JP2021096413A

JP2021096413A - Training device for tracheal suction

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Publication number: JP2021096413A
Application number: JP2019228888A
Authority: JP
Inventors: 紀代コリー; Noriyo Cory; 敦近野; Atsushi Konno; 金井　理; Osamu Kanai; 理金井; 俊介小水内; Shunsuke KOMIZUNAI; 二宮　伸治; Shinji Ninomiya; 伸治二宮
Original assignee: Hokkaido University NUC; Josho Gakuen Educational Foundation
Current assignee: Hokkaido University NUC; Josho Gakuen Educational Foundation
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: JP7388652B2

Abstract

To provide a training device for tracheal suction capable of conducting training with high presence.SOLUTION: A training device 1 comprises a simulated trachea 110, and a tracheal cannula 141 to which an artificial nose 142 is detachably attached. A control part 200 shows, on a goggle type display 10, an image of a patient model simulating a patient on whom tracheal suction is performed. The training device 1 also comprises an artificial nose attachment/detachment sensor 143 that detects attachment/detachment of the artificial nose 142, and a force sensor 115 that can detect the strength of force generated when a tip of a catheter 20 touches the simulated trachea 110. On the basis of detection results of these sensors, the control part 200 shows an image of the face of the patient model on the goggle type display 10 as an output of the patient's simulated response while changing the complexion and expression of the patient model.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、気管内吸引の訓練装置に関する。 The present invention relates to an intratracheal suction training device.

気管内吸引は患者に対する侵襲性が高い医療行為である。そのため、技術を習得するために看護学生等が患者に実施する機会を得ることは難しく、実施経験のないまま卒業する看護学生が多い。また、看護師免許取得後に現場で要求される技術レベルが高い。そのため、患者に実施しなくても、高いレベルの気管内吸引技術を訓練できる方法が求められている。非特許文献１は、かかる訓練に用いられる訓練装置の一例に関する。非特許文献１によると、被訓練者は、患者を模擬した人体模型に対し、気管内吸引の操作を実行できる。 Intratracheal suction is a highly invasive medical practice for patients. Therefore, it is difficult for nursing students and the like to have an opportunity to implement the technique for patients in order to acquire the technique, and many nursing students graduate without experience in implementing it. In addition, the technical level required in the field after obtaining a nurse license is high. Therefore, there is a need for a method that can train a high level of intratracheal suction technique without performing it on the patient. Non-Patent Document 1 relates to an example of a training device used for such training. According to Non-Patent Document 1, the trainee can perform an intratracheal suction operation on a human model simulating a patient.

株式会社坂本モデル、「サカモト吸引シミュレーター」、［online］［令和元年１０月９日検索］、インターネット＜URL：http://www.sakamoto-model.co.jp/product/suction/m175/＞Sakamoto Model Corporation, "Sakamoto Suction Simulator", [online] [Searched on October 9, 1st year of Reiwa], Internet <URL: http://www.sakamoto-model.co.jp/product/suction/m175/ ＞

非特許文献１の訓練装置は自発的な動きがなく、訓練における臨場感に欠ける。したがって、この訓練装置を用いた気管内吸引の訓練の効果にも自ずと限界がある。より効果的な訓練のために、高い臨場感をもたらす装置が求められている。 The training device of Non-Patent Document 1 does not move spontaneously and lacks a sense of presence in training. Therefore, the effect of intratracheal suction training using this training device is naturally limited. For more effective training, there is a need for a device that provides a high sense of presence.

本発明の目的は、臨場感の高い訓練を行うことができる気管内吸引の訓練装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a training device for intratracheal suction capable of performing highly realistic training.

本発明に係る気管内吸引の訓練装置は、模擬的な気管内吸引が被訓練者によって施される模擬気管と、前記模擬的な気管内吸引における被訓練者による操作の状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段が検出した前記操作の状態に基づいて、前記操作に対する患者の模擬的な反応を被訓練者に知覚可能に出力する反応出力手段と、を備えている。 The intratracheal suction training device according to the present invention detects a simulated trachea in which simulated intratracheal suction is performed by the trainee and a state detection that detects the state of operation by the trainee in the simulated intratracheal suction. The means and a reaction output means for perceptibly outputting a simulated reaction of the patient to the operation to the trainee based on the state of the operation detected by the state detecting means.

本発明の気管内吸引の訓練装置によると、模擬的な気管内吸引における被訓練者の操作に応じて患者の模擬的な反応が出力される。よって、臨場感の高い訓練を実施することができる。 According to the training device for intratracheal suction of the present invention, a simulated reaction of the patient is output according to the operation of the trainee in the simulated intratracheal suction. Therefore, it is possible to carry out training with a high sense of presence.

また、本発明においては、前記反応出力手段が、患者の顔の画像を、前記状態検出手段が検出した前記操作の状態に基づいて前記顔の画像における表情及び顔色の少なくともいずれかを変更しつつ出力することが好ましい。これによると、被訓練者は、患者の顔の画像に基づき、自らの操作が適切か否かを認識できる。なお、本発明における画像には、静止画像及び、複数の静止画像を時間の経過に伴って順に表示することにより物体の動態を表現する動画像の両方が含まれる。 Further, in the present invention, the reaction output means changes at least one of the facial expression and the complexion in the facial image of the patient's face based on the state of the operation detected by the state detecting means. It is preferable to output. According to this, the trainee can recognize whether or not his / her operation is appropriate based on the image of the patient's face. The image in the present invention includes both a still image and a moving image expressing the dynamics of an object by displaying a plurality of still images in order with the passage of time.

また、本発明においては、人工鼻が着脱可能に装着される気管カニューレが前記模擬気管に設けられており、前記反応出力手段が、被訓練者の視覚上、前記人工鼻と前記患者の顔の画像の位置関係が前記患者の喉元からその正面に突出する関係となるように前記顔の画像を出力することが好ましい。これによると、人工鼻の配置が実際の患者における配置と同様になるように患者の顔の画像が表示される。このため、被訓練者にとって、実際の患者に対して気管内吸引を行っているかのように訓練を実施できる。なお、「被訓練者の視覚上、前記人工鼻と前記患者の顔の画像の位置関係が前記患者の喉元からその正面に突出する関係となるように前記顔の画像を出力」する方法は、例えば、透過スクリーンに投影された画像と透過スクリーン越しの人工鼻の実物とが被訓練者に同時に視認されるように顔の画像を出力することにより実現されてもよい。また、例えば、撮像素子を用いて撮影された、被写体として人工鼻を含む撮影画像と顔の画像とが合成された画像を出力することにより実現されてもよい。 Further, in the present invention, a tracheal cannula to which an artificial nose is detachably attached is provided in the simulated trachea, and the reaction output means is visually measured by the trainee on the artificial nose and the face of the patient. It is preferable to output the image of the face so that the positional relationship of the images protrudes from the throat of the patient to the front thereof. According to this, the image of the patient's face is displayed so that the arrangement of the artificial nose is similar to the arrangement in the actual patient. Therefore, for the trainee, the training can be performed as if the actual patient is undergoing intratracheal suction. In addition, the method of "outputting the face image so that the positional relationship between the artificial nose and the face image of the patient is such that the image of the face of the patient projects from the throat of the patient to the front of the trainee" is described. For example, it may be realized by outputting a facial image so that the image projected on the transparent screen and the actual artificial nose through the transparent screen can be visually recognized by the trainee at the same time. Further, for example, it may be realized by outputting an image in which a photographed image including an artificial nose as a subject and a face image, which are photographed by using an image sensor, are combined.

また、本発明においては、前記状態検出手段が、前記模擬気管内に挿入されたカテーテルが前記模擬気管に当たる強さを検出可能であると共に前記模擬気管と前記カテーテルの接触位置を検出可能であり、前記反応出力手段が、前記状態検出手段による検出結果に基づいて前記顔の画像における表情及び顔色の少なくともいずれかを変更することが好ましい。これによると、気管内吸引における被訓練者の操作においてカテーテルが模擬気管（又はその分岐部）に当たった場合に、患者の反応が例えば苦痛の表情として模擬的に出力される。 Further, in the present invention, the state detecting means can detect the strength with which the catheter inserted into the simulated trachea hits the simulated trachea and can detect the contact position between the simulated trachea and the catheter. It is preferable that the reaction output means changes at least one of the facial expression and the complexion in the face image based on the detection result by the state detecting means. According to this, when the catheter hits the simulated trachea (or its bifurcation) in the operation of the trainee in intratracheal suction, the patient's reaction is simulated as, for example, a facial expression of pain.

