(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する内視鏡挿入部の形状を把握するための内視鏡挿入部形状把握システムであって、
前記内視鏡の所定のチャンネルに挿入可能なプローブと、
前記プローブの一端に設けられ前記チャンネルの開口部に着脱自在に装着されるプローブコネクタと、
前記プローブに所定間隔毎に設けられ、外部交流磁界に基づいてその位置情報を検出する複数の磁気センサと、
前記プローブコネクタに設けられ、前記磁気センサから得られた位置情報を前記内視鏡の操作部へ送信する送信手段と、
前記操作部に設けられ、前記送信手段により送信された前記位置情報を受信する受信手段と
を備えることを特徴とする内視鏡挿入部形状把握システム。
【請求項２】
前記送信手段及び前記受信手段が光通信を用いることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入部形状把握システム。
【請求項３】
前記磁気センサがコイルであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入部形状把握システム。
【請求項４】
前記位置情報から、前記挿入部における湾曲部の両端の間の距離を検出する距離検出手段と、前記距離に対応して、前記湾曲部の形状を再現するための湾曲部形状データを格納するメモリとを備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入部形状把握システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入時の内視鏡挿入部の位置を検出するとともに、その形状を表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
術者にとって、体内に挿入された内視鏡挿入部の形状の把握することが必要である。特に体内への挿入が困難な下部内視鏡の使用において、内視鏡挿入部の形状の把握は極めて有用である。これらのことから内視鏡挿入部の形状把握システムとして様々なものが提案されている。
【０００３】
内視鏡挿入部の形状を表示するシステムとして、交流磁界を用いるものが知られている。これは、挿入部内の長手方向に沿って多数のコイルを所定間隔で配置し、交流磁界とコイルとの間の電磁誘導作用を利用して各コイルの３次元空間内の位置および方位を検出するものである。内視鏡挿入部の形状は、コイルが配置された測定点の位置データに３次元スプライン曲線等を適用して再現され、モニタに表示される。このような、交流磁界を利用した内視鏡挿入部形状把握システムでは、コイルは一般に挿入部内に直接内蔵されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９３３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多数のコイルを内視鏡の挿入部内に直接内蔵させる構成の場合、様々な機能を搭載させる必要がある近年の電子内視鏡装置ではスペース上の制約となる。また、位置検出用のコイルを全ての内視鏡に内蔵させる必要がある上、位置検出システムを変更する場合に、内視鏡自体を交換する必要がある。
【０００５】
本発明は、簡略な構成で、小型でありながらも挿入部の形状を再現でき、操作性の高い内視鏡挿入部形状把握システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に関わる内視鏡挿入部形状把握システムは、可撓性を有する内視鏡挿入部の形状を把握するための内視鏡挿入部形状把握システムであって、内視鏡の所定のチャンネルに挿入可能なプローブと、プローブの一端に設けられチャンネルの開口部に着脱自在に装着されるプローブコネクタと、プローブに所定間隔毎に設けられ、外部交流磁界に基づいてその位置情報を検出する複数の磁気センサと、プローブコネクタに設けられ、磁気センサから得られた位置情報を内視鏡の操作部へ送信する送信手段と、操作部に設けられ、送信手段により送信された位置情報を受信する受信手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
