図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2021年5月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

ガイドワイヤセンサを内蔵してロボット操作を可能にするもので、治療操作を容易にし、かつX線照射時間を少なくすることを可能とする技術を提供する。

解決手段

ガイドワイヤ4の先端部41の位置と方位は、先端部のステンレス磁石415と外部の磁気ベクトルセンサグリッドステムを用いて算出する。先端部にかかる接触圧ワイヤ歪ゲージを取り付けて計測する。ドライバー側のトルク、ワイヤの送り量、回転量はトルクセンサトルカー回転量計測センサ、および方位計をドライバーに設置して計測する。これらの計測値を用いて、ガイドワイヤの治療を自動制御に可能とする。

概要

背景

概要

ガイドワイヤセンサを内蔵してロボット操作を可能にするもので、治療操作を容易にし、かつX線照射時間を少なくすることを可能とする技術を提供する。ガイドワイヤ4の先端部41の位置と方位は、先端部のステンレス磁石415と外部の磁気ベクトルセンサグリッドステムを用いて算出する。先端部にかかる接触圧ワイヤ歪ゲージを取り付けて計測する。ドライバー側のトルク、ワイヤの送り量、回転量はトルクセンサトルカー回転量計測センサ、および方位計をドライバーに設置して計測する。これらの計測値を用いて、ガイドワイヤの治療を自動制御に可能とする。

目的

)および両者を連結するワイヤ連結部からなるガイドワイヤとそのガイドワイヤを操作する生体外部のデータ処理装置等からなるスマートガイドワイヤにおいて、
ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石および歪みゲージを備え、ドライバー部(ドライバー側)にはトルクセンサ、トルカー回転量計測装置およびドライバーの回転角度検出センサ回転速度検出センサを備え、
生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと磁気ベクトルセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、
ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力、およびドライバー部のトルクと回転量およびドライバーの回転方位と回転速度を計算する応力センサデータ処理装置と回転(回転角度、回転速度)センサデータ処理装置と、計算して求めた計測値を表示する表示装置からなるセンサ内蔵式のスマートガイドワイヤを開発することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

ガイドワイヤワイヤ先端部に磁石を備え、生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと、前記磁気ベクトルセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、計算して求めた位置と方位の計測値を表示する表示装置とからなることを特徴とするスマートガイドワイヤ。

請求項2

ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石と前記ワイヤ先端部にかかる応力計測する歪みゲージとを備え、生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと、前記磁気ベクトルセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、前記ワイヤ先端の接触圧曲げ応力を計算する応力センサデータ処理装置と、計算して求めた計測値を表示する表示装置とからなることを特徴とするスマートガイドワイヤ。

請求項3

ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石と前記ワイヤ先端部にかかる応力を計測する歪みゲージとを備え、前記ガイドワイヤのドライバー部にハンドルおよびトルカーにかかる応力および回転量を計測するトルクセンサおよびトルカー回転量計測装置を備え、生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと、前記磁気ベクトルセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、前記ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力およびドライバー部の前記応力と前記回転量を計算する応力センサデータ処理装置と回転センサデータ処理装置と、計算して求めた計測値を表示する表示装置からなることを特徴とするスマートガイドワイヤ。

請求項4

ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石と前記ワイヤ先端部にかかる応力を計測する歪みゲージとを備え、前記ガイドワイヤのドライバー部にハンドルおよびトルカーにかかる応力および回転量を計測するトルクセンサおよびトルカー回転量計測装置を備え、前記ガイドワイヤのドライバー部のハンドル部に回転角度検出センサおよび回転速度検出センサを備え、生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと、前記磁気センサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力、およびドライバーのトルク、回転量、回転方位、回転速度を計算する応力センサデータ処理装置と回転センサデータ処理装置と、計算して求めた計測値を表示する表示装置からなることを特徴とするスマートガイドワイヤ。

請求項5

請求項4に記載のスマートガイドワイヤと、X線画像から求めた血管網マップと、血管網マップ上に治療患部位置を特定するマーキングシステムと、任意の時刻におけるガイドワイヤ先端位置を治療医師に伝達するシステムと、次の時刻における、つまり所定の時間間隔後における次の目標位置へガイドワイヤ先端を誘導するのに必要なトルクとワイヤ押し込み量回転角を計算して治療医師に伝達するシステムと、この操作を繰り返して治療医師が最終的にガイドワイヤを治療患部位置まで誘導する治療をアシストすることを特徴とするガイドワイヤ操作アシストシステム。

請求項6

請求項5に記載のガイドワイヤ操作アシストシステムにおいて、ドライバーの操作を治療医師に代えてロボット操作システムにすることを特徴とするガイドワイヤ操作ロボットシステム。

技術分野

0001

本発明は、生体内センサ内臓式のガイドワイヤ生体外部の磁気センサグリッドセンサデータ等から得られるセンサデータ処理装置およびその表示装置からなるスマートガイドワイヤ、およびガイドワイヤ操作システムとガイドワイヤ操作ロボットステムに関するものである。

0002

カテーテル治療は、外科手術に代わって直接患部にカテーテルを挿入して治療する患者への負担が軽い手術で、急速に普及している。治療医師は、X線で血管マップを作成したマップ上に患部を特定し、その位置に向けてカテーテルを誘導する。治療医師はX線で血管マップ上のカテーテルの先端位置を見ながらカテーテルを操作する。
本治療において、X線の長時間照射および造影剤投与による患者の身体への負担が問題となっている。また、治療医師等のX線被曝も問題となっている。そのためにロボット治療の技術開発活発に取り組まれている(特許文献1、特許文献2)。

0003

他方、ガイドワイヤは、直径が0.5から1mmと非常に小さいため、センサを内蔵して、カテーテルのような自律誘導システムは開発されておらず、重要な開発課題となっている。特に小さなガイドワイヤの先端を±0.1mm程度の精度で位置決めする技術の開発が求められている。

0004

また、ガイドワイヤが血管を突き抜き出血トラブルが発生する場合があり、ガイドワイヤ先端にかかる接触力を求めることも求められている。小型で高感度歪みゲージ半導体方式応力インピーダンスセンサ(以下、SIセンサという。)を使って研究開発非特許文献1)されているが、いまだにその開発に成功していない。

0005

さらに、ガイドワイヤ先端は、手元ドライバー負荷するトルクおよびトルカーの回転量で制御されるが、治療医師の経験とに頼って操作しているのが現状である。したがって長年の経験と高度な知識が必要で、治療医師の育成障害となっている。ドライバイー側の制御パラメータ数値化、見える化とそれに対応したワイヤセンタ動きや血管との接触圧の数値化、見える化を進めて、治療医師の手術をより容易なものとすることが求められている。

