JP6153385B2 - 校正補助装置、湾曲システム及び校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、細長形状の可撓部の湾曲量を検出する検出器の校正を補助する校正補助装置、この校正補助装置を含む湾曲システム、及び校正方法に関する。

例えば内視鏡の挿入部といった細長形状の可撓部を有する湾曲システムにおいて、この可撓部には、可撓部の湾曲形状を推定するために、湾曲量を検出するように構成された湾曲検出部が設けられることがある。このような湾曲検出部が正確に動作するためには、湾曲検出部の校正が行われる必要がある。

例えば特許文献１には、挿入部可撓管の軸線方向に例えば数センチメートル程度の間隔をあけて、挿入部可撓管の全長にわたって、例えば５乃至３０個程度の曲がり検出部が設けられている電子内視鏡について開示されている。この曲がり検出部の校正は既知の半径Ｒを有する円筒形のドラムの外周に沿って挿入部可撓管を巻き付けて行われることが特許文献１には開示されている。

特開２００３−０７０７１８号公報

湾曲検出部の正確な校正を行うことは、可撓部の湾曲量を精度よく検出するために重要である。例えば特許文献１に開示されているように、ドラムを用いて校正が行われるとき、可撓部はドラムの外周に沿わせた状態であり、例えばドラムの円周面上においては拘束されていない。すなわち、例えばドラムの円周面上で可撓部が蛇行し得る。校正時に可撓部の蛇行等が存在すると、正確な校正が行われないおそれがある。

そこで本発明は、正確な校正を行うための校正補助装置、湾曲システム及び校正方法を提供することを目的とする。

前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、校正補助装置は、可撓性を有する細長形状の可撓部と前記可撓部に設けられて前記可撓部の湾曲量を検出するように構成された湾曲検出部とを備えた湾曲システムに用いられる、前記湾曲量の検出の校正を補助するための校正補助装置であって、前記可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束するように構成された校正器を備える。

前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、湾曲システムは、可撓性を有する細長形状の可撓部と、前記可撓部に設けられて前記可撓部の湾曲量を検出する湾曲検出部と、前記可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束するように構成された校正器と、前記可撓部が前記校正器に拘束された状態における前記湾曲検出部の出力と前記拘束された状態における前記可撓部の形状とに基づいて、前記湾曲検出部の校正を行う校正演算部とを備える。

前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、校正方法は、校正器によって、可撓性を有する細長形状の可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束することと、前記可撓部が前記校正器に拘束された状態において、前記可撓部に設けられた前記可撓部の湾曲量を検出するように構成された湾曲検出部の出力を取得することと、前記拘束された状態における前記可撓部の形状と前記出力とに基づいて、前記湾曲検出部の校正を行うこととを含む。

本発明によれば、可撓部が拘束されるので正確な校正を行える校正補助装置、湾曲システム及び校正方法を提供できる。

第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成例を示すブロック図。 ファイバセンサについて説明するための図。 ファイバセンサについて説明するための図。 ファイバセンサについて説明するための図。 挿入部の構成例の概略を示す図。 第１の実施形態に係る第１の校正器の構成例の概略を示す図。 第１の実施形態に係る第２の校正器の構成例の概略を示す図。 第１の実施形態に係る第３の校正器の構成例の概略を示す図。 校正動作に係る処理の一例を示すフローチャート。 校正が行われる際の挿入部と校正器との関係の一例を示す概略図。 挿入部と校正器との位置関係を調整するための指標の一例を示す図。 第１の実施形態の第１の変形例に係る校正器の構成例の概略を示す図。 第１の実施形態の第２の変形例に係る校正器の構成例の概略を示す図。 第２の実施形態に係る校正器の構成例の概略を示す図。 第２の実施形態の変形例に係る校正器の構成例の概略を示す図。 第３の実施形態に係る内視鏡システムの構成例を示すブロック図。 第３の実施形態の変形例に係る内視鏡システムの構成例を示すブロック図。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る湾曲システムとしての内視鏡システム１の構成例の概略を示す。内視鏡システム１は、本体１０と、内視鏡２０と、校正器３０とを備える。

内視鏡２０は、例えば体腔内を観察するように構成されている。内視鏡２０は、細長形状をしている可撓性の挿入部２１を備える。挿入部２１の先端には、図示しない照明光を射出するための照明窓や被写体を撮像するための撮像素子を含むカメラ等が設けられている。挿入部２１は、例えば体腔内に挿入され、体腔内を撮像し、画像データを本体１０に送信する。この画像データに基づく画像は、例えば後述する本体１０の表示部１７に表示される。

