JP6172630B2 - 力呈示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、術者が挿入部材を生体管に挿入する際の力を測定して体験者に呈示する力呈示装置に関する。
近年、Ｘ線透視画像などの画像を見ながら血管などの人体の管にガイドワイヤー又はカテーテルなどの線状体を挿入して、血管狭窄部の治療などを行う術式が行われている。術者は管又は線状体の状態を撮影した画像により確認するのと同時に、線状体が管に接触して発生する挿入抵抗の力覚情報を術者自身が手元で直接感じながら行われる。しかしながら、術者が直接手に感じている力覚情報を他の術者が直接感じることができなかった。特許文献１は、血管モデルを利用したカテーテル挿入の練習を行うカテーテル操作シミュレータを開示する。この方式は、カテーテル挿入時の挿入量又は回転量、触圧などの客観的な情報を得ることができるため、熟練者のデータと比較しながら非熟練者の訓練を行うことができる。
特開２０００−１０４６７号公報
しかしながら、特許文献１は触圧をグラフなどで視覚的に表示することが可能であるが、熟練者が直接手に感じている力を非熟練者の手で感じることができない。
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたものであり、体外から測定した力情報に基づき、挿入部材から生体管にかかる力を個別に推定して、体験者に提示するための、力呈示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の１つの態様によれば、術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部と、
前記力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部とを備え、
前記力測定部は、
前記挿入部材が前記生体管全体に加える力を前記生体管の外部から検出する力検出部と、
前記力検出部で検出した力に基づいて、前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に測定する時点を算出する時点算出部と、
前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に算出するための個別力算出部とを備え、
前記時点算出部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の変位判定用閾値以上である時点を設定し、
前記個別力算出部は、測定時点での前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点における前記力の情報を減じた値を、前記測定時点までに設定した時点の数で除した値を各々の時点での個別力に加算する力呈示装置を提供する。
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
本発明の前記態様の力呈示装置によれば、生体管に挿入部材を挿入する際にかかる力を合算値に加えて、個々の接触部毎に測定できるようになる。さらに、操作している術者以外の体験者に、力測定装置で検出した力覚を呈示することで、操作している術者以外の体験者の手に直接力を感じることが可能となる。
本発明の第１実施形態における力呈示システムの構成の概要を示す図 本発明の第１実施形態における力呈示システムの詳細構成を示すブロック図 本発明の第１実施形態における力呈示装置の詳細構成を示すブロック図 本発明の第１実施形態における力測定装置の構成の概要を示す図 本発明の第１実施形態における力測定装置の構成の概要を示す図 本発明の第１実施形態における力測定装置の構成の概要を示す図 本発明の第１実施形態における力測定装置のたわみ量と力の対応表を示す図 本発明の第１実施形態における挿入長検出部の構成の概要を示す図 本発明の第１実施形態における挿入長検出部のマーク数と挿入量の対応表を示す図 本発明の第１実施形態における挿入長検出部の一例を説明する図 本発明の第１実施形態における測定情報データベースに関する図 本発明の第１実施形態における通知部の一例を説明する図 本発明の第１実施形態における決定部における決定方法を説明する図 本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入時の力を示すグラフ 本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入時の力を示すグラフ 本発明の第１実施形態における力呈示装置の一例を説明する図 本発明の第１実施形態における力呈示装置の一例を説明する図 本発明の第１実施形態における力呈示システムのフローチャート 本発明の第１実施形態における力測定装置のフローチャート 本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入動作を説明する説明図であって、（Ａ）はカテーテル挿入時の力と挿入長との関係を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｅ）はカテーテル挿入動作を説明する図 本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフ 本発明の第２実施形態における力呈示システムの詳細構成を示すブロック図 本発明の第２実施形態における測定情報データベースに関する図 本発明の第２実施形態における決定部における決定方法を説明する図 本発明の第２実施形態における力呈示システムのフローチャート 本発明の第３実施形態における力呈示システムの構成の概要を示す図 本発明の第３実施形態における通知部の一例を説明する図 本発明の第３実施形態における力呈示システムの詳細構成を示すブロック図 本発明の第３実施形態における制御情報データベースに関する図 本発明の第３実施形態における力呈示システムのフローチャート 本発明の第４実施形態における力呈示システムの構成の概要を示す図 本発明の第４実施形態における力呈示システムの詳細構成を示すブロック図 本発明の第４実施形態における症例データベースに関する図 本発明の第４実施形態における力呈示システムの詳細構成を示すブロック図 本発明の第４実施形態における力呈示システムのフローチャート 本発明の第４実施形態における力呈示システムのフローチャート 本発明の第４実施形態における症例データベースに関する図 本発明の第１実施形態における力測定装置の閾値のデータに関する図
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
本発明の第１態様によれば、術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部と、
前記力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部とを備える力呈示装置を提供する。
本構成によって、実際に挿入部材を生体管に挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力を呈示することができる。
本発明の第２態様によれば、前記力測定部は、
前記挿入部材が前記生体管全体に加える力を前記生体管の外部から検出する力検出部と、
前記力検出部で検出した力に基づいて、前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に測定する時点を算出する時点算出部と、
前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に算出するための個別力算出部とを備え、
前記時点算出部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の変位判定用閾値以上である時点を設定し、
前記個別力算出部は、測定時点での前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点における前記力の情報を減じた値を、前記測定時点までに設定した時点の数で除した値を各々の時点での個別力に加算する第１の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、前記生体管の外部から測定した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
本発明の第３態様によれば、前記決定部は、
（ｉ）前記生体管に個別に加わる力が所定の個別力判定用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力を呈示するよう決定し、
（ｉｉ）前記生体管に個別に加わる力が前記所定の個別力判定用閾値以上の場合は、前記生体管に個別にかかる力が前記所定の個別力判定用閾値以上の中で前記個別力判定用閾値との差が最も大きい前記生体管に個別に加わる力を呈示するよう決定する第１又は２の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、実際に生体管に挿入部材を挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力の中から適切な値を呈示することができる。
本発明の第４態様によれば、前記決定部は、
（ｉ）前記術者の操作時の挿入速度が所定の挿入速度用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力を呈示するよう決定し、
（ｉｉ）前記挿入速度が前記所定の挿入速度用閾値以上の場合は、前記生体管に個別に加わる力が前記所定の挿入速度用閾値以上の中で前記所定の挿入速度用閾値との差が最も大きい前記生体管に個別に加わる力を呈示するよう決定する第１又は２の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、実際に生体管に挿入部材を挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力の中から適切な値を呈示することができる。
本発明の第５態様によれば、前記決定部は、
（ｉ）前記生体管に個別に加わる力が所定の感度調整用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも下げるように呈示するよう決定し、
（ｉｉ）前記生体管に個別に加わる力が前記所定の感度調整用閾値以上の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも上げるように呈示するよう決定する第１又は２の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、実際に生体管に挿入部材を挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力の中から適切な値を呈示することができる。
本発明の第６態様によれば、前記決定部は、
（ｉ）前記術者の操作時の挿入速度が所定の挿入速度用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりもを下げるように呈示するよう決定し、
（ｉｉ）前記挿入速度が前記所定の挿入速度用閾値以上の場合は、前記挿入部材が前記生体管に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも上げるように呈示するよう決定する第１の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、実際に生体管に挿入部材を挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力の中から適切な値を呈示することができる。
本発明の第７態様によれば、前記個別力算出部で算出した個々の力情報が所定の負荷判定用閾値以上の場合は、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけていると判定する力判定部を備える第１の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけているかどうかを判定することができる。
