JP2014113181A - 多重構造医療用チューブの自動挿入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多重構造医療用チューブの各チューブを個別に制御し、自動挿入することができる多重構造医療用チューブの自動挿入装置を提供する。
【解決手段】多重構造医療用チューブ２００の自動挿入装置に、一のチューブ２０１を他のチューブ２０２と独立して又は他のチューブ２０２とともに駆動する駆動装置１を少なくとも１つ備え、駆動装置１は、チューブ２００を軸方向に沿って移動させる軸方向移動制御部４と、チューブ２００を軸周り方向に回動する回動制御部３と、を備え、軸方向移動制御部４は、チューブ２００を保持する保持部４３を備え、回動制御部３は、軸方向移動制御部２を搭載する円筒形状のロータ部３１と、ロータ部３１を回動する回動駆動部３２と、を備え、保持部４３は、その保持力を調整することにより、内側のチューブ２０１と外側のチューブ２０２とを同時に保持するか、外側のチューブ２０２のみを保持するかを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は多重構造医療用チューブの自動挿入装置に関する。

特許文献１は、カテーテル又は同様な管状物体の使用において医師を訓練するために使用されるシミュレータを開示している。特許文献１に記載のシミュレータは、同心状のチューブに個別に嵌合するアクチュエータを有している。また、特許文献１に記載のアクチュエータは、対応するチューブの軸方向の移動及び軸周りの回転をセンサにより感知する。また、当該アクチュエータは、センサにより感知した軸方向の移動及び軸周りの回転によって生じるトルクを対応するチューブに発生させるモータを有する。そして、特許文献１に記載のシミュレータは、チューブに発生させたトルクにより、当該シミュレータを使用して訓練している医師に、現実的な触感的又は触覚的フィードバックを与える。
また、特許文献２は、多重導管の駆動システムを開示している。特許文献２に記載の駆動システムは、外側の導管の曲げ剛性を利用して、内側の導管の湾曲を制御する。

特開２０００−０４７５６８号公報 特開２００６−１６７２９８号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、シミュレータに関するものであり、当該シミュレータを用いて多重構造医療用チューブを自動挿入することはできない。具体的には、特許文献１のアクチュエータに備えられたモータは、訓練している医師に、軸方向の移動及び軸周りの回転によって生じる抵抗を触感又は触覚としてフィードバックするために、チューブにトルクを発生するものである。すなわち、特許文献１に記載のモータは、多重構造医療用チューブを自動挿入するためのものではない。また、特許文献２に記載の駆動システムにおいて、外側チューブは内側チューブの方向を調整するだけに存在するものである。すなわち、特許文献２に記載の駆動システムは、外側チューブと内側チューブを個別に制御するものではない。

第１の実施の形態に係る多重構造医療用チューブの自動挿入装置は、同心の複数のチューブからなる多重構造医療用チューブの自動挿入装置であって、一の前記チューブを他の前記チューブと独立して又は他の前記チューブとともに駆動する駆動装置を少なくとも１つ備える。また、前記駆動装置は、前記チューブを軸方向に沿って移動させる軸方向移動制御部と、前記チューブを軸周り方向に回動する回動制御部と、を備える。また、前記軸方向移動制御部は、前記チューブを保持する保持部を備える。また、前記回動制御部は、前記軸方向移動制御部を搭載する円筒形状のロータ部と、前記ロータ部を回動する回動駆動部と、を備える。また、前記保持部は、その保持力を調整することにより、内側の前記チューブと外側の前記チューブとを同時に保持するか、外側の前記チューブのみを保持するかを制御する。

本発明により、多重構造医療用チューブの各チューブを個別に制御し、自動挿入することができる多重構造医療用チューブの自動挿入装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る多重構造医療用チューブの自動挿入装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の回動制御部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の回動制御部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回動制御部に搭載された軸方向移動制御部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る自動挿入装置の動作を説明する斜視図である。

以下、本発明を適用可能な実施の形態について説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではない。
図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態にかかる自動挿入装置１００を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る多重構造医療用チューブの自動挿入装置１００を示す斜視図である。
自動挿入装置１００は、同心の複数のチューブ２０１、２０２、・・・からなる多重構造医療用チューブ２００を患者の体内に自動で挿入する。なお、図面では、２つの同心のチューブ２０１、２０２のみを例示するが、自動挿入装置１００が扱う多重構造医療用チューブ２００に含まれるチューブ２０１、２０２、・・・の数はこれに限定されるものではない。

