JP7084991B2 - Force information calculation device, endoscope system and force information calculation method - Google Patents

Force information calculation device, endoscope system and force information calculation method Download PDF

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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor

Description

本発明は、可撓性部材に作用する力の大きさを算出する力情報算出装置、内視鏡システムおよび力情報算出方法に関する。 The present invention relates to a force information calculation device for calculating the magnitude of a force acting on a flexible member, an endoscope system, and a force information calculation method.

近年、医療分野および工業用分野において、可撓性を有する挿入部を具備した内視鏡が広く用いられている。医療分野では、臓器の観察、処置具を用いた治療措置、内視鏡観察下における外科手術等に、内視鏡が広く用いられている。 In recent years, endoscopes having a flexible insertion portion have been widely used in the medical and industrial fields. In the medical field, endoscopes are widely used for organ observation, therapeutic measures using treatment tools, surgical operations under endoscopic observation, and the like.

内視鏡の挿入部を大腸等の管腔内に挿入する場合、挿入部は、管腔の内壁に接触しながら管腔内に挿入されていき、管腔から受ける力に応じて変形する。管腔の内壁に挿入部が接触した状態で、必要以上に大きな力で挿入部の挿入操作を行うと、臓器等にダメージを与えてしまうおそれがある。これを防止するために、挿入部に作用する力の情報を取得することができるようにすることが好ましい。 When the insertion portion of the endoscope is inserted into a lumen such as the large intestine, the insertion portion is inserted into the lumen while in contact with the inner wall of the lumen, and is deformed according to the force received from the lumen. If the insertion portion is inserted with an unnecessarily large force while the insertion portion is in contact with the inner wall of the lumen, there is a risk of damaging an organ or the like. In order to prevent this, it is preferable to be able to acquire information on the force acting on the insertion portion.

挿入部に作用する力は、例えば、歪みゲージ等のセンサを挿入部に設けることによって検出することができる。しかし、挿入部に作用する力について複数の方向の成分を検出したり、複数の位置において挿入部に作用する力を検出したりしようとすると、センサの数が多くなってしまう。その結果、センサ用の配線が多くなり、挿入部の可撓性が低下してしまう。 The force acting on the insertion portion can be detected, for example, by providing a sensor such as a strain gauge on the insertion portion. However, if it is attempted to detect a component in a plurality of directions for a force acting on the insertion portion or to detect a force acting on the insertion portion at a plurality of positions, the number of sensors will increase. As a result, the number of wirings for the sensor is increased, and the flexibility of the insertion portion is reduced.

日本国特許公開第2013-94337号公報には、光ファイバを利用した湾曲センサを用いることにより、挿入部の大きさや硬さにほとんど影響を与えることなく、挿入部の先端に加わる外力の方向と大きさを検出する管状挿入装置が開示されている。 Japanese Patent Publication No. 2013-94337 describes the direction of the external force applied to the tip of the insertion part by using a bending sensor using an optical fiber, which has almost no effect on the size and hardness of the insertion part. A tubular insertion device that detects size is disclosed.

しかしながら、臓器等にダメージを与えてしまうことを防止するためには、挿入部の先端だけではなく、挿入部の先端以外の場所に作用する力の情報も取得する必要がある。日本国特許公開第2013-94337号公報に開示された管状挿入装置では、挿入部の先端以外の場所や、挿入部における複数の場所に作用する力の情報を取得することは難しい。 However, in order to prevent damage to organs and the like, it is necessary to acquire information on the force acting not only on the tip of the insertion portion but also on a place other than the tip of the insertion portion. With the tubular insertion device disclosed in Japanese Patent Publication No. 2013-94337, it is difficult to obtain information on the force acting on a place other than the tip of the insertion part or a plurality of places in the insertion part.

上記の問題は、工業用分野において用いられる内視鏡の挿入部に作用する力の情報を取得する場合や、カテーテル等の挿入部以外の可撓性を有する部材に作用する力の情報を取得する場合にも当てはまる。 The above problem is to acquire information on the force acting on the insertion part of an endoscope used in the industrial field, or to acquire information on the force acting on a flexible member other than the insertion part such as a catheter. This also applies when you do.

そこで、本発明は、可撓性部材における任意の位置に作用する力の大きさの情報を算出することができる力情報算出装置、内視鏡システムおよび力情報算出方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a force information calculation device, an endoscope system, and a force information calculation method capable of calculating information on the magnitude of a force acting on an arbitrary position on a flexible member. do.

本発明の一態様の力情報算出装置は、内視鏡の挿入部であり、細長い形状を有する可撓性部材と、前記可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得する形状センサ部と、前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得する形状情報取得部と、前記可撓性部材の使用回数を取得する使用回数情報取得部と、複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶する記憶部と、前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算と、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和を求めることと、前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算によって得られる項を前記総和に加算することと、を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出する力情報算出部と、を備えている。
本発明の他の一態様の力情報算出装置は、内視鏡の挿入部であり、細長い形状を有する可撓性部材と、前記可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得する形状センサ部と、前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得する形状情報取得部と、前記可撓性部材の使用回数を取得する使用回数情報取得部と、複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶する記憶部と、前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの所定の方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出する力情報算出部と、を備え、前記力情報算出部は、ニューラルネットワークを構成する入力層、中間層および出力層を有し、前記複数の第2の形状情報および前記使用回数の値は、前記入力層に入力され、前記力情報算出部における前記演算は、前記中間層において、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算と前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算とを含む演算によって複数の第1項を算出する第1の演算と、前記中間層において、前記複数の第1項と対応関係を有する複数の第2項と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって複数の第3項を算出する第2の演算と、前記出力層において、前記複数の第3項と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって複数の第4項を算出する第3の演算とを含み、前記第1の力情報は、前記複数の第4項によって構成される情報である。
The force information calculation device of one aspect of the present invention is an insertion portion of an endoscope, and is shape information having a correspondence relationship with a flexible member having an elongated shape and the shape of the flexible member. A shape sensor unit that acquires a plurality of first shape information which is shape information at each of a plurality of measurement points arranged at intervals along the longitudinal direction of the flexible member in the flexible member. A plurality of second shape information which is shape information at each of a plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member based on the plurality of first shape information. A shape information acquisition unit for acquiring a shape information acquisition unit, a usage frequency information acquisition unit for acquiring the number of times the flexible member has been used, a first constant set including a plurality of first constants and a fourth constant, and the use. The storage unit for storing the value of the number of times, the multiplication of each of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants, and the plurality of second shape information. Obtaining the sum of a plurality of terms obtained by multiplying the corresponding ones of the plurality of first constants, and adding the term obtained by multiplying the value of the number of times of use and the fourth constant to the sum. A force information calculation unit that calculates first force information including information on the magnitude of the force in at least one direction acting on the first detection position in the flexible member by an operation including. It is equipped with.
The force information calculation device of another aspect of the present invention is an insertion portion of an endoscope, and is a flexible member having an elongated shape and shape information having a correspondence relationship with the shape of the flexible member. , A shape sensor unit that acquires a plurality of first shape information which is shape information at each of a plurality of measurement points arranged at intervals along the longitudinal direction of the flexible member in the flexible member. And a plurality of second shapes, which are shape information at each of the plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member based on the plurality of first shape information. A shape information acquisition unit for acquiring shape information, a usage frequency information acquisition unit for acquiring the number of times the flexible member has been used, a first constant set including a plurality of first constants and a fourth constant, and a set of first constants. The flexibility is achieved by an operation including a storage unit for storing the value of the number of times of use and a multiplication of each of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants. A force information calculation unit for calculating a first force information including information on the magnitude of a force in at least one predetermined direction acting on the first detection position in the member is provided, and the force information calculation unit is a neural unit. It has an input layer, an intermediate layer, and an output layer constituting the network, and the plurality of second shape information and the value of the number of times of use are input to the input layer, and the calculation in the force information calculation unit is performed. In the intermediate layer, a plurality of second shapes by an operation including multiplication of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants and multiplication of the value of the number of times of use and the fourth constant. An operation including a first operation for calculating one term and a multiplication of a plurality of second terms having a correspondence relationship with the plurality of first terms and the corresponding ones of the plurality of first constants in the intermediate layer. A plurality of fourth terms by a second operation for calculating a plurality of third terms by means of an operation including multiplication of the plurality of third terms and the corresponding ones of the plurality of first constants in the output layer. The first force information includes the third operation for calculating the above, and the first force information is information composed of the plurality of fourth terms.

また、本発明の一態様の内視鏡システムは、力情報算出装置と、前記可撓性部材被検体内に挿入される前記挿入部として有する内視鏡と、を備えている。 Further, the endoscope system according to one aspect of the present invention includes a force information calculation device and an endoscope having the flexible member as the insertion portion to be inserted into the subject.

また、本発明の一態様の力情報算出方法は、形状センサ部が、内視鏡の挿入部であり且つ細長い形状を有する可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得するステップと、形状情報取得部が、前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得するステップと、使用回数情報取得部が、前記可撓性部材の使用回数を取得するステップと、記憶部が、複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶するステップと、力情報算出部が、前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算と、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和を求めることと、前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算によって得られる項を前記総和に加算することと、を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出するステップと、を含んでいる。 Further, in the force information calculation method of one aspect of the present invention, the shape sensor unit is shape information having a correspondence relationship with the shape of a flexible member having an elongated shape and being an insertion portion of an endoscope. A step of acquiring a plurality of first shape information which is shape information at each of a plurality of measurement points arranged at intervals from each other along the longitudinal direction of the flexible member in the flexible member, and shape information. Based on the plurality of first shape information, the acquisition unit is the shape information at each of the plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member. 2. The step of acquiring the shape information, the step of acquiring the number of times of use of the flexible member by the usage count information acquisition unit, and the storage unit including a plurality of first constants and fourth constants . The step of storing the constant set of 1 and the value of the number of times of use, and the force information calculation unit correspond to each of the plurality of second shape information and each of the plurality of first constants. To obtain the sum of a plurality of terms obtained by the multiplication of, the plurality of second shape information, and the multiplication of the corresponding ones of the plurality of first constants, the value of the number of times of use, and the fourth. A first containing information on the magnitude of the force in at least one direction acting on the first detection position in the flexible member by an operation that includes adding a term obtained by multiplication with a constant to the sum . It includes a step of calculating the force information of 1.

本発明の第1の実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the endoscope system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係わる力情報算出装置の算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part of the force information calculation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係わる力情報算出装置の算出装置本体部のハードウェア構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the hardware composition of the calculation apparatus main body part of the force information calculation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における測定点と算出点を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement point and the calculation point in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における第1の検出位置と第2の検出位置の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the 1st detection position and 2nd detection position in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係わる力情報算出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the force information calculation method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の第1の変形例における算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part in the 1st modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の第2の変形例における算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part in the 2nd modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係わる力情報算出装置の算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part of the force information calculation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の第1の変形例における算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part in the 1st modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の第2の変形例における算出装置本体部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the calculation apparatus main body part in the 2nd modification of the 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
(内視鏡システムの構成)
始めに、本発明の第1の実施の形態に係わる内視鏡システムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係わる内視鏡システム100は、医療用の内視鏡システムである。図1は、内視鏡システム100の概略の構成を示す説明図である。図1に示したように、内視鏡システム100は、内視鏡1と、本体装置2と、表示部3とを備えている。内視鏡1と表示部3は、本体装置2に接続されている。表示部3は、本体装置2に接続されている。
[First Embodiment]
(Configuration of endoscope system)
First, the schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment of the present invention will be described. The endoscope system 100 according to the present embodiment is a medical endoscope system. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the endoscope system 100. As shown in FIG. 1, the endoscope system 100 includes an endoscope 1, a main body device 2, and a display unit 3. The endoscope 1 and the display unit 3 are connected to the main body device 2. The display unit 3 is connected to the main body device 2.

内視鏡1は、被検体内に挿入される挿入部21と、挿入部21の基端に連接された操作部22とを有している。挿入部21は、細長い形状を有する可撓性部材である。挿入部21の先端部には、光源部と撮像素子が設けられている。光源部は、例えばLED等の発光素子によって構成されており、被写体に照射される照明光を発生する。 The endoscope 1 has an insertion unit 21 to be inserted into the subject and an operation unit 22 connected to the base end of the insertion unit 21. The insertion portion 21 is a flexible member having an elongated shape. A light source unit and an image pickup device are provided at the tip of the insertion unit 21. The light source unit is composed of a light emitting element such as an LED, and generates illumination light to be applied to the subject.

照明光が照射された被写体の反射光は、図示しない観察窓を介して撮像素子に取り込まれる。撮像素子は、例えばCCDまたはCMOSによって構成されており、被写体の反射光を光電変換して、撮像信号を生成する。撮像素子によって生成された撮像信号は、アナログ信号からデジタル信号に変換された後、本体装置2に出力される。 The reflected light of the subject irradiated with the illumination light is taken into the image sensor through an observation window (not shown). The image pickup device is composed of, for example, a CCD or CMOS, and photoelectrically converts the reflected light of the subject to generate an image pickup signal. The image pickup signal generated by the image pickup element is converted from an analog signal to a digital signal and then output to the main body device 2.

本体装置2は、ビデオプロセッサとして構成されており、内視鏡1を制御すると共に撮像信号に対して所定の画像処理を行う制御部2Aを含んでいる。所定の画像処理としては、例えば、ゲイン調整、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調補正、拡大縮小調整等の画像調整がある。本体装置2は、所定の画像処理が行われた撮像信号(以下、撮像画像と言う。)を表示部3に出力する。表示部3は、モニタ装置等によって構成されており、本体装置2から出力された撮像画像を画面上に表示する。 The main body device 2 is configured as a video processor, and includes a control unit 2A that controls the endoscope 1 and performs predetermined image processing on an image pickup signal. The predetermined image processing includes, for example, image adjustment such as gain adjustment, white balance adjustment, gamma correction, contour enhancement correction, and enlargement / reduction adjustment. The main unit 2 outputs an image pickup signal (hereinafter, referred to as an image pickup image) to which a predetermined image processing has been performed to the display unit 3. The display unit 3 is composed of a monitor device or the like, and displays the captured image output from the main body device 2 on the screen.

内視鏡システム100は、更に、本実施の形態に係わる力情報算出装置10を備えている。力情報算出装置10は、細長い形状を有する可撓性部材と、形状センサ部と、算出装置本体部11とを備えている。本実施の形態では、可撓性部材は、内視鏡1の挿入部21である。 The endoscope system 100 further includes a force information calculation device 10 according to the present embodiment. The force information calculation device 10 includes a flexible member having an elongated shape, a shape sensor unit, and a calculation device main body unit 11. In the present embodiment, the flexible member is the insertion portion 21 of the endoscope 1.

