预先形状推测装置、插入/拔除作业系统、插入/拔除作业辅助系统、预先形状推测方法及预先形状推测程序.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201580072569.1 (22)申请日 2015.01.30 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2017.07.06 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2015/052696 2015.01.30 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2016/121106 JA 2016.08.04 (71)申请人 奥林巴斯株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 伊藤毅 羽根润 藤田浩正 东条良 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 徐殿军

2、 (51)Int.Cl. A61B 1/00(2006.01) G02B 23/24(2006.01) (54)发明名称 预先形状推测装置、 插入/拔除作业系统、 插 入/拔除作业辅助系统、 预先形状推测方法及预 先形状推测程序 (57)摘要 预先形状推测装置包括插入部(7)、 形状传 感器(8)和预先插入部形状推测部(33)。 上述插 入部(7)具有挠性， 被向观察对象物的内部插入。 上述形状传感器(8)检测上述插入部的弯曲状 态， 输出检测信号。 上述预先插入部形状推测部 (33)基于根据从上述形状传感器输出的上述检 测信号而取得的信息， 预先推测在规定的时间经 过后的上述插入部的形状，

3、作为预先推测形状信 息进行输出。 权利要求书3页 说明书34页 附图16页 CN 107249421 A 2017.10.13 CN 107249421 A 1.一种预先形状推测装置， 其特征在于， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内部插入； 形状传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 以及 预先插入部形状推测部， 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信 息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 2.如权利要求1所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括插入部形状计算部， 该插入部形状计算部， 基于从上述形状

4、传感器输出的上述检 测信号， 计算上述插入部的形状信息， 将该插入部形状信息作为从上述检测信号取得的上 述信息进行输出。 3.如权利要求1所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 上述插入部包括用来对上述观察对象物的内部的表面进行观察的内窥镜的插入部。 4.如权利要求2所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括形状时间变化导出部， 该形状时间变化导出部， 将由上述插入部形状计算部在相 互不同的各时刻计算出的上述各插入部形状信息进行比较， 基于该比较结果导出表示上述 插入部的形状变化的形状时间变化信息； 上述预先插入部形状推测部基于由上述形状时间变化导出部导出的上述形状时间变 化信息和由上述插入

5、部形状计算部计算出的上述插入部形状信息， 输出上述预先推测形状 信息。 5.如权利要求4所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 设n为2以上的自然数， 设j、 k分别为相互不同的n以下的自然数， 并且设该j与k的大小 关系为jk， 包括形状传感器控制部， 该形状传感器控制部对上述形状传感器输出表示上述插入部 的形状的检测定时的第1至第n定时信号； 上述插入部形状计算部， 基于与从上述形状传感器控制部输出的上述第1至第n定时信 号中包含的第j和第k的各定时信号相对应地从上述形状传感器输出的上述检测信号， 计算 第j插入部形状信息和第k插入部形状信息； 上述形状时间变化导出部将由上述插入部形状计算

6、部计算出的上述第j插入部形状信 息与上述第k插入部形状信息进行比较， 求出从上述第j定时信号的输出时到上述第k定时 信号的输出时的上述插入部的形状时间变化信息。 6.如权利要求5所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 上述形状时间变化导出部将上述第j插入部形状信息与上述第k插入部形状信息进行 比较， 提取在上述插入部中形状变化的形状变化区域， 并且导出该形状变化区域中的上述 插入部的形状变化的种类、 该形状变化的方向、 或该形状变化的量中的至少1个， 作为上述 插入部的形状时间变化信息来输出。 7.如权利要求5所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 上述形状时间变化导出部将上述第j插入部形状信

7、息与上述第k插入部形状信息进行 比较， 提取在上述插入部中形状几乎没有变化的形状不变区域， 在该形状不变区域有多个 的情况下， 基于该各形状不变区域的相对位置关系的变化， 导出上述插入部中的形状变化 的种类、 该形状变化的方向、 或该形状变化的量中的至少1个， 作为上述插入部的形状时间 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 107249421 A 2 变化信息来输出。 8.如权利要求4所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括操作信息推测部， 该操作信息推测部， 基于上述插入部的形状时间变化信息， 推测 包括向上述观察对象物的内部的上述插入部的插入操作的操作信息； 上述预先插入部形状推测

