WO2017109988A1 - 可撓管挿入装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a flexible tube insertion device.
- the surgeon pushes the insertion portion while grasping the proximal end portion of the insertion portion exposed from the anus to the outside.
- the sigmoid colon, the transverse colon, and the like are not fixed in the abdomen but move easily in the abdomen.
- the force on the proximal side that pushes the insertion portion may be difficult to be transmitted to the distal end portion of the insertion portion. This is because the insertion portion may bend in a direction different from the direction in which the insertion portion is pushed, and the insertion portion is buckled, such as bending in an unintended direction.
- This buckling makes it difficult for the hand side force to be transmitted to the distal end of the insertion portion, making it difficult for the distal end portion to be inserted (moved forward) toward the deep portion, that is, the insertability is reduced.
- This deep portion indicates a position ahead of the current position in the insertion direction.
- the operator will use various techniques to make the buckling portion of the insertion portion where the buckling has occurred substantially straight. It is said.
- the surgeon releases the bending portion by pulling out and twisting the insertion portion that has been bent due to buckling, and changes the buckling portion to be substantially straight.
- the surgeon or assistant performs manual compression such as pressing the buckled portion of the insertion portion from above the abdomen to maintain the buckled portion in a substantially linear shape.
- the buckling may not be avoided only by the operator's technique, there are a first method for uniformly increasing the bending rigidity of the insertion portion, a second method using an overtube, and the like.
- a first method for uniformly increasing the bending rigidity of the insertion portion a second method using an overtube, and the like.
- the insertion portion is maintained in a substantially straight state, the hand side force is easily transmitted to the distal end side of the insertion portion, and the insertion portion can be inserted toward the deep portion.
- the first method since the bending rigidity of the insertion portion is uniformly increased, the bending rigidity of the insertion portion cannot be changed according to the bending state of the entire length of the large intestine. For this reason, the large intestine is excessively extended to the large intestine region where the insertion portion is desired to be softened with the bending rigidity of the insertion portion, causing pain to the patient. That is, the first method is inconvenient for deep insertion.
- the outer diameter of the insertion portion is increased, resulting in increased patient pain. Further, the surgeon needs to operate the overtube in accordance with the pushing operation of the insertion portion or the pulling operation of the insertion portion. For this reason, operability is inferior.
- the flexible and elongated insertion part is divided into a plurality of segments arranged in a line along the axial direction, and the bending rigidity of each segment is different. .
- the patient's pain is reduced and the insertion property of the insertion part into the deep part is supposed to be improved.
- Patent Document 2 discloses an endoscope that changes the bending rigidity of the insertion portion by appropriately changing the diameter of the insertion portion. This has the advantage of shortening or straightening the sigmoid or transverse colon.
- Patent Documents 1 and 2 do not disclose appropriately changing the bending rigidity at an appropriate position of the insertion portion according to the actual bent state of the large intestine.
- the large intestine has a plurality of bent portions, and even if the portion where the bending rigidity has changed in the insertion portion is appropriate for the first bent portion of the large intestine, it is not appropriate for the second bent portion of the large intestine. There is also.
- the insertion portion cannot cope with various bent portions, and it is difficult to insert (forwardly move) deeply in the large intestine. Under this circumstance, if the proximal force is transmitted to the insertion portion, buckling may occur, and the insertability into the deep portion will further deteriorate.
- the present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a flexible tube insertion device capable of improving insertion into a deep portion in a pipeline portion.
- One aspect of the flexible tube insertion device of the present invention is divided into a plurality of segments arranged in a line along the longitudinal axis direction, and an insertion portion to be inserted into an inserted body and a bending rigidity of the insertion portion.
- One or more stiffness variable portions that are variable in segment units, a detection unit that detects state information of the insertion portion including at least shape information of the insertion portion, and a bent portion in the insertion portion based on the shape information Corresponding to the segment arranged at the bending portion when the bending determination portion determines that the bending portion exists in the insertion portion.
- a control unit configured to control the rigidity of the rigidity variable unit to a rigidity that the bent portion is substantially linearized.
- FIG. 1 is a schematic view of a flexible tube insertion device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship among the detection unit, the bending determination unit, the control unit, the stiffness variable unit, the display device, and the input device.
- FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which the insertion portion is inserted into the duct portion and inserted toward the deep portion.
- FIG. 3B is a diagram of the insertion portion that is displayed on the display device in a state of being inserted into the duct portion and inserted toward the deep portion.
- FIG. 3C is a diagram illustrating a state in which the insertion portion has passed through the bent portion of the pipeline portion.
- FIG. 3D is a diagram of the insertion portion displayed on the display device in a state where it passes through the bent portion in the duct.
- FIG. 3E is a diagram illustrating a state in which the bending determination unit determines that a bending portion exists in the insertion portion.
- FIG. 3F is a diagram illustrating a state in which the stiffness of the stiffness varying unit corresponding to the segment disposed at the bent portion is controlled to be substantially linear stiffness.
- FIG. 3G is a diagram illustrating a state in which the bent portion is changed to a substantially linear portion due to the substantially linear rigidity.
- FIG. 3H is a diagram illustrating a state in which the rigidity of the rigidity variable portion returns to the initial rigidity and the insertion portion is inserted toward the deep portion.
- FIG. 3I is a diagram in which the stiffness of the stiffness varying unit corresponding to another segment positioned before and after the segment arranged at the bent portion is controlled.
- FIG. 4A shows a first modification of the first embodiment, and shows a state in which the insertion portion is inserted into the conduit portion and inserted toward the deep portion at time T1.
- FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the insertion portion is inserted into the duct portion and inserted toward the deep portion at time T2 after time T1.
- FIG. 4C is a diagram illustrating a state in which the amount of change in the radius of curvature of the bent portion falls below a threshold value from time T1 to time T2.
- FIG. 5A is a diagram illustrating a second modification of the first embodiment and showing a state in which the insertion portion has passed through the bent portion of the pipe line portion.
- FIG. 5B is a diagram illustrating an input operation of an origin from an input unit arranged in the display device according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 5C is a diagram illustrating a second modification of the first embodiment and illustrating an input operation of the origin from an input unit separate from the display device.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a third modification of the first embodiment and illustrating a relationship among a detection unit, a bending determination unit, a control unit, a stiffness variable unit, a display device, and an input device.
- FIG. 6B is a diagram illustrating an example of an operation of inputting a designated part from an input unit arranged in the display device.
- FIG. 6C is a diagram illustrating an example of an input operation of a designated part from an input unit arranged in the display device.
- FIG. 1 the illustration of the state calculation unit 63 is omitted, and in some drawings, the illustration of a part of the members is omitted for clarity of illustration.
- the deep portion indicates a position ahead of the current position in the insertion direction of the insertion portion 40.
- FIG. 10 An insertion apparatus 10 that is an endoscope apparatus as shown in FIG. 1 is provided in an operating room or examination room, for example.
- the insertion device 10 includes a medical endoscope 20 and an insertion control device 120 connected to the endoscope 20.
- the insertion device 10 includes a display device 140 (see FIG. 3B) connected to the insertion control device 120, and an input device 160 connected to the insertion control device 120.
- the insertion device 10 has a light source device (not shown) connected to the endoscope 20.
- the endoscope 20 is an example of an insertion device that is inserted into an insertion object having a duct portion 300 such as a large intestine.
- the endoscope 20 images the inside of the pipe line section 300 by an imaging unit of an imaging unit (not shown).
- a light source device (not shown) emits light so that the imaging unit can capture an image.
- the light is guided to a lighting unit of a lighting unit (not shown) by a light guide member of a lighting unit (not shown) provided inside the endoscope 20.
- Light is emitted from the illumination unit to the outside as illumination light.
- the image picked up by the image pickup unit is output from the image pickup unit to an image control device (not shown) via a signal line of an image pickup unit provided inside the endoscope 20.
- An image control device (not shown) performs signal processing so that an image taken by the imaging unit is displayed on a display device (not shown).
- the insertion control device 120 controls the bending rigidity of the insertion portion 40 disposed in the endoscope 20.
- the display device 140 displays an image captured by the imaging unit and subjected to image processing by the image control device.
- the input device 160 is used to input various start instructions to be described later.
- Endoscope 20 Although the endoscope 20 is described as a medical flexible endoscope, for example, it is not necessary to be limited to this.
- the endoscope 20 only needs to have a flexible insertion portion 40 that is inserted into the inserted body, such as an industrial flexible endoscope, a catheter, or a treatment instrument.
- the object to be inserted is not limited to a person, but may be an animal or another structure.
- the endoscope 20 may be a direct-view type endoscope 20 or a side-view type endoscope 20.
- the endoscope 20 includes an operation unit 30 that is gripped by an operator and an insertion unit 40 that is inserted into a body to be inserted.
- the operation unit 30 is connected to the proximal end portion of the insertion unit 40.
- the operation unit 30 includes a bending operation unit 31 that operates a bending unit 43 described later, and a switch unit 33 that operates each unit such as an imaging unit.
- the operation unit 30 further includes a universal cord 35, and is connected to the light source device (not shown), the image control device (not shown), and the insertion control device 120 via the universal cord 35.
- the insertion portion 40 is tubular, elongated and flexible. The insertion part 40 moves forward and backward in the pipe part 300 with respect to the pipe part 300.
- the insertion part 40 can be bent according to the pipe line part 300.
- the insertion portion 40 has a distal end hard portion 41, a bending portion 43, and a flexible tube portion 45 in order from the distal end portion of the insertion portion 40 toward the proximal end portion of the insertion portion 40.
- the proximal end portion of the distal end rigid portion 41 is connected to the distal end portion of the bending portion 43, the proximal end portion of the bending portion 43 is connected to the distal end portion of the flexible tube portion 45, and the proximal end portion of the flexible tube portion 45 is operated. It is connected to the part 30.
- the imaging unit and the illumination unit described above are provided inside the distal end hard portion 41.
- the flexible tube portion 45 of the insertion portion 40 is divided into a plurality of segments 50 arranged in a line along the longitudinal axis direction of the insertion portion 40.
- the segment 50 may function as a virtual area that does not exist or may function as an existing structure.
- the bending stiffness of each segment 50 can be changed independently by control of a stiffness control unit (hereinafter referred to as control unit 127 (see FIG. 2)) disposed in the insertion control device 120.
- the bending rigidity of the flexible tube portion 45 can be partially changed by the bending rigidity of each segment 50 independently controlled by the insertion control device 120.
- the insertion part 40 may be divided into the segment 50. Thereby, the bending rigidity of the insertion part 40 can be partially changed by the bending rigidity of each segment 50 controlled independently by the control part 127.
- the insertion device 10 has one or more stiffness variable portions 51 whose stiffness is variable.
- the stiffness variable portion 51 is built in each segment 50.
