JP5815156B2 - 医療機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば内視鏡等の医療機器を被検体内に挿入したときの形状などを検出する医療機器に関する。

内視鏡を患者等の被検体内に挿入したときの形状などを検出する内視鏡挿入形状観察装置がある。この装置は、内視鏡の挿入部に設けられた多数の送信コイルを備えると共に、受信コイルから成るアンテナを備える。この装置は、全ての送信コイルから磁界を時分割で送信し、この磁界をアンテナの受信コイルで受信することにより全ての送信コイルの位置を検出し、これら位置から内視鏡の挿入部の形状を検出する。

特許文献１は、内視鏡の挿入部内に配置されるコイルＣ１〜Ｃ３０をそれぞれ１０個ずつのグループＡ、Ｂ、Ｃに分け、グループＡのコイルＣ１〜Ｃ１０をタイミング回路Ｐ１〜Ｐ１０に接続し、グループＢのコイルＣ１１〜Ｃ２０をタイミング回路Ｐ１１〜Ｐ２０に接続し、グループＣのコイルＣ２１〜Ｃ３０をタイミング回路Ｐ２１〜Ｐ３０に接続している。また、特許文献１は、タイミング回路Ｐ１〜Ｐ３０をそれぞれの発振周波数が異なる１０個の発振器に接続している。このような構成において、特許文献１は、制御回路５１からのコイル駆動タイミング信号ＩＮＴＭＴ０１〜３０により、１０個ずつの各タイミング回路、例えば各タイミング回路Ｐ１〜Ｐ１０、Ｐ１１〜Ｐ２０、Ｐ２１〜Ｐ３０、・・・を間欠的にＯＮする。これにより、特許文献１は、各グループＡ、Ｂ、Ｃに属する各コイルＣ１〜Ｃ１０、Ｃ１１〜Ｃ２０、Ｃ２１〜Ｃ３０を順次、間欠的に駆動することにより、コイルの数が多い場合にも対応できることを開示する。

特許文献２は、挿入部内に配置されたソースコイルの検出点Ｐｉ、Ｐｉ＋１に対して補間処理により弧の中点ｄＰｍｉを求め、当該弧の長さが実際のソースコイル配置間隔とほぼ等しい場合には中点ｄＰｍｉを仮想点とし、弧の長さが実際のソースコイル配置間隔よりかなり小さい場合には、線分Ｐｉ、Ｐｉ＋１の中点から弧の中点ｄＰｍｉを結ぶ方向に延長した点Ｐｖｉを仮想点とし、当該仮想点Ｐｖｉも含めて線分Ｐｉ、Ｐｉ＋１に対して補間処理を行う。これにより、特許文献２は、あたかも仮想点にソースコイルを配置した如くに精度の良い挿入部形状の検出を可能としたことを開示する。

特開２００３−２９０１２９号公報 特開２００３−２４５２４２号公報

内視鏡の挿入部の形状の検出では、複数の送信コイルのうち１個の送信コイル毎に磁界を送信し、全ての送信コイルから磁界を送信することにより当該全ての送信コイルのコイル位置に基づいて内視鏡の挿入部の形状を更新している。このため、内視鏡の挿入部の形状を更新するのに時間が掛かり、フレームレートが遅くなる。

これに対して複数の送信コイルのうち数個の送信コイルから同時に磁界を送信し、これら同時に送信する数個の送信コイルの送信周波数を互いに異ならせることにより挿入部の形状を検出する方法があり、この方法では、フレームレートを上げることが可能である。しかしながら、当該方法では、数個の送信コイルから同時に磁界を送信するために、当該数個の送信コイルに対応する数個の送信回路が必要である。このため、装置全体が大型化し、高価になる。

内視鏡装置の挿入部を患者等の体内に挿入したときには、当該挿入部がループ状に形成されることがある。図１８はループ状に形成された挿入部２０の一例を示す。挿入部２０には、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎが長手軸に沿って所定間隔毎に設けられている。挿入部２０のループ形状を検出するためには、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち必ず１個以上の送信コイルが患者等の体内で形成された最小のループ径のループ状の挿入部２０に配置される必要があり、かつ挿入部２０に設けられた全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を推定して求める必要がある。

このため、１個以上の送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎがループ状の挿入部２０に無ければ、挿入部２０がループ状に形成されていることを全く検出することができない。挿入部２０がループ状に形成されていることが推測されたとしても、ループ状の挿入部２０の形成方向が特定できない。さらに挿入部２０の形状を検出したとしても、当該検出された挿入部２０の形状は、実際の挿入部２０の形状と大きく異なってしまう可能性がある。
本発明の目的は、フレームレートが低下することなく、ループ状の挿入部の形状を確実に検出できる小型で安価な医療機器を提供することにある。

本発明に係る医療機器は、被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部内の長手軸方向に所定の間隔を空けて配置され、磁界を発生する複数の第１の送信コイルと、前記挿入部内の長手軸方向に所定の間隔を空けて、前記複数の第１の送信コイルとは異なる位置に配置され、磁界を発生する複数の第２の送信コイルと、第１の所定期間に前記複数の第１の送信コイルから前記磁界を発生させ、当該第１の所定期間とは異なるタイミングである第２の所定期間に前記複数の第２の送信コイルから前記磁界を発生させるよう制御する信号制御部と、前記磁界に基づいて、前記第１の所定期間に前記複数の第１の送信コイルの位置を検出し、前記第２の所定期間に前記第２の送信コイルの位置を検出する位置検出部と、前記第１の所定期間に前記位置検出部により検出された前記複数の第１の送信コイルの位置を記憶する記憶部と、前記第２の所定期間に前記位置検出部により検出された前記第２の送信コイルの位置と、前記記憶部に記憶された前記複数の第１の送信コイルの位置と、に基づいて前記挿入部の形状を推定する形状推定部とを具備する医療機器である。

本発明によれば、フレームレートが低下することなく、ループ状の挿入部の形状を確実に検出でき小型で安価なる医療機器を提供できる。

図１は、本発明に係る医療機器の実施の形態を示す構成図である。 図２は、同機器を適用する内視鏡装置を示す構成図である。 図３は、同機器における数個の送信コイルを設けた挿入部を示す図である。 図４は、同機器における挿入部の位置やループ状等の形状の推定を示す図である。 図５は、同機器において２コイル間の形状推定方法の説明で使用する用語・略語を示す図である。 図６は、同機器において１点目の補間点決定時における２コイル間の形状推定方法を説明するための図である。 図７は、同機器において２点目の補間点決定時における２コイル間の形状推定方法を説明するための図である。 図８は、同機器において２点目の補間点決定時における補間比率を説明するための図である。 図９は、同機器において２点目の補間点決定時における補間点の設定を説明するための図である。 図１０は、同機器において２点目の補間点決定時における補間点の設定を説明するための図である。 図１１は、同機器において１フレーム目における実際の挿入部の形状とその内部に設けられている各送信コイルの位置を示す図である。 図１２は、同機器において１フレーム目と２フレーム目における実際の挿入部の形状とその内部に設けられている各送信コイルの実際の位置の一例を示す図である。 図１３は、同機器における形状推定フローチャートである。 図１４は、同機器における２フレーム目において上記第１の実施の形態の推定方法により推定された挿入部の形状と、第２番目のフレーム期間における実際の挿入部の形状とを示す図である。 図１５は、同機器における形状推定部により推定した挿入部の第１乃至第３の形状を示す図である。 図１６は、同機器における形状推定部の推定により等分される各送信コイルの間の形状を示す図である。 図１７は、同機器における形状推定部により直線化する各線分を示す模式図である。 図１８は、背景技術におけるループ状に形成された挿入部の形状の検出を説明するため図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は医療機器（以下、本機器と称する）１の構成図を示す。本機器１は、例えば図２に示すような内視鏡装置（管状挿入システム）１０に設けられる。内視鏡装置１０は、被検体である例えば患者等の体腔（管腔）内に挿入される挿入部２０を含む。内視鏡装置１０は、挿入部２０を例えば体腔内に挿入して当該体腔内における患部や病変部等を観察・処置する。

