JP6859384B2 - 二重チャネル医療シミュレータ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は医療用シミュレータの分野に関し、より詳細には対象への医療機器の挿入をシミュレートするための医療装置に関する。

背景
カテーテルのような細長い器具を人体に導入しなければならない医療処置を訓練するべく医療従事者を訓練するために、シミュレーションシステムが開発されてきた（たとえば、米国特許出願公開第ＵＳ２００７／２７３８７２Ａ１号明細書）。そのようなシステムは通常、カテーテルを導入しなければならない医療用シミュレータとシミュレーションコンピュータとを備える。医療装置はカテーテルの遠位端の位置および／または向きを追跡し、シミュレーションコンピュータは測定された位置および／または向きに従ってカテーテルの遠位端の表現を含む画像を生成する。

通常、カテーテルの遠位端を追跡するために使用される位置追跡センサは、遠位端が固定される機械的センサである。しかしながら、例えば０．０１４”から０．０３５”の直径を有するガイドワイヤは、位置追跡センサに固定することができないため、追跡することができない。

さらに、医療用シミュレータは通常扱いにくく、そのため、シミュレーションを容易に持ち運ぶことをできなくする。さらに、医療用シミュレータは通常、所与の範囲内に含まれる直径を有する細長い器具を受けるように設計される。したがって、医療用シミュレータと共に使用することができる細長い器具の数および種類は限られる。

したがって、上記の欠点のうちの少なくとも１つを克服する医療用シミュレータが必要とされている。

概要
第１の広い局面によれば、細長い器具の対象への挿入をシミュレートするためのモジュール式装置であって、貫通するモジュール開口を各々が設けられた第１の近位面と第１の遠位面との間で長手方向に延びる近位フレームを含む近位モジュールと、貫通する穴が設けられる第２の近位面と第２の遠位面との間で長手方向に延びる遠位フレームを含む遠位モジュールと、測定開口を各々が設けられる第３の近位面と第３の遠位面との間を長手方向に延びる測定フレームを含む測定モジュールであって、測定モジュールの測定開口、ならびに近位モジュールのモジュール開口および遠位モジュールの穴のうちの少なくとも１つが、細長い器具が挿入可能な通路を形成するように整列されるように、近位モジュールおよび遠位モジュールの少なくとも一方に取り外し可能に固定可能である、測定モジュールと、測定モジュールに含まれ、処理ユニットと少なくとも１つのセンサとを含み、通路に沿った細長い器具の変位を測定するように構成される運動感知ユニットと、測定された細長い器具の変位を出力するための通信ユニットと、の少なくとも１つを備える、モジュール式装置が提供される。

一実施形態では、運動感知ユニットは、細長い器具の断面サイズが予め規定された範囲内に含まれるときにのみ、細長い器具の変位を測定するように構成される。

一実施形態では、運動感知ユニットは、細長い器具を検出し、細長い器具の断面サイズを測定するための第１のセンサと、細長い器具の変位を測定するための第２のセンサとを含む。

一実施形態では、処理ユニットは、第１のセンサから測定された断面サイズを受信し、測定された断面サイズを所与の範囲と比較し、測定された断面サイズが予め規定された範囲内にある場合に、細長い器具の変位を測定するために第２のセンサを起動させるように構成される。

一実施形態では、第１および第２のセンサは光学センサである。
一実施形態では、測定モジュールは、測定穴間を延びる中空案内体をさらに含む。

一実施形態では、中空案内体は、運動感知ユニットが細長い器具の変位を測定することを可能にするための本体開口を備える。

一実施形態では、中空案内体は、その長さの一部に沿って変動する断面寸法を有する。
一実施形態では、近位モジュールは、モジュール開口間を延び、細長い器具を中に受け入れて案内するための第１の中空体を含む。

一実施形態では、遠位モジュールは、穴から延び、細長い器具を中に受け入れて案内するための第２の中空体を含む。

一実施形態では、測定モジュールは、近位モジュールおよび遠位モジュールの少なくとも一方に機械的に固定可能である。

一実施形態では、測定モジュールは、近位モジュールおよび遠位モジュールの少なくとも一方に磁気的に固定可能である。

一実施形態では、装置は、近位モジュールと遠位モジュールとを備え、測定モジュールは、近位モジュールと遠位モジュールとの間に取り外し可能に固定可能である。

一実施形態では、近位モジュールはさらに、遠位モジュールに取り外し可能に固定可能である。

一実施形態では、近位モジュールおよび遠位モジュールは互いに磁気的に固定可能である。

一実施形態では、近位モジュールおよび遠位モジュールは互いに機械的に固定可能である。

一実施形態では、測定モジュールの側面には各々それぞれの追加の開口が設けられ、追加の開口は測定開口とは異なるサイズを有し、第１の断面寸法を有する第１の細長い器具は測定開口を通して挿入可能であり、第２の異なる断面寸法を有する第２の細長い器具は、測定開口を通して挿入可能である。

一実施形態では、運動感知ユニットは第１の細長い器具の変位を測定するために位置決めされ、測定モジュールはさらに、第２の細長い器具の変位を測定するための変位感知ユニットを含む。

一実施形態では、測定開口は第１の細長い器具が移動可能な第１の通路を画定し、追加の開口は第２の細長い器具が移動可能な第２の異なる通路を画定し、運動感知ユニットは、第１および第２の通路の交差部における第１および第２の細長い部材の変位を測定するように測定モジュール内に位置決めされる。

一実施形態では、測定モジュールは、測定開口間を延びる第１の中空体と、追加の開口間を延びる第２の中空体とを有する中空構造をさらに含み、第１および第２の中空体は中空構造の交差部で互いに交差する。

一実施形態では、交差部には少なくとも１つの測定穴が設けられ、運動感知ユニットは、少なくとも１つの測定穴を通る第１および第２の細長い器具の変位を測定するように測定モジュール内に位置決めされる。

一実施形態では、運動感知ユニットはさらに、細長い器具の回転を測定するように構成される。

一実施形態では、通信ユニットは測定モジュール内に含まれる。
一実施形態では、通信ユニットは近位モジュール内に含まれ、近位モジュールはプロセッサをさらに含む。

一実施形態では、近位モジュールはプロセッサに接続される第１のコネクタをさらに設けられ、測定モジュールは処理ユニットに接続される第２のコネクタを設けられ、第１および第２のコネクタは、細長い器具の変位をプロセッサに伝達するために測定モジュールを近位モジュールに取り外し可能に固定すると、互いに接続可能である。

一実施形態では、装置は、近位モジュールおよび遠位モジュールを備え、さらに中間モジュールおよび感知モジュールを備え、測定モジュールは、近位モジュールおよび中間モジュールに取り外し可能に固定可能であり、感知モジュールは、中間モジュールおよび遠位モジュールに取り外し可能に固定可能であり、中間モジュールは、貫通する中間開口を各々設けられる第４の近位面と第４の遠位面との間を長手方向に延びる中間フレームを含み、感知モジュールは、感知開口を各々設けられる第５の近位面と第５の遠位面との間を長手方向に延びる感知フレームと、感知フレームに含まれる変位感知ユニットとを含み、運動感知ユニットは処理ユニットおよび少なくとも１つのセンサを含み、細長い器具の変位を測定するように構成され、近位モジュール、測定モジュール、中間モジュール、感知モジュールおよび遠位モジュールを互いに取り外し可能に固定することにより、近位モジュールのモジュール開口、測定モジュールの測定開口、中間モジュールの中間開口、感知モジュールの感知開口、および遠位モジュールの穴を整列させて、細長い器具が挿入可能な通路を形成することができる。

