JP2017023213A - 線状体の挿入駆動装置およびそれを備える医療機器、医療操作訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設計自由度が高く、かつ線状体の挿入駆動力が向上した挿入駆動装置を提供する。
【解決手段】挿入駆動装置は、デリバリーワイヤ１０４を挟持する一対の駆動ローラ５，６と、一対の駆動ローラ５，６の各々を回転させる少なくとも１つのモータを含む駆動部７と、駆動部７の回転力を駆動ローラ５，６に伝達する伝達機構５０と、筐体本体と、蓋１０とを含む。駆動ローラ５の回転軸と、駆動ローラ６の回転軸とは互いに平行である。駆動ローラ６は、蓋１０と共に蝶番１１の軸の回りに回動可能である。蝶番１１の軸は、駆動ローラ５の回転軸と平行であって駆動ローラ５の回転軸および駆動ローラ６の回転軸とは異なる軸である。
【選択図】図７

Description

この発明は、線状体の挿入駆動装置に関し、より特定的には、体内に挿入されるガイドワイヤやカテーテル等の可撓性の線状体の挿入駆動装置およびそれが組み込まれた医療機器、医療操作訓練装置に関する。

体内挿入式の医療器具として、血管や尿管等の管に挿入するガイドワイヤやカテーテル等の線状体が知られている。また、動脈瘤を塞栓するために、先端に塞栓用のコイルがついたワイヤが知られている。術者は、これらの細いワイヤ形状のものを人体の管に挿入し、人体外部から操作して目的部位まで誘導する。体内にある管は、直線ではなく、屈曲していたり、分岐していたりするので、外部からの誘導操作に熟練が必要である。特に操作の際にこれらのワイヤ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。

特開平１０−２６３０８９号公報（特許文献１）には、人体の管の損傷を防止する装置として、ガイドワイヤの先端に圧力センサをつけた障害物感知機能付きカテーテルが開示されている。また、特開２００８−０６４５０８号公報（特許文献２）には、損傷を防止する別の方式として、線状体の湾曲度合いを検出するセンサを用いた線状体の圧縮力計測装置が開示されている。また、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、再公表特許ＷＯ２０１１／０３３９８５号公報（特許文献３）に開示されている。

医療用線状体は、カテーテルを使用した治療に使用されている。このような治療に使用される医療器具の一例として、たとえば、くも膜下出血の原因である脳動脈瘤のコイル塞栓術治療に用いられる医療器具が挙げられる。コイル塞栓用の白金コイルは、デリバリーワイヤの先頭に接続される。デリバリーワイヤと子カテーテルは、Ｙコネクタに挿入される。カテーテルは中空であり、デリバリーワイヤは子カテーテルの中空部に挿入される。Ｙコネクタの入り口付近において、二人の術者それぞれがデリバリーワイヤと子カテーテルを操作する。

コイル塞栓術は、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）のついたデリバリー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、デリバリー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ーワイヤと人体の間に電流を流す。コイルとデリバリー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ーワイヤは分離され、その結果、コイルが脳動脈瘤内に留置される。その後、（４）デリバリー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ー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。

カテーテル治療は熟練が必要であり、カテーテルやデリバリーワイヤの操作には微妙なコントロールが必要である。カテーテル治療におけるカテーテルならびにデリバリーワイヤの操作性を改善するため提案された装置として、特開２０００−４２１１６号公報（特許文献４）および特許３８７７９２１号公報（特許文献５）には、マスタースレーブ装置が提案されている。

しかしながら、マスタースレーブ装置を使用する場合には、手作業でデリバリーワイヤやカテーテルなどの線状体を操作する場合とは要求される操作が異なる。そのため、新たな訓練が必要となる。また、マスタースレーブ装置を用いた場合、患者の拍動や血管などにおける細かな変化を感じとることが難しい。したがって、手作業で線状体を操作する方が好ましい。

そこで、特許５４０３７８５号公報（特許文献６）に開示されている、医療用線状体を体内の管へ挿入する挿入装置であって、一人の術者が操作することができる挿入装置が提案された。

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 特開２０００−４２１１６号公報 特許３８７７９２１号公報 特許５４０３７８５号公報

特許５４０３７８５号公報（特許文献６）に記載された線状体の挿入駆動装置５０１について、図１６〜図１９を用いて説明する。図１６は、挿入駆動装置５０１の線状体に平行な断面を示す断面図である。図１７は、挿入駆動装置５０１の線状体に直交する断面を示す断面図である。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面における断面図である。図１９は、挿入駆動装置５０１の蓋が開けられた状態を線状体に直交する方向から見た図である。

