(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する挿入体を被検体に挿入及び抜去することを支援する挿抜支援装置であって、
前記挿入体の形状に基づいて、前記挿入体の長手方向の所定部位に設定された少なくとも１つの注目ポイントにおける前記挿入体の接線方向を取得する接線方向取得部と、
前記注目ポイントの移動方向を取得する移動方向取得部と、
前記注目ポイントの第１の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の第２の変位とを取得する変位取得部と、
前記注目ポイントの前記第１の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の前記第２の変位との関係に基づいて、前記挿入体又は前記被検体の状態を判断する判断部と、を備え、
前記判断部は、前記第１の変位の大きさと前記第２の変位の大きさとの一致度が高い程、前記挿入体は前記被検体に沿って挿入されていると判断する、挿抜支援装置。
【請求項２】
前記注目ポイントは、前記挿入体の先端であり、
前記第１の変位をΔＸ１、前記第２の変位をΔｘ２、前記先端での接線方向単位ベクトルをＤとし、
先端進み指標ＰをＰ＝（ΔＸ１・Ｄ）／｜ΔＸ２｜
ここで、ΔＸ１、ΔＸ２、Ｄはベクトル、・はベクトルの内積演算を示す、としたときに、
前記判断部は、前記先端進み指標Ｐに基づいて自己追従性を判断する、請求項１に記載の挿抜支援装置。
【請求項３】
前記判断部は、前記先端進み指標Ｐが１に近いとき前記自己追従性が高いと判断し、前記先端進み指標Ｐが−１に近いとき前記挿入体がステッキ状態の可能性があると判断する、請求項２に記載の挿抜支援装置。
【請求項４】
可撓性を有する挿入体を被検体に挿入及び抜去することを支援する挿抜支援装置であって、
前記挿入体の形状に基づいて、前記挿入体の長手方向の所定部位に設定された少なくとも１つの注目ポイントにおける前記挿入体の接線方向を取得する接線方向取得部と、
前記注目ポイントの移動方向を取得する移動方向取得部と、
前記注目ポイントの第１の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の第２の変位を取得する変位取得部と、
前記注目ポイントの接線方向に垂直な方向への変位成分である前記第１の変位ΔＸ１と前記注目ポイントの前記接線方向の第２の変位ΔＸ２との関係に基づいて、前記挿入体又は前記被検体の状態を判断する判断部と、を備え、
前記判断部は、前記第１の変位の大きさ｜ΔＸ１｜と前記第２の変位の大きさ｜ΔＸ２｜との比｜ΔＸ１｜／｜ΔＸ２｜が０に近い程、前記挿入体が前記被検体に沿って挿入されていると判断し、大きくなる程、前記被検体に伸展が生じていると判断する、挿抜支援装置。
【請求項５】
前記判断部が判断する前記状態は、前記注目ポイントに対応する部分で前記挿入体が前記被検体を伸展させているか否かを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の挿抜支援装置。
【請求項６】
前記判断部が判断する前記状態は、前記挿入体から前記被検体への押圧又は圧迫の状態を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の挿抜支援装置。
【請求項７】
前記挿入体に配置された複数の位置センサをさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記複数の位置センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、前記複数の位置センサの検出結果に基づいて、前記移動方向を取得する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の挿抜支援装置。
【請求項８】
前記被検体の挿入口に配置されるように構成された前記挿入体の挿入量を検出する挿入量センサと、
前記挿入体の形状の情報を取得する形状センサと
をさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記形状センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、
前記挿入体の形状と前記挿入量とに基づいて、前記移動方向を取得する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の挿抜支援装置。
【請求項９】
前記挿入体に配置された位置センサと、
前記挿入体の形状の情報を取得する形状センサと
をさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記形状センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、
前記挿入体の形状と前記位置センサの出力とに基づいて、前記移動方向を取得する、  請求項１乃至６のいずれか１項に記載の挿抜支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿抜支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に内視鏡の挿入部のような細長形状をした挿入体を有する挿抜装置が知られている。例えば内視鏡の挿入部を被検体に挿入するときに、ユーザが挿入部の状態を把握しながら操作を行うことができれば、ユーザにとって被検体への挿入部の挿入はより容易となる。このため、挿抜装置の挿入体の状態を把握するための技術が知られている。【０００３】
例えば日本国特開２００７−４４４１２号公報には、次のような技術が開示されている。すなわち、この技術では、内視鏡の挿入部に内視鏡挿入形状検出プローブが設けられている。この内視鏡挿入形状検出プローブは、検出用光伝達手段を有する。検出用光伝達手段は、曲り角度に応じて光損失量が異なるように構成されている。この内視鏡挿入形状検出プローブが用いられることで、内視鏡の挿入部の曲り角度が検出される。その結果、内視鏡挿入部の湾曲形状が再現され得る。【０００４】
例えば日本国特開平６−１５４１５３号公報には、次のような技術が開示されている。すなわち、この技術では、内視鏡挿入部にセンサ支持部が設けられ、このセンサ支持部に歪ゲージが装着されている。歪ゲージが用いられることで内視鏡挿入部への特定方向からの外力が検出される。その結果、内視鏡挿入部へ加わる外力の情報が取得され得る。【０００５】
例えば日本国特開２０００−１７５８６１号公報には、次のような技術が開示されている。すなわち、この技術では、内視鏡システムには、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段が設けられている。この内視鏡システムでは、形状推定手段が推定した内視鏡挿入部の形状に基づいて、必要な場合には警告が発せられる。例えば、内視鏡挿入部がループ形状となったことが検出されたとき、表示又は音によって、注意を促す警告が発せられる。【０００６】
挿抜装置の挿入体の状態をより詳細に知るための装置の提供がさらに求められる。また、当該挿入体が挿入された被検体の状態を詳細に知るための装置の提供についても求められている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、挿入体又は当該挿入体が挿入された被検体の状態を検出できる挿抜支援装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一態様によれば、可撓性を有する挿入体を被検体に挿入及び抜去することを支援する挿抜支援装置は、前記挿入体の形状に基づいて、前記挿入体の長手方向の所定部位に設定された少なくとも１つの注目ポイントの接線方向を取得する接線方向取得部と、前記注目ポイントの移動方向を取得する移動方向取得部と、前記注目ポイントの第１の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の第２の変位とを取得する変位取得部と、前記注目ポイントの前記第１の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の前記第２の変位との関係に基づいて、前記挿入体又は前記被検体の状態を判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記第１の変位の大きさと前記第２の変位の大きさとの一致度が高い程、前記挿入体は前記被検体に沿って挿入されていると判断し、前記判断部は、前記第１の変位の大きさに対する前記第２の変位の大きさの割合が大きい程、自己追従性が高いと判断する。
【０００９】
本発明によれば、挿入体又は当該挿入体が挿入された被検体の状態を検出できる挿抜支援装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係る挿抜装置の構成例の概略を示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る内視鏡に設けられたセンサの構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る内視鏡に設けられたセンサの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る内視鏡に設けられたセンサの構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る形状センサの構成例の概略を示す図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る挿入量センサの構成例の概略を示す図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る挿入量センサの構成例の概略を示す図である。
【図８】図８は、一実施形態に係るセンサによって得られる情報について説明するための図である。
【図９】図９は、第１の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における挿入部の移動の様子を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、第１の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第１の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の別の例を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、第１の状態判断方法に用いられる挿抜支援装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、第１の状態判断方法における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１の状態判断方法の第１の変形例について説明するための図であり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における挿入部の移動の様子を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、第１の状態判断方法の第１の変形例について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、第１の状態判断方法の第１の変形例について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の別の例を模式的に示す図である。
【図１７】図１７は、第１の状態判断方法の第２の変形例について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図１８】図１８は、第２の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における挿入部の移動の様子を模式的に示す図である。
【図１９】図１９は、第２の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、第２の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の別の例を模式的に示す図である。
