JP2015175640A - Measurement device, medical apparatus, and training apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、計測装置、医療装置および訓練装置に関し、特に、可撓性を有する線状体に作用する操作力を計測する計測装置、医療装置および訓練装置に関する。 The present invention relates to a measuring device, a medical device, and a training device, and more particularly, to a measuring device, a medical device, and a training device that measure an operating force acting on a flexible linear body.
可撓性を有する線状体は、体内の管の中へ挿入される線状の医療器具として実用化されている。たとえば、血管、尿管、気管支、消化管もしくはリンパ管などの体内にある管に挿入されるガイドワイヤやカテーテル、または、動脈瘤を塞栓するための塞栓用コイルが先端に付いたワイヤなどが知られている。これらの線状体を体内の管へ挿入し、体外からの操作によって目的部位まで誘導する。 A linear body having flexibility has been put into practical use as a linear medical instrument inserted into a body tube. For example, a guidewire or catheter inserted into a body tube such as a blood vessel, ureter, bronchi, digestive tract, or lymphatic vessel, or a wire with an embolic coil at the tip for embolizing an aneurysm is known. It has been. These linear bodies are inserted into a tube inside the body and guided to the target site by an operation from outside the body.
線状体が挿入される管は必ずしも直線状ではなく、部分的に屈曲や分岐をしている場合が多い。また、管の径は必ずしも一定ではなく、管自体が細くなっていたり、血管内に生じる血栓などの管内部にある障害物によって管の径が細くなっていたりする場合がある。しかし、従来の線状体では、線状体の進行方向前方の状況を検知する手段がなく、線状体の操作を操作者の勘に頼らざるを得ず、体外からの誘導操作には熟練が必要であった。 The tube into which the linear body is inserted is not necessarily linear, and is often partially bent or branched. In addition, the diameter of the tube is not necessarily constant, and the tube itself may be thin, or the diameter of the tube may be thin due to an obstacle inside the tube such as a thrombus generated in the blood vessel. However, in the conventional linear body, there is no means for detecting the situation ahead of the linear body in the traveling direction, and the operation of the linear body has to be relied on by the operator's intuition, and is skilled in guiding operations from outside the body. Was necessary.
そこで、線状体の進行方向前方における障害物の存在を検知する装置として、特開平10−263089号公報(特許文献1)は、線状体の先端に圧力センサを設ける装置を開示する。 Therefore, as a device for detecting the presence of an obstacle ahead of the linear body in the traveling direction, Japanese Patent Laid-Open No. 10-263089 (Patent Document 1) discloses a device in which a pressure sensor is provided at the tip of the linear body.
また最近では、管の中へ挿入される線状体を操作するときに、管内部における障害物の存在を管外部において検知する装置として、特開2008−64508号公報(特許文献2)および再公表特許第2011/033985号公報(特許文献3)は、線状体が貫通する貫通孔が形成される本体と、線状体に長手軸方向の操作力(圧縮力または引張力)が作用するときに貫通孔の内部における線状体の湾曲の度合いを検出するセンサと、センサによって検出される線状体の湾曲の度合いを、線状体に作用する長手軸方向の操作力へ変換する変換回路とを備える計測装置を開示する。 Recently, as a device for detecting the presence of an obstacle inside a pipe outside the pipe when operating a linear body inserted into the pipe, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-64508 (Patent Document 2) and In Japanese Patent Publication No. 2011/033985 (Patent Document 3), a main body in which a through-hole through which a linear body passes is formed, and an operating force (compression force or tensile force) in the longitudinal axis direction acts on the linear body. Sometimes a sensor that detects the degree of bending of the linear body inside the through-hole, and a conversion that converts the degree of bending of the linear body detected by the sensor into an operating force in the longitudinal direction acting on the linear body A measuring device comprising a circuit is disclosed.
上記の特許文献2および3に記載される計測装置においては、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との所定の相関関係に基づき、センサにより検出した線状体の湾曲度合いを線状体に作用する操作力に変換する。したがって、材質の異なる種々の線状体と使用する場合には、種々の線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との相関関係を予め計測しておくことによって、使用する線状体に合わせて相関関係を切換え可能としている。
In the measuring devices described in
しかしながら、このような構成においては、術者は、現在使用している線状体を別の種類の線状体に交換したときには、新たに使用する線状体に合わせて相関関係を切換える操作が必要となってくる。そのため、線状体の交換時において、術者がこの切換え操作を失念する、もしくは誤った相関関係に切換える誤操作をしてしまう可能性があるが、術者に注意喚起することができないという問題が生じる。 However, in such a configuration, when the operator replaces the currently used linear object with another type of linear object, the operator is not allowed to change the correlation in accordance with the newly used linear object. It becomes necessary. Therefore, at the time of exchanging the linear body, the operator may forget this switching operation or may perform an erroneous operation to switch to an incorrect correlation, but there is a problem that the operator cannot be alerted. Arise.
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、種々の材質を有する線状体に作用する操作力を正確に計測するために、術者に切替操作の確認を促す計測装置、医療装置および訓練装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to confirm the switching operation to the operator in order to accurately measure the operating force acting on the linear body having various materials. It is to provide a measuring device, a medical device and a training device for prompting.
