DE112015006093T5

DE112015006093T5 - Schätzvorrichtung für zukünftige form, einführ-/entfernungssystem, einführ-/entfernungsunterstützungssystem, schätzverfahren für zukünftige form und schätzprogramm für zukünftige form

Info

Publication number: DE112015006093T5
Application number: DE112015006093.6T
Authority: DE
Inventors: Jun Hane; Takeshi Ito; Hiromasa Fujita; Ryo TOJO
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN107249421A; JP6535689B2; JPWO2016121106A1; CN107249421B; WO2016121106A1; US20170303769A1; US10765299B2

Abstract

Eine Schätzvorrichtung für eine zukünftige Form enthält einen Einführabschnitt (7), einen Formsensor (8) und einen Schätzabschnitt (33) für die zukünftige Form des Einführabschnitts. Der Einführabschnitt (7) hat Flexibilität und ist ein Beobachtungszielobjekt einführbar. Der Formsensor (8) erkennt einen Biegezustand des Einführabschnitts und gibt ein Erkennungssignal aus. Der Schätzabschnitt (33) für die zukünftige Form des Einführabschnitts schätzt eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information von dem Erkennungssignal, das vom Formsensor ausgegeben wird und gibt die zukünftige Form als zukünftige geschätzte Forminformation aus.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schätzvorrichtung für eine zukünftige Form, ein Einführ-/Entfernungssystem, ein Einführ-/Entfernungsunterstützungssystem, ein Schätzverfahren für eine zukünftige Form und ein Schätzprogramm für eine zukünftige Form zum Schätzen der zukünftigen Form eines Einführabschnitts, der in einen Untersuchungszielgegenstand einzuführen ist.
Stand der Technik
Es gibt eine Vorrichtung zur Durchführung einer Operation im Inneren eines Untersuchungszielobjekts, in dem ein Einführabschnitt durch eine dünne Röhrenöffnung in das Untersuchungszielobjekt eingeführt wird. Beispielsweise wird ein Endoskop verwendet, um eine innere Oberfläche eines Untersuchungszielobjekts zur Untersuchung, indem ein Einführabschnitt in das Untersuchungszielobjekt eingeführt wird. Eine Vorrichtung wie ein Endoskop macht es unmöglich, zum Beispiel die Form eines Einführabschnitts in einer Röhrenöffnung direkt von außerhalb her zu untersuchen.
Genauer gesagt, bei einem Endoskop kann der Zustand des Einführabschnitts, beispielsweise dessen Lage und Form, in dem Untersuchungszielobjekt von außerhalb des Untersuchungszielobjekts her nicht erkannt werden. Somit muss eine Bedienungsperson eine Untersuchung durchführen, wobei sie sich vorzustellen hat, wo in der Röhrenöffnung der Einführabschnitt liegt und was zum momentanem Zeitpunkt untersucht wird, in dem auf dem Zustand des Einführabschnitts geachtet wird, der in die Röhrenöffnung eingesetzt ist. Kurz gesagt, eine Bedienungsperson muss den Einführabschnitt intuitiv handhaben, wobei sie sich den Zustand des Einführabschnitts im Inneren des Untersuchungszielobjekts vorzustellen hat.
Man erkennt aus dem obigen, dass wenn die Form einer Röhrenöffnung komplex ist oder wenn ein Untersuchungszielobjekt weich und verformbar ist, beispielsweise ein lebender Körper ist, dann das Einführen in das Untersuchungszielobjekt selbst schwierig sein kann. Wenn eine Röhrenöffnung sich hinsichtlich Lage oder Form von demjenigen unterscheidet, was sich eine Bedienungsperson vorstellt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass im schlimmsten Fall eine Auswirkung auf das Untersuchungszielobjekt erfolgt. Somit muss die Bedienungsperson ihre oder seine Handhabungsfähigkeiten verbessern, beispielsweise mit langen Trainingsstunden für eine Operation, um die Intuition und Erfahrung für die tatsächliche Operation zu bekommen. Mit anderen Worten, wenn eine Bedienungsperson nicht ein hochtrainierter Techniker oder Experte ist, kann er oder sie den Einführabschnitt nicht in das Untersuchungszielobjekt einführen oder eine Operation am Untersuchungszielobjekt durchführen.
Anhand der obigen Umstände wurde eine Technik angedacht, um einer Bedienungsperson den Zustand eines Einführabschnitts in einer Röhrenöffnung mitzuteilen. Beispielsweise beschreibt Patentliteratur 1 eine Endoskopeinführformsonde zum Erkennen der Formgebung eines Einführabschnitts eines Endoskops und zu deren Anzeige. Die Endoskopeinführformerkennungssonde wird in einen Pinzettenkanal einer Endoskopvorrichtung eingesetzt, um die Form des Einführabschnitts des Endoskops zu erkennen. Die Endoskopeinführformerkennungssonde bestrahlt einen Spiegel mit Licht von einer Lichtversorgungfaser und überträgt das vom Spiegel reflektierte Licht über eine Mehrzahl von optischen Fasern zur Krümmungserkennung. Jede der optischen Fasern zur Krümmungserkennung ist mit einem optischen Verlustabschnitt versehen, dessen optischer Verlust sich entsprechend einer zugehörigen Krümmung ändert. Folglich erreicht das von der optischen Faser zur Krümmungserkennung gelenkte Licht ein Modul über den optischen Verlustabschnitt. Es ist somit möglich, die Krümmung der optischen Faser zur Krümmungserkennung an einer Position festzustellen wo der optische Verlustabschnitt vorhanden ist, in dem eine Änderung der Intensität des zum Modul geführten Lichts erkannt wird.
Patentliteratur 1 beschreibt auch die Verwendung einer Mehrzahl von Krümmungserkennungsfasern, deren optische Verlustabschnitte an unterschiedlichen Positionen liegen, um die Krümmungen der Krümmungserkennungsfasern an den unterschiedlichen Positionen der optischen Verlustabschnitte entsprechend zu erkennen. Es ist damit möglich, die Form eines Endoskopeinführabschnitts entsprechend dem Biegewinkel an einem Punkt zu erkennen, wo jeder optische Verlustabschnitt angeordnet ist, sowie anhand der Distanz zwischen benachbarten Punkten.
Druckschriftenliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichung Nr. 2007-044412

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn bei Patentliteratur 1 die Einführformerkennungssonde eine Form erkennt, das heißt in der Vergangenheit, ist es möglich, die Form eines Endoskopeinführabschnitts zu erkennen, jedoch danach ist es unmöglich, abzuschätzen, welche Form der Endoskopeinführabschnitt annehmen wird. Genauer gesagt, es ist möglich, die „Form eines Endoskopeinführabschnitts in der Vergangenheit“ während des Einführens des Endoskopeinführabschnitts in ein Beobachtungszielobjekt mit komplexer Form zu erkennen, jedoch danach ist es unmöglich, Informationen zu erlangen, wie der Endoskopeinführabschnitt geformt ist, oder „welche Form der Endoskopeinführabschnitt annehmen wird“, wenn der Einführabschnitt fortlaufend gehandhabt wird.
Wenn das Untersuchungszielobjekt ein lebender Körper ist, ist es möglich, zu erkennen, „welche Form ein Endsokopeinführabschnitt in dem lebenden Körper in der Vergangenheit hatte“ jedoch danach ist es unmöglich, Informationen zu erlangen, wie der Endoskopeinführabschnitt geformt ist oder „welche Form der Endoskopeinführabschnitt annehmen wird“, wenn der Einführabschnitt fortlaufend betätigt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schätzvorrichtung für eine zukünftige Form, ein Einführ-/Entfernungssystem, ein Einführ-/Entfernungsunterstützungssystem, ein Schätzverfahren für eine zukünftige Form und ein Schätzprogramm für eine zukünftige Form zu schaffen, zum Schätzen der zukünftigen Form eines Einführabschnitts zu einem Zeitpunkt später als dem Zeitpunkt der Formerkennung unter Verwendung eines Formsensors und um die zukünftige Form als geschätzte zukünftige Forminformation auszugeben.
Lösung der Aufgabe
Eine Schätzvorrichtung für eine zukünftige Form gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Beobachtungszielobjekt einführbar ist, einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und ein Erkennungssignal ausgibt, und einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der eine zukünftige Form des Einführabschnitts schätzt, nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, basierend auf Informationen, die von dem Erkennungssignal erlangt werden, das vom Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form ausgibt.
Ein Einführ-/Entfernungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Untersuchungszielobjekt einführbar ist, einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und ein Erkennungssignal an einen Steuerabschnitt ausgibt, der eine Biegemanipulation des Einführabschnitts durchführt und einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der die zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information schätzt, die von dem Erkennungssignal erlangt wird, das vom Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form ausgibt.
Eine Einführ-/Entfernungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Untersuchungszielobjekt einführbar ist, einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und der ein Erkennungssignal an einen Steuerabschnitt ausgibt, der eine Biegemanipulation des Einführabschnitts durchführt, einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information schätzt, die von dem Erkennungssignal erlangt wird, welches vom Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form ausgibt, sowie einen Betätigungsunterstützungsabschnitt, der die Schätzinformation der zukünftigen Form, die von dem Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts ausgegeben wird, mitteilt, um das Einführen/Entfernen des Einführabschnitts in/aus dem Untersuchungszielobjekt zu unterstützen.
Ein Schätzverfahren für die zukünftige Form gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Erkennen eines Biegezustands eines flexiblen Einführabschnitts zur Einführung in ein Untersuchungszielobjekt mittels eines Formsensors und die Ausgabe eines Erkennungssignals und das Schätzen einer zukünftigen Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information die aus dem Erkennungssignal ermittelt wird, welches vom Formsensor ausgegeben wird, sowie die Ausgabe der zukünftigen Form als Schätzinformation der zukünftigen Form.
Ein Schätzverfahren für die zukünftige Form gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst einen Computer, eine Eingabefunktion der Eingabe eines Erkennungssignals durchzuführen, welches von einem Formsensor ausgegeben wird, der einen Biegezustand eines flexiblen Einführabschnitts zum Einführen in ein Untersuchungszielobjekt erkennt, sowie eine Schätzfunktion der zukünftigen Form des Einführabschnitts, bei der eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information geschätzt wird, welche von dem Erkennungssignal ermittelt wird, die von der Eingabefunktion eingegeben wurde, sowie die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form auszugeben.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schätzvorrichtung für die zukünftige Form, ein Einführ-/Entfernungssystem, ein Einführ-/Entfernungsunterstützungssystem, ein Schätzverfahren für die zukünftige Form und ein Schätzprogramm für die zukünftige Form zu schaffen, um die zukünftige Form eines Einführabschnitts zu einem Zeitpunkt später als dem Zeitpunkt abschätzen zu können, zu dem die Form und die Verwendung eines Formsensors erkannt wird und um die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form auszugeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Endoskopssystems als Einführ-/Entfernungssystem der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines distalen Endabschnitts eines Einführabschnitts.
3A ist die Darstellung eines Lichtübertragungsbetrags, der verwendet wird, wenn ein optischer Fasersensor in Richtung eines Biegeformdetektors gebogen wird.
3B ist eine Darstellung eines Lichtübertragungsbetrags, der verwendet wird, wenn der optische Fasersensor nicht gebogen wird,
3C ist eine Darstellung eines Lichtübertragungsbetrags, der verwendet wird, wenn der optische Fasersensor in Richtung der entgegengesetzten Seite des Biegeformdetektors gebogen wird.
4 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Unterstützungsinformationseinheit.
5 ist die Darstellung der j-ten und k-ten Einführabschnittformen bei einer Erkennung entsprechend den j-ten und k-ten Zeitsignalen, die von einem Berechnungsabschnitt der Einführabschnittform bei der Erkennung berechnet werden.
6 ist eine Darstellung eines Beispiels der Analyse eines Formänderungsbereichs.
7 ist eine Darstellung eines Formänderungsbereichs KE1, wenn die j-te Manipulationsseitenmittelachse Zja und die k-te Manipulationsseitenmittelachse Zka in dem Formänderungsbereich von 6 in Fluchtung miteinander sind.
8 ist die Darstellung der Änderung der Form eines Endoskopeinführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung jeder der j-ten und k-ten Zeitsignale.
9 ist eine Darstellung eines Bilds des Zeitsignals T, welches im zeitlichen Verlauf ausgegeben wird.
10 ist die Darstellung eines Prozesses zum Schätzen der Schätzinformation KE1h der zukünftigen Form des Formänderungsbereichs KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten bis h-ten Zeitsignale T.
11 ist eine Darstellung der zukünftigen Forminformation Jh des Einführabschnitts (zeitliche Änderung) des gesamten Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals, geschätzt unter Verwendung der Zeitänderungsinformation KA der Einführabschnittform.
12 ist eine Darstellung der Formen des Endoskopeinführabschnitts, erhalten durch eine Manipulation durch eine Bedienungsperson, wenn die j-ten, k-ten und h-ten Zeitsignale erzeugt werden.
13 ist eine Darstellung einer Form eines jeden der Formänderungsbereiche in dem Endoskopeinführabschnitt zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsignale, erlangt von einem Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung des Einführabschnitts bei einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Darstellung einer Änderung des Formänderungsbereichs des Endoskopeinführabschnitts in einer Verbindungsrichtung zum Zeitpunkt der Erzeugung jedes der j-ten und k-ten Zeitsignale.
15 ist eine Darstellung in der j-ten und k-ten Information der Einführabschnittform bei Erkennung entsprechender j-ter und k-ter Zeitsignale.
16 ist eine Darstellung von drei Bereichen eines Einführabschnittformunähnlichkeitsbereichs NLR, eines Einführabschnittsbewegungsbereichs 7sr und eines Einführabschnittzurückziehbereichs.
17A ist eine Darstellung der j-ten Einführabschnittform Fj bei Erkennung.
17B ist eine Darstellung der k-ten Einführabschnittform Fk bei Erkennung.
17C ist eine Darstellung der h-ten Einführabschnittform Fh1 bei Erkennung in dem Fall, bei dem eine Näherungsinformation, beispielsweise die Form der internen Form eines Beobachtungszielobjekts erhalten wird.
17D ist eine Darstellung der h-ten Einführabschnittform Fh2 bei Erkennung in dem Fall, wo eine Näherungsinformation, beispielsweise die Form des Innenraums des Beobachtungszielobjekts nicht erhalten wird.
18 ist eine Darstellung eines Beispiels der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte in den j-ten und k-ten Einführabschnittformen Fj und Fk bei Erkennung in einer ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Unterstützungsinformationseinheit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Darstellung der inneren Profile des Innenraums des Beobachtungszielobjekts entsprechend der j-ten und k-ten Forminformation Fj und Fk.
21 ist eine Darstellung eines Vorgangs, der von einem Schätzabschnitt für die Zielobjektinnenprofilinformation durchgeführt wird.
22 ist eine Darstellung eines Vorgangs, der von einem Schätzabschnitt für die Zielobjektinnenprofilinformation durchgeführt wird.
23 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Unterstützungsinformationseinheit einer ersten Abwandlung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 ist eine Darstellung des Betriebs eines Schätzabschnitts für die Untersuchungszielobjektbelastung.
25 ist ein Konfigurationsdiagramm welches ein Beispiel einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches ein Endoskopsystem 1 als Einführ-/Entfernungssystem zeigt. Dieses System 1 wird hauptsächlich verwendet, einen Endoskopeinführabschnitt (nachfolgend als Einführabschnitt bezeichnet) 7 in einen Innenraum (Hohlraum) 3 eines Beobachtungszielobjekts 2 durch die Betätigung seitens einer Bedienungsperson einzuführen, um die Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 zu untersuchen.
Das System 1 enthält einen Endoskophauptkörper 4, eine Endoskopeinheit 5 und eine Anzeigeeinheit 6 als Bauelemente. Die Endoskopeinheit 5 enthält den Einführabschnitt 7. Der Einführabschnitt 7 ist mit einem Formsensor 8 bestückt.
Die Bauelemente des Systems 1 werden beschrieben.
[Endoskopeinheit]
Die Endoskopeinheit 5 enthält den Einführabschnitt 7, einen Steuerabschnitt 9 und ein Kabel 10. Die Endoskopeinheit 5 wird von einer Bedienungsperson gehalten und manipuliert. Durch diese Manipulation wird der Einführabschnitt 7 der Endoskopeinheit 5 ausgehend von einer Einführöffnung 2a als Eintrittsabschnitt des Beobachtungszielobjekts 2 in eine einführbare Position bewegt und in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt.
Das Kabel 10 verbindet die Endoskopeinheit 5 und den Endoskophauptkörper 4 und ist vom Endoskophauptkörper 4 abnehmbar. Eines oder mehrere Kabel 10 können zwischen der Endoskopeinheit 5 und dem Endoskophauptkörper 4 angeschlossen sein.
Der Einführabschnitt 7 wird genauer beschrieben. Der Einführabschnitt 7 ist aus einem distalen Endabschnitt 7a und dem verbleibenden Abschnitt gebildet. Der distale Endabschnitt 7a enthält einen Bereich, der hart ausgebildet ist (einen harten Abschnitt). Der andere Bereich des distalen Endabschnitts 7a ist flexibel ausgebildet. Der harte Abschnitt des distalen Endabschnitts 7a ist in einem festgesetzten (kleinen) Bereich ausgebildet. In einem Teil des flexiblen Bereichs des Einführabschnitts 7 nahe des distalen Endabschnitts 7a ist ein aktiver Biegeabschnitt 7b so ausgebildet, dass er aktiv biegbar ist. Der aktive Biegeabschnitt 7b kann aktiv in vertikalen und horizontalen Richtungen gebogen werden, wenn eine Bedienungsperson einen Steuergriff 11 am Steuerabschnitt 9 manipuliert. In dem anderen Bereich des Einführabschnitts 7 ist ein passiver Biegeabschnitt 7c so ausgebildet, dass er passiv gebogen werden kann. Der passive Biegeabschnitt 7c wird passiv der Form des Beobachtungszielobjekts 2 folgend gebogen. Der passive Biegeabschnitt 7c wird passiv abhängig von der Griffhaltung der Bedienungsperson, der Lagebeziehung zwischen der Einführöffnung 2a des Beobachtungszielobjekts 2 und dem Steuerabschnitt 9 etc. gebogen.
Der Steuerabschnitt 9 enthält den Steuergriff 11. Die Bedienungsperson manipuliert den Steuergriff 11, um den aktiven Biegeabschnitt 7b des Einführabschnitts 7 in vertikaler oder horizontaler Richtung zu Biegen. Beispielsweise greift die Bedienungsperson den Steuerabschnitt 9 mit ihrer oder seiner einen Hand, um den Steuergriff 11 zu manipulieren und damit den aktiven Biegeabschnitt 7b des Einführabschnitts 7 in vertikaler oder horizontaler Richtung zu biegen. Bei Empfang der Manipulation seitens der Bedienungsperson mittels des Steuergriffs 11 erlaubt der Steuerabschnitt 9, dass sich der Biegebetrag des aktiven Biegeabschnitts 7b im Einführabschnitt 7 ändert.
Eine Mehrzahl von paarweisen Manipulationsdrähten verläuft zwischen dem Einführabschnitt 7 und dem Steuergriff 11. Diese Manipulationsdrähte werden verwendet, um in einer vertikalen Richtung zu biegen und in einer horizontalen Richtung zu biegen. Diese Manipulationsdrähte sind beispielsweise in Form einer Schlaufe ausgebildet. Wenn der Steuergriff 11 dreht, bewegen sich die Manipulationsdrähte zwischen dem Einführabschnitt 7 und dem Steuergriff 11, um die Drehung des Steuergriffs 11 auf den Einführabschnitt 7 zu übertragen. Damit wird der aktive Biegeabschnitt 7b des Einführabschnitts 7 in vertikaler oder horizontaler Richtung entsprechend dem Steuerbetrag durch den Steuergriff 11 gebogen.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm des distalen Endabschnitts 7a des Einführabschnitts 7 in dem System 1. Der distale Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 ist mit verschiedenen Bauteilen entsprechend der Verwendung des Endoskops versehen, einschließlich eines Bildsensors 7d, einer Objektivlinse 10, einem Instrumentenkanal 12 und einem Beleuchtungsabschnitt 13. Die Objektivlinse 10 ist optisch mit dem Bildsensor 7d verbunden. Der Instrumentenkanal 12 ist eine Öffnung, in welche z. B. eine Pinzette eingefügt werden kann, um verschiedene Arten von Operationen und Behandlungen in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 durchzuführen. Der Beleuchtungsabschnitt 13 emittiert Licht von einem Lichtquellenabschnitt 20 des Endoskophauptkörpers 4 in Richtung Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2.
Wenn in dem System 1 der Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 mit Licht bestrahlt wird, das vom Beleuchtungsabschnitt 13 des Einführabschnitts 7 emittiert wird, wird das Licht vom Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 reflektiert und tritt in die Objektivlinse 10 ein. Der Bildsensor 7d ist an dem distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 angeordnet, um ein Bild des Lichts aufzunehmen, welches auf die Objektivlinse 10 fällt und um dann ein Bildsignal auszugeben. Dieses Bildsignal wird über das Kabel 10 an einem Videoprozessor 21 geschickt. Der Videoprozessor 21 verarbeitet das Bildsignal, das vom Bildsensor 7d ausgegeben wird, um ein Beobachtungsbild der Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 21 zu erlangen. Dieses Beobachtungsbild wird auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt.
Der Einführabschnitt 7 enthält den aktiven Biegeabschnitt 7b, der durch die Manipulation am Steuergriff 11 gebogen wird und den passiven Biegeabschnitt 7c, der passiv gebogen wird. Der passive Biegeabschnitt 7c wird gegen die Wandfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 7 gedrückt und somit der Form der Wandfache des Innenraums 3 folgend gebogen. Wenn daher der Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt wird, bewegt er sich in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2, während er gegen die Wandfläche des Innenraums 3 gedrückt wird. Der Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 kann Zuführkanäle beispielsweise unterschiedlicher Formen abhängig von beispielsweise dem Typ des Beobachtungszielobjekts 2 enthalten. Der Einführabschnitt 7 hat daher eine Konfiguration, die in der Lage ist, sich in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 zu bewegen.
In dem Einführabschnitt 7 ist der Formsensor 8 angeordnet, um die gesamte Form des Einführabschnitts 7 zu erkennen. Dem Formsensor 8 ist beispielsweise ein optischer Fasersensor (der nachfolgend als optischer Fasersensor 8 beschrieben wird). In dem optischen Fasersensor 8 ist eine Mehrzahl von Erkennungspunkten so angeordnet, dass sie die gesamte Form des Einführabschnitts erkennen können.
Die Erkennungspunkte sind Lichtabsorbierer (als Biegeformdetektoren bezeichnet) 8b, welche in einer optischen Faser 8a angeordnet sind, die den optischen Fasersensor 8 bildet, wie beispielsweise in den 3A bis 3C gezeigt. Die Erkennungspunkte sind in Längsrichtung des optischen Fasersensors 8 über annährend der gesamten Länge des Einführabschnitts 7 angeordnet und verteilt. Aufbau und Prinzip des optischen Fasersensors 8 werden später beschrieben.
Der Einführabschnitt 8 und der Steuerabschnitt 9 sind mechanisch miteinander verbunden. Der Steuerabschnitt 9 und das Kabel 10 sind ebenfalls mechanisch miteinander verbunden.
[Endoskophauptkörper]
Der Endoskophauptkörper 4 enthält den Lichtquellenabschnitt 20, den Videoprozessor 21, eine Unterstützungsinformationseinheit 22 und einen Hauptkörperspeicher 40, wie in 1 gezeigt. Der Lichtquellenabschnitt 20 enthält Lampen, beispielsweise eine Xenonlampe und eine Halogenlampe oder Halbleiterlichtquellen, beispielsweise eine LED und einen Laser. Weiterhin ist ein Bauteil, welches eine Lichtleitung erlaubt, beispielsweise ein Lichtleiter, vorgesehen, um durch das Kabel 10, den Steuerabschnitt 9 und den Einführabschnitt 7 zu verlaufen. Wenn folglich der Lichtquellenabschnitt 20 Licht emittiert, wird das Licht als Beleuchtungslicht von dem Beleuchtungsabschnitt 13 am distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 über den Lichtleiter oder dergleichen abgegeben. Das Beleuchtungslicht tritt in das Beobachtungszielobjekt 2 ein, um das Innere des Beobachtungszielobjekts 2 zu beleuchten.
