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

計測装置、医療装置、訓練装置および計測方法 Download PDF

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茂 宮地
永野 佳孝
尾崎 孝美
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国立大学法人名古屋大学
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Definitions

  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-292711 discloses the following configuration. That is, a measuring device for measuring a compressive force in a longitudinal axis direction acting on a flexible linear body, comprising a main body in which a through-hole through which the linear body passes is formed, When the compressive force is applied, the linear body is curved in a predetermined direction inside the through-hole, and a sensor for detecting the degree of the curvature and the detected degree of curvature are represented by the linear body. And a conversion circuit for converting into the compression force acting on.
  • the senor includes a light receiver that receives light emitted from the light source device, and the linear body blocks light emitted from the light source device, thereby detecting a position where the light amount received by the light receiver becomes small. It is an optical line sensor that detects the degree of curvature of the linear body.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line III-III in FIG.
  • It is a schematic diagram which shows the whole structure of a measuring device.
  • a compressive force is applied to the linear body 1, and the linear body 1 is curved inside the main body 2.
  • a tensile force acts on the linear body 1, and the linear body 1 is curved inside the main body 2.
  • the line sensor 30 When the line sensor 30 receives light emitted from the light source 29 disposed at a position facing the line sensor 30 across the detection unit 6, the line sensor 30 has a linear shape on a certain light receiving element among the plurality of light receiving elements.
  • the linear body 1 blocks the light emitted from the light source device 29, thereby reducing the amount of light received by the light receiving element.
  • the position of the linear body 1 By detecting the position of the light receiving element, the position of the linear body 1 can be specified, and the increase or decrease in the height of the peak of the linear body 1, that is, the degree of bending of the linear body 1 can be detected. .
  • a signal indicating a compression force or a tensile force obtained by conversion from the degree of bending of the linear body 1 is output.
  • the degree of bending of the linear body 1 when the same force is applied is different. Therefore, in the case of using a plurality of linear bodies 1 having different shapes and materials, the correlation between the degree of curvature of various linear bodies having different shapes and materials and the longitudinal force acting on the linear bodies is obtained. Measurement is performed in advance, and these correlations are stored in the conversion circuit 12. And the measuring apparatus 101 is also provided with the linear body selector 13 shown in FIG. 4, and the linear body selector 13 selects which correlation is used according to the linear body to be used. Thereby, since the same measuring device can be applied to the linear body 1 having various shapes and materials, the linear body that has been used for various different applications can be used as it is, which is economical. is there.
  • the measurement device 104 further includes line sensors 53 and 54 as compared with the measurement device according to the third embodiment of the present invention.
  • the simulator 26 simulates a human body and displays an equivalent to a fluoroscopic image of a human body tube.
  • An operator 24 who is training a medical device operates the guide wire 22 while viewing a display image of the simulator 26.
  • the simulator 26 changes the insertion resistance and the extraction resistance with respect to the inserted guide wire 22.
  • the resistance force at the time of operation that is, the compressive force and tensile force acting on the guide wire 22 measured by the measuring device 101 or the measuring device 102 are displayed on the visualization instrument 18 and also transmitted to the simulator 26 via the cable 28. Is done.
  • the simulator 26 changes the insertion resistance and the withdrawal resistance of the guide wire 22 based on the transmitted compressive force and tensile force.
  • a warning sound is output from the speaker 21 when the compressive force and tensile force acting on the guide wire 22 exceed a predetermined threshold.

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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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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 (14)

  1.  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。
  2.  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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
  6.  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。
  7.  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。
  8.  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。
  9.  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。
  10.  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。
  11.  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。
  12.  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。
  13.  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。
  14.  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。
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