JP4759654B2 - 医療機器 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の内部に挿入する挿入体を具備する医療機器に関する。

被検者の体内に挿入する、例えば内視鏡の挿入部等の形状を算出する方法として、特開２０００−７９０８８号公報には、磁界センサを用いた方法が知られている。

磁界センサを用いた方法では、被検者の体外に設置した磁界発生コイルからの磁界を、挿入部に配設した複数の磁界検出コイルにより検出することで、磁界発生コイルに対する、それぞれの磁界検出コイルの相対位置を算出する。磁界発生コイルの位置を基準として、複数の磁界検出コイルの位置、すなわち、挿入部の位置が算出されるため、被検者が体位を変化したり、挿入部が移動したりしても表示画面に表示されている挿入部の形状は比較的安定している。しかし、磁界センサを用いた方法では、被検者の体外に磁界発生コイルを設置する必要があり、システムが大型化する。

これに対して、特開平６−２６１８５８公報および特開２００７−１３０１５１には、挿入部に歪みセンサを配設することで、挿入部の形状を算出する方法が開示されている。

また、特表２００３−５１５１０４号公報および特開２００４−２５１７７９号公報には、光ファイバブラッググレーティング (Fiber Bragg Grating：以下、「ＦＢＧ」という)センサを用い、挿入部の歪みを検出することで、挿入部の形状を算出する方法が開示されている。

挿入部の歪みから挿入部の形状を算出する方法では、被検者の体外に磁界発生コイル等を設置する必要がなく、システムの小型化が可能である。

しかし、挿入部の歪みから形状を算出する方法では、ある歪み検出部の座標を基準に挿入部の形状を表示するだけである。このため、被検者が体位を変化させたり、挿入部が移動したりすると、表示画面に表示されている挿入部の形状が大きく変化してしまうことがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、術者が確認しやすい視点からの挿入体の形状を表示できるとともに、挿入体の形状を安定して表示することができる医療機器を提供することを目的とする。

本発明の一態様の医療機器は、移動センサが配設された操作部と、被検体の内部に挿入する、前記操作部と連接された挿入体と、前記挿入体に配設され、前記挿入体の歪みを検出する複数の歪み検出部が形成されている歪み検出手段と、前記複数の歪み検出部のうち、いずれか１つの前記歪み検出部を基準点とし、前記基準点と前記歪み検出部との相対関係で規定される第１の座標系にて、それぞれの前記歪み検出部の第１の３次元座標を算出する座標算出手段と、前記移動センサの初期位置である基準点および軸方向を有する第２の座標系を、設定する基準座標系設定手段と、前記基準座標系設定部で設定された基準点と、前記第１の座標系において設定された基準点と、の相対的な位置関係にもとづき、前記それぞれの歪み検出部の前記第１の３次元座標を、前記座標系設定手段により設定された前記第２の３次元座標系における第２の３次元座標に変換する座標変換手段と、前記座標変換部により変換された前記第２の座標にもとづく前記挿入体の形状を表示する表示部と、を有する。

第１の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図 第１の参考例の医療機器の構成を示す図 第１の参考例の医療機器の光ファイバセンサの構成を示す構成図 図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線の断面図 第１の参考例の医療機器の構成を示す図 第１の参考例の医療機器の算出部の構成を示す構成図 第１の参考例の医療機器のＦＢＧセンサ部の構造を説明するための構造図 第１の参考例の医療機器のＦＢＧセンサ部の機能を説明するための図 第１の参考例の医療機器の光ファイバセンサにおける座標系を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第１の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第２の参考例の医療機器の挿入部の先端部ＤＥの断面の構造を示した構造図 第２の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 第２の参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図 本発明の実施の形態の医療機器を使用している状態を説明するための図 本発明の実施の形態の医療機器の構成を示す図 本発明の実施の形態の医療機器の処理の流れを説明するためのフローチャート 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における操作部の位置を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図におけるＦＢＧセンサ部の位置を原点とする３次元座標系ＸＹＺ１による挿入部の形状を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における基準３次元座標系ＸＹＺｋによる挿入部の形状を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における図２２Ａとは異なる操作部の位置を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図におけるＦＢＧセンサ部の位置を原点とする３次元座標系ＸＹＺ１による図２２Ｂとは異なる挿入部の形状を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における基準３次元座標系ＸＹＺｋによる図２２Ｃとは異なる挿入部の形状を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における図２２Ａ、図２３Ａとは異なる操作部の位置を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図におけるＦＢＧセンサ部の位置を原点とする３次元座標系ＸＹＺ１による図２２Ｂ、図２３Ｂとは異なる挿入部の形状を示す図 図２０のモニタの表示領域に表示される挿入部の形状を説明するための図における基準３次元座標系ＸＹＺｋによる図２２Ｃ、図２３Ｃとは異なる挿入部の形状を示す図 第３の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図 第３の参考例の医療機器の構成を示す図 第４の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図 第４の参考例の医療機器の構成を示す図 第４の参考例の医療機器のマーカ部を説明するための図 図２９Ａのマーカ部を拡大して示す図 第４の参考例の変形例の医療機器の、モニタの表示画面を示す図 第５の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図 第５の参考例の医療機器の図 第６の参考例を示す内視鏡を具備する該内視鏡の形状検出システムを示す図 図３３の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図 図３３の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図 図３５中のIIIXVI-IIIXVI線に沿う断面図 図３３の挿入部の先端側の内部の変形例の構成の概略を示す部分断面図 図３７中のIIIXVIII-IIIXVIII線に沿う断面図 図３３の挿入部の先端側の内部の図３７とは別の変形例の構成の概略を示す部分断面図 図３９中のIVX-IVX線に沿う断面図 内視鏡の形状検出システムを示す図 図４１の内視鏡コネクタの内部構成の概略をユニバーサルコードの一部とともに拡大して示す図 図４１の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図 第７の参考例を示す内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図。 図４４中のIVXV-IVXV線に沿う断面図 図４４の光ファイバの先端側を固定する固定部材を拡大して光ファイバとともに示す部分断面図 第８の参考例を示す内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図 図４７の光ファイバの先端側を固定する固定部材を拡大して光ファイバとともに示す部分断面図 第９の参考例を示す内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成を、概略的に示す部分断面図 第１０の参考例を示す内視鏡の形状検出システムを示す図 図５０の内視鏡の挿入部の先端側の内部構成の概略を拡大して示す部分断面図 図５０の内視鏡コネクタの内部構成の概略をユニバーサルコードの一部とともに拡大して示す図 図５０の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図 図５０の形状検出装置が行う超過回数検出方法を示すフローチャート 第１１の参考例における形状検出装置の異常歪み量検出方法を示したフローチャート

（第１の参考例）
本発明の実施の形態を説明するに先立って、まず、当該実施の形態の参考となる例について説明する。
以下、図面を参照して本発明の第１の参考例の医療機器１について説明する。
図１は、本第１の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図であり、図２は、本第１の参考例の医療機器の構成を示す図である。

図１に示した第１の参考例の医療機器１は、内視鏡システム１０の内視鏡の挿入部１２の形状を、ＦＢＧセンサ（図２参照）を用いて測定する。内視鏡システム１０は、被検体である被検者１１の内部に挿入し観察または処置を行う医療器具であり細長い挿入体である内視鏡の挿入部１２と、挿入部１２を操作するための操作部１３と、内視鏡システム１０全体の制御および画像処理等を行う本体部１５と、内視鏡画像と挿入部１２の２次元形状等とを表示するモニタ１４とを有している。

医療機器１の歪み検出手段である光ファイバセンサ２は、挿入部１２の内部を挿通するチャンネルの基端部ＰＥ（Proximal End）側の操作部１３近傍に配設された開口である処置具孔１３Ａから、チャンネル１２Ａ（不図示）内を先端部ＤＥ（Distal End）側まで挿通されることにより、挿入部１２と同じ形状に変形するように配設されている。

なお、光ファイバセンサ２の挿入部１２への配設は、挿入部１２の形状と光ファイバセンサ２の形状とが実用上問題のない程度に一致すれば、緩やかな固定であっても差し支えない。例えば、前述のようにチャンネルに挿通することで緩やかに固定しても良いし、挿入部１２に予め組み込んでおいても良い。

医療機器１の表示手段は内視鏡システム１０のモニタ１４が兼用しており、モニタ１４は内視鏡画像と同じ画面上に、光ファイバセンサ２の形状、すなわち、挿入部１２の形状を表示する表示領域１４Ａを有している。なお、光ファイバセンサ２はチャンネル１２Ａに挿入するのではなく、挿入部１２に組み込まれていてもよい。

次に、図３Ａは、本参考例の医療機器の光ファイバセンサの構成を示す構成図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線の断面図である。図４は、本参考例の医療機器の構成図であり、図５は、本参考例の医療機器の算出部の構成を示す構成図であり、図６は、本参考例の医療機器のＦＢＧセンサ部の構造を説明するための構造図であり、図７は、本参考例の医療機器のＦＢＧセンサ部の機能を説明するための図である。

光ファイバブラッググレーティング (Fiber Bragg Grating：以下、「ＦＢＧ」という)センサは、光ファイバのコア部に屈折率が変化するグレーティング部を作成したものであり、入射光に対してグレーティング部で所定波長の光を反射する。この特定の波長を、ブラッグ（Bragg）波長という。

そして、ＦＢＧセンサは、グレーティング部の長手方向に伸び縮みがあるとブラッグ波長が変化するという特性を有している。このため、ＦＢＧセンサは、温度計測、または歪計測等に利用されている。

同じブラッグ波長を有する複数のＦＢＧセンサ部を光ファイバに作成した光ファイバセンサに光周波数領域リフレクトメトリ多重（ＯＦＤＲ： Optical Frequency Domain Reflectometry）方式の光ファイバセンサでは、全反射終端である反射器からの反射光と光ファイバセンサからの反射光とを干渉させることにより、それぞれのＦＢＧセンサ部がどの程度変形したか、言い換えれば、どの程度の歪みを生じたかを検出することができる。このため、ＯＦＤＲ方式を用いた光ファイバセンサは、例えば、細長い被測定体の歪み測定センサとして利用されている。

そして、図３Ａ、３Ｂに示すように、歪み検出手段である光ファイバセンサ２は、３本の光ファイバセンサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃが、金属ワイヤ２Ｍの周囲に樹脂２Ｐを介して束ねられたファイバアレイのプローブであり、可撓性を有している。

そして、図２に示すように、それぞれの光ファイバセンサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃには、軸方向の同位置に、それぞれ歪み検出部であるＦＢＧセンサ部３が作成されている。すなわち、光ファイバセンサ２では、３個のＦＢＧセンサ部３が軸方向同位置にあるため、その３個のＦＢＧセンサ部３の配設されている挿入部１２の部分の３軸方向の変位を計測することができる。

図４に示すように、医療機器１は、光ファイバセンサ２と、本体部１５内に配設された広帯域光を出射する光源６と、光源６から出射した光を光ファイバセンサ２と、反射手段である反射器５とへ供給するため分割する光分割手段であり、かつ、反射器５から反射した光と光ファイバセンサ２のＦＢＧセンサ部３が反射した光を干渉させる干渉手段でもある光学部品であるカプラ７とを有している。すなわち、光分割手段と前記干渉手段とが、ひとつの光学部品であるカプラ７により構成されている。光スイッチ７Ｂは、３本の光ファイバセンサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに、時系列的に順に光を供給する。

また、医療機器１は、カプラ７により干渉光を電気信号に変換し検出する検出手段である検出部８と、検出部８が検出した信号から各ＦＢＧセンサ部３の波長シフト量（ＦＢＧセンサ部３が存在する部分の変形がないときの波長と、変形があったときの波長との差）を算出し、算出した波長シフト量からＦＢＧセンサ部３の変形量を求め、各ＦＢＧセンサ部３の変形量から光ファイバセンサ２の形状を算出する算出手段である算出部９Ａと、医療機器１全体の制御する制御部９Ｂとを有している。

そして図５に示すように、医療機器１では、算出部９Ａは、座標算出手段である座標算出部９Ｃと、座標系設定手段である座標系設定部９Ｄと、座標変換手段である座標変換部９Ｅと、形状算出手段である形状算出部９Ｆとを有しており、モニタ１４に術者が確認しやすい視点からの挿入部１２の２次元形状を表示することができる。なお術者は入力手段である入力部から挿入部１２の２次元形状表示の形態を変化するための操作等を行う。

ここで、図６を用いてＦＢＧセンサの動作原理について説明する。図６に示すように、ＦＢＧセンサ部３は、光ファイバ４の所定の長さ（例えば５ｍｍ）にわたってコア部４Ａの屈折率が周期的に変化している回折格子（グレーティング）である。ゲルマニウムをドープしたコア部４Ａにマスクを介して紫外線を照射することでフォトリフラクティブ効果によりわずかに屈折率が増加する。

これを利用して軸方向に周期的に屈折率の高い部分（格子）を形成させたものがＦＢＧセンサ部３である。なお、図６等における、グレーティングの本数およびコア部軸方向に対するグレーティング幅は、構造を理解しやすいように実際のＦＢＧセンサ部とは異なっている。

そして、図７に示すように、ＦＢＧセンサ部３は、回折格子の間隔ｄ、言い換えれば、周期に応じて、入射光のうち、以下の式）で示す所定波長であるブラッグ波長λＢの光のみを反射する。
λＢ＝２×ｎ×ｄ
ここで、ｎはコア部４Ａの屈折率である。

例えば、コア部４Ａの屈折率ｎが１．４５、ブラッグ波長λＢが１５５０ｎｍの場合には、回折格子の間隔ｄは０．５３μｍ程度になる。

図７は、ＦＢＧセンサ部の作用を説明するための図であり、左上図は入射光の波長λに対する光の強度を示した図であり、入射光は所定の波長の幅、すなわち、帯域を有する。そして、左下図はＦＢＧセンサ部３により反射された反射光の波長λに対する光の強度を示した図であり、反射光はブラッグ波長λＢの光である。右側図はＦＢＧセンサ部３を通過した入射光の波長λに対する光の強度を示した図であり、透過光にはＦＢＧセンサ部３で反射したブラッグ波長λＢ成分が含まれていない。

そして、上記の式から明らかなように、ＦＢＧセンサ部３が伸びると、回折格子の間隔ｄも大きくなるため、ブラッグ波長λＢは長波長側に移動する。逆に、ＦＢＧセンサ部３が縮むと、回折格子の間隔ｄも小さくなるため、ブラッグ波長λＢは短波長側に移動する。

このため、ＦＢＧセンサ部３は、温度、または外力を検出するセンサとして用いることができ、本参考例では、光ファイバセンサ２のたわみ量、すなわち、軸方向への曲がり変形量を検出する。

光周波数領域リフレクトメトリ多重（ＯＦＤＲ）方式では、ＦＢＧセンサ部３からの反射光と反射器５からの反射光から干渉光を形成することで、１本の光ファイバセンサ２に複数のＦＢＧセンサ部３が形成されていても、それぞれのＦＢＧセンサ部３の変形量を測定できる。

次に、図８および図９を用いて、算出部９Ａが行う処理について説明する。図８は、医療機器の光ファイバセンサ２における座標系を説明するための図であり、図９は、医療機器の算出部の処理を説明するための図である。

図８に示すように、各光ファイバセンサ２Ａ〜２Ｃに形成されたＦＢＧセンサ部３は、軸方向に対して等間隔に形成され、３つの光ファイバセンサ２Ａ〜２Ｃの、３つのＦＢＧセンサ部３が軸方向に対して同位置に存在する状態で前記挿入体に固定されている。

なお、図８に示すように、単に「ＦＢＧセンサ部３の位置」というときは、軸方向の同位置に配置された３個のＦＢＧセンサ部３からなるＦＢＧセンサ群の中心位置を意味する。

最初に算出部９Ａの座標算出部９Ｃが、ＦＢＧセンサ部３の測定結果を基に、いずれかのＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ、より正確には光ファイバセンサ２の軸方向に対して同位置に配置された３個のＦＢＧセンサ部３の中心位置、を原点とする第１の３次元座標系にて、それぞれのＦＢＧセンサ部３の第１の３次元座標を算出する。

座標算出部９Ｃでは、例えば、光ファイバセンサ２の最も基端部ＰＥ側の位置に形成された３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１１、３Ａ２１、３Ａ３１の中心位置Ｓ１を原点とした第１の３次元座標系であるＸＹＺ１座標系を設定し、ＦＢＧセンサ部３Ａ１１、３Ａ２１、３Ａ３１の変形量から隣の３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１２、３Ａ２２、３Ａ３２の中心位置Ｓ２（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と向き（ｖｘ１、ｖｙ１、ｖｚ１）とを算出する。