また、本実施の形態では、形状センサ部は、内視鏡1の挿入部21の挿入状態を観測する内視鏡挿入形状観測装置5である。内視鏡挿入形状観測装置5は、観測装置本体部51と、受信アンテナ52と、表示部53とを備えている。受信アンテナ52と表示部53は、観測装置本体部51に接続されている。観測装置本体部51は、本体装置2に接続されている。 Further, in the present embodiment, the shape sensor unit is an endoscope insertion shape observation device 5 for observing the insertion state of the insertion unit 21 of the endoscope 1. The endoscope insertion shape observation device 5 includes an observation device main body 51, a receiving antenna 52, and a display unit 53. The receiving antenna 52 and the display unit 53 are connected to the observation device main unit 51. The observation device main body 51 is connected to the main body device 2.

内視鏡1の挿入部21には、挿入部21の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数のソースコイル23が設けられている。受信アンテナ52は、内視鏡1の挿入部21内に設けられた複数のソースコイル23が発生する複数の磁界を受信する。観測装置本体部51は、挿入部21の挿入形状画像を生成する処理を行う制御部51Aを含んでいる。制御部51Aは、複数のソースコイル23によって規定される複数の点(以下、測定点と言う。)の各々における形状情報を取得し、取得した形状情報に基づいて、挿入部21の挿入形状画像を生成する。本実施の形態では、制御部51Aは、形状情報として、挿入部21の形状と対応関係を有する情報、具体的には測定点の座標を取得する。測定点の座標は、受信アンテナ52が受信した磁界に基づいて算出することができる。 The insertion portion 21 of the endoscope 1 is provided with a plurality of source coils 23 arranged at intervals along the longitudinal direction of the insertion portion 21. The receiving antenna 52 receives a plurality of magnetic fields generated by a plurality of source coils 23 provided in the insertion portion 21 of the endoscope 1. The observation device main body 51 includes a control unit 51A that performs a process of generating an insertion shape image of the insertion unit 21. The control unit 51A acquires shape information at each of a plurality of points (hereinafter referred to as measurement points) defined by the plurality of source coils 23, and based on the acquired shape information, the insertion shape image of the insertion unit 21. To generate. In the present embodiment, the control unit 51A acquires information having a correspondence relationship with the shape of the insertion unit 21, specifically, the coordinates of the measurement point, as the shape information. The coordinates of the measurement point can be calculated based on the magnetic field received by the receiving antenna 52.

また、観測装置本体部51は、制御部51Aが生成した挿入形状画像を、表示部53に出力する。表示部53は、モニタ装置等によって構成されており、観測装置本体部51から出力された挿入形状画像を画面上に表示する。 Further, the observation device main body 51 outputs the insertion shape image generated by the control unit 51A to the display unit 53. The display unit 53 is composed of a monitor device or the like, and displays an inserted shape image output from the observation device main body 51 on the screen.

算出装置本体部11は、観測装置本体部51に接続されている。観測装置本体部51は、制御部51Aが取得した形状情報を、算出装置本体部11に出力する。観測装置本体部51が出力する形状情報は、複数の測定点の各々における形状情報である。以下、観測装置本体部51が出力する形状情報を、第1の形状情報と言う。本実施の形態では、第1の形状情報は、測定点の座標の情報を含んでいる。 The calculation device main body 11 is connected to the observation device main body 51. The observation device main body 51 outputs the shape information acquired by the control unit 51A to the calculation device main body 11. The shape information output by the observation device main body 51 is shape information at each of the plurality of measurement points. Hereinafter, the shape information output by the observation device main body 51 is referred to as the first shape information. In the present embodiment, the first shape information includes information on the coordinates of the measurement points.

力情報算出装置10は、更に、算出装置本体部11に接続された報知手段18を備えている。報知手段18については、後で説明する。 The force information calculation device 10 further includes a notification means 18 connected to the calculation device main body 11. The notification means 18 will be described later.

(算出装置本体部の構成)
次に、図2を参照して、力情報算出装置10の算出装置本体部11の構成について説明する。図2は、算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。算出装置本体部11は、形状情報取得部12と、記憶部13と、力情報算出部14と、力情報伝達部15とを備えている。
(Structure of the main body of the calculation device)
Next, with reference to FIG. 2, the configuration of the calculation device main body 11 of the force information calculation device 10 will be described. FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11. The calculation device main body 11 includes a shape information acquisition unit 12, a storage unit 13, a force information calculation unit 14, and a force information transmission unit 15.

形状情報取得部12には、観測装置本体部51が出力した第1の形状情報が入力される。形状情報取得部12は、複数の第1の形状情報に基づいて、挿入部21において挿入部21の長手方向に沿って互いに間隔を開けて配置された複数の算出点の各々における形状情報である第2の形状情報を取得する。複数の算出点については、後で説明する。 The first shape information output by the observation device main body 51 is input to the shape information acquisition unit 12. The shape information acquisition unit 12 is shape information at each of a plurality of calculation points arranged at intervals along the longitudinal direction of the insertion unit 21 in the insertion unit 21 based on the plurality of first shape information. Acquire the second shape information. A plurality of calculation points will be described later.

記憶部13は、力情報算出部14において用いられる複数の定数を記憶する。力情報算出部14は、記憶部13に記憶された複数の定数を読み出すことができるように構成されており、複数の第2の形状情報と複数の定数に基づいて、挿入部21における任意の位置に作用する力と対応関係を有する情報を算出する。力情報伝達部15は、力情報算出部14が算出した情報と対応関係を有する信号を、算出装置本体部11の外部の装置等に伝達する。力情報算出部14と力情報伝達部15の動作の詳細については、後で説明する。 The storage unit 13 stores a plurality of constants used in the force information calculation unit 14. The force information calculation unit 14 is configured to be able to read out a plurality of constants stored in the storage unit 13, and is arbitrary in the insertion unit 21 based on the plurality of second shape information and the plurality of constants. Calculate information that has a correspondence with the force acting on the position. The force information transmission unit 15 transmits a signal having a correspondence relationship with the information calculated by the force information calculation unit 14 to an external device or the like of the calculation device main body unit 11. The details of the operations of the force information calculation unit 14 and the force information transmission unit 15 will be described later.

ここで、図3を参照して、算出装置本体部11のハードウェア構成について説明する。図3は、算出装置本体部11のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図3に示した例では、算出装置本体部11は、プロセッサ11Aと、メモリ11Bと、記憶装置11Cと、入出力部11Dとによって構成されている。 Here, the hardware configuration of the calculation device main body 11 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the hardware configuration of the calculation device main body 11. In the example shown in FIG. 3, the calculation device main body 11 is composed of a processor 11A, a memory 11B, a storage device 11C, and an input / output unit 11D.

プロセッサ11Aは、形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の少なくとも一部の機能を実行するために用いられる。プロセッサ11Aは、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)によって構成されている。形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の少なくとも一部は、FPGAにおける回路ブロックとして構成されていてもよい。 The processor 11A is used to execute at least a part of the functions of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15. The processor 11A is configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array). At least a part of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15 may be configured as a circuit block in the FPGA.

メモリ11Bは、例えば、RAM等の書き換え可能な揮発性の記憶素子によって構成されている。記憶装置11Cは、例えば、フラッシュメモリまたは磁気ディスク装置等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部13は、メモリ11Bおよび記憶装置11Cのうちの少なくとも1つによって構成されている。記憶部13が記憶する複数の定数は、記憶装置11Cに記憶されるように構成されていてもよいし、図示しない他の記憶装置から読み出してメモリ11Bに記憶されるように構成されていてもよい。 The memory 11B is composed of a rewritable volatile storage element such as a RAM. The storage device 11C is composed of a rewritable non-volatile storage device such as a flash memory or a magnetic disk device. The storage unit 13 is composed of at least one of the memory 11B and the storage device 11C. The plurality of constants stored in the storage unit 13 may be configured to be stored in the storage device 11C, or may be read from another storage device (not shown) and stored in the memory 11B. good.

入出力部11Dは、算出装置本体部11と外部との間で信号の送受信を行うために用いられる。 The input / output unit 11D is used to transmit / receive a signal between the calculation device main unit 11 and the outside.

なお、プロセッサ11Aは、中央演算処理装置(以下、CPUと記す。)によって構成されていてもよい。この場合、形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の少なくとも一部の機能は、CPUが記憶装置11Cまたは図示しない他の記憶装置からプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 The processor 11A may be configured by a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU). In this case, at least a part of the functions of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15 are realized by the CPU reading a program from the storage device 11C or another storage device (not shown) and executing the program. May be done.

また、算出装置本体部11のハードウェア構成は、図3に示した例に限られない。例えば、形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の各々は、別個の電子回路として構成されていてもよい。あるいは、算出装置本体部11と、本体装置2または観測装置本体部51は、一体化された装置として構成されていてもよい。この場合にも、形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の少なくとも一部は、本体装置2または観測装置本体部51に設けられたFPGAにおける回路ブロックとして構成されていてもよいし、形状情報取得部12、力情報算出部14および力情報伝達部15の少なくとも一部の機能は、本体装置2または観測装置本体部51に設けられたCPUが、本体装置2または観測装置本体部51に設けられた記憶装置または図示しない他の記憶装置からプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 Further, the hardware configuration of the calculation device main body 11 is not limited to the example shown in FIG. For example, each of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15 may be configured as separate electronic circuits. Alternatively, the calculation device main body 11 and the main body 2 or the observation device main body 51 may be configured as an integrated device. Also in this case, at least a part of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15 is configured as a circuit block in the FPGA provided in the main body device 2 or the observation device main body unit 51. Alternatively, at least a part of the functions of the shape information acquisition unit 12, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15 may be performed by the CPU provided in the main unit 2 or the observation device main unit 51 by the main unit 2 or the observation unit. It may be realized by reading and executing a program from a storage device provided in the device main body 51 or another storage device (not shown).

(測定点と算出点)
次に、図1、図2および図4を参照して、測定点と算出点について説明する。図4は、測定点と算出点を説明するための説明図であり、挿入部21の一部を示している。前述のように、測定点は、挿入部21に設けられたソースコイル23によって規定される点である。測定点は、例えば、ソースコイル23の中心位置に相当する点であってもよい。複数のソースコイル23は、挿入部21において、挿入部21の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置されていることから、複数の測定点も、挿入部21において、挿入部21の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。図4では、複数の測定点を、記号Psを付した点で示している。
(Measurement points and calculation points)
Next, measurement points and calculation points will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the measurement point and the calculation point, and shows a part of the insertion portion 21. As described above, the measurement point is a point defined by the source coil 23 provided in the insertion portion 21. The measurement point may be, for example, a point corresponding to the center position of the source coil 23. Since the plurality of source coils 23 are arranged at intervals in the insertion portion 21 along the longitudinal direction of the insertion portion 21, a plurality of measurement points are also arranged in the insertion portion 21 in the longitudinal direction of the insertion portion 21. They are arranged so as to be spaced apart from each other. In FIG. 4, a plurality of measurement points are indicated by points with the symbol Ps.

また、測定点Psは、任意の点を原点とし、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸で表される直交座標系の点として表すことができる。本実施の形態では、第1の形状情報は、測定点Psの座標(Psx,Psy,Psz)の情報を含んでいる。なお、PsxはX座標の値であり、PsyはY座標の値であり、PszはZ座標の値である。 Further, the measurement points Ps can be represented as points in a Cartesian coordinate system represented by an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis that are orthogonal to each other with an arbitrary point as the origin. In the present embodiment, the first shape information includes the information of the coordinates (Psx, Psy, Psz) of the measurement point Ps. Note that Psx is the value of the X coordinate, Psy is the value of the Y coordinate, and Psz is the value of the Z coordinate.

また、複数の算出点は、第2の形状情報を取得するために、形状情報取得部12によって規定される点である。複数の算出点の位置は、全て、測定点Psの位置と一致していてもよい。あるいは、複数の算出点の少なくとも一部は、測定点Psと一致していていなくてもよい。図4では、複数の算出点を、記号Pcを付した点で示している。図4には、挿入部21の長手方向において、複数の算出点Pcの一部が、測定点Psとは異なる位置にある例を示している。 Further, the plurality of calculation points are points defined by the shape information acquisition unit 12 in order to acquire the second shape information. The positions of the plurality of calculation points may all coincide with the positions of the measurement points Ps. Alternatively, at least a part of the plurality of calculation points may not coincide with the measurement points Ps. In FIG. 4, a plurality of calculation points are indicated by points with the symbol Pc. FIG. 4 shows an example in which a part of the plurality of calculation points Pc is located at a position different from the measurement point Ps in the longitudinal direction of the insertion portion 21.

なお、図4では、便宜上、挿入部21の長手方向において同じ位置にある測定点Psと算出点Pcを、挿入部21の長手方向に直交する方向に互いに離して描いている。しかし、上記の測定点Psと算出点Pcは、実際には、同じ位置にある。 In FIG. 4, for convenience, the measurement points Ps and the calculation points Pc located at the same position in the longitudinal direction of the insertion portion 21 are drawn separated from each other in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the insertion portion 21. However, the measurement point Ps and the calculation point Pc are actually at the same position.

算出点Pcは、測定点Psと同様に、直交座標系の点として表すことができる。本実施の形態では、第2の形状情報は、算出点Pcの座標(Pcx,Pcy,Pcz)の情報を含んでいる。なお、PcxはX座標の値であり、PcyはY座標の値であり、PczはZ座標の値である。 The calculation point Pc can be represented as a point in the Cartesian coordinate system, similarly to the measurement point Ps. In the present embodiment, the second shape information includes the information of the coordinates (Pcx, Pcy, Pcz) of the calculation point Pc. In addition, Pcx is the value of the X coordinate, Pcy is the value of the Y coordinate, and Pcz is the value of the Z coordinate.