一実施形態では、感知モジュールの感知開口は、測定モジュールの測定開口とは異なるサイズを有し、第１の断面寸法を有する第１の細長い器具は感知モジュールの感知開口を通して挿入可能であり、第２の異なる断面寸法を有する第２の細長い器具は測定モジュールの測定開口を通して挿入可能である。

別の広い局面によれば、細長い器具の体内への挿入をシミュレートするための装置であって、近位面と遠位面との間で長手方向軸に沿って延びるフレームを備え、近位面にはそこに細長い器具を受け入れるための挿入開口が設けられており、細長い器具はフレーム内で通路に沿って移動可能であり、装置はさらに、フレーム内に位置決めされ、細長い器具の断面寸法を測定するための第１の光学センサと、フレーム内に位置決めされ、フレーム内の細長い器具の変位を測定するための第２の光学センサと、第１および第２の光学センサと通信し、細長い器具の測定された断面寸法を少なくとも１つの基準寸法と比較し、肯定的な比較で、第２の光学センサの起動をトリガし、細長い器具の測定された変位を出力するために構成される制御ユニットとを備える装置が提供される。

一実施形態では、少なくとも１つの基準寸法は所与の寸法を含む。
一実施形態では、制御ユニットは、測定された断面寸法が所与の寸法よりも大きいときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、制御ユニットは、測定された断面寸法が所与の寸法よりも小さいときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、少なくとも１つの基準寸法は、予め規定された寸法範囲を形成する２つの所与の寸法を含む。

一実施形態では、制御ユニットは、測定された断面寸法が予め規定された寸法範囲内にあるときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、第１の光学センサは、光ビームを発するための光源と、光ビームを検出するための光検出器とを含み、光源と光検出器とは、通路の両側で互いに対面し、細長い器具は、光源と光検出器との間に挿入されたときに光ビームを少なくとも部分的に遮断する。

一実施形態では、光検出器は光ビームの光強度を測定するように構成される。
一実施形態では、制御ユニットは、測定された光強度を少なくとも１つの基準強度と比較するように構成される。

一実施形態では、少なくとも１つの基準強度は所与の強度を含む。
一実施形態では、制御ユニットは、測定された光強度が所与の強度よりも大きいときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、制御ユニットは、測定された光強度が所与の強度より小さいときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、少なくとも１つの基準強度は、予め規定された強度範囲を形成する２つの所与の強度を含む。

一実施形態では、制御ユニットは、測定された光強度が予め規定された強度範囲内にあるときに第２の光学センサの起動をトリガするように構成される。

一実施形態では、装置は、フレーム内に設置され、挿入開口から延び、細長い器具を受け入れて案内するための案内構造をさらに備える。

一実施形態では、案内構造は中空案内装置を含む。
一実施形態では、中空案内装置は、第１の光学センサが細長い器具の断面寸法を測定できるようにするための少なくとも１つの第１の開口と、第２の光学センサがフレーム内における細長い器具の変位を測定できるようにするための第２の開口とを含む。

一実施形態では、第２の光学センサは、細長い器具のその長手方向軸の周りの回転を測定するようにさらに構成され、制御ユニットは、測定された細長い器具の回転を出力するようにさらに構成される。

一実施形態では、第２の光学センサはデジタル画像相関および追跡センサを含む。
さらなる広い局面によれば、細長い器具の対象への挿入をシミュレートするための装置であって、エンクロージャを画定するフレームを備え、フレームは、第１の軸に沿って２つの端部間を延び、第２の軸に沿って２つの側壁間を延び、２つの端部壁の一方には挿入開口が設けられ、２つの側壁の一方には挿入穴が設けられ、挿入開口は細長い器具のためにフレーム内に第１の通路を画定し、挿入穴は細長い器具のためにフレーム内に第１の通路を画定し、第１および第２の通路は交差点で互いに交差しており、装置はさらに、フレーム内に含まれ、細長い部材の変位および細長い部材の回転のうちの少なくとも一方を測定するように構成された感知ユニットを備え、感知ユニットは、交差点での変位および回転の少なくとも一方の測定を実行するために、交差点に隣接して配置される。

一実施形態では、挿入開口および挿入穴は、異なる断面寸法を有する細長い器具をその中に受け入れるために異なるサイズを有する。

一実施形態では、装置は、挿入開口を通して挿入される細長い器具を受け入れて案内するために第１の通路に沿って挿入開口から延びる第１の案内構造と、挿入穴を通して挿入される細長い器具を受け入れ案内するために第２の通路に沿って挿入穴から延びる第２の案内構造とをさらに備える。

一実施形態では、第１の案内構造は、細長い器具を中に受けるための第１の中空案内装置を含み、第２の案内構造は、細長い器具を中に受けるための第２の中空案内装置を含む。

一実施形態では、第１の中空案内装置は第１の管を含み、第２の中空案内装置は第２の管を含む。

一実施形態では、第１および第２の中空案内装置は透明である。
一実施形態では、感知ユニットは、第１の中空案内装置と第２の中空案内装置との交差部で細長い器具を撮像するための少なくとも１つのカメラを含み、感知ユニットはさらに、少なくとも１つのカメラによって撮像された画像を用いて変位および回転の少なくとも一方を判定するように構成される。

一実施形態では、第１の中空案内装置は第１の開口を含み、第２の中空案内装置は第２の開口を含み、第１および第２の開口は第１の中空案内装置と第２の中空案内装置の間の交差部に位置する感知開口を形成する。

一実施形態では、感知ユニットは、細長い器具の変位および回転のうちの少なくとも一方を測定するための少なくとも１つの光学センサを含む。

一実施形態では、少なくとも１つの光学センサは、少なくとも１つのデジタル画像相関および追跡センサを含む。

一実施形態では、感知ユニットは、細長い器具の変位および回転のうちの少なくとも一方を測定するための少なくとも１つの機械的センサを含む。

一実施形態では、少なくとも１つの機械的センサは、細長い器具と回転可能に係合可能なボールと、各々がそれぞれの回転軸を中心としたボールの回転を測定するための２つのロータリーセンサとを含む。

一実施形態では、２つのロータリーセンサの各々は、ボールに回転可能に接続されたローラと、ローラの回転を測定するためのエンコードとを含む。

一実施形態では、２つのロータリーセンサの各々は光学センサを含む。
一実施形態では、光学センサはデジタル画像相関および追跡センサを含む。

一実施形態では、少なくとも１つの機械的センサは、細長い器具と回転可能に各々が係合可能な２つのローラと、各々２つのローラのうちのそれぞれの１つの回転を測定するための２つのエンコーダとを含む。

この発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面との組み合わせで、以下の詳細な記載から明らかになる。