送信手段及び受信手段は光通信を用いることが好ましく、磁気センサは例えばコイルである。
【０００８】
また更に、位置情報から、挿入部における湾曲部の両端の間の距離を検出する距離検出手段と、距離に対応して、湾曲部の形状を再現するための湾曲部形状データを格納するメモリとを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、簡略な構成で、小型でありながらも挿入部の形状を再現でき、操作性の高い内視鏡挿入部形状把握システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である内視鏡挿入部形状把握システムが適用される内視鏡の概観図であり、本実施形態では、内視鏡として電子内視鏡が採用される。
【００１１】
電子内視鏡１０は、術者が把持・操作するための操作部１１を備える。操作部１１には、挿入部１２及びライトガイドケーブル１３がそれぞれ連結され、ライトガイドケーブル１３の先端にはコネクタ１３Ａが設けられる。コネクタ１３Ａは、例えば光源と映像信号処理ユニット等が一体的に収容されるプロセッサ装置（図示せず）に着脱自在に装着され、電子内視鏡１０のコネクタ１３Ａ及びライトガイドケーブル１３等を通してプロセッサ装置の光源部から照明光が体腔内に供給され、電子内視鏡１０からの画像信号がプロセッサ装置の映像信号処理回路に供給される。
【００１２】
挿入部１２は、軟性部１２Ａと、湾曲部１２Ｂと、先端部１２Ｃとから構成される。軟性部１２Ａは、自由に屈曲される可撓管であり、挿入部１２の大部分を占め、操作部１１に直接接続される。湾曲部１２Ｂは、先端部１２Ｃと軟性部１２Ａとの間を結ぶ区間に設けられ、操作部１１に設けられたアングルノブ１１Ａの回転操作に連動して先端部１２Ｃの向きが例えば約１８０°回転されるまで湾曲可能である。
【００１３】
挿入部１２には、操作部１１から先端部１２Ｃまで連通する鉗子チャンネルが形成され、操作部１１には、鉗子チャンネルの入り口となる鉗子口１１Ｂが設けられる。なお、先端部１２Ｃには、後述するように、撮像光学系や撮像素子、また照明光学系等が搭載される。
【００１４】
図２は、挿入部１２の位置を検出・表示する挿入部形状把握システムおよび電子内視鏡システム全体の電気的構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態において挿入部形状把握システムは、プローブ型のセンサ（センサプローブ）である。センサプローブ２０は、可撓性を有する管状部２１と、管状部２１の一端に接続されるプローブコネクタ２２とから構成される。センサプローブ２０の管状部２１は、図１に示される内視鏡１０の鉗子口１１Ｂから鉗子チャンネル１４内に挿入される。
【００１６】
内視鏡挿入部１２の先端部１２Ｃは、リジッドな構成とされ、その内部には、撮像素子１５やライトガイド（光ファイバ束）１６の先端１６Ａが配置される。また挿入部１２の先端部１２Ｃには、ライトガイド１６からの光を体腔内に照射するための照明用光学系１６Ｂや撮像素子１５に被写体像を結像するための撮像光学系１５Ａが設けられる。
【００１７】
ライトガイド１６および撮像素子１５の信号ケーブルは、挿入部１２、操作部１１、ライトガイドケーブル１３、コネクタ１３Ａを介してプロセッサ装置内の内視鏡ユニット３０に連結される。撮像素子１５は、内視鏡ユニット３０に設けられた撮像素子ドライバ３００により駆動され、撮像素子１５から出力された画像信号は、内視鏡ユニット３０の前段信号処理回路３０１へ送られる。
【００１８】
前段信号処理回路３０１において所定の信号処理が施された映像信号は、画像メモリ３０２に一時的に保持された後、順次後段信号処理回路３０３に送られる。後段信号処理回路３０３では画像信号に対して所定の画像信号処理が施された後、ビデオ信号にエンコードされ画像表示装置等の出力装置に出力される。