座標算出部９Ｃは、さらに、算出したＦＢＧセンサ部３Ａ１２、３Ａ２２、３Ａ３２の中心位置Ｓ２（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と向き（ｖｘ１、ｖｙ１、ｖｚ１）とから、ＦＢＧセンサ部３Ａ１２、３Ａ２２、３Ａ３２の中心位置Ｓ２を基準の原点とした３次元座標系ＸＹＺ２への変換マトリックスＴ１２を、以下の（式１）を用いて算出する。

（式１）

ただし、ｒｉｊ（ｉ＝１、２、３ ： ｊ＝１、２、３）は３次元座標系ＸＹＺ１から３次元座標系ＸＹＺ２への回転（３次元座標系ＸＹＺ２のＺ軸と向き（ｖｘ１、ｖｙ１、ｖｚ１）から回転行列を算出）、ｔｘ、ｔｙ、ｔｚは平行移動（位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と同じ）を表す。

同様に、設定された３次元座標系ＸＹＺ２の隣に存在する３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１３、３Ａ２３、３Ａ３３の中心位置Ｓ３（ｘ２、ｙ２、ｚ２）と向き（ｖｘ２、ｖｙ２、ｖｚ２）とを座標算出部９Ｃが算出し、変換マトリックスＴを算出する。

座標算出部９Ｃは同様の処理を繰り返し、最終的には、先端部ＤＥに最も近接した３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１ｎ、３Ａ２ｎ、３Ａ３ｎの中心位置Ｓｎ（ｘｎ−１、ｙｎ−１、ｚｎ−１）と向き（ｖｘｎ−１、ｖｙｎ−１、ｖｚｎ−１）と変換マトリックスＴn-1ｎを求める。

そして、座標算出部９Ｃは変換マトリックスを用いて、各３つのＦＢＧセンサ部３の中心位置Ｓを、３次元座標系ＸＹＺ１に変換する。例えば、３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１ｉ、３Ａ２ｉ、３Ａ３ｉの中心位置Ｓｉを基準とした座標系で３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１ｉ＋１、３Ａ２ｉ＋１、３Ａ３ｉ＋１の中心位置Ｓi+1（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）と向き（ｖｘｉ、ｖｙｉ、ｖｚｉ）が算出された場合、ＸＹＺ１座標系での（ｘｗi+1、ｙｗi+1、ｚｗi+1）位置は以下の（式２）により算出される。

（式２）

座標算出部９Ｃは同様に全ての３つのＦＢＧセンサ部３の中心位置ＳをＸＹＺ１座標系に変換し、変換された座標を接続することにより光ファイバセンサ２の３次元形状、すなわち、光ファイバセンサ２が固定された挿入部１２の３次元形状を算出する。

すでに説明した算出部９Ａの座標算出部９Ｃが算出した、第１の３次元座標系であるＸＹＺ１座標系によるＦＢＧセンサ部３の位置Ｓの３次元座標を基に、補間処理等を行うことで、光ファイバセンサ２の形状を算出することができる。

しかし、図１０に示すように、ＸＹＺ１座標系は原点が、光ファイバセンサ２の最も基端部ＰＥ側の位置に形成された３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１１、３Ａ２１、３Ａ３１の中心位置Ｓ１であるが、軸方向は特に意味のある方向ではない。このため、光ファイバセンサ２が回転したり、被検者１１が体位を変化したりすると、モニタ１４に表示されている光ファイバセンサ２の２次元形状が大きく変化する。また、モニタ１４に表示されている光ファイバセンサ２の２次元形状は、３次元である光ファイバセンサ２の形状を、ある視点を基に２次元の形状に変換したものである。どのようなパラメータを用いて変換するかにより、表示される２次元形状は大きく異なる。

図１０に示したＸＹＺ１座標系において、Ｘ軸を基準軸としＸ軸方向から観察した、言い換えればＹＺ平面に投影した挿入部１２の２次元形状は、術者にとって形状を正確に確認するのが困難である。

これに対して、Ｚ軸方向から観察した、言い換えればＸＹ平面に投影した挿入部１２の２次元形状は、術者にとって比較的確認しやすい場合が多い。しかし、術者にとって、より確認しやすい視点からの挿入部１２の２次元形状を表示するための設定操作は容易ではなかった。

これに対して、本参考例の医療機器１の算出部９Ａは、術者が確認しやすい視点からの挿入部１２の２次元形状を表示するため、座標算出部９Ｃの処理終了後にさらに処理を行う。
以下、図１１から図１５を用いて、医療機器１の算出部９Ａの処理について、さらに説明する。図１１から図１５は、本参考例の医療機器の算出部の処理を説明するための図である。

本参考例の医療機器１の算出部９Ａの座標系設定手段である座標系設定部９Ｄは、座標算出部９Ｃが算出した、第１の３次元座標系であるＸＹＺ１座標系によるｎ個のＦＢＧセンサ部３の位置Ｓの３次元座標を基に、第２の３次元座標系を設定する。

すなわち、図１１に示すように、座標系設定部９Ｄは、最初に、ｎ個のＦＢＧセンサ部３の位置Ｓからの距離が最小である平面Ｈを算出するために、任意の平面に対して、それぞれのＦＢＧセンサ部３の位置Ｓからの距離の２乗和を算出する。ここで、位置Ｓｉの座標を（ｘｉｗ、ｙｉｗ、ｚｉｗ）とすると、位置Ｓｉと任意の平面との最小距離、すなわち、位置Ｓｉから任意の平面への垂線の長さ、ｄｉｗ、は、以下の（式３）により算出される。
（式３）

ただし、任意の平面の式を、「ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｐ＝０」とする。

そして、座標系設定部９Ｄは、以下の（式４）に示す、ｎ本の垂線の長さ、ｄｉｗ、の総和Ｄ、が最小である平面Ｈを算出、すなわち、平面の式の係数、ａ、ｂ、ｃ、およびｐを算出する。
（式４）

次に、図１１に示すように、座標系設定部９Ｄは、ｎ個のＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ１〜Ｓｎから平面Ｈへの垂線が、平面Ｈと交差する点Ｈ１〜Ｈｎを算出する。そして、図１２に示すように、座標系設定部９Ｄは、平面Ｈ上の点Ｈ１〜Ｈｎの重心ＣＧ（Center of Gravity）と、分布方向ＲＡとを算出する。

すなわち、座標系設定部９Ｄは、ＦＢＧセンサ部３の位置Ｓｉ（ｘｉｗ、ｙｉｗ、ｚｉｗ）から平面Ｈに垂線をおろした点Ｈｉ（ｘｉｗｐ、ｙｉｗｐ、ｚｉｗｐ）を算出し、さらに、重心ＣＧ（ｇｘｗ、ｇｙｗ、ｇｚｗ）を以下の（式５）により算出する。

（式５）

そして、さらに座標系設定部９Ｄは、点Ｈｉ（ｘｉｗｐ、ｙｉｗｐ、ｚｉｗｐ）の分布方向ＲＡを公知の主成分分析等で算出する。

次に、図１３に示すように座標系設定部９Ｄは、重心ＣＧ（ｇｘｗ、ｇｙｗ、ｇｚｗ）、点Ｈｉ（ｘｉｗｐ、ｙｉｗｐ、ｚｉｗｐ）の分布方向ＲＡ、および平面Ｈの法線Ｐ方向に基づいて、第２の３次元座標系ＸＹＺｋを設定する。すなわち、重心ＣＧを原点とし、分布方向ＲＡをＸ軸、平面Ｈの法線Ｐ方向をＺ軸、それぞれに直交する方向をＹ軸（右手系）として設定する。

次に、図１３に示すように、座標変換手段である座標変換部９Ｅは、ＦＢＧセンサ部３の位置Ｓｉ、を第１の３次元座標系ＸＹＺ１による第１の３次元座標から、第２の３次元座標系ＸＹＺｋによる第２の３次元座標変換する。

さらに、図１４に示すように、形状算出手段である形状算出部９Ｆが、第２の３次元座標系ＸＹＺｋによる光ファイバセンサ２のｎ個のＦＢＧセンサ部３の位置を、視線の方向をＺ軸として、言い換えれば、平面ＸＹに投影してから、補間処理等により光ファイバセンサ２の２次元形状、すなわち、挿入部１２の２次元形状、を算出し、モニタ１４に出力する。

すなわち、モニタ１４の表示領域１４Ａに表示される挿入部１２の２次元形状は、挿入部１２の３次元形状を第２の３次元座標系のＸＹ平面に投影した形状である。

なお、図１５に示すように、モニタ１４の表示領域１４Ａに表示された挿入部１２の２次元形状は、術者が、入力部１７を操作することにより、回転したり、拡大縮小表示したりできる。

上記の処理により医療機器１の算出部９Ａが算出する挿入部１２の２次元形状は、術者が確認しやすい視点からの形状である。また、被検者が体位を変化させたり、挿入部が移動したりしても、モニタ１４に表示されている挿入部１２の２次元形状は安定している。

すなわち、医療機器１は、体腔内に挿入された挿入部１２の形状であるＦＢＧセンサ部３の座標を基に視点を設定し、２次元画像の表示を行うため、安定した表示画像が得られる。

なお、第１の３次元座標系ＸＹＺ１によるＦＢＧセンサ部３の位置から、補間処理等により光ファイバセンサ２の３次元形状を算出しておいて、座標系設定部９Ｄによる第２の３次元座標系ＸＹＺｋを基に視点を決定し、形状算出部９Ｆが挿入部１２の２次元形状を算出してもよい。

また、座標系設定部９Ｄは、最初に算出した平面ＨとＦＢＧセンサ部３の位置との距離が、大きく乖離しているＦＢＧセンサ部３を検出して、検出されたＦＢＧセンサ部３以外の情報を基に、新たな平面Ｈを算出してもよい。平面Ｈとの距離が大きく乖離しているＦＢＧセンサ部３は、被検者１１の体内に未挿入である可能性が高いためである。

さらに、座標系設定部９Ｄは、平面Ｈを、全てのＦＢＧセンサ部３の情報を基に算出するのではなく、例えば、基端部ＰＥ側のＦＢＧセンサ部３と、先端部ＤＥ側のＦＢＧセンサ部３と、基端部ＰＥと先端部ＤＥとの中間に存在するＦＢＧセンサ部３との３箇所のＦＢＧセンサ部３の情報を基に、算出してもよい。
また、算出部９Ａは、挿入部１２の形状を時系列的に記憶する図示しない記憶手段を有し、過去に算出された平面Ｈの法線方向Ｐおよび重心ＣＧから、平均的な法線方向および重心を算出し、第２の３次元座標系ＸＹＺｋを設定してもよい。

さらに、歪み検出手段としては、光ファイバセンサ２の替わりに、歪みケージ等を用いて、挿入部１２の各部の変形を検出してもよい。

（第２参考例）
以下、図面を参照して本発明の第２の参考例の医療機器１Ｂについて説明する。医療機器１Ｂの構成および動作は、第１の参考例の医療機器１と類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図１６は、第２の参考例の医療機器の挿入部の先端部ＤＥの断面の構造を示した構造図であり、図１７および図１８は、第２の参考例の医療機器１の算出部の処理を説明するための図である。

図１６に示すように、本参考例の医療機器１Ｂでは、挿入部１２の先端部ＤＥに重力検出手段である重力センサ１６が配設されている。なお、図１６に示すように先端部ＤＥには、撮像手段であるＣＣＤ１２Ｂと、照明手段であるライトガイド１２Ｃ等も配設されている。そして、挿入部１２のチャンネル１２Ａに挿通されている光ファイバセンサ２の先端部に重力方向を検出する重力センサ１６は配設されている。

図１７および図１８に示すように、医療機器１Ｂの算出部９Ｃは、重力センサ１６が検出した重力方向ＤＧ（Direction of Gravity）をもとに、３次元座標系を設定する。第１の３次元座標系であるＸＹＺ１座標系ｔｐ、第２の３次元座標系であるＸＹＺｊ座標系とは、重力方向ＤＧをＺ軸とする平面Ｈ２を設定する。

このため、医療機器１Ｂでは、第１の参考例の医療機器１が有する効果に加えて、常に安定した方向が設定されるため、操作者に観察しやすい画像を提供できる。また、医療機器１Ｂでは算出部９Ｃの算出処理が簡単となるため、装置の単純化、処理の高速化を実現できる。

なお、医療機器１Ｂは、重力センサ１６の替わりに方位センサ等の特定方向の向きを検出するセンサを用いて重力方向を算出していてもよい。

（本願発明の実施の形態）
次に本願発明の実施の形態について説明する。
図１９は、本実施の形態の医療機器を使用している状態を説明するための図であり、図２０は、本実施の形態の医療機器の構成を示す図である。

本実施の形態の医療機器の構成は、上述した図１〜図１５に示した第１参考例の医療機器、図１６〜図１８に示した第２参考例の医療機器と比して、操作部に、ジャイロスコープと、加速度センサが設けられている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第１参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図１９に示した本実施の形態の医療機器１Ｃは、操作部１３に、操作部１３の動きを検出する移動センサであるジャイロスコープ２１および加速度センサ２２が配設されている。

ジャイロスコープ２１は、物体の回転の速さである角速度ωを検出する計測部であり、加速度センサ２２は、物体の加速度を計測する計測部である。操作部１３には位置センサが配設されているために、術者が、ある時点での位置センサの初期位置を基準点２０（図２０参照）として設定すると、医療機器１Ｃでは、その後は操作部１３の動きに応じた位置センサの位置と基準点２０との相対関係を算出することができる。加速度センサ２２は３軸加速度センサであり、例えばＭＥＭＳ技術を用いて作成された小型の３軸加速度センサを用いることができる。

ここで、上述した第１参考例の図１０において、ＸＹＺ１座標系は原点が、光ファイバセンサ２の最も基端部ＰＥ側の位置に形成された３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１１、３Ａ２１、３Ａ３１の中心位置Ｓ１であるが、光ファイバセンサ２が回転したり、被検者１１が体位を変化したりすると、モニタ１４に表示されている光ファイバセンサ２の形状が大きく変化すると示した。

しかし、本実施の形態の医療機器１Ｃでは、基準座標系設定部９Ｄが、移動センサであるジャイロスコープ２１および加速度センサ２２の初期位置である基準点２０を原点とする基準座標系基準３次元座標系ＸＹＺｋを設定する。

そして、座標変換部９Ｅが、それぞれの歪み検出部であるＦＢＧセンサ部３の第１の３次元座標系ＸＹＺ１座標系による第１の座標を、基準３次元座標系ＸＹＺｋによる第２の座標に変換し、形状算出部９Ｆが第２の座標を基に、挿入部１２の形状を算出し、モニタ１４に表示する。

基準点２０は空間上の任意の点であるが、移動することのない固定点である。このため、医療機器１は、光ファイバセンサ２が回転したり、被検者１１が体位を変化したりしても、挿入部１２の形状を安定して表示することができる。

次に、図２１のフローチャートに従い医療機器１Ｃの処理の流れについて説明する。図２１は、本実施の形態の医療機器の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

先ず、ステップＳ１０において、医療機器１Ｃは、術者により処理開始の指示を受けて処理を開始する。処理開始の指示がない場合には、ステップＳ１１において、形状算出部９Ｆは、座標算出部９Ｃが算出した第１の３次元座標系ＸＹＺ１による各ＦＢＧセンサ部３の第１の座標から、補間処理等により光ファイバセンサ２の形状を算出する。

そして、ステップＳ１２において、モニタ１４には、第１の３次元座標系ＸＹＺ１による光ファイバセンサ２の形状、すなわち、挿入部１２の形状が表示される。その後、ステップＳ１９に移行する。

ここで、ステップＳ１０において、処理開始の指示があった場合、具体的には、術者による操作部１３に配設されたスイッチ（不図示）の押圧操作による指示を受けた場合には、ステップＳ１３に分岐し、ステップＳ１３において、医療機器１Ｃは、スイッチが押圧操作されたときの操作部１３の位置、正確には位置センサであるジャイロスコープ２１および加速度センサ２２の位置を基準点２０に設定する。そして、基準点２０を原点とし、位置センサの向きを基に基準３次元座標系ＸＹＺｋを設定する。

次いで、ステップＳ１４において、座標算出部９Ｃは、例えば、光ファイバセンサ２の最も基端部ＰＥ側の位置に形成された３つのＦＢＧセンサ部３Ａ１１、３Ａ２１、３Ａ３１の中心位置Ｓ１を原点とした第１の３次元座標系であるＸＹＺ１座標系を設定し、各３つのＦＢＧセンサ部３の中心位置Ｓｎを、３次元座標系ＸＹＺ１に変換する。

