(57)【要約】  生体管（３）に挿入部材（２）を挿入する際に、挿入部材（２）が生体管（３）に接触する際の力を計測する力計測装置（１）であって、挿入部材（２）が生体管（３）にかかる力を体外から計測する力検出部（１３）と、生体管３に挿入部材（２）を挿入している最中に、力検出部（１３）で検出した力の情報から挿入部材（２）が生体管（３）にかかる力を個別に計測する時点を算出する時点算出部（１０，１０Ｂ）と、時点に関する情報と力検出部（１３）で検出した力の情報から、挿入部材（２）が生体管（３）にかかる力を個別に算出する個別力算出部（１１）とを備える。
2014010177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測装置であって、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える力計測装置。
【請求項２】
前記個別力算出用パラメータ決定部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の閾値以上である時点又は挿入長を前記個別力算出用パラメータとして決定し、
前記個別力算出部は、計測時点又はその時点での挿入長で前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点又はその時点での挿入長における前記力の情報を減じた値を、前記計測時点又は前記挿入長までに決定した前記時点又は前記挿入長の数で除した値を各々の時点又は挿入長での個別力に加算する請求項１に記載の力計測装置。
【請求項３】
前記生体管に前記挿入部材を挿入したのち、一旦、部分的に引き戻したのち、再び、前記生体管に前記挿入部材を再挿入する際に、引き戻し開始時点又はその時点での挿入長から再挿入時点又はその時点での挿入長までに既に前記個別力算出用パラメータ決定部で決定した前記時点又は前記挿入長を削除するように修正する修正部をさらに備え、
前記個別力算出部は、前記修正部で修正した時点又は挿入長に基づいて個別力を算出する請求項１又は２に記載の力計測装置。
【請求項４】
前記個別力算出部で算出した個々の力の情報のうち所定の閾値以上の力の情報がある場合には、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷が発生していると判定する力判定部をさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項５】
前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を前記生体管もしくは前記挿入部材を撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とをさらに備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項６】
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を音声又は画像で術者に知らせる出力部を備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項７】
前記力判定部で判定した判定結果に基づいて、通知すべき情報を決定する通知情報決定部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報に基づいて、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報を、前記撮像装置制御部の制御の下に前記撮像装置で撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とを備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項８】
生体管に向けて、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を送り出すスレーブ機構と、前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とで構成されるマスタースレーブ装置において、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える力計測装置を備えるとともに、
さらに、前記力計測装置で取得した力情報により、前記マスター機構に伝達する力を決定する力伝達箇所決定部と、
前記力伝達箇所決定部にて決定した力に切り替えるときに、前記力がスムーズに切り替わるように力にスムージングをかけて補正する力補正部と、
前記人が前記スレーブ制御部の力情報に基づいて前記マスター機構を操作し、前記マスター機構の操作情報を電気信号に変換するマスター制御部と、
前記スレーブ機構と前記マスター制御部に接続され、前記マスター制御部から送られる前記マスター機構の操作情報を、前記スレーブ機構に伝達する制御信号を出力するとともに、前記力補正部で補正した力情報を前記マスター制御部に伝達するスレーブ制御部とを備えるマスタースレーブ装置。
【請求項９】
前記力計測装置は、前記個別力算出部で算出した個々の力情報のうち所定の閾値以上の力の情報がある場合には、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷が発生していると判定する力判定部をさらに備え、
前記力判定部にて前記力情報が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、スレーブ動作を停止するような動作を生成するスレーブ動作生成部をさらに備えて、
前記スレーブ制御部は、前記スレーブ動作生成部で生成した動作に基づいて、前記スレーブ機構を制御する請求項８に記載のマスタースレーブ装置。
【請求項１０】
前記計測装置で計測された前記力情報の大きさに応じて、前記スレーブを振動させるための振動周期もしくは振動幅もしくはその両方を設定してスレーブの動作を生成するスレーブ動作生成部をさらに備え、
前記スレーブ制御部は、前記スレーブ動作生成部で生成した動作に基づいて、前記スレーブ機構を制御する請求項８又は９に記載のマスタースレーブ装置。
【請求項１１】
生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測方法であって、
力検出部で、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測し、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして個別力算出用パラメータ決定部で決定し、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別力算出部で個別に算出する、力計測方法。
【請求項１２】
生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測プログラムであって、
コンピュータを、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部と
として機能させるための力計測プログラム。
【請求項１３】
生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する集積電子回路であって、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える集積電子回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、術者の手技をアシストするときに使用する、力計測装置及び力計測方法、マスタースレーブ装置、力計測プログラム、並びに、集積電子回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線透視画像などの画像を見ながら血管などの人体の生体管にガイドワイヤー又はカテーテルなどの線状の挿入部材を挿入して、血管狭窄部の治療などを行う術式が行われている。術者は生体管又は挿入部材の状態を撮影した画像により確認するのと同時に、挿入部材が生体管に接触して発生する挿入抵抗の力覚情報を術者自身が手元で直接感じながら行われるのが一般的である。体外から挿入部材を操作する際に、挿入部材で管を損傷させる場合がある。また、挿入部材が人体の生体管に接触して発生する挿入抵抗の力覚情報は術者のみしか確認できず、さらに数値など定量的に確認することができなかった。【０００３】
以上の問題点を解決するために、挿入部材のたわみを計測することで人体の外から挿入部材にかかる挿入抵抗力を計測する方式がある（特許文献１を参照）。この方式は、挿入部材にかかる挿入抵抗力を計測することで、これまで術者の勘で確認していた挿入抵抗力を定量的に確認することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３９１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は挿入部材に直接的にセンサを備えない方法であり、体外から挿入部材の先端が接触する際の力又は、挿入部材の途中が生体管に接触した際の摩擦力などの合計の力覚情報を計測することが可能だが、蛇行の数が多いと摩擦力が増大するため、所定の閾値で生体管への負荷を検出することができない。さらに、体外で計測した力情報は挿入部材の先端が接触する際の力、又は、挿入部材の途中が生体管に接触した際の摩擦力などの合計の力覚情報であるため、挿入部材の先端にかかる力又は各蛇行部を通過するときにかかる力を個別に計測することができない。【０００６】
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたものであり、体外から計測した力情報から、挿入部材の先端又は各蛇行部にかかる力を個別に推定することができる、力計測装置及び力計測方法、マスタースレーブ装置、力計測プログラム、並びに、集積電子回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【０００８】
本発明の第１態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測装置であって、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える力計測装置を提供する。【０００９】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の前記態様にかかる力計測装置及び力計測方法、マスタースレーブ装置、及び力計測プログラム並びに、集積電子回路によれば、管に挿入部材を挿入する際に発生する力を合算値ではなく、個々の接触部毎に計測できるようになる。さらに、力計測装置を利用して、負荷がかかっているときにロボットを停止するなどの操作アシストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における力計測装置の構成の概要を示す図であり、
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における力計測装置の詳細構成を示すブロック図であり、
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における計測情報データベースに関する図であり、
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１実施形態における力計測装置の構成の概要を示す図であり、
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１実施形態における力計測装置の構成の概要を示す図であり、
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１実施形態における力計測装置の構成の概要を示す図であり、
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１実施形態における力計測装置のたわみ量と力の対応表を示す図であり、
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の第１実施形態における挿入長検出部の構成の概要を示す図であり、
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明の第１実施形態における挿入長検出部のマーク数と挿入量の対応表を示す図であり、
【図５】図５は、本発明の第１実施形態における判定結果通知部の一例を説明する図であり、
【図６】図６は、本発明の第１実施形態における力計測装置のフローチャートであり、
【図７】図７は、本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入動作を説明する説明図であって、（Ａ）はカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｅ）はカテーテル挿入動作を説明する図であり、
【図８】図８は、本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフであり、
【図９】図９は、本発明の第１実施形態における力計測装置の閾値のデータに関する図であり、
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態におけるカテーテル挿入作業を説明する説明図であり、
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態における力計測装置の詳細構成を示すブロック図であり、
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態におけるカテーテル挿入動作を説明する説明図であって、（Ａ）はカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｇ）はカテーテル挿入動作を説明する図であり、
【図１３】図１３は、本発明の第２実施形態における力計測装置のフローチャートであり、
【図１４】図１４は、本発明の第２実施形態におけるカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフであり、
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態における計測情報データベースに関する図であり、
