JPWO2009069413A1

JPWO2009069413A1 - 駆動装置ならびにそれを備えた医療装置および訓練装置

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Publication number: JPWO2009069413A1
Application number: JP2009543723A
Authority: JP
Inventors: 永野　佳孝; 佳孝永野; 幸宏西尾; 尾崎　孝美; 孝美尾崎
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2011-04-07
Also published as: EP2216068A1; US20100234873A1; WO2009069413A1; EP2216068A4

Abstract

駆動装置は、可撓性を有する線状体（１）を駆動する駆動装置であって、第１のローラ（３）と、回転力を直接第１のローラ（３）に伝達することで第１のローラ（３）を回転させることにより、線状体（１）を線状体（１）の延伸方向に送り出すモータ（４）と、モータ（４）に電流を供給することによりモータ（４）を駆動するモータ駆動部（７）と、モータ（４）に供給される電流に基づいて、線状体（１）に作用する延伸方向の力を算出する制御部（８）とを備える。

Description

この発明は、駆動装置ならびにそれを備えた医療装置および訓練装置に関し、特に、可撓性を有する線状体を駆動する駆動装置ならびにそれを備えた医療装置および訓練装置に関する。

可撓性を有する線状体は、体内挿入式の医療器具として採用されている。たとえば、血管および尿管等の管にカテーテルを挿入するために、血管および尿管等の管に先行して挿入し、カテーテルを誘導するためのガイドワイヤが知られている。

また、たとえば脳動脈瘤を脳血管内部から塞栓する治療には、ガイドワイヤの他に、ガイドワイヤと同等の直径を有し、塞栓物である白金コイルを瘤の中に留置するためのデリバリーワイヤが使用される。

このような体内挿入式の医療器具を操作する際には、ガイドワイヤおよびデリバリーワイヤ等の医療用ワイヤを人体の管に挿入し、人体外部から操作して目的部位まで誘導する。体内にある管は直線状ではなく、屈曲および分岐しており、外部からの誘導操作に熟練が必要である。特に操作の際に過度の荷重が人体の管に作用すると、人体の管を損傷する恐れがある。

このような問題点を解決するために、たとえば、特開平１０−２６３０８９号公報（特許文献１）には以下のようなカテーテルが開示されている。すなわち、カテーテルチューブの先端に設けられたセンサ部の触圧をセンサ部の備える感圧センサによって検知するとともに、その感圧センサからのセンサ出力信号に基づいて進行方向前方における障害物の有無を感知するカテーテルにおいて、センサ出力信号の変化を音声に変換して聴覚化する信号聴覚化手段を備える。
特開平１０−２６３０８９号公報

しかしながら、特許文献１記載のカテーテルのようにチューブの先端にセンサを取り付けて使用する構成では、特に極細の医療用ワイヤについては実現性に困難を伴う。細い医療用ワイヤ、特に脳動脈瘤を脳血管内部から塞栓する治療のために脳血管内に入れるガイドワイヤおよびデリバリーワイヤの場合、ガイドワイヤおよびデリバリーワイヤの直径は約０．３５ｍｍであるため、これらの先端部に小型の圧力センサを取り付けることは困難である。さらに、デリバリーワイヤの場合、その先端には塞栓時に離脱される白金のコイルが設けられていることから、デリバリーワイヤの先端部に小型の圧力センサを取り付けることは、困難を極める。また、人体外部へ圧力センサの信号を取り出すために、ガイドワイヤおよびデリバリーワイヤの中に配線を通すことはさらに困難である。

また、使用する医療用ワイヤの種類は手術に応じて異なるために、さまざまな手術に適応したセンサ付き医療用ワイヤを用意することは、不経済であり、コスト増大を招いてしまう。

また、医療用ワイヤ先端に取り付けた圧力センサの出力と術者の挿入時の力覚とは必ずしも一致しない。これは、人体の管が屈曲しているために、医療用ワイヤの挿入抵抗が人体の管との摩擦等の影響を受けるからである。このため、術者は、人体の透視画像による視覚情報と、人体外部において指先で把持した医療用ワイヤの挿入抵抗の力覚情報とに基づいて医療用ワイヤの挿入操作を実施する必要があり、操作が複雑になってしまう。

