JP2014117446A - 挿入装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】挿入装置1は、被挿入体2の挿入口21から被挿入体2の内部に挿入する挿入部31と、挿入部31に具備され、測定方向を持っており、少なくとも1点の距離を測定可能で、挿入部31と測定方向の被挿入体内表面21との距離を測定して距離情報を出力する距離センサ4と、距離センサ4が測定した距離情報に係わる操作支援情報を演算する操作支援情報演算部51と、を備える。
【選択図】図1
Description
被挿入体の入口から内部に挿入する挿入部と、
前記挿入部に具備され、測定方向を持っており、少なくとも1点の距離を測定可能で、前記挿入部と前記測定方向の前記被挿入体の内表面との距離を測定して距離情報を出力する距離センサと、
前記距離センサが出力した前記距離情報に係わる操作支援情報を演算する操作支援情報演算部と、
を具備する。
[第1実施形態]
図1(A)に示すように、本発明の第1実施形態に係る挿入装置1は、被挿入体2の入口である挿入口21から被挿入体2の内部に挿入される可撓性の挿入部31を有する、軟性内視鏡装置3を備える。なお、ここでは軟性内視鏡装置3を例に説明するが、軟性内視鏡装置3に限らず、硬性内視鏡装置、カテーテル、処置具、などの、被挿入体2に挿入する可撓性/非可撓性の挿入部31を有するものであれば構わない。
まず、内視鏡装置3について説明する。
内視鏡装置3は、操作者が手で保持しながら当該内視鏡装置3の操作を行う操作部32と、該操作部32につながり、被挿入体2に挿入する、挿入部31と、からなる。
図2に示すように、挿入部先端311には、距離センサ4が、撮像部36が撮像する撮像中心の方向と略平行な方向の距離を測定するように設けられている。これにより、撮像部36が撮像する方向と同じ方向の距離を検出することができ、距離の検出位置を画像で確認しならが、内視鏡装置3を操作することができる。
L=c×Δt …(式1)
距離センサ4は、特に図示はしていないが、この(式1)のような演算を行い、距離情報を出力する距離演算部を備えている。
測定した距離情報は、演算部5の操作支援情報演算部51に出力される。
相対位置検出機構は、前述したように、挿入部31の内部に設置され、挿入部31の少なくとも一部の湾曲形状を検出する光ファイバ形状センサ71と、被挿入体2の挿入口21に対する挿入部31の一部の相対位置を検出する挿入・回転検出部72と、を含む。
光ファイバ形状センサ71は、図4(A)に示すように、光ファイバ711と、光ファイバ711を導光する光を出射する発光部(図示せず)と、光ファイバ711を導光した光を受光する受光部(図示せず)と、からなる。光ファイバ711は、一箇所の湾曲検出部712を有している。湾曲検出部712は、クラッドが除去されコアが露出されており、光吸収部材が塗布されている。これにより、湾曲検出部712の湾曲に応じてファイバ内を導光した光の量が変化する。
挿入・回転検出部72は、挿入部31の挿入量と回転量を検出するセンサであり、被挿入体2の挿入口21、例えば患者の口の近傍に設置される。
まず、相対位置演算部52から説明する。
まず、あらかじめ挿入・回転検出部72で検出される画像上の変位量を、挿入部31の実際の挿入量、回転量に変換する係数af及びbfを求めておく。相対位置演算部52では、この係数を挿入・回転検出部72で検出される画像上の変位量に掛けることで、挿入・回転検出部72の検出位置、すなわち被挿入体2の挿入口21からの挿入量mf0、回転量θf0を算出する。即ち、
mf0=af×Δxf
θf0=bf×Δyf。
あらかじめ、光ファイバ形状センサ71の光ファイバ711の光伝達量の変化Δlfと、湾曲検出部712の湾曲量φfの関係式を求めておく。相対位置演算部52は、以下の式
φf=f(Δlf)
により、光伝達量から各湾曲検出部712の湾曲量を演算する。そして、各湾曲検出部712の湾曲量から、挿入部31の形状を演算する。
上記の演算により得られた被挿入体2の挿入口21からの挿入部31の挿入量と、回転量と、形状から、被挿入体2の挿入口21(つまり挿入・回転検出部72の検出位置)からの挿入部31の形状を演算する。また、被挿入体2の挿入口21からの挿入部31の形状から、被挿入体2の挿入口21に対する挿入部先端311の位置と向き、すなわち距離センサ4の位置と距離センサ4が検出する向きを演算する。
操作支援情報演算部51は、被挿入体2の挿入口21に対する挿入部先端311の位置と向きと、挿入部先端311から被挿入体2までの距離とから、距離センサ4が測定する距離測定点221の、被挿入体2の挿入口21に対する被挿入体内表面222上の位置である被検出部23の位置(被検出部位置情報)を演算する。演算した被検出部位置情報は、第1の記憶部53に出力され、記憶される。
出力部54は、操作支援情報である、被挿入体2の挿入口21からの挿入部31の形状と、第1の形状情報と、を表示部である表示装置6へ出力する。
例えば、操作支援情報としては、閾値と距離情報との関係に基づいた情報とすることができる。これは、次のようなものである。
