JP2021029761A - Pseudo blood flow generation device and pseudo blood flow generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＯＣＴ装置等の血管の断層像を撮像する装置について、その性能の検査又は調整を行うために用いる疑似血流発生装置に関する。本発明の疑似血流発生装置は、疑似血液を疑似血管内で流動させる装置であり、疑似血液及び疑似血液に相溶性のない液体を収容する液体容器と、液体に電界を印加する電界印加装置とを有し、液体容器の少なくとも一部が疑似血管となっており、エレクトロウェッティングの原理により、疑似血管の内部で疑似血液を流動させる装置である。また、本発明は、エレクトロウェッティングの原理により、疑似血管の内部で疑似血液を流動させる、疑似血流発生方法に関する。 The present invention relates to a pseudo blood flow generator used for inspecting or adjusting the performance of a device for imaging a tomographic image of a blood vessel such as an OCT device. The pseudo blood flow generator of the present invention is a device for flowing pseudo blood in a pseudo blood vessel, and is a liquid container that stores pseudo blood and a liquid that is incompatible with the pseudo blood, and an electric field application device that applies an electric field to the liquid. At least a part of the liquid container is a pseudo blood vessel, and it is a device for flowing pseudo blood inside the pseudo blood vessel by the principle of electrowetting. The present invention also relates to a method for generating pseudo blood flow, which causes pseudo blood to flow inside a pseudo blood vessel by the principle of electrowetting.
光コヒーレンストモグラフィ（Optical Coherence Tomography：「ＯＣＴ」と略称される）の原理に基づくＯＣＴ装置は、コヒーレンスが低い（可干渉距離が短い）光源を用いて、干渉計を構成し、これにより生体組織等の断層像を得る装置である。このＯＣＴ装置を、眼科用の顕微鏡に用いることで、眼の網膜や角膜、虹彩等の断層像を得ることができ、眼の組織の表面だけでなく内部の状態も観察することができる。これにより眼の疾患の診断精度を高め、また、眼科手術の成功率を高めることが可能となった。
ＯＣＴ装置の応用として、ＯＣＴ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ（ＯＣＴＡ）と呼ばれる技術が開発されている。ＯＣＴＡは、非侵襲的に血液の流動に基づいて、血管構造を抽出することができる技術である。ＯＣＴＡの原理は、ＯＣＴで眼底の同一部位を複数枚撮影して、変化のあるシグナルのみを画像化するものであり、血液が流れている部位ではＯＣＴ画像間に変化が生じ、この動きのある部分のみを血流情報として描出して血管像が構築される。
An OCT device based on the principle of optical coherence tomography (abbreviated as "OCT") constructs an interferometer using a light source with low coherence (short coherence distance), thereby forming a biological tissue. It is a device to obtain tomographic images such as. By using this OCT device in an ophthalmic microscope, it is possible to obtain tomographic images of the retina, cornea, iris, etc. of the eye, and it is possible to observe not only the surface of the tissue of the eye but also the internal state. This has made it possible to improve the accuracy of diagnosis of eye diseases and increase the success rate of ophthalmic surgery.
As an application of the OCT apparatus, a technique called OCT Angiography (OCTA) has been developed. OCTA is a technique that can extract vascular structures non-invasively based on blood flow. The principle of OCTA is to take multiple images of the same part of the fundus with OCT and image only the signal with change, and there is a change between OCT images in the part where blood is flowing, and this movement occurs. A blood vessel image is constructed by drawing only the part as blood flow information.
ＯＣＴ装置は、ヒトの診断等に用いられる医療機器であることから、その製造・出荷にあたっては、その性能を十分に検査又は調整する必要がある。ヒトの実際の眼を被検体として、ＯＣＴ装置の検査又は調整を行う方法は、ヒトの眼の個人差の問題や、安全性の問題があることから、好ましい方法ではなかった。 Since the OCT device is a medical device used for human diagnosis and the like, it is necessary to sufficiently inspect or adjust its performance when manufacturing and shipping the OCT device. The method of inspecting or adjusting the OCT device using the actual human eye as a subject is not a preferable method because of individual differences in the human eye and safety problems.
