JP2016035389A - 計測装置、医療機器、および訓練用機器 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易な計測装置を提供する。
【解決手段】線状体が貫通する貫通孔が形成されている本体部１０と線状体の湾曲度合いを検出するセンサ部を備える。本体部１０とセンサ部とは着脱可能であり、センサ部は本体部に対して光を発する発光部２０と当該光のうち本体部１０を透過した光を受光する受光部３０とを含む。発光部２０および受光部３０は、本体部１０を挟持した状態で発光部２０の一部と受光部３０の一部とが互いに固定された固定部により位置決め可能である。上記固定部を構成する発光部２０の一部と受光部３０の一部とのいずれか一方には凸部５１、他方には凸部５１と接触して発光部２０と受光部３０との相対的位置を固定可能な段差部３３が形成されており、発光部２０および受光部３０の少なくともいずれか一方は凸部５１と段差部３３との接触状態を変更するように弾性変形可能な部分を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、計測装置に関し、特に可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力を計測する計測装置、医療機器、および訓練用機器に関する。

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の中へ挿入し、体外からの操作によって目的部位まで誘導する。

線状体が挿入される上記のような体内の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。このとき、線状体によって過度の荷重が人体の管に作用すると、管を損傷する恐れがある。

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かったため、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。

そこで、特開平１０−２６３０８９号公報には、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、線状体の先端に圧力センサが設けられている障害物感知機能付きカテーテルが開示されている。

しかし、このような障害物感知機能付きカテーテルを細いガイドワイヤに適用することは困難を伴う。細いガイドワイヤ、特に脳血管に入れるガイドワイヤの場合、その直径は、０．３５ｍｍ程度であり、先端部に小型の圧力センサを取り付けることは、困難である。また、圧力センサの信号を人体外部に取り出すために、ガイドワイヤの中に配線を通すのは、さらなる困難を要する。

このような課題を解決するものとして、特開２００８−０６４５０８号公報には、線状体の湾曲度合いを検出するセンサを用いた可撓性線状体の圧縮力計測装置が開示されている。

さらに再公表特許ＷＯ２０１１／０３３９８５号公報には、圧縮力だけでなく、引張力も検出することができる計測装置が開示されている。

上記計測装置は、貫通孔が形成されている本体部と、本体部の貫通孔に光を照射可能な発光部と、貫通孔を通過した光を受光する受光部とを主に備えている。線状体は貫通孔に通されて、圧縮力を受けて貫通孔内で湾曲したときの湾曲度合いが受光部による検出データに基づいて変換されて当該圧縮力が計測される。これにより、体内の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ことができる。

特開平１０−２６３０８９号公報 特開２００８−０６４５０８号公報 再公表特許ＷＯ２０１１／０３３９８５号公報

上記のような計測装置が治療に使用された後には、衛生の面からカテーテルと接続されていた本体部は使い捨てられるのが好ましい。つまり、発光部および受光部と本体部とは分離可能に設けられているのが好ましい。

しかしながら、上記のような計測装置が本体部と発光部および受光部とに分離可能に設けられている場合には、治療前に術者による計測装置の組み立て作業が必要となる。このとき、上記のような計測装置は、本体部を挟んだ状態で発光部と受光部とをねじ止めすることにより組み立てられていたため、組み立てには工具を用いる必要があり、所定の時間を要していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、組み立てが容易な計測装置、医療機器、および訓練用機器を提供することにある。

本発明に係る計測装置は、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力を計測する計測装置であって、前記線状体が貫通する貫通孔が形成されている本体部を備え、前記本体部は、前記線状体に前記圧縮力が作用するとき、前記貫通孔の内部で前記線状体が所定の平面内において湾曲可能となるように設けられており、前記線状体の前記湾曲の度合いを検出するセンサ部をさらに備える。前記本体部と前記センサ部とは着脱可能に設けられており、前記センサ部は、前記本体部に対して光を発する発光部と、前記発光部が発した光のうち前記本体部を透過した光を受光する受光部とを含む。前記発光部および前記受光部は、前記本体部を挟持した状態で、前記発光部の一部と前記受光部の一部とが互いに固定された固定部により位置決め可能である。前記固定部を構成する前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか一方には凸部が形成されており、前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか他方には前記凸部と接触して前記発光部と前記受光部との相対的位置を固定可能な段差部が形成されている。前記発光部および前記受光部の少なくともいずれか一方は、前記凸部と前記段差部との接触状態を変更するように弾性変形可能な部分を含む。

本発明によれば、組み立てが容易な計測装置、医療機器、および訓練用機器を提供することができる。

実施の形態１に係る計測装置の本体部を説明するための図である。 実施の形態１に係る計測装置を説明するための図である。 実施の形態１に係る計測装置を説明するための図である。 図３に示す線分ＩＶ−ＩＶ線から見た断面図である。 実施の形態１に係る計測装置の発光部および受光部を説明するための下面図である。 実施の形態１に係る計測装置の組み立て途中の状態を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る計測装置の固定部を説明するための図である。 実施の形態３に係る計測装置の固定部を説明するための図である。 実施の形態３に係る計測装置の変形例を説明するための図である。 実施の形態４に係る計測装置の発光部および受光部を説明するための下面図である。 実施の形態４に係る計測装置の変形例を説明するための下面図である。 実施の形態５に係る計測装置を説明するための下面図である。 実施の形態６に係る計測装置を説明するための図である。 実施の形態７に係る計測装置を説明するための図である。 実施の形態１に係る計測装置を備えた医療機器を説明するための図である。 実施の形態１に係る計測装置を備えた訓練用装置を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１〜図５を参照して、実施の形態１に係る計測装置１００について説明する。実施の形態１に係る計測装置１００は、可撓性を有する線状体１１０に対し、その長手軸方向に作用する圧縮力を計測するための計測装置である。計測装置１００は、線状体１１０が貫通する貫通孔１が形成されている本体部１０と、本体部１０の貫通孔１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部としての発光部２０および受光部３０とを備えている。