【図２１】図２１は、時間経過に対する注目ポイントの位置の変化の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、第２の状態判断方法に用いられる挿抜支援装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、第２の状態判断方法における処理の一例を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、第２の状態判断方法の変形例について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図２５】図２５は、第２の状態判断方法の変形例について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図２６】図２６は、第３の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における挿入部の移動の様子を模式的に示す図である。
【図２７】図２７は、第３の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図２８】図２８は、第３の状態判断方法について説明するための図であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における挿入部の移動の様子の別の例を模式的に示す図である。
【図２９】図２９は、第３の状態判断方法について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図３０】図３０は、第３の状態判断方法について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図３１】図３１は、挿入部における注目ポイントの位置の変化を模式的に示す図である。
【図３２】図３２は、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図３３】図３３は、時間経過に対する注目ポイントの挿入部の先端からの距離の変化の一例を示す図である。
【図３４】図３４は、挿入部の移動の様子の別の例を模式的に示す図である。
【図３５】図３５は、時間経過に対する注目ポイントの挿入部の先端からの距離の別の例を示す図である。
【図３６】図３６は、時間経過に対する自己追従性の変化の一例を示す図である。
【図３７】図３７は、第３の状態判断方法に用いられる挿抜支援装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図３８】図３８は、第３の状態判断方法における処理の一例を示すフローチャートである。
【図３９】図３９は、第４の状態判断方法について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図４０】図４０は、第４の状態判断方法における、接線方向と移動量との関係について説明するための図である。
【図４１】図４１は、時間経過に対する挿入部の変位における接線方向の割合の変化の一例を示す図である。
【図４２】図４２は、時間経過に対する挿入部の変位における接線方向の割合の変化の別の例を示す図である。
【図４３】図４３は、時間経過に対する挿入部の横動きの変化の一例を示す図である。
【図４４】図４４は、第４の状態判断方法に用いられる挿抜支援装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図４５】図４５は、第４の状態判断方法における処理の一例を示すフローチャートである。
【図４６】図４６は、第４の状態判断方法の変形例について説明するための図であり、挿入部の移動の様子の一例を模式的に示す図である。
【図４７】図４７は、時間経過に対する挿入部の先端進みの変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る挿抜装置１の構成例の概略を示す。挿抜装置１は、挿抜支援装置１００と、内視鏡２００と、制御装置３１０と、表示装置３２０と、入力装置３３０とを備える。
【００１２】
内視鏡２００は、一般的な内視鏡である。制御装置３１０は、内視鏡２００の動作を制御する制御装置である。制御装置３１０は、内視鏡２００から制御に必要な情報を取得してもよい。表示装置３２０は、一般的な表示装置である。表示装置３２０は、例えば液晶ディスプレイを含む。表示装置３２０は、内視鏡２００で取得された画像や、制御装置３１０で作成された内視鏡２００の動作に係る情報を表示する。入力装置３３０は、挿抜支援装置１００及び制御装置３１０へのユーザの入力を受け付ける。入力装置３３０は、例えば、ボタンスイッチや、ダイヤルや、タッチパネルや、キーボード等を含む。挿抜支援装置１００は、ユーザが内視鏡２００の挿入部を被検体へ挿入したり抜去したりすることを支援するための情報処理を行う。
【００１３】
本実施形態に係る内視鏡２００は、例えば大腸内視鏡である。図２乃至図４に示すように、内視鏡２００は、可撓性を有する細長形状をした挿入体としての挿入部２０３と、挿入部２０３の一端に設けられた操作部２０５とを有する。以降の説明では、挿入部２０３の操作部２０５が設けられている側を後端側と称し、他端を先端側と称することにする。
【００１４】
挿入部２０３の先端側にはカメラが設けられており、当該カメラによって画像が取得される。取得された画像は、一般的な各種画像処理が施された後に、表示装置３２０に表示される。挿入部２０３の先端部には、湾曲部が設けられており、この湾曲部は、操作部２０５の操作によって湾曲する。ユーザは、例えば操作部２０５を左手で把持し、挿入部２０３を右手で送り出したり手繰り寄せたりしながら、挿入部２０３を被検体に挿入する。このような内視鏡２００において、挿入部２０３の各部の位置と、挿入部２０３の形状とを取得するため、挿入部２０３には、センサ２０１が設けられている。
【００１５】
センサ２０１としては、種々のセンサが用いられ得る。センサ２０１の構成例を図２乃至図４を参照して説明する。
【００１６】
図２は、センサ２０１の構成の第１の例を示す図である。第１の例では、挿入部２０３には、形状センサ２１１と挿入量センサ２１２とが設けられている。形状センサ２１１は、挿入部２０３の形状を取得するためのセンサである。形状センサ２１１の出力によれば、挿入部２０３の形状が取得され得る。挿入量センサ２１２は、挿入部２０３が被検体に挿入された量である挿入量を取得するためのセンサである。挿入量センサ２１２の出力によれば、当該挿入量センサ２１２によって計測される挿入部２０３の後端側の所定の箇所の位置が取得され得る。挿入部２０３の後端側の所定の箇所の位置と、当該位置を含む当該挿入部２０３の形状とに基づけば、挿入部２０３の各部の位置が取得され得る。
【００１７】
図３は、センサ２０１の構成の第２の例を示す図である。第２の例では、挿入部２０３には、挿入部２０３の形状を取得するための形状センサ２２１と位置センサ２２２とが設けられている。位置センサ２２２は、当該位置センサ２２２が配置された箇所の位置を検出する。図３には、位置センサ２２２が挿入部２０３の先端に設けられている例が示されている。形状センサ２２１の出力に基づき取得された挿入部２０３の形状と、位置センサ２２２の出力に基づき取得された位置センサ２２２が設けられている箇所の位置とに基づけば、挿入部２０３の各部（任意の点）の位置や向き・湾曲形状が演算、又は、推定により取得され得る。
【００１８】
図４は、センサ２０１の構成の第３の例を示す図である。第３の例では、挿入部２０３には、挿入部２０３の各部の位置を取得するための複数の位置センサ２３０が設けられている。複数の位置センサ２３０の出力によれば、挿入部２０３の位置センサ２３０が設けられている箇所の位置が取得され得る。これらの位置情報を組み合わせれば、挿入部２０３の形状が取得され得る。
【００１９】
形状センサ２１１，２２１の構成の一例を、図５を参照して説明する。この例に係る挿入部２０３に設けられる形状センサ２６０は、複数の形状検出ユニット２６１を含む。図５には、簡単のため、４つの形状検出ユニット２６１が設けられている場合の例を示している。すなわち、形状センサ２６０は、第１の形状検出ユニット２６１−１と、第２の形状検出ユニット２６１−２と、第３の形状検出ユニット２６１−３と、第４の形状検出ユニット２６１−４とを含む。形状検出ユニットの数は、いくつでもよい。
【００２０】
各形状検出ユニット２６１は、挿入部２０３に沿って設けられた光ファイバ２６２を有する。光ファイバ２６２の先端側の端部には、反射部材２６４が設けられている。光ファイバ２６２の後端側には、分岐部２６３が設けられている。光ファイバ２６２の後端側の分岐した一方の端部には、入射レンズ２６７と光源２６５とが設けられている。光ファイバ２６２の後端側の分岐した他方の端部には、出射レンズ２６８と光検出器２６６とが設けられている。また、光ファイバ２６２には、検出領域２６９が設けられている。この検出領域２６９は、第１の形状検出ユニット２６１−１に設けられた第１の検出領域２６９−１と、第２の形状検出ユニット２６１−２に設けられた第２の検出領域２６９−２と、第３の形状検出ユニット２６１−３に設けられた第３の検出領域２６９−３と、第４の形状検出ユニット２６１−４に設けられた第４の検出領域２６９−４とで、挿入部２０３の長手方向における配置されている位置が異なる。
【００２１】
光源２６５から射出された光は、入射レンズ２６７を介して光ファイバ２６２に入射する。この光は、光ファイバ２６２を先端方向へ進行し、先端に設けられた反射部材２６４で反射する。この反射光は、光ファイバ２６２を後端方向へ進行し、出射レンズ２６８を介して光検出器２６６に入射する。検出領域２６９における光の伝搬効率は、検出領域２６９の湾曲状態に応じて変化する。このため、光検出器２６６で検出される光量に基づいて、検出領域２６９の湾曲状態が取得され得る。
【００２２】
第１の形状検出ユニット２６１−１の光検出器２６６で検出される光量に基づいて、第１の検出領域２６９−１の湾曲状態が取得され得る。同様に、第２の形状検出ユニット２６１−２の光検出器２６６で検出される光量に基づいて、第２の検出領域２６９−２の湾曲状態が取得され、第３の形状検出ユニット２６１−３の光検出器２６６で検出される光量に基づいて、第３の検出領域２６９−３の湾曲状態が取得され、第４の形状検出ユニット２６１−４の光検出器２６６で検出される光量に基づいて、第４の検出領域２６９−４の湾曲状態が取得される。このようにして、挿入部２０３の各部の湾曲状態が検出され、挿入部２０３全体の形状が取得され得る。
【００２３】
次に、挿入量センサ２１２の構成例を図６及び図７を参照して説明する。
【００２４】
図６は、挿入量センサ２１２の構成の一例を示す図である。この例では、挿入量センサ２１２は、被検体の挿入口に固定される保持部材２４１を有する。保持部材２４１には、挿入方向検出用の第１のエンコーダヘッド２４２と、ねじれ方向検出用の第２のエンコーダヘッド２４３とが設けられている。挿入部２０３には、エンコーダパターンが形成されている。第１のエンコーダヘッド２４２は、挿入部２０３が挿入される際の長手方向の挿入量を、挿入部２０３に形成されたエンコーダパターンに基づいて検出する。第２のエンコーダヘッド２４３は、挿入部２０３が挿入される際の円周方向の回転量を、挿入部２０３に形成されたエンコーダパターンに基づいて検出する。
【００２５】
図７は、挿入量センサ２１２の構成の別の一例を示す図である。この例では、挿入量センサ２１２は、挿入方向検出用の第１のローラ２４６と、挿入方向検出用の第１のエンコーダヘッド２４７と、ねじれ方向検出用の第２のローラ２４８と、ねじれ方向検出用の第２のエンコーダヘッド２４９とを有する。第１のローラ２４６は、挿入部２０３が長手方向に移動するとそれに伴って回転する。第１のローラ２４６には、エンコーダパターンが形成されている。第１のエンコーダヘッド２４７は、第１のローラ２４６と対向している。第１のエンコーダヘッド２４７は、挿入部２０３が挿入される際の長手方向の挿入量を、当該挿入に伴って回転した第１のローラ２４６の回転量に基づいて検出する。第２のローラ２４８は、挿入部２０３が円周方向に回転するとそれに伴って回転する。第２のローラ２４８には、エンコーダパターンが形成されている。第２のエンコーダヘッド２４９は、第２のローラ２４８と対向している。第２のエンコーダヘッド２４９は、挿入部２０３が挿入される際の円周方向の回転量を、当該回転に伴って回転した第２のローラ２４８の回転量に基づいて検出する。
【００２６】
図６及び図７に示す挿入量センサ２１２によれば、挿入量センサ２１２の位置を基準とすることで、挿入部２０３のうち挿入量センサ２１２の位置にある部分とその回転角とが特定され得る。すなわち、挿入部２０３の何れかの部分の位置が特定され得る。