Der Videoprozessor 21 verarbeitet ein Bildsignal vom Bildsensor 7d am distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7, um ein Beobachtungsbild der Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 zu erhalten. Das Bildsignal, das vom Bildsensor 7d ausgegeben wird, wird über den Einführabschnitt 7, dem Steuerabschnitt 9 und eine Signalleitung im Inneren des Kabels 10 an den Videoprozessor 21 übertragen. Der Videoprozessor 21 wandelt das erlangte Beobachtungsbild in ein Beobachtungsbildsignal um, welches auf der Anzeigeeinheit 6 dargestellt werden kann und überträgt das Beobachtungsbildsignal an die Anzeigeeinheit 6.
Der Hauptkörperspeicher 40 speichert vorab Informationen über das Beobachtungszielobjekt 2 und Informationen über einen Beobachtungsvorgang, mit dem das Beobachtungszielobjekt 2 beobachtet wird. Der Hauptkörperspeicher 40 speichert auch eine zukünftige geschätzte Forminformation M, die von der Unterstützungsinformationseinheit 22 ausgegeben wird.
4 ist ein Blockdiagramm der Unterstützungsinformationseinheit 22. Die Unterstützungsinformationseinheit 22 enthält einen Teil der Formsensoreinheit 23. Die Formsensoreinheit 23 enthält den optischen Fasersensor 8, eine Fasersensorlichtquelle 24 und einen Fotodetektor 25. Die Fasersensorlichtquelle 24 und der Fotodetektor 25 sind in der Unterstützungsinformationseinheit 22 angeordnet und der optische Fasersensor 8 ist nicht in der Unterstützungsinformationseinheit 22 enthalten. Die Formsensoreinheit 23 gibt ein Erkennungssignal D aus, welches eine optische Information entsprechend der Biegeform des Einführabschnitts 7 angibt. Die Konfiguration und Arbeitsweise der Formsensoreinheit 23 werden später noch im Detail beschrieben. Die optische Information entsprechend der Biegeform des Einführabschnitts 7 gibt eine Lichtintensität entsprechend dem Biegewinkel optischer Fasern wieder, die in dem optischen Fasersensor 8 angeordnet sind.
Die Unterstützungsinformationseinheit 22 arbeitet als ein Betätigungsunterstützungsabschnitt zum Unterstützen des Einführens-/Entfernens des Einführabschnittes 7 in/aus dem Beobachtungszielobjekt 2. Genauer gesagt, die Unterstützungsinformationseinheit 22 empfängt das Erkennungssignal D von der Formsensoreinheit 23, verarbeitet das Erkennungssignal D und gibt eine Unterstützungsinformation zum Unterstützen der Arbeitsvorgänge und Manipulationen der Bedienungsperson oder die zukünftige geschätzte Forminformation M aus, welche anzeigt, dass die kommende Form des Einführabschnittes 7 geschätzt ist. Die Unterstützungsinformationseinheit 22 enthält einen Berechnungsabschnitt der Einführabschnittform bei Erkennung (nachfolgend als Formberechnungsabschnitt bezeichnet) 30, einen Formsensorsteuerabschnitt 31, einen Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung des Einführabschnitts (nachfolgend als Änderungsermittlungsabschnitt bezeichnet) 32, einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts (nachfolgend als zukünftiger Formschätzabschnitt bezeichnet) 33, einen Schätzabschnitt für Manipulationsinformationen seitens der Bedienungsperson (nachfolgend als Manipulationsschätzabschnitt bezeichnet) 34 und einen Informationsspeicherabschnitt 35.
Die Fasersensorlichtquelle 24 und der Fotodetektor 25, welche Teil der Formsensoreinheit 23 sind, sind in der Unterstützungsinformationseinheit 22 enthalten. Die Formsensoreinheit 23 enthält eine (nicht gezeigte) Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignals vom Fotodetektor 25 und zur Ausgabe des Erkennungssignals D.
Der Formberechnungsabschnitt 30 verarbeitet das Erkennungssignal D, das von der Formsensoreinheit 23 ausgegeben wird, um die Biegerichtung und -größe des gebogenen Einführabschnitts zu berechnen und gibt ein Rechenergebnis als Information über die Einführabschnittform bei Erkennung (nachfolgend als Einführabschnittforminformation bezeichnet) F aus. Hierbei wird der Einführabschnitt 7 oft gebogen, da der Abschnitt anders als der distale Endabschnitt 7a flexibel ausgebildet ist. Weiterhin ist der Einführabschnitt 7 kaum geradlinig verlaufend angeordnet, da der Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 ebenfalls kompliziert und gebogen ausgebildet ist. Somit sei der Formberechnungsabschnitt 30 so verstanden, dass er nicht nur einfach die Form des Einführabschnittes 7 berechnet, sondern auch die Biegerichtung und -größe des Einführabschnitts 7, der gebogen wird.
Der Formberechnungsabschnitt 30 enthält einen Biegeinformationsspeicher 30a. Der Biegeinformationsspeicher 30a speichert Informationen, welche die Beziehung zwischen dem Biegewinkel des Einführabschnitts 7 und der Änderung der optischen Information angeben, die durch das Erkennungssignal D angegeben wird, welches von der Formsensoreinheit 23 ausgegeben wird. Der Biegeinformationsspeicher 30a speichert auch Informationen über die Anzahl von Erkennungspunkten des optischen Fasersensors 8, die Anordnungspositionen der Erkennungspunkte und die Richtungen (x-Richtung und y-Richtung) der von den Erkennungspunkten zu erkennenden Biegung. Daher berechnet der Formberechnungsabschnitt 30 die Biegerichtung und -größe des gebogenen Einführabschnitts 7 auf der Grundlage des Erkennungssignals D, das von der Formsensoreinheit 23 ausgegeben wird und der Information, die im Informationsspeicher 30a gespeichert ist und gibt das Rechenergebnis als die Einführabschnittforminformation F aus.
Der Formsensorsteuerabschnitt 31 gibt ein Zeitsignal T aus, um Zeitpunkte festzulegen, zu denen die Formsensoreinheit 23 einen Biegezustand des Einführabschnitts 7 erkennt. Das Zeitsignal T ist beispielsweise eine Rechteckwelle, die in einer festen Periode einen hohen Pegel annimmt. Wenn j und k unterschiedliche natürliche Zahlen von n oder weniger sind (n ist eine natürliche Zahl von 2 oder mehr), wenn j kleiner als k ist (j < k), gibt der Formsensorsteuerabschnitt 31 das Zeitsignal T mit der Rechteckwelle aus, welches zu den ersten bis n-ten Zeitpunkten einen hohen Pegel annimmt. Die ersten bis n-ten Zeitsignale T enthalten ein j-tes Zeitsignal T und ein k-tes Zeitsignal T.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 23 empfängt das Zeitsignal T von dem Formsensorsteuerabschnitt 31, empfängt die Einführabschnittforminformation F (nachfolgend als j-te Einführabschnittforminformation Fj bezeichnet) von dem Formberechnungsabschnitt 30, wenn ein j-tes Zeitsignal T erzeugt wird und empfängt eine Einführabschnittforminformation F (nachfolgend als k-te Einführabschnittsforminformation Fk bezeichnet) von dem Formberechnungsabschnitt 30, wenn das k-te Zeitsignal T erzeugt wird.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittinformation Fk, welche von dem Formberechnungsabschnitt 30 empfangen werden. Zum Zweck der Einfachheit stellt die j-te Einführabschnittforminformation Fj die j-te Einführabschnittform bei der Erkennung dar. Auf ähnliche Weise stellt aus Gründen der Einfachheit die k-te Einführabschnittforminformation F-k die k-te Einführabschnittform bei der Erkennung dar.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 ermittelt eine Änderung der Formen des Einführabschnitts 7 während der Zeitdauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals T zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals T auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses und gibt das Analyseergebnis als Zeitänderungsinformation KA der Einführabschnittsform (nachfolgend als Formänderungsinformation bezeichnet) aus. Die Formänderungsinformation KA wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 empfängt die Einführabschnittforminformation F von dem Formberechnungsabschnitt 30 und empfängt die Formänderungsinformation KA von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32, um eine zukünftige Biegeform des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage der Einführabschnittforminformation F und der Formänderungsinformation KA vom momentanen Zeitpunkt zum nächsten Zeitpunkt (zum Beispiel von dem momentanen j-ten Zeitpunkt zum nächsten k-ten Zeitpunkt) abzuschätzen. Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 gibt die zukünftige Biegeform des Einführabschnitts 7 als zukünftige geschätzte Forminformation M aus.
Zum Schätzen einer zukünftigen Form des Einführabschnitts 7 gibt es den Fall, bei dem eine Bedienungsperson den Einführvorgang des Einführabschnittes 7 berücksichtigt haben möchte. In diesem Fall empfängt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 eine Bedienungspersonmanipulationsinformation L von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 zusammen mit der Einführabschnittforminformation F und der Formänderungsinformation KA. Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage einer Kombination der Einführabschnittforminformation F, der Formänderungsinformation KA und der Bedienungspersonmanipulationsinformation L und gibt die geschätzte zukünftige Form als zukünftige geschätzte Forminformation M aus. Der Manipulationsschätzabschnitt 34 empfängt die Formänderungsinformation KA von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32, um eine Manipulation seitens der Bedienungsperson auf der Grundlage der Formänderungsinformation KA während der Zeitdauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals T zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals T abzuschätzen und die geschätzte Manipulation durch die Bedienungsperson als die Bedienungspersonmanipulationsinformation L auszugeben. Die Bedienungspersonmanipulationsinformation L wird nachfolgend beschrieben. Der Manipulationsschätzabschnitt 34 enthält einen Manipulationsinformationsspeicher 34a, der Handhabungssteuerinformationen speichert, welche beispielsweise die Biegeform und die Lage einer Biegungsänderung des Einführabschnitts angibt, wenn der Steuergriff 11 manipuliert wird.
Der Informationsspeicherabschnitt 35 speichert das Erkennungssignal D, das von der vom Sensoreinheit 23 ausgegeben wird, sowie verschiedene Informationsgegenstände, welche an die Unterstützungsinformationseinheit 22 übertragen werden, beispielsweise die Einführabschnittforminformation F, die Formänderungsinformation KA, die Bedienungspersonmanipulationsinformation L und die zukünftige geschätzte Forminformation M zusammen mit dem Zeitsignal T.
Der Informationsspeicherabschnitt 35 speichert Informationen der Korrespondenz zwischen einer Mehrzahl von Erkennungspunkten in dem optischen Fasersensor 8, nämlich Positionsinformationspunkte der Lichtabsorbierer 8a und des Erkennungssignals D, das die Lichtintensität entsprechend dem Biegewinkel des Einführabschnitts 7 und dem Biegewinkel des optischen Fasersensors 8 anzeigt.
Der Informationsspeicherabschnitt 35 kann Informationen mit dem Formberechnungsabschnitt 30, dem Formsensorsteuerabschnitt 31, dem Änderungsermittlungsabschnitt 32, dem zukünftigen Formschnittabschnitts 33 und dem Manipulationsschätzabschnitt 34 in der Unterstützungsinformationseinheit 22 über einen nicht gezeigten Kanal austauschen. Die im Informationsspeicherabschnitt 35 gespeicherte Information kann von der Bedienungsperson geeignet ausgelesen werden. Der Informationsspeicherabschnitt 35, der Hauptkörperspeicher 40, der Biegeinformationsspeicher 30a und der Manipulationsinformationsspeicher 34a können Speicherbereiche der gleichen Speichervorrichtung in Entsprechung zu einander verwenden. Gemeinsame Informationen können in einem von Hauptkörperspeicher 40, Biegeinformationsspeicher 30a, Manipulationsinformationsspeicher 34a und Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert und über einen nicht gezeigten Kanal hieraus ausgelesen werden.
Bei dieser Ausführungsform enthält der Endoskophauptkörper 4 vier Einheiten von Lichtquellenabschnitt 20, Videoprozessor 21, Unterstützungsinformationseinheit 22 und Hauptkörperspeicher 40. Ohne Einschränkung hierauf kann der Endoskophauptkörper 4 beispielsweise einen Drucker enthalten. Der Endoskophauptkörper 4 kann auch medizinische Ausstattung enthalten, welche für eine Vielzahl von Vorgänge und Behandlungen notwendig sind, sowie alle anderen Vorrichtungen, die mit dem Endoskopsystem 1 verbindbar sind.
Der Lichtquellenabschnitt 20, der Videoprozessor 21 und die Unterstützungsinformationseinheit 22 arbeiten individuell in dem Endoskophauptkörper 4. Ohne Einschränkung hierauf können der Lichtquellenabschnitt 20, der Videoprozessor 21 und die Unterstützungsinformationseinheit 22 in dem Endoskophauptkörper 4 als eine Verarbeitungseinheit arbeiten. Der Lichtquellenabschnitt 20 und der Videoprozessor 21 können in die Unterstützungsinformationseinheit 22 aufgenommen werden. Weiterhin kann der Endoskophauptkörper 4 einteilig mit einer Einheit anders als die drei Einheiten von Lichtquellenabschnitt 20, Videoprozessor 21 und Unterstützungsinformationseinheit 22 gebildet sein. Der Endoskophauptkörper 4 kann somit frei kombiniert werden, beispielsweise mit einer anderen Einheit kombiniert werden, wobei verschiedene Situationen wie Bequemlichkeit des Benutzers, Gestaltungseinfachheit und Kosten berücksichtigt werden können.
In der Unterstützungsinformationseinheit 22 können die Funktionen des Formberechnungsabschnitts 30, des Formsensorsteuerabschnitts 31, des Änderungsermittlungsabschnitts 32, des zukünftigen Formschätzabschnitts 33 und des Manipulationsschätzabschnitts 34 zu einer Verarbeitungseinheit zusammengefasst werden.
In der Unterstützungsinformationseinheit 22 kann jede der Funktionen von Formberechnungsabschnitt 30, Formsensorsteuerabschnitt 31, Änderungsermittlungsabschnitt 32, zukünftigem Formschätzabschnitt 33 und Manipulationsschätzabschnitt 34 als unabhängige Einheit konfiguriert werden.
Die Unterstützungsinformationseinheit 22 kann frei kombiniert werden, beispielsweise mit einer anderen Einheit kombiniert werden, wobei verschiedene Situationen wie Bequemlichkeit des Benutzers, Einfachheit der Gestaltung und Kosten berücksichtigt werden.
[Anzeigeeinheit]
Die Anzeigeeinheit 6 kann den Innenraum 3 des Untersuchungszielobjekts 2, der vom System 1 zu untersuchen ist, Informationen über das Untersuchungszielobjekt 2, welche vorab im Hauptkörperspeicher 40 des Endoskophauptkörpers 4 gespeichert wurden, Informationen über einen Beobachtungsvorgang zur Beobachtung des Beobachtungszielobjekts 2 und die zukünftige geschätzte Forminformation M anzeigen, welche von der Unterstützungsinformationseinheit 22 ausgegeben wird. Die Anzeigeeinheit 6 enthält eine Monitoranzeige in Form von Flüssigkristall, CRT, LED, Plasma oder dergleichen. Aus Gründen der Einfachheit zeigt 1 nur eine Anzeigeeinheit 6, jedoch ist die Anzahl von Anzeigeeinheiten nicht auf eine beschränkt. Zwei oder mehr Anzeigeeinheiten können Seite an Seite angeordnet werden oder eine Mehrzahl von Anzeigeeinheiten kann an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden.
Die Anzeigeeinheit 6 ist nicht allein auf die Anzeige von Bildern und Zeicheninformationen auf der Monitoranzeige beschränkt. Der Begriff Anzeigeeinheit 6 sei hier allgemein eine Ausgabevorrichtung, welche verschiedene Informationsübertragungstechniken zur Versorgung einer Bedienungsperson mit Informationen verwendet, einschließlich einer Ausgabe einer hörbaren Erkennung unter Verwendung von Stimme, Alarmton oder dergleichen und einen Ausgang für eine fühlbare Erkennung unter Verwendung von Vibration oder dergleichen.
[Formsensor 8]
In dem optischen Fasersensor (Formsensor) 8 sind gemäß der 3A bis 3C die Biegeformdetektoren 8b an einem Teil der Seite der langgestreckten optischen Faser 8a angeordnet. Der optische Fasersensor 8, der in dieser Ausführungsform verwendet wird, verwendet ein Phänomen, bei dem die Lichtintensität, welche von den Biegeformdetektoren 8b absorbiert wird, abhängig vom Biegewinkel der optischen Faser 8a zunimmt oder abnimmt. Wenn daher die Lichtintensität, die von dem Biegeformdetektoren 8b absorbiert wird, abhängig vom Biegewinkel der optischen Faser 8a in dem optischen Fasersensor 8 zunimmt, nimmt die Intensität von Licht, welches durch die optische Faser 8a übertragen wird, ab. Folglich gibt der optische Fasersensor 8 ein optisches Signal aus, dessen Lichtintensität entsprechend dem Biegewinkel der optischen Faser 8a ist.
Der optische Fasersensor 8 enthält zum Beispiel die optische Faser 8a gemäß obiger Beschreibung. Wenn daher der Einführabschnitt 7 gebogen wird und folglich die optische Faser 8a gebogen wird, tritt ein Teil des durch die optische Faser 8a übertragenen Lichts über die Biegeformdetektoren 8b zur Außenseite hin aus oder wird von den Biegeformdetektoren 8b absorbiert, sodass die Intensität an Licht, das über den optischen Fasersensor 8 übertragen wird, abnimmt. Die Biegeformdetektoren 8b werden gebildet, indem ein Teil einer Ummantelung der optischen Faser 8a entfernt wird und der verbleibende Teil mit einem lichtabsorbierenden Bauteil oder einem Färbungsmittel bedeckt wird. Mit anderen Worten, die Biegeformdetektoren 8b sind an einer Seite der optischen Faser 8a angeordnet, um einen Teil des übertragenen Lichts entsprechend der Biegung der optischen Faser 8a zu verringern. Das heißt, die Biegeformdetektoren 8b ändern die optische Eigenschaften der optischen Faser 8a, zum Beispiel die Lichtübertragungsmenge hiervon entsprechend der Biegung der optischen Faser 8a.
3A ist eine Ansicht der Lichtübertragungsmenge, die zur Anwendung kommt, wenn die optische Faser 8a in der Richtung des Biegeformdetektors 8b gebogen wird, 3B ist eine Ansicht, die einen Lichtübertragungsbetrag zeigt, der zur Anwendung kommt, wenn die optische Faser 8a nicht gebogen ist und 3C ist eine Ansicht, die einen Lichtübertragungsbetrag zeigt, der zur Anwendung kommt, wenn die optische Faser 8a in Richtung der entgegengesetzten Seite des Biegeformdetektors 8b gebogen wird. Wie in diesen Figuren gezeigt, ist der Lichtübertragungsbetrag am größten, wenn die optische Faser 8a in Richtung des Biegeformdetektors 8b gebogen wird, und wird kleiner, wenn die optische Faser 8a nicht gebogen wird und erheblich kleiner, wenn die optische Faser 8a in Richtung der entgegengesetzten Seite des Biegeformdetektors 8b gebogen wird.
Der optische Fasersensor 8 wird ein Biegesensor, in dem ein Biegeformdetektor 8b vorgesehen wird. Der optische Fasersensor 8 kann die gesamte dreidimensionale Form des Einführabschnittes 7 erfassen, in dem eine Mehrzahl von Biegeformdetektoren 8b in Längsrichtung und Umfangsrichtung des Einführabschnitts 7 vorgesehen wird.
Der optische Fasersensor 8 kann zum Beispiel eine optische Vorrichtung enthalten, um ein unterschiedliches Färbungsmittel an den Biegeformdetektoren 8b anzubringen und das Licht in seine Wellenlängen aufzuteilen. In dem optischen Fasersensor 8 kann somit eine Mehrzahl von Biegeformdetektoren 8b in einer einzelnen optischen Faser angeordnet werden.
Wenn eine Mehrzahl optischer Faser einschließlich der Biegeformdetektoren 8b zusammengefasst wird, kann der Biegewinkel an einer Mehrzahl von Punkten erkannt werden. Wenn die Anzahl von Biegeformdetektoren 8b pro optischer Faser erhöht wird, lässt sich die Anzahl von optischen Fasern 8a verringern.
Wenn eine Mehrzahl optischer Faser 8a gebündelt wird, ist es möglich, die Unabhängigkeit bei der Erkennung des Biegewinkels einer jeden optischen Faser 8a durch die Biegeformdetektoren 8b der optischen Faser 8a zu erhöhen. Folglich ist es möglich, die Erkennungsgenauigkeit für jeden der Biegeformdetektoren 8b zu verbessern und somit die Rauschbeständigkeit zu verbessern.
Der Einführabschnitt 7 enthält den optischen Fasersensor 8 derart, dass eine Mehrzahl von Biegeformdetektoren 8b in bestimmten Intervallen, beispielsweise Abständen von 10cm angeordnet werden können. Wenn eine Mehrzahl von Biegeformdetektoren 8b in diesen Intervallen angeordnet wird, lässt sich die gesamte Biegeform des Einführabschnittes 7 mit hoher Genauigkeit erkennen. Wenn der Abstand zwischen den Biegeformdetektoren 8b größer als beispielsweise 10cm wird, kann die Anzahl von Biegeformdetektoren 8b verringert werden, um eine Kostenverringerung zu erreichen und um die Systemkonfiguration zur Erkennung der Biegeform zu vereinfachen.
Der Einführabschnitt 7 kann durch beispielsweise eine Bedienungsperson in jede beliebige Richtung gebogen werden. Um die Biegeform des Einführabschnittes in beispielsweise drei Dimensionen zu erkennen, müssen nur zwei oder mehr Biegeformdetektoren 8b in unterschiedlichen Umfangsrichtungen an den wesentlichen der gleichen Stelle des Einführabschnittes 7 vorgesehen werden.
Die Formsensoreinheit 23 hat die Funktion der Erkennung der Änderung der Lichtintensität, das zum dem optischen Fasersensor 8 geführt wird und enthält die Fasersensorlichtquelle 24 und dem Fotodetektor 25. Der optische Fasersensor 8 ist im Einführabschnitt 7 vorgesehen. Die Fasersensorlichtbildquelle 24 und der Fotodetektor 25 sind in der Unterstützungsinformationseinheit 22 angeordnet.
Die Fasersensorlichtquelle 24 emittiert Erkennungslicht. Das von der Fasersensorlichtquelle 24 emittierte Erkennungslicht fällt auf den optischen Fasersensor 8, wird vom optischen Fasersensor 8 geleitet und fällt dann auf den Fotodetektor 25. Hierbei läuft das Erkennungslicht über die Biegeformdetektoren 8b im optischen Fasersensor 8. Der Fotodetektor 25 erkennt das einfallende Licht und eine Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) wandelt die Lichtintensität des erkannten Licht in ein Erkennungssignal D und gibt das Erkennungssignal D aus. Das Erkennungssignal D wird an den Formberechnungsabschnitt 30 übertragen. Es gibt einen optischen Fasersensor 8, der zum Beispiel eine optische Vorrichtung enthält, um ein Färbungsmittel auf die Biegeformdetektoren 8b aufzubringen und Licht in seine Wellenlänge aufzuteilen. Wenn dieser optische Fasersenor 8 verwendet wird, trennt der Fotodetektor 25 das einfallende Licht in seine Wellenlängen auf und die Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) wandelt die Lichtintensität des aufgeteilten Lichts in ein Erkennungssignal D und gibt das Erkennungssignal D aus.