本機器１は、挿入部２０を患者等の体腔内に挿入したときの当該挿入部２０の位置やループ状等の形状などを検出する。本機器１は、内視鏡装置１０に限らず、例えば当該内視鏡装置１０に用いられる鉗子やカテーテルの位置や形状などの検出に適用可能である。
内視鏡装置１０は、内視鏡（エンドスコープ）１２と、例えばビデオプロセッサ等の画像処理装置１４と、モニタ１６と、光源装置１８と、挿入形状推定装置１８ａと、制御装置１９とを含む。内視鏡１２は、図２に示すように患者等の体腔内を撮像する。画像処理装置１４は、内視鏡１２によって撮像された患者等の体腔内の画像を画像処理する。モニタ１６は、画像処理装置１４によって画像処理された患者等の体腔内の画像を表示する。

光源装置１８は、内視鏡１２から出力して患者等の体腔内を照明するための照明光を発光する。挿入形状推定装置１８ａは、複数の素子としての送信コイル、例えば複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎ（ｎ：自然数）に電力を供給すると共に、複数の素子としてのアンテナ内の受信コイル、例えばアンテナ５３を構成する複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍ（ｍ：自然数）の電圧を検出し挿入形状を推定する。制御装置１９は、内視鏡１２と画像処理装置１４とモニタ１６と光源装置１８と挿入形状推定装置１８ａとをそれぞれ制御して患者等の体腔内における患部や病変部等を観察・処置するための内視鏡装置１０の全体を動作制御する。

以下、具体的に説明する。内視鏡１２は、例えば患者等の体腔内を観察・処置するためのものである。内視鏡１２には、上記挿入部２０と、この挿入部２０の基端部と連結され、内視鏡１２を操作するための操作部３０とが設けられている。挿入部２０は、中空状で細長い管状に形成されている。
挿入部２０は、先端硬質部２１と、湾曲部２３と、可撓管部２５とを含む。先端硬質部２１と湾曲部２３と可撓管部２５とは、挿入部２０の先端部側から基端部側に向かって連続して形成されている。先端硬質部２１は、硬質部材により形成されている。先端硬質部２１の基端部は、湾曲部２３の先端部に連結されている。先端硬質部２１は、挿入部２０の先端部、換言すれば内視鏡１２の先端部である。

湾曲部２３は、湾曲操作部３７に対するオペレータの操作指示を受けてＵＤＬＲの方向におけるオペレータの所望の方向に湾曲する。湾曲部２３は、例えば上下左右（ＵＤＬＲ）の方向に湾曲自在に形成されている。湾曲部２３の基端部は、可撓管部２５の基端部に連結されている。湾曲部２３の湾曲により先端硬質部２１の位置と方向とは変化する。これにより、患者等の体腔内を任意の方向から捉えた像を内視鏡１２の観察視野内に入れることが可能である。内視鏡１２から出力される照明光は、患者等の体腔（管腔）内に照射される。湾曲部２３の節輪は、挿入部２０の長手軸方向に沿って回動可能に連結されている。

可撓管部２５は、操作部３０の本体部３１から延出されている管状部材である。可撓管部２５は、可撓性を有する部材により形成され、外力を受けることにより湾曲する。
操作部３０は、オペレータによって把持され、挿入部２０を上下左右（ＵＤＬＲ）の方向に湾曲操作させるための操作を受ける。操作部３０は、可撓管部２５を延出させている本体部３１と、本体部３１の基端部とを連結し、内視鏡１２を操作するオペレータによって把持される把持部３３と、把持部３３と接続しているユニバーサルコード４１とを含む。

把持部３３には、湾曲部２３を湾曲するための湾曲操作部３７が配設されている。湾曲操作部３７と湾曲部２３との間には、例えば操作ワイヤが架け渡されている。湾曲操作部３７は、当該操作ワイヤを湾曲部２３との間で、当該操作ワイヤの軸方向に移動させることにより湾曲部２３を上下（ＵＤ）、左右（ＬＲ）に湾曲させる。湾曲操作部３７は、湾曲部２３を上下（ＵＤ）に湾曲操作させる上下湾曲操作ノブ３７ＵＤと、湾曲部２３を左右（ＬＲ）に湾曲操作させる左右湾曲操作ノブ３７ＬＲと、湾曲した湾曲部２３の位置を固定する固定ノブ３７ｃとを含む。

ユニバーサルコード４１は、把持部３３と、画像処理装置１４、光源装置１８、挿入形状推定装置１８ａとの各間を電気的に接続してデータ通信を行う。ユニバーサルコード４１の一端は、把持部３３の側面から延出している。ユニバーサルコード４１の他端には、コネクタ４２が設けられている。コネクタ４２は、画像処理装置１４と、光源装置１８と、挿入形状推定装置１８ａとに対してそれぞれ着脱可能である。
挿入部２０には、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎ、例えば３０個の送信コイル５０−１〜５０−ｎ（ｎ＝３０）が長手軸に沿って所定間隔毎に設けられている。図３は挿入部２０に設けられる３０個のうち５個の送信コイル５０−１〜５０−５を設けた挿入部２０の湾曲部２３を示す。

送信コイル５０−１〜５０−ｎは、それぞれ電力供給を受けて交番磁界（以下、磁界と省略する）を発生し、これら磁界を送信する。各送信コイル５０−１〜５０−ｎは、例えば挿入部２０の先頭側からＮｏ．１の送信コイル５０−１、Ｎｏ．２の送信コイル５０−２、・・・、Ｎｏ．ｎの送信コイル５０−ｎの順番に設けられている。

各送信コイル５０−１〜５０−ｎは、図１に示すように当該各送信コイル５０−１〜５０−ｎに選択的に電力を供給するためのリレー部５１を介して送信用電源５２に接続されている。リレー部５１は、例えばコネクタ４２又は操作部３０などに設けられる。リレー部５１は、例えば各送信コイル５０−１〜５０−ｎにそれぞれ接続される複数のリレーを備える。リレー部５１は、当該複数のリレーのうち磁界を送信する例えば送信コイル５０−１に対応するリレーをオンすることにより、当該送信コイル５０−１にリレーを介して送信用電源５２から交流電力が供給される。

挿入形状推定装置１８ａには、送信用電源５２が設けられている。送信用電源５２は、所定の周波数の交流電力を出力する。送信用電源５２は、リレー部５１を介して各送信コイル５０−１〜５０−ｎに電力を供給する。電力は、例えばユニバーサルコード４１内に配設された複数の電力供給線を介して供給される。各送信コイル５０−１〜５０−ｎとリレー部５１と送信用電源５２等により送信部が構成される。

アンテナ５３を構成する複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍ、例えば１２個（ｍ＝１２）の受信コイルが設けられている。各受信コイル５３−１〜５３−ｍは、それぞれ各送信コイル５０−１〜５０−ｎから送信される各磁界を検出する。各受信コイル５３−１〜５３−ｍは、患者等の被検体の外部で、例えば患者等の体腔内の観察・処置等を行うための検査室や手術室等に設けられている。患者がベッド上に載った状態で、当該患者の体腔内の観察・処置等を行う場合、各受信コイル５３−１〜５３−ｍは、例えば患者等の体腔内に挿入された挿入部２０の各送信コイル５０−１〜５０−ｎから送信される各磁界を検出可能な範囲内に設けられる。

各受信コイル５３−１〜５３−ｍのうち、例えば当該各受信コイル５３−１〜５３−ｍの軸の向きがｘ方向に配置されたものが４個、ｙ方向に配置されたものが４個、ｚ方向に配置されたものが４個の計１２個である。各受信コイル５３−１〜５３−ｍは、それぞれアンテナ５３により磁界を検出可能とするエリア内の異なる位置に配置されている。各受信コイル５３−１〜５３−ｍは、各送信コイル５０−１〜５０−ｎからそれぞれ送信される各磁界をｘｙｚ方向においてそれぞれ検出し、ｘｙｚ方向の各磁界の強度に応じた各電圧を当該各受信コイル５３−１〜５３−ｍの両端に発生する。

各受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端には、それぞれ電圧検出器５４が接続されている。各電圧検出器５４は、挿入形状推定装置１８ａに設けられている。各電圧検出器５４は、各受信コイル５３−１〜５３−ｍの出力端に発生する各電圧レベルを検出し、当該各電圧レベルに対応する各電圧検出信号を出力する。各電圧検出信号は、挿入形状推定装置１８ａに設けられた位置検出部５５に送られる。

