特許 7656773 エンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御装置の作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-26

(45)【発行日】2025-04-03

(54)【発明の名称】エンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御装置の作動方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/005 20060101AFI20250327BHJP

【ＦＩ】

A61B1/005 523

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2024502315

(86)(22)【出願日】2022-02-24

(86)【国際出願番号】 JP2022007493

(87)【国際公開番号】W WO2023162066

(87)【国際公開日】2023-08-31

【審査請求日】2024-05-31

(73)【特許権者】

【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】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】山中 紀明

【審査官】▲高▼木 尚哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６３４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３１３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２４０３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－１／３２

Ａ６１Ｂ １３／００－１８／１８

Ａ６１Ｆ ２／０１

Ａ６１Ｎ ７／００－７／０２

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４－２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺かつ可撓性のエンドルミナルデバイスと、
該エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に配置される可撓性の第１ワイヤと、
該第１ワイヤの張力を検出する第１センサと、
前記第１ワイヤを牽引可能な駆動装置と、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記第１ワイヤの変位を検出する第２センサとを備え、
前記少なくとも１つのプロセッサが、
牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を前記駆動装置に実行させ、
前記第１センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、
前記第２センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの変位を取得し、
前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、エンドルミナルデバイスシステム。

【請求項2】

前記エンドルミナルデバイスが、長尺かつ可撓性の軟性部と、該軟性部の先端に接続された可動部とを備え、
前記第１ワイヤが、前記可動部に連結され、
前記第１ワイヤの牽引および弛緩によって前記可動部が動く、請求項１に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項3】

前記少なくとも１つのプロセッサが、前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を前記駆動装置に実行させる、請求項２に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項4】

複数の前記第１ワイヤを備え、
前記可動部が湾曲部であり、前記複数の前記第１ワイヤが前記湾曲部に連結され、
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記弛緩動作の実行の前に、前記複数の第１ワイヤのうち前記湾曲部の湾曲のために牽引されている駆動中の第１ワイヤを認識し、
前記駆動中の前記第１ワイヤと、該駆動中の第１ワイヤと対抗する前記第１ワイヤとを同時に弛緩させることによって前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を前記駆動装置に実行させる、請求項３に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項5】

複数の前記第１ワイヤを備え、
前記可動部が湾曲部であり、前記複数の前記第１ワイヤが前記湾曲部に連結され、
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記弛緩動作の実行の前に、前記複数の第１ワイヤのうち前記湾曲部の湾曲のために牽引されている駆動中の第１ワイヤを認識し、
前記駆動中の第１ワイヤ以外のいずれかの前記第１ワイヤを弛緩させることによって前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を前記駆動装置に実行させる、請求項３に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項6】

前記エンドルミナルデバイスが、長尺かつ可撓性の軟性部と、該軟性部の先端に接続された可動部と、前記軟性部内に該軟性部の長手方向に配置された第２ワイヤとを備え、
前記第１ワイヤが、前記可動部に連結されておらず、
前記第２ワイヤが、前記可動部に連結されている、請求項１に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項7】

前記第１ワイヤが挿入された第１シースと、
前記第２ワイヤが挿入された第２シースと、をさらに備え、
前記第１ワイヤと前記第１シースとの間の摩擦係数が、前記第２ワイヤと前記第２シースと間の摩擦係数よりも大きい、請求項６に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項8】

前記第１ワイヤのばね定数が、前記第２ワイヤのばね定数よりも小さい、請求項６に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項9】

前記制御パラメータが、前記第１ワイヤの先端まで張力が伝達されるための前記第１ワイヤの牽引量および弛緩量である、請求項１に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項10】

前記少なくとも１つのプロセッサが、前記変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの形状を推定する、請求項１に記載のエンドルミナルデバイスシステム。

【請求項11】

エンドルミナルデバイスシステムの制御装置であって、前記エンドルミナルデバイスシステムが、長尺かつ可撓性のエンドルミナルデバイスと、該エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に配置される可撓性の第１ワイヤと、該第１ワイヤの張力を検出する第１センサと、前記第１ワイヤを牽引可能な駆動装置と、前記第１ワイヤの変位を検出する第２センサとを備え、
少なくとも１つのプロセッサを備え、
該少なくとも１つのプロセッサが、
牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を前記駆動装置に実行させ、
前記第１センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、
前記第２センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの変位を取得し、
前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、制御装置。

【請求項12】

前記エンドルミナルデバイスが、可動部を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を前記駆動装置に実行させる、請求項１１に記載の制御装置。

【請求項13】

前記エンドルミナルデバイスシステムが複数の前記第１ワイヤを備え、前記可動部が湾曲部であり、前記複数の第１ワイヤが前記湾曲部に連結され、
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記弛緩動作の実行の前に、前記複数の第１ワイヤのうち前記湾曲部の湾曲のために牽引されている駆動中の第１ワイヤを認識し、
前記弛緩動作において、前記駆動中の前記第１ワイヤと、該駆動中の第１ワイヤと対抗する前記第１ワイヤとを同時に弛緩させる、請求項１２に記載の制御装置。

【請求項14】

エンドルミナルデバイスを制御する制御装置の作動方法であって、前記エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に可撓性の第１ワイヤが配置され、
前記制御装置は、牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を実行し、
前記制御装置は、前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、
前記制御装置は、前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの変位を取得し、
前記制御装置は、前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、制御装置の作動方法。

【請求項15】

前記エンドルミナルデバイスが、可動部を備え、
前記制御装置は、前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を実行する、請求項１４に記載の制御装置の作動方法。

【請求項16】

前記エンドルミナルデバイスが複数の前記第１ワイヤを備え、前記可動部が湾曲部であり、前記複数の第１ワイヤが前記湾曲部に連結され、
前記制御装置は、前記弛緩動作の実行の前に、前記複数の第１ワイヤのうち前記湾曲部の湾曲のために牽引されている駆動中の第１ワイヤを認識し、
前記制御装置は、前記駆動中の前記第１ワイヤと、該駆動中の第１ワイヤと対抗する前記第１ワイヤとを同時に弛緩させることによって前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を実行する、請求項１５に記載の制御装置の作動方法。

