管状装置的相对位置检测系统及内窥镜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测在例如被检体的管腔内插入的管状装置的前端的位置信息等的相对位置检测系统和应用了该相对位置检测系统的内窥镜装置。
【背景技术】
[0002]例如，在内窥镜或导液管中，插入到被检体的体内或配管等的情况下，如果能够掌握该内窥镜或导液管的前端处于体内或配管等的哪个部位、以何种形状插入等信息会非常方便。
[0003]例如专利文献I公开了:弯曲角度信息输出单元，为了检测内窥镜前端相对于被检体的位置，输出与内窥镜前端的弯曲角度相应的信息；旋转角度检测单元，配置设置于被检体插入口的入口导引部件，通过该入口导引部件检测内窥镜的相对旋转角度；插入长度检测单元，检测内窥镜在被检体内插入的长度；以及显示内窥镜模拟图像的单元，该内窥镜模拟图像根据与被检体内示意图像及弯曲角度相应的信息以及插入长度信息而被定位。在专利文献I中，作为检测内窥镜的插入长度的另一方法，公开了在被检体的头部设置超声波接收器并检测从内窥镜前端发出的超声波，从而检测内窥镜的插入长度的方法。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开昭60-217326号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]在专利文献I中，为了检测内窥镜向被检体的插入长度和旋转角度而设置了 ??旋转角度检测单元，在被检体插入口设置入口导引部件，通过该入口导引部件检测内窥镜的相对旋转角度；以及插入长度检测单元，检测内窥镜在被检体内插入的长度。像这样，只要是将一部分插入到被检体的插入口、例如人体的口部并且容易固定保持的部位，就能够设置入口导引部件。
[0009]但是，专利文献I存在以下的问题。在有些部位，难以将入口导引部件保持固定在被检体的插入口。如果有入口导引部件，会妨碍内窥镜的操作者的操作。固定入口导引部件也需要花费时间。必须将入口导引部件做成可清洗或一次性使用，因此花费成本。如果不将内窥镜向被检体的插入角度保持为垂直，则运算结果会出现误差。如果被检体内示意图像不是准确的形状，则无法准确地运算前端位置。如果被检体内示意图像不是准确的形状，则无法运算插入长度。在被检体内是活动的部位或构造的情况下，无法运算插入长度。此外，有时还会发生如下的状况:例如即使进行将内窥镜插入人体的大肠的操作，内窥镜的前端部也没有在大肠内前进。这种情况下，如果只检测内窥镜的插入量，则无法区分是内窥镜的前端部在大肠内前进、还是内窥镜的前端部不前进而内窥镜插入了大肠内。
[0010]本发明提供一种能够准确地取得管状装置相对于管腔的配置的管状装置的相对位置检测系统及内窥镜装置。
[0011 ] 解决课题所采用的技术手段
[0012]本发明的主要方案的管状装置的相对位置检测系统，具备:形状传感器，检测在被检体的管腔内插入的管状装置的形状；以及相对位置检测单元，检测第I范围内的至少一个部位和所述管腔内的至少一个部位的相对位置关系，该第I范围是能够通过所述形状传感器检测所述管状装置的所述形状的范围。
[0013]本发明的主要方案的内窥镜装置，具备:形状传感器，检测在被检体的管腔内插入的管状装置的形状；相对位置检测单元，检测第I范围内的至少一个部位和所述管腔内的至少一个部位的相对位置关系，该第I范围是能够通过所述形状传感器检测所述管状装置的所述形状的范围；以及操作部，对所述插入部的形状进行操作。
[0014]发明的效果
[0015]根据本发明，能够提供一种能够准确地取得管状装置相对于管腔的配置的管状装置的相对位置检测系统及内窥镜装置。
【附图说明】
[0016]图1是将本发明的相对位置检测系统的一个实施方式应用于内窥镜装置的功能框图。
[0017]图2是表示该相对位置检测系统的外观构造图。
[0018]图3是表示该相对位置检测系统中的光出射检测装置的构造图。
[0019]图4A是表示该相对位置检测系统中与形状传感器的弯曲相对应的光传导量大的示意图。
[0020]图4B是表示该相对位置检测系统中与形状传感器的弯曲相对应的光传导量中的示意图。
[0021]图4C是表示该相对位置检测系统中与形状传感器的弯曲相对应的光传导量小的示意图。
[0022]图5是表示该相对位置检测系统中由相对位置检测部检测位置关系的作用的示意图。
[0023]图6是表示该相对位置检测系统中的相对位置检测部的第I及第2检测元件的示意图。
[0024]图7是表示该相对位置检测系统中存在于共同的坐标系的第I及第2检测元件的示意图。
[0025]图8是在该相对位置检测系统中将磁传感器用作第I检测元件时的示意图。