- the stiffness variable part 51 may be built in all the segments 50 or may be built only in some of the segments 50.
- a portion where the variable stiffness portion 51 is provided may function as at least the segment 50.
- One rigidity variable portion 51 may be incorporated across the plurality of segments 50.
- the stiffness variable parts 51 may be arranged in a line along the longitudinal axis direction of the insertion part 40, or may be arranged in a plurality of lines.
- the stiffness variable portions 51 When the stiffness variable portions 51 are arranged in a plurality of rows, the stiffness variable portions 51 may be provided at the same position so that the stiffness variable portions 51 are adjacent to each other in the circumferential direction of the flexible tube portion 45, The insertion portion 40 may be provided so as to be shifted in the longitudinal axis direction. The stiffness variable portion 51 only needs to be able to vary the bending stiffness of the insertion portion 40 in units of segments by changing the stiffness of the stiffness variable portion 51.
- the stiffness variable unit 51 is, for example, a coil pipe formed of a metal wire, and an electroconductive polymer artificial muscle (hereinafter referred to as EPAM) enclosed in the coil pipe.
- the central axis of the coil pipe is provided to coincide with or parallel to the central axis of the insertion portion 40.
- the coil pipe has electrodes provided at both ends of the coil pipe.
- the electrodes are connected to the insertion control device 120 via a signal cable (not shown) built in the endoscope 20, and power is supplied from the insertion control device 120.
- a voltage is applied to the EPAM through the electrodes, the EPAM tends to expand and contract along the central axis of the coil pipe.
- the expansion and contraction of EPAM is restricted by the coil pipe.
- the rigidity of the rigidity variable part 51 changes.
- the rigidity of the rigidity variable portion 51 increases as the value of the applied voltage increases.
- the stiffness of the stiffness variable portion 51 changes, the bending stiffness of the segment 50 including the stiffness variable portion 51 also changes accordingly. Electric power is supplied to each electrode independently.
- the rigidity of each of the rigidity variable portions 51 changes independently, and the bending rigidity of each of the segments 50 also changes independently.
- the stiffness varying unit 51 changes the bending stiffness of the segment 50 by changing the stiffness of the stiffness varying unit 51, and partially changes the bending stiffness of the flexible tube portion 45 by changing the bending stiffness of the segment 50.
- the stiffness variable portion 51 may use a shape memory alloy instead of EPAM.
- the insertion device 10 includes a detection unit 60 that detects state information of the insertion unit 40 including at least shape information of the insertion unit 40.
- a start instruction (a detection start instruction and a calculation start instruction described later) is input from the input device 160, the detection unit 60 starts detection and always detects it.
- the detection timing may be performed every time a fixed time elapses, and is not particularly limited.
- the detection unit 60 has a state detection unit 61 arranged inside the insertion unit 40 as shown in FIG. 1 and a state calculation unit 63 arranged in the insertion control device 120 as shown in FIG.
- the state detection unit 61 detects state information of the insertion unit 40 including shape information and twist information of the insertion unit 40.
- the shape information of the insertion portion 40 indicates, for example, the shape of the insertion portion 40 in the longitudinal axis direction of the insertion portion 40.
- the state detection unit 61 includes, for example, at least one of a coil, an output unit, an optical fiber sensor, a strain sensor, and an absorption member.
- the coil generates a magnetic field corresponding to the state of the insertion portion 40 such as the shape of the insertion portion 40.
- the output unit outputs an electromagnetic wave or an ultrasonic wave corresponding to the state of the insertion unit 40.
- the rate of progress of light varies according to the state of the insertion portion 40.
- the absorbing member absorbs X-rays corresponding to the state of the insertion portion 40.
- the state detection unit 61 always detects (operates) after the detection start instruction output from the input device 160 is input to the state detection unit 61.
- the state detection unit 61 is connected to the state calculation unit 63 by, for example, wired or wireless, and outputs a detection result detected by the state detection unit 61 to the state calculation unit 63.
- the state calculation unit 63 calculates the state information of the insertion unit 40 based on the detection result of the state detection unit 61. As shown in FIG. 3C, for example, if the bent portions in the conduit section 300 that is the insertion target are bent portions 301 a and 301 b, the bent portion 301 a is positioned more forward in the insertion direction of the insertion portion 40 than the bent portion 301 b. To do. In the present embodiment, description will be made using two bent portions 301a and 301b, but the number of bent portions is not particularly limited.
- the state calculation unit 63 is configured by an arithmetic circuit including a CPU or an ASIC, for example.
- the state calculation unit 63 always calculates (operates) after the calculation start instruction output from the input device 160 is input to the state calculation unit 63.
- the state calculation unit 63 is connected to the display device 140, and outputs the calculation result calculated by the state calculation unit 63 to the display device 140.
- the display device 140 displays the current state information of the insertion unit 40 in the pipeline unit 300 based on the calculation result calculated by the state calculation unit 63.
- the display is performed by, for example, three dimensions. The surgeon can monitor the shape of the insertion section 40 in the conduit section 300 based on the state information of the insertion section 40 displayed on the display device 140.
- the state calculation unit 63 is connected to a bending determination unit 121 and a control unit 127, which will be described later, and outputs a calculation result calculated by the state calculation unit 63 to the bending determination unit 121 and the control unit 127.
- the insertion device 10 includes a bending determination unit 121 disposed in the insertion control device 120.
- the bending determination unit 121 is configured by an arithmetic circuit including a CPU or an ASIC, for example.
- the bending determination unit 121 determines whether or not the bent portions 201a and 201b (see FIG. 3E) exist in the insertion unit 40 based on the shape information of the insertion unit 40 calculated by the state calculation unit 63.
- the portions having the shaded variable stiffness portions 51 are the portions determined to be the bent portions 201 a and 201 b by the bend determining portion 121.
- the bending part 201a is demonstrated as what is located ahead in the insertion direction of the insertion part 40 rather than the bending part 201b. In the present embodiment, description will be made using two bent portions 201a and 201b, but the number of bent portions is not particularly limited.
- the bending determination unit 121 starts determination when a determination start instruction is input from the input device 160, and always determines. Note that the timing of determination may be performed every elapse of a fixed time, and is not particularly limited.
- the bending determination unit 121 includes a bending information calculation unit 123 that calculates bending information of the insertion unit 40 based on the shape information of the insertion unit 40, and bending portions 201 a and 201 b that are based on the bending information. And a determination main body 125 that determines whether or not it exists.
- the bending information represents at least one of the bending magnitude of the insertion portion 40 and the bending direction of the insertion portion 40.
- the bending magnitude of the insertion portion 40 represents, for example, a radius of curvature or a curvature.
- the curvature information represents a radius of curvature at the bending magnitude of the insertion portion 40.
- the curvature information includes, for example, a bending curve indicated by a solid line or a dotted line shown in FIG. 3F.
- the bending curve represents the relationship between each position of the insertion portion 40 and the radius of curvature of the insertion portion 40.
- the radius of curvature is calculated from the position information of the insertion unit 40 obtained by the state detection unit 61.
- the position information indicates, for example, position information that is detection data detected at at least three arbitrary positions.
- the bending information calculation unit 123 outputs the calculated curvature radius to the determination main body unit 125 and the control unit 127.
- the curvature information calculation unit 123 may be included in the state calculation unit 63.
- the determination main body 125 determines the bent portions 201a and 201b based on the bending size and a preset threshold value for the bending size. As shown in FIG. 3F, for example, the determination main body 125 compares a preset threshold value with a curvature radius, and determines a portion where the curvature radius is lower than the threshold value as the bent portions 201a and 201b. The determination main body 125 outputs the determination result of the determination main body 125 to the control unit 127. When the determination main body 125 determines that the bent portions 201a and 201b exist, the determination main body 125 includes the positional information of the bent portions 201a and 201b in the insertion portion 40 in the determination result and outputs the information to the control unit 127. To do. Based on the threshold value and the radius of curvature, the determination main body 125 determines whether the bent portions 201a and 201b are portions that may be bent due to buckling, for example, or portions that are bent due to the insertion process.
- the bending portions 201a and 201b are one portion of the insertion portion 40 in the bending curve located below the threshold value, and are stiffness variable regions in which the bending stiffness is variable by the control unit 127 described later.
- the bent portions 201a and 201b indicate portions that are not substantially straight portions 203a and 203b (see FIGS. 3F and 3G) including a straight portion (not shown) in the insertion portion 40.
- the threshold indicates the degree of bending of the bent portions 201a and 201b.
- the threshold value is stored in advance in a storage unit (not shown), and the determination main body unit 125 appropriately reads the threshold value from the storage unit.
- the threshold may be input from the input device 160 to the determination main body 125, for example. Further, the threshold value may be appropriately set according to the pipe line unit 300.
- the threshold value varies depending on, for example, patients.
- the insertion device 10 includes a control unit 127 disposed in the insertion control device 120.
- the control unit 127 is configured by an arithmetic circuit including a CPU or an ASIC, for example.
- the control unit 127 is connected to the stiffness variable unit 51 via a signal cable (not shown) built in the endoscope 20 including the universal cord 35.
- the control unit 127 applies the bending portions 201a and 201b to the bending portions 201a and 201b.
- the rigidity of the rigidity variable portion 51 corresponding to the segment 50 to be arranged is controlled to a rigidity that the bent portions 201a and 201b are substantially linearized.
- the control unit 127 changes the rigidity of the stiffness varying unit 51 so that the bent portions 201a and 201b are substantially straight in order to change the bent portions 201a and 201b to substantially straight portions 203a and 203b (see FIGS.
- the control unit 127 changes the rigidity of the rigidity variable unit 51 from the bent part 201a in order to change the passing parts 209a and 209b, which are parts passing through the bent parts 301a and 301b, from the bent state to the substantially linear state.
- 201b is increased in rigidity to be substantially linear.
- the passage parts 209a and 209b correspond to the bent parts 201a and 201b.
- the rigidity variable portion 51 that is painted black is controlled in rigidity, and substantially linear portions 203a and 203b are generated.
- the variable stiffness portion 51 corresponding to the segment 50 indicates, for example, the stiffness variable portion 51 provided in the segment 50, in other words, the stiffness variable portion 51 that varies the bending stiffness of the segment 50.
- the rigidity at which the bent portions 201a and 201b are substantially linear means that the bent portions 201a and 201b are changed to substantially straight portions 203a and 203b, and an external force is applied to the substantially straight portions 203a and 203b. Also, the substantially straight portions 203a and 203b are rigid so that the straight portions are not bent.
- the external force indicates, for example, a force applied to the substantially straight portions 203a and 203b from an arbitrary angle with respect to the central axis of the substantially straight portions 203a and 203b.
- the substantially linear rigidity is higher than the rigidity that is not controlled by the control unit 127.
- the bending rigidity of the substantially linear portions 203a and 203b is higher than other portions whose bending rigidity is not controlled.