次いで、ステップＳ１５において、座標変換部９Ｅは、操作部１３に配設された移動センサの出力（平行移動Ｈiと回転Ｒi）を取り込み記憶する。

次いで、ステップＳ１６において、座標変換部９Ｅは、第１の３次元座標系ＸＹＺ１から基準３次元座標系ＸＹＺｋへの座標変換処理を行う。すなわち、移動センサの出力から、第１の３次元座標系ＸＹＺ１から基準３次元座標系ＸＹＺｋへの変換行列は次の（式６）で表される。
（式６）

そして、３次元座標系ＸＹＺ１での座標を（Ｘs、Ｙs、Ｚs）とすると、変換後の基準３次元座標系ＸＹＺｋでの座標（Ｘw、Ｙw、Ｚw）は、以下の（式７）で変換される
（式７）

また、ｎ回目の変換行列を、Ｔｎｎ−１、位置座標を（Ｘs、Ｙs、Ｚs）とすると以下の（式８）のように変換される。

（式８）

そして、形状算出部９Ｆは、変換された基準３次元座標系ＸＹＺｋでの座標を接続し補間処理等を行うことにより光ファイバセンサ２の３次元形状、すなわち、光ファイバセンサ２が配設された挿入部１２の形状を算出する。

次いで、ステップＳ１７において、形状算出部９Ｆは、挿入部１２の３次元形状に対して、例えば、基準３次元座標系ＸＹＺｋでのＺ軸方向を視線方向として表示画像を生成し、モニタ１４に表示する。

次いで、ステップＳ１８において、医療機器１Ｃは、処理開始指示のスイッチが再度押圧操作された場合には、ステップＳ１３に戻り、そのときの操作部１３の位置を新たな基準点２０として再設定し、ステップＳ１３〜ステップＳ１８までの処理を再度行う。

一方、処理開始指示のスイッチの再度の押圧操作がない場合には、ステップＳ１９において、医療機器１Ｃは、術者からの処理終了の指示があるまで、ステップＳ１４からの処理を繰り返し、リアルタイムで挿入部１２の形状をモニタ１４に表示する。

ここで、図２２、図２３および図２４は、操作部１３が動いた場合の、モニタ１４の表示領域１４Ａに表示される挿入部１２の形状を説明するための図であり、２２Ａ〜２４Ａは操作部１３の位置を示しており、２２Ｂ〜２４ＢはＦＢＧセンサ部の位置Ｓ１を原点とする３次元座標系ＸＹＺ１による挿入部１２の形状を示しており、２２Ｃ〜２４Ｃは基準３次元座標系ＸＹＺｋによる挿入部１２の形状を示している。なお、図２２、図２３および図２４では、被検者１１の内部に挿入された挿入部１２は動いていないものとしている。

図２２Ａで示した操作部１３の位置において、術者により操作部に配設されたスイッチが押圧操作されたものとする。医療機器１は、スイッチが押圧操作されたときの操作部１３の位置２０を基準点とし、位置センサの向きを基に基準３次元座標系ＸＹＺｋを設定する。

図２２Ｂおよび図２２Ｃに示すように、スイッチが押圧操作されたときの、３次元座標系ＸＹＺ１による挿入部１２の形状と基準３次元座標系ＸＹＺｋによる挿入部１２の形状とは同じである。

しかし、操作部１３が、図２３Ａに示す位置２０Ａ、図１４に示す位置２０Ｂへと移動し、操作部１３の方向が変化すると、図２３Ｂおよび図２４Ｂに示した３次元座標系ＸＹＺ１による挿入部１２の形状は、操作部１３の移動変化に対応して変化する。

これに対して、図２３Ｃおよび図２４Ｃに示した３次元座標系ＸＹＺｋによる挿入部１２の形状は、操作部１３の移動変化の影響を受けることなく安定している。

以上の説明のように、医療機器１Ｃでは、移動センサにより基準点２０の位置および向きからの移動および回転が検出できるため、不安定なＦＢＧセンサ部の位置Ｓ１を原点とする第１の３次元座標系ＸＹＺ１により算出された挿入部１２の形状を、安定した固定された原点を有する基準３次元座標系ＸＹＺｋに基づく、言い換えれば固定された視点からの形状表示に変換することが可能になり、安定した形状を表示することができる。

なお、本実施の形態の医療機器１Ｃでは、挿入部１２の３次元形状を測定するために、３本の光ファイバセンサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃからなるプローブを用いているが、光ファイバセンサは３本以上であればよい。例えば、測定精度向上のため４本の光ファイバセンサからなるプローブを用いてもよい。

さらに、より長い範囲を測定するために、例えば、３の倍数の本数の光ファイバセンサからなるプローブを用いてもよい。すなわち、３本１組の光ファイバセンサを複数組用いＦＢＧセンサ部３が形成されている領域をずらしたプローブを挿入部１２長手方向に配設してもよい。

さらに、本実施の形態の医療機器１では、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式の光ファイバセンサを用いることも可能である。

さらに、歪み検出手段として光ファイバセンサ２の替わりに、歪みケージ等を用いて、挿入部１２の各部の変形を検出してもよい。

（第３の参考例）
以下、図面を参照して本発明の第３の参考例の医療機器１Ｄについて説明する。医療機器１Ｄの構成および動作は、本発明の実施の形態の医療機器１Ｃと類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図２５は、第３の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図であり、図２６は、第３の参考例の医療機器の構成を示す図である。

図２５に示すように、本参考例の医療機器１Ｄは、磁界を発生する磁界発生手段である磁界発生部３２を有し、操作部１３に磁界センサ３３が配設されている。磁界センサ３３は、ＭＲセンサ、ホール素子またはコイル等を用いた３軸の磁界センサである。

磁界発生部３２は、例えば被検者１１が横たわる検査台であるベッド１８の周辺に配置され、少なくとも医療機器１Ｂによる挿入部１２表示処理の間は磁界発生部３２の位置３０は固定されている。

磁界発生部３２は、３軸の磁界発生コイルから、例えば、それぞれ異なる周波数の交流磁界を発生する。磁界センサ３３は周波数の異なる複数の交流磁界を区別して検出することで、磁界発生部３２の位置３０との相対位置を検出することができる。

そして、磁界センサ３３の位置３１とＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ１との位置関係は固定されており、かつ既知であるため、ＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ１と磁界発生部３２の位置３０との相対関係を得ることができる。

このため、医療機器１Ｄでは、ＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ１を原点とする第１の３次元座標系ＸＹＺ１の座標を、基準点を磁界発生部３２の位置３０とする基準３次元座標系ＸＹＺｋに座標変換することができる。磁界発生部３２の位置３０は固定されているため、医療機器１Ｂでは、安定した挿入部１２の形状を表示することができる。

また、基準３次元座標系ＸＹＺｋのＸＹ平面とベッド１８の面とを平行、かつ、ベッド１８の幅方向を基準３次元座標系ＸＹＺｋのＸ軸と平行になるように、磁界発生部３２とベッド１８とを配置した場合には、医療機器１Ｄでは、挿入部１２の３次元形状をベッド１８の面に投影した２次元形状を算出してモニタ１４に表示できる。

さらに、基準３次元座標系ＸＹＺｋのＹＺ面に投影した形状は、図２５に示す側臥位の被検者１１を体正面から見たときの挿入部１２の形状となる。このように、医療機器１Ｂでは、術者は入力部１７を操作することで任意の方向から被検者１１の体腔内の挿入部１２の形状を観察することができる。

すなわち、上記構成の医療機器１Ｄでは、検査中にベッド１８と磁界発生部３２の位置関係が変化しないため、相対的な位置関係から、挿入部１２の形状を、ベッド１８を基準とした安定した第２の基準座標系に座標変換して、表示することもができる。

（第４参考例）
以下、図面を参照して本発明の第４の参考例の医療機器１Ｅについて説明する。医療機器１Ｅの構成および動作は、第１の参考例の医療機器１Ｄと類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図２７は、第４の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図であり、図２８は、第４の参考例の医療機器の構成を示す図である。

図２８に示すように、本参考例の医療機器１Ｅでは、第１のセンサプローブが、本体部１５との接続部２Ｘ近傍までＦＢＧセンサ部３が形成されている光ファイバセンサ２である。このため、医療機器１Ｅでは、本体部１５、例えば、接続部２Ｘを第１の３次元座標系ＸＹＺ１の原点として設定できる。

さらに、医療機器１Ｅは、マーカ部４１が端部に配設された第２のセンサプローブである光ファイバセンサ４２を有し、光ファイバセンサ４２のマーカ部４１が配設された端部とは異なる端部が本体部１５と接続部４２Ｘで接続されている。接続部２Ｘと接続部４２Ｘとは本体部１５に固定されているため、接続部２Ｘと接続部４２Ｘとの相対関係は固定で、かつ既知である。

このため、医療機器１Ｅでは、接続部２Ｘを第１の３次元座標系ＸＹＺ１の原点とした第１の座標系によるＦＢＧセンサ部３の第１の座標を、マーカ部４１を原点とする基準３次元座標系ＸＹＺｋへと座標変換することができる。

ここで、図２９Ａは、第４の参考例の医療機器のマーカ部を説明するための図である。また、図２９Ｂは、図２９Ａのマーカ部を拡大して示す図である。

図２９Ａに示すように、マーカ部４１は被検者１１の外表面、例えば、腹部に貼付され固定されている。なお、被検者が、マーカ部４１が配設された着衣等を着用してもよい。

そして、図２９Ｂに示すように、マーカ部４１は光ファイバセンサ４２の端部側の少なくとも３個のＦＢＧセンサ部３を有している。このため、マーカ部４１は３個のＦＢＧセンサ部３が含まれる基準平面を規定することができる。そして、この基準平面と、被検者１１との関係は固定されており、既知である。

以上の構成により、医療機器１Ｅでは、マーカ部４１が規定する基準平面を基に基準点４０を設定し基準３次元座標系ＸＹＺｋを設定すると、ＦＢＧセンサ部３の位置Ｓ１を原点とする第１の３次元座標系ＸＹＺ１から基準３次元座標系ＸＹＺｋへの座標変換が可能である。

ここで、マーカ部４１の３個のＦＢＧセンサ部３の位置を以下の（式９）で示す。

（式９）

すると、基準３次元座標系ＸＹＺｋの中心位置４０は以下の（式１０）で算出される。

（式１０）

そして、第１のプローブである光ファイバセンサ２を基準とした第１の３次元座標系ＸＹＺ１と、基準３次元座標系ＸＹＺｋの回転マトリックスＲを以下の（式１１）で算出する。

（式１１）

基準３次元座標系ＸＹＺｋの中心位置４０と回転マトリックスＲとから、第１の３次元座標系ＸＹＺ１から基準３次元座標系ＸＹＺｋに変換する変換行列ＴＡＢは、以下の（式１２）となる。

（式１２）

医療機器１Ｅは上記方法により、第１のプローブである光ファイバセンサ２に形成されたＦＢＧセンサ部３の座標を上記変換行列により、被検者１１と固定された関係にある基準３次元座標系ＸＹＺｋに座標変換し、挿入部１２の形状を表示することができる。

基準３次元座標系ＸＹＺｋは被検者１１の腹部上面と平行な平面を基準面としているため、被検者の体位が変わっても、医療機器１Ｅは常に腹部側から観察した挿入部１２の形状の画像を安定して表示することができる。

以下、図３０を参照して本発明の第４の参考例の変形例の医療機器について説明する。本変形例の医療機器の構成および動作は、第４の参考例の医療機器１Ｅと類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図３０は、第４の参考例の変形例の医療機器の、モニタの表示画面を示している。

本変形例の医療機器では、図３０に示すように、モニタ１４の表示領域１４Ａに挿入部１２の形状だけでなく、例えばマーカ部４１の中心位置４０を表示することができる。

体腔内で大腸が伸展し、内視鏡が挿入できない場合、体の表面を手で用手圧迫することにより大腸の伸展を押さえて内視鏡を挿入する手法がある。体腔内での内視鏡の先端位置は正確にわからないため、正確に用手圧迫をすることは難しかった。しかし、本変形例の医療機器では、体腔外の部位を指定するマーカ部４１と、マーカ部４１と挿入部１２の形状を同時に表示することにより体腔外から挿入部１２の特定位置を確認することができる。

なお、本変形例の医療機器では、マーカは少なくとも１個のＦＢＧセンサ部３が形成されていればよい。

（第５参考例）
以下、図面を参照して本発明の第５の参考例の医療機器１Ｆについて説明する。医療機器１Ｆの構成および動作は、第４の参考例の医療機器１Ｅと類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図３１は、第５の参考例の医療機器を使用している状態を説明するための図であり、図３２は、第５の参考例の医療機器の構成を示す図である。

本参考例の医療機器１Ｆは、医療機器１Ｅと同じく、第１のセンサプローブである光ファイバセンサ２と、第２のセンサプローブである光ファイバセンサ５２とを有している。

そして、本体部１５と、光ファイバセンサ２は接続部２Ｘで、光ファイバセンサ５２は接続部５２Ｘで固定されている。そして、光ファイバセンサ５２は、端部にマーカ部４１と同じ３個以上のＦＢＧセンサ部３が形成されたマーカ部５１を有し、マーカ部５１は被検者が横たわる検査台であるベッド１８に固定されている。

このため、医療機器１Ｆでは、マーカ部４１が規定するベッド１８を基準平面とした基準点を設定し基準３次元座標系ＸＹＺｋを設定すると、ＦＢＧセンサ部３の位置を原点とする第１の３次元座標系ＸＹＺ１からベッド１８面を基準とする基準３次元座標系ＸＹＺｋへの座標変換が可能である。

よって、医療機器１Ｆでは、ベッド１８の面（ＸＹ平面）に挿入部１２の形状を投影した画像、または、ベッドに対して患者が横になり腹側から観察した画像であるＹＺ平面に投影した画像をモニタ１４に表示することができる。

以上の説明のように、医療機器１Ｆは、不安定なＦＢＧセンサ部３の位置を原点とする第１の３次元座標系ＸＹＺ１の座標値を、安定したベッド１８面を基準とする基準３次元座標系ＸＹＺｋの座標値に変換することが可能になり、安定した形状を表示することができる。

（第６参考例）
ところで、近年、内視鏡は、医療分野及び工業用分野において広く利用されている。医療分野において用いられる内視鏡は、細長い挿入部を体腔内に挿入することによって、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じて内視鏡が具備する処置具の挿通チャンネル内に挿入した処置具を用いて各種処置をしたりすることができる。

また、工業用分野において用いられる内視鏡は、内視鏡の細長い挿入部をジェットエンジン内や、工場の配管等に挿入することによって、被検部位の傷及び腐蝕等の観察や各種処置等の検査を行うことができる。

医療分野及び工業用分野において用いられる内視鏡の挿入部の挿入方向の先端側に、管路内の屈曲部における挿入部の進行性を向上させる他、挿入部の挿入方向の先端に設けられた観察光学系の観察方向を可変させる複数方向に湾曲自在な湾曲部が設けられた構成が周知である。

また、内視鏡の挿入部における湾曲部以外の部位も、軟性内視鏡においては、屈曲した管路内に対し挿入された場合において、挿入に伴い屈曲部の形状に沿って屈曲できるよう構成されている。

ここで、操作者は、挿入部を管路内に挿入している際は、挿入部は管路内に位置していることから、挿入部の形状を視認することはできない。よって、管路内に対し挿入部を進行させた際、屈曲部等において、挿入部に対し不意に急激な曲げ応力が付与されたとしても、操作者は認識することができないことから、急激に曲げられた状態のままで挿入部を進行させてしまう等により、挿入部を破損させてしまう場合があるといった問題があった。よって、管路内等に挿入部を挿入している際、挿入部の形状を操作者が認識できる構成が望まれていた。

このような事情に鑑み、特開２００４−２５１７７９号公報には、既知のファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧと称す）が全長に亘って設定間隔毎に複数形成された光ファイバが、内視鏡の少なくとも挿入部内に全長に亘って挿通された構成が開示されている。該構成を用いれば、光ファイバ内に光を入光し、ＦＢＧにより反射された反射光を検出して、ＦＢＧが形成された部位の光ファイバの変形に伴う歪み量を検出することによって、挿入部の形状を検出することができる。尚、ＦＢＧによる反射光を用いた歪み量の検出は、周知のように、ＦＢＧからの反射光の波長が、変形に伴い変化する、言い換えれば、変形に伴いＦＢＧが形成された部位の光ファイバの歪み量が変化することによる反射光の波長の周波数のズレから該周波数の変化量を算出することにより行われる。

