(57)【要約】  内視鏡システムは、管状体の内部に挿入される挿入部と、測距機構と、挿入経路算出部と、提示部とを有する。挿入部は、先端硬質部と駆動面が規定された湾曲部とを有する。測距機構は、挿入部の先端硬質部が管状体の内部における手前側に配置された状態で、管状体の内部における奥側の内壁と挿入部の先端硬質部との間の駆動面上での距離情報を取得する。挿入経路算出部は、距離情報に基づいて、挿入部の先端部が配置された手前側から奥側に向けて挿入部の先端部を挿入可能な挿入経路を算出する。提示部は手前側から奥側に向けての挿入部の先端部の挿入経路を提示する。
2012132638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体の内部に挿入され、先端部に湾曲動作自在な湾曲部を有する細長な挿入部と、
前記先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出する位置姿勢検出部と、
前記位置姿勢情報に基づいて、前記湾曲部が湾曲駆動する駆動面の位置及び姿勢を駆動面情報として算出する動作位置姿勢算出部と、
前記駆動面情報に基づき、前記駆動面上に存在する前記管状体の屈曲部位を周辺情報として検出する周辺情報検出部と、
前記位置姿勢情報と前記駆動面情報と前記周辺情報とに基づいて、前記湾曲部に対する前記屈曲部位の位置関係を位置関係情報として算出する位置関係算出部と、
前記位置関係情報に基づき前記位置関係を提示する提示部と
を有する、内視鏡システム。
【請求項２】
前記周辺情報検出部は、前記駆動面上で前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の距離を取得可能な光学系を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記周辺情報検出部は、
前記位置姿勢検出部で算出された前記駆動面に沿って前記管状体の形状を取得するＸ線断層像取得部と、
前記Ｘ線断層像取得部により取得されたＸ線断層像に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記管状体の内部における手前側から前記管状体の内部における奥側を含む前記管状体の縁部を抽出する画像処理部と
を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記周辺情報検出部は、前記駆動面上における管状体の形状を検出し、前記管状体の形状から前記挿入部の挿入経路を算出し、前記挿入経路から前記屈曲部位を算出する、請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記挿入経路から前記屈曲部位の屈曲方向を算出する屈曲方向算出部を有する、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された位置関係を画面表示する画面表示部を有する、請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記画面表示部は、前記屈曲部位の屈曲方向を前記駆動面に沿って表示する、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された前記位置関係に基づき前記屈曲部位に向けて前記湾曲部を自動的に湾曲させる自動湾曲駆動機構をさらに具備する、請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
先端部と少なくとも２つの方向に湾曲することにより駆動面が規定された湾曲部とを有し、管状体の内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端部が前記管状体の内部における手前側に配置された状態で、前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の前記駆動面上での距離情報を取得する測距機構と、
前記距離情報に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記手前側から前記奥側に向けて前記挿入部の先端部を挿入可能な挿入経路を算出する挿入経路算出部と、
前記手前側から前記奥側に向けての前記挿入部の先端部の挿入経路を提示する提示部と
を具備する、内視鏡システム。
【請求項１０】
前記測距機構は、前記駆動面上で前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の距離を取得可能な光学系を有する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記光学系は、前記挿入部の内部に配設された撮像部を有する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記管状体の内部における前記挿入部の先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出するとともに、前記位置姿勢情報から前記駆動面を算出する位置姿勢検出部と、
前記位置姿勢情報及び前記距離情報から前記挿入部の先端部に対する前記挿入経路の位置関係を算出する位置関係算出部と、
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された挿入経路に向けて前記湾曲部を自動的に湾曲させる自動湾曲駆動機構と
をさらに具備する、請求項９ないし請求項１１のいずれか１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記湾曲部は、複数の湾曲駒と、前記湾曲駒同士を回動可能に連結する回動軸とを有し、
前記駆動面は前記回動軸により規定される、請求項１ないし請求項１２のいずれか１に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、管状体の内部の手前側から奥側に向かって内視鏡の挿入部の挿入を支援可能な内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には予めＣＴスキャンを用いて気管支の形状を得ておき、その後、実際に気管支に内視鏡の挿入部を挿入したときの挿入状態を推定し、気管支の内部に挿入部を挿入したイメージを表示できるシステムが開示されている。【０００３】
例えば大腸のように体腔内に固定されておらず、自在に変形して自由に動く管状体に特許文献１のシステムを用いる場合、ＣＴスキャン等によって予め形状を計測しても、例えば内視鏡の挿入部を挿入するのに伴って管状体の形状が時々刻々変形する。このため、特許文献１に開示されたシステムを用いて管状体の現時点での形状や今後向かわせる挿入部の向きを把握したりするなど、挿入部の挿入を支援したい場合には、内視鏡の挿入部を挿入した状態でＣＴスキャンを用いる必要がある。しかし、ＣＴスキャンは非常に大型の医療機器であり、大腸のような自由に動く管状体に対して何度もスキャンを行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０４６８０２号パンフレット
【特許文献２】特開平８−５４２号公報（内視鏡位置検出装置）
【特許文献３】特開平５−２１１９９３号公報（挿入部の挿入支援機構）
【特許文献４】特開２００８−２９４９７号公報（ステレオ撮像）
【特許文献５】国際公開第２０１０／０５０５２６号パンフレット（ＦＢＧセンサ）
【特許文献６】国際公開第２００７／０２６７７７号パンフレット（距離画像ＣＭＯＳセンサ）
【発明の概要】
【０００５】
この発明は、例えば大腸のような自由に動く管状体の内部に内視鏡の挿入部を挿入する場合に、今後向かわせる挿入部の向き、すなわち挿入経路を把握可能で、挿入部の挿入を支援できる、内視鏡システムを提供することを目的とする。
