(57)【要約】【課題】手作業で線状体を操作する操作者を支援する。【解決手段】力覚用線状体１０は、挿入線状体１００とともに、挿入線状体１００を操作する医師などの操作者（術者）の指１１０により保持される。力覚用線状体１０は、挿入線状体１００に沿って略平行になるように設けられる。ローラ３０は、抑えローラと、送りローラとを含む。抑えローラならびに送りローラは、抑えローラと送りローラとで力覚用線状体１０を挟持するように設けられる。送りローラはモータ２０に連結される。モータ２０が送りローラを回転することにより、力覚用線状体１０が移動される。【選択図】図１
2009285180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の線状体を操作する操作者により前記第１の線状体とともに保持される第２の線状体と、
前記第２の線状体に力を付与するアクチュエータとを備える、線状体の操作支援装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記第１の線状体の先端での前記第１の線状体を挿入する第１の力に基づいて定められる第２の力から、第１の線状体を操作する操作者により前記第１の線状体に付与される第３の力を減算した第４の力を前記第２の線状体に付与する、請求項１に記載の線状体の操作支援装置。
【請求項３】
前記第１の力は、前記第１の線状体の先端までの経路から推定される摩擦力に基づいて算出される、請求項２に記載の線状体の操作支援装置。
【請求項４】
前記第２の力は、前記第１の力の比例成分、微分成分および積分成分のうちの少なくともいずれか一つにより定められる、請求項２または３に記載の線状体の操作支援装置。
【請求項５】
前記第３の力は、前記第１の線状体の撓み度合いに基づいて算出される、請求項２〜４のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【請求項６】
前記第１の線状体を操作する操作者により操作される操作部をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記操作部が操作された場合、前記第２の線状体を予め定められた位置に復帰するように動かす、請求項１〜５のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【請求項７】
前記第２の線状体は、前記第１の線状体に沿って設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【請求項８】
前記第２の線状体が移動する経路は、直線的に定められる、請求項１〜７のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【請求項９】
前記第２の線状体が移動する経路は、前記第１の線状体が通過する空間から隔離された空間を通過するように定められる、請求項１〜８のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【請求項１０】
前記第２の線状体を挟持する２つのローラをさらに備え、
前記アクチュエータは、前記ローラを回転するモータである、請求項１〜９のいずれかに記載の線状体の操作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状体の操作支援装置に関し、特に、脳動脈瘤のコイル塞栓治療のためにデリバリーワイヤなどの治療用の線状体の操作を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、低侵襲であるカテーテルを使用した治療が行われている。たとえば、図１３に、くも膜下出血の原因である脳動脈瘤のコイル塞栓術治療に用いられる医療器具を示す。コイル塞栓用の白金コイルはデリバリーワイヤの先頭に接続される。このデリバリーワイヤとカテーテルは、Ｙコネクタに挿入される。カテーテルは中空であり、デリバリーワイヤはカテーテルの中空部に挿入される。Ｙコネクタの入り口付近において、医師がデリバリーワイヤとカテーテルを操作する。
【０００３】
カテーテル治療は熟練が必要であり、カテーテルやデリバリーワイヤなどの線状体の操作には微妙なコントロールが必要である。カテーテル治療におけるカテーテルならびにデリバリーワイヤの操作性を改善するために、特許文献１ならびに特許文献２に記載されているようなマスタースレーブ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−４２１１６号公報
【特許文献２】特許３８７７９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マスタースレーブ装置においては、手作業で線状体を操作する場合とは要求される操作が異なる。そのため、新たな訓練が必要となる。また、マスタースレーブ装置を用いた場合、患者の拍動や血管などにおける細かな変化を感じとることが難しい。したがって、手作業で線状体を操作する方が好ましい場合がある。