図１６〜図１９を参照して、デリバリーワイヤ１０４は、モータ５０３に取り付けた送り用のローラ５０５と、デリバリーワイヤ１０４に圧力を加える抑え用のローラ５０６によって挟まれ、ローラ５０５によって駆動される。ローラ５０６は固定部５０７によって回転可能に支持される。固定部５０７は、蓋５１０との間に弾性体５０８を介して支持されている。蓋５１０には開閉を操作するレバー５１２があり、レバー５１２の突起部５１３と駆動装置の筐体本体５０２の突起部５１４とが弾性体５０８の圧力で嵌合して蓋５１０を閉めることができる。操作者は、レバー５１２を弾性変形させて、この嵌合を解除し、蓋５１０を開けることができる。Ｙコネクタ３１は、デリバリーワイヤ１０４の駆動装置の筐体本体５０２と蓋５１０に取り付けたゴムなどの弾性体５１５によって挟み込まれ、ケースに取り付けられる。蝶番５１１で蓋５１０を開放できる形状になっており、蓋５１０を閉めることで、デリバリーワイヤ１０４とＹコネクタ３１を一体でセットすることができ、蓋５１０を開けることで、デリバリーワイヤ１０４とＹコネクタ３１を一体のまま取り外すことができる。

挿入駆動装置５０１は、カテーテルとデリバリーワイヤ１０４の操作を一人の術者で実現できる安価な駆動装置であるが、デリバリーワイヤ１０４を駆動するローラ５０５が１つだけでは、所定の挿入力が得られないことがある。デリバリーワイヤ１０４を駆動するローラ５０５の回転は減速機５０９を介したモータ５０３によって行なわれる。デリバリーワイヤ１０４の駆動速度は数ｍｍ／ｓであるため、ローラ５０５の回転速度は大変遅い。例えば、デリバリーワイヤ１０４の駆動速度を１ｍｍ／ｓ、ローラ５０５の半径を１０ｍｍとすれば、ローラ５０５の回転数は１ｒｐｍ程度である。そのため、比較的大きな減速比でモータ５０３を回転させることになり、モータ５０３から見た駆動力としては、デリバリーワイヤ１０４の挿入力は無視できるほど小さい。

したがって、所定の挿入力が得られない理由は、モータ５０３のトルク不足ではなく、ローラ５０５とデリバリーワイヤ１０４間に働く摩擦力が所定の挿入力よりも小さくなってしまっているからである。よって、所定の挿入力を得るためには、ローラ５０５とデリバリーワイヤ１０４間の摩擦力を上げる必要がある。

２物体間の摩擦力を上げる要因としては、摩擦係数の高い材料・面性状にすることと、接触面の垂直抗力を上げることが挙げられる。摩擦係数は材料と面性状によって決まってしまい、医療用材料の中で選定することを考慮すると粘着性のあるものが使用できないため、あまり高くすることができない。また、接触面の垂直抗力については、あまり大きくしすぎてしまうとデリバリーワイヤ１０４やローラ５０５表面の摩耗・損傷が発生してしまう。

他には、デリバリーワイヤ１０４を挟持する２つのローラ５０５，５０６それぞれにモータを取り付けることで、駆動ローラを２つとし、挿入力を上げる方法がある。しかし、蓋５１０側のローラ５０６を駆動するモータを蓋５１０に取り付けると、電流を流すための配線が蓋５１０の開閉時に少なからず動くため、煩わしく、蓋側のモータは、蓋５１０に取り付けた弾性体５０８とローラ５０６とを介して蓋５１０に支持されることとなり、蓋５１０にしっかりと固定されていないために蓋開閉時にローラ支持部を破損させてしまう可能性がある。また、図１７、図１８に示すようにローラ５０５の回転軸とモータ５０３の出力軸が同軸であり、蓋側にも同様にモータを取り付けるとすると、モータの配置位置の設計自由度が低い。

この発明の目的は、設計自由度が高く、かつ線状体の挿入駆動力が向上した挿入駆動装置を提供することである。

この発明は、要約すると、操作者の指令により線状体を所定の速度で挿入あるいは後退させる線状体の挿入駆動装置であって、線状体を挟持する一対の駆動ローラと、一対の駆動ローラの各々を回転させる少なくとも１つのモータを含む駆動部と、駆動部の回転力を駆動ローラに伝達する伝達機構とを備える。一対の駆動ローラのうちの第１駆動ローラの回転軸と、一対の駆動ローラのうちの第２駆動ローラの回転軸とは互いに平行である。第２駆動ローラは、第１駆動ローラの回転軸と平行であって、かつ第１駆動ローラの回転軸および第２駆動ローラの回転軸とは異なる第１軸の回りに回動可能である。