本発明の第８態様によれば、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果の情報を前記生体管もしくは前記挿入部材を撮像した画像に付加して表示する通知部とをさらに備える第１〜７のいずれか１つの態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、前記生体管又は前記挿入部材に負荷がかかっていることを画像と共に表示することができる。
本発明の第９態様によれば、前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果の情報を音声又は画像で前記術者に知らせる出力部を備える第１の態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、前記生体管又は前記挿入部材に負荷がかかっていることを音声又は画像で術者に知らせることができる。
本発明の第１０態様によれば、前記決定部は、前記力判定部で判定した判定結果の情報に基づいて、呈示すべき情報を決定するとともに、
前記決定部で決定した呈示情報に基づいて、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、
前記決定部で決定した呈示情報を、前記撮像装置制御部の制御の下に前記撮像装置で撮像した画像に付加して表示する通知部とをさらに備える第１〜８のいずれか１つの態様に記載の力呈示装置を提供する。
本構成によって、前記生体管又は前記挿入部材に負荷をかけているかどうかを画像とともに表示することができる。
本発明の第１１態様によれば、術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部と、
前記力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部と、
前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記術者の操作時に前記力測定部で測定した前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力又は前記生体管に個別に加わる力と、前記生体管もしくは前記挿入部材を前記撮像装置で撮像した画像とを対にして記憶する症例データ記憶部とを備え、
前記決定部は、前記症例データ記憶部で記憶した力に基づいて、前記体験者に伝達する力を決定する、力呈示装置を提供する。
本構成によって、術者が挿入した際の生体管にかかる力を記憶することで、術者がいないときでも体験者は力を感じることができる。
本発明の第１２態様によれば、術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に力測定部で検出し、
前記力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定部で決定し、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に呈示部で伝達するとともに、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを力伝達制御部で制御する、力呈示方法を提供する。
本構成によって、実際に挿入部材を生体管に挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力を呈示することができる。
本発明の第１３態様によれば、コンピュータに、
術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部と、
として機能させるための力呈示プログラムを提供する。
本構成によって、実際に挿入部材を生体管に挿入している術者とは異なる体験者に挿入部材が生体管にかかる力を呈示することができる。
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における力呈示システム（力呈示装置の一例）１００の概要について説明する。
図１は、人体４の生体管の一例である脳又は心臓などの血管３の患部に向けて、術者６ａが、柔軟物挿入部材の一例としての線状体であるガイドワイヤー２ａを体外から挿入するカテーテル検査、又は治療の様子を示す。
ガイドワイヤー２ａの先端とは反対側の部分は、トルクデバイス３９に把持されて固定され、術者６ａはトルクデバイスを把持してガイドワイヤー２ａの挿入操作を行なう。
《撮像装置５》
術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している間、撮像装置の一例としてのＸ線撮像装置５は、血管３、あるいはガイドワイヤー２ａを体外から撮像し、モニタ８ａに、Ｘ線撮像装置５で撮像した画像を表示する。撮像装置５で撮像した結果の情報は、通知部８（モニタ８ａ）に表示するとともに、撮像装置５から、データベース入出力部１４を介して、タイマー３６を利用して、所定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に測定情報データベース９に記憶される。
Ｘ線撮像装置５は、Ｘ線発生部５ｇと、Ｘ線発生部５ｇに対応するＸ線検出部５ｈとを備える。Ｘ線発生部５ｇは、寝台７０上の人体４の撮影対象部位に対して放射線（例えばＸ線）を照射し、Ｘ線検出部５ｈは、人体４を透過したＸ線画像を検出する。Ｘ線検出部５ｈで検出されたＸ線画像は、撮像装置制御部４１を介してモニタ８ａに接続されて、モニタ８ａにＸ線画像が表示される。撮像装置制御部４１は、Ｘ線撮像装置移動部５ｋを駆動制御して、Ｘ線発生部５ｇとＸ線検出部５ｈとを、必要に応じて撮像が必要な部位まで移動させることができる。以下の実施形態でも、同様な構成を採用することかできる。
力測定部の一例としての力測定装置１は、トルクデバイス３９の先端に配置され、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している際に、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触したときの接触力、あるいは、ガイドワイヤー２ａが血管３の蛇行部又は分岐部に接触したときの摩擦力を個別にかつ時系列に測定し、血管３に負荷がかかっている場合には、出力部の一例としてのモニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより警告を通知する。術者６ａは、モニタ８ａに表示されたＸ線画像又はスピーカー８ｂからの警告音、力測定装置１からの警告などを確認しながら、ガイドワイヤー２ａの挿入を行う。
呈示部１８は、力測定装置１により測定した力を、体験者６ｂに伝達する。体験者６ｂは、術者６ａが実際に手に感じている力を呈示部１８により体験用（呈示用）ガイドワイヤー（以下、「呈示ワイヤー」と称する。）２ｂを介して直接感じることができる。
なお、体験者６ｂは、呈示部１８により力を感じることはできるが、呈示部１８を使用してのガイドワイヤー２ａの血管３への挿入はできない。
また、入力ＩＦ（インターフェース）７は、力測定装置１の検出の開始、及び、終了、並びに、呈示部１８の開始、及び、終了を指示するための操作インターフェースで、例えばボタンなどで構成される。入力ＩＦ７により力測定の開始指令を受けて、力測定制御部２００により、力測定装置１での力の測定動作処理を開始する一方、入力ＩＦ７により力測定の終了指令を受けて、力測定制御部２００により、力測定装置１での力の測定動作処理を終了する。なお、力測定制御部２００は、力測定の開始及び終了指令に基づき、撮像装置制御部４１を介してＸ線撮像装置５の撮像動作の開始及び終了も制御する。
図２は力呈示システム１００の構成を示す。
第１実施形態の力呈示システム１００は、力測定装置１と、決定部２７と、呈示部１８とを備える。
呈示部１８は、図３に示すように、力伝達制御部２１と、周辺装置２３と、力伝達機構２６とを備える。周辺装置２３は、入出力ＩＦ２４とモータドライバ２５とを備える。詳しくは後述する。
−力測定装置１−
力測定装置１は、力検出部１３と、測定情報データベース９と、タイマー３６と、データベース入出力部１４と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２と、通知部８とを備える。
《力検出部１３》
力検出部１３は、ガイドワイヤー２ａが人体４の外部から血管３に接触したときにガイドワイヤー２に作用する力を検出する。一例として、力検出部１３は、ガイドワイヤー２の挿入方向の力とその回転方向の力とを測定する６軸力センサで構成され、図４Ａに示すように、トルクデバイス３９の先端に配置される。
術者６ａはトルクデバイス３９を把持してガイドワイヤー２ａを操作し、ガイドワイヤー２ａが血管３の各蛇行部３ａあるいは分岐部３ｂに接触すると、力検出部１３は、各蛇行部３ａ、あるいは分岐部３ｂでの力を合算値として時系列に測定する。
例えば、図４Ａのように各蛇行部３ａあるいは分岐部３ｂのそれぞれにおいて、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の力が発生した場合、力検出部１３は、各力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を個別に検出できず、それぞれの力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の合算値Ｐｔ（この例では、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＝Ｐｔ）を測定する。
力検出部１３で検出した力Ｐｔの値は、後述するタイマー３６を利用して、ある一定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に力検出部１３で時系列に検出され、検出された力Ｐｔの値は、時刻と共に、後述するデータベース入出力部１４に力検出部１３から出力され、データベース入出力部１４から測定情報データベース９に記憶する。この力Ｐｔは、ガイドワイヤー２ａが血管全体に加える力である。
なお、第１実施形態の力検出部１３は、６軸力センサとしているが、ガイドワイヤー２の挿入方向と挿入方向回りの回転軸との２軸を測定可能な力センサとしたり、又は、ガイドワイヤー２の挿入方向のみ検出可能な１軸の力センサとしても良い。
また、力検出部１３は、トルクデバイス３９の先端に配置する構成としているが、例えば、図４Ｂに示すように第１の固定部３７と第２の固定部３８とにガイドワイヤー２を通過させ、図４Ｃに示すように、術者６ａが力を加えたときに２つの第１及び第２固定部３７，３８間のたわみ量（図４Ｃの長さＬ）をレーザ変位計又はカメラなどの画像認識装置１５ｃで測定し、あらかじめ用意したたわみ量Ｌと力との関係を示すテーブル（図４Ｄに図示）を挿入長検出部用第２演算部１５ｅで用いて、挿入長検出部用第２演算部１５ｅでたわみ量に対応する力を算出しても良い。
《タイマー３６》
タイマー３６は、所定の時間（例えば、４ｍｓｅｃ毎）の経過後にデータベース入出力部１４及び呈示部１８を実行させるための指令信号を出す。
《データベース入出力部１４》
データベース入出力部１４は、測定情報データベース９と、力検出部１３と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２とのデータの入出力を行う。
《基準点算出部１０》
基準点算出部１０は、時点算出部の一例として機能するものである。基準点算出部１０は、挿入長検出部１５と、時点設定部の一例として機能する基準点設定部１６とを有する。
