具有插入部及插入部件的插入系统的制作方法_4

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结构。
[0123] 进而,在上述实施方式中,假设状态检测器20检测用于计算插入部件IOb的插入 量及旋转量的信息,但也可以是分别具备检测插入部件IOb的插入量的插入传感器和检测 插入部件IOb的旋转量的旋转传感器的结构。
[0124] 进而,在上述实施方式中,插入部件IOb为用于将组织等把持或切除的部件,但只 要是能够插入到插入通道8中的线缆状的部件,例如也可以是仅进行观察或传感的部件, 或者是导管那样的不进行处置的部件。
[0125] [第2实施方式]
[0126] 图11至图15表示第2实施方式。参照图11,对第2实施方式的有挠性的插入系 统1进行说明。第2实施方式的插入系统1是与第1实施方式的插入系统1大致同样的结 构,所以对于与第1实施方式的构成要素相同的构成部分赋予相同的标号,其说明省略。
[0127] 本实施方式的插入系统1还具有与第1实施方式的插入系统1不同的结构的状态 检测器160。此外,挠性插入部2的结构不同。本实施方式的挠性插入部2设置有用于检测 插入部位3的弯曲状态的作为光纤传感器的形状传感器60b (第2形状传感器)。这里,形 状传感器60b是与形状传感器60大致同样的结构,但为了与形状传感器60区别而改变了 标号。
[0128] 参照图12,对检测用于计算插入部位3的插入量及旋转量的信息的本实施方式的 状态检测器(第2状态检测器)160进行说明。
[0129] 本实施方式的状态检测器160是与第1实施方式的变形例1的状态检测器130大 致同样的构成要素,但大小及设置位置等不同。该状态检测器160例如设置在被检体120 的入口的附近。此外,状态检测器160具有能够将插入部位3插通的直径的孔(开口)132。 在状态检测器160的插入口侧的侧面,在孔132的圆周的一部分上具有第3标记73。
[0130] 此外,插入部位3在外周表面上沿着插入部位3的轴向以直线状形成有用于辨识 插入位置的第4标记74。并且,当将插入部位3向状态检测器160的插入口的孔132内插 入时,通过将第3标记73与第4标记74对位,规定插入部位3的旋转的基准(第2旋转基 准位置)。这里,由于状态检测器160被设置于被检体120,所以插入部位3相对于第3标 记73即第2旋转基准位置的旋转量实质上是插入部位3相对于被检体120的旋转量。状 态检测器160具有在插入部位3被插通到孔132中时与状态检测器130同样检测用于计算 插入量及旋转量的信息的功能。检测出的结果被发送至计算部40。
[0131] 在以下的说明中,将检测插入部位3的状态(姿势)的状态检测器称作第2状态 检测器。
[0132] 参照图13,对挠性插入部2的插入部位3进行说明。
[0133] 烧性插入部2以在插入部位3的内部、形状传感器60b的检测用光纤束部65排列 设置在插入部位3的插入通道8中的状态配置。此外,挠性插入部2也可以除了检测用光 纤束部65以外还配置有向对象物照射照明光的照明装置91、或将对象物拍摄的拍摄装置 92等。
[0134] 检测用光纤束部65是与第1实施方式相同的构造,在插入部位3的规定的位置形 成有光特性变换部101。由光特性变换部101变换后的光量被形状传感器用受光部63接 受。
[0135] 参照图14,对检测插入部件10的形状(弯曲状态)的第1形状传感器60和用于 检测插入部位3的弯曲状态的第2形状传感器60b的位置关系进行说明。在图14中,Dl~ D3表示第1形状传感器60的3个光特性变换部101 (101a、101b、101c)的检测范围,D4、D5 表示第2形状传感器60b的两个光特性变换部101 (lOldUOle)的检测范围。在插入部件 10的可插入的范围中,以第1形状传感器60的检测范围与第2形状传感器60b的检测范围 重复的方式设有作为弯曲检测部的光特性变换部101。
[0136] 光特性变换部101的检测范围D1、D2、D3、D4、D5设置为,第1形状传感器60的至 少光特性变换部101的检测范围Dl、D2、D3的某1个与第2形状传感器60b的至少光特性 变换部101的检测范围D4、D5的某1个重复。例如,如图14所示,在第1形状传感器60的 光特性变换部IOlc的检测范围D3和第2形状传感器60b的光特性变换部IOld的检测范 围D4中有重复的范围ORl。因此,通过第1形状传感器60和第2形状传感器60b,能够作 为连续的形状而检测插入部位3及插入部件10的形状。
[0137] 这里,对第1形状传感器60及第2形状传感器60b的光特性变换部101的检测范 围进行说明。各光特性变换部101由光特性变换部101自身检测弯曲状态,但实际上,因为 装入了第1形状传感器60及第2形状传感器60b的插入部位3及插入部件10的结构及材 质,因此不是只有例如在长度方向上具有3mm的长度的光特性变换部101的部分弯曲,而是 光特性变换部101的周边部位、例如光特性变换部101的长度方向上的某种程度的范围例 如60mm的范围的周边部件一起弯曲。因而,光特性变换部101实质上具有某种程度的范围、 例如从光特性变换部101的中心向前端侧及后端侧的分别各30_的检测范围。另外,如果 将光特性变换部101的检测范围设定得较大,则形状检测的精度变差。另一方面,如果使检 测范围变小,则虽然精度提高,但为了进行希望的检测而需要的光纤的根数增加,第1形状 传感器60及第2形状传感器60b的结构复杂化。因此,优选的是在对于检测形状没有问题 的范围内设定得较大。
