JPH11178932A

JPH11178932A - 生体内挿入用装置

Info

Publication number: JPH11178932A
Application number: JP9365058A
Authority: JP
Inventors: Hisao Nishikawa; 尚穂西川
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: JP3992342B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体内に挿入する生体内挿入具の先端部の突
き当たる力と突き当たっている方向、すなわち先端部が
受ける力のベクトル情報を得ることができる生体内挿入
用装置を提供する。【解決手段】生体内挿入用装置１は、先端部側面に設
けられ、かつ等角度に配置された４つの歪みゲージ３１
ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａを備えた生体内挿入具１０
と、歪みゲージと電気的に接続されるブリッジ回路５０
ａ，５０ｂと、ブリッジ回路からの出力信号を用いて生
体内挿入具１０の先端部の接触状態を演算するための演
算機能とを有する演算装置４０を備える。演算装置４０
は、向かい合う２組の歪みゲージをブリッジ回路５０ｂ
の隣り合う配置とすることにより得られる２つの出力信
号と、向かい合う任意の組の歪みゲージをブリッジ回路
５０ａの向かい合う配置とすることにより得られる出力
信号とを利用して、生体内挿入具１０の先端部の応力ベ
クトル状態を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内挿入具の先
端部の生体との触覚情報を得ることができる生体内挿入
用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、生体内挿入具等の体内挿入具には
内視鏡による視覚情報など様々な機能を具備したものは
ある。しかし、先端部が血管内壁や臓器等の体内組織に
接触したかどうかの触覚情報は生体内挿入具（例えば、
カテーテル）等を伝わってくる感触を頼りに操作者が判
断しているのが現状である。そのため、カテーテル等の
先端部で血管内壁や臓器等を穿孔したり損傷したりする
問題が見られる。このような問題を解決するものとし
て、特開平６−１９００５０号公報、特開平６−１４２
０３１号公報のように先端部にセンサ部を設けたものが
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−１
９００５０号公報のものでは、生体内挿入具の先端部に
かかる生体内挿入具の軸線に沿った力情報のみしか検出
できない。また、特開平６−１４２０３１号公報のもの
では、生体内挿入具の曲がり具合である生体内挿入具の
側面が受ける力しか検出できない。よって、特開平６−
１９００５０号公報、および特開平６−１４２０３１号
公報のものでは、生体内に挿入する際最も必要な生体内
挿入具の先端部の突き当たる力と突き当たっている方
向、すなわち先端部が受ける力のベクトル情報が得られ
ないため、生体組織との正確な接触状況の把握ができな
い。本発明の目的は、上記のような問題点を解消し、生
体内に挿入する際最も必要な生体内挿入具の先端部の突
き当たる力と突き当たっている方向、すなわち先端部が
受ける力のベクトル情報を得ることができる生体内挿入
用装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するもの
は、生体内挿入具本体と、該生体内挿入具の先端部側面
に設けられ、かつ等角度に配置された４つの歪みゲージ
とを備えた生体内挿入具と、該生体内挿入具の４つの歪
みゲージと電気的に接続される少なくとも１つのブリッ
ジ回路と、該ブリッジ回路からの出力信号を用いて生体
内挿入具の先端部の接触状態を演算するための演算機能
とを有する演算装置を備える生体内挿入用装置であっ
て、前記演算装置は、向かい合う２組の歪みゲージをブ
リッジ回路の隣り合う配置とすることにより得られる２
つの出力信号と、向かい合う任意の組の歪みゲージをブ
リッジ回路の向かい合う配置とすることにより得られる
１つの出力信号とを利用して、生体内挿入具の先端部の
応力ベクトル状態を演算する演算機能を備え生体内挿入
用装置である。

【０００５】そして、前記生体内挿入用装置は、向かい
合う２組の歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置と
することにより得られる２つの出力信号と、向かい合う
２組の歪みゲージをブリッジ回路の向かい合う配置とす
ることにより得られる２つの出力信号を用いて、生体内
挿入具の先端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能
を備えていることが好ましい。

【０００６】また、前記演算装置は、少なくとも１つの
ブリッジ回路と、それぞれの歪みゲージと前記ブリッジ
回路とを電気的に接続する複数の切替スイッチと、向か
い合う組の歪みゲージが前記ブリッジ回路の向かい合う
配置となるように、また、向かい合う組の歪みゲージが
前記ブリッジ回路の隣り合う配置となるように前記切替
スイッチを制御するスイッチ制御機能と、前記ブリッジ
回路より出力される信号を用いて生体内挿入具の先端部
の応力ベクトル状態を演算する演算機能とを備えている
ことが好ましい。また、前記演算装置は、２つのブリッ
ジ回路を備え、第１のブリッジ回路は、向かい合う組の
歪みゲージがブリッジ回路の向かい合う配置となるよう
に構成されており、第２のブリッジ回路は、向かい合う
組の歪みゲージがブリッジ回路の隣り合う配置となるよ
うに構成されているものであっていもよい。

【０００７】また、上記目的を達成するものは、生体内
挿入具本体と、該生体内挿入具の先端部側面に設けら
れ、かつ等角度に配置された少なくとも４つのセンサ部
と、該それぞれのセンサ部の表面側および裏面側に設け
られた歪みゲージとを備えた生体内挿入具と、該生体内
挿入具の少なくとも８つの歪みゲージと電気的に接続さ
れる少なくとも１つのブリッジ回路と、該ブリッジ回路
からの出力信号を用いて生体内挿入具の先端部の接触状
態を演算するための演算機能とを有する演算装置を備え
る生体内挿入用装置であって、前記演算装置は、それぞ
れのセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り
合う配置とすることにより得ることが可能な少なくとも
４つの出力信号のうちの少なくとも２つの出力信号と、
それぞれのセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路
の向かい合う配置とすることにより得ることが可能な４
つの出力信号のうちの少なくとも２つの出力信号とを利
用して生体内挿入具の先端部の応力ベクトル状態を演算
する演算機能を備える生体内挿入用装置である。

【０００８】そして、前記演算装置は、それぞれのセン
サ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置
とすることにより得ることが可能な少なくとも４つの出
力信号のうちの少なくとも３つの出力信号と、それぞれ
のセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の向かい
合う配置とすることにより得ることが可能な少なくとも
４つの出力信号のうちの少なくとも３つの出力信号とを
利用して生体内挿入具の先端部の応力ベクトル状態を演
算する演算機能を備えていることが好ましい。さらに、
前記演算装置は、それぞれのセンサ部の２つの歪みゲー
ジをブリッジ回路の隣り合う配置とすることにより得る
ことが可能な少なくとも４つの出力信号と、それぞれの
センサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の向かい合
う配置とすることにより得ることが可能な少なくとも４
つの出力信号を利用して生体内挿入具の先端部の応力ベ
クトル状態を演算する演算機能を備えていることが好ま
しい。

【０００９】また、前記演算装置は、少なくとも１つの
ブリッジ回路と、それぞれの歪みゲージと前記ブリッジ
回路とを電気的に接続する複数の切替スイッチと、それ
ぞれのセンサ部に設けられた２つの歪みゲージが前記ブ
リッジ回路の向かい合う配置となるように、また、それ
ぞれのセンサ部に設けられた２つの歪みゲージが前記ブ
リッジ回路の隣り合う配置となるように前記切替スイッ
チを制御するスイッチ制御機能と、前記ブリッジ回路よ
り出力される信号を用いて生体内挿入具の先端部の応力
ベクトル状態を演算する演算機能とを備えていることが
好ましい。さらに、前記演算装置は、２つのブリッジ回
路を備え、第１のブリッジ回路は、それぞれのセンサ部
に設けられた２つの歪みゲージがブリッジ回路の向かい
合う配置となるように構成されており、第２のブリッジ
回路は、それぞれのセンサ部に設けられた２つの歪みゲ
ージがブリッジ回路の隣り合う配置となるように構成さ
れているものであってもよい。

【００１０】そして、前記生体内挿入具は、それぞれの
歪みゲージと電気的に接続され、生体内挿入具本体の基
端側に延びるリード線と該リード線と固定された生体内
挿入具側コネクタを備え、前記演算装置は、該生体内挿
入具側コネクタを着脱自在に取付可能な演算装置側コネ
クタを備えていることが好ましい。さらに、前記演算装
置は、前記演算機能により演算された生体内挿入具の先
端部の応力ベクトル状態を表示装置に表示させるデータ
に変換する画像データ作成機能を備えていることが好ま
しい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の生体内挿入用装置を図面
に示す実施例を用いて説明する。図１は、本発明の生体
内挿入用装置に使用される生体内挿入具の外観図であ
る。図２は、生体内挿入具の部分省略断面図である。図
３は、生体内挿入具の先端部を説明するための説明図で
ある。図４は、センサ部を説明するための説明図であ
る。図５は、本発明の生体内挿入用装置の実施例のブロ
ック図である。図６は、図５に示した生体内挿入用装置
に用いられるブリッジ回路を示す配線図である。図７
は、Ｘ軸方向の歪み信号を得るときのブリッジ回路を示
す図である。図８は、Ｙ軸方向の歪み信号を得るときの
ブリッジ回路を示す図である。図９は、Ｚ軸方向の歪み
信号を得るときのブリッジ回路を示す図である。図１０
は、生体内での生体内挿入具の先端部の状態を説明する
ための説明図である。図１１は、本発明の生体内挿入用
装置の演算装置の他の例を示すブロック図である。図１
２は、図１１に示した生体内挿入用装置に用いられるブ
リッジ回路を示す配線図である。

【００１２】本発明の生体内挿入用装置１（第１実施
例）は、生体内挿入具本体１１と、生体内挿入具本体１
１の先端部側面に設けられ、かつ等角度に配置された４
つの歪みゲージ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａとを備
えた生体内挿入具１０と、生体内挿入具１０の４つの歪
みゲージと電気的に接続される少なくとも１つのブリッ
ジ回路５０と、ブリッジ回路からの出力信号を用いて生
体内挿入具１０の先端部の接触状態を演算するための演
算機能とを有する演算装置４０を備える。演算装置４０
は、向かい合う２組の歪みゲージをブリッジ回路５０ｂ
の隣り合う配置とすることにより得られる２つの出力信
号と、向かい合う任意の組の歪みゲージをブリッジ回路
５０ａの向かい合う配置とすることにより得られる１つ
の出力信号とを利用して、生体内挿入具１０の先端部の
応力ベクトル状態を演算する演算機能を備えている。