【請求項17】

前記エンドルミナルデバイスが、複数の前記第１ワイヤを備え、前記可動部が湾曲部であり、前記複数の前記第１ワイヤが前記湾曲部に連結され、
前記制御装置は、前記弛緩動作の実行の前に、前記複数の第１ワイヤのうち前記湾曲部の湾曲のために牽引されている駆動中の第１ワイヤを認識し、
前記制御装置は、前記駆動中の第１ワイヤ以外のいずれかの前記第１ワイヤを弛緩させることによって前記可動部の動きを伴わない前記弛緩動作を実行する、請求項１５に記載の制御装置の作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御装置の作動方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、口または肛門等から管腔内に挿入され管腔内において観察または処置等を行う、マニピュレータまたは内視鏡のようなエンドルミナルデバイスが知られている（例えば、特許文献１から３参照。）。エンドルミナルデバイスは、長尺の軟性部と、軟性部の先端に接続された可動部と、可動部を駆動するためのワイヤのような動力伝達部材とを有する。このようなエンドルミナルデバイスにおいて、軟性部の形状に応じて動力伝達部材の動力の伝達特性が変化し、それにより可動部の動作特性が変化するという不都合がある。特許文献１から３では、この不都合を解決するための手段が提案されている。

【0003】

具体的には、特許文献１，２において、センサを使用して軟性部の形状が検出され、検出された形状に基づいて可動部が制御される。特許文献１では、エンドルミナルデバイスの外部に配置される磁気センサ（ＵＰＤ）が使用され、特許文献２では、エンドルミナルデバイスの内部に挿入される形状センサが使用される。

【0004】

特許文献３において、軟性部の様々な形状パターンにおいて可動部を複数の動作パターンで事前に動作させ、そのときの動力伝達部材の張力情報と関連付けて制御パラメータが設定される。張力情報は、張力の時間積分値、変化率または予め決められた閾値である。そして、術中のキャリブレーション動作において張力情報が取得され、取得された張力情報に基づく制御パラメータが取得される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１５４８１４号公報

【文献】特許第６７０１２３２号公報

【文献】特許第６２７８７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の場合、ＵＰＤを含む装置の追加が必要であり、システム全体が大掛かりなものになる。また、ＵＰＤは、センシングエリア内においてのみ軟性部の形状を検出することができるので、適用することができる軟性部の長さに制限がある。例えば、センシングエリアからはみ出す長い軟性部の場合、軟性部全体の形状を検出することができず、その結果、可動部を精度良く制御することが難しい。
特許文献２の場合、形状センサを軟性部内に挿入および抜去する操作が必要となり、形状センサのストロークの分だけシステムが大きくなる。また、形状のデータの取得に時間を要する。

【0007】

特許文献３の場合、時間積分値、変化率または予め決められた閾値のような張力情報および制御パラメータに対応する軟性部の形状は、一意ではない。したがって、術中の軟性部の形状が事前に設定された形状パターンとは異なる場合、張力情報に基づいて適切な制御パラメータを得られない可能性がある。特に、体外に配置される軟性部の体外部分が長い場合等、軟性部の形状の自由度が高い場合、上記のような張力情報に基づいて適切な制御パラメータを決定することが難しい。

【0008】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軟性部の形状に応じた適切な制御パラメータを簡易な構成で設定することができるエンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御装置の作動方法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】

【0009】

本発明の一態様は、長尺かつ可撓性のエンドルミナルデバイスと、該エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に配置される可撓性の第１ワイヤと、該第１ワイヤの張力を検出する第１センサと、前記第１ワイヤを牽引可能な駆動装置と、少なくとも１つのプロセッサと、前記第１ワイヤの変位を検出する第２センサとを備え、前記少なくとも１つのプロセッサが、牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を前記駆動装置に実行させ、前記第１センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、前記第２センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの変位を取得し、前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、エンドルミナルデバイスシステムである。

【0010】

本発明の他の態様は、エンドルミナルデバイスシステムの制御装置であって、前記エンドルミナルデバイスシステムが、長尺かつ可撓性のエンドルミナルデバイスと、該エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に配置される可撓性の第１ワイヤと、該第１ワイヤの張力を検出する第１センサと、前記第１ワイヤを牽引可能な駆動装置と、前記第１ワイヤの変位を検出する第２センサとを備え、少なくとも１つのプロセッサを備え、該少なくとも１つのプロセッサが、牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を前記駆動装置に実行させ、前記第１センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、前記第２センサによって検出された前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの変位を取得し、前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、制御装置である。

【0011】

本発明の他の態様は、エンドルミナルデバイスを制御する制御装置の作動方法であって、前記エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に可撓性の第１ワイヤが配置され、前記制御装置は、牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を実行し、前記制御装置は、前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、前記制御装置は、前記弛緩動作の前記第１ワイヤの変位を取得し、前記制御装置は、前記弛緩動作中の前記変位に対する前記張力の変化率に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、制御装置の作動方法である。
また、本発明の参考例は、エンドルミナルデバイスの制御方法であって、該エンドルミナルデバイス内に該エンドルミナルデバイスの長手方向に第１ワイヤが配置され、牽引されている前記第１ワイヤを弛緩させる弛緩動作を実行し、前記弛緩動作中の前記第１ワイヤの張力を取得し、前記弛緩動作中の前記張力に基づいて前記エンドルミナルデバイスの制御パラメータを調整する、制御方法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、軟性部の形状に応じた適切な制御パラメータを簡易な構成で設定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの全体構成を示す外観図である。

【図2】第１実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの概略構成図である。

【図3】第１実施形態に係る制御方法のフローチャートである。

【図4】先端部（上段）、中央部（中段）および基端部（下段）にループが形成されたワイヤの形状を示す図である。

【図5】図４の各形状のワイヤの基端および先端における、弛緩動作中の張力の時間変化を示すグラフである。

【図6A】ワイヤの基端から先端までの張力の分布の例を示す図である。

【図6B】ワイヤの基端から先端までの張力の分布の他の例を示す図である。

【図7】ワイヤの形状の一例を示す図である。

【図8】弛緩動作におけるワイヤの変位と張力との関係を示すグラフである。

【図9】図３の制御方法の変形例のフローチャートである。

【図10】図２のエンドルミナルデバイスシステムの他の変形例の概略構成図である。

【図11】図３の制御方法の他の変形例のフローチャートである。

【図12】軟性部の形状を推定する方法を説明する図である。

【図13】軟性部の形状を推定する手順を示すフローチャートである。

【図14】第２実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの概略構成図である。

【図15】第２実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの他の概略構成図である。

【図16】図１４のエンドルミナルデバイスシステムの他の変形例の概略構成図である。

【図17】計測ワイヤのばね特性の一例を示すグラフである。

【図18】第３実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの概略構成図である。

【図19】他の実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御方法について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム１００の一構成例の外観図を示している。エンドルミナルデバイスシステム１００において、操作装置６に入力された操作に基づいて制御装置５が駆動装置２を制御することによって、エンドルミナルデバイス１の可動部１１が電動駆動される。