位置検出部５５は、電圧検出器５４から出力される各電圧検出信号を入力し、各電圧検出信号により示す各電圧レベルの強度すなわちｘｙｚ方向の各磁界の強度に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置と向きとを検出する。各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置及び各コイル向きは、位置情報としてメモリ１９ａに保存される。各受信コイル５３−１〜５３−ｍと電圧検出器５４と位置検出部５５等とにより受信部が構成される。

挿入形状推定装置１８ａには、信号制御部５６が設けられている。信号制御部５６は、上記リレー部５１の各リレーを順次オン・オフ駆動する。このオン・オフ駆動により送信用電源５２から電力がリレー部５１の各リレーを通して各送信コイル５０−１〜５０−ｎに順次供給される。これにより、送信コイル５０−１〜５０−ｎからは、順次磁界が時分割に送信される。この場合、送信コイル５０−１〜５０−ｎからは、受信コイル５３−１〜５３−ｍに順次磁界を送信するものとなる。
全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎからの磁界の送信が終了するまでの期間を１フレーム期間とする。信号制御部５６は、全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎから順次磁界を送信する１フレーム期間の動作を複数のフレーム期間連続して行う。

信号制御部５６は、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち所定の送信コイルから磁界を時分割で送信させる。所定の送信コイルは、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち例えば挿入部２０の先端側から偶数番目（第１の位置）に設けられている送信コイル、すなわちＮｏ．２の送信コイル５０−２、Ｎｏ．４の送信コイル５０−４、・・・、Ｎｏ．ｎの送信コイル５０−ｎ（ｎ＝３０）と、挿入部２０の先端側から奇数番目（第２の位置）に設けられている送信コイル、すなわちＮｏ．１の送信コイル５０−１、Ｎｏ．３の送信コイル５０−３、・・・、Ｎｏ．ｎ−１の送信コイル５０−ｎ（ｎ＝３０）とである。

従って、信号制御部５６は、例えば偶数番目に設けられている各送信コイル５０−２、５０−４、・・・、５０−ｎ（ｎ＝３０）から１コイルずつ順次磁界を時分割で送信させる。

信号制御部５６は、奇数番目に設けられている各送信コイル５０−１、５０−３、・・・、５０−ｎ（ｎ＝３０）から１コイルずつ順次磁界を時分割で送信する。
なお、煩雑な記載を避けるために、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎは、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎと省略すると共に、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１と省略する。

具体的に、信号制御部５６は、複数のフレーム期間のうち最初のフレーム期間（第１番目）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの全てから順次磁界を時分割に送信させる。
信号制御部５６は、最初のフレーム期間以後に連続する複数のフレーム期間（第２番目以降）のうち所定の第１のフレーム期間、例えば偶数番目のフレーム期間において、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから１コイルずつ順次磁界を時分割で送信させる。

信号制御部５６は、同複数のフレーム期間（第２番目以降）のうち所定のフレーム期間後のフレーム期間である第２のフレーム期間、例えば奇数番目のフレーム期間において、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から１コイルずつ順次磁界を時分割で送信する。

形状推定部５７は、挿入形状推定装置１８ａに設けられている。形状推定部５７は、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置及び各コイル向きから成る位置情報に基づいて所定のコイル（偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ又は奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１）以外のコイル位置（奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１又は偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ）を推定する。

形状推定部５７は、当該推定したコイル（奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１又は偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ）の各コイル位置及び各コイル向きと、信号制御部５６によって上記所定のコイルから磁界が送信されたときに検出された同所定のコイル（偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ又は奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１）の各コイル位置及び各コイル向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離（スコープ形状に沿った距離でありスコープの設計値から既知の値、例えば１００ｍｍ）と、に基づいて挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。ここで、スコープは、内視鏡装置１０の挿入部２０に相当する。

形状推定部５７は、最初のフレーム期間において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎから磁界を順次時分割に送信させたときに、位置検出部５５により検出される複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離（例えば１００ｍｍ）と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

形状推定部５７は、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間において、推定されたコイルの位置、すなわち偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置と、現時点のフレーム期間に対して最も近いフレーム期間（例えば１フレーム期間前のフレーム期間）において既に位置検出部５５により検出された所定のコイルの位置及び各磁界方向と、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離（例えば１００ｍｍ）と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。現時点のフレーム期間に対して最も近いフレーム期間において既に検出された所定のコイルの位置は、例えば奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置である。

形状推定部５７は、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間において、推定されたコイルの位置、すなわち奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置と、現時点のフレーム期間に対して最近のフレーム期間、例えば現時点のフレーム期間よりも１フレーム期間前のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出された所定のコイルの位置、例えば偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイル向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離（例えば１００ｍｍ）と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

具体的に、信号制御部５６と形状推定部５７との関連した動作について説明する。
最初のフレーム期間以降に連続する各フレーム期間のうち第１のフレーム期間、例えば偶数フレーム目の各フレーム期間において、信号制御部５６は、全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を時分割に送信させる。

これと共に、同偶数フレーム目の各フレーム期間において、形状推定部５７は、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから磁界を時分割に送信させたときに位置検出部５５により検出された当該偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイル向きと、当該偶数フレーム目の各フレーム期間に対して最近のフレーム期間、例えば１フレーム前のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ以外、すなわち奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置及び各コイル向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離とに基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

例えば、偶数フレーム目の各フレーム期間において、図４に示すように偶数番目の各送信コイル５０−２、５０−４等の各コイル位置は、当該偶数番目の各送信コイル５０−２、５０−４等から順次磁界を時分割に送信させたときに位置検出部５５により検出される。
同フレーム期間において、位置検出部５５により検出されていない奇数番目の各送信コイル５０−１、５０−３等の各コイル位置は、最近のフレーム期間、例えば１フレーム前のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出されてメモリ１９ａに保存されているものを用いる。

従って、形状推定部５７は、当該偶数番目の各送信コイル５０−２、５０−４等の各コイル位置と、既に位置検出部５５により検出されてメモリ１９ａに保存されている奇数番目の各送信コイル５０−１、５０−３等の各コイル位置と、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離とに基づいて挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

一方、最初のフレーム期間以降の複数のフレーム期間のうち第２のフレーム期間、例えば奇数フレーム目のフレーム期間において、信号制御部５６は、全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を時分割に送信させる。

これと共に、同奇数フレーム目の各フレーム期間において、形状推定部５７は、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から磁界を時分割に送信させたときに位置検出部５５により検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、当該奇数フレーム目の各フレーム期間にそれぞれ最近のフレーム期間、例えば１フレーム前のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出されてメモリ１９ａに保存されている偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、に基づいて全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を求める。形状推定部５７は、当該全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置と、当該各コイル５０−１〜５０−ｎの向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離とに基づいて挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

なお、当該形状推定部５７による挿入部２０の位置やループ状等の形状の推定は、内視鏡１２に独自の条件が存在していることを前提として行われる。第１の条件は、内視鏡１２の挿入部２０が伸縮しないことである。第２の条件は、内視鏡１２の湾曲の仕方に制限があることである。

挿入部２０が伸縮しないことから各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各間隔に変化が生じない。各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各間隔は、スコープ形状に沿った距離でありスコープの設計値から既知のものである。内視鏡１２は、例えば曲率半径Ｒ３０ｍｍ以上に急激に曲がらないという湾曲の仕方についての制限を有する。曲率半径Ｒ３０ｍｍでの円周は約１８８ｍｍである。したがって、送信コイル５０−１〜５０−ｎの各距離が１００ｍｍであれば、挿入部２０により形成されるループ形状の中に少なくとも１個の送信コイルが存在する。これにより、挿入部２０は、ループ形状でもその位置が特定される。

本実施の形態では、偶数又は奇数フレーム目のフレーム期間において、偶数番目又は奇数番目の各送信コイルから順次磁界を時分割に送信して当該偶数番目又は奇数番目の各送信コイルの各コイル位置を検出し、かつ検出しなかった奇数番目又は偶数番目の各送信コイルの各コイル位置を最近のフレーム期間において既に検出された奇数番目又は偶数番目の各送信コイルの各コイル位置を用いて検出し、全ての送信コイルの位置をつなげることで挿入部２０の位置やループ状等の形状を推定する。