【００１３】この実施例の生体内挿入用装置１は、生体
内挿入具１０としてカテーテルを用いている。そして、
生体内挿入用装置１は、図５に示すように、カテーテル
１０と、演算装置４０と表示装置６０（ディスプレイ）
を備えている。

【００１４】この実施例のカテーテル１０は、柔軟先端
部と、この柔軟先端部に等角度に配置された４つのセン
サ部３１，３２，３３，３４を備えており、センサ部は
それぞれ歪みゲージを備えている。

【００１５】生体内挿入具本体であるカテーテル１０
は、生体内挿入具本体であるカテーテル本体１１とその
基端に固着されたハブ１２からなり、カテーテル１０の
先端は開口しており、ハブ１２の基端も開口しており、
先端より基端まで貫通したルーメン２５を備える。カテ
ーテル１０は、カテーテルハブに一端が接続され他端が
カテーテル（生体挿入具）側コネクタ１３に接続された
コード１４を備える。また、コード内には、一端が歪み
ゲージに接続され、他端がカテーテル側コネクタ１３に
接続された複数（具体的には８本）のリード線１５を備
える。カテーテル側コネクタ１３は、装置側コネクタ４
８に着脱可能かつ電気的に接続可能となっている。

【００１６】カテーテル１０は、例えば、心臓または脳
内血管造影用カテーテル、心臓または脳内血管用内薬剤
投与カテーテル、脳血管等に塞栓術をほどこすための塞
栓術用カテーテルなどの血管内挿入用カテーテルとして
使用される。この実施例のカテーテル１０は、本発明の
カテーテルを心臓内血管造影用カテーテルに応用した実
施例である。なお、カテーテル以外の生体挿入具として
は、ガイドワイヤ、内視鏡用チューブ、気管内チューブ
などが考えられる。

【００１７】この実施例では、カテーテル１０の先端
は、血管壁の損傷の防止、さらにカテーテルの操作性向
上のために、角のない曲面となっている。そして、先端
部は、合成樹脂により形成されているため、十分な柔軟
性を有している。

【００１８】カテーテルは、柔軟な先端側チューブとこ
の基端に剛性の高い基端側チューブを接続固定したも
の、剛性の高い基端側チューブの表面に柔軟な合成樹脂
を被覆するとともに、柔軟な合成樹脂を基端側チューブ
より突出させて先端側チューブを形成させたものなどど
のような構成でもよい。

【００１９】この実施例のカテーテル１０は、図１およ
び図２に示すように、短い高柔軟性チューブ２１とこの
チューブ２１の基端に接続された柔軟性先端側チューブ
２２と、さらにこの先端側チューブ２２の基端に接続さ
れた剛性の高い基端側チューブ２３を備えている。そし
て、高柔軟性チューブ２１の外面には、図２および図３
に示すように、それぞれ歪みゲージを備える４つのセン
サ部３１，３２，３３，３４が等角度に配置にされ固定
されている。高柔軟性チューブ２１は歪み伝達部を形成
している。

【００２０】それぞれの歪みゲージ３１ａ，３２ａ，３
３ａ，３４ａにはリード線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１
５ｄが接続されており、これらリード線１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄは、高柔軟性チューブ２１、先端側
チューブ２２および基端側チューブ２３の外面にほぼ等
角度となるように配置されており、チューブのトルク伝
達用補強体としても機能している。

【００２１】そして、歪みゲージを備えるセンサ部３
１，３２，３３，３４およびリード線１５ａ，１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄは、カテーテルの外面層を形成する樹脂
被膜２４により被覆され、外面に露出しないように構成
されている。なお、高柔軟性チューブ２１の外面には、
４つのセンサ部収納用湾曲凹部を備え、この湾曲凹部に
対応した湾曲状に形成された歪みゲージが固定されてい
る。固定は、接着剤を用いて行ってもよく、上述したカ
テーテルの外面層を形成する樹脂被膜２４によって行っ
てもよい。

【００２２】センサ部は個々に形成したものを高柔軟性
チューブ２１の先端部に複数個貼り付けたもの、また、
シート上の基材に複数個（例えば、４つ）の歪みゲージ
を形成し４つのセンサ部を有するものを高柔軟性チュー
ブ２１の先端部に貼り付けたもの、チューブ上の基材に
複数個（例えば、４つ）の歪みゲージを形成し４つのセ
ンサ部を有するものとしたものを高柔軟性チューブ２１
の先端部に貼り付けたものなどいずれでもよい。

【００２３】センサ部３１，３２，３３，３４として
は、図４に示すように基材３０の片面に金属薄膜の抵抗
体である歪みゲージ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａが
図のようなミアンダリングパターンに形成されたものが
使用される。なお、センサ部３２，３３，３４について
も同様である。なお、基材３０としては、外力に対して
容易に変形可能な可撓性もしくは弾性材料が使用され
る。

【００２４】歪みゲージ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４
ａは、一般的には半導体の拡散抵抗体や金属薄膜抵抗体
が用いられる。抵抗体に力が加わると弾性歪みがかか
り、抵抗率自体や抵抗体の長さが変わるため、変形に応
じて抵抗値が変化する。このような性質により力や圧力
の測定に利用されている。歪みゲージの材料としては、
ＳｉのＰ型及びＮ型の拡散を施したもの、Ｃｕ／Ｎｉ系
の合金であるアドバンスやコンスタンタン、Ｎｉ／Ｃｒ
系の合金などがある。それぞれの材質の抵抗温度係数か
ら考えて、温度特性の小さいアドバンス（Ｃｕ：５４
％，Ｎｉ：４６％）が好適である。

【００２５】歪みゲージの形成方法としては、基材表面
に上記のアドバンスのような材質の薄膜を真空蒸着やＣ
ＶＤ、スパッタリングによって形成し、フォトリソグラ
フィー技術によりミアンダリングパターンにマスキング
し、不必要な部分をエッチングしパターンを形成する。
この時に、抵抗体自体の温度係数はある程度素材による
が、基材と抵抗体のように異なる熱膨張係数のものが貼
り合わさっていると抵抗体には見かけ上の温度係数が生
じる。薄膜や基材の膜厚や素材を組み合わせることによ
り、見かけ上の温度係数を小さくすることが、測定精度
を高める上で好ましい。そして、耐湿性等の耐環境性を
高めるためと、生体に対しての漏れ電流及び耐電圧性の
確保のため両面に絶縁膜をコーティングすることが好ま
しい。絶縁膜としては、シリコーンやポリウレタン、ポ
リイミド等が使用される。

【００２６】そして、この実施例のカテーテルでは、セ
ンサ部３１，３２，３３，３４は等角度に配置されてい
るため、歪みゲージ３１ａと３２ａは向かいあってお
り、同様に、歪みゲージ３３ａと３４ａも向かい合って
いる。また、歪みゲージ３１ａと３３ａは隣り合ってお
り、同様に、歪みゲージ３２ａと３４ａも隣り合ってい
る。

【００２７】そして、センサ部３１と３２（歪みゲージ
３１ａと３２ａ）は、図３に示すカテーテル本体１１
（高柔軟性チューブ２１）の軸方向であるＺ軸と直交す
るＸ軸と交差するカテーテル本体１１（高柔軟性チュー
ブ２１）の外面に位置している。また、センサ部３３と
３４（歪みゲージ３３ａと３４ａは）、図３に示すカテ
ーテル本体１１（高柔軟性チューブ２１）の軸方向であ
るＺ軸およびこれと直交するＸ軸の両者と直交するＹ軸
と交差するカテーテル本体１１（高柔軟性チューブ２
１）の外面に位置している。言い換えれば、センサ部３
１，３２は図３のＸ軸上に、センサ部３３，３４は、Ｙ
軸上に配置されている。

【００２８】また、センサ部３１，３２，３３，３４
は、高柔軟性チューブ２１の先端より若干基端側となる
位置に、具体的には、０．１〜５ｍｍ、好ましくは、
０．５〜３ｍｍ先端より後端側となる位置に配置されて
いる。このように、センサ部（歪みゲージ）をカテーテ
ルの先端より若干基端側とすることにより、カテーテル
の先端の柔軟性を確保することができる。

【００２９】なお、高柔軟性チューブ２１としては、長
さは、１〜１５ｍｍ、より好ましくは、３〜１０ｍｍ、
外径が、０．４〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍ
〜１．５ｍｍ程度であり、肉厚２５〜２００μｍ、より
好ましくは、５０〜１００μｍのものである。

【００３０】先端側チューブ２２としては、長さは、５
０〜１０００ｍｍ、より好ましくは、１００〜５００ｍ
ｍ、外径が、０．４〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．５
ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であり、肉厚２５〜２００μｍ、
より好ましくは、５０〜１００μｍのものである。

【００３１】基端側チューブ２３としては、長さは、５
０〜２０００ｍｍ、より好ましくは、１００〜１７００
ｍｍ、基端側チューブ２３の外径は、０．４〜７．０ｍ
ｍ、好ましくは、０．５〜６．０ｍｍ程度であり、肉厚
は、１０〜２００μｍ、より好ましくは、５０〜１００
μｍのものである。先端部３４ａの長さとしては、３〜
５００ｍｍ、より好ましくは、５〜３００ｍｍ、外径
が、０．５〜６．０ｍｍ、より好ましくは、０．７〜
５．０ｍｍ、肉厚が３０〜１００μｍである。

