(57)【要約】【課題】内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができる、内視鏡操作練習装置を提供する。【解決手段】操作者が把持する挿入部３と、挿入部３に設けられ、外部から加えられた圧力、または、位置の少なくとも一方を検出する圧力位置センサ部４と、圧力位置センサ部４で検出された、圧力、または、位置の少なくとも一つに基づき、所定の対応関係を有する移動量を演算するＣＰＵ２２１と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者が把持する把持部と、
前記把持部に設けられ、外部から加えられた圧力、または、位置の少なくとも一方を検出する検出部と、
前記検出部で検出された、前記圧力、または、前記位置の少なくとも一つに基づき、移動量を演算する演算部と、
を備える内視鏡操作練習装置。
【請求項２】
前記検出部において、前記圧力、及び、前記位置を検出する場合において、前記圧力の値と所定の対応関係を有する係数が格納されている記憶部を更に備え、
前記係数は、前記圧力の値が大きくなるほど大きな値をとるように設定されており、前記演算部は、前記検出部で検出された前記圧力に対応する前記係数を前記記憶部から抽出し、前記検出部で検出された前記位置と前記抽出された係数とから前記移動量を演算する請求項１に記載の内視鏡操作練習装置。
【請求項３】
前記記憶部には前記圧力の値との対応関係が異なる複数の前記係数が格納されており、前記演算部は、前記把持部が挿入方向の移動操作である場合と前記把持部が抜去方向の移動操作である場合とで異なる前記係数を用いて前記移動量を演算する請求項２に記載の内視鏡操作練習装置。
【請求項４】
前記記憶部は、同じ圧力において、抜去方向の移動操作に用いる前記係数が挿入方向の移動操作より大きな値をとる前記係数が格納されている請求項３に記載の内視鏡操作練習装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記検出部が検出する前記圧力が所定値以上の場合に前記移動量を演算し、前記圧力が所定値未満の場合に前記移動量をゼロとする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡操作練習装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記圧力が一定時間連続的に検出された場合に前記移動量を演算する請求項５に記載の内視鏡操作練習装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載した内視鏡操作練習装置と、前記演算部で演算された前記移動量に基づき、前記把持部の先端から観察される仮想管腔内画像を構築して表示する表示装置とを備える内視鏡操作練習システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、内視鏡操作練習装置に関し、特に、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作の練習に特化した、内視鏡操作練習装置、及び、内視鏡操作練習システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、処置具チャネル内に挿入した処置具を用いて各種治療処置をしたりすることができる内視鏡装置が広く用いられている。
【０００３】
可撓性を有する内視鏡の挿入部は、口腔、鼻腔、あるいは、肛門から管腔に挿入されて、体内の目的部位近傍に導かれる。しかし、内視鏡の挿入部を、患者に苦痛を与えることなく、短時間で目的部位まで挿入する手技は熟練を要する技術である。このため、内視鏡の操作練習用の装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内視鏡の主要な操作としては、挿入・抜去操作と湾曲操作とがある。湾曲操作は、湾曲部を所望の角度で湾曲させる操作である。これに対し、挿入操作は、操作ノブで視野方向を変えながら、あるいは挿入部そのものを回転させながら体腔内を進む操作方法であり、抜去操作は、体腔内を検査しながらゆっくり後退する操作方法である。
【０００６】
従来から行われているように、実際に内視鏡検査に用いられる内視鏡を用い、挿入部を大腸モデルやシミュレータ装置などに挿入して操作練習を行う場合、挿入・抜去操作も湾曲操作も練習可能であるが、装置全体が大掛かりなものになってしまう。このため、実際に練習を行うときは、内視鏡装置、練習装置、及び、シミュレータシステムなどを備えた場所に限定されてしまうという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載された内視鏡操作練習装置は、内視鏡本体部のみから構成されており、挿入部やシミュレータシステムなどを必要としないため、練習場所は制約されない。しかしながら、湾曲操作に特化した練習しかできず、挿入・抜去操作の練習ができないという問題があった。