JP6442601B2 - 挿抜装置及び挿入部の直接操作推定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、観察対象物の内部に挿入部を挿入したときの挿入部の挿抜量や回転量などの操作量を推定する挿抜装置及び挿入部の直接操作推定プログラムに関する。

挿入部を細い管孔内に挿入して観察対象物の内部に挿入し、当該観察対象物内部で作業を行うための装置がある。例えば内視鏡では、観察対象物の内部に挿入部を挿入することにより当該観察対象物の内表面の観察作業を行う。このような内視鏡等の装置では、管孔内における挿入部の形状等を外部から直接見ることができないので、内視鏡等の装置の作業者は、管孔内部での挿入部の状態を想像しながら観察対象物の内表面の観察作業を行う必要がある。

ところが、内視鏡では、観察対象物の内部における挿入部の位置及び形状等の状態が観察対象物の外部から分からない。このため、作業者は、管孔内部に挿入された挿入部の状態について、現時点において挿入部が管孔内部中の何処に在って、何処を観察しているのかなどを想像しながら観察作業を行う必要がある。よって、作業者は、観察対象物内部における挿入部の状態を想像しながら、感を頼りに挿入部に対する操作を行う必要があった。

このような事から管孔の形状が複雑な場合、又は観察対象物が生体のように柔らかく変形するような場合には、観察対象物内部への挿入そのものが困難であったりする。管孔の形状が想像と異なる位置又は状態である場合には、最悪のケースとして観察対象物に影響を与えるおそれがある。このため作業者は、作業を行うための長時間の訓練や、実作業を行いながら感や経験を身に付けるなど、作業の技能を向上させる必要があった。言い換えると、高度に訓練された技能者又はエキスパートでなければ、観察対象物内部への挿入部の挿入、観察対象物内部での作業を行えない場合があった。

このような実情から管孔内での挿入部の状態を作業者に知らせるための技術が考案されている。例えば特許文献１は、内視鏡の挿入部の形状を検出し、表示するための内視鏡挿入形状プローブについて開示している。この内視鏡挿入形状検出プローブは、内視鏡装置に設けられている鉗子チャンネルに挿入して内視鏡挿入部の形状検出を行う。この内視鏡挿入形状検出プローブでは、光供給用ファイバにより供給された光をミラーに照射し、このミラーで反射した光を複数の曲率検出用光ファイバにより伝送する。これら曲率検出用光ファイバには、それぞれ曲率に応じて光損失が変化する光損失部が一つずつ設けられている。これにより、各曲率検出用光ファイバにより導光される光は、光損失部を経由してモジュールに到達するので、モジュールに導光される光の光量変化を検出することにより光損失部が設けられた位置における曲率検出用光ファイバの曲率を検出することができる。

又、特許文献１では、光損失部が設けられる位置を異ならせた複数の曲率検出用ファイバを用い、これら曲率検出用ファイバ毎にそれぞれ異なる光損失部の各位置での各曲率を検出することが開示されている。これにより、各光損失部が設けられるポイントにおける曲げ角度と隣り合うポイントの距離とによって内視鏡挿入部の形状を検知することができる。

特開２００７−０４４４１２号公報

特許文献１によれば、複数の曲率検出用光ファイバを用いて内視鏡の挿入部の形状を検出することができるが、挿入部が対象物、特に対象物の入口に対してどの程度挿入されているか、又はどの程度回転されているか分からない。例えば、内視鏡で病変部を発見した場合、例えば患者等の対象物に対してどの程度挿入部を挿入及び回転した位置に病変部が在るのかが分からない。このため、再び、病変部に対する観察や処置をしようとした場合に、病変部を簡単に見つけることができないという問題がある。

本発明の目的は、挿入部の挿抜量又は回転量を検出するための挿抜装置及び挿入部の直接操作推定プログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る挿抜装置は、対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、を具備し、前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、前記直接操作情報推定部は、前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を記憶する形状情報記憶部を含み、前記複数の挿入部形状情報を比較して前記直接操作情報を推定し、前記直接操作情報推定部は、前記複数の挿入部形状情報の比較結果から前記挿入部上における形状が類似している領域を挿入部類似形状領域として抽出し、前記挿入部上における前記挿入部類似形状領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定する。
本発明の第２の態様に係る挿抜装置は、対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、を具備し、前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、前記直接操作情報推定部は、前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を記憶する形状情報記憶部を含み、前記複数の挿入部形状情報を比較して前記直接操作情報を推定し、前記直接操作情報推定部は、前記異なる検出タイミングに取得される前記複数の挿入部形状情報を比較して前記挿入部が湾曲している複数の湾曲部位の頂点部の間隔が互いに略等しい領域である第１の頂点部間距離同一領域を抽出し、前記挿入部上における前記第１の頂点部間距離同一領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする。
本発明の第３の態様に係る挿抜装置は、対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、を具備し、前記直接操作情報推定部は、前記対象物の内部の形状である対象物内部形状情報を記憶する記憶部を含み、前記挿入部形状情報と前記対象物内部形状情報とに基づいて前記直接操作情報を推定する。

本発明の第４の態様に係る挿入部の直接操作推定プログラムは、コンピュータに、対象物の内部に挿入される可撓性を有する挿入部の湾曲を検出する形状センサから出力される検出信号を入力する入力機能と、前記入力機能により入力された前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状取得機能と、前記挿入部形状情報に基づいて前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定機能と、を実現する挿入部の直接操作推定プログラムであって、前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、前記直接操作情報推定機能は、形状情報記憶部に記憶された前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を比較する機能と、前記複数の挿入部形状情報の比較結果から前記挿入部上における形状が類似している領域を挿入部類似形状領域として抽出する機能と、前記挿入部上における前記挿入部類似形状領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定する機能と、を含む。

本発明は、挿入部の挿抜量又は回転量を検出できる挿抜装置及び挿入部の直接操作推定プログラムを提供できる。

図１は、本発明の挿抜装置を適用した内視鏡システムの第１の実施の形態を示す構成図である。 図２は、挿入部の先端部を示す構成図である。 図３Ａは、光ファイバセンサを形状検出部が設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示す図である。 図３Ｂは、光ファイバセンサを湾曲しないときの光伝達量を示す図である。 図３Ｃは、光ファイバセンサを形状検出部が設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量を示す図である。 図４は、本発明の挿抜装置を適用した内視鏡システムの支援情報ユニットを示すブロック構成図である。 図５は、同装置における時間経過に従ったタイミング信号Ｔの出力イメージを示す図である。 図６は、同装置における第ｊと第ｋとの各タイミング信号に対応した第ｊと第ｋとの各検出時挿入部形状情報を示す図である。 図７は、同装置の挿入部における挿入部形状非類似領域ＮＬＲと、挿入部進行領域７ｓｒと、挿入部後退領域との３つの領域を説明するための図である。 図８は、同装置における直接操作情報推定部により挿入部形状情報に基づいて直接操作情報を推定するときの第１の頂点部間距離同一領域を示す図である。 図９は、本発明の挿抜装置を適用した内視鏡システムの第２の実施の形態である支援情報ユニットを示す構成図である。 図１０Ａは、同装置における直接操作情報推定部により直接操作情報を推定するときの対象物内部形状情報及び第１の頂点部間距離同一領域を示す図である。 図１０Ｂは、同装置における直接操作情報推定部により直接操作情報を推定するときの挿入部形状情報における第１の頂点部間距離同一領域を示す図である。 図１１Ａは、同装置における直接操作情報推定部により推定される対象物内部形状情報ＩＭ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦａとの間の特定部位の間隔ΔＰを示す図である。 図１１Ｂは、同装置における直接操作情報推定部により推定される挿入部形状情報Ｆ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂとの間の特定部位の間隔ΔＰを示す図である。 図１２Ａは、同装置における直接操作情報推定部により抽出される対象物内部形状における第２の頂点部間距離同一領域を示す図である。 図１２Ｂは、同装置における直接操作情報推定部により抽出される挿入部形状における第２の頂点部間距離同一領域を示す図である。 図１３は、一定形状生成アタッチメントを示す図である。 図１４Ａは、湾曲部が形成されたアタッチメントを示す図である。 図１４Ｂは、予め設定された小さな湾曲率で湾曲するアタッチメントを示す図である。 図１４Ｃは、観察対象物の内部形状が取り得ない長さの直線の筒形状に形成されたアタッチメントを示す図である。 図１５は、第ｊと第ｋの検出時挿入部形状Ｆｊ、Ｆｋにおける第１乃至第３の特徴部の例を示す図である。 図１６は、挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方の直接操作情報を直接検出する挿抜回転量センサを示す図である。 図１７は、本発明の変形例の一例を示す図である。