[Arbeitsweise des Systems]
Eine Arbeitsweise des Systems 1 mit obigen Aufbau wird beschrieben.
Die Beschreibung des grundlegenden Betriebs eines existierenden Endoskopsystems erfolgt nicht.
Wenn das System 1 von einer Bedienungsperson eingeschaltet wird, werden die Formsensoreinheit 23 und die Unterstützungsinformationseinheit 22 ebenfalls eingeschaltet. Folglich kann die Formsensoreinheit 23 eine Biegeform des Einführabschnittes 7 erkennen. Somit sendet die Formsensoreinheit 23 an den Formsensorsteuerabschnitt 31 ein Erkennbarkeitssignal (Ready-signal), das anzeigt, dass die Form des Einführabschnittes 7 erkannt werden kann.
Wenn der Formsensorsteuerabschnitt 31 ein Erkennbarkeitssignal empfängt, um zu erkennen, dass die Formsensoreinheit 23 in einem Erkennbarkeitszustand ist, gibt er erste bis n-te Zeitsignale sequenziell aus. Was die ersten bis n-ten Zeitsignale T betrifft, so wird das erste hochpegelige Signal als erstes Zeitsignal definiert, das nächste hochpegelige Signal als zweites Zeitsignal definiert und die nachfolgenden hochpegeligen Signale werden als j-tes, k-tes, ... n-tes Zeitsignal (n = natürliche Zahl) definiert. Die Abstände, zu denen die ersten bis n-ten Zeitsignale T erzeugt werden, können entsprechend dem Inhalt von Zielunterstützungsinformation, Anforderungen seitens der Bedingungsperson, Arbeitsgeschwindigkeiten der Unterstützungsinformationseinheit 22 und der Formsensoreinheit 23 etc. geeignet festgesetzt werden. Die ersten bis n-ten Zeitsignale T können periodisch in gleichmäßigen Abständen erzeugt werden oder die Abstände zwischen den ersten bis n-ten Zeitsignale können entsprechend den Umständen geändert werden.
Die Formsensoreinheit 23 empfängt die ersten bis n-ten Zeitsignale T von dem Frontsensorsteuerabschnitt 31. Der Fotodetektor 25 erkennt ein optisches Signal, welches vom optischen Fasersensor 8 in Antwort auf die ersten bis n-ten Zeitsignale T ausgegeben wurde und durch die Biegeformdetektoren 8b gelaufen ist und gibt ein Erkennungssignal D entsprechend dem optischen Signal aus. Was die Arbeitsweise des optischen Fasersensors 8 betrifft, so erfolgt eine Beschreibung hiervon nicht, da eine allgemein bekannte Arbeitsweise angewendet werden kann.
Die Formsensoreinheit 23 schaltet die Energieversorgung ein, um zu bewirken, dass die Fasersensorlichtquelle 24 Licht abgibt. Die Fasersensorlichtquelle 24 gibt kontinuierlich Erkennungslicht mit im Wesentlichen gleicher Helligkeit und Spektrum ab. Das Erkennungslicht wird auf das Einfallsende der optischen Faser 8a des optischen Fasersensors 8 gerichtet. Der optische Fasersensor 8 führt das vom Einfallsende her auf die optische Faser 8a einfallende Erkennungslicht und gibt das Erkennungslicht vom Emissionsende der optischen Faser 8a über die Biegeformdetektoren 8b ab, die sich in dem optischen Fasersensor 8 befinden. Das vom Emissionsende der optischen Faser 8a abgegebene Licht fällt auf den Lichtdetektor 25.
Wenn der optische Fasersensor 8 zusammen mit dem Einführabschnitt 7 gebogen wird, ändert sich die Intensität des Lichts, welches von den Biegeformdetektoren 8b absorbiert wurde, entsprechend dem Biegewinkel des optischen Fasersensors 8. Wie beispielsweise in 3A gezeigt, nimmt die Intensität des von dem Biegeformdetektoren 8b absorbierten Lichts ab, wenn der Biegewinkel der optischen Faser 8a in Richtung der Biegeformdetektoren 8b größer wird. Folglich nimmt die Intensität des über die optische Faser 8a übertragenen Lichts zu. Somit gibt der optische Fasersensor ein optisches Signal aus, dessen Lichtintensität dem Biegewinkel des Einführabschnittes 7 entspricht. Das optische Signal, das von dem optischen Fasersensor 8 ausgegeben wird, fällt auf den Fotodetektor 25. Der Fotodetektor 25 empfängt das einfallende optische Signal und wandelt ist ein elektrisches Signal um und die Signalverarbeitungsschaltung gibt das elektrische Signal als Erkennungssignal D entsprechend der Lichtintensität des optischen Signal aus.
Die Formsensoreinheit 23 setzt ein Flag zu dem Erkennungssignal D, um die optischen Signale von den Biegeformdetektoren 8b in dem optischen Fasersensor 8 dem ersten bis n-ten Zeitsignalen T zuzuordnen und die optischen Signale von den Biegeformdetektoren 8b unterscheidbar zu machen. Das Erkennungssignal D wird an den Formberechnungsabschnitt 30 übertragen.
Der Formberechnungsabschnitt 30 empfängt das Erkennungssignal D mit einem Flag von der Formsensoreinheit 23 und berechnet die Biegerichtung und -größe des Einführabschnittes 7, der gebogen worden ist, für jedes der ersten bis n-ten Zeitsignale T durch Bezugnahme auf eine Positionsinformation der Biegeformdetektoren 8b in dem Informationsspeicherabschnitt 35 und der Biegewinkellichtintensitätsinformation, welche die Beziehung zwischen dem Biegewinkel der optischen Faser und dem Erkennungssignal D (der Lichtintensität) angibt und gibt dies als Einführabschnittforminformation F aus.
Genauer gesagt, der Formberechnungsabschnitt 30 berechnet die j-te Einführabschnittforminformation Fj auf der Grundlage des Erkennungssignals D, welches zum Beispiel dem j-ten Zeitsignal Tj aus dem ersten bis n-ten Zeitsignalen T1 bis Tn zugeordnet ist. Auf ähnliche Weise empfängt der Formberechnungsabschnitt 30 die Erkennungssignale D sequenziell von der Formsensoreinheit 23 für jedes der k-ten, l-ten, ... n-ten (k-ten bis n-ten) Zeitsignale Tk, Tl, ..., Tn, welche sequenziell von dem Formsensorsteuerabschnitt 31 ausgegeben werden und berechnet die k-te bis n-te Einführabschnittforminformation Fk bis Fn für jedes der k-ten bis n-ten Zeitsignale T. Die k-ten bis n-ten Einführabschnittforminformation Fk bis Fn wird sequenziell in dem Informationsspeicherabschnitt 35 der Unterstützungsinformationseinheit 22 gespeichert.
[Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32]
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 empfängt wenigstens 2 Gegenstände von Einführabschnittforminformation F unterschiedlicher Zeitpunkte, ausgegeben von dem Formberechnungsabschnitt 30 auf der Grundlage der ersten bis n-ten Zeitsignale T1 bis Tn und vergleicht diese Punkte von Einführabschnittforminformation F um die Formänderungsinformation KA zu ermitteln.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk, welche von dem Formberechnungsabschnitt 30 berechnet wurden, wie beispielsweise in 5 gezeigt.
Als Ergebnis des Vergleichs entnimmt der Änderungsermittlungsabschnitt 32 einen Bereich, wo die Biegeform des Einführabschnittes 7 geändert ist, als Formänderungsbereich KE1 und entnimmt einen Bereich wo die Biegeform des Einführabschnittes 7 nicht geändert ist als erste und zweite formunveränderte Bereiche KE2a und KE2b.
Wenn die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk gemäß 5 miteinander verglichen werden, ändert sich die Biegeform des ersten formunveränderten Bereichs KE2A nahe dem Steuerabschnitt 9 in Einführabschnitt 7 und die Biegeform des zweiten formunveränderten Bereichs KE2B nahe dem distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 nicht.
In dem Formänderungsbereich KE1 zwischen den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b wird die Biegeform des Einführabschnittes 7 geändert.
In den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b ist die Biegeform des Einführabschnittes 7 nicht geändert, jedoch ist eine relative Lagebeziehung zwischen den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b geändert. Die relative Lagebeziehung hängt von der Formänderung des Formänderungsbereichs KE1 im Einführabschnitt 7 ab.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 berechnet die Klassifizierung der Änderungstypen in der Biegeform des entnommenen Formänderungsbereichs KE1 und den Änderungsbetrag der Biegeform in dem Formänderungsbereich KE1. Der Einführabschnitt 7 hat im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und ist wie ein langgestreckter Stab mit Flexibilität geformt. Man kann somit davon ausgehen, dass eine teilweise Änderung der Biegeform des Einführabschnittes 7 zwei Formänderungen, zum Beispiel Biegung und Torsion enthält. Man kann auch davon ausgehen, dass eine teilweise Änderung der Biegeform des Einführabschnitts 7 dem Fall enthält, bei dem Biegung und Torsion in Kombination erzeugt werden, sowie einen Fall, wo Biegung und Torsion fortlaufend in Bereichen nahe aneinander erzeugt werden.
6 zeigt ein Beispiel der Analyse des Formänderungsbereichs KE1 und zeigt ein Beispiel der Analyse des Formänderungsbereichs KE1, wenn das j-te Zeitsignal Tj erzeugt wird und ein Beispiel der Analyse des Formänderungsbereichs KE1, wenn das k-te Zeitsignal Tk erzeugt wird.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht die Biegeformen des Formänderungsbereichs KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung der beiden Zeitsignale, zum Beispiel des j-ten Zeitsignals Tj und k-ten Zeitsignals Tk. Die j-te und k-te Einführabschnittform- information Fj und Fk ist eine dreidimensionale Information und somit die Forminformation und damit ist die Forminformation des Formänderungsbereichs KE1 ebenfalls eine dreidimensionale Information.
Wie in 6 gezeigt setzt der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die axialen Richtungen der beiden Endabschnitte des Formänderungsbereichs KE1, nämlich die Axialrichtungen Zja und Zjb beider Endabschnitte der j-ten Einführabschnittform Fj und die Axialrichtungen Zka und Zkb der beiden Endabschnitte der k-ten Einführabschnittform Fk auf der Grundlage der j-ten und k-ten Einführabschnittforminformation Fj und Fk. Zja bezeichnet die j-te manipulationsseitige Mittelachse und Zjb bezeichnet die j-te distalendseitige Mittelachse. Zka bezeichnet die k-te manipulationsseitige Mittelachse und Zkb bezeichnet die k-te distalendseitige Mittelachse. Z bezeichnet die Mittelachse des Einführabschnittes 7 in dem Formänderungsbereich KE1.
Ein Bereich, der dem Steuerabschnitt 9 in dem Formänderungsabschnitt KE1 am nächsten ist, ist mit dem formunveränderten Bereich KE2 verbunden oder direkt mit dem Steuerabschnitt 9 verbunden. In dieser Ausführungsform ist er mit dem ersten formunveränderten Bereich KE2a verbunden. Somit werden der Änderungstyp der Biegeform des Formänderungsbereichs KE1, die Größe der Änderung der Biegeform und die Richtung der Änderung der Biegung auf der Grundlage der Lagebeziehung zwischen der j-ten distalendseitigen Mittelachse Zjb und der k-ten distalendseitigen Mittelachse Zkb berechnet, wenn die j-te Manipulationsseitige Mittelachse Zja und k-te manipulationsseitige Mittelachse Zka miteinander in Fluchtung sind, wie in 7 gezeigt.
Wenn die j-te und k-te manipulationsseitige Mittelachsen Zja und Zka in Fluchtung miteinander sind, ergibt sich, dass die j-te und die k-te distalendseitige Mittelachse Zjb und Zkb bei Biegung des Einführabschnittes 7 sich in der gleichen Ebene bewegen. In diesem Fall wird der Formänderungsbereich KE1 durch den Winkel θ (nachfolgend als Biegewinkel bezeichnet) bezüglich eines Abschnitts gebogen, wo die j-te und k-te manipulationsseitige Mittelachse Zja und Zka in Fluchtung miteinander sind. Der Winkel θ entspricht dem Änderungsbetrag der Biegung des Einführabschnittes 7 während einer Zeitdauer vom j-ten zum k-ten Zeitsignal T. Mit anderen Worten, da sich die j-ten und k-ten distalendseitigen Mittelachsen Zjb und Zkb nur in der gleichen Ebene ändern, ergibt sich, dass der Einführabschnitt 7 nicht verdreht, sondern einfach nur gebogen wird.
Der Betrag und die Richtung der Änderung des Formänderungsabschnittes KE1 kann als Betrag und Richtung der Änderung des Biegewinkels berechnet werden. Wenn der Einführabschnitt 7 gebogen wird, ist der Änderungstyp eine Änderung des Biegewinkels. Der Änderungsbetrag des Biegewinkels entspricht dem Winkel, der von dem j-ten und k-ten distalendseitigen Mittelachsen Zjb und Zkb gebildet wird, nämlich dem Winkel θ, wie in 7 gezeigt. Die Biegerichtung ist eine Richtung von der j-ten distalendseitigen Mittelachse Zjb zu der k-ten distalendseitigen Mittelachse Zkb (Richtung im Uhrzeigersinn), wie durch die Pfeile dargestellt.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 gibt Informationen über den Betrag (Winkel θ) und die Richtung (Uhrzeigersinn) der Änderung in Biegewinkel des Einführabschnittes 7 als Formänderungsinformation KA aus. Die Formänderungsinformation KA bei dieser Ausführungsform gibt an, dass der Änderungstyp eine Biegung in einer Ebene ist, der Änderungsbetrag der Winkel θ ist und die Änderungsrichtung im Uhrzeigersinn liegt. Die Formänderungsinformation KA wird an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 übertragen, sowie an den Manipulationsschätzabschnitt 34.
[Arbeitsweise des Manipulationsschätzabschnitts 34]
Der Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt eine Manipulation durch eine Bedienungsperson und gibt die geschätzte Manipulation durch die Bedienungsperson als eine Bedienungspersonmanipulationsinformation L aus. Unter der Annahme einer Änderung der Biegeform des Einführabschnitts 7 als Ergebnis durch eine Manipulation seitens der Bedienungsperson schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 die Manipulation seitens der Bedienungsperson, welche während einer Zeitdauer von beispielsweise der j-ten bis k-ten Zeitsignale Tj und Tk durchgeführt wird, auf der Grundlage der Formänderungsinformation KA und gibt die geschätzte Manipulation durch die Bedienungsperson als die Bedienungspersonmanipulationsinformation L aus. Bei dieser Schätzung wird der Typ der Manipulation durch die Bedienungsperson, die Richtung der Manipulation und der Betrag der Manipulation geschätzt. Mit anderen Worten, die Bedienungspersonmanipulationsinformation enthält den Typ der Manipulation durch die Bedienungsperson, die Richtung der Manipulation und den Betrag der Manipulation.
Die Manipulation durch die Bedienungsperson wird grob in zwei Manipulationen einer Steuergriffmanipulation zur Manipulation des Steuergriffs 11 und einer direkten Manipulation zur Manipulation des Einführabschnitts 7 durch dessen direktem Ergreifen unterteilt.
In Steuergriffmanipulation wird der Steuergriff 11 manipuliert, um den aktiven Biegeabschnitt 7b des Einführabschnittes 7 zu biegen.
Bei der direkten Manipulation ergreift eine Bedienungsperson direkt einen Abschnitt des Einführabschnitts 7, der nicht in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt ist (einen Abschnitt, der von dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 vorsteht), um eine Manipulation durch schieben, herausziehen, verdrehen oder dergleichen durchzuführen.
Der Biegewinkel und die Biegerichtung des Einführabschnitts 7 entsprechen der Manipulationsrichtung und dem Manipulationsbetrag des Steuergriffs 11, der von einer Bedienungsperson gehandhabt wird, wird für jeden Typ der Endoskopeinheit 5 als Griffmanipulationsinformation bestimmt. Die Manipulationsrichtung ist beispielsweise die Vertikalrichtung und die Horizontalrichtung. Der Manipulationsbetrag ist ein Manipulationsbetrag in Vertikalrichtung und ein Manipulationsbetrag in Horizontalrichtung. Diese Eingriffsmanipulationsinformation wird beispielsweise in dem Manipulationsinformationsspeicher 34a gespeichert, der sich in dem Manipulationsschätzabschnitt 34 befindet.
Bei dem Einführabschnitt 7 gibt es den Fall, bei dem angenommen wird, dass ein gebogener Abschnitt der aktive Biegeabschnitt 7b ist und die Biegeform des aktiven Biegeabschnitts 7b durch die Manipulation seitens des Benutzers am Steuergriff 11 geändert wird. Mit anderen Worten, es gibt den Fall, bei dem eine Änderung der Biegeform des angenommenen aktiven Biegeabschnitts 7b und eine Änderung der Biegeform des tatsächlich manipulierten aktiven Biegeabschnitts 7b übereinstimmen. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass die Biegung des aktiven Biegeabschnitts 7b durch eine Manipulation durch die Bedienungsperson am Steuergriff 11 geändert wird.
Wenn der Formänderungsbereich KE1 der aktive Biegeabschnitt 7b ist, wird der aktive Biegeabschnitt 7b aktiv in vertikaler Richtung oder horizontaler Richtung durch Manipulation des Steuergriffs 11 durch eine Bedienungsperson gebogen. Es gibt jedoch den Fall, bei dem die Formänderung des Formänderungsbereichs KE1 nicht mit der Formänderung übereinstimmt, welche durch die Manipulation des Steuergriffs 11 hervorgerufen wird. In diesem Fall schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34, dass sie durch die direkte Manipulation durch die Bedienungsperson oder eine kombinierte Manipulation aus direkter Manipulation durch die Bedienungsperson und Manipulation der Bedienungsperson am Steuergriff 11 verursacht wird.
In dem Beispiel einer Änderung der Biegeform des Einführabschnitts 7 gemäß 5 wird die Manipulation durch die Bedienungsperson als direkte Manipulation bestimmt, da der Formänderungsbereich KE1 des Einführabschnitts 7 der passive Biegeabschnitt 7c ist, wie oben geschrieben. Da die direkte Manipulation durch direktes Ergreifen des Steuerabschnitts 9 oder eines Abschnitts des Einführabschnitts 7 durchgeführt wird, der von dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 vorsteht, wirkt die Kraft der Manipulation durch die Bedienungsperson von dem Endabschnitt des Formänderungsbereichs KE1 nahe dem Steuerabschnitt 9.
Daher schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34, dass die Manipulation durch die Bedienungsperson, die in der Lage ist, eine Änderung der Biegeform des Formänderungsabschnitts KE1 zu verursachen, von der Seite des Steuerabschnitts 9 her kommt.
Wenn es keine Änderung in der Form der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b gibt, betrachtet der Manipulationsschätzabschnitt 34 das Fehlen der Änderung so, dass die Biegeform des Formänderungsabschnitts KE1 durch eine Manipulation seitens des Benutzers geändert wird.
In dem Beispiel der Änderung der Biegeform des Einführabschnitts 7 von 5 wird die Form des ersten formunveränderten Bereichs KE2a während der Zeitdauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals T bis zu derjenigen des k-ten Zeitsignals T nicht geändert. Man erkennt, dass die Manipulationskraft der Bedienungsperson auf den Endabschnitt des Formänderungsbereichs KE1 nahe dem Steuerabschnitt 9 übertragen wird, ohne die Form des ersten formunveränderten Bereichs KE2a zu ändern.
Daher kann der Manipulationsschätzabschnitt 34 abschätzen, dass die Manipulation Q auf dem Einführabschnitt 7 von der Seite des Steuerabschnitts 9 her aufgebracht wird, der in Axialrichtung des Einführabschnittes 7 geschoben wird, wie in 8 gezeigt. 8 zeigt die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk, manipuliert durch die Bedienungsperson.
Der Manipulationsschätzabschnitt 34 schätz auch einen annähernden Wert des Kraftbetrags der Manipulation der Bedienungsperson auf der Grundlage von Informationen über die Härte des Untersuchungszielobjekts 2, die in dem Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert ist und der Kraft, die zur Biegung notwendig ist, basierend auf der Konfiguration des Einführabschnitts 7. Die Konfigurationsinformation über die Konfiguration des Einführabschnittes 7 ist beispielsweise im Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert. Die Konfigurationsinformation enthält Informationen über die Leichtigkeit einer teilweisen Biegung auf der Grundlage der Konfiguration des Einführabschnitts 7 oder die Leichtigkeit des Biegens für jede Biegungsrichtung, die Leichtigkeit der Formrückkehr des Einführabschnitts 7, die Kraft, die zur Biegung des Einführabschnittes 7 notwendig ist etc.
Nachfolgend wird verifiziert, ob der Formänderungsbereich KE1 gebogen und verformt wird, wenn eine Bedienungsperson den Einführabschnitt 7 manipuliert. Bei dieser Verifizierung bezieht sich der Manipulationsschätzabschnitt 34 auf die Konfigurationsinformation des Einführabschnittes 7, die im Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert ist und auf andere Informationen beispielsweise physikalische Informationen und Forminformationen des Beobachtungszielobjekts 2.
Wenn als Ergebnis der Verifizierung bestätigt wird, dass der Formänderungsbereich KE1 gebogen und verformt wird, wenn eine Bedienungsperson den Einführabschnitt 7 handhabt, bestimmt der Manipulationsschätzabschnitt 34, den geschätzten Manipulationstyp durch die Bedienungsperson, die Manipulationsrichtung und den Manipulationsbetrag als Typ, Richtung und Betrag der von der Bedienungsperson während der Zeitdauer vom j-ten Zeitsignal Tj bis zum k-ten Zeitsignal Tk durchgeführten Manipulation und gibt dies an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 als Bedienungspersonmanipulationsinformation L aus.
Der Bedienungspersonmanipulationstyp beinhaltet beispielsweise das Schieben des Einführabschnittes 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2. Die Manipulationsrichtung enthält die Mittelaxialrichtung eines Abschnitts des Einführabschnittes 7, der von der Einführöffnung 2a zur Außenseite des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 vorsteht, wie in 8 gezeigt.
Der Manipulationsbetrag wird aus der Lagebeziehung zwischen den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk geschätzt. Der Betätigungsbetrag wird als Manipulationsänderungsbetrag ∆P (= ∆Pjk) in Mittelachsenrichtung des Einführabschnittes 7 zwischen dem distalen Endabschnitt KE1s des Formänderungsbereichs KE1 und dem Endabschnitt KE1e hiervon nahe dem Steuerabschnitt 9 geschätzt, wie in 8 gezeigt.
Insbesondere schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 die Differenz ∆Pjk (= ∆Pj – ∆Pk) zwischen dem Formänderungsbetrag ∆Pj in Richtung der Manipulation Q des Formänderungsbereichs KE1 in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und dem Formänderungsbetrag ∆Pk in Richtung der Betätigung Q des Formänderungsbereichs KE1 in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk als einen Bedienungspersonmanipulationsänderungsbetrag ∆Pjk, wie in 8 gezeigt. Der Formänderungsbetrag ∆Pj in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj gibt bei dieser Ausführungsform eine Änderung des Einführabschnittes 7, der von der Einführöffnung 2a zur Außenseite des Beobachtungszielobjekts 2 vorsteht, in Mittelachsenrichtung (Vertikalrichtung in der Zeichnung) wieder. Auf ähnliche Weise stellt der Formänderungsbetrag ∆Pk in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk eine Änderung in Mittelachsenrichtung des Einführabschnitts 7 an der Außenseite des Beobachtungszielobjekts 2 aus der Einführöffnung 2a heraus dar (Vertikalrichtung in der Zeichnung).
[Arbeitsweise des zukünftigen Formschätzabschnitts 33]
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 empfängt die Einführabschnittforminformation F (einschließlich Fj und Fk) von dem Formberechnungsabschnitt 30 und empfängt die Formänderungsinformation KA von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32 und/oder die Bedienungspersonmanipulationsinformation L von dem Manipulationsschätzabschnitt 34.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 berechnet die zukünftige geschätzte Forminformation M auf der Grundlage der Einführabschnittforminformation F sowie der vom Änderungsinformation KA und/oder der Bedienungspersonmanipulationsinformation L.