それゆえに、本発明の目的は、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことが可能な駆動装置ならびにそれを備えた医療装置および訓練装置を提供することである。

この発明のある局面に係わる駆動装置は、可撓性を有する線状体を駆動する駆動装置であって、第１のローラと、回転力を直接第１のローラに伝達することで第１のローラを回転させることにより、線状体を線状体の延伸方向に送り出すモータと、モータに電流を供給することによりモータを駆動するモータ駆動部と、モータに供給される電流に基づいて、線状体に作用する延伸方向の力を算出する制御部とを備える。

好ましくは、第１のローラは、第１のローラの回転方向に沿って第１のローラの外周面を１周するように形成された溝を有する。

好ましくは、駆動装置は、さらに、第２のローラを備え、線状体は、第１のローラおよび第２のローラによって狭持され、第１のローラおよび第２のローラの回転に伴って延伸方向に送り出される。

より好ましくは、駆動装置は、さらに、第１のローラの外周面に接する内周面を有し、第１のローラの外周面を覆うように形成された弾性体を含み、線状体は、弾性体および第２のローラによって狭持される。

より好ましくは、駆動装置は、さらに、第１のローラの外周面に接する内周面を有し、第１のローラの外周面を覆うように形成された第１の弾性体と、第１の弾性体の外周面に接する内周面を有し、第１の弾性体の外周面を覆うように形成された第２の弾性体とを含み、線状体は、第２の弾性体および第２のローラによって狭持され、第２の弾性体の硬度は第１の弾性体の硬度より大きい。

より好ましくは、駆動装置は、さらに、第１のローラおよび第２のローラが線状体を狭持する力を調整する圧力調整部を備える。

この発明のある局面に係わる医療装置は、可撓性を有する線状体と、線状体を駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、第１のローラと、回転力を直接第１のローラに伝達することで第１のローラを回転させることにより、線状体を線状体の延伸方向に送り出すモータと、モータに電流を供給することによりモータを駆動するモータ駆動部と、モータに供給される電流に基づいて、線状体に作用する延伸方向の力を算出する制御部とを含む。

好ましくは、線状体は、脳動脈瘤を塞栓するための塞栓用コイルが先端に設けられている。

好ましくは、線状体は、カテーテルを目的部位に誘導するためのガイドワイヤである。
この発明のある局面に係わる訓練装置は、可撓性を有する線状体と、線状体を駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、第１のローラと、回転力を直接第１のローラに伝達することで第１のローラを回転させることにより、線状体を線状体の延伸方向に送り出すモータと、モータに電流を供給することによりモータを駆動するモータ駆動部と、モータに供給される電流に基づいて、線状体に作用する延伸方向の力を算出する制御部とを含む。

本発明によれば、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置における線状体、押圧ローラ、駆動ローラおよびモータを示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置におけるモータ制御方法の一例を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置におけるモータ制御方法の他の例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置における線状体、押圧ローラ、駆動ローラおよびモータを示す斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。本発明の第６の実施の形態に係る医療装置の構成を示す図である。本発明の第６の実施の形態に係る医療装置において、線状体がガイドワイヤである場合を示す図である。本発明の第６の実施の形態に係る医療装置において、線状体がデリバリーワイヤである場合を示す図である。本発明の第７の実施の形態に係る訓練装置の構成を示す図である。

符号の説明

１線状体、２押圧ローラ、３，７３駆動ローラ、４モータ、５溝、６転がり軸受、７モータ駆動部、８制御部、９転がり軸受、１１〜１３弾性体、２１カム用モータ、２２カム、２３バネ、２４固定部、３１カテーテル、３２Ｙコネクタ、３３，４３ケーブル、３５表示部、３６スピーカ、３７人体、３８脳血管、３９脳動脈瘤、４１シミュレータ、５１電流換算回路、５２電流制御回路、５３電流検出回路、５４塞栓用コイル、６１エンコーダ、６２速度検出回路、６３速度制御回路、７１圧力調整部、１０１〜１０５駆動装置、２０１医療装置、３０１訓練装置、ＳＨ１，ＳＨ２回転軸、Ｄ１，Ｄ２変形部、Ｐ１，Ｐ２入力ポート、Ｐ３出力ポート。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。

