JP6950079B2 - 可撓管挿入装置、挿入制御装置、および可撓管挿入装置の作動方法 - Google Patents
可撓管挿入装置、挿入制御装置、および可撓管挿入装置の作動方法 Download PDFInfo
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Description
挿入制御装置は、対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める。
可撓管挿入装置の作動方法は、対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を剛性制御システムによって制御することと、前記可撓管における座屈の発生を座屈検出システムによって検出することと、前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを引き操作検出システムによって検出することと、前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶装置によって記憶することと、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記剛性制御システムが、記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高めることと、を備える。
図1は、本実施形態に係る可撓管挿入装置10を示している。可撓管挿入装置10は、内視鏡20と、内視鏡20が接続される挿入制御装置30と、挿入制御装置30に接続される表示装置40と、挿入制御装置30に接続される入力装置50を有している。
図3は、剛性制御システム80の構成例における剛性可変装置210と剛性制御回路250を示している。図3に示されるように、剛性可変装置210は、異なる剛性状態を取り得ることにより軟性管24cに異なる剛性を提供する機能を有しており、第1の相と第2の相の間で相が移り変わり得る形状記憶部材220と、形状記憶部材220に第1の相と第2の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる複数の誘起部材230を備えている。
図4は、剛性制御システム80の別の構成例における剛性可変装置310を示している。図4は、高剛性状態から低剛性状態への剛性可変装置310の剛性の切り替えの様子を示している。図4において、高剛性状態にある剛性可変装置310が上側に描かれ、低剛性状態にある剛性可変装置310が下側に描かれている。
図5は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性制御システム410を示している。図5に示すように、剛性制御システム410は、軟性管24cに装着される剛性可変装置420と、剛性可変装置420を制御する制御装置480とを有している。形状記憶部材442において、高剛性状態(硬質状態)である部位(被加熱部442a)が黒塗りで示されている。
図6は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性可変装置510の基本構成を示している。図6の上段には、曲げ剛性が低い状態にある剛性可変装置510が示され、図6の下段には、曲げ剛性が高い状態にある剛性可変装置510が示されている。
図7は、剛性制御システム80の別の構成例に係る剛性可変装置610と剛性制御回路660を模式的に示している。図7に示すように、剛性可変装置610は、コイルパイプ612と、コイルパイプ612内に封入された導電性高分子人工筋肉614と、コイルパイプ612の両端に設けられた一対の電極616とを備えている。剛性可変装置610は、コイルパイプ612の中心軸Axが軟性管24cの中心軸に一致又は平行となるように、軟性管24cに内蔵される。
形状算出システム90の構成例について説明する。図8は、本構成例に係る形状算出システム700を模式的に示している。形状算出システム700は、挿入部24の長手軸に沿って間隔を置いて内蔵された多数の位置センサ710を有している。これら多数の位置センサ710は、形状算出システム90における形状センサ92を構成している。位置センサ710は、磁気式、超音波式、光学式等のものが知られている。例えば、位置センサ710は、磁気コイルによって構成される。磁気コイルは、磁界を生成する磁界生成素子である。
図9は、形状算出システム90の形状センサ92の別の構成例を示している。この構成例では、形状センサ92は、挿入部24の長手軸に沿って設けられたファイバセンサ820で構成されている。
次に、可撓管挿入装置10における挿入部24の挿入支援動作について説明する。以下では、内視鏡20は大腸内視鏡であるとして、観察対象の管路は患者の大腸であるとして説明する。剛性制御システム80において、初期状態では、すべての剛性可変装置82が軟質状態に制御される。このため、軟性管24cは、最も湾曲し易い状態にある。
座屈検出システム110の構成例について図14〜図16を参照しながら説明する。図14は、本構成例に係る座屈検出システム110Aを模式的に示している。座屈検出システム110Aは、軟性管24cの各部の曲率に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図15は、挿入部24の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。図15では、座屈が発生する前の状態が左側に示され、押し操作によって座屈が発生した状態が右側に示されている。図16は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。図16おいて、縦軸は曲率を表し、横軸は、挿入部24の先端からの長さを表している。以下においても曲率を示すグラフが現れるが、それらのグラフにおいても縦軸と横軸の意味は同様である。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について図17と図18を参照しながら説明する。