貫通孔１は、線状体１１０が貫通する出入口を大きくして挿入性を向上させるために、出入口にテーパ状の入出力ポート１１Ａ，１１Ｂを形成する。貫通孔１の内部には、線状体１１０の長手軸方向以外への移動を規制する拘束部１２Ａ，１２Ｂが形成されている。

さらに貫通孔１の内部には、拘束部１２Ａ，１２Ｂの間に挟まれており、線状体１１０の長手軸方向および長手軸方向と垂直な一方向以外への移動を規制する空間１３が形成されている。言い換えると、図１を参照して、空間１３では、線状体１１０が紙面と平行方向の動作を拘束しないようになっている。異なる観点から言えば、線状体１１０の長手方向に垂直な貫通孔１の断面形状は、入出力ポート１１Ａ，１１Ｂ、拘束部１２Ａ，１２Ｂ、空間１３においてそれぞれ異なっている。

貫通孔１は拘束部１２Ａ，１２Ｂの間で曲がっており、線状体１１０が貫通孔１を貫通すると湾曲形状となる。つまり、貫通孔１を貫通している線状体１１０は、拘束部１２Ａにより拘束されている部分と、拘束部１２Ｂにより拘束されている部分との間に位置する空間１３内で湾曲している。言い換えると、貫通孔１を貫通している線状体１１０の湾曲形状の頂部は、空間１３内に常に位置している。このとき、線状体１１０の湾曲形状の頂部は、線状体１１０が受ける長手方向の圧縮力に応じて空間１３内で長手方向に垂直な方向であって図１における紙面に平行な方向Ａ（以下、単に方向Ａという）に沿った軌跡を描くことになる。異なる観点から言えば、線状体１１０は、本体部１０の内部で所定の平面（線状体１１０の長手方向および方向Ａを含む平面、すなわち図１における紙面と平行な面）内において湾曲可能に設けられている。当該平面は、たとえば本体部１０において発光部２０側に位置する端面１０Ａ（以下単にセンサ面という）と平行に設けられている。

入出力ポート１１Ａ，１１Ｂおよび空間１３において、線状体１１０の長手軸方向に垂直な断面における貫通孔１の断面形状は、線状体１１０に対して図１における紙面と垂直方向の動作を拘束可能な限りにおいて、任意の形状とすればよいがたとえば長方形状である。このとき、貫通孔１の当該断面形状の長辺は、図１における紙面と平行な方向に沿って形成されている。特に、貫通孔１の空間１３における当該断面形状の長辺は、方向Ａに沿って形成されている。一方、貫通孔１の当該断面形状の短辺は、センサ面１０Ａ（図１における紙面）と垂直な方向（図２に示す本体部１０、発光部２０、および受光部３０の積層方向Ｅ）に沿って形成されている。

一方、拘束部１２Ａ，１２Ｂにおいて、線状体１１０の長手軸方向に垂直な断面における貫通孔１の断面形状は、線状体１１０に対してセンサ面１０Ａと垂直な方向、および方向Ａに平行な方向の動作を拘束可能な限りにおいて、任意の形状とすればよいがたとえば正方形状である。

つまり、貫通孔１の入出力ポート１１Ａ，１１Ｂ、拘束部１２Ａ，１２Ｂおよび空間１３において、貫通孔１のセンサ面１０Ａと垂直方向の高さは線状体１１０の直径よりもわずかに大きく（たとえば線状体１１０の直径の１０５％〜１２０％）、線状体１１０に対してセンサ面１０Ａと垂直方向の動作を拘束している。また、貫通孔１の拘束部１２Ａ，１２Ｂにおいて、線状体が延びる方向に垂直な断面におけるセンサ面１０Ａと平行な方向における幅は線状体１１０の直径よりもわずかに大きく（たとえば線状体１１０の直径の１０５％〜１２０％）、線状体１１０に対してセンサ面１０Ａと平行方向の動作を拘束している。

空間１３における当該断面形状が貫通孔１の内部における線状体１１０の湾曲方向を決定し、当該断面形状の長辺の長さが線状体１１０に長手軸方向の圧縮力が作用するときの線状体１１０の湾曲の山の高さを制限している。そのため、貫通孔１を貫通している線状体１１０は、センサ面１０Ａと平行な方向に沿って湾曲している。

本体部１０は、センサ面１０Ａと接続されているとともに方向Ａにおいて互いに対向しており、センサ面１０Ａに対して垂直な側面１０Ｂ，１０Ｃを有している。

本体部１０を構成する材料は、光の透過性に高い任意の材料とすればよいが、たとえばポリカーボネート、アクリル、ポリフェニルサルフォンである。本体部１０は、貫通孔１の内周面に対して所定の厚みを有するように形成されていればよいが、空間１３において貫通孔１の断面形状の短辺方向における厚みは薄い方が好ましい。つまり、本体部１０の線状体１１０の長手方向に垂直な断面形状は、たとえば長方形状である。

本体部１０は、センサ部としての発光部２０および受光部３０と着脱可能に設けられている。図２〜図４を参照して、発光部２０と受光部３０とは、線状体１１０の長手方向および方向Ａのそれぞれに垂直な方向（空間１３における貫通孔１の断面形状の短辺が延びる方向）において本体部１０を挟むように配置され、着脱可能に互いに固定されている。言い換えると、発光部２０、本体部１０、および受光部３０は線状体１１０の長手方向および方向Ａのそれぞれに垂直な方向において順に積層している（以下、発光部２０、本体部１０、および受光部３０が積層する方向を単に積層方向Ｅという）。