【0015】

エンドルミナルデバイス１は、口または肛門等の開口部から体腔内に挿入され体腔内において観察または処置等を行う長尺かつ可撓性のデバイスであり、例えば、内視鏡またはマニピュレータである。図１には、一例として、エンドルミナルデバイス１が内視鏡であるシステム１００が示されている。符号７は、内視鏡１によって取得された内視鏡映像を処理する映像プロセッサを示し、符号８は、内視鏡映像を表示する表示装置を示している。

【0016】

モータ等を内蔵する駆動装置２は、一例として手術台９の脇に載置される。したがって、電動駆動式のエンドルミナルデバイス１の軟性部１３は、体内に挿入される長尺の体内部分１３ａに加えて、体外に配置され体内部分１３ａの基端と駆動装置２とを接続する長尺の体外部分１３ｂを有する。このような可撓性を有する軟性部１３は、様々な湾曲形状を取り得る。特に、体外部分１３ｂの形状は駆動装置２と手術台９の配置によって決まるものであるから、形状の変化の幅が大きい。軟性部１３の形状に応じてエンドルミナルデバイス１内のワイヤ１２の動力伝達特性が変化し、それにより操作装置６に入力された操作に対する可動部１１の応答性も変化し得る。後述するように、エンドルミナルデバイスシステム１００は、軟性部１３の形状に応じて駆動装置２を制御することによって、可動部１１の応答性が一定となるようにエンドルミナルデバイス１を制御する機能を有する。

【0017】

図２は、エンドルミナルデバイスの概略構成を示している。図２に示されるように、エンドルミナルデバイスシステム１００は、可動部１１を有するエンドルミナルデバイス１と、エンドルミナルデバイス１に設けられた１以上の可撓性のワイヤ（第１ワイヤ）１２と、ワイヤ１２を牽引および弛緩させることによって可動部１１を駆動する駆動装置２と、各ワイヤ１２の張力を検出する１以上の張力センサ（第１センサ）３と、各ワイヤ１２の変位を検出する１以上の変位センサ（第２センサ）４と、駆動装置２を制御する制御装置５と、を備える。

【0018】

エンドルミナルデバイス１は、長尺かつ可撓性の軟性部１３を有する。軟性部１３の基端は駆動装置２に接続されている。
可動部１１は、軟性部１３の先端に接続されている。本実施形態において、可動部１１は、軟性部１３の長手方向に交差する方向に湾曲可能である湾曲部である。

【0019】

ワイヤ１２は、駆動装置２から与えられた動力を基端から先端へ伝達し可動部１１を動作させる機能を有し、かつ、軟性部１３の形状情報を取得する機能を有する。以降、駆動装置２から与えられた動力を基端から先端へ伝達し可動部１１を動作させる機能を有するワイヤを駆動ワイヤ、軟性部１３の形状情報を取得する機能を有するワイヤを計測ワイヤと呼ぶ。例えば、湾曲部１１を上、下、左、右にそれぞれ湾曲させるための４本のワイヤ１２が設けられている。本実施形態においては、これらの４本のワイヤ１２がそれぞれ駆動ワイヤとしての機能と、計測ワイヤとしての機能の両方を備えている。

【0020】

ワイヤ１２は、軟性部１３内に軟性部１３の長手方向に沿って配置され、ワイヤ１２の先端は湾曲部１１の先端に固定され、ワイヤ１２の基端は駆動装置２に接続されている。このように軟性部１３の全長にわたって延びる可撓性のワイヤ１２は、軟性部１３の湾曲に伴って、軟性部１３と同一の形状に湾曲する。

【0021】

駆動装置２は、ワイヤ１２の基端部をワイヤ１２の長手方向に後退および前進させることによってワイヤ１２を駆動する１以上のアクチュエータ２ａを有する。アクチュエータ２ａは、ワイヤ１２の基端部を後退させることによってワイヤ１２を牽引し、ワイヤ１２の基端部を前進させることによってワイヤ１２を弛緩させる。駆動装置２は、制御装置５からの制御信号（後述）に従ってアクチュエータ２ａを作動させることによって湾曲部１１を湾曲させる。

【0022】

張力センサ３は、ワイヤ１２の基端部に設けられ、ワイヤ１２の基端部の張力を検出する。
変位センサ４は、ワイヤ１２の長手方向におけるワイヤ１２の基端部の変位を検出する。例えば、変位センサ４は、アクチュエータ２ａに設けられ、ワイヤ１２の変位としてアクチュエータ２ａのモータの回転角度を検出する角度センサである。ワイヤ１２の張力がゼロである状態でのワイヤ１２の基端部の位置が原点であり、変位センサ４によって検出されるワイヤ１２の基端部の変位は、原点に対するワイヤ１２の基端部の位置である。したがって、変位は、ワイヤ１２の牽引によって増加し、ワイヤ１２の弛緩によって減少する。

【0023】

制御装置５は、中央演算処理装置のような少なくとも１つのプロセッサ５ａと、記憶部５ｂとを備える。
プロセッサ５ａは、入力された操作に基づく操作信号を操作装置６から受信し、操作信号に基づいて制御信号を生成し、制御信号を駆動装置２に送信する。これにより、プロセッサ５ａは、駆動装置２を制御し、それによりエンドルミナルデバイス１の湾曲部１１を制御する。

【0024】

記憶部５ｂは、ＲＡＭのようなメモリと、ＲＯＭまたはＨＤＤのような不揮発性の記録媒体とを含む。記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体である。記録媒体には、軟性部１３の形状に応じてエンドルミナルデバイス１を制御する制御方法をプロセッサ５ａに実行させるための制御プログラムが記憶されている。

