WO2011033985A1

WO2011033985A1 - 計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法

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Publication number: WO2011033985A1
Application number: PCT/JP2010/065522
Authority: WO
Inventors: 藤本　英雄; 茂宮地; 永野　佳孝; 尾崎　孝美
Original assignee: 国立大学法人名古屋工業大学; 国立大学法人名古屋大学; Ntn株式会社
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2011-03-24
Also published as: US20120174686A1; JPWO2011033985A1; EP2479547A4; EP2479547A1

Abstract

　この計測装置は、可撓性を有する線状体（１）に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測装置であって、線状体（１）を挿通するための貫通孔（３）が形成された本体（２）を備える。貫通孔（３）は、貫通孔（３）の内部において線状体（１）が円弧状に湾曲し、圧縮力および引張力に応じて線状体（１）の湾曲度合いが変化することを許容するように形成されている。この計測装置は、さらに、線状体（１）の湾曲度合いを検出するセンサ（３０）と、センサ（３０）によって検出された湾曲度合いを、線状体（１）に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する変換回路１２とを備える。

Description

計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法

　この発明は、計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法に関し、特に、可撓性を有する線状体に作用する力を計測する計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法に関する。

　可撓性を有する線状体は、体内の管の中へ挿入される線状の医療器具として実用化されている。たとえば、血管、尿管、気管支、消化管あるいはリンパ管などの体内にある管に挿入されるガイドワイヤやカテーテル、また、動脈瘤を塞栓するための塞栓用コイルが先端に付いたワイヤなどが知られている。これらの線状体を体内の管の中へ挿入し、体外からの操作によって目的部位まで誘導する。

　線状体が挿入される管は必ずしも直線状ではなく、部分的に屈曲および分岐をしている場合が多い。また、管の径は必ずしも一定ではなく、管自体が細くなっていたり、血管内に生じる血栓などの管内部にある障害物によって管の径が細くなっていたりする場合がある。しかし、従来の線状体では、線状体の進行方向前方の状況を検知する手段がなく、線状体の操作を操作者の勘に頼らざるを得ず、体外からの誘導操作には熟練が必要であった。そこで、線状体の進行方向前方における障害物の存在を検知する装置として、線状体の先端に圧力センサを設ける装置が開示されている（たとえば特許文献１（特開平１０－２６３０８９号公報）参照）。

　しかしながら、線状体の先端に圧力センサを設ける装置は、特に極細の線状体については実現性に困難を伴う。たとえば脳血管に挿入するガイドワイヤの場合、その直径は０．３５ｍｍ程度であり、このような極細の線状体の先端に小型の圧力センサを設けることは困難である。また、圧力センサの信号を外部に取り出すために、線状体の中に配線を挿通するのは、さらなる困難を要する。

　また、線状体が挿入される管が屈曲している場合、および管の径が細くなっている場合には、線状体の挿入抵抗は、管との摩擦の影響を受ける。よって、線状体の先端に設ける圧力センサの出力と、操作者の挿入時の力覚とが必ずしも一致しない場合がある。したがって、線状体の先端に圧力センサを設ける装置を用いる場合においても、操作者が外部において指先で把持した線状体の挿入抵抗の力覚情報に基づいて、すなわち操作者の勘に頼って、線状体の操作を実施することになる。その上、操作者の力覚は操作者しか知ることができないため、熟練操作者の手技を定量化し経験の少ない操作者へ伝授するのは困難である。

　さらに、異なる用途に適応するための種々の形状および材質を有する線状体を用意し、それぞれに圧力センサを設けることは、不経済であり、製造コストの増大を招く。

　このような問題点を解決するための技術として、たとえば、特許文献２（特開２００７－２９２７１１号公報）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力を計測する計測装置であって、上記線状体が貫通する貫通孔が形成される本体を備え、上記線状体に上記圧縮力が作用するとき、上記貫通孔の内部において上記線状体が所定の方向へ湾曲し、さらに、上記湾曲の度合いを検出するセンサと、検出される上記湾曲度合いを、上記線状体に作用する上記圧縮力へ変換する、変換回路とを備える。

　特許文献１および２に記載の構成は、線状体に作用している圧縮力を測定するものである。一方、線状体に作用している引張力を測定する技術として、たとえば、特許文献３（特開２００２－９０２３９号公報）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、線状体に作用する引張力を検出する線状体張力検出装置において、支持体に、線状体の移動を許容して該線状体の途中箇所に対して自在に着脱可能とされ、該支持体の両端部に設けられた取付部と、これら取付部の中央部に設けられ、線状体に対して直交方向に張り出して線状体を屈曲させる屈曲部と、この屈曲部によって屈曲させられた線状体が直線状に戻ろうとする際に該線状体から与えられる力を検出する検出器とを備え、検出器によって検出された力から、引張力を検出する。

特開平１０－２６３０８９号公報特開２００７－２９２７１１号公報特開２００２－９０２３９号公報

　しかしながら、特許文献１から３に記載の構成では、線状体の圧縮力および引張力の一方しか検出することができない。

　線状体に作用している圧縮力の測定は、体内に導入される線状体に過大な圧縮力すなわち挿入力が加わって人体が損傷しないようにするために必要な機能である。

　また、脳動脈瘤のコイル塞栓術では、線状体を介して体内に治療デバイスを送り込む際に、治療デバイスの位置合わせを行なったり、よりよい適合のために治療デバイスを別のサイズに変更したりすることがある。この場合、線状体の引き戻し作業を行なうことになるが、線状体がスムーズに引き戻せないときには、体内に挿入された治療デバイスまたは線状体と体内との間に引っ掛りがあることが予想される。このような場合に線状体を無理に引き戻すと、人体、治療デバイスおよび線状体に過度な荷重を加えることになり好ましくない。

　この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で線状体を良好に操作することが可能な計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法を提供することである。

　上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる計測装置は、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測装置であって、上記線状体を挿通するための貫通孔が形成された本体を備え、上記貫通孔は、上記貫通孔の内部において上記線状体が円弧状に湾曲し、上記圧縮力および上記引張力に応じて上記線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように形成され、さらに、上記線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、上記センサによって検出された上記湾曲度合いを、上記線状体に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する変換回路とを備え、上記変換回路は、上記線状体に圧縮力および引張力が作用していないときの上記線状体の湾曲度合いと比べて上記線状体の湾曲度合いが増加した場合には、検出された上記湾曲度合いを上記線状体に作用する圧縮力を示す信号に変換し、上記線状体に圧縮力および引張力が作用していないときの上記線状体の湾曲度合いと比べて上記線状体の湾曲度合いが減少した場合には、検出された上記湾曲度合いを上記線状体に作用する引張力を示す信号に変換する。