【００２７】
次に、位置センサ２２２，２３０について説明する。位置センサ２２２，２３０は、例えば挿入部２０３に設けられた磁気を生じさせるコイルと、被検体の外側に設けられるように構成された受信装置とを含む。磁気コイルによって形成された磁場を受信装置で検出することによって、各コイルの位置が取得され得る。位置センサは、磁気を利用したものに限らない。位置センサは、光波、音波、電磁波等の何れかを発信する挿入部２０３に設けられた発信機と、発信機により発せられた信号を受信する被検体の外部に設けられた受信機とを含む種々の構成が用いられ得る。
【００２８】
以上のような、形状センサ、挿入量センサ、及び位置センサの組み合わせを含むセンサ２０１の出力に基づけば、次のような情報が得られる。図８を参照して得られる情報について説明する。センサ２０１によれば、挿入部２０３の例えば先端５１０の位置が取得され得る。この先端５１０の位置は、例えば被検体における挿入口を基準とした座標として表され得る。
【００２９】
例えば図２に示すように形状センサ２１１と挿入量センサ２１２とが設けられた第１の例では、挿入量センサ２１２の出力に基づいて、被検体の挿入口に位置する挿入部２０３の位置が取得され得る。この位置を基準として、形状センサ２１１で取得される挿入部２０３の形状に基づけば、被検体の挿入口に対する挿入部２０３の先端５１０の位置が取得され得る。
【００３０】
例えば図３に示すように形状センサ２２１と位置センサ２２２とが設けられた第２の例では、挿入部２０３における位置センサ２２２の位置は既知なので、この位置を基準として、さらに形状センサ２２１で取得される挿入部２０３の形状に基づけば、位置センサ２２２に対する挿入部２０３の先端５１０の位置が取得され得る。被検体に対する位置センサ２２２の位置は、位置センサ２２２の出力によって取得され得るので、被検体の挿入口に対する挿入部２０３の先端５１０の位置は取得され得る。なお、位置センサ２２２が、挿入部２０３の先端５１０に設けられている場合、被検体の挿入口に対する挿入部２０３の先端５１０の位置は、位置センサ２２２の出力に基づいて、直接に取得され得る。
【００３１】
例えば図４に示すように、位置センサ２３０が設けられた第３の例では、挿入部２０３の先端近傍に配置された位置センサ２３０の出力に基づいて、被検体の挿入口に対する挿入部２０３の先端５１０の位置は取得され得る。
【００３２】
また、挿入部２０３の先端５１０の位置と同様に、被検体の挿入口に対する挿入部２０３の任意の箇所５２０の位置は取得され得る。また、上述の説明では、基準位置を被検体の挿入口としたが、これに限らない。基準位置は、どのような位置でもよい。挿入部２０３において（直接）センシングが行われる箇所を「検出ポイント」と称することとし、本実施形態では、挿入部２０３において位置の情報が（直接）取得される箇所を「検出ポイント」とする。
【００３３】
また、センサ２０１の出力に基づけば、挿入部２０３の形状が取得され得る。例えば上述の第１の例及び第２の例のように、形状センサ２１１，２２１が設けられている場合、これらのセンサの出力に基づいて、挿入部２０３の形状は取得され得る。また、第３の例のように、複数の位置センサ２３０が設けられている場合、位置センサ２３０によって検出された位置センサ２３０が配置されたそれぞれの位置の情報と、複数の位置センサ２３０の間の位置を補間する演算の結果とに基づいて、挿入部２０３の形状が得られる。
【００３４】
さらに、挿入部２０３の形状が得られると、挿入部２０３の形状のうち特徴的な部位の位置が得られる。例えば湾曲している部分を所定形状領域５３０としたときに、挿入部２０３の湾曲している部分の折り返し端５４０の位置が得られる。ここで折り返し端は、例えば次のように決定される。例えば図８に示す例においては、挿入部２０３は、図面における上方に向かいその後湾曲して下方に向かっている。折り返し端は、例えば図８において最も上方に位置する点として定義され得る。このように、折り返し端は、挿入部２０３が湾曲しているときに、所定の方向において最も端に位置する点として定義され得る。このような挿入部２０３の、直接、又は、推定等によってセンシング情報を得たい点を「注目ポイント」と称することにする。本実施形態では、挿入部２０３の形状に基づいて決定される特徴的な「注目ポイント」に着目する。注目ポイントは、折り返し端に限らず、挿入部２０３の形状に基づいて決定される特徴的な点であればどのような点でもよい。
【００３５】
センサ２０１の出力に基づいて、以上のような情報を取得するために、本実施形態に係る挿抜支援装置１００は、図１に示すように位置取得部１１０と形状取得部１２０とを有する。位置取得部１１０は、挿入部２０３の各部の位置情報について処理を行う。位置取得部１１０は、検出ポイント取得部１１１を有する。検出ポイント取得部１１１は、検出ポイントの位置の特定を行う。また、位置取得部１１０は、検出ポイントに限らず、センサ２０１の出力等から求められる挿入部２０３の任意の箇所となり得る注目ポイントの位置の特定を行うことができる。形状取得部１２０は、挿入部２０３の形状に係る情報について処理を行う。形状取得部１２０は、注目ポイント取得部１２１を有する。注目ポイント取得部１２１は、挿入部２０３の形状と位置取得部１１０が算出した位置情報とに基づいて、形状に基づいて求められる注目ポイントの位置の特定を行う。
【００３６】
また、挿抜支援装置１００は、状態判断部１３０を備える。状態判断部１３０は、検出ポイントの位置や注目ポイントの位置に係る情報を利用して、挿入部２０３の状態、又は挿入部２０３が挿入された被検体の状態に係る情報を算出する。より詳しくは、後述するように、挿入部２０３が挿入部２０３の形状に従って進行しているか否か、すなわち、自己追従性を有しているか否かを種々の方法で評価する。その評価結果に基づいて、挿入部２０３の状態、又は挿入部２０３が挿入された被検体の状態に係る情報を算出する。
【００３７】
挿抜支援装置１００は、さらに支援情報作成部１８０を備える。支援情報作成部１８０は、状態判断部１３０が算出した挿入部２０３又は被検体の状態に係る情報に基づいて、ユーザが挿入部２０３を被検体に挿入することを支援する情報を作成する。支援情報作成部１８０によって作成された支援情報は、文字や図形として表され、これらは表示装置３２０に表示される。また、支援情報作成部１８０は、状態判断部１３０が算出した挿入部２０３又は被検体の状態に係る情報に基づいて、制御装置３１０が内視鏡２００の動作を制御するために用いる各種情報を作成する。
【００３８】
挿抜支援装置１００は、さらにプログラムメモリ１９２と一時メモリ１９４とを備える。プログラムメモリ１９２には、挿抜支援装置１００の動作のためのプログラムや、所定のパラメータ等が記録されている。一時メモリ１９４は、挿抜支援装置１００の各部の演算における一時記憶に用いられる。
【００３９】
挿抜支援装置１００は、さらに記録装置１９６を備える。記録装置１９６は、支援情報作成部１８０によって作成された支援情報を記録する。記録装置１９６は、挿抜支援装置１００内に配置されるに限らない。記録装置１９６は、挿抜支援装置１００の外部に設けられてもよい。支援情報が記録装置１９６に記録されることによって、次のような効果が得られる。すなわち、記録装置１９６に記録された支援情報に基づいて、事後的に挿入部２０３又は被検体の状態に係る情報の再現や分析が可能になる。また、記録装置１９６に記録された情報は、同一被検体への挿入に際して、参考情報や履歴情報として用いられ得る。
【００４０】
例えば、位置取得部１１０、形状取得部１２０、状態判断部１３０、支援情報作成部１８０等は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、又はＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）等の回路を含む。
【００４１】
次に、挿入部２０３又は被検体の状態に係る情報の算出について具体的に例を挙げて説明する。
【００４２】
［第１の状態判断方法］
第１の状態判断方法では、複数の検出ポイントの位置関係に基づいて、挿入部２０３の状態を判定する。
【００４３】
図９は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における挿入部２０３の移動の様子を模式的に示す。時刻ｔ１における挿入部２０３の様子を実線で表し、時刻ｔ２における挿入部２０３の様子を破線で表す。ここに示す例では、挿入部２０３の先端部及び後端側の任意の箇所の位置が、注目ポイントとして特定される。この後端側の任意の箇所を所定部位として、後側注目ポイントと称することにする。なお、ここでは、位置センサが配置されている位置を後側注目ポイントとする。すなわち、後側注目ポイントが検出ポイントである場合を例に挙げて説明する。以降、この点を後側検出ポイントと称することにする。また、注目ポイントの１つは先端部に限らず、先端側の任意の箇所であってもよいがここでは先端として説明する。なお、ここでは、位置センサが先端部に配置されている場合を例に挙げて説明する。すなわち、先端部も検出ポイントである場合を例に挙げて説明する。
【００４４】
時刻ｔ１において、挿入部２０３の先端部は、第１の先端位置６０２−１に位置している。時刻ｔ１において、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第１の後端位置６０４−１に位置している。時刻ｔ１から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ２において、挿入部２０３の先端部は、第２の先端位置６０２−２に位置している。時刻ｔ２において、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第２の後端位置６０４−２に位置している。
【００４５】
ここで、第１の先端位置６０２−１から第２の先端位置６０２−２までの変位、すなわち、先端部の変位をΔＸ２１とする。第１の後端位置６０４−１から第２の後端位置６０４−２までの変位、すなわち、後側検出ポイントの変位をΔＸ１１とする。図９に示すように、挿入部２０３が被検体に沿って挿入されているとき、｜ΔＸ２１｜≒｜ΔＸ１１｜となる。
【００４６】
被検体が湾曲している湾曲部分９１４において、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されている場合の模式図を図１０に示す。時刻ｔ２からさらに時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３において、挿入部２０３の先端部は、第３の先端位置６０２−３に位置している。時刻ｔ３において、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第３の後端位置６０４−３に位置している。ここで、第２の先端位置６０２−２から第３の先端位置６０２−３までの変位、すなわち先端部の変位をΔＸ２２とする。第２の後端位置６０４−２から第３の後端位置６０４−３までの変位、すなわち後側検出ポイントの変位をΔＸ１２とする。図１０に示すように、挿入部２０３が被検体に沿って挿入されているとき、｜ΔＸ２２｜≒｜ΔＸ１２｜となる。
【００４７】
一方、被検体が湾曲している湾曲部分９１４において、挿入部２０３が被検体に沿って挿入されていない場合の模式図を図１１に示す。時刻ｔ２から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３において、挿入部２０３の先端部は、第３の先端位置６０２−３´に位置している。時刻ｔ３において、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第３の後端位置６０４−３´に位置している。ここで、第２の先端位置６０２−２から第３の先端位置６０２−３´までの変位、すなわち先端部の変位をΔＸ２２´とする。第２の後端位置６０４−２から第３の後端位置６０４−３´までの変位、すなわち後側検出ポイントの変位をΔＸ１２´とする。図１１に示すように、挿入部２０３が被検体に沿って挿入されていないとき、｜ΔＸ２２´｜≠｜ΔＸ１２´｜（｜ΔＸ２２´｜＜｜ΔＸ１２´｜）となる。
【００４８】
なお、図９から図１１において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間変化と、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間変化が本例では、自動計測でよく行われるように、等しい値Δｔとなっているが、必ずしも等しい値でなくてもよい。以下の例においても同様である。