【０００６】
この発明に係る内視鏡システムは、管状体の内部に挿入され、先端部に湾曲動作自在な湾曲部を有する細長な挿入部と、前記先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出する位置姿勢検出部と、前記位置姿勢情報に基づいて、前記湾曲部が湾曲駆動する駆動面の位置及び姿勢を駆動面情報として算出する動作位置姿勢算出部と、前記駆動面情報に基づき、前記駆動面上に存在する前記管状体の屈曲部位を周辺情報として検出する周辺情報検出部と、前記位置姿勢情報と前記駆動面情報と前記周辺情報とに基づいて、前記湾曲部に対する前記屈曲部位の位置関係を位置関係情報として算出する位置関係算出部と、前記位置関係情報に基づき前記位置関係を提示する提示部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の挿入部の湾曲部の概略的な縦断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る内視鏡システムを示す概略的なブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の観察光学系を用いて観察像を得る状態を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す観察像を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂ中の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の点ａ，…ｋにおける、内視鏡の挿入部の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示す概略図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて管状体の内部に対して挿入部の挿入を支援する際の概略的なフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示し、図４Ａに示す駆動面Ｆ１において奥側が閉塞された状態を示す概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示し、図４Ａに示す駆動面Ｆ１において奥側に挿入経路が存在する状態を示す概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示し、図４Ａに示す駆動面Ｆ１において図６Ｂに示す表示を簡略化するとともに、挿入経路の遠位部に矢印を付した状態を示す概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示すとともに、挿入経路の存在を判断して挿入経路を算出する手法の一例を示す、奥側が閉塞された状態を示す概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示すとともに、挿入経路の存在を判断して挿入経路を算出する手法の一例を示す、奥側に挿入経路が存在する状態を示す概略図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る内視鏡システムを用いて内視鏡の挿入部の湾曲部のＵ方向及びＤ方向の駆動面上の先端硬質部の先端面に対する管状体の内壁の距離情報を示すとともに、挿入経路の存在を判断する手法の一例を示す概略図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る内視鏡システムを示す概略的なブロック図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る内視鏡システムの一部の構成を示す概略図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る内視鏡システムを用いてＸ線断層像と検出装置とを用いて、内視鏡の挿入部の先端部と、管状体とを重ね合わせた状態を得るための手法を示す概略図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る内視鏡システムを示す概略的なブロック図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る内視鏡システムの内視鏡の湾曲駆動機構を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための形態について説明する。  
第１の実施の形態について図１から図６Ｃを用いて説明する。
【０００９】
図１に示すように、この実施形態に係る内視鏡システム（内視鏡の挿入部の挿入支援装置）１０は、内視鏡１２と、ビデオプロセッサ１４と、検出装置（位置姿勢検出部）１６と、モニタ（提示部、画面表示部）１８，２０とを有する。ビデオプロセッサ１４及び検出装置１６は例えばベッド８の近くに配置され、例えば一方のモニタ１８はプロセッサ１４の上に、他方のモニタ２０は検出装置１６の上に配置されている。そして、一方のモニタ１８は例えば後述する観察光学系７４による観察像を表示し、他方のモニタ２０は例えば検出装置１６により検出される後述する挿入部３２の形状を表示する。モニタ１８，２０は、ビデオプロセッサ１４及び検出装置１６を介して接続され、種々の情報を表示可能である。すなわち、例えば一方のモニタ１８に観察像及び挿入部３２の形状の両者を表示させることもできる。
【００１０】
内視鏡１２は、体腔内等、管状体内に挿入される細長い挿入部３２と、挿入部３２の基端部に配設され使用者に保持される操作部３４と、操作部３４から延出されたユニバーサルケーブル３６とを有する。ユニバーサルケーブル３６は、内視鏡１２をビデオプロセッサ１４及び検出装置１６にそれぞれ着脱可能に接続される。なお、ビデオプロセッサ１４及び検出装置１６は互いにデータを出入力可能に接続されている。
【００１１】
挿入部３２は、その先端側から基端側に向かって順に、先端硬質部（挿入部３２の先端部）４２、湾曲部４４（挿入部３２の先端部）及び可撓管部４６を有する。なお、挿入部３２の先端部とは、先端硬質部４２及び湾曲部４４を含むものとする。  
ここで、図２に示すように、湾曲部４４は、湾曲管５２と、湾曲管５２の外側に配設された外皮５４とを有する。湾曲管５２は、複数の湾曲駒５６が回動軸５８ａ，５８ｂにより連結されている。湾曲管５２の第１回動軸５８ａは左右方向にあり湾曲部４４を上下方向に湾曲可能とする。第２回動軸５８ｂは上下方向にあり湾曲部４４を左右方向に湾曲可能とする。  
図１に示すように、操作部３４は、アングルノブ６２，６４を有する。そして、湾曲管５２の先端の湾曲駒５６とアングルノブ６２，６４との間に図示しないアングルワイヤが配設され、一方のアングルノブ６２を操作することにより湾曲部４４をＵ方向及びＤ方向に、他方のアングルノブ６４を操作することにより湾曲部４４をＲ方向及びＬ方向に湾曲させることができる。
【００１２】
図３に示すように、内視鏡１２の例えば挿入部３２及び操作部３４の内部には、照明光学系７２及び観察光学系７４が配設されている。  
照明光学系７２は、例えばＬＥＤや白熱ランプ等、種々の光源を用いることができ、先端硬質部４２の先端に配設された照明レンズから照明光を出射して先端硬質部４２の先端面に対して向かい合う被写体を照明できる。  
なお、光源が小型であれば、光源を先端硬質部４２に配置することができる。この場合、照明光学系７２は挿入部３２だけに配設されている。
【００１３】
