本發明涉及具有可撓性插入部的插入形狀檢測裝置。
背景技術：
：具有向被插入體插入的可撓性的細長的插入部，并且在插入部配置有用于檢測其彎曲形狀(彎曲角度、彎曲方向)的被檢測部的插入形狀檢測裝置例如內窺鏡形狀檢測裝置為人們所知。例如，在專利文獻1中，公開了對內窺鏡的插入部的形狀進行檢測的內窺鏡形狀檢測裝置。在此裝置中，為了檢測由軟性部、彎曲部及前端部構成的插入部整體的形狀，遍及沿著插入部的長度方向延伸設置的光纖的全長，形成有多個被檢測部(光纖光柵；fiberbragggrating)。這些光纖光柵構成應變傳感器，該應變傳感器基于插入部的長度方向上的設置有這些光纖光柵的各位置處的光的波長的變化來檢測應變，基于所檢測到的應變，掌握插入部整體的彎曲形狀。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2011－200341號公報技術實現要素：發明要解決的課題在專利文獻1所記載的裝置中，為了掌握插入部整體的彎曲形狀，被檢測部遍及長條的插入部的全長而散布。因此，需要許多被檢測部，裝置中的彎曲信息的處理變得復雜。另外，由于必須設置許多被檢測部，因此例如在是使用了電信號的應變傳感器的情況下，布線增多。或者，在將多個光纖傳感器捆扎使用的情況下，每一根光纖的檢測點(被設置的被檢測部)的數量受限，因此光纖的根數增加。這樣，遍及全長而配置有許多被檢測部的插入部不易細徑化。因此，本發明的目的在于，提供不會使彎曲信息的處理復雜，適于細徑的插入部且便利性高的插入形狀檢測裝置。用于解決課題的手段本發明的一個實施方式是插入形狀檢測裝置，該插入形狀檢測裝置的特征在于，具備具有可撓性的插入部，上述插入部具有推斷彎曲形狀的形狀推斷區間和不推斷彎曲形狀的形狀非推斷區間，該插入形狀檢測裝置具有被檢測部，該被檢測部僅配置在上述形狀推斷區間，用于檢測上述形狀推斷區間的彎曲形狀。發明的效果根據本發明，能夠提供不會使彎曲信息的處理復雜，適于細徑的插入部且便利性高的插入形狀檢測裝置。附圖說明圖1是概略地表示本發明的第一實施方式的內窺鏡系統的圖。圖2是用于說明彎曲形狀檢測傳感器的原理的概略圖。圖3是彎曲形狀檢測傳感器的檢測光用光纖的徑向的截面圖。圖4是概略地表示尿路系統的器官及向其插入的內窺鏡的圖。圖5是表示尿路系統的器官及向其插入的內窺鏡的放大圖。圖6是概略地表示上部消化器官及向其插入的內窺鏡的圖。圖7是概略地表示本發明的第一實施方式的變形例1的內窺鏡系統的圖。圖8是概略地表示本發明的第一實施方式的變形例2的內窺鏡系統的一部分的圖。圖9是概略地表示本發明的第一實施方式的變形例3的內窺鏡系統的一部分的圖。圖10是概略地表示本發明的第二實施方式的內窺鏡系統的圖。圖11是概略地表示本發明的第二實施方式的內窺鏡系統的一部分的圖。圖12是概略地表示包含探針的插入形狀檢測裝置的一部分的圖。具體實施方式[第一實施方式]圖1是概略地表示作為本發明的第一實施方式中的插入形狀檢測裝置的內窺鏡系統1的圖。內窺鏡系統1具有內窺鏡10及裝置主體20。內窺鏡10是對體腔內等的被插入體內進行觀察的生物體信息取得裝置。裝置主體20具有對內窺鏡10供給照明光的光源21、及顯示從內窺鏡10獲得的圖像等的顯示器22等。內窺鏡10具有向被插入體插入的可撓性的插入部11、與插入部11的基端側連結的操作部12、及從操作部12延伸出的軟線部13。軟線部13能夠裝卸地連接于裝置主體20，內窺鏡10與裝置主體20經由此軟線部13通信。插入部11是內窺鏡前端側的細長的管狀部分。