JP2009273827A - 線状体操作制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線状体の操作を簡単化する。
【解決手段】マスタ１０は、カテーテル５０およびデリバリワイヤ７０を操作する操作部１２３の外部からの操作量を検出すると、検出した操作量をスレーブ２０に送信する。スレーブ２０は、与えられる駆動量に従いデリバリワイヤ７０などに長手軸方向の力を加えて移動させるアクチュエータ１２４を有する。操作部１２３は、マスタ１０の筐体表面に近接して配置されたカテーテル５０およびデリバリワイヤ７０を個別に操作するためのカテーテル操作部およびワイヤ操作部を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、脳動脈瘤のコイル塞栓治療において、そのコイルとコイルを脳動脈瘤に誘導するためのカテーテルを操作する装置に関する。

くも膜下出血の主な原因である脳動脈瘤の破裂を防止する手術として、最近では低侵襲であるカテーテルを使用した治療が行われている。その治療方法はコイル塞栓術と呼ばれ、一般に次の手順で行われる。(1)大腿部の動脈に２本のカテーテル（親カテーテルと子カテーテル）とガイドワイヤを挿入する。親カテーテルの中に子カテーテルを入れ、ガイドワイヤは子カテーテルの中に挿入されており、子カテーテルの先端はガイドワイヤに誘導されて脳動脈瘤の中におかれる。（２）ガイドワイヤを子カテーテルから引き抜き、先端に白金コイル（以下、コイルという）のついたデリバリワイヤをガイドワイヤに代って子カテーテルの中に挿入する。(３)コイルを脳動脈瘤内に留置した後、デリバリワイヤに電極を接続し、人体に予め穿刺した針にも電極を接続して、その後、これら電極を介してデリバリワイヤと人体の間に電流を流す。コイルとデリバリワイヤは電気分解する材料で接続されているので、通電によってコイルとデリバリワイヤは分離され、その結果、コイルが脳動脈瘤内に留置される。その後、(４)デリバリワイヤを子カテーテルから引き抜き、別のコイルのついたデリバリワイヤを子カテーテルの中に挿入する。(５)コイルが脳動脈瘤内に密に充填されるまで(３)から(４)を繰り返す。

コイル塞栓術では、脳動脈瘤の中にコイルをなるべく密に詰め込む必要があるが、コイルの挿入操作に際しては、図９に示すように、Ｙコネクタの入り口で、子カテーテルとデリバリワイヤを操作して、子カテーテルの先端とコイルの位置を制御する。ここで、Ｙコネクタは、たとえば、カテーテルとデリバリワイヤとの摩擦を低減するための生理食塩水が外部から注入し、また、血管の中に挿入したカテーテルを人体外部から目的部位まで誘導した後に、外部から血管造影剤を注入して、血管造影剤を体内の目的部位に注入するためなどに用いられる。

コイルの挿入に要するデリバリワイヤの挿入力（線状体に作用する長手軸方向の圧縮力）はコイルが充填されていくとともに大きくなっていくが、挿入力を大きくすると脳動脈瘤の破裂の危険性が上がるために、挿入力を所定のレベル以上に上げることはできない。

この場合は、子カテーテルを前後に移動させるように操作させることにより、子カテーテルの先端の位置を、詰めたコイル間の隙間のあるところに移動させる。コイルは隙間に挿入することができるため、コイル挿入に要するデリバリワイヤの挿入力を小さくすることができる。コイルの挿入力が増加したら、子カテーテルの先端の移動操作を再度行い、なるべく小さい挿入力で脳動脈瘤の中に十分にコイルが充填できるようにする。

子カテーテルの前後の移動操作に際しては、デリバリワイヤの前後の移動操作との連携が必要である。医師は、子カテーテル先端とコイルの動きをＸ線透視画像で確認しながら、子カテーテルとデリバリワイヤを操作することになるが、一般的には子カテーテルとデリバリワイヤの操作による移動方向は逆方向になる。子カテーテル先端部を脳動脈瘤から引き出すように移動させるときは、脳動脈瘤の中に挿入したコイルが子カテーテルとともに脳動脈瘤から出てこないように、医師は、デリバリワイヤに対して、コイルを脳動脈瘤に挿入するような力を加える。また、子カテーテル先端を脳動脈瘤内の奥の方向に移動させるときは、子カテーテル先端から出ているコイルが子カテーテルの中に移動するように、子カテーテルを挿入しながら、デリバリワイヤを引く操作をする。この操作は、子カテーテルを操作する医師とデリバリワイヤを操作する医師の二人で行われる。各医師はＹコネクタを左手で把持し、右手の指先で子カテーテルまたはデリバリワイヤを操作する。

このような治療に対して、マスタスレーブシステムを使用することが知られている。たとえば、特許文献１（特開２０００−４２１１６号公報）には、医師が患者の体内に挿入されたカテーテル、ワイヤ等の医療器具を微細に操作できるようにしたの医療器具操作装置が示される。特許文献１では、医師の操作するマスタ側において、カテーテルおよびワイヤに見立てた筒状あるいはワイヤ等の線状体を医師が操作し、その線状体の移動量あるいは回転量を主アクチュエータで検出する。スレーブ側においては、人体に挿入するカテーテルやワイヤを駆動する従アクチュエータを備えて、主従制御プログラムが位置整合タイプの制御を行うことで、マスタスレーブシステムを構成している。
特開２０００−４２１１６号公報

上述したように、従来の手術は、医師二人で連携して治療を行っているが、二人のどちらか一人の手技が異なる場合や手技のレベルに差がある場合などでは十分な連携をとるのに時間がかかることがある。また、連携をとるために医師にストレスがかかることがある。

