JP2018077124A - 人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度判定方法 - Google Patents
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
周縁部を固定した皮膚モデルの略中央部に貫通する貫通孔部が設けられ、前記皮膚モデルに癒着する皮膚癒着部分を備えた人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を測定する皮膚癒着強度測定装置であって、
前記周縁部が固定された前記皮膚モデルと前記人工内臓ドライブラインモデルとを、前記皮膚モデルの表面に対して略垂直方向に相互に相対移動するように引張り、前記皮膚モデルに応力を生じさせる引張機構と、
前記引張機構による引張力に基づいて前記人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を測定する皮膚癒着強度計測部と、を有することを特徴とする。
上記本発明に係る人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置を用いた、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を判定する皮膚癒着強度判定方法であって、
引張機構により、前記周縁部を固定した前記皮膚モデルと前記人工内臓ドライブラインモデルとを、前記皮膚モデルの表面に略垂直方向に相互に相対移動するように引っ張るステップと、
前記引張機構による引張力に基づいて得られた応力−歪み曲線の変曲点に応じて、前記人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を判定するステップと、を有することを特徴とする。
本発明によれば、上記皮膚癒着強度測定装置を用いた、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度判定方法を提供することができる。
皮膚モデルは、例えば、動物や人間の皮膚を模した部材である。皮膚モデルとしては、例えば、樹脂材料で形成された部材、天然ゴムシート等を挙げることができる。
また、皮膚癒着強度測定装置100は、引張機構120、計測部130、制御装置140などを有する。
円板形状部105A、リング状部材105B、リング状部材105C、リング状部材105Dには、ボルトやナットなどの固定具(不図示)が嵌合する複数の孔部が形成されている。リング状部材105B、リング状部材105C、リング状部材105Dが、円板形状部105Aに対して着脱自在に構成されている。このリング状部材105B、105Cは、比較的大きい滑り摩擦係数を有する保持シートであることが好ましい。
つまり、皮膚モデルの周縁部3aは、円板形状部105Aの上に配置されたリング状部材105Bと、リング状部材105Dの下側に配置されたリング状部材105Cにより挟持された状態で、固定部105に確実に固定される。
操作入力部146は、タッチパネル、各種スイッチなどであり、操作者による操作に応じた信号をCPUに出力する。
例えば、皮膚モデル3Bに癒着したドライブラインモデル2Bを、皮膚癒着強度測定装置100にセットされた場合、図5(a)に示したように、支持部101に、円板形状部23を有するドライブラインモデル2Bの筒状部24が揺動自在に支持され、皮膚モデル3Bの周縁部が固定部105により固定される。測定前では、皮膚モデル3Bは、略水平状態となっており、応力が小さい状態となっていることが好ましく、最適な厚みのリング状部材105Bが配置される。
測定時、ドライブラインモデル2Bの円板形状部23が上方に向けて引張力が加えられると、皮膚モデル3Bの癒着部分と、周縁部3aの間の部分3eが歪む。
さらに、円板形状部23が上方に向けて引っ張られると、癒着部分のうち円板形状部23のエッジ側から、癒着強度が低下していく傾向がある。
変曲点PAを越えて、さらに歪が大きくなると、図8に破線にて示したように、癒着部分の局所部分に小さな破綻が次々と生じ、応力が比較的低下する。そして、最大破断応力STmax2が比較的小さく、その最大破断応力STmax2を超えた時点で、皮膚モデル3Bが破断する。
ねじれ応力測定部131は、引張機構120による、皮膚モデル3Bに対する人工内臓ドライブラインモデル2Bの引張り時のねじれ応力を測定し、測定結果を解析部142に出力する。解析部142は、その信号に基づいて、ねじれ応力−歪曲線を作成する。判定部143は、そのねじれ応力−歪曲線や変曲点などと、上述した引張力に応じた応力−歪曲線や変曲点などに基づいて、皮膚モデル3Bに対する人工内臓ドライブラインモデル2Bの癒着状態や癒着強度を高精度に判定することができる。
判定部143は、その各マーカMの位置のずれ量と、上述した引張力に応じた応力−歪曲線や変曲点などに基づいて、皮膚モデル3Bに対する人工内臓ドライブラインモデル2Bの癒着状態や癒着強度を高精度に判定することができる。すなわち、皮膚癒着強度測定装置は、撮像部133により得られた画像のマーカ位置の時間変化に基づいて、皮膚モデルの皮膚癒着強度を高精度に判定することができる。
すなわち、簡単な構成で、人工内臓(人工臓器)のドライブラインモデルと皮膚モデルの癒着強度を容易に定量測定する、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置100を提供することができる。