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態におけるカテーテル挿入動作を説明する説明図であって、（Ａ）はカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｇ）はるカテーテル挿入動作を説明する図であり、
【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態におけるカテーテル挿入時の力と挿入長の関係を示すグラフであり、
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の第２実施形態における計測情報データベースに関する図であり、
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の第２実施形態における計測情報データベースに関する図であり、
【図１９】図１９は、本発明の第３実施形態におけるマスタースレーブ装置の構成の概要を示す図であり、
【図２０】図２０は、本発明の第３実施形態におけるマスタースレーブ装置の詳細構成を示すブロック図であり、
【図２１】図２１は、本発明の第３実施形態におけるマスタースレーブ装置のフローチャートであり、
【図２２】図２２は、本発明の第３実施形態におけるカテーテル挿入作業を説明する図であり、
【図２３】図２３は、本発明の第４実施形態におけるマスタースレーブ装置の詳細構成を示すブロック図であり、
【図２４】図２４は、本発明の第４実施形態におけるマスタースレーブ装置のフローチャートであり、
【図２５】図２５は、本発明の第４実施形態におけるスレーブ動作生成部を説明する図であり、
【図２６】図２６は、本発明の第５実施形態における力計測装置の構成の概要を示す図であり、
【図２７】図２７は、本発明の第５実施形態における力計測装置の詳細構成を示すブロック図であり、
【図２８】図２８は、本発明の第５実施形態における判定結果通知部の一例を説明する図であり、
【図２９】図２９は、本発明の第５実施形態における力判定結果の情報を説明する図であり、
【図３０】図３０は、本発明の第５実施形態における通知情報を説明する図であり、
【図３１】図３１は、本発明の第５実施形態における制御情報データベースに関する図であり、
【図３２】図３２は、本発明の第５実施形態における力計測装置のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測装置であって、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える力計測装置を提供する。
【００１５】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
【００１６】
本発明の第２態様によれば、前記個別力算出用パラメータ決定部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の閾値以上である時点又は挿入長を前記個別力算出用パラメータとして決定し、
前記個別力算出部は、計測時点又はその時点での挿入長で前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点又はその時点での挿入長における前記力の情報を減じた値を、前記計測時点又は前記挿入長までに決定した前記時点又は前記挿入長の数で除した値を各々の時点又は挿入長での個別力に加算する第１の態様に記載の力計測装置を提供する。
【００１７】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記生体管に前記挿入部材を挿入したのち、一旦、部分的に引き戻したのち、再び、前記生体管に前記挿入部材を再挿入する際に、引き戻し開始時点又はその時点での挿入長から再挿入時点又はその時点での挿入長までに既に前記個別力算出用パラメータ決定部で決定した前記時点又は前記挿入長を削除するように修正する修正部をさらに備え、
前記個別力算出部は、前記修正部で修正した時点又は挿入長に基づいて個別力を算出する第１又は２の態様に記載の力計測装置を提供する。
【００１９】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を修正することができる。
【００２０】
本発明の第４態様によれば、前記個別力算出部で算出した個々の力の情報のうち所定の閾値以上の力の情報がある場合には、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷が発生していると判定する力判定部をさらに備える第１〜３のいずれか１つの態様に記載の力計測装置を提供する。
【００２１】
本構成によって、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけているかどうかを判定することができる。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を前記生体管もしくは前記挿入部材を撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とをさらに備える第１〜４のいずれか１つの態様に記載の力計測装置を提供する。
【００２３】
本構成によって、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけているかどうかを画像とともに表示することができる。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を音声又は画像で術者に知らせる出力部を備える第１〜５のいずれか１つの態様に記載の力計測装置を提供する。
【００２５】
本構成によって、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷をかけているかどうかを音声などで確認することができる。
【００２６】
本発明の第７態様によれば、前記力判定部で判定した判定結果に基づいて、通知すべき情報を決定する通知情報決定部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報に基づいて、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報を、前記撮像装置制御部の制御の下に前記撮像装置で撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とを備える第１〜４のいずれか１つの態様に記載の力計測装置を提供する。
【００２７】
本構成によって、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷がかかっている場合には、前記撮像装置で撮像した画像と共に負荷を確認することができる。
【００２８】
本発明の第８態様によれば、生体管に向けて、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を送り出すスレーブ機構と、前記スレーブ機構を人が遠隔により操作するマスター機構とで構成されるマスタースレーブ装置において、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える力計測装置を備えるとともに、
さらに、前記力計測装置で取得した力情報により、前記マスター機構に伝達する力を決定する力伝達箇所決定部と、
前記力伝達箇所決定部にて決定した力に切り替えるときに、前記力がスムーズに切り替わるように力にスムージングをかけて補正する力補正部と、
前記人が前記スレーブ制御部の力情報に基づいて前記マスター機構を操作し、前記マスター機構の操作情報を電気信号に変換するマスター制御部と、
前記スレーブ機構と前記マスター制御部に接続され、前記マスター制御部から送られる前記マスター機構の操作情報を、前記スレーブ機構に伝達する制御信号を出力するとともに、前記力補正部で補正した力情報を前記マスター制御部に伝達するスレーブ制御部とを備えるマスタースレーブ装置を提供する。
【００２９】
本構成によって、必要な箇所のみの力をマスター機構に伝達することができる。
【００３０】
本発明の第９態様によれば、前記力計測装置は、前記個別力算出部で算出した個々の力情報のうち所定の閾値以上の力の情報がある場合には、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷が発生していると判定する力判定部をさらに備え、
前記力判定部にて前記力情報が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、スレーブ動作を停止するような動作を生成するスレーブ動作生成部をさらに備えて、
前記スレーブ制御部は、前記スレーブ動作生成部で生成した動作に基づいて、前記スレーブ機構を制御する第８の態様に記載のマスタースレーブ装置を提供する。
【００３１】
本構成によって、前記生体管又は前記挿入部材に負荷がかかっている場合は、前記スレーブ機構を停止するよう制御することができる。
【００３２】
本発明の第１０態様によれば、前記計測装置で計測された前記力情報の大きさに応じて、前記スレーブを振動させるための振動周期もしくは振動幅もしくはその両方を設定してスレーブの動作を生成するスレーブ動作生成部をさらに備え、
前記スレーブ制御部は、前記スレーブ動作生成部で生成した動作に基づいて、前記スレーブ機構を制御する第８又は９の態様に記載のマスタースレーブ装置を提供する。
【００３３】
本構成によって、前記生体管又は前記挿入部材に負荷がかかって、前記挿入部材が前進できない場合に、適切な振動制御をすることで前進させることができる。
【００３４】
本発明の第１１態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測方法であって、
力検出部で、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測し、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして個別力算出用パラメータ決定部で決定し、
前記個別力算出用パラメータとして個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別力算出部で個別に算出する、力計測方法を提供する。
【００３５】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
【００３６】
本発明の第１２態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測プログラムであって、
コンピュータを、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部と
として機能させるための力計測プログラムを提供する。
【００３７】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
【００３８】
本発明の第１３態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する集積電子回路であって、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備える集積電子回路を提供する。
【００３９】
本構成によって、前記生体管の外部から計測した力から個々の接触部毎にかかる力を推定することができる。
【００４０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態における力計測装置１の概要について説明する。
【００４１】
図１は、人体４の生体管の一例である脳又は心臓などの血管３の患部に向けて、術者６が、挿入部材での一例あるガイドワイヤー２を体外から挿入するカテーテル検査、又は、治療の様子を示す。
【００４２】
ガイドワイヤー２の先端とは反対側の部分は、トルクデバイス３９に把持されて固定され、術者６はトルクデバイス３９を把持してガイドワイヤー２の挿入操作を行なう。術者６がガイドワイヤー２を血管３に挿入している間、撮像装置の一例としてのＸ線撮像装置５は、血管３、あるいはガイドワイヤー２を体外から撮像し、モニタ８ａは、Ｘ線撮像装置５で撮像した画像を表示する。Ｘ線撮像装置５は、Ｘ線発生部５ｇと、Ｘ線発生部５ｇに対応するＸ線検出部５ｈとを備える。Ｘ線発生部５ｇは、寝台７０上の人体４の撮影対象部位に対して放射線（例えばＸ線）を照射し、Ｘ線検出部５ｈは、人体４を透過したＸ線画像を検出する。Ｘ線検出部５ｈで検出されたＸ線画像は、撮像装置制御部の一例としてのＸ線撮像制御部４１を介してモニタ８ａに接続されて、モニタ８ａにＸ線画像が表示される。Ｘ線撮像制御部４１は、Ｘ線撮像装置移動部５ｋを駆動制御して、Ｘ線発生部５ｇとＸ線検出部５ｈとを、必要に応じて撮像が必要な部位まで移動させることができる。以下の実施形態でも、同様な構成を採用することかできる。
【００４３】
力計測装置１は、トルクデバイス２９の先端に配置され、術者６がガイドワイヤー２を挿入している際に発生する力、例えば、ガイドワイヤー２が血管３に接触したときの接触力、あるいは、ガイドワイヤー２が血管３の蛇行部又は分岐部に接触したときの摩擦力を個別に計測し、血管３に負荷がかかっている場合には、出力部の一例としてのモニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより警告を通知する。
【００４４】
術者は、モニタ８ａに表示されたＸ線画像、又は、スピーカー８ｂからの警告などを確認しながら、ガイドワイヤー２の挿入を行う。また、入力ＩＦ（インターフェース）７は、力計測装置１の検出の開始、及び、終了を指示するための操作インターフェースで、例えばボタンなどで構成される。入力ＩＦ７により力計測の開始指令を受けて、力計測制御部２００により、力計測装置１での力の計測動作処理を開始する一方、入力ＩＦ７により力計測の終了指令を受けて、力計測制御部２００により、力計測装置１での力の計測動作処理を終了する。なお、力計測制御部２００は、力計測の開始及び終了指令に基づき、Ｘ線撮像制御部４１を介してＸ線撮像装置５の撮像動作の開始及び終了も制御する。
【００４５】
図２は力計測装置１の構成を示す。
【００４６】
第１実施形態の力計測装置１は、少なくとも、力検出部１３と、個別力算出用パラメータ決定部又は時点算出部の一例として機能する基準点算出部１０と、個別力算出部１１とを備えて構成されている。この第１実施形態の力計測装置１では、これらの装置以外に、データベース入出力部１４と、計測情報データベース９と、力判定部１２と、判定結果通知部８と、タイマー３６とを備えている。