　好ましくは、上記センサは、上記貫通孔の内部における上記線状体の位置を検出し、上記変換回路は、上記線状体に圧縮力および引張力が作用していないときの上記線状体の基準位置から上記線状体が外周側に変位した場合には上記基準位置からの変位量を上記線状体に作用する圧縮力を示す信号に変換し、上記基準位置から上記線状体が内周側に変位した場合には上記基準位置からの変位量を上記線状体に作用する引張力を示す信号に変換する。

　好ましくは、上記貫通孔は、第１端部および第２端部と、上記第１端部および上記第２端部にそれぞれ隣り合って設けられ、上記線状体の長手軸方向以外への移動を規制する第１の拘束部および第２の拘束部と、上記第１の拘束部および上記第２の拘束部間に設けられ、上記線状体が円弧状に湾曲するように形成され、円弧状に湾曲している上記線状体の内周方向および外周方向に拡張された検出部とを有する。

　より好ましくは、上記貫通孔は、さらに、上記第１の拘束部および上記第２の拘束部間に設けられ、上記検出部に接続され、上記線状体の挿通方向および円弧状に湾曲している上記線状体の半径方向と直角な方向の長さが上記検出部より大きい溝部を有する。

　より好ましくは、上記溝部は、円弧状に湾曲している上記線状体の内周側における上記検出部の端部に接続されている。

　好ましくは、上記センサは、上記本体に着脱可能であり、上記本体にはマーカが設けられ、上記センサは、上記本体に装着されているとき、上記マーカの位置を検出し、検出した上記マーカの位置に基づいて、検出した上記線状体の湾曲度合いを補正する。

　好ましくは、上記センサは、光源器が発する光を受ける受光器を含み、上記光源器が発する光を上記線状体が遮って、上記受光器の受ける光量が小さくなる位置を検出することによって、上記線状体の湾曲度合いを検出する光学式のラインセンサである。

　好ましくは、上記計測装置は、上記センサを複数個備え、上記変換回路は、上記複数個のセンサにおいて検出される上記湾曲度合いを、上記線状体に作用する圧縮力および引張力へ変換する。

　好ましくは、上記計測装置は、上記変換回路によって変換された圧縮力および引張力を表示する視覚化器具と、上記変換回路によって変換された圧縮力および引張力を音声に変換する聴覚化器具との、少なくとも一方を備える。

　好ましくは、上記線状体は、体内の管の中へ挿入するための線状の医療器具である。
　また、この発明の別の局面に係わる計測装置は、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測装置であって、上記線状体を挿通するための貫通孔が形成された本体を備え、上記貫通孔は、上記貫通孔の内部において上記線状体が円弧状に湾曲し、上記圧縮力および上記引張力に応じて上記線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように形成され、さらに、上記線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、上記センサによって検出された上記湾曲度合いを、上記線状体に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する変換回路とを備え、上記貫通孔は、上記線状体に圧縮力が作用するとき、上記線状体に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて上記線状体の湾曲度合いが増加し、上記線状体に引張力が作用するとき、上記線状体に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて上記線状体の湾曲度合いが減少するように形成されている。

　上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる医療装置は、上記計測装置を備える。

　上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる訓練装置は、上記計測装置を備える。

　上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる計測方法は、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測方法であって、内部において上記線状体が円弧状に湾曲し、上記圧縮力および上記引張力に応じて上記線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように形成された貫通孔に上記線状体を挿通する工程と、上記線状体の湾曲度合いを検出する工程と、検出した上記湾曲度合いを、上記貫通孔の内部における上記線状体の湾曲度合いと圧縮力および引張力との所定の相関関係に基づき、上記線状体に作用する圧縮力および引張力を示す信号へ変換する工程とを含む。

　本発明によれば、簡易な構成で線状体を良好に操作することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る計測装置の本体の構成を示す外観図である。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。計測装置の全体構成を示す模式図である。図２の断面図において、線状体１に圧縮力が作用し、本体２の内部において線状体１が湾曲している状態を示す図である。図２の断面図において、線状体１に引張力が作用し、本体２の内部において線状体１が湾曲している状態を示す図である。線状体に作用する力とラインセンサで検出した線状体の位置との相関関係を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る計測方法の手順を示す図である。脳動脈瘤コイル塞栓術用のコイル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計測装置の構成を示す断面図である。図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１０の断面図において、本体２に鞘４１を挿通した状態を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る計測装置の構成を示す断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る計測装置の構成を示す断面図である。計測装置の計測結果を術者に通報する例を示す図である。本発明の第６の実施の形態に係るＹコネクタの構成を示す図である。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。

　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＞
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置の本体の構成を示す外観図である。

　図１を参照して、計測装置１０１は、本体２を備え、本体２には可撓性を有する線状体１が挿通する貫通孔３が形成されている。図１は、計測装置１０１が床面に設置された状態を示しており、図示していないが計測装置１０１の床面側に後述するラインセンサ３０が配置されており、計測装置１０１の天井面側に後述する光源器２９が配置されている。また、本体２は、たとえば透明体であり、光を透過することが可能な物質で形成されている。

　図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。

　図２を参照して、貫通孔３は、線状体１が挿通する出入口を大きくして挿入性を向上させるために、第１端部および第２端部としてテーパ状の入出力ポート４Ａ，４Ｂを有する。貫通孔３は、入出力ポート４Ａ，４Ｂ間に設けられ、線状体１の長手軸方向以外への移動を規制する拘束部５Ａ，５Ｂを有する。拘束部５Ａ，５Ｂにおいて、貫通孔３の直径は線状体１の直径よりもわずかに大きい（たとえば線状体１の直径の１０５％～１２０％）。また、線状体１の長手軸方向に沿った貫通孔３の長さは線状体１の直径の数倍以上である。したがって、線状体１は、拘束部５Ａ，５Ｂにおいて長手軸方向以外への動作を拘束される。

　貫通孔３は、貫通孔３の内部において線状体１が円弧状に湾曲し、線状体１に作用する圧縮力および引張力に応じて線状体１の湾曲度合いが変化することを許容するように形成されている。すなわち、貫通孔３は、線状体１に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用していないとき、貫通孔３の内部の検出部６において円弧状に湾曲するように形成されている。また、貫通孔３は、線状体１に圧縮力が作用するとき、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて線状体１の湾曲度合いが増加し、線状体１に引張力が作用するとき、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて線状体１の湾曲度合いが減少するように形成されている。