- the substantially straight portions 203a and 203b function as high bending rigidity portions that are not bent even when an external force is applied and maintain a substantially straight state.
- Other parts whose bending rigidity is not controlled function as low bending rigidity parts that can be passively bent by receiving an external force.
- the substantially linear rigidity is adjusted as desired according to the pipeline section 300.
- the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 based on the bending magnitude and the threshold value. As shown in FIG. 3F, for example, the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 so that the curvature radius of each of the bent portions 201a and 201b exceeds the threshold value.
- This rigidity is substantially linear rigidity.
- the control unit 127 increases the rigidity of the rigidity variable unit 51 to a substantially linear rigidity until the curvature radii of the bent portions 201a and 201b exceed the threshold value.
- the control unit 127 always receives the radii of curvature of the bent portions 201a and 201b from the bending information calculation unit 123, and controls the rigidity based on the radii of curvature of the bent portions 201a and 201b and a threshold value.
- the control unit 127 appropriately reads out the threshold value from a storage unit (not shown).
- the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 provided in the segments 50 arranged in all the bent portions 201a and 201b. That is, the control unit 127 uniformly changes the bent portions 201a and 201b to substantially straight portions 203a and 203b. For example, the control unit 127 starts control at the same time. Note that the control unit 127 may control the stiffness of the stiffness varying unit 51 provided in the segment 50 arranged at the center of the bent portion 201a in the longitudinal axis direction of the insertion portion 40, for example, in the bent portion 201a.
- control part 127 may control the rigidity of the rigidity variable part 51 of the whole bending part 201a to the same rigidity, for example in the bending part 201a.
- the control unit 127 has the highest rigidity of the rigidity variable portion 51 provided in the segment 50 arranged at the center of the bending portion 201a in the longitudinal axis direction of the insertion portion 40, and the longitudinal axis of the insertion portion 40
- the stiffness may be varied so that the stiffness of the stiffness varying portion 51 provided in the segment 50 arranged at the end of the bent portion 201a in the direction is the lowest.
- control unit 127 is not limited to controlling only the stiffness of the stiffness varying unit 51 provided in the segment 50 arranged in the bent portions 201a and 201b.
- the control unit 127 controls the rigidity of the stiffness varying unit 51 corresponding to another segment 50a located before and after the segment 50 arranged in the bent portions 201a and 201b to a substantially linear stiffness. May be.
- the control unit 127 may control the stiffness of the stiffness varying unit 51 provided in another desired segment 50 other than the segment 50 arranged at the bent portion to the desired stiffness.
- control unit 127 is based on the shape information of the insertion unit 40 that is the calculation result calculated by the state calculation unit 63, and corresponds to the segment 50 that has passed through a desired portion in the conduit unit 300 and is controlled by a substantially straight line.
- Rigidity is controlled as desired for the rigidity variable portion 51 having rigidity. Desired portions are, for example, substantially straight portions 303a and 303b.
- the control unit 127 reduces the substantially linear stiffness of the stiffness varying unit 51 at the substantially linear sites 203a and 203b to a desired stiffness.
- the rigidity of the shaded rigidity variable portion 51 in the substantially straight portions 203 a and 203 b is lowered by the control portion 127.
- the passage completion portion 211 which is the substantially straight portions 203a and 203b that have passed through the bent portions 301a and 301b (substantially straight portions 303a and 303b), can be bent by receiving an external force, and the conduit portion It is possible to bend along 300.
- the desired stiffness is, for example, the initial stiffness before the stiffness is changed.
- the initial rigidity is a rigidity that allows the insertion portion 40 to be passively bent by an external force or the like.
- the initial rigidity may be a rigidity that allows the insertion portion 40 to bend along the pipe line portion 300.
- the desired rigidity may be 0 or may be set again to a desired value as long as it is lower than the substantially linear rigidity.
- the control unit 127 may end the rigidity control.
- control unit 127 When the control start instruction is input from the input device 160, the control unit 127 starts control and always controls. Note that the timing of the control may be performed every elapse of a fixed time, and is not particularly limited.
- the input device 160 outputs a detection start instruction for starting detection and calculation of the detection unit 60 and a calculation start instruction to the detection unit 60, and a determination start instruction for starting the determination of the bending determination unit 121. Is output to the bending determination unit 121, and a control start instruction for starting control of the control unit 127 is output to the control unit 127.
- the input device 160 may output the detection start instruction, the calculation start instruction, the determination start instruction, and the control start instruction simultaneously or individually.
- the input device 160 performs this output before the insertion is performed, in other words, before the control of the control unit 127 is performed.
- the input device 160 is, for example, a general input device, and is, for example, a keyboard, a pointing device such as a mouse, a tag reader, a button switch, a slider, or a dial.
- the control mode is, for example, the control of only the rigidity of the stiffness variable portion 51 provided in the segment 50 arranged in the bent portions 201a and 201b, or the segment 50 arranged in the bent portions 201a and 201b and the segment 50.
- the rigidity control of the rigidity variable part 51 provided in the segment 50 located before and behind is shown.
- the insertion portion 40 is inserted into the conduit portion 300 and inserted toward the deep portion.
- the state detection unit 61 detects the state information of the insertion unit 40 in real time.
- the detection result detected by the state detection unit 61 is output to the state calculation unit 63 in real time.
- the state calculation unit 63 calculates the state information of the insertion unit 40 in real time based on the detection result of the state detection unit 61.
- the state calculation unit 63 outputs the calculation result calculated by the state calculation unit 63 to the display device 140, the bending determination unit 121, and the control unit 127. As illustrated in FIG. 3B, the display device 140 displays the current state of the insertion unit 40 in the pipeline unit 300 in real time based on the calculation result calculated by the state calculation unit 63. The surgeon monitors the shape of the insertion section 40 in the conduit section 300 based on the state of the insertion section 40 displayed on the display device 140.
- the insertion portion 40 passes through the bending portions 301a and 301b in accordance with the operation of the bending operation portion 31 with respect to the bending portion 43 and the push-pull operation and torsion operation of the operator with respect to the insertion portion 40.
- the display device 140 includes the state detection unit 61 and the state calculation unit 63, and the shape of the insertion portion 40 that bends corresponding to the conduit portion 300 and the bending portions 301 a and 301 b and the bending portions 301 a and 301 b. And the insertion portion 40 that passes while turning. This situation is monitored by the surgeon.
- the surgeon In a situation where the insertion portion 40 passes through the bent portions 301a and 301b, in order to insert the insertion portion 40 toward the deep portion, the surgeon is able to insert the insertion portion 40 exposed from the duct portion 300 to the outside. The proximal end portion is gripped, and the insertion portion 40 is pushed forward from the gripped portion. At this time, due to the passage portions 209a and 209b passing through the bent portions 301a and 301b, the hand side force that pushes the insertion portion 40 may be difficult to be transmitted from the grip portion to the distal end portion of the insertion portion 40.
- the input device 160 outputs a determination start instruction to the bend determination unit 121 and outputs a control start instruction to the control unit 127.
- the bending determination unit 121 determines whether or not the bending portions 201 a and 201 b exist in the insertion unit 40 in real time based on the shape information of the insertion unit 40. Specifically, the bending information calculation unit 123 calculates the curvature radius that is the bending information of the insertion unit 40 based on the shape information of the insertion unit 40 in real time, and determines the calculated curvature radius by the determination main body unit 125 and the control unit 127. And output. As shown in FIG. 3E and FIG. 3F, the determination main body 125 compares a preset threshold value with a curvature radius to determine whether the curvature radius is less than the threshold value.
- the determination main body 125 determines that the bending portions 201 a and 201 b exist in the insertion portion 40.
- the determination main body 125 outputs a determination result including position information of the bent portions 201 a and 201 b in the insertion unit 40 to the control unit 127.
- the control unit 127 calculates a part for changing the bending rigidity in the insertion part 40 based on the position information of the bent parts 201a and 201b in the determination result. Then, as shown in FIGS. 3F and 3G, the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 provided in the segment 50 arranged in the bent portions 201a and 201b to a substantially linear stiffness in real time. For example, the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 so that the radius of curvature exceeds the threshold value.
- the rigidity of the rigidity variable portion 51 is increased to substantially linear rigidity, and the bent portions 201a and 201b are changed to substantially straight portions 203a and 203b as shown in FIGS. 3F and 3G.
- the bent portions 301a and 301b also change to substantially straight portions 303a and 303b.
- the control unit 127 controls the rigidity of the rigidity variable unit 51 to change the bent portions 201a and 201b to the substantially straight portions 203a and 203b, and the bent portions 301a and 301b are also changed to the substantially straight portions by the substantially straight portions 203a and 203b.
- the control unit 127 eliminates the bent portions 301a and 301b.
- the control unit 127 changes the state of the bent portions 301a and 301b as the state of the passage portions 209a and 209b changes.
- the force on the hand side is efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion 40 by the substantially straight portions 203a and 203b and the substantially straight portions 303a and 303b.
- the substantially straight portions 203a and 203b are easily inserted into the deep portions of the substantially straight portions 303a and 303b. That is, the insertion part 40 moves forward easily, and the insertability of the insertion part 40 is improved.
- the bending rigidity of the substantially linear portions 203a and 203b is high, and the hand side force is efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion. For this reason, generation
- the rigidity of the rigidity variable portion does not increase, and the bent portions 201a and 201b try to pass through the bent portions 301a and 301b while being bent.
- the proximal force is hardly transmitted to the distal end portion of the insertion portion by the bent portions 201a and 201b, and buckling may occur in the bent portions 201a and 201b.
- the passing portions 209a and 209b are substantially straight portions, buckling may occur if the bending rigidity of the substantially straight portions is low.
- the bent portions 301a and 301b cannot be changed to the substantially straight portion, the bent portions 301a and 301b remain in a bent state, and the substantially straight portion having a low bending rigidity is the bent portion 301a, The pressure of 301b may endure and bend.
- the bent portions 201a and 201b are reliably changed to substantially straight portions 203a and 203b, and the bent portions 301a and 301b are reliably changed to substantially straight portions 303a and 303b by the substantially straight portions 203a and 203b.
- the bending rigidity of the substantially linear portions 203 a and 203 b is high due to the change in rigidity of the rigidity variable portion 51. For this reason, the bending of the substantially straight portions 203a and 203b is prevented, the force on the hand side is efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion 40, and the insertion portion 40 is easily inserted toward the deep portion. The insertability of the part 40 is improved. Further, since the force on the hand side is efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion 40, the occurrence of buckling is prevented, and the insertability of the insertion portion 40 into the deep portion is improved.
- the duct portion 300 is the large intestine, and when the insertion portion 40 passes through the sigmoid colon which is the bent portions 301a and 301b, the passage portion passing through the sigmoid colon in the insertion portion 40.