【００４７】
《力検出部１３》
力検出部１３は、挿入部材の一例としてのガイドワイヤー２を生体管の一例としての血管３に挿入している最中（ガイドワイヤー２を血管３に最初に挿入している最中のみならず、その後、挿入し続けるときも含む）にガイドワイヤー２が人体４の外部から血管３に接触したときにガイドワイヤー２に作用（発生）する力を、血管３の外部から検出する。例えば、力検出部１３は、ガイドワイヤー２の挿入方向の力を計測する６軸力センサで構成される。図４Ａに示すように、トルクデバイス３９の先端に配置する。術者６はトルクデバイス３９を把持してガイドワイヤー２を操作し、ガイドワイヤー２が血管３の各蛇行部３ａあるいは分岐部３ｂに接触すると、力検出部１３は、各蛇行部３ａ、あるいは分岐部３ｂでの力が合算して計測する。
【００４８】
例えば、図４Ａのように各蛇行部３ａあるいは分岐部３ｂのそれぞれでＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の力が発生した場合、力検出部１３では、各力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を個別に検出できず、それぞれの力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の合算値（この例では、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＝Ｐｔ）Ｐｔを計測する。力検出部１３で検出した力Ｐｔの値は、後述するタイマー３６を利用して、ある一定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に力検出部１３で検出され、検出された力Ｐｔの値は、時刻と共に、後述するデータベース入出力部１４に力検出部１３から出力され、データベース入出力部１４から計測情報データベース９に記憶する。
【００４９】
なお、第１実施形態の力検出部１３は、６軸力センサとしているが、ガイドワイヤー２の挿入方向と挿入方向回りの回転方向との２軸を計測可能な力センサとしても良い。また、力検出部１３は、トルクデバイス３９の先端に配置する構成としているが、例えば、図４Ｂに示すように第１固定部３７と第２固定部３８とにガイドワイヤー２を通過させ、図４Ｃに示すように、術者が力を加えたときに２つの第１及び第２固定部３７，３８間のたわみ量（図４Ｃの長さＬ）をレーザ変位計又はカメラなどの画像認識装置１５ｃで計測し、あらかじめ用意したたわみ量Ｌと力との関係を示すテーブル（図４Ｄに図示）を挿入長検出部用第２演算部１５ｅで用いて、挿入長検出部用第２演算部１５ｅでたわみ量に対応する力を算出しても良い。
【００５０】
《タイマー３６》
タイマー３６は、ある一定時間（例えば、４ｍｓｅｃ毎）の経過後にデータベース入出力部１４を実行させる。
【００５１】
《データベース入出力部１４》
データベース入出力部１４は、計測情報データベース９と、力検出部１３と、基準点算出部１０と、個別力算出部１１と、力判定部１２とのデータの入出力を行う。
【００５２】
《基準点算出部１０》
基準点算出部１０は、挿入長検出部１５と、時点設定部の一例として機能する基準点設定部１６とを有して、個別力算出用パラメータとして時点又はその時点での挿入長を決定する。以下は、代表例として、個別力算出用パラメータとして時点を決定し、後述するように、前記決定された個別力算出用パラメータを利用して個別力算出部１１で個別力を算出する例について説明する。なお、変形例としては、時点を決定する代わりに、その時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定し、前記決定された個別力算出用パラメータを利用して個別力算出部１１で個別力を算出するようにしてもよい。
【００５３】
挿入長検出部１５は、例えば、図４Ａに示すように体外で術者６が操作するトルクデバス３９に配置する。具体的な構成としては、挿入長検出部１５は、距離センサ１５ａと挿入長検出部用演算部１５ｂとで構成する。トルクデバイス３９の位置を距離センサ１５ａで計測して、計測した結果の情報を基にトルクデバイス３９の移動前の位置からの移動量を挿入長検出部用第１演算部１５ｂで求め、挿入長として挿入長検出部用第１演算部１５ｂで検出する。
【００５４】
なお、第１実施形態では、挿入長検出部１５をトルクデバイス３９に配置する構成としているが、これに限られるものではない。例えば、挿入長検出部１５の別の例として、図４Ｅに示すように、ガイドワイヤー２に明暗（例えば白黒）のマークを付加し、マークの数をカメラ１５ｃで撮像して、撮像画像を画像認識部１５ｄで画像認識することで、マークを挿入長検出部用第２演算部１５ｅでカウントし、カウントしたマークと挿入長との関係性を示すテーブル(図４Ｆに図示)により、挿入長検出部用第２演算部１５ｅで挿入量を検出する方式でも良い。
【００５５】
基準点設定部１６は、挿入長検出部１５により検出した挿入長が所定の長さ分（例えば、１ｍｍ）増加もしくは減少する毎に、力検出部１３により検出した力の変位を算出し、直前の基準点までの変位と比較して、所定の第１閾値（基準点設定用閾値）（例えば、０．１Ｎ）以上変化していた時点を基準点として設定する。ここで述べた基準点とは、力検出部１３で検出した合算の力から個々にかかる力を個別に計測するための基準となる点（個別力計測用の時点）である。
【００５６】
なお、基準点設定部１６は、挿入長が０である時点を最初の基準点として設定する。設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力し、データベース入出力部１４により計測情報データベース９に記憶する。
【００５７】
力検出部１３により検出した力情報の合算値と挿入長検出部１５により検出した挿入長の情報とに基づいて、ガイドワイヤー２が血管３と接触している箇所毎の各力を算出するための基準点を基準点設定部１６で設定し、設定した基準点を基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力する。
【００５８】
挿入長検出部１５は、術者６がガイドワイヤー２を挿入する際に、ガイドワイヤー２が体内に挿入された長さをタイマー３６を利用して、ある一定時間毎（例えば、４ｍｓｅｃ毎）に検出し、時刻と共にデータベース入出力部１４に出力し、計測情報データベース９に記憶する。
【００５９】
《個別力算出部１１》
個別力算出部１１は、データベース入出力部１４を介して取得した力検出部１３からの情報と基準点算出部１０からの情報とを基に、力検出部１３により検出した力Ｐｔの合算値から、基準点算出部１０により算出した基準点毎にかかる各力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を算出し、データベース入出力部１４に出力する。
【００６０】
具体的には、個別力算出部１１は、力検出部１３により検出した力の情報（値）から直前の基準点における力の情報（値）を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除した値を各々の基準点での個別力に加算して算出する。個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１から、基準点と共に、データベース入出力部１４に出力する。
【００６１】
《計測情報データベース９》
計測情報データベース９には、力検出部１３により検出した力に関する情報と、挿入長検出部１５により検出した挿入長とを、タイマー３６を利用して時刻と共に、データベース入出力部１４により格納する。更に、基準点算出部１０により算出した基準点に関する情報と、個別力算出部１１により算出した各基準点における個別の力に関する情報とを、基準点と対にして、データベース入出力部１４により、計測情報データベース９に格納する。計測情報は、データベース入出力部１４により、計測情報データベース９に対して入出力される。
【００６２】
図３は、計測情報データベース９の情報内容の一例を示す。
【００６３】
（１）「時刻」の欄は、挿入作業を実施している時刻に関する情報を示す。第１実施形態では、ミリ秒(ｍｓｅｃ)単位で示す。
【００６４】
（２）「力」の欄は、力検出部１３により検出した力の情報を示す。なお、第１実施形態では挿入方向の力はニュートン（Ｎ）、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
【００６５】
（３）「挿入長」の欄は、挿入長検出部１５により検出したガイドワイヤー２の挿入長を示す。なお、第１実施形態はメートル（ｍ）単位系で示す。
【００６６】
（４）「基準点」の欄は、基準点算出部１０により算出した基準点を示す。基準点を設定する場合は該当する時刻欄に「１」を設定し、基準点を設定しない場合には「０」を設定する。
【００６７】
（５）「個別力」の欄は、個別力算出部１１により算出した力の情報を示す。なお、第１実施形態では挿入方向の力はニュートン（Ｎ）と示し、挿入方向回転方向の力はニュートンメートル（Ｎｍ）と示す。
【００６８】
《力判定部１２》
力判定部１２は、個別力算出部１１で算出した情報に基づき、個別力算出部１１により算出した力が所定の第２閾値（負荷判定用閾値）（例えば、０．５Ｎ）以上の場合、血管３に負荷がかかっていると判定する。判定結果は、個別力算出部１１で算出した力と共に、判定結果通知部８に出力される。
【００６９】
《判定結果通知部８》
判定結果通知部８は、力判定部１２からの情報を基に、力判定部１２により判定された結果を術者６に通知する装置であり、モニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより構成される。具体的には、判定結果通知部８の一例としての図５のモニタ８ａに示すように、個別力算出部１１で検出された力Ｐ［Ｎ］を、Ｘ線撮像装置５で撮像されたＸ線画像と共に表示し、力判定部１２で血管３に負荷がかかっていると判定された場合には、「ＡＬＥＲＴ」などのように警告を表示する。また、力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定された場合、判定結果通知部８の別の例のスピーカー８ｂにより警告音を鳴らして、術者に警告を行う。
【００７０】
次に、第１実施形態の力計測装置１の力計測動作ステップについて説明する。図６は、第１実施形態の力計測装置１のフローチャートである。ここでは、図７の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すような蛇行部３ｃのある血管３にガイドワイヤー２を挿入する作業を例に説明する。
【００７１】
図７の（Ａ）及び図８（図８は図７の（Ａ）のグラフを拡大したグラフ）は、図７の（Ｂ）〜（Ｄ）に示す挿入作業中の力検出部１３により検出した力と挿入長検出部１５により検出した挿入長とを横軸時間としてプロットしたグラフである。
【００７２】
入出力ＩＦ７により力計測の開始指令を受けて、力計測制御部２００により、力計測装置１での力の計測動作処理を開始する。
【００７３】
まず、ステップＳ１では、入出力ＩＦ７により力計測の終了指令があったか否かを力計測制御部２００により判定する。入出力ＩＦ７により力計測の終了指令があったと判定した場合は、力計測制御部２００により、力計測装置１での力計測動作処理を終了する。入出力ＩＦ７からの力計測の終了指令がないと判定した場合は、力計測制御部２００により、力計測動作処理は次のステップＳ２へ進む。
【００７４】
ステップＳ２において、挿入長検出部１５により、ガイドワイヤー２が血管３に挿入された挿入長を検出する。
【００７５】
次いで、ステップＳ３において、挿入長検出部１５での検出結果を基に、基準点設定部１６が、挿入長が「０」であるかを判定する。挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」であると基準点設定部１６で判定する場合には、ステップＳ４に進む。挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」でないと基準点設定部１６で判定する場合には、力計測動作処理はステップＳ５に進む。
【００７６】
ステップＳ４において、挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」であると基準点設定部１６で判定する場合には、図７の（Ｂ）に示すように挿入を開始する時点を意味し、その時点を最初の基準点として、基準点設定部１６により設定する（図７の（Ａ）の時点「ｔ０」を参照）。さらに、基準点設定部１６により設定した基準点は、データベース入出力部１４に出力して、計測情報データベース９に記憶する（図３の時点ｔ０の基準点の欄を「１」とする。）。その後、力計測動作処理はステップＳ５に進む。
【００７７】
ステップＳ５では、力検出部１３により、体外からガイドワイヤー２にかかる力を検出する。力検出部１３で検出した力の値は、タイマー３６を利用して、時刻と共にデータベース入出力部１４に出力されて、計測情報データベース９に記憶する。前述したように、力検出部１３で検出した力は、血管３の各蛇行部３ｃ又は分岐部での力が合算して力検出部１３で計測される。そこで、ステップＳ６以降で基準点を算出し、各基準での個別力を個別力算出部１１で算出することで、それぞれの蛇行部３ｃなどでの力を個別力算出部１１で算出する。
【００７８】
次いで、ステップＳ６において、次の基準点を、挿入長検出部１５と基準点設定部１６とで構成される基準点算出部１０で算出する。挿入長が所定の長さ（例えば、１ｍｍ）分だけ増加もしくは減少することを挿入長検出部１５で検出する毎に、力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で算出する。具体的には、図８にて、挿入長が所定の長さ分（ｐｓ＝ｐ０１−ｐ０）だけ増加する時点ｔ０１での力の変位Δｆ０１＝ｆ０１−ｆ０を基準点設定部１６で算出する。ここで、ｆ０１は時点ｔ０１での力であり、ｆ０は時点ｔ０での力である。以後、力と時点との対応関係は、同様である。時点ｔ０１での力の変位Δｆ０１が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。この図８の例のように、直前の基準点（時点ｔ０の基準点）が最初の基準点である場合には、力の変位Δｆ０１が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上であるかどうかを基準点設定部１６で判定する。図８の例では、力の変位Δｆ０１が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）未満であると基準点設定部１６で判定し、時点ｔ０１を次の基準点と基準点設定部１６では設定しない。基準点として基準点設定部１６で設定しない場合は、力計測動作処理はステップＳ７に進む。基準点として基準点設定部１６で設定する場合は、力計測動作処理はステップＳ９に進む。