【００４９】
図１１に示す場合、挿入部２０３の先端は、図１１の白抜き矢印で示すように、被検体９１０によって押圧又は圧迫されている。逆に言うと、挿入部２０３の先端部において、挿入部２０３による被検体９１０に対する押圧が大きくなっている。また、図１１に示す場合、挿入部２０３の先端部と後側検出ポイントとの間の部位６０９で、座屈が生じている。
【００５０】
挿入部２０３の後端側の検出ポイントである後側検出ポイントの移動量と、先端側の検出ポイントである先端部の移動量とが等しいとき、すなわち、後側検出ポイントの移動量と先端部の移動量との連動具合が高いとき、挿入部２０３は、被検体９１０に沿って順調に挿入されていることが分かる。一方、後側検出ポイントの移動量に対して先端部の移動量が小さいとき、すなわち、後側検出ポイントの移動量と先端部の移動量との連動具合が低いとき、挿入部２０３の先端部が停滞していることが分かる。また、このとき、２つの検出ポイントの間、すなわち先端部と後側検出ポイントとの間で、意図しない異常が生じている可能性があることが分かる。以上のように、第１の状態判断方法による複数の検出ポイントの位置関係の解析に基づけば、挿入部２０３の座屈、被検体に対する押圧の大小等が明らかになる。すなわち、第１の状態判断方法によれば、挿入部又は被検体の状態に係る情報が取得され得る。
【００５１】
上述のような挿入部２０３の状態を示す値として、第１の操作支援情報α１を導入する。例えば、先端部の変位をΔＸ２とし、後側検出ポイントの変位をΔＸ１としたときに、第１の操作支援情報α１は、次のように定義され得る。
α１≡｜ΔＸ２｜／｜ΔＸ１｜
【００５２】
第１の操作支援情報α１は、その値が１に近い程、挿入部２０３は、被検体９１０に沿って挿入されていることを示す。
【００５３】
第１の操作支援情報α１は、また、次のように定義されてもよい。  
α１≡（｜ΔＸ２｜＋Ｃ２）Ｌ／（｜ΔＸ１｜＋Ｃ１）Ｍ
ここで、Ｃ１、Ｃ２、Ｌ、Ｍは、任意の実数である。
【００５４】
例えば、ΔＸ１、ΔＸ２の検出ノイズ成分レベルがＮ１、Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２≧０）である場合に、パラメータＣ１・Ｃ２・Ｌ・Ｍを以下の様に設定する。  
Ｃ１＝  Ｎ１        ｜ΔＸ１｜≧Ｎ１
Ｃ２＝−Ｎ２        ｜ΔＸ２｜≧Ｎ２
＝−｜ΔＸ２｜  ｜ΔＸ２｜＜Ｎ２
Ｌ＝Ｍ＝１
Ｎ１やＮ２には、例えば、ノイズレベルの標準偏差（σ）の３倍程度の値を設定すればよい。
【００５５】
このような、Ｃ１を正、Ｃ２を負としたノイズ対策の設定を行うことで、検出ノイズの影響を低減し、かつ、検出ノイズによる誤検出の少ない第１の操作支援情報α１が得られる。また、こうしたノイズ影響低減の仕方は、後述する他の支援情報算出の際にも適用できる。
【００５６】
なお、内視鏡２００が大腸内視鏡であり、したがって被検体９１０が大腸である場合、上述の湾曲部分９１４は、例えばＳ状結腸の最上部（いわゆる「Ｓ−ｔｏｐ」）に相当する。
【００５７】
第１の状態判断方法を実行するための挿抜支援装置１００の構成例の概略を図１２に示す。
【００５８】
挿抜支援装置１００は、検出ポイント取得部１１１を有する位置取得部１１０と、状態判断部１３０と、支援情報作成部１８０とを備える。検出ポイント取得部１１１は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、複数の検出ポイントの位置を取得する。
【００５９】
状態判断部１３０は、変位情報取得部１４１と、連動具合演算部１４２と、座屈判断部１４３とを有する。変位情報取得部１４１は、時間経過に対する複数の検出ポイントの位置に基づいて、各検出ポイントの変位を算出する。連動具合演算部１４２は、各検出ポイントの変位と、プログラムメモリ１９２に記録された連動具合情報１９２−１とに基づいて、複数の検出ポイントの連動具合を算出する。連動具合情報１９２−１は、例えば、各検出ポイントの変位の差異と、連動具合の評価値との関係を有する。座屈判断部１４３は、算出された連動具合と、プログラムメモリ１９２に記録された判断基準情報１９２−２とに基づいて、挿入部２０３の座屈状態を判定する。判断基準情報１９２−２は、例えば、連動具合と座屈状態との関係を有する。
【００６０】
支援情報作成部１８０は、判定された座屈状態に基づいて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、制御装置３１０による制御にフィードバックされたり、表示装置３２０に表示されたり、記録装置１９６に記録されたりする。
【００６１】
第１の状態判断方法における挿抜支援装置１００の動作について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
ステップＳ１０１において、挿抜支援装置１００は、センサ２０１から出力データを取得する。ステップＳ１０２において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ１０１で取得したデータに基づいて、複数の検出ポイントの位置を取得する。
【００６３】
ステップＳ１０３において、挿抜支援装置１００は、各々の検出ポイントについて、その位置の継時的な変化を取得する。ステップＳ１０４において、挿抜支援装置１００は、検出ポイントに係る位置の変化の検出ポイントごとの差異を評価する。すなわち、複数の検出ポイントの位置変化の連動具合を算出する。ステップＳ１０５において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ１０４で算出された連動具合に基づいて、検出ポイントと検出ポイントとの間で座屈が生じているか否かやその程度など、座屈について評価を行う。
【００６４】
ステップＳ１０６において、挿抜支援装置１００は、座屈が生じているか否か等の評価結果に基づいて、後の処理に用いるのに適当な支援情報を作成し、当該支援情報を例えば制御装置３１０や表示装置３２０に出力する。
【００６５】
ステップＳ１０７において、挿抜支援装置１００は、当該処理を終了させるための終了信号の入力があったか否かを判定する。終了信号の入力がないとき、処理はステップＳ１０１に戻る。すなわち、終了信号の入力があるまで上述の処理を繰り返し、操作支援情報を出力する。一方、終了信号の入力があったとき、当該処理は終了する。
【００６６】
第１の状態判断方法が用いられることにより、２点以上の検出ポイントの位置が特定され、それらの移動量の連動具合に基づいて、挿入部２０３において座屈が起こっているか否かなどの異常が発生しているか否かを表す操作支援情報が作成され得る。
【００６７】
上述の例では、検出ポイント、すなわち、直接センシングが行われる位置に基づいて操作支援情報が作成される場合を例に示した。しかしながらこれに限らない。操作支援情報の作成には、注目ポイント、すなわち、挿入部２０３の任意の位置に係る情報が用いられてもよい。注目ポイントの位置が用いられる場合、検出ポイント取得部１１１ではなく、位置取得部１１０が注目ポイントの位置を取得し、取得された注目ポイントの位置が用いられる。その他の処理は、同様である。
【００６８】
［第１の変形例］
上述の例では、検出ポイントが２点である場合を示した。しかしながらこれに限らず、検出ポイントの数は、いくつでもよい。検出ポイントの数が増えれば、挿入部２０３の状態に係るより詳細な情報の取得が可能となる。例えば図１４に示すように、検出ポイントが４点あるときは、次のようになる。すなわち、この例では、図１４に示すように、挿入部２０３に４つの検出ポイント６０５−１，６０６−１，６０７−１，６０８−１が設けられている。時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているとき、時刻ｔ１における４つの検出ポイント６０５−１，６０６−１，６０７−１，６０８−１の各点から、時刻ｔ２における４つの検出ポイント６０５−２，６０６−２，６０７−２，６０８−２の各点までの、それぞれの移動量ΔＸ５１，ΔＸ６１，ΔＸ７１，ΔＸ８１は、互いにほぼ等しくなる。
【００６９】
図１５に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているとき、時刻ｔ２における４つの検出ポイント６０５−２，６０６−２，６０７−２，６０８−２の各点から、時刻ｔ３における４つの検出ポイント６０５−３，６０６−３，６０７−３，６０８−３の各点までの、それぞれの移動量ΔＸ５２，ΔＸ６２，ΔＸ７２，ΔＸ８２は、互いにほぼ等しくなる。
【００７０】
一方、図１６に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されていないとき、時刻ｔ２における４つの検出ポイント６０５−２，６０６−２，６０７−２，６０８−２の各点から、時刻ｔ３における４つの検出ポイント６０５−３´，６０６−３´，６０７−３´，６０８−３´の各点までの、それぞれの移動量ΔＸ５２´，ΔＸ６２´，ΔＸ７２´，ΔＸ８２´は、互いに等しくならない。すなわち、最も先端側の検出ポイント６０５の第１の移動量Δ５２´、先端から２番目の検出ポイント６０６の第２の移動量Δ６２´、先端から３番目の検出ポイント６０７の第３の移動量Δ７２´、及び最も後端側の検出ポイント６０８の第４の移動量Δ８２´は、互いに異なっている。さらに、第１の移動量Δ５２´と第２の移動量Δ６２´とはほぼ等しく、第３の移動量Δ７２´と第４の移動量Δ８２´とはほぼ等しく、第２の移動量Δ６２´と第３の移動量Δ７２´とが大きく異なり、｜Δ６２´｜＜｜Δ７２´｜となる。これらの結果から、先端から２番目の検出ポイント６０６と先端から３番目の検出ポイント６０７との間で座屈が起こっていることが判定され得る。このように、検出ポイントの数が多くなると、情報量が増加し、挿入部２０３の状態についてのより詳細な情報が得られる。検出ポイントの数が大きくなると、例えば座屈が生じている挿入部２０３の箇所が特定され得る。
【００７１】
［第２の変形例］
挿入部２０３の後端側が挿入されているにも関わらず、先端部が停滞する場合、挿入部２０３が被検体内で座屈している場合に限らず、例えば図１７に示すように被検体の湾曲している部分が挿入部２０３によって変形（伸展）することもある。ここで、図１７は、時刻ｔ４における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ４から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ５の挿入部２０３の形状とを模式的に示している。このような場合にも、時刻ｔ４における先端部の位置６０２−４と時刻ｔ５における先端部の位置６０２−５との差である第２の移動量ΔＸ２３は、時刻ｔ４における後端側の位置６０４−４と時刻ｔ５における後端側の位置６０４−５との差である第１の移動量ΔＸ１３よりも小さくなる。すなわち、２つの検出ポイントの移動量の連動具合が低くなる。
【００７２】
このように、第１の状態判断方法によれば、座屈に限らず、挿入部２０３による被検体９１０の変形など、検出対象として意図していない挿入状態の変化を検出することも可能となる。
【００７３】
［第２の状態判断方法］
第２の状態判断方法では、形状によって特定される特徴的な注目ポイントの変位に基づいて、挿入部２０３の状態を判定する。
【００７４】
図１８は、時刻ｔ１における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ１から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ２の挿入部２０３の形状とを模式的に示す。このとき、挿入部２０３の後端側の任意の箇所は、第１の後端位置６１４−１から第２の後端位置６１４−２まで移動する。以下の説明では、この後端側の任意の箇所は、後端側に配置された位置センサの位置であるものとして説明を行う。この位置を後側検出ポイントと称することにする。一方、挿入部２０３の先端は、第１の先端位置６１２−１から第２の先端位置６１２−２まで移動する。
【００７５】
図１９は、時刻ｔ２における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ２から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３における挿入部２０３の形状とを模式的に示す。図１９に示す場合は、挿入部２０３は、被検体９１０に沿って挿入されている。すなわち、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第２の後端位置６１４−２から第３の後端位置６１４−３まで距離ΔＸ１だけ移動する。このとき、挿入部２０３の先端は、第２の先端位置６１２−２から第３の先端位置６１２−３まで挿入部２０３に沿って距離ΔＸ２だけ移動する。
