JP6741344B2 - Heart simulation device - Google Patents

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Description

本願は、外科的なシミュレーションシステムに関する。特に、心臓血管のシミュレーションシステムに関し、正常な状態及び疾患状態の心臓及び心臓血管の機能をシミュレートするデバイス及びシステムに関する。当該デバイス及びシステムは、トレーニング及び医療機器のテストのための解剖学的に正確な左心シミュレータを含む。とりわけ、センサ及び他の制御機構を用いて当該システムの液圧の及び/又は空気圧のコンポーネント(component)を自動的に調節して心臓及び主要な動脈を通して生理学的に代表的な(physiologically representative)圧力及びフロープロファイルを実現し、正常な状態及び疾患状態の心臓及び心臓血管の機能をシミュレートするデバイス及びシステムに関する。 The present application relates to a surgical simulation system. In particular, it relates to a cardiovascular simulation system, and a device and system for simulating normal and diseased heart and cardiovascular functions. The device and system includes an anatomically accurate left heart simulator for training and medical device testing. Among other things, sensors and other control mechanisms are used to automatically adjust the hydraulic and/or pneumatic components of the system to provide a physiologically representative pressure through the heart and major arteries. And a device and system for realizing flow profiles and simulating normal and diseased heart and cardiovascular function.

心臓血管の疾患、心臓及び血管系に影響する疾患及び血管の疾患、循環系に影響する疾患は、高頻度に見られる状態であり、世界中で多くの人に影響を与えている。血管系の疾患は、特定の箇所での動脈壁の硬化において現れ得る。そのような疾患状態は、人体内のあらゆる組織に影響する。長引く血管系の疾患状態に関連するリスクを軽減するか又は最小限にするためのいくつかの選択肢がある。重症度によって、生活様式を変更すること、すなわち、治療食及び増加した運動量、又は薬の使用が助けになるであろう。これらの選択肢に効果が無いか又は疾患が深刻である場合に、外科的介入は依然として主要な治療ツールである。伝統的な外科的手法は、次第に、より血管内の侵襲が最小限の手法に取って代わられてきた。そのような血管内治療における最小限に侵襲する進歩は、外科医が血管疾患を処置する方法を大きく変えている。 Cardiovascular diseases, diseases affecting the heart and vasculature and diseases of the blood vessels, diseases affecting the circulatory system are common conditions, affecting many people worldwide. Diseases of the vascular system may manifest itself in hardening of the arterial wall at specific points. Such disease states affect every tissue in the human body. There are several options to reduce or minimize the risks associated with prolonged vascular disease states. Depending on the severity, lifestyle changes, ie a diet and increased exercise, or the use of drugs may help. When these options are ineffective or the disease is severe, surgical intervention remains a major therapeutic tool. Traditional surgical procedures have been gradually replaced by more minimally invasive procedures. Such minimally invasive advances in endovascular therapy have revolutionized the way surgeons treat vascular disease.

血管の外科的治療が従来よりも安全であるものの、複雑な血管の外科的治療は、患者に二次的な損傷を与える結果になり得る。リスクの無い手術は無いが、外科医及び彼/彼女のチームのスキルのレベルは、外科的手法を実行する際に不測の驚きを最小限にする能力と同様に、患者の合併症及び死亡を防ぐために最重要である。数多くの血管疾患の治療を行ってきた、経験を積んだ外科医は、経験の少ない外科医よりも、そのような外科的処置をより少ない合併症で完了させることができる傾向が強い。そのような経験は、トレーニング及び多数の治療を行うことによって得られるものであり、実行可能な外科的治療の数は、制限要因である。従って、引き受ける治療のリスクを最小限にするスキルレベルを得るために必要な数の外科的治療を行う機会を、全ての外科医が同じように持つわけではないであろう。さらに、新たな治療が開発されると、年配の外科医は必要な経験を得ることに困難を見出し得る。 Although surgical treatment of blood vessels is safer than before, complicated blood vessel surgical treatment can result in secondary damage to the patient. There is no risk-free surgery, but the level of skill of the surgeon and his/her team, as well as the ability to minimize unforeseen surprises in performing surgical procedures, prevent patient complications and death. Is the most important for Experienced surgeons who have treated numerous vascular diseases are more likely than less experienced surgeons to complete such surgical procedures with fewer complications. Such experience is gained through training and multiple treatments, and the number of surgical treatments available is a limiting factor. Therefore, not all surgeons will have the same opportunity to perform the number of surgical treatments needed to obtain a skill level that minimizes the risk of treatment undertaken. Moreover, as new therapies are developed, older surgeons may find it difficult to obtain the necessary experience.

様々な外科的治療の練習のためのトレーニングデバイスは、外科医によってスキルを改善するために使用されており、当該技術分野において知られている。例えば、米国特許第8,016,598号明細書、米国特許第7,976,313号明細書、及び米国特許第7,976,312号明細書は、患者ケアの教授のための患者シミュレータシステムを開示している。米国特許第7,798,815号明細書は、心臓手術トレーニング環境における心臓の鼓動をシミュレートするための電気機械的ポンプシステムを開示している。米国特許第7,866,983号明細書は、外科的技術の教示、練習及び評価のための外科的シミュレータを開示している。当該シミュレータは、臓器のカセット、血管及び使い捨てであり得る組織を有するものとして開示されている。 Training devices for practicing various surgical treatments are used by surgeons to improve their skills and are known in the art. For example, US Pat. No. 8,016,598, US Pat. No. 7,976,313, and US Pat. No. 7,976,312 disclose patient simulator systems for teaching patient care. US Pat. No. 7,798,815 discloses an electromechanical pump system for simulating a heart beat in a heart surgery training environment. US Pat. No. 7,866,983 discloses a surgical simulator for teaching, practicing and evaluating surgical techniques. The simulator is disclosed as having a cassette of organs, blood vessels and tissue that may be disposable.

米国特許第7,083,418号明細書は、外科的及び/又は医学的技術を教示又は解説するためのモデルを開示している。当該システムは、組織又は臓器を表すベースコンポーネントと、ベースコンポーネントに及び/又は互いに装着又は脱着可能に構成及び配置されているいくつかのコンポーネントと、を有し、互いのコンポーネントの異なる位置を示し、外科的及び/又は医学的技術における異なる段階を表すものとして開示されている。 US Pat. No. 7,083,418 discloses a model for teaching or explaining surgical and/or medical techniques. The system has a base component representing a tissue or organ and a number of components that are configured and arranged on the base component and/or removably with respect to each other to indicate different positions of each component, It is disclosed as representing different stages in surgical and/or medical techniques.

米国特許第7,063,942号明細書は、血行動態シミュレーションのためのシステムを開示している。当該システムは、血管の性質を有する容器と、大量の液体を含むタンクと、当該容器及びタンクを接続するチューブと、当該液体をシステム内で循環させるための少なくとも1つのポンプを有するものとして開示されている。 US Pat. No. 7,063,942 discloses a system for hemodynamic simulation. The system is disclosed as having a vessel of vascular nature, a tank containing a large amount of liquid, a tube connecting the container and the tank, and at least one pump for circulating the liquid in the system. ing.

米国特許第6,843,145号明細書は、動的な心臓心室をシミュレートするための心臓の模型が開示されている。当該模型は、2つの同心円状に配置された、流体密封の、柔軟性のある薄膜であって、当該薄膜の壁と壁の間に閉じた空間を画定するものとして開示されている。 US Pat. No. 6,843,145 discloses a heart model for simulating a dynamic ventricle. The model is disclosed as two concentrically arranged, fluid-tight, flexible membranes that define a closed space between the walls of the membranes.

米国特許第6,685,481号明細書は、心臓手術及び他の類似の治療のためのトレーニングデバイスを開示している。当該デバイスは、心臓モデルなどの臓器モデル、当該モデルに対応する自然の臓器に似た動きを与えるように適合されたアニメーションネットワーク、及び当該アニメーションネットワークの動作を制御するために用いられる制御デバイスを含むものとして開示されている。当該心臓モデルは、心筋をシミュレートするインナーキャスト(inner cast)及び心膜をシミュレートする外殻(external shell)の2つの部分からなる。 US Pat. No. 6,685,481 discloses a training device for cardiac surgery and other similar treatments. The device includes an organ model, such as a heart model, an animation network adapted to provide a motion similar to the natural organ corresponding to the model, and a control device used to control the operation of the animation network. Are disclosed as The heart model consists of two parts: an inner cast that simulates the myocardium and an external shell that simulates the pericardium.

米国特許第5,052,934号明細書は、人工弁及び心臓の超音波治療の評価のための模型の役割を果たす装置を開示している。当該装置において、血液を模した液体の制御された拍動流がマルチチャンバ領域を通過して、僧帽弁及び大動脈弁並びに調整可能で位置決め可能な超音波振動子を搭載した領域へ流れる。 U.S. Pat. No. 5,052,934 discloses a prosthetic valve and a device that acts as a model for the evaluation of ultrasound therapy of the heart. In the device, a controlled pulsatile flow of blood-like fluid flows through a multi-chamber region to a region containing mitral and aortic valves and adjustable and positionable ultrasound transducers.

このようなトレーニングデバイスが、当該技術分野において知られているが、正常な状態及び疾患状態の心臓血管をシミュレートするためのデバイス及びシステムは、本発明に従って機能し、従来技術のデバイスよりも解剖学的に正確であるだけでなく、心臓血管システムの主幹動脈において生理学的に正確な圧力及びフロープロファイル(flow profile)を提供するトレーニングツール(training tool)を提供する。想定される心臓血管システム全体の、同時の様々な動脈の位置によって異なるプロファイルは、例えば、クーニー(Cooney)氏らの文献(Biomedical Engineering Principles ? An Introduction to fluid, Heat, and Mass Transport Processes, By David Cooney, Marcel Dekker, Inc. 1976 pp. 76-80)による。生理学的に正確な圧力及び流れを実現するために、心臓及び血管系は調和して動かなければならず(Hemodynamics, William R. Milnor, Williams & Wilkins 1989 pp.290-293)、例えば主要な分岐部(major bifurcation)などの幾何学的目標物(geometrical landmarks)は、拍動する心臓から適切な距離を置いて配置されなければならず、動脈の弾性は、実際の血管の弾性を表さなければならない(Hemodynamics, William R. Milnor, Williams & Wilkins 1989 pp.225-259)。さらに、実施例の制御機構は、1つ以上の機能要素、すなわち、抵抗バルブ(resistance valve)又はコンプライアンス・チャンバ(compliance chamber)の自動的な調節を提供し、より正確で代表的(representative)な圧力及び液流れプロファイル(fluid flow profile)を提供し、それによって、心臓血管系の治療に付随する副次的な損傷を削減する機構を提供する。 Although such training devices are known in the art, devices and systems for simulating normal and diseased cardiovascular functions in accordance with the present invention and are more anatomical than prior art devices. It provides a training tool that provides a physiologically accurate pressure and flow profile in the main arteries of the cardiovascular system as well as being biologically accurate. Different profiles of the assumed overall cardiovascular system depending on the location of various arteries at the same time are described, for example, in Cooney et al. (Biomedical Engineering Principles? An Introduction to fluid, Heat, and Mass Transport Processes, By David Cooney, Marcel Dekker, Inc. 1976 pp. 76-80). In order to achieve physiologically accurate pressure and flow, the heart and vasculature must move in harmony (Hemodynamics, William R. Milnor, Williams & Wilkins 1989 pp.290-293), for example the major branch. Geometrical landmarks, such as major bifurcations, must be placed at an appropriate distance from the beating heart, and the elasticity of the arteries must represent the elasticity of the actual blood vessels. (Hemodynamics, William R. Milnor, Williams & Wilkins 1989 pp.225-259). In addition, the example control mechanism provides automatic adjustment of one or more functional elements, namely a resistance valve or a compliance chamber, making it more accurate and representative. It provides a pressure and fluid flow profile, thereby providing a mechanism to reduce collateral damage associated with cardiovascular treatment.

本発明は、正常な状態及び疾患状態の心臓及び血管系の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムに関し、トレーニング及び医療機器の検査のための解剖学的に正確な要素、すなわち、左心及び血管を含む。当該システム及びデバイスは、空気圧で加圧されたチャンバを用いて心室及び心房の収縮を生じる。人口の僧帽弁及び大動脈弁の相互作用と連動して、当該システムは、正確な体積分率及び拍動流の圧力勾配を生じるポンプ動作を生成するように設計されており、人間の心臓のポンプ動作を再現する。本願のシステムは、さらに、1つ以上のセンサ又はメータを用いて当該システムの1つ以上の特性をモニタ及び/又は変更する。例えば、様々なセンサが用いられて収縮期(systolic)及び/又は拡張期(diastolic)の圧力の適切な表現(representation)を要求通りに制御又は提供する。当該システム全体の流量(flow rate)を決定及び/又は修正するための流量計(flow meter)も同様に利用され得る。このように、1つ以上のフィードバック・ループが用いられてそのような特性を調節し、当該循環システムのより正確な表現を可能にする。1つ以上の制御ユニット又はコンポーネントが備えられて当該システムの総合的な機能を制御する。当該システムの1つ以上の機能コンポーネントを自動的に変更する制御ユニットを備えることによって、マニュアルでの調節を必要とすることなしに、圧力及び流れプロファイル(flow profile)が生じ得る。 The present invention relates to devices and systems for simulating normal and diseased functions of the heart and vasculature, including anatomically accurate elements for training and examination of medical devices, namely the left heart and Including blood vessels. The systems and devices use a pneumatically pressurized chamber to produce ventricular and atrial contractions. In conjunction with the interaction of the artificial mitral and aortic valves, the system is designed to produce precise volume fractions and pumping movements that produce pulsatile pressure gradients, and Reproduce the pump operation. The system of the present application further uses one or more sensors or meters to monitor and/or modify one or more characteristics of the system. For example, various sensors are used to control or provide the appropriate representation of systolic and/or diastolic pressure as desired. A flow meter for determining and/or modifying the flow rate of the overall system can be utilized as well. Thus, one or more feedback loops are used to adjust such characteristics and allow a more accurate representation of the circulatory system. One or more control units or components are provided to control the overall functionality of the system. By providing a control unit that automatically changes one or more functional components of the system, a pressure and flow profile can be created without the need for manual adjustment.