0006

これらのセンサを使って、すなわちワイヤの先端位置を特定し、さらにワイヤ先端と血管との接触圧、ドライバー側のトルクなど操作データを数値化、見える化をすることによって、治療医師をアシストし、手術操作を容易にして、X線画像への依存度を低め、X線照射時間を短縮することが期待されている。さらに、治療医師がワイヤ先端位置の移動位置を指示し、それに従ってガイドワイヤ先端を自動制御するロボット操作システム確立することが期待されている。

0007

US6,618,612
US2004/0068178

先行技術

0008

沈麗萍他:日本応用磁気学会誌 22,677−680(1998)

発明が解決しようとする課題

0009

本発明の第1の課題は、
生体内(血管内)に挿入するワイヤ先端部、ドライバー部(ドライバー側とも言う。)および両者を連結するワイヤ連結部からなるガイドワイヤとそのガイドワイヤを操作する生体外部のデータ処理装置等からなるスマートガイドワイヤにおいて、
ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石および歪みゲージを備え、ドライバー部(ドライバー側)にはトルクセンサ、トルカー回転量計測装置およびドライバーの回転角度検出センサ回転速度検出センサを備え、
生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと磁気ベクトルセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、
ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力、およびドライバー部のトルクと回転量およびドライバーの回転方位と回転速度を計算する応力センサデータ処理装置と回転(回転角度、回転速度)センサデータ処理装置と、計算して求めた計測値を表示する表示装置からなるセンサ内蔵式のスマートガイドワイヤを開発することである。

0010

上記本発明の第1課題を解決するためには、以下の5つの新要素技術開発を必要としている。
新要素技術開発の第1課題は、ワイヤ先端のステンレスに着目し、それを着磁してステンレス磁石とし、そこから発する磁界を生体外部の磁気ベクトルセンサグリッドシステムで検知し、センサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と計算して求めた位置・方位値を表示する表示装置からなるスマートガイドワイヤを開発することである。

0011

新要素技術開発の第2課題は、サイズが幅0.2mmで長さが3mm程度の超小型サイズで、しかもゲージファクターが1000以上の高感度の歪みゲージを開発し、それをガイドワイヤの先端部に設置して、ワイヤ先端の接触圧および曲げ応力を検知することを可能にすることある。

0012

新要素技術開発の第3課題は、ドライバー部のハンドルとトルカーにそれぞれトルクセンサを取り付けて、ハンドル上のトルクセンサでワイヤ先端の回転にかかる力を計測し、トルカーにかかるトルクでワイヤ挿入に負荷する押し付け力を計測し、さらに回転量計測装置でハンドルとトルカーの相対的な回転量を計測し、その回転量からワイヤの送り量を算出することである。そのために、小型で高感度なひねりゲージおよび小型で微小回転角度を検出できる回転量計測装置を開発することである。

0013

新要素技術開発の第4課題は、ドライバー部のハンドルにモーションセンサを取り付けて、ハンドルの回転方位、回転量および回転速度を検知することである。そのために、電子コンパス方位精度を5度から0.1度程度に改善して、電子コンパス、3軸加速度センサおよびジャイロセンサを融合した複合センサの方位精度を10度程度から1度以下へと改善することである。

0014

本発明の第2の課題は、
上記センサ内蔵式のスマートガイドワイヤとX線画像から求めた血管網マップと 血管網マップ上に治療患部位置を指定するマーキングシステムと任意の時刻におけるガイドワイヤ先端位置を治療医師に伝達えるシステムと次の時刻における、つまり所定の時間間隔後における次の目標位置へガイドワイヤ先端を誘導するのに必要なトルクとワイヤ押し込み量回転角を計算して治療医師に伝達するシステムと、この操作を繰り返して治療医師が最終的にスマートガイドワイヤを治療患部位置まで誘導する治療をアシストするガイドワイヤ操作アシストシステムを開発することである。

0015

本発明の第3の課題は、
上記ガイドワイヤ操作アシストシステムにおいて、ドライバーの操作を治療医師に代えてロボット操作システムにするガイドワイヤ操作ロボットシステムを開発することである。

課題を解決するための手段

0016

本発明の第1課題を解決するために、5つの新要素技術を開発した。
新要素技術開発の第1の課題は、ワイヤの先端のステンレスに着目し、それを着磁してステンレス磁石とし、そこから発する磁界を外部の磁気ベクトルセンサグリッドシステムで検知し、センサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算するセンサデータ処理装置と計算して求めた位置・方位値を表示する表示装置(位置・方位表示装置)からなるスマートガイドワイヤを開発した。
ここで、ワイヤの先端のステンレスは、コアワイヤスプリングコイルおよび補強コイルからなっている。

0017

ワイヤの先端部は、Ni−Cr系オーステナイト系非磁性ステンレスを50%以上の加工度で強加工して素材の強度を大きくしてばね性を強くしたものである。オーステナイト系ステンレス鋼オーステナイト層安定度物差しであるMd点をCr量Ni量を適切に調整して、−50℃〜100℃となるように調整する。そして、常温下で50%〜90%の冷間加工を行なうことにより50〜95%のマルテンサイト量を確保する。また、低温で加工するとマルテンサイト変態は容易に生じるので、40%程度の低加工度で多くのマルテンサイト相を得る必要がある場合、−40℃程度の低温で加工することが望ましい。
なお、Md点とは、30%の冷間加工を施した時に50%のマルテンサイト量が生じせしめる温度で、式(1)で示される。
Md30(℃)=413−462(%C+%N)−9.2(%Si)−8.1(%Mn)−13.7(%Cr)−9.5(%Ni)−6(%Cu)−18.5(%Mo) ・・・(1)

0018

磁石特性保磁力の大きさで評価できるので、保磁力とマルテンサイト量の関係について調べた。その結果を図1に示す。
本発明者らは、ステンレス磁石の保磁力は100〜1000Oe程度であることを確認した。この値はフェライト磁石希土類磁石の保磁力の4k〜40kOeと比べてかなり小さいが、磁石形状細長い形状として、パーミアンス係数を5以上とすることで、50Oe程以下の通常の磁界環境を想定する限り、その磁界による減磁を回避できることに思い至った。なお、磁石の動作点はパーミアンス係数P=L/D(L:磁石の長さ、D:磁石の直径)で決定されるものである。

