具有插入部及插入部件的插入系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及插入系統(tǒng)，以及作為系統(tǒng)的構成要素的插入部、插入部件，上述插入系 統(tǒng)具有向物體、構造物、人體等對象物插入的插入部、以及向插入部的插入通道插入而使用 的插入部件，在插入部設有檢測用于計算插入部件的插入量及旋轉量的信息的檢測器。
【背景技術】
[0002] -般而言，具備例如內(nèi)視鏡等插入部、及例如處置工具等插入部件的插入系統(tǒng)具 有插入于被插入體的插入部、至少將處置工具等插入部件進行插入的插入口、以及用于對 插入部進行彎曲操作的操作部。在插入部設有從插入口貫通到前端、用于將插入部件插通 的通道。插入部件例如是在線纜狀部件的前端具有把持部件或切斷部件等處置部的部件。
[0003] 例如，專利文獻1所公開的插入部件在有撓性的線纜的基端部（插入口側的端部） 設有用于調(diào)整該線纜的前端的方向的旋轉操作部件。該旋轉操作部件具有與插入部件的線 纜的外周部摩擦卡合的摩擦卡合部。通過對旋轉操作部件進行旋轉操作，在摩擦卡合的狀 態(tài)下向線纜傳遞其繞軸方向的旋轉力，因此能夠在線纜的基端部調(diào)整插入部件的前端的繞 軸方向的位置。
[0004] 現(xiàn)有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :特開2010 - 22619號公報 發(fā)明概要
[0007] 發(fā)明要解決的問題
[0008] 在專利文獻1中，當向插入部的通道內(nèi)插入了插入部件時，對于操作者而言，在對 內(nèi)視鏡的觀察圖像進行觀察的狀態(tài)下正確地掌握插入部件的前端部的插入位置及繞軸方 向的旋轉方向是困難的。此外，對于操作者而言，通過向插入部的通道的內(nèi)部插入了插入部 件時的操作者的手動的感覺正確地掌握插入部件的前端部的插入位置及繞軸方向的旋轉 方向也是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]
[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種通過檢測插入部件的插入量、旋轉量、前端的位置、形狀 等操作輔助信息，來能夠正確地掌握插入部件的插入位置及插入方向的插入系統(tǒng)。
[0011] 用于解決問題的手段
[0012] 為了解決上述課題，有關本實施方式的一技術方案的插入系統(tǒng)具有：插入部，至少 具有把持部、插入于被檢體的插入部位、以及從該插入部位的基端貫通到前端的插入通道； 插入部件，插入于插入通道；第1狀態(tài)檢測器，設置于插入部，檢測用于計算被插入的插入 部件的沿著長度方向的插入方向的插入量及繞沿著該插入方向的插入部件的中心軸旋轉 的旋轉量中的至少一方的信息；以及計算部，根據(jù)第1狀態(tài)檢測器的檢測結果計算操作輔 助信息。
[0013] 在上述一技術方案中，提供一種能夠檢測用于正確地掌握插入部件的位置及方向 的插入部件的插入量、旋轉量、前端的位置、形狀等操作輔助信息的插入系統(tǒng)。
[0014] 發(fā)明效果
[0015] 本發(fā)明的插入系統(tǒng)得到如下效果：通過檢測插入部件的插入量、旋轉量、前端的位 置、形狀等操作輔助信息，能夠正確地掌握插入部件的插入位置及插入方向。
【附圖說明】
[0016] 圖1是第1實施方式的插入系統(tǒng)的整體的概略結構圖。
[0017] 圖2是第1實施方式的插入系統(tǒng)的內(nèi)視鏡的插入通道的插入口的立體圖。
[0018] 圖3是第1實施方式的插入系統(tǒng)的狀態(tài)檢測器的主要部分的概略結構圖。
[0019] 圖4是對第1實施方式的插入系統(tǒng)的光學圖案檢測器的圖案匹配進行說明的說明 圖。