好ましくは、第２駆動ローラを駆動させるモータは、出力軸が第１軸に一致するように配置される。

好ましくは、伝達機構は、第２駆動ローラを駆動させるモータと第２駆動ローラと間に複数の回転軸を介在させて回転を伝達する伝達部を含み、伝達部の複数の回転軸の１つと第１軸とが一致する。

好ましくは、挿入駆動装置は、第１駆動ローラの回転軸を支持する筐体本体と、第２駆動ローラの回転軸を支持する蓋とをさらに備える。蓋は、第１軸を中心に回動可能に筐体本体に取り付けられている。

より好ましくは、第１駆動ローラの直径と第２駆動ローラの直径は等しい。蓋が閉じた状態において、第１軸と第１駆動ローラの回転軸と間の距離と、第１軸と第２駆動ローラの回転軸と間の距離は等しい。

より好ましくは、挿入駆動装置は、蓋に固定され、第２駆動ローラを支持する回転軸に線状体を押圧する付勢力を与える弾性部材をさらに備える。

好ましくは、伝達機構は、モータの回転を第１駆動ローラに伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つを含む。

より好ましくは、駆動部は、モータとは異なる他のモータをさらに含み、伝達機構は、他のモータの回転を第２駆動ローラに伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つをさらに含む。

この発明は、他の局面では、上記いずれかの線状体の挿入駆動装置が組み込まれた医療機器である。

好ましくは、医療機器は、線状体の長手軸方向への作用力である挿入力および引抜力を計測する計測部と、計測部によって計測された作用力を報知する報知部とをさらに備える。

この発明は、さらに他の局面では、上記いずれかの医療機器が組み込まれた、人体を模擬する医療操作訓練装置である。

本発明では、デリバリーワイヤを挟持する２つのローラそれぞれに対して、伝達機構を介して、１つ以上のモータで回転力を与えて駆動ローラを２つとする。これにより、駆動ローラの材質と垂直抗力は従来のままで、駆動ローラが１つの場合と比較してデリバリーワイヤを挿入する駆動力を大きくすることができる。好ましくは、一方のローラが支持される駆動部本体と他方のローラが支持される蓋とを接続する蝶番の軸を伝達機構のいずれかの回転軸と一致させる。これにより、モータ出力軸の位置の設計自由度が上がり、容易に蓋を開けることができ、２つの駆動ローラと蝶番の軸の距離が常に一定となり、蓋を閉める際にも伝達機構部の位置決めを省略できるため、組立が容易となり組立時間が短縮できる。

本発明の実施の形態に係る挿入駆動装置１が適用された医療機器である挿入装置１００の概略構成を示した図である。 挿入装置１００の詳細構成を示した図である。 挿入駆動装置１のモータから駆動ローラへの動力伝達機構の構成を模式的に示した斜視図である。 挿入駆動装置１の上面図である。 図４のＶ−Ｖ断面における断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。 図６の断面図において蓋が開いた状態を示した図である。 伝達機構の主要部について、図６の蓋が閉じた状態に図７の蓋が開いた状態を重ねて示した図である。 図３に示した例において、伝達部にベルトの代わりに歯車を用いた例である。 実施の形態３の挿入駆動装置の動力伝達機構の構成を模式的に示した斜視図である。 実施の形態３の挿入駆動装置のデリバリーワイヤに直交する断面における断面図であり、図５に相当する断面図である。 実施の形態３の挿入駆動装置のデリバリーワイヤに平行なする断面における断面図であり、図６に相当する断面図である。 チェーンを使用した伝達機構５０Ａの例を示した概略図である。 歯車のみを使用した伝達機構５０Ｂの例を示した概略図である。 訓練用シミュレータに挿入装置を組み込んだ訓練装置の例を示した図である。 挿入駆動装置５０１の線状体に平行な断面を示す断面図である。 挿入駆動装置５０１の線状体に直交する断面を示す断面図である。 図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面における断面図である。 挿入駆動装置５０１の蓋が開けられた状態を線状体に直交する方向から見た図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。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。

カテーテルを使用した治療などの、低侵襲の外科手術の一例として、コイル塞栓術治療が挙げられる。コイル塞栓術治療とは、脳動脈瘤内にコイルを留置して塞栓させ、くも膜下出血の原因である脳動脈瘤の破裂を防止する治療である。