この発明によれば、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の操作力を計測する計測装置は、線状体を挿通するための貫通孔が形成された本体を備える。貫通孔は、貫通孔の内部において線状体が円弧状に湾曲し、操作力に応じて線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように構成される。計測装置はさらに、貫通孔の内部における線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との相関関係に基づき、センサによって検出される線状体の湾曲度合いを線状体に作用する操作力に変換する変換部と、入力操作に応じて、種々の線状体に対応して定めた複数の相関関係の中から、線状体の種類に応じた相関関係を選択するための選択部と、本体内における線状体の有無を判定することにより、本体への線状体の挿入/引抜を判定するための判定部と、線状体の引抜を判定したとき、選択部における相関関係の選択の確認を促す警告を報知するための報知部とを備える。 According to this invention, the measuring device for measuring the operating force in the longitudinal axis direction acting on the flexible linear body includes the main body in which the through hole for inserting the linear body is formed. The through hole is configured to allow the linear body to be curved in an arc shape inside the through hole and change the degree of curvature of the linear body in accordance with the operation force. The measuring apparatus further includes a line detected by the sensor based on a correlation between a sensor that detects the degree of bending of the linear body in the through hole and an operation force that acts on the linear body and the degree of bending of the linear body. A conversion unit that converts the degree of curvature of the linear body into an operating force that acts on the linear body, and a plurality of correlations that are determined corresponding to various linear bodies according to the input operation. A selection unit for selecting a correlation according to the type, a determination unit for determining the insertion / extraction of the linear body in the main body by determining the presence or absence of the linear body in the main body, and a linear And a notifying unit for notifying a warning prompting confirmation of the selection of the correlation in the selecting unit when it is determined that the body is withdrawn.
この発明による計測装置、医療装置および訓練装置によれば、種々の材質を有する線状体に作用する操作力を正確に計測するために、術者に線状体切替スイッチの切替操作の確認を促すことが可能となる。 According to the measuring device, the medical device, and the training device according to the present invention, in order to accurately measure the operating force acting on the linear body having various materials, the operator is asked to confirm the switching operation of the linear body selector switch. It is possible to prompt.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
[計測装置の構成]
図1は、この発明の実施の形態1による計測装置の本体の構成を示す外観図である。図1は、計測装置101が床面に設置された状態を示している。
(Embodiment 1)
[Configuration of measuring device]
1 is an external view showing a configuration of a main body of a measuring apparatus according to
図1を参照して、計測装置101は本体2を備える。本体2は、たとえば透明体であり、光を透過することが可能な物質で形成されている。本体2には可撓性を有する線状体1が挿通する貫通孔3が形成されている。
With reference to FIG. 1, a
図2は、図1のII−II線に沿った断面を示す断面図である。図3は、図1のIII−III線に沿った断面を示す断面図である。なお、図2および図3は、本体2の断面図とともに、計測装置101の全体構成を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line III-III in FIG. 2 and 3 show the overall configuration of the
図2を参照して、貫通孔3は、線状体1が挿通する出入口を大きくして挿入性を向上させるために、第1端部および第2端部としてテーパ状の入出力ポート4A,4Bを有する。貫通孔3は、入出力ポート4A,4B間に設けられ、線状体1の長手軸方向以外への移動を規制する拘束部5A,5Bを有する。拘束部5A,5Bにおいて、貫通孔3の直径は線状体1の直径よりもわずかに大きい(たとえば線状体1の直径の105%〜120%)。また、線状体1の長手軸方向に沿った貫通孔3の長さは、線状体1の直径の数倍以上である。したがって、線状体1は、拘束部5A,5Bにおいて長手軸方向以外への動作を拘束される。
Referring to FIG. 2, the
