(57)【要約】【課題】処理を複雑にすることなく、細径の内視鏡に適した利便性の高い挿入形状検出装置を提供する。【解決手段】可撓性を有する挿入部を具備する挿入形状検出装置であり、挿入部は、湾曲形状を推定する形状推定区間と、湾曲形状を推定しない形状非推定区間とを有している。この挿入形状検出装置は、形状推定区間のみに配置され、形状推定区間の湾曲形状を検出する被検出部を有している。これにより、被検出部の数を低減させ、湾曲情報の処理の複雑化及び挿入部の太径化を防ぐとともに、内視鏡観察の支援に必要な区間における挿入部の湾曲形状を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する挿入部を具備し、
前記挿入部は、湾曲形状を推定する形状推定区間と、湾曲形状を推定しない形状非推定区間とを有し、
前記形状推定区間のみに配置され、前記形状推定区間の湾曲形状を検出するための被検出部を有することを特徴とする挿入形状検出装置。
【請求項２】
前記形状推定区間の長さが、前記挿入部の挿入対象に基づいて規定されることを特徴とする請求項１記載の挿入形状検出装置。
【請求項３】
前記挿入部の挿入対象は、管路部と空間部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の挿入形状検出装置。
【請求項４】
前記挿入対象は、腎臓、膀胱、上部消化器、女性生殖器のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項５】
前記形状推定区間と前記形状非推定区間との長さの比率は、前記管路部と前記空間部の寸法の比率に基づいて規定されることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項６】
前記挿入対象は腎臓であり、前記形状推定区間の長さが０．５ｃｍ以上１０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項７】
前記挿入対象は膀胱であり、前記形状推定区間の長さが１ｃｍ以上１５ｃｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項８】
前記挿入対象は上部消化器であり、前記形状推定区間の長さが２ｃｍ以上６０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項９】
前記形状推定区間の長さが、前記空間部の開始点から最遠点までの距離の３倍以下であることを特徴とする請求項３記載の挿入形状検出装置。
【請求項１０】
前記挿入部の挿入対象は、管路部であることを特徴とする請求項１又は２記載の挿入形状検出装置。
【請求項１１】
前記挿入対象は、呼吸器又は下部消化器であることを特徴とする請求項１０記載の挿入形状検出装置。
【請求項１２】
前記挿入対象は呼吸器であり、前記形状推定区間の長さが０．５ｃｍ以上３０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の挿入形状検出装置。
【請求項１３】
前記挿入対象は下部消化器であり、前記形状推定区間の長さが２ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の挿入形状検出装置。
【請求項１４】
前記形状推定区間の長さが、前記形状非推定区間の長さ以下であることを特徴とする請求項１乃至４、１０、１１のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項１５】
前記形状推定区間の長さが、前記挿入部の直径の５０倍以下であることを特徴とする請求項１乃至４、１０、１１のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項１６】
前記挿入部は、軟性部と、受動湾曲部と、能動湾曲部とを有し、前記受動湾曲部と前記能動湾曲部とは、前記形状推定区間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項１７】
前記被検出部は、前記受動湾曲部及び前記能動湾曲部のそれぞれに配置されていることを特徴とする請求項１６記載の挿入形状検出装置。
【請求項１８】
前記被検出部がファイバセンサに設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項１９】
前記形状推定区間が、前記挿入部の先端側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項２０】
