(57)【要約】【課題】種々の材質を有する線状体に作用する操作力を正確に計測するために、術者に線状体切替スイッチの切替操作の確認を促す計測装置、医療装置および訓練装置を提供する。【解決手段】計測装置１０１は、可撓性を有する線状体１を挿通するための貫通孔が形成された本体２と、貫通孔の内部における線状体１の湾曲度合いを検出するセンサ３０と、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との相関関係に基づき、センサ３０が検出した線状体１の湾曲度合いを線状体１に作用する操作力に変換する変換部１４と、入力操作に応じて、種々の線状体に対応して定めた複数の相関関係の中から、線状体１の種類に応じた相関関係を選択するための選択部２０と、本体２内における線状体１の有無を判定することにより、本体２への線状体１の挿入／引抜を判定するための判定部１５と、線状体１の引抜を判定したとき、選択部２０における相関関係の選択の確認を促す警告を報知するための報知部２６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の操作力を計測する計測装置であって、
前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、
前記貫通孔は、前記貫通孔の内部において前記線状体が円弧状に湾曲し、操作力に応じて前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構成され、
さらに、
前記貫通孔の内部における前記線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、
前記線状体の湾曲度合いと前記線状体に作用する操作力との相関関係に基づき、前記センサによって検出される前記線状体の湾曲度合いを前記線状体に作用する操作力に変換する変換部と、
入力操作に応じて、種々の線状体に対応して定めた複数の前記相関関係の中から、前記線状体の種類に応じた前記相関関係を選択するための選択部と、
前記本体内における前記線状体の有無を判定することにより、前記本体への前記線状体の挿入／引抜を判定するための判定部と、
前記線状体の引抜を判定したとき、前記選択部における前記相関関係の選択の確認を促す警告を報知するための報知部とを備える、計測装置。
【請求項２】
前記報知部は、前記線状体の挿入を判定した状態において前記選択部に対する入力操作が行なわれたときには、前記選択部における前記相関関係の選択の確認を促す警告を報知する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
入力操作に応じて、前記選択部における前記相関関係の選択の確認が完了したことを示す操作部をさらに備え、
前記報知部は、前記操作部に入力操作が行なわれるまで前記選択部における前記相関関係の選択の確認を促す警告を報知する、請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記操作部に入力操作が行なわれるまで、前記変換部により変換された前記操作力の通報を禁止する、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記センサは、前記貫通孔の内部における前記線状体の位置を検出することによって前記線状体の湾曲度合いを検出可能に構成され、
前記判定部は、前記センサによって検出された前記線状体の位置に基づいて前記本体内における前記線状体の有無を判定することにより、前記本体への前記線状体の挿入／引抜を判定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記計測装置は、前記本体の外部に設置されたカメラによって前記本体の内部を撮影可能に構成され、
前記判定部は、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記本体への前記線状体の挿入／引抜を判定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の計測装置を備える、医療装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の計測装置を備える、訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、計測装置、医療装置および訓練装置に関し、特に、可撓性を有する線状体に作用する操作力を計測する計測装置、医療装置および訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、消化管もしく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、または、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。
【０００３】
線状体が挿入される管は必ずしも直線状ではなく、部分的に屈曲や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。
【０００４】
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、特開平１０−２６３０８９号公報（特許文献１）は、線状体の先端に圧力センサを設ける装置を開示する。
【０００５】
また最近では、管の中へ挿入される線状体を操作するときに、管内部における障害物の存在を管外部において検知する装置として、特開２００８−６４５０８号公報（特許文献２）および再公表特許第２０１１／０３３９８５号公報（特許文献３）は、線状体が貫通する貫通孔が形成される本体と、線状体に長手軸方向の操作力（圧縮力または引張力）が作用するときに貫通孔の内部における線状体の湾曲の度合いを検出するセンサと、センサによって検出される線状体の湾曲の度合いを、線状体に作用する長手軸方向の操作力へ変換する変換回路とを備える計測装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６３０８９号公報
【特許文献２】特開２００８−６４５０８号公報