また、図１に示すように、自動挿入装置１００は、一のチューブ２０１を他のチューブ２０２と独立して、又は、他のチューブ２０２とともに駆動する駆動装置１、・・・を少なくとも１つ備える。
また、図１に示すように、自動挿入装置１００は、駆動装置１を載置し、多重構造医療用チューブ２００の軸方向に当該駆動装置１を移動させる駆動装置移動制御部２を備える。具体的には、駆動装置移動制御部２は、図１に示すように、レールを有し、当該レールに沿って、駆動装置１を移動させる。また、駆動装置移動制御部２は、駆動装置１を必要に応じて所定位置に固定する機能を有する。これにより、駆動装置移動制御部２は、当該駆動装置移動制御部２に載置されている駆動装置１、・・・を個別に移動させることができる。

また、図１に示すように、各駆動装置１は、回動制御部３を備える。なお、図１又は図５に示す自動挿入装置１００の斜視図において、向かって左側が、多重構造医療用チューブ２００の挿入対象側（患者側）である。図２、図３は、本発明の実施の形態に係る自動挿入装置１００の回動制御部３を示す斜視図である。図２、図３に示すように、回動制御部３は、円筒形状のロータ部３１、ロータ部３１を回動する回動駆動部３２を備える。

ロータ部３１は、円筒形状の中心の穴部に多重構造医療用チューブ２００を挿通している。また、ロータ部３１に搭載されている保持部４３（後述）は、ロータ部３１に挿通された多重構造医療用チューブ２００を保持する。そして、回動駆動部３２がロータ部３１を回動することにより、ロータ部３１に挿通され、保持部４３により保持された多重構造医療用チューブ２００が回動する。

回動駆動部３２は、ロータ部３１を回動させる回動用ベルト３２Ａと、回動用ベルト３２Ａを駆動する回動用ローラ３２Ｂと、を備える。
回動用ベルト３２Ａは、例えば、プーリベルト等であり、ロータ部３１に当接している。そして、回動用ローラ３２Ｂが回動用ベルト３２Ａを駆動することにより、ロータ部３１が回動する。

また、ロータ部３１は、回動用ベルト３２Ａが当接する部分に凹凸部３１Ａを備える。これにより、回動用ベルト３２Ａとロータ部３１との当接面の摩擦力が上昇し、回動用ベルト３２Ａの移動とロータ部３１の回動とがより効率的に共役する。

なお、回動用ベルト３２Ａは、キャタピラやチェーン等であってもよく、プーリベルトでなくてもよい。回動用ベルト３２Ａがプーリベルトである場合、ロータ部３１との当接面が広くなり、回動用ベルト３２Ａとロータ部３１との当接面の摩擦力を確保することができる。
また、回動用ローラ３２Ｂは、回動用ベルト３２Ａの材質及び形状に応じて、当該回動用ベルト３２Ａを効率的に駆動できるものであればよい。
また、回動駆動部３２は、本実施の形態に限定されるものではない。例えば、回動駆動部３２は、電磁石等であってもよく、磁力によりロータ部３１を回動させてもよい。

また、ロータ部３１は、当該ロータ部３１に挿通された多重構造医療用チューブ２００の軸に対して平行な面で、２つ以上に分解可能に形成されていても良い。図２、図３においては、ロータ部３１は、多重構造医療用チューブ２００の軸に対して平行な面で２つに分割可能に形成されている。換言すれば、ロータ部３１は、円筒をその中心線で２つに分割してなるブロック３１Ｂ、３１Ｃからなる。これにより、ロータ部３１は簡単に分解することができ、中に搭載された軸方向移動制御部４（後述）を簡単に交換することができる。
なお、ロータ部３１が分割される面及び位置、並びに、分割される数は、これに限定されるものではない。