前記形状非推定区間を複数有し、前記形状推定区間は、前記複数の形状非推定区間の間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項２１】
前記形状推定区間に、位置と向きとの少なくとも一方を検出するためのさらなる被検出部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【請求項２２】
前記さらなる被検出部は、磁気コイルを有する位置向きマーカであり、
前記位置向きマーカの位置及び向きを検出する位置向き検出器を有することを特徴とする請求項２１記載の挿入形状検出装置。
【請求項２３】
前記さらなる被検出部は、加速度センサであることを特徴とする請求項２１記載の挿入形状検出装置。
【請求項２４】
前記被検出部の数が１０個以下であることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１に記載の挿入形状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性の挿入部を有する挿入形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被挿入体に挿入される可撓性の細長い挿入部を有し、さらに、挿入部にその湾曲形状（湾曲角度や湾曲方向）を検出するための被検出部が配置された挿入形状検出装置、例えば、内視鏡形状検出装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内視鏡の挿入部の形状を検出する内視鏡形状検出装置が開示されている。この装置では、軟性部、湾曲部及び先端部からなる挿入部全体の形状を検出するために、挿入部の長手方向に沿って延設された光ファイバの全長にわたって複数の被検出部（ファイバブラッググレーティング）が形成されている。これらファイバブラッググレーティングは、挿入部の長手方向においてこれらが設けられた各位置における光の波長の変化に基づいて歪みを検出する歪みセンサを構成しており、検出した歪みに基づいて挿入部全体の湾曲形状が把握される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２００３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置では、挿入部全体の湾曲形状を把握するために、長尺な挿入部の全長にわたって被検出部が点在している。このため、多数の被検出部が必要となり、装置における湾曲情報の処理が複雑になる。また、多数の被検出部を設けなければならないため、例えば、電気信号を使用した歪みセンサの場合、配線が増えてしまう。あるいは、複数のファイバセンサを束ねて使用する場合、ファイバ１本当たりの検出点（設けられる被検出部）の数に限りがあるため、その本数が増えてしまう。このように、全長にわたって多数の被検出部を配置した挿入部は細径化しにくい。
【０００６】
そこで、本発明は、湾曲情報の処理を複雑にすることなく、細径の挿入部に適した利便性の高い挿入形状検出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】
【０００７】
本発明の一実施の形態は、可撓性を有する挿入部を具備し、前記挿入部は、湾曲形状を推定する形状推定区間と、湾曲形状を推定しない形状非推定区間とを有し、前記形状推定区間のみに配置され、前記形状推定区間の湾曲形状を検出するための被検出部を有することを特徴とする挿入形状検出装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、湾曲情報の処理を複雑にすることなく、細径の挿入部に適した利便性の高い挿入形状検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡システムを概略的に示す図である。
【図２】図２は、湾曲形状検出センサの原理を説明するための概略図である。
【図３】図３は、湾曲形状検出センサの検出光用光ファイバの径方向の断面図である。
【図４】図４は、尿路系の器官及びこれに挿入される内視鏡を概略的に示す図である。
【図５】図５は、尿路系の器官及びこれに挿入される内視鏡を示す拡大図である。