［送信コイル間の形状推定方法］
以下、各送信コイル５０−１〜５０−ｎにおける２つの送信コイル間の形状推定方法について図５乃至図１０を参照して具体的に説明する。
送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の形状の推定は、補間対象の２つの送信コイル、例えば送信コイル５０−１、５０−２を始点として、対となる補間点を順々に求めていき、それら補間点の全てを繋ぐことで実現される。２コイル間の形状推定方法の説明で使用する用語・略語は、次の通りであり、その一部は図５を参照する。

前方（コイル）は、補間対象となる２つのコイル（例えば送信コイル５０−１、５０−２）のうち内視鏡（エンドスコープ）１２の先端側のコイル（送信コイル５０−１）である。前方コイルの座標は、Ｐ１とする。符号２１ａは、挿入部２０の先端方向を示す。
後方（コイル）は、補間対象コイル（例えば送信コイル５０−１、５０−２）のうち内視鏡１２の基端側のコイル（送信コイル５０−２）である。後方コイルの座標は、Ｐ２とする。

補間数は、補間点の数に１を足した数である。
１補間距離（１ＦＤ）は、補間対象コイル（例えば送信コイル５０−１、５０−２）間の距離を補間数で割った値である。例えば、距離を１００ｍｍ、補間数を１０とした場合、１補間距離は、１０ｍｍになる。
現在点は、１つ前の補間点決定時に決定された補間点である。１点目の補間点決定現在点は、２つの補間対象コイルのそれぞれを表す点である。
現在方向ベクトルＰｄ１，Ｐｄ２は、１つ前の補間点決定時に決定された補間軌道方向ベクトルＶＤ１，ＶＤ２である。１点目の補間点決定のときに用いられる現在方向ベクトルは、２つの補間対象コイルのそれぞれのコイル向きを示す方向ベクトルである。
補間軌道方向ＶＤ１，ＶＤ２は、次の補間点の座標を決定する為に、補間比率で補正した単位方向ベクトルである。補間比率は、後述する１補間比率の設定と補間軌道方向ＶＤ１，ＶＤ２とを参照のこと。

目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２は、現在点からもう一方のコイル側で、対となる補間点に向けられた単位方向ベクトルである。１点目の補間点決定のときに用いられる目的方向ベクトルは、一方の補間対象コイルを示す座標からもう一方の補間対象コイルを示す座標に向かう単位方向ベクトルである。
補間点は、現在点から補間軌道方向ＶＤ１，ＶＤ２に向けて１補間距離移動した座標にある点である。補間点は、補間対象コイル間で、補間数−１個存在する。
補間処理中、前方コイルの方向ベクトルは、実際の方向ベクトルを反転させて扱う。

［補間比率の設定と補間軌道方向］
補間比率を求める為の基本比率は、以下のように定義される。
基本比率は、（１−（１／補間数））から開始し、対となる前方及び後方の補間点を決定するごとに、（２／補間数）ずつ減らした値とする。
１回の補間処理で、２点を決定する為、例えば、補間数をＮとした場合、基本比率は、
（１−１／Ｎ）→（１−３／Ｎ）→（１−５／Ｎ）→（１−７／Ｎ）
となる。
現在方向ベクトルＰｄ１，Ｐｄ２の終点と目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２の終点とを結ぶ線分の長さに基本比率を掛けた値を補間比率１とし、現在方向ベクトルＰｄ１，Ｐｄ２の終点と目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２の終点とを結ぶ線分の長さの値を補間比率２とする。

（ａ）補間比率２≧補間比率１が成立する場合
ｍ（補間比率１）、ｎ（補間比率２−補間比率１）
とする。現在点を始点とし、現在方向ベクトルＰｄ１，Ｐｄ２の終点と目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２の終点とを結ぶ線分を目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２の終点の側からｍ：ｎで内分する点を終点とするベクトルの単位ベクトルを補間軌道方向ベクトルＶＤ１，ＶＤ２とする。
（ｂ）補間比率２＜補間比率１が成立する場合
ｎ（補間比率１）、ｍ（補間比率１−補間比率２)とする。現在点を始点とし、現在方向ベクトルＰｄ１，Ｐｄ２の終点と目的方向ベクトルＰｏ１，Ｐｏ２の終点とを結ぶ線分を、目的方向ベクトルＰｏの終点の側からｎ：ｍで外分する点を終点とするベクトルの単位ベクトルを補間軌道方向ＶＤ１，ＶＤ２とする。

１点目の補間点と２点目の補間点とを決定するときの補間比率と補間軌道方向ＶＤは、以下のようになる。なお、３点目以降については、２点目と同様の方法で求める為、省略する。
ここで、Ｎは補間数である。
Ｌ_１は、図６に示すように先端側のコイル（送信コイル５０−１）のコイル位置を始点とする現在方向ベクトルＰｄ１の終点と目的方向ベクトルＰｏ１の終点とを結ぶ線分の長さ(前方)である。
Ｌ_２は、基端側のコイル（送信コイル５０−２）のコイル位置を始点とする現在方向ベクトルＰｄ２の終点と目的方向ベクトルＰｏ２の終点とを結ぶ線分の長さ(後方)である。

（１点目の補間点決定時）
図６を参照して説明する。必ず、補間比率２≧補間比率１が成立するので、内分点をとる。
補間比率１：Ｌ_１×（１−１／Ｎ）、Ｌ_２×（１−１／Ｎ）
補間比率２：Ｌ_１、Ｌ_２
ｍ_１：Ｌ_１×（１−１／Ｎ） ｍ_２：Ｌ_２×（１−１／Ｎ）
ｎ_１：Ｌ_１×Ｎ ｎ_２：Ｌ_２×Ｎ
点線の矢印で示すベクトルの単位ベクトルを補間軌道方向ベクトルＶＤ１、ＶＤ２とする。

図７は後方コイルを例として示したものであり、前方コイルの場合についても同様の方法で行う。
（２点目の補間点決定時）
補間比率１：Ｌ_１×（１−３／Ｎ）、Ｌ_２×（１−３／Ｎ）
補間比率２：Ｌ_１’、Ｌ_２’（Ｌ_２’については、図７参照。２点目の場合にはＬ_２と一致）
(i)補間比率２≧補間比率１が成立する場合
ｍ_１：Ｌ_１×（１−１／Ｎ） ｍ_２：Ｌ_２×（１−１／Ｎ）
ｎ_１：Ｌ_１’−（Ｌ_１×（１−３／Ｎ）） ｎ_２：Ｌ_２’−（Ｌ_２×（１−３／Ｎ））
(ii)補間比率２＜補間比率１が成立する場合
補間比率１：Ｌ_１×（１−３／Ｎ）、Ｌ_２×（１−３／Ｎ）
補間比率２：Ｌ_１’、Ｌ_２’（Ｌ_２’については、図８参照。２点目の場合にはＬ_２と一致）
ｍ_１：（Ｌ_１×（１−３／Ｎ））−Ｌ_１’ ｍ_２：（Ｌ_２×（１−３／Ｎ））−Ｌ_２’
ｎ_１：Ｌ_１×（１−３／Ｎ）） ｎ_２：Ｌ_２×（１−３／Ｎ）
点線の矢印で示すベクトルの単位ベクトルを補間軌道方向ベクトルＶＤ１，ＶＤ２とする。

［補間点の決定］
現在点から前章で求めた補間軌道方向ベクトルＶＤ１，ＶＤ２の方向に１補間距離だけ移動した座標の点を次の補間点、例えば図９に示すＰ_１’、Ｐ_２’とする。
これら補間点Ｐ_１’、Ｐ_２’は、現在点から１補間距離分直線移動して求められている。ところが、実際の挿入部の形状を意識した場合、円弧に相当する滑らかな移動距離が１補間距離であるべきだと考えられる。そこで、求めた補間点、現在点、１つ前の補間点を使用して、補間点の再設定を行う。

なお、１点目の補間点決定時は、現在点をコイル位置、１つ前の補間点をコイル位置の点から現在方向ベクトルの逆向きに１補間距離だけ移動した位置とする。また、２点目の時は、１つ前の補間点をコイル位置の点とする。

Ｑ_０を１つ前の補間点、Ｑ_１を現在点、Ｑ_２を求めた補間点、Ｑ_３を現在点Ｑ_１と補間点Ｑ_２との中点とした場合、図１０を描くことができる。
なお、３次元座標系を考慮すれば球であるべきだが、ここでは３点が２次元座標系であると仮定し、補助円を作成した上で、その円弧が１補間距離となるように補間点を再設定する。

