JP7270733B2 - 血管モデル - Google Patents

Description

本発明は、血管モデルに関する。

循環器系や消化器系等の生体管腔内への低侵襲な治療または検査のために、カテーテル等の医療用デバイスが使用されている。また、医師等の術者が、これらの医療用デバイスを用いた手技を模擬することが可能な生体モデルが知られている。例えば、特許文献１には、内腔部を狭窄または閉塞する形状の病変部を備える訓練用生体モデルが開示されている。例えば、特許文献２には、粥状動脈硬化症の病変部である血管狭窄の形状と柔らかさが近い狭窄部をもつ模擬血管が開示されている。

特開２０１１－２７７９４号公報 特開２００４－２７５６８２号公報

ところで、例えば、冠動脈内に生じる病変には、進行の程度に応じて、リピッドプールが壊死性コアへと変化した粥状硬化性病変、壊死性コアが拡大したプラーク病変、プラーク病変内の出血により生じる石灰化病変等に分類される。これらの病変は、病変部の範囲、硬さ、構造（例えば、層構成、石灰化の有無、石灰化の種類）等がそれぞれ相違する。この点、特許文献１に記載の訓練用生体モデルでは、病変部が単一層の化合物により形成されているため、病変部の硬さが一様になるという課題があった。また、特許文献２に記載の模擬血管では、病変部が脂質を模擬しているに過ぎず、石灰化病変を模擬できないという課題があった。なお、このような課題は、冠動脈内に生じる病変部を模擬しようとする場合に限らず、血管内に生じる病変部を模擬する場合の全般に共通する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、進行の程度に応じた種々の態様の病変部を再現することが可能な血管モデルを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、血管モデルが提供される。この血管モデルは、血管の少なくとも一部分を模した管状の血管部と、前記血管部の内側に設けられ、カルシウム塩類を含有する高分子材料により形成された病変部と、を備える。

この構成によれば、血管モデルは、管状の血管部の内側に設けられ、カルシウム塩類を含有する高分子材料により形成された病変部を備える。カルシウム塩類は、高分子材料よりも固いため、カルシウム塩類によって石灰化病変を、高分子材料によって粥状硬化性病変やプラーク病変を、それぞれ模擬できる。また、高分子材料中のカルシウム塩類の分布を変更することによって、プラーク病変中に一様に生じた石灰化病変や、プラーク病変中の任意の箇所に生じた石灰化病変等を模擬できる。さらに、カルシウム塩類の形状を変更することによって、砂粒状石灰化、板状石灰化、結節状石灰化等の、種々の態様の石灰化病変を模擬できる。このように、本構成によれば、進行の程度に応じた種々の態様の病変部を再現することが可能な血管モデルを提供できる。

（２）上記形態の血管モデルにおいて、前記病変部は、前記血管部の内側を塞いでいてもよい。
この構成によれば、病変部は血管部の内側を塞いでいるため、血管の内側を閉塞した態様の病変部を模擬できる。

（３）上記形態の血管モデルにおいて、前記病変部は、前記血管部の一部分の横断面において、流体が流通可能な領域が、前記血管部の他の部分よりも小さくなるように設けられていてもよい。
この構成によれば、病変部は血管部の一部分の横断面において、流体が流通可能な領域が血管部の他の部分よりも小さくなるように設けられている。このため、血管の内側を狭窄した態様の病変部を模擬できる。

（４）上記形態の血管モデルにおいて、前記病変部のうち、前記血管部の内周面に隣接した部分における前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の内部における前記カルシウム塩類の含有量よりも多くてもよい。
この構成によれば、病変部のうち、血管部の内周面に隣接した部分におけるカルシウム塩類の含有量は、病変部の内部におけるカルシウム塩類の含有量よりも多い。このため、血管の内膜石灰化又は中膜石灰化が生じた態様の病変部を模擬できる。

（５）上記形態の血管モデルでは、前記病変部において、前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の外側から、前記病変部の中心に向かうにつれて徐々に増加してもよい。
この構成によれば、病変部のカルシウム塩類の含有量は、病変部の外側から、病変部の中心に向かうにつれて徐々に増加する。このため、内側（血管により遠い位置）において石灰化が生じた態様の病変部を模擬できる。

（６）上記形態の血管モデルでは、前記病変部において、前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の中心から、前記病変部の外側に向かうにつれて徐々に増加してもよい。
この構成によれば、病変部のカルシウム塩類の含有量は、病変部の中心から、病変部の外側に向かうにつれて徐々に増加する。このため、外側（血管により近い位置）において石灰化が生じた態様の病変部を模擬できる。

（７）上記形態の血管モデルにおいて、前記病変部を形成する前記高分子材料は、多糖類であってもよい。
この構成によれば、親水性の多糖類を用いて、簡単に、病変部を構成できる。

（８）上記形態の血管モデルにおいて、前記病変部を形成する前記多糖類は、アガロースであってもよい。
この構成によれば、ゲル化しやすい中性多糖であるアガロースを用いて、より簡単に、病変部を構成できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、血管モデル、血管モデルを備える臓器モデル、血管モデルを備える人体シミュレーション装置、人体シミュレーション装置の制御方法などの形態で実現することができる。

人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。 人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。 大動脈モデルの概略構成を示す図である。 モデルの概略構成を示す図である。 モデルの概略構成を示す図である。 血管モデルを配置した臓器モデルの構成を例示した説明図である。 血管モデルを配置した臓器モデルの構成を例示した説明図である。 図７のＡ１－Ａ１線における断面構成を例示した説明図である。 図７のＡ２－Ａ２線における断面構成を例示した説明図である。 病変部の製造方法を例示した説明図である。 製造された病変部の構成を例示した説明図である。 第２実施形態の病変部の断面構成を例示した説明図である。 第２実施形態の病変部の製造方法を例示した説明図である。 ステップＳ２０及びＳ２２の様子を例示した説明図である。 製造された病変部の構成を例示した説明図である。 第３実施形態の病変部の断面構成を例示した説明図である。 第４実施形態の病変部の断面構成を例示した説明図である。 第５実施形態の血管モデルの構成を例示した説明図である。