そこで本発明は、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができる、内視鏡操作練習装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の内視鏡操作練習装置は、操作者が把持する把持部と、前記把持部に設けられ、外部から加えられた圧力、または、位置の少なくとも一方を検出する検出部と、前記検出部で検出された、前記圧力、または、前記位置の少なくとも一つに基づき、所定の対応関係を有する移動量を演算する演算部と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様の内視鏡操作練習システムは、操作者が把持する把持部と、前記把持部に設けられ、外部から加えられた圧力、または、位置の少なくとも一方を検出する検出部と、前記検出部で検出された、前記圧力、または、前記位置の少なくとも一つに基づき、所定の対応関係を有する移動量を演算する演算部と、を備えた内視鏡操作練習装置と、前記演算部で演算された前記移動量に基づき、前記把持部の先端から観察される仮想管腔内画像を構築して表示する表示装置とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内視鏡操作練習装置によれば、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係わる内視鏡操作練習システムの全体構成の一例を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係わる圧力位置センサ部の構成の一例を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係わる内視鏡操作練習装置の具体的な構成の一例を説明するブロック図。
【図４】第１の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャート。
【図５】本発明の実施形態に係わる表示部に表示される表示用画像の一例を示す図。
【図６】第２の実施形態に係わる圧力と速度係数との関係の一例を説明する図。
【図７】第２の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャート。
【図８】第３の実施形態に係わる圧力と速度係数との関係の一例を説明する図。
【図９】第４の実施形態に係わる圧力位置センサ部の構成の一例を示す斜視図。
【図１０】第４の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャート。
【図１１】第５の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係わる内視鏡操作練習システムの全体構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の内視鏡操作練習システムは、内視鏡操作練習装置１と、表示装置５とから主に構成されている。内視鏡操作練習装置１と、表示装置５とは、通信ケーブル６で接続されており、内視鏡操作練習装置１で算出された移動距離が、通信ケーブル６を介して表示装置５に出力される。なお、内視鏡操作練習装置１と表示装置５とは、通信ケーブル６を介さず、無線で通信を行うように構成してもよい。
【００１４】
内視鏡操作練習装置１は、実際に内視鏡検査に用いられる内視鏡と同じ、あるいは似た形状を有する本体部２と、長尺で細長な挿入部３と、挿入部３の先端部に設けられた圧力位置センサ部４と、を有して構成されている。
【００１５】
本体部２は、操作者が把持する内視鏡の部位を模して形成されている。外形の形状は、挿入・抜去の練習には直接的には影響しないが、実際の操作感を持って練習するために、湾曲操作ノブなどを有する形状であることが望ましい。
【００１６】
把持部としての挿入部３は、圧力位置センサ部４で計測された情報を本体部２に伝達するための通信ケーブル４３、４４が、内部に挿通されている。挿入部３の形状や質感も、本体部２と同様、挿入・抜去の練習には直接的には影響しないが、実際の操作感を持って練習するために、柔軟性を有する細長な円筒状部材で構成することが望ましい。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係わる圧力位置センサ部の構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように、検出部としての圧力位置センサ部４は、挿入部３と略同一の径を有する円筒状の部材で形成されている。円筒状の部材の側面には、長手方向に円筒状部材を切り欠いて形成された凹部が設けられている。凹部の底面には、挿入部３の挿入方向と同一の方向に沿って、一次元のタッチセンサが配置されている。タッチセンサの先端側の端部には、挿入方向を示す方向印４１が表示されている。また、タッチセンサの基端側の端部には、抜去方向を示す方向印４２が表示されている。タッチセンサで計測された、位置データ、及び、圧力データは、挿入部３の内部に挿通されている通信ケーブル４３、４４を介して、本体部２に出力される。