【００１９】
なお、撮像素子ドライバ３００および画像メモリ３０２の駆動は、タイミングコントローラ３０４によって制御され、タイミングコントローラ３０４はシステムコントローラ３０５によって制御される。
【００２０】
また、撮像素子１５を用いた体腔内での撮影は、ライトガイド１６を介して照射される照明光を用いて行われ、照明光は、プロセッサ装置内の光源部からライトガイド１６へと供給される。光源部はランプ３０６を備え、ランプ３０６から照射される白色光がシャッタ３０７および集光レンズ３０８を介してプロセッサ装置内に挿入されたライトガイド１６の端面に集光される。
【００２１】
ランプ３０６には、ランプ用電源３０９から電力が供給され、シャッタ３０７はモータドライバ３１１によって駆動制御されるモータ３１０により駆動される。また、ランプ用電源３０９およびモータドライバ３１１はシステムコントローラ３０５によって制御される。
【００２２】
なお、システムコントローラ３０５には、ユーザによって操作されるスイッチ類を備えたフロントパネルスイッチ（Ｆパネルスイッチ）３１２が接続されており、システムコントローラ３０５は、フロントパネルスイッチ３１２でのスイッチ操作に応じて電子内視鏡システム内の各種設定を変更可能である。
【００２３】
また、電子内視鏡１０のコネクタ１３Ａ内には、ＲＯＭ１３０が搭載されており、コネクタ１３Ａをプロセッサ装置に装着すると、ＲＯＭ１３０がシステムコントローラ３０５に接続され、ＲＯＭ１３０に格納された電子内視鏡識別情報がプロセッサ装置に読み出される。すなわち、ＲＯＭ１３０には、電子内視鏡１０に関わる情報、例えば型式や、挿入部１２（図１）の長さ、画像処理に関わる各種パラメータなどが格納されており、これらの情報がシステムコントローラ３０５によって読み出される。
【００２４】
一方、センサプローブ２０の管状部２１には、その先端から長手方向に沿って所定間隔で多数のコイル（磁気センサ用コイル）Ｓ１〜Ｓｎ（ｎはコイルの総数に相当）が設けられる（図２ではコイルＳ１〜Ｓ５のみ例示）。センサプローブ２０は、内視鏡の型式に合わせてそれぞれ設計されており、型式が適合する内視鏡に使用される。
【００２５】
すなわち、センサプローブ２０の管状部２１の全長Ｌは、内視鏡先端部１２Ｃから鉗子口１１Ｂまでの鉗子チャンネル１４の全長に対応しており、センサプローブ２０が内視鏡１０に装着されると、管状部２１の先端は、内視鏡１０の先端部１２Ｃに配置され、プローブコネクタ２２は図３に示されるように、鉗子口１１Ｂに嵌め合わせられる。
【００２６】
例えば図３に示されるように、プローブコネクタ２２において、管状部２１の基端部が接続される位置には、管状部２１を取り囲むように円筒形の嵌合部２２Ａが形成される。管状部２１が鉗子口１１Ｂに完全に挿入されると、管状部２１の基端部は鉗子口１１Ｂと略同位置となり、嵌合部２２Ａは、円筒形に突出する鉗子口１１Ｂにピッタリと嵌め合わせられる。
【００２７】
また、センサプローブ２０のプローブコネクタ２２内には、プローブ信号処理ユニット２２０（後述）が搭載されており、管状部２１に設けられたセンサ（コイル）Ｓ１〜Ｓｎの各々は、信号線を介してプローブ信号処理ユニット２２０に接続される（図５参照）。
【００２８】
プローブコネクタ２２にはプローブ信号処理ユニット２２０に接続された送信部２２１が設けられ、電子内視鏡１０の操作部１１には、受信ユニット（後述）１１０に接続された受信部１１１が設けられる。送信部２２１および受信部１１１は、プローブ信号処理ユニット２２０からの信号データを送受信するための素子であり、本実施形態において、送信部２２１はＬＥＤやＬＤなどの発光素子であり、受信部１１１は受光素子である。
【００２９】