【００７９】
ステップＳ７においては、基準点として基準点設定部１６で設定しない場合であるため、データベース入出力部１４を介して、力判定部１２での判定を促す。これにより、力判定部１２では、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを判定する。ステップＳ７にて、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値以上である場合は、力計測動作処理はステップＳ８に進む。
【００８０】
ステップＳ８においては、力判定部１２での判定に基づき、判定結果通知部８のモニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどにより、術者などに警告を通知する。その後、力計測動作処理はステップＳ１に戻る。
【００８１】
なお、ステップＳ６にて、挿入長が所定の長さ分増加する毎に力検出部１３で検出した力の変位を比較したが、例えば図７の（Ｅ）に示すように、ガイドワイヤー２の先端が血管３に接触して詰まり、ガイドワイヤー２を体外から血管３に向かって押し操作をしても、ガイドワイヤー２の挿入量が変化しないケースがある。このような場合、例えば、所定の時間以上、挿入長が変化しない場合には、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較するのではなく、所定の時間が経過する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較する。
【００８２】
ステップＳ７にて、力の変位Δｆ０１が所定の第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上でない場合、力計測動作処理はステップＳ１に戻って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５を経て、同様に基準点算出を開始する。そして、ステップＳ６において、図８にて、力Ｐ０１から所定の長さ分（力Ｐｓ）増加した力Ｐ０２の時点ｔ０２での力の変位Δｆ０２＝ｆ０２−ｆ０１を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ０２が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する。図８の例では、力の変位Δｆ０２が所定の第１閾値未満であるとし、時点ｔ０２を次の基準点と基準点設定部１６で設定しない。このとき、先ほどと同様に、力計測動作処理はステップＳ７、ステップＳ８を経て、力計測動作処理はステップＳ１に戻って、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５を経て、同様に基準点算出を開始する。順次、時点ｔ０３、ｔ０４、・・、ｔ０７について基準点が設定できるかどうかを基準点設定部１６で算出していく。図８の例で時点ｔ０８まで基準点が基準点設定部１６で設定できていないとする。次に、挿入長が所定の長さ分（ｐｓ＝ｐ１−ｐ０８）増加する時点ｔ１での力の変位Δｆ１０＝ｆ１−ｆ０８を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ１０が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図８の例では時点ｔ０８から時点ｔ１までの力の変位Δｆ１０が所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上であると基準点設定部１６で判定すると、力計測動作処理はステップＳ９に進む。
【００８３】
ステップＳ９においては、時点ｔ１を次の基準点と基準点設定部１６で設定する。基準点設定部１６で設定した基準点は、後述するデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（図３の時点ｔ１の基準点の欄を「１」とする。）。このとき、図７の（Ｃ）に示すように、時点ｔ１の基準点において、ガイドワイヤー２が血管３壁に接触してたわみが開始した時点となる。
【００８４】
次に、ステップＳ１０にて、個別力算出部１１により、各基準点での個別の力を算出する。個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除し、このようにして求めた値を、各々の基準点での個別力に加算して、各基準点での個別の力を算出する。ただし、個別力算出部１１において、各基準点での個別力が所定の第３閾値（例えば、０．０１Ｎ）以下の場合は、基準点の数にカウントせず、さらにカウントしなかった基準点には、算出した力は加算しない。具体的に、図８の時点ｔ１の基準点の個別力を例に説明する。時点ｔ１の基準点での力ｆ１から直前の基準点ｔ０での力ｆ０を減じた値Δｆ１（＝ｆ１−ｆ０）をこれまで設定した基準点の数(この例では、時点ｔ０、ｔ１の基準点の「２」だが、時点ｔ０の基準点での力ｆ０が第３閾値以下なので、基準点数は「１」となる。)で割った値を、時点ｔ１の基準点での個別力と設定する。ここでは、時点ｔ０の基準点での力ｆ０が第３閾値以下なので、基準点の数で除した力の加算は行わない。すなわち、この例では、時点ｔ１の基準点での個別力ｆｒ１＝Δｆ１／１となる。なお、最初の基準点ｔ０での個別力ｆｒ０は時点ｔ０の基準点での力ｆ０となる。個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（この例では図３の時点ｔ０、ｔ１の基準点で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１を記憶する。）。
【００８５】
次に、ステップＳ１１において、個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。具体的には、先に求めた時点ｔ０の基準点の個別力ｆｒ０と時点ｔ１の基準点での個別力ｆｒ１とのそれぞれについて、第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する。ステップＳ１１にて、いずれか１つでも第２閾値以上であると力判定部１２で判定された場合は、力計測動作処理はステップＳ１２に進む。
【００８６】
ステップＳ１２においては、力判定部１２での判定に基づき、判定結果通知部８のモニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどで、術者へ警告を通知する。
【００８７】
ステップＳ１１にて第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上でないと力判定部１２で判定された場合は、力計測動作処理はステップＳ１に戻り、次の基準点を算出する。
【００８８】
なお、第１閾値、第２閾値、又は、第３閾値は、患者（人体４）の血管３の種類（血管径又は部位）又は状態により異なる値とし、例えば、事前に作成された複数の閾値から術者が選択するか、キーボード又はボタンなどの入力装置により、術者が、基準点設定部１６、力判定部１２、又は、個別力算出部１１に入力することも可能である。
【００８９】
次に、図８にて、基準点ｔ０、ｔ１に続き、基準点ｔ２を基準点算出部１０で算出することを例に説明する。ステップＳ１に戻り、再度、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５を経て、基準点算出を基準点算出部１０で開始する。順次、基準点が設定できるかどうかを基準点設定部１６で算出していく。ここで、図８の例において時点ｔ１７まで基準点が基準点設定部１６で設定できていないとする。挿入長が所定の長さ（例えば、１ｍｍ）分（ｐｓ＝ｐ２−ｐ１７）増加する時点ｔ２での力の変位Δｆ２０＝ｆ２−ｆ１７を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ２０が直前の基準点までの変位と比較して所定の第１閾値（例えば、０．１Ｎ）以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。この例では、直前の基準点が時点ｔ１なので時点ｔ１の基準点での力の変位Δｆ１０＝ｆ１−ｆ０８と力の変位Δｆ２０との差の絶対値が所定の第１閾値以上であるかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図８の例では、力の変位Δｆ１０と力の変位Δｆ２０との差の絶対値が所定の第１閾値以上であると基準点設定部１６で判定し、時点ｔ２を次の基準点と基準点設定部１６で設定する（ステップＳ９）。基準点設定部１６で設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（図３の時点ｔ２の基準点の欄を「１」とする。）。図７の（Ｄ）に示すように、時点ｔ２の基準点において、ガイドワイヤー２が血管３の壁に接触してたわみが進み、蛇行部３ｃを通過した時点となる。  次に、ステップＳ１０にて、個別力算出部１１により、各基準点での個別の力を算出する。個別力算出部１１は、先に述べたように、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除し、その結果として求められた値を、各々の基準点での個別力に加算して、各基準点での個別の力を算出する。図８の時点ｔ１、ｔ２の基準点の個別力を例に説明する。時点ｔ２の基準点での力ｆ２から直前の基準点ｔ１での力ｆ１を減じた値Δｆ２（＝ｆ２−ｆ１）を、これまで設定した基準点の数(この例では、時点ｔ０の基準点を除くと、基準点は時点ｔ１、ｔ２の基準点であるので、基準点数は「２」である。)で割った値を、基準点ｔ２での個別力と設定する。この例では、時点ｔ２の基準点での個別力ｆｒ２は、ｆｒ２＝Δｆ２／２となる。最初の基準点ｔ０での個別力ｆｒ０は時点ｔ０の基準点での力ｆ０となる。さらに、基準点ｔ１での個別力ｆｒ１(ｎｅｗ)は、先ほど算出した個別力（ｆｒ１（ｏｌｄ）とする）にΔｆ２／２を加算した値、すなわち、ｆｒ１(ｎｅｗ)＝ｆｒ１（ｏｌｄ）＋Δｆ２／２となる。このようにして個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（この例では、図３の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２の基準点で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１、ｆｒ２を記憶する。）。
【００９０】
次に、ステップＳ１１にて、個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。具体的には、先に求めた基準点ｔ０の個別力ｆｒ０と、基準点ｔ１での個別力ｆｒ１と、基準点ｔ２での個別力ｆｒ２とのそれぞれについて、第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１にて、前記３つの個別力のうちの１つでも第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であると力判定部１２で判定された場合は、判定結果通知部８のモニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどで術者へ警告を通知する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１にて、前記３つの個別力の全てが第２閾値以上でないと力判定部１２で判定された場合は、ステップＳ１に戻り、次の基準点を算出する。
【００９１】
《第１実施形態の効果》
以上のように、基準点算出部１０は、力検出部１３で検出した力の変位が所定の閾値以上変化した場合、すなわち、術者がガイドワイヤー２を血管３に接触させたり、蛇行部を通過させたりする時点を算出する。さらに、基準点算出部１０で算出した基準点を基に、力検出部１３で検出した術者の手元の合算の力をそれぞれの基準点での力に個別力算出部１１で分配することで、例えば、ガイドワイヤー２を血管３に接触した時点又はある蛇行を通過する時点など個々の血管３への負荷を推定することができるようになる。さらに、個別に算出した個々の力を力判定部１２により、負荷判定を行うことで、蛇行部の数によらず、一定の閾値で負荷を検出することができる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の力計測装置１Ｂについて説明する。第２実施形態でも、第１実施形態の場合と同様に、図１に示すように、ガイドワイヤー２を血管３に挿入したときの力計測動作を例に説明する。
【００９３】
本発明の第２実施形態における、計測情報データベース９と、データベース入出力部１４と、力検出部１３と、力判定部１２と、判定結果通知部８との基本的な構成は、第１実施形態の場合と同様であるので、共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ以下、詳細に説明する。
【００９４】
第１実施形態では、ガイドワイヤー２を血管３へ挿入する作業について説明しているが、第２実施形態では、図１０の（Ａ）に示すようにガイドワイヤー２を血管３に挿入する状態から、図１０の（Ｂ）のようにガイドワイヤー２を体内の血管３から引き抜く操作をしたり、図１０の（Ｃ）のようにガイドワイヤー２の挿入を停止させる操作をする場合の力計測装置１Ｂについて説明する。図１１は、第２実施形態における力計測装置１Ｂの構成図である。
【００９５】
《基準点算出部１０Ｂ》
基準点算出部１０Ｂは、挿入長検出部１５と、基準点設定部１６と、修正部の一例として機能する基準点修正部１７とで構成される。挿入長検出部１５と基準点設定部１６との動作は、基本的に、第１実施形態と同様である。基準点修正部１７は、血管３にガイドワイヤー２を挿入したのち、一旦、部分的に引き戻したのち、再び、欠陥３にガイドワイヤー２を再挿入する際に、引き戻し開始時点から再挿入時点までに既に基準点設定部１６で設定した基準点を削除するように修正する。