以下、第2の形状情報の取得方法について説明する。形状情報取得部12は、複数の測定点Psの各々における第1の形状情報から、算出点Pcにおける第2の形状情報を取得する。複数の算出点Pcの位置が全て測定点Psの位置と一致している場合、形状情報取得部12は、例えば、測定点Psの座標を算出点Pcの座標とすることによって、算出点Pcの座標の情報を含む第2の形状情報を取得する。 Hereinafter, a second method of acquiring shape information will be described. The shape information acquisition unit 12 acquires the second shape information at the calculation point Pc from the first shape information at each of the plurality of measurement points Ps. When the positions of the plurality of calculation points Pc all match the positions of the measurement points Ps, the shape information acquisition unit 12 sets the coordinates of the measurement points Ps to the coordinates of the calculation points Pc, for example, so that the calculation points Pc can be set to the coordinates of the calculation points Pc. Acquire the second shape information including the coordinate information.

また、複数の算出点Pcの少なくとも一部が測定点Psとは異なる位置にある場合、形状情報取得部12は、例えば、複数の測定点Psからスプライン補間の関数を求め、求めた関数から算出点Pcの座標を算出することによって、算出点Pcの座標の情報を含む第2の形状情報を取得する。 Further, when at least a part of the plurality of calculation points Pc is located at a position different from the measurement points Ps, the shape information acquisition unit 12 obtains, for example, a spline interpolation function from the plurality of measurement points Ps and calculates from the obtained functions. By calculating the coordinates of the point Pc, the second shape information including the information of the coordinates of the calculated point Pc is acquired.

なお、第2の形状情報は、更に、算出点Pcにおける挿入部21の曲率の情報を含んでいてもよい。形状情報取得部12は、例えば、複数の測定点Psの座標または複数の算出点Pcの座標から、算出点Pcにおける挿入部21の曲率を算出することによって、算出点Pcにおける挿入部21の曲率の情報を含む第2の形状情報を取得する。 The second shape information may further include information on the curvature of the insertion portion 21 at the calculation point Pc. The shape information acquisition unit 12 calculates the curvature of the insertion unit 21 at the calculation point Pc from the coordinates of the plurality of measurement points Ps or the coordinates of the plurality of calculation points Pc, so that the curvature of the insertion unit 21 at the calculation point Pc is calculated. The second shape information including the information of is acquired.

(力情報算出部の動作)
次に、図2を参照して、力情報算出部14の動作について説明する。力情報算出部14は、複数の第2の形状情報と記憶部13に記憶された複数の定数に基づいて、挿入部21における任意の位置に作用する少なくとも1つの方向の力の大きさの情報を含む力情報を算出する。本実施の形態では、少なくとも1つの方向は、互いに直交する第1の方向、第2の方向および第3の方向である。力情報は、第1の方向の大きさの情報である第1の情報と、第2の方向の力の大きさの情報である第2の情報と、第3の方向の力の大きさの情報である第3の情報とを含んでいる。
(Operation of force information calculation unit)
Next, the operation of the force information calculation unit 14 will be described with reference to FIG. The force information calculation unit 14 is based on a plurality of second shape information and a plurality of constants stored in the storage unit 13, and information on the magnitude of the force acting on an arbitrary position in the insertion unit 21 in at least one direction. Calculate force information including. In this embodiment, at least one direction is a first direction, a second direction, and a third direction orthogonal to each other. The force information is the first information which is the information of the magnitude of the first direction, the second information which is the information of the magnitude of the force in the second direction, and the magnitude of the force in the third direction. It includes a third piece of information, which is information.

前述のように、第2の形状情報は、算出点Pcの座標(Pcx,Pcy,Pcz)の情報を含んでいる。ここで、X軸に平行な方向をX方向と言い、Y軸に平行な方向をY方向と言い、Z軸に平行な方向をZ方向と言う。本実施の形態では、第1の方向をX方向とし、第2の方向をY方向とし、第3の方向をZ方向とする。 As described above, the second shape information includes the information of the coordinates (Pcx, Pcy, Pcz) of the calculation point Pc. Here, the direction parallel to the X axis is referred to as the X direction, the direction parallel to the Y axis is referred to as the Y direction, and the direction parallel to the Z axis is referred to as the Z direction. In the present embodiment, the first direction is the X direction, the second direction is the Y direction, and the third direction is the Z direction.

また、本実施の形態では、力情報算出部14は、挿入部21における複数の位置の各々における力情報を算出する。複数の位置は、複数の算出点Pcの位置と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。また、複数の位置の数は、複数の算出点Pcの数と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。 Further, in the present embodiment, the force information calculation unit 14 calculates the force information at each of the plurality of positions in the insertion unit 21. The plurality of positions may or may not coincide with the positions of the plurality of calculation points Pc. Further, the number of the plurality of positions may or may not match the number of the plurality of calculation points Pc.

ここで、挿入部21における任意の位置を第1の検出位置と言い、挿入部21において第1の検出位置とは異なる位置を第2の検出位置と言う。図5には、第1の検出位置P1と第2の検出位置P2の例を示している。以下、第1の検出位置P1における力情報である第1の力情報の算出方法と、第2の検出位置P2における力情報である第2の力情報の算出方法について説明する。 Here, an arbitrary position in the insertion portion 21 is referred to as a first detection position, and a position different from the first detection position in the insertion portion 21 is referred to as a second detection position. FIG. 5 shows an example of the first detection position P1 and the second detection position P2. Hereinafter, a method of calculating the first force information which is the force information at the first detection position P1 and a method of calculating the second force information which is the force information at the second detection position P2 will be described.

始めに、第1の力情報の算出方法について説明する。本実施の形態では、力情報算出部14は、n個(nは2以上の整数)の第2の形状情報に基づいて、第1の検出位置P1に作用する力F1(図5参照)を算出する。以下、n個の第2の形状情報を、便宜上、1番目ないしn番目の第2の形状情報と呼ぶ。本実施の形態では、力情報算出部14は、下記の式(1)~(3)を用いて、力F1のX方向の成分F1xと、力F1のY方向の成分F1yと、力F1のZ方向の成分F1zを算出する。 First, a method of calculating the first force information will be described. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 applies a force F1 (see FIG. 5) acting on the first detection position P1 based on n second shape information (n is an integer of 2 or more). calculate. Hereinafter, the n second shape information will be referred to as the first to nth second shape information for convenience. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 uses the following equations (1) to (3) to form the X-direction component F1x of the force F1, the Y-direction component F1y of the force F1, and the force F1. The component F1z in the Z direction is calculated.

F1x=A11・X1+A12・X2+A13・X3
+・・・+A1n・Xn+C1 …(1)
F1y=A21・X1+A22・X2+A23・X3
+・・・+A2n・Xn+C2 …(2)
F1z=A31・X1+A32・X2+A33・X3
+・・・+A3n・Xn+C3 …(3)
式(1)~(3)において、Xnは、n番目の第2の形状情報を表し、A1n,A2n,A3nは、それぞれ、Xnに乗じるための定数であり、C1,C2,C3は定数項である。
F1x = A11 / X1 + A12 / X2 + A13 / X3
+ ・ ・ ・ + A1n ・ Xn + C1… (1)
F1y = A21 / X1 + A22 / X2 + A23 / X3
+ ・ ・ ・ + A2n ・ Xn + C2… (2)
F1z = A31 / X1 + A32 / X2 + A33 / X3
+ ・ ・ ・ + A3n ・ Xn + C3… (3)
In the formulas (1) to (3), Xn represents the nth second shape information, A1n, A2n, and A3n are constants for multiplying Xn, respectively, and C1, C2, and C3 are constant terms. Is.

Xnは、n番目の第2の形状情報に対応する算出点Pcの3つの座標値を要素として含む3次元列ベクトルであってもよい。この場合、A1n,A2n,A3nは、それぞれ、Xnの3つの座標値の各々に乗じるための3つの定数を要素として含む3次元行ベクトルである。本実施の形態では、便宜上、定数を要素として含む行ベクトルも、定数と言う。あるいは、Xnは、算出点Pcの3つの座標値を所定の式に代入して算出される値であってもよい。この場合、A1n,A2n,A3nは、それぞれ定数である。 Xn may be a three-dimensional column vector including three coordinate values of the calculation point Pc corresponding to the nth second shape information as elements. In this case, A1n, A2n, and A3n are three-dimensional row vectors including three constants for multiplying each of the three coordinate values of Xn as elements. In the present embodiment, for convenience, a row vector including a constant as an element is also referred to as a constant. Alternatively, Xn may be a value calculated by substituting the three coordinate values of the calculation point Pc into a predetermined formula. In this case, A1n, A2n, and A3n are constants, respectively.

力F1の大きさと方向は、F1x,F1y,F1zから算出することができる。また、F1xは、第1の検出位置P1に作用するX方向の力の大きさを算出したものでもあり、F1yは、第1の検出位置P1に作用するY方向の力の大きさを算出したものでもあり、F1zは、第1の検出位置P1に作用するZ方向の力の大きさを算出したものでもある。力情報算出部14は、力F1の大きさと方向を第1の力情報としてもよいし、F1x,F1y,F1zを第1の力情報としてもよい。 The magnitude and direction of the force F1 can be calculated from F1x, F1y, F1z. Further, F1x also calculates the magnitude of the force acting on the first detection position P1 in the X direction, and F1y calculates the magnitude of the force acting on the first detection position P1 in the Y direction. F1z is also a calculation of the magnitude of the force acting on the first detection position P1 in the Z direction. The force information calculation unit 14 may use the magnitude and direction of the force F1 as the first force information, or may use F1x, F1y, and F1z as the first force information.

本実施の形態では、第1の力情報を算出する際に、第2の形状情報、すなわち算出点Pcの3つの座標値または3つの座標値から所定の規則に従って算出される値に乗じるための定数を、第1の定数と言う。記憶部13は、複数の第1の定数を含む第1の定数組を記憶する。本実施の形態では、第1の定数組は、第1の定数として、A1n,A2n,A3nを含んでいる。また、第1の定数組は、更に、定数項C1,C2,C3を含んでいる。 In the present embodiment, when calculating the first force information, the second shape information, that is, the three coordinate values of the calculation point Pc or the value calculated according to a predetermined rule from the three coordinate values is multiplied. The constant is called the first constant. The storage unit 13 stores a first set of constants including a plurality of first constants. In the present embodiment, the first constant set includes A1n, A2n, and A3n as the first constant. Further, the first constant set further includes constant terms C1, C2, and C3.

ここで、F1xの情報を第1の情報とし、F1yの情報を第2の情報とし、F1zの情報を第3の情報とする。複数の第1の定数は、第1の情報を算出するための複数の定数と、第2の情報を算出するための複数の定数と、第3の情報を算出するための複数の定数とを含んでいる。 Here, the information of F1x is referred to as the first information, the information of F1y is referred to as the second information, and the information of F1z is referred to as the third information. The plurality of first constants include a plurality of constants for calculating the first information, a plurality of constants for calculating the second information, and a plurality of constants for calculating the third information. Includes.

次に、第2の力情報の算出方法について説明する。本実施の形態では、力情報算出部14は、第1の力情報と同様に、n個の第2の形状情報に基づいて、第2の検出位置P2に作用する力F2(図5参照)を算出する。本実施の形態では、力情報算出部14は、下記の式(4)~(6)を用いて、力F2のX方向の成分F2xと、力F2のY方向の成分F2yと、力F2のZ方向の成分F2zを算出する。 Next, a method of calculating the second force information will be described. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 has a force F2 acting on the second detection position P2 based on n second shape information as well as the first force information (see FIG. 5). Is calculated. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 uses the following equations (4) to (6) to form the X-direction component F2x of the force F2, the Y-direction component F2y of the force F2, and the force F2. The component F2z in the Z direction is calculated.

F2x=A41・X1+A42・X2+A43・X3
+・・・+A4n・Xn+C4 …(4)
F2y=A51・X1+A52・X2+A53・X3
+・・・+A5n・Xn+C5 …(5)
F2z=A61・X1+A62・X2+A63・X3
+・・・+A6n・Xn+C6 …(6)
式(4)~(6)において、A4n,A5n,A6nは、それぞれ、Xnに乗じるための定数であり、C1,C2,C3は定数項である。A4n,A5n,A6nは、A1n,A2n,A3nと同様に、それぞれ、Xnの3つの座標値の各々に乗じるための3つの定数を要素として含む3次元行ベクトルであってもよいし、定数であってもよい。
F2x = A41 / X1 + A42 / X2 + A43 / X3
+ ・ ・ ・ + A4n ・ Xn + C4… (4)
F2y = A51 / X1 + A52 / X2 + A53 / X3
+ ・ ・ ・ + A5n ・ Xn + C5… (5)
F2z = A61 / X1 + A62 / X2 + A63 / X3
+ ・ ・ ・ + A6n ・ Xn + C6… (6)
In the formulas (4) to (6), A4n, A5n, and A6n are constants for multiplying Xn, respectively, and C1, C2, and C3 are constant terms. Similar to A1n, A2n, and A3n, A4n, A5n, and A6n may be three-dimensional row vectors including three constants for multiplying each of the three coordinate values of Xn as elements, or are constants. There may be.

力F2の大きさと方向は、F2x,F2y,F2zから算出することができる。また、F2xは、第2の検出位置P2に作用するX方向の力の大きさを算出したものでもあり、F2yは、第2の検出位置P2に作用するY方向の力の大きさを算出したものでもあり、F2zは、第2の検出位置P2に作用するZ方向の力の大きさを算出したものでもある。力情報算出部14は、力F2の大きさと方向を第2の力情報としてもよいし、F2x,F2y,F2zを第2の力情報としてもよい。 The magnitude and direction of the force F2 can be calculated from F2x, F2y, F2z. Further, F2x also calculates the magnitude of the force acting on the second detection position P2 in the X direction, and F2y calculates the magnitude of the force acting on the second detection position P2 in the Y direction. F2z is also a calculation of the magnitude of the force acting on the second detection position P2 in the Z direction. The force information calculation unit 14 may use the magnitude and direction of the force F2 as the second force information, or may use F2x, F2y, and F2z as the second force information.

本実施の形態では、第2の力情報を算出する際に、第2の形状情報、すなわち算出点Pcの3つの座標値または3つの座標値から所定の規則に従って算出される値に乗じるための定数を、第2の定数と言う。記憶部13は、複数の第2の定数を含む第2の定数組を記憶する。本実施の形態では、第2の定数組は、第2の定数として、A4n,A5n,A6nを含んでいる。また、第2の定数組は、更に、定数項C4,C5,C6を含んでいる。 In the present embodiment, when calculating the second force information, the second shape information, that is, the three coordinate values of the calculation point Pc or the value calculated according to a predetermined rule from the three coordinate values is multiplied. The constant is called the second constant. The storage unit 13 stores a second set of constants including a plurality of second constants. In the present embodiment, the second constant set includes A4n, A5n, and A6n as the second constant. The second set of constants further includes the constant terms C4, C5 and C6.