図４を参照して、受光部３０の積層方向Ｅにおける上面には、本体部１０を嵌めこむ溝部が形成されている。このとき、受光部３０に設けられている当該溝部は、センサ部におけるセンサ面１０Ａ、すなわち後述する発光部２０における発光素子２１や受光部３０におけるラインセンサ３２が延在する面に沿うように形成されている。また、本体部１０の側面１０Ｂ，１０Ｃは、受光部３０の溝部の側面と接触している。

そのため、積層方向Ｅにおける受光部３０の溝部の深さは、線状体１１０の長手方向に垂直な本体部１０の断面形状における短辺の長さと同等となるように設けられている。また、積層方向Ｅは方向Ａに垂直であって、方向Ａにおける受光部３０の溝部の幅は、線状体１１０の長手方向に垂直な本体部１０の断面形状における長辺の長さと同等となるように設けられている。

図２を参照して、発光部２０は、貫通孔１に対して光を照射可能に設けられている。発光部２０は、任意の発光体を有していればよく、たとえばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子２１を内蔵している光源器である。具体的には、発光部２０の発光素子２１は、上述のように貫通孔１を貫通している線状体１１０の湾曲形状の頂部に対し、光を照射可能に設けられている。よって、発光部２０の発光素子２１は、計測装置１００が組み立てられたときに、空間１３において線状体１１０の湾曲形状の内周側の端部から外周側の端部に渡って延在するように形成されている。

受光部３０は、発光部２０から本体部１０の貫通孔１に対して照射された光のうち、本体部１０を透過した光を受光可能に設けられている。受光部３０は、任意の受光体を有していればよく、たとえば受光素子が直線状に並列に配置されている光学式ラインセンサ３２などを内蔵している受光器である。具体的には、受光部３０のラインセンサ３２は、上述のように貫通孔１を貫通している線状体１１０の湾曲形状の頂部に対し発光部２０から照射された光を受光可能に設けられている。よって、受光部３０のラインセンサ３２は、空間１３において線状体１１０の湾曲形状の内周側の端部から外周側の端部に渡って延在している。受光部３０は、さらにレンズ３１などの光学部品を有していてもよい。たとえば、本体部１０を透過した光をレンズ３１により集光し、それを光学式ラインセンサ３２により受光してもよい。計測装置１００が組み立てられている状態において、発光部２０の下面２０Ａとセンサ面１０Ａおよび受光部３０の上面３０Ａとは面接触している。

発光部２０において、発光素子２１よりも外側には、計測装置１００が組み立てられている状態で本体部１０よりも外側を通るとともに受光部３０と少なくとも部分的に接触しているアーム部５０が形成されている。アーム部５０において受光部３０と接触する領域は広い方が好ましい。ここで、計測装置１００が組み立てられている状態とは、本体部１０、発光部２０、および受光部３０の相対的位置が固定されている状態であり、使用中において許容され得る程度を超えた位置ずれが抑制されている状態である。

計測装置１００が組み立てられている状態において、アーム部５０における受光部３０と接触する領域には、受光部３０に向かって凸状である凸部５１が形成されている。一方、計測装置１００が組み立てられている状態において、受光部３０におけるアーム部５０と接触する領域には、凸部５１と接触して発光部２０と受光部３０との相対的な位置を固定可能とする段差部であって、凸部５１と嵌合可能に設けられている凹部３３が形成されている。

凸部５１は、受光部３０に向かって凸状に形成されている限りにおいて、任意の立体形状を有していればよいが、たとえば半球状に設けられている。凹部３３は、凸部５１と接触して発光部２０と受光部３０との相対的な位置を固定可能とする段差部である限りにおいて任意の立体形状を有していればよいが、たとえば半球状に設けられている。異なる観点から言えば、凸部５１は、アーム部５０が受光部３０と接触している面に垂直な任意の断面において半円状に設けられている。このとき、凸部５１と凹部３３とは、面接触可能に設けられているのが好ましい。

アーム部５０は、弾性変形可能に設けられている。これにより、少なくとも凸部５１と凹部３３とが嵌合していない状態においては、アーム部５０は凸部５１が受光部３０の外周面と接触することにより凸部５１の高さの分だけ外側に反るように弾性変形する。このとき、アーム部５０に生じる復元力を、凸部５１を介して受光部３０に付与することができる。さらに、凸部５１と凹部３３とが嵌合している状態でアーム部５０が弾性変形をしているように設けられていてもよい。この場合、計測装置１００が組み立てられている状態でアーム部５０の弾性変形に伴う復元力を受光部３０に付与することができる。

アーム部５０は複数形成されていてもよいが、少なくとも１つ以上形成されていればよい。また、凸部５１は１つのアーム部５０に複数形成されていてもよい。また、受光部３０においてアーム部５０と接触する領域に凸部５１が形成されており、アーム部５０に凹部３３が形成されていてもよい。アーム部５０は、積層方向Ｅに沿って受光部３０の下面まで延びるように形成されている。この場合、凸部５１は、たとえばアーム部５０の先端部５０Ｅの近傍に設けられており、凹部３３は、たとえば受光部３０の下面の近傍に設けられている。

アーム部５０は、任意の形状を有していればよいが、たとえば先端部５０Ｅから発光素子２１などが配置されている発光部２０の本体部分との接続部分（根元部分）に至るまで、受光部３０の外周面と面接触可能な面を有する直方体として形成されていてもよい。