挿入長検出部１５は、術者６ａがガイドワイヤー２ａを血管３に送り出した挿入長を検出する。一例として、図４Ａに示すように、挿入長検出部１５は、体外で術者６ａが操作するトルクデバイス３９に配置する。具体的な構成としては、挿入長検出部１５は、距離センサ１５ａと挿入長検出部用演算部１５ｂとで構成する。トルクデバイスの位置を距離センサ１５ａで測定して、測定した結果の情報を基にトルクデバイス３９の移動前の位置からの移動量を挿入長検出部用第１演算部１５ｂで求め、挿入長として挿入長検出部用第１演算部１５ｂで検出する。
距離センサは、一例として、図５に示す３軸の磁気式位置測定センサで構成されている。磁気式位置測定センサでは、トルクデバイス３９の上部（図５のＰＰ１の位置）に磁力測定部２９を装着し、磁界発生源２８により磁界を発生させて、トルクデバイス３９の位置Ｐ１を検出する。
なお、第１実施形態では挿入長検出部１５を磁気式としたが、トルクデバイス３９にマーカを配置し、カメラを用いてトルクデバイス３９の位置を検出する方式、又は、赤外線センサで検知する方式でも良い。
なお、第１実施形態では、挿入長検出部１５をトルクデバイスに配置する構成としているが、これに限られるものではない。例えば、挿入長検出部１５の別の例として、図４Ｅに示すように、ガイドワイヤー２ａに明暗（例えば白黒）のマークを付加し、マークの数をカメラで撮像して、撮像画像を画像認識部１５ｄで画像認識することで、マークを挿入長検出部用第２演算部１５ｅでカウントし、カウントしたマークと挿入長との関係性を示すテーブル(図４Ｆに図示)により、挿入長検出部用第２演算部１５ｅで挿入量を検出する方式でも良い。
挿入長検出部１５は、ガイドワイヤー２ａが体内に挿入された長さを、タイマー３６を利用して所定の時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に検出し、時刻と共にデータベース入出力部１４に出力し、測定情報データベース９に記憶する。
基準点設定部１６は、挿入長検出部１５により検出した挿入長が所定の長さ分（例えば、１ｍｍ）増加もしくは減少する毎に、力検出部１３により検出した力の変位を算出し、直前の基準点までの変位と比較して、所定の第１閾値（基準点設定用閾値）（例えば、０．１Ｎ）以上変化していた時点を基準点として設定する。ここで述べた基準点とは、力検出部１３で検出した合算の力から個々にかかる力を個別に測定するための基準となる点（個別力測定用の時点）である。なお、基準点設定部１６は、挿入長が０である時点を最初の基準点として設定する。設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力し、データベース入出力部１４により測定情報データベース９に記憶する。力検出部１３により検出した力情報の合算値と挿入長検出部１５により検出した挿入長の情報とに基づいて、ガイドワイヤー２ａが血管３と接触している箇所毎の各力を算出するための基準点を基準点設定部１６で設定し、設定した基準点を基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力する。
《個別力算出部１１》
個別力算出部１１は、データベース入出力部１４を介して取得した力検出部１３からの情報と基準点算出部１０からの情報とを基に、力検出部１３により検出した力Ｐｔの合算値から、基準点算出部１０により算出した基準点毎にかかる各個別力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を算出し、データベース入出力部１４に出力し、測定情報データベース９に記憶する。
具体的には、個別力算出部１１は、力検出部１３により検出した力の情報（値）から直前の基準点における力の情報（値）を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除した値を各々の基準点での個別力に加算して算出する。個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１から、基準点と共に、データベース入出力部１４に出力する。
《測定情報データベース９》
測定情報データベース９は、力検出部１３により検出した力に関する情報と、挿入長検出部１５により検出した挿入長とを、タイマー３６を利用して時刻と共に、データベース入出力部１４により格納する。更に、基準点算出部１０により算出した基準点に関する情報と、個別力算出部１１により各基準点における個別の力に関する情報とを算出し、基準点と対にして、データベース入出力部１４により、測定情報データベース９に格納する。測定情報はデータベース入出力部１４により、測定情報データベース９に対して入出力される。
図６は、測定情報データベースの情報内容の一例を示す。
（１）「時刻」の欄は、挿入作業を実施している時刻に関する情報を示す。第１実施形態では、ミリ秒(ｍｓｅｃ)単位で示す。
（２）「力」の欄は、力検出部１３により検出した力の情報を示す。なお、第１実施形態では挿入方向の力はニュートン（Ｎ）、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
（３）「挿入長」の欄は、挿入長検出部１５により検出したガイドワイヤー２ａの挿入長を示す。なお、第１実施形態はメートル（ｍ）単位系で示す。
（４）「基準点」の欄は、基準点算出部１０により算出した基準点を示す。基準点を設定する場合は該当する時刻欄に「１」を設定し、基準点設定しない場合には「０」を設定する。
（５）「個別力」の欄は、個別力算出部１１により算出した力の情報を示す。なお、第１実施形態では挿入方向の力はニュートン（Ｎ）と示し、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
《力判定部１２》
力判定部１２は、個別力算出部１１で算出した情報に基づき、個別力算出部１１により算出した力が所定の第２閾値（負荷判定用閾値）（又は、感度調整用閾値）（例えば、０．５Ｎ）以上の場合、血管３に負荷がかかっていると判定する。個別力算出部１１により算出した力が所定の第２閾値未満であると判定される場合は、負荷がかかっていないと判定する。判定結果の情報は、個別力算出部１１により算出した力と共に、通知部８及び決定部２７に出力される。
《通知部８》
通知部８は、力判定部１２からの情報を基に、力判定部１２により判定された結果の情報を術者６ａに通知する装置であり、モニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより構成される。具体的には、通知部８の一例としての図７のモニタ８ａに示すように、個別力算出部１１で検出された力Ｐ［Ｎ］を、Ｘ線撮像装置５で撮像されたＸ線画像と共に表示し、力判定部１２で血管３に負荷がかかっていると判定された場合には、「ＡＬＥＲＴ」などのように警告を表示する。また、力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定された場合、通知部８の別の例のスピーカー８ｂにより警告音を鳴らして、術者６ａに警告を行う。
−決定部２７−
決定部２７は、力検出部１３により検出した力と、個別力算出部１１により算出した基準点毎にかかる各個別力と、力判定部１２により判定した結果の情報とに基づいて、呈示部１８に呈示する力に関する情報（呈示情報）を決定する。
決定部２７による決定方法は、一例として、図８に示すような２種類のいずれかの決定方法とする。
図８のＩＤ「１」に示す「負荷がかかっている場合は個別力を呈示」する方法について説明する。
力判定部１２により血管３に負荷がかかっていないと判定された場合に、決定部２７は、力検出部１３により検出した力を、呈示部１８に呈示するよう通知する。力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定された場合は、決定部２７は、力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定した各力のうち、所定の第２閾値との差が最も大きい力を、呈示部１８に呈示するよう通知する。
次に、図８のＩＤ「２」に示す「負荷がかかっている場合は感度を上げて呈示」する方法について説明する。
力判定部１２により血管３に負荷がかかっていないと判定された場合には、決定部２７は、力検出部１３により検出した力を呈示部１８に呈示するよう通知する。力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定された場合は、決定部２７は、力判定部１２により判定した各力のうち、所定の第２閾値との差が最も大きい力が体験者６ｂへ力が伝わりやすくなるように、後述する方法で感度が強くなるよう変更して呈示部１８で呈示するよう通知する。
感度の変更方法の一例について説明する。
図９Ａは、個別力算出部１１で算出した力と時間との関係を示すグラフである。図９Ｂは、呈示部１８に伝達する力と時間との関係を示すグラフであって、感度を強くするように補正した力を実線及び黒丸で示し、補正前の力を破線及び白丸で示す。
個別力算出部１１で取得された力情報（例えば、図９Ａおよび図９Ｂの力情報（ｆa１）の時点から次の基準点（図９Ａおよび図９Ｂの力情報（ｆａ２）までの時点）の間を「力補正区間」として算出する。この区間の力情報の値を一定倍（例えば１．２倍など）することで感度の変更を行う。補正後の力情報は、図９Ｂの力情報（ｆｂ１、ｆｂ２）となる。これは、感度を大きくする例である。
逆に、感度を小さくする場合には、図９Ｂを図９Ａとするようにすればよい。具体的には、力補正区間の力情報の値を一定倍（例えば（１／１．２）倍など）することで感度の変更を行う。補正前の力情報は図９Ｂの力情報（ｆｂ１、ｆｂ２）であるのに対して、補正後の力情報は図９Ａの力情報（ｆａ１、ｆａ２）となる。
なお、図８に示す決定方法は、フラグ欄に「１」が記載されている方法を採用することとし、決定方法を変更する場合は、入力ＩＦ７を使って、採用したい決定方法のフラグ欄に「１」を入力し、採用しない決定方法のフラグ欄に「０」を入力することで、決定方法を変更することができる。
また、血管３に作用する負荷に応じて呈示する力を決定したが、力もしくは個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力のうち、どの力を呈示するかの呈示情報を、術者６ａもしくは体験者６ｂが、入力ＩＦ７の一例であるボタンにより、力か個別力のどちらを提示するかを指定したり、通知部に表示された部位をタッチすることで、タッチした部位の個別力を呈示するなどの指定方法で指定しても良い。
また、血管３に負荷がかかっていると力判定部１２で判定される場合は、力判定部１２で判定した各力のうち、所定の第２閾値との差が最も大きい力を呈示するとしたが、血管３に負荷がかかっていると力判定部１２で判定される場合は、最も最後に算出した基準点、すなわちガイドワイヤー２ａ先端もしくは先端付近の個別力を呈示するようにしても良い。
−呈示部１８−
呈示部１８は、先に述べたように図３に示す構成であって、力測定装置１で検出した力を、決定部２７で決定された通知方法に基づいて、体験者６ｂに力を呈示する装置である。
《力伝達制御部２１》
力伝達制御部２１は、決定部２７により決定された力情報を提示部１８を介して体験者６ｂの手に伝達するよう制御する。このとき、力呈示部１８が呈示する力の強弱及びタイミングを力伝達制御部２１で制御することができる。力を発生させる方向については、後述する力呈示部１８の力伝達機構２６の挿入方向と挿入方向軸回りの回転との２軸である。力伝達制御部２１により制御して力を呈示するための位置情報もしくは力情報は、力伝達制御部２１から、タイマー３６を利用して所定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に入出力ＩＦ２４へ出力する。
《周辺装置２３》
周辺装置２３は、力伝達機構２６と力伝達制御部２１との間の情報を伝達する。入出力ＩＦ２４は、力伝達制御部２１からの位置情報もしくは力情報を、タイマー３６を利用して、所定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、モータドライバ２５に出力する。モータドライバ２５は、入出力ＩＦ２４からの位置情報もしくは力情報に追従するように力伝達機構２６の下記するモータをそれぞれ駆動する。