図17は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率を、高剛性化部分決定のしきい値Cth2と比較する。高剛性化部分決定のしきい値Cth2は、座屈発生検出のしきい値Cth1よりも小さい。比較の結果、高剛性化部分決定回路116Aは、曲率がしきい値Cth2を上回っている範囲R2に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の別の例について図19と図20を参照しながら説明する。図19は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率の情報に基づいて、座屈部分24caの曲率の極大点P0と、先端側屈曲部分24ceの曲率の極大点P1を算出する。ここで、先端側屈曲部分24ceは、座屈部分24caの先端側に位置し、かつ、座屈部分24caに最も近い屈曲部分である。高剛性化部分決定回路116Aは、極大点P1に基づいて高剛性化部分24ccを決定する。例えば、高剛性化部分決定回路116Aは、極大点P1を含み、かつ、少なくとも座屈部分24caの一部を含む範囲R3に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方のまた別の例について図21と図22を参照しながら説明する。図21は、座屈が発生した状態における大腸190に挿入された挿入部24の各部の曲率を示すグラフである。高剛性化部分決定回路116Aは、挿入部24の各部の曲率の情報を曲率算出回路96aから取得し、取得した各部の曲率の情報に基づいて、座屈部分24caの曲率の極大点P0と、座屈部分24caと先端側屈曲部分24ceの変曲点P2を算出する。ここで、先端側屈曲部分24ceは、座屈部分24caの先端側に位置し、かつ、座屈部分24caに最も近い屈曲部分である。高剛性化部分決定回路116Aは、変曲点P2に基づいて高剛性化部分24ccを決定する。例えば、高剛性化部分決定回路116Aは、変曲点P2を含み、かつ、少なくとも座屈部分24caの一部を含む範囲R4に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。
座屈検出システム110の別の構成例について図23と図24を参照しながら説明する。図23は、本構成例に係る座屈検出システム110Bを模式的に示している。座屈検出システム110Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図24は、大腸に挿入された挿入部と、軟性管24cの各部として軟性管24cに設定された複数のセグメント24cn(nは自然数)を示している。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について説明する。高剛性化部分決定回路116Bは、速度比算出回路114Baから速度比Vp/Vrの情報を取得し、取得した速度比Vp/Vrを、高剛性化部分決定のしきい値Vth2と比較する。高剛性化部分決定のしきい値Vth2は、座屈発生検出のしきい値Vth1よりも大きい。比較の結果、高剛性化部分決定回路116Bは、速度比Vp/Vrがしきい値Vth2を下回っている範囲に対応する挿入部24の部分を高剛性化部分24ccと決定する。高剛性化部分決定のしきい値Vth2が座屈発生検出のしきい値Vth1よりも大きいことから、高剛性化部分24ccは、座屈部分24caの全体を含んでいる。
座屈検出システム110の構成例について図25〜図27を参照しながら説明する。図25は、本構成例に係る座屈検出システム110Cを模式的に示している。座屈検出システム110Cは、軟性管24cの角度に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について図27を参照しながら説明する。図27は、座屈が発生している状態にある挿入部24と、引き操作によって座屈が解消された挿入部24とを示している。図27はまた、座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアRsを示している。
座屈検出システム110の構成例について図28と図29を参照しながら説明する。図28は、本構成例に係る座屈検出システム110Dを模式的に示している。座屈検出システム110Dは、挿入部24の挿入量に基づいて軟性管24cにおける座屈の発生を検出するように構成されている。図29は、挿入部24の押し操作によって座屈が発生する様子を示している。図29では、座屈が発生する前の状態が左側に示され、押し操作によって座屈が発生した状態が右側に示されている。
次に、高剛性化部分24ccの決定の仕方の例について説明する。入力装置50から高剛性化部分決定回路116Dに、座屈が発生すると予想される軟性管24cの部分の情報が入力される。以下では、座屈が発生すると予想される軟性管24cの部分の情報を、便宜上、座屈発生予想情報と称する。座屈発生予想情報は、例えば、肛門192を基準とした一定の範囲の長さの情報である。
引き操作検出システム140の構成例について図30〜図32を参照しながら説明する。図30は、本構成例に係る引き操作検出システム140Aを模式的に示している。引き操作検出システム140Aは、軟性管24cの各部の曲率に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図31は、挿入部24の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。図31では、座屈が発生している状態が左側に示され、引き操作によって座屈が解消された状態が右側に示されている。
引き操作検出システム140の構成例について図33と図34を参照しながら説明する。図33は、本構成例に係る引き操作検出システム140Bを模式的に示している。引き操作検出システム140Bは、互いに離間した軟性管24cの2個所の速度比に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図34は、大腸に挿入された挿入部と、軟性管24cの各部として軟性管24cに設定された複数のセグメント24cn(nは自然数)を示している。