【0025】

次に、制御装置５が実行するエンドルミナルデバイス１の制御方法について図３を参照して説明する。
図３に示されるように、制御方法は、トリガを受け付けるステップＳ１と、牽引されているワイヤ１２を弛緩させる弛緩動作を実行するステップＳ２と、センサ３，４によって検出された弛緩動作中のワイヤ１２の張力および変位を取得するステップＳ３と、弛緩動作中の張力および変位に基づいてエンドルミナルデバイス１の制御パラメータを調整するステップＳ４と、ワイヤ１２を初期状態に復元するステップＳ５と、を含む。

【0026】

トリガは、例えば入力装置（図示略）を使用して、操作者によって制御装置５に入力される。操作者は、制御パラメータの調整を実行したい任意のタイミングでトリガを制御装置５に入力することができる。例えば、軟性部１３を体腔内に挿入した後、操作者は、湾曲部１１の精緻な動作が要求される処置等の作業の直前に、トリガを入力する。
プロセッサ５ａは、入力されたトリガを受け付けたことに応答して（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２からＳ５を実行する。

【0027】

ステップＳ２の前、ワイヤ１２および湾曲部１１は、所定の初期状態に配置される。初期状態は、例えば、全てのワイヤ１２に所定の初期張力がかかり湾曲部１１が直線状に配置される状態である。
ステップＳ２において、プロセッサ５ａは、ワイヤ１２を牽引する牽引動作を駆動装置２に実行させ、続いて、牽引されているワイヤ１２を弛緩させる弛緩動作を駆動装置２に実行させる。牽引および弛緩されるワイヤ１２は、任意の１本のワイヤ１２である。

【0028】

牽引動作において、プロセッサ５ａは、例えば駆動装置２にワイヤ１２を所定量だけ牽引させ、ワイヤ１２を所定の目標張力がかかった状態にする。所定の目標張力は、体腔の形状に沿う軟性部１３の湾曲を妨げない範囲内であり、したがって、牽引動作後のワイヤ１２は、体腔の形状に沿う軟性部１３の湾曲を許容する程度に弛緩した状態である。

【0029】

弛緩動作中、ワイヤ１２の基端部の変位が時間と共に減少し、ワイヤ１２の基端部の張力は時間と共に低下する（例えば、図５参照。）。弛緩動作中、変化するワイヤ１２の張力および変位が、例えば所定のサンプリング周期で、センサ３，４によって連続的に検出される。

【0030】

ここで、ワイヤ１２の基端部の変位が減少するにつれて、張力の低下する領域がワイヤ１２の基端部から先端側へ広がる。すなわち、弛緩動作中、張力変化（張力の低下）は、ワイヤ１２の基端部から先端部へ順に伝達される。プロセッサ５ａは、少なくとも張力変化がワイヤ１２の先端部に伝達されるまで、駆動装置２に弛緩動作を実行させる。

【0031】

例えば、プロセッサ５ａは、弛緩動作中に現在の張力または変位をセンサ３，４から逐次取得し、現在の張力または変位に基づいてワイヤ１２の全体の弛緩が完了したと判断し、弛緩が完了したときに弛緩動作を終了させてもよい。現在の張力が所定値以下となったとき、または、現在の変位が所定値以下となったときに、弛緩が完了したと判断される。
張力変化がワイヤ１２の先端に到達したとき、張力変化率が変化する変化点が現れることがある。プロセッサ５ａは、張力の変化点が検出されたときに弛緩動作を終了させてもよい。

【0032】

ステップＳ３において、プロセッサ５ａは、センサ３，４によって検出された弛緩動作中の張力および変位を時系列で記憶部５ｂに記憶させる。これにより、プロセッサ５ａは、弛緩動作中の張力および変位の各々のデータを取得する。
図５は、図４に示されるようにループが先端部、中央部および基端部にそれぞれ形成されている軟性部１３の３つの形状のパターン１，２，３において、弛緩動作中のワイヤ１２の先端および基端の張力の時間変化を示している。図５に示されるように、張力変化がワイヤ１２の先端に到達するまでの期間Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩにおける張力の変化は、軟性部１３の形状に応じて異なる。すなわち、弛緩動作中の張力の変化は、軟性部１３の形状情報を含む。

【0033】

次に、ステップＳ４において、プロセッサ５ａは、ステップＳ３において取得された張力および変位のデータを使用して弛緩動作中の変位に対する張力の変化率を算出し、変化率に基づいて制御パラメータを調整する。張力の変化率とは、弛緩動作開始時の最大張力からの各変位での張力の変化率である。

【0034】

制御パラメータは、ワイヤ１２の先端まで張力変化が伝達されるためのワイヤ１２の牽引量および弛緩量である。より具体的には、制御パラメータは、図５に示される期間Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩにおけるワイヤ１２の基端部の変位量である。言い換えると、制御パラメータは、図６Ａに示されるように、ワイヤ１２の先端まで張力変化が伝達されるために必要な基端部の張力変化ΔＴに相当するワイヤ１２の基端部の変位量である。

【0035】

図７および図８は、ワイヤ１２の形状と、弛緩動作中のワイヤ１２の変位および張力の関係とを説明している。ワイヤ１２の基端部の張力変化は、ワイヤ１２の基端部から先端部に向かって順番に伝達されることから、ワイヤ１２の基端部の各変位Δｘｉ（ｉ＝１，２，…）における張力の変化は、ワイヤ１２の対応する部分Ｐｉの形状情報を含む。

【0036】

例えば、ワイヤ１２の基端部の変位がΔｘ１だけ減少したとき、張力変化はワイヤ１２の部分Ｐ１まで伝達される。したがって、変位Δｘ１における張力変化は、部分Ｐ１の形状情報を含む。ワイヤ１２の基端部の変位がさらにΔｘ２だけ減少したとき、張力変化はワイヤ１２の部分Ｐ２まで伝達される。したがって、変位Δｘ２における張力変化は、部分Ｐ１および部分Ｐ２の形状情報を含む。
したがって、ワイヤ１２の基端側から順に、変位ｘｉに対する張力の変化率Ｔｉ／Ｔｐから部分Ｐｉ形状を推定することができ、このような変化率Ｔｉ／Ｔｐに基づいて軟性部１３の全体の形状に応じた制御パラメータを決定することができる。

