力された状態で、入力装置１６０から出力された算出開始指示が状態算出部６３に入力された後、常に算出（動作）する。なお検出のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。状態算出部６３は、図示しない表示装置に接続されており、状態算出部６３によって算出された算出結果を表示装置に出力する。図３に示すように、図示しない表示装置は、状態算出部６３によって算出された算出結果を基に、管路部３００内における現状の挿入部４０の状態情報を表示する。表示は、例えば３次元によって実施される。操作者は、表示装置に表示される挿入部４０の状態情報を基に、管路部３００内における挿入部４０の位置及び状態を監視可能となる。

状態算出部６３は、後述する挿入性判断部（以下、判断部１２１と称する）と剛性変更範囲決定部（以下、第１決定部１２７と称する）と剛性制御部（以下、制御部１２９と称する）とに接続されており、状態算出部６３によって算出された算出結果を判断部１２１と第１決定部１２７と制御部１２９とに出力する。

［判断部１２１］
図２に示すように、挿入装置１０は、挿入部４０の状態情報を基に、現在位置から深部への挿入部４０の挿入性が低下しているか否かを判断する判断部１２１を有する。この挿入性とは、挿入部４０の前進性、言い換えると挿入部４０の推進性を表す。挿入部４０に対して判断部１２１が判断を実施する部位は、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを含む。部位は、状態算出部６３が挿入部４０の形状を算出した際に、挿入部４０の所望する範囲内に位置する部位である。判断部１２１は、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを基に、挿入性が低下しているか否かを判断する。判断部１２１は、挿入制御装置１２０に配置される。判断部１２１は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される。

判断部１２１は、状態算出部６３から出力された挿入部４０の状態情報（変曲点Ｉと曲率半径Ｒａ，Ｒｂと曲率中心Ｃａ，Ｃｂ）を基に挿入部４０の形状を判断する形状判断部１２３と、状態算出部６３から出力された挿入部４０の状態情報（変角度θ１と曲率半径Ｒａ，Ｒｂ）と形状判断部１２３の判断結果とを基に、座屈による挿入部４０の挿入性の低下を判断する判断本体部１２５とを有する。形状判断部１２３は、入力装置１６０から判断開始指示を入力されると判断を開始し、常に判断する。なお判断のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。判断本体部１２５は、形状判断部１２３の判断結果が入力された際、判断する。

図４Ａと図４Ｂとに示すように、形状判断部１２３は、曲率中心Ｃａと変曲点Ｉと曲率中心Ｃｂとをこの順番で結ぶ線分によって形成される角度を角度θ２として算出する。形状判断部１２３は、算出結果を制御部１２９に出力する。また形状判断部１２３は、角度θ２を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断する。例えば、形状判断部１２３は、図４Ａに示すように角度θ２＞９０°の場合では挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断し、図４Ｂに示すように角度θ２＜９０°の場合では挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。

形状判断部１２３は、下記のように判断を実施してもよい。
図５Ａと図５Ｂとに示すように、例えば、形状判断部１２３は、変曲点Ｉを含む挿入部４０を中心に、挿入部４０の挿入方向における側方の一方（右）側に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「＋」と定義する。簡単に説明すると、形状判断部１２３は、挿入部４０の右側（一方側）に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「＋」と定義する。形状判断部１２３は、変曲点Ｉを含む挿入部４０を中心に、挿入部４０の挿入方向における側方の他方（左）側に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「−」と定義する。簡単に説明すると、形状判断部１２３は、挿入部４０の左側（他方側）に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「−」と定義する。形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａ，Ｒｂそれぞれに定義される符号を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断する。

図５Ａに示すように、例えば、形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａの符号が「−」且つ曲率半径Ｒｂの符号が「＋」である場合に挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断する。または、図示はしないが、例えば、形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａの符号が「＋」且つ曲率半径Ｒｂの符号が「−」である場合に挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断する。このように形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａ，Ｒｂの符号が互いに異なる場合に挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断する。
図５Ｂに示すように、例えば、形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａの符号が「＋」且つ曲率半径Ｒｂの符号が「＋」である場合に挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。または図示はしないが、例えば、形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａの符号が「−」且つ曲率半径Ｒｂの符号が「−」である場合に挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。このように形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａ，Ｒｂの符号が互いに同一である場合に挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。
形状判断部１２３は、符号を定義するのではなく、変曲点Ｉを含む挿入部４０の右側（片側）に位置する領域を第１領域と定義し、変曲点Ｉを含む挿入部４０の左側（反対側）に位置する領域を第２領域と定義してもよい。なお例えば、形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａ，Ｒｂの代わりに、曲率中心Ｃａ，Ｃｂを用いてもよい。曲率中心Ｃａ，Ｃｂが用いられる場合、上記したように、「＋」と「−」とが定義されてもよい。また形状判断部１２３は、第１，２領域に対する曲率中心Ｃａ，Ｃｂの配置位置を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断してもよい。この場合、形状判断部１２３は、曲率中心Ｃａ，Ｃｂが異なる領域に配置されている場合では挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断し、曲率中心Ｃａ，Ｃｂが同じ領域に配置されている場合では挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。