貫通孔3は、貫通孔3の内部において線状体1が円弧状に湾曲し、線状体1に作用する操作力(圧縮力および引張力)に応じて線状体1の湾曲度合いが変化することを許容するように形成されている。すなわち、貫通孔3は、線状体1に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用していないとき、貫通孔3の内部の検出部6において円弧状に湾曲するように形成されている。また、貫通孔3は、線状体1に圧縮力が作用するとき、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて線状体1の湾曲度合いが増加し、線状体1に引張力が作用するとき、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて線状体1の湾曲度合いが減少するように形成されている。
In the
このような構成により、線状体1に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力が非常に小さい場合でも、正確に圧縮力および引張力を検出することができる。
With such a configuration, even when the longitudinal compressive force and tensile force acting on the
本体2は、線状体1に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときに、貫通孔3の内部における線状体1の湾曲方向を規定する。すなわち、貫通孔3は、2つの拘束部5A,5Bの間で曲がっており、線状体1が貫通孔3を貫通すると湾曲形状となる。また貫通孔3は、その内部の2つの拘束部5A,5Bの間において、内壁81,82が内壁84から離れて貫通孔3の径が広げられた、検出部6を成すように形成される。
The
拘束部5A,5Bは、入出力ポート4Aおよび入出力ポート4Bにそれぞれ隣り合って設けられ、線状体1の挿通方向に直交する平面で切断した場合に開口面積S1を有する。検出部6は、拘束部5Aおよび拘束部5Bの間に設けられ、線状体1の挿通方向に直交する平面で切断した場合に開口面積S1より大きい開口面積S2を有する。そして、検出部6は、線状体1が円弧状に湾曲するように形成され、円弧状に湾曲している線状体1の内周方向および外周方向に拡張されている。
The restraining
線状体1の湾曲の外側にある内壁81,82が広がって、検出部6が形成されている。内壁84は平面状に形成されている。検出部6では、線状体1は図2の紙面と平行方向の動作を規制されないようになっている。線状体1は、検出部6において曲がりながら本体2の内部を通過している。
The
入出力ポート4A,4Bおよび検出部6において、図2の紙面と垂直方向の貫通孔3の高さは線状体1の直径よりもわずかに大きく(たとえば線状体1の直径の105%〜120%)、線状体1に対して図2の紙面と垂直方向の動作を拘束している。すなわち、入出力ポート4A,4Bおよび検出部6において、線状体1の長手軸方向に垂直な断面における貫通孔3の断面形状は、長方形状である。これらによって、貫通孔3の内部における線状体1の湾曲方向を規定し、線状体1に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときの線状体1の湾曲部の山の高さ(すなわち、内壁84から線状体1までの距離の最大値)が定まるように、線状体1を位置決めしている。
In the input /
検出部6には、検出部6における貫通孔3の断面を横断するようにラインセンサ30が配置されている。ラインセンサ30は、貫通孔3の内壁84から、内壁84に対向する貫通孔3の内壁を構成する凹部83の内部に亘るように、検出部6の内部を横断して配置されている。ラインセンサ30は、検出部6において、線状体1に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときに線状体1が円弧状に湾曲して形成される、湾曲の山の頂点の軌跡に沿って配置されている。
A
また、図2に示すように、検出部6における内壁84と拘束部5A,5Bとの境界部分61,62は、貫通孔3の内側に向かって凸の曲面形状となるように形成されている。内壁81,82は、貫通孔3の内側に向かって凸の曲面形状となるように形成されている。拘束部5Aにおける貫通孔3の内壁に接する曲面形状に内壁81が形成されており、拘束部5Bにおける貫通孔3の内壁に接する曲面形状に内壁82が形成されている。これにより、線状体1に塑性変形を伴う折れ曲がりが生じることを防ぐことができる。また、検出部6の内壁81と内壁82との間における貫通孔3の内壁が内壁84からより離れるように、本体2の外部側に向かって貫通孔3の内壁が窪んで形成されている。
As shown in FIG. 2, the
検出部6の壁部は、貫通孔3の内側に向かって凸の曲面形状である内壁81,82と、凹部83とを組み合わせた形状に成形されている。このような検出部6の形状により、検出部6において、線状体1に長手軸方向の圧縮力が作用して線状体1が湾曲するとき、線状体1の湾曲の外側にある貫通孔3の内壁(すなわち、内壁81および内壁82)に沿って、線状体1が湾曲できる。また線状体1の一部は、内壁81および内壁82から離れるように湾曲できる。また圧縮力が増大するにつれて、線状体1が内壁81,82から離れる点である接点間の距離は減少する。
The wall portion of the
そのため、検出部6内部で線状体1が座屈することを抑制できる。すなわち、座屈荷重の小さな線状体1を用いる場合でも、線状体1が検出部6において座屈することなく湾曲するため、線状体1の湾曲の度合いを精度よく検出することができる。検出される湾曲の度合いを変換することにより、線状体1に作用する長手軸方向の圧縮力を計測することができる。
Therefore, it is possible to suppress the
また、検出部6には凹部83が形成されているために、線状体1に作用する圧縮力を、広範囲に亘り精度良く計測することが可能となる。すなわち、検出部6における線状体1の湾曲の山の高さを計測することによって、線状体1に作用する圧縮力が計測される。このとき、検出部6内にある線状体1において内壁84から最も離れた点が、検出部6の内壁に接触していなければ、線状体1に作用する圧縮力を計測することができる。凹部83が形成されていれば、線状体1の湾曲部の頂点を検出部6の内壁に接触させるために、より大きな長手軸方向の圧縮力を必要とすることになる。したがって、線状体1に作用する圧縮力の計測範囲を広げることができる。
Further, since the
計測装置101は、さらに、光を発する光源器29と、光源器29が発する光を受ける受光器であるラインセンサ30と、光源器29を発光させる点灯回路9と、変換回路10と、線状体選択器20と、警告灯26とを備える。
The measuring
ラインセンサ30は、光を受ける受光素子を複数有し、複数の受光素子が一列に配置された一次元の光学式のアレイセンサである。本体2の内部において、光源器29からラインセンサ30に至る光路は、検出に使用する光が透過する透光性材料で構成されている。光源器29およびラインセンサ30は、線状体1を挟んで対向するように、検出部6を挟んで配置されている。
The
ラインセンサ30は、線状体1の湾曲の山の高さ方向すなわち線状体1に長手軸方向の圧縮力および引張力を作用させるときに線状体1の湾曲の山の頂点が移動する方向に沿って配置されている。ラインセンサ30は、内壁84の延在方向に対し垂直な方向に沿って配置されており、湾曲の山の頂点において線状体1と直交するように配置されている。ラインセンサ30は、線状体1の湾曲の山の高さhを計測することにより、線状体1の湾曲度合いを検出する。
