WO2017010232A1

WO2017010232A1 - 計測装置および医療機器、医療操作訓練装置

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Publication number: WO2017010232A1
Application number: PCT/JP2016/068122
Authority: WO
Inventors: 松原　功明; 藤本　英雄; 直樹丸井; 山田　裕之
Original assignee: 国立大学法人名古屋大学; 国立大学法人名古屋工業大学; Ntn株式会社
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-01-19
Also published as: JP2017026348A

Abstract

計測装置は、線状体の湾曲の度合いを検出するセンサと、線状体が貫通する貫通孔が形成される計測装置本体（２）とを備える。計測装置本体（２）に設けられた貫通孔は、長孔部（１１Ａ）と、溝部（１１Ｂ）と、境界部（１１Ｃ）とによって構成される。長孔部（１１Ａ）は、デリバリーワイヤ（１４）のＸ方向以外の移動を制限する。溝部（１１Ｂ）は、Ｘ方向に直交するＹ方向の幅が長孔部（１１Ａ）よりも拡幅された部分である。境界部（１１Ｃ）は、長孔部（１１Ａ）と溝部（１１Ｂ）との間に設けられる。境界部（１１Ｃ）のＹ方向の幅は、長孔部（１１Ａ）の幅よりも広く、溝部（１１Ｂ）の幅よりも狭い。これにより、イントロデューサ専用溝に線状体が引っかかる可能性を低減させた計測装置が実現できる。

Description

計測装置および医療機器、医療操作訓練装置

　この発明は、計測装置に関し、より特定的には、脳動脈瘤のコイル塞栓治療のためのデリバリーワイヤ等の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、およびそれが組み込まれた医療機器、医療操作訓練装置に関する。

　体内挿入式の医療器具として、血管や尿管等の管に挿入するガイドワイヤやカテーテル等の線状体が知られている。また、動脈瘤を塞栓するために、先端に塞栓用のコイルがついたワイヤが知られている。術者は、これらの細いワイヤ形状のもの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、直線ではなく、屈曲していたり、分岐していたりするので、外部からの誘導操作に熟練が必要である。特に操作の際にこれらのワイヤによって過度の荷重が人体の管に作用すると、管を損傷する恐れがある。

　特開平１０－２６３０８９号公報（特許文献１）には、人体の管の損傷を防止する装置として、ガイドワイヤの先端に圧力センサをつけた障害物感知機能付きカテーテルが開示されている。しかし、先端に圧力センサをつける場合、極細のガイドワイヤについては特に実現に困難を伴う。たとえば、脳血管に入れるガイドワイヤの場合、その直径は、0.35ｍｍ程度であり、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。また、圧力センサの信号を人体外部に取り出すために、ガイドワイヤの中に配線を通すのは、さらなる困難を要する。

　そこで、特開２００８－０６４５０８号公報（特許文献２）には、損傷を防止する別の方式として、線状体の湾曲度合いを検出するセンサを用いた線状体の圧縮力計測装置が開示されている。また、圧縮力だけでなく、引張力も検出することができる計測装置が、国際公開第２０１１／０３３９８５号（特許文献３）に開示されている。

特開平１０－２６３０８９号公報特開２００８－０６４５０８号公報国際公開第２０１１／０３３９８５号

　特開２００８－０６４５０８号公報（特許文献２）に開示された計測装置は、線状体が貫通する貫通孔が形成される本体を備えている。線状体に圧縮力が作用するとき、貫通孔の内部において線状体が所定の方向へ湾曲する。この線状体の湾曲度合いを示す線状体の位置をセンサで検出し、変換回路で線状体の位置を線状体に作用する圧縮力に変換し、術者に表示する。センサ部とガイドチューブ（カテーテル）は締結されており、線状体はセンサを通過してガイドチューブ内径部に導かれる。

　このような計測装置は、例えば、くも膜下出血の原因である脳動脈瘤の破裂防止に治療である脳動脈瘤コイル塞栓術に用いられる。脳動脈瘤コイル塞栓術とは、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をする治療である。動脈瘤のコイルは、コイル塞栓に使用されるコイル部とコイルを送り込むデリバリーワイヤ部と分けられる。コイル部は柔軟なために、使用前はイントロデューサと呼ばれる鞘に収められている。

　しかし、イントロデューサを外した状態でコイルをセンサ本体に挿入すると、中央部の湾曲部でコイルが広がってしまう。そのために、本体の貫通孔の内壁には、貫通孔に沿って本体を貫通するように、イントロデューサの通過する専用溝が形成されている（図８参照）。

　センサ本体とカテーテルを接続して、イントロデューサとカテーテルの口を合わせて、デリバリーワイヤを押して、コイル部をカテーテルの中に全て入れた後に、イントロデューサをセンサから引き抜くと、センサの中にはデリバリーワイヤが残る。このとき、デリバリーワイヤはイントロデューサより細いために専用溝からセンサの湾曲部の空間へ移動する。このようにすれば、線状体はセンサで規定した湾曲方向にのみ線状体の挿入力（引張力）に応じて湾曲することで精度よく検出が可能である。イントロデューサ専用溝を設けることで、センサ中央部での線状体の移動方向を拘束することが可能である。