このような構成によれば、挿入部形状が検出できることにより、操作者は、挿入部形状を認識することができることから、挿入に伴う挿入部の破損を未然に防止することができる。即ち、操作者は、挿入部が過度に変形していることを認識した際は、挿入部の進行を停止させることができるため、挿入部の破損を防ぐことができる。

ところで、挿入部内には、上述したＦＢＧの他、被検部位を撮像する撮像ユニットや、被検部位を照明する光源を供給するライトガイド（以下、ＬＧと称す）等が複数設けられている。尚、撮像ユニットや、ＬＧは、駆動や光の導光に伴い発熱する発熱部材となっている。

ここで、光ファイバは、周知のように、温度変化に伴って膨張収縮等、変形する性質を有している。尚、光ファイバは、０．１℃単位の温度変化によっても各温度変化に応じた量だけ変形することから、変形量を検出することによって、温度計として用いられる場合もある。

よって、上述した発熱部材が駆動に伴い発熱すると、挿入部内において発熱部材から放熱された熱が光ファイバに伝達されてしまい、挿入部の変形以外の要因においても光ファイバが変形してしまうといった問題があった。尚、光ファイバの変形は、挿入部を高温の被検部位に挿入した場合、挿入部外から付与される熱によっても発生する。

その結果、上述した特開２００４−２５１７７９号公報に示したように、光ファイバに光を入光させ、ＦＢＧからの反射光を検出することによって、ＦＢＧの歪み量を検出することにより、挿入部の形状検出を行う場合、光ファイバは、熱の付与によっても変形してしまうため、即ち、ＦＢＧは歪んでしまうため、検出したＦＢＧの歪み量と、実際の挿入部変形量とがずれてしまうといった問題があった。言い換えれば、挿入部の形状検出精度が低下してしまうといった問題があった。

尚、以上のことは、内視鏡の挿入部に限らず、内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能なプローブの挿入部であっても同様である。

以下、発熱部材から光ファイバに付与される熱による光ファイバの変形を低減させることにより、挿入部の形状検出精度を向上させることのできる内視鏡、内視鏡の形状検出システム、プローブ、プローブの形状検出システムの構造を示す。

図３３は、本参考例を示す内視鏡を具備する該内視鏡の形状検出システムを示す図、図３４は、図３３の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図である。

図３３に示すように、内視鏡の形状検出システム１０００は、内視鏡２０１と、内視鏡の形状検出装置（以下、単に形状検出装置と称す）２１１と、光源装置２１２と、ビデオプロセッサ２１３と、モニタ２１４とにより主要部が構成されている。

内視鏡２０１は、被検部位に挿入される挿入部２０２と、該挿入部２０２の挿入方向Ｓの基端側（以下、単に基端側と称す）に設けられた操作部２０３と、該操作部２０３から延出したユニバーサルコード２０４と、該ユニバーサルコード２０４の延出端に設けられた内視鏡コネクタ２０５とにより主要部が構成されている。

また、内視鏡２０１の挿入部２０２、操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５内に、少なくとも挿入部２０２の形状を検出する光ファイバ２１０が挿通されている。

尚、後述する図３５に示すように、光ファイバ２１０の少なくとも挿入部２０２に挿通された部位に、挿入方向Ｓに沿って設定間隔Ｋを有して、上述した複数のＦＢＧ２４０が形成されている。

尚、ＦＢＧ２４０は、光ファイバ２１０の操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５に挿通された部位に形成されていても構わない。

また、図３３に示すように、内視鏡コネクタ２０５は、該内視鏡コネクタ２０５に設けられた図示しない光源接続用コネクタ部が光源装置２１２に装着されることにより、光源装置２１２に接続されている。

光源装置２１２は、例えば内視鏡２０１内に挿通された後述するＬＧ２６２（図３５参照）に照明光を供給するものである。ＬＧ２６２に供給された照明光は、挿入部２０２の挿入方向Ｓの先端側（以下、単に先端側と称す）における先端面において、ＬＧ２６２の挿入方向Ｓの先端（以下、単に先端と称す）に設けられた図示しない照明用レンズから被検部位に照射される。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ａが設けられており、該コネクタ部２０５ａは、ビデオプロセッサ２１３に対し、ケーブル２０８を介して電気的に接続されている。

ビデオプロセッサ２１３は、内視鏡２０１内に挿通された後述する撮像ケーブル２６１（図３６参照）、ケーブル２０８を介して、挿入部２０２の先端側に設けられた後述する撮像ユニット２４３（図３５参照）におけるＣＣＤ等の撮像素子の撮像制御を行うとともに、撮像素子によって撮像された内視鏡画像の画像処理等を行うものである。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ｂが設けられており、コネクタ部２０５ｂは、形状検出装置２１１のコネクタ部２１１ａと、ケーブル２０７を介して接続されている。

尚、コネクタ部２１１ａには、ケーブル２０７の延出端に設けられた装脱コネクタ部２０７ａが装脱自在となっている。尚、装脱コネクタ部２０７ａに、内視鏡２０１内に挿通された光ファイバ２１０の基端側が接続されている。

モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３に対しケーブル２５０により電気的に接続されているとともに、形状検出装置２１１に対しケーブル２１７により電気的に接続されている。

また、モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３によって画像処理が施された内視鏡画像が表示される他、形状検出装置２１１から出力された挿入部２０２の形状を示すスコープモデル２１６等が表示される。

図３４に示すように、形状検出装置２１１は、電源２２０と、光入光部であるチューナブルレーザ２２１と、検出器２２２と、ビームスプリッタ２２３と、制御回路２３０とを具備して主要部が構成されている。

電源２２０は、チューナブルレーザ２２１及び制御回路２３０に電源を供給するものであり、また、波長可変レーザであるチューナブルレーザ２２１は、ビームスプリッタ２２３、コネクタ部２１１ａ、装脱コネクタ部２０７ａを介して、光ファイバ２１０の基端側から光ファイバ２１０に、レーザ光Ｂを入光するものである。

また、検出器２２２は、光ファイバ２１０に入光したレーザ光Ｂの各ＦＢＧ２４０からの反射光Ｒを、装脱コネクタ部２０７ａ、コネクタ部２１１ａ、ビームスプリッタ２２３を介して検出するものである。

制御回路２３０は、歪み量測定部であるデータ処理回路２３１と、形状算出部である形状算出回路２３２と、表示回路２３５とにより主要部が構成されている。

データ処理回路２３１は、チューナブルレーザ２２１と検出器２２２とに電気的に接続されており、検出器２２２によって検出された反射光Ｒから、各ＦＢＧ２４０の歪み量を測定するものである。

形状算出回路２３２は、データ処理回路２３１及び表示回路２３５に電気的に接続されており、データ処理回路２３１によって測定された各ＦＢＧ２４０の歪み量から、挿入部２０２の形状を算出するものである。

表示回路２３５は、形状算出回路２３２によって算出された挿入部２０２の形状を、モニタ２１４に、スコープモデル２１６として表示するものである。

次に、図３３の内視鏡２０１の挿入部２０２の先端側の内部の構成の概略を、図３５、図３６を用いて示す。図３５は、図３３の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図、図３６は、図３５中のIIIXVI-IIIXVI線に沿う断面図である。

図３５に示すように、挿入部２０２の先端側の外皮２４５によって覆われた内部に、光ファイバ２１０が挿通されており、光ファイバ２１０の先端側は、挿入部２０２の先端の内部に設けられた先端硬質部２４２に、固定部材であるフォルダ２４４を介して固定されている。尚、フォルダ２４４は、先端硬質部２４２に対し、挿入部２０２の外周方向から挿入された止めネジ２６９によって固定されている。

また、フォルダ２４４は、断熱材または発泡材等の熱伝導率の低い材料から形成されている。このことにより、フォルダ２４４は、該フォルダ２４４及び先端硬質部２４２を介して、後述する撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等の発熱部から光ファイバ２１０に付与されてしまう熱を低減させ、光ファイバ２１０に形成されたＦＢＧ２４０に熱によって発生する歪み量を低減させる低減部材を構成している。

また、図３５に示すように、光ファイバ２１０の外周に、挿入方向Ｓに沿って設定間隔Ｍを有して、複数の、例えばスペーサ状の保護部材２７０が被覆されて固定されている。

尚、保護部材２７０は、図３５に示すように、光ファイバ２１０において、挿入方向Ｓに沿って設定間隔Ｋを有して複数形成されたＦＢＧ２４０を避けた位置に固定されている。

これは、保護部材２７０が、ＦＢＧ２４０と同位置に形成されていると、光ファイバ２１０が変形した際、保護部材２７０によって保護されたＦＢＧ２４０が歪み難くなってしまうため、ＦＢＧ２４０の歪み量検出を正確に行えなくなってしまうためである。

保護部材２７０は、ＬＧ２６２や撮像ユニット２４３に対し光ファイバ２１０を非接触とするものである。詳しくは、保護部材２７０は、挿入部２０２の屈曲、または挿入部２０２に設けられた図示しない湾曲部の湾曲に伴い、光ファイバ２１０がＬＧ２６２や撮像ユニット２４３等に接触してしまうのを防ぐことにより、屈曲または湾曲に伴って光ファイバ２１０に撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等の発熱部が接触してしまった結果、該発熱部から光ファイバ２１０に付与されてしまう熱を低減させ、光ファイバ２１０に形成されたＦＢＧ２４０に熱によって発生する歪みの量を低減させる低減部材を構成している。

また、図３５、図３６に示すように、挿入部２０２の外皮２４５によって覆われた内部には、光ファイバ２１０の他、ブレード２６１ｃによって被覆された撮像ケーブル２６１や、ＬＧ２６２、流体供給用のチャンネル２６３ｒが内部に形成されたチャンネルチューブ２６３等が挿通されている。

先端硬質部２４２には、撮像ユニット２４３が設けられており、該撮像ユニット２４３に、撮像ケーブル２６１の先端が電気的に接続されている。また、ＬＧ２６２の先端は、先端硬質部２４２に設けられた図示しない照明用レンズに近接するとともに対向して位置するよう先端硬質部２４２に固定されており、さらに、チャンネル２６３ｒは、先端硬質部２４２の先端面に開口している。尚、撮像ユニット２４３は、駆動によって発熱するとともに、ＬＧ２６２も光の導光に伴い発熱することから、撮像ユニット２４３、ＬＧ２６２は、本参考例における発熱部を構成している。

尚、挿入部２０２の内部には、その他の部材も挿通されているとともに、様々な部材が配設されているが、周知であるため、その説明は省略する。

このように、本参考例においては、光ファイバ２１０の先端側を、先端硬質部２４２に固定する固定部材が、断熱材または発泡材等の熱伝導率の低い材料から形成されていると示した。

このことによれば、フォルダ２４４は、該フォルダ２４４及び先端硬質部２４２を介して、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等から光ファイバ２１０に付与されてしまう、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等から放熱された熱を低減させることができることから、熱により光ファイバ２１０が熱変形することに伴ってＦＢＧ２４０に発生する歪みの量を、従来よりも低減させることができる。即ち、データ処理回路２３１が、各ＦＢＧ２４０の歪み量を、挿入部２０２の変形に伴う光ファイバ２１０の曲げ量に相当する歪み量よりも、熱の影響により、多く測定してしすぎてしまうことを防ぐことができる。

また、本参考例においては、光ファイバ２１０の外周に、挿入方向Ｓに沿って設定間隔Ｍを有して、複数の保護部材２７０が被覆されて固定されていると示した。

このことによれば、挿入部２０２の屈曲、または挿入部２０２に設けられた図示しない湾曲部の湾曲に伴い、光ファイバ２１０がＬＧ２６２や撮像ユニット２４３等に接触してしまうのが、保護部材２７０によって防がれることから、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等から光ファイバ２１０に付与されてしまう、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等から放熱された熱を低減させることができるため、光ファイバ２１０が熱変形することに伴ってＦＢＧ２４０に発生する歪みの量を、従来よりも低減させることができる。

即ち、データ処理回路２３１が、各ＦＢＧ２４０の歪み量を、挿入部２０２の変形に伴う光ファイバ２１０の曲げ量に相当する歪み量よりも、熱の影響により、多く測定してしすぎてしまうことを防ぐことができる。

以上より、発熱部材から光ファイバ２１０に付与される熱による光ファイバ２１０の変形を低減させることにより、挿入部２０２の形状検出精度を向上させることのできる内視鏡２０１、内視鏡の形状検出システム１０００を提供することができる。

尚、以下、変形例を示す。
本参考例においては、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を、フォルダ２４４、保護部材２７０により低減させると示したが、これに限らず、フォルダ２４４を熱伝導率の低い材料から形成することと保護部材２７０を設けることとのいずれか一方のみによっても、本参考例よりも効果は落ちるが、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を従来よりも低減させることができる。

尚、以下、別の変形例を、図３７、図３８を用いて示す。図３７は、図３３の挿入部の先端側の内部の変形例の構成の概略を示す部分断面図、図３８は、図３７中のIIIXVIII-IIIXVIII線に沿う断面図である。

本参考例においては、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を低減させるため、フォルダ２４４が、断熱材または発泡材等の熱伝導率の低い材料から形成されているとともに、光ファイバ２１０に、設定間隔Ｍを有して複数の保護部材２７０が固定されていると示した。

これに加え、挿入部２０２の内周面に、光ファイバ２１０の一部を支持する支持部材２６０が設けられることによっても、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を低減させても構わない。

具体的には、図３７、図３８に示すように、挿入部２０２の外皮２４５の内周面に設けられたブレード６７に、光ファイバ２１０の一部を被覆して支持することにより、光ファイバ２１０の径方向への位置決めを行うとともに、ＬＧ２６２や撮像ユニット２４３に対し光ファイバ２１０を非接触とする支持部材２６０が設けられている。尚、支持部材２６０も、ＦＢＧ２４０の歪み量を正確に検出する目的で、光ファイバ２１０のＦＢＧ２４０が形成された位置以外の部位を支持している。

支持部材２６０は、光ファイバ２１０の径方向への移動を規制することによって、挿入部２０２の屈曲、または挿入部２０２に設けられた図示しない湾曲部の湾曲に伴い、光ファイバ２１０がＬＧ２６２や撮像ユニット２４３等に接触してしまうのを防ぐことにより、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等の発熱部から光ファイバ２１０に付与されてしまう熱を低減させ、光ファイバ２１０に形成されたＦＢＧ２４０に熱によって発生する歪みの量を低減させる低減部材を構成している。

このことによれば、支持部材２６０が光ファイバ２１０の径方向への移動を規制することによって、挿入部２０２の屈曲、または挿入部２０２に設けられた図示しない湾曲部の湾曲に伴い、光ファイバ２１０がＬＧ２６２や撮像ユニット２４３等に接触してしまうのを防ぐことにより、接触に伴い、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等の発熱部から光ファイバ２１０に付与されてしまう、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等から放熱された熱をより低減させることができるため、光ファイバ２１０が熱変形することに伴ってＦＢＧ２４０に発生する歪みの量を本参考例よりも低減させることができる。

即ち、データ処理回路２３１が、各ＦＢＧ２４０の歪み量を、挿入部２０２の変形に伴う光ファイバ２１０の曲げ量に相当する歪み量よりも、熱の影響により、多く測定してしすぎてしまうことを防ぐことができる。尚、その他の構成、効果は、上述した本参考例と同様である。

また、図３７、図３８においては、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を、フォルダ２４４、保護部材２７０、支持部材２６０により低減させると示したが、これに限らず、支持部材２６０のみを設けることによっても、図３７、図３８に示す構成よりも効果は落ちるが、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の変形を従来よりも低減させることができる。

さらに、別の変形例を、図３９、図４０を用いて示す。図３９は、図３３の挿入部の先端側の内部の図３７とは別の変形例の構成の概略を示す部分断面図、図４０は、図３９中のIVX-IVX線に沿う断面図である。

本参考例においては、光ファイバ２１０の外周に、挿入方向Ｓに沿って設定間隔Ｍを有して、複数の保護部材２７０が被覆されて固定されていると示した。

これに限らず、図３９、図４０に示すように、保護部材２７０の代わりに、光ファイバ２１０の外周に、断熱性が高い材料、例えばゴムから形成された、ＬＧ２６２や撮像ユニット２４３に対し光ファイバ２１０を非接触とする保護チューブ２４１が挿入方向Ｓに沿って被覆されていても構わない。