トレーニング及び医療機器の検査に適した心臓血管系のトレーニング及び評価のシミュレータシステム及びデバイスが適応されて、正常な状態及び疾患状態の心臓血管系システムの解剖学的及び生理学的に正確な表現を提供する。1つの実施形態において、当該システムは、患者の心臓機能をシミュレートするための空気圧で駆動する心臓モジュールと、心臓モジュールに流体接続(fluidly connected)されて患者の血管系をシミュレートするために適用された血管系システムモジュールと、心臓モジュール及び血管系システムモジュールに動作可能に結合された制御コンポーネントと、を有する。当該心臓モジュールは、心臓の心房をシミュレートするための心房アセンブリ及び心臓の心室をシミュレートするための心室アセンブリを有する。当該心臓モジュールは、左心室及び左心房を表すコンポーネント上で独立して動作する空気圧によって動作するように適合されている。あるいは、当該心臓モジュールは、単に1つ以上のポンプを含んでいても良い。制御ユニットは、当該システムの1つ以上の動作に関するパラメータを制御及び変更する。当該パラメータは、脈拍、駆出率(ejection fraction)、体血管抵抗(systemic vascular resistance)及び伸展性(compliance)並びに温度を含む。当該システムのパラメータを変更することによって、限定するものではないが、敗血症、昇圧薬でのハイパーダイナミック療法(hyperdynamic therapy)、又は心房の細動若しくは粗動などの心不整脈、を含む病理学的血行動態の状態が再現され得る。また、当該システムは、他の人体の部分、望ましくは脳血管系を含み得る。 Cardiovascular training and assessment simulator systems and devices suitable for training and medical device testing have been adapted to provide anatomically and physiologically accurate representations of normal and diseased cardiovascular systems. To do. In one embodiment, the system is adapted to simulate a patient's vasculature and a pneumatically actuated heart module for simulating a patient's heart function, and fluidly connected to the heart module. And a control component operably coupled to the cardiac module and the vascular system module. The heart module has an atrial assembly for simulating the atria of the heart and a ventricle assembly for simulating the ventricles of the heart. The heart module is adapted to operate with pneumatics operating independently on the components representing the left ventricle and the left atrium. Alternatively, the heart module may simply include one or more pumps. The control unit controls and modifies parameters relating to one or more operations of the system. The parameters include pulse, ejection fraction, systemic vascular resistance and compliance, and temperature. By changing the parameters of the system, pathological circulation including, but not limited to, sepsis, hyperdynamic therapy with vasopressors, or cardiac arrhythmias such as atrial fibrillation or flutter. The state of kinetics can be reproduced. The system may also include other parts of the human body, preferably the cerebrovascular system.

従って、当該システム及びデバイスは、執刀医の経験不足又は複雑な治療の経験の少なさに起因する、血管の治療を受ける患者への副次的な損傷を低減するために使用され得る機構を提供する。心臓及び血管系を複製するデバイスを提供することによって、当該執刀医は、血管内の治療を実際の患者に行うより前に、そのような治療を実行することができる。従って、デバイスの選択、配置及び最適化が実際の手術に先駆けて決定され得、そのようなタスクを治療の実行中に行うことに伴うリスクを排除することができる。 Thus, the system and device provide a mechanism that can be used to reduce collateral damage to patients undergoing vascular treatment due to the surgeon's inexperience or lack of complex treatment experience. To do. By providing a device that replicates the heart and vasculature, the surgeon can perform such treatment prior to the endovascular treatment of the actual patient. Thus, device selection, placement and optimization can be determined prior to the actual surgery, eliminating the risks associated with performing such tasks during the course of treatment.

1つの実施形態において、人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートするためのシステムであって、1つ以上の動作のパラメータがマニュアルでの調節の必要なしに自動的に制御されるシステムは、閉ループの空気圧回路に動作可能に結合されて人間又は他の哺乳類の心臓血管機能をシミュレートするように構成された制御ユニットと、人間又は他の哺乳類の心臓血管機能をシミュレートするように構成された閉ループの液圧回路(hydraulic circuit)と、を有している。当該制御ユニットは、データを受信又は処理するように構成された1つ以上のコンポーネントを有し、前記受信された又は処理されたデータに基づいて、少なくとも1つの機能的コンポーネントを機能させる。少なくとも1つのセンサは、前記閉ループの空気圧回路の1つ以上のパラメータを制御するように構成され、又は1つ以上のセンサは当該閉ループの液圧回路の1つ以上のパラメータを制御するように構成されている。当該制御ユニットは、正常な状態又は疾患状態の心臓血管系システムの生理学的に正確な表現(representation)を提供するように構成されており、1つ以上の動作パラメータは、マニュアルでの調節を必要とすることなく自動的に制御される。また、当該システムは、心臓システムモジュールを含み得、当該心臓システムモジュールは、心房アクチュエータ及び心室アクチュエータと、人間又は他の哺乳類の動脈又は静脈の特性を持つように適合されて前記心臓システムモジュールの少なくとも1つの部分に流体接続された少なくとも1つの管組織を含む血管系システムモジュールと、頭部の領域と、を有する。また、液体タンク及びコンプライアンス・チャンバが利用され得る。 In one embodiment, a system for simulating a human or other mammalian cardiovascular system in which one or more operating parameters are automatically controlled without the need for manual adjustments is provided. A control unit operably coupled to the closed-loop pneumatic circuit and configured to simulate human or other mammalian cardiovascular function and configured to simulate human or other mammalian cardiovascular function And a closed loop hydraulic circuit. The control unit has one or more components configured to receive or process data and actuate at least one functional component based on the received or processed data. At least one sensor is configured to control one or more parameters of the closed loop pneumatic circuit, or one or more sensors are configured to control one or more parameter of the closed loop hydraulic circuit. Has been done. The control unit is configured to provide a physiologically accurate representation of a normal or diseased cardiovascular system, the one or more operating parameters requiring manual adjustment. And automatically controlled without. The system may also include a cardiac system module, the cardiac system module being adapted to have atrial and ventricular actuators and human or other mammalian arterial or venous characteristics and at least the cardiac system module. A vasculature system module including at least one vascular tissue fluidly connected to a portion and a region of the head. Also, liquid tanks and compliance chambers may be utilized.

従って、本発明の第1の目的は、正常な状態及び疾患状態の心臓及び心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Accordingly, it is a first object of the present invention to provide devices and systems for simulating normal and diseased heart and cardiovascular function.

本発明のさらなる目的は、トレーニング及び医療機器の検査のための解剖学的に正確な心臓及び心臓血管のシミュレータを含む、正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 A further object of the present invention is a device for simulating normal and diseased cardiovascular function, including anatomically accurate cardiac and cardiovascular simulators for training and examination of medical devices, and It is to provide a system.

本発明の他の目的は、正確な体積分率を生成して心臓の体積分率を再現するポンプ動作を生じるように設計された、正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the invention is to simulate normal and diseased cardiovascular function designed to produce an accurate volume fraction to produce a pumping action that reproduces the volume fraction of the heart. To provide a device and system for

本発明のさらなる目的は、心臓及び/又は血管の要素の拍動流の圧力勾配を再現する拍動流の圧力勾配を提供するように設計された、正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 A further object of the present invention is the function of normal and diseased cardiovascular conditions designed to provide a pulsatile pressure gradient that reproduces the pulsatile pressure gradient of cardiac and/or vascular components. To provide a device and a system for simulating.

本発明の他の目的は、正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムであって、当該機能は、空気圧レベル、液圧、及び脈拍を制御して、その結果、多種多様な心臓の状態をシミュレートする収縮を誘導するデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the present invention is a device and system for simulating normal and diseased cardiovascular function, wherein the function controls air pressure level, fluid pressure, and pulse, The result is to provide devices and systems for inducing contractions that simulate a wide variety of cardiac conditions.

本発明の他の目的は、空気圧レベル、液圧、及び脈拍を制御して、正常な心臓機能を有する多種多様な心臓の状態をシミュレートする収縮を誘導する、正常な心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the invention is to simulate normal cardiovascular function by controlling air pressure level, fluid pressure, and pulse to induce contractions that simulate a wide variety of cardiac conditions with normal heart function. It is to provide a device and a system for

本発明の他の目的は、空気圧レベル、液圧、及び脈拍を制御して、疾患のある又は損傷した心臓の状態を有する多種多様な心臓の状態をシミュレートする収縮を誘導する、疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the invention is the control of air pressure levels, fluid pressure, and pulse to induce contractions that simulate a wide variety of cardiac conditions with diseased or damaged cardiac conditions. It is to provide devices and systems for simulating cardiovascular function.

本発明の他の目的は、正常な状態及び疾患状態にある心臓血管系システムの解剖学的及び生理学的に正確な表現(representation)を提供するように適合され、トレーニング及び医療機器の検査に適したトレーニング及び評価シミュレータシステム及びデバイスを提供することである。 Another object of the invention is adapted to provide an anatomically and physiologically accurate representation of the cardiovascular system in normal and diseased states, suitable for training and examination of medical devices. Training and evaluation simulator systems and devices.

本発明の他の目的は、脈拍、模擬血液などの液体の温度、駆出率、体血管抵抗及び血管コンプライアンス(compliance)を含むシステムの1つ以上の制御パラメータを制御又は変更するように適合された制御モジュールを有するトレーニング及び評価シミュレータシステム及びデバイスを提供することである。 Another object of the invention is adapted to control or modify one or more control parameters of the system, including pulse, temperature of fluids such as simulated blood, ejection fraction, systemic vascular resistance and vascular compliance. A training and evaluation simulator system and device having a controlled module.

本発明の他の目的は、限定するものではないが、敗血症、昇圧薬でのハイパーダイナミック療法(hyperdynamic therapy)、又は心房の細動若しくは粗動などの心不整脈、を含む病理学的血行動態の状態が再現され得る、トレーニング及び評価シミュレータシステム及びデバイスを提供することである。 Other objects of the present invention include pathological hemodynamics including, but not limited to, sepsis, hyperdynamic therapy with pressor drugs, or cardiac arrhythmias such as atrial fibrillation or flutter. It is to provide a training and evaluation simulator system and device in which conditions can be reproduced.

本発明の他の目的は、外科医が、実際の患者に血管内の処置を行う前に血管内の処置を行うことを可能にするトレーニング及び評価シミュレータシステム及びデバイスを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a training and evaluation simulator system and device that allows a surgeon to perform an endovascular procedure prior to performing an endovascular procedure on an actual patient.

本発明の他の目的は、外科医が、装置の選択、配置、最適化を実際の手術前に決定すること、実際の処置中にそのようなタスクを実行する必要があることと関連したリスクを排除することを可能にするトレーニング及び評価シミュレータシステム及びデバイスを提供することである。 Another object of the invention is the risk associated with the surgeon deciding on device selection, placement and optimization prior to the actual surgery and the need to perform such tasks during the actual procedure. It is to provide a training and evaluation simulator system and device that allows it to be eliminated.

本発明の他の目的は、フィードバック制御機構を利用して生物学的プロファイルを生理学的に表現することを達成する正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the present invention is a device and system for simulating cardiovascular function in normal and diseased states that achieves the physiological representation of biological profiles utilizing feedback control mechanisms. Is to provide.

本発明の他の目的は、流体的要素を自動的に調整するシステムを利用して生物学的プロファイルを生理学的に表現することを達成する正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the invention is to simulate the normal and diseased cardiovascular function of achieving a physiological representation of a biological profile utilizing a system for automatically adjusting fluidic elements. To provide a device and a system for doing so.

本発明の他の目的は、ポンプ機構によって流体の流れを不動的に制御するシステムを利用して生物学的プロファイルを生理学的に表現することを達成する正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the present invention is the function of normal and diseased cardiovascular conditions to achieve a physiological representation of biological profiles utilizing a system that passively controls fluid flow by a pump mechanism. To provide a device and a system for simulating.

本発明の他の目的は、流体的要素及びポンプ制御のフィードバック制御及び自動調整を利用して温度、圧力及びフロープロファイル(flow profile)を生理学的に表現することを達成する正常な状態及び疾患状態の心臓血管の機能をシミュレートするためのデバイス及びシステムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a physiological representation of temperature, pressure and flow profiles utilizing feedback control and self-regulation of fluidic and pump controls to achieve normal and diseased states. To provide devices and systems for simulating the cardiovascular function of the.

本発明の他の目的は、閉ループの空気圧回路及び液圧(流体)回路を使用して心臓血管シミュレーションデバイスを制御するための制御ユニットを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a control unit for controlling a cardiovascular simulation device using closed loop pneumatic and hydraulic circuits.

本発明の他の目的は、人間又は他の哺乳類の心臓血管の機能をシミュレートするように構成された閉ループの空気圧回路及び人間又は他の哺乳類の心臓血管の機能をシミュレートするように構成された閉ループの液圧回路に動作可能に結合された制御ユニットを提供することであり、当該制御ユニットは、データを受信又は処理するための1つ以上のコンポーネントを含み、心臓血管シミュレーションデバイス又はシステムの少なくとも1つの機能コンポーネントを前記受信された又は処理されたデータに基づいて機能させる。 Another object of the invention is to configure a closed loop pneumatic circuit configured to simulate a human or other mammalian cardiovascular function and a human or other mammalian cardiovascular function configured. Providing a control unit operably coupled to a closed loop hydraulic circuit, the control unit including one or more components for receiving or processing data, the cardiovascular simulation device or system comprising: Operating at least one functional component based on the received or processed data.

本発明の他の目的は、1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に調整されて人間の心臓血管システムをシミュレートするためのシステム又はデバイスを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a system or device for simulating a human cardiovascular system in which one or more operating parameters are automatically adjusted without the need for manual adjustment.

本発明の他の目的及び利益は、添付の図面と共に示す以下の記載から明らかとなるであろう。当該記載は、説明及び例示によって本発明のいつくかの実施例を示したものである。本明細書に含まれる図は本明細書の一部を構成し、本発明の例示的な実施例を含み、本発明の様々な目的及び特徴を示している。 Other objects and benefits of the present invention will be apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. This description, by way of explanation and illustration, shows some embodiments of the invention. The drawings included herein form a part of the specification and illustrate exemplary embodiments of the invention and illustrate various objects and features of the invention.