[0138] 另外,在如图15所示在光特性变换部101的检测范围D6、D7、D8、D9中包含硬质的 前端部位4的情况下,由于前端部位4不弯曲,所以光特性变换部101的检测范围D6、D7、 D8、D9在实际的检测范围中也可以不设置为重复。在此情况下,如果设置在前端部位4的 两端部的各个光特性变换部101的检测范围与硬质部件的范围重复,则插入部位3及插入 部件10能够作为连续的形状而被计算出。例如,如图15所示,如果插入部件10的光特性 变换部IOlg的检测范围D7和插入部位3的光特性变换部IOlh的检测范围D8分别包含前 端部位4的范围,则由于前端部位4的范围不弯曲,所以实质上以检测范围在硬质部4的范 围0R2中重复的方式动作。
[0139] 在本实施方式中,光源部61还具有对第1形状传感器60和第2形状传感器60b 分别区分而照射光的功能。形状传感器用受光部63还具有将从插入部件10侧导光的光量 和从插入部位3侧导光的光量分别区分而接受的功能。由形状传感器用受光部63接受的 光传递量被向计算部40发送。另外,形状传感器用光源部61及形状传感器用受光部63也 可以分别设置在第1形状传感器60和第2形状传感器60b中。
[0140] 计算部40还具有计算插入部位3的前端的位置及插入部位3的形状、计算希望的 插入部位3的操作辅助信息的功能。此外,计算部40也可以具有对插入部件10的前端的 位置及插入部件10的形状增减挠性插入部2的各部分的规格数据、例如插入部位3的尺寸 等、更正确地计算插入部位3及插入部件10的操作辅助信息的功能。这里,所谓希望的插 入部位3的操作辅助信息,是以状态检测器160的检测开始位置或被检体120的插入口为 基准的插入部位3的旋转量中的至少某一方的操作辅助信息。
[0141] 本实施方式的计算部40与第1实施方式同样,通过乘以考虑了各方向的系数的各 系数a s、bs来计算插入量ms(l和旋转量Θ s(|。这里,对旋转量0s(|而言,以将上述第3标记 73和第4标记74对准的第2旋转基准位置为基准计算旋转量。
[0142] 此外,事先求出了状态检测器160的设置位置与被检体120的插入口的距离即挠 性插入部2的插入量修正值Ls。因而,根据修正值Ls与插入部件10的插入量Hi stl的差,计 算插入部位3的前端从被检体120的插入口的插入量msl (净插入量)。
[0143] 此外,事先求出了表示由第2形状传感器60b检测出的光量的变化量与插入部位 3的弯曲量的关系的式子。因而,根据第2形状传感器60b的光量计算插入部件10的弯曲 量。
[0144] 能够从计算出的结果有选择地输出希望的方向的计算结果。以下表示作为插入量 的计算式的式5、作为旋转量的计算式的式6、作为从被检体120的插入口的插入量m sl的计 算式的式7、和作为插入部位3的弯曲部的弯曲量Φ3的计算式的式8。即,计算部40通过 重复上述处理、将任意的连续的检测时间的各坐标的变位量累计,计算从任意的检测时间 到希望的检测时间的插入部位3的插入量和旋转量。
[0145] [数式 5]
[0146] Hlle ΔΖ 式(5)
[0147] 这里,设从时间tn_ i到时间t "的插入量s(l,从时间tn_ i到时间t η的图像数据的 一致的图案的ζ轴83的方向的坐标差:ΔΖ,插入量变换系数:a s。
[0148] [数式 6]
[0149] 沒趣式(6)
[0150] 这里,设从时间tn_ i到时间t "的旋转量:Θ s(|,时间tn_ i与时间t η的图像数据的 一致的图案的X轴81的方向的坐标差:Δχ,旋转量变换系数:bs。
[0151] 计算出的插入量ms(l是从状态检测器160开始检测的时间%到任意的时间t n的移 动量。插入部位3的净插入量msl根据计算出的插入量Histl与修正值Ls的差来计算。
[0152] [数式 7]
[0153] 气=繼%丄雪式⑵
[0154] 这里,设插入部件插入量的修正值:LS,从时间tn_ i到时间t "的插入量s(l,净插 入量:msl〇
[0155] 此外,计算部40还能够计算插入部位3的弯曲部的弯曲量Φ3。弯曲检测部的弯 曲量队使用形状传感器 60b的光传递量的变化Λ Is计算。
[0156] [数式 8]
[0157] φ3= f( Λ Is)式(8)
[0158] 这里,设插入部位3的弯曲部的弯曲量:Φ3,光传递量的变化:Als。
[0159] 在本实施方式中,插入部位3将设置在被检体120的附近的状态检测器160插通, 向被检体120的内部插入。
[0160] 当插入部位3插入到状态检测器160时,与第1实施方式的检测器20同样开始检 测。检测出的检测开始位置的信息、用于计算检测出的插入量及旋转量的信息被发送至计 算部40。
[0161] 在插入部位3的前端弯曲的情况下,通过设置在规定的检测位置处的光特性变换 部101,使由形状传感器用受光部63受光的光传递量变化。该光传递量由插入部件10和插 入部位3区分而发送至计算部40。
[0162] 计算部40根据来自状态检测器20、存储部30、第1形状传感器60及第2形状传 感器60b的信息,计算插入部件10及插入部位
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