次に特許文献１の２つ課題について述べる。
第１の課題は、特許文献１では、カテーテルとワイヤに見立てた線状体の操作は、上述の従来の手術と変わらないために、線状体を２人の医師で操作する必要がある。

第２の課題は、マスタスレーブシステムにおいて操作性を向上させるスケール機能にある。スケール機能は、微細な操作を行うときにマスタ側の操作量に対するスレーブ側の線状体の移動量の比率を変化させ、人間の扱いやすいスケールにするものである。スケール値をＮ倍とすれば、マスタ側の操作に対してスレーブ側の移動量はスケール値の逆数の１／Ｎ倍となるが、このときにマスタ側の線状体の操作部の長さは、スレーブ側の線状体のそれのＮ倍となる。そのため、最悪の場合、最大スケール値に比例した長さを持つ操作部を用意する必要があるが、カテーテルとワイヤは１ｍから２ｍの長さがあるために、これは非現実的である。さらに、操作される線状体同士は同心で重ねているため、内側の線状体は、外側の線状体がない部分で操作しなくてはならず、操作する２人の医師間の距離がスケール値に比例して長くなることになり、医師間の連携がますます難しくなる。

それゆえに、この発明の目的は、線状体の操作を簡単化する線状体操作制御装置を提供することである。

この発明のある局面に従うと、外部から操作される操作部を含むマスタと、前記操作部における操作に基づき体内に挿入される線状体に長手軸方向の力を加えて前記体内を移動させるスレーブとを備え、前記マスタと前記スレーブとは通信により接続される線状体操作制御装置は、以下の特徴を備える。

マスタは、操作部の外部からの操作量を検出する操作量検出手段と、操作量検出手段により検出した操作量をスレーブに送信する操作量送信手段と、を含み、スレーブは、与えられる駆動量に従い線状体に長手軸方向の力を加える線状体駆動手段と、操作量送信手段から操作量を受信する操作量受信手段と、操作量受信手段により受信した操作量を前記駆動量に変換し、線状体駆動手段に出力する変換手段と、を含み、線状体は、カテーテルとカテーテル中に挿入されるワイヤとを含み、操作部は、マスタの筐体表面に近接して配置されたカテーテルおよびワイヤを個別に操作するためのカテーテル操作部およびワイヤ操作部を含む。

好ましくは、マスタは、操作部に、スレーブから受信する駆動量に従う負荷を与える負荷付与部、をさらに含み、スレーブの前記変換手段は、操作量受信手段により受信した操作量を前記駆動量に変換し、線状体駆動手段とマスタとに出力する。

好ましくは、マスタは、スレーブから受信する駆動量を外部に報知する報知手段を、さらに含む。

好ましくは、マスタは携帯可能である。
好ましくは、マスタは、筐体表面において、操作部の操作を有効または無効に切換えるために外部操作される切換部を、さらに含む。

好ましくは、カテーテル操作部およびワイヤ操作部のそれぞれは、筐体表面において外部から自在に回転操作される回転子を有し、線状体駆動手段は、与えられる駆動量に従い回転する回転体を有し、線状体には、回転体の回転に連動して長手軸方向の力が加えられ、そして、駆動量は、回転子の回転操作量に比例する。

好ましくは、通信は、有線または無線の通信である。
好ましくは、マスタは、操作量および対応する駆動量を関連付けて記憶する記憶手段を、さらに含む。

本発明によれば、カテーテル操作部とワイヤ操作部はマスタの筐体表面において近接して配置されるので、カテーテル操作部とワイヤ操作部を１人で操作することが可能となり、カテーテルとワイヤの移動を１人で遠隔操作することができる。その結果、従来のような医師２名による連携操作が不要となり、カテーテル操作を伴う手術時間が短縮されるとともに、連携に伴う医師のストレスを軽減することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１には、本実施の形態に係る線状体操作制御装置の一例である医療用線状体の操作装置の全体的な概略構成が示される。医療用線状体の操作装置は、スレーブ２０、スレーブ２０とは遠隔に設置されるマスタ１０、スレーブ２０とマスタ１０の間を通信により接続するための通信部３００を備える。スレーブ２０とマスタ１０は、ケーブルを介して通信部３００の中継により通信する。スレーブ１０とマスタ２０の間に設けられる通信路は、図１に示されるような有線に限定されず、無線であってもよい。

さらに、医療用線状体の操作装置は、デリバリワイヤ７０およびカテーテル５０が体内に挿入される患者４１の患部を透視するためにＸ線４４を患部に照射するＸ線照射装置４２およびＸ線透視装置４３を備え、さらにＸ線透視装置４３によって出力された画像信号を、通信部３００を介して受信し、外部に画像を表示するためのディスプレイ４０を備える。

スレーブ２０は、カテーテル５０およびデリバリワイヤ７０を患者４１の体内に挿入／引抜くための駆動機構であるアクチュエータ１２４、およびアクチュエータ１２４の動作を制御するためのスレーブ制御部５１を含む。

マスタ１０はデリバリワイヤ７０の挿入／引抜きを行なうために医師が操作する操作部１２３、操作部１２３に関連して外部操作に対し負荷を与えるためのアクチュエータ１２２、マスタ１０の各部を制御するマスタ制御部１１、およびイネーブルスイッチ１２を含む。操作部１２３は、子カテーテルを操作するための子カテーテル操作部１４およびデリバリワイヤを操作するためのデリバリワイヤ操作部１３を含む。イネーブルスイッチ１２は操作部１２３の操作を有効にするために操作される。