保護チューブ２４１も、挿入部２０２の屈曲、または挿入部２０２に設けられた図示しない湾曲部の湾曲に伴い、光ファイバ２１０がＬＧ２６２や撮像ユニット２４３等に接触してしまうのを防ぐことにより、接触に伴い、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２等の発熱部から光ファイバ２１０に付与されてしまう熱を低減させ、光ファイバ２１０に形成されたＦＢＧ２４０に熱によって発生する歪みの量を低減させる低減部材を構成している。尚、その他の構成は、上述した参考例と同様である。

このような構成によっても、上述した本参考例と同様の効果を得ることができる。また、図３９、図４０に示す構成よりも効果が落ちるが、光ファイバ２１０の外周に保護チューブ２４１を被覆するのみによっても、撮像ユニット２４３やＬＧ２６２から付与される熱による光ファイバ２１０の熱変形を従来よりも低減させることができる。

また、上述した参考例においては、光ファイバ２１０を用いることにより、内視鏡２０１の挿入部２０２の形状を検出する場合を例に挙げて示したが、これに限らず、被検部位に挿入される挿入部を有するものであって、挿入部に光ファイバを挿通できるものであれば、上述した挿入部の形状検出構成を、内視鏡以外の他の器具、例えば内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能なプローブにおける挿入部に適用しても本参考例と同様の効果を得ることができる。

ところで、挿入部内には、上述したＦＢＧの他、被検部位を撮像する撮像ユニットや、被検部位を照明する光源を供給するライトガイド（以下、ＬＧと称す）等が複数設けられている。尚、撮像ユニットや、ＬＧは、駆動や光の導光に伴い発熱する発熱部材となっている。

ここで、光ファイバは、周知のように、温度変化に伴って膨張収縮等、変形する性質を有している。尚、光ファイバは、０．１℃単位の温度変化によっても各温度変化に応じた量だけ変形することから、変形量を検出することによって、温度計として用いられる場合もある。

よって、上述した発熱部材が駆動に伴い発熱すると、挿入部内において発熱部材から放熱された熱が光ファイバに伝達されてしまい、挿入部の変形以外の要因においても光ファイバが変形してしまうといった問題があった。尚、光ファイバの変形は、挿入部を高温の被検部位に挿入した場合、挿入部外から付与される熱によっても発生する。

その結果、光ファイバに光を入光させ、ＦＢＧからの反射光を検出することによって、ＦＢＧの歪み量を検出することにより、挿入部の形状検出を行う場合、光ファイバは、熱の付与によっても変形してしまうため、即ち、ＦＢＧは歪んでしまうため、検出したＦＢＧの歪み量と、実際の挿入部変形量とがずれてしまうといった問題があった。言い換えれば、挿入部の形状検出精度が低下してしまうといった問題があった。

尚、発熱部材からの発熱量は、内視鏡の種類によっても異なるため、即ち、光ファイバが受ける熱の影響は、内視鏡の種類によっても異なるため、内視鏡の種類毎に、挿入部形状の検出精度が異なるといった問題があった。

以下、内視鏡の種類に応じて、挿入部の形状検出を精度良く行うできる内視鏡の形状検出装置、内視鏡の形状検出システムを図４１〜図４３を用いて示す。

図４１は、本構成を示す内視鏡の形状検出システムを示す図、図４２は、図４１の内視鏡コネクタの内部構成の概略をユニバーサルコードの一部とともに拡大して示す図、図４３は、図４１の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図である。

図４１に示すように、内視鏡の形状検出システム１０００は、内視鏡２０１と、内視鏡の形状検出装置（以下、単に形状検出装置と称す）２１１と、光源装置２１２と、ビデオプロセッサ２１３と、表示部であるモニタ２１４とにより主要部が構成されている。

内視鏡２０１は、被検部位に挿入される挿入部２０２と、該挿入部２０２の挿入方向基端側（以下、単に基端側と称す）に設けられた操作部２０３と、該操作部２０３から延出したユニバーサルコード２０４と、該ユニバーサルコード２０４の延出端に設けられた内視鏡コネクタ２０５とにより主要部が構成されている。

また、内視鏡２０１の挿入部２０２、操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５内に、少なくとも挿入部２０２の形状を検出する光ファイバ２１０が挿通されている。

また、光ファイバ２１０の少なくとも挿入部２０２に挿通された部位に、挿入方向に沿って設定間隔を有して、上述した複数のＦＢＧ（図示されず）が形成されている。尚、ＦＢＧは、光ファイバ２１０の操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５に挿通された部位にも形成されていても構わない。

図４１に示すように、内視鏡コネクタ２０５は、該内視鏡コネクタ２０５に設けられた図４２に示す光源接続用コネクタ部２０５ｃが光源装置２１２に装着されることにより、光源装置２１２に接続されている。

尚、内視鏡コネクタ２０５内には、記録部であるＥＰＲＯＭ２０６を具備するスコープＩＤ基板２０９が設けられている。尚、ＥＰＲＯＭ２０６内には、内視鏡情報であるスコープＩＤが記録されている。

光源装置２１２は、例えば内視鏡２０１内に挿通された図示しないＬＧに照明光を供給するものである。ＬＧに供給された照明光は、挿入部２０２の先端における先端面において、ＬＧの先端に設けられた図示しない照明用レンズから被検部位に照射される。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ａが設けられており、該コネクタ部２０５ａは、ビデオプロセッサ２１３に対し、ケーブル２０８を介して電気的に接続されている。尚、ケーブル２０８内には、スコープＩＤ基板２０９から延出した、後述する通信用信号線２１８の他、内視鏡２０１内に挿通された図示しない撮像ケーブルと電気的に接続された撮像用リード線等が挿通されている。

ビデオプロセッサ２１３は、上述した撮像ケーブル、撮像用リード線を介して、挿入部２０２の先端側に設けられた図示しないＣＣＤ等の撮像素子の撮像制御を行うとともに、撮像素子によって撮像された内視鏡画像の画像処理等を行うものである。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ｂが設けられており、コネクタ部２０５ｂは、形状検出装置２１１のコネクタ部２１１ａと、ケーブル２０７を介して接続されている。尚、コネクタ部２１１ａには、ケーブル２０７の延出端に設けられた装脱コネクタ部２０７ａが装脱自在となっている。

ケーブル２０７内には、スコープＩＤ基板２０９から延出した、後述する通信用信号線２１８や、光ファイバ２１０等が挿通されている。また、通信用信号線２１８の延出端及び光ファイバ２１０の後端は、装脱コネクタ部２０７ａに固定されている。

モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３に対しケーブル２５０により電気的に接続されているとともに、形状検出装置２１１に対しケーブル２１７により電気的に接続されている。

また、モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３によって画像処理が施された内視鏡画像が表示される他、形状検出装置２１１から出力された挿入部２０２の形状を示すスコープモデル２１６等が表示される。

図４３に示すように、形状検出装置２１１は、電源２２０と、光入力部であるチューナブルレーザ２２１と、検出器２２２と、ビームスプリッタ２２３と、制御回路２３０とを具備して主要部が構成されている。

電源２２０は、チューナブルレーザ２２１及び制御回路２３０に電源を供給するものであり、また、波長可変レーザであるチューナブルレーザ２２１は、ビームスプリッタ２２３、コネクタ部２１１ａ、装脱コネクタ部２０７ａを介して、光ファイバ２１０の後端側から光ファイバ２１０に、レーザ光Ｂを入光するものである。

また、検出器２２２は、光ファイバ２１０に入光したレーザ光Ｂの各ＦＢＧからの反射光Ｒを、装脱コネクタ部２０７ａ、コネクタ部２１１ａ、ビームスプリッタ２２３を介して検出するものである。

制御回路２３０は、歪み量測定部であるデータ処理回路２３１と、形状算出部である形状算出回路２３２と、歪み量補正部である歪量補正回路２３３と、データ読み出し部であるデータ読み出し回路２３４と、表示回路２３５とにより主要部が構成されている。

データ処理回路２３１は、チューナブルレーザ２２１と検出器２２２とに電気的に接続されており、検出器２２２によって検出された反射光Ｒから、各ＦＢＧの歪み量を測定するものである。

歪量補正回路２３３は、データ処理回路２３１及びデータ読み出し回路２３４と電気的に接続されており、温度補正テーブル２３３ａを具備している。尚、温度補正テーブル２３３ａは、内視鏡の種別や、動作モード、光量等、挿入部２０２の内部の温度変化に影響を及ぼすパラメータの組み合わせ毎に、各ＦＢＧ位置での最適な歪量の補正量の情報を有している。また、データ読み出し回路２３４は、コネクタ部２１１ａと電気的に接続されている。

歪量補正回路２３３は、データ処理回路２３１によって測定された各ＦＢＧの歪み量を、ＥＰＲＯＭ２０６に記録されているスコープＩＤをデータ読み出し回路２３４を介して読み出して、ＦＢＧ毎または光ファイバ全体において、温度補正テーブル２３３ａを参照して補正するものである。

言い換えれば、歪量補正回路２３３は、駆動により発熱する撮像ユニットや、光の導光により発熱するＬＧ等の発熱部から放熱された熱が、光ファイバ２１０に付与されることにより、光ファイバ２１０が変形してしまう、即ち各ＦＢＧが歪んでしまうことを考慮して、データ処理回路２３１によって測定された各ＦＢＧの歪み量を、ＥＰＲＯＭ２０６内のスコープＩＤに基づいて、ＦＢＧ毎または光ファイバ全体において、温度補正テーブル２３３ａを参照して、ＦＢＧに対し温度影響の無い歪み量に補正する。尚、具体的な補正方法としては、ある基準温度時における光の周波数からずれた量を検出することにより、温度補正テーブル２３３ａを参照にして、歪み量を補正する。

形状算出回路２３２は、歪量補正回路２３３に電気的に接続されており、歪量補正回路２３３によって補正された歪み量より、挿入部２０２の形状を算出するものである。

表示回路２３５は、形状算出回路２３２と電気的に接続されており、形状算出回路２３２によって算出された挿入部２０２の形状を、モニタ２１４に、スコープモデル２１６として表示するものである。

このように、本構成においては、制御回路２３０の歪量補正回路２３３は、データ処理回路２３１によって測定された各ＦＢＧの歪み量を、ＥＰＲＯＭ２０６に記録されているスコープＩＤに基づいて、ＦＢＧ毎または光ファイバ全体において、温度補正テーブル２３３ａを参照して補正すると示した。

このことによれば、内視鏡の種類によって、撮像ユニットやＬＧから光ファイバ２１０に付与される発熱量が異なったとしても、歪量補正回路２３３は、内視鏡の種類によって、データ処理回路２３１において測定された各ＦＢＧの歪み量を、ＦＢＧ毎または光ファイバ全体において補正することから、正確に挿入部２０２の形状を検出することができる。

以上から、内視鏡２０１の種類に応じて、挿入部２０２の形状検出を精度良く行うできる内視鏡の形状検出装置２１１、内視鏡の形状検出システム１０００を提供することができる。

尚、以下、変形例を示す。
上述した本構成においては、光ファイバ２１０を用いることにより、内視鏡２０１の挿入部２０２の形状を検出する場合を例に挙げて示したが、これに限らず、被検部位に挿入される挿入部を有するものであって、挿入部に光ファイバを挿通できるものであれば、上述した挿入部の形状検出構成を、内視鏡以外の他の器具、例えば内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能なプローブの挿入部に適用しても本参考例と同様の効果を得ることができる。

さらに、本構成においては、温度補正テーブル２３３ａは、歪量補正回路２３３が具備していると示したが、これに限らず、ＥＰＲＯＭ２０６が具備していても構わない。

（第７参考例）
ところで、特開２００４−２５１７７９号公報に開示された光ファイバの先端側は、内視鏡の挿入部の先端側の内部、具体的には、内部に設けられた先端硬質部に対しフォルダ等を介して固定されることにより、挿入部内に挿通されている。

また、挿入部の形状を検出するため光ファイバ内に入光された光は、全てがＦＢＧによって反射されるわけではなく、一部の光は、ＦＢＧを通過して光ファイバの先端まで導光される。

この際、光ファイバの先端から出射されたＦＢＧを通過した通過光は、挿入部の先端側の内部に出射されるが、該出射された通過光が、フォルダによって反射され、光ファイバの先端に戻り光として入光されてしまうと、ＦＢＧからの反射光を用いたＦＢＧの歪み量の検出を行う際、反射光に戻り光が混入してしまうことにより、歪み量の検出精度が低下してしまう、即ち、挿入部の形状検出精度が低下してしまうといった問題があった。

尚、以上のことは、内視鏡の挿入部に限らず、内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能なプローブの挿入部であっても同様である。

以下、光ファイバの先端から出射された光が再度光ファイバに入光してしまうことを防ぐことにより、挿入部の形状検出を正確に行うことができる構成を有する内視鏡、内視鏡の形状検出システム、プローブ、プローブの形状検出システムを示す。

この第７参考例の内視鏡の形状検出システムの構成は、上述した図３３〜図４３に示した第６参考例の内視鏡の形状検出システムの構成と比して、光ファイバの先端を先端硬質部に固定するフォルダの有底穴の形状が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第６参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図４４は、内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図、図４５は、図４４中のIVXV-IVXV線に沿う断面図、図４６は、図４４の光ファイバの先端側を固定する固定部材を拡大して光ファイバとともに示す部分断面図である。

図４４に示すように、挿入部２０２の先端側の外皮２４５によって覆われた内部に、光ファイバ２１０が保護チューブ２４１によって被覆された状態で挿通されており、光ファイバ２１０の先端側は、挿入部２０２の先端の内部に設けられた先端硬質部２４２に、固定部材であるフォルダ２４４を介して固定されている。尚、フォルダ２４４は、先端硬質部２４２に対し、挿入部２０２の外周方向から挿入された止めネジ２６９によって固定されている。

図４６に示すように、フォルダ２４４には、光ファイバ２１０の先端側が挿通されて固定される挿入方向Ｓに沿った有底穴２４４ｉが形成されており、フォルダ２４４の基端側に設けられた有底穴２４４ｉの開口は、光ファイバ２１０のＦＢＧ２４０を通過して先端２１０ｓから出射されたレーザ光Ｂの通過光Ｍが、有底穴２４４ｉから、挿入部２０２の内部へと出射される際の出射口２４４ｈを構成している。

尚、出射口２４４ｈは、図４４に示すように、先端硬質部２４２に設けられた後述する撮像ユニット２４３よりも、後端側に位置している。これは、出射口２４４ｈから出射された通過光Ｍが、撮像ユニット２４３に進入してしまうことを防ぐことにより、撮像ユニット２４３によって撮像された撮像画像に画像乱れが発生してしまうのを防ぐためである。

図４６に戻って、フォルダ２４４の有底穴２４４ｉにおいて、光ファイバ２１０の先端２１０ｓに対向する対向面２４４ｔは、光ファイバ２１０の先端２１０ｓの先端面に対し、設定角度θ傾いた、断面略Ｖ字状を有している。

また、対向面２４４ｔに鏡面加工が施されることにより、先端２１０ｓから出射された通過光Ｍを、光ファイバ２１０外へと導く入射防止手段である鏡面膜２７１が、対向面２４４ｔに形成されている。

尚、鏡面膜２７１は、対向面２４４ｔに形成されていることにより、鏡面膜２７１も光ファイバ２１０の先端２１０ｓの先端面に対し、設定角度θ傾いていることから、先端２１０ｓから出射された通過光Ｍを、先端２１０ｓ以外の方向に反射することができる。このため、鏡面膜２７１は、先端２１０ｓから出射された通過光Ｍを、有底穴２４４ｉから、出射口２４４ｈを介して挿入部２０２の先端側の内部に出射させる機能を有している。

また、挿入部２０２の外皮２４５によって覆われた内部には、図４５に示すように、光ファイバ２１０の他、撮像ケーブル２６１や、ライトガイド２６２の他、流体供給用のチャンネル２６３ｒが内部に形成されたチャンネルチューブ２６３等が挿通されている。

撮像ケーブル２６１の先端は、先端硬質部２４２に設けられた撮像ユニット２４３に電気的に接続されている。また、ライトガイド２６２の先端は、先端硬質部２４２に設けられた図示しない照明用レンズに近接するとともに対向して位置するよう先端硬質部２４２に固定されており、さらに、チャンネル２６３ｒは、先端硬質部２４２の先端面に開口している。

尚、挿入部２０２の内部には、その他の部材も挿通されているとともに、様々な部材が配設されているが、周知であるため、その説明は省略する。

このように、本参考例においては、光ファイバ２１０の先端２１０ｓを先端硬質部２４２に固定するフォルダ２４４の有底穴２４４ｉにおいて、光ファイバ２１０の先端２１０ｓに対向する対向面２４４ｔが、光ファイバ２１０の先端２１０ｓの先端面に対し、設定角度θ傾いた、断面略Ｖ字状を有しており、対向面２４４ｔに鏡面膜２７１が形成されていると示した。