【0037】

なお、弛緩動作中の張力の変化から軟性部１３の形状を正確に推定するためには、図６Ａに示されるように、軟性部１３に沿って配置されたワイヤ１２の張力が基端から先端まで単調減少または単調増加することが好ましい。したがって、プロセッサ５ａは、弛緩動作中、張力変化が先端に伝達されるまで、ワイヤ１２の基端部を前進させ続けることによって基端部の張力を漸次低下させ続ける。
例えば張力変化が先端に到達する前にワイヤ１２の弛緩を終了して再度牽引した場合、図６Ｂに示されるように、ワイヤ１２の張力が基端から先端まで単調減少しなくなる。この場合、最大変位が更新される際の変位と張力の関係を抽出する。

【0038】

弛緩動作の終了後、ステップＳ５において、プロセッサ５ａは、ワイヤ１２の張力を初期張力に戻すイニシャライズ動作を駆動装置２に実行させる。これにより、ワイヤ１２および湾曲部１１は、初期状態に復帰する。
ステップＳ５の後、プロセッサ５ａは、操作装置６からの操作信号とステップＳ４において調整された制御パラメータとに基づいて制御信号を生成し、制御信号を駆動装置２に送信する。これにより、軟性部１３の形状に関わらず、湾曲部１１を良好な応答性で制御することができる。

【0039】

このように、本実施形態によれば、弛緩動作中のワイヤ１２の張力の変化は、軟性部１３の湾曲形状に応じて異なり、ワイヤ１２の張力の変化に対応する軟性部１３の形状は、一意である。したがって、ワイヤ１２の張力の変化に基づいて、軟性部１３の形状に応じた適切な制御パラメータを設定することができる。
また、ワイヤ１２およびセンサ３，４を使用した簡易な構成によって、必要なデータの取得と制御パラメータの設定とを行うことができる。

【0040】

また、ワイヤ１２が駆動ワイヤとしての機能と、計測ワイヤとしての機能とを有する。このことによって、形状情報の取得のための別途の計測ワイヤを搭載する必要や、計測のための新たな部品を軟性部１３に追加する必要がない。したがって、軟性部１３を細径化することができる。
また、張力および変位のデータの取得は、軟性部１３が体腔内に挿入され湾曲した湾曲部１１が直線状に戻る動作において行われてもよい。この場合、データを取得するための操作は不要であり、制御パラメータの調整に必要なデータを、操作者の手間を増やすことなく取得することができる。

【0041】

また、湾曲部１１の精緻な動作が要求される作業の直前にデータの取得および制御パラメータの調整を行うことによって、軟性部１３のその時点での形状に応じた最適な制御パラメータを確実に設定することができ、操作装置６に入力された操作に従って湾曲部１１を正確に動かすことができる。

【0042】

本実施形態において、プロセッサ５ａは、牽引および弛緩させるワイヤ１２を選択することによって、湾曲部１１の動きを伴わない牽引動作および弛緩動作を駆動装置２に実行させてもよい。
具体的には、図９に示されるように、プロセッサ５ａは、ステップＳ２の牽引動作および弛緩動作の実行の前に、複数のワイヤ１２のうち、湾曲部１１の湾曲のために牽引されている駆動中のワイヤ１２を操作装置６からの操作信号に基づいて認識する（ステップＳ６）。駆動中のワイヤ１２の認識は、例えば、制御装置５から駆動装置２に送信される制御信号または張力センサ３によって検出された張力に基づいて行ってもよい。

【0043】

図９の制御方法の第１の例のステップＳ２において、プロセッサ５ａは、駆動中のワイヤ１２と、該駆動中のワイヤ１２と対抗するもう１本のワイヤ１２とを選択する。対抗するワイヤ１２とは、駆動中のワイヤ１２による湾曲部１１の湾曲方向とは逆方向に湾曲部１１を湾曲させるためのワイヤ１２である。例えば、駆動中のワイヤ１２が上向きの湾曲用ワイヤである場合、対抗するワイヤ１２は下向きの湾曲用ワイヤである。

【0044】

次に、プロセッサ５ａは、駆動装置２を制御し、牽引動作および弛緩動作において、選択された２本のワイヤ１２を同時に牽引および弛緩させる。このときの弛緩動作は、駆動中のワイヤ１２の張力が牽引動作前の張力に戻るまで実行される。プロセッサ５ａは、弛緩動作中の２本のワイヤ１２のうち少なくとも一方の張力および変位のデータを取得し、取得されたデータに基づいて制御パラメータを調整する。
この構成によれば、牽引動作中および弛緩動作中、湾曲部１１に加わるモーメントが釣り合うので、湾曲部１１の湾曲方向および湾曲角度が一定に維持される。したがって、湾曲部１１の動作を生じさせることなく、張力および変位のデータを取得することができる。

【0045】

図９の制御方法の第２の例において、プロセッサ５ａは、駆動中のワイヤ１２以外のいずれか１本のワイヤ１２を選択する、すなわち、駆動中でないワイヤ１２の中から１本を選択する。例えば、駆動中のワイヤ１２とこれに対抗するワイヤ１２とを除いた他のワイヤ１２の中から１本が選択される。具体的には、駆動中のワイヤ１２が上向きまたは下向きの湾曲用である場合、左向きまたは右向きの湾曲用のワイヤ１２が選択される。駆動中のワイヤ１２が左向きまたは右向きの湾曲用である場合、上向きまたは下向きの湾曲用のワイヤ１２が選択される。
次に、プロセッサ５ａは、駆動装置２を制御し、牽引動作および弛緩動作において、選択された１本のワイヤ１２を牽引および弛緩させる。
この構成によっても、牽引動作中および弛緩動作中に湾曲部１１の動作を生じさせることなく、張力および変位のデータを取得することができる。

【0046】

本実施形態において、可動部１１が湾曲部であることとしたが、可動部１１はこれに限定されるものではなく、他の形態であってもよい。例えば、可動部１１は、関節であってもよく、把持等の機能を有するエンドエフェクタであってもよい。
図１０は、可動部１１としてエンドエフェクタを備えるエンドルミナルデバイス１を示している。この例において、エンドエフェクタ１１は、相互に開閉する一対のジョーを有し、ワイヤ１２の駆動によって一対のジョーが開閉する。

【0047】

本実施形態において、プロセッサ５ａが、操作者によって入力されるトリガに応答して制御方法を実行することとしたが、これに代えて、自動的に制御方法を実行してもよい。
例えば、プロセッサ５ａは、所定の時間間隔でステップＳ２からＳ５を繰り返し実行してもよい。この場合、操作者によるトリガの入力を必要とすることなく、データの取得および制御パラメータの調整が繰り返し自動的に実行される。
例えば、軟性部１３を体腔内に挿入する過程において、軟性部１３の形状は変化し続ける。このような場面において、軟性部１３の形状の変化に応じて制御パラメータが逐次更新されることによって、可動部１１の良好な応答性を維持することができる。