本発明の実施形態によるシミュレータシステムの液圧回路を示すブロック図である。It is a block diagram showing a hydraulic circuit of a simulator system by an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるシミュレータシステムの図1に示すブロック図に空気圧回路を含む図である。FIG. 2 is a diagram including a pneumatic circuit in the block diagram shown in FIG. 1 of the simulator system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるシミュレータシステムの図2に示すブロック図に電気回路を含む図である。FIG. 3 is a diagram including an electric circuit in the block diagram shown in FIG. 2 of the simulator system according to the embodiment of the present invention. 本発明の、心臓モジュールを表すためにポンプを用いた実施形態を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an embodiment of the invention in which a pump is used to represent a heart module. 心臓シミュレータモジュール及び心室モジュールの部分斜視図である。FIG. 6 is a partial perspective view of a heart simulator module and a ventricle module. 図4の5A−5A線に沿った大動脈弁及び大動脈弓を示す部分断面図である。5A is a partial cross-sectional view showing an aortic valve and an aortic arch taken along line 5A-5A in FIG. 4. FIG. 図4の6A−6A線に沿った心房圧縮機構、心房チャンバ及び僧帽弁を示す部分断面図である。6A is a partial cross-sectional view of the atrial compression mechanism, atrial chamber and mitral valve taken along line 6A-6A of FIG. 4. FIG. 心室圧縮チャンバ、大動脈弓及び心房圧縮機構を示す心臓シミュレータモジュールの背面図である。FIG. 6 is a rear view of a heart simulator module showing a ventricular compression chamber, an aortic arch and an atrial compression mechanism. 心臓シミュレータモジュールの分解図である。FIG. 3 is an exploded view of a heart simulator module. 心室チャンバ及び心室圧縮チャンバの一実施形態の側面図である。FIG. 8 is a side view of one embodiment of a ventricular chamber and a ventricular compression chamber. 心室チャンバ及び心室圧縮チャンバの代替の実施形態である。7 is an alternative embodiment of a ventricular chamber and a ventricular compression chamber. 頭部ユニットの例示的な実施例の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an exemplary embodiment of a head unit. 図11に示す頭部ユニットの脳血管系を有する斜視図である。It is a perspective view which has a cerebrovascular system of the head unit shown in FIG. ガスが充填されたアキュムレータを示す図である。It is a figure which shows the accumulator which was filled with gas. ガスが充填されたピストンアキュムレータを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a piston accumulator filled with gas. バネ付きピストンアキュムレータを示す図である。It is a figure which shows the piston accumulator with a spring. 心臓血管シミュレータシステムの実施形態を示す図である。It is a figure showing an embodiment of a cardiovascular simulator system.

図1−3は、シミュレータシステムの概略のブロック図であり、心臓血管シミュレータシステム10と総称するシステムを示している。心臓血管シミュレータシステム10は、心臓血管システムとして説明及び記載されている。しかしながら、当該シミュレータシステムは、心臓血管システムに限定されるものではなく、他のシステムの再現に適合される。心臓血管シミュレータシステム10は、ハードウェアコンポーネントモジュール及び解剖学的コンポーネントモジュールを含む1つ以上のモジュールを有する。当該ハードウェアコンポーネントモジュール及び解剖学的コンポーネントモジュールは、人体システム、すなわち心臓及び/又は血管システムの解剖学的及び機能的に正確な再現であるシステムを提供するような態様で相互に作用する。そのような解剖学的に正確なシステムを提供することは、ユーザに、様々な外科的治療及び/又は技術の練習及び訓練を、そのようなアクションを生きている人のシステムに対して実行することに先駆けて行うための固有のツールを提供する。そのようなシステムは、人間の生体構造及びシステムを用いて記載されるであろうが、本発明による血管シミュレータシステムは、犬及び猫のような家畜化された動物、マウス及びラットなどの齧歯類、畜牛、馬、羊、豚(swine/porcine)などの家畜類、又はライオン若しくはトラなどの野生動物を含む他の哺乳類などの他の有機体システムを再現又はモデル化することに適合され得る。 1 to 3 are schematic block diagrams of a simulator system, which shows a system collectively called a cardiovascular simulator system 10. Cardiovascular simulator system 10 is described and described as a cardiovascular system. However, the simulator system is not limited to cardiovascular systems, but is adapted to reproduce other systems. The cardiovascular simulator system 10 has one or more modules including hardware component modules and anatomical component modules. The hardware component module and the anatomical component module interact in a manner that provides a system that is an anatomically and functionally accurate reproduction of the human body system, ie, the heart and/or vascular system. Providing such an anatomically accurate system allows a user to practice and train various surgical treatments and/or techniques on a living person's system to perform such actions. Providing unique tools to do things in advance. Although such systems will be described using human anatomy and systems, the vascular simulator system according to the present invention may be used in domestic animals such as dogs and cats, rodents such as mice and rats. May be adapted to reproduce or model other organism systems such as cattle, cattle, horses, sheep, livestock such as swine/porcine, or other mammals including wild animals such as lions or tigers ..

1000と総称するハードウェアコンポーネントモジュール及び2000と総称する解剖学的コンポーネントモジュールの両方は、さらにサブモジュールを含む。当該サブモジュールは、システムを駆動する及び/又は生体システムの正確な構造的及び機能的複製を提供する個別のコンポーネントを有している。以下に詳細に述べるように、ハードウェアコンポーネントモジュール1000は、空気圧のコンポーネント、液圧のコンポーネント、及び制御/エレクトロニクスコンポーネントを含む1つ以上のサブモジュールを包含する。当該心臓血管シミュレータシステム10は、当該システムのいくつかの重要なコンポーネント又は特性の正確で自動的な表現を提供する、すなわち、流量及び弁の動作を含む心臓血管系及び脳血管系の動作を生理学的に表現するように構成された1つ以上のフィードバック・ループを含むように設計されている。当該制御ユニットは、必要なハードウェア及びモニタリングデバイスを包含し、当該システムの自動的な操作を提供して血流及び血圧の所定の特性をもたらす。当該制御ユニットは、動脈及び静脈の圧力を示す圧力センサ及び/又は頭部の又は胸部の流量(flow)を示す流量計を含んでいても良い。システム内の圧力及び流量の生理学的な値をモニタ及び提供するためである。圧力及び流量センサから得られる情報は、フィードバック制御機構の一部として使用され、生理学的に代表する特性を実現する。また、当該システムにおいて液体の流量制御をもたらすために、1つ以上のバルブが用いられても良い。解剖学的モジュール2000は、本明細書において、心臓血管系システムとして示され、主として3つのサブモジュールからなり、当該サブモジュールは、心臓シミュレータモジュール2100、血管系シミュレータモジュール2200、及び1つ以上の周辺器官/組織シミュレータモジュール2300を含む。 Both the hardware component module generically referred to as 1000 and the anatomical component module generically referred to as 2000 further include sub-modules. The sub-module comprises individual components that drive the system and/or provide the exact structural and functional replication of the biological system. As described in detail below, the hardware component module 1000 includes one or more sub-modules that include pneumatic components, hydraulic components, and control/electronics components. The cardiovascular simulator system 10 provides an accurate and automatic representation of some of the key components or characteristics of the system, namely the physiology of cardiovascular and cerebrovascular activities, including flow and valve activity. It is designed to include one or more feedback loops that are configured to be expressed in a logical manner. The control unit contains the necessary hardware and monitoring devices to provide automatic operation of the system to bring certain characteristics of blood flow and blood pressure. The control unit may include a pressure sensor indicating arterial and venous pressure and/or a flow meter indicating head or chest flow. To monitor and provide physiological values of pressure and flow rate within the system. The information obtained from the pressure and flow sensors is used as part of a feedback control mechanism to achieve physiologically representative properties. Also, one or more valves may be used to provide liquid flow control in the system. The anatomical module 2000 is referred to herein as a cardiovascular system and consists primarily of three sub-modules, which include a heart simulator module 2100, a vascular simulator module 2200, and one or more peripherals. Includes an organ/tissue simulator module 2300.

心臓モジュール2100は、人間の心臓の左半分の複製であるように構成されている。空気圧が心臓モジュール2100のコンポーネントの機能をもたらす。この点において、心臓モジュール2100内の及び外側の液体の流量は、制御ユニット130を用いて、空気圧を加えるタイミング及びエアコンプレッサなどの加圧空気生成デバイスのスピードによって制御され得る。空気圧を加えるタイミング及び加圧空気生成デバイスのスピードの制御及び/又は操作は、フィードバックシステムの一環としての値の測定及びモニタリングの結果である。また、フィードバック制御ループは心臓血管シミュレータモジュール10の他の機能的側面のために用いられ得る。例えば、システム内の液体の流れを駆動するために用いられるモーター駆動のポンプなどの液体ポンプが操作され得る。すなわち、いずれかのセンサ又は他のモニタリングデバイスからのフィードバック情報に応答してスピードプロファイルが変更される。 Heart module 2100 is configured to be a replica of the left half of the human heart. Pneumatic pressure provides the function of the components of heart module 2100. In this regard, the flow rate of liquid in and out of the heart module 2100 may be controlled by the control unit 130 by the timing of applying air pressure and the speed of a pressurized air generating device such as an air compressor. The control and/or operation of the timing of applying air pressure and the speed of the pressurized air producing device is the result of measuring and monitoring the values as part of the feedback system. The feedback control loop may also be used for other functional aspects of the cardiovascular simulator module 10. For example, a liquid pump may be operated, such as a motor driven pump used to drive the flow of liquid in the system. That is, the speed profile is modified in response to feedback information from any sensor or other monitoring device.

図1−3及び図16に示すように、当該システムは、人間又は他の動物の閉ループ循環システムを再現するように設計された閉ループシステムである。当該心臓血管シミュレータシステム10は、解剖学的モジュール2000の最初の部分である心臓シミュレータモジュール2100に流体接続された液体タンク(静脈チャンバとしても知られる)12を含む。当該液体タンク又は静脈チャンバ12は、液体を受けて保持するような大きさ及び形状のハウジングユニット14を有する。ハウジングユニット14内で、当該液体タンク又は静脈チャンバ12は、例えば加熱コイル15のような1つ以上の加熱機構を含み得る。当該加熱コイル15は、心臓血管シミュレータシステム10内の液体が体内の生理学的な液体の温度に対応する所定の温度に温められることを可能にする。当該液体は、血液をシミュレートする如何なる液体であっても良い。1つの実施形態において、当該液体は、人間の血液の粘度を再現し、血管内のデバイス、ワイヤ、及び当該血管系システムを通るカテーテルとして摩擦係数を擬態する特性を有する透明の模擬血液である。あるいは、当該液体は全血であっても良く、又は単に水を用いても良い。従って、如何なる液体も用いられ得、動脈又は静脈を通る血流のものと同等か又は近似する粘度及び/又は流量(flow rate)を有するように変更され得る。当該液体は透明であってもよく、又は染料を含み当該液体の流れがシステム全体にわたって可視化されていても良い。注入キャップ(fill cap)16は、心臓血管シミュレータシステム10に水などの液体を加えるために用いられる。液体タンク又は静脈チャンバ12は、ベースライン圧力をもたらすように密閉及び加圧され得、静脈の圧力を再現し、心臓シミュレータモジュール2100の受動的な充填に作用する。液体タンク又は静脈チャンバ12の頂部には、ゲージ(図示せず)などの計器、又は液面(flow level)の目視確認をもたらすように用いられ得る窓を含み得る。あるいは、センサが用いられても良く、当該センサは制御ユニット(制御ユニットについては後述する)に結合され得、高、低、又は適切な液面の表示をもたらす。 As shown in FIGS. 1-3 and 16, the system is a closed loop system designed to replicate the closed loop circulatory system of a human or other animal. The cardiovascular simulator system 10 includes a liquid tank (also known as a venous chamber) 12 fluidly connected to a heart simulator module 2100, which is the first part of the anatomical module 2000. The liquid tank or vein chamber 12 has a housing unit 14 sized and shaped to receive and retain liquid. Within the housing unit 14, the liquid tank or venous chamber 12 may include one or more heating mechanisms, such as heating coils 15. The heating coil 15 allows the liquid in the cardiovascular simulator system 10 to be warmed to a predetermined temperature that corresponds to the temperature of the physiological liquid in the body. The liquid may be any liquid that simulates blood. In one embodiment, the liquid is a transparent simulated blood that has the properties of replicating the viscosity of human blood and mimicking the coefficient of friction as a device through endovascular devices, wires, and the vasculature system. Alternatively, the liquid may be whole blood, or simply water. Thus, any liquid can be used and can be modified to have a viscosity and/or flow rate that is similar or close to that of the blood flow through an artery or vein. The liquid may be transparent, or it may contain dye and the flow of the liquid may be visualized throughout the system. A fill cap 16 is used to add a liquid, such as water, to the cardiovascular simulator system 10. The liquid tank or venous chamber 12 may be sealed and pressurized to provide a baseline pressure, replicating venous pressure and acting on passive filling of the heart simulator module 2100. The top of the liquid tank or venous chamber 12 may include an instrument such as a gauge (not shown), or a window that may be used to provide visual confirmation of flow level. Alternatively, a sensor may be used, which sensor may be coupled to a control unit (control unit is described below), providing a high, low, or appropriate liquid level indication.

心臓血管シミュレータシステム10は、心臓の左側から体の他の部分へ出る血流を複製するように設計されている。そのようなものとして、心臓シミュレータモジュール2100は、液体をモジュールから当該心臓血管シミュレータシステム10の他のコンポーネントへ押し出すように設計されたポンプを含み得、これによって、左心房及び左心室を通る血液の流れを再現する。単純なポンプを使用する代わりに、心臓の生体構造の複製を含む心臓シミュレータモジュール2100の態様が用いられても良い(図4−10)。図に示されるように、心臓シミュレータモジュール2100は心臓の左側を表現する数個のチャンバを含み、加えて、本明細書において左心房アセンブリ2108として示されている心房アクチュエータ及び本明細書において左心室アセンブリ2110として示されている心室アクチュエータを含む。当該心房及び心室は、標準的な大きさ及び形状に成形され得る。好ましくは、本発明は心臓及びその血管系のコンピュータ・トモグラフィ(CT Scan)画像を用いて成形された心房及び心室を使用する。左心房アセンブリ2108及び左心室アセンブリ2110は、個別の患者のものに相似の精確な大きさ及び形状を表すように成形され得る。 The cardiovascular simulator system 10 is designed to replicate blood flow from the left side of the heart to other parts of the body. As such, the heart simulator module 2100 may include a pump designed to force fluid from the module to other components of the cardiovascular simulator system 10 thereby allowing blood to pass through the left atrium and left ventricle. Reproduce the flow. Instead of using a simple pump, aspects of the heart simulator module 2100 that include replicating the anatomy of the heart may be used (FIGS. 4-10). As shown, the heart simulator module 2100 includes several chambers that represent the left side of the heart, as well as an atrial actuator, shown herein as a left atrial assembly 2108, and a left ventricle herein. Includes a ventricular actuator shown as assembly 2110. The atria and ventricles can be shaped to standard sizes and shapes. Preferably, the present invention uses atria and ventricles shaped with a computer tomography (CT Scan) image of the heart and its vasculature. Left atrial assembly 2108 and left ventricular assembly 2110 may be shaped to represent precise sizes and shapes similar to those of an individual patient.

