JP7233209B2 - 心臓シミュレータ - Google Patents
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Description
図1及び図2は、人体シミュレーション装置1の概略構成を示す図である。本実施形態の人体シミュレーション装置1は、人体の循環器系、消化器系、呼吸器系等の生体管腔内に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた治療または検査の手技を模擬するために使用される装置である。人体シミュレーション装置1は、モデル10と、収容部20と、制御部40と、入力部45と、脈動部50と、拍動部60と、呼吸動作部70とを備えている。
図10及び図11は、第2実施形態の心臓シミュレータ100aの概略構成を示す図である。図10及び図11のXYZ軸は、図6及び図7のXYZ軸にそれぞれ対応する。第2実施形態の心臓シミュレータ100aは、第1実施形態で説明した流路形成部190に代えて、流路形成部190aを備えている。流路形成部190aは、第1実施形態と同様に、ヒトの心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する構成部であり、多孔質体191及び弾性体192(図6)に代えて、複数の粒状体197を備えている。
図13は、第3実施形態の心臓シミュレータ100bの概略構成を示す図である。図7で説明した第1実施形態では、心臓モデル110は心膜部195に覆われており、造影剤CAは、心臓モデル110と心膜部195との間の空間SPで希釈されたのち、水槽21へと排出される構成とした。しかし、第3実施形態の流路形成部190bは、心膜部195と、心膜部195に付随する管状体196及び第2固定部194を備えていない。第3実施形態の心臓シミュレータ100bでは、多孔質体191の各細孔191Pから排出された造影剤CAは、直接、水槽21(図1)へと排出され、水槽21を満たす流体により希釈される。このように、心膜部195、管状体196、及び第2固定部194を省略して、心臓シミュレータ100bを構成してもよい。このような心臓シミュレータ100bにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
図14は、第4実施形態の流路形成部190cが備える多孔質体191cの説明図である。図8で説明した第1実施形態では、多孔質体191における細孔191Pの密度は基端側から先端側にかけて略一定であるとした。しかし、第4実施形態の多孔質体191cでは、細孔191Pの密度は、基端側(紙面上側、図6の+Y軸方向)よりも先端側(紙面下側、図6の-Y軸方向)の方が高密度である。具体的には、多孔質体191cは、長さL1方向において、基端側に位置する領域A1、略中央部に位置する領域A2、先端側に位置する領域A3を有し、細孔191Pの密度は領域A3>領域A2>領域A1の関係である。なお、図14の例は、細孔191Pの密度の変化を表す一例に過ぎない。多孔質体191cは、長さL1方向において2つ以上の複数の領域を有し、各領域間で細孔191Pの密度が先端側ほど高密度となるように変化してもよい。また、多孔質体191cは、基端側から先端側にかけて、細孔191Pの密度が連続的に変化してもよい。
図15は、第5実施形態の流路形成部190dが備える多孔質体191dの説明図である。図8で説明した第1実施形態では、多孔質体191の細孔191Pに充填されている弾性体192は同一(一種類)であるとした。しかし、第5実施形態の多孔質体191dにおいて細孔191Pには、基端側(紙面上側、図6の+Y軸方向)と先端側(紙面下側、図6の-Y軸方向)とで特性の異なる複数種類の弾性体192dが充填されている。具体的には、多孔質体191dは、長さL1方向において、基端側に位置して弾性体192d1が充填された領域A1と、略中央部に位置して弾性体192d2が充填された領域A2と、先端側に位置して弾性体192d3が充填された領域A3とを有している。弾性体192d1~3はそれぞれ、異なる特性を有している。なお、図15の例は、多孔質体191dの変化を表す一例に過ぎない。多孔質体191dは、長さL1方向において特性の異なる2種類以上の弾性体192dを有する領域に分けられていてもよい。また、多孔質体191dでは、基端側から先端側にかけて、弾性体192dの特性を連続的に変化させてもよい。このような流路形成部190dを備える心臓シミュレータ100dにおいても、第1及び第4実施形態と同様の効果を奏することができる。
図16は、第6実施形態の流路形成部190eが備える多孔質体191eの説明図である。図8で説明した第1実施形態では、多孔質体191の細孔191Pには弾性体192が充填されているとした。しかし、第6実施形態の多孔質体191eには、細孔191Pに弾性体192が充填されていない。このような流路形成部190eを備える心臓シミュレータ100eにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
図17は、第7実施形態の流路形成部190fにおける造影剤CAの拡散の様子を示す説明図である。図12で説明した第2実施形態では、各粒状体197の粒径d1は略同一であるとした。しかし、第7実施形態の流路形成部190fにおいて、各粒状体197fは、それぞれ異なる粒径d2を有している。換言すれば、流路形成部190fにおいて、粒状体197fの粒径は不均一とされている。このような流路形成部190fを備える心臓シミュレータ100fにおいても、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第7実施形態の心臓シミュレータ100fによれば、流路形成部190fの粒状体197fの径が不均一であるため、図17において白抜き矢印で示すように、造影剤CAの拡散流路も不均一とすることができる。このため、第7実施形態の心臓シミュレータ100fでは、造影剤使用時における造影剤CAの流れをより一層、実際の生体に似せることができる。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記第1~7実施形態では、人体シミュレーション装置1の構成の一例を示した。しかし、人体シミュレーション装置の構成は種々の変更が可能である。例えば、人体シミュレーション装置は、水槽と、水槽を被覆する被覆部とのうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。例えば、人体シミュレーション装置は、タッチパネル以外の手段(例えば、音声、操作ダイヤル、ボタン等)による入力部を備えていてもよい。