医師はデリバリワイヤ７０の動きを、ディスプレイ４０の画面で確認しながら、操作部１２３を操作することができる。デリバリワイヤ７０はＸ線不透過材料からなるので画像で確認できる。また、カテーテル５０は、その材質が樹脂のために、それ自身はＸ線透視画像に写らないが、カテーテル５０の中にデリバリワイヤ７０が入っているときは、そのワイヤ７０がＸ線透視画像に写るために、カテーテル５０の位置がわかる。カテーテル５０の先端位置はわからないが、カテーテル５０の先端あるいは途中の一部にＸ線不透過の金属製マーカーがつけられており、Ｘ線透視画像に写ったマーカーの位置を確認することで、カテーテル５０の先端の位置を確認することができる。

柔軟な樹脂材料からなるカテーテル５０を目的部位であるたとえば脳動脈瘤に誘導するとき、デリバリワイヤ７０に代えてガイドワイヤを使用する。ガイドワイヤは一般的にカテーテル５０よりも剛性が高いＸ線不透過材料からなる。ガイドワイヤの先端部は血管を傷つけないように柔軟になっている。ガイドワイヤを先に進めること、およびガイドワイヤが挿通された状態のカテーテル５０を先に進めることができて、カテーテル５０を目的部位に誘導することができる。

また、デリバリワイヤ７０は塞栓用の白金からなるコイル７５を目的部位である脳動脈瘤内に留置するためにも用いられる。デリバリワイヤ７０の先端にはコイル７５が接続されている。コイル７５とデリバリワイヤ７０とは、接続部１５４により接続されている。

図２には、本実施の形態に係るスレーブ２０とマスタ１０の間の信号の授受とそれに関連する部分が示される。図２を参照して、マスタ１０のマスタ制御部１１と、スレーブ２０のスレーブ制御部５１は、マイクロコンピュータからなり、両者の間は、有線または無線による通信路１によって接続される。通信路１においては通信部３００が設けられるが、ここではその図示を略している。

マスタ制御部１１は、マスタ１０の動作を集中的に制御および監視するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）２８、プログラムおよびデータを格納するメモリ２９、マスタ１０内の他の各部との入出力を制御するための入出力Ｉ／Ｆ（Interface）３１、通信路１との通信を制御するための通信Ｉ／Ｆ（Interface）３０、外部に設けられた報知部２７との入出力を制御するための外部Ｉ／Ｆ（Interface）３２および記憶部３３を備える。記憶部３３はメモリ２９に比較し、大きな記憶容量を有し、画像データなどを記憶することができる。報知部２７は、音または光を出力する部分からなり、与えられる信号に従い、光または音を出力する。入出力Ｉ／Ｆ３１には、イネーブルスイッチ１２が接続され、デリバリワイヤ操作部１３および子カテーテル操作部１４のそれぞれに関連する回路が接続される。

デリバリワイヤ操作部１３に関連して、モータ１５、アンプ（増幅回路）１６および１８、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）コンバータ１７、およびＡ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ１９が接続される。ＣＰＵ２８によって入出力Ｉ／Ｆ３１を介し出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ１７によりアナログ信号にされた後に、アンプ１６に与えられ、アンプ１６によって増幅された後に、モータ１５に与えられる。

モータ１５は与えられる信号に従い回転する。この回転によって、デリバリワイヤ操作部１３の回転操作に対し、この回転操作をし難くするように作用する負荷（以下、回転負荷という）が与えられる。

モータ１５は直流モータであって、モータ１５に与えられる電流信号は、電流センサなどにより検出される。検出された電流信号は、アンプ１８に与えられる。アンプ１８によって、増幅された後に電流信号はＡ／Ｄコンバータ１９を介してデジタル信号に変換されて、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して、ＣＰＵ２８に与えられる。

子カテーテル操作部１４に関連して、モータ２１、アンプ（増幅回路）２２および２４、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）コンバータ２３、およびＡ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ２５が接続される。ＣＰＵ２８によって入出力Ｉ／Ｆ３１を介し出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ２３によりアナログ信号に変換された後に、アンプ２２に与えられ、アンプ２２によって増幅された後に、モータ２１に与えられる。

モータ２１は与えられる信号に従い回転する。この回転によって、子カテーテル操作部１４の回転操作に対し、この回転操作をし難くするように作用する上述の回転負荷が与えられる。

モータ２１は直流モータであって、モータ２１に与えられる電流信号は、電流センサなどにより検出される。検出された電流信号は、アンプ２４に与えられる。アンプ２４は、与えられる電流信号を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ２５に出力する。Ａ／Ｄコンバータ２５は、アンプ２４から入力した信号を、デジタル信号に変換した後に、入出力Ｉ／Ｆ３１を介してＣＰＵ２８に出力する。

ここでは、デリバリワイヤ操作部１３と子カテーテル操作部１４の両方に対して回転負荷を与えるようにしているが、必ずしも両方に与える必要はなく、少なくとも、より正確な操作が必要とされるデリバリワイヤ操作部１３に対してだけ回転負荷を与える構成としてもよい。

デリバリワイヤ操作部１３の医師の手動操作により操作量（回転量（回転角）と回転方向）は、エンコーダ３４により検出されて、検出された操作量を指す位置信号ＲＳ２は入出力Ｉ／Ｆ３１を介して、ＣＰＵ２８に与えられる。同様に、子カテーテル操作部１４の操作量（回転量（回転角）と回転方向）は、エンコーダ２６によって検出されて、検出された操作量を指す位置信号ＬＳ２は入出力Ｉ／Ｆ３１を介して、ＣＰＵ２８に与えられる。