左心房アセンブリ2108は、チューブ(tubing)17及びチューブ19を介してコンプレッサ100として示されている空気圧モジュールに空気圧接続している(図2参照)。当該空気圧モジュールは、心臓血管シミュレータシステム10の1つ以上のモジュールに圧縮空気を提供するために必要なコンポーネントを含む。生成された当該圧縮空気は、コンプレッサ100に空気圧接続されている、心臓シミュレータモジュール2100のコンポーネントの1つ以上がその中に含まれる液体などの後述するいかなる物質も圧縮して強制的に外に放出することを可能にする。従って、当該エアコンプレッサは、心臓シミュレータモジュール2100に心臓の動的な機能の正確な表現を提供するように作用する。 The left atrium assembly 2108 is pneumatically connected via tubing 17 and tube 19 to a pneumatic module, shown as compressor 100 (see FIG. 2). The pneumatic module includes the components necessary to provide compressed air to one or more modules of the cardiovascular simulator system 10. The generated compressed air compresses and forces out any substance described below, such as a liquid contained in one or more of the components of the heart simulator module 2100, which is pneumatically connected to the compressor 100. To be able to do. Thus, the air compressor operates to provide the heart simulator module 2100 with an accurate representation of the dynamic function of the heart.

加圧空気は、チューブに嵌合するためのチューブバーブ2114へのエルボー接続部2112に結合されている心房空気圧インコネクタ2111を介して左心房アセンブリ2108に入る(図6及び図7参照)。左心房アセンブリ2108は、好ましくは、ウレタンなどの硬く、頑丈で、透明なキャストプラスチックから製造された外気空気圧支持構造体2116を含んでいる。外気空気圧支持構造体2116の内部には、チューブバーブ2114への接続部2112に空気圧接続されるフレキシブル蛇腹(ベローズ)アセンブリ2120が設けられている。空気圧モジュール、すなわちコンプレッサ100から生成され、心房空気圧インコネクタ2111に空気圧接続された空気圧は当該蛇腹を膨張させる。追加の注入ポートが心臓血管シミュレータシステム10内の様々な位置に染料又は代表的な薬を注入するための機構を提供するために含まれても良い。蛇腹アセンブリ2120は拡張すると、左心房チャンバ2122を圧迫する。心房外気空気圧支持構造体2116の底部2124及び2126は、プレート2228及び2230に接続する(図8参照)。 Pressurized air enters the left atrium assembly 2108 via an atrial pneumatic in-connector 2111 that is coupled to an elbow connection 2112 to a tube barb 2114 for fitting a tube (see FIGS. 6 and 7). The left atrium assembly 2108 preferably includes an ambient air pneumatic support structure 2116 made from a rigid, sturdy, clear cast plastic such as urethane. Inside the outside air pneumatic support structure 2116 is provided a flexible bellows assembly 2120 that is pneumatically connected to a connection 2112 to the tube barb 2114. Air pressure generated from a pneumatic module, ie compressor 100, pneumatically connected to the atrial pneumatic in-connector 2111 expands the bellows. Additional injection ports may be included to provide a mechanism for injecting a dye or representative drug into various locations within the cardiovascular simulator system 10. When expanded, the bellows assembly 2120 compresses the left atrial chamber 2122. The bottoms 2124 and 2126 of the extraatrial air pneumatic support structure 2116 connect to the plates 2228 and 2230 (see FIG. 8).

左心房チャンバ2122は、好ましくは、収縮及び拡大することが可能な柔軟で、可撓性があり、透明のシリコーンで作られている。適切な時に、すなわち左心房が収縮するときに、拡張して左心房に流体が逆流することなく、流体が左心室に流れることを可能にするために、左心房アセンブリ2108は本明細書では図6に合成バルブ2129として示されるように一方向バルブを含む。当該バルブ2129は、僧帽弁を表し、例示として、合成の複製であっても良い。あるいは、当該バルブは、スワイン(豚)などの実際の哺乳類の僧帽弁、又は人間の僧帽弁の移植であっても良い。 The left atrial chamber 2122 is preferably made of a soft, flexible, transparent silicone that is capable of contracting and expanding. The left atrial assembly 2108 is illustrated herein to allow fluid to flow to the left ventricle at the appropriate time, ie, when the left atrium contracts, without expanding and backflowing fluid into the left atrium. 6 includes a one-way valve, shown as synthetic valve 2129. The valve 2129 represents a mitral valve and, by way of example, may be a synthetic replica. Alternatively, the valve may be an implant of a real mammalian mitral valve, such as a swine, or a human mitral valve.

図4、図6及び図8を参照すると、左心室モジュールアセンブリ2110は、左心室チャンバ2132を取り囲む左心室空気圧チャンバ2130からなる。左心室空気圧チャンバ2130は、好ましくは、ウレタンなどの硬く、頑丈で、透明なキャストプラスチックから製造されている。左心室チャンバ2132は、好ましくは、シリコーンなどの柔軟で、可撓性があり、透明のプラスチックで作られている。左心室空気圧チャンバ2130の第1の端部2134は、左心房アセンブリ2108への、好ましくは心臓支持構造体2137への接続のためのフランジ2136を含む。左心室空気圧チャンバ2130の第2の端部2138は第2のフランジ2140を含んでいる。第2のフランジ2140は、左心室チャンバ2132の頂部2142を取り囲むようにサイズ及び形状が決められたリング2141に接続する。本実施例では、頂部2142は左心室チャンバ2132の残りの部分によっては収縮しない。代替の実施例では、頂部2142は図10に示されているように左心室空気圧チャンバ2130によって完全に取り囲まれている。 With reference to FIGS. 4, 6 and 8, the left ventricle module assembly 2110 consists of a left ventricle pneumatic chamber 2130 surrounding a left ventricle chamber 2132. Left ventricular pneumatic chamber 2130 is preferably manufactured from a rigid, sturdy, clear cast plastic such as urethane. The left ventricle chamber 2132 is preferably made of a soft, flexible, clear plastic such as silicone. The first end 2134 of the left ventricular pneumatic chamber 2130 includes a flange 2136 for connection to the left atrial assembly 2108, preferably to the cardiac support structure 2137. The second end 2138 of the left ventricular pneumatic chamber 2130 includes a second flange 2140. The second flange 2140 connects to a ring 2141 sized and shaped to surround the apex 2142 of the left ventricular chamber 2132. In this example, the apex 2142 does not contract due to the rest of the left ventricular chamber 2132. In an alternative embodiment, the apex 2142 is completely surrounded by the left ventricle pneumatic chamber 2130 as shown in FIG.

図9に示されるように、左心室チャンバ2132は血管系を含まない。図10の代替の実施例では、左心室チャンバ2132は、左心室チャンバ2132の左冠状動脈、左回旋動脈(左回旋枝)、左辺縁動脈(左縁枝)、左下行前動脈(左前下行枝)、及び対角枝などの解剖学的に正確な血管系2144を含む。当該血管系は、「正常な」血管系であっても良く、又は疾患状態の血管系のものであっても良い。加えて、正常な状態又は疾患状態の血管系は、(CTスキャン、MRI及び/又は回転血管造影法を使用することによって)個別の患者の正確な血管系を表すために適合されても良く、又は特に非患者の正常/疾患状態を表すように構成されても良い。さらに、左心室チャンバ2132の部分が、図10に示されるように、(心室肥大をシミュレートする)厚い部分2146及び/又は(心室発育不全をシミュレートする)より薄い部分2148を含み、収縮及び拡大に対して心臓の異なる抵抗をシミュレートしても良い。図示されていないが、そのような特徴は同様に心房チャンバ2122に適用しても良い。左心室モジュール2110は、様々なコネクタを介して血管系モジュール2200の1つ以上の部品に流体接続されている。例えば図5に示されるように、流体は、左心室から出て、本明細書では合成大動脈弁2150として示されているバルブを介して血管系モジュール2200に流れる。合成大動脈弁2150は、合成プラスチックから構成されても良く、又は豚(swine/pig)などの動物若しくは人間の大動脈弁から構成されていても良い。いずれの場合も、バルブ2150は、流体が適切な時に一方向に、すなわち、左心室チャンバ2132から出て、血管系モジュール2200へ流れることを可能にするように設計されている。 As shown in FIG. 9, the left ventricle chamber 2132 does not contain the vasculature. In the alternative embodiment of FIG. 10, the left ventricle chamber 2132 includes the left coronary artery, left circumflex artery (left circumflex branch), left marginal artery (left limb branch), left anterior descending artery (left anterior descending branch) of the left ventricle chamber 2132. ), and an anatomically accurate vasculature 2144, such as a diagonal branch. The vasculature may be a "normal" vasculature, or a diseased vasculature. In addition, the normal or diseased vasculature may be adapted (by using CT scan, MRI and/or rotational angiography) to represent the exact vasculature of an individual patient, Alternatively, it may be specifically configured to represent a normal/disease state of a non-patient. Further, a portion of the left ventricle chamber 2132 includes a thicker portion 2146 (simulating ventricular hypertrophy) and/or a thinner portion 2148 (simulating ventricular failure), as shown in FIG. Different resistances of the heart to dilation may be simulated. Although not shown, such features may apply to the atrial chamber 2122 as well. The left ventricle module 2110 is fluidly connected to one or more components of the vasculature module 2200 via various connectors. For example, as shown in FIG. 5, fluid exits the left ventricle and flows to the vasculature module 2200 via a valve, shown here as a synthetic aortic valve 2150. The synthetic aortic valve 2150 may be constructed of synthetic plastic or of an animal or human aortic valve such as swine/pig. In either case, the valve 2150 is designed to allow fluid to flow in one direction at the appropriate time, ie, out of the left ventricle chamber 2132 and into the vasculature module 2200.

血管系モジュール2200は、心臓シミュレータモジュール2100内への及び心臓シミュレータモジュール2100から遠ざかる流体の流れを与える合成チューブなどの複数の部材からなる。心房及び心室と同様に、血管系モジュール2200のチューブは、特定の患者の血管系のサイズ、形状及び圧力測定法(tonometry)を複製して作られても良い。好ましくは、当該チューブは、所望の必要性に対応する曲げ弾性率又は剛性を有する透明な医療グレードのプラスチックで作られている。図4及び図7を参照すると、流体は左心室チャンバ2132から出て、そして大動脈2202及び大動脈弓2203を表すチューブに流れ込む。限定されないが、2204(鎖骨下動脈)、2206(右総頸動脈)、及び2208(腕頭動脈)などの1つ以上の大動脈コネクタは、椎骨動脈2210を表すチューブなどの血管系モジュール2200の他のコンポーネントに流体的に取り付けるために、また、左総頸動脈及び右総頸動脈を表すチューブを用いる周辺器官/組織モジュール2300に流体的に接続するために使用される。更に、流体は下行大動脈2216に流れ、右腸骨動脈2218及び左腸骨動脈2220を表すチューブに接続する。心臓シミュレータモジュール2100から出た流体の流れは、追加のチューブを介して、当該流体が移動する器官の部分に応じて導かれる。 The vasculature module 2200 is comprised of multiple components such as synthetic tubes that provide fluid flow into and away from the heart simulator module 2100. As with the atria and ventricles, the tubing of the vasculature module 2200 may be made replicating the size, shape and tonometry of the vasculature of a particular patient. Preferably, the tube is made of a transparent medical grade plastic with a flexural modulus or rigidity that corresponds to the desired needs. Referring to FIGS. 4 and 7, fluid exits the left ventricle chamber 2132 and flows into the tubes representing the aorta 2202 and the aortic arch 2203. One or more aortic connectors, such as, but not limited to, 2204 (the subclavian artery), 2206 (the right common carotid artery), and 2208 (the brachiocephalic artery) may be coupled to other vasculature modules 2200, such as tubes representing vertebral arteries 2210. It is used to fluidly attach to the components of and of the peripheral organ/tissue module 2300 using tubing representing the left and right common carotid arteries. In addition, fluid flows to the descending aorta 2216 and connects to tubes representing the right iliac artery 2218 and the left iliac artery 2220. The fluid flow exiting the cardiac simulator module 2100 is directed through additional tubes depending on the part of the organ in which the fluid travels.

図11及び図12を参照すると、周辺器官/組織モジュール2300は、頭部2302として示されている。頭部2302はネジ又はナットなどの締結部材2308を介してボード2305及び/又は上部2306に接続された底部2304を含んでいる。そのような構成は、上部2306が除去又は交換されることを可能にする。底部2304は、血管系モジュール2200の1つ以上のコンポーネントに頭部2302を流体的に接続するように構成された1つ以上の流体コネクタ2310及び2312を含んでいる。そのような流体接続は、ユーザが周辺器官又は組織で外科的技術又は処置の効果を評価することを可能にする。 With reference to FIGS. 11 and 12, the peripheral organ/tissue module 2300 is shown as a head 2302. The head 2302 includes a bottom 2304 connected to the board 2305 and/or the top 2306 via fasteners 2308 such as screws or nuts. Such a configuration allows the upper portion 2306 to be removed or replaced. The bottom 2304 includes one or more fluid connectors 2310 and 2312 configured to fluidly connect the head 2302 to one or more components of the vasculature module 2200. Such a fluid connection allows the user to assess the effectiveness of surgical techniques or procedures on surrounding organs or tissues.