【００１８】
本実施形態の内視鏡操作練習装置１は、タッチセンサ上を、方向印４２から方向印４１に向かって、継続的に圧力を加えながら圧力を加える位置をスライドさせることで、挿入部３を体腔内に挿入する挿入操作の練習が行える。すなわち、挿入部３の先端に配置されている圧力位置センサ部４を、実際の内視鏡検査と同様に、基端側から先端側に指でスライドさせる動作を行うと、タッチセンサの計測値を用いて挿入操作時の移動量が算出される。
【００１９】
また、タッチセンサ上を、方向印４１から方向印４２に向かって、継続的に圧力を加えながら圧力を加える位置をスライドさせることで、挿入部３を体腔内から抜去する抜去操作の練習が行える。すなわち、挿入部３の先端に配置されている圧力位置センサ部４を、実際の内視鏡検査と同様に、先端側から基端側に指でスライドさせる動作を行うと、タッチセンサの計測値を用いて抜去操作時の移動量が算出される。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態に係わる内視鏡操作練習装置の具体的な構成の一例を説明するブロック図である。圧力位置センサ部４で計測された圧力データ、及び、位置データは、挿入部３に挿通された通信ケーブル４３、４４を介して本体部２に入力される。本体部２は、圧力位置センサ部４からのデータを受信する通信インタフェース（以下、Ｉ／Ｆと示す）２１と、圧力位置センサ部４から受信したデータを用いて、挿入部３の先端の仮想的な移動量を算出する制御部２２と、算出した移動量を表示装置５に出力するＩ／Ｆ２３とから主に構成されている。
【００２１】
制御部２２は、移動量を算出するためのプログラムが記憶されているＲＯＭ２２３、移動量の算出に用いる各種設定情報などが登録されているＲＡＭ２２２（記憶部）、及び、同プログラムをＲＯＭ２２３から読み出して実行し移動量を算出する、演算部としてのＣＰＵ２２１とから主に構成されている。なお、制御部２２は、本体部２と圧力位置センサ部４、表示装置５との間の通信の制御も行う。
【００２２】
図４は、第１の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャートである。本図に示す手順は、ＲＯＭ２２３に格納されているプログラムをＣＰＵ２２１で実行することにより実現される。
【００２３】
挿入操作、または、抜去操作の練習が開始されると、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４で計測された圧力データと位置データとを保持するための静的変数（圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎ）を初期化する（Ｓ１）。通常、圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎには、初期値として０がセットされる。
【００２４】
設定された時間ごとに、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４で測定された圧力データと位置データとを取得する（Ｓ２）。続いてＣＰＵ２２１は、前回取得した圧力データ（その時点でＡｎに格納されている圧力データ）と、位置データ（その時点でＢｎに格納されている位置データ）とを、圧力変数Ａｎ−１、及び、位置変数Ｂｎ−１に格納する（Ｓ３）。すなわち、今回の測定データを、圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎを上書きして格納することで、前回の測定データが消失するのを防ぐ為に、前回のデータを退避させる。
【００２５】
次に、ＣＰＵ２２１は、Ｓ２で新たに取得した圧力データと位置データとを、圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎにそれぞれ記録する（Ｓ４）。続いて、ＣＰＵ２２１は、前回取得した圧力データＡｎ−１と、新たに取得した圧力データＡｎとが、設定された判定基準値Ｗ（例えば、０）より大きいか否かを判定する（Ｓ５）。圧力データＡｎ−１、Ａｎ共に、設定された判定基準値Ｗより大きい場合（Ｓ５、Ｙｅｓ）、タッチセンサに継続的に圧力が加えられており、挿入抜去操作の練習が行われていると識別し、移動量の算出を行う。すなわち、新たに取得した位置データＢｎから、前回取得した位置データＢｎ−１を引いた量を、移動量として算出する（Ｓ６）。
【００２６】
タッチセンサの基端側端部に配置されている方向印４２に圧力を加えた場合、圧力位置センサ部４は、位置データの最小値（例えば、０）を出力する。また、タッチセンサの先端側端部に配置されている方向印４１に圧力を加えた場合、圧力位置センサ部４は、位置データの最大値（例えば、２５５）を出力する。
【００２７】