細長い器具の対象への挿入をシミュレートするためのモジュール式医療装置の斜視図であり、モジュール式医療装置は、実施形態に従って、取り外し可能に互いに固定される、近位モジュール、遠位モジュール、２つの感知モジュール、および中間モジュールを含む、図である。 図１のモジュール式医療装置の分解斜視図である。 一実施形態による、互いに機械的に接続可能な２つのモジュールの斜視図である。 一旦互いに接続された後の図３の２つのモジュールの上面図である。 一実施形態による、互いに磁気的に接続可能な２つのモジュールの斜視図である。 一旦互いに接続された後の図４の２つのモジュールの上面図である。 一実施形態による、細長い器具の変位および／または回転を測定するためにボールを備える機械的センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、細長い器具の変位および／または回転を測定するためにボールを備える機械的センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、細長い器具の変位および／または回転を測定するために２つのローラを備える機械的センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、細長い器具の変位および／または回転を測定するために２つのローラを備える機械的センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、全光学的検出を備えた感知モジュールの分解斜視図である。 図９の感知モジュールの断面図である。 一実施形態による、細長い器具の直径を判定するための光学センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、細長い器具の直径を判定するための光学センサを概略的に示す図である。 一実施形態による、識別マークが上に設けられる感知モジュールの斜視図である。 一実施形態による、感知モジュール用のそれぞれの識別マークを示す図である。 一実施形態による、感知モジュール用のそれぞれの識別マークを示す図である。 一実施形態による、感知モジュール用のそれぞれの識別マークを示す図である。 一実施形態による、感知モジュール用のそれぞれの識別マークを示す図である。 一実施形態による、異なる細長い器具のために２つの通路を備えるクロスチャネル医療装置の断面図である。 一実施形態による、細長い器具の対象への挿入をシミュレートするための、３つのクロスチャネル感知モジュールを備えるモジュール式システムを示す図である。 一実施形態による中間モジュールの分解斜視図である。 図１６の中間モジュールの断面図である。 一実施形態による近位モジュールの正面斜視図である。 フレームを透明にした、図１８の近位モジュールの背面斜視図である。 実施形態に従って、細長い器具の対象への挿入をシミュレートするためのモジュール式医療装置であって、取り外し可能に互いに固定される、近位モジュール、遠位モジュール、３つの感知モジュール、および２つの中間モジュールを含むモジュール式医療装置の斜視図である。

添付の図面全体を通して、同様の特徴は同様の参照番号によって識別されることに留意されたい。

詳細な説明
静脈、動脈および他の管状の解剖学的構造などの患者の解剖学的構造への医療機器の挿入に依存する医療的介入をシミュレートするために使用され得る装置が記載される。医療機器は、ガイドワイヤ、リードワイヤ、カテーテル、送達チューブなどであり得る。例えば、本装置は、カテーテルを通して最小侵襲性の技術で送達され、心臓に直接埋め込まれるのに十分に小さいマイクロペースメーカーの埋め込みをシミュレートするために使用されてもよい。経カテーテルペースメーカー移植は、一般に、鼠径部領域の大腿動脈に実現された開口部を通して行われるが、他の入口点を使用することもできる。そのような処置の訓練は、一連の処置、例えば心臓までの初期ガイドワイヤ挿入、心臓までのカテーテル挿入、最終取り付け前の心臓内のインプラントの微細操作、または完全な移植プロセスに必要なすべての操作を含む完全な処置として行われてもよい。したがって、本装置は、改善された現実的なフィードバック感覚を伴う完全な処置の一連の処置について医療専門家を訓練することを可能にする。

装置は、医療器具が一旦装置に挿入されると、医療器具の遠位端の位置を追跡するように構成される。この装置は、ディスプレイに表示される対象の医療画像をシミュレートするために使用されるラップトップなどのコンピュータ機器に接続可能である。シミュレートされた画像は、さらに、装置内の医療器具の遠位端の位置に従った、医療器具の表現を含む。

図１および図２は、医療用の細長い器具１２の対象への挿入をシミュレートするためのモジュール式装置１０の一実施形態を示す。装置１０は、細長い器具１２を対象に挿入することを医療従事者に訓練するために使用され得る。

装置１０は、互いに取り外し可能に接続可能な複数のモジュール、すなわち、近位モジュール１４、中間モジュール１６、遠位モジュール１８、第１の測定または感知モジュール２０、および第２の測定または感知モジュール２２を含む。図１に示すように、モジュール１４〜２２が互いに取り外し可能に組み立てられると、第１の感知モジュール２０は近位モジュール１４と中間モジュール１６との間に位置決めされ、第２の感知モジュール２２は中間モジュール１６と遠位モジュール１８との間に位置決めされる。

図２に示すように、各モジュール１４〜２２は互いに独立しており、アセンブリから取り外すことができる。近位、中間および遠位モジュール１４、１６および１８は各々細長い器具１２のための所与の長さの挿入を提供するために使用され、感知モジュール２０および２２は装置１０内部での細長い器具１４の変位または平行移動の長さを測定するために使用される。任意選択的に、感知モジュール２０および２２はさらに、細長い器具１２のその長手方向軸を中心とする回転を測定するように構成されてもよい。

近位モジュール１４は、近位壁３０と遠位壁３２との間を長手方向に延びるフレームを含み、さらに、近位壁３０と遠位壁３２との間に延びる頂壁３４と底壁３６と２つの側壁３８とを含む。近位壁３０および遠位壁３２には、各々、細長い器具１２をその中に受けるための、サイズ決めおよび形状化された開口３９が設けられる。

中間モジュール１６は、近位壁４０と遠位壁４２との間を長手方向に延びるフレームを含み、さらに、近位壁４０と遠位壁４２との間に延びる頂壁４４と底壁４６と２つの側壁４８とを含む。近位壁４０および遠位壁４２には、各々、細長い器具１２をその中に受けるための、サイズ決めおよび形状化された開口４９が設けられる。

遠位モジュール１８は、近位壁５０と遠位壁５２との間を長手方向に延びるフレームを含み、さらに、近位壁５０と遠位壁５２との間に延びる頂壁５４と底壁５６と２つの側壁５８とを含む。近位壁５０および遠位壁５２には、各々、細長い器具１２をその中に受けるための、サイズ決めおよび形状化された開口５９が設けられる。

第１の感知モジュール２０は、近位壁６０と遠位壁６２との間を長手方向に延びるフレームを含み、さらに、近位壁６０と遠位壁６２との間に延びる頂壁６４と底壁６６と２つの側壁５８とを含む。近位壁６０および遠位壁６２には、各々、細長い器具１２をその中に受けるための、サイズ決めおよび形状化された開口６９が設けられる。

第２の感知モジュール２２は、近位壁７０と遠位壁７２との間を長手方向に延びるフレームを含み、さらに、近位壁７０と遠位壁７２との間に延びる頂壁７４と底壁７６と２つの側壁７８とを含む。近位壁７０には、細長い器具１２をその中に受けるための、サイズ決めおよび形状化された開口７９が設けられる。

図１に示されるようにモジュール１４〜２２が取り外し可能に互いに固定されると、開口３９、４９、５９、６９および７９は軸に沿って整列され、それによって、細長い器具１２がモジュール１４〜２２のすべてを通って開口３９から遠位モジュール１８の内側まで挿入され得る。

モジュール１４〜２２を一緒に取り外し可能に固定するための任意の適切な手段が使用され得ることが理解されるべきである。例えば、ねじを使用することができる。

一実施形態では、近位モジュール、中間モジュール、および遠位モジュール１４〜１８は、互いに直接固定することはできず、感知モジュール２０および２２を介して互いに取り外し可能に固定される。

別の実施形態では、近位モジュール、中間モジュールおよび遠位モジュール１４〜１８は、直接かつ取り外し可能に互いに固定可能であり、すなわち近位モジュール１４および中間モジュール１６は互いに取り外し可能に固定され得、中間モジュールおよび遠位モジュール１６および１８は互いに取り外し可能に固定され得る。この場合、第１の感知モジュール２０は、さらに、近位モジュール１４および／または中間モジュール１６に取り外し可能に固定され、第２の感知モジュール２２は、中間モジュール１６および／または遠位モジュール１８に取り外し可能に固定される。