また、フォルダ２４４の基端側に、フォルダ２４４の有底穴２４４ｉからフォルダ２４４外に通過光Ｍを出射する出射口２４４ｈが形成されていると示した。

このことによれば、図４６に示すように、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射されたＦＢＧ２４０を通過した通過光Ｍは、鏡面膜２７１によって、先端２１０ｓ以外の方向に反射され、該反射された通過光Ｍは、出射口２４４ｈから、挿入部２０２の内部に出射されることから、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが、再度先端２１０ｓから光ファイバ２１０内に戻り光として進入してしまい、検出器２２２が、戻り光を検出してしまうことにより、ＦＢＧ２４０の歪量を誤検出してしまうことを防ぐことができる。即ち、挿入部２０２の形状検出精度が低下してしまうことを防ぐことができる。

以上から、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが再度光ファイバ２１０に入光してしまうことを防ぐことにより、挿入部２０２の形状検出を正確に行うことができる構成を有する内視鏡、内視鏡の形状検出システムを提供することができる。

尚、本参考例においては、フォルダ２４４の対向面２４４ｔは、断面略Ｖ字状に形成されていると示したが、これに限らず、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された透過光Ｍが、先端２１０ｓに入光しないよう透過光Ｍを反射させる形状であれば、曲率面等、どのような形状に形成されていても構わないということは勿論である。

（第８参考例）
図４７は、本参考例を示す内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成の概略を示す部分断面図、図４８は、図４７の光ファイバの先端側を固定する固定部材を拡大して光ファイバとともに示す部分断面図である。

この第８参考例の内視鏡の構成は、上述した図４４〜図４６に示した第７参考例の内視鏡と比して、フォルダに設けられた入射防止手段が、鏡面膜ではなくプリズムから構成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第７参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図４７、図４８に示すように、フォルダ２４４の有底穴２４４ｉにおいて、光ファイバ２１０の先端２１０ｓに対向する対向面２４４ｔは、上述した第１参考例同様、光ファイバ２１０の先端２１０ｓの先端面に対し、設定角度θ傾いた、断面略Ｖ字状を有している。尚、本参考例においても、対向面２４４ｔの形状は、断面略Ｖ字状に限定されない。

また、対向面２４４ｔに、先端２１０ｓから出射された通過光Ｍを、先端２１０ｓから通過光Ｍを出射した光ファイバ２１０外へと導く入射防止手段であるプリズム２７３が設けられている。尚、その他の構成は、上述した第１参考例と同様である。

このような構成によれば、図４８に示すように、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射されたＦＢＧ２４０を通過した通過光Ｍは、プリズム２７３によって、先端２１０ｓ以外の方向に反射され、該反射された通過光Ｍは、出射口２４４ｈから、挿入部２０２の内部に出射されることから、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが、再度先端２１０ｓから光ファイバ２１０内に戻り光として進入してしまい、検出器２２２が、戻り光を検出してしまうことにより、ＦＢＧ２４０の歪量を誤検出してしまうことを防ぐことができる。即ち、挿入部２０２の形状検出精度が低下してしまうことを防ぐことができる。

以上から、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが再度光ファイバ２１０に入光してしまうことを防ぐことにより、挿入部２０２の形状検出を正確に行うことができる構成を有する内視鏡、内視鏡の形状検出システムを提供することができる。

（第９参考例）
図４９は、本参考例を示す内視鏡の挿入部の先端側の内部の構成を、概略的に示す部分断面図である。

この参考例の内視鏡の構成は、上述した図４４〜図４６に示した第７参考例の内視鏡や、図４７、図４８に示した第８参考例の内視鏡と比して、フォルダに設けられた入射防止手段が、鏡面膜やプリズムではなく、反射ミラーから構成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第７、第８参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図４９に示すように、挿入部２０２の外皮２４５によって覆われた内部に、上述した一方の光ファイバである光ファイバ２１０の他、他方の光ファイバである戻り光用光ファイバ（以下、単に光ファイバと称す）２８０が、光ファイバ２１０に並んで挿通されている。尚、光ファイバ２８０の基端は、挿入部２０２または操作部２０３内等において開口されている。

また、光ファイバ２１０、２８０の各先端２１０ｓ、２８０ｓを、先端硬質部２４２に固定するフォルダ２８４の図示しない有底穴において、光ファイバ２１０、２８０の各先端２１０ｓ、２８０ｓに対向する対向面２８４ｔは、上述した第１、第２参考例同様、光ファイバ２１０、２８０の各先端２１０ｓ、２８０ｓの先端面に対し、設定角度θ傾いた、断面略Ｖ字状を有している。尚、本参考例においても、対向面２８４ｔの形状は、断面略Ｖ字状に限定されない。

また、対向面２８４ｔに、先端２１０ｓから出射された通過光Ｍを、光ファイバ２１０外へと導く、具体的には、出射口２８４ｈを介して、光ファイバ２８０の先端２８０ｓへと導く入射防止手段である反射ミラー２８１が設けられている。尚、本参考例においても、出射口２８４ｈは、撮像ユニット２４３よりも挿入方向Ｓの後端側に位置している。また、その他の構成は、上述した第１参考例と同様である。

このような構成によれば、図４９に示すように、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射されたＦＢＧ２４０を通過した通過光Ｍは、反射ミラー２８１によって、先端２１０ｓ以外の方向、具体的には、出射口２８４ｈを介して光ファイバ２８０の先端２８０ｓに反射され、該反射された通過光Ｍは、光ファイバ２８０内に出射され、基端側から挿入部２０２または操作部２０３内に出射される。

このことから、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが、再度先端２１０ｓから光ファイバ２１０内に戻り光として進入してしまい、検出器２２２が、戻り光を検出してしまうことにより、ＦＢＧ２４０の歪量を誤検出してしまうことを防ぐことができる。即ち、挿入部２０２の形状検出精度が低下してしまうことを防ぐことができる。

以上から、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射された通過光Ｍが再度光ファイバ２１０に入光してしまうことを防ぐことにより、挿入部２０２の形状検出を正確に行うことができる構成を有する内視鏡１、内視鏡の形状検出システム１００を提供することができる。

尚、以下、変形例を示す。
上述した第１〜第２参考例および本願発明の実施の形態においては、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射した通過光Ｍが、再度光ファイバ２１０の先端２１０ｓに入光しないように、フォルダ２４４の対向面２４４ｔに鏡面膜２７１が形成されている、またはフォルダ２４４の対向面２４４ｔにプリズム２７３が設けられている、あるいは、フォルダ２８４の対向面２８４ｔに反射ミラー２８１が設けられていると示した。

これらに限らず、フォルダ２４４、２８４の対向面２４４ｔ、２８４ｔに、出射光拡散部材が設けられていたり、光ファイバ２１０の先端２１０ｓから出射した通過光Ｍを拡散させる凹凸が形成されていたりしても、光ファイバ２１０の先端２１０ｓに、該先端２１０ｓから出射した通過光Ｍが戻り光として入光してしまうことを防ぐことができる。

また、上述した第７〜第９参考例においては、光ファイバ２１０を用いることにより、内視鏡１の挿入部２０２の形状を検出する場合を例に挙げて示したが、これに限らず、被検部位に挿入される挿入部を有するものであって、挿入部に光ファイバを挿通できるものであれば、上述した挿入部の形状検出構成を、内視鏡以外の他の器具、例えば内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能なプローブにおける挿入部に適用しても本参考例と同様の効果を得ることができる。

さらに、上述した第７〜第９参考例において示した入射防止手段の例としては、第７〜第９参考例において記載されてものに限らず、例えば光ファイバセンサ先端に対向する位置を黒く塗るなどして、光ファイバセンサ先端から出射される光を吸収するように構成しても良い。

（第１０参考例）
ところで、一般的に、光ファイバは細径に形成されており、また、光ファイバが挿入部に挿通された構成においては、光ファイバはチューブ等により被覆されて保護されているのみであることから、挿入部に対し繰り返しの曲げ応力が付与されてしまうと、光ファイバにも繰り返し曲げ応力が付与され、劣化に伴い光ファイバが折れてしまうといった問題があった。さらに、挿入部に対し急激な曲げ応力が付与されると、光ファイバが折れてしまうといった問題があった。

ここで、特開２００４−２５１７７９号公報に開示された構成においては、上述したように、光ファイバの歪み量を検出し、挿入部の形状を操作者が認識することはできるが、光ファイバが何回屈曲されたかを検出するとともに、屈曲された回数を操作者に告知する構成を有していないことから、操作者は、光ファイバの劣化度合いや耐久性を予測することができないといった問題があった。

よって、操作者は、光ファイバの劣化に気付かずに使用し続けてしまうことから、使用中に光ファイバが破損してしまう場合があり、この場合、検査等を中断しなければならず、大変煩雑であるといった問題があった。

さらには、特開２００４−２５１７７９号公報に開示された構成においては、操作者は、挿入部の形状を目視で確認し、挿入部が曲げられ過ぎていないかは、操作者によって判断されていたため、操作者は、挿入部に急激な曲げ応力が付与されていることに気付かずに使用し続けてしまい、使用中に光ファイバが破損してしまう場合があるといった問題があった。

よって、以下、使用中における光ファイバの破損を未然に防ぐことができる構成を有する光ファイバ歪検出装置、医療器具の形状検出システム、光ファイバ歪検出方法を示す。

この第１０参考例の内視鏡の形状検出システムの構成は、上述した図３３〜図４３に示した第６参考例の内視鏡の形状検出システムの構成と比して、形状検出装置２１１が、光ファイバにレーザ光を入光させ、光ファイバの各ＦＢＧからの反射光Ｒを検出し、該検出した反射光から各ＦＢＧの歪み量を測定するとともに、測定した歪み量が、第１の歪み量を超過した回数をカウントし、カウントした超過回数が設定回数を超過した場合、モニタに警告表示を行う点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第６参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図５０は、本参考例を示す内視鏡の形状検出システムを示す図、図５１は、図５０の内視鏡の挿入部の先端側の内部構成の概略を拡大して示す部分断面図、図５２は、図５０の内視鏡コネクタの内部構成の概略をユニバーサルコードの一部とともに拡大して示す図である。

図５０に示すように、内視鏡の形状検出システム２０００は、内視鏡２０１と、光ファイバ歪検出装置である内視鏡の形状検出装置（以下、単に形状検出装置と称す）２１１と、光源装置２１２と、ビデオプロセッサ２１３と、表示部であるモニタ２１４とにより主要部が構成されている。

内視鏡２０１は、被検部位に挿入される挿入部２０２と、該挿入部２０２の挿入方向基端側（以下、単に基端側と称す）に設けられた操作部２０３と、該操作部２０３から延出したユニバーサルコード２０４と、該ユニバーサルコード２０４の延出端に設けられた内視鏡コネクタ２０５とにより主要部が構成されている。

また、内視鏡２０１の挿入部２０２、操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５内に、少なくとも挿入部２０２の形状を検出する光ファイバ２１０が、図５１に示すように、先端が挿入部２０２の挿入方向の先端側（以下、単に先端側と称す）に固定されて挿通されている。

また、図５１に示すように、光ファイバ２１０の少なくとも挿入部２０２に挿通された部位に、挿入方向に沿って設定間隔Ｋを有して、上述した複数のＦＢＧ２４０が形成されている。尚、ＦＢＧ２４０は、光ファイバ２１０の操作部２０３、ユニバーサルコード２０４、内視鏡コネクタ２０５に挿通された部位にも形成されていても構わない。

図５０に示すように、内視鏡コネクタ２０５は、該内視鏡コネクタ２０５に設けられた図５２に示す光源接続用コネクタ部２０５ｃが光源装置２１２に装着されることにより、光源装置２１２に接続されている。尚、内視鏡コネクタ２０５内には、後述する超過回数を書き込み可能な記録部であるＥＰＲＯＭ２０６を具備するスコープＩＤ基板２０９が設けられている。尚、ＥＰＲＯＭ２０６内には、スコープＩＤが記録されている。

光源装置２１２は、例えば内視鏡２０１内に挿通された図示しないライトガイドに照明光を供給するものである。ライトガイドに供給された照明光は、挿入部の先端における先端面において、ライトガイドの先端に設けられた図示しない照明用レンズから被検部位に照射される。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ａが設けられており、該コネクタ部２０５ａは、ビデオプロセッサ２１３に対し、ケーブル２０８を介して電気的に接続されている。尚、ケーブル２０８内には、スコープＩＤ基板２０９から延出した、後述する通信用信号線２１８の他、内視鏡２０１内に挿通された図示しない撮像ケーブル等が挿通されている。

ビデオプロセッサ２１３は、上述した撮像ケーブル等を介して、挿入部２０２の先端側に設けられた図示しないＣＣＤ等の撮像素子の撮像制御を行うとともに、撮像素子によって撮像された内視鏡画像の画像処理等を行うものである。

また、内視鏡コネクタ２０５に、コネクタ部２０５ｂが設けられており、コネクタ部２０５ｂは、形状検出装置２１１のコネクタ部２１１ａと、ケーブル２０７を介して接続されている。尚、コネクタ部２１１ａには、ケーブル２０７の延出端に設けられた装脱コネクタ部２０７ａが装脱自在となっている。

ケーブル２０７内には、スコープＩＤ基板２０９から延出した、後述する通信用信号線２１８や、光ファイバ２１０等が挿通されている。また、通信用信号線２１８の延出端及び光ファイバ２１０の後端は、装脱コネクタ部２０７ａに固定されている。

モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３に対しケーブル２５０により電気的に接続されているとともに、形状検出装置２１１に対しケーブル２１７により電気的に接続されている。

また、モニタ２１４は、ビデオプロセッサ２１３によって画像処理が施された内視鏡画像が表示される他、形状検出装置２１１から出力された、後述する挿入部２０２に関する警告を示す警告表示２１５や、挿入部２０２の形状を示すスコープモデル２１６等が表示される。

次に、図５３を用いて、形状検出装置２１１の構成を説明する。図５３は、図５０の形状検出装置の構成の概略を示すブロック図である。

図５３に示すように、形状検出装置２１１は、電源２２０と、光入力部であるチューナブルレーザ２２１と、検出器２２２と、ビームスプリッタ２２３と、制御回路２３０とを具備して主要部が構成されている。

電源２２０は、チューナブルレーザ２２１及び制御回路２３０に電源を供給するものであり、また、波長可変レーザであるチューナブルレーザ２２１は、ビームスプリッタ２２３、コネクタ部２１１ａ、装脱コネクタ部２０７ａを介して、光ファイバ２１０の後端側から光ファイバ２１０に、レーザ光Ｂを入光するものである。

また、検出器２２２は、光ファイバ２１０に入光したレーザ光Ｂの各ＦＢＧ２４０からの反射光Ｒを、装脱コネクタ部２０７ａ、コネクタ部２１１ａ、ビームスプリッタ２２３を介して検出するものである。

制御回路２３０は、歪み量測定部であるデータ処理回路２３１と、形状算出部である形状算出回路２３２と、判定部及びカウント部である歪量判定／カウント回路２３３と、ＥＰＲＯＭ２０６への書き込みまたは読み出しを行うデータ読み書き部であるデータ読み書き／データ読み出し回路２３４と、警告部である表示回路２３５とにより主要部が構成されている。

データ処理回路２３１は、チューナブルレーザ２２１と検出器２２２とに電気的に接続されており、検出器２２２によって検出された反射光Ｒから、各ＦＢＧ２４０の歪み量を測定するものである。

形状算出回路２３２は、データ処理回路２３１及び表示回路２３５に電気的に接続されており、データ処理回路２３１によって測定された各ＦＢＧ２４０の歪み量から、挿入部２０２の形状を算出するものである。

歪量判定／カウント回路２３３は、データ処理回路２３１、データ読み書き／データ読み出し回路２３４、表示回路２３５と電気的に接続されており、データ処理回路２３１によって測定された歪み量が、第１の歪み量を超過したかを判定するとともに、超過した場合は、超過回数をカウントするものである。尚、第２の歪み量は、光ファイバ２１０が破損することのない歪み量に設定されている。

データ読み書き／データ読み出し回路２３４は、コネクタ部２１１ａに電気的に接続されており、歪量判定／カウント回路２３３によってカウントされた超過回数を、コネクタ部２１１ａ、装脱コネクタ部２０７ａ、通信用信号線２１８を介して、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込むのと、ＥＰＲＯＭ２０６から読み出すのとのいずれかを行うものである。

