弯曲形状推测系统、管状插入系统及弯曲部件的弯曲形状推测方法技术方案

当将作为弯曲部件的插入部(26)的规定的范围划分为在长度方向上依次相邻、并且至少具有作为用来推测弯曲部件的弯曲形状的长度、曲率、形状、朝向的信息的推测单位的多个段时，形状推测部(24)使用关于各段的由1个以上的曲率信息构成的段信息推测各段的形状，以使得推测出的相邻的两个段的形状彼此相互的端部的切线方向一致、并且绕切线方向的朝向匹配的方式，将相邻的两个段的端部彼此接合，推测弯曲部件的规定的范围中的弯曲形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及推测弯曲部件的规定的范围中的弯曲形状的弯曲形状推测系统及弯曲部件的弯曲形状推测方法。进而，本专利技术涉及应用了上述弯曲形状推测系统的、以软性镜及导管为代表的、用来插入到管空间内进行观察或用来进行修理、治疗、提取等的处置的管状插入系统。具体而言，本专利技术涉及医疗内视镜(上部消化管内视镜、大肠内视镜、超声波内视镜等)、工业用内视镜、一部分具有弯曲机构的硬性镜、机械手(机器人手臂)、导管等的长度方向的至少一部分的形状能够变化的管状插入系统。
技术介绍
内视镜那样的向体腔内插入的设备如果插入部前端进入到体内，则医生或操作者不能直接用眼睛确认设备的状态。因此，由内视镜看到的观察部位或图像的上下左右与内脏等的配置的关系变得不明确，有操作者弄错插入方向或弯曲方向的情况。此外，通过操作者进行与目标不同的操作，还有可能操作者不知不觉中给内脏施加负荷。对于这样的问题，进行了如下尝试：在内视镜的插入部中装入弯曲量传感器，在插入部的多个点检测内视镜的插入部的曲率或弯曲量，并进行插入部的形状检测，从而实现由操作者进行的插入部的插入及操作的改善。例如，在特开2007－044412号公报(以下记作专利文献1)中，公开了一种检测内视镜的插入部的多个检测点处的弯曲状态、根据这些检测出的弯曲状态的信息再现插入部的弯曲形状的内视镜插入形状检测探头。即，在该专利文献1中，通过利用在各检测点检测出的检测角度、基于各检测点间的距离将各检测点用带有角度的折线连结，来表示插入部的弯曲形状。医生或操作者基于这样的内视镜插入部的形状状态等的各种各样的信息，进行安全且容易的插入操作。专利技术内容但是，即使求出插入部的各检测点处的局部的曲率或弯曲角和弯曲方向，如果不以希望的解析力及精度求出插入部的实际的弯曲形状，也有可能不能得到充分的效果。在上述专利文献1所公开的例子中，如将内视镜形状作为折线的组合推测那样，关于实际的形状的推测没有详细地记载。折线的组合是将弯曲形状粗略地表现的，结果，发生从实际的插入部的形状发生偏差、或前端位置偏差的问题。另一方面，内视镜插入部的形状在诊察、治疗等的处置中实时地需要的情况较多。因此，需要基于简便的计算规则的弯曲形状的推测。本专利技术是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种能够简便地进行内视镜插入部等的弯曲部件的规定的范围中的弯曲形状的推测的弯曲形状推测系统及弯曲部件的弯曲形状推测方法、和具有这样的弯曲形状推测系统的管状插入系统。根据本专利技术的一技术方案，提供一种弯曲形状推测系统，其特征在于，具有形状推测部，所述形状推测部当将弯曲部件的规定的范围划分为在长度方向上依次相邻、并且至少具有作为用来推测上述弯曲部件的弯曲形状的长度、曲率、形状、朝向的信息的推测单位的多个段时，使用关于各段的由1个以上的曲率信息构成的段信息推测各段的形状，以使得推测出的相邻的两个段的形状彼此相互的端部的切线方向一致、并且绕上述切线方向的朝向匹配的方式，将上述相邻的两个段的端部彼此接合，推测上述弯曲部件的上述规定的范围中的弯曲形状。此外，根据本专利技术的另一技术方案，提供一种管状插入系统，其特征在于，具有：插入部，向被检体的管空间内插入而进行规定的作业，具有挠性；本专利技术的一技术方案的弯曲形状推测系统，将上述插入部作为上述弯曲部件，用来推测上述插入部的弯曲形状；形状传感器，在各段中具有用来得到各段的上述段信息的1个以上的被检测部。