WO2014057853A1 - 挿入部及び挿入部材を有する挿入システム - Google Patents

挿入部及び挿入部材を有する挿入システム Download PDF

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WO2014057853A1
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Definitions

  • the present invention has an insertion portion that is inserted into an object such as an object, structure, or human body, and an insertion member that is inserted and applied to an insertion channel of the insertion portion.
  • the insertion portion includes an insertion amount and rotation of the insertion member.
  • the present invention relates to an insertion system provided with a detector for detecting information for calculating a quantity, and an insertion part and an insertion member which are components of the system.
  • an insertion unit for example, an endoscope and an insertion member, for example, an insertion system provided with a treatment tool is inserted into an insertion object, and an insertion part and an insertion port for inserting at least an insertion member such as a treatment tool, And an operation unit for bending the insertion unit.
  • the insertion part is provided with a channel that penetrates from the insertion port to the tip and passes through the insertion member.
  • An insertion member is a member which has treatment parts, such as a grasping member or a cutting member, at the tip of a cable-shaped member, for example.
  • the insertion member disclosed in Patent Document 1 has a rotation operation member for adjusting the direction of the distal end of the cable at the base end portion (end portion on the insertion port side) of the flexible cable.
  • the rotation operation member has a friction engagement portion that frictionally engages with the outer peripheral portion of the cable of the insertion member.
  • Patent Document 1 when the insertion member is inserted into the channel of the inserted body, the insertion position of the distal end portion of the insertion member and the rotational direction around the axis are accurately determined while observing the observation image of the endoscope. It is difficult for the operator to grasp. It is also possible for the operator to accurately grasp the insertion position of the distal end portion of the insertion member and the rotational direction around the axis with a manual sense by the operator when the insertion member is inserted into the channel of the inserted body. It is difficult.
  • An object of the present invention is to provide an insertion system capable of accurately grasping the insertion position and insertion direction of an insertion member by detecting operation support information such as the insertion amount, rotation amount, tip position and shape of the insertion member. Is to provide.
  • an insertion system includes an insertion unit including at least a grasping unit, an insertion site to be inserted into a subject, and an insertion channel penetrating from the proximal end to the distal end of the insertion site. And an insertion member to be inserted into the insertion channel, an insertion amount in the insertion direction along the longitudinal direction of the inserted insertion member installed in the insertion portion, and rotation around the central axis of the insertion member along the insertion direction A first state detector that detects information for calculating at least one of the rotation amounts to be calculated, and a calculation unit that calculates operation support information from the detection result of the first state detector.
  • an insertion system capable of detecting operation support information such as the insertion amount, rotation amount, tip position and shape of the insertion member for accurately grasping the position and direction of the insertion member is provided.
  • the insertion system of the present invention is capable of accurately grasping the insertion position and insertion direction of the insertion member by detecting operation support information such as the insertion amount, rotation amount, tip position and shape of the insertion member. Play.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire insertion system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the insertion port of the insertion channel of the endoscope in the insertion system of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a main part of the state detector in the insertion system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining pattern matching of the optical pattern detector in the insertion system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a state in which the endoscope in the insertion system according to the first embodiment is inserted into a subject.
  • FIG. 6A is a perspective view of the distal end portion of the insertion member in the insertion system of the first embodiment.
  • FIG. 6b is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6a.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a modification of the flexible insertion system in which the calculation unit and the storage unit in the insertion system of the first embodiment are integrated.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an insertion system according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of a state detector according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of a rotation reference position detector according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of the entire insertion system according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view of a state detector in the insertion system of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of the distal end portion of the flexible insertion portion in the insertion system of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a detection range of the optical characteristic conversion unit of the insertion member and the flexible insertion unit according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating a detection range of the insertion member of the second embodiment and a light characteristic conversion unit of the flexible insertion unit when the distal end portion of the flexible insertion unit is a hard member.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a rigid insertion system according to a first modification of the second embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an insertion system according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view of the rotation reference position detector of the flexible insertion portion in the insertion system of the third modification example of the second embodiment.
  • FIG. 1 shows an insertion system 1 according to a first embodiment, for example, an endoscope system.
  • the insertion system 1 includes at least a flexible insertion portion 2 having flexibility, an insertion member 10 inserted into the flexible insertion portion 2, a calculation portion 40 that calculates operation support information described below, It has a display unit 50 for displaying treated detection data, a shape sensor (first shape sensor) 60 for optically detecting the bending state of the insertion member 10, a light source unit 61, and a light receiving unit 63.
  • the flexible insertion portion 2 is a flexible endoscope
  • the insertion member 10 is a treatment instrument, a catheter, or the like.
  • one of the two axes intersecting the direction perpendicular to the longitudinal direction of the insertion member 10 on the plane orthogonal to the longitudinal direction is the x axis 81 and the other axis.
  • the y-axis 82 (see FIG. 6 b)
  • the axis along the longitudinal direction of the insertion member 10 is the z-axis 83.
  • the operation support information is operated when, for example, an operation for changing the insertion amount, the rotation amount, the posture, the position or shape of the distal end, the orientation of the distal end portion, or the like of the insertion member 10 or the flexible insertion portion 2 is performed. Information to improve performance.
  • the rotation amount is an amount that rotates around the central axis of the insertion member 10 inserted through the flexible insertion portion 2.
  • the insertion system 1 in the present embodiment can be easily applied to either a flexible endoscope, for example, a flexible endoscope, or a non-flexible, for example, rigid endoscope.
  • the flexible insertion portion 2 operates at least in the direction of the insertion portion 3 and the distal end portion 4, and the distal end portion 4 made of a rigid member installed at the distal end of the insertion portion 3.
  • the distal end portion 4 is described as a configuration made of a hard member, but it is not always necessary to be a hard member.
  • the insertion site 3 has an insertion channel 8 communicating at least from the insertion port 7 to the tip of the tip portion 4.
  • the end on the insertion port 7 side is referred to as the base end, and the end on the distal end site 4 side is referred to as the tip.
  • the insertion site 3 may further include an observation unit for observing an object (not shown), for example, an imaging camera.
  • the state detector 20 detects the state of the insertion member 10 inserted into the insertion channel 8.
  • the state of the insertion member 10 is, for example, the amount of insertion of the insertion member 10 inserted into the insertion channel 8, the amount of rotation in the direction around the axis with respect to the central axis of the insertion member 10, or the like.
  • the insertion amount of the insertion member 10 is the length from the detection start position such as the opening surface of the insertion channel 8 to the tip of the insertion member 10.
  • the rotation amount of the insertion member 10 is the rotation amount in the direction around the axis from the initial state when the insertion member 10 is inserted.
  • FIG. 2 is a perspective view of the insertion port 7 of the insertion channel 8 of the flexible insertion portion 2 that is an endoscope. As shown in FIG. 2, a first mark 71 serving as a reference point for rotation of the insertion member 10 is formed at one position in the circumferential direction on the opening surface of the insertion port 7 as viewed from the insertion direction of the insertion member 10. ing.
  • a second mark 72 is formed at one place in the circumferential direction on a part of the surface of the insertion member 10.
  • the second mark 72 extends along the axial direction on the surface of the insertion member 10.
  • the insertion direction of the insertion member 10 can be defined by combining the first mark 71 and the second mark 72.
  • a position where the first mark 71 and the second mark 72 are combined is a reference position of the rotation amount, that is, a position of 0 °, and the insertion direction of the insertion member 10 inserted into the insertion channel 8 is determined.
  • a first rotation origin (first rotation reference position) for defining is used.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the state detector 20 of the insertion system 1 of the present embodiment.
  • This state detector 20 is installed outside the insertion channel 8.
  • the detection surface of the state detector 20 is disposed in an opening formed on the side surface of the insertion channel 8. Thereby, the detection surface of the state detector 20 can detect the surface (outer peripheral surface) of the insertion member 10 inserted into the insertion channel 8. Therefore, the state detector 20 can detect information for calculating the insertion amount, the rotation amount, and the like of the insertion member 10.
  • the state detector 20 includes at least a light source unit 21 that irradiates light toward the insertion member 10, a light projecting lens 22 that collects irradiation light from the light source unit 21, and the insertion member 10.
  • a light receiving lens 23 that collects the reflected light reflected by the surface of the light, and an optical pattern detector 24 that detects the light that has passed through the light receiving lens 23.
  • the light source unit 21 of the state detector 20 is arranged so that the light beam of the irradiation light is irradiated toward the outer peripheral surface of the insertion member 10, and a part of the reflected light reflected by the outer peripheral surface is incident on the optical pattern detector 24. ing.
  • a light projecting lens 22 is installed between the state detection light source unit 21 and the insertion member 10. Has been.
  • the light or light beam emitted from the state detection light source unit 21 is referred to as light source light.
  • the light source unit 21 of the state detector 20 is a light source that emits coherent light as light source light, and is, for example, an LED or a laser light source. In the present embodiment, the light source unit 21 will be described as a laser light source.
  • a clear phase difference can be generated in reflected light even if an object to be irradiated has minute irregularities.
  • clear image data of the smooth surface can be obtained by using coherent light. That is, by using coherent light, information on the outer peripheral surface of the insertion member 10 can be acquired as a clear optical pattern.
  • the optical pattern is, for example, a speckle pattern.
  • the light receiving lens 23 is disposed between the optical pattern detector 24 and the insertion member 10 so that the light source light reflected by the outer peripheral surface of the insertion member 10 is focused on the light receiving surface of the optical pattern detector 24.
  • the optical pattern detector 24 has, for example, an imaging device in which a plurality of light receiving elements are arranged in a matrix.
  • the imaging device is, for example, a CCD or a C-MOS image sensor.
  • the optical pattern detector 24 has at least a function of continuously capturing and processing information on a smooth surface having a curvature as image data, and a function of detecting that the tip of the insertion member 10 has entered the detectable range. And a function capable of arbitrarily determining the detection start position within the detection range (detection start position correction). That is, the optical pattern detector 24 starts imaging when the tip of the insertion member 10 enters the detectable range, continuously captures a predetermined range of the outer peripheral surface of the insertion member 10, performs image processing, and performs image processing. It has a function of outputting an optical pattern on the outer peripheral surface as data.
  • the optical pattern detector 24 is not limited by what can be processed depending on the shape of the outer peripheral surface. For example, the optical pattern detector 24 can process plane information as image data even on a flat surface having irregularities. For example, the optical pattern detector 24 can continuously detect image data that is an optical pattern at detection times t0, t1, t2,..., Tn,.
  • the optical pattern detector 24 selects an arbitrary reference pattern existing in a part of an image in a plurality of captured image data. Further, an optical pattern that matches the reference pattern is detected from arbitrary image data in the plurality of image data after a predetermined time has elapsed. And it has what is called a pattern matching function which calculates the displacement amount between these optical patterns in an image.
  • the range of the optical pattern to be detected can be adjusted.
  • the optical pattern detector 24 includes image data 51 imaged at an arbitrary time tn ⁇ 1 and image data 52 imaged at an arbitrary time tn after the time tn ⁇ 1. And compare.
  • the reference pattern ⁇ arbitrarily selected from the image patterns existing in the image of the image data 51 matches the reference pattern ⁇ existing in a part of the image pattern existing in the image of the image data 52.
  • the displacement on the image data of the optical pattern ⁇ ′ is compared, and the displacement amounts in the direction of the x-axis 81 that is the rotation direction and the direction of the z-axis 83 that is the insertion direction are calculated. Therefore, the optical pattern detector 24 can integrate the displacement amount of the reference pattern at any continuous time.
  • the calculated displacement amount on the image is output to the calculation unit 40.
  • the insertion member 10 will be described with reference to FIG.
  • an operation portion 11 that is operated by a user is disposed at the proximal end portion of the cable-like member 12.
  • a tip member 13 for gripping or excising is installed at the tip of the cable-like member 12.
  • the insertion member 10 is provided with a shape sensor (first shape sensor) 60 that detects the shape (bending state) of the insertion member 10, for example, a reflective optical fiber sensor.
  • the operation wire 14 and the shape sensor 60 are inserted into the cable member 12.
  • a covering member 15 is disposed on the outer peripheral portion of the cable-like member 12.
  • the above-described second mark 72 is extended along the axial direction in order to define the insertion direction.
  • the operation wire 14 is disposed at the axial center of the cable-shaped member 12.
  • the distal end portion of the operation wire 14 is connected to the distal end member 13.
  • a proximal end portion of the operation wire 14 is connected to the operation unit 11.
  • the tip member 13 may be operated when the operation wire 14 is advanced / retracted to an axial direction by operation of the operation part 11.
  • the tip member 13 is configured to follow the operation of the operation unit 11 via the operation wire 14.
  • the distal end member 13 has a function of grasping or excising an object at a desired position inside the subject 120.
  • the shape sensor 60 includes a light source unit 61 for shape sensor that emits light, a plurality of optical fiber bundles 62 that are bundles of optical fibers, and a light receiving unit 63 for shape sensors.
  • the optical fiber bundle 62 includes an optical fiber bundle part 64 for supplying light, an optical fiber bundle part 65 for detection, and an optical fiber bundle part 66 for receiving light.
  • the light source unit 61 is connected to one end of the optical fiber bundle unit 64 for supplying light.
  • One end side of the light receiving optical fiber bundle portion 66 is connected to the light receiving portion 63.
  • the other ends of the light supply optical fiber bundle portion 64 and the light receiving optical fiber bundle portion 66 are respectively coupled to the detection optical fiber bundle portion 65.
  • light is introduced into and out of the connecting portion (not shown) between the other end side of the light supply optical fiber bundle portion 64 and the light receiving optical fiber bundle portion 66 and the detection optical fiber bundle portion 65.
  • a Y-shaped connecting portion that branches off to the road is provided.
  • a plurality of detection optical fiber bundle portions 65 are installed inside the cable-shaped member 12, and in this embodiment, as shown in FIG. 6b, eight detection optical fibers (four optical fibers 65a and 4 optical fibers).
  • the eight detection optical fibers 65a and 65b are arranged side by side so as to surround the operation wire 14 in a ring shape.
  • Each of the detection optical fibers 65a (65b) has a reflection portion 67 at the tip, and the optical characteristic conversion portion 101 at a position where the bending of the cable-like member 12 is detected between the reflection portion 67 and the coupling portion.
  • the position where the bending of the cable-shaped member 12 is detected is, for example, the position where the tip of the cable-shaped member 12 is bent in the longitudinal direction.
  • Each optical fiber 65a (65b) is composed of at least a core and a clad surrounding the core. In addition, you may have a coating
  • the optical characteristic conversion unit 101 has a function of converting characteristics of light guided through the core of the optical fiber 65a (65b).
  • the optical characteristic conversion unit 101 is, for example, a light guide loss unit or a wavelength conversion unit.
  • a light guide loss part is a light absorber, and a wavelength conversion part is a phosphor.
  • the optical characteristic conversion part 101 is apply
  • the optical characteristic conversion unit 101 may be an opening formed so that light guided through the core of the optical fiber 65a (65b) leaks out.
  • the light characteristic conversion unit 101 is formed so that a difference occurs in the amount of light converted at the installation position in order to grasp the bending direction of the cable-like member 12.
  • the amount of light generated by the conversion may be the same.