従って、挿入操作の練習を行っている場合、基端側から先端側に指をスライドさせるため、新たに取得した位置データＢｎは、前回取得した位置データＢｎ−１より大きな値となる。従って、移動量はプラスの値が算出される。一方、抜去操作の練習を行っている場合、先端側から基端側に指をスライドさせるため、新たに取得した位置データＢｎは、前回取得した位置データＢｎ−１より小さい値となる。従って、移動量はマイナスの値が算出される。すなわち、移動量の符号により、挿入操作練習であるか、抜去操作練習であるかを識別することができる。
【００２８】
Ｓ５において、圧力データＡｎ−１、Ａｎの少なくとも一方が、設定された判定基準値Ｗ以下である場合（Ｓ５、Ｎｏ）、タッチセンサから指が離れた、または、タッチセンサに圧力を加え始めたばかりであると識別し、移動量を０とする（Ｓ７）。
【００２９】
Ｓ６、または、Ｓ７において算出した移動量は、Ｉ／Ｆ２３に出力される（Ｓ８）。挿入操作練習、または抜去操作練習が終了するまでの間、Ｓ２からＳ８の一連の移動量算出手順を繰り返し実行する。
【００３０】
表示装置５は、本体部２のＩ／Ｆ２３から移動量を取得し、液晶モニタなどの表示部に表示する。表示装置５には、例えば、大腸など挿入・抜去操作練習を行う臓器の管腔内画像が、内視鏡シミュレーションデータとして記憶されている。図５は、本発明の実施形態に係わる表示部に表示される表示用画像の一例である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、表示装置５には、仮想大腸の管腔内に内視鏡を挿入・抜去した場合に観察される管腔内画像が記憶されている。操作本体部２から移動量が入力されると、表示装置５は、入力される挿入量に応じ、仮想大腸内における先端部の位置を推定し、該位置において観察される管腔内画像を内視鏡シミュレーションデータから選択し、表示部に表示する。
【００３１】
移動量としてプラスの値が入力された場合、挿入操作を行っていると認識される。従って、表示部に表示される管腔内画像は、移動量が入力される都度、図５（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に遷移する。一方、移動量としてマイナスの値が入力された場合、抜去操作を行っていると認識される。従って、表示部に表示される管腔内画像は、図５（ｃ）→（ｂ）→（ａ）の順に遷移する。
【００３２】
操作者が、圧力位置センサ部４のタッチセンサ上に指を置き、方向印４２から方向印４１に向かって継続的に圧力を加えながら圧力を加える位置をスライドさせると、挿入操作が行われていると判断される。この場合、指をスライドさせた距離に応じて、表示装置５に表示される管腔内画像が変化する。（体腔内に向かって挿入方向に前進する。）一方、タッチセンサから指を離したり、設定された判定基準値よりも小さな圧力で指をスライドさせたりすると、挿入操作が行われていないと判断されるため、管腔内画像は現在の表示状態を保持し、変化しない。
【００３３】
また、操作者が、圧力位置センサ部４のタッチセンサ上に指を置き、方向印４１から方向印４２に向かって継続的に圧力を加えながら圧力を加える位置をスライドさせると、抜去操作が行われていると判断される。この場合、指をスライドさせた距離に応じて、表示装置５に表示される管腔内画像が変化する。（体腔外に向かって抜去方向に後退する。）一方、タッチセンサから指を離したり、設定された判定基準値よりも小さな圧力で指をスライドさせたりすると、抜去操作が行われていないと判断されるため、管腔内画像は現在の表示状態を保持し、変化しない。
【００３４】
すなわち、操作者は、表示装置５に表示される管腔内画像の変化を参照しながら、挿入操作や抜去操作時に必要となる自身の指の動き（圧力位置センサ部４に加える圧力、及び、指をスライドさせる距離や速度）を体得することができる。
【００３５】
このように、本実施形態の内視鏡操作練習装置は、内視鏡の挿入部３の先端に、圧力位置センサ部４が設けられている。圧力位置センサ部４の適切な位置に、指などで適切な圧力を加えながら、圧力を加える位置をスライドさせると、ＣＰＵ２２１において、スライド量に応じた挿入部３の移動量が算出され、移動方向（挿入方向、または、抜去方向）が識別される。算出された移動量、及び、移動方向に基づく管腔内画像などを参照しながら、圧力位置センサ部４における加圧スライド動作を行うことで、操作者は、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作を疑似的に体験することができる。従って、実際の検査や処置に使用する内視鏡システムなどの大掛かりな装置や設備を必要とせず、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができる。
【００３６】
なお、圧力位置センサ部４は、挿入部３の先端部に固定接続してもよいし、円周方向に回動自在に取り付けてもよい。本実施形態の内視鏡操作練習装置を用いて挿入・抜去操作の練習を行う場合、練習者は通常、利き手と反対の手で本体部２を把持し、利き手で圧力位置センサ部４を把持する。圧力位置センサ部４を挿入部３に回動自在に取り付けることで、練習中に本体部２を回転させたり傾けたりして挿入部３が回転した場合に、圧力位置センサ部４が同様に回転することを防止することができる。