＜第１実施形態＞
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、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。医療用デバイスとは、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デバイスを意味する。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２に示すように、モデル１０は、人体の心臓を模した心臓モデル１１０と、肺を模した肺モデル１２０と、横隔膜を模した横隔膜モデル１７０と、脳を模した脳モデル１３０と、肝臓を模した肝臓モデル１４０と、下肢を模した下肢モデル１５０と、大動脈を模した大動脈モデル１６０とを備えている。以降、心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０を総称して「生体モデル」とも呼ぶ。また、心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０を総称して「臓器モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを総称して「呼吸器モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを除く各生体モデル（すなわち、各臓器モデル）は、大動脈モデル１６０に接続されている。モデル１０の詳細は後述する。

収容部２０は、水槽２１と、被覆部２２とを備える。水槽２１は、上部が開口した略直方体状の水槽である。図１に示すように、水槽２１の内部に流体を満たした状態で、水槽２１の底面にモデル１０が裁置されることで、モデル１０が流体内に没する。本実施形態では流体として水（液体）を使用するため、モデル１０を実際の人体と同様に湿潤状態に保つことできる。なお、流体としては他の液体（例えば、生理食塩水、任意の化合物の水溶液等）を採用してもよい。水槽２１に充填された流体は、モデル１０の大動脈モデル１６０等の内部に取り込まれ、血液を模擬した「模擬血液」として機能する。

被覆部２２は、水槽２１の開口を覆う板状の部材である。被覆部２２の一方の面を流体に接触させ、他方の面を外気に接触させた状態で被覆部２２を裁置することにより、被覆部２２は波消し板として機能する。これにより、水槽２１の内部の流体が波打つことによる視認性の低下を抑制できる。本実施形態の水槽２１及び被覆部２２は、Ｘ線透過性を有すると共に透明性の高い合成樹脂（例えばアクリル樹脂）で形成されているため、外部からのモデル１０の視認性を向上できる。なお、水槽２１及び被覆部２２は他の合成樹脂を用いて形成されていてもよく、水槽２１と被覆部２２とが異なる材料で形成されていてもよい。

制御部４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び記憶部を備え、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０の動作を制御する。入力部４５は、利用者が人体シミュレーション装置１に対して情報を入力するために使用される種々のインターフェースである。入力部４５としては、例えば、タッチパネル、キーボード、操作ボタン、操作ダイヤル、マイク等を採用できる。以降、入力部４５としてタッチパネルを例示する。

脈動部５０は、大動脈モデル１６０に対して脈動させた流体を送出する「流体供給部」である。具体的には、脈動部５０は、図１において白抜き矢印で示すように、水槽２１内の流体を循環させて、モデル１０の大動脈モデル１６０へと供給する。本実施形態の脈動部５０は、フィルタ５５と、循環ポンプ５６と、脈動ポンプ５７とを備えている。フィルタ５５は、管状体３１を介して水槽２１の開口２１Ｏと接続されている。フィルタ５５は、フィルタ５５を通過する流体を濾過することで、流体中の不純物（例えば、手技で使用された造影剤等）を除去する。循環ポンプ５６は、例えば、非容積式の遠心ポンプであり、水槽２１から管状体３１を介して供給される流体を、一定の流量で循環させる。

脈動ポンプ５７は、例えば、容積式の往復ポンプであり、循環ポンプ５６から送出された流体に脈動を加える。脈動ポンプ５７は、管状体５１を介してモデル１０の大動脈モデル１６０と接続されている（図２）。このため、脈動ポンプ５７から送出された流体は、大動脈モデル１６０の内腔へと供給される。なお、脈動ポンプ５７としては、往復ポンプに代えて、低速運転させた回転ポンプを利用してもよい。また、フィルタ５５及び循環ポンプ５６は省略してもよい。管状体３１及び管状体５１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

拍動部６０は、心臓モデル１１０を拍動させる。具体的には、拍動部６０は、図１において斜線ハッチングを付した矢印で示すように、心臓モデル１１０の内腔に流体の送出を行うことで心臓モデル１１０を拡張させ、心臓モデル１１０の内腔の流体の吸出を行うことで心臓モデル１１０を収縮させる。拍動部６０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、心臓モデル１１０の拍動動作（拡張及び収縮動作）を実現する。拍動部６０において使用される流体（以降、「拡張媒体」とも呼ぶ）としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。拡張媒体は、ベンゼン、エタノール等の有機溶媒や、水等の放射線透過性の液体であることが好ましい。拍動部６０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。拍動部６０は、管状体６１を介してモデル１０の心臓モデル１１０と接続されている（図２）。管状体６１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

呼吸動作部７０は、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０に呼吸動作を模擬した動作をさせる。具体的には、呼吸動作部７０は、図１においてドットハッチングを付した矢印で示すように、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とに対する流体の送出を行うことで、肺モデル１２０を拡張させると共に横隔膜モデル１７０を収縮させる。また、呼吸動作部７０は、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とから流体の吸出を行うことで、肺モデル１２０を収縮させると共に横隔膜モデル１７０を弛緩させる。呼吸動作部７０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０の呼吸動作を実現する。呼吸動作部７０において使用される流体としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。呼吸動作部７０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。呼吸動作部７０は、管状体７１を介してモデル１０の肺モデル１２０と接続され、管状体７２を介して横隔膜モデル１７０と接続されている（図２）。管状体７１，７２は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

図３は、大動脈モデル１６０の概略構成を示す図である。大動脈モデル１６０は、人体の大動脈を模した各部、すなわち、上行大動脈を模した上行大動脈部１６１と、大動脈弓を模した大動脈弓部１６２と、腹部大動脈を模した腹部大動脈部１６３と、総腸骨大動脈を模した総腸骨大動脈部１６４とで構成されている。