  • the plurality of light characteristic conversion units 101 may be formed in the cable-like member 12 so that the number of opening directions is different in the vertical and horizontal directions.
  • the detection optical fiber bundle portion 65 is configured to detect at least two detection optical fibers 65a in order to detect the two-direction bending of the cable-shaped member 12, that is, the bending in the x-axis 81 direction and the bending in the y-axis 82 direction. , 65b are applied as a set of sensors. That is, as shown in FIG. 6a, a detection optical fiber portion 65a having a light characteristic conversion portion 101 that opens in the direction of the X axis 81 at one detection position in the longitudinal direction of the cable-shaped member 12, and the Y axis And an optical fiber portion for detection 65b having a light characteristic conversion member 101 that opens in the direction of 82.
  • each optical fiber 65a (65b) of the optical fiber bundle unit 65 for detection are guided respectively.
  • the light guided to each optical fiber 65a (65b) of the detection optical fiber bundle portion 65 is guided to the tip end portion of each optical fiber 65a (65b), and the guided light is coupled by the reflecting portion 67. Reflect to the side.
  • each optical fiber 65a (65b) is branched at the coupling portion and is incident on the light receiving optical fiber bundle portion 66.
  • the light guided from the eight detection optical fibers 65a (65b) is guided to the shape sensor light receiving portion 63 through the light receiving optical fiber bundle portion 66. At this time, the light amount received by the shape sensor 63 can individually detect the received light quantity for each of the eight detection optical fibers 65a (65b).
  • the light receiving unit 63 for shape sensor is connected to the calculating unit 40 with a cable or the like. Then, the shape sensor light receiving unit 63 outputs data of individual detected light amounts guided from the eight detection optical fibers 65 a (65 b) to the calculation unit 40.
  • a storage unit 30 connected to the calculation unit 40 is installed inside the grip unit 6.
  • the storage unit 30 has a function of recording correction values of the flexible insertion units 2 of a plurality of endoscope types. For example, since the length of the endoscope insertion portion differs depending on the type of endoscope or the installation position of the insertion portion state detector 20 differs, the correction value for each insertion amount is set for each type of endoscope. I remember it.
  • the correction value is a distance from the detection start position of the state detector 20 to the tip of the insertion site 3. This is a value necessary to calculate the amount (net insertion amount) in which the insertion member 10 is actually inserted into the subject 120 through the insertion channel 8 of the insertion site 3.
  • the correction value of the insertion member insertion amount in the storage unit 30 is output to the calculation unit 40.
  • the storage unit 30 may be included in the calculation unit 40 and integrated.
  • the calculation unit 40 has a function of correcting information for calculating the insertion amount and the rotation amount detected by the shape sensor 60 and calculating desired operation support information.
  • the desired operation support information indicates that information that can be arbitrarily acquired by the operation support information can be determined.
  • the desired operation support information is a distance (insertion amount) from the detection position of the state detector 20 to the tip of the insertion member 10.
  • it is the shape of the insertion member 10 in that case.
  • the desired operation support information may be the shape of the insertion part 3 at that time, with the distance from the tip of the insertion part 3 to the tip of the insertion member 10 as an insertion amount.
  • the calculation unit 40 can calculate the position and shape of a desired portion in addition to the tip. For example, the position and shape of an arbitrary part of the part inserted into the subject 120 of the insertion member 10 can be calculated.
  • each of the conversion from the displacement amount of the reference pattern on the image data to the insertion amount and the rotation amount in advance is performed.
  • a coefficient of direction is required.
  • the insertion amount m f0 and the rotation amount ⁇ f0 are calculated by multiplying the coefficients a f and b f in consideration of the coefficients in the respective directions and the correction values of the various insertion sites 3 stored in the storage unit 30 described above. Is done.
  • the insertion amount m f0 is the insertion amount from the detection start position of the state detector 20 to the flexible insertion portion 2
  • the rotation amount ⁇ f0 is the first and second marks 71 and 72 described above. This is the amount of rotation of the insertion member 10 relative to the flexible insertion portion 2 with the combined first rotation reference position as a reference.
  • the insertion member is inserted from the distal end of the insertion portion 3.
  • An insertion amount m f1 (net insertion amount) that is a distance to the tip of 10 is calculated.
  • an expression indicating the relationship between the amount of change in the amount of light detected by the shape sensor 60 and the amount of bending of the insertion member 10 is obtained in advance. Therefore, the bending amount of the insertion member 10 is calculated from the light amount of the shape sensor 60.
  • Formula 1 which is a calculation formula of the insertion amount of the insertion member 10
  • Formula 2 which is a calculation formula of the rotation amount
  • Formula 3 which is a calculation formula of the insertion amount m f1 from the distal end of the insertion portion 3
  • Formula 4 which is a calculation formula of the bending amount ⁇ f of the bending portion is shown below. That is, the calculation unit 40 repeats the above-described processing, and accumulates the displacement amount of each coordinate for any continuous detection time, thereby inserting the insertion member 10 from the arbitrary detection time to the desired detection time. And the amount of rotation are calculated.
  • the insertion amount from time t n ⁇ 1 to time t n m f0
  • the coordinate difference in the z-axis 83 direction of the matched pattern of image data from time t n ⁇ 1 to time t n ⁇ z
  • insertion amount Conversion coefficient a f .
  • the amount of rotation from time t n ⁇ 1 to time t n ⁇ f0
  • the coordinate difference in the direction of the x-axis 81 of the matched pattern of the image data at time t n ⁇ 1 and time t n ⁇ x
  • amount of rotation Conversion coefficient b f .
  • the calculated insertion amount m f0 is a movement amount from the time t 0 when the state detector 20 starts detection to an arbitrary time t n .
  • the net insertion amount m f1 is calculated by the difference between the calculated insertion amount m f0 and the correction value L f .
  • the correction value of the insertion member insertion amount is L f
  • the insertion amount from time t n ⁇ 1 to time t n is m f0
  • the net insertion amount is m f1 .
  • the calculating unit 40 can also calculate the bending amount ⁇ f of the bending portion of the insertion member 10.
  • the bending amount ⁇ f of the bending detection unit is calculated using a change ⁇ l f in the light transmission amount of the shape sensor 60.
  • the bending amount of the bending portion of the insertion member 10 is ⁇ f and the change in light transmission amount is ⁇ l f .
  • the insertion member 10 is inserted into the subject 120 from the insertion port 7 through the insertion channel 8.
  • the light source light from the state detection light source unit 21 is irradiated onto the outer peripheral surface of the insertion member 10. Is done. The irradiated light source light is reflected on the outer peripheral surface, and a part of the reflected light enters the optical pattern detector 24.
  • the optical pattern detector 24 images the optical pattern at an arbitrary time interval from the detection start time t 0 and outputs it as image data. At this time, a plurality of pieces of image data are continuously acquired at arbitrary detection times t 1 , t 2 ,..., T n ,.
  • the optical pattern detector 24 determines at least one reference pattern present in the image of the image data captured at an arbitrary detection time from the plurality of acquired image data, and determines a predetermined time from the detection time. An optical pattern that matches the reference pattern is detected from the images of the plurality of image data after the passage.
  • the displacement amount calculation unit 303 calculates the displacement amount in each direction according to the x-axis 81 that is the rotation direction and the z-axis 83 that is the insertion direction from the displacement of these optical patterns in the image.
  • the storage unit 30 transmits information on the distance from the installation position of the detector 20 applied to the recorded detection to the tip of the insertion site 3 to the calculation unit 40.
  • the light amount (light transmission amount) received by the shape sensor light receiving unit 63 is changed by the light characteristic conversion unit 101 installed at a predetermined position. This light transmission amount is transmitted to the calculation unit 40.
  • the calculation unit 40 receives information transmitted from the detector 20, the storage unit 30, and the shape sensor 60, and calculates operation support information of the insertion member 10 from these information.
  • the display unit 50 displays the operation support information calculated by the calculation unit 40.
  • the insertion amount and the rotation amount of the insertion member 10 with respect to the flexible insertion portion 2 can be calculated.
  • the insertion amount and the rotation amount of the insertion member 10 can be quantitatively confirmed, so that the operability of the insertion member 10 is improved.
  • the state detector 20 Since the state detector 20 is installed in the vicinity of the channel 8 of the grip portion 6, the state detector 20 is installed without changing the diameter of the insertion site 3. For this reason, the insertion site 3 and the insertion member 10 can be easily inserted into the subject 120.
  • the state detector 20 is installed in the grip portion 6 having a relatively large space inside the flexible insertion portion 2, the restriction on the size of the state detector 20 is relaxed. In addition, since the state detector 20 is installed in the vicinity of the insertion channel 8 of the grip portion 6, the state detector 20 can be easily installed in the flexible insertion portion 2.
  • the calculation unit 40 calculates the operation support information, it can be operated based on the operation support information, so that the operability of the insertion member 10 is improved. That is, since the operation support information of the insertion member 10 outside the imaging range of the imaging camera of the insertion site 3 can be obtained, the operability can be improved.
  • the state detector 20 acquires operation support information for the plurality of flexible insertion units 2. Can be applied universally.
  • the flexible insertion portion 2 has the first mark 71 on the end face of the insertion port 7 of the insertion channel 8 as described above. Therefore, by aligning the first mark 71 with the second mark 72 formed on the outer peripheral surface of the cable-like member 12 of the insertion member 10, the insertion member 10 can be easily aligned with the rotation reference position. .
  • the optical pattern detector 24 of the state detector 20 can detect the amount of displacement in the insertion direction (the direction of the Z axis 83) and the rotation direction (the direction of the X axis 81) simultaneously by optical pattern matching. The amount of displacement in two directions can be detected.
  • the state detector 20 is configured to detect the displacement amount in each direction by the optical pattern detector 24.
  • the insertion member is further determined based on the displacement amount in each direction of the reference pattern in the image data. You may have a calculation part which has the function to calculate or convert the information suitable for calculating the insertion amount and rotation amount of ten.
  • the storage unit 30 may be incorporated in the calculation unit 40.
  • the calculation unit 40 calculates operation support information from information in the storage unit 30 provided therein, and information on the position of the distal end of the insertion member 10 and the shape of the insertion member 10 from the state detector 20.
  • the insertion system 1 of the first modified example has a configuration that is substantially equivalent to the insertion system 1 of the first embodiment, but the configuration of the state detector (first state detector) 130 is different. Therefore, in FIG. 8, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 shows a state detector 130 of this modification.
  • This state detector 130 is detachably installed at the distal end of the insertion port 7.
  • the state detector 130 may be fixed to the distal end portion of the insertion port 7.
  • the state detector 130 has substantially the same configuration as the state detector 20 of the first embodiment, but this state detector 130 is detachably installed at the opening end of the insertion port 7 of the insertion channel 8. Is different. Further, the state detector 130 is formed with a hole (opening) 131 through which the insertion member 10 is inserted. The hole 131 and the opening of the insertion port 7 of the insertion channel 8 are arranged coaxially. A first mark 71 is formed on a part of the circumference of the hole 131 on the end face of the state detector 130 on the insertion opening side. The first mark 71 defines the rotation reference position by aligning with the second mark 72 formed on the outer peripheral surface of the cable-like member 12. Furthermore, the state detector 130 has an input unit 80 (see FIG.
  • the switch 140 is connected to, for example, the optical pattern detector 24 and the state detection light source unit 21.
  • the input unit 80 has a function of inputting information to be newly recorded in the storage unit 30.
  • the switch 140 When the switch 140 is pressed, the switch 140 has a function of transmitting a signal for starting detection of information for calculating the insertion amount and the rotation amount to the state detector 130 with reference to the insertion position of the insertion member 10. For example, as shown in FIG. 8, it is confirmed by an imaging camera, an X-ray, or a CT image (not shown) provided in the insertion unit 2 that the insertion member 10 has reached the branch portion inside the subject 120. When this occurs, the switch 140 is pressed. At this time, detection of information for calculating the insertion amount and the rotation amount with reference to the insertion position of the insertion member 10 at the time when the switch 140 is pressed (first detection, second detection..., Nth Is detected).
  • n indicates the number of times the switch 140 is pressed.
  • the detection started in accordance with the number of times the switch 140 is pressed is referred to as the nth detection.
  • the installation position of the state detector 130 and information about the flexible insertion unit 2 are additionally input from the input unit 80 to the storage unit 30.
  • the rotation reference position is aligned by aligning the first mark 71 and the second mark 72.
  • the insertion member 10 is inserted into the insertion channel 8 and inserted into the subject 120.
  • the switch 140 is pressed to start the nth detection. This n-th detection is performed simultaneously with the detection based on the insertion position of the different insertion member 10.
  • the rotation amount and the insertion amount detected in the nth detection are transmitted to the calculation unit 40 and output to the display unit 50 as operation support information based on the insertion position of the insertion member 10 when the switch 140 is pressed.
  • the At this time one or a plurality of results are selected and output as the nth detection result to be output.
  • the state detector 130 since the state detector 130 is detachably installed at the distal end portion of the insertion port 7, it can be easily removed and installed.
  • the information of the flexible insertion section 2 can be additionally input to the storage section 30 by the input section 80, the state detector 130 can be applied universally regardless of the type of the flexible insertion section 2.
  • the insertion system 1 of the second modified example has substantially the same configuration as that of the first modified example of the first embodiment and the insertion system 1, and the same reference is made to the same component as that of the first modified example. Reference numerals are assigned, detailed descriptions thereof are omitted, and different portions will be described.
  • the insertion member 10b has an optical index (first rotation index) 75 that serves as a rotation index on the outer peripheral surface of the distal end portion.
  • the optical index 75 is, for example, a plurality of lines having different lengths arranged side by side along the circumference of the insertion member 10b.
  • the optical index 75 may be a pattern having a different shape as long as the rotation amount of the insertion member 10b can be determined even if it is not a line.
  • a rotation amount detector (first rotation reference position detector) 150 is detachably installed at an opening end portion communicating with the insertion port 7 of the insertion channel 8.
  • the rotation reference position detector 150 of this modification is arranged coaxially with the hole 131 of the state detector 130, and has a hole (opening) 151 into which the insertion member 10 is inserted.
  • the hole 151 of the rotation reference position detector 150 communicates with the hole 131 of the state detector 130.
  • the rotation reference position detector 150 has a light receiving element, for example.
  • the rotation reference position detector 150 detects a plurality of lines having different lengths of the optical index 75 of the insertion member 10b when the insertion member 10b is inserted, and rotates according to the position of the detected shape (line length). It has a function of defining a reference position.
  • the calculating unit 40 substantially rotates the insertion member 10b with respect to the flexible insertion unit 2 based on the rotation reference position defined by the rotation reference position detector 150 and the detection result (displacement amount or rotation amount) of the state detector 130. It further has a function of calculating the quantity.
  • the optical index 75 is detected by the rotation reference position detector 150.
  • the line length of the optical index 75 is detected, and the position of the detected line length is defined as the rotation reference position.
  • Information on the rotation reference position defined by the rotation reference position detector 150 is transmitted to the calculation unit 40.
  • the calculation unit 40 calculates the rotation amount of the insertion member 10b from the rotation reference position defined by the rotation reference position detector 150 and the detection result of the insertion unit state detector 130. The calculated result is transmitted to the display unit 50 and displayed.
