JP2013190578A

JP2013190578A - 穿刺練習用シミュレータ

Info

Publication number: JP2013190578A
Application number: JP2012056295A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Marui; 健敏圓井; Eisuke Tatsumi; 英介巽; Yuichiro Kishimoto; 祐一郎岸本; Hideki Akagawa; 英毅赤川; Tomoko Oya; 知子大屋
Original assignee: National Cerebral and Cardiovascular Center; Marui Co Ltd
Current assignee: National Cerebral and Cardiovascular Center; Marui Co Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: JP6043936B2

Abstract

【課題】実際の腕に対して穿刺を行う際の訓練を的確に行い得る穿刺練習用シミュレータを提供する。
【解決手段】伸縮可能なチューブにより構成される第１模擬血管２と、第１模擬血管２の周囲に充填された第１粒子状ゲル３により形成される第１模擬皮下組織４と、第１模擬皮下組織４を覆う模擬皮膚５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体に穿刺する手技を練習するための穿刺練習用シミュレータに関する。

大学・看護学校等の医療教育施設において、医者や看護師等の医療従事者を目指す人たちは、採血・注射・透析などの穿刺動作の訓練をする必要がある。しかしながら、採血・注射・透析などの穿刺動作の訓練を行うために、実際に人に対して穿刺動作を行うことは、人にとって大変な負担となる。そこで、人に対して負担にならないように、現実の人体を模するように作成された穿刺練習用シミュレータを用いて穿刺動作の訓練が行われる。

そのような穿刺練習用シミュレータとして、図５に示されるようなものがある。図５の穿刺練習用シミュレータ１００は、模擬血管１０１が模擬皮膚１０２によって挟まれている構成である。

また、特許文献１には、模擬皮膚に対して力学的負荷を加えたときに、模擬血管が挙動するように構成された注射採血輸液手技練習模型が開示されている。当該注射採血輸液手技練習模型では、模擬血管の周囲に模擬筋肉層を充填配置することが開示されている。

実開平６−４７６８号公報（１９９４年１月２１日公開）

しかしながら、上述の図５に示す穿刺練習用シミュレータおよび特許文献１に係る注射採血輸液手技練習模型のいずれについても、穿刺動作に必須である、「皮膚の表面を指で押したり引いたりして血管の位置を探す」という動作（以下、血管探索動作という）、および「穿刺しやすい状態で血管を維持した後に穿刺する」という動作（以下、血管維持動作）のシミュレーションを十分に行うことができない。

なぜなら、図５に示される穿刺練習用シミュレータ１００は、模擬皮膚１０２に模擬血管１０１が挟まれているだけの構成であるため、模擬皮膚に力学的負荷を加えても模擬血管はほとんど挙動しない。このように模擬血管が挙動しなければ、血管探索動作および血管維持動作のシミュレーションは実現しようがない。

また、現実の人体においては、血管と接するように筋肉層が配置されることはなく、血管と筋肉層との間には、皮下組織が配置されている。一方、特許文献１の注射採血輸液手技練習模型は、模擬血管の周囲に模擬筋肉層が充填配置される構成であるから、現実の人体と異なる構成となっている。よって、特許文献１に係る注射採血輸液手技練習模型において、模擬皮膚を押した際の模擬血管の挙動は、現実の人体において皮膚を押した際の血管の挙動と異なる。この点において、特許文献１に係る注射採血輸液手技練習模型は、上述の血管探索動作および血管維持動作に係るシミュレーションを、現実の人体に近い状態で実現するものではない。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされてものであり、その課題は、実際の腕に対して穿刺を行う際の訓練を的確に行い得る穿刺練習用シミュレータを提供することにある。