図１、図２を参照して、コイル塞栓術治療に用いられるデリバリーワイヤ１０４を体内の血管１３２へ挿入する挿入装置１００について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る挿入駆動装置１が適用された医療機器である挿入装置１００の概略構成を示した図である。図２は、挿入装置１００の詳細構成を示した図である。

図１、図２を参照して、挿入装置１００は、挿入駆動装置１と、Ｙコネクタ３１，１１１と、センサ制御装置９０と、スピーカ９２と、表示器９３と、挿入駆動装置１を制御するための制御回路４０、フットスイッチ４１、４６および速度制御部４３、４８とを含む。

本実施の形態における医療用線状体であるデリバリーワイヤ１０４は、Ｙコネクタ３１に挿入されている。デリバリーワイヤ１０４の先頭には、脳動脈瘤１３３をコイル塞栓させるための、白金製のコイル１０１が接続されている。デリバリーワイヤ１０４は、第一の入力ポート３２からＹコネクタ３１に挿入され、Ｙコネクタ３１を貫通して、出力ポート３４に接続された子カテーテル１０２の中へ挿入されている。

挿入装置１００において、脳動脈瘤１３３をコイル塞栓させるための白金製のコイル１０１は、デリバリーワイヤ１０４の先頭に接続されている。デリバリーワイヤ１０４が内部に挿通されるカテーテルは、親カテーテル１０３を外管とし、子カテーテル１０２を内管とする、二重管カテーテルである。子カテーテル１０２は中空であり、デリバリーワイヤ１０４は子カテーテル１０２の中空部に挿入される。デリバリーワイヤ１０４はＹコネクタ３１に挿入され、子カテーテル１０２はＹコネクタ１１１に挿入されている。

Ｙコネクタ１１１およびＹコネクタ３１の各々には３つの接続ポートがある。１つはカテーテルの接続ポート、他の１つはカテーテルやデリバリーワイヤなどの線状体を挿入するポート、他の１つは生理食塩水や薬剤の入力ポート１１２、入力ポート３３である。

親カテーテル１０３は、人体１３１の血管１３２内に挿入されており、先端が頸動脈の近傍部まで達している。子カテーテル１０２は、親カテーテル１０３の内部に挿入されており、親カテーテル１０３の先端から脳動脈瘤１３３の内部へ進められる。脳動脈瘤１３３の内部に到達した子カテーテル１０２からコイル１０１が押し出され、細くやわらかいコイル１０１が脳動脈瘤１３３に詰められる。これにより、脳動脈瘤１３３の破裂を防止する。

挿入装置１００は、デリバリーワイヤ１０４を長手軸方向へ移動させる挿入駆動装置１を備える。挿入駆動装置１は、２つの駆動ローラ５，６を備える。デリバリーワイヤ１０４は、駆動ローラ５の回転面と駆動ローラ６の回転面とによって挟持されるとともに、駆動ローラ５，６の回転を受けて長手軸方向に移動する。挿入駆動装置１によるデリバリーワイヤ１０４の長手軸方向の移動は、制御回路４０によって制御される。

フットスイッチ４１、４６は、配線４２，４７によってそれぞれ制御回路４０に接続され、速度制御部４３，４８は、配線４４，４９によってそれぞれ制御回路４０に接続される。

速度制御部４３，４８の各々には、挿入駆動装置１がデリバリーワイヤ１０４を移動させる移動速度を調整可能なボリュームスイッチが取り付けられている。

速度制御部４３，４８に設けられたボリュームスイッチの操作により、デリバリーワイヤ１０４の挿入速度または引抜速度を増減させることができる。コイル塞栓術治療を一人で行なっている術者は、子カテーテル１０２をＹコネクタ１１１の内部へ入れるとき左手でＹコネクタ１１１を把持している。この術者がデリバリーワイヤ１０４の挿入速度を増減させたいときは、右手で速度制御部４３のボリュームスイッチを操作する。また、術者がデリバリーワイヤ１０４の引抜速度を増減させたいときは、右手で速度制御部４８のボリュームスイッチを操作する。これにより、デリバリーワイヤ１０４の長手軸方向への移動速度を制御することができる。