スレーブ２０側について説明する。スレーブ２０においては、スレーブ制御部５１は、スレーブ２０の各部を集中的に制御および監視するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）６６、データおよびプログラムが予め格納されるメモリ６７、通信路１との通信を制御するための通信Ｉ／Ｆ（Interface）６９およびスレーブ２０の他の各部との入出力を制御するための入出力Ｉ／Ｆ（Interface）６８を備える。

入出力Ｉ／Ｆ６８には、デリバリワイヤ駆動部５２との間で信号を入出力するためにＤ／Ａ（Digital／Analog）コンバータ５６、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ５７、アンプ（増幅回路）５５および５８ならびにエンコーダ５９が接続される。同様に、子カテーテル駆動部５３との間で信号を入出力するためにＤ／Ａ（Digital／Analog）コンバータ６２、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ６３、アンプ（増幅回路）６１および６４ならびにエンコーダ６５が接続される。

デリバリワイヤ駆動部５２を駆動するための信号は、ＣＰＵ６６によって入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＤ／Ａコンバータ５６に与えられる。Ｄ／Ａコンバータ５６は、入力した信号をアナログ信号に変換し、アンプ５５に与える。アンプ５５は、与えられる信号を増幅し、モータ５４に与える。モータ５４はたとえば直流モータであって、与えられる信号である電流信号に従い回転動作を行ない、この回転に連動して、デリバリワイヤ駆動部５２が回転するように駆動される。

モータ５４に与えられる電流信号は、電流センサなどにより検出されて、検出された電流信号はアンプ５８に与えられる。アンプ５８は、与えられる電流信号を増幅した後にＡ／Ｄコンバータ５７に出力する。Ａ／Ｄコンバータ５７は、与えられる電流信号をデジタル信号に変換した後に、入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＣＰＵ６６に与える。

デリバリワイヤ駆動部５２のモータ５４に連動した駆動量（回転量（回転角）と回転方向）はエンコーダ５９によって検出されて、検出された駆動量を指す位置信号ＲＳ１は入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＣＰＵ６６に与えられる。

子カテーテル駆動部５３を駆動するための信号は、ＣＰＵ６６によって入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＤ／Ａコンバータ６２に与えられる。Ｄ／Ａコンバータ６２は、入力した信号をアナログ信号に変換し、アンプ６１に与える。アンプ６１は、与えられる信号を増幅し、モータ６０に与える。モータ６０はたとえば直流モータであって、与えられる信号である電流信号に従い回転動作を行ない、この回転に連動して、子カテーテル駆動部５３が回転するように駆動される。

モータ６０に与えられる電流信号は、電流センサなどにより検出されて、検出された電流信号はアンプ６４に与えられる。アンプ６４は、与えられる電流信号を増幅した後にＡ／Ｄコンバータ６３に出力する。Ａ／Ｄコンバータ６３は、与えられる信号をデジタル信号に変換した後に、入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＣＰＵ６６に与える。

子カテーテル駆動部５３のモータ６０に連動した駆動量（回転量（回転角）と回転方向）はエンコーダ６５によって検出されて、検出された駆動量を指す位置信号ＬＳ１は入出力Ｉ／Ｆ６８を介してＣＰＵ６６に与えられる。

図３には、マスタ１０の外観が示される。マスタ１０の筐体の表面には、イネーブルスイッチ１２、デリバリワイヤ操作部１３および子カテーテル操作部１４が配置されて設けられる。操作においては、１人の医師がデリバリワイヤ操作部１３および子カテーテル操作部１４それぞれを左右の手で操作可能なように、両者は近接または隣接して配置されている。デリバリワイヤ操作部１３のマスタ１０の筐体表面に配された回転子は、医師による回転操作に連動して、軸１３１を中心に、同心円状に矢印方向に自在に回転する。同様に子カテーテル操作部１４の回転子も医師による回転操作に連動して、軸１４１を中心に、同心円状に矢印方向に自在に回転する。

図４には、スレーブ２０側におけるカテーテルとデリバリワイヤの駆動機構が概略的に示される。スレーブ２０には、線状体である子カテーテル７２とデリバリワイヤ７０に対し挿入力（線状体に作用する長手軸方向の圧縮力）を与えることで移動させるための回転体式のアクチュエータ１２４（図１参照）を備える。アクチュエータ１２４の回転制御は、マスタ１０のデリバリワイヤ操作部１３および子カテーテル操作部１４の回転子の回転操作に連動して行われる。なお、図４の親カテーテル７４と、その内部に挿通される子カテーテル７２とは、図１のカテーテル５０に対応する。

具体的には、スレーブ制御部５１に接続されるアクチュエータ１２４は、デリバリワイヤ７０のためのアクチュエータ１２Ａと子カテーテル７２のためのアクチュエータ１２Ｂからなる。アクチュエータ１２Ａは、モータ５４の回転に連動して回転するローラであるデリバリワイヤ駆動部５２と、デリバリワイヤ駆動部５２のローラ面上にあるデリバリワイヤ７０をデリバリワイヤ駆動部５２側に押さえるためのローラからなる。この押さえローラは、デリバリワイヤ駆動部５２の回転に連動して回転する。

アクチュエータ１２Ｂは、モータ６０の回転に連動して回転するローラである子カテーテル駆動部５３と、このローラ上にある子カテーテル７２を押さえるための押さえローラからなる。この押さえローラは、子カテーテル駆動部５３の回転に連動して回転する。