8、部， 基于上述操作信息， 推测上述预先推测形状信息。 9.如权利要求8所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 设n为2以上的自然数， 设j、 k分别为相互不同的n以下的自然数， 并且设该j与k的大小 关系为jk， 包括形状传感器控制部， 该形状传感器控制部对上述形状传感器输出表示上述插入部 的形状的检测定时的第1至第n定时信号； 上述插入部形状计算部， 基于与从上述形状传感器控制部输出的上述第1至第n定时信 号中包含的第j和第k的各定时信号相对应地从上述形状传感器输出的上述检测信号， 计算 第j插入部形状信息和第k插入部形状信息； 上述形状时间变化导出部， 将由上述插入部形状计算部计算出的上述

9、第j插入部形状 信息与上述第k插入部形状信息进行比较， 求出从上述第j定时信号的输出时到上述第k定 时信号的输出时的上述插入部的形状时间变化信息； 上述操作信息推测部， 假定上述插入部的形状变化是受到上述插入部的插入操作而引 起的， 来推测从上述第j定时信号的发生时到上述第k定时信号的发生时的期间中的上述插 入部的上述形状变化的种类、 该形状变化的方向、 或该形状变化的量中的至少1个。 10.如权利要求4所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括观察对象物内表面轮廓信息推测部， 该观察对象物内表面轮廓信息推测部， 基于 上述形状时间变化信息， 推测表示上述观察对象物的内表面的形状信息的内表面

10、轮廓信息 的至少一部分； 上述预先插入部形状推测部， 基于上述观察对象物的上述内表面轮廓信息， 推测上述 预先推测形状信息。 11.如权利要求8所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 上述操作信息推测部包括预先操作信息推测部， 该预先操作信息推测部， 基于上述操 作信息， 预先推测今后进行的向上述插入部的操作信息； 上述预先插入部形状推测部， 预先推测进行了由上述预先操作信息推测部推测出的上 述操作信息时的上述插入部的形状。 12.如权利要求1所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 上述形状传感器搭载于上述插入部， 包括光纤传感器或磁传感器。 13.如权利要求1所述的预先形状推测装置， 其特征

11、在于， 上述形状传感器包括X射线相机或外部相机。 14.如权利要求8所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括： 操作手柄， 能够操作上述插入部的形状； 以及 操作量传感器， 检测上述操作手柄的操作量； 上述操作信息推测部， 基于由上述操作量传感器检测出的上述操作手柄的操作量， 推 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 107249421 A 3 测对于上述插入部的上述操作信息。 15.如权利要求8所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括： 入口部， 用来向上述观察对象物的内部插入上述插入部； 以及 插入量传感器， 设在上述入口部， 检测上述插入部向上述观察对象物的内部的插入量； 上

12、述操作信息推测部， 基于由上述插入量传感器检测出的上述插入部的插入量， 推测 对于上述插入部的上述操作信息。 16.如权利要求1所述的预先形状推测装置， 其特征在于， 包括信息存储部， 该信息存储部存储上述预先推测的上述预先推测形状信息， 并且上 述预先推测形状信息能够根据需要读出。 17.一种插入拔除作业系统， 其特征在于， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内部插入； 形状传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 操作部， 用来进行上述插入部的弯曲操作； 以及 预先插入部形状推测部， 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信 息， 预先推测在规定的时间经过

13、后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 18.一种插入拔除作业辅助系统， 其特征在于， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内部插入； 形状传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 操作部， 用来使上述插入部弯曲； 预先插入部形状推测部， 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信 息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出； 以及 作业辅助部， 报告从上述预先插入部形状推测部输出的上述预先推测形状信息， 辅助 上述插入部向上述观察对象物的内部的插入拔除。 19.一种预先形状推测方法， 其特征在于， 由形状传

14、感器检测向观察对象物的内部插入的具有挠性的插入部的弯曲状态， 输出检 测信号； 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信息， 预先推测在规定的时 间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 20.一种预先形状推测程序， 其特征在于， 在计算机中实现以下功能： 输入功能， 输入从形状传感器输出的检测信号， 该形状传感器检测向观察对象物的内 部插入的具有挠性的插入部的弯曲状态； 以及 预先插入部形状推测功能， 基于根据由上述输入功能输入的上述检测信号而取得的信 息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 权 利 要 求 书 3