（ａ）ヘロンの公式を使用して、△Ｑ_０Ｑ_１Ｑ_２の面積Ｓを求める。
ｓ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／２
とした場合、△Ｑ_０Ｑ_１Ｑ_２の面積Ｓは、

により求めることができる。

（ｂ）Ｑ_１を原点と仮定した時の、第３象限に存在するＱ_２の座標（ｗ，ｈ）は、次の値となる。
Ｓ＝ａ×（−ｈ）／２
∴ｈ＝−２×Ｓ／ａ
△Ｑ_１Ｑ_２Ｗは、直角三角形である。したがってｗは以下のようになる。

（ｃ）Ｑ_１、Ｑ_２を通る円の中心点Ｒ（０，ｒ）を求める。
線分Ｑ_１-Ｑ_２を通る直線を表す２元１次方程式は、傾きをａ_１（＝−ｈ／ｗ）とすると、
ｙ＝ａ_１×ｘ
により表わされる。
又、ΔＱ_１Ｑ_２Ｒが二等辺三角形であることから、
中心点Ｒは、線分Ｑ_１-Ｑ_２の中点Ｑ３（ｗ／２，ｈ／２）を通り、この線分Ｑ_１-Ｑ_２に直交する直線上に存在する。

この直線の傾きをａ_２とすると、この直線を表す２元１次方程式は、
ｙ＝ａ_２×ｘ＋ｒ
により表わされる。
ａ_２＝−１／ａ_１＝−ｗ／ｈ
であることから、ｒが求まる。
∴ｒ＝−（ｗ^２／２ｈ）＋（ｈ／２）
（ｄ）線分Ｑ_１-Ｑ_２を弦とするおうぎ形の中心角∠Ｑ_１ＲＱ_２を求める。
△Ｑ_１Ｑ_２Ｗと△Ｑ_１ＲＱ_３とは、相似関係である事から中心角∠Ｑ_１ＲＱ_２をθ（ｒａｄ）とすると、
∠Ｑ_２Ｑ_１Ｗは、θ／２で表わされる。
tan（θ／２）＝ｈ／ｗ
であることからθが求まる。
∴θ＝２×tan^−１（ｈ／ｗ）
（ｅ）弧Ｑ_１Ｑ_２を求める。
弧Ｑ_１Ｑ_２の長さをＬとすると、弧Ｑ_１Ｑ_２の長さが、半径×中心角で求まる事から、
長さＬは、
Ｌ＝｜ｒ｜×θ
により表わされる。ｒは、第３象限のｙ座標なので、絶対値をとる必要がある。

（ｆ）弧Ｑ_１Ｑ_２’の長さＬが１補間距離となるような点Ｑ_２’を実際の補間点とする為に、
線分Ｑ_１-Ｑ_２’の長さｌを求める必要がある。
この長さｌは、
ｌ：ｂ＝１補間距離：Ｌ
により表わされる。
∴ｌ＝１補間距離×ｂ／Ｌ
上記の結果より、次の補間点Ｑ_２’は、現在点Ｑ_１から補間軌道方向ベクトルＶＤ１，ＶＤ２に沿って長さｌ分だけ直線移動した位置の点で表される。
上記に示した補間方法による形状推定の方法は一例であり、複数のコイルの位置をスプライン曲線で繋ぐなど、他にも様々な形状推定の方法が考えられ、どの方法を採用しても良い。

次に、上記の如く構成された装置による挿入部２０の位置やループ状等の形状などの検出動作について説明する。
内視鏡装置１０の挿入部２０は、オペレータの操作によって例えば患者等の体腔内に挿入される。挿入部２０の湾曲部２３は、オペレータの操作によって例えば上下左右（ＵＤＬＲ）の所望の方向に湾曲する。挿入部２０の先端部からは、照明光が出力されて体腔内を照明する。この状態で、体腔内における患部や病変部等の観察・処置が行われる。このように内視鏡装置１０の挿入部２０を体腔内に挿入したとき、当該挿入部２０は、例えば上記図１８に示すようにループ状に形成されることがある。

先ず、信号制御部５６は、最初のフレーム期間（第１番目）において、リレー部５１の各リレーをオン・オフ駆動し、送信用電源５２からリレー部５１を通して送信コイル５０−１、５０−２、・・・、５０−ｎの順に電力を供給し、各送信コイル５０−１〜５０−ｎから順次磁界を時分割に送信させる。
複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍは、それぞれ各送信コイル５０−１〜５０−ｎから送信される各磁界をｘｙｚ方向においてそれぞれ検出し、これらｘｙｚ方向の各磁界の強度に応じた電圧を当該受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に発生する。

各受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に接続されている電圧検出器５４は、それぞれ各受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に発生する各電圧レベルを検出し、当該各電圧レベルに対応する各電圧検出信号を出力する。各電圧検出信号は、位置検出部５５に送られる。
位置検出部５５は、電圧検出器５４から出力される各電圧検出信号を入力し、各電圧検出信号により示す電圧レベルの強度すなわちｘｙｚ方向の各磁界の強度に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を検出すると共に、ｘｙｚ方向の各磁界の強度から各受信コイル５３−１〜５３−ｍにおける各コイルの向きを検出する。位置検出部５５によって検出される各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きは、位置情報として制御装置１９内のメモリ１９ａに保存される。

最初のフレーム期間が終了し、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎから磁界の送信が終了すると、形状推定部５７は、最初のフレーム期間において位置検出部５５により検出した全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置に基づいて人体等の被検体の体腔内に挿入されて湾曲等している挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を、上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明した送信コイル間の形状推定方法、すなわち補間対象の２つの送信コイル、例えば送信コイル５０−１、５０−２を始点として、対となる補間点を順々に求めていき、それら補間点の全てを繋ぐことにより推定する。

次に、信号制御部５６は、フレーム期間（第２番目）、すなわち偶数フレーム目のフレーム期間において、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を時分割に送信させる。すなわち、信号制御部５６は、リレー部５１における偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎに対応する各リレーをオン駆動し、送信用電源５２からリレー部５１を通して電力を偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎに順次供給し、各送信コイル５０−１〜５０−ｎから順次磁界を時分割に送信させる。

複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍは、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎからそれぞれ時分割に送信された各磁界をｘｙｚ方向において順次検出し、ｘｙｚ方向の各磁界の強度に応じた電圧を当該受信コイル５３−１〜５３−ｍの両端に発生する。これにより、上記同様に、位置検出部５５は、当該偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置を検出する。偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置は、例えば制御装置１９内のメモリ１９ａに保存される。

形状推定部５７は、メモリ１９ａからフレーム期間（第２番目）において位置検出部５５により検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置を読み出す。
形状推定部５７は、同メモリ１９ａから当該第２番目のフレーム期間に対して最近のフレーム期間、すなわち１フレーム前の第１番目のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出された全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置をメモリ１９ａから読み出す。

形状推定部５７は、上記位置検出部５５により検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、メモリ１９ａから読み出した偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法により繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

次に、信号制御部５６は、第３番目のフレーム期間、すなわち奇数フレーム目のフレーム期間において、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を時分割に送信させる。
複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍは、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１からそれぞれ時分割に送信される各磁界をｘｙｚ方向において順次検出し、ｘｙｚ方向の各磁界の強度に応じた電圧を当該受信コイル５３−１〜５３−ｍの出力端に発生する。これにより、上記同様に、位置検出部５５は、当該奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置を検出する。奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置は、例えば制御装置１９内のメモリ１９ａ等に保存される。

形状推定部５７は、上記の通り、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から磁界を時分割に送信させたときに位置検出部５５により検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、当該第３番目のフレーム期間に対して最近のフレーム期間、例えば１フレーム前の第２番目のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出されてメモリ１９ａに保存されている偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置と、を基に上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法によりコイル間を補間して繋ぐ等することにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状が推定される。

これ以降、偶数フレーム目のフレーム期間では、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を時分割に送信させたときに検出される偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置と、当該偶数フレーム期間目の最近のフレーム期間、例えば１フレーム前のフレーム期間において既に検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、を基に上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法によりコイル間を補間して繋ぐ等することにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状が推定される。