  • the rotation amount from the rotation reference position of the insertion member 10b can be calculated without positioning, the insertion member 10b can be easily inserted. Moreover, since the rotation reference position is mechanically defined and the rotation amount of the insertion member 10b is calculated, more accurate operation support information can be acquired.
  • the state detector 130 may be integrated with the rotation reference position detector 150.
  • the state detector 130 may have a function of detecting the rotation amount from the rotation reference position when the insertion member 10b is inserted by the optical index 75.
  • the optical fiber bundle 62 may be a single optical fiber in which the optical characteristic conversion unit 101 is formed at a predetermined position.
  • the light characteristic conversion unit 101 converts only the wavelength range of specific light.
  • the shape sensor 60 is not an optical fiber sensor, and may be another sensor as long as the shape can be detected.
  • the flexible insertion portion 2 including the state detector 20 and the shape sensor 60 has been described.
  • the flexible insertion portion 2 includes only the state detector 20 and is inserted. It may be configured to detect only the insertion amount of the member 10b.
  • the state detector 20 detects information for calculating the insertion amount and the rotation amount of the insertion member 10b.
  • each of the insertion sensors detects the insertion amount of the insertion member 10b.
  • the structure which comprises the rotation sensor which detects the rotation amount of the insertion member 10b may be sufficient.
  • the insertion member 10b is a member for grasping or excising a tissue or the like.
  • it is a cable-like member that can be inserted into the insertion channel 8, for example, observation or sensing It may be a member that performs only, or a member that does not perform treatment such as a catheter.
  • FIG. 11 show a second embodiment.
  • the flexible insertion system 1 of 2nd Embodiment is demonstrated. Since the insertion system 1 of the second embodiment has substantially the same configuration as the insertion system 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components as the components of the first embodiment. A description thereof will be omitted.
  • the insertion system 1 of the present embodiment further includes a state detector 160 having a configuration different from that of the insertion system 1 of the first embodiment. Moreover, the structure of the flexible insertion part 2 differs.
  • a shape sensor 60b (second shape sensor) that is an optical fiber sensor for detecting the bending state of the insertion site 3 is installed.
  • the shape sensor 60 b has substantially the same configuration as the shape sensor 60, but the reference numerals are changed in order to distinguish from the shape sensor 60.
  • the state detector 160 is substantially the same component as the state detector 130 according to the first modification of the first embodiment, but is different in size, installation position, and the like. This state detector 160 is installed in the vicinity of the entrance of the subject 120, for example.
  • the state detector 160 has a hole (opening) 132 having a diameter through which the insertion site 3 can be inserted.
  • a third mark 73 is provided on a part of the circumference of the hole 132 on the side surface of the state detector 160 on the insertion port side.
  • a fourth mark 74 for visually confirming the insertion position is formed on the outer peripheral surface in a straight line along the axial direction of the insertion part 3. Then, when the insertion site 3 is inserted into the hole 132 of the insertion port of the state detector 160, the third mark 73 and the fourth mark 74 are aligned so that the reference for rotation of the insertion site 3 is achieved. (Second rotation reference position) is defined.
  • the state detector 160 since the state detector 160 is installed on the subject 120, the amount of rotation of the insertion portion 3 with respect to the third mark 73, that is, the second rotation reference position, is substantially equal to that of the insertion portion 3 with respect to the subject 120. The amount of rotation.
  • the state detector 160 has a function of detecting information for calculating the amount of insertion and the amount of rotation when the insertion site 3 is inserted through the hole 132, as with the state detector 130. The detected result is transmitted to the calculation unit 40.
  • the state detector that detects the state (posture) of the insertion site 3 is referred to as a second state detector.
  • the insertion part 3 of the flexible insertion part 2 is demonstrated.
  • the flexible insertion portion 2 is arranged inside the insertion portion 3 in a state where the detection optical fiber bundle portion 65 of the shape sensor 60 b is juxtaposed with the insertion channel 8 of the insertion portion 3.
  • the flexible insertion portion 2 may include an illumination device 91 that irradiates the object with illumination light, an imaging device 92 that images the object, and the like.
  • the detection optical fiber bundle portion 65 has the same structure as that of the first embodiment, and the optical characteristic conversion portion 101 is formed at a predetermined position of the insertion site 3. The light quantity converted by the optical characteristic conversion unit 101 is received by the light receiving unit 63 for shape sensors.
  • D1 to D3 are detection ranges of the three light characteristic converters 101 (101a, 101b, 101c) of the first shape sensor 60, and D4 and D5 are two lights of the second shape sensor 60b.
  • the detection range of the characteristic converter 101 (101d, 101e) is shown.
  • an optical characteristic conversion unit 101 that is a curvature detection unit is provided so that the detection range of the first shape sensor 60 overlaps the detection range of the second shape sensor 60b.
  • the detection ranges D1, D2, D3, D4, and D5 of the optical property conversion unit 101 are the second shape and at least one of the detection ranges D1, D2, and D3 of the optical property conversion unit 101 of the first shape sensor 60.
  • the sensor 60b is installed so that at least one of the detection ranges D4 and D5 of the light characteristic conversion unit 101 overlaps.
  • Each light characteristic conversion unit 101 detects the bending state by the light characteristic conversion unit 101 itself, but actually, the insertion portion 3 and the insertion into which the first shape sensor 60 and the second shape sensor 60b are incorporated. Due to the configuration and material of the member 10, for example, only the portion of the optical property conversion unit 101 having a length of 3 mm in the longitudinal direction is not curved, and the peripheral portion of the optical property conversion unit 101, for example, light Peripheral members within a certain range, for example, a range of 60 mm, are curved together in the longitudinal direction of the characteristic converter 101.
  • the light characteristic conversion unit 101 has a substantially certain range, for example, a detection range of 30 mm from the center of the light characteristic conversion unit 101 to each of the front end side and the rear end side.
  • a detection range of the light characteristic conversion unit 101 is set wide, the accuracy of shape detection is deteriorated.
  • the detection range is narrowed, the accuracy is improved, but the number of optical fibers necessary for performing desired detection increases, and the configuration of the first shape sensor 60 and the second shape sensor 60b becomes complicated. For this reason, it is preferable to set wide as long as there is no problem in detecting the shape.
  • the tip portion 4 does not bend.
  • the detection ranges D6, D7, D8, and D9 may not be installed so as to overlap in the actual detection range.
  • the detection ranges of the respective light characteristic conversion units 101 installed at both ends of the distal end portion 4 overlap with the hard member range, the insertion portion 3 and the insertion member 10 can be calculated as a continuous shape.
  • the detection range D7 of the light characteristic conversion unit 101g of the insertion member 10 and the detection range D8 of the light characteristic conversion unit 101h of the insertion part 3 may each include the range of the distal end part 4.
  • the detection range substantially behaves as if it overlaps the range OR2 of the hard portion 4.
  • the light source unit 61 further has a function of individually irradiating light to the first shape sensor 60 and the second shape sensor 60b.
  • the shape sensor light receiving portion 63 further has a function of individually receiving and receiving the light amount guided from the insertion member 10 side and the light amount guided from the insertion site 3 side.
  • the light transmission amount received by the shape sensor light receiving unit 63 is transmitted to the calculation unit 40.
  • the shape sensor light source unit 61 and the shape sensor light receiving unit 63 may be separately provided in the first shape sensor 60 and the second shape sensor 60b.
  • the calculation unit 40 further has a function of calculating the position of the distal end of the insertion site 3 and the shape of the insertion site 3 and calculating operation support information of the desired insertion site 3.
  • the calculation unit 40 adjusts the specification data of each part of the flexible insertion unit 2 to the position of the distal end of the insertion member 10 and the shape of the insertion member 10, for example, the dimensions of the insertion site 3, and the like.
  • You may have a function which calculates the operation assistance information of the insertion member 10 more correctly.
  • the operation support information of the desired insertion site 3 is the operation of at least one of the detection start position of the state detector 160 or the rotation amount of the insertion site 3 with reference to the insertion port of the subject 120. Support information.
  • the calculation unit 40 calculates the insertion amount m s0 and the rotation amount ⁇ s0 by multiplying the coefficients a s and b s in consideration of the coefficients in the respective directions.
  • the rotation amount ⁇ s0 is calculated based on the second rotation reference position obtained by combining the third mark 73 and the fourth mark 74 described above.
  • the insertion amount correction value Ls of the flexible insertion portion 2 that is the distance between the installation position of the state detector 160 and the insertion port of the subject 120 is obtained in advance. Therefore, from the difference between the correction value Ls and the insertion amount m s0 of the insertion member 10, the insertion amount m s1 (net insertion amount) of the distal end of the insertion site 3 from the insertion port of the subject 120 is calculated.
  • the amount of insertion from time t n ⁇ 1 to time t n m s0
  • the coordinate difference in the z-axis 83 direction of the matched pattern of image data from time t n ⁇ 1 to time t n ⁇ z
  • the amount of insertion conversion factor a a s.
  • the rotation amount from time t n-1 to time t n ⁇ s0
  • the coordinate difference in the direction of the x-axis 81 of the matched pattern of the image data at time t n ⁇ 1 and time t n ⁇ x
  • the rotation amount conversion factor a b s.
  • the calculated insertion amount m s0 is a movement amount from the time t 0 when the state detector 160 starts detection to an arbitrary time t n .
  • the net insertion amount m s1 of the insertion site 3 is calculated by the difference between the calculated insertion amount m s0 and the correction value Ls.
  • the insertion member insertion amount correction value is L s
  • the insertion amount from time t n ⁇ 1 to time t n is m s0
  • the net insertion amount is m s1 .
  • the calculating unit 40 can also calculate the bending amount ⁇ s of the bending portion of the insertion site 3.
  • the bending amount ⁇ s of the bending detection unit is calculated using the change ⁇ ls of the light transmission amount of the shape sensor 60b.
  • the bending amount of the bent portion of the insertion site 3 is ⁇ s and the change in the amount of light transmission is ⁇ ls .
  • the insertion site 3 is inserted into the subject 120 through the state detector 160 installed in the vicinity of the subject 120.
  • detection is started in the same manner as the detector 20 of the first embodiment.
  • Information on the detected detection start position and information for calculating the detected insertion amount and rotation amount are transmitted to the calculation unit 40.
  • the light transmission amount received by the shape sensor light receiving unit 63 is changed by the light characteristic conversion unit 101 installed at a predetermined detection position. The light transmission amount is transmitted to the calculation unit 40 while being distinguished between the insertion member 10 and the insertion portion 3.
  • the calculation unit 40 calculates operation support information of the insertion member 10 and the insertion site 3 from information from the state detector 20, the storage unit 30, the first shape sensor 60, and the second shape sensor 60b.
  • the display unit 50 displays the operation support information calculated by the calculation unit 40.
  • the insertion system 1 includes the state detector 160 so that the insertion amount and the rotation amount of the insertion site 3 with respect to the subject 120 can be calculated.
  • the state detector 160 since the state detector 160 has the third mark 73, the state detector 160 is easily aligned with the fourth mark 74 formed on the outer periphery of the insertion portion 3, so that the insertion position can be easily visually confirmed. Can be aligned.
  • the shape of the flexible insertion portion 2 can be detected. Moreover, the optical characteristic conversion of the optical characteristic conversion part 101 of the 1st shape sensor 60 and the 2nd shape sensor 60b so that the detection range of the optical characteristic conversion part 101 of the flexible insertion part 2 and the insertion member 10 may overlap. Since the part 101 is installed, the shape of the flexible insertion part 2 and the insertion member 10 can be detected as a continuous shape. That is, the shape of the insertion member 10 and the position of the tip from the insertion port of the subject 120 can be detected.
  • the calculation unit 40 is configured to calculate the positions of the insertion member 10 and the distal end portion of the insertion site 3 from the insertion port of the subject 120 and the shape within the subject 120.
  • a function of calculating the insertion amount of the insertion part 3 relative to the subject 120 from the insertion amount of the insertion member 10 relative to the specimen 120 and the insertion amount of the insertion part 3 relative to the insertion member 10 may be provided.
  • the rotation amount with respect to the rotation reference position is second from the rotation amount of the insertion member 10 with respect to the first rotation reference position and the rotation amount of the insertion portion 3 with respect to the second rotation reference position. It may have a function of calculating the rotation amount of the insertion member 10 with respect to the rotation reference position.
  • the insertion site 3 of the flexible insertion portion 2 is a device having flexibility, but has a rigid insertion site 3 as in the first modification shown in FIG.
  • the rigid insertion site 3 may be used.
  • the insertion member for the subject 120 is determined based on the amount of insertion and rotation of the rigid insertion site 3 relative to the subject 120 and the shape of the insertion member 10 relative to the rigid insertion site 3. 10 shapes are calculated.
  • the insertion site 3 is rigid, it is not necessary to detect the shape of the insertion site 3, and the shape of the insertion member 10 relative to the subject 120 can be easily calculated.
  • the flexible insertion portion 2 does not need the second shape sensor 60b. From the insertion amount and rotation amount of the insertion part 3 with respect to the subject 120, the insertion amount and rotation amount of the insertion member 10 with respect to the insertion part 3, and the shape of the insertion member 10, the shape of the insertion part 3 with respect to the subject 120 and the subject The shape of the insertion member 10 with respect to 120 may be calculated. In addition, in the 1st modification of FIG. 16, although the inlet_port
  • the optical property conversion unit 101 of the insertion member 10 and the insertion site 3 is used. It does not have to be installed so that the detection ranges overlap.
  • the insertion system 1 of the present modification has a configuration substantially equivalent to that of the insertion system 1 of the second embodiment, but a state detector (second state detector) that magnetically detects the bending state of the insertion site 3.
  • the configuration having 170 is different. Accordingly, the same components as those of the insertion system 1 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the state detector 170 of the present modification includes a transmitter 171 that emits a magnetic field and a receiver 172.
  • the transmitter 171 is installed in the vicinity of the distal end of the insertion site 3.
  • the receiver 172 is installed outside the subject 120.
  • the transmitter 171 is, for example, a coil-shaped member, and is configured to generate a magnetic field by passing a current.
  • the receiver 172 has a function of detecting the strength and direction of the magnetic field of the transmitter 171 and detecting the position and direction of the distal end of the insertion site 3 with respect to the receiver 172.
  • the direction of the distal end is a direction in which the insertion member 10 exits from the distal end of the insertion site 3.
  • the receiver 172 is, for example, an antenna. Information on the position and direction of the distal end of the insertion site 3 detected by the receiver 172 is transmitted to the calculation unit 40.
  • the configuration may be such that the position and orientation of the subject 120 with respect to the receiver 172 are input by input means (not shown).
  • a coil for detecting the position of the subject 120 may be installed in the subject 120 and the position and orientation of the subject 120 with respect to the receiver 172 may be detected. Information on the position and orientation of the subject 120 with respect to the receiver 172 is input or transmitted to the calculation unit 40.
  • the calculation unit 40 calculates the position of the distal end of the insertion site 3 relative to the subject 120 from the position and orientation of the distal end of the insertion site 3 relative to the receiver 172 and the position and orientation of the subject 120 relative to the receiver 172 transmitted from the receiver 172. It has a function of calculating operation support information that is a position and a direction. Further, from the calculated position and direction of the distal end of the insertion site 3 with respect to the subject 120 and the insertion amount and rotation amount of the insertion member 10, the insertion amount of the insertion member 10 from the position of the distal end of the insertion site 3 with respect to the subject 120, It has a function of calculating operation support information that is a rotation amount.