《力伝達機構２６》
力伝達機構２６は、力伝達制御部２１から出力された力情報を体験者６ｂに呈示するための機構であり、力伝達制御部２１で出力した位置情報もしくは力情報に追従するように動作する。具体例として、図１０Ａに示すように、呈示ワイヤー挿入方向の回転と呈示ワイヤー挿入方向とは垂直方向の回転との２軸で構成される。より具体的には、上側ローラ（第１ローラ）３３ａと下側ローラ（第２ローラ）３３ｂとで呈示ワイヤー２ｂなどの柔軟物挿入部材を把持し、ローラ３３ａ，３３ｂの動作を制御することによって、呈示ワイヤー２ｂを送り出す。ここで、制御するローラは、上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとのどちらでも可能である。制御するローラには、ロボットアームの関節部と同様に、モータ３３ｄとエンコーダ３３ｅとが配置されて、ロボットアームの場合と同様にモータドライバ２５で制御されている。上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとは、回転可能に図示しない台部で支持されている。さらに、第３のローラ３３ｃを有し、第３のローラ３３ｃで上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとで構成される送り出しユニットを、挿入方向を中心軸として、中心軸回りに回転制御することができる。第３ローラ３３ｃには図示しないブラケットが固定され、ブラケットには、上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｃとが回転可能に支持されている。第３ローラ３３ｃには、ロボットアームの関節部と同様に、モータ３３ｇとエンコーダ３３ｈとが配置されて、ロボットアームの場合と同様にモータドライバ２５で制御されている。第３ローラ３３ｃは、回転可能に図示しない台部で支持されている。このことによって、挿入方向に加えて、挿入方向を中心軸とする回転方向にも、呈示ワイヤー２ｂの動作を制御することが可能となる。このような図１０Ａの構成とすることで、体験者６ｂは、呈示ワイヤー２ｂを直接把持した状態で、力の呈示を行うことが可能となる。
なお、力伝達機構２６は、図１０Ａの機構に代えて、図１０Ｂに示すように、呈示ワイヤー挿入方向の回転と呈示ワイヤー挿入方向とは垂直方向の回転との２軸制御可能なアーム（ジョグスティック）３４を有するアーム型の力伝達機構としても良い。
（力呈示システム１００の呈示動作ステップ）
次に、第１実施形態の力呈示システム１００の呈示動作ステップについて説明する。図１１は力呈示システム１００全体を示すフローチャートであり、図１１のステップＳ２０１の力測定を行う力測定装置１のフローチャートを図１２に示す。
ここでは、図１３の（Ｂ）〜図１３の（Ｅ）に示すような、術者６ａが蛇行のある血管３にガイドワイヤー２ａを挿入する作業をしている時に、体験者６ｂに血管３にかかる負荷を呈示する例について説明する。
図１３の（Ａ）及び図１４（図１４は図１３の（Ａ）を拡大したグラフ）は、図１３の（Ｂ）〜図１３の（Ｅ）に示す挿入作業中の力検出部１３により検出した力と挿入長検出部１５により検出した挿入長とを横軸時間としてプロットしたグラフである。
入力ＩＦ７により力測定および力呈示の開始指令を受けて、力測定制御部２００を介して、力測定装置１での力の測定を開始する。
（ステップＳ２００）
まず、図１１のステップＳ２００では、入力ＩＦ７により力測定および力呈示の終了指令があった場合は、力測定制御部２００を介して、力呈示システム１００での力測定及び呈示部１８における力呈示を終了する。力測定および力呈示の終了指令がない場合は、呈示動作処理は次のステップＳ２０１へ進む。
（ステップＳ２０１）
次に、ステップＳ２０１において、力測定装置１は、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している際に、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触したときの接触力、あるいはガイドワイヤー２ａが血管３の蛇行部３ａ又は分岐部３ｂに接触したときの摩擦力を個別に測定する。その後、呈示動作処理はステップＳ２０２に進む。
ここで、ステップＳ２０１の力測定装置１の動作について、図１２のフローチャートを用いて説明する。
まず、挿入長検出部１５により、ガイドワイヤー２ａが血管３に挿入された挿入長を検出する（ステップＳ２）。
次いで、基準点設定部１６において、挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ３）。挿入長検出部１５で検出した検出した挿入長は、挿入長が「０」であると基準点設定部１６で判定した場合、力測定動作処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、図１３の（Ｂ）に示すように挿入を開始する時点を、その時点を最初の基準点とし、基準点設定部１６により基準点を設定する（図１３の（Ａ）の時点「ｔ０」）。さらに、設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力し、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶する（図６の時点ｔ０の基準点の欄を「１」とする）。その後、力測定動作処理はステップＳ５へ進む。
一方、ステップＳ３で挿入長が「０」ではないと基準点設定部１６で判定した場合は、力測定動作処理はステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、力検出部１３により、体外からガイドワイヤー２ａにかかる力を検出する。力検出部１３で検出した力の値は、タイマー３６を利用して、時刻と共にデータベース入出力部１４に出力され、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶する。上述したように、力検出部１３で検出した力は、各蛇行部３ａ又は分岐部３ｂでの力が合算して測定される。そこで、ステップＳ６以降で、基準点を基準点算出部１０で算出し、各基準での個別力を基準点算出部１０で算出することで、それぞれの蛇行部３ａなどでの力を基準点算出部１０で算出するようにしている。以下、順に説明する。
ステップＳ５の後のステップＳ６以降で、次の基準点を基準点算出部１０の基準点設定部１６で算出する。挿入長が所定の長さ（例えば、１ｍｍ）分増加もしくは減少する毎に、力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で算出する。具体的には、図１４にて、挿入長が所定の長さ分（ｐｓ＝ｐ０１−ｐ０）増加する時点ｔ０１での力の変位Δｆ０１＝ｆ０１−ｆ０を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ０１が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。この例のように、直前の基準点が時点（ｔ０）が最初の基準点であると基準点設定部１６で判定した場合には、力の変位Δｆ０１が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上であるかどうかを基準点設定部１６で判定する。図１４の例では、力の変位Δｆ０１が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）未満であると基準点設定部１６で判定し、基準点設定部１６により、時点ｔ０１を次の基準点と設定しない。基準点として設定しない場合は、力測定動作処理はステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、力判定部１２にて、負荷があるかどうかを判定する。すなわち、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する。ステップＳ７にて、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値以上であると力判定部１２で判定した場合は、力測定動作処理はステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、通知部８において、モニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどにより、術者６ａなどに警告を通知して、力測定動作処理を終了する。
なお、ステップＳ６にて、挿入長が所定の長さ分増加する毎に力検出部１３で検出した力の変位を比較しているが、例えば、図１３の（Ｅ）に示すように、ガイドワイヤー２ａの先端が血管３に接触して詰まり、ガイドワイヤー２ａを体外から血管３に向かって押し操作をしても、挿入量が変化しないケースがある。この場合は、すなわち、所定の時間以上、挿入長が変化しない場合には、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較するのではなく、所定の時間が経過する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較する。
ステップＳ７にて、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上でない場合、力測定動作処理を終了する。
次に、力測定を再び開始して、ステップＳ２〜ステップＳ５を経て、ステップＳ６で、図１４にて、挿入長ｐ０１から所定の長さ分（ｐｓ）増加した挿入長ｐ０２の時点ｔ０２での力の変位Δｆ０２＝ｆ０２−ｆ０１を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ０２が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する。図１４の例では、力の変位Δｆ０２が所定の第１閾値未満であると基準点設定部１６で判定し、基準点設定部１６により、時点ｔ０２を次の基準点と設定せずに、力測定動作処理はステップＳ７、又は、ステップＳ７及びＳ８に進み、力測定動作処理を終了する。順次、力測定を開始して、時点ｔ０３、ｔ０４、・・、ｔ０７と基準点が設定できるかどうかを基準点設定部１６で算出していく。図１４の例で、時点ｔ０８まで基準点が基準点設定部１６で設定できていないとする。
次に、力測定を開始して、ステップＳ２〜ステップＳ５を経て、ステップＳ６で、挿入長が所定の長さ分（ｐｓ＝ｐ１−ｐ０８）増加する時点ｔ１での力の変位Δｆ１０＝ｆ１−ｆ０８を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ１０が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図１４の例では、時点ｔ０８から時点ｔ１までの力の変位Δｆ１０が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上であると基準点設定部１６で判定し、力測定動作処理はステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、時点ｔ１を次の基準点と基準点設定部１６で設定する。その後、力測定動作処理はステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、ステップＳ９で設定した基準点が、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶される（図６の時点ｔ１の基準点の欄を「１」とする）。このとき、図１３の（Ｃ）に示すように、時点ｔ１の基準点において、ガイドワイヤー２ａが血管３の壁に接触してたわみが開始した時点となる。
