專利名稱：醫(yī)療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有插入到被檢體內(nèi)部的插入體的醫(yī)療設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為計(jì)算插入到被檢者體內(nèi)的、例如內(nèi)窺鏡的插入部等的形狀的方法，在日本特開(kāi)2000-79088號(hào)公報(bào)中已知了使用磁場(chǎng)傳感器的方法。在使用磁場(chǎng)傳感器的方法中，通過(guò)配設(shè)于插入部的多個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈檢測(cè)來(lái)自設(shè)置于被檢者體外的磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈的磁場(chǎng)，從而計(jì)算出各個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈相對(duì)于磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈的相對(duì)位置。由于是以磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈的位置作為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算多個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的位置、 即插入部的位置，因此即便被檢者改變體位或者插入部移動(dòng)，顯示于顯示畫(huà)面上的插入部的形狀也較為穩(wěn)定。然而，在使用磁場(chǎng)傳感器的方法中，需要在被檢者體外設(shè)置磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈，系統(tǒng)會(huì)變得很大。針對(duì)這種情況，日本特開(kāi)平6461858號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2007-130151公開(kāi)了通過(guò)在插入部配設(shè)應(yīng)變傳感器來(lái)計(jì)算插入部的形狀的方法。另外，在日本特表2003-515104號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2004-251779號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了這樣的方法使用光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating 以下稱之為“FBG”)傳感器檢測(cè)插入部的應(yīng)變，從而計(jì)算插入部的形狀。在根據(jù)插入部的應(yīng)變計(jì)算插入部形狀的方法中，無(wú)需在被檢者體外設(shè)置磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈等，能夠使系統(tǒng)變小。然而，按照根據(jù)插入部的應(yīng)變計(jì)算形狀的方法，僅能以某個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部的坐標(biāo)為基準(zhǔn)顯示插入部的形狀。因此，如果被檢者改變體位或者插入部移動(dòng)，則顯示于顯示畫(huà)面上的插入部的形狀就會(huì)大幅變化。本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種醫(yī)療設(shè)備，該醫(yī)療設(shè)備能夠顯示從手術(shù)人員易于確認(rèn)的視點(diǎn)觀察到的插入體形狀，并且能穩(wěn)定地顯示插入體的形狀。
發(fā)明內(nèi)容
解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的特征在于，具有應(yīng)變檢測(cè)單元，其形成有多個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部， 該多個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部配設(shè)于插入到被檢體內(nèi)部的插入體上，檢測(cè)所述插入體的應(yīng)變；坐標(biāo)計(jì)算單元，其根據(jù)所述應(yīng)變檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算任意坐標(biāo)系中各個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部的第1三維坐標(biāo)；基準(zhǔn)坐標(biāo)系設(shè)定單元，其設(shè)定以規(guī)定基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，其將所述各個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部的所述第1三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為由所述坐標(biāo)系設(shè)定單元設(shè)定的第2三維坐標(biāo)系中的第2三維坐標(biāo)；以及形狀計(jì)算單元，其根據(jù)由所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的第2三維坐標(biāo)，計(jì)算所述插入體的三維形狀。