挿入部２１には、挿入部２１の湾曲量を検出するための湾曲検出部２２が設けられている。湾曲検出部２２は、挿入部２１に配置された湾曲角センサを少なくとも１つ含むセンサ群である。図１に示すように、湾曲検出部２２は、例えば第１の検出器２２ａと、第２の検出器２２ｂと、第３の検出器２２ｃと、第４の検出器２２ｄとを含む。例えば挿入部２１の先端からの距離といった、挿入部２１における各検出器が設けられている位置は既知である。なお、図１には、検出器が模式的に４つ図示されているが、検出器は何個でもよい。

湾曲検出部２２に含まれる検出器には、例えばファイバセンサが用いられ得る。ファイバセンサの一例について図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃ並びに図３を参照して説明する。ファイバセンサには、光ファイバ２２２と、光ファイバ２２２によって導光される光を射出する発光部２２８と、光ファイバによって導光された光を受光する受光部２２９とが用いられている。発光部２２８及び受光部２２９は、例えば本体１０に設けられている。

ファイバセンサの動作原理を説明する。湾曲検出部２２には、検出領域２２４が設けられている。検出領域２２４においては、光ファイバ２２２のクラッドが除去されてコアが露出しており、この部分には光吸収部材が塗布されている。その結果、光ファイバ２２２の湾曲の状態に応じて光ファイバ２２２によって導かれる光の光量が変化する。

例えば図２Ａに示すように、検出領域２２４が内側となるように光ファイバ２２２が湾曲しているとき、光ファイバ２２２による光伝達率は高くなる。一方、図２Ｃに示すように、検出領域２２４が外側となるように光ファイバ２２２が湾曲しているとき、光ファイバ２２２による光伝達率は低くなる。図２Ｂに示すように、光ファイバ２２２が湾曲していないとき、光ファイバ２２２による光伝達率は、図２Ａに示す場合よりも低く図２Ｃに示す場合よりも高くなる。このような光ファイバ２２２が挿入部２１に挿通されている。本体１０に設けられた発光部２２８から射出された光は、光ファイバ２２２に入射し、検出領域２２４を通過して、その後再び本体１０に導かれ、受光部２２９で検出される。受光部２２９は、光ファイバ２２２によって導かれた光の光量を測定する。この測定した受光量に基づいて、検出領域２２４が設けられた領域の挿入部２１の湾曲量が算出される。

挿入部２１には、図３に示すように、複数の光ファイバ２２２が束ねられて配置されている。挿入部２１の各部における直交する２方向（例えばＸ軸方向とＹ軸方向）の湾曲量を検出するために、ある一の方向（例えばＸ軸方向）に検出領域２２４が設けられている光ファイバ２２２と、この一の方向と直交する方向（例えばＹ軸方向）に検出領域２２４が設けられている光ファイバ２２２とが一対をなして挿入部２１に設けられている。さらに、第１の検出器２２ａ、第２の検出器２２ｂ、第３の検出器２２ｃ、第４の検出器２２ｄ等に対応して、挿入部２１の長手軸方向に異なる位置に検出領域２２４が設けられた複数の光ファイバ２２２が、挿入部２１に設けられている。なお、図３には、光ファイバ２２２の他、挿入部２１の先端から射出される照明光を伝達する照明光用光ファイバ２１２と、挿入部２１の先端に設けられた撮像素子用の配線２１４とが描かれている。

本実施形態に係る内視鏡システム１では、上述の湾曲検出部２２による挿入部２１の湾曲量の検出の精度を高い状態で維持するための校正が容易に行われるようになっている。このような校正のための構成及び動作について説明する。

校正器３０について説明する。図１に示すように、校正器３０には貫通孔３２が設けられている。この貫通孔３２の内径は挿入部２１の外径よりわずかに大きい。この貫通孔３２は、既知の曲率半径を有する円弧状に湾曲していたり直線状であったりする。挿入部２１は貫通孔３２に挿入される。挿入部２１が貫通孔３２に挿入されることで、挿入部２１は、既知の曲率半径を有して湾曲された状態や、直線状に拘束される。すなわち、挿入部２１は、挿入部２１の長手軸方向への移動と、長手軸を回転軸とする回転とは可能であるが、それ以外の動きが制限された状態となる。この状態を、拘束された状態という。挿入部２１が拘束された状態で湾曲検出部２２の校正が行われる。貫通孔３２の長さは、挿入部２１より短く、第１の検出器２２ａと第２の検出器２２ｂと距離など、各検出器間の距離よりも長い。すなわち、校正は、挿入部２１の一部ずつ行われることになる。校正器３０が比較的短いことは、校正器３０の取り扱い易さに効果を奏する。例えば、ユーザは、容易に校正器３０を滅菌することができる。校正器３０においては貫通孔３２の形状が重要であり、校正器３０の外形状はどのようなものでもよく、図示した直方体に限らない。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、種々の校正器３０の概要の一例を示す図である。図４Ａは、第１の校正器３０ａの概略を示す。第１の校正器３０ａは、第１の貫通孔３２ａを有する。第１の貫通孔３２ａの曲率半径はＲａである。図４Ｂは、第２の校正器３０ｂの概略を示す。第２の校正器３０ｂは、第２の貫通孔３２ｂを有する。第２の貫通孔３２ｂの曲率半径はＲｂである。ここでＲａ＜Ｒｂの関係がある。図４Ｃは、第３の校正器３０ｃの概略を示す。第３の校正器３０ｃは、第３の貫通孔３２ｃを有する。第３の貫通孔３２ｃは直線状である。すなわち第３の貫通孔３２ｃの曲率半径Ｒｃは無限大である。

