2026-426 医療用マニピュレータシステム、医療用マニピュレータの制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2026000426

(43)【公開日】2026-01-05

(54)【発明の名称】医療用マニピュレータシステム、医療用マニピュレータの制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/005 20060101AFI20251222BHJP

   A61B 17/29 20060101ALN20251222BHJP

【ＦＩ】

A61B1/005 523

A61B17/29

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2025016976

(22)【出願日】2025-02-04

(31)【優先権主張番号】63/660,691

(32)【優先日】2024-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】304050923

【氏名又は名称】オリンパスメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100207789

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 良平

(72)【発明者】

【氏名】柳川 涼太

(72)【発明者】

【氏名】岸 宏亮

【テーマコード（参考）】

4C160

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C160GG22

4C160MM32

4C161AA04

4C161FF32

4C161HH32

4C161HH47

4C161HH56

4C161JJ11

(57)【要約】

【課題】挿入部等の湾曲駆動を所定の範囲に制限しつつ、挿入部等の最大湾曲角度が減少しにくい医療用マニピュレータシステム等を提供する。
【解決手段】医療用マニピュレータシステムは、湾曲部と、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤと、を有する医療用マニピュレータと、前記湾曲ワイヤを駆動することにより前記湾曲部を曲げるアクチュエータと、前記湾曲ワイヤの張力を検出するセンサと、前記アクチュエータを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記湾曲ワイヤの張力が前記湾曲ワイヤの牽引量に基づいて決まる張力制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

湾曲部と、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤと、を有する医療用マニピュレータと、
前記湾曲ワイヤを駆動することにより前記湾曲部を曲げるアクチュエータと、
前記湾曲ワイヤの張力を検出するセンサと、
前記アクチュエータを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記湾曲ワイヤの張力が前記湾曲ワイヤの牽引量に基づいて決まる張力制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
医療用マニピュレータシステム。

【請求項2】

前記コントローラは、前記湾曲ワイヤの牽引量が所定の牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項3】

前記張力制限値は、前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項4】

前記湾曲ワイヤの牽引量が閾値以下のとき、前記張力制限値は一定であり、
前記湾曲ワイヤの牽引量が前記閾値より大きいとき、前記張力制限値は前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項5】

前記コントローラは、前記湾曲ワイヤの牽引量が前記湾曲ワイヤの張力に基づいて決まる牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動し、
前記牽引量制限値は、前記張力が大きいほど増加する、
請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項6】

前記アクチュエータは、前記湾曲ワイヤの駆動軸に取り付けられたエンコーダを有し、
前記コントローラは、前記エンコーダから前記湾曲ワイヤの牽引量を取得する、
請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項7】

前記コントローラは、
前記湾曲ワイヤの牽引量が前記牽引量制限値を超える場合において第一の通知を実施し、
前記湾曲ワイヤの張力が前記張力制限値を超える場合において前記第一の通知と異なる第二の通知を実施する、
請求項２に記載の医療用マニピュレータシステム。

【請求項8】

医療用マニピュレータの湾曲動作を制御する方法であって、
前記医療用マニピュレータの湾曲部を曲げる湾曲ワイヤの張力が前記湾曲ワイヤの牽引量に基づいて決まる張力制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項9】

前記湾曲ワイヤの牽引量が所定の牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
請求項８に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項10】

前記張力制限値は、前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項８に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項11】

前記湾曲ワイヤの牽引量が閾値以下のとき、前記張力制限値は一定であり、
前記湾曲ワイヤの牽引量が前記閾値より大きいとき、前記張力制限値は前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項８に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項12】

前記湾曲ワイヤの牽引量が前記湾曲ワイヤの張力に基づいて決まる牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動し、
前記牽引量制限値は、前記張力が大きいほど増加する、
請求項８に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項13】

前記湾曲ワイヤの駆動軸に取り付けられたエンコーダから前記湾曲ワイヤの牽引量を取得する、
請求項８に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項14】

前記湾曲ワイヤの牽引量が前記牽引量制限値を超える場合において第一の通知を実施し、
前記湾曲ワイヤの張力が前記張力制限値を超える場合において前記第一の通知と異なる第二の通知を実施する、
請求項９に記載の医療用マニピュレータの制御方法。

【請求項15】

医療用マニピュレータの湾曲動作を制御する制御装置であって、
前記医療用マニピュレータの湾曲部を曲げる湾曲ワイヤの張力が前記湾曲ワイヤの牽引量に基づいて決まる張力制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
制御装置。

【請求項16】

前記湾曲ワイヤの牽引量が所定の牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する、
請求項１５に記載の制御装置。

【請求項17】

前記張力制限値は、前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項１５に記載の制御装置。

【請求項18】

前記湾曲ワイヤの牽引量が閾値以下のとき、前記張力制限値は一定であり、
前記湾曲ワイヤの牽引量が前記閾値より大きいとき、前記張力制限値は前記牽引量が大きいほど増加する、
請求項１５に記載の制御装置。

【請求項19】

前記湾曲ワイヤの牽引量が前記湾曲ワイヤの張力に基づいて決まる牽引量制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動し、
前記牽引量制限値は、前記張力が大きいほど増加する、
請求項１５に記載の制御装置。

【請求項20】

前記湾曲ワイヤの駆動軸に取り付けられたエンコーダから前記湾曲ワイヤの牽引量を取得する、
請求項１５に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療用マニピュレータシステム、医療用マニピュレータの制御方法および制御装置に関する。この出願は、２０２４年０６月１７日に出願された米国仮出願第６３／６６０，６９１号の利益を主張し、その全文が参照により本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

従来、消化管などの管腔器官内の観察や処置に用いる医療用マニピュレータシステムが使用されている。医療用マニピュレータシステムは、管腔器官内に挿入される挿入部等が電動により湾曲駆動可能である。使用者は、体外に配置された操作部から挿入部等の湾曲動作を制御できる。

【0003】

管腔器官内を広く観察するために、挿入部等を大きく湾曲駆動できることが望ましい。一方、挿入部等を大きく湾曲駆動しようとすると、管腔器官に接触する挿入部等が管腔器官に対して大きな負荷をかけたり、湾曲しすぎた挿入部等が故障したりするため、挿入部等の湾曲駆動は所定の範囲に制限されることが望ましい。

【0004】

特許文献１には、湾曲部を湾曲させるワイヤの張力が所定値を超えたときに、湾曲部の湾曲駆動に制限をかける内視鏡が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３００７６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１等に示す従来の医療用マニピュレータシステムは、挿入部等を湾曲させるワイヤの張力に基づいて挿入部等の湾曲駆動が制限されるため、例えばワイヤが大きく蛇行する状況など、挿入部等の湾曲駆動以外の要因によりワイヤの張力が増加する状況において、挿入部等の最大湾曲角度が減少してしまう。