奇数フレーム目のフレーム期間では、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を時分割に送信させたときに検出される奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、当該奇数フレーム期間目の最近のフレーム期間、例えば１フレーム前のフレーム期間において既に検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置と、を基に上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法によりコイル間を補間して繋ぐ等することにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状が推定される。

このように上記第１の実施の形態によれば、偶数フレーム目のフレーム期間では、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を時分割に送信し、これら偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置と、最近のフレーム期間において既に検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置とに基づいて挿入部２０の位置やループ状等の形状を推定する。奇数フレーム目のフレーム期間では、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を時分割に送信し、これら奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置と、最近のフレーム期間において既に検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きに基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

例えば、図４に示すように偶数番目の各送信コイル５０−２、５０−４等の各コイル位置と、既に位置検出部５５により検出されてメモリ１９ａに保存されている奇数番目の各送信コイル５０−１、５０−３等の各コイル位置とに基づいて挿入部２０の位置やループ状等の形状を推定するので、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから磁界を送信したときに、挿入部２０のループ形状内に偶数番目の送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎが検出されなくても、挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定できる。

これにより、フレーム期間毎に全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎから磁界を時分割に送信して全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイル位置を検出することが無く、フレームレートが低下することがない。例えば、フレーム期間毎に、全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎから順次磁界を送信して挿入部２０の形状を推定するのと比較して、本機器１の構成を大きく変えることがない。挿入部２０の形状を推定するためのフレームレートをおよそ２倍にすることができる。本機器１の大きさを変えることがない。さらに価格も高くなることがない。

各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を送信して検出される各送信コイルの位置と既に検出された各送信コイルのコイル位置とを用いる場合、全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイル位置を検出したのと同等になるので、挿入部２０がループ状に形成されていても当該挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を確実に検出できる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、同実施の形態は、その構成が本機器１と同一であるので、上記図１、２を援用し、相違するところについて説明する。
信号制御部５６は、最初のフレーム期間（第１番目）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの全てから順次磁界を時分割に送信させる。
信号制御部５６は、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間のうち第１のフレーム期間（偶数フレーム目）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち所定のコイルとして偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を送信させる。

形状推定部５７は、同偶数フレーム目のフレーム期間において、奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置を、当該奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１に隣接するコイル位置に基づいて推測する。形状推定部５７は、当該推測されたコイル位置と、最近のフレーム期間において既に検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

信号制御部５６は、第２のフレーム期間（奇数フレーム目）のフレーム期間において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎコイルのうち所定のコイルとして奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を送信させる。
形状推定部５７は、同奇数フレーム目のフレーム期間において、偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置を、当該偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎに隣接するコイル位置に基づいて推測する。形状推定部５７は、当該推測されたコイル位置と、最近のフレーム期間において既に検出された奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置及び各コイルの向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

形状推定部５７は、所定のコイルの位置すなわち偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置又は奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置と、当該所定のコイルに隣接して設けられた各送信コイルのコイル位置又は隣接する方向のうちいずれか一方又は両方と、に基づいて上記所定のコイル以外の各送信コイル、すなわち奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置又は偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置を推定する。

具体的に、形状推定部５７は、最初のフレーム期間において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎから磁界を送信させたときに、位置検出部５５により検出される複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

形状推定部５７は、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間において、電圧検出器５４から出力される各電圧検出信号、すなわち複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に発生する各電圧レベルに応じた各電圧検出信号に基づいて所定のコイル（偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ、又は奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１）のコイル位置およびコイル向きから滑らかな挿入部２０の形状を推定する。形状推定部５７は、当該挿入部２０の形状と、当該所定のコイル以外の送信コイル（奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１、又は偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ）の１フレーム前のフレーム期間における送信コイル５０−１のコイル位置およびコイル向きとから、実際に存在するであろう送信コイル５０−２のコイル位置を推定する。

形状推定部５７は、当該コイルの予測位置（コイルの存在確率）を用いて推測されたコイル位置と、最近のフレーム期間において既に検出された上記所定のコイルの各コイル位置及び各磁界方向と、各送信コイル５０−１〜５０−ｎ間の各距離と、に基づいて各送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置を上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法により繋ぐことにより挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。

コイルの予測位置（コイルの存在確率）を用いた具体的な形状推定方法について説明する。
上記第１の実施の形態では、送信コイル５０−１〜５０−ｎの個数が少なくても挿入部２０のループ形状等をある程度正確に推定できる。ところが、例えば挿入部２０を含むスコープの動きが速い場合や、スコープが動き易い場合、最近のフレーム期間と現在のフレーム期間とでは、各送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイル位置の差が大きく異なり、推定した形状が実際の形状と異なる。このような場合でも、本第２の実施の形態であれば、挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を正確に推定できる。

スコープが動きやすい場合の具体例を挙げて、上記第１の実施の形態で発生する推定した形状が実際の形状と異なる現象を、以下の（１）（２）の通り任意の連続する２つのフレームをそれぞれ１フレーム目と２フレーム目として説明する。以下では、１フレーム目も２フレーム目も、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間のフレームであり、１フレーム目は奇数フレームで２フレーム目が偶数フレームであるとして説明している。

（１）１フレーム目
図１１は１フレーム目における実際の挿入部２０の形状Ｋ１とその内部に設けられている各送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイル位置を示す。同図は各送信コイル５０−２〜５０−４を示す。
１フレーム目において、信号制御部５６は、奇数番目の送信コイル５０−１〜５０−ｎ−１から順次磁界を時分割に送信させる。
形状推定部５７は、最初の１フレームにおいて、奇数番目の送信コイル５０−１〜５０−ｎ−１から磁界を順次時分割に送信させたときに、位置検出部５５により検出される複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎ−１の各コイル位置及び各コイルの向きを検出する。

（２）２フレーム目
図１２は１フレームの次の１フレーム（言い換えると２フレーム目）における実際の挿入部２０−１の形状Ｋ２とその内部に設けられている各送信コイル５０−１〜５０−ｎの実際のコイル位置を示す。同図では、２フレーム目における実際の挿入部２０−１の形状Ｋ２に１フレーム目における挿入部２０−１の形状Ｋ１を重ね合わせて示す。
２フレーム目は、偶数フレームであるので、信号制御部５６は、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから時分割に順次磁界を送信させる。これにより、形状推定部５７は、第２番目のフレームにおいて検出された偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及び各コイルの向きと、１フレーム前の最初のフレーム期間において既に検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置及び各コイルの向きと、に基づいて当該第２のフレームにおける挿入部２０−１の形状を推定する。

２フレーム目では、挿入部２０が例えば操作部３０側（図面上の右側）から押され（押し方向Ｍ）、操作部３０に近い送信コイル５０−３が左側に移動したのに対し、挿入部２０の先端に近い送信コイル５０−１がスムーズに左側に移動しない状態を示す。この状態のために第２番目のフレーム期間では、挿入部２０の形状Ｋ２は、例えば弓形に湾曲し、最初のフレーム期間における挿入部２０の形状Ｋ１と異なる状態にある。このように送信コイル５０−２が動きやすく、フレーム間での送信コイル位置の差が大きい状況になると、第１の実施の形態では、推定した挿入部の形状が実際の挿入部２０の形状Ｋ２と異なる場合が発生する。

本実施の形態は、このようなフレーム間での送信コイル位置の差が大きい場合にも、実際の挿入部２０の形状Ｋ２と推定した挿入部２０の形状の差を低減するために形状の滑らかさとコイルの存在確率を用いた形状推定方法を採る。

当該存在確率を用いた形状推定方法の概略を説明する。
上記第１の実施の形態では、上記図１２中に示す形状Ｋ２のように、内視鏡装置１０における挿入部２０の形状が滑らかではなく不自然な形状に推定される場合がある。
これに対して本実施の形態の形状推定方法は、挿入部２０の形状をより滑らかにしながら、最近のフレーム、例えば１フレーム前における送信コイル５０−３のコイル位置と大きく離れない位置に同送信コイル５０−３の位置を設定する方法である。

以下、本実施の形態の形状推定方法としての存在確率を用いた形状推定方法について図１３に示す形状推定フローチャートに従って具体的に説明する。
図１４は１フレーム目において上記第１の実施の形態の推定方法により推定された送信コイル５０−３のコイル位置と、２フレーム目における実際の挿入部２０の形状Ｋ２とを示す。