［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は挿抜装置を適用した内視鏡システム１の構成図を示す。本システム１は、作業者による作業によって、主に、観察対象物２の内部空間（空洞）３の内部に内視鏡挿入部（以下、挿入部と称する）７を挿入し、観察対象物２の内部空間３の内面を観察するために用いられる。
本システム１は、各構成要素として内視鏡本体部４と、内視鏡スコープ部５と、表示部６とを含む。内視鏡スコープ部５は、挿入部７を含む。挿入部７には、形状センサ８が搭載されている。

本システム１の各構成要素について説明する。
[内視鏡スコープ部]
内視鏡スコープ部５は、挿入部７と、操作部９と、本体側ケーブル１０とを含む。内視鏡スコープ部５は、作業者により把持されて操作される。この操作により内視鏡スコープ部５の挿入部７は、観察対象物２の入口部としての挿入開口２ａから挿入可能な位置に移動され、さらに観察対象物２の内部空間３に挿入される。
本体側ケーブル１０は、内視鏡スコープ部５と内視鏡本体部４との間を接続するもので、内視鏡本体部４に対して着脱可能である。本体側ケーブル１０は、１本又は複数本有し、内視鏡スコープ部５と内視鏡本体部４との間に接続される。

挿入部７について具体的に説明する。挿入部７は、先端部７ａと、先端部７ａ以外の部分とで形成されている。先端部７ａは、硬質に形成された領域（硬質部）を含む。先端部７ａ以外の領域は、可撓性を有するように形成されている。先端部７ａの硬質部は、予め設定された領域（小領域）に形成されている。挿入部７の可撓性を有する領域のうち先端部７ａ側の一部を含む領域は、能動的に湾曲可能な能動湾曲部７ｂに形成されている。この能動湾曲部７ｂは、操作部９に設けられた操作ハンドル１１を作業者が操作することで上下方向又は左右方向に能動的に湾曲する。その他の挿入部７の領域には、受動的に湾曲可能な受動湾曲部７ｃが形成されている。受動湾曲部７ｃは、観察対象物２の形状に倣うことで受動的に湾曲する。この受動湾曲部７ｃは、作業者の把持の仕方、又は観察対象物２の挿入開口２ａと操作部９との位置関係等により受動的に湾曲する。

操作部９は、操作ハンドル１１を含む。操作ハンドル１１は、作業者によって操作され、挿入部７の能動湾曲部７ｂを上下方向又は左右方向に湾曲させる。操作部９は、例えば作業者の一方の手によって把持され、この状態で操作ハンドル１１が操作されることにより挿入部７の能動湾曲部７ｂを上下方向又は左右方向に湾曲させる。操作部９は、作業者による操作ハンドル１１に対する操作を受けて挿入部７における能動湾曲部７ｂの湾曲量を変えることが可能である。

挿入部７と操作ハンドル１１との間には、一対の操作ワイヤが複数設けられている。これら操作ワイヤは、上下方向への湾曲と、左右方向への湾曲とに用いられる。これら操作ワイヤは、例えばループ状に形成されている。操作ハンドル１１が回転すると、操作ワイヤが挿入部７と操作ハンドル１１との間で移動し、操作ハンドル１１の回転が挿入部７に伝達される。これにより、挿入部７の能動湾曲部７ｂは、操作ハンドル１１の操作量に応じて上下方向又は左右方向に湾曲する。

図２は本システム１における挿入部７の先端部７ａの構成図を示す。挿入部７の先端部７ａには、撮像素子７ｄと、対物レンズ１０と、鉗子チャンネル１２と、照明部１３とを含む内視鏡スコープ部５の用途に応じた様々な部材が設けられている。対物レンズ１０は、撮像素子７ｄと光学的に接続されている。鉗子チャンネル１２は、観察対象物２の内部空間３内において様々な作業や処置を行うための鉗子等を挿入するための開口である。照明部１３は、内視鏡本体部４の光源部２０から射出された光を例えば観察対象物２の内部空間３に向けて射出する。

本システム１では、挿入部７の照明部１３から射出された光が観察対象物２の内部空間３に照射されると、当該観察対象物２の内部空間３から反射等した光が対物レンズ１０に入射する。挿入部７の先端部７ａには、撮像素子７ｄが設けられているので、当該撮像素子７ｄは、対物レンズ１０に入射した光を光電変換して撮像信号を出力する。この撮像信号は、本体側ケーブル１０を通ってビデオプロセッサ２１に送られる。このビデオプロセッサ２１は、撮像素子７ｄから出力される撮像信号を画像処理して観察対象物２の内面の観察画像を取得する。この観察画像は、表示部６に表示される。

表示部６は、本システム１によって観察する観察対象物２の内部空間３と、内視鏡本体部４の本体メモリ４０に予め記憶されている観察対象物２に関する情報と、観察対象物２を観察するときの観察作業の情報と、支援情報ユニット２２から出力される直接操作情報ＤＭとを表示可能である。この表示部６は、例えば液晶、ＬＥＤ、又はプラズマから成るモニタ用のディスプレイを含む。この表示部６は、図１において便宜上１つであるが、これに限らず、２つ以上を並べて配置する、或いは複数台をそれぞれ異なる場所に配置してもよい。

この表示部６は、モニタ用のディスプレイに画像及び文字情報を表示することのみに限るものでない。ここでの表示部６は、音声やアラーム音等による聴覚で認識させるための出力、バイブレーション等による触覚で認識させるための出力なども含む。この表示部６は、作業者に対して情報を報知させるための様々の情報伝達手法による出力デバイスを総称して表示部とする。

挿入部７は、操作ハンドル１１の操作により湾曲する能動湾曲部７ｂと、受動的に湾曲する受動湾曲部７ｃとを含む。受動湾曲部７ｃは、観察対象物２の内部空間３の壁面に押し当てられることにより、当該内部空間３の壁面の形状に倣うように湾曲する。これにより、挿入部７は、観察対象物２の内部空間３に挿入されると、当該観察対象物２の内部空間３の壁面に押し当てられながら当該内部空間３内を進行する。観察対象物２の内部空間３は、観察対象物２の種類等により様々な形状等の導入経路を含むものとなっている。このように挿入部７は、当該観察対象物２の内部空間３の内部を進行できる構造を有する。

挿入部７の内部には、当該挿入部７の全体の形状を検出する長尺の形状センサ８が設けられている。この形状センサ８は、例えば光ファイバセンサ（以下、光ファイバセンサ８として説明する）である。この光ファイバセンサ８には、複数の検出ポイントが挿入部７の全体の形状検出が可能なように設けられている。これら検出ポイントは、光ファイバセンサ８のほぼ全長に渡り、光ファイバセンサ８の長手方向に分散して配置されている。これら検出ポイントは、例えば図３Ａ乃至図３Ｃに示すように光ファイバセンサ８を形成する光ファイバ８ａの側面に設けられた光吸収体（以下、形状検出部と称する）８ｂから成る。この形状検出部８ｂは、光ファイバ８ａの湾曲角に応じた光量を吸収する。

従って、光ファイバセンサ８は、各形状検出部８ｂに吸収される光量が光ファイバ８ａの湾曲角に応じて増減する現象を利用している。これにより、光ファイバセンサ８は、例えば光ファイバ８ａの湾曲角が大きくなるに従って形状検出部８ｂに吸収される光量が大きくなると、光ファイバ８ａ内に透過する光量が減少する。従って、光ファイバセンサ８は、光ファイバ８ａの湾曲角に応じた光量の光信号を射出するものとなる。

光ファイバセンサ８は、上記の通り、例えば光ファイバ８ａにより成るので、挿入部７が湾曲すると、この湾曲に応じて光ファイバ８ａが湾曲し、これに伴って光ファイバ８ａ内を伝達する光の一部が形状検出部８ｂの光吸収体で吸収される。形状検出部８ｂの構成は、光ファイバ８ａのクラッドの一部を取り除き、当該クラッドを取り除いた部分に光吸収部材又は色素などを塗布したものとなっている。すなわち、形状検出部８ｂは、光ファイバ８ａの一側面に設けられ、光ファイバ８ａの湾曲に応じて伝達する光の一部を吸収する。つまり、形状検出部８ｂは、光ファイバ８ａの光学特性、例えば光伝達量を変化させるものである。

図３Ａは光ファイバ８ａを形状検出部８ｂが設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示し、図３Ｂは光ファイバ８ａを湾曲しないときの光伝達量を示し、図３Ｃは光ファイバ８ａを形状検出部８ｂが設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量を示す。これら図に示すように光ファイバ８ａの光伝達量は、光ファイバ８ａを形状検出部８ｂが設けられた側に湾曲したときの光伝達量が最も多く、次に光ファイバ８ａを湾曲しないときの光伝達量、次に光ファイバ８ａを形状検出部８ｂが設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量の順である。