15、/3 页 4 CN 107249421 A 4 预先形状推测装置、 插入/拔除作业系统、 插入/拔除作业辅助 系统、 预先形状推测方法及预先形状推测程序 技术领域 0001 本发明涉及预先推测在观察对象物的内部插入的插入部的形状的预先形状推测 装置、 插入/拔除作业系统、 插入/拔除作业辅助系统、 预先形状推测方法及预先形状推测程 序。 背景技术 0002 有将插入部向较细的管孔内插入而向观察对象物的内部插入、 用来在该观察对象 物内部进行作业的装置。 例如， 在内窥镜中， 通过将插入部向观察对象物的内部插入而进行 该观察对象物的内表面的观察作业。 在这样的内窥镜等装置中， 无法从外部直接观看

16、管孔 内的插入部的形状等。 0003 即， 在内窥镜中， 从观察对象物的外部不知道观察对象物的内部的插入部的位置 及形状等状态。 因此， 对于插入在管孔内部的插入部的状态， 作业者需要一边想象在当前时 间点插入部处于管孔内部中的何处、 正在对何处进行观察等， 一边进行观察作业。 由此， 作 业者需要一边想象观察对象物内部的插入部的状态一边凭感觉进行对插入部的操作。 0004 因为这样的情况， 在管孔的形状复杂的情况下， 或者在观察对象物如生物体那样 柔软地变形的情况下， 向观察对象物内部的插入本身是困难的。 在管孔的形状与想象不同 的位置或状态的情况下， 作为最差的情形， 有可能给观察对象物带

17、来影响。 因此， 作业者需 要用来进行作业的长时间的训练、 或一边进行实际作业一边掌握感觉及经验等， 使作业的 技能提高。 换言之， 如果不是高度训练过的技能者或专家， 则有不能进行插入部向观察对象 物内部的插入、 观察对象物内部的作业的情况。 0005 因为这样的实际情况， 研究了用来将管孔内的插入部的状态向作业者通知的技 术。 例如， 专利文献1公开了用来检测并显示内窥镜的插入部的形状的内窥镜插入形状探 头。 该内窥镜插入形状检测探头插入到内窥镜装置所设置的钳子通道中而进行内窥镜插入 部的形状检测。 根据该内窥镜插入形状检测探头， 将由光供给用纤维供给的光向反射镜照 射， 将由该反射镜反射

18、了的光用多个曲率检测用光纤传送。 在这些曲率检测用光纤， 分别各 设有一个对应于曲率而光损失变化的光损失部。 由此， 由各曲率检测用光纤导光的光经由 光损失部到达模组， 所以通过检测被导光到模组的光的光量变化， 能够检测设有光损失部 的位置处的曲率检测用光纤的曲率。 0006 此外， 专利文献1公开了利用使设置光损失部的位置不同的多个曲率检测用纤维、 检测按每个曲率检测用纤维而分别不同的光损失部的各位置处的各曲率。 由此， 能够根据 设置各光损失部的点处的弯曲角度和相邻的点的距离来检测内窥镜插入部的形状。 0007 现有技术文献 0008 专利文献 0009 专利文献1： 日本特开200704

19、4412号公报 说 明 书 1/34 页 5 CN 107249421 A 5 发明内容 0010 发明要解决的课题 0011 根据专利文献1， 在插入形状检测探头检测到形状的时间点， 即能够检测过去的内 窥镜插入部的形状， 但无法推测之后内窥镜插入部成为怎样的形状。 即， 在向具有复杂的形 状的观察对象物的内部插入内窥镜插入部的过程中， 虽然能够检测 “过去的内窥镜插入部 的形状” ， 但无法获得之后内窥镜插入部的形状成为怎样、 以及当原样继续插入部的操作时 “内窥镜插入部的形状成为怎样的形状” 的信息。 0012 此外， 在观察对象物是生物体的情况下， 虽然能够检测 “过去内窥镜插入部的形

20、状 在生物体内为怎样的形状” ， 但无法获得之后内窥镜插入部的形状成为怎样、 以及当原样继 续插入部的操作时 “内窥镜插入部的形状成为怎样的形状” 的信息。 0013 本发明的目的在于， 提供预先推测比由形状传感器检测出的定时靠后的定时的插 入部的形状、 并作为预先推测形状信息而输出的预先形状推测装置、 插入/拔除作业系统、 插入/拔除作业辅助系统、 预先形状推测方法及预先形状推测程序。 0014 用来解决课题的手段 0015 本发明的预先形状推测装置， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内部插 入； 形状传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 预先插入部形状推测部，