次に、本発明の第2実施形態に係る挿入装置を、図16を参照して説明する。本発明の第2実施形態は、第1実施形態とは、演算部5が第2の記憶部57を更に備え、該第2の記憶部55に既知の形状情報を保存し、操作支援情報演算部51が、この既知の形状情報を使って操作支援情報を演算する点が異なる。以下、第1実施形態と異なる箇所のみ説明する。
Claims (29)
- 被挿入体の入口から内部に挿入する挿入部と、
前記挿入部に具備され、測定方向を持っており、少なくとも1点の距離を測定可能で、前記挿入部と前記測定方向の前記被挿入体の内表面との距離を測定して距離情報を出力する距離センサと、
前記距離センサが測定した前記距離情報に係わる操作支援情報を演算する操作支援情報演算部と、
を具備する挿入装置。 - 前記距離センサが測定した前記被挿入体内部における異なる複数の位置の前記距離情報を保存する第1の記憶部を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、前記第1の記憶部が保持する複数の前記距離情報に基づいて前記操作支援情報を演算する、
請求項1に記載の挿入装置。 - 少なくとも前記距離センサの測定対象に対して相対的な位置が略変化しない位置である測定対象基準位置に対する、前記距離センサの相対位置及び方向を検出する相対位置検出機構を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、
複数の前記距離情報と、複数の前記距離情報を測定した時点の、前記測定対象基準位置に対する前記距離センサの相対位置及び方向と、に基づいて、前記距離センサの距離測定点の、前記測定対象基準位置に対する前記被挿入体内表面上の位置である、被検出部位置情報を演算し、
前記第1の記憶部に、複数の前記被検出部位置情報を保存し、
複数の前記距離情報と、複数の前記被検出部位置情報の位置関係と、の少なくとも一方に基づいて、前記操作支援情報を演算する、
請求項2に記載の挿入装置。 - 前記操作支援情報は、前記被挿入体の少なくとも一部の内部形状である、第1の形状情報を含む、
請求項3に記載の挿入装置。 - 前記操作支援情報演算部は、複数の前記被検出部位置情報の間及び/または周辺の位置情報を、複数の前記被検出部位置情報に基づいて推定し、前記第1の形状情報の一部である、推定形状を演算する、
請求項4に記載の挿入装置。 - 前記被挿入体の既知の内部形状情報を保存する第2の記憶部を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、前記被検出部位置情報と前記第1の形状情報との少なくとも一方と、前記第2の記憶部に保存されている前記被挿入体に関する既知の内部形状情報と、に基づいて、前記操作支援情報を演算する、
請求項4に記載の挿入装置。 - 前記操作支援情報演算部は、複数の前記被検出部位置情報の間及び/または周辺の位置情報を、複数の前記被検出部位置情報及び前記既知の内部形状情報に基づいて推定し、前記第1の形状情報の一部である、推定形状を演算する、
請求項6に記載の挿入装置。 - 前記操作支援情報演算部が演算した前記操作支援情報を表示する表示部を更に具備し、
前記表示部は、前記第1の形状情報のうち、前記推定形状の範囲を、色、文字、表示の有無の切り替え、の少なくとも1つにより区別可能に表示する、
請求項5又は7に記載の挿入装置。 - 前記既知の内部形状情報はさらに、部位の情報を有し、
前記操作支援情報演算部は、前記既知の内部形状情報に基づいて、前記第1の形状情報の部位の特定を行う、
請求項6に記載の挿入装置。 - 前記既知の内部形状情報は、前記第1の形状が想定される想定形状であり、
前記操作支援情報演算部は、前記被挿入体内表面の異なる2点以上の距離情報に基づいて、前記想定形状を拡大または縮小することにより、前記第1の形状情報を演算する、
請求項6に記載の挿入装置。 - 前記操作支援情報演算部は、前記推定形状の少なくとも一部に対応する被検出部位置情報を演算すると、当該被検出部位置情報に基づいて、前記推定形状を含む前記第1の形状情報を更新する、請求項5又は7に記載の挿入装置。
- 前記距離センサは、複数の測定方向を持ち、
前記操作支援情報演算部は、前記距離センサが前記被挿入体に対して同一の位置及び方向から測定した測定方向が異なる複数の距離情報から、第2の形状情報を演算する、請求項4に記載の挿入装置。 - 前記第1の記憶部は、前記被挿入体内部における異なる複数の位置の前記距離情報と、前記被挿入体内部の少なくとも一部の、位置が異なる複数の前記第2の形状情報と、の少なくとも一方を保存可能で、
前記操作支援情報演算部は、複数の前記距離情報と、複数の前記第2の形状情報と、の少なくとも一方に基づいて前記第1の形状情報に係わる前記操作支援情報を演算する、
請求項12に記載の挿入装置。 - 前記挿入部は、可撓性湾曲部材であり、
前記相対位置検出機構は、
前記測定対象基準位置に対する前記挿入部の一部の相対位置を検出する、挿入部位置検出部と、
少なくとも一部が前記挿入部の内部に設置され、前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出する湾曲形状センサと、
からなり、
前記湾曲形状センサは、前記挿入部位置検出部の検出位置と、前記距離センサとの相対位置を検出可能である、
請求項3に記載の挿入装置。 - 前記湾曲形状センサは、