光ファイバセンサ８は、１つの形状検出部８ｂを設けることにより曲げセンサとなる。光ファイバセンサ８は、複数の形状検出部８ｂを挿入部７の長手方向及び周方向に設けることにより、挿入部７の全体の３次元形状を検出できるものとなる。
光ファイバセンサ８は、形状検出部８ｂに色素を添付して光を波長別に分離するなどの光学的な手段を備えてもよい。これにより、光ファイバセンサ８は、一本の光ファイバに複数の形状検出部８ｂを設けることが可能である。

形状検出部８ｂが設けられた光ファイバを複数束ねれば、複数点で曲げ角を検出することが実現可能である。光ファイバの１本当たりに設ける形状検出部８ｂの数を増加すれば、光ファイバ８ａの本数を減少することが可能である。
複数の光ファイバ８ａを束ねれば、光ファイバ８ａ毎の形状検出部８ｂによる光ファイバ８ａの湾曲角の検出に対する独立性を高めることができる。これにより、形状検出部８ｂごとの検出精度が向上し、対ノイズ性を向上することができる。

挿入部７には、所定の間隔、例えば１０ｃｍ毎の間隔で複数の形状検出部８ｂが設けられている。このような間隔で複数の形状検出部８ｂを設ければ、挿入部７の全体の湾曲形状を精度高く検出することができる。各形状検出部８ｂの間隔を例えば１０ｃｍより長くすると、形状検出部８ｂの個数を減少してコストの軽減と、湾曲形状を検出するシステム構成を簡素化できる。

なお、挿入部７は、例えば作業員による任意の方向に湾曲させることが可能である。挿入部７の湾曲形状を３次元で検出するためには、挿入部７の長手方向における略同じ位置に、複数（通常は２個）の検出部８ｂを周方向上の異なる各位置に設ければよい。これにより、各検出部８ｂによって異なる２方向の湾曲量が検出できる。このように異なる２方向の組合せで、全ての方向の湾曲量を求める事ができるので、挿入部７の湾曲形状を３次元で検出することが可能となる。
また、光ファイバセンサ８の先端には、伝達した光を基端側へ反射させる反射部が含まれる。

形状センサユニット２３は、光ファイバセンサ８に導光される光の光量の変化を検出するもので、ファイバセンサ用光源２４と光検出器２５とを含む。光ファイバセンサ８は、挿入部７に設けられている。ファイバセンサ用光源２４と光検出器２５とは、支援情報ユニット２２内に設けられている。

ファイバセンサ用光源２４は、検出光を射出する。ファイバセンサ用光源２４から射出された検出光は、光ファイバセンサ８に入射し、この光ファイバセンサ８により導光されて光検出器２５に入射する。このとき検出光は、光ファイバセンサ８に設けられた形状検出部８ｂを通る。形状検出部８ｂを通った光は、光ファイバセンサ８の先端に設けられた反射部で反射され、再び形状検出部８ｂを通った後に、光検出器２５に入射する。光検出器２５は、入射した光を検出し、当該検出した光の光量を図示しない信号処理回路により検出信号Ｄに変換して出力する。この検出信号Ｄは、形状算出部３０に伝送される。
挿入部７と操作部９とは機械的に接続されている。操作部９と本体側ケーブル１０も機械的に接続されている。

[内視鏡本体部]
内視鏡本体部４は、図１に示すように光源部２０と、ビデオプロセッサ２１と、支援情報ユニット２２と、本体メモリ４０とを含む。光源部２０は、キセノン、ハロゲン等のランプ類、又はＬＥＤ、レーザなどの半導体光源を含む。本体側ケーブル１０と操作部９と挿入部７との間には、ライトガイドが挿通して設けられている。これにより、光源部２０から光が射出されると、この光は、ライトガイド等を経由して挿入部７の先端部７ａに設けられた照明部１３から照明光として射出される。この照明光は、観察対象物２の内部に入射し、当該観察対象物２の内部空間３を照明する。

ビデオプロセッサ２１は、挿入部７の先端部７ａに搭載された撮像素子７ｄから出力される撮像信号を画像処理して観察対象物２の内部空間３における内面の観察画像を取得する。撮像素子７ｄから出力される撮像信号は、挿入部７と、操作部９と、本体側ケーブル１０との間に設けられている信号線を通してビデオプロセッサ２１に伝送される。ビデオプロセッサ２１は、取得した観察画像を表示部６に表示可能な観察画像信号に変換して表示部６に送る。

図４は支援情報ユニット２２の構成図を示す。支援情報ユニット２２は、形状センサユニット２３の一部を含む。形状センサユニット２３は、光ファイバセンサ８と、ファイバセンサ用光源２４と、光検出器２５とを含む。なお、ファイバセンサ用光源２４と光検出器２５とは、支援情報ユニット２２に含まれ、光ファイバセンサ８は、支援情報ユニット２２に含まれないものとなっている。形状センサユニット２３は、挿入部７の湾曲形状に対応する光量を示す検出信号Ｄを出力する。形状センサユニット２３の構成及びその動作の詳細は、後述する。

支援情報ユニット２２は、挿入部７の観察対象物２の内部への挿入と抜去とを支援する作業支援部として機能する。この支援情報ユニット２２は、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄを入力し、当該検出信号Ｄを処理して作業者の作業及び操作を支援するための支援情報、すなわち挿入部７の挿抜量又は回転量のうち少なくとも一方である直接操作情報ＤＭを出力する。この支援情報ユニット２２は、検出時挿入部形状算出部（以下、形状算出部と称する）３０と、形状センサ制御部３１と、挿入部形状時間変化導出部（以下、変化導出部と称する）３２と、情報記憶部３５と、直接操作情報推定部７０とを含む。
なお、形状センサユニット２３の一部であるファイバセンサ用光源２４と光検出器２５とは、支援情報ユニット２２内に含む。図示しないが、この形状センサユニット２３は、光検出器２５の出力信号を処理し、検出信号Ｄを出力するための信号処理回路を含む。

［電源投入時の動作］
作業者による本システム１への電源投入によって形状センサユニット２３及び支援情報ユニット２２にも電源が投入される。電源投入によって形状センサユニット２３は、挿入部７の湾曲形状の検出が可能になる。これにより、形状センサユニット２３は、挿入部７の形状が検出可能になったことを示す検出可能信号（Ready信号）を形状センサ制御部３１に送る。

［形状センサ制御部３１の動作］
形状センサ制御部３１は、検出可能信号を入力することにより形状センサユニット２３が検出可能な状態であることを認識すると、第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔを出力する。この第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔは、最初のハイレベル信号を第１のタイミング信号とし、次のハイレベル信号を第２のタイミング信号とし、以下同様に、第ｊのタイミング信号、第ｋのタイミング信号、・・・、第ｎ（＝自然数）のタイミング信号とする。この第ｎのタイミング信号Ｔの発生間隔は、目的とする支援情報の内容、作業者からの要請、支援情報ユニット２２及び形状センサユニット２３の動作速度などにより適宜設定可能である。第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔは、一定間隔で周期的な場合、又は第１乃至第ｎのタイミング信号の間隔が状況に応じて変更される場合もある。

［形状センサユニット２３の動作］
形状センサユニット２３は、形状センサ制御部３１から出力される第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔを入力し、当該第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔに応じて形状検出部８ｂから射出される光信号を入射し、当該光信号に応じた検出信号Ｄを出力する。光ファイバセンサ８そのものの動作については公知のものを利用可能であり、その説明は省略する。

具体的に形状センサユニット２３は、電源投入によりファイバセンサ用光源２４を点灯させる。ファイバセンサ用光源２４は、基本的に同じ明るさで連続発光する検出光を射出する。この検出光は、光ファイバセンサ８の光ファイバ８ａの入射端に入射する。この光ファイバセンサ８は、光ファイバ８ａの入射端から入射した検出光を導光し、当該検出光を同光ファイバセンサ８に設けられた複数の形状検出部８ｂに経由させて光ファイバ８ａの射出端から射出させる。この光ファイバ８ａの射出端から射出した光は、光検出器２５に入射する。

このとき光ファイバセンサ８は、挿入部７の湾曲と共に湾曲すると、当該挿入部７の湾曲角に応じて形状検出部８ｂに吸収される光量が変化する。例えば、光ファイバ８ａの湾曲角が大きくなるに従って形状検出部８ｂに吸収される光量が大きくなる。これにより、光ファイバ８ａ内を透過する光量は、光ファイバ８ａの湾曲角が大きくなるに従って減少する。このように光ファイバセンサ８は、挿入部７の湾曲角に応じた光量の光信号を射出する。この光ファイバセンサ８から射出された光信号は、光検出器２５に入射する。この光検出器２５は、入射した光信号を受光して電気信号に変換し、この電気信号を信号処理回路によって光信号の光量に応じた検出信号Ｄとして出力する。