　このような構成により、線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力が非常に小さい場合でも、正確に圧縮力および引張力を検出することができる。

　本体２は、線状体１に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときに、貫通孔３の内部における線状体１の湾曲方向を規定する。すなわち、貫通孔３は、２つの拘束部５Ａ，５Ｂの間で曲がっており、線状体１が貫通孔３を挿通すると湾曲形状となる。また貫通孔３は、その内部の２つの拘束部５Ａ，５Ｂの間において、内壁８１，８２が内壁８４から離れて貫通孔３の径が広げられた、検出部６を成すように形成される。

　拘束部５Ａ，５Ｂは、入出力ポート４Ａおよび入出力ポート４Ｂにそれぞれ隣り合って設けられ、線状体１の挿通方向に直交する平面で切断した場合に開口面積Ｓ１を有する。検出部６は、拘束部５Ａおよび拘束部５Ｂ間に設けられ、線状体１の挿通方向に直交する平面で切断した場合に開口面積Ｓ１より大きい開口面積Ｓ２を有する。そして、検出部６は、線状体１が円弧状に湾曲するように形成され、円弧状に湾曲している線状体１の内周方向および外周方向に拡張されている。

　線状体１の湾曲の外側にある内壁８１，８２が広がって、検出部６が形成されている。内壁８４は平面状に形成されている。検出部６では、線状体１は図２の紙面と平行方向の動作を規制されないようになっている。線状体１は、検出部６において曲がりながら本体２の内部を通過している。

　入出力ポート４Ａ，４Ｂおよび検出部６において、図２の紙面と垂直方向の貫通孔３の高さは線状体１の直径よりもわずかに大きく（たとえば線状体１の直径の１０５％～１２０％）、線状体１に対して図２の紙面と垂直方向の動作を拘束している。すなわち、入出力ポート４Ａ，４Ｂおよび検出部６において、線状体１の長手軸方向に垂直な断面における貫通孔３の断面形状は、長方形状である。これらによって、貫通孔３の内部における線状体１の湾曲方向を規定し、線状体１に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときの線状体１の湾曲部の山の高さ（すなわち、内壁８４から線状体１までの距離の最大値）が定まるように、線状体１を位置決めしている。

　検出部６には、検出部６における貫通孔３の断面を横断するように、ラインセンサ３０が配置されている。ラインセンサ３０は、貫通孔３の内壁８４から、内壁８４に対向する貫通孔３の内壁を構成する後述する凹部８３の内部に亘るように、検出部６の内部を横断して配置されている。ラインセンサ３０は、検出部６において、線状体１に長手軸方向の圧縮力および引張力が作用するときに線状体１が円弧状に湾曲して形成される、湾曲の山の頂点の軌跡に沿って配置されている。

　また、図２に示すように、検出部６における内壁８４と拘束部５Ａ，５Ｂとの境界部分６１，６２は、貫通孔３の内側に向かって凸の曲面形状となるように形成されている。内壁８１，８２は、貫通孔３の内側に向かって凸の曲面形状となるように形成されている。拘束部５Ａにおける貫通孔３の内壁に接する曲面形状に内壁８１が形成されており、拘束部５Ｂにおける貫通孔３の内壁に接する曲面形状に内壁８２が形成されている。これにより、線状体１に塑性変形を伴う折れ曲がりが生じることを防ぐことができる。また、検出部６の内壁８１と内壁８２との間には凹部８３が形成される。凹部８３は、検出部６の内壁８１と内壁８２との間における貫通孔３の内壁が内壁８４からより離れるように、本体２の外部側に向かって貫通孔３の内壁が窪んで形成されている。

　検出部６の壁部は、貫通孔３の内側に向かって凸の曲面形状である内壁８１，８２と、凹部８３とを組み合わせた形状に成形されている。このような検出部６の形状により、検出部６において、線状体１に長手軸方向の圧縮力が作用して線状体１が湾曲するとき、線状体１の湾曲の外側にある貫通孔３の内壁（すなわち、内壁８１および内壁８２）に沿って、線状体１が湾曲できる。また線状体１の一部は、内壁８１および内壁８２から離れるように湾曲できる。また圧縮力が増大するにつれて、線状体１が内壁８１，８２から離れる点である接点間の距離は減少する。

　そのため、検出部６内部で線状体１が座屈することを抑制できる。すなわち、座屈荷重の小さな線状体１を用いる場合でも、線状体１が検出部６において座屈することなく湾曲するため、線状体１の湾曲の度合いを精度よく検出することができる。検出される湾曲の度合いを変換することにより、線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力を計測することができる。

　また、検出部６には凹部８３が形成されているために、線状体１に作用する圧縮力を、広範囲に亘り精度よく計測することが可能となる。すなわち、検出部６における線状体１の湾曲の山の高さを検出することによって、線状体１に作用する圧縮力が計測される。このとき、検出部６内にある線状体１の湾曲部の頂点、すなわち検出部６内にある線状体１において内壁８４から最も離れた点が、検出部６の内壁に接触していなければ、線状体１に作用する圧縮力を計測することができる。凹部８３が形成されていれば、線状体１の湾曲部の頂点を検出部６の内壁へ接触させるために、より大きな長手軸方向の圧縮力を必要とすることになる。したがって、線状体１に作用する圧縮力の計測範囲を広げることができる。

　図４は、計測装置の全体構成を示す模式図である。
　図４を参照して、計測装置１０１は、さらに、光を発する光源器２９と、光源器２９が発する光を受ける受光器であるラインセンサ３０と、光源器２９を発光させる点灯回路１０と、変換回路１２とを備える。

　ラインセンサ３０は、光を受ける受光素子を複数有し、複数の受光素子が一列に配置された１次元の光学式のアレイセンサである。

　本体２の内部において、光源器２９からラインセンサ３０に至る光路は、検出に使用する光が透過する透光性材料で構成されている。

　光源器２９およびラインセンサ３０は、線状体１を挟んで対向するように、検出部６を挟んで配置されている。

　ラインセンサ３０は、線状体１の湾曲の山の高さ方向すなわち線状体１に長手軸方向の圧縮力および引張力を作用させるときに線状体１の湾曲の山の頂点が移動する方向に沿って配置されている。ラインセンサ３０は、内壁８４の延在方向に対し垂直な方向に沿って配置されており、湾曲の山の頂点において線状体１と直交するように配置されている。ラインセンサ３０は、線状体１の湾曲の山の高さｈを計測することにより、線状体１の湾曲度合いを検出する。

