JP2014190703A - カテーテルの摩擦評価装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カテーテルの摩擦を客観的に評価することが可能なカテーテルの摩擦評価装置及びその方法を提供する。
【解決手段】直線状に移動駆動されるスライダ２２ａを有したスライド機構２２と、スライダに取付けられておりカテーテルＣの一部を保持するチャック２４と、チャック２４を回転させる回転モータ２３と、チャック２４に保持されたカテーテルＣの先端が挿入されるチューブＴと、チューブＴを着脱可能に保持する溝３１を有した保持部材３０と、保持部材３０に作用した複数方向の荷重を測定する荷重測定装置４０と、を具備するカテーテルの摩擦評価装置１。また、上記のカテーテルの摩擦評価装置１を使用して、スライド機構２２によってチューブＴ内でカテーテルＣを移動させている時に、チューブＴに作用する荷重を測定するカテーテルの摩擦評価方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、カテーテルの摩擦を評価するためのカテーテルの摩擦評価装置及び、該摩擦評価装置を使用してカテーテルの摩擦を評価するカテーテルの摩擦評価方法に関するものである。

血管や、消化管、尿管等の管腔部等に挿入されるカテーテルは、血管等の内壁との摩擦を低減させるために、表面に潤滑剤からなる薄膜が形成されている。カテーテルでは、この薄膜（潤滑剤）による潤滑性や耐久性等が求められており、より優れた潤滑剤の開発が望まれていると共に、これを客観的に評価できる技術が要請されている。

ところで、潤滑剤をコーティングした試料の摩擦の大きさを測定する装置として、試料を載置する移動可能なテーブルと、テーブル上の試料に対して所定の荷重で押し付ける測定子と、測定子の振動を検知するロードセルと、を備えた装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１の装置は、フィルム状の試料をテーブルに載置し、試料をテーブルと共に移動させることで、試料の摩擦を測定するものである。

このような、特許文献１の装置によって、フィルム状の試料の替りに、表面に潤滑剤の薄膜を形成したカテーテルを、テーブルに載置して測定しようとした場合、カテーテルに測定子が押し付けられることとなる。そのため、測定子によってカテーテルを押し潰すような力を作用させた状態で摩擦を測定することとなり、血管等内を移動する際のカテーテルの状況とは、異なった状況で測定することとなる。従って、特許文献１の装置では、カテーテルの摩擦を測定することはできなかった。そして、カテーテルの摩擦の測定に適した装置は、存在しないのが現状である。

そこで、本発明は上記の実情に鑑み、カテーテルの摩擦を客観的に評価することが可能なカテーテルの摩擦評価装置及びその方法の提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係るカテーテルの摩擦評価装置は、「直線状に移動駆動されるスライダを有したスライド機構と、前記スライダに取付けられており、カテーテルの一部を保持するチャックと、前記スライダに取付けられており、前記チャックを回転駆動させる回転機構と、前記チャックに保持されたカテーテルの先端が挿入されるチューブと、該チューブを着脱可能に保持する溝を有した保持部材と、該保持部材に作用する複数方向の荷重を測定する荷重測定装置とを具備する」ことを特徴とする。

ここで、「スライド機構」としては、「スライダの移動方向両端に備えられたプーリと、両端のプーリに巻き掛けられたベルト、プーリを回転駆動させるモータと、を備え、ベルトの一部にスライダを固定したスライド機構」、「スライダの移動方向へ延びた雄ネジ部材と、雄ネジ部材と螺合した雌ネジ部材と、雄ネジ部材を回転駆動させるモータと、を備え、雌ネジ部材にスライダに取付けたスライド機構」、「スライダを移動させるリニアモータを備えたスライド機構」、等を例示することができる。なお、スライド機構は、スライダの正逆方向の移動、位置や速度等を制御可能な機構が望ましい。

また、「回転機構」としては、「モータを備えた機構」、「直線移動するプランジャと、プランジャの移動により回転するクランクとを備えた機構」、等を例示することができる。

また、「チューブ」は、血管、又は消化管や尿管等の管腔部等の代替として使用される。また、「チューブ」の延びた形状は、直線状であっても良いし、Ｕ字や、Ｕ字を並べた丸みを帯びたＷ状、等の特定の形状であっても良い。なお、チューブの延びた形状は、Ｕ字等の湾曲した形状とすることが望ましく、これにより、実際の血管等にカテーテルを挿入した状況に近い状況で評価することができる。また、「チューブ」としては、透明、又は、半透明の素材を用いることが望ましく、これにより、内部を移動するカテーテルを外側から確認することができる。