【００３７】
従って、挿入部３が回転しても、圧力位置センサ部４は挿入部３と回転軸が切り離されているため、回転せずに同じ位置を保ち続けることができるので、挿入動作や抜去動作の練習（利き手の指を、挿入、または抜去方向にスライドさせる動作）を容易に行うことができる。
【００３８】
また、ＣＰＵ２２１において、タッチセンサに圧力が加えられていると識別するための判定基準値Ｗは、適宜所望の値に設定することができる。例えば、タッチセンサに軽く触れただけで挿入・抜去操作練習が行えるようにする場合、判定基準値Ｗとして０を設定する。また、タッチセンサに一定の圧力を加えないと挿入・抜去操作練習を行えないようにする場合、判定基準値Ｗとして所定の圧力値を設定する。このように、判定基準値Ｗを変更可能にしておくことで、練習対象となる内視鏡や管腔の特性に適した操作練習が可能となる。
（第２の実施形態）
【００３９】
上述した第１の実施形態の内視鏡操作練習装置では、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４における加圧位置の移動速度に比例して、移動量を算出していた。これに対し、本実施形態においては、圧力位置センサ部４に加えられる圧力値の大きさも加味して移動量を算出する点が異なっている。本実施形態の内視鏡操作練習装置の構成は、図１から図３を用いて説明した、第１の実施形態の内視鏡操作練習装置と同様であるので、説明を省略する。本実施の形態の内視鏡操作練習装置は、演算部であるＣＰＵ２２１における移動量の算出方法が、第１の実施形態とは異なっている。以下、本実施形態における移動量の算出方法を説明する。
【００４０】
図６は、第２の実施形態に係わる圧力と速度係数との関係の一例を説明する図である。図６の横軸は、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさを示しており、縦軸は、移動量の補正に用いる速度係数を示している。実際の大腸は、挿入部３が長く形成されており、挿入圧力を強く加えないと、管腔内に挿入することができない。従って、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の増加に伴って増加する速度係数を設定し、加圧位置の移動速度に速度係数を乗じて移動量を算出することで、挿入圧力の大きさに応じて移動量を弾性的に変化させる。
【００４１】
図６においては、速度係数は、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさに２次比例するように設定されている。圧力が３０以下の場合には、速度係数はほぼ０に設定されており、これ以下の圧力では挿入部は移動しない（管腔内に挿入できない）ようになされている。圧力の上昇に伴って速度係数は増加し、圧力が８０の場合に速度係数が１に、圧力が１００の場合に速度係数が２になるように設定されている。すなわち、圧力位置センサ部４において同じ速度でスライド操作を行う場合、１００の圧力を加えてスライド操作を行った場合、８０の圧力を加えてスライド操作させる場合に比べて２倍の移動量が発生する。図６に示すような、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との対応関係は、制御部２２のＲＯＭ２２３に格納されている。なお、図６における圧力と速度係数との関係は、あくまで一例を示すものであり、圧力が大きくなるにつれて速度係数が大きくなる関係であれば、任意の関係を用いて表現することができる。また、上述の数値もあくまでも一例を示すものであり、例えば速度係数の最大値は２でなく１．５や２．１など他の値でもよい。
【００４２】
図７は、第２の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャートである。挿入操作、または、抜去操作の練習が開始されると、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４で計測された圧力データと位置データとを保持するための静的変数（圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎ）を初期化する（Ｓ１）。
【００４３】
設定された時間ごとに、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４で測定された圧力データと位置データとを取得する（Ｓ２）。続いてＣＰＵ２２１は、前回取得した圧力データ（その時点でＡｎに格納されている圧力データ）と、位置データ（その時点でＢｎに格納されている位置データ）とを、圧力変数Ａｎ−１、及び、位置変数Ｂｎ−１に格納する（Ｓ３）。
【００４４】