または形状判断部１２３は、下記のように判断を実施してもよい。
図６Ａと図６Ｂとに示すように、例えば、形状判断部１２３は、変曲点Ｉの接線４０１ａに対する曲率中心Ｃａ，Ｃｂそれぞれの位置を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断してもよい。形状判断部１２３は、曲率中心Ｃａ，Ｃｂそれぞれが接線４０１ａに対してどちら側に配置されているかを判断する。次に、図６Ａに示すように、形状判断部１２３は、曲率中心Ｃａが接線４０１ａを挟んで曲率中心Ｃｂとは反対側に配置されている場合では挿入部４０の形状がＳ字形状であると判断する。図６Ｂに示すように、例えば、形状判断部１２３は、曲率中心Ｃａが接線４０１ａに対して曲率中心Ｃｂと同じ側に配置されている場合では挿入部４０の形状がＳ字形状ではないと判断する。

このように、形状判断部１２３は、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂそれぞれが同じ向きに屈曲しているか否かを判断する。そして形状判断部１２３は、判断結果を判断本体部１２５に出力する。

判断本体部１２５は、状態算出部６３から出力された挿入部４０の状態情報（変角度θ１）と挿入部４０の形状がＳ字形状であるという形状判断部１２３の判断結果とを入力される。図７Ａと図７Ｂと図７Ｃとに示すように、判断本体部１２５は、挿入部４０が座屈しているか否かを判断する、言い換えると、挿入部４０が押し込みにより深部に挿入されるか否かを判断する。このため判断本体部１２５は、挿入部４０の形状がＳ字形状であると形状判断部１２３が判断し、変角度θ１が第１閾値以下、且つｄθ／ｄｔ＞０であるときに、座屈によって挿入部４０の挿入性が低下している、と判断する。ｄθ／ｄｔ＞０は、変角度θ１の時間変化が正であることを示す。第１閾値は、例えば４０°である。例えば図７Ｄは、挿入部４０の形状がＳ字形状であるが、変角度θ１は第１閾値以上である。このため、判断本体部１２５は、座屈による挿入性が低下しているとは判断しない。

なお判断本体部１２５は、状態算出部６３から挿入部４０の状態情報として曲率半径Ｒａ，Ｒｂを入力されてもよい。この場合、判断本体部１２５は、挿入部４０の形状がＳ字形状であると形状判断部１２３が判断し、変角度θ１が第１閾値以下、Ｒｂ／ｄｔ＜０であるときに、座屈によって挿入部４０の挿入性が低下している、と判断する。Ｒｂ／ｄｔ＜０とは、手元側の曲率半径Ｒｂの時間変化が負であることを示す。

判断本体部１２５は、判断結果を第１決定部１２７に出力する。また判断本体部１２５は、判断本体部１２５の判断に利用された挿入部４０の一部位が屈曲部位２０１ａ，２０１ｂであるという情報を第１決定部１２７にさらに出力する。

［第１決定部１２７］
図２と図８Ａに示すように、挿入装置１０は、挿入部４０の挿入性が低下していると判断部１２１の判断本体部１２５が判断した際に、判断本体部１２５の判断に利用された挿入部４０の一部位のなかから剛性変更範囲４１１を決定する第１決定部１２７を有する。例えば、判断本体部１２５の判断に利用された挿入部４０の一部位とは、状態算出部６３から出力された屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを含む。例えば、一部位とは、挿入部４０のＳ字形状部位を示す。第１決定部１２７は、挿入部４０の挿入性が低下しないように、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂそれぞれの少なくとも一部の曲げ剛性を可変させるために、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂから曲げ剛性を可変させる範囲である剛性変更範囲４１１を決定する。第１決定部１２７は、挿入制御装置１２０に配置される。判断部１２１は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される。

ここで、曲率半径Ｒａ，Ｒｂよりも大きい値である閾値を、第２閾値と称する。
図８Ａに示すように、第１決定部１２７は、第２閾値と屈曲曲線４０３ａとを基に、屈曲部位２０１ａにおいて、第２閾値と屈曲曲線４０３ａとの交点である第１遠交点４０５ａと第１近交点４０５ｂとを算出する。第１遠交点４０５ａは、変曲点Ｉから離れている交点である。第１近交点４０５ｂは、変曲点Ｉに近い交点であり、第１遠交点４０５ａと変曲点Ｉとの間に位置する交点である。
第１決定部１２７は、第２閾値と屈曲曲線４０３ｂとを基に、屈曲部位２０１ｂにおいて、第２閾値と屈曲曲線４０３ｂとの交点である第２遠交点４０７ａと第２近交点４０７ｂとを算出する。第２遠交点４０７ａは、変曲点Ｉから離れている交点である。第２近交点４０７ｂは、変曲点Ｉに近い交点であり、第２遠交点４０７ａと変曲点Ｉとの間に位置する交点である。

図８Ａに示すように、例えば、第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ａにおいて、変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ａに決定する。第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ｂにおいて、変曲点Ｉから第２遠交点４０７ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ｂに決定する。剛性変更範囲４１１ａ，４１１ｂを合わせた範囲が剛性変更範囲４１１である。剛性変更範囲４１１ａは、剛性変更範囲４１１ｂと連続する。

なお第１決定部１２７は、変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ａに決定する必要はない。図８Ｂに示すように、例えば、第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ａにおいて変曲点Ｉを基準に、変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの範囲の所望する割合を、剛性変更範囲４１１ａと決定してもよい。また第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ｂにおいて変曲点Ｉを基準に、変曲点Ｉから第２遠交点４０７ａまでの範囲の所望する割合を、剛性変更範囲４１１ｂと決定してもよい。所望する割合とは、例えば５０％などである。所望する割合が１００％だと、図８Ｂに示す剛性変更範囲４１１ａは、図８Ａに示す剛性変更範囲４１１ａと同一となる。所望する割合は、１００％以上でもよい。剛性変更範囲４１１ａにおける所望する割合は、剛性変更範囲４１１ｂにおける所望する割合と同一であっても異なっていてもよい。