【特許文献３】再公表特許第２０１１／０３３９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献２および３に記載される計測装置においては、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との所定の相関関係に基づき、センサにより検出した線状体の湾曲度合いを線状体に作用する操作力に変換する。したがって、材質の異なる種々の線状体と使用する場合には、種々の線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との相関関係を予め計測しておくことによって、使用する線状体に合わせて相関関係を切換え可能としている。
【０００８】
しかしながら、このような構成においては、術者は、現在使用している線状体を別の種類の線状体に交換したときには、新たに使用する線状体に合わせて相関関係を切換える操作が必要となってくる。そのため、線状体の交換時において、術者がこの切換え操作を失念する、もしくは誤った相関関係に切換える誤操作をしてしまう可能性があるが、術者に注意喚起することができないという問題が生じる。
【０００９】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、種々の材質を有する線状体に作用する操作力を正確に計測するために、術者に切替操作の確認を促す計測装置、医療装置および訓練装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば、可撓性を有する線状体に作用する長手軸方向の操作力を計測する計測装置は、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る。貫通孔は、貫通孔の内部において線状体が円弧状に湾曲し、操作力に応じて線状体の湾曲度合いが変化することを許容するように構成される。計測装置はさらに、貫通孔の内部における線状体の湾曲度合いを検出するセンサと、線状体の湾曲度合いと線状体に作用する操作力との相関関係に基づき、センサによって検出される線状体の湾曲度合いを線状体に作用する操作力に変換する変換部と、入力操作に応じて、種々の線状体に対応して定めた複数の相関関係の中から、線状体の種類に応じた相関関係を選択するための選択部と、本体内における線状体の有無を判定することにより、本体への線状体の挿入／引抜を判定するための判定部と、線状体の引抜を判定したとき、選択部における相関関係の選択の確認を促す警告を報知するための報知部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による計測装置、医療装置および訓練装置によれば、種々の材質を有する線状体に作用する操作力を正確に計測するために、術者に線状体切替スイッチの切替操作の確認を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による計測装置の本体の構成を示す外観図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。
【図４】図２の断面図において、線状体に圧縮力が作用し、本体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】図２の断面図において、線状体に引張力が作用し、本体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】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】本発明の実施の形態１に係る計測装置による計測方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る計測装置による線状体の挿入引抜判定方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１の第１の変更例による計測装置の全体構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の第２の変更例による計測装置の全体構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による計測装置の全体構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１および２の変更例による計測装置の全体構成を示す図である。
【図１３】計測装置を人体の管の中へ挿入される線状の医療器具に使用する例を示す模式図である。
【図１４】計測装置を人体を模擬する訓練用シミュレータ（訓練装置）に取り付けて使用する例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
［計測装置の構成］
図１は、この発明の実施の形態１による計測装置の本体の構成を示す外観図である。図１は、計測装置１０１が床面に設置された状態を示している。
【００１５】
図１を参照して、計測装置１０１は本体２を備える。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。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。
【００１６】
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。なお、図２および図３は、本体２の断面図とともに、計測装置１０１の全体構成を示している。
【００１７】
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。
【００１８】
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に作用する操作力（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を貫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。
【００２１】