本発明に係る穿刺練習用シミュレータは、上記課題を解決するために、伸縮可能なチューブにより構成される第１模擬血管と、上記第１模擬血管の周囲に充填された第１粒子状ゲルにより形成される第１模擬皮下組織と、上記第１模擬皮下組織を覆う模擬皮膚とを備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、現実の人体の腕に存在する皮下組織と同様に第１模擬皮下組織が設けられているので、模擬皮膚の表面上への力学的負荷に追従して第１模擬血管が伸縮する挙動が、現実の人体における血管の挙動と同様のものとなる。したがって、本発明に係る穿刺練習用シミュレータによれば、実際の腕に対して穿刺を行う際の血管探索動作および血管維持動作の訓練を、より的確に行うことができる。

さらに、本発明の穿刺練習用シミュレータは、上記第１模擬血管が複数本設けられており、上記第１模擬皮下組織が、複数本の第１模擬血管のそれぞれに対応して複数設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、第１模擬血管が複数本設けられているので、現実の人体における内部構造に、穿刺練習用シミュレータの構造をより近づけることができる。すなわち、現実の人体の内部構造は、皮膚下部に複数本の静脈が走るという構造であるので、当該構造を上記構成の穿刺練習用シミュレータにより再現することができる。さらに、第１模擬血管が複数本設けられていれば、仮に１つの第１模擬血管に係る穿刺動作の訓練が上手く行われなかったとしても、他の第１模擬血管を用いた穿刺動作の訓練を即座に行うことができる。それゆえ、穿刺動作の訓練をより的確に行うことができる。

また、上記構成によれば、第１模擬血管および第１模擬皮下組織が複数設けられているので、各第１模擬血管または第１模擬皮下組織に係る物性値を異ならせることにより、多様な穿刺動作の訓練を１つの穿刺練習用シミュレータで実現することができる。

たとえば、ある第１模擬血管（第１模擬血管Ａ）および第１模擬血管Ａの周囲に存在する第１模擬皮下組織（第１模擬皮下組織Ａ）の物性値（サイズや弾性率等）については、幼児の血管ないし皮下組織と同様の値に設定する。一方で、第１模擬血管Ａとは異なる第１模擬血管（第１模擬血管Ｂ）および第１模擬血管Ｂの周囲に存在する第１模擬皮下組織（第１模擬皮下組織Ｂ）の物性値を、成人の血管ないし皮下組織と同様の値に設定する。これにより、幼児に対する穿刺動作の訓練と、成人に対する穿刺動作の訓練とを、１つの穿刺練習用シミュレータで行うことができる。

このように、第１模擬血管および第１模擬皮下組織を複数設けることで、より多様な穿刺動作の訓練を１つの穿刺練習用シミュレータで実現することができる。

さらに、本発明の穿刺練習用シミュレータは、上記第１模擬皮下組織を覆うように形成される模擬筋肉を備え、上記模擬筋肉内に、伸縮可能なチューブにより構成される第２模擬血管と、上記第２模擬血管の周囲に充填された第２粒子状ゲルにより形成される第２模擬皮下組織と、が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、穿刺練習用シミュレータの内部に、第１模擬血管および第１模擬皮下組織と、模擬筋肉と、第２模擬血管および第２模擬皮下組織とが設けられている。これにより、穿刺練習用シミュレータの内部構造を、現実の人体における内部構造とより似せた構造とすることができる。

つまり、現実の人体においては、動脈の血管壁の方が静脈の血管壁よりも厚いことが知られている。また、静脈よりも動脈の方が体の奥側に存在しているので、実際に動脈内注射を行う際には、筋肉組織を傷付けないよう、静脈内注射よりも慎重な穿刺動作が必要である。

そこで、上記構成の穿刺練習用シミュレータにおいては、第１模擬血管および第１模擬皮下組織に係る物性値を、現実の静脈およびその周囲構造と同様の値に設定する。また、模擬筋肉に係る物性値を、現実の筋肉組織と同様の値に設定する。さらに、第２模擬血管および第２模擬皮下組織に係る物性値を、現実の動脈およびその周囲構造と同様の値に設定する。