【０００５】
一方、カテーテルを使用した治療において、適切な力で安全に白金コイルを挿入するためには熟練された技術が必要である。したがって、カテーテルを使用した手術は、一般的に、経験の浅い医師などにとって難しい手術である。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、手作業で線状体を操作する操作者を支援することができる線状体の操作支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る線状体の操作支援装置は、第１の線状体を操作する操作者により第１の線状体とともに保持される第２の線状体と、第２の線状体に力を付与するアクチュエータとを備える。
【０００８】
この構成によると、第１の線状体を操作する操作者により第１の線状体とともに保持される第２の線状体が、アクチュエータにより動かされる。これにより、手作業で第１の線状体を操作する操作者に、第２の線状体を介して力を付与することができる。そのため、たとえば操作者が第１の線状体に適度な力を付与できるように、操作者の操作を支援することができる。その結果、手作業で線状体を操作する操作者を支援することができる線状体の操作支援装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第１の発明の構成に加え、アクチュエータは、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力に基づいて定められる第２の力から、第１の線状体を操作する操作者により第１の線状体に付与される第３の力を減算した第４の力を第２の線状体に付与する。
【００１０】
この構成によると、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力に基づいて定められる第２の力に応じた力が、第２の線状体に付与される。操作者が第１の線状体に付与した第３の力は、反力として第１の線状体から操作者に返されているので、第２の線状体に付与される力から、第１の線状体を操作する操作者により第１の線状体に付与される第３の力が差し引かれる。これにより、たとえば、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力を増幅するなどの処理を経て定められた第２の力を、第２の線状体を介して操作に付与することができる。そのため、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力が大きい場合には、第１の線状体に対する操作者の操作を制止することができる。その結果、未熟な操作者であっても、適度な力で第１の線状体を操作することができる。
【００１１】
第３の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第２の発明の構成に加え、第１の力は、第１の線状体の先端までの経路から推定される摩擦力に基づいて算出される。
【００１２】
この構成によると、第１の線状体の先端までの経路から推定される摩擦力を考慮することにより、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力を精度よく得ることができる。
【００１３】
第４の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第２または３の発明の構成に加え、第２の力は、第１の力の比例成分、微分成分および積分成分のうちの少なくともいずれか一つにより定められる。
【００１４】
この構成によると、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力の比例成分、微分成分および積分成分のうちの少なくともいずれか一つにより、第２の力が定められる。これにより、第１の線状体の先端での第１の線状体を挿入する第１の力の現在値、第１の力の変化速度および第１の力の履歴に応じた力を操作者に付与することができる。
【００１５】
第５の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第２〜４のいずれかの発明の構成に加え、第３の力は、第１の線状体の撓み度合いに基づいて算出される。
【００１６】
この構成によると、第１の線状体は操作者から付与された力に応じて撓むので、第１の線状体の撓み度合いから、操作者が第１の線状体に付与した第３の力を精度よく逆算することができる。
【００１７】