雖未圖示，但在插入部11的前端，內置有包括物鏡的觀察光學系統、將從觀察光學系統獲得的光學像成像并變換為電信號的攝像元件、及包括照明透鏡的照明光學系統等。另外，在插入部11的內部，配設有未圖示的操作線、光導管、電纜、通道管等。用戶通過操作部12對插通到插入部11內的操作線進行操作，從而插入部11的前端側的未圖示的彎曲部向期望的彎曲方向彎曲。插入部11具有形狀推斷區間14和形狀非推斷區間15，該形狀推斷區間14是包含插入部11的前端側的一部分區間或者前端的一部分區間，該形狀非推斷區間15包含插入部11的基端側(操作部12側)的一部分區間且為形狀推斷區間14以外的區間。在形狀推斷區間14，配置有用于檢測形狀推斷區間14的彎曲形狀的多個被檢測部16。即，多個被檢測部16僅配置在形狀推斷區間14。這樣，配置有多個被檢測部16的形狀推斷區間14，是推斷該區間中的插入部11的彎曲形狀的區間，另外，未配置有被檢測部16的形狀非推斷區間15，是不推斷該區間中的插入部11的彎曲形狀的區間。被檢測部16設置于彎曲形狀檢測傳感器101。圖1中僅示出了彎曲形狀檢測傳感器101的被檢測部16，但彎曲形狀檢測傳感器101的后述的檢測光用光纖103a被裝入到插入部11，彎曲形狀檢測傳感器101也是內窺鏡系統1的一構成部。彎曲形狀檢測傳感器101例如是光纖傳感器或者應變傳感器。以下，設為彎曲形狀檢測傳感器101是光纖傳感器，對彎曲形狀檢測傳感器101(以下，稱為傳感器101)進行說明。圖2是用于說明傳感器101的原理的概略圖。傳感器101具有光源102、光纖103及光檢測部105。光纖103與光源102及光檢測部105連接。光源102例如是出射具有期望的波長特性的檢測光的LED光源、激光光源。光纖103傳播從光源102出射的檢測光。光檢測部105檢測在光纖103上導光后的檢測光。光纖103由在耦合部(光耦合器)106向3方分支的、檢測光用光纖103a、光供給用光纖103b及受光用光纖103c構成。即，光纖103通過用耦合部106將光供給用光纖103b及受光用光纖103c與檢測光用光纖103a連接而形成。光供給用光纖103b的基端與光源102連接。另外，在檢測光用光纖103a的前端，設置有將所傳播的光反射的反射部(鏡)107。受光用光纖103c的基端與光檢測部105連接。光供給用光纖103b傳播從光源102出射的光并向耦合部106導光。耦合部106將從光供給用光纖103b入射的光的大部分向檢測光用光纖103a導光，并將被反射部107反射后的光的至少一部分向受光用光纖103c導光。并且，光檢測部105接受來自受光用光纖103c的光。光檢測部105對所接受到的檢測光進行光電變換，輸出表示檢測光量的電信號。圖3是檢測光用光纖103a中的包含被檢測部16部位的徑向的截面圖(圖2中的A－A’截面)。檢測光用光纖103a具有纖芯108、覆蓋纖芯108的外周面的包層109、及覆蓋包層109的外周面的涂敷層110。另外，在檢測光用光纖103a上形成有被檢測部16。被檢測部16使在檢測光用光纖103a上導光后的光的特性根據被檢測部16的彎曲形狀的變化而變化。被檢測部16具有將涂敷層110及包層109的一部分去除而使纖芯108露出的光開口部112、及在光開口部112形成的光特性變換部件113。另外，作為光開口部112，不需要一定使纖芯108露出，只要在用光纖103a通過的光到達開口部112即可。光特性變換部件113是使在檢測光用光纖103a導光后的光的特性變換的導光損失部件(光吸收體)、波長變換部件(熒光體)等。