これにより、穿刺練習用シミュレータ内の構造が、より現実の人体に近いものとなる。それゆえ、静脈内注射、動脈内注射、皮下注射、筋肉内注射等の各種の注射作業を行う際の穿刺動作の訓練をより的確に行うことができる。

さらに、本発明の穿刺練習用シミュレータは、上記第１粒子状ゲルは、イソブチレン無水マレイン酸の共重合ポリマーゲル、アクリルアミドゲル、およびポリビニールアルコールゲルのいずれかにより形成されることが好ましい。

第１粒子状ゲルの材質を上記のように設定すれば、模擬皮膚に力学的付加が加えられたときの第１模擬血管の挙動が、現実の人体の皮膚に力学的負荷が加えられえたときの血管の挙動により近くなる。よって、穿刺の訓練をより的確に行うことができる。

本発明に係る穿刺練習用シミュレータは、以上のように、伸縮可能なチューブにより構成される第１模擬血管と、上記第１模擬血管の周囲に充填された第１粒子状ゲルにより形成される第１模擬皮下組織と、上記第１模擬皮下組織を覆う模擬皮膚とを備えているものである。

上記構成によれば、現実の人体の腕に存在する皮下組織と同様に第１模擬皮下組織が設けられているので、模擬皮膚の表面上への力学的負荷に追従して第１模擬血管が伸縮する挙動が、現実の人体における血管の挙動と同様のものとなる。したがって、本発明に係る穿刺練習用シミュレータによれば、実際の腕に対して穿刺を行う際の訓練を、より的確に繰り返し行うことができるようになる。

本発明の一実施形態に係る穿刺練習用シミュレータを示す縦断面図である。模擬動脈血管を取り付けたときの穿刺練習用シミュレータを示す断面図である。模擬静脈血管が挙動する様子を示す縦断面図である。模擬静脈血管または模擬動脈血管が挙動する様子を示す図である。従来の穿刺練習用シミュレータを示す断面図である。

本発明の実施形態について、図１〜図４に基づいて説明すると以下の通りである。

〔１．穿刺練習用シミュレータの構成について〕
図１は、本発明の一実施形態に係る穿刺練習用シミュレータ１の構成を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る穿刺練習用シミュレータ１は、模擬静脈血管２（第１模擬血管）と、第１粒子状ゲル３によって形成された第１模擬皮下組織４と、模擬皮膚５とを備えている。

模擬静脈血管２は、現実の人体における静脈血管に相当するものであり、伸縮可能な材質からなるチューブにより形成されている。模擬静脈血管２を形成するための材質としては、たとえば、弾性率が５０Ｐａ〜１０００ｋＰａ程度である特殊（熱可塑性）エラストマーを用いることができる。また、図１においては、複数本（３本）の模擬静脈血管２が模擬皮膚５内に設けられる構成が示されているが、模擬皮膚５内に設けられる模擬静脈血管２の本数は３本に限定されることはない。

第１粒子状ゲル３は、複数個が模擬静脈血管２の周囲に充填されることにより、第１模擬皮下組織４を形成するものである。第１粒子状ゲル３としては、直径１μｍ程度のマイクロゲルを用いることもできるし、直径２ｍｍ程度の球状ゲルを用いることもできる。なお、複数個の第１粒子状ゲル３のそれぞれに係る直径は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の範囲に分布しており、分布の中央値が０．７５ｍｍ程度であることが好ましい。

また、第１粒子状ゲル３の材質は、イソブチレン無水マレイン酸の共重合ポリマーゲル、アクリルアミドゲル、ポリビニールアルコールゲルのいずれかから選択されることが好ましい。また、第１粒子状ゲル３の弾性率は、５００ｋＰａ〜５０００ｋＰａであることが望ましい。