各校正器３０には、各々の曲率や湾曲方向を示す指標が表示されている。すなわち、文字や記号や色等によって、第１の貫通孔３２ａ、第２の貫通孔３２ｂ、第３の貫通孔３２ｃ等の曲率や湾曲方向が、第１の校正器３０ａ、第２の校正器３０ｂ、第３の校正器３０ｃ等に示されている。この指標によって、ユーザは、異なる校正器３０を容易に認識できる。

これら校正器３０の形状について換言すれば次のように表される。すなわち、貫通孔３２に挿入部２１が挿入されたとき、貫通孔３２の長手軸と挿入部２１の長手軸とは一致する。貫通孔３２の任意の位置において、貫通孔３２の長手軸に対して垂直な任意の第１の軸を定義する。貫通孔３２は、挿入された挿入部２１の第１の軸に沿った両方向（例えば左右両方向）への変形及び移動を拘束する。さらに貫通孔３２の長手軸と第１の軸との両方に垂直な第２の軸を定義する。貫通孔３２は、挿入された挿入部２１の第２の軸に沿った少なくとも一方向（例えば上方向又は下方向）への変形及び移動を拘束する。

本体１０は、上述の発光部２２８及び受光部２２９の他に、制御部１１と、記憶部１５と、入力部１６と、表示部１７とを備える。制御部１１は、本実施形態に係る校正動作についての各種部分の制御や演算などを行う。制御部１１には、校正手順制御部１２と、校正演算部１３とが設けられている。校正手順制御部１２は、所定の手順に従って校正動作が行われるように、例えば後述の表示部１７にユーザに対する校正に係る指示を表示させたり、校正演算部１３に校正に係る情報を出力したりするなど、校正動作の手順を制御する。校正演算部１３は、校正手順制御部１２から取得した貫通孔３２の曲率、挿入部２１の状態、例えば挿入量や回転量と、受光部２２９から取得した受光量とに基づいて、挿入部２１の形状と受光量との関係に係る校正データを算出する。

記憶部１５は、本実施形態に係る各種動作に係るプログラムやパラメータを記憶する。また、記憶部１５は、校正演算部１３が算出した校正データを記憶する。内視鏡システム１が用いられるときには、記憶部１５に記憶された校正データが読み出され、挿入部２１の湾曲量が補正される。入力部１６は、ユーザからの指示を取得する。入力部１６は、例えばユーザが挿入部２１と校正器３０との位置関係を所定の関係に固定し、校正のためのデータ取得をしてもよいことを表す校正開始ボタンを含む。入力部１６には、ボタンスイッチの他、キーボード、タッチパネル、マウス等が用いられ得る。表示部１７は、各種画像を表示する例えば液晶ディスプレイを含む。

次に、本実施形態に係る内視鏡システム１における校正動作について図５及び図６を用いて説明する。

本実施形態では、湾曲検出部２２に含まれる全ての検出器が、第１の校正器３０ａ、第２の校正器３０ｂ、第３の校正器３０ｃ等のような用意されている全ての校正器３０によって校正される場合を示す。例えば、第１の校正器３０ａに挿入部２１の先端側から順に、すなわち、第１の検出器２２ａから順に、挿入されて順に校正される。

本実施形態において本体１０において行われる処理を図５に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１において制御部１１は、内視鏡２０が本体１０に接続されたか否かを判定する。接続されていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０１を繰り返し待機する。一方、内視鏡２０が本体１０に接続されたと判定されたとき、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において制御部１１は、表示部１７に、ユーザに挿入部２１を所定の校正器３０へ挿入するように促す文字や図形等を表示させる。例えば表示部１７には、「挿入部を第１の校正器に挿入してください」等と表示される。ユーザは、この表示を見て挿入部２１を表示部１７に表示された校正器３０に挿入する。

ステップＳ１０３において制御部１１は、表示部１７に、ユーザに挿入部２１と校正器３０との位置関係を所定の位置関係とするように促す文字や図形等を表示させる。図６は、校正が行われる際の挿入部２１と校正器３０との関係を示した図であり、第１の校正器３０ａを用いて第３の検出器２２ｃの校正が行われる場合を例示している。ここで、挿入部２１と校正器３０との位置関係は、図６に示すように、挿入量と回転量とで決定される。挿入量は、貫通孔３２に対する挿入部２１の長手方向、すなわち挿入部２１が挿入される方向の位置を表す量である。挿入量は、例えば挿入部２１の長手軸に沿って挿入部２１の先端から貫通孔３２の中央部までの長さで定義され得る。回転量は、挿入部２１の長手軸を回転軸としたときの回転角を表す量である。