形状推定部５７は、ステップＳ１において、２フレーム目に、上記第１の実施の形態と同様の推定方法、すなわち、偶数フレーム目のフレーム期間において、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を時分割に送信して検出した当該各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置及びコイル向きと、最近のフレーム（１フレーム前）において既に検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル位置及びコイル向きと、に基づいて上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法により挿入部２０のループ状等の形状を推定する。

形状推定部５７は、ステップＳ２において、図１５に示す２フレーム目において検出した送信コイル５０−２のコイル位置Ｊ１及びコイル向きと、２フレーム目において検出した送信コイル５０−４のコイル位置Ｊ３及びコイル向きと、送信コイル間の距離（例えば２００ｍｍ）とを用い、上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法により送信コイル５０−２（コイル位置Ｊ１）と送信コイル５０−４（コイル位置Ｊ３）との間の形状を推定する。送信コイル間の距離（例えば２００ｍｍ）は、送信コイル５０−２と送信コイル５０−４との間の距離がコイル２個分の距離に相当する。

図１５は形状推定部５７により推定される挿入部２０の形状を示す。上記ステップＳ１により推定される挿入部２０の形状をＫ１、上記ステップＳ２により推定される挿入部２０の形状をＫ２として示す。
形状推定部５７は、ステップＳ３において、挿入部２０の第２の形状Ｋ２に沿った長さの半分にある点（送信コイル５０−２、５０−３、５０−４が等間隔に配置されている場合）を送信コイル５０−３の推定点Ｃ２とする。

形状推定部５７は、ステップＳ４において、送信コイル５０−３の推定点Ｃ２における形状Ｋ２に沿った方向を送信コイル５０−３の推定向きＦ２とする。
形状推定部５７は、ステップＳ５において、送信コイル５０−３の推定点Ｃ２と、最近のフレーム（１フレーム目）での送信コイル５０−３のコイル位置Ｃ１との中点を当該送信コイル５０−３の推定点Ｃ３とする。

同様に、形状推定部５７は、ステップＳ６において、送信コイル５０−３の推定方向Ｆ２と、最近のフレーム（１フレーム目）での送信コイル５０−３の向きＦ１と、の平均を推定点Ｃ３における送信コイル５０−３の推定向きＦ３とする。
形状推定部５７は、ステップＳ７において、送信コイル５０−３の推定点Ｃ３と、送信コイル５０−３の推定方向Ｆ３と、２フレーム目において検出した送信コイル５０−２のコイル位置Ｋ１及びコイル向きと、２フレーム目において検出した送信コイル５０−４のコイル位置Ｊ３及びコイル向きと、各送信コイル間の距離（１００ｍｍ）とを用い、上記［コイル間の形状推定方法］の欄で説明したコイル間の形状推定方法により挿入部２０の第３の形状Ｋ３を求める。形状Ｋ３は、形状Ｋ１と形状Ｋ２の中間形状といえる。

形状推定部５７は、ステップＳ５乃至ステップＳ７と同様の処理を繰り返し、形状Ｋ１と形状Ｋ３の中間形状や形状Ｋ２と形状Ｋ３の中間形状など、より多くの中間形状を求めるようにしても良い。
形状推定部５７は、ステップＳ８において、挿入部２０の第１乃至第３の形状Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の滑らかさを以下のように算出する。

形状推定部５７は、図１６に示すように送信コイル５０−２のコイル位置Ｊ１と送信コイル５０−４のコイル位置Ｊ３との間の形状をＮ等分する。ここでは、６（＝Ｎ）等分する。
形状推定部５７は、各Ｎ等分点をラインにより結び、これにより得られた線分を図１７に示すように先端側からラインＬ１、ラインＬ２、・・・、ラインＬＮとする。
形状推定部５７は、隣り合うラインＬ１、Ｌ２、・・・、ＬＮの角度差αを算出する。この場合、角度差αは、Ｎ−１個算出される。

形状推定部５７は、Ｎ−１個の角度差αを合計した値の逆数を滑らかさの値とする。

形状推定部５７は、ステップＳ９において、第１、第２、第３の形状Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３における各送信コイル５０−３の各推定点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の存在確率を次のように計算する。
形状推定部５７は、最近のフレーム（１フレーム目）における送信コイル５０−３のコイル位置Ｃ１と、第１乃至第３の形状Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３における各送信コイル５０−２の推定点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３との距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３（ｍｍ）をそれぞれ算出する。第１の形状Ｋ１における送信コイル５０−３の推定点Ｃ１は、最近のフレームでの送信コイル５０−３のコイル位置である。

形状推定部５７は、第１乃至第３の形状Ｋ３での存在確率をそれぞれ、１００−１００・Ｘ１/（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）、１００−１００・Ｘ２/（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）、１００−１００・Ｘ３/（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）とする。
例えば第１の形状Ｋ１における送信コイル５０−３の推定点Ｃ１は、最近のフレームでの送信コイル５０−３のコイル位置そのものであるので、Ｘ１＝０で、存在確率は１００となる。

形状推定部５７は、ステップＳ１０において、それぞれの形状での滑らかさの値と、存在確率にｋを掛けた値とを足した値を判定値とする。ｋは、各フレーム間でのスコープの位置の変化しにくさを示す係数であって、スコープの種類やフレームレートやスコープが存在する体内の部位によって変わる。
形状推定部５７は、ステップＳ１１において、第１乃至第３の形状Ｋ１〜Ｋ３の中から判定値の大きい形状を選択して表示する。

次に、上記の如く構成された装置による挿入部２０の位置やループ状等の形状などの検出動作について説明する。
内視鏡装置１０の挿入部２０は、オペレータの操作によって例えば患者等の体腔内に挿入される。挿入部２０を体腔内に挿入したとき、当該挿入部２０は、例えば上記図１８に示すようにループ状に形成されることがある。
先ず、信号制御部５６は、最初のフレーム期間（第１番目）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎの全てから順次磁界を時分割に送信させる。

形状推定部５７は、最初のフレーム期間において、位置検出部５５により検出した全ての送信コイル５０−１〜５０−ｎの各コイル位置に基づいて被検体の体腔内に挿入されて湾曲等している挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。
次に、信号制御部５６、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間のうち１フレーム目（奇数フレーム目）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち所定のコイルとして奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を送信させる。

次に、形状推定部５７は、複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に発生する各電圧レベルに応じた各電圧検出信号に基づいて所定のコイル、すなわち奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の位置および向きを検出する。形状推定部５７は、各奇数番目のコイル間において、奇数番目の各送信コイルの位置および向きから滑らかな挿入部２０の形状を推定する（ステップＳ２）。

このとき、図１８に示すように偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのみがループ内にある場合には、奇数番目の送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１だけではループ形状がどの方向にあるか不明であるので、上記のように第２の形状Ｋ２はひとつに決まらず無数に存在することになる。

この場合、形状推定部５７は、代表的なi個の第２の形状Ｋ２（Ｋ２−１、Ｋ２−２、・・・・・、Ｋ２−i）を元に、ステップＳ３以降を進め、１フレーム前のフレームにおいて、既に位置検出部５５により検出された各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの位置および向きから、i×２＋１個の候補となる形状を求める。形状推定部５７は、候補となる形状から、形状の滑らかさと存在確率を元に、各奇数番目の送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイル間の形状を選定する。
このように形状推定部５７は、奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１間の形状を選定することで、挿入部２０全体の形状を推定する。

一方、信号制御部５６は、最初のフレーム期間以降の各フレーム期間のうち２フレーム目（偶数フレーム目）のフレーム期間において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイルのうち所定のコイルとして偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎから順次磁界を送信する。

次に、形状推定部５７は、奇数フレーム目と同様に、複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍの各出力端に発生する各電圧レベルに応じた各電圧検出信号に基づいて所定のコイル、すなわち偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの位置および向きを検出する。形状推定部５７は、各偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ間において、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの位置および向きから滑らかな挿入部２０の形状を推定する。

次に、形状推定部５７は、１フレーム前のフレームにおいて既に位置検出部５５により検出された奇数番目の各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の位置および向きから、複数の候補となる形状を求める。形状推定部５７は、候補となる形状から当該形状の滑らかさと存在確率を元に、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ間の形状を選定する。
このように形状推定部５７は、偶数番目の各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ間の形状を選定することで、挿入部２０の形状を推定する。