また、本発明においては、前記状態検出手段が、前記模擬気管内に挿入されたカテーテルが前記模擬気管に当たる強さを、気管に沿った方向及び当該方向と直交する２方向からなる３方向のうちの２つ以上の方向に関して検出可能であることが好ましい。これによると、カテーテルの当たりの強さが２つ以上の方向に関して検出される。このため、カテーテルの状態に適切に応じた患者の模擬的な反応が出力される。 Further, in the present invention, the state detecting means determines the strength with which the catheter inserted into the simulated trachea hits the simulated trachea out of three directions including a direction along the trachea and two directions orthogonal to the direction. It is preferable that the detection is possible in two or more directions. According to this, the contact strength of the catheter is detected in two or more directions. Therefore, a simulated reaction of the patient according to the condition of the catheter is output.

また、本発明においては、前記反応出力手段が、患者のバイタルサインを、前記状態検出手段が検出した前記操作の状態に基づいて変化させつつ出力することが好ましい。これによると、気管内吸引の操作に対する患者の反応がバイタルサインとして模擬的に出力される。 Further, in the present invention, it is preferable that the reaction output means outputs the vital sign of the patient while changing it based on the state of the operation detected by the state detection means. According to this, the patient's reaction to the operation of intratracheal suction is simulated as a vital sign.

また、本発明においては、前記状態検出手段が、前記模擬気管内に挿入されたカテーテルの先端の位置を検出可能であり、前記状態検出手段による検出結果に基づいて、あらかじめ設定された前記模擬気管内の目的位置に前記カテーテルの先端が到達したか否かを判定する判定手段を備えていることが好ましい。これによると、カテーテルが適切に操作されたか否かが判定可能である。 Further, in the present invention, the state detecting means can detect the position of the tip of the catheter inserted into the simulated trachea, and the simulated air set in advance based on the detection result by the state detecting means. It is preferable to provide a determination means for determining whether or not the tip of the catheter has reached the target position in the tube. According to this, it is possible to determine whether or not the catheter has been properly operated.

また、本発明においては、前記反応出力手段が、前記模擬気管に挿入されたカテーテルを振動させる振動発生手段を有しており、前記振動発生手段が、前記判定手段による判定結果に基づいて、痰を吸引する際に生じる音又は振動を模擬的に発生させることが好ましい。これによると、被訓練者は、カテーテルが適切な位置に到達したことを、実際の痰の吸引時に生じる音や振動によって認識できる。なお、振動発生手段は、他の物体を振動させる振動スピーカーであってもよいし、音を発生させるための振動板を有する通常のスピーカーであってもよい。 Further, in the present invention, the reaction output means has a vibration generating means for vibrating the catheter inserted into the simulated trachea, and the vibration generating means sputum based on the determination result by the determination means. It is preferable to simulate the sound or vibration generated when sucking. According to this, the trainee can recognize that the catheter has reached an appropriate position by the sound or vibration generated during the actual suction of sputum. The vibration generating means may be a vibration speaker that vibrates another object, or may be a normal speaker having a diaphragm for generating sound.

また、本発明においては、人工鼻が着脱可能に装着される気管カニューレが前記模擬気管に設けられており、前記状態検出手段が、前記操作として、前記人工鼻を前記気管カニューレに対して着脱する操作を検出し、前記反応出力手段が、前記人工鼻が前記気管カニューレから取り外されたことを前記状態検出手段が検出してからの経過時間に基づいて、前記操作に対する患者の模擬的な反応を被訓練者に知覚可能に出力することが好ましい。これによると、人工鼻が取り外されてからの時間経過に伴う患者の反応、例えば、患者の血中の酸素量の低下による患者の顔色やバイタルサインの変化等が模擬的に出力される。 Further, in the present invention, a tracheal cannula to which the artificial nose is detachably attached is provided in the simulated trachea, and the state detecting means attaches / detaches the artificial nose to / from the tracheal cannula as the operation. The operation is detected, and the reaction output means performs a simulated reaction of the patient to the operation based on the elapsed time from the detection by the state detection means that the artificial nose has been removed from the tracheal cannula. It is preferable that the output is perceptible to the trainee. According to this, the reaction of the patient with the passage of time after the artificial nose is removed, for example, the change in the patient's complexion and vital signs due to the decrease in the amount of oxygen in the blood of the patient, etc. are simulated and output.

本発明の一実施形態に係る気管内吸引の訓練装置の斜視図である。It is a perspective view of the training apparatus of intratracheal suction which concerns on one Embodiment of this invention. 図１の装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the apparatus of FIG. 図１のゴーグル型ディスプレイが表示する画像の一例である。This is an example of an image displayed by the goggle type display of FIG. 図１の模擬気管の一部分に係る変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification which concerns on a part of the simulated trachea of FIG. 図４の構成における異なる状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the different state in the configuration of FIG. 図１の模擬気管に係る変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification which concerns on the simulated trachea of FIG. 図６の構成における背面図（後方から見た図）である。FIG. 6 is a rear view (viewed from the rear) in the configuration of FIG.

本発明の一実施形態に係る気管内吸引の訓練装置１（以下、訓練装置１という。）について図１及び図２を参照しつつ説明する。訓練装置１は、ゴーグル型ディスプレイ１０（以下、ディスプレイ１０という。）、装置本体１００及び制御部２００を備えている。ディスプレイ１０は、被訓練者の頭に装着させた状態で使用される。ディスプレイ１０は、図２に示すように制御部２００と接続されている。ディスプレイ１０には制御部２００から画像データが送信される。ディスプレイ１０は、頭に装着された状態で装着者の眼前に配置される投影板と、制御部２００から送信された画像データが示す画像を透過スクリーンに投影する投影器とを有している。透過スクリーンは、投影器からの画像が投影可能であると共に、投影器とは反対側からの可視光を透過させる。これにより、投影器によって透過スクリーンに投影された画像は、透過スクリーンの向こう側の情景と重なり合った像として装着者に知覚される。本実施形態では、図３に示す患者モデルＭの画像が、訓練装置１が置かれた室内の実際の情景と重なり合った状態でディスプレイ１０にカラー表示される。また、ディスプレイ１０には撮像素子が設けられている。撮像素子は、装着者の頭部正面にある被写体を撮像する。撮像素子は被写体の像を示す撮像データを出力する。出力されたデータは、ディスプレイ１０から制御部２００に送信される。 An intratracheal suction training device 1 (hereinafter referred to as a training device 1) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The training device 1 includes a goggle type display 10 (hereinafter referred to as a display 10), a device main body 100, and a control unit 200. The display 10 is used while being worn on the head of the trainee. The display 10 is connected to the control unit 200 as shown in FIG. Image data is transmitted from the control unit 200 to the display 10. The display 10 has a projection plate that is placed in front of the wearer's eyes while being worn on the head, and a projector that projects an image indicated by image data transmitted from the control unit 200 onto a transmission screen. The transmissive screen can project an image from the projector and transmits visible light from the opposite side of the projector. As a result, the image projected on the transmission screen by the projector is perceived by the wearer as an image overlapping the scene on the other side of the transmission screen. In the present embodiment, the image of the patient model M shown in FIG. 3 is displayed in color on the display 10 in a state of overlapping with the actual scene in the room where the training device 1 is placed. Further, the display 10 is provided with an image pickup element. The image sensor captures a subject in front of the wearer's head. The image sensor outputs image data indicating an image of the subject. The output data is transmitted from the display 10 to the control unit 200.

装置本体１００は、模擬気管１１０と、気管カニューレ１４１と、これらを支持した支持台１２０とを備えている。これらはいずれも主にプラスチック製である。模擬気管１１０は、気管の内部を模擬した凹部１１０ａが形成された部材であり、模擬気管の分岐部を模擬した、平面視においてＹ字型の概略形状を有している。模擬気管１１０は、硬質の素材からなる外枠１１１と、外枠１１１の内部に固定された内筒１１２とを有している。内筒１１２は、ウレタン等の柔軟性を有する素材からなり、円筒を半割した概略形状を有する、気管の内壁部を模擬した部材である。外枠１１１は、支持台１２０の上面に形成された凹部に、気管に沿った方向（以下、気管方向という。）に僅かに移動可能となるようにはめ込まれている。 The apparatus main body 100 includes a simulated trachea 110, a tracheal cannula 141, and a support 120 that supports them. All of these are mainly made of plastic. The simulated trachea 110 is a member in which a recess 110a that simulates the inside of the trachea is formed, and has a Y-shaped schematic shape in a plan view that simulates a bifurcation of the simulated trachea. The simulated trachea 110 has an outer frame 111 made of a hard material and an inner cylinder 112 fixed inside the outer frame 111. The inner cylinder 112 is a member made of a flexible material such as urethane and having an approximate shape obtained by dividing a cylinder in half, simulating the inner wall portion of the trachea. The outer frame 111 is fitted in a recess formed on the upper surface of the support base 120 so as to be slightly movable in a direction along the trachea (hereinafter, referred to as a tracheal direction).