在以下的說明中，設為光特性變換部件是導光損失部件。在傳感器101中，從光源102供給的光如上所述那樣在檢測光用光纖103a上導光，但在光向被檢測部16的光特性變換部件113入射時，該光的一部分被光特性變換部件113吸收，從而產生導光的光的損失。此導光損失量根據檢測光用光纖103a的彎曲量、彎曲的方向而變化。例如，即使檢測光用光纖103a是直線狀態，也會根據光開口部112的寬度，有某種程度的光量因光特性變換部件113而損失。如果將此直線狀態下的光的損失量作為基準，在檢測光用光纖103a的彎曲狀態下光特性變換部件113配置于外周面上(外側)，則會產生比作為基準的導光損失量多的導光損失量。另外，如果在檢測光用光纖103a的彎曲狀態下光特性變換部件113配置在內周面上(內側)，則會產生比作為基準的導光損失量少的導光損失量。此導光損失量的變化被反映到由光檢測部105接受的檢測光量、即光檢測部105的輸出信號。因此，根據光檢測部105的輸出信號，求出傳感器101的被檢測部16的位置處的彎曲形狀(彎曲方向及彎曲角度)。傳感器101的檢測光用光纖103a，在本實施方式中沿著內窺鏡10的插入部11被一體地裝入到插入部11。檢測光用光纖103a追隨插入部11的彎曲動作而彎曲，傳感器101如上所述那樣檢測插入部11的形狀推斷區間14中的彎曲形狀。即，也包含形狀推斷區間14內的通過被檢測部16未直接檢測出彎曲形狀的點(位置)在內，通過未圖示的運算部等推斷并求出形狀推斷區間14內的插入部11的彎曲形狀。另外，在圖2中，設置于檢測光用光纖103a的被檢測部16僅有一個，但能夠在1根檢測光用光纖103a上沿長度方向在不同的位置設置多個被檢測部16。或者，傳感器101也可以具有多根檢測光用光纖103a。插入部11中的形狀推斷區間14的配置及長度(范圍)例如基于內窺鏡10的觀察對象(插入部11的插入對象)的器官、臟器來規定。以下，以用于對尿路系統的腎臟進行觀察的內窺鏡即腎盂鏡為例進行說明。圖4是概略地表示尿路系統的器官及向其插入的腎盂鏡的插入部11的圖。在管狀的尿道201的前部，有具有球狀的空間的膀胱202。另外，膀胱202從左右輸尿管口203a分別與輸尿管203相連。輸尿管203一般是內徑3mm左右的細徑的管，在其前部有具有空間的腎臟204。若是腎盂鏡，插入部11按尿道201、膀胱202、輸尿管口203a、輸尿管203、腎臟204的順序插通。在如尿道201及輸尿管203那樣的管狀的器官(管路部)內，插入部11的形狀成為沿著器官的形狀的狀態。即，形狀不大幅變化。但是，在如膀胱202及腎臟204那樣的具有空間的器官(空間部)內，插入部11的形狀能夠取任意的形狀。因此，在插入部11向具有空間的器官內插入及其內部的觀察時，重要的是，例如進行在膀胱202內進入左右哪個輸尿管口203a的判別或者在腎臟204內正在對哪個腎杯進行觀察的判別。為了進行這種判別，重要的是掌握(檢測)插入部11的形狀、尤其是插入部11的前端的形狀。因此，在插入部11配置傳感器101的被檢測部16。但是，腎盂鏡的插入部11如上所述那樣要在細徑的輸尿管通過，因此需要減小插入部11的直徑。例如，在彎曲形狀檢測傳感器是使用了電信號的應變傳感器的情況下，遍及插入部的全長配置許多被檢測部時，伴隨于此，電氣布線增多，為對細徑化不利的構成。另外，在彎曲形狀檢測傳感器101是光纖傳感器的情況下，在每一根檢測光用光纖103a上設置的檢測點(被檢測部16)的數量受限，因此為了遍及插入部11的全長設置許多被檢測部16而將多個光纖傳感器捆扎使用，同樣為對細徑化不利的構成。