したがって、図３に示されるように、プローブコネクタ２２が鉗子口１４Ａに装着されるとき、発光素子２２１と受光素子１１１とが対面するように各々の素子は配置される。なお、送信部２２１および受信部１１１は、信号線の接続を伴わない通信方法であれば、光通信に限定されるものではなく、電波や音波などを用いるための素子であってもよい。
【００３０】
発光素子２１１で受信された信号データは、操作部１１内の受信ユニット１１０において所定の処理が施された後、ライトガイドケーブル１３およびコネクタ１３Ａに配設された信号線を介してプロセッサ装置内に設けられた挿入部形状把握ユニット４０に信号データＤｏとして送信される。
【００３１】
プロセッサ装置内の挿入部形状把握ユニット４０は、大まかに制御演算部４００、駆動回路ＸＹＺ４０１、および画像表示制御部４０２から構成される。信号データＤｏは、コネクタ１３Ａを介して制御演算部４００に入力され解析される。これにより、センサＳ１〜Ｓｎのその時点での位置が算出され、算出されたセンサＳ１〜Ｓｎの位置データに基づいて画像表示制御部４０２において挿入部の位置・形状がグラフィカルに再現され、画像信号として画像表示装置４１に出力される。
【００３２】
また、駆動回路ＸＹＺ４０１には、磁場発生器４２がコネクタを介して着脱自在に接続される。磁場発生器４２は、例えば直交座標系ＸＹＺの各座標軸ＸＹＺに対応した方向に時系列的に交流磁場を発生する装置であり、その駆動は、プロセッサ装置内の駆動回路ＸＹＺ４０１からの信号により制御される。なお、駆動回路ＸＹＺ４０１は、制御演算部４００からの信号により制御される。
【００３３】
従来周知のように、交流磁界を用いた挿入部形状把握システムにおいて、センサプローブ２０に設けられたセンサＳ１〜Ｓｎは、これら交流磁場との電磁誘導作用により、磁場発生器４２に設定されたＸＹＺ座標系の各座標軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）の距離に対応した誘導起電力を検知信号として発生し、これらの検知信号に基づいて各センサＳ１〜Ｓｎに対応する位置座標が所定の座標系において計算される。
【００３４】
図４は、センサプローブ２０単体の構成を示すブロック図であり、図５は、挿入部形状把握システムの構成のみを示すより詳細なブロック図である。
【００３５】
図４に示されるように、センサＳ１〜Ｓｎ（Ｓ１〜Ｓ５）は、プローブコネクタ２２内のプローブ信号処理ユニット２２０に電気的に接続され、各センサＳ１〜Ｓｎにおいて発生した検知信号は、プローブ信号処理ユニット２２０に入力される。プローブ信号処理ユニット２２０には、前述したように発光素子２２１が接続されており、プローブ信号処理ユニット２２０からの信号に基づいて、光信号を出力する。
【００３６】
なお、プローブ信号処理ユニット２２０には、プローブコネクタ２２内に設けられた電源（電池）２２２から電力が供給され、この電源の投入は、スイッチ２２３の操作により制御される。
【００３７】
図５に示されるように、センサＳ１〜Ｓｎは、プローブ信号処理ユニット２２０内の多チャンネルプリアンプ２２４に各々接続されており、センサＳ１〜Ｓｎからの信号は各々多チャンネルプリアンプ２２４において所定のゲインで増幅される。多チャンネルプリアンプ２２４において増幅された信号は、多チャンネルＡ／Ｄ２２５においてデジタル信号へと変換され、それぞれデータホールド回路２２６において一時的に保持される。
【００３８】
データホールド回路２２６に保持された各センサＳ１〜Ｓｎに対応するデジタルデータは、順次エンコーダ２２７に出力され、同期・識別コードを付されてシリアルデータとして発光素子駆動回路２２８へと出力される。発光素子２２１は、発光素子駆動回路２２８からの駆動信号に基づいて発光し、エンコードされたシリアルデータに対応した光信号を受光素子１１１へと送信する。なお、多チャンネルＡ／Ｄ２２５、データホールド回路２２６、エンコーダ２２７の駆動タイミングは、タイミング回路２２９によって制御される。
【００３９】