  • the operation support information that is the shape of the insertion member 10 with respect to the subject 120 is obtained from the position and direction of the distal end of the insertion portion 3 with respect to the subject 120, the insertion amount and rotation amount of the insertion member 10, and the shape of the insertion member 10. Has a function to calculate.
  • the state detector 170 can directly detect the position and direction of the distal end portion of the insertion site 3. For this reason, a detection error is reduced. Moreover, even if the insertion part 3 becomes long, a detection error hardly occurs.
  • the state detector 170 is a magnetic detection detector, but may be an acceleration sensor.
  • a third modification of the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the insertion system 1 of the third modification is substantially the same as the configuration of the second embodiment or the first modification of the second embodiment, but the rotation reference for detecting the rotation reference position of the insertion site 3
  • the configuration having the position detector (second rotation reference position detector) 180 is different.
  • the outer peripheral surface of the insertion part 3 has an optical index (second rotation index) 76 indicating the rotational position.
  • the rotation reference position detector 180 of the present modification has a configuration substantially the same as the rotation reference position detector 150 of the second modification of the first embodiment, but differs in size, installation position, and the like.
  • the rotation reference position detector 180 of this modification is installed in close contact with the insertion port 7 of the state detector 160 of the second embodiment so as to be detachable.
  • the rotation reference position detection device 180 has a hole (opening) 151 through which the insertion site 3 is inserted.
  • the optical index 76 of the insertion portion 3 inserted by the rotation reference position detection device 180 is detected, and the detected shape, for example, It has a function of defining the position of the length of the line as the rotation reference position.
  • the calculation unit 40 has a function of calculating the absolute rotation amount of the insertion site 3 from the rotation reference position defined by the rotation reference position detector 180 and the detection result (displacement amount or rotation amount) of the state detector 160. It has further.
  • the rotation amount from the rotation reference position of the insertion part 3 can be calculated without matching the rotation reference position, the insertion part 3 can be easily inserted. Further, since the rotation reference position is mechanically defined and the rotation amount of the insertion site 3 is calculated, more accurate operation support information can be acquired.
  • the state detector 160 may have the function of the rotation reference position detector 180. That is, the state detector 160 may have a function of detecting the optical index 76.
  • the operation support information calculated by the calculation unit 40 includes the correction value for the insertion amount of the insertion member 10, the insertion amount of the insertion member 10 detected by the state detector 160, the rotation amount, and the rotation reference position detector 150.
  • Insertion amount, rotation amount, rotation reference position in the rotation direction of the insertion portion 3 detected by the state detector 170, shape of the insertion portion 3 detected by the second shape sensor 60b, and detection by the state detector 170 As long as the operation support information can be obtained based on at least one of the position and the direction of the distal end portion of the insertion site 3, the calculation may be performed by any combination thereof.
  • Each embodiment of the present invention described above includes the gist described in the following supplementary notes.
  • a first state detector that detects at least one of an insertion amount in the insertion direction along and an amount of rotation that rotates around the axis of the insertion member along the insertion direction.
  • the insertion unit according to (1) including a second shape sensor that detects a bent state and includes at least one optical fiber sensor, which includes at least one optical characteristic conversion unit installed at a predetermined position.
  • the insertion portion includes the plurality of optical fiber sensors, and the plurality of optical fiber sensors are applied as a pair of sensors in order to detect bending in two directions (1). Insertion part.
  • the calculation unit it is possible to improve the operability by calculating at least one of the insertion amount of the insertion member inserted into the insertion channel and the rotation amount rotating around the axis of the insertion member along the insertion direction. You can also. Further, by applying a combination of an insertion member having a shape sensor and a state detector that detects the amount of rotation of the insertion portion or the amount of rotation that rotates about the axis of the insertion member along the insertion direction, It is also possible to calculate operation support information such as the insertion amount of the insertion portion with respect to the axis, the rotation amount rotating around the axis of the insertion member along the insertion direction, and / or the curved shape of the insertion member with respect to the subject.
  • An insertion member having a first shape sensor for detecting a bent state which includes at least one optical fiber sensor, which includes at least one light characteristic conversion unit installed at a predetermined position.
  • the insertion member includes the plurality of optical fiber sensors, and the plurality of optical fiber sensors are applied as a pair of sensors in order to detect bending in two directions (3). Insertion member.
  • the insertion member according to (5) or (6) which is a treatment tool. With the above-described configurations [5] to [7], the insertion member as a single unit, for example, a treatment tool, can be used as a treatment tool that does not calculate operation support information as in the past.
  • the calculation unit it is possible to calculate the curved shape of the treatment instrument and improve operability.
  • the first state detector, the insertion portion having the second shape sensor, the insertion amount of the insertion portion, and the rotation amount rotating around the central axis of the insertion member along the insertion direction of the insertion member are detected.
  • the operation support information such as the insertion amount and rotation amount of the insertion member relative to the subject and / or the curved shape of the insertion member relative to the subject can be calculated. Become.
  • the flexible insertion portion, the insertion member inserted into the insertion channel of the flexible insertion portion, the first state detector for detecting the inserted insertion member, and the subject A second state detector that detects at least one of the amount of insertion of the flexible insertion portion and the amount of rotation that rotates around the central axis of the insertion member along the insertion direction of the insertion portion
  • An insertion system comprising: a first shape sensor; and a calculation unit that calculates operation support information from at least one detection result of the second shape sensor.
  • the operation support information can be calculated and the operability can be improved as shown in the embodiment.