気管カニューレ１４１は、カニューレ支持部１５０によって支持されている。カニューレ支持部１５０は、側面視においてＬ字型の形状を有する箱状の部材である。カニューレ支持部１５０は、気管方向に関する支持台１２０の端部に配置されている。気管カニューレ１４１の一端は、気管方向に関する模擬気管１１０の端部に挿入されている。気管カニューレ１４１の他端には人工鼻１４２が着脱可能に装着されている。気管カニューレ１４１の他端付近には、人工鼻１４２が装着された状態か否かを検出する人工鼻着脱センサー１４３が設けられている。人工鼻着脱センサー１４３は、例えば、人工鼻１４２が所定の位置に存在するか否かを検出する光学式のセンサーであってもよい。人工鼻着脱センサー１４３は、図２に示すように制御部２００と接続されている。事項鼻着脱センサー１４３による検出結果は制御部２００に送信される。訓練開始時、被訓練者は、人工鼻１４２を気管カニューレ１４１から取り外す。その後、被訓練者は、気管カニューレ１４１を通じ、図１の一点鎖線の矢印に沿って模擬気管１１０にカテーテル２０を挿入する。カテーテル２０の先端には、先端であることを示すマーカー２１が付されている。本実施形態では、赤い塗料が部分的に塗布されることでマーカー２１が形成されている。 The tracheal cannula 141 is supported by a cannula support 150. The cannula support portion 150 is a box-shaped member having an L-shaped shape when viewed from the side. The cannula support 150 is located at the end of the support 120 in the tracheal direction. One end of the tracheal cannula 141 is inserted into the end of the simulated trachea 110 with respect to the tracheal direction. An artificial nose 142 is detachably attached to the other end of the tracheal cannula 141. Near the other end of the tracheal cannula 141, an artificial nose attachment / detachment sensor 143 that detects whether or not the artificial nose 142 is attached is provided. The artificial nose attachment / detachment sensor 143 may be, for example, an optical sensor that detects whether or not the artificial nose 142 is present at a predetermined position. The artificial nose attachment / detachment sensor 143 is connected to the control unit 200 as shown in FIG. The detection result by the nose attachment / detachment sensor 143 is transmitted to the control unit 200. At the start of training, the trainee removes the artificial nose 142 from the tracheal cannula 141. The trainee then inserts the catheter 20 into the simulated trachea 110 through the tracheal cannula 141 along the dashed arrow in FIG. A marker 21 indicating the tip of the catheter 20 is attached to the tip of the catheter 20. In this embodiment, the marker 21 is formed by partially applying the red paint.

装置本体１００には力センサー１１５が設けられている。力センサー１１５は、歪みゲージと歪みゲージに発生する歪みを検出する電気回路とを備えている。歪みゲージは、気管方向に関して気管カニューレ１４１側とは反対側の外枠１１１の端部と支持台１２０との間に配置されている。力センサー１１５は、以下の通りにカテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる荷重とモーメントを検出する。模擬気管１１０にカテーテル２０が挿入され、カテーテル２０の先端が内筒１１２の内面に当たると、模擬気管１１０全体が気管方向に沿って支持台１２０に押し付けられる。これにより、外枠１１１の端部と支持台１２０との間に配置された歪みゲージには歪みが発生する。電気回路は、歪みゲージにおける歪みによる抵抗の変化を電気信号に変換し、力センサー１１５の検出結果として出力する。力センサー１１５は、図２に示すように制御部２００と接続されている。力センサー１１５による検出結果は制御部２００へと送信される。なお、力センサー１１５には、歪みゲージを用いたセンサーではなく、静電容量式のセンサーが用いられてもよい。 The device body 100 is provided with a force sensor 115. The force sensor 115 includes a strain gauge and an electric circuit that detects the strain generated in the strain gauge. The strain gauge is arranged between the end of the outer frame 111 on the side opposite to the tracheal cannula 141 side in the tracheal direction and the support 120. The force sensor 115 detects the load and the moment when the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 as follows. When the catheter 20 is inserted into the simulated trachea 110 and the tip of the catheter 20 hits the inner surface of the inner cylinder 112, the entire simulated trachea 110 is pressed against the support 120 along the tracheal direction. As a result, strain is generated in the strain gauge arranged between the end portion of the outer frame 111 and the support base 120. The electric circuit converts the change in resistance due to strain in the strain gauge into an electric signal and outputs it as a detection result of the force sensor 115. The force sensor 115 is connected to the control unit 200 as shown in FIG. The detection result by the force sensor 115 is transmitted to the control unit 200. The force sensor 115 may use a capacitance type sensor instead of a sensor using a strain gauge.

模擬気管１１０の上方にはカテーテル先端追尾センサー１３１が設けられている。カテーテル先端追尾センサー１３１は、支持台１２０においてカニューレ支持部１５０が配置された側とは反対側の端部にアーム１３２を通じて支持されている。カテーテル先端追尾センサー１３１は、撮像素子を含んでおり、模擬気管１１０を撮影し、その撮像に対応する撮像データを生成する。カテーテル先端追尾センサー１３１は、図２に示すように制御部２００に接続されている。カテーテル先端追尾センサー１３１による模擬気管１１０の撮像データは制御部２００に送信される。この撮像データは、後述の通り、模擬気管１１０におけるカテーテル２０の先端の位置を検出するために用いられる。 A catheter tip tracking sensor 131 is provided above the simulated trachea 110. The catheter tip tracking sensor 131 is supported on the support base 120 through an arm 132 at an end opposite to the side on which the cannula support 150 is arranged. The catheter tip tracking sensor 131 includes an image sensor, images a simulated trachea 110, and generates image data corresponding to the image. The catheter tip tracking sensor 131 is connected to the control unit 200 as shown in FIG. The imaging data of the simulated trachea 110 by the catheter tip tracking sensor 131 is transmitted to the control unit 200. This imaging data is used to detect the position of the tip of the catheter 20 in the simulated trachea 110, as will be described later.

模擬気管１１０付近には振動スピーカー１５１が設けられている。振動スピーカー１５１は、図２に示すように制御部２００に接続されている。振動スピーカー１５１は、制御部２００からの指示に応じた振動を発生させる。その振動はカテーテル２０まで伝達され、カテーテル２０を通じて被訓練者に知覚される。また、カニューレ支持部１５０において、模擬気管１００側とは反対側の側面には、ＡＲ（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）マーカー１５２が固定されている。ＡＲマーカー１５２は、六面のそれぞれに互いに異なる白黒の図形が形成された立方体の部材である。ＡＲマーカー１５２は、３次元位置（Ｘ−Ｙ−Ｚ位置）及び３次元の角度に関して各面の図形が人工鼻１４２に対して所定の位置及び角度になるように配置されている。ＡＲマーカー１５２は、後述の通り、ディスプレイ１０の撮像素子の被写体に含まれる場合に、人工鼻１４２とディスプレイ１０に表示される画像との位置関係を調整するために用いられる。 A vibration speaker 151 is provided near the simulated trachea 110. The vibration speaker 151 is connected to the control unit 200 as shown in FIG. The vibration speaker 151 generates vibration in response to an instruction from the control unit 200. The vibration is transmitted to the catheter 20 and perceived by the trainee through the catheter 20. Further, in the cannula support portion 150, an AR (Augmented Reality) marker 152 is fixed on a side surface opposite to the simulated trachea 100 side. The AR marker 152 is a member of a cube in which black and white figures different from each other are formed on each of the six faces. The AR marker 152 is arranged so that the figures on each surface have a predetermined position and angle with respect to the artificial nose 142 with respect to the three-dimensional position (XYZ position) and the three-dimensional angle. As will be described later, the AR marker 152 is used to adjust the positional relationship between the artificial nose 142 and the image displayed on the display 10 when it is included in the subject of the image sensor of the display 10.

制御部２００は、各種の演算処理を実行する１又は複数のコンピュータを備えている。コンピュータは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のプロセッサー、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ-ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の記憶デバイス、並びに、入出力インタフェース等の各種インタフェース等からなるハードウェアと、記憶デバイスに記録されたプログラムデータ、患者モデルＭの画像データ等からなるソフトウェアとを備えている。 The control unit 200 includes one or a plurality of computers that execute various arithmetic processes. A computer is a hardware including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as a ROM (Read-Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and various interfaces such as an input / output interface, and a storage device. It is equipped with software consisting of program data recorded in the computer, image data of the patient model M, and the like.