ここで、F2xの情報を第1の情報とし、F2yの情報を第2の情報とし、F2zの情報を第3の情報とする。複数の第2の定数は、第1の情報を算出するための複数の定数と、第2の情報を算出するための複数の定数と、第3の情報を算出するための複数の定数とを含んでいる。 Here, the information of F2x is referred to as the first information, the information of F2y is referred to as the second information, and the information of F2z is referred to as the third information. The plurality of second constants include a plurality of constants for calculating the first information, a plurality of constants for calculating the second information, and a plurality of constants for calculating the third information. Includes.

なお、F1x,F1y,F1z,F2x,F2y,F2zの算出方法は、式(1)~(6)に示した例に限られない。例えば、式(1)~(6)の各々は、Xn等の2次以上の高次の項を含んでいてもよいし、Xm・Xn等の交互作用の項を含んでいてもよい。なお、mはnとは異なる1以上の整数であり、例えばm=n-1の関係を満たす数である。The calculation method of F1x, F1y, F1z, F2x, F2y, and F2z is not limited to the examples shown in the equations (1) to (6). For example, each of the formulas (1) to (6) may contain a second-order or higher-order term such as Xn 2 , or may include an interaction term such as Xm · Xn. Note that m is an integer of 1 or more different from n, and is a number that satisfies the relationship of, for example, m = n-1.

ここまでは、第1の検出位置P1における第1の力情報と、第2の検出位置P2における第2の力情報を算出する方法について説明してきた。上記の説明は、第1および第2の検出位置P1,P2以外の任意の検出位置P3(図5参照)における力情報を算出する場合にも当てはまる。 Up to this point, a method of calculating the first force information at the first detection position P1 and the second force information at the second detection position P2 has been described. The above description also applies to the calculation of force information at any detection position P3 (see FIG. 5) other than the first and second detection positions P1 and P2.

また、ここまでは、第2の形状情報が、算出点Pcの座標の情報のみを含む場合を例にとって説明してきた。前述のように、第2の形状情報は、算出点Pcにおける挿入部21の曲率の情報を含んでいてもよい。この場合、Xnは、n番目の第2の形状情報に対応する算出点Pcの3つの座標値と挿入部21の曲率を要素として含む4次元列ベクトルであってもよい。この場合、A1n,A2n,A3n,A4n,A5n,A6nは、それぞれ、Xnの3つの座標値の各々に乗じるための3つの定数とXnの挿入部21の曲率に乗じるための1つの定数を要素として含む4次元行ベクトルである。第1の定数組と第2の定数組は、それぞれ、挿入部21の曲率に乗じるための定数を含んでいる。 Further, up to this point, the case where the second shape information includes only the information of the coordinates of the calculation point Pc has been described as an example. As described above, the second shape information may include information on the curvature of the insertion portion 21 at the calculation point Pc. In this case, Xn may be a four-dimensional column vector including the three coordinate values of the calculation point Pc corresponding to the nth second shape information and the curvature of the insertion portion 21 as elements. In this case, A1n, A2n, A3n, A4n, A5n, and A6n each have three constants for multiplying each of the three coordinate values of Xn and one constant for multiplying the curvature of the insertion portion 21 of Xn. It is a four-dimensional row vector including as. The first constant set and the second constant set each include a constant for multiplying the curvature of the insertion portion 21.

(第1および第2の定数の算出方法)
次に、第1および第2の定数の算出方法について説明する。第1の定数は、例えば以下のようにして算出される。まず、挿入部21がある形状のときの第2の形状情報を取得すると共に、第1の検出位置P1に作用する力(以下、第1の力と言う。)を取得する。第1の力は、センサ等を用いた実験によって求めてもよいし、シミュレーションによって求めてもよい。なお、シミュレーションでは、第1の力は、例えば、挿入部21における複数の位置のモーメントの釣り合いから規定される連立方程式を、収束演算を用いて解くことによって求めることができる。
(Calculation method of the first and second constants)
Next, a method of calculating the first and second constants will be described. The first constant is calculated, for example, as follows. First, the second shape information when the insertion portion 21 has a certain shape is acquired, and the force acting on the first detection position P1 (hereinafter referred to as the first force) is acquired. The first force may be obtained by an experiment using a sensor or the like, or may be obtained by a simulation. In the simulation, the first force can be obtained, for example, by solving simultaneous equations defined by the balance of moments at a plurality of positions in the insertion portion 21 by using a convergence operation.

次に、挿入部21の形状を変化させる。上記の第2の形状情報と第1の力の取得は、挿入部21の形状を変えるたびに行われる。これにより、第2の形状情報と第1の力の複数の組を準備する。次に、第2の形状情報と第1の力の複数の組を式(1)~(3)に代入することによって、第1の定数A1n,A2n,A3nを算出する。なお、式(1)のF1xには第1の力のX方向の成分を代入し、式(2)のF1yには第1の力のY方向の成分を代入し、式(3)のF1zには第1の力のZ方向の成分を代入する。第1の定数A1n,A2n,A3nは、例えば、最小二乗法によって算出することができる。式(1)~(3)の定数項C1,C2,C3は、第1の定数A1n,A2n,A3nと同時に算出される。 Next, the shape of the insertion portion 21 is changed. The acquisition of the second shape information and the first force described above is performed every time the shape of the insertion portion 21 is changed. As a result, a plurality of sets of the second shape information and the first force are prepared. Next, the first constants A1n, A2n, and A3n are calculated by substituting a plurality of sets of the second shape information and the first force into the equations (1) to (3). The component in the X direction of the first force is substituted into F1x in the equation (1), the component in the Y direction of the first force is substituted into F1y in the equation (2), and F1z in the equation (3) is substituted. Is substituted with the Z-direction component of the first force. The first constants A1n, A2n, and A3n can be calculated by, for example, the least squares method. The constant terms C1, C2, and C3 of the equations (1) to (3) are calculated at the same time as the first constants A1n, A2n, and A3n.

第2の定数は、例えば以下のようにして算出される。まず、挿入部21がある形状のときの第2の形状情報を取得すると共に、第2の検出位置P2に作用する力(以下、第2の力と言う。)を取得する。第2の力の取得方法は、第1の力の取得方法と同様である。 The second constant is calculated, for example, as follows. First, the second shape information when the insertion portion 21 has a certain shape is acquired, and the force acting on the second detection position P2 (hereinafter referred to as the second force) is acquired. The second force acquisition method is the same as the first force acquisition method.

次に、挿入部21の形状を変化させる。上記の第2の形状情報と第2の力の取得は、挿入部21の形状を変えるたびに行われる。これにより、第2の形状情報と第2の力の複数の組を準備する。次に、第2の形状情報と第2の力の複数の組を式(4)~(6)に代入することによって、第2の定数A4n,A5n,A6nを算出する。なお、式(4)のF2xには第2の力のX方向の成分を代入し、式(5)のF2yには第2の力のY方向の成分を代入し、式(6)のF2zには第2の力のZ方向の成分を代入する。第2の定数A4n,A5n,A6nは、例えば、最小二乗法によって算出することができる。式(4)~(6)の定数項C4,C5,C6は、第2の定数A4n,A5n,A6nと同時に算出される。 Next, the shape of the insertion portion 21 is changed. The acquisition of the second shape information and the second force described above is performed every time the shape of the insertion portion 21 is changed. As a result, a plurality of sets of the second shape information and the second force are prepared. Next, the second constants A4n, A5n, and A6n are calculated by substituting a plurality of sets of the second shape information and the second force into the equations (4) to (6). The component in the X direction of the second force is substituted into F2x in the equation (4), the component in the Y direction of the second force is substituted into F2y in the equation (5), and F2z in the equation (6) is substituted. Is substituted with the Z-direction component of the second force. The second constants A4n, A5n, and A6n can be calculated by, for example, the least squares method. The constant terms C4, C5, and C6 of the equations (4) to (6) are calculated at the same time as the second constants A4n, A5n, and A6n.

第1および第2の定数を算出する際には、第1および第2の力を求めるために、挿入部21の形状を変えながら、実験またはシミュレーションを実行する必要がある。そのため、第1および第2の定数は、内視鏡1の使用前に算出される。また、算出した複数の第1の定数を含む第1の定数組と、算出した複数の第2の定数を含む第2の定数組は、内視鏡1の使用前に、記憶部13に記憶される。 When calculating the first and second constants, it is necessary to carry out an experiment or simulation while changing the shape of the insertion portion 21 in order to obtain the first and second forces. Therefore, the first and second constants are calculated before the use of the endoscope 1. Further, the first constant set including the calculated first constants and the second constant set including the calculated second constants are stored in the storage unit 13 before the use of the endoscope 1. Will be done.

(力情報算出方法)
次に、図1、図2および図6を参照して、本実施の形態に係わる力情報算出方法について説明する。図6は、本実施の形態に係わる力情報算出方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる力情報算出方法は、図6に示したステップS11,S12,S13,S14を含んでいる。ステップS11,S12,S13,S14は、この順に実行される。
(Force information calculation method)
Next, a force information calculation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. FIG. 6 is a flowchart showing a force information calculation method according to the present embodiment. The force information calculation method according to the present embodiment includes steps S11, S12, S13, and S14 shown in FIG. Steps S11, S12, S13, and S14 are executed in this order.

ステップS11は、記憶部13が、複数の定数を記憶するステップである。本実施の形態では、記憶部13は、複数の定数として、複数の第1の定数を含む第1の定数組と、複数の第2の定数を含む第2の定数組とを記憶する。 Step S11 is a step in which the storage unit 13 stores a plurality of constants. In the present embodiment, the storage unit 13 stores, as a plurality of constants, a first constant set including a plurality of first constants and a second constant set including a plurality of second constants.

ステップS12は、形状センサ部すなわち内視鏡挿入形状観測装置5が、第1の形状情報を取得するステップである。ステップS13は、形状情報取得部12が、第2の形状情報を取得するステップである。ステップS14は、力情報算出部14が、力情報を算出するステップである。本実施の形態では、力情報算出部14は、力情報として、第1および第2の力情報を算出する。 Step S12 is a step in which the shape sensor unit, that is, the endoscope insertion shape observation device 5, acquires the first shape information. Step S13 is a step in which the shape information acquisition unit 12 acquires the second shape information. Step S14 is a step in which the force information calculation unit 14 calculates force information. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 calculates the first and second force information as the force information.

なお、ステップS11は、内視鏡1の使用前に実行される。ステップS12~S14は、内視鏡1の使用時に繰り返し実行される。 Note that step S11 is executed before the use of the endoscope 1. Steps S12 to S14 are repeatedly executed when the endoscope 1 is used.

(力情報伝達部の動作)
次に、図1および図2を参照して、力情報伝達部15の動作について説明する。前述のように、力情報伝達部15は、力情報算出部14が算出した力情報と対応関係を有する信号を、算出装置本体部11の外部の装置等、例えば報知手段18に伝達する。報知手段18がモニタ装置等によって構成された表示部である場合、力情報伝達部15は、所定の検出位置に作用する力の大きさの情報の信号を、表示部に出力してもよい。表示部は、出力された力の大きさの情報を画面上に表示する。
(Operation of force information transmission unit)
Next, the operation of the force information transmitting unit 15 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As described above, the force information transmission unit 15 transmits a signal having a correspondence relationship with the force information calculated by the force information calculation unit 14 to, for example, a notification means 18 such as an external device of the calculation device main body unit 11. When the notification means 18 is a display unit configured by a monitoring device or the like, the force information transmission unit 15 may output a signal of information on the magnitude of the force acting on a predetermined detection position to the display unit. The display unit displays information on the magnitude of the output force on the screen.

また、力情報伝達部15は、所定の検出位置に作用する力の大きさと所定の閾値とを比較して、力の大きさが所定の閾値以上になったことを知らせる信号(以下、通知信号と言う。)を報知手段18に出力してもよい。報知手段18が表示部である場合、表示部は、通知信号に基づいて画面上に警告を表示してもよい。また、報知手段18がスピーカ等によって構成された警報部である場合、警報部は、通知信号に基づいて警告音を発してもよい。 Further, the force information transmission unit 15 compares the magnitude of the force acting on the predetermined detection position with the predetermined threshold value, and notifies that the magnitude of the force is equal to or greater than the predetermined threshold value (hereinafter, notification signal). ) May be output to the notification means 18. When the notifying means 18 is a display unit, the display unit may display a warning on the screen based on the notification signal. Further, when the notification unit 18 is an alarm unit composed of a speaker or the like, the alarm unit may emit a warning sound based on the notification signal.

また、力情報伝達部15は、所定の検出位置に作用する力の大きさの情報の信号や、通知信号を、観測装置本体部51に出力してもよい。この場合、観測装置本体部51の制御部51Aは、力の大きさの情報や警告等を挿入形状画像に合成してもよいし、表示部53の画面上に表示させるために力の大きさの情報や警告等を表示部53に出力してもよい。なお、所定の検出位置に作用する力の大きさと所定の閾値との比較は、制御部51Aにおいて行われてもよい。 Further, the force information transmission unit 15 may output a signal of information on the magnitude of the force acting on a predetermined detection position or a notification signal to the observation device main body unit 51. In this case, the control unit 51A of the observation device main body 51 may synthesize information on the magnitude of the force, a warning, etc. into the inserted shape image, or may display the magnitude of the force on the screen of the display unit 53. Information, warnings, etc. may be output to the display unit 53. The control unit 51A may compare the magnitude of the force acting on the predetermined detection position with the predetermined threshold value.

同様に、力情報伝達部15は、所定の検出位置に作用する力の大きさの情報の信号や、通知信号を、本体装置2に出力してもよい。この場合、本体装置2の制御部2Aは、力の大きさの情報や警告等を撮像画像に合成してもよいし、表示部3の画面上に表示させるために力の大きさの情報や警告等を表示部53に出力してもよい。なお、所定の検出位置に作用する力の大きさと所定の閾値との比較は、制御部2Aにおいて行われてもよい。 Similarly, the force information transmission unit 15 may output a signal of information on the magnitude of the force acting on a predetermined detection position or a notification signal to the main body device 2. In this case, the control unit 2A of the main unit 2 may synthesize the force magnitude information, a warning, etc. into the captured image, or the force magnitude information or the force magnitude information to be displayed on the screen of the display unit 3. A warning or the like may be output to the display unit 53. The magnitude of the force acting on the predetermined detection position and the predetermined threshold value may be compared with each other in the control unit 2A.

