JP2022110320A - 医療機器操作練習装置 - Google Patents

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友規 矢野
Tomonori Yano
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Yusuke Yoda
弘憲 砂川
Hironori SUNAKAWA
智広 三井
Tomohiro Mitsui
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Abstract

Figure 2022110320000001
【課題】簡便な準備作業で済み、かつ、様々な手技練習を可能にする医療機器操作練習装置を提供する。
【解決手段】医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置1であって、少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器140を保持する患部用模擬臓器保持部40と、患部用模擬臓器140まで医療機器を案内する経路用模擬臓器100,120を保持する経路用模擬臓器保持部20,25とを備えるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、内視鏡手術装置等の医療機器の操作練習を行う装置に関する。
従来、内視鏡検査、内視鏡下手術等を行う際は、医師が、内視鏡操作を含めて各種医療機器の操作に習熟する必要がある。また、近年、腹腔鏡手術をロボットアーム(ロボット鉗子)で行う手術支援ロボットが普及しているが、その手術支援ロボットの操作技術を十分に習得しなければならない。
例えば、内視鏡の操作を練習するための練習装置として、固定台に対して疑似的な胴体を水平軸に対して回動自在に固定したものが提案されている(特許文献1参照)。疑似胴体内には模擬臓器も配置される。疑似胴体の固定角度を変化させることで、側臥位や仰臥位を再現しながら、疑似胴体内の模擬臓器に内視鏡を挿入することで、内視鏡の操作を練習する。
また例えば、固定台上において、人間以外の動物の生体から切除された管状臓器の両端を密閉状態で保持する装置が提案されている(特許文献2参照)。この練習装置では、管状臓器内に空気を導入して膨らませた状態で、内部に内視鏡を挿入して操作練習を行うことで、実際の臨床状態に近い感触を得られるようにしている。
特開2004-49479号 特開2006-81568号
しかしながら、特許文献1の練習装置は、全体が大型化するため、練習用に広いスペースを用意しなければならないという問題がある。また、胴体そのものを樹脂等で模しているため、腫瘍切除等の内視鏡下手術を練習することが難しい。
また、特許文献2の練習装置は、孔の無い綺麗な管状臓器を準備する必要があり、簡単に練習することができないという問題がある。
更にこれらの従来の練習装置の場合、操作練習を行う本人以外の第三者が、内視鏡の操作状態を外部から認識することが難しいという問題がある。
本発明は、斯かる実情に鑑み、簡便な準備作業で済み、かつ、様々な手技練習を可能にする医療機器操作練習装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成する本発明は、医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部と、前記患部用模擬臓器まで前記医療機器を案内する経路用模擬臓器を保持する経路用模擬臓器保持部と、を備えることを特徴とする医療機器操作練習装置である。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器に作用する張力を変化させる張力調整機構を有することを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第1保持部、第2保持部及び第3保持部を少なくとも有しており、前記第1保持部、前記第2保持部及び前記第3保持部が三角形の頂点を成す姿勢に配置されることで、前記患部用模擬臓器の表面に、前記三角形を含む手術面が形成されることを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第4保持部を更に有しており、前記第1保持部、前記第2保持部、前記第3保持部及び前記第4保持部が、前記患部用模擬臓器をこの順に取り囲むように配置され、前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ第1対角線と、前記第2保持部と前記第4保持部を結ぶ第2対角線が、ねじれ位置となる姿勢に位置決めされることを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記患部用模擬臓器保持部は、前記第2保持部を、前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ線の周方向成分を少なくとも含む方向に変位させる第2保