一方、受光素子１１１で受信された光信号は、電気信号に変換され受信ユニット１１０内に設けられた波形成形回路１１２に送られる。波形成形回路１１２では、検出された光信号に基づいてシリアルデータの信号波形が再生され、デコーダ１１３に出力される。デコーダ１１３では、シリアルデータのデコーディングが行なわれ、各センサＳ１〜Ｓｎに対応する信号が順次抽出され、データホールド回路１１４にそれぞれ一時的に保持される。
【００４０】
データホールド回路１１４に、センサＳ１〜Ｓｎからの全てのデータが揃うと、データホールド回路１１４に保持されているデータは、パラレルの信号データＤｏとして、挿入部形状把握ユニット４０の制御演算部４００へと出力される。なお、デコーダ１１３およびデータホールド回路１１４の駆動タイミングはタイミング回路１１５によって制御される。
【００４１】
なお、図６は、データホールド回路２２６に保持されたパラレルデータが、エンコーダ２２７によりシリアルデータに変換され、再びデコーダ１１３およびデータホールド回路１１４によってパラレルデータに変換されるまでの過程を模式的に示すタイミングチャートである。
【００４２】
図６に示されるように、シリアルデータでは、同期信号と識別コード（各センサＳ１〜ＳｎとＸ、Ｙ、Ｚ方向を識別するためのコード）が、各センサＳ１〜Ｓｎのデータの前に付される。なお、図６では、Ｘ方向のデータについてのみ示されるが、Ｙ方向、Ｚ方向についても同様である。
【００４３】
次に図７〜図１６を参照して、本実施形態の挿入部形状把握システムにおいて実行される挿入部の形状表示のための処理の詳細について説明する。
【００４４】
図７、図８は、それぞれアングルノブ１１Ａ（図１）が操作され、挿入部１２が湾曲された状態におけるセンサプローブ２０の先端部付近の形状を示す模式図であり、図７は湾曲部１２Ｂが僅かに曲げられたとき、図８は、先端部１２Ｃの端面が略１８０°反転されるまで湾曲部１２Ｂが曲げられた状態を示す。なお、図７、８には、センサプローブ２０のみが描かれ、内視鏡挿入部１２は省略されている。
【００４５】
挿入部形状表示処理では、交流磁界を用いて求められた磁気センサ用コイルＳ１〜Ｓｎの位置に対応する点Ｐ１〜Ｐｎを結ぶことにより、挿入部１２の形状が画像表示装置４１の画面に再現される。図９に点Ｐ１〜Ｐｎの間を直線で結んだとき（直線補間）の画像表示例を示し、図１０に点Ｐ１〜Ｐｎの間をベジェ曲線やスプライン曲線等の所定の曲線を用いて補間（フィッティング）したときの画像表示例を示す。
【００４６】
しかし、湾曲部１２Ｂは一般に軟性部１２Ａとその構造が異なるとともに、アングルワイヤにより力が与えられなど力の掛かり方も大きく異なる。したがって、湾曲部１２Ｂでは湾曲の仕方も軟性部１２Ａとは大きく異なり、従来のように湾曲部１２Ｂでの補間に軟性部１２Ａと同じ方法を用いると、再現される挿入部１２Ｂの形状は実際のものと著しく異なる場合が発生する。
【００４７】
例えば図１１に模式的に示されるように、軟性部１２０Ａは螺旋管１２３から構成され、湾曲部１２０Ｂは多数の湾曲駒１２１から構成される。湾曲駒１２１は、それぞれヒンジ部１２２により隣接するもの同士が連結され、湾曲可能な構造とされている。また、図１２に湾曲部１２０Ｂの別の構造を模式的に示す。図１２の例では、湾曲部１２０Ｂは、２種類の湾曲駒１２１Ａ、１２１Ｂから構成される。図１２の構成では、湾曲部先端側に軟性部側の湾曲駒１２１Ｂよりも幅の狭い湾曲駒１２１Ａが用いられ、湾曲部１２０Ｂの先端側は軟性部側よりも大きな曲率で湾曲できる。
【００４８】
図１１、１２に示される構造から、湾曲部がノブ操作により曲げられるとき、その曲率は、軟性部の自然な撓みによる曲率に比べ極めて大きい。また、その湾曲の態様も大きく異なり、図１３に示されるように同じ湾曲部１２０Ｂであっても複数の異なる曲率で湾曲される。したがって、湾曲部の形状を、軟性部の形状再現と同じ方法で精度よく再現することはできない。
【００４９】