発光部２０において、発光素子２１よりも外側には、計測装置１００が組み立てられている状態で本体部１０よりも外側を通るとともに受光部３０の外周面と接触している複数の案内部４０が形成されている。複数の案内部４０は、たとえば受光部３０の外周面と接触するように形成されていればよく、それぞれ積層方向Ｅに沿って受光部３０の下面まで延びるように形成されているのが好ましい。

図５を参照して、複数の案内部４０は、アーム部５０を挟むように配置されている案内部４１と、本体部１０を挟んでアーム部５０および案内部４１の反対側に位置する案内部４２とを含んでいてもよい。具体的には、複数の案内部４０は、たとえば受光部３０の４隅を囲うように形成されていてもよい。案内部４０は、当該延在方向（積層方向Ｅ）に垂直な断面形状がＬ字形状であって、受光部３０の互いに交差（たとえば直交）する２つの外周面と接触可能に設けられている。これにより、案内部４０によってセンサ面１０Ａ内における発光部２０と受光部３０との相対的な位置合わせを行い得る。このとき、アーム部５０は、受光部３０の外形を規定する一辺の両端の角と接触可能に設けられた２つの案内部４０の間に配置されており、当該一辺を含む面と接触可能に設けられている。

発光部２０を構成する材料は樹脂であり、アーム部５０（発光部２０の一部）および複数の案内部４０は、発光部２０と一体として成型されているのが好ましい。

発光部２０および受光部３０には、本体部１０を挟持している状態（計測装置１００が組み立てられている状態）において、本体部１０を挟んだ位置における少なくとも２箇所（固定部Ｂと接続部Ｃ）で互いに接続されている。そのうちの１つである固定部Ｂは、発光部２０および受光部３０が本体部１０を挟持した状態で、発光部２０の一部と受光部３０の一部とが互いに固定されている部分であり、凸部５１と凹部３３とで接続されている。固定部Ｂは、計測装置１００が組み立てられている状態において発光部２０と受光部３０とを位置決めしている。さらに、他方の上記接続部Ｃは、発光部２０および受光部３０が本体部１０を挟持した状態で、本体部１０から見て固定部Ｂと反対側に位置している発光部２０および受光部３０の部分である。

次に、実施の形態１に係る計測装置１００の組み立て方法について説明する。計測装置１００の組み立て方法は、本体部１０、発光部２０、および受光部３０を準備する工程（Ｓ１０）と、本体部１０、発光部２０、および受光部３０を順に積層する工程（Ｓ２０）と、発光部２０と受光部３０とを嵌め合わせる工程（Ｓ３０）とを備える。

準備する工程（Ｓ１０）では、上述した本体部１０、発光部２０、および受光部３０を準備する。

次に、積層する工程（Ｓ２０）において、本体部１０、発光部２０、および受光部３０を積層する。具体的には、まず、受光部３０の上面に設けられている溝部内に本体部１０を配置する。このとき、本体部１０は、方向Ａが受光部３０の上面に沿うように配置される。その後、本体部１０を受光部３０と挟むように発光部２０を配置する。このとき、図６を参照して、発光部２０のアーム部５０は、凸部５１が受光部３０の外周面と接触することによって、凸部５１の寸法（高さ）の分だけ受光部３０の外周面に対して反るように弾性変形する。これにより、発光部２０と受光部３０との間にはアーム部５０の弾性変形に伴う復元力が凸部５１を介して受光部３０に付与される。そのため、次工程（Ｓ３０）において積層方向Ｅに力を印加しない限りにおいて、発光部２０と受光部３０との相対的位置を仮止めすることもできる。このようにして、発光部２０、本体部１０、受光部３０は積層方向Ｅにおいて順に積層される。

次に、嵌め合わせる工程（Ｓ３０）では、発光部２０または受光部３０に対して積層方向Ｅに力を印加することにより発光部２０と受光部３０とを嵌め合わせる。上述のように、発光部２０には、積層方向Ｅに延びるように案内部４０およびアーム部５０が形成されているため、積層方向Ｅに力を付与された発光部２０または受光部３０は案内部４０およびアーム部５０に導かれて積層方向Ｅに移動する。発光部２０および受光部３０が凸部５１と凹部３３とが重なる位置にまで相対的に移動されると、凸部５１と凹部３３とが嵌合する。これにより、発光部２０と受光部３０とが相対的に位置決めされ、計測装置１００が組み立てられる。

次に、実施の形態１に係る計測装置１００の作用効果について説明する。
本体部１０は、長手方向において線状体１１０に作用する圧縮力や引張力の強さに応じて線状体１１０の湾曲度合いが変化可能に設けられている。発光部２０と受光部３０との間に位置する部材のうち、本体部１０は光透過性であるのに対し、線状体１１０は遮光性を有する。そのため、発光部２０が本体部１０に対して発した光は、線状体１１０が位置する部分を除いて透過し、受光部３０に到達して検出される。これにより、受光部３０が検出した光量から線状体１１０の位置を検出して、線状体１１０の湾曲の度合いを測定することができる。線状体１１０の湾曲度合いから、検出される湾曲の度合いを線状体に作用する長手軸方向の圧縮力に変換することにより、線状体に作用する圧縮力を計測することができる。

計測装置１００において、本体部１０はセンサ部（発光部２０および受光部３０）から着脱可能に設けられている。これにより、本体部１０を使い捨て可能とすることができる。このとき、発光部２０および受光部３０は、本体部１０を挟持した状態で、アーム部５０（発光部２０の一部）と受光部３０においてアーム部５０と接触する部分（受光部３０の一部）とが互いに固定された固定部Ｂにより位置決め可能に設けられている。具体的には、当該固定部Ｂを構成するアーム部５０には凸部５１が形成されており、受光部３０においてアーム部５０と接触する部分（受光部３０の一部）には凸部５１と接触して発光部２０と受光部３０との相対的位置を固定可能な段差部としての凹部３３が形成されている。