次に、ステップＳ１０にて、個別力算出部１１により、各基準点での個別の力を算出する。個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除し、このようにして求めた値を、各々の基準点での個別力に加算して、各基準点での個別の力を算出する。ただし、個別力算出部１１において、各基準点での個別力が所定の第３閾値（例えば、０．０１Ｎ）以下の場合は、基準点の数にカウントせず、さらにカウントしなかった基準点には、算出した力は加算しない。具体的に、図１４の時点ｔ１の基準点の個別力を例に説明する。時点ｔ１の基準点での力ｆ１から直前の基準点ｔ０での力ｆ０を減じた値Δｆ１（＝ｆ１−ｆ０）をこれまで設定した基準点の数(この例では、時点ｔ０、ｔ１の基準点の「２」だが、時点ｔ０の基準点での力ｆ０が第３閾値以下なので、基準点数は「１」となる。)で割った値を、時点ｔ１の基準点での個別力と設定する。なお、時点ｔ０の基準点での力ｆ０が第３閾値以下なので、基準点の数で除した力の加算は行わない。すなわち、この例では、時点ｔ１の基準点での個別力ｆｒ１＝Δｆ１／１となる。なお、最初の時点ｔ０の基準点での個別力ｆｒ０は時点ｔ０の基準点での力ｆ０となる。個別力算出部１１で算出した個別力ｆｒ０は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶する（この例では図６の時点ｔ０、ｔ１で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１を記憶する）。
次に、ステップＳ１１にて、個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。具体的には、先ほど求めた時点ｔ０の基準点での個別力ｆｒ０と時点ｔ１の基準点での個別力ｆｒ１とのそれぞれについて、第２閾値２（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する。ステップＳ１１にて、いずれか１つでも第２閾値以上であると力判定部１２で判定された場合は、力測定動作処理はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、通知部８において、モニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどにより、術者６ａなどへ警告を通知して、力の測定動作処理を終了する。なお、ステップＳ１１にて第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上でないと力判定部１２で判定された場合は、力測定動作処理を終了する。
なお、第１閾値、第２閾値、第３閾値は、患者（人体４）の血管３の種類（血管径又は部位）又は状態により異なる値とし、例えば、事前に作成された複数の閾値から術者６ａが選択するか、キーボード又はボタンなどの入力装置により、術者が、基準点設定部１６、力判定部１２、又は、個別力算出部１１に入力することも可能である。
次に、図１４にて、基準点ｔ０、ｔ１に続き、基準点ｔ２を基準点算出部１０で算出することを例に説明する。ステップＳ１に戻り、再度、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５を経て、基準点算出を基準点算出部１０で開始する。順次、基準点が設定できるかどうかを基準点設定部１６で算出していく。図１４の例で、時点ｔ１７まで基準点が基準点設定部１６で設定できていないとする。挿入長が所定の長さ（例えば、１ｍｍ）分（ｐｓ＝ｐ２−ｐ１７）増加する時点ｔ２での力の変位Δｆ２０＝ｆ２−ｆ１７を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ２０が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。この例では、直前の基準点が時点ｔ１なので時点ｔ１の基準点での力の変位Δｆ１０＝ｆ１−ｆ０８と力の変位Δｆ２０の差の絶対値が所定の第１閾値以上であるかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図１４の例では、力の変位Δｆ１０と力の変位ｆ２０との差の絶対値が所定の第１閾値以上であると基準点設定部１６で判定し、時点ｔ２を次の基準点と基準点設定部１６で設定する（ステップＳ９）。基準点設定部１６で設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶する（図６の時点ｔ２の基準点の欄を「１」とする）。図１３の（Ｄ）に示すように、時点ｔ２の基準点において、ガイドワイヤー２ａが血管３壁に接触してたわみが進み、蛇行部３ｃを通過した時点となる。
次に、ステップＳ１０にて、個別力算出部１１により各基準点での個別の力を算出する。個別力算出部１１は、先ほどと同様、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除し、その結果として求められた値を、各々の基準点での個別力に加算して、各基準点での個別の力を算出する。図１４の時点ｔ１、ｔ２の基準点の個別力を例に説明する。時点ｔ２の基準点での力ｆ２から直前の時点ｔ１の基準点での力ｆ１を減じた値Δｆ２（＝ｆ２−ｆ１）を、これまで設定した基準点の数(この例では、時点ｔ０の基準点を除くと、時点ｔ１、ｔ２の基準点があるので、基準点数は「２」である。)で割った値を、基準点ｔ２での個別力と設定する。この例では、時点ｔ２の基準点での個別力ｆｒ２は、ｆｒ２＝Δｆ２／２となる。最初の時点ｔ０の基準点での個別力ｆｒ０は時点ｔ０の基準点での力ｆ０となる。さらに、時点ｔ１の基準点での個別力ｆｒ１(ｎｅｗ)は、先ほど算出した個別力（ｆｒ１（ｏｌｄ）とする）にΔｆ２／２を加算した値、すなわち、ｆｒ１(ｎｅｗ)＝ｆｒ１（ｏｌｄ）＋Δｆ２／２となる。このようにして個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、データベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記憶する（この例では、図６の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２の基準点で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１、ｆｒ２を記憶する。）。
次に、ステップＳ１１にて、個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。具体的には、先ほど求めた基準点ｔ０の個別力ｆｒ０と、基準点ｔ１での個別力ｆｒ１と、基準点ｔ２での個別力ｆｒ２とのそれぞれについて、第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１にて、前記３つの個別力のうちの１つでも第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であると力判定部１２で判定された場合は、通知部８のモニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどで術者６ａへ警告を通知し、測定動作処理を終了する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１にて、前記３つの個別力の全てが第２閾値以上でないと力判定部１２で判定された場合は、測定動作処理を終了する。
以上が、図１１のステップＳ２０１の力測定動作の説明である。
（ステップＳ２０２）
次に、決定部２７（図１１のステップＳ２０２）では、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各力と、力判定部１２で判定した血管負荷との判定結果の情報より、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。その後、呈示動作処理はステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０３）
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で決定された力情報が呈示部１８の力伝達制御部２１に出力され、力伝達機構２６で体験者６ｂに呈示する力の強弱及びタイミングを力伝達制御部２１で制御しつつ、力伝達機構２６により体験者６ｂの手に力情報が伝達される。その後、呈示動作処理はステップＳ２００に戻る。
ここで、強弱及びタイミングを制御するとき、力（力の合算値すなわち合算力）から個別力に切り替える際には、大きな力から小さな力に急に切り替わるため、除々に切り替えるように呈示する力を修正して制御したり、切り替えるタイミングを急に切り替えるのではなく、ある一定時間（例えば１０msec）をかけて切り替えるように制御する。以上の制御により、急に切り替わることで体験者６ｂが呈示ワイヤー２ｂを支えることができなくなったり、想定しているよりも大きな力として感じることを防ぐことができる。
なお、決定部２７により、負荷に応じて、呈示する力を決定し、呈示部１８により力を呈示する際に、力検出部１３で検出した力から、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各力に切り替えるタイミングで、スピーカー８ｂにより切り替わったことがわかるように音で知らせるようにしても良い。
《第１実施形態の効果》
以上のように、術者６ａによりガイドワイヤー２ａが血管３に接触した時点又はある蛇行を通過する時点など個々の血管３への負荷を推定し、通知部８により、モニタ８ａなどに検出された力又は負荷の有無を表示することができる。さらに決定部２７により血管３の負荷に応じて、体験者６ｂに力を直接呈示することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、挿入速度に応じて力呈示方法を変更する例である。
第１実施形態の場合と同様に、図１に示すように、術者６ａがガイドワイヤー２ａを血管３に挿入したときの力を測定し、体験者６ｂに力を呈示する例について説明する。
本発明の第２実施形態における力測定装置１Ｂは、力検出部１３と、タイマー３６と、個別力算出部１１と、力判定部１２と、通知部８と、呈示部１８との基本的な構成は、第１実施形態の場合と同様であるので、共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ以下、詳細に説明する。
図１５は第２実施形態における力呈示システム装置１００Ｂの構成図である。なお、力測定制御部２００など第１実施形態と共通する部分は省略している。
《基準点算出部１０》
基準点算出部１０は、挿入長検出部１５と、時点設定部の一例として機能する基準点設定部１６とを有する。基準点設定部１６は第１実施形態と同様の機能であるため、説明を省略する。挿入長検出部１５は、第１実施形態と同様の方式で挿入量を検出し、個別力算出部１１及び挿入速度検出部２０へ出力し、さらに、タイマー３６を利用して、所定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）にデータベース入出力部１４を介して測定情報データベース９に記録する。
《挿入速度検出部２０》
挿入速度検出部２０はガイドワイヤー２ａの挿入速度を算出する。時刻と共に記録された測定情報データベース９の挿入長とその時刻とにより、ガイドワイヤー２ａの挿入速度を挿入速度検出部２０で算出する。具体的には、時刻ｔ１での挿入長ｐ１、時刻ｔ２での挿入長ｐ２とすると、速度ｓ＝（ｐ２−ｐ１）／（ｔ２−ｔ１）として挿入速度検出部２０で算出する。挿入速度検出部２０で算出された挿入速度は、挿入速度検出部２０からデータベース入出力部１４を介して、タイマー３６を利用して、時刻と共に測定情報データベース９に格納する。
《測定情報データベース９》
測定情報データベース９は、力検出部１３により検出した力に関する情報と、挿入長検出部１５により検出した挿入長と、挿入速度検出部２０で検出した速度とを、タイマー３６を利用して、時刻と共に格納する。
更に、基準点算出部１０により算出した基準点に関する情報と、個別力算出部１１により算出した各基準点における個別の力に関する情報とを、基準点と対にして、測定情報データベース９に格納する。