Ｙコネクタ３１の内部には、挿入力センサ６０が組み込まれている。挿入力センサ６０は、デリバリーワイヤ１０４に作用する長手軸方向の圧縮力（すなわち、デリバリーワイヤ１０４の挿入力）および引抜力をデリバリーワイヤ１０４の湾曲度合いを検出することによって計測する。デリバリーワイヤ１０４に作用している圧縮力の測定は、体内に導入される線状体により過大な圧縮力（挿入力）を加えて人体を損傷させないようにするために、必要である。表示器９３は、挿入力センサ６０によって計測された作用力を術者に報知する。

図３は、挿入駆動装置１のモータから駆動ローラへの動力伝達機構の構成を模式的に示した斜視図である。

図３を参照して、デリバリーワイヤ１０４は駆動ローラ５および駆動ローラ６の２つの駆動ローラで挟持されている。

２つのモータ３，４を含む駆動部７の回転は伝達機構５０によって駆動ローラ５，６に伝達される。伝達機構５０は、モータ３の回転を駆動ローラ５に伝達する伝達部５１と、モータ４の回転を駆動ローラ６に伝達する伝達部５２とを含む。モータ３，４には、それぞれ配線対３Ｐ，４Ｐによって駆動信号が与えられる。

２つの駆動ローラ５，６は互いに軸が平行となるように配置され、同様に軸が平行となるように配置された伝達部５１および伝達部５２を介してそれぞれモータ３およびモータ４に接続されている。

図３に示した例では、伝達部５１は、ベルト５１Ａと、駆動側のプーリ５１Ｂと従動側のプーリ５１Ｃとを含む。伝達部５２は、ベルト５２Ａと、駆動側のプーリ５２Ｂと従動側のプーリ５２Ｃとを含む。すなわち、モータ３により伝達部５１を介して駆動ローラ５を駆動し、モータ４により伝達部５２を介して駆動ローラ６を駆動する。駆動ローラ５と駆動ローラ６が互いに逆回転するようにモータ３、モータ４をそれぞれ制御することによってデリバリーワイヤを挿入方向または引張方向へ移動させる。

図３に示した構成により、２つのモータの回転力を２つのローラに付与することができ、図１６〜図１９に示した送り用ローラと抑え用ローラでデリバリーワイヤを駆動させる場合と比べて、駆動力が大きくなる。

駆動ローラ６および伝達部５２は、共通する軸５８を中心として回動可能に構成される。後に説明するように駆動ローラ６および伝達部５２は挿入駆動装置１の蓋に取り付けられている。なお、軸５８は、請求項に記載の「第１軸」に相当する。

次に、挿入駆動装置１の詳細について図４〜図７を用いて説明する。図４は、挿入駆動装置１の上面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面における断面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。図７は、図６の断面図において蓋が開いた状態を示した図である。

図４〜図６を参照して、挿入駆動装置１は、駆動ローラ５，６と伝達機構５０（伝達部５１，５２）とモータ３，４とに加えて、さらに、筐体本体２と、蓋１０とを含む。筐体本体２は、駆動ローラ５の回転軸およびモータ３，４を支持する。蓋１０は、駆動ローラ６の回転軸を支持する。駆動ローラ６は蓋１０に弾性体８を介して支持されている。蓋１０は、モータ４の回転軸の延長上にある軸５８を中心に回動可能に筐体本体２に取り付けられている。

図６に示したように、蓋１０を閉めることでデリバリーワイヤ１０４は駆動ローラ５と駆動ローラ６に挟まれる。弾性体８により既定の力で駆動ローラ６がデリバリーワイヤ１０４と駆動ローラ５に押し付けられる。すなわち、弾性体８は、蓋１０に固定され、駆動ローラ６を支持する回転軸にデリバリーワイヤ１０４を押圧する付勢力を与える。

その結果、駆動ローラ６とデリバリーワイヤ１０４間およびデリバリーワイヤ１０４と駆動ローラ５間に垂直抗力が発生する。この状態で、モータ３，４を逆方向に回転させると、各ローラとワイヤ間の摩擦力によりデリバリーワイヤ１０４が駆動される。

筐体本体２には開閉を操作するレバー１２が設けられている。レバー１２と蓋１０に設けられた嵌合部の突起１３，１４が弾性体８の圧力で嵌合して蓋１０を閉めることができる。レバー１２を弾性変形させてこの嵌合を解除すると、図７に示すように蓋１０を開けることができる。Ｙコネクタ３１は、筐体本体２と蓋１０に取り付けたゴムなどの弾性体１５によって挟み込まれ、挿入駆動装置１に取り付けられる。なお、レバー１２を蓋１０に設けるようにしても良い。