【００９６】
具体的には、以下のように動作する。
【００９７】
図１０の（Ａ）に示すように、術者が挿入を行う場合の挿入長検出部１５の動作は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、図１０の（Ｃ）に示すように、術者が挿入を停止した場合の挿入長検出部１５の動作も、第１実施形態と同様の方法で基準点を算出する。
【００９８】
一方、図１０の（Ｂ）に示すように、ガイドワイヤー２を体内の血管３から引き抜く操作をして、挿入長検出部１５で検出した挿入長が、直前に検出した挿入長よりも所定量だけ減った場合は、基準点算出に関しては、第１実施形態と同様の方法で基準点設定部１６により算出する。そして、基準点設定部１６で基準点であると設定する場合には、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に基準点を「２」と記憶する。ガイドワイヤー２を体内の血管３に挿入する操作をして、挿入長検出部１５で検出した挿入長が増加した場合は、第１実施形態と同様の方法で基準点設定部１６により算出し、基準点設定部１６で基準点であると設定する場合には、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に基準点を「１」と記憶する。
【００９９】
次に、基準点設定部１６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点であるかどかを基準点修正部１７で判定する。すなわち、ガイドワイヤー２の引き戻しが終了し、ガイドワイヤー２の挿入を再開した時点の次の基準点であるかどうかを、基準点修正部１７で検出する。
【０１００】
基準点設定部１６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点であると基準点修正部１７で判定された場合には、基準点修正部１７にて、これまで設定した基準点の修正を行う。この修正は、例えば、引き戻し開始から引き戻し終了までの間に存在する基準点を削除するといった修正である。基準点設定部１６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点ではないと基準点修正部１７で判定した場合は、第１実施形態と同様に、後述するように、個別力算出部１１にて個別力の算出を行う。
【０１０１】
基準点修正部１７は、ガイドワイヤー２の引き戻しが終了し、ガイドワイヤー２の挿入の再開を開始した時点の挿入量以上となる基準点を、最初の基準点から順に検索する。基準点修正部１７は、検索された基準点より後ろの基準点を「１」から「−１」に順次修正し、基準点が「２」を「−２」に修正した時点で、修正を終了する。
【０１０２】
《個別力算出部１１》
個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の合算値から、基準点算出部１０Ｂで算出した基準点毎に個別にかかる力（個別力）を算出し、算出した個別力をデータベース入出力部１４に出力し、計測情報データベース９に記憶する。具体的には、個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の情報から、直前の基準点における力の情報を減じた値を、これまで設定した基準点の数で除した値を、各々の基準点での個別力に加算して算出する。ただし、基準点の数は、基準点が「−１」、「−２」、「０」となった時点を削減して、個別力算出部１１でカウントする、個別力算出部１１で算出した個別力は、基準点とともに、データベース入出力部１４に出力し、計測情報データベース９に記憶する。
【０１０３】
（力計測動作ステップ）
次に、第２実施形態の力計測装置１Ｂの力計測動作ステップについて、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０４】
まず、第１実施形態の図７の（Ａ）の時点ｔ３以降に、ガイドワイヤー２の挿入を停止させた場合について説明する。挿入を停止させた場合は、第１実施形態の図１３のフローチャートを使う。図１２の（Ａ）は、図７の（Ａ）の時点ｔ３以降に挿入を停止させた後、挿入を再開したときの挿入長と力とをプロットしたグラフである。図１４は、図１２の（Ａ）を拡大したグラフである。また、第２実施形態の計測情報データベース９を図１５に示す。
【０１０５】
《時点ｔ３、ｔ４の基準点算出》
この第２実施形態でも、第１実施形態と同様の方法、すなわち、図６のステップＳ１〜ステップＳ１２により最初の基準点ｔ０から時点ｔ２の基準点までは設定されたと仮定し、時点ｔ３、ｔ４の基準点算出について、以下に説明する。
【０１０６】
第１実施形態と同様に、入出力ＩＦ７により力計測の開始指令を受けて、力計測制御部２００により、力計測装置１Ｂでの力の計測動作処理を開始する。
【０１０７】
まず、図６のステップＳ１では、入出力ＩＦ７により力計測の終了指令があったか否かを力計測制御部２００により判定する。入出力ＩＦ７により力計測の終了指令があったと判定した場合は、力計測制御部２００により、力計測装置１Ｂでの力計測動作処理を終了する。入出力ＩＦ７からの力計測の終了指令がないと判定した場合は、力計測制御部２００により、力計測動作処理は次のステップＳ２へ進む。
【０１０８】
ステップＳ２において、挿入長検出部１５により、ガイドワイヤー２が血管３に挿入された挿入長を検出する。
【０１０９】
次いで、ステップＳ３において、挿入長検出部１５での検出結果を基に、基準点設定部１６が、挿入長が「０」であるかを判定する。挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」であると基準点設定部１６で判定する場合には、ステップＳ４に進む。挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」でないと基準点設定部１６で判定する場合には、力計測動作処理はステップＳ５に進む。
【０１１０】
ステップＳ４において、挿入長検出部１５で検出した挿入長が「０」であると基準点設定部１６で判定する場合には、図１２の（Ｂ）に示すように挿入を開始する時点を意味し、その時点を最初の基準点として、基準点設定部１６により設定する（図１２の（Ａ）の時点「ｔ０」を参照）。さらに、基準点設定部１６により設定した基準点は、データベース入出力部１４に出力して、計測情報データベース９に記憶する（図１５の時点ｔ０の基準点の欄を「１」とする。）。その後、力計測動作処理はステップＳ５に進む。
【０１１１】
ステップＳ５では、力検出部１３により、体外からガイドワイヤー２にかかる力を検出する。力検出部１３で検出した力の値は、タイマー３６を利用して、時刻と共に、データベース入出力部１４に出力されて、計測情報データベース９に記憶する。
【０１１２】
次いで、ステップＳ６において、時点ｔ３以降の基準点を基準点算出部１０Ｂで算出する。第１実施形態では、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で算出している。第１実施形態でも説明したように、所定の時間以上、挿入長が変化しない場合には、挿入長が所定の長さ分増加する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較するのではなく、所定の時間が経過する毎に、力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較する。図１４において、時点ｔ３以降では、所定の時間経過しても挿入長が変化しないため、所定の時間経過した時点ｔ２８と時点ｔ３での力の変位Δｆ３０＝ｆ３−ｆ２８を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ３０を直前の基準点までの力の変位と基準点設定部１６で比較して、所定の第１閾値以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図１４の例では、直前の基準での力の変位Δｆ２０と力の変位Δｆ３０との差の絶対値が所定の第１閾値以上と基準点設定部１６で判定し、力計測動作処理はステップＳ９に進む。力の変位Δｆ３０を直前の基準点までの力の変位と基準点設定部１６で比較して、所定の第１閾値未満であると基準点設定部１６で判定すると、力計測動作処理はステップＳ７に進む。
【０１１３】
ステップＳ９において、時点ｔ４を次の基準点と基準点設定部１６で設定する。すなわち、基準点設定部１６で設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（図１５の時点ｔ４の基準点の欄を「１」とする。）。
【０１１４】
次に、ステップＳ１０により、第１実施形態と同様に個別力算出１１にて各基準点の個別の力を算出し、算出した個別力が個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（この例では、図１５の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３を記憶する。）。
【０１１５】
次に、ステップＳ１１にて、第１実施形態と同様に個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。具体的には、各基準点の個別力のそれぞれについて、第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上であるかどうかを力判定部１２で判定する。ステップＳ１１にて、各個別力のうち１つでも第２閾値以上であると判定された場合は、判定結果通知部８のモニタ８ａ又はスピーカー８ｂなどで術者へ警告を通知する（ステップＳ１２）。その後、力計測動作処理はステップＳ１に戻り、次の基準点を算出する。ステップＳ１１にて、すべての個別力が第２閾値以上でないと力判定部１２で判定された場合は、力計測動作処理はステップＳ１に戻り、次の基準点を算出する。
【０１１６】
《時点ｔ４で挿入を停止》
次に、時点ｔ４で挿入を停止した際の動作について説明する。
【０１１７】
第１実施形態では、ステップＳ６において、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で算出したが、第１実施形態でも説明したように、所定の時間（例えば１秒）以上、挿入長が変化しないと基準点設定部１６で判定した場合には、挿入長が所定の長さ分増加する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較するのではなく、所定の時間が経過する毎に力検出部１３で検出した力の変位を基準点設定部１６で比較する。図１４において、時点ｔ４以降では所定の時間経過しても挿入長が変化しないため、所定の時間経過した時点ｔ３７と時点ｔ３での力の変位Δｆ４０＝ｆ４−ｆ３７を基準点設定部１６で算出する。力の変位Δｆ４０が直前の基準点までの変位と基準点設定部１６で比較して、所定の第１閾値以上変化しているかどうかを基準点設定部１６で判定する（ステップＳ６）。図１４の例では直前の基準での力の変位Δｆ３０と力の変位Δｆ４０との差の絶対値が所定の第１閾値以上と基準点設定部１６で判定すると、時点ｔ４を次の基準点と基準点設定部１６で設定する（ステップＳ９）。基準点設定部１６で設定した基準点は、基準点設定部１６からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（図１５の時点ｔ４の基準点の欄を「１」とする）。
【０１１８】
次に、ステップＳ１０により、第１実施形態と同様に個別力算出１１にて各基準点の個別の力を算出し、個別力算出１１からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（この例では図１５の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４で、個別力ｆｒ０、ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３、ｆｒ４を記憶）。
【０１１９】
次に、ステップＳ１１にて、第１実施形態と同様に個別力算出部１１により算出した各個別力について、力判定部１２にて、負荷判定を行う。ステップＳ１２も、第１実施形態と同様である。
【０１２０】
《時点ｔ５で挿入を再開》
次に、時点ｔ５で挿入を再開した際の動作について説明する。
【０１２１】
時点ｔ５で挿入を再開したときは、これまで設定した基準点の個別力に大きな変化はないため、これまで設定した基準点を利用して時点ｔ５での個別力を個別力算出部１１で算出する。個別力算出部１１での算出の仕方は、時点ｔ４までと同様であるので、省略する。なお、算出した計測データは図１５に示す。
【０１２２】
《ガイドワイヤー２を手前に引き戻した場合》
次に、図１０の（Ｂ）に示すように、ガイドワイヤー２を手前に引き戻した場合を例に説明する。
【０１２３】
図１３は、第２実施形態の力計測装置１Ｂのフローチャートである。図１６の（Ａ）は引き戻して再開する際の挿入量と力とのグラフで、図１７は図１６の（Ａ）を拡大したグラフである。
【０１２４】
図１７において、最初の基準点ｔ０から時点ｔ３の基準点までは、第１実施形態と同様の方法で基準点及び個別力が設定されているとする。よって、図１３におけるステップＳ５１からステップＳ５５までは、図６におけるステップＳ１からステップＳ５までと同じであるため、説明は省略する。
【０１２５】
図１６の（Ａ）及び（Ｆ）に示すように、時点ｔ４’でガイドワイヤー２を引き戻すとする。第１実施形態と同様の方法で、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少する毎に力検出部１３で検出した力の変位と直前の基準点の力の変位とを基準点設定部１６で比較する。そして、所定の第１閾値以上変化していると基準点設定部１６で判定した場合は、基準点設定部１６で基準点ｔ４’として設定する（ステップＳ５６）。
【０１２６】
ステップＳ５６で基準点として基準点設定部１６で判定された場合には、次に、挿入長が所定の長さ分増加もしくは減少しているかを挿入長検出部１５で判定する（ステップＳ５９）。
【０１２７】
ステップＳ５９で挿入長が増加していると挿入長検出部１５で判定した場合には、ステップＳ６０にて、挿入長検出部１５からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９の基準点欄に「１」を設定する。その後、力計測動作処理はステップＳ６２に進む。
【０１２８】