【0007】

上記事情を踏まえ、本発明は、挿入部等の湾曲駆動を所定の範囲に制限しつつ、挿入部等の最大湾曲角度が減少しにくい医療用マニピュレータシステム、医療用マニピュレータの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る医療用マニピュレータシステムは、湾曲部と、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤと、を有する医療用マニピュレータと、前記湾曲ワイヤを駆動することにより前記湾曲部を曲げるアクチュエータと、前記湾曲ワイヤの張力を検出するセンサと、前記アクチュエータを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記湾曲ワイヤの張力が前記湾曲ワイヤの牽引量に基づいて決まる張力制限値を超えないように前記湾曲ワイヤを駆動する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の医療用マニピュレータシステム、医療用マニピュレータの制御方法および制御装置によれば、挿入部等の湾曲駆動を所定の範囲に制限しつつ、挿入部等の最大湾曲角度が減少しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第一実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの全体図である。

【図2】術者によって使用される同医療用マニピュレータシステムの内視鏡と操作装置を示す図である。

【図3】同内視鏡の挿入部を示す図である。

【図4】同挿入部の湾曲部の一部を断面図として示す図である。

【図5】図４に示す領域Ｅにおける同湾曲部の節輪の拡大図である。

【図6】図４および図５のＣ１－Ｃ１線に沿う同湾曲部の断面図である。

【図7】同医療用マニピュレータシステムの駆動装置に装着前の第一着脱部を示す図である。

【図8】同駆動装置に装着前の上下湾曲ワイヤ着脱部を示す図である。

【図9】同駆動装置に装着された同上下湾曲ワイヤ着脱部を示す図である。

【図10】同駆動装置の機能ブロック図である。

【図11】同医療用マニピュレータシステムの操作装置の斜視図である。

【図12】同医療用マニピュレータシステムの映像制御装置の機能ブロック図である。

【図13】同医療用マニピュレータシステムの制御装置の駆動コントローラの制御フローチャートである。

【図14】大腸内に挿入された同挿入部を示す図である。

【図15】湾曲ワイヤの牽引量制限値および張力制限値を示すグラフである。

【図16】同張力制限値の変形例を示すグラフである。

【図17】同牽引量制限値の変形例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る電動内視鏡システム１０００について、図１から図１７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００の全体図である。電動内視鏡システム１０００は、医療用マニピュレータシステムの一例である。医療用マニピュレータは、体内に挿入される電動駆動の内視鏡、カテーテル、処置具、エンドルミナルデバイス等を含む。

【0012】

［電動内視鏡システム１０００］
電動内視鏡システム１０００は、図１に示すように、手術台Ｔに横たわる患者Ｐの体内を観察および処置する医療システムである。電動内視鏡システム１０００は、内視鏡１００と、駆動装置２００と、操作装置３００と、処置具４００と、映像制御装置５００と、表示装置９００と、を備える。

【0013】

内視鏡１００は、患者Ｐの管腔内に挿入して患部を観察および処置する装置である。内視鏡１００は、駆動装置２００と着脱自在である。内視鏡１００の内部には内部経路１０１が形成されている。以降の説明において、内視鏡１００において、患者Ｐの管腔内に挿入される側を「先端側Ａ１」、駆動装置２００に装着される側を「基端側Ａ２」という。

【0014】

駆動装置２００は、内視鏡１００および操作装置３００と着脱自在に接続される。駆動装置２００は、操作装置３００に入力された操作に基づき、内蔵するモータを駆動して内視鏡１００を電動駆動する。また、駆動装置２００は、操作装置３００に入力された操作に基づき、内蔵するポンプ等を駆動して内視鏡１００に送気吸引を実施させる。

【0015】

操作装置３００は、操作ケーブル３０１を経由して駆動装置２００と着脱自在に接続される。操作装置３００は、有線通信ではなく無線通信により駆動装置２００と通信可能であってもよい。術者Ｓは、操作装置３００を操作することにより、内視鏡１００を電動駆動できる。

【0016】

処置具４００は、内視鏡１００の内部経路１０１を挿通して患者Ｐの管腔内に挿入して患部を処置する装置である。図１においては、処置具４００は、鉗子口１２６から内視鏡１００の内部経路１０１に挿入されている。

【0017】

映像制御装置５００は、内視鏡１００と着脱自在に接続されており、内視鏡１００から撮像画像を取得する。映像制御装置５００は、内視鏡１００から取得した撮像画像や操作者に対する情報提供を目的とするＧＵＩ画像やＣＧ画像を表示装置９００に表示させる。

【0018】

駆動装置２００と映像制御装置５００とは、電動内視鏡システム１０００を制御する制御装置６００を構成する。制御装置６００は、ビデオプリンタなどの周辺機器をさらに備えてもよい。駆動装置２００と映像制御装置５００とは、一体の装置であってもよい。

【0019】

表示装置９００は、ＬＣＤなどの画像を表示可能な装置である。表示装置９００は、表示ケーブル９０１を経由して映像制御装置５００に接続されている。

【0020】

図２は、術者Ｓによって使用される内視鏡１００と操作装置３００を示す図である。
術者Ｓは、例えば、表示装置９００に表示された撮像画像を観察しながら、患者Ｐの肛門から管腔内に挿入させた内視鏡１００を右手Ｒで操作しながら、操作装置３００を左手Ｌで操作する。内視鏡１００と操作装置３００とが分離しているため、術者Ｓは内視鏡１００と操作装置３００とを互いに影響を受けることなく独立して操作できる。

【0021】

［内視鏡１００］
内視鏡１００は、図１に示すように、挿入部１１０と、連結部１２０と、体外軟性部１４０と、着脱部１５０と、湾曲ワイヤ１６０（図６参照）と、内蔵物１７０（図６参照）と、を備える。挿入部１１０と、連結部１２０と、体外軟性部１４０と、着脱部１５０と、は先端側から順に接続されている。

【0022】

図３は、内視鏡１００の挿入部１１０を示す図である。
内視鏡１００の内部には、挿入部１１０の先端から着脱部１５０の基端まで内視鏡１００の長手方向Ａに沿って延びる内部経路１０１が形成されている。湾曲ワイヤ１６０および内蔵物１７０は、内部経路１０１に挿入されている。

【0023】

内蔵物１７０は、チャンネルチューブ１７１と、送気吸引チューブ１７２（図１０参照）と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４と、を有する。

【0024】

［挿入部１１０］
挿入部１１０は、管腔内に挿入可能な細長な長尺部材である。挿入部１１０は、先端部１１１と、湾曲部１１２と、体内軟性部１１９と、を有する。先端部１１１と、湾曲部１１２と、体内軟性部１１９と、は先端側から順に接続されている。

【0025】

先端部１１１は、図３に示すように、開口部１１１ａと、照明部１１１ｂと、撮像部１１１ｃと、を有する。開口部１１１ａは、チャンネルチューブ１７１と連通する開口である。図３に示すように、チャンネルチューブ１７１を挿通する処置具４００の先端に設けられた把持鉗子などの処置部４１０が開口部１１１ａから突没する。