測定情報データベース９に格納される又は格納された測定情報は、データベース入出力部１４により入出力される。
図１６は、測定情報データベース９の情報内容の一例を示す。
（１）「時刻」の欄は、挿入作業を実施している時刻に関する情報を示す。第２実施形態では、ミリ秒(ｍｓｅｃ)単位で示す。
（２）「力」の欄は、力検出部１３により検出した力の情報を示す。なお、第２実施形態では、ガイドワイヤー２ａの挿入方向の力はニュートン（Ｎ）、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
（３）「挿入長」の欄は、挿入長検出部１５により検出したガイドワイヤー２ａの挿入長を示す。なお、第２実施形態はメートル（ｍ）単位系で示す。
（４）「挿入速度」の欄は、挿入速度検出部２０により検出したガイドワイヤー２ａの挿入速度を示す。なお、第２実施形態はメートルパーミリ秒（ｍ／ｍｓｅｃ）単位系で示す。
（５）「基準点」の欄は、基準点算出部により算出した基準点を示す。基準点を設定する場合は該当する時刻欄に「１」を設定し、基準点を設定しない場合には「０」を設定する。
（６）「個別力」の欄は、個別力算出部１１により算出した力の情報を示す。なお、第２実施形態ではガイドワイヤー２ａの挿入方向の力はニュートン（Ｎ）、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
《データベース入出力部１４》
データベース入出力部１４は、測定情報データベース９と、力検出部１３と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２と、挿入速度検出部２０とのデータの入出力を行う。
《決定部２７》
決定部２７は、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、挿入速度検出部２０で検出した挿入速度とに基づいて、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。
決定部２７による決定方法は一例として図１７に示すような２種類のいずれかの決定方法とする。
まず、図１７のＩＤ「１」に示す「挿入速度が閾値以上の場合は個別力を呈示」する方法について説明する。
挿入速度検出部２０で検出した挿入速度が所定の第４閾値（挿入速度用閾値）未満（例えば、０．００４ｍ／ｓ未満）であると決定部２７で判定した場合は、決定部２７は、力検出部１３で検出した力を呈示部１８へ呈示するよう通知する。
挿入速度検出部２０で検出した挿入速度が所定の第４閾値以上（例えば、０．００４ｍ／ｓ以上）であると決定部２７で判定した場合は、決定部２７は、力判定部１２で判定した各力のうち、所定の第４閾値との差が最も大きい力を呈示部１８で呈示するよう通知する。
次に、図１７のＩＤ「２」に示す「挿入速度が閾値以上の場合は感度を上げて呈示」する方法について説明する。
挿入速度検出部２０で検出した挿入速度が所定の第４閾値未満（例えば、０．００４ｍ／ｓ未満）であると決定部２７で判定した場合は、決定部２７は、力検出部１３で検出した力を呈示部１８へ呈示するよう通知する。挿入速度検出部２０で検出した挿入速度が所定の閾値以上（例えば、０．００４ｍ／ｓ以上）であると決定部２７で判定した場合は、決定部２７は、力判定部１２で判定した各力のうち、所定の第４閾値との差が最も大きい力についてより体験者６ｂへ力が伝わりやすくなるように後述する方法で感度が強くなるよう変更して呈示部１８で呈示するよう通知する。感度の強さは、第１実施形態と同様の方法で行う。
（力呈示システム１００Ｂの呈示動作ステップ）
次に、第２実施形態の力呈示システム１００Ｂの呈示動作ステップについて説明する。図１８は、第２実施形態の呈示部１Ｂのフローチャートである。
入力ＩＦ７により力測定および力呈示の開始指令を受けて、力測定制御部２００を介して、力測定装置１Ｂでの力の測定を開始する。
（ステップＳ３００）
まず、図１８のステップＳ３００では、入力ＩＦ７により力測定および力呈示の終了指令があった場合は、力測定制御部２００を介して、力呈示システム１００Ｂでの力測定及び呈示部１８における力呈示を終了する。力測定および力呈示の終了指令がない場合は、呈示動作処理は次のステップＳ３０１へ進む。
（ステップＳ３０１）
次に、ステップＳ３０１において、力測定装置１Ｂは、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している際に、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触したときの接触力、あるいはガイドワイヤー２ａが血管３の蛇行部３ａ又は分岐部３ｂに接触したときの摩擦力を個別に測定する。測定方法は、第１実施形態と同様なので省略する。さらに、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触するとき、力測定装置１Ｂと力検出部１３と挿入速度検出部２０とより、力情報および挿入速度を出力する。その後、呈示動作処理はステップＳ３０２に進む。
（ステップＳ３０２）
次に、決定部２７（ステップＳ３０２）では、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、挿入速度とに基づき、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。なお、通常、血管３の内径が太い箇所又は蛇行が少ない箇所では、術者６ａによるガイドワイヤー２ａの挿入作業がそれほど難しくないため、ガイドワイヤー２ａの挿入速度は速くなる。一方、血管３の内径が細い箇所、又は、蛇行の多い箇所、又は、瘤など疾患のある箇所では、ガイドワイヤー２ａの挿入に注意を要するため、術者６ａによるガイドワイヤー２ａの挿入速度は遅くなる。従って、挿入速度が遅いときのほうが速いときより、血管３にかかる力を注意深く感知する必要があり、さらに、ガイドワイヤー２ａの先端の力など実際に手技をしている箇所を注意深く感知する必要がある。よって、決定部２７は、挿入速度の速い箇所では合算力又は力の感度を弱く呈示し、挿入速度の遅い箇所は、挿入速度の速い箇所よりも、個別力又は力の感度を強くするように呈示するように、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。その後、呈示動作処理はステップＳ３０３に進む。
（ステップＳ３０３）
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で決定された力情報が呈示部１８の力伝達制御部２１に出力され、体験者６ｂの手に力情報が伝達される。その後、呈示動作処理はステップＳ３００に戻る。
《第２実施形態の効果》
以上のように、決定部２７によりガイドワイヤー２ａの挿入速度に応じて、体験者６ｂに力を直接呈示することができるため、術者６ａがガイドワイヤー２ａを速く挿入しており、それほど注意していない箇所は合算力又は力の感度を弱く呈示し、術者６ａがガイドワイヤー２ａの挿入速度を遅くしてガイドワイヤー２ａを注意深く挿入している箇所は、個別力又は力の感度を強くして呈示することができる。
（第３実施形態）
図１９は、第１実施形態の装置に加えて、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している間、撮像装置の一例としての第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂは、血管３、あるいはガイドワイヤー２ａを体外から撮像し、撮像装置制御部４１を介して、モニタ８ａで、図２０に示すように、それぞれ撮像した画像を２画面で表示する。モニタ８ａの一方の画面（図２０の左画面Ａを参照）には、第１Ｘ線撮像装置５ａで撮像したガイドワイヤー２ａの先端部位を表示し、もう一方の画面（図２０の右画面Ｂを参照）には、体験者６ｂに伝達した力の部位まで第２Ｘ線撮像装置５ｂを移動するよう制御して、その部位を表示する。第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂは、それぞれ、第１実施形態のＸ線撮像装置５と同様に、Ｘ線発生部５ｇと、Ｘ線発生部５ｇに対応するＸ線検出部５ｈとを備える。撮像装置制御部４１での制御の下に、第１Ｘ線撮像装置５ａは第１Ｘ線撮像装置移動部５ｍにより所望の位置まで移動し、第２Ｘ線撮像装置５ｂは第２Ｘ線撮像装置移動部５ｎにより所望の別の位置まで移動する。第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂで撮像した結果の情報は、通知部８（モニタ８ａ）に表示するとともに、第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂから、データベース入出力部１４を介して、タイマー３６を利用して、所定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に測定情報データベース９に記憶される。
図２１は力呈示システム１００Ｃの構成を示す。すなわち、図２１は、第３実施形態の力測定装置１Ｃと、撮像装置制御部４１と、第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂと、制御情報データベース４３との構成を示す図である。決定部２７以外の力測定装置１Ｃは、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
《決定部２７》
決定部２７は、第１実施形態と同様の方法で、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、力判定部１２で判定した結果の情報とに基づいて、呈示部１８へ呈示する力に関する情報（呈示情報）を決定する。決定部２７により呈示する力に関する情報は、呈示部１８へ出力するとともに、撮像装置制御部４１へ出力する。
《第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂ》
第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂは人体４の体外からＸ線を照射して、体内の血管又はガイドワイヤー２ａを撮像する。第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂで撮像した結果の情報は、第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂから通知部８（モニタ８ａ）に表示する。一例として図２０のモニタ８ａに示すように２画面で表示し、一方の画面（図１９のＡ８及び図２０のＡを参照）はガイドワイヤー２ａの先端を表示し、もう一方の画面（図１９のＢ８及び図２０のＢを参照）には決定部２７で決定した力がかかっている部位の画像を表示する。表示される情報は、力検出部１３もしくは個別力算出部１１で算出された力Ｐ［Ｎ］と、力判定部１２で血管３に負荷がかかっていると判定された場合には、「ＡＬＥＲＴ」などのように警告がわかるように、例えば、モニタ８ａに内蔵された画像処理部８ｃで表示する。
《制御情報データベース４３》
制御情報データベース４３は、図２２の「Ｘ線撮像装置の位置」の欄に示すように、撮像装置制御部４１で取得した位置を、データベース入出力部１４を介し、タイマー３６を利用して、所定時間毎に測定情報データベース９の情報と共に記録する。
《データベース入出力部１４》
データベース入出力部１４は、測定情報データベース９と、制御情報データベース４３と、力検出部１３と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２と、撮像装置制御部４１とのデータの入出力を行う。
《撮像装置制御部４１》
撮像装置制御部４１は、決定部２７で決定した呈示情報に基づいて、第１及び第２Ｘ線撮像装置５ａ，５ｂの位置を制御したり、現在（測定時点で）の撮像装置の位置を取得する。
