特許 7547633 マニピュレータ計測システム、計測装置およびマニピュレータの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】マニピュレータ計測システム、計測装置およびマニピュレータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/005 20060101AFI20240902BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

A61B1/005 523

A61B1/00 552

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023529313

(86)(22)【出願日】2021-06-23

(86)【国際出願番号】 JP2021023766

(87)【国際公開番号】W WO2022269797

(87)【国際公開日】2022-12-29

【審査請求日】2023-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100207789

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 良平

(72)【発明者】

【氏名】吉村 克彦

(72)【発明者】

【氏名】岸 宏亮

【審査官】井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６０２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３１８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ１／００－１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の関節を有する湾曲部を備えるマニピュレータの前記湾曲部を観察する観察装置と、
前記観察装置の観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測して、前記湾曲部の前記形状情報から算出した前記湾曲部の先端部と基端部の少なくとも一方の位置に基づいて前記関節の位置を推定する計測装置と、
を備える、
マニピュレータ計測システム。

【請求項2】

前記計測装置は、前記湾曲部の前記形状情報として前記湾曲部の輪郭を計測する、
請求項１に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項3】

前記計測装置は、推定した前記関節の位置から、前記湾曲部が直線状態であっても前記関節が直線状に並ばない不均等配向状態を検出する、
請求項１または請求項２に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項4】

前記マニピュレータは、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤをさらに備え、
前記マニピュレータ計測システムは、前記湾曲ワイヤを駆動する駆動装置をさらに備え、
前記計測装置は、推定した前記湾曲部の前記関節の位置に基づいて、前記駆動装置が前記湾曲ワイヤを駆動する制御パラメータを更新する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項5】

前記制御パラメータは、前記湾曲部を所定の湾曲形状とするために必要な前記湾曲ワイヤのワイヤ牽引量と前記湾曲ワイヤのワイヤ張力の少なくとも一方である、
請求項４に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項6】

前記計測装置は、前記湾曲部の前記関節の位置と前記制御パラメータとの関係を機械学習により事前に学習した学習済みモデルを用いて、前記制御パラメータを更新する、
請求項４または請求項５に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項7】

前記計測装置は、前記湾曲部の前記関節の位置と前記制御パラメータとの関係を記憶したデータベースを参照して、前記制御パラメータを更新する、
請求項４または請求項５に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項8】

前記計測装置は、前記湾曲部の構造情報を制約条件とした計算により、前記湾曲部の前記形状情報から前記関節の位置を推定する、
請求項１に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項9】

前記計測装置は、前記形状情報から前記湾曲部の中心線を推定し、前記中心線を用いて算出される条件を前記制約条件に加える、
請求項８に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項10】

前記計測装置は、時間の経過とともに変化する前記湾曲部を観察した観察結果を用いて算出される条件を前記制約条件に加える、
請求項８に記載のマニピュレータ計測システム。

【請求項11】

複数の関節を有する湾曲部を備えるマニピュレータの前記湾曲部の観察結果を取得し、
前記観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測し、
前記湾曲部の前記形状情報から算出した前記湾曲部の先端部と基端部の少なくとも一方の位置に基づいて前記関節の位置を推定する、
計測装置。

【請求項12】

前記湾曲部の前記形状情報として前記湾曲部の輪郭を計測する、
請求項１１に記載の計測装置。

【請求項13】

推定した前記関節の位置から、前記湾曲部が直線状態であっても前記関節が直線状に並ばない不均等配向状態を検出する、
請求項１１または請求項１２に記載の計測装置。

【請求項14】

前記マニピュレータは、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤをさらに備え、 推定した前記湾曲部の前記関節の位置に基づいて、前記湾曲ワイヤを駆動する制御パラメータを更新する、
請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の計測装置。

【請求項15】

前記制御パラメータは、前記湾曲部を所定の湾曲形状とするために必要な前記湾曲ワイヤのワイヤ牽引量と前記湾曲ワイヤのワイヤ張力の少なくとも一方である、
請求項１４に記載の計測装置。

【請求項16】

計測された前記形状情報から前記湾曲部の構造情報を制約条件とした計算によって前記関節の位置を推定する、
請求項１１に記載の計測装置。

【請求項17】

複数の関節を有する湾曲部と、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤと、を備えるマニピュレータと、前記マニピュレータを制御する制御装置を備えるマニピュレータシステムにおいて、前記制御装置が前記マニピュレータを制御する方法であって、
前記制御装置が、前記湾曲部の観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測する計測工程と、
前記制御装置が、前記湾曲部の構造情報を制約条件とした計算により、前記湾曲部の前記形状情報から前記関節の位置を推定する推定工程と、
前記制御装置が、前記形状情報および推定した前記関節の位置に基づいて、前記湾曲ワイヤを駆動する制御パラメータを更新する更新工程と、
を備える、
マニピュレータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マニピュレータシステム、計測装置およびマニピュレータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、消化管などの管腔器官内の観察や開腹手術における処置や観察や処置にマニピュレータシステムが使用されている。マニピュレータシステムは、電動駆動可能な湾曲部を備える。湾曲部は、回動可能な関節を有する。

【0003】

湾曲部の関節は、経年劣化等に伴って摩耗したり変形したりする。また、湾曲部の関節を駆動するワイヤは、経年劣化等に伴って伸びる。これらの理由により、ワイヤ牽引量やワイヤ張力を所定の値とした場合における湾曲部の湾曲形状は、経年劣化等に伴って変化する。

【0004】

マニピュレータシステムは、湾曲部を所定の湾曲形状とするために必要なワイヤ牽引量やワイヤ張力を調整（キャリブレーション）することで、上述したような経年劣化等に伴う湾曲部の湾曲形状の変化を補正できる。

【0005】

湾曲部を所定の湾曲形状とするために必要なワイヤ牽引量やワイヤ張力を調整（キャリブレーション）するためには、ワイヤ牽引量やワイヤ張力を所定の値とした場合における湾曲部の湾曲形状を正確に計測する必要がある。

【0006】

特許文献１には、湾曲部等の湾曲形状を把握する内視鏡挿入部形状把握システムが記載されている。特許文献１に記載された内視鏡挿入部形状把握システムは、内視鏡に内蔵されたセンサから取得した情報により湾曲部等の湾曲形状を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】日本国特許第４７０８９６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載された内視鏡挿入部形状把握システムは、湾曲部等の湾曲形状の算出において、経年劣化等に伴う湾曲部の湾曲形状の変化は考慮されていない。また、特許文献１に記載された内視鏡挿入部形状把握システムは、内視鏡にセンサを内蔵する必要があり、センサを内蔵しない内視鏡には適用することができない。