【0026】

照明部１１１ｂは、照明光を導光するライトガイド１７４と接続されており、撮像対象を照明する照明光を出射する。撮像部１１１ｃは、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備えており、撮像対象を撮像する。撮像信号は、撮像ケーブル１７３を経由して映像制御装置５００に送られる。

【0027】

図４は、湾曲部１１２の一部を断面図として示す図である。
湾曲部１１２は、複数の節輪（湾曲駒ともいう）１１５と、複数の節輪１１５の先端に連結された先端部１１６と、アウターシース１１８（図３参照）と、を有する。複数の節輪１１５および先端部１１６は、アウターシース１１８の内部において長手方向Ａに連結されている。なお、湾曲部１１２が有する節輪１１５の形状および数は、図４に示す節輪１１５の形状および数に限定されない。

【0028】

図５は、図４に示す領域Ｅにおける節輪１１５の拡大図である。
節輪１１５は、金属で形成された短筒状の部材である。複数の節輪１１５は、隣り合う節輪１１５の内部空間が連続する空間となるように連結されている。

【0029】

節輪１１５は、先端側の第一節輪１１５ａと、基端側の第二節輪１１５ｂと、を有する。第一節輪１１５ａと第二節輪１１５ｂとは、第一回動ピン１１５ｐによって、長手方向Ａに対して垂直な上下方向（「ＵＤ方向」ともいう）に回動可能に連結されている。

【0030】

隣り合う節輪１１５においては、先端側の節輪１１５における第二節輪１１５ｂと、基端側の節輪１１５における第一節輪１１５ａとが、第二回動ピン１１５ｑによって、長手方向ＡおよびＵＤ方向に対して垂直な左右方向（「ＬＲ方向」ともいう）に回動可能に連結されている。

【0031】

第一節輪１１５ａと第二節輪１１５ｂとが第一回動ピン１１５ｐと第二回動ピン１１５ｑによって交互に連結されており、湾曲部１１２は所望の方向に湾曲自在である。

【0032】

図６は、図４および図５のＣ１－Ｃ１線に沿う湾曲部１１２の断面図である。
第二節輪１１５ｂの内周面には、上ワイヤガイド１１５ｕと、下ワイヤガイド１１５ｄと、が形成されている。上ワイヤガイド１１５ｕと下ワイヤガイド１１５ｄとは、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＵＤ方向の両側に配置されている。第一節輪１１５ａの内周面には、左ワイヤガイド１１５ｌと、右ワイヤガイド１１５ｒと、が形成されている。左ワイヤガイド１１５ｌと右ワイヤガイド１１５ｒとは、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＬＲ方向の両側に配置されている。

【0033】

上ワイヤガイド１１５ｕと、下ワイヤガイド１１５ｄと、左ワイヤガイド１１５ｌと、右ワイヤガイド１１５ｒとには、湾曲ワイヤ１６０が挿通する貫通孔が長手方向Ａに沿って形成されている。

【0034】

湾曲ワイヤ１６０は、湾曲部１１２を曲げるワイヤである。湾曲ワイヤ１６０は、内部経路１０１を通って着脱部１５０まで延びている。湾曲ワイヤ１６０は、図４および図６に示すように、上湾曲ワイヤ１６１ｕと、下湾曲ワイヤ１６１ｄと、左湾曲ワイヤ１６１ｌと、右湾曲ワイヤ１６１ｒと、４本のワイヤシース１６１ｓと、を有する。

【0035】

上湾曲ワイヤ１６１ｕと、下湾曲ワイヤ１６１ｄと、左湾曲ワイヤ１６１ｌと、右湾曲ワイヤ１６１ｒとは、図４に示すように、それぞれワイヤシース１６１ｓを挿通している。ワイヤシース１６１ｓの先端は、湾曲部１１２の基端の節輪１１５に取り付けられている。ワイヤシース１６１ｓは、着脱部１５０まで延びている。

【0036】

上湾曲ワイヤ１６１ｕおよび下湾曲ワイヤ１６１ｄは、湾曲部１１２をＵＤ方向に曲げるワイヤである。上湾曲ワイヤ１６１ｕは、上ワイヤガイド１１５ｕを挿通している。下湾曲ワイヤ１６１ｄは、下ワイヤガイド１１５ｄを挿通している。

【0037】

上湾曲ワイヤ１６１ｕと下湾曲ワイヤ１６１ｄの先端は、図４に示すように、湾曲部１１２の先端の先端部１１６に固定されている。先端部１１６に固定された上湾曲ワイヤ１６１ｕと下湾曲ワイヤ１６１ｄの先端は、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＵＤ方向の両側に配置されている。

【0038】

左湾曲ワイヤ１６１ｌおよび右湾曲ワイヤ１６１ｒは、湾曲部１１２をＬＲ方向に曲げるワイヤである。左湾曲ワイヤ１６１ｌは、左ワイヤガイド１１５ｌを挿通している。右湾曲ワイヤ１６１ｒは、右ワイヤガイド１１５ｒを挿通している。

【0039】

左湾曲ワイヤ１６１ｌと右湾曲ワイヤ１６１ｒの先端は、図４に示すように、湾曲部１１２の先端部１１６に固定されている。先端部１１６に固定された左湾曲ワイヤ１６１ｌと右湾曲ワイヤ１６１ｒの先端は、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＬＲ方向の両側に配置されている。

【0040】

湾曲部１１２は、湾曲ワイヤ１６０（上湾曲ワイヤ１６１ｕ，下湾曲ワイヤ１６１ｄ，左湾曲ワイヤ１６１ｌ，右湾曲ワイヤ１６１ｒ）をそれぞれ牽引または弛緩することによって、所望の方向に湾曲自在である。

【0041】

図６に示すように、湾曲部１１２の内部に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、チャンネルチューブ１７１と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４とが挿通している。

【0042】

体内軟性部１１９は、長尺で可撓性を有する管状部材である。体内軟性部１１９に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、チャンネルチューブ１７１と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４とが挿通している。

【0043】

［連結部１２０］
連結部１２０は、図１に示すように、挿入部１１０の体内軟性部１１９と体外軟性部１４０とを連結する部材である。連結部１２０は、処置具４００を挿入する挿入口である鉗子口１２６を備える。

【0044】

［体外軟性部１４０］
体外軟性部１４０は、長尺な管状部材である。体外軟性部１４０の内部に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４と、送気吸引チューブ１７２（図１０参照）とが挿通している。

【0045】

［着脱部１５０］
着脱部１５０は、図１に示すように、駆動装置２００に装着される第一着脱部１５０１と、映像制御装置５００に装着される第二着脱部１５０２と、を備える。なお、第一着脱部１５０１と第二着脱部１５０２とは、一体の着脱部であってもよい。

【0046】

体外軟性部１４０の内部に形成された内部経路１０１は、第一着脱部１５０１と第二着脱部１５０２に分岐する。湾曲ワイヤ１６０および送気吸引チューブ１７２は、第一着脱部１５０１を挿通する。撮像ケーブル１７３およびライトガイド１７４は、第二着脱部１５０２を挿通する。