　ここで、線状体に対して引張方向に力を加えた場合、のちに図８で説明するように線状体はセンサ本体のイントロデューサ専用溝に引っかかってしまい、その後線状体に挿入方向に力を加えても線状体が湾曲せず、正常に挿入力が測定できない可能性があった。専用溝の位置を線状体が引っかからない位置までずらすと、センサ本体が大きくなってしまい操作性が悪化する。

　本発明の目的は、イントロデューサ専用溝に線状体が引っかかる可能性を低減させた、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を提供することである。

　この発明は、要約すると、可撓性を有する線状体の湾曲の度合いに基づいて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、線状体の湾曲の度合いを検出するセンサと、線状体が貫通する貫通孔が形成される本体とを備える。貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、線状体の第１方向以外の移動を制限する第１部分と、第１方向に直交する方向の幅が拡幅された第２部分と、第１部分と第２部分との間に設けられ、第１方向に直交する方向の幅が第１部分の幅より広く第２部分の幅より狭い第３部分とを含む。

　好ましくは、第１部分は、本体の内部において線状体が所定の方向へ湾曲した状態で貫通し、かつ、線状体に圧縮力が作用すると線状体の湾曲の度合いが大きくなるように線状体の位置が第１方向に移動できるように形成された長孔部である。第２部分は、線状体に取り付けられた線状体よりも太い鞘部材が、本体を貫通できるように形成された溝部である。第３部分は、長孔部と溝部との境界部分であって面取りが施された部分である。

　好ましくは、貫通孔を形成する第３部分の壁面は、第１方向に直交する方向の幅が次第に変化する傾斜部を有する。

　好ましくは、貫通孔を形成する第３部分の壁面は、断面において凸型の円弧形状を有する。

　好ましくは、貫通孔を形成する第３部分の壁面は、断面において、第１部分の壁面に続く凸型の円弧形状と、第２部分の壁面に続く凹型の円弧形状とを有する。

　好ましくは、貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、第１部分の反対側に第２部分に隣接して設けられる第４の部分をさらに含む。第４の部分は、第１方向に直交する方向の幅が第１部分の幅より広く第２部分の幅より狭い。

　より好ましくは、貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、第２部分の反対側に第４部分に隣接して設けられる第５部分をさらに含む。第５部分の第１方向に直交する方向の幅は、第１部分の幅と等しい。第５部分の幅を形成する対向する２つの壁面は、第１部分の幅を形成する対向する２つの壁面の延長上に位置する。

　この発明は、他の局面では、上記いずれの計測装置が組み込まれた医療機器である。
　また、この発明は、さらに他の局面では、上記医療機器が組み込まれた、人体を模擬する医療操作訓練装置である。

　本発明では、センサ内部のイントロデューサ専用溝の角部に傾斜部を設けることによって、線状体に引張方向の過大な力を加えた際に線状体がイントロデューサ専用溝に引っかかることを防止することができる。

この発明の実施の形態の計測装置の本体の外観を示す模式図である。図１に示すＩＩ－ＩＩ線による断面における、計測装置の本体の内部の構造を示す断面模式図である。動脈瘤を塞栓するためのコイルが先端に付いたワイヤの構造を示す模式図である。計測装置にイントロデューサを貫通させた状態を示す断面模式図である。計測装置に線状体を貫通させた状態を示す断面模式図である。線状体に圧縮力を作用させる状態を示す断面模式図である。図２に示すＶＩＩ－ＶＩＩ線による断面における、計測装置に線状体を貫通させるときの線状体の湾曲の度合いを検出する光学系を示す断面模式図である。溝部１１Ｂにデリバリーワイヤ１４が引っ掛かった状態を示した参考図である。実施の形態１の計測装置の計測装置本体２の形状を示す断面図である。実施の形態１の第１変形例を示した図である。実施の形態１の第２変形例を示した図である。実施の形態１の第３変形例を示した図である。実施の形態１の第４変形例を示した図である。実施の形態１の第５変形例を示した図である。実施の形態２の計測装置の計測装置本体１５２の形状を示す断面図である。実施の形態２の第１変形例を示した図である。実施の形態３の計測装置の計測装置本体１７２の形状を示す断面図である。実施の形態３の第１変形例を示した図である。傾斜部を凸型の円弧の断面とした場合の模式図である。傾斜部を凸型の円弧に凹型の円弧を組み合わせた断面とした場合の模式図である。傾斜部を階段状の断面とした場合の模式図である。計測装置が組み込まれた医療機器の構成を示した図である。人体を模擬する訓練用シミュレータに計測装置を取付けて使用する例を示す模式図である。

　以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

　［計測装置の基本説明］
　カテーテルを使用した治療などの、低侵襲の外科手術の一例として、コイル塞栓術治療が挙げられる。コイル塞栓術治療とは、脳動脈瘤内にコイルを留置して塞栓させ、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である。このような治療時の操作の際に、人体の管の損傷を避けるために、ガイドワイヤを操作する力を加減することが重要である。本実施の形態の計測装置は、術者が操作する力を加減する際の参考とするために、ガイドワイヤ等の線状体に作用する圧縮力を計測するものである。

　図１は、この発明の実施の形態の計測装置の本体の外観を示す模式図である。図１において、この計測装置は、計測装置本体２を備え、計測装置本体２には可撓性を有する線状体１が貫通する貫通孔３が形成される。