形状センサユニット２３は、光ファイバセンサ８に設けられた複数の形状検出部８ｂから射出される各光信号と第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔとを対応させ、かつ複数の形状検出部８ｂから射出された各光信号の識別が付くように検出信号Ｄにフラグを付ける。この検出信号Ｄは、形状算出部３０に送られる。

［形状算出部３０の動作］
形状算出部３０は、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄを演算処理して挿入部７の形状情報である検出時挿入部形状情報（以下、挿入部形状情報と称する）Ｆとして出力する。
この形状算出部３０は、湾曲情報メモリ３０ａを含む。この湾曲情報メモリ３０ａには、挿入部７の湾曲量と、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄにより示される光量の変化との関係を示す情報が保存されている。又、湾曲情報メモリメモリ３０ａには、光ファイバセンサ８の複数の検出ポイントの数と、これら検出ポイントの配置位置と、これら検出ポイントで検出する湾曲方向（Ｘ方向，Ｙ方向）との情報が保存されている。

従って、形状算出部３０は、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄと、湾曲情報メモリ３０ａに保存されている当該各情報とに基づいて挿入部７が湾曲したときの湾曲方向と大きさとを算出し、当該算出の結果を挿入部形状情報Ｆとして出力する。

［形状センサ制御部３１の動作］
形状センサ制御部３１は、形状センサユニット２３が挿入部７の湾曲形状を検出するタイミングを取るためのタイミング信号Ｔを出力する。このタイミング信号Ｔは、例えば一定周期でハイレベルとなる矩形波である。ここで、ｎを２以上の自然数、ｊ、ｋをそれぞれ互いに異なるｎより小さい自然数、ｊ、ｋの大小関係をｊ＜ｋとすると、形状センサ制御部３１は、第１乃至第ｎのタイミングでハイレベルとなる矩形波のタイミング信号Ｔを出力する。この第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔには、第ｊのタイミング信号Ｔ、第ｋのタイミング信号Ｔが含まれる。
図５は形状センサ制御部３１から出力されるタイミング信号Ｔｎを示す。このタイミング信号Ｔは、例えば、既に第ｊと第ｋのタイミング信号Ｔｊ、Ｔｋを出力した状態にあるものとしている。

［変化導出部３２の動作］
変化導出部３２は、形状センサ制御部３１から出力されるタイミング信号Ｔを入力し、例えば、第ｊのタイミング信号Ｔの発生時に形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ（以下、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと称する）を入力し、かつ第ｋのタイミング信号Ｔの発生時に形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ（以下、第ｋの挿入部形状情報Ｆｋと称する）を入力する。なお、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊは、便宜上、第ｊの検出時挿入部形状を示すものとする。同様に、第ｋの挿入部形状情報Ｆｋも便宜上、第ｋの検出時挿入部形状を示すものとする。

この変化導出部３２は、形状算出部３０から入力した第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを比較し、当該第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとにおける類似形状領域と被類似形状領域とを抽出し、当該抽出の結果を形状変化情報ＫＡとして直接操作情報推定部７０へ出力する。なお、この直接操作情報推定部７０は、形状変化情報ＫＡを形状情報記憶部７０ａに記憶する。

図６は第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを示す。第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとでは、それぞれ互いに形状が類似した各類似形状領域ＬＲを含む。第ｋの挿入部形状情報Ｆｋによる挿入部７の先端部７ａを含む部分には、挿入部進行領域７ｓｒが存在する。この挿入部進行領域７ｓｒは、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点から第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点までの期間中に挿入部７が進行した部分である。

すなわち、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点から第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点までの期間中に、挿入部７は、作業者による操作を受けて挿入部進行領域７ｓｒだけ観察対象物２の内部空間３内に進行している。当該期間中に、挿入部７における類似形状領域ＬＲの形状は、図６に示すように変化がない。
類似形状領域ＬＲの形状に変化がないのは、次の理由による。挿入部７は、作業者による挿入操作により観察対象物２の内部空間３の内面に倣いながら当該観察対象物２の内部空間３内に進行する。挿入部７の進行により当該挿入部７の形状は、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点から第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点までの期間中においても観察対象物２の内部空間３内に倣うものとなる。従って、挿入部７の形状は、第ｊのタイミング信号Ｔの発生時点での類似形状領域ＬＲと、第ｋのタイミング信号Ｔの発生時点での類似形状領域ＬＲとにおいて変化することがない。

ここで着目する点として、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとでは、類似形状領域ＬＲの各位置に対応する挿入部７の位置が変化していることである。すなわち、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとでは、挿入部７が挿入により移動しているので、形状センサ８の各検出ポイントの各形状検出部８ｂから出力される各検出信号がそれぞれ異なるが、形状算出部３０により算出される第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとにおいては、形状が互いに略等しい各類似形状領域ＬＲが存在しているものとなっている。

変化導出部３２は、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを比較し、比較の結果から形状が互いに略等しい類似形状領域ＬＲと、当該類似形状領域ＬＲ以外の領域を抽出する。
当該各類似形状領域ＬＲ以外の領域には、例えば図７に示すような挿入部形状非類似領域ＮＬＲと、挿入部進行領域７ｓｒと、挿入部後退領域（図示せず）との３つの領域が存在する。挿入部後退領域については、後述する。なお、図７は、作業者の操作により挿入部７の先端部が挿入部進行領域７ｓｒの分だけ進行し、さらに操作部９側に挿入部形状類似領域ＬＲが発生している例を示す。

挿入部形状非類似領域ＮＬＲは、単純に形状が明らかに異なる領域である。挿入部進行領域７ｓｒは、例えば第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点では存在していなかった領域に、第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点で新たに現れた領域である。
挿入部後退領域は、例えば第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点では存在していた領域で、第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点で消滅した領域である。すなわち、挿入部後退領域は、挿入部進行領域７ｓｒとは逆に、挿入部７が後退することにより、例えば挿入部形状類似領域ＬＲの一部が欠落したようになる状態である。

図７に示す挿入部７の形状の場合、変化導出部３２は、形状が互いに略等しい各挿入部類似形状領域ＬＲと、互いに異なる領域である挿入部形状非類似領域ＮＬＲと、第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点に現れる挿入部進行領域７ｓｒとを抽出し、当該抽出の結果を形状変化情報ＫＡとして直接操作情報推定部７０へ出力する。
［直接操作情報推定部７０の動作］
直接操作情報推定部７０は、作業者が行った作業者の操作である、挿抜操作と回転操作とのうち少なくとも一方を推定し、直接操作情報ＤＭとして出力する。この直接操作情報推定部７０は、挿入部７の形状変化が作業者による操作の結果であるものと仮定し、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時点から第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点までの期間中に行った操作を、変化導出部３２により導出された形状変化情報ＫＡに基づいて推定し、直接操作情報ＤＭとして出力する。

第ｊの挿入部形状Ｆｊは、図６に示すように挿入開口２ａより観察対象物２の内部空間３側において、ほぼ全体が挿入部類似形状領域ＬＲになっている。第ｋの挿入部形状Ｆｋでは、作業者の操作により挿入部進行領域７ｓｒの分だけ観察対象物２の内部空間３の奥に進行している。
従って、直接操作情報推定部７０は、作業者が挿入方向の押し込み操作を行い、挿入部進行領域７ｓｒの分だけ挿入部７が観察対象物２の内部空間３に進行したと推測する。
直接操作情報推定部７０は、操作の種類が押し込みであり、操作方向が挿入開口２ａから露出している挿入部７の中心軸方向であることを推測する。挿入部７の挿抜量は、挿入部進行領域７ｓｒの長さとなる。

なお、本実施の形態で用いている形状センサユニット２３は、挿入部７の湾曲方向を検出することが可能である。これにより、第ｊと第ｋのタイミング信号Ｔｊ、Ｔｋの各発生時点において各挿入部類似形状領域ＬＲが同じ形状であっても、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄから挿入部７の操作の状態の一つとして、Ｘ方向、Ｙ方向等の湾曲方向が判定できる。例えば、形状センサユニット２３から出力される検出信号ＤからＸ方向とＹ方向とに対して挿入部７に変化が無ければ、直接操作情報推定部７０は、挿入部７が単に挿入されているもの推定する。一方、同検出信号ＤからＸ方向とＹ方向とに対して挿入部７に変化が有れば、直接操作情報推定部７０は、挿入部７に対して回転操作がされているものと推定する。

なお、挿入部７における挿入部類似形状領域ＲＬの先端側には、図６に示すような挿入部進行領域７ｓｒ、挿入部後退領域、又は挿入部形状非類似領域ＮＬＲのいずれもが存在しない場合がある。この場合、挿入部７の先端が停止していることを示す。
挿入部類似形状領域ＬＲよりも操作部９側には、挿入部非類似形状領域ＮＬＲが存在する場合がある。この場合、挿入部非類似形状領域ＮＬＲは、作業者の操作、すなわち挿入によって生じていることが分かる。直接操作情報推定部７０は、第ｊの挿入部非類似形状領域ＮＬＲから第ｋの挿入部非類似形状領域ＮＬＲに変化するために必要な挿抜量を推定する。