ステップＳ１０３において制御部１１は、例えば表示部１７には、「○○ｃｍ挿入してください」や「第１の検出器の指標を校正器の指標と一致させてください」等といった表示がなされる。文字による表示に限らず、図形等が利用されてもよいことはもちろんである。また、湾曲検出部２２のうち何れの検出器の校正が行われているか等が図示されるように構成されてもよい。

校正器３０及び挿入部２１には、例えば図７に示すような指標が付加されている。ユーザが校正器３０に表示されている指標３３と挿入部２１に表示されている指標２３とを一致させることで、挿入部２１の長手方向の位置と円周方向の回転量とが校正器３０に対して所定の関係となる。ユーザは、校正器の指標３３と挿入部２１の指標２３とを利用して、挿入部２１と校正器３０との位置関係を所定の位置関係とする。校正器の指標３３と挿入部２１の指標２３とによれば、ユーザにとって位置合わせが容易になる。図７に示したのはこれら指標の一例であり、同様の機能を発揮するものであれば、指標はどのような形状、模様、色等でもよい。

例えば表示部１７に表示されたとおりに適切に挿入部２１が校正器３０に固定されたときにユーザが入力部１６に含まれる校正開始ボタンを押すように処理されるとする。ステップＳ１０４において制御部１１は、挿入部２１が校正器３０に適切に固定されたか否かを判定する。すなわち、制御部１１はユーザによって校正開始ボタンが押されたか否かを判定する。挿入部２１が校正器３０に適切に固定されていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０４を繰り返し待機する。一方、適切に固定されたと判定されたとき、処理はステップＳ１０５に進む。すなわち、挿入部２１の現在校正しようとしている検出器を含む領域が、既知の曲率半径の湾曲を有するように固定されたとき、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において制御部１１は、湾曲検出部２２のうち校正中の検出器の出力を取得する。ステップＳ１０６において制御部１１は、検出器の出力と校正器３０の曲率半径との関係など、湾曲検出部２２の校正に係る校正データを算出する。制御部１１は、校正データを記憶部１５に記憶させる。

ステップＳ１０７において制御部１１は、全ての検出器の校正が終了したか否かを判定する。すなわち、例えば、第１の検出器２２ａ、第２の検出器２２ｂ、第３の検出器２２ｃ、第４の検出器２２ｄの順に全ての検出器が校正されたか否かを判定する。全ての検出器の校正が終了していないと判定されたとき、処理はステップＳ１０３に戻る。ステップＳ１０３では、次の検出器が校正器３０によって拘束されるように挿入部２１を校正器３０に対して固定するような文字等が表示部１７に表示される。その後、上記と同様の処理が行われる。ステップＳ１０７において、全ての検出器の校正が終了したと判定されたとき、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において制御部１１は、全ての校正器を用いた校正が終了したか否かを判定する。すなわち、例えば、第１の校正器３０ａ、第２の校正器３０ｂ、第３の校正器３０ｃの順に全ての校正器が用いられたか否かを判定する。全ての校正器を用いた校正が終了していないと判定されたとき、処理はステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２では、次の校正器３０に挿入部２１を挿入することを促す文字等が表示部１７に表示される。ステップＳ１０８において、全ての校正器が用いられたと判定されたとき、処理は終了する。

本実施形態によれば、湾曲検出部２２に含まれる各検出器が、それぞれ各校正器３０の貫通孔３２によって既知の湾曲状態に固定される。挿入部２１の外径と貫通孔３２の内径とがほぼ等しいので、挿入部２１は確実に拘束される。このように、既知の湾曲量における湾曲検出部２２の出力が取得されることで、湾曲検出部２２の校正が正確に行われ得る。このような校正動作は、例えば出荷時に行われるし、ユーザによって使用前に行われることもある。

なお、校正器３０は、挿入された挿入部２１の様子が視認され得るように、校正器３０の少なくとも一部が透明となっており、校正器３０の外部から貫通孔３２内が目視され得るようになっていてもよい。また、同様に、校正器３０の一部に窓として機能する切り欠きが設けられていてもよい。ユーザが校正器３０内の挿入部２１が視認できれば、ユーザにとって挿入部２１の校正器３０への固定が容易になる。