【００３２】高柔軟性チューブ２１、先端側チューブ２
２および樹脂被膜２４の形成材料としては、熱可塑性樹
脂が望ましく、ポリエチレンエラストマー、ポリプロピ
レンエラストマー、ポリブテンエラストマー、エチレン
−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系エラスト
マー、軟質ポリ塩化ビニル、軟質フッ素系樹脂、軟質メ
タクリル樹脂、軟質ポリフェニレンオキサイド、ポリウ
レタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、
ポリアミド系エラストマー、スチレン系エラストマーな
どの熱可塑性エラストマー系の材料が使用できる。また
これらの樹脂をベースとしたポリマーアロイあるいはポ
リマーブレンドを用いてもよい。なお、高柔軟性チュー
ブ２１の形成材料としては、先端側チューブ２２の形成
材料より柔軟なもの、言い換えれば可撓性の高いものが
選択される。なお、高柔軟性チューブ２１と先端側チュ
ーブ２２の接続を容易にすることおよび接合強度を高い
ものとするために、高柔軟性チューブを形成する高柔軟
性樹脂と先端側チューブ２２を形成する柔軟性樹脂は、
相溶性が良いことが好ましい。相溶性が良いとは、熱力
学的な相互溶解性が良好であることを示すものであり、
言い換えれば、硬化後両者間において分離しないことを
示すものである。

【００３３】基端側チューブ２３の形成材料としては、
熱可塑性樹脂が望ましく、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの
オレフィン系樹脂もしくはそれらのポリオレフィン系エ
ラストマー、フッ素系樹脂もしくは軟質フッ素樹脂、メ
タクリル樹脂、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフ
ェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリウレタン系エラストマ
ー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミドもしくは
ポリアミド系エラストマー、ポリカーボネート、ポリア
セタール、スチレン系樹脂もしくはスチレン系エラスト
マー、熱可塑性ポリイミドなどが使用できる。またこれ
らの樹脂をベースとしたポリマーアロイあるいはポリマ
ーブレンドを用いることも可能である。

【００３４】なお、先端側チューブ２２と基端側チュー
ブ２３の接続を容易にすることおよび接合強度を高いも
のとするために、先端側チューブ２２を形成する柔軟性
樹脂と基端側チューブ２３を形成する樹脂は、相溶性が
良いことが好ましい。相溶性が良いとは、熱力学的な相
互溶解性が良好であることを示すものであり、言い換え
れば、硬化後両者間において分離しないことを示すもの
である。

【００３５】樹脂の組み合わせとしては、すべての樹脂
を系統が同じものとすることが望ましい。例えば、柔軟
性樹脂としてポリエーテルポリアミドブロック共重合体
を高柔軟性樹脂としてそのポリエーテルポリアミドブロ
ック共重合体より柔軟性の高いポリエーテルポリアミド
ブロック共重合体を選択し、基端側チューブ用樹脂とし
てはナイロン１２を選択し、３者をポリアミド系樹脂と
すること、また、柔軟性樹脂としてポリオレフィン系エ
ラストマー（例えば、ポリエチレンエラストマー）を高
柔軟性樹脂としてそのポリオレフィン系エラストマーよ
り柔軟性の高いポリオレフィン系エラストマー（例え
ば、ポリエチレンエラストマー）を選択し、基端側チュ
ーブ用樹脂としてはポリオレフィンを選択し、３者ポリ
オレフィン系樹脂とすること、また、高柔軟性樹脂とし
てポリエステル系エラストマー（例えば、ソフトセグメ
ントとハードセグメントを備えソフトセグメント部分が
多いポリエステルエラストマー）を、柔軟性樹脂として
ポリエステル系エラストマー（例えば、ソフトセグメン
トとハードセグメントを備えソフトセグメント部分が上
記高柔軟性樹脂より少ないポリエステルエラストマー）
を選択し、基端側チューブ用樹脂としてはポリエステル
（例えば、ポリエチレンテレフタレートもしくは柔軟性
樹脂より硬いポリエステル系エラストマーを選択し、３
者をポリエステル系樹脂とすること、柔軟性樹脂として
可塑化塩化ビニル樹脂を高柔軟性樹脂としてその可塑化
塩化ビニル樹脂より柔軟性の高い高可塑化塩化ビニル樹
脂を選択し、基端側チューブ用樹脂としては低可塑化塩
化ビニル樹脂を選択し、３者を塩化ビニル系樹脂とする
ことなどが考えられる。

【００３６】次に、演算装置４０について説明する。演
算装置４０は、少なくとも１つのブリッジ回路５０と、
歪みゲージ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａとブリッジ
回路５０ａ，５０ｂとを電気的に接続する複数の切替ス
イッチ４１，４２，４３，４４と、向かい合う組の歪み
ゲージ（３１ａと３２ａおよび３３ａと３４ａ）がブリ
ッジ回路の向かい合う配置となるように、また、向かい
合う組の歪みゲージ（３１ａと３２ａおよび３３ａと３
４ａ）がブリッジ回路の隣り合う配置となるように切替
スイッチを制御するスイッチ制御機能と、ブリッジ回路
５０より出力される信号を用いてカテーテル１０の先端
部の応力ベクトル状態を演算する演算機能と、演算機能
により演算されたカテーテル１０の先端部の応力ベクト
ル状態を表示装置に表示させるデータに変換する画像デ
ータ作成機能を備えている。

【００３７】この実施例の演算装置４０は、図５に示す
ように、２つのブリッジ回路５０ａ，５０ｂを備え、第
１のブリッジ回路５０ａは、向かい合う組の歪みゲージ
３１ａ（Ｒ１）と３２ａ（Ｒ２）または３３ａ（Ｒ３）
と３４ａ（Ｒ４）がブリッジ回路５０ａの向かい合う配
置となるように構成されている。また、第２のブリッジ
回路５０ｂは、向かい合う組の歪みゲージ３１ａ（Ｒ
１）と３２ａ（Ｒ２）または３３ａ（Ｒ３）と３４ａ
（Ｒ４）がブリッジ回路の隣り合う配置となるように構
成されている。

【００３８】そして、演算装置４０は、切替スイッチ４
１，４２，４３，４４の切替のためのスイッチコントロ
ーラ４５と、スイッチコントローラ４５の制御およびブ
リッジ回路５０ａ，５０ｂより出力される信号を用いて
カテーテル１０の先端部の応力ベクトル状態を演算する
演算機能を備えた制御および演算処理部４６と、制御お
よび演算処理部４６より出力されるデータを用いてカテ
ーテル１０の先端部の応力ベクトル状態を表示装置に表
示させるデータに変換するディスプレイコントローラ４
７と、カテーテル側コネクタを着脱自在に取付可能な演
算装置側コネクタ４８と、ブリッジ回路のための電圧源
５１を備えている。

【００３９】この演算装置４０では、ブリッジ回路に所
定の組み合わせの歪みゲージを接続することにより、カ
テーテルの先端部の状態、図３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそ
れぞれにおける歪みに関連する信号を得ることができる
ように構成されている。

【００４０】まず、Ｘ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｘ軸上に配置されている歪み
ゲージ３１ａ（Ｒ１），３２ａ（Ｒ２）がブリッジ回路
５０ｂに接続され、ブリッジ回路の隣り合う抵抗とな
る。具体的には、制御および演算処理部４６からの信号
に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイッチ４
１を作動させ歪みゲージ３１ａ（Ｒ１）をブリッジ回路
５０ｂのａ２，ｂ２に、また切替スイッチ４２を作動さ
せ歪みゲージ３２ａ（Ｒ２）をブリッジ回路５０ｂの
ｃ，ｄに接続させる。この状態が、図７に示す状態であ
り、得られる出力信号ｅ１は、制御および演算処理部４
６に入力される。

【００４１】次に、Ｙ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｙ軸上に配置されている歪み
ゲージ３３ａ（Ｒ３），３４ａ（Ｒ４）がブリッジ回路
５０ｂに接続され、ブリッジ回路の隣り合う抵抗とな
る。具体的には、制御および演算処理部４６からの信号
に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイッチ４
３を作動させ歪みゲージ３３ａ（Ｒ３）をブリッジ回路
５０ｂのａ２，ｂ２に、また切替スイッチ４４を作動さ
せ歪みゲージ３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０ｂの
ｃ，ｄに接続させる。この状態が、図８に示す状態であ
り、得られる出力信号ｅ２は、制御および演算処理部４
６に入力される。

【００４２】次に、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、歪みゲージ３１ａ（Ｒ１）と
３２ａ（Ｒ２）もしくは３３ａ（Ｒ３）と３４ａ（Ｒ
４）がブリッジ回路５０ａに接続され、ブリッジ回路の
向かい合う抵抗となる。具体的には、制御および演算処
理部４６からの信号に基づきスイッチコントローラ４５
は、切替スイッチ４１を作動させ歪みゲージ３１ａ（Ｒ
１）をブリッジ回路５０ａのａ１，ｂ１に、また切替ス
イッチ４２を作動させ歪みゲージ３２ａ（Ｒ２）をブリ
ッジ回路５０ａのｅ，ｆに接続させる。この状態が、図
９に示す状態であり、得られる出力信号ｅ３は、制御お
よび演算処理部４６に入力される。

【００４３】なお、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、歪みゲージ３３ａ（Ｒ３），
３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０ｂに接続してもよ
い。この場合には、制御および演算処理部４６からの信
号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイッチ
４３を作動させ歪みゲージ３３ａ（Ｒ３）をブリッジ回
路５０ａのａ１，ｂ１に、また切替スイッチ４４を作動
させ歪みゲージ３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０ａの
ｅ，ｆに接続させる。そして、得られる出力信号ｅ３
は、制御および演算処理部４６に入力される。そして、
Ｚ軸における歪みに関する信号（電気情報）を得る場合
に、上記のＺ軸の関する２つの信号を利用することが好
ましい。つまり、向かい合う２組の歪みゲージを用いて
得られる２つの出力信号を用いることにより、正確なＺ
軸の歪みを測定でき、ひいては正確なカテーテル１０の
先端部の応力ベクトル状態を測定できる。なお、図６な
いし図９におけるＥは、ブリッジ電源であり、Ｒａは固
定抵抗である。