0019

ワイヤの先端のステンレス磁石から発する磁界の測定結果の一例を図2に示す。
測定高さ(磁石からの距離)を最大150mmと想定すると、0.1mGという微小磁界を検知することが必要である。そこで、0.1mGという微小磁界を検知することができる高感度マイクロ軸磁気センサグリッド、つまり磁気ベクトルセンサグリッド(センサグリッドという。)を開発した。このセンサグリッドで、任意の位置にある任意の方向に向いた磁石が発する磁界を検知し、そのセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算することができる計算プログラムを作成した。

0020

なお、ステンレス磁石から発生する磁界が不十分な場合、補助的に先端部の隙間に磁石を挿入することにより十分な磁界が得られる。

0021

なお、磁石の測定位置X,Y,Zおよび磁石の向きΘ、φを求める計算原理は、一般的方法としては、所定の位置で所定の向きに向いた磁石から発する磁界を各磁気ベクトルセンサ位置における磁界理論値と磁界実測値の差をεij誤差として、誤差関数Eij=Σ(εij)2を作成し、それを各測定位置Xij,Yij,Zijで偏微分して、誤差関数が最小値を取るとして、連立方程式を求め、それらの式を使って磁石の測定位置X,Y,Zおよび磁石の向きΘ、φを計算して求めることできることが知られている。

0022

新要素技術開発の第2の課題を解決するために、歪みゲージとしては、非特許文献1に記載されたSIセンサに着目した。SIセンサの小型化は、非特許文献1のデータを参考にして、鋭意研究した結果、SI素子アモルファスワイヤの長さ30mmから3mm以下とし、アモルファスワイヤの直径を30μmから10μmへと細径化し、さらに、励磁周波数を20MHzから200MHzへと増加させることによって、長さ2mm程度で、かつ1000以上のひずみゲージ率を有するSIセンサを実現できることを見出した。

0023

つぎに、SI素子を被試験体の簡単に取り付けることができる構造を考案した。本構造の特徴は、フレキシブル基板上に、表面に応力検知体であるアモルファス磁歪ワイヤ(以下、磁歪ワイヤという。)と磁歪ワイヤの両端にある磁歪ワイヤ電極を備えたもので、容易に基板表面を被試験体の表面部に接着剤で固定することができる。

0024

さらに、SI素子は、歪みと同時に外部磁界の影響を受けるので、磁歪ワイヤをパーマロイで環状に囲って磁気シールドすることにした。
本知見をもとに、作成したSI素子の形状を図3に示す。典型的なサイズは、幅は0.2mmで、長さは2mmである。電極はワイヤ両端のワイヤ端子外部接続用電極端子2個である。外周部はパーマロイ薄膜で囲い磁気シールドする構造となっている。ただし、ガイドワイヤのサイズは多様であるので、取り付け可能なサイズならば上記数値に限定されるものではない。

0025

SIセンサの回路としては、図4に示すように、磁歪ワイヤにパルス電流通電するパルス発振器と、磁歪ワイヤに生じる歪量に対応したインピーダンス変化を磁歪ワイヤ電圧変化として取り出してサンプルホールドするサンプルホールド回路と、ホールド電圧増幅して出力する増幅回路とからなっている。なお、磁歪ワイヤ電圧は積分回路方式、インピーダンスアナライザ方式など電子回路でも検出可能である。

0026

ワイヤ先端部は、ばね性の大きな部分と比較的柔らかい最先端部からなっている。最先端部は血管経路誘導の都合から曲がり状態となっており、その曲がり程度は医師や治療部位によって異なっている。このことを考慮してワイヤ最先端部にかかる接触圧及び曲がり程度を計測する必要がある。そこで、上記SI素子を図5に示すようにガイドワイヤ先端部に90度対称に4個取り付け、その出力をフレキシブル配線で外部の電子回路に連結し、4個の値(σx1、σx2、σy1、σy2)の平均値を計算し、その値を接触圧力として求めた。ここで、電子回路は図6に示すように図3に示した電子回路を4個組み合わせたものを使用した。
またσx=1/2(σx1—σx2)、σy=1/2(σy1—σy2)を先端部の曲げ応力ベクトルσxy=(σx、σy)として求め、ワイヤ先端部の曲がり方向と曲がり強さ(すなわち曲げ角度)を求めることができるようになった。

0027

新要素技術開発の第3の課題を解決するために、図7に示すように、上記SIセンサ4個を90度対称に配置した小型で高感度のトルクセンサ(ひねり応力センサともいう。)を考案した。被試験体の表面応力を測定するトルクセンサ素子は、フレキシブル基板上に4個のSIセンサ素子(X1、X2、Y1、Y2)が原点O点)を中心として4回対称対角線上に配置されて、各々のSIセンサ素子が計測する応力(σx1、σx2、σy1、σy2)について、X軸方向の応力であるσx1およびσx2 を加算し、X軸方向と直交するY軸方向の応力であるσy1およびσy2 を加算し、次にX軸方向の加算値とY軸方向の加算値との差分σxyは、σxy=(σx1+σx2)−(σy1+σy2)なる式で算出して、原点(O点)の位置におけるトルクの測定を可能とする。

0028

上記トルクセンサ2個を、ドライバー部のハンドルとトルカーにそれぞれ取り付けて、ハンドル上のトルクセンサでワイヤ先端の回転にかかる力を計測し、トルカーにかかるトルクで、ワイヤ挿入送り時にワイヤ先端部にかかる押し付け力を計測した。なお、トルカーにかかる力は、ハンドルを固定してトルカーを回転させて計測した。

0029

トルカーのトルクの強さ、ワイヤの送り量およびワイヤ先端の接触圧の3つの値から、ワイヤ先端部における進路を妨害する障害物の様子および誘導血管経路における抵抗力推定することが可能になった。

0030

さらに、新要素技術開発の第3の課題を解決するために、トルカー側のシャフト表面磁気スケールメモリを刻み、それをハンドル側に端面に取り付けた磁気センサで回転量を検知する方式の回転量計測装置を考案した。これによりハンドルとトルカーの相対的な回転量を計測し、その回転量からワイヤの送り量を算出することができる。

0031

トルカーのトルク強さおよびワイヤの送り量とガイドワイヤ先端の接触圧の三つの値から、先端部における進路を妨害する障害物の様子および誘導血管経路における抵抗力を推定することが可能になった。

0032

新要素技術開発の第4の課題を解決するために、電子コンパスと3軸加速度センサからなるモーションセンサをドライバー部のハンドルに取り付けて、ハンドルの回転方位、回転量および回転速度を検知することにした。ここで、GSRセンサを活用した電子コンパスを採用して、電子コンパスの方位精度を、スマートフォンなどで使用されている汎用的な電子コンパスの方位精度5度から0.1度程度へと大幅に改善した。回転速度は、MEMS式ジャイロセンサを同時に取り付けて計測することもできる。