さらにこのとき、発光部２０および受光部３０の少なくともいずれか一方は、本体部１０とセンサ部とを着脱可能とする程度に弾性変形可能な部分を含んでいる。実施の形態１においては、アーム部５０が弾性変形可能に設けられている。

これにより、受光部３０の溝部に本体部１０を配置した状態で、発光部２０と受光部３０とを相対的に移動させることにより凸部５１と凹部３３とを嵌め合わせることができ、発光部２０と受光部３０との相対的位置を固定することができる。このため、従来の計測装置のように発光部と受光部とをねじ止めする必要がなく、ドライバなどの工具を用いずに容易に計測装置１００を組み立てることができる。また、計測装置１００の組み立てられている状態から凸部５１と凹部３３との嵌合状態を解くようにアーム部５０を弾性変形させることにより、容易に計測装置１００の発光部２０と受光部３０とを分離し、本体部１０を取り外すことができる。

また、発光部２０および受光部３０には、本体部１０を挟持した状態において
本体部１０から見てアーム部５０と反対側に位置する案内部４０が形成されている。つまり、上述のように、アーム部５０と受光部３０の外周面とが接続することによって発光部２０と受光部３０との相対的な位置を固定可能な固定部Ｂが形成されていると同時に、案内部４０と受光部３０においてアーム部５０と接続する外周面の反対側に位置する外周面とが接続することによって接続部Ｃが形成されている。このとき、案内部４０、アーム部５０、および受光部３０の外周面が、センサ面１０Ａに対して交差する方向に延びるように形成されている。

そのため、発光部２０と受光部３０とはセンサ面１０Ａに対して交差する方向以外の方向への相対的な移動が、固定部Ｂおよび接続部Ｃの少なくとも２箇所により、異なる観点から言えば案内部４０およびアーム部５０により制限される。その結果、センサ面１０Ａに沿った方向、たとえば方向Ａおよびこれに垂直な方向における発光部２０と受光部３０との相対的な移動が制限されているため、寸法公差などに起因した組み立て状態での位置ずれ等を抑制することができ、計測装置１００の測定精度の低下を防止することができる。つまり、計測装置１００は、容易に組み立て、分離可能であるとともに、線状体１１０に作用する長手方向の圧縮力に対し高い測定精度を有している。

また、発光部２０または受光部３０は、接続部Ｃ、異なる観点から言えば案内部４０および受光部３０によってセンサ面１０Ａに交差する方向に沿った移動方向が規定されている。これにより、計測装置１００を組み立てる際にもセンサ面１０Ａ内における位置合わせを容易に行うことができる。

また、発光部２０を構成する材料は樹脂であり、アーム部５０（発光部２０の一部）および複数の案内部４０は、発光部２０と一体として成型されている。そのため、アーム部５０や案内部４０を発光部２０と別体として形成した場合と比べて、計測装置１００の製造コストを低減することができ、かつ発光部２０とアーム部５０または案内部４０との接続部分の強度を高めることができる。

（実施の形態２）
次に、図７を参照して、実施の形態２に係る計測装置１００について説明する。実施の形態２に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、凸部５１が半球状に設けられているのではなく、半円筒状に設けられている点で異なる。

凸部５１は、アーム部５０が延びる積層方向Ｅに垂直な方向であって、アーム部５０と接続されて固定部Ｂを構成する受光部３０の外周面に沿った方向に軸方向が延びている半円筒状に設けられている。異なる観点から言えば、凸部５１は、アーム部５０が受光部３０と接触している面に垂直であって積層方向Ｅに延びる断面において半円状に設けられているとともに、アーム部５０が受光部３０と接触している面に垂直であって積層方向Ｅに垂直な断面において長方形状に設けられている。

凹部３３は、計測装置１００が組み立てられている状態で、凸部５１と嵌合可能に設けられている。具体的には当該状態において凸部５１と重なる部分において、積層方向Ｅに垂直な方向であって、受光部３０との外周面に沿った方向に軸方向が延びている半円筒状に設けられている。

このようにしても、実施の形態１に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。さらに、凸部５１および凹部３３が半球状に設けられている場合と比べて、凸部５１および凹部３３が積層方向Ｅに垂直な方向に延在しているため、凸部５１および凹部３３を中心とした周方向における発光部２０と受光部３０との相対的な位置ずれをより効果的に抑制することができる。

なお、凸部５１および凹部３３は、その軸方向が積層方向Ｅに垂直な方向に延びる形態に限られるものではなく、その軸方向が積層方向Ｅに交差する方向に延びるように形成されていてもよい。このようにしても、実施の形態２に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。また、凸部５１と凹部３３とは、互いに嵌合可能に設けられている限りにおいて、半円筒状に限られるものでなく、たとえば三角柱状に設けられていてもよい。

（実施の形態３）
次に、図８を参照して、実施の形態３に係る計測装置１００について説明する。実施の形態３に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、アーム部５０の先端部５０Ｅが受光部３０と対向する側において円弧状に形成されている点で異なる。

言い換えると、アーム部５０は先端部５０Ｅから発光素子２１などが配置されている発光部２０の本体部分との接続部分（根元部分）に至るまで直方体として形成されていない。凸部５１が形成されている部分よりも先端側に位置する先端部５０Ｅは、凸部５１よりも上方においてアーム部５０が受光部３０と接触している面に垂直でかつ積層方向Ｅに延びる断面において円弧状に設けられている。このとき、先端部５０Ｅの円弧状部分は、受光部３０の外周面と対向するアーム部５０の内周面と接続されている内側、すなわち凸部５１と接続されている内周面側に行くにつれてアーム部５０の延びる方向における長さが短くなるように設けられている。