記憶デバイスには、制御部２００の機能を実現するために使用される各種データが格納されている。特に、記憶デバイスには、被訓練者が訓練装置１に施す操作に対する患者の反応を模擬的に出力する際に制御部２００において使用されるデータが格納されている。かかるデータには、顔の表情及び顔色が異なる複数パターンの患者モデルＭの画像データが含まれる。また、患者モデルＭの表情を変化させる条件となる、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる強さの閾値を示すデータ、模擬気管１１０内の痰の位置を示すデータ、痰が吸引される際に発生する「ジュルジュル」といった音や気管の振動を模擬気管１１０に発生させるための振動波形を示すデータが含まれる。上記コンピュータにおいてハードウェアがソフトウェアに従って演算処理、入出力処理等の各種の情報処理を実行する。これにより、以下において説明する制御部２００における各種の機能が実現される。 The storage device stores various data used to realize the function of the control unit 200. In particular, the storage device stores data used by the control unit 200 when the trainee simulates and outputs the reaction of the patient to the operation performed on the training device 1. Such data includes image data of a plurality of patterns of patient models M having different facial expressions and complexions. In addition, data indicating the threshold of the strength with which the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110, data indicating the position of sputum in the simulated trachea 110, which is a condition for changing the facial expression of the patient model M, when sputum is aspirated. Data showing a vibration waveform for generating the generated "jurujuru" sound and tracheal vibration in the simulated trachea 110 is included. In the above computer, the hardware executes various information processing such as arithmetic processing and input / output processing according to software. As a result, various functions in the control unit 200 described below are realized.

制御部２００には、上記の通り、ディスプレイ１０の撮像素子からの撮像データが送信される。制御部２００は、この撮像データが示す画像内にＡＲマーカー１５２が映り込んでいることを利用してディスプレイ１０の表示面上における患者モデルＭのＸ−Ｙ位置及び見た目の角度を調整する。患者モデルＭの画像のＸ−Ｙ位置及び見た目の角度は、図３に示すように、人工鼻１４２が患者モデルＭの喉元から患者モデルＭの正面に向かって突出するように調整される。具体的には、制御部２００は、まず、ディスプレイ１０の撮像素子からの撮像データに画像処理を施し、撮像データ内に映り込んだＡＲマーカー１５２を認識する。これにより、制御部２００は、ディスプレイ１０の撮像素子に対していずれの位置にどのような角度でＡＲマーカー１５２が配置されているかを導出する。例えば、画像認識されたＡＲマーカー１５２の画像中のＸ−Ｙ位置及び大きさに基づき、撮像素子に対する３次元位置が導出される。また、ＡＲマーカー１５２の六面には互いに異なる図形が形成されている。このため、画像認識された図形が、ＡＲマーカー１５２の各面における正面からの見た目からどのように変形しているかに基づき、ディスプレイ１０の撮像素子に対するＡＲマーカー１５２の各図形の３次元の角度が導出される。次に、制御部２００は、撮像素子に対するＡＲマーカー１５２の各図形の３次元位置及び角度に基づき、ディスプレイ１０の表示面上における患者モデルＭのＸ−Ｙ位置及び見た目の角度を調整する。ＡＲマーカー１５２は、上記の通り、各面の図形が人工鼻１４２に対して所定の位置及び角度になるように配置されている。これに基づき、制御部２００は、人工鼻１４２が患者モデルＭの喉元から患者モデルＭの正面に向かって突出するように患者モデルＭをディスプレイ１０に表示させる。 As described above, the image pickup data from the image pickup element of the display 10 is transmitted to the control unit 200. The control unit 200 adjusts the XY position and the apparent angle of the patient model M on the display surface of the display 10 by utilizing the fact that the AR marker 152 is reflected in the image indicated by the captured data. The XY positions and the apparent angles of the images of the patient model M are adjusted so that the artificial nose 142 projects from the throat of the patient model M toward the front of the patient model M, as shown in FIG. Specifically, the control unit 200 first performs image processing on the image pickup data from the image pickup element of the display 10 and recognizes the AR marker 152 reflected in the image pickup data. As a result, the control unit 200 derives at what position and at what angle the AR marker 152 is arranged with respect to the image pickup device of the display 10. For example, a three-dimensional position with respect to the image sensor is derived based on the XY position and size of the image-recognized AR marker 152 in the image. Further, different figures are formed on the six surfaces of the AR marker 152. Therefore, the three-dimensional angle of each figure of the AR marker 152 with respect to the image sensor of the display 10 is based on how the image-recognized figure is deformed from the appearance from the front on each surface of the AR marker 152. Derived. Next, the control unit 200 adjusts the XY position and the apparent angle of the patient model M on the display surface of the display 10 based on the three-dimensional position and angle of each figure of the AR marker 152 with respect to the image sensor. As described above, the AR marker 152 is arranged so that the figure on each surface is at a predetermined position and angle with respect to the artificial nose 142. Based on this, the control unit 200 causes the patient model M to be displayed on the display 10 so that the artificial nose 142 projects from the throat of the patient model M toward the front of the patient model M.

また、制御部２００には、カテーテル先端追尾センサー１３１からの撮像データと、力センサー１１５及び人工鼻着脱センサー１４３からの検出結果が送信される。これらのデバイスやセンサーからの送信内容は、被訓練者が本訓練装置１を用いて気管内吸引の訓練を行う際に装置本体１００に対して行う操作の状態を示す。例えば、カテーテル先端追尾センサー１３１からの撮像データは、模擬気管１１０内に挿入されたカテーテル２０の先端の位置を示す。制御部２００は、カテーテル先端追尾センサー１３１からの撮像データに画像処理を施し、カテーテル２０の先端に付されたマーカー２１の画像内の位置を検出する。これによって、制御部２００は、模擬気管１１０内におけるカテーテル２０の先端の位置を取得する。また、制御部２００は、力センサー１１５からの検出結果に基づき、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる強さ（荷重及びモーメント）を取得する。また、制御部２００は、力センサー１１５からの送信結果が示す荷重及びモーメントに基づいて、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たった位置（本発明におけるカテーテルの接触位置）を算出する。この位置は、モーメントを荷重で除することにより算出される。さらに、制御部２００は、人工鼻着脱センサー１４３からの検出結果に基づき、訓練の開始時点における、人工鼻１４２が気管カニューレ１４１から取り外されたタイミングを取得する。また、制御部２００は、人工鼻着脱センサー１４３からの検出結果に基づき、人工鼻１４２が気管カニューレ１４１に再び装着されたタイミングを取得する。 Further, the image pickup data from the catheter tip tracking sensor 131 and the detection results from the force sensor 115 and the artificial nose attachment / detachment sensor 143 are transmitted to the control unit 200. The contents transmitted from these devices and sensors indicate the state of the operation performed on the device main body 100 when the trainee trains the intratracheal suction using the training device 1. For example, the imaging data from the catheter tip tracking sensor 131 indicates the position of the tip of the catheter 20 inserted into the simulated trachea 110. The control unit 200 performs image processing on the imaged data from the catheter tip tracking sensor 131, and detects the position of the marker 21 attached to the tip of the catheter 20 in the image. As a result, the control unit 200 acquires the position of the tip of the catheter 20 in the simulated trachea 110. Further, the control unit 200 acquires the strength (load and moment) at which the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 based on the detection result from the force sensor 115. Further, the control unit 200 calculates the position where the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 (the contact position of the catheter in the present invention) based on the load and the moment indicated by the transmission result from the force sensor 115. This position is calculated by dividing the moment by the load. Further, the control unit 200 acquires the timing at which the artificial nose 142 is removed from the tracheal cannula 141 at the start of the training based on the detection result from the artificial nose attachment / detachment sensor 143. Further, the control unit 200 acquires the timing when the artificial nose 142 is reattached to the tracheal cannula 141 based on the detection result from the artificial nose attachment / detachment sensor 143.

制御部２００は、以上のように検出された操作の状態に基づき、被訓練者が装置本体１００に対して行う操作への患者の反応を模擬的に出力するように、ディスプレイ１０による画像表示や振動スピーカー１５１による振動発生を制御する。制御部２００によるこれらの制御は、記憶デバイスに格納された各種データに基づき、以下の通りに実行される。第１に、制御部２００は、人工鼻着脱センサー１４３からの検出結果に基づき、人工鼻１４２が気管カニューレ１４１から取り外されてからの時間の経過に伴って、ディスプレイ１０に表示される患者モデルＭの顔色を変化させる。例えば、患者モデルＭの顔色を当初は血色のよいピンク色にしておき、上記時間の経過に伴って徐々に青白い色に変化させる。これは、人工鼻１４２が取り外されてからの時間の経過に伴って患者の血中の酸素量が低下していく際の患者の反応を模擬的に出力するものである。 Based on the state of the operation detected as described above, the control unit 200 displays an image on the display 10 so as to simulate output the patient's reaction to the operation performed by the trainee on the device main body 100. The vibration generation by the vibration speaker 151 is controlled. These controls by the control unit 200 are executed as follows based on various data stored in the storage device. First, the control unit 200 displays the patient model M displayed on the display 10 with the lapse of time after the artificial nose 142 is removed from the tracheal cannula 141 based on the detection result from the artificial nose attachment / detachment sensor 143. Change the complexion of. For example, the complexion of the patient model M is initially set to a ruddy pink color, and gradually changes to a pale color with the passage of time. This simulates the reaction of the patient when the amount of oxygen in the blood of the patient decreases with the passage of time after the artificial nose 142 is removed.