次に、ＣＰＵ２２１は、Ｓ２で新たに取得した圧力データと位置データとを、圧力変数Ａｎ、及び、位置変数Ｂｎにそれぞれ記録する（Ｓ４）。続いて、ＣＰＵ２２１は、前回取得した圧力データＡｎ−１と、新たに取得した圧力データＡｎとが、設定された判定基準値Ｗ（例えば、０）より大きいか否かを判定する（Ｓ５）。圧力データＡｎ−１、Ａｎ共に、設定された判定基準値Ｗより大きい場合（Ｓ５、Ｙｅｓ）、タッチセンサに継続的に圧力が加えられており、挿入抜去操作の練習が行われていると識別し、移動量の算出を行う。すなわち、新たに取得した位置データＢｎから、前回取得した位置データＢｎ−１を引いた量を、移動量として算出する（Ｓ６）。
【００４５】
次に、ＲＯＭ２２３に格納されている、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との対応関係を参照し、圧力データＡｎに対応する速度係数Ｍの値を決定する（Ｓ６１）。そして、Ｓ６で算出した移動量に、Ｓ６１で決定された速度係数Ｍを乗じて、圧力の大きさを加味した移動量の調整を行う（Ｓ６２）。
【００４６】
Ｓ５において、圧力データＡｎ−１、Ａｎの少なくとも一方が、設定された判定基準値Ｗ以下である場合（Ｓ５、Ｎｏ）、タッチセンサから指が離れた、または、タッチセンサに圧力を加え始めたばかりであると識別し、移動量を０とする（Ｓ７）。
【００４７】
Ｓ６２、または、Ｓ７において算出した移動量は、Ｉ／Ｆ２３に出力される（Ｓ８）。挿入操作練習、または抜去操作練習が終了するまでの間、Ｓ２からＳ８の一連の移動量算出手順を繰り返し実行する。算出した移動量は表示装置５に出力される。表示装置５は、移動量に応じて、仮想大腸など管腔内における挿入部３先端の位置を推定し、管腔内画像を変化させて表示させる。
【００４８】
このように、本実施形態の内視鏡操作練習装置は、圧力位置センサ部４に加える圧力が、所定の大きさより小さい場合、移動量が０になるように速度係数Ｍが設定されている。従って、実際の内視鏡検査と同様に、ある程度の圧力を加えないと、挿入操作が行えないことを操作者に体験させることができる。また、圧力を大きくしていくと、早く挿入したり抜去したりすることができるが、圧力が大きくなればなるほど、圧力値の変化量に対する速度係数Ｍの変化量が大きくなるように設定されているので、圧力をわずかに変化させただけで、移動量が大きく変化してしまう。従って、挿入や抜去を急ぐあまり、圧力を必要以上に加えると、想定以上に挿入部３が管腔内を移動してしまい、管腔内を傷つける恐れがあることを操作者に体験させ、留意させることができる。すなわち、実際の検査や処置に使用する内視鏡システムなどの大掛かりな装置や設備を必要とせず、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができ、かつ、実際の内視鏡を用いた挿入・抜去操作の操作感により近い感覚で練習が行える。
（第３の実施形態）
【００４９】
上述した第２の実施形態の内視鏡操作練習装置では、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との関係が、挿入操作時を想定して設定されていた。これに対し、本実施形態においては、抜去操作時における、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との関係も設定し、挿入操作時と抜去操作時とで対応する関係を用いて速度係数を設定する点が異なっている。
【００５０】
本実施形態の内視鏡操作練習装置の構成は、図１から図３を用いて説明した、第１の実施形態の内視鏡操作練習装置と同様であるので、説明を省略する。以下、本実施形態における圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との関係を説明する。
【００５１】
図８は、第３の実施形態に係わる圧力と速度係数との関係の一例を説明する図である。図６と同様、図８の横軸は、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさを示しており、縦軸は、移動量の補正に用いる速度係数を示している。図８においては、速度係数は、圧力位置センサ部４に加えられる圧力が増加すると、対数関数的に増加するように設定されている。すなわち、圧力が４０以下の場合には、速度係数が急峻に増加するように設定されているが、圧力が４０を超える場合には、速度係数はゆっくりと増加するように設定されている。
【００５２】
また、抜去操作は挿入操作に比べ、小さな圧力を加えただけで挿入部３を早く移動させることができることを鑑み、図６に示す図では、圧力が１００のときの速度係数が２であるのに対し、本図では、圧力が１００のときの速度係数を４としている。図８に示すような、圧力位置センサ部４に加えられる圧力の大きさと速度係数との対応関係は、図６に示す対応関係と共に、制御部２２のＲＯＭ２２３に格納されている。
【００５３】