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の間に設けられ、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、広範囲に亘り精度良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計測することによって、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の内壁に接触させるために、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。
【００２９】
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９と、変換回路１０と、線状体選択器２０と、警告灯２６とを備える。
【００３０】
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一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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図４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。
【００３４】
図４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ない、湾曲の山の高さが大きくなる。
【００３５】
図４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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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）。
【００３８】
図５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。
【００３９】
図５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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
図２および図３に戻って、ラインセンサ３０は、貫通孔３０の内部における線状体１の湾曲部の位置を検出する。具体的には、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。
【００４３】
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１の湾曲度合いを検出できる。また、ラインセンサのような一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１の湾曲度合いの検出が可能である。さらに、線状体１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。
【００４４】
変換回路１０は、ラインセンサ３０によって検出される線状体１の湾曲度合いを、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。具体的には、変換回路１０は、線状体位置演算部１２と、変換部１４とを含む。
【００４５】
線状体位置演算部１２は、ラインセンサ３０における複数の受光素子のうち、光源器２９から受ける光量が小さくなる受光素子の位置を検出する。そして、線状体位置演算部１２は、検出した受光素子の位置に基づいて線状体１の位置を特定する。次いで、線状体位置演算部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の基準位置からの変位量を演算することにより、線状体１の湾曲の山の高さの増減、すなわち線状体１の湾曲度合いを検出する。
【００４６】
変換部１４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、変換部１４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。
【００４７】
たとえば変換部１４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。
【００４８】
図６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６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６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。
【００４９】
変換部１４は、図６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に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、変換部１４は、図６に示す相関関係をそのまま記憶してもよいし、図６に示す相関関係を近似した式を記憶してもよい。
【００５０】
ここで、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種類の線状体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ておき、これらの相関関係を変換回路１０に記憶しておく。
【００５１】
具体的には、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表わす変換係数を、複数種類の線状体の各々について予め求めておき、これらの変換係数を変換回路１０に記憶しておく。そして、計測装置１０１は、図２に示す線状体選択器２０をさらに備え、使用する線状体に合わせてどの変換係数を使用するのかを選択する。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に適用することができる。
【００５２】
図７は、本発明の実施の形態１に係る計測装置による計測方法の手順を示すフローチャートである。
【００５３】