【0009】

上記事情を踏まえ、本発明は、経年劣化等に伴う湾曲部の湾曲形状の変化があった場合であっても、湾曲部の湾曲形状を容易に計測できるマニピュレータシステム、計測装置およびマニピュレータの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本開示の第一の態様に係るマニピュレータ計測システムは、複数の関節を有する湾曲部を備えるマニピュレータの前記湾曲部を観察する観察装置と、前記観察装置の観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測して、前記湾曲部の前記形状情報から算出した前記湾曲部の先端部と基端部の少なくとも一方の位置に基づいて前記関節の位置を推定する計測装置と、を備える。

【0011】

本開示の第二の態様に係る計測装置は、複数の関節を有する湾曲部を備えるマニピュレータの前記湾曲部の観察結果を取得し、前記観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測し、前記湾曲部の前記形状情報から算出した前記湾曲部の先端部と基端部の少なくとも一方の位置に基づいて前記関節の位置を推定する。

【0012】

本開示の第三の態様に係るマニピュレータの制御方法は、複数の関節を有する湾曲部と、前記湾曲部を曲げる湾曲ワイヤと、を備えるマニピュレータを制御する方法であって、前記湾曲部の観察結果から前記湾曲部の形状情報を計測する計測工程と、前記湾曲部の構造情報を制約条件とした計算により、前記湾曲部の前記形状情報から前記関節の位置を推定する推定工程と、前記形状情報および推定した前記関節の位置に基づいて、前記湾曲ワイヤを駆動する制御パラメータを更新する更新工程と、を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明のマニピュレータシステム、計測装置およびマニピュレータの制御方法によれば、経年劣化等に伴う湾曲部の湾曲形状の変化があった場合であっても、湾曲部の湾曲形状を容易に計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第一実施形態に係る電動内視鏡システムの全体図である。

【図2】術者によって使用される同電動内視鏡システムの内視鏡と操作装置を示す図である。

【図3】同内視鏡の挿入部を示す図である。

【図4】同内視鏡の湾曲部の一部を断面図として示す図である。

【図5】図４に示す領域Ｅにおける同湾曲部の節輪の拡大図である。

【図6】図４および図５のＣ１－Ｃ１線に沿う同湾曲部の断面図である。

【図7】同電動内視鏡システムの駆動装置の機能ブロック図である。

【図8】同電動内視鏡システムの映像制御装置の機能ブロック図である。

【図9】同電動内視鏡システムのメインコントローラの機能ブロック図である。

【図10】同電動内視鏡システムの計測装置の機能ブロック図である。

【図11】同計測装置の計測コントローラの制御フローチャートである。

【図12】抽出された湾曲部のボクセルデータを示す図である。

【図13】算出された同湾曲部の先端関節および基端関節の位置を示す図である。

【図14】推定された同湾曲部の関節の位置である。

【図15】同湾曲部の関節の位置を説明する図である。

【図16】不均等配向状態である同湾曲部を示す図である。

【図17】時間の経過とともに変化する同湾曲部の湾曲形状を示す図である。

【図18】第二実施形態に係る電動内視鏡システムの計測装置の計測コントローラの制御フローチャートである。

【図19】推定された中心線を示す図である。

【図20】同中心線から算出された湾曲部の長さを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る電動内視鏡システム１０００について、図１から図１７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００の全体図である。電動内視鏡システム１０００は、マニピュレータシステムの一例である。

【0016】

［電動内視鏡システム１０００］
電動内視鏡システム１０００は、図１に示すように、患者Ｐの体内を観察および処置する医療システムである。また、電動内視鏡システム１０００は、内視鏡１００をメンテナンスする医療システムである。電動内視鏡システム１０００は、内視鏡１００と、駆動装置２００と、操作装置３００と、処置具４００と、映像制御装置５００と、観察装置７００と、計測装置８００と、表示装置９００と、を備える。

【0017】

内視鏡１００は、患者Ｐの管腔内に挿入して患部を観察および処置する装置である。内視鏡１００は、駆動装置２００と着脱自在である。内視鏡１００の内部には内部経路１０１が形成されている。以降の説明において、内視鏡１００において、患者Ｐの管腔内に挿入される側を「先端側（Ａ１）」、駆動装置２００に装着される側を「基端側（Ａ２）」という。

【0018】

駆動装置２００は、内視鏡１００および操作装置３００と着脱自在に接続される。駆動装置２００は、操作装置３００に入力された操作に基づき、内蔵するモータを駆動して内視鏡１００を電動駆動する。また、駆動装置２００は、操作装置３００に入力された操作に基づき、内蔵するポンプ等を駆動して内視鏡１００に送気吸引を実施させる。

【0019】

操作装置３００は、操作ケーブル３０１を経由して駆動装置２００と着脱自在に接続される。操作装置３００は、有線通信ではなく無線通信により駆動装置２００と通信可能であってもよい。術者Ｓは、操作装置３００を操作することにより、内視鏡１００を電動駆動できる。

【0020】

処置具４００は、内視鏡１００の内部経路１０１を挿通して患者Ｐの管腔内に挿入して患部を処置する装置である。図１においては、処置具４００は、延長チャンネルチューブ１３０を経由して内視鏡１００の内部経路１０１に挿入されている。処置具４００は、延長チャンネルチューブ１３０を経由せず、鉗子口１２６から内視鏡１００の内部経路１０１に直接挿入されてもよい。

【0021】

映像制御装置５００は、内視鏡１００と着脱自在に接続されており、内視鏡１００から撮像画像を取得する。映像制御装置５００は、内視鏡１００から取得した撮像画像や操作者に対する情報提供を目的とするＧＵＩ画像やＣＧ画像を表示装置９００に表示させる。

【0022】

駆動装置２００と映像制御装置５００とは、電動内視鏡システム１０００を制御する制御装置６００を構成する。制御装置６００は、ビデオプリンタなどの周辺機器をさらに備えてもよい。駆動装置２００と映像制御装置５００とは、一体の装置であってもよい。