第６の発明に係る線状体の操作支援装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加え、第１の線状体を操作する操作者により操作される操作部をさらに備える。アクチュエータは、操作部が操作された場合、第２の線状体を予め定められた位置に復帰するように動かす。
【００１８】
この構成によると、操作部が操作された場合、第２の線状体を予め定められた位置に復帰される。これにより、第２の線状体を第１の線状体よりも短くしても、第１の線状体の略全域において、第２の線状体を介して操作者に力を付与することができる。そのため、第２の線状体を操作性のよい長さまで短くすることができる。
【００１９】
第７の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、第２の線状体は、第１の線状体に沿って設けられる。
【００２０】
この構成によると、第２の線状体は、第１の線状体に沿って設けられる。これにより、操作者が第１の線状体ならびに第２の線状体の両方を保持し易くすることができる。
【００２１】
第８の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加え、第２の線状体が移動する経路は、直線的に定められる。
【００２２】
この構成によると、第２の線状体を直線的に動かすことができる。そのため、第２の線状体に作用する摩擦抵抗を小さくすることができる。
【００２３】
第９の発明に係る線状体の操作支援装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加え、第２の線状体が移動する経路は、第１の線状体が通過する空間から隔離された空間を通過するように定められる。
【００２４】
この構成によると、第２の線状体は、第１の線状体が通過する空間から隔離された空間を移動する。これにより、たとえば第１の線状体が通過する空間に注入された生理食塩水が第２の線状体を介してアクチュエータに伝わることが無いようにすることができる。
【００２５】
第１０の発明に係る線状体の操作支援装置は、第１〜９のいずれかの発明の構成に加え、第２の線状体を挟持する２つのローラをさらに備える。アクチュエータは、ローラを回転するモータである。
【００２６】
この構成によると、第２の線状体を挟持する２つのローラが回転することにより、第２の線状体を動かすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る線状体の操作支援装置は、力覚用線状体１０と、モータ２０と、ローラ３０とを備える。
【００２９】
本実施の形態においては、一例として、脳内の血管にできた動脈瘤のコイル塞栓術治療に用いられる医療器具としての操作支援装置について説明する。本実施の形態に係る操作支援装置は、挿入線状体（たとえば先端に白金コイルが接続されたデリバリーワイヤ）１００をカテーテル１０２に挿入する医師の挿入操作を支援する。カテーテル１０２は中空であり、挿入線状体１００は、カテーテル１０２の中空部に挿入される。また、挿入線状体１００ならびにカテーテル１０２は、人体内に挿入される。なお、操作支援装置の用途は動脈瘤のコイル塞栓術治療に限らない。
【００３０】
力覚用線状体１０は、挿入線状体１００とともに、挿入線状体１００を操作する医師などの操作者（術者）の指１１０により保持される。力覚用線状体１０は、挿入線状体１００に沿って略平行になるように設けられる。
【００３１】
力覚用線状体１０ならびに挿入線状体１００は、Ｙコネクタ１２０を通過する。図１に示すように、Ｙコネクタ１２０の入口から、ローラ３０までの力覚用線状体１０の経路は直線的に定められる。これにより、力覚用線状体１０と経路との間の摩擦抵抗を低減することができる。
【００３２】
Ｙコネクタ１２０には、光学式ラインセンサ１３０を有するセンサユニット１３２が取り付けられる。センサユニット１３２は、電気ケーブル１４０を介してコントローラ４０に接続される。
【００３３】
本実施の形態において、コントローラ４０は、モータ２０を駆動することにより、力覚用線状体１０を介して挿入線状体１００の操作者に、挿入線状体１００の挿入力に応じた力を伝える。
【００３４】
図２を参照して、ローラ３０は、抑えローラ３２と、送りローラ３４とを含む。抑えローラ３２ならびに送りローラ３４は、抑えローラ３２と送りローラ３４とで力覚用線状体１０を挟持するように設けられる。
【００３５】
抑えローラ３２は、弾性体（図示せず）の弾性力により、力覚用線状体１０に圧力を加える。送りローラ３４はモータ２０に連結される。なお、送りローラ３４は、減速機などを介さずにモータ２０のロータに直接連結されることが好ましい。
【００３６】
送りローラ３４の中央部には、円周方向に沿って溝３６が設けられる。溝３６により力覚用線状体１０がガイドされる。また、溝３６により、送りローラ３４と力覚用線状体１０とが接触する面積が増え、送りローラ３４と力覚用線状体１０との間での滑りが発生し難くなる。モータ２０が送りローラ３４を回転することにより、力覚用線状体１０が移動される。