　ラインセンサ３０上に投影された線状体１の影に基づいて線状体１の湾曲度合いを検出する。すなわち、光源器２９が発する光をラインセンサ３０が受けるとき、ラインセンサ３０において、ある受光素子の上に線状体１があり、光源器２９が発する光を線状体１が遮ることによってその受光素子が受ける光量が小さくなる。その受光素子の位置が線状体１の湾曲度合いに対応する。

　なお、光源器に対向する位置に配置される受光器が透過光を受ける構成に限らず、光源器と受光器とを並べて配置し、かつ光源器と対向する位置に光源器が発する光を反射するミラーなどの反射体を設置してもよい。この場合、光源器が発する光のうち反射体が反射する反射光を受光器で受けることにより、同様に線状体の湾曲度合いを検出できる。また、ラインセンサのような１次元のアレイセンサの代わりに、平面上に複数の受光素子がたとえばマトリクス状に並べて配置された２次元のアレイセンサを用いても、線状体の湾曲度合いの検出が可能である。さらに、線状体の湾曲度合いを検出できればよいのであるから、たとえば湾曲の山の高さを検出する非接触の距離センサ、または線状体の位置を検出する位置センサなどを使用することもできる。

　また、本体２の外部には、点灯回路１０と、変換回路１２とが設けられる。点灯回路１０は、光源器２９を発光させる。変換回路１２は、光源器２９が発する光量に対しラインセンサ３０が受ける光量によって検出される線状体１の湾曲の度合いを、線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を示す信号に変換して出力する。なお、変換回路１２は、ラインセンサ３０の出力を増幅する増幅回路を有してもよい。

　変換回路１２は、線状体１の湾曲度合いと線状体１に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係に基づき、線状体１の湾曲度合いを線状体１へ作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換して出力する。なお、線状体１の像をラインセンサ３０へ適切に結像させるために、レンズ、スリットおよび外光を遮断するフィルタなどの光学的要素を、本光学系に設置してもよい。

　図５は、図２の断面図において、線状体１に圧縮力が作用し、本体２の内部において線状体１が湾曲している状態を示す図である。

　図５を参照して、線状体１に長手軸方向の圧縮力ＣＰが作用するとき、線状体１の湾曲度合いが増加する。線状体１の湾曲度合いの増加に伴い、湾曲の山の高さが大きくなる。

　図５において、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体１の状態をｐ０で示している。状態ｐ０において、線状体１は円弧状に湾曲している。

　線状体１に圧縮力ＣＰが作用すると、状態ｐ０よりも線状体１がさらに湾曲し、湾曲の山の高さは状態ｐ０と比べてｈ１増加する（状態ｐ１）。

　状態ｐ１と比べて大きな圧縮力ＣＰが線状体１に作用すると、状態ｐ１よりも線状体１がさらに湾曲し、湾曲の山の高さは状態ｐ１と比べてさらに増加し、状態ｐ０と比べてｈ２（ｈ２＞ｈ１）増加する（状態ｐ２）。

　図６は、図２の断面図において、線状体１に引張力が作用し、本体２の内部において線状体１が湾曲している状態を示す図である。

　図６を参照して、線状体１に長手軸方向の引張力ＰＵが作用するとき、線状体１の湾曲度合いが減少する。線状体１の湾曲度合いの減少に伴い、湾曲の山の高さが小さくなる。

　図６において、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体１の状態をｐ０で示している。状態ｐ０において、線状体１は円弧状に湾曲している。

　線状体１に引張力ＰＵが作用すると、状態ｐ０よりも線状体１の湾曲度合いが減少し、湾曲の山の高さは状態ｐ０と比べてｈ３減少する（状態ｐ３）。

　変換回路１２は、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体１の湾曲度合いと比べて線状体１の湾曲度合いが増加した場合には、検出された湾曲度合いを線状体１に作用する圧縮力を示す信号に変換する。また、変換回路１２は、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体１の湾曲度合いと比べて線状体１の湾曲度合いが減少した場合には、検出された湾曲度合いを線状体１に作用する引張力を示す信号に変換する。

　たとえば、ラインセンサ３０は、貫通孔３の内部における線状体１の湾曲部の位置を検出する。変換回路１２は、線状体１に圧縮力および引張力が作用していないときの線状体１の基準位置から線状体１が外周側に変位した場合には基準位置からの変位量を線状体１に作用する圧縮力を示す信号に変換し、基準位置から線状体１が内周側に変位した場合には基準位置からの変位量を線状体１に作用する引張力を示す信号に変換する。

　検出部６を挟んでラインセンサ３０と対向する位置に配置される光源器２９が発する光をラインセンサ３０が受けるとき、ラインセンサ３０における複数の受光素子のうちのある受光素子の上に線状体１が位置すると、光源器２９が発する光を線状体１が遮ることにより、その受光素子が受ける光量が小さくなる。その受光素子の位置を検出することにより、線状体１の位置を特定し、線状体１の湾曲の山の高さの増減、すなわち線状体１の湾曲の度合いを検出することができる。

　変換回路１２は、ラインセンサ３０によって検出された線状体１の湾曲の山の高さと、線状体１に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係（たとえば、ある大きさの圧縮力と、これに対応する湾曲の山の高さとの組）に基づき、線状体１の湾曲の山の高さを線状体１へ作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換し、出力する。このようにして、線状体１の長手軸方に作用する圧縮力および引張力を計測することが可能となる。

　図７は、線状体に作用する力とラインセンサで検出した線状体の位置との相関関係を示す図である。

　図７は、線状体に作用する力とラインセンサで検出した線状体の位置とを計測した結果を示している。図７において、横軸は、線状体１に作用する長手軸方向の作用力ｐを示し、縦軸は、線状体１の湾曲の山の高さｈを示している。

　変換回路１２は、図７に示す相関関係を記憶しており、この相関関係に基づいて、ラインセンサ３０から受けた電気信号を、線状体１へ作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する。なお、変換回路１２は、図７に示す相関関係をそのまま記憶してもよいし、図７に示す相関関係を近似した式を記憶してもよい。

　図８は、本発明の第１の実施の形態に係る計測方法の手順を示す図である。
　図８を参照して、まず工程（Ｓ５）において、線状体１を本体２の貫通孔３に挿通する。すなわち、内部において線状体１が円弧状に湾曲し、圧縮力および引張力に応じて線状体１の湾曲度合いが変化することを許容するように形成された貫通孔３に線状体１を挿通する。