21、基于 根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信息， 预先推测在规定的时间经过后 的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 0016 本发明的插入拔除作业系统， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内部插 入； 形状传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 操作部， 用来使上述插入部弯 曲； 预先插入部形状推测部， 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得的信 息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 0017 本发明的插入拔除作业辅助系统， 具备： 具有挠性的插入部， 被向观察对象物的内 部插入； 形状

22、传感器， 检测上述插入部的弯曲状态， 输出检测信号； 操作部， 用来使上述插入 部弯曲； 预先插入部形状推测部， 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信号而取得 的信息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行 输出； 作业辅助部， 报告从上述预先插入部形状推测部输出的上述预先推测形状信息， 辅助 上述插入部向上述观察对象物的内部的插入拔除。 0018 本发明的预先形状推测方法， 由形状传感器检测向观察对象物的内部插入的具有 挠性的插入部的弯曲状态并输出检测信号； 基于根据从上述形状传感器输出的上述检测信 号而取得的信息， 预先推测在规定的时间经过后的上述插

23、入部的形状， 作为预先推测形状 信息进行输出。 0019 本发明的预先形状推测程序， 在计算机中实现以下功能： 输入功能， 输入从检测向 观察对象物的内部插入的具有挠性的插入部的弯曲状态的形状传感器输出的检测信号； 预 先插入部形状推测功能， 基于根据由上述输入功能输入的上述检测信号而取得的信息， 预 先推测在规定的时间经过后的上述插入部的形状， 作为预先推测形状信息进行输出。 0020 发明效果 0021 本发明能够提供预先推测比由形状传感器检测出的定时靠后的定时的插入部的 说 明 书 2/34 页 6 CN 107249421 A 6 形状、 并作为预先推测形状信息而输出的事前形状推测装置

24、、 插入/拔除作业系统、 插入/拔 除作业辅助系统、 预先形状推测方法及预先形状推测程序。 附图说明 0022 图1是表示作为本发明的插入/拔除作业系统的内窥镜系统的第1实施方式的结构 图。 0023 图2是表示插入部的前端部的结构图。 0024 图3A是表示将光纤传感器向设有弯曲形状检测部的一侧进行了弯曲时的光传递 量的图。 0025 图3B是表示不将光纤传感器弯曲时的光传递量的图。 0026 图3C是表示将光纤传感器向设有弯曲形状检测部的一侧的相反侧进行了弯曲时 的光传递量的图。 0027 图4是表示辅助信息单元的结构图。 0028 图5是表示由检测时插入部形状计算部计算出的与第j和第k的

25、各定时信号对应的 第j和第k的各检测时插入部形状的图。 0029 图6是表示对形状变化区域的解析的例子的图。 0030 图7是表示将图6所示的形状变化区域中的第j操作部侧中心轴Zja与第k操作部侧 中心轴Zka重叠时的形状变化区域KE1的图。 0031 图8是表示第j和第k的各定时信号时的内窥镜插入部的形状变化的图。 0032 图9是表示随着时间经过的定时信号T的输出示意的图。 0033 图10是表示对第jh的定时信号T的发生时的形状变化区域KE1的预先推测形状 信息KE1h进行推测的过程的图。 0034 图11是表示使用插入部形状时间变化信息KA推测的第h定时信号的发生时间点的 插入部7的整

26、体的预先插入部形状信息(时间变化)Jh的图。 0035 图12是表示第j、 第k和第h的各定时信号的发生时间点的施加了作业者的操作时 的内窥镜插入部的各形状的图。 0036 图13是表示本发明的第1实施方式的第1变形例的由插入部形状时间变化导出部 所取得的第j和第k的各定时信号的发生时间点的内窥镜插入部的各形状变化区域的形状 的图。 0037 图14是表示第j和第k的定时信号的各发生时间点的内窥镜插入部的形状变化区 域的连接方向的变化的图。 0038 图15是表示与第j和第k的各定时信号对应的第j和第k的各检测时插入部形状信 息的图。 0039 图16是用来说明插入部的插入部形状非类似区域NL