一方、ステップＳ５９で挿入長が減少していると挿入長検出部１５で判定した場合には、ステップＳ６１にて、挿入長検出部１５からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９の基準点欄に「２」を設定する。時点ｔ４’では挿入長が減少するので、図１８Ａに示すように、時点ｔ４’の基準点欄に「２」を設定する。その後、力計測動作処理はステップＳ６２に進む。
【０１２９】
次に、ステップＳ６２では、ステップＳ５６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点であるかどうかを基準点修正部１７で判定する。すなわち、ガイドワイヤー２の引き戻しが終了し、挿入を再開した時点の次の基準点であるかどうかを基準点修正部１７で調べる。
【０１３０】
ステップＳ６２において、ステップＳ５６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点であると基準点修正部１７で判定した場合は、力計測動作処理はステップＳ６３へ進む。
【０１３１】
ステップＳ６２において、ステップＳ５６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点ではないと基準点修正部１７で判定した場合は、力計測動作処理はステップＳ６４へ進む。ここでは、先に基準点として設定した時点ｔ４’は、直前の「２」の基準点の次々の基準点ではないので、力計測動作処理はステップＳ６４へ進む。なお、ステップＳ６３へ進む例については、後述する時点ｔ６’の算出時に説明する。
【０１３２】
ステップＳ６４では、個別力については基準点の「２」についても「１」と同様に基準点数として個別力算出部１１でカウントし、個別力算出部１１で個別力を算出する。個別力算出部１１で算出した結果は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４を介して計測情報データベース９に記憶する（図１８Ａに図示）。
【０１３３】
さらに、挿入を再開する時点ｔ５’も同様の方法で個別力算出部１１で算出する。すなわち、ステップＳ５９にて、基準点ｔ５’は挿入量が増加すると挿入長検出部１５で判定されるため、ステップＳ６０で計測情報データベース９の基準点の欄には「１」を基準点設定部１６で設定する。次に、ステップＳ６４で、基準点ｔ５’での個別力を個別力算出部１１で算出する。時点ｔ５’での力ｆ５’から直前の基準点ｔ４’の力ｆ４’の力を減じた値Δｆ５’は、これまで設定した基準点の数（この例では、時点ｔ０を除く、基準点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４’、ｔ５’なので、基準点数は「５」）で割った値ｆｒ５’＝Δｆ５’／５を、基準点ｔ５’の個別力として個別力算出部１１で算出する。他の基準点での個別力は、個別力算出部１１で、個別力ｆｒ５をそれぞれの個別力に加算して算出する。個別力算出部１１で算出した個別力は、個別力算出部１１からデータベース入出力部１４に出力され、計測情報データベース９に記憶する（この例では、図１８Ａの計測情報データベース９に記憶する。）。以後のステップＳ６５とステップＳ６６は、図６のステップＳ１１とステップＳ１２と同様である。
【０１３４】
《時点ｔ５’で挿入を再開》
次に、時点ｔ５’で挿入を再開し、次の基準点ｔ６’を算出する動作を説明する。
【０１３５】
次の基準点ｔ６’は第１実施形態と同様の方法で算出する。
【０１３６】
すなわち、ステップＳ５９にて、挿入長が増加していると挿入長検出部１５で判定されるため、ステップＳ６０で時点ｔ６’の基準点は「１」と基準点設定部１６で設定する。
【０１３７】
次に、ステップＳ６２にて、ステップＳ５６で設定した基準点が、直前の「２」の基準点の次々の基準点であるかどうかを基準点修正部１７で判定する。時点ｔ６‘の直前の「２」の基準点は時点ｔ４’であるため、基準点ｔ６’の次々の基準点であると基準点修正部１７で判定し、力計測動作処理はステップＳ６３へ進む。
【０１３８】
ステップＳ６３において、基準点修正部１７にて、これまで算出した基準点の修正を行う。引き戻しが終了した時点ｔ５’の挿入量以上となる基準点を、時点ｔ０から順に基準点修正部１７で検索する。この例では、図１７のＡ１７により、時点ｔ２となる。求めた時点ｔ２より後ろの基準点から「２」となる基準点までの基準点を、基準点修正部１７で削除する。具体的には、時点ｔ３の基準点欄を「１」から「−１」に、時点ｔ４の基準点欄を「２」から「−２」に修正するように、基準点修正部１７からデータベース入出力部１４を介して計測情報データベース９の記憶された情報内容を更新する。修正した計測情報データベース９の情報内容を図１８Ｂに示す。基準点修正部１７で修正した後は、修正した基準点に基づくステップＳ６４の個別力の算出を個別力算出部１１で行う。ここでの個別力は、基準点修正部１７で修正した後の基準点を使って、個別力算出部１１で算出するが、基準点「−１」及び「−２」のようにマイナスがついた基準点は、基準点「０」と同様の扱いで、個別力算出部１１で算出する。すなわち、個別力算出部１１において、時点ｔ２までの基準点は、引き戻し前の基準点を使い、時点ｔ２以降は時点ｔ５’で挿入を再開した時点の基準点を使うこととなり、時点ｔ２から時点ｔ５’までの間の基準点は使用しない。
【０１３９】
《第２実施形態の効果》
以上のように、ガイドワイヤー２を血管３に向かって押し込んでいるときだけではなく、停止させたり、引き抜いたときも、それぞれの負荷を力判定部１２により個別に判定することができるようになる。
【０１４０】
（第３実施形態）
第３実施形態にかかる力計測装置１Ｃは、図１９に示すように、マスタースレーブ装置１００を使ってガイドワイヤー２を血管３に挿入する場合を例に説明する。
【０１４１】
まず、本発明の第３実施におけるマスタースレーブ装置１００の概要について説明する。
【０１４２】
図１９に示すように、術者６の手によるマスターロボット１８への指示に従って、脳又は心臓などの人体４の血管３の患部に向けて、挿入部材の一例であるガイドワイヤー２を体外からスレーブロボット１９が挿入を行うカテーテル検査又は治療の様子を示す。
【０１４３】
術者６がマスターロボット１８を操作して、スレーブロボット１９でガイドワイヤー２を挿入している間は、人体４の外部からＸ線撮像装置５により血管３又はガイドワイヤー２を撮像し、撮像した画像はモニタ８ａに表示される。
【０１４４】
さらに、力計測装置１Ｃにより、術者６がマスターロボット１８を操作してガイドワイヤー２を挿入している際に、ガイドワイヤー２が血管３に接触したときの接触力又はガイドワイヤー２が血管３の蛇行部などに接触したときの摩擦力などを計測し、血管３に負荷がかかっている場合などには、モニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより警告を通知する。さらに、力計測装置１Ｃで計測した個々の力は、スレーブロボット１９からマスターロボット１８へフィードバックすることで、術者６はあたかもガイドワイヤー２を直接把持して操作しているような力覚を術者６の手に感じることができる。さらに、術者６は、モニタ８ａに表示されたＸ線画像と、力計測装置１Ｃからの警告となどを確認しながら、カテーテル挿入の指示を行うことができる。また、力計測装置１Ｃの検出の開始及び終了の指示は、マスターロボット１８を操作してスレーブロボット１９の挿入作業が開始及び終了とそれぞれ連動して行われる。
【０１４５】
次に、第３実施形態の力計測装置１Ｃと、マスターロボット１８と、スレーブロボット１９との詳細を説明する。図２０は、力計測装置１Ｃと、マスターロボット１８と、スレーブロボット１９との構成図である。
【０１４６】
《マスタースレーブ装置１００、マスターロボット１８、スレーブロボット１９》
マスタースレーブ装置１００は、力計測装置１Ｃとマスターロボット１８とスレーブロボット１９とを含む装置全体であり、作業を行うにあたり人が遠隔により操作することができる装置である。マスターロボット１８は、人が直接触って操作するためのロボットシステムであり、マスター機構２６とマスター制御装置２２とマスター周辺装置２３とを備えて構成されている。スレーブロボット１９は、マスターロボット１８と離れたところにあり、実際に作業を行うためのロボットシステムであり、スレーブ機構３３とスレーブ制御装置２７とスレーブ周辺装置３２とを備えて構成されている。
【０１４７】
《マスター機構２６、スレーブ機構３３》
マスター機構２６は、人（術者）が直接触って操作するロボットであり、人が動かす際のサンプル時間毎の位置情報をセンサ（図示せず）で取得して、マスター入出力ＩＦ２４に出力する。
【０１４８】
スレーブ機構３３は、挿入部材の一例であるガイドワイヤー２を血管３へ送り出す作業を行うロボットであり、マスター機構２６で取得した位置情報に追従するように動作する。
【０１４９】
スレーブ機構３３は、一例として、挿入方向と、挿入方向を中心軸にする回転方向との２軸方向に動作する、ローラ式送り出し装置である。スレーブロボット３３は、上側ローラ（第１ローラ）３３ａと下側ローラ（第２ローラ）３３ｂとでガイドワイヤー２などの柔軟物挿入部材を把持し、ローラ３３ａ，３３ｂの動作を制御することによって、ガイドワイヤー２を送り出す。ここで、制御するローラは、上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとのどちらでも可能である。制御するローラには、ロボットアームの関節部と同様に、モータ３３ｄとエンコーダ３３ｅとが配置されて、ロボットアームの場合と同様にモータドライバ３３ｆで制御されている。上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとは、回転可能に図示しない台部で支持されている。さらに、第３のローラ３３ｃを有し、第ローラ３３ｃで上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｂとで構成される送り出しユニットを、挿入方向を中心軸として、中心軸回りに回転制御することができる。第３ローラ３３ｃには図示しないブラケットが固定され、ブラケットには、上側ローラ３３ａと下側ローラ３３ｃとが回転可能に支持されている。第３ローラ３３ｃには、ロボットアームの関節部と同様に、モータ３３ｇとエンコーダ３３ｈとが配置されて、ロボットアームの場合と同様にモータドライバ３３ｆで制御されている。第３ローラ３３ｃは、回転可能に図示しない台部で支持されている。このことによって、挿入方向に加えて、挿入方向を中心軸とする回転方向にも、ガイドワイヤー２の動作を制御することが可能となる。
【０１５０】
《タイマー４０Ａ，４０Ｂ》
タイマー４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、ある一定時間（例えば、１ｍｓｅｃ毎）の経過後にマスター制御部２１もしくはスレーブ制御部２８を実行させる。
【０１５１】
《マスター周辺装置２３、スレーブ周辺装置３２》
マスター周辺装置２３は、マスター入出力ＩＦ２４とマスターモータドライバ２５とで構成され、マスター機構２６とマスター制御装置２２との間の情報を伝達する。
【０１５２】
スレーブ周辺装置３２も同様に、スレーブ入出力ＩＦ３０とスレーブモータドライバ３１とで構成され、スレーブ機構３３とスレーブ制御装置２７との間の情報を伝達する。
【０１５３】
マスター入出力ＩＦ２４は、マスター機構２６からの位置情報をマスター制御部２１に出力する。また、マスター制御部２１からの位置情報をタイマー４０Ａを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、マスターモータドライバ２５に出力する。マスターモータドライバ２５は、マスター入出力ＩＦ２４からの位置情報に追従するようにマスター機構２６のモータを動かす。
【０１５４】
スレーブ入出力ＩＦ３０は、スレーブ制御部２８からの位置情報をスレーブモータドライバ３１に出力する。また、スレーブ機構３３からの位置情報をタイマー４０Ｂを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、スレーブ制御部２８に出力する。スレーブモータドライバ３１は、スレーブ入出力ＩＦ３０からの位置情報に追従するようにスレーブ機構３３のモータを動かす。
【０１５５】
《マスター制御装置２２、スレーブ制御装置２７》
マスター制御装置２２は、タイマー４０Ａと、力伝達部２０と、マスター制御部２１とを備えて構成している。マスター制御装置２２は、マスター機構２６が動いた位置情報をタイマー４０Ａを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、スレーブ制御装置２７に出力することと、スレーブ制御装置２７から入力される力情報を人（術者）に伝達することの二つの役割を持つ。マスター制御部２１は、マスター入出力ＩＦ２４からのマスター機構２６の位置情報をタイマー４０Ａを利用して、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に、スレーブ制御部２８に出力する。また、スレーブ制御部２８からの力情報を力伝達部２０に出力する。力伝達部２０は、スレーブ制御部２８からの力情報を術者６の手に伝達する。力を発生させる方向については、マスター機構２６の挿入方向と挿入方向軸まわりの回転の２軸である。
【０１５６】
スレーブ制御装置２７は、タイマー４０Ｂと、スレーブ制御部２８と、力伝達箇所検出部２９と、力補正部３４とを備えて構成している。スレーブ制御装置２７は、スレーブ制御部２８によりマスター制御装置２２からの位置情報にスレーブ機構３３を追従させるように制御することと、力計測装置１Ｃで取得した力情報をもとに力伝達箇所検出部２９にてマスター制御装置２２に伝達する力を決定し、決定した力を力補正部３４で補正し、補正した力をマスター制御装置２２に力情報として出力することの二つの役割を持つ。力計測装置１Ｃは、図１９に示すように、人体（患者）４の体外でスレーブロボット１９が配置されている付近に配置する。
【０１５７】
《力計測装置１Ｃ》
力計測装置１Ｃは、第１実施形態又は第２実施形態と同等の機能を有する。例えば、力計測装置１Ｃは、力計測装置１又は力計測装置１Ｂ又は後述する実施形態の力計測装置のいずれかで構成することができる。力計測装置１Ｃからは、力検出部１３からの出力値と、個別力算出部１１で算出した全ての個別力と、力判定部１２での判定結果とが、スレーブ装置２７の後述する力伝達箇所決定部２９へ出力される。
【０１５８】
《力伝達箇所決定部２９》