0033

ドライバーの回転量、ワイヤ先端部の方位と曲がった状態のワイヤ最先端部の方位およびその変化から、ドライバーの回転操作で、先端部の向きを適切に操作して効率よく進路経路に沿ってガイドワイヤを誘導することができるようになった。

0034

本発明の第2課題を解決するために、ある時刻t(i)におけるガイドワイヤの先端位置に至るまでに時刻t(0)からt(i−1)までに計測した、血管マップの経路情報とワイヤの先端位置の方位・位置と移動量およびドライバー側のトルク値ハンドル回転量、トルカーのトルクと回転量とワイヤの送り長さの計測値を総合したデータベースを作成し、次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を治療医師に伝えると同時に、X線画像から得た血管の状態から、つまり血管の直径、閉塞度合い、曲がり、距離を考慮して、上記データベースをもとに誘導に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量を試算して、治療医師に伝え、治療医師はそのデータを参考に経験値と比較しながら治療を行う。これを繰り返して治療実績データベース化して、誘導に必要なトルクとトルカー回転量をより正確なものとすることで、ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムを作成した。

0035

本発明の第3課題を解決するために、ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムで得たある任意の時刻t(i)から次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を治療医師に伝え、それを参考に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小移動量を決定し、その値を入力装置で入力して、その入力値が実現できるように、自動的に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量所定のトルクとトルカー回転量を計算して、ドライバーをコンピュータで操作するロボットシステムを作成した。

発明の効果

0036

本発明は、ガイドワイヤ先端の位置を磁気センサシステムで計算し、またワイヤ先端と血管との接触圧、治療医師の手元の操作用ドライバー側に、トルクセンサ、回転角センサおよびトルカー回転量計測装置などのセンサを内蔵するガイドワイヤで、治療医師にワイヤセンタの位置や方位およびドライバーの操作情報を数値化して治療医師に伝達し、治療をアシストする点で有効である。
さらに、任意の時刻において、治療医師にドライバーにかけるトルクおよびトルカーの回転量などの操作の仕方アドバイスすることによって、あるいは自動操作を行うことによって治療医師をアシストし、X線照射時間を少なくすることを可能とする技術である。

図面の簡単な説明

0037

ステンレス磁石の保磁力とマルテンサイト量の関係を示す図である。
ステンレス磁石が発する磁界強度と磁石からの距離の関係を示す図である。
本発明に用いたSI素子の構造を示す図である。
本発明に用いたSIセンサの電子回路を示す図である。
4個のSI素子(接触圧センサ素子)をワイヤ先端に取り付けた様子を示図である。
4個のSI素子による測定値を同時に計測する電子回路を示す図である。
本発明に用いたトルクセンサ素子を示す平面図である。
センサ内臓式のガイドワイヤの構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

0038

本発明の第1の実施形態は、
ガイドワイヤのワイヤ先端部に磁石とワイヤ先端部にかかる応力を計測する歪みゲージとを備え、
ガイドワイヤのドライバー部にトルクセンサ、トルカー回転量計測装置、回転角度検出センサ、回転速度検出センサを備え、
生体外部に磁気ベクトルセンサグリッドと、磁気センサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置と、
ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力、およびドライバーのトルク、回転量、回転方位、回転速度を計算する応力センサデータ処理装置と回転センサデータ処理装置と、
計算して求めた計測値を表示する表示装置からなるスマートガイドワイヤである。
以下、詳細に説明する。

0039

(1)スマートガイドワイヤの基本機能は、生体内に挿入するガイドワイヤの先端部(ワイヤ先端部という。)に磁石を備え、生体外部には磁気センサグリッドを配置して磁石から発する磁界を磁気センサグリッドで検知し、検知したデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置・方位(位置と略す。)センサデータ処理装置を備える。そして、計算して求めた計測値を位置・方位表示装置(表示装置と略す。)により、治療医師にガイドワイヤの先端部の位置と方位を伝達する機能である。

0040

ワイヤ先端部の磁石は、Ni−Cr系非磁性ステンレスを50%以上の加工度で強加工して、マルテンサイト相を50%以上誘起せしめたうえで、長手方向に着磁したステンレス磁石である。オーステナイト系ステンレス鋼のオーステナイト層の安定度の物差しであるMd点をCr量、Ni量、Mn量、Cu量、Mo量Si量、C量、N量などを適切に調整して、−50℃〜100℃となるように調整する。そして、常温下にて50%〜90%の冷間加工を行なうことで、50〜95%のマルテンサイト量を確保する。また、低温で加工するとマルテンサイト変態は容易に生じるので、40%程度の低加工度で多くのマルテンサイト相を得る必要がある場合、−40℃程度の低温で加工することが好ましい。
なお、Md点とは、30%の冷間加工を施した時に50%のマルテンサイト量が生じせしめる温度で、式(1)で示される。
Md30(℃)=413−462(%C+%N)−9.2(%Si)−8.1(%Mn)−13.7(%Cr)−9.5(%Ni)−6(%Cu)−18.5(%Mo) ・・・(1)

0041

ステンレス磁石の磁石特性は、マルテンサイト量を50%から95%とすることで保磁力を100Oeから1,000Oeとした。この値はフェライト磁石や希土類磁石の保磁力の4k〜40kOeと比べてかなり小さいが、磁石形状を細長い形状とすることにより5以上のパーミアンス係数を確保することで、50Oe程以下の通常の磁界環境における減磁対策とした。ワイヤの先端のステンレス磁石から発する磁界は、磁石の直径と長さおよびマルテンサイト量に依存する。測定高さ(磁石からの距離)を最大150mmの位置で、0.1mG以上の磁界強度を得ることができるように、磁石の直径、長さおよびマルテンサイト量を調整し組み合わせた。

0042

磁気ベクトルセンサグリッドは、複数個の磁気ベクトルセンサをグリッド状に配置するものである。
4個張り付けて、4個の磁気回路に連結している。磁気ベクトルセンサの検出感度は、0.01mG〜0.10mGとする。

0043

磁気ベクトルセンサグリッドは、磁気ベクトルセンサを長さ100mm、幅100mmのセンサボード板に10mm間隔で長さ方向に9行、幅方向に9列のグリッド状に配置した。
このセンサグリッドで、任意の位置にある任意の方向に向いたステンレス磁石が発する磁界を検知し、そのセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算することができる計算プログラムを作成し、それを位置センサデータ処理装置に内蔵した。この計測値を表示装置により表示する。