　図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線による断面における、計測装置の本体の内部の構造を示す断面模式図である。図２において、線状体１が貫通する出入口を大きくして挿入性を向上させるために、貫通孔３の出入口にテーパ状の入出力ポート４が形成される。貫通孔３は、その両端部において線状体１の長手軸方向以外への移動を規制する拘束部５、６を有するように形成される。

　計測装置本体２は、線状体１に長手軸方向の圧縮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は拘束部５、６の間で曲がっており、線状体１が貫通孔３を貫通すると湾曲形状となる。また貫通孔３は、その内部において、内壁７、８、９によって囲まれた空間１１を成すように形成される。

　空間１１では、線状体１が紙面と平行方向の動作を拘束しないようになっている。空間１１において、貫通孔３の紙面と垂直方向の高さは線状体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に対して紙面と垂直方向の動作を拘束している。すなわち、空間１１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、長孔状である。

　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が作用するときの線状体１の湾曲の山の高さ、すなわち内壁７から線状体１までの距離が定まるように、線状体１を位置決めしている。計測装置本体２には、線状体１の位置を検出することができるセンサ（たとえば後に図７に示すラインセンサ１６）が取り付けられる。

　貫通孔３の内壁７（後述の断面図における内壁面３０Ｄに相当）に沿って計測装置本体２を貫通するように、溝１２が形成される。溝１２の径は、線状体１の直径よりも大きい。すなわち、溝１２は、線状体１の直径よりも大きな幅および深さを有するように、形成される。

　次に、図１および図２に示す計測装置によって長手軸方向の圧縮力を計測できる線状体の例として、動脈瘤塞栓用のワイヤの構造について説明する。図３は、動脈瘤を塞栓するためのコイルが先端に付いたワイヤの構造を示す模式図である。図３において、動脈瘤のコイル塞栓用のワイヤは、動脈瘤を塞栓するコイル１３と、ワイヤを血管へ挿入するときに手で把持するデリバリーワイヤ１４（この場合、デリバリーワイヤ１４が線状体１に相当する）とに分かれている。先頭のコイル１３は動脈瘤を塞栓するためのものであるから、非常に柔らかく、拘束するものがないときは所定の直径で巻かれるように製造されている。そのため、使用する前はイントロデューサ１５に収められて巻かれないように拘束されている。イントロデューサ１５は、コイル１３およびデリバリーワイヤを収容する鞘状の部材である。イントロデューサ１５の径は、デリバリーワイヤ１４の径よりも大きい。

　次に、この発明の計測装置を動脈瘤塞栓用のワイヤに適用する例を説明する。図４は、計測装置にイントロデューサを貫通させた状態を示す断面模式図である。図５は、計測装置に線状体を貫通させた状態を示す断面模式図である。動脈瘤塞栓用のワイヤが、カテーテルを経由して人体に挿入される場合、イントロデューサ１５とカテーテルとの端部同士を接合した上でデリバリーワイヤ１４を操作して、カテーテル内にコイル１３を移動させる。ここで図２に示すように、拘束部５、６の延在方向に垂直な断面の寸法は、溝１２の断面寸法と同じとして、形成される。よって、図４に示すように、デリバリーワイヤ１４よりも大きな径を有するイントロデューサ１５を、計測装置本体２の内部において拘束部６、溝１２および拘束部５を経路として、計測装置本体２を貫通させることができる。そして、コイル１３がカテーテル内に完全に移動したことを確認し、イントロデューサ１５を計測装置本体２から抜出すと、計測装置本体２の内部には、図５に示すように、デリバリーワイヤ１４だけが残ることになる。デリバリーワイヤ１４の径はイントロデューサ１５の径よりも小さいので、デリバリーワイヤ１４は、貫通孔３の空間１１内を移動することができる。よって、図５において、デリバリーワイヤ１４は溝１２に収まっておらず、空間１１において湾曲している。

　このようにすれば、空間１１において溝１２以外は、紙面と垂直方向の高さが線状体１（すなわちデリバリーワイヤ１４）の直径よりもわずかに大きく、線状体１に対して紙面と垂直方向の動作を拘束している。よって、線状体１に長手軸方向の圧縮力が作用するとき、線状体１の湾曲の山の高さを圧縮力に対応する高さに定めることができる。したがって、線状体１に作用する圧縮力の計測精度を低下させることなく、イントロデューサ１５を計測装置本体２を通過させることも可能となる。

　また、図２において、溝１２は、貫通孔３の内壁７に沿って形成されている。すなわち、空間１１において、線状体１に長手軸方向の圧縮力が作用して湾曲するとき、線状体１は湾曲の外側へ移動するため、湾曲に伴う線状体１の移動と関係しない位置に、溝１２が形成される。よって、溝１２が線状体１の湾曲と干渉して圧縮力の計測精度を低下させることを防止することができる。