従来、眼底検査装置の検査又は調整に用いる疑似血管や疑似眼底が開発されている。例えば、特許文献１には、複数の微粒子を有する微粒子層からなる模擬視細胞層と、毛細血管を模したパターンを有する模擬血管パターン層とを有する模擬眼底が開示されている。しかしながら、特許文献１の模擬眼底は、血流を再現できるものではなかった。また、特許文献２には、血液に似た液体が流される透明な細管と、血液に似た液体を流動させるためのポンプを有する模型眼底が開示されている。 Conventionally, pseudo blood vessels and pseudo fundus used for inspection or adjustment of a fundus examination device have been developed. For example, Patent Document 1 discloses a simulated fundus having a simulated photoreceptor cell layer composed of a fine particle layer having a plurality of fine particles and a simulated blood vessel pattern layer having a pattern imitating capillaries. However, the simulated fundus of Patent Document 1 could not reproduce blood flow. Further, Patent Document 2 discloses a model fundus having a transparent capillary tube through which a liquid similar to blood flows and a pump for flowing the liquid similar to blood.
従来の疑似血管や疑似眼底は、疑似血流を発生させる場合にポンプのような複雑な機械的機構を要するものであり、眼底における血流を模擬することが容易ではなかった。
そこで、本発明は、前記従来の状況に鑑み、簡単な構成で疑似血流を発生させることができる疑似血流発生装置を開発することを目的とする。
Conventional pseudo-blood vessels and pseudo-fundus require a complicated mechanical mechanism such as a pump to generate pseudo-blood flow, and it has not been easy to simulate blood flow in the fundus.
Therefore, an object of the present invention is to develop a pseudo blood flow generator capable of generating pseudo blood flow with a simple configuration in view of the above-mentioned conventional situation.
前記課題を解決するため、本願の発明者らは鋭意研究した結果、疑似血液及び疑似血液と相溶性のない液体を同一の液体容器内に収容し、液体容器の少なくとも一部を管状の疑似血管とし、液体容器内の液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、疑似血液を疑似血管内で流動させることができることを見出し、本発明を完成するに到った。 In order to solve the above problems, as a result of diligent research by the inventors of the present application, pseudo blood and a liquid incompatible with pseudo blood are contained in the same liquid container, and at least a part of the liquid container is a tubular pseudo blood vessel. Then, he found that by applying an electric field to the liquid in the liquid container, pseudo-blood can be made to flow in the pseudo-blood vessel by the principle of electrowetting, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、疑似血流発生装置に関する下記の第１の発明と、疑似血流発生方法に関する下記の第２の発明を提供する。
（１） 第１の発明は、疑似血液を疑似血管内で流動させる疑似血流発生装置に関するものであり、
疑似血液及び前記疑似血液とは相溶性のない液体である非相溶性液体を収容する液体容器と、
前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加する電界印加装置と
を有し、
前記液体容器の少なくとも一部が管状の疑似血管となっており、
前記電界印加装置により前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、前記疑似血液を前記疑似血管内で流動させることを特徴とする。
（２） 第１の発明の疑似血流発生装置においては、前記液体容器が、前記疑似血管と、前記疑似血管の少なくとも一方の端に設けられた液溜め部とを有することが好ましい。
（３） 前記（２）の疑似血流発生装置においては、前記液溜め部が、鉛直方向又は水平方向に延びる中空管であることが好ましい。
（４） 前記（３）の疑似血流発生装置においては、前記液溜め部が、前記疑似血管との連結部から鉛直上向き方向及び鉛直下向き方向に延びる中空管とすることができる。
（５） 前記（２）〜（４）のいずれかの疑似血流発生装置においては、前記液溜め部が、前記疑似血管の両端に設けられていることが好ましい。
（６） 前記いずれかの疑似血流発生装置においては、前記液体容器が、前記疑似血液と前記非相溶性液体とを内部に密封して収容する容器であることが好ましい。
（７） 前記いずれかの疑似血流発生装置においては、前記電界印加装置が、電極と、前記電極に電圧を印加する電圧装置とを有することが好ましい。
（８） 前記（７）の疑似血流発生装置においては、前記電極を、一対の平板電極とすることができる。
（９） 前記（７）の疑似血流発生装置においては、前記電極を、複数に分割され、それぞれの電極について個別にオン・オフを制御できるアレイ電極とすることができる。
（１０） 前記（７）の疑似血流発生装置においては、少なくとも２方向に電界を印加する、２以上の電極対を有することにより、同一平面上の任意の方向に電界を印加することもできる。
（１１） 前記（７）の疑似血流発生装置においては、少なくとも３つの異なる方向に電界を印加する、３以上の電極対を有することにより、任意の３次元方向に電界を印加することもできる。
（１２） 前記（７）〜（１１）のいずれかの疑似血流発生装置においては、前記電圧装置が、直流電圧及び／又は交流電圧を発生させる装置とすることができる。
（１３） 前記（５）の疑似血流発生装置においては、前記疑似血管の両端に設けられた前記液溜め部のそれぞれに対して、個別に電界を印加する電界印加装置を有することが好ましい。
（１４） 第２の発明は、疑似血液を疑似血管内で流動させる疑似血流発生方法に関するものであり、
疑似血管内で流動させる疑似血液に、前記疑似血液とは相溶性のない液体である非相溶性液体を加えて、
前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、前記疑似血液を前記疑似血管内で流動させることを特徴とする。
（１５） 第２の発明の疑似血流発生方法においては、前記電界が、直流電界又は交流電界とすることができる。
That is, the present invention provides the following first invention relating to the pseudo blood flow generator and the following second invention relating to the pseudo blood flow generating method.