- Reference numerals 209a and 209b denote bent portions 201a and 201b.
- the bent portions 201a and 201b change to substantially straight portions 203a and 203b due to the change in rigidity of the stiffness variable portion 51, and the sigmoid colon (bent portions 301a and 301b) changes to substantially straight portions 303a and 303b by the substantially straight portions 203a and 203b.
- the sigmoid colon bend portions 301a and 301b
- the bending rigidity of the substantially linear portions 203 a and 203 b is high due to the change in the rigidity of the rigidity variable portion 51. For this reason, bending of the substantially linear portions 203a and 203b is prevented, and the force on the hand side is efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion 40, thereby preventing the occurrence of buckling. Therefore, the insertion part 40 is easily inserted toward the transverse colon located deeper in the large intestine than the sigmoid colon, and the insertability of the insertion part 40 is improved.
- the bent portions corresponding to the sigmoid colon and the transverse colon respectively change to substantially straight portions, and the sigmoid colon and the transverse colon each have substantially straight portions. Changes to a substantially linear portion. For this reason, it inserts easily toward the ascending colon located in the deep part of the large intestine rather than the transverse colon, and the insertion property of the insertion part 40 improves.
- the sigmoid colon and transverse colon of the large intestine are not fixed in the abdomen and move easily in the abdomen.
- the insertion portion 40 is easily inserted toward the deep portion.
- the control unit 127 performs the passage based on the calculation result of the state calculation unit 63 (the shape information of the insertion unit 40). Judgment. 3H, the control unit 127 is provided in the segment 50 arranged in the passage completion part 211, which is the substantially straight part 203a, 203b that has passed through the substantially straight part 303a, 303b, and For the stiffness variable section 51 having substantially linear rigidity, the substantially linear rigidity is lowered to a desired rigidity. For example, the control unit 127 returns the stiffness of the controlled stiffness varying unit 51 to the initial stiffness.
- the passage completion portion 211 is released from the substantially linear state, returns to the low bending rigidity portion, and can be bent by receiving an external force. For this reason, the insertion part 40 can be bent along the pipe line part 300. It is assumed that the surgeon is monitoring the state of the insertion unit 40 through the display device 140. Under this circumstance, the surgeon may operate the input device 160 to stop outputting various start instructions from the input device 160. As a result, the passage completion portion 211 is released from the substantially linear state, returns to the low bending rigidity portion, and can be bent by receiving an external force.
- the operations of the bending determination part 121 and the control part 127 are repeated as described above. .
- the absolute part (position) of the insertion part 40 where the bending rigidity changes is shifted backward, but the part of the insertion part 40 where the bending rigidity changes changes to the bent parts 301a and 301b.
- the control unit 127 changes (switches) the stiffness variable unit 51 whose stiffness changes so as not to change relatively.
- the control unit 127 changes the rigidity so that the rigidity variable part 51 whose rigidity changes is shifted to the rigidity variable part 51 passing through the bent parts 301a and 301b and the rigidity variable part 51 passing through the bent parts 301a and 301b.
- the variable unit 51 is controlled. Therefore, when the insertion portion 40 passes through the bending portions 301a and 301b, the bending rigidity of the insertion portion 40 at the passage portions 209a and 209b passing through the bending portions 301a and 301b always changes.
- the site only needs to include at least one segment 50.
- the portion where the bending rigidity changes does not change relative to the bent portions 301a and 301b, and the bending rigidity of the insertion portion 40 in the passing portions 209a and 209b passing through the bent portions 301a and 301b always changes. It becomes.
- control unit 127 may maintain the substantially linear rigidity of the stiffness varying portion 51 in the substantially straight portions 203a and 203b.
- the bending portions 201a and 201b corresponding to the shapes of the bending portions 301a and 301b are detected and determined, and the rigidity of the rigidity variable portion 51 is changed so that the bending portions 201a and 201b change to a substantially linear state. Be controlled.
- the bent portions 201a and 201b can be changed to the substantially straight portions 203a and 203b, and the bending rigidity of the substantially straight portions 203a and 203b is increased, so that the force on the hand side is inserted from the grip portion to the insertion portion 40.
- the insertability of the insertion portion 40 into the deep portion can be improved.
- the bending rigidity of the substantially linear portions 203a and 203b is high and the force on the hand side can be efficiently transmitted from the gripping portion to the distal end portion of the insertion portion 40, occurrence of buckling can be prevented, and The insertability of the insertion part 40 can be improved.
- the insertability of the insertion part 40 into the deep part can be improved.
- the insertion portion can be inserted into a patient with minimal invasiveness.
- the insertability of the insertion part 40 can be improved, the burden on the operator who operates the insertion apparatus 10 can be reduced.
- the bent portions 201a and 201b are uniformly changed to a substantially linear state. For this reason, it is possible to eliminate a technique that is difficult to learn or a complicated operation to change the bent portions 201a and 201b to a substantially linear state.
- a technique is, for example, a technique in which the insertion portion 40 is moved backward by pulling to change the buckled portion into a substantially straight portion 203a, 203b, or the surgeon or assistant pushes the buckled portion over the abdomen. This means manual compression.
- the bent portions 201a and 201b can be changed to the substantially straight portions 203a and 203b without being a simple, safe and operator burden.
- the determination main body 125 determines the presence of the bent portions 201a and 201b based on the bending information. Therefore, it is possible to accurately determine the bent portions 201a and 201b. In the present embodiment, the determination main body 125 determines the portions where the radius of curvature is below the threshold as the bent portions 201a and 201b. For this reason, the load of the control part 127 which controls the rigidity of the rigidity variable part 51 can be reduced. In the present embodiment, the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 so that the curvature radius exceeds the threshold value. For this reason, when the rigidity of the rigidity variable part 51 varies, the rigidity can be defined reliably.
- the passage completion portion 211 which is the substantially straight portions 203a and 203b, is released from the substantially straight state and becomes a low bending rigidity portion. Return. For this reason, the passage completion part 211 can be bent along the pipe line part 300, and the insertability is improved.
- the operations of the bending determination part 121 and the control part 127 are repeated as described above. For this reason, the bending rigidity of the insertion portion 40 at the bent portions 201a and 201b can be always changed at the timing when the bent portions 301a and 301b are passed, and the insertability can always be improved.
- the control unit 127 may change the stiffness of the stiffness varying unit 51 only at the timing when the control start instruction is input.
- the radius of curvature is used, but the curvature may be used.
- the curvature is the reciprocal of the radius of curvature. Accordingly, the determination main body 125 compares the preset threshold value and the curvature, and determines the portions where the curvature exceeds the threshold value as the bent portions 201a and 201b.
- the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 so that the curvature of each of the bent portions 201a and 201b falls below a threshold value.
- the curvature information of this modification represents a radius of curvature that is the magnitude of bending of the insertion portion 40.
- the input device 160 outputs a comparison start instruction, which is an instruction to start comparison, to the determination main body 125 at time T1 (see FIGS. 4A and 4C), which is the start time of the desired time.
- the input device 160 outputs the length of the desired time to the determination main body 125.
- the desired time may be set in advance.
- the determination main body 125 determines a bent portion 201a based on a preset threshold value and the amount of change in the radius of curvature within a desired time as a bent portion 201a. , 201b.
- the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 until the radius of curvature exceeds the threshold value.
- the operator operates the input device 160, and the input device 160 outputs a comparison start instruction to the determination main body 125.
- the radius of curvature exceeds the threshold value.
- the determination main body 125 compares the radius of curvature at the time T2 with the threshold value. When the radius of curvature at time T ⁇ b> 2 falls below the threshold value, the determination main body 125 determines the lowered portions as the bent portions 201 a and 201 b. And the control part 127 controls the rigidity of the rigidity variable part 51 in bending part 201a, 201b to substantially linear rigidity until the curvature radius of the time T2 exceeds a threshold value.
- portions where the radius of curvature is below the threshold are always determined as the bent portions 201a and 201b, and the rigidity is changed.
- the bent portions 201a and 201b are determined based on the amount of change in the radius of curvature within a desired time, so the load on the control unit 127 that controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 can be reduced.
- the radius of curvature is used, but the curvature may be used.
- the curvature is the reciprocal of the radius of curvature.
- the determination main body 125 determines the portions where the curvature after the desired time has exceeded the threshold as the bent portions 201a and 201b.
- the control unit 127 controls the stiffness of the stiffness varying unit 51 until the curvature falls below the threshold value.
- the curvature information of this modification represents a radius of curvature that is the magnitude of bending of the insertion portion 40.
- the first extension line 401 of the central axis of one part of the insertion portion 40 located at the inlet of the conduit portion 300 of the inserted body and the conduit portion 300 of the inserted body are inserted.
- An intersection point with the second extension line 403 of the orthogonal axis orthogonal to the central axis of the distal end portion of the insertion portion 40 is defined as an origin 405.
- the display device 140 displays the current state information of the insertion portion 40 in the pipeline section 300 based on the detection result of the detection unit 60.
- the insertion device 10 is disposed on the display device 140 and includes an input unit 180 that inputs an origin 405 based on state information of the insertion unit 40 displayed on the display device 140.
- the input unit 180 is a touch panel disposed on the display device 140, for example. Therefore, the origin 405 is input by the operator's operation of the input unit 180 while the operator visually observes the current state information of the insertion unit 40 in the conduit unit 300 displayed on the display device 140, for example. .
- the input position information of the origin 405 is output to the determination main body 125. As described above, the origin 405 is input to the determination main body 125 based on the shape information of the insertion unit 40.
- the input unit 180 may be a mobile terminal such as a tablet arranged separately from the display device 140.
- the input unit 180 includes a first display unit 181 and a second display unit 183 that display the display information displayed on the display device 140 in synchronization.
- the first display unit 181 shows, for example, the current state information of the insertion unit 40 in the pipeline unit 300.
- the second display unit 183 displays an image captured by the imaging unit.
- the input unit 180 is connected to the insertion control device 120 by wireless or the like.
- the input unit 180 is, for example, a general input device, and may be a pointing device such as a keyboard and a mouse, for example.
- the determination main body 125 compares a preset threshold value with a curvature radius, and determines a portion where the curvature radius is lower than the threshold value as the bent portions 201a and 201b. Further, the determination main body 125 determines that a portion where the center position P2 of the radius of curvature (see FIG. 5A) is located on the opposite side of the origin 405 with the insertion portion 40 in between is a bent portion 201b caused by buckling. To do. For example, as shown in FIG. 5A, when the insertion portion 40 passes through the sigmoid colon, the bent portion 201b in the sigmoid colon is a portion where buckling may occur, and it is necessary to increase the bending rigidity.
- the determination main body 125 determines that the passing portion 209b passing through the sigmoid colon is the bent portion 201b.