【００４４】そして、Ｘ軸に関する出力信号ｅ１、Ｙ軸
に関する出力信号ｅ２、Ｚ軸に関する出力信号ｅ３は、
制御および演算処理部４６に入力され、デジタル変換さ
れた後、処理部内のベクトル演算回路にて、Ｘ軸上の曲
げ応力とＹ軸上の曲げ応力とＺ軸上の圧縮応力とをベク
トル合成され、先端部にかかる３軸の触覚情報が演算さ
れる。

【００４５】そして、演算処理部４６において演算され
た３軸ベクトル値は、ディスプレイコントローラに入力
され、ディスプレイコントローラは画像信号を作成し、
表示器に出力する。これにより、表示器には、カテーテ
ル１０の先端部の応力ベクトル状態が表示される。

【００４６】次に、この実施例の生体内挿入用装置の作
用について説明する。まず、図１０にカテーテル１０が
体内５５の管腔内（例えば、血管，消化器官）に挿入さ
れ、カテーテル先端部が内壁面に接触し、力Ｆ５６がか
かっている状態を示す。先端部には、４つのセンサ部が
配置されているため、力Ｆ５６によりセンサ部が変形
し、先端にかかる曲げ応力５６ａと管の長手方向にかか
る圧縮応力５６ｂが検出される。作用・反作用の法則に
より先端部にかかる力と同等の力が内壁面を押す力とし
てかかっている。その力により、粘弾性の性質を持つ生
体組織は変形し先端との接触状態が複雑となる。そのた
め、３軸の触覚情報を得ることで、従来のような曲げ応
力のみ圧縮応力のみ、あるいは方向性のはっきりしない
検出手段や触覚センサのない状態と比べ、生体との接触
状況を正確に捉える事が出来る。さらに、その接触状況
を操作者に伝えることにより、過大な力が生体組織にか
かる危険を警告するとともに未然に防ぐことが可能とな
る。

【００４７】なお、上記説明では、演算装置４０は、２
つのブリッジ回路を備えるものであったが、これに限ら
れるものではなく、例えば、図１１および図１２に示す
ように、１つのブリッジ回路のみを備えるものとしても
よい。この実施例の演算装置４０ａは、ブリッジ回路に
予め組み込まれている固定抵抗Ｒａと同じ抵抗Ｒａ１と
このＲａ１のための切替スイッチ６５を備えている。

【００４８】まず、Ｘ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｘ軸上に配置されている歪み
ゲージ３１ａ（Ｒ１），３２ａ（Ｒ２）がブリッジ回路
５０に接続され、ブリッジ回路の隣り合う抵抗となり、
Ｒａ１がブリッジ回路の固定抵抗Ｒａと隣り合うように
接続される。具体的には、制御および演算処理部４６か
らの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替ス
イッチ４１を作動させ歪みゲージ３１ａ（Ｒ１）をブリ
ッジ回路５０のａ，ｂに、また切替スイッチ４２を作動
させ歪みゲージ３２ａ（Ｒ２）をブリッジ回路５０の
ｃ，ｄに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１
をブリッジ回路５０のｅ，ｆに接続させる。それ以外の
結線については、当然ながら電気的に接続されていない
状態にする。この状態は図７に示す状態である（ただ
し、ＲａはＲａ１となる）。そして、得られる出力信号
は、制御および演算処理部４６に入力される。

【００４９】次に、Ｙ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｙ軸上に配置されている歪み
ゲージ３３ａ（Ｒ３），３４ａ（Ｒ４）がブリッジ回路
５０に接続され、ブリッジ回路の隣り合う抵抗となり、
Ｒａ１がブリッジ回路の固定抵抗Ｒａと隣り合うように
接続される。具体的には、制御および演算処理部４６か
らの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替ス
イッチ４３を作動させ歪みゲージ３３ａ（Ｒ３）をブリ
ッジ回路５０のａ，ｂに、また切替スイッチ４４を作動
させ歪みゲージ３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０の
ｃ，ｄに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１
をブリッジ回路５０のｅ，ｆに接続させる。そして、得
られる出力信号は、制御および演算処理部４６に入力さ
れる。この状態は図８に示す状態となる（ただし、Ｒａ
はＲａ１となる）。

【００５０】次に、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、歪みゲージ３１ａ（Ｒ１）と
３２ａ（Ｒ２）（もしくは３３ａ（Ｒ３）と３４ａ（Ｒ
４））がブリッジ回路５０に接続され、ブリッジ回路の
隣り合う抵抗となり、Ｒａ１がブリッジ回路の固定抵抗
Ｒａと向かい合うにように接続される。具体的には、制
御および演算処理部４６からの信号に基づきスイッチコ
ントローラ４５は、切替スイッチ４１を作動させ歪みゲ
ージ３１ａ（Ｒ１）をブリッジ回路５０のａ，ｂに、ま
た切替スイッチ４２を作動させ歪みゲージ３２ａ（Ｒ
２）をブリッジ回路５０ａのｅ，ｆに、また切替スイッ
チ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ回路５０のｃ，
ｄに接続させる。そして、得られる出力信号は、制御お
よび演算処理部４６に入力される。この状態は図９に示
す状態となる（ただし、ＲａはＲａ１となる）。

【００５１】なお、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、歪みゲージ３３ａ（Ｒ３）と
３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０に接続してもよい。
この場合には、制御および演算処理部４６からの信号に
基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイッチ４３
を作動させ歪みゲージ３３ａ（Ｒ３）をブリッジ回路５
０のａ，ｂに、また切替スイッチ４４を作動させ歪みゲ
ージ３４ａ（Ｒ４）をブリッジ回路５０のｅ，ｆに、ま
た切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ回
路５０のｃ，ｄに接続させる。そして、得られる出力信
号は、制御および演算処理部４６に入力される。

【００５２】次に、図１３ないし図１６に示す本発明の
生体内挿入用装置の他の実施例を説明する。この実施例
の生体内挿入用装置７０（第２実施例）は、生体内挿入
具本体１１と生体内挿入具本体１１の先端部側面に設け
られ、かつ等角度に配置された４つのセンサ部８１，８
２，８３，８４とそれぞれのセンサ部の表面側および裏
面側に設けられた歪みゲージとを備えた生体内挿入具９
０と、生体内挿入具９０の８つの歪みゲージと電気的に
接続される少なくとも１つのブリッジ回路と、ブリッジ
回路からの出力信号を用いて生体内挿入具９０の先端部
の接触状態を演算するための演算機能とを有する演算装
置７９を備える。

【００５３】演算装置７９は、それぞれのセンサ部の２
つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置とするこ
とにより得ることが可能な４つの出力信号のうちの少な
くとも２つの出力信号と、それぞれのセンサ部の２つの
歪みゲージをブリッジ回路の向かい合う配置とすること
により得ることが可能な４つの出力信号のうちの少なく
とも２つの出力信号とを利用して生体内挿入具９０の先
端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能を備えてい
る。

【００５４】この生体内挿入用装置７０の基本構成は、
上述した生体内挿入用装置１と同じであり、相違は、上
述した実施例のものでは、センサ部の表面もしくは裏面
に歪みゲージが形成されており、合計４つの歪みゲージ
を有していたが、この実施例の生体内挿入用装置７０で
は、センサ部の表面および裏面にそれぞれ歪みゲージが
形成されており、合計８つの歪みゲージを有する点およ
びそれに付随し切替スイッチが４つ増加した点のみであ
る。そこで、相違点を中心に説明する。なお、歪みゲー
ジがセンサ部の両面に形成されている以外、生体内挿入
具９０（カテーテル）は上述した実施例と同じであり、
歪みゲージ、センサ部、生体内挿入具９０（カテーテ
ル）の構造、形成材料などは上述したものと同じであ
る。

【００５５】図１３は、生体内挿入具の先端部を説明す
るための説明図である。図１４は、センサ部の説明図で
ある。図１５は、生体内挿入用装置のブロック図であ
る。図１６は、図１５に示した生体内挿入用装置に用い
られるブリッジ回路を示す配線図である。図１７は、本
発明の生体内挿入用装置の演算装置の他の例を示すブロ
ック図である。図１８は、図１７に示した生体内挿入用
装置に用いられるブリッジ回路を示す配線図である。図
１９は、Ｘ軸方向の歪み信号を得るときのブリッジ回路
を示す図である。図２０は、Ｙ軸方向の歪み信号を得る
ときのブリッジ回路を示す図である。図２１は、Ｚ軸方
向の歪み信号を得るときのブリッジ回路を示す図であ
る。

【００５６】本発明の生体内挿入用装置７０は、上述し
た実施例と同様に、生体挿入具としてカテーテルが用い
られている。そして、生体内挿入用装置７０は、図１５
に示すように、カテーテル９０と、演算装置７９と表示
装置６０（ディスプレイ）を備えている。

【００５７】カテーテル９０は、例えば、心臓または脳
内血管造影用カテーテル、心臓または脳内血管用内薬剤
投与カテーテル、脳血管等に塞栓術をほどこすための塞
栓術用カテーテルなどの血管内挿入用カテーテルとして
使用される。この実施例のカテーテル９０は、本発明の
カテーテルを心臓内血管造影用カテーテルに応用した実
施例である。なお、カテーテル以外の生体挿入具として
は、ガイドワイヤ、内視鏡用チューブ、気管内チューブ
などが考えられる。

【００５８】この実施例のカテーテルは、柔軟先端部
と、この柔軟先端部に等角度に配置された４つのセンサ
部８１，８２，８３，８４を備えており、センサ部はそ
れぞれ２つの歪みゲージを備えている。

【００５９】カテーテル９０は、図１および図２に示す
ものと同様に、生体内挿入具本体１１であるカテーテル
本体１１とその基端に固着されたハブ１２からなり、カ
テーテル９０の先端は開口しており、ハブ１２の基端も
開口しており、先端より基端まで貫通したルーメン２５
を備える。カテーテル９０は、カテーテルハブに一端が
接続され他端がカテーテル（生体内挿入具）側コネクタ
１３に接続されたコード１４を備える。また、コード内
には、一端が歪みゲージに接続され、他端がカテーテル
側コネクタに接続された複数（具体的には１６本）のリ
ード線１５を備える。カテーテル側コネクタ１３は、装
置側コネクタ４８に着脱可能かつ電気的に接続可能とな
っている。