【００３７】
モータ２０は、たとえば、定電流源（図示せず）から供給される電流により駆動する。モータ２０の駆動力、すなわち力覚用線状体１０に付与される力は、モータ２０の電流値に応じて定まる。したがって、本実施の形態においては、モータ２０の電流値を決定することにより、力覚用線状体１０に付与される力が決定される。
【００３８】
送りローラ３４の回転数（累積回転数）ならびに回転速度は、エンコーダ３８により検出され、コントローラ４０に検出結果を表わす信号が入力される。さらに、コントローラ４０は、たとえば、送りローラ３４の回転数に送りローラ３４の円周を乗じることにより、力覚用線状体１０の挿入量（移動距離）を算出する。
【００３９】
図３を参照して、Ｙコネクタ１２０についてさらに説明する。Ｙコネクタ１２０の内部では、力覚用線状体１０が移動する経路が、挿入線状体１００が通過する空間１２２から隔離された空間１２４を通過するように形成される。
【００４０】
挿入線状体１００の入口のみがシリコンシール１２６によりシールされる。シリコンシール１２６はネジ式のキャップ１２８を締めることでシール効果を発揮する。シリコンシール１２６により、力覚用線状体１０が通過する空間１２４への、Ｙコネクタ１２０に注入されたの生理食塩水などの薬液の侵入が防止される。
【００４１】
これにより、力覚用線状体１０は生理食塩水などにほとんど触れることが無い。そのため、力覚用線状体１０を介してモータ２０ならびにエンコーダ３８に生理食塩水が伝わることが無いようにすることができる。
【００４２】
図４を参照して、挿入線状体１００の先端での挿入線状体１００の挿入力（より具体的には白金コイルの先端での白金コイルの挿入力）Finの算出方法について説明する。本実施の形態において、挿入線状体１００の先端での挿入力Finは、挿入線状体１００に対して操作者が付与する力（操作者の手元での挿入力）Fsurと挿入線状体１００に作用する摩擦力との差として算出される。すなわち、挿入線状体１００の先端での挿入力Finは、手元での挿入力Fsurから摩擦力を減算した力として算出される。
【００４３】
挿入線状体１００に対して操作者が付与する力Fsurは、Ｙコネクタ１２０の中央部の屈曲部分における挿入線状体１００の撓み度合いに基づいて算出される。挿入線状体１００の撓み度合いは、光学式ラインセンサ１３０によって検出される。
【００４４】
挿入線状体１００に操作者が力を付与すると、Ｙコネクタ１２０の中央部の屈曲部分において、挿入線状体１００が湾曲する。挿入線状体１００の湾曲に伴い、湾曲の山の高さが増加する。
【００４５】
光学式ラインセンサ１３０は、挿入線状体１００の湾曲の山の高さを撓み度合いとして検出する。光学式ラインセンサ１３０によって測定された挿入線状体１００の撓み度合いを表わす信号は、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、予め定められた、挿入線状体１００の撓み度合いと挿入線状体１００に対して操作者が付与する力Fsurとの相関関係に基づいて、挿入線状体１００に対して操作者が付与する力Fsurを算出する。これにより、挿入線状体１００の撓み度合いから、挿入線状体１００に対して操作者が付与する力Fsurを精度よく算出することができる。
【００４６】
挿入線状体１００の経路と挿入線状体１００との間の摩擦力は、血管１５２ならびに脳動脈瘤１５４を撮影した血管画像１５０から取得される経路データを用いて算出できる。より具体的には、挿入線状体１００の経路と挿入線状体１００との間の摩擦力は、図５に示すように、屈曲した体内の血管１５２内に挿入された中空チューブ１０４（たとえばカテーテル１０２）の入口に挿入線状体１００を挿入する荷重、すなわち挿入力Fsurと、中空チューブ１０４または挿入線状体１００の曲がり具合（たとえばΔθ／ΔＬ）とに基づいて算出される。
【００４７】
図６に示すように、中空チューブ１０４の内壁と挿入線状体１００が点Ｐの１箇所で接触している場合、挿入線状体１００を図中Ａ方向に移動させると、挿入線状体１００の垂直抗力Fhによって、中空チューブ１０４の内壁と挿入線状体１００との間に摩擦力Ffが発生する。この垂直抗力Fhおよび摩擦力Ffと、操作者の手元での挿入力Fsurおよび挿入線状体１００の先端での挿入力Finとは、図７に示すような関係にある。
【００４８】
操作者の手元での挿入力Fsurおよび挿入線状体１００の先端での挿入力Finは、点Ｐの前後の挿入線状体１００に作用する荷重である。点Ｐにおける挿入線状体１００および中空チューブ１０４間の角度をαとすると、挿入線状体１００の接線方向に関して次式（１）が成り立つ。
Ff＋Fin×cosα＝Fsur×cosα  …（１）