このように上記第２の実施の形態によれば、所定のコイル（偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎ又は奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１）のコイル位置及びコイル方向を検出すると共に、最近のフレーム期間において既に検出された上記所定のコイルの各コイル位置の周囲に存在する存在確率を設定して、当該存在確率と形状の滑らかさを指標に、挿入部２０の形状、例えばループ状の形状を推定する。これにより、上記第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態の効果と同様の効果を奏するのに加え、例えば挿入部２０を含むスコープの動きが速い場合や、スコープが動き易い場合であっても、挿入部２０の形状、例えばループ状の形状をより正確に推定できる。

他の実施の形態として、信号制御部５６は、各送信コイル５０−１〜５０−ｎのうちのいずれか予め設定された期間、例えば数フレーム以上の期間連続して、複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍの磁界検出範囲外に存在すると判定した場合に、当該数フレーム以上の期間後の最初のフレーム期間において、当該送信コイルから磁界を送信して直接当該送信コイル５０−１〜５０−ｎのコイル位置を検出するようにしてもよい。
これにより、磁界の検出範囲外を経て検出範囲内に戻った際に、必ず磁界を送信して直接位置を検出することになる。この結果、数フレーム以上前の古いコイル位置情報を基に形状を推定することがなくなる。スコープが一旦検出範囲外に出て検出範囲内に戻った場合でも、より正確に形状が推定できる。

他の実施の形態として、信号制御部５６は、最初のフレーム期間以降の複数のフレーム期間のうち第２のフレーム期間（奇数フレーム目のフレーム期間）において、複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎのうち所定のコイルとして奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１から順次磁界を送信させる。

形状推定部５７は、奇数フレーム目のフレーム期間において、偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置を、偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎに隣接する奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置に基づいて推測する。形状推定部５７は、奇数フレーム目のフレーム期間に最近のフレーム期間において既に位置検出部５５により検出された偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置と、当該推測された奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置との距離に基づき、新たな偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置を推測する。形状推定部５７は、当該新たに推測された偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置と、奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置の各コイルの各位置と、に基づいて挿入部２０の形状を推定する。

形状推定部５７は、偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎの各コイル位置およびコイル向きを、偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎに隣接する奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１のコイル位置およびコイル向きに基づいて推測し、当該推測されたコイル位置およびコイル向きと、奇数番目に設けられた各送信コイル５０−１、・・・、５０−ｎ−１の各コイルの位置およびコイル向きと、に基づいて挿入部２０の形状を推定する。

形状推定部５７は、前記新たに偶数番目に設けられた各送信コイル５０−２、・・・、５０−ｎのコイル位置を推測する際に、挿入部２０の形状の滑らかさにも基づき推定する。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

上記各実施の形態では、内視鏡１２の挿入部２０に複数の送信コイル５０−１〜５０−ｎを設けた場合について説明したが、これに限らず、挿入部２０には、複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍを設け、アンテナ５３に複数の送信コイルを設けた場合でもよい。この場合は、挿入部２０に設けられた各受信コイルの位置を基に挿入部２０の形状を推定する。その際、フレーム期間毎に、複数の受信コイル５３−１〜５３−ｍのうち当該各受信コイル５３−１〜５３−ｍから出力される受信信号を処理する受信コイルを選択する。これにより、フレームレートを落とすことなく、当該受信信号の処理を行う回路構成を小さくすることが可能となる。
上記実施の形態では、磁界の送受信をコイルとして説明したが、磁界を送受信できるものであればなんでも良い。例えば、ホール素子やＭＩセンサやトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサ等でも良い。

１：医療機器の位置検出装置、１０：内視鏡装置（管状挿入システム）、２０：挿入部、１２：内視鏡、１４：画像処理装置、１６：モニタ、１８：光源装置、１８ａ：挿入形状推定装置、１９：制御装置、１９ａ：メモリ、２１：先端硬質部、２３：湾曲部、２５：可撓管部、３０：操作部、３１：操作部の本体部、３３：把持部、３７：湾曲操作部、３７ＬＲ：左右湾曲操作ノブと、３７ＵＤ：上下湾曲操作ノブ、３７ｃ：固定ノブ、４１：ユニバーサルコード、４２：コネクタ、５０−１〜５０−ｎ：送信コイル、５１：リレー部、５２：送信用電源、５３：アンテナ、５３−１〜５３−ｍ：受信コイル、５５：位置検出部、５４：電圧検出器、５６：信号制御部、５７：形状推定部。

Claims (7)

1. 被検体に挿入される挿入部と、
   前記挿入部内の長手軸方向に所定の間隔を空けて配置され、磁界を発生する複数の第１の送信コイルと、
   前記挿入部内の長手軸方向に所定の間隔を空けて、前記複数の第１の送信コイルとは異なる位置に配置され、磁界を発生する複数の第２の送信コイルと、
   第１の所定期間に前記複数の第１の送信コイルから前記磁界を発生させ、当該第１の所定期間とは異なるタイミングである第２の所定期間に前記複数の第２の送信コイルから前記磁界を発生させるよう制御する信号制御部と、
   前記磁界に基づいて、前記第１の所定期間に前記複数の第１の送信コイルの位置を検出し、前記第２の所定期間に前記第２の送信コイルの位置を検出する位置検出部と、
   前記第１の所定期間に前記位置検出部により検出された前記複数の第１の送信コイルの位置を記憶する記憶部と、
   前記第２の所定期間に前記位置検出部により検出された前記第２の送信コイルの位置と、前記記憶部に記憶された前記複数の第１の送信コイルの位置と、に基づいて前記挿入部の形状を推定する形状推定部と、
   を具備する医療機器。
2. 前記第２の所定期間は、前記第１の所定期間より時系列的に後の期間であり、
   前記信号制御部は、さらに、前記第２の所定期間より時系列的に後の期間である第３の所定期間に前記複数の第１の送信コイルから前記磁界を発生させるよう制御し、
   前記位置検出部は、前記磁界に基づいて前記第３の所定期間に前記複数の第１の送信コイルの位置を検出し、
   前記記憶部は、前記第２の所定期間に前記位置検出部により検出された前記第２の送信コイルの位置に関する情報を記憶し、
   前記形状推定部は、前記第３の所定期間に前記位置検出部により検出された前記第１の送信コイルの位置と、前記記憶部に記憶された前記第２の送信コイルの位置と、に基づいて前記挿入部の形状を推定する、
   請求項１に記載の医療機器。
3. 前記複数の第１の送信コイルと前記複数の第２の送信コイルは、各々が前記挿入部内の長手軸方向に沿って交互に隣接して配列されている請求項１に記載の医療機器。
4. 前記形状推定部は、前記第１の所定期間に前記記憶部に記憶された前記第１の送信コイルの位置に基づいて前記第１の送信コイルの位置の存在確率を設定し、
   当該存在確率及び前記第２の所定期間に前記位置検出部によって検出された前記複数の第２の送信コイルの位置に基づいて前記挿入部に設けられた前記第１の送信コイルの位置を算出し、前記挿入部の形状を推定する請求項１に記載の医療機器。
5. 前記形状推定部は、前記第１の所定期間に前記記憶部に記憶された前記第１の送信コイルの位置に基づいて前記第１の送信コイルの位置の存在確率を設定し、前記第２の所定期間に前記位置検出部によって検出された前記複数の第２の送信コイルの位置に基づいて、前記挿入部の複数の仮形状を推定し、当該仮形状の滑らかさ及び前記存在確率に基づいて、前記挿入部の形状を推定する請求項１に記載の医療機器。
6. 前記形状推定部は、前記第２の所定期間に推定された前記挿入部の複数の仮形状を所定間隔で等分して当該等分された線分をそれぞれ直線化し、当該直線化された各線分の角度差をそれぞれ算出し、当該角度差を合計した値の逆数を、前記挿入部の形状の滑らかさとして設定することを特徴とする請求項５に記載の医療機器。
7. 前記信号制御部は、予め設定された期間において、前記位置検出部の検出範囲外に前記第１の送信コイル又は前記第２の送信コイルが存在すると判定すると、当該予め設定された期間後の、最初の前記第１の所定期間又は前記第２の所定期間のいずれか一方の期間において前記第１の送信コイル又は前記第２の送信コイルから磁界を発生させるよう制御する請求項１に記載の医療機器。

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