Beschrieben wird hier die Berechnung der zukünftigen geschätzten Forminformation M auf der Grundlage der Einführabschnittforminformation F und der Formänderungsinformation KA.
Ein Abschnitt, dessen Biegeform in dem Einführabschnitt 7 verformt wird, ist der Formänderungsbereich KE1, dessen beide Enden zwischen dem ersten formunveränderten Bereich KE2a und dem zweiten formunveränderten Bereich KE2b eingeschlossen sind, wie zum Beispiel in 5 gezeigt.
Der Änderungsermittlungsabschnitt gibt den Änderungsbetrag von Biegewinkel und Biegerichtung (Uhrzeigersinn) des Einführabschnitts 7 in dem Formänderungsbereich KE1 als die Formänderungsinformation KA aus, wie in 7 gezeigt.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 empfängt die Formänderungsinformation KA von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32, um die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts auf der Grundlage des Änderungsbetrags von Biegewinkel und Biegerichtung (Uhrzeigersinn) des Einführabschnittes 7 in dem Formänderungsbereich als Formänderungsinformation KA zu schätzen.
9 zeigt eine Darstellung des Zeitsignals T (T1, Tj, Tk, Th, Tn) das ausgegeben wird, wenn die Zeit von der Vergangenheit über die Gegenwart zur Zukunft verstreicht. In 9 ist h eine natürliche Zahl, die größer als k ist. In der Gegenwart hat der Formsensorsteuerabschnitt 31 bereits die j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk ausgegeben und wird in Zukunft das h-te Zeitsignal Th ausgeben. Hierbei sind das Zeitintervall Tjk zwischen dem j-ten und k-ten Zeitsignal Tj und Tk und das Zeitintervall Tkh zwischen den k-ten und h-ten Zeitsignalen Tk und Th gleich.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 setzt die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b hinsichtlich der Form als unverändert und setzt den Formänderungsbereich KE1 als gebogen und fortlaufend mit gleicher Geschwindigkeit verformt, bis das h-te Zeitsignal Th ausgegeben wird. Entsprechend dieser Festsetzung schätz der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M (= Mh) des Einführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th, wie in 10 gezeigt.
Insbesondere ist bei der Abschätzung der Biegung des Formänderungsbereichs KE1 der Manipulationstyp entsprechend der Formänderungsinformation KA eine Biegemanipulation, die Manipulationsrichtung ist im Uhrzeigersinn und der Manipulationsbetrag ist ein Biegewinkel θ während der Dauer von den j-ten und k-ten Zeitsignalen Tj und Tk. Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die zukünftige Forminformation M (= Mh) des Einführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th auf der Grundlage des Biegewinkels des Manipulationstyps, der Uhrzeigerrichtung der Manipulationsrichtung und dem Winkel θ des Manipulationsbetrags.
10 zeigt einen Prozess zum Abschätzen der zukünftigen geschätzten Forminformation KE1h des Formänderungsbereichs KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten bis h-ten Zeitsignale T. Diese Figur zeigt eine Erkennungsform KE1j des Formänderungsbereichs KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj, eine Erkennungsform KE1k des Formänderungsbereich KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk und eine zukünftige geschätzte Forminformation KE1h des Formänderungsbereichs KE1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Tj. Wie in 10 gezeigt, wird der Biegewinkel des Formänderungsbereichs KE1 als sich kontinuierlich mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit geschätzt.
11 zeigt die zukünftige Forminformation (zeitliche Änderung) Mh des Einführabschnitts des gesamten Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th. Die zukünftige Forminformation Mh des Einführabschnitts enthält die zukünftig geschätzte Forminformation KE1h des Formänderungsbereichs KE1 und der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b an beiden Enden des Formänderungsbereichs KE1.
Nachfolgend wird die Berechnung der zukünftig geschätzten Forminformation M unter Verwendung der Bedienungspersonmanipulationsinformation L beschrieben.
12 zeigt Änderungen der Form des Endoskopeinführabschnitts 7, aufgenommen bei der Erzeugung der j-ten, k-ten und h-ten Zeitsignale Tj, Tk, Th, wenn eine Manipulation durch eine Bedienungsperson erfolgt. Mit anderen Worten, gezeigt sind Änderungen zwischen der j-ten Einführabschnittforminformation Fj, der k-ten Einführabschnittinformation Fk und den h-ten Einführabschnittinformation Fh.
Wie in den voranstehenden Passagen von [Arbeitsweise des Bedienungspersonmanipulationsinformationsschätzabschnitt] beschrieben, ist beispielsweise in der Bedienungspersonmanipulationsinformation L der Manipulationstyp ein Schieben, die Manipulationsrichtung ist die Mittenaxialrichtung des Einführabschnitts 7, die zur Außenseite des Untersuchungszielobjekts 2 von der Einführöffnung 2a vorsteht und der Manipulationsbetrag ist ein Manipulationsänderungsbetrag ∆Pjk durch die Bedienungsperson.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des zukünftigen h-ten Zeitsignals Th auf der Grundlage der Bedienungspersonmanipulationsinformation L. Das Schätzverfahren ist im Wesentlichen gleich dem Berechnungsverfahren der zukünftigen geschätzten Forminformation M auf der Grundlage der Einführabschnittforminformation F und der Formänderungsinformation KA gemäß obiger Beschreibung.
Beim Schätzen der zukünftigen Forminformation M des Einführabschnitts berechnet der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die Biegeform des Einführabschnitts 7, die genommen wird, wenn Manipulationstyp, Manipulationsrichtung und Manipulationsbetrag fortlaufend abgeschätzt werden, als zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts.
Zusammen hiermit schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts auf der Annahme, dass der Formänderungsbereich KE1 durch die geschätzte Manipulation seitens der Bedienungsperson gebogen wird und die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b ihre Form nicht ändern.
Insbesondere und ähnlich wie weiter oben schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M (= Mh) des Einführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th unter der Annahme, dass der Manipulationstyp ein Schieben ist, die Manipulationsrichtung eine Mittenaxialrichtung des Einführabschnitts 7 ist, der von dem Beobachtungszielobjekt 2 aus der Einführöffnung 2a nach außen vorsteht und der Manipulationsbetrag ein Manipulationsänderungsbetrag ∆Pjk der Bedienungsperson ist, wie in 8 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform ist gemäß 9 das Zeitintervall Tjk zwischen den j-ten und k-ten Zeitsignalen Tj und Tk und das Zeitintervall Tkh zwischen den k-ten und h-ten Zeitsignalen Tk und Th gleich.
Daher schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33, dass ein Manipulationsänderungsbetrag ∆Pkh der durch eine Manipulation durch die Bedienungsperson während des Zeitintervalls Tkh zwischen dem k-ten und h-ten Zeitsignalen Tk und Th vorhergesagt wird, gleich einem Manipulationsänderungsbetrag ∆Pjk durch die Bedienungsperson während des Zeitintervalls Tjk zwischen den j-ten und k-ten Zeitsignalen Tj und Tk ist (∆Pjk = ∆Pkh) wie in 12 gezeigt.
Wenn gemäß 12 der Manipulationsänderungsbetrag zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj ∆Pjk ist, der Formänderungsbetrag zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk ∆Pk ist und der Formänderungsbetrag zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th ∆Ph ist, wird der Formänderungsbetrag ∆Ph durch die folgende Gleichung erhalten: ∆Ph = ∆Pk – ∆Pkh (= ∆Pk – ∆Pjk) (1)
Daher schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M (= Mh) des Einführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th auf der Grundlage des Formänderungsbetrags ∆Ph zum Zeitpunkt der Erzeugung des h-ten Zeitsignals Th.
Wie in 12 gezeigt, verwendet der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die Bedienungspersonmanipulationsinformation L, geschätzt von dem Manipulationsschätzabschnitt 34, um eine Verformungsform des Formänderungsbereichs KE1 so abzuschätzen, dass der Formverformungsbetrag ∆Ph in dem Formänderungsbereich KE1 des Einführabschnitts 7 gleich dem vom Änderungsbetrag ∆Ph wird, wie oben in der Gleichung (1) gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der Verformungsform des Formänderungsbereichs KE1 unter Berücksichtigung der Endoskopstruktur geschätzt.
Sodann vergleicht der zukünftige Schätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation (zeitliche Änderung) M des Einführabschnitts und die zukünftige Forminformation (Manipulation durch die Bedienungsperson) M des Einführabschnitts, um die endgültige zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts zu schätzen.
Es gibt einige Verfahren zum Schätzen der endgültigen zukünftigen Forminformation M des Einführabschnitts aus 2 Gegenständen in Form von zukünftiger Forminformation M des Einführabschnitts der zukünftigen Forminformation (zeitliche Änderung) M des Einführabschnitts und der zukünftigen Forminformation (Manipulation durch die Bedienungsperson) M des Einführabschnitts. Beispielsweise ist es vorteilhaft einen der zwei Punkte der zukünftigen Forminformation M des Einführabschnitts unter Verwendung der anderen Information zu wählen, beispielsweise Information der Endoskopstruktur und des Beobachtungszielobjekts 2 und Typ des Beobachtungsvorgangs. Ein Verfahren zum Erhalten von beispielsweise dem Mittelwert der beiden Punkte der zukünftigen Forminformation M des Einführabschnitts ist ebenfalls vorteilhaft. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Mittelung einfach durchzuführen und es ist vorteilhaft, einen gewichteten Durchschnitt mit Blick auf die anderen Informationen zu machen, wie oben beschrieben. Es ist auch vorteilhaft, einer Bedienungsperson die beiden Punkte der zukünftigen Forminformation M des Einführabschnitts zu präsentieren.
Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, dass das Zeitintervall Tjk zwischen dem j-ten und k-ten Zeitsignalen Tj und Tk und das Zeitintervall Tkh zwischen dem k-ten und h-ten Zeitsignalen Tk und Th zueinander gleich sind, wie in 9 gezeigt; eine Vorhersage ist selbstverständlich auch möglich, auch wenn die Zeitintervalle Tjk und Tkh nicht gleich zueinander sind.
Wie oben beschrieben gibt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 an, dass die Verformung in dem Formverformungsbereich KE1 des Einführabschnitts 7 und die Manipulation der Bedienungsperson mit konstanter Geschwindigkeit während der Periode in der j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk durchgeführt wird. Wenn daher beispielsweise die Zeitintervalle Tjk und Tkh jeweils halbiert werden, muss die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts nur dadurch geschätzt werden, dass der Änderungsbetrag θ des Biegewinkels des Einführabschnitts 7 θ/2 beträgt und der Manipulationsbetrag ∆Pjk/2 beträgt. Wenn das Verhältnis der verstrichenen Zeit für andere Zeiten auf gleicher Weise erhalten wird, kann die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts geschätzt werden.
[Vorteilhafter Effekt]
Wie oben beschrieben wird bei der ersten Ausführungsform eine Form des Einführabschnitts 7, der in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt wird, von der Formsensoreinheit 23 eingeschätzt, um eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 nach Verstreichen einer Zeit, zum Beispiel Tkh von dem k-ten Zeitsignals Tk zu dem h-ten Zeitsignal Th auf der Grundlage der erfassten Einführabschnittforminformation F zu schätzen und als zukünftige geschätzte Forminformation M auszugeben. Somit kann eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7, welche von jetzt an anzunehmen ist, wenn eine Bedienungsperson den Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 einführt, geschätzt werden. Die geschätzte Form des Einführabschnitts 7 kann der Bedienungsperson zum Beispiel auf der Anzeigeeinheit 6 als unterstützende Information zum Zeitpunkt des Einführens des Einführabschnittes 7 dargestellt werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Zeit, die notwendig ist, das Training und die Erfahrung der Bedienungsperson zu verbessern, kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystems zu machen. Eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann den Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 relativ einfach einführen und hieraus entfernen.
Mit anderen Worten, eine Bedienungsperson kann bestimmen, dass der Einführabschnitt 7 weiterhin eingeführt oder entfernt werden kann, wenn die geschätzte Form des Einführabschnitts 7 die von der Bedienungsperson gewünschte Form ist. Andererseits kann die Bedienungsperson bestimmen, dass es besser ist, den Einführ- oder Entfernungsvorgang zu ändern, wenn die geschätzte Form des Einführabschnittes 7 nicht die gewünschte Form ist. Bei der ersten Ausführungsform kann somit die Zeit, die zum Verbessern des Trainings und der Erfahrung der Bedienungsperson notwendig ist, kürzer als bei einem vorhandenen System gemacht werden. Auch eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann im Einführabschnitt 7 relativ einfach Einführen und Entfernen.
Bei der voranstehenden ersten Ausführungsform vergleicht der Änderungsermittlungsabschnitt 32 zwei Gegenstände einer Einführabschnittforminformation F, nämlich die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk. Es besteht keine Einschränkung hierauf; der Änderungsermittlungsabschnitt 32 kann drei oder mehr Werte der Einführabschnittforminformation F vergleichen. Beispielsweise können diese j-te Einführabschnittforminformation Fj, die k-te Einführabschnittforminformation Fk und die erste Einführabschnittforminformation F1 entsprechend dem ersten Zeitsignal T beinhalten.
Wenn drei oder mehr Punkte an Einführabschnittforminformation F (Fj, Fk, F1, etc.) gemäß obiger Beschreibung verglichen werden, ist es möglich, die Änderungszustände der Form des Einführabschnittes 7 zu ermitteln, beispielsweise Informationen dahingehend, ob die Form des Einführabschnittes sich weiterhin mit niedriger Geschwindigkeit stabil ändert, ob sie sich mit Beschleunigung ändert und ob die Manipulation wiederholt wird, zusätzlich zu dem voranstehenden vorteilhaften Effekten der ersten Ausführungsform.
Unter Berücksichtigung, dass diese drei oder mehr Punkte der Einführabschnittforminformation F (Fj, Fk, F1, etc.) verwendet werden, kann der Manipulationsschätzabschnitt 34 die Bedienungspersonmanipulationsinformation L abschätzen. Dies erlaubt, dass der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts mit höherer Genauigkeit schätzen kann.
[Erste Abwandlung der ersten Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Abwandlung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Bei dieser Abwandlung werden gleiche Abschnitte wie bei der ersten Ausführungsform nicht beschrieben, sondern nur unterschiedliche Abschnitte werden genauer erläutert.
[Arbeitsweise des Ermittlungsabschnitts für die zeitliche Formänderung des Einführabschnittes bei der ersten Abwandlung]
Diese Abwandlung unterscheidet sich in der Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32 von der voranstehenden ersten Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform vergleicht der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk, berechnet von dem Formberechnungsabschnitt 30, wie in 5 gezeigt und entnimmt einen Bereich, in welchem die Form des Einführabschnittes 7 geändert wird, als Formänderungsbereich KE1 und Bereich, wo die Form des Einführabschnittes 7 unverändert ist, als erste und zweite formunveränderte Bereiche KE2a und KE2b auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
Im Gegensatz hierzu fokussiert sich bei dieser Abwandlung der Änderungsermittlungsabschnitt 32 auf die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b, die als Bereiche entnommen wurden, wo sich die Biegeform des Einführabschnittes 7 nicht ändert und ermittelt die Formänderungsinformation KA auf der Grundlage der relativen Lagebeziehung zwischen den formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b.
Bei dieser Abwandlung ist der Vorgang der Berechnung der Einführabschnittforminformation F durch den Formberechnungsabschnitt 30 und der Vorgang der Entnahme des Formänderungsbereichs KE1 und der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b durch den Änderungsermittlungsabschnitt 32 gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
Nachfolgend werden einige Abläufe in dem Änderungsermittlungsabschnitt 32 dieser Abwandlung beschrieben, welche sich gegenüber der ersten Ausführungsform unterscheiden.
13 ist eine Darstellung der Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32. Diese Figur zeigt die Form des Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten Zeitsignals Tj, ermittelt von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32 und die Form des Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk, ermittelt von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführinformation Fk, welche von dem Erkennungsabschnitt Einführabschnitt Formberechnungsabschnitt 30 berechnet wurden und entnimmt den Formänderungsbereich KE1, wo sich die Form des Einführabschnitts ändert und die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b, wo sich die Form des Einführabschnittes 7 nicht ändert.
Wie in 13 gezeigt, enthält der Einführabschnitt 7 einen ersten Verbindungsabschnitt C1 der den ersten formunveränderten Bereich KE2a und den Formänderungsbereich KE2b verbindet und einen zweiten Verbindungsabschnitt C2, der den Formänderungsbereich KE1 und den zweiten formunveränderten Bereich KE2b verbindet.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 berechnet die Koordinaten (Verbindungsabschnittkoordinaten) des ersten Verbindungsabschnitts C1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj und des Zeitpunkts der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk und eine Verbindungsrichtung CD1, welche eine Tangentialrichtung der Mittelachse des Einführabschnitts 7 am ersten Verbindungsabschnitt C1 ist.
Zusammen hiermit berechnet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Koordinaten (Verbindungabschnittkoordinaten) des zweiten Verbindungsabschnitts C2 zum Zeitpunkt der Erzeugung j-ten Zeitsignals Tj und zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk und eine Verbindungsrichtung CD2 welche eine Tangentialrichtung der Mittelachse des Einführabschnitts 7 am zweiten Verbindungsabschnitt C2 ist.
Hierbei kann jegliches Koordinatensystem verwendet werden, welches die Verbindungsabschnittkoordinaten der ersten und zweiten Verbindungsabschnitte C1 und C2 darstellt, wenn die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk miteinander verglichen werden können.
Bei dieser Abwandlung bestimmt die Unterstützungsinformationseinheit 22 die Positionen der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und der k-ten Einführabschnittforminformation Fk, welche dem Steuerabschnitt 9 am nächsten sind, als Ursprungskoordinaten (0, 0, 0). Das heißt, die Ursprungskoordinaten (0, 0, 0) liegen am Endabschnitt des Steuerabschnitts 9 des ersten formunveränderten Bereichs KE2a.
Weiterhin berechnet bei dieser Abwandlung die Unterstützungsinformationseinheit 22 die Verbindungsabschnittkoordinaten der ersten und zweiten Verbindungsabschnitt C1 und C2 auf der Grundlage der Ursprungskoordinaten (0, 0, 0) der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und der k-ten Einführabschnittforminformation Fk.
Nachfolgend werden die Koordinaten des ersten formunveränderten Bereichs KE2a zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk beschrieben.
Die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 nahe dem distalen Ende des ersten formunveränderten Bereichs KE2a zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj sind ausgedrückt durch (x1j, y1j, z1j) wie in 13 gezeigt.
Die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 nahe dem distalen Ende des ersten formunveränderten Bereichs KE2a zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk sind dargestellt durch (x1k, y1k, z1k).
Bei dieser Abwandlung ist der erste formunveränderte Bereich KE2a zwischen einem Abschnitt der Ursprungskoordinate (0, 0, 0) und einem Abschnitt der Verbindungsabschnittkoordinaten C1 vorhanden und somit sind die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 (x1j, y1j, z1j) und die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 (x1k, y1k, z1k) gleich
Die Verbindungsrichtung CD1 wird als ein Vektor berechnet, der eine Verbindungsrichtung des ersten formunveränderten Bereichs KE2a und des Formänderungsbereich KE1 anzeigt.
Die Verbindungsrichtung CD2 wird als ein Vektor berechnet, der eine Verbindungsrichtung des Formänderungsbereichs KE1 und des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b anzeigt.
Bei dieser Abwandlung sind nur Informationen der Richtungen der Vektoren der Verbindungsrichtungen CD1 und CD2 notwendig, keine Informationen über die Länge der Vektoren. Aus diesem Grund wird bei dieser Abwandlung der Vektor einer jeden Verbindungsrichtung CD1 und CD2 als Einheitsvektor der Länge „1“ festgelegt.
Der Vektor der Verbindungsrichtung CD1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj ist gemäß 13 dargestellt durch (a1j, b1j, c1j).
Der Vektor der Verbindungsrichtung CD2 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk ist dargestellt durch (a1k, b1k, c1k).
Da es der erste formunveränderte Bereich KE2a ist, der mit den Ursprungskoordinaten (0, 0, 0) verbunden ist, sind der Vektor (a1j, b1j, c1j) der Verbindungsrichtung CD1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj und der Vektor (a1k, b1k, c1k) der Verbindungsrichtung CD1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk bei der ersten Abwandlung gleich.
Nachfolgend werden die Koordinaten des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk auf gleiche Weise wie die voranstehenden Koordinaten des ersten formunveränderten Bereichs KE2a ermittelt.
Die Verbindungsabschnittkoordinaten C2 nahe dem proximalen Ende des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj sind dargestellt durch (x2j, y2j, z2j) wie in 13 gezeigt.
Die Verbindungsabschnittkoordinaten C2 nahe dem proximalen Ende des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk sind dargestellt durch (x2k, y2k, z2k).
Der Vektor der Verbindungsrichtung CD1 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj ist dargestellt als (a2j. b2j, c2j).
Der Vektor der Verbindungsrichtung CD2 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk ist dargestellt als (a2k. b2k, c2k).
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 kann somit Informationen über die Änderung der Form des Einführabschnitts 7 durch die Positionen und Richtungen der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b darstellen. Mit anderen Worten, der Formänderungsbereich KE1 ist zwischen dem ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b vorhanden. Eine Information über eine Änderung der Form des Einführabschnittes 7 kann lediglich durch Informationen der Koordinaten (x1j, y1j, z1j) des ersten Verbindungsabschnitts C1 des ersten formunveränderten Bereichs KE2a und des Formänderungsbereichs KE1, die Koordinaten (x2j, y2j, z2j) des zweiten Verbindungsabschnitts C2 des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b und des Formänderungsbereichs KE1 und die Vektoren CD1 und CD2 in Tangentialrichtung des Einführabschnitts 7 an diesem Koordinaten neu geschrieben werden.
13 wird gezeigt, um eine Änderung der Form des Einführabschnittes 7 besser zu zeigen. In dieser Figur sind die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b jeweils als gestricheltes Rechteck dargestellt und der Formänderungsbereich KE1 ist durch eine durchgezogene Linie entsprechend der Biegeform dargestellt. Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 muss keine Information erzeugen oder verwenden, um die formänderungs- und formunveränderten Bereiche durch ein gestricheltes Rechteck und eine durchgezogene Linie auszudrücken.
Bei dieser Abwandlung wird aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung ein einfaches Beispiel gezeigt, bei dem der Formänderungsbereich KE1 zwischen den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b vorhanden ist. Tatsächlich gibt es den Fall, bei dem der Formänderungsbereich KE1 und einer der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b sich abwechselnd wiederholen. In diesem Fall enthalten die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b zwei Positionskoordinaten der Verbindungsabschnittkoordinaten nahe dem Einführabschnitt 7 und die Verbindungsabschnittkoordinaten nahe dem distalen Endabschnitt. In den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b ändert sich jedoch die Form des Einführabschnittes 7 nicht. Selbst obwohl der Formänderungsbereich KE1 und einer der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b sich abwechselnd wiederholen, wie oben beschrieben, kann die gesamte Form des Einführabschnittes 7 zu allen Zeiten erhalten werden, wenn es diese drei oben genannten Informationspunkte gibt. Mit anderen Worten, wenn die Koordinaten (erster Informationspunkt) nahe dem Steuerabschnitt 9 in einem formunveränderten Bereich, die Koordinaten (zweiter Informationspunkt) nahe dem distalen Ende des Einführabschnittes 7 und der Vektor (dritter Informationspunkt) in der Verbindungsrichtung nahe dem distalen Ende hiervon zu einem bestimmten Zeitpunkt bekannt sind und beliebige zwei der ersten bis dritten Informationspunkte zu einem anderen Zeitpunkt bekannt sind, kann der verbleibende eine Informationspunkt durch Rechnung ermittelt werden.