上述の例では、挿入部２１を校正器３０の貫通孔３２に順次挿入しながら行う例を示したが、校正器３０から挿入部２１を順次抜き取りながら校正が行われてもよい。このとき、挿入部２１の基端側から順に、すなわち、第４の検出器２２ｄから順に校正が行われる。また、校正器３０に対する挿入部２１の挿入と抜取りとの両方が行われながら校正が行われてもよい。例えば校正器３０に対して挿入部２１が挿入されるときと抜き取られるときとで回転量が変更されると、異なる湾曲状態において校正データが取得されるので、より精度が高い校正が行われ得る。

ここでは、内視鏡２０の挿入部２１に設けられた湾曲検出部２２の校正について説明したが、本実施形態に係る技術は、内視鏡に限らず、種々の可撓性を有する細長形状の可撓部に設けられた湾曲検出部に適用され得る。本実施形態に係る技術は、例えばカテーテルや処置具にも適用され得るし、医療器具に限らず、種々のマニピュレータにも適用され得る。

［第１の実施形態の第１の変形例］
第１の実施形態の第１の変形例について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係る校正器４０は、図８に示すように、１つの校正器４０に互いに曲率半径が異なる複数の貫通孔４２が設けられている。すなわち、校正器４０には、第１の貫通孔４２ａと第２の貫通孔４２ｂと第３の貫通孔４２ｃとが設けられている。例えば、第１の貫通孔４２ａの曲率半径は第２の貫通孔４２ｂの曲率半径よりも小さく、第２の貫通孔４２ｂの曲率半径は第３の貫通孔４２ｃの曲率半径よりも小さい。なお、この貫通孔４２の内径は挿入部２１の外径よりわずかに大きい。すなわち、本変形例の校正器４０は、第１の実施形態の第１の校正器３０ａと第２の校正器３０ｂと第３の校正器３０ｃとの機能を１つの校正器４０で担う。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。本変形例に係る校正器４０は、第１の実施形態に係る校正器３０と同様に機能する。このように、第１の貫通孔４２ａと第２の貫通孔４２ｂと第３の貫通孔４２ｃとは、挿入部２１を拘束するように構成された複数の拘束部として機能する。

第１の実施形態では校正器３０が３つあったのに対して、本変形例では校正器４０が１つである。このため、本変形例によれば、校正器４０の保管や管理が容易となる。その他、本変形例によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上述の例は校正器４０に複数の貫通孔４２が設けられる場合を示すが、１つの校正器で複数の既知の曲率半径を有する貫通孔が実現されればどのようなものでもよい。例えば、ダイヤルが回されることによって、そのダイヤルと連動して貫通孔の曲率半径が変化するように校正器が構成されていてもよい。

［第１の実施形態の第２の変形例］
第１の実施形態の第２の変形例について説明する。ここでは、第１の実施形態の第１の変形例との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態の第１の変形例では、校正器４０において挿入部２１の形状を拘束するのは、第１の貫通孔４２ａ等である。これに対して、図９に示すように、本変形例に係る校正器５０には、挿入部２１の形状を拘束するために、例えばその断面形状が半円形である溝５２が設けられている。すなわち、校正器５０には、第１の溝５２ａと第２の溝５２ｂと第３の溝５２ｃとが設けられている。これら溝の直径は、挿入部２１の直径とほぼ等しい。例えば、第１の溝５２ａの曲率半径は第２の溝５２ｂの曲率半径よりも小さく、第２の溝５２ｂの曲率半径は第３の溝５２ｃの曲率半径よりも小さい。

本変形例に係る校正器５０は、第１の溝５２ａ、第２の溝５２ｂ及び第３の溝５２ｃの底が下側になるように配置される。校正時に挿入部２１は、第１の溝５２ａ、第２の溝５２ｂ又は第３の溝５２ｃに沿って配置される。その結果、挿入部２１の形状は、既知の湾曲形状に拘束される。その他の構成は、第１の実施形態の第１の変形例の場合と同様である。

本変形例によれば、第１の実施形態の第１の変形例の場合と比較して、校正器５０に嵌められた挿入部２１を視認しやすくなる。さらに、校正器５０の溝５２に付着したゴミなどの不要物が容易に除去され得る。また、挿入部２１を校正器５０に配置する際に、第１の実施形態の第１の変形例の場合のように挿入部２１の先端側から順に挿入されなくても、本変形例によれば挿入部２１の側面から溝５２に嵌め込まれ得る。その結果、挿入部２１の校正器５０への配置が容易となる。その他、本変形例によっても第１の実施形態の第１の変形例と同様の効果が得られる。

本変形例のように、溝が設けられた校正器５０であっても、次の条件を満たす。すなわち、溝５２に挿入部２１が嵌められたとき、溝５２の長手軸と挿入部２１の長手軸とは一致する。長手軸から溝の底側へ向かう向きを第２の軸の一方向と定義する。長手軸と第２の軸とに垂直な第１の軸を定義する。溝５２は、嵌められた挿入部２１の第１の軸に沿った両方向（例えば左右両方向）への変形及び移動を拘束する。さらに溝５２は、嵌められた挿入部２１の第２の軸に沿った一方向（例えば下方向）への変形及び移動を拘束する。