  • Light source unit for shape sensor 62, 62b ... Optical fiber bundle, 63 ... Shape Light receiving portion for sensor, 64, 64b ... Optical fiber bundle for light supply, 65, 65a, 65b ... Optical fiber bundle for detection, 66, 66b ... Optical fiber bundle for light receiving, 67 ... Reflecting portion, 71 ... First mark, 72 ... second mark, 73 ... third mer 74, fourth mark, 75, 76, optical index, 80, input unit, 81, x axis, 82, y axis, 83, z axis, 101, 101a, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f, 101g, 101h, 101i ...

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Abstract

　挿入部材の位置及び方向を正確に把握するために、挿入部材の挿入量、回転量、先端の位置や形状等の操作支援情報を検出する挿入システムを提供する。挿入システムは、少なくとも把持部と被検体に挿入される挿入部位と挿入部位の基端から先端まで貫通する挿入チャンネルとを有する挿入部と、挿入チャンネルに挿入される挿入部材と、挿入部に設置され、挿入された前記挿入部材の長手方向に沿った挿入方向の挿入量及び、挿入方向に沿う挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出する第１の状態検出器と、第１の状態検出器の検出結果から操作支援情報を算出する算出部と、を有する。

Description

挿入部及び挿入部材を有する挿入システム
　本発明は、物体・構造物・人体等の対象物に挿入する挿入部と、挿入部の挿入チャンネルに挿入して適用する挿入部材を有し、挿入部には、挿入部材の挿入量及び回転量を算出するための情報を検出する検出器が設けられた挿入システム、および、システムの構成要素である挿入部、挿入部材に関する。
　一般的に、挿入部、例えば内視鏡及び挿入部材、例えば処置具を備えた挿入システムは、被挿入体に挿入し、挿入部と、少なくとも処置具等の挿入部材を挿入する挿入口と、挿入部を湾曲操作するための操作部と、を有している。挿入部には、挿入口から先端まで貫通し、挿入部材を挿通するためのチャンネルが設けられている。挿入部材は、例えば、ケーブル状部材の先端に把持部材、若しくは切断部材などの処置部を有する部材である。
　例えば、特許文献１に開示される挿入部材は、可撓性を有するケーブルの基端部（挿入口側の端部）にこのケーブルの先端の方向を調整するための回転操作部材を有している。この回転操作部材は、挿入部材のケーブルの外周部と摩擦係合する摩擦係合部を有している。回転操作部材を回転操作することにより、摩擦係合部を介してケーブルにその軸回り方向の回転力が伝達されるために、ケーブルの基端部で挿入部材の先端の軸回り方向の位置を調整することができる。
特開２０１０－２２６１９号公報
　特許文献１において、被挿入体のチャンネルの内部へ挿入部材を挿入した挿入時に、内視鏡の観察画像を観察する状態で挿入部材の先端部の挿入位置及び軸回り方向の回転方向を正確に把握することは、操作者にとって困難である。また、被挿入体のチャンネルの内部へ挿入部材を挿入したときの操作者による手動の感覚で挿入部材の先端部の挿入位置及び軸回り方向の回転方向を正確に把握することも、操作者にとっては困難である。
　本発明の目的は、挿入部材の挿入量、回転量、先端の位置や形状等の操作支援情報を検出することで、挿入部材の挿入位置及び挿入方向を正確に把握することができる挿入システムを提供することである。
　上記課題を解決するために、本実施形態の一態様に係る挿入システムは、少なくとも把持部と被検体に挿入される挿入部位と挿入部位の基端から先端まで貫通する挿入チャンネルとを有する挿入部と、挿入チャンネルに挿入される挿入部材と、挿入部に設置され、挿入された挿入部材の長手方向に沿った挿入方向の挿入量、及び、挿入方向に沿う挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出する第１の状態検出器と、第１の状態検出器の検出結果から操作支援情報を算出する算出部と、を有する。
　前述した一態様で、挿入部材の位置及び方向を正確に把握するための挿入部材の挿入量、回転量、先端の位置や形状等の操作支援情報を検出できる挿入システムが提供される。
　本発明の挿入システムは、挿入部材の挿入量、回転量、先端の位置や形状等の操作支援情報を検出することで、挿入部材の挿入位置及び挿入方向を正確に把握することができるという効果を奏する。
図１は、第１の実施形態の挿入システムの全体の概略構成図である。 図２は、第１の実施形態の挿入システムにおける内視鏡の挿入チャンネルの挿入口の斜視図である。 図３は、第１の実施形態の挿入システムにおける状態検出器の要部の概略構成図である。 図４は、第１の実施形態の挿入システムにおける光学パターン検出器のパターンマッチングについて説明する説明図である。 図５は、第１の実施形態の挿入システムにおける内視鏡を被検体内に挿入した状態を示す概略構成図である。 図６ａは、第１の実施形態の挿入システムにおける挿入部材の先端部の斜視図である。 図６ｂは、図６ａのＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図７は、第１の実施形態の挿入システムにおける算出部と記憶部とが一体化された可撓性挿入システムの変形例を示す概略構成図である。 図８は、第１の実施形態の第１の変形例の挿入システムの概略構成図である。 図９は、第１の実施形態の第１の変形例の状態検出器の斜視図である。 図１０は、第１の実施形態の第２の変形例の回転基準位置検出器の斜視図である。 図１１は、第２の実施形態の挿入システムの全体の概略構成図である。 図１２は、第２の実施形態の挿入システムにおける状態検出器の斜視図である。 図１３は、第２の実施形態の挿入システムにおける可撓性挿入部の先端部の斜視図である。 図１４は、第２の実施形態の挿入部材及び可撓性挿入部の光特性変換部の検出範囲を示す概略構成図である。 図１５は、可撓性挿入部の先端部が硬質部材である場合の第２の実施形態の挿入部材及び可撓性挿入部の光特性変換部の検出範囲を示す概略構成図である。 図１６は、第２の実施形態の第１の変形例に係る硬性の挿入システムの概略構成図である。 図１７は、第２の実施形態の第２の変形例の挿入システムの概略構成図である。 図１８は、第２の実施形態の第３の変形例の挿入システムにおける可撓性挿入部の回転基準位置検出器の斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。　
　図１は、第１の実施形態の挿入システム１、例えば、内視鏡システムを示す。挿入システム１は、少なくとも、可撓性を有する可撓性挿入部２と、可撓性挿入部２の内部に挿通される挿入部材１０と、後述する操作支援情報を算出する算出部４０と、処置された検出データを表示する表示部５０と、挿入部材１０の屈曲状態を光学的に検出する形状センサ（第１の形状センサ）６０と、光源部６１と、受光部６３とを有している。ここで、例えば、可撓性挿入部２は、軟性内視鏡であり、挿入部材１０は、処置具、若しくはカテーテルなどである。
　以下の説明では、図４に示すように挿入部材１０の長手方向に対して、直交する平面上で直交する方向に交差する２つの軸のうち、一方の軸をｘ軸８１と、他方の軸をｙ軸８２（図６ｂ参照）とし、挿入部材１０の長手方向に沿う方向の軸をｚ軸８３とする。また、操作支援情報は、例えば、挿入部材１０、若しくは可撓性挿入部２の挿入量、回転量、姿勢、先端の位置、若しくは形状、先端部の向き等を変更する操作を行なう際に操作性を向上させる情報とする。また、回転量は、可撓性挿入部２の内部に挿通される挿入部材１０の中心軸の周りに回転する量とする。
　本実施形態における挿入システム１は、可撓性を有する、例えば、軟性内視鏡、若しくは、可撓性を有しない、例えば、硬性内視鏡のいずれにも容易に適用することができる。　
　可撓性挿入部２は、少なくとも、可撓性を有する細長い挿入部位３と、挿入部位３の先端に設置された硬質部材からなる先端部位４と、挿入部位３及び先端部位４の方向を操作するための操作部５と、使用者が把持するための把持部６と、挿入部材１０を挿入する開口を有する挿入口７と、挿入部材１０の状態を検出する状態検出器（第１の状態検出器）２０と、検出された情報を補正するための情報が記録された記憶部３０と、を有している。なお、本実施の形態では先端部位４は硬質部材からなる構成で説明するが、必ずしも硬質部材である必要はない。
　挿入部位３の内部には、少なくとも挿入口７から先端部位４の先端まで連通する挿入チャンネル８を有する。挿入部位３で、挿入口７側の端部を基端、先端部位４側の端部を先端と称する。尚、挿入部位３は、さらに図示しない対象物を観察するための観察部、例えば、撮像カメラ等を有していても良い。
　また、状態検出器２０は、挿入チャンネル８内に挿入される挿入部材１０の状態を検出する。ここで、挿入部材１０の状態は、例えば、挿入チャンネル８内に挿入される挿入部材１０の挿入量や、挿入部材１０の中心軸に対する軸回り方向の回転量等である。挿入部材１０の挿入量は、挿入チャンネル８の開口面などの検出開始位置から挿入部材１０の先端までの長さである。挿入部材１０の回転量は、挿入部材１０の挿入時の初期状態からの軸回り方向の回転量である。
　図２は、内視鏡である可撓性挿入部２の挿入チャンネル８の挿入口７の斜視図である。図２に示すように、挿入部材１０の挿入方向から見た挿入口７の開口面には、円周方向の１箇所に挿入部材１０の回転の基準点となる第１のマーク７１が形成されている。
　また、挿入部材１０の表面の一部分にも、円周方向の１箇所に第２のマーク７２が形成される。第２のマーク７２は、挿入部材１０の表面上に軸方向に沿って延設されている。挿入チャンネル８内に挿入される挿入部材１０の挿入時には、これらの第１のマーク７１と第２のマーク７２とを合わせることによって、挿入部材１０の挿入方向が、規定できる。ここで、第１のマーク７１と第２のマーク７２とを合わせた位置が、回転量の基準位置、すなわち０°の位置であり、挿入チャンネル８内に挿入された挿入部材１０の挿入方向を規定するための第１の回転の原点（第１の回転基準位置）とする。
　図３は、本実施形態の挿入システム１の状態検出器２０の概略構成図である。この状態検出器２０は、挿入チャンネル８の外側に設置される。状態検出器２０の検出面は、挿入チャンネル８の側面に形成された開口に配置される。これにより、状態検出器２０の検出面は、挿入チャンネル８に挿入される挿入部材１０の表面（外周面）を検知できる。従って、状態検出器２０は、挿入部材１０の挿入量及び回転量等を算出するための情報を検出することができる。
　図３に示すように、状態検出器２０は、少なくとも、挿入部材１０に向けて光を照射する光源部２１と、光源部２１からの照射光を集光する投光レンズ２２と、挿入部材１０の表面で反射した反射光を集光する受光レンズ２３と、受光レンズ２３を通過した光を検出する光学パターン検出器２４と、を有している。
　状態検出器２０の光源部２１は、照射光の光束を挿入部材１０の外周面へ向けて照射し、外周面で反射した反射光の一部が光学パターン検出器２４に入射するように配置されている。また、状態検出器２０の光源部２１から射出された光を効率よく挿入部材１０の外周面へ照射するために、状態検出用光源部２１と挿入部材１０との間に投光レンズ２２が設置されている。以下の説明では、状態検出用光源部２１から照射された光、若しくは光束を光源光と称する。
　状態検出器２０の光源部２１は、光源光としてコヒーレント光を射出する光源であり、例えば、ＬＥＤ、若しくはレーザ光源である。本実施形態では、光源部２１は、レーザ光源として説明する。
　コヒーレント光は、位相相関があることから、照射する物体が微小な凹凸であっても、反射光に明確な位相差を生じさせことができる。例えば、光沢のあるような平滑な表面に照射した場合でも、コヒーレント光を使用することによって、平滑な表面の鮮明な画像データが取得できる。即ち、コヒーレント光を使用することによって、挿入部材１０の外周面の情報が鮮明な光学パターンとして取得できる。光学パターンは、例えば、スペックルパターンである。
　光学パターン検出器２４は、挿入部材１０の外周面で反射した光源光が光学パターン検出器２４の受光面へ合焦するように、挿入部材１０との間に受光レンズ２３が配置されている。
　図４に示すように光学パターン検出器２４は、例えば、複数の受光素子が、マトリックス状に配列された撮像デバイスを有している。撮像デバイスは、例えば、ＣＣＤ、若しくはＣ－ＭＯＳイメージセンサ等である。
　光学パターン検出器２４は、少なくとも、曲率を有する滑らかな表面の情報を画像データとして連続的に撮像し、処理する機能と、検出可能範囲に挿入部材１０の先端が進入したことを検知する機能と、検出範囲内で検出開始位置を任意に決定できる（検出開始位置補正）機能と、を有している。即ち、光学パターン検出器２４は、挿入部材１０の先端が検出可能範囲に進入した際に撮像を開始し、挿入部材１０の外周面の所定の範囲を連続的に撮像し、画像処理し、画像データとして外周面の光学パターンを出力する機能を有する。尚、光学パターン検出器２４は、外周面の形状によって処理できるものが制限されるわけではない。例えば、光学パターン検出器２４は、凹凸を有する平面であっても、平面の情報を画像データとして処理できる。例えば、光学パターン検出器２４は、光学パターンである画像データを検出時間ｔ０、ｔ１、ｔ２、…、ｔｎ、…で連続的に検出できる。
　光学パターン検出器２４は、撮像した複数の画像データにおいて、画像内の一部に存在する任意の基準パターンを選定する。さらに、所定の時間経過後の複数の画像データ内の任意の画像データから基準パターンと一致する光学パターンを検出する。そして、画像内におけるこれらの光学パターン間の変位量を算出する、所謂、パターンマッチング機能を有する。ここで、検出する光学パターンの範囲は、調整できる。
　図４を参照して、光学パターン検出器２４の各方向変位量の算出方法について説明する。図４に示すように、光学パターン検出器２４は、任意の時間ｔｎ－１に撮像された画像データ５１と、この時間ｔｎ－１から任意の時間経過後の時間ｔｎに撮像された画像データ５２とを比較する。このとき、画像データ５１の画像内に存在する画像パターンのうち任意に選択された基準パターンαと、画像データ５２の画像内に存在する画像パターンの一部に存在する前記基準パターンαと一致する光学パターンα´と、の画像データ上の変位を比較し、回転方向であるｘ軸８１の方向及び挿入方向であるｚ軸８３の方向の各々の変位量を算出する。従って、光学パターン検出器２４は、任意の連続した時間の基準パターンの変位量を積算できる。算出された画像上の変位量は、算出部４０へ出力される。
　次に、図５を参照して、挿入部材１０について説明する。本実施の形態の挿入部材１０は、ケーブル状部材１２の基端部に使用者に操作される操作部１１が配置されている。ケーブル状部材１２の先端部には、把持、若しくは切除などをするための先端部材１３が設置されている。さらに、挿入部材１０には、この挿入部材１０の形状（屈曲状態）を検出する形状センサ（第１の形状センサ）６０、例えば、反射式の光ファイバセンサが設けられている。
　ケーブル状部材１２の内部には、操作ワイヤ１４と、前記形状センサ６０とが挿通されている。このケーブル状部材１２の外周部には被覆部材１５が配設されている。このケーブル状部材１２の被覆部材１５の外周面には、挿入方向を規定するために前述した第２のマーク７２が軸方向に沿って延設されている。
　操作ワイヤ１４は、ケーブル状部材１２の軸心部に配置されている。この操作ワイヤ１４の先端部は、先端部材１３に連結されている。操作ワイヤ１４の基端部は、操作部１１に連結されている。そして、操作部１１の操作により、操作ワイヤ１４が軸方向に進退操作されることで、先端部材１３を操作するように構成されている。これにより、先端部材１３は、操作ワイヤ１４を介して操作部１１の操作に従動するように構成されている。先端部材１３は、例えば、被検体１２０の内部の所望の位置で、対象物を把持若しくは切除する機能を有する。
　形状センサ６０は、光を射出する形状センサ用光源部６１と、光ファイバの束である複数の光ファイバ束６２と、形状センサ用受光部６３と、を有している。ここで、光ファイバ束６２は、光供給用光ファイバ束部６４と、検出用光ファイバ束部６５と、受光用光ファイバ束部６６と、を有している。
　光源部６１には、光供給用光ファイバ束部６４の一端側が連結されている。受光部６３には、受光用光ファイバ束部６６の一端側が連結されている。光供給用光ファイバ束部６４および受光用光ファイバ束部６６の他端側は、検出用光ファイバ束部６５に各々結合されている。ここで、光供給用光ファイバ束部６４および受光用光ファイバ束部６６の他端側と、検出用光ファイバ束部６５との結合部（図示せず）には、光を導入路と導出路とに分岐するＹ形状を成す結合部が設けられている。
　検出用光ファイバ束部６５は、ケーブル状部材１２の内部に設置されている複数、本実施の形態では図６ｂに示すように８本の検出用光ファイバ（４本の光ファイバ６５ａと、４本の光ファイバ６５ｂ）を有する。８本の検出用光ファイバ６５ａ、６５ｂは、操作ワイヤ１４の周囲をリング状に囲む状態で並設されている。各検出用光ファイバ６５ａ（６５ｂ）は、先端部に反射部６７を有し、かつ反射部６７と結合部との間でケーブル状部材１２の屈曲を検出する位置にそれぞれ光特性変換部１０１を有している。ここで、ケーブル状部材１２の屈曲を検出する位置とは、例えば、長手方向ではケーブル状部材１２の先端部の屈曲する位置である。
　各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）は、少なくともコアと、コアを包囲するクラッドと、で構成されている。尚、クラッドの外周に被覆材を有しても構わない。光特性変換部１０１は、光ファイバ６５ａ（６５ｂ）のコアを導光する光の特性を変換する機能を有する。光特性変換部１０１は、例えば、導光損失部、若しくは波長変換部である。例えば、導光損失部ならば、光吸収体であり、波長変換部ならば、蛍光体等が挙げられる。そして、各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）のクラッドが除去されてコアが露出された部分に光特性変換部１０１が塗布される構成になっている。尚、光特性変換部１０１は、光ファイバ６５ａ（６５ｂ）のコアを導光する光が漏れ出るように形成された開口でも構わない。