【0047】

図７は、駆動装置２００に装着前の第一着脱部１５０１を示す図である。
第一着脱部１５０１は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１と、左右湾曲ワイヤ着脱部１５２と、を有する。

【0048】

上下湾曲ワイヤ着脱部１５１は、湾曲部１１２をＵＤ方向に曲げるワイヤ（上湾曲ワイヤ１６１ｕおよび下湾曲ワイヤ１６１ｄ）を駆動装置２００に着脱自在に連結する機構である。

【0049】

左右湾曲ワイヤ着脱部１５２は、湾曲部１１２をＬＲ方向に曲げるワイヤ（左湾曲ワイヤ１６１ｌおよび右湾曲ワイヤ１６１ｒ）を駆動装置２００に着脱自在に連結する機構である。

【0050】

左右湾曲ワイヤ着脱部１５２は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１と同等の構造であるため、図示および説明を省略する。

【0051】

図８は、駆動装置２００に装着前の上下湾曲ワイヤ着脱部１５１を示す図である。図９は、駆動装置２００に装着された上下湾曲ワイヤ着脱部１５１を示す図である。上下湾曲ワイヤ着脱部１５１は、支持部材１５５と、第一回転ドラム１５６と、第二回転ドラム１５７と、張力センサ１５９と、を有する。

【0052】

支持部材１５５は、第一回転ドラム１５６、第二回転ドラム１５７、および連結部材１５８を支持する。支持部材１５５は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の基端側に露出する着脱検知用ドグ１５５ａと、複数のベンドプーリ１５５ｐと、を有する。

【0053】

ベンドプーリ１５５ｐは、体外軟性部１４０を挿通する上湾曲ワイヤ１６１ｕの搬送方向を変更して、上湾曲ワイヤ１６１ｕを第一回転ドラム１５６まで案内する。また、ベンドプーリ１５５ｐは、体外軟性部１４０を挿通する下湾曲ワイヤ１６１ｄの搬送方向を変更して、下湾曲ワイヤ１６１ｄを第二回転ドラム１５７まで案内する。

【0054】

第一回転ドラム１５６は、長手方向Ａに沿って延びる第一ドラム回転軸１５６ｒを中心に回動可能に支持部材１５５に支持されている。第一回転ドラム１５６は、第一巻取プーリ１５６ａと、第一カップリング部１５６ｃと、を有する。

【0055】

第一巻取プーリ１５６ａは、第一ドラム回転軸１５６ｒを中心に回動することにより上湾曲ワイヤ１６１ｕを牽引または送出する。先端側から基端側に向かって見て第一巻取プーリ１５６ａが時計回りに回転することにより、上湾曲ワイヤ１６１ｕは第一巻取プーリ１５６ａに巻き付けられて牽引される。逆に、第一巻取プーリ１５６ａが反時計回りに回転することにより、上湾曲ワイヤ１６１ｕは第一巻取プーリ１５６ａから送り出される。この構成によって、上湾曲ワイヤ１６１ｕの進退量が多くても、牽引された部分はコンパクトに格納されて場所を取らない。

【0056】

第一カップリング部１５６ｃは、第一ドラム回転軸１５６ｒを中心に回動する円板部材である。第一カップリング部１５６ｃは、第一巻取プーリ１５６ａの基端に固定されており、第一巻取プーリ１５６ａと一体に回動する。第一カップリング部１５６ｃは、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の基端側に露出している。第一カップリング部１５６ｃの基端側の面には、二個の第一嵌合凸部１５６ｄが形成されている。二個の第一嵌合凸部１５６ｄは、第一ドラム回転軸１５６ｒを挟んで両側に形成されている。

【0057】

第二回転ドラム１５７は、長手方向Ａに沿って延びる第二ドラム回転軸１５７ｒを中心に回動可能に支持部材１５５に支持されている。第二回転ドラム１５７は、第二巻取プーリ１５７ａと、第二カップリング部１５７ｃと、を有する。

【0058】

第二巻取プーリ１５７ａは、第二ドラム回転軸１５７ｒを中心に回動することにより下湾曲ワイヤ１６１ｄを牽引または送出する。先端側から基端側に向かって見て第二巻取プーリ１５７ａが反時計回りに回転することにより、下湾曲ワイヤ１６１ｄは第二巻取プーリ１５７ａに巻き付けられて牽引される。逆に、第二巻取プーリ１５７ａが時計回りに回転することにより、下湾曲ワイヤ１６１ｄは第二巻取プーリ１５７ａから送り出される。

【0059】

第二カップリング部１５７ｃは、第二ドラム回転軸１５７ｒを中心に回動する円板部材である。第二カップリング部１５７ｃは、第二巻取プーリ１５７ａの基端に固定されており、第二巻取プーリ１５７ａと一体に回動する。第二カップリング部１５７ｃは、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の基端側に露出している。第二カップリング部１５７ｃの基端側の面には、二個の第二嵌合凸部１５７ｄが形成されている。二個の第二嵌合凸部１５７ｄは、第二ドラム回転軸１５７ｒを挟んで両側に形成されている。

【0060】

張力センサ１５９は、上湾曲ワイヤ１６１ｕおよび下湾曲ワイヤ１６１ｄの張力を検出する。張力センサ１５９の検出結果は、駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0061】

［駆動装置２００］
図１０は、駆動装置２００の機能ブロック図である。
駆動装置２００は、アダプタ２１０と、操作受信部２２０と、送気吸引駆動部２３０と、ワイヤ駆動部（アクチュエータ）２５０と、駆動コントローラ２６０と、を備える。

【0062】

アダプタ２１０は、図７に示すように、第一アダプタ２１１と、第二アダプタ２１２と、を有する。第一アダプタ２１１は、操作ケーブル３０１が着脱可能に接続されるアダプタである。第二アダプタ２１２は、内視鏡１００の第一着脱部１５０１が着脱可能に接続されるアダプタである。

【0063】

操作受信部２２０は、操作ケーブル３０１を経由して操作装置３００から操作入力を受信する。操作装置３００と駆動装置２００とが有線通信ではなく無線通信により通信を行う場合、操作受信部２２０は公知の無線受信用モジュールを有する。

【0064】

送気吸引駆動部２３０は、内視鏡１００の内部経路１０１に挿入された送気吸引チューブ１７２と接続される。送気吸引駆動部２３０は、ポンプ等を備えており、送気吸引チューブ１７２に空気を送気する。また、送気吸引駆動部２３０は、送気吸引チューブ１７２から空気を吸引する。

【0065】

ワイヤ駆動部（アクチュエータ）２５０は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１および左右湾曲ワイヤ着脱部１５２とカップリングして湾曲ワイヤ１６０を駆動する。

【0066】

ワイヤ駆動部２５０は、図７に示すように、上下湾曲ワイヤ駆動部（第一アクチュエータ）２５１と、左右湾曲ワイヤ駆動部（第二アクチュエータ）２５２と、を有する。

【0067】

上下湾曲ワイヤ駆動部２５１は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１とカップリングして、湾曲部１１２をＵＤ方向に曲げるワイヤ（上湾曲ワイヤ１６１ｕおよび下湾曲ワイヤ１６１ｄ）を駆動する機構である。