図７を参照して、まずステップＳ０１により、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。
【００５４】
次にステップＳ０２により、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。
【００５５】
次にステップＳ０３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。
【００５６】
次にステップＳ０４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。
【００５７】
次にステップＳ０５において、線状体１の位置（すなわち、線状体１の湾曲の山の高さ、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。
【００５８】
次にステップＳ０６において、変換回路１０により、線状体１の位置と線状体１に作用する圧縮力および引張力との所定の相関関係（たとえば所定の変換係数）に基づき、ステップＳ０５において検出した線状体１の位置を線状体１に作用する圧縮力または引張力に変換する。
【００５９】
次にステップＳ０７により、線状体１の位置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。
【００６０】
以上のように、本実施の形態１による計測装置１０１は、ラインセンサ３０によって線状体１の位置（線状体１が湾曲する度合い）を検出し、その検出結果を、変換回路１０により線状体１に作用する長手軸方向の操作力（圧縮力または引張力）を示す信号に変換する。
【００６１】
さらに本実施の形態１による計測装置１０１は、ラインセンサ３０により検出される線状体１の位置に基づいて、線状体１が本体２に挿入されたか、または引き抜かれたかを判定する。
【００６２】
具体的には、図２に戻って、変換回路１０は、挿入引抜判定部１５をさらに含む。挿入引抜判定部１５は、線状体有無判定部１６と、記憶部１８とから構成される。
【００６３】
線状体有無判定部１６は、線状体位置演算部１２から、ラインセンサ３０により検出される線状体１の位置を取得する。線状体有無判定部１６は、ラインセンサ３０における複数の受光素子の各々が光源器２９から受ける光量を取得すると、複数の受光素子の間での受光光量のばらつきを検出する。複数の受光素子の間での受光光量のばらつき（たとえば最大光量と最小光量との差）が所定量を超えるとき、線状体有無判定部１６は、本体２の内部に線状体１が有ると判定する。一方、複数の受光素子の間での受光光量のばらつきが所定量以下であるとき、本体２の内部に線状体１が無いと判定する。線状体有無判定部１６は、判定結果（「線状体有り」または「線状体無し」）を記憶部１８に格納する。
【００６４】
線状体有無判定部１６は、上述した線状体１の有無の判定および、当該判定結果の記憶部１８への格納を所定周期で繰り返し実行する。そして、記憶部１８に格納される判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化したとき、挿入引抜判定部１５は線状体１が本体２から引き抜かれたと判定する。これに対して、記憶部１８に格納される判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化したとき、挿入引抜判定部１５は線状体１が本体２に挿入されたと判定する。
【００６５】
挿入引抜判定部１５は、線状体１が本体２から引き抜かれたと判定したとき、警告灯２６を用いて、術者に対して、線状体選択器２０において変換係数が正しく選択されているか否かの確認を促すための警告を報知する。上述したように、形状および材質の異なる複数種類の線状体１を使用する場合には、使用する線状体１に合わせて変換係数を選択する必要がある。そこで、挿入引抜判定部１５は、線状体１が本体２から引き抜かれたときには、新たに本体２に挿入される線状体１に対応した変換係数が選択されるように、術者に対して線状体選択器２０の選択の確認を促す。これにより、術者が線状体選択器２０における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するよう、注意喚起する。
【００６６】
これに対して、線状体１が本体２に挿入されたと判定したときには、挿入引抜判定部１５はさらに、術者の操作によって線状体選択器２０において変換係数が切換えられたか否かを判定する。そして、線状体選択器２０において変換係数が切換えられたと判定した場合には、挿入引抜判定部１５は、術者に対して、線状体選択器２０において変換係数が正しく選択されているか否かの確認を促すための警告を報知する。この警告は、本体２に線状体１が挿入された状態において、術者が線状体選択器２０を誤って操作することを想定したものである。これにより、術者の誤操作によって線状体１に合っていない変換係数が選択されないように術者に注意喚起する。
【００６７】
図８は、本発明の実施の形態１に係る計測装置による線状体の挿入引抜判定方法の手順を示すフローチャートである。
【００６８】
図８を参照して、まずステップＳ１１により、ラインセンサ３０によって検出される線状体１の位置を取得する。ラインセンサ３０における複数の受光素子が受ける光量を取得すると、次にステップＳ１２により、取得したラインセンサ３０の受光光量に基づいて、線状体１が本体２の内部に有るか否かを判定する。この判定結果は記憶部１８に格納される。
【００６９】
次に、記憶部１８に格納された線状体１の有無の判定結果を用いて、線状体１が本体２に挿入されたか、あるいは線状体１が本体２から引き抜かれたかを判定する。具体的には、判定結果が「線状体有り」の場合、ステップＳ１３により、線状体１が本体２から引き抜かれた否かを判定する。判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化したとき、線状体１が本体２から引き抜かれたと判定する（ステップＳ１３においてＹＥＳ）。この場合、ステップＳ１４により、警告灯２６を用いて、線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知する。