なお第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ａまたは屈曲部位２０１ｂのいずれか一方のみに対して、剛性変更範囲４１１を決定してもよい。

第１決定部１２７は、入力装置１６０から決定開始指示を入力されると決定を開始し、常に決定する。なお決定のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。

［制御部１２９］
図２に示すように、挿入装置１０は、挿入制御装置１２０に配置される制御部１２９を有する。制御部１２９は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される。制御部１２９は、内視鏡２０に内蔵される図示しない信号ケーブルを介して剛性可変部５１に接続される。制御部１２９は、入力装置１６０から制御開始指示を入力されると制御を開始し、常に制御する。なお制御のタイミングは、一定時間経過毎に実施されていてもよく、特に限定されない。

制御部１２９は、第１決定部１２７によって決定された剛性変更範囲４１１における挿入部４０の曲げ剛性を、剛性変更範囲４１１における挿入部４０が略直線化する曲げ剛性に制御する。図１０Ａと図１０Ｂとに示すように、制御部１２９は、挿入部４０の曲げ剛性を挿入部４０が略直線化する曲げ剛性に制御するために、剛性変更範囲４１１ａ，４１１ｂに配置されるセグメント５０に対応する剛性可変部５１の剛性を制御する。図１０Ｂにおいて、黒塗りされている剛性可変部５１は、剛性を制御されている。

制御部１２９は、挿入部４０の状態情報が状態情報に対して予め設定された目標値に調整されるように、第１決定部１２７によって決定された剛性変更範囲に配置されるセグメント５０に設けられる剛性可変部５１の剛性を制御する。

この制御方法の一例を以下に説明する。
図９Ａに示すように、制御部１２９は、状態情報である変角度θ１に対して予め設定された目標値と、検出ユニット６０から得られる挿入部４０の状態情報である変角度θ１との偏差がゼロとなるように、フィードバック制御する。これにより、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは、直線化する。制御部１２９は、例えばＰＩＤ制御器である。

また制御方法の別の一例を説明する。
図９Ｂに示すように、例えば、制御部１２９は、状態情報である速度比γに対して予め設定された目標値と、検出ユニット６０から得られる挿入部４０の状態情報である速度比γとの偏差がゼロとなるように、フィードバック制御してもよい。制御部１２９は、例えばＰＩＤ制御である。

また制御方法の別の一例を説明する。
制御部１２９は、オープン制御してもよい。図９Ｃと図９Ｄとに示すように、制御部１２９は、剛性可変信号（例えば電圧信号）を、第１決定部１２７によって決定された剛性変更範囲４１１における剛性可変部５１に入力する。そして制御部１２９は、この剛性可変部５１の剛性が高まるように、剛性可変部５１を制御する。

次に、制御部１２９の制御の開始の決定（タイミング）の一例を説明する。
なお、図２と図９Ｅとに示すように、制御部１２９は、速度比γを基に剛性可変部５１に対する制御タイミングを制御する制御開始決定部（以下、第２決定部１３１と称する）を有してもよい。速度比γは、図３に示す先端速度Ｖｏｕｔと基端速度Ｖｉｎとの比である。例えば、操作者は、管路部３００から外部に露出している挿入部４０の基端部を把持し、この把持部位から挿入部４０を押し進める。このとき、挿入部４０を押し進める操作者の手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に伝達される。このような状況下で、γ＞０の場合、挿入部４０の先端部は、基端部（把持部位）における手元側の力を入力されて、挿入されている状態である。なおγ＝１の場合、先端速度Ｖｏｕｔ：基端速度Ｖｉｎ＝１：１である。γ＝０の場合、挿入部４０の先端部は、基端部（把持部位）における手元側の力を入力されず、停止している状態である。

例えば、γ＞０の場合、第２決定部１３１は、挿入部４０が挿入されている状態言い換えると挿入部４０の先端部の推進力が落ちきっていない状態で、剛性可変部５１の制御を開始する。γ＝０の場合、第２決定部１３１は、挿入部４０の挿入が停止している状態言い換えると挿入部４０の推進力が失った状態で、剛性可変部５１の制御を開始する。

この後、上記したフィードバック制御またはオープン制御が実施される。

なお、例えば、先端速度Ｖｏｕｔは、挿入部４０の先端部に内蔵される図示しない第１検出部によって検出されてもよい。例えば、第１検出部は、湾曲部４３に内蔵される。例えば、基端速度Ｖｉｎは、管路部３００に入口３００ａに配置される図示しない第２検出部によって検出されてもよい。第１検出部と第２検出部とは、例えば、加速度センサまたは磁気センサといった既知のセンサである。このように先端速度Ｖｏｕｔと基端速度Ｖｉｎとの算出方法は、特に限定されない。