此外，根据本专利技术的再另一技术方案，提供一种弯曲部件的弯曲形状推测方法，其特征在于，在将弯曲部件的有挠性的规定的范围划分为在长度方向上依次相邻的多个段、使用关于各段的由1个以上的曲率信息构成的段信息推测各段的形状、基于推测出的各段形状推测上述弯曲部件的形状的弯曲形状推测系统中，由以下步骤构成：分段步骤，将上述弯曲部件的上述规定的范围划分为在长度方向上依次相邻的多个段，以使沿着上述弯曲部件的长度方向配置的多个被检测部分别有1个以上属于该段；分段信息获得步骤，获得包括各段的配置及长度的、作为上述曲率信息以外的形状推测所需要的信息的分段信息；段信息获得步骤，获得由用上述多个被检测部检测出的上述曲率信息构成的段信息；段形状推测步骤，基于上述分段信息及上述段信息，推测各段的包括曲率、弯曲量、弯曲方向及弯曲形状的至少1个的段形状；弯曲部件形状推测步骤，将被推测出段形状的相邻的段连接，推测上述弯曲部件的上述规定的范围的整体形状；以及形状推测结束的判断步骤，确认是否继续形状推测，在继续的情况下反复进行上述段信息获得步骤、上述段形状推测步骤及上述弯曲部件形状推测步骤，在结束形状推测的情况下从反复中脱离而结束。根据本专利技术，能够提供一种能够简便地进行内视镜插入部等的弯曲部件的规定的范围中的弯曲形状的推测的弯曲形状推测系统及弯曲部件的弯曲形状推测方法、和具有这样的弯曲形状推测系统的管状插入系统。附图说明图1是表示作为有关本专利技术的一实施方式的管状插入系统的内视镜系统的结构的图。图2是表示使用纤维传感器的情况下的传感器的结构的图。图3A是用来说明纤维传感器的检测原理的、表示光纤没有弯曲的情况的图。图3B是用来说明纤维传感器的检测原理的、表示光纤向纸面上方弯曲的情况的图。图3C是用来说明纤维传感器的检测原理的、表示光纤向纸面下方弯曲的情况的图。图4是有关本专利技术的一实施方式的弯曲形状推测系统的块结构图。图5是表示用于方向检测的被检测部配置的图，表示将两个被检测部配置在光纤的同一处的情况。图6是用来说明用于方向检测的计算的坐标系的图。图7是表示用于方向检测的被检测部配置的图，表示将两个被检测部稍稍离开而配置在光纤上的情况。图8是用来说明方向检测的计算方法的图，表示弯曲量及弯曲方向的检测的例子。图9是表示弯曲和检测形状的具体例的图。图10是用来说明分段的图，表示划分之前。图11是用来说明分段的图，表示分段结果。图12是表示段弯曲形状的连接例的图。图13是表示使段边界为两个被检测部的中点的情况下的分段的图。图14A是表示使段边界为弯曲特性的变化点的情况下的分段的图。图14B是图14A中的段边界附近的放大图。图15是表示使段边界为与刚体的连接部的情况下的分段的图。图16是表示以弯曲量决定段边界的情况下的分段的图。图17是表示用来说明以使用上的最小R的比或使用上的最小R的顺序决定段边界的情况下的分段的表的图。图18是表示用来说明以弯曲刚性EI的比或弯曲刚性EI的顺序决定段边界的情况下的分段的表的图。图19是用来说明被检测部进行分段以包含多组的情况下的分段的图。图20是表示用来说明弯曲形状推测方法的流程图的图。具体实施方式以下，参照附图说明用来实施本专利技术的一实施方式。另外，以下的说明取医疗用内视镜为例，但本专利技术只要是将插入部操作而进行插入及处置的插入系统，就能够通用地应用。例如，在医疗用内视镜(上部消化管内视镜、大肠内视镜、超声波内视镜、膀胱镜、肾盂镜、气管支镜等)以外，也能够应用到导管中，还能够应用到机械手、工业用内视镜等中。如图1所示，作为有关本专利技术的一实施方式的管状插入系统的内视镜系统10具有内视镜12、图像处理装置(视频处理器)14和显示部(监视器)16。内视镜12拍摄观察对象物。图像处理装置14将内视镜12的摄像结果进行图像处理。显示部16与图像处理装置1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弯曲形状推测系统，其特征在于，具有形状推测部，当将弯曲部件的规定的范围划分为在长度方向上依次相邻、并且至少具有作为用来推测上述弯曲部件的弯曲形状的长度、曲率、形状、朝向的信息的推测单位的多个段时，所述形状推测部使用关于各段的由1个以上的曲率信息构成的段信息推测各段的形状，以使得推测出的相邻的两个段的形状彼此相互的端部的切线方向一致、并且绕上述切线方向的朝向匹配的方式，将上述相邻的两个段的端部彼此接合，推测上述弯曲部件的上述规定的范围中的弯曲形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.24 JP 2014-0595521.