第１模擬皮下組織４は、上述のとおり、複数個の第１粒子状ゲル３が模擬静脈血管２の周囲に充填されることにより形成されるものである。そして、第１模擬皮下組織４は、３本の模擬静脈血管２のそれぞれに対応して３箇所に形成されている。

また、図１においては、第１模擬皮下組織４は、模擬静脈血管２の周囲においてほぼ均等に形成される構成が示されているが、必ずしもこの必要はない。つまり、第１模擬皮下組織４の厚みは、模擬静脈血管２の外径の１／３倍〜２倍程度の範囲内であれば、第１模擬皮下組織４を形成する位置に応じて適宜変更してもよい。なお、特に模擬静脈血管２の外径の１／２倍程度の厚みに設定されることが好ましい。

模擬皮膚５は、第１模擬皮下組織４を覆うように形成され、穿刺練習用シミュレータ１の外形を画定するものである。模擬皮膚５は、柔軟性を有するように構成される。たとえば、織布、不織布等の伸縮性を有する布地に、シリコーンゴム等の弾力性を有する材料を塗布あるいは含浸させることにより、模擬皮膚５を構成することができる。

以上の説明のとおり、本発明の一実施形態に係る穿刺練習用シミュレータ１は、模擬皮膚５の内部に、模擬静脈血管２を有する構成とされている。しかしながら、本発明に係る穿刺練習用シミュレータは、以下に説明する通り、模擬静脈血管に加えて模擬動脈血管を有する構成とすることもできる。

すなわち、図２に示すように、本発明の他の実施形態に係る穿刺練習用シミュレータ１０は、模擬静脈血管２と、第１模擬皮下組織４と、模擬筋肉１１と、模擬動脈血管１２（第２模擬血管）と、第２粒子状ゲル１３により形成された第２模擬皮下組織１４と、模擬皮膚１５とを備えている。

図２に示す穿刺練習用シミュレータ１０における模擬静脈血管２および第１模擬皮下組織４については、図１に係る穿刺練習用シミュレータ１と同様の構成である。また、図２に係る穿刺練習用シミュレータ１０においては、第１模擬皮下組織４および模擬皮膚１５を覆うように、模擬筋肉１１が設けられている。そして、模擬筋肉１１の内部に、模擬動脈血管１２および第２模擬皮下組織１４が形成されている。

つまり、穿刺練習用シミュレータ１０においては、模擬皮膚１５が第１模擬皮下組織４を上側から覆っている。また、第１模擬皮下組織４の模擬皮膚１５に覆われていない側には、模擬筋肉１１が配置されている。そして、模擬動脈血管１２の周囲には、第２粒子状ゲル１３が充填されており、この第２粒子状ゲル１３により第２模擬皮下組織１４が形成されている。さらに、第２模擬皮下組織１４の周囲には、第２模擬皮下組織１４を覆うように模擬筋肉１１が配置されている。

以下、穿刺練習用シミュレータ１０を構成する部材のうち、穿刺練習用シミュレータ１に設けられていない構成部材である、模擬筋肉１１、模擬動脈血管１２、第２粒子状ゲル１３、第２模擬皮下組織１４および模擬皮膚１５についてより具体的に説明する。

模擬筋肉１１は、弾性率が２０００ｋＰａ〜４０００ｋＰａの特殊シリコーン樹脂または特殊エラストマーにより形成することができる。

模擬動脈血管１２は、現実の人体における動脈血管に相当する構成であり、伸縮することが可能なチューブで構成される。模擬動脈血管１２の材質としては、たとえば弾性率が５ｋＰａ〜２０００ｋＰａ程度である特殊（熱可塑性）エラストマーを用いることができる。

さらに、模擬動脈血管１２は、模擬静脈血管２よりも、外径が大きく、側壁が厚くなっており、弾性率も高く設定されることが好ましい。なぜなら、現実の人体における動脈血管には、静脈血管よりも多くの血液が流れ、また、血圧も静脈血管よりも高いため、動脈血管の血管壁が静脈血管よりも厚くなっているためである。