［入力装置１６０］
図２に示すように、入力装置１６０は、検出ユニット６０の動作を開始させる検出動作開始指示（検出開始指示と算出開始指示）を検出ユニット６０に出力し、判断部１２１の形状判断部１２３の動作を開始させる判断開始指示を形状判断部１２３に出力する。入力装置１６０は、第１決定部１２７の動作を開始させる決定開始指示を第１決定部１２７に出力し、制御部１２９の動作を開始させる制御開始指示を制御部１２９に出力する。入力装置１６０は、検出動作開始指示と判断開始指示と決定開始指示と制御開始指示とを同時に出力してもよいし個別に出力してもよい。入力装置１６０は、例えば、一般的な入力用の機器であり、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タグリーダ、ボタンスイッチ、スライダ、ダイヤルである。

入力装置１６０は、第１閾値を判断本体部１２５に、第２閾値を第１決定部１２７に、所望する割合を第１決定部１２７に、所望する角度を制御部１２９に、変角度θ１に対する目標値と速度比γに対する目標値を制御部１２９に、入力する。入力装置１６０は、この入力を、挿入が実施される前に、言い換えると制御部１２９の制御が実施される前に、実施する。第１閾値と第２閾値と所望する割合と所望する角度と目標値とを含むパラメータは、予め図示しない記憶部に予め記憶されていてもよい。入力装置１６０が各開始指示を各部に出力することで、各部は記憶部からパラメータを読み込んでもよい。

なお第１閾値と第２閾値とは、大腸のトレーニングモデルまたは豚腸に対する挿入部４０の挿入から仮決定されてもよい。そして仮決定された第１閾値と第２閾値とは、実際に挿入部４０が挿入される際に入力装置１６０にて微修正される。なお微修正は、予め図示しない記憶部に記憶される複数の症例実績データを基に算出された適切な値によって実施されてもよい。そして実際の第１閾値と第２閾値とは、微修正された第１閾値と第２閾値とを基に、制御部１２９に算出される。算出された第１閾値は判断本体部１２５に入力され、算出された第２閾値は第１決定部１２７に入力される。

［作用］
挿入装置１０が駆動開始した後、挿入部４０は、入口３００ａから管路部３００に挿入され、深部に向かってさらに挿入される。操作者が入力装置１６０を操作し、入力装置１６０は検出動作開始指示を検出ユニット６０に出力すると、状態検出部６１はリアルタイムで挿入部４０の状態情報を検出する。状態検出部６１によって検出された検出結果は、リアルタイムで状態算出部６３に出力される。状態算出部６３は、状態検出部６１の検出結果を基に、リアルタイムで挿入部４０の状態情報を算出する。状態算出部６３は、状態検出部６１の検出結果を基に、リアルタイムで挿入部４０が挿入されている管路部３００の状態情報をさらに算出する。状態算出部６３は、状態算出部６３によって算出された算出結果を、図示しない表示装置と形状判断部１２３と判断本体部１２５と第１決定部１２７と制御部１２９とに出力する。

そして、湾曲部４３に対する湾曲操作部３１の操作と挿入部４０に対する操作者の押し込み操作、引っ張り操作及び捩じり操作とに伴い、図３に示すように、挿入部４０は屈曲部３０１ａ，３０１ｂを通過する。図示しない表示装置は、状態検出部６１と状態算出部６３とによって、管路部３００と屈曲部３０１ａ，３０１ｂの形状に対応して曲がる挿入部４０の形状と屈曲部３０１ａ，３０１ｂを曲がりながら通過する挿入部４０とを表示する。このように、図示しない表示装置は、状態算出部６３によって算出された算出結果を基に、リアルタイムで管路部３００内における現状の挿入部４０の状態を表示する。操作者は、表示装置に表示される挿入部４０の状態を基に、管路部３００内における挿入部４０の位置を監視する。

挿入部４０が屈曲部３０１ａ，３０１ｂを通過している状況下で、挿入部４０を深部に向かって挿入させるために、操作者は、管路部３００から外部に露出している挿入部４０の基端部を把持し、この把持部位から挿入部４０を押し進める。このとき、屈曲部３０１ａ，３０１ｂを通過している屈曲部位２０１ａ，２０１ｂによって、挿入部４０を押し進める手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に伝達されにくいことがある。これにより座屈が屈曲部位２０１ａ，２０１ｂに発生することがあり、深部への挿入部４０の挿入性が低下してしまうこととなる。このため操作者は、監視している状況下で入力装置１６０を操作する。入力装置１６０は、判断開始指示を形状判断部１２３に出力し、決定開始指示を第１決定部１２７に出力し、制御開始指示を制御部１２９に出力する。

図４Ａと図４Ｂとに示すように、判断部１２１の形状判断部１２３は、例えば、角度θ２を算出し、角度θ２を基に挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かをリアルタイムで判断する。つまり形状判断部１２３は、挿入部４０の形状が図４Ａに示すようにＳ字形状なのか図４Ｂに示すようにＳ字形状以外の形状（例えばＵ字形状）なのかを判断する。ここで、角度θ２＞９０°となっており、挿入部４０の形状がＳ字形状であると、形状判断部１２３が判断したとする。そして、形状判断部１２３は、判断結果を判断本体部１２５に出力する。

次に、図７Ａと図７Ｂと図７Ｃとに示すように、挿入部４０の形状がＳ字形状であると形状判断部１２３が判断し、変角度θ１が第１閾値である４０°以下、且つｄθ／ｄｔ＞０であるとする。この場合、判断本体部１２５は、座屈によって挿入部４０の挿入性が低下している、とリアルタイムで判断する。