【0068】

左右湾曲ワイヤ駆動部２５２は、左右湾曲ワイヤ着脱部１５２とカップリングして、湾曲部１１２をＬＲ方向に曲げるワイヤ（左湾曲ワイヤ１６１ｌおよび右湾曲ワイヤ１６１ｒ）を駆動する機構である。

【0069】

左右湾曲ワイヤ駆動部２５２は、上下湾曲ワイヤ駆動部２５１と同等の構造であるため、図示および説明を省略する。

【0070】

上下湾曲ワイヤ駆動部２５１は、図８に示すように、支持部材２５５と、上湾曲ワイヤ駆動部２５６と、下湾曲ワイヤ駆動部２５７と、着脱センサ２５９と、を有する。

【0071】

上湾曲ワイヤ駆動部２５６は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の第一回転ドラム１５６とカップリングして、上湾曲ワイヤ１６１ｕを駆動する。上湾曲ワイヤ駆動部２５６は、第一シャフト２５６ａと、第一モータ部２５６ｂと、第一被カップリング部２５６ｃと、第一トルクセンサ２５６ｅと、第一弾性部材２５６ｓと、を有する。

【0072】

第一シャフト２５６ａは、第一シャフト回転軸２５６ｒを中心に回動可能かつ長手方向Ａに進退可能に支持部材２５５に支持されている。内視鏡１００の第一着脱部１５０１が駆動装置２００に装着されたとき、第一シャフト回転軸２５６ｒは、第一ドラム回転軸１５６ｒと一致する。

【0073】

第一モータ部２５６ｂは、ＤＣモータなどの第一モータと、第一モータを駆動する第一モータドライバと、第一モータエンコーダと、を有する。第一モータは、第一シャフト２５６ａを第一シャフト回転軸２５６ｒを中心に回転させる。第一モータドライバは、駆動コントローラ２６０によって制御される。

【0074】

第一被カップリング部２５６ｃは、第一シャフト回転軸２５６ｒを中心に回動する円板部材である。第一被カップリング部２５６ｃは、第一シャフト２５６ａの先端に固定されており、第一シャフト２５６ａと一体に回動する。図８に示すように、第一被カップリング部２５６ｃは、上下湾曲ワイヤ駆動部２５１の先端側に露出している。第一被カップリング部２５６ｃの先端側の面には、二個の第一嵌合凹部２５６ｄが形成されている。二個の第一嵌合凹部２５６ｄは、第一シャフト回転軸２５６ｒを挟んで両側に形成されている。

【0075】

図９に示すように、第一嵌合凸部１５６ｄと第一嵌合凹部２５６ｄとが嵌合して、第一カップリング部１５６ｃと第一被カップリング部２５６ｃとがカップリングする。その結果、第一モータ部２５６ｂによる第一シャフト２５６ａの回転が第一回転ドラム１５６に伝達される。先端側から基端側に向かって見て第一シャフト２５６ａが時計回りに回転することにより、上湾曲ワイヤ１６１ｕは牽引される。逆に、第一シャフト２５６ａが反時計回りに回転することにより、上湾曲ワイヤ１６１ｕは送出される。

【0076】

第一トルクセンサ２５６ｅは、第一シャフト２５６ａの第一シャフト回転軸２５６ｒを中心とした回転トルクを検出する。第一トルクセンサ２５６ｅの検出結果は、駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0077】

第一弾性部材２５６ｓは、例えば圧縮バネであり、先端部が第一被カップリング部２５６ｃ、基端部が支持部材２５５に接触している。第一弾性部材２５６ｓは、第一被カップリング部２５６ｃを先端側Ａ１に付勢する。図９に示すように、第一カップリング部１５６ｃが装着されると、第一被カップリング部２５６ｃは、第一シャフト２５６ａとともに基端側Ａ２に移動する。

【0078】

下湾曲ワイヤ駆動部２５７は、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の第二回転ドラム１５７とカップリングして、下湾曲ワイヤ１６１ｄを駆動する。下湾曲ワイヤ駆動部２５７は、第二シャフト２５７ａと、第二モータ部２５７ｂと、第二被カップリング部２５７ｃと、第二トルクセンサ２５７ｅと、第二弾性部材２５７ｓと、を有する。

【0079】

第二シャフト２５７ａは、第二シャフト回転軸２５７ｒを中心に回動可能かつ長手方向Ａに進退可能に支持部材２５５に支持されている。内視鏡１００の第一着脱部１５０１が駆動装置２００に装着されたとき、第二シャフト回転軸２５７ｒは、第二ドラム回転軸１５７ｒと一致する。

【0080】

第二モータ部２５７ｂは、ＤＣモータなどの第二モータと、第二モータを駆動する第二モータドライバと、第二モータエンコーダと、を有する。第二モータは、第二シャフト２５７ａを第二シャフト回転軸２５７ｒを中心に回転させる。第二モータドライバは、駆動コントローラ２６０によって制御される。

【0081】

第二被カップリング部２５７ｃは、第二シャフト回転軸２５７ｒを中心に回動する円板部材である。第二被カップリング部２５７ｃは、第二シャフト２５７ａの先端に固定されており、第二シャフト２５７ａと一体に回動する。図８に示すように、第二被カップリング部２５７ｃは、上下湾曲ワイヤ駆動部２５１の先端側に露出している。第二被カップリング部２５７ｃの先端側の面には、二個の第二嵌合凹部２５７ｄが形成されている。二個の第二嵌合凹部２５７ｄは、第二シャフト回転軸２５７ｒを挟んで両側に形成されている。

【0082】

図９に示すように、第二嵌合凸部１５７ｄと第二嵌合凹部２５７ｄとが嵌合して、第二カップリング部１５７ｃと第二被カップリング部２５７ｃとがカップリングする。その結果、第二モータ部２５７ｂによる第二シャフト２５７ａの回転が第二回転ドラム１５７に伝達される。先端側から基端側に向かって見て第二シャフト２５７ａが反時計回りに回転することにより、下湾曲ワイヤ１６１ｄは牽引される。逆に、第二シャフト２５７ａが時計回りに回転することにより、下湾曲ワイヤ１６１ｄは送出される。

【0083】

第二トルクセンサ２５７ｅは、第二シャフト２５７ａの第二シャフト回転軸２５７ｒを中心とした回転トルクを検出する。第二トルクセンサ２５７ｅの検出結果は、駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0084】

第二弾性部材２５７ｓは、例えば圧縮バネであり、先端部が第二被カップリング部２５７ｃ、基端部が支持部材２５５に接触している。第二弾性部材２５７ｓは、第二被カップリング部２５７ｃを先端側Ａ１に付勢する。図９に示すように、第二カップリング部１５７ｃが装着されると、第二被カップリング部２５７ｃは、第二シャフト２５７ａとともに基端側Ａ２に移動する。