When the
ラインセンサ30上に投影された線状体1の影に基づいて線状体1の湾曲度合いを検出する。すなわち、光源器29が発する光をラインセンサ30が受けるとき、ラインセンサ30において、ある受光素子の上に線状体1があり、光源器29が発する光を線状体1が遮ることによってその受光素子が受ける光量が小さくなる。その受光素子の位置が線状体1の湾曲度合いに対応する。
The degree of curvature of the
図4は、図2の断面図において、線状体1に圧縮力が作用し、本体2の内部において線状体1が湾曲している状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which a compressive force acts on the
図4を参照して、線状体1に長手軸方向の圧縮力CPが作用するとき、線状体1の湾曲度合いが増加する。線状体1の湾曲度合いの増加に伴ない、湾曲の山の高さが大きくなる。
With reference to FIG. 4, when a compression force CP in the longitudinal axis direction acts on the
図4において、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体1の状態をp0で示している。状態p0において、線状体1は円弧状に湾曲している。
In FIG. 4, the state of the
線状体1に圧縮力CPが作用すると、状態p0よりも線状体1がさらに湾曲し、湾曲の山の高さは状態p0と比べてh1増加する(状態p1)。
When the compressive force CP acts on the
状態p1と比べて大きな圧縮力CPが線状体1に作用すると、状態p1よりも線状体1がさらに湾曲し、湾曲の山の高さは状態p1と比べてさらに増加し、状態p0と比べてh2(h2>h1)増加する(状態p2)。
When a large compressive force CP is applied to the
図5は、図2の断面図において、線状体1に引張力が作用し、本体2の内部において線状体1が湾曲している状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a tensile force acts on the
図5を参照して、線状体1に長手軸方向の引張力PUが作用するとき、線状体1の湾曲度合いが減少する。線状体1の湾曲度合いの減少に伴い、湾曲の山の高さが小さくなる。
With reference to FIG. 5, when a tensile force PU in the longitudinal axis direction acts on the
図5において、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体1の状態をp0で示している。状態p0において、線状体1は円弧状に湾曲している。
In FIG. 5, the state of the
線状体1に引張力PUが作用すると、状態p0よりも線状体1の湾曲度合いが減少し、湾曲の山の高さは状態p0と比べてh3減少する(状態p3)。
When the tensile force PU is applied to the
図2および図3に戻って、ラインセンサ30は、貫通孔30の内部における線状体1の湾曲部の位置を検出する。具体的には、検出部6を挟んでラインセンサ30と対向する位置に配置される光源器29が発する光をラインセンサ30が受けるとき、ラインセンサ30における複数の受光素子のうちのある受光素子の上に線状体1が位置すると、光源器29が発する光を線状体1が遮ることにより、その受光素子が受ける光量が小さくなる。その受光素子の位置を検出することにより、線状体1の位置を特定し、線状体1の湾曲の山の高さの増減、すなわち線状体1の湾曲の度合いを検出することができる。
Returning to FIG. 2 and FIG. 3, the
なお、光源器に対向する位置に配置される受光器が透過光を受ける構成に限らず、光源器と受光器とを並べて配置し、かつ光源器と対向する位置に光源器が発する光を反射するミラーなどの反射体を設置してもよい。この場合、光源器が発する光のうち反射体が反射する反射光を受光器で受けることにより、同様に線状体1の湾曲度合いを検出できる。また、ラインセンサのような一次元のアレイセンサの代わりに、平面上に複数の受光素子がたとえばマトリクス状に並べて配置された2次元のアレイセンサを用いても、線状体1の湾曲度合いの検出が可能である。さらに、線状体1の湾曲度合いを検出できればよいのであるから、たとえば湾曲の山の高さを検出する非接触の距離センサ、または線状体の位置を検出する位置センサなどを使用することもできる。
The light receiver arranged at the position facing the light source is not limited to the configuration that receives the transmitted light, but the light source and the light receiver are arranged side by side, and the light emitted from the light source is reflected at the position facing the light source. A reflector such as a mirror may be installed. In this case, the degree of curvature of the
変換回路10は、ラインセンサ30によって検出される線状体1の湾曲度合いを、線状体1に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を示す信号に変換して出力する。具体的には、変換回路10は、線状体位置演算部12と、変換部14とを含む。
The
線状体位置演算部12は、ラインセンサ30における複数の受光素子のうち、光源器29から受ける光量が小さくなる受光素子の位置を検出する。そして、線状体位置演算部12は、検出した受光素子の位置に基づいて線状体1の位置を特定する。次いで、線状体位置演算部12は、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体1の基準位置からの変位量を演算することにより、線状体1の湾曲の山の高さの増減、すなわち線状体1の湾曲度合いを検出する。
The linear body
変換部14は、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体1の湾曲度合いと比べて線状体1の湾曲度合いが増加した場合には、検出された湾曲度合いを線状体1に作用する圧縮力を示す信号に変換する。また、変換部14は、線状体1に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体1の湾曲度合いと比べて線状体1の湾曲度合いが減少した場合には、検出された湾曲度合いを線状体1に作用する引張力を示す信号に変換する。
When the degree of bending of the
たとえば変換部14は、ラインセンサ30によって検出された線状体1の湾曲の山の高さと、線状体1に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係(たとえば、ある大きさの圧縮力と、これに対応する湾曲の山の高さとの組)に基づき、線状体1の湾曲の山の高さを線状体1へ作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換し、出力する。