図７に示すように作業者の操作により挿入部７の先端部が挿入部進行領域７ｓｒの分だけ進行し、さらに操作部９側に挿入部形状類似領域ＬＲが発生している場合、作業者の操作の方向は、挿入部７の挿入方向となる。操作の量は、挿入部進行領域７ｓｒの長さに挿入部非類似形状領域ＮＬＲを生じるのに必要な挿抜量を合わせた長さと略等しい量となる。

挿入部進行領域７ｓｒの長さは、例えば図６に示すように挿入部７の形状の特徴部Ｃｒｊと、特徴部Ｃｒｋとをそれぞれ検出するセンサ、ここでは形状センサユニット２３の光ファイバセンサ８に設けられた各形状検出部８ｂの挿入部７上の位置などから推定することが出来る。各特徴部Ｃｒｊ、Ｃｒｋは、それぞれ挿入部７が湾曲した位置としたが、第ｊ、第ｋの挿入部類似形状領域ＬＲ上で、互いに同じ位置であれば、例えば挿入部類似形状領域ＬＲの先端など、その他の位置でもかまわない。なお、特徴部Ｃｒｊは、第ｊのタイミング信号Ｔの発生時点に現れている形状部分であり、特徴部Ｃｒｋは、第ｋのタイミング信号Ｔの発生時点に現れている形状部分である。

ここで、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時において、挿入部７の先端部７ａから例えば２０ｃｍの位置に配置された形状検出部８ｂが丁度特徴部Ｃｒｊの頂点と一致していると、当該特徴部Ｃｒｊの位置は、挿入部７の先端から２０ｃｍの位置であると分かる。
第ｋの挿入部形状Ｆｋの発生時において、挿入部７の先端部７ａから例えば３０ｃｍの位置に配置された別の形状検出部８ｂと、同先端部７ａから例えば４０ｃｍの位置に配置された別の形状検出部８ｂとの中間の位置に配置されたさらに別の形状検出部８ｂが丁度特徴部Ｃｒｋの頂点と一致していると、当該特徴部Ｃｒｋの位置は、挿入部７の先端から３５ｃｍの位置であると分かる。

これにより、観察対象物２の内部空間３への挿入部７の挿抜量、すなわち挿入部進行領域ＧＲの長さは、第ｊのタイミング信号Ｔｊの発生時の特徴部Ｃｒｊの位置（３５ｃｍ）と、第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時の特徴部Ｃｒｋの位置（２０ｃｍ）との差で３５ｃｍ−２０ｃｍ＝１５ｃｍとなる。

図７に示すように、挿入部７に非類似形状領域ＮＬＲが存在する場合、挿入部７の挿抜量は、さらに挿入部７における非類似形状領域ＮＬＲの長さの差も加える必要がある。この場合では、挿入部７における非類似形状領域ＮＬＲが挿入部類似形状領域ＬＲの操作部９側にあるので、各特徴部Ｃｒｊ、Ｃｒｋの位置を用いての挿入部進行領域ＧＲの長さの算出が出来ない。

このような場合、直接操作情報推定部７０は、第ｊの挿入部非類似形状領域ＮＬＲから第ｋの挿入部非類似形状領域ＮＬＲに変化するために必要な挿抜量を推定する。そして、第ｊの挿入部非類似形状領域ＮＬＲから第ｋの挿入部非類似形状領域ＮＬＲに変化するために必要な挿抜量が例えば５ｃｍであったとすると、直接操作情報推定部７０は、挿入部７の挿抜量を先に求めた１５ｃｍに５ｃｍを加えた量である２０ｃｍとして算出する。

なお、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとの比較は、変化導出部３２において行っているが、直接操作情報推定部７０が変化導出部３２の機能を含んでいてもよい。すなわち、直接操作情報推定部７０は、形状情報記憶部７０ａに記憶されている例えば第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを読み出し、これら第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを比較して挿入部７の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報ＤＭを推定するようにしてもよい。

第１の実施の形態では、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとの比較を変化導出部３２において行っているが、直接操作情報推定部７０が変化導出部３２の機能を含む場合、当該変化導出部３２は必要無い。形状センサ制御部３１と検出時挿入部形状算出部３０の出力は、直接操作情報推定部７０に入力する。

［情報記憶部３５の記憶情報］
情報記憶部３５には、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄと、支援情報ユニット２２内で伝送される各種情報、例えば挿入部形状情報Ｆと、形状変化情報ＫＡとがタイミング信号Ｔに紐付けされて記憶されている。
また、情報記憶部３５には、光ファイバセンサ８に設けられている複数の光吸収体８ａの各位置情報と、挿入部７の湾曲角と光ファイバセンサ８内に配設さている光ファイバの湾曲角に応じた光量を示す検出信号Ｄとの対応情報が記憶されている。

情報記憶部３５は、支援情報ユニット２２内の形状算出部３０と、形状センサ制御部３１と、変化導出部３２と、直接操作情報推定部７０との各間で図示しない経路を通して情報の授受が可能になっている。この情報記憶部３５に保存されている情報は、作業者により適宜読み出し可能である。

情報記憶部３５と、各本体メモリ４０と、湾曲情報メモリ３０ａと、操作情報メモリ３４ａとは、同一のメモリデバイスの記憶領域をそれぞれに対応付けて用いることが可能である。共通する情報については、本体メモリ４０、湾曲情報メモリ３０ａ、操作情報メモリ３４ａ又は情報記憶部３５のうちいずれかのメモリに一箇所に記憶させておき、図示しない経路を通じて本体メモリ４０、湾曲情報メモリ３０ａ、操作情報メモリ３４ａ、又は情報記憶部３５から読み出し可能にすることが可能である。

次に、上記の通りに構成された装置の動作について説明する。
形状センサ制御部３１は、検出可能信号を入力することにより形状センサユニット２３が検出可能な状態であることを認識すると、第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔを出力する。

形状センサユニット２３は、形状センサ制御部３１から出力される第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔを入力し、当該第１乃至第ｎのタイミング信号Ｔに応じて形状検出部８ｂから射出される挿入部７の湾曲角に応じた光量の光信号を入射し、当該光信号に応じた検出信号Ｄを出力する。

検出時挿入部形状算出部３０は、上記同様に、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄを入力し、この検出信号Ｄ（光量）に基づいて挿入部７が湾曲したときの湾曲の方向と大きさとを算出し、挿入部形状情報Ｆ、例えば第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとして出力する。

変化導出部３２は、挿入部形状情報Ｆｊと挿入部形状情報Ｆｋを比較し、形状が互いに略等しい各挿入部類似形状領域ＬＲと、互いに異なる領域である挿入部形状非類似領域ＮＬＲと、第ｋのタイミング信号Ｔｋの発生時点に現れる挿入部進行領域７ｓｒ、又は挿入部後退領域を抽出し、抽出の結果を形状変化情報ＫＡとして出力する。

直接操作情報推定部７０は、変化導出部３２から出力される形状変化情報ＫＡに基づき、挿抜量または回転量の少なくとも一方である直接操作情報ＤＭを算出する。
このように上記第１の実施の形態によれば、形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ、例えばそれぞれ異なる検出タイミングで取得される第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと、第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを入力し、これら第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとに基づいて、挿入部７の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報ＤＭを推定するので、挿入部７の挿抜量又は回転量を検出することができる。例えば、内視鏡で病変部を発見した場合、患者等の観察対象物３に対して、内視鏡の画像で操作者が確認できる既知の部位、例えばＳ字結腸や脾湾曲を抜けた場所を基準に、どの程度挿入部７を挿入及び回転した位置に病変部が在るのかが分かる。これにより、再度、病変部に対する観察や処置をしようとした場合でも、病変部を簡単に見つけることができる。

なお、支援情報ユニット２２には、図示しないが、任意の時点で挿抜量や回転量の基準を決める、すなわち挿抜量や回転量を０にするキャリブレーション機能を有していても良い。操作者が内視鏡装置の表示部６に表示される画像を見て、挿入部７の位置が特定出来る例えばＳ字結腸や脾湾曲を抜けた場所等に到達すると、操作者は、キャリブレーション機能を有効にする。

キャリブレーション機能を有効にする方法としては、例えばキャリブレーション用のスイッチを有し、当該スイッチをオンにすることで挿抜量や回転量が“０”に戻るようにする。これにより、操作者が位置を特定出来る場所、すなわち観察対象物２の内部空間３の既知の場所に対する挿抜量や回転量を検出できるようになる。