観察光学系７４は、ステレオ撮像（３Ｄ撮像）可能なように、２つの対物レンズ（図示せず）及び２つの撮像部８６ａ，８６ｂを有する。撮像部８６ａ，８６ｂのＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は先端硬質部４２の先端面に平行であり、上下、左右の向きが湾曲方向と同方向に位置決めされて、先端硬質部４２の内部に配置されていることが好ましい。また、この実施形態では、撮像部８６ａ，８６ｂの位置は、挿入部３２の中心軸に対して対称の位置（特に、左右方向に対象の位置）にあるものとして説明する。このため、撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子で撮像する像、すなわち、ビデオプロセッサ１４を介してモニタ１８に表示される像の上下方向は湾曲部４４の上下方向（Ｕ方向及びＤ方向）に合わせられ、像の左右方向は湾曲部４４の左右方向（Ｒ方向及びＬ方向）に合わせられている。  
図２に示す湾曲部４４の湾曲駒５６の回動軸５８ａが例えば左右方向にある場合、湾曲部４４の上下方向（Ｕ方向及びＤ方向）の駆動面（湾曲面）Ｆ１は撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子の上下方向に対応付けられている。同様に、湾曲駒５６の回動軸５８ｂが例えば上下方向にある場合、湾曲部４４の左右方向（Ｒ方向及びＬ方向）の駆動面（湾曲面）Ｆ２は撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子の左右方向に対応付けられている。すなわち、駆動面Ｆ１は湾曲部４４がＵ方向及びＤ方向に湾曲することにより規定され、駆動面Ｆ２は湾曲部４４がＲ方向及びＬ方向に湾曲することにより規定される。このため、内視鏡１２の使用者はモニタ１８を見るだけで湾曲部４４の湾曲面（湾曲部４４が湾曲することにより形成される面）Ｆ１，Ｆ２を容易に把握できる。
【００１４】
ビデオプロセッサ１４は、制御回路１０２と、演算部（算出部）１０４と、出力部１０６とを有する。出力部１０６は、例えば後述する第３実施形態で説明する自動湾曲駆動装置２６等、各機器に種々の信号を出力するのに用いられる。演算部１０４は、駆動面算出部１１２と、周辺情報算出部（画像処理部）１１４と、位置関係算出部１１６と、挿入経路算出部（管状体Ｔの屈曲方向算出部）１１８とを有する。  
図４Ａに示すように、ビデオプロセッサ１４の駆動面算出部１１２は、撮像部８６ａ，８６ｂで得られる画像データ情報（周辺情報）に基づいて湾曲部４４の駆動面（湾曲面）Ｆ１，Ｆ２を算出する。図４Ｂに示すように湾曲面Ｆ１の位置をモニタ１８上に表示できる。そして、湾曲部４４はＵ方向及びＤ方向、更にはＲ方向及びＬ方向に湾曲可能であるので、駆動面算出部１１２は、Ｕ方向及びＤ方向の駆動面Ｆ１、及び、Ｒ方向及びＬ方向の駆動面Ｆ２を規定できる。ここで、この実施形態では撮像部８６ａ，８６ｂは挿入部３２の中心軸に対して上下方向の中央かつ左右対称の位置にあるものとする。このため、モニタ１８中、駆動面Ｆ１は左右方向の中央にあり、駆動面Ｆ２は上下方向の中央にある。
【００１５】
ビデオプロセッサ１４の周辺情報算出部１１４は、後述するようにして、駆動面Ｆ１の位置での、撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と、管状体Ｔの内部の内壁面との距離をそれぞれ算出する。すなわち、撮像部８６ａ，８６ｂ及び周辺情報算出部１１４は駆動面Ｆ１の位置での撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と、管状体Ｔの内部の内壁面との間の距離を取得する測距機構を構成する。なお、この周辺情報算出部１１４は、駆動面Ｆ１の位置での撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と、管状体Ｔの内壁面との距離だけでなく、駆動面Ｆ１から外れた位置での撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と、管状体Ｔの壁面との距離を算出することもできる。  
また、撮像部８６ａ，８６ｂ及び周辺情報算出部１１４は、駆動面Ｆ１の位置での撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と、管状体Ｔの壁面との間の距離を取得するとともに、駆動面Ｆ１を含む周辺の観察像も取得するので、周辺情報検出部を構成する。  
位置関係算出部１１６は、検出装置１６の後述する位置情報及び姿勢情報（位置姿勢情報）と観察光学系７４の画像データ情報（周辺情報）とに基づいて、座標系を一致させる。  
挿入経路算出部１１８は、管状体Ｔの内部において、挿入部３２の先端硬質部４２が配置された手前側から挿入部３２の先端硬質部４２を挿入していく奥側に向けての挿入経路ＩＰを算出する。
【００１６】
本実施形態に係る内視鏡１２は、２つの対物レンズ、２つの撮像部８６ａ，８６ｂを有する。このため、２つの視点から被写体を撮像して得られた２つの画像データを用い、三角測量によって被写体の空間特性（距離）を計測することができる。すなわち、この内視鏡システム１０は、ステレオマッチング法を利用した画像処理（周辺情報算出部１１４による画像処理）により、被写体のある位置までの距離を測定可能である。  
ここで、ステレオマッチング法とは、２台の撮像部（カメラ）８６ａ，８６ｂで撮像された画像を用い、一方の撮像部８６ａで撮像された画像内の各点と他方の撮像部８６ｂで撮像された画像内の各点との間で対応点を探索する画像マッチング処理を行った上で、三角測量により画像内の各点の３次元位置を演算で求めて、距離を算出する手法である。
【００１７】
周辺情報算出部１１４は、図４Ｂ中のモニタ１８に表示される左右方向の中央の領域を上下方向にマッチングする。すなわち、撮像部８６ａ，８６ｂから湾曲部４４のＵ方向及びＤ方向の駆動面Ｆ１上の管状体Ｔの内壁までの距離を、適宜の間隔ごとに測定する。そして、撮像部８６ａ，８６ｂから管状体Ｔの内壁までの距離は、図４Ｃに示すように表わすことができる。すなわち、管状体Ｔの駆動面Ｆ１における縦断面を得ることができる。ここで、図４Ｃ中、観察光学系７４の撮像部８６ａ，８６ｂにより駆動面Ｆ１，Ｆ２が規定されるので、Ｕ方向及びＤ方向が自動的に規定される。また、先端硬質部４２の先端面により、手前側及び奥側が自動的に規定される。  
このように、この内視鏡システム１０では、ステレオ撮像によって、管状体Ｔの内壁の画像を得ることができるのはもちろん、三角測量の原理を用いて画像上の先端硬質部４２の先端面から管状体の壁面までの距離を得ることができる。このため、画像上での壁面までの距離情報を集めると、図４Ｃに示すように、管状体Ｔの縦断面の概略形状を得ることができる。
【００１８】
図１に示す検出装置（位置姿勢検出部）１６は、内視鏡１２の挿入部３２の先端部、特に先端硬質部４２の位置及び姿勢を計測するのに用いられ、例えば公知の内視鏡挿入形状観測装置（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）（以下、ＵＰＤ装置と称する）を用いることができる。  
なお、検出装置１６として、この実施形態ではＵＰＤ装置を用いる場合について説明するが、例えば公知のＦｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）センサを用いて挿入部３２の先端硬質部４２の位置及び姿勢を検知するなど、種々の検出装置を用いることができる。
【００１９】
図３に示すように、検出装置１６は、制御回路１３２と、操作パネル１３４と、送信部１３６と、複数の磁気コイル１３８と、受信部１４０と、形状算出部１４２と、駆動面算出部（動作位置姿勢算出部）１４４とを有する。なお、検出装置１６で形状を検出するだけである場合、制御回路１３２、操作パネル１３４、送信部１３６、複数の磁気コイル１３８及び受信部１４０を含むだけの構成でも良い。  