【0023】

表示装置９００は、ＬＣＤなどの画像を表示可能な装置である。表示装置９００は、表示ケーブル９０１を経由して映像制御装置５００に接続されている。

【0024】

観察装置７００および計測装置８００は、内視鏡１００をメンテナンスするサービス拠点に配置される装置である。なお、制御装置６００（駆動装置２００と映像制御装置５００の一方でもよい）が十分な演算性能を有している場合は、制御装置６００を計測装置８００として使用してもよい。

【0025】

内視鏡１００および観察装置７００は、サービス拠点の設置台ＳＴに設置される。なお、内視鏡１００および観察装置７００は、サービス拠点ではなく病院の手術室に設置してもよい。その場合、内視鏡１００および観察装置７００は、例えば図２に示す手術台Ｔに設置される。

【0026】

図２は、術者Ｓによって使用される内視鏡１００と操作装置３００を示す図である。
術者Ｓは、例えば、表示装置９００に表示された撮像画像を観察しながら、患者Ｐの肛門から管腔内に挿入させた内視鏡１００を右手Ｒで操作しながら、操作装置３００を左手Ｌで操作する。内視鏡１００と操作装置３００とが分離しているため、術者Ｓは内視鏡１００と操作装置３００とを互いに影響を受けることなく独立して操作できる。

【0027】

［内視鏡１００］
内視鏡１００は、図１に示すように、挿入部１１０と、連結部１２０と、体外軟性部１４０と、着脱部１５０と、湾曲ワイヤ１６０（図６参照）と、内蔵物１７０（図６参照）と、を備える。挿入部１１０と、連結部１２０と、体外軟性部１４０と、着脱部１５０と、は先端側から順に接続されている。連結部１２０は、延長チャンネルチューブ１３０を接続できる。

【0028】

図３は、内視鏡１００の挿入部１１０を示す図である。
内視鏡１００の内部には、挿入部１１０の先端から着脱部１５０の基端まで内視鏡１００の長手方向Ａに沿って延びる内部経路１０１が形成されている。湾曲ワイヤ１６０および内蔵物１７０は、内部経路１０１に挿入されている。

【0029】

内蔵物１７０は、チャンネルチューブ１７１と、送気吸引チューブ１７２（図７参照）と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４と、を有する。

【0030】

［挿入部１１０］
挿入部１１０は、管腔内に挿入可能な細長な長尺部材である。挿入部１１０は、先端部１１１と、湾曲部１１２と、体内軟性部１１９と、を有する。先端部１１１と、湾曲部１１２と、体内軟性部１１９と、は先端側から順に接続されている。

【0031】

先端部１１１は、金属等により略円筒形状に形成されている。先端部１１１は、図３に示すように、開口部１１１ａと、照明部１１１ｂと、撮像部１１１ｃと、を有する。開口部１１１ａは、チャンネルチューブ１７１と連通する開口である。図３に示すように、チャンネルチューブ１７１を挿通する処置具４００の先端に設けられた把持鉗子などの処置部４１０が開口部１１１ａから突没する。

【0032】

照明部１１１ｂは、照明光を導光するライトガイド１７４と接続されており、撮像対象を照明する照明光を出射する。撮像部１１１ｃは、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備えており、撮像対象を撮像する。撮像信号は、撮像ケーブル１７３を経由して映像制御装置５００に送られる。

【0033】

図４は、湾曲部１１２の一部を断面図として示す図である。
湾曲部１１２は、複数の節輪（湾曲駒ともいう）１１５と、複数の節輪１１５の先端に連結された先端部１１６と、アウターシース１１８（図３参照）と、を有する。先端部１１６、複数の節輪１１５および体内軟性部１１９の先端部１１９ａは、アウターシース１１８の内部において長手方向Ａに連結されている。なお、湾曲部１１２が有する節輪１１５の形状および数は、図４に示す節輪１１５の形状および数に限定されない。

【0034】

図５は、図４に示す領域Ｅにおける節輪１１５の拡大図である。
節輪１１５は、金属で形成された短筒状の部材である。複数の節輪１１５は、隣り合う節輪１１５の内部空間が連続する空間となるように連結されている。

【0035】

隣り合う節輪１１５は、第一回動ピン１１５ｐによって、長手方向Ａに対して垂直な上下方向（「ＵＤ方向」ともいう）に回動可能に連結されている。節輪（湾曲駒）１１５の第一回動ピン１１５ｐは、湾曲部１１２の関節１１２ｊの一例である。

【0036】

節輪１１５は、先端側の第一節輪１１５ａと、基端側の第二節輪１１５ｂと、を有する。第一節輪１１５ａと第二節輪１１５ｂとは、第二回動ピン１１５ｑによって、長手方向ＡおよびＵＤ方向に対して垂直な左右方向（「ＬＲ方向」ともいう）に回動可能に連結されている。節輪（湾曲駒）１１５の第二回動ピン１１５ｑは、湾曲部１１２の関節１１２ｊの一例である。

【0037】

節輪（湾曲駒）１１５の第一回動ピン１１５ｐは、ＬＲ方向に延びる回転軸を中心に回動可能である。節輪（湾曲駒）１１５の第二回動ピン１１５ｑは、ＵＤ方向に延びる回転軸を中心に回動可能である。

【0038】

第一節輪１１５ａと第二節輪１１５ｂとが第一回動ピン１１５ｐと第二回動ピン１１５ｑによって交互に連結されており、湾曲部１１２は所望の方向に湾曲自在である。

【0039】

以降の説明において、先端部１１６と連結される湾曲部１１２の関節１１２ｊ（第一回動ピン１１５ｐまたは第二回動ピン１１５ｑ）を、先端関節（先端部ともいう）１１２ａとする。また、体内軟性部１１９の先端部１１９ａと連結される湾曲部１１２の関節１１２ｊ（第一回動ピン１１５ｐまたは第二回動ピン１１５ｑ）を、基端関節（基端部ともいう）１１２ｂとする。

【0040】

図６は、図４および図５のＣ１－Ｃ１線に沿う湾曲部１１２の断面図である。
第二節輪１１５ｂの内周面には、上ワイヤガイド１１５ｕと、下ワイヤガイド１１５ｄと、が形成されている。上ワイヤガイド１１５ｕと下ワイヤガイド１１５ｄとは、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＵＤ方向の両側に配置されている。第一節輪１１５ａの内周面には、左ワイヤガイド１１５ｌと、右ワイヤガイド１１５ｒと、が形成されている。左ワイヤガイド１１５ｌと右ワイヤガイド１１５ｒとは、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＬＲ方向の両側に配置されている。