【図６】図６は、上部消化器及びこれに挿入される内視鏡を概略的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態の変形例１の内視鏡システムを概略的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態の変形例２の内視鏡システムの一部を概略的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態の変形例３の内視鏡システムの一部を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態の内視鏡システムを概略的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施形態の内視鏡システムを概略的に示す図である。
【図１２】図１２は、カテーテルを含む挿入形状検出装置の一部を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］  
図１は、本発明の第１の実施形態における挿入形状検出装置としての内視鏡システム１を概略的に示す図である。内視鏡システム１は、内視鏡１０と、装置本体２０とを有している。内視鏡１０は、体腔内等の被挿入体内を観察する生体情報取得装置である。装置本体２０は、内視鏡１０に照明光を供給する光源２１と、内視鏡１０から得られた画像等を表示する表示器２２等を有している。
【００１１】
内視鏡１０は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部１１と、挿入部１１の基端側に連結された操作部１２と、操作部１２から延出したコード部１３とを有している。内視鏡１０は、コード部１３を介して装置本体２０に着脱可能に接続され、装置本体２０と通信する。
【００１２】
挿入部１１は、内視鏡先端側の細長い管状部分である。挿入部１１の先端には、図示しないが、対物レンズを含む観察光学系、観察光学系から得られた光学像を結像して電気信号に変換する撮像素子、照明レンズを含む照明光学系等が内蔵されている。また、挿入部１１の内部には、不図示の操作ワイヤ、ライトガイド、電気ケーブル、チャンネルチューブ等が配設されている。挿入部１１の先端側の不図示の湾曲部は、挿入部１１内に挿通された操作ワイヤを操作部１２で操作することにより所望の湾曲方向に湾曲する。
【００１３】
挿入部１１は、挿入部１１の先端側の一部区間又は先端を含む一部区間である形状推定区間１４と、挿入部１１の基端側（操作部１２側）の一部区間を含み、形状推定区間１４以外の区間である形状非推定区間１５とを有している。形状推定区間１４には、形状推定区間１４の湾曲形状を検出するための複数の被検出部１６が配置されている。即ち、複数の被検出部１６が形状推定区間１４のみに配置されている。このように、複数の被検出部１６が配置された形状推定区間１４は、その区間における挿入部１１の湾曲形状を推定する区間であり、また、形状非推定区間１５は、その区間における挿入部１１の湾曲形状を推定しない区間である。
【００１４】
被検出部１６は、湾曲形状検出センサ１０１に設けられている。図１には湾曲形状検出センサ１０１の被検出部１６のみが示されているが、湾曲形状検出センサ１０１の後述する検出光用光ファイバ１０３ａが挿入部１１に組み込まれており、湾曲形状検出センサ１０１もまた内視鏡システム１の一構成部である。湾曲形状検出センサ１０１は、例えば、ファイバセンサあるいは歪みセンサである。以下では、湾曲形状検出センサ１０１はファイバセンサであるとして、湾曲形状検出センサ１０１について説明する。
【００１５】
図２は、湾曲形状検出センサ１０１の原理を説明するための概略図である。湾曲形状検出センサ１０１は、光源１０２と、光ファイバ１０３と、光検出部１０５とを有している。光ファイバ１０３は、光源１０２及び光検出部１０５に接続されている。光源１０２は、例えば、所望の波長特性を有する検出光を出射するＬＥＤ光源やレーザ光源である。光ファイバ１０３は、光源１０２から出射された検出光を伝搬する。光検出部１０５は、光ファイバ１０３を導光された検出光を検出する。
【００１６】
光ファイバ１０３は、結合部（光カプラ）１０６で３方に分岐された、検出光用光ファイバ１０３ａと、光供給用光ファイバ１０３ｂと、受光用光ファイバ１０３ｃとにより構成されている。つまり、光ファイバ１０３は、光供給用光ファイバ１０３ｂ及び受光用光ファイバ１０３ｃを結合部１０６によって検出光用光ファイバ１０３ａに接続することにより形成されている。光供給用光ファイバ１０３ｂの基端は、光源１０２に接続されている。また、検出光用光ファイバ１０３ａの先端には、伝搬された光を反射する反射部（鏡）１０７が設けられている。受光用光ファイバ１０３ｃの基端は、光検出部１０５に接続されている。