判断本体部１２５は、変角度θ１と第１閾値と変角度θ１の時間変化または曲率半径Ｒａ，Ｒｂそれぞれの時間変化とを基に、座屈による挿入部４０の挿入性の低下を判断する。図７Ｄに示すように、判断本体部１２５は、Ｓ字形状の挿入部４０が深部に向かって順調に挿入されている際に、挿入部４０の挿入性が低下しているという誤判断を防止する。判断本体部１２５は、判断結果を第１決定部１２７に出力する。

図８Ａと図１０Ａとに示すように、第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ａにおいて、変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ａにリアルタイムで決定する。また第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ｂにおいて、変曲点Ｉから第２遠交点４０７ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ｂにリアルタイムで決定する。判断本体部１２５は、決定結果を制御部１２９に出力する。

制御部１２９は、剛性変更範囲４１１ａ，４１１ｂに配置されるセグメント５０に設けられる剛性可変部５１の剛性を、リアルタイムで制御する。これにより、変角度θ１が目標値に調整され、剛性可変部５１は、略直線となるように剛性を高める。または、変角度θ１に影響されることなく、剛性可変部５１は、略直線となるように剛性を高める。

なお図４Ａに示す角度θ２が算出されている場合、制御部１２９は、角度θ２が目標値（例えば１８０度）となるように、剛性可変部５１の剛性を制御してもよい。この場合、入力装置１６０は、角度θ２に対する目標値を制御部１２９に入力する。入力装置１６０は、この入力を、挿入が実施される前に、言い換えると制御部１２９の制御が実施される前に、実施する。

したがって、図１０Ａと図１０Ｂとに示すように、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは、略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化する。この変化に伴い、屈曲部３０１ａ，３０１ｂも略直線部３０３ａ，３０３ｂに変化する。つまり、制御部１２９は、剛性可変部５１の剛性を制御することで屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化させ、略直線部位２０３ａ，２０３ｂによって屈曲部３０１ａ，３０１ｂも略直線部３０３ａ，３０３ｂに変化させる。そして制御部１２９は、屈曲部３０１ａ，３０１ｂを解消する。そして手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達され、略直線部位２０３ａ，２０３ｂは、略直線部３０３ａ，３０３ｂを、深部に向かって容易に挿入されることとなる。つまり、挿入部４０は、容易に前進移動することとなり、挿入部４０の挿入性が向上する。また略直線部位２０３ａ，２０３ｂが硬く、手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達される。このため、座屈の発生は防止され、深部への挿入部４０の挿入性は向上する。

なお剛性可変部５１の剛性が高まらず、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂが屈曲状態のまま屈曲部３０１ａ，３０１ｂを通過しようとする。この場合、手元側の力は屈曲部位２０１ａ，２０１ｂによって挿入部の先端部に伝達され難くなり、座屈が屈曲部位２０１ａ，２０１ｂに発生することがある。また通過部位が略直線部位であっても、略直線部位の剛性が低いと、座屈が発生してしまうことがある。また略直線部位の剛性が低いと、屈曲部３０１ａ，３０１ｂは略直線部に変化できず、屈曲部３０１ａ，３０１ｂは屈曲状態のままであり、剛性が低い略直線部位は屈曲部３０１ａ，３０１ｂの圧力に耐え切れず屈曲してしまうことがある。

しかしながら、本実施形態では、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは略直線部位２０３ａ，２０３ｂに確実に変化し、屈曲部３０１ａ，３０１ｂは略直線部位２０３ａ，２０３ｂによって略直線部３０３ａ，３０３ｂに確実に変化し、略直線部位２０３ａ，２０３ｂの曲げ剛性は、剛性可変部５１の剛性変化によって、高まる。このため、略直線部位２０３ａ，２０３ｂの屈曲が防止され、手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達され、挿入部４０は深部に向かって容易に挿入され、挿入部４０の挿入性が向上する。また手元側の力が把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達されるため、座屈の発生が防止され、深部への挿入部４０の挿入性が向上する。

例えば管路部３００が大腸であり、挿入部４０が屈曲部３０１ａ，３０１ｂであるＳ状結腸を通過している際、挿入部４０においてＳ状結腸を通過している通過部位２０９ａ，２０９ａは屈曲部位２０１ａ，２０１ｂとなっている。この屈曲部位２０１ａ，２０１ｂは剛性可変部５１の剛性変化によって略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化し、Ｓ状結腸（屈曲部３０１ａ，３０１ｂ）は略直線部位２０３ａ，２０３ｂによって略直線部３０３ａ，３０３ｂに変化する。また略直線部位２０３ａ，２０３ｂの曲げ剛性は、剛性可変部５１の剛性変化によって、高まる。このため、略直線部位２０３ａ，２０３ｂの屈曲が防止され、手元側の力が把持部位から挿入部４０４０の先端部に効率的に伝達され、座屈の発生が防止される。よって、挿入部４０は、Ｓ状結腸よりも大腸の深部に位置する横行結腸に向かって容易に挿入され、挿入部４０の挿入性が向上する。またＳ状結腸から挿入してきた挿入部４０が横行結腸を通過する際、Ｓ状結腸及び横行結腸それぞれに対応する屈曲部位は略直線部位に変化し、Ｓ状結腸と横行結腸とはそれぞれ略直線部位によって略直線部に変化する。このため、横行結腸よりも大腸の深部に位置する上行結腸に向かって容易に挿入され、挿入部４０の挿入性が向上する。