第２粒子状ゲル１３は、複数個が模擬動脈血管１２の周囲に充填されることにより、第２模擬皮下組織１４を形成するものである。第２粒子状ゲル１３としては、直径１μｍ程度のマイクロゲルを用いることもできるし、直径２ｍｍ程度の球状ゲルを用いることもできる。複数個の第２粒子状ゲル１３に係る直径は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に分布しており、分布の中央値が１．０ｍｍ程度であることが好ましい。つまり、第２粒子状ゲル１３は、第１粒子状ゲル３よりも若干大きなものとすることが好ましい。

また、第２粒子状ゲル１３の材質は、イソブチレン無水マレイン酸の共重合ポリマーゲル、アクリルアミドゲル、ポリビニールアルコールゲルのいずれかから選択されることが好ましい。また、第２粒子状ゲル１３の弾性率は、５００ｋＰａ〜５０００ｋＰａであることが望ましい。

第２模擬皮下組織１４は、複数個の第２粒子状ゲル１３が模擬動脈血管１２の周囲に充填されることにより形成されるものである。第２模擬皮下組織１４の厚みと模擬動脈血管１２の外径との関係は、第１模擬皮下組織４の厚みと模擬静脈血管２の外径との関係と同様に設定すればよい。

模擬皮膚１５は、第１模擬皮下組織１４の模擬筋肉１１が配置されていない側を覆うものである。模擬皮膚１５の材料は、模擬皮膚５と同様の材料を選択できる。また、図２においては、模擬皮膚１５および模擬筋肉１１により、穿刺練習用シミュレータ１０の外形が画定される構成が示されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。つまり、模擬皮膚１５を模擬筋肉１１の全体を覆うように配置し、模擬皮膚１１により穿刺練習用シミュレータ１０に係る外形の全てが画定されるようにしてもよい。

以上のように構成された模擬静脈血管２および模擬動脈血管１２の挙動について、図３および図４を参照して説明する。図３は、模擬皮膚１５に力学的負荷が加えられたときに、模擬静脈血管２が挙動する様子を示す図である。また、図４は、模擬皮膚１５に力学的負荷が加えられたときに、模擬静脈血管２または模擬動脈血管１２が挙動する様子を示す図である。

図３に示すように、模擬皮膚１５に対してたとえば図中左側から力学的負荷が加えられたとき、力学的負荷に追従して、模擬静脈血管２は参照符号２ａに示す位置に移動する。この際、模擬静脈血管２が参照符号２ａで示される位置まで移動する距離は、おおよそ２０ｍｍである。

また、模擬皮膚１５に対して力学的負荷が加えられたとき、図４に示すように、模擬静脈血管２および模擬動脈血管１２は、力学的負荷に追従して撓む。図４に示されているＲ１は、模擬静脈血管２または模擬動脈血管１２の撓んだ箇所の曲率半径を示している。曲率半径Ｒ１が２０ｍｍ程度の値となるように、第１粒子状ゲル３や第２粒子状ゲル１３の弾性や、模擬静脈血管２や模擬動脈血管１２の弾性を適宜設定すれば、血管探索動作や血管維持動作の訓練には十分である。もちろん、穿刺動作の訓練が行われる医療現場のニーズに合わせて、曲率半径Ｒ１が２０ｍｍ以上になるように設定してもよい。

さらに、図３および図４は、穿刺練習用シミュレータ１０に力学的負荷が加えられた場合における模擬静脈血管２または模擬動脈血管１２の挙動について説明しているが、もちろん、穿刺練習用シミュレータ１に力学的負荷が加えられた場合において、模擬静脈血管２も同様の挙動を示す。

〔２．穿刺練習用シミュレータの効果について〕
以上に説明したとおり、穿刺練習用シミュレータ１または穿刺練習用シミュレータ１０を構成することにより、以下に説明する効果を得ることができる。