大動脈モデル１６０は、上行大動脈部１６１の端部において、心臓モデル１１０を接続するための第２接続部１６１Ｊを備えている。同様に、大動脈弓部１６２の近傍において、脳モデル１３０を接続するための第１接続部１６２Ｊを備え、腹部大動脈部１６３の近傍において、肝臓モデル１４０を接続するための第３接続部１６３Ｊａを備え、総腸骨大動脈部１６４の端部において、左右の下肢モデル１５０を接続するための２つの第４接続部１６４Ｊを備えている。なお、第２接続部１６１Ｊは上行大動脈部１６１またはその近傍に配置されていれば足り、第４接続部１６４Ｊは総腸骨大動脈部１６４またはその近傍に配置されていれば足りる。以降、これらの第１～第４接続部１６１Ｊ～１６４Ｊを総称して「生体モデル接続部」とも呼ぶ。また、大動脈モデル１６０は、腹部大動脈部１６３の近傍において、脈動部５０を接続するための流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えている。なお、流体供給部接続部１６３Ｊｂは、腹部大動脈部１６３の近傍に限らず、上行大動脈部１６１の近傍や、脳血管モデル１３１（例えば、総頸動脈）の近傍等の任意の位置に配置されてよい。また、大動脈モデル１６０は、異なる位置に配置された複数の流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えてもよい。

また、大動脈モデル１６０の内部には、上述した生体モデル接続部及び流体供給部接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、２つの第４接続部１６４Ｊ、流体供給部接続部１６３Ｊｂ）においてそれぞれ開口した内腔１６０Ｌが形成されている。内腔１６０Ｌは、脈動部５０から供給された模擬血液（流体）を、心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０へと輸送するための流路として機能する。

本実施形態の大動脈モデル１６０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シリコン等）により形成されている。特に、ＰＶＡを使用する場合、ＰＶＡの親水性によって、液体内に没した大動脈モデル１６０の触感を、実際の人体の大動脈の触感に似せることができる点で好ましい。

大動脈モデル１６０は、例えば、次のようにして作製できる。まず、人体の大動脈の形状を模した型を準備する。型は、実際の人体のコンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）画像や、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）画像等を解析して生成された人体モデルデータのうち、大動脈に相当する部分のデータを、例えば３Ｄプリンタに入力して印刷することによって作製できる。型は、石膏であってもよく、金属であってもよく、樹脂であってもよい。次に、準備した型の内側に、液状にした合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料が冷え固まったのち脱型する。このようにすれば、内腔１６０Ｌを有する大動脈モデル１６０を、簡単に作製できる。

図４及び図５は、モデル１０の概略構成を示す図である。図４に示すように、心臓モデル１１０は、心臓を模した形状であり、内部には内腔１１０Ｌが形成されている。本実施形態の心臓モデル１１０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、シリコン等）により形成され、大動脈モデル１６０と同様に、人体モデルデータから作製された型の内側に合成樹脂材料を塗布し脱型することで作製し得る。また、心臓モデル１１０は、管状体１１５を備えると共に、心臓血管モデル１１１に接続されている。心臓血管モデル１１１は、上行大動脈の一部と冠動脈とを模した管状の血管モデルであり、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）により形成されている。管状体１１５は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。管状体１１５は、先端１１５Ｄが心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌに連通するよう接続され、基端１１５Ｐが拍動部６０へと繋がる管状体６１に連通するよう接続されている。

肺モデル１２０は、右肺及び左肺をそれぞれ模した形状であり、内部には、右肺と左肺とが連通した状態の１つの内腔１２０Ｌが形成されている。肺モデル１２０は、心臓モデル１１０の左右を覆う配置とされている。肺モデル１２０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肺モデル１２０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肺モデル１２０は、気管の一部を模した管状のモデルである気管モデル１２１に接続されている。気管モデル１２１は、心臓モデル１１０の管状体１１５と同様の材料で作製できる。気管モデル１２１の材料と管状体１１５の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。気管モデル１２１は、先端１２１Ｄが肺モデル１２０の内腔１２０Ｌに連通するよう接続され、基端１２１Ｐが呼吸動作部７０へと繋がる管状体７１に連通するよう接続されている。

横隔膜モデル１７０は、横隔膜を模した形状であり、内部には内腔１７０Ｌが形成されている。横隔膜モデル１７０は、心臓モデル１１０の下方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで脳モデル１３０とは逆方向）に配置されている。横隔膜モデル１７０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。横隔膜モデル１７０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、横隔膜モデル１７０には、横隔膜モデル１７０の内腔１７０Ｌと管状体７２の内腔とを連通させた状態で、呼吸動作部７０へと繋がる管状体７２が接続されている。

脳モデル１３０は、脳を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。脳モデル１３０は、心臓モデル１１０の上方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで横隔膜モデル１７０とは逆方向）に配置されている。脳モデル１３０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。脳モデル１３０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、脳モデル１３０は、左右で一対の総頸動脈から左右で一対の椎骨動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである脳血管モデル１３１に接続されている。脳血管モデル１３１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。脳血管モデル１３１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、脳血管モデル１３１は動脈だけでなく、上大脳静脈や直静脈洞を含む主要静脈を模擬していてもよい。

なお、脳モデル１３０は、ヒトの頭蓋及び頸椎を模した骨モデルをさらに備えた複合体であってもよい。例えば、頭蓋は、頭頂骨、側頭骨、後頭骨、蝶形骨を模擬した硬質樹脂ケースと、前頭骨を模擬した蓋と、を有し、頸椎は、内部に血管モデルが通過可能な貫通孔を有する矩形の樹脂体を複数有していてもよい。骨モデルを備える場合、骨モデルは血管モデル、脳モデル等の臓器モデルとは硬度の異なる樹脂で作製され、例えば、頭蓋をアクリル樹脂、椎骨をＰＶＡで作製することができる。

脳血管モデル１３１は、先端１３１Ｄが脳モデル１３０に接続され、基端１３１Ｐが大動脈モデル１６０の第１接続部１６２Ｊ（例えば、ヒトにおける腕頭動脈、鎖骨下動脈、またはその近傍）に接続されている。脳血管モデル１３１の先端１３１Ｄは、椎骨を通過する椎骨動脈および脳モデル１３０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、後大脳動脈、中大脳動脈）を模していてもよく、さらに後交通動脈を模して総頸動脈末梢部と接続してもよい。また、脳血管モデル１３１の基端１３１Ｐは、脳血管モデル１３１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第１接続部１６２Ｊに接続されている。