27、R、 插入部行进区域7sr、 和插 入部后退区域这3个区域的图。 0040 图17A是表示第j检测时插入部形状Fj的图。 0041 图17B是表示第k检测时插入部形状Fk的图。 0042 图17C是表示得到观察对象物的内部空间的形状等的大体信息的情况下的第h检 测时插入部形状Fh1的图。 说 明 书 3/34 页 7 CN 107249421 A 7 0043 图17D是表示没有观察对象物的内部空间的形状等的大体信息的情况下的第h检 测时插入部形状Fh2的图。 0044 图18是表示本发明的第2实施方式的第1变形例的第j和第k检测时插入部形状Fj、 Fk的第1至第3特征部的例子的图。 0045

28、 图19是表示本发明的第3实施方式的辅助信息单元的结构图。 0046 图20是表示与第j、 k形状信息Fj、 Fk对应的观察对象物的内部空间的内表面轮廓 的图。 0047 图21是用来说明对象物内表面轮廓信息推测部的动作的图。 0048 图22是用来说明对象物内表面轮廓信息推测部的动作的图。 0049 图23是表示本发明的第3实施方式的第1变形例的辅助信息单元的结构图。 0050 图24是用来说明观察对象物负荷推测部的动作的图。 0051 图25是表示本发明的变形例的一例的图。 具体实施方式 0052 第1实施方式 0053 以下， 参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。 0054 图1表示

29、作为插入/拔除作业系统的内窥镜系统1的结构图。 本系统1通过作业者的 作业， 主要向观察对象物2的内部空间(空洞)3的内部插入内窥镜插入部(以下称作插入部) 7， 为了对观察对象物2的内部空间3的内表面进行观察而使用。 0055 本系统1中， 作为各构成要素， 包括内窥镜主体部4、 内窥镜观测器部5和显示部6。 内窥镜观测器部5包括插入部7。 插入部7搭载有形状传感器8。 0056 对本系统1的各构成要素进行说明。 0057 内窥镜观测器部 0058 内窥镜观测器部5包括插入部7、 操作部9和主体侧线缆10。 内窥镜观测器部5由作 业者把持而被操作。 通过该操作， 内窥镜观测器部5的插入部7被

30、移动到能够从观察对象物2 的入口部即插入开口2a插入的位置， 进而被插入观察对象物2的内部空间3。 0059 主体侧线缆10用于将内窥镜观测器部5与内窥镜主体部4之间连接， 能够相对于内 窥镜主体部4拆装。 在内窥镜观测器部5与内窥镜主体部4之间连接有1条或多条主体侧线缆 10。 0060 对插入部7具体地说明。 插入部7由前端部7a和该前端部7a以外的部分形成。 前端 部7a包括形成为硬质的区域(硬质部)。 前端部7a以外的区域形成为具有挠性。 前端部7a的 硬质部形成在预先设定的区域(小区域)。 插入部7的具有挠性的区域中的前端部7a侧的一 部分区域形成在可主动地弯曲的主动弯曲部7b。 该

31、主动弯曲部7b能够通过由作业者操作设 于操作部9的操作手柄11而在上下方向及左右方向上主动地弯曲。 在其他的插入部7的区 域， 形成有能够被动地弯曲的被动弯曲部7c。 被动弯曲部7c仿照于观察对象物2的形状而被 动地弯曲。 该被动弯曲部7c根据作业者的把持方式、 或观察对象物2的插入开口2a与操作部 9的位置关系等而被动地弯曲。 0061 操作部9包括操作手柄11。 操作手柄11被作业者操作， 使插入部7的主动弯曲部7b 在上下方向或左右方向上弯曲。 操作部9例如通过被作业者的一只手把持、 并在该状态下将 说 明 书 4/34 页 8 CN 107249421 A 8 操作手柄11操作， 从而

32、能够使插入部7的主动弯曲部7b在上下方向或左右方向上弯曲。 操作 部9受到作业者对操作手柄11的操作而能够改变插入部7的主动弯曲部7b的弯曲量。 0062 在插入部7与操作手柄11之间， 设有多对操作线。 这些操作线用于向上下方向的弯 曲和向左右方向的弯曲。 这些操作线例如形成为环状。 当操作手柄11旋转， 则操作线在插入 部7与操作手柄11之间移动， 操作手柄11的旋转被向插入部7传递。 由此， 插入部7的主动弯 曲部7b对应于操作手柄11的操作量而在上下方向或左右方向上弯曲。 0063 图2表示本系统1的插入部7的前端部7a的结构图。 在插入部7的前端部7a， 设有包 括摄像元件7d、 物