【0048】

本実施形態において、図１１に示されるように、プロセッサ５ａは、張力および変位のデータに基づいて軟性部１３の形状を推定してもよい（ステップＳ７）。この場合、ステップＳ４において、プロセッサ５ａは、上述したように張力の変化率に基づいて制御パラメータを調整してもよく、または、軟性部１３の形状に基づいて制御パラメータを調整してもよい。
図１２は、ワイヤ１２の張力および変位から軟性部１３の形状を推定する方法を説明するものであり、ワイヤ１２の基端から先端までの張力の分布を示している。この方法によって、軟性部１３の主軸に沿う曲げ半径、湾曲角度および長さといった形状情報を算出することができる。

【0049】

図１２に示されるように、ワイヤ１２は、基端から先端まで順にｎ個の要素ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）から構成されると考える。要素１は、ワイヤ１２の基端を含み、要素ｎは、ワイヤ１２の先端を含む。
ｔ＝ｔ０の初期状態において、ワイヤ１２の張力は、ワイヤ１２に作用する摩擦の影響によって、基端から先端に向かって指数関数的に減少する。前述したように、ワイヤ１２の基端部の変位（前進）によってワイヤ１２が弛緩する過程において、張力変化（張力の低下）は、基端から先端に向かって順に伝達される。

【0050】

ｔ＝ｔｉ－１において、基端の張力が初期の最大張力Ｔｐから張力Ｔｒ＿(ｉ－１）まで低下し、張力変化が要素ｉ－１まで伝達される。すなわち、動作領域［１：ｉ－１］において、張力が低下し、動作領域［１：ｉ－１］の範囲の要素１，２，…，ｉ－１の伸びが変化（減少）する。
同様に、ｔ＝ｔｉにおいて、基端の張力が最大張力Ｔｐから張力Ｔｒ＿ｉまで低下し、張力変化が要素ｉまで伝達される。

【0051】

図１３は、ワイヤ１２の形状（すなわち軟性部１３の形状）の計算の手順を示している。図１３に示されるように、ｉをインクリメントしながら（ステップＳ１１，Ｓ１７）ステップＳ１２からＳ１６を繰り返すことによって、基端側から順に、要素ｉの湾曲角度θｉ、長さＬｉおよび湾曲半径Ｒｉを計算する。算出された湾曲角度θｉ、長さＬｉおよび湾曲半径Ｒｉは、記憶部５ｂに蓄積され、次の要素ｉ＋１の湾曲角度θｉ＋１、長さＬｉ＋１および湾曲半径Ｒｉ＋１の計算に使用される。長さＬｉの和がワイヤ１２の全長に達するまでステップＳ１２からＳ１６は繰り返され、それにより全ての要素ｉの形状θｉ，Ｌｉ，Ｒｉが得られる。

【0052】

ステップＳ１２において、ワイヤ１２の基端部の変位がｄｘｉだけ減少することによって基端の張力がＴｒ＿（ｉ－１）からＴｒ＿ｉまで低下し、ワイヤ１２が要素ｉまで弛緩する、すなわち動作領域が要素ｉへ進展する。

【0053】

次に、ステップＳ１３において、要素ｉの張力Ｔｉを計算する。
基端の最大張力Ｔｐは、オイラーのベルトの式により、各要素ｉの張力Ｔｉを用いて次式（１）で表される。μは、摩擦係数であり、θｉは、要素ｉの湾曲角度である。

【数1】

要素ｉの張力Ｔｉは、張力センサ３によって検出されたワイヤ１２の基端部の張力Ｔｒ＿ｉを用いて、下式（２）から計算することができる。張力の変化率は、初期の最大張力Ｔｐに対する、各変位ｘｉのときに張力センサ３が取得した張力Ｔｒ＿ｉの比として計算される。

【数2】

【0054】

次に、ステップＳ１４において、要素ｉの湾曲角度θｉを計算する。湾曲角度θｉは、次式（３）から求められる。

【数3】

【0055】

次に、ステップＳ１５において、動作領域［１，ｉ－１］の範囲の各要素ｋの伸びの変化量ｄｌｋを計算する。要素ｋの伸びの変化量ｄｌｋは、下式（４）の通り、要素ｋの牽引時と弛緩時との間の張力の差ｄＴｋを用いてフックの法則から計算できる。ＥＡは、ワイヤ１２の剛性である。
ｄｌｋ ＝ Ｌｋ／ＥＡ × ｄＴｋ （４）
ステップＳ１５より、要素１から要素ｉ－１までの伸びの変化量ｄｌ１，ｄｌ２，…，ｄｌ（ｉ－１）の総和が得られる。

【0056】

次に、ステップＳ１６において、要素ｉの長さＬｉおよび湾曲半径Ｒｉを計算する。
ワイヤ１２の駆動変位ｄｘｉは、張力が伝達された動作範囲［１：ｉ］の伸びの変化量ｄｌ１，ｄｌ２，…，ｄｌｉの総和である。したがって、下式（５）の通り、要素ｉの変化量ｄｌｉは、変位ｄｘｉと、要素１から要素ｉ－１までの伸びの変化量ｄｌ１，ｄｌ２，…，ｄｌｉ－１の総和と、の差分として算出される。

【数4】

【0057】

以上から、要素ｉの長さＬｉおよび湾曲半径（曲率半径）Ｒｉは、次式（６）および（７）によってそれぞれ得られる。

【数5】

【0058】

軟性部１３の形状の推定において、張力の複数のデータに重み付けしてもよい。複数のデータは、１本のワイヤ１２に対して牽引動作および弛緩動作を複数回実行することによって取得されるか、または、複数本のワイヤ１２に対して牽引動作および弛緩動作を実行することによって取得される。

【0059】

複数のデータの内、信頼性の高いデータに対してより大きな重みが付される。信頼性の高いデータは、例えば、ばね定数の線形性の高いワイヤ１２を用いて取得されたデータ、張力が大きいデータ、または、弛緩動作におけるワイヤ１２の駆動速度が遅いデータである。張力が大きい程、弛緩動作における張力の変化量が大きくなるので、データの信頼性が高くなる。また、駆動速度が遅い程、データの密度が大きくなるので、データの信頼性が高くなる。