Nachfolgend berechnet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 einen Typ der Formänderung des Formänderungsbereichs KE1, eine Richtung der Formänderung und einen Betrag der Formänderung unter Verwendung von Informationen der Verbindungsrichtung CD1 und der Verbindungsabschnittkoordinaten C1 auf Seiten des Steuerabschnitts 9 zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsingale Tj und Tk. Insbesondere berechnet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 einen Typ der Formänderung, eine Richtung der Formänderung und einen Betrag der Formänderung aus einer relativen Anordnungsbeziehung zwischen dem Formänderungsbereich KE1 und der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b. Mit anderen Worten, wenn die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 des ersten formunveränderten Bereichs KE2a zum Zeitpunkt der Erzeugung der j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk einander gleich sind, und dies auch auf die Verbindungsrichtungen CD1 zutrifft, kann der Änderungsermittlungsabschnitt 32 eine Änderung in den Verbindungsabschnittkoordinaten C2 und in Verbindungsrichtungen CD2 des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b ermitteln, um eine relative Anordnungsbeziehung zwischen dem Formänderungsbereich KE1 und den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b zu erhalten.
Da bei dieser Abwandlung der erste formunveränderte Bereich KE2a sich nicht bewegt, sind die Verbindungsabschnittkoordinaten C1 des ersten formunveränderten Bereichs KE2a und die Verbindungsrichtung CD1 des Verbindungsabschnitts C1 unverändert, aber haben gleichen Wert.
Obgleich der Formänderungsbereich KE1 nahe dem Steuerabschnitt 9 vorhanden ist, werden Typ, Richtung und Betrag der Änderung bei dieser Abwandlung berechnet, da die Verbindungskoordinaten C2 auf Seiten des Einführabschnitts 7 und die Verbindungsrichtung CD2 der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b, welche den Formänderungsbereich KE1 einschließen, gleich sind.
Bei dieser Abwandlung wird wie bei der Verbindungsrichtung CD2 des zweiten formunveränderten Bereichs KE2b der Biegewinkel um den Winkel θ in einer Ebene gedreht, wie in 14 gezeigt, und zwar während der Dauer, von der das j-te Zeitsignal Tj erzeugt wird bis zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk. Auch für die Verbindungsabschnittkoordinaten C2 wird der Biegewinkel um den Winkel θ in der gleichen Ebene geändert. Weiterhin erkennt man, dass der Einführabschnitt 7 nicht verdreht oder dergleichen wird.
Es ist somit möglich, den Typ, die Richtung und den Betrag der Formänderung des Einführabschnitts 7 bei dieser Abwandlung in dem Formänderungsbereich KE1 zu berechnen. Mit anderen Worten, wie in 14 gezeigt, ist der Änderungstyp eine Biegeänderung und der Änderungsbetrag ist eine Änderung um den Winkel θ. Die Richtung der Formänderung ist die Uhrzeigerrichtung in 14.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 gibt den Typ der Änderung, den Betrag der Änderung und die Richtung der Änderung des Einführabschnitts 7 an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 und den Manipulationsschätzabschnitt 34 als Formänderungsinformation KA als Information von Biegung, Winkel θ und Uhrzeigersinnrichtung aus.
Die nachfolgende Arbeitsweise des Endoskopsystems 1 ist gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
Bei der Entnahme des Formänderungsbereichs KE1 und der ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b kann ein Bereich entnommen werden, dessen Formänderung wesentlich kleiner als diejenige eines Bereichs ist, der die größte Änderung des Einführabschnittes 7 darstellt oder der klar die Formänderung des Einführabschnitts 7 aus der Einführabschnittforminformation F bestimmt, welche von dem Formberechnungsabschnitt 30 berechnet wurde. Dieser Bereich kann als ein formunveränderter Bereich äquivalent zu den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b betrachtet werden.
Wenn ein Bereich, dessen Formänderung sehr klein ist, gemäß obiger Beschreibung als formunveränderter Bereich betrachtet wird, ist es möglich, Informationen über Typ der Formänderung, Richtung der Formänderung und Betrag der Formänderung nur für den Bereich passend zu berechnen, dessen Formänderung im Einführabschnitt 7 groß ist.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 muss nicht notwendigerweise Informationen über die Formänderung über den gesamten Einführabschnitt 7 hinweg ermitteln. Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 kann die Formänderungsinformation KA nur für einen Zielabschnitt, einen vorher festgelegten Abschnitt oder dergleichen bei einer Manipulation durch die Bedienungsperson ermitteln. Die Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnittes 32 kann damit vereinfacht werden.
[Vorteilhafter Effekt]
Wie oben beschrieben macht es die erste Abwandlung möglich, die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b und den Formänderungsbereich KE1 durch den Änderungsermittlungsabschnitt 32 zu berechnen und dann den Typ der Formänderung, die Richtung der Formänderung und den Betrag der Formänderung des Einführabschnitts 7 aus der relativen Anordnungsbeziehung zwischen dem Formänderungsbereich KE1 und den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b zu berechnen. Genauer gesagt, wenn das j-te Zeitsignal Tj und das k-te Zeitsignal Tk erzeugt werden, ist es möglich, Informationen über die Koordinaten der ersten und zweiten Verbindungsabschnitte C1 und C2 zwischen den ersten und zweiten formunveränderten Bereichen KE2a und KE2b und dem Formänderungsbereich KE1, sowie Vektoren CD1 und CD2 in Tangentialrichtung des Einführabschnittes 7 an diesem Koordinaten zu berechnen.
Daher kann wie bei der voranstehenden ersten Ausführungsform, wenn eine Bedienungsperson mit der momentanen Manipulation fortfährt, eine Form des Einführabschnitts 7, die sich zum nächsten Zeitpunkt ändern kann, vorab geschätzt werden (die zukünftige Form kann geschätzt werden). Die Form des Einführabschnittes 7 kann der Bedienungsperson auf der Anzeigeeinheit 6 oder dergleichen als unterstützende Information beim Einführen des Einführabschnittes 7 dargestellt werden. Folglich ist es möglich, die Zeit, die zum Training und zur Leistungsverbesserung der Bedienungsperson notwendig ist, kürzer als bei herkömmlichen Endoskopsystem zu machen. Auch eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann den Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 relativ einfach Einführen und hieraus Entfernen.
Bei der ersten Abwandlung kann die Formänderungsinformation KA durch mathematisch behandelbare Parameter der Koordinaten des ersten Verbindungsabschnitts C1 der Koordinaten des zweiten Verbindungsabschnitts C2 und der Vektoren CD1 und CD2 im Vergleich zu voranstehenden ersten Ausführungsform berechnet werden. Damit können Programme vereinfacht werden, mit denen der Änderungsermittlungsabschnitt 32 erhalten wird oder Programme zum Erhalt des gesamten Systems 1. Da die Programme vereinfacht sind, sind sie für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet.
[Zweite Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser Ausführungsform werden gleiche Abschnitte wie bei der ersten Ausführungsform nicht beschrieben, sondern nur unterschiedliche Abschnitte werden erläutert.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den Arbeitsweisen des Änderungsermittlungsabschnitts 32, des Manipulationsschätzabschnitts 34 und des zukünftigen Formschätzabschnitts 33.
[Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32]
In der voranstehenden ersten Ausführungsform ist der Änderungsermittlungsabschnitt 32 auf das Beispiel einer Konfiguration gerichtet, bei der die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk (berechnet durch den Formberechnungsabschnitt 30 gemäß 5) verglichen werden, der Formänderungsbereich KE1, in welchem sich die Form des Einführabschnitts 7 ändert und die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b in welchem sich die Form des Einführabschnittes 7 nicht ändert, extrahiert werden und der Typ der Formänderung, die Richtung der Formänderung und der Betrag der Formänderung des Formänderungsbereichs KE1 auf der Grundlage der Bereiche KE2a und KE2b berechnet werden.
Im Gegensatz zu obigem unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform im Aufbau dahingehend, dass der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk vergleicht, um einen ähnlichen Formbereich zu extrahieren und den Typ der Formänderung, die Richtung der Formänderung und den Betrag der Formänderung des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage des ähnlichen Formbereichs berechnet.
15 zeigt die j-te Einführabschnittsforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk. Die j-te Einführabschnittsforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk enthalten ähnliche Formbereiche LR, deren Formen ähnlich zueinander sind. Ein Abschnitt, der den distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 durch die k-te Einführabschnittforminformation Fk enthält einen Einführabschnittbewegungsbereich 7sr. Der Einführabschnittbewegungsbereich 7sr ist ein Abschnitt, in welchem sich der Einführabschnitt 7 während der Dauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk bewegt.
Mit anderen Worten, bei Empfang einer Manipulation durch die Bedienungsperson bewegt sich der Einführabschnitt 7 in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 durch den Einführabschnittbewegungsbereich 7sr während der Dauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignal Tj zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk. Während dieser Dauer ändert sich die Form des Ähnlichkeitsformbereichs LR des Einführabschnittes 7 nicht, wie in 15 gezeigt.
Der Grund, worum sich die Form des Ähnlichkeitsformbereichs LR nicht ändert, ist wie folgt. Wenn eine Bedienungsperson eine Einführmanipulation durchführt, bewegt sich der Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2, während sich seine Form an die Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 anpasst. Wenn sich der Einführabschnitt 7 bewegt, passt sich die Form des Einführabschnitts 7 an die Innenseite des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 auch während der Zeitdauer an, die ausgehend von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj bis zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk verstreicht. Somit ändert sich die Form des Einführabschnittes 7 in dem Ähnlichkeitsformbereich LR nicht, wenn das j-te Zeitsignal T erzeugt wird oder in dem Ähnlichkeitsformbereich LR nicht, wenn das k-te Zeitsignal T erzeugt wird.
Es sei hier festzuhalten, dass die Position des Einführabschnitts 7 entsprechend jeder Position des Ähnlichkeitsformbereichs LR sich in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und der k-ten Einführabschnittforminformation Fk ändert. Mit anderen Worten, der Einführabschnitt 7 wird durch seine Einführung in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und der k-ten Einführabschnittsforminformation Fk bewegt. Somit sind die Erkennungssignale, die von den Biegeformdetektoren 8b an den Erkennungspunkten des Formsensor 8 ausgegeben werden, zueinander unterschiedlich, es gibt jedoch Ähnlichkeitsformbereiche LR, deren Formen in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und der k-ten Einführabschnittforminformation Fk im Wesentlichen gleich zueinander sind, welche durch den Formberechnungsabschnitt 30 berechnet wurden.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk. Als Ergebnis des Vergleichs unterscheidet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Ähnlichkeitsformbereiche LR, deren Formen im Wesentlichen gleich zueinander sind und die Bereiche anders als die Ähnlichkeitsformbereiche LR und entnimmt die Ähnlichkeitsformbereiche LR.
Jeder der Bereiche anders als die Ähnlichkeitsformbereiche LR enthält beispielsweise gemäß 16 drei Bereiche in Form eines Einführabschnittformunähnlichkeitsbereichs NLR, eines Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr und eines Einführabschnittzurückziehbereichs (nicht gezeigt); der Einführabschnittzurückziehbereich wird später beschrieben.
Der Einführabschnittformunähnlichkeitsbereich NLR ist ein Bereich, der sich in seiner Form einfach und klar von den anderen unterscheidet. Der Einführabschnittbewegungsbereich 7sr ist beispielsweise ein Bereich, der nicht vorhanden ist, wenn das j-te Zeitsignal Tj erzeugt wird, der jedoch neu erscheint, wenn das k-te Zeitsignal Tk erzeugt wird.
Der Einführabschnittzurückziehbereich ist beispielsweise ein Bereich, der vorhanden ist, wenn das j-te Zeitsignal Tj erzeugt wird und der verschwindet, wenn das k-te Zeitsignal Tk erzeugt wird. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu dem Einführabschnittbewegungsbereich 7sr ist beispielsweise der Einführabschnittformähnlichkeitsbereich LR ein Abschnitt, der durch Zurückziehen des Einführabschnittes 7 verloren geht.
In dem Beispiel von 15 berechnet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Einführabschnittformähnlichkeitsbereiche LR, deren Formen im Wesentlichen gleich zueinander sind und den Einführabschnittbewegungsbereich 7sr der erscheint, wenn das k-te Zeitsignal Tk erzeugt wird. Mit anderen Worten, bei Empfang der Manipulation durch die Bedienungsperson bewegt sich der Einführabschnitt 7 in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 durch den Einführabschnittbewegungsbereich 7sr. Trotz der Bewegung des Einführabschnitts 7 erhält der Abschnitt des Einführabschnitts 7 nahe dem Steuerabschnitt 9 im Wesentlichen die gleiche Form.
Es kann abgeschätzt werden, dass der Grund für das obige derjenige ist, dass sich der Einführabschnitt 7 entlang der Form des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 bewegt. Mit anderen Worten, es kann abgeschätzt werden, dass obgleich sich der Einführabschnitt 7 in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 bewegt, die Bereiche, welche die gleiche Form behalten, in der gleichen Position relativ zu dem Beobachtungszielobjekt 2 sind oder sie werden ein Einführabschnittähnlichkeitsformbereich LR.
Daher schätzt in dem Beispiel von 15 der Änderungsermittlungsabschnitt 32 ab, dass die Bewegungsrichtung des Einführabschnitts 7 eine Einführrichtung in Richtung Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 ist und dass der Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 im Wesentlichen gleich der Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr ist.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 sendet die Bewegungsrichtung des Einführabschnitts 7 und dem Betrag im Wesentlichen gleich der Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 und den Manipulationsschätzabschnitt 34 als Formänderungsinformation KA.
Die Formsensoreinheit 23, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist so aufgebaut, dass sie eine Biegerichtung des Einführabschnitts 7 erkennt. Es ist damit möglich, die Biegerichtungen in beispielsweise X- und Y-Richtung als einen der Manipulationszustände des Einführabschnitts 7 aus Erkennungssignalen D zu bestimmen, welche von der Formsensoreinheit 23 ausgegeben werden, wenn die j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk erzeugt werden. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass es keine Änderung in den X- und Y-Richtungen anhand der Erkennungssignale D von der Formsensoreinheit 23 gibt, gibt der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Formänderungsinformation KA aus, dass es keine Änderung in der Form des Einführabschnitts 7 gibt. Bei Empfang der Formänderungsinformation KA, die anzeigt, dass es keine Änderung in der Form des Einführabschnitts 7 gibt, schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34, dass der Einführabschnitt 7 einfach eingeführt wird. Wenn es eine Änderung in X- und Y-Richtungen anhand der Erkennungssignale D gibt, gibt der Änderungsermittlungsabschnitt 32 eine Formänderungsinformation KA aus, die anzeigt, dass es in der Form des Einführabschnitts 7 eine Änderung in X- und Y-Richtung gibt. Bei Empfang der Formänderungsinformation KA, die anzeigt, dass es eine Änderung in der Form des Einführabschnitts 7 gibt, schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 ab, dass beispielsweise der Einführabschnitt 7 in Verdrehrichtung manipuliert wurde, ebenfalls basierend auf der Änderung der Form des Einführabschnitts 7 in X- und Y-Richtung.
Es gibt den Fall, dass ein Einführabschnittbewegungsbereich 7sr, ein Einführabschnittzurückziehbereich (nicht gezeigt) oder ein Einführabschnittformunähnlichkeitsbereich LR nahe dem distalen Ende des Einführabschnittähnlichkeitsformbereichs RL nicht vorhanden sind. Dieser Fall zeigt an, dass das distale Ende des Einführabschnitts 7 gestoppt ist.
Es gibt den Fall, dass ein Einführabschnittunähnlichkeitsformbereich NLR im Einführabschnitt 7 näher dem Steuerabschnitt 9 vorhanden ist, als der Einführabschnittähnlichkeitsformbereich LR. Der Einführabschnittunähnlichkeitsformbereich NLR wird durch eine Manipulation seitens der Bedienungsperson verursacht.
16 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Manipulation durch eine Bedienungsperson durchgeführt wird, der distale Endabschnitt des Einführabschnitts 7 um die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr bewegt wird und weiterhin ein Einführabschnittformähnlichkeitsbereich LR im Einführabschnitt 7 nahe dem Steuerabschnitt 9 erzeugt wird. Somit entspricht die Richtung der Manipulation durch die Bedienungsperson der Einführrichtung des Einführabschnitts 7. Der Betrag der Manipulation ist im Wesentlichen gleich der Summe der Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr und der Länge entsprechend des Einführbetrags, der benötigt wird, um den Einführabschnittunähnlichkeitsformbereich NLR zu verursachen.
[Arbeitsweise des Manipulationsschätzabschnitts 34]
Der Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt eine Manipulation durch die Bedienungsperson ab und gibt dies als Bedienungspersonmanipulationsinformation L aus. Unter der Annahme, dass die Formänderung des Einführabschnitts 7 das Ergebnis einer Manipulation durch die Bedienungsperson ist, schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 eine Manipulation ab, die während der Periode von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk erzeugt wurde, und zwar auf der Grundlage der Formänderungsinformation KA und gibt dies als Bedienungspersonmanipulationsinformation L aus.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Abschätzung der Manipulation durch die Bedienungsperson nur für eine direkte Manipulation durch die Bedienungsperson beschrieben, jedoch kann der Manipulationsschätzabschnitt 34 auch die Manipulation abschätzen, die durch den Steuergriff 11 durchgeführt wird.
Durch Vergleich der j-ten Einführabschnittform Fj mit der k-ten Einführabschnittform Fk werden praktisch alle Einführabschnitte 7 der Einführabschnittähnlichkeitsformbereich LR in dem Beobachtungszielobjekt 2 von der Einführöffnung 2a bis zu dem Innenraum 3, wie in 15 gezeigt. In der k-ten Einführabschnittform Fk bewegt sich, wenn eine Manipulation durch die Bedienungsperson durchgeführt wird, der Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 um die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr.
Daher schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 ab, dass die Bedienungsperson einen Schiebevorgang in Einführrichtung durchführt, um den Einführabschnitt 7 in den Innenraum des Beobachtungszielobjekts 2 um die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr einzuführen.
Der Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt ab, dass der Manipulationstyp eine Schiebung ist und die Richtung der Manipulation die Mittelachsenrichtung des Einführabschnitts 7 ist, der von der Einführöffnung 2a vorsteht. Es wird abgeschätzt, dass der Einführbetrag des Einführabschnitts 7 die Länge der Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr ist.
Die Länge des Einführabschnittbewegungsbereich 7sr kann auf der Grundlage von charakteristischen Abschnitten Crj und Crk des Einführabschnittes 7 geschätzt werden, wie beispielsweise in den 15 und 16 gezeigt. Die charakteristischen Abschnitte Crj und Crk des Einführabschnitts 7 können durch die Positionen von Biegeformdetektoren 8b im optischen Fasersensor 8 der Formsensoreinheit 23 am Einführabschnitt 7, durch Informationen von dem Berechnungsabschnitt des Einführabschnittformerkennungsabschnitt 30, Informationen des Änderungsermittlungsabschnitts 32 oder dergleichen geschätzt werden.
Die charakteristischen Abschnitte Crj und Crk bei dieser Ausführungsform werden jeweils so festgesetzt, dass der Einführabschnitt 7 gebogen wird, um eine bestimmte Form anzunehmen, beispielsweise einen Formabschnitt mit einem konvexen Abschnitt, der spitzer gebogen ist als der andere Abschnitt und einen Formabschnitt, dessen Form nicht glatt verlaufend wie der konvexe Abschnitt ist. Der charakteristische Abschnitt Crj ist ein Formabschnitt, der erscheint, wenn das j-te Zeitsignal T erzeugt wird und der charakteristische Abschnitt Crk ist ein Formabschnitt, der erscheint, wenn das k-te Zeitsignal T erzeugt wird.
Wenn ein Biegeformdetektor 8b, der zum Beispiel 20 cm entfernt vom distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 liegt, in exakter Ausrichtung mit der Spitze des charakteristischen Abschnitts Crj ist, wenn das j-te Zeitsignal Tj erzeugt wird, ergibt sich, dass der charakteristische Abschnitt Crj 20 cm entfernt vom distalen Ende des Einführabschnitts 7 liegt.
Wenn der Zwischenort zwischen einem anderen Biegeformdetektor 8b, der beispielsweise 30 cm von dem distalen Endabschnitt 7a des Einführabschnitt 7 liegt und einem anderen Biegeformdetektor 8b, der beispielsweise 40 cm entfernt von dem distalen Endabschnitt 7a liegt, in exakter Ausrichtung mit der Spitze des charakteristischen Abschnitts Crk sind, wenn die k-te Einführabschnittform Fk erzeugt wird, ergibt sich, dass der charakteristische Abschnitt Crk 35 cm entfernt vom distalen Ende des Einführabschnitts 7 liegt.
Somit ist der Einführbetrag des Einführabschnitts 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2, das heißt, die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs GR eine Differenz zwischen der Position (35 cm) des charakteristischen Abschnitts Crk zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk und der Position (20 cm) des charakteristischen Abschnitts Crj zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj: 35 cm – 20 cm = 15 cm.
Wie in 16 gezeigt, muss, wenn der Einführabschnitt 7 dem Unähnlichkeitsformbereich NLR enthält, der Einführbetrag des Einführabschnittes 7 unter Berücksichtigung einer Änderung der Länge des Unähnlichkeitsformbereichs NLR im Einführabschnitt 7 gesetzt werden. Da in diesem Fall der Unähnlichkeitsformbereich NLR im Einführabschnitt 7 nahe dem Steuerabschnitt 9 liegt, kann die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs GR nicht unter Verwendung der Positionen der charakteristischen Abschnitte Crj und Crk berechnet werden.
Im obigen Fall kann der Manipulationsschätzabschnitt 34 die Länge des Einführabschnitts 7 von dem Erkennungssignal D aus berechnen, das von der Formsensoreinheit 23 ausgegeben wird. Mit anderen Worten, die Formsensoreinheit 23 kann die Forminformation des Einführabschnitts 7 als relative Positionsinformation erkennen und somit kann die Länge des Einführabschnitts 7 durch eine Anzahl mathematischer Techniken ermittelt werden.
Es sei angenommen, dass die Differenz zwischen der Länge des Unähnlichkeitsformbereichs NLR des Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des j-ten Zeitsignal Tj und derjenigen des Unähnlichkeitsformbereichs NLR des Einführabschnitts 7 zum Zeitpunkt der Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk beispielsweise 5 cm beträgt, wie in 16 gezeigt; der Manipulationsschätzabschätzabschnitt 34 berechnet den Einführbetrag des Einführabschnitts 7 als 20 cm, was die Länge ist, die erhalten wird durch Addition von 5 cm zu dem vorher erhaltenen 15 cm. Der Einführbetrag von 20 cm wird an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 als Bedienungspersonmanipulationsinformation L gesendet.
Es erübrigt sich zu sagen, dass 15 ein Beispiel zeigt, bei dem der Einführbetrag des Einführabschnitts 7 unter Verwendung der charakteristischen Abschnitte Crj und Crk erhalten wird, jedoch kann die Differenz in der Länge des Einführabschnitts 7, die auf der Grundlage der Informationen von der Formsensoreinheit 23 berechnet wurde, als Einführbetrag des Einführabschnitts 7 berechnet werden.
[Arbeitsweise des zukünftigen Formschätzabschnitts 33]
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 empfängt entweder die Formänderungsinformation KA von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32 oder die Bedienungspersonmanipulationsinformation L von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 oder beide hiervon, um eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 basierend auf der Formänderungsinformation KA und/oder der Bedienungspersonmanipulationsinformation L zu schätzen.
In dieser Ausführungsform wird anhand von 15 ein Beispiel beschrieben, welches die Bedienungspersonmanipulationsinformation L verwendet.
Wie oben beschrieben ist der Typ der Manipulation eine Schiebung, die Manipulationsrichtung ist die Mittelachse des Einführabschnitts 7, der von der Einführöffnung 2a nach außen hin vorsteht und der Manipulationsbetrag ist die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr, beispielsweise 15 cm.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts auf der Grundlage der Schiebung, welche der Manipulationstyp ist, der Richtung der Mittelachse des Einführabschnitts 7, welches die Manipulationsrichtung ist und der Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs sr, welche der Manipulationsbetrag ist.