【００１７】
光供給用光ファイバ１０３ｂは、光源１０２から出射された光を伝搬して結合部１０６に導光する。結合部１０６は、光供給用光ファイバ１０３ｂから入射した光の多くを検出光用光ファイバ１０３ａに導光して、反射部１０７で反射された光の少なくとも一部を受光用光ファイバ１０３ｃに導光する。さらに、受光用光ファイバ１０３ｃからの光を光検出部１０５が受光する。光検出部１０５は、受光した検出光を光電変換し、検出光量を示す電気信号を出力する。
【００１８】
図３は、検出光用光ファイバ１０３ａにおける被検出部１６を含む部位の径方向の断面図（図２中のＡ−Ａ’断面）である。検出光用光ファイバ１０３ａは、コア１０８と、コア１０８の外周面を覆っているクラッド１０９と、クラッド１０９の外周面を覆っている被覆１１０とを有している。また、検出光用光ファイバ１０３ａには、被検出部１６が形成されている。被検出部１６は、検出光用光ファイバ１０３aに導光された光の特性を被検出部１６の湾曲形状の変化に応じて変化させる。
【００１９】
被検出部１６は、被覆１１０及びクラッド１０９の一部を除去してコア１０８が露出された光開口部１１２と、光開口部１１２に形成された光特性変換部材１１３とを有している。なお、光開口部１１２として必ずしもコア１０８を露出させる必要はなく、検出光用光ファイバ１０３ａを通る光が光開口部１１２に到達しさえすればよい。光特性変換部材１１３は、検出光用光ファイバ１０３ａを導光された光の特性を変換させる導光損失部材（光吸収体）や波長変換部材（蛍光体）などである。以下の説明では、光特性変換部材は導光損失部材であるとする。
【００２０】
湾曲形状検出センサ１０１において、光源１０２から供給された光は上述のようにして検出光用光ファイバ１０３ａを導光するが、被検出部１６の光特性変換部材１１３に光が入射するとその光の一部が光特性変換部材１１３に吸収されることにより導光する光の損失が生じる。この導光損失量は、受光用光ファイバ１０３ｃの湾曲量や湾曲の方向によって変化する。
【００２１】
例えば、検出光用光ファイバ１０３ａが直線状態であっても、光開口部１１２の幅に従い、ある程度の光量が光特性変換部材１１３で損失される。この直線状態での光の損失量を基準として、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲状態において光特性変換部材１１３が外周面上（外側）に配置されていれば、基準とした導光損失量よりも多い導光損失量が生じる。また、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲状態において光特性変換部材１１３が内周面上（内側）に配置されていれば、基準とした導光損失量よりも少ない導光損失量が生じる。
【００２２】
この導光損失量の変化は、光検出部１０５で受光される検出光量、即ち光検出部１０５の出力信号に反映される。従って、光検出部１０５の出力信号によって、湾曲形状検出センサ１０１の被検出部１６の位置における湾曲形状（湾曲方向及び湾曲角度）が求められる。
【００２３】
湾曲形状検出センサ１０１の検出光用光ファイバ１０３ａは、本実施形態では内視鏡１０の挿入部１１に沿わせて挿入部１１に一体的に組み込まれている。検出光用光ファイバ１０３ａは挿入部１１の湾曲動作に追従して湾曲し、湾曲形状検出センサ１０１が上述のようにして挿入部１１の形状推定区間１４における湾曲形状を検出する。つまり、形状推定区間１４内の被検出部１６で湾曲形状を直接検出していない点（位置）も含めて、形状推定区間１４内における挿入部１１の湾曲形状を不図示の演算部等により推定して求める。
【００２４】
なお、図２では、検出光用光ファイバ１０３ａに設けられた被検出部１６は１つのみであるが、１本の検出光用光ファイバ１０３ａに長手方向において異なる位置に複数の被検出部１６が設けられることができる。あるいは、湾曲形状検出センサ１０１が複数の検出光用光ファイバ１０３ａを有していてもよい。
【００２５】
挿入部１１における形状推定区間１４の配置及び長さ（範囲）は、例えば、内視鏡１０の観察対象（挿入部１１の挿入対象）の臓器に基づいて規定される。以下では、尿路系である腎臓を観察するための内視鏡である腎盂鏡を例に説明する。
【００２６】
図４は、尿路系の器官及びこれに挿入される腎盂鏡の挿入部１１を概略的に示す図である。管状の尿道２０１の先には球状の空間を有する膀胱２０２がある。また、膀胱２０２は、左右それぞれの尿管口２０３ａから尿管２０３に繋がっている。尿管２０３は、一般的に内径３ｍｍ程度の細径の管であり、その先には空間を有する腎臓２０４がある。挿入部１１は、尿道２０１、膀胱２０２、尿管口２０３ａ、尿管２０３、腎臓２０４の順に挿通される。