表示回路２３５は、歪量判定／カウント回路２３３によって、超過回数が設定回数以上であると判定された場合に、ケーブル２１７を介してモニタ２１４に、警告表示２１５を行う他、形状算出回路２３２によって算出された挿入部２０２の形状を、モニタ２１４に、スコープモデル２１６として表示するものである。

次に、本参考例の作用について、上述した図５３及び図５４を用いて説明する。図５４は、図５０の形状検出装置が行う超過回数検出方法を示すフローチャートである。尚、形状検出装置２１１が、挿入部２０２の形状をモニタ２１４にスコープモデル２１６として表示する際の作用については、周知のため、その説明は省略する。

図５４に示すように、先ず、挿入部２０２の形状検出を行うため、ステップＳ５１において、光ファイバ２１０内にレーザ光Ｂが、チューナブルレーザ２２１から入光される。

次いで、ステップＳ５２において、チューナブルレーザ２２１から光ファイバ２１０内に入光したレーザ光Ｂの、光ファイバ２１０に形成された各ＦＢＧ２４０からの反射光Ｒが、検出器２２２によって検出される。

その後、ステップＳ５３において、検出器２２２によって検出された反射光Ｒから、各ＦＢＧ２４０の歪み量が、データ処理回路２３１により測定される。

次いで、ステップＳ５４において、データ処理回路２３１によって測定された歪み量が、第１の歪み量を超過したかが、歪量判定／カウント回路２３３によって判定される。データ処理回路２３１によって測定された歪み量が、第１の歪み量を超過した場合は、ステップＳ５５に移行し、歪量判定／カウント回路２３３によって、超過回数がカウントされる。

その後、ステップＳ５６において、歪量判定／カウント回路２３３によってカウントされた超過回数が、データ読み書き／データ読み出し回路２３４によって、コネクタ部２１１ａ、装脱コネクタ部２０７ａ、通信用信号線２１８を介して、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込まれる。即ち、記録される。

次いで、ステップＳ５７において、データ読み書き／データ読み出し回路２３４によって、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込まれている超過回数が読み出されるとともに、続くステップＳ５８において、歪量判定／カウント回路２３３によって、超過回数が、設定回数を超過したかが判定される。

超過回数が設定回数を超過した場合には、即ち、光ファイバ２１０が、設定量よりも多い量曲げられた回数が、設定回数を超過した場合には、光ファイバ２１０は劣化していると判定され、ステップＳ５９において、表示回路２３５によって、ケーブル２１７を介して、モニタ２１４に警告信号が出力され、モニタ２１４に、警告表示２１５が表示される。

このように、本参考例においては、形状検出装置２１１は、光ファイバ２１０にレーザ光Ｂを入光させ、光ファイバ２１０の各ＦＢＧ２４０からの反射光Ｒを検出し、該検出した反射光Ｒから各ＦＢＧ２４０の歪み量を測定するとともに、測定した歪み量が、第１の歪み量を超過した回数をカウントし、カウントした超過回数が設定回数を超過した場合、モニタ２１４に警告表示２１５を行うと示した。

このことによれば、挿入部２０２に繰り返し曲げ応力が付与されることにより、光ファイバ２１０が、設定量以上、繰り返し曲げられることによって、光ファイバ２１０が劣化してしまったとしても、設定量以上、設定回数を超えて光ファイバ２１０が曲げられた場合には、モニタ２１４に警告表示２１５が表示されることから、操作者は、繰り返しの曲げ応力が付与されることに伴う光ファイバ２１０の劣化を、警告表示２１５から容易に認識することができる。

よって、操作者は、光ファイバ２１０の劣化度合いや耐久性を予測することができることから、破損する前において、未然に光ファイバ２１０を交換することができるため、検査中に、光ファイバ２１０が折れてしまい、検査が中断してしまうことを防ぐことができる。

以上から、使用中における光ファイバ２１０の破損を未然に防ぐことができる構成を有する形状検出装置２１１、内視鏡２０１の形状検出システム２０００、内視鏡２０１の形状検出方法を提供することができる。

（第１１参考例）
図５５は、本参考例における形状検出装置の異常歪み量検出方法を示したフローチャートである。

この第１１参考例の形状検出装置の構成は、上述した図５０〜図５３に示した第１０参考例の形状検出装置と比して、歪量判定／カウント回路２３３は、測定した歪み量が第１の歪み量を超過した回数をカウントするのみならず、測定した歪み量が第２の歪み量を超過したかを判定する点と、測定した歪み量が第２の歪み量を超過した場合も、表示回路２３５は、警告信号を出力する点と、第２の歪み量を超過した場合、データ読み書き／データ読み出し回路２３４は、超過した歪み量を、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込む点が異なる。尚、内視鏡の形状検出システム２０００の構成は、上述した第１０参考例と同様である。よって、この相違点のみを説明し、第１０参考例と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本参考例においては、歪量判定／カウント回路２３３は、データ処理回路２３１によって測定された歪み量が、第１の歪み量を超過したかを判定し、超過回数をカウントするのみならず、測定された歪み量が、異常歪み量である第２の歪み量を超過したかを判定する機能も有している。尚、第２の歪み量は、第１の歪み量と同じ量であっても、異なっていても構わない。また、第２の歪み量も、光ファイバ２１０が破損することのない歪み量に設定されている。

また、表示回路２３５は、測定した歪み量が第１の歪み量を超過した超過回数が、設定回数以上になったとき、モニタ２１４に警告表示２１５を表示するのみならず、測定した歪み量が、第２の歪み量を超過した都度、モニタ２１４に警告表示２１５を表示する機能を有している。

さらに、データ読み書き／データ読み出し回路２３４は、測定した歪み量が、第１の歪み量を超過した超過回数を、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込むとともに、ＥＰＲＯＭ２０６内の超過回数を読み出すのみならず、測定した歪み量が、第２の歪み量を超過した場合、超過した歪み量を、ＥＰＲＯＭ２０６に書き込む機能を有している。

次に、本参考例の作用について、上述した図５３及び図５５を用いて説明する。尚、以下に示す作用は、上述した図５４のステップＳ５１〜ステップＳ５９までと同時に行われる。

先ず、ステップＳ５１〜ステップＳ５３においては、上述した第１０参考例と同様に、チューナブルレーザ２２１から光ファイバ２１０内に入光されたレーザ光Ｂの、各ＦＢＧ２４０からの反射光Ｒが検出器２２２によって検出され、データ処理回路２３１によって、各ＦＢＧ２４０の歪み量が測定される。

次いで、ステップＳ６５において、測定された歪み量が、異常歪み量である第２の歪み量を超過したかが、歪量判定／カウント回路２３３により判定される。測定された歪み量が、第２の歪み量を超過しておれば、即ち、挿入部２０２に急激な曲げ応力が付与され、挿入部２０２が急激に曲げられた場合には、ステップＳ６６に移行し、表示回路２３５から、ケーブル２１７を介してモニタ２１４に警告表示２１５が表示される。

その後、ステップＳ６７において、データ読み書き／データ読み出し回路２３４は、ＥＰＲＯＭ２０６に、第２の歪み量を超過した歪み量を書き込む。

このように、本参考例においては、形状検出装置２１１は、測定された歪み量が、第２の歪み量を超過した都度、モニタ２１４に警告表示２１５を行うと示した。

このことによれば、操作者は、使用中に、光ファイバ２１０に急激な曲げ応力が付与されたことを容易に認識することができることから、操作者は、光ファイバ２１０に急激な曲げ応力が付与されていることに気付かずに使用し続けてしまい、使用中に、さらに大きな曲げ応力が光ファイバ２１０に付与され、光ファイバ２１０が破損してしまうことを防ぐことができる。即ち、操作者は、使用中に、警告表示２１５から、これ以上、光ファイバ２１０が曲げられると光ファイバ２１０が破損してしまうことを容易に認識することができる。

以上から、本参考例においても、使用中における光ファイバ２１０の破損を未然に防ぐことができる構成を有する形状検出装置２１１、内視鏡２０１の形状検出システム２０００、内視鏡２０１の形状検出方法を提供することができる。尚、その他の効果は、上述した第１０参考例と同様である。

尚、以下、変形例を示す。
上述した第１及び第２参考例においては、光ファイバ２１０を用いることにより、内視鏡２０１の挿入部２０２の形状を検出する場合を例に挙げて示したが、これに限らず、被検部位に挿入される挿入部を有するものであって、挿入部に光ファイバを挿通できるものであれば、上述した挿入部の形状検出構成を、内視鏡以外の他の器具、例えばプローブ等に適用しても本参考例と同様の効果を得ることができる。

また、第１０及び第１１参考例においては、形状検出装置２１１は、測定した各ＦＢＧ２４０の歪み量が、第１の歪み量を超過した超過回数が、設定回数以上となった場合や、測定した各ＦＢＧ２４０の歪み量が、第２の歪み量を超過した場合、該旨を操作者に告知するため、モニタ２１４に警告表示２１５を表示すると示した。

これに限らず、形状検出装置２１１は、該形状検出装置２１１に設けられた図示しないランプを点灯させることにより警告を行っても構わないし、形状検出装置２１１に設けられた図示しないモニタに、文字表示により警告を行っても構わないし、音声や警告音を発することにより、警告を行っても構わない。

尚、警告を行わずに、メンテナンスの際、メンテナンスを行うサービスマンが、ＥＰＲＯＭ２０６から超過回数や、第２の歪み量を超過した歪み量を読み出すことにより、光ファイバ２１０の劣化を認識し、光ファイバ２１０の交換を行う構成であっても構わない。

さらに、本参考例においては、測定した各ＦＢＧ２４０の歪み量が、第１の歪み量を超過した超過した場合、超過回数を、内視鏡２０１の内視鏡コネクタ２０５に設けられたＥＰＲＯＭ２０６に書き込み、また、測定した各ＦＢＧ２４０の歪み量が、第２の歪み量を超過した超過した場合、超過した歪み量を、内視鏡２０１の内視鏡コネクタ２０５に設けられたＥＰＲＯＭ２０６に書き込むと示した。

これに限らず、形状検出装置２１１内に、別途メモリを設け、該メモリに、内視鏡２０１のスコープＩＤ毎に、超過回数や、第２の歪み量を超過した歪み量を記録しても構わないということは勿論である。

また、以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で幾多の変化がなしえることは勿論である。

また、以上詳述した如く、本発明の実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。即ち、
（１）被検体の内部に挿入する挿入体に配設し、前記挿入体の歪みを検出する歪み検出部を複数形成した歪み検出手段と、
前記歪み検出手段の検出結果に基づき、所定の位置を原点とする第１の３次元座標系にて、それぞれの前記歪み検出部の第１の３次元座標を算出する座標算出手段と、
前記それぞれの歪み検出部の前記第１の３次元座標を基に、第２の座標系を設定する座標系設定手段と、
前記それぞれの歪み検出部の前記第１の３次元座標を、前記座標系設定手段により設定された第２の３次元座標系における第２の３次元座標に変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段により変換された第２の３次元座標に基づき、前記挿入体の２次元形状を算出する形状算出手段と、
を有することを特徴とする医療機器。

（２）前記座標系設定手段は、
前記それぞれの歪み検出部との距離の２乗和が最小である平面を算出し、
前記それぞれの歪み検出部の前記平面上への投影点の、重心位置、分布方向、および前記平面の法線方向に基づいて前記第２の３次元座標系を設定することを特徴とする付記１に記載の医療機器。

（３）前記座標系設定手段は、前記重心位置を原点とし、前記分布方向、および、前記平面の法線方向を、軸方向とする前記第２の３次元座標系を設定することを特徴とする付記２に記載の医療機器。

（４）前記挿入体が、重力方向を検出する重力検出手段を有し、
前記座標系設定手段は、
前記重力検出手段により得られた前記重力方向を法線とする平面を算出し、
それぞれの前記歪み検出部の前記平面上への投影点の、重心位置、分布方向、および前記重力方向に基づいて前記座標系設定を設定することを特徴とする付記１に記載の医療機器。

（５）前記座標系設定手段は、前記重心位置を原点とし、前記分布方向、および、前記重力方向を、軸方向とする前記第２の３次元座標系を設定することを特徴とする付記４に記載の医療機器。

（６）前記歪み検出手段が、所定の間隔で、それぞれ３個以上の前記歪み検出部が形成されているプローブであり、前記３個以上の前記歪み検出部の中心点を前記歪み検出部の位置とすることを特徴とする付記１から付記５のいずれか１項に記載の医療機器。

（７）前記歪み検出手段が、軸方向の同位置に前記歪み検出部であるファイバブラッググレーティングセンサ部が形成されている３本以上の光ファイバセンサを有するプローブであり、
前記光ファイバセンサからの反射光の波長シフト量から、前記ファイバブラッググレーティングセンサ部の歪みを測定することを特徴とする付記１から付記６のいずれか１項に記載の医療機器。

（８）前記挿入体が内視鏡の挿入部であることを特徴とする付記１から付記７のいずれか１項に記載の医療機器。

（９）被検体の内部に挿入するための挿入体に、前記挿入体の歪みを検出する歪み検出部を複数設けたプローブである歪み検出手段と、
前記歪み検出手段の検出結果に基づき、任意の座標系にて、それぞれの前記歪み検出部の第１の座標を算出する座標算出手段と、
所定の基準点を原点とする基準座標系を設定する基準座標系設定手段と、
前記座標算出手段により算出された前記任意の座標系上の前記第１の座標を、前記基準座標系設定手段により設定された基準座標系上の第２の座標に変換する座標変換手段と、
前記それぞれの歪み検出部の前記第２の座標を基に、前記挿入体の形状を算出する形状算出手段と、
を有することを特徴とする医療機器。

（１０）前記挿入体が、移動センサが配設された操作部を有する内視鏡の挿入部であり、
前記基準点が前記移動センサの初期位置であることを特徴とする付記９に記載の医療機器。

（１１）前記移動センサが、加速度センサおよびジャイロスコープであることを特徴とする付記１０に記載の医療機器。

（１２）磁界を発生する磁界発生手段をさらに有し、
前記挿入体が、磁界センサが配設された操作部を有する内視鏡の挿入部であり、
前記基準点が前記磁界発生手段の位置であることを特徴とする付記９に記載の医療機器。

（１３）前記複数の歪み検出部を有する前記挿入体に配設された第１のセンサプローブと、
少なくとも３個の前記歪み検出部が配設されたマーカ部を端部に有する、複数の前記歪み検出部が配設された第２のセンサプローブと、
前記第１のセンサプローブの基端部側の端部と、前記マーカ部が配設された前記端部とは異なる前記第２のセンサプローブの端部とが接続される本体部とを有し、
前記基準点が、前記マーカ部に配設された３個の前記歪み検出部が含まれる平面上にあることを特徴とする付記９に記載の医療機器。

（１４）前記マーカ部が前記被検体の外表面に配設されることを特徴とする付記１３に記載の医療機器。

（１５）前記マーカ部が、前記被検体が横たわる検査台に配設されることを特徴とする付記１３に記載の医療機器。

（１６）被検体の内部に挿入する挿入体に配設される、前記挿入体の歪みを測定する、前記複数の歪み検出部を有する前記挿入体に配設された歪み検出手段である第１のセンサプローブと、
１個以上の前記歪み検出部が配設されたマーカ部を端部に有する、複数の前記歪み検出部が配設された第２のセンサプローブと、
前記第１のセンサプローブの基端部側の端部と、前記マーカ部が配設された前記端部とは異なる前記第２のセンサプローブの端部とが接続される本体部と、
前記それぞれの歪み検出部の座標を基に、前記挿入部の形状を算出する形状算出手段と、
前記前記挿入部の形状と、前記マーカ部の位置とを表示する表示手段とを有することを特徴とする医療機器。

（１７）所定の間隔で、それぞれ３個以上の前記歪み検出部が形成されているプローブの前記３個以上の前記歪み検出部の中心点を前記歪み検出部の位置とすることを特徴とする付記９から付記１６のいずれか１項に記載の医療機器。

（１８）前記プローブが、３本以上の光ファイバセンサが軸方向の同位置に前記ファイバブラッググレーティングセンサ部が形成されているプローブであり、
前記光ファイバセンサからの反射光の波長シフト量から、前記挿入体の歪みを測定することを特徴とする付記１７に記載の医療機器。

（１９）被検部位に挿入される挿入部を具備する内視鏡であって、
前記挿入部内に挿通された光ファイバと、
前記光ファイバに対し形成されたファイバブラッググレーティングと、
前記挿入部内に設けられた発熱部材と、
前記挿入部内に設けられた、前記発熱部材から放熱された熱が前記光ファイバに付与されることによって前記ファイバブラッググレーティングに発生する歪みの量を低減させる低減部材と、
を具備していることを特徴とする内視鏡。