式（１）において左辺の「Ff」を右辺に移項した場合に明らかであるように、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの接線方向の成分Fin×cosαは、手元での挿入力Fsurの接線方向の成分Fsur×cosαから摩擦力Ffを減算した力として算出される。
【００４９】
さらに、挿入線状体１００の半径方向に関して次式（２）が成り立つ。
Fh＝Fin×sinα＋Fsur×sinα  …（２）
摩擦係数をμとすれば、Ff＝μ・Fhとなる。また、角度αは、次式（３）に示すように曲率半径Rから計算できる。
|R|＝1／tanα  …（３）
数式（１）〜（３）をまとめると、Fin, Fsur,Ｒ，μの関係は次式（４）で表わされる。
（−μ／｜Ｒ｜）×（Fin＋Fsur）＝Fin−Fsur  …（４）
挿入線状体１００の挿入端から点Ｐまでの距離をsとし、点Ｐにおいて挿入線状体１００に作用する荷重をF(s)とし、点Ｐからの微小距離をΔｓとすると、Ｆsur，Finはそれぞれ次式（５）（６）で表わされる。
Fsur＝F(s−Δs)  …（５）
Fin＝F(s＋Δs）  …（６）
ここで、数式（５）（６）を数式（４）に代入し、距離sの位置Ｐでの曲率半径をR(s)とすれば、次式（７）が得られる。
（−μ／|R(s)|）×Δs×｛F(s＋Δs)＋F(s)｝＝F(s＋Δs)−F(s)  …（７）
さらに、Δsを０に近づけると、次式（８）の微分方程式が得られ、その微分方程式を解くと、点Ｐの微小距離dsにおけるFinとFsurの関係を示す次式（９）が得られる。
dF(s)／ds＝−(2μ／|R(s)|）×F(s)  …（８）
Fin＝Fsur×exp(−2μ∫(1／|R(s)|）ds)  …（９）
数式（９）を用いれば、摩擦個所が連続していても積分範囲を指定することでFinを求めることができる。中空チューブ１０４であるカテーテル内に挿入線状体１００を挿入する場合は、中空チューブ１０４の内径と挿入線状体１００の外径との差が小さいので、挿入線状体１００は中空チューブ１０４の内壁に連続的に接触していると考えることができ、都合がよい。
【００５０】
さらに、図６に示すようにR(s),ds,dθは次式（１０）の関係にあるので、数式（１０）を数式（９）に挿入すると、次式（１１）が得られる。
1／|R(s)|×ds＝|dθ|  …（１０）
Fin＝Fsur×exp(−2μ∫|θ(s)|ds）  …（１１）
この数式（１１）に基づき、中空チューブ１０４の入口から先端までにおいて、挿入線状体１００または中空チューブ１０４の曲がり具合θ(s)の積分結果と、挿入線状体１００の挿入挿入力Fsurから、挿入線状体１００の先端の荷重Finを求めることができる。
【００５１】
摩擦係数μは、中空チューブ１０４と挿入線状体１００の組み合わせで異なる可能性があるので、組合せ毎に予め測定しておき、使用する中空チューブ１０４と挿入線状体１００に応じて、選択して使用される。すなわち、摩擦力Ffが推定される。
【００５２】
中空チューブ１０４または挿入線状体１００の曲がり具合（たとえばΔθ／ΔＬ）は、コイル塞栓中であれば、たとえば、回転式のＸ線撮影装置により撮影された２次元透視画像から生成される３次元画像に基づいて検出される。
【００５３】
治療前であれば、たとえば脳動脈瘤１５４の大きさや、その存在を確認するために用いれるＸ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影装置）ならびにＭＲＩ（核磁気共鳴装置）などを用いて撮影された、図８に示すような３次元の血管画像から、中空チューブ１０４または挿入線状体１００の曲がり具合（たとえばΔθ／ΔＬ）が検出される。
【００５４】
治療において、カテーテル１０２は、大腿部の付け根の動脈から挿入され、大動脈から頚動脈（または椎骨動脈）および脳動脈を経由して脳動脈瘤１５４まで送られる。カテーテル１０２は、血管に沿って屈曲するため、その中を通過する白金コイルおよびデリバリーワイヤ、すなわち挿入線状体１００の屈曲もほぼ血管の屈曲と等しくなる。したがって、脳動脈瘤１５４までの血管経路の曲がり具合を用いることで、挿入線状体１００の先端での挿入力Finを推測することができる。
【００５５】
図８に示すような３次元血管画像を取得した後、医師が脳動脈瘤１５４の位置（カテーテル先端位置Ｐｏ）と画像上で見えているカテーテル１０２の通過する最下部（たとえば、大動脈）の位置（カテーテル挿入位置Ｐｉ）とを、たとえばコンピュータのディスプレイ上で指定する。足の付け根の動脈から大動脈までは脳動脈に比べて血管径が広く、ほとんど真直ぐであり、患者毎に大きな差がないため、先端荷重Finの推定においては、この範囲の摩擦は、ゼロとするか、一定とすれば十分である。
【００５６】