(1) The first invention relates to a pseudo blood flow generator that allows pseudo blood to flow in a pseudo blood vessel.
A liquid container containing pseudo-blood and an incompatible liquid that is incompatible with the pseudo-blood, and
It has an electric field application device that applies an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid.
At least a part of the liquid container is a tubular pseudo blood vessel.
By applying an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid by the electric field application device, the pseudo blood is made to flow in the pseudo blood vessel according to the principle of electrowetting.
(2) In the simulated blood flow generator of the first invention, it is preferable that the liquid container has the pseudo blood vessel and a liquid reservoir provided at at least one end of the pseudo blood vessel.
(3) In the simulated blood flow generator according to (2), it is preferable that the liquid reservoir is a hollow pipe extending in the vertical direction or the horizontal direction.
(4) In the simulated blood flow generator according to (3), the liquid reservoir can be a hollow tube extending vertically upward and vertically downward from the connecting portion with the simulated blood vessel.
(5) In the pseudo blood flow generator according to any one of (2) to (4), it is preferable that the liquid reservoirs are provided at both ends of the pseudo blood vessel.
(6) In any of the pseudo blood flow generators, it is preferable that the liquid container is a container in which the pseudo blood and the incompatible liquid are sealed and stored inside.
(7) In any of the pseudo blood flow generators, it is preferable that the electric field applying device has an electrode and a voltage device that applies a voltage to the electrode.
(8) In the pseudo blood flow generator of the above (7), the electrodes can be a pair of flat plate electrodes.
(9) In the pseudo blood flow generator according to (7), the electrodes can be divided into a plurality of electrodes, and each electrode can be individually controlled to be turned on and off as an array electrode.
(10) In the pseudo blood flow generator of (7), the electric field can be applied in any direction on the same plane by having two or more electrode pairs that apply the electric field in at least two directions. ..
(11) In the pseudo blood flow generator of (7), the electric field can be applied in any three-dimensional direction by having three or more electrode pairs that apply electric fields in at least three different directions. ..
(12) In the pseudo blood flow generator according to any one of (7) to (11), the voltage device can be a device that generates a DC voltage and / or an AC voltage.
(13) In the pseudo blood flow generator of the above (5), it is preferable to have an electric field application device that individually applies an electric field to each of the liquid reservoirs provided at both ends of the pseudo blood vessel.
(14) The second invention relates to a method for generating pseudo blood flow in which pseudo blood flows in a pseudo blood vessel.
An incompatible liquid, which is a liquid incompatible with the pseudo blood, is added to the pseudo blood to be flowed in the pseudo blood vessel.
By applying an electric field to the pseudo-blood and / or the incompatible liquid, the pseudo-blood is made to flow in the pseudo-blood vessel according to the principle of electrowetting.
(15) In the pseudo blood flow generation method of the second invention, the electric field can be a DC electric field or an AC electric field.
本発明の疑似血流発生装置及び疑似血流発生方法は、液体容器と電界発生装置とで疑似血流を発生できるため、複雑な機械的構成を要することなく、簡単な構成で疑似血流を発生するこることができるという効果を奏する。 Since the simulated blood flow generator and the simulated blood flow generating method of the present invention can generate simulated blood flow between the liquid container and the electric field generator, the simulated blood flow can be generated with a simple configuration without requiring a complicated mechanical configuration. It has the effect of being able to occur.
１． 疑似血流発生の原理
本発明の疑似血流発生装置及び疑似血流発生方法は、疑似血液を疑似血管内で流動させる装置及び方法であり、エレクトロウェッティングの原理により、疑似血流を発生させることを特徴としている。
エレクトロウェッティングとは、液滴に電界を印加すると、液滴の表面自由エネルギーが変化することにより、液滴の接触角が変化する現象である。
図２は、エレクトロウェッティングの原理を示す模式図である。図２（Ａ）に示されるように、表面に誘電膜を有する電極上に液滴を形成すると、大気と接する液滴の表面自由エネルギーにより、液滴は盛り上がった形状となる。液滴の盛り上がりの程度は、接触角により表すことができる。接触角とは、図２（Ａ）のθで示されるとおり、液滴の端面が水平面となす角度である。
次に図２（Ｂ）に示されるように、液滴に電界を印加すると、液滴の表面自由エネルギーが変化することにより、液滴の盛り上がりの程度、すなわち接触角が変化する。
1. 1. Principle of Pseudo-Blood Flow Generation The pseudo-blood flow generator and the pseudo-blood flow generation method of the present invention are devices and methods for flowing pseudo-blood in a pseudo-blood vessel, and generate pseudo-blood flow by the principle of electrowetting. It is characterized by that.
Electrowetting is a phenomenon in which when an electric field is applied to a droplet, the surface free energy of the droplet changes, so that the contact angle of the droplet changes.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the principle of electrowetting. As shown in FIG. 2A, when a droplet is formed on an electrode having a dielectric film on its surface, the droplet has a raised shape due to the surface free energy of the droplet in contact with the atmosphere. The degree of swelling of the droplet can be expressed by the contact angle. The contact angle is an angle formed by the end face of the droplet with the horizontal plane, as shown by θ in FIG. 2 (A).
Next, as shown in FIG. 2B, when an electric field is applied to the droplet, the surface free energy of the droplet changes, so that the degree of swelling of the droplet, that is, the contact angle changes.
エレクトロウェッティングの原理を利用し、液滴に様々なパターンの電界を印加することで、液滴を自由に変形することができ、例えば、液滴の一部の接触角を変化させる等して、液滴を移動させることが可能となり、また、液滴に周期的する電界を印加して液滴を振動させることも可能となり、液滴の自由なマニピュレーションが可能となる。
図２では、液滴が大気と接触している場合を示したが、互いに相溶性のない２種類以上の液体を接触させて、液体と液体の間に界面を生じさせた場合でも、同様に、表面自由エネルギーの変化を利用して、エレクトロウェッティングにより液体をマニピュレーションすることが可能である。
By applying various patterns of electric fields to the droplet using the principle of electrowetting, the droplet can be freely deformed, for example, by changing the contact angle of a part of the droplet. , The droplet can be moved, and the droplet can be vibrated by applying a periodic electric field to the droplet, which enables free manipulation of the droplet.
FIG. 2 shows a case where the droplets are in contact with the atmosphere, but the same applies when two or more kinds of liquids that are incompatible with each other are brought into contact with each other to form an interface between the liquids. It is possible to manipulate a liquid by electrowetting by utilizing the change in surface free energy.
本発明は、上記のエレクトロウェッティングの原理を利用して、疑似血流を発生させる装置及び方法を提供する。
本発明の疑似血流発生装置では、疑似血液と、疑似血液とは相溶性が無い液体である非相溶性液体とを、同じ液体容器内に収容し、疑似血液と非相溶性液体とを接触させて両者の間に界面を生じさせる。
ここで、液体容器の少なくとも一部は管状に形成されており、その管状部分を疑似血管として使用する。
そして、電界印加装置を用いて、液体容器内の疑似血液及び／又は非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、液体をマニピュレーションして、疑似血液を疑似血管内で流動させることができる。
The present invention provides an apparatus and method for generating simulated blood flow by utilizing the above-mentioned principle of electrowetting.
In the pseudo blood flow generator of the present invention, the pseudo blood and the incompatible liquid which is a liquid incompatible with the pseudo blood are housed in the same liquid container, and the pseudo blood and the incompatible liquid are brought into contact with each other. To create an interface between the two.
Here, at least a part of the liquid container is formed in a tubular shape, and the tubular portion is used as a pseudo blood vessel.
Then, by applying an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid in the liquid container using the electric field application device, the liquid is manipulated by the principle of electrowetting, and the pseudo blood is produced in the pseudo blood vessel. Can be fluidized.
図１は、本発明の疑似血流発生装置の１つの実施形態を示す模式図である。
図１に示されるとおり、疑似血流発生装置１は、液体容器２と電界印加装置３とを有している。液体容器２は、管状の疑似血管２０１と、２つの液溜め部２０２，２０３と、連通部２０４とを有している。疑似血管２０１の内部には、逆流を防止するための逆流防止弁２０５が設けられている。
液体容器２の内部には、疑似血液４と非相溶性液体５が密封して収容されている。疑似血液４と非相溶性溶液５とは互いに相溶性がないため、両者は分離しており、比重の重い疑似血液４は底面側に存在し、比重の軽い非相溶性液体５は上面側に存在している。
電界印加装置３は、電圧装置３０１と、液溜め部２０２に電界を印加するための電極３０２，３０３と、液溜め部２０３に電界を印加するための電極３０４，３０５とを有している。電圧装置３０１は、対となる電極３０２，３０３の間に電圧を印加することができ、これとは個別に、他の対となる電極３０４，３０５の間に電圧を印加することができる。電圧装置３０１は、直流電圧のみならず交流電圧を印加することもできる。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of the simulated blood flow generator of the present invention.
As shown in FIG. 1, the pseudo blood flow generator 1 has a liquid container 2 and an electric field application device 3. The liquid container 2 has a tubular pseudo blood vessel 201, two liquid reservoirs 202 and 203, and a communication portion 204. A check valve 205 for preventing backflow is provided inside the pseudo blood vessel 201.
Pseudo-blood 4 and incompatible liquid 5 are sealed and contained in the liquid container 2. Since the pseudo blood 4 and the incompatible solution 5 are incompatible with each other, they are separated, the pseudo blood 4 having a heavy specific gravity exists on the bottom side, and the incompatible liquid 5 having a light specific gravity exists on the upper surface side. Existing.
The electric field application device 3 has a voltage device 301, electrodes 302 and 303 for applying an electric field to the liquid reservoir 202, and electrodes 304 and 305 for applying an electric field to the liquid reservoir 203. The voltage device 301 can apply a voltage between the paired electrodes 302 and 303, and can separately apply a voltage between the other pair of electrodes 304 and 305. The voltage device 301 can apply not only a DC voltage but also an AC voltage.
疑似血液４は、非相溶性液体５との間に形成する界面が、その表面自由エネルギーにより盛り上がった形状となっている。ここで、電極３０２，３０３により液溜め部２０２に変動する電界を印加すると、疑似血液４と非相溶性液体５との界面が周期的に振動し、ポンプのような作用が生じ、液溜め部２０２内に存在する疑似血液４が疑似血管２０１へと押し出される。疑似血管２０１内には逆流防止弁２０５が存在するため、疑似血管２０１へと押し出された疑似血液４は逆流することがなく、疑似血管２０１内で疑似血液４が脈動しながら一方向に移動することとなる。
これとは逆向きの血流を発生させる場合には、逆流防止弁２０５の向きを反対側とし、電極３０４，３０５により液溜め部２０３に変動する電界を印加すると、今度は液溜め部２０３でポンプのような振動が生じ、液溜め部２０３内に存在する疑似血液４を疑似血管２０１へ押し出して、疑似血流を発生させることができる。
The pseudo blood 4 has a shape in which the interface formed between the pseudo blood 4 and the incompatible liquid 5 is raised by the surface free energy. Here, when a fluctuating electric field is applied to the liquid reservoir 202 by the electrodes 302 and 303, the interface between the pseudo blood 4 and the incompatible liquid 5 periodically vibrates, causing a pump-like action, and the liquid reservoir The pseudo blood 4 existing in 202 is pushed out into the pseudo blood vessel 201. Since the check valve 205 exists in the pseudo blood vessel 201, the pseudo blood 4 pushed out into the pseudo blood vessel 201 does not flow back, and the pseudo blood 4 moves in one direction while pulsating in the pseudo blood vessel 201. It will be.