0044

なお、磁石の測定位置X,Y,Zおよび磁石の向きΘ、φを求める計算原理は、一般的方法としては。所定の位置で所定の向きに向いた磁石から発する磁界を各磁気ベクトルセンサ位置における磁界理論値と磁界実測地の差をεij誤差として、誤差関数Eij=Σ(εij)2を作成し、それを各測定位置Xij,Yij,Zijで偏微分して、誤差関数が最小値を取るとして、連立方程式を求め、それらの式を使って磁石の測定位置X,Y,Zおよび磁石の向きΘ、φを計算して求めることが知られている。

0045

(2)また、スマートガイドワイヤは、ワイヤ先端部にはワイヤ先端部にかかる応力を計測する歪みゲージを備え、生体外部にはワイヤ先端の接触圧と曲げ応力を計算する応力センサデータ処理装置を備える。そして、計算して求めた計測値を接触圧・曲げ応力表示装置(表示装置と略す。)により表示する。

0046

歪みゲージは、幅0.3mm以下、長さ5mm以下で歪みゲージファクター1000以上でフレキシブル基板をもつ超高感度小型のSI素子である。SI素子の構造は、図3に示すようなもので、フレキシブル基板上に、表面に応力検知体であるアモルファス磁歪ワイヤ(以下、磁歪ワイヤという。)と磁歪ワイヤの両端にある磁歪ワイヤ電極を備えたもので、容易に基板表面を被試験体の表面部に接着剤で固定することができる。
さらに、SI素子は、歪みと同時に外部磁界の影響を受けるので、磁歪ワイヤをパーマロイで環状に囲い磁気シールドすることにした。

0047

SI素子の構造について、図3を用いて詳細に説明する。
SI素子1は、フレキシブル基板11上に形成されているレジスト層11Rの溝12内にアモルファスの磁歪ワイヤ13を配置し、磁歪ワイヤ13の両端には磁歪ワイヤ端子14をそれぞれ設ける。磁歪ワイヤ端子14から接続配線15を介して磁歪ワイヤ電極16(161、162)と接続されている。レジスト層11Rの周囲には磁歪ワイヤ13の磁気シールドするための環状のパーマロイ11Pが形成されている。

0048

SIセンサの電子回路としては、図4に示す。電子回路2は、磁歪ワイヤ22にパルス電流を通電するパルス発振器21、電子スイッチ22、高速電子スイッチ24およびコンデンサ25からなるサンプルホールド回路26、増幅器27からなる。

0049

磁歪ワイヤにパルス電流を通電するパルス発振器と磁歪ワイヤに生じる歪み量に対応したインピーダンス変化を磁歪ワイヤ電圧変化として取り出して、サンプルホールドするサンプルホールド回路と、ホールド電圧を増幅して出力する増幅回路とからなっている。励磁周波数は200MHzとした。

0050

ワイヤ先端部は、ばね性の大きな部分と比較的柔らかい最先端部からなることを考慮して、ワイヤ先端部にかかる接触圧及び曲がり程度を計測する。そのために、上記SI素子31(磁歪ワイヤ311からなる。)を図5に示すようにワイヤ先端のコアワイヤ32に90度対称に4個取り付けた接触圧センサ素子とし、その出力をフレキシブル配線で生体外部の電子回路に連結し、4個の値(σx1、σx2、σy1、σy2)の平均値を計算し、その値を接触圧Pとして求めた。ここで、電子回路は図6に示すように図3に示す電子回路を4個組み合わせたものを使用した。

0051

またσx=1/2(σx1—σx2)、σy=1/2(σy1—σy2)を先端部の曲げ応力ベクトルσxy=(σx、σy)として求め、ワイヤ先端部の曲がり方向と曲がり強さ(すなわち曲げ角度)を求めることができるようになった。
生体外部において電子回路から出力されたデータを応力センサデータ処理装置により処理して接触圧および曲げ応力を求めて表示装置により表示する。

0052

(3)また、スマートガイドワイヤは、ドライバー部にはハンドルおよびトルカーにかかるトルクおよび回転量を計測するトルクセンサおよびトルカー回転量計測装置を備え、生体外部にはトルクセンサデータ処理装置および回転センサデータ処理装置を備える。そして、計算して求めた計測値をトルク・回転量表示装置(表示装置と略す。)により表示する。

0053

本発明の被試験体の表面応力を計測するトルクセンサ素子の構造は、上記SI素子4個を90度対称に配置したものである。被試験体の表面応力を測定するトルクセンサ素子は、フレキシブル基板上に4個のSI素子(X1、X2、Y1、Y2)が原点(O点)を中心として4回対称に対角線上に配置されて、各々のSI素子が計測する応力(σx1、σx2、σy1、σy2)について、X軸方向の応力であるσx1およびσx2 を加算し、X軸方向と直交するY軸方向の応力であるσy1およびσy2 を加算し、次にX軸方向の加算値とY軸方向の加算値との差分σxyは、σxy=(σx1+σx2)−(σy1+σy2)なる式で算出して、原点(O点)の位置におけるトルクの測定を可能とする。

0054

トルクセンサ素子の構造について図7を用いて詳細に説明する。
トルクセンサ素子1Aは、フレキシブル基板11上に、溝12に配置されている磁歪ワイヤ13と磁歪ワイヤ13の一端の磁歪ワイヤ出力端子141および他端の磁歪ワイヤグランド端子142から構成されるSI素子10が4個(X1、X2、Y1、Y2)配置され、原点(O点)に設けられているグランド共通電極160と磁歪ワイヤグランド端子142の4個とが接合されている。4個の磁歪ワイヤ出力端子141は配線15を介して磁歪ワイヤ出力電極161と接続され、リード線(出力電極用)17により外部へ接続される。グランド共通電極160は配線16を介して磁歪ワイヤグランド電極162と接続され、リード線18(グランド電極用)により外部へと接続される。
トルクセンサは、トルクセンサ素子1Aと図6に示電子回路2Aとからなる。

0055

上記のトルクセンサ2個を、ドライバー部のハンドルとトルカーにそれぞれ取り付けて、ハンドルのトルクセンサでワイヤ先端の回転にかかる力を計測し、トルカーにかかるトルクでワイヤ挿入送り時に負荷する押し付け力を計測した。トルカーにかかる力は、ハンドルを固定してトルカーを回転させて計測した。ハンドルのかかるトルクは、ハンドルを回転させてガイドワイヤ先端を回転させる時の抵抗力に対応するものである。