- the determination main body 125 determines that a portion on the origin 405 side where the center position P1 of the radius of curvature is between the origin 405 and the insertion portion 40 is a curved portion 215 generated in the insertion process. For example, when the insertion portion 40 passes through the descending colon located between the sigmoid colon and the transverse colon, the curved portion 215 is a portion where the insertion portion 40 is curved toward the inside of the body cavity during the insertion process. Therefore, the bending rigidity of the curved portion 215 need not be increased. In this case, since the center position P1 is located on the origin 405 side such as between the insertion portion 40, the determination main body portion 125 determines the passing portion 209a passing through the descending colon as the curved portion 215.
- the control unit 127 controls only the stiffness of the stiffness varying unit 51 at the bent portion 201b to a stiffness with a radius of curvature exceeding a threshold value.
- the bending information may represent the bending direction of the insertion portion 40.
- the determination main body 125 determines the vicinity of the part where the bending direction is toward the origin 405 as the bent part.
- the control unit 127 controls only the stiffness of the stiffness varying unit 51 at the bent portion so that most of the bending direction at the bent portion is directed in the same direction.
- the radius of curvature is used, but the curvature may be used.
- the curvature is the reciprocal of the radius of curvature. Accordingly, the determination main body 125 determines that the portion where the center position P2 of curvature (see FIG.
- the control unit 127 controls only the stiffness of the stiffness varying unit 51 in the bent portion 201b to a stiffness with a curvature that is less than a threshold value.
- the display device 140 displays a first display unit 141 that displays the current state information of the insertion unit 40 in the conduit unit 300 and an image captured by the imaging unit. And a second display portion 143.
- the display device 140 may display the curvature information and the threshold value as illustrated in FIG. 6C.
- the display device 140 displays at least one of the current state information and bending information of the insertion portion 40 in the duct section 300 based on the detection result of the detection unit 60 and the calculation result of the bending information calculation section 123. That's fine.
- the insertion device 10 includes an input unit 190 that inputs a designated portion 217 from at least one of state information and bending information of the insertion unit 40 displayed on the display device 140.
- the input unit 190 is a touch panel arranged on the display device 140, for example.
- the input unit 190 may be a mobile terminal such as a tablet arranged separately from the display device 140, similarly to the input unit 180.
- the input unit 190 is a general input device, for example, and may be a pointing device such as a keyboard or a mouse.
- the designated portion 217 is, for example, in a state in which the operator visually views at least one of the current state information and bending information of the insertion portion 40 in the duct portion 300 displayed on the display device 140. Is input to the determination main body 125.
- the designated part 217 may be a position or a frame.
- the determination main body 125 determines whether the designated part 217 input from the input part 180 is the bending part 201b based on one of the state information and the curvature information displayed on the display device 140. The determination main body 125 compares the radius of curvature of the designated portion 217 with a threshold value, and determines that the designated portion 217 is a bent portion 201b if the radius of curvature is below the threshold value.
- the control unit 127 performs the same control as in the first embodiment.
- the surgeon visually checks at least one of the state information and the curvature information of the insertion portion 40 displayed on the display device 140, and the bending portion 201b is selected by the surgeon via the designated portion 217. For this reason, the site
- the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
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Abstract
可撓管挿入装置(10)は、挿入部(40)と、剛性可変部(51)と、検出ユニット(60)とを有する。可撓管挿入装置(10)は、形状情報を基に、挿入部(40)に屈曲部位が存在しているか否かを判断する屈曲判断部(121)と、屈曲部位が挿入部(40)に存在していると屈曲判断部(121)が判断した際に、屈曲部位に配置されるセグメントに設けられる剛性可変部(51)の剛性を、屈曲部位が略直線化する剛性に制御する制御部(127)とを有する。
Description
本発明は、可撓管挿入装置に関する。
大腸(管路部)の内部に柔軟で細長い挿入部を押し進める際、術者は、肛門から外部に露出している挿入部の基端部を把持しながら、挿入部を押し進める。一般的に、S状結腸や横行結腸などは、腹部内に固定されておらず、腹部内で容易に動くものである。曲がりやすく且つ挿入部の押し込み操作によって動いてしまう腸管において、挿入部を押し進める手元側の力は挿入部の先端部に伝達されにくいことがある。これは、挿入部が押し進める方向とは異なる方向に撓むことがあり、挿入部は意図しない方向に曲がるなどの座屈が発生するためである。この座屈により、挿入部の先端には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)されにくくなる、つまり挿入性は低下する。この深部とは、挿入方向において現在位置よりも前方の位置を示す。
そこで、術者は、手元側の力を挿入部の先端側に伝達させ易くするために、様々な手技を用いて、座屈が発生している挿入部の座屈部位を略直線にさせようとしている。手技の一例として、術者は、座屈により撓んだ挿入部を引き抜き動作と捩じりとによって撓みを解除し、座屈部位を略直線になるように変化させている。または、別の手技の一例として、術者または助手は、腹部の上から挿入部の座屈部位を押さえるなどの用手圧迫を実施し、座屈部位を略直線形状に維持させている。
しかしながら、術者の手技だけでは座屈を回避できないことがあるため、挿入部の曲げ剛性を一律に上げる第1方法、またはオーバーチューブを用いる第2方法などがある。これにより、挿入部が略直線状態を維持し、手元側の力が挿入部の先端側に伝達され易くなり、挿入部は深部に向かって挿入可能となる。
しかしながら、第1方法では、挿入部の曲げ剛性を一律に高くするため、大腸全長における湾曲状態に応じて、挿入部の曲げ剛性は変化できない。このため、挿入部の曲げ剛性を柔らかくして挿入を進めたい大腸部位に対しては、大腸を過伸展させてしまい、患者に苦痛を与えてしまう。つまり、第1方法は深部への挿入に不都合である。
第2方法では、挿入部の外径が大きくなり、患者の苦痛が増す。また術者は、挿入部の押し込み操作または挿入部の引っ張り操作に応じて、オーバーチューブを操作する必要がある。このため、操作性は劣る。
第2方法では、挿入部の外径が大きくなり、患者の苦痛が増す。また術者は、挿入部の押し込み操作または挿入部の引っ張り操作に応じて、オーバーチューブを操作する必要がある。このため、操作性は劣る。
これに対して、例えば特許文献1に開示される挿入部では、柔軟で細長い挿入部は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、セグメントの曲げ剛性はそれぞれ異なっている。これにより、患者の苦痛が低減し、深部への挿入部の挿入性が向上するとしている。
また、例えば特許文献2は、挿入部の径を適宜変えることで、挿入部の曲げ剛性を変える内視鏡を開示している。これにより、S状結腸または横行結腸の短縮化または直線化が優位になるとしている。
特許文献1,2は、大腸の実際の屈曲状態に応じて、挿入部の適正な箇所における曲げ剛性を適正に変化させることについて、開示していない。大腸は複数の屈曲部を有しており、挿入部において曲げ剛性が変化した部位が大腸の第1屈曲部に対して適切であっても大腸の第2屈曲部に対しては適切ではないこともある。
この場合、挿入部は、様々な屈曲部に対応できず、大腸において深部に挿入(前進移動)されることは困難となる。この状況下で、手元側の力が挿入部に伝達されると、座屈が発生することがあり、深部への挿入性はますます低下してしまう。
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、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、被挿入体に挿入される挿入部と、前記挿入部の曲げ剛性を、前記セグメント単位で可変する1以上の剛性可変部と、少なくとも前記挿入部の形状情報を含む前記挿入部の状態情報を検出する検出ユニットと、前記形状情報を基に、前記挿入部に屈曲部位が存在しているか否かを判断する屈曲判断部と、前記屈曲部位が前記挿入部に存在していると前記屈曲判断部が判断した際に、前記屈曲部位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、前記屈曲部位が略直線化する剛性に制御する制御部と、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。
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、内視鏡20に接続される挿入制御装置120とを有する。挿入装置10は、挿入制御装置120に接続される表示装置140(図3B参照)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を有する。
[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、内視鏡20に接続される挿入制御装置120とを有する。挿入装置10は、挿入制御装置120に接続される表示装置140(図3B参照)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。
表示装置140は、撮像部によって撮像され、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。
表示装置140は、撮像部によって撮像され、画像制御装置によって画像処理された画像を表示する。
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、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、術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。
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]
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。