制御回路１３２には、操作パネル１３４、送信部１３６、受信部１４０、形状算出部１４２及び駆動面算出部１４４が接続されている。そして、複数の磁気コイル１３８は適宜の間隔をおいて挿入部３２に内蔵され、送信部１３６に接続されている。磁気コイル１３８は特に先端硬質部４２から可撓管部４６まで、適宜の間隔ごとに内蔵されている。なお、操作パネル１３４は、検出装置１６の種々の設定に用いられる。モニタ２０は、操作パネル１３４の操作時に操作内容を表示させたり、検出装置１６を用いた挿入部３２の現在の推測形状を表示することができる。
【００２０】
そして、検出装置１６は、図１に示すように、挿入部３２に内蔵された複数の磁気コイル１３８を送信部１３６から互いに異なる周波数で駆動して微弱な磁界を生成し、その微弱な磁界を受信部１４０で受信し、その受信データを形状算出部１４２で算出して先端硬質部４２を含む挿入部３２の先端硬質部４２や湾曲部４４の位置及び姿勢の情報（位置姿勢情報）を得る。なお、算出した各コイル１３８の位置座標を繋ぐことによって、挿入部３２の形状画像をモニタ２０に表示できる。このため、内視鏡１２の使用者は、挿入部３２の位置及び姿勢を視覚的に認識できる。  
また、このＵＰＤ装置を用いた検出装置１６であれば、内視鏡１２の使用時に、常時、挿入部３２の形状を得ることができる。すなわち、挿入部３２を移動させると、検出装置１６は位置姿勢情報を更新し、モニタ２０に移動後の形状を表示できる。
【００２１】
なお、検出装置１６及びビデオプロセッサ１４は互いに接続されているので、上述したように、ビデオプロセッサ１４に接続されたモニタ１８にも内視鏡１２の挿入部３２の位置及び姿勢、更には更新した位置及び姿勢をタイムラグなしで映し出すことができる。
【００２２】
駆動面算出部１４４は、挿入部３２の位置姿勢情報のうち、先端硬質部４２の位置姿勢情報に基づいて、湾曲部４４の駆動面（湾曲部４４が湾曲することにより形成される面）Ｆ１’，Ｆ２’（図４Ａ参照）を算出する。言い換えると、駆動面算出部１４４は、駆動面Ｆ１，Ｆ２の位置及び姿勢を駆動面Ｆ１’，Ｆ２’の情報として算出する。すなわち、駆動面算出部１４４は、湾曲部４４の位置及び姿勢を得ることにより、湾曲部４４がＵ方向及びＤ方向に湾曲する駆動面Ｆ１’、Ｒ方向及びＬ方向に湾曲する駆動面Ｆ２’を自動的に得ることができる。なお、駆動面Ｆ１’は観察光学系７４から得られる駆動面Ｆ１と同一であり、駆動面Ｆ２’は観察光学系７４から得られる駆動面Ｆ２と同一である。
【００２３】
内視鏡１２の操作部３４のアングルノブ６２，６４の近傍には挿入部３２を管状体Ｔの奥側に挿入するのを支援する支援モードと、通常モードとを切り替える挿入支援切替スイッチ（モード切替スイッチ）１５０が配設されている。例えば通常モードの状態でスイッチ１５０を押圧し続けると、通常モードから支援モードに切り替えられる。例えばこのスイッチ１５０の押圧状態を解除すると、支援モードから通常モードに切り替えられる。  
なお、挿入支援切替スイッチ１５０は例えば左手の人差し指で操作する位置にあることが好ましい。
【００２４】
この実施形態に係る内視鏡システム１０は以下に説明するように動作する。ここでは、湾曲部４４をＵ方向及びＤ方向に湾曲させる場合について説明する。
【００２５】
内視鏡１２の使用者は、操作部３４を左手で持ち、挿入部３２を右手で持って、挿入部３２の先端の先端硬質部４２を管状体（例えば大腸）Ｔの一端（肛門）から奥側（他端）に向かって挿入していく。このとき、内視鏡１２の使用者は、モニタ１８で管状体Ｔの内部の状態を把握しながら挿入部３２の先端硬質部４２を管状体Ｔの奥側に進めていく。例えば管状体Ｔが大腸のＳ状結腸のような屈曲部位に差し掛かると、管状体Ｔの奥側をモニタ１８で観察することができなくなる場合がある。
【００２６】
操作部３４の挿入支援切替スイッチ１５０を押圧すると、通常モードから支援モードに切り替えられる（Ｓ１）。
【００２７】
このとき、図４Ａに示すように、ビデオプロセッサ１４の内部の駆動面算出部１１２は湾曲部４４の駆動面Ｆ１（，Ｆ２）を算出する（Ｓ２）。図４Ｂに示すように、周辺情報算出部１１４は駆動面算出部１１２で算出した駆動面Ｆ１における管状体Ｔの壁面と撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子との間の距離を適宜の間隔（操作パネル１３４で予め設定可能）で測定する（Ｓ３）。  
すなわち、観察光学系７４は、ステレオ撮像によって、管状体Ｔの内部の内壁面の画像を得るのに加えて、三角測量の原理を用いて画像上の先端硬質部４２の内部に配置された撮像部８６ａ，８６ｂから管状体Ｔの内部の内壁面までの距離を得る。
【００２８】
ここで、撮像部８６ａ，８６ｂで撮像された像の情報に基づいて周辺情報算出部１１４が図４Ｂ中のモニタ１８に表示される観察像の駆動面Ｆ１上で、点ａ，ｂ，…，ｊ，ｋの位置での距離情報を取得するものとする。図４Ｃは図４Ｂ中の点ａ，ｂ，…，ｊ，ｋの位置での距離情報を示す。すなわち、図４Ｂに示す位置で得た距離情報を図４Ｃに示す管状体Ｔの縦断面に変換する。  
このため、図４Ｃに示すように、観察光学系７４による観察可能範囲内での、駆動面Ｆ１における管状体Ｔの縦断面の概略形状（推定断面形状）を得ることができる（Ｓ４）。  
そして、図４Ｃ中の点ａ，ｂ，…，ｊ，ｋを用いると、駆動面Ｆ１における概略的な管状体Ｔの断面形状を認識できる。そして、周辺情報算出部１１４は、点ａ，ｂ，…，ｊ，ｋを用いて管状体Ｔの推定壁面を算出することができる。  
なお、図４Ｂ及び図４Ｃ中の点ａ，ｂ，…，ｊ，ｋなど、距離情報を得る点の数を多くすればするほど推定壁面の精度が向上し、点の数を少なくすればするほど推定壁面の精度が低下することは容易に理解される。
【００２９】
挿入経路算出部１１８は、算出した推定壁面を利用して、例えば、図４Ｃ中の断面の手前側から奥側に向かって上下方向の中点を取る。そして、各中点を手前側から奥側に向かって繋げていくことにより、挿入経路ＩＰを得る（Ｓ５）。図４Ｃ中の挿入経路ＩＰは図４Ｂに示す観察像に重ね合わせて表示しても良い。
【００３０】
例えば図６Ａに示すように、駆動面Ｆ１における管状体Ｔの手前側から奥側までの距離を測定したとき、奥側が閉塞した状態が得られることがある。この状態は、湾曲部４４を駆動面Ｆ１、すなわち、上方向（Ｕ方向）又は下方向（Ｄ方向）に湾曲させても、奥側に挿入経路ＩＰが存在しないことを示す。すなわち、上述したように、推定壁面の中点を採って、それを繋げて挿入経路ＩＰとする場合、手前側から途中までは挿入経路ＩＰを算出できるが、挿入経路ＩＰは奥側に突き抜けない。  
この場合、挿入経路算出部１１８は、以下のように、行き止まりとなっている可能性が高いと判断できる（Ｓ５）。  
図６Ａに示すように、挿入経路算出部１１８は、駆動面Ｆ１において、推定壁面の中点を採って、それを繋げたときに、挿入経路ＩＰの遠位部が推定壁面にぶつかる。また、このときの挿入経路ＩＰの傾きを微分演算等により手前側から奥側に向かって順に算出する。このとき、傾きが予め設定したある閾値を超えない場合、挿入経路算出部１１８は、駆動面Ｆ１における縦断面が奥側で閉塞している、と判断できる。
【００３１】
この場合、現在の駆動面Ｆ１から外れた駆動面（例えば駆動面Ｆ２）に挿入経路が存在していると判断できる。このため、挿入部３２をその軸回りに例えば９０度（右回り又は左回りのいずれでも良い）回動させる。この回動により、新たなＵ方向及びＤ方向が規定され、新たな駆動面Ｆ１が規定される。この新たな駆動面Ｆ１には挿入経路が存在しているはずである。なお、挿入部３２をその軸回りに回動させる場合、例えば１０度程度傾けるだけで奥側に挿入経路ＩＰが検出される場合があるので、９０度回動させることはあくまでも一例である。
【００３２】