具体的には、術者６ａがガイドワイヤー２ａの挿入作業に応じて、第１Ｘ線撮像装置５ａを術者６ａ又は放射線技師が手動でガイドワイヤー２ａの先端を撮像できるよう移動させる。挿入作業中は第１実施形態と同様に力測定装置１Ｃで個々の力を測定する。撮像装置制御部４１は、移動させた第１Ｘ線撮像装置５ａの位置を測定情報データベース９の情報と共に制御情報データベース４３に記録する。さらに決定部２７で決定した呈示情報をモニタ８ａで表示するために、第１Ｘ線撮像装置５ａの制御を行う。
第１Ｘ線撮像装置５ａは、ガイドワイヤー２ａの先端を撮影するよう術者６ａが移動するため、ここでは制御しない。第２Ｘ線撮像装置５ｂは、決定部２７で決定した呈示情報に関する部位を撮像するために、撮像装置制御部４１で駆動制御を行う。
決定部２７は、体験者６ｂに呈示する情報を決定するため、第２Ｘ線撮像装置５ｂは、体験者６ｂに呈示された力に関する情報と関係する部位を撮像して、モニタ８ａで表示させる。
具体的には、図２２において、決定部２７にて個別力ｆｒ１の力を呈示するよう決定した場合、個別力ｆｒ１の力の情報に関する部位を第２Ｘ線撮像装置５ｂで撮像してモニタ８ａで表示する場合を例に説明する。まず、個別力「ｆｒ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置を制御情報データベース４３に基づいて決定部２７で算出する。
具体的には、制御情報データベース４３のうち、個別力「ｆｒ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置を算出する。図２２の例では、個別力「ｆｒ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの撮像すべき位置は「ｐｘ６」となる。次に、第２Ｘ線撮像装置５ｂの実際の撮像位置が撮像すべき位置「ｐｘ６」となるように撮像装置制御部４１で駆動制御を行い、第２Ｘ線撮像装置５ｂを移動させて撮像を行う。
（力呈示システム１００Ｃの呈示動作ステップ）
第３実施形態における力呈示システム１００Ｃの呈示動作ステップを図２３のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ４００）
まず、入力ＩＦ７により力測定および力呈示の開始指令を受けて、力測定制御部２００により、力測定装置１Ｃでの力の測定を開始する。図２３のステップＳ４００では、入力ＩＦ７により力測定および力呈示の終了指令があった場合は、力測定制御部２００により、力呈示システム１００Ｃでの力測定及び呈示部１８における力呈示を終了する。力測定および力呈示の終了指令がない場合は、呈示動作処理は次のステップＳ４０１およびＳ４０２へ進む。
（ステップＳ４０１）
次に、ステップＳ４０１において、力測定装置１Ｃは、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している際に、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触したときの接触力、あるいはガイドワイヤー２ａが血管３の蛇行部３ａ又は分岐部３ｂに接触したときの摩擦力を個別に測定する。測定方法は第１実施形態と同様なので省略する。その後、呈示動作処理はステップＳ４０３に進む。
（ステップＳ４０２）
さらに、ステップＳ４０１と同時に、撮像装置制御部４１は、術者６ａが第１Ｘ線撮像装置５ａを移動させたときの位置を取得して、制御情報データベース４３に記録する（ステップＳ４０２）。その後、呈示動作処理はステップＳ４０３に進む。
（ステップＳ４０３）
次に、決定部２７において、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、力判定部１２で判定した結果の情報とに基づき、呈示部１８へ呈示する力に関する情報（呈示情報）を決定する（ステップＳ４０３）。その後、呈示動作処理はステップＳ４０４とＳ４０５に進む。
（ステップＳ４０４）
ステップ４０４では、ステップＳ４０３で呈示するよう決定された力情報に基づいて、力伝達装置１８に出力され体験者６ｂの手に伝達する。その後、呈示動作処理はステップＳ４００に戻る。
（ステップＳ４０５）
さらに、ステップＳ４０４と同時に、撮像装置制御部４１により、決定部２７で決定した呈示情報に基づいて、第２Ｘ線撮像装置５ｂを制御する（ステップＳ４０５）。その後、呈示動作処理はステップＳ４００に戻る。
《第３実施形態の効果》
以上のように、ガイドワイヤー２ａ先端のＸ線画像に加えて、体験者６ｂに呈示した力がかかっている箇所のＸ線画像をモニタ８ａに同時に表示することが可能なる。よって、体験者６ｂは、より容易に、体験している箇所を理解することができる。
（第４実施形態）
図２４及び図２５は第４実施形態の力呈示システム１００Ｄの構成を示し、力測定装置１Ｄと、症例データベース４２と、撮像装置５と、呈示部１８とを備えて構成される。決定部２７以外の力測定装置１Ｄは、第１実施形態と同様なので説明を省略する。第４実施形態では、まず、第１〜第３実施形態のいずれかの力呈示システム１００〜１００Ｃと同様に、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入する作業を行い、ガイドワイヤー挿入作業と共に呈示情報をデータベースに記憶しておく。その後、後日、術者６ａのガイドワイヤー挿入作業が無い状態で、体験者６ｂが、データベースに記憶されたガイドワイヤー挿入作業の情報を再生して呈示動作を体験することができる。この点が、第１〜第３実施形態と大きく異なる点である。よって、ガイドワイヤー挿入作業と共に呈示情報を取得する処理は、第１〜第３実施形態のいずれかの力呈示システム１００〜１００Ｃの処理と同じであるため、大部分の説明は省略して、異なる点を中心に説明する。
《撮像装置５（５ａ，５ｂ）》
第１〜第３実施形態のいずれかの力呈示システム１００〜１００Ｃと同様に、撮像装置５（５ａ，５ｂ）は、人体４の体外からＸ線を照射して、体内の血管３又はガイドワイヤー２ａを撮像する。第１〜第３実施形態のいずれかの力呈示システム１００〜１００Ｃで撮像装置５で撮像した結果の情報は、通知部８（モニタ８ａ）に表示するとともに、撮像装置５（５ａ，５ｂ）から、データベース入出力部１４を介して、タイマー３６を利用して、所定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に測定情報データベース９に記憶すると同時に、症例データベース４２にも記憶される。 《症例データベース４２》
症例データベース４２は、症例データ記憶部の一例として機能し、図２６の「Ｘ線画像」の欄に示すように、撮像装置５（５ａ，５ｂ）で撮影したＸ線画像もしくはＸ線映像を指すＩＤを測定情報データベース９の情報と共に記録する。ＩＤの一例としてＸ線画像又はＸ線映像のファイル名（例えば、ｘ１，ｘ２，．．．．）など一意に識別できるＩＤとする。
《データベース入出力部１４》
データベース入出力部１４は、測定情報データベース９と、力検出部１３と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２と、撮像装置５（５ａ，５ｂ）とのデータの入出力を行う。
−呈示部１８−
呈示部１８は、第１実施形態などと同様に、決定部２７から出力された呈示情報に基づいて、体験者６ｂに力を呈示する。さらに図２４及び図２７に示すように、後日、ガイドワイヤー挿入作業無しで、呈示動作のみを行わせるときに、呈示情報が予め記憶された症例データベース４２を使って、決定部２７により呈示する情報を力呈示装置１８に出力し、力呈示装置１８で体験者６ｂに力を呈示することができる。このことにより、稀な症例のケース又は症例の少ないケースについて、体験者６ｂとしての医学生などの教育のために、オフラインで訓練することができるようになる。
（力呈示システム１００Ｄの呈示動作取得ステップ）
第４実施形態における力呈示システム１００Ｄの呈示動作ステップを図２８のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ５００）
入力ＩＦ７により力測定および力呈示の開始指令を受けて、力測定制御部２００を介して、力測定装置１Ｄでの力の測定を開始する。図２８のステップＳ５００では、入力ＩＦ７により力測定および力呈示の終了指令があった場合は、力測定制御部２００を介して、力呈示システム１００Ｄでの力測定及び呈示部１８における力呈示を終了する。力測定および力呈示の終了指令がない場合は、呈示動作処理は次のステップＳ５０１およびＳ５０２へ進む。
次に、ステップＳ５０１において、力測定装置１Ｄは、術者６ａがガイドワイヤー２ａを挿入している際に、ガイドワイヤー２ａが血管３に接触したときの接触力、あるいはガイドワイヤー２ａが血管３の蛇行部３ａ又は分岐部３ｂに接触したときの摩擦力を個別に測定する。測定方法は、第１実施形態と同様なので省略する。その後、呈示動作処理はステップＳ５０３に進む。
（ステップＳ５０２）
さらに、ステップＳ５０１と同時に、Ｘ線撮像装置５で撮像したＸ線画像を症例データベース４２に記録する。なお、ステップＳ５０１の力の情報とステップＳ５０２の画像の情報とは、タイマー３６の指令により同期をとることとする。その後、呈示動作処理はステップＳ５０３に進む。
（ステップＳ５０３）
次に、決定部２７において、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、力判定部１２で判定した結果の情報とに基づき、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。その後、呈示動作処理はステップＳ５０４に進む。
（ステップＳ５０４）
決定部２７において決定された、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を、データベース入出力部１４を介して、症例データベース４２に記憶する。その後、呈示動作処理はステップＳ５００に戻る。
（力呈示システム１００Ｄの呈示動作体験ステップ）
前記したように、症例データベース４２に呈示情報を記憶させて取得したのち、後日、体験者６ｂが呈示動作を体験したいときに、呈示情報が、症例データベース４２から決定部２７を介して力伝達装置１８に出力され、Ｘ線画像と同期して、体験者６ｂの手に伝達される。図２９は、図２４及び図２７に示すように、既に記憶した症例データベース４を使って決定部２７により通知する情報を決定し、体験者６ｂに力を呈示する場合のフローチャートである。
（ステップＳ６００）
入力ＩＦ７により力呈示の開始指令を受けて、力測定制御部２００を介して、力測定装置１Ｄでの力の測定を開始する。図２９のステップＳ６００では、入力ＩＦ７により力呈示の終了指令があった場合は、力測定制御部２００を介して、力呈示システム１００Ｄでの呈示部１８における力呈示を終了する。力呈示の終了指令がない場合は、呈示動作処理は次のステップＳ６０１へ進む。
（ステップＳ６０１）
次に、ステップＳ６０１において、決定部２７により、既に記録している症例データベース４２の読み出しを行う。その後、呈示動作処理はステップＳ６０２に進む。
（ステップＳ６０２）
次に、決定部２７において、力検出部１３で検出した力と、個別力算出部１１で算出した基準点毎にかかる各個別力と、力判定部１２で判定した結果の情報とに基づき、呈示部１８へ呈示する力に関する情報を決定する。その後、呈示動作処理はステップＳ６０３に進む。すなわち、ここでは、体験を行うごとに、呈示情報を決定している。一例として、症例データベース４２には、呈示情報を記憶しておき、体験者に応じて、感度のみ変更可能としてもよい。
（ステップＳ６０３）
ステップ６０３では、ステップＳ６０２で呈示するよう決定部２７で決定された力情報が、決定部２７から力伝達装置１８に出力され、タイマー３６（データベース入出力部１４）による、モニタ８ａでのＸ線画像の表示と同期して、体験者６ｂの手に伝達する。その後、呈示動作処理はステップＳ６００に戻る。