図12は、脳血管系を表す複数のチューブ2312及び2314を有する頭部2302を例示している。当該脳血管系はくも膜下腔内及び周囲の脳内の血管のコンプライアンスを模倣するために、ゲル状の物質2316内に配置される。頸動脈分岐部から頭蓋内の循環への血管系システム及びあらゆる病状が複製され得る。また、頭部ユニット2302は、心臓血管シミュレータシステム10の他の部分に接続可能な追加のチューブ2318を含んでも良い。 FIG. 12 illustrates a head 2302 having a plurality of tubes 2312 and 2314 representing the cerebrovascular system. The cerebrovascular system is placed within a gel-like substance 2316 to mimic the compliance of blood vessels within the subarachnoid space and the surrounding brain. The vascular system and any pathologies from the carotid bifurcation to the intracranial circulation can be replicated. Head unit 2302 may also include an additional tube 2318 connectable to other parts of cardiovascular simulator system 10.

心臓血管シミュレータシステム10は、1つ以上のコンプライアンスチャンバモジュールを使用しても良い。コンプライアンスチャンバモジュールは、システム流体貯蔵装置として作用し、血管系システム全体がモデル化されていないという事実のために補償を機能的に提供するように適合されている。よって、コンプライアンスチャンバは、心臓血管シミュレータシステム10が全人間心臓血管系システム内に含まれる全ての血管系の血管を複製しないならば、心臓システムコンプライアンス及び補償の解剖学的に正しい範囲を提供する。例えば、下肢、特に、足への血管系は、血管系モジュール2200の一部として一般的に含まれていない。不完全にモデル化された血管システムにポンピングしつつ解剖学的に正確な心臓生理学を用いて正確な心臓動態を複製するために、コンプライアンスチャンバが用いられる。コンプライアンスチャンバは、システムの非成形部品の血管の容積及び圧力測定をシミュレートする。当該血管の圧力測定は、動脈の緊張をシミュレートし、空気をコンプライアンスチャンバに追加又はコンプライアンスチャンバから除去することによって変更され得る。空気量に応じて、高血圧又は低血圧の状態がシミュレートされ得る。 Cardiovascular simulator system 10 may use one or more compliance chamber modules. The compliance chamber module acts as a system fluid storage device and is adapted to functionally provide compensation due to the fact that the entire vascular system is not modeled. Thus, the compliance chamber provides an anatomically correct range of cardiac system compliance and compensation if the cardiovascular simulator system 10 does not replicate the vessels of all vasculature contained within the entire human cardiovascular system. For example, the vasculature to the lower extremities, and in particular the feet, is not generally included as part of the vasculature module 2200. A compliance chamber is used to replicate accurate cardiac dynamics with anatomically accurate cardiac physiology while pumping to an imperfectly modeled vascular system. The compliance chamber simulates vascular volume and pressure measurements of non-molded parts of the system. The vascular pressure measurement can be modified by simulating arterial tone and adding or removing air from the compliance chamber. Depending on the air volume, hypertensive or hypotensive conditions can be simulated.

図1−図3Bを参照すると、コンプライアンスモジュールはアキュムレータ(accumulator)として示され、動脈コンプライアンスチャンバ18と称される。図13−図15は、アキュムレータのいくつかの態様を示している。図13は、ガスが充填されるアキュムレータ18Aを示す。アキュムレータ18Aは、内部空洞22を取り囲むハウジングユニット20を含む。内部空洞22の内側は、ガス26(ガスインレット25を介して挿入される)と内部空洞22内に貯蔵された何らかの液体とを分離するためのゴム製のブラダー(bladder)24である。排出ポート30の内側には、バルブが配置され得る。図14は、ピストンを使用しガスが充填されるアキュムレータを示し、
当該アキュムレータは18Bと称される。また、当該アキュムレータ18Bは、内部空洞34を有するハウジングユニット32を有する。ピストン36は、ガス38と内部空洞34内の液体とを分離する。図15は、バネ付きピストンアキュムレータ18Cを示す。また、当該バネ付きピストンアキュムレータ18Cは、内部空洞42を有するハウジングユニット40を含む。ピストン44はバネ46と共に、ばね46は貯蔵された液体に対してピストンを押すという点を除いてはガス充填ピストンと同様に動作する。図示されていないが、例えばダイヤフラムを用いたアキュムレータなどの、当該技術分野で知られている他のアキュムレータのタイプが同様に用いられても良い。液体タンク12は、アキュムレータと同様に構成されていても良い。
With reference to FIGS. 1-3B, the compliance module is shown as an accumulator and is referred to as the arterial compliance chamber 18. 13-15 illustrate some aspects of accumulators. FIG. 13 shows an accumulator 18A that is filled with gas. Accumulator 18A includes a housing unit 20 that surrounds internal cavity 22. Inside the inner cavity 22 is a rubber bladder 24 for separating the gas 26 (inserted via the gas inlet 25) and any liquid stored in the inner cavity 22. A valve may be disposed inside the exhaust port 30. Figure 14 shows a gas filled accumulator using a piston,
The accumulator is referred to as 18B. The accumulator 18B also has a housing unit 32 having an internal cavity 34. The piston 36 separates the gas 38 and the liquid in the internal cavity 34. FIG. 15 shows a piston accumulator 18C with a spring. The spring-loaded piston accumulator 18C also includes a housing unit 40 having an internal cavity 42. The piston 44 operates in the same manner as the gas-filled piston, except that the piston 44, together with the spring 46, pushes the piston against the stored liquid. Although not shown, other accumulator types known in the art may be used as well, such as, for example, a diaphragm-based accumulator. The liquid tank 12 may be configured similarly to the accumulator.

再び図1を参照すると、心臓モジュール2100から、直接流れてきたか、又は動脈コンプライアンスチャンバ18の方へ方向転換して当該動脈コンプライアンスチャンバ18から戻ってきた液体は、血管系シミュレータモジュール2200を含む解剖学的モジュール、及び/又は解剖学的モジュール2000の1つ以上の周辺器官/組織シミュレータモジュール2300の方へ導かれる。流量の調整は、制御機構によって達成され得る。例えば、血管系シミュレータモジュール2200に入る流体の流量は、本体(body)抵抗バルブとも称される第1の抵抗バルブ48によって制御され得る。好ましくは、当該抵抗バルブ48は、リニアステッピングモータ(linear stepper motor)及びグローブバルブ(globe valve)を含む電気的に調節可能な流体抵抗バルブである。抵抗バルブ48は、本体への所望の流量を達成するために自動的に調節され得る。1つ以上の周辺器官/組織シミュレータモジュール、すなわち頭部に入る流体の流量は、頭部抵抗バルブとも称される第2の抵抗バルブ50によって制御され得る。当該第2の抵抗バルブ50は、好ましくは、リニアステッピングモータ及びグローブバルブを含む電気的に調節可能な流体抵抗バルブである。抵抗バルブ50は、頭部への所望の流量を達成するために自動的に調節され得る。 Referring again to FIG. 1, the fluid that has either flowed directly from the heart module 2100, or that has redirected back to the arterial compliance chamber 18 and returned from the arterial compliance chamber 18, includes the vasculature simulator module 2200. Directional module and/or one or more peripheral organ/tissue simulator module 2300 of anatomical module 2000. Regulation of the flow rate can be achieved by a control mechanism. For example, the flow rate of fluid entering the vasculature simulator module 2200 may be controlled by the first resistance valve 48, also referred to as the body resistance valve. Preferably, the resistance valve 48 is an electrically adjustable fluid resistance valve including a linear stepper motor and a globe valve. The resistance valve 48 can be automatically adjusted to achieve the desired flow rate into the body. The flow rate of fluid into one or more peripheral organ/tissue simulator modules, ie the head, may be controlled by a second resistance valve 50, also referred to as a head resistance valve. The second resistance valve 50 is preferably an electrically adjustable fluid resistance valve including a linear stepper motor and a globe valve. The resistance valve 50 can be automatically adjusted to achieve the desired head flow rate.

各径路、すなわち、血管系の経路及び1つ以上の周辺器官/組織の経路は、1つ以上のモニタリング又は検出機構を含む。図1に示されるように、血管系経路は、本体(body)流量計とも称される第1の流量計(flow meter)52を含む。当該本体流量計52は、例えば、体積流量を電気信号に変換するように構成されたパドルホイール式流量計(paddle wheel flow meter)であっても良い。当該信号は、システムコントローラ(後述する)によって用いられて、所望の流量を達成するために流量抵抗バルブ48の設定への変更がいつ要求されるかを決定する。1つ以上の周辺器官/組織は、頭部流量計とも称される第2の流量計54を含み得る。また、当該頭部流量計54は、体積流量を電気信号に変換するように構成されたパドルホイール式流量計であっても良い。当該信号は、システムコントローラによって用いられて、所望の流量を達成するために第2の流量抵抗バルブ50の設定への変更がいつ要求されるかを決定する。流体は、液体タンク12に運ばれて戻される。チェックバルブ56は、逆流、すなわち液体タンク12から出る反対向きの流れを防止しつつ、戻ってきた流体が液体タンク12に流れ込むことを確認し、解剖学的静脈の動作を再現する。 Each path, the vasculature pathway and the one or more peripheral organ/tissue pathways, includes one or more monitoring or detection mechanisms. As shown in FIG. 1, the vasculature pathway includes a first flow meter 52, also referred to as a body flow meter. The body flow meter 52 may be, for example, a paddle wheel flow meter configured to convert a volumetric flow rate into an electrical signal. This signal is used by the system controller (discussed below) to determine when a change to the setting of the flow resistance valve 48 is required to achieve the desired flow rate. The one or more peripheral organs/tissues may include a second flow meter 54, also referred to as a head flow meter. Further, the head flow meter 54 may be a paddle wheel type flow meter configured to convert the volume flow rate into an electric signal. The signal is used by the system controller to determine when a change to the setting of the second flow resistance valve 50 is required to achieve the desired flow rate. The fluid is carried back to the liquid tank 12. The check valve 56 ensures that the returned fluid flows into the liquid tank 12 while preventing backflow, ie, the opposite flow out of the liquid tank 12, and reproduces the behavior of the anatomical vein.

流体は、心臓血管シミュレータシステム10から、例えばシュレーダータイプの急速着脱(quick disconnect)バルブ58などのドレインコネクタを介してドレインされ得る。バルブ58は、ドレインサイクル動作の間に取り付けられるドレナージホース(drainage hose)又はチューブに接続され得る。当該流体は、好ましくは、流体保持容器又はジャグ(jug)60として示される容器の中にドレインされる。 Fluid may be drained from the cardiovascular simulator system 10 via a drain connector, such as a Schrader type quick disconnect valve 58. The valve 58 may be connected to a drainage hose or tubing attached during the drain cycle operation. The fluid is preferably drained into a fluid holding container or container, shown as a jug 60.

図2を参照すると、心臓血管シミュレータシステム10は、空気圧コンポーネントと共に示されている。エアコンプレッサ100は、心臓血管シミュレータシステム10内のいくつかの機能に対する役割を担う。エアコンプレッサ100は、チューブ110及び112を介して圧縮空気の流れを心臓モジュール2100に提供する。具体的には、圧縮空気は左心房アセンブリ2108及び左心室アセンブリ2110に供給される。心臓シミュレータ2100への空気の流れの制御は、すなわち、左心房アセンブリ2108又は左心室アセンブリ2110に流れ込んで各コンポーネントが心臓の鼓動をシミュレートすることを可能にする空気の制御は、1つ以上の制御機構によって提供される。左心房アセンブリ2108の制御は、図2にアクチュエ―ションソレノイドバルブ114として示され、心房アクチュエ―ションソレノイドバルブとも称されるバルブを用いて達成され得る。心房アクチュエ―ションソレノイドバルブ114に電圧が印加されると、コンプレッサ100からの圧縮空気がベローズ2120に入ることが許容される(図6)。そのような動作は、左心房アセンブリ2108を圧迫する。心房アクチュエ―ションソレノイドバルブ114の電源が切られると、ベローズから圧力が解放され、左心房アセンブリ2108が弛緩することを可能にする。心室アクチュエ―ションソレノイドバルブ116とも称される第2のアクチュエ―ションソレノイドは、左心室2110への空気を制御する。心室アクチュエ―ションソレノイドバルブ116に電圧が印加されると、コンプレッサ100からの圧縮空気が、左心室2110を取り囲む左心室空気圧チャンバ2130(図4−図10)に入ることが許容される。この動作は、左心室2110が左心室チャンバ2132内の液体を圧迫して押し出すことを可能にする。心室アクチュエ―ションソレノイドバルブ116の電源が切られると、左心室空気圧チャンバ2130から圧力が解放され、左心室2110が弛緩することを可能にする。そのような動作は、生理学的収縮をシミュレートし、そして、心臓の左側の鼓動をシミュレートする。また、圧縮空気は、例えば左心室チャンバ2132などの心臓モジュールの1つ以上の部分にその軸の周りを部分的に動くようにさせ得、より正確に心臓の鼓動をシミュレートさせ得る。 Referring to FIG. 2, the cardiovascular simulator system 10 is shown with pneumatic components. The air compressor 100 is responsible for several functions within the cardiovascular simulator system 10. The air compressor 100 provides a flow of compressed air to the heart module 2100 via tubes 110 and 112. Specifically, compressed air is supplied to left atrial assembly 2108 and left ventricle assembly 2110. The control of the flow of air to the heart simulator 2100, that is, the control of the air that flows into the left atrial assembly 2108 or the left ventricle assembly 2110 and allows each component to simulate a heart beat, is controlled by one or more. Provided by the control mechanism. Control of the left atrial assembly 2108 can be accomplished using a valve, shown in FIG. 2 as the actuation solenoid valve 114, also referred to as the atrial actuation solenoid valve. When voltage is applied to the atrial actuation solenoid valve 114, compressed air from the compressor 100 is allowed to enter the bellows 2120 (FIG. 6). Such motion compresses the left atrium assembly 2108. When the atrial actuation solenoid valve 114 is powered off, pressure is released from the bellows, allowing the left atrial assembly 2108 to relax. A second actuation solenoid, also referred to as ventricular actuation solenoid valve 116, controls air to the left ventricle 2110. Energization of ventricular actuation solenoid valve 116 allows compressed air from compressor 100 to enter left ventricular pneumatic chamber 2130 (FIGS. 4-10) surrounding left ventricle 2110. This action allows the left ventricle 2110 to squeeze and expel the fluid in the left ventricle chamber 2132. When the ventricular actuation solenoid valve 116 is powered off, pressure is released from the left ventricle pneumatic chamber 2130, allowing the left ventricle 2110 to relax. Such movements simulate physiological contractions and then the heartbeat on the left side of the heart. Also, the compressed air may cause one or more portions of the heart module, such as the left ventricle chamber 2132, to move partially about its axis and more accurately simulate the heartbeat.

