JP2011242413A - Catheter simulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カテーテルシミュレータの改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a catheter simulator.
本発明者は、人体形状を模したカテーテルシミュレータを開発し、上市している(特許文献1参照)。
このカテーテルシミュレータでは、透明材料からなるマネキン本体に仕切り部材が内蔵され、立体モデルとしての血管モデルが該仕切り部材の一方の面で支持されるとともに、該仕切り部材の他の面には血管モデルを動作させるための補助器具が配置される。
また、本発明に関連する技術を開示する文献として特許文献2〜4を参照されたい。
The present inventor has developed and launched a catheter simulator simulating a human body shape (see Patent Document 1).
In this catheter simulator, a partition member is built in a mannequin body made of a transparent material, and a blood vessel model as a three-dimensional model is supported on one surface of the partition member, and a blood vessel model is provided on the other surface of the partition member. An auxiliary device for operation is arranged.
Also, refer to Patent Documents 2 to 4 as documents disclosing techniques related to the present invention.
特許文献1に開示のカテーテルシミュレータによれば、マネキン本体中に血管モデルが組み込まれているので、実施に近いかたちでシミュレーションを行うことができる。
しかしながら、かかるカテーテルシミュレータは大柄になるので、設置のために大きなスペースを要し、また可搬性にも乏しい。
血管モデルがマネキン本体内に組み込まれているため、この血管モデルを他のモデルへ交換する際に手間がかかる。血管モデルの交換は、繰返し使用による血管モデル自体の劣化やシミュレーション対象(血管部分)を異なるものとするときに必要となる。
また、血管モデルは柔軟かつ薄膜に形成されているため、変形や破損を防止しつつこれを保管し、また搬送するにも注意を要していた。
According to the catheter simulator disclosed in
However, since such a catheter simulator is large, it requires a large space for installation and is not portable.
Since the blood vessel model is incorporated in the mannequin body, it takes time to exchange this blood vessel model with another model. The replacement of the blood vessel model is necessary when the blood vessel model itself deteriorates due to repeated use or the simulation target (blood vessel portion) is different.
In addition, since the blood vessel model is formed in a flexible and thin film, it must be carefully stored and transported while preventing deformation and breakage.
この発明は上記課題の少なくとも一つを解決するものであり、その第1の局面は次のように規定される。
即ち、光源を備える基台と、
前記基台に対して着脱自在に連結されるカートリッジであって、立体モデルを保持するモデル保持部及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えるカートリッジと、
を備えるカテーテルシミュレータ。
The present invention solves at least one of the above-mentioned problems, and a first aspect thereof is defined as follows.
That is, a base equipped with a light source;
A cartridge that is detachably connected to the base, and includes a model holding unit that holds a three-dimensional model and a light guide unit that emits light from the light source from the surface of the cartridge;
A catheter simulator comprising:
このように規定されるカテーテルシミュレータによれば、立体モデルを保持したカートリッジが基台に対して着脱自在になるので、立体モデルの交換に手間がかからなくなる。
また、立体モデルがカートリッジに保持されているので、立体モデルの保管及び搬送をカートリッジ単位で行えることとなり、立体モデルの変形防止及び破損防止を容易に行える。
更には、基台とカートリッジとが着脱自在であるため、シミュレータの非使用時には両者を分解することにより装置全体をコンパクト化できる。そのため、装置の搬送も容易となる。
According to the catheter simulator defined in this way, the cartridge holding the three-dimensional model becomes detachable with respect to the base, so that it does not take time to exchange the three-dimensional model.
Further, since the three-dimensional model is held in the cartridge, the three-dimensional model can be stored and transported in units of cartridges, and the three-dimensional model can be easily prevented from being deformed and damaged.
Furthermore, since the base and the cartridge are detachable, the entire apparatus can be made compact by disassembling both when the simulator is not used. Therefore, the apparatus can be easily transported.
以下、図例を参照しながらこの発明を更に詳細に説明する。
図1は実施形態のカテーテルシミュレータシステム(以下、「シミュレータシステム」と略することがある)の全体構成を示す斜視図であり、図2はその機能ブロック図である。
このシミュレータシステム1はカテーテルシミュレータ本体部(以下、「シミュレータ本体部」と略することがある)3とコントロールボックス5とを備える。両者は導管6、7及び制御ワイヤ8で連結されている。
コントロールボックス5にはポンプ11及びポンプドライバ14並びに光源ドライバ13が備えられ、これらはコントローラ15により制御される。符号16は入力装置であり、この入力装置16を介して入力される指令信号に基づきコントローラ15はポンプドライバ14及び光源ドライバ13の動作を制御する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a catheter simulator system (hereinafter, sometimes abbreviated as “simulator system”) of an embodiment, and FIG. 2 is a functional block diagram thereof.