[0026]图9是在该相对位置检测系统中将加速度传感器用作第I检测元件时的示意图。
[0027]图10是表示在该相对位置检测系统中将加速度传感器用作第I检测元件时的位置信息的计算作用的图。
[0028]图11是表示在该相对位置检测系统中将加速度传感器用作第2检测元件时的示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照【附图说明】本发明的一个实施方式。
[0030]图1表不应用了相对位置检测系统的内窥镜装置的功能框图，图2表不该内窥镜装置的外观构造图。图2所示的H是医生等的内窥镜装置的操作者。
[0031]内窥镜装置I具备中空细长的管状装置2。内窥镜装置I将管状装置2插入到作为例如患者等的人体的被检体3的管腔4内，取得管腔4内的图像，进行该管腔4内的病变部等的观察或处置、以及该病变部或异物等的采集等。
[0032]在管状装置2的前端侧形成由柔性的部件构成的插入部5。插入部5被插入到被检体3的管腔4内。插入部5向上下方向(UD方向)及左右方向(RL方向)弯曲，实际插入到管腔4内。在插入部5的前端部设置有摄像元件，该摄像元件对管腔4内进行摄像并输出其图像信号。管腔4是人体的体腔内，例如从口部到食道、胃部等脏器的部位，或者从肛门到大肠等脏器的部位等。被检体3载置于例如检查台6上。
[0033]在内窥镜装置I中设置有用于操作管状装置2的操作部7。操作部7与管状装置2的基端部连结。操作部7进行用于使插入部5向UD方向及RL方向弯曲的操作，包括用于进行UD方向的操作的UD角度旋钮和用于进行RL方向的操作的RL角度旋钮。例如，进行病变部的观察和处置等的情况下，操作者操作UD角度旋钮和RL角度旋钮而使插入部5向UD方向及RL方向弯曲。操作部7具备进行插入部5内所搭载的功能、例如摄像、排气、插入部5的前端部的清洁、液体供给等的操作的各种开关等。
[0034]在管状装置2中设置有形状传感器10。形状传感器10用于检测管状装置2的形状，例如由光纤传感器构成。
[0035]形状传感器10相对于管状装置2设置，将管状装置2的至少插入部5作为感应材料来传导管状装置2的形状。
[0036]形状传感器10检测与该插入部5弯曲时的弯曲的方向和大小相应的光信息，作为管状装置2中的插入部5的形状。
[0037]管状装置2经由万能线8与管状装置用处理装置20连接。管状装置用处理装置20输入从管状装置2的摄像元件输出的图像信号，对该图像信号进行处理，取得管腔4内的图像(以下称为内窥镜图像)，将该内窥镜图像显示到例如显示器上。管状装置用处理装置20包括:光源装置21、图像处理装置22、光出射检测装置23、弯曲形状运算部24、相对位置检测部25、控制部26。
[0038]光源装置21经由万能线8朝向管状装置2的前端部、即插入部5的前端部射出照明光。在插入部5的前端部设置有光出射口，从该光出射口射出照明光而照射到被检体3的管腔4内。与此同时，设置于该前端部的摄像元件对来自被检体3的管腔4内的反射光进行摄像，输出其图像信号。该图像信号经由万能线8被发送给管状装置用处理装置20。
[0039]图像处理装置22输入从摄像元件输出的图像信号，如上述那样，对该图像信号进行处理，取得被检体3的管腔4内的内窥镜图像，并显示到例如显示器上。
[0040]光出射检测装置23接受从形状传感器10输出的与插入部5弯曲时的弯曲的方向和大小相应的光信息、例如形状传感器10的光传导量，检测该插入部5弯曲时的弯曲的方向和大小。
[0041]图3表示光出射检测装置23的构造图。如上述那样，形状传感器10例如由光纤传感器构成。在形状传感器10中，当插入部5弯曲时，伴随着该弯曲而构成光纤传感器的光纤1b弯曲，伴随于此，在光纤1b内传导的光的一部分经由光检测部1a出射到外部(漏出)。即，光检测部1a设置于光纤1b的一侧面，随着光纤1b的弯曲，传导的光的一部分向外部射出。即，光检测部1a使光纤1b的光学特性、例如光传导量变化。
[0042]图4A、图4B、图4C表不与光纤1b的弯曲相应的光传导量的不意图。图4A表不将光纤1b向设置有光检测部1a的一侧弯曲时的光传导量。图4B是表示光纤1b不弯曲时的光传导量。图4C表不将光纤1b向设置有光检测部1a的一侧的相反侧弯曲时的光传导量。如图4A、图4B、图4C所不，将光纤1b向设置有光检测部1a的一侧弯曲时的光传导量最多。光纤1b不弯曲时的光传导量其次。将光纤1b向设置有光检测部1a的一侧的相反侧弯曲时的光传导量最小。
[0043]具体地说，光出射检测装置23包括光纤传感器用的光源32。光出射检测装置23在从光源32出射的光的光路上配置有投光透镜33、隔离件34、反射镜35、聚光透镜36。在由聚