なお、校正器５０は、溝５２の底が下側になっていなくても、重力によって挿入部２１が溝５２から外れない程度であれば、傾いて配置されてもよいことは勿論である。また、溝の断面形状が中心角が１８０°以上である弧としてもよい。この場合、校正器５０の設置角度はどのような角度でもよい。また、この場合、校正器５０が弾性を有していれば、挿入部２１は、先端から溝に沿って挿入されなくても、挿入部２１の側面から嵌め込まれ得る。

第１の実施形態の第１の変形例の場合と同様に、校正器５０には、第１の溝５２ａ、第２の溝５２ｂ及び第３の溝５２ｃの３つの溝が１つの校正器に設けられている。しかしながらこれに限らず、第１の実施形態の場合と同様に、第１の溝５２ａ、第２の溝５２ｂ及び第３の溝５２ｃのうちそれぞれ１つが設けられた複数の校正器が用意されてもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態に係る校正器６０は、貫通孔６２を備える。貫通孔６２は、曲率半径が異なる第１の領域６２ａと第２の領域６２ｂと第３の領域６２ｃとを含む。例えば第１の領域６２ａの曲率半径はＲｂであり、第２の領域６２ｂの曲率半径は無限大であり、第３の領域６２ｃの曲率半径はＲａである。すなわち、本実施形態に係る校正器６０は、第１の実施形態に係る第２の校正器３０ｂと、第３の校正器３０ｃと、第１の校正器３０ａとが直列に接続されている構成を有する。本実施形態に係る校正器６０に挿入部２１が挿入され、挿入部２１が長手方向に移動するとき、挿入部２１は、次々と異なる曲率半径で湾曲することになる。このように、第１の領域６２ａと第２の領域６２ｂと第３の領域６２ｃとは、挿入部２１を拘束するように構成された複数の拘束部として機能する。

本実施形態に係る貫通孔６２の長さは、例えば挿入部２１に設けられた各湾曲検出部２２の間隔よりも短い。すなわち、校正器６０内には、１つ以下の湾曲検出部２２しか配置されない。校正動作において、この湾曲検出部２２は、第１の領域６２ａと第２の領域６２ｂと第３の領域６２ｃとを順に移動する。湾曲検出部２２が第１の領域６２ａにあるときに曲率半径がＲｂに拘束された状態における校正が行われ、湾曲検出部２２が第２の領域６２ｂにあるときに曲率半径が無限大に拘束された状態における校正が行われ、湾曲検出部２２が第３の領域６２ｃにあるときに曲率半径がＲａに拘束された状態における校正が行われる。

本実施形態に係る校正器６０によれば、校正動作において、複数の校正器が変更されながら用いられなくても、１つの校正器６０によって複数の湾曲状態における校正が行われ得る。本実施形態によれば、効率よく校正動作が行われ得る。

上述の説明では、貫通孔６２の長さが、湾曲検出部２２の間隔よりも短いとして説明を行った。しかしながらこれに限らず、複数の湾曲検出部２２の校正動作を同時に行うことができるとき、貫通孔６２の長さは、湾曲検出部２２の間隔以上でもよい。例えば第１の領域６２ａと第２の領域６２ｂとの間隔や、第２の領域６２ｂと第３の領域６２ｃとの間隔が湾曲検出部２２の各検出器の間隔と一致していればよい。このとき、例えば第１の検出器２２ａが第３の領域６２ｃに位置し、同時に第２の検出器２２ｂが第２の領域６２ｂに位置し、第３の検出器２２ｃが第１の領域６２ａに位置することになる。その結果、湾曲検出部２２に含まれる複数の検出器の校正が同時に行われ得る。すなわち、本実施形態によれば、高い効率で校正動作が行われ得る。

［第２の実施形態の変形例］
第２の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では、校正器６０に曲率半径が領域ごとに異なる貫通孔６２が設けられているが、本変形では、図１１に示すように、校正器７０に曲率半径が領域ごとに異なる溝７２が設けられている。第２の実施形態とその変形例との関係は、第１の実施形態の第１の変形例と第２の変形例との関係に相当する。貫通孔が溝に変更されている以外の構成は、第２の実施形態と同様である。すなわち、本変形例に係る溝７２は、例えば曲率半径がＲｂである第１の領域７２ａと、曲率半径が無限大である第２の領域７２ｂと、曲率半径がＲａである第３の領域７２ｃとを含む。

本変形例によっても第２の実施形態と同様に機能し、同様の効果が得られる。また、第１の実施形態の第２の変形例と同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る内視鏡システム１の構成例の概略を図１２に示す。本実施形態に係る内視鏡システム１では、挿入量を検出するための距離センサとしてのリニアエンコーダ８２が校正器３０の貫通孔３２の近傍に設けられている。このリニアエンコーダ８２は、挿入部２１の貫通孔３２への挿入量に係る信号を出力する。