アクチュエータ１２Ａおよび１２Ｂのデリバリワイヤ駆動部５２および子カテーテル駆動部５３が図中矢印方向に回転するように駆動されることにより、その回転に連動してデリバリワイヤ７０および子カテーテル７２に挿入力が加わり、デリバリワイヤ７０および子カテーテル７２は人体内に挿入される方向に移動したり、人体内から引抜かれる方向に移動したりする。

デリバリワイヤ駆動部５２に関連して設けられたエンコーダ５９と、カテーテル駆動部５３に関連して設けられたエンコーダ６５とは、同様の構成にて、デリバリワイヤ駆動部５２とカテーテル駆動部５３の駆動量（回転角および回転方向）を検出するので、エンコーダ５９について説明をする。

エンコーダ５９はたとえば一般的な光学式ロータリエンコーダであって、光学式センサを用いてデリバリワイヤ駆動部５２のローラの回転角をパルス列に変換し、パルス数をカウンタ回路などで計数することにより回転角を測定するとともに、光学式センサの出力波形の位相に基づきローラの回転方向（正転／逆転）を検出する。なお、光学式に限定されず磁気式ロータリエンコーダを用いてもよい。

アクチュエータ１２Ａの出力段にはＹコネクタ７１が設けられ、アクチュエータ１２Ｂの出力段にはＹコネクタ７３が設けられる。Ｙコネクタ７１と７３は図９で説明した機能を有する。アクチュエータ１２Ａから出力されるデリバリワイヤ７０は、Ｙコネクタ７１を介して子カテーテル７２内に挿通される。アクチュエータ１２Ｂから出力される子カテーテル７２（デリバリワイヤ７０が挿通された子カテーテル７２）は、Ｙコネクタ７３を介して、Ｙコネクタ７３に接続される親カテーテル７４内に挿通される。ここで、親カテーテル７４は、予め患者の人体内に挿入されている。この親カテーテル７４内を進む子カテーテル７２は、アクチュエータ１２Ｂの子カテーテル駆動部５３の回転に連動して、そして、デリバリワイヤ７０はアクチュエータ１２Ａのデリバリワイヤ駆動部５２の回転に連動して、人体内を移動する。この移動により、デリバリワイヤ７０の先端部は目的部位である脳動脈瘤にまで達し、デリバリワイヤ７０の先端に接続されているコイル７５を、脳動脈瘤内に装填することが可能となる。

図５には、スレーブ２０による子カテーテル７２への挿入力（線状体に作用する長手軸方向の圧縮力）を、マスタ１０の子カテーテル操作部１４に対して回転負荷として与えるための回路構成が模式的に示される。図６には、スレーブ２０によるデリバリワイヤ７０の人体内への挿入力（線状体に作用する長手軸方向の圧縮力）を、マスタ１０のデリバリワイヤ操作部１３に対して回転負荷として与えるための回路構成が模式的に示される。

図５では、カテーテル駆動部５３の動作を制御するための系として、エンコーダ２６と６５、所定比に従い入力信号を増幅して出力する比例アンプ（増幅回路）８２、与えられる両信号の差分を検出して出力する減算器８４、制御器８０、およびカテーテル駆動部５３を回転させるためのモータ６０を備える。制御器８０はＣＰＵ６６に相当のマイコン（マイクロコンピュータ）に対応する。

また、図５では、子カテーテル操作部１４に回転負荷を与えるための系として、比例アンプ（増幅回路）８１、与えられる両信号の差分を検出して出力する減算器８５、制御器８３およびモータ２１を備える。制御器８３はＣＰＵ２８に相当のマイコン（マイクロコンピュータ）に対応する。

動作において、子カテーテル操作部１４の操作量は、エンコーダ２６により検出されて、操作量を示す位置信号ＬＳ２が比例アンプ８２に出力される。比例アンプ８２は、与えられる位置信号ＬＳ２を所定比に従い増幅した後、減算器８４に出力する。減算器８４は、エンコーダ６５から与えられる位置信号ＬＳ１の成分から比例アンプ８２から与えられる位置信号ＬＳ２の成分を引き算処理することにより、両信号成分の差分を検出する。検出した差分信号は制御器８０に与える。

制御器８０は、減算器８４から与えられる位置信号ＬＳ１とＬＳ２の差分信号に応じた電流レベルを有する駆動信号Ａ１を生成して出力する。たとえば差分信号レベルのそれぞれに対応した電流レベルのデータを格納したテーブルをメモリ６７に予め記憶しておき、ＣＰＵ６６は差分信号のレベルに基づきメモリ６７のテーブルを検索して対応する電流レベルにデータを読出す（決定する）。

駆動電流Ａ１は、モータ６０に与えられる。モータ６０は、駆動電流Ａ１に従う方向および量（角度）だけ回転し、その回転に連動してカテーテル駆動部５３が回転する。これにより、カテーテル５３は、カテーテル駆動部５３の駆動量に従う挿入力が加わり体内へ挿入／引抜きするいずれかの方向に移動する。

子カテーテル駆動部５３の駆動量（回転角と回転方向）は、エンコーダ６５によって検出されて、位置信号ＬＳ１として減算器８４に与えられる。これに並行して、モータ６０の入力段に設けられた電流センサ８６により、駆動電流Ａ１が検出されて、検出された駆動電流Ａ１は電流信号Ａ２として比例アンプ８１に与えられる。比例アンプ８１は、所定比に従い電流信号Ａ２を増幅し、減算器８５に与える。減算器８５は、比例アンプ８１から与えられる電流信号から、入力する電流信号Ａ３を引いた差分を検出し、検出した差分信号を制御器８３に与える。