また大腸は、腹部内に固定されていない部分もあり、この場合は腹部内を容易に動くものである。特に、大腸は挿入部４０の挿入動作によって動いてしまい、曲がっている大腸に対する挿入は容易ではない。しかしながら、上述したように挿入部４０は、深部に向かって容易に挿入されることとなる。このように、挿入部４０の挿入に伴い大腸の状態が変化しても、挿入性は向上する。

なお、例えば、略直線部位２０３ａ，２０３ｂが略直線部３０３ａ，３０３ｂの通過を完了した場合、制御部１２９は、この通過を、状態算出部６３の算出結果（挿入部４０の形状情報と管路部３００の形状情報）を基に判断する。そして、制御部１２９は、略直線部３０３ａ，３０３ｂの通過を完了した挿入部４０の通過完了部位に配置されるセグメント５０に設けられ且つ略直線状に変化する剛性を有する剛性可変部５１の剛性を所望の剛性にまで下げる。例えば、制御部１２９は、制御した剛性可変部５１の剛性を、所望するタイミングで初期の剛性に戻す。これにより通過完了部位は、略直線状態を解放され低強度部に戻り、外力を受けることによって曲げられることが可能となる。このため、挿入部４０は、管路部３００の形状に沿って曲がることが可能となる。なお操作者が、図示しない表示装置を通じて、管路部３００内における挿入部４０の位置及び状態を監視しているとする。この状況下で、操作者は、入力装置１６０を操作して、入力装置１６０から各種の開始指示の出力を停止してもよい。これにより、通過完了部位は、略直線状態を解放され低強度部に戻り、外力を受けることによって曲げられることが可能となる。

［効果］
このように本実施形態では、挿入部４０の挿入性が低下しているか否かを判断部１２１が判断する。挿入性が低下している場合、第１決定部１２７は判断部の判断に利用された挿入部４０の一部位のなかから剛性変更範囲４１１を決定する。そして、制御部１２９は、第１決定部１２７によって決定された剛性変更範囲４１１における挿入部４０の曲げ剛性を制御する。
このため、本実施形態では、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化でき、手元側の力を把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達でき、深部への挿入部４０の挿入性を向上できる。本実施形態では、略直線部位２０３ａ，２０３ｂが硬く、手元側の力を把持部位から挿入部４０の先端部に効率的に伝達できるため、座屈の発生を防止でき、深部への挿入部４０の挿入性を向上できる。本実施形態では、深部への挿入部４０の挿入に伴い管路部３００の状態が変化しても、深部への挿入性を向上できる。本実施形態では、座屈の発生を防止できるため、患者に対して低侵襲で挿入部４０を挿入できる。本実施形態では、挿入部４０の挿入性を向上できるため、挿入装置１０を操作する操作者の負担を軽減できる。

本実施形態では、判断部１２１において、形状判断部１２３は挿入部４０の状態情報を基に挿入部４０の形状を判断し、判断本体部１２５は挿入部４０の状態情報と形状判断部１２３の判断結果とを基に座屈による挿入部４０の挿入性低下を判断する。このため本実施形態では、簡単な構成で、挿入部４０の挿入性低下を判断できる。

本実施形態では、形状判断部１２３は、角度θ２を基に挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断する。または形状判断部１２３は、曲率半径Ｒａ，Ｒｂそれぞれに定義される符号を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断する。または形状判断部１２３は、変曲点Ｉの接線４０１ａに対する曲率中心Ｃａ，Ｃｂそれぞれの位置を基に、挿入部４０の形状がＳ字形状であるか否かを判断する。このため本実施形態では、挿入部４０の形状がＳ字形状なのかＳ字形状以外の形状（例えばＵ字形状）なのかを判断でき、判断本体部１２５に対する判断材料を提供でき、挿入部４０の挿入性を確実に向上できる。

本実施形態では、判断本体部１２５は、挿入部４０の形状がＳ字形状であると形状判断部１２３が判断し、変角度θ１が第１閾値以下、且つ変角度θ１の時間変化が正または曲率半径Ｒａ，Ｒｂそれぞれの時間変化が負であるときに、座屈によって挿入部４０の挿入性が低下している、と判断する。このため、本実施形態では、座屈による挿入部４０の挿入性が低下していることを判断できる。また本実施形態では、挿入部４０の形状がＳ字形状であれば、挿入部４０の挿入性が低下していると単純に判断しているのではない。したがって本実施形態では、Ｓ字形状の挿入部４０が深部に向かって順調に挿入されている際に、挿入部４０の挿入性が低下していると誤判断することを防止できる。

本実施形態では、第１決定部１２７は、判断部１２１の判断に利用された挿入部４０の一部位である屈曲部位２０１ａ，２０１ｂのなかから剛性変更範囲４１１を決定する。このため本実施形態では、剛性変更範囲４１１を管路部３００の状況等に応じて適宜調整できる。

なお本実施形態では、曲率半径が用いられているが、曲率が用いられてもよい。曲率は、曲率半径の逆数である。この場合、第２閾値は、曲率に対する閾値となる。

本実施形態では、第１決定部１２７は、第２閾値と屈曲曲線４０３ａとを基に変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ａに決定する。第１決定部１２７は、第２閾値と屈曲曲線４０３ｂとを基に変曲点Ｉから第２遠交点４０７ａまでの範囲を剛性変更範囲４１１ｂに決定する。このように、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂ全てが剛性変更範囲４１１に決定されるわけではないため、剛性変更範囲４１１を管路部３００の状況等に応じて適宜調整できる。