【００２７】
尿道２０１及び尿管２０３のような管状の器官（管路部）内では、挿入部１１の形状は器官の形状に沿った状態となる。即ち、形状が大きく変化しない。しかしながら、膀胱２０２及び腎臓２０４のような空間を有する器官（空間部）内では、挿入部１１の形状は任意の形状を取りうる。従って、空間を有する器官内への挿入部１１の挿入やその内部の観察の際には、例えば、膀胱２０２内で左右どちらの尿管口２０３ａへ進むかの判別、あるいは、腎臓２０４内でどの腎杯を観察しているかの判別を行うことが重要となる。このような判別を行うためには、挿入部１１の形状、特に、挿入部１１の先端の形状を把握（検出）することが重要である。
【００２８】
そこで、挿入部１１に湾曲形状検出センサ１０１の被検出部１６を配置する。しかしながら、腎盂鏡の挿入部１１は、上述したように細径の尿管を通るため、挿入部１１の径を小さくする必要がある。
【００２９】
例えば、電気信号を使用した歪みセンサである湾曲形状検出センサの場合には、挿入部の全長にわたって多数の被検出部を配置するとそれに伴って電気配線が増え、細径化に不利な構成となる。また、ファイバセンサである湾曲形状検出センサ１０１の場合には、検出光用光ファイバ１０３ａの１本当たりに設けられる検出点（被検出部１６）の数に限りがあるため、挿入部１１の全長にわたって多数の被検出部１６を設けるためには複数のファイバセンサを束ねて使用することとなり、同様に細径化に不利な構成となる。
【００３０】
このため、本実施形態では、挿入部１１の径が太くならないようにするため、挿入部１１の先端側の一部区間、即ち形状推定区間１４のみに被検出部１６を設け、挿入部１１の先端付近の湾曲形状を検出する。形状推定区間１４に設ける被検出部１６の数は、１０個以下とする。
【００３１】
形状推定区間１４の長さは、例えば、挿入部１１の直径に基づいて決定する。形状推定区間１４の長さが挿入部１１の直径の２倍未満の範囲では、挿入部１１の形状は大きく変化しない。従って、形状推定区間１４の下限は、挿入部１１の直径の２倍とする。
【００３２】
図５は、尿路系の器官及びこれに挿入される腎盂鏡の挿入部１１を示す拡大図である。挿入部１１において、形状推定区間１４の長さは、生体内空間の開始点Ｐ１（図５において尿管２０３から腎盂２０５が広がり始める点）から観察範囲の最遠点Ｐ２までの直線距離Ｌ１の３倍以下に設定する。生体内空間の開始点Ｐ１から観察範囲の最遠点Ｐ２までの空間が球状に広がっていても、生体内空間の開始点Ｐ１から観察範囲の最遠点Ｐ２までの直線距離Ｌ１の３倍程度（円周率程度）の長さを形状推定区間１４とすれば、生体内空間における挿入部１１の形状を把握するには十分である。例えば、腎盂鏡の場合には、好ましい形状推定区間１４の長さは０．５ｃｍ以上１０ｃｍ以下と設定する。
【００３３】
本実施形態は、挿入経路（管路部）が細くその先に空間（空間部）が広がる器官を観察する内視鏡に特に適している。挿入経路が細くその先に空間が広がる器官としては、上述の尿路系の腎臓以外に消化器系の胃や十二指腸などがある。
【００３４】
図６は、上部消化器及びこれに挿入される上部消化管スコープの挿入部１１を概略的に示す図である。食道３０１を通して上部消化器（胃３０３や十二指腸３０５）に挿入される上部消化管スコープの挿入部１１においては、形状推定区間１４の長さは２ｃｍ以上６０ｃｍ以下と設定する。例えば、観察対象が胃３０３である場合、生体内空間の開始点Ｐ１は噴門３０２であり、観察範囲の最遠点Ｐ２は前庭３０４である。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、挿入部１１の先端側の一部区間又は先端を含む一部区間である形状推定区間１４に配置された被検出部１６により、形状推定区間１４における挿入部１１の形状を検出する。これにより、挿入部１１の先端近傍の湾曲形状を把握する。
【００３６】
本実施形態によれば、内視鏡の挿入部の形状推定区間のみに被検出部を設けることにより、被検出部の数を低減させ、湾曲情報の処理の複雑化及び挿入部の太径化を防ぐとともに、内視鏡観察の支援に必要な区間における挿入部の湾曲形状を検出することができる。かくして、利便性の高い形状検出装置を提供することができる。
【００３７】
（変形例１）  