また、本体装置2は、撮像画像と力の大きさの情報に基づいて、被検体に与える影響を判断する被検体影響判断部を有していてもよい。 Further, the main body device 2 may have a subject influence determination unit for determining the influence on the subject based on the captured image and the information on the magnitude of the force.

また、内視鏡システム100は、内視鏡1の挿入部21の挿抜操作の少なくとも一部を支援する挿入ロボットを備えていてもよい。挿入ロボットには、内視鏡1の挿入部21と操作部22を支持するための複数のアームと、被検体内に挿入された挿入部21を挿抜させる機構と、操作部22に設けられた操作ノブを操作する機構とが設けられる。力情報伝達部15は、力情報算出部14が算出した力情報と対応関係を有する信号を、挿入ロボット制御装置に出力する。挿入ロボット制御装置は、上記の信号と、観測装置本体部51が出力する挿入形状画像または第1の形状情報と、本体装置2が出力する撮像画像等に基づいて、挿入部21の挿抜動作が円滑に行われるように、挿入ロボットを制御する。 Further, the endoscope system 100 may include an insertion robot that supports at least a part of the insertion / removal operation of the insertion portion 21 of the endoscope 1. The insertion robot is provided with a plurality of arms for supporting the insertion unit 21 and the operation unit 22 of the endoscope 1, a mechanism for inserting and removing the insertion unit 21 inserted into the subject, and the operation unit 22. A mechanism for operating the operation knob is provided. The force information transmission unit 15 outputs a signal having a correspondence relationship with the force information calculated by the force information calculation unit 14 to the insertion robot control device. The insertion robot control device performs the insertion / removal operation of the insertion unit 21 based on the above signal, the insertion shape image or the first shape information output by the observation device main body 51, the captured image output by the main body 2, and the like. Control the insertion robot so that it can be done smoothly.

(作用および効果)
次に、本実施の形態に係わる力情報算出装置10、内視鏡システム100および力情報算出方法の作用および効果について説明する。本実施の形態では、力情報算出部14は、可撓性部材である内視鏡1の挿入部21における第1の検出位置P1に作用する少なくとも1つの方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報が算出する。本実施の形態では、第1の検出位置P1は、挿入部21の先端に限らず、任意に設定することができる。これにより、本実施の形態によれば、任意の位置に作用する力の大きさの情報を算出することができる。
(Action and effect)
Next, the actions and effects of the force information calculation device 10, the endoscope system 100, and the force information calculation method according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the force information calculation unit 14 includes information on the magnitude of the force acting on the first detection position P1 in the insertion unit 21 of the endoscope 1 which is a flexible member. The first force information is calculated. In the present embodiment, the first detection position P1 is not limited to the tip of the insertion portion 21, and can be arbitrarily set. Thereby, according to the present embodiment, it is possible to calculate information on the magnitude of the force acting on an arbitrary position.

また、本実施の形態では、力情報算出部14は、式(1)~(3)に示したような演算、すなわち、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって、第1の力情報を算出する。本実施の形態では、更に、上記の演算は、式(1)~(3)に示したように、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和を求めること含んでいる。このように、本実施の形態では、第1の力情報を、乗算と加算とによって求めている。これにより、本実施の形態によれば、収束演算等を用いたシミュレーションによって第1の力情報を算出する場合に比べて、第1の力情報を算出するための負荷を少なくすることができると共に、第1の力情報の算出時間を短くすることができる。また、本実施の形態によれば、第1の検出位置P1の位置や、挿入部21の形状に関わらず、ほぼ一定の時間で第1の力情報を算出することができる。これらのことから、本実施の形態によれば、内視鏡1の使用時に、リアルタイムで第1の力情報を算出することが可能になる。 Further, in the present embodiment, the force information calculation unit 14 corresponds to the operations shown in the equations (1) to (3), that is, the plurality of second shape information and the plurality of first constants. The first force information is calculated by an operation including multiplication of each other. Further, in the present embodiment, the above calculation is obtained by multiplying the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of first constants as shown in the equations (1) to (3). It includes finding the sum of multiple terms. As described above, in the present embodiment, the first force information is obtained by multiplication and addition. As a result, according to the present embodiment, the load for calculating the first force information can be reduced as compared with the case where the first force information is calculated by the simulation using the convergence calculation or the like. , The calculation time of the first force information can be shortened. Further, according to the present embodiment, the first force information can be calculated in a substantially constant time regardless of the position of the first detection position P1 and the shape of the insertion portion 21. From these facts, according to this embodiment, it becomes possible to calculate the first force information in real time when the endoscope 1 is used.

また、本実施の形態では、第1の定数は、予め、記憶部13に記憶されている。前述のように、第1の定数の算出は、挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の検出位置P1に作用する第1の力の複数の組を準備することによって行われる。この組の数が多いほど、第1の力情報の算出精度が向上する。本実施の形態では、第1の定数の算出を、内視鏡1の使用時以外に実行することができるため、第2の形状情報と第1の力の組の数を多くすることは容易である。これにより、本実施の形態によれば、第1の力情報の算出精度を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the first constant is stored in the storage unit 13 in advance. As described above, the calculation of the first constant is performed by preparing a plurality of sets of the second shape information and the first force acting on the first detection position P1 while changing the shape of the insertion portion 21. Will be done. The larger the number of this set, the better the calculation accuracy of the first force information. In the present embodiment, since the calculation of the first constant can be performed other than when the endoscope 1 is used, it is easy to increase the number of pairs of the second shape information and the first force. Is. Thereby, according to the present embodiment, the calculation accuracy of the first force information can be improved.

また、本実施の形態では、力情報算出部14は、可撓性部材である内視鏡1の挿入部21において第1の検出位置P1とは異なる第2の検出位置P2に作用する少なくとも1つの方向の力の大きさの情報を含む第2の力情報を算出する。本実施の形態では、第2の検出位置P2は、第1の検出位置P1とは異なるという要件を満たす限り、その位置と数を任意に設定することができる。これにより、本実施の形態によれば、複数の位置に作用する力の大きさの情報を算出することができる。 Further, in the present embodiment, the force information calculation unit 14 acts on a second detection position P2 different from the first detection position P1 in the insertion unit 21 of the endoscope 1 which is a flexible member. A second force information including information on the magnitude of the force in one direction is calculated. In the present embodiment, the position and number of the second detection position P2 can be arbitrarily set as long as the requirement that the second detection position P2 is different from the first detection position P1 is satisfied. Thereby, according to the present embodiment, it is possible to calculate information on the magnitude of the force acting on a plurality of positions.

また、本実施の形態では、第1の力情報と同様に、第2の力情報を算出するための負荷を少なくすることができると共に、第2の力情報の算出時間を短くすることができる。これにより、本実施の形態によれば、算出する力情報の数が多い場合であっても、シミュレーションによって複数の力情報を算出する場合に比べて、複数の力情報を算出するための負荷を少なくすることができると共に、複数の力情報の算出時間を短くすることができる。これにより、本実施の形態によれば、内視鏡1の使用時に、リアルタイムで複数の力情報を算出することが可能になる。 Further, in the present embodiment, similarly to the first force information, the load for calculating the second force information can be reduced, and the calculation time of the second force information can be shortened. .. As a result, according to the present embodiment, even when the number of force information to be calculated is large, the load for calculating a plurality of force information is increased as compared with the case where a plurality of force information is calculated by simulation. It can be reduced and the calculation time of a plurality of force information can be shortened. This makes it possible to calculate a plurality of force information in real time when the endoscope 1 is used according to the present embodiment.

(第1の変形例)
次に、図7を参照して、本実施の形態の第1の変形例について説明する。図7は、第1の変形例における算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。第1の変形例では、算出装置本体部11は、形状情報取得部12、記憶部13、力情報算出部14および力情報伝達部15の他に、剛性情報取得部16を備えている。剛性情報取得部16は、可撓性部材である内視鏡1の挿入部21(図1参照)の曲げ剛性等の剛性値を取得し、取得した剛性値を記憶部13に出力する。記憶部13は、剛性情報取得部16が出力した剛性値を記憶する。力情報算出部14は、記憶部13に記憶された剛性値を読み出すことができるように構成されている。
(First modification)
Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11 in the first modification. In the first modification, the calculation device main body 11 includes a rigidity information acquisition unit 16 in addition to the shape information acquisition unit 12, the storage unit 13, the force information calculation unit 14, and the force information transmission unit 15. The rigidity information acquisition unit 16 acquires rigidity values such as bending rigidity of the insertion unit 21 (see FIG. 1) of the endoscope 1 which is a flexible member, and outputs the acquired rigidity values to the storage unit 13. The storage unit 13 stores the rigidity value output by the rigidity information acquisition unit 16. The force information calculation unit 14 is configured to be able to read out the rigidity value stored in the storage unit 13.

剛性値は、例えば、内視鏡1の使用前に、センサ等を用いて計測することができる。剛性情報取得部16は、剛性値を計測する計測器から直接剛性値を取得してもよい。あるいは、剛性情報取得部16は、算出装置本体部11に接続された図示しないユーザインタフェース部を介して、剛性値を取得してもよい。この場合、使用者は、ユーザインタフェース部に、剛性値の計測結果を入力する。 The rigidity value can be measured, for example, by using a sensor or the like before using the endoscope 1. The rigidity information acquisition unit 16 may acquire the rigidity value directly from the measuring instrument that measures the rigidity value. Alternatively, the rigidity information acquisition unit 16 may acquire the rigidity value via a user interface unit (not shown) connected to the calculation device main body unit 11. In this case, the user inputs the measurement result of the rigidity value to the user interface unit.

また、第1の変形例では、記憶部13に記憶された第1の定数組と第2の定数組は、それぞれ、第3の定数を含んでいる。力情報算出部14は、剛性値と、第1の定数組の第3の定数とを乗算し、この乗算によって得られる項(以下、第1の剛性値項と言う。)を、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和に加算することによって、第1の力情報を算出する。具体的には、例えば、力情報算出部14は、式(1)~(3)の各々に第1の剛性値項を加えることによって、第1の検出位置に作用する力F1のX方向の成分F1xと、力F1のY方向の成分F1yと、力F1のZ方向の成分F1zを算出する。 Further, in the first modification, the first constant set and the second constant set stored in the storage unit 13 each include a third constant. The force information calculation unit 14 multiplies the rigidity value by the third constant of the first constant set, and the term obtained by this multiplication (hereinafter, referred to as the first rigidity value term) is a plurality of second. The first force information is calculated by adding to the sum of the plurality of terms obtained by multiplying the shape information of 2 and the corresponding ones of the plurality of first constants. Specifically, for example, the force information calculation unit 14 adds a first rigidity value term to each of the equations (1) to (3), so that the force F1 acting on the first detection position is in the X direction. The component F1x, the component F1y in the Y direction of the force F1, and the component F1z in the Z direction of the force F1 are calculated.

同様に、力情報算出部14は、剛性値と、第2の定数組の第3の定数とを乗算し、この乗算によって得られる項(以下、第2の剛性値項と言う。)を、複数の第2の形状情報と複数の第2の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和に加算することによって、第2の力情報を算出する。具体的には、例えば、力情報算出部14は、式(4)~(6)の各々に第2の剛性値項を加えることによって、第2の検出位置に作用する力F2のX方向の成分F2xと、力F2のY方向の成分F2yと、力F2のZ方向の成分F2zを算出する。 Similarly, the force information calculation unit 14 multiplies the rigidity value by the third constant of the second constant set, and the term obtained by this multiplication (hereinafter referred to as the second rigidity value term) is obtained. The second force information is calculated by adding to the sum of the plurality of terms obtained by multiplying the plurality of second shape information and the plurality of corresponding ones of the second constants. Specifically, for example, the force information calculation unit 14 adds a second rigidity value term to each of the equations (4) to (6), so that the force F2 acting on the second detection position is in the X direction. The component F2x, the component F2y in the Y direction of the force F2, and the component F2z in the Z direction of the force F2 are calculated.

第1の定数組の第3の定数は、第1の定数を算出する際に、第1の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の検出位置に作用する第1の力と剛性値の複数の組を準備し、第2の形状情報と第1の力と剛性値の複数の組を、式(1)~(3)の各々に第1の剛性値項を加えた式に代入することによって、第1の定数と第3の定数を算出する。 The third constant of the first constant set can be calculated at the same time as the first constant when calculating the first constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of sets of the second shape information and the first force and the rigidity value acting on the first detection position are prepared. By substituting the second shape information and a plurality of sets of the first force and the stiffness value into the equation in which the first stiffness value term is added to each of the equations (1) to (3), the first constant And the third constant are calculated.

同様に、第2の定数組の第3の定数は、第2の定数を算出する際に、第2の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第2の検出位置に作用する第2の力と剛性値の複数の組を準備し、第2の形状情報と第2の力と剛性値の複数の組を、式(4)~(6)の各々に第2の剛性値項を加えた式に代入することによって、第2の定数と第3の定数を算出する。 Similarly, the third constant of the second constant set can be calculated at the same time as the second constant when calculating the second constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of sets of the second shape information and the second force and the rigidity value acting on the second detection position are prepared. By substituting the second shape information and the plurality of sets of the second force and the stiffness value into the equation in which the second stiffness value term is added to each of the equations (4) to (6), the second constant And the third constant are calculated.

内視鏡1の挿入部21の剛性値は、製品毎にある程度ばらついてしまう。第1の変形例によれば、例えば、内視鏡1を取り替えて使用する場合に、使用する内視鏡1の挿入部21の剛性値を用いることにより、精度よく力情報を算出することができる。 The rigidity value of the insertion portion 21 of the endoscope 1 varies to some extent from product to product. According to the first modification, for example, when the endoscope 1 is replaced and used, the force information can be calculated accurately by using the rigidity value of the insertion portion 21 of the endoscope 1 to be used. can.