For example, the
図6は、線状体に作用する力とラインセンサで検出した線状体の位置との相関関係を示す図である。図6は、線状体に作用する力とラインセンサで検出した線状体の位置とを計測した結果を示している。図6において、横軸は線状体1に作用する長手軸方向の作用力pを示し、縦軸は線状体1の湾曲の山の高さhを示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a correlation between the force acting on the linear body and the position of the linear body detected by the line sensor. FIG. 6 shows the result of measuring the force acting on the linear body and the position of the linear body detected by the line sensor. In FIG. 6, the horizontal axis represents the acting force p in the longitudinal axis direction acting on the
変換部14は、図6に示す相関関係を記憶しており、この相関関係に基づいて、ラインセンサ30から受けた電気信号を、線状体1に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する。なお、変換部14は、図6に示す相関関係をそのまま記憶してもよいし、図6に示す相関関係を近似した式を記憶してもよい。
The
ここで、線状体1の形状および材質すなわちヤング率が異なると、同一の力が作用するときの線状体1の湾曲度合いが異なる。したがって、形状および材質の異なる複数種類の線状体1を使用する場合においては、形状および材質の異なる種々の線状体の湾曲度合いと線状体に作用する長手軸方向の力との相関関係を予め計測しておき、これらの相関関係を変換回路10に記憶しておく。
Here, if the shape and material of the
具体的には、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する長手軸方向の力との相関関係を表わす変換係数を、複数種類の線状体の各々について予め求めておき、これらの変換係数を変換回路10に記憶しておく。そして、計測装置101は、図2に示す線状体選択器20をさらに備え、使用する線状体に合わせてどの変換係数を使用するのかを選択する。これにより、同一の計測装置を種々の形状および材質を有する線状体1に適用することができる。
Specifically, a conversion coefficient representing the correlation between the degree of bending of the linear body and the longitudinal force acting on the linear body is obtained in advance for each of the plurality of types of linear bodies, and these conversions are performed. The coefficient is stored in the
図7は、本発明の実施の形態1に係る計測装置による計測方法の手順を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the measuring method by the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図7を参照して、まずステップS01により、線状体1を本体2の貫通孔3に挿通する。すなわち、内部において線状体1が円弧状に湾曲し、圧縮力および引張力に応じて線状体1の湾曲度合いが変化することを許容するように形成された貫通孔3に線状体1を挿通する。
Referring to FIG. 7, first,
次にステップS02により、線状体1を管の中に挿入し、管外部から操作することにより、線状体1の先端が管の内壁に接触する。
Next, in step S02, the
次にステップS03において、線状体1をさらに挿入するかあるいは引き抜くために管外部から線状体1の長手軸方向に力を加えるとき、線状体1の先端が管の内壁に接触しているか、あるいは線状体1が体内の管に引っ掛っている等によって、線状体1の動作が規制される。そのため線状体1の長手軸方向に圧縮力または引張力が作用する。
Next, in step S03, when a force is applied from the outside of the tube in the longitudinal axis direction of the
次にステップS04において、圧縮力または引張力の作用によって、貫通孔3の内部の検出部6において線状体1の湾曲度合いが変化する。
Next, in step S04, the bending degree of the
次にステップS05において、線状体1の位置(すなわち、線状体1の湾曲の山の高さ、線状体1の湾曲度合い)をラインセンサ30によって検出する。
Next, in step S05, the position of the linear body 1 (that is, the height of the crest of the
次にステップS06において、変換回路10により、線状体1の位置と線状体1に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係(たとえば所定の変換係数)に基づき、ステップS05において検出した線状体1の位置を線状体1に作用する圧縮力または引張力に変換する。
Next, in step S06, the
次にステップS07により、線状体1の位置からの変換によって得られる圧縮力または引張力を示す信号を出力する。
Next, in step S07, a signal indicating the compression force or tensile force obtained by the conversion from the position of the
以上のように、本実施の形態1による計測装置101は、ラインセンサ30によって線状体1の位置(線状体1が湾曲する度合い)を検出し、その検出結果を、変換回路10により線状体1に作用する長手軸方向の操作力(圧縮力または引張力)を示す信号に変換する。
As described above, the measuring
さらに本実施の形態1による計測装置101は、ラインセンサ30により検出される線状体1の位置に基づいて、線状体1が本体2に挿入されたか、または引き抜かれたかを判定する。
Furthermore, the measuring
具体的には、図2に戻って、変換回路10は、挿入引抜判定部15をさらに含む。挿入引抜判定部15は、線状体有無判定部16と、記憶部18とから構成される。
Specifically, returning to FIG. 2,