肝臓モデル１４０は、肝臓を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。肝臓モデル１４０は、横隔膜モデル１７０の下方に配置されている。肝臓モデル１４０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肝臓モデル１４０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肝臓モデル１４０は、肝動脈の一部を模した管状の血管モデルである肝臓血管モデル１４１に接続されている。肝臓血管モデル１４１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。肝臓血管モデル１４１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。

肝臓血管モデル１４１は、先端１４１Ｄが肝臓モデル１４０に接続され、基端１４１Ｐが大動脈モデル１６０の第３接続部１６３Ｊａに接続されている。肝臓血管モデル１４１の先端１４１Ｄは、肝臓モデル１４０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、肝動脈）を模していてもよい。また、肝臓血管モデル１４１の基端１４１Ｐは、肝臓血管モデル１４１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第３接続部１６３Ｊａに接続されている。

図５に示すように、下肢モデル１５０は、右足に相当する下肢モデル１５０Ｒと、左足に相当する下肢モデル１５０Ｌと、を備えている。下肢モデル１５０Ｒ，Ｌは、左右対称である点を除いて同じ構成を有するため、以降は区別せず「下肢モデル１５０」として説明する。下肢モデル１５０は、太腿にある大腿四頭筋や下腿の前脛骨筋、長腓骨筋や長趾伸筋等の主要組織のうち少なくとも一部を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。下肢モデル１５０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。下肢モデル１５０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、下肢モデル１５０は、大腿動脈から足背動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである下肢血管モデル１５１（下肢血管モデル１５１Ｒ，Ｌ）に接続されている。下肢血管モデル１５１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。下肢血管モデル１５１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、下肢血管モデル１５１は動脈だけでなく、総骨腸静脈から大伏在静脈を含む主要静脈を模擬していてもよい。

下肢血管モデル１５１は、下肢モデル１５０の内部を、太腿から下腿側に向かって延伸方向に沿って延びる配置とされている。下肢血管モデル１５１は、先端１５１Ｄが下肢モデル１５０の下端（足根部から足背部に相当する位置）に露出し、基端１５１Ｐが大動脈モデル１６０の第４接続部１６４Ｊに接続されている。ここで、基端１５１Ｐは、下肢血管モデル１５１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第４接続部１６４Ｊに接続されている。

なお、上述した心臓血管モデル１１１、脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１及び下肢血管モデル１５１を総称して「血管モデル」とも呼ぶ。また、これら血管モデルと、大動脈モデル１６０とを総称して「全身血管モデル」とも呼ぶ。このような構成とすれば、各生体モデルの表面に配設された血管モデルによって、例えば、脳の後大脳動脈、心臓の左冠動脈及び右冠動脈等を模擬できる。また、各生体モデルの内部に配設された血管モデルによって、例えば、脳の中大脳動脈、肝臓の肝動脈、下肢の大腿動脈等を模擬できる。

本実施形態の人体シミュレーション装置１では、大動脈モデル１６０に対して、少なくとも１つ以上の生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を着脱することで、種々の態様のモデル１０を構成することができる。大動脈モデル１６０に装着される生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）の組み合わせは、手技に必要な器官に応じて自由に変更できる。例えば、心臓モデル１１０と下肢モデル１５０とを装着したモデル１０を構成すれば、人体シミュレーション装置１を利用して、ＰＣＩの総大腿動脈アプローチ（ＴＦＩ：Trans-Femoral Intervention）の手技を模擬できる。その他、例えば、下肢モデル１５０を除く全ての生体モデルを装着してもよく、心臓モデル１１０と肺モデル１２０とを装着してもよく、肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを装着してもよく、肝臓モデル１４０のみを装着してもよく、下肢モデル１５０のみを装着してもよい。

このように、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、生体モデル接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、第４接続部１６４Ｊ）に人体内の一部を模した生体モデル（心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を接続することによって、循環器系や消化器系など、接続された生体モデルに応じた各器官の生体管腔に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の医療用デバイスを用いた様々な手技を模擬することができる。また、生体モデル接続部１６１Ｊ～１６４Ｊは、生体モデルを着脱可能に接続することができるため、手技に不要な生体モデルを取り外して別途保存することも可能であり、利便性を向上できる。

図６及び図７は、血管モデルを配置した臓器モデルの構成を例示した説明図である。図６及び図７では、心臓血管モデル１１１を心臓モデル１１０の表面を巡る血管として構成した場合を例示している。なお、図６及び図７には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。Ｘ軸は心臓モデル１１０の左右方向（幅方向）に対応し、Ｙ軸は心臓モデル１１０の高さ方向に対応し、Ｚ軸は心臓モデル１１０の奥行き方向に対応する。図６及び図７の上側（＋Ｙ軸方向）は「近位側」に相当し、下側（－Ｙ軸方向）は「遠位側」に相当する。以降の説明では、近位側（＋Ｙ軸方向）を「基端側」とも呼び、遠位側（－Ｙ軸方向）を「先端側」とも呼ぶ。また、先端側に位置する端部を「先端」と呼び、基端側に位置する端部を「基端」と呼ぶ。また、先端及び先端近傍に位置する部分を「先端部」、基端及び基端近傍に位置する部分を「基端部」と呼ぶ。なお、図６及び図７では、上述した心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌ、管状体１１５、及び第１接続部１６２Ｊの図示を省略している。

図６を用いて、心臓血管モデル１１１の構成について説明する。心臓モデル１１０は、ヒトの心臓を模擬した外側形状を有しており、心臓モデル１１０の表面１１０Ｓには、心臓血管モデル１１１が配置されている。心臓血管モデル１１１は、基端１１１Ｐが上行大動脈の一部を模擬した形状とされ、先端１１１Ｄが左右の冠動脈を模擬した形状とされている。以降、心臓血管モデル１１１のうち、左冠動脈を模擬した部分を左冠動脈モデル１８０Ｌとも呼び、右冠動脈を模擬した部分を右冠動脈モデル１８０Ｒとも呼ぶ。また、左冠動脈モデル１８０Ｌと右冠動脈モデル１８０Ｒとを総称して、冠動脈モデル１８０とも呼ぶ。