　次に工程（Ｓ１０）において、線状体１を管の中に挿入し、管外部から操作することにより、線状体１の先端が管の内壁に接触する。

　次に工程（Ｓ２０）において、線状体１をさらに挿入するかあるいは引き抜くために管外部から線状体１の長手軸方向に力を加えるとき、線状体１の先端が管の内壁に接触しているか、あるいは線状体１が体内の管に引っ掛っている等によって、線状体１の動作が規制される。そのため線状体１の長手軸方向に圧縮力または引張力が作用する。

　次に工程（Ｓ３０）において、圧縮力または引張力の作用によって、貫通孔３の内部の検出部６において線状体１の湾曲度合いが変化する。

　次に工程（Ｓ４０）において、線状体１の湾曲度合いをラインセンサ３０によって検出する。

　次に工程（Ｓ５０）において、変換回路１２により、線状体１の湾曲度合いと線状体１に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係に基づき、工程（Ｓ４０）において検出した線状体１の湾曲度合いを線状体１に作用する圧縮力または引張力へ変換する。

　次に工程（Ｓ６０）において、線状体１の湾曲度合いからの変換によって得られる圧縮力または引張力を示す信号を出力する。

　以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置および計測方法では、線状体１に長手軸方向の圧縮力または引張力が作用するとき、線状体１が湾曲する度合いをラインセンサ３０により検出する。そして、検出される線状体１の湾曲度合いを、変換回路１２により線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力または引張力を示す信号に変換する。また、線状体１が挿入される管の外部にある線状体１の操作を行なう位置にラインセンサ３０を設け、線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測するので、先端に圧力センサを設けることが困難な極細の線状体１についても、圧縮力および引張力を定量的に計測することができる。

　すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置および計測方法では、線状体の挿入力および引抜力の両方が測定可能となる。また、簡易な構成であるため、医療機器への組み込みが容易であることから、人体に挿入する線状体の挿入操作および引抜操作において、人体、および治療デバイスである線状体に過度な荷重が加わったときに警告を発することができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置および計測方法では、簡易な構成で線状体を良好に操作することができる。

　また、線状体１の形状、および材質すなわちヤング率が異なると、同一の力が作用するときの線状体１の湾曲度合いが異なる。したがって、形状および材質の異なる複数の線状体１を使用する場合においては、形状および材質の異なる種々の線状体の湾曲度合いと線状体に作用する長手軸方向の力との相関関係を予め計測し、これらの相関関係を変換回路１２に記憶しておく。そして計測装置１０１は、図４に示す線状体選択器１３も備え、線状体選択器１３によって、使用する線状体に合わせてどの相関関係を使用するのか選択する。これにより、同一の計測装置を種々の形状および材質を有する線状体１に適用できるので、これまでに種々の異なる用途に使用していた線状体をそのまま使用することができ、経済的である。

　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計測装置と比べて貫通孔の形状を変更した計測装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る計測装置と同様である。

　本発明の第２の実施の形態に係る計測装置は、くも膜下出血の原因である脳動脈瘤の破裂を防止する治療法である脳動脈瘤コイル塞栓術に適している。本治療は、カテーテルを導管として動脈瘤の中にコイルを密に充填する治療である。

　図９は、脳動脈瘤コイル塞栓術用のコイルの構成を示す図である。
　図９を参照して、脳動脈瘤コイル塞栓術用のコイルは、塞栓に使用されるコイル部４２と、コイル部４２を送り込むためのデリバリーワイヤ部４３とを含む。

　脳動脈瘤コイル塞栓術用のコイルは、瘤のサイズに合わせた螺旋形状または籠型形状を有し、また、カテーテルに挿入しやすいように、使用前は、図９に示すようにまっすぐに伸ばされている。

　術者はデリバリーワイヤ部４３を操作することで、コイル部４２を瘤の中に充填する。術者は、コイル部４２を挿入した後にサイズの異なるコイル部に変更し、また、コイル部４２を離脱した後にデリバリーワイヤ部４３を引き抜く。特に、コイル部４２は柔軟であるので、無理に引き抜くと伸びてしまう。このため、過度な引張力をコイル部４２に作用させることなくコイル部４２の引き抜き操作を行なうことが重要である。

　また、コイル塞栓術においては、破裂しやすい動脈瘤の中にコイル部４２を密に詰めることから、動脈瘤に過度な力を加えないために、デリバリーワイヤ部４３を挿入する際の挿入力すなわち線状体に作用している圧縮力を測定することも重要である。

　ここで、コイル部４２は柔軟であるため、使用前は鞘４１に収められている。カテーテルを経由してコイル部４２を人体に挿入する場合、鞘４１とカテーテルの入口とを合わせてコイル部４２が外へ出ないようにする。そして、デリバリーワイヤ部４３を押し進めてカテーテル内にコイル部４２を移動させる。そして、コイル部４２がカテーテル内に完全に入ると、鞘４１をデリバリーワイヤ部４３から抜いて、デリバリーワイヤ部４３を操作する。

　鞘４１はデリバリーワイヤ部４３より大きい径を持つことから、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置１０１の本体２には鞘４１を挿入することはできない。鞘４１をはずして計測装置１０１へコイル部４２を挿入すると、検出部６においてコイル部４２が広がってしまう。

　そこで、本発明の第２の実施の形態に係る計測装置では、以下のように貫通孔を形成する。

　図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る計測装置の構成を示す断面図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態における図２に対応している。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１１は、本発明の第１の実施の形態における図３に対応している。図１２は、図１０の断面図において、本体２に鞘４１を挿通した状態を示す図である。

　図１０を参照して、計測装置１０２における貫通孔３は、鞘４１の通過する専用溝である鞘溝４４を含む。より詳細には、鞘溝４４は、拘束部５Ａおよび拘束部５Ｂ間に設けられ、検出部６に接続され、線状体１の挿通方向および円弧状に湾曲している線状体１の半径方向と直角な方向の長さが検出部６より大きい。

　このため、図１１に示すように、鞘４１は拘束部５Ａおよび５Ｂ間において鞘溝４４しか通過することができない。そして、本体２に鞘４１を通すと、図１２に示すようになる。

　計測装置１０２とカテーテルとを接続し、鞘４１とカテーテルの口とを合わせる。そして、デリバリーワイヤ部４３を押してコイル部４２をカテーテルの中に全て入れた後に、鞘４１を本体２から引き抜くと、本体２の中にはデリバリーワイヤ部４３が残ることになる。このとき、デリバリーワイヤ部４３はその剛性によって湾曲し、デリバリーワイヤ部４３は鞘４１より細いために、鞘溝４４から検出部６へ移動し、図２に示すような計測装置１０１と同様の湾曲状態となる。