【００７０】
これに対して、判定結果が「線状体有り」から「線状体無し」に変化しないときには、線状体１が本体２から引き抜かれていないと判定する（ステップＳ１３においてＮＯ）。この場合、さらにステップＳ１５により、線状体選択器２０が操作されたか否かを判定する。術者により線状体選択器２０が操作されたと判定したとき（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ステップＳ１６により、警告灯２６を用いて、線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知する。
【００７１】
ステップＳ１２に戻って、判定結果が「線状体無し」の場合、ステップＳ１７により、警告灯２６を用いて、線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知する。次にステップＳ１８により、線状体１が本体２に挿入されたか否かを判定する。判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化しないときには、線状体１が本体２に挿入されていないと判定する（ステップＳ１８においてＮＯ）。
【００７２】
一方、判定結果が「線状体無し」から「線状体有り」に変化したとき、線状体１が本体２に挿入されたと判定する（ステップＳ１８においてＹＥＳ）。この場合、ステップＳ１９に進み、ステップＳ１７による警告を解除する。ステップＳ２０では、線状体選択器２０が操作されたか否かを判定する。術者により線状体選択器２０が操作されたと判定したとき（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ステップＳ２１により、警告灯２６を用いて、線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知する。
【００７３】
［変更例］
上述した警告は、線状体選択器２０の選択を確認することを術者に対して視覚的および／または聴覚的に報知し得るものであれば、どのような態様であってもよい。たとえば図９に示すように、計測装置１０１に警告ブザー２７を設けることにより、警告音を吹鳴するようにしてもよい。
【００７４】
あるいは、図１０に示すように、計測装置１０１の計測結果を術者に通報するために設けられている表示器２２およびスピーカ２４の少なくとも一方を用いて警告を報知するようにしてもよい。
【００７５】
具体的には、表示器２２は、変換部１４によって変換された圧縮力および引張力を表示する。たとえば表示器２２は、線状体１に作用する圧縮力および引張力を示す数値を表示する。線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告メッセージを表示器２２に表示するようにしてもよい。
【００７６】
スピーカ２４は、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、警告音を鳴らす。たとえば、操作力がゼロＮ（ニュートン）に近い場合は無音としておき、圧縮力が増加するのに応じて音響周波数を上げ、また、引張力が増加するのに応じて音響周波数を下げる。このスピーカ２４を用いて、線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告音を鳴らすようにしてもよい。
【００７７】
なお、図１０には、計測装置１０１の計測結果を術者に通報する、および線状体選択器２０の選択の確認を術者に報知するための手段として、表示器２２およびスピーカ２４を備える構成としたが、当該手段は、表示器２２およびスピーカ２４のいずれか一方のみで構成できる点について確認的に記載する。
【００７８】
（実施の形態２）
上述のように、線状体１が本体２から引き抜かれたときに線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知する構成においては、新たに線状体１が本体２に挿入されたと判定したときに、術者が線状体選択器２０の選択を確認したものと判断して警告を停止させることができる。
【００７９】
しかしながら、実際には、警告を受けた術者が線状体選択器２０の選択の確認を怠る可能性があるため、線状体選択器２０において誤った変換係数が選択されている虞がある。
【００８０】
このような不具合を防ぐために、本発明の実施の形態２による計測装置では、術者に対して線状体選択器２０の選択の確認をより積極的に促すための手段をさらに備える構成について説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の実施の形態２による計測装置の全体構成を示す図である。図１１を参照して、本発明の実施の形態２による計測装置１０１は、図２に示す計測装置１０１において、選択確認ボタン２８をさらに設けたものである。計測装置１０１の全体構成は、選択確認ボタン２８を除いて、図２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００８２】
選択確認ボタン２８は、押下操作などによって術者が操作可能な操作部である。警告灯２６を用いて線状体選択器２０の選択の確認を促すための警告を報知している状況において、変換回路１０は、選択確認ボタン２８の押下操作が行なわれたときに当該警告を停止する。すなわち、変換回路１０は、術者によって選択確認ボタン２８の押下操作が行なわれるまでは、線状体１が本体２に挿入されたと判定された場合であっても警告を継続する。このように、線状体１を本体２から引き抜いた後、新たに線状体１を本体２に挿入するという一連の動作に、選択確認ボタン２８の押下操作を挟むことにより、術者が線状体選択器２０の選択を確認し忘れるのを防止するよう、注意喚起することができる。
【００８３】
なお、選択確認ボタン２８を押下するタイミングは、線状体１を本体２に挿入する前であっても、線状体１を本体２に挿入した後であってもよい。
【００８４】
また、計測装置１０１が表示器２２および／またはスピーカ２４（図１０参照）を備える場合には、選択確認ボタン２８を押下するタイミングまで警告を報知し続けるとともに、表示器２２および／またはスピーカ２４による計測結果の通報を禁止する構成とすれば、術者に対して、より効果的に線状体選択器２０の選択の確認を促すことができる。