【0085】

着脱センサ２５９は、図９に示すように、着脱検知用ドグ１５５ａとの係合および非係合を検出することにより、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１の上下湾曲ワイヤ駆動部２５１への着脱を検出する。着脱センサ２５９の検出結果は、駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0086】

上記の仕組みにより、上下湾曲ワイヤ着脱部１５１が上下湾曲ワイヤ駆動部２５１に装着されると、上湾曲ワイヤ駆動部２５６が上湾曲ワイヤ１６１ｕを独立して駆動でき、下湾曲ワイヤ駆動部２５７が下湾曲ワイヤ１６１ｄを独立して駆動できる。そのため、内視鏡１００の湾曲部１１２から駆動装置２００までの距離が従来の軟性内視鏡と比較して長い場合であっても、湾曲部１１２の湾曲操作を高精度に制御できる。

【0087】

駆動コントローラ２６０は、駆動装置２００の全体を制御する。駆動コントローラ２６０は、操作受信部２２０が受信した操作入力を取得する。駆動コントローラ２６０は、取得した操作入力に基づいて、送気吸引駆動部２３０およびワイヤ駆動部２５０を制御する。

【0088】

駆動コントローラ２６０は、プロセッサ２６１と、メモリ２６２と、プログラムおよびデータを記憶可能な記憶部２６３と、入出力制御部２６４と、を備えたプログラム実行可能なコンピュータである。駆動コントローラ２６０の機能は、プログラムをプロセッサが実行することにより実現される。駆動コントローラ２６０の少なくとも一部の機能は、専用の論理回路によって実現されていてもよい。

【0089】

駆動コントローラ２６０は、複数の湾曲ワイヤ１６０を駆動する複数のモータを高精度に制御するため、高い演算性能を備えていることが望ましい。

【0090】

なお、駆動コントローラ２６０は、プロセッサ２６１、メモリ２６２、記憶部２６３、および入出力制御部２６４以外の構成をさらに有してもよい。例えば、駆動コントローラ２６０は、画像処理や画像認識処理の一部もしくは全部を行う画像演算部をさらに有してもよい。画像演算部をさらに有することで、駆動コントローラ２６０は、特定の画像処理や画像認識処理を高速に実行できる。画像演算部は通信回線で接続される別体のハードウェア装置に搭載されていてもよい。

【0091】

［操作装置３００］
図１１は、操作装置３００の斜視図である。
操作装置３００は、内視鏡１００を駆動するための操作が入力される装置である。入力された操作入力は、操作ケーブル３０１を経由して駆動装置２００に送信される。操作装置３００は、有線通信ではなく無線通信により駆動装置２００と通信可能であってもよい。

【0092】

操作装置３００は、操作部本体３１０と、送気ボタンと、吸引ボタンと、各種ボタン３５２と、タッチパッド３８０と、タッチセンサ３８１と、を備える。

【0093】

操作部本体３１０は、術者Ｓが左手Ｌで保持可能な略棒状に形成されている。操作部本体３１０は、上方に設けられたタッチパッド支持部３１４と、下方に設けられた把持部３１６と、後方に設けられたハンドル３１７と、を有する。術者Ｓは、図１１に示すように、左手Ｌにより把持部３１６を把持しながら、左手Ｌの親指ＦＴによりタッチパッド３８０を操作できる。

【0094】

タッチパッド３８０は、湾曲部１１２に対する湾曲操作等が入力されるタッチセンシティブインターフェースである。タッチパッド３８０は、タッチパネルであってもよい。

【0095】

［映像制御装置５００］
図１２は、映像制御装置５００の機能ブロック図である。
映像制御装置５００は、電動内視鏡システム１０００を制御する。映像制御装置５００は、第三アダプタ５１０と、撮像処理部５２０と、光源部５３０と、メインコントローラ５６０と、を備える。

【0096】

第三アダプタ５１０は、内視鏡１００の第二着脱部１５０２が着脱可能に接続されるアダプタである。

【0097】

撮像処理部５２０は、撮像ケーブル１７３を経由して先端部１１１の撮像部１１１ｃから取得された撮像信号を撮像画像に変換する。

【0098】

光源部５３０は、撮像対象に照射される照明光を発生させる。光源部５３０が発生させた照明光は、ライトガイド１７４を経由して先端部１１１の照明部１１１ｂに導かれる。

【0099】

メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１とメモリ５６２と、プログラムおよびデータを記憶可能な記憶部５６３と、入出力制御部５６４と、を備えたプログラム実行可能なコンピュータである。メインコントローラ５６０の機能はプログラムをプロセッサ５６１が実行することにより実現される。メインコントローラ５６０の少なくとも一部の機能は、専用の論理回路によって実現されていてもよい。

【0100】

メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１と、プログラムを読み込み可能なメモリ５６２と、記憶部５６３と、入出力制御部５６４と、を有する。

【0101】

記憶部５６３は、上述したプログラムや必要なデータを記憶する不揮発性の記録媒体である。記憶部５６３は、例えばＲＯＭやハードディスク等で構成される。記憶部５６３に記録されたプログラムは、メモリ５６２に読み込まれ、プロセッサ５６１によって実行される。

【0102】

入出力制御部５６４は、撮像処理部５２０、光源部５３０、駆動装置２００、表示装置９００、入力装置（不図示）、およびネットワーク機器（不図示）と接続されている。入出力制御部５６４は、プロセッサ５６１の制御に基づき、接続される機器に対するデータの送受信や制御信号の送受信を実施する。

【0103】

メインコントローラ５６０は、撮像処理部５２０が取得した撮像画像に対して画像処理を実施できる。メインコントローラ５６０は、術者Ｓに対する情報提供を目的とするＧＵＩ画像やＣＧ画像を生成できる。メインコントローラ５６０は、撮像画像やＧＵＩ画像やＣＧ画像を表示装置９００に表示させることができる。

【0104】

メインコントローラ５６０は、一体となったハードウェア装置に限られない。例えば、メインコントローラ５６０は、一部が別体のハードウェア装置として分離した上で、分離したハードウェア装置を通信回線で接続することで構成してもよい。例えば、メインコントローラ５６０は、分離された記憶部５６３を通信回線で接続するクラウドシステムであってもよい。

【0105】

メインコントローラ５６０は、図１２に示すプロセッサ５６１、メモリ５６２、記憶部５６３、および入出力制御部５６４以外の構成をさらに有してもよい。例えば、メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１が行っていた画像処理や画像認識処理の一部もしくは全部を行う画像演算部をさらに有してもよい。画像演算部をさらに有することで、メインコントローラ５６０は、特定の画像処理や画像認識処理を高速に実行できる。画像演算部は通信回線で接続される別体のハードウェア装置に搭載されていてもよい。

【0106】

［電動内視鏡システム１０００の動作］
次に、本実施形態の電動内視鏡システム１０００の動作について説明する。具体的には、大腸内の管壁に形成された患部を電動内視鏡システム１０００を用いて観察および処置する手技について説明する。