図３および図４は、モジュール１４〜１８を互いに取り外し可能に接続するための１つの例示的な機械的接続を示す。この実施形態では、近位または中間モジュール１４、１６の遠位壁３２、４２には、そこから底壁３６、４６に隣接して延びる第１の接続板８０が設けられる。第２の接続板８２は、中間または遠位モジュール１６、１８の近位壁４０、５０から、その底壁４６、５６に隣接して突出している。接続板８０、８２の形状は、機械的接続を形成するように互いに合致する。図示の例では、第１の接続板８０に台形突起８４が設けられ、第２の接続板に突起８４と嵌合する台形凹部８６が設けられる。モジュール１４、１６および１６、１８は、突起８４を凹部８６に挿入することにより、互いに取り外し可能に固定される。モジュール１４、１６および１６、１８を互いに取り外し可能に固定することに加えて、突起８４および凹部８６は、開口３９、４９および４９、５９が整列されるようにモジュール１４、１６および１６、１８を整列させることを可能にする。

図５および図６は、モジュール１４〜１８を互いに取り外し可能に固定するための例示的な磁気接続を示す。この実施形態では、近位または中間モジュール１４、１６の遠位壁３２、４２には、そこから底壁３６、４６に隣接して突出する第１の磁化板９０が設けられる。第２の磁化板９２は、中間または遠位モジュール１６、１８の近位壁４０、５０から、その底壁４６、５６に隣接して突出している。磁化板９０および９２の極性は、それらが互いに引き合うようにし、それによってモジュール１４、１６および１６、１８を互いに取り外し可能に固定する。磁化板９０には整列突起９４が設けられ、磁化板９２には嵌合整列凹部９６が設けられる。整列突起９４および整列凹部９６は、開口３９、４９および４９、５９が整列するようにモジュール１４、１６および１６、１８を整列させるために設計される。

図示の実施形態では、近位モジュール１４の遠位壁３２、中間モジュール１６の壁４０および４２、ならびに遠位モジュール１８の近位壁は、モジュール１４〜１８が取り外し可能に互いに固定されると２つの隣接するモジュール１４〜１６の間にＶ字形の受容空間または凹部が存在するように、傾斜している。感知モジュール２０および２２のフレームの形状および寸法は、２つの隣接するモジュール１４〜１８の間に存在するこれらのＶ字形の受容凹部のそれらと一致する。例えば、感知モジュール２０、２２の壁６０、７０および６２、７２は、モジュール１４〜１８の傾斜壁と一致するように傾斜している。結果として、モジュール１４〜１８が互いに取り外し可能に接続されると、２つのＶ字形凹部が形成され、それぞれの感知モジュール２０、２２は隣接するモジュール１４〜１８間に形成される各Ｖ字形凹部に挿入される。図１に示すように、そしてモジュール１４〜２２が互いに組み立てられると、頂壁３４、４４、５４、６４、および７４は同一平面上にあり、平面的でありかつ実質的に継ぎ目のない表面を形成する。同様に、装置１０の各側において、側壁３８、４８、５８、６８、および７８は同一平面上にあり、同じく、平面的でありかつ実質的に継ぎ目のない表面を形成する。

一実施形態では、例えば図３および図５に示すように、近位モジュール１４の遠位壁３２、中間モジュール１６の壁４０および４２、ならびに遠位モジュール１８の近位壁には、各々、整列突起１００が設けられ、例えば、図２に示すように、感知モジュール２０、２２の壁６０、６２および７０、７２には、各々、嵌合凹部１０２が設けられる。次いで、モジュール１４〜１８の整列突起１００を感知モジュール２０〜２２の凹部１０２に挿入することにより、感知モジュール２０および２２をモジュール１４〜１８に関して整列させ、それにより、モジュール１４〜２２のすべての開口を整列させて、細長い器具１２をモジュール１４〜２２のすべて内で平行移動させることができる。

モジュール１４〜１８が磁化板９０および／または９２を備えている実施形態では、感知モジュール２０および２２は、その底壁６６、７６に２つの磁石を設けられて、感知モジュール２０および２２を磁気的にかつ取り外し可能にモジュール１４〜２２に固定してもよい。

上述のように、感知モジュール２０、２２は、装置１０内の細長い器具の変位、および任意選択で、細長い器具１２のその長手方向軸周りの回転（または細長い器具１２の角度位置）を測定するように構成される。細長い器具１２の変位および任意選択的に細長い器具１２の回転を測定するように構成された任意の適切なデバイスを使用し、感知モジュール２０、２２に一体化することができることを理解されたい。

図７ａおよび図７ｂは、細長い器具３５２の長手方向変位および回転の両方を測定するための第１の例示的な機械的センサユニット３５０を概略的に示す。感知ユニット３５０は、感知モジュール２０、２２に一体化されてもよい。感知ユニット３５０はボール３５４および２つのロータリーセンサ３５６、３５８を含む。ボール３５４は、少なくとも２つの回転軸を中心に回転するように、センサユニット３５０内に回転可能に固定される。一実施形態では、ボール３５４は任意の方向に回転することができる。ロータリーセンサ３５６および３５８は、２つの異なる回転軸を中心としたボール３５４の回転を測定するように、ボール３５４の周囲の異なる位置に位置決めされる。図７ａに示すように、細長い器具３５２のその長手方向軸に沿った平行移動は、第１の回転軸を中心としたボール３５４の回転を引き起こす。図７ｂに示すように、細長い器具３５２その長手方向軸を中心とする回転は、第２の異なる回転軸を中心としたボール３５４の回転を引き起こす。図示の実施形態では、ロータリーセンサ３５６は、細長い器具３５２の平行移動によって引き起こされる第１の軸の周りのボール３５４の回転を測定するように位置決めされ、第２のロータリーセンサ３５８は、細長い器具３５２のその長手方向軸の周りの回転によって引き起こされる第２の回転軸の周りのボール３５４の回転を測定するように位置決めされる。しかしながら、第１および第２のロータリーセンサ３５６および３５８はボール３５４に対して異なる位置を有してもよいことを理解されたい。

一実施形態では、ロータリーセンサ３５６、３５８は、ボール３５４の回転がローラの回転を引き起こすようにボール３５４に回転可能に固定されたローラと、ローラの回転角度およびしたがってローラに関連する方向におけるボールの回転を測定するための光学エンコーダなどのエンコーダとを備える。

別の実施形態では、ロータリーセンサ３５６、３５８はボール３５４の回転を測定するための光学センサを含む。例えば、当該技術分野で知られているように、光学センサはデジタル画像相関および追跡センサを含むことができる。

図８ａおよび図８ｂは、細長い器具３５２の長手方向変位および回転の両方を測定するための第２の例示的なセンサユニット３７０を概略的に示す。センサユニット３７０は、細長い器具３５２の移動で回転し得るように、細長い器具に各々回転可能に接続される、第１のローラ３７２および第２のローラ３７４を備える。第１のローラ３７２は、細長い器具３５２のそれの長手方向軸に沿った平行移動がローラ３７２の回転を引き起こすように、細長い器具３５２に対して位置決めされる。第２のローラ３７４は、細長い器具３５２のその長手方向軸を中心とする回転がローラ３７４の回転を引き起こすように、細長い器具３５２に対して位置決めされる。