挿入駆動装置１は、蝶番１１で蓋１０を開放できる構成となっている。術者は、蓋１０を閉めることで、デリバリーワイヤ１０４とＹコネクタ３１を一体でセットすることができ、蓋１０を開けることで、デリバリーワイヤ１０４とＹコネクタ３１を一体のまま取り外すことができる。

図１９に示した従来の挿入駆動装置は、蓋５１０がデリバリーワイヤ１０４の挿入方向と平行の軸（蝶番５１１）を中心として回動するように構成されていた。これに対して、本実施の形態では、蓋１０の回動する中心軸は、デリバリーワイヤ１０４の挿入方向と交差する方向であり、駆動ローラ５，６の回転軸に平行な方向である。

図８は、伝達機構の主要部について、図６の蓋が閉じた状態に図７の蓋が開いた状態を重ねて示した図である。

図８を参照して、蓋１０が閉じた状態では、駆動ローラ５の回転軸と駆動ローラ６の回転軸は、ともにデリバリーワイヤ１０４の通る軸１６３に直交する軸１６１上にある。また、モータ４の回転軸は、軸１６３上にある。このことは、モータ４の回転軸と駆動ローラ５の回転軸との距離は、モータ４の回転軸と駆動ローラ６の回転軸との距離と等しい関係にあることを示す。

蓋１０を開くと、軸５８を中心として、駆動ローラ６、伝達部５２（ベルト５２Ａ、プーリ５２Ｂ，５２Ｃ）は図８の角度θに示す方向に回動する。駆動ローラ６の中心Ｏ１は、蓋が開くと中心Ｏ２の位置に移動する。

蝶番１１の軸と、伝達部５２の入力軸（モータ４の出力軸）とは、共に軸５８で一致している。これにより、蓋１０を開閉しても２つの駆動ローラ６の回転中心軸と蝶番１１の軸との相対距離は一定であり、駆動ローラ５の回転中心軸と蝶番１１との距離と等しい。このため、モータ４を固定したまま容易に蓋１０を開閉することが可能となる。また、図８に示した設計例では、モータ３，４の配置は、軸１６１と平行な軸１６２上に回転軸が並ぶように配置されている。この場合は、ベルトやプーリを２つのモータで共通化できる点で有利である。なお、共通化にこだわらなければ、モータ３の設置位置は比較的自由であるので設計自由度が上がる。

［実施の形態２］
図９は、図３に示した例において、伝達部にベルトの代わりに歯車を用いた例である。具体的には、図９に示した実施の形態２の挿入駆動装置は、図３に示した構成において、伝達部５１に代えて伝達部１５１を含む。伝達部１５１は、駆動側の歯車１５１Ａと、歯車１５１Ａに噛み合う従動側の歯車１５１Ｂとを含む。

歯車１５１Ａは、モータ３の回転軸に取り付けられる。歯車１５１Ｂは、駆動ローラ５の回転軸に取り付けられる。

図９に示した構成においても、伝達部５２の入力軸と、駆動装置の蓋部を開閉するための蝶番の軸を軸５８に一致させることで、容易に蓋の開閉ができ、デリバリーワイヤ１０４とＹコネクタを一体で取り外し／設置ができる。したがって、蝶番の軸と伝達部５２の回転軸とを一致させない場合と比較して、組立が容易で組立時間が短縮できる。また、モータ４を固定したまま容易に蓋１０を開閉することが可能となり、かつ、モータ３の設置位置は比較的自由であるので設計自由度が上がる。

［実施の形態３］
図１０は、実施の形態３の挿入駆動装置の動力伝達機構の構成を模式的に示した斜視図である。図１１は、実施の形態３の挿入駆動装置のデリバリーワイヤに直交する断面における断面図であり、図５に相当する断面図である。図１２は、実施の形態３の挿入駆動装置のデリバリーワイヤに平行なする断面における断面図であり、図６に相当する断面図である。

図１０〜図１２に示した実施の形態３の挿入駆動装置は、図３、図５、図６に示した実施の形態１に対して、伝達部５３が追加されている。伝達部５３は、歯車５３Ａ，５３Ｂを含む。

歯車５３Ａは、モータ４の出力軸に取り付けられている。歯車５３Ｂは、伝達部５２の出力軸に取り付けられている。伝達部５２，５３は、伝達部５３の出力軸である歯車５３Ｂの回転軸および伝達部５２の入力軸と蝶番１１の回転軸とが一致するように構成されている。