更に、「溝」は、所定形状の面から凹むように形成されていれば良く、平面に形成した溝、３次元形状の表面に形成した溝、等を例示することができる。詳述すると、例えば、チューブの延びた形状をＵ字形状とした場合、平面においてＵ字に延びた溝を形成しても良いし、或いは、Ｕ字の切欠きを形成し、その切欠きの内面に溝を形成しても良い。また、「溝」の断面形状としては、「四角形状」、「Ｕ字形状」、「アリ溝形状」、等を例示することができる。

また、「保持部材」としては、溝を形成することができるものであれば良く、「平板状」、「直方体状」、「人体の表面や臓器の表面等を模した３次元形状のブロック状」、等を例示することができる。なお、保持部材を、平板状や直方体状とした場合、各面に溝を形成すると共に、各面の溝の形状（チューブの延びた形状）を異ならせても良く、これにより、一つの保持部材でカテーテルの摩擦に対して多様な評価に対応させることができる。

更に、「複数方向」としては、直交した二方向、互いに直交した三方向、等を例示することができる。また、「荷重測定装置」としては、一つの装置で複数方向の荷重を測定できる装置であれば良く、複数方向の荷重を測定する一つのセンサを備えた装置、複数方向の荷重をそれぞれ測定する複数のセンサを備えた一つの装置、等を例示することができる。

本発明のカテーテルの摩擦評価装置によれば、カテーテルの一部をチャックに保持させると共に、カテーテルの先端を保持部材の溝に保持させたチューブに挿入させた状態で、スライド機構によりスライダを移動させることによって、チューブ内でカテーテルを移動させることができる。そして、チューブ内をカテーテルが移動している時に、チューブに作用する荷重を荷重測定装置によって測定することができるため、実際にカテーテルが使用されている状態に近い状態でカテーテルの摩擦を測定することができる。また、機械的なスライド機構を備えているため、例えば、スライダの位置や移動速度を制御可能なスライド機構とすることによって、スライダに同じ動きをさせることが可能となり、チューブに対するカテーテルの移動の再現性を高くすることができ、カテーテルの摩擦を高い再現性で客観的に評価することができる。

ところで、例えば、チューブをＵ字に延びるように保持部材に保持させた場合、カテーテルの先端がＵ字の直線部分を移動している時には、チューブに対してＵ字の直線部分の延びた方向へ主に荷重が作用することとなる。一方、カテーテルの先端がＵ字の曲線部分を移動している時には、チューブに対してＵ字の直線部分に対して直角方向へ主に荷重が作用することとなる。つまり、保持されたチューブの延びた形状によっては、チューブ内を移動するカテーテルの先端の位置によりチューブに作用する荷重の方向が異なることとなる。これに対して、本発明では、複数方向の荷重を測定する荷重測定装置を備えているため、カテーテルの先端が移動するチューブの延びた形状に関係なく、チューブに作用する荷重を測定することができる。従って、血管等のように複雑な形状に延びるようにチューブを保持部材に保持させても、チューブ内を移動する時のカテーテルの摩擦を測定することができるため、実際の使用状態に近い状態でカテーテルの摩擦を測定することができ、より現実的なカテーテルの摩擦を評価することができる。

また、複数方向の荷重を測定する荷重測定装置を備えているため、例えば一方向しか荷重を測定できない装置を用いた場合では、チューブ内のカテーテルの先端の位置に応じて、作用する荷重の方向に対応した装置に交換する必要があるところ、本発明の荷重測定装置では、そのような交換をする必要がないため、カテーテルの摩擦評価をより簡単に行うことができる。

また、保持部材を介してチューブに作用する荷重を測定しているため、例えばスライド機構側で荷重（例えば、スライド機構に係る負荷）を測定する場合と比較して、チューブ外（カテーテルの後端側）でのカテーテルの撓みによる測定誤差を可及的に排除することができ、カテーテルの摩擦をより正確に評価することができる。

また、保持部材の溝にチューブを保持させることで、チューブを簡単に所望の形状に保持させることができる。従って、チューブを交換しても、同一の形状にチューブを保持することができるため、測定条件を簡単に揃えることができ、カテーテルの摩擦を客観的に評価することができる。また、溝によって所望の形状にチューブを保持させることができるため、直線状に形成された可撓性のチューブを用いることによっても、非直線状の形状とすることができる。これにより、所望の形状に予め形成したチューブを用いる必要がなく、様々な種類（素材）のチューブを用いることができ、汎用性の高いカテーテルの摩擦評価装置とすることができる。