33、镜10、 钳子通道12和照明部13的与该内窥镜的用途对应的各种各样的部 件。 物镜10与摄像元件7d光学连接。 钳子通道12是用来在观察对象物2的内部空间3内插入 用来进行各种各样的作业及处理的钳子等的开口。 照明部13将从内窥镜主体部4的光源部 20射出的光朝向例如观察对象物2的内部空间3射出。 0064 在本系统1中， 如果从插入部7的照明部13射出的光被照射到观察对象物2的内部 空间3， 则从该观察对象物2的内部空间3进行了反射等的光向物镜10入射。 在插入部7的前 端部7a设有摄像元件7d， 该摄像元件7d将入射到物镜10中的光摄像而输出摄像信号。 该摄 像信号经过主体侧线缆10被向视

34、频处理器21发送。 该视频处理器21将从摄像元件7d输出的 摄像信号进行图像处理， 取得观察对象物2的内表面的观察图像。 该观察图像被显示部6显 示。 0065 插入部7包括通过操作手柄11的操作而弯曲的主动弯曲部7b、 和被动地弯曲的被 动弯曲部7c。 被动弯曲部7c通过被推抵在观察对象物2的内部空间3的壁面， 而以仿照于该 内部空间3的壁面的形状的方式弯曲。 由此， 插入部7当被插入到观察对象物2的内部空间3， 则一边被推抵在该观察对象物2的内部空间3的壁面上一边在该内部空间3中行进。 观察对 象物2的内部空间3成为根据观察对象物2的种类等而包含各种各样的形状等的导入路径的 结构。 这样，

35、 插入部7具有能够在该观察对象物2的内部空间3的内部行进的构造。 0066 在插入部7的内部， 设有检测该插入部7的整体的形状的形状传感器8。 形状传感器 8例如是光纤传感器(以下， 设为光纤传感器8进行说明)。 光纤传感器8设有多个检测点， 以 能够进行插入部7的整体的形状检测。 0067 这些检测点例如如图3A至图3C所示， 由设置于形成光纤传感器8的光纤8a的光吸 收体(以下， 称作弯曲形状检测部)8b构成。 这些检测点遍及插入部7的大致全长， 在光纤传 感器8的较长方向上分散而配置。 关于光纤传感器8的结构及原理在后面叙述。 0068 插入部7和操作部9被机械连接。 操作部9和主体侧线

36、缆10也被机械连接。 0069 内窥镜主体部 0070 内窥镜主体部4如图1所示， 包括光源部20、 视频处理器21、 辅助信息单元22和主体 存储器40。 光源部20包括氙、 卤素等的灯类， 或LED、 激光器等半导体光源。 此外， 在主体侧线 缆10、 操作部9和插入部7的内部， 插通设置有光导等能够将光导光的部件。 由此， 当从光源 部20射出光， 则该光经由光导等从设在插入部7的前端部7a的照明部13作为照明光射出。 该 照明光向观察对象物2的内部入射， 将该观察对象物2的内部照明。 0071 视频处理器21将从搭载在插入部7的前端部7a上的摄像元件7d输出的摄像信号进 行图像处理，

37、取得观察对象物2的内表面的观察图像。 从摄像元件7d输出的摄像信号经由设 在插入部7、 操作部9和主体侧线缆10的内部的信号线， 被向视频处理器21传送。 视频处理器 说 明 书 5/34 页 9 CN 107249421 A 9 21将所取得的观察图像变换为能够在显示部6上显示的观察图像信号而向显示部6发送。 0072 在主体存储器40中， 预先存储有关于观察对象物2的信息、 和将观察对象物2进行 观察时的观察作业的信息。 此外， 在主体存储器40中， 存储从辅助信息单元22输出的预先推 测形状信息M。 0073 图4表示辅助信息单元22的结构图。 辅助信息单元22包括形状传感器单元23的一

38、 部分。 形状传感器单元23包括光纤传感器8、 纤维传感器用光源24和光检测器25。 另外， 纤维 传感器用光源24和光检测器25包含在辅助信息单元22中， 光纤传感器8不包含在辅助信息 单元22中。 形状传感器单元23将表示与插入部7的弯曲形状对应的光信息的检测信号D输 出。 形状传感器单元23的结构及其动作的详细情况后述。 另外， 与插入部7的弯曲形状对应 的光信息， 表示与配设在光纤传感器8内的光纤的弯曲角相应的光量。 0074 辅助信息单元22作为辅助插入部7向观察对象物2的内部的插入/拔除的作业辅助 部发挥功能。 即， 辅助信息单元22接收从形状传感器单元23输出的检测信号D， 将该