　貫通孔３における鞘溝４４以外の部分は、デリバリーワイヤ部４３の直径よりもわずかに大きい幅を有する。このため、計測装置１０１と同様に、検出部６における線状体の位置が作用力に対して一意に決定され、作用力の検出精度を劣化させることなく、鞘４１を通過させることが可能となる。

　また、計測装置１０２では、検出部６におけるデリバリーワイヤ部４３が通過しない部分に鞘溝４４を設けている。すなわち、鞘溝４４は、線状体１の湾曲方向の反対側に設けられている。鞘溝４４は、円弧状に湾曲している線状体１の内周側における検出部６の端部に接続されている。このような構成により、鞘溝４４を容易に作成することができる。

　その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る計測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。

　＜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計測装置と比べてセンサを着脱可能とした計測装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る計測装置と同様である。

　図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る計測装置の構成を示す断面図である。図１３は、本発明の第１の実施の形態における図２に対応している。

　図１３を参照して、計測装置１０３は、本発明の第１の実施の形態に係る計測装置と比べて、さらに、ハウジング５１を備える。ラインセンサ３０は、たとえばハウジング５１に内蔵されている。すなわち、ハウジング５１には、ラインセンサ３０が設けられており、本体２に着脱可能である。

　計測装置１０３を使用するときには、本体２の面ＳＡ１およびＳＢ１とハウジング５１の面ＳＡ２およびＳＢ２とをそれぞれ合わせて一体化する。

　このように、本体２とラインセンサ３０とを分離することにより、本体２のみを使い捨てとすることができる。このため、計測装置を医療用に適用した場合に、人体に挿入される線状体１が通過する本体２の衛生を保つことが安価に実現できる。

　本体２にラインセンサ３０を取り付けたときに、ラインセンサ３０と本体２との位置ずれを校正するために、本体２側にマーカ５２が設けられている。ラインセンサ３０は、本体２に装着されているとき、マーカ５２の位置を検出し、検出したマーカ５２の位置に基づいて、検出した線状体１の湾曲度合いを補正する。すなわち、マーカ５２はラインセンサ３０が読み取り可能な位置におかれる。読み取ったマーカ５２の画像に基づいて、上記位置ずれを補正することができる。

　また、図示はしないが、図４に示す光源器２９の位置に反射板を設置し、光源器２９をラインセンサ３０と並べてハウジング５１に設置し、光源器２９から出力される光を反射板によって反射させ、この反射光をラインセンサ３０が受光する構成であってもよい。この場合、ハウジング５１内に光電子部品である光源器２９およびラインセンサ３０を設置することができるため、反射板を本体２に固定することができることから、ラインセンサ３０と本体２との分離が容易となる。

　＜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計測装置と比べてセンサを複数設けた計測装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る計測装置と同様である。

　図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る計測装置の構成を示す断面図である。図１４は、本発明の第１の実施の形態における図２に対応している。

　図１４を参照して、計測装置１０４は、本発明の第３の実施の形態に係る計測装置と比べて、さらに、ラインセンサ５３および５４を備える。

　ラインセンサ３０，５３，５４は、たとえばハウジング５１に内蔵されている。すなわち、ハウジング５１には、ラインセンサ３０，５３，５４が設けられており、本体２に着脱可能である。

　本体２にラインセンサ３０，５３，５４を取り付けたときに、ラインセンサ３０，５３，５４と本体２との位置ずれを校正するために、本体２側にマーカ５２，５５，５６が設けられている。ラインセンサ３０，５３，５４は、本体２に装着されているとき、それぞれ、マーカ５２，５５，５６の位置を検出し、検出したマーカ５２，５５，５６の位置に基づいて、検出した線状体１の湾曲度合いを補正する。すなわち、マーカ５２，５５，５６は、それぞれ、ラインセンサ３０，５３，５４が読み取り可能な位置におかれる。読み取ったマーカ５２，５５，５６の画像に基づいて、上記位置ずれを補正することができる。

　変換回路１２は、ラインセンサ３０，５３，５４において検出される湾曲度合いを、線状体１に作用する圧縮力および引張力へ変換する。複数のラインセンサあるいは２次元センサをセンサハウジングに搭載して、センサに対応してマーカを複数配置することにより、本体２にラインセンサ３０，５３，５４を取り付けたときに、ラインセンサ３０，５３，５４と本体２との位置ずれの補正を高精度で行なうことが可能となる。

　また、複数のラインセンサあるいは２次元センサを使うことにより、線状体１に作用する圧縮力および引張力を高精度に計測することができる。

　その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る計測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。

　＜第５の実施の形態＞
　本実施の形態では、計測装置の計測結果を術者に通報する例を示す。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る計測装置と同様である。

　図１５は、計測装置の計測結果を術者に通報する例を示す図である。
　図１５を参照して、計測装置１０５は、視覚化器具（表示部）１８と、視覚化器具（表示部）１９とを備える。視覚化器具１８は、変換回路１２によって変換された圧縮力および引張力を表示する、たとえば、ラインセンサ３０の電圧出力を線状体１に作用する圧縮力および引張力に変換した数値を表示する。視覚化器具１９は、変換回路１２によって変換された圧縮力および引張力を映像に変換する、たとえば、時間履歴を伴って圧縮力および引張力をグラフ状に表示する。

　また、計測装置１０５は、ラインセンサ３０の電圧出力を変換して得られた圧縮力あるいは引張力が所定のしきい値を超える場合、すなわち線状体１に作用する圧縮力および引張力が所定のしきい値を超える場合に、音響効果を変化させる、すなわち警告音をスピーカ２１から鳴らす聴覚化器具２０を備える。たとえば、作用力がゼロＮ（ニュートン）に近い場合には無音としておき、圧縮力が増加するに応じて音響周波数を上げ、また、引張力が増加するに応じて音響周波数を下げる。特にコイル塞栓術などのように術者がＸ線透視画像に注目している場合は、音響効果で挿入力が分かるのは都合がよい。

　また、計測装置１０５は、接続される機器に応じて変換回路１２からの信号を変換し、変換した信号を視覚化器具１８、視覚化器具１９および聴覚化器具２０へ出力する変換機２５を備える。