圖1是用于說(shuō)明使用第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖。圖2是示出第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖3A是示出第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖;3B是圖3A的IIIB-IIIB線剖面圖。圖4是示出第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是示出第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖6是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的FBG傳感器部的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖7是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的FBG傳感器部的功能的圖。圖8是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的光纖傳感器的坐標(biāo)系的圖。圖9是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖10是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖11是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖12是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖13是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖14是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖15是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖16是示出第2實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的插入部的前端部DE的剖面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖17是用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖18是用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。圖19是用于說(shuō)明使用第3實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖。圖20是示出第3實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖21是用于說(shuō)明第3實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的處理流程的流程圖。圖22A是示出如下所述的圖中的操作部的位置的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖22B是示出如下所述的圖中基于三維坐標(biāo)系XYZl的插入部的形狀的圖，所述三維坐標(biāo)系XYZl以FBG傳感器部的位置為原點(diǎn)，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖22C是示出如下所述的圖中基于基準(zhǔn)三維坐標(biāo)系XYZk的插入部的形狀的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖23A是示出如下所述的圖中與圖22A不同的操作部的位置的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖2 是示出如下所述的圖中基于三維坐標(biāo)系XYZl的與圖22B不同的插入部的形狀的圖，所述三維坐標(biāo)系XYZl以FBG傳感器部的位置為原點(diǎn)，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖23C是示出如下所述的圖中基于基準(zhǔn)三維坐標(biāo)系XYZk的與圖22C不同的插入部的形狀的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖24A是示出如下所述的圖中與圖22A、圖23A不同的操作部的位置的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖24B是示出如下所述的圖中基于三維坐標(biāo)系XYZl的與圖22B、圖2 不同的插入部的形狀的圖，所述三維坐標(biāo)系XYZl以FBG傳感器部的位置為原點(diǎn)，上述圖用于說(shuō)明圖 20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖24C是示出如下所述的圖中基于基準(zhǔn)三維坐標(biāo)系XYZk的與圖22C、圖23C不同的插入部的形狀的圖，上述圖用于說(shuō)明圖20的監(jiān)視器的顯示區(qū)域中顯示的插入部的形狀。圖25是用于說(shuō)明使用第4實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖。圖沈是示出第4實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖27是用于說(shuō)明使用第5實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖。圖觀是示出第5實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖29A是用于說(shuō)明第5實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的標(biāo)記部的圖。圖^B是放大示出圖^A的標(biāo)記部的圖。圖30是示出第5實(shí)施方式的變形例的醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)視器顯示畫(huà)面的圖。圖31是用于說(shuō)明使用第6實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖。圖32是第6實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的圖。圖33是示出體現(xiàn)第7實(shí)施方式的具有內(nèi)窺鏡的該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)系統(tǒng)的圖。圖34是示出圖33的形狀檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的概要的框圖。圖35是示出圖33的插入部前端側(cè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖36是沿著圖35中的IIIXVI-IIIXVI線的剖面圖。圖37是示出圖33的插入部前端側(cè)內(nèi)部的變形例結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖38是沿著圖37中的IIIXVIII-IIIXVIII線的剖面圖。圖39是示出圖33的插入部前端側(cè)內(nèi)部與圖37不同的另一變形例結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖40是沿著圖39中的IVX-IVX線的剖面圖。圖41是示出內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)系統(tǒng)的圖。圖42是將圖41的內(nèi)窺鏡連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要與通用線纜的一部分一起放大示出的圖。圖43是示出圖41的形狀檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的概要的框圖。圖44是示出體現(xiàn)第8實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端側(cè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖45是沿著圖44中的IVXV-IVXV線的剖面圖。圖46是將圖44的固定光纖前端側(cè)的固定部件放大并與光纖一起示出的局部剖面圖。圖47是示出體現(xiàn)第9實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端側(cè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖48是將圖47的固定光纖前端側(cè)的固定部件放大并與光纖一起示出的局部剖面圖。圖49是扼要地示出體現(xiàn)第10實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端側(cè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的局部剖面圖。
圖50是示出體現(xiàn)第11實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)系統(tǒng)的圖。圖51是放大示出圖50的內(nèi)窺鏡的插入部前端側(cè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要的局部剖面圖。圖52是將圖50的內(nèi)窺鏡連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要與通用線纜的一部分一起放大示出的圖。圖53是示出圖50的形狀檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的概要的框圖。圖M是示出圖50的形狀檢測(cè)裝置所進(jìn)行的超過(guò)次數(shù)檢測(cè)方法的流程圖。圖55是示出第12實(shí)施方式的形狀檢測(cè)裝置的異常應(yīng)變量檢測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式(第1實(shí)施方式)下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備1。圖1是用于說(shuō)明使用本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)的圖，圖2是示出本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的第1實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備1使用FBG傳感器(參見(jiàn)圖2)測(cè)定內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10的內(nèi)窺鏡插入部12的形狀。