(第2の変形例)
次に、図8を参照して、本実施の形態の第2の変形例について説明する。図8は、第2の変形例における算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。第2の変形例における算出装置本体部11の構成は、以下の点で第1の変形例と異なっている。第2の変形例では、算出装置本体部11は、形状情報取得部12、記憶部13、力情報算出部14、力情報伝達部15および剛性情報取得部16の他に、使用回数情報取得部17を備えている。使用回数情報取得部17は、可撓性部材である内視鏡1の挿入部21(図1参照)の使用回数を取得し、取得した使用回数の値を記憶部13に出力する。記憶部13は、使用回数情報取得部17が出力した使用回数の値を記憶する。力情報算出部14は、記憶部13に記憶された使用回数の値を読み出すことができるように構成されている。
(Second modification)
Next, a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11 in the second modification. The configuration of the calculation device main body 11 in the second modification is different from the first modification in the following points. In the second modification, the calculation device main body 11 is used in addition to the shape information acquisition unit 12, the storage unit 13, the force information calculation unit 14, the force information transmission unit 15, and the rigidity information acquisition unit 16. It is equipped with 17. The usage count information acquisition unit 17 acquires the usage count of the insertion unit 21 (see FIG. 1) of the endoscope 1 which is a flexible member, and outputs the acquired usage count value to the storage unit 13. The storage unit 13 stores the value of the number of times of use output by the number of times of use information acquisition unit 17. The force information calculation unit 14 is configured to be able to read out the value of the number of times of use stored in the storage unit 13.

例えば、本体装置2(図1参照)は、内視鏡1の使用回数を記憶することができるように構成されている。使用回数情報取得部17は、本体装置2に記憶された内視鏡1の使用回数の値を取得することができるように構成されている。 For example, the main body device 2 (see FIG. 1) is configured to be able to store the number of times the endoscope 1 has been used. The usage count information acquisition unit 17 is configured to be able to acquire the usage count value of the endoscope 1 stored in the main body device 2.

また、第2の変形例では、記憶部13に記憶された第1の定数組と第2の定数組は、それぞれ、第4の定数を含んでいる。力情報算出部14は、剛性値と、第1の定数組の第4の定数とを乗算し、この乗算によって得られる項(以下、第1の使用回数項と言う。)を、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和に加算することによって、第1の力情報を算出する。具体的には、例えば、力情報算出部14は、式(1)~(3)の各々に第1の剛性値項と第1の使用回数項を加えることによって、第1の検出位置に作用する力F1のX方向の成分F1xと、力F1のY方向の成分F1yと、力F1のZ方向の成分F1zを算出する。 Further, in the second modification, the first constant set and the second constant set stored in the storage unit 13 each include a fourth constant. The force information calculation unit 14 multiplies the rigidity value by the fourth constant of the first constant set, and the term obtained by this multiplication (hereinafter, referred to as the first number of times of use term) is a plurality of second. The first force information is calculated by adding to the sum of the plurality of terms obtained by multiplying the shape information of 2 and the corresponding ones of the plurality of first constants. Specifically, for example, the force information calculation unit 14 acts on the first detection position by adding the first rigidity value term and the first usage frequency term to each of the equations (1) to (3). The component F1x in the X direction of the force F1 to be applied, the component F1y in the Y direction of the force F1, and the component F1z in the Z direction of the force F1 are calculated.

同様に、力情報算出部14は、使用回数値と、第2の定数組の第4の定数とを乗算し、この乗算によって得られる項(以下、第2の使用回数項と言う。)を、複数の第2の形状情報の各々と対応する第2の定数との乗算によって得られる複数の項の総和に加算することによって、第2の力情報を算出する。具体的には、例えば、力情報算出部14は、式(4)~(6)の各々に第2の剛性値項と第2の使用回数項を加えることによって、第2の検出位置に作用する力F2のX方向の成分F2xと、力F2のY方向の成分F2yと、力F2のZ方向の成分F2zを算出する。 Similarly, the force information calculation unit 14 multiplies the value of the number of times of use by the fourth constant of the second set of constants, and the term obtained by this multiplication (hereinafter referred to as the second number of times of use term) is used. , The second force information is calculated by adding to the sum of the plurality of terms obtained by multiplying each of the plurality of second shape information by the corresponding second constant. Specifically, for example, the force information calculation unit 14 acts on the second detection position by adding the second rigidity value term and the second usage frequency term to each of the equations (4) to (6). The component F2x in the X direction of the force F2, the component F2y in the Y direction of the force F2, and the component F2z in the Z direction of the force F2 are calculated.

第1の定数組の第4の定数は、第1の定数を算出する際に、第1の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の検出位置に作用する第1の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を準備し、第2の形状情報と第1の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を、式(1)~(3)の各々に第1の剛性値項と第1の使用回数項とを加えた式に代入することによって、第1の定数と第3の定数と第4の定数を算出する。 The fourth constant of the first constant set can be calculated at the same time as the first constant when calculating the first constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of first force, rigidity value, and number of times of use value acting on the second shape information and the first detection position. Prepare a set, and apply a plurality of sets of the second shape information, the first force, the rigidity value, and the number of times of use to the first rigidity value term and the first one in each of the equations (1) to (3). The first constant, the third constant, and the fourth constant are calculated by substituting into the equation to which the frequency of use term is added.

同様に、第2の定数組の第4の定数は、第2の定数を算出する際に、第2の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第2の検出位置に作用する第2の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を準備し、第2の形状情報と第2の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を、式(4)~(6)の各々に第2の剛性値項と第2の使用回数項とを加えた式に代入することによって、第2の定数と第3の定数と第4の定数を算出する。 Similarly, the fourth constant of the second constant set can be calculated at the same time as the second constant when calculating the second constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of second force, rigidity value, and number of times of use value acting on the second shape information and the second detection position. Prepare a set, and apply a plurality of sets of the second shape information, the second force, the rigidity value, and the number of times of use to the second rigidity value term and the second set in each of the equations (4) to (6). The second constant, the third constant, and the fourth constant are calculated by substituting into the equation to which the frequency of use term is added.

同じ内視鏡1を使用し続ける場合、内視鏡1の挿入部21の剛性値は、使用回数によって変化する。第2の変形例によれば、内視鏡1の使用回数によって挿入部21の剛性値が変化する場合であっても、精度よく力情報を算出することができる。 When the same endoscope 1 is continuously used, the rigidity value of the insertion portion 21 of the endoscope 1 changes depending on the number of times of use. According to the second modification, the force information can be calculated accurately even when the rigidity value of the insertion portion 21 changes depending on the number of times the endoscope 1 is used.

[第2の実施の形態]
(力情報算出部の構成)
次に、本発明の第2の実施の形態に係わる力情報算出装置について説明する。始めに、図9を参照して、本実施の形態に係わる力情報算出装置10の構成が、第1の実施の形態と異なる点について説明する。図9は、本実施の形態に係わる力情報算出装置10の算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、算出装置本体部11は、第1の実施の形態における力情報算出部14の代わりに、力情報算出部140を備えている。力情報算出部140は、力情報算出部14と同様に、記憶部13に記憶された複数の定数を読み出すことができるように構成されており、複数の定数と、形状情報取得部12が出力した複数の第2の形状情報に基づいて、内視鏡1の挿入部21(図1参照)における任意の位置に作用する力と対応関係を有する情報を算出する。
[Second Embodiment]
(Structure of force information calculation unit)
Next, the force information calculation device according to the second embodiment of the present invention will be described. First, with reference to FIG. 9, the configuration of the force information calculation device 10 according to the present embodiment will be described as being different from the first embodiment. FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11 of the force information calculation device 10 according to the present embodiment. In the present embodiment, the calculation device main body 11 includes a force information calculation unit 140 instead of the force information calculation unit 14 in the first embodiment. Like the force information calculation unit 14, the force information calculation unit 140 is configured to be able to read out a plurality of constants stored in the storage unit 13, and the plurality of constants and the shape information acquisition unit 12 output the plurality of constants. Based on the plurality of second shape information, information having a correspondence relationship with the force acting on an arbitrary position in the insertion portion 21 (see FIG. 1) of the endoscope 1 is calculated.

図9に示したように、力情報算出部140は、ニューラルネットワークを構成する入力層141、中間層142および出力層143を有している。入力層141、中間層142および出力層143は、形状情報取得部12側からこの順に並んでいる。また、入力層141、中間層142および出力層143は、それぞれ、複数のユニットを含んでいる。図9では、ユニットを円で示している。なお、図9は、入力層141、中間層142および出力層143の構成を模式的に示したものであり、ユニットの数は、図9に示した例に限られない。 As shown in FIG. 9, the force information calculation unit 140 has an input layer 141, an intermediate layer 142, and an output layer 143 that form a neural network. The input layer 141, the intermediate layer 142, and the output layer 143 are arranged in this order from the shape information acquisition unit 12 side. Further, the input layer 141, the intermediate layer 142, and the output layer 143 each include a plurality of units. In FIG. 9, the units are represented by circles. Note that FIG. 9 schematically shows the configurations of the input layer 141, the intermediate layer 142, and the output layer 143, and the number of units is not limited to the example shown in FIG.

中間層142は、複数の層を含んでいてもよい。図9では、図9における上下方向に1列に並んだ複数のユニットが、1つの層を構成する。図9に示した例では、中間層142は、3つの層を含んでいる。以下、図9において入力層141側に最も近い位置にある層を第1層と言い、図9において第1層の右側に隣接した層を第2層と言い、図9において第2層の右側に隣接した層を第3層と言う。なお、中間層142に含まれる層の数は、図9に示した例に限られない。 The intermediate layer 142 may include a plurality of layers. In FIG. 9, a plurality of units arranged in a row in the vertical direction in FIG. 9 form one layer. In the example shown in FIG. 9, the intermediate layer 142 includes three layers. Hereinafter, the layer closest to the input layer 141 side in FIG. 9 is referred to as a first layer, the layer adjacent to the right side of the first layer in FIG. 9 is referred to as a second layer, and the right side of the second layer in FIG. The layer adjacent to is called the third layer. The number of layers included in the intermediate layer 142 is not limited to the example shown in FIG.

(力情報算出部の動作)
次に、力情報算出部140の動作について説明する。本実施の形態では、複数の第2の形状情報は、入力層141に入力される。なお、複数の第2の形状情報は、それぞれ、入力層141に含まれる別々のユニットに入力される。
(Operation of force information calculation unit)
Next, the operation of the force information calculation unit 140 will be described. In the present embodiment, the plurality of second shape information is input to the input layer 141. The plurality of second shape information is input to different units included in the input layer 141, respectively.

中間層142では、第1層において、複数の第1項を算出する第1の演算が行われる。具体的には、第1層を構成する任意の1つのユニットには、入力層141の複数のユニットに入力された複数の第2の形状情報が入力される。このユニットでは、例えば、複数の第2の形状情報と複数の定数の対応するもの同士を乗算し、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第1項を算出する。 In the intermediate layer 142, the first operation for calculating a plurality of first terms is performed in the first layer. Specifically, a plurality of second shape information input to the plurality of units of the input layer 141 is input to any one unit constituting the first layer. In this unit, for example, the first term is calculated by multiplying the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of constants and obtaining the sum of the plurality of terms obtained by the multiplication.

中間層142では、第2層と第3層において、複数の第1項と対応関係を有する複数の第2項を用いて、複数の第3項を算出する第2の演算が行われる。第2層では、複数の第2項として、複数の第1項そのものが用いられる。第3層では、複数の第2項として、第2層において第1項を用いた演算によって算出された複数の項(以下、初期第3項と言う。)が用いられる。複数の第3項は、第3層において算出される。 In the intermediate layer 142, in the second layer and the third layer, a second operation for calculating a plurality of third terms is performed using a plurality of second terms having a correspondence relationship with the plurality of first terms. In the second layer, the plurality of first terms themselves are used as the plurality of second terms. In the third layer, as the plurality of second terms, a plurality of terms calculated by the calculation using the first term in the second layer (hereinafter referred to as the initial third term) are used. The plurality of third terms are calculated in the third layer.

具体的には、第2層を構成する任意の1つのユニットには、複数の第1項が入力される。このユニットでは、例えば、複数の第1項と複数の定数の対応するもの同士を乗算し、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、初期第3項を算出する。 Specifically, a plurality of first terms are input to any one unit constituting the second layer. In this unit, for example, the initial third term is calculated by multiplying the corresponding ones of the plurality of first terms and the plurality of constants and obtaining the sum of the plurality of terms obtained by the multiplication.

また、第3層を構成する任意の1つのユニットには、複数の初期第3項が入力される。このユニットでは、例えば、複数の初期第3項と複数の定数の対応するもの同士を乗算し、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第3項を算出する。 Further, a plurality of initial third terms are input to any one unit constituting the third layer. In this unit, for example, the third term is calculated by multiplying a plurality of initial third terms and corresponding ones of a plurality of constants and obtaining the sum of the plurality of terms obtained by the multiplication.

出力層143では、複数の第4項を算出する第3の演算が行われる。具体的には、出力層143を構成する任意の1つのユニットには、複数の第3項が入力される。このユニットでは、例えば、複数の第3項と複数の定数の対応するもの同士を乗算し、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第4項を算出する。 In the output layer 143, a third operation for calculating a plurality of fourth terms is performed. Specifically, a plurality of third terms are input to any one unit constituting the output layer 143. In this unit, for example, the fourth term is calculated by multiplying the corresponding ones of a plurality of third terms and a plurality of constants and obtaining the sum of the plurality of terms obtained by the multiplication.

本実施の形態では、第1の力情報は、出力層143が算出した複数の第4項によって構成される情報である。具体的には、例えば、出力層143は、複数の第4項として、第1の検出位置に作用する力のX方向の成分と、第1の検出位置に作用する力のY方向の成分と、第1の検出位置に作用する力のZ方向の成分を算出する。力情報算出部140は、上記のX方向の成分、Y方向の成分およびZ方向の成分から算出される第1の検出位置に作用する力の大きさと方向を第1の情報としてもよいし、上記のX方向の成分、Y方向の成分およびZ方向を第1の力情報としてもよい。 In the present embodiment, the first force information is information composed of a plurality of fourth terms calculated by the output layer 143. Specifically, for example, the output layer 143 has a plurality of fourth terms, that is, a component in the X direction of the force acting on the first detection position and a component in the Y direction of the force acting on the first detection position. , The Z-direction component of the force acting on the first detection position is calculated. The force information calculation unit 140 may use the magnitude and direction of the force acting on the first detection position calculated from the X-direction component, the Y-direction component, and the Z-direction component as the first information. The above-mentioned component in the X direction, the component in the Y direction, and the Z direction may be used as the first force information.

また、本実施の形態では、第1の力情報を算出する際に、第2の形状情報、第1項、第2項(第1項または初期第3項)および第3項に乗じるための定数を、第1の定数と言う。 Further, in the present embodiment, when calculating the first force information, the second shape information, the first term, the second term (the first term or the initial third term), and the third term are multiplied. The constant is called the first constant.