次に、図９に示すように、医師が選択した脳動脈瘤１５４と大動脈の間の血管１５２を抽出する。この血管１５２の経路において、血管１５２の中心線１５６を求め、たとえば所定の間隔ｗで中心線１５６の曲がり具合θｉを求め、θｉを積算する（Σθｉ）ことで、挿入線状体１００の先端での挿入力Fin、すなわち、挿入線状体１００が脳動脈瘤１５４に加える力を推定することができる。
【００５７】
なお、血管１５２の経路を抽出した後に、血管１５２の中心線１５６を求めたが、血管全体の中心線を先に画像処理で求め、その中心線の経路から、挿入線状体１００が通る血管経路を求めてもよい。
【００５８】
本実施の形態においては、操作者の手元での挿入線状体１００の挿入力Fsurならびに挿入線状体１００の先端での挿入力Finを用いて、モータ２０の出力（たとえば電流値）Amotor、すなわち、力覚用線状体１０を介して挿入線状体１００の操作者に伝達される力が算出される。
【００５９】
挿入線状体１００の先端での挿入力Finが、図１０に示すしきい値Th以上である場合、モータ２０の出力Amotorは、次式（１２）を用いて算出される。
Amotor＝K1×d(Fin)／dt＋K2×∫(Fin−Th)dt＋K3×(Fin)−Fsur  …（１２）
挿入線状体１００の先端での挿入力Finが、しきい値Thより小さい場合、モータ２０の出力Amotorは、次式（１３）を用いて算出される。
【００６０】
Amotor＝K1×d(Fin)／dt＋K3×(Fin)−Fsur  …（１３）
なお、式（１２），（１３）では、d(Fin)／dt＜0である場合、d(Fin)／dt＝0として取り扱う。また、式（１２），（１３）中のK1、K2およびK3は係数である。
【００６１】
挿入線状体１００の先端での挿入力Finが、係数K4以下である場合、モータ２０の出力は零に設定される。
【００６２】
式（１２），（１３）から明らかなように、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの比例成分、微分成分および積分成分のうちの少なくともいずれか一つにより定められる値から、操作者の手元での挿入線状体１００の挿入力Fsurを減算することにより、モータ２０の出力Amotorが算出される。比例成分は現在の挿入力Fin、微分成分は急操作、積分成分は継続的に過大である挿入力Finを考慮するために用いられる。
【００６３】
微分項のK1×d(Fin)／dtは、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの変化の割合（微分）を示す。挿入線状体１００の先端での挿入力Finが急激に増加すると、微分項のK1×d(Fin)／dtの値が大きくなる。これにより、挿入線状体１００の挿入力が急に大きくなるような急操作に反応して、操作方向とは反対方向に作用する力を操作者に付与することができる。そのため、操作者による急操作を抑制することができる。
【００６４】
積分項のK2×∫(Fin−Th)dtは、挿入線状体１００の先端での挿入力Finとしきい値Thの差の積分を示す。図１０に示すように、挿入線状体１００の先端での挿入力Finがしきい値Thを超えると、挿入線状体１００の先端での挿入力Finとしきい値Thとの差分×K2が反力として積分される。これより、挿入線状体１００の先端での挿入力Finがしきい値Thを超えたときから、徐々に増大するように、操作方向とは反対方向に作用する力を操作者に付与することができる。そのため、操作者により挿入線状体１００に付与される最大の力を抑制することができる。
【００６５】
比例項のK3×Finは、挿入線状体１００の先端での挿入力Finに比例して、操作方向とは反対方向に作用する力を示す。比例項のK3×Finは、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの程度を操作者に示すために作用する力である。定数K3を変えることにより、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの何倍の力を操作者に付与するかを任意に設定することができる。
【００６６】
操作者は、挿入線状体１００から、操作者の手元での挿入力Fsurを反力として受けている。そのため、重複して力が操作者に付与されることがないように、式（１２），（１３）において、モータ２０の出力Amotorから操作者の手元での挿入線状体１００の挿入力Fsurが減算されている。操作者の手元での挿入線状体１００の挿入力Fsurが零の時は力覚用線状体１０が動かさないようにするため、モータ２０の出力は零になる。
【００６７】
なお、挿入線状体１００の先端での挿入力Finを推定せずに、挿入線状体１００の先端での挿入力Finの代わりに操作者の手元での挿入線状体１００の挿入力Fsurを用いるようにしてもよい。
【００６８】
＜第２の実施の形態＞