【0041】

上ワイヤガイド１１５ｕと、下ワイヤガイド１１５ｄと、左ワイヤガイド１１５ｌと、右ワイヤガイド１１５ｒとには、湾曲ワイヤ１６０が挿通する貫通孔が長手方向Ａに沿って形成されている。

【0042】

湾曲ワイヤ１６０は、湾曲部１１２を曲げるワイヤである。湾曲ワイヤ１６０は、内部経路１０１を通って着脱部１５０まで延びている。湾曲ワイヤ１６０は、図４および図６に示すように、上湾曲ワイヤ１６１ｕと、下湾曲ワイヤ１６１ｄと、左湾曲ワイヤ１６１ｌと、右湾曲ワイヤ１６１ｒと、４本のワイヤシース１６１ｓと、を有する。

【0043】

上湾曲ワイヤ１６１ｕと、下湾曲ワイヤ１６１ｄと、左湾曲ワイヤ１６１ｌと、右湾曲ワイヤ１６１ｒとは、図４に示すように、それぞれ別々のワイヤシース１６１ｓを挿通している。ワイヤシース１６１ｓの先端は、湾曲部１１２の基端の節輪１１５に取り付けられている。ワイヤシース１６１ｓは、着脱部１５０まで延びている。

【0044】

上湾曲ワイヤ１６１ｕおよび下湾曲ワイヤ１６１ｄは、湾曲部１１２をＵＤ方向に曲げるワイヤである。上湾曲ワイヤ１６１ｕは、上ワイヤガイド１１５ｕを挿通している。下湾曲ワイヤ１６１ｄは、下ワイヤガイド１１５ｄを挿通している。

【0045】

上湾曲ワイヤ１６１ｕと下湾曲ワイヤ１６１ｄの先端は、図４に示すように、湾曲部１１２の先端の先端部１１６に固定されている。先端部１１６に固定された上湾曲ワイヤ１６１ｕと下湾曲ワイヤ１６１ｄの先端は、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＵＤ方向の両側に配置されている。

【0046】

左湾曲ワイヤ１６１ｌおよび右湾曲ワイヤ１６１ｒは、湾曲部１１２をＬＲ方向に曲げるワイヤである。左湾曲ワイヤ１６１ｌは、左ワイヤガイド１１５ｌを挿通している。右湾曲ワイヤ１６１ｒは、右ワイヤガイド１１５ｒを挿通している。

【0047】

左湾曲ワイヤ１６１ｌと右湾曲ワイヤ１６１ｒの先端は、図４に示すように、湾曲部１１２の先端部１１６に固定されている。先端部１１６に固定された左湾曲ワイヤ１６１ｌと右湾曲ワイヤ１６１ｒの先端は、長手方向Ａの中心軸Ｏを挟んでＬＲ方向の両側に配置されている。

【0048】

湾曲部１１２は、湾曲ワイヤ１６０（上湾曲ワイヤ１６１ｕ，下湾曲ワイヤ１６１ｄ，左湾曲ワイヤ１６１ｌ，右湾曲ワイヤ１６１ｒ）をそれぞれ牽引または弛緩することによって、所望の方向に湾曲自在である。

【0049】

図６に示すように、湾曲部１１２の内部に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、チャンネルチューブ１７１と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４とが挿通している。

【0050】

体内軟性部１１９は、長尺で可撓性を有する管状部材である。体内軟性部１１９に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、チャンネルチューブ１７１と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４とが挿通している。体内軟性部１１９の先端には、金属等により略円筒形状に形成された先端部１１９ａが設けられている。

【0051】

［連結部１２０］
連結部１２０は、図１に示すように、挿入部１１０の体内軟性部１１９と体外軟性部１４０とを連結する部材である。連結部１２０は、処置具４００を内部経路１０１に挿入する挿入口である鉗子口１２６を備える。

【0052】

［体外軟性部１４０］
体外軟性部１４０は、長尺な管状部材である。体外軟性部１４０の内部に形成された内部経路１０１には、湾曲ワイヤ１６０と、撮像ケーブル１７３と、ライトガイド１７４と、送気吸引チューブ１７２（図７参照）とが挿通している。

【0053】

［着脱部１５０］
着脱部１５０は、図１に示すように、駆動装置２００に装着される第一着脱部１５０１と、映像制御装置５００に装着される第二着脱部１５０２と、を備える。なお、第一着脱部１５０１と第二着脱部１５０２とは、一体の着脱部であってもよい。

【0054】

体外軟性部１４０の内部に形成された内部経路１０１は、第一着脱部１５０１と第二着脱部１５０２に分岐する。湾曲ワイヤ１６０および送気吸引チューブ１７２は、第一着脱部１５０１を挿通する。撮像ケーブル１７３およびライトガイド１７４は、第二着脱部１５０２を挿通する。

【0055】

第一着脱部１５０１は、湾曲ワイヤ１６０（上湾曲ワイヤ１６１ｕ，下湾曲ワイヤ１６１ｄ，左湾曲ワイヤ１６１ｌ，右湾曲ワイヤ１６１ｒ）の張力を検出する図示しない張力センサを有する。張力センサの検出結果は、駆動装置２００の駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0056】

［駆動装置２００］
図７は、駆動装置２００の機能ブロック図である。
駆動装置２００は、アダプタ２１０と、操作受信部２２０と、送気吸引駆動部２３０と、ワイヤ駆動部２５０と、駆動コントローラ２６０と、を備える。

【0057】

アダプタ２１０は、第一アダプタ２１１と、第二アダプタ２１２と、を有する。第一アダプタ２１１は、操作ケーブル３０１が着脱可能に接続されるアダプタである。第二アダプタ２１２は、内視鏡１００の第一着脱部１５０１が着脱可能に接続されるアダプタである。

【0058】

操作受信部２２０は、操作ケーブル３０１を経由して操作装置３００から操作入力を受信する。操作装置３００と駆動装置２００とが有線通信ではなく無線通信により通信を行う場合、操作受信部２２０は公知の無線受信用モジュールを有する。