制御器８３は、与えられる差分信号に応じたレベルの電流信号である駆動信号を生成する。たとえば差分信号レベルのそれぞれに対応した電流レベルのデータを格納したテーブルをメモリ２９に予め記憶しておき、ＣＰＵ２８は差分信号のレベルに基づきメモリ２９のテーブルを検索して対応する電流レベルにデータを読出す（決定する）。そして読出したレベルの電流信号を生成し出力する。

制御器８３から出力された駆動信号はモータ２１に出力される。モータ２１は、与えられる駆動信号に応じた回転角および回転方向に従い回転するので、これに連動して子カテーテル操作部１４に、回転負荷が与えられる。モータ２１の入力段には、電流センサ８７が備えられ、電流センサ８７は、モータ２１に制御器与えられる電流信号を検出し、電流信号Ａ３として減算器８５に与える。

ここで、比例アンプ８２に関して設定される所定の比率は、子カテーテル駆動部５３の単位回転角と、この単位回転角を与えるための子カテーテル操作部１４の回転角との比を表わす。

図５に示されるように、カテーテル駆動部５３は減算器８４の出力する差分に応じた駆動量に従い、差分がゼロとなるように駆動されるので、カテーテル駆動部５３の駆動量は子カテーテル操作部１４の操作量にリニアに追従する。また、子カテーテル操作部１４に対し回転負荷を与えるためのモータ２１は減算器８５の出力する差分に応じた駆動量に従い駆動されるので、言い換えると差分がゼロとなるように駆動されるので、モータ２１の回転量により与えられる回転負荷は、カテーテル駆動部５３の駆動量にリニアに追従する。ここで、子カテーテル７２に作用する挿入力はカテーテル駆動部５３の駆動量に従うので、医師は操作する子カテーテル操作部１４に対して与えられる回転負荷を操作抵抗として感覚することにより、子カテーテル７２に作用している挿入力の大きさを感覚することができる。子カテーテル７２に作用する挿入力と医師に与える操作抵抗の比は、比例アンプ８１に設定される所定比で決定される。

同様に、図６では、デリバリワイヤ駆動部５２の動作を制御するための系として、エンコーダ３４と５９、所定比に従い入力信号を増幅して出力する比例アンプ（増幅回路）９２、与えられる両信号の差分を検出して出力する減算器９４、制御器９０、およびデリバリワイヤ駆動部５２を回転させるためのモータ５４を備える。制御器９０はＣＰＵ６６に相当のマイコン（マイクロコンピュータ）に対応する。

また、図６では、デリバリワイヤ操作部１３に回転負荷を与えるための系として、比例アンプ（増幅回路）９１、与えられる両信号の差分を検出して出力する減算器９５、制御器９３およびモータ１５を備える。制御器９３はＣＰＵ２８に相当のマイコン（マイクロコンピュータ）に対応する。

動作において、デリバリワイヤ操作部１３の操作量は、エンコーダ３４により検出されて、操作量を示す位置信号ＲＳ２が比例アンプ９２に出力される。比例アンプ９２は、与えられる位置信号ＲＳ２を所定比に従い増幅した後、減算器９４に出力する。減算器９４は、エンコーダ５９から与えられる位置信号ＲＳ１の成分から比例アンプ９２から与えられる増幅後の位置信号ＲＳ２の成分を引き算処理することにより、両信号成分の差分を検出する。検出した差分信号は制御器９０に与えられる。

制御器９０は、減算器９４から与えられ差分信号が指す差分に応じた電流レベルを有する駆動電流Ｂ１の信号を生成して出力する。たとえば、ＣＰＵ６６は、上述のようにメモリ６７に予め格納したテーブルを差分信号のレベルに基づき検索して対応する電流レベルのデータを読出（決定）し、読出したレベルの駆動電流Ｂ１の信号を生成して出力する。

駆動電流Ｂ１の信号は、モータ５４に与えられる。モータ５４は、駆動電流Ｂ１に従う駆動量に従い回転し、その回転に連動してデリバリワイヤ駆動部５２が回転する。これにより、デリバリワイヤ７０は、駆動電流Ｂ１に従う駆動量に従う挿入力が与えられて、体内へ挿入／引抜きする方向に移動する。

デリバリワイヤ駆動部５２の駆動量（回転角と回転方向）は、エンコーダ５９によって検出されて、位置信号ＲＳ１として減算器９４に与えられる。これに並行して、モータ５４の入力段に設けられた電流センサ９６により、駆動電流Ｂ１が検出されて、検出された駆動電Ｂ１は電流信号Ｂ２として比例アンプ９１に与えられる。比例アンプ９１は、所定比に従い電流信号Ｂ２を増幅し、減算器８５に与える。減算器９５は、比例アンプ９１から与えられる電流信号から、入力する電流信号Ｂ３を引いた差分を検出し、検出した差分信号を制御器９３に与える。

制御器９３は、与えられる差分信号に応じた駆動信号を生成する。たとえば、ＣＰＵ２８は、上述のようにメモリ２９に予め格納したテーブルを差分信号のレベルに基づき検索して対応する電流レベルのデータを読出（決定）し、読出したレベルの電流信号を駆動信号として生成し出力する。

この駆動信号はモータ１５に出力される。モータ１５は、与えられる駆動信号に応じた駆動量に従い回転するので、これに連動してデリバリワイヤ操作部１３に、回転負荷が与えられる。モータ１５の入力段には、電流センサ９７が備えられ、電流センサ９７は、モータ５１に与えられる電流信号を検出し、電流信号Ｂ３として減算器８５に与える。