When the blood flow in the opposite direction is generated, the direction of the check valve 205 is set to the opposite side, and when an electric field fluctuating is applied to the liquid reservoir 203 by the electrodes 304 and 305, this time, the liquid reservoir 203 A pump-like vibration is generated, and the pseudo blood 4 existing in the liquid reservoir 203 can be pushed out to the pseudo blood vessel 201 to generate a pseudo blood flow.
２． 疑似血流発生装置及び疑似血流発生方法の詳細な説明
本発明の疑似血流発生装置で用いる液体容器は、少なくとも一部が管状の疑似血管となっている容器であれば、いかなる容器でも用いることができる。液体容器は、全体が管状の疑似血管となっている容器を用いることもできるが、疑似血管以外の部分を有することが好ましく、例えば、疑似血管の少なくとも一方の端に液溜め部を有することが好ましい。
液溜め部は、疑似血管よりも容積の大きな形状となっているものであれば、如何なる形状のものでも用いることができ、これらに限定されるわけではないが、円筒状、角柱状、球状等とすることができる。
液溜め部は、より多くの量の疑似血液及び非相溶性液体を収容することで、エレクトロウェッティングにより疑似血液を流動させる効率を向上させることができる。
2. Detailed Description of Pseudo-Blood Flow Generator and Pseudo-Blood Flow Generation Method The liquid container used in the pseudo-blood flow generator of the present invention can be any container as long as it is a container in which at least a part is a tubular pseudo blood vessel. be able to. As the liquid container, a container having a tubular pseudo blood vessel as a whole can be used, but it is preferable to have a portion other than the pseudo blood vessel, and for example, a liquid reservoir may be provided at at least one end of the pseudo blood vessel. preferable.
The liquid reservoir can be of any shape as long as it has a larger volume than the pseudo blood vessel, and is not limited to these, but is cylindrical, prismatic, spherical, or the like. Can be.
By accommodating a larger amount of pseudo-blood and incompatible liquid, the liquid reservoir can improve the efficiency of flowing the pseudo-blood by electrowetting.
液体容器の液溜め部は、疑似血流を効率的に発生させる観点から、疑似血管の両方の端部に設けることが好ましい。
液溜め部は、鉛直方向又は水平方向に延びる中空管とすることができる。ここで、疑似血管を直線状とすれば、疑似血管と液溜め部によりＨの字状の液体容器とすることもできる。
The liquid reservoir of the liquid container is preferably provided at both ends of the pseudo blood vessel from the viewpoint of efficiently generating pseudo blood flow.
The liquid reservoir can be a hollow tube extending in the vertical direction or the horizontal direction. Here, if the pseudo blood vessel is linear, an H-shaped liquid container can be formed by the pseudo blood vessel and the liquid reservoir.
液体容器は、開放系の容器とすることもできるが、液体の蒸発を防ぎ、効率良く疑似血流を発生させる観点から、疑似血液と非相溶性液体を内部に密封して収容する容器とすることが好ましい。
液体容器を形成する材料としては、どのような材料を用いてもよいが、疑似血管とする部分には、光透過性のある材料を用いることが好ましい。光透過性のある材料としては、これらに限定されるわけではないが、ガラス、樹脂等を用いることができる。光透過性を有する材料とは、ガラスのような透明な材料に限らず、光を少しでも透過できるものであれば、どのような材料であってもよい。
The liquid container may be an open container, but from the viewpoint of preventing evaporation of the liquid and efficiently generating pseudo blood flow, it is a container that seals and stores the pseudo blood and the incompatible liquid. Is preferable.
Any material may be used as the material for forming the liquid container, but it is preferable to use a light-transmitting material for the portion to be a pseudo blood vessel. The light-transmitting material is not limited to these, but glass, resin and the like can be used. The material having light transmission is not limited to a transparent material such as glass, and any material may be used as long as it can transmit light as much as possible.
疑似血管は、これらに限定されるわけではないが、直線状、曲線状、１つ又は複数の箇所で屈曲した形状、又は網状に分岐した形状等にすることができる。
疑似血管を網状に分岐した形状にする場合には、ヒトの網膜表層毛細血管層、網膜深層毛細血管層、網膜外層又は脈絡膜毛細血管板等の血管構造を疑似した構造としてもよく、又は、碁盤目状に分岐した人工的な構造としてもよい。
疑似血管は、疑似血管がむき出しとなった状態のものでもよく、眼底組織を疑似した材料に埋め込んだ状態としたものでもよい。眼底組織を疑似した材料としては、光透過性のある材料を用いることが好ましい。
疑似血管内には、疑似血液のみを流動させることもできるが、疑似血管中を疑似血液の層と非相溶性溶液の層が２層に分かれて流動させるようにしてもよい。
The pseudo blood vessel is not limited to these, but may be linear, curved, bent at one or a plurality of points, branched into a network, or the like.
When the pseudovascular shape is branched into a network, it may be a structure that imitates a vascular structure such as a human retinal superficial capillary layer, a deep retinal capillary layer, an outer layer of the retina, or a choroidal capillary plate, or a go board. It may be an artificial structure branched in a mesh pattern.
The pseudo blood vessel may be a state in which the pseudo blood vessel is exposed, or a state in which the fundus tissue is embedded in a simulated material. As a material simulating the fundus tissue, it is preferable to use a material having light transmission.
Although only the pseudo blood can be flowed in the pseudo blood vessel, the pseudo blood layer and the incompatible solution layer may be divided into two layers and flow in the pseudo blood vessel.
疑似血液は、溶媒に、血液に疑似した光学的性質を付与するための微粒子を分散して調整することが好ましい。ここで溶媒としては、これらに限定されるわけではないが、水や有機溶媒等を用いることができる。また、微粒子としては、光吸収性の化合物の微粒子を用いることが好ましく、これらに限定されるわけではないが、錯体、顔料、色素、金属微粒子、樹脂微粒子、タンパク質等を用いることができる。これらの中でも錯体を用いることが好ましく、フタロシアニン錯体、ポルフィリン錯体等を用いることが好ましい。また、フタロシアニン錯体を用いる場合には、銅又は鉄のフタロシアニン錯体を用いることが好ましい。 Pseudoblood is preferably prepared by dispersing fine particles in a solvent for imparting optical properties simulating blood. Here, the solvent is not limited to these, but water, an organic solvent, or the like can be used. Further, as the fine particles, fine particles of a light-absorbing compound are preferably used, and although not limited to these, complexes, pigments, dyes, metal fine particles, resin fine particles, proteins and the like can be used. Among these, it is preferable to use a complex, and it is preferable to use a phthalocyanine complex, a porphyrin complex, or the like. When a phthalocyanine complex is used, it is preferable to use a copper or iron phthalocyanine complex.
本発明で使用する「非相溶性液体」とは、疑似血液に加えた場合に、疑似血液と分離する液体であればどのような液体でも用いることができる。例えば、疑似血液が高極性（親水性）の溶媒を用いた疑似血液の場合には、非相溶性液体として、低極性（疎水性）の溶媒をベースとした液体を用いることができる。逆に、疑似血液が低極性（疎水性）の溶媒を用いた疑似血液の場合には、非相溶性液体として、高極性（親水性）の溶媒をベースとした液体を用いることができる。 The "incompatible liquid" used in the present invention can be any liquid as long as it is a liquid that separates from the pseudo blood when added to the pseudo blood. For example, when the pseudo-blood is pseudo-blood using a highly polar (hydrophilic) solvent, a liquid based on a low-polarity (hydrophobic) solvent can be used as the incompatible liquid. On the contrary, when the pseudo-blood is pseudo-blood using a low-polarity (hydrophobic) solvent, a liquid based on a highly polar (hydrophilic) solvent can be used as the incompatible liquid.
本発明の疑似血流発生装置で用いる電界印加装置は、電極と、電極に電圧を印加する電圧装置とを含むことが好ましい。
電極は、１対の平板電極でもエレクトロウェッティングを行うことが可能であるが、エレクトロウェッティングの自由度を高め、より複雑な疑似血流の制御を行うためには、様々なパターンの電界を印加することができる電極とすることが好ましい。
そのような電極としては、例えば、これらに限定されるわけではないが、電極が、複数に分割され、それぞれの電橋について個別にオン・オフを制御できるアレイ電極を用いることができる。また、少なくとも２方向に電界を印加する、２以上の電極対を使用することにより、同一平面上の任意の方向に電界を印加することもできる。さらに、少なくとも３つの異なる方向に電界を印加する、３以上の電極対を使用することにより、任意の３次元方向に電界を印加することもできる。
The electric field application device used in the simulated blood flow generator of the present invention preferably includes an electrode and a voltage device that applies a voltage to the electrode.
Electrowetting can be performed with a pair of flat plate electrodes, but in order to increase the degree of freedom of electrowetting and control more complicated pseudo-blood flow, various patterns of electric fields are applied. It is preferable to use an electrode that can be applied.
As such an electrode, for example, although not limited to these, an array electrode which is divided into a plurality of electrodes and whose on / off can be individually controlled for each electric bridge can be used. Further, by using two or more electrode pairs that apply an electric field in at least two directions, an electric field can be applied in any direction on the same plane. Further, an electric field can be applied in any three-dimensional direction by using three or more electrode pairs that apply an electric field in at least three different directions.
電圧装置としては、直流の電圧を印加する電圧装置でもエレクトロウェッティングを行うことが可能であるが、エレクトロウェッティングの自由度を高め、より複雑な疑似血流の制御を行うためには、交流の電圧を印加できる電圧装置や、任意の波形の電圧を印加できる電圧装置を用いることが好ましい。 As a voltage device, it is possible to perform electrowetting with a voltage device that applies a DC voltage, but in order to increase the degree of freedom of electrowetting and control more complicated pseudo-blood flow, alternating current It is preferable to use a voltage device capable of applying the voltage of the above and a voltage device capable of applying a voltage having an arbitrary waveform.
本発明は、疑似血液を疑似血管内で流動させる疑似血流発生方法を提供する。
本発明の疑似血流発生方法は、疑似血管内で流動させる疑似血液に、疑似血液とは相溶性のない液体である非相溶性溶液を加えて、疑似血液及び／又は非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、疑似血液を疑似血管内で流動させる方法である。
本発明の疑似血流発生方法で使用する疑似血液、非相溶性溶液、疑似血管等は、上記したものと同じものを用いることができ、印加する電界としては、直流電界、交流電界、任意の信号により変動する電界等を用いることができる。
The present invention provides a method for generating pseudo blood flow in which pseudo blood flows in a pseudo blood vessel.
In the method for generating simulated blood flow of the present invention, an incompatible solution, which is a liquid incompatible with simulated blood, is added to the simulated blood to be flowed in the simulated blood vessel, and an electric field is applied to the simulated blood and / or the incompatible liquid. Is a method of flowing pseudo-blood in a pseudo-blood vessel according to the principle of electrowetting.
As the pseudo blood, incompatible solution, pseudo blood vessel, etc. used in the pseudo blood flow generation method of the present invention, the same ones as described above can be used, and the applied electric field is a DC electric field, an AC electric field, or any other electric field. An electric field or the like that fluctuates depending on the signal can be used.
Claims (15)
疑似血液及び前記疑似血液とは相溶性のない液体である非相溶性液体を収容する液体容器と、
前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加する電界印加装置と
を有し、
前記液体容器の少なくとも一部が管状の疑似血管となっており、
前記電界印加装置により前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、前記疑似血液を前記疑似血管内で流動させることを特徴とする、疑似血流発生装置。 In a simulated blood flow generator that allows simulated blood to flow in a simulated blood vessel,
A liquid container containing pseudo-blood and an incompatible liquid that is incompatible with the pseudo-blood, and
It has an electric field application device that applies an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid.
At least a part of the liquid container is a tubular pseudo blood vessel.
By applying an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid by the electric field application device, the pseudo blood is made to flow in the pseudo blood vessel according to the principle of electrowetting. Flow generator.
疑似血管内で流動させる疑似血液に、前記疑似血液とは相溶性のない液体である非相溶性液体を加えて、
前記疑似血液及び／又は前記非相溶性液体に電界を印加することで、エレクトロウェッティングの原理により、前記疑似血液を前記疑似血管内で流動させることを特徴とする、疑似血流発生方法。 It is a method of generating simulated blood flow that allows simulated blood to flow in a simulated blood vessel.
An incompatible liquid, which is a liquid incompatible with the pseudo blood, is added to the pseudo blood to be flowed in the pseudo blood vessel.
A method for generating pseudo blood flow, which comprises flowing the pseudo blood in the pseudo blood vessel by applying an electric field to the pseudo blood and / or the incompatible liquid according to the principle of electrowetting.
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