［変形例］
ここで、直接操作情報推定部７０が直接操作情報ＤＭを算出するその他の方法について、変化導出部３２の動作を含め、図８を参照して説明する。
図８は、第ｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｊ、Ｆｋにそれぞれ３つの湾曲部が存在し、その頂点間の距離が互いに略等しくなっていることを示す。すなわち、挿入部形状情報Ｆ（Ｆｊ、Ｆｋ）における３つの頂点の座標から算出される間隔、および方向が互いに略等しい頂点の関係が存在している。

変化導出部３２は、先ず、挿入部形状における湾曲部の頂点の座標を特徴部として算出する。抽出した３つの特徴部は、それぞれ第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３と称する。これは挿入部形状情報Ｆ（Ｆｊ、Ｆｋ）から容易に求めることができる。
次に、変化導出部３２は、各頂点の座標間の距離、および相対的な方向を算出する。すなわち、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊにおいて、第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３の相対的な位置関係、間隔を求める。

変化導出部３２は、同様に、第ｋの挿入部形状情報Ｆの第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３についても相対的な位置関係、間隔を求める。そして、これらの相対的な位置関係、間隔の情報を直接操作情報推定部７０に出力する。
ここで、これらの相対的な位置関係、間隔の情報は、各座標の情報を共通の座標軸上に配置するようにしても良いし、間隔としてのスカラー量の情報と、ベクトルとしての方向情報として求めても良い。また、複数の特徴点の相対的な位置関係を比較できる技術・手法であればどのようなものを用いることも出来る。

次に、直接操作情報推定部７０は、前述の相対的な位置関係、間隔を比較し、同じ位置関係、間隔の特徴部（ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３）を抽出する。湾曲部の頂点は、周囲に何もない状態であればなるべく直線状になるはずの内視鏡の挿入部７が観察対象物２の内部構造により湾曲させられている可能性が高い。さらにその頂点部は観察対象物２に接触している可能性が高い。また、観察対象物２も、その管孔形状の特徴から、湾曲していて内視鏡の挿入部７と接触し易い場所もある程度は決まっている。これらより、湾曲部の頂点部の相対的な位置関係、間隔が略等しい場合、観察対象物２の同じ内壁面と接触している可能性が高く、すなわち同じ場所に存在していると推定される。

第ｊと第kの挿入部形状情報Ｆにおける第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３の相対的な位置関係が略等しいので、直接操作情報推定部７０は、第ｊと第kの挿入部形状情報Ｆにおける第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３はそれぞれ、観察対象物２に対し同じ場所にあると判断する。

さらにこの情報に基づいて直接操作情報推定部７０は、挿入部７の移動の方向、移動の量を求める。すなわち、移動の方向については、第ｊの挿入部形状情報Ｆｊと、第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとを比較すると、挿入部進行領域７ｓｒの分だけ観察対象物２の内部に伸びていることが分かる。そこで移動の方向は”挿入方向”であり、移動の量は”挿入部進行領域７ｓｒの長さと略等しい長さに、第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１からＲＷ３までの長さの差を加えた長さ”となる。なお、移動の量の求め方については前述と同様に求めることが可能である。

上記の方法により、第ｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｊ、Ｆｋが全体的に異なる形状で、挿入部類似形状領域ＬＲが抽出できないような場合でも、第ｊと第ｋの挿入部形状情報Ｆｊ、Ｆｋにおける第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３を抽出することにより、観察対象物２に対し同じ場所にあると判断出来るようになり、挿抜量や回転量を求める事が出来るようになる。

なお、本実施の形態は、内視鏡本体部４として光源部２０と、ビデオプロセッサ２１と、支援情報ユニット２２との３つのユニットを含む例について示したが、これに限ることはない。内視鏡本体部４は、例えばプリンタを備えてもよい。内視鏡本体部４は、様々な処置や治療に必要な医療機器、さらには内視鏡システム１に接続可能なものの全てを備えてもよい。

光源部２０と、ビデオプロセッサ２１と、支援情報ユニット２２とは、内視鏡本体部４の内部でそれぞれ別に機能しているが、これに限らない。光源部２０と、ビデオプロセッサ２１と、支援情報ユニット２２とは、内視鏡本体部４の内部において１つの処理ユニットとして機能するようにしてもよい。光源部２０とビデオプロセッサ２１との一部の機能は、支援情報ユニット２２内に組み込んでもよい。さらに、内視鏡本体部４は、光源部２０、ビデオプロセッサ２１、支援情報ユニット２２の３つのユニット以外のユニットと一体化することもできる。

支援情報ユニット２２は、形状算出部３０と、形状センサ制御部３１と、変化導出部３２と、直接操作情報推定部７０との各機能を１つの処理ユニットとして纏めて構成することが可能である。
これに対して支援情報ユニット２２は、形状算出部３０と、形状センサ制御部３１と、変化導出部３２と、直接操作情報推定部７０との各機能をそれぞれ独立したユニットとして構成することも可能である。
支援情報ユニット２２は、別のユニットと組み合わせるなど、ユーザの利便性や設計のし易さ、コストなど、様々な事情を考慮して自由に組み合わせることが可能である。
［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９を参照して説明する。なお、本実施の形態では、上記第５の実施の形態と共通の部分についてはその説明を省略し、相違する部分についてのみ詳細に説明する。
図９は、本発明の挿抜装置を適用した内視鏡システムの第２の実施の形態である支援情報ユニット２２を示す構成図である。この支援情報ユニットは、直接操作情報推定部７０を含む。

この直接操作情報推定部７０は、観察対象物２の内部空間３の形状である対象物内部形状情報ＩＭが予め記憶された形状情報記憶部７０ａを含む。図１０Ａは対象物内部形状情報ＩＭの一例の模式図を示す。対象物内部形状情報ＩＭは、例えば人体の大腸の形状を示す。対象物内部形状情報ＩＭは、人体の大腸の形状に限るものでなく、例えば食道から胃部、血管などの形状でもよい。

直接操作情報推定部７０は、形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ、例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋと、形状情報記憶部７０ａに記憶されている対象物内部形状情報ＩＭとを比較して直接操作情報ＤＭを推定する。
先ず、直接操作情報推定部７０は、例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋを含む挿入部形状情報Ｆと対象物内部形状情報ＩＭとの比較結果から挿入部７上において形状が類似している領域を挿入部・対象物類似形状領域ＳＦとして抽出する。図１０Ｂは例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋを含む挿入部形状情報Ｆにおける挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂを示す。

次に、挿入部７の挿抜量を推定する方法について説明する。
図１１Ａは、対象物内部形状情報ＩＭ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦａに対する、特定部位である入口８０ａの相対位置ΔＰを示し、図１１Ｂは、挿入部形状情報Ｆ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂに対する、特定部位である入口８０ａの相対位置ΔＰを示す。対象物内部形状情報ＩＭ上には、特定部位である入口８０ａが含まれる。この入口８０ａは、既知の情報として形状情報記憶部７０ａに記憶されている。

直接操作情報推定部７０は、図１１Ａに示すように対象物内部形状情報ＩＭ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦａに対する、特定部位である入口８０ａの相対位置ΔＰを算出する。
直接操作情報推定部７０は、挿入部形状情報Ｆ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂに対する相対位置ΔＰ、すなわち挿入部形状情報Ｆ上における特定部位である入口８０ｂの位置を算出する。
そして直接操作情報推定部７０は、挿入部形状情報Ｆ上における入口８０ｂの位置から当該挿入部形状情報Ｆの先端までの長さ、すなわち入口８０ｂからの挿入部７の挿抜量を求める。

このように直接操作情報推定部７０は、形状情報記憶部７０ａに記憶されている対象物内部形状情報ＩＭとに基づいて挿入部形状情報Ｆにおける特定部位の位置、例えば観察対象物２における内部空間３の入口８０ｂの位置を推定することによって当該入口８０ｂから挿入部７の先端部７ａまでの長さを求め、当該長さから観察対象物２の内部空間３に挿入した挿入部７の挿抜量を算出することができる。

なお、本実施の形態は、時間的経過に従った挿入部７の形状変化を比較していないので、形状センサ制御部３１及び変化導出部３２は必須でないものとなっている。これにより、図９に示す支援情報ユニット２２は、形状センサ制御部３１及び変化導出部３２を含まない構成となっている。

次に、上記の通りに構成された装置の動作について説明する。
検出時挿入部形状算出部３０は、上記同様に、形状センサユニット２３から出力される検出信号Ｄ（光量）に基づいて挿入部７が湾曲したときの湾曲の方向と大きさとを算出し、挿入部形状情報Ｆ、例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋとして出力する。