次に、本実施の形態における第2の力情報の算出方法について説明する。本実施の形態における第2の力情報の算出方法は、基本的には、第1の力情報の算出方法と同じである。本実施の形態では、第2の力情報は、出力層143が算出した複数の第4項によって構成される情報である。具体的には、例えば、出力層143は、複数の第4項として、第2の検出位置に作用する力のX方向の成分と、第2の検出位置に作用する力のY方向の成分と、第2の検出位置に作用する力のZ方向の成分を算出する。力情報算出部140は、上記のX方向の成分、Y方向の成分およびZ方向の成分から算出される第2の検出位置に作用する力の大きさと方向を第2の情報としてもよいし、上記のX方向の成分、Y方向の成分およびZ方向を第2の力情報としてもよい。 Next, a method of calculating the second force information in the present embodiment will be described. The method for calculating the second force information in the present embodiment is basically the same as the method for calculating the first force information. In the present embodiment, the second force information is information composed of a plurality of fourth terms calculated by the output layer 143. Specifically, for example, the output layer 143 has a plurality of fourth terms, that is, a component in the X direction of the force acting on the second detection position and a component in the Y direction of the force acting on the second detection position. , The Z-direction component of the force acting on the second detection position is calculated. The force information calculation unit 140 may use the magnitude and direction of the force acting on the second detection position calculated from the above-mentioned component in the X direction, the component in the Y direction, and the component in the Z direction as the second information. The above-mentioned component in the X direction, the component in the Y direction, and the Z direction may be used as the second force information.

本実施の形態では、第2の力情報を算出する際に、第2の形状情報、第1項、第2項(第1項または初期第3項)および第3項に乗じるための定数を、第2の定数と言う。 In the present embodiment, when calculating the second force information, a constant for multiplying the second shape information, the first term, the second term (the first term or the initial third term), and the third term is used. , The second constant.

なお、第1項、初期第3項、第3項および第4項の算出方法は、上記の例に限られない。例えば、第1項は、複数の第2の形状情報と複数の定数の対応するもの同士を乗算して得られた複数の項の総和に、定数項を加算することによって算出されてもよいし、上記の総和または上記の総和に定数項を加算した値を活性化関数に代入することによって算出されてもよい。活性化関数としては、例えば、シグモイド関数やReLU関数が用いられる。初期第3項、第3項および第4項も、上記の第1項の算出方法と同様の方法によって算出されてもよい。 The calculation method of the first term, the initial third term, the third term and the fourth term is not limited to the above example. For example, the first term may be calculated by adding a constant term to the sum of the plurality of terms obtained by multiplying the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of constants. , The above sum or the sum plus a constant term may be assigned to the activation function. As the activation function, for example, a sigmoid function or a ReLU function is used. The initial terms 3, 3 and 4 may also be calculated by the same method as the calculation method of the above-mentioned first term.

(第1および第2の定数の算出方法)
次に、本実施の形態における第1および第2の定数の算出方法について説明する。本実施の形態では、第1の定数と第2の定数は、深層学習等の機械学習によって算出される。第1の定数は、例えば以下のようにして算出される。まず、挿入部21がある形状のときの第2の形状情報を取得すると共に、第1の検出位置に作用する第1の力を取得する。第1の力の取得方法は、第1の実施の形態と同様である。
(Calculation method of the first and second constants)
Next, a method of calculating the first and second constants in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the first constant and the second constant are calculated by machine learning such as deep learning. The first constant is calculated, for example, as follows. First, the second shape information when the insertion portion 21 has a certain shape is acquired, and the first force acting on the first detection position is acquired. The method of acquiring the first force is the same as that of the first embodiment.

次に、挿入部21の形状を変化させる。上記の第2の形状情報と第1の力の取得は、挿入部21の形状を変えるたびに行われる。これにより、第2の形状情報と第1の力の複数の組を準備する。次に、第2の形状情報と第1の力の複数の組を教師データとして、機械学習を実行する。これにより、複数の第1の定数が算出される。 Next, the shape of the insertion portion 21 is changed. The acquisition of the second shape information and the first force described above is performed every time the shape of the insertion portion 21 is changed. As a result, a plurality of sets of the second shape information and the first force are prepared. Next, machine learning is executed using a plurality of sets of the second shape information and the first force as teacher data. As a result, a plurality of first constants are calculated.

第2の定数は、例えば以下のようにして算出される。まず、挿入部21がある形状のときの第2の形状情報を取得すると共に、第2の検出位置に作用する第2の力を取得する。第2の力の取得方法は、第1の実施の形態と同様である。 The second constant is calculated, for example, as follows. First, the second shape information when the insertion portion 21 has a certain shape is acquired, and the second force acting on the second detection position is acquired. The second force acquisition method is the same as that of the first embodiment.

次に、挿入部21の形状を変化させる。上記の第2の形状情報と第2の力の取得は、挿入部21の形状を変えるたびに行われる。これにより、第2の形状情報と第2の力の複数の組を準備する。次に、第2の形状情報と第2の力の複数の組を教師データとして、機械学習を実行する。これにより、複数の第2の定数が算出される。 Next, the shape of the insertion portion 21 is changed. The acquisition of the second shape information and the second force described above is performed every time the shape of the insertion portion 21 is changed. As a result, a plurality of sets of the second shape information and the second force are prepared. Next, machine learning is executed using a plurality of sets of the second shape information and the second force as teacher data. As a result, a plurality of second constants are calculated.

(作用および効果)
次に、本実施の形態特有の作用および効果について説明する。本実施の形態では、ニューラルネットワークを構成する入力層141、中間層142および出力層143を有する力情報算出部140によって、第1および第2の力情報を算出する。これにより、本実施の形態によれば、シミュレーションによって第1および第2の力情報を算出する場合に比べて、第1および第2の力情報を算出するための負荷を少なくすることができると共に、第1および第2の力情報の算出時間を短くすることができる。また、本実施の形態によれば、第1および第2の検出位置の位置や、挿入部21の形状に関わらず、ほぼ一定の時間で第1および第2の力情報を算出することができる。これらのことから、本実施の形態によれば、内視鏡1の使用時に、リアルタイムで第1および第2の力情報を算出することが可能になる。
(Action and effect)
Next, the actions and effects peculiar to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the first and second force information is calculated by the force information calculation unit 140 having the input layer 141, the intermediate layer 142, and the output layer 143 constituting the neural network. As a result, according to the present embodiment, the load for calculating the first and second force information can be reduced as compared with the case where the first and second force information is calculated by simulation. , The calculation time of the first and second force information can be shortened. Further, according to the present embodiment, the first and second force information can be calculated in a substantially constant time regardless of the positions of the first and second detection positions and the shape of the insertion portion 21. .. From these facts, according to this embodiment, it becomes possible to calculate the first and second force information in real time when the endoscope 1 is used.

また、本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、第1および第2の定数は、予め、記憶部13に記憶されている。前述のように、第1の定数の算出は、挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の力の複数の組を準備し、第2の形状情報と第1の力の複数の組を教師データとして、機械学習を実行することによって行われる。また、第2の定数の算出は、挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第2の力の複数の組を準備し、第2の形状情報と第2の力の複数の組を教師データとして、機械学習を実行することによって行われる。本実施の形態では、第1および第2の定数の算出は、内視鏡1の使用時以外に実行することができるため、教師データの数を多くすることは容易である。これにより、本実施の形態によれば、第1および第2の力情報の算出精度を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the first and second constants are stored in the storage unit 13 in advance. As described above, in the calculation of the first constant, while changing the shape of the insertion portion 21, a plurality of sets of the second shape information and the first force are prepared, and the second shape information and the first force are calculated. It is done by executing machine learning using multiple sets of. As teacher data. Further, in the calculation of the second constant, while changing the shape of the insertion portion 21, a plurality of sets of the second shape information and the second force are prepared, and the second shape information and the plurality of second forces are calculated. It is done by executing machine learning using the set as teacher data. In the present embodiment, since the calculation of the first and second constants can be performed other than when the endoscope 1 is used, it is easy to increase the number of teacher data. Thereby, according to the present embodiment, the calculation accuracy of the first and second force information can be improved.

(第1の変形例)
次に、図10を参照して、本実施の形態の第1の変形例について説明する。図10は、第1の変形例における算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。第1の変形例では、算出装置本体部11は、形状情報取得部12、記憶部13、力情報算出部140および力情報伝達部15の他に、剛性情報取得部16を備えている。剛性情報取得部16の機能は、第1の実施の形態の第1の変形例において説明した機能と同じである。
(First modification)
Next, with reference to FIG. 10, a first modification of the present embodiment will be described. FIG. 10 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11 in the first modification. In the first modification, the calculation device main body 11 includes a rigidity information acquisition unit 16 in addition to the shape information acquisition unit 12, the storage unit 13, the force information calculation unit 140, and the force information transmission unit 15. The function of the rigidity information acquisition unit 16 is the same as the function described in the first modification of the first embodiment.

第1の変形例では、記憶部13は、剛性情報取得部16が取得して出力した剛性値を記憶する。力情報算出部140は、記憶部13に記憶された剛性値を読み出すことができるように構成されている。 In the first modification, the storage unit 13 stores the rigidity value acquired and output by the rigidity information acquisition unit 16. The force information calculation unit 140 is configured to be able to read out the rigidity value stored in the storage unit 13.

また、第1の変形例では、記憶部13に記憶された第1の定数組と第2の定数組は、それぞれ、第3の定数を含んでいる。 Further, in the first modification, the first constant set and the second constant set stored in the storage unit 13 each include a third constant.

また、第1の変形例では、力情報算出部140の入力層141には、複数の第2の形状情報に加えて、剛性情報取得部16が取得し記憶部13に記憶された剛性値が入力される。前述のように、中間層142では、第1層において、複数の第1項を算出する第1の演算が行われる。第1の変形例では、第1層を構成する任意の1つのユニットには、複数の第2の形状情報と剛性値が入力される。第1の力情報を算出する場合、このユニットでは、例えば、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士を乗算すると共に、剛性値と、第1の定数組の第3の定数とを乗算する。そして、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第1項を算出する。また、第2の力情報を算出する場合、このユニットでは、例えば、複数の第2の形状情報と複数の第2の定数の対応するもの同士を乗算すると共に、剛性値と、第2の定数組の第3の定数とを乗算する。そして、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第1項を算出する。 Further, in the first modification, in the input layer 141 of the force information calculation unit 140, in addition to the plurality of second shape information, the rigidity value acquired by the rigidity information acquisition unit 16 and stored in the storage unit 13 is stored in the input layer 141. Entered. As described above, in the intermediate layer 142, the first operation for calculating the plurality of first terms is performed in the first layer. In the first modification, a plurality of second shape information and rigidity values are input to any one unit constituting the first layer. When calculating the first force information, in this unit, for example, the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of first constants are multiplied, and the rigidity value and the first constant set are calculated. Multiply by a third constant. Then, the first term is calculated by obtaining the sum of the plurality of terms obtained by multiplication. Further, when calculating the second force information, in this unit, for example, the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of second constants are multiplied, and the rigidity value and the second constant are calculated. Multiply by the third constant of the set. Then, the first term is calculated by obtaining the sum of the plurality of terms obtained by multiplication.

第1の定数組の第3の定数は、第1の定数を算出する際に、第1の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の検出位置に作用する第1の力と剛性値の複数の組を準備し、この複数の組を教師データとして機械学習を実行することによって、第1の定数と第3の定数を算出する。 The third constant of the first constant set can be calculated at the same time as the first constant when calculating the first constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of sets of the second shape information and the first force and the rigidity value acting on the first detection position are prepared. By executing machine learning using these plurality of sets as teacher data, the first constant and the third constant are calculated.

同様に、第2の定数組の第3の定数は、第2の定数を算出する際に、第2の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第2の検出位置に作用する第2の力と剛性値の複数の組を準備し、この複数の組を教師データとして機械学習を実行することによって、第2の定数と第3の定数を算出する。 Similarly, the third constant of the second constant set can be calculated at the same time as the second constant when calculating the second constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of sets of the second shape information and the second force and the rigidity value acting on the second detection position are prepared. By executing machine learning using these plurality of sets as teacher data, a second constant and a third constant are calculated.

(第2の変形例)
次に、図11を参照して、本実施の形態の第2の変形例について説明する。図11は、第2の変形例における算出装置本体部11の構成を示す機能ブロック図である。第2の変形例における算出装置本体部11の構成は、以下の点で第1の変形例と異なっている。第2の変形例では、算出装置本体部11は、形状情報取得部12、記憶部13、力情報算出部140、力情報伝達部15および剛性情報取得部16の他に、使用回数情報取得部17を備えている。使用回数情報取得部17の機能は、第1の実施の形態の第2の変形例において説明した機能と同じである。
(Second modification)
Next, a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a functional block diagram showing the configuration of the calculation device main body 11 in the second modification. The configuration of the calculation device main body 11 in the second modification is different from the first modification in the following points. In the second modification, the calculation device main body 11 is used in addition to the shape information acquisition unit 12, the storage unit 13, the force information calculation unit 140, the force information transmission unit 15, and the rigidity information acquisition unit 16. It is equipped with 17. The function of the usage count information acquisition unit 17 is the same as the function described in the second modification of the first embodiment.

第2の変形例では、記憶部13は、使用回数情報取得部17が取得して出力した使用回数の値を記憶する。力情報算出部140は、記憶部13に記憶された使用回数の値を読み出すことができるように構成されている。 In the second modification, the storage unit 13 stores the value of the number of times of use acquired and output by the number of times of use information acquisition unit 17. The force information calculation unit 140 is configured to be able to read out the value of the number of times of use stored in the storage unit 13.

また、第2の変形例では、記憶部13に記憶された第1の定数組と第2の定数組は、それぞれ、第4の定数を含んでいる。 Further, in the second modification, the first constant set and the second constant set stored in the storage unit 13 each include a fourth constant.