すなわち、穿刺練習用シミュレータ１（１０）においては、現実の人体の腕などに存在する皮下組織と同様に第１模擬皮下組織４が設けられている。したがって、模擬皮膚５の表面上に加えられた力学的負荷に追従して模擬静脈血管２が伸縮する挙動が、現実の人体における静脈血管の挙動と同様のものとなる。したがって、穿刺動作に必須となる血管探索動作および血管維持動作の訓練を、より的確に行うことができる。

また、医療従事者が穿刺動作を行うとき、１つの静脈血管にうまく穿刺できなければ、他の静脈血管に穿刺しなおすことがある。このような事態に対応するための訓練も、複数の模擬静脈血管２が設けられている穿刺練習用シミュレータ１（１０）を用いれば可能である。

さらに、複数本設けられている模擬静脈血管２を、それぞれ異なる物性値（サイズや弾性率等）にすることで、現実の成人の静脈血管を想定した模擬静脈血管２や、幼児の静脈血管を模した模擬静脈血管２を１つの穿刺練習用シミュレータ１に配置することができる。そして、複数の第１模擬皮下組織４についても、それぞれ物性値を異なった値にすることにより、現実の成人の皮下組織を模した第１模擬皮下組織４や、幼児の皮下組織を模した第１模擬皮下組織４を１つの穿刺練習用シミュレータ１に配置することができる。これにより、異なる人体の血管を対象とした穿刺動作の訓練を１つの穿刺練習用シミュレータ１で行うことができる。

また、穿刺練習用シミュレータ１０においては、模擬動脈血管１２が、模擬静脈血管２よりも奥側で模擬筋肉１１に近いところに配置されている。この模擬動脈血管１２と模擬静脈血管２との配置関係は、現実の人体における動脈血管と静脈血管との配置関係とほぼ同じであるため、現実の人体に対して穿刺するときと同様に、静脈内注射、動脈内注射、皮下注射、筋肉内注射等の各種の注射作業を行う際の穿刺動作の訓練をより的確に行うことができる。

以上のとおり、本発明に係る穿刺練習用シミュレータにおいては、現実の人体における血管と同様に、模擬静脈血管や模擬動脈血管が模擬皮膚の表面上への力学的負荷に追従して伸縮するという挙動をする。したがって、穿刺動作において必須となる血管探索動作および血管維持動作の訓練を、現実の人体に対して行う場合とほぼ同様の状態で行うことができる。

本発明は、採血、注射、透析等の人体に穿刺する手技を練習するために好適に利用することができる。

１、１０穿刺練習用シミュレータ
２模擬静脈血管（第１模擬血管）
３第１粒子状ゲル
４第１模擬皮下組織
５、１５模擬皮膚
１１模擬筋肉
１２模擬動脈血管（第２模擬血管）
１３第２粒子状ゲル
１４第２模擬皮下組織

Claims

伸縮可能なチューブにより構成される第１模擬血管と、
上記第１模擬血管の周囲に充填された第１粒子状ゲルにより形成される第１模擬皮下組織と、
上記第１模擬皮下組織を覆う模擬皮膚とを備えていることを特徴とする穿刺練習用シミュレータ。
上記第１模擬血管が複数本設けられており、
上記第１模擬皮下組織が、複数本の第１模擬血管のそれぞれに対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穿刺練習用シミュレータ。
上記第１模擬皮下組織を覆うように形成される模擬筋肉を備え、
上記模擬筋肉内に、
伸縮可能なチューブにより構成される第２模擬血管と、
上記第２模擬血管の周囲に充填された第２粒子状ゲルにより形成される第２模擬皮下組織と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穿刺練習用シミュレータ。
上記第１粒子状ゲルは、イソブチレン無水マレイン酸の共重合ポリマーゲル、アクリルアミドゲル、およびポリビニールアルコールゲルのいずれかにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の穿刺練習用シミュレータ。