持部変位機構を有することを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器の表面が、双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面となるように該患部用模擬臓器を保持することを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路用模擬臓器は、経路方向に延びる帯形状であって帯幅方向の両側縁がせり上がる帯状領域を含む経路部材を有することを特徴とすしても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路部材に含まれる前記帯状領域は、上流から下流に向かって帯幅が広がる拡幅領域となることを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路部材は、前記帯状領域の上側が開放されることを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路部材及び前記患部用模擬臓器が胃の内壁の一部を模しており、該経路部材と前記患部用模擬臓器が相対移動することを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路用模擬臓器は、前記経路部材の上流側において、筒形状となる筒型経路部材を有することを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記筒型経路部材の内壁の幅に対して、前記経路部材の最大幅が大きいことを特徴としても良い。
上記医療機器操作練習装置に関連して、前記経路用模擬臓器と前記患部用模擬臓器の間で、水平方向に延びる横軸周りの相対角度を変化させる横軸周り相対移動機構を備えることを特徴としても良い。
上記目的を達成する本発明は、医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部を備え、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器の表面が、双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面となるよう該患部用模擬臓器を保持することを特徴とする医療機器操作練習装置である。
上記目的を達成する本発明は、医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部を備え、前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第1保持部、第2保持部第3保持部及び第4保持部を少なくとも有しており、前記第1保持部、前記第2保持部、前記第3保持部及び前記第4保持部が、前記患部用模擬臓器をこの順に取り囲むように配置され、前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ第1対角線と、前記第2保持部と前記第4保持部を結ぶ第2対角線が、ねじれ位置となる姿勢に位置決めされることを特徴とする医療機器操作練習装置である。
本発明によれば、簡便な準備作業で済み、かつ、様々な手技練習を可能にする医療機器操作練習装置を得ることができるという優れた効果を奏し得る。
本実施形態に係る、第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置を示す斜視図である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置を示す平面図である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置を示す正面図である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置を示す図3のIV-IV矢視断面図である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置の一部を拡大して示す斜視図である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置の一部を拡大して示す平面図である。 変形例となる医療機器操作練習装置を示す平面図である。 同医療機器操作練習装置のセッティングシートを示す図表である。 同第1湾曲姿勢となる医療機器操作練習装置の練習風景を示す斜視図である。 第2練習方法となる準備姿勢となる医療機器操作練習装置を示す斜視図である。 同準備姿勢となる医療機器操作練習装置を示す平面図である。 同準備姿勢となる医療機器操作練習装置の一部を拡大して示す斜視図である。 同準備姿勢となる医療機器操作練習装置を示す図11のXII-XII矢視断面図である。 第3練習方法における医療機器操作練習装置の練習風景を示す斜視図である。 同第3練習方法における医療機器操作練習装置の練習風景を示す背面下側から視た斜視図である。 第4練習方法における医療機器操作練習装置の練習風景を示す斜視図である。 その他の姿勢における医療機器操作練習装置の練習風景を示す斜視図である。 同医療機器操作練習装置の変形例を示す斜視図である。 同医療機器操作練習装置と人体の臓器の位置関係を示す正面図である。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