図１を参照して、駆動装置１０１は、押圧ローラ２と、駆動ローラ３と、モータ４と、転がり軸受６と、モータ駆動部７と、制御部８とを備える。モータ４は、回転軸ＳＨ１と、転がり軸受６とを含む。押圧ローラ２は、回転軸ＳＨ２と、転がり軸受９とを含む。

制御部８は、モータ駆動部７に回転指令を与えることにより、モータ４を回転させる制御を行なう。

モータ駆動部７は、制御部８からの回転指令に基づいてモータ４にモータ電流を供給することによりモータ４を駆動する。

モータ４は、モータ駆動部７から供給されるモータ電流に基づいて回転し、その回転力を減速機構を介さずに直接、駆動ローラ３に伝達する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置における線状体、押圧ローラ、駆動ローラおよびモータを示す斜視図である。

図２を参照して、駆動ローラ３は、モータ４から伝達された回転力によって回転する。押圧ローラ２は、線状体１に対して駆動ローラ３と反対側に配置される。線状体１は、押圧ローラ２および駆動ローラ３によって狭持されている。

また、駆動ローラ３は、押圧ローラ２および駆動ローラ３と線状体１との間に生じる摩擦力によって回転力を線状体１に伝達する。これにより、線状体１は、押圧ローラ２および駆動ローラ３の回転に伴って線状体１の延伸方向に送り出される。

再び図１を参照して、制御部８は、モータ駆動部７からモータ４に供給されるモータ電流に基づいて、線状体１に対する駆動力すなわち線状体１に作用する延伸方向の力を算出する。より詳細には、制御部８は、モータ電流にモータ４固有のトルク係数を乗算し、乗算結果を駆動ローラ３の半径で除算することにより、線状体１に作用する延伸方向の力を推定する。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置では、モータ４が減速機構を含まないことから、モータ４はゆっくりと回転する。このため、モータ４のコギングトルクはゼロに限りなく近いことが望ましい。したがって、モータ４はコアレスモータであることが望ましい。また、モータ４は、低速回転でもモータトルクすなわち回転力がモータ電流に比例するように、回転に対するトルク変動が少ないＡＣサーボモータ、あるいは多極のＤＣモータであることが望ましい。

また、モータ４の回転軸ＳＨ１から線状体１までの回転力の伝達経路における摩擦は、モータ４の駆動力の損失の要因となる。すなわち、この伝達経路における摩擦は、モータ電流から駆動力を推定するときに実際の駆動力に対するヒステリシスとなるため、モータ４の回転摩擦はゼロであることが望ましい。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置では、モータ４は、回転軸ＳＨ１を支持する転がり軸受６を含む。このような構成により、モータ４の回転軸ＳＨ１から線状体１までの回転力の伝達経路における摩擦を低減することができる。

また、押圧ローラ２は、回転軸ＳＨ２を支持する転がり軸受９を含む。このような構成により、押圧ローラ２の回転軸ＳＨ２から線状体１までの回転力の伝達経路における摩擦を低減することができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置におけるモータ制御方法の一例を示す図である。

図３を参照して、モータ駆動部７は、電流換算回路５１と、電流制御回路５２と、電流検出回路５３とを含む。

制御部８は、モータ駆動部７に駆動力Ｔを示す回転指令を与えることにより、モータ４を回転させる制御を行なう。

電流換算回路５１は、モータ駆動部７からの回転指令が示す駆動力Ｔを電流値Ｉ１に換算して電流制御回路５２へ出力する。

電流検出回路５３は、モータ４に供給されているモータ電流値Ｉ２を検出して電流制御回路５２へ出力する。

電流制御回路５２は、電流検出回路５３から受けた電流値Ｉ２が、電流換算回路５１から受けた電流値Ｉ１に等しくなるように、モータ４に供給するモータ電流を制御する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置におけるモータ制御方法の他の例を示す図である。

図４を参照して、駆動装置１０１は、さらに、エンコーダ６１と、表示部３５とを備える。モータ駆動部７は、速度検出回路６２と、速度制御回路６３と、電流検出回路５３とを含む。