センサユニット３７０は、さらに、それぞれのローラ３７２、３７４の回転を測定するためにそれぞれのローラ３７２、３７４に各々動作可能に接続される２つのエンコーダを含む。センサユニット３７０は、さらに、当技術分野で知られているように、ローラ３７２および３７４の回転角度を用いて、細長い器具３５２の平行移動および細長い器具３５２のその長手方向軸の周りの回転を判定するために構成される制御ユニットを含む。

一実施形態では、感知モジュール２０、２２は、細長い器具１２の変位、および任意選択で細長い器具１２の回転を測定するための非接触感知ユニットを備える。

図９および図１０は、非接触式感知ユニットなどを含む感知モジュール２０、２２の一実施形態を示す。感知ユニット２０、２２は、受入体１１０、カバー１１２、架台１１６上に設置された中空の案内体１１４、光源１１７および光検出器１１８を含む第１の光学センサ、第２の光学センサ１２０、ならびに制御ユニット１２２を含む。案内体１１４、架台１１６、第１の光学センサ１１８、第２の光学センサ１２０、および制御ユニット１２２は、感知モジュール２０、２２内において受入体１１０とカバー１１２との間に囲まれる。案内体１１４は、細長い器具のための通路を画定する中空構造である。案内体１１４は管状形状を有してもよく、細長い器具１２をその中に受け入れるように形状化およびサイズ決めされる。案内体１１４は透明でも不透明でもよい。制御ユニット１２２は、処理ユニット、メモリ、および通信手段を設けられる。

案内体１１４は、感知モジュール２０、２２内に位置決めされたときに案内体または管１１６が感知モジュールの近位壁および遠位壁に存在する開口６９、７９に面するように設計される架台１１６に固定される。案内体１１４は、細長い器具がモジュール２０、２２を横切ることができるように、面６０および６２、７０および７２の開口６９、７９を接続する。

一実施形態では、モジュール２０、２２の２つの開口のうちの一方を省略することができ、その場合、モジュール２０、２２は独立型装置とすることができる。

図１０に示すように、案内体１１４には、細長い器具１２が案内体１１４内にあるときに第１の光学センサが開口１２３および１２４を通って細長い器具１２まで光を発光／受光できるようにするための第１の開口１２３および１２４が設けられる。案内体１１４にはさらに、細長い器具１２が案内体１１４内に受け入れられたときに第２の光学センサ１２０が細長い器具１２を感知できるようにするための第２の開口１２６が設けられる。

光学センサ１１８および１２０は制御ユニット１２２によって制御されることを理解されたい。第１の光学センサは、案内体１１４内の細長い器具１２の存在を判定するように構成されることも理解されたい。

細長い器具１２の存在を検出すると、制御ユニット１２２は、ガイド本体１１４内の細長い器具１２の長手方向変位を判定するように構成される第２光学センサ１２０を起動させる。

一実施形態では、第１の光学センサは、さらに、細長い器具１２が円筒形または管状である場合、その直径または半径など、細長い器具１２の断面サイズを判定するように構成される。制御ユニット１２２は、測定された断面サイズを少なくとも１つの予め規定された閾値または予め規定された範囲と比較し、そして比較結果の関数として第２の光学センサ１２０を起動させる。肯定的な比較で、制御ユニット１２２は第２のセンサ１２０の起動をトリガする。

一実施形態では、細長い器具１２の断面サイズが予め規定された範囲内に含まれる場合、制御ユニット１２２は第２の光学センサ１２０の起動をトリガし、それは次に細長い器具１２の変位を判定する。細長い器具１２の断面サイズが予め規定された範囲内に含まれない場合、制御ユニット１２２は第２の光学センサ１２０を起動させず、細長い器具１２の変位は追跡されない。

別の実施形態では、制御ユニット１２２は、測定された断面サイズが予め規定された閾値よりも大きい場合にのみ第２の光学センサ１２０の起動をトリガする。

さらなる実施形態では、制御ユニット１２２は、測定された断面サイズが予め規定された閾値よりも小さい場合にのみ第２の光学センサ１２０の起動をトリガする。

一実施形態では、２つの光学センサは架台１１６に固定され、架台１１６は、アセンブリにばね荷重をかけて、細長い器具１２の変位の測定に影響を及ぼし得る振動およびあらゆる曲げを低減する。

上述のように、第１の光学センサは、感知モジュール２０、２２に挿入される細長い器具の断面サイズを測定するように構成される。図示の実施形態では、第１の光学センサは光源１１７および光検出器１１８を備える。

図９および図１０に示す第１の光学センサは例示にすぎず、器具１２のような細長い器具の断面寸法を測定するために構成される任意の適切な光学センサを使用できることを理解されたい。例えば、カメラを使用して細長い器具１２の断面寸法を判定することができる。

図１１ａおよび図１１ｂは、第１の光学センサの動作原理を概略的に示す。光源１１７は架台１１６の一方の側に位置決めされ、光検出器１１８は架台１１６の他方の側に位置決めされる。光源１１７および光検出器１１８の両方は、架台１１６に存在する開口１２４に面し、光源１１７と光検出器１１８との間に細長い器具が存在しない場合、光源１１７によって発光された光を光検出器１１８によって検出することができる。光検出器は、そこに入射する光の振幅、強度またはパワーを測定するように構成される。

結果として、光源１１７は光ビーム１１９を発し、その少なくとも一部は光検出器１１８に入射する。架台１１６上に位置決めされると、細長い器具１２ａのような細長い器具は光源１１７によって発された光ビーム１１９の少なくとも一部の伝播を遮断し、光検出器１１８は、光源１１７によって発された光ビーム１１９の一部だけを検出する。例えば、図１１ｂは、図１１ａにおいて示される細長い器具１２ａの直径未満である直径を有する細長い器具１２ｂを示す。図１１ａおよび図１１ｂに示されるように、光検出器１１８に到達する光量は、小径器具１２ｂが光源１１７と光検出器１１８との間に挿入されるとき、大径器具１２ａが光源１１７と光検出器１１８との間に挿入される場合と比較して、より多い。

図１１ａおよび図１１ｂに示すように、細長い器具の断面寸法が大きいほど、光検出器１１８まで伝播する光が少なくなり、光検出器１１８によって測定される光強度が小さくなる。したがって、検出される光の強度は、細長い器具の所与の断面寸法に関連し得る。例えば、モジュール２０、２２のメモリは、光強度値および対応する断面寸法、または予め規定される範囲の光強度値および対応する断面寸法を含むデータベースを記憶していてもよい。したがって、制御ユニット１２２は、光検出器１１８から測定された光強度を受信し、対応する断面寸法を検索してもよい。次いで、制御ユニット１２２は、検索された断面寸法を用いて、上述のように、第２の光学センサ１２０を起動させるべきかどうかを判定する。

一実施形態では、断面寸法は光強度によって表される。この場合、細長い器具の断面を判定することは、細長い器具が光源１１７と光検出器１１８との間に位置するときの光強度を測定することと等価である。制御ユニット１２２は、測定された光強度を予め規定された強度閾値または予め規定された範囲と比較して、細長い器具を識別する。

第２の光学センサ１２０に関して、細長い器具の長手方向の変位および／または細長い器具の回転角度を測定するために構成される任意の適切な光学センサを用いることができることを理解されたい。例えば、デジタル画像相関および追跡センサを用いることができる。そのようなセンサは、細長い器具の表面の連続的な画像を取得し、それら連続的な画像から長手方向の変位および／または回転を判定する。