<全体構成>
図1~図3に、医療機器操作練習装置(以下、練習装置)1の全体構成を示す。なお、この練習装置1は、内視鏡検査又は内視鏡下手術時の内視鏡の操作練習を行う場合を想定するが、本発明はこれに限定されない。
練習装置1は、基台10と、第1経路用模擬臓器保持部20と、第2経路用模擬臓器保持部25と、患部用模擬臓器保持部40と、基台平面方向相対移動機構60と、基台垂直方向相対移動機構70と、基台垂直軸周り相対移動機構80と、横軸周り相対移動機構90とを有する。
基台10は、四隅に脚部12を有するプレート構造となる。本実施形態では、基台10の表面(上面)が水平面となる場合を例示するが、表面が水平に対して傾斜状態で配置しても良い。
説明の便宜上、この基台10の表面と平行となる所望方向をX軸と定義し、基台10の表面と平行且つX軸に直交する方向をY軸と定義し、基台10の表面(X-Y平面)に対する垂直方向をZ軸と定義する。また、X軸を前後軸と称し、Y軸を横軸と称し、Z軸を基台垂直軸と称する場合がある。Y軸(横軸)において、第1経路用模擬臓器保持部20側をY軸術者側、患部用模擬臓器保持部40側をY軸患部側と称する場合がある。X軸(前後軸)において、術者に接近する方をX軸手前側、術者から離れる方向をX軸奥側と称する場合がある。
<第1経路用模擬臓器保持部>
第1経路用模擬臓器保持部20は、基台10上に配置されて第1経路用模擬臓器100を保持する。第1経路用模擬臓器100は、ここでは湾曲自在な樹脂で構成される筒状部材(筒型経路部材)で構成されており、本実施形態では、口腔及び食道を模した模擬臓器として機能する。なお、ここでは断面円形の筒状部材とする場合を例示するが、本発明はこれに限定されず、断面多角形の筒形状や、半筒(部分筒)形状、溝形状等、医療機器を所望の経路に沿って案内可能な構造であれば良い。この第1経路用模擬臓器保持部20の幅は、40mm未満であることが好ましく、より望ましくは30mm以下とする。後述する第2経路用模擬臓器保持部25の最大幅が40mm以上となることと比較する観点で、この第1経路用模擬臓器保持部20は、狭幅型経路部材と定義することが出来る。
第1経路用模擬臓器保持部20は、第1経路用模擬臓器100を長手方向に複数個所で保持するホルダ22A~22Eと、このホルダ22A~22Eが載置されるベース23を有しており、このホルダ22A~22Eの配置によって、経路用模擬臓器100の経路方向を自在に変更できる。なお、本実施形態では、経路用模擬臓器100の上流領域は、ホルダ22Aによって保持されることでX軸方向に延在する生体の口腔を模している。上流領域の下流側は、ホルダ22BによってY軸方向に湾曲する湾曲経路となっており、この湾曲経路の下流に位置する中流領域が、ホルダ22C及び22Dによって保持されることでY軸方向に延在し、いわゆる食道を模している。更に、中流領域よりも下流領域は、ホルダ22Eによって保持されることで、Y軸患部側に向かってZ軸下方に傾斜しており、食道から胃への傾斜状の出口を模している。
(角度調整機構)
この第1経路用模擬臓器保持部20のベース23には、ホルダ22Eの傾斜角、詳細にはY軸患部側に進むにつれてZ軸下方向に変位する傾斜角mを調整可能なヒンジ構造となる角度調整機構24が設けられている。生体の側臥位によっては、この傾斜角に個人差があることから、様々な傾斜角で練習可能となる。なお、この角度調整機構24は、図8のセッティングシートに示されるように、水平状態を0度とした場合に、Z軸下方向(プラス角度方向)において10度、20度、30度、40度に設定可能で、Z軸上方向(マイナス角度方向)において-10度、-20度に設定可能となっている。
<第2経路用模擬臓器保持部>
第2経路用模擬臓器保持部25は、ここでは第1経路用模擬臓器100の下端に固定される部材であり、第2経路用模擬臓器120を保持する。この第2経路用模擬臓器120は、樹脂や金属等によって構成される所望の剛性を有するプレート形状又は筒形状の経路部材であり、胃壁の一部を模している。本実施形態の第2経路用模擬臓器120は、経路方向に延びる帯形状において帯幅方向の両側縁がせり上がった形状となる帯状領域121(図2参照)を含む経路部材となる。更に、この帯状領域121は、上流から下流に向かって帯幅が徐々又は段階的に広がる領域となるので、拡幅型経路部材と定義できる。なお、本実施形態では、この第2経路用模擬臓器120について、帯状領域121の上方が開放されるようにしているので、いわゆる部分円筒形状や湾曲ヘラ形状の開放型経路部材と定義でき、外部からの視認性を高めている。一方、この第2経路用模擬臓器120は開放型に限られず、図18に示すように、筒形状、ラッパ形状、又は(円)錐台形状等のように、帯状領域121を一部に内在する(拡径型)筒構造であっても良い。更に、この第2経路用模擬臓器保持部25における帯状領域121の最大幅は、例えば、40mm以上が好ましく、より好ましくは60mm以上とする。この第2経路用模擬臓器保持部25は、胃の入り口近傍の内壁を模すために、相応の幅が求められるからである。結果、この第2経路用模擬臓器保持部25の最大幅は、食道を模している第1経路用模擬臓器100と比較して広幅となるので、広幅型経路部材と定義することもできる。