力伝達箇所決定部２９は、内部で保有している決定フラグに基づいて、力装置１Ｃの個別力算出部１１で算出した個々の個別力及び力検出部１３の中から、マスター制御装置２２へ伝達すべき力を決定する。決定フラグは、力検出部１３の力を伝達する場合は「０」を設定し、力計測装置１Ｃの個々の力のうち、最も最近に決定した基準点の力を現在（計測時点で）の力検出部１３の力から減じた値を伝達する場合は「１」を設定する。
【０１５９】
《力補正部３４》
力補正部３４は、力伝達箇所決定部２９にて、決定フラグが切り替わった時点で急に力が変化しないように、切り替え前の力から切り替え後の力に滑らかに切り替わるようにスムージングをかける。
【０１６０】
第３実施形態におけるマスタースレーブ装置１００の操作手順を図２１のフローチャートを用いて説明する。
【０１６１】
図２１において、術者６がマスター機構２６を直接触り、ガイドワイヤー２を送り出すスレーブ機構３３を操作している場合において、ガイドワイヤー２が血管３などに接触するときの手順を説明する。
【０１６２】
ステップＳ２０１では、ガイドワイヤー２が血管３に接触するとき、力計測装置１Ｃの力検出部１３で力情報を検出し、力検出部１３から力伝達箇所決定部２９に出力する。力伝達箇所決定部２９では、内部で保有している決定フラグが「０」の場合は、力検出部１３の力をスレーブ制御部２８に伝達するよう決定する。力伝達箇所決定部２９では、内部で保有している決定フラグが「１」の場合は、力計測装置１Ｃの個々の力のうち、最も最近に決定した基準点の力を、現在（計測時点で）の力検出部１３の力から減じた値を力伝達箇所決定部２９からスレーブ制御部２８に伝達するよう決定する。決定フラグが「０」の場合は、力検出部１３の力（全ての部位の接触力の合算値）が力伝達箇所決定部２９からスレーブ制御部２８に伝達されるため、従来の術者６がガイドワイヤー２を直接把持したときと同等の力が力伝達箇所決定部２９からスレーブ制御部２８に伝達される。決定フラグが「１」の場合は、最も最近に接触した力のみを力伝達箇所決定部２９からスレーブ制御部２８に伝達することから、この時点までの蛇行の状態又は接触の状態に関係なく、現在（計測時点で）影響のある部分のみの力を力伝達箇所決定部２９からスレーブ制御部２８に伝達することができる。例えば、図２２に示すようにガイドワイヤー先端の力を支点にして、分岐部への向きを変更したい場合は、図２２のＡ２２の部分のみの力を感じながら操作をすることができるようになる。
【０１６３】
ステップＳ２０３では、力伝達箇所決定部２９にて、決定フラグが切り替わった時点で急に力が変化しないように、切り替え前から切り替え後の力を滑らかに切り替わるように力補正部３４でスムージングをかける。
【０１６４】
ステップ２０４では、スレーブ制御部２８に出力された力情報はマスター制御部２１に無線又は有線などの通信手段などを介して送られ、力伝達部２０へと伝達する。力伝達部２０に入力された力情報は術者６の手に伝達する。
【０１６５】
《第３実施形態の効果》
術者６のマスターロボット１８への指示に従って、脳又は心臓などの人体４の血管３の患部に向けて、挿入部材の一例であるガイドワイヤー２を体外からスレーブロボット１９が挿入する場合に、従来の術者６がガイドワイヤー２を直接把持したときと同等の力、もしくは、最も最近に接触した力のみを伝達することを切り替えることが可能となり、前者では、従来の術者６がガイドワイヤー２を直接把持した時の力を感じることができ、後者の場合だと蛇行の状態又は接触の状態に関係なく、現在（計測時点で）影響のある部分のみの力を伝達することができるようになる。
【０１６６】
（第４実施形態）
第４実施形態にかかる力計測装置１Ｄは、第３実施形態と同様に、図１９に示すように、マスタースレーブ装置１００Ｄを使ってガイドワイヤー２を血管３に挿入する場合を例に説明する。第１、２、３実施形態と共通部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ以下、詳細に説明する。力計測装置１Ｄは、力計測装置１Ｃと同様に、力計測装置１又は力計測装置１Ｂ又は後述する実施形態の力計測装置のいずれかで構成することができる。
【０１６７】
まずは、図１９により、第４実施形態におけるマスタースレーブ装置１００Ｄの概要について説明する。
【０１６８】
術者６がマスターロボット１８を操作して、ガイドワイヤー２を挿入している間は、力計測装置１Ｄにより、術者６がマスターロボット１８を操作してガイドワイヤー２を挿入している際に、ガイドワイヤー２が血管３に接触したときの接触力又はガイドワイヤー２が血管３の蛇行部などに接触したときの摩擦力などを計測し、血管３に負荷がかかっている場合などにはモニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより警告する事に加えて、スレーブロボット１９Ｄによってスレーブの制御を停止させる。また、ガイドワイヤー２が血管３で詰まり、これ以上ガイドワイヤー２が血管３内を前進できない場合に、スレーブロボット１９Ｄにて、後述する振動動作を加えることで、ガイドワイヤー２の血管３への詰まりを除去し前進させることができる。振動制御は、図２５のＡ２５に示すように、スレーブロボット１９Ｄにより、ガイドワイヤー２を血管３に対して少し前進させた後、血管３に対して少し後退させ、この前進及び後退を繰り返すことで、ガイドワイヤー２を血管３に対して振動させる動作である。さらに、術者６は、第３実施形態と同様、モニタ８ａに表示されたＸ線画像と、力計測装置１Ｄからの警告となどを確認しながら、カテーテル挿入の指示を行うことができる。また、力計測装置１Ｄの検出の開始及び終了の指示は、マスターロボット１８を操作してスレーブロボット１９Ｄの挿入作業が開始及び終了とそれぞれ連動して行われる。
【０１６９】
次に、第４実施形態の力計測装置１Ｄと、マスターロボット１８と、スレーブロボット１９Ｄとの詳細を説明する。図２３は、力計測装置１Ｄ及びマスターロボット１８と、スレーブロボット１９Ｄとの構成図である。第３実施形態との共通部分の説明は省略し、異なる部分のみ以下で説明する。
【０１７０】
《スレーブ機構３３》
スレーブ機構３３は、挿入部材の一例であるガイドワイヤー２を血管３へ送り出す作業を行うロボットであり、マスター機構２６で取得した位置情報に追従するように動作することに加えて、後述するスレーブ動作生成部３５で生成した動作で動作する。なお、図２５のスレーブロボット１９Ｄのスレーブ機構３３は、図１９のスレーブ機構３３と同様な構成であり、詳細な図示を省略している。
【０１７１】
《スレーブ制御装置２７Ｄ》
スレーブ制御装置２７Ｄは、マスター制御装置２２からの位置情報にスレーブ機構３３を追従させることと、力計測装置１Ｄで取得した力情報を基に力伝達箇所検出部２９にてマスター制御装置２２に伝達する力を決定し、決定した力を力補正部３４で補正し、補正した力をマスター制御装置２２に力情報として出力することと、スレーブ動作生成部３５で生成した動作を基に制御することとの３つの役割を持つ。力計測装置１Ｄは、図１９に示すように、人体４の体外でスレーブロボット１９Ｄが配置されている付近に配置する。
【０１７２】
《スレーブ動作生成部３５》
スレーブ動作生成部３５は、力計測装置１Ｄで取得した力情報又は負荷判定結果をもとに、スレーブ動作を停止したり、スレーブを振動させるための動作を生成する。振動制御は、図２５のＡ２５に示すように、スレーブロボット１９Ｄにより、ガイドワイヤー２を血管３に対して少し挿入して戻す、少し挿入して戻すを小刻みに繰り返す動作である。具体的には、ある所定の第１時間（例えば、６０ｍｓｅｃ）かけて、ガイドワイヤー２を血管３に対して一定の第１挿入長（例えば、３．６ｍｍ）前進させ、ある所定の第２時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）かけて、ガイドワイヤー２を血管３に対して一定の第２挿入長（例えば、０．３ｍｍ）後退させることを繰り返す。
【０１７３】
力計測装置１Ｄの力判定部１２負荷があると判定された場合には、スレーブ動作を停止するようスレーブ制御部２８へ指令を出す。さらに、力計測装置１Ｄで取得した力の大きさによって、振動制御のパラメータを変更する。例えば、取得した力が大きい場合は、振動制御時の振動周期を大きくしたり（例えば、所定の第１時間を３０ｍｓｅｃ）、振動幅を大きく（例えば、第１挿入長を６ｍｍ）する。取得した力が小さい場合は、振動制御時の振動周期（例えば、所定の第１時間を８０ｍｓｅｃ）を小さくしたり、振動幅を小さく（例えば、第１挿入長を２ｍｍ）する。
【０１７４】
第４実施形態におけるマスタースレーブ装置１００Ｄの操作手順を図２４のフローチャートを用いて説明する。
【０１７５】
図２４において、術者６がマスター機構２６を直接触り、ガイドワイヤー２を送り出すスレーブ機構３３を操作している場合において、ガイドワイヤー２が血管３などに接触するときのスレーブ機構３３の制御手順を説明する。
【０１７６】
ステップＳ３０１では、ガイドワイヤー２が血管３に接触するとき、力計測装置１Ｄの力検出部１３で力情報を検出し、力検出部１３からスレーブ動作生成３５に出力する。
【０１７７】
ステップＳ３０２のスレーブ動作生成部３５では、力計測装置１Ｄの力判定部１２で負荷が有ると判定された場合には、スレーブ動作を停止するよう力判定部１２からスレーブ制御部２８へ指令を出す（ステップＳ３０３）。その後、ステップ３０５に進む。
【０１７８】
ステップＳ３０２で、力計測装置１Ｄの力判定部１２で負荷が無いと判定された場合には、力計測装置１Ｄで取得した力の大きさによって、振動制御のパラメータをスレーブ動作生成部３５で変更する。例えば、取得した力が大きい場合は、スレーブ動作生成部３５において、振動制御時の振動周期を大きくしたり、振動幅を大きくする。取得した力が小さい場合は、スレーブ動作生成部３５において、振動制御時の振動周期を小さくしたり、振動幅を小さくする（ステップＳ３０４）。その後、ステップ３０５に進む。
【０１７９】
次いで、ステップ３０５では、スレーブ動作生成部３５からの指令により、スレーブ機構３３を制御する。
【０１８０】
《第４実施形態の効果》
血管３に負荷がかかっている場合などにはモニタ８ａ又はスピーカー８ｂにより警告する事に加えて、スレーブロボット１９Ｄによってスレーブの制御を停止させることができる。また、ガイドワイヤー２が血管３へ詰まり、これ以上ガイドワイヤー２が前進できない場合に、スレーブロボット１９Ｄにて、振動動作を加えることで、ガイドワイヤー２の血管３への詰まりを除去し前進させることができる。
【０１８１】
（第５実施形態）
第５実施形態における力計測装置１Ｅの概要について説明する。
【０１８２】
図２６は、脳又は心臓などの血管３の患部に向けて、術者６が、挿入部材の一例であるガイドワイヤー２を人体４の体外から挿入するカテーテル検査、又は治療の様子を示す。
【０１８３】
術者６がガイドワイヤー２を血管３に挿入している間、撮像装置の一例としての第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂは、血管３、あるいはガイドワイヤー２を体外から撮像し、Ｘ線撮像制御部４１を介して、モニタ８ａで、それぞれ撮像した画像を２画面で表示する。モニタ８ａの一方の画面（図２８のＡ２８を参照）には、第１Ｘ線撮像装置５ａで撮像したガイドワイヤー２の先端部位を表示し、もう一方の画面（図２８のＢ２８を参照）には、力計測装置１Ｅで計測した個々の力を計測し、血管３に負荷がかかっている場合には、その負荷がかかっている部位まで第２Ｘ線撮像装置５ｂを第２Ｘ線撮像装置移動部５ｎで移動するよう制御して、その部位を画像表示する。さらに、負荷がかかっている部位が人体４の全体でのどの部分がわかるような表示も追加して表示してもよい。第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂは、それぞれ、第１実施形態のＸ線撮像装置５と同様に、Ｘ線発生部５ｇと、Ｘ線発生部５ｇに対応するＸ線検出部５ｈとを備える。また、スピーカー８ｂにより警告を通知する。Ｘ線撮像制御部４１での制御の下に、第１Ｘ線撮像装置５ａは第１Ｘ線撮像装置移動部５ｍにより所望の位置まで移動し、第２Ｘ線撮像装置５ｂは第２Ｘ線撮像装置移動部５ｎにより所望の別の位置まで移動する。
【０１８４】
術者は、モニタ８ａに２画面表示されたＸ線画像と、力計測装置１Ｅからの警告となどを確認しながら、カテーテル挿入を行う。
【０１８５】
次に、図２７は、第４実施形態の力計測装置１Ｅと、判定結果通知部８と、撮像装置制御部４１と、通知情報決定部４２と、撮像装置５と、制御情報データベース４３との構成図である。力判定部１２以外の力計測装置１Ｅは、第１実施形態の力計測装置１と同様なので説明を省略する。
【０１８６】
《力判定部１２》
力判定部１２は、個別力算出部１１により算出した力が所定の第２閾値（例えば、０．５Ｎ）以上の場合、血管３に負荷がかかっていると判断する。図２９は力判定部１２から出力する半径結果に関する情報の一例を示す。図２９に示すように、判定結果は、個別力算出部１１で算出した力と、判定に使った所定の閾値と、挿入長と、基準点と共に、通知情報決定部４２に出力される。
【０１８７】
《通知情報決定部４２》
通知情報決定部４２は、力判定部１２で判定した判定結果の情報に基づいて、後述する判定結果通知部８で通知する通知情報を決定する。図３０は、力判定部１２で出力される判定結果に加えて、通知情報決定部４２で決定した通知情報（図３０のＡ３０）の一例を示す。通知情報決定部４２では、通知すべき情報の優先度の高い順に「１」、「２」、・・と決定し、力判定部１２で検出した判定結果の情報と通知情報とを、通知情報決定部４２から撮像装置制御部４１及び判定結果通知部８へ出力する。通知情報は、一例として、力判定部１２で負荷がある、すなわち、「ＮＧ」となった箇所のうち、閾値と個別力との差が大きいものから順に通知度を高くなるよう決定する。「ＮＧ」が０箇所の場合は、最も挿入長の大きい箇所から順に優先度を高くする。「ＮＧ」が１箇所の場合は、「ＮＧ」の箇所を最も優先度を高く決定し、残りについては、最も挿入長の大きい箇所から順に優先度を高く決定する。
【０１８８】
《判定結果通知部８》