このようにしても、実施の形態１に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。さらに、計測装置１００を組み立てる際に、発光部２０と受光部３０との位置合わせをより容易に行うことができる。つまり、位置決めの際に、受光部３０の発光部２０側に位置する頂部と接触するアーム部５０の先端部５０Ｅの形状が上記のように円弧状であるため、積層方向Ｅにおいて発光部２０と受光部３０との相対的な位置を移動させると同時に方向Ａにおける発光部２０と受光部３０との相対的な位置合わせを行うことができる。

また、図９を参照して、アーム部５０の先端部５０Ｅは、発光部２０と受光部３０とが互いに対向する側に、センサ面１０Ａに垂直な方向に対して所定の角度で交差している傾斜面を有していてもよい。具体的には、先端部５０Ｅの傾斜面部分は、受光部３０の外周面と対向するアーム部５０の内周面と接続されている内側、すなわち凸部５１と接続されている内周面側に行くにつれてアーム部５０の延びる方向における長さが短くなるように設けられている。

なお、案内部４０の先端部も実施の形態３に係るアーム部５０の先端部５０Ｅと同様の構成を備えていてもよい。これにより、計測装置１００を組み立てる際に、発光部２０と受光部３０との位置合わせをより容易に行うことができる。

（実施の形態４）
次に、図１０を参照して、実施の形態４に係る計測装置１００について説明する。実施の形態４に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、案内部４０が本体部１０から見てアーム部５０の反対側にのみ配置されている点で異なる。

この場合、案内部４０は、本体部１０を挟んでアーム部５０の反対側に位置する案内部４２のみが形成されていればよい。このようにしても、アーム部５０と案内部４２とにより方向Ａにおいて発光部２０と受光部３０とが相対的に位置決めされており、また凸部５１と凹部３３、および案内部４２によりセンサ面１０Ａ内において方向Ａに垂直な方向において発光部２０と受光部３０とが相対的に位置決めされているため、案内部４０の数を減らしても、実施の形態１に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。

さらに、アーム部５０が、計測装置１００が組み立てられている状態において弾性変形しているように形成されている場合には、当該状態において発光部２０と受光部３０とには常に復元力が印加されていることになる。そのため、発光部２０と受光部３０との位置ずれをより効果的に抑制することができる。この場合、発光部２０および受光部３０の寸法公差を大きくしても、実施の形態４に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。

さらに、図１１を参照して、受光部３０には、本体部１０の貫通孔１の内部で線状体１１０が延びる方向に対し交差する方向に複数の受光素子３２がそれぞれ並列に配置されており、固定部Ｂと接続部Ｃとは、交差する方向に対して傾斜する方向において互いに対向するように配置されていてもよい。すなわち、案内部４２は１つのみ設けられており、受光部３０を挟んだ対角線上にアーム部５０が形成されていてもよい。

１つの案内部４２は、たとえばその延在方向（積層方向Ｅ）に垂直な断面形状がＬ字形状であって、受光部３０の互いに交差（たとえば直交）する２つの外周面と接触可能に設けられている。この場合、当該案内部４２と接触する受光部３０の１つの部分（角）と対角線上において対向する部分は、たとえば角取りされていて方向Ａに対して傾斜している面３５が形成されている。

アーム部５０は、たとえば方向Ａに対して所定の角度を成すように傾斜している内周面を有し、当該面で受光部３０と接触して上記固定部Ｂを形成していていもよい。たとえば、アーム部５０において、方向Ａに対して４５度傾斜している面５２上に凸部５１が形成されており、当該傾斜面５２と受光部３０の傾斜面３５とが面接触可能に設けられている。

これにより、センサ面１０Ａに沿った方向、たとえば方向Ａおよびこれに垂直な方向における発光部２０と受光部３０との相対的な移動を制限することができる。つまり、案内部４０を１つとしても、寸法公差などに起因した組み立て状態での位置ずれ等を抑制することができ、計測装置１００の測定精度の低下を防止することができる。

（実施の形態５）
次に、図１２を参照して、実施の形態５に係る計測装置１００について説明する。実施の形態５に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、発光部２０および受光部３０は蝶番６０を介して互いに回動可能に接続されている点で異なる。

蝶番６０は本体部１０から見て上記固定部Ｂと反対側に位置する発光部２０および受光部３０とを接続するように設けられている。蝶番６０は、積層方向Ｅにおいて発光部２０および受光部３０の任意の位置に接続されていてもよい。たとえば、発光部２０および受光部３０のうちのいずれか一方が他方の一部と重なるように設けられており、当該部分において蝶番６０を介して接続されていてもよい。この場合、蝶番６０を閉じた状態で上記固定部Ｂおよび上記接続部Ｃにおいて発光部２０および受光部３０とが接触する。

つまり、実施の形態５に係る計測装置１００では、案内部４０が形成されていない。
このようにしても、本体部１０から見て蝶番６０の反対側にはアーム部５０が形成されており、アーム部５０と受光部３０とが接触する領域には凸部５１および凹部３３が形成されているため、案内部４０を用いなくても実施の形態１に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができる。すなわち、受光部３０の溝部に本体部１０を配置した状態で、蝶番６０を中心として発光部２０と受光部３０とを相対的に移動させることにより凸部５１と凹部３３とを嵌め合わせることができ、発光部２０と受光部３０との相対的位置を固定することができる。

また、発光部２０と受光部３０とは、たとえば本体部１０の交換作業の間も蝶番６０により接続されているため、計測装置１００の組み立て作業時における発光部２０と受光部３０との位置合わせを極めて容易に行うことができる。