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剛性制御部(以下、制御部127と称する(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、挿入制御装置120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127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127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]
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が設けられる箇所は、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。
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が設けられる箇所は、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挿入制御装置120に接続され、挿入制御装置120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の曲げ剛性の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。
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挿入制御装置120に接続され、挿入制御装置120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の曲げ剛性の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。
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、挿入部40の形状情報と捩じれ情報とを含む挿入部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は、例えば、コイルと、出力部と、光ファイバセンサと、歪みセンサと、吸収部材との少なくとも1つを有する。コイルは、挿入部40の形状といった挿入部40の状態に対応して磁界を発生する。出力部は、挿入部40の状態に対応して電磁波または超音波などを出力する。光ファイバセンサにおいて、挿入部40の状態に対応して光の進行率が可変する。吸収部材は、挿入部40の状態に対応してX線を吸収する。
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。図3Cに示すように、例えば、被挿入体である管路部300における屈曲部を屈曲部301a,301bとすると、屈曲部301aは、屈曲部301b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である。本実施形態では、2つの屈曲部301a,301bを用いて説明するが、屈曲部の数は特に限定されない。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、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。状態算出部63は、表示装置140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140に出力する。図3Bと図3Dとに示すように、表示装置140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。術者は、表示装置140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の形状を監視可能となる。
状態算出部63は、後述する屈曲判断部121と制御部127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屈曲判断部121と制御部127とに出力する。
[屈曲判断部121]
図2に示すように、挿入装置10は、挿入制御装置120に配置される屈曲判断部121を有する。屈曲判断部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。屈曲判断部121は、状態算出部63によって算出された挿入部40の形状情報を基に、挿入部40に屈曲部位201a,201b(図3E参照)が存在しているか否かを判断する。ここでは、図3Eにおいて、網掛けされている剛性可変部51を有する部位が、屈曲判断部121によって、屈曲部位201a,201bと判断された部位である。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。本実施形態では、2つの屈曲部位201a,201bを用いて説明するが、屈曲部位の数は特に限定されない。屈曲判断部121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。
図2に示すように、挿入装置10は、挿入制御装置120に配置される屈曲判断部121を有する。屈曲判断部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。屈曲判断部121は、状態算出部63によって算出された挿入部40の形状情報を基に、挿入部40に屈曲部位201a,201b(図3E参照)が存在しているか否かを判断する。ここでは、図3Eにおいて、網掛けされている剛性可変部51を有する部位が、屈曲判断部121によって、屈曲部位201a,201bと判断された部位である。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。本実施形態では、2つの屈曲部位201a,201bを用いて説明するが、屈曲部位の数は特に限定されない。屈曲判断部121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。
図2に示すように、屈曲判断部121は、挿入部40の形状情報を基に、挿入部40の湾曲情報を算出する湾曲情報算出部123と、湾曲情報を基に屈曲部位201a,201bが存在しているか否かを判断する判断本体部125とを有する。
湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさと、挿入部40の曲げの向きとの少なくとも一方を表す。本実施形態では、挿入部40の曲げの大きさは、例えば、曲率半径もしくは曲率を表す。本実施形態では、湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさにおける曲率半径を表すものとする。湾曲情報は、例えば、図3Fに示す実線または点線で示される屈曲曲線を含む。屈曲曲線は、挿入部40の各位置と、挿入部40の曲率半径との関係を表す。なお曲率半径は、状態検出部61により得られた挿入部40の位置情報から算出される。この場合、位置情報は、例えば、任意の少なくとも3カ所にて検出された検出データである位置情報を示す。
湾曲情報算出部123は、算出した曲率半径を判断本体部125と制御部127とに出力する。なお湾曲情報算出部123は、状態算出部63に含まれてもよい。
判断本体部125は、曲げの大きさと、曲げの大きさに対する予め設定される閾値とを基に、屈曲部位201a,201bを判断する。図3Fに示すように、例えば、判断本体部125は、予め設定される閾値と曲率半径とを比較して曲率半径が閾値を下回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。判断本体部125は、判断本体部125の判断結果を制御部127に出力する。なお屈曲部位201a,201bが存在している、と判断本体部125が判断した際、判断本体部125は挿入部40における屈曲部位201a,201bの位置情報を判断結果に含めて制御部127に出力する。判断本体部125は、閾値と曲率半径とを基に、屈曲部位201a,201bが例えば座屈によって屈曲が生じる可能性がある部位か、挿入の過程によって湾曲が生じている部位かを判断する。
屈曲部位201a,201bは、閾値よりも下に位置する屈曲曲線における挿入部40の一部位であり、後述する制御部127によって曲げ剛性が可変する剛性可変領域である。屈曲部位201a,201bとは、挿入部40において図示しない直線部位を含む略直線部位203a,203b(図3F及び図3G参照)ではない部位を示す。
閾値は、屈曲部位201a,201bの屈曲の程度を示す。閾値は例えば図示しない記憶部に予め記憶されており、判断本体部125は適宜記憶部から閾値を読み出す。なお閾値は、例えば入力装置160から判断本体部125に入力されてもよい。また閾値は、管路部300に応じて適宜設定されてもよい。閾値は、例えば患者に応じて適宜異なる。
[制御部127]
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127を有する。制御部127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127は、ユニバーサルコード35を含む内視鏡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。
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127を有する。制御部127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127は、ユニバーサルコード35を含む内視鏡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。
図3Eと図3Fと図3Gとに示すように、制御部127は、屈曲部位201a,201bが挿入部40に存在していると屈曲判断部121が判断した際に、屈曲部位201a,201b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、屈曲部位201a,201bが略直線化する剛性に制御する。例えば、制御部127は、屈曲部位201a,201bを略直線部位203a,203b(図3Fと図3Gとを参照)に変化させるために、剛性可変部51の剛性を屈曲部位201a,201bが略直線化する剛性に高める。言い換えると、例えば、制御部127は、屈曲部301a,301bを通過している部位である通過部位209a,209bを屈曲状態から略直線状態に変化させるため、剛性可変部51の剛性を屈曲部位201a,201bが略直線化する剛性に高める。通過部位209a,209bは、屈曲部位201a,201bに対応する。ここでは、図3Gにおいて、黒塗りされている剛性可変部51が剛性を制御され、略直線部位203a,203bが発生する。セグメント50に対応する剛性可変部51とは、例えば、このセグメント50に設けられる剛性可変部51を示し、言い換えると、セグメント50の曲げ剛性を可変する剛性可変部51を示す。
屈曲部位201a,201bが略直線化する剛性(以下、略直線剛性と称する)とは、屈曲部位201a,201bが略直線部位203a,203bに変化し、外力が略直線部位203a,203bに加わっても略直線部位203a,203bが曲がらず略直線状態を維持する剛性をいう。外力は、例えば、略直線部位203a,203bの中心軸に対して任意の角度から略直線部位203a,203bにかかる力を示す。略直線剛性は、制御部127によって制御されていない剛性に比べて高い。言い換えると略直線部位203a,203bの曲げ剛性は、曲げ剛性が制御されていない他の部位よりも高い。また略直線部位203a,203bは、外力を受けても曲がらず略直線状態を維持する高曲げ剛性部位として機能する。曲げ剛性が制御されていない他の部位は、外力を受けることによって受動的に曲げられることが可能な低曲げ剛性部位として機能する。なお略直線剛性は、管路部300に応じて所望に調整される。
制御部127は、曲げの大きさと閾値とを基に、剛性可変部51の剛性を制御する。図3Fに示すように、例えば、制御部127は、剛性可変部51の剛性を、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率半径が閾値を上回る剛性に制御する。この剛性は、略直線剛性を示す。制御部127は、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率半径が閾値を上回るまで、剛性可変部51の剛性を略直線剛性に高める。制御部127は、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率半径を湾曲情報算出部123から常に入力され、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率半径と閾値とを基に、剛性を制御する。制御部127は、図示しない記憶部から閾値を適宜読み出す。
本実施形態では、制御部127は、全ての屈曲部位201a,201b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。つまり、制御部127は、屈曲部位201a,201bを一律に略直線部位203a,203bに変化させる。例えば、制御部127は、同時に制御を開始する。なお制御部127は、例えば屈曲部位201aにおいて、挿入部40の長手軸方向における屈曲部位201aの中心に配置されるセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性を制御してもよい。または制御部127は、例えば屈曲部位201aにおいて、屈曲部位201a全体の剛性可変部51の剛性を同じ剛性に制御してもよい。または制御部127は、例えば屈曲部位201aにおいて、挿入部40の長手軸方向における屈曲部位201aの中心に配置されるセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性が最も高く、挿入部40の長手軸方向における屈曲部位201aの端部に配置されるセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性が最も低くなるように、剛性に差をつけてもよい。
なお制御部127は、屈曲部位201a,201bに配置されるセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性のみを制御することに限定されない。例えば、図3Iに示すように、制御部127は、屈曲部位201a,201bに配置されるセグメント50の前後に位置する別のセグメント50aに対応する剛性可変部51の剛性を、略直線剛性に制御してもよい。または例えば、制御部127は、屈曲部位に配置されるセグメント50以外の所望する別のセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性を、所望する剛性に制御してもよい。
また制御部127は、状態算出部63によって算出された算出結果である挿入部40の形状情報を基に、管路部300における所望する部位を通過したセグメント50に対応し且つ制御された略直線剛性を有する剛性可変部51に対して、剛性を所望に制御する。所望する部位とは、例えば、略直線部303a,303bである。例えば、制御部127は、略直線部位203a,203bにおける剛性可変部51の略直線剛性を所望の剛性にまで下げる。ここでは、図3Hにおいて、略直線部位203a,203bにおける網掛けされている剛性可変部51が、制御部127によって、剛性を下げられている。これにより、屈曲部301a,301b(略直線部303a,303b)の通過を完了した略直線部位203a,203bである通過完了部位211は、外力を受けることによって曲げられることが可能となり、管路部300に沿って湾曲可能となる。所望の剛性は、例えば、剛性が変化される前の初期の剛性である。初期の剛性とは、挿入部40が外力などによって受動的に湾曲可能となる剛性である。初期の剛性とは、挿入部40が管路部300に沿って湾曲可能となる剛性でもよい。なお所望の剛性は、略直線剛性よりも低ければ、0であってもよいし、所望する値に再度設定されてもよい。なおこのとき制御部127は、剛性の制御を終了してもよい。
制御部127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。
[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の検出及び算出を開始する検出開始指示と算出開始指示とを検出ユニット60に出力し、屈曲判断部121の判断を開始する判断開始指示を屈曲判断部121に出力し、制御部127の制御を開始する制御開始指示を制御部127に出力する。入力装置160は、検出開始指示と算出開始指示と判断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、この出力を、挿入が実施される前に、言い換えると制御部127の制御が実施される前に、実施する。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。