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具有內(nèi)窺鏡插入部12，其是細(xì)長(zhǎng)的插入體，并且是插入到被檢體即被檢者11的內(nèi)部以進(jìn)行觀察或處理的醫(yī)療器具；用于操作插入部12的操作部13 ；進(jìn)行內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10的總體控制和圖像處理等的主體部15 ；以及顯示內(nèi)窺鏡圖像和插入部12的二維形狀等的監(jiān)視器14。作為醫(yī)療設(shè)備1的應(yīng)變檢測(cè)單元的光纖傳感器2被配設(shè)成從處置器具孔13A起在通路12A(未圖示)內(nèi)一直貫插到前端部DE (Distal End)側(cè)，由此變形為與插入部12相同的形狀，處置器具孔13A是配設(shè)在通路的基端部PE(Proximal End)側(cè)的操作部13附近的開(kāi)口，所述通路貫穿插入部12的內(nèi)部。并且，只要插入部12的形狀與光纖傳感器2的形狀能夠在不會(huì)產(chǎn)生實(shí)用方面的問(wèn)題的程度上一致，光纖傳感器2對(duì)于插入部12的配設(shè)即使是寬松的固定狀態(tài)也沒(méi)關(guān)系。例如，既可以如上所述通過(guò)在通路中貫插來(lái)寬松地固定，也可以內(nèi)建在插入部12中。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10的監(jiān)視器14兼用作醫(yī)療設(shè)備1的顯示單元，監(jiān)視器14具有顯示區(qū)域14A，顯示區(qū)域14A在與內(nèi)窺鏡圖像相同的畫(huà)面上顯示光纖傳感器2的形狀、即插入部12 的形狀。并且，光纖傳感器2也可以不插入通路12A，而是內(nèi)建在插入部12內(nèi)。接著，圖3A是示出本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖;3B是圖3A的IIIB-IIIB線剖面圖，圖4是本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，圖5是示出本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖6是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的TOG 傳感器部的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖7是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的醫(yī)療設(shè)備的FBG傳感器部的功能的圖。光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating 以下稱之為“FBG”)傳感器是在光纖的芯部上制作了折射率變化的光柵部的部件，對(duì)于入射光，由光柵部反射規(guī)定波長(zhǎng)的光。將該特定的波長(zhǎng)稱作布拉格(Bragg)波長(zhǎng)。而且FBG傳感器具有這樣的特性當(dāng)在光柵部的長(zhǎng)度方向上存在伸縮時(shí)，布拉格波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。因此FBG傳感器被用于溫度計(jì)量或應(yīng)變計(jì)量等。
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對(duì)于在光纖上制作了具有相同布拉格波長(zhǎng)的多個(gè)FBG傳感器部的光纖傳感器，在使用光頻域反射復(fù)用(OFDR =Optical Frequency Domain Reflectometry)方式的光纖傳感器中，使來(lái)自作為全反射終端的反射器的反射光與來(lái)自光纖傳感器的反射光發(fā)生干涉，由此，能檢測(cè)出各個(gè)FBG傳感器部發(fā)生了何種程度的變形，換言之，能檢測(cè)出產(chǎn)生了何種程度的應(yīng)變。因此，例如使用OFDR方式的光纖傳感器被用作為細(xì)長(zhǎng)的被檢測(cè)體的應(yīng)變檢測(cè)傳感器。而且如圖3A、圖;3B所示，作為應(yīng)變檢測(cè)單元的光纖傳感器2是通過(guò)樹(shù)脂2P將3個(gè)光纖傳感器2A、2B、2C束縛于金屬線2M的周圍而成的光纖陣列的探頭，具有可撓性。而且如圖2所示，在各個(gè)光纖傳感器2A、2B、2C上，在軸向的相同位置處分別制作了作為應(yīng)變檢測(cè)部的FBG傳感器部3。即，3個(gè)FBG傳感器部3處于軸向的相同位置，因而使用光纖傳感器2，能夠計(jì)量出插入部12的、配設(shè)有該3個(gè)FBG傳感器部3的部分的3軸方向的位移。如圖4所示，醫(yī)療設(shè)備1具有光纖傳感器2 ；配設(shè)于主體部15內(nèi)且射出寬帶光的光源6 ；作為光學(xué)部件的耦合器7，其是為了將從光源6射出的光提供給光纖傳感器2和作為反射單元的反射器5而進(jìn)行分割的光分割單元，并且是使反射器5所反射的光與光纖傳感器2的FBG傳感器部3反射的光進(jìn)行干涉的干涉單元。即，光分割單元和所述干涉單元由作為一個(gè)光學(xué)部件的耦合器7構(gòu)成。光開(kāi)關(guān)7B按照時(shí)序向3個(gè)光纖傳感器2A、2B、2C提供光。另外，醫(yī)療設(shè)備1具有檢測(cè)部8，其是通過(guò)耦合器7將干涉光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并檢測(cè)出來(lái)的檢測(cè)單元；作為計(jì)算單元的計(jì)算部9A，其根據(jù)檢測(cè)部8檢測(cè)出的信號(hào)計(jì)算各FBG 傳感器部3的波長(zhǎng)移位量(存在有FBG傳感器部3的部分沒(méi)有發(fā)生變形時(shí)的波長(zhǎng)與存在變形時(shí)的波長(zhǎng)之差)，根據(jù)計(jì)算出的波長(zhǎng)移位量求出FBG傳感器部3的變形量，基于各FBG傳感器部3的變形量計(jì)算光纖傳感器2的形狀；以及對(duì)醫(yī)療設(shè)備1進(jìn)行總體控制的控制部9B。