直接操作情報推定部７０は、形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ、例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋと、形状情報記憶部７０ａに記憶されている対象物内部形状情報ＩＭとを比較する。
比較の結果、直接操作情報推定部７０は、図１０Ａ、１０Ｂに示すように対象物内部形状情報ＩＭと、挿入部７の形状が類似している形状である、挿入部・対象物類似形状領域ＳＦａ、ＳＦｂを抽出する。

直接操作情報推定部７０は、図１１Ａに示すように対象物内部形状情報ＩＭ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦａに対する、特定部位である入口８０ａの相対位置ΔＰを算出する。
次に、挿入部形状情報Ｆ上における挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂに対する相対位置ΔＰ、すなわち挿入部形状情報Ｆ上における特定部位である入口８０ｂの位置を算出する。

そして、直接操作情報推定部７０は、挿入部形状情報Ｆ上における入口８０ｂの位置から当該挿入部形状情報Ｆの先端までの長さ、すなわち入口８０ｂからの挿入部７の挿抜量である、直接操作情報ＤＭを推定する。なお、回転量については、第１の実施の形態と同様に求める事が出来る。

このように上記第２の実施の形態によれば、形状算出部３０から出力される挿入部形状情報Ｆ（例えば第ｋの挿入部形状情報Ｆｋ）と、形状情報記憶部７０ａに記憶されている対象物内部形状情報ＩＭとを比較して直接操作情報ＤＭを推定するので、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

上記第１の実施の形態では、ある時点の状態からの相対的な直接操作情報、すなわち挿入部７の挿抜量、回転量の相対的な変化が分かるが、観察対象物２の内部空間３に対する絶対的な直接操作情報は分からない。このため、上記第１の実施の形態では、観察対象物２の内部空間３に対する直接操作情報を検出したい場合、例えば、操作者が内視鏡装置の表示部６に表示される画像を見て、挿入部７の位置が特定出来る場所、例えばＳ字結腸や脾湾曲を抜けた場所でキャリブレーションボタンを押す等の作業が必要である。
これに対して上記第２の実施の形態では、観察対象物２の内部空間３に対する挿入部７の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報ＤＭを推定できる。
［変形例］
次に、挿入部７の挿抜量を推定するその他の方法について図１２Ａ、図１２Ｂを参照して説明する。
図１２Ｂは挿入部形状情報Ｆを示し、３つの湾曲部である第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａが存在する。そして、図１２Ａは対象物内部形状情報ＩＭを示し、第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａの頂点間の間隔、および方向が互いに等しい湾曲部（第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ｂ、ＲＷ２ｂ、ＲＷ３ｂ）の頂点が存在する。

直接操作情報推定部７０は、先ず、挿入部形状における、湾曲部の頂点の座標を特徴部として算出する。これは挿入部形状情報Ｆから容易に求めることができる。
次に、直接操作情報推定部７０は、各頂点の座標間の距離、および相対的な方向を算出する。すなわち、第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａの相対的な位置関係、間隔を求める。
次に、直接操作情報推定部７０は、対象物内部形状情報ＩＭから第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａの相対的な位置関係と略等しい位置関係にある湾曲部の第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ｂ、ＲＷ２ｂ、ＲＷ３ｂを抽出する。

ここで、これらの相対的な位置関係、間隔の情報は、各座標の情報を共通の座標軸上に配置するようにしても良いし、間隔としてのスカラー量の情報と、ベクトルとしての方向情報として求めても良い。また、複数の特徴点の相対的な位置関係を比較できる技術・手法であればどのようなものを用いることも出来る。

第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａと、第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ｂ、ＲＷ２ｂ、ＲＷ３ｂとは、それぞれ同じ位置関係にあると推測できるので、直接操作情報推定部７０は、対象物内部形状情報ＩＭに対する挿入部形状情報Ｆの位置関係も推測することが出来る。この情報に基づいて直接操作情報推定部７０は、観察対象物２の内部空間３に対する挿入部の移動の方向、移動の量を求める。

上記の方法により、対象物内部形状情報ＩＭと挿入部形状情報Ｆが全体的に異なる形状で、挿入部・対象物類似形状領域ＳＦｂが抽出できないような場合でも、対象物内部形状情報ＩＭと挿入部形状情報Ｆにおける第２の頂点部間距離同一領域ＲＷ１ａ、ＲＷ２ａ、ＲＷ３ａ、及びＲＷ１ｂ、ＲＷ２ｂ、ＲＷ３ｂを抽出することにより、観察対象物に対し同じ場所にあると判断出来るようになり、観察対象物２の内部空間３に対する挿抜量や回転量を求める事が出来るようになる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでない。
上記各実施の形態では、図１３に示すように一定形状生成アタッチメント（以下、アタッチメントし省略する）９０を設けてもよい。アタッチメント９０は、観察対象物２に対して位置が固定される。このアタッチメント９０は、筒状に形成され、筒内部に挿入部７が挿抜される。このアタッチメント９０には、特徴的な形状として湾曲した湾曲部９１が形成されている。このアタッチメント９０には、湾曲部９１によって当該アタッチメント９０内を通過する挿入部７の一部の領域に、一定の湾曲形状を成形するものである。

挿入部７は、観察対象物２に対して挿抜する際に、アタッチメント９０内に通過するので、アタッチメント９０に対応する領域に湾曲部が形成される。具体的に、アタッチメント９０は、例えば、波形をした挿入部７が本アタッチメント９０内を通過可能な筒状に形成されているが、その他の形状でもよい。このアタッチメント９０は、挿入部７が通過可能な範囲で湾曲等の特徴的な形状を有するのが好ましく、さらには観察対象物２の内部形状が取り得ない形状が好ましい。

アタッチメント９０は、湾曲形状に限らず、他の箇所と区別可能であれば、直線形状の筒に形成してもよい。例えばアタッチメント９０は、観察対象物２の内部形状が取り得ない長さの直線の筒形状に形成してもよい。図１４Ａ乃至図１４Ｃは、それぞれアタッチメント９０の他の形状の例を示す。図１４Ａは湾曲部が形成されたアタッチメント９０を示す。図１４Ｂは予め設定された小さな湾曲率で湾曲するアタッチメント９０を示す。図１４Ｃは上記のように観察対象物２の内部形状が取り得ない長さの直線の筒形状に形成されたアタッチメント９０を示す。

アタッチメント９０の筒状の径は、挿入部７の径に対して大きすぎるより、少し大きい程度の方が好ましい。これにより、挿入部７がアタッチメント９０の形状に沿うような形状に形成される。挿入部７をアタッチメント９０の内部に通過させることで、挿入部７の一部の形状を湾曲等の一定の形状に保つことができる。
又、アタッチメント９０は、観察対象物２に対して位置が変化しないように固定する。例えば、観察対象物２における内部空間３の入口８０ａに差し込むようにしても良いし、テープ等で観察対象物２に固定してもよい。

観察対象物２の内部形状が大きく変化し、例えば図１５に示すように、類似形状領域ＬＲや、第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３を抽出することが困難な場合も考えられる。このように、類似形状領域ＬＲや、第１の頂点部間距離同一領域ＲＷ１、ＲＷ２、ＲＷ３を抽出することが困難な場合でも、アタッチメント９０を使用することにより、挿入部７には、観察対象物２に対して一定の位置で、湾曲部９１が一定の形状を形成するようになる。そして、アタッチメント９０により挿入部７上に形成した湾曲部９１等の形状を類似形状領域ＬＲとして抽出し、直接操作情報ＤＭを推定できる。
なお、アタッチメント９０は、上記図１３において観察対象物２の外部に設置しているが、これに限らず、観察対象物２の内部に設置するようにしてもよい。

上記第１乃至第２の実施の形態は、図１６に示すように観察対象物３の内部空間３に対する挿入部７の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方の直接操作情報ＤＭを直接検出する挿抜回転量センサ１００を設けてもよい。
このような場合、直接操作情報推定部７０は、挿抜回転量センサ１００により検出される直接操作情報ＤＭを補正する。

挿抜回転量センサ１００は、例えばエンコーダ、又はスペックルセンサで挿入部７の挿抜量又は回転量のいずれか一方又は両方検出する。しかし、エンコーダ又はスペックルセンサは、読み飛ばしにより誤差が発生する可能性があるので、当該誤差を直接操作情報推定部７０が推定した直接操作情報ＤＭにより補正する。これにより、直接操作情報推定部７０は、より精度の高い挿抜量又は回転量の直接操作情報ＤＭを推定することができる。

また、挿抜回転量センサ１００が観察対象物２の内部空間３に対する絶対的な挿抜量又は回転量を検出が出来ないセンサを使用した場合、上記第２の実施の形態における直接操作情報推定部７０により推定した観察対象物３の内部空間３に対する挿入部７の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方の直接操作情報ＤＭを用いて補正することにより、観察対象物２の内部空間３に挿入される挿入部７の絶対位置の挿抜量、回転量を推定可能となる。