【0107】

以降、図１３に示す制御装置６００の駆動コントローラ２６０の制御フローチャートに沿って説明を行う。制御装置６００が起動されると、駆動コントローラ２６０は初期化を実施した後に湾曲ワイヤ１６０の湾曲駆動制御を開始する（ステップＳ１００）。次に、駆動コントローラ２６０（主としてプロセッサ２６１）はステップＳ１１０を実行する。

【0108】

図１４は、大腸内に挿入された挿入部１１０を示す図である。
術者Ｓは、内視鏡１００の挿入部１１０を患者Ｐの肛門から大腸内に挿入する。術者Ｓは、表示装置９００に表示された撮像画像を観察しながら、体内軟性部１１９を右手Ｒで操作しながら、挿入部１１０を移動させて、先端部１１１を患部に近付ける。また、術者Ｓは、操作装置３００を左手Ｌで操作して、湾曲部１１２に対する湾曲操作を入力する。

【0109】

＜ステップＳ１１０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１１０において、操作装置３００のタッチパッド３８０に入力された湾曲部１１２に対する湾曲操作を取得する。

【0110】

＜ステップＳ１２０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１２０において、湾曲ワイヤ１６０の牽引量をを取得する。駆動コントローラ２６０は、第一モータ部２５６ｂの第一モータエンコーダや第二モータ部２５７ｂの第二モータエンコーダなどからシャフト回転軸（駆動軸）における回転量（駆動量）に基づいて湾曲ワイヤ１６０の牽引量を取得する。なお、駆動コントローラ２６０は、湾曲ワイヤ１６０の駆動履歴から湾曲ワイヤ１６０の牽引量を算出することにより、湾曲ワイヤ１６０の牽引量を取得してもよい。駆動コントローラ２６０は、次にステップＳ１３０を実行する。

【0111】

＜ステップＳ１３０＞
図１５は、湾曲ワイヤ１６０の牽引量制限値ＭＡおよび張力制限値ＭＴを示すグラフである。駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１３０において、取得した湾曲ワイヤ１６０の牽引量を基準として、受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の牽引量を算出する。駆動コントローラ２６０は、受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の牽引量と、所定の牽引量制限値ＭＡとを比較する。

【0112】

「牽引量制限値ＭＡ」とは、軟性部（挿入部１１０と体外軟性部１４０を含む部分）の湾曲形状がどのような形状であっても、湾曲ワイヤ１６０を牽引できる牽引量の最大値である。「牽引量制限値ＭＡ」とは、例えば湾曲部１１２の湾曲角度の最大値に相当する値である。「牽引量制限値ＭＡ」は、例えば湾曲部１１２の節輪（湾曲駒）１１５の耐久性を考慮し、節輪（湾曲駒）１１５が変形しない牽引量の限度に相当する値とすることもできる。

【0113】

受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の牽引量が牽引量制限値ＭＡを超える場合、駆動コントローラ２６０は湾曲ワイヤ１６０を駆動せず、ステップＳ１７０を実行する。すなわち、駆動コントローラ２６０は、湾曲ワイヤ１６０の牽引量が牽引量制限値ＭＡを超えないように湾曲ワイヤ１６０を駆動する。

【0114】

駆動コントローラ２６０は、湾曲ワイヤ１６０の牽引量と牽引量制限値ＭＡとを比較することにより、湾曲部１１２の湾曲角度の最大値を超えて湾曲部１１２を湾曲させているかどうかを判定できる。湾曲部１１２が湾曲しすぎて、例えば節輪（湾曲駒）１１５が変形して、湾曲部１１２が故障してしまうことを防止できる。

【0115】

牽引量制限値ＭＡは、湾曲部１１２の湾曲角度の最大値に相当する値となるように、湾曲ワイヤ１６０の牽引量に対して湾曲部１１２の湾曲角度が増加しやすい軟性部（挿入部１１０と体外軟性部１４０を含む部分）の形状において設定されることが望ましい。湾曲ワイヤ１６０の牽引量に対して湾曲部１１２の湾曲角度が増加しやすい軟性部の形状は、直線形状（第一の形状）である。

【0116】

湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の牽引量が牽引量制限値ＭＡを超える場合、駆動コントローラ２６０は術者Ｓに対して湾曲ワイヤ１６０の駆動が制限されたことを示す第一の通知を実施してもよい。第一の通知は、例えば表示装置９００への警告メッセージの表示などである。

【0117】

＜ステップＳ１４０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１４０において、湾曲ワイヤ１６０の張力を張力センサ１５９から取得する。なお、駆動コントローラ２６０は、駆動装置２００のトルクセンサ（第一トルクセンサ２５６ｅ，第二トルクセンサ２５７ｅ）から取得したトルクや、モータ部（第一モータ部２５６ｂ，第二モータ部２５７ｂ）のモータ電流値から湾曲ワイヤ１６０の張力を推定してもよい。駆動コントローラ２６０は、次にステップＳ１５０を実行する。

【0118】

＜ステップＳ１５０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１５０において、取得した湾曲ワイヤ１６０の張力を基準として、受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の張力を算出する。駆動コントローラ２６０は、受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の張力と、張力制限値ＭＴとを比較する。

【0119】

「張力制限値ＭＴ」とは、湾曲ワイヤ１６０の牽引量に基づいて決まる値である。「張力制限値ＭＴ」とは、先端部１１１に外力がかかっていない場合における湾曲ワイヤ１６０の張力より大きく、かつ、湾曲部１１２が破損する張力より小さい値である。

【0120】

張力制限値ＭＴは、基本的に、湾曲ワイヤ１６０の牽引量が大きいほど増加する値である。張力制限値ＭＴは、例えば、線形関数および二次関数や、牽引量に基づいて段階的に増加するステップ関数などである。

【0121】

例えば、張力制限値ＭＴは、傾きａであり切片ｂである線形関数である。傾きaは、例えば式（１）に基づいて算出される。式（１）において、αは定数であり（α≧１）、Ｃは定数であり（Ｃ≧０）、Ｌは湾曲ワイヤ１６０が挿通する軟性部（挿入部１１０と体外軟性部１４０を含む部分）の長さであり、ＥＡは軟性部を挿通する湾曲ワイヤ１６０の剛性である。

【0122】

傾きaは、無負荷時における牽引量あたりの張力変化kを基準に設定される。張力変化kは、ＥＡに比例し、Lに反比例する。湾曲ワイヤ１６０の牽引量が大きくなるほど、湾曲ワイヤ１６０の張力は大きくなりばらつきも大きくなる。そのため、傾きａの算出において定数αおよび定数Ｃを設けて傾きaが張力変化kよりも大きくなるように調整する。これにより牽引量が大きくなるに伴い発生しやすいばらつきを許容できる。