而且如圖5所示，在醫(yī)療設(shè)備1中，計(jì)算部9A具有作為坐標(biāo)計(jì)算單元的坐標(biāo)計(jì)算部9C、作為坐標(biāo)系設(shè)定單元的坐標(biāo)系設(shè)定部9D、作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部9E、作為形狀計(jì)算單元的形狀計(jì)算部9F，能夠在監(jiān)視器14上顯示從手術(shù)人員易于確認(rèn)的視點(diǎn)觀察到的插入部12的二維形狀。并且，手術(shù)人員可以從作為輸入單元的輸入部進(jìn)行用于改變插入部12的二維形狀顯示方式的操作等。在此，使用圖6來(lái)說(shuō)明FBG傳感器的工作原理。如圖6所示，F(xiàn)BG傳感器部3是芯部 4A的折射率在光纖4的規(guī)定長(zhǎng)度(例如5mm)范圍內(nèi)周期性地變化的衍射光柵(grating)。 通過(guò)經(jīng)由掩模向摻了鍺的芯部4A照射紫外線，來(lái)利用光折變效應(yīng)使折射率略微增加。FBG傳感器部3就是由此在軸向上周期性地形成了高折射率部分(光柵)的部件。 并且為了便于理解結(jié)構(gòu)，圖6等中的光柵的數(shù)量和相對(duì)于芯部軸向的光柵寬度都與實(shí)際的 FBG傳感器部不同。而且如圖7所示，F(xiàn)BG傳感器部3根據(jù)衍射光柵的間隔d、換言之根據(jù)周期，僅反射入射光中由下式所示的規(guī)定波長(zhǎng)即布拉格波長(zhǎng)λΒ的光。AB = 2XnXd其中，η是芯部4Α的折射率。例如，當(dāng)芯部4Α的折射率η為1. 45，布拉格波長(zhǎng)λ B為1550nm的情況下，衍射光柵的間隔d為0. 53 μ m左右。圖7是用于說(shuō)明FBG傳感器部的作用的圖，左上圖是示出與入射光波長(zhǎng)λ相對(duì)的光強(qiáng)度的圖，入射光具有規(guī)定的波長(zhǎng)范圍，即波段。而且左下圖是示出與由FBG傳感器部3 反射的反射光的波長(zhǎng)λ相對(duì)的光強(qiáng)度的圖，反射光是布拉格波長(zhǎng)λΒ的光。右側(cè)圖是示出與通過(guò)了 FBG傳感器部3的入射光的波長(zhǎng)λ相對(duì)的光強(qiáng)度的圖，透射光不包含被FBG傳感器部3反射的布拉格波長(zhǎng)λ B成分。而且根據(jù)上式可知，F(xiàn)BG傳感器部3伸張時(shí)，衍射光柵的間隔d會(huì)變大，因而布拉格波長(zhǎng)λ B會(huì)向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。反之，F(xiàn)BG傳感器部3壓縮時(shí)，衍射光柵的間隔d會(huì)變小， 因而布拉格波長(zhǎng)λB會(huì)向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。因此，F(xiàn)BG傳感器部3能夠用作檢測(cè)溫度或外力的傳感器，在本實(shí)施方式中，檢測(cè)光纖傳感器2的撓曲量、即向軸向的彎曲變形量。在光頻域反射復(fù)用(OFDR)方式中，由來(lái)自FBG傳感器部3的反射光和來(lái)自反射器 5的反射光形成干涉光，由此，即使在1個(gè)光纖傳感器2上形成多個(gè)FBG傳感器部3，也能測(cè)定各個(gè)FBG傳感器部3的變形量。接著使用圖8和圖9來(lái)說(shuō)明計(jì)算部9Α所進(jìn)行的處理。圖8是用于說(shuō)明醫(yī)療設(shè)備的光纖傳感器2的坐標(biāo)系的圖，圖9是用于說(shuō)明醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算部的處理的圖。如圖8所示，形成于各光纖傳感器2Α 2C上的FBG傳感器部3在軸向上等間隔地形成且以下述狀態(tài)固定在所述插入體上3個(gè)光纖傳感器2Α 2C的3個(gè)FBG傳感器部3 對(duì)于軸向存在于相同位置。并且如圖8所示，僅稱為“FBG傳感器部3的位置”時(shí)，表示由配置于軸向上的相同位置處的3個(gè)FBG傳感器部3構(gòu)成的FBG傳感器組的中心位置。最開(kāi)始時(shí)，計(jì)算部9Α的坐標(biāo)計(jì)算部9C基于FBG傳感器部3的測(cè)定結(jié)果，在以某個(gè) FBG傳感器部3的位置S、更準(zhǔn)確地說(shuō)是對(duì)于光纖傳感器2的軸向配置于相同位置的3個(gè) FBG傳感器部3的中心位置為原點(diǎn)的第1三維坐標(biāo)系中，計(jì)算出各個(gè)FBG傳感器部3的第1
三維坐標(biāo)。通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部9C，例如設(shè)定作為第1三維坐標(biāo)系的ΧΥ&坐標(biāo)系，該ΧΥ&坐標(biāo)系以形成于光纖傳感器2的最靠近基端部PE側(cè)的位置處的3個(gè)FBG傳感器部SAI1JAZiJAS1 的中心位置Sl為原點(diǎn)，根據(jù)FBG傳感器部SAI1JAZiJAS1的變形量來(lái)計(jì)算相鄰的3個(gè)FBG 傳感器部3六12、3六22、3六；32的中心位置52&1、71、21)和朝向(VXl、vyi、Vz1)。坐標(biāo)計(jì)算部9C還根據(jù)計(jì)算出的FBG傳感器部3A12、3A22、3A\的中心位置S2(Xl、 Y1^z1)和朝向(νΧι、νΥι、νΖι)，使用下式(1)計(jì)算向以FBG傳感器部3A12、3A22、3A;32的中心位置S2為基準(zhǔn)原點(diǎn)的三維坐標(biāo)系XY&轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換矩陣 \2。(式1)