　貫通孔３に溝１２が形成されていない計測装置において貫通孔３にイントロデューサ１５が通過できるようにすると、イントロデューサ１５はデリバリーワイヤ１４よりも直径が大きいため、空間１１においてデリバリーワイヤ１４（線状体１）に対して紙面と垂直方向の動作を十分拘束できない。よって、線状体１に長手軸方向の圧縮力が作用するときに、線状体１の湾曲の山の高さが一意的に定まらず、圧縮力の計測精度は低下する。この計測精度低下を防ぐためには、貫通孔３にイントロデューサ１５を通過させない必要があった。すなわち、動脈瘤のコイル塞栓用のワイヤを計測装置本体２から外した状態で、イントロデューサ１５とカテーテルとの端部同士を接合しカテーテル内にコイル１３を移動させてから、カテーテルと計測装置本体２とを接続するという方法をとる必要があり、使い勝手が悪かった。それに対して、溝１２が貫通孔３に形成される計測装置本体２を用いることによって、イントロデューサ１５を取付けた状態でワイヤを計測装置の貫通孔３に挿入できるので、使い勝手のよい計測装置を提供することができる。

　次に、線状体に長手軸方向の圧縮力が作用するときの計測装置の具体的な動作について説明する。図６は、線状体に圧縮力を作用させる状態を示す断面模式図である。図６において、デリバリーワイヤ１４（線状体１）に圧縮力Ｆ１を作用させるとき、デリバリーワイヤ１４は貫通孔３の空間１１においてＸ１方向に湾曲し、圧縮力Ｆ１の増加に伴って湾曲の山の高さ、すなわち内壁７からデリバリーワイヤ１４までの距離が増加する。

　たとえば、デリバリーワイヤ１４は、圧縮力Ｆ１の大きさがｐ１であるときデリバリーワイヤ１４ａのように湾曲し、圧縮力Ｆ１が作用していない状態から湾曲の山の高さがｈ１増加する。同様に、デリバリーワイヤ１４は、圧縮力Ｆ１の大きさがｐ２（＞ｐ１）であるとき、デリバリーワイヤ１４ｂのように湾曲し、圧縮力が作用していない状態から湾曲の山の高さがｈ２増加する。このようにして、湾曲の山の高さ、すなわち湾曲の度合いをラインセンサ１６によって検出する。そして予め決定された湾曲の山の高さとデリバリーワイヤ１４に作用する圧縮力との相関関係に基づき、湾曲の度合いを図示しない変換回路によってデリバリーワイヤ１４に作用する圧縮力へ変換することによって、圧縮力を計測することが可能となる。

　図７は、図２に示すＶＩＩ－ＶＩＩ線による断面における、計測装置に線状体を貫通させるときの線状体の湾曲の度合いを検出する光学系を示す断面模式図である。湾曲の度合いを検出するセンサとしては、たとえばラインセンサ１６（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る、１次元の光学式のアレイセンサ）を用いることができる。計測装置本体２を透光性の材料で形成し、空間１１を挟んでラインセンサ１６と対向する位置に配置される図示しない光源器が発する光をラインセンサ１６が受けるとき、ある受光素子の上にデリバリーワイヤ１４があり、光源器が発する光をデリバリーワイヤ１４が遮ることによりその受光素子の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、デリバリーワイヤ１４の位置を特定し、デリバリーワイヤ１４の湾曲の山の高さ、すなわち湾曲の度合いを検出することができる。デリバリーワイヤ１４の像をラインセンサ１６へ適切に結像させるために、レンズやスリットまたは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。たとえば図７においては、たとえばセルフォック（登録商標）レンズのようなレンズ１７が、空間１１とラインセンサ１６との間に配されている。

　なお上述の通り、コイル１３が収められたイントロデューサ１５を、計測装置本体２を貫通させるときには溝１２が経路となる。

　デリバリーワイヤ１４は、長手軸方向の圧縮力が作用するとき、その湾曲の外側、すなわち図７のＸ方向へ向かって移動することができる。空間１１においてデリバリーワイヤ１４は、内壁面３０Ａ、３０Ｂによって図７のＹ方向への動作を拘束される。このため、デリバリーワイヤ１４に長手軸方向の圧縮力が作用するときの、空間１１におけるデリバリーワイヤ１４の位置が一意的に位置決めされる。また図７において、イントロデューサ１５は、溝１２において長手軸方向以外への移動を規制されるため、空間１１へ移動することができない様子が示される。

　［線状体の引っ掛かり］
　以上説明したように、溝１２は、治療の準備段階において、イントロデューサ１５を通過させるために設けられ、カテーテルにコイル１３が挿入された後の治療中には、イントロデューサ１５は溝１２を通過することはなく、溝１２は不要となる。

　しかし、デリバリーワイヤ１４は、挿入するだけではなく引き抜く操作も行われる。引き抜く操作をすると、図６の引張力Ｆ２がデリバリーワイヤ１４に作用する。すると、溝１２にデリバリーワイヤ１４が引っかかる可能性がある。

　図８は、溝部１１Ｂにデリバリーワイヤ１４が引っ掛かった状態を示した参考図である。図８の参考図に示される断面は、図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線による断面に相当する。図８の参考図に示される貫通孔は、長孔部１１Ａと溝部１１Ｂとを含む。溝部１１Ｂは、図２、図４～図７における溝１２に相当する。引張力がデリバリーワイヤ１４に作用すると、デリバリーワイヤ１４は、一旦内壁面３０Ｄに当接する。そのときに、デリバリーワイヤ１４がＹ方向に移動すると、デリバリーワイヤ１４は、内壁面３０Ｂから離れて溝部１１Ｂの底面３０Ｅに当接し、再び圧縮力Ｆ１が作用しデリバリーワイヤ１４がＸ方向に移動しても、図８に示すように溝部１１Ｂの角に引っかかってしまう。