The
The
符号12はタンクであり、このタンク12に液体(水等)が充填される。ポンプ11から排出された水は導管6を介してシミュレータ本体3へ導入され、導管7を介して回収される。
なお、この例では、コントロールボックス側にポンプ11及びタンク12を設けたが、水等の液体を循環させるためのポンプ11及びタンク12はシミュレータ本体3側に配設してもよい(図3)。図3において、図2と同一の作用を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
光源ドライバ13からはシミュレータ本体部3に備えられた光源415へ制御ワイヤ8を介して電力及び制御信号が送られる。
なお、コントロールボックス5側に光源を設け、そこから放出された光を、光ファイバを介して、シミュレータ本体部3へ導入することもできる。
この例ではコントロールボックス5をシミュレータ本体部3から分離しているが、両者を一体化してもよい。
In this example, the
Power and control signals are sent from the
A light source may be provided on the
In this example, the
シミュレータ本体部3は、カートリッジ20、基台40を備えてなり、基台40にはカートリッジガイド30が取り付けられている。カートリッジ20の上面には立体モデルの1種として血管モデル50が保持されている。
この発明において立体モデルとはヒトや動物等の血管、臓器その他の組織を模したものであり、カテーテル手術のシミュレーション若しくは練習台となりうるものを指す。かかる立体モデルは例えば特許文献2に開示の方法で形成することができるが、その製造方法は特に限定されるものではない。以下、この明細書では血管モデルを立体モデルの代表例として説明をすすめていく。
The
In the present invention, the three-dimensional model imitates blood vessels, organs, and other tissues of humans and animals, and refers to a model that can serve as a simulation or practice table for catheter surgery. Such a three-dimensional model can be formed by the method disclosed in Patent Document 2, for example, but the manufacturing method is not particularly limited. Hereinafter, in this specification, a blood vessel model will be described as a representative example of a three-dimensional model.
図4はシミュレータ本体部3の分解斜視図である。図4からわかるように、血管モデル50を保持したカートリッジ20はカートリッジガイド30に着脱自在に連結され、カートリッジガイド30は基台40に対して揺動自在である。
図5はカートリッジ20の構成を説明するための分解斜視図である。
このカートリッジ20は透光性基板210、モデル保持板240を積層した板状構造である。
透光性基板210は下板220と上板230を備える。下板220の上面(上板対向面)には第1の液溝223及び第2の液溝224が形成されてそれぞれ一つの側面で開口している。各溝の開口には第1のコネクタ225と第2のコネクタ226が取り付けられている。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the configuration of the
The
The
上板230を下板220へ貼り合わせることにより、第1の液溝223と第2の液溝224の上側開口部が液密に閉塞される。これにより、下板220と上板230との間に、換言すれば透光性基板210の内部に面内方向へ展開した流路(第1の流路)が形成される。上板230は第1の貫通孔233と第2の貫通孔234を備え、それぞれ第1の液溝223及び第2の液溝224へ連通している。
下板220及び上板230はとも透光性材料で形成される。この実施例では透明なアクリル樹脂等で下板220及び上板230を形成した。これにより、流路及びそこを流通する液体を目視観察可能となる。
透光性基板210は透明である必要はなく、光源から導入された光をその表面から放出できればよい。この光により血管モデル50が照明されてカテーテルの挿入状態を観察可能となる。
透光性基板210の裏面を光導入面とするときは、当該裏面に対向するように面状光源を配置することが好ましい。透光性基板210の側面を光導入面とするときの光源は線状光源とし、当該光を導入する側面以外の側面及び透光性基板の裏面を反射面とする。
この例では導光部として透光性の板状部材を用いているが、その形状はこれに限定されるものではなく、例えばロッド状、パイプ状の透光性部材を用いることができる。
By bonding the
Both the
The
When the back surface of the
In this example, a translucent plate-like member is used as the light guide, but the shape is not limited to this, and for example, a rod-like or pipe-like translucent member can be used.