　光特性変換部１０１は、ケーブル状部材１２の湾曲方向を把握するために設置位置で変換される光量に差異が生じるように形成されている。尚、複数の光特性変換部１０１は、各々、湾曲方向を正確に把握可能であれば、変換によって生じる光量が同一でも構わない。例えば、複数の光特性変換部１０１は、ケーブル状部材１２において、開口方向の数が上下左右の方向で異なるように形成されていても良い。
　検出用光ファイバ束部６５は、ケーブル状部材１２の２方向の湾曲、すなわちｘ軸８１の方向の湾曲と、ｙ軸８２の方向の湾曲を検出するために、少なくとも２つの検出用光ファイバ６５ａ、６５ｂを１組のセンサとして適用される。即ち、図６ａに示すようにケーブル状部材１２の長手方向において１箇所の検出位置には、Ｘ軸８１の方向に開口する光特性変換部１０１を有す検出用光ファイバ部６５ａと、Ｙ軸８２の方向に開口する光特性変換部材１０１を有する検出用光ファイバ部６５ｂと、が設置されている。
　そして、形状センサ６０の作動時には、光源部６１から射出された光は、光供給用光ファイバ束部６４を通して結合部に導光され、検出用光ファイバ束部６５の各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）に各々導光される。検出用光ファイバ束部６５の各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）に導光された光は、各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）の先端部に導光され、導光してきた光を反射部６７で結合部側へ反射する。
　さらに、各光ファイバ６５ａ（６５ｂ）の反射部６７からの反射光は、結合部で分岐され、受光用光ファイバ束部６６に入射される。８本の検出用光ファイバ６５ａ（６５ｂ）から導光された光は、受光用光ファイバ束部６６を通して形状センサ用受光部６３へ導光される。このとき、形状センサ用受光部６３では、受光した光量を８本の検出用光ファイバ６５ａ（６５ｂ）毎に個々に検出できる。
　形状センサ用受光部６３は、算出部４０とケーブル等で接続されている。そして、形状センサ用受光部６３は、８本の検出用光ファイバ６５ａ（６５ｂ）から導光されてきた個々の検出光量のデータを算出部４０に出力する。
　また、例えば、把持部６の内部には、算出部４０に接続されている記憶部３０が設置されている。この記憶部３０は、複数の内視鏡の種類の可撓性挿入部２の補正値を記録する機能を有する。例えば、内視鏡の種類によって内視鏡挿入部の長さが異なったり、挿入部状態検出器２０の設置位置が異なったりするため、内視鏡の種類毎にそれぞれの挿入量の補正値を記憶している。ここで、補正値とは、状態検出器２０の検出開始位置から挿入部位３の先端までの距離である。これは、実際に、挿入部材１０が挿入部位３の挿入チャンネル８内を通して被検体１２０の内部に挿入されている量（正味挿入量）を算出するために必要な値である。この記憶部３０の挿入部材挿入量の補正値は算出部４０に出力される。尚、記憶部３０は、算出部４０内に含まれて一体化した構成でもよい。
　算出部４０は、形状センサ６０で検出された挿入量及び回転量を算出するための情報を補正し、所望の操作支援情報を算出する機能を有する。ここで、所望の操作支援情報とは、操作支援情報が任意に取得できる情報を決定できることを示している。例えば、所望の操作支援情報は、状態検出器２０の検出位置から挿入部材１０の先端までの距離（挿入量）である。また、その際の挿入部材１０の形状である。
　さらに、例えば、所望の操作支援情報は、挿入部位３の先端から挿入部材１０の先端までの距離を挿入量とし、その際の挿入部位３の形状であっても良い。尚、算出部４０は、先端に限らず所望の部分の位置及び形状を算出できる。例えば、挿入部材１０の被検体１２０内に挿入された部分で、任意の部分の位置及び形状を算出できる。
　算出部４０で前述した画像データ上の基準パターンの変位量から挿入量と回転量とを算出する過程において、事前に画像データ上の基準パターンの変位量から挿入量と回転量とに変換する各方向の係数が求められている。これら各方向の係数、及び、前述した記憶部３０に記憶された各種挿入部位３の補正値を考慮した各係数ａｆ、ｂｆを掛けることによって挿入量ｍｆ０と回転量θｆ０とが算出される。ここで、挿入量ｍｆ０は、可撓性挿入部２に対する状態検出器２０の検出開始位置からの挿入量であり、回転量θｆ０は、前述した第１及び第２のマーク７１、７２を合わせた第１の回転基準位置を基準とする可撓性挿入部２に対する挿入部材１０の回転量である。
　また、状態検出器２０で求められた検出開始位置と挿入部位３の先端との距離である補正値Ｌｆと挿入部材１０の挿入量ｍｆ０との差から、挿入部位３の先端から挿入部材１０の先端部までの距離である挿入量ｍｆ１（正味挿入量）が算出される。　
　また、事前に、形状センサ６０で検出された光量の変化量と、挿入部材１０の湾曲量との関係を示す式が求められている。従って、形状センサ６０の光量から挿入部材１０の湾曲量が算出される。
　算出された結果は、所望の方向の算出結果を選択的に出力できる。挿入部材１０の挿入量の計算式である式１と、回転量の計算式である式２と、挿入部位３の先端からの挿入量ｍｆ１の計算式である式３と、挿入部材１０の湾曲部の湾曲量Φｆの計算式である式４とを以下に示す。即ち、算出部４０は、前述した処理を繰り返し、任意の連続した検出時間の各座標の変位量を積算していくことによって、任意の検出時間から所望の検出時間までの挿入部材１０の挿入量と回転量とを算出している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの挿入量：ｍｆ０、時間ｔｎ－１から時間ｔｎの画像データの一致したパターンのｚ軸８３の方向の座標差：Δｚ、挿入量変換係数：ａｆとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの回転量：θｆ０、時間ｔｎ－１と時間ｔｎの画像データの一致したパターンのｘ軸８１の方向の座標差：Δｘ、回転量変換係数：ｂｆとする。
　算出された挿入量ｍｆ０は、状態検出器２０が、検出を開始した時間ｔ０から任意の時間ｔｎまでの移動量である。正味挿入量ｍｆ１は、算出された挿入量ｍｆ０と補正値Ｌｆとの差によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、挿入部材挿入量の補正値：Ｌｆ、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの挿入量：ｍｆ０、正味挿入量：ｍｆ１とする。　
　また、算出部４０は、挿入部材１０の湾曲部の湾曲量Φｆも算出できる。湾曲検出部の湾曲量φｆは、形状センサ６０の光伝達量の変化Δｌｆを用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、挿入部材１０の湾曲部の湾曲量：Φｆ、光伝達量の変化：Δｌｆとする。　
　本実施形態では、挿入部位３が被検体１２０の内部の所望の位置に挿入された後に、挿入部材１０は、挿入口７から挿入チャンネル８を通して、被検体１２０内部へ挿入される。
　挿入部材１０の先端が、光学パターン検出器２４の検出可能範囲に進入した際に、挿入量の検出が開始されると、状態検出用光源部２１から光源光が挿入部材１０の外周面へ照射される。照射された光源光は、外周面で反射し、反射光の一部が光学パターン検出器２４に入射する。
　光学パターン検出器２４は、検出開始時間ｔ０から任意の時間間隔で光学パターンを撮像し、画像データとして出力する。このとき、任意の検出時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎ、・・・で、連続的に複数の画像データが取得される。また、光学パターン検出器２４は、取得された複数の画像データから、任意の検出時間に撮像された画像データの画像内に存在する少なくとも１つの基準パターンを決定し、この検出時間から所定の時間経過後の複数の画像データの画像内から基準パターンと一致する光学パターンを検出する。また、変位量演算部３０３は、画像内のこれら光学パターンの変位から、回転方向であるｘ軸８１と、挿入方向であるｚ軸８３と、に従う各方向の変位量を算出する。
　同様に、任意の時刻間、例えば、時間ｔ１と時間ｔ２、時間ｔ２と時間ｔ３、・・・、時間ｔｎ－１と時間ｔｎと、のように、各々の時刻間の各変位量の演算処理が行われる。そして、基準パターンの連続した時刻間での変位量が積算され、例えば、検出を開始した検出時間ｔ０の位置から検出を終了した時間ｔｎの位置までの挿入部材１０の移動量と回転量とが算出される。尚、挿入部材１０の移動量及び回転量は、任意の時間間隔での量も算出できる。
　光学パターン検出器２４における検出開始位置の情報及び算出された各方向の変位量は、算出部４０に送信される。
　このとき、記憶部３０は、記録された検出に適用された検出器２０の設置位置から挿入部位３の先端までの距離の情報を算出部４０へ送信する。
　挿入部位３の先端から延出した挿入部材１０が屈曲した場合、所定の位置に設置された光特性変換部１０１によって、形状センサ用受光部６３で受光する光量（光伝達量）が変化する。この光伝達量は、算出部４０へ送信される。
　算出部４０は、検出器２０、記憶部３０及び形状センサ６０から送信された情報を受信し、これらの情報から挿入部材１０の操作支援情報を算出する。
　表示部５０は、算出部４０で算出された操作支援情報を表示する。
　本実施形態によれば、状態検出器２０を可撓性挿入部２のチャンネル８の近傍に設置することで、可撓性挿入部２に対する挿入部材１０の挿入量及び回転量を算出できる。表示部５０で画像による確認に加えて、挿入部材１０の挿入量及び回転量を定量的に確認できるため、挿入部材１０の操作性が向上する。
　把持部６のチャンネル８の近傍に状態検出器２０が設置されるために、状態検出器２０が、挿入部位３の径を変更することなく設置される。このため、挿入部位３及び挿入部材１０が、被検体１２０に容易に挿入できる。
　また、状態検出器２０は、可撓性挿入部２の内部で比較的にスペースが広い把持部６に設置されるために、状態検出器２０の大きさの制限が緩和される。また、把持部６の挿入チャンネル８の近傍に設置されているために、状態検出器２０が可撓性挿入部２に容易に設置できる。
　算出部４０が操作支援情報を算出することによって、操作支援情報に基づいて操作できるので、挿入部材１０の操作性が向上する。即ち、挿入部位３の撮像カメラの撮像可能範囲以外の挿入部材１０の操作支援情報を得られるために、操作性を向上させることができる。
　記憶部３０には、複数の可撓性挿入部２の挿入部位３の補正値が記憶されているために、状態検出器２０は、複数の可撓性挿入部２の操作支援情報を取得することに対して汎用的に適用できる。
　可撓性挿入部２は、前述したように挿入チャンネル８の挿入口７の端面に第１のマーク７１を有ている。そのため、この第１のマーク７１を挿入部材１０のケーブル状部材１２の外周面に形成された第２のマーク７２と位置合わせすることによって、容易に挿入部材１０を回転基準位置に合わせることができる。
　状態検出器２０の光学パターン検出器２４は、光学パターンマッチングにより挿入方向（Ｚ軸８３の方向）及び回転方向（Ｘ軸８１の方向）の変位量を同時に検出できるために、１つの検出器で２方向の変位量を検出できる。
　尚、本実施形態では、状態検出器２０は、光学パターン検出器２４で各方向の変位量を検出する構成を示したが、さらに、画像データ内の基準パターンの各方向の変位量から挿入部材１０の挿入量及び回転量を算出するために適した情報を算出、若しくは、変換する機能を有する計算部を有していても良い。
　図７に示す変形例のように、記憶部３０は、算出部４０に組み込まれていても良い。算出部４０は、内部に備えられた記憶部３０の情報と、状態検出器２０からの挿入部材１０の先端の位置及び挿入部材１０の形状の情報とから操作支援情報を算出する。
　図８および図９を参照して第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
　第１の変形例の挿入システム１は、第１の実施形態の挿入システム１とほぼ同等の構成であるが、状態検出器（第１の状態検出器）１３０の構成が異なる。従って、図８中で、第１の実施形態と同等の構成部分には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　図９は本変形例の状態検出器１３０を示す。この状態検出器１３０は、挿入口７の先端部に着脱自在に設置される。尚、状態検出器１３０は、挿入口７の先端部に固定されていても良い。
　状態検出器１３０は、第１の実施形態の状態検出器２０とほぼ同等の構成であるが、この状態検出器１３０は、挿入チャンネル８の挿入口７の開口端部に着脱可能に設置されていることが異なる。また、状態検出器１３０には、挿入部材１０が挿通される孔（開口）１３１が形成されている。この孔１３１と挿入チャンネル８の挿入口７の開口とは、同軸上に配置されている。状態検出器１３０の挿入口側の端面には、孔１３１の円周の一部に第１のマーク７１が形成されている。この第１のマーク７１は、ケーブル状部材１２の外周面に形成された第２のマーク７２と位置合わせすることによって、回転基準位置を規定する。さらに、状態検出器１３０は、記憶部３０に可撓性挿入部２の情報を入力する入力部８０（図８参照）と、検出の基準時間を設定するスイッチ１４０と、を有する。スイッチ１４０は、例えば、光学パターン検出器２４及び状態検出用光源部２１に接続されている。入力部８０は、記憶部３０に新たに記録する情報を入力する機能を有する。
　スイッチ１４０は、押圧された際に、挿入部材１０の挿入位置を基準として挿入量及び回転量を算出するための情報の検出を開始する信号を状態検出器１３０に送信する機能を有する。例えば、図８に示されるように、挿入部材１０が被検体１２０の内部で分岐部分に差し掛かったことを挿入部２に設けられた撮像カメラ、Ｘ線、若しくはＣＴ画像（図示せず）で確認した際に、スイッチ１４０を押圧する。このとき、スイッチ１４０が押圧された時点の挿入部材１０の挿入位置を基準とした挿入量及び回転量を算出するための情報の検出（第１の検出、第２の検出・・・、第ｎの検出）が開始される。ここで、ｎは、スイッチ１４０を押圧した回数を示している。以下で、スイッチ１４０を押圧する回数に応じて開始された検出を第ｎの検出と称する。
　本実施形態の第１の変形例では、状態検出器１３０の設置位置及び可撓性挿入部２との情報が、入力部８０から記憶部３０に追加的に入力される。
　挿入部材１０の挿入時には、第１のマーク７１と第２のマーク７２とを合わせることで、回転基準位置を位置合わせする。この状態で、挿入部材１０が挿通チャンネル８に挿入され、被検体１２０の内部へ挿入される。挿入部材１０が被検体１２０の所望の位置に到達した際に、スイッチ１４０を押圧されることによって、第ｎの検出が開始される。この第ｎの検出は、異なる挿入部材１０の挿入位置を基準とする検出と同時に実行される。
　第ｎの検出で検出された回転量及び挿入量は、算出部４０に送信され、スイッチ１４０が押圧された時点の挿入部材１０の挿入位置を基準とした操作支援情報として表示部５０に出力される。このとき、出力される第ｎの検出結果は、１つ若しくは複数の結果が選択されて出力される。
　本変形例によれば、状態検出器１３０は、挿入口７の先端部に着脱可能に設置されているために、取り外し及び設置が容易である。また、入力部８０により可撓性挿入部２の情報を記憶部３０に追加的に入力できるために、状態検出器１３０は、可撓性挿入部２の種類によらず汎用的に適用できる。
　次に、図１０を参照して第１の実施形態の第２の変形例について説明する。　
　第２の変形例の挿入システム１は、第１の実施形態の第１の変形例と挿入システム１をほぼ同等の構成であり、第１の変形例と同等の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。本変形例の挿入システム１では、挿入部材１０ｂは、先端部の外周面に回転の指標となる光学的指標（第１の回転指標）７５を有している。光学的指標７５は、例えば、挿入部材１０ｂの円周に沿って並設された長さの異なる複数の線である。尚、光学的指標７５は、線でなくても挿入部材１０ｂの回転量を判別できれば、形状の異なる模様でも良い。
　状態検出器１３０は、挿入チャンネル８の挿入口７に連通する開口端部に回転量検出器（第１の回転基準位置検出器）１５０が着脱可能に設置されている。本変形例の回転基準位置検出器１５０は、状態検出器１３０の孔１３１と同軸上に配置され、挿入部材１０を挿入する孔（開口）１５１が形成されている。この回転基準位置検出器１５０の孔１５１は、状態検出器１３０の孔１３１と連通されている。
　回転基準位置検出器１５０は、例えば、受光素子を有する。そして、この回転基準位置検出器１５０は、挿入部材１０ｂの挿入時に挿入部材１０ｂの光学的指標７５の長さの異なる複数の線を検知し、検知した形状（線の長さ）の位置により回転基準位置を規定する機能を有する。
　算出部４０は、回転基準位置検出器１５０で規定した回転基準位置と状態検出器１３０の検出結果（変位量若しくは回転量）と、から可撓性挿入部２に対する挿入部材１０ｂの実質的な回転量を算出する機能をさらに有する。本変形例では、挿入部材１０ｂが回転基準位置検出器１５０に挿入された際に、光学的指標７５が回転基準位置検出器１５０によって検出される。このとき、光学的指標７５の線の長さを検知し、検知した線の長さの位置を回転基準位置に規定する。回転基準位置検出器１５０で規定された回転基準位置の情報は、算出部４０に送信される。算出部４０は、回転基準位置検出器１５０で規定された回転基準位置と、挿入部状態検出器１３０の検出結果とから挿入部材１０ｂの回転量を算出する。算出された結果は、表示部５０に送信され表示される。