エアコンプレッサ100は、動脈コンプライアンスチャンバ18の水位を減少させるために、チューブ118を介して動脈コンプライアンスチャンバ18に流体的に接続され得る。心臓血管シミュレータシステム10から、その中の液体をドレインする際に補助するために、コンプレッサ100は、チューブ120を介して液体タンク12に流体的に接続され得る。液体は、動脈チャンバ18及び静脈チャンバ12を通る圧縮空気をポンプするドレインディスコネクトバルブ(drain disconnect valve)58を介してドレインされ得る。コンプレッサ100から圧縮空気を運搬するための様々な制御機構が利用されることが好ましい。静脈チャンバベントバルブ(venous chamber venting valve)122とも称されるバルブは、静脈チャンバ12への空気の量、加えてそれに伴う圧力を制御するために用いられる。例えば、静脈チャンバ12から空気圧を開放する静脈チャンバベントバルブ122の操作(manipulation;マニピュレーション)は、平均の静脈圧が高すぎると検出された場合に用いられ得る。静脈チャンバ加圧バルブ124とも称される第2のバルブは、静脈チャンバ12に加圧空気が入ることを許容するために、例えば、静脈圧のベースライン(baseline)を増大させるために用いられ得る。静脈チャンバ加圧バルブ124のマニピュレーションは、ドレインサイクル中に心臓血管シミュレータシステム10を介して加圧空気を強制的に送り込むために用いられても良い。心臓血管シミュレータシステム10を介して強制的に送り込まれた当該加圧空気は、ドレインディスコネクトバルブ58を介して液体を追い出す。 The air compressor 100 may be fluidly connected to the arterial compliance chamber 18 via a tube 118 to reduce the water level in the arterial compliance chamber 18. To aid in draining the fluid therein from the cardiovascular simulator system 10, the compressor 100 may be fluidly connected to the fluid tank 12 via a tube 120. Liquid can be drained via a drain disconnect valve 58 that pumps compressed air through the arterial chamber 18 and the venous chamber 12. Various control mechanisms for delivering compressed air from the compressor 100 are preferably utilized. A valve, also referred to as a venous chamber venting valve 122, is used to control the amount of air into the venous chamber 12 as well as the pressure associated therewith. For example, manipulation of the venous chamber vent valve 122, which releases air pressure from the venous chamber 12, may be used if the average venous pressure is detected to be too high. A second valve, also referred to as venous chamber pressurization valve 124, may be used to allow pressurized air to enter venous chamber 12, eg, to increase the baseline venous pressure. .. Manipulation of the venous chamber pressurization valve 124 may be used to force pressurized air through the cardiovascular simulator system 10 during the drain cycle. The pressurized air forced through the cardiovascular simulator system 10 expels fluid through the drain disconnect valve 58.

その一方の、すなわち動脈チャンバのシミュレーションは、同様に様々な制御機構が用いられる。動脈チャンバベントバルブ126とも称されるバルブは、動脈コンプライアンスチャンバ18の液圧に作用するように設計されている。動脈チャンバベントバルブ126のマニピュレーションは、動脈コンプライアンスチャンバ18から空気圧を開放する。これはより多くの水(water)が当該チャンバに入ることを可能とする効果を有し、これによって空気の体積が減少する。また、これは、動脈コンプライアンスチャンバ18の液圧コンプライアンスを減少させる効果を有する。動脈チャンバ加圧バルブ128とも称される第2のバルブは、動脈コンプライアンスチャンバ18への空気の流れを制御するために用いられ得る。動脈チャンバ加圧バルブ128のマニピュレーションは、動脈コンプライアンスチャンバ18に加圧空気が入ることを許容する。加圧空気の流入は、如何なる液体も動脈コンプライアンスチャンバ18の外に追い出す。液体が追い出されると、動脈コンプライアンスチャンバ18の中の空気の体積が増大し、加えて、当該空気の体積は動脈コンプライアンスチャンバ18のコンプライアンスを増大させる。さらに、当該動脈チャンバ加圧バルブ128は、ドレインサイクルにおいて心臓血管シミュレータシステム10を介して加圧空気を強制的に送り込むために用いられても良い。当該加圧空気が移動して心臓血管シミュレータシステム10を通り抜けると、心臓血管シミュレータシステム10内の如何なる液体も、ドレインディスコネクトバルブ58を介して追い出す。 One of them, the simulation of the arterial chamber, likewise uses various control mechanisms. The valve, also referred to as arterial chamber vent valve 126, is designed to act on the hydraulic pressure in the arterial compliance chamber 18. Manipulation of the arterial chamber vent valve 126 releases air pressure from the arterial compliance chamber 18. This has the effect of allowing more water to enter the chamber, which reduces the volume of air. It also has the effect of reducing the hydraulic compliance of the arterial compliance chamber 18. A second valve, also referred to as arterial chamber pressurization valve 128, may be used to control the flow of air to the arterial compliance chamber 18. Manipulation of the arterial chamber pressurization valve 128 allows pressurized air to enter the arterial compliance chamber 18. The inflow of pressurized air drives any liquid out of the arterial compliance chamber 18. As the liquid is expelled, the volume of air in the arterial compliance chamber 18 increases, which in turn increases the compliance of the arterial compliance chamber 18. Further, the arterial chamber pressurization valve 128 may be used to force pressurized air through the cardiovascular simulator system 10 in the drain cycle. As the pressurized air travels and passes through the cardiovascular simulator system 10, any liquid in the cardiovascular simulator system 10 is expelled through the drain disconnect valve 58.

心臓血管シミュレータシステム10は、様々なパラメータの制御が自動的に実行されることを可能にするように設計されている。そのような制御は、心臓血管システムが、血液の流れ及び/又は他の身体的特徴を表す(represent)ために、より効果的でより正確に機能することを可能にする。図3Aを参照すると、制御ユニット130は、コネクタ部材132として総称されるコネクタ部材132A−132Mを介して、心臓システムの様々なコンポーネントに電気的に接続されている。当該コネクタ部材132は、例えばブルートゥース(登録商標)(Blue tooth(登録商標))技術を用いたワイヤレス接続であっても良く、又は例えばUSB(Universal Serial Bus)接続を使用したコンピュータケーブルなどの配線で接続されて(hardwired)いても良い。当該制御ユニットは、好ましくは、処理能力、保存能力に必要なハードウェア及び他の様々なコンポーネントの機能を駆動又は制御するために必要なソフトウェアを有するコンピュータであり、例えば必要な集積回路を有するプリント基板などのロジックボード、中央演算装置、RAM、ROM、及び/又はハードドライブを含んでいても良い。制御ユニット130は、本体流量計52及び頭部流量計54によって計測される様々なシステムパラメータを処理するように設計されていなければならない。さらに、心臓血管シミュレータシステム10は、センサ134及びセンサ136を含み得る。静脈圧センサとも称されるセンサ134は、液体チャンバ12のゲージ圧の測定値を電気信号に変換するように構成された圧力センサである。当該信号は、システム制御ユニット130に伝達され得る。当該システム制御ユニット130において、液体チャンバ12の加圧に対する調節の決定がなされ得る。また、動脈圧センサとも称されるセンサ136は、動脈コンプライアンスチャンバ18のゲージ圧の測定値を電気信号に変換するように構成された圧力センサである。当該信号は、システム制御ユニット130に伝達され得る。当該システム制御ユニット130において、心臓モジュール2100が様々なシステム圧力を達成するための、すなわち、所定の収縮期及び拡張期の圧力を表すポンプ動作の調節が決定及び/又は作成され得る。さらに、制御ユニット130は、例えば、1)本体流れ抵抗バルブ48の設定、2)頭部流れ抵抗バルブ50の設定、3)コンプレッサ100の速度プロファイル、4)心房アクチュエ―ションソレノイドバルブ114及び心室アクチュエ―ションソレノイドバルブ116のタイミング及びアクチュエ―ション、の制御を介して、他のシステム操作に作用するコマンド値を使用するように構成されていても良い。加えて、制御ユニット130は、動脈チャンバベントバルブ126及び動脈チャンバ加圧バルブ128と連動してコンプレッサ100の使用を制御するようにプログラムされていても良く、動脈コンプライアンスチャンバ18内の液面を変更し、これによってコンプライアンスを変更する。当該制御ユニット130は、例えばLCDスクリーンなどの情報ディスプレイを含んでいても良く、ユーザにインターフェースを提供して1つ以上のパラメータの操作を可能にしても良い。 The cardiovascular simulator system 10 is designed to allow control of various parameters to be performed automatically. Such control allows the cardiovascular system to function more effectively and more accurately to represent blood flow and/or other physical characteristics. Referring to FIG. 3A, the control unit 130 is electrically connected to various components of the cardiac system via connector members 132A-132M, collectively referred to as connector members 132. The connector member 132 may be, for example, a wireless connection using Bluetooth (registered trademark) (Blue tooth (registered trademark)) technology, or a wiring such as a computer cable using a USB (Universal Serial Bus) connection, for example. It can be hardwired. The control unit is preferably a computer with the necessary software to drive or control the functions of the hardware and the various other components required for processing power, storage capacity, for example a print with the necessary integrated circuits. It may include a logic board such as a substrate, a central processing unit, RAM, ROM, and/or a hard drive. The control unit 130 must be designed to handle various system parameters measured by the body flow meter 52 and the head flow meter 54. Further, the cardiovascular simulator system 10 may include sensors 134 and 136. The sensor 134, also referred to as a venous pressure sensor, is a pressure sensor configured to convert a measurement of gauge pressure in the liquid chamber 12 into an electrical signal. The signal may be transmitted to the system control unit 130. In the system control unit 130, a decision to adjust the pressurization of the liquid chamber 12 can be made. The sensor 136, also referred to as an arterial pressure sensor, is a pressure sensor configured to convert the measured gauge pressure of the arterial compliance chamber 18 into an electrical signal. The signal may be transmitted to the system control unit 130. In the system control unit 130, an adjustment of pump operation may be determined and/or created for the heart module 2100 to achieve various system pressures, ie, representing predetermined systolic and diastolic pressures. Further, the control unit 130 may, for example, 1) set the body flow resistance valve 48, 2) set the head flow resistance valve 50, 3) the speed profile of the compressor 100, 4) the atrial actuation solenoid valve 114 and the ventricle actuator. It may be configured to use command values that affect other system operations via control of the timing and actuation of the solenoid solenoid valve 116. In addition, the control unit 130 may be programmed to work in conjunction with the arterial chamber vent valve 126 and the arterial chamber pressurization valve 128 to control the use of the compressor 100 to alter the fluid level within the arterial compliance chamber 18. And change compliance accordingly. The control unit 130 may include an information display, such as an LCD screen, for example, and may provide an interface to the user to allow manipulation of one or more parameters.

タブレットコンピュータ138として示されている第2のコンピュータデバイスは、制御ユニット130と連動して用いられても良い。当該タブレットコンピュータ138は、プロセッサ及びメモリなどの必要なハードウェハを含み得、同様に、システムの1つ以上の操作を表示して設定を調整するユーザインターフェースを提供するために必要なソフトウェアを含み得る。タブレットコンピュータ138は、ワイヤレスの又はハードワイヤ(hardwire)の接続140によって制御ユニット130に電気的に接続され得る。好ましくは、当該接続140はワイヤレスであり、例えばブルートゥース(登録商標)技術などを用いる。しかしながら、接続140は、USB接続を用いたケーブルなどのケーブルを介した接続でも良い。 A second computing device, shown as tablet computer 138, may be used in conjunction with control unit 130. The tablet computer 138 may include the necessary hardware, such as a processor and memory, as well as the software necessary to provide a user interface for displaying one or more operations of the system and adjusting settings. .. The tablet computer 138 may be electrically connected to the control unit 130 by a wireless or hardwire connection 140. Preferably, the connection 140 is wireless and uses, for example, Bluetooth technology. However, the connection 140 may be a connection via a cable, such as a cable using a USB connection.

図3Bは、心臓血管シミュレータシステム10を示しており、当該心臓血管シミュレータシステム10内の心臓モジュール2100は当該電気的に駆動するポンプ141を用いる。ポンプ141は、上述したような解剖学的心臓モデルの拍動流に類似した拍動流の特性をもたらす。そのような実施形態は、潜在的に低いコストで、より小さいサイズで、高い信頼性で、又はより流れ特性の制御性が良く、類似の生理学的圧力及び流れ特性をもたらし得る。 FIG. 3B shows a cardiovascular simulator system 10 in which a cardiac module 2100 within the cardiovascular simulator system 10 uses the electrically driven pump 141. Pump 141 provides a pulsatile flow characteristic similar to that of an anatomical heart model as described above. Such embodiments can potentially provide similar physiological pressure and flow characteristics at lower cost, smaller size, higher reliability, or better control of flow characteristics.