また、第2の変形例では、力情報算出部140の入力層141には、複数の第2の形状情報および剛性値に加えて、使用回数情報取得部17が取得し記憶部13に記憶された使用回数の値が入力される。前述のように、中間層142では、第1層において、複数の第1項を算出する第1の演算が行われる。第2の変形例では、第1層を構成する任意の1つのユニットには、複数の第2の形状情報と剛性値と使用回数の値が入力される。第1の力情報を算出する場合、このユニットでは、例えば、複数の第2の形状情報と複数の第1の定数の対応するもの同士を乗算すると共に、剛性値と、第1の定数組の第3の定数とを乗算し、更に、使用回数の値と、第1の定数組の第4の定数とを乗算する。そして、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第1項を算出する。また、第2の力情報を算出する場合、このユニットでは、例えば、複数の第2の形状情報と複数の第2の定数の対応するもの同士を乗算すると共に、剛性値と、第2の定数組の第3の定数とを乗算し、更に、使用回数の値と、第2の定数組の第4の定数とを乗算する。そして、乗算して得られた複数の項の総和を求めることによって、第1項を算出する。 Further, in the second modification, in addition to the plurality of second shape information and rigidity values, the input layer 141 of the force information calculation unit 140 is acquired by the usage frequency information acquisition unit 17 and stored in the storage unit 13. The value of the number of uses is entered. As described above, in the intermediate layer 142, the first operation for calculating the plurality of first terms is performed in the first layer. In the second modification, a plurality of second shape information, rigidity values, and usage count values are input to any one unit constituting the first layer. When calculating the first force information, in this unit, for example, the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of first constants are multiplied, and the rigidity value and the first constant set are calculated. It is multiplied by the third constant, and further, the value of the number of times of use is multiplied by the fourth constant of the first constant set. Then, the first term is calculated by obtaining the sum of the plurality of terms obtained by multiplication. Further, when calculating the second force information, in this unit, for example, the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of second constants are multiplied, and the rigidity value and the second constant are calculated. It multiplies the third constant of the set, and further multiplies the value of the number of uses by the fourth constant of the second constant set. Then, the first term is calculated by obtaining the sum of the plurality of terms obtained by multiplication.

第1の定数組の第4の定数は、第1の定数を算出する際に、第1の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第1の検出位置に作用する第1の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を準備し、この複数の組を教師データとして機械学習を実行することによって、第1の定数と第3の定数を算出する。 The fourth constant of the first constant set can be calculated at the same time as the first constant when calculating the first constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of first force, rigidity value, and number of times of use value acting on the second shape information and the first detection position. A first constant and a third constant are calculated by preparing a set and executing machine learning using the plurality of sets as teacher data.

同様に、第2の定数組の第3の定数は、第2の定数を算出する際に、第2の定数と同時に算出することができる。具体的には、例えば、内視鏡1の挿入部21の形状を変えながら、第2の形状情報と第2の検出位置に作用する第2の力と剛性値と使用回数の値の複数の組を準備し、この組を教師データとして機械学習を実行することによって、第2の定数と第3の定数を算出する。 Similarly, the third constant of the second constant set can be calculated at the same time as the second constant when calculating the second constant. Specifically, for example, while changing the shape of the insertion portion 21 of the endoscope 1, a plurality of second force, rigidity value, and number of times of use value acting on the second shape information and the second detection position. By preparing a set and executing machine learning using this set as teacher data, the second constant and the third constant are calculated.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations, actions and effects in this embodiment are the same as in the first embodiment.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、本発明の力情報算出装置は、医療用の内視鏡システムに限らず、工業用の内視鏡システムにも適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, modifications, and the like can be made without changing the gist of the present invention. For example, the force information calculation device of the present invention can be applied not only to a medical endoscope system but also to an industrial endoscope system.

また、本発明における形状センサ部は、内視鏡挿入形状観測装置5に限らず、光ファイバセンサ等のセンサを用いて複数の測定点の各々の第1の形状情報を取得するものであってもよい。 Further, the shape sensor unit in the present invention is not limited to the endoscope insertion shape observation device 5, and acquires the first shape information of each of a plurality of measurement points by using a sensor such as an optical fiber sensor. May be good.

また、第1の実施の形態の第2の変形例と、第2の実施の形態の第2の変形例では、剛性情報取得部16は設けられていなくてもよい。 Further, in the second modification of the first embodiment and the second modification of the second embodiment, the rigidity information acquisition unit 16 may not be provided.

Claims (11)

内視鏡の挿入部であり、細長い形状を有する可撓性部材と、
前記可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得する形状センサ部と、
前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得する形状情報取得部と、
前記可撓性部材の使用回数を取得する使用回数情報取得部と、
複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶する記憶部と、
前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算と、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和を求めることと、前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算によって得られる項を前記総和に加算することと、を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの所定の方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出する力情報算出部と、
を備えたことを特徴とする力情報算出装置。
A flexible member that is the insertion part of the endoscope and has an elongated shape,
Shape information corresponding to the shape of the flexible member, at each of a plurality of measurement points arranged at intervals along the longitudinal direction of the flexible member in the flexible member. A shape sensor unit that acquires a plurality of first shape information, which is shape information, and
A plurality of second shape information which is shape information at each of a plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member based on the plurality of first shape information. The shape information acquisition unit to acquire
The number-of-use information acquisition unit for acquiring the number of times the flexible member has been used,
A storage unit for storing a first constant set including a plurality of first constants and a fourth constant, and the value of the number of times of use .
The multiplication of each of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants, and the corresponding ones of the plurality of second shape information and the plurality of first constants. The flexibility is calculated by an operation including finding the sum of a plurality of terms obtained by multiplying of the above and adding the term obtained by multiplying the value of the number of times of use and the fourth constant to the sum. A force information calculation unit that calculates the first force information including information on the magnitude of the force in at least one predetermined direction acting on the first detection position in the sex member.
A force information calculation device characterized by being equipped with.
前記記憶部は、更に、複数の第2の定数を含む第2の定数組を記憶し、
前記力情報算出部は、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第2の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって、前記可撓性部材において前記第1の検出位置とは異なる第2の検出位置に作用する少なくとも1つの所定の方向における力の大きさの情報を含む第2の力情報を算出することを特徴とする請求項1に記載の力情報算出装置。
The storage unit further stores a second set of constants including a plurality of second constants.
The force information calculation unit is different from the first detection position in the flexible member by an operation including multiplication of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of second constants. The force information calculation device according to claim 1, wherein the second force information including information on the magnitude of the force in at least one predetermined direction acting on the second detection position is calculated.
更に、前記可撓性部材の剛性値を取得する剛性情報取得部を備え、
前記記憶部は、前記剛性値を記憶し、
前記第1の定数組は、更に、第3の定数を含み、
前記力情報算出部における前記演算は、更に、前記剛性値と前記第3の定数との乗算によって得られる項を前記総和に加算することを含むことを特徴とする請求項に記載の力情報算出装置。
Further, a rigidity information acquisition unit for acquiring the rigidity value of the flexible member is provided.
The storage unit stores the rigidity value and stores the rigidity value.
The first set of constants further comprises a third constant.
The force information according to claim 1 , wherein the calculation in the force information calculation unit further includes adding a term obtained by multiplying the rigidity value and the third constant to the sum. Calculation device.
内視鏡の挿入部であり、細長い形状を有する可撓性部材と、
前記可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得する形状センサ部と、
前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得する形状情報取得部と、
前記可撓性部材の使用回数を取得する使用回数情報取得部と、
複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶する記憶部と、
前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの所定の方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出する力情報算出部と、
を備え、
前記力情報算出部は、ニューラルネットワークを構成する入力層、中間層および出力層を有し、
前記複数の第2の形状情報および前記使用回数の値は、前記入力層に入力され、
前記力情報算出部における前記演算は、前記中間層において、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算と前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算とを含む演算によって複数の第1項を算出する第1の演算と、前記中間層において、前記複数の第1項と対応関係を有する複数の第2項と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって複数の第3項を算出する第2の演算と、前記出力層において、前記複数の第3項と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算を含む演算によって複数の第4項を算出する第3の演算とを含み、
前記第1の力情報は、前記複数の第4項によって構成される情報であることを特徴とする力情報算出装置。
A flexible member that is the insertion part of the endoscope and has an elongated shape,
Shape information corresponding to the shape of the flexible member, at each of a plurality of measurement points arranged at intervals along the longitudinal direction of the flexible member in the flexible member. A shape sensor unit that acquires a plurality of first shape information, which is shape information, and
A plurality of second shape information which is shape information at each of a plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member based on the plurality of first shape information. The shape information acquisition unit to acquire
The number-of-use information acquisition unit for acquiring the number of times the flexible member has been used,
A storage unit for storing a first constant set including a plurality of first constants and a fourth constant, and the value of the number of times of use.
At least one predetermined position acting on the first detection position in the flexible member by an operation including multiplication of each of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants. A force information calculation unit that calculates the first force information including information on the magnitude of the force in the direction of
Equipped with
The force information calculation unit has an input layer, an intermediate layer, and an output layer constituting the neural network.
The plurality of second shape information and the value of the number of times of use are input to the input layer.
In the intermediate layer, the calculation in the force information calculation unit is a multiplication of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants, a value of the number of times of use, and the fourth constant. A first operation for calculating a plurality of first terms by an operation including multiplication with , and a plurality of second terms and a plurality of first terms having a correspondence relationship with the plurality of first terms in the intermediate layer. A second operation that calculates a plurality of third terms by an operation including multiplication of corresponding constants, and a pair of corresponding ones of the plurality of third terms and the plurality of first constants in the output layer. Including a third operation that calculates a plurality of fourth terms by an operation including multiplication of
The force information calculation device, characterized in that the first force information is information composed of the plurality of fourth terms.
更に、前記可撓性部材の剛性値を取得する剛性情報取得部を備え、
前記記憶部は、前記剛性値を記憶し、
前記第1の定数組は、更に、第3の定数を含み、
前記剛性値は、前記入力層に入力され、
前記第1の演算は、更に、前記剛性値と前記第3の定数との乗算を含むことを特徴とする請求項に記載の力情報算出装置。
Further, a rigidity information acquisition unit for acquiring the rigidity value of the flexible member is provided.
The storage unit stores the rigidity value and stores the rigidity value.
The first set of constants further comprises a third constant.
The stiffness value is input to the input layer and
The force information calculation device according to claim 4 , wherein the first calculation further includes a product of the rigidity value and the third constant.
前記少なくとも1つの所定の方向は、互いに直交する第1の方向、第2の方向および第3の方向であり、
前記第1の力情報は、前記第1の方向の力の大きさの情報である第1の情報と、前記第2の方向の力の大きさの情報である第2の情報と、前記第3の方向の力の大きさの情報である第3の情報とを含み、
前記複数の第1の定数は、前記第1の情報を算出するための複数の定数と、前記第2の情報を算出するための複数の定数と、前記第3の情報を算出するための複数の定数とを含むことを特徴とする請求項1または4に記載の力情報算出装置。
The at least one predetermined direction is a first direction, a second direction, and a third direction orthogonal to each other.
The first force information includes a first information which is information on the magnitude of the force in the first direction, a second information which is information on the magnitude of the force in the second direction, and the first information. Including the third information which is the information of the magnitude of the force in the three directions,
The plurality of first constants include a plurality of constants for calculating the first information, a plurality of constants for calculating the second information, and a plurality of for calculating the third information. The force information calculation device according to claim 1 or 4 , wherein the force information calculation device includes the constants of.
前記第1の形状情報は、前記測定点の座標の情報を含み、
前記第2の形状情報は、前記算出点の座標の情報を含むことを特徴とする請求項1または4に記載の力情報算出装置。
The first shape information includes information on the coordinates of the measurement point.
The force information calculation device according to claim 1 or 4 , wherein the second shape information includes information on the coordinates of the calculation point.
前記第2の形状情報は、前記算出点における前記可撓性部材の曲率の情報を含むことを特徴とする請求項1または4に記載の力情報算出装置。 The force information calculation device according to claim 1 or 4 , wherein the second shape information includes information on the curvature of the flexible member at the calculation point. 前記複数の測定点の少なくとも一部と前記複数の算出点の少なくとも一部は、互いに異なる位置にあることを特徴とする請求項1または4に記載の力情報算出装置。 The force information calculation device according to claim 1 or 4 , wherein at least a part of the plurality of measurement points and at least a part of the plurality of calculation points are located at different positions from each other. 請求項1または4に記載の力情報算出装置と
前記可撓性部材被検体内に挿入される前記挿入部として有する内視鏡と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
The force information calculation device according to claim 1 or 4 , and an endoscope having the flexible member as the insertion portion to be inserted into the subject.
An endoscope system characterized by being equipped with.
形状センサ部が、内視鏡の挿入部であり且つ細長い形状を有する可撓性部材の形状と対応関係を有する形状情報であって、前記可撓性部材において前記可撓性部材の長手方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数の測定点の各々における形状情報である複数の第1の形状情報を取得するステップと、
形状情報取得部が、前記複数の第1の形状情報に基づいて、前記可撓性部材において前記長手方向に沿って互いに間隔をあけて規定された複数の算出点の各々における形状情報である複数の第2の形状情報を取得するステップと、
使用回数情報取得部が、前記可撓性部材の使用回数を取得するステップと、
記憶部が、複数の第1の定数と第4の定数とを含む第1の定数組と、前記使用回数の値と、を記憶するステップと、
力情報算出部が、前記複数の第2の形状情報の各々と前記複数の第1の定数の各々の対応するもの同士の乗算と、前記複数の第2の形状情報と前記複数の第1の定数の対応するもの同士の乗算によって得られる複数の項の総和を求めることと、前記使用回数の値と前記第4の定数との乗算によって得られる項を前記総和に加算することと、を含む演算によって、前記可撓性部材における第1の検出位置に作用する少なくとも1つの所定の方向の力の大きさの情報を含む第1の力情報を算出するステップと、
を含むことを特徴とする力情報算出方法。
The shape sensor portion is shape information corresponding to the shape of the flexible member which is the insertion portion of the endoscope and has an elongated shape, and is the shape information corresponding to the shape of the flexible member in the flexible member in the longitudinal direction of the flexible member. A step of acquiring a plurality of first shape information which is shape information at each of a plurality of measurement points arranged at intervals along the line, and a step of acquiring the plurality of first shape information.
A plurality of shape information acquisition units are shape information at each of a plurality of calculation points defined at intervals along the longitudinal direction in the flexible member based on the plurality of first shape information. The step to acquire the second shape information of
A step in which the usage count information acquisition unit acquires the usage count of the flexible member, and
A step in which the storage unit stores a first constant set including a plurality of first constants and a fourth constant, and the value of the number of times of use .
The force information calculation unit multiplies each of the plurality of second shape information and the corresponding ones of the plurality of first constants, and the plurality of second shape information and the plurality of first constants. Includes finding the sum of a plurality of terms obtained by multiplying the corresponding constants, and adding the term obtained by multiplying the value of the number of times of use to the fourth constant to the sum. A step of calculating a first force information including information on the magnitude of the force in at least one predetermined direction acting on the first detection position in the flexible member by calculation.
A force information calculation method characterized by including.
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