図６に示すように、冠動脈モデル１８０は、主枝部１８１と、側枝部１８２と、接続部１８３と、分岐部１８４とを有している。主枝部１８１は、冠動脈における主要な血管を模擬しており、側枝部１８２は、主枝部１８１から伸びる微細な血管を模擬している。主枝部１８１は、内腔１８１Ｌを有する管状体であり（図８参照）、先端部には内腔１８１Ｌに連通した開口１８１Ｏが形成されている。同様に、側枝部１８２は、内腔１８２Ｌを有する管状体であり、先端部には内腔１８２Ｌに連通した開口１８２Ｏが形成されている。主枝部１８１及び側枝部１８２は、上述の通り、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）により形成されており、それぞれが「血管部」に相当する。

接続部１８３（図６：一点鎖線）では、一の主枝部１８１と、他の主枝部１８１とが、内腔１８１Ｌを連通させた状態で接続されている。また、分岐部１８４（図６：破線）では、一の主枝部１８１が、複数の主枝部１８１へと分岐している。図６において矢印で示すように、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌから流入した模擬血液等の流体は、左冠動脈モデル１８０Ｌと右冠動脈モデル１８０Ｒとにそれぞれ分岐し、各冠動脈モデル１８０において、主枝部１８１の内腔１８１Ｌを先端側に向かって進む。流体は、途中、分岐部１８４による分岐を経て、各主枝部１８１及び各側枝部１８２の先端まで流れ、各主枝部１８１の開口１８１Ｏと、各側枝部１８２の開口１８２Ｏとからそれぞれ外部へと排出される。このように、本実施形態では、主枝部１８１及び側枝部１８２が、心臓血管モデル１１１の延伸方向に伸びる流体流路を形成する「流路形成部」として機能する。

図７を用いて、病変部１９１～１９３について説明する。本実施形態の主枝部１８１（血管部）には、内側の内腔１８１Ｌの一部分に、それぞれ種類の異なる病変部１９１～１９３（図７：破線）が設けられている。病変部１９１は、主枝部１８１の内腔１８１Ｌを塞ぐようにして設けられている。すなわち病変部１９１は、当該箇所における流体流路を遮断する閉塞病変である。病変部１９２は、主枝部１８１の横断面において、流体が流通可能な領域（すなわち内腔１８１Ｌ）が、病変部１９２の無い他の部分の内腔１８１Ｌよりも小さくなるように、内側にせり出して設けられている。すなわち病変部１９２は、当該箇所における流体流路を狭める狭窄病変である。病変部１９３は、主枝部１８１の外径が、病変部１９３の無い他の部分の外径よりも大きくなるように、外側にせり出して設けられている。すなわち病変部１９３は、瘤状の病変である。

図８は、図７のＡ１－Ａ１線における断面構成を例示した説明図である。図９は、図７のＡ２－Ａ２線における断面構成を例示した説明図である。図８及び図９では、図示の便宜上、略球状の心臓モデル１１０の一部分の拡大断面を表す。図８及び図９に示すように、心臓血管モデル１１１の主枝部１８１は、心臓モデル１１０の表面１１０Ｓに裁置されている。図７のＡ１－Ａ１断面には病変部１９１～１９３が設けられていない。このため、図８に示すように、Ａ１－Ａ１断面における主枝部１８１の内腔１８１Ｌは、流体が流通可能な状態である。一方、図７のＡ２－Ａ２断面には病変部１９１が設けられている。このため、図９に示すように、Ａ２－Ａ２断面における主枝部１８１の内腔１８１Ｌは、流体が流通できない閉塞状態である。なお、なお、心臓血管モデル１１１の主枝部１８１は、心臓モデル１１０に対して、固定されていてもよく、固定されていなくてもよい。固定されている場合、別途の固定部材を用いて固定されてもよく、エポキシ系接着剤などの任意の接合剤を用いて接合されていてもよく、溶着されていてもよい。

図１０は、病変部１９１～１９３の製造方法を例示した説明図である。まず、ステップＳ１０において、水に不溶（疎水性）の結晶を析出可能なカルシウム化合物を含む高分子材料を準備する。カルシウム化合物を含む高分子材料は、例えば、高分子材料を溶媒に溶解させたものにカルシウム化合物を添加することにより準備される。添加されるカルシウム化合物としては、例えば、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム等を採用できる。高分子材料としては、例えば、アガロース、アルギン酸ナトリウム、セルロース、デンプン、グリコーゲン、ＰＶＡ、シリコン、ラテックス、ポリウレタン等を採用できる。ここで、高分子材料として、アガロース、アルギン酸ナトリウム、セルロース、デンプン、グリコーゲン等の多糖類を用いれば、親水性の多糖類を用いて、簡単に、病変部１９１～１９３を構成できる。また、多糖類の中でも、ゲル化しやすい中性多糖であるアガロースを用いれば、より簡単に、病変部１９１～１９３を構成できる。本実施形態では、１０重量％の塩化カルシウムを含む、ゲル硬度１００００のアガロースゲルを準備した。なお、カルシウム化合物の濃度は、病変部１９１～１９３内において模擬する石灰化病変の程度に応じて任意に決定できる。例えば、カルシウム化合物の濃度を高くすれば、病変部１９１～１９３内の石灰化病変を増やすことができる。また、ゲル硬度は、求める病変部１９１～１９３の硬さに応じて、任意に決定できる。なお、ゲル硬度は、ゲル硬さ試験機を用いて測定できる。

ステップＳ１２では、ステップＳ１０で準備したカルシウム化合物を含む高分子材料を、任意の形に成形し、硬化させる。例えば、閉塞病変である病変部１９１を製造する場合、カルシウム化合物を含む液状の高分子材料を、任意の形状、寸法を有する中空の型に流し込み、液状の高分子材料を固化（成形）させる。固化させる方法は加熱による固化であってもよいし、冷却による固化であってもよい。例えば、狭窄病変である病変部１９２を製造する場合、カルシウム化合物を含む液状の高分子材料を、任意の形状、寸法を有する中空の型に流し込み、充填した高分子材料の中に芯材を配置し、液状の高分子材料を固化させる。芯材の形状は楕円形状など任意の形状の芯材を選択できる。固化させる方法は加熱による固化であってもよいし、冷却による固化であってもよい。加熱による固化の場合は、例えば、カルシウム化合物を含む高分子材料を、加熱炉を用いて所定時間加熱する。これにより、カルシウム化合物を含む高分子材料を、成形後の形状で硬化させることができる。なお、加熱（冷却）温度、及び、固化時間は、採用される高分子材料の種類や、求める病変部１９１～１９３の硬さに応じて、任意に決定できる。