更に、例えば、スライド機構を適宜制御して、スライダ（カテーテル）を直線状に進退させることにより、チューブにカテーテルを挿入する時や、チューブからカテーテルを引き抜く時のチューブに作用する荷重を測定することができ、様々な動きに基づいたカテーテルの摩擦を評価することができる。

ところで、実際の医療現場では、医師がカテーテルを血管等に挿入する際、カテーテルを出し入れしながら挿入することがある。そして、本発明では、例えば、スライド機構を適宜制御することにより、チューブに対してカテーテルを出し入れしながら挿入する時のチューブに作用する荷重を測定することができるため、医療現場等で実際に医師がカテーテルを使用している時のカテーテルの動きに近づけて測定することができる。従って、より医師等の使用者の感覚に近い状態でカテーテルの摩擦を評価することができる。

また、実際の医療現場では、医師がカテーテルを血管等に挿入する際、カテーテルを捩じるように回しながら挿入することがある。そして、本発明のカテーテルの摩擦評価装置によれば、回転機構によってチャックを介してカテーテルを回転させることができるため、チューブ内でカテーテルを移動させる際に、カテーテルを回転させながら移動させたり、カテーテルを正転逆転させながら移動させたりすることができる。従って、医療現場等で実際にカテーテルを使用している時のカテーテルの動きを、より忠実に再現させることができるため、カテーテルの摩擦に対してより実際の使用状態に近い状態で現実的な評価をすることができる。

また、本発明に係るカテーテルの摩擦評価装置は、上記の構成に加えて、「前記保持部材の位置を調整する位置調整装置を更に具備する」ことを特徴としても良い。

ここで、「位置調整装置」としては、「パンタグラフ式により伸縮することで位置を調整する装置」、「ネジの回転により位置を調整する装置」、「シリンダの流体よりピストンが進退することで位置を調整する装置」、等を例示することができる。調整機構により調整する方向としては、「スライダの移動方向」、「スライダの移動方向に対して直角方向」、等を例示することができる。

本発明のカテーテルの摩擦評価装置によれば、カテーテルやチューブを交換した時に、位置調整装置によって保持部材の位置を調整することにより、カテーテルとチューブとの位置関係を交換する以前と同じ位置にすることができる。従って、カテーテルとチューブとの位置関係を同じにすることができるため、測定条件を揃えることができ、カテーテルの摩擦を客観的に評価することができる。

本発明に係るカテーテルの摩擦評価方法は、「直線状に移動駆動されるスライダを有したスライド機構と、前記スライダに取付けられており、カテーテルの一部を保持するチャックと、前記スライダに取付けられており、前記チャックを回転駆動させる回転機構と、前記チャックに保持されたカテーテルの先端が挿入されるチューブと、該チューブを着脱可能に保持する溝を有した保持部材と、該保持部材に作用した荷重を測定する荷重測定装置とを具備するカテーテルの摩擦評価装置を使用し、前記スライド機構によって前記チューブ内でカテーテルを移動させている時に、該チューブに作用する荷重を測定する」ことを特徴とする。

本発明のカテーテルの摩擦評価方法によれば、保持部材の溝により保持されたチューブ内を、カテーテルが移動している時の保持部材に作用する荷重を測定しているため、保持部材を介してチューブに作用する荷重を測定することができる。従って、チューブ内を移動する時のカテーテルの摩擦を測定することができ、カテーテルの使用状況での摩擦を客観的に評価することができる。

また、複数方向の荷重を測定する荷重測定装置によりチューブに作用する荷重を測定しているため、上述したように、カテーテルの先端が移動するチューブの延びた形状に関係なく、チューブ内を移動する時のカテーテルの摩擦を測定することができる。従って、実際の使用状態に近い状態でカテーテルの摩擦を測定することができ、より現実的なカテーテルの摩擦を評価することができる。また、チューブ内のカテーテルの先端の位置に応じて、荷重測定装置を交換をする必要がないため、カテーテルの摩擦評価をより簡単に行うことができる。