このように、モータ４から駆動ローラ６まで回転力を伝達する伝達部５２の駆動ローラ６の回転軸と一致していない回転一軸（プーリ５２Ｂの回転軸）と蝶番１１の回転軸が一致している。この条件が満たされれば、必ずしもモータ４の出力軸と蝶番１１の回転軸が一致していなくとも、モータ４を固定したまま蓋を開閉することが可能となる。また、モータ３の設置位置は比較的自由であるため、設計自由度が上がる。

［変形例］
なお、実施の形態３の構成では、伝達部５３は、歯車機構としているが、たすきがけ（交差がけ）にしたベルトやチェーンなどによって代替してもよい。また、伝達部５１および５２についても、ベルトの代わりにチェーンを用いてもよい。実施の形態１，２においても、チェーンや歯車を適用しても良い。

すなわち、図３に示した伝達機構５０は、モータ３の回転を駆動ローラ５に伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つを含んで構成されればよい。また、伝達機構５０は、モータ４の回転を駆動ローラ６に伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つをさらに含んで構成されればよい。

図１３は、チェーンを使用した伝達機構５０Ａの例を示した概略図である。図１３に示した伝達機構５０Ａは、チェーン５１Ｄと、鎖車（スプロケット）５１Ｅ，５１Ｆと、チェーン５２Ｄと、鎖車５２Ｅ，５２Ｆとを含む。このような構成でも、蝶番１１の軸を鎖車５２Ｅの軸に一致させることによって同様な効果が得られる。

図１４は、歯車のみを使用した伝達機構５０Ｂの例を示した概略図である。図１４に示した伝達機構５０Ｂは、歯車５１Ｇ，５１Ｈ，５１Ｊと、歯車５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｊ、５２ｋとを含む。このような構成でも、蝶番１１の軸を歯車５２Ｈの軸に一致させることによって同様な効果が得られる。

また、駆動部７は、モータを２つ含まなくても良い。たとえばモータ４を無くして、モータ３の回転を駆動ローラ５だけでなく駆動ローラ６にも伝達するように伝達機構を変形しても良い。具体的には、図１４において、歯車５２ｋを歯車５２Ｈと歯車５２Ｈに共に噛み合うように配置し、モータ４を取り除いても良い。

なお、本実施の形態に示した挿入装置１００は、人体を模擬する訓練用シミュレータに組み込むことができる。図１５は、訓練用シミュレータに挿入装置を組み込んだ訓練装置の例を示した図である。

図１５を参照して、訓練装置２００は、挿入駆動装置１と、ガイドワイヤ（線状体）１０４と、カテーテル１０３と、シミュレータ２３１と、ケーブル２２８と、操作装置９４と、スピーカ９２と、表示器９３とを含む。

カテーテル１０３は、挿入駆動装置１に接続され、挿入駆動装置１を通過したデリバリーワイヤ１０４が挿入される。挿入駆動装置１は、図３〜図１４で説明したいずれかのものを使用することができる。

デリバリーワイヤ１０４を把持する術者がデリバリーワイヤ１０４をシミュレータ２３１の内部へ進めたり、シミュレータ２３１から引き抜いたりするために挿入駆動装置１を操作装置９４によって駆動して、デリバリーワイヤ１０４に圧縮力または引張力をかけると、その圧縮力または引張力が「報知部」である表示器９３によって表示される。

シミュレータ２３１は、人体を模擬するものであり、人体の管の透視画像と同等のものを表示する。医療装置の訓練を行なっている術者はシミュレータ２３１の表示画像を見ながらデリバリーワイヤ１０４を操作装置９４によって操作する。シミュレータ２３１は、挿入されたデリバリーワイヤ１０４に対する挿入抵抗および引抜抵抗を変化させる。操作時の抵抗力すなわち計測されるデリバリーワイヤ１０４に作用する圧縮力および引張力は、表示器９３に表示されるとともに、ケーブル２２８を介してシミュレータ２３１にも伝達される。シミュレータ２３１は、伝達された圧縮力および引張力に基づいてデリバリーワイヤ１０４の挿入抵抗および引抜抵抗を変更する。また、デリバリーワイヤ１０４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に、警告音がスピーカ９２から出力される。

以上のような構成により、熟練術者の操作を定量化することができ、経験の少ない術者の手技を早期に向上させることができる。また、手術中の記録として、透視画像とともに、術者の操作を記録することができる。

今回提案する方法を用いれば、デリバリーワイヤ挿入力を増加させることができる。また、モータ４の配置位置を決めればモータ３の配置は比較的自由であり設計自由度が上がり、蓋の開閉および、デリバリーワイヤとＹコネクタを一体で取り外し／設置が容易にできる。