39、检测信 号D进行处理， 输出用来辅助作业者的作业及操作的辅助信息、 即预先推测了插入部7的形 状的预先推测形状信息M。 该辅助信息单元22包括检测时插入部形状计算部(以下称作形状 计算部)30、 形状传感器控制部31、 插入部形状时间变化导出部(以下称作变化导出部)32、 预先插入部形状推测部(以下称作预先形状推测部)33、 作业者操作信息推测部(以下称作 操作推测部)34和信息存储部35。 0075 另外， 作为形状传感器单元23的一部分的纤维传感器用光源24和光检测器25包含 在辅助信息单元22内。 该形状传感器单元23包括用来处理光检测器25的输出信号并输出检 测信号D的未图示的信号处理

40、电路。 0076 形状计算部30将从形状传感器单元23输出的检测信号D进行运算处理， 计算插入 部7弯曲时的弯曲的方向和大小， 将该计算的结果作为检测时插入部形状信息(以下称作插 入部形状信息)F输出。 这里， 插入部7由于形成为前端部7a以外具有挠性， 所以弯曲的状态 较多。 此外， 观察对象物2的内部空间3的形状也大多复杂地弯曲， 所以插入部7几乎没有以 直线状配置的状态。 因而， 形状计算部30作为不是单单计算插入部7的形状、 而是计算插入 部7弯曲时的弯曲的方向和大小的结构加以记载。 0077 形状计算部30包括弯曲信息存储器30a。 在该弯曲信息存储器30a中， 保存有表示 插入部7

41、的弯曲角与从形状传感器单元23输出的检测信号D所表示的光信息的变化之间的 关系的信息。 此外， 在弯曲信息存储器30a中， 保存有光纤传感器8的多个检测点的数量、 这 些检测点的配置位置、 和由这些检测点检测的弯曲的方向(X方向、 Y方向)的信息。 因而， 形 状计算部30基于从形状传感器单元23输出的检测信号D和保存在弯曲信息存储器30a中的 该各信息， 计算插入部7弯曲时的弯曲的方向和大小， 将该计算的结果作为插入部形状信息 F输出。 0078 形状传感器控制部31输出用来获取形状传感器单元23检测插入部7的弯曲形状的 定时的定时信号T。 该定时信号T例如是按一定周期而成为高电平的矩形波。

42、 这里， 设n为2以 上的自然数， 设j、 k为分别相互不同的n以下的自然数， 设j、 k的大小关系为jk， 则形状传感 器控制部31输出在第1至第n定时成为高电平的矩形波的定时信号T。 在该第1至第n定时信 号T中， 包含第j定时信号T、 第k定时信号T。 0079 变化导出部32接收从形状传感器控制部31输出的定时信号T， 在第j定时信号T的 说 明 书 6/34 页 10 CN 107249421 A 10 发生时接收从形状计算部30输出的插入部形状信息F(以下称作第j插入部形状信息Fj)， 在 第k定时信号T的发生时接收从形状计算部30输出的插入部形状信息F(以下称作第k插入部 形状信

43、息Fk)。 0080 变化导出部32将从形状计算部30接收到的第j插入部形状信息Fj与第k插入部形 状信息Fk进行比较。 另外， 假设第j插入部形状信息Fj为了方便也表示第j检测时插入部形 状。 同样， 假设第k插入部形状信息Fk为了方便也表示第k检测时插入部形状。 0081 变化导出部32基于该比较的结果， 在从第j定时信号T的发生时到第k定时信号T的 发生时的期间中， 解析插入部7的形状变化， 将该解析的结果作为插入部形状时间变化信息 (以下称作形状变化信息)KA输出。 关于该形状变化信息KA的详细情况后述。 0082 预先形状推测部33接收从形状计算部30输出的插入部形状信息F、 和从变