図１１は、製造された病変部１９１の構成を例示した説明図である。図１０のステップＳ１４では、ステップＳ１２で硬化させたカルシウム化合物を含む高分子材料を、炭酸イオンを含む溶液に、所定時間浸漬する。これにより、高分子材料中のカルシウム塩類が析出することにより結晶化させることができ、結晶化したカルシウム塩類によって石灰化病変を模擬できる。この結果、図１１に示すように、高分子材料２００の内部に、結晶化したカルシウム塩類（石灰化病変）２０１，２０２を含んだ病変部１９１を製造することができる。図１１に例示する病変部１９１では、左側に析出した結晶２０１は、右側に析出した結晶２０２よりも大きい。なお、溶液中の炭酸イオン濃度、及び、浸漬時間は、病変部１９１～１９３内において模擬する石灰化病変の態様に応じて任意に決定できる。例えば、炭酸イオン濃度を高くすれば、病変部１９１～１９３内に大きな結晶（石灰化病変）を析出させることができる。同様に、浸漬時間を長くすれば、病変部１９１～１９３内に大きな結晶（石灰化病変）を析出させることができる。

このように、第１実施形態の心臓血管モデル１１１（血管モデル）は、管状の主枝部１８１及び側枝部１８２（血管部）の内側に設けられ、カルシウム塩類２０１，２０２を含有する高分子材料２００により形成された病変部１９１～１９３を備える（図１１）。カルシウム塩類２０１，２０２は、高分子材料２００よりも固いため、カルシウム塩類２０１，２０２によって石灰化病変を、高分子材料２００によって粥状硬化性病変やプラーク病変を、それぞれ模擬できる。また、高分子材料中２００のカルシウム塩類２０１，２０２の分布を変更することによって、プラーク病変中に一様に生じた石灰化病変や、プラーク病変中の任意の箇所に生じた石灰化病変等を模擬できる。さらに、カルシウム塩類２０１，２０２の結晶形状を変更することによって、砂粒状石灰化、板状石灰化、結節状石灰化等の、種々の態様の石灰化病変を模擬できる。このように、第１実施形態の心臓血管モデル１１１によれば、進行の程度に応じた種々の態様の病変部１９１～１９３を再現することが可能な血管モデルを提供できる。

また、第１実施形態の病変部１９１は、主枝部１８１（血管部）の内側を塞いでいるため、冠動脈モデル１８０（血管）の内側を閉塞した態様の病変部１９１を模擬できる。さらに、病変部１９２は主枝部１８１の一部分の横断面において、流体が流通可能な領域である内腔１８１Ｌが、病変部１９１～１９３が設けられていない主枝部１８１（血管部の他の部分）よりも小さくなるように設けられている。このため、冠動脈モデル１８０の内側を狭窄した態様の病変部１９２を模擬できる。さらに、図１０で説明した病変部１９１～１９３の製造方法において、高分子材料として多糖類を用いれば、親水性の多糖類を用いて、簡単に、病変部１９１～１９３を構成できる。さらに、図１０で説明した病変部１９１～１９３の製造方法において、多糖類としてアガロースを用いれば、ゲル化しやすい中性多糖であるアガロースを用いて、より簡単に、病変部１９１～１９３を構成できる。

＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態の病変部１９１ａの断面構成を例示した説明図である。第２実施形態の心臓血管モデル１１１ａは、第１実施形態とは異なる構成の病変部１９１ａが設けられた主枝部１８１ａを備えている。第２実施形態の病変部１９１ａは、外表面２１１を含む外側層２１０と、内側層２２０の２層により構成されている。外側層２１０は、高分子材料２００に含有されているカルシウム塩類の含有量が、内側層２２０と比較して多い。また、外側層２１０に形成されたカルシウム塩類の結晶２０１は、内側層２２０に形成されたカルシウム塩類の結晶２０２よりも大きい。このため、図１２に示す病変部１９１ａでは、主枝部１８１ａ（血管部）の内周面に隣接した外表面２１１におけるカルシウム塩類の含有量は、病変部１９１ａの内部（すなわち内側層２２０）におけるカルシウム塩類の含有量よりも多い。

図１３は、第２実施形態の病変部１９１ａの製造方法を例示した説明図である。図１４は、ステップＳ２０及びＳ２２の様子を例示した説明図である。第２実施形態の製造方法では、図１０で説明したステップＳ１０に代えてステップＳ２０が、ステップＳ１２に代えてステップＳ２２が、それぞれ実施される。

まず、ステップＳ２０では、水に不溶（疎水性）の結晶を析出可能なカルシウム化合物を含む高分子材料を、複数種類だけ準備する。例えば、図１２の病変部１９１ａを製造する場合について説明する。この場合、カルシウム化合物の含有量が相対的に多い高分子材料２００ａ１と、カルシウム化合物の含有量が相対的に少ない高分子材料２００ａ２とを準備する。なお、高分子材料２００ａ１と、高分子材料２００ａ２とには、図１０で説明した具体例のうち、同一の高分子材料が用いられてもよく、異なる高分子材料が用いられてもよい。また、高分子材料２００ａ１に添加されるカルシウム化合物と、高分子材料２００ａ２に含有されるカルシウム化合物とには、図１０で説明した具体例のうち、同一のカルシウム化合物が用いられてもよく、異なるカルシウム化合物が用いられてもよい。また、カルシウム化合物の濃度、及び、ゲル硬度についても任意に決定でき、高分子材料２００ａ１と高分子材料２００ａ２との間で同一であってもよく、異なっていてもよい。