因此，在本實施方式中，為了避免插入部11的直徑變粗，僅在插入部11的前端側的一部分區間、即形狀推斷區間14設置被檢測部16，檢測插入部11的前端附近的彎曲形狀。在形狀推斷區間14設置的被檢測部16的數量為10個以下。形狀推斷區間14的長度例如基于插入部11的直徑決定。若形狀推斷區間14的長度在小于插入部11的直徑的2倍的范圍內，則插入部11的形狀不會大幅變化。因此，形狀推斷區間14的下限設為插入部11的直徑的2倍。圖5是表示尿路系統的器官及向其插入的腎盂鏡的插入部11的放大圖。在插入部11，形狀推斷區間14的長度設定為從生物體內空間的開始點P1(圖5中是腎盂205從輸尿管203開始擴展的點)到觀察范圍的最遠點P2的直線距離L1的3倍以下。即使從生物體內空間的開始點P1到觀察范圍的最遠點P2的空間擴展為球狀，如果將從生物體內空間的開始點P1到觀察范圍的最遠點P2的直線距離L1的3倍程度(圓周率程度)的長度作為形狀推斷區間14的話，對于掌握生物體內空間中的插入部11的形狀而言是也充分的。例如，在是腎盂鏡的情況下，優選的形狀推斷區間14的長度設定為0.5cm以上10cm以下。本實施方式尤其適于對插入路徑(管路部)細并在其前部有空間(空間部)擴展的器官進行觀察的內窺鏡。作為插入路徑細并在其前部有空間擴展的器官，除了上述的尿路系統的腎臟以外，還有消化系統的胃、十二指腸等。圖6是概略地表示上部消化器官及向其插入的上消化道內窺鏡的插入部11的圖。在通過食道301向上部消化器官(胃303、十二指腸305)插入的上消化道內窺鏡的插入部11，形狀推斷區間14的長度設定為2cm以上60cm以下。例如，在觀察對象是胃303的情況下，生物體內空間的開始點P1是賁門302，觀察范圍的最遠點P2是前庭304。如以上說明那樣，在本實施方式中，通過在包含插入部11的前端側的一部分區間或者前端的一部分區間即形狀推斷區間14配置的多個被檢測部16，檢測形狀推斷區間14中的插入部11的形狀。由此，掌握插入部11的前端附近的彎曲形狀。根據本實施方式，通過僅在內窺鏡的插入部的形狀推斷區間設置被檢測部，能夠降低被檢測部的數量，能夠防止彎曲信息的處理的復雜化及插入部的粗徑化，并且能夠檢測內窺鏡觀察的支援所需的區間中的插入部的彎曲形狀。這樣，能夠提供便利性高的形狀檢測裝置。(變形例1)圖7是概略地表示第一實施方式的變形例1的內窺鏡系統1a的圖。內窺鏡系統1a具有內窺鏡10a及裝置主體20。內窺鏡10a具有可撓性的插入部11a、操作部12及軟線部13。在本變形例中，插入部11a通過前端側的能動彎曲部14a1及被動彎曲部14a2與基端側的軟性部15a1來構成。能動彎曲部14a1具有可撓性，通過用操作部12對插入到插入部11a內的未圖示的操作線進行操作而彎曲。被動彎曲部14a2與能動彎曲部14a1的基端側連結，被動彎曲部14a2也具有可撓性。但是，被動彎曲部14a2是不會通過操作部12被彎曲的部分。被動彎曲部14a2相比于與其基端側連結的軟性部15a1，屈曲性高，比軟性部15a1更易彎。因此，被動彎曲部14a2在與插入對象的管腔內的內壁等接觸時，比軟性部15a1先彎曲。這樣，能動彎曲部14a1及被動彎曲部14a2是形狀容易發生變化的區間。因此，在本變形例中，將能動彎曲部14a1及被動彎曲部14a2設定為形狀推斷區間14a。軟性部15a1具有可撓性，但與被動彎曲部14a2相比，屈曲性低，比被動彎曲部14a2更不易彎。另外，軟性部15a1是通過操作部12無法進行其彎曲操作的部分。