【0060】

このように、信頼性に基づき重み付けされた複数のデータを使用して軟性部１３の形状を推定することによって、軟性部１３の形状の推定誤差を抑制し、軟性部１３の形状をより高精度に推定することができる。

【0061】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御方法について図面を参照して説明する。
図１４に示されるように、本実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム２００は、駆動ワイヤ１７とは別の計測ワイヤ１４が設けられている点において、第１実施形態と相違する。本実施形態において、第１実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0062】

エンドルミナルデバイスシステム２００は、可動部１１および１以上の駆動ワイヤ（第２ワイヤ）１７を有するエンドルミナルデバイス１０と、エンドルミナルデバイス１０に設けられた計測ワイヤ（第１ワイヤ）１４と、駆動装置２と、ワイヤ１４，１７の張力を検出する張力センサ（第１センサ）３と、計測ワイヤ１４の変位を検出する変位センサ（第２センサ）４と、制御装置５と、を備える。
図１４において、可動部１１は湾曲部である。図１６に示されるように、可動部１１は、エンドエフェクタであってもよく、または、関節であってもよい。

【0063】

可撓性の駆動ワイヤ１７は、第１実施形態のワイヤ１２と同一の構成であるが、機能が異なる。すなわち、本実施形態の駆動ワイヤ１７は、軟性部１３内に軟性部１３の長手方向に沿って配置され、駆動ワイヤ１７の先端は湾曲部１１の先端に固定され、駆動ワイヤ１７の基端は駆動装置２に接続されている。このように軟性部１３の全長にわたって延びる可撓性の駆動ワイヤ１７は、軟性部１３の湾曲に伴って、軟性部１３と同一の形状に湾曲する。

【0064】

第１実施形態のワイヤ１２とは異なり、本実施形態の駆動ワイヤ１７は、駆動装置２から与えられた動力を基端から先端へ伝達し可動部１１を動作させる機能を有し、軟性部１３の形状情報を取得する機能を有しない。例えば、湾曲部１１を上、下、左、右にそれぞれ湾曲させるための４本のワイヤ１７が設けられている。本実施形態においては、これらの４本のワイヤ１７がそれぞれ駆動ワイヤとしての機能を実行可能に構成されているが、計測ワイヤとしての機能は実行しない。

【0065】

可撓性の計測ワイヤ１４は、軟性部１３内に軟性部１３の長手方向に配置され、計測ワイヤ１４の先端は、可動部１１には連結されず、軟性部１３の先端に固定され、計測ワイヤ１４の基端は駆動装置２に接続されている。計測ワイヤ１４は、軟性部１３の形状情報を取得する機能を有するが、駆動装置２から与えられた動力を基端から先端へ伝達し可動部１１を動作させる機能を有しない。

【0066】

駆動装置２は、各ワイヤ１４，１７の基端部を各ワイヤ１４，１７の長手方向に後退および前進させるアクチュエータ２ａを有する。
張力センサ３は、各ワイヤ１４，１７の基端部に設けられ、各ワイヤ１４，１７の基端部の張力を検出する。
変位センサ４は、計測ワイヤ１４の長手方向における計測ワイヤ１４の基端部の変位を検出する。

【0067】

計測ワイヤ１４の経路の摩擦係数は、駆動ワイヤ１７の経路の摩擦係数よりも大きい。
例えば、図１５に示されるように、エンドルミナルデバイスシステム２００は、計測ワイヤ１４が挿入された管状の第１シース１５と、駆動ワイヤ１７が挿入された管状の第２シース１６とを備える。各ワイヤ１４，１７は、シース１５，１６内において長手方向に移動可能である。計測ワイヤ１４と第１シース１５と間の摩擦係数は、駆動ワイヤ１７と第２シース１６と間の摩擦係数よりも大きい。

【0068】

ワイヤ１４，１７の経路の摩擦係数を異ならせる他の手段として、潤滑剤、撚線／単線または表面処理が採用されてもよい。
すなわち、計測ワイヤ１４の経路の摩擦係数が駆動ワイヤ１７の経路の摩擦係数よりも大きくなるように、ワイヤ１４，１７に塗布される潤滑剤の種類が選択されてもよい。または、駆動ワイヤ１７として単線が使用され、計測ワイヤ１４として撚線が使用されてもよい。または、摩擦係数を高める表面処理、例えば凹凸構造を形成する粗面処理が、計測ワイヤ１４の外面に施されていてもよい。

【0069】

本実施形態の制御方法において、プロセッサ５ａは、牽引動作および弛緩動作において計測ワイヤ１４を牽引および弛緩させ（ステップＳ２）、弛緩動作中の計測ワイヤ１４の張力および変位のデータを取得し（ステップＳ３）、データに基づいて駆動ワイヤ１７用の制御パラメータを調整する（ステップＳ４）。

【0070】

このように、本実施形態によれば、駆動ワイヤ１７とは別の計測ワイヤ１４が使用され、計測ワイヤ１４に作用する摩擦が、駆動ワイヤ１７に作用する摩擦よりも大きい。駆動ワイヤ１７に作用する摩擦が小さい程、駆動ワイヤ１７の基端から先端への動力の伝達効率が高くなる。一方、計測ワイヤ１４に作用する摩擦が大きい程、弛緩動作中の計測ワイヤ１４の基端部の張力の変化が大きくなる。したがって、可動部１１の応答性を高めることができるとともに、軟性部１３の形状に対する張力の感度を高め、軟性部１３の形状の推定精度および制御パラメータの調整精度を向上することができる。

【0071】

本実施形態において、計測ワイヤ１４の経路の摩擦係数が駆動ワイヤ１７の経路の摩擦係数よりも大きいこととしたが、これに代えて、またはこれに加えて、計測ワイヤ１４のばね定数が、駆動ワイヤ１７のばね定数よりも小さくてもよい。
駆動ワイヤ１７のばね定数が大きい程、駆動ワイヤ１７の基端から先端への動力の伝達が速くなる。一方、計測ワイヤ１４のばね定数が小さい程、張力の変化に対する変位の変化量が大きくなり、牽引動作および弛緩動作において必要とされる計測ワイヤ１４の変位量が大きくなる。