図2に示すように、入力装置160は、検出ユニット60の検出及び算出を開始する検出開始指示と算出開始指示とを検出ユニット60に出力し、屈曲判断部121の判断を開始する判断開始指示を屈曲判断部121に出力し、制御部127の制御を開始する制御開始指示を制御部127に出力する。入力装置160は、検出開始指示と算出開始指示と判断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、この出力を、挿入が実施される前に、言い換えると制御部127の制御が実施される前に、実施する。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が制御部127に制御開始指示を出力する際、制御モードの切り替えが実施されてもよい。制御モードとは、例えば、上述した屈曲部位201a,201bに配置されるセグメント50に設けられる剛性可変部51の剛性のみの制御、または屈曲部位201a,201bに配置されるセグメント50とこのセグメント50の前後に位置するセグメント50とに設けられる剛性可変部51の剛性の制御とを示す。
[作用]
挿入装置10が駆動した後、図3Aに示すように、挿入部40は、管路部300に挿入され、深部に向かって挿入される。術者が入力装置160を操作し、入力装置160は検出開始指示と算出開始指示とを検出ユニット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、状態算出部63によって算出された算出結果を、表示装置140と屈曲判断部121と制御部127とに出力する。図3Bに示すように、表示装置140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。術者は、表示装置140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の形状を監視する。
挿入装置10が駆動した後、図3Aに示すように、挿入部40は、管路部300に挿入され、深部に向かって挿入される。術者が入力装置160を操作し、入力装置160は検出開始指示と算出開始指示とを検出ユニット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、状態算出部63によって算出された算出結果を、表示装置140と屈曲判断部121と制御部127とに出力する。図3Bに示すように、表示装置140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。術者は、表示装置140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の形状を監視する。
湾曲部43に対する湾曲操作部31の操作と挿入部40に対する術者の押し引き操作及び捩じり操作とに伴い、図3Cに示すように、挿入部40は屈曲部301a,301bを通過する。図3Dに示すように、表示装置140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。この状況は、術者によって監視される。
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、術者は、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を通過している通過部位209a,209b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。これにより座屈が通過部位209a,209b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。このため術者は、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、判断開始指示を屈曲判断部121に出力し、制御開始指示を制御部127に出力する。
図3Eと図3Fとに示すように、屈曲判断部121は、挿入部40の形状情報を基に、リアルタイムで屈曲部位201a,201bが挿入部40に存在しているか否かを判断する。具体的には、湾曲情報算出部123は、リアルタイムで挿入部40の形状情報を基に挿入部40の湾曲情報である曲率半径を算出し、算出した曲率半径を判断本体部125と制御部127とに出力する。図3Eと図3Fとに示すように、判断本体部125は、予め設定される閾値と曲率半径とを比較して曲率半径が閾値を下回っているか否かを判断し、下回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。ここで、判断本体部125は、挿入部40に屈曲部位201a,201bが存在していると、判断したとする。判断本体部125は、挿入部40における屈曲部位201a,201bの位置情報を含む判断結果を制御部127に出力する。
制御部127は、判断結果における屈曲部位201a,201bの位置情報をもとに、挿入部40において曲げ剛性を変化させる部位を算出する。そして、図3Fと図3Gとに示すように、制御部127は、屈曲部位201a,201b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、リアルタイムで略直線剛性に制御する。例えば、制御部127は、剛性可変部51の剛性を、曲率半径が閾値を上回る剛性に制御する。
これにより、例えば剛性可変部51の剛性は略直線剛性にまで高まり、図3Fと図3G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127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127は、屈曲部301a,301bを解消する。言い換えると、制御部127は、通過部位209a,209bの状態変化に伴い、屈曲部301a,301bも状態を変化させる。
この状況下で、略直線部位203a,203bと略直線部303a,303bとによって、手元側の力は、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、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の曲げ剛性は高く、手元側の力が把持部位から挿入部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にくくなり、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209a,209bが略直線部位であっても、略直線部位の曲げ剛性が低いと、座屈が発生してしまうことがある。また略直線部位の曲げ剛性が低いと、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、曲げ剛性が低い略直線部位は屈曲部301a,301bの圧力によって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の剛性の変化によって、高い。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の挿入性は向上する。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の挿入性は向上する。
図示はしないが、例えば管路部300は大腸であり、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,209b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の剛性の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の剛性の変化によって、高い。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、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状結腸を通過した挿入部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の挿入性は向上する。
また大腸のS状結腸や横行結腸などは、腹部内に固定されておらず、腹部内を容易に動くものである。特に、挿入部40の挿入動作によって動いてしまい、柔らかく且つ曲がりやすい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の挿入に伴い管路部300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127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)を基に判断する。そして図3Hにて網掛けで示すように、制御部127は、略直線部303a,303bの通過を完了した略直線部位203a,203bである通過完了部位211に配置されるセグメント50に設けられ且つ略直線剛性を有する剛性可変部51に対して、略直線剛性を所望の剛性にまで下げる。例えば、制御部127は、制御した剛性可変部51の剛性を、初期の剛性に戻す。これにより通過完了部位211は、略直線状態を解放され低曲げ剛性部位に戻り、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に沿って曲がることが可能となる。なお術者が、表示装置140を通じて、挿入部40の状態を監視しているとする。この状況下で、術者は、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211は、略直線状態を解放され低曲げ剛性部位に戻り、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。
図示はしないが、挿入方向において通過完了部位211よりも後方に位置する後方部位が屈曲部301a,301bを通過する際に、上述したように屈曲判断部121と制御部127との動作が繰り返される。このため挿入部40が挿入されるに従って、曲げ剛性が変化する挿入部40の絶対的な部位(位置)は後方にずれるが、曲げ剛性が変化する挿入部40の部位は屈曲部301a,301bに対して相対的に変化しないように、剛性が変化する剛性可変部51を制御部127は変化させる(切り替える)。このとき制御部127は、剛性が変化する剛性可変部51が屈曲部301a,301bを通過している剛性可変部51及びこれから屈曲部301a,301bを通過する剛性可変部51にずれるように、剛性可変部51を制御する。よって挿入部40が屈曲部301a,301bを通過する際、屈曲部301a,301bを通過する通過部位209a,209bにおける挿入部40の曲げ剛性は常に変化することとなる。部位は、少なくとも1つのセグメント50を含んでいればよい。これにより、曲げ剛性が変化する部位は屈曲部301a,301bに対して相対的に変化せず、屈曲部301a,301bを通過する通過部位209a,209bにおける挿入部40の曲げ剛性は常に変化することとなる。
なお略直線部位203a,203bが略直線部303a,303bの通過を完了しても、制御部127は、略直線部位203a,203bにおける剛性可変部51の略直線剛性を維持してもよい。
[効果]
このように本実施形態では、屈曲部301a,301bの形状に対応する屈曲部位201a,201bが検出及び判断され、屈曲部位201a,201bが略直線状態に変化するように剛性可変部51の剛性が制御される。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、略直線部位203a,203bの曲げ剛性が高くなることで、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の曲げ剛性を高く、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、深部への挿入部40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を操作する術者の負担を軽減できる。
このように本実施形態では、屈曲部301a,301bの形状に対応する屈曲部位201a,201bが検出及び判断され、屈曲部位201a,201bが略直線状態に変化するように剛性可変部51の剛性が制御される。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、略直線部位203a,203bの曲げ剛性が高くなることで、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の曲げ剛性を高く、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、深部への挿入部40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を操作する術者の負担を軽減できる。
本実施形態では、屈曲部位201a,201bを一律に略直線状態に変化させる。このために、屈曲部位201a,201bを略直線状態に変化させるための習得が難しい手技または操作が複雑な手技を不要にできる。このような手技は、例えば、引っ張りによって挿入部40を後退移動させて、座屈部位を略直線部位203a,203bに変化させる手技、または、術者または助手が腹部の上から座屈部位を押し込むという用手圧迫をいう。
本実施形態では、簡単、安全、且つ術者の負担にならずに、屈曲部位201a,201bを略直線部位203a,203bに変化できる。
本実施形態では、判断本体部125が湾曲情報を基に屈曲部位201a,201bの存在を判断する。このため、屈曲部位201a,201bを精度よく判断できる。本実施形態では、曲率半径が閾値を下回った部位を、判断本体部125は屈曲部位201a,201bと判断する。このため、剛性可変部51の剛性を制御する制御部127の負荷を減らすことができる。本実施形態では、制御部127は、剛性可変部51の剛性を、曲率半径が閾値を上回る剛性に制御する。このため、剛性可変部51の剛性が可変する際、剛性を確実に規定できる。
本実施形態では、略直線部位203a,203bが略直線部303a,303bの通過を完了した場合、略直線部位203a,203bである通過完了部位211は、略直線状態を解放され低曲げ剛性部位に戻る。このため、通過完了部位211は管路部300に沿って曲がることが可能となり、挿入性は向上する。
本実施形態では、通過完了部位211よりも後方に位置する後方部位が屈曲部301a,301bを通過する際に、上述したように屈曲判断部121と制御部127との動作が繰り返される。このため、屈曲部301a,301bを通過しているタイミングで、屈曲部位201a,201bにおける挿入部40の曲げ剛性を常に可変でき、常に挿入性を向上できる。
なお例えば制御開始指示が制御部127に一度入力されると、制御部127はリアルタイムで剛性可変部51の剛性を可変し続けるが、これに限定される必要はない。制御部127は、制御開始指示が入力されたタイミングだけ、剛性可変部51の剛性を可変してもよい。
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。したがって、判断本体部125は、予め設定される閾値と曲率とを比較して曲率が閾値を上回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。制御部127は、剛性可変部51の剛性を、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率が閾値を下回る剛性に制御する。
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。したがって、判断本体部125は、予め設定される閾値と曲率とを比較して曲率が閾値を上回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。制御部127は、剛性可変部51の剛性を、屈曲部位201a,201bそれぞれの曲率が閾値を下回る剛性に制御する。
[第1変形例]
図4Aと図4Bと図4Cとを参照して、第1の実施形態の第1変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例の湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさである曲率半径を表す。入力装置160は、所望時間のスタート時間である時刻T1(図4A及び図4C参照)において、比較を開始する指示である比較開始指示を判断本体部125に出力する。入力装置160は、所望時間の長さを判断本体部125に出力する。所望時間は、予め設定されてもよい。