（２０）前記光ファイバの挿入方向の先端を、前記挿入部の挿入方向の先端側の内部に固定する固定部材をさらに具備していることを特徴とする付記１９に記載の内視鏡。

（２１）前記低減部材は、熱伝導率の低い材料から形成された前記固定部材であることを特徴とする付記２０に記載の内視鏡。

（２２）前記低減部材は、前記挿入部の内周面に設けられた、前記光ファイバが前記発熱部材と非接触となるよう前記光ファイバを支持する支持部材であることを特徴とする付記１９〜２１のいずれか１項に記載の内視鏡。

（２３）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、前記挿入部の挿入方向において、設定間隔を有して複数形成されており、
前記支持部材は、前記ファイバブラッググレーティングを避けた位置を支持することを特徴とする付記２２に記載の内視鏡。

（２４）前記低減部材は、前記光ファイバの外周に、該光ファイバが前記発熱部材と非接触となるよう前記挿入部の挿入方向に沿って被覆された保護チューブであることを特徴とする付記１９〜２３のいずれか１項に記載の内視鏡。

（２５）前記低減部材は、前記光ファイバの外周に、前記挿入部の挿入方向に沿って、設定間隔を有して被覆された、前記発熱部材に対し前記光ファイバを非接触とする保護部材であることを特徴とする付記１９〜２３のいずれか１項に記載の内視鏡。

（２６）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、前記挿入方向において、設定間隔を有して複数形成されており、
前記保護部材は、前記ファイバブラッググレーティングを避けた位置に被覆されていることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡。

（２７）前記発熱部材は、前記被検部位を照光又は導光するための照明ユニットであることを特徴とする付記１９〜２６のいずれか１項に記載の内視鏡。

（２８）前記発熱部材は、前記被検部位を撮像する撮像ユニットであることを特徴とする付記１９〜２７のいずれか１項に記載の内視鏡。

（２９）付記１９〜２８のいずれか１項に記載の内視鏡と、
少なくとも前記挿入部の形状を検出する形状検出装置と、
を具備したことを特徴とする内視鏡の形状検出システム。

（３０）前記形状検出装置は、
少なくとも前記挿入部内に挿通された前記光ファイバ内に光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量により、少なくとも挿入部の形状を算出する形状算出部と、
を具備していることを特徴とする付記２９に記載の内視鏡の形状検出システム。

（３１）被検部位に挿入される挿入部を具備するプローブであって、
前記挿入部内に挿通された光ファイバと、
前記光ファイバに対し形成されたファイバブラッググレーティングと、
前記挿入部内に設けられた発熱部材と、
前記挿入部内に設けられた、前記発熱部材から放熱された熱が前記光ファイバに付与されることによって前記ファイバブラッググレーティングに発生する歪みの量を低減させる低減部材と、
を具備していることを特徴とするプローブ。

（３２）前記光ファイバの挿入方向の先端を、前記挿入部の挿入方向の先端側の内部に固定する固定部材をさらに具備していることを特徴とする付記３１に記載のプローブ。

（３３）前記低減部材は、熱伝導率の低い材料から形成された前記固定部材であることを特徴とする付記３２に記載のプローブ。

（３４）前記低減部材は、前記挿入部の内周面に設けられた、前記光ファイバが前記発熱部材と非接触となるよう前記光ファイバを支持する支持部材であることを特徴とする付記３１〜３３のいずれか１項に記載のプローブ。

（３５）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、前記挿入部の挿入方向において、設定間隔を有して複数形成されており、
前記支持部材は、前記ファイバブラッググレーティングを避けた位置を支持することを特徴とする付記３４に記載のプローブ。

（３６）前記低減部材は、前記光ファイバの外周に、該光ファイバが前記発熱部材と非接触となるよう前記挿入部の挿入方向に沿って被覆された保護チューブであることを特徴とする付記３１〜３５のいずれか１項に記載のプローブ。

（３７）前記低減部材は、前記光ファイバの外周に、前記挿入部の挿入方向に沿って、設定間隔を有して被覆された、前記発熱部材に対し前記光ファイバを非接触とする保護部材であることを特徴とする付記３１〜３５のいずれか１項に記載のプローブ。

（３８）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、前記挿入方向において、設定間隔を有して複数形成されており、
前記保護部材は、前記ファイバブラッググレーティングを避けた位置に被覆されていることを特徴とする付記３７に記載のプローブ。

（３９）付記３１〜３８のいずれか１項に記載のプローブと、
少なくとも前記挿入部の形状を検出する形状検出装置と、
を具備したことを特徴とするプローブの形状検出システム。

（４０）前記形状検出装置は、
少なくとも前記挿入部内に挿通された前記光ファイバ内に光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量により、少なくとも挿入部の形状を算出する形状算出部と、
を具備していることを特徴とする付記３９に記載のプローブの形状検出システム。

（４１）被検部位に挿入される挿入部を具備する内視鏡の形状検出装置であって、
少なくとも前記挿入部内に挿通された光ファイバ内に光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記光ファイバに形成されたファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量を、記録部に記録されている内視鏡情報に基づいて補正する歪み量補正部と、
を具備していることを特徴とする内視鏡の形状検出装置。

（４２）前記歪み量補正部によって補正された前記歪み量により、少なくとも挿入部の形状を算出する形状算出部をさらに具備していることを特徴とする付記４１に記載の内視鏡の形状検出装置。

（４３）前記記録部に記録されている前記内視鏡情報を読み出すデータ読み出し部をさらに具備していることを特徴とする付記４１または４２に記載の内視鏡の形状検出装置。

（４４）付記４１〜４３のいずれか１項に記載の内視鏡の形状検出装置と、
前記被検部位に挿入される前記挿入部を具備する前記内視鏡と、
を具備したことを特徴とする内視鏡の形状検出システム。

（４５）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、設定間隔を有して複数形成されていることを特徴とする付記４４に記載の内視鏡の形状検出システム。

（４６）少なくとも前記挿入部の形状が表示される表示部をさらに具備していることを特徴とする付記４４または４５に記載の内視鏡の形状検出システム。

（４７）前記記録部は、前記内視鏡に設けられていることを特徴とする付記４４〜４６のいずれか１項に記載の内視鏡の形状検出システム。

（４８）被検部位に挿入される挿入部を具備する内視鏡であって、
前記挿入部内に挿通された光ファイバと、
前記光ファイバに対し形成されたファイバブラッググレーティングと、
前記光ファイバの前記挿入部の挿入方向の先端を、前記挿入部の前記挿入方向の先端側の内部に固定する固定部材と、
前記固定部材に設けられた、前記ファイバブラッググレーティングを通過して前記光ファイバの前記先端から出射された光を、該光を出射した前記光ファイバ外へと導く導光部と、
を具備していることを特徴とする内視鏡。

（４９）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、前記挿入方向において、設定間隔を有して複数形成されていることを特徴とする付記４８に記載の内視鏡。

（５０）前記挿入部の前記先端側の内部に、前記被検部位を撮像する撮像ユニットが設けられており、
前記固定部材における前記導光部に導かれた前記光の出射口は、前記撮像ユニットよりも前記挿入方向後端側に位置していることを特徴とする付記４８または４９に記載の内視鏡。

（５１）前記固定部材の前記光ファイバの前記先端に対向する対向面は、前記光ファイバの前記先端に対し、設定された角度で傾いた形状を有しており、
前記導光部は、前記対向位置が鏡面加工されることにより前記対向面に形成された鏡面膜から構成されていることを特徴とする付記４８〜５０のいずれか１項に記載の内視鏡。

（５２）前記導光部は、前記固定部材の前記光ファイバの前記先端に対向する対向面に設けられたプリズムであることを特徴とする付記４８〜５０のいずれか１項に記載の内視鏡。

（５３）前記挿入部内に、前記光ファイバの他に、別途光ファイバが挿通されており、
前記導光部は、前記固定部材の前記両光ファイバの前記各先端に対向する対向面に設けられた、一方の前記光ファイバの前記先端から出射された光を、他方の前記光ファイバの前記先端へと導光する反射ミラーであることを特徴とする付記４８〜５０のいずれか１項に記載の内視鏡。

（５４）付記４８〜５３のいずれか１項に記載の内視鏡と、
前記挿入部の形状を検出する形状検出装置と、
を具備したことを特徴とする内視鏡の形状検出システム。

（５５）前記形状検出装置は、
前記挿入部内に挿通された前記光ファイバ内に前記光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量により、前記挿入部の形状を算出する形状算出部と、
を具備していることを特徴とする付記５４に記載の内視鏡の形状検出システム。

（５６）被検部位に挿入される挿入部を具備するプローブであって、
前記挿入部内に挿通された光ファイバと、
前記光ファイバに対し形成されたファイバブラッググレーティングと、
前記光ファイバの前記挿入部の挿入方向の先端を、前記挿入部の前記挿入方向の先端側の内部に固定する固定部材と、
前記固定部材に設けられた、前記ファイバブラッググレーティングを通過して前記光ファイバの前記先端から出射された光を、該光を出射した前記光ファイバ外へと導く導光部と、
を具備していることを特徴とするプローブ。

（５７）前記プローブの挿入部は、内視鏡挿入部内に形成された管空に挿入可能であることを特徴とする付記５６に記載のプローブ。

（５８）付記５６または５７に記載の前記プローブと、
前記挿入部の形状を検出する形状検出装置と、
を具備したことを特徴とするプローブの形状検出システム。

（５９）前記形状検出装置は、
前記挿入部内に挿通された前記光ファイバ内に前記光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量により、前記挿入部の形状を算出する形状算出部と、
を具備していることを特徴とする付記５８に記載のプローブの形状検出システム。

（６０）被検部位に挿入可能な挿入部に設けられ、ファイバブラッググレーティングが形成された光ファイバ内に光を入光させる光入光部と、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記光ファイバに形成された前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を測定する歪み量測定部と、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量が、第１の歪み量を超過したかを判定するとともに、超過した場合は、超過回数をカウントする判定部と、
前記超過回数が設定回数以上となった場合、警告を発する警告部と、
を具備したことを特徴とする光ファイバ歪検出装置。

（６１）前記判定部は、さらに、前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量が、第２の歪み量を超過したかを判定するとともに、前記警告部は、前記歪み量が前記第２の歪み量を超過した場合、警告を発することを特徴とする付記６０に記載の光ファイバ歪検出装置。

（６２）前記超過回数を書き込み可能な記録部と、前記記録部への書き込みまたは読み出しを行うデータ読み書き部をさらに具備していることを特徴とする付記６０または６１に記載の光ファイバ歪検出装置。

（６３）前記データ読み書き部は、前記歪み量が前記第２の歪み量を超過した場合、測定した前記歪み量を、前記記録部に書き込むことを特徴とする付記６２に記載の光ファイバ歪検出装置。

（６４）前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量により、前記挿入部の形状を算出する形状算出部をさらに具備していることを特徴とする付記６０〜６３に記載の光ファイバ歪検出装置。

（６５）付記６０〜６４のいずれか１項に記載の前記光ファイバ歪検出装置と、
前記挿入部を有する医療器具と、
を具備したことを特徴とする医療器具の形状検出システム。

（６６）前記ファイバブラッググレーティングは、前記光ファイバにおいて、設定間隔を有して複数形成されていることを特徴とする付記６５に記載の医療器具の形状検出システム。

（６７）前記警告部による警告が表示されるとともに、前記挿入部の形状が表示される表示部をさらに具備していることを特徴とする付記６５または６７に記載の医療器具の形状検出システム。

（６８）前記記録部は、前記内視鏡に設けられていることを特徴とする付記６５〜６７のいずれか１項に記載の医療器具の形状検出システム。

（６９）ファイバブラッググレーティングが形成された光ファイバの歪を検出する光ファイバ歪検出方法であって、
前記光ファイバ内に光入光部から光を入光させるステップと、
前記光入光部から前記光ファイバ内に入光した前記光の、前記光ファイバに形成された前記ファイバブラッググレーティングからの反射光を、検出器により検出するステップと、
前記検出器によって検出された前記反射光から、前記ファイバブラッググレーティングの歪み量を、歪み量測定部により測定するステップと、
前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量が、第１の歪み量を超過したかを、判定部により判定するとともに、超過した場合は、前記判定部が超過回数をカウントするステップと、
前記超過回数が設定回数以上となった場合、警告部が警告を発するステップと、
を具備したことを特徴とする光ファイバ歪検出方法。

（７０）前記歪み量測定部によって測定された前記歪み量が、第２の歪み量を超過したかを前記判定部によって判定するステップをさらに具備するとともに、前記歪み量が前記第２の歪み量を超過した場合、前記警告部が警告を発するステップをさらに具備することを特徴とする付記６９に記載の光ファイバ歪検出方法。

（７１）データ読み書き部が、前記超過回数を書き込み可能な記録部に書き込むのと、前記記録部から読み出すのとのいずれかを行うステップをさらに具備していることを特徴とする付記６９または７０に記載の光ファイバ歪検出方法。

（７２）前記歪み量が前記第２の歪み量を超過した場合、前記データ読み書き部が、測定した前記歪み量を、前記記録部に書き込むステップをさらに具備していることを特徴とする付記７１に記載の光ファイバ歪検出方法。

本出願は、２００８年１０月２８日に日本国に出願された特願２００８−２７７０８６号、２００８年１０月２８日に日本国に出願された特願２００８−２７７０８７号、２００８年１０月２８日に日本国に出願された特願２００８−２７７０８９号、２００８年１０月２８日に日本国に出願された特願２００８−２７７０９０号、２００８年１０月２８日に日本国に出願された特願２００８−２７７０９１号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものである。

Claims (7)

1. 移動センサが配設された操作部と、
   被検体の内部に挿入する、前記操作部と連接された挿入体と、
   前記挿入体に配設され、前記挿入体の歪みを検出する複数の歪み検出部が形成されている歪み検出手段と、
   前記複数の歪み検出部のうち、いずれか１つの前記歪み検出部を基準点とし、前記基準点と前記歪み検出部との相対関係で規定される第１の座標系にて、それぞれの前記歪み検出部の第１の３次元座標を算出する座標算出手段と、
   前記移動センサの初期位置である基準点および軸方向を有する第２の座標系を、設定する基準座標系設定手段と、
   前記基準座標系設定部で設定された基準点と、前記第１の座標系において設定された基準点と、の相対的な位置関係にもとづき、前記それぞれの歪み検出部の前記第１の３次元座標を、前記座標系設定手段により設定された前記第２の３次元座標系における第２の３次元座標に変換する座標変換手段と、
   前記座標変換部により変換された前記第２の座標にもとづく前記挿入体の形状を表示する表示部と、 を有することを特徴とする医療機器。
2. 前記挿入体が、内視鏡の挿入部であることを特徴とする、請求項１に記載の医療機器。
3. 前記歪み検出手段が、所定の間隔で、それぞれ３個以上の前記歪み検出部が形成されているプローブであり、前記３個以上の前記歪み検出部の中心点を前記歪み検出部の位置とすることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
4. 前記歪み検出手段が、軸方向の同位置に前記歪み検出部であるファイバブラッググレーティングセンサ部が形成されている３本以上の光ファイバセンサを有するプローブであり、
   前記挿入体に設けられ、前記光ファイバセンサに光を入光させる光入光部と、
   前記光入光部から前記光ファイバセンサ内に入光した前記光の、前記光ファイバに形成された前記ファイバブラッググレーティングセンサ部からの反射光を検出する検出器と、
   前記検出器によって検出された前記光ファイバセンサからの反射光の波長シフト量に基づいて、前記ファイバブラッググレーティングセンサ部の歪みを測定する歪み量測定部と、
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
5. 前記光入光部から入射されて前記ファイバブラッググレーティングセンサ部を通過して前記光ファイバセンサの前記先端から出射された光が、前記光ファイバセンサの先端に入射されることを防止する入射防止手段を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の医療機器。
6. 前記挿入体内部に設けられた発熱部材と、
   前記挿入体内部に設けられ、前記発熱部材から放熱された熱が前記光ファイバセンサに付与されることによって前記ファイバブラッググレーティングセンサ部に発生する歪みの量を低減させる低減部材と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の医療機器。
7. 前記歪み量測定部によって測定された前記ファイバブラッググレーティングセンサの歪み量が、第１の歪み量を超過したかを判定する判定部と、
   前記ファイバブラッググレーティングセンサの歪み量が前記第１の歪み量を超過した場合に、超過回数をカウントするカウント部と、
   前記超過回数が設定回数以上となった場合、警告を発する警告部と、
   を更に具備することを特徴とする請求項４に記載の医療機器。

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