【００６０】この実施例のカテーテルは、図１および図
２に示した実施例のものと同様に（図１および図２を参
照する）、短い高柔軟性チューブ２１とこのチューブ２
１の基端に接続された柔軟性先端側チューブ２２と、さ
らにこの先端側チューブ２２の基端に接続された剛性の
高い基端側チューブ２３を備えている。そして、高柔軟
性チューブ２１の外面には、図１３に示すように、歪み
ゲージを備える４つのセンサ部８１，８２，８３，８４
が等角度に配置され固定されている。そして、高柔軟性
チューブ２１は歪み伝達部を形成している。

【００６１】それぞれの歪みゲージにはリード線が接続
されており、これらリード線は、高柔軟性チューブ２
１、先端側チューブ２２および基端側チューブ２３の外
面にほぼ等角度（４５度間隔）となるように配置されて
おり、チューブのトルク伝達用補強体としても機能して
いる。

【００６２】センサ部８１，８２，８３，８４として
は、図１４に示すように基材の両面に金属薄膜の抵抗体
である歪みゲージ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ，８
３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂが図のようなミアンダリ
ングパターンに形成されたものが使用される。なお、基
材８５としては、外力に対して容易に変形可能な可撓性
もしくは弾性材料が使用される。両面に歪みゲージを形
成するには、第１の実施例で示した片面に形成する場合
と同様に、裏面にも回路パターンを形成する。その時に
両面パターニング技術を用いて、表面と裏面のゲージ位
置を合わせ込む。裏面のパターンエッチングの際には表
面は全体にマスクをし回路パターンを保護する。また、
両面パターニングをせずに表面だけにパターンを形成し
た、歪みゲージをダイボンダー等で位置出しを行い、貼
り合わせる事も可能である。

【００６３】そして、この実施例のカテーテルでは、セ
ンサ部８１，８２，８３，８４は等角度に配置されてい
るため、歪みゲージ８１ａと８２ａ、８１ｂと８２ｂは
向かい合っており、同様に、歪みゲージ８３ａと８４
ａ、８３ｂと８４ｂも向かい合っている。また、歪みゲ
ージ８１ａと８３ａ、８１ｂと８３ｂは隣り合ってお
り、同様に、歪みゲージ８２ａと８４ａ、８２ｂと８４
ｂも隣り合っている。

【００６４】そして、センサ部８１と８２（歪みゲージ
８１ａと８２ａ、８１ｂと８２ｂ）は、図１３に示すカ
テーテル本体１１（高柔軟性チューブ２１）の軸方向で
あるＺ軸と直交するＸ軸と交差するカテーテル本体１１
（高柔軟性チューブ２１）の外面に位置している。ま
た、センサ部８３と８４（歪みゲージ８３ａと８４ａ、
８３ｂと８４ｂ）は、図１３に示すカテーテル本体１１
（高柔軟性チューブ２１）の軸方向であるＺ軸、これと
直交するＸ軸の両者と直交するＹ軸と交差するカテーテ
ル本体１１（高柔軟性チューブ２１）の外面に位置して
いる。言い換えれば、センサ部８１，８２は、図１３の
Ｘ軸上に、センサ部８３，８４は、Ｙ軸上に配置されて
いる。また、センサ部８１，８２，８３，８４は、高柔
軟性チューブ２１の先端より若干基端側となる位置に、
具体的には、０．１〜５ｍｍ、好ましくは、０．５〜３
ｍｍ先端より後端側となる位置に配置されている。この
ように、センサ部（歪みゲージ）をカテーテルの先端よ
り若干基端側とすることにより、カテーテルの先端の柔
軟性を確保することができる。

【００６５】次に、演算装置７９について説明する。演
算装置７９は、少なくとも１つのブリッジ回路８０と、
歪みゲージ８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａ、８１ｂ，
８２ｂ，８３ｂ，８４ｂとブリッジ回路とを電気的に接
続する複数の切替スイッチ７１，７２，７３，７４，７
５，７６，７７，７８と、それぞれのセンサ部の歪みゲ
ージ（８１ａと８１ｂ、８２ａと８２ｂ、８３ａと８３
ｂ、８４ａと８４ｂ）がブリッジ回路の向かい合う配置
となるように、また、それぞれのセンサ部の歪みゲージ
（８１ａと８１ｂ、８２ａと８２ｂ、８３ａと８３ｂ、
８４ａと８４ｂ）がブリッジ回路の隣り合う配置となる
ように切替スイッチを制御するスイッチ制御機能４５
と、ブリッジ回路８０より出力される信号を用いてカテ
ーテル９０の先端部の応力ベクトル状態を演算する演算
機能と、演算機能により演算されたカテーテル９０の先
端部の応力ベクトル状態を表示装置に表示させるデータ
に変換する画像データ作成機能を備えている。

【００６６】この実施例の演算装置７９は、２つのブリ
ッジ回路８０ａ，８０ｂを備え、第１のブリッジ回路８
０ａは、それぞれのセンサ部の歪みゲージ（８１ａと８
１ｂ、８２ａと８２ｂ、８３ａと８３ｂ、８４ａと８４
ｂ）がブリッジ回路８０ａの向かい合う配置となるよう
に構成されている。また、第２のブリッジ回路８０ｂ
は、それぞれのセンサ部の歪みゲージ（８１ａと８１
ｂ、８２ａと８２ｂ、８３ａと８３ｂ、８４ａと８４
ｂ）がブリッジ回路の隣り合う配置となるように構成さ
れている。

【００６７】そして、演算装置７９は、切替スイッチ７
１，７２，７３，７４、７５，７６，７７，７８の切替
のためのスイッチコントローラ４５と、スイッチコント
ローラ４５の制御およびブリッジ回路８０ａ，８０ｂよ
り出力される信号を用いてカテーテル９０の先端部の応
力ベクトル状態を演算する演算機能を備えた制御および
演算処理部４６と、制御および演算処理部４６より出力
されるデータを用いてカテーテル９０の先端部の応力ベ
クトル状態を表示装置に表示させるデータに変換するデ
ィスプレイコントローラ４７と、カテーテル側コネクタ
１３を着脱自在に取付可能な演算装置側コネクタ４８
と、ブリッジ回路のための電圧源５１を備えている。

【００６８】この演算装置７９では、ブリッジ回路に所
定の組み合わせの歪みゲージを接続することにより、カ
テーテルの先端部の状態、図１３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
それぞれにおける歪みに関連する信号を得ることができ
るように構成されている。

【００６９】まず、Ｘ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｘ軸上に配置されているセン
サ部８１の歪みゲージ８１ａ（Ｒ１），８１ｂ（Ｒ２）
もしくはセンサ部８２の歪みゲージ８２ａ（Ｒ３），８
２ｂ（Ｒ４）がブリッジ回路８０ｂに接続され、ブリッ
ジ回路８０ｂの隣り合う抵抗となる。具体的には、制御
および演算処理部４６からの信号に基づきスイッチコン
トローラ４５は、切替スイッチ７１を作動させセンサ部
８１の歪みゲージ８１ａ（Ｒ１）をブリッジ回路８０ｂ
のａ２，ｂ２に、また切替スイッチ７２を作動させセン
サ部８１の歪みゲージ８１ｂ（Ｒ２）をブリッジ回路８
０ｂのｃ，ｄに接続させる。この状態が、図１９に示す
状態であり、得られる出力信号ｅ１は、制御および演算
処理部４６に入力される。また、制御および演算処理部
４６からの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、
切替スイッチ７３を作動させセンサ部８２の歪みゲージ
８２ａ（Ｒ３）をブリッジ回路８０ｂのａ２，ｂ２に、
また切替スイッチ７４を作動させ歪みゲージ８２ｂ（Ｒ
４）をブリッジ回路８０ｂのｃ，ｄに接続させる。この
状態が、図１９に括弧で示す状態であり、得られる出力
信号ｅ１は、制御および演算処理部４６に入力される。
Ｘ軸上にある一方のセンサ部のみを用いてもよいがこの
ように、Ｘ軸上の２つのセンサ部から得られる２つの信
号を用いることにより、正確なＸ軸上の歪みを測定で
き、複数の接触点の測定が可能となる。

【００７０】次に、Ｙ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、Ｙ軸上に配置されているセン
サ部８３の歪みゲージ８３ａ（Ｒ５），８３ｂ（Ｒ６）
もしくはセンサ部８４の歪みゲージ８４ａ（Ｒ７），８
４ｂ（Ｒ８）がブリッジ回路８０ｂに接続され、ブリッ
ジ回路８０ｂの隣り合う抵抗となる。具体的には、制御
および演算処理部４６からの信号に基づきスイッチコン
トローラ４５は、切替スイッチ７５を作動させセンサ部
８３の歪みゲージ８３ａ（Ｒ５）をブリッジ回路８０ｂ
のａ２，ｂ２に、また切替スイッチ７６を作動させセン
サ部８３の歪みゲージ８３ｂ（Ｒ６）をブリッジ回路８
０ｂのｃ，ｄに接続させる。この状態が、図２０に示す
状態であり、得られる出力信号ｅ２は、制御および演算
処理部４６に入力される。また、制御および演算処理部
４６からの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、
切替スイッチ７７を作動させセンサ部８４の歪みゲージ
８４ａ（Ｒ７）をブリッジ回路８０ｂのａ２，ｂ２に、
また切替スイッチ７８を作動させ歪みゲージ８４ｂ（Ｒ
８）をブリッジ回路８０ｂのｃ，ｄに接続させる。この
状態が、図２０に括弧で示す状態であり、得られる出力
信号ｅ２は、制御および演算処理部４６に入力される。
Ｙ軸上にある一方のセンサ部のみを用いてもよいがこの
ように、Ｙ軸上の２つのセンサ部から得られる２つの信
号を用いることにより、正確なＹ軸上の歪みを測定で
き、複数の接触点の測定が可能となる。