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、上記した実施の形態の説明で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。

１ 挿入駆動装置、２ 筐体本体、３，４ モータ、５，６ 駆動ローラ、７ 駆動部、８，１５ 弾性体、１０ 蓋、１１ 蝶番、１２ レバー、１３，１４ 突起、３１，１１１ コネクタ、３２，３３，１１２ 入力ポート、３４ 出力ポート、４０ 制御回路、４１ フットスイッチ、４２，４４，４７，４９ 配線、４３，４８ 速度制御部、５０，５０Ａ，５０Ｂ 伝達機構、５１，５２，５３，１５１ 伝達部、５１Ａ，５２Ａ ベルト、５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ プーリ、５１Ｄ，５２Ｄ チェーン、５１Ｇ，５１Ｈ，５１Ｊ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｊ，５２ｋ，５３Ａ，５３Ｂ，１５１Ａ，１５１Ｂ 歯車、５２Ｅ，５２Ｆ 鎖車、５８，１６１，１６２，１６３ 軸、６０ 挿入力センサ、９０ センサ制御装置、９２ スピーカ、９３ 表示器、９４ 操作装置、１００ 挿入装置、１０１ コイル、１０２ 子カテーテル、１０３ 親カテーテル、１０４ デリバリーワイヤ、１３１ 人体、１３２ 血管、１３３ 脳動脈瘤、２００ 訓練装置、２２８ ケーブル、２３１ シミュレータ、５０７ 固定部。

Claims (11)

1. 操作者の指令により線状体を所定の速度で挿入あるいは後退させる線状体の挿入駆動装置であって、
   線状体を挟持する一対の駆動ローラと、
   前記一対の駆動ローラの各々を回転させる少なくとも１つのモータを含む駆動部と、
   前記駆動部の回転力を前記駆動ローラに伝達する伝達機構とを備え、
   前記一対の駆動ローラのうちの第１駆動ローラの回転軸と、前記一対の駆動ローラのうちの第２駆動ローラの回転軸とは互いに平行であり、
   前記第２駆動ローラは、前記第１駆動ローラの回転軸と平行であって、かつ前記第１駆動ローラの回転軸および第２駆動ローラの回転軸とは異なる第１軸の回りに回動可能である、線状体の挿入駆動装置。
2. 前記第２駆動ローラを駆動させるモータは、出力軸が前記第１軸に一致するように配置される、請求項１に記載の線状体の挿入駆動装置。
3. 前記伝達機構は、
   前記第２駆動ローラを駆動させるモータと前記第２駆動ローラと間に複数の回転軸を介在させて回転を伝達する伝達部を含み、
   前記伝達部の前記複数の回転軸の１つと前記第１軸とが一致する、請求項１に記載の線状体の挿入駆動装置。
4. 前記第１駆動ローラの回転軸を支持する筐体本体と、
   前記第２駆動ローラの回転軸を支持する蓋とをさらに備え、
   前記蓋は、前記第１軸を中心に回動可能に前記筐体本体に取り付けられている、請求項１に記載の線状体の挿入駆動装置。
5. 前記第１駆動ローラの直径と前記第２駆動ローラの直径は等しく、
   前記蓋が閉じた状態において、前記第１軸と前記第１駆動ローラの回転軸との間の距離と、前記第１軸と前記第２駆動ローラの回転軸との間の距離は等しい、請求項４に記載の線状体の挿入駆動装置。
6. 前記蓋に固定され、第２駆動ローラを支持する回転軸に前記線状体を押圧する付勢力を与える弾性部材をさらに備える、請求項４に記載の線状体の挿入駆動装置。
7. 前記伝達機構は、
   前記モータの回転を前記第１駆動ローラに伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つを含む、請求項１に記載の線状体の挿入駆動装置。
8. 前記駆動部は、前記モータとは異なる他のモータをさらに含み、
   前記伝達機構は、
   前記他のモータの回転を前記第２駆動ローラに伝達するためのベルト、チェーン、歯車機構のいずれか１つをさらに含む、請求項７に記載の線状体の挿入駆動装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の線状体の挿入駆動装置が組み込まれた医療機器。
10. 前記線状体の長手軸方向への作用力である挿入力および引抜力を計測する計測部と、
    前記計測部によって計測された作用力を報知する報知部とをさらに備える、請求項９に記載の医療機器。
11. 請求項９または１０に記載の医療機器が組み込まれた、人体を模擬する医療操作訓練装置。

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