在本變形例中，將軟性部15a1設定為形狀非推斷區間15a。這樣，在本變形例中，在能動彎曲部14a1及被動彎曲部14a2設定形狀推斷區間14a，在這些彎曲部各自之上配置有被檢測部16。并且，通過這些被檢測部16，檢測形狀推斷區間14a中的插入部11的彎曲形狀。根據本變形例，將插入部11a的前端附近的形狀的變化容易發生的區間設定為形狀推斷區間，因此能夠確實并且適當地掌握可能發生的形狀的變化。(變形例2)圖8是概略地表示本發明的第一實施方式的變形例2的內窺鏡系統的一部分的圖。插入部11c具有形狀推斷區間14c、第一形狀非推斷區間15c1及第二形狀非推斷區間15c2。形狀推斷區間14c配置在第一形狀非推斷區間15c1與第二形狀非推斷區間15c2之間。在對插入路徑分支的器官、臟器進行觀察的情況下，例如在觀察呼吸器官的情況下，重要的是掌握插入部從支氣管的分支部向哪個方向行進。因此，如本變形例那樣，在2個形狀非推斷區間之間配置形狀推斷區間是有用的。另外，在觀察對象是呼吸器官的情況下，與對于腎臟及上部消化器官的與如上述那樣的形狀推斷區間的長度的設定有關的想法同樣地，將形狀推斷區間的長度設定為0.5cm以上30cm以下。另外，在對柔軟地變形的臟器進行觀察的情況下，例如在觀察下部消化器官(例如大腸)的情況下，重要的是掌握插入部在大腸內是否發生了無用的屈曲而成為插入變得困難的形狀。在此情況下，通過在2個形狀非推斷區間之間配置形狀推斷區間來檢測插入部的中間部分中的該彎曲形狀是有用的。另外，在觀察對象是下部消化器官的情況下，同樣地，將形狀推斷區間的長度設定為2cm以上100cm以下。根據本變形例，通過將形狀推斷區間14c配置在插入部11c的前端部與操作部之間，能夠掌握插入部11c的中間的形狀。另外，在圖8中，形狀推斷區間14c為1個部位，但也可以設置多個部位。將本實施方式及其變形例中的內窺鏡的插入部的插入對象與形狀推斷區間的長度的關系歸納如下。[表1]插入對象形狀推斷區間的長度腎臟0.5cm以上10cm以下膀胱1cm以上15cm以下上部消化器官2cm以上60cm以下下部消化器官2cm以上100cm以下呼吸器官0.5cm以上30cm以下女性生殖器2cm以上60cm以下形狀推斷區間14與形狀非推斷區間15的長度的比率，例如能夠基于插入對象的管路部與空間部的尺寸的比率而規定。另外，形狀推斷區間14的長度例如能夠設定為形狀非推斷區間15的長度以下。并且，形狀推斷區間14的長度能夠設定為插入部11的直徑的50倍以下。通過這種設定，能夠提供不會使彎曲信息的處理復雜，適于細徑的插入部且便利性高的插入形狀檢測裝置。(變形例3)圖9是概略地表示本發明的第一實施方式的變形例3的內窺鏡系統的一部分的圖。在本變形例中，插入部11d除了一部分區域以外，具有可撓性。在此，一部分的區域，是插入部前端附近的內置有觀察光學系統、照明光學系統、攝像元件等的前端硬質部18。前端硬質部18是硬質的，不彎曲。即，沒有形狀的變化。插入部11d與變形例2同樣地，具有形狀推斷區間14d和第一形狀非推斷區間15d1及第二形狀非推斷區間15d2。形狀推斷區間14d配置在第一形狀非推斷區間15d1與第二形狀非推斷區間15d2之間。在本變形例中，第一形狀非推斷區間15d1是前端硬質部18。根據本變形例，通過將沒有形狀變化的區域設定為形狀非推斷區間，能夠減少被檢測部16的數量。[第二實施方式]參照圖10至圖12，對本發明的第二實施方式進行說明。以下，對與第一實施方式同樣的構成部件標注同樣的參照符號并省略其說明，僅對與第一實施方式不同的部分進行說明。