また、ロータ部３１の少なくとも一方の端部に、案内軸３１Ｄ、ベアリング３１Ｅが設けられている。
具体的には、ベアリング３１Ｅは、ロータ部３１から所定距離だけ離間して位置している。また、ベアリング３１Ｅの外周は、駆動装置１の外枠（筐体）に取り付けられている。また、ベアリング３１の内周側の部品３１Ｆには中央部に穴があり、当該穴に多重構造医療用チューブ２００が挿通される。また、ベアリング３１Ｅとロータ部３１との間に案内軸３１Ｄが設けられている。具体的には、ベアリング３１Ｅの内周側の部品３１Ｆと案内軸３１Ｄとが連結している。これにより、ベアリング３１Ｅの内周側の部品３１Ｆと案内軸３１Ｄとは、ロータ部３１の回動に同期して回動することができる。そして、案内軸３１Ｄは、ロータ部３１の外部に案内された、軸方向移動制御部４（後述）に接続されるケーブル３００を巻き取る用途も有している。
そして、ベアリング３１Ｅとロータ部３１との間に、ロータ部３１内に搭載された軸方向移動制御部４（後述）に接続されるケーブル３００を、当該ロータ部３１の回動に伴って巻き取る。案内軸３１Ｄを設けることにより、ロータ部３１内に搭載された軸方向移動制御部４（後述）に接続されるケーブル３００が当該案内軸３１Ｄに絡まり、ロータ部３１の回動が阻害されたり、ケーブル３００が多重構造医療用チューブ２００と干渉したりすることを防ぐことができる。
なお、ロータ部３１内に搭載された軸方向移動制御部４（後述）に接続されるケーブル３００とは、例えば、信号ケーブルや電源ケーブル等、若しくは流体を通す配管であってもよい。また、案内軸３１Ｄは、ケーブル３００が多重構造医療用チューブ２００と干渉しないように、多重構造医療用チューブ２００を挟んで２つ以上設けられることが好ましい。

また、案内軸３１Ｄに巻き取られたケーブル３００を引き出す際に、引き出されたケーブル３００が他の部品と絡んだり、ロータ部３１に乗り上げたりすることを防ぐために、ケーブル３００の自動巻き取り機能を有するケーブル収納部（図示省略）を駆動装置１の内部若しくは外部に設けてもよい。

図４は、本発明の実施の形態に係る回動制御部３に搭載された軸方向移動制御部４を示す斜視図である。
図４に示すように、軸方向移動制御部４は、回動制御部３のロータ部３１内に搭載されている。また、軸方向移動制御部４は、ロータ部３１において、当該ロータ部３１に挿通された多重構造医療用チューブ２００の両側を挟み込むように設けられている。

より具体的には、軸方向移動制御部４は、多重構造医療用チューブ２００を軸方向に移動させる軸方向移動用ベルト４１と、軸方向移動用ベルト４１を駆動する軸方向移動用ローラ４２と、を備える。
軸方向移動用ベルト４１は、例えば、プーリベルト等であり、多重構造医療用チューブ２００に当接している。そして、軸方向移動用ローラ４２が軸方向移動用ベルト４１を駆動することにより、多重構造医療用チューブ２００が軸方向に移動する。

また、軸方向移動用ベルト４１と多重構造医療用チューブ２００との間に発生する摩擦力により、軸方向移動用ベルト４１は多重構造医療用チューブ２００を搬送する。そのため、軸方向移動用ベルト４１の多重構造医療用チューブ２００に当接する面は、当該面が保持する対象である多重構造医療用チューブ２００に対する形状追従性を有することが好ましい。これにより、軸方向移動用ベルト４１と多重構造医療用チューブ２００との当接面の面積がより大きくなり、軸方向移動用ベルト４１と多重構造医療用チューブ２００との当接面における摩擦力が上昇し、軸方向移動用ベルト４１の移動と多重構造医療用チューブ２００の移動とがより効率的に共役する。
また、軸方向移動用ベルト４１の多重構造医療用チューブ２００に当接する面に、凹凸形状が設けられていてもよい。

なお、軸方向移動用ベルト４１は、キャタピラやチェーン等であってもよく、プーリベルトでなくてもよい。いずれの場合においても、軸方向移動用ベルト４１と多重構造医療用チューブ２００との当接面の材料を、当該当接面における摩擦力がより大きくなる材料とし、また、当該当接面の形状を当該当接面の面積がより大きくなる形状とすることにより、軸方向移動用ベルト４１の移動と多重構造医療用チューブ２００の移動とがより効率的に共役することができる。
また、軸方向移動用ローラ４２は、軸方向移動用ベルト４１の材質及び形状に応じて、当該軸方向移動用ベルト４１を効率的に駆動できるものであればよい。

また、軸方向移動制御部４は、多重構造医療用チューブ２００を保持する保持部４３を備える。保持部４３は、電動グリッパ等であり、その保持力を調整することにより、内側のチューブ２０１と外側のチューブ２０２とを同時に保持するか、外側のチューブ２０２のみを保持するかを制御する。