　第２の変形例によれば、位置合わせをすることなく挿入部材１０ｂの回転基準位置からの回転量を算出できるために、容易に挿入部材１０ｂを挿入することができる。また、機械的に回転基準位置に規定し、挿入部材１０ｂの回転量が算出されるために、より正確な操作支援情報が取得できる。
　尚、第２の変形例において、状態検出器１３０は、回転基準位置検出器１５０に統合されていても良い。例えば、状態検出器１３０が、光学的指標７５によって挿入部材１０ｂの挿入時の回転基準位置からの回転量を検出できる機能を有していても良い。
　尚、前述した実施形態において、光ファイバ束６２は、所定の位置に光特性変換部１０１が形成された単数の光ファイバでも良い。例えば、光特性変換部１０１は、特定の光の波長範囲のみを変換する。この光特性変換部１０１が、挿入部材１０の屈曲（変形）を検出したい幾つかの位置に設置されることによって、単数の光ファイバでも複数の位置の屈曲を判別できる。また、形状センサ６０は、光ファイバセンサでなくとも、形状が検出できれば他のセンサでも構わない。
　また、前述した実施形態において、状態検出器２０と形状センサ６０とを有する可撓性挿入部２の例を示したが、可撓性挿入部２は、状態検出器２０のみを有し、挿入部材１０ｂの挿入量のみを検出する構成でも良い。
　さらに、前述した実施形態において、状態検出器２０が、挿入部材１０ｂの挿入量及び回転量を算出するための情報を検出するとしたが、それぞれ、挿入部材１０ｂの挿入量を検出する挿入センサと、挿入部材１０ｂの回転量を検出する回転センサとを具備する構成でも良い。
　さらに、前述した実施形態において、挿入部材１０ｂは、組織などを把持したり、切除するための部材としたが、挿入チャンネル８に挿入可能なケーブル状の部材であれば、例えば、観察、若しくはセンシングのみを行う部材であったり、カテーテルのような処置を行わない部材であっても良い。
　［第２の実施形態］　
　図１１乃至図１５は第２の実施形態を示す。図１１を参照して、第２の実施形態の可撓性を有する挿入システム１について説明する。第２の実施形態の挿入システム１は、第１の実施形態の挿入システム１とほぼ同等の構成であるので、第１の実施形態の構成要素と同一の構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明は省略する。
　本実施形態の挿入システム１は、第１の実施形態の挿入システム１とは異なる構成の状態検出器１６０をさらに有する。また、可撓性挿入部２の構成が異なる。本実施の形態の可撓性挿入部２は、挿入部位３の屈曲状態を検出するための光ファイバセンサである形状センサ６０ｂ（第２の形状センサ）が設置されている。ここで、形状センサ６０ｂは、形状センサ６０とほぼ同等の構成であるが、形状センサ６０と区別するために参照符号を変えてある。
　図１２を参照して、挿入部位３の挿入量及び回転量を算出するための情報を検出する本実施の形態の状態検出器（第２の状態検出器）１６０について説明する。　
　本実施の形態の状態検出器１６０は、第１の実施形態の変形例１の状態検出器１３０とほぼ同等の構成要素であるが、大きさ及び設置位置などが異なる。この状態検出器１６０は、例えば、被検体１２０の入口の近傍に設置される。また、状態検出器１６０は、挿入部位３を挿通可能な径の孔（開口）１３２を有する。状態検出器１６０の挿入口側の側面には、孔１３２の円周の一部に第３のマーク７３を有している。
　また、挿入部位３は、挿入位置を視認するための第４のマーク７４が外周表面に挿入部位３の軸方向に沿って直線状に形成されている。そして、状態検出器１６０の挿入口の孔１３２内に挿入部位３が挿入される際に、第３のマーク７３と第４のマーク７４とを位置合わせすることで、挿入部位３の回転の基準（第２の回転基準位置）を規定する。ここで、状態検出器１６０は、被検体１２０に設置されるため、第３のマーク７３すなわち第２の回転基準位置に対する挿入部位３の回転量は、実質的に被検体１２０に対する挿入部位３の回転量である。状態検出器１６０は、孔１３２に挿入部位３が挿通された際に、状態検出器１３０と同様に挿入量及び回転量を算出するための情報を検出する機能を有する。検出された結果は、算出部４０へ送信される。
　以下の説明では、挿入部位３の状態（姿勢）を検出する状態検出器は、第２の状態検出器と称する。
　図１３を参照して可撓性挿入部２の挿入部位３について説明する。　
　可撓性挿入部２は、挿入部位３の内部に形状センサ６０ｂの検出用光ファイバ束部６５が挿入部位３の挿入チャンネル８に並設する状態で配置されている。また、可撓性挿入部２は、検出用光ファイバ束部６５以外に、対象物に照明光を照射する照明装置９１や、対象物を撮像する撮像装置９２等が配置されていても良い。　
　検出用光ファイバ束部６５は、第１の実施形態と同じ構造であり、挿入部位３の所定の位置に光特性変換部１０１が形成されている。光特性変換部１０１で、変換された光量は、形状センサ用受光部６３で受光される。
　図１４を参照して、挿入部材１０の形状（屈曲状態）を検出する第１の形状センサ６０と、挿入部位３の屈曲状態を検出するための第２の形状センサ６０ｂとの位置関係について説明する。図１４中で、Ｄ１～Ｄ３は、第１の形状センサ６０の３つの光特性変換部１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）の検出範囲、Ｄ４，Ｄ５は、第２の形状センサ６０ｂの２つの光特性変換部１０１（１０１ｄ、１０１ｅ）の検出範囲を示す。挿入部材１０の挿入可能な範囲において、第１の形状センサ６０の検出範囲が第２の形状センサ６０ｂの検出範囲と重複するように湾曲検出部である光特性変換部１０１が設けられている。
　光特性変換部１０１の検出範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５は、第１の形状センサ６０の少なくとも光特性変換部１０１の検出範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のいずれか１つと、第２の形状センサ６０ｂの少なくとも光特性変換部１０１の検出範囲Ｄ４，Ｄ５のいずれか１つとが重複するように設置されている。例えば、図１４に示すように第１の形状センサ６０の光特性変換部１０１ｃの検出範囲Ｄ３と第２の形状センサ６０ｂの光特性変換部１０１ｄの検出範囲Ｄ４とで重複する範囲ＯＲ１がある。このために、第１の形状センサ６０と第２の形状センサ６０ｂとによって、挿入部位３及び挿入部材１０の形状が連続した形状として検出できる。
　ここで、第１の形状センサ６０及び第２の形状センサ６０ｂの光特性変換部１０１の検出範囲について説明する。各光特性変換部１０１は、光特性変換部１０１自体で湾曲状態を検出しているが、実際には、第１の形状センサ６０及び第２の形状センサ６０ｂを組み込んでいる挿入部位３及び挿入部材１０の構成や材質に起因して、例えば、長手方向に３ｍｍの長さを有する光特性変換部１０１の部分だけが湾曲するようなことはなく、光特性変換部１０１の周辺部位、例えば光特性変換部１０１の長手方向にある程度の範囲、例えば６０ｍｍの範囲の周辺部材が一緒に湾曲する。従って、光特性変換部１０１は実質的にある程度の範囲、例えば、光特性変換部１０１の中心から先端側及び後端側の各々へ３０ｍｍずつの検出範囲を有する。なお、光特性変換部１０１の検出範囲を広く設定すると形状検出の精度が悪くなる。一方、検出範囲を狭くすると精度は向上するが、所望の検出を行うために必要な光ファイバの本数が増加し、第１の形状センサ６０及び第２の形状センサ６０ｂの構成が複雑化する。このために、形状を検出するのに問題が無い範囲で広く設定することが好ましい。
　尚、図１５に示すように光特性変換部１０１の検出範囲Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９に硬質な先端部位４が含まれる場合には、先端部位４が屈曲しないために、光特性変換部１０１の検出範囲Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９は、実際の検出範囲で重複するように設置されていなくとも良い。この場合、先端部位４の両端部に設置された各々の光特性変換部１０１の検出範囲が、硬質部材の範囲と重複していれば、挿入部位３及び挿入部材１０は連続した形状として算出できる。例えば、図１５に示すように、挿入部材１０の光特性変換部１０１ｇの検出範囲Ｄ７と挿入部位３の光特性変換部１０１ｈの検出範囲Ｄ８とが、各々、先端部位４の範囲を含んでいれば、先端部位４の範囲は屈曲しないので、実質的に検出範囲が硬質部４の範囲ＯＲ２で重複しているように振舞う。
　本実施形態では、光源部６１は、さらに、第１の形状センサ６０と第２の形状センサ６０ｂとに個々に区別して光を照射する機能を有する。形状センサ用受光部６３は、さらに、挿入部材１０側から導光される光量と挿入部位３側から導光される光量とを個々に区別して受光する機能を有する。形状センサ用受光部６３で受光された光伝達量は、算出部４０へ送信される。尚、形状センサ用光源部６１及び形状センサ用受光部６３は、第１の形状センサ６０と第２の形状センサ６０ｂとで別々に設置されていても良い。
　算出部４０は、さらに、挿入部位３の先端の位置及び挿入部位３の形状を算出し、所望の挿入部位３の操作支援情報を算出する機能を有する。また、算出部４０は、挿入部材１０の先端の位置及び挿入部材１０の形状に可撓性挿入部２の各部分の仕様データ、例えば、挿入部位３の寸法等を加減し、挿入部位３及び挿入部材１０の操作支援情報をさらに正確に算出する機能を有しても良い。ここで、所望の挿入部位３の操作支援情報とは、状態検出器１６０の検出開始位置、または、被検体１２０の挿入口を基準とする挿入部位３の回転量のうち少なくともいずれか一方の操作支援情報である。
　本実施形態の算出部４０は、第１の実施形態と同様に、各方向の係数を考慮した各係数ａｓ、ｂｓを掛けることによって挿入量ｍｓ０と回転量θｓ０とが算出される。ここで、回転量θｓ０は、前述した第３のマーク７３と第４のマーク７４とを合わせた第２の回転基準位置を基準として回転量が算出される。
　また、事前に状態検出器１６０の設置位置と被検体１２０の挿入口との距離である可撓性挿入部２の挿入量補正値Ｌｓが求められている。従って、補正値Ｌｓと挿入部材１０の挿入量ｍｓ０との差から、被検体１２０の挿入口からの挿入部位３の先端の挿入量ｍｓ１（正味挿入量）が算出される。
　また、事前に、第２の形状センサ６０ｂで検出された光量の変化量と挿入部位３の屈曲量との関係を示す式が求められている。従って、第２の形状センサ６０ｂの光量から挿入部材１０の屈曲量が算出される。　
　算出された結果から所望の方向の算出結果が選択的に出力できる。挿入量の計算式である式５と、回転量の計算式である式６と、被検体１２０の挿入口からの挿入量ｍｓ１の計算式である式７と、挿入部位３の屈曲部の屈曲量Φｓの計算式である式８とを以下に示す。即ち、算出部４０は、前述した処理を繰り返し、任意の連続した検出時間の各座標の変位量を積算していくことによって、任意の検出時間から所望の検出時間までの挿入部位３の挿入量と回転量とを算出している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの挿入量：ｍｓ０、時間ｔｎ－１から時間ｔｎの画像データの一致したパターンのｚ軸８３の方向の座標差：Δｚ、挿入量変換係数：ａｓとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの回転量：θｓ０、時間ｔｎ－１と時間ｔｎの画像データの一致したパターンのｘ軸８１の方向の座標差：Δｘ、回転量変換係数：ｂｓとする。
　算出された挿入量ｍｓ０は、状態検出器１６０が、検出を開始した時間ｔ０から任意の時間ｔｎまでの移動量である。挿入部位３の正味挿入量ｍｓ１は、算出された挿入量ｍｓ０と補正値Ｌｓとの差によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、挿入部材挿入量の補正値：Ｌｓ、時間ｔｎ－１から時間ｔｎまでの挿入量：ｍｓ０、正味挿入量：ｍｓ１とする。
　また、算出部４０は、挿入部位３の屈曲部の屈曲量Φｓも算出できる。屈曲検出部の屈曲量φｓは、形状センサ６０ｂの光伝達量の変化Δｌｓを用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、挿入部位３の屈曲部の湾曲量：Φｓ、光伝達量の変化：Δｌｓとする。
　本実施形態では、挿入部位３が被検体１２０の近傍に設置された状態検出器１６０を挿通して、被検体１２０の内部へ挿入される。　
　挿入部位３が状態検出器１６０へ挿入された際に、第１の実施形態の検出器２０と同様に検出が開始される。検出された検出開始位置の情報、検出された挿入量及び回転量を算出するための情報は、算出部４０に送信される。　
　挿入部位３の先端が屈曲した場合、所定の検出位置に設置された光特性変換部１０１によって、形状センサ用受光部６３で受光する光伝達量が変化する。この光伝達量は、算出部４０へ挿入部材１０と挿入部位３とで区別されて送信される。
　算出部４０は、状態検出器２０、記憶部３０、第１の形状センサ６０及び第２の形状センサ６０ｂからの情報から、挿入部材１０及び挿入部位３の操作支援情報を算出する。　
　表示部５０は、算出部４０で算出された操作支援情報を表示する。
　本実施形態によれば、挿入システム１は、状態検出器１６０を有することで、被検体１２０に対する挿入部位３の挿入量及び回転量を算出できる。　
　また、状態検出器１６０は、第３のマーク７３を有しているために、挿入部位３の外周に形成された第４のマーク７４と合わせることで、容易に挿入位置を視認して回転方向の位置合わせをすることができる。
　可撓性挿入部２が形状センサ６０ｂを有しているために、可撓性挿入部２の形状を検出できる。また、可撓性挿入部２及び挿入部材１０の光特性変換部１０１の検出範囲が重複するように、第１の形状センサ６０の光特性変換部１０１と第２の形状センサ６０ｂの光特性変換部１０１とが設置されているために、可撓性挿入部２及び挿入部材１０との形状を連続した形状として検出できる。すなわち、被検体１２０の挿入口からの挿入部材１０の形状や先端の位置を検出できる。
　尚、本実施形態で算出部４０は、被検体１２０の挿入口からの挿入部材１０及び挿入部位３の先端部の位置と、被検体１２０内での形状とを算出する構成としたが、被検体１２０に対する挿入部材１０の挿入量と、挿入部材１０に対する挿入部位３の挿入量から、被検体１２０に対する挿入部位３の挿入量を算出する機能を有しても良い。
　また、回転量に関しても同様に、回転基準位置に対する回転量は、第１の回転基準位置に対する挿入部材１０の回転量と、第２の回転基準位置対する挿入部位３の回転量と、から第２の回転基準位置に対する挿入部材１０の回転量を算出する機能を有していても良い。
　さらに、本実施形態で可撓性挿入部２の挿入部位３は、可撓性を有する装置であるとしたが、図１６に示す第１の変形例のように、硬性の挿入部位３を有する硬性挿入部位３でも良い。この場合、第２の形状センサ６０ｂを設ける必要性はなく、被検体１２０に対する硬性挿入部位３の挿入量、回転量と、硬性挿入部位３に対する挿入部材１０の形状から、被検体１２０に対する挿入部材１０の形状を算出する。このように、挿入部位３が硬性であれば、挿入部位３の形状を検出する必要がなくなり、被検体１２０に対する挿入部材１０の形状の算出が容易になる。
　また、可撓性挿入部２も、第１の形状センサ６０の検出範囲が、被検体１２０の挿入口から挿入部位３の先端まで検出可能であれば、第２の形状センサ６０ｂは必要なく、被検体１２０に対する挿入部位３の挿入量、回転量と、挿入部位３に対する挿入部材１０の挿入量、回転量と、挿入部材１０の形状から、被検体１２０に対する挿入部位３の形状や、被検体１２０に対する挿入部材１０の形状を算出してもよい。　
　なお、図１６の第１の変形例において、挿入部材１０を挿入する挿入チャネルの入口部分が曲がっているが、真っ直ぐな形状としても差し支えない。　
　さらに、本実施形態で挿入部材１０及び挿入部位３を連続した形状として検出する必要性がなければ、挿入部材１０及び挿入部位３の光特性変換部１０１は。検出範囲が重複するように設置されなくても良い。
　図１７を参照して本実施形態の第２の実施形態の第２の変形例について説明する。　
　本変形例の挿入システム１は、第２の実施形態の挿入システム１とほぼ同等の構成であるが、挿入部位３の屈曲状態を磁気的に検出する状態検出器（第２の状態検出器）１７０を有する構成が異なる。従って、第２の実施形態の挿入システム１と同等の構成には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　図１７に示すように、本変形例の状態検出器１７０は、磁界を発する発信器１７１と、受信器１７２とを有する。発信器１７１は、挿入部位３の先端近傍の内部に設置されている。受信器１７２は、被検体１２０の外部に設置されている。
　発信器１７１は、例えば、コイル状の部材であり、電流を流すことによって磁界を発生させるように構成されている。　
　受信器１７２は、発信器１７１の磁界の強さ及び方向を検知し、受信機１７２に対する挿入部位３の先端の位置と方向を検出する機能を有する。ここで、先端の方向とは、挿入部材１０が挿入部位３の先端から出る方向のことである。受信器１７２は、例えば、アンテナである。受信器１７２で検出された挿入部位３の先端の位置及び方向の情報は、算出部４０へ送信される。
　一方、例えば図示しない入力手段により受信機１７２に対する被検体１２０の位置及び姿勢を入力する構成にしてもよい。または、被検体１２０の位置を検出するコイルが被検体１２０に設置されており、受信機１７２に対する被検体１２０の位置及び姿勢を検出する構成にしてもよい。受信機１７２に対する被検体１２０の位置及び姿勢の情報は算出部４０へ入力または送信される。
　算出部４０は、受信器１７２から送信された受信機１７２に対する挿入部位３の先端の位置及び方向と、受信機１７２に対する被検体１２０の位置及び姿勢から、被検体１２０に対する挿入部位３の先端の位置と方向である操作支援情報を算出する機能を有する。さらに、算出した被検体１２０に対する挿入部位３の先端の位置と方向と、挿入部材１０の挿入量、回転量から、被検体１２０に対する挿入部位３の先端の位置からの挿入部材１０の挿入量、回転量である操作支援情報を算出する機能を有する。さらに、被検体１２０に対する挿入部位３の先端の位置と方向と、挿入部材１０の挿入量、回転量と、挿入部材１０の形状から、被検体１２０に対する挿入部材１０の形状である操作支援情報を算出する機能を有する。