【００７１】次に、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、すべてのセンサ部はＺ軸上に
配置されているのでいずれのセンサ部を用いてもよいが
できる限り正確なカテーテル先端部全体のＺ軸方向の歪
みを検知するためには、すべてのセンサ部を用いること
が好ましい。このようにすることにより、４カ所でのＺ
軸方向の歪み（圧縮歪み）が測定できるため、正確なカ
テーテルの先端部の変形状態を把握することができる。
なお、Ｚ軸における歪みに関する信号（電気情報）を得
る場合には、少なくとも２以上のセンサ部を用いて検知
信号を得ることが必要であるものと考える。

【００７２】Ｚ軸における歪みに関する信号（電気情
報）を得る場合には、センサ部８１の歪みゲージ８１ａ
（Ｒ１）と８１ｂ（Ｒ２）、センサ部８２の歪みゲージ
８２ａ（Ｒ３）と８２ｂ（Ｒ４）、センサ部８３の歪み
ゲージ８３ａ（Ｒ５）と８３ｂ（Ｒ６）、センサ部８４
の歪みゲージ８４ａ（Ｒ７）と８４ｂ（Ｒ８）のいずれ
かの組み合わせがブリッジ回路８０ａに接続され、ブリ
ッジ回路の向かい合う抵抗となる。具体的には、制御お
よび演算処理部４６からの信号に基づきスイッチコント
ローラ４５は、切替スイッチ７１を作動させ歪みゲージ
８１ａ（Ｒ１）をブリッジ回路８０ａのａ１，ｂ１に、
また切替スイッチ７２を作動させ歪みゲージ８１ｂ（Ｒ
２）をブリッジ回路８０ａのｅ，ｆに接続させる。この
状態が、図２１に示す状態であり、得られる出力信号ｅ
３は、制御および演算処理部４６に入力される。

【００７３】なお、Ｚ軸における歪みに関する信号（電
気情報）は、上述したように他のセンサ部を用いても得
ることができる。センサ部８２の歪みゲージ８２ａ（Ｒ
３），８２ｂ（Ｒ４）を用いる場合には、制御および演
算処理部４６からの信号に基づきスイッチコントローラ
４５は、切替スイッチ７３を作動させ歪みゲージ８２ａ
（Ｒ３）をブリッジ回路８０ａのａ１，ｂ１に、また切
替スイッチ７４を作動させ歪みゲージ８２ｂ（Ｒ４）を
ブリッジ回路８０ａのｅ，ｆに接続させる。同様に、セ
ンサ部８３の歪みゲージ８３ａ（Ｒ５），８３ｂ（Ｒ
６）を用いる場合には、制御および演算処理部４６から
の信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイ
ッチ７５を作動させ歪みゲージ８３ａ（Ｒ５）をブリッ
ジ回路８０ａのａ１，ｂ１に、また切替スイッチ７６を
作動させ歪みゲージ８３ｂ（Ｒ６）をブリッジ回路８０
ａのｅ，ｆに接続させる。同様に、センサ部８４の歪み
ゲージ８４ａ（Ｒ７），８４ｂ（Ｒ８）を用いる場合に
は、制御および演算処理部４６からの信号に基づきスイ
ッチコントローラ４５は、切替スイッチ７７を作動させ
歪みゲージ８４ａ（Ｒ７）をブリッジ回路８０ａのａ
１，ｂ１に、また切替スイッチ７８を作動させ歪みゲー
ジ８４ｂ（Ｒ８）をブリッジ回路８０ａのｅ，ｆに接続
させる。これらの状態が、図２１に括弧で示す状態であ
り、得られる出力信号ｅ３は、制御および演算処理部４
６に入力される。なお、図１６ないし図２１におけるＥ
は、ブリッジ電源であり、Ｒａは固定抵抗である。

【００７４】そして、Ｘ軸に関する出力信号ｅ１、Ｙ軸
に関する出力信号ｅ２、Ｚ軸に関する出力信号ｅ３は、
制御および演算処理部４６に入力され、デジタル変換さ
れた後、処理部内のベクトル演算回路にて、Ｘ軸上の曲
げ応力とＹ軸上の曲げ応力とＺ軸上の圧縮応力とがベク
トル合成され、先端部にかかる３軸の触覚情報が演算さ
れる。

【００７５】そして、演算処理部４６において演算され
た３軸ベクトル値は、ディスプレイコントローラに入力
され、ディスプレイコントローラは画像信号を作成し、
表示器に出力する。これにより、表示器には、カテーテ
ル９０の先端部の応力ベクトル状態が表示される。

【００７６】この実施例の生体内挿入用装置の作用につ
いて説明する。図２２に示すように、例えば、血管９１
の狭窄部位９３等に体内挿入具９０の先端が挿入される
時、臓器と臓器の間を押し入っていくような時、さらに
は、尿道等の狭い管腔内を押し入っていくときなどは、
体内挿入具９０の先端部９２に周囲から力Ｆ９４及び９
５等が加わり、複数の接触点を持つことになる。第２実
施例で示した触覚センサ（生体挿入部の先端部）では、
先端部に取り付けた複数のセンサ部の個々で曲げ応力と
圧縮応力を検出できるため、生体内挿入具９０を締め付
ける力や挿入抵抗などを検出するときに、先端部に複数
の方向から力がかかった状態でも、それぞれの生体組織
との接触点での正確な触覚情報をも検出することができ
る。また、センサ数をブリッジ回路の組み方により、第
１の実施例のようにも検出することもできる。

【００７７】なお、上記説明では、演算装置７９は、２
つのブリッジ回路を備えているが、これに限られるもの
ではなく、例えば、図１７および図１８に示すように、
１つのブリッジ回路を備えるものとしてもよい。この実
施例の演算装置７９ａは、ブリッジ回路に予め組み込ま
れている固定抵抗Ｒａと同じ抵抗Ｒａ１とこのＲａ１の
ための切替スイッチ６５を備えている。

【００７８】Ｘ軸における歪みに関する信号（電気情
報）を得る場合には、Ｘ軸上に配置されているセンサ部
８１の歪みゲージ８１ａ（Ｒ１），８１ｂ（Ｒ２）もし
くはセンサ部８２の歪みゲージ８２ａ（Ｒ３），８２ｂ
（Ｒ４）がブリッジ回路８０に接続され、ブリッジ回路
８０の隣り合う抵抗となり、ブリッジ回路の固定抵抗Ｒ
ａの隣り合う位置には、Ｒａと同じ抵抗Ｒａ１が接続さ
れる。具体的には、制御および演算処理部４６からの信
号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイッチ
７１を作動させセンサ部８１の歪みゲージ８１ａ（Ｒ
１）をブリッジ回路８０ｂのａ２，ｂ２に、また切替ス
イッチ７２を作動させセンサ部８１の歪みゲージ８１ｂ
（Ｒ２）をブリッジ回路８０ｂのｃ，ｄに、切替スイッ
チ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ回路８０のｅ，
ｆに接続させ、得られる出力信号は、制御および演算処
理部４６に入力される。同様に、制御および演算処理部
４６からの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、
切替スイッチ７３を作動させセンサ部８２の歪みゲージ
８２ａ（Ｒ３）をブリッジ回路８０のａ，ｂに、また切
替スイッチ７４を作動させ歪みゲージ８２ｂ（Ｒ４）を
ブリッジ回路８０ｂのｃ，ｄに接続させ、また、切替ス
イッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ回路８０の
ｅ，ｆに接続させる。これらの状態は、図１９に示す状
態と同じになり、得られる出力信号ｅ１は、制御および
演算処理部４６に入力される。

【００７９】次に、Ｙ軸における歪みに関する信号（電
気情報）を得る場合には、制御および演算処理部４６か
らの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替ス
イッチ７５を作動させセンサ部８３の歪みゲージ８３ａ
（Ｒ５）をブリッジ回路８０のａ，ｂに、また切替スイ
ッチ７６を作動させセンサ部８３の歪みゲージ８３ｂ
（Ｒ６）をブリッジ回路８０のｃ，ｄに、また切替スイ
ッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ回路８０の
ｅ，ｆに接続させる。同様に、制御および演算処理部４
６からの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、セ
ンサ部８４の歪みゲージ８４ａ（Ｒ７）をブリッジ回路
８０のａ，ｂに、また切替スイッチ７８を作動させ歪み
ゲージ８４ｂ（Ｒ８）をブリッジ回路８０のｃ，ｄに、
また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブリッジ
回路８０のｅ，ｆに接続させる。これら状態は、図２０
と同じになり、得られる出力信号ｅ２は、制御および演
算処理部４６に入力される。

【００８０】Ｚ軸における歪みに関する信号（電気情
報）を得る場合には、センサ部８１の歪みゲージ８１ａ
（Ｒ１）と８１ｂ（Ｒ２）、センサ部８２の歪みゲージ
８２ａ（Ｒ３）と８２ｂ（Ｒ４）、センサ部８３の歪み
ゲージ８３ａ（Ｒ５）と８３ｂ（Ｒ６）、センサ部８４
の歪みゲージ８４ａ（Ｒ７）と８４ｂ（Ｒ８）のいずれ
かの組み合わせがブリッジ回路８０に接続され、ブリッ
ジ回路の向かい合う抵抗となり、ブリッジ回路の固定抵
抗Ｒａの向かい合う位置には、Ｒａと同じ抵抗Ｒａ１が
接続される。