より具体的には、保持部４３は、多重構造医療用チューブ２００の軸方向の移動に伴って回動する保持ローラ（ベアリング）４３Ａを備える。具体的には、保持ローラ４３Ａは、多重構造医療用チューブ２００の両側から、軸方向移動用ベルト４１を介して、多重構造医療用チューブ２００を押圧保持している。換言すれば、保持ローラ４３Ａは、軸方向移動用ベルト４１の移動に伴って回動する。

なお、図４においては、保持部４３が６個の保持ローラ４３Ａを備える例を示しているが、保持部４３が備える保持ローラ４３Ａの数はこれに限定されるものではない。また、保持部４３は、電動グリッパに限定されるものではなく、例えば、空圧、油圧等の流体圧によって制御されるグリッパであってもよい。

次に、図５Ａ〜図５Ｆを参照しながら、本発明の実施の形態に係る自動挿入装置１００の動作を説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｆに示す自動挿入装置１００の斜視図において、向かって左側が、多重構造医療用チューブ２００の挿入対象側（患者側）である。
まず、図５Ａは、自動挿入装置１００の初期状態の一例を示す。図５Ａでは、駆動装置移動制御部２上に３台の駆動装置１が載置されている例を示す。

次に、図５Ｂに示すように、図５Ｂの向かって左側の駆動装置１が内側のチューブ２０１のみを駆動した。より具体的には、図５Ｂの向かって左側の駆動装置１には、内側のチューブ２０１のみが挿通されている。そして、図５Ｂに示すように、当該駆動装置１は、チューブ２０１を軸周り方向に回動させながら又は回動させずに、軸方向に沿って移動させた。

次に、図５Ｃに示すように、図５Ｃの中央の駆動装置１が外側のチューブ２０２のみを駆動した。より具体的には、図５Ｃの中央の駆動装置１には、内側のチューブ２０１と外側のチューブ２０２の両方が挿通されている。そして、図５Ｃに示すように、当該駆動装置１は、保持部４３の保持力を調整することにより外側のチューブ２０２を保持し、外側のチューブ２０２を軸周り方向に回動させながら又は回動させずに、軸方向に沿って移動させた。
なお、このとき、図５Ｃの向かって右側の駆動装置１には、内側のチューブ２０１のみが挿通されており、当該右側の駆動装置１は、外側のチューブ２０２の回動及び移動に伴って内側チューブ２０１が動かないように保持している。
また、外側チューブ２０２は、患者の体内における内側チューブ２０１を保持したり、患者の体内における内側チューブ２０１の剛性を変化させたりするような、内側チューブ２０１を用いた患者に対する処置を補助する機能を有していてもよい。その場合は、外側チューブ２０２の図５において向かって右側の端面に、外側チューブに当該機能を発生させるための各種ケーブル（以下、「外側チューブ用ケーブル（図示省略）」と称する。）を設ければよい。当該外側チューブ用ケーブルは、駆動装置１の内部に入れることができないため、図５Ａ〜図５Ｆにおいて、外側チューブ２０２の向かって右側の端面は、中央の駆動装置１と向かって右側の駆動装置１との間にあればよい。

次に、図５Ｄに示すように、図５Ｄの中央の駆動装置１が外側のチューブ２０２のみを保持し、駆動装置移動制御部２が、当該中央の駆動装置１のみを図５Ｄの向かって左側に移動させた。これにより、外側チューブ２０２のみが、図５Ｄの向かって左側に移動した。なお、このとき、図５Ｄの向かって右側の駆動装置１は、内側チューブ２０１を保持している。

次に、図５Ｅに示すように、図５Ｅの向かって右側の駆動装置１が内側のチューブ２０１のみを保持し、内側のチューブ２０１を軸周り方向に回動させながら又は回動させずに、軸方向に沿って移動させた。

次に、図５Ｆに示すように、図５Ｆの向かって左側の駆動装置１が外側のチューブ２０２のみを保持し、外側のチューブ２０２を軸周り方向に回動させながら又は回動させずに、軸方向に沿って移動させた。
なお、隣り合う駆動装置１と駆動装置１との間に、内側チューブ２０１を向かって左側に移動させる際に、内側チューブ２０１の撓みを防止する部材を設けてもよい。例えば、隣り合う駆動装置１と駆動装置１との間に、内側チューブ２０１を内挿し、支える輪状の部材が設けられていてもよい。なお、内側チューブ２０１の撓みを防止する部材の形状は、当該形状に限定されない。