モデル保持板240は透光性基板210の上面に固定される。モデル保持板240の上面にはモデル収納溝241が形成される。このモデル収納溝241に血管モデル50が収納される。モデル収納溝241の形を血管モデル50と相似形とし(なお、血管モデル50の外形形状とモデル収納溝241の内周面形状とに多少のクリアランスを設けるものとする)、このモデル収納溝241へ血管モデル50を収納することにより、血管モデル50へ不要な外力がかかることを未然に防止できる。また、使用時においても血管モデル50の機能を何ら阻害することがない。
モデル収納溝241には第3の貫通孔243及び第4の貫通孔244が形成されている。第3の貫通孔243と透光性基板210の第1の貫通孔233は連通し、同様に第4の貫通孔244と透光性基板210の第2の貫通孔234とは連通している。
The
A third through
モデル収納溝241の代わりにモデル収納板240の上面に凸部を設けて、この凸部で血管モデル50を保持してもよい。
更には、透光性基板210へモデル保持部としての突起(プレート等)を立設しててこの突起に血管モデル50を保持させることができる。この場合は、突起が非透光性であってもよい。
モデル収納板240を用いる場合は、透光性基板と同様に、透光性材料でモデル収納板240を形成する。
モデル収納板240を立壁で囲繞し、換言すれば透光性基板210の上面を皿状として、そこにゲルや水を充填し、そのゲルや水内に血管モデル50を浸漬してもよい。これにより、血管モデルの視認性が向上する。また、ゲルの物理特性を血管の周囲の生体組織に類似させることにより、カテーテルの挿入感覚がよりリアルに近づく。
カートリッジ本体部3として透光性基板210及びモデル収納板240の厚さを規格化することが好ましい。より好ましくは、外形寸法の全てを規格化する。これにより、保管や運搬が容易になる。勿論、モデル収納溝の形状はそこに収納すべき血管モデル50に応じて任意に設計される。
Instead of the
Furthermore, a projection (plate or the like) as a model holding portion can be erected on the
When the
The
It is preferable to standardize the thickness of the
実施例で用いる血管モデル50は特許文献2に記載の方法により形成できる。
血管モデル50の両端には液体循環用の第1のコネクタ53及び第2のコネクタ54が着脱自在に連結される。第1のコネクタ53はほぼT字形であり、下方に向いた部分53aは第3の貫通孔243及び第1の貫通孔233へ挿入されて第1の液溝223へ連通する。第2のコネクタ54も第4の貫通孔244及び第2の貫通孔234へ挿入されて第2の液溝244へ連通する。
符号56で示すコネクタは第1のコネクタ53と連結されるとともに、カテーテルの挿入ポート57を有する。シミュレーション時にカテーテルはこの挿入ポート57から血管モデル50へ挿入される。
The
A
A
図6はカートリッジガイド30の構成を示す斜視図である。
このカートリッジガイド30はトレイ310と保持枠部320を備えてなる。
トレイ310はアクリル樹脂等の透光性板状部材からなり、その一対の長辺にはガイド枠部312、313を備えることができる。トレイ310の自由端側には切欠部315、316が形成される。この切欠部315,316へ基台40の係合爪435、436が係合する。
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the
The
The
保持枠部320はトレイ310の一短辺に形成される。この保持枠部320はカートリッジ20の透光性基板210と同程度若しくはそれ以上の厚さを備えるものとする。これにより、カートリッジ20を安定して支えることができる。保持枠部320の両端にはリブ321,321が立設され、このリブ321,321は基台40へ回転自在に取り付けられる。
保持枠部320には連結管343、344が貫通されており、各連結管343、344にはパイプ333,334が連結されている。これらパイプ333,334及び連結管343,344により液体循環系が構成される。
連結管343,344にはカートリッジ20のコネクタ225、226が着脱自在にかつ液密に連結される。これにより、カートリッジ20に形成された第1の流路と基台40の液体循環系とが連結される。
The holding
図7に基台40の構成を示す。
この基台40は基体プレート410、枠体420、トレイ保持部430、制御部440を備えている。
基体プレート410には発光ダイオードからなる面状光源415が内蔵されており、少なくとも枠体420で囲まれた部分(発光面411)が均一に発光する。この例では、白色発光としたが、その発光色は任意に選択できる。
制御部440は光源415を制御する。制御部440には更に圧力センサを付加することができ、この圧力センサは液体循環系内の液圧を測定し、その測定結果が制御部44により信号に変換される。
発光面211を液晶画面等のディスプレイ画面(文字、図形等の任意情報を静的に又は動的に表示可能とするもの)とすることもできる。発光面をディスプレイ画面とするときには血管モデルに適した情報を表示することができる。カートリッジにICチップその他のメモリ装置を内蔵させ、そのメモリ装置へ血管モデルに適した情報を書き込んでおいて、その情報を基台40側の読み取り装置で読み取り、ディスプレイ画面へ表示すべき情報を特定することができる。
更には、面状光源部分へ偏光板と位相シフトフィルタを配置し(これらを透光性基板へ配置してもよい)、更に偏光板を介して血管モデルを観察するようにして、血管モデルに生じる光弾性効果を観察できるようにしてもよい(特開2007−017929号公報参照)。
FIG. 7 shows the configuration of the
The
The
The
The light emitting surface 211 may be a display screen such as a liquid crystal screen (which can display arbitrary information such as characters and figures statically or dynamically). When the light emitting surface is used as a display screen, information suitable for the blood vessel model can be displayed. An IC chip or other memory device is built in the cartridge, information suitable for the blood vessel model is written to the memory device, the information is read by the reading device on the base 40 side, and information to be displayed on the display screen is specified. can do.