【００７６】
ここで、挿入部２０３が湾曲している部分の折り返し端（図１９における最も上側に示される位置）を注目ポイント６１６とする。このとき、まず、挿入部２０３の形状が特定され、特定された形状に基づいて、注目ポイント６１６の位置が特定される。
【００７７】
図１９に示す場合においては、注目ポイント６１６の位置は、挿入部２０３の後側検出ポイントの位置が変化しても変化しない。すなわち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間において、挿入部２０３は被検体９１０に沿って挿入され、挿入部２０３はその長手方向に滑るように挿入される。したがって、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間において、注目ポイント６１６の位置は変化しない。
【００７８】
図２０は、時刻ｔ２における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ２から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３における挿入部２０３の形状との別の様子を模式的に示す。図２０に示す場合は、挿入部２０３は、被検体９１０に沿って挿入されていない。すなわち、挿入部２０３の後側検出ポイントは、第２の後端位置６１４−２から第３の後端位置６１４−３´まで距離ΔＸ３だけ移動する。このとき、挿入部２０３の先端は、第２の先端位置６１２−２から第３の先端位置６１２−３´まで図２０の上方向に距離ΔＸ５だけ移動する。
【００７９】
図２０に示す状況は、例えば挿入部２０３の先端部が被検体９１０に引っ掛かり、挿入部２０３がその長手方向に進まない場合に生じ得る。このとき、被検体９１０は、挿入部２０３が挿入されるのに伴って押し込まれる。その結果、注目ポイント６１６の位置は、挿入部２０３の後側検出ポイントの位置が変化するのに伴い、第１の位置６１６−１から第２の位置６１６−２へと、挿入部２０３の折り返し端方向に距離ΔＸ４だけ変位する。すなわち、被検体９１０が伸展している。
【００８０】
図２０に示す状態では、挿入部２０３の形状が「ステッキ形状」に保たれたまま、被検体９１０が「ステッキ」の「柄」の部分で押し上げられている。この状態を、ステッキ状態と称することにする。
【００８１】
図１９に示した場合と図２０に示した場合との比較から明らかなように、注目ポイントの位置の変化に基づけば、挿入部２０３が、被検体に沿って挿入されている場合と、被検体に沿って挿入されていない場合とが判別され得る。上述の例では、挿入部２０３がステッキ状態で平行移動する場合を示したが、挿入部２０３が変形するときには、後側検出ポイントの移動量と注目ポイントの移動量とは異なることになる。また、注目ポイントの位置の変化に基づいて、被検体９１０の伸展状態が判別され得る。また、被検体が伸展しているときは、挿入部２０３が被検体９１０を押圧又は圧迫しているときである。すなわち、図２０の白抜き矢印に示すように、被検体９１０は、挿入部２０３を押圧する。逆に、挿入部２０３は、被検体９１０を押圧する。このことから、注目ポイントの位置の変化に基づいて、被検体に対する圧力の大小が明らかになる。
【００８２】
時間経過又は検出ポイントの移動量ΔＸ１に対する注目ポイントの位置の変化を図２１に示す。図２１において、注目ポイントの位置は、例えば折り返し端方向をプラス方向として示されている。実線で示す正常に挿入部２０３が挿入されているときには、注目ポイントの位置は、閾値ａ１より小さい値で変動している。これに対して、破線で示すステッキ状態にあるときには、注目ポイントの位置は、閾値ａ１を超えて変化している。
【００８３】
注目ポイントの位置の値について、閾値ａ１を、被検体９１０の伸展が生じ始めている旨の警告を出力すべき値とし、閾値ｂ１を、被検体９１０がこれ以上伸展したら危険がある旨の警告を出力すべき値とする等、閾値を適宜に設定することができる。閾値を適当に設定することで、注目ポイントの位置の情報は、ユーザへの警告や、制御装置３１０への警告信号の出力など、内視鏡２００の操作を支援する情報として利用され得る。
【００８４】
上述のような挿入部２０３の状態を示す値として、第２の操作支援情報α２を導入する。例えば、注目ポイントの変位をΔＸｃとし、後側検出ポイントの変位をΔＸｄしたときに、第２の操作支援情報α２は、次のように定義され得る。
α２≡｜ΔＸｃ｜／｜ΔＸｄ｜
【００８５】
第２の操作支援情報α２は、その値が０に近い程、挿入部２０３は、被検体９１０に沿って挿入されていることを示し、その値が１に近い程、挿入部２０３は、被検体９１０を押圧していることを示す。
【００８６】
また、第２の操作支援情報α２は、次のように定義されてもよい。  
α２≡（ΔＸｃ＋Ｃ２）Ｌ／（｜ΔＸｄ｜＋Ｃ１）Ｍ
ここで、Ｃ１、Ｃ２、Ｌ、Ｍは、任意の実数である。
【００８７】
例えば、ΔＸｄ、ΔＸｃの検出ノイズ成分レベルがＮｄ、Ｎｃ（Ｎｄ、Ｎｃ≧０）、被検体に挿入部が接触した状態から負荷を掛けない押し込み量がＰであり、パラメータｋ１・ｋ２を用いて、Ｎｄ＜ｋ１・Ｐ（ただし、１≧ｋ２＞＞ｋ１≧０）となる場合を想定する。
【００８８】
あるタイミングで｜ΔＸｄ｜＜ｋ２・Ｐとなるときには、｜ΔＸｄ｜≧ｋ２・Ｐとなるよう、それまでの所定時間、又は、所定回数の動き量を累積して、ΔＸｄとΔＸｃを算出するものとする。このとき（すなわち、｜ΔＸｄ｜≧ｋ２・Ｐのとき）、パラメータＣ１・Ｃ２・Ｌ・Ｍを以下の様に設定する。  
Ｃ１＝−Ｎｄ
Ｃ２＝  Ｎｃ
Ｌ＝Ｍ＝２
Ｎ１やＮ２には、例えば、ノイズレベルの標準偏差（σ）の３倍程度の値を設定すればよい。
【００８９】
このような設定を行うことで、一定量の動きに対して、ノイズの影響を踏まえて、検出漏れの影響を低減した第２の操作支援情報α２が得られる。さらに、ｋ２・Ｐ≪｜ΔＸｄ｜＜Ｐとなるような計測を行うことで、被検体への負荷が無い、又は、少ない範囲で第２の操作支援情報α２を得ることができる。また、こうしたノイズ影響低減の仕方は、他の支援情報算出の際にも適用できる。
【００９０】
第２の状態判断方法を実行するための操作支援装置の構成例の概略を図２２に示す。
【００９１】
挿抜支援装置１００は、位置取得部１１０と、形状取得部１２０と、状態判断部１３０と、支援情報作成部１８０とを備える。位置取得部１１０の検出ポイント取得部１１１は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、例えば挿入部２０３の後端側の位置センサが配置された箇所である検出ポイントの位置を取得する。形状取得部１２０は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。形状取得部１２０の注目ポイント取得部１２１は、挿入部２０３の形状に基づいて、挿入部２０３の湾曲部分の折り返し端である注目ポイントの位置を取得する。
【００９２】
状態判断部１３０は、変位取得部１５１と、変位情報算出部１５２と、注目ポイント状態判断部１５３とを有する。変位取得部１５１は、時間経過に対する注目ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−３とに基づいて、注目ポイントの変位を算出する。また、変位取得部１５１は、時間経過に対する検出ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−３とに基づいて、検出ポイントの変位を算出する。このように、変位取得部１５１は、注目ポイントの第１の変位を取得する第１の変位取得部として機能し、さらに、検出ポイントの第２の変位を取得する第２の変位取得部として機能する。
【００９３】
変位情報算出部１５２は、算出された注目ポイントの変位と検出ポイントの変位とに基づいて、変位情報を算出する。注目ポイント状態判断部１５３は、算出された変位情報と、プログラムメモリ１９２に記録された支援情報判断基準情報１９２−４とに基づいて、注目ポイントの状態を算出する。
【００９４】
支援情報作成部１８０は、判定された注目ポイントの状態に基づいて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、制御装置３１０の制御にフィードバックされたり、表示装置３２０に表示されたり、記録装置１９６に記録されたりする。
【００９５】
第２の状態判断方法における挿抜支援装置１００の動作について、図２３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９６】
ステップＳ２０１において、挿抜支援装置１００は、センサ２０１から出力データを取得する。ステップＳ２０２において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ２０１で取得したデータに基づいて、後端側の検出ポイントの位置を取得する。
【００９７】
ステップＳ２０３において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ２０１で取得したデータに基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。ステップＳ２０４において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ２０３で取得した挿入部２０３の形状に基づいて、注目ポイントの位置を取得する。
【００９８】
ステップＳ２０５において、挿抜支援装置１００は、注目ポイントの位置の継時的な変化を取得する。ステップＳ２０６において、挿抜支援装置１００は、検出ポイントの位置変化と注目ポイントの位置変化とに基づいて、第２の操作支援情報α２等の注目ポイントの位置変化の評価値を算出する。ステップＳ２０７において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ２０６で算出された評価値に基づいて、注目ポイント周辺において、被検体の伸展が生じているか否かやその程度など、伸展について評価を行う。
【００９９】
ステップＳ２０８において、挿抜支援装置１００は、被検体の伸展が生じているか否かの判定結果や第２の操作支援情報α２等に基づいて、後の処理に用いるのに適当な支援情報を作成し、当該支援情報を例えば制御装置３１０や表示装置３２０に出力する。
【０１００】
ステップＳ２０９において、挿抜支援装置１００は、当該処理を終了させるための終了信号の入力があったか否かを判定する。終了信号の入力がないとき、処理はステップＳ２０１に戻る。すなわち、終了信号の入力があるまで上述の処理を繰り返し、操作支援情報を出力する。一方、終了信号の入力があったとき、当該処理は終了する。
【０１０１】
第２の状態判断方法が用いられることにより、注目ポイントの変位が特定され、この変位に基づいて、被検体において伸展が生じているか否かなど、操作支援情報が作成され得る。なお、上述の例では、後端側の検出ポイント、すなわち、直接センシングが行われる位置に基づいて操作支援情報が作成される場合を例に示した。しかしながらこれに限らない。捜査支援情報の作成には、注目ポイント、すなわち、挿入部２０３の任意の位置に係る情報が用いられてもよい。注目ポイントの位置が用いられる場合、検出ポイント取得部１１１ではなく、位置取得部１１０が注目ポイントの位置を取得し、取得された注目ポイントの位置が用いられる。その他の処理は、同様である。
【０１０２】
［変形例］
注目ポイントは、挿入部２０３のどのような箇所でもよい。挿入部２０３の形状に特徴が認められ、注目ポイントを特定できる箇所であればどのような箇所でもよい。例えば図２４に示すように、挿入部２０３を被検体９１０に挿入して最初に生じる湾曲部分によって特定される第１の注目ポイント６１７の他に、さらに挿入部２０３を挿入したときに生じる湾曲部分によって特定される第２の注目ポイント６１８について解析されてもよい。例えば図２５に示すように、挿入部２０３の挿入に伴って、第１の注目ポイント６１７の位置は変化せず、第２の注目ポイント６１８の位置が変化するということもある。第２の状態判断方法によればこのような場合には、後側検出ポイントの移動量ΔＸ１と第２の注目ポイント６１８の移動量ΔＸ２等に基づいて、第１の注目ポイント６１７では伸展が生じていないが第２の注目ポイント６１８では伸展が生じているという判定結果が操作支援情報として出力されることになる。