【００８５】
なお、本発明の実施の形態１および２による計測装置１０１において、図１２に示すように、本体２の外部に設置されたカメラ３１によって本体２の内部を撮影し、その撮影した画像を用いて、本体２内部における線状体１の有無を判定する構成としてもよい。この構成においても、線状体１の有無の判定結果に基づいて線状体１の挿入／引抜が判定され、当該判定結果に応じた警告が報知される。
【００８６】
なお、カメラ３１で撮影した画像を用いた線状体１の有無の判定と、撮影画像の画像処理とを併用する構成とすれば、本体２内部に挿入された線状体１の種類を高精度に特定することが可能になる。これにより、術者は、特定された線状体１の種類と、線状体選択器２０の選択結果とを比較することによって、より効果的に選択間違いを防止するための注意喚起をすることができる。
【００８７】
［計測装置の適用例］
最後に、本実施の形態１および２による計測装置を治療や検査などの実際の医療行為において使用する例を説明する。図１３は、計測装置を人体の管の中へ挿入される線状の医療器具に使用する例を示す模式図である。
【００８８】
図１３において、計測装置１０１の本体２にカテーテル３４が接続され、カテーテル３４の中には、本体２の貫通孔３を貫通するガイドワイヤ（線状体）３２がある。カテーテル３４は、人体４０の管の中に挿入されている。ガイドワイヤ３２を把時する術者３６がガイドワイヤ３２を体内へ進めるためにガイドワイヤ３２に長手軸方向に力を加えるとき、人体４０の管に挿入抵抗があると、ガイドワイヤ３２には長手軸方向に圧縮力が作用する。そしてその圧縮力が表示器２２に表示される。また、ガイドワイヤ３２を引き抜くときにおいて、人体４０の管に引き抜き抵抗があると、ガイドワイヤ３２には長手軸方向に引張力が作用する。そしてその引張力が表示器２２によって表示される。
【００８９】
このような構成において、計測装置１０１は、ガイドワイヤ３２が本体２から引き抜かれたときには、新たに本体２に挿入されるガイドワイヤ３２に対応した変換係数が選択されるように、術者３６に対して線状体選択器２０の選択の確認を促す。これにより、医療行為の実行中において、術者３６が線状体選択器２０における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するための注意喚起をすることができる。
【００９０】
図１４は、計測装置を人体を模擬する訓練シミュレータ（訓練装置）に取り付けて使用する例を示す模式図である。図１４において、シミュレータ４２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、模擬透視画像を表示する。計測装置１０１の本体２にカテーテル３４が接続され、カテーテル３４の中には、本体２の貫通孔３を貫通するガイドワイヤ（線状体）３２がある。カテーテル３４は、シミュレータ４２に繋がっている。訓練している術者３６は、模擬透視画像を見ながらガイドワイヤ３２を操作する。シミュレータ４２は、挿入されたガイドワイヤ３２に対して、挿入抵抗および引き抜き抵抗を変化させる。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３２に作用する圧縮力および引張力は、表示器２２に表示されるとともに、ケーブル３８を通してシミュレータ４２にも伝えられ、シミュレータ４２内部でのガイドワイヤ３２の挿入抵抗および引き抜き抵抗の変更に寄与している。図１４において、計測装置１０１の本体２とシミュレータ４２は分離されているが、本体２がシミュレータ４２と一体に組み込まれてもよい。また、表示器２２を備える代わりに、シミュレータ４２の模擬透視画像に、ガイドワイヤ３２に作用する圧縮力および引張力を表示しても良い。
【００９１】
このような構成において、計測装置１０１は、ガイドワイヤ３２が本体２から引き抜かれたときには、新たに本体２に挿入されるガイドワイヤ３２に対応した変換係数が選択されるように、術者３６に対して線状体選択器２０の選択の確認を促す。これにより、術者３６が線状体選択器２０における変換係数の切換えを失念する、あるいは、術者が誤った変換係数に切換えるといった不具合を防止するための注意喚起をすることができる。
【００９２】
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はなくて特許請求の範囲によって示され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。
【符号の説明】
【００９３】
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、９  点灯回路、１０  変換回路、１２  線状体位置演算部、１４  変換部、１５  挿入引抜判定部、１６  線状体有無判定部、１８  記憶部、２０  線状体選択器、２２  表示器、２４  スピーカ、２６  警告灯、２７  警告ブザー、２８  選択確認ボタン、２９  光源器、３０  ラインセンサ、３１  カメラ、３２  ガイドワイヤ、３４  カテーテル、３６  術者、３８  ケーブル、４０  人体、４２  シミュレータ、６１，６２  境界部分、８２，８４  内壁、８３  凹部、１０１  計測装置。
【図１】
2015175640.tif 000003
【図２】
2015175640.tif 000004
【図３】
2015175640.tif 000005
【図４】
2015175640.tif 000006
【図５】
2015175640.tif 000007
【図６】
2015175640.tif 000008
【図７】
2015175640.tif 000009
【図８】
2015175640.tif 000010
【図９】
2015175640.tif 000011
【図１０】
2015175640.tif 000012
【図１１】
2015175640.tif 000013
【図１２】
2015175640.tif 000014
【図１３】
2015175640.tif 000015
【図１４】
2015175640.tif 000016