図１５は、製造された病変部１９１ａの構成を例示した説明図である。図１３のステップＳ２２では、カルシウム化合物を含有する液状の高分子材料２００ａ１を任意の形状、寸法を有する中空の型に流し込み任意の形状で固化（成形）させる。その後、高分子材料２００ａ１とはカルシウム化合物含有量の異なる液状の高分子材料を、先に固化させた高分子材料２００ａ１の内側または外側に流し込み、固化させる。固化させる方法は加熱による固化であってもよいし、冷却による固化であってもよい（図１４）。加熱による成形の場合は、例えば、加熱炉を用いて所定時間加熱することで、成形後の形状で硬化させる。次に、図１０のステップＳ１４で説明した通り、炭酸イオンを含む溶液に、所定時間浸漬させることで、高分子材料２００ａ１，２００ａ２中のカルシウム化合物の結晶を析出させ、病変部１９１ａを製造できる（図１５）。

このように、病変部１９１ａは、カルシウム塩類の含有量が異なる複数の層（外側層２１０、内側層２２０）を備えていてもよい。同様に、病変部１９１ａは、カルシウム塩類の結晶２０１，２０２の大きさが異なる複数の層（外側層２１０、内側層２２０）を備えていてもよい。このような第２実施形態の病変部１９１ａ、及び病変部１９１ａを備える心臓血管モデル１１１ａによっても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第２実施形態の病変部１９１ａによれば、主枝部１８１ａ（血管部）の内周面に隣接した部分（すなわち、外側層２１０の外表面２１１）におけるカルシウム塩類の含有量は、病変部１９１ａの内部（すなわち、内側層２２０）におけるカルシウム塩類の含有量よりも多い。このため、冠動脈モデル１８０（血管）の内膜石灰化又は中膜石灰化が生じた態様の病変部１９１ａを模擬できる。

また、図１２の例では、外側層２１０と内側層２２０との２層構成を例示したが、層の数は３層以上の任意の数であってもよい。層の数を多くすれば、外側から内側に向かって、カルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさを徐々に変化させることができる。このように、病変部１９１ａのカルシウム塩類の含有量を、病変部１９１ａの外側から、病変部１９１ａの中心に向かうにつれて徐々に増加する構成とすれば、内側（主枝部１８１ａにより遠い位置）において石灰化が生じた態様の病変部１９１ａを模擬できる。

＜第３実施形態＞
図１６は、第３実施形態の病変部１９２ｂの断面構成を例示した説明図である。第３実施形態の心臓血管モデル１１１ｂは、病変部１９２ｂが設けられた主枝部１８１ｂを備えている。図１６の例では、病変部１９２ｂは、主枝部１８１ｂの内腔１８１Ｌの左上部と、右下部との２か所に設けられ、それぞれ、流体流路としての内腔１８１Ｌを狭める狭窄病変である。病変部１９２ｂは、第２実施形態と同様に、外側層２１０ｂと、内側層２２０ｂの２層により構成されている。ここで、内側層２２０ｂは、内腔１８１Ｌの中心側に位置する一部分であり、外側層２１０ｂは、主枝部１８１ｂの内壁側に位置する一部分である。外側層２１０ｂは、高分子材料２００に含有されているカルシウム塩類の含有量が、内側層２２０ｂと比較して多い。また、外側層２１０ｂに形成されたカルシウム塩類の結晶は、内側層２２０ｂと比較して大きい。

このように、閉塞病変である病変部１９１ａ（第２実施形態、図１２）に限らず、狭窄病変である病変部１９２ｂ（図１６）や、瘤状の病変である病変部１９３（第１実施形態、図７）においても、高分子材料２００におけるカルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさが異なる複数の層を備える構成を採用できる。このような第３実施形態の病変部１９２ｂ、及び病変部１９２ｂを備える心臓血管モデル１１１ｂによっても、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図１７は、第４実施形態の病変部１９２ｃの断面構成を例示した説明図である。第４実施形態の心臓血管モデル１１１ｃは、第３実施形態とは異なる構成を有する病変部１９２ｃが設けられた主枝部１８１ｃを備えている。病変部１９２ｃは、第３実施形態と同様に、外側層２１０ｃと、内側層２２０ｃとの２層により構成されている。第３実施形態の外側層２１０ｃは、高分子材料２００に含有されているカルシウム塩類の含有量が、内側層２２０ｃと比較して少ない。また、外側層２１０ｃに形成されたカルシウム塩類の結晶は、内側層２２０ｃと比較して小さい。

このように、外側層２１０ｃ及び内側層２２０ｃを構成することで、病変部１９２ｃの中心部分（内側層２２０ｃ）におけるカルシウム塩類の含有量を、病変部１９２ｃの外側部分（外側層２１０ｃ）よりも多くしてもよい。また、図１７の例では、外側層２１０ｃと内側層２２０ｃとの２層構成を例示したが、層の数は３層以上の任意の数であってもよい。層の数を多くすれば、病変部１９２ｃの内側から外側に向かって、カルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさを徐々に変化させることができる。このように、病変部１９２ｃのカルシウム塩類の含有量を、病変部１９２ｃの中心から、病変部１９２ｃの外側に向かうにつれて徐々に増加する構成とすれば、外側（主枝部１８１ｃにより近い位置）において石灰化が生じた態様の病変部を模擬できる。

＜第５実施形態＞
図１８は、第５実施形態の血管モデルの構成を例示した説明図である。第５実施形態の血管モデルは、右冠動脈モデル１８０Ｒｄである。右冠動脈モデル１８０Ｒｄは、第１実施形態で説明した心臓モデル１１０に配置されていない。右冠動脈モデル１８０Ｒｄの主枝部１８１には、第１実施形態で説明した病変部１９２，１９３が形成されている。このように、右冠動脈モデル１８０Ｒｄ（血管モデル）は、心臓モデル１１０（臓器モデル）の表面や内部に配置されておらず、血管モデルのみで実現されてもよい。また、図１８の例では、右冠動脈モデル１８０Ｒｄは、複数の主枝部１８１及び複数の側枝部１８２を備える構成としているが、血管モデルは、１つの主枝部１８１のみにより構成されていてもよい。このような第５実施形態の右冠動脈モデル１８０Ｒｄによっても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜本実施形態の変形例＞
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。

［変形例１］
上記第１～５実施形態では、人体シミュレーション装置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り、例えば、その構成要素の一部を省略または変更すること、他の構成要素を付加することができる。例えば、人体シミュレーション装置は、収容部、制御部、入力部、拍動部、脈動部、呼吸動作部のうちの少なくとも一部分の構成要素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。