比例アンプ９２に関して設定される所定の比率は、デリバリワイヤ駆動部５２の単位回転角と、この単位回転角を与えるための子カテーテル操作部１４の回転角との比を表わす。

図６に示されるように、デリバリワイヤ駆動部５２は減算器９４の出力する差分に応じた駆動量に従い差分がゼロとなるように駆動されるので、デリバリワイヤ駆動部５２の駆動量はデリバリワイヤ操作部１３の操作量にリニアに追従する。また、デリバリワイヤ操作部１３に対し回転負荷を与えるためのモータ１５は減算器９５の出力する差分に応じた駆動量に従い駆動されるので、言い換えると差分をゼロにするように駆動されるので、モータ１５の回転により与えられる回転負荷は、デリバリワイヤ駆動部５２の駆動量にリニアに追従する。ここで、デリバリワイヤ７０に作用する挿入力はデリバリワイヤ駆動部５２の駆動量に従うので、医師は操作するデリバリワイヤ操作部１３に対して与えられる回転負荷を操作抵抗として感覚することにより、デリバリワイヤ７０に作用している挿入力の大きさを感覚することができる。デリバリワイヤ７０に作用する挿入力と医師に与える操作抵抗の比は、比例アンプ９１に設定される所定比で決定される。

図７には、マスタ１０の他の構成が示される。マスタ１０の筐体には、操作部を回転軸に対して９０°傾けて設けてもよい。マスタ１０は図７に示すようにハンディ型であると、非常に操作がしやすく、イネーブルスイッチ１２は人指し指等で押すことができる構造、デリバリワイヤ操作部１３と子カテーテル操作部１４の回転操作部は、それぞれ親指で操作できる構造が望ましい。図２と図７ではイネーブルスイッチ１２は１つであるが、２つ設け、デリバリワイヤ操作部１３と子カテーテル操作部１４にそれぞれのイネーブルスイッチとしてもよい。

図８（Ａ）と（Ｂ）には、図７のマスタ１０の筐体を上面から見た図と、筐体の内部構造が示される。図８（Ｂ）を参照して、デリバリワイヤ操作部１３に対し回転負荷を与えるための機構について説明する。この機構は、子カテーテル操作部１４に対し回転負荷を与えるための機構にも同様に適用できるので、ここでは、デリバリワイヤ操作部１３の機構を代表して説明する。

図８（Ｂ）を参照して、デリバリワイヤ操作部１３には、マスタ１０の筐体内部において回転軸１３１は筐体表面から延長して設けられており、回転軸１３１には一体的に円盤状の部材１３２が取り付けられている。部材１３２の円盤の上面および下面それぞれの中心を貫通するように回転軸１３１が延びている。

動作においては、デリバリワイヤ操作部１３の操作に連動して回転軸１３１が回転すると、回転軸１３１に一体的に設けられた円盤状の部材１３２は、デリバリワイヤ操作部１３の操作量に一致して回転する。部材１３２の回転方向と回転角は、マスタ１０の内部に設けられた回転センサ２０１によって検出される。回転センサ２０１はたとえば光学式のものを適用することができる。回転センサ２０１の検出結果はエンコーダ３４に与えられる。エンコーダ３４は入力した検出結果をエンコード処理して回転量および回転方向を指示する前述した位置信号ＲＳ２に変換して（生成して）出力する。回転センサ２０１とエンコーダ３４の機能は、前述した光学式ロータリエンコーダと同様である。

さらに、マスタ１０の筐体内部においては、デリバリワイヤ操作部１３に対して回転負荷を与えるために力覚用のモータ１５と、円盤状の部材１５２が設けられる。部材１５２の円盤には、当該円盤の上面および下面それぞれの中心を貫通するようにモータ１５から延びているモータ軸１５１が取り付けられる。したがって、モータ軸１５１を介して、部材１５２の円盤は、モータ１５の回転方向に一致した方向に、且つモータ１５の回転角に従う角度だけ回転する。

ここで、部材１５２は、円盤の側面（円盤の上面と下面に挟まれた面）が、部材１３２の円盤の側面と接するようにして取付けられている。動作においては、モータ１５の駆動量（モータ１５へ供給する電流レベル）を制御することで、デリバリワイヤ操作部１３に発生させるトルクを制御する。

つまり、回転する部材１５２の円盤の接線方向に生じる速度ベクトルの方向に対し、回転する部材１３２の円盤の接線方向に生じる速度ベクトルの方向は反対を指す。これにより、部材１５２の回転は部材１３２の円盤の回転速度を減じるように作用することになり、この結果、デリバリワイヤ操作部１３の医師による回転操作に対してモータ１５の駆動量およびデリバリワイヤ７０の挿入力に応じた回転負荷が与えられることになる。

上述の動作においては、マスタ１０側のＣＰＵ２８は、常に、イネーブルスイッチ１２がＯＮ操作されているか否かを、入出力Ｉ／Ｆ３１を介してイネーブルスイッチ１２から入力する信号に基づき検出する。医師は線状体操作制御を意識的に行うときにイネーブルスイッチ１２を押すＯＮ操作をする。また、医師は線状体操作制御を強制停止させようとする場合には、イネーブルスイッチ１２を離してＯＦＦ操作する。ＣＰＵ２８はイネーブルスイッチ１２がＯＮ操作されていると検出する間は線状体操作制御を強制的に停止する。すなわち、操作部１２３からの信号を入力するのを停止する。これにより操作部１２３の操作は無効化されるので、デリバリワイヤ駆動部５２とカテーテル駆動部５３には駆動信号は与えられず、デリバリワイヤ７０および子カテーテル７２の移動は停止する。