【０１０３】
なお、注目ポイントは、挿入部２０３の形状に基づいて定められる位置であればどのような場所でもよい。例えば上述の例のように湾曲部分の折り返し端でもよいし、湾曲部分の湾曲開始位置でもよいし、湾曲部分と挿入部２０３の先端との例えば中点といった直線状の部分の何れかでもよいし、湾曲部分が２つ以上ある場合における湾曲部分と湾曲部分との中点等でもよい。いずれの場合も、上述の例と同様に、操作支援情報が出力され得る。また、検出ポイントとして、挿入部２０３の後端側の任意の箇所を例に挙げて説明したが、これに限らない。検出ポイントの位置は、挿入部２０３のどのような位置でもよい。
【０１０４】
［第３の状態判断方法］
第３の状態判断方法では、注目ポイントの挿入部２０３における位置の変化に基づいて、挿入部２０３の状態を判定する。
【０１０５】
図２６は、時刻ｔ１における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ１から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ２の挿入部２０３の形状とを模式的に示す。このとき、挿入部２０３の後端側の任意の箇所は、第１の後端位置６２４−１から第２の後端位置６２４−２まで距離ΔＸ１だけ移動する。この後端側の任意の箇所として、位置センサが配置されている位置を例に挙げて以下の説明を行う。この箇所を、以下では後側検出ポイントと称することにする。一方、挿入部２０３の先端は、第１の先端位置６２２−１から第２の先端位置６２２−２まで距離ΔＸ２だけ移動する。理想的には、距離ΔＸ１と距離ΔＸ２とは等しくなる。時刻ｔ２における挿入部２０３が湾曲している部分の折り返し端を注目ポイント６２６−２とする。このとき、挿入部２０３において注目ポイント６２６−２と一致する点を第２の点６２８−２とする。ここで、第２の点６２８−２は、例えば挿入部２０３の長手軸に沿って定められる挿入部２０３の先端からの距離によって表現され得る。
【０１０６】
図２７は、時刻ｔ２における挿入部２０３の形状と、時刻ｔ２から時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３における挿入部２０３の形状とを模式的に示す。図２７に示す場合は、挿入部２０３は、ほぼ被検体９１０に沿って挿入されている。この場合において、挿入部２０３の後側検出ポイントは、距離ΔＸ１だけ挿入されている。
【０１０７】
時刻ｔ３における挿入部２０３が湾曲している部分の折り返し端を注目ポイント６２６−３とする。このとき、挿入部２０３上の点であって、挿入部２０３の挿抜に連動して一緒に動き、挿入部２０３の先端からの距離が変わらない、注目ポイント６２６−３と一致する点を第３の点６２８−３とする。第３の点６２８−３は、第２の点６２８−２と同様に、例えば挿入部２０３の先端からの距離によって表現され得る。
【０１０８】
図２７に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置を示す点は、第２の点６２８−２から第３の点６２８−３へと挿入部２０３の先端からの相対位置でみると、ΔＳｃだけ挿入部２０３に沿って後ろ方向に移動している。挿入部２０３が完全に被検体に沿って挿入されているとき、挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置を示す第２の点６２８−２から第３の点６２８−３までの変位ΔＳｃは、挿入部２０３の後側検出ポイントの変位ΔＸ１と等しくなる。このように挿入部２０３が被検体に沿って挿入されている状態を自己追従性がある状態と呼ぶことにする。
【０１０９】
挿入部２０３が完全に被検体に沿って挿入されていないときでも、図２７に示すように挿入部２０３が大凡被検体に沿って挿入されているとき、第２の点６２８−２から第３の点６２８−３までの変位ΔＳｃは、挿入部２０３の後側検出ポイントの変位ΔＸ１と概ね等しくなる。このような状態は、自己追従性が高いと言える。
【０１１０】
一方、図２８は、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されていない場合の、時刻ｔ２と時刻ｔ３とにおける挿入部２０３の形状を模式的に示す。この場合においても、挿入部２０３の後側検出ポイントは、距離ΔＸ１だけ挿入されている。図２８に示す場合では、挿入部２０３がステッキ状態になっており、被検体９１０が伸展している。
【０１１１】
時刻ｔ３における挿入部２０３が湾曲している部分の折り返し端を注目ポイント６２６−３´としたときに、挿入部２０３において注目ポイント６２６−３´と一致する点を第３の点６２８−３´とする。挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置を示す点は、第２の点６２８−２から第３の点６２８−３´へとΔＳｃ´だけ挿入部２０３に沿って後ろ方向に移動する。
【０１１２】
挿入部２０３が被検体に沿って挿入されていないとき、挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置を示す点は、第２の点６２８−２から第３の点６２８−３´まで変化し、その変位ΔＳｃ´は、挿入部２０３の後側検出ポイントの変位ΔＸ１よりもずっと小さい。
【０１１３】
このように、挿入部２０３の挿入量と、挿入部２０３における注目ポイントの位置の変化とに応じて、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているか否かの判断が行われ得る。このように、挿入部２０３の挿入量と挿入部２０３における注目ポイントの位置の変化とが連動しているとき、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されていることが明らかとなり、挿入部２０３の挿入量と挿入部２０３における注目ポイントの位置の変化とが連動していないとき、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されていないことが明らかとなる。
【０１１４】
図２７に示すように、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入された後の様子の一例をさらに図２９及び図３０に示す。図２９は、図上側に示された被検体９１０の第１の湾曲部分９１１において挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入され、図下側に示された被検体９１０の第２の湾曲部分９１２において挿入部２０３の先端が到達した場合を示している。図３０は、第１の湾曲部分９１１においては挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているが、第２の湾曲部分９１２においては挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されずに挿入部２０３がステッキ状態になっている場合を示している。
【０１１５】
図２９及び図３０に示す場合における、挿入部２０３における注目ポイントの位置の変化を図３１に模式的に示す。時刻がｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と順に経過して、挿入部２０３が被検体９１０の挿入口から徐々に挿入されているとき、その挿入量に従って、最初に検出される第１の湾曲部分９１１に相当する第１の注目ポイントＲ１は、後端方向へと移動する。
【０１１６】
図３１に示すように、時刻ｔ３において第２の湾曲部分９１２に相当する第２の注目ポイントＲ２が検出される。第２の注目ポイントＲ２は、挿入量に従って、挿入部２０３の後端方向へ移動しない。また、このとき、第２の注目ポイントＲ２における挿入部２０３の形状は、それ以前の形状と変化し得る。このように、自己追従性が高い部分と低い部分とで、注目ポイントに基づいて決定される点の挿入部２０３における位置の変化の態様が異なる。
【０１１７】
第３の状態判断方法について、図３２乃至図３５を参照してさらに説明する。時間経過に従って、挿入部２０３が図３２に示すように、順に第１の状態２０３−１、第２の状態２０３−２、第３の状態２０３−３と遷移したとする。第１の状態２０３−１から第２の状態２０３−２まで、挿入部２０３は被検体９１０に沿って挿入され、第２の状態２０３−２から第３の状態２０３−３まで、挿入部２０３によって押圧されて被検体９１０が頂点方向に伸展する場合を考える。
【０１１８】
このような場合、横軸に時間経過、すなわち後端側の検出ポイント６２４の変位を示し、縦軸に挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置、すなわち注目ポイント６２６の先端からの距離を示すと図３３のようになる。すなわち、図３３に示すように、第１の状態２０３−１のように、挿入開始からしばらくの間注目ポイントが検出されない。第１の状態２０３−１から第２の状態２０３−２までの間のように、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されるとき、注目ポイントの先端からの距離は図３３に示すように徐々に増加する。第２の状態２０３−２から第３の状態２０３−３までの間のように、挿入部２０３がステッキ状態になっているとき、注目ポイントの先端からの距離は図３３に示すように変化しない。
【０１１９】
また、図３４に示すように、第１の状態２０３−１から第２の状態２０３−２まで挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入され、第２の状態２０３−２から第３の状態２０３−３まで被検体が斜め方向に押し出される場合を考える。この場合も、横軸に時間経過、すなわち後端側の検出ポイント６２４の変位を示し、縦軸に挿入部２０３における注目ポイント６２６の位置、すなわち注目ポイント６２６の先端からの距離を示すと図３５のようになり、図３３に示した場合と同様になる。
【０１２０】
注目ポイントの挿入部２０３の形状に沿った動き量をΔＳｃとし、挿入部２０３の後端側の任意の箇所の検出ポイントの移動量をΔＸ１としたときに、自己追従性Ｒを示す判定式を次式で定義する。
Ｒ≡｜ΔＳｃ｜／｜ΔＸ１｜
【０１２１】
このとき、横軸に経過時間又は当該任意の箇所の移動量ΔＸ１すなわち挿入量を示し、縦軸に自己追従性Ｒを示すと、図３６に示すような関係になる。すなわち、挿入部２０３が被検体に沿って正常に挿入されているときは、実線に示すように自己追従性Ｒは１に近い値となる。一方、ステッキ状態になると、破線に示すように自己追従性Ｒは１よりも小さな値となる。
【０１２２】
自己追従性Ｒを示す判定式を次式で定義してもよい。  
Ｒ≡（ΔＳｃ＋Ｃ２）Ｌ／（｜ΔＸ１｜＋Ｃ１）Ｍ
ここで、Ｃ１、Ｃ２、Ｌ、Ｍは、任意の実数である。
【０１２３】
例えば、ΔＸ１、ΔＳｃの検出ノイズ成分レベルがＮ１、Ｎｃ（Ｎ１、Ｎｃ≧０）である場合に、パラメータＣ１・Ｃ２・Ｌ・Ｍを以下の様に設定する。  
Ｃ１＝  Ｎ１        ｜ΔＸ１｜≧Ｎ１
Ｃ２＝−Ｎｃ        ｜ΔＸ２｜≧Ｎｃ
＝−｜ΔＸ２｜  ｜ΔＸ２｜＜Ｎｃ
Ｌ＝Ｍ＝４
Ｎ１やＮｃには、例えば、ノイズレベルの標準偏差（σ）の３倍程度の値を設定すればよい。
【０１２４】
このような、Ｃ１を正、Ｃ２を負としたノイズ対策の設定を行うことで、検出ノイズの影響を低減し、かつ、検出ノイズによる誤検出の少ない操作支援情報である自己追従性Ｒが得られる。また、Ｌ・Ｍの次数を２以上の値とすることで、ΔＸ１に対するΔＳｃの比が小さくなることに敏感になり、自己追従性劣化の判断がしやすくなる。また、こうしたノイズ影響低減の仕方は、他の支援情報算出の際にも適用できる。
【０１２５】
図３６に示すように、自己追従性Ｒについて、閾値ａ３を、被検体９１０の伸展が生じ始めている旨の警告を出力すべき値とし、閾値ｂ３を、被検体９１０がこれ以上伸展したら危険がある旨の警告を出力すべき値とする等、閾値を適宜に設定することができる。閾値を適当に設定することで、自己追従性Ｒの値は、ユーザへの警告や、制御装置３１０への警告信号の出力など、内視鏡２００の操作を支援する情報として利用され得る。
【０１２６】
第３の状態判断方法を実行するための操作支援装置の構成例の概略を図３７に示す。
【０１２７】