0056

トルカーのトルク強さおよびワイヤの送り量とガイドワイヤ先端の接触圧の三つの値から、先端部における進路を妨害する障害物の様子および誘導血管経路における抵抗力を推定することが可能になった。

0057

トルカーの回転量の計測装置については、トルカー側のシャフト表面に磁気スケールメモリを刻み、それをハンドル側に端面に取り付けた磁気センサで回転量を検知する方式とした。これによりハンドルとトルカーの相対的な回転量を計測することができ、その回転量からワイヤの送り量を算出することができる。

0058

(4)さらに、ドライバー部には回転方位を検出する回転角度検出センサ、回転速度を検出する回転速度検出センサを備え、生体外部に回転センサデータ処理装置を備え、計算して求めた計測値を表示装置により表示する。

0059

ハンドルに電子コンパスと3軸加速度センサからなるモーションセンサに取り付けて、ハンドルの回転方位、回転量および回転速度を計測した。ここで、GSRセンサを活用した電子コンパスを採用して、電子コンパスの方位精度を、スマートフォンなどで使用されている汎用的な電子コンパスの方位精度5度から0.1度程度へと大幅に改善した。

0060

ドライバーの回転量、ガイドワイヤの先端部の方位と曲がった状態のワイヤ最先端部の方位およびその変化から、ドライバーの回転操作で、先端部の向きを適切に操作して効率よく進路経路に沿ってガイドワイヤを誘導することができるようになった。

0061

上記の実施形態によるスマートガイドワイヤにおけるガイドワイヤの構成について、図8により説明する。
ガイドワイヤ4は、ワイヤ先端部41、ドライバー部42およびワイヤ連結部からなる。ワイヤ先端部41には、最先端に先端(プラチナ)411、オーステナイト系ステンレスのコアワイヤ412、補強コイル413およびスプリングコイル414からなるステンレス磁石415を構成し、コアワイヤ412の外周部に接触圧および曲げ応力を検知するSI素子31からなる接触圧センサ416が配置されている。

0062

ドライバー部42には、ハンドル42Hとトルカー42Tとからなる。ハンドル42Hには、ハンドルのトルクを計測するトルクセンサ421、MCU(マイクロコンピュータユニット)422、ハンドルの回転方位および回転速度を計測する電子コンパス423および加速度センサ424からなるモーションセンサを配置されている。

0063

トルカー42Tには、トルカー42Tの回転量を計測するトルカー回転量計測装置である回転量計測センサ425、トルカー42Tのトルクを計測するトルクセンサ426が配置されている。
ワイヤ先端部41の回転を41R、ハンドル42Hの回転を42HR、トルカー42Tの回転を42TRにて図示する。

0064

ガイドワイヤの実施形態から次のことが得られた。
1)ワイヤ先端部41のステンレス磁石315と外部の磁気ベクトルセンサグリッドおよび位置計算データ処理装置を組み合わせて、ガイド先端の位置と方位が求めることができるようになった。
2)ワイヤ先端部の4個の歪ゲージ(SI素子)によって、ワイヤ先端の接触圧力および先端部の曲がり応力、角度、曲がりの向きが測定できるようになった。
3)ドライバー部42のトルカー42Tに取り付けられたトルクセンサ426で、ワイヤの押し込み圧力およびトルカー回転量計測装置425(回転量計測センサ)で、トルカー42Tによるワイヤの送り長さが計測できるようになった。
4)ドライバー部42に取り付けられたトルクセンサ(421、426)、回転方位計(423)、回転速度計(424)によってガイド先端の方位と回転量の操作関係が定量的に把握することができるようになった。

0065

以上、センサ内蔵式のスマートガイドワイヤによって、今まで治療医師の経験と勘に頼っていたガイドワイヤ挿入治療が、手元のドライバーによるガイドワイヤの先端部の移動の定量的関係が把握できるようになり、治療医師は両者の数値関係を見ながら治療ができるようになり、治療が早くより正確に行えるようになると期待される。

0066

本発明の第2の実施形態は、上記のセンサ内蔵式スマートガイドワイヤとガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムからなるものである。
スマートガイドワイヤと、X線画像から求めた血管網マップと、 血管網マップ上に治療患部位置を特定するマーキングシステムと、任意の時刻におけるガイドワイヤ先端位置を治療医師に伝達えるシステムと、次の時刻における、つまり所定の時間間隔後における次の目標位置へガイドワイヤ先端を誘導するのに必要なトルクとワイヤ押し込み量と回転角を計算して治療医師に伝達するシステムと、この操作を繰り返して治療医師が最終的にガイドワイヤを治療患部位置まで誘導する治療をアシストするガイドワイヤ操作アシストシステムである。

0067

ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムは、ある時刻t(i)におけるガイドワイヤの先端位置に至るまでに時刻t(0)からt(i)までに計測した、血管マップの経路情報とワイヤの先端位置の方位・位置と移動量およびドライバー側のトルク値、ハンドル回転量、トルカーのトルクと回転量とワイヤの送り長さの計測値を総合したデータベースと、次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を計算して治療医師に伝えるプログラムと、X線画像から得た血管の状態から、つまり血管の直径、閉塞度合い、曲がり、距離を考慮して、上記データベースをもとに誘導に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量を試算して、治療医師に伝えるプログラムと、治療医師はそのデータを参考に経験値と比較しながら治療を行い、これを繰り返して治療実績をデータベース化したプログラムとからなる。
データベースを充実することで、より正確な誘導に必要なトルクとトルカー回転量を治療医師に伝えることができることになると期待される。

0068

本発明の第3の実施形態は、上記センサ内蔵式スマートガイドワイヤとガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムをベースにして、ガイドワイヤ操作を自動化、つまりロボット操作にしたものである。
すなわち、上記のガイドワイヤ操作アシストシステムにおいて、ドライバーの操作を治療医師に代えてロボット操作システムにするガイドワイヤ操作ロボットシステムである。

0069

ロボット操作は、ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムで得たある任意の時刻t(i)から次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を治療医師に伝え、それを参考に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小移動量を決定し、その値を入力装置で入力して、その入力値が実現できるように、自動的に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量所定のトルクとトルカー回転量を計算して、ドライバーをコンピュータで操作するロボット操作システムである。

0070

[実施例1]
ガイドワイヤ4のワイヤ先端部41には磁石415とSI素子316を配置し、ドライバー部42にはトルクセンサ(421、426)、トルカー回転量計測装置(425)、ドライバーの回転角度検出センサ(424)、回転速度検出センサ(425)を配置している。
生体外部に磁気ベクトルセンサグリッド、センサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する位置センサデータ処理装置が配置されている。
ワイヤ先端の接触圧と曲げ応力およびドライバー部のトルクと回転量およびドライバーの回転方位と回転速度を計算する応力と回転と回転方位センサデータ処理装置と計算して求めた計測値を表示する装置からなる。