　なお、線状体１に作用する圧縮力および引張力が所定のしきい値を超えたことは、ランプの点灯などの視覚効果の変化によっても示すことができる。また、スピーカとランプを併用してもよい。さらに、複数のしきい値を予め決定しておき、各しきい値に対応してスピーカの音およびランプの色を変更することもできる。

　また、しきい値の前後で視覚効果あるいは音響効果を急激に変更すると、操作者の注意を確実に喚起することができるので効果的である。たとえば、しきい値の前後でランプの発光色を変更する、または警告音の音色（断続音と連続音、低音と高音など）を変更する、などの対応が考えられる。

　図１５において、本体２と、視覚化器具１８と視覚化器具１９と聴覚化器具２０とは、ケーブルで接続されているが、赤外線および他の電磁波を用いた無線通信などの他の信号伝送手段を使用することもできる。

　これにより、操作者が外部において指先で把持した線状体１の挿入抵抗の力覚情報を定量化して表示することができる。さらに、データとして記録、たとえば紙に記されるグラフおよび数値などの印刷物として、またはハードディスクおよびメモリなどに電子的データとして記録することができる。したがって、熟練操作者の手技を定量的に経験の少ない操作者へ伝授することができる。

　また、線状体１に作用する圧縮力が予め定められたしきい値を超えるときに、警告音およびランプの点灯によって操作者に確実に知らせることができる。したがって、管に過大な荷重が作用することを防ぐことができる。

　＜第６の実施の形態＞
　次に、本発明の計測装置を実用化する例として、体内の管の中へ挿入される線状の医療器具である線状体に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測装置が、他の医療機器に組み込まれて使用される例を示す。

　図１６は、本発明の第６の実施の形態に係るＹコネクタの構成を示す図である。
　図１６を参照して、Ｙコネクタ（医療装置）２００は、計測装置１０１あるいは計測装置１０２と、入力ポート４５および４６と、出力ポート４７とを備える。

　Ｙコネクタは、カテーテルを使用するときにカテーテルの中に線状体を挿入するもので、線状体の挿入口である入力ポート４５と、カテーテルの中に生理食塩水を注入するための生理食塩水の注入口である入力ポート４６とを有する。

　計測装置１０１は、Ｙコネクタ２００の内部の、入力ポート４５と出力ポート４７とを連通する通路に組み込まれている。線状体１は、たとえば、血管および尿管等の体内の管に挿入されるガイドワイヤおよびカテーテル、ならびに動脈瘤を塞栓するための塞栓用コイルが先端に付いたワイヤ等、線状の医療器具である。線状体１は、入力ポート４５側からの操作によって体内の目的部位まで誘導される。

　線状体１に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測することにより、圧縮力および引張力の反力すなわち線状体１が体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および線状体１が体内の管に引っ掛かること等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、計測装置１０１がＹコネクタ２００に組み込まれているため、Ｙコネクタ２００の入力ポート４５から線状体１を操作し、入力ポート４６から薬剤を注入することができる。たとえば、カテーテルとガイドワイヤとの摩擦を低減するための生理食塩水を入力ポート４６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を人体外部から目的部位まで誘導した後に、入力ポート４６から血管造影剤を注入して、血管造影剤を体内の目的部位に注入することができる。

　コイル塞栓術において、コイルおよびデリバリーワイヤをカテーテルへ挿入する際にはＹコネクタが使用される。このため、Ｙコネクタと計測装置１０１あるいは計測装置１０２とを一体化することは、Ｙコネクタのこれまでの使い勝手が変わらないことから、非常に有益である。Ｙコネクタは使い捨てであるため、Ｙコネクタとセンサハウジングとを分離できる構造としてもよい。分離する場合は、計測装置１０１および計測装置１０２の代わりに、計測装置１０３あるいは計測装置１０４を使用することができる。

　＜第７の実施の形態＞
　図１７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１７を参照して、訓練装置３００は、計測装置１０１あるいは計測装置１０２と、ガイドワイヤ（線状体）２２と、カテーテル２３と、変換機２５と、シミュレータ２６と、ケーブル２８と、視覚化器具１８とを備える。

　カテーテル２３は、計測装置１０１に接続され、計測装置１０１を通過したガイドワイヤ２２が挿入される。

　ガイドワイヤ２２を把持する術者２４がガイドワイヤ２２をシミュレータ２６の内部へ進めたり、シミュレータ２６から引き抜いたりするためにガイドワイヤ２２に圧縮力または引張力をかけると、その圧縮力または引張力が視覚化器具１８によって表示される。

　シミュレータ２６は、人体を模擬するものであり、人体の管の透視画像と同等のものを表示する。医療装置の訓練を行なっている術者２４はシミュレータ２６の表示画像を見ながらガイドワイヤ２２を操作する。シミュレータ２６は、挿入されたガイドワイヤ２２に対する挿入抵抗および引抜抵抗を変化させる。操作時の抵抗力すなわち計測装置１０１あるいは計測装置１０２で計測されるガイドワイヤ２２に作用する圧縮力および引張力は、視覚化器具１８に表示されるとともに、ケーブル２８を介してシミュレータ２６にも伝達される。シミュレータ２６は、伝達された圧縮力および引張力に基づいてガイドワイヤ２２の挿入抵抗および引抜抵抗を変更する。また、ガイドワイヤ２２に作用する圧縮力および引張力が所定のしきい値を超える場合に、警告音がスピーカ２１から出力される。

　変換機２５は、接続される機器に応じて計測装置１０１からの信号を変換し、変換した信号を視覚化器具１８およびスピーカ２１へ出力するものである。

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

　なお、図１７では計測装置１０１およびシミュレータ２６が分離されているが、計測装置１０１およびシミュレータ２６が一体化される構成であってもよい。また、視覚化器具１８の代わりにシミュレータ２６の表示する模擬透視画像にガイドワイヤ２２に作用する圧縮力を追加表示する構成であってもよい。

　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。

　１　線状体、２　本体、３　貫通孔、４Ａ，４Ｂ　入出力ポート、５Ａ，５Ｂ　拘束部、６　検出部、１０　点灯回路、１２　変換回路、１３　線状体選択器、１８　視覚化器具、１９　視覚化器具、２０　聴覚化器具、２１　スピーカ、２２　ガイドワイヤ、２３　カテーテル、２４　術者、２５　変換機、２６　シミュレータ、２８　ケーブル、２９　光源器、３０，５３，５４　ラインセンサ、４１　鞘、４２　コイル部、４３　デリバリーワイヤ部、４４　鞘溝、４５，４６　入力ポート、４７　出力ポート、５１　ハウジング、５２，５５，５６　マーカ、６１，６２　境界部分、８１，８２　内壁、８３　凹部、８４　内壁、１０１～１０５　計測装置、２００　コネクタ、３００　訓練装置。