本実施形態では、第１決定部１２７は、屈曲部位２０１ａにおいて変曲点Ｉを基準に変曲点Ｉから第１遠交点４０５ａまでの所望する割合を剛性変更範囲４１１ａに決定し、屈曲部位２０１ｂにおいて変曲点Ｉを基準に変曲点Ｉから第２遠交点４０７ａまでの所望する割合を剛性変更範囲４１１ｂに決定する。このため本実施形態では、剛性変更範囲４１１を管路部３００の状況等に応じて適宜調整できる。また本実施形態では、変曲点Ｉを中心に曲げ剛性を変えることができるために、略直線部位２０３ａ，２０３ｂを互いに連続させることができ、挿入部４０の挿入性を向上できる。

本実施形態では、制御部１２９は、第１決定部１２７によって決定された剛性変更範囲４１１に配置されるセグメント５０に設けられる剛性可変部５１の剛性を制御する。このため、挿入部４０の曲げ剛性を精緻に制御できる。

本実施形態では、制御部１２９は、剛性可変部５１の剛性を制御することで、屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化でき、挿入部４０の挿入性を向上できる。

本実施形態では、第２決定部１３１は、算出した速度比γを基に剛性可変部５１に対する制御タイミングを制御する。このため、挿入部４０の挿入状態または停止状態化に応じて、剛性可変部５１の制御を開始でき、挿入部４０の挿入性を向上できる。例えば、γ＞０の場合、どんなに先端速度Ｖｏｕｔが遅くても、剛性可変部５１が制御されるため、確実に屈曲部位２０１ａ，２０１ｂを略直線部位２０３ａ，２０３ｂに変化でき、挿入部４０の挿入性を向上できる。γ＝０の場合、挿入部４０の挿入が停止している状態である。つまり挿入部４０の先端が一度停止した後、剛性可変部５１が制御される。このように制御タイミングを調整可能とすることで、操作者の好みに応じた挿入性向上のタイミング設定が可能となる。また第２決定部１３１は、速度比γが予め設定された目標値となるように、剛性可変部５１の剛性を制御してもよい。このため、先端速度Ｖｏｕｔと基端速度Ｖｉｎとの速度の低下を抑制でき、挿入部４０の挿入性を向上できる。

なお判断部１２１は、パターンマッチングによって挿入部４０の挿入性が低下しているか否かを判断してもよい。形状判断部１２３は、座屈が発生する挿入部４０の形状情報を予め記憶する。判断本体部１２５は、挿入部４０の現在の形状情報が、形状判断部１２３に記憶された挿入部４０の形状情報に一致するか否かを判断する。そして判断本体部１２５が一致していると判断した場合、判断本体部１２５は、座屈によって挿入部４０の挿入性が低下している、と判断する。なお形状判断部１２３ではなく、図示しない記憶部が、座屈が発生する挿入部４０の形状情報を予め記憶してもよい。そして、判断本体部１２５は、記憶部に記憶された挿入部４０の形状情報を読み出してもよい。

判断本体部１２５に予め記憶される挿入部４０の形状情報において、例えば、大腸のトレーニングモデルまたは豚腸が用いられる。この場合、挿入部４０は、事前にトレーニングモデルの深部または豚腸の深部に予め挿入される。このときの挿入部４０の形状を予め記憶する挿入部４０の形状情報として、判断本体部１２５は記憶する。判断本体部１２５は、記憶した挿入部４０の形状情報を、実際に挿入部４０が挿入された際に、微修正する。微修正の量は、例えば、操作者の好みに応じる。微修正は、例えば、大腸の状態を基に、操作者の考えで実施される。大腸の状態は、例えば硬さを示し、操作者の経験を基に判断される。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

Claims (13)