案内装置１１４が透明である実施形態では、第２の光学センサ１２０は、案内装置１１４を通して細長い器具１２を撮像するための少なくとも１つのカメラを含むことができ、制御ユニット１２２は、細長い器具１２の変位および／または回転を判定するように構成される。そのような光学センサの例は、米国特許第９，３６１，８０８号および第９，３６１，８０９号に記載される。

一実施形態では、感知モジュール２０、２２は、細長い器具１２の判定された変位、および任意選択的に細長い器具１２の回転を送信するための通信ユニットをさらに含む。通信ユニットは、細長い器具１２の表現を含む対象の画像を生成するシミュレーションコンピュータにデータを無線で送信するための無線通信ユニットであり得る。

光検出器１１８および第２の光学センサ１２０は案内体１１４の下に位置決めされ、光源１１７は案内体１１４の上に位置決めされるが、他の構成も可能であることを理解されたい。例えば、光学センサ１１８および１２０を案内体１１４に対して他の場所に位置決めすることができる。例えば、光検出器１１８および第２の光学センサ１２０を案内体１１４の上に位置決めし、光源１１７を案内体１１４の下に位置決めすることができる。

一実施形態では、感知モジュール２０および２２は、異なる断面サイズを有する細長い器具の変位を判定するように構成され得る。例えば、第１の感知モジュール２０は、第１の直径を有する第１の細長い器具の変位を測定するように適合され、第２の感知モジュール２２は、所与の直径より小さい第２の直径を有する第２の細長い器具の変位を判定するように構成されてもよい。この場合、感知モジュール２０は、まず、案内体１１４に挿入される細長い器具の直径を判定するように適合される。判定された直径が第１の直径に対応する場合、第１の感知モジュール２０はそれの案内体１１４に存在する細長い器具の変位を測定する。しかしながら、判定された直径が第１の直径に対応しない場合、感知モジュール２０は、案内体１１４内の細長い器具の変位を測定しない。

同様に、第２の感知モジュール２２は、まず、案内体１１４に挿入される細長い器具の直径を判定するように適合される。判定された直径が第２の直径に対応する場合、第２の感知モジュール２０はそれの案内体１１４内で平行移動する細長い器具の変位を測定する。しかしながら、判定された直径が第２の直径に対応しない場合、感知モジュール２０は、案内体１１４内の細長い器具の変位を測定しない。

一実施形態では、感知モジュール２０、２２の案内体１１４は、予め規定された寸法よりも大きい断面寸法を有する細長い器具が光学センサに到達するのを防ぐために、その長さに沿って変動する断面寸法を有する。案内体１１４が管状形状を有するとき、案内体１１４の、その長手方向端部に隣接する部分は、減少する直径を有してもよい。

測定直径が目標直径を含む予め規定された範囲内に含まれる場合、測定直径は、第１または第２の直径などの予め規定された直径に対応すると見なすことができることを理解されたい。この場合、各感知ユニット２０、２２は、断面サイズがそれぞれの予め規定された範囲内に含まれるそれぞれの細長い器具の変位を測定するために構成される。

したがって、感知モジュール２０および２２が、異なる断面サイズを有する細長い器具の変位を追跡するように構成される場合、装置１０は装置１０の設計においてユーザに柔軟性を提供する。適切な感知モジュール２０、２２を選択することによって、ユーザは、同じモジュール１４〜１８を使用しながら、細長い器具の異なる身体への挿入および／または異なる断面サイズを有する細長い器具の挿入をシミュレートすることができる。

感知モジュールが、異なる断面サイズを有する細長い器具の変位を測定するために構成される実施形態では、感知モジュールは、その上に、異なる感知モジュールを区別するために、表示を有することができる。例えば、図１２に示すように、画像１３０を感知モジュール２０、２２の頂壁６４、７４に印刷または彫刻することができる。

図１３ａ〜図１３ｄは、感知モジュールが検出し得る細長い器具の断面サイズの関数として感知モジュールを区別するために使用され得る例示的な画像を図示する。スケール１３２およびスケール１３２の中央のドット１３４を表す、図１３ａに示される画像は、０．０１４”から０．０３５”の間に含まれる直径を有するガイドワイヤの変位を追跡するために構成される感知モジュールを識別するために使用され得る。図１３ｂは、スケール１３２および第１の直径を有する円１３６を表す画像を示し、これは、４Ｆｒと６Ｆｒとの間に含まれる直径を有するリードワイヤの変位を追跡するために構成される感知モジュールを識別するために使用され得る。図１３ｃは、スケール１３２および第１の直径よりも大きい第２の直径を有する円１３８を表す画像を示し、これは、７Ｆｒと９Ｆｒの間に含まれる直径を有するカテーテルの変位を追跡するために構成される感知モジュールを識別するために使用され得る。図１３ｄは、スケール１３２および第２の直径よりも大きい第３の直径を有する円１４０を表す画像を示し、これは、例えば１５Ｆｒと１８Ｆｒとの間に含まれる直径を有する送達管の変位を追跡するために構成される感知モジュールを識別するために使用され得る。

上記の説明では、感知モジュール２０、２２は、２つの開口６９、７９の間に画定された単一の通路を含むが、図１４は、異なる断面サイズを有する細長い器具の変位を追跡するために使用できる感知モジュール１５０を示す。図示の実施形態では、感知モジュール１５０は、実質的に立方体形状を有し、異なる断面サイズを有する細長い器具のために２つの異なる通路１５２および１５４を画定するフレームを備える。フレームは、頂面と底面との間に延びる２組の側面を含む。第１の組の側面は、各々対応する開口１６０が設けられた対向面１５６および１５８を含む。開口１６０は、最大で開口１６０の寸法に等しい断面サイズを有する細長い器具をその中に受け入れるための第１の寸法を有する。

第２の組の側面は、各々対応する開口１６６が設けられた対向面１６２および１６４を含む。開口１６０は、最大で開口１６６の第２の寸法に等しい断面サイズを有する細長い器具をその中に受け入れるための、開口１６０の第１の寸法とは異なる第２の寸法を有する。図示の実施形態では、開口１６０の寸法は、開口１６６の寸法よりも大きく、通路１５２は、通路１５４内に受け入れることができる細長い器具の断面寸法よりも大きな断面寸法を有する細長い器具を受け入れることができる。

一実施形態では、図１４に示すように、それぞれの面１５６、１５８および１６２、１６４内の開口１６０、１６６の位置は、通路１５２、１５４が互いに交差するように選択される。実際、２つの開口１６０の中心と２つの開口１６６の中心とは同一平面上にあり、すなわち４つの中心は同一平面に属する。この場合、感知モジュール１５０は、通路１５２または通路１５４内の細長い器具の変位および／または回転を測定するために単一の感知ユニットを備えることができる。感知ユニットは、通路１５２および１５４の交差部に近接して位置決めされる。例えば、感知ユニットは、通路１５２と１５４との間の交差部の上に位置決めされてもよい。別の例では、感知ユニットは、通路１５２と１５４との間の交差部の下に位置決めされてもよい。

一実施形態では、感知モジュール１５０は、さらに、感知モジュール１５０のフレーム内で側面１５６と１５８との間を延びる中空の案内体１７０を備える。案内体１７０は、面１５６および１５８に存在する開口１６０と整列し、細長い部材は開口１６０の１つを介して案内体１７０内に導入されてもよい。感知モジュール１５０は、感知モジュール１５０のフレーム内で側面１６２と１６４との間を延びる中空の案内体１７２をさらに備える。案内体１７２は、面１６２および１６４に存在する開口１６６と整列し、細長い部材は開口１６６の１つを介して案内体１７２内に導入されてもよい。２つの案内構造１７０および１７２は交差ゾーン１７４で互いに交差し、感知ユニットは、案内体１７０または１７２内を移動する細長い器具の変位、および任意選択的に細長い器具の回転を測定するように交差ゾーン／点に位置決めされる。