【0059】

送気吸引駆動部２３０は、内視鏡１００の内部経路１０１に挿入された送気吸引チューブ１７２と接続される。送気吸引駆動部２３０は、ポンプ等を備えており、送気吸引チューブ１７２に空気を送気する。また、送気吸引駆動部２３０は、送気吸引チューブ１７２から空気を吸引する。

【0060】

ワイヤ駆動部２５０は、図示しない駆動部とエンコーダとを有する。駆動部は、プーリ等により湾曲ワイヤ１６０（上湾曲ワイヤ１６１ｕ，下湾曲ワイヤ１６１ｄ，左湾曲ワイヤ１６１ｌ，右湾曲ワイヤ１６１ｒ）を牽引または弛緩する。エンコーダは、湾曲ワイヤ１６０の牽引量を検出する。エンコーダの検出結果は、駆動装置２００の駆動コントローラ２６０によって取得される。

【0061】

駆動コントローラ２６０は、駆動装置２００の全体を制御する。駆動コントローラ２６０は、操作受信部２２０が受信した操作入力を取得する。駆動コントローラ２６０は、取得した操作入力に基づいて、送気吸引駆動部２３０およびワイヤ駆動部２５０を制御する。

【0062】

駆動コントローラ２６０は、プロセッサと、メモリと、プログラムおよびデータを記憶可能な記憶部と、入出力制御部と、を備えたプログラム実行可能なコンピュータである。駆動コントローラ２６０の機能は、プログラムをプロセッサが実行することにより実現される。駆動コントローラ２６０の少なくとも一部の機能は、専用の論理回路によって実現されていてもよい。

【0063】

駆動コントローラ２６０は、複数の湾曲ワイヤ１６０を駆動する複数のモータを高精度に制御するため、高い演算性能を備えていることが望ましい。

【0064】

なお、駆動コントローラ２６０は、プロセッサ、メモリ、記憶部、および入出力制御部以外の構成をさらに有してもよい。例えば、駆動コントローラ２６０は、画像処理や画像認識処理の一部もしくは全部を行う画像演算部をさらに有してもよい。画像演算部をさらに有することで、駆動コントローラ２６０は、特定の画像処理や画像認識処理を高速に実行できる。画像演算部は通信回線で接続される別体のハードウェア装置に搭載されていてもよい。

【0065】

［操作装置３００］
操作装置３００は、内視鏡１００を駆動するための操作が入力される装置である。入力された操作入力は、操作ケーブル３０１を経由して駆動装置２００に送信される。

【0066】

［映像制御装置５００］
図８は、映像制御装置５００の機能ブロック図である。
映像制御装置５００は、電動内視鏡システム１０００を制御する。映像制御装置５００は、第三アダプタ５１０と、撮像処理部５２０と、光源部５３０と、メインコントローラ５６０と、を備える。

【0067】

第三アダプタ５１０は、内視鏡１００の第二着脱部１５０２が着脱可能に接続されるアダプタである。

【0068】

撮像処理部５２０は、撮像ケーブル１７３を経由して先端部１１１の撮像部１１１ｃから取得された撮像信号を撮像画像に変換する。

【0069】

光源部５３０は、撮像対象に照射される照明光を発生させる。光源部５３０が発生させた照明光は、ライトガイド１７４を経由して先端部１１１の照明部１１１ｂに導かれる。

【0070】

図９は、メインコントローラ５６０の機能ブロック図である。
メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１とメモリ５６２等を備えたプログラム実行可能なコンピュータである。メインコントローラ５６０の機能はプログラムをプロセッサ５６１が実行することにより実現される。メインコントローラ５６０の少なくとも一部の機能は、専用の論理回路によって実現されていてもよい。

【0071】

メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１と、プログラムを読み込み可能なメモリ５６２と、記憶部５６３と、入出力制御部５６４と、を有する。

【0072】

記憶部５６３は、上述したプログラムや必要なデータを記憶する不揮発性の記録媒体である。記憶部５６３は、例えばＲＯＭやハードディスク等で構成される。記憶部５６３に記録されたプログラムは、メモリ５６２に読み込まれ、プロセッサ５６１によって実行される。

【0073】

入出力制御部５６４は、撮像処理部５２０、光源部５３０、駆動装置２００、計測装置８００、表示装置９００、入力装置（不図示）、およびネットワーク機器（不図示）と接続されている。入出力制御部５６４は、プロセッサ５６１の制御に基づき、接続される機器に対するデータの送受信や制御信号の送受信を実施する。

【0074】

メインコントローラ５６０は、撮像処理部５２０が取得した撮像画像に対して画像処理を実施できる。メインコントローラ５６０は、術者Ｓに対する情報提供を目的とするＧＵＩ画像やＣＧ画像を生成できる。メインコントローラ５６０は、撮像画像やＧＵＩ画像やＣＧ画像を表示装置９００に表示させることができる。

【0075】

メインコントローラ５６０は、一体となったハードウェア装置に限られない。例えば、メインコントローラ５６０は、一部が別体のハードウェア装置として分離した上で、分離したハードウェア装置を通信回線で接続することで構成してもよい。例えば、メインコントローラ５６０は、分離された記憶部５６３を通信回線で接続するクラウドシステムであってもよい。

【0076】

メインコントローラ５６０は、図９に示すプロセッサ５６１、メモリ５６２、記憶部５６３、および入出力制御部５６４以外の構成をさらに有してもよい。例えば、メインコントローラ５６０は、プロセッサ５６１が行っていた画像処理や画像認識処理の一部もしくは全部を行う画像演算部をさらに有してもよい。画像演算部をさらに有することで、メインコントローラ５６０は、特定の画像処理や画像認識処理を高速に実行できる。画像演算部は通信回線で接続される別体のハードウェア装置に搭載されていてもよい。

【0077】

［観察装置７００］
観察装置７００は、内視鏡１００をメンテナンスするサービス拠点に配置される装置であり、湾曲部１１２の形状を観察する装置である。観察装置７００は、図１に示すように、筐体７１０と、撮像装置７２０と、支持部材７３０と、マーカーボード７４０と、を備える。

【0078】

筺体７１０は、箱状に形成されており、内部に湾曲部１１２を収容可能である。撮像装置７２０、支持部材７３０、およびマーカーボード７４０は、筐体７１０の内部に設けられている。