第２に、制御部２００は、力センサー１１５からの検出結果に基づき、ディスプレイ１０に表示される患者モデルＭの表情を変化させる。例えば、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる強さが所定の閾値を超えた場合に、患者モデルＭの表情や顔色を苦痛により顔をしかめた表情や青白い顔色に変化させる。これは、カテーテル２０の先端が気管内に当たって苦痛を与えた場合の患者の反応を模擬的に出力するものである。なお、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる強さが大きくなるのに応じて患者モデルＭの表情の変化の程度を大きくしてもよい。また、力センサー１１５からの検出結果に基づき、カテーテル２０が模擬気管１１０に当たっている時間に応じて患者モデルＭの表情や顔色を変化させるように、制御部２００がディスプレイ１０を制御してもよい。 Second, the control unit 200 changes the facial expression of the patient model M displayed on the display 10 based on the detection result from the force sensor 115. For example, when the strength with which the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 exceeds a predetermined threshold value, the facial expression and complexion of the patient model M are changed to a frowning facial expression and a pale complexion due to pain. This simulates the reaction of the patient when the tip of the catheter 20 hits the trachea and causes pain. The degree of change in the facial expression of the patient model M may be increased as the strength with which the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 increases. Further, the control unit 200 may control the display 10 so that the facial expression and the complexion of the patient model M are changed according to the time when the catheter 20 is in contact with the simulated trachea 110 based on the detection result from the force sensor 115.

第３に、制御部２００は、カテーテル先端追尾センサー１３１からの撮像データに基づき、振動スピーカー１５１から振動とこれに伴う音を発生させる。制御部２００は、カテーテル２０の先端があらかじめ設定された模擬気管１１０内の痰の位置に到達したか否かを判定する。そして、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０内の痰の位置に到達したと判定すると、制御部２００は、模擬気管１１０を所定の態様で振動させるような信号を振動スピーカー１５１に送信する。これにより、痰の吸引に対する患者の反応として、「ジュルジュル」といった音や気管の振動が模擬的に出力される。制御部２００は、カテーテル２０の先端が痰の位置にある状態で所定の時間が経過すると、振動スピーカー１５１からの振動及び音の発生を終了させる。なお、カテーテル２０の先端があらかじめ設定された模擬気管１１０内の痰の位置に到達したか否かを判定する制御部２００の機能は、本発明における判定手段の機能に対応する。 Third, the control unit 200 generates vibration and accompanying sound from the vibration speaker 151 based on the image pickup data from the catheter tip tracking sensor 131. The control unit 200 determines whether or not the tip of the catheter 20 has reached the position of sputum in the preset simulated trachea 110. Then, when it is determined that the tip of the catheter 20 has reached the position of sputum in the simulated trachea 110, the control unit 200 transmits a signal for vibrating the simulated trachea 110 to the vibration speaker 151. As a result, as the patient's reaction to the suction of sputum, a sound such as "jurujuru" and vibration of the trachea are simulated. The control unit 200 ends the generation of vibration and sound from the vibration speaker 151 when a predetermined time elapses while the tip of the catheter 20 is in the position of sputum. The function of the control unit 200 for determining whether or not the tip of the catheter 20 has reached the position of sputum in the simulated trachea 110 set in advance corresponds to the function of the determination means in the present invention.

なお、力センサー１１５、カテーテル先端追尾センサー１３１及び人工鼻着脱センサー１４３は、本発明における状態検出手段に対応する。また、制御部２００による制御に従って、患者の模擬的な反応として患者モデルＭの顔色や表情の変化をディスプレイ１０に出力させる機能や、痰が吸引される際に生じる音や振動を振動スピーカー１５１に発生させる機能は、本発明における反応出力手段の機能に対応する。 The force sensor 115, the catheter tip tracking sensor 131, and the artificial nose attachment / detachment sensor 143 correspond to the state detecting means in the present invention. Further, according to the control by the control unit 200, the function of outputting the change of the complexion and facial expression of the patient model M to the display 10 as a simulated reaction of the patient, and the sound and vibration generated when sputum is sucked are transmitted to the vibration speaker 151. The function to be generated corresponds to the function of the reaction output means in the present invention.

以下、訓練装置１を用いた気管内吸引の訓練の流れについて説明する。まず、被訓練者は、人工鼻１４２を気管カニューレ１４１から取り外す。次に、気管カニューレ１４１の上端の開口からカテーテル２０の先端を挿入し、さらに気管カニューレ１４１を通過させて模擬気管１１０へと挿入する。次に、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０内の所定の位置まで到達したら、痰を吸引する音や振動が発生する。被訓練者は、この反応により、カテーテル２０の先端が適切な位置に到達したことを認識できる。また、その状態で所定の時間が経過したら音や振動が発生しなくなるので、被訓練者は、吸引が完了したことを認識できる。そこで、カテーテル２０を模擬気管１１０及び気管カニューレ１４１から引き抜く。そして、人工鼻１４２を気管カニューレ１４１に再び装着させる。訓練中、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０の内面に強く当たると苦痛の表情が表れたり、人工鼻１４２の取り外しからの経過時間が大きくなると顔色が悪化したりといった反応が患者モデルＭに表れる。これにより、被訓練者は、行った操作が適切でないことを認識できる。 Hereinafter, the flow of training for intratracheal suction using the training device 1 will be described. First, the trainee removes the artificial nose 142 from the tracheal cannula 141. Next, the tip of the catheter 20 is inserted through the opening at the upper end of the tracheal cannula 141, and further passed through the tracheal cannula 141 and inserted into the simulated trachea 110. Next, when the tip of the catheter 20 reaches a predetermined position in the simulated trachea 110, a sound or vibration of sucking sputum is generated. The trainee can recognize that the tip of the catheter 20 has reached an appropriate position by this reaction. Further, since no sound or vibration is generated after a predetermined time elapses in that state, the trainee can recognize that the suction is completed. There, the catheter 20 is withdrawn from the simulated trachea 110 and tracheal cannula 141. Then, the artificial nose 142 is reattached to the tracheal cannula 141. During the training, when the tip of the catheter 20 strongly hits the inner surface of the simulated trachea 110, a facial expression of pain appears, and when the elapsed time from the removal of the artificial nose 142 increases, the complexion deteriorates, and the patient model M shows a reaction. This allows the trainee to recognize that the operation performed is not appropriate.

以上説明した本実施形態によると、訓練装置１に対して被訓練者が行う操作に応じて患者の模擬的な反応が出力される。例えば、患者モデルＭの顔色や表情の変化、吸引の際に発生する音や振動等が被訓練者の操作に応じて出力される。よって、臨場感の高い訓練を実施することができる。 According to the present embodiment described above, a simulated reaction of the patient is output according to the operation performed by the trainee on the training device 1. For example, changes in the complexion and facial expression of the patient model M, sounds and vibrations generated during suction, and the like are output according to the operation of the trainee. Therefore, it is possible to carry out training with a high sense of presence.

また、本実施形態においては、ディスプレイ１０の投影板に投影された患者モデルＭの画像が、透過スクリーンの向こう側の情景と共に被訓練者に視認される。患者モデルＭの画像は、人工鼻１４２が患者モデルＭの喉元から患者モデルＭの正面に向かって突出するように表示される。このため、被訓練者にとって、人工鼻１４２を使用した実際の患者に対して気管内吸引を行っているかのように訓練を実施できる。 Further, in the present embodiment, the image of the patient model M projected on the projection plate of the display 10 is visually recognized by the trainee together with the scene on the other side of the transmission screen. The image of the patient model M is displayed so that the artificial nose 142 projects from the throat of the patient model M toward the front of the patient model M. Therefore, the trainee can train the actual patient using the artificial nose 142 as if performing intratracheal suction.

＜変形例＞
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。 <Modification example>
The above is a description of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made as long as it is described in the means for solving the problem. It is possible.