リニアエンコーダ８２は、本体１０に接続されている。本体１０には、位置算出部としての挿入量算出部８６が設けられている。挿入量算出部８６は、リニアエンコーダ８２から出力された信号に基づいて、挿入量を算出する。挿入量算出部８６は、校正手順制御部１２に挿入量を出力する。

また、本実施形態に係る内視鏡システム１では、回転量を検出するための加速度センサ８４が内視鏡２０に設けられている。加速度センサ８４は、重力加速度を検出することで、挿入部２１の回転量に係る信号を出力する。

本体１０には、回転量算出部８８が設けられている。回転量算出部８８は、加速度センサ８４から出力された信号に基づいて、回転量を算出する。回転量算出部８８は、校正手順制御部１２に回転量を出力する。なお、回転量を取得するために、上述のような加速度センサの代わりに、例えば校正器３０に設けられるロータリーエンコーダが用いられてもよい。

校正手順制御部１２は、挿入量算出部８６から入力された挿入量、及び回転量算出部８８から入力された回転量に基づいて、校正手順についての制御を行う。すなわち、例えば図５を参照して説明した処理のステップＳ１０４における校正器３０と挿入部２１との位置関係の判定において、これら挿入量及び回転量が用いられる。所定の位置関係になったときに、ユーザにその旨が通知されるように構成されてもよいし、所定の位置関係になったときに、処理がステップＳ１０５に進むように構成されてもよい。

また、校正器３０と挿入部２１との位置関係の変化が速い場合、校正が正しく行われないおそれがあるので、このような場合に処理はステップＳ１０５に進まないように構成されてもよい。

本実施形態によれば、ユーザが手動で挿入部２１と校正器３０との位置関係の調整を行って本体１０に指示を入力しなくても、リニアエンコーダ８２及び加速度センサ８４の出力に基づいて校正動作が行われる。その結果、ユーザが操作する手間が省かれ、簡便な校正動作が実現される。

［第３の実施形態の変形例］
第３の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第３の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係る内視鏡システム１の構成例の概略を図１３に示す。第３の実施形態では、挿入量及び回転量を検出するために、リニアエンコーダ８２及び加速度センサ８４が用いられている。これに対して本変形例では、例えば磁気による方向および位置検出システムが用いられている。すなわち、挿入部２１には、例えば位置マーカ９２及び方向マーカ９４が設けられている。また、内視鏡システム１には、位置検出器９３と、方向検出器９５とが設けられている。位置検出器９３と方向検出器９５とは、それぞれ本体１０に接続されている。本体１０には、挿入量算出部９６及び回転量算出部９８が設けられている。

位置マーカ９２及び方向マーカ９４は、例えば磁気コイルを含む。位置検出器９３は、位置マーカ９２によって生ずる磁場を検出し、検出結果を挿入量算出部９６に出力する。方向検出器９５は、方向マーカ９４によって生ずる磁場を検出し、検出結果を回転量算出部９８に出力する。挿入量算出部９６は、位置検出器９３で取得された信号に基づいて、挿入量を算出する。回転量算出部９８は、方向検出器９５で取得された信号に基づいて、回転量を算出する。位置マーカ９２及び方向マーカ９４等は、磁気を利用するものに限らない。本変形例には、位置及び方向が特定される種々の方法が用いられ得る。

その他の構成は第３の実施形態と同様である。本変形例によっても、第３の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第３の実施形態及びその変形例において、挿入量検出のために用いられる器具と、回転量検出のために用いられる器具との組み合わせは自由である。また、挿入量と回転量とのうち何れか一方が、例えば第１の実施形態のように、ユーザにより手動で調整されるものであってもよい。また、第３の実施形態及びその変形例において用いられる校正器３０は、第１の実施形態、第２の実施形態及びそれらの各変形例のうち何れの態様が用いられてもよい。

１…内視鏡システム、１０…本体、１１…制御部、１２…校正手順制御部、１３…校正演算部、１５…記憶部、１６…入力部、１７…表示部、２０…内視鏡、２１…挿入部、２２…湾曲検出部、２２ａ…第１の検出器、２２ｂ…第２の検出器、２２ｃ…第３の検出器、２２ｄ…第４の検出器、２３…指標、３０…校正器、３０ａ…第１の校正器、３０ｂ…第２の校正器、３０ｃ…第３の校正器、３２…貫通孔、３２ａ…第１の貫通孔、３２ｂ…第２の貫通孔、３２ｃ…第３の貫通孔、３３…指標、４０…校正器、４２…貫通孔、４２ａ…第１の貫通孔、４２ｂ…第２の貫通孔、４２ｃ…第３の貫通孔、５０…校正器、５２…溝、５２ａ…第１の溝、５２ｂ…第２の溝、５２ｃ…第３の溝、６０…校正器、６２…貫通孔、６２ａ…第１の領域、６２ｂ…第２の領域、６２ｃ…第３の領域、７０…校正器、７２…溝、８２…リニアエンコーダ、８４…加速度センサ、８６…挿入量算出部、８８…回転量算出部、９２…位置マーカ、９３…位置検出器、９４…方向マーカ、９５…方向検出器、９６…挿入量算出部、９８…回転量算出部、２１２…照明光用光ファイバ、２１４…配線、２２２…光ファイバ、２２４…検出領域、２２８…発光部、２２９…受光部。