一方、図６Ｂには、推定壁面の中点を採って、それを繋げたときに、符号Ｂで示す、挿入経路ＩＰが急激に向きを変える部分（屈曲部位）が存在する場合を示す。挿入経路算出部１１８は、このときの傾きを微分演算等により手前側から奥側に向かって順に算出して、予め設定したある閾値を超えたところを挿入部３２の先端硬質部４２を向ける屈曲部位Ｂであると判断できる。このため、周辺情報検出部１１４、すなわち、周辺情報検出部は、駆動面Ｆ１上に存在する管状体Ｔの屈曲部位Ｂを周辺情報として検出できる。  
なお、図６Ｂ中、符号α，β，γで示す点にはＤ方向に近接する管状体Ｔの壁面が存在していない。この場合、例えばモニタ１８に表示される最下端を壁面と仮定して、中点を算出することとする。
【００３３】
すなわち、図６Ｂに示す場合、挿入経路算出部１１８は、挿入部３２の先端硬質部４２を奥側に進ませることが可能な挿入経路ＩＰがある、と判断できる。
【００３４】
このように、挿入経路算出部１１８は、挿入部３２の先端硬質部４２の管状体Ｔの内部の手前側から奥側への挿入経路ＩＰを算出でき、観察光学系７４で観察された駆動面Ｆ１の遠位部が閉塞されているか否か自動的に判断できる。  
そして、図６Ｃに示すように、挿入経路ＩＰの端部には符号１５２で示す矢印を付すことにより、手前側から奥側に向かう挿入経路ＩＰを内視鏡１２の使用者に明確に示すことができる。なお、図６Ｃは、図６Ｂを簡略化して示し、かつ、挿入経路ＩＰの遠位端に矢印１５２を付しただけである。
【００３５】
そして、図６Ｂ及び図６Ｃに示す場合、内視鏡１２の使用者は、管状体Ｔの内部の手前側から奥側に向かう挿入経路ＩＰに沿って挿入部３２の先端硬質部４２を挿入していく。そして、内視鏡１２の使用者は、屈曲部位Ｂの奥側を覗くように、湾曲部４４をＤ方向に例えば９０度程度湾曲させて、湾曲部４４を屈曲部位Ｂに引っ掛ける。その後、湾曲部４４で屈曲部位Ｂを引っ掛けながら挿入部３２を奥側に押し込むとともに、湾曲部４４の湾曲角度を減少させていく。そうすると、挿入部３２の先端硬質部４２を屈曲部位Ｂの奥側に向かって移動させることができる。
【００３６】
一方、検出装置１６は、形状算出部１４２で挿入部３２の先端硬質部４２の位置及び姿勢、すなわち位置姿勢情報を常時得ることができる（Ｓ１１）。形状算出部１４２で算出した位置及び姿勢により、駆動面算出部１４４で湾曲部４４の駆動面Ｆ１’，Ｆ２’を得ることができる（Ｓ１２）。
【００３７】
そして、ビデオプロセッサ１４の内部の位置関係算出部１１６は、ビデオプロセッサ１４の駆動面算出部１１２で算出した駆動面Ｆ１と、検出装置１６の駆動面算出部１４４で算出した駆動面Ｆ１’との座標系を一致させる。このとき、撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子と先端硬質部４２の先端面との位置関係は予め分かっており、かつ、先端硬質部４２の先端面の直径は予め分かっている。このため、位置関係算出部１１６は、図４Ｃに示すように、距離情報で得た屈曲部位Ｂを含む管状体Ｔの推定断面形状に、挿入部３２の先端硬質部４２の先端面の位置や、挿入部３２の先端硬質部４２の概略形状を重ね合わせた位置関係を算出できる。そして、モニタ（提示部）１８は、その位置関係を表示できる（Ｓ２０）。また、出力部（提示部）１０６は、その位置関係を外部機器に出力（提示）することができる。
【００３８】
なお、挿入部３２の撮像部８６ａ，８６ｂの撮像素子から管状体Ｔの内壁までの距離が分かり、かつ、挿入部３２の挿入経路ＩＰを表示できる。このため、挿入部３２を管状体Ｔ内の手前側から奥側に向かって例えば真っ直ぐに押し出した後、例えばＵ方向に曲げる、等の指示をモニタ１８上に出すことができる。
【００３９】
以上説明したように、この実施形態によれば、以下の効果が得られる。  
観察光学系７４を用いて観察しながら操作部３４のスイッチ１５０を操作するだけで、挿入部３２の先端硬質部４２の現在位置に対して管状体Ｔの管路が向かう方向（挿入経路）を特定できる。すなわち、観察対象の管状体Ｔがどちらを向いているか、容易に認識できる。仮に、湾曲面Ｆ１に挿入経路が存在しない場合には挿入部３２をその軸回りに例えば９０度等、適宜の角度だけ回動させて操作部３４のスイッチ１５０を操作すれば、新たな湾曲面Ｆ１での挿入経路を特定できる。このため、例えば大腸のような動く管状体Ｔに対して挿入部３２を挿入していく際、容易に挿入方向を認定できる。  
したがって、この実施形態によれば、例えば大腸のような自由に動く管状体Ｔの内部に内視鏡１２の挿入部３２を挿入する場合に、今後向かわせる挿入部３２の向き、すなわち挿入経路ＩＰを把握可能で、挿入部３２の挿入を支援できる、内視鏡システム１０を提供することができる。  
また、観察光学系７４で２つの撮像部８６ａ，８６ｂを用いて、挿入部３２の先端硬質部４２の内部の撮像素子と、管状体Ｔの内部の湾曲部４４のＵ方向及びＤ方向の駆動面Ｆ１上の壁面との間の距離を測定するだけで挿入部の先端硬質部４２が配置された管状体Ｔの内部の手前側から奥側に向かう挿入経路ＩＰを算出することができる。このため、挿入経路ＩＰの算出に用いる機器を最小限に留めることができる。すなわち、内視鏡システム１０として、挿入部３２の先端硬質部４２の位置及び形状と管状体Ｔの内部の一部の縦断面とを重ね合わせた情報が必要でなく、挿入経路ＩＰだけを提示する場合、内視鏡１２の挿入部３２の位置及び形状を測定できる検出装置１６が必要でない場合もあり得る。
【００４０】
また、この実施形態では、屈曲部位Ｂを含む管状体Ｔの内部の断面形状に、挿入部３２の先端硬質部４２の先端面の位置や、挿入部３２の先端硬質部４２の概略形状を重ね合わせてモニタ１８にその位置関係を表示できるとともに、その位置関係を外部機器に出力（提示）することができる。このため、内視鏡１２の挿入部３２を管状体Ｔの内部で手前側から奥側に向かって動かす量や動かす方向を容易に認識できる。  
また、挿入経路ＩＰの遠位部には、図６Ｃに示すように矢印１５２が付されているので、挿入部３２の先端硬質部４２を向かわすべき挿入経路ＩＰを内視鏡１２の使用者に分かり易くすることができる。その挿入経路ＩＰを外部機器に出力（提示）することができる。
【００４１】
なお、挿入経路算出部１１８は上述した算出法に限らず、挿入経路（挿入方向）ＩＰを判断可能であれば、種々の算出法を用いることができる。  
例えば、図７Ａ中の隣接する点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の、手前側（近位部）から奥側（遠位部）に向かう距離の差Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ算出する。このとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４が成立する。すなわち、手前側から奥側に向かうにつれて、隣接する点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５同士の距離の差は次第に小さくなる。この状態が手前側から奥側の全てについて成立する場合、挿入経路算出部１１８は駆動面Ｆ１における縦断面の奥側の領域が閉塞している、と判断できる。  
一方、図７Ｂに示すように、隣接する点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７の距離の差Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５をそれぞれ算出する。このとき、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２、Ｌ５＞Ｌ３＞Ｌ４が成立する。すなわち、手前側（近位部）から奥側（遠位部）に向かうにつれて、隣接する点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７の距離の差は次第に小さくなる。しかし、この状態が一部について成立しない箇所がある。この場合、挿入経路算出部１１８は駆動面Ｆ１における縦断面の奥側の領域に屈曲部位Ｂが形成されている、と判断できる。  