なお、図８における圧力と速度係数との関係は、あくまで一例を示すものであり、圧力が小さい領域では急峻に速度係数が大きくなり、次第に変化量が小さくなるような関係であれば、任意の関係を用いて表現することができる。ただし、速度係数の最大値は、図６に示す挿入操作時における速度係数の最大値よりも大きな値とする。また、上述の数値もあくまでも一例を示すものであり、例えば速度係数の最大値は４でなく３．５や４．１など他の値でもよい。
【００５４】
本実施形態に係わる移動量算出手順は、図７を用いて説明した、第２の実施形態における移動量算出手順と同様である。ただし、Ｓ６１において速度係数Ｍを決定する際、Ｓ６において算出した移動量の符号を参照し、プラスである場合は挿入操作時における対応関係（図６）を用い、マイナスである場合は抜去操作時における対応関係（図８）を用いる点のみ異なっている。
【００５５】
このように、本実施形態の内視鏡操作練習装置は、挿入操作時の対応関係に比べ、圧力に対する速度係数Ｍの値が大きく設定されているので、抜去操作時は挿入操作時よりも小さな圧力で挿入部３が移動することを、操作者に体験させることができる。また、圧力の値が小さい領域において、速度係数Ｍの変化量が大きくなるように設定されているので、挿入部３を抜去する力が弱くても、想定以上に挿入部３が管腔内を移動してしまい、病変の見落としにつながる恐れがあることを操作者に体験させ、留意させることができる。すなわち、実際の検査や処置に使用する内視鏡システムなどの大掛かりな装置や設備を必要とせず、内視鏡の挿入操作、及び、抜去操作に特化した練習を簡便に行うことができ、かつ、実際の内視鏡を用いた挿入操作と抜去操作を、それぞれの操作感により近い感覚で練習が行える。
（第４の実施形態）
【００５６】
上述した第１から第３の実施形態の内視鏡操作練習装置では、圧力位置センサ部４に一次元のタッチセンサを用い、圧力を加えている位置のデータと、印加している圧力のデータとを用いて移動量を算出していた。これに対し、本実施形態においては、圧力を加えている位置のデータを用いずに移動量を算出する点が異なっている。
【００５７】
本実施形態の内視鏡操作練習装置の構成は、圧力位置センサ部４の構成を除き、図１及び図３を用いて説明した、第１の実施形態の内視鏡操作練習装置と同様であるので、説明を省略する。以下、本実施形態における圧力位置センサ部４´の構成について説明する。
【００５８】
図９は、第４の実施形態に係わる圧力位置センサ部の構成の一例を示す斜視図である。図９に示すように、圧力位置センサ部４´は、挿入部３と略同一の径を有する円筒状の部材で形成されている。円筒状の部材の側面には、長手方向に円筒状部材を切り欠いて形成された凹部が設けられている。凹部の底面には、挿入操作を指示する挿入スイッチ４１´と、抜去操作を指示する抜去スイッチ４２´の２つのスイッチが配置されている。挿入スイッチ４１´、及び、抜去スイッチ４２´の押下状況は、挿入部３の内部に挿通されている通信ケーブル４３´、４４´を介して、本体部２に出力される。
【００５９】
なお、圧力位置センサ部４´に配置するのは、上述した２つのスイッチ４１´、４２´に限定されるものではなく、挿入操作、または、抜去操作が行われていることを識別可能なセンサであればよい。例えば、傾斜スイッチやジャイロスイッチなど、スイッチを押下する方向や傾斜させる方向で、挿入操作または抜去操作が行われていることを判断できるような構成にしてもよい。
【００６０】
図１０は、第４の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャートである。挿入操作、または、抜去操作の練習が開始されると、ＣＰＵ２２１は、移動量を初期化する（Ｓ１１）。
【００６１】
設定された時間ごとに、ＣＰＵ２２１は、圧力位置センサ部４´から圧力データを取得する（Ｓ１２）。具体的には、挿入スイッチ４１´、または、抜去スイッチ４２´が押下されているか否かを判定する。いずれかのスイッチから圧力を検出し、スイッチ押下されていると判定された場合（Ｓ１２、Ｙｅｓ）、押下されたスイッチが対応する方向に移動操作が行われていると判断し、移動量に設定された所定の値（移動量加算係数ａ）を加える（Ｓ１３）。
【００６２】
一方、どちらのスイッチからも圧力が検出されず、スイッチが押下されていないと判定された場合（Ｓ１２、Ｎｏ）、挿入操作、及び、抜去操作が行われていないと判断し、移動量を０とする（Ｓ１４）。
【００６３】
Ｓ１３、または、Ｓ１４において算出した移動量は、Ｉ／Ｆ２３に出力される（Ｓ１５）。挿入操作練習、または抜去操作練習が終了するまでの間、Ｓ２からＳ８の一連の移動量算出手順を繰り返し実行する。算出した移動量は表示装置５に出力される。表示装置５は、移動量に応じて、仮想大腸など管腔内におえる挿入部３先端の位置を推定し、管腔内画像を変化させて表示させる。
【００６４】