線状体有無判定部16は、線状体位置演算部12から、ラインセンサ30により検出される線状体1の位置を取得する。線状体有無判定部16は、ラインセンサ30における複数の受光素子の各々が光源器29から受ける光量を取得すると、複数の受光素子の間での受光光量のばらつきを検出する。複数の受光素子の間での受光光量のばらつき(たとえば最大光量と最小光量との差)が所定量を超えるとき、線状体有無判定部16は、本体2の内部に線状体1が有ると判定する。一方、複数の受光素子の間での受光光量のばらつきが所定量以下であるとき、本体2の内部に線状体1が無いと判定する。線状体有無判定部16は、判定結果(「線状体有り」または「線状体無し」)を記憶部18に格納する。
The linear body presence /
線状体有無判定部16は、上述した線状体1の有無の判定および、当該判定結果の記憶部18への格納を所定周期で繰り返し実行する。そして、記憶部18に格納される判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化したとき、挿入引抜判定部15は線状体1が本体2から引き抜かれたと判定する。これに対して、記憶部18に格納される判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化したとき、挿入引抜判定部15は線状体1が本体2に挿入されたと判定する。
The linear body presence /
挿入引抜判定部15は、線状体1が本体2から引き抜かれたと判定したとき、警告灯26を用いて、術者に対して、線状体選択器20において変換係数が正しく選択されているか否かの確認を促すための警告を報知する。上述したように、形状および材質の異なる複数種類の線状体1を使用する場合には、使用する線状体1に合わせて変換係数を選択する必要がある。そこで、挿入引抜判定部15は、線状体1が本体2から引き抜かれたときには、新たに本体2に挿入される線状体1に対応した変換係数が選択されるように、術者に対して線状体選択器20の選択の確認を促す。これにより、術者が線状体選択器20における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するよう、注意喚起する。
When the insertion /
これに対して、線状体1が本体2に挿入されたと判定したときには、挿入引抜判定部15はさらに、術者の操作によって線状体選択器20において変換係数が切換えられたか否かを判定する。そして、線状体選択器20において変換係数が切換えられたと判定した場合には、挿入引抜判定部15は、術者に対して、線状体選択器20において変換係数が正しく選択されているか否かの確認を促すための警告を報知する。この警告は、本体2に線状体1が挿入された状態において、術者が線状体選択器20を誤って操作することを想定したものである。これにより、術者の誤操作によって線状体1に合っていない変換係数が選択されないように術者に注意喚起する。
On the other hand, when it is determined that the
図8は、本発明の実施の形態1に係る計測装置による線状体の挿入引抜判定方法の手順を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the linear body insertion / extraction determination method by the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図8を参照して、まずステップS11により、ラインセンサ30によって検出される線状体1の位置を取得する。ラインセンサ30における複数の受光素子が受ける光量を取得すると、次にステップS12により、取得したラインセンサ30の受光光量に基づいて、線状体1が本体2の内部に有るか否かを判定する。この判定結果は記憶部18に格納される。
Referring to FIG. 8, first, in step S11, the position of
次に、記憶部18に格納された線状体1の有無の判定結果を用いて、線状体1が本体2に挿入されたか、あるいは線状体1が本体2から引き抜かれたかを判定する。具体的には、判定結果が「線状体有り」の場合、ステップS13により、線状体1が本体2から引き抜かれた否かを判定する。判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化したとき、線状体1が本体2から引き抜かれたと判定する(ステップS13においてYES)。この場合、ステップS14により、警告灯26を用いて、線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知する。
Next, using the determination result of the presence or absence of the
これに対して、判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化しないときには、線状体1が本体2から引き抜かれていないと判定する(ステップS13においてNO)。この場合、さらにステップS15により、線状体選択器20が操作されたか否かを判定する。術者により線状体選択器20が操作されたと判定したとき(ステップS15においてYES)、ステップS16により、警告灯26を用いて、線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知する。
On the other hand, when the determination result does not change from “with linear body” to “without linear body”, it is determined that the
ステップS12に戻って、判定結果が「線状体無し」の場合、ステップS17により、警告灯26を用いて、線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知する。次にステップS18により、線状体1が本体2に挿入されたか否かを判定する。判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化しないときには、線状体1が本体2に挿入されていないと判定する(ステップS18においてNO)。
Returning to step S12, if the determination result is “no linear object”, a warning for prompting confirmation of selection of the
一方、判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化したとき、線状体1が本体2に挿入されたと判定する(ステップS18においてYES)。この場合、ステップS19に進み、ステップS17による警告を解除する。ステップS20では、線状体選択器20が操作されたか否かを判定する。術者により線状体選択器20が操作されたと判定したとき(ステップS20においてYES)、ステップS21により、警告灯26を用いて、線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知する。
On the other hand, when the determination result changes from “without linear body” to “with linear body”, it is determined that the
[変更例]