図１４に、湾曲部１２Ｂが大きく湾曲されときの点Ｐ１〜Ｐ４の位置と、これらを直線補間したときの様子が示される。図１４において、直線補間により再現された挿入部１２の形状（点Ｐ１〜Ｐ４を直線で結んだもの）が実線Ｌｓで示され、挿入部１２の実際の形状が破線Ｌｂで示される。
【００５０】
図１４に示されるように、軟性部１２Ａは、緩やかに撓むため軟性部１２Ａに対応する点Ｐ２〜点Ｐ４の間の区間では、再現された形状（Ｌｓ）と実際の形状（Ｌｂ）との間に余り大きな差はない。しかし、湾曲部１２Ｂに対応する点Ｐ１〜点Ｐ２の間の再現形状は、実際の形状と大きく異なる。図１４の例では、極端な例として直線補間の場合を挙げたが、ベジェ曲線やスプライン曲線を用いた補間においても、軟性部１２Ａと湾曲部１２Ｂに同じ補間方法を用いる場合、湾曲部１２Ｂが大きく湾曲されたときに対応することは出来ない。
【００５１】
湾曲部１２Ｂの形状再現をより正確に行なうために、湾曲部１２Ｂ内に多数の磁気センサを配置することも考えられるが、磁気センサ用のコイルが湾曲部１２Ｂ内に配置されると、アングルノブ１１Ａによる湾曲操作が阻害されるだけでなく、センサが破壊される恐れがあり、センサプローブ２０の耐久性が悪化する。
【００５２】
これらのことから、本実施形態では第１センサＳ１と第２センサＳ２は、湾曲部１２Ｂ（管状部２１の先端部１２Ｃの隣接部）の軸方向に沿って距離Ｂ離れて配置され（図１５参照）、この距離Ｂは、湾曲部１２Ｂの長さよりも若干長い。すなわち、センサプローブ２０が鉗子チャンネル１４に装着されると、第１センサＳ１は、リジッドな先端部１２Ｃ内に配置され、第２コイルＳ２は、湾曲部１２Ｂに隣接する軟性部１２Ａ内に配置され、湾曲部１２Ｂ内にセンサ用コイルが配置されないように構成されている。
【００５３】
ところで、湾曲部１２Ｂの湾曲の仕方は、一般に製品ごとに特徴がある。図１５に湾曲部１２Ｂの実際の湾曲状態と点Ｐ１の点Ｐ２に対する位置関係を模式的に示す。図１５には湾曲部１２Ｂが湾曲されていない状態から、湾曲部１２Ｂが略反対向きにまで湾曲されるまでの状態が９つのステップとして描かれている。
【００５４】
図１５において、９つの湾曲状態に対する点Ｐ１の各位置をＰ１（０）〜Ｐ１（８）とする。また、湾曲部１２Ｂが湾曲されていないときに先端部１２Ｃが向けられていた方向に対する湾曲時の先端部１２Ｃの方向を角θで表わし、これにより湾曲部１２Ｂの湾曲状態を表わす。すなわち、湾曲部１２Ｂが湾曲されておらず、点Ｐ１がＰ１（０）に位置するときθ＝０°であり、湾曲部１２Ｂが反対向きにまで湾曲され、点Ｐ１がＰ１（８）に位置するときθ＝１８０°である。また更に、位置Ｐ１（０）〜Ｐ１（８）でのθの値をそれぞれθ０〜θ８で表わす。
【００５５】
このとき、点Ｐ１と点Ｐ２の間の距離（直線距離）Ｄと角度θとの間には通常１対１の対応関係がある（すなわち、Ｄ＝Ｄ（θ）、θ＝Ｄ-1（Ｄ））。また、先端部１２Ｃがθ方向に向けられているときの湾曲部１２Ｂの湾曲形状は、通常一通りである。したがって、点Ｐ１、点Ｐ２の位置から距離Ｄが決定されると、湾曲部１２Ｂの形状を決定することができる。
【００５６】
本実施形態では、例えばＲＯＭ１３０（図２参照）に、距離Ｄと湾曲部１２Ｂの形状の関係を示す情報が湾曲部形状データとして格納されている。距離Ｄ（すなわち点Ｐ１の点Ｐ２に対する相対位置）と湾曲部１２Ｂの形状の関係を示す情報が湾曲部形状データとして格納されている。なお、距離Ｄ（点Ｐ１の相対位置）に対する湾曲部１２Ｂの形状は、予め計測されたものであり、湾曲部形状データの１例を表１に示す。なお、湾曲部形状データを格納するメモリは別途、プローブコネクタに設けることも可能である。
【００５７】
【表１】
0004708962.tif 000002
【００５８】