【0072】

したがって、計測ワイヤ１４のばね定数を駆動ワイヤ１７のばね定数よりも小さくすることによって、可動部１１の応答性を高めることができるとともに、軟性部１３の形状に対する変位の感度を高め、軟性部１３の形状の推定精度および制御パラメータの調整精度を向上することができる。

【0073】

本実施形態において、計測ワイヤ１４のばね特性の線形領域において、計測ワイヤ１４を牽引および弛緩させてもよい。
図１７は、計測ワイヤ１４のばね特性の一例を示し、横軸は計測ワイヤ１４の変位を表し、縦軸は計測ワイヤ１４の張力を表している。撚線からなる計測ワイヤ１４の場合、ばね特性は、張力が線形に変化する領域（破線の楕円によって囲まれた領域）と、張力が非線形に変化する領域と、を含むことがある。

【0074】

本変形例によれば、計測ワイヤ１４の線形領域を使用することによって、軟性部１３の形状の算出および制御パラメータの調整のための演算を簡単化することができる。また、軟性部１３の形状の算出および制御パラメータの調整をより正確に行うことができる。
単線からなる計測ワイヤ１４の場合、計測ワイヤ１４は、変位の略全域において張力が線形に変化するばね特性を有する。したがって、計測ワイヤ１４として単線を使用する場合には、任意の線形領域において計測ワイヤ１４を牽引および弛緩させてもよい。

【0075】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御方法について図面を参照して説明する。
図１８に示されるように、本実施形態に係るエンドルミナルデバイスシステム３００は、エンドルミナルデバイス２０が複数の可動部１１Ａ，１１Ｂを有する点において、第１および第２実施形態と相違する。本実施形態において、第１および第２実施形態と相違する構成について説明し、第１および第２実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0076】

エンドルミナルデバイスシステム３００は、２つの可動部１１Ａ，１１Ｂおよび２以上のワイヤ（第１ワイヤ）１２Ａ，１２Ｂを有するエンドルミナルデバイス２０と、ワイヤ１２Ａ，１２Ｂを牽引および弛緩させることによって可動部１１Ａ，１１Ｂを駆動する駆動装置２と、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの張力を検出する張力センサ（第１センサ）３と、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの変位を検出する変位センサ（第２センサ）４と、制御装置５と、を備える。

【0077】

可動部１１Ａ，１１Ｂは、例えば、湾曲部、関節およびエンドエフェクタのいずれかである。図１８の例において、可動部１１Ａはエンドエフェクタであり、可動部１１Ｂは、エンドエフェクタ１１Ａと軟性部１３の先端との間に配置された関節である。

【0078】

ワイヤ１２Ａ，１２Ｂは、第１実施形態のワイヤ１２と同様に、対応する可動部１１Ａ，１１Ｂを動作させるための駆動ワイヤであり、かつ、計測ワイヤでもある。各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの先端は対応する可動部１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ固定され、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの基端は駆動装置２に接続されている。

【0079】

駆動装置２は、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの基端部をワイヤ１２Ａ，１２Ｂの長手方向に後退および前進させる２以上のアクチュエータ２ａを有する。
張力センサ３は、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの基端部に設けられ、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの基端部の張力を検出する。
変位センサ４は、各ワイヤ１２Ａ，１２Ｂの長手方向におけるワイヤ１２Ａ，１２Ｂの基端部の変位を検出する。

【0080】

本実施形態において、プロセッサ５ａは、可動部１１Ａ，１１Ｂのいずれか１つを動作させるときに、制御方法を実行し可動部１１Ａ，１１Ｂの制御パラメータを調整する。例えば、プロセッサ５ａは、可動部１１Ｂの動作に伴うワイヤ１２Ｂの弛緩動作中にワイヤ１２Ｂの張力および変位のデータを取得し、取得されたデータに基づいて、可動部１１Ａ，１１Ｂの両方の制御パラメータを調整する。
このように、本実施形態によれば、可動部１１Ａ，１１Ｂのいずれかが処置等の作業に必要な動作をしたときに、他の可動部１１Ａ，１１Ｂ用の制御パラメータも調整することができる。

【0081】

本実施形態において、プロセッサ５ａは、第１実施形態と同様に、トリガに応答して制御方法を実行してもよく、または、所定の時間間隔で繰り返し制御方法を実行してもよい。この場合、プロセッサ５ａは、所定の複数のワイヤ１２Ａ，１２Ｂの中から任意の１本のワイヤを選択し、選択されたワイヤを牽引動作および弛緩動作において牽引および弛緩させてもよい。

【0082】

本実施形態において、プロセッサ５ａは、張力の複数のデータに基づいて、軟性部１３の形状の算出および制御パラメータの調整を行ってもよい。複数のデータは、１つの計測ワイヤ１２について牽引動作および弛緩動作を複数回実行することによって、または、複数の計測ワイヤ１２について牽引動作および弛緩動作を実行することによって、取得される。この構成によれば、軟性部１３の形状の算出よび制御パラメータの調整の精度を向上することができる。
上述した第１および第２実施形態においても、プロセッサ５ａは、張力の複数のデータに基づいて、軟性部１３の形状の算出および制御パラメータの調整を行ってもよい。

【0083】

上述した第１から第３の実施形態において、エンドルミナルデバイス１，１０，２０が可動部１１，１１Ａ，１１Ｂを有することとしたが、図１９に示されるように、エンドルミナルデバイス３０は、可動部を有していなくてもよい。計測ワイヤ１４の先端は、軟性部１３の先端に固定される。この場合、プロセッサ５ａは、計測ワイヤ１４の張力および変位のデータを取得した後、軟性部１３の形状の算出を行い、制御パラメータの調整を省略してもよい。

【符号の説明】

【0084】

１，１０，２０ エンドルミナルデバイス
２ 駆動装置
３ 張力センサ（第１センサ）
４ 変位センサ（第２センサ）
５ 制御装置
５ａ プロセッサ
１１ 湾曲部、可動部
１１Ａ，１１Ｂ 可動部
１２ ワイヤ（第１ワイヤ）
１２Ａ，１２Ｂ （第１ワイヤ）
１３ 軟性部
１４ 計測ワイヤ（第１ワイヤ）
１５ 第１シース
１６ 第２シース
１７ 駆動ワイヤ（第２ワイヤ）
１００，２００，３００ エンドルミナルデバイスシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】