　すると、デリバリーワイヤ１４は長孔部１１Ａに移動することができなくなり、圧縮力の測定ができなくなってしまう。引張力が作用した場合は、デリバリーワイヤ１４が張りつめた状態となることを考慮して、溝部１１Ｂの位置をさらにＸ方向と逆方向にずらしてしまうことも考えられるが、計測装置本体２が大きくなってしまい操作性が悪化するので好ましくない。

　図８に示したデリバリーワイヤ１４の溝部１１Ｂへの引っ掛かりを防止するため、本願実施の形態では、長孔部１１Ａと溝部１１Ｂとの間に境界部を設けた。以下に、種々の形状のバリエーションを説明する。

　［実施の形態１］
　図９は、実施の形態１の計測装置の計測装置本体２の形状を示す断面図である。図９に示す断面図は、図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線での断面図に相当するものであり、貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面図である。なお、実施の形態１の計測装置の基本構成は、図１～図７で説明しているので、ここでは説明は繰返さない。実施の形態１の計測装置は、図７に示した線状体の湾曲の度合いを検出するラインセンサ１６と、線状体が貫通する貫通孔が形成される計測装置本体２とを備える。

　図９を参照して、計測装置本体２に設けられた貫通孔は、長孔部１１Ａと、溝部１１Ｂと、境界部１１Ｃとによって構成される。

　長孔部１１Ａは、デリバリーワイヤ１４のＸ方向以外の移動を制限する。溝部１１Ｂは、Ｘ方向に直交するＹ方向の幅が長孔部１１Ａよりも拡幅された部分である。境界部１１Ｃは、長孔部１１Ａと溝部１１Ｂとの間に設けられる。境界部１１ＣのＹ方向の幅は、長孔部１１Ａの幅よりも広く、溝部１１Ｂの幅よりも狭い。

　長孔部１１Ａは、計測装置本体２の内部においてデリバリーワイヤ１４が所定の方向へ湾曲した状態で貫通し、かつ、デリバリーワイヤ１４に圧縮力が作用するとデリバリーワイヤ１４の湾曲の度合いが大きくなるようにデリバリーワイヤ１４の位置がＸ方向に移動できるように形成されている。

　溝部１１Ｂは、デリバリーワイヤ１４に取り付けられたデリバリーワイヤ１４よりも太いイントロデューサ１５が、計測装置本体２を貫通できるように形成された部分である。境界部１１Ｃは、長孔部１１Ａと溝部１１Ｂとの境界部分であって面取りが施された部分である。貫通孔を形成する境界部１１Ｃの壁面は、Ｙ方向の幅が次第に変化する傾斜部３０Ｆを有する。

　このような貫通孔の形状とすれば、引張力がデリバリーワイヤ１４に働いて、一旦溝部１１Ｂにデリバリーワイヤ１４が入り込み、底面３０Ｅにデリバリーワイヤ１４が当接したとしても、再び圧縮力がデリバリーワイヤ１４に働いてＸ方向にデリバリーワイヤ１４が移動した際に、傾斜部３０ＦによってＹ方向と逆方向にデリバリーワイヤ１４が誘導される。

　したがって、溝部１１Ｂにデリバリーワイヤ１４が引っ掛かる可能性が低くなり、長孔部１１Ａにデリバリーワイヤ１４が戻るので、再び圧縮力の測定が可能となる。

　図１０は、実施の形態１の第１変形例を示した図である。図１０には、計測装置本体１０２の貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面が示される。この貫通孔は、長孔部１１Ａ、溝部１１Ｂ、境界部１１Ｃに加えて、境界部１１Ｄをさらに含む（後の図１２を説明する便宜上、境界部１１Ｄと呼ぶ）。

　境界部１１Ｄは、長孔部１１Ａと反対側に溝部１１Ｂに隣接して設けられる。境界部１１ＤのＹ方向の幅は、長孔部１１Ａの幅より広く溝部１１Ｂの幅より狭い。

　境界部１１Ｄには、境界部１１ＤのＹ方向の幅が溝部１１Ｂから離れるにつれて次第に小さくなるように形成された傾斜部３０Ｇが設けられている。デリバリーワイヤ１４に引張力が作用して、内壁面３０Ｄにデリバリーワイヤ１４が当接すると、傾斜部３０Ｇの働きにより、デリバリーワイヤ１４は、溝部１１Ｂの底面３０Ｅから離れてＹ方向に少し移動する。このため、再び圧縮力がデリバリーワイヤ１４に作用したときに、デリバリーワイヤ１４が長孔部１１Ａに戻りやすくなる。

　図１１は、実施の形態１の第２変形例を示した図である。図１１には、第２変形例で使用される計測装置本体１１２の貫通孔の断面が示されている。この断面は、図１０の第１変形例をＸ軸を中心として反転させたものである。Ｙ方向に重力が働く場合、溝部１１Ｂに落ち込みにくくなる可能性がある点で、この変形例も好ましい。