【００８１】具体的には、制御および演算処理部４６か
らの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替ス
イッチ７１を作動させ歪みゲージ８１ａ（Ｒ１）をブリ
ッジ回路８０のａ，ｂに、また切替スイッチ７２を作動
させ歪みゲージ８１ｂ（Ｒ２）をブリッジ回路８０の
ｅ，ｆに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１
をブリッジ回路８０のｃ，ｄに接続させる。同様に、セ
ンサ部８２の歪みゲージ８２ａ（Ｒ３），８２ｂ（Ｒ
４）を用いる場合には、制御および演算処理部４６から
の信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイ
ッチ７５を作動させ歪みゲージ８２ａ（Ｒ３）をブリッ
ジ回路８０のａ，ｂに、また切替スイッチ７６を作動さ
せ歪みゲージ８２ｂ（Ｒ４）をブリッジ回路８０のｅ，
ｆに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブ
リッジ回路８０のｃ，ｄに接続させる。また、同様に、
センサ部８３の歪みゲージ８３ａ（Ｒ５），８３ｂ（Ｒ
６）を用いる場合には、制御および演算処理部４６から
の信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替スイ
ッチ７５を作動させ歪みゲージ８３ａ（Ｒ５）をブリッ
ジ回路８０のａ，ｂに、また切替スイッチ７６を作動さ
せ歪みゲージ８３ｂ（Ｒ６）をブリッジ回路８０のｅ，
ｆに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１をブ
リッジ回路８０のｃ，ｄに接続させる。さらに、同様
に、センサ部８４の歪みゲージ８４ａ（Ｒ７），８４ｂ
（Ｒ８）を用いる場合には、制御および演算処理部４６
からの信号に基づきスイッチコントローラ４５は、切替
スイッチ７７を作動させ歪みゲージ８４ａ（Ｒ７）をブ
リッジ回路８０のａ，ｂに、また切替スイッチ７８を作
動させ歪みゲージ８４ｂ（Ｒ８）をブリッジ回路８０の
ｅ，ｆに、また切替スイッチ６５を作動させ抵抗Ｒａ１
をブリッジ回路８０のｃ，ｄに接続させる。これらの状
態は、図２１に示す状態と同じであり、得られる出力信
号ｅ３は、制御および演算処理部４６に入力される。

【００８２】そして、Ｘ軸に関する出力信号ｅ１、Ｙ軸
に関する出力信号ｅ２、Ｚ軸に関する出力信号ｅ３は、
制御および演算処理部４６に入力され、デジタル変換さ
れた後、処理部内のベクトル演算回路にて、Ｘ軸上の曲
げ応力とＹ軸上の曲げ応力とＺ軸上の圧縮応力とをベク
トル合成することにより、先端部にかかる３軸の触覚情
報が演算される。

【００８３】次に、図２３に示す本発明の生体内挿入用
装置の実施例について説明する。図２３は、本発明の生
体内挿入用装置の他の実施例の生体内挿入具先端部の概
略図である。図２４は、この実施例の生体内挿入用装置
の動作原理図を示すブロック図である。

【００８４】この実施例の生体内挿入用装置では、セン
サ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄとブリッジ
回路を用いて得られた信号は、演算処理回路１０２内で
触覚情報に変化され、この情報は生体内挿入具１００の
先端部の湾曲制御回路１０４にフィードバックされる。
そして、湾曲制御回路１０４は湾曲機構１０５を自動制
御する。そして、演算処理回路１０２により演算された
触覚情報は触覚情報表示データ作成回路１０３により表
示データに変換されモニタ１０７に表示される。また、
湾曲制御回路１０４により演算された湾曲情報は湾曲情
報表示データ作成回路１０６により表示データに変換さ
れモニタ１０７に表示される。

【００８５】生体内挿入具１００の先端部には、形状記
憶合金（ＳＭＡ）等のアクチュエーター１０５ａ，１０
５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが取り付けられており、通電
による発熱等により、アクチュエーターの温度を変化さ
せ相変態を起こさせることにより湾曲制御可能なものと
なっている。形状記憶合金は記憶可能な形状が１種類も
しくは２種類なため複数個湾曲部に取り付け、演算処理
回路１０２で検出した接触情報を元に、制御回路１０４
によりそれぞれのアクチュエーターのヒーター電源電圧
を決定する事で、どの方向にも湾曲制御可能となる。先
端部に力がかかっていないときには、ヒーター電源をオ
フにし湾曲動作を行わない。

【００８６】形状記憶合金アクチュエーターの材質は、
例えば単位体積あたりの発生力の大きなＮｉ／Ｔｉなど
がある。変態点は、Ｎｉ／Ｔｉとの組成比及びアニール
温度により決定されるため、生体環境に影響を与えない
程度の温度範囲に変態点を制御する必要がある。他のア
クチュエーターとしては、例えば圧電素子を使用したも
のやバイメタル効果を用いたもの、磁歪効果を用いたも
の等が考えられる。

【００８７】上記構成の作用を図２５を用いて説明す
る。湾曲機構１０５により、先端部にかかる歪みをゼロ
にする方向へ湾曲部１０８を湾曲動作させることによ
り、生体組織に過大な力がかかる前に回避し、生体挿入
具１００を目的の方向へ正しく導くことができるため、
挿入作業の作業性を向上させる事ができる。

【００８８】また、図２５に示すような、例えば生体挿
入具１００を血管等の管腔内１１０に挿入していき分岐
点１１１にさしかかった時や、また管腔内ではなくある
程度の広い空間を持っている腹腔内などに挿入し作業を
するときには、術者による選択が必要になってくるケー
スが生じる。そこで、湾曲機構１０５を制御回路１０４
を介さずに手動制御に切り替えることで、術者が湾曲部
を動作させ先端部の触覚情報と現在の湾曲状態をモニタ
ー１０７で確認しながら、安全に目的部位まで挿入動作
を行うことが可能となる。

【００８９】生体挿入具としては、心臓または脳内血管
造影用カテーテル、心臓または脳内血管用内薬剤投与カ
テーテル、脳血管等に塞栓術をほどこすための塞栓術用
カテーテルなどの血管内挿入用カテーテル、中空のガイ
ドワイヤ、内視鏡用チューブ、気管内チューブなどが考
えられる。

【００９０】次に、図２６に示す本発明の生体内挿入用
装置の実施例について説明する。図２６は、本発明の生
体内挿入用装置の他の実施例の生体内挿入具の先端部の
概略図である。これは、カテーテル又は内視鏡などの生
体内挿入具１２１の一つのチャンネルに、上述した実施
例のような先端部の機構（３軸の触覚センサ）１２３を
備える探触子１２２を設けたものであり、探触子１２２
はバネ等のスライド機構（図示していない）により、探
触子に力がかかるとカテーテルのチャンネル内に押し込
まれる構造となっている。

【００９１】触覚センサ１２３は、上述した実施例と同
じでもよく、また、カテーテル等とは異なりチャンネル
を設けなくても良いため、曲げ応力は第１、２の実施例
で示した構成で検出し、Ｚ軸の力は先端面に別の歪みゲ
ージを設ける事によって検出してもよい。この構造は、
内部にチャンネルを設ける必要のないガイドワイヤー等
に関しても同様である。探触子１２２の先端部は生体を
傷つける事のないように、半円形の形状をしたポリウレ
タンやシリコーンが適当である。

【００９２】この装置の作用を説明する。探触子を図２
６に示すように生体組織１２４に押しあてる事で、探触
子が生体組織に接触してから押し込む時の変位と探触子
にかかる力の関係より、接触している生体組織の硬さ等
の情報を得ることが可能である。押し込む時の変位が一
定であれば、対象物が柔らかければ先端部にかかる力は
小さく、逆に硬ければ先端部にかかる力は大きくなる。
そして、曲げ応力がかからないように押し当てること
で、生体組織に対して垂直に押し込むことも可能とな
る。これにより、この組織内部にある例えば腫瘍１２５
等の硬さの異なる異常組織の存在を検出する事が可能と
なる。

【００９３】生体挿入具としては、心臓または脳内血管
造影用カテーテル、心臓または脳内血管用内薬剤投与カ
テーテル、脳血管等に塞栓術をほどこすための塞栓術用
カテーテルなどの血管内挿入用カテーテル、中空のガイ
ドワイヤ、内視鏡用チューブ、気管内チューブなどが考
えられる。

【００９４】また、この組織上をスキャンして探索する
ときには、曲げ応力が探触子にはかかる。異物の付近に
探触子が近づくと曲げ応力が大きくなるため、必ずしも
探触子が異物上に当たらなくても、どの方向に異物があ
るか検出する事が可能である。尚、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施出来ることは勿論である。

【００９５】

【発明の効果】本発明の生体内挿入用装置は、生体内挿
入具本体と、該生体内挿入具本体の先端部側面に設けら
れ、かつ等角度に配置された４つの歪みゲージとを備え
た生体内挿入具と、該生体内挿入具の４つの歪みゲージ
と電気的に接続される少なくとも１つのブリッジ回路
と、該ブリッジ回路からの出力信号を用いて生体内挿入
具の先端部の接触状態を演算するための演算機能とを有
する演算装置を備える生体内挿入用装置であって、前記
演算装置は、向かい合う２組の歪みゲージをブリッジ回
路の隣り合う配置とすることにより得られる２つの出力
信号と、向かい合う任意の組の歪みゲージをブリッジ回
路の向かい合う配置とすることにより得られる１つの出
力信号とを利用して、生体内挿入具の先端部の応力ベク
トル状態を演算する演算機能を備えている。

【００９６】このため、本発明の生体内挿入用装置で
は、生体内挿入具の先端部の状態が３軸で検出されるた
め、体内組織との接触状況、生体内挿入具の先端部の突
き当たる力と突き当たっている方向、すなわち先端部が
受ける力のベクトル情報を正確に把握することができ、
生体内挿入具の生体内への挿入作業容易になるととも
に、生体内壁に損傷を与えることが極めて少ない生体内
への挿入を可能とする。

【００９７】また、本発明の生体内挿入用装置は、生体
内挿入具本体と、該生体内挿入具の先端部側面に設けら
れ、かつ等角度に配置された少なくとも４つのセンサ部
と、該それぞれのセンサ部の表面側および裏面側に設け
られた歪みゲージとを備えた生体内挿入具と、該生体内
挿入具の少なくとも８つの歪みゲージと電気的に接続さ
れる少なくとも１つのブリッジ回路と、該ブリッジ回路
からの出力信号を用いて生体内挿入具の先端部の接触状
態を演算するための演算機能とを有する演算装置を備え
る生体内挿入用装置であって、前記演算装置は、それぞ
れのセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り
合う配置とすることにより得ることが可能な少なくとも
４つの出力信号のうちの少なくとも２つの出力信号と、
それぞれのセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路
の向かい合う配置とすることにより得ることが可能な少
なくとも４つの出力信号のうちの少なくとも２つの出力
信号とを利用して生体内挿入具の先端部の応力ベクトル
状態を演算する演算機能を備えている。