【0079】

撮像装置７２０は、例えばイメージセンサ（ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなど）を有するカメラを備える。撮像装置７２０は、複数のカメラを備えてもよい。撮像装置７２０は、撮像した画像を計測装置８００に送信する。

【0080】

支持部材７３０は、撮像装置７２０を固定する部材である。支持部材７３０は、箱状の内部に収容された湾曲部１１２を撮像可能な位置に撮像装置７２０を固定する。

【0081】

マーカーボード７４０は、公知のマーカーボードであり、筺体７１０の内部であって、撮像装置７２０よって撮像可能な位置に取り付けられている。

【0082】

［計測装置８００］
計測装置８００は、内視鏡１００をメンテナンスするサービス拠点に配置される装置である。計測装置８００は、観察装置７００の制御、観察装置７００の観察結果の取得および観察装置７００の観察結果の解析等を実施する。

【0083】

図１０は、計測装置８００の機能ブロック図である。
計測装置８００は、計測コントローラ８１０を備える。計測コントローラ８１０は、プロセッサ８１１とメモリ８１２等を備えたプログラム実行可能なコンピュータである。計測コントローラ８１０の機能はプログラムをプロセッサ８１１が実行することにより実現される。計測コントローラ８１０の少なくとも一部の機能は、専用の論理回路によって実現されていてもよい。

【0084】

計測コントローラ８１０は、プロセッサ８１１と、プログラムを読み込み可能なメモリ８１２と、記憶部８１３と、入出力制御部８１４と、を有する。

【0085】

記憶部８１３は、上述したプログラムや必要なデータを記憶する不揮発性の記録媒体である。記憶部８１３は、例えばＲＯＭやハードディスク等で構成される。記憶部８１３に記録されたプログラムは、メモリ８１２に読み込まれ、プロセッサ８１１によって実行される。

【0086】

入出力制御部８１４は、映像制御装置５００の入出力制御部５６４、観察装置７００、入力装置（不図示）、およびネットワーク機器（不図示）と接続されている。入出力制御部８１４は、プロセッサ８１１の制御に基づき、接続される機器に対するデータの送受信や制御信号の送受信を実施する。

【0087】

計測コントローラ８１０は、観察装置７００の撮像装置７２０を制御する。また、計測コントローラ８１０は、撮像装置７２０が撮像した画像を取得する。

【0088】

計測コントローラ８１０は、一体となったハードウェア装置に限られない。例えば、計測コントローラ８１０は、一部が別体のハードウェア装置として分離した上で、分離したハードウェア装置を通信回線で接続することで構成してもよい。例えば、計測コントローラ８１０は、分離された記憶部８１３を通信回線で接続するクラウドシステムであってもよい。

【0089】

計測コントローラ８１０は、図１０に示すプロセッサ８１１、メモリ８１２、記憶部８１３、および入出力制御部８１４以外の構成をさらに有してもよい。例えば、計測コントローラ８１０は、プロセッサ８１１が行っていた画像処理や計測演算処理の一部もしくは全部を行う演算部をさらに有してもよい。演算部をさらに有することで、計測コントローラ８１０は、特定の画像処理や計測演算処理を高速に実行できる。演算部は通信回線で接続される別体のハードウェア装置に搭載されていてもよい。

【0090】

なお、制御装置６００（駆動装置２００と映像制御装置５００の一方でもよい）が十分な演算性能を有している場合は、制御装置６００を計測装置８００として使用してもよい。制御装置６００を計測装置８００として使用する場合、以降の説明における「計測コントローラ８１０」は「メインコントローラ５６０」や「駆動コントローラ２６０」を意味する。

【0091】

［電動内視鏡システム１０００の動作］
次に、本実施形態の電動内視鏡システム１０００の動作について説明する。具体的には、内視鏡１００をメンテナンスするサービス拠点に持ち込まれた内視鏡１００を計測する動作について説明する。

【0092】

以降、図１１に示す計測装置８００の計測コントローラ８１０の制御フローチャートに沿って説明を行う。計測装置８００が起動されると、計測コントローラ８１０は初期化を実施した後に制御を開始する（ステップＳ１００）。次に、計測コントローラ８１０（主としてプロセッサ８１１）はステップＳ１１０を実行する。

【0093】

使用者は、湾曲部１１２が撮像装置７２０により撮像可能な位置に配置されるように、湾曲部１１２を含む挿入部１１０を筺体７１０に収容する。使用者は、操作装置３００を操作することにより湾曲部１１２の制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整値Ｖとして、湾曲部１１２を湾曲させる。使用者は、ＵＤ方向およびＬＲ方向のどちらに対しても湾曲部１１２を湾曲させてもよいが、本実施形態では、まずＵＤ方向に対してのみ湾曲部１１２を湾曲させたとする。

【0094】

＜ステップＳ１１０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１１０において、観察装置７００の初期化を実施する。計測コントローラ８１０は、例えばマーカーボード７４０を用いて、撮像装置７２０のカメラの位置や姿勢を認識する。なお、計測コントローラ８１０がマーカーボード７４０を用いずとも撮像装置７２０のカメラの位置や姿勢を認識できる場合、マーカーボード７４０は不要である。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１２０を実行する。

【0095】

＜ステップＳ１２０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１２０において、撮像装置７２０により湾曲部１１２を撮像させて、撮像した画像（観察結果）を取得する。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１３０を実行する。

【0096】

＜ステップＳ１３０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１３０において、湾曲部１１２の形状情報を計測する。計測コントローラ８１０は、例えば湾曲部１１２の輪郭を形状情報として計測する。計測コントローラ８１０は、例えば、湾曲部１１２のエッジを検出したり、湾曲部１１２のボクセルデータＢＤを抽出したりすることにより、湾曲部１１２の輪郭を計測する。

【0097】

図１２は、抽出された湾曲部１１２のボクセルデータＢＤを示す図である。
計測コントローラ８１０は、例えば視体積交差法などの公知の手法により撮像した画像（観察結果）から湾曲部１１２等のボクセルデータＢＤを抽出する。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１４０を実行する。

【0098】

＜ステップＳ１４０＞
図１３は、算出された湾曲部１１２の先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂの位置を示す図である。計測コントローラ８１０は、ステップＳ１４０において、湾曲部１１２の先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂの位置を算出する。