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，該醫(yī)療設(shè)備具有應(yīng)變檢測(cè)單元，其形成有多個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部，該應(yīng)變檢測(cè)部配設(shè)于插入到被檢體內(nèi)部的插入體處，檢測(cè)所述插入體的應(yīng)變；坐標(biāo)計(jì)算單元，其根據(jù)所述應(yīng)變檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算任意坐標(biāo)系中的、各個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部的第1三維坐標(biāo)；基準(zhǔn)坐標(biāo)系設(shè)定單元，其設(shè)定以規(guī)定的基準(zhǔn)點(diǎn)作為原點(diǎn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，其將各個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部的所述第1三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為由所述坐標(biāo)系設(shè)定單元設(shè)定的第2三維坐標(biāo)系中的第2三維坐標(biāo)；以及形狀計(jì)算單元，其根據(jù)通過(guò)所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的第2三維坐標(biāo)，計(jì)算所述插入體的三維形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述插入體是具有配設(shè)了移動(dòng)傳感器的操作部的內(nèi)窺鏡的插入部， 所述基準(zhǔn)點(diǎn)是所述移動(dòng)傳感器的初始位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，該醫(yī)療設(shè)備還具有產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生單元，所述插入體是具有配設(shè)了磁場(chǎng)傳感器的操作部的內(nèi)窺鏡的插入部，所述磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)由所述磁場(chǎng)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的磁場(chǎng)，所述基準(zhǔn)點(diǎn)是通過(guò)所述磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)出的所述磁場(chǎng)產(chǎn)生單元的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 該醫(yī)療設(shè)備具有第1傳感器探頭，其配設(shè)于具有所述多個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部的所述插入體處； 第2傳感器探頭，其配設(shè)有多個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部，且在端部具有至少配設(shè)了 3個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部的標(biāo)記部；以及主體部，其連接所述第1傳感器探頭的基端部側(cè)的端部和所述第2傳感器探頭的不同于配設(shè)有所述標(biāo)記部的所述端部的端部，所述基準(zhǔn)點(diǎn)位于包含配設(shè)在所述標(biāo)記部的3個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部的平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 所述標(biāo)記部配設(shè)于所述被檢體的外表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 所述標(biāo)記部配設(shè)于所述被檢體所躺的檢查臺(tái)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系設(shè)定單元將通過(guò)所述坐標(biāo)計(jì)算單元計(jì)算出的、所述多個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部中的任意一個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部的所述第1三維坐標(biāo)設(shè)定為所述規(guī)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述坐標(biāo)系計(jì)算單元計(jì)算與所述各個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部的距離的平方和為最小的平面，根據(jù)所述各個(gè)應(yīng)變檢測(cè)部在所述平面上的投影點(diǎn)的重心位置、分布方向和所述平面的法線方向，設(shè)定所述第2三維坐標(biāo)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述坐標(biāo)系計(jì)算單元設(shè)定以所述重心位置作為原點(diǎn)且以所述分布方向和所述平面的法線方向作為軸方向的所述第2三維坐標(biāo)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 