[0020] 圖5是表示將第1實施方式的插入系統(tǒng)的內(nèi)視鏡插入到被檢體內(nèi)的狀態(tài)的概略結 構圖。
[0021] 圖6a是第1實施方式的插入系統(tǒng)的插入部件的前端部的立體圖。
[0022] 圖6b是沿著圖6a的A - A線的剖視圖。
[0023] 圖7是表示將第1實施方式的插入系統(tǒng)的計算部和存儲部一體化的撓性插入系統(tǒng) 的變形例的概略結構圖。
[0024] 圖8是第1實施方式的第1變形例的插入系統(tǒng)的概略結構圖。
[0025] 圖9是第1實施方式的第1變形例的狀態(tài)檢測器的立體圖。
[0026] 圖10是第1實施方式的第2變形例的旋轉基準位置檢測器的立體圖。
[0027] 圖11是第2實施方式的插入系統(tǒng)的整體的概略結構圖。
[0028] 圖12是第2實施方式的插入系統(tǒng)中的狀態(tài)檢測器的立體圖。
[0029] 圖13是第2實施方式的插入系統(tǒng)中的撓性插入部的前端部的立體圖。
[0030] 圖14是表示第2實施方式的插入部件及撓性插入部的光特性變換部的檢測范圍 的概略結構圖。
[0031] 圖15是表示撓性插入部的前端部是硬質(zhì)部件的情況下的第2實施方式的插入部 件及撓性插入部的光特性變換部的檢測范圍的概略結構圖。
[0032] 圖16是有關第2實施方式的第1變形例的硬性的插入系統(tǒng)的概略結構圖。
[0033] 圖17是第2實施方式的第2變形例的插入系統(tǒng)的概略結構圖。
[0034] 圖18是第2實施方式的第3變形例的插入系統(tǒng)中的撓性插入部的旋轉基準位置 檢測器的立體圖。
【具體實施方式】
[0035] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地說明。
[0036] 圖1表示第1實施方式的插入系統(tǒng)1，例如內(nèi)視鏡系統(tǒng)。插入系統(tǒng)1至少具備有撓 性的撓性插入部2、將撓性插入部2的內(nèi)部插通的插入部件10、計算后述的操作輔助信息的 計算部40、將處置后的檢測數(shù)據(jù)進行顯示的顯示部50、光學地檢測插入部件10的彎曲狀態(tài) 的形狀傳感器（第1形狀傳感器）60、光源部61和受光部63。這里，例如撓性插入部2是 軟性內(nèi)視鏡，插入部件10是處置工具或導管等。
[0037] 在以下的說明中，如圖4所示，將在相對于插入部件10的長度方向正交的平面上、 在正交的方向上交叉的兩個軸中的一個軸設為X軸81，將另一個軸設為y軸82 (參照圖 6b)，將沿著插入部件10的長度方向的方向的軸設為z軸83。此外，操作輔助信息例如為當 進行將插入部件10或撓性插入部2的插入量、旋轉量、姿勢、前端的位置或形狀、前端部的 朝向等變更的操作時使操作性提高的信息。此外，旋轉量為插通到撓性插入部2的內(nèi)部中 的插入部件10的繞中心軸旋轉的量。
[0038] 本實施方式的插入系統(tǒng)1能夠容易地應用于有撓性的例如軟性內(nèi)視鏡、或沒有撓 性的例如硬性內(nèi)視鏡。
[0039] 撓性插入部2至少具有有撓性的細長的插入部位3、設置在插入部位3的前端上的 由硬質(zhì)部件構成的前端部位4、用于操作插入部位3及前端部位4的方向的操作部5、用于 使用者把持的把持部6、具有將插入部件10插入的開口的插入口 7、檢測插入部件10的狀 態(tài)的狀態(tài)檢測器（第1狀態(tài)檢測器）20、和記錄有用于將檢測出的信息進行修正的信息的存 儲部30。另外，在本實施方式中，以前端部位4由硬質(zhì)部件構成的結構進行說明，但并不需 要一定是硬質(zhì)部件。
[0040] 在插入部位3的內(nèi)部，具有至少從插入口 7連通到前端部位4的前端的插入通道 8。在插入部位3,將插入口 7側的端部稱作基端，將前端部位4側的端部稱作前端。另外， 插入部位3也可以還具有用于觀察未圖示的對象物的觀察部，例如攝像相機等。