【0123】

【数1】

【0124】

傾きaおよび切片ｂは、軟性部（挿入部１１０と体外軟性部１４０を含む部分）の形状を考慮して、式（２）に基づいて算出されてもよい。式（２）において、Ｄは定数であり（Ｄ≧０）、μは湾曲ワイヤ１６０とワイヤシース１６１ｓとの間の摩擦係数であり、θは軟性部の総湾曲角度である。αはθの増加関数である。

【0125】

軟性部が湾曲していると無負荷時における牽引量あたりの張力変化kが増加する。そのため、軟性部の総湾曲角度θに応じてαを増加させる。切片bは湾曲部１１２が破損しない範囲の張力に基づいて設定される。軟性部が湾曲していると湾曲部１１２への力の伝達率が低下するが、その分張力制限値ＭＴが引き上がる。

【0126】

【数2】

【0127】

受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の張力が張力制限値ＭＴを超える場合、駆動コントローラ２６０は湾曲ワイヤ１６０を駆動せず、ステップＳ１７０を実行する。すなわち、駆動コントローラ２６０は、湾曲ワイヤ１６０の張力が張力制限値ＭＴを超えないように湾曲ワイヤ１６０を駆動する。

【0128】

駆動コントローラ２６０は、湾曲ワイヤ１６０の張力と張力制限値ＭＴとを比較することにより、湾曲部１１２の湾曲駆動以外の要因（例えば、先端部１１１に外力がかかっている）により湾曲ワイヤ１６０の張力が増加しているかどうかを判定できる。

【0129】

張力制限値ＭＴは、湾曲ワイヤ１６０の牽引量に対して湾曲ワイヤ１６０の張力が増加しやすい軟性部（挿入部１１０と体外軟性部１４０を含む部分）の形状において設定されることが望ましい。湾曲ワイヤ１６０の牽引量に対して湾曲ワイヤ１６０の張力が増加しやすい軟性部の形状は、例えば軟性部が９０度以上曲がった形状などの湾曲形状（第二の形状）である。

【0130】

湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動させた場合における湾曲ワイヤ１６０の張力が張力制限値ＭＴを超える場合、駆動コントローラ２６０は術者Ｓに対して湾曲ワイヤ１６０の駆動が制限されたことを示す第二の通知を実施してもよい。第二の通知は、例えば表示装置９００への警告メッセージの表示などである。術者は、通知が第一の通知であるか第二の通知であるかを区別することにより、湾曲ワイヤ１６０の駆動が制限された原因を区別できる。

【0131】

＜ステップＳ１６０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１６０において、受信した湾曲操作に基づいて湾曲ワイヤ１６０を駆動する。

【0132】

＜ステップＳ１７０＞
駆動コントローラ２６０は、ステップＳ１７０において、湾曲駆動制御の終了判定を実施する。駆動コントローラ２６０は、湾曲駆動制御を終了しないと判断した場合、ステップＳ１１０を実行する。駆動コントローラ２６０は、湾曲駆動制御を終了すると判断した場合、ステップＳ１８０を実行して、湾曲駆動制御を終了する。

【0133】

上記の湾曲駆動制御は、４本の湾曲ワイヤ１６０（上湾曲ワイヤ１６１ｕ，下湾曲ワイヤ１６１ｄ，左湾曲ワイヤ１６１ｌ，右湾曲ワイヤ１６１ｒ）それぞれに対して実施される。

【0134】

なお、上記の湾曲駆動制御は、メインコントローラ５６０（主としてプロセッサ５６１）がワイヤ駆動部（アクチュエータ）２５０を制御することにより実施されてもよい。

【0135】

本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００によれば、湾曲部１１２の湾曲駆動を所定の範囲に制限しつつ、湾曲部１１２の最大湾曲角度が減少しにくい。湾曲ワイヤ１６０の牽引量と牽引量制限値ＭＡとの比較を実施することにより、湾曲部１１２が湾曲角度の最大値を超えて湾曲することを確実に防止できる。また、湾曲ワイヤ１６０の牽引量に応じた張力制限値ＭＴと湾曲ワイヤ１６０の張力との比較により、先端部１１１に外力がかからない範囲で湾曲部１１２を湾曲させることができ、湾曲部１１２の最大湾曲角度が減少しにくい。

【0136】

以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【0137】

（変形例１）
図１６は、張力制限値ＭＴの変形例を示すグラフである。
湾曲ワイヤ１６０の牽引量が閾値Ｔｈ以下のとき、張力制限値ＭＴは一定であってもよい。湾曲ワイヤ１６０の牽引量が閾値Ｔｈより大きいとき、張力制限値ＭＴは牽引量が大きいほど増加する。実際の手技においては、術者Ｓは意図的に湾曲部１１２で管腔を押すことがある。そのため、湾曲角度が小さい範囲（牽引量が小さい範囲）において、ある程度の負荷を湾曲部１１２に対してかけられるように、張力制限値ＭＴに下限を設けてもよい。

【0138】

（変形例２）
図１７は、牽引量制限値ＭＡの変形例を示すグラフである。
牽引量制限値ＭＡは、所定の固定値に限定されない。牽引量制限値ＭＡは、湾曲ワイヤ１６０の張力に基づいて決まる値であってもよい。図１７に示す牽引量制限値ＭＡは、張力が大きいほど増加する線形関数等である。

【0139】

各実施形態におけるプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0140】

本発明は、管腔器官内等を観察および処置する医療システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0141】

１０００ 電動内視鏡システム（医療用マニピュレータシステム）
１００ 内視鏡（医療用マニピュレータ）
１１０ 挿入部
１１１ 先端部
１１２ 湾曲部
１１８ アウターシース
１１９ 体内軟性部
１２０ 連結部
１２６ 鉗子口
１４０ 体外軟性部
１５０ 着脱部
１５１ 第一上下湾曲ワイヤ着脱部
１５２ 第一左右湾曲ワイヤ着脱部
１５３ 第二上下湾曲ワイヤ着脱部
１５４ 第二左右湾曲ワイヤ着脱部
１５９ 張力センサ
１６０ 湾曲ワイヤ
１６１ 第一湾曲ワイヤ
１６１ｄ 下湾曲ワイヤ（第一下湾曲ワイヤ）
１６１ｌ 左湾曲ワイヤ（第一左湾曲ワイヤ）
１６１ｒ 右湾曲ワイヤ（第一右湾曲ワイヤ）
１６１ｕ 上湾曲ワイヤ（第一上湾曲ワイヤ）
２００ 駆動装置
２５０ ワイヤ駆動部（アクチュエータ）
２５１ 上下湾曲ワイヤ駆動部（第一上下湾曲ワイヤ駆動部、第一アクチュエータ）
２５２ 左右湾曲ワイヤ駆動部（第一左右湾曲ワイヤ駆動部、第二アクチュエータ）
２５３ 第二上下湾曲ワイヤ駆動部
２５４ 第二左右湾曲ワイヤ駆動部
２５６ 上湾曲ワイヤ駆動部
２５７ 下湾曲ワイヤ駆動部
２６０ 駆動コントローラ
３００ 操作装置
５００ 映像制御装置
６００ 制御装置
９００ 表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】