引き操作検出システム140の構成例について図35を参照しながら説明する。図35は、本構成例に係る引き操作検出システム140Cを模式的に示している。引き操作検出システム140Cは、軟性管24cの角度に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。
引き操作検出システム140の構成例について図36〜図38を参照しながら説明する。図36は、本構成例に係る引き操作検出システム140Dを模式的に示している。引き操作検出システム140Dは、挿入部24の挿入量に基づいて十分な引き操作が行なわれたことを検出するように構成されている。図37は、挿入部24の引き操作によって座屈が解消される様子を示している。図37では、座屈が発生している状態が左側に示され、引き操作によって座屈が解消された状態が右側に示されている。
Claims (32)
- 対象の管路に挿入される可撓管と、
前記可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、
前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、
前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、
前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、
前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める、可撓管挿入装置。 - 前記引き操作検出システムは、前記引き操作が完了したことを検出し、
前記剛性制御システムは、前記引き操作が完了したことが検出されたとき、前記高剛性化部分の剛性を高める、請求項1に記載の可撓管挿入装置。 - 前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出するまでの間は、前記剛性制御システムは前記可撓管の剛性を高めない、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記剛性制御システムは、複数の剛性可変装置と、前記複数の剛性可変装置を独立に制御する剛性制御回路とを備え、前記複数の剛性可変装置は、前記可撓管の長手軸に沿って並べて前記可撓管に設けられており、各剛性可変装置は、その剛性可変装置が設けられた前記可撓管の部分の剛性を変更することが可能である、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記可撓管の形状を算出する形状算出システムを備えており、
前記座屈検出システムは、前記形状算出システムによって算出された前記可撓管の形状の情報に基づいて、前記高剛性化部分を決定する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。 - 前記形状算出システムは、前記可撓管の各部の形状情報を取得する形状センサと、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の全体の形状を算出する形状算出回路を備えている、請求項5に記載の可撓管挿入装置。
- 前記形状センサは、前記可撓管の長手軸に沿って並べて配置された複数の湾曲センサを有し、各湾曲センサは、その湾曲センサが設けられた前記可撓管の部分の湾曲を検出し、 前記形状算出回路は、前記湾曲センサによって検出される前記可撓管の各部の曲率の情報に基づいて、前記可撓管の前記形状を算出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記形状センサは、前記可撓管の長手軸に沿って並べて配置された複数の位置センサを有し、各位置センサは、その位置センサが設けられた前記可撓管の部分の位置を検出し、 前記形状算出回路は、前記位置センサによって検出される前記可撓管の各部の位置の情報に基づいて、前記可撓管の前記形状を算出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の各部の曲率を算出し、前記曲率に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記可撓管のいずれかの個所の曲率が、座屈発生検出のしきい値を上回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記曲率が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい高剛性化部分決定のしきい値を上回っている範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記座屈部分の先端側に位置し、かつ、前記座屈部分に最も近い屈曲部分の曲率の極大点を算出し、前記極大点に基づいて前記高剛性化部分を決定する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記極大点を含み、かつ、少なくとも前記座屈部分の一部を含む範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項12に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記座屈部分の先端側に位置し、かつ、前記座屈部分に最も近い屈曲部分と、前記座屈部分との変曲点を算出し、前記変曲点に基づいて前記高剛性化部分を決定する、請求項9に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記変曲点を含み、かつ、少なくとも前記座屈部分の一部を含む範囲に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項14に記載の可撓管挿入装置。