44、化导出 部32输出的形状变化信息KA， 基于这些插入部形状信息F和形状变化信息KA， 预先推测从当 前时间点的定时到下个定时、 例如从当前时间点的第j定时到接着的第k定时的插入部7的 弯曲形状。 预先形状推测部33将预先推测出的插入部7的弯曲形状作为预先推测形状信息M 输出。 0083 在想要预先推测插入部7的形状的情况下， 有处于想要考虑由作业者进行的插入 部7的插入操作的状况下的情况。 在这样的状况下， 预先形状推测部33将从操作推测部34输 出的作业者操作信息L， 与上述插入部形状信息F和上述形状变化信息KA一起接收。 预先形 状推测部33基于这些插入部形状信息F、 形状变化信息KA和作

45、业者操作信息L的组合的信 息， 预先推测插入部7的形状， 作为预先推测形状信息M输出。 0084 操作推测部34接收从变化导出部32输出的形状变化信息KA， 基于该形状变化信息 KA推测作业者在从第j定时信号T的发生时到第k定时信号T的发生时的期间中进行的作业 者的操作， 将该推测出的作业者的操作作为作业者操作信息L输出。 关于该作业者操作信息 L在后面叙述。 操作推测部34包括存储手柄操作信息的操作信息存储器34a， 手柄操作信息 表示操作了操作手柄11时的插入部7的形状变化的位置、 弯曲形状等。 0085 在信息存储部35中， 与定时信号T建立联系而存储有从形状传感器单元23输出的 检测信

46、号D、 和在辅助信息单元22内被传送的各种信息例如插入部形状信息F、 形状变化信 息KA、 作业者操作信息L和预先推测形状信息M。 0086 在信息存储部35中， 存储有设于光纤传感器8的多个检测点即光吸收体8a的各位 置信息、 和表示与插入部7的弯曲角和光纤传感器8的弯曲角对应的光量的检测信号D的对 应信息。 0087 信息存储部35能够在辅助信息单元22内的形状计算部30、 形状传感器控制部31、 变化导出部32、 预先形状推测部33和操作推测部34之间经由未图示的路径进行信息的交 换。 保存在该信息存储部35中的信息能够由作业者适当地读出。 信息存储部35、 各主体存储 器40、 弯曲信

47、息存储器30a和操作信息存储器34a还能够将同一存储器器件的存储区域分别 建立对应地使用。 此外， 关于共通的信息， 能够事先存储到主体存储器40、 弯曲信息存储器 30a、 操作信息存储器34a或信息存储部35中的某一处， 使得能够经由未图示的路径从主体 存储器40、 弯曲信息存储器30a、 操作信息存储器34a或信息存储部35读出。 0088 本实施方式中， 表示了内窥镜主体部4包含光源部20、 视频处理器21、 辅助信息单 元22和主体部存储器40这4个单元的例子， 但并不限于此。 内窥镜主体部4例如也可以具备 说 明 书 7/34 页 11 CN 107249421 A 11 打印机。

48、 内窥镜主体部4也可以具备在各种各样的处理及治疗中需要的医疗设备， 也可以进 一步具备能够连接到内窥镜系统1的所有设备。 0089 光源部20、 视频处理器21和辅助信息单元22在内窥镜主体部4的内部分别单独地 发挥功能， 但并不限于此。 也可以使光源部20、 视频处理器21和辅助信息单元22在内窥镜主 体部4的内部作为1个处理单元发挥功能。 光源部20和视频处理器21的一部分功能也可以装 入到辅助信息单元22内。 进而， 内窥镜主体部4还能够与光源部20、 视频处理器21、 辅助信息 单元22这3个单元以外的单元一体化。 内窥镜主体部4可以与其他的单元组合等， 能够考虑 用户的方便性及设计的

49、容易度、 成本等各种各样的事项而自由地组合。 0090 辅助信息单元22能够将形状计算部30、 形状传感器控制部31、 变化导出部32、 预先 形状推测部33和操作推测部34的各功能汇集为1个处理单元而构成。 0091 相对于此， 辅助信息单元22还能够将形状计算部30、 形状传感器控制部31、 变化导 出部32、 预先形状推测部33和操作推测部34的各功能分别构成为独立的单元。 0092 辅助信息单元22能够与其他的单元组合等， 能够考虑用户的方便性及设计的容易 度、 成本等各种各样的事项而自由地组合。 0093 显示部 0094 显示部6能够显示通过本系统1观察的观察对象物2的内部空间3、 预先存储在内窥 镜主体部4的主体存储器40中的关于观察对象物2的信息、 对观察对象物2进行观察时的观 察作业的信息、 和从辅助信息单元22输出的预先推测形状信息M。 显示部6例如包括液晶、 阴 极射线管