1. 先端と基端とを有し、前記先端側から被挿入体に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の長手方向に沿って設けられ、設けられた位置における前記挿入部の曲げ剛性を変更可能な複数の剛性可変部と、
   前記挿入部の形状を示す形状情報を検出する検出部と、
   弧形状をなす第１屈曲部位と、変曲点を挟んで前記第１屈曲部位の前記先端側に位置する弧形状をなす第２屈曲部位とを含むＳ字形状が前記挿入部に形成されているか否かを前記形状情報に基づき検出する形状判断部と、
   前記形状情報に基づき、前記第１屈曲部位よりも前記基端側における前記挿入部の中心軸の延長線と、前記変曲点における前記挿入部に対する接線との交差角度が拡大しているか否かを判断する挿入性判断部と、
   前記形状判断部が前記挿入部に前記Ｓ字形状が形成されていると判断し、かつ、前記挿入性判断部が前記交差角度が拡大していると判断した際に、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に前記剛性可変部が設けられているか否かを判断し、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に前記剛性可変部が設けられている場合に、前記挿入部における前記Ｓ字形状の位置に含まれる前記剛性可変部の剛性を高める制御を行う剛性制御部と、
   を具備する可撓管挿入装置。
2. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部において互いに対して連続している前記第１及び第２屈曲部位それぞれの第１及び第２曲率中心と、前記第１及び第２屈曲部位の連続部位である前記変曲点とを含み、
   前記形状判断部は、前記第１曲率中心と前記変曲点と前記第２曲率中心とをこの順番で結ぶ線分によって形成される角度を基に、前記挿入部の前記形状がＳ字形状であるか否かを判断する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
3. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部において互いに対して連続している前記第１及び第２屈曲部位それぞれの第１及び第２曲率半径と、前記第１及び第２屈曲部位の連続部位である前記変曲点とを含み、
   前記変曲点を含む前記挿入部を中心として、前記挿入部の挿入方向における側方の一方側に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「＋」と定義し、前記挿入方向における前記側方の他方側に位置する屈曲部位の曲率半径の符号を「−」と定義したとき、前記形状判断部は、前記第１及び第２曲率半径それぞれに定義される前記符号を基に、前記挿入部の前記形状がＳ字形状であるか否かを判断する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
4. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部において互いに対して連続している前記第１及び第２屈曲部位それぞれの第１及び第２曲率中心と、前記第１及び第２屈曲部位の連続部位である前記変曲点とを含み、
   前記形状判断部は、前記接線に対する前記第１及び第２曲率中心それぞれの位置を基に、前記挿入部の前記形状がＳ字形状であるか否かを判断する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
5. 前記挿入部の前記形状情報は、前記交差角度と、前記第１及び第２屈曲部位それぞれの第１及び第２曲率半径とを含み、
   前記挿入性判断部は、前記挿入部の前記形状がＳ字形状であると前記形状判断部が判断し、前記交差角度が第１閾値以下、且つ前記交差角度の時間変化が正または手元側の曲率半径の時間変化が負であるときに、座屈によって前記挿入部の挿入性が低下している、と判断する判断本体部を有する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
6. 前記交差角度が拡大していると前記挿入性判断部が判断した際に、前記挿入性判断部の判断に利用された前記挿入部の一部位のなかから剛性変更範囲を決定する剛性変更範囲決定部を具備し、
   前記剛性制御部は、前記剛性変更範囲における前記挿入部の前記曲げ剛性が高まるように前記剛性可変部を制御する請求項１に記載の可撓管挿入装置。
7. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部において互いに対して連続している前記第１及び第２屈曲部位と、前記第１及び第２屈曲部位の連続部位である前記変曲点と、前記第１及び第２屈曲部位と前記第１及び第２屈曲部位それぞれの第１及び第２曲率半径との関係を表す屈曲曲線とを含み、
   前記剛性変更範囲決定部は、前記第１及び第２曲率半径よりも大きい値である第２閾値と前記屈曲曲線とを基に、前記第１屈曲部位において、前記第２閾値と前記屈曲曲線との交点である第１遠交点と第１近交点とを算出し、
   前記第１遠交点は前記変曲点から離れている交点であり、前記第１近交点は前記変曲点に近い交点であり、
   前記剛性変更範囲決定部は、前記第２閾値と前記屈曲曲線とを基に、前記第２屈曲部位において、前記第２閾値と前記屈曲曲線との交点を第２遠交点と第２近交点とを算出し、
   前記第２遠交点は前記変曲点から離れている交点であり、前記第２近交点は前記変曲点に近い交点であり、
   前記剛性変更範囲決定部は、前記第１屈曲部位において前記変曲点から前記第１遠交点までの範囲を前記剛性変更範囲に決定し、前記第２屈曲部位において前記変曲点から前記第２遠交点までの範囲を前記剛性変更範囲に決定する請求項６に記載の可撓管挿入装置。
8. 前記剛性変更範囲決定部は、前記第１屈曲部位において前記変曲点を基準に前記変曲点から前記第１遠交点までの範囲の所望する割合を前記剛性変更範囲に決定し、前記第２屈曲部位において前記変曲点を基準に前記変曲点から前記第２遠交点までの範囲の所望する割合を前記剛性変更範囲に決定する請求項７に記載の可撓管挿入装置。
9. 前記挿入部は、長手軸方向に沿って列状に並ぶ複数のセグメントに区切られており、
   前記剛性可変部は、前記挿入部の前記曲げ剛性を前記セグメント単位で変更し、
   前記剛性制御部は、前記剛性変更範囲決定部によって決定された前記剛性変更範囲に配置される前記セグメントに対応する前記剛性可変部の前記剛性を制御する請求項６に記載の可撓管挿入装置。
10. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部において互いに対して連続している前記第１及び第２屈曲部位の連続部位である前記変曲点と、前記交差角度とを含み、
    前記剛性制御部は、前記交差角度が前記交差角度に対する予め設定された目標値に調整されるように、前記剛性変更範囲決定部によって決定された前記剛性変更範囲に配置される前記セグメントに対応する前記剛性可変部の前記剛性を、制御する請求項９に記載の可撓管挿入装置。
11. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部の先端部における先端速度と前記挿入部の基端部における基端速度との速度比を含み、
    前記剛性制御部は、前記速度比が前記速度比に対する予め設定された目標値に調整されるように、前記剛性変更範囲決定部によって決定された前記剛性変更範囲に配置される前記セグメントに対応する前記剛性可変部の前記剛性を、制御する請求項９に記載の可撓管挿入装置。
12. 前記挿入部の前記形状情報は、前記挿入部の先端部における先端速度と前記挿入部の基端部における基端速度との速度比を含み、
    前記剛性制御部は、前記速度比を基に前記剛性可変部に対する制御タイミングを制御する制御開始決定部を有する請求項９に記載の可撓管挿入装置。
13. 前記制御開始決定部は、前記速度比が予め設定された目標値となるように、前記剛性可変部の前記剛性を制御する請求項１２に記載の可撓管挿入装置。

Images