上述した警告は、線状体選択器20の選択を確認することを術者に対して視覚的および/または聴覚的に報知し得るものであれば、どのような態様であってもよい。たとえば図9に示すように、計測装置101に警告ブザー27を設けることにより、警告音を吹鳴するようにしてもよい。
[Example of change]
The warning described above may be in any form as long as it can visually and / or audibly notify the operator that the selection of the
あるいは、図10に示すように、計測装置101の計測結果を術者に通報するために設けられている表示器22およびスピーカ24の少なくとも一方を用いて警告を報知するようにしてもよい。
Or as shown in FIG. 10, you may make it alert | report a warning using at least one of the
具体的には、表示器22は、変換部14によって変換された圧縮力および引張力を表示する。たとえば表示器22は、線状体1に作用する圧縮力および引張力を示す数値を表示する。線状体選択器20の選択の確認を促すための警告メッセージを表示器22に表示するようにしてもよい。
Specifically, the
スピーカ24は、線状体1に作用する圧縮力および引張力が所定のしきい値を超える場合、警告音を鳴らす。たとえば、操作力がゼロN(ニュートン)に近い場合は無音としておき、圧縮力が増加するのに応じて音響周波数を上げ、また、引張力が増加するのに応じて音響周波数を下げる。このスピーカ24を用いて、線状体選択器20の選択の確認を促すための警告音を鳴らすようにしてもよい。
The
なお、図10には、計測装置101の計測結果を術者に通報する、および線状体選択器20の選択の確認を術者に報知するための手段として、表示器22およびスピーカ24を備える構成としたが、当該手段は、表示器22およびスピーカ24のいずれか一方のみで構成できる点について確認的に記載する。
10 includes a
(実施の形態2)
上述のように、線状体1が本体2から引き抜かれたときに線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知する構成においては、新たに線状体1が本体2に挿入されたと判定したときに、術者が線状体選択器20の選択を確認したものと判断して警告を停止させることができる。
(Embodiment 2)
As described above, when the
しかしながら、実際には、警告を受けた術者が線状体選択器20の選択の確認を怠る可能性があるため、線状体選択器20において誤った変換係数が選択されている虞がある。
However, in fact, there is a possibility that the operator who has received the warning may fail to confirm the selection of the
このような不具合を防ぐために、本発明の実施の形態2による計測装置では、術者に対して線状体選択器20の選択の確認をより積極的に促すための手段をさらに備える構成について説明する。
In order to prevent such inconvenience, the measurement apparatus according to
図11は、本発明の実施の形態2による計測装置の全体構成を示す図である。図11を参照して、本発明の実施の形態2による計測装置101は、図2に示す計測装置101において、選択確認ボタン28をさらに設けたものである。計測装置101の全体構成は、選択確認ボタン28を除いて、図2と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a measurement apparatus according to
選択確認ボタン28は、押下操作などによって術者が操作可能な操作部である。警告灯26を用いて線状体選択器20の選択の確認を促すための警告を報知している状況において、変換回路10は、選択確認ボタン28の押下操作が行なわれたときに当該警告を停止する。すなわち、変換回路10は、術者によって選択確認ボタン28の押下操作が行なわれるまでは、線状体1が本体2に挿入されたと判定された場合であっても警告を継続する。このように、線状体1を本体2から引き抜いた後、新たに線状体1を本体2に挿入するという一連の動作に、選択確認ボタン28の押下操作を挟むことにより、術者が線状体選択器20の選択を確認し忘れるのを防止するよう、注意喚起することができる。
The
なお、選択確認ボタン28を押下するタイミングは、線状体1を本体2に挿入する前であっても、線状体1を本体2に挿入した後であってもよい。
Note that the timing of pressing the
また、計測装置101が表示器22および/またはスピーカ24(図10参照)を備える場合には、選択確認ボタン28を押下するタイミングまで警告を報知し続けるとともに、表示器22および/またはスピーカ24による計測結果の通報を禁止する構成とすれば、術者に対して、より効果的に線状体選択器20の選択の確認を促すことができる。
Further, when the measuring
なお、本発明の実施の形態1および2による計測装置101において、図12に示すように、本体2の外部に設置されたカメラ31によって本体2の内部を撮影し、その撮影した画像を用いて、本体2内部における線状体1の有無を判定する構成としてもよい。この構成においても、線状体1の有無の判定結果に基づいて線状体1の挿入/引抜が判定され、当該判定結果に応じた警告が報知される。
In the measuring
なお、カメラ31で撮影した画像を用いた線状体1の有無の判定と、撮影画像の画像処理とを併用する構成とすれば、本体2内部に挿入された線状体1の種類を高精度に特定することが可能になる。これにより、術者は、特定された線状体1の種類と、線状体選択器20の選択結果とを比較することによって、より効果的に選択間違いを防止するための注意喚起をすることができる。
In addition, if it is set as the structure which uses together the determination of the presence or absence of the
[計測装置の適用例]
最後に、本実施の形態1および2による計測装置を治療や検査などの実際の医療行為において使用する例を説明する。図13は、計測装置を人体の管の中へ挿入される線状の医療器具に使用する例を示す模式図である。
[Application example of measuring device]
Finally, an example in which the measurement device according to the first and second embodiments is used in an actual medical practice such as treatment or examination will be described. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example in which the measuring device is used for a linear medical instrument inserted into a human body tube.