【００９８】このため、本発明の生体内挿入用装置で
は、生体内挿入具の先端部の状態が３軸で検出されるた
め、体内組織との接触状況、生体内挿入具の先端部の突
き当たる力と突き当たっている方向、すなわち先端部が
受ける力のベクトル情報を正確に把握することができ、
生体内挿入具の生体内への挿入作業が容易になるととも
に、生体内壁に損傷を与えることが極めて少ない生体内
への挿入を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の生体内挿入用装置に使用され
る生体内挿入具の外観図である。

【図２】図２は、生体内挿入具の部分省略断面図であ
る。

【図３】図３は、生体内挿入具の先端部を説明するため
の説明図である。

【図４】図４は、センサ部を説明するための説明図であ
る。

【図５】図５は、本発明の生体内挿入用装置の実施例の
ブロック図である。

【図６】図６は、図５に示した生体内挿入用装置に用い
られるブリッジ回路を示す配線図である。

【図７】図７は、Ｘ軸方向の歪み信号を得るときのブリ
ッジ回路を示す図である。

【図８】図８は、Ｙ軸方向の歪み信号を得るときのブリ
ッジ回路を示す図である。

【図９】図９は、Ｚ軸方向の歪み信号を得るときのブリ
ッジ回路を示す図である。

【図１０】図１０は、生体内での生体内挿入具の先端部
の状態を説明するための説明図である。

【図１１】図１１は、本発明の生体内挿入用装置の演算
装置の他の例を示すブロック図である。

【図１２】図１２は、図１１に示した生体内挿入用装置
に用いられるブリッジ回路を示す配線図である。

【図１３】図１３は、本発明の他の実施例の生体内挿入
用装置に使用される生体内挿入具の先端部を説明するた
めの説明図である。

【図１４】図１４は、図１３に示した生体内挿入具のセ
ンサ部の説明図である。

【図１５】図１５は、本発明の生体内挿入用装置の演算
装置のブロック図である。

【図１６】図１６は、図１５に示した生体内挿入用装置
に用いられるブリッジ回路を示す配線図である。

【図１７】図１７は、本発明の生体内挿入用装置の演算
装置の他の例を示すブロック図である。

【図１８】図１８は、図１７に示した生体内挿入用装置
に用いられるブリッジ回路を示す配線図である。

【図１９】図１９は、Ｘ軸方向の歪み信号を得るときの
ブリッジ回路を示す図である。

【図２０】図２０は、Ｙ軸方向の歪み信号を得るときの
ブリッジ回路を示す図である。

【図２１】図２１は、Ｚ軸方向の歪み信号を得るときの
ブリッジ回路を示す図である。

【図２２】図２２は、生体内での生体内挿入具の先端部
の状態を説明するための説明図である。

【図２３】図２３は、本発明の他の実施例の生体内挿入
用装置に使用される生体内挿入具の先端部を説明するた
めの説明図である。

【図２４】図２４は、本発明の他の実施例の生体内挿入
用装置の原理を説明するための説明図である。

【図２５】図２５は、生体内での生体内挿入具の先端部
の状態を説明するための説明図である。

【図２６】図２６は、本発明の他の実施例の生体内挿入
用装置に使用される生体内挿入具の先端部を説明するた
めの説明図である。

【符号の説明】

１生体内挿入用装置１０生体内挿入具１１生体内挿入具本体３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ歪みゲージ５０，５０ａ，５０ｂブリッジ回路４０演算装置６０表示装置（ディスプレイ）３１，３２，３３，３４センサ部４１，４２，４３，４４切替スイッチ４５スイッチコントローラ４６制御および演算処理部４７ディスプレイコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体内挿入具本体と、該生体内挿入具本
体の先端部側面に設けられ、かつ等角度に配置された４
つの歪みゲージとを備えた生体内挿入具と、該生体内挿
入具の４つの歪みゲージと電気的に接続される少なくと
も１つのブリッジ回路と、該ブリッジ回路からの出力信
号を用いて生体内挿入具の先端部の接触状態を演算する
ための演算機能とを有する演算装置を備える生体内挿入
用装置であって、前記演算装置は、向かい合う２組の歪
みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置とすることによ
り得られる２つの出力信号と、向かい合う任意の組の歪
みゲージをブリッジ回路の向かい合う配置とすることに
より得られる１つの出力信号とを利用して、生体内挿入
具の先端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能を備
えることを特徴とする生体内挿入用装置。
【請求項２】前記生体内挿入用装置は、向かい合う２
組の歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置とするこ
とにより得られる２つの出力信号と、向かい合う２組の
歪みゲージをブリッジ回路の向かい合う配置とすること
により得られる２つの出力信号を用いて、生体内挿入具
の先端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能を備え
ている請求項１に記載の生体内挿入用装置。
【請求項３】前記演算装置は、少なくとも１つのブリ
ッジ回路と、それぞれの歪みゲージと前記ブリッジ回路
とを電気的に接続する複数の切替スイッチと、向かい合
う組の歪みゲージが前記ブリッジ回路の向かい合う配置
となるように、また、向かい合う組の歪みゲージが前記
ブリッジ回路の隣り合う配置となるように前記切替スイ
ッチを制御するスイッチ制御機能と、前記ブリッジ回路
より出力される信号を用いて生体内挿入具の先端部の応
力ベクトル状態を演算する演算機能とを備えている請求
項１または２に記載の生体内挿入用装置。
【請求項４】前記演算装置は、２つのブリッジ回路を
備え、第１のブリッジ回路は、向かい合う組の歪みゲー
ジがブリッジ回路の向かい合う配置となるように構成さ
れており、第２のブリッジ回路は、向かい合う組の歪み
ゲージがブリッジ回路の隣り合う配置となるように構成
されている請求項１ないし３のいずれかに記載の生体内
挿入用装置。
【請求項５】生体内挿入具本体と、該生体内挿入具の
先端部側面に設けられ、かつ等角度に配置された少なく
とも４つのセンサ部と、該それぞれのセンサ部の表面側
および裏面側に設けられた歪みゲージとを備えた生体内
挿入具と、該生体内挿入具の少なくとも８つの歪みゲー
ジと電気的に接続される少なくとも１つのブリッジ回路
と、該ブリッジ回路からの出力信号を用いて生体内挿入
具の先端部の接触状態を演算するための演算機能とを有
する演算装置を備える生体内挿入用装置であって、前記
演算装置は、それぞれのセンサ部の２つの歪みゲージを
ブリッジ回路の隣り合う配置とすることにより得ること
が可能な少なくとも４つの出力信号のうちの少なくとも
２つの出力信号と、それぞれのセンサ部の２つの歪みゲ
ージをブリッジ回路の向かい合う配置とすることにより
得ることが可能な少なくとも４つの出力信号のうちの少
なくとも２つの出力信号とを利用して生体内挿入具の先
端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能を備えるこ
とを特徴とする生体内挿入用装置。
【請求項６】前記演算装置は、それぞれのセンサ部の
２つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置とする
ことにより得ることが可能な少なくとも４つの出力信号
のうちの少なくとも３つの出力信号と、それぞれのセン
サ部の２つの歪みゲージをブリッジ回路の向かい合う配
置とすることにより得ることが可能な少なくとも４つの
出力信号のうちの少なくとも３つの出力信号とを利用し
て生体内挿入具の先端部の応力ベクトル状態を演算する
演算機能を備えている請求項５に記載の生体内挿入用装
置。
【請求項７】前記演算装置は、それぞれのセンサ部の
２つの歪みゲージをブリッジ回路の隣り合う配置とする
ことにより得ることが可能な少なくとも４つの出力信号
と、それぞれのセンサ部の２つの歪みゲージをブリッジ
回路の隣り合う配置とすることにより得ることが可能な
少なくとも４つの出力信号を利用して生体内挿入具の先
端部の応力ベクトル状態を演算する演算機能を備えてい
る請求項５に記載の生体内挿入用装置。
【請求項８】前記演算装置は、少なくとも１つのブリ
ッジ回路と、それぞれの歪みゲージと前記ブリッジ回路
とを電気的に接続する複数の切替スイッチと、それぞれ
のセンサ部に設けられた２つの歪みゲージが前記ブリッ
ジ回路の向かい合う配置となるように、また、それぞれ
のセンサ部に設けられた２つの歪みゲージが前記ブリッ
ジ回路の隣り合う配置となるように前記切替スイッチを
制御するスイッチ制御機能と、前記ブリッジ回路より出
力される信号を用いて生体内挿入具の先端部の応力ベク
トル状態を演算する演算機能とを備えている請求項５な
いし７のいずれかに記載の生体内挿入用装置。
【請求項９】前記演算装置は、２つのブリッジ回路を
備え、第１のブリッジ回路は、それぞれのセンサ部に設
けられた２つの歪みゲージがブリッジ回路の向かい合う
配置となるように構成されており、第２のブリッジ回路
は、それぞれのセンサ部に設けられた２つの歪みゲージ
がブリッジ回路の隣り合う配置となるように構成されて
いる請求項５ないし８のいずれかに記載の生体内挿入用
装置。
【請求項１０】前記生体内挿入具は、それぞれの歪み
ゲージと電気的に接続され、生体内挿入具本体の基端側
に延びるリード線と該リード線と固定された生体内挿入
具側コネクタを備え、前記演算装置は、該生体内挿入具
側コネクタを着脱自在に取付可能な演算装置側コネクタ
を備えている請求項１ないし９のいずれかに記載の生体
内挿入用装置。
【請求項１１】前記演算装置は、前記演算機能により
演算された生体内挿入具の先端部の応力ベクトル状態を
表示装置に表示させるデータに変換する画像データ作成
機能を備えている請求項１ないし１０のいずれかに記載
の生体内挿入用装置。