このように、本発明によれば、カテーテルの摩擦を客観的に評価することが可能なカテーテルの摩擦評価装置及びその方法を提供することができる。

本発明の一実施形態であるカテーテルの摩擦評価装置の全体構成を概略で示す正面図である。 図１のカテーテルの摩擦評価装置によるカテーテルの動きを概略で示す説明図である。 （ａ）は図１のカテーテルの摩擦評価装置における保持部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の保持部材の正面図である。 図１のカテーテルの摩擦評価装置を使用して、カテーテルの移動条件を異ならせて試験した結果を示すグラフである。 図１のカテーテルの摩擦評価装置を使用して、カテーテルの移動条件とチューブの材質とを異ならせて試験した結果を示すグラフである。 図１のカテーテルの摩擦評価装置を使用して、表面の異なるカテーテルを試験した結果を示すグラフである。 図１のカテーテルの摩擦評価装置を使用して、表面の異なるカテーテルを耐久試験した結果を示すグラフである。

本発明の一実施形態であるカテーテルの摩擦評価装置１（以下、単に摩擦評価装置１と称す）について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。本実施形態の摩擦評価装置１は、血管を模したチューブＴ内をカテーテルＣが移動する時に、チューブＴに作用した荷重を測定することによってカテーテルＣの摩擦を評価するための装置である。摩擦評価装置１は、床やテーブル等の設置面Ｗに載置された装置本体１０と、装置本体１０の上部に支持されておりカテーテルＣを移動させるための駆動装置２０と、駆動装置２０の下側に配置されておりチューブＴを保持する保持部材３０と、保持部材３０を支持していると共に、保持部材３０を介してチューブＴに作用した荷重を測定する荷重測定装置４０と、荷重測定装置４０の位置を調節する位置調整装置５０と、駆動装置２０及び荷重測定装置４０が接続された制御装置６０と、を備えている。

装置本体１０は、詳細な図示は省略するが、外形が直方体の枠状に形成されている。この装置本体１０は、上下に延びた四つの縦フレーム１１と、縦フレーム１１間を連結する水平に延びた複数の横フレーム１２と、を備えている。複数の横フレーム１２は、縦フレーム１１における上端及び下端と上下の中間の位置で、四つの縦フレーム１１をめぐるように取付けられている。なお、正面視において前側（図１において紙面の手前側）の下端には、横フレーム１２が取付けられていない。つまり、下端では横フレーム１２が、前側へ開放されたコ字状に取付けられている。

また、装置本体１０は、縦フレーム１１における上端の位置と、上下の中間の位置とに夫々配置された横フレーム１２のうち、夫々前後に延びた一対の横フレーム１２に跨って架渡された帯板状の取付フレーム１３を二つ備えている。二つの取付フレーム１３は、図示は省略するが、夫々前後に延びた横フレーム１２の略中央の位置に取付けられている。これら取付フレーム１３に駆動装置２０が取付けられている。

駆動装置２０は、上下に配置された二つの取付フレーム１３に跨って取付けられた平板状のベースプレート２１と、ベースプレート２１に取付けられており、上下方向へ直線状に移動駆動されるスライダ２２ａを有したスライド機構２２と、スライダ２２ａに取付けられた回転モータ２３と、回転モータ２３の回転軸に取付けられており、カテーテルＣの一部を保持するチャック２４と、を備えている。

スライド機構２２は、スライダ２２ａをスライド可能に保持していると共にベースプレート２１の前面に取付けられており、上下に延びたレール部材２２ｂと、レール部材２２ｂの上端側と下端側の位置において、夫々回転可能にベースプレート２１に取付けられた一対のプーリ２２ｃと、一対のプーリ２２ｃに巻き掛けられたベルト２２ｄと、ベースプレート２１の上部に取付けられており、上側のプーリ２２ｃを回転させる進退モータ２２ｅと、スライダ２２ａから延出していると共に先端がベルト２２ｄの一部に固定された固定片２２ｆと、を備えている。

一対のプーリ２２ｃは、レール部材２２ｂの長手方向に対して直角方向に回転軸が延びている。これにより、一対のプーリ２２ｃに巻き掛けられたベルト２２ｄは、レール部材２２ｂと平行に延びている。

スライド機構２２は、進退モータ２２ｅによって上側のプーリ２２ｃを回転させることで、一対のプーリ２２ｃ間でベルト２２ｄを周回させることができ、ベルト２２ｄの一部に固定された固定片２２ｆを介して、スライダ２２ａをレール部材２２ｂに沿って直線状に上下に移動させることができる。

回転モータ２３は、回転軸が下方へ延びた状態でスライダ２２ａに取付けられており、その回転軸に対してチャック２４が取付けられている。本実施形態の回転モータ２４が、本発明の回転機構に相当する。