［変形例２］
上記第１～５実施形態では、モデル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り、例えば、その構成要素の一部を省略または変更すること、他の構成要素を付加することができる。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。

例えば、モデルは、心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルのうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。肺モデルと横隔膜モデルとを省略する場合、呼吸動作部についても併せて省略できる。例えば、モデルは、肋骨、胸骨、胸椎、腰椎、大腿骨、頚骨等、ヒトの骨格の少なくとも一部分を模した骨モデルをさらに備えた複合体として構成されてもよい。例えば、上述した心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルの構成は、任意に変更してよい。例えば、心臓モデルの内腔と、心臓モデルの内腔へ流体を送出する拍動部とは省略されてもよい（図４）。肺モデルには、左右の肺にそれぞれ個別の内腔が設けられていてもよい（図４）。下肢モデルにはさらに、大腿筋を覆う皮膚モデルが備えられていてもよい（図５）。

［変形例３］
上記第１～５実施形態では、病変部の構成の一例を示した。しかし、病変部の構成は種々の変更が可能であり、例えば、その構成要素の一部を省略または変更すること、他の構成要素を付加することができる。例えば、病変部は、心臓血管モデル以外の他の血管モデル（例えば、脳血管モデル、肝臓血管モデル、下肢血管モデル）に設けられてもよい。例えば、血管モデルには、上記第１～５実施形態で説明したように、種類の異なる複数の病変部が設けられてもよいし、閉塞病変、狭窄病変、瘤状の病変のうちのいずれか１種類の病変部のみが設けられてもよい。例えば、血管モデルに設けられる病変部の数は任意に変更することができ、１箇所でもよく、複数個所でもよい。例えば、第１～５実施形態で説明した閉塞病変、狭窄病変、瘤状の病変の他に、閉塞した瘤状の病変部や、狭窄した瘤状の病変部など、種々の病変を模擬した種々の病変部を設けてもよい。

上記第２～４実施形態では、病変部において、病変部の中心から外側に向かうにつれて、高分子材料におけるカルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさが減少又は増加する場合を説明した。しかし、例えば、病変部において、図６で説明した流体流路の上流側から下流側に向かうにつれて、高分子材料におけるカルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさが減少又は増加する構成としてもよい。例えば、閉塞病変を模擬した病変部において、流体流路を閉塞する面におけるカルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさが、他の部分と比較して多い又は大きい構成としてもよい。そうすれば、結晶化したカルシウム塩類によって、閉塞病変の表面に形成された線維性皮膜を模擬できる。

［変形例４］
上記第１～５実施形態では、病変部の製造方法の一例を示した。しかし、病変部の製造方法は種々の変更が可能であり、例えば、その手順の一部を省略または変更すること、他の手順を付加することができる。例えば、ステップＳ１０，Ｓ２０におけるカルシウム化合物を含む高分子材料の成形及び硬化は、血管モデルの成形と同時に実施してもよい。例えば、ステップＳ２０，Ｓ２２で説明した複数層の成形に代えて、他の手段（例えば、電気、磁気等）を用いて、高分子材料の内部にカルシウムイオン勾配を形成することで、病変部内にカルシウム塩類の含有量又は結晶の大きさが異なる複数の領域を形成してもよい。

［変形例５］
第１～５実施形態の人体シミュレーション装置の構成、及び、病変部の構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、人体シミュレーション装置の血管モデル（心臓血管モデル、脳血管モデル、肝臓血管モデル、下肢血管モデル）には、第１～５実施形態で説明した態様の１つ以上の病変部が、単独で、又は組み合わせて設けられてよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１…人体シミュレーション装置
１０…モデル
２０…収容部
２１…水槽
２２…被覆部
４０…制御部
４５…入力部
５０…脈動部
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
１１０…心臓モデル
１１１，１１１ａ～ｃ…心臓血管モデル
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…下肢モデル
１５１…下肢血管モデル
１６０…大動脈モデル
１６１…上行大動脈部
１６２…大動脈弓部
１６３…腹部大動脈部
１６４…総腸骨大動脈部
１７０…横隔膜モデル
１８０，１８０Ｒｄ…冠動脈モデル
１８１，１８１ａ～ｃ…主枝部
１８２…側枝部
１８３…接続部
１８４…分岐部
１９１，１９１ａ…病変部
１９２，１９２ｂ，ｃ…病変部
１９３…病変部
２００，２００ａ１，ａ２…高分子材料
２０１，２０２…結晶
２１０，２１０ｂ，ｃ…外側層
２２０，２２０ｂ，ｃ…内側層

Claims (9)

1. 血管モデルであって、
   血管の少なくとも一部分を模した管状の血管部と、
   前記血管部の内側に設けられ、結晶化したカルシウム塩類を含有する高分子材料により形成された病変部と、
   を備える、血管モデル。
2. 請求項１に記載の血管モデルであって、
   前記結晶化したカルシウム塩類は、前記病変部内において析出したものである、血管モデル。
3. 請求項１または請求項２に記載の血管モデルであって、
   前記病変部は、前記血管部の内側を塞いでいる、血管モデル。
4. 請求項１または請求項２に記載の血管モデルであって、
   前記病変部は、前記血管部の一部分の横断面において、流体が流通可能な領域が、前記血管部の他の部分よりも小さくなるように設けられている、血管モデル。
5. 請求項３または請求項４に記載の血管モデルであって、
   前記病変部のうち、前記血管部の内周面に隣接した部分における前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の内部における前記カルシウム塩類の含有量よりも多い、血管モデル。
6. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の血管モデルであって、
   前記病変部において、前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の外側から、前記病変部の中心に向かうにつれて徐々に増加する、血管モデル。
7. 請求項３または請求項４に記載の血管モデルであって、
   前記病変部において、前記カルシウム塩類の含有量は、前記病変部の中心から、前記病変部の外側に向かうにつれて徐々に増加する、血管モデル。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の血管モデルであって、
   前記病変部を形成する前記高分子材料は、多糖類である、血管モデル。
9. 請求項８に記載の血管モデルであって、
   前記病変部を形成する前記多糖類は、アガロースである、血管モデル。

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