- 前記引き操作検出システムは、前記座屈部分の曲率が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい座屈解消検出のしきい値を下回ったとき、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記形状センサによって取得された前記可撓管の各部の形状情報に基づいて前記可撓管の各部の速度を算出し、互いに離間した前記可撓管の2個所の速度比を算出し、前記速度比に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記可撓管の2個所のいずれかの速度比が、座屈発生検出のしきい値を下回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項17に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記速度比が、前記座屈発生検出のしきい値よりも大きい高剛性化部分決定のしきい値を下回っている部分に対応する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項18に記載の可撓管挿入装置。
- 前記引き操作検出システムは、前記可撓管の2個所のすべての速度比が、前記座屈発生検出のしきい値よりも大きい座屈解消検出のしきい値を上回っていれば、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項18に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記可撓管に形成された連続する2つの屈曲部分の変曲点における接線と、前記管路の所定の位置における前記可撓管の軸を通る直線との交差角を算出し、前記交差角に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記交差角の時間変化が正のとき、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項21に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記交差角が、座屈発生検出のしきい値を上回っていれば、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項21に記載の可撓管挿入装置。
- 前記引き操作検出システムは、前記交差角が、前記座屈発生検出のしきい値よりも小さい座屈解消検出のしきい値を下回っていれば、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項23に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記可撓管に形成された連続する2つの屈曲部分の基端側の屈曲部分の曲率半径を算出し、前記曲率半径に基づいて前記座屈の発生を検出する、請求項6に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記曲率半径の時間変化が負のとき、前記可撓管に座屈が発生していると判断する、請求項25に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記可撓管の挿入量を計測するとともに前記可撓管の所定の部分の位置を検出し、前記挿入量と前記位置に基づいて、前記座屈の発生を検出する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記座屈検出システムは、前記座屈が発生すると予想される座屈発生予想エリアを設定し、前記座屈が解消された前記可撓管において、前記座屈発生予想エリア内に位置する前記可撓管の部分を前記高剛性化部分と決定する、請求項10に記載の可撓管挿入装置。
- 前記引き操作検出システムは、前記可撓管の挿入量を計測し、前記挿入量がしきい値よりも大きく減少したときに、前記引き操作が行なわれたと判断する、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記高剛性化部分は、前記座屈部分に対応する前記可撓管の部分をさらに含む、請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を制御する剛性制御システムと、
前記可撓管における座屈の発生を検出する座屈検出システムと、
前記座屈検出システムが前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを検出する引き操作検出システムと、
前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶する記憶装置とを備え、
前記剛性制御システムは、前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記記憶装置に記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高める、挿入制御装置。 - 対象の管路に挿入される可撓管の各部の剛性を剛性制御システムによって制御することと、
前記可撓管における座屈の発生を座屈検出システムによって検出することと、
前記座屈の発生を検出した後に、前記可撓管の引き操作が行なわれたことを引き操作検出システムによって検出することと、
前記可撓管の座屈部分に隣接しかつ前記座屈部分よりも先端側に位置する前記可撓管の部分を含む高剛性化部分の位置情報を記憶装置によって記憶することと、
前記引き操作検出システムが前記引き操作を検出したとき、前記剛性制御システムが、記憶された前記位置情報に基づいて、前記高剛性化部分の剛性を高めることと、
を備える可撓管挿入装置の作動方法。
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