制御部８は、モータ駆動部７に回転速度Ｖ１を示す回転指令を与えることにより、モータ４を回転させる制御を行なう。

エンコーダ６１は、モータ４の回転軸ＳＨ１の回転角等を検出し、回転位置情報として速度検出回路６２へ出力する。

速度検出回路６２は、エンコーダ６１から受けた回転位置情報に基づいてモータ４の回転速度Ｖ２を検出し、速度制御回路６３へ出力する。

速度制御回路６３は、速度検出回路６２から受けた回転速度Ｖ２が、制御部８から受けた回転速度Ｖ１に等しくなるように、モータ４に供給するモータ電流を制御する。

電流検出回路５３は、モータ４に供給されているモータ電流値Ｉ２を検出して制御部８へ出力する。

制御部８は、電流検出回路５３から受けた電流値Ｉ２に基づいて、線状体１に作用する延伸方向の力の大きさを算出し、表示部３５へ通知する。表示部３５は、制御部８から通知された力の大きさを画面に表示する。

ところで、特許文献１記載のカテーテルでは、医療器具等の構成および操作が複雑であるという問題点があった。

しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置では、モータ４は、モータ駆動部７から供給されるモータ電流に基づいて回転し、その回転力を直接駆動ローラ３に伝達することで駆動ローラ３を回転させることにより、線状体１を線状体１の延伸方向に送り出す。そして、制御部８は、モータ電流に基づいて、線状体１に作用する延伸方向の力を算出する。このような構成により、術者の手元付近における線状体１の延伸方向の力を検出することが可能となる。また、医療用ワイヤの先端に圧力センサを取り付ける必要がないため、手術の種類ごとにセンサ付き医療用ワイヤ等を用意する必要がない。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置では、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

また、前述のように医療用ワイヤ先端に取り付けた圧力センサの出力と術者の挿入時の力覚とが必ずしも一致しないために、術者の医療用ワイヤに対する力覚は実際に医療用ワイヤを挿入している術者しか知ることができない。したがって、特許文献１記載のカテーテルでは、経験の少ない術者へ定量的な手技の伝授ができないという問題点がある。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置では、線状体１に作用する延伸方向の力を計測することにより、熟練術者の操作を定量化することができ、経験の少ない術者の手技を早期に向上させることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置では、モータ４は、回転力を減速機構を介さずに直接、駆動ローラ３に伝達するため、減速機構の回転摩擦がないことから、モータ４の駆動力を決めるモータ電流によって、線状体１に作用する延伸方向の力を容易に推定することができる。

なお、線状体１は細く、かつ人体に挿入されるものであるから、挿入するために許容される延伸方向の力は小さい。このため、減速機構がなくてもモータ４は十分に線状体１を駆動することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る駆動装置と比べて線状体を回転する機構を変更した駆動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様である。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置における線状体、押圧ローラ、駆動ローラおよびモータを示す斜視図である。

図５および図６を参照して、駆動装置１０２は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置と比べて、駆動ローラ３の代わりに駆動ローラ７３を備える。

駆動ローラ７３は、駆動ローラ７３の外周面に設けられ、駆動ローラ７３の回転方向に沿って駆動ローラ７３の外周面を１周するように形成された溝５を有する。

このような構成により、駆動ローラ３と線状体１との間の摩擦係数を大きくすることができるため、線状体１にモータ４からの回転力を十分に伝達することができる。ここで、押圧ローラ２は、モータ４からの回転力を伝達しないことから、溝を設ける必要性は低い。また、駆動ローラ３側のみに溝を設ける構成により、押圧ローラ２と駆動ローラ３との回転軸方向の位置を正確に合わせる必要がなくなる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置では、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る駆動装置と比べて駆動ローラと線状体との間の摩擦係数を大きくするための構成を追加した駆動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様である。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
図７を参照して、駆動装置１０３は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置と比べて、さらに、弾性体１１を備える。

弾性体１１は、たとえばウレタンゴムを材料としている。弾性体１１は、駆動ローラ３の外周面に接する内周面を有し、駆動ローラ３の外周面を覆うように形成されている。

線状体１は、押圧ローラ２および弾性体１１によって狭持されている。弾性体１１には、線状体１との間に生じる力によって変形部Ｄ１，Ｄ２が生じている。

また、駆動ローラ３は、押圧ローラ２および弾性体１１と線状体１との間に生じる摩擦力によって回転力を伝達する。これにより、線状体１は、押圧ローラ２および駆動ローラ３の回転に伴って延伸方向に送り出される。