[0041] 此外，狀態(tài)檢測器20檢測向插入通道8內(nèi)插入的插入部件10的狀態(tài)。這里，插入 部件10的狀態(tài)例如是向插入通道8內(nèi)插入的插入部件10的插入量、插入部件10相對于中 心軸的繞軸方向的旋轉量等。插入部件10的插入量是從插入通道8的開口面等的檢測開 始位置到插入部件10的前端的長度。插入部件10的旋轉量是從插入部件10的插入時的 初始狀態(tài)起的繞軸方向的旋轉量。
[0042] 圖2是作為內(nèi)視鏡的撓性插入部2的插入通道8的插入口 7的立體圖。如圖2所 示，在從插入部件10的插入方向觀察的插入口 7的開口面，在圓周方向的1處形成有作為 插入部件10的旋轉的基準點的第1標記71。
[0043] 此外，在插入部件10的表面的一部分上，也在圓周方向的1處形成第2標記72。 第2標記72在插入部件10的表面上沿著軸向延伸設置。在向插入通道8內(nèi)插入的插入部 件10的插入時，通過將這些第1標記71與第2標記72對準，能夠規(guī)定插入部件10的插入 方向。這里，將第1標記71與第2標記72對準的位置是旋轉量的基準位置、即0°位置，并 且是用于規(guī)定插入到插入通道8內(nèi)的插入部件10的插入方向的第1旋轉的原點（第1旋 轉基準位置）。
[0044] 圖3是本實施方式的插入系統(tǒng)1的狀態(tài)檢測器20的概略結構圖。該狀態(tài)檢測器 20被設置在插入通道8的外側。狀態(tài)檢測器20的檢測面被配置在形成于插入通道8的側 面的開口處。由此，狀態(tài)檢測器20的檢測面能夠檢測向插入通道8插入的插入部件10的 表面（外周面）。因而，狀態(tài)檢測器20能夠檢測用于計算插入部件10的插入量及旋轉量等 的信息。
[0045] 如圖3所示，狀態(tài)檢測器20至少具有朝向插入部件10照射光的光源部21、將來自 光源部21的照射光聚光的投光透鏡22、將由插入部件10的表面反射的反射光聚光的受光 透鏡23、和檢測穿過了受光透鏡23的光的光學圖案檢測器24。
[0046] 狀態(tài)檢測器20的光源部21配置為將照射光的光束朝向插入部件10的外周面照 射，由外周面反射的反射光的一部分向光學圖案檢測器24入射。此外，為了將從狀態(tài)檢測 器20的光源部21射出的光高效地向插入部件10的外周面照射，在狀態(tài)檢測用光源部21 與插入部件10之間設置有投光透鏡22。在以下的說明中，將從狀態(tài)檢測用光源部21照射 的光或光束稱作光源光。
[0047] 狀態(tài)檢測器20的光源部21是作為光源光而射出相干光的光源，例如是LED或激 光光源。在本實施方式中，設光源部21為激光光源進行說明。
[0048] 相干光由于有相位相關，所以即使照射的物體是微小的凹凸，也能夠使反射光產(chǎn) 生明確的相位差。例如，即使在照射到有光澤那樣的平滑的表面的情況下，也能夠通過使用 相干光來取得平滑的表面的鮮明的圖像數(shù)據(jù)。即，通過使用相干光，能夠取得插入部件10 的外周面的信息作為鮮明的光學圖案。光學圖案例如是斑點圖案。
[0049] 光學圖案檢測器24在與插入部件10之間配置有受光透鏡23,以使由插入部件10 的外周面反射的光源光對焦于光學圖案檢測器24的受光面。
[0050] 如圖4所示，光學圖案檢測器24例如具有多個受光元件排列為矩陣狀的拍攝設 備。拍攝設備例如是C⑶或C 一 MOS圖像傳感器等。
[0051] 光學圖案檢測器24至少具有連續(xù)拍攝有曲率的平滑的表面并將拍攝出的圖像中 包含的光學圖案的信息作為圖像數(shù)據(jù)取得的功能、檢測插入部件10的前端進入到可檢測 范圍中的情況的功能、和在檢測范圍內(nèi)任意地決定檢測開始位置的（檢測開始位置修正） 功能。即，光學圖案檢測器24在插入部件10的前端進入到了可檢