なお、隣接する点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎの間隔を広げれば挿入経路ＩＰを算出する精度は低くなり、間隔を狭めれば精度を高めることができる。
【００４２】
その他、挿入経路算出部１１８は以下のような算出法を用いても良い。  
駆動面Ｆ１において、図８中の管状体ＴのＤ方向側の断面のうち、隣接する点同士を結ぶ線分に対する垂線を図８中の管状体ＴのＵ方向側の断面に向かって延ばす。そして、延ばした垂線の中点をプロットすると、図８中に符号ＩＰ’で示す軌跡が得られる。このとき、隣接する中点同士を結ぶ線分の傾きを微分演算すると、傾きの変化量の大小を得ることができる。傾きの変化量の閾値を決めておくと、傾きの変化量がある閾値よりも大きい場合は遠位部に屈曲部位Ｂが形成されていると判断でき、傾きの変化量が小さい場合は遠位部が閉塞されていると判断できる。
【００４３】
また、挿入経路算出部１１８としては、観察光学系７４に加えて照明光学系７２を用いて、挿入部３２の先端硬質部４２の先端面から光を出射してその光を被写体に照明したときに、生じる明部／暗部を判断して、屈曲部位Ｂの存在を自動判断するようにしても良い。
【００４４】
これら挿入経路算出部１１８による挿入経路ＩＰの算出法は、１つの算出法だけを用いるのではなく、複数の算出法を組み合わせて、判断精度を向上させるようにすることも好適である。
【００４５】
なお、この実施形態では、２つの対物レンズ、２つの撮像部８６ａ，８６ｂを有する観察光学系７４を用いるステレオ撮像方式を用いる場合について説明したが、１つの撮像部を有するだけで画像及び距離を測定可能な構造を有する公知の距離画像ＣＭＯＳセンサ等を用いることも好ましい。  
撮像部（撮像素子）と管状体Ｔの内壁との間の距離を測定できるものとして、レーザ光を駆動面Ｆ１上を走査させて挿入部３２の先端硬質部４２の先端面と管状体Ｔの内部の内壁面との間の距離を測定可能としても良い。この場合、処置具挿通チャンネルにレーザ光を用いた測距装置を挿通させたり、挿入部３２に内蔵した測距装置を用いても良い。
【００４６】
また、この実施形態では、駆動面Ｆ１に加えて駆動面Ｆ２を規定する場合について説明し、すなわち、４つの方向に湾曲する湾曲部４４の例について説明したが、湾曲部４４が例えばＵ方向及びＤ方向の２つの方向だけに湾曲する構造であっても良い。
【００４７】
次に、第２実施形態について、図９から図１１を用いて説明する。この実施形態は第１実施形態の変形例であって、第１実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００４８】
図９に示すように、この実施形態に係る内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、ビデオプロセッサ１４と、検出装置（位置姿勢検出部）１６と、モニタ（提示部）１８，２０と、Ｘ線照射装置（周辺情報検出部）２２，２４とを有する。なお、この実施形態では２つのＸ線照射装置２２，２４を用いるものとして説明するが、１つでも構わない。  
また、この実施形態では、観察光学系７４が１つの対物レンズ（図示せず）及び１つの撮像部８６を有するものとして説明する。
【００４９】
図１０に示すように、内視鏡１２の挿入部３２の先端硬質部４２を管状体Ｔの内部に挿入した状態で、Ｘ線照射装置２２，２４は、例えば互いに直交した位置からＸ線を照射してそのＸ線断層像をそれぞれ得ることができる。Ｘ線照射装置２２，２４は、例えばベッド８（図１参照）に対する座標が分かっている。このため、同様に例えばベッド８に対する座標が分かっている検出装置１６で算出された駆動面Ｆ１’の像を得るように例えば一方のＸ線照射装置２２を用い、同様に検出装置１６で算出された駆動面Ｆ２’の像を得るように他方のＸ線照射装置２４を用いることができる。  
なお、Ｘ線照射装置２２，２４及び周辺情報算出部１１４は、駆動面Ｆ１，Ｆ２だけでなく、駆動面Ｆ１，Ｆ２を含む周辺のＸ線断層像も取得するので、周辺情報検出部を構成する。すなわち、Ｘ線照射装置２２，２４及び周辺情報算出部１１４は、駆動面Ｆ１，Ｆ２上に存在する管状体Ｔの屈曲部位Ｂを周辺情報として検出できる。
【００５０】
図１１に示すように、このときのＸ線断層像（投影像）に対して、周辺情報算出部（画像処理部）１１４は例えば二値化処理等の画像処理を行い、駆動面Ｆ１’，Ｆ２’における管状体Ｔの断面をそれぞれ得る。管状体Ｔの大きさはＸ線照射装置２２，２４により分かっている。また、検出装置１６により駆動面Ｆ１’，Ｆ２’の座標は分かっており、Ｘ線照射装置２２，２４からＸ線を照射して得られる像の位置も分かっている。  
このため、位置関係算出部１１６は、検出装置１６の内視鏡１２の挿入部３２の先端硬質部４２の直径に対してＸ線断層像の管状体Ｔの大きさを調整して、又は、Ｘ線断層像の管状体Ｔの大きさに対して検出装置１６の内視鏡１２の挿入部３２の先端硬質部４２の直径を調整して、駆動面Ｆ１’におけるＸ線照射装置２２，２４の投影像と、検出装置１６により検出された先端硬質部４２とを重ね合わせることができる。すなわち、モニタ１８には管状体Ｔと内視鏡１２の挿入部３２の先端硬質部４２とが重ね合わせて表示される。このとき、Ｘ線照射装置２２，２４の投影像は挿入部３２の先端硬質部４２がある手前側から奥側の映像を取得できる。このため、第１実施形態で説明したように、管状体Ｔの縁部の中点を挿入経路ＩＰとして表示することができる。
【００５１】
なお、観察光学系７４は、ステレオ撮像可能なように、２つの対物レンズ、２つの撮像部８６ａ，８６ｂを有する構成でも良い。この場合、第１実施形態で説明したステレオ撮像方式に加えて、Ｘ線断層像を得て、挿入経路ＩＰを抽出することができる。このため、挿入経路ＩＰの正確性を向上させることができる。
【００５２】
次に、第３実施形態について図１２および図１３を用いて説明する。この実施の形態は第１及び第２実施形態の変形例であって、第１及び第２実施形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００５３】
図１２に示すように、この実施形態に係る内視鏡システム１０は、この実施形態に係る内視鏡システム（内視鏡の挿入部の挿入支援装置）１０は、内視鏡１２と、ビデオプロセッサ１４と、検出装置（位置姿勢検出部）１６と、モニタ（提示部）１８，２０と、自動湾曲駆動装置（自動湾曲駆動機構）２６を有する。  
この実施形態では、Ｕ方向及びＤ方向に自動的に湾曲させる場合について説明するが、Ｕ方向及びＤ方向だけでなく、Ｒ方向及びＬ方向に自動的に湾曲させるようにしても良い。
【００５４】
ところで、図１３に示すように、内視鏡１２の湾曲駆動機構１６０は、操作部３４の内部に配設されたプーリ１６２と、プーリ１６２に巻回されたアングルワイヤ１６４ａ，１６４ｂと、湾曲管１６６とを有する。プーリ１６２は操作部３４の外部に配設されたアングルノブ６２，６４（図１参照）に連結されている。アングルノブ６２，６４を例えばＵ方向に操作すると、プーリ１６２を介してアングルワイヤ１６４ａ，１６４ｂが軸方向に移動して、湾曲管１６６がＵ方向に湾曲する。アングルノブをＤ方向に操作すると、湾曲管１６６がＵ方向に湾曲する。
【００５５】
図１２に示すように、自動湾曲駆動装置２６は、制御回路１７２と、自動湾曲／手動湾曲切替スイッチ１７４と、モータ１７６と、湾曲角算出部１７８と、湾曲抵抗検知部１８０と、入力部（コネクタ）１８２を有する。なお、入力部１８２は第１実施形態で説明したビデオプロセッサ１４の出力部１０６からの信号を制御回路１７２に入力する。
【００５６】