図13において、計測装置101の本体2にカテーテル34が接続され、カテーテル34の中には、本体2の貫通孔3を貫通するガイドワイヤ(線状体)32がある。カテーテル34は、人体40の管の中に挿入されている。ガイドワイヤ32を把時する術者36がガイドワイヤ32を体内へ進めるためにガイドワイヤ32に長手軸方向に力を加えるとき、人体40の管に挿入抵抗があると、ガイドワイヤ32には長手軸方向に圧縮力が作用する。そしてその圧縮力が表示器22に表示される。また、ガイドワイヤ32を引き抜くときにおいて、人体40の管に引き抜き抵抗があると、ガイドワイヤ32には長手軸方向に引張力が作用する。そしてその引張力が表示器22によって表示される。
In FIG. 13, a
このような構成において、計測装置101は、ガイドワイヤ32が本体2から引き抜かれたときには、新たに本体2に挿入されるガイドワイヤ32に対応した変換係数が選択されるように、術者36に対して線状体選択器20の選択の確認を促す。これにより、医療行為の実行中において、術者36が線状体選択器20における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するための注意喚起をすることができる。
In such a configuration, when the
図14は、計測装置を人体を模擬する訓練シミュレータ(訓練装置)に取り付けて使用する例を示す模式図である。図14において、シミュレータ42は、線状の医療器具が挿入される人体の管の透視画像と同等の、模擬透視画像を表示する。計測装置101の本体2にカテーテル34が接続され、カテーテル34の中には、本体2の貫通孔3を貫通するガイドワイヤ(線状体)32がある。カテーテル34は、シミュレータ42に繋がっている。訓練している術者36は、模擬透視画像を見ながらガイドワイヤ32を操作する。シミュレータ42は、挿入されたガイドワイヤ32に対して、挿入抵抗および引き抜き抵抗を変化させる。操作時の抵抗力、すなわち計測装置によって計測されるガイドワイヤ32に作用する圧縮力および引張力は、表示器22に表示されるとともに、ケーブル38を通してシミュレータ42にも伝えられ、シミュレータ42内部でのガイドワイヤ32の挿入抵抗および引き抜き抵抗の変更に寄与している。図14において、計測装置101の本体2とシミュレータ42は分離されているが、本体2がシミュレータ42と一体に組み込まれてもよい。また、表示器22を備える代わりに、シミュレータ42の模擬透視画像に、ガイドワイヤ32に作用する圧縮力および引張力を表示しても良い。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example in which the measurement device is used by being attached to a training simulator (training device) that simulates a human body. In FIG. 14, the
このような構成において、計測装置101は、ガイドワイヤ32が本体2から引き抜かれたときには、新たに本体2に挿入されるガイドワイヤ32に対応した変換係数が選択されるように、術者36に対して線状体選択器20の選択の確認を促す。これにより、術者36が線状体選択器20における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するための注意喚起をすることができる。
In such a configuration, when the
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、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the claims, and is intended to include all modifications within the scope.
1 線状体、2 本体、3 貫通孔、4A,4B 入出力ポート、5A,5B 拘束部、6 検出部、9 点灯回路、10 変換回路、12 線状体位置演算部、14 変換部、15 挿入引抜判定部、16 線状体有無判定部、18 記憶部、20 線状体選択器、22 表示器、24 スピーカ、26 警告灯、27 警告ブザー、28 選択確認ボタン、29 光源器、30 ラインセンサ、31 カメラ、32 ガイドワイヤ、34 カテーテル、36 術者、38 ケーブル、40 人体、42 シミュレータ、61,62 境界部分、82,84 内壁、83 凹部、101 計測装置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記線状体を挿通するための貫通孔が形成された本体を備え、
前記貫通孔は、前記貫通孔の内部において前記線状体が円弧状に湾曲し、操作力に応じて前記線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように構成され、
さらに、
前記貫通孔の内部における前記線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、
前記線状体の湾曲度合いと前記線状体に作用する操作力との相関関係に基づき、前記センサによって検出される前記線状体の湾曲度合いを前記線状体に作用する操作力に変換する変換部と、
入力操作に応じて、種々の線状体に対応して定めた複数の前記相関関係の中から、前記線状体の種類に応じた前記相関関係を選択するための選択部と、
前記本体内における前記線状体の有無を判定することにより、前記本体への前記線状体の挿入/引抜を判定するための判定部と、
前記線状体の引抜を判定したとき、前記選択部における前記相関関係の選択の確認を促す警告を報知するための報知部とを備える、計測装置。 A measuring device that measures an operation force in a longitudinal direction acting on a linear body having flexibility,
A main body in which a through hole for inserting the linear body is formed,
The through hole is configured to allow the linear body to be curved in an arc shape inside the through hole, and to change the degree of curvature of the linear body according to an operation force,
further,
A sensor for detecting the degree of curvature of the linear body inside the through hole;
Based on the correlation between the degree of bending of the linear body and the operating force acting on the linear body, the degree of bending of the linear body detected by the sensor is converted to the operating force acting on the linear body. A conversion unit;
A selection unit for selecting the correlation according to the type of the linear body from the plurality of correlations determined corresponding to various linear bodies according to an input operation;
A determination unit for determining insertion / extraction of the linear body to / from the main body by determining the presence or absence of the linear body in the main body;
A measurement device comprising: a notification unit for notifying a warning that prompts confirmation of the selection of the correlation in the selection unit when it is determined that the linear body is pulled out.
前記報知部は、前記操作部に入力操作が行なわれるまで前記選択部における前記相関関係の選択の確認を促す警告を報知する、請求項1または請求項2に記載の計測装置。 In accordance with the input operation, further comprising an operation unit indicating that the confirmation of the selection of the correlation in the selection unit is completed,
The measurement device according to claim 1, wherein the notification unit issues a warning prompting confirmation of the selection of the correlation in the selection unit until an input operation is performed on the operation unit.
前記判定部は、前記センサによって検出された前記線状体の位置に基づいて前記本体内における前記線状体の有無を判定することにより、前記本体への前記線状体の挿入/引抜を判定する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の計測装置。 The sensor is configured to be able to detect the degree of curvature of the linear body by detecting the position of the linear body inside the through hole,
The determination unit determines whether the linear body is inserted into or extracted from the main body by determining the presence or absence of the linear body in the main body based on the position of the linear body detected by the sensor. The measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記判定部は、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記本体への前記線状体の挿入/引抜を判定する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の計測装置。 The measuring device is configured to be able to photograph the inside of the main body by a camera installed outside the main body,
The measurement device according to claim 1, wherein the determination unit determines insertion / extraction of the linear body with respect to the main body based on an image captured by the camera.
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