図７は、第１の実施形態の変形例１の内視鏡システム１ａを概略的に示す図である。内視鏡システム１ａは、内視鏡１０ａと、装置本体２０とを有している。内視鏡１０ａは、可撓性の挿入部１１ａと、操作部１２と、コード部１３とを有している。本変形例では、挿入部１１ａは、先端側の能動湾曲部１４ａ１及び受動湾曲部１４ａ２と、基端側の軟性部１５ａ１とにより構成されている。
【００３８】
能動湾曲部１４ａ１は可撓性を有し、挿入部１１ａ内に挿通された不図示の操作ワイヤを操作部１２で操作することにより湾曲する。受動湾曲部１４ａ２は能動湾曲部１４ａ１の基端側に連結されており、受動湾曲部１４ａ２もまた可撓性を有する。しかしながら、受動湾曲部１４ａ２は操作部１２により湾曲されない部分である。
【００３９】
受動湾曲部１４ａ２は、その基端側に連結された軟性部１５ａ１に比べて屈曲性が高く、軟性部１５ａ１よりも曲がりやすい。従って、受動湾曲部１４ａ２は、挿入対象の管腔内の内壁などに接触すると軟性部１５ａ１よりも先に湾曲する。このように、能動湾曲部１４ａ１及び受動湾曲部１４ａ２は、形状の変化が起こりやすい区間である。従って、本変形例では、能動湾曲部１４ａ１及び受動湾曲部１４ａ２を形状推定区間１４ａと設定する。
【００４０】
軟性部１５ａ１は可撓性を有するが、受動湾曲部１４ａ２に比べて屈曲性が低く、受動湾曲部１４ａ２よりも曲がりにくい。また、軟性部１５ａ１は操作部１２ではその湾曲操作を行うことができない部分である。本変形例では、軟性部１５ａ１を形状非推定区間１５ａと設定する。
【００４１】
このように、本変形例では、能動湾曲部１４ａ１及び受動湾曲部１４ａ２に形状推定区間１４ａを設定し、これら湾曲部のそれぞれに被検出部１６が配置されている。そして、これら被検出部１６により、形状推定区間１４ａにおける挿入部１１の湾曲形状を検出する。
【００４２】
本変形例によれば、挿入部１１ａの先端近傍の形状の変化が起こりやすい区間を形状推定区間として設定しているため、起こりうる形状の変化をより確実かつ適切に把握することができる。
【００４３】
（変形例２）  
図８は、本発明の第１の実施形態の変形例２の内視鏡システムの一部を概略的に示す図である。挿入部１１ｃは、形状推定区間１４ｃと、第１の形状非推定区間１５ｃ１及び第１の形状非推定区間１５ｃ２とを有している。形状推定区間１４ｃは、第１の形状非推定区間１５ｃ１と第２の形状非推定区間１５ｃ２との間に配置されている。
【００４４】
挿入経路が枝分かれしている臓器を観察する場合、例えば、呼吸器の場合には、挿入部が気管支の分岐部からどの方向に進行しているかを把握することが重要となる。従って、本変形例のように、２つの形状非推定区間の間に形状推定区間を配置することが有用である。また、観察対象が呼吸器である場合には、腎臓及び上部消化器について上述したような形状推定区間の長さの設定に関する考え方と同様にして、形状推定区間の長さを０.５ｃｍ以上３０ｃｍ以下と設定する。
【００４５】
また、柔軟に変形する臓器を観察する場合、例えば、下部消化器の場合には、挿入部が大腸内で無用な屈曲を起こして挿入が困難になる形状になっていないか把握することが重要となる。この場合においても、２つの形状非推定区間の間に形状推定区間を配置することにより挿入部の中間部分におけるその湾曲形状を検出することが有用である。また、観察対象が下部消化器である場合には、同様にして、形状推定区間の長さを２ｃｍ以上１００ｃｍ以下と設定する。
【００４６】
本変形例によれば、形状推定区間１４ｃを挿入部１１ｃの先端部と操作部との間に配置することにより、挿入部の中間の形状を把握することができる。なお、図８では形状推定区間１４ｃは１箇所であるが、複数設けてもよい。
【００４７】
本実施形態及びその変形例における内視鏡の挿入部の挿入対象と形状推定区間の長さとの関係を以下にまとめる。
【表１】
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【００４８】
形状推定区間１４と形状非推定区間１５との長さの比率は、例えば、挿入対象の管路部と空間部との寸法の比率に基づいて規定することができる。また、形状推定区間１４の長さは、例えば、形状非推定区間１５の長さ以下に設定することができる。さらに、形状推定区間１４の長さは、挿入部１１の直径の５０倍以下に設定することができる。このような設定により、湾曲情報の処理を複雑にすることなく、細径の挿入部に適した利便性の高い挿入形状検出装置を提供することができる。
【００４９】
（変形例３）  
図９は、本発明の第１の実施形態の変形例３の内視鏡システムの一部を概略的に示す図である。本変形例では、挿入部１１ｄは、一部の領域を除き可撓性を有する。ここで、一部の領域とは、挿入部先端付近の観察光学系、照明光学系、撮像素子等が内蔵された先端硬質部１８である。先端硬質部１８は、硬質であり湾曲しない。即ち、形状の変化がない。