表１に示されるように、湾曲部形状データは、例えば、各相対位置Ｐ１（０）〜Ｐ１（８）に対応して、湾曲部１２Ｂの長手方向に沿った所定間隔の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）が記録されている。表１に示された例では、点Ｐ１、Ｐ２間に対応する湾曲部１２Ｂの位置座標データは、点Ｐ１、Ｐ２間を例えば１０等分する間隔で用意され、Ｐ１（０）〜Ｐ１（８）毎に例えば９個の位置座標データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ９，Ｙ９，Ｚ９）が記録されている。なお、図１６に位置座標データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ９，Ｙ９，Ｚ９）と湾曲部１２Ｂとの関係を点Ｐ１がＰ１（０）、Ｐ１（４）、Ｐ１（８）に位置するときを例に模式的に示す。
【００５９】
上述したように、距離Ｄが計算されると、点Ｐ２に対する点Ｐ１の相対位置（軸回りの自由度は考えない）は一意的に決定され、これに基づいて相対位置Ｐ１（０）〜Ｐ１（８）の何れかが選択され、そのときの位置座標データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ９，Ｙ９，Ｚ９）に基づいて、挿入部１２Ｂの形状が再現される。
【００６０】
本実施形態において湾曲部形状データは、点Ｐ１、Ｐ２間にある所定の点（１個以上）の位置情報であったが、そのときの湾曲部１２Ｂの曲率であってもよい。また、距離Ｄ毎に所定の補間関数や、補間関数のパラメータを格納しておいてもよく、以上のものを組み合わせたものであってもよい。
【００６１】
したがって、本実施形態の挿入部形状表示処理では、湾曲部１２Ｂと軟性部１２Ａで異なる補間方法が採用され、これらを組み合わせることにより挿入部１２全体の形状が再現される。すなわち、軟性部１２Ａに対しては、各コイルの位置をベジェ曲線やスプライン曲線などを用いて結び、従来の方法で挿入部１２の形状が再現され、湾曲部１２Ｂ、先端部１２Ｃに対しては、予め湾曲部１２Ｂにおける湾曲の仕方を調べた湾曲部形状データと、湾曲部１２Ｂの両端に位置する軟性部１２Ａと先端部１２Ｃに設けられた磁気センサ用コイルＳ１、Ｓ２の相対位置関係とに基づいて、補間が行なわれ形状が再現される。
【００６２】
なお、軟性部１２Ａの補間曲線にベジェ曲線やスプライン曲線などが用いられる場合、軟性部１２Ａの補間曲線の点Ｐ２に対する制御点は、湾曲部１２Ｂに対し選択された補間曲線の接線や曲率などの幾何学的なパラメータを参照して決定される。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば、鉗子チャンネルにセンサプローブを挿入する構成とすることにより、多数の磁気センサを内視鏡の挿入部内に常設させる必要がなく、必要な時のみセンサプローブの装着を行なえばよいので、磁気センサを搭載することによるスペース無駄を省くことができる。また、センサプローブは同型の内視鏡において使いまわすことができるのと言う利点のほか、形状把握システムを新しくする場合に、センサプローブの交換で対応できるのでコスト的な負担を軽減することができる。
【００６４】
また、本実施形態の内視鏡挿入部形状把握システムでは、装着されたセンサプローブからの信号を内視鏡操作部に送信し、ライトガイドケーブルを通してプロセッサ装置内の挿入部形状把握ユニットに送信しているため、センサプローブと挿入部形状把握ユニットとを結ぶ接続ケーブルを設ける必要がないので高い操作性が得られる。また、受信部を内視鏡操作部に設けることにより、送信部と受信部とを近接させることができ、送信にかかるセンサプローブの電力を抑えることができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、簡略な構成で、より正確に湾曲部の形状を再現することができ、これにより、挿入部全体の形状をより正確に再現することが可能となる。
【００６６】
また本実施形態では、内視鏡のコネクタに湾曲形状データが格納されたが、例えばプロセッサ装置のメモリに格納されていてもよい。このような場合には、例えば内視鏡の種類（型番）毎に湾曲形状データをメモリに格納しておき、内視鏡の型番を画面上にリスト表示し、これらの中から対応する型番を選択することにより対応する湾曲形状データを取得する構成としてもよい。また、型番に対応する湾曲形状データを自動選択する構成としてもよい。