自動湾曲／手動湾曲切替スイッチ１７４は例えば操作部３４のアングルノブ６２，６４（図１参照）の近傍に設けられ、管状体Ｔに挿入部３２を挿入する前、実際に管状体Ｔの内部に挿入部３２を挿入している最中に、所定の場合（挿入支援切替スイッチ１５０が押圧された場合）に湾曲部４４を湾曲可能な自動湾曲モード、挿入支援切替スイッチ１５０が押圧された状態であっても湾曲部４４を手動で湾曲させる手動湾曲モードに切り替えることができる。  
なお、自動湾曲／手動湾曲切替スイッチ１７４は挿入支援切替スイッチ１５０の近傍に配置されていることが好ましく、例えば左手の人差し指で挿入支援切替スイッチ１５０を操作しながら、左手の中指で自動湾曲／手動湾曲切替スイッチ１７４を操作可能である。
【００５７】
モータ１７６は操作部３４の内部のプーリ１６２に接続されている。このため、モータ１７６の駆動軸を回転させると、プーリ１６２が回転する。  
湾曲角算出部１７８は、モータ１７６の駆動軸の回転量を計測するエンコーダ１９２と、エンコーダ１９２に接続された湾曲角検知回路１９４とを有する。  
湾曲抵抗検知部１８０は、接触圧センサ１９６と、湾曲抵抗検知回路１９８とを有する。接触圧センサ１９６は、湾曲部４４に設けられている。この接触圧センサ１９６に接続された信号線は、図示しないが、挿入部３２及び操作部３４を通して湾曲抵抗検知回路１９８に接続されている。
【００５８】
なお、検出装置１６は、挿入部３２の先端硬質部４２の移動量を常時検出できる。
【００５９】
例えば、自動湾曲駆動装置２６の切替スイッチ１７４が自動モードに切り替えられた状態で、管状体Ｔの内部に挿入部３２の先端硬質部４２を管状体Ｔの手前側から奥側に向かって挿入していく。
【００６０】
管状体Ｔの内部に挿入部３２の先端硬質部４２が配置された状態で挿入支援切替スイッチ１５０を押圧すると、上述したように、挿入経路ＩＰが算出される。このとき、挿入経路ＩＰはモニタ１８に表示されるとともに、出力部１０６から出力される。出力部１０６からの出力信号は自動湾曲駆動装置２６の制御回路１７２に入力される。
【００６１】
このとき、挿入経路ＩＰが管状体Ｔの奥側に存在しない（閉塞されている）と判断された場合、出力部１０６は自動湾曲駆動装置２６に湾曲部４４の形状を維持する信号を出力する。
【００６２】
一方、挿入経路ＩＰが管状体Ｔの奥側に存在していると判断された場合、出力部１０６は自動湾曲駆動装置２６に信号を伝達する。  
このとき、自動湾曲駆動装置２６は検出装置１６と連動している。挿入部３２を挿入経路ＩＰに沿って前進させると、検出装置１６は挿入部３２の軸方向の移動量を自動的に認識することができる。そして、自動湾曲駆動装置２６は、挿入経路ＩＰに沿った状態に挿入部３２を移動させると、挿入経路ＩＰに沿って先端硬質部４２の先端面が移動するように、湾曲部４４を湾曲させる。このため、湾曲部４４を管状体Ｔの屈曲部位Ｂに引っ掛けることができる。すなわち、先端硬質部４２の先端面を屈曲部位Ｂの奥側に配置することができる。
【００６３】
なお、挿入部３２が挿入経路ＩＰから外れ、湾曲部４４が管状体Ｔの内部の内壁面に当接している場合には、湾曲部４４に配置された接触圧センサ１９６及び湾曲抵抗検知回路１９８でその状態を検知している。すなわち、湾曲抵抗検知部１８０は湾曲部４４の外周のどの位置から圧力を受けているのかを検知できる。そして、モータ１７６を制御して、湾曲部４４と管状体Ｔの内部の内壁面との間の接触圧を低下させるように湾曲部４４の湾曲角を自動的に調整する。
【００６４】
以上説明したように、内視鏡システム１０に自動湾曲駆動装置２６を組み込むことによって、自動的に挿入部３２の先端硬質部４２を管状体Ｔの奥側に移動させることができるので、屈曲部位Ｂの手前側から奥側に挿入部３２の先端硬質部４２を通す際に、内視鏡１２の使用者が内視鏡１２を操作する手間を除去できる。
【００６５】
また、上述した実施形態では、挿入部３２に１つの湾曲部４４を有する例について説明したが、挿入部３２が２つの湾曲部を有することも好適である。
【００６６】
上述した実施形態に係る内視鏡システム１０は、主に大腸に対して適用する医療用として説明したが、医療用に限らず、工業用等、種々の用途に使用できる。  
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００６７】
［付記］
内視鏡システムは、管状体の内部に挿入され、先端部に湾曲動作自在な湾曲部を有する細長な挿入部と、前記先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出する位置姿勢検出部と、前記位置姿勢情報に基づいて、前記湾曲部が湾曲駆動する駆動面の位置及び姿勢を駆動面情報として算出する動作位置姿勢算出部と、前記駆動面情報に基づき、前記駆動面上に存在する前記管状体の屈曲部位を周辺情報として検出する周辺情報検出部と、前記位置姿勢情報と前記駆動面情報と前記周辺情報とに基づいて、前記湾曲部に対する前記屈曲部位の位置関係を位置関係情報として算出する位置関係算出部と、前記位置関係情報に基づき前記位置関係を提示する提示部とを具備することを特徴とする。  
このように、位置姿勢検出部で挿入部の先端部の位置及び姿勢を検出し、周辺情報検出部で駆動面上の管状体の屈曲部位を周辺情報として検出できる。そして、位置関係算出部で挿入部の先端部に対する屈曲部位の位置関係を算出して、提示部でその位置関係を提示できる。このため、周辺情報検出部で屈曲部位を算出し、挿入部の先端部の位置姿勢情報とともにそれを提示できるので、挿入部の先端部が今後向かうべき方向、すなわち、挿入経路を提示できる。このため、挿入部を管状体の内部の手前側から奥側に挿入していくのを支援できる。  
すなわち、例えば大腸のような自由に動く管状体の内部に内視鏡の挿入部を挿入する場合に、今後向かわせる挿入部の向き、すなわち挿入経路を把握可能で、挿入部の挿入を支援できる、内視鏡システムを提供することができる。
【００６８】
また、前記周辺情報検出部は、前記位置姿勢検出部で算出された前記駆動面に沿って前記管状体の形状を取得するＸ線断層像取得部と、前記Ｘ線断層像取得部により取得されたＸ線断層像に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記管状体の内部における手前側から前記管状体の内部における奥側を含む前記管状体の縁部を抽出する画像処理部とを有することが好適である。  
このため、周辺情報検出部は管状体の縦断面（縁部）を含むＸ線断層像を取得するとともに、そのＸ線断層像を画像処理することにより、所望の状態、すなわち、駆動面上の縦断面を得ることができる。
【００６９】
内視鏡システムは、先端部と少なくとも２つの方向に湾曲することにより駆動面が規定された湾曲部とを有し、管状体の内部に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端部が前記管状体の内部における手前側に配置された状態で、前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の前記駆動面上での距離情報を取得する測距機構と、前記距離情報に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記手前側から前記奥側に向けて前記挿入部の先端部を挿入可能な挿入経路を算出する挿入経路算出部と、前記手前側から前記奥側に向けての前記挿入部の先端部の挿入経路を提示する提示部とを具備することを特徴とする。  
このように、測距機構で挿入部の先端部と管状体の奥側の内壁との間の、駆動面上の距離を取得し、挿入経路算出部で挿入経路を算出し、提示部に提示することにより、挿入部の先端部が今後向かうべき方向、すなわち、挿入経路を提示できる。このため、挿入部を管状体の内部の手前側から奥側に挿入していくのを支援できる。  