このように、本実施形態の内視鏡操作練習装置は、圧力位置センサ部４´に挿入操作、及び、抜去操作を識別可能なセンサを設け、センサに圧力が加えられている状態が継続されている間、一定時間ごとに移動量加算係数ａを移動量に加算する。従って、移動量を算出するにあたって位置データが不要となるため、指をスライドさせることなくスイッチを押下するだけで、簡便に挿入・抜去操作の練習を行うことができる。なお、移動量加算係数ａは、常に一定の値を用いてもよいし、状況に応じて可変としてもよい。例えば、挿入操作時と抜去操作時で異なる値を用いてもよい。また、センサに圧力が継続的に加えられている時間の長さに応じた関数としてもよい。
（第５の実施形態）
【００６５】
上述した第１から第３の実施形態の内視鏡操作練習装置では、圧力位置センサ部４に一次元のタッチセンサを用い、圧力を加えている位置のデータと、印加している圧力のデータとを用いて移動量を算出していた。これに対し、本実施形態においては、圧力データを用いずに位置データのみで移動量を算出する点が異なっている。
【００６６】
本実施形態の内視鏡操作練習装置の構成は、圧力位置センサ部４の構成を除き、図１及び図３を用いて説明した、第１の実施形態の内視鏡操作練習装置と同様であるので、説明を省略する。本実施形態において、圧力位置センサ部４は、例えば、シールドタイプのポテンショメータなど、非接触で位置の計測可能なセンサが配置されている。以下、本実施形態における圧力位置センサ部４における移動量算出手順について説明する。
【００６７】
図１１は、第５の実施形態に係わる演算部における移動量算出手順の一例を説明するフローチャートである。本図に示す手順は、ＲＯＭ２２３に格納されているプログラムをＣＰＵ２２１で実行することにより実現される。
【００６８】
挿入操作、または、抜去操作の練習が開始されると、ＣＰＵ２２１は、位置センサ部４で計測された位置データを保持するための静的変数（位置変数Ｂｎ）を初期化する（Ｓ２１）。通常、位置変数Ｂｎには、初期値として０がセットされる。
【００６９】
設定された時間ごとに、ＣＰＵ２２１は、前回取得した位置データ（その時点でＢｎに格納されている位置データ）を、位置変数Ｂｎ−１に格納する（Ｓ２２）。すなわち、今回の測定データを、位置変数Ｂｎを上書きして格納することで、前回の測定データが消失するのを防ぐ為に、前回のデータを退避させる。
【００７０】
次に、ＣＰＵ２２１は、新たに取得した位置データを、位置変数Ｂｎに記録する（Ｓ２３）。続いて、ＣＰＵ２２１は、新たに取得した位置データＢｎから、前回取得した位置データＢｎ−１を引いた量を、移動量として算出する（Ｓ２４）。
【００７１】
従って、挿入操作の練習を行っている場合、基端側から先端側に指をスライドさせるため、新たに取得した位置データＢｎは、前回取得した位置データＢｎ−１より大きな値となる。従って、移動量はプラスの値が算出される。一方、抜去操作の練習を行っている場合、先端側から基端側に指をスライドさせるため、新たに取得した位置データＢｎは、前回取得した位置データＢｎ−１より小さい値となる。従って、移動量はマイナスの値が算出される。すなわち、移動量の符号により、挿入操作練習であるか、抜去操作練習であるかを識別することができる。
【００７２】
Ｓ２４において算出した移動量は、Ｉ／Ｆ２３に出力される（Ｓ２５）。挿入操作練習、または抜去操作練習が終了するまでの間、Ｓ２２からＳ２５の一連の移動量算出手順を繰り返し実行する。算出した移動量は表示装置５に出力される。表示装置５は、移動量に応じて、仮想大腸など管腔内におえる挿入部３先端の位置を推定し、管腔内画像を変化させて表示させる。
【００７３】
このように、本実施形態の内視鏡操作練習装置は、非接触の位置データ検出センサを用いているので、圧力データが不要となる。従って、圧力位置センサを指でスライドしている最中に圧力が変化しても、移動量の算出に影響を与えないため、移動量の算出を安定し行うことができる。
【００７４】
なお、圧力位置センサ部４に配置するのは、シールドタイプのポテンショメータに限定されるものではなく、挿入操作、または、抜去操作が行われていることを識別可能なセンサであればよい。例えば、回転式のエンコーダまたはポテンショメータで、挿入操作または抜去操作が行われていることを判断できるような構成にしてもよい。  
【００７５】
本明細書における各「部」は、実施の形態の各機能に対応する概念的なもので、必ずしも特定のハードウェアやソフトウエア・ルーチンに１対１には対応しない。従って、本明細書では、実施の形態の各機能を有する仮想的回路ブロック（部）を想定して実施の形態を説明した。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として例示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１…内視鏡操作練習装置、２…本体部、３…挿入部、４、４´…圧力位置センサ部、５…表示装置、６、４３、４３´４４、４４´…通信ケーブル、２１、２３…Ｉ／Ｆ、２２…制御部、４１、４２…方向印、４１´…挿入スイッチ、４２´…抜去スイッチ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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