チャック２４は、図示は省略するが、回転モータ２３の回転軸と同軸線の周りに放射状に配置されていると共に、その軸線に対して連動して離隔接近する複数の爪を有している。チャック２４は、軸線上にカテーテルＣの一部（例えば、後端）を位置させた状態で、複数の爪を軸線側へ移動させることによって、複数の爪によりカテーテルＣを把持（保持）することができる。これにより、チャック２４は、回転モータ２３の回転軸と同軸上にカテーテルＣを保持することができる。

本実施形態の駆動装置２０は、進退モータ２２ｅを一方向へ回転させることによって、チャック２４を介してカテーテルＣを、一定速度で連続的に移動させることができる（図２（ａ）を参照）。また、進退モータ２２ｅに正転逆転を繰り返させることによって、チャック２４を介してカテーテルＣを、進退させながら断続的に移動させることができる（図２（ｂ）を参照）。更に、進退モータ２２ｅを一方向へ回転させると共に、回転モータ２３を一方向へ回転させることによって、チャック２４を介してカテーテルＣを、回転させながら移動させることができる（図２（ｃ）を参照）。

保持部材３０は、図１及び図３に示すように、正面形状が四角形の平板状に形成されており、正面及び背面を向いた広い面に、チューブＴを着脱可能に保持する溝３１，３２が備えられている。これら溝３１，３２は、夫々の面から凹むように断面コ字形状に形成されており、コ字の各辺はチューブＴの外径と同じ長さである。つまり、溝３１，３２の幅と深さが、チューブＴの外径とおなじである。保持部材３０は、図３において、正面側の溝３１が、Ｕ字に延びており、背面側の溝３２が、Ｕ字を並べた丸みを帯びたＷ状に延びている。本実施形態の保持部材３０は、溝３１，３２に可撓性を有したチューブＴを挿入することで、Ｕ字やＷ状に延びた形状にチューブＴを保持することができる。

本実施形態の保持部材３０は、正面視の外形が１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形で、厚さが１５ｍｍに形成されている。また、Ｕ字の溝３１は、直線部分の長さＬ１が６０ｍｍ、半円部分の中央の半径Ｒ１が２５ｍｍに形成されている。また、Ｗ状の溝３２は、外側の一対の長い直線部分の長さＬ２が６８ｍｍ、内側の一対の短い直線部分の長さＬ３が２８ｍｍ、三つの半円部分の中央の半径Ｒ２が１２ｍｍに形成されている。また、本実施形態の保持部材３０は、透明な合成樹脂によって形成されている。なお、上記の各寸法は、例示で有り、これら寸法に限定するものではない。

本実施形態の荷重測定装置４０は、保持部材３０が取付けられる取付部材４１と、取付部材４１の下側に取付けられた力覚センサ４２と、を備えている。力覚センサ４２は、図１において上下方向（垂直方向）と左右方向（水平方向）に作用する直交した二方向の荷重を測定することができる。取付部材４１は、保持部材３０が載置される平板状の保持板４１ａと、保持板４１ａから上方へ立設されており保持部材３０を挟持する一対の挟持片４１ｂと、を備えている。なお、詳細な構成は省略するが、取付部材４１は、着脱可能に保持部材３０を取付けることができる。

本実施形態の位置調整装置５０は、図１に示すように、一対の台座部５１と、一対の台座部５１同士を平行な状態で接近・離反可能に連結しているリンク機構５２と、リンク機構５２を動作させて一対の台座部５１を接近・離反させる操作部５３と、を備えている。リンク機構５２として、本実施形態では、パンタグラフ式に連結されたリンクを使用している。位置調整装置５０は、下側の台座部５１が設置面Ｗに載置されていると共に、上側の台座部５１に荷重測定装置４０の力覚センサ４２が取付けられている。この位置調整装置５０は、操作部５３を回転操作することにより、荷重測定装置４０を介して保持部材３０（チューブＴ）の高さ位置を調整して測定条件を揃えることができる。

制御装置６０は、詳細な図示は省略するが、駆動装置２０を制御するプログラム等を入力するためのキーボード等の入力装置と、プログラム等を実行して演算を行うＣＰＵ等の演算装置と、演算装置での演算結果を一時的に記憶したりプログラム等を記憶したりするためＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置と、演算結果等を出力するディスプレイやプリンタ等の出力装置と、を備えている。本実施形態では、制御装置６０として汎用のコンピュータを用いている。