本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置では、弾性体１１を備える構成により、駆動ローラ３と線状体１との間の摩擦係数を大きくすることができるため、押圧ローラ２が駆動ローラ３とともに線状体１を狭持する力、すなわち押圧ローラ２から線状体１に対して線状体１の幅方向に作用する力を減少させることができる。

ここで、押圧ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力が大きくなると、押圧ローラ２における回転軸受９の回転摩擦が増加する。このため、押圧ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力は小さいほうが好ましい。また、弾性体１１が押圧ローラ２から加えられる力で変形すると、その力の大きさに応じて駆動ローラ３の回転抵抗が大きくなる。これにより、線状体１に対する駆動力をモータ電流から推定するときに実際の駆動力に対するヒステリシスが発生するため、線状体１に対する駆動力の推定に誤差が発生する。したがって、弾性体１１であるウレタンゴムの硬度は大きい方が望ましい。ウレタンゴムの硬度は１０から９９までの範囲であり、９０以上である構成が望ましい。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置では、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る駆動装置と比べて弾性体の構造を改良した駆動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様である。

図８は、本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
図８を参照して、駆動装置１０４は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置と比べて、さらに、弾性体１２，１３を備える。

弾性体１２，１３は、たとえばウレタンゴムを材料としている。弾性体１２は、駆動ローラ３の外周面に接する内周面を有し、駆動ローラ３の外周面を覆うように形成されている。弾性体１３は、弾性体１２の外周面に接する内周面を有し、弾性体１２の外周面を覆うように形成されている。また、弾性体１３の硬度は弾性体１２の硬度より大きい。

線状体１は、押圧ローラ２および弾性体１３によって狭持されている。弾性体１３には、線状体１との間に生じる力によって変形部Ｄ１，Ｄ２が生じている。

また、駆動ローラ３は、押圧ローラ２および弾性体１３と線状体１との間に生じる摩擦力によって回転力を伝達する。これにより、線状体１は、押圧ローラ２および駆動ローラ３の回転に伴って延伸方向に送り出される。

本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置では、駆動ローラ３が回転するときに、弾性体１３における変形部Ｄ１，Ｄ２が、弾性体１３より柔らかい弾性体１２へ移動する。これにより、変形部Ｄ１，Ｄ２による駆動ローラ３の回転摩擦すなわち回転抵抗が小さくなることから、線状体１に対する駆動力をモータ電流によって推定する際の精度を向上することができる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る駆動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置では、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る駆動装置と比べて押圧ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力を調整するための構成を追加した駆動装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る駆動装置と同様である。

図９は、本発明の第５の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
図９を参照して、駆動装置１０５は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置と比べて、さらに、圧力調整部７１を備える。圧力調整部７１は、カム用モータ２１と、カム２２と、バネ２３と、固定部２４とを含む。

圧力調整部７１は、押圧ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力を調整することにより、押圧ローラ２および弾性体１１が線状体１を狭持する力を調整する。

カム用モータ２１は、カム２２を回転させることにより、バネ２３の弾性力を増減する。バネ２３は、固定部２４上に設けられる。固定部２４は、バネ２３の弾性力を押圧ローラ２に伝達する。

制御部８は、線状体１に対して延伸方向の大きな駆動力が必要である場合には、カム用モータ２１を時計方向に回転させることにより、バネ２３の弾性力を増加させる。これにより、押圧ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力を大きくする。

一方、制御部８は、線状体１に対して延伸方向の大きな駆動力が必要でない場合には、バネ２３の弾性力が減少するようにカム用モータ２１を制御することにより、ローラ２が線状体１の幅方向に作用させる力を小さくする。

以上のような構成により、線状体１に作用する延伸方向の力が小さい場合には、押圧ローラ２およびモータ４等が含む回転軸受などの回転摩擦を小さすることができるため、線状体１に作用する延伸方向の力をモータ電流から正確に推定することができる。

その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る駆動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第５の実施の形態に係る駆動装置では、医療器具等を簡易な構成で実現し、かつ操作の複雑化を防ぐことができる。