判定結果通知部８としては、通知情報決定部４２で決定した通知情報から優先度の高い順にモニタ８ａに表示する。この例では、図２８のモニタ８ａに示すように２画面で表示するため、１つ目の画面にはガイドワイヤー２の先端を必ず表示し（図２８のＡ２８を参照。）、２つ目の画面のみに優先度のもっとも高い情報を表示する（図２８のＢ２８を参照。）。表示される情報は、個別力算出部１１で算出された力Ｐ［Ｎ］と、力判定部１２で血管３に負荷がかかっていると判定された場合には、「ＡＬＥＲＴ」などのように警告がわかるように表示する。なお、この例では、１つ目の画面はガイドワイヤー２の先端を必ず表示するようにしたが、優先度の「１」及び「２」の情報をそれぞれの画面に表示するようにしても良い。さらに、この例では２画面としたが、３画面以上表示するようにしても良い。また、挿入長の情報を力と同様に表示しても良い。ここでは、判定結果通知部８(例えば、モニタ８ａに内蔵された画像処理部)により、２つ目の画面には、負荷がかかっている部位の画像に重ねて、「ＡＬＥＲＴ」などのように警告及び負荷の表示が行われている。
【０１８９】
また、力判定部１２により血管３に負荷がかかっていると判定された場合、スピーカー８ｂにより警告音を鳴らして、術者に警告を行うようにしてもよい。
【０１９０】
《制御情報データベース４３》
制御情報データベース４３は、図３１に示すように、撮像装置制御部４１内の第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂとの位置の情報を、計測情報データベース９の情報と共に記録する。
【０１９１】
《撮像装置制御部４１》
撮像装置制御部４１は、通知情報決定部４２で決定した通知情報に基づいて、第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂとの位置をそれぞれ制御したり、第１Ｘ線撮像装置５ａ及び第２Ｘ線撮像装置５ｂとの現在（計測時点で）の撮像装置のそれぞれの位置を取得する。
【０１９２】
具体的には、術者６がガイドワイヤー２の挿入作業に応じて、第１Ｘ線撮像装置５ａを術者６又は放射線技師が手動で又は第１Ｘ線撮像装置移動部５ｍでガイドワイヤー２の先端を撮像できるよう移動させる。挿入作業中は第１実施形態と同様に力計測装置１Ｅで個々の力を計測する。撮像装置制御部４１は、移動させた第１Ｘ線撮像装置５ａの位置を計測情報データベース９の情報と共に制御情報データベース４３に記録する。さらに通知情報決定部４２で決定した通知情報を表示するために、第１Ｘ線撮像装置５ａの制御を行う。第１Ｘ線撮像装置５ａは、ガイドワイヤー２の先端を撮影するよう術者６が移動するため、ここでは、撮像装置制御部４１により移動制御しない。第２Ｘ線撮像装置５ｂは、最も高い優先度の情報を撮像するために、撮像装置制御部４１により移動制御を行う。
【０１９３】
例えば、図３０において、最も優先度の高い挿入長「ｐ１」の情報を第２Ｘ線撮像装置５ｂで撮像して表示する場合を例に説明する。まず、挿入長「ｐ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置を制御情報データベース４３に基づいて撮像装置制御部４１で算出する。具体的には、制御情報データベース４３のうち、挿入長「ｐ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置を撮像装置制御部４１で算出する。図３１の例では、挿入長「ｐ１」での第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置は「ｐｘ６」となる。次に、第２Ｘ線撮像装置５ｂの位置が「ｐｘ６」となるように撮像装置制御部４１で移動制御を行う。
【０１９４】
第５実施形態における手順を図３２のフローチャートを用いて説明する。
【０１９５】
ステップＳ４０１において、個別力算出部１１により、ガイドワイヤー２が血管３などに接触するときの個々の負荷を算出する。その後、力計測動作処理はステップＳ４０３に進む。
【０１９６】
一方、ステップＳ４０１と同時に、撮像装置制御部４１は、術者６が第２Ｘ線撮像装置５ｂを移動させたときの位置を取得して、制御情報データベース４３に記録する（ステップＳ４０２）。その後、力計測動作処理はステップＳ４０５に進む。
【０１９７】
ステップＳ４０３では、力判定部１２が、個別力算出部１１で算出した個別力に基づいて、負荷がかっているかどうかを判定する。
【０１９８】
ステップＳ４０４では、力判定部１２からの判定結果に基づいて、通知情報決定部４２により、通知すべき情報を決定する。
【０１９９】
ステップＳ４０５では、撮像装置制御部４１は、通知情報決定部４２で決定した通知情報に基づいて、負荷がかかっている部位まで第２Ｘ線撮像装置５ｂを移動制御して、当該部位に対して、第２Ｘ線撮像装置５ｂで撮像を行う。判定結果通知部８のモニタ８ａは、撮像装置制御部４１により、第２Ｘ線撮像装置５ｂで撮影した情報に加えて、通知情報決定部４２で決定した通知情報を表示する。
【０２００】
《第５実施形態の効果》
ガイドワイヤー２の先端のＸ線画像表示に加えて、負荷がかかっている箇所のＸ線画像を同時に表示することが可能なる。
【０２０１】
《各実施形態の変形例》
なお、第１実施形態にて、基準点算出部１０又は力判定部１２で所定の閾値（第１閾値又は第２閾値）を設けたが、図９に示すように、挿入長に応じて、閾値を変更しても良い。例えば、足の付け根の血管３からガイドワイヤー２を挿入する場合、ガイドワイヤー２を挿入するに従って血管３が細くなっていくため、ガイドワイヤー２を挿入したばかりのときは閾値の値を大きくし、ガイドワイヤー２の挿入が進んでくると、血管３が細くなるため、閾値を小さくすることなどが可能となる。さらに、閾値は、治療方法又は患者（人体４）によって個別に修正しても良い。
【０２０２】
また、第１実施形態にて、基準点算出部１０は、所定の挿入長毎に力の変位が所定の閾値以上である時点を基準点として算出し、個別力算出部１１で各基準点に力を直前の基準点における力の情報を減じた値をこれまで設定した基準点の数で除した値を均等に各々の基準点での個別力に加算して算出している。これとは異なる方法として、所定の時間毎に基準点を設定し、これまで設定した基準点の数で除した値を均等に各々の基準点での個別力に加算する際に、各基準点で力が所定の閾値以上の基準点のみ力を加算する方法でも良い。
【０２０３】
また、個別力算出部１１は、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値をこれまで設定した基準点の数で除した値を均等に各々の基準点での個別力に加算して算出したが、均等に加えるのではなく、ガイドワイヤー２の先端の移動量に応じて、加算する値を個別に変更しても良い。例えば、ガイドワイヤー２の先端が挿入量と同様の量だけ移動している場合には、それまでの基準点の個別力は変化しないとし、力検出部１３で検出した力の情報から直前の基準点における力の情報を減じた値を新しく追加した基準点での個別力とする。
【０２０４】
また、基準点算出部１０，１０Ｂにより自動的に基準点を算出したが、例えば血管３の蛇行部を通過した時点又は分岐部を通過した時点を基準点としたり、術者６が基準点を設定しても良い。
【０２０５】
さらに、前記各実施形態では、挿入方向のみを説明したが、挿入方向まわりの回転方向についても同様の方法で計測することができる。
【０２０６】
また、前記各実施形態では、カテーテル挿入を例に説明したが、挿入部材を管に挿入する際に、挿入部材が管に接触するときの力を個別に算出するものであり、例えば、人体への内視鏡検査又は工業内視鏡などにおいても同様の効果を発揮する。
【０２０７】
なお、本発明を第１〜第５実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第５実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０２０８】
前記各力計測装置、制御装置、又は、制御部の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０２０９】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における力計測装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測プログラムであって、
コンピュータを、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又は挿入長を決定する決定部と、
前記決定部で決定された前記時点又は挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材が前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を前記時点又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部と
として機能させるための力計測プログラムである。
【０２１０】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０２１１】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０２１２】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明の前記態様は、挿入部材を生体管に挿入する際に発生する力を計測する力計測装置及び計測方法、マスタースレーブ装置、力計測プログラム、並びに、集積電子回路として有用である。
本発明は、添付図面を参照しながら実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
2014010177.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月23日(2014.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１態様によれば、生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測装置であって、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備え、
前記個別力算出用パラメータ決定部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の閾値以上である時点又は挿入長を前記個別力算出用パラメータとして決定し、
前記個別力算出部は、計測時点又はその時点での挿入長で前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点又はその時点での挿入長における前記力の情報を減じた値を、前記計測時点又は前記挿入長までに決定した前記時点又は前記挿入長の数で除した値を各々の時点又は挿入長での個別力に加算する力計測装置を提供する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体管に、カテーテル又は内視鏡である挿入部材を挿入する際に、前記挿入部材が前記生体管に接触する際の力を計測する力計測装置であって、
前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する力を前記生体管の外部から計測する力検出部と、
前記生体管に前記挿入部材を挿入している最中に、前記力検出部で検出した力の情報から、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を個別に計測する時点又はその時点での挿入長を個別力算出用パラメータとして決定する個別力算出用パラメータ決定部と、
前記個別力算出用パラメータ決定部で決定された前記個別力算出用パラメータとしての前記時点又はその時点での前記挿入長に関する情報と前記力検出部で検出した前記力の情報とから、前記挿入部材を前記生体管に挿入している最中に発生する前記力を時点毎又は挿入長毎に個別力として個別に算出する個別力算出部とを備え、
前記個別力算出用パラメータ決定部は、前記生体管に前記挿入部材を挿入する際に、所定の挿入長毎に前記力の変位が所定の閾値以上である時点又は挿入長を前記個別力算出用パラメータとして決定し、
前記個別力算出部は、計測時点又はその時点での挿入長で前記力検出部で検出した前記力の情報から直前の前記時点又はその時点での挿入長における前記力の情報を減じた値を、前記計測時点又は前記挿入長までに決定した前記時点又は前記挿入長の数で除した値を各々の時点又は挿入長での個別力に加算する力計測装置。
【請求項２】
前記生体管に前記挿入部材を挿入したのち、一旦、部分的に引き戻したのち、再び、前記生体管に前記挿入部材を再挿入する際に、引き戻し開始時点又はその時点での挿入長から再挿入時点又はその時点での挿入長までに既に前記個別力算出用パラメータ決定部で決定した前記時点又は前記挿入長を削除するように修正する修正部をさらに備え、
前記個別力算出部は、前記修正部で修正した時点又は挿入長に基づいて個別力を算出する請求項１に記載の力計測装置。
【請求項３】
前記個別力算出部で算出した個々の力の情報のうち所定の閾値以上の力の情報がある場合には、前記生体管もしくは前記挿入部材に負荷が発生していると判定する力判定部をさらに備える請求項１又は２に記載の力計測装置。
【請求項４】
前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を前記生体管もしくは前記挿入部材を撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とをさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項５】
前記個別力算出部で算出した個々の力もしくは前記力判定部で判定した判定結果を音声又は画像で術者に知らせる出力部を備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の力計測装置。
【請求項６】
前記力判定部で判定した判定結果に基づいて、通知すべき情報を決定する通知情報決定部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報に基づいて、前記生体管に前記挿入部材が挿入されている部位の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、
前記通知情報決定部で決定した通知情報を、前記撮像装置制御部の制御の下に前記撮像装置で撮像した画像に付加して表示する判定結果通知部とを備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の力計測装置。
【国際調査報告】
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