Claims

　可撓性を有する線状体（１）に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測装置であって、
　前記線状体（１）を挿通するための貫通孔（３）が形成された本体（２）を備え、
　前記貫通孔（３）は、前記貫通孔（３）の内部において前記線状体（１）が円弧状に湾曲し、前記圧縮力および前記引張力に応じて前記線状体（１）の湾曲度合いが変化することを許容するように形成され、
　さらに、
　前記線状体（１）の湾曲度合いを検出するセンサ（３０）と、
　前記センサ（３０）によって検出された前記湾曲度合いを、前記線状体（１）に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する変換回路（１２）とを備え、
　前記変換回路（１２）は、前記線状体（１）に圧縮力および引張力が作用していないときの前記線状体（１）の湾曲度合いと比べて前記線状体（１）の湾曲度合いが増加した場合には、検出された前記湾曲度合いを前記線状体（１）に作用する圧縮力を示す信号に変換し、前記線状体（１）に圧縮力および引張力が作用していないときの前記線状体（１）の湾曲度合いと比べて前記線状体（１）の湾曲度合いが減少した場合には、検出された前記湾曲度合いを前記線状体（１）に作用する引張力を示す信号に変換する、計測装置。
　前記センサ（３０）は、前記貫通孔（３）の内部における前記線状体（１）の位置を検出し、
　前記変換回路（１２）は、前記線状体（１）に圧縮力および引張力が作用していないときの前記線状体（１）の基準位置から前記線状体（１）が外周側に変位した場合には前記基準位置からの変位量を前記線状体（１）に作用する圧縮力を示す信号に変換し、前記基準位置から前記線状体（１）が内周側に変位した場合には前記基準位置からの変位量を前記線状体（１）に作用する引張力を示す信号に変換する、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記貫通孔（３）は、
　第１端部（４Ａ）および第２端部（４Ｂ）と、
　前記第１端部（４Ａ）および前記第２端部（４Ｂ）にそれぞれ隣り合って設けられ、前記線状体（１）の長手軸方向以外への移動を規制する第１の拘束部（５Ａ）および第２の拘束部（５Ｂ）と、
　前記第１の拘束部（５Ａ）および前記第２の拘束部（５Ｂ）間に設けられ、前記線状体（１）が円弧状に湾曲するように形成され、円弧状に湾曲している前記線状体（１）の内周方向および外周方向に拡張された検出部（６）とを有する、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記貫通孔（３）は、さらに、
　前記第１の拘束部（５Ａ）および前記第２の拘束部（５Ｂ）間に設けられ、前記検出部（６）に接続され、前記線状体（１）の挿通方向および円弧状に湾曲している前記線状体（１）の半径方向と直角な方向の長さが前記検出部（６）より大きい溝部（４４）を有する、請求の範囲第３項に記載の計測装置。
　前記溝部（４４）は、円弧状に湾曲している前記線状体（１）の内周側における前記検出部（６）の端部に接続されている、請求の範囲第４項に記載の計測装置。
　前記センサ（３０）は、前記本体（２）に着脱可能であり、
　前記本体（２）にはマーカ（５２）が設けられ、
　前記センサ（３０）は、前記本体（２）に装着されているとき、前記マーカ（５２）の位置を検出し、検出した前記マーカ（５２）の位置に基づいて、検出した前記線状体（１）の湾曲度合いを補正する、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記センサ（３０）は、光源器（２９）が発する光を受ける受光器（３０）を含み、前記光源器（２９）が発する光を前記線状体（１）が遮って、前記受光器（３０）の受ける光量が小さくなる位置を検出することによって、前記線状体（１）の湾曲度合いを検出する光学式のラインセンサ（３０）である、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記計測装置は、前記センサ（３０）を複数個備え、
　前記変換回路（１２）は、前記複数個のセンサ（３０）において検出される前記湾曲度合いを、前記線状体（１）に作用する圧縮力および引張力へ変換する、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記計測装置は、
　前記変換回路（１２）によって変換された圧縮力および引張力を表示する視覚化器具（１８，１９）と、
　前記変換回路（１２）によって変換された圧縮力および引張力を音声に変換する聴覚化器具（２０，２１）との、少なくとも一方を備える、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　前記線状体（１）は、体内の管の中へ挿入するための線状の医療器具である、請求の範囲第１項に記載の計測装置。
　可撓性を有する線状体（１）に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測するための計測装置であって、
　前記線状体（１）を挿通するための貫通孔（３）が形成された本体（２）を備え、
　前記貫通孔（３）は、前記貫通孔（３）の内部において前記線状体（１）が円弧状に湾曲し、前記圧縮力および前記引張力に応じて前記線状体（１）の湾曲度合いが変化することを許容するように形成され、
　さらに、
　前記線状体（１）の湾曲度合いを検出するセンサ（３０）と、
　前記センサ（３０）によって検出された前記湾曲度合いを、前記線状体（１）に作用する圧縮力および引張力を示す信号に変換する変換回路（１２）とを備え、
　前記貫通孔（３）は、前記線状体（１）に圧縮力が作用するとき、前記線状体（１）に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて前記線状体（１）の湾曲度合いが増加し、前記線状体（１）に引張力が作用するとき、前記線状体（１）に圧縮力および引張力が作用していないときと比べて前記線状体（１）の湾曲度合いが減少するように形成されている計測装置。
　請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の計測装置を備える、医療装置。
　請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の計測装置を備える、訓練装置。
　可撓性を有する線状体（１）に作用する長手軸方向の圧縮力および引張力を計測する計測方法であって、
　内部において前記線状体（１）が円弧状に湾曲し、前記圧縮力および前記引張力に応じて前記線状体（１）の湾曲度合いが変化することを許容するように形成された貫通孔（３）に前記線状体（１）を挿通する工程と、
　前記線状体（１）の湾曲度合いを検出する工程と、
　検出した前記湾曲度合いを、前記貫通孔（３）の内部における前記線状体（１）の湾曲度合いと圧縮力および引張力との所定の相関関係に基づき、前記線状体（１）に作用する圧縮力および引張力を示す信号へ変換する工程とを含む計測方法。