第二實施方式，是作為將被檢測部16與位置和朝向中的至少一方的檢測組合而成的插入形狀檢測裝置的內窺鏡系統1b。內窺鏡系統1b具有：具有可撓性的插入部11b的內窺鏡10b、裝置主體20及位置朝向檢測器31。位置朝向檢測器31圖示為與裝置主體20分體，但也可以裝入到裝置主體20。在本實施方式中，在插入部11b的形狀推斷區間14b內，配置有作為追加被檢測部的位置朝向指示器17。位置朝向指示器17例如是加速度傳感器或者電磁線圈。在位置朝向指示器17為多個的情況下，只要至少1個位置朝向指示器17在形狀推斷區間14b內即可。位置朝向檢測器31檢測位置朝向指示器17的位置和朝向的至少一方。根據本實施方式，通過被檢測部16能夠掌握插入部11b的形狀推斷區間14b的形狀，并且通過位置朝向指示器17能夠確實并適當地掌握形狀推斷區間14b處于所插入的空間內的哪個位置、處于哪個朝向。另外，由于知道在所插入的空間內的哪個位置、插入部的前端成為哪種形狀，因此能夠提高內窺鏡的操作的便利性。另外，在圖10中，將位置朝向指示器17配置在形狀推斷區間14b的操作部側，但既可以配置在前端側，也可以如圖11所示那樣配置在形狀推斷區間的中央附近。在以上的說明中，例示了具有可撓性插入部的內窺鏡，但本發明的插入形狀檢測裝置的適用對象并不限定于內窺鏡，能夠適用于具有向對象插入后使用的插入部且插入部具有可撓性的裝置。適用對象例如能夠是醫療用或者工業用內窺鏡、探針、鉗子等。圖12是概略地表示包括探針50的插入形狀檢測裝置的一部分的圖。探針50具有向被插入體插入的可撓性的插入部51。插入部51具有包括插入部51的前端側的一部分區間或者前端的一部分區間的形狀推斷區間54。在圖12中，形狀非推斷區間未標注參照符號，但插入部51的形狀推斷區間54以外的區間是形狀非推斷區間。在形狀推斷區間54內配置有被檢測部56。另外，在形狀推斷區間54內也可以配置位置朝向指示器57。這種包括探針的插入形狀檢測裝置，也能夠降低被檢測部的數量，能夠防止彎曲信息的處理的復雜化及插入部的粗徑化，并且能夠適當并確實地檢測應該掌握彎曲形狀的區間中的插入部的彎曲形狀。另外，能夠提供便利性高的形狀檢測裝置。以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明并不限定于上述的實施方式，在不脫離本發明的宗旨的范圍內能夠進行各種各樣的改良及變更。符號說明1…內窺鏡系統，10、10a、10b…內窺鏡，11、11a、11b…插入部，12…操作部，13…軟線部，14、14a、14b、14c、14d…形狀推斷區間，14a1…能動彎曲部，14a2…被動彎曲部，15、15a、15c1、15c2、15d1、15d2…形狀非推斷區間，15a1…軟性部，16…被檢測部，17…位置朝向指示器，18…前端硬質部，20…裝置主體，21…光源，22…顯示器，31…位置朝向檢測器，50…探針，51…插入部，54…形狀推斷區間，56…被檢測部，57…位置朝向指示器，101…彎曲形狀檢測傳感器，102…光源，103…光纖，103a…檢測光用光纖，103b…光供給用光纖，103c…受光用光纖，105…光檢測部，106…耦合部，107…反射部，108…纖芯，109…包層，110…涂敷層，112…光開口部，113…光特性變換部件，201…尿道，202…膀胱，203…輸尿管，203a…輸尿管口，204…腎臟，205…腎盂，301…食道，302…賁門，303…胃，304…前庭，305…十二指腸。當前第1頁1 2 3