例えば、上述の実施形態において、患者の模擬的な反応は、患者モデルＭの顔色や表情の変化、痰の吸引の際に発生する音や振動として出力される。しかし、その他の態様で出力されてもよい。例えば、患者のバイタルサインの変化として出力されてもよい。具体的には、バイタルサインとして脈拍数及び酸素飽和度を示す数値やグラフが患者モデルＭの画像と共にディスプレイ１０に表示される。制御部２００が有する記憶デバイスには、心拍数及び酸素飽和度の変化の態様を示すデータが格納されている。制御部２００は、かかるデータに基づき、例えば、人工鼻１４２が気管カニューレ１４１から取り外されてからの経過時間に従って所定の態様で変化させつつ心拍数及び酸素飽和度をディスプレイ１０に表示させる。なお、所定のユーザ入力がなされると、そのユーザ入力に基づいてバイタルサインがすぐに変化するように訓練装置１が構成されていてもよい。これにより、例えば、患者の容体が突発的に悪化する状況等を所望のタイミングで訓練中に再現することが可能となる。 For example, in the above-described embodiment, the simulated reaction of the patient is output as a change in the complexion and facial expression of the patient model M, and a sound or vibration generated during aspiration of sputum. However, it may be output in other modes. For example, it may be output as a change in the patient's vital signs. Specifically, numerical values and graphs indicating the pulse rate and oxygen saturation as vital signs are displayed on the display 10 together with the image of the patient model M. The storage device included in the control unit 200 stores data showing modes of changes in heart rate and oxygen saturation. Based on such data, the control unit 200 displays, for example, the heart rate and the oxygen saturation on the display 10 while changing in a predetermined manner according to the elapsed time from the removal of the artificial nose 142 from the tracheal cannula 141. The training device 1 may be configured so that when a predetermined user input is made, the vital sign changes immediately based on the user input. This makes it possible to reproduce, for example, a situation in which the patient's condition suddenly deteriorates during training at a desired timing.

また、上述の実施形態において、患者モデルＭの画像は、ディスプレイ１０の投影板に投影されることにより、透過スクリーンの向こう側の訓練装置１を含む情景と重なり合った像として、ディスプレイ１０の装着者に知覚される。しかし、撮像素子で撮影された訓練装置１の撮影画像と患者モデルＭの画像とが合成された画像が出力されてもよい。この場合にも、上記と同様、人工鼻１４２が患者モデルＭの喉元から患者モデルＭの正面に向かって突出するように画像が合成されるとよい。なお、この場合の画像の出力手段としては、汎用の液晶ディスプレイやプロジェクター（プロジェクションマッピング）等が用いられてよい。また、患者モデルＭのみがディスプレイに表示されたり、バイタルサインのみがディスプレイに表示されたりしてもよい。また、３Ｄプリンター等を用いて作製された患者の頭部の立体模型上に表情や顔色を表現した画像が投影されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the image of the patient model M is projected onto the projection plate of the display 10 so that the image of the wearer of the display 10 overlaps with the scene including the training device 1 on the other side of the transmission screen. Is perceived by. However, an image obtained by combining the captured image of the training device 1 captured by the image sensor and the image of the patient model M may be output. In this case as well, it is preferable that the images are synthesized so that the artificial nose 142 protrudes from the throat of the patient model M toward the front of the patient model M as described above. As the image output means in this case, a general-purpose liquid crystal display, a projector (projection mapping), or the like may be used. Further, only the patient model M may be displayed on the display, or only the vital signs may be displayed on the display. Further, an image expressing a facial expression or complexion may be projected on a three-dimensional model of the patient's head produced by using a 3D printer or the like.

また、上述の実施形態に係るカニューレ支持部１５０の代わりに、図４及び図５に示すカニューレ支持部２５０が用いられてもよい。カニューレ支持部２５０は、Ｕ字型の概略形状を有する可動部２５１と、可動部２５１を支持する台座部２５２とを備えている。可動部２５１の両側壁のそれぞれには、側壁を貫通するスリット２５１ａが形成されている。スリット２５１ａは、上下方向に関する側壁の中央部から下端部に向かって、模擬気管１１０に向かって若干湾曲しつつ延びている。可動部２５１の上部には、気管カニューレ１４１が挿入される挿入孔２５１ｂが形成されている。台座部２５２は、直方体の概略形状を有し、両側面のそれぞれに、側方に向かって突出した突出部２５２ａが形成されている。突出部２５２ａは、スリット２５１ａに沿って延びていると共に、スリット２５１ａに嵌め込まれている。台座部２５２の上面には、気管カニューレ１４１の下端部が通る椀型の凹部２５２ｂが形成されている。気管カニューレ１４１は、図４の一点鎖線に沿って上方から挿入孔２５１ｂに挿入されると共に、下端部が凹部２５２ｂに沿って模擬気管１１０の方向へと湾曲するように配置される。可動部２５１は、スリット２５１ａと嵌まり合った突出部２５２ａによって案内されることにより、スリット２５１ａに沿った図４のＡ方向に関して移動可能である。図５は、図４の状態から可動部２５１が図４のＡ方向に沿って上昇した状態を示す。 Further, instead of the cannula support portion 150 according to the above-described embodiment, the cannula support portion 250 shown in FIGS. 4 and 5 may be used. The cannula support portion 250 includes a movable portion 251 having a U-shaped outline shape and a pedestal portion 252 that supports the movable portion 251. Slits 251a penetrating the side wall are formed on each of the side walls of the movable portion 251. The slit 251a extends from the central portion of the side wall in the vertical direction toward the lower end portion while being slightly curved toward the simulated trachea 110. An insertion hole 251b into which the tracheal cannula 141 is inserted is formed in the upper part of the movable portion 251. The pedestal portion 252 has a schematic shape of a rectangular parallelepiped, and a protruding portion 252a protruding toward the side is formed on each of both side surfaces. The protrusion 252a extends along the slit 251a and is fitted into the slit 251a. A bowl-shaped recess 252b through which the lower end of the tracheal cannula 141 passes is formed on the upper surface of the pedestal portion 252. The tracheal cannula 141 is inserted into the insertion hole 251b from above along the alternate long and short dash line in FIG. 4, and is arranged so that the lower end thereof curves in the direction of the simulated trachea 110 along the recess 252b. The movable portion 251 can move in the direction A of FIG. 4 along the slit 251a by being guided by the protruding portion 252a fitted with the slit 251a. FIG. 5 shows a state in which the movable portion 251 is raised from the state of FIG. 4 along the A direction of FIG.

台座部２５２の背後にはモーター２５３が設けられている。モーター２５３の駆動軸は、ギア等を有する伝達機構を介して可動部２５１と接続されている。かかる伝達機構を介してモーター２５３の駆動力が可動部２５１に伝達されると、可動部２５１がＡ方向に沿って移動する。モーター２５３の駆動は制御部２００によって制御される。制御部２００は、模擬的な気管内吸引において被訓練者が行う操作に対する患者の模擬的な反応として、モーター２５３に可動部２５１を移動させる。例えば、図４の状態から図５の状態へと可動部２５１が移動することにより、患者が首を折り曲げる動作に伴って気管カニューレ１４１がスイングする動きが模擬的に再現される。これは、患者が咳き込んで顔を俯ける動作に伴う気管カニューレ１４１の運動に対応する。この気管カニューレ１４１の運動に連動するように、ディスプレイ１０に表示される患者モデルＭの画像において、患者が咳き込んで顔を俯ける動作が模擬的に表現されてもよい。かかる動作の再現は、模擬気管１１０内におけるカテーテル２０の状態に応じて実施される。例えば、力センサー１１５の検出結果に基づき、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０に当たる強さが所定の閾値を超えた場合に実施されてもよい。 A motor 253 is provided behind the pedestal portion 252. The drive shaft of the motor 253 is connected to the movable portion 251 via a transmission mechanism having a gear or the like. When the driving force of the motor 253 is transmitted to the movable portion 251 via such a transmission mechanism, the movable portion 251 moves along the A direction. The drive of the motor 253 is controlled by the control unit 200. The control unit 200 moves the movable unit 251 to the motor 253 as a simulated reaction of the patient to the operation performed by the trainee in the simulated intratracheal suction. For example, by moving the movable portion 251 from the state of FIG. 4 to the state of FIG. 5, the movement of the tracheal cannula 141 swinging as the patient bends his / her neck is simulated. This corresponds to the movement of the tracheal cannula 141 as the patient coughs and looks down. In the image of the patient model M displayed on the display 10 so as to be linked to the movement of the tracheal cannula 141, the movement of the patient coughing and looking down may be simulated. Reproduction of such an operation is performed according to the state of the catheter 20 in the simulated trachea 110. For example, it may be performed when the strength with which the tip of the catheter 20 hits the simulated trachea 110 exceeds a predetermined threshold value based on the detection result of the force sensor 115.