図4Aと図4Bと図4Cとを参照して、第1の実施形態の第1変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例の湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさである曲率半径を表す。入力装置160は、所望時間のスタート時間である時刻T1(図4A及び図4C参照)において、比較を開始する指示である比較開始指示を判断本体部125に出力する。入力装置160は、所望時間の長さを判断本体部125に出力する。所望時間は、予め設定されてもよい。
図4Cに示すように、判断本体部125は、予め設定される閾値と所望時間内における曲率半径の変化量とを基に、所望時間経過後の曲率半径が閾値を下回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。制御部127は、曲率半径が閾値を上回るまで、剛性可変部51の剛性を制御する。
例えば、図4Aと図4Cとに示す時刻T1において、術者が入力装置160を操作し、入力装置160は比較開始指示を判断本体部125に出力する。時刻T1では、曲率半径は、閾値を上回っているとする。
図4Bと図4Cとに示す時刻T1から所望時間が経過した時刻T2において、判断本体部125は、時刻T2の曲率半径と閾値とを比較する。時刻T2の曲率半径が閾値を下回った場合、判断本体部125は、下回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。そして、制御部127は、時刻T2の曲率半径が閾値を上回るまで、屈曲部位201a,201bにおける剛性可変部51の剛性を略直線剛性に制御する。
第1の実施形態では、曲率半径が閾値を下回った部位が常に屈曲部位201a,201bと判断され、剛性が変化される。しかしながら本変形例では、所望時間内における曲率半径の変化量を基に屈曲部位201a,201bが判断されるため、剛性可変部51の剛性を制御する制御部127の負荷を減らすことができる。
なお本変形例では、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。したがって、判断本体部125は、予め設定される閾値と所望時間内における曲率の変化量とを基に、所望時間経過後の曲率が閾値を上回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。制御部127は、曲率が閾値を下回るまで、剛性可変部51の剛性を制御する。
なお本変形例では、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。したがって、判断本体部125は、予め設定される閾値と所望時間内における曲率の変化量とを基に、所望時間経過後の曲率が閾値を上回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。制御部127は、曲率が閾値を下回るまで、剛性可変部51の剛性を制御する。
[第2変形例]
図5Aと図5Bと図5Cとを参照して、第1の実施形態の第2変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例の湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさである曲率半径を表す。ここで、図5Aに示すように、被挿入体の管路部300の入口に位置する挿入部40の一部位の中心軸の第1延長線401と被挿入体の管路部300に挿入されている挿入部40の先端部の中心軸に直交する直交軸の第2延長線403との交点を原点405と定義する。本変形例でも図5Bに示すように、表示装置140は、検出ユニット60の検出結果を基に、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。挿入装置10は、表示装置140に配置され、表示装置140に表示される挿入部40の状態情報を基に原点405を入力する入力部180を有する。入力部180は、例えば、表示装置140に配置されるタッチパネルである。したがって、原点405は、例えば、術者が表示装置140に表示される管路部300内における現状の挿入部40の状態情報を目視した状態で、術者の入力部180の操作によって入力される。入力された原点405の位置情報は、判断本体部125に出力される。このように原点405は、挿入部40の形状情報を基に判断本体部125に入力される。
図5Aと図5Bと図5Cとを参照して、第1の実施形態の第2変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例の湾曲情報は、挿入部40の曲げの大きさである曲率半径を表す。ここで、図5Aに示すように、被挿入体の管路部300の入口に位置する挿入部40の一部位の中心軸の第1延長線401と被挿入体の管路部300に挿入されている挿入部40の先端部の中心軸に直交する直交軸の第2延長線403との交点を原点405と定義する。本変形例でも図5Bに示すように、表示装置140は、検出ユニット60の検出結果を基に、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。挿入装置10は、表示装置140に配置され、表示装置140に表示される挿入部40の状態情報を基に原点405を入力する入力部180を有する。入力部180は、例えば、表示装置140に配置されるタッチパネルである。したがって、原点405は、例えば、術者が表示装置140に表示される管路部300内における現状の挿入部40の状態情報を目視した状態で、術者の入力部180の操作によって入力される。入力された原点405の位置情報は、判断本体部125に出力される。このように原点405は、挿入部40の形状情報を基に判断本体部125に入力される。
なお図5Cに示すように、入力部180は、表示装置140とは別体として配置されるタブレットなど携帯端末でもよい。この場合、入力部180は、表示装置140に表示された表示情報を同期して表示する第1表示部181と第2表示部183とを有する。第1表示部181は、例えば、管路部300内における現状の挿入部40の状態情報を示す。第2表示部183は、例えば、撮像部によって撮像された画像を表示する。入力部180は、無線などによって、挿入制御装置120に接続される。なお入力部180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でもよい。
判断本体部125は、第1実施形態と同様に、予め設定される閾値と曲率半径とを比較して曲率半径が閾値を下回った部位を屈曲部位201a,201bと判断する。さらに、判断本体部125は、曲率半径の中心位置P2(図5A参照)が挿入部40を間に挟んで原点405とは反対側に位置する部位を、座屈によって生じた屈曲部位201bと判断する。例えば、図5Aに示すように、挿入部40がS状結腸を通過する際に、S状結腸における屈曲部位201bは、座屈が生じる可能性がある部分であり、曲げ剛性を高くする必要がある。この場合、中心位置P2は挿入部40を間に挟んで原点405とは反対側に位置するため、判断本体部125は、S状結腸を通過する通過部位209bを屈曲部位201bと判断する。
判断本体部125は、曲率半径の中心位置P1が原点405と挿入部40との間といった原点405側にある部位を、挿入の過程で生じた湾曲部位215と判断する。例えば、挿入部40がS状結腸と横行結腸との間に位置する下行結腸を通過する際、湾曲部位215は、挿入の過程で挿入部40が体腔の内側に向かって湾曲した部位である。したがって湾曲部位215の曲げ剛性は高まる必要はない。この場合、中心位置P1は挿入部40との間といった原点405側に位置するため、判断本体部125は、下行結腸を通過する通過部位209aを湾曲部位215と判断する。
制御部127は、屈曲部位201bにおける剛性可変部51の剛性のみを、曲率半径が閾値を上回る剛性に制御する。
本変形例では、挿入部40がS状結腸から横行結腸に挿入される際、S状結腸を通過する通過部位209bの曲げ剛性のみを可変でき、S状結腸と横行結腸との間に位置する下行結腸を通過する通過部位209aの曲げ剛性の変化を不要にできる。このため本変形例では、座屈の発生を防止でき、挿入部40の挿入性を向上できる。
なお湾曲情報は、挿入部40の曲げの向きを表してもよい。この場合、判断本体部125は、曲げの向きが原点405に向かっている部位周辺を、屈曲部位と判断する。制御部127は、屈曲部位における曲げの向きの大部分が同一方向に向くように、屈曲部位における剛性可変部51の剛性のみを制御する。
また本変形例では、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。したがって、判断本体部125は、曲率の中心位置P2(図5A参照)が挿入部40を間に挟んで原点405とは反対側に位置する部位を、座屈によって生じた屈曲部位201bと判断する。制御部127は、屈曲部位201bにおける剛性可変部51の剛性のみを、曲率が閾値を下回る剛性に制御する。
また本変形例では、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。したがって、判断本体部125は、曲率の中心位置P2(図5A参照)が挿入部40を間に挟んで原点405とは反対側に位置する部位を、座屈によって生じた屈曲部位201bと判断する。制御部127は、屈曲部位201bにおける剛性可変部51の剛性のみを、曲率が閾値を下回る剛性に制御する。
[第3変形例]
図6Aと図6Bと図6Cを参照して、第1の実施形態の第3変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例では、図6Bに示すように、表示装置140は、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第1表示部141と、撮像部によって撮像された画像を表示する第2表示部143とを有する。表示装置140は、図6Cに示すように、湾曲情報と閾値とを表示してもよい。なお表示装置140は、検出ユニット60の検出結果と湾曲情報算出部123の算出結果とを基に、管路部300内における現状の挿入部40の状態情報と湾曲情報との少なくとも一方を表示すればよい。
図6Aと図6Bと図6Cを参照して、第1の実施形態の第3変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本変形例では、図6Bに示すように、表示装置140は、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第1表示部141と、撮像部によって撮像された画像を表示する第2表示部143とを有する。表示装置140は、図6Cに示すように、湾曲情報と閾値とを表示してもよい。なお表示装置140は、検出ユニット60の検出結果と湾曲情報算出部123の算出結果とを基に、管路部300内における現状の挿入部40の状態情報と湾曲情報との少なくとも一方を表示すればよい。
挿入装置10は、表示装置140に表示される挿入部40の状態情報と湾曲情報との少なくとも一方から、指定部位217を入力する入力部190を有する。入力部190は、例えば、表示装置140に配置されるタッチパネルである。なお入力部190は、入力部180と同様に、表示装置140とは別体として配置されるタブレットなどの携帯端末でもよい。または入力部190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でもよい。
指定部位217は、例えば、術者が表示装置140に表示される管路部300内における現状の挿入部40の状態情報と湾曲情報との少なくとも一方を目視した状態で、術者の入力部190の操作によって判断本体部125に入力される。指定部位217は、位置であってもよいしフレームであってもよい。
判断本体部125は、表示装置140に表示される状態情報と湾曲情報との一方を基に入力部180から入力された指定部位217が屈曲部位201bか否かを判断する。判断本体部125は、指定部位217の曲率半径と閾値とを比較し、曲率半径が閾値を下回ってた場合、指定部位217を屈曲部位201bと判断する。
制御部127は、第1実施形態と同様に、制御する。
本変形例では、術者が表示装置140に表示される挿入部40の状態情報と湾曲情報との少なくとも一方を目視し、指定部位217を介して屈曲部位201bが術者によって選択される。このため、曲げ剛性を変化させる部位を選択でき、挿入部40の挿入効率を向上できる。
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 (12)
- 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、被挿入体に挿入される挿入部と、
前記挿入部の曲げ剛性を、前記セグメント単位で可変する1以上の剛性可変部と、
少なくとも前記挿入部の形状情報を含む前記挿入部の状態情報を検出する検出ユニットと、
前記形状情報を基に、前記挿入部に屈曲部位が存在しているか否かを判断する屈曲判断部と、
前記屈曲部位が前記挿入部に存在していると前記屈曲判断部が判断した際に、前記屈曲部位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剛性を、前記屈曲部位が略直線化する剛性に制御する制御部と、
を具備する可撓管挿入装置。 - 前記屈曲判断部は、
前記形状情報を基に前記挿入部の湾曲情報を算出する湾曲情報算出部と、
前記湾曲情報を基に前記屈曲部位が存在しているか否かを判断する判断本体部と、
を有する請求項1に記載の可撓管挿入装置。 - 前記湾曲情報は、前記挿入部の曲げの大きさを表し、
前記判断本体部は、前記曲げの大きさと前記曲げの大きさに対する予め設定される閾値とを基に前記屈曲部位を判断し、
前記制御部は、前記曲げの大きさと前記閾値とを基に、前記剛性可変部の前記剛性を制御する請求項2に記載の可撓管挿入装置。 - 前記曲げの大きさは、曲率半径を表し、
前記判断本体部は、前記閾値と前記曲率半径とを比較して前記曲率半径が前記閾値を下回った部位を前記屈曲部位と判断し、
前記制御部は、前記剛性可変部の前記剛性を、前記曲率半径が前記閾値を上回る剛性に制御する請求項3に記載の可撓管挿入装置。 - 前記曲げの大きさは、曲率半径を表し、
前記判断本体部は、前記閾値と所望時間内における前記曲率半径の変化量とを基に、所望時間経過後の前記曲率半径が前記閾値を下回った部位を前記屈曲部位と判断し、
前記制御部は、前記変化量が前記閾値を上回るまで、前記剛性可変部の前記剛性を制御する請求項3に記載の可撓管挿入装置。 - 前記曲げの大きさは、曲率半径を表し、
前記被挿入体の入口に位置する前記挿入部の一部位の中心軸の第1延長線と前記被挿入体に挿入されている前記挿入部の先端部の中心軸に直交する直交軸の第2延長線との交点を原点と定義し、
前記判断本体部は、前記曲率半径の中心位置が前記挿入部を挟んで前記原点とは反対側に位置する部位を、前記屈曲部位と判断し、
前記制御部は、前記剛性可変部の前記剛性を、前記曲率半径が前記閾値を上回る剛性に制御する請求項3に記載の可撓管挿入装置。 - 前記挿入部の前記状態情報を表示する表示装置をさらに具備し、
前記表示装置に配置される、または前記表示装置とは別体として配置され、前記原点を入力する入力部を有する請求項6に記載の可撓管挿入装置。 - 前記挿入部の前記状態情報と前記湾曲情報との少なくとも一方を表示する表示装置をさらに具備し、
前記判断本体部は、前記表示装置に表示される前記状態情報と前記湾曲情報との一方を基に入力された指定部位が前記屈曲部位か否かを判断する請求項3に記載の可撓管挿入装置。 - 前記表示装置に配置される、または前記表示装置とは別体として配置され、前記指定部位を入力する入力部を有する請求項8に記載の可撓管挿入装置。
- 前記制御部は、前記挿入部の前記形状情報を基に、前記被挿入体の所望する部位を通過した前記セグメントに対応し且つ制御された前記略直線化する剛性を有する前記剛性可変部に対して、前記剛性を所望に制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記制御部は、前記屈曲部位に配置される前記セグメントの前後に位置す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、前記屈曲部位が前記略直線化する剛性にさらに制御する請求項1に記載の可撓管挿入装置。
- 前記制御部の制御を開始させる制御開始指示を前記制御部に出力する入力装置をさらに具備する請求項1に記載の可撓管挿入装置。
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