感知モジュール１５０に含まれる感知ユニットは、２つの通路のうちの一方に挿入される細長い器具の長手方向の変位および／または回転を測定するために構成される任意の適切なセンサであり得ることを理解されたい。例えば、感知ユニットは、上に提示された機械的センサのうちの１つなどの機械的センサであり得る。別の例では、感知ユニットは、上に提示された光学センサのうちの１つなどの光学センサであり得る。

一実施形態では、案内体１７０、１７２は、面１５６および１５８、１６２および１６４の間に延びる板を備える。板には、面１５６および１５８、１６２および１６４の間においてそれらの対向する側方側上を延びるレールが設けられてもよい。この場合、感知ユニットは、２つの案内体１７０および１７２の交差部の上に位置決めされてもよい。

一実施形態では、開口１６０および１６６は円形である。この場合、開口１６０の直径は、開口１６６の直径よりも大きい。この場合、案内体１７０および１７２は、各々管状形状を有してもよい。この場合、開口が案内体１７０および１７２においてその交差部に存在して、感知ユニットが案内体１７０または１７２内を移動する細長い器具の変位および／または回転を測定することを可能にしてもよい。例えば、開口は、案内体１７０および１７２の上に存在してもよい。この場合、感知ユニットは、案内体１７０および１７２の交差点の上に位置決めされる。別の実施形態では、開口は、案内体１７０および１７２の底部上において、それらの交差部のところで延びてもよく、感知ユニットは、案内体１７０と１７２との間の交差点よりも下方に位置決めされる。

感知モジュール１５０は、細長い器具の測定された変位および／または回転をシミュレーションコンピュータに送信するための少なくとも処理ユニットおよび通信ユニットを設けられてもよいことを理解されたい。

一実施形態では、感知モジュール１５０は、対象内における細長い器具の挿入をシミュレートするために、モジュール式装置において使用されてもよい。図１５は、３つの感知モジュール１８２、１８４、１８６と２つの中間モジュール１９０、１９２とを備えるモジュール式装置１８０の一実施形態を示す。各感知モジュール１８２、１８４、１８６は感知モジュール１５０と同様であり得、互いに交差し、異なるサイズを有し、異なる面間を延びる２つの通路を設けられ得る。

中間モジュール１９０、１９２は中間モジュール１６と同様であり、長手方向軸に沿って２つの対向する端面１９４と１９６との間を延びるフレームを含む。各端面１９４および１９６には、細長い器具をその中に受け入れるためにサイズ決めおよび形状化された開口（図示せず）が設けられる。

感知モジュール１８２〜１８６の面上の開口の位置ならびに中間モジュール１９０および１９２の端面上の開口１９４および１９６の位置は、中間モジュール１９０、１９２および感知モジュール１８２、１８４、１８６を互いに取り外し可能に固定するときに、すべて軸に沿って整列されるように選択され、それによって細長い器具をすべてのモジュールを通して動かすことができることを理解されたい。

中間モジュール１９０および１９２ならびに感知モジュール１８２、１８４および１８６は、互いに取り外し可能に固定可能である。感知ユニットと中間モジュールとの間の取り外し可能な接続を可能にするように適合された任意の適切な固定手段が使用され得ることを理解されたい。

図示の実施形態では、中間モジュール１９０、１９２の各端面１９４、１９６にはＴ字形の突起が設けられるのに対し、感知モジュール１８２、１８４、１８６の各側面には、図１４に示される凹部１９８のような、嵌合するＴ字形の凹部が設けられる。所与の中間モジュール１９０、１９２のＴ字形の突起を感知モジュール１８２、１８４、１８６の所与の面のＴ字形の凹部に挿入することによって、所与の中間モジュール１９０、１９２を感知モジュール１８２、１８４、１８６の所与の面に取り外し可能に固定する。

モジュール式装置１８０が少なくとも１つの感知モジュールと少なくとも１つの中間モジュールとを含む限り、感知モジュール１８２、１８４、１８６の数および中間モジュール１９０、１９２の数は変動し得ることを理解されたい。

当業者は、モジュール式装置１８０が、同じ感知モジュールを使用しながら、異なる直径などの異なる断面寸法を有する細長い器具の挿入をシミュレートすることを可能にすることを理解するであろう。

別の実施形態では、感知モジュール１５０は、細長い器具の身体への挿入をシミュレートするための独立型装置とすることができる。この場合、感知モジュール１５０は感知装置１５０と称され得、各面１５６、１５８、１６２、１６４上に存在するＴ字形の凹部を省略することができる。感知装置１５０の寸法および形状は、細長い器具の平行移動の所望の範囲に従って変えられてもよい。

図１６および図１７は、モジュール式装置１０に使用され得る中間モジュール２００を示す。中間モジュール１６は、ベース板２０１、各々それぞれの開口２０５を設けられる２つの端部壁２０２および２０４、カバー２０６、ならびに管状体２０８を備える。ベース板２０１は、２つの対向する端部２１０と２１２との間を長手方向軸に沿って延びる。端部壁２０２は、ベース板２０１の端部２１０に隣接してベース板２０１から横断するように突出し、端部壁２０４は、ベース板２０１の端部２１２に隣接してベース板２０１から横断するように突出する。

管状体２０８は、開口２０５の直径以上の内径を有する。管状体２０８は、端部壁２０２から端部壁２０４まで延び、開口２０５の中心が管状体２０８の対称軸上に位置するように位置決めされる。結果として、細長い器具は、２つの開口２０５のうちの一方を通して挿入されると、管状体２０８内に受け入れられ、管状体２０８の内側を他方の開口２０５まで平行移動する。

一実施形態では、中間モジュール２００は、それが使用されるモジュール式装置１０などのモジュール式装置内での通信を可能にするために２つの電気的ピンコネクタ２１４および２１６を設けられる。この場合、ベース板２０１のその端部２１０に隣接する部分は、その厚さを貫通して延びる複数の穴２１８を設けられ、ベース板２０１の端部２１２に隣接する部分は、その厚さを貫通して延びる複数の穴２２０を設けられる。穴２１８は各々ピンコネクタ２１４のそれぞれのピンを受け入れるようにサイズおよび形状が決められているのに対して、穴２２０は各々ピンコネクタ２１６のそれぞれのピンを受け入れるようにサイズおよび形状が決められている。コネクタ２１４およびコネクタ２１６は、データがコネクタ２１４からコネクタ２１６に、およびその逆に送信され得るように、電気的に互いに接続されることが理解されるべきである。

一実施形態では、感知モジュールは、感知モジュールを他のモジュールに取り外し可能に固定すると、当該他のモジュールのコネクタに接続されるように各々が構成された２つのコネクタを備える。例えば、感知モジュールは、感知モジュールと中間モジュール２００との間の取り外し可能な接続で、それぞれのピンコネクタ２１４、２１６に各々が接続可能な２つのピンコネクタを設けられ得る。