又、形状センサ８は、光ファイバセンサを用いてきたが、これに限らない。
観察対象物２の内部での挿入部７の形状を検出可能なものであれば、どのようなものでもかまわない。例えば、複数の磁気コイルを挿入部７内に配置し、外部に磁気アンテナを配置したものでもかまわない。この場合、アンテナとの絶対的な位置が確認できるため、前述の挿抜量センサを用いる必要はない。

Ｘ線カメラを用いてもかまわない。医療用内視鏡の場合、Ｘ線カメラで生体内部での挿入部７の形状、生体との相対位置を確認する手技は古くから知られている。この場合、生体内の臓器の位置、形状などもおおよそ確認できるため、観察対象物２の内面プロファイルの精度や確度の向上にもつなげることが出来る。なお、Ｘ線カメラの場合、１台のみを用いると２次元データしか得られない。この場合、上述した構成、動作を２次元的に処理することで対応することが出来る。３次元情報の場合と比較して情報量は減るが、一定程度の効果を奏することが期待できる。

また、上述した全ての実施形態において、内視鏡に搭載するセンサは、形状センサとしての光ファイバセンサ８のみの例を示したが、これに限らない。例えば、図１７に示すように、内視鏡の能動湾曲部７ｂの湾曲操作を検出するために操作ハンドル１１の操作量を直接検出できる操作量センサ１１０を観察対象物２の挿入開口２ａに設置し、操作量センサ１１０からの出力である操作量、すなわち能動湾曲部７ｂの湾曲量を用いることで、上述した全ての実施形態において形状センサが検出していた挿入部形状情報Ｆの一部を検出することが出来る。

上述の実施形態、およびその変形例では、内視鏡を題材に例示してきたが、これに限らない。可撓性を有する挿入部７を管孔内に挿入し、所望の作業を行うような挿入／抜去作業システム全てに対し、本発明は好適である。例えば、内視鏡の鉗子チャネルに挿入して処置を行う処置具や鉗子、血管やリンパ管内に挿入して様々な処置を行うカテーテル、さらには工業配管のメンテナンスを行う工業用の様々な観察/補修デバイスなどは特に好適である。これらの挿入/抜去作業システムの一部は能動操作を行う機能を有していない場合がある。その場合は作業者操作情報Ｌは“湾曲操作”を持たないが、それ以外は上述した説明とほぼ同じ手法、動作、機能により目的を達成することが出来る。
なお、これまで述べてきた実施形態およびその変形例は一例に過ぎず、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

１：内視鏡システム、２：観察対象物、２ａ：挿入開口、３：内部空間（空洞）、４：内視鏡本体部、５：内視鏡スコープ部、６：表示部、７：内視鏡挿入部（挿入部）、７ａ：挿入部の先端部、７ｂ：能動湾曲部、７ｃ：受動湾曲部、７ｄ：撮像素子、７ｅ：対物レンズ、８：形状センサ（光ファイバセンサ）、８ａ：光吸収体（形状検出部）、９：操作部、１０：本体側ケーブル、１１：操作ハンドル、１２：鉗子チャンネル、１３：照明部、２１：ビデオプロセッサ、２０：光源部、２２：支援情報ユニット、２３：形状センサユニット、２４：ファイバセンサ用光源、２５：光検出器、３０：検出時挿入部形状算出部（形状算出部）、３１：形状センサ制御部、３２：挿入部形状時間変化導出部（変化導出部）、３３：未然挿入部形状推定部（未然形状推定部）、３４：作業者操作情報推定部（操作推定部）、３４ａ：操作情報メモリ、３５：情報記憶部、３０ａ：湾曲情報メモリ、４０：本体メモリ、５０：内面プロファイル情報推定部（プロファイル推定部）、５０ａ：未然情報メモリ、６０：観察対象物負荷推定部、７０：直接操作情報推定部、７０ａ：形状情報記憶部、８０ａ：挿入部形状情報上における観察対象物の内部空間の入口、８０ｂ：挿入部形状情報上における観察対象物の内部空間の入口、９０：アタッチメント、９１：湾曲部、１００：挿抜回転量センサ。１１０：操作量センサ、１１１：挿抜量センサ。

Claims (12)

1. 対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、
   前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、
   前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、
   前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、
   を具備し、
   前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、
   前記直接操作情報推定部は、前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を記憶する形状情報記憶部を含み、前記複数の挿入部形状情報を比較して前記直接操作情報を推定し、
   前記直接操作情報推定部は、前記複数の挿入部形状情報の比較結果から前記挿入部上における形状が類似している領域を挿入部類似形状領域として抽出し、前記挿入部上における前記挿入部類似形状領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする挿抜装置。
2. 対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、
   前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、
   前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、
   前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、
   を具備し、
   前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、
   前記直接操作情報推定部は、前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を記憶する形状情報記憶部を含み、前記複数の挿入部形状情報を比較して前記直接操作情報を推定し、
   前記直接操作情報推定部は、前記異なる検出タイミングに取得される前記複数の挿入部形状情報を比較して前記挿入部が湾曲している複数の湾曲部位の頂点部の間隔が互いに略等しい領域である第１の頂点部間距離同一領域を抽出し、前記挿入部上における前記第１の頂点部間距離同一領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする挿抜装置。
3. 対象物の内部に挿入して所望の作業を行うための可撓性を有する挿入部と、
   前記挿入部の湾曲を検出し検出信号を出力する形状センサと、
   前記形状センサから出力される前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状算出部と、
   前記挿入部形状情報に基づいて、前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定部と、
   を具備し、
   前記直接操作情報推定部は、前記対象物の内部の形状である対象物内部形状情報を記憶する記憶部を含み、前記挿入部形状情報と前記対象物内部形状情報とに基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする挿抜装置。
4. 前記直接操作情報推定部は、前記挿入部形状情報と前記対象物内部形状情報とを比較し、前記挿入部形状が類似している領域である挿入部・対象物類似形状領域を抽出し、前記挿入部上における前記挿入部・対象物類似形状領域の位置と、前記挿入部・対象物類似形状領域に対応する前記対象物の位置関係とに基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする請求項３に記載の挿抜装置。
5. 前記直接操作情報推定部は、前記挿入部形状情報と前記対象物内部形状情報とを比較し、前記挿入部が湾曲している複数の湾曲部位の頂点部の間隔が互いに略等しい領域である前記挿入部上の第２の頂点部間距離同一領域を抽出し、当該第２の頂点部間距離同一領域の位置に基づいて前記直接操作情報を推定することを特徴とする請求項３に記載の挿抜装置。
6. 前記直接操作情報推定部は、前記挿入部形状情報と前記対象物内部形状情報とに基づいて前記挿入部上における前記対象物の特定部位の位置を推定することを特徴とする請求項３に記載の挿抜装置。
7. 前記直接操作情報推定部は、前記挿入部形状情報に対する前記対象物の特定部位の位置から前記直接操作情報を推定することを特徴とする請求項６に記載の挿抜装置。
8. 前記対象物に対する位置が固定され、前記挿入部の一部の領域を湾曲させて一定の形状に成形する一定形状生成アタッチメントを含むことを特徴とする請求項１に記載の挿抜装置。
9. 前記形状センサは、前記挿入部に搭載されたファイバセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の挿抜装置。
10. 前記直接操作情報を直接検出する挿抜回転量センサを含み、
    前記直接操作情報推定部は、前記挿抜回転量センサにより検出された前記直接操作情報を補正する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の挿抜装置。
11. 前記挿入部は、前記対象物の内表面を観察するための内視鏡挿入部を含むことを特徴とする請求項１に記載の挿抜装置。
12. コンピュータに、
    対象物の内部に挿入される可撓性を有する挿入部の湾曲を検出する形状センサから出力される検出信号を入力する入力機能と、
    前記入力機能により入力された前記検出信号に基づいて、前記挿入部の形状を示す挿入部形状情報を算出する挿入部形状取得機能と、
    前記挿入部形状情報に基づいて前記対象物の内部に対する前記挿入部の挿抜量と回転量とのうち少なくとも一方を含む直接操作情報を推定する直接操作情報推定機能と、
    を実現する挿入部の直接操作推定プログラムであって、
    前記形状センサは、それぞれ異なる検出タイミングで前記挿入部の湾曲を検出し、
    前記直接操作情報推定機能は、
    形状情報記憶部に記憶された前記検出タイミングの異なる前記挿入部の形状を示す複数の前記挿入部形状情報を比較する機能と、
    前記複数の挿入部形状情報の比較結果から前記挿入部上における形状が類似している領域を挿入部類似形状領域として抽出する機能と、
    前記挿入部上における前記挿入部類似形状領域の位置の変化に基づいて前記直接操作情報を推定する機能と、
    を含むことを特徴とする挿入部の直接操作推定プログラム。

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