【００６７】
また本実施形態では、湾曲部の湾曲状態が第１センサと第２センサの間の距離によって一意的に決定されるものとし、この距離のみに基づいて湾曲部の状態を判定し湾曲部形状データの参照が行なわれたが、距離の違いによる判定が困難な場合には、更に第１及び第２センサにより検出されるそれぞれのセンサの方向を判定に取り入れてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態である内視鏡挿入部形状把握システムが適用される内視鏡の概観図である。
【図２】挿入部の位置を検出・表示する挿入部形状把握システムおよび電子内視鏡システム全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】鉗子口に装着されたプローブコネクタの部分拡大図である。
【図４】センサプローブ単体の構成を示すブロック図である。
【図５】挿入部形状把握システムの構成のみを示すより詳細なブロック図である。
【図６】パラレルデータのシリアルデータへのエンコード、シリアルデータからパラレルデータへのデコードの過程を示すタイミングチャートである。
【図７】湾曲部が僅かに曲げられた状態を示す。
【図８】先端部の端面が略１８０°反転されるまで湾曲部が曲げられた状態を示す。
【図９】点Ｐ１〜Ｐｎの間を直線で結んだとき（直線補間）の画像表示例である。
【図１０】点Ｐ１〜Ｐｎの間をベジェ曲線やスプライン曲線等の所定の曲線を用いて補間したときの画像表示例である。
【図１１】内視鏡湾曲部の構造の一例を模式的に示す図である。
【図１２】図１１とは異なる内視鏡湾曲部の構造を模式的に示す図である。
【図１３】複数の異なる曲率で湾曲された湾曲部の模式図である。
【図１４】湾曲部が大きく湾曲されときの点Ｐ１〜Ｐ４の位置と、これらを直線補間したときの様子が示される。
【図１５】湾曲部の実際の湾曲状態と、各状態における点Ｐ１の点Ｐ２に対する位置関係を示す模式図である。
【図１６】位置座標データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ９，Ｙ９，Ｚ９）と湾曲部との関係を点Ｐ１の位置がＰ１（０）、Ｐ１（４）、Ｐ１（８）のときを例に模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  内視鏡
１１Ｂ  鉗子口
１２  挿入部
１２Ａ  軟性部
１２Ｂ  湾曲部
１２Ｃ  先端部
２０  センサプローブ
２１  管状部
２２  プローブコネクタ
３０  内視鏡ユニット
４０  挿入部形状把握ユニット
４１  画像表示装置
４２  磁場発生器
１１１  受光素子（受信部）
２２１  発光素子（送信部）
Ｓ１〜Ｓｎ  センサ（コイル）
【図１】
0004708962.tif 000003
【図２】
0004708962.tif 000004
【図３】
0004708962.tif 000005
【図４】
0004708962.tif 000006
【図５】
0004708962.tif 000007
【図６】
0004708962.tif 000008
【図７】
0004708962.tif 000009
【図８】
0004708962.tif 000010
【図９】
0004708962.tif 000011
【図１０】
0004708962.tif 000012
【図１１】
0004708962.tif 000013
【図１２】
0004708962.tif 000014
【図１３】
0004708962.tif 000015
【図１４】
0004708962.tif 000016
【図１５】
0004708962.tif 000017
【図１６】
0004708962.tif 000018