　第２の変形例によれば、状態検出器１７０によって挿入部位３の先端部の位置と方向を直接に検出できる。このため、検出誤差が低減される。また、挿入部位３が長くなったとしても、検出誤差が生じ難い。　
　尚、第２の変形例では、状態検出器１７０は、磁気的に検出する検出器としたが、加速度センサでも良い。
　第２の実施形態の第３の変形例について図１８を参照して説明する。　
　第３の変形例の挿入システム１は、第２の実施形態、若しくは第２の実施形態の第１の変形例の構成とほぼ同等であるが、挿入部位３の回転基準位置を検出する回転基準位置検出器（第２の回転基準位置検出器）１８０を有する構成が異なる。
　図１８に示すように挿入部位３の外周面には、回転位置を示す光学的指標（第２の回転指標）７６を有する。本変形例の回転基準位置検出器１８０は、第１の実施形態の第２の変形例の回転基準位置検出器１５０とほぼ同等の構成であるが、大きさ及び設置位置等が異なる。
　本変形例の回転基準位置検出器１８０は、第２の実施形態の状態検出器１６０の挿入口７に密着して着脱可能に設置されている。回転基準位置検出装置１８０は、挿入部位３が挿通される孔（開口）１５１が形成されている。この回転基準位置検出装置１８０の孔１５１に挿入部位３が挿入された際に、この回転基準位置検出装置１８０によって挿入された挿入部位３の光学的指標７６を検知し、検知した形状、例えば、線の長さの位置を回転基準位置と規定する機能を有する。
　算出部４０は、回転基準位置検出器１８０で規定した回転基準位置と、状態検出器１６０の検出結果（変位量、若しくは回転量）と、から挿入部位３の絶対的な回転量を算出する機能をさらに有する。
　本変形例によれば、回転基準位置を合わせることなく挿入部位３の回転基準位置からの回転量を算出できるために、容易に挿入部位３を挿入することができる。また、機械的に回転基準位置に規定し、挿入部位３の回転量が算出されるために、より正確な操作支援情報が取得できる。
　尚、本変形例において、状態検出器１６０が、回転基準位置検出器１８０の機能を有しても良い。即ち、状態検出器１６０が、光学的指標７６を検知する機能を有していてもよい。　
　尚、算出部４０が算出する操作支援情報は、挿入部材１０の挿入量の補正値と、状態検出器１６０で検出した挿入部材１０の挿入量と、回転量と、回転基準位置検出器１５０で検出した挿入部材１０の回転方向の基準位置と、第１の形状センサ６０で検出した挿入部材１０の形状と、挿入部位３の挿入量の補正値と、状態検出器１７０で検出した挿入部位３の挿入量と、回転量と、状態検出器１７０で検出した挿入部位３の回転方向の回転基準位置と、第２の形状センサ６０ｂで検出した挿入部位３の形状と、状態検出器１７０で検出した挿入部位３の先端部の位置と方向と、の少なくとも１つに基づいて操作支援情報を得られれば、これらのいずれの組合せによって算出してもよい。
　以上説明した本発明の各実施形態は、以下の付記に記載する要旨を含んでいる。　
　［１］少なくとも把持部と、被検体に挿入される挿入部位と、該挿入部位の基端から先端まで貫通する挿入チャンネルと、前記挿入部に設置され、挿入された前記挿入部材の長手方向に沿った挿入方向の挿入量及び当該挿入方向に沿った当該挿入部材の軸周りに回転する回転量の少なくとも一方を検出する第１の状態検出器と、を有する挿入部。　
　［２］所定の位置に設置された少なくとも１つの光特性変換部を有する、少なくとも１つの光ファイバセンサを備えた屈曲状態を検出する第２の形状センサを有する（１）の挿入部。　
　［３］前記挿入部は、前記複数の光ファイバセンサを有し、当該複数の光ファイバセンサは、２方向への屈曲を検出するために２つで１組のセンサとして適用される（１）の挿入部。　
　［４］内視鏡である（１）（２）（３）の可撓性挿入部。　
　以上の［１］～［４］のような構成により、単体としての可撓性挿入部、例えば単体としての内視鏡として、従来と同じように操作支援情報を算出しない内視鏡としても使うことができる。また、算出部を組み合わせることで、挿入チャンネルに挿入される挿入部材の挿入量と挿入方向に沿った当該挿入部材の軸周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出して操作性を向上することもできる。また、形状センサを有する挿入部材と、挿入部の挿入量若しくは挿入方向に沿った当該挿入部材の軸周りに回転する回転量を検出する状態検出器とを、組み合わせて適用することにより、被検体に対する挿入部の挿入量、挿入方向に沿った当該挿入部材の軸周りに回転する回転量、及び／若しくは、被検体に対する挿入部材の湾曲形状などの操作支援情報を算出することもできるようになる。　
　［５］所定の位置に設置された少なくとも１つの光特性変換部を有する、少なくとも１つの光ファイバセンサを備えた屈曲状態を検出する第１の形状センサを有する挿入部材。　
　［６］前記挿入部材は、前記複数の光ファイバセンサを有し、当該複数の光ファイバセンサは、２方向への屈曲を検出するために２つで１組のセンサとして適用される（３）の挿入部材。　
　［７］処置具である（５）及び（６）の挿入部材。　
　以上の［５］～［７］のような構成により、単体としての挿入部材、例えば処置具として、従来と同じように操作支援情報を算出しない処置具としても使うことができる。また、算出部を組み合わせることで、処置具の湾曲形状を算出し、操作性を向上することもできる。また、第１の状態検出器と、第２の形状センサを有する挿入部と、挿入部の挿入量及び挿入部材の挿入方向に沿った当該挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量を検出する状態検出器とを組み合わせて適用することにより、被検体に対する挿入部材の挿入量、回転量、及び／若しくは、被検体に対する挿入部材の湾曲形状などの操作支援情報を算出することもできるようになる。　
　［８］前記可撓性挿入部と、当該可撓性挿入部の挿入チャンネルに挿入される前記挿入部材と、当該挿入された挿入部材を検出する当該第１の状態検出器と、前記被検体に設置され、前記可撓性挿入部の挿入量、及び、前記挿入部の挿入方向に沿った当該挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を検出する第２の状態検出器と、前記第１の形状センサと、前記第２の形状センサの少なくとも一つの検出結果から操作支援情報を算出する算出部と、を有することを特徴とする挿入システム。　
　［９］内視鏡システムである（８）の挿入システム。
　以上の［８］、［９］のような構成により、実施形態に示したように、操作支援情報を算出し操作性を向上することができる。
　１…挿入システム、２…可撓性挿入部、３…挿入部位、４…先端部位、５…操作部、６…把持部、７…挿入口、８…挿入チャンネル、１０…挿入部材、１１…基端部、１２…ケーブル状部材、１３…先端部材、１４…操作ワイヤ、１５…被覆部材、２０、１３０…状態検出器、２１…状態検出用光源部、２２…投光レンズ、２３…受光レンズ、２４…光学パターン検出器、３０…記憶部、４０…算出部、５０…表示部、６０…挿入部材形状センサ、６１…形状センサ用光源部、６２，６２ｂ…光ファイバ束、６３…形状センサ用受光部、６４，６４ｂ…光供給用光ファイバ束、６５、６５ａ、６５ｂ…検出用光ファイバ束、６６、６６ｂ…受光用光ファイバ束、６７…反射部、７１…第１のマーク、７２…第２のマーク、７３…第３のマーク、７４…第４のマーク、７５、７６…光学的指標、８０…入力部、８１…ｘ軸、８２…ｙ軸、８３…ｚ軸、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、１０１ｇ、１０１ｈ、１０１ｉ…光特性変換部、１２０…被検体、１３１、１５１…孔、１４０…スイッチ、１６０…可撓性挿入部状態検出器、α…基準パターン、α’…基準パターンと一致する光学パターン、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９…光学特性変換部の検出範囲、ＯＲ１…重複する検出範囲、ＯＲ２…硬質部材のある場合の重複する検出範囲。

Claims (23)

  1. 　少なくとも把持部と被検体に挿入される挿入部位と該挿入部位の基端から先端まで貫通する挿入チャンネルとを有する挿入部と、
    　前記挿入チャンネルに挿入される挿入部材と、
    　前記挿入部に設置され、挿入された前記挿入部材の長手方向に沿った挿入方向の挿入量、及び、当該挿入方向に沿う前記挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出する第１の状態検出器と、
    　前記第１の状態検出器の検出結果から操作支援情報を算出する算出部と、を有することを特徴とする挿入システム。
  2. 　前記第１の状態検出器は、挿入された前記挿入部材の長手方向に沿った挿入方向の挿入量及び、当該挿入方向に沿う前記挿入部材の中心軸周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための前記情報から、当該挿入量及び当該回転量の少なくとも１つを該第１の状態検出器内にて算出することを特徴とする請求項１に記載の挿入システム。
  3. 　前記第１の状態検出器は、前記把持部の内部で前記挿入チャンネルに並設して設置されることを特徴とする、請求項１若しくは２に記載の挿入システム。
  4. 　前記算出部は、前記第１の状態検出器の検出位置から前記挿入部の先端までの長さである挿入量補正値と、前記挿入部材の挿入量と、から前記挿入部の先端から前記挿入部材の先端までの長さである前記挿入部材の正味挿入量を算出する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  5. 　前記第１の状態検出器は、前記挿入チャンネルと当該第１の状態検出器との開口が同軸上に配置されるように設置される、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  6. 　前記挿入チャンネルは、前記挿入口の端面に前記挿入部材の回転基準位置となる第１のマークが形成され、前記挿入部材は、前記挿入チャンネルに挿入する際に、前記第１のマークに方向及び位置を合わせて、回転基準位置に当該挿入部材を配置するための外周面の長手方向に沿って形成された第２のマークを有する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  7. 　前記挿入部材は、回転の方向及び量を示す第１の回転指標を有し、前記挿入チャンネルの近傍に、当該第１の回転指標を検知し、検知した当該第１の回転指標から前記挿入部材の回転基準位置を規定する第１の回転基準位置検出器を有する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  8. 　前記第１の回転基準位置検出器は、前記第１の状態検出器と当該第１の回転基準位置検出器との開口が同軸上に配置されるように設置される、請求項７に記載の挿入システム。
  9. 　前記挿入部材は可撓性を有し、前記挿入部材に設置され前記挿入部材の屈曲状態を検出する第１の形状センサを有する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  10. 　前記第１の形状センサは、光源と、光源からの光を導光し、少なくとも１つの光の特性を変換する光特性変換部を有する導光路部材と、導光路部材の光の特性の変化を検知する受光部と、を有することを特徴とする、請求項９に記載の挿入システム。
  11. 　前記第１の状態検出器は、事前に決定された検出開始位置から前記挿入部材の先端までの挿入量と当該挿入方向に沿う前記挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量との少なくとも一方を算出するための情報を検出し、前記算出部は、前記挿入部の先端から前記挿入部材の先端までの長さである挿入量と、前記挿入部に対する回転量の少なくとも一方と、前記第１の形状センサによって検出された屈曲状態とから、前記挿入部材の先端位置、形状の少なくとも１つを算出する、請求項１若しくは２に記載の挿入システム。
  12. 　被検体の挿入口の端部から前記挿入部の先端までの長さである挿入量と、前記挿入部の挿入方向の中心軸の周りに回転する回転量との少なくとも一方を算出するための情報を検出する第２の状態検出器を有する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の挿入システム。
  13. 　前記第２の状態検出器は、前記被検体の検出開始位置から前記挿入部の先端までの長さである前記挿入部の挿入量を算出するための情報を検出し、前記第１の状態検出器は、検出開始位置から前記挿入部材の挿入量を算出可能な情報を検出し、前記算出部は、前記挿入部の前記被検体に対する挿入量と、前記挿入部材の前記挿入部に対する挿入量と、から前記被検体に対する前記挿入部材の正味挿入量を算出する、請求項１２に記載の挿入システム。
  14. 　前記第２の状態検出器は、前記被検体に対する前記挿入部の回転量を算出するための情報を検出し、前記第２の状態検出器は、前記挿入部に対する前記挿入部材の回転量を算出可能な情報を検出し、前記算出部は、前記挿入部の前記被検体の回転基準位置に対する回転量と、前記挿入部材の前記挿入部の回転基準位置に対する回転量と、から前記被検体に対する前記挿入部材の回転量を算出する、請求項１若しくは２に記載の挿入システム。
  15. 　前記挿入部材は可撓性を有し、前記挿入部材に設置され前記挿入部材の屈曲状態を検出する第１の形状センサを有し、前記第２の状態検出器は、前記被検体に対する前記被検体の検出開始位置から前記挿入部の先端までの長さである前記挿入部の挿入量及び挿入方向に沿う前記挿入部の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出し、前記第１の状態検出器は、前記第２の状態検出器に対する前記挿入部材の挿入量及び当該挿入方向に沿う前記挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出し、前記算出部は、前記第１の状態検出器で検出した前記挿入部材の挿入量及び回転量の少なくとも一方と、前記第２の状態検出器で検出した前記挿入部の被検体に対する挿入量及び回転量の少なくとも一方と、前記第１の形状センサが検出した前記挿入部材の屈曲状態と、から前記被検体に対する前記挿入部材の先端の位置及び当該挿入部材の形状の少なくとも１つを算出する、請求項１２に記載の挿入システム。
  16. 　前記第１の形状センサは、前記被検体の挿入口から前記挿入部材の先端までの形状を検出可能な、請求項１５に記載の挿入システム。
  17. 　前記第２の状態検出器は、挿入口の端面に前記挿入部の回転基準位置を示す第３のマークを有し、前記挿入部は、前記挿入チャンネルに挿入する際に、前記第３のマークに方向及び位置を合わせて、回転基準位置に当該挿入部を配置するための外周面の長手方向に沿って形成された第４のマークを有する、請求項１２に記載の挿入システム。
  18. 　前記挿入部は、回転方向及び回転量を示す第２の回転指標を有し、前記第２の回転指標を検知し、検知した当該回転指標から前記挿入部の回転基準位置を規定する第２の回転基準位置検出器をさらに有する請求項１２に記載の挿入システム。
  19. 　前記挿入部は可撓性を有し、前記挿入部の内部に前記挿入部の屈曲状態を検出する第２の形状センサを有し、前記第２の形状センサは、光源と、光源からの光を導光し、少なくとも１つの光の特性を変換する光特性変換部を有する導光路部材と、導光路部材の光の特性の変化を検知する受光部と、を有する、請求項１、２、３、９、１５のいずれか１に記載の挿入システム。
  20. 　前記挿入部材は可撓性を有し、前記挿入部材に設置され前記挿入部材の屈曲状態を検出する第１の形状センサと、被検体の挿入口の端部から前記挿入部の先端までの長さである挿入量と、挿入方向に沿う前記挿入部の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出する第２の状態検出器を有し、前記第１の状態検出器は、前記挿入部に対する前記挿入部材の挿入量と回転量の少なくとも一方を算出するための情報を検出し、前記第１の形状センサの検出範囲は、前記第２の形状センサの検出範囲と少なくとも一部が重複し、
    　前記算出部は、前記第１の状態検出器が検出した前記挿入部材の挿入量及び挿入方向に沿う前記挿入部材の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方と、前記第２の状態検出器が検出した被検体に対する前記挿入部の挿入量及び挿入方向に沿う前記挿入部の中心軸の周りに回転する回転量の少なくとも一方と、前記第２の形状センサが検出した前記挿入部の屈曲状態と、前記第１の形状センサが検出した前記挿入部材の屈曲状態と、から前記被検体に対する前記挿入部材の先端の位置及び当該挿入部材の形状の少なくとも１つを算出する、請求項１９に記載の挿入システム。
  21. 　前記挿入部の先端に配置され、前記被検体に対する前記挿入部の、少なくとも先端の位置と方向とを検出する、先端位置検出器を有する、請求項１、２、３、９のいずれか１に記載の挿入システム。
  22. 　任意の位置から検出を開始する検出開始位置に関連する情報を入力する入力部を有し、前記算出部は、前記入力部によって入力された検出開始位置から前記挿入部及び前記挿入部材の少なくとも１つの前記操作支援情報を算出する、請求項１、２、３、９、１２、１９のいずれか１に記載の挿入システム。
  23. 　前記挿入部は、内視鏡である、請求項１乃至２２のいずれか１に記載の挿入システム。
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