所述插入體具有檢測(cè)重力方向的重力檢測(cè)單元，所述坐標(biāo)系計(jì)算單元計(jì)算以通過(guò)所述重力檢測(cè)單元獲得的所述重力方向作為法線的平面，根據(jù)各個(gè)所述應(yīng)變檢測(cè)部在所述平面上的投影點(diǎn)的重心位置、分布方向和所述重力方向，設(shè)定所述坐標(biāo)系設(shè)定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述坐標(biāo)系計(jì)算單元設(shè)定以所述重心位置作為原點(diǎn)且以所述分布方向和所述重力方向作為軸方向的所述第2三維坐標(biāo)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述應(yīng)變檢測(cè)單元是以規(guī)定間隔分別形成有3個(gè)以上的所述應(yīng)變檢測(cè)部的探頭，將所述3個(gè)以上的所述應(yīng)變檢測(cè)部的中心點(diǎn)作為所述應(yīng)變檢測(cè)部的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述應(yīng)變檢測(cè)單元是具有3個(gè)以上的光纖傳感器的探頭，所述3個(gè)以上的光纖傳感器在軸方向的相同位置處形成有作為所述應(yīng)變檢測(cè)部的光纖布拉格光柵傳感器部， 該醫(yī)療設(shè)備還具有進(jìn)光部，其設(shè)置于所述插入體處，使光進(jìn)入所述光纖傳感器；檢測(cè)器，其檢測(cè)從所述進(jìn)光部進(jìn)入到所述光纖傳感器內(nèi)的所述光從形成于所述光纖處的所述光纖布拉格光柵傳感器部反射的反射光；以及應(yīng)變量測(cè)定部，其根據(jù)由所述檢測(cè)器檢測(cè)出的來(lái)自所述光纖傳感器的反射光的波長(zhǎng)移位量，測(cè)定所述光纖布拉格光柵傳感器部的應(yīng)變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，該醫(yī)療設(shè)備還具有入射防止單元，其防止從所述進(jìn)光部射入并通過(guò)所述光纖布拉格光柵傳感器部后從所述光纖傳感器的所述前端射出的光射入到所述光纖傳感器的前端。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 該醫(yī)療設(shè)備還具有發(fā)熱部件，其設(shè)置于所述插入體內(nèi)部；以及減量部件，其設(shè)置于所述插入體內(nèi)部，減少因從所述發(fā)熱部件發(fā)出的熱被施加給所述光纖傳感器而在所述光纖布拉格光柵傳感器部中產(chǎn)生的應(yīng)變量。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療設(shè)備，其特征在于， 該醫(yī)療設(shè)備還具有判定部，其判定由所述應(yīng)變量測(cè)定部測(cè)定到的所述光纖布拉格光柵傳感器的應(yīng)變量是否超過(guò)了第1應(yīng)變量；計(jì)數(shù)部，其在所述光纖布拉格光柵傳感器的應(yīng)變量超過(guò)了所述第1應(yīng)變量時(shí)，對(duì)超過(guò)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及警告部，其在所述超過(guò)次數(shù)大于等于設(shè)定次數(shù)時(shí)，發(fā)出警告。
全文摘要
本發(fā)明提供一種醫(yī)療設(shè)備，該醫(yī)療設(shè)備具有FBG傳感器部(3)，其設(shè)置有多個(gè)FBG傳感器部(3A)，該多個(gè)FBG傳感器部(3A)配設(shè)于插入到被檢者(11)內(nèi)部的插入部(12)，檢測(cè)插入部(12)的應(yīng)變；坐標(biāo)計(jì)算部(9C)，其根據(jù)FBG傳感器部(3)的檢測(cè)結(jié)果，在以規(guī)定位置為原點(diǎn)的第1三維坐標(biāo)系中計(jì)算各個(gè)FBG傳感器部(3)的第1三維坐標(biāo)；坐標(biāo)系設(shè)定部(9D)，其基于各個(gè)FBG傳感器部(3)的第1三維坐標(biāo)，設(shè)定第2三維坐標(biāo)系；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部(9E)，其將各個(gè)FBG傳感器部(3)的第1三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為由坐標(biāo)系設(shè)定部(9D)設(shè)定的第2三維坐標(biāo)系中的第2三維坐標(biāo)；以及形狀計(jì)算單元(9F)，其基于由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部(9E)轉(zhuǎn)換的第2三維坐標(biāo)，計(jì)算插入部(12)的形狀。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102196761SQ20098014256
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者小野田文幸, 平川克己, 牛房浩行, 福地正巳, 織田朋彥, 長(zhǎng)谷川潤(rùn) 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社