【0099】

湾曲部１１２の先端部１１６および体内軟性部１１９の先端部１１９ａは、形状が既知であり、湾曲部１１２の湾曲形状によらず形状が変化しない。そこで、計測コントローラ８１０は、例えばボクセルデータＢＤから、湾曲部１１２の先端部１１６および体内軟性部１１９の先端部１１９ａの位置をパターンマッチングなどにより算出する。なお、計測コントローラ８１０は、例えばボクセルデータＢＤを表示した画像における先端部１１６や先端部１１９ａの位置を、使用者にマウス等の入力機器を用いて指定させることにより、先端部１１６や先端部１１９ａの位置を認識してもよい。

【0100】

計測コントローラ８１０は、算出された湾曲部１１２の先端部１１６の位置から、先端部１１６に連結された湾曲部１１２の先端関節１１２ａの位置を算出する。

【0101】

計測コントローラ８１０は、算出された体内軟性部１１９の先端部１１９ａの位置から、先端部１１９ａに連結された湾曲部１１２の基端関節１１２ｂの位置を算出する。

【0102】

計測コントローラ８１０が算出する位置は、相対的な位置であっても、絶対的な位置であってもよい。計測コントローラ８１０は、可能であれば、先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂ以外の関節１１２ｊの位置をさらに算出してもよい。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１６０を実行する。

【0103】

＜ステップＳ１６０＞
図１４は、推定された湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置である。
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１６０において、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定する。計測コントローラ８１０は、先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂの位置に基づいて、先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂ以外の湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定する。なお、計測コントローラ８１０は、先端関節１１２ａと基端関節１１２ｂの一方の位置に基づいて、他の関節１１２ｊの位置を推定してもよい。

【0104】

具体的には、計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の構造情報を制約条件（拘束条件ともいう）とし、例えば逆運動学計算を用いた収束計算によって、湾曲部１１２の形状情報から湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定する。湾曲部１１２の構造情報とは、節輪（湾曲駒）１１５の構造および数、複数の関節１１２ｊの相対位置関係などである。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１７０を実行する。

【0105】

図１５は、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を説明する図である。
「関節１１２ｊの位置」は、例えば、ＵＤ方向に平行な平面であって、湾曲部１１２の中心軸を含む中心面ＣＳと、関節１１２ｊの回転軸と、の交点Ｃにより定義される。湾曲部１１２の関節１１２ｊ（第一回動ピン１１５ｐまたは第二回動ピン１１５ｑ）の位置は、交点Ｃから算出できる。なお、関節１１２ｊの位置は、中心面ＣＳと回転軸との交点Ｃではなく、関節１１２ｊ（第一回動ピン１１５ｐまたは第二回動ピン１１５ｑ）の３次元座標で定義されていてもよい。

【0106】

図１５において点線で示される線Ｌ１は、制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整値Ｖとした場合における、理想的に湾曲する湾曲部１１２の関節１１２ｊ（交点Ｃ）をつないだ仮想線である。湾曲部１１２が理想的に湾曲する場合、湾曲部１１２は略均一の湾曲率により湾曲する。

【0107】

図１５において実線で示される線Ｌ２は、推定された湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置に基づいて、湾曲部１１２の関節１１２ｊ（交点Ｃ）をつないだ線である。すなわち、線Ｌ２は、制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整値Ｖとした場合における、湾曲部１１２の関節１１２ｊ（交点Ｃ）をつないだ線である。図１５に示す湾曲部１１２の湾曲率は略均一となっていない。

【0108】

図１６は、不均等配向状態である湾曲部１１２を示す図である。
湾曲部１１２の関節１１２ｊが経年劣化等に伴って摩耗したり変形したりするため、湾曲部１１２を直線状態にした場合であっても、湾曲部１１２の節輪１１５は想定する初期の位置に戻りにくくなる。この場合、湾曲部１１２が直線状態であっても、湾曲部１１２の関節１１２ｊ（交点Ｃ）は直線状に並ばない。以降の説明において、湾曲部１１２の関節１１２ｊ（交点Ｃ）が直線状に並ばず、湾曲部１１２の節輪（湾曲駒）１１５が不均等に配向した状態を「不均等配向状態」という。

【0109】

湾曲ワイヤ１６０が経年劣化等に伴って伸びた場合や、内蔵物１７０の局所的な弾性率が変化した場合や、節輪１１５の摩擦状態が変化した場合や、上述した節輪１１５が不均等配向状態となった場合などにおいて、図１５の線Ｌ２に示すように、湾曲部１１２は均一に湾曲しにくくなる。

【0110】

計測コントローラ８１０は、図１５に示す線Ｌ１と線Ｌ２とを比較することにより、湾曲部１１２の不均等配向状態の有無や程度等を検出できる。ここで、計測コントローラ８１０は、制御パラメータを所定の値とした場合における線Ｌ１の情報を予め保有している。

【0111】

＜ステップＳ１７０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１７０において、推定した湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置に基づいて、湾曲部１１２をＵＤ方向に湾曲させるための制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整（キャリブレーション）する。

【0112】

計測コントローラ８１０は、例えば、事前に用意した複数の制御パラメータから、推定した関節１１２ｊの位置に最適な制御パラメータを選択する。計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置と制御パラメータとの関係を機械学習により事前に学習した学習済みモデル（機械学習モデル）を用いて、推定した関節１１２ｊの位置に最適な制御パラメータを選択してもよい。あるいは、計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置と制御パラメータとの関係を事前に記録したデータベースを参照して最適な制御パラメータを選択してもよい。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１９０を実行して制御を終了する。

【0113】

なお、計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の湾曲形状を変えながらステップＳ１１０からステップＳ１７０までを複数回実施することで、制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整（キャリブレーション）の精度を高めることができる。

【0114】

図１７は、時間の経過とともに変化する湾曲部１１２の湾曲形状を示す図である。
計測コントローラ８１０は、時間の経過とともに変化する湾曲部１１２の湾曲形状を観察し、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定してもよい。計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２を観察した観察結果（時刻歴情報）を用いて算出される条件を追加の制約条件として用いることができ、より高速かつ正確に湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定できる。

【0115】

＜湾曲部１１２をＬＲ方向に湾曲させるための制御パラメータの調整＞
使用者は、湾曲部１１２をＵＤ方向に湾曲させるための制御パラメータを調整した後、湾曲部１１２をＬＲ方向に湾曲させて、電動内視鏡システム１０００に再度ステップＳ１１０からステップＳ１７０までを実施させる。電動内視鏡システム１０００は、湾曲部１１２をＬＲ方向に湾曲させるための制御パラメータを調整する。