Furthermore, a polarizing plate and a phase shift filter are arranged on the planar light source portion (these may be arranged on a light-transmitting substrate), and the blood vessel model is observed through the polarizing plate, so that the blood vessel model is obtained. You may enable it to observe the photoelastic effect which arises (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-017929).
枠体420はカートリッジホルダ30を収納するものであり、一対の角部に孔421、421が形成される。この孔421、421へカートリッジホルダ30のリブ321、321が回転自在に挿入される。よって、カートリッジホルダ30は基台40に対してその一辺を中心として揺動自在となる。なお、リブ321と枠体420との間にコイルばねを介在させ、無負荷状態でトレイ320の自由端が基台40から浮いた状態(図8参照)とすることが好ましい。
枠体420の一辺に形成された切欠423、423には連結管343、344が通される。
トレイ保持部430は枠体420内へ収納されたカートリッジホルダ30を固定するものであり、その係合爪435及び436がそれぞれトレイ310の切欠部315,316へ係合しトレイ310の自由端を拘束する。
係合爪435、436には板ばねからなる解放機構437,438が連結されており、ボタン439を押下することにより、係合爪435、436が跳ねあげられて、係合爪435、436によるトレイ310の拘束が解放される。
なお、基体プレート410において枠体420の外周外方に位置する部分には、カバーがかぶせられる(図4参照)
The
Connecting
The
Note that a cover is placed on a portion of the
図8はカートリッジホルダ30を基台40へ組み付けた状態を示す。
図8の状態においてはカートリッジホルダ30の自由端が上方に解放されている。この状態で、図4に示すように、トレイ310の上へカートリッジ20を載置し、カートリッジ20の透光性基板210の先端縁から突出されているコネクタ325,326をカートリッジホルダ30の保持枠部320の連結管343,344へ挿入することができる。また、この状態においてカートリッジホルダ30からカートリッジ20を取り外すことができる。
図8の状態においてカートリッジ20をカートリッジホルダ30に組み付けた後、その自由端を押し下げると、係合爪435,436が可撓的に変形して、トレイ310の切欠315,316に係合する。これにより、カートリッジ20は、カートリッジホルダ30を介して、基台40に連結される。
かかる連結状態において、コントロールボックスの5のポンプ11及びタンク12に対し、導管7,8、パイプ333,334、連結管343、344、コネクタ225、226、第1の流路223,224、コネクタ53、54を介して血管モデル50が連結される。これにより、血管モデル50内を水等の液体が循環することとなる。循環する液体の圧力を圧力センサでモニタリングし、ポンプ11の吐出圧力を制御することが好ましい。
FIG. 8 shows a state in which the
In the state of FIG. 8, the free end of the
In the state shown in FIG. 8, after the
In this connection state, the
本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the scope of the claims.
20 カートリッジ
40 基台
50 立体モデル
210 導光部
240 モデル保持部
415 光源
20
Claims (15)
前記基台に対して着脱自在に連結されるカートリッジであって、立体モデルを保持するモデル保持部及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えるカートリッジと、
を備えるカテーテルシミュレータ。 A base with a light source;
A cartridge that is detachably connected to the base, and includes a model holding unit that holds a three-dimensional model and a light guide unit that emits light from the light source from the surface of the cartridge;
A catheter simulator comprising:
前記カートリッジには前記液体循環系と前記立体モデルとを連結する第1の流路が備えられる、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシミュレータ。 The base is provided with a liquid circulation system,
The catheter simulator according to claim 1, wherein the cartridge includes a first flow path that connects the liquid circulation system and the three-dimensional model.
前記保持枠部は前記基台へ回転自在に取り付けられ、前記カートリッジガイドが前記基台に対して揺動自在となる、ことを特徴とする請求項3に記載のカテーテルシミュレータ。 The cartridge guide includes a light-transmitting tray, and a holding frame portion is formed on one side of the tray. The holding frame portion includes a connection port of the liquid circulation system, and the cartridge is placed on the tray. The connection port of the liquid circulation system and the connection port of the first flow path are detachably connected in a state,
The catheter simulator according to claim 3, wherein the holding frame portion is rotatably attached to the base, and the cartridge guide is swingable with respect to the base.
立体モデルを保持するモデル保持部、前記液体循環系と前記立体モデルとを連結する第1の流路及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えることを特徴とするカートリッジ。 A cartridge detachably connected to a base comprising a light source and a liquid circulation system,
A model holding unit that holds a three-dimensional model, a first flow path that connects the liquid circulation system and the three-dimensional model, and a light guide unit that emits light from the light source from the surface of the cartridge. cartridge.
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