＜第６の実施の形態＞
次に、本発明の駆動装置を、治療や検査などの実際の医療行為において使用する例を説明する。

図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る医療装置の構成を示す図である。
図１０を参照して、医療装置２０１は、駆動装置１０１と、線状体１と、カテーテル３１と、Ｙコネクタ３２と、スピーカ３６とを備える。Ｙコネクタ３２は、入力ポートＰ１，Ｐ２と、出力ポートＰ３とを含む。駆動装置１０１は、Ｙコネクタ３２の入力ポートＰ１に接続されている。

カテーテル３１は、Ｙコネクタ３２の出力ポートＰ３に接続されている。カテーテル３１の中には、線状体１が通されている。線状体１は、駆動装置１０１によって人体３７内の目的部位まで誘導される。

線状体１に作用する延伸方向の力を計測することにより、この計測された力の反力すなわち線状体１が人体３７内の管に作用する荷重を計測することができる。すなわち、医療器具の先端が管の内壁に接触することを検知することができ、体内の管に過大な荷重が作用することを防ぐことができる。

また、Ｙコネクタ３２の入力ポートＰ２から薬剤を注入することができる。たとえば、カテーテル３１と線状体１との摩擦を低減するための生理食塩水を入力ポートＰ２から注入することができる。また、血管の中に挿入したカテーテル３１を人体３７内の目的部位まで誘導した後に、入力ポートＰ２から血管造影剤を注入することにより、血管造影剤を人体３７内の目的部位に注入することができる。

制御部８は、ユーザの操作を認識する図示しない操作部を含み、ユーザの操作に基づいて、モータ４の回転速度等を示す指令をモータ駆動部７に与える。

制御部８とモータ駆動部７とは、ケーブル３３を介して接続されている。制御部８は、線状体１に作用する延伸方向の力の大きさを表示部３５の画面に表示する。

また、制御部８は、視覚の他にも、音程および音量などの聴覚で線状体１に対する駆動力を術者に知らせる構成であってもよい。たとえば、制御部８は、線状体１に作用する延伸方向の力が所定値を超える場合には、スピーカ３６を制御して警告音を鳴らす。

このような構成により、医師である術者が線状体の挿入力を確認しながら医療行為を行なうことができるため、線状体の操作の誤りによる医療事故を防止することができる。また、従来医療行為に使用してきたガイドワイヤおよびデリバリーワイヤ等をそのまま使用することができる。

図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る医療装置において、線状体がガイドワイヤである場合を示す図である。

図１２は、本発明の第６の実施の形態に係る医療装置において、線状体がデリバリーワイヤである場合を示す図である。

ガイドワイヤおよびデリバリーワイヤは、たとえば以下のように用いられる。すなわち、図１１を参照して、ガイドワイヤ１を使ってカテーテル３１を目的部位すなわち脳血管３８の脳動脈瘤３９に誘導した後に、ガイドワイヤ１のみを引き抜く。

図１２を参照して、その後、塞栓用コイル５４を先頭にしてデリバリーワイヤ１をカテーテル３１の中に挿入する。塞栓用コイル５４が目的部位に留置できたら、デリバリーワイヤ１から塞栓用コイル５４を切り離し、デリバリーワイヤ１のみをカテーテル３１から引き抜く。

＜第７の実施の形態＞
図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る訓練装置の構成を示す図である。

図１３を参照して、訓練装置３０１は、駆動装置１０１と、線状体１と、カテーテル３１と、Ｙコネクタ３２と、スピーカ３６と、シミュレータ４１と、ケーブル４３とを備える。

シミュレータ４１は、人体を模擬するものであり、人体の管の透視画像と同等のものを表示する。訓練装置３０１を用いて訓練を行なっている術者はシミュレータ４１の表示画像を見ながら制御部８における図示しない操作部を介して線状体１を操作する。シミュレータ４１は、挿入された線状体１に対する挿入抵抗を変化させる。操作時の抵抗力すなわち、駆動装置１０１で計測された線状体１に作用する延伸方向の力の大きさは、表示部３５に表示されるとともに、ケーブル４３を介してシミュレータ４１にも伝達される。シミュレータ４１は、伝達された力の大きさに基づいて線状体１の挿入抵抗を変更する。