皮膚癒着強度測定装置100による皮膚癒着強度の測定の結果、図2に示したボタン型の人工内臓ドライブラインモデル2Bは、図1に示した円板形状部のない単純にケーブル又はケーブルを被覆する筒状部を模した人工内臓ドライブラインモデル2Aと比較して、皮膚癒着強度が大きく、感染や出血に対する耐久性を有し、安全性が高い。
人工内臓ドライブラインモデルは、応力−歪み曲線の一番小さい変曲点PAよりも小さい歪の範囲内(通常の変形領域D1内)で使用される。この変曲点は、人工内臓ドライブラインモデル設計時の指標となり、重要なパラメータとして用いることができる。
すなわち、本発明によれば、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を簡単に判定することができる。
また、この本発明に係る皮膚癒着強度測定装置は、人工心臓だけではなく、皮膚貫通部をもつ全ての人工内臓システムに応用が可能である。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
3A、3B…皮膚モデル
3a…周縁部
3b…孔部(貫通孔部)
21…大径筒状部
22…小径筒状部
23…円板形状部
24…筒状部
25…筒状部
26…孔部
100…人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置
101…支持部
105…固定部
120…引張機構
130…計測部(皮膚癒着強度計測部)
140…制御装置
141…引張機構制御部
142…解析部(皮膚癒着強度計測部)
143…判定部
144…記憶部
145…表示部
146…操作入力部
Claims (9)
- 周縁部を固定した皮膚モデルの略中央部に貫通する貫通孔部が設けられ、前記皮膚モデルに癒着する皮膚癒着部分を備えた人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を測定する皮膚癒着強度測定装置であって、
前記周縁部が固定された前記皮膚モデルと前記人工内臓ドライブラインモデルとを、前記皮膚モデルの表面に対して略垂直方向に相互に相対移動するように引張り、前記皮膚モデルに応力を生じさせる引張機構と、
前記引張機構による引張力に基づいて前記人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を測定する皮膚癒着強度計測部と、を有する
ことを特徴とする人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。 - 前記人工内臓ドライブラインモデルは、前記皮膚モデルの略中央部に貫通する前記貫通孔部を貫通して設けられ、前記皮膚モデルに癒着する円板状の前記皮膚癒着部分を有することを特徴とする請求項1に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 前記引張機構は、自在継手を備え、当該自在継手を介して前記人工内臓ドライブラインモデルを引っ張ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 前記引張機構は、前記皮膚モデルに対して前記人工内臓ドライブラインモデルを回転自在に引っ張る回転機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 前記引張機構による、前記皮膚モデルに対する前記人工内臓ドライブラインモデルの引張り時のねじれ応力を測定するねじれ応力測定部を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 前記引張機構による、前記皮膚モデルに対する前記人工内臓ドライブラインモデルの引張り時のねじれ応力を測定するねじれ応力測定部を備えることを特徴とする請求項1に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 前記引張機構による引張力に基づいて得られた応力−歪み曲線の変曲点に応じて、前記人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を判定する判定部を有することを特徴とする請求項1に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。
- 皮膚モデルの表面にマーキングされた複数のマーカを撮像する撮像部を有し、
前記判定部は、前記撮像部により得られた画像のマーカ位置の時間変化に基づいて、皮膚モデルの皮膚癒着強度を判定する請求項7に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置。 - 請求項1に記載の人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置を用いた、人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を判定する皮膚癒着強度判定方法であって、
引張機構により、前記周縁部を固定した前記皮膚モデルと前記人工内臓ドライブラインモデルとを、前記皮膚モデルの表面に略垂直方向に相互に相対移動するように引っ張るステップと、
前記引張機構による引張力に基づいて得られた応力−歪み曲線の変曲点に応じて、前記人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度を判定するステップと、を有する
ことを特徴とする人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度判定方法。
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