上記第1~7実施形態では、モデル10の構成の一例を示した。しかし、モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、大動脈モデルは、上述の第1~第4接続部のうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。例えば、大動脈モデルにおける上述の第1~第4接続部の配置は、任意に変更してよく、第1接続部は、大動脈弓またはその近傍に配置されていなくてもよい。同様に、第2接続部は、上行大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第3接続部は、腹部大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第4接続部は、総腸骨大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよい。例えば、大動脈モデルが有する生体モデル接続部の数は任意に変更することが可能であり、上述しない生体モデル(例えば、胃モデル、膵臓モデル、腎臓モデル等)を接続するための新たな生体モデル接続部を備えてもよい。
上記第1~7実施形態では、心臓シミュレータ100,100a~fの構成の一例を示した。しかし、心臓シミュレータの構成は種々の変更が可能である。例えば、心臓シミュレータが備える心臓モデルと、心臓血管モデルとの少なくとも一方は、健康状態の心臓や心臓血管を模擬したモデルと、病変部を有する心臓や心臓血管を模擬したモデルとを有し、これらを相互に付け替え可能であってもよい。例えば、心臓血管モデルは、上行大動脈の一部と冠動脈に加えて、静脈を模擬したモデルを含んでいてもよい。
上記第1~7実施形態では、流路形成部190,190a~fの構成の一例を示した。しかし、流路形成部の構成は種々の変更が可能である。例えば、心膜部に設けられた管状体を省略してもよい。この場合、心膜部の下部(心臓モデルの心尖部近傍)に、心膜部の内外を連通する連通孔を設けて、この連通孔から造影剤や模擬血液を排出させてもよい。例えば、心膜部は、心臓モデルの表面全体を覆わずに、心臓モデルの少なくとも一部(例えば、右心室及び左心室から心尖部にかけての下半分)を覆う態様でもよい。例えば、第1固定部と第2固定部との少なくとも一方は、省略してもよい。
第1~7実施形態の人体シミュレーション装置及び心臓シミュレータの構成、及び上記変形例1~4の人体シミュレーション装置及び心臓シミュレータの構成は、適宜組み合わせてもよい。
10…モデル
20…収容部
21…水槽
22…被覆部
31…管状体
40…制御部
45…入力部
50…脈動部
51…管状体
55…フィルタ
56…循環ポンプ
57…脈動ポンプ
60…拍動部
61…管状体
70…呼吸動作部
71…管状体
72…管状体
100,100a~f…心臓シミュレータ
110…心臓モデル
111…心臓血管モデル
115…管状体
120…肺モデル
121…気管モデル
130…脳モデル
131…脳血管モデル
140…肝臓モデル
141…肝臓血管モデル
150,150L,R…下肢モデル
151,151L,R…下肢血管モデル
160…大動脈モデル
161…上行大動脈部
161J…第2接続部
162…大動脈弓部
162J…第1接続部
163…腹部大動脈部
163Ja…第3接続部
163Jb…流体供給部接続部
164…総腸骨大動脈部
164J…第4接続部
170…横隔膜モデル
190,190a~f…流路形成部
191,191c,d,e…多孔質体
192,192d…弾性体
193…第1固定部
194…第2固定部
195…心膜部
196…管状体
197,197f…粒状体
Claims (8)
- 心臓シミュレータであって、
心臓を模した心臓モデルと、
前記心臓モデルに隣接して配置された心臓血管モデルと、
前記心臓血管モデルの先端の開口付近に設けられ、前記開口から流出した流体を拡散させることによって、心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する流路形成部と、
を備え、
前記流路形成部は、複数の細孔を有する多孔質体を備える、心臓シミュレータ。 - 請求項1に記載の心臓シミュレータであって、
前記流路形成部は、さらに、
前記多孔質体の前記細孔に充填された弾性体を備える、心臓シミュレータ。 - 請求項1または請求項2に記載の心臓シミュレータであって、
前記流路形成部は、さらに、
前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部を備え、
前記心臓血管モデルの先端と、前記多孔質体とは、前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に収容されている、心臓シミュレータ。 - 請求項3に記載の心臓シミュレータであって、
前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されている、心臓シミュレータ。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の心臓シミュレータであって、
前記流路形成部の前記多孔質体における前記細孔の密度は、基端側よりも先端側の方が高密度である、心臓シミュレータ。 - 請求項1に記載の心臓シミュレータであって、
前記流路形成部は、
前記心臓血管モデルの先端を収容して前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部と、
前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に配置された複数の粒状体と、
を備える、心臓シミュレータ。 - 請求項6に記載の心臓シミュレータであって、
前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されている、心臓シミュレータ。 - 請求項6または請求項7に記載の心臓シミュレータであって、
前記流路形成部の前記粒状体の径が不均一である、心臓シミュレータ。
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