図16を参照すると(心臓又は血管モジュールの特定のコンポーネントを参照する際の図4−10だけでなく)、心臓血管シミュレータシステム10の説明のための実施形態が示されている。心臓血管シミュレータシステム10は、心臓血管シミュレータシステム10の様々なコンポーネントを支持するために用いられる支持構造体142を含み得る。コンポーネントの各々は、例えば、ネジ、ナット及びボルトを用いて当該支持構造体に固定されても良く、又は例えば接着剤などの化学的な固定を用いて固定されても良い。液体タンクモジュール12内に保管された液体は、加圧空気を液体タンクモジュール12に強制的に送り込むコンプレッサ100を用いて、当該システムを通過させられる。当該加圧空気の動作は、心臓シミュレータモジュール2100が、収縮及び拡大によって、血液の流れを表す液体に血管シミュレータモジュール2300内を移動させて、人間又は動物の心筋と同様に機能することを可能にする。制御ユニット130は、加圧空気のパルスを心臓モジュール2100に供給するように設計されている。液圧及び液の動態/流れは、当該心臓モジュール自体のポンプ動作によって生成される。当該液体は液体タンクモジュール12から押し出されて解剖学的モジュール2000に入り、本明細書に記載されたシステムには使用されていない肺から戻る酸素化された血液を表し、左右の肺疾患の静脈を表すチューブを介して左心房アセンブリ2108に流れ込む。 Referring to FIG. 16 (as well as FIGS. 4-10 in referring to particular components of the heart or vascular module), an illustrative embodiment of the cardiovascular simulator system 10 is shown. Cardiovascular simulator system 10 may include support structure 142 used to support various components of cardiovascular simulator system 10. Each of the components may be secured to the support structure using, for example, screws, nuts and bolts, or may be secured using chemical securing, such as an adhesive. Liquid stored within the liquid tank module 12 is passed through the system using a compressor 100 that forces pressurized air into the liquid tank module 12. The action of the pressurized air allows the heart simulator module 2100 to move through contraction and expansion into the blood vessel simulator module 2300 to a fluid that represents the flow of blood and to function like a human or animal myocardium. To do. The control unit 130 is designed to deliver a pulse of pressurized air to the heart module 2100. Hydraulic pressure and fluid dynamics/flows are generated by the pumping action of the heart module itself. The liquid is forced out of the liquid tank module 12 into the anatomical module 2000 and represents oxygenated blood returning from the lungs not used in the system described herein, the left and right pulmonary disease veins. Into the left atrium assembly 2108 via a tube that represents

心房チャンバ2122は液体で満たされ、当該液体の圧力は、収縮期側の回路で測定され、制御ユニット130によって、人間の心臓の拡張期血圧の最小限の正常範囲(50-80 mmHg)であるように制御される。当該システムによって得られる実際の血圧である120/80(収縮期/拡張期)は、液体の流量(fluid flow volume)(心臓シミュレータモジュールと関連付けながら制御ユニット130を操作することによってシミュレートされる)、心臓シミュレートされた心拍数、心房の圧縮、心室の圧縮(又は駆出率、心房チャンバ又は心室チャンバから駆出された液体の量としてシミュレートされた)、毛細血管抵抗(コンプライアンスチャンバ18の操作によってシミュレートされた効果)及び圧力測定法若しくは張力(コンプライアンスチャンバ18の操作によってシミュレートされた効果)、の機能の組み合わせである。 The atrial chamber 2122 is filled with liquid, the pressure of which is measured in the systolic circuit and is, by the control unit 130, the minimum normal range (50-80 mmHg) of diastolic blood pressure of the human heart. To be controlled. The actual blood pressure obtained by the system, 120/80 (systole/diastole), is the fluid flow volume (simulated by operating the control unit 130 in association with the heart simulator module). , Heart simulated heart rate, atrial compression, ventricular compression (or ejection fraction, simulated as atrial chamber or volume of fluid ejected from the ventricular chamber), capillary resistance (of compliance chamber 18). The effect simulated by the operation) and the pressure measurement method or tension (effect simulated by the operation of the compliance chamber 18).

心臓血管シミュレータモジュール10は、収縮期及び拡張期の数値を様々な度合いにするように作用するパラメータの様々な組合せを用いて、収縮期の値及び拡張期の値を独立して調整するように設計されている。拡張期血圧の値は、制御モジュールを用いて様々な疾患状態をシミュレートするために、正常範囲よりも高い値か又は低い価に操作され得る。上述したあらゆるコンポーネントに加えて、制御ユニット130は1つ以上の回路基板を有するように示されており、本明細書においては、電圧検出の制御のための制御プリント回路基板(printed circuit board ; PCB)144及び第2のPCB146として説明されている。バッテリを含み得る電源148は、心臓シミュレータシステム10の全体に電力を供給する。制御モジュール130によって起動され、左心房が収縮される。左心房の収縮はコンプレッサ100によって制御され、当該コンプレッサ100は、いつ、どのくらいの加圧空気が左心房チャンバ2128に強制的に送り込まれるかを制御する。生成された加圧空気はチューブを介して、左心房チャンバ2122の外気空気圧支持構造体2116に流れ込む。当該空気は、心房ベローズ2120に、左心房チャンバ2122を圧迫させ、左心房チャンバ2122内の容積を減少させる。容積の減少の結果、液体は僧帽弁バルブ2129を介して追い出され、左心室空気圧チャンバ2130に入る。 The cardiovascular simulator module 10 adjusts the systolic and diastolic values independently using various combinations of parameters that act to bring the systolic and diastolic values to varying degrees. Is designed. The value of diastolic blood pressure can be manipulated to values above or below the normal range to simulate various disease states using the control module. In addition to any of the components described above, the control unit 130 is shown to have one or more circuit boards, and is used herein to control printed voltage boards (PCBs) for controlling voltage sensing. ) 144 and second PCB 146. A power source 148, which may include a battery, powers the entire heart simulator system 10. Activated by the control module 130, the left atrium is contracted. Left atrial contraction is controlled by compressor 100, which controls when and how much pressurized air is forced into left atrial chamber 2128. The generated pressurized air flows through the tube into the outside air pneumatic support structure 2116 of the left atrial chamber 2122. The air causes the atrial bellows 2120 to compress the left atrial chamber 2122, reducing the volume within the left atrial chamber 2122. As a result of the reduced volume, liquid is expelled through the mitral valve 2129 and enters the left ventricular pneumatic chamber 2130.

生成された加圧空気は、血管系モジュールのチューブを介して移動し、左心室空気圧チャンバ2130に入る。加圧流体(加圧空気)は左心室チャンバ2132内の容積を減少させ、合成大動脈バルブ2150を介して大動脈弓2203への流体(液体)の排出をもたらす。利用されるフィードバックシステムによって、当該心臓血管シミュレータシステム10は、様々な生理学的パラメータを調整するように構成されている。当該液体の圧力は例えば、正常な生理学的に代表的な収縮期/拡張期の血圧の範囲内で設定され得る。例えば、心臓血管シミュレータシステム10は、次のような設定点1)デフォルト120mmHg収縮期血圧を表す、2)デフォルト80mmHg拡張期血圧を表す、3)デフォルト10mmHg静脈貯留血圧(venous pool pressure)を表す、4)デフォルト12mL/秒の血流、平均の頭部の流れ(頭部全体の流れ)を表す、5)デフォルト20mL/秒の血流、平均の胸部の流(腹部大動脈、内臓ではない)及び6)デフォルト液体温度カ氏(Fahrenheit)98.6度、を含んでいても良い。これらの値又は設定点は、正常でない値を表すように変更されても良い。当該生理学的パラメータの設定点は、ユーザによって調節可能である。加えて、当該システムはフィードバック制御を使用して、設定点における変化を自動的に保証する。 The generated pressurized air travels through the vasculature module tubing and enters the left ventricular pneumatic chamber 2130. Pressurized fluid (pressurized air) reduces the volume within the left ventricle chamber 2132, resulting in the drainage of fluid (liquid) into the aortic arch 2203 via the synthetic aortic valve 2150. Depending on the feedback system utilized, the cardiovascular simulator system 10 is configured to adjust various physiological parameters. The pressure of the liquid can be set, for example, within the range of normal physiologically representative systolic/diastolic blood pressure. For example, the cardiovascular simulator system 10 has the following set points: 1) default 120 mmHg systolic blood pressure, 2) default 80 mmHg diastolic blood pressure, 3) default 10 mmHg venous pool pressure, 4) default 12 mL/sec blood flow, representing average head flow (whole head flow), 5) default 20 mL/sec blood flow, average chest flow (abdominal aorta, not visceral) and 6) It may include the default liquid temperature Fahrenheit 98.6 degrees. These values or set points may be modified to represent abnormal values. The set point of the physiological parameter is user adjustable. In addition, the system uses feedback control to automatically guarantee changes in the set point.

状態は、液体がシステム全体を通って移動するにつれて、制御ユニット130が対応する圧力、体積流量、駆出率、又はこれらの組み合わせを変更することによって操作され得る。左心室チャンバから駆出された液体は、加圧されており、例えば、椎骨動脈、左総頸動脈、及び右総頸動脈などの心室組織の様々な部分を表す又はシミュレートする(represents or simulates)チューブを通って流れる。また、液体は、下行大動脈に流れて右腸骨動脈及び左腸骨動脈に入る。そのように、心臓血管シミュレータシステム10は、コンプレッサ100によって生成されて心房及び心室を圧縮するために使用される加圧空気の体積を調節することによって、収縮期血圧及び拡張期血圧の平均値を調整するように構成されている。サイクル内の時間変化空気流量(一定流量とは対照的に)が生成されることが好ましい。代表的な収縮期血圧及び拡張期血圧の間の圧力差の調整は、動脈コンプライアンスチャンバ18の空気の体積(結果として液圧コンプライアンス)を調節することによって達成される。抵抗バルブの調節は、代表的な頭部及び胸部の流れの調整を提供する。流量計は、好ましくは、システムの代表的な動脈の部分よりも代表的な静脈の部分に配置される。従って、流量計の箇所で流れは脈動するというよりも連続的であり、駆出率やピーク流量ではなくて平均流量への調節が利用され得る。 The states can be manipulated by the control unit 130 changing corresponding pressures, volumetric flow rates, ejection fractions, or a combination thereof as the liquid moves through the system. The fluid expelled from the left ventricular chamber is pressurized and represents or simulates various portions of ventricular tissue such as, for example, the vertebral artery, the left common carotid artery, and the right common carotid artery. ) Flow through the tube. The liquid also flows into the descending aorta and enters the right and left iliac arteries. As such, the cardiovascular simulator system 10 adjusts the volume of pressurized air generated by the compressor 100 and used to compress the atria and ventricles to determine the average systolic and diastolic blood pressure. Is configured to adjust. A time-varying air flow rate (as opposed to a constant flow rate) within the cycle is preferably generated. Adjusting the pressure differential between typical systolic and diastolic blood pressure is accomplished by adjusting the volume of air in the arterial compliance chamber 18 (and consequently hydraulic compliance). Adjustment of the resistance valve provides typical head and chest flow regulation. The flow meter is preferably located in a representative venous segment rather than a typical arterial segment of the system. Therefore, the flow at the flow meter is continuous rather than pulsating and adjustments to average flow rather than ejection fraction or peak flow may be utilized.

液体の加熱に関しては、ヒータ表面温度及びレプリケータ(replicator)液体温度は、制御ユニット130が、ヒータ表面温度が所定の上限を超えないことを確保しつつ、当該液体を所望の温度に加熱することによって決定されて制御され得る。 With respect to heating the liquid, the heater surface temperature and the replicator liquid temperature are determined by the control unit 130 heating the liquid to a desired temperature while ensuring that the heater surface temperature does not exceed a predetermined upper limit. It can be determined and controlled.

最終的に全ての液体は、流量が調整された液体タンク12に向かって戻される。血管の張力は、例えば、コンプライアンスバルブ及び抵抗バルブの使用を介して、加えて、型に入れて成形され様々なデュロメータ(durometer)値を有する動脈を表す血管系シミュレータモジュールを介して、などのようにいくつかの機構を介してシミュレートされて調節され得る。図示されていないが、液体の流れは、周辺器官/組織モジュール、すなわち、頭部2302及びその代表的な血管系チューブに導かれても良い。心臓シミュレータシステム10の一部として使用される場合、頭部2302は、支持構造体フレーム142に、頭部支持構造体150を介して固定され得る。当該頭部2302は、急速に、そして簡単に、支持構造体フレーム142に接続する/支持構造体フレーム142への接続を断つクイック接続コネクタを含み得、角度を変換することができる。従って、液体は肺の組織を表すチューブに戻り、最終的に、心臓モジュール2100に戻って新たなサイクルを開始する。 Finally, all the liquid is returned to the liquid tank 12 whose flow rate is adjusted. The tension of blood vessels is, for example, through the use of compliance valves and resistance valves, as well as through a vasculature simulator module that represents arteries that are molded into molds and have various durometer values, and the like. Can be simulated and adjusted via several mechanisms. Although not shown, fluid flow may be directed to the peripheral organ/tissue module, namely the head 2302 and its representative vasculature tube. When used as part of the cardiac simulator system 10, the head 2302 may be secured to the support structure frame 142 via the head support structure 150. The head 2302 may include a quick connect connector that connects/disconnects to the support structure frame 142 quickly and easily to allow angle conversion. Thus, the liquid returns to the tube representing the lung tissue and eventually returns to the heart module 2100 to begin a new cycle.

本体抵抗バルブ48、頭部抵抗バルブ50、本体流量計52及び頭部流量計54は、ハウジング構造152、154、156及び158内に収容され得る。静脈チャンバベントバルブ122、動脈チャンバ加圧バルブ126、及び/又は動脈チャンバ加圧バルブ128などのコンプライアンス調節バルブは、ハウジング構造160内に格納され得る。 Body resistance valve 48, head resistance valve 50, body flow meter 52 and head flow meter 54 may be housed within housing structures 152, 154, 156 and 158. Compliance control valves such as venous chamber vent valve 122, arterial chamber pressurization valve 126, and/or arterial chamber pressurization valve 128 may be housed within housing structure 160.

上述したように、異常な心臓の状態は、制御ユニットから送信されるコマンド及びそのような変化を引き起こすためのシステム内の様々な構造体の調整を通して心房/心室アセンブリによって生成されるエアバースト(air burst)の様々な力、時間、及び頻度によってシミュレートされ得る。 As mentioned above, abnormal cardiac conditions are caused by air bursts generated by the atrial/ventricular assembly through the command sent from the control unit and the coordination of various structures within the system to cause such changes. burst) of different forces, times, and frequencies.

本明細書で述べた全ての特許及び出版物は、本発明が属する分野の当業者の水準を示している。全ての特許及び出版物は、個々の出版物が、参照されることで包含されるように具体的に、かつ、個別的に、示されていることと同程度に、参照されることで本願明細書に包含される。 All patents and publications mentioned herein are indicative of the level of ordinary skill in the art to which this invention belongs. All patents and publications are hereby incorporated by reference to the same extent as if each individual publication was specifically and individually incorporated by reference. Included in the specification.

本発明のいくつかの形態が示されているが、本明細書に記載又は示された特定の形態又は構成に限定されないものと理解されるべきである。本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更がなされ得ること並びに本発明は発明の詳細な説明及び本明細書に含まれる図面に提示及び記載されていることに限定されないと考えられるべきであることは当業者にとって明白であろう。 While some forms of the invention have been shown, it should be understood that the invention is not limited to the particular forms or arrangements described or shown herein. It should be considered that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention, and that the present invention is not limited to what is shown and described in the detailed description of the invention and the drawings included in the specification. It will be apparent to those skilled in the art.