制御装置６０は、チャック２４に保持されたカテーテルＣが所望の動きをするように駆動装置２０を制御させることができると共に、荷重測定装置４０の力覚センサ４２からの検出信号に基づいて、保持部材３０を介してチューブＴに作用した荷重を、ＣＰＵにより演算処理を行い数値やグラフとしてディスプレイ等に出力させることができる。

続いて、本実施形態の摩擦評価装置１を使用して、チューブＴ内をカテーテルＣが移動している時のチューブＴに作用する荷重を測定してカテーテルＣの摩擦を評価するカテーテルＣの摩擦評価方法について説明する。まず、駆動装置２０において、スライダ２２ａを最も上昇させた状態で、摩擦を評価したいカテーテルＣの一部（例えば、後端）をチャック２４に保持させる。また、荷重測定装置４０の取付部材４１に、保持部材３０を取付けると共に、保持部材３０のＵ字の溝３１にチューブＴを挿入して、チューブＴをＵ字に延びた状態に保持させる。

そして、駆動装置２０の下側において、荷重測定装置４０を移動させて、Ｕ字に保持されたチューブＴの一端側を、チャック２４の軸線上（チャック２４の直下）に位置させる。また、位置調整装置５０の操作部５３を操作して、保持部材３０の高さを、設定された高さに調整する。この状態で、カテーテルＣの先端を、チューブＴの一端側に挿入することで、カテーテルの摩擦の測定の準備が完了する。

測定の準備が完了したら、制御装置６０において、所定のプログラムを実行することで、駆動装置２０によって、スライダ２２ａを下降させてチューブＴ内でカテーテルＣを移動させる。そして、チューブＴ内でカテーテルＣが移動させられることでチューブＴに作用した荷重が、保持部材３０を介して力覚センサ４２に伝達されるため、チューブＴに作用した垂直方向と水平方向に作用した荷重が、力覚センサ４２によって測定される。

その後、カテーテルＣの先端が、Ｕ字に延びたチューブＴ内において、予め設定された位置まで移動したら、カテーテルＣの移動を停止させると共に、スライダ２２ａを上昇させてチューブＴからカテーテルＣを引き抜く。このカテーテルＣをチューブＴから引き抜く時にも、チューブＴに作用する荷重を測定することができる。

ところで、チューブＴが上下に延びた部分で、カテーテルＣの先端が移動する時には、チューブＴに対して主に垂直方向に荷重が作用することとなる。一方、チューブＴが水平に延びた部分で、カテーテルＣの先端が移動する時には、チューブＴに対して主に水平方向に荷重が作用することとなる。つまり、保持部材３０によって所定の形状に保持されたチューブＴでは、チューブＴ内でのカテーテルＣの先端の位置に応じてチューブＴに作用する主な荷重の方向が異なることとなる。

これに対して、本実施形態では、荷重測定装置４０に、垂直方向と水平方向の二方向の荷重を測定できる力覚センサ４２を備えているため、保持部材３０のＵ字の溝３１に保持されたチューブＴ内のどの位置でカテーテルＣの先端が移動しても、チューブＴに作用する荷重を測定することができる。従って、例えば一方向のみの荷重を測定できる荷重測定装置を用いた場合では、チューブＴ内のカテーテルＣの先端の位置に応じて、作用する荷重の方向に対応した荷重測定装置に交換する必要があるところ、本実施形態の荷重測定装置４０では、そのような交換をする必要がないため、カテーテルＣの摩擦評価をより簡単に行うことができる。

このように、本実施形態の摩擦評価装置１を使用することによって、チューブＴ内をカテーテルＣが移動している時に、チューブＴに作用する荷重を測定することができる。

次に、本実施形態の摩擦評価装置１を使用して、チューブＴ内をカテーテルＣが移動している時に、保持部材３０を介してチューブＴに作用する荷重を測定する種々の試験を行った結果を例示する。なお、血管を模したチューブＴは、外径が５ｍｍで内径が３ｍｍの可撓性を有した材質のチューブＴを用いており、保持部材３０のＵ字の溝３１に保持させると共に、チューブＴ内に模擬血液として水を満たした状態で試験を行った。

まず、図４は、カテーテルＣの移動条件を異ならせた試験結果である。図４における移動条件は、カテーテルＣを、１ｍｍ／ｓｅｃ、２ｍｍ／ｓｅｃ、５ｍｍ／ｓｅｃ、１０ｍｍ／ｓｅｃ、２０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で連続的に移動させた条件と、カテーテルＣを、１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で５ｍｍ前進させた後に２ｍｍ後退させて断続的に移動をさせた条件である。図４からは、カテーテルＣの移動条件の違いによってチューブＴに作用する荷重が異なっており、カテーテルＣの摩擦の違いが表れていることが判る。