一种弯曲形状推测系统，其特征在于，具有形状推测部，当将弯曲部件的规定的范围划分为在长度方向上依次相邻、并且至少具有作为用来推测上述弯曲部件的弯曲形状的长度、曲率、形状、朝向的信息的推测单位的多个段时，所述形状推测部使用关于各段的由1个以上的曲率信息构成的段信息推测各段的形状，以使得推测出的相邻的两个段的形状彼此相互的端部的切线方向一致、并且绕上述切线方向的朝向匹配的方式，将上述相邻的两个段的端部彼此接合，推测上述弯曲部件的上述规定的范围中的弯曲形状。2.如权利要求1所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，在全部的段中，有为与上述弯曲部件的长度方向垂直的朝向、并且用来检测向互不相同的朝向的曲率或弯曲量的两个以上的被检测部；上述形状推测部推测各段的曲率、弯曲量、弯曲形状的某一个。3.如权利要求2所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，上述不同的朝向，是在由上述被检测部的x轴和y轴做出的xy平面内相差90°的朝向的两个朝向；在段内具有各1个检测向上述两个朝向的曲率的被检测部。4.如权利要求2所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，以使用上述被检测部的x轴y轴表示的、在上述被检测部中检测出的曲率的朝向作为xy坐标系上的朝向；关于段内的全部被检测部组合了上述xy坐标系上的朝向的、xy坐标系上的朝向的组合，是在全部的段中相同朝向的组合。5.如权利要求2所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，向上述不同的朝向检测曲率的、各段内的多个被检测部检测向相互不同的方向的曲率；上述弯曲形状推测系统在上述弯曲部件的上述长度方向上处于大致相同的位置。6.如权利要求1所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，关于各段内的被检测部，数量为1个或多个的全部的被检测部处于大致相同的位置；相邻的段彼此的边界，是各个段内的被检测部所处的上述大致相同的位置彼此的沿着上述长度方向的中点。7.如权利要求6所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，将弯曲特性较大地变化的上述弯曲部件的上述长度方向的位置作为第2段边界；在夹着第2段边界在长度方向上最近的被检测部彼此的、作为上述中点的段的上述边界处于与上述第2段边界在上述长度方向上不同位置的情况下，代替作为上述中点的段的上述边界，使用上述第2段边界作为段的边界。8.如权利要求7所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，上述弯曲部件由以下部分构成：主动弯曲部，处于上述弯曲部件的前端侧，能够通过操作而弯曲；被动弯曲部，处于上述弯曲部件的手边侧，通过来自外部的力而被动地弯曲；上述主动弯曲部与上述被动弯曲部的连接位置为上述第2段边界。9.如权利要求7所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，上述弯曲部件的上述规定的范围具有挠性；在该具有挠性的上述规定的范围的内部有不弯曲的刚体部；上述刚体部的上述长度方向的两端为上述第2段边界。10.如权利要求1所述的弯曲形状推测系统，其特征在于，当在上述弯曲部件上作用有规定的弯曲力...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽根润，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP