JP2014170075A - トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレーニング装置において、液体が循環する環境を簡単に構成する。
【解決手段】トレーニング装置１０は、カテーテルを送達可能な血管モデル２６、及びカテーテルによる処置がなされる生体器官を模した心臓モデル２８を含む模擬体１６と、模擬体１６に水Ｗを供給する供給管４６と、模擬体１６から水Ｗを排出する排出管４８と、模擬体１６の少なくとも一部を水没させた状態で収容する空間部１２を有するマネキン１４と、空間部１２に存在する水Ｗを循環させて供給管４６に供給する循環部１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体管腔内インターベンション手技を訓練するためのトレーニング装置に関する。

生体管腔の治療においては、カテーテル等の生体管腔用医療デバイスを生体内に導入して病変部を治療するインターベンション手技（カテーテル手技）が実施されている。そのため、カテーテル手技の習得や上達を図る目的で、様々なトレーニング装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１に開示されている頚動脈部シミュレーションモデル（トレーニング装置）は、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）を訓練するため、模擬体として、大腿動脈から冠動脈に至る模擬血管（大腿動脈管路、腹部大動脈管路、胸部大動脈管路、大動脈弓管路、上行大動脈管路、右冠動脈管路、左冠動脈管路等）を備える。各模擬血管は、シリコン樹脂をベースにした素材により構成されており、実際にカテーテルを血管内に導入したときに近い感覚をユーザに与える。

また、特許文献２には、模擬体として、模擬心臓と、模擬心臓に接続する模擬血管とを備えた心臓血管模型（トレーニング装置）が開示されている。このトレーニング装置は、内視鏡操作訓練のために模擬血管の内壁の反射率を抑え、さらに模擬血管内に模擬血液（液体）が注入されることで、現実に近い訓練を実施可能としている。

特許第４３２０４５０号公報 実開平０５−５０４７７号公報

ところで、上記の特許文献１及び２には開示されていないものの、この種のトレーニング装置では、より現実に近いカテーテル手技を訓練するために、実際の生体器官と同様に、模擬血液（液体）が模擬血管（模擬体）内を流動する構造であることが要望されている。しかしながら、液体を流通する構成を採った場合は、構造が複雑化することになり、訓練の準備や後始末に手間がかかる。

また、トレーニング装置では、訓練においてＸ線撮影を実施することが要望されている。すなわち、Ｘ線撮影により模擬体やカテーテルを比較的不鮮明に映し出すことにより、より現実に近いカテーテル手技の訓練を行うことができる。そのため、Ｘ線撮影を実施する場合には、模擬体が不鮮明となるような構造が求められる。

さらに、Ｘ線撮影を用いた訓練では、カテーテルからＸ線造影剤（使用物）を吐出して、カテーテルの位置や模擬体の形状の確認を行う。しかしながら、Ｘ線造影剤を用いた訓練を続けると、残留したＸ線造影剤により、模擬体が比較的鮮明に映し出されてしまうという不都合が生じる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、液体が循環する環境を簡単に構成するとともに、Ｘ線撮影に基づく訓練も実施可能な構成とすることによって、より現実のインターベンション手技に近い訓練を効率的且つ良好に行うことができるトレーニング装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係るトレーニング装置は、カテーテルを送達可能な案内用配管、及び前記カテーテルによる処置がなされる生体器官を模した処置部を含む模擬体と、前記模擬体に液体を供給する供給部と、前記模擬体から前記液体を排出する排出部と、前記液体を貯留可能であり、前記模擬体の少なくとも一部を水没させた状態で収容する空間部を有する容器と、前記空間部に存在する液体を循環させて前記供給部に供給する循環部とを備えることを特徴とする。

上記によれば、トレーニング装置は、容器の空間部に液体を貯留するとともに模擬体を収容し、且つこの液体を循環部により循環することで、インターベンション手技に近い環境を簡単に構成することができる。これによりトレーニング装置は、訓練にともなう準備や後始末を効率的に行うことができる。

また、貯留された液体に模擬体の少なくとも一部を水没させることで、模擬体を含む空間部内の液体を実質的に均一な分布とすることができる。このため、放射線撮影により模擬体の放射線透過画像を取得すると、実際のインターベンション手技において取得する放射線透過画像と同程度に、模擬体が不鮮明に映し出されることになり、より現実に近い訓練を行うことが可能となる。

さらに、模擬体内に挿入したデバイスから使用物を送出したとしても、模擬体の排出部を介して空間部に使用物を直ぐに排出することができる。よって、使用物がＸ線造影剤の場合は、模擬体内の造影剤の残留を低減することができ、訓練を連続的に続けることが可能となる。従って、ユーザは、トレーニング装置により、現実に近い訓練を行うことができ、インターベンション手技を良好に習得（上達）することができる。

また、前記循環部は、前記供給部に供給する前記液体の流動量を周期的に変動させる上流側弁部を備えるとよい。

このように、循環部が、液体の供給量を周期的に変動して供給する上流側弁部を有することで、液体の流動量に基づいて模擬体を動作させることが可能となる。例えば、処置部が心臓を模したもの（心臓モデル）である場合は、液体の供給量の変動に応じて心臓モデルを拍動させることができる。

さらに、前記循環部は、前記空間部に存在する前記液体又は前記排出部の前記液体を流通可能な吸引用配管と、前記吸引用配管に接続され、該吸引用配管に負圧を付与することで前記液体を吸引して、前記供給部に供給するポンプとを含むことが好ましい。

このように、循環部が、吸引用配管とポンプを備えることで、空間部に存在する液体をスムーズに循環することが可能となる。また、心臓モデルを拍動させる構成では、通常、液体を溜めるリザーバを設ける必要があるが、このリザーバを容器によって代用することができ、装置を一層簡便化することができる。

またさらに、前記循環部は、前記吸引用配管を流通する前記液体の流動量を周期的に変動させる下流側弁部を備えていてもよい。

このように、循環部が、液体の流動量を変動させる下流側弁部を備えることで、ポンプの吸引により吸引用配管を流通する液体の流動量に基づいて模擬体を動作させることが可能となる。よって、例えば、上述した上流側弁部と下流側弁部の開閉を交互に行うことにより、心臓モデルの拍動を一層現実に近いものとすることもできる。

さらにまた、前記排出部は、前記処置部に直接接続される排出用配管を含み、前記排出用配管は、前記吸引用配管に着脱自在に接続されてもよい。

このように、排出用配管が吸引用配管に着脱自在に接続されることで、訓練時に、必要に応じて排出用配管を吸引用配管に接続することで、液体の流動を一層スムーズに行うことができる。

ここで、前記容器は、前記模擬体を視認可能とする透明又は半透明で、且つ人体の一部又は全部を模した人体モデルとして構成されてもよい。

このように、容器が人体の一部又は全部を模した人体モデルとして構成されることで、さらに現実に近い訓練を行うことができる。また、容器が透明又は半透明となっていることで、訓練時に、カテーテルの位置を視認することができ、汎用性の高い訓練をなすことができる。

また、前記容器は、載置状態において前記空間部と外部を連通させる開口部を上面に有することが好ましい。

このように、トレーニング装置は、容器の上面に開口部を有することで、開口部を介して空間部に液体を貯留することができ、さらに空間部や模擬体内に存在する空気を排出することができる。よって、トレーニング装置の準備や後始末の時間を大幅に短縮することができる。

本発明によれば、液体が循環する環境を簡単に構成するとともに、Ｘ線撮影に基づく訓練も実施可能な構成とすることによって、より現実のインターベンション手技に近い訓練を効率的且つ良好に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るトレーニング装置の全体構成を示す部分斜視図である。 図１のトレーニング装置の概略側面図である。 図１のトレーニング装置における水の回路を概略的に示す説明図である。 図１のトレーニング装置の模擬心臓体を拡大して示す説明図である。 変形例に係るトレーニング装置における水の回路を概略的に示す説明図である。

以下、本発明に係るトレーニング装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

トレーニング装置は、生体管腔内インターベンション手技（生体管腔内を通してデバイスを病変部に送達する手技）を訓練するための装置である。特に、本実施形態に係るトレーニング装置は、人体内の冠動脈に生じる狭窄部を図示しないカテーテルにより治療する訓練、つまりＰＴＣＡの訓練をなすように構成されている。

図１に示すように、トレーニング装置１０は、人体の外観を模し内部に空間部１２を有するマネキン１４（人体モデル）と、空間部１２に収容されカテーテルが実際に挿入及び送達される模擬体１６とを備える。また、トレーニング装置１０は、より現実に近い訓練を行うために、模擬血液である水Ｗ（液体）を模擬体１６に供給及び排出する構成を採っている。そのため、マネキン１４の外部には、水Ｗの循環をなす循環部１８が設けられる。

マネキン１４は、人体の全身を模したものでなく、ＰＴＣＡの訓練用として必要な部分である首部１４ａから大腿部１４ｆまでの範囲を模した形状に形成されている。より具体的には、人体の首部１４ａ、肩部１４ｂ、胸部１４ｃ、腹部１４ｄ、一部の上腕部１４ｅ、一部の大腿部１４ｆを模した外形を有する。このマネキン１４は、使用時に、仰向けとなるように手術台２０（図２参照）に載置される。トレーニング装置１０は、マネキン１４の大腿部１４ｆ以下の脚部が省かれていることで、装置の省スペース化が図られ、マネキン１４とともに循環部１８を手術台２０上に容易に載置することができる。勿論、マネキン１４は、全身を模したものでもよい。

マネキン１４は、図２に示すように、空間部１２に水Ｗを貯留する容器として構成され、空間部１２は、上述した人体（外観）の各部位に沿った形状に形成されている。そのため、マネキン１４を構成する壁部１５は、水Ｗを安定的に貯留することができる厚みと硬質性を有するように成形される。

図１及び図２に示すように、マネキン１４は、空間部１２に連通する比較的大きな開口部２２を胸部１４ｃの上面（仰向け面）に備える。このため、マネキン１４を手術台２０に載置した後に、開口部２２を介して外部から空間部１２に水Ｗを簡単に貯留していくことができる。

ここで、トレーニング装置１０は、訓練時に、実際の手技と同様に図示しない手術用のカバーがマネキン１４にかけられる。そのため、マネキン１４に開口部２２が設けられているとしても、訓練時に、カバーに覆われることで患者が手術台２０に仰臥した状態を違和感なく再現することができる。なお、マネキン１４には、マスク２４が首部１４ａに取り付けられてもよい。ユーザは、マネキン１４にカバーがかけられても、カバーから露出するマスク２４により、マネキン１４の姿勢等を認識することができる。

勿論、トレーニング装置１０は、カバーをかけずに使用することも可能であり、この場合、模擬体１６に対するカテーテルの位置を肉眼で確認しながら訓練することもできる。このため、マネキン１４は、空間部１２に収容された模擬体１６を視認可能な透明性（又は半透明性）を有する材料により構成されることが好ましい。マネキン１４を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の各種樹脂材料が挙げられる。

マネキン１４の空間部１２に収容される模擬体１６は、ＰＴＣＡの訓練用として、人体内の血管を模しカテーテルを送達可能な血管モデル２６（案内用配管）と、人体内の心臓を模し血管モデル２６が接続される心臓モデル２８（処置部）とを有する。血管モデル２６及び心臓モデル２８は、実際の生体器官と略同一箇所に位置するように、マネキン１４の各部位に適切に配置される。

血管モデル２６は、図１〜図３に示すように、実際のＰＴＣＡにおいてカテーテルが送達される経路を構成しており、心臓モデル２８に接続される大動脈モデル３０と、この大動脈モデル３０に接続される動脈モデル３２とを有する。

大動脈モデル３０は、人体内の大動脈に似せて（近似するように）形成される。具体的には、心臓から頭部方向に向かう上行大動脈、上行大動脈に連なり略１８０°湾曲して脚部方向を臨む大動脈弓、大動脈弓に連なり脚部方向に向かう下行大動脈、下行大動脈に連なりさらに脚部方向に向かう胸部大動脈及び腹部大動脈を模したチューブとなっている。大動脈モデル３０の内部には、軸方向に沿って大動脈側内腔３１が設けられている。大動脈側内腔３１は、現実に近い訓練環境を提供するために、実際の大動脈の各部位に対応した比較的大きめの内径を有することが好ましい。

動脈モデル３２は、大動脈モデル３０よりも細く形成された複数のチューブによって構成される。具体的には、人体内の総腸骨動脈（外腸骨動脈）及び大腿動脈を模した２つの大腿動脈管（右大腿動脈管３４ａ、左大腿動脈管３４ｂ）と、人体内の腕頭動脈、右鎖骨下動脈、左鎖骨化動脈及び上腕動脈等を模した２つの上腕動脈管（右上腕動脈管３６ａ、左上腕動脈管３６ｂ）とを含む。右大腿動脈管３４ａ、左大腿動脈管３４ｂ、右上腕動脈管３６a及び左上腕動脈管３６ｂの内部には、カテーテルの送達を可能とする内径を有する動脈側内腔３７が形成されている。

左大腿動脈管３４ｂと右大腿動脈管３４ａは、大動脈モデル３０の大腿部１４ｆ寄りの端部（心臓モデル２８の遠位側）に接続され、２股に分岐している。これら各大腿動脈管３４ａ、３４ｂは、マネキン１４の腹部１４ｄ内を回り込んで大腿部１４ｆの内側（鼠蹊部に相当する箇所）に至り、大腿部１４ｆからマネキン１４の外部に露出されている。外部に露出された各大腿動脈管３４ａ、３４ｂの端部には挿入用端子３８が設けられている。挿入用端子３８には、動脈側内腔３７へのカテーテルの挿入を許容するとともに、動脈側内腔３７を流動する水Ｗの漏洩を防止する図示しない弁部が設けられている。

左上腕動脈管３６ｂと右上腕動脈管３６ａは、一端部が大動脈モデル３０の湾曲部分に接続され、この一端部からマネキン１４の肩部１４ｂ内を回り込んで上腕部１４ｅの切断面１４ｇに至り、さらに切断面１４ｇから外部に露出されている。外部に露出された各上腕動脈管３６ａ、３６ｂの端部には、各大腿動脈管３４ａ、３４ｂと同様に挿入用端子３８が設けられている。

一方、心臓モデル２８は、上述した血管モデル２６を介してカテーテルが送達され、所定の処置がなされる処置部として構成されている。図１及び図４に示すように、心臓モデル２８は、人体内の心臓を模した模擬心臓体４０と、右冠動脈を模した右冠動脈管４２と、左冠動脈を模した左冠動脈管４４とにより構成されている。

模擬心臓体４０は、可撓性を有する壁部４１によって構成され、人体内の心臓に似せた（近似した）歪な球形状に形成されている。この模擬心臓体４０の所定位置（図４中の上部）には、大動脈モデル３０の一端部が連結されている。また、模擬心臓体４０の壁部４１には、右冠動脈管４２及び左冠動脈管４４が接続されるとともに、供給管４６（供給部）及び排出管４８（排出部）が接続されている。

模擬心臓体４０は、実際の心臓の内部（すなわち、右心房、左心房、右心室及び左心室からなる構造）と異なり、壁部４１によって１つの空洞状に形成された流動室５０を内部に有する。流動室５０には、右冠動脈管４２、左冠動脈管４４及び供給管４６から水Ｗが供給され、この水Ｗは室内に一時的に溜められるとともに、室内を流動して排出管４８から排出される。

模擬心臓体４０は、流動室５０に供給される水Ｗの供給量に応じて膨張と収縮の動作（拍動）を行う。流動室５０は、図４に示すように大動脈モデル３０の大動脈側内腔３１と直接連通しておらず、右冠動脈管４２及び左冠動脈管４４を介して連通している。このため、流動室５０の水Ｗの流動を、大動脈側内腔３１の水Ｗの流動と別にすることができ、模擬心臓体４０の膨張と収縮を良好に行うことができる。勿論、大動脈側内腔３１と流動室５０の間の壁部４１には、図示しない孔部が設けられてもよく、孔部を介して大動脈側内腔３１と流動室５０の流通を行うことで、流動室５０の内圧を調整することもできる。

また、模擬心臓体４０の壁部４１には、流動室５０と模擬心臓体４０の外部（空間部１２）とを連通する小径の孔部５２を設けてもよい。これにより、孔部５２を介して流動室５０から空間部１２に水Ｗや空気を適宜排出することができる。

右冠動脈管４２及び左冠動脈管４４は、模擬心臓体４０の外側に沿って設けられるチューブであり、模擬心臓体４０の壁部４１に連結する複数の分岐管４２ａ、４４ａを有する。各冠動脈管４２、４４（分岐管４２ａ、４４ａを含む）の内部には、水Ｗの流通が可能な流通路４２ｂ、４４ｂが形成されている。流通路４２ｂ、４４ｂは、分岐管４２ａ、４４ａを介して流動室５０に連通する一方、大動脈モデル３０に連結された右冠動脈管４２及び左冠動脈管４４の端部を介して大動脈側内腔３１に連通している。

上記のように構成される模擬体１６（血管モデル２６及び心臓モデル２８）は、実際の生体器官と同程度の剛性や可撓性を有し、且つカテーテルが視認可能となるように透明性（又は半透明性）を有する構成であることが好ましい。模擬体１６を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコンゴム（シリコンエラストマー）や熱硬化性のポリウレタンエラストマー等のエラストマー系材料、又はシリコンハイドロゲルやＰＶＡハイドロゲルやゼラチンなどのゲル、或いはシリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリメタクリル酸メチル等の熱可塑性樹脂を単独で、或いは複数組み合わせたもの等が挙げられる。

なお、模擬体１６は、上述した血管モデル２６（大動脈モデル３０、動脈モデル３２）及び心臓モデル２８等に限定されるものではなく、他の生体器官のモデルを加えて複雑に構成してもよい。また、トレーニング装置１０は、ＰＴＣＡの訓練用に限定されるものでなく、種々の治療の訓練をなすために構成してよいことは勿論である。要するに、模擬体１６は、訓練内容に応じて処置部となる生体器官（例えば、他の血管、胆管、気管、食道、尿道、胃、腸、肝臓、膵臓、腎臓等）を模した器官モデルと、この処置部に対してカテーテルを送達可能とする生体管腔モデル（案内用配管）とを備えていればよい。

次に、上記の模擬体１６（血管モデル２６及び心臓モデル２８）に模擬血液である水Ｗを流動する構造（供給管４６、排出管４８及び循環部１８）について説明する。概略的には、トレーニング装置１０は、空間部１２に貯留した水Ｗを用いて、模擬体１６に対する水Ｗの供給及び排出を実施するように構成されている。このため、供給管４６及び排出管４８は、図１〜図３に示すように、空間部１２に貯留される水Ｗに模擬体１６とともに水没するように、マネキン１４の空間部１２に配管される。

供給管４６（供給部）は、模擬体１６に水Ｗを供給するチューブであり、マネキン１４の大腿部１４ｆの切断面１４ｈから胸部にわたって形成された主管５４と、主管５４の一端部から分岐し模擬心臓体４０に接続される心臓供給管５６と、同じく主管５４の一端部から分岐し大動脈モデル３０に接続される大動脈供給管５８とを含む。供給管４６の内部には、水Ｗの供給路４６ａが形成されており、この供給路４６ａは、主管５４、心臓供給管５６及び大動脈供給管５８を相互に連通している。

主管５４の他端部は、右側の大腿部１４ｆの切断面１４ｈに設けられた供給用コネクタ６０に接続される。供給用コネクタ６０は、マネキン１４の外部から水Ｗを流入可能に構成されている。そのため、供給用コネクタ６０の内部には、例えば、水Ｗを一方向（模擬体１６）に向かわせるチェック弁が設けられてもよい。供給管４６は、供給用コネクタ６０に接続されたマネキン１４外部の第１循環チューブ６８（循環部１８）から供給路４６ａに水Ｗが供給されることで、この水Ｗをマネキン１４の大腿部１４ｆ側から胸部１４ｃ側に向かって流動させる。

心臓供給管５６は、主管５４と模擬心臓体４０の間を結ぶことで、供給路４６ａを流動する水Ｗを流動室５０に直接供給する。また、大動脈供給管５８は、主管５４と大動脈モデル３０の間を結ぶことで、供給路４６ａを流動する水Ｗを大動脈側内腔３１に直接供給する。

一方、排出管４８（排出部：排出用配管）は、その内部に排出路４８ａを有し、模擬体１６から水Ｗを排出するチューブとして構成されている。排出管４８は、模擬心臓体４０に直接接続される心臓排出管６２と、左大腿動脈管３４ｂと右大腿動脈管３４ａの各々に分枝して設けられた２つの動脈排出管６４、６４とを含む。

心臓排出管６２は、一端部が模擬心臓体４０に接続され、他端部がマネキン１４の所定位置（腹部１４ｄ内）で自由状態となっており、排出路４８ａを介して流動室５０の水Ｗを空間部１２に排出する。この心臓排出管６２は、左側の大腿部１４ｆの切断面１４ｈから空間部１２に挿入された第２循環チューブ７０の排出用コネクタ６６に届く長さを有しており、その端部には排出用コネクタ６６に着脱自在に接続される接続コネクタ６２ａが設けられている。

２つの動脈排出管６４、６４は、人体内の右内腸骨動脈及び左内腸骨動脈を模して形成されており、一端部が右大腿動脈管３４ａ又は左大腿動脈管３４ｂに接続され、他端部が大腿部１４ｆ内で自由状態となっている。各動脈排出管６４、６４は、大動脈モデル３０の大動脈側内腔３１、右大腿動脈管３４ａ及び左大腿動脈管３４ｂの動脈側内腔３７を流動する水Ｗを、空間部１２に排出する機能を有している。

なお、模擬体１６から空間部１２に水Ｗを排出する構成（排出部）は、排出管４８に限定されるものではなく、例えば、大動脈モデル３０、動脈モデル３２、又は模擬心臓体４０に所定の大きさの穴を開けただけでもよい。

また、排出用コネクタ６６は、空間部１２に貯留された水Ｗを第２循環チューブ７０内に取り込むとともに、必要に応じて接続コネクタ６２ａに接続されることで心臓排出管６２から直接取り込む機能を有する。すなわち、トレーニング装置１０は、排出用コネクタ６６を介して、マネキン１４外部の循環部１８に水Ｗを流出することができる。

循環部１８は、上述した第１及び第２循環チューブ６８、７０と、これら第１及び第２循環チューブ６８、７０が接続される遠心ポンプ７２と、遠心ポンプ７２の駆動を制御するポンプコントローラ７４と、第１循環チューブ６８の途上に設けられる電磁弁７６（上流側弁部）と、電磁弁７６の駆動を制御する電磁弁コントローラ７８とを備える。

第１循環チューブ６８は、一端部が供給用コネクタ６０に接続され、他端部が遠心ポンプ７２の流出部７２ａに接続される供給用配管（模擬体１６に対する水Ｗの循環の上流を構成する管体）である。第１循環チューブ６８の内部には、水Ｗが流通する第１循環路６８ａが形成されている。第２循環チューブ７０は、マネキン１４の空間部１２に所定長さ挿入される一端部に排出用コネクタ６６を有する一方、他端部が遠心ポンプ７２の流入部７２ｂに接続される吸引用配管（模擬体１６に対する水Ｗの循環の下流を構成する管体）である。第２循環チューブ７０の内部には、水Ｗが流通する第２循環路７０ａが形成されている。

遠心ポンプ７２は、水Ｗに流動力を付与する、すなわち流入部７２ｂを介して第２循環チューブ７０から水Ｗを吸引し、流出部７２ａを介して第１循環チューブ６８に水Ｗを押し出す機能を有する。遠心ポンプ７２は、流出部７２ａ及び流入部７２ｂを有する円筒状のハウジング７３と、ハウジング７３内で回転する図示しないプロペラとを備える。流出部７２ａは、ハウジング７３の外周縁部に設けられたポートであり、ハウジング７３内で回転するプロペラの遠心力により、周縁部に押し出された水Ｗを第１循環チューブ６８に流出する。流入部７２ｂは、ハウジング７３の中心部に設けられたポートであり、プロペラの回転によりハウジング７３内に生じる負圧により、第２循環チューブ７０からハウジング７３内に水Ｗを吸引（流入）する。このため、遠心ポンプ７２は、プロペラの回転速度に基づき、水Ｗの流動量（流出量及び流入量）を変動することができる。

ポンプコントローラ７４は、遠心ポンプ７２に電気的に接続され、プロペラの駆動を制御する。すなわち、トレーニング装置１０は、ポンプコントローラ７４により、循環部１８を循環する水Ｗの流動量を調整することができ、模擬体１６に適量の水Ｗを供給する。

電磁弁７６は、第１循環チューブ６８の上流側と下流側の間を接続する機体７７と、機体７７の内部に設けられる図示しないソレノイドと、ソレノイドの磁力により動作する図示しない可動部とを備え、さらに電磁弁コントローラ７８に電気的に接続されている。ソレノイドは、電磁弁コントローラ７８からの電力供給タイミングに基づき励磁する。可動部は、ソレノイドの励磁作用下に変位して、第１循環チューブ６８の第１循環路６８ａを開閉する。

電磁弁コントローラ７８は、所定周期に基づき、電力パルスを電磁弁７６に供給する。電磁弁コントローラ７８は、電力パルスの周期を調整することが可能であり、例えば、１秒毎にオン／オフを繰り返すパルスを出力する。これにより、電磁弁７６の可動部は、１秒毎に開状態と閉状態とに移行し、第１循環チューブ６８の第１循環路６８ａを開閉する。

すなわち、循環部１８は、電磁弁７６により、第１循環路６８ａを閉塞することで水Ｗを一時的に遮断し、第１循環路６８ａを開放することで留まっていた水Ｗを流動させることができる。そのため、第１循環路６８ａの水Ｗは、時間経過にともない流動量が変動して（流動量が大きくなる又は小さくなって）供給管４６に供給される。これにより、トレーニング装置１０は、実際の血圧と同じように水圧が変動する水Ｗを、供給管４６を介して模擬体１６に供給することができる。

このため、模擬体１６には、内部を流動する水Ｗの水圧を検出する圧力センサ８０が設けられることが好ましい。例えば、圧力センサ８０は、人体内の左総頚動脈を模し大動脈モデル３０に連結した接続配管８２に接続され、大動脈モデル３０を流動する水Ｗの水圧を検出する。ユーザは、圧力センサ８０の水圧値に基づきポンプコントローラ７４及び電磁弁コントローラ７８を操作して、所望の流動に調節することができる。なお、ポンプコントローラ７４と電磁弁コントローラ７８は、１つの制御部７９（コンピュータ：図１の破線参照）により構成してもよく、例えば、ユーザが血圧を設定しただけで、制御部７９が遠心ポンプ７２と電磁弁７６を自動的に駆動し、さらに圧力センサ８０の検出値に基づき水の流動量を調整するように構成してもよい。

以上のように構成される循環部１８は、図２に示すように、マネキン１４とともに手術台２０上に載置され、さらにその上部には架台８４が配置される。訓練時には、マネキン１４とともに架台８４がカバーに覆われることで、循環部１８の各種機器が保護される。

また、トレーニング装置１０は、Ｘ線撮影システム８６を併用して訓練を行う構成となっている。すなわち、訓練では、カバーに覆われた模擬体１６及びマネキン１４に対し、Ｘ線撮影システム８６により連続的なＸ線透過画像（放射線透過画像：動画）を取得する。そのため、ユーザは、Ｘ線透過画像を確認しつつカテーテルを送達してＰＴＣＡの処置をなすことができ、現実に近いカテーテル手技の訓練を行うことができる。

Ｘ線撮影システム８６は、手術台２０の上方に設置されるＸ線源８８（放射線源）と、マネキン１４と手術台２０の間に配置されるＸ線検出装置９０と、Ｘ線源８８及びＸ線検出装置９０に接続される制御装置９２と、制御装置９２に接続されるモニタ９４とを備える。Ｘ線源８８は、制御装置９２の制御に基づき所定の線量（照射エネルギー量）からなるＸ線を連続的にマネキン１４に照射する。Ｘ線源８８から照射されたＸ線は、水Ｗが貯留されたマネキン１４や模擬体１６を透過した後、Ｘ線検出装置９０に入射される。なお、Ｘ線の照射範囲は、マネキン１４の胸部１４ｃから腹部１４ｄまでとし、ユーザの作業位置や循環部１８に届かないように設定されることが好ましい。これによりユーザの被爆や循環部１８への影響を低減することができる。

Ｘ線検出装置９０は、連続的に入射されるＸ線を順次処理してＸ線透過画像（動画）を取得する。このＸ線検出装置９０としては、例えば、Ｘ線を可視光に変化し、可視光を受光することでＸ線に応じた画像情報を得る電子カセッテ等を適用することができる。Ｘ線検出装置９０により取得されたＸ線透過画像（Ｘ線透過画像情報：電気信号）は、制御装置９２に順次送信される。

制御装置９２は、例えば、周知のコンピュータにより構成され、Ｘ線源８８及びＸ線検出装置９０を制御する機能を有する。Ｘ線撮影システム８６は、制御装置９２の制御によりＸ線源８８からＸ線を照射して、模擬体１６及びマネキン１４を透過したＸ線に基づきＸ線透過画像を取得し、このＸ線透過画像をモニタ９４に表示する。これにより、ユーザは、モニタ９４に表示されたＸ線透過画像を確認しつつ、カテーテル手技の訓練を行うことができる。

本実施形態に係るトレーニング装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について説明する。

トレーニング装置１０を用いてＰＴＣＡの訓練を行う場合は、図２に示すように、模擬体１６、供給管４６及び排出管４８が空間部１２に収容されたマネキン１４と、循環部１８を共に手術台２０上に載置する。なお、循環部１８（特に、ポンプコントローラ７４や電磁弁コントローラ７８）は、手術台２０と別の箇所に配置してもよい。配置においては、マネキン１４と循環部１８を同じ高さに位置させることで、水Ｗの流動をスムーズに行うことができる。

この際、供給管４６は、マネキン１４の供給用コネクタ６０に接続されているが、心臓排出管６２の接続コネクタ６２ａは、排出用コネクタ６６に接続しておらず、自由状態となって空間部１２に存在する。また、カテーテルの処置箇所（例えば、心臓モデル２８の左冠動脈管４４）には、管を折り曲げる、詰物を入れる等して流通路４４ｂを閉塞して、訓練用の狭窄部αを予め形成しておく。

マネキン１４の載置後は、マネキン１４の開口部２２を介して空間部１２に水Ｗを注ぎ込んでいく。これにより、空間部１２は充分な量の水Ｗが満たされ、模擬体１６、供給管４６及び排出管４８が水没する。なお、空間部１２に水Ｗを貯留する際には、遠心ポンプ７２を駆動することにより、模擬体１６、供給管４６及び排出管４８の各内部にも水Ｗで満たすようにして、模擬体１６、供給管４６及び排出管４８の水没を促進してもよい。

以上の準備が終了すると、マネキン１４及び循環部１８に手術用のカバーをかけて実際のカテーテル手技と同様の環境を構築する。そして、図４に示すように、ユーザの操作に基づき循環部１８を動作させることで、マネキン１４に貯留した水Ｗの循環を行う。循環部１８は、ポンプコントローラ７４により遠心ポンプ７２のプロペラを駆動して、第２循環チューブ７０の第２循環路７０ａに負圧を生じさせる。これにより、第２循環チューブ７０は、マネキン１４内に貯留されている水Ｗを、排出用コネクタ６６を介して第２循環路７０ａに吸引し、遠心ポンプ７２に案内する。遠心ポンプ７２では、第２循環チューブ７０から流入部７２ｂを介してハウジング７３内の中央部に流入した水Ｗを、プロペラの遠心力により外側に流動する。そのため、第１循環チューブ６８の第１循環路６８ａには、流出部７２ａを介して充分な勢いを有する水Ｗが押し出される。

遠心ポンプ７２から第１循環チューブ６８に流出した水Ｗは、第１循環路６８ａを通って供給管４６に流動していく。この際、第１循環チューブ６８に接続されている電磁弁７６は、電磁弁コントローラ７８により第１循環路６８ａを周期的に開閉するように動作しており、水Ｗの流動量を変動する。よって、供給用コネクタ６０を介して第１循環チューブ６８に接続される主管５４（供給管４６）には、流動量が変動した水Ｗが供給される。

供給管４６に流動した水Ｗは、主管５４を通って胸部１４ｃに向かい、その一部が心臓供給管５６から模擬心臓体４０の流動室５０に直接供給される。これにより、模擬心臓体４０が拍動するように動作する。すなわち、模擬心臓体４０は、心臓供給管５６から大量の水Ｗが供給されると、水Ｗが流動室５０に溜まり、その内圧が高まって外側に膨らむ。また、模擬心臓体４０は、心臓供給管５６から少量の水Ｗが供給されると、流動室５０の内圧が低くなることにより内側に萎む。このように、水Ｗの流動量（供給量）が変動することで、模擬心臓体４０が周期的に膨張及び収縮を繰り返すことになり、心臓の拍動が模倣される。

模擬心臓体４０に供給された水Ｗは、流動室５０内を環流し、流動室５０に接続された心臓排出管６２の排出路４８ａに導かれる。排出路４８ａに流動した水Ｗは、心臓排出管６２の端部に向かい、この端部から空間部１２（水Ｗの貯留部）に排出される。

一方、模擬心臓体４０に流動せずに主管５４から大動脈供給管５８に向かった水Ｗは、大動脈モデル３０の大動脈側内腔３１に流入する。この水Ｗの一部は、右冠動脈管４２や左冠動脈管４４を介して模擬心臓体４０の流動室５０に向かうものの、大部分は大動脈側内腔３１を通って動脈側内腔３７に移動する。すなわち、水Ｗは、大動脈モデル３０に接続されている右大腿動脈管３４ａ、左大腿動脈管３４ｂ、右上腕動脈管３６ａ及び左上腕動脈管３６ｂに流動する。さらに、右大腿動脈管３４ａ及び左大腿動脈管３４ｂに流入した水Ｗは、動脈排出管６４に向かい、この動脈排出管６４の端部から空間部１２に排出される。このように、トレーニング装置１０は、マネキン１４の水Ｗを模擬体１６の内部に円滑に循環させることができる。

ユーザがカテーテル手技の訓練を行う場合は、例えば、マネキン１４の大腿部から露出されている右大腿動脈管３４ａの挿入用端子３８から、動脈側内腔３７にカテーテルを挿入する。このカテーテルの挿入訓練時には、Ｘ線撮影システム８６を使用してマネキン１４、模擬体１６及びカテーテルのＸ線透過画像を取得し、模擬体１６やカテーテルをモニタ９４に表示する。

ここで、トレーニング装置１０は、マネキン１４の空間部１２に模擬体１６とともに水Ｗが貯留され、さらに模擬体１６内を水Ｗが流動していることで、マネキン１４内の水Ｗの分布が実質的に同一となる。そのため、Ｘ線撮影システム８６によって取得したＸ線透過画像には、模擬体１６が適度に不鮮明となって映し出される。つまり、実際にカテーテル手技を実施した時と同程度の視認性となったＸ線透過画像が、モニタ９４に映し出されることになる。

ユーザは、モニタ９４を確認しながらカテーテルを操作して、カテーテルの先端部を左冠動脈管４４の狭窄部αに送達する。この際、カテーテルの現状位置を把握するため、カテーテルから造影剤（使用物）を吐出する。その結果、モニタ９４（Ｘ線透過画像）には、造影剤が吐出された部分が比較的鮮明に映し出される。

ここで、従来、造影剤を用いたカテーテル手技の訓練を連続して行うと、大動脈側内腔や動脈側内腔に造影剤が滞ることになり、模擬体を鮮明に映し出してしまう不都合が生じていた。しかしながら、本実施形態に係るトレーニング装置１０は、模擬体１６内を水Ｗが流動し、且つ排出管４８から比較的直ぐにマネキン１４の空間部１２に達する（排出する）ため、貯留されている水Ｗにより造影剤を容易に薄めることができる。空間部１２の水Ｗと模擬体１６内の水Ｗの造影性を均一化することが可能となる。従って、カテーテル手技の訓練を連続して行っても、造影剤が模擬体１６に及ぼす影響を大幅に低減することができる。

以上のように、本実施形態に係るトレーニング装置１０によれば、マネキン１４の空間部１２に水Ｗを貯留するとともに模擬体１６を収容し、且つこの水Ｗを循環部１８により循環することで、インターベンション手技に近い環境を簡単に構成することができる。これによりトレーニング装置１０は、訓練にともなう準備や後始末を効率的に行うことができる。

また、模擬体１６が空間部１２に貯留された水Ｗに水没することにより、模擬体１６を含む空間部１２内の水Ｗを実質的に均一な分布とすることができる。このため、模擬体１６のＸ線透過画像を取得すると、実際にインターベンション手技において取得するＸ線透過画像と同様に、模擬体１６が不鮮明に映し出されることになり、より現実に近い訓練を行うことが可能となる。なお、トレーニング装置１０は、模擬体１６を水Ｗに完全に水没した状態としなくてもよいことは勿論であり、マネキン１４内に貯留する水Ｗの貯留量を変更することで、Ｘ線透過画像に映し出される模擬体１６の鮮明度を適宜調整することができる。

そして、模擬体１６内に挿入したカテーテルからＸ線造影剤を吐出したとしても、模擬体１６の排出管４８を介して空間部１２にＸ線造影剤を直ぐに排出することができる。よって、模擬体１６内のＸ線造影剤の残留を低減することができ、訓練を連続的に続けることが可能となる。なお、トレーニング装置１０は、Ｘ線造影剤の排出だけでなく、種々の手技の訓練に応じて用いた使用物を排出することができることは勿論である。

また、マネキン１４外部の循環部１８が、第２循環チューブ７０と遠心ポンプ７２を備えることで、マネキン１４内に貯留された水Ｗをマネキン１４の外部でスムーズに循環することが可能となる。なお、循環部１８は、マネキン１４の空間部１２内に設けてもよく、これにより省スペース化を一層図ることができる。ここで、通常、心臓モデルを拍動させる構成とした場合は、水Ｗを溜めるリザーバを別途設ける必要があるが、トレーニング装置１０は、このリザーバをマネキン１４によって代用することができ、装置を一層簡便化することができる。

さらに、心臓排出管６２は、マネキン１４の排出用コネクタ６６（すなわち、第２循環チューブ７０）に接続することもできる。このように心臓排出管６２を排出用コネクタ６６に接続することで、訓練時に必要に応じて、第２循環チューブ７０に水Ｗをスムーズに導くことができる。

またさらに、マネキン１４が透明（又は半透明）となっていることで、訓練時にカバーをかけずに訓練を行うと、カテーテルの位置を容易に視認することができる。従って、ユーザはトレーニング装置１０により汎用性の高い訓練を行うことができる。そして、マネキン１４の上面に開口部２２を有することで、開口部２２を介して空間部１２に液体を貯留することができ、さらに空間部１２や模擬体１６内に存在する空気を排出することができる。

以上のように、ユーザは、トレーニング装置１０により、現実に近い訓練を行うことができ、インターベンション手技を良好に習得（上達）することができる。なお、トレーニング装置１０は、上述した構成だけでなく、種々の構成を取り得ることは勿論である。以下、トレーニング装置の変形例について説明していく。なお、以下の説明において、本実施形態に係るトレーニング装置１０と同一の構成又は同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。

〔変形例〕
変形例に係るトレーニング装置１０Ａは、図５に示すように、本実施形態に係るトレーニング装置１０と水Ｗの循環経路が異なるように構成されている。すなわち、マネキン１４には、２つの供給用コネクタ１００、１０２と２つの排出用コネクタ１０４、１０６が設けられる。そして、供給管１１１は、供給用コネクタ１００と模擬心臓体４０の間を直接接続する心臓供給管１０８と、供給用コネクタ１０２と大動脈モデル３０の間を直接接続する大動脈供給管１１０とにより構成される。また、排出管１１５は、排出用コネクタ１０４と模擬心臓体４０の間を直接接続する心臓排出管１１２と、空間部１２において端部が自由状態となっている２つ動脈排出管１１４、１１４とにより構成される。排出用コネクタ１０６は、マネキン１４の空間部１２に露出されることで、マネキン１４内の水Ｗを循環部１８Ａに流通することが可能である。

循環部１８Ａは、供給用コネクタ１００に接続する第１循環チューブ１１６、排出用コネクタ１０６に接続する第２循環チューブ１１８、供給用コネクタ１０２に接続する第３循環チューブ１２０、及び排出用コネクタ１０４に接続する第４循環チューブ１２２を備える。第１と第３循環チューブ１１６、１２０は、途中位置で相互接続して遠心ポンプ７２の流出部７２ａに接続され、第２と第４循環チューブ１１８、１２２は、途中位置で相互接続して遠心ポンプ７２の流入部７２ｂに接続される。第３循環チューブ１２０途上には電磁弁７６が設けられている。

そして、変形例に係るトレーニング装置１０Ａは、第２循環チューブ１１８に排出用の電磁弁１２４（下流側弁部）を備えた構成となっている。この電磁弁１２４は、電磁弁コントローラ７８に接続されており、電磁弁コントローラ７８からの電力パルスに基づき、第２循環チューブ１１８内の第２環路（図示せず）を開閉する機能を有している。

次に、以上のように構成されるトレーニング装置１０Ａの水Ｗの循環について説明する。遠心ポンプ７２の流出部７２ａから流出した水Ｗは、第１循環チューブ１１６を通る水Ｗと第３循環チューブ１２０を通る水Ｗに分流される。第３循環チューブ１２０を通る水Ｗは、電磁弁７６の作用により流動量が変動することになり、この流動量が変動した水Ｗが大動脈供給管１１０を介して大動脈モデル３０の大動脈側内腔３１に供給される。第１循環チューブ１１６を通る水Ｗは、流動量が大きく変動せずに、心臓供給管１０８を介して模擬心臓体４０の流動室５０に供給される。

一方、第２循環チューブ１１８は、遠心ポンプ７２の吸引作用下にマネキン１４内に貯留されている水Ｗを吸引する。第４循環チューブ１２２は、排出用コネクタ１０４を介して心臓排出管１１２に接続していることで、流動室５０に流動した水Ｗを直接的に吸引する。

ここで、第２循環チューブ１１８に設けられた電磁弁１２４は、電磁弁コントローラ７８により第３循環チューブ１２０に設けられた電磁弁７６と位相がずれるように開閉する。つまり、電磁弁１２４は、電磁弁７６が開状態のときに閉状態となり、電磁弁７６が閉状態のときに開状態となるように動作する。その結果、電磁弁７６が開状態で第３循環チューブ１２０から大動脈モデル３０の大動脈側内腔３１に水Ｗが流動するタイミングでは、電磁弁１２４が閉状態となることで第２循環チューブ１１８への水Ｗの流動を堰き止めることができ、模擬心臓体４０を膨らませることができる。逆に、電磁弁７６が閉状態で第３循環チューブ１２０の水Ｗの流動が少なくなるタイミングでは、電磁弁１２４が開状態となることで堰き止めていた水Ｗを第２循環チューブ１１８からスムーズに排出することができ、模擬心臓体４０の収縮を促進することができる。

従って、変形例に係るトレーニング装置１０Ａは、模擬心臓体４０に水Ｗを供給及び排出する循環経路に電磁弁７６、１２４を有することで、水Ｗの流動量に基づき模擬心臓体４０をより確実に拍動させることができる。これにより模擬体１６が一層現実に近い状態となるため、ユーザは、カテーテル手技を良好に習得（上達）することができる。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、マネキン１４の空間部１２に貯留する液体（すなわち、模擬体１６内を流動する液体）は、水Ｗに限定されるものではない。この場合、実際の血液に近い粘性を有する液体を用いることで、より現実に近い環境とすることもできる。

１０、１０Ａ…トレーニング装置 １２…空間部
１４…マネキン １６…模擬体
１８、１８Ａ…循環部 ２２…開口部
２６…血管モデル ２８…心臓モデル
４６…供給管 ４８…排出管
５０…流動室 ８６…Ｘ線撮影システム

Claims (7)

1. カテーテルを送達可能な案内用配管、及び前記カテーテルによる処置がなされる生体器官を模した処置部を含む模擬体と、
   前記模擬体に液体を供給する供給部と、
   前記模擬体から前記液体を排出する排出部と、
   前記液体を貯留可能であり、前記模擬体の少なくとも一部を水没させた状態で収容する空間部を有する容器と、
   前記空間部に存在する液体を循環させて前記供給部に供給する循環部とを備える
   ことを特徴とするトレーニング装置。
2. 請求項１記載のトレーニング装置において、
   前記循環部は、前記供給部に供給する前記液体の流動量を周期的に変動させる上流側弁部を備える
   ことを特徴とするトレーニング装置。
3. 請求項１又は２記載のトレーニング装置において、
   前記循環部は、前記空間部に存在する前記液体又は前記排出部の前記液体を流通可能な吸引用配管と、
   前記吸引用配管に接続され、該吸引用配管に負圧を付与することで前記液体を吸引して、前記供給部に供給するポンプとを含む
   ことを特徴とするトレーニング装置。
4. 請求項３記載のトレーニング装置において、
   前記循環部は、前記吸引用配管を流通する前記液体の流動量を周期的に変動させる下流側弁部を備える
   ことを特徴とするトレーニング装置。
5. 請求項３又は４記載のトレーニング装置において、
   前記排出部は、前記模擬体に直接接続される排出用配管を含み、
   前記排出用配管は、前記吸引用配管に着脱自在に接続される
   ことを特徴とするトレーニング装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のトレーニング装置において、
   前記容器は、前記模擬体を視認可能とする透明又は半透明で、且つ人体の一部又は全部を模した人体モデルとして構成される
   ことを特徴とするトレーニング装置。
7. 請求項６記載のトレーニング装置において、
   前記容器は、載置状態において前記空間部と外部を連通する開口部を上面に有する
   ことを特徴とするトレーニング装置。

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