なお、図１３では駆動装置１０１およびシミュレータ４１が分離されているが、駆動装置１０１およびシミュレータ４１が一体化される構成であってもよい。また、表示部３５の代わりにシミュレータ４１の表示する模擬透視画像に、線状体１に作用する延伸方向の力の大きさを追加表示する構成であってもよい。

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

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

可撓性を有する線状体（１）を駆動する駆動装置であって、
第１のローラ（３）と、
回転力を直接前記第１のローラ（３）に伝達することで前記第１のローラ（３）を回転させることにより、前記線状体（１）を前記線状体（１）の延伸方向に送り出すモータ（４）と、
前記モータ（４）に電流を供給することにより前記モータ（４）を駆動するモータ駆動部（７）と、
前記モータ（４）に供給される電流に基づいて、前記線状体（１）に作用する延伸方向の力を算出する制御部（８）とを備える駆動装置。
前記第１のローラ（３）は、前記第１のローラ（３）の回転方向に沿って前記第１のローラ（３）の外周面を１周するように形成された溝（５）を有する請求の範囲第１項に記載の駆動装置。
前記駆動装置は、さらに、
第２のローラ（２）を備え、
前記線状体（１）は、前記第１のローラ（３）および前記第２のローラ（２）によって狭持され、前記第１のローラ（３）および前記第２のローラ（２）の回転に伴って延伸方向に送り出される請求の範囲第１項に記載の駆動装置。
前記駆動装置は、さらに、
前記第１のローラ（３）の外周面に接する内周面を有し、前記第１のローラ（３）の外周面を覆うように形成された弾性体（１１）を含み、
前記線状体（１）は、前記弾性体（１１）および前記第２のローラ（２）によって狭持される請求の範囲第３項に記載の駆動装置。
前記駆動装置は、さらに、
前記第１のローラ（３）の外周面に接する内周面を有し、前記第１のローラ（３）の外周面を覆うように形成された第１の弾性体（１２）と、
前記第１の弾性体（１２）の外周面に接する内周面を有し、前記第１の弾性体（１２）の外周面を覆うように形成された第２の弾性体（１３）とを含み、
前記線状体（１）は、前記第２の弾性体（１３）および前記第２のローラ（２）によって狭持され、
前記第２の弾性体（１３）の硬度は前記第１の弾性体（１２）の硬度より大きい請求の範囲第３項に記載の駆動装置。
前記駆動装置は、さらに、
前記第１のローラ（３）および前記第２のローラ（２）が前記線状体（１）を狭持する力を調整する圧力調整部（７１）を備える請求の範囲第３項に記載の駆動装置。
可撓性を有する線状体（１）と、
前記線状体（１）を駆動する駆動装置（１０１〜１０５）とを備え、
前記駆動装置（１０１〜１０５）は、
第１のローラ（３）と、
回転力を直接前記第１のローラ（３）に伝達することで前記第１のローラ（３）を回転させることにより、前記線状体（１）を前記線状体（１）の延伸方向に送り出すモータ（４）と、
前記モータ（４）に電流を供給することにより前記モータ（４）を駆動するモータ駆動部（７）と、
前記モータ（４）に供給される電流に基づいて、前記線状体（１）に作用する延伸方向の力を算出する制御部（８）とを含む医療装置。
前記線状体（１）は、脳動脈瘤を塞栓するための塞栓用コイルが先端に設けられている請求の範囲第７項に記載の医療装置。
前記線状体（１）は、カテーテル（３１）を目的部位に誘導するためのガイドワイヤである請求の範囲第７項に記載の医療装置。
可撓性を有する線状体（１）と、
前記線状体（１）を駆動する駆動装置（１０１〜１０５）とを備え、
前記駆動装置は、
第１のローラ（３）と、
回転力を直接前記第１のローラ（３）に伝達することで前記第１のローラ（３）を回転させることにより、前記線状体（１）を前記線状体（１）の延伸方向に送り出すモータ（４）と、
前記モータ（４）に電流を供給することにより前記モータ（４）を駆動するモータ駆動部（７）と、
前記モータ（４）に供給される電流に基づいて、前記線状体（１）に作用する延伸方向の力を算出する制御部（８）とを含む訓練装置。