発光部と、
前記発光部からの光を、前記挿入部内部を前記挿入部の長手方向に沿って導光する光ファイバと、
前記光ファイバを導光した光を受光する受光部と、
を含み、前記光ファイバを導光する光の光学特性が、前記挿入部の湾曲形状に応じて変化することにより、前記挿入部の湾曲形状を検出する、請求項14に記載の挿入装置。 - 前記挿入部位置検出部は、
前記測定対象基準位置に対する、前記挿入部の挿入方向の量を検出する挿入量検出部と、
前記測定対象基準位置に対する、前記挿入部の回転方向の量を検出する回転量検出部と、
の、少なくとも1つを含む、請求項14に記載の挿入装置。 - 前記相対位置検出機構は、
位置が変化しない基準位置となる基準装置と、
前記基準装置に対する前記距離センサの位置と向きを検出する基準位置・挿入部位置検出器と、
前記基準装置に対する前記被挿入体の位置を検出する、基準位置・被挿入体位置検出器と、
前記基準装置に対する前記距離センサの位置と、前記基準位置に対する前記被挿入体の位置とから、前記測定対象基準位置に対する前記距離センサの相対位置を演算する相対位置演算部と、
からなる、請求項3に記載の挿入装置。 - 前記距離センサが測定する前記被挿入体内表面との距離に対する1つ以上の閾値を保存する閾値記憶部を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、前記閾値と前記距離情報との関係に基づいた情報を前記操作支援情報として演算する、
請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。 - 前記閾値は、前記挿入部と前記被挿入体内表面との接触可能性の高さに基づいて設定され、
前記操作支援情報演算部は、前記距離情報が前記閾値以下である場合、前記距離情報が前記閾値以下であることを操作者へ認識させるための情報を前記操作支援情報として演算する、
請求項18に記載の挿入装置。 - 前記挿入体に設けられた撮像開口部を介して前記被挿入体内部を撮像可能な撮像部を更に具備し、
前記閾値は、前記撮像部の被写界深度と、前記被挿入体内表面の観察に適した距離と、の少なくとも一方に基づいて設定される値である、
請求項18に記載の挿入装置。 - 前記挿入体に設けられた撮像開口部を介して前記被挿入体内部を撮像可能な撮像部を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、前記撮像部で撮像した画像の大きさを前記操作支援情報として演算する、
請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。 - 前記撮像部の光学的特性を保存する光学特性記憶部を更に具備し、
前記操作支援情報演算部は、前記距離情報と前記撮像部の光学的特性とから、前記撮像部で撮像した画像の大きさを演算する、
請求項21に記載の挿入装置。 - 前記挿入体に設けられた撮像開口部を介して前記被挿入体内部を撮像可能な撮像部を更に具備し、
前記操作支援情報は、前記撮像部の焦点を自動調整するための情報である、
請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。 - 前記挿入体に設けられた撮像開口部を介して前記被挿入体内部を撮像可能な撮像部を更に具備し、
前記距離センサは、前記撮像部の撮像方向と略平行な方向の距離を測定する、
請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。 - 前記距離センサは、距離の測定方向を変化させることで、距離の測定位置を1次元または2次元方向にスキャンする、請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。
- 前記距離センサは、
光を出射する光出射部と、
前記光を出射する方向を変化させる屈折部と、
前記屈折部を駆動させる屈折駆動部と、
前記光出射部から出射し前記被挿入体の表面で反射した光を検出する光検出部と、
前記光の物理量の変化から、前記距離センサと前記被挿入体内表面との距離を演算して測定する距離演算部と、
からなり、前記屈曲駆動部による前記屈折部の駆動によりスキャンする、請求項25に記載の挿入装置。 - 前記距離センサを機械的に駆動することで、距離の測定位置を1次元または2次元方向にスキャンする距離センサ駆動部を更に具備する、請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。
- 前記距離センサを複数有することを特徴とする、請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。
- 前記距離センサは、
電磁波または音波の少なくとも一方を出射する波動出射部と、
前記波動出射部から出射し前記被挿入体の表面で反射した前記電磁波または前記音波の少なくとも一方を検出する波動検出部と、
前記電磁波または前記音波の少なくとも一方の物理量の変化から、前記距離センサと前記被挿入体内表面との距離を演算して測定する距離演算部と、
からなる、請求項1乃至3の何れかに記載の挿入装置。
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