【0116】

本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００によれば、経年劣化等に伴う湾曲部１１２の湾曲形状の変化があった場合であっても、湾曲部１１２の湾曲形状（関節１１２ｊの位置）を容易に推定できる。電動内視鏡システム１０００は、推定した関節１１２ｊの位置に基づいて、湾曲部１１２を所定の湾曲形状とするために必要な制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）を調整（キャリブレーション）できる。

【0117】

本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００によれば、Ｘ線装置のような大規模な計測装置を用いずとも、湾曲部１１２の湾曲形状（関節１１２ｊの位置）を容易に推定できる。また、電動内視鏡システム１０００は、経年劣化等に伴う湾曲部１１２の湾曲形状の変化を考慮した制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）の調整（キャリブレーション）が可能である。

【0118】

本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００によれば、例えば湾曲部１１２の不均等配向状態の程度が高いなどの理由により、制御パラメータ（ワイヤ牽引量やワイヤ張力など）の調整（キャリブレーション）ができない場合、内視鏡１００の交換を促すこともできる。

【0119】

以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【0120】

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態に係る電動内視鏡システム１０００Ｂについて、図１８から図２０を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0121】

［電動内視鏡システム１０００Ｂ］
電動内視鏡システム１０００Ｂは、図１に示すように、第一実施形態の電動内視鏡システム１０００と同様の構成を備える。電動内視鏡システム１０００Ｂは、第一実施形態の電動内視鏡システム１０００と比較して動作のみが異なる。

【0122】

以降、図１８に示す計測装置８００の計測コントローラ８１０の制御フローチャートに沿って説明を行う。計測装置８００が起動されると、計測コントローラ８１０は初期化を実施した後に制御を開始する（ステップＳ１００）。次に、計測コントローラ８１０（主としてプロセッサ８１１）はステップＳ１１０を実行する。

【0123】

計測コントローラ８１０は、第一実施形態と同様に、ステップＳ１１０からステップＳ１４０を実施する。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１５０を実行する。

【0124】

＜ステップＳ１５０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１５０において、湾曲部１１２の形状情報として計測した湾曲部１１２の輪郭から湾曲部１１２の中心線ＣＬを推定する。具体的には、計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の輪郭における接線ベクトルから湾曲部１１２の輪郭における法線ベクトルを算出する。計測コントローラ８１０は、湾曲部１１２の輪郭における法線ベクトルから湾曲部１１２の中心線ＣＬを推定する。

【0125】

計測コントローラ８１０は、中心線ＣＬの推定においては、湾曲部１１２の湾曲形状における外側の輪郭を使用することが望ましい。湾曲部１１２の湾曲形状における内側はアウターシース１１８にしわが生じており、湾曲部１１２の輪郭を正確に抽出しにくいためである。

【0126】

図１９は、推定された中心線ＣＬを示す図である。
撮像装置７２０が有するカメラの数が多いほど、計測コントローラ８１０は湾曲部１１２の中心線ＣＬを推定しやすい。次に、計測コントローラ８１０はステップＳ１６０を実行する。

【0127】

＜ステップＳ１６０＞
計測コントローラ８１０は、ステップＳ１６０において、第一実施形態と同様に、湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定する。第二実施形態において、計測コントローラ８１０は、先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂに加えて中心線ＣＬに基づいて湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定する。計測コントローラ８１０は、中心線ＣＬを用いて算出される条件を追加の制約条件として用いることで、より高速かつ正確に湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置を推定できる。

【0128】

図２０は、中心線ＣＬから算出された湾曲部１１２の長さＤを示す図である。
計測コントローラ８１０は、推定した中心線ＣＬにおいて先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂの線分を湾曲部１１２の長さＤとして算出する。

【0129】

図２０に示す長さＤ１は、経年劣化していない理想的な湾曲部１１２の長さＤである。一方、図２０に示す長さＤ２は、推定した中心線ＣＬから算出された湾曲部１１２の長さＤである。計測コントローラ８１０は、直線状態における湾曲部１１２の長さＤ１と長さＤ２とを比較することにより、湾曲部１１２の不均等配向状態の有無や程度等を検出できる。計測コントローラ８１０は、長さＤ１と長さＤ２との差ＤＥが大きい場合、湾曲部１１２が不均等配向状態であると予測できる。ここで、計測コントローラ８１０は、直線状態における湾曲部１１２の長さＤ１の情報を予め保有している。なお、計測コントローラ８１０は、中心線ＣＬを用いず、ステップＳ１４０で算出された湾曲部１１２の先端関節１１２ａおよび基端関節１１２ｂの位置を用いて長さＤ２を算出してもよい。

【0130】

計測コントローラ８１０は、第一実施形態と同様に、ステップＳ１７０以降を実施して制御を終了する。

【0131】

本実施形態に係る電動内視鏡システム１０００Ｂによれば、経年劣化等に伴う湾曲部１１２の湾曲形状の変化があった場合であっても、湾曲部１１２の湾曲形状（関節１１２ｊの位置）を容易に推定できる。電動内視鏡システム１０００は、湾曲部１１２の中心線ＣＬを推定して湾曲部１１２の関節１１２ｊの位置をより高速かつ正確に推定できる。

【0132】

以上、本発明の第二実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【0133】

（変形例１）
上記の実施形態において観察装置７００は、カメラを有する撮像装置７２０を備えていたが、観察装置７００の態様はこれに限定されない。観察装置７００は、湾曲部１１２の形状情報を計測できる観察結果を取得できる装置であればよく、例えばスキャナ装置等であってもよい。

【0134】

各実施形態におけるプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0135】

本発明は、管腔器官内等を観察および処置する医療システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0136】

１０００，１０００Ｂ 電動内視鏡システム（マニピュレータシステム）
１００ 内視鏡
１１０ 挿入部
１１１ 先端部
１１２ 湾曲部
１１２ｊ 関節
１１５ 節輪（湾曲駒）
１１９ 体内軟性部
１４０ 体外軟性部
１５０ 着脱部
１６０ 湾曲ワイヤ
２００ 駆動装置
３００ 操作装置
４００ 処置具
５００ 映像制御装置
６００ 制御装置
７００ 観察装置
８００ 計測装置
９００ 表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】