図９および図１０に戻って参照すると、感知モジュール２０、２２は、少なくとも１つのピン２２１を含む第１のピンコネクタ２２０と、少なくとも１つのピン２２３を含む第２のピンコネクタ２２２とを含む。ピン２２１および２２３は板２２４に固定され、そこから下方に延びる。底壁６６、７６は、壁６０、７０に隣接して底壁を通って延びる少なくとも１つの穴（図示せず）を含む。各穴は、それぞれのピン２２３をその中に受け入れるように形状およびサイズが決められる。ピン２２３がそれらのそれぞれの穴に挿入されると、各ピン２２３は底壁６６、７６からわずかに突出する。底壁６６、７６は、さらに、壁６２、７２に隣接して底壁を通って延びる少なくとも１つの穴２２６を含む。各穴２２６は、それぞれのピン２２１をその中に受け入れるように形状およびサイズが決められる。ピン２２１がそれらのそれぞれの穴２２６に挿入されると、各ピン２２３は底壁６６、７６からわずかに突出する。

例えば感知モジュール２０、２２がモジュール２００に取り外し可能に接続されると、ピンコネクタ２２０のピン２２１は、例えばピンコネクタ２１６のそれぞれのピンと各々物理的に接触する。次いで、情報が感知モジュール２０、２２からモジュール２００に、およびその逆に送信されてもよい。

図１８および図１９は、処理ユニット、メモリおよび通信ユニットを設けられた近位モジュール１４の一実施形態を示す。処理ユニットは、感知モジュール２０および２２によって収集された情報を受信し、収集された情報をシミュレーションコンピュータに送信する。図示の実施形態では、近位モジュール１４には、シミュレーションコンピュータ機器と通信するためのＵＳＢポート２５０が設けられる。近位モジュール１４はさらに、バルーンを膨張させるための空気の注入および造影剤の注入をシミュレートするためのヒューマンマシンインターフェースを備える。近位モジュール１４は、それに造影剤送達システムを接続するための２つのポート２５２と、それぞれのポート２５２に各々が接続され、造影剤の圧力を測定するための２つの圧力センサ２５４とを含む。近位モジュールにはさらに、それにガス送達システムを接続するための２つのポート２５６が設けられる。

上記のモジュール１４、１６および１８は各々、細長い器具を挿入されたときにそれを案内するための管状体２０８などの内部管状体を設けられることができることを理解されたい。

感知ユニットの数および他のモジュールの数は、装置が、少なくとも１つの感知モジュールと、近位モジュール、遠位モジュール、または中間モジュールなどの少なくとも別の実施形態とを含む限り、変動し得ることも理解されたい。

例えば、図２０に示すモジュール式装置３００は、３つの感知モジュール３０２、３０４、３０６、近位モジュール３０８、２つの中間モジュール３１０、３１２、および遠位モジュール３１４を含む。第１の感知モジュール３０２は、近位モジュール３０８と第１の中間モジュール３１０との間に取り外し可能に挿入される。第２感知モジュール３０４は第１の中間モジュール３１０と第２の中間モジュール３１２との間に取り外し可能に固定され、第３の感知モジュール３０６は第２の中間モジュール３１２と遠位モジュール３１４との間に取り外し可能に挿入される。

モジュールの長さは異なる身体をシミュレートするために変わり得ることを理解すべきである。

対象は、ヒト、動物など、またはその一部を指すことを理解されたい。
上記の本発明の実施形態は例示的なものにすぎないことを意図している。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図している。

１０ 装置、１２ 細長い器具、１１８ 第１の光学センサ、１２０ 第２の光学センサ、１２２ 制御ユニット。

Claims (16)

1. ユーザが細長い医療器具を対象へ挿入することをヒトまたは動物を介さずに訓練するための医療用シミュレータに備えられる、医療用シミュレータのモジュール式装置であって、
   エンクロージャを画定し、第１の軸に沿って２つの端部壁間を延び、第２の軸に沿って２つの側壁間を延びるフレームを備え、前記２つの端部壁の一方には挿入開口が設けられ、前記２つの側壁の一方には挿入穴が設けられ、前記挿入開口は前記細長い医療器具のために前記フレーム内に第１の通路を画定し、前記挿入穴は前記細長い医療器具のために前記フレーム内に第２の通路を画定し、前記第１および第２の通路は交差部で互いに交差しており、前記医療用シミュレータのモジュール式装置はさらに、
   前記フレーム内に含まれ、前記細長い医療器具の変位および前記細長い医療器具の回転のうちの少なくとも一方を測定するように構成された感知ユニットを備え、前記感知ユニットは、前記交差部での前記変位および前記回転の少なくとも一方の測定を実行するために、前記交差部に隣接して位置決めされる、医療用シミュレータのモジュール式装置。
2. 前記挿入開口および前記挿入穴は、異なる断面寸法を有する細長い医療器具をその中に受け入れるために異なるサイズを有する、請求項１に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
3. 前記挿入開口を通して挿入される前記細長い医療器具を受け入れて案内するために前記挿入開口から前記第１の通路に沿って延びる第１の案内構造と、前記挿入穴を通して挿入される前記細長い医療器具を受け入れて案内するために前記挿入穴から前記第２の通路に沿って延びる第２の案内構造とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
4. 前記第１の案内構造は、前記細長い医療器具を中に受けるための第１の中空案内装置を含み、前記第２の案内構造は、前記細長い医療器具を中に受けるための第２の中空案内装置を含む、請求項３に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
5. 前記第１の中空案内装置は第１の管を含み、前記第２の中空案内装置は第２の管を含む、請求項４に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
6. 前記第１および第２の中空案内装置は透明である、請求項４または請求項５に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
7. 前記感知ユニットは、前記第１の中空案内装置と前記第２の中空案内装置との交差部で前記細長い医療器具を撮像するための少なくとも１つのカメラを含み、前記感知ユニットはさらに、前記少なくとも１つのカメラによって撮像された画像を用いて前記変位および前記回転の少なくとも一方を判定するように構成される、請求項６に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
8. 前記第１の中空案内装置は第１の開口を含み、前記第２の中空案内装置は第２の開口を含み、前記第１および第２の開口は前記第１の中空案内装置と前記第２の中空案内装置の間の交差部に位置する感知開口を形成する、請求項４または請求項５に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
9. 前記感知ユニットは、前記細長い医療器具の前記変位および前記回転のうちの少なくとも一方を測定するための少なくとも１つの光学センサを含む、請求項８に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
10. 前記少なくとも１つの光学センサは、少なくとも１つのデジタル画像相関追跡センサを含む、請求項９に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
11. 前記感知ユニットは、前記細長い医療器具の前記変位および前記回転のうちの少なくとも一方を測定するための少なくとも１つの機械的センサを含む、請求項８に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
12. 前記少なくとも１つの機械的センサは、前記細長い医療器具と回転可能に係合可能なボールと、各々がそれぞれの回転軸を中心とした前記ボールの回転を測定するための２つのロータリーセンサとを含む、請求項１１に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
13. 前記２つのロータリーセンサの各々は、前記ボールに回転可能に接続されるローラと、前記ローラの回転を測定するためのエンコードとを含む、請求項１２に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
14. 前記２つのロータリーセンサの各々は光学センサを含む、請求項１２に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
15. 前記光学センサは、デジタル画像相関追跡センサを含む、請求項１４に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。
16. 前記少なくとも１つの機械的センサは、前記細長い医療器具と各々が回転可能に係合可能な２つのローラと、各々前記２つのローラのうちのそれぞれの１つの回転を測定するための２つのエンコーダとを含む、請求項１１に記載の医療用シミュレータのモジュール式装置。

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