なお、イネーブルスイッチ１２がＯＮ状態からＯＦＦ操作されると、ＯＮ操作の信号は、ＣＰＵ２８に対し外部割込み信号としても与えられるので、ＣＰＵ２８は、線状体操作制御を実施中であっても、外部割込み信号に応答して処理を強制的に停止する。

このようにイネーブルスイッチ１２がＯＦＦ操作される（たとえば、離している）ときは、マスタ１０の操作部１２３の操作は有効状態から無効化されるので操作信号はスレーブ２０に送信されない。その結果、スレーブ２０のアクチュエータ１２４の動作は停止し、デリバリワイヤ７０および子カテーテル７２の移動は停止する。これにより、意図しない操作部１２３の操作によってデリバリワイヤ７０および子カテーテル７２が移動してしまうことが回避できて、安全性は向上する。

制御動作中において、ＣＰＵ２８は通信部３００を介してＸ線透視装置４３からＸ線透視画像を受信し、受信した画像とスレーブ２０から受信したアクチュエータ１２４の駆動量のデータとを関連付けて記憶部３３に格納してもよい。このように、アクチュエータ１２４の駆動量と手術中のＸ線透視画像データを関連付けて記録しておき、後日、記録内容を読出し再生して分析することにより手術中の医師の手技の分析を行うことができる。さらには、マスタ１０の操作部１２３の操作量も関連付けて記録するようにしてもよい。

また、ＣＰＵ２８は、アクチュエータ１２４の駆動量を報知部２７を介して外部に音・光りなどで出力する。これにより、医師は、回転負荷を感覚とともに、視覚的にも確認することができる。

また、マスタ１０とスレーブ２０のための通信路１は、電気、赤外光などの電磁波や、ネットワーク回線を適用できる。たとえば、有線での通信あるいは、赤外線を使って、医師はハンディ型のマスタ１０を持ってスレーブ２０の制御をし、あるいは、手術中のＸ線透視画像も通信路１を経由してディスプレイ４０に表示することで、画像を確認しながら遠隔手術などができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る線状体操作制御装置の一例である医療用線状体の操作装置の全体的な概略構成を示す図である。 本実施の形態に係るスレーブとマスタの間の信号の授受とそれに関連する部分を示す図である。 本実施の形態に係るマスタの概観を示す図である。 本実施の形態に係るスレーブ側におけるカテーテルとデリバリワイヤの駆動機構を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る子カテーテル操作部に対して回転負荷を与えるための回路構成を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るデリバリワイヤ操作部に対して回転負荷を与えるための回路構成を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るマスタの他の構成を示す図である。 （Ａ）と（Ｂ）は、図７のマスタの筐体を上面から見た図と、筐体の内部構造を示す図である。 従来のコイル塞栓術におけるコイルの挿入操作を説明するための図である。

符号の説明

１ 通信路、１０ マスタ、１２ イネーブルスイッチ、１３ デリバリワイヤ操作部、１４ 子カテーテル操作部、２０ スレーブ、７０ デリバリワイヤ、７２ 子カテーテル、３００ 通信部。

Claims (8)

1. 外部から操作される操作部を含むマスタと、前記操作部における操作に基づき体内に挿入される線状体に長手軸方向の力を加えて前記体内を移動させるスレーブとを備え、前記マスタと前記スレーブとは通信により接続される線状体操作制御装置であって、
   前記マスタは、
   前記操作部の外部からの操作量を検出する操作量検出手段と、
   前記操作量検出手段により検出した操作量を前記スレーブに送信する操作量送信手段と、を含み、
   前記スレーブは、
   与えられる駆動量に従い前記線状体に長手軸方向の力を加える線状体駆動手段と、
   前記操作量送信手段から前記操作量を受信する操作量受信手段と、
   前記操作量受信手段により受信した前記操作量を前記駆動量に変換し、前記線状体駆動手段に出力する変換手段と、を含み、
   前記線状体は、カテーテルと前記カテーテル中に挿入されるワイヤとを含み、
   前記操作部は、前記マスタの筐体表面に近接して配置された前記カテーテルおよび前記ワイヤを個別に操作するためのカテーテル操作部およびワイヤ操作部を含む、線状体操作制御装置。
2. 前記マスタは、
   前記操作部に、前記スレーブから受信する駆動量に従う負荷を与える負荷付与部、をさらに含み、
   前記スレーブの前記変換手段は、
   前記操作量受信手段により受信した前記操作量を前記駆動量に変換し、前記線状体駆動手段と前記マスタとに出力する、請求項１に記載の線状体操作制御装置。
3. 前記マスタは、
   前記スレーブから受信する駆動量を外部に報知する報知手段を、さらに含む、請求項１または２に記載の線状体操作制御装置。
4. 前記マスタは携帯可能である、請求項１から３のいずれかに記載の線状体操作制御装置。
5. 前記マスタは、
   筐体表面において、前記操作部の操作を有効または無効に切換えるために外部操作される切換部を、さらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の線状体操作制御装置。
6. 前記カテーテル操作部および前記ワイヤ操作部のそれぞれは、前記筐体表面において外部から自在に回転操作される回転子を有し、
   前記線状体駆動手段は、与えられる前記駆動量に従い回転する回転体を有し、
   前記線状体には、前記回転体の回転に連動して前記長手軸方向の力が加えられ、
   前記駆動量は、前記回転子の回転操作量に比例する、請求項１から５のいずれかに記載の線状体操作制御装置。
7. 前記通信は、有線または無線の通信である、請求項１から６のいずれかに記載の線状体操作制御装置。
8. 前記マスタは、
   前記操作量および対応する前記駆動量を関連付けて記憶する記憶手段を、さらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の線状体操作制御装置。

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