　図１２は、実施の形態１の第３変形例を示した図である。図１２には、第３変形例で使用される計測装置本体１２２の貫通孔の断面が示されている。計測装置本体１２２の貫通孔は、図１０に示した長孔部１１Ａ、溝部１１Ｂ、境界部１１Ｃ，１１Ｄに長孔延長部１１Ｅが追加されたものである。長孔延長部１１ＥのＸ方向長さは、もっと長くても構わない。

　長孔延長部１１Ｅは、溝部１１Ｂの反対側に境界部１１Ｄに隣接して設けられる。長孔延長部１１ＥのＹ方向の幅は、長孔部１１ＡのＹ方向の幅と等しい。長孔延長部１１ＥのＹ方向の幅を形成する対向する２つの壁面は、長孔部１１ＡのＹ方向の幅を形成する対向する２つの内壁面３０Ａ，３０Ｂの延長上に位置する。

　このような構成とすることによって、デリバリーワイヤ１４に引張力が作用した場合に、内壁面３０Ｄにデリバリーワイヤ１４が当接すると、長孔部１１Ａと同じＹ方向位置までデリバリーワイヤ１４が誘導される。したがって、図１０に示した形状よりもさらに長孔部１１Ａにデリバリーワイヤ１４が戻りやすくなる。

　図１３は、実施の形態１の第４変形例を示した図である。図１３には、第４変形例で使用される計測装置本体１３２の貫通孔の断面が示されている。この断面は、図１２の第３変形例をＸ軸を中心として反転させたものである。Ｙ方向に重力が働く場合、溝部１１Ｂに落ち込みにくくなる可能性がある点で、この変形例も好ましい。

　図１４は、実施の形態１の第５変形例を示した図である。図１４には、第５変形例で使用される計測装置本体１４２の貫通孔の断面が示されている。計測装置本体１４２の貫通孔は、図１２に示した貫通孔のＹ方向と逆方向にも溝部１１Ｂを拡幅したものである。ただし、図１２と比べると、拡幅の幅は両側に半分ずつとなっている。

　計測装置本体１４２の貫通孔も、図１２と同様に、長孔部１１Ａ、溝部１１Ｂ、境界部１１Ｃ，１１Ｄに長孔延長部１１Ｅが追加されたものである。長孔延長部１１ＥのＸ方向長さは、もっと長くても構わない。

　図１４に示すような構成でも、デリバリーワイヤ１４に引張力が作用した場合に、内壁面３０Ｄにデリバリーワイヤ１４が当接すると、長孔部１１Ａと同じＹ方向位置までデリバリーワイヤ１４が誘導される。したがって、長孔延長部１１Ｅを設けない場合よりもさらに長孔部１１Ａにデリバリーワイヤ１４が戻りやすくなる。

　［実施の形態２］
　図１５は、実施の形態２の計測装置の計測装置本体１５２の形状を示す断面図である。図１５に示す断面図は、図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線での断面図に相当するものであり、貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面図である。なお、実施の形態２の計測装置の基本構成も、図１～図７で説明しているので、ここでは説明は繰返さない。実施の形態２の計測装置は、図７に示した線状体の湾曲の度合いを検出するラインセンサ１６と、線状体が貫通する貫通孔が形成される計測装置本体１５２とを備える。

　図１５を参照して、計測装置本体１５２に設けられた貫通孔は、長孔部１１Ａと、溝部１１Ｂと、境界部１１Ｃとによって構成される。長孔部１１Ａと溝部１１Ｂについては、実施の形態１と同様なＹ方向幅の関係にあるので、説明は繰り返さない。

　計測装置本体１５２に設けられた貫通孔の境界部１１Ｃの傾斜部３０Ｆは、断面において凸型の円弧形状を有する。この境界部１１Ｃにおいても、Ｙ方向の幅は、長孔部１１Ａよりも広く、溝部１１Ｂよりも狭い。

　境界部１１Ｃを図１５のような形状とした場合でも、図９に示した場合と同様に、一旦引張力がデリバリーワイヤ１４に作用して、溝部１１Ｂの底面３０Ｅにデリバリーワイヤ１４が当接したとしても、圧縮力がデリバリーワイヤ１４に作用したら長孔部１１Ａにデリバリーワイヤ１４が復帰しやすくなる。

　図１６は、実施の形態２の第１変形例を示した図である。図１６には、計測装置本体１６２の貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面が示される。この貫通孔は、長孔部１１Ａ、溝部１１Ｂ、境界部１１Ｃに加えて、境界部１１Ｄをさらに含む。境界部１１Ｄの断面も凸型の円弧形状となっている。この場合も図１０に示した場合と同様に、引張力がデリバリーワイヤ１４に作用した場合に、傾斜部３０ＧによってＹ方向と逆方向にデリバリーワイヤ１４が戻されるので、再び圧縮力がデリバリーワイヤ１４に加わった時にデリバリーワイヤ１４が長孔部１１Ａに復帰しやすくなる。

　なお、図１０～図１４に示した実施の形態１の境界部１１Ｃ，１１Ｄの傾斜部３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｊ，３０Ｋを断面が凸型の円弧となる壁面に置換しても良い。