図５は、図４の試験と同じ移動条件で、チューブＴの材質を異ならせた試験結果である。なお、図５では、チューブＴの材質の違いが判り易いように、各移動条件での最大値と最小値をプロットした。また、チューブＴの材質は、シリコーン樹脂と、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とを用いている。図５からは、カテーテルＣの移動条件の違いの他に、チューブＴの材質の違いによってもカテーテルＣの摩擦の違いが表れていることが判る。

図６は、表面の異なるカテーテルＣを試験した結果である。具体的には、全体に潤滑剤の薄膜があるカテーテルＣと、先端を除いて潤滑剤の薄膜があるカテーテルＣと、潤滑剤の薄膜がないカテーテルＣとを、夫々１０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で連続的に移動させて試験した。図６からは、潤滑剤の薄膜がないカテーテルＣほど荷重が大きくなっており、カテーテルＣの摩擦の違いが表れていることが判る。

図７は、表面の異なるカテーテルＣの耐久試験の結果である。ここでは、潤滑剤の薄膜が良好に形成されたカテーテルＣと、潤滑剤の薄膜が良好に形成されていないカテーテルＣとを、夫々１０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で連続的に移動させた試験を複数回行った。図７からは、良好なカテーテルＣでは試験回数に関らずチューブＴに作用する荷重が略一定であるのに対して、良好でないカテーテルＣでは試験回数毎にチューブＴに作用する荷重がばらついており、カテーテルＣの摩擦の違いが表れていることが判る。また、図７の良好なカテーテルの結果からは、試験の条件が同じであれば、同じ結果が得られることが判る。つまり、同一試験での再現性が高いことが判る。

図４乃至図７に示したように、本実施形態の摩擦評価装置１を使用して、チューブＴ内をカテーテルＣが移動している時のチューブＴに作用する荷重を測定することで、カテーテルＣの摩擦を測定することができ、カテーテルＣの摩擦を客観的に評価することができる。

このように、本実施形態によれば、チューブＴ内をカテーテルＣが移動している時に、チューブＴに作用する荷重を荷重測定装置４０によって測定することができるため、実際にカテーテルＣが使用されている状態に近い状態でカテーテルＣの摩擦を測定することができる。また、スライダ２２ａの位置や移動速度、チャック２４の回転等を制御装置６０により制御しているため、スライダ２２ａやチャック２４に同じ動きをさせることが可能となり、チューブＴに対するカテーテルＣの移動の再現性を高くすることができ、カテーテルＣの摩擦を高い再現性で客観的に評価することができる。

また、本実施形態によれば、制御装置６０によってスライド機構２０の進退モータ２２ｅを適宜制御してスライダ２２ａ（カテーテルＣ）を直線状に進退させることにより、チューブＴ内にカテーテルＣを挿入する時や、チューブＴからカテーテルＣを引き抜く時のチューブＴに作用する荷重を測定することができる。また、制御装置６０によって進退モータ２２を適宜制御することにより、チューブＴ内でカテーテルを連続して移動させた時や、チューブＴ内でカテーテルを進退させながら移動させた時に、チューブＴに作用する荷重を測定することができる。更に、制御装置６０によって進退モータ２２ｅと回転モータ２３とを適宜制御することにより、チューブＴ内でカテーテルＣを回転させながら移動させた時や、チューブＴ内でカテーテルＣを交互に回転させながら移動させた時に、チューブＴに作用する荷重を測定することができる。

ところで、実際の医療現場では、医師がカテーテルＣを血管等に挿入する際に、カテーテルＣを出し入れしながら挿入したり、カテーテルＣを捩じるように回しながら挿入したりすることがある。これに対して、本実施形態では、制御装置６０によって駆動機構２０を適宜制御することにより、チューブＴに対してカテーテルＣを出し入れしながら挿入する時のチューブＴに作用する荷重を測定したり、カテーテルＣを捩じるように回しながら挿入する時のチューブＴに作用する荷重を測定したりすることができる。従って、医療現場等で実際にカテーテルＣを使用している時のカテーテルＣの動きを、より忠実に再現させて測定することができるため、カテーテルＣの摩擦に対してより実際の使用状態に近い状態でカテーテルＣの摩擦を評価することができる。