挿抜支援装置１００は、位置取得部１１０と、形状取得部１２０と、状態判断部１３０と、支援情報作成部１８０とを備える。位置取得部１１０の検出ポイント取得部１１１は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、例えば挿入部２０３の後端側の位置センサが配置された箇所である検出ポイントの位置を取得する。
【０１２８】
形状取得部１２０は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。形状取得部１２０の注目ポイント取得部１２１は、挿入部２０３の形状に基づいて注目ポイントの位置を取得する。
【０１２９】
状態判断部１３０は、変位取得部１６１と、変位情報算出部１６２と、注目ポイント状態判断部１６３とを有する。変位取得部１６１は、挿入部２０３の形状と、注目ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−５とに基づいて、挿入部２０３における注目ポイントの位置の変化を算出する。また、変位取得部１６１は、挿入部２０３の後端側の検出ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−５とに基づいて、検出ポイントの位置の変化を算出する。このように、変位取得部１６１は、注目ポイントの第１の変位を取得する第１の変位取得部として機能し、また、検出ポイントの第２の変位を取得する第２の変位取得部として機能する。
【０１３０】
変位情報算出部１６２は、挿入部２０３における注目ポイントの変位と、挿入部２０３の後端側の検出ポイントの変位とを比較し、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−５を用いて、変位情報を算出する。注目ポイント状態判断部１６３は、変位情報と、プログラムメモリ１９２に記録された判断基準情報１９２−６とに基づいて、注目ポイントに係る部分の状態を算出する。
【０１３１】
支援情報作成部１８０は、判定された注目ポイントの状態に基づいて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、制御装置３１０の制御にフィードバックされたり、表示装置３２０に表示されたり、記録装置１９６に記録されたりする。
【０１３２】
第３の状態判断方法における挿抜支援装置１００の動作について、図３８に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１３３】
ステップＳ３０１において、挿抜支援装置１００は、センサ２０１から出力データを取得する。ステップＳ３０２において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ３０１で取得したデータに基づいて、後端側の検出ポイントの位置を取得する。
【０１３４】
ステップＳ３０３において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ３０１で取得したデータに基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。ステップＳ３０４において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ３０３で取得した挿入部２０３の形状に基づいて、注目ポイントの位置を取得する。
【０１３５】
ステップＳ３０５において、挿抜支援装置１００は、挿入部２０３における注目ポイントの位置を算出する。ステップＳ３０６において、挿抜支援装置１００は、挿入部２０３における注目ポイントの位置の継時的な変化を取得する。ステップＳ３０７において、挿抜支援装置１００は、検出ポイントの位置変化と、挿入部２０３における注目ポイントの位置変化とに基づいて、自己追従性Ｒ等の挿入部２０３における注目ポイントの位置変化の評価値を算出する。ステップＳ３０８において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ３０７で算出された評価値に基づいて、注目ポイント周辺において、被検体の伸展が生じているか否かやその程度など、伸展について評価を行う。
【０１３６】
ステップＳ３０９において、挿抜支援装置１００は、被検体の伸展が生じているか否かの判定結果や自己追従性Ｒ等に基づいて、後の処理に用いるのに適当な支援情報を作成し、当該支援情報を例えば制御装置３１０や表示装置３２０に出力する。
【０１３７】
ステップＳ３１０において、挿抜支援装置１００は、当該処理を終了させるための終了信号の入力があったか否かを判定する。終了信号の入力がないとき、処理はステップＳ３０１に戻る。すなわち、終了信号の入力があるまで上述の処理を繰り返し、操作支援情報を出力する。一方、終了信号の入力があったとき、当該処理は終了する。
【０１３８】
第３の状態判断方法が用いられることにより、挿入部２０３における注目ポイントの変位が特定され、この変位と挿入部２０３の後端側の挿入量、すなわち検出ポイントの変位との関係等に基づいて、被検体において伸展が生じているか否かなど、操作支援情報が作成され得る。操作支援情報は、例えば挿入部２０３又は被検体９１０の状態や、挿入部２０３による被検体９１０に対する押圧や圧迫の有無やそれらの大小等が含まれる。また、操作支援情報には、挿入部２０３又は被検体９１０に異常が生じているか否かの情報が含まれる。
【０１３９】
第３の状態判断方法で用いられる注目ポイントも、第２の状態判断方法で用いられる注目ポイントと同様に、挿入部２０３の形状に基づいて定められる位置であればどこでもよい。例えば上述の実施形態のように湾曲部分の折り返し端でもよいし、湾曲部分の湾曲開始位置でもよいし、湾曲部分と先端との例えば中点といった直線部の何れかでもよいし、湾曲部分が２つ以上ある場合の湾曲部分と湾曲部分との中点等でもよい。また、検出ポイントの位置も、後端側に限らず、どのような位置でもよい。また、検出ポイントに代えて、任意の箇所である注目ポイントが用いられてもよい。注目ポイントの位置が用いられる場合、検出ポイント取得部１１１ではなく、位置取得部１１０が注目ポイントの位置を取得し、取得された注目ポイントの位置が用いられる。
【０１４０】
［変形例］
第３の状態判断方法の変形例では、挿入部２０３の形状の接線方向に関する挿入部２０３の移動量に基づいて、挿入部２０３の状態を判定する。特に、注目ポイントにおける接線方向への挿入部２０３の移動量に基づいて、挿入部２０３の状態を判定する。
【０１４１】
図３９に模式的に示すように、挿入部２０３の形状に基づいて注目ポイント６３１が取得される。続いて、挿入部２０３の形状に基づいて注目ポイント６３１における挿入部２０３の接線方向６３２が特定される。第３の状態判断方法の変形例では、注目ポイント６３１に相当する挿入部２０３上の点の移動方向と、接線方向６３２との関係に基づいて、自己追従性が評価される。すなわち、注目ポイント６３１に相当する挿入部２０３上の点の移動方向が、挿入部２０３の接線方向６３２と一致しているほど、自己追従性が高いことが分かる。
【０１４２】
図４０に示すように、例えば注目ポイントに対応する点の変位量ΔＸに対するその変位量の接線方向の変位量ΔＳｒの割合に基づいて、挿入部２０３の状態や被検体９１０の状態が評価される。すなわち、注目ポイントにおける、接線方向と移動方向とのなす角θに基づいて、挿入部２０３の状態や被検体９１０の状態が評価される。
【０１４３】
上述の図３２に示したように、時間経過に従って、挿入部２０３が順に第１の状態２０３−１、第２の状態２０３−２、第３の状態２０３−３のように遷移したとする。このような場合に、時間経過に対する挿入部２０３の変位において接線方向の変位の割合を示す｜ΔＳｒ｜／｜ΔＸ｜を図４１に示す。第１の状態２０３−１から第２の状態２０３−２までは自己追従性が高いので、挿入部２０３の変位において当該点の移動方向に対する接線方向の変位の割合はほぼ１になっている。一方で、第２の状態２０３−２から第３の状態２０３−３までは、挿入部２０３が接線方向に進行せずに接線に対して垂直な方向に被検体９１０を伸展させながら変位するので、挿入部２０３の変位において当該点の移動方向に対する接線方向の変位の割合はほぼ０になっている。
【０１４４】
上述の図３４に示したように、時間経過に従って、挿入部２０３が順に第１の状態２０３−１、第２の状態２０３−２、第３の状態２０３−３のように遷移したとする。このような場合に、時間経過に対する挿入部２０３の変位において｜ΔＳｒ｜／｜ΔＸ｜を図４２に示す。第１の状態２０３−１から第２の状態２０３−２までは自己追従性が高いので、挿入部２０３の変位において当該点の移動方向に対する接線方向の変位の割合はほぼ１になっている。一方で、第２の状態２０３−２から第３の状態２０３−３までは挿入部２０３が接線方向に対して傾いた方向に進行しているので、挿入部２０３の変位において当該点の移動方向に対する接線方向の変位の割合はほぼ０．５になっている。
【０１４５】
なお、ΔＳｒとΔＸがベクトルである場合、（ΔＳｒ・ΔＸ）／（｜ΔＳｒ｜×｜ΔＸ｜）、又は、ｃｏｓθを指標に用いてもよい。（「・」は内積を表す。）こうすることによって、単純に｜ΔＳｒ｜／｜ΔＸ｜を用いて自己追従性を確認する場合に比べて、ΔＸとΔＳｒが逆方向に動く場合には、自己追従性が極めて低いことが分かる。
【０１４６】
［第４の状態判断方法］
上述の第３の状態判断方法の変形例の説明では、評価に用いられる値を、挿入体における注目ポイントに相当する点の接線方向の動きとして説明したが、接線と垂直な方向の動き、すなわち、挿入部２０３の横方向への動きとして評価されてもよい。例えば、注目ポイントの挿入部２０３の接線と垂直な方向への動き量を図４０に示すようにΔＸｃとし、挿入部２０３の後端側の任意の箇所の注目ポイント、又は、検出ポイントの移動量をΔＸ１としたときに、横動きＢを示す判定式を次式で定義する。
Ｂ＝｜ΔＸｃ｜／｜ΔＸ１｜
【０１４７】
このとき、横軸に経過時間又は当該任意の箇所の移動量ΔＸ１すなわち挿入量を示し、縦軸に横動きＢを示すと、図４３に示すような関係になる。すなわち、挿入部２０３が被検体に沿って正常に挿入されているときは、実線に示すように横動きＢは０に近い値となる。一方、ステッキ状態になると、破線に示すように横動きＢは１に近い値となる。
【０１４８】
図４３に示すように、横動きＢについて、閾値ａ４を、被検体９１０の伸展が生じ始めている旨の警告を出力すべき値とし、閾値ｂ４を、被検体９１０がこれ以上伸展したら危険がある旨の警告を出力すべき値とする等、閾値を適宜に設定することができる。閾値を適当に設定することで、横動きＢの値は、ユーザへの警告や、制御装置３１０への警告信号の出力など、内視鏡２００の操作を支援する情報として利用され得る。
【０１４９】
挿入部２０３の注目しているポイントの動きは、横動きとして表現されても、接線方向の動きとして表現されても、何れの形式で表現されてもよい。その意味するところは同じである。また、何れの場合にも、注目しているポイントの移動量と、挿入部２０３の後端側の注目ポイントや検出ポイントの移動量とが比較されてもよいし、後端側の注目ポイントや検出ポイントの移動量を用いずに注目しているポイントの移動とその接線方向の成分との割合のみに基づいて解析が行われてもよい。また、何れの場合にも、挿入部２０３の接線方向と挿入部の移動方向との一致度が高い程、挿入部２０３の動きは自己追従性が高く、挿入部２０３は被検体９１０に沿って挿入されていると言える。これらの点は以下の説明においても同様である。
【０１５０】
第４の状態判断方法を実行するための操作支援装置の構成例の概略を図４４に示す。ここでは、後端側の検出ポイントを利用する場合の操作支援装置の構成例を示す。
【０１５１】
挿抜支援装置１００は、位置取得部１１０と、形状取得部１２０と、状態判断部１３０と、支援情報作成部１８０とを備える。位置取得部１１０の検出ポイント取得部１１１は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、例えば挿入部２０３の後端側の位置検出が行われる箇所である検出ポイントの位置を取得する。
【０１５２】
形状取得部１２０は、センサ２０１から出力される情報に基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。形状取得部１２０の注目ポイント取得部１２１は、注目ポイントの位置を取得する。
【０１５３】