　［実施の形態３］
　実施の形態２では、境界部１１Ｃに設けた傾斜部の曲率半径が大きい場合、その部分では、Ｙ方向の幅が大きくなるとともに、境界部１１ＣのＸ方向の寸法も増えてしまう。このため、境界部１１Ｃのデリバリーワイヤ１４のＹ方向位置がずれる分多少なりとも検出精度が悪化する。したがってできるだけ境界部１１Ｃの曲率半径は小さい方が好ましい。しかし曲率半径が小さすぎると、溝部１１Ｂに落ち込んだデリバリーワイヤをＸ方向に移動した場合の当接面が図８に示した場合と変わらなくなってしまいデリバリーワイヤ１４を長孔部１１Ａに戻す効果が得られない。

　そこで、実施の形態３では、凸型の円弧に凹型の円弧を組み合わせた傾斜部とすることによって、精度が悪化する範囲を減らすことができる。

　図１７は、実施の形態３の計測装置の計測装置本体１７２の形状を示す断面図である。図１７に示す断面図は、図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線での断面図に相当するものであり、貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面図である。なお、実施の形態３の計測装置の基本構成も、図１～図７で説明しているので、ここでは説明は繰返さない。実施の形態３の計測装置は、図７に示した線状体の湾曲の度合いを検出するラインセンサ１６と、線状体が貫通する貫通孔が形成される計測装置本体１７２とを備える。

　図１７を参照して、計測装置本体１７２に設けられた貫通孔は、長孔部１１Ａと、溝部１１Ｂと、境界部１１Ｃとによって構成される。長孔部１１Ａと溝部１１Ｂについては、実施の形態１，２と同様なＹ方向幅の関係にあるので、説明は繰り返さない。

　計測装置本体１７２に設けられた貫通孔の境界部１１Ｃの傾斜部３０Ｆは、断面において長孔部１１Ａに続く凸型の円弧形状と、溝部１１Ｂの底面３０Ｅに続く凹型の円弧形状とを有する。この境界部１１Ｃにおいても、Ｙ方向の幅は、長孔部１１Ａよりも広く、溝部１１Ｂよりも狭い。

　境界部１１Ｃを図１７のような形状とした場合でも、図９に示した場合と同様に、一旦引張力がデリバリーワイヤ１４に作用して、溝部１１Ｂの底面３０Ｅにデリバリーワイヤ１４が当接したとしても、圧縮力がデリバリーワイヤ１４に作用したら長孔部１１Ａにデリバリーワイヤ１４が復帰しやすくなる。

　図１８は、実施の形態３の第１変形例を示した図である。図１８には、計測装置本体１８２の貫通孔の入口と出口との間の中間部の線状体の貫通方向に交差する方向の断面が示される。この貫通孔は、長孔部１１Ａ、溝部１１Ｂ、境界部１１Ｃに加えて、境界部１１Ｄをさらに含む。境界部１１Ｄの断面も凹型の円弧形状となっている。この場合も図１０に示した場合と同様に、引張力がデリバリーワイヤ１４に作用した場合に、傾斜部３０ＧによってＹ方向と逆方向にデリバリーワイヤ１４が戻されるので、再び圧縮力がデリバリーワイヤ１４に加わった時にデリバリーワイヤ１４が長孔部１１Ａに復帰しやすくなる。

　なお、図１０～図１４に示した実施の形態１の長孔部の境界部１１Ｃ，１１Ｄの傾斜部３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｊ，３０Ｋを凸型の円弧と凹型の円弧を組み合わせた断面となる壁面に置換しても良い。

　［傾斜部の種々の変形］
　図１９は、傾斜部を凸型の円弧の断面とした場合の模式図である。図２０は、傾斜部を凸型の円弧に凹型の円弧を組み合わせた断面とした場合の模式図である。図２１は、傾斜部を階段状の断面とした場合の模式図である。

　図１９～図２１のいずれの場合であっても、デリバリーワイヤ１４に圧縮力が作用して、デリバリーワイヤがＸ方向に移動すると、傾斜部に当接することによってＹ方向と逆方向の分力を有する力Ｆがデリバリーワイヤ１４に作用する。

　つまり、デリバリーワイヤ１４を３０Ｅに沿ってＸ方向に移動させたときに、最初にデリバリーワイヤ１４に当接する傾斜部の点が、溝部１１Ｂの底面３０Ｅからデリバリーワイヤ１４の半径ｒまでの高さにあれば、どのような形状の傾斜部であってもよい。この場合、図１９～図２１に示した角θが０より大きく９０°未満となり、デリバリーワイヤ１４をＹ方向と逆方向に移動させる効果を得ることができる。たとえば、図２１において、階段は１段のみであっても良い。

　［計測装置の応用例］
　次に、本発明の計測装置の応用例として、体内の管の中へ挿入され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が、他の医療機器に組み込まれて使用される例を示す。

　図２２は、計測装置が組み込まれた医療機器の構成を示した図である。この医療装置は、ガイドワイヤ２３と、ガイドワイヤ２３が挿入されたカテーテル２４と、計測装置本体２と、計測装置本体２に取り付けられたラインセンサで検出された圧縮力を表示する表示器２２とを含む。

　図２２に示すように、実施の形態１～３に示した計測装置は、動脈瘤の塞栓治療に用いられる可能性がある。実施の形態１～３に示した計測装置を適用すれば、手術中に引張方向に過大な力を加えてしまった際に、デリバリーワイヤ１４がイントロデューサ専用溝に引っかかることを防止できる。したがって、実施の形態１～３の計測装置が適用された医療機器では、デリバリーワイヤ１４を挿入しているのにも関わらず、正常に挿入力が測定できないということはなくなる。