0071

ワイヤ先端部の磁石は、Ni−Cr系非磁性ステンレスを80%の加工度で強加工して、マルテンサイト相を90%誘起せしめた上で、長手方向に着磁した。オーステナイト系ステンレス鋼のオーステナイト層の安定度の物差しであるMd点はCr量を18.5%、Ni量を8.2%、Mn量を1.0%、Cu量を0.2%、Mo量を0.2%、Si量を0.3%、C量を0.02%、N量を0.02%に調整して、55℃とした。そして、常温にて80%の冷間加工を行なうことで、80%のマルテンサイト量を確保した。

0072

ステンレス磁石の保磁力を400Oeであった。磁石形状は直径0.5mm、長さ5mmで、パーミアンス係数は10であった。50Oe程以下の通常の磁界環境においては、減磁する危険はないものとなった。ワイヤの先端のステンレス磁石から発する磁界は、磁石からの距離150mmの位置で0.1mGであった。

0073

磁気ベクトルセンサとしては、センサの検出感度が0.10mGのGSRセンサを用いた。長さ0.4mmのGSR素子を四角錐台形状の3次元素子台座底辺長さが1.2mm、傾斜角度が30℃、上面の台座の一片の長さ0.3mm)に90度対称に4個貼り付けて、4個の磁気回路に連結して磁気ベクトルセンサとした。

0074

磁気ベクトルセンサグリッドは、このGSRセンサを使った磁気ベクトルセンサを長さ100mm、幅100mmのセンサボード版に、10mm間隔で長さ方向に9行、幅方向に9列のグリッド状に配置した。センサの数は、9×9の81個である。磁気ベクトルセンサ1個は4個の磁気センサを有するので、324個のセンサの測定を一回の測定で行う必要がある。そのためにこのセンサグリッドは、高速切り替えスイッチで測定を走査し、その値をマイクロコンピュータに取り組み、324個のデータを一体化して、50Hzの速度で出力する。
そのセンサグリッドのデータを使ってワイヤ先端の位置と方位を計算する。

0075

ワイヤ先端部41のコアワイヤ413に取り付けるSI素子1は、幅0.2mm、長さ2mmで歪みゲージファクター1500でフレキシブル基板をもつ超高感度小型の歪みゲージである。SI素子1の構造は、図3に示すようなもので、フレキシブル基板11上に、表面に応力検知体であるアモルファス磁歪ワイヤ13(以下、磁歪ワイヤという。)と磁歪ワイヤに磁歪ワイヤ電極161、162を備えたもので、容易に基板表面を被試験体の表面部に接着剤で固定することができる。
さらに、SI素子1は、歪みと同時に外部磁界の影響を受けるので、磁歪ワイヤ13をパーマロイ11Pで環状に囲い磁気シールドすることにした。パーマロイ11Pは、幅0.05mm、厚みは5μmの薄膜である。
SIセンサの電子回路2としては、図4に示すように、SI素子23(磁歪ワイヤ13)にパルス電流を通電するパルス発振器21と磁歪ワイヤ13に生じる歪み量に対応したインピーダンス変化をワイヤ電圧変化として取り出して、サンプルホールドするサンプルホールド回路26と、ホールド電圧を増幅して出力する増幅回路27とからなっている。励磁周波数は200MHzとした。

0076

上記SI素子1を図5に示すようにワイヤ先端から3mmの位置に、90度対称に4個取り付け、その出力をフレキシブル配線で外部の電子回路に連結し、4個の値(σx1、σx2、σy1、σy2)の平均値を計算し、その値を接触圧として求めた。ここで、電子回路は図6に示すような図3に示した電子回路を4個組み合わせたものを使用した。
またσx=1/2(σx1—σx2)、σy=1/2(σy1—σy2)を先端部の曲げ応力ベクトルσxy=(σx、σy)として求め、ワイヤ先端部の曲がり方向と曲がり強さ(すなわち曲げ角度)を求めることができる。

0077

本発明の被試験体の表面応力を計測するトルクセンサ素子の構造は、図7に示すように、長さ2mm、幅0.2mmで、フレキシブル基板を持つ上記SIセンサ4個を90度対称に配置したものである。被試験体の表面応力を測定するトルクセンサ素子は、フレキシブル基板11上に4個のSI素子(X1、X2、Y1、Y2)が原点(O点)を中心として4回対称に対角線上に配置されて、各々のSI素子が計測する応力(σx1、σx2、σy1、σy2)について、X軸方向の応力であるσx1およびσx2 を加算し、X軸方向と直交するY軸方向の応力であるσy1およびσy2 を加算し、次にX軸方向の加算値とY軸方向の加算値との差分σxyは、σxy=(σx1+σx2)−(σy1+σy2)なる式で算出して、原点(O点)の位置におけるひねり応力の測定を可能とする。

0078

上記トルクセンサ2個を、ドライバー側のハンドルとトルカーにそれぞれ取り付けて、ハンドル上のトルクセンサでワイヤ先端の回転にかかる力を計測し、トルカーにかかるトルクでワイヤ挿入時に負荷する押し付け力を計測した。トルカーにかかる力は、ハンドルを固定してトルカーを回転させて計測した。ハンドルにかかるトルクは、ハンドルを回転させてガイドワイヤ先端を回転させる時の抵抗力に対応するものである。

0079

トルカーのトルク強さおよびワイヤの送り量とガイドワイヤ先端の接触圧の三つの値から、先端部における進路を妨害する障害物の様子および誘導血管経路における抵抗力を推定することが可能になった。

0080

トルカーの回転量の計測装置については、トルカー側のシャフト表面に磁気スケールメモリを刻み、それをハンドル側に端面に取り付けた磁気センサで回転量を検知する方式のものとした。これによりハンドルとトルカーの相対的な回転量を計測することにより、その回転量からワイヤの送り量を算出することができる。

0081

トルカーのトルク強さおよびワイヤの送り量とワイヤ先端部の接触圧の三つの値から、ワイヤ先端部における進路を妨害する障害物の様子および誘導血管経路における抵抗力を推定することが可能になった。