Es sei angenommen, dass h eine natürliche Zahl größer als k ist.
Obgleich der Formsensorsteuerabschnitt 31 bereits die j-ten und k-ten Zeitsignale Tj und Tk ausgegeben hat, hat er noch nicht das h-te Zeitsignal Th ausgegeben, sondern ist in einem Zustand, dieses in der Zukunft auszugeben. Es sei hier angenommen, dass das Zeitintervall zwischen den j-ten und k-ten Zeitsignalen Tj und Tk gleich dem Zeitintervall zwischen dem k-ten und h-ten Zeitsignalen Tk und Th ist. Das Zeitsignal T ist als Signalausgang über die Zeit hinweg dargestellt, wie 9 gezeigt.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts, nachdem eine Schiebemanipulation durchgeführt worden ist, beispielsweise um 15 cm in Mittelaxialrichtung des Einführabschnitts 7, der von der Einführöffnung 2a vorsteht und weiterhin unter der Annahme, dass die gleiche Manipulation um den gleichen Manipulationsbetrag in gleicher Richtung durchgeführt wird.
Wenn eine Manipulation durch die Bedienungsperson während der Zeitdauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals Tj bis zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals Tk durchgeführt wird, wie in 15 gezeigt, wird der Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt.
Daher schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts, als ob der Einführabschnitt 7 um weitere 5 cm wie bei der obigen Manipulation geschoben werden würde.
Zu diesem Zeitpunkt wird bei dieser Ausführungsform vorhergesagt, dass der distale Endabschnitt 7a des Einführabschnitts 7 sich zu einem Bereich des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 bewegt, welche der distale Endabschnitt 7a bisher nicht erreicht hat.
Es ist somit notwendig, eine Information des Bereichs abzuschätzen oder eine Information weiter in Richtung distaler Endseite des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr wie in 16 gezeigt.
17A zeigt die j-te Einführabschnittform Fj und 17B zeigt die k-te Einführabschnittform Fk. Die k-te Einführabschnittform Fk enthält den geschätzten Einführabschnittbewegungsbereich 7sr.
17C zeigt die Einführabschnittforminformation Fh1, die von dem Formberechnungsabschnitt 30 ausgegeben wird, wenn das h-te Zeitsignal Th für den Fall erzeugt wird, dass eine angenäherte Information, beispielsweise die Form des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 erhalten wird. Die Einführabschnittforminformation Fh1 enthält den geschätzten Einführabschnittbewegungsbereich 7sr(a). Mit anderen Worten, der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die zukünftige Formschätzinformation M wenn sich der Einführabschnitt 7 bewegt, derart, dass der Einführabschnittbewegungsbereich 7sr(a) auf die angenäherte Forminformation des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 basiert.
Wenn andererseits keine angenäherte Information, beispielsweise die Form des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 erhalten wird, nimmt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die Form des Einführabschnitts, beispielsweise eine momentane Form wie eine gerade Form als vorübergehende Form an und schätzt die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage der Information der momentanen Form.
17D zeigt die Einführabschnittforminformation Fh2, die von dem Formberechnungsabschnitt 30 ausgegeben wird, wenn das h-te Zeitsignal T für den Fall erzeugt wird, dass eine angenäherte Information, beispielsweise die Form des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 nicht erhalten wird. Die Einführabschnittforminformation Fh2 enthält den geschätzten Einführabschnittbewegungsbereich 7sr(b). Im Vergleich zu dem voranstehenden Einführabschnittbewegungsbereich 7sr(a) ist der Einführabschnittbewegungsbereich 7sr(b) geradlinig geformt.
Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 unter der Annahme, dass sich der Einführabschnitt 7 weiter um den Betrag der Manipulation durch die Bedienungsperson bewegt, wobei die Form des Ähnlichkeitsformbereichs LR des Einführabschnitts 7 unverändert bleibt.
Wie oben beschrieben vergleicht bei der zweiten Ausführungsform der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Forminformationspunkte des Einführabschnitts 7 zu unterschiedlichen Zeitpunkten, um einen Ähnlichkeitsformbereich LR zu entnehmen und um den Typ der Formänderung des Einführabschnitts 7 zu berechnen, sowie eine Richtung der Formänderung und einen Betrag der Formänderung auf der Grundlage des Ähnlichkeitsformbereichs LR. Der Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt ab, dass der Einführabschnitt 7 sich in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 um die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr bewegt, wenn eine Bedienungsperson einen Schiebevorgang durchführt. Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts auf der Grundlage des Schiebens, welches ein Manipulationstyp ist, der Mittelachsenrichtung des Einführabschnitts 7, welche die Richtung der Manipulation ist und der Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs 7sr, welche der Betrag der Manipulation ist.
Wenn somit die Bedienungsperson mit der vorliegenden Manipulation fortfährt, kann eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7, welche zum nächsten Zeitpunkt vorliegt, geschätzt werden und die geschätzte Form kann der Bedienungsperson auf der Anzeigeeinheit 6 oder dergleichen als Einführmanipulationsunterstützungsinformation für die Bedienungsperson angezeigt werden. Folglich ist es möglich, die Zeit, welche für Training und Geschicklichkeitsverbesserung notwendig ist, kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystem zu machen. Eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann den Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 relativ einfach einführen und hieraus entfernen.
Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere, obgleich die Gesamtform des Einführabschnitts 7 sich ändert, eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7, welche diese zum nächsten Zeitpunkt einnimmt, geschätzt werden, da ein Ähnlichkeitsformbereich LR, der ähnlich zur Form des Einführabschnitts 7 ist, erkannt werden.
[Erste Abwandlung der zweiten Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Abwandlung der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Bei dieser Abwandlung werden gleiche Abschnitte wie bei der zweiten Ausführungsform nicht beschrieben, sondern nur unterschiedliche Bestandteile werden beschrieben.
Diese Abwandlung unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform in der Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32. Die voranstehende zweite Ausführungsform ist auf ein Beispiel gerichtet, bei dem eine Bewegungsrichtung und ein Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 als Formänderungsinformation KA unter Verwendung eines Ähnlichkeitsformbereichs LR des Einführabschnitts berechnet werden. Bei dieser ersten Abwandlung wird der Ähnlichkeitsformbereich LR des Einführabschnitts ersetzt durch einen Spitzenabstandgleichheitsbereich, der ein Abstand zwischen den Spitzen der Biegeabschnitte des Einführabschnitts 7 ist.
[Arbeitsweise des Änderungsermittlungsabschnitts 32]
18 zeigt ein Beispiel der j-ten und k-ten Einführabschnittform in Fj und Fk. Im Gegensatz zur voranstehenden ersten Ausführungsform kann bei dieser Abwandlung die Form des Einführabschnitts 7 nicht in die ersten und zweiten formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b und den Formänderungsbereich KE1 klassifiziert werden und im Gegensatz zu voranstehenden zweiten Ausführungsform lässt sich bei dieser Abwandlung ein Ähnlichkeitsformbereich LR des Einführabschnitts nicht entnehmen. Wenn es andererseits eine Mehrzahl von Biegeabschnitten gibt und die Abstände zwischen den Spitzen dieser Biegeabschnitte zueinander gleich sind, lässt sich diese Abwandlung anwenden.
Beispielsweise enthalten die j-ten und k-ten Einführabschnittformen Fj und Fk jeweils drei Biegeabschnitte. Diese Biegeabschnitte seien in der j-ten Einführabschnittform Fj als erste, zweite und dritte charakteristische Abschnitte jw1, jw2 und jw3 bezeichnet und in der k-ten Einführabschnittform Fk als erste, zweite und dritte charakteristische Abschnitte kw1, kw2 und kw3 sind jeweils charakteristisch bezeichnet.
Der erste charakteristische Abschnitt jw1, der zweite charakteristische Abschnitt jw2, ..., der dritte charakteristische Abschnitt kw3 haben jeweils eine Spitze des entsprechenden Biegeabschnitts. Die Abstände zwischen den Spitzen der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte jw1 bis jw3 und der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte kw1 bis kw3 in der j-ten Einführabschnittform Fj etc. sind gleich, genauso wie die Biegerichtungen. Die Tatsache, dass die Abstände zwischen den Spitzen und den Biegerichtungen in den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten jw1 bis jw3 und den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten kw1 bis kw3 gleich sind, wird erkannt, indem die Positionen der ersten bis zur dritten charakteristischen Abschnitte jw1 bis jw3 und derjenigen der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte kw1 bis kw3 verglichen werden. In 18 bezeichnet G1 einen Bereich, der nicht zwischen den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten kw1 bis kw3 eingeschlossen ist. Es gibt eine Mehrzahl von Bereichen G1, jedoch zeigt 18 einen Bereich G1 als ein Beispiel, da es schwierig ist, alle Bereiche darzustellen.
Zuerst berechnet der Änderungsermittlungsabschnitt 32 die Koordinaten der Spitzen eines jeden Biegeabschnitts im Einführabschnitt 7. Die Koordinaten der Spitze eines jeden der Biegeabschnitte können problemlos aus den j-ten und k-ten Einführabschnittforminformation Fj und Fk ermittelt werden.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 berechnet den Abstand zwischen den Spitzen der Biegeabschnitte im Einführabschnitt 7 und den Biegerichtungen hiervon aus den Koordinaten der Spitzen der Biegeabschnitte. Die Biegerichtungen sind relativ zu den Spitzen der Biegeabschnitte.
Mit anderen Worten, in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj wird eine relative Lagebeziehung und werden Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten jw1, jw2 und jw3 ermittelt. Auf ähnliche Weise wird in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk eine relative Lagebeziehung und werden Abstände zwischen dem ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten kw1, kw2 und kw3 ermittelt.
Die relative Lagebeziehung und die Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten jw1, jw2, jw3 in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und die relative Lagebeziehung und die Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten kw1, kw2 und kw3 in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk können mit ihren Koordinateninformationen auf einer gemeinsamen Koordinatenachse berechnet werden.
Die Abstände zwischen den Spitzen der ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitte jw1, jw2 und jw3 und die Abstände zwischen den Spitzen der ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitte kw1, kw2 und kw3 können als Information einer skalaren Größe erhalten werden und enthalten Richtungsinformationen der Biegerichtung als Vektoren.
Um die Lagebeziehung und die Abstände zu erhalten, können die ersten des dritten charakteristischen Abschnitte jw1 bis jw3 und die ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte kw1 bis kw3 durch jegliche Technik und jedes Verfahren verglichen werden.
Der Änderungsermittlungsabschnitt 32 vergleicht eine relative Lagebeziehung und die Abstände zwischen ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten jw1, jw2 und jw3 in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und eine relative Lagebeziehung und die Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten kw1, kw2 und kw3 in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk um im Wesentlichen die gleiche Lagebeziehung und Abstände als erste, zweite und dritte charakteristische Abschnitte jw1, jw2 und jw3 in der j-ten Einführabschnittforminformation Fj und als erste, zweite und dritte charakteristische Abschnitte kw1, kw2, kw3 in der k-ten Einführabschnittforminformation Fk zu entnehmen.
Die Spitzen der ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitte jw1, jw2 und jw3 und diejenigen der ersten, zweiten und dritten charakteristischen Abschnitte kw1, kw2 und kw3 müssen auf einer geraden Linie liegen, wenn sich nichts um die Spitzen herum befindet. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass der Einführabschnitt 7 durch die Struktur des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 gebogen wird, wenn er in der Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 eingeführt wird.
Es ist weiterhin sehr wahrscheinlich, dass die konvexe Seite des Einführabschnitts 7 in Kontakt mit dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 gelangt, da die Spitzen des ersten charakteristischen Abschnitts jw1, des zweiten charakteristischen Abschnitts jw2, ... des dritten charakteristischen Abschnitts kw3 in den j-ten und k-ten Einführabschnittforminformation Fj und Fk konvex sind.
Weiterhin wird in dem Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 ein Abschnitt, der durch die Eigenschaften des röhrenöffnungsförmigen Innenraums 3 gebogen ist und leicht in Kontakt mit dem Einführabschnitt 7 gebracht wird, zu einem gewissen Betrag bestimmt. Wenn aus diesem Grund die relative Lagebeziehung und die Abstände zwischen den Spitzen des ersten charakteristischen Abschnitts jw1, des zweiten charakteristischen Abschnitts jw2, ... des dritten charakteristischen Abschnitts kw3 in den j-ten und k-ten Einführabschnittforminformation Fj und Fk im Wesentlichem gleich sind, ist der Einführabschnitt 7 sehr wahrscheinlich in Kontakt mit der gleichen Innenwandfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2. Mit anderen Worten, es kann geschätzt werden, dass der Einführabschnitt 7 an der gleichen Stelle liegt.
Wenn die relative Lagebeziehung zwischen den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten von jw1 bis jw3 in der j-ten Einführabschnittform Fj und die relative Lagebeziehung zwischen den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten kw1 bis kw3 in der k-ten Einführabschnittform Fk im Wesentlichen gleich zueinander sind, bestimmt der Änderungsermittlungsabschnitt 32, dass sich die ersten charakteristischen Abschnitte jw1 und kw1 in der gleichen Position befinden, dass sich die zweiten charakteristischen Abschnitte jw2 und kw2 in der gleichen Position befinden und dass sich die dritten charakteristischen Abschnitte jw3 und kw3 in der gleichen Position befinden.
Weiterhin erhält der Änderungsermittlungsabschnitt 32 eine Bewegungsrichtung und einen Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage von Informationen über die Abstände zwischen den Spitzen der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte jw1 bis jw3 und der Spitzen der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitte kw1 bis kw3 und deren Biegerichtungen. Was die Bewegungsrichtung betrifft, erkennt man, dass, wenn die j-te Einführabschnittforminformation Fj und die k-te Einführabschnittforminformation Fk verglichen werden, sich der Innenraum 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 um die Länge des Einführabschnittbewegungsbereichs GR bewegt wie in 18 gezeigt. Die Bewegungsrichtung ist daher die Einführrichtung des Einführabschnitts 7. Der Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 entspricht einer Länge, erhalten durch Addition der Differenz der Längen zwischen den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten kw1 bis kw3 mit einer Länge, die im Wesentlichen gleich dem Einführabschnittfortschrittsbereich GR ist. Der Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 kann auf gleiche Weise wie der Bewegungsbetrag des Einführabschnitts 7 bei der obigen zweiten Ausführungsform erhalten werden. Weiterhin kann die zukünftige Forminformation M unter Verwendung der gleichen Technik wie beim Schätzen der zukünftigen Form des Einführabschnitts 7 bei der voranstehenden zweiten Ausführungsform geschätzt werden.
Wenn somit die Bedienungsperson mit der vorliegenden Manipulation fortfährt, lässt sich die zukünftige Form des Einführabschnitts 7 schätzen, die dieser zur nächsten Zeitpunkt einnehmen wird und die geschätzte Form lässt sich der Bedienungsperson auf der Anzeige einer 6 oder dergleichen als Einführmanipulationsunterstützungsinformation für die Bedienungsperson anzeigen. Folglich ist es möglich, die Zeit zum Trainieren der Bedienungsperson und zur Verbesserung der Geschicklichkeit kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystems zu machen. Auch eine weniger erfahrene und weniger geschickte Bedienungsperson kann den Einführabschnitt 7 in den Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 relativ einfach einführen und hieraus entfernen.
Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform, obgleich sich die Gesamtform des Einführabschnitts 7 ändert, die zukünftige Form des Einführabschnitts 7, die dieser zum nächsten Zeitpunkt einnehmen wird, abschätzen, da ein Ähnlichkeitsformbereich LR, der ähnlich zur Form des Einführabschnitts 7 ist, erkannt wird.
[Dritte Ausführungsform]
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Gleiche Abschnitte wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine nochmalige detaillierte Beschreibung erfolgt nicht.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den ersten und zweiten Ausführungsformen dahingehend, dass sie einen Innenprofilinformationsschätzabschnitt 50 (nachfolgend als Profilschätzabschnitt bezeichnet) enthält, der wenigstens einen Teil des Innenprofils des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 abschätzt.
Das Innenprofil stellt die Forminformation der Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 dar. In einem Einführ-/Entfernungssystem, welches ein Endoskop enthält, kann das Beobachtungszielobjekt 2 oftmals einen engen Innenraum 3 enthalten. Der Einführabschnitt 7 bewegt sich in Tiefrichtung des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 entlang der Form des engen Innenraums 3, um eine Operation durchzuführen.
Aus diesem Grund wird ein Teil des Einführabschnitts 7 des Einführ-/Entfernungssystems in Tiefenrichtung durch die Manipulation durch die Bedienungsperson bewegt, während er die Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 berührt. Wenn daher geschätzt werden kann, dass sich der Innenabschnitt 7 im Kontakt mit der Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 befindet, kann das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 grob abgeschätzt werden. Wenn sich das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 abschätzten lässt, kann dies verwendet werden, die zukünftige Form des Einführabschnitts 7 abzuschätzen. Eine Innenprofilinformation kann somit für die Bedienungsperson erzeugt werden und das Einführ-/Entfernungssystem lässt sich einfacher aufbauen.
19 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches eine Unterstützungseinheit 22 zeigt. Der Grundaufbau der Unterstützungsinformationseinheit 22 ist gleich wie bei der obigen ersten Ausführungsform. Die Unterstützungsinformationseinheit 22 dieser Ausführungsform enthält einen Profilschätzabschnitt 50 für das Beobachtungszielobjekt 2. Mit anderen Worten, die Unterstützungsinformationseinheit 22 enthält einen Profilschätzabschnitt 50 für das Beobachtungszielobjekt 2 zusätzlich zu dem Formberechnungsabschnitt 30, dem Formsensorsteuerabschnitt 31, dem Änderungsermittlungsabschnitt 32, dem zukünftigen Formschätzabschnitt 33 und dem Manipulationsschätzabschnitt 34.
Bei Empfang einer Information von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32 schätzt der Profilschätzabschnitt 50 eine Innenprofilinformation FD des Beobachtungszielobjekts 2 und sendet diese an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33. Die Innenprofilinformation FD kann auch der Bedienungsperson über die Anzeigeeinheit 6 als Unterstützungsinformation zur Verfügung gestellt werden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Unterstützungsinformationseinheit 22 mit obigem Aufbau beschrieben.
Die grundliegende Arbeitsweise der Unterstützungsinformationseinheit 22 ist gleich wie bei den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen und unterschiedliche Abläufe werden nun beschrieben.
Der Profilschätzabschnitt 50 schätzt das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 auf der Grundlage von Informationen von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32. Der Profilschätzabschnitt 50 enthält einen zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a. Der zukünftige Profilinformationsspeicher speichert Zukunftsinformationen über das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 vorab.
Der Profilschätzabschnitt 50 schätzt das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 unter Verwendung früher Informationen über das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2, welche vorab in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert wurden.
[Arbeitsweise des Profilschätzabschnitts 50]
Der Profilschätzabschnitt 50 schätzt das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 gemäß den folgenden ersten bis fünften Funktionen anhand von Informationen von dem Änderungsermittlungsabschnitt 32.
(Erste Funktion)
Es gibt den Fall, bei dem, obgleich sich die Gesamtform des Einführabschnitts 7 über die Zeit hinweg ändert, der Einführabschnitt 7 Bereiche mit teilweise gleicher Form enthält. In diesem Fall wird abgeschätzt, dass die Bereiche gleicher Form im Einführabschnitt 7 eine Form annähernd dem Innenprofil unter der Annahme annehmen, dass die Bereiche eine Form entsprechend der Innenform des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 einnehmen.
(Zweite Funktion)
Wenn die Lagebeziehung der charakteristischen Abschnitte beispielsweise die relative Lagebeziehung zwischen den ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten jw1 bis jw3 in der j-ten Einführabschnittform Fj und die relativen Lagebeziehungen zwischen der ersten bis dritten charakteristischen Abschnitten kw1 bis kw3 in der k-ten Einführabschnittform Fk zu einander gleich sind, wird abgeschätzt, dass sich der Einführabschnitt 7 in der gleichen Position im Innenraum 3 des Beobachtungszielobjekts 2 befindet und beispielsweise die Spitzen (Außenseite) der charakteristischen Abschnitte jw1 bis jw3 in Kontakt mit der Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 sind.
(Dritte Funktion)
Wie bei der obigen zweiten Ausführungsform wird, wenn die Lagebeziehungen der charakteristischen Abschnitte gleich sind und wenn die Bereiche zwischen den charakteristischen Abschnitten jw1 bis jw3 konvex sind, abgeschätzt, dass die Bereiche ebenfalls in Kontakt mit der Innenfläche des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 sind.
(Vierte Funktion)
Wenn eine Mehrzahl von diskretem Innenprofilbereichen sprungfrei verbunden werden kann, wird das Innenprofil auf der Grundlage hiervon abgeschätzt.
(Fünfte Funktion)
Wenn eine Mehrzahl von Innenprofilen nicht sprungfrei miteinander verbunden werden kann, werden sie der folgenden Prioritätsreihenfolge abgeschätzt: Erste Funktion, zweite Funktion, dritte Funktion und vierte Funktion. Was die Innenprofile der niedrigen Ordnung betrifft, wird bestimmt, dass sie nicht abschätzbar sind, sodass Informationen über die Schätzung gelöscht werden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Profilschätzabschnitts 50 beschrieben. Bei der Beschreibung der Arbeitsweise wird das Beispiel des Schätzens eines Innenprofils unter Verwendung des Beispiels der ersten Ausführungsform von 5 unter Bezugnahme auf die Beispiele der voranstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben. Es sei als Vorabinformation angenommen, dass das Beobachtungszielobjekt 2 ein Organ eines lebenden Körpers ist. Es sei angenommen, dass das zu untersuchende Organ in dem Beobachtungszielobjekt 2 durch eine Schubkraft des Einführabschnitts 7 um einen gewissen Betrag bewegt werden kann. Es sei angenommen, dass die Vorabinformation in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a des Profilschätzabschnitts 50 gespeichert ist. Es sei auch angenommen, dass die Tatsache, dass das Organ ein zylindrisches Organ ist, beispielsweise der Dickdarm, in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert ist.
Der Vorgang des Schätzens des Innenprofils durch den Profilschätzabschnitt 50 in dem obigen Fall wird beschrieben.
Der Profilschätzabschnitt 50 schätzt ein Innenprofil um die formunveränderten Bereiche KE2a und KE2b mittels der ersten Funktion.
Nachfolgend schätzt der Profilschätzabschnitt 50 das Innenprofil der Spitze (Außenseite) der Biegung des Formänderungsbereichs KE1 durch die dritte Funktion.
Schließlich schätzt der Profilschätzabschnitt 50 das Profil der Innenseite an der Spitze der Biegung aus der Information, die angibt, dass das Beobachtungszielobjekt 2 zylindrisch ist. In diesem Beispiel kann der Profilschätzabschnitt 50 das Innenprofil des gesamten Bereichs abschätzen, der den Einführabschnitt 7 enthält. In dem formunveränderten Bereich KE2b an der distalen Endseite des Einführabschnitts 7 bewegt sich die Innenwand des Beobachtungszielobjekts 2 und folglich ändert sich das Innenprofil.
Nachfolgend wird der Innenprofilschätzprozess unter Verwendung des Beispiels der zweiten Ausführungsform von 15 beschrieben. In diesem Beispiel sei angenommen, dass die Information über das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 nicht in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert ist. In diesem Fall kann das Innenprofil über die Gesamtheit des Einführabschnittes 7 nicht geschätzt werden, wie in 21 gezeigt.
Der Profilschätzabschnitt 50 schätzt das Innenprofil von drei konvexen Abschnitten durch die zweite Funktion unter der Annahme, dass sie in Kontakt mit der Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 sind.
Zusammen hiermit schätzt der Profilschätzabschnitt 50 das Innenprofil auf der Seite des Einführabschnittähnlichkeitsformbereichs LR in dieser konvexen Richtung im Einführabschnitt 7 durch die dritte Funktion unter der Annahme, dass der Einführabschnitt 7 in Kontakt mit der Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 ist.