当業者は、目的を達成すること並びに上記した結果及び利益を得ること、また、当該発明に本来備わるそれらのことに、本発明は適切に適応していることを容易に理解するであろう。本明細書に記載された実施形態、方法、手順及び技術は、出願時点の好ましい実施形態を代表するものであり、例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。当業者が想到し得るであろう変形及び他の用途は、本発明の精神に包含され、特許請求の範囲によって画定される。本発明は、特定の好ましい実施例に関連して記載されているが、特許請求の範囲に記載されている本発明はこのような特定の実施例に不当に限定されるべきではない。本発明を実施するための開示された態様の様々な変形であって、当業者にとって明白なものは、特許請求の範囲内のものである。 Those skilled in the art will readily understand that the present invention is appropriately adapted to attain the objects and obtain the above-described results and benefits, and those inherent in the invention. The embodiments, methods, procedures and techniques described herein are representative of preferred embodiments at the time of filing and are exemplary and are not intended to limit the scope of the invention. Variations and other uses that will occur to those skilled in the art are within the spirit of the invention and are defined by the scope of the claims. Although the present invention has been described with reference to particular preferred embodiments, the invention as claimed should not be unduly limited to such particular embodiments. Various modifications of the disclosed modes for carrying out the invention that are obvious to those skilled in the art are within the scope of the following claims.

Claims (19)

1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートするシステムであって、
前記システムの中で空気圧流体を発生するか又は移動させるように設計された閉ループの空気圧フィードバック回路及び前記システムの中で液圧流体を移動させるように設計された閉ループの液圧フィードバック回路に動作可能に結合されたコンピュータベースの制御ユニットを有し、前記閉ループの空気圧フィードバック回路又は前記閉ループの液圧フィードバック回路は心房アクチュエータ及び心室アクチュエータを含む心臓システムモジュールに動作可能に接続され、前記コンピュータベースの制御ユニットは、前記システム内に設置された複数のセンサから得られたデータを受信又は処理し、かつ、前記受信された又は処理されたデータに基づいて、前記心房アクチュエータ又は前記心室アクチュエータの少なくとも1つのコンポーネントを機能させるように構成され、
前記システム内に配置された少なくとも1つのセンサは、前記閉ループの空気圧フィードバック回路の1つ以上のパラメータにおける変化を検出するか又は当該変化に応答するように構成され、
前記システム内に配置された少なくとも1つのセンサは、前記閉ループの液圧フィードバック回路の1つ以上のパラメータにおける変化を検出するか又は当該変化に応答するように構成され、
前記心房アクチュエータは、加圧空気運搬デバイスを格納する大きさ及び形状に形成され、柔軟性があり流体(液体)で満たされたインナーチャンバに流体的に接続された硬いアウターケースを含み、前記柔軟性があり流体(液体)で満たされたインナーチャンバは、加圧流体の圧力が及ぼされた場合に収縮して貯蔵された前記流体(液体)を排出させ、前記加圧流体が取り除かれた場合に拡張するように構成及び配置され、
前記心室アクチュエータは、不規則な形状に形成された柔軟性のある心室アセンブリインナー部材を含み、前記心室アセンブリインナー部材は、前記流体(液体)をその中に貯蔵し、加えて、硬い心室アセンブリアウター部材に囲まれ、前記心室アセンブリインナー部材と前記硬い心室アセンブリアウター部材とは、それらの間の空間によって隔てられ、前記空間に挿入された加圧流体が前記柔軟性のある心室アセンブリインナー部材に力を及ぼすことで、前記柔軟性のある心室アセンブリインナー部材がその中に貯蔵された前記流体(液体)を排出し、
前記コンピュータベースの制御ユニットは、正常な状態又は疾患状態における心臓血管系システムの生理学的に正確な表現(representation)を提供し、1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されることを特徴とするシステム。
A system for simulating a human or other mammalian cardiovascular system in which one or more operating parameters are automatically controlled without the need for manual adjustment,
Operable in a closed loop pneumatic feedback circuit designed to generate or move pneumatic fluid in the system and a closed loop hydraulic feedback circuit designed to move hydraulic fluid in the system A closed loop pneumatic feedback circuit or the closed loop hydraulic feedback circuit is operably connected to a cardiac system module including an atrial actuator and a ventricular actuator, the computer-based control unit The unit receives or processes data obtained from a plurality of sensors installed in the system, and based on the received or processed data, at least one of the atrial actuator or the ventricular actuator. Is configured to make the component work,
At least one sensor disposed in the system is configured to detect or respond to a change in one or more parameters of the closed loop pneumatic feedback circuit,
At least one sensor disposed within the system is configured to detect or respond to a change in one or more parameters of the closed loop hydraulic feedback circuit,
The atrial actuator includes a rigid outer case sized and shaped to house a pressurized air carrying device and fluidly connected to a flexible fluid-filled inner chamber. And the inner chamber filled with fluid (liquid) contracts when the pressure of the pressurized fluid is exerted to discharge the stored fluid (liquid), and when the pressurized fluid is removed. Configured and arranged to extend to
The ventricular actuator includes a flexible ventricular assembly inner member formed in an irregular shape, the ventricular assembly inner member storing the fluid (liquid) therein and, in addition, a hard ventricular assembly outer member. Surrounded by a member, the inner chamber member of the ventricle assembly and the outer member member of the hard ventricle assembly are separated by a space therebetween, and a pressurized fluid inserted into the space applies force to the inner member of the flexible ventricle assembly. By exerting, the flexible ventricle assembly inner member expels the fluid (liquid) stored therein,
The computer-based control unit provides a physiologically accurate representation of the cardiovascular system under normal or diseased conditions, wherein one or more operating parameters are automatically controlled without the need for manual adjustment. A system characterized by
1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記システム内の流体の流量を調整するように構成された少なくとも1つの抵抗バルブを含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. A system comprising at least one resistance valve configured to regulate. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項2に記載のシステムであって、前記抵抗バルブは電気的に調整可能な流体バルブであることを特徴とするシステム。 The system of claim 2, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, wherein the resistance valve is electronically adjusted. A system characterized in that it is a possible fluid valve. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記制御ユニットは、前記システム内で加圧空気が生成するタイミング又はスピードを制御するように構成されていることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the control unit comprising: The system is configured to control the timing or speed at which the pressurized air is generated in. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記閉ループの空気圧フィードバック回路又は前記閉ループの液圧フィードバック回路は、人間又は他の哺乳類の動脈又は静脈の特性を持つように適合されて前記心臓システムモジュールの少なくとも1つの部分に流体接続された少なくとも1つの管組織を有する血管系システムモジュールにさらに動作可能に接続されていることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the closed loop pneumatic feedback circuit or the system. A closed loop hydraulic feedback circuit having at least one vascular system adapted to have arterial or venous properties of a human or other mammal and fluidly connected to at least one portion of the cardiac system module. A system characterized in that it is further operably connected to the module. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項5に記載のシステムであって、頭部モジュールをさらに含み、前記頭部モジュールは、ゲル状物質内に保持されて前記心臓システムモジュール又は血管系システムモジュールに流体的に接続された複数のチューブを有することを特徴とするシステム。 The system of claim 5, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the system further comprising a head module, said head module comprising: The head module comprises a plurality of tubes held in a gel and fluidly connected to the cardiac system module or the vascular system module. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他
の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項6に記載のシステムであって、前記頭部モジュールに入る流体の流量を調整するように構成された少なくとも1つの抵抗バルブを含むことを特徴とするシステム。
7. The system of claim 6, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment of fluid entering the head module. A system comprising at least one resistance valve configured to regulate a flow rate.
1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、頭部モジュールと関連しない流体の体積流量を電気信号に変換するように構成された少なくとも1つの流量計、又は前記頭部モジュールと関連する流体の体積流量を電気信号に変換するように構成された少なくとも1つの流量計をさらに含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled without the need for manual adjustment to simulate a human or other mammalian cardiovascular system, wherein the fluid is not associated with a head module. Further comprising at least one flow meter configured to convert a volumetric flow rate into an electrical signal, or at least one flow meter configured to convert a volumetric flow rate of a fluid associated with the head module into an electrical signal. A system characterized by that. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記心房アクチュエータの少なくとも1つの部分及び前記心室アクチュエータの少なくとも1つの部分に流体的に接続され、加圧された又は圧縮された空気を供給するように構成された空気圧供給デバイスをさらに含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operational parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the at least one portion of the atrial actuator. And a pneumatic supply device fluidly connected to at least one portion of the ventricular actuator and configured to supply pressurized or compressed air. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記液圧流体(液体)を受け入れるように構成された流体(液体)タンクをさらに含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. The system, further comprising a fluid (liquid) tank configured to receive. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記システム内の流体(液体)を加熱するように構成された加熱デバイスをさらに含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. The system further comprising a heating device configured to heat the. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記流体(液体)は血液の特性を有するように適合されていることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, wherein the fluid is blood. A system characterized by being adapted to have characteristics. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記コンピュータベースの制御ユニットに動作可能に接続されたコンピュータデバイスをさらに含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the system operating on the computer-based control unit. A system further comprising a computing device operably connected. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項13に記載のシステムであって、前記コンピュータデバイスは前記コンピュータベースの制御ユニットにワイヤレスで接続されていることを特徴とするシステム。 14. The system of claim 13, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustments, wherein the computing device is computer-based. A system characterized by being connected wirelessly to a control unit. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記柔軟性のある心房アセンブリインナーチャンバは、解剖学的に患者の心房をモデルとしていることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. The chamber is an anatomical model of the patient's atrium. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記柔軟性のある心室アセンブリインナー部材は、解剖学的に患者の心室をモデルとしていることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. The system is characterized in that the member is anatomically modeled on the ventricle of the patient. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記システムの前記動作パラメータは、前記コンピュータベースの制御ユニットによって制御又は変更され、前記動作パラメータは、シミュレートされた心拍数、シミュレートされた血圧、シミュレートされた駆出率、シミュレートされた体血管抵抗若しくは伸展性、シミュレートされたシステムの温度、又はこれらの組み合わせであることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the operating parameters of the system comprising: Controlled or modified by the computer-based control unit, the operating parameters are simulated heart rate, simulated blood pressure, simulated ejection fraction, simulated body vascular resistance or extensibility, simulated A system characterized by the temperature of the installed system, or a combination thereof. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、正常な状態又は疾患状態における血管系のコンプライアンスをシミュレートするように適合されたコンプライアンスチャンバをさらに含み、前記コンプライアンスチャンバは、第1の側の非圧縮性の流体と、第2の側の圧縮性の流体と、を隔てる移動可能な障壁を有する閉じられた貯蔵タンクを含むことを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment, the vessel being in a normal or diseased state. further comprising a adapted compliance chamber to simulate the compliance of the system, the compliance chamber and incompressible fluid in the first side, movable separating and compressibility of the fluid on the second side, the System including a closed storage tank having a flexible barrier. 1つ以上の動作パラメータがマニュアル調整の必要無く自動的に制御されて人間又は他の哺乳類の心臓血管システムをシミュレートする請求項1に記載のシステムであって、前記閉ループの空気圧フィードバック回路の1つ以上のパラメータにおける変化を検出するか又は当該変化に応答するように構成された前記少なくとも1つのセンサ又は前記閉ループの液圧フィードバック回路の1つ以上のパラメータにおける変化を検出するか又は当該変化に応答するように構成された前記少なくとも1つのセンサは、前記システム内で温度、圧力又は流量をモニタして人間又は哺乳類の心臓血管系の特性の生理学的な表現を実現することを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein one or more operating parameters are automatically controlled to simulate a human or other mammalian cardiovascular system without the need for manual adjustment. Detecting or in response to a change in one or more parameters of the at least one sensor or the closed loop hydraulic feedback circuit configured to detect or respond to a change in one or more parameters. The at least one sensor configured to be responsive to monitor temperature, pressure or flow within the system to provide a physiological representation of a characteristic of a human or mammalian cardiovascular system. ..
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165969A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Valorbec, S.E.C. Apparatus for simulating a cardiovascular system
US10957220B2 (en) * 2017-06-26 2021-03-23 Mentice, Inc. Systems and methods for endovascular fluid injection simulations
US11682320B2 (en) 2018-09-21 2023-06-20 Mentice, Ab Cardiac simulation device
CN109192046B (en) * 2018-09-28 2021-01-22 西北工业大学 Hydraulic circuit comprehensive experiment table based on internet
JP7300145B2 (en) * 2019-02-01 2023-06-29 学校法人東邦大学 Cardiac massage practice device and method of practicing cardiac massage
EP3748609A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-09 Medizinische Universität Graz Cardiac simulation device
WO2021026537A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Vascular Simulations, Inc. Cardiac simulation device
CN110974318A (en) * 2019-11-25 2020-04-10 西安马克医疗科技有限公司 External simulation device and simulation system for transcatheter aortic valve replacement
CN110974317A (en) * 2019-11-25 2020-04-10 西安马克医疗科技有限公司 3D model in-vitro simulation device and system for transcatheter mitral valve disease treatment operation

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5052934A (en) 1990-04-20 1991-10-01 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Phantom for evaluation of prosthetic valves and cardiac ultrasound procedures
US7976312B2 (en) 1996-05-08 2011-07-12 Gaumard Scientific Company, Inc. Interactive education system for teaching patient care
US8016598B2 (en) 1996-05-08 2011-09-13 Gaumard Scientific Company, Inc. Interactive education system for teaching patient care
AU2001275243A1 (en) 2000-06-05 2001-12-17 Data Spectrum Coporation Cardiac phantom
US7976313B2 (en) 2000-08-17 2011-07-12 Gaumard Scientific Company, Inc. Interactive education system for teaching patient care
WO2002021483A1 (en) 2000-09-06 2002-03-14 The Chamberlain Group A cardiac surgical trainer and method for making same
EP1408746B1 (en) 2000-10-06 2015-07-01 Dancu, Michael B. System and method to simulate hemodynamics
US7798815B2 (en) 2002-04-03 2010-09-21 University Of The West Indies Computer-controlled tissue-based simulator for training in cardiac surgical techniques
US7083418B2 (en) 2003-10-16 2006-08-01 Baldy By Design, Llc Pediatric congenital heart defect repair model
US7866983B2 (en) * 2006-01-13 2011-01-11 East Tennessee State University Research Foundation Surgical simulator system
JP5256551B2 (en) * 2010-07-02 2013-08-07 独立行政法人国立循環器病研究センター Cardiac function simulator
US9183763B2 (en) * 2012-01-31 2015-11-10 Vascular Simulations, Llc Cardiac simulation device

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