（実施の形態６）
次に、図１３を参照して、実施の形態６に係る計測装置１００について説明する。実施の形態６に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、本体部１０は側面１０Ｃにおいて発光部２０と接触しているとともに、側面１０Ｂにおいて受光部３０と接触している点で異なる。

発光部２０は、計測装置１００が組み立てられている状態において、本体部１０から見てアーム部５０と反対側に位置する部分に受光部３０側に突出している凸状部分２２（インロー）が形成されており、当該凸状部分２２の内側の面が本体部１０の側面１０Ｃと接触している。

受光部３０は、計測装置１００が組み立てられている状態において、アーム部５０と接触している凸状部分３６（インロー）が形成されており、当該凸状部分３６の内側の面が本体部１０の側面１０Ｂと接触している。

この場合、本体部１０は、積層方向Ｅだけでなく方向Ａにおいても発光部２０と受光部３０とに挟まれることになる。そのため、アーム部５０と凸状部分３６とが接触する面、本体部１０の側面１０Ｂと凸状部分３６とが接触する面、および本体部１０の側面１０Ｃと凸状部分２２とが接触する面の各面間隔のばらつきが抑制されていれば、凸状部分２２（インロー）の寸法公差を大きくしても、組み立て状態での本体部１０の位置ずれ等を抑制することができ、計測装置１００の測定精度の低下を防止することができる。

また、この場合には、本体部１０から見てアーム部５０の反対側に位置する案内部４２が、方向Ａにおいてアーム部５０と対向するように形成されていなくてもよい。つまり、案内部４０の延在方向に垂直な断面形状がＬ字型でなくてもよい。このようにしても、本体部１０を挟むアーム部５０、凸状部分３６、および凸状部分２２のばらつきが抑えられていれば、組み立て状態における本体部１０の位置ずれを抑制することができる。

（実施の形態７）
次に、図１４を参照して、実施の形態７に係る計測装置１００について説明する。実施の形態７に係る計測装置１００は、基本的には実施の形態１に係る計測装置１００と同様の構成を備えるが、受光部３０に本体部１０に対して方向Ａに所定の力を付与可能に設けられている弾性体７０が形成されている点で異なる。

弾性体７０は、本体部１０に所定の力を付与可能な限りにおいて、任意に構成され得るが、たとえば板バネである。

弾性体７０は、たとえば本体部１０の側面１０Ｂに対して力を付与可能に設けられている。この場合、受光部３０の上面３０Ａにはたとえば凸状部分３６が形成されており、本体部１０の側面１０Ｃは凸状部分３６と接触している。

これにより、本体部１０は、弾性体７０から付与される力により、方向Ａにおける受光部３０に対する相対的位置が固定されている。そのため、実施の形態１に係る計測装置１００と同様の効果を奏することができるとともに、受光部３０の凸状部分３６（インロー）の寸法公差を大きくしても、計測装置１００が組み立てられている状態において本体部１０の位置ずれを抑制することができる。

上述した実施の形態１〜実施の形態７に係る計測装置１００においては、アーム部５０および案内部４０は発光部２０上に形成されているが、これに限られるものでなく、受光部３０上に形成されていてもよい。

また、実施の形態１〜実施の形態７に係る計測装置１００は医療機器２００に備えられて、医療機器２００として使用されることができる。図１５を参照して、実施の形態１〜実施の形態７に係る計測装置１００を備える医療機器２００について説明する。医療機器２００は、たとえば動脈瘤の塞栓治療に使用され得る。

図１５は、医療機器２００に計測装置１００を取付けて使用する例を示す模式図である。本体部１０にカテーテル１２２が接続され、カテーテル１２２の中には、本体部１０の貫通孔を貫通するガイドワイヤ（線状体）１１０がある。訓練している操作者は、模擬透視画像を見ながらガイドワイヤ１１０を操作する。ガイドワイヤ１１０を把持する操作者が、ガイドワイヤ１１０に長手軸方向に力を加えるとき、挿入抵抗があると、ガイドワイヤ１１０には長手軸方向に圧縮力が作用する。操作時の抵抗力、すなわち計測装置１００によって計測されるガイドワイヤ１１０に作用する圧縮力は、視覚化器具１２３に表示される。

この場合、計測装置１００の組み立ては手術室内において術者である医師により行われる。このとき、上述のように計測装置１００は工具を用いずに容易に組み立てることができるため、手術室内でも容易に手早く組み立てることができる。

また、実施の形態１〜実施の形態７に係る計測装置１００は訓練用装置３００に備えられて、訓練用装置３００として使用されることができる。図１６を参照して、実施の形態１〜実施の形態７に係る計測装置１００を備える訓練用装置３００について説明する。訓練用装置３００は、たとえば動脈瘤の塞栓治療の訓練時に使用され得る。

図１６は、人体を模擬する訓練用装置３００に計測装置１００を取付けて使用する例を示す模式図である。図１６において、シミュレータ１２４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。本体部１０にカテーテル１２２が接続され、カテーテル１２２の中には、本体部１０の貫通孔を貫通するガイドワイヤ（線状体）１１０がある。訓練している操作者は、模擬透視画像を見ながらガイドワイヤ１１０を操作する。シミュレータ１２４は、挿入されたガイドワイヤ１１０に対して、挿入抵抗を変化させる。ガイドワイヤ１１０を把持する操作者が、ガイドワイヤ１１０に長手軸方向に力を加えるとき、挿入抵抗があると、ガイドワイヤ１１０には長手軸方向に圧縮力が作用する。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１１０に作用する圧縮力は、視覚化器具１２３に表示されるとともに、ケーブル１２５を通してシミュレータ１２４にも伝えられ、シミュレータ１２４内部でのガイドワイヤ１１０の挿入抵抗変更に寄与している。図１６において、本体部１０とシミュレータ１２４は分離されているが、本体部１０がシミュレータ１２４と一体に組み込まれてもよい。また、視覚化器具１２３を備える代わりに、シミュレータ１２４の模擬透視画像に、ガイドワイヤ１１０に作用する圧縮力を表示しても良い。