0082

ハンドルに電子コンパス(サイズは2mm×2mm×厚み1mm)と3軸加速度センサ(サイズは2mm×2mm×厚み1mm)からなるモーションセンサを取り付けて、ハンドルの回転方位、回転量および回転速度を計測した。ここで、GSRセンサを活用した電子コンパスを採用して、電子コンパスの方位精度を、0.1度とした。

0083

ドライバーの回転量、ガイドワイヤの先端部の方位と曲がった状態のワイヤ最先端部の方位およびその変化から、ドライバーの回転操作で、先端部の向きを適切に操作して効率よく進路経路に沿ってガイドワイヤを誘導することができた。

0084

以上のセンサを内蔵したガイドワイヤ4を図8に示す。ワイヤ先端部41のステンレス磁石415と外部の磁気ベクトルセンサグリッドおよび位置計算データ処理装置を組み合わせて、ガイドワイヤ4の先端の位置と方位を求めることができた。
ワイヤ先端部の4個のSI素子416によって、ワイヤ先端の接触圧および先端部の曲がり応力、角度、曲がりの向きが測定できた。
ドライバー部42のトルカー42Tに取り付けられたトルクセンサ426で、ワイヤの押し込み圧力およびトルカー回転量計測装置425で、トルカーによるワイヤの送り長さが計測できた。
ドライバー部42に取り付けられたトルクセンサ(421)、電子コンパス423と3軸加速度センサ424とからなる回転方位計および回転方位計の時間変化から計算で回転速度を求める回転速度計によってガイド先端の方位と回転量の操作関係が定量的に把握することができた。
以上、センサ内蔵式のガイドワイヤによって、今まで治療医師の経験と勘に頼っていたガイドワイヤ挿入治療が、手元のドライバーによるガイドワイヤの先端部の移動の定量的関係が把握できるようになり、治療医師は両者の数値関係を見ながら治療ができるようになり、治療が早くより正確に行えるようになると期待される。

0085

[実施例2]
上記実施例1に記載したセンサ内蔵式ガイドワイヤとガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムからなるものである。
ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムは、ある時刻t(i)におけるガイドワイヤの先端位置に至るまでに時刻t(0)からt(i)までに計測した、血管マップの経路情報とワイヤの先端位置の方位・位置と移動量およびドライバー側のトルク値、ハンドル回転量、トルカーのトルクと回転量とワイヤの送り長さの計測値を総合したデータベース、と 、次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を計算して治療医師に伝えるプログラムと、
X線画像から得た血管の状態から、つまり血管の直径、閉塞度合い、曲がり、距離を考慮して、上記データベースをもとに誘導に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量を試算して、治療医師に伝えるプログラムと
および治療医師はそのデータを参考に経験値と比較しながら治療を行い、これを繰り返して治療実績をデータベース化したプログラムとからなる。
データベースを充実することで、より正確な誘導に必要なトルクとトルカー回転量を治療医師に伝えることができるようになると期待される。

0086

[実施例3]
上記実施例2をベースに、そのガイドワイヤ操作を自動化、つまりロボット操作にしたものである。
ロボット操作は、ガイドワイヤ操作アシストシステムプログラムで得たある任意の時刻t(i)から次の時刻t(i+1)に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小変化量を治療医師に伝え、それを参考に誘導すべき先端位置までの方位と位置の微小移動量を決定し、その値を入力装置で入力して、その入力値が実現できるように、自動的に必要なドライバーの回転量とトルクおよびトルカーのトルクおよびトルカー回転量所定のトルクとトルカー回転量を計算して、ドライバーをコンピュータで操作するロボット操作システムである。

0087

本発明は、ガイドワイヤにセンサを内蔵してロボット操作を可能にするもので、治療操作を容易にし、かつX線照射時間を少なくすることを可能とする技術として広く普及するものと期待されるである。

0088

1:SI素子(応力インピーダンスセンサ素子)
11:フレキシブル基板(基板)、11R:レジスト層、11P:パーマロイ、12:溝、13:磁歪ワイヤ、14:磁歪ワイヤ端子、15:配線、16(161、162):磁歪ワイヤ電極
1A:トルクセンサ素子
10:SI素子(X1、X2、Y1、Y2)、11:フレキシブル基板、12:溝、13:磁歪ワイヤ、141:磁歪ワイヤ出力端子、142:磁歪ワイヤグランド端子、15:配線、160:グランド共通電極、161:出力電極、162:グランド電極、17:リード線(出力電極用)、18:リード線(グランド電極用)
2:電子回路
21:パルス発振器、22:電子スイッチ、23:SI素子、24:高速電子スイッチ、25:コンデンサ、26:サンプルホールド回路、27:増幅器
2A:電子回路
21:パルス発振器、22(22A、22B、22C、22D):電子スイッチ、23(23A、23B、23C、23D):SI素子、24(24A、24B、24C、24D):高速電子スイッチ、25(25A、25B、25C、25D):コンデンサ、26(26A、26B、26C、26D):サンプルホールド回路、27(27A、27B、27C、27D):増幅器、28(28A、28B、28C、28D):電子スイッチ
3:接触圧センサ素子
31:SI素子、311:磁歪ワイヤ、32:コアワイヤ、33:レジンコート
4:ガイドワイヤ
41:ワイヤ先端部、411:先端(プラチナ)、412:コアワイヤ、413:補強コイル、414:スプリングコイル、415:ステンレス磁石、416:接触圧センサ(SI素子)、41R:ワイヤ先端部の回転、42:ドライバー部、42H:ハンドル、42T:トルカー、421:トルクセンサ、422:MCU(マイクロコンピュータユニット)、423:電子コンパス、424:3軸加速度センサ、425:回転量計測センサ(回転量計測装置)、426:トルクセンサ、42HR:ハンドルの回転、42TR:トルカーの回転

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • メドトロニック・ナビゲーション,インコーポレーテッドの「 処置を実施および評価するためのシステムおよび方法」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題・解決手段】処置を実施するための方法およびシステムが開示される。システムは、少なくとも処置を支援するために使用されるナビゲーションシステムおよび/または外科用ロボットを含み得る。システムは、対象... 詳細

  • オリンパス株式会社の「 集中制御装置」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】周辺機器の操作を迅速に行うことを可能とし、手術の進行の遅延を抑制することができる、集中制御装置を提供する。【解決手段】手技に用いられる複数の周辺機器2の動作状態を取得する周辺機器制御部64と、... 詳細

  • 東ソー株式会社の「 培養基材の評価方法」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】 基材の細胞培養性能を安定的かつ高い精度で評価する方法を提供すること。【解決手段】 基材の細胞接着能を評価する方法であって、細胞外マトリックスで修飾した探針を用いた、原子間力顕微鏡のフォー... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