[发明专利]力觉推算系统和力觉信息计算方法

说明书

力觉推算系统(10)包括：具有挠性的挠性管状部(12)；和力觉信息计算部(14)，其基于挠性管状部(12)的长度方向上的多个位置处的变形状态和机械特性，通过运算来计算关于作用在挠性管状部(12)的1个以上位置处的力的力觉信息。

技术领域

本发明涉及力觉推算系统，其用于进行将内窥镜插入部、导管、(医疗用)操纵器等具有挠性的挠性管状部插入到受检体的管腔内的作业，和对受检体表面或管腔内表面等进行观察、诊断、治疗(或修理)等作业。本发明还涉及力觉信息计算方法，其用于计算关于作用在上述挠性管状部的1个以上位置处的力的力觉信息。

背景技术

目前已出现这样的例子：在内窥镜插入部或医疗用操纵器的前端部设置有测定部，该测定部用于在内窥镜插入部被插入到受检体的体腔内时或医疗用操纵器的前端接触到受检体的体表或脏器时，测定内窥镜插入部或医疗用操纵器的前端部从受检体受到的力量。这样的测定部例如是应变计(压力传感器)。

例如，专利文献1(日本特表2009-522016号公报)公开了使用这样的压力传感器来检测力的例子。例如，专利文献2(日本特开2013-094337号公报)公开了这样的例子：在管状插入部的挠性部上分布式地配置多个弯曲传感器，通过多个弯曲传感器的检测信息的组合运算来提取操作辅助信息，该操作辅助信息至少包括关于施加在上述管状插入部上的外力的外力信息。

在挠性管状部与受检体的管腔内或表面等接触而弯曲时，力的检测结果作为表示对操作进行辅助的操作辅助信息，能够对操作带来帮助。该操作包括插入操作、扭转操作和弯曲操作。尤其是在受检体是人体等生物体的情况下，从确保操作挠性管状部时的生物体的安全性的角度出发，该操作辅助信息是非常重要的。

发明内容

为了使操作者能够安全且容易地对挠性管状部进行操作，操作者需要准确且高精度地掌握关于作用在挠性管状部上的力的力觉信息(力的作用位置、力的方向和力的大小)。

为此，最好以分布在整个挠性管状部上的方式配置压力传感器和弯曲传感器。然而，从使挠性管状部的直径变细和挠性管状部中的有限的布线空间等角度出发，这样设置大量的传感器并不容易。而构建一种除了力觉信息以外还同时检测关于力觉推算系统的操作的各种操作辅助信息的传感系统则更加困难。

人们也尝试过仅根据形状来计算力。该方法将没有负荷(施加的力)的状态下的形状信息和有特定的负荷作用的状态下的形状信息积累起来，在此基础上根据形状来判断负荷状况。不过，为了进行与各种负荷对应的高精度的负荷计算，需要大量的信息积累，而且对于每个种类的挠性管状部，都需要同样地积累信息。

其结果，难以高精度且容易地获取施加在挠性管状部上的力觉信息。在没有力觉信息的情况下，大多要借助于操作者的经验和技能，与熟练程度高的操作者相比，熟练程度低的操作者操作时生物体的安全性会变低。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供即使不直接测定作用在挠性管状部上的力，也能够容易地获取关于作用在挠性管状部上的力的力觉信息的力觉推算系统和力觉信息计算方法。

本发明的一个方面提供一种力觉推算系统，其通过运算来计算关于作用在具有挠性的挠性管状部的1个以上位置处的力的力觉信息，所述力觉推算系统的特征在于：包括力觉信息计算部，该力觉信息计算部基于所述挠性管状部的长度方向上的多个位置处的变形状态和机械特性，计算作用在所述挠性管状部的各个所述位置处的所述力的所述力觉信息。

本发明的另一个方面提供一种力觉信息计算方法，计算关于作用在具有挠性的挠性管状部的1个以上位置处的力的力觉信息，其包括：第一步骤，测量或推算所述挠性管状部的长度方向上的多个位置处的坐标和形状；第二步骤，在所述多个位置处，根据所述第一步骤中求得的形状和预先存储的弯曲刚度，求取所述多个位置处的弯矩；和第三步骤，根据所述第一步骤中求得的所述多个位置处的坐标和所述第二步骤中求得的所述多个位置处的弯矩，计算关于作用在所述挠性管状部的所述1个以上位置处的力的力觉信息。