状態判断部１３０は、接線方向取得部１７１と、移動方向取得部１７２と、注目ポイント状態判断部１７３とを有する。接線方向取得部１７１は、挿入部２０３の形状と、注目ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−５とに基づいて、注目ポイントにおける挿入部２０３の接線方向を算出する。移動方向取得部１７２は、注目ポイントの位置と、プログラムメモリ１９２に記録された変位分析情報１９２−５とに基づいて、注目ポイントの移動方向を算出する。注目ポイント状態判断部１７３は、挿入部２０３における注目ポイントの接線方向と、注目ポイントの移動方向と、プログラムメモリ１９２に記録された判断基準情報１９２−６とに基づいて、注目ポイントの状態を算出する。
【０１５４】
支援情報作成部１８０は、判定された注目ポイントの状態に基づいて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、制御装置３１０の制御にフィードバックされたり、表示装置３２０に表示されたり、記録装置１９６に記録されたりする。
【０１５５】
第４の状態判断方法における挿抜支援装置１００の動作について、図４５に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１５６】
ステップＳ４０１において、挿抜支援装置１００は、センサ２０１から出力データを取得する。ステップＳ４０２において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ４０１で取得したデータに基づいて、後端側の検出ポイントの位置を取得する。
【０１５７】
ステップＳ４０３において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ４０１で取得したデータに基づいて、挿入部２０３の形状を取得する。ステップＳ４０４において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ４０３で取得した挿入部２０３の形状に基づいて、注目ポイントの位置を取得する。
【０１５８】
ステップＳ４０５において、挿抜支援装置１００は、注目ポイントにおける挿入部２０３の接線方向を算出する。ステップＳ４０６において、挿抜支援装置１００は、注目ポイントに相当する挿入部２０３の位置の移動方向を取得し、横動きを表す値を算出する。
【０１５９】
ステップＳ４０７において、挿抜支援装置１００は、検出ポイントの位置変化と、横動きを表す値とに基づいて、挿入部２０３の注目ポイントにおける自己追従性を表す評価値を算出する。検出ポイントの位置変化に対して横動きを表す値が小さい程、自己追従性が高いことになる。
【０１６０】
ステップＳ４０８において、挿抜支援装置１００は、ステップＳ４０７で算出された評価値に基づいて、注目ポイント周辺において、被検体の伸展が生じているか否かやその程度など、伸展について評価を行う。
【０１６１】
ステップＳ４０９において、挿抜支援装置１００は、被検体の伸展が生じているか否かの判定結果やその程度等に基づいて、後の処理に用いるのに適当な支援情報を作成し、当該支援情報を例えば制御装置３１０や表示装置３２０に出力する。
【０１６２】
ステップＳ４１０において、挿抜支援装置１００は、当該処理を終了させるための終了信号の入力があったか否かを判定する。終了信号の入力がないとき、処理はステップＳ４０１に戻る。すなわち、終了信号の入力があるまで上述の処理を繰り返し、操作支援情報を出力する。一方、終了信号の入力があったとき、当該処理は終了する。
【０１６３】
第４の状態判断方法が用いられることにより、挿入部２０３における注目ポイントにおける移動方向と接線方向との関係等に基づいて、被検体において伸展が生じているか否かなど、操作支援情報が作成され得る。操作支援情報は、例えば挿入部２０３又は被検体９１０の状態や、挿入部２０３による被検体９１０に対する押圧や圧迫の有無やそれらの大小等や、挿入部２０３の異常の有無が含まれ得る。
【０１６４】
なお、上述の例では、注目ポイントを対象として解析を行う場合を示したが、それに限らない。注目ポイントではなく、任意の点について、その形状から求まる当該点における接線方向と、当該点の移動方向とに基づいて、自己追従性は評価され得る。
【０１６５】
また、上述の説明では、挿入部２０３の後端側の検出ポイントの移動量と注目ポイントの移動量との関係に基づいて、自己追従性を評価する例を示した。検出ポイントに代えて任意の注目ポイントが用いられてもよい。また、検出ポイントの移動量については、必ずしも考慮する必要がない。すなわち、注目ポイントの移動量について、接線方向成分と接線と垂直な方向の成分との割合にのみ基づいても、自己追従性の評価は行われ得る。
【０１６６】
なお、第３の状態判断方法と第４の状態判断方法とは、いずれも挿入部２０３の自己追従性を評価している点は共通している。
【０１６７】
［変形例］
上述の説明では、挿入部２０３の形状に基づく注目ポイントについて、接線方向の移動を分析する例を示した。注目ポイントに限らず、挿入部２０３の先端について接線方向の移動が分析されてもよい。先端の接線方向とは、すなわち、挿入部２０３の先端が向いている方向である。
【０１６８】
図３２に示したものと同様の状態においては、図４６に示すように、挿入部２０３の先端は、第２の位置６３５−２から第３の位置６３５−３へと後ろ方向に進む。すなわち、先端戻りが発生している。内視鏡２００が先端方向の画像を取得する内視鏡である場合には、挿入部２０３の先端が後ろ方向に進んでいることは、取得された画像に基づいて知ることもできる。
【０１６９】
挿入部２０３の先端部の先端方向への進み具合を表す先端進みＰを次式で定義する。  
Ｐ＝（ΔＸ２・Ｄ）／｜ΔＸ１｜
ここで、ΔＸ２は、先端の変位ベクトルであり、Ｄは先端方向ベクトルであり「・」は内積を示す。
【０１７０】
時間経過すなわち後端側の任意の箇所の挿入量ΔＸ１に対する先端進みＰの変化の一例を図４７に示す。図４７の実線は、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているときを表す。この場合、挿入部２０３の先端は、先端方向に進むので、先端進みＰの値は１に近い値を示す。一方、図４７の破線は、挿入部２０３がステッキ状態にあるときを表す。この場合、挿入部２０３の先端部は後ろ方向に進むので、先端進みＰは、−１に近い値を示す。
【０１７１】
図４７に示すように、先端進みＰについて、閾値ａ４´を、被検体９１０の伸展が生じ始めている旨の警告を出力すべき値とし、閾値ｂ４´を、被検体９１０がこれ以上伸展したら危険がある旨の警告を出力すべき値とする等、閾値を適宜に設定することができる。閾値を適当に設定することで、先端進みＰの値は、ユーザへの警告や、制御装置３１０への警告信号の出力など、内視鏡２００の操作を支援する情報として利用され得る。
【０１７２】
このように、先端戻りとして特徴的に検出される先端進みＰによっても挿入部２０３又は被検体９１０の状態が判別され得る。
【０１７３】
［第１乃至第４の状態判断方法について］
上述の各状態判断方法は、いずれも自己追従性の程度を評価しているものといえる。２点以上の注目ポイントの移動量に差異がある状態は、当該２点の間で自己追従性が低い箇所が存在している状態であると言い換えることができる。また、ステッキ状態とは、横動きが生じている状態とも言い換えることができ、横動きとは、自己追従性が低い状態であると言い換えることができる。
【０１７４】
第１の状態判断方法では、２点以上の注目ポイントの移動量の差異を検出し、差異があるとき、例えば座屈が生じていると判定される。座屈が生じているとき、当該座屈が生じている箇所において自己追従性が低い状態となっている。
【０１７５】
第２の状態判断方法では、注目ポイントに着目して、湾曲部分について自己追従性がない状態、すなわち、湾曲部分において横動きして被検体９１０を押し上げている状態が検出されている。
【０１７６】
第３の状態判断方法では、注目ポイントに着目して、挿入部２０３における注目ポイントの位置に基づいて自己追従性が評価されている。自己追従性の評価にあたっては、自己追従性が高いとき、挿入部２０３における注目ポイントの位置は、挿入量と一致することが利用されている。
【０１７７】
第４の状態判断方法では、ある点における接線とその移動方向とに基づいて、自己追従性が評価されている。自己追従性の評価にあたっては、自己追従性が高いとき、所定の点は、その点における挿入部２０３の形状の接線方向に進行することが利用されている。一方、自己追従性が低いとき、例えば横動き等が生じることになる。
【０１７８】
また、自己追従性が低い状態とは、横動きが生じている状態と言い換えることができる。したがって、上記の状態判断方法の何れも、横動きの程度を評価しているものと言い換えても、同様に表現され得る。
【０１７９】
ここで、挿入部２０３又は被検体９１０において注目すべき箇所として、被検体が湾曲している部分がある。湾曲している部分においては、挿入部２０３の自己追従性が低くなりがちであり、湾曲部分において横動きが生じると被検体の壁を押圧することになるので、被検体の湾曲部分における挿入部２０３又は被検体９１０の状態は、評価する価値が高い。このことから、第２の状態判断方法、第３の状態判断方法、及び第４の状態判断方法では、湾曲部分について注目ポイントとして着目し、この湾曲部分について解析が行われている。
【０１８０】
しかしながらこれに限らず、同様の方法によって、種々の箇所が注目ポイントとして設定され得るし、種々の箇所の挿入部２０３又は被検体９１０の状態が解析され得る。
【０１８１】
このように、変位情報取得部１４１及び連動具合演算部１４２、変位取得部１５１，１６１及び変位情報算出部１５２，１６２、又は、接線方向取得部１７１及び移動方向取得部１７２は、挿入部２０３の挿入における自己追従性を評価する自己追従性評価部として機能する。また、座屈判断部１４３、又は、注目ポイント状態判断部１５３，１６３，１７３は、自己追従性に基づいて、挿入部２０３又は被検体９１０の状態を判断する判断部として機能する。
【０１８２】
挿入部２０３又は被検体９１０の状態は、挿入部２０３が被検体９１０に沿って挿入されているか否かの判断にのみ用いられるものではない。ユーザは、挿入部２０３を被検体９１０に挿入するとき、被検体の形状を意図的に変化させることがある。例えば、被検体９１０が湾曲している部分では、挿入部２０３が進行しやすいように当該被検体の形状を直線に近づけるように操作することがある。このような操作においても、挿入部２０３の形状、被検体９１０の形状、挿入部２０３が被検体９１０を押圧する力等の情報は、ユーザにとって有益な情報となる。
【０１８３】
［第１乃至第４の状態判断方法の組み合わせについて］
第１乃至第４の状態判断方法は、組み合わせて用いられ得る。例えば、第１の状態判断方法とその他の状態判断方法とを組み合わせて用いることで、次のような効果が得られる。すなわち、第１の状態判断方法を利用することで、挿入部２０３に生じている座屈に係る情報を取得することができる。この座屈に由来する変位成分を差し引くことで第２乃至第４の状態判断方法による演算結果の精度が向上し、また、挿入部２０３で生じている現象がより正確に把握され得る。その他、第１乃至第４の状態判断方法が組み合わせて用いられれば、得られる情報量は何れか１つの方法が用いられる場合よりも増加する。このことは、作成される支援情報の精度を向上させることに効を奏する。
【０１８４】
［操作支援情報について］
支援情報作成部１８０は、上述の第１乃至第４の状態判断方法を用いて取得された挿入部２０３又は被検体９１０の状態に係る情報を用いて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、ユーザが挿入部２０３を被検体９１０に挿入することを支援する情報である。
【０１８５】
操作支援情報は、第１乃至第４の状態判断方法を用いて取得された挿入部２０３又は被検体９１０の状態に係る情報に基づくのみならず、入力装置３３０から入力される情報や、制御装置３１０から入力される情報等、種々の情報を組み合わせて作成され得る。第１乃至第４の状態判断方法が適宜に用いられることで、必要な情報が適切に取得され得る。
【０１８６】
操作支援情報は、例えば表示装置３２０に表示され、ユーザはこの表示を参考にして内視鏡２００の操作を行う。また、操作支援情報は、例えば制御装置３１０の制御にフィードバックされる。より適切な制御装置３１０による内視鏡２００の動作の制御は、ユーザの内視鏡２００の操作を支援する。操作支援情報が利用されることで、内視鏡２００の操作が円滑に行われ得る。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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