　図２３は、人体を模擬する訓練用シミュレータに計測装置を取付けて使用する例を示す模式図である。図２３において、シミュレータ２６は、線状の医療器具が挿入される人体の管の透視画像と同等の、模擬透視画像２７を表示する。計測装置本体２にカテーテル２４が接続される。カテーテル２４の中には、計測装置本体２の貫通孔３を貫通するガイドワイヤ２３がある。訓練している術者２５は、模擬透視画像２７を見ながらガイドワイヤ２３を操作する。シミュレータ２６は、挿入されたガイドワイヤ２３に対して、挿入抵抗を変化させる。ガイドワイヤ２３を把持する術者２５が、ガイドワイヤ２３に長手軸方向に力を加えるとき、挿入抵抗があると、ガイドワイヤ２３には長手軸方向に圧縮力が作用する。操作時の抵抗力、すなわち計測装置によって計測されるガイドワイヤ２３に作用する圧縮力は、表示器２２に表示されるとともに、ケーブル２８を通してシミュレータ２６にも伝えられ、シミュレータ２６内部でのガイドワイヤ２３の挿入抵抗変更に寄与している。

　このように、実施の形態１～３に示した計測装置を人体を模擬する訓練用シミュレータに取付けて使用した場合も同様に、引張方向に過大な力を加えてしまった際に、デリバリーワイヤがイントロデューサ専用溝に引っかかることを防止できる。このためワイヤを挿入しているのにも関わらず、正常に挿入力が測定できないということはなくなる。

　なお、実施の形態１～３の説明においては、線状体の湾曲の度合いを検出するセンサとしてラインセンサ１６を例に挙げたが、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をたとえばマトリクス状に並べて配置してなる２次元のアレイセンサを用いても、線状体の湾曲の度合いの検出が可能である。さらに、線状体の湾曲の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。

　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、上記した実施の形態の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、２，１０２，１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２，１８２　計測装置本体、３　貫通孔、４　入出力ポート、５，６　拘束部、７　内壁、３０Ｅ　底面、１１　空間、１１Ａ　長孔部、１１Ｂ　溝部、１１Ｃ，１１Ｄ　境界部、１１Ｅ　長孔延長部、１２　溝、１３　コイル、１４，１４ａ，１４ｂ　デリバリーワイヤ、１５　イントロデューサ、１６　ラインセンサ、１７　レンズ、２２　表示器、２３　ガイドワイヤ、２４　カテーテル、２５　術者、２６　シミュレータ、２７　模擬透視画像、２８　ケーブル、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｄ　内壁面、３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｊ，３０Ｋ　傾斜部。

Claims

　可撓性を有する線状体の湾曲の度合いに基づいて前記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、
　前記線状体の湾曲の度合いを検出するセンサと、
　前記線状体が貫通する貫通孔が形成される本体とを備え、
　前記貫通孔の入口と出口との間の中間部の前記線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、前記線状体の第１方向以外の移動を制限する第１部分と、前記第１方向に直交する方向の幅が拡幅された第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第１方向に直交する方向の幅が前記第１部分の幅より広く前記第２部分の幅より狭い第３部分とを含む、計測装置。
　前記第１部分は、前記本体の内部において前記線状体が所定の方向へ湾曲した状態で貫通し、かつ、前記線状体に前記圧縮力が作用すると前記線状体の前記湾曲の度合いが大きくなるように前記線状体の位置が前記第１方向に移動できるように形成された長孔部であり、
　前記第２部分は、前記線状体に取り付けられた前記線状体よりも太い鞘部材が、前記本体を貫通できるように形成された溝部であり、
　前記第３部分は、前記長孔部と前記溝部との境界部分であって面取りが施された部分である、請求項１に記載の計測装置。
　前記貫通孔を形成する前記第３部分の壁面は、前記第１方向に直交する方向の幅が次第に変化する傾斜部を有する、請求項１に記載の計測装置。
　前記貫通孔を形成する前記第３部分の壁面は、前記断面において凸型の円弧形状を有する、請求項１に記載の計測装置。
　前記貫通孔を形成する前記第３部分の壁面は、前記断面において、前記第１部分の壁面に続く凸型の円弧形状と、前記第２部分の壁面に続く凹型の円弧形状とを有する、請求項１に記載の計測装置。
　前記貫通孔の入口と出口との間の中間部の前記線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、前記第１部分の反対側に前記第２部分に隣接して設けられ、前記第１方向に直交する方向の幅が前記第１部分の幅より広く前記第２部分の幅より狭い第４部分をさらに含む、請求項１に記載の計測装置。
　前記貫通孔の入口と出口との間の中間部の前記線状体の貫通方向に交差する方向の断面は、前記第２部分の反対側に前記第４部分に隣接して設けられ、前記第１方向に直交する方向の幅が前記第１部分と等しい第５部分をさらに含み、
　前記第５部分の幅を形成する対向する２つの壁面は、前記第１部分の幅を形成する対向する２つの壁面の延長上に位置する、請求項６に記載の計測装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の計測装置が組み込まれた医療機器。
　請求項８に記載の医療機器が組み込まれた、人体を模擬する医療操作訓練装置。