以上に説明した本発明の実施の形態に係る自動挿入装置１００では、回動制御部３と軸方向移動制御部４を同一機構上に備えている。これにより、多重構造医療用チューブ２００を軸周り方向に回動させながら又は回動させずに、軸方向に沿って移動することができる。
また、保持部４３が、その保持力を調整することにより、内側のチューブ２０１と外側のチューブ２０２とを同時に保持するか、外側のチューブ２０２のみを保持するかを制御する。これにより、外側チューブ２０２と内側チューブ２０１とを個別に駆動することができる。
そのため、多重構造医療用チューブ２００の各チューブ２０１、２０２、・・・を個別に制御し、自動挿入することができる。

図１〜図５における説明では、多重構造医療用チューブ２００として、２重構造のチューブ２０１、２０２を例示して説明したが、多重構造医療用チューブ２００に含まれるチューブ２０１、２０２、・・・の数はこれに限定されるものではない。また、多重構造医療用チューブ２００に含まれる各チューブ２０１、２０２、・・・の軸方向の移動及び軸回り方向の回動等の自由度によって、自動挿入装置１００に必要となる駆動装置１の数は異なることは自明である。自動挿入装置１００に備えられる駆動装置１の数が本実施の形態に示した数と異なる場合であっても、多重構造医療用チューブ２００に含まれる各チューブ２０１、２０２、・・・の駆動方法は、図５Ａ〜図５Ｆに例示された駆動方法を参考にして決定することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 駆動装置
２ 駆動装置移動制御部
３ 回動制御部
３１ ロータ部
３１Ａ 凹凸部
３１Ｂ、３１Ｃ ブロック
３１Ｄ 案内軸
３１Ｅ ベアリング
３１Ｆ ベアリングの内周側の部品
３２ 回動駆動部
３２Ａ 回動用ベルト
３２Ｂ 回動用ローラ
４ 軸方向移動制御部
４１ 軸方向移動用ベルト
４２ 軸方向移動用ローラ
４３ 保持部
４３Ａ 保持ローラ
１００ 自動挿入装置
２００ 多重構造医療用チューブ
３００ ケーブル

Claims (9)

1. 同心の複数のチューブからなる多重構造医療用チューブの自動挿入装置であって、
   一の前記チューブを他の前記チューブと独立して又は他の前記チューブとともに駆動する駆動装置を少なくとも１つ備え、
   前記駆動装置は、
   前記チューブを軸方向に沿って移動させる軸方向移動制御部と、
   前記チューブを軸周り方向に回動する回動制御部と、を備え、
   前記軸方向移動制御部は、前記チューブを保持する保持部を備え、
   前記回動制御部は、前記軸方向移動制御部を搭載する円筒形状のロータ部と、前記ロータ部を回動する回動駆動部と、を備え、
   前記保持部は、その保持力を調整することにより、内側の前記チューブと外側の前記チューブとを同時に保持するか、外側の前記チューブのみを保持するかを制御する、多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
2. 前記駆動装置を載置し、前記チューブの軸方向に前記駆動装置を移動させる駆動装置移動制御部を備える請求項１に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
3. 前記軸方向移動制御部は、前記チューブを軸方向に移動させる軸方向移動用ベルトと、前記軸方向移動用ベルトを駆動する軸方向移動用ローラと、を備える請求項１又は２に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
4. 前記保持部は、前記チューブを押圧保持するとともに、前記チューブの軸方向の移動に伴って回動する保持ローラを備える請求項１乃至３の何れか一項に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
5. 前記回動制御部の前記回動駆動部は、前記ロータ部を回動させる回動用ベルトと、前記回動用ベルトを駆動する回動用ローラと、を備える請求項１乃至４の何れか一項に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
6. 前記回動制御部の前記ロータ部は、前記回動用ベルトが当接する部分に凹凸部を備える請求項５に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
7. 前記軸方向移動用ベルトの少なくとも前記チューブと当接する面は、前記チューブに対する形状追従性を有する請求項３に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
8. 前記回動制御部の前記ロータ部の少なくとも一方の端部に案内軸を備え、
   前記案内軸は、当該ロータ部内に搭載された前記軸方向移動制御部に接続されるケーブルを、当該ロータ部の回動に伴って巻き取る請求項１乃至７の何れか一項に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。
9. 前記回動制御部の前記ロータ部は、当該ロータ部に挿通された前記チューブの軸に対して平行な面で、少なくとも２つに分割可能に形成されている請求項１乃至８の何れか一項に記載の多重構造医療用チューブの自動挿入装置。

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