また、上述の実施形態において、模擬気管１１０の代わりに図６及び図７に示す模擬気管２１０が用いられてもよい。なお、以下の説明における前後左右上下の各方向は、図６に示す方向とする。このうち、前後方向は気管に沿った水平方向であり、左右方向は前後方向と直交する水平方向である。模擬気管２１０は、気管を模擬した気管本体２１１と、気管本体２１１を挟持する環状部材２１２及び２１３と、気管本体２１１の左右に配置されたＬ字型の側板２１４及び２１５と、環状部材２１２と側板２１４及び２１５の前端部とを繋ぐ梁部材２１６及び２１７と、環状部材２１３と側板２１４及び２１５の後端部とを繋ぐ梁部材２１８及び２１９とを有している。気管本体２１１は円筒状の概略形状を有する部材である。気管本体２１１の後端からカテーテル２０の先端が挿入される。梁部材２１６〜２１９は、いずれも、前後方向に関して薄い薄板である。また、側板２１５の前端部と側板２１５の前端部との間には、これらを左右方向に繋ぐ梁部材２２０が設けられている。梁部材２２０は、環状部材２１２の下方に配置された、上下方向に関して薄い薄板である。模擬気管２１０は、梁部材２２０の左右方向に中央に固定された台座２２９によって支持されている。 Further, in the above-described embodiment, the simulated trachea 210 shown in FIGS. 6 and 7 may be used instead of the simulated trachea 110. In the following description, the front-back, left-right, up-down directions are the directions shown in FIG. Of these, the anteroposterior direction is the horizontal direction along the trachea, and the left-right direction is the horizontal direction orthogonal to the anterior-posterior direction. The simulated trachea 210 includes a trachea body 211 that simulates the trachea, annular members 212 and 213 that sandwich the trachea body 211, L-shaped side plates 214 and 215 arranged on the left and right sides of the trachea body 211, and an annular member 212. It has beam members 216 and 217 connecting the front ends of the side plates 214 and 215, and beam members 218 and 219 connecting the annular member 213 and the rear ends of the side plates 214 and 215. The tracheal body 211 is a member having a substantially cylindrical shape. The tip of the catheter 20 is inserted from the rear end of the tracheal body 211. The beam members 216 to 219 are all thin plates that are thin in the front-rear direction. Further, a beam member 220 is provided between the front end portion of the side plate 215 and the front end portion of the side plate 215 to connect them in the left-right direction. The beam member 220 is a thin plate that is arranged below the annular member 212 and is thin in the vertical direction. The simulated trachea 210 is supported by a pedestal 229 fixed to the center in the left-right direction of the beam member 220.

模擬気管２１０には、気管本体２１１内に挿入されたカテーテル２０の先端が気管本体２１１に当たる強さを検出する力センサー２３０が設けられている。力センサー２３０は、歪みゲージ２３１〜２３４及びこれらの歪みゲージに発生する歪みを検出する電気回路を有している。歪みゲージ２３１は梁部材２２０の右側部分に、歪みゲージ２３２は梁部材２２０の左側部分に設けられている。歪みゲージ２３３及び２３４は梁部材２１８及び２１９にそれぞれ設けられている。電気回路は、各歪みゲージに歪みが発生することによる抵抗の変化を電気信号に変換して出力する。 The simulated trachea 210 is provided with a force sensor 230 that detects the strength with which the tip of the catheter 20 inserted into the trachea body 211 hits the trachea body 211. The force sensor 230 includes strain gauges 231 to 234 and an electric circuit that detects the strain generated in these strain gauges. The strain gauge 231 is provided on the right side portion of the beam member 220, and the strain gauge 232 is provided on the left side portion of the beam member 220. Strain gauges 233 and 234 are provided on beam members 218 and 219, respectively. The electric circuit converts the change in resistance due to the occurrence of strain in each strain gauge into an electric signal and outputs it.

歪みゲージ２３１及び２３２の歪みは、梁部材２２０に発生する上下方向の撓みによって歪む。かかる撓みは、カテーテル２０の先端が当たって気管本体２１１が上下に移動することにより発生する。したがって、歪みゲージ２３１及び２３２の歪みが検出されることで、カテーテル２０が気管本体２１１に作用させる上下方向の力が検出される。歪みゲージ２３３及び２３４の歪みは、梁部材２１８及び２１９に発生する前後方向の撓みによって歪む。かかる撓みは、カテーテル２０の先端が当たって気管本体２１１が前後に移動することにより発生する。したがって、歪みゲージ２３３及び２３４の歪みが検出されることで、カテーテル２０が気管本体２１１に作用させる前後方向の力が検出される。また、カテーテル２０の先端が当たって気管本体２１１が左右に移動すると、梁部材２２０の右側部分と梁部材２２０の左側部分とに、上下方向に関して互いに反対方向に向かう撓みがそれぞれ発生する。したがって、歪みゲージ２３１の歪みと歪みゲージ２３２の歪みとの差を検出することで、カテーテル２０が気管本体２１１に作用させる左右方向の力が検出される。 The strains of the strain gauges 231 and 232 are distorted by the vertical deflection generated in the beam member 220. Such bending occurs when the tip of the catheter 20 hits and the tracheal body 211 moves up and down. Therefore, by detecting the strain of the strain gauges 231 and 232, the vertical force exerted by the catheter 20 on the tracheal body 211 is detected. The strain of the strain gauges 233 and 234 is distorted by the bending in the front-rear direction generated in the beam members 218 and 219. Such bending occurs when the tip of the catheter 20 hits and the tracheal body 211 moves back and forth. Therefore, by detecting the strain of the strain gauges 233 and 234, the force in the anteroposterior direction that the catheter 20 acts on the tracheal body 211 is detected. Further, when the tip of the catheter 20 hits and the tracheal body 211 moves left and right, the right side portion of the beam member 220 and the left side portion of the beam member 220 are bent in opposite directions in the vertical direction. Therefore, by detecting the difference between the strain of the strain gauge 231 and the strain of the strain gauge 232, the force in the left-right direction that the catheter 20 acts on the tracheal body 211 is detected.

以上の通り、模擬気管２１０を用いると、カテーテル２０の先端が気管本体２１１に作用させる上下、左右及び前後の３方向の力を検出することができる。かかる力の検出結果に基づき、検出された力の方向に応じた患者の模擬的な反応が出力されるように訓練装置１が構成されていてもよい。例えば、前後方向の力が作用する場合においては、左右方向の力が作用する場合よりも強い苦痛の表情が表れるように、患者モデルＭの顔の画像がディスプレイ１０に表示されてもよい。また、例えば、吸引後に体位変換を行い、側臥位のまま次の吸引をする場合にも、カテーテル２０の動きを検出することができる。なお、歪みゲージ２３１〜２３４のうちの一部が用いられることで２方向の力が検出されるように訓練装置１が構成されていてもよい。 As described above, when the simulated trachea 210 is used, it is possible to detect the force of the tip of the catheter 20 acting on the tracheal body 211 in three directions of up and down, left and right, and front and back. Based on the detection result of such a force, the training device 1 may be configured so as to output a simulated reaction of the patient according to the direction of the detected force. For example, when a force in the front-rear direction is applied, an image of the face of the patient model M may be displayed on the display 10 so that a facial expression of stronger pain appears than when a force in the left-right direction is applied. Further, for example, the movement of the catheter 20 can be detected even when the body position is changed after the suction and the next suction is performed while the patient is in the lateral decubitus position. The training device 1 may be configured so that a force in two directions is detected by using a part of the strain gauges 231 to 234.

また、上述の実施形態においては、カテーテル２０の先端が模擬気管１１０内の所定の位置まで到達したら振動スピーカー１５１が痰を吸引する音や振動を発生させる。これにより、カテーテル２０の先端が適切な位置に到達したことを被訓練者が認識できる。これに関して、振動スピーカー１５１から発生する振動の強さや振動時間の長さを制御することにより、被訓練者が痰の吸引量や粘度（硬さ）を振動や音に基づいて認識できるように制御部２００が振動スピーカー１５１を制御してもよい。 Further, in the above-described embodiment, when the tip of the catheter 20 reaches a predetermined position in the simulated trachea 110, the vibration speaker 151 generates a sound or vibration of sucking sputum. As a result, the trainee can recognize that the tip of the catheter 20 has reached an appropriate position. In this regard, by controlling the strength of vibration generated from the vibration speaker 151 and the length of vibration time, it is controlled so that the trainee can recognize the suction amount and viscosity (hardness) of sputum based on vibration and sound. The unit 200 may control the vibration speaker 151.