すなわち、例えば大腸のような自由に動く管状体の内部に内視鏡の挿入部を挿入する場合に、今後向かわせる挿入部の向き、すなわち挿入経路を把握可能で、挿入部の挿入を支援できる、内視鏡システムを提供することができる。
【００７０】
また、前記測距機構は、前記駆動面上で前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の距離を取得可能な光学系を有することが好適である。  
このため、内視鏡の挿入部に光学系を組み込んだり、チャンネルを通して光学系を挿通したりすることにより、挿入部の先端部と管状体の奥側の内壁との間の距離を容易に測定できる。  
また、前記管状体の内部における前記挿入部の先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出するとともに、前記位置姿勢情報から前記駆動面を算出する位置姿勢検出部と、前記位置姿勢情報及び前記距離情報から前記挿入部の先端部に対する前記挿入経路の位置関係を算出する位置関係算出部と、前記提示部に接続され、前記提示部で提示された挿入経路に向けて前記湾曲部を自動的に湾曲させる自動湾曲駆動機構とをさらに具備することが好適である。  
このため、提示部で提示した挿入経路に沿って湾曲部を湾曲させながら、挿入部を管状体の奥側に挿入するのをより容易にすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
Ｆ１，Ｆ２…駆動面（湾曲面）、Ｔ…管状体、ＩＰ…挿入経路、Ｂ…屈曲部位、１０…内視鏡システム、１２…内視鏡、１４…ビデオプロセッサ、１６…検出装置、１８，２０…モニタ、３２…挿入部、３４…操作部、４２…先端硬質部、４４…湾曲部、４６…可撓管部、５２…湾曲管、５４…外皮、５６…湾曲駒、５８ａ，５８ｂ…回動軸、６２，６４…アングルノブ、７２…照明光学系、７４…観察光学系、８６ａ，８６ｂ…撮像部、１０２…制御回路、１０４…演算部、１０６…出力部、１１２…駆動面算出部、１１４…周辺情報算出部（周辺情報検出部）、１１６…位置関係算出部、１１８…挿入経路算出部、１３２…制御回路、１３４…操作パネル、１３６…送信部、１３８…磁気コイル、１４０…受信部、１４２…形状算出部、１４４…駆動面算出部（動作位置姿勢算出部）、１５０…挿入支援切替スイッチ、１５２…矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月26日(2012.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体の内部に挿入され、先端部に湾曲動作自在な湾曲部を有する細長な挿入部と、
前記先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出する位置姿勢検出部と、
前記位置姿勢情報に基づいて、前記湾曲部が湾曲駆動する駆動面の位置及び姿勢を駆動面情報として算出する動作位置姿勢算出部と、
前記駆動面情報に基づき、前記駆動面上に存在する前記管状体の屈曲部位を周辺情報として検出する周辺情報検出部と、
前記位置姿勢情報と前記駆動面情報と前記周辺情報とに基づいて、前記湾曲部に対する前記屈曲部位の位置関係を位置関係情報として算出する位置関係算出部と、
前記位置関係情報に基づき前記位置関係を提示する提示部と
を有する、内視鏡システム。
【請求項２】
前記周辺情報検出部は、前記駆動面上で前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の距離を取得可能な光学系を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記周辺情報検出部は、
前記位置姿勢検出部で算出された前記駆動面に沿って前記管状体の形状を取得するＸ線断層像取得部と、
前記Ｘ線断層像取得部により取得されたＸ線断層像に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記管状体の内部における手前側から前記管状体の内部における奥側を含む前記管状体の縁部を抽出する画像処理部と
を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記周辺情報検出部は、前記駆動面上における管状体の形状を検出し、前記管状体の形状から前記挿入部の挿入経路を算出し、前記挿入経路から前記屈曲部位を算出する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記挿入経路から前記屈曲部位の屈曲方向を算出する屈曲方向算出部を有する、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された位置関係を画面表示する画面表示部を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記画面表示部は、前記屈曲部位の屈曲方向を前記駆動面に沿って表示する、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された前記位置関係に基づき前記屈曲部位に向けて前記湾曲部を自動的に湾曲させる自動湾曲駆動機構をさらに具備する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記湾曲部は、複数の湾曲駒と、前記湾曲駒同士を回動可能に連結する回動軸とを有し、
前記駆動面は前記回動軸により規定される、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
先端部と少なくとも２つの方向に湾曲することにより駆動面が規定された湾曲部とを有し、管状体の内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端部が前記管状体の内部における手前側に配置された状態で、前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の前記駆動面上での距離情報を取得する測距機構と、
前記距離情報に基づいて、前記挿入部の先端部が配置された前記手前側から前記奥側に向けて前記挿入部の先端部を挿入可能な挿入経路を算出する挿入経路算出部と、
前記手前側から前記奥側に向けての前記挿入部の先端部の挿入経路を提示する提示部と
を具備する、内視鏡システム。
【請求項１１】
前記測距機構は、前記駆動面上で前記管状体の内部における奥側の内壁と前記挿入部の先端部との間の距離を取得可能な光学系を有する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記光学系は、前記挿入部の内部に配設された撮像部を有する、請求項１１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記管状体の内部における前記挿入部の先端部の位置及び姿勢を位置姿勢情報として検出するとともに、前記位置姿勢情報から前記駆動面を算出する位置姿勢検出部と、
前記位置姿勢情報及び前記距離情報から前記挿入部の先端部に対する前記挿入経路の位置関係を算出する位置関係算出部と、
前記提示部に接続され、前記提示部で提示された挿入経路に向けて前記湾曲部を自動的に湾曲させる自動湾曲駆動機構と
をさらに具備する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記湾曲部は、複数の湾曲駒と、前記湾曲駒同士を回動可能に連結する回動軸とを有し、
前記駆動面は前記回動軸により規定される、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【国際調査報告】
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