図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る線状体の操作支援装置は、操作者により操作される操作ボタン１６０をさらに備える。操作ボタン１６０は、モータ２０ならびにローラ３０を収容する筐体１７０の外面に配置される。
【００６９】
操作ボタン１６０は、力覚用線状体１０の戻りボタン１６２ならびに力覚出力のＯＮ/ＯＦＦ切替ボタン１６４を含む。医師などの操作者が戻りボタン１６２をＯＮ操作すると、図１２に示すように、力覚用線状体１０が自動的に初期位置まで戻される。
【００７０】
本実施の形態においては、左方向に移動された力覚用線状体１０が、右方向に初期位置まで戻される。たとえば、エンコーダ３８により検出されるローラ３０もしくはモータ２０の回転数を用いて、初期位置として記憶された位置までの距離だけ力覚用線状体１０が移動される。
【００７１】
力覚用線状体１０を初期位置まで戻すことにより、力覚用線状体１０を挿入線状体１００よりも短くしても、たとえば１〜２ｍ程度ある挿入線状体１００の略全域において、力覚用線状体１０を介して操作者に力を付与することができる。そのため、力覚用線状体１０を操作性のよい長さまで短くすることができる。
【００７２】
なお、力覚用線状体１０の端部に設けられたストッパ１２が筐体１７０に当接するとモータ駆動電流が上昇するので、モータ駆動電流の上昇が検出されるまで力覚用線状体１０を戻すようにしてもよい。これにより、ストッパ１２が筐体１７０に当接する位置まで力覚用線状体１０を戻すことができる。
【００７３】
力覚出力のＯＮ/ＯＦＦ切替ボタン１６４により力覚出力がＯＦＦにされた場合は、モータ２０の作動が停止される。そのため、たとえば停電のときなどは力覚出力をＯＦＦにし、挿入線状体１００のみを用い、力覚用線状体１０を用いずに治療を継続できる。
【００７４】
この場合、力覚用線状体１０を、たとえば図１２において、力覚用線状体１０の右端部に設けられたストッパ１４がＹコネクタ１２０に当接するまで医師などの手作業により寄せおけばよい。これにより、力覚用線状体１０が邪魔にならずに、挿入線状体１００を操作することができる。
【００７５】
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はなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る線状体の操作支援装置を示す図である。
【図２】力覚用線状体を動かすモータおよびローラを示す斜視図である。
【図３】Ｙコネクタの内部を示す断面図である。
【図４】挿入線状体の先端での挿入力Finを算出する方法を示す図である。
【図５】中空チューブおよび挿入線状体を示す図である。
【図６】挿入線状体に作用する垂直効力Fhおよび摩擦力Ffを示す図である。
【図７】垂直効力Fh、摩擦力Ff、操作者の手元での挿入線状体の挿入力Fsurおよび挿入線状体の先端での挿入力Finを示す図である。
【図８】３次元血管画像を示す図である。
【図９】血管１５２の経路を示す図である。
【図１０】モータの出力を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る線状体の操作支援装置を示す図である。
【図１２】力覚用線状体が初期位置まで戻された状態を示す図である。
【図１３】コイル塞栓術治療に用いられる医療器具を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  力覚用線状体、１２，１４  ストッパ、２０  モータ、３０  ローラ、３２  抑えローラ、３４  送りローラ、３６  溝、３８  エンコーダ、４０  コントローラ、１００  挿入線状体、１０２  カテーテル、１０４  中空チューブ、１１０  指、１２０  コネクタ、１２２，１２４  空間、１２６  シリコンシール、１２８  キャップ、１３０  光学式ラインセンサ、１３２  センサユニット、１４０  電気ケーブル、１５２  血管、１５４  脳動脈瘤、１５６  中心線、１６０  操作ボタン、１６２  戻しボタン、１６４  ＯＮ／ＯＦＦ切替ボタン、１７０  筐体。
【図１】
2009285180.tif 000003
【図２】
2009285180.tif 000004
【図３】
2009285180.tif 000005
【図４】
2009285180.tif 000006
【図５】
2009285180.tif 000007
【図６】
2009285180.tif 000008
【図７】
2009285180.tif 000009
【図８】
2009285180.tif 000010
【図９】
2009285180.tif 000011
【図１０】
2009285180.tif 000012
【図１１】
2009285180.tif 000013
【図１２】
2009285180.tif 000014
【図１３】
2009285180.tif 000015