Weiterhin verwendet der Profilschätzabschnitt 50 die vierte Funktion, um einen Bereich (zum Beispiel das Innenprofil PN gemäß der gestrichelte Linie im oberen Teil von 21), wo diskrete Abschnitte wahrscheinlich sprungfrei verbindbar sind, mittels der ersten Funktionsschätzung und der dritten Funktionsschätzung und erweitert einen Bereich, für den das Innenprofil geschätzt werden kann. In diesem Beispiel kann das Innenprofil nicht über den gesamte Einführabschnitt 7 hinweg geschätzt werden, jedoch können Informationen über einen Abschnitt, der nicht abgeschätzt werden kann, unter Annahme der Zylinderform bereitgestellt, angezeigt, etc. werden. Die geschätzte Zielobjektinnenprofilinformation FD wird in dem Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert. Die geschätzte Zielobjektinnenprofilinformation FD kann auch die Anzeigeeinheit 6 ausgegeben werden.
Der Innenprofilschätzprozess kann auch unter Verwendung des Beispiels der zweiten Ausführungsform von 18 beschrieben werden. Auch in diesem Beispiel sei angenommen, dass die Information über das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 nicht in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert ist. In diesem Fall kann das Innenprofil des gesamten Einführabschnitts 7 nicht wie im Beispiel von 15 geschätzt werden, sondern es kann geschätzt werden, dass der Einführabschnitt 7 sich in dem gleichen Bereich des Beobachtungszielobjekts 2 befindet, indem die Tatsache benutzt wird, das die relative Lagebeziehung zwischen den charakteristischen Abschnitten im Wesentlichen gleich ist (zweite Funktion). Zu diesem Zeitpunkt stehen ein Bereich zwischen den ersten und zweiten charakteristischen Abschnitten jw1 und jw2 und ein Bereich zwischen den zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten jw2 und kann jw3 leicht zur rechten Seite der Figur vor. Dies erlaubt, dass das Innenprofil dieser Bereiche geschätzt wird, wie in 22 gezeigt (dritte Funktion).
Weiterhin steht ein Bereich zwischen den zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten jw1 und jw3 in Richtung der unteren rechten Seite der Figur in der j-ten Einführabschnittform Fj vor und ein Bereich zwischen den zweiten und dritten charakteristischen Abschnitten kw1 und kw3 steht in der k-ten Einführabschnittform Fk leicht zur oberen linken Seite der Figur vor. Somit kann das obere linksseitige Innenprofil dieser Bereiche bei Erkennung nicht in der j-ten Einführabschnittform Fj geschätzt werden, sondern kann durch die dritte Funktion unter Verwendung der k-ten Einführabschnittform Fk geschätzt werden.
Ein Bereich, dessen Innenprofil geschätzt werden kann, kann sich in einen Bereich ändern, dessen Innenprofil nicht geschätzt werden kann, da sich die Form des Einführabschnitts 7 ändert. In diesem Fall bestimmt der Profilschätzabschnitt 50, dass das Innenprofil vorhanden ist und fährt mit der Arbeitsweise fort, da es schwierig ist zu berücksichtigen, dass die Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 erscheint oder verschwindet.
Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform das Einführ-/Entfernungssystem eine Endoskopvorrichtung. Der Profilschätzabschnitt 50 kann einen Bildsignalausgang vom Bildsensor 7d, der üblicherweise in der Endoskopvorrichtung vorhanden ist, verarbeiten, um ein Beobachtungsbild zu erlangen und um die Innenprofilinformation unter Verwendung des Beobachtungsbilds etc. abzuschätzen. Beispielsweise kann der Profilschätzabschnitt 50 aus dem Beobachtungsbild wissen, ob die Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 eine breite Fläche oder zylindrisch ist. Der Profilschätzabschnitt 50 kann die Zuverlässigkeit der Innenprofilinformation automatisch oder durch eine Eingabe der Bedienungsperson auf der Grundlage der Information verbessern.
Der Profilschätzabschnitt 50 kann die Innenprofilinformation FD, die durch den voranstehenden Prozess abgeschätzt wurde, in dem Informationsspeicherabschnitt 35 speichern und in den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 ausgeben. Der Profilschätzabschnitt 50 kann auch eine Ausgabe an die Anzeigeeinheit 6 machen.
[Arbeitsweise des zukünftigen Formschätzabschnitts 33]
Eine Arbeitsweise des zukünftigen Formschätzabschnitts 33 wird unter Verwendung eines Beispiels der ersten Ausführungsform in den 5 und 20 beschrieben.
20 zeigt Innenprofile G2j und G2k des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 entsprechend j-ten und k-ten Einführabschnittforminformationen Fj und Fk.
Wie oben beschrieben hat das Beobachtungszielobjekt 2 ein zylindrisches Innenprofil, ist also beispielsweise der Dickdarm. Informationen, die angeben, dass der Dickdarm im Inneren des Beobachtungszielobjekts 2 beweglich ist, sind in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert.
Wie in 20 gezeigt, sind die Innenprofile G2j und G2k des Beobachtungszielobjekts 2 an der distalen Endseite des Einführabschnitts 7 stark zwischen dem j-ten und k-ten Einführabschnittformen Fj und Fk verformt. Diese Verformung der Innenprofile G2j und G2k ergibt sich aus der Schubkraft vom Einführabschnitt 7 her. Obgleich ein Organ in einem lebenden Körper beweglich ist, ist die Bewegbarkeit des Organs beschränkt. Wenn somit eine gleichbleibende Schubkraft auf den Einführabschnitt 7 ausgeübt wird, kann vorhergesagt werden, dass der Einführabschnitt 7 nicht um den gleichen Betrag verformt wird, sondern sich der Verformungsbetrag allmählich erhöht. GF1 stellt das Innenprofil dar, welches von der ersten Funktion geschätzt wurde und GF2 stellt das Innenprofil dar, das von der dritten Funktion geschätzt wurde.
Unter Berücksichtigung dieser Information schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33, das der Verformungsbetrag kleiner als die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts zum Zeitpunkt der Erzeugung der h-ten Zeitsignale Th ist, wie in den 10, 11 und 12 der ersten Ausführungsform gezeigt.
Wenn Informationen wie ein Abstand, um welchen die Innenfläche des Beobachtungszielobjekts 2 bewegt werden kann und die für die Bewegung notwendige Kraft in dem zukünftigen Profilinformationsspeicher 50a gespeichert sind, führt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 einen geeigneten physikalischen/arithmetischen Vorgang unter Verwendung der Information durch, um die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts zu schätzen. Die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts, welche geschätzt wurde, wird in dem Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert.
Die voranstehende Beschreibung ist auf ein Beispiel gerichtet, bei dem die Innenprofile G2j und G2k des Beobachtungszielobjekts 2 beweglich sind. Wenn der zukünftige Profilinformationsspeicher 50a die Tatsache speichert, dass sie unbeweglich sind, wie im Fall von industriellen Röhren, schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts durch die Bestimmung, dass der Einführabschnitt 7 nur in den Innenprofilen G2j und G2k des Beobachtungszielobjekts 2 vorhanden ist, welche als unbeweglich eingeschätzt worden sind.
Mit dem Aufbau der dritten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung kann, wenn die Bedienungsperson mit der momentanen Manipulation fortfährt, die zukünftige Form des Einführabschnitts 7, welche zum nächsten Zeitpunkt vorliegen wird, geschätzt werden und kann für die Bedienungsperson als eine Einführabschnittmanipulationsunterstützungsinformation dargestellt und bereitgestellt werden. Folglich bringt diese Ausführungsform die Vorteile, dass die Zeit, welche zum Training der Bedienungsperson und deren Geschicklichkeitsverbesserung notwendig ist, kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystem gemacht werden kann und auch eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann das Endoskop relativ einfach einführen und entfernen.
Wenn die Innenprofile G2j und G2k des Beobachtungszielobjekts 2 wie bei dieser Ausführungsform geschätzt werden können, können Informationen von beispielsweise der Konfiguration des Innenraums 3 des Beobachtungszielobjekts 2 und die Lagebeziehung zwischen dem Beobachtungszielobjekt 2 und dem Einführabschnitt 7 bereit gestellt werden, sodass der Vorteil geliefert wird, dass die Bedienungsperson problemlos Informationen zu unterschiedlichen Zeitpunkten intuitiv erfassen kann.
[Erste Abwandlung der dritten Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Abwandlung der dritten Ausführungsform beschrieben.
23 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches eine Unterstützungsinformationseinheit 22 der vorliegenden Abwandlung zeigt. Die voranstehende Ausführungsform ist auf ein Beispiel gerichtet, welches den Profilschätzabschnitt 50 enthält. Die Unterstützungsinformationseinheit 22 dieser Abwandlung enthält einen Beobachtungszielobjektbelastungsschätzabschnitt (nachfolgend als Belastungsschätzabschnitt bezeichnet) 60, der gemäß 23 eine Lastschätzinformation am Beobachtungszielobjekt 2 schätzt. Insofern unterscheidet sich die vorliegende Abwandlung von der dritten Ausführungsform.
Der Lastschätzabschnitt 60 kombiniert die Innenprofilinformation FD von dem Profilschätzabschnitt 50, die Einführabschnittforminformation F von dem Einführabschnittformschätzabschnitt bei Erkennung 30, die Bedienungspersonmanipulationsinformation L von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 und/oder die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts von dem zukünftigen Formschätzabschnitt 33, um eine Last abzuschätzen, welche auf das Beobachtungszielobjekt 2 aufgebracht wird und als Beobachtungszielobjektlastschätzinformation KG bezeichnet wird.
Ein Beispiel der Kombination der Innenprofilinformation FD und der Einführabschnittforminformation F wird beschrieben. Bei diesem Beispiel sei angenommen, dass das Beobachtungszielobjekt 2 gegenüber dem Einführabschnitt 7 ausreichend steif ist und sich das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 nicht verformt.
Zunächst wird angenommen, dass der Einführabschnitt 7 gemäß 24 von der j-ten Einführabschnittform Fj zur k-ten Einführabschnittform Fk verformt wird. Der Einführabschnitt 7 behält im Großen und Ganzen seine geradlinige Form bei, wenn keine Last von außen her auf ihn wirkt. Wenn der Einführabschnitt 7 die j-te Einführabschnittform Fj einnimmt, berührt der distale Endabschnitt 7a das Beobachtungszielobjekt 2 und empfängt somit eine Schubkraft FO, was dazu führt, dass er wie auf der linken Seite von 24 gezeigt gebogen wird.
Wen die Bedienungsperson den Einführabschnitt 7 weiter in Schubrichtung manipuliert, nimmt der Einführabschnitt 7 die k-te Einführabschnittform Fk an. Zu diesem Zeitpunkt kontaktiert der Einführabschnitt 7 das Beobachtungszielobjekt 2 an wenigstens drei Positionen.
Der Lastschätzabschnitt 60 führt einen geeigneten arithmetischen Vorgang unter Verwendung von Informationen wie Flexibilität des Einführabschnittes 7 und Schubkraft, die für die Flexibilität notwendig ist durch, welche in dem Informationsspeicherabschnitt 35 der Unterstützungsinformationseinheit 22 gespeichert sind, Schubkraft des Einführabschnittes 7 abzuschätzen, welche auf das Beobachtungszielobjekt 2 als Reaktionskraft auf der erhaltene Schubkraft ausgeübt wird. Die Beobachtungszielobjektlastinformation KG, die von dem Belastungsschätzabschnitt 60 geschätzt wurde, wird in dem Informationsspeicherabschnitt 35 gespeichert.
Zusätzlich kann, obgleich das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 verformt und bewegt wird, ähnlich einem lebenden Körper, der Belastungsschätzabschnitt 60 die auf das Beobachtungszielobjekt 2 wirkende Schubkraft auf gleiche Weise schätzen, wenn der Informationsspeicherabschnitt 35 Informationen wie Leichtigkeit der Verformung des Beobachtungszielobjekts 2 und Schubkraft, die für die Verformung nötig ist, speichert.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Belastungsschätzabschnitt 60 eine direkte Manipulation abschätzen, welche die Schubkraft FO beeinflusst, in dem Informationen über Typ, Richtung und Betrag der Manipulation gemacht wird, was die Manipulationsinformation der Bedienungsperson von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 ist. Es ist somit möglich, die Genauigkeit des Werts der Schubkraft FO und deren Einfluss zu verbessern.
Weiterhin kann der Lastschätzabschnitt 60 auch die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts kombinieren. Obgleich die zukünftige Forminformation M des Einführabschnitts verwendet wird, verbleibt der grundliegende Betrieb des Profilschätzabschnitts 50 unverändert. Unter Verwendung dieser Information kann die Schubkraft, welche in der Zukunft auf das Beobachtungszielobjekt 2 aufgebracht wird, vorab erkannt werden. Wie bei der ersten Abwandlung dieser Ausführungsform kann die Schubkraft FO oder dergleichen, welche auf das Beobachtungszielobjekt 2 aufgebracht wird, geschätzt werden, in dem eine Last (Schubkraft FO) geschätzt wird, welche auf das Beobachtungszielobjekt 2 aufgebracht wird. Folglich kann eine Last auf das Beobachtungszielobjekt 2 qualitativ und quantitativ für Vergangenheit, vorliegende Zeit und Zukunft ermittelt werden. Wenn weiterhin das Beobachtungszielobjekt 2 ein lebender Körper ist, ist es möglich, Schmerzen für einen Patienten, die Gefahr von Schäden an einem Organ etc. abzuschätzen und ein medizinisches Endoskop kann die Belastung am Patienten und das Risiko von Organschäden oder dergleichen verringern.
Wie bei der voranstehenden ersten Ausführungsform lassen sich die Vorteile erwarten, dass die Zeit zum Training der Bedienungsperson und zur Verbesserung ihrer Geschicklichkeit kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystem gemacht werden kann und auch eine unerfahrene Bedienungsperson oder eine mit geringer Geschicklichkeit kann das Endoskop relativ einfach einführen und entfernen.
[Vierte Ausführungsform]
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden Abschnitte, welche gemeinsam mit demjenigen der ersten bis dritten Ausführungsformen sind, nicht beschrieben, sondern nur unterschiedliche Abschnitte werden näher erläutert.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den obigen ersten bis dritten Ausführungsformen dahingehend, dass der Manipulationsschätzabschnitt 34 als zukünftiger Manipulationsschätzabschnitt 34 arbeitet, um eine zukünftige Manipulationsinformation der Bedienungsperson zu schätzten. Der Manipulationsschätzabschnitt 34 wird nachfolgend beschrieben, wobei er als zukünftiger Manipulationsschätzabschnitt 34 zu verstehen ist.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen schätzt der Manipulationsschätzabschnitt 34 eine Manipulation durch die Bedienungsperson, welche in der Vergangenheit oder bis zur vorliegenden Zeit durchgeführt wurde, auf der Grundlage der Einführabschnittforminformation F. Der zukünftige Formschätzabschnitt 33 schätzt die weitergehende (zukünftige) Einführabschnittforminformation M unter der Annahme nur des Falls, dass eine Manipulation durch die Bedienungsperson, welche in der Vergangenheit oder bis zur vorliegenden Zeit durchgeführt worden ist, unverändert fortdauert.
Im Gegensatz hierzu schätzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 dieser Ausführungsform eine zukünftige Manipulation durch die Bedienungsperson, welche von der Bedienungsperson in der Zukunft durchgeführt werden könnte, und gibt dies an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 aus. Die Konfigurationen und Funktionen anderer Teile als des zukünftigen Manipulationsschätzabschnitts 34 sind im Wesentlichen gleich wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform.
[Arbeitsweise des zukünftigen Manipulationsschätzabschnitts 34]
Der Informationsschätzabschnitt 34 für Manipulationen durch die Bedienungsperson schätzt die Bedienungspersonmanipulationsinformation L durch die Arbeitsweise, wie sie für die voranstehende erste Ausführungsform beschrieben wurde. Die Bedienungspersonmanipulationsinformation L ist eine Information über Manipulationen seitens der Bedienungsperson, welche in der Vergangenheit oder bis zur momentanen Zeit durchgeführt worden sind. Die Bedienungspersonmanipulationsinformation L enthält Informationen über Manipulationstyp, Manipulationsrichtung und Manipulationsbetrag.
Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 empfängt die obige Bedienungspersonmanipulationsinformation L zum Schätzen der zukünftigen Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF), welche eine zukünftige Manipulation seitens der Bedienungsperson angibt. Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 empfängt auch die Formänderungsinformation KA, die in dem Bedienungspersonmanipulationsinformationsschätzabschnitt 34 enthalten ist, um die zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation LF unter Verwendung der Information KA zu schätzen.
Die Bedienungspersonmanipulation enthält drei grundlegende Manipulationen in Form einer ersten Manipulation des Einführens/Entfernens des Einführabschnittes 7 in/aus einem Beobachtungszielabschnitt 3, also eine Einführ-/Entfernungsmanipulation, eine zweite Manipulation des Drehens des Einführabschnitts 7 um seine Achse als Dreh-/Verdrehvorgang und eine dritte Manipulation des Manipulierens eines Biegeabschnitts durch den Steuergriff 11 als Biegemanipulation. Mit anderen Worten, als Manipulationstyp gibt es drei Manipulationen in Form einer ersten Manipulation des Einführens/Entfernens, einer zweiten Manipulation von Drehen/Verdrehen und einer dritten Manipulation des Biegens. Diese Manipulationen können unabhängig oder gleichzeitig durchgeführt werden.
Zwischen einer Bedienungspersonmanipulation zu einer gewissen Zeitpunkt und einer Bedienungspersonmanipulation zu einem nächsten Zeitpunkt gibt es drei Manipulationen von Fortführen, Stopp und Umkehr (die Manipulationen sind die gleichen, jedoch sind ihre Richtungen einander entgegengesetzt), was Typ und Richtung der Manipulation betrifft.
Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt Typ und Richtung der Bedienungspersonmanipulation L, welche vom Manipulationsschätzabschnitt 34 eingegeben worden ist, unter Berücksichtigung der drei Möglichkeiten von Fortdauer, Stopp und Umkehr.
Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt auch den Betrag der Manipulation unter Berücksichtigung der drei Möglichkeiten von Fortdauer (hält den gleichen Betrag aufrecht), Zunahme an Betrag und Abnahme an Betrag. Wenn der Manipulationsbetrag null ist, wird die Manipulation gestoppt. Ein Stopp der Manipulation, wenn der Betrag der Manipulation null ist, ist gleich einem Stopp, der mit Blick auf Typ und Richtung der Manipulation betrachtet wird und somit wird der Betrag der Manipulation als null betrachtet.
Auf der obigen Grundlage schätzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 eine zukünftige Manipulation durch die Bedienungsperson unter Annahme der folgenden drei Muster hinsichtlich Typ und Richtung der Manipulation. Als Manipulation durch die Bedienungsperson kann eine einfache Manipulation und eine Kombination aus einfachen Manipulationen betrachtet werden. Beispielsweise bei einer komplexen Manipulation, bei der beispielsweise der Einführabschnitt während des Einführens verdreht wird, werden die folgenden ersten bis vierten zukünftigen Bedienungspersonenmanipulationen als Kandidaten für jeden der Einführ- und Verdrehvorgänge geschätzt.
(1) Erste zukünftige Bedienungspersonmanipulation
Bei dieser Manipulation wird abgeschätzt, dass Typ, Richtung und Betrag der Manipulation, welche in der Vergangenheit oder bisher durchgeführt worden sind, unverändert fortgeführt werden. Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 empfängt die Bedienungspersonmanipulationsinformation L von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 und gibt sie unverändert an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 aus.
(2) Zweite zukünftige Bedienungspersonmanipulation
Bei dieser Manipulation wird geschätzt, dass die Manipulation, welche der Vergangenheit oder bisher durchgeführt worden ist, gestoppt wird.
(3) Dritte zukünftige Bedienungspersonmanipulation
Bei dieser Manipulation wird geschätzt, dass die Richtung der Manipulation umgekehrt wird, während der Manipulationstyp beibehalten wird.
(4) Vierte zukünftige Bedienungspersonmanipulation
Bei dieser Manipulation wird geschätzt, dass eine neue Manipulation, welche noch nicht durchgeführt worden ist, neu begonnen wird.
In der zweiten zukünftigen Bedienungspersonmanipulation ist die Information über den Manipulationsbetrag stets Null, da die Manipulation gestoppt ist. Bei der vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulation nimmt der Betrag der Manipulation stets zu. Weiterhin nimmt bei der dritten zukünftigen Bedienungspersonmanipulation der Manipulationsbetrag stets ab, da die Manipulationsrichtung umgekehrt wird und somit nimmt der Manipulationsbetrag ab und nimmt dann in umgekehrter Richtung oder in negativer Richtung wieder zu.
Wie oben beschrieben, kann die Anzahl on Alternativen für den Manipulationsbetrag entsprechend den ersten bis vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulationen verringert werden.
Der zukünftigen Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt eine zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) auf der Grundlage von einem oder mehreren Punkten der Bedienungspersonmanipulationsinformationsmanipulation einschließlich der jüngsten Bedienungspersonmanipulation.
Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt, welche der ersten bis vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulationen durchzuführen ist.
Zunächst bestimmt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34, dass es eine starke Wahrscheinlichkeit gibt, dass der gleiche Bedienungsvorgang fortdauert, wenn der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 bestimmen kann, dass die Bedienungsperson fortlaufend die gleiche Manipulation durchführt und kontinuierlich damit fortfährt, den Einführabschnitt 7 in/aus dem Beobachtungszielobjekt 2 einzuführen/zu entfernen (Formänderungsinformation KA) oder wenn Richtung und Betrag der Bedienungspersonmanipulation im Wesentlichen gleich zu denjenigen der Bewegung des Einführabschnitts 7 sind. Mit anderen Worten, der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt, dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass eine erste zukünftige Bedienungspersonmanipulation durchgeführt wird.
Wenn andererseits der zukünftige Manipulationsabschnitt 34 bestimmen kann, dass die Bedienungsperson häufig ihre oder seine Manipulation ändert und nicht sanft fortfährt, den Einführabschnitt 7 in/aus dem Beobachtungszielobjekt 2 einzuführen/zu entfernen (Formänderungsinformation KA), beispielsweise wenn Richtung und Betrag der Bewegung des Einführabschnitts 7 insbesondere des distalen Endabschnitts sich von denjenigen der Bedienungspersonmanipulation unterscheiden oder wenn sich der eine für Abschnitt 7 kaum bewegt, schätzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34, dass es eine geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass der gleiche Bedienungsvorgang fortdauert und dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Manipulation stoppt und dann eine nächste Manipulation in eine unterschiedliche Richtung durchgeführt wird. Mit anderen Worten, der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt ab, dass die dritten und vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulationen durchgeführt werden, nachdem die zweite zukünftige Bedienungspersonmanipulation durchgeführt wurde.
Wenn weiterhin die gleiche Bedienungspersonmanipulation über eine lange Zeitdauer und eine feste Zeitdauer oder länger fortfährt, insbesondere wenn der Manipulationsbetrag allmählich abnimmt, wird davon ausgegangen, dass ein Objekt der Manipulation erhalten werden kann. Folglich schätzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34, dass die dritten und vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulationen durchgeführt werden, nachdem die zweite zukünftige Bedienungspersonmanipulation durchgeführt wurde.
Wenn die gleiche Manipulation fortdauert, schätzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34, dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass der Manipulationsbetrag zunimmt, wenn die Manipulation über eine bestimmte Zeit hinweg oder kürzer durchgeführt wird. Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 schätzt, dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass der Manipulationsbetrag beibehalten wird oder abnimmt, wenn die Manipulation über eine bestimmte Zeitdauer oder länger fortgeführt wird. Auf ähnlicher Weise schätzt, wenn die dritte oder vierte zukünftige Bedienungspersonmanipulation durchgeführt wird, der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34, dass der Manipulationsbetrag stets zunimmt und dass es eine geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass der Manipulationsbetrag plötzlich sehr hoch wird.