なお、症例データベース４２と決定部２７とに基づいて、呈示部１８により力を呈示する際に、症例データベース４２に、呈示情報の優先度を呈示情報と共に予め記録しておき、優先度の高い呈示情報のみを決定部２７で選択して呈示部１８で呈示するようにしても良い。具体的には、図３０に示す症例データベース４２において、「優先度」欄に優先度を記録する。例えば、優先度が「１」の呈示情報は決定部２７で優先的に呈示するようにし、優先度が「２」の呈示情報を決定部２７で呈示しないようにする。これにより、例えば、あまり難しくない手技の部分、又は、術者６ａが試行錯誤したり又は準備するなど、体験者６ｂが訓練するのに不向きな箇所は優先度を下げて症例データベース４２に記憶させて、体験者６ｂに呈示しないようにしても良い。また、逆に、体験者６ｂがカテーテルメーカの人の場合には、カテーテルの付属部材の動作（例えば、ステント挿入又はバルーン膨張）などを行う部分のみ、力伝達するように優先度を設けてもよい。このように優先度を設けることで、体験者６ｂは効率的に訓練を受ける（体験する）ことが可能となる。
《第４実施形態の効果》
以上のように、術者６ａの挿入時の力およびＸ線画像を症例データベース４２に記録しておくことで、術者６ａがいなくても、症例データベース４２を使って体験者６ｂが術者６ａの力を感じながらＸ線画像と同期して確認することが可能となる。
《各実施形態の変形例》
なお、第１〜第４実施形態において、基準点算出部１０又は力判定部１２で所定の閾値（第１閾値又は第２閾値又は第３閾値又は第４閾値）を設けているが、図３１に示すように、挿入長に応じて、閾値を変更しても良い。さらに、閾値は、治療方法又は患者（人体４）によって個別に修正しても良い。これにより、例えば、足の付け根の血管３からガイドワイヤー２ａを挿入する場合、ガイドワイヤー２ａを挿入するに従って血管３が細くなっていくため、ガイドワイヤー２ａを挿入したばかりのときは閾値の値を大きくし、ガイドワイヤー２の挿入が進んでくると、血管３が細くなるため、閾値を小さくすることなどが可能となる。
また、第１〜第４実施形態において、基準点算出部１０は、所定の挿入長毎に力の変位が所定の閾値以上である時点を基準点として算出し、個別力算出部１１で各基準点の力から、直前の基準点における力の情報を減じ、減じて求めた値を、これまで設定した基準点の数で除し、このようにして求めた値を、均等に各々の基準点での個別力に加算して算出している。これとは異なる方法として、所定の時間毎に基準点を設定し、これまで設定した基準点の数で除した値を均等に各々の基準点での個別力に加算する際に、各基準点で力が所定の閾値以上の基準点のみ力を加算する方法でも良い。
さらに、個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値をこれまで設定した基準点の数で除した値を均等に各々の基準点での個別力に加算して算出している。が、均等に加えるのではなく、ガイドワイヤー２ａの先端の移動量に応じて、加算する値を個別に変更しても良い。例えば、ガイドワイヤー２ａの先端が挿入量と同様の量だけ移動している場合には、それまでの基準点の個別力は変化しないとし、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を新しく追加した基準点での個別力とする。
また、基準点算出部１０により自動的に基準点を算出しているが、例えば血管３の蛇行部３ａを通過した時点又は分岐部３ｂを通過した時点を基準点としたり、術者６ａが基準点を設定しても良い。
また、各実施形態では、決定部２７により力を所定倍に変更して呈示部１８で体験者６ｂに呈示しているが、体験者６ｂの熟練度合いに応じて、一定倍の倍率を変更しても良い。例えば多くの手術を経験するなど熟練度合いが上がってきた場合は一定倍の数字を低く設定することで、術者６ａが感じている力と同等の力を体験者６ｂに呈示することが可能となる。
さらに、各実施形態では、挿入方向のみを説明しているが、挿入方向回りの回転方向についても同様の方法で測定することができる。
また、各実施形態では、一例として、術者６ａは、カテーテル挿入の手技を行うことを認められた医師で、体験者６ｂは、カテーテル挿入の手技を行うことを認められた医師、又は、研修医、医学生などの学生、カテーテルメーカ又は企業の一般人などを含む。
また、各実施形態では、カテーテル挿入を例に説明したが、線状体を管に挿入する際に、線状体が管に接触するときの力を個別に算出するものであり、例えば、人体への内視鏡検査又は工業内視鏡などにおいても同様の効果を発揮する。
なお、本発明を第１〜第４実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第４実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
前記各力呈示装置の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における力呈示装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、
術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部と、
として機能させるための力呈示プログラムである。
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、術者が挿入部材を生体管に挿入する際の力を測定して体験者に呈示する、力呈示装置として有用である。
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 力測定装置
２ａ ガイドワイヤー
２ｂ 体験用ガイドワイヤー
３ 血管
４ 人体
５ Ｘ線撮像装置
５ａ 第１Ｘ線撮像装置
５ｂ 第２Ｘ線撮像装置
５ｇ Ｘ線発生部
５ｈ Ｘ線検出部
６ａ 術者
６ｂ 体験者
７ 入力ＩＦ
８ 通知部
８ａ モニタ
８ｂ スピーカー
９ 測定情報データベース
１０ 基準点算出部
１１ 個別力算出部
１２ 力判定部
１３ 力検出部
１４ データベース入出力部
１５ 挿入長検出部
１５ａ 距離センサ
１５ｂ 挿入長検出部用演算部
１５ｃ カメラ
１５ｄ 画像認識部
１５ｅ 挿入長検出部用第２演算部
１６ 基準点設定部
１８ 呈示部
１９ 症例データベース
２０ 挿入速度検出部
２１ 力伝達制御部
２３ 周辺装置
２４ 入出力ＩＦ
２５ モータードライバ
２６ 力伝達機構
２７ 決定部
２８ 磁界発生源
２９ 磁力測定部
３３ａ 第１ローラ
３３ｂ 第２１ローラ
３３ｃ 第３ローラ
３３ｄ モータ
３３ｅ エンコーダ
３３ｆ モータドライバ
３３ｇ モータ
３３ｈ エンコーダ
３６ タイマー
３７ 第１の固定部
３８ 第２の固定部
３９ トルクデバイス
４１ 撮像装置制御部
４２ 症例データベース
４３ 制御情報データベース
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 力呈示システム

Claims (9)

  1. 術者が生体管に挿入部材を挿入するときの、前記挿入部材が前記生体管の各箇所に個別に加える力を、前記生体管の外部から時系列に検出する力測定部と、
    前記力測定部により測定した力に基づいて、体験者に伝達する力を決定する決定部と、
    前記決定部により決定した力を、前記体験者に伝達する呈示部と、
    前記力測定部での時系列の検出結果の情報に基づき、前記呈示部が前記体験者に伝達する力の強弱及び前記力の強弱の切り替えのタイミングを制御する力伝達制御部とを備え、
    前記力測定部は、
    前記挿入部材が前記生体管全体に加える力を前記生体管の外部から検出する力検出部と、
    前記力検出部で検出した力に基づいて、前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に測定する時点を算出する時点算出部と、
    前記挿入部材が前記生体管に加える力を個別に算出するための個別力算出部とを備え、
    前記時点算出部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の変位判定用閾値以上である時点を設定し、
    前記個別力算出部は、測定時点での前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点における前記力の情報を減じた値を、前記測定時点までに設定した時点の数で除した値を各々の時点での個別力に加算する力呈示装置。
  2. 前記決定部は、
    （ｉ）前記生体管に個別に加わる力が所定の個別力判定用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力を呈示するよう決定し、
    （ｉｉ）前記生体管に個別に加わる力が前記所定の個別力判定用閾値以上の場合は、前記生体管に個別にかかる力が前記所定の個別力判定用閾値以上の中で前記個別力判定用閾値との差が最も大きい前記生体管に個別に加わる力を呈示するよう決定する請求項１に記載の力呈示装置。
  3. 前記決定部は、
    （ｉ）前記術者の操作時の挿入速度が所定の挿入速度用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力を呈示するよう決定し、
    （ｉｉ）前記挿入速度が前記所定の挿入速度用閾値以上の場合は、前記生体管に個別に加わる力が前記所定の挿入速度用閾値以上の中で前記所定の挿入速度用閾値との差が最も大きい前記生体管に個別に加わる力を呈示するよう決定する請求項１に記載の力呈示装置。
  4. 前記決定部は、
    （ｉ）前記生体管に個別に加わる力が所定の感度調整用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも下げるように呈示するよう決定し、
    （ｉｉ）前記生体管に個別に加わる力が前記所定の感度調整用閾値以上の場合は、前記挿入部材が前記生体管全体に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも上げるように呈示するよう決定する請求項１に記載の力呈示装置。
  5. 前記決定部は、
    （ｉ）前記術者の操作時の挿入速度が所定の挿入速度用閾値未満の場合は、前記挿入部材が前記生体管に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりもを下げるように呈示するよう決定し、
    （ｉｉ）前記挿入速度が前記所定の挿入速度用閾値以上の場合は、前記挿入部材が前記生体管に加わる力の感度を、前記力測定部で測定中の測定値の感度よりも上げるように呈示するよう決定する請求項１に記載の力呈示装置。
  6. 前記個別力算出部で算出した個々の力情報が所定の負荷判定用閾値以上の場合は、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけていると判定する力判定部を備える請求項１に記載の力呈示装置。
  7. 前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
    前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果の情報を前記生体管もしくは前記挿入部材を撮像した画像に付加して表示する通知部とをさらに備える請求項６に記載の力呈示装置。
  8. 前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果の情報を音声又は画像で前記術者に知らせる出力部を備える請求項６に記載の力呈示装置。
  9. 前記決定部は、前記力判定部で判定した判定結果の情報に基づいて、呈示すべき情報を決定するとともに、
    前記決定部で決定した呈示情報に基づいて、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、
    前記決定部で決定した呈示情報を、前記撮像装置制御部の制御の下に前記撮像装置で撮像した画像に付加して表示する通知部とをさらに備える請求項６に記載の力呈示装置。
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