この場合にも、上述のように計測装置１００は工具を用いずに容易に組み立てることができるため、容易に手早く組み立てることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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のすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、体内の管の中へ挿入される線状の医療器具などの、可撓性を有する線状体に作用する圧縮力の計測装置に、特に有利に適用され得る。

１ 貫通孔、１０ 本体部、１０Ａ センサ面（平面）、１０Ｂ，１０Ｃ 側面、１１Ａ，１１Ｂ 入出力ポート、１２Ａ，１２Ｂ 拘束部、１３ 空間、２０ 発光部、２０Ａ 下面、２１ 発光素子、２２，３６ 凸状部分、３０ 受光部、３０Ａ 上面、３１ レンズ、３２ 光学式ラインセンサ、３２ ラインセンサ（受光素子）、３３ 凹部、３５，５２ 傾斜面、４０，４１，４２ 案内部、５０ アーム部、５０Ｅ 先端部、５１ 凸部、６０ 蝶番、７０ 弾性体、１００ 計測装置、１１０ 線状体（ガイドワイヤ）、１２２ カテーテル、１２３ 視覚化器具、１２４ シミュレータ、１２５ ケーブル、２００ 医療機器、３００ 訓練用装置。

Claims (15)

1. 可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力を計測する計測装置であって、
   前記線状体が貫通する貫通孔が形成されている本体部を備え、
   前記本体部は、前記線状体に前記圧縮力が作用するとき、前記貫通孔の内部で前記線状体が所定の平面内において湾曲可能となるように設けられており、
   前記線状体の前記湾曲の度合いを検出するセンサ部をさらに備え、
   前記本体部と前記センサ部とは着脱可能に設けられており、
   前記センサ部は、前記本体部に対して光を発する発光部と、前記発光部が発した光のうち前記本体部を透過した光を受光する受光部とを含み、
   前記発光部および前記受光部は、前記本体部を挟持した状態で、前記発光部の一部と前記受光部の一部とが互いに固定された固定部により位置決め可能であり、
   前記固定部を構成する前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか一方には凸部が形成されており、
   前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか他方には前記凸部と接触して前記発光部と前記受光部との相対的位置を固定可能な段差部が形成されており、
   前記発光部および前記受光部の少なくともいずれか一方は、前記凸部と前記段差部との接触状態を変更するように弾性変形可能な部分を含む、計測装置。
2. 前記発光部および前記受光部には、前記本体部を挟持した状態において、前記本体部から見て前記固定部と反対側に位置する接続部が形成されており、
   前記発光部および前記受光部は、前記本体部を挟持しているときに、前記固定部と前記接続部の少なくとも２箇所において互いに接続されており、
   前記固定部と前記接続部とは、前記平面に交差する方向に延びるように形成されている、請求項１に記載の計測装置。
3. 前記発光部と前記受光部とを位置決めする場合の前記発光部に対する前記受光部の相対的な移動方向は、前記接続部によって前記平面に交差する方向に規定されている、請求項２に記載の計測装置。
4. 前記接続部は、前記発光部と前記受光部とを互いに回動可能に接続するは蝶番を含み、
   前記蝶番を閉じた状態で前記固定部において前記発光部および前記受光部とが接触する、請求項２に記載の計測装置。
5. 前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか一方の前記平面に交差する方向における先端部は、前記発光部と前記受光部とが互いに対向する側に面した円弧状の表面部分を含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記発光部の一部と前記受光部の一部とのいずれか一方の前記平面に交差する方向における先端部は、前記発光部と前記受光部とが互いに対向する側に、前記発光部と前記受光部との対向する面に対して傾斜している傾斜面を有する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
7. 前記発光部と前記受光部とのいずれか一方を構成する材料は樹脂であり、
   前記発光部と前記受光部のいずれか一方は、一体として成型されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記段差部は、前記凸部と嵌合可能に設けられている凹部である、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の計測装置。
9. 前記凸部と前記凹部とはそれぞれ半球状に形成されている、請求項８に記載の計測装置。
10. 前記凸部と前記凹部とはそれぞれ半円筒状に形成されており、
    前記凸部の軸方向は前記平面に垂直な方向と交差している、請求項８に記載の計測装置。
11. 前記接続部は、前記発光部または前記受光部に対して互いに交差する２以上の面と接触可能に設けられており、
    前記受光部には、前記本体部の前記貫通孔の内部で前記線状体が延びる方向に対し交差する素子配置方向に複数の受光素子がそれぞれ並列に配置されており、
    前記固定部と前記接続部とは、前記素子配置方向に対して傾斜する方向において互いに対向するように配置されている、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の計測装置。
12. 前記本体部の前記貫通孔の内部で前記線状体が延びる方向に対し交差する方向において、前記本体部は前記平面と交差する第１の面と、前記第１の面と反対側に位置する第２の面とを有し、
    前記本体部は、前記第１の面において前記発光部と接触しているとともに、前記第２の面において前記受光部と接触している、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の計測装置。
13. 前記発光部または前記受光部には、前記本体部を、前記本体部の前記貫通孔の内部で前記線状体が延びる方向に対し交差する方向に押圧可能な弾性体が形成されており、
    前記本体部は、前記弾性体により押圧されることにより、前記交差する方向における前記発光部または前記受光部に対する相対的位置が固定されている、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の計測装置。
14. 請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の計測装置を備える医療機器。
15. 請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の計測装置を備え、人体を模擬するシミュレータである、訓練用装置。

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