Wenn weiterhin die Betätigungszeit durch die Bedienungsperson selbst lang ist (für gewöhnlich kann diese Information verwendet werden, da das Endoskopsystem eine interne Uhr hat und in der Lage ist, die Operationszeit zu verwalten), setzt der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 eine zukünftige Bedienungspersonmanipulation unter Verwendung von Informationen der Umstände, beispielsweise derart, dass eine Manipulation in Entfernungsrichtung sehr wahrscheinlich durchgeführt wird.
Weiterhin analysiert der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 beispielsweise eine Manipulation, die sehr wahrscheinlich nach einer gewissen Manipulation durchgeführt wird, für das Beobachtungszielobjekt 2, die die Bedienungsperson, die Endoskopvorrichtung etc. aus beispielsweise Analyseergebnissen einer vergangenen Unterstützungsinformation, aufgezeichnet, als das Beobachtungszielobjekt 2 untersucht wurde und schätzt zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformationen unter Verwendung der Analyseergebnisse. Die Unterstützungsinformationsaufzeichnung, die hier genannt ist, ist ein System, bei dem die Arbeitsweise des Einführ-/Entfernungssystems unter Verwendung der Unterstützungsinformationseinheit 22 unterschiedliche Informationspunkte, die von dem jeweiligen Abschnitten empfangen und erzeugt wurden, in einem Informationsspeicherabschnitt gespeichert wurden, so dass eine Bedienungsperson später feststellen kann, welche Bedienung oder Manipulation durchgeführt wurde.
Die Unterstützungsinformationsaufzeichnung erlaubt, dass nur eine notwendige Aufzeichnung entsprechend dem Zweck entnommen wird und erlaubt, dass der Vorgang der Einführmanipulation, Erfolg oder Misserfolg von Einführen/Entfernen etc. analysiert werden. Die Unterstützungsinformationsaufzeichnung enthält einen Speicher, der mit jedem Abschnitt signalverbunden ist und ein Datenverarbeitungsprogramm zum Aufrufen des Speichers in der Unterstützungsinformationsschaltung 22. Die Unterstützungsinformationseinheit 22 ist auch in der Lage, die Unterstützungsinformationsaufzeichnung auf der Anzeigeeinheit darzustellen.
Im Fall von zukünftigen Bedienungspersonmanipulationen ist es schwierig, den Manipulationsbetrag korrekt abzuschätzen. Es ist daher vorteilhaft, dass System so zu konfigurieren, dass ein Standartmanipulationsbetrag als Ausgangswert für die Manipulation gespeichert und ausgegeben wird. Der Ausgangswert kann unter Bezugnahme auf den Wert der Unterstützungsinformationsaufzeichnung festgesetzt werden und ausgehend von diesem Wert geeignet korrigiert werden.
Im obigen Beispiel wird die zukünftige Bedienungspersonmanipulation für jede der drei Grundmanipulationen von Einführ-/Entfernungsmanipulation, Drehung-/Verdrehungsmanipulation und Biegemanipulation geschätzt, es gibt jedoch eine kombinierte Manipulation, wo diese Manipulationen komplex durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Einführabschnitt eingeführt/entfernt werden, während er verdreht wird. Obgleich diese Kombination theoretisch möglich ist, ist eine Manipulation wie eine Biegung des Einführabschnitts, sowie eine Verdrehung während des Einführens im tatsächlichen Betrieb sehr selten.
Weiterhin werden die Manipulationen für gewöhnlich für sich alleine und weniger in Kombination durchgeführt. Wenn daher der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 bestimmt, dass Manipulationen sehr wahrscheinlich in Kombination durchgeführt werden, beispielsweise in einem Fall, wo aus der Unterstützungsinformationsaufzeichnung für die Bedienungsperson, einem bestimmten medizinischen Vorgang oder dergleichen Informationen abgeschätzt werden, werden zukünftige Bedienungspersoninformationen unter Berücksichtigung von Manipulationen abgeschätzt, die in Kombination durchgeführt werden. Die geschätzte zukünftige Bedienungspersoninformation wird im Informationsspeicherabschnitt gespeichert.
Der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 hat auch die Funktion der Ausgabe einer Mehrzahl von Punkten einer zukünftigen Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33. Da die zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) nicht diejenige für die vorliegende Bedienungspersonmanipulation ist, führt die Bedienungsperson wahrscheinlich unterschiedliche Manipulationen durch. Wenn daher die Punkte der zukünftigen Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 in fallender Reihenfolge der Wahrscheinlichkeit ausgeben werden, welche zukünftigen Formen der Einführabschnitt annehmen kann, kann der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die zukünftigen Formen des Einführabschnitts abschätzen.
Zu diesem Zeitpunkt berücksichtig der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 verschiedene Informationspunkte und Situationen gemäß obiger Beschreibung, die Abfolge in der Punkte der zukünftigen Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) in der Reihenfolge, wie der Einführabschnitt zukünftige Formen annehmen kann und gibt dies in dieser Reihenfolge an den zukünftigen Formschätzabschnitt 33 aus. Wenn die Erstellung der Abfolge schwierig ist oder Informationen kurz sind, wird die voranstehende erste zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation ausgegeben und dann werden die zweiten, dritten und vierten zukünftigen Bedienungspersonmanipulationsinformationen L(= LF) herausgeben.
In Reaktion hierauf schätzt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 auf der Grundlage sämtlicher eingegebener zukünftiger Bedienungspersonmanipulationsinformationen L (= LF). Die zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) ist der gleiche Informationstyp wie die Bedienungspersonmanipulationsinformation L. Aus diesem Grund führt der zukünftige Formschätzabschnitt 33 die gleiche Arbeitsweise für die zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) wie für die Bedienungspersonmanipulationsinformation L durch.
Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform macht es möglich, eine zukünftige Form des Einführabschnitts 7 abzuschätzen, welche dieser zum nächsten Zeitpunkt einnehmen wird und die Bedienungsperson als eine Einführmanipulationsunterstützungsinformation anzuzeigen und bereitzustellen. Folglich ist es möglich, die Vorteile zu erwarten, dass die Zeit zum Trainieren der Bedienungsperson und zur Verbesserung ihrer Geschicklichkeit kürzer als bei einem herkömmlichen Endoskopsystem gemacht werden kann und auch eine unerfahrene oder weniger geschickte Bedienungsperson kann das Endoskop relativ einfach einführen und entfernen.
Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere möglich, eine von der Bedienungsperson durchzuführende Manipulation als zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation L (= LF) abzuschätzen, eine zukünftige Form des Einführabschnitts auf der Grundlage dieser Information L (= LF) abzuschätzen und eine möglich Formänderung der zukünftigen Form des Einführabschnitts 7 zu ermitteln und der Bedienungsperson bereitzustellen. Beispielsweise kann jede individuelle zukünftige Einführabschnittform mit Ausnahme bei einer Fortdauer der momentanen Manipulation geschätzt werden und es ist möglich, Informationen bereitzustellen, welche für die Bedienungsperson hilfreich sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen beschränkt.
Der Formsensor 8 ist nicht auf den optischen Fasersensor beschränkt.
Als Formsensor 8 kann jeder Sensor verwendet werden, wenn er die Form des Einführabschnitts 7 im inneren des Beobachtungszielobjekts 2 erkennen kann. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Magnetspulen im Einführabschnitt 7 angeordnet werden und eine Magnetantenne kann außerhalb des Einführabschnitts 7 angeordnet werden. In diesem Fall lässt sich die Absolutposition der Antenne bestätigen und somit muss irgendein Einführbetragsensor nicht verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Eine Röntgenkamera kann verwendet werden. Im Falle medizinischer Endoskope ist der Vorgang des Bestätigens von Formen des Einführabschnitts 7 im lebenden Körper und Relativposition zwischen dem lebenden Körper und dem Einführabschnitt 7 durch eine Röntgenkamera seit langer Zeit bekannt. In diesem Fall können Position und Form eines Organs im lebenden Körper bestätigt werden und folglich kann das Innenprofil des Beobachtungszielobjekts 2 hinsichtlich Präzision und Genauigkeit verbessert werden. Im Fall von Röntgenkameras und bei nur einer Röntgenkamera lassen sich nur zweidimensionale Daten erhalten. Dieser Fall kann gehandhabt werden, in dem die oben beschriebenen Konfigurationen und Abläufe zweidimensional bearbeitet werden. Im Vergleich zu einer dreidimensionalen Information ist die Informationsmenge verringert, jedoch kann ein Effekt erwartet werden.
Weiterhin ist bei sämtlichen obigen Ausführungsformen ein im Endoskop enthaltener Sensor lediglich auf den optischen Fasersensor 8 als Formsensor gerichtet. Ohne Einschränkungen hierauf kann beispielsweise gemäß 25 ein Manipulationsbetragssensor 70, der in der Lage ist direkt den Manipulationsbetrag des Steuergriffs 11 zur Erkennung einer Biegemanipulation des aktiven Biegeabschnitts 7b des Endoskops angeordnet werden und ein Einführbetragsensor 71, der Richtung und Betrag des Einführ-/Entfernungsvorgangs des Einführabschnittes 7 erkennen kann, ist an der Einführöffnung 2a, des Beobachtungszielobjekts 2 angeordnet und der Manipulationsbetragssensor 70 und der Einführbetragssensor 71 sind kombiniert. Unter Verwendung der Ausgänge dieser Sensoren 70 und 71 kann ein Teil der Schätzung, welche von dem Manipulationsschätzabschnitt 34 durchgeführt wird direkt erkannt werden.
Da weiterhin der zukünftige Manipulationsschätzabschnitt 34 eine zukünftige Manipulation durch die Bedienungsperson unter Verwendung von Ergebnissen schätzt, welche vom Betätigungsbetragssensor und Einführbetragssensor ausgegeben werden, kann die zukünftige Bedienungspersonmanipulationsinformation hinsichtlich Genauigkeit und Präzision verbessert werden.
Weiterhin sind die voranstehenden Ausführungsformen auf ein Beispiel des Ersetzens unterschiedlicher Abschnitte gerichtet. Ohne Einschränkung hierauf können beispielsweise die Funktionen des Änderungsermittlungsabschnitts 32 der ersten Ausführungsform bis zur Abwandlung in der zweiten Ausführungsform in den Einführabschnittzeitänderungsermittlungsabschnitt eingeführt werden und bei Gebrauch angewählt werden oder eine geeignete Prozedur kann automatisch entsprechend der Situation angewählt werden. Weiterhin können die Ausgestaltungen aller voranstehenden Ausführungsformen bei einem Einführ-/Entfernungssystem enthalten sein, um eine der Funktionen auszuwählen und eine Abschätzung und Anzeige zu gleichen Zeit durchzuführen.
In den voranstehenden Ausführungsformen an ihren Abwandlungen ist als betreffender Gegenstand ein Endoskop ausgeführt; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Endoskope beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist bei allen Einführ-/Entfernungssystemen vorteilhaft, um die gewünschte Arbeitsweise durch Einführen des flexiblen Einführabschnittes 7 in eine rohrförmige Öffnung durchzuführen. Beispielsweise sind besonders vorteilhaft bei diesen Systemen Behandlungsinstrumente und Pinzetten zur Einführung in einen Pinzettenkanal des Endoskops für eine Behandlung, Katheter zum Einführen in Blutgefäße oder Lymphgefäße für verschiedene Behandlungen, verschiedene industrielle Beobachtungs-/Reparaturvorrichtungen für Wartung an Industrieleitungen etc.. Einige dieser Einführ-/Entfernungssysteme müssen die Funktion der Durchführung einer aktiven Manipulation nicht haben und in diesem Fall enthält die Bedienungspersonmanipulationsinformation L nicht eine „Biegemanipulation“ jedoch kann der Gegenstand der Erfindung durch praktisch die gleichen Vorgänge, Arbeitsweise und Funktionen gemäß obiger Beschreibung erhalten werden.
Die Ausführungsformen und deren Abwandlungen, welche beschrieben worden sind, sind nur ein Beispiel der Erfindung und verschiedene Abwandlungen können gemacht werden ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Endoskopsystem, 2: Beobachtungszielobjekt, 2a: Einführöffnung, 3: Innenraum (Hohlraum), 4: Endoskophauptkörper, 5: Endoskopeinheit, 6: Anzeigeeinheit; 7: Endoskopeinführabschnitt (Einführabschnitt), 7a: distaler Endabschnitt, 7b: aktiver Biegeabschnitt, 7c: passiver Biegeabschnitt, 7d: Bildsensor, 7e: Objektivlinse, 8: Formsensor (optischer Fasersensor), 8a: Lichtabsorber (Biegeformdetektor), 9: Steuerabschnitt, 10: Kabel, 11: Steuergriff, 12: Instrumentenkanal, 13: Beleuchtungsabschnitt, 21: Videoprozessor, 20: Lichtquellenabschnitt, 22: Unterstützungsinformationseinheit, 23: Formsensoreinheit, 24: Fasersensorlichtquelle, 25: Fotodetektor, 30: Rechenabschnitt für Einführabschnittform bei Erkennung (Formberechnungsabschnitt), 31: Formsensorsteuerabschnitt, 32: Änderungsermittlungsabschnitt des Einführabschnitts über die Zeit hinweg (Änderungsermittlungsabschnitt), 33: Schätzabschnitt für zukünftige Form des Einführabschnitts (zukünftiger Formschätzabschnitt), 34: Schätzabschnitt für Bedienungspersonmanipulationsinformation (Manipulationsschätzabschnitt), 34a: Manipulationsinformationsspeicher, 35: Informationsspeicherabschnitt, 30a: Biegeinformationsspeicher, 40: Hauptkörperspeicher, 50: Schätzabschnitt für Innenprofilinformation (Profilschätzabschnitt), 50a: zukünftiger Profilinformationsspeicher, 60: Beobachtungszielobjektbelastungsschätzabschnitt, 70: Manipulationsbetragssensor, 71: Einführbetragsensor.

Claims

Schätzvorrichtung für eine zukünftige Form, ausweisend: einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Beobachtungszielobjekt einführbar ist; einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und ein Erkennungssignal ausgibt; und einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage von Informationen schätzt, welche aus dem Erkennungssignal erhalten werden, das vom Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als Schätzinformation der zukünftigen Form ausgibt.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Einführabschnittformberechnungsabschnitt, der eine Forminformation des Einführabschnitts auf der Grundlage des Erkennungssignals berechnet, das vom Formsensor ausgegeben wird und der die Einführabschnittforminformation als Information ausgibt, die vom Erkennungssignal erhalten wird.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 1, wobei der Einführabschnitt einen Endoskopeinführabschnitt zur Beobachtung einer inneren Fläche des Beobachtungszielobjekts enthält.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend: einen Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung, der die Einführabschnittforminformation vergleicht, welche zu unterschiedlichen Zeiten von dem Einführabschnittformberechnungsabschnitt berechnet wurden und eine zeitliche Formänderung des Einführabschnitts auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ermittelt, welche eine Formänderung des Einführabschnitts angibt, wobei der Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts die Schätzinformation der zukünftigen Form auf der Grundlage der zeitlichen Formänderungsinformation ausgibt, die von dem Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung ermittelt wurde, sowie der Einführabschnittforminformation, welche von dem Einführabschnittformberechnungsabschnitt berechnet wurde.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend: einen Formsensorsteuerabschnitt, der erste bis n-te Zeitsignale ausgibt, die den Zeitpunkt der Erkennung einer Form des Einführabschnitts an den Formsensor angeben, wenn n eine natürliche Zahl von zwei oder mehr ist, j und k unterschiedliche natürliche Zahlen von n oder weniger sind und j kleiner als k ist (j < k); wobei der Einführabschnittformberechnungsabschnitt eine j-te Einführabschnittforminformation und eine k-te Einführabschnittforminformation auf der Grundlage des Erkennungssignals berechnet, das von dem Formsensor entsprechend einem j-ten Zeitsignal und einem k-ten Zeitsignal ausgegeben wird, welches in den ersten n-ten Zeitsignalen enthalten ist, die von dem Formsensorsteuerabschnitt ausgegeben werden, und der Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung die j-te Einführabschnittforminformation und die k-te Einführabschnittforminformation, berechnet von dem Einführabschnittformberechnungsabschnitt, vergleicht, um die zeitliche Formänderungsinformation des Einführabschnitts von der Ausgabe des j-ten Zeitsignals bis zur Ausgabe des k-ten Zeitsignals zu ermitteln.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 5, wobei der Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung die j-te Einführabschnittforminformation und die k-te Einführabschnittforminformation vergleicht, um einen Formänderungsbereich zu entnehmen, in welchem sich der Einführabschnitt ändert, wenigstens entweder Typ oder Richtung oder Betrag der Formänderung des Einführabschnitts im Formänderungsbereich zu ermitteln und den Ermittlungsgegenstand hiervon als zeitliche Formänderungsinformation des Einführabschnitts auszugeben.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 5, wobei der Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung die j-te Einführabschnittforminformation und die k-te Einführabschnittforminformation vergleicht, um einen oder mehrere formunveränderte Bereiche zu entnehmen, wo sich der Einführabschnitt kaum ändert, wenigstens entweder Typ oder Richtung oder Betrag der Formänderung des Einführabschnitts auf der Grundlage einer Änderung einer relativen Lagebeziehung zwischen den formunveränderten Bereichen zu ermitteln und einen ermittelten Punkt hiervon als zeitliche Formänderungsinformation des Einführabschnitts auszugeben.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend: einen Manipulationsinformationsschätzabschnitt, der eine Manipulationsinformation schätzt, welche eine Manipulation des Einführens des Einführabschnitts in das Beobachtungszielobjekt enthält, basierend auf der zeitlichen Formänderungsinformation des Einführabschnitts, wobei der Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts die zukünftige geschätzte Forminformation auf der Grundlage der Manipulationsinformation schätzt.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend: einen Formsensorsteuerabschnitt zur Ausgabe erster bis n-ter Zeitsignale an den Formsensor, die den Zeitpunkt der Erkennung einer Form des Einführabschnitts anzeigen, wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder mehr ist, j und k unterschiedliche natürliche Zahlen von n oder weniger sind und j kleiner als k ist (j < k), wobei der Einführabschnittformberechnungsabschnitt eine j-te Einführabschnittforminformation und eine k-te Einführabschnittforminformation auf der Grundlage des Erkennungssignals von dem Formsensor entsprechend einem j-ten Zeitsignal und einem k-ten Zeitsignal berechnet, die in den ersten des n-ten Zeitsignalen enthalten sind, welche vom Formsensorsteuerabschnitt ausgegeben werden, der Ermittlungsabschnitt für die zeitliche Formänderung die j-te Einführabschnittforminformation und die k-te Einführabschnittforminformation, berechnet von dem Einführabschnittformberechnungsabschnitt, vergleicht, um die zeitliche Formänderungsinformation des Einführabschnitts von der Ausgabe des j-ten Zeitsignals bis zur Ausgabe des k-ten Zeitsignals zu ermitteln, und der Manipulationsinformationsschätzabschnitt annimmt, dass eine Formänderung des Einführabschnitts durch eine Einführmanipulation des Einführabschnitts hervorgerufen wird, um wenigstens entweder Typ oder Richtung oder Betrag der Formänderung des Einführabschnitts während einer Zeitdauer von der Erzeugung des j-ten Zeitsignals bis zur Erzeugung des k-ten Zeitsignals zu schätzen.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend: einen Beobachtungszielobjektinnenprofilinformationsschätzabschnitt, der auf der Grundlage der zeitlichen Formänderungsinformation wenigstens einen Teil der Innenprofilinformation schätzt, die eine Forminformation einer Innenfläche des Beobachtungszielobjekts angibt, wobei der Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts die zukünftige geschätzte Forminformation auf der Grundlage der Innenprofilinformation des Beobachtungszielobjekts schätzt.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 8, wobei der Manipulationsinformationsschätzabschnitt einen zukünftigen Manipulationsinformationsschätzabschnitt enthält, der Informationen zukünftiger Manipulationen des Einführabschnitts, welche durchzuführen sind, auf der Grundlage der Manipulationsinformation schätzt, und der Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts eine zukünftige Form des Einführabschnitts schätzt, wenn der zukünftige Manipulationsinformationsschätzabschnitt die Information einer zukünftigen Manipulation schätzt.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 1, wobei der Formsensor an dem Einführabschnitt angeordnet ist und wenigstens entweder einen optischen Fasersensor oder einen Magnetsensor enthält.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 1, wobei der Formsensor wenigstens entweder eine Röntgenkamera oder eine externe Kamera enthält.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend: einen Steuergriff, der eine Manipulation der Form des Einführabschnitts ermöglicht; und einen Manipulationsbetragssensor, der einen Manipulationsbetrag des Steuergriffes erkennt, wobei der Manipulationsinformationsschätzabschnitt die Manipulationsinformation für den Einführabschnitt auf der Grundlage des Manipulationsbetrags des Steuergriffs schätzt, der vom Manipulationsbetragssensor erkannt wird.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend: einen Eintrittsabschnitt, durch welchen der Einführabschnitt in das Beobachtungszielobjekt einführbar ist; und einen Einführbetragssensor, der an dem Eintrittsabschnitt angeordnet ist, um einen Einführbetrag des Einführabschnitts zu erkennen, der in das Beobachtungszielobjekt eingeführt wird, wobei der Manipulationsinformationsschätzabschnitt die Manipulationsinformation für den Einführabschnitt auf der Grundlage des Einführbetrags des Einführabschnitts schätzt, der von dem Einführbetragssensor erkannt wird.
Schätzvorrichtung für die zukünftige Form nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Informationsspeicherabschnitt, der die geschätzte zukünftige geschätzte Forminformation speichert und der erlaubt, dass bei Bedarf die zukünftige geschätzte Forminformation ausgelesen wird.
Einführ-/Entfernungssystem, aufweisend: einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Beobachtungszielobjekt einführbar ist; einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und ein Erkennungssignal ausgibt; einen Steuerabschnitt, der eine Biegemanipulation des Einführabschnitts durchführt; und einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information schätzt, die von einem Erkennungssignal ermittelt wird, das von dem Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als zukünftige geschätzte Forminformation ausgibt.
Einführ-/Entfernungssystem, aufweisend: einen Einführabschnitt mit Flexibilität, der in ein Beobachtungszielobjekt einführbar ist; einen Formsensor, der einen Biegezustand des Einführabschnitts erkennt und ein Erkennungssignal ausgibt; einen Steuerabschnitt, der den Einführabschnitt biegt; einen Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts, der eine zukünftige Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information schätzt, die von dem Erkennungssignal ermittelt wird, welches von dem Formsensor ausgegeben wird und der die zukünftige Form als zukünftige geschätzte Forminformation ausgibt; und einen Betätigungsunterstützungsabschnitt, der die zukünftige geschätzte Forminformation, welche von dem Schätzabschnitt für die zukünftige Form des Einführabschnitts ausgegeben wird, mitteilt, um das Einführen/Entfernen des Einführabschnitts in/aus dem Beobachtungszielobjekt zu unterstützen.
Schätzverfahren für eine zukünftige Form, aufweisend: Erkennen eines Biegezustands eines flexiblen Einführabschnitts zur Einführung in ein Beobachtungszielobjekt durch einen Formsensor und Ausgeben eines Erkennungssignals; und Schätzen einer zukünftigen Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information, welche vom Erkennungssignal von dem Formsensor ermittelt wird und Ausgeben der zukünftigen Form als zukünftige geschätzte Forminformation.
Schätzprogramm für die zukünftige Form, welches einen Computer veranlasst, durchzuführen: eine Eingabefunktion der Eingabe eines Erkennungssignals von einem Formsensor, der einen Biegezustand eines flexiblen Einführabschnitts zum Einführen in ein Beobachtungszielobjekt erkennt; und eine Schätzfunktion der zukünftigen Form des Einführabschnitts zum Schätzen einer zukünftigen Form des Einführabschnitts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit auf der Grundlage einer Information von dem Erkennungssignal, das von der Eingabefunktion eingegeben wird und zur Ausgabe der zukünftigen Form als zukünftige geschätzte Forminformation.