更に、本実施形態によれば、保持部材３０の溝３１，３２にチューブＴを保持させることで、チューブＴを簡単に所望の形状に保持させることができる。従って、チューブＴを交換しても、同一の形状にチューブＴを保持することができるため、測定条件を簡単に揃えることができ、カテーテルＣの摩擦を客観的に評価することができる。また、溝３１，３２によって所望の形状にチューブＴを保持させることができるため、直線状に形成された可撓性のチューブＴを用いることによっても、非直線状の形状とすることができる。これにより、所望の形状に予め形成したチューブＴを用いる必要がなく、様々な種類（素材）のチューブＴを用いることができ、汎用性の高い摩擦評価装置１とすることができる。

また、本実施形態によれば、スライダ２２ａに回転機構としての回転モータ２３を取付けているため、回転モータ２３をベースプレート２１側に取付けた場合と比較して、チャック２４（カテーテルＣ）を回転させる機構を簡単な機構とすることができる。

また、本実施形態によれば、チューブＴに作用した荷重を測定することができるため、例えば、チューブＴにワイヤーを通した状態で、そのワイヤーをガイドにカテーテルＣを挿入した時のチューブＴに作用する荷重を測定することで、カテーテルＣの表面と内面の摩擦も評価することができる。

更に、本実施形態によれば、カテーテルＣやチューブＴを交換した時に、位置調整装置５０によって保持部材３０の位置を調整することにより、カテーテルＴとチューブＣとの位置関係（高さ）を交換する以前と同じ位置にすることができるため、測定条件を揃えることができ、カテーテルＴの摩擦を客観的に評価することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、荷重測定装置４０として、直交した二方向の荷重を測定できる装置を示したが、これに限定するものではなく、互いに直交した三方向の荷重を測定できる装置としても良い。

また、上記の実施形態では、位置調整装置５０として、高さ方向（スライダ２２ａの移動方向）の位置のみを調整できる装置を示したが、これに限定するものではなく、高さ方向の他に、左右方向や前後方向の位置を調整できる装置としても良く、これにより、測定条件を揃え易くすることができ、カテーテルの摩擦評価をより簡単に行うことができる。

また、上記の実施形態では、チューブＴをＵ字やＷ状に延びるように保持する保持部材３０を示したが、これに限定するものではなく、他の形状にチューブＴを保持する保持部材３０としても良い。例えば、実際にカテーテルＣを挿入する血管等の形状と同じ形状にチューブＴを保持できる保持部材３０としても良く、これにより、実際に近い状態でカテーテルＣの摩擦を評価することができる。

１ カテーテルの摩擦評価装置
１０ 装置本体
２０ 駆動装置
２１ ベースプレート
２２ スライド機構
２２ａ スライダ
２２ｂ レール部材
２２ｃ プーリ
２２ｄ ベルト
２２ｅ 進退モータ
２２ｆ 固定片
２３ 回転モータ（回転機構）
２４ チャック
３０ 保持部材
３１ 溝
３２ 溝
４０ 荷重測定装置
４１ 取付部材
４２ 力覚センサ
５０ 位置調節装置
５１ 台座部
５２ リンク機構
５３ 操作部
６０ 制御装置
Ｃ カテーテル
Ｔ チューブ

特許第３９７７７６６号公報

Claims (3)

1. 直線状に移動駆動されるスライダを有したスライド機構と、
   前記スライダに取付けられており、カテーテルの一部を保持するチャックと、
   前記スライダに取付けられており、前記チャックを回転駆動させる回転機構と、
   前記チャックに保持されたカテーテルの先端が挿入されるチューブと、
   該チューブを着脱可能に保持する溝を有した保持部材と、
   該保持部材に作用する複数方向の荷重を測定する荷重測定装置と
   を具備することを特徴とするカテーテルの摩擦評価装置。
2. 前記保持部材の位置を調整する位置調整装置を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のカテーテルの摩擦評価装置。
3. 直線状に移動駆動されるスライダを有したスライド機構と、
   前記スライダに取付けられており、カテーテルの一部を保持するチャックと、
   前記スライダに取付けられており、前記チャックを回転駆動させる回転機構と、
   前記チャックに保持されたカテーテルの先端が挿入されるチューブと、
   該チューブを着脱可能に保持する溝を有した保持部材と、
   該保持部材に作用する複数方向の荷重を測定する荷重測定装置と
   を具備するカテーテルの摩擦評価装置を使用し、
   前記スライド機構によって前記チューブ内でカテーテルを移動させている時に、該チューブに作用する荷重を測定することを特徴とするカテーテルの摩擦評価方法。

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