Claims (18)

1. 可撓性を有する細長形状の可撓部と前記可撓部に設けられて前記可撓部の湾曲量を検出するように構成された湾曲検出部とを備えた湾曲システムに用いられる、前記湾曲検出部の校正を補助するための校正補助装置であって、
   前記可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束するように構成された校正器を備える校正補助装置。
2. 前記校正器に対する前記湾曲検出部の位置を特定するための位置特定部材をさらに備える請求項１に記載の校正補助装置。
3. 前記位置特定部材は、前記校正器に対する前記湾曲検出部の位置を示す指標を含む、請求項２に記載の校正補助装置。
4. 前記位置特定部材は、
   前記可撓部の所定の基準位置からの距離を検出する距離センサと、
   前記距離センサの出力に基づいて、前記校正器に対する前記湾曲検出部の位置を算出する位置算出部と
   を含む請求項２に記載の校正補助装置。
5. 前記位置特定部材は、
   前記可撓部に埋設された位置マーカと、
   前記位置マーカの位置を検出する位置検出器と、
   前記位置検出器の出力に基づいて、前記校正器に対する前記湾曲検出部の位置を算出する位置算出部と
   を含む請求項２に記載の校正補助装置。
6. 前記校正器に対する前記湾曲検出部の回転量を特定するための回転特定部材をさらに備える請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の校正補助装置。
7. 前記回転特定部材は、前記校正器に対する前記湾曲検出部の回転量を示す指標を含む、請求項６に記載の校正補助装置。
8. 前記回転特定部材は、
   前記可撓部に埋設された回転マーカと、
   前記回転マーカの角度を検出する回転検出器と、
   前記回転検出器の出力に基づいて、前記校正器に対する前記湾曲検出部の回転量を算出する回転量算出部と
   を含む請求項６に記載の校正補助装置。
9. 前記校正器は、前記可撓部が挿通するように構成された貫通孔を有する請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の校正補助装置。
10. 前記校正器には、前記貫通孔内の少なくとも一部が視認され得るように設けられた透明部又は切欠き部が設けられている請求項９に記載の校正補助装置。
11. 前記校正器は、前記可撓部が挿通するように構成された溝を有する請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の校正補助装置。
12. 前記貫通孔の曲率及び／又は湾曲方向を表す指標をさらに備える請求項１乃至１１のうち何れか１項に記載の校正補助装置。
13. 前記校正器は、互いに異なる形状に前記可撓部を拘束するように構成された複数の拘束部を含む請求項１乃至１２のうち何れか１項に記載の校正補助装置。
14. 前記複数の拘束部は、直列に配置されている請求項１３に記載の校正補助装置。
15. 前記湾曲検出部は、前記可撓部の長手軸方向に沿って設けられた複数の検出器を含み、
    前記直列に設けられた前記複数の拘束部の全長は、前記検出器の間隔よりも短い、
    請求項１４に記載の校正補助装置。
16. 前記湾曲検出部は、前記可撓部の長手軸方向に沿って設けられた複数の検出器を含み、
    前記直列に設けられた前記複数の拘束部の全長は、前記検出器の間隔以上である、
    請求項１４に記載の校正補助装置。
17. 可撓性を有する細長形状の可撓部と、
    前記可撓部に設けられて前記可撓部の湾曲量を検出する湾曲検出部と、
    前記可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束するように構成された校正器と、
    前記可撓部が前記校正器に拘束された状態における前記湾曲検出部の出力と前記拘束された状態における前記可撓部の形状とに基づいて、前記湾曲検出部の校正を行う校正演算部と
    を備える湾曲システム。
18. 校正器によって、可撓性を有する細長形状の可撓部の長手軸に対して垂直な第１の軸に沿った両方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束し、かつ、前記長手軸及び前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿った少なくとも一方向への前記可撓部の変形及び移動を拘束することと、
    前記可撓部が前記校正器に拘束された状態において、前記可撓部に設けられた前記可撓部の湾曲量を検出するように構成された湾曲検出部の出力を取得することと、
    前記拘束された状態における前記可撓部の形状と前記出力とに基づいて、前記湾曲検出部の校正を行うことと
    を含む校正方法。

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