【００５０】
挿入部１１ｄは、変形例２と同様に、形状推定区間１４ｄと、第１の形状非推定区間１５ｄ１及び第１の形状非推定区間１５ｄ２とを有している。形状推定区間１４ｄは、第１の形状非推定区間１５ｄ１と第２の形状非推定区間１５ｄ２との間に配置されている。本変形例では、第１の形状非推定区間１５ｄ１は先端硬質部１８である。
【００５１】
本変形例によれば、形状の変化がない領域を形状非推定区間と設定することにより、被検出部１６の数を低減することができる。
【００５２】
［第２の実施形態］  
本発明の第２の実施形態について、図１０乃至図１２を参照して説明する。以下では、第１の実施形態と同様の構成部材には同様の参照符号を付してその説明は省略し、第１の実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５３】
第２の実施形態は、被検出部１６と位置・向き検出とを組み合わせた挿入形状検出装置としての内視鏡システム１ｂである。  
内視鏡システム１ｂは、可撓性の挿入部１１ｂを有する内視鏡１０ｂと、装置本体２０と、位置向き検出器３１とを有している。位置向き検出器３１は、装置本体２０と別体であるとして図示しているが、装置本体２０に組み込まれていてもよい。
【００５４】
本実施形態では、挿入部１１ｂの形状推定区間１４ｂ内に、さらなる被検出部として位置向きマーカ１７が配置されている。位置向きマーカ１７は、例えば、加速度センサあるいは磁気コイルである。位置向きマーカ１７が複数ある場合は、少なくとも１つの位置向きマーカ１７が形状推定区間１４ｂ内にあればよい。位置向き検出器３１は、位置向きマーカ１７の位置と向きとの少なくとも一方を検出する。
【００５５】
本実施形態によれば、被検出部１６により挿入部１１ｂの形状推定区間１４ｂの形状を把握するとともに、位置向きマーカ１７により形状推定区間１４ｂが挿入した空間内のどの位置にあるかやどの向きにあるかを確実かつ適切に把握することができる。また、挿入した空間内のどの場所で、挿入部の先端がどのような形状になっているかが分かるため、内視鏡の操作の利便性を向上させることができる。
【００５６】
なお、図１０では位置向きマーカ１７を形状推定区間１４ｂの操作部側に配置しているが、先端側に配置してもよいし、図１１に示すように形状推定区間の中央付近に配置してもよい。
【００５７】
以上の説明では、可撓性の挿入部を有する内視鏡を例示してきたが、本発明の挿入形状検出装置の適用対象は内視鏡に限定されるものではなく、対象に挿入して使用する挿入部を有し、挿入部が可撓性を有するものに適用されることができる。適用対象は、例えば、医療用又は工業用内視鏡、カテーテル、鉗子等であることができる。
【００５８】
図１２は、カテーテル５０を含む挿入形状検出装置の一部を概略的に示す図である。カテーテル５０は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部５１を有している。挿入部５１は、挿入部１１の先端側の一部区間又は先端を含む一部区間である形状推定区間５４を有している。図１２には形状非推定区間は参照符号を付されていないが、挿入部５１の形状推定区間５４以外の区間が形状非推定区間である。形状推定区間５４内には、被検出部５６及び位置向きマーカ５７が配置されている。
【００５９】
このようなカテーテルを含む挿入形状検出装置においても、被検出部の数を低減させ、湾曲情報の処理の複雑化及び挿入部の太径化を防ぐとともに、湾曲形状を把握すべき区間における挿入部の湾曲形状を適切かつ確実に検出することができる。かくして、利便性の高い形状検出装置を提供することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…内視鏡システム、１０…内視鏡、１１…挿入部、１２…操作部、１３…コード部、１４…形状推定区間、１５…形状非推定区間、１６…被検出部、１７…位置向きマーカ、２０…装置本体、２１…光源、２２…表示器、３１…位置向き検出器、５０…カテーテル、１０１…湾曲形状検出センサ。
【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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【図１２】
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