また、上述の実施形態においては、振動スピーカー１５１から発生する振動や音が発生しなくなったことにより被訓練者が吸引の完了を認識できる。しかし、患者モデルＭの表情や顔色が変化すること（例えば苦痛の表情が和らぐこと）により被訓練者が吸引の完了を認識できるように、制御部２００がディスプレイ１０の表示を制御してもよい。また、ディスプレイ１０にバイタルサインが表示される場合、バイタルサインの変化により被訓練者が吸引の完了を認識できるようになっていてもよい。さらに、気管内吸引中に模擬的に発生させた音や振動で吸痰量と痰の性状について認識できるように振動スピーカー１５１が制御されてもよい。被訓練者は、これらの反応に基づいて吸引を完了した後、カテーテル２０を模擬気管１１０及び気管カニューレ１４１から引き抜く。 Further, in the above-described embodiment, the trainee can recognize the completion of suction because the vibration and sound generated from the vibration speaker 151 are no longer generated. However, the control unit 200 may control the display of the display 10 so that the trainee can recognize the completion of suction by changing the facial expression or complexion of the patient model M (for example, the facial expression of pain is relieved). .. Further, when the vital sign is displayed on the display 10, the trainee may be able to recognize the completion of suction by changing the vital sign. Further, the vibration speaker 151 may be controlled so that the amount of sputum sucked and the properties of sputum can be recognized by the sound or vibration simulated during intratracheal suction. After completing suction based on these reactions, the trainee withdraws the catheter 20 from the simulated trachea 110 and tracheal cannula 141.

また、上述の実施形態において、制御部２００がディスプレイ１０及び模擬気管１００を制御している。これに関し、制御部２００による少なくとも一部又は全部の機能が模擬気管１００内やディスプレイ１０内に設けられたコンピュータにおいて実現されていてもよい。例えば、上述の通り、ディスプレイ１０に設けられた撮像素子による撮像中のＡＲマーカー１５２が画像認識され、その認識結果に基づいてディスプレイ１０の表示面上における患者モデルＭのＸ−Ｙ位置及び見た目の角度が調整されている。上述の実施形態では、かかる画像認識の処理及びそれに基づく患者モデルＭのＸ−Ｙ位置及び見た目の角度の調整処理が制御部２００によって実行されている。しかし、ディスプレイ１０内に設けられたコンピュータによってこれらの処理が実行されてもよい。この場合、ディスプレイ１０の撮像素子が生成した撮像データはディスプレイ１０外へと送信されず、ディスプレイ１０内にて処理されるのみとなる。また、制御部２００の全ての機能が模擬気管１００内に設けられたコンピュータによって実現されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the control unit 200 controls the display 10 and the simulated trachea 100. In this regard, at least some or all of the functions of the control unit 200 may be realized in a computer provided in the simulated trachea 100 or the display 10. For example, as described above, the AR marker 152 being imaged by the image pickup device provided on the display 10 is image-recognized, and based on the recognition result, the XY position and appearance of the patient model M on the display surface of the display 10 are recognized. The angle has been adjusted. In the above-described embodiment, the control unit 200 executes such image recognition processing and adjustment processing of the XY position and the appearance angle of the patient model M based on the processing. However, these processes may be executed by a computer provided in the display 10. In this case, the image pickup data generated by the image pickup element of the display 10 is not transmitted to the outside of the display 10, but is only processed in the display 10. Further, all the functions of the control unit 200 may be realized by a computer provided in the simulated trachea 100.

また、上述の実施形態においては、被訓練者が模擬気管１１０からカテーテル２０を引き抜いた段階で訓練が完了する。しかし、模擬気管１１０からカテーテル２０を引き抜いた後、患者の体位を側臥位等に変更し、体位ドレナージによって喀痰を太い気管支に移動させる模擬的なケアを行った上で訓練が完了するように訓練装置１が構成されていてもよい。この場合、例えば、制御部２００に接続されたコントローラー等を被訓練者が操作することにより、ディスプレイ１０に表示される患者モデルＭの画像の体位が仰臥位から側臥位に変更されるように訓練装置１が構成されていてもよい。また、患者モデルＭの胸部を含んだ立体模型が設けられており、被訓練者がこの立体模型の体位を仰臥位から側臥位に変更するように訓練装置１が構成されていてもよい。この場合、プロジェクターによって患者モデルＭの顔の画像が立体模型に投影されると共に、立体模型の体位が変更された際、患者モデルＭの顔の画像が立体模型に追随して、仰臥位に対応する上向きから側臥位に対応する横向きになるように、制御部２００がプロジェクターを制御することが好ましい。かかる構成においては、立体模型の体位を変更する操作が本発明における被訓練者による操作に対応すると共に、これに応じて制御部２００による制御に従って患者モデルＭの顔の画像を立体模型に追随させる機能が本発明における反応出力手段の機能に対応する。 Further, in the above-described embodiment, the training is completed when the trainee pulls out the catheter 20 from the simulated trachea 110. However, after pulling out the catheter 20 from the simulated trachea 110, the patient's position is changed to the lateral decubitus position, etc., and the training is completed after performing simulated care to move sputum to the thick bronchi by postural drainage. The device 1 may be configured. In this case, for example, the trainee operates the controller or the like connected to the control unit 200 so that the body position of the image of the patient model M displayed on the display 10 is changed from the supine position to the lateral position. The device 1 may be configured. Further, a three-dimensional model including the chest of the patient model M is provided, and the training device 1 may be configured so that the trainee changes the body position of the three-dimensional model from the supine position to the lateral decubitus position. In this case, the image of the face of the patient model M is projected on the three-dimensional model by the projector, and when the body position of the three-dimensional model is changed, the image of the face of the patient model M follows the three-dimensional model and corresponds to the supine position. It is preferable that the control unit 200 controls the projector from the upward direction to the sideways direction corresponding to the lateral decubitus position. In such a configuration, the operation of changing the body position of the three-dimensional model corresponds to the operation by the trainee in the present invention, and accordingly, the image of the face of the patient model M is made to follow the three-dimensional model under the control of the control unit 200. The function corresponds to the function of the reaction output means in the present invention.

Ｍ患者モデル
１訓練装置
１０ゴーグル型ディスプレイ
２０カテーテル
１００装置本体
１１０、２１０模擬気管
１１５、２３０力センサー
１３１カメラ
１４１気管カニューレ
１４２人工鼻
１４３人工鼻着脱センサー
１５１振動スピーカー
２００制御部 M Patient model 1 Training device 10 Goggles type display 20 Catheter 100 Device body 110, 210 Simulated trachea 115, 230 Force sensor 131 Camera 141 Tracheal cannula 142 Artificial nose 143 Artificial nose attachment / detachment sensor 151 Vibration speaker 200 Control unit

Claims

A simulated trachea in which simulated intratracheal suction is performed by the trainee,
A state detecting means for detecting the state of operation by the trainee in the simulated intratracheal suction, and
Intratracheal characterized by comprising a reaction output means for perceptibly outputting a simulated reaction of a patient to the operation to a trainee based on the state of the operation detected by the state detecting means. Suction training device.

The reaction output means outputs an image of a patient's face while changing at least one of facial expressions and complexion in the face image based on the state of the operation detected by the state detecting means. The training device for intratracheal suction according to claim 1.

A tracheal cannula to which the artificial nose is detachably attached is provided in the simulated trachea.
The reaction output means outputs the image of the face so that the positional relationship between the artificial nose and the image of the patient's face projects from the patient's throat to the front thereof visually of the trainee. 2. The training device for intratracheal suction according to claim 2.

The state detecting means can detect the strength with which the catheter inserted into the simulated trachea hits the simulated trachea and can detect the contact position between the simulated trachea and the catheter.
The training device for intratracheal suction according to claim 2 or 3, wherein the reaction output means changes at least one of a facial expression and a complexion in the facial image based on the detection result by the state detecting means. ..

The state detecting means determines the strength with which the catheter inserted into the simulated trachea hits the simulated trachea in two or more of three directions including a direction along the trachea and two directions orthogonal to the direction. The training device for intratracheal suction according to claim 4, wherein the device is detectable.

The qi according to any one of claims 1 to 5, wherein the reaction output means outputs the vital sign of the patient while changing the vital sign of the patient based on the state of the operation detected by the state detection means. Training device for intraductal suction.

The state detecting means can detect the position of the tip of the catheter inserted into the simulated trachea.
Claim 1 is characterized in that it includes a determination means for determining whether or not the tip of the catheter has reached a preset target position in the simulated trachea based on the detection result by the state detection means. 6. The training device for intratracheal suction according to any one of 6.

The reaction output means has a vibration generating means for vibrating a catheter inserted into the simulated trachea.
The training device for intratracheal suction according to claim 7, wherein the vibration generating means simulates the sound or vibration generated when sputum is sucked based on the determination result by the determining means.

A tracheal cannula to which the artificial nose is detachably attached is provided in the simulated trachea.
The state detecting means detects an operation of attaching / detaching the artificial nose to / from the tracheal cannula as the operation.
The reaction output means perceives the trainee a simulated reaction of the patient to the operation based on the elapsed time since the state detecting means detects that the artificial nose has been removed from the tracheal cannula. The training device for intratracheal suction according to any one of claims 1 to 8, wherein the output is possible.