第2経路用模擬臓器120は、第2経路用模擬臓器保持部25によって、第1経路用模擬臓器100の下端(食道出口)の下流側に連続するように配置される。なお、第1経路用模擬臓器100の下端の経路方向(延在方向)と、第2経路用模擬臓器120の経路方向(延在方向)は角度nを有する。ここでは特に図示しないが、第2経路用模擬臓器保持部25は、この角度mを調整可能な角度調整機構を備えても良い。図8のセッティングシートに示されるように、第2経路用模擬臓器保持部及び第2経路用模擬臓器120は、使用・不使用の選択ができる。
<患部用模擬臓器保持部>
患部用模擬臓器保持部40は、少なくとも一部を切開又は切除可能な患部用模擬臓器140を保持する。本実施形態では、患部用模擬臓器140は可撓性及び/又は伸縮性を有するシート材によって構成される。この患部用模擬臓器140は、例えば、特願2016-538138号に記載の模擬動物器官のシートを用いることが出来る。即ち、本明細書には、特願2016-538138号(WO2017/010190)の記載が全て取り込まれる。例えば、模擬動物器官としては、マンナンを主成分とする原材料と水を混ぜて糊化して成形して成形体を得る成形工程と、成形体を常温より低い低温環境に維持する低温工程によって製造できる。
患部用模擬臓器保持部40は、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48を有する。第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48は、シート状の患部用模擬臓器140を、周方向(シートの周縁方向)に沿ってこの順で保持する。第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48は、ここでは弾性を有するクリップ構造の挟持部材となっており、患部用模擬臓器140の周縁を挟み込むことで保持する。
ここでは説明の便宜上、第1保持部42と第3保持部46を結ぶ直線を第1対角線T1と定義し、第2保持部44と第4保持部48を結ぶ直線を第2対角線T2と定義し、第1対角線T1の中点Mと交わり、Y軸と平行となる直線を基準軸線Cと定義する。
患部用模擬臓器保持部40は、更に、第1保持部42と第3保持部46を支える第1ベース41と、第2保持部44と第4保持部48を支える第2ベース43を有する。なお、第2ベース43と第4保持部48の間には張力調整機構56が設けられる。
第1ベース41は、第1保持部42と第3保持部46を結ぶ第1対角線T1を含む領域を回避するようにしつつ、同第1対角線T1と平行に延在するコ字形状又はC字形状の部材となる。つまり、第1ベース41は、第1保持部42と第3保持部46の間に模擬臓器保持空間を確保しながら、第1保持部42と第3保持部46を自身の両端で支持する。なお、この第1ベース41は、後述する横軸周り相対移動機構90によって、Y軸周りに回動自在となっている。
第2ベース43は第1ベース41に保持される。第2ベース43は、第2保持部44と第4保持部48を結ぶ第2対角線T2を含む領域との干渉を回避するコ字形状又はC字形状の部材となる。より詳細に第2ベース43は、第1ベース41に固定されてY軸方向に延在する座部43Aと、座部43AのY軸術者側において旋回自在に配置される第1アーム43Bと、座部43AのY軸患部側において旋回自在に配置される第2アーム43Cを有する。
(保持部変位機構)
第1アーム43BはL字形状の部材となっており、その一端は座部43Aの第1旋回軸51Bに対して揺動自在に保持される。第1アーム43Bの他端には第2保持部44が設けられる。第1旋回軸51Bは、第1対角線T1と平行となる。この第1旋回軸51Bは、図2に示すように、第1対角線T1から軸視した際に、基準軸線Cを境界として一方側(図2における上側)にオフセットしている。図1に戻って、第1アーム43BのL字形状の一方の辺43Bは、第1対角線T1に対して角度を有しており、ここでは第1対角線T1に略直角となる方向に延在している。第1アーム43BのL字形状の他方の辺43Bは、第1対角線T1に対して平行方向に延在し、その第1対角線T1の中点Mに接近する遠位端に第2保持部44が固定される。従って、図6の点線に示すように、第1アーム43Bを揺動させると、第1対角線T1よりY軸術者側に位置する第2保持部44が、第1対角線T1の周方向成分Uを少なくとも含む方向(即ち、第1対角線T1の径方向成分のみの移動ではない状態)に往復移動自在となる。換言すると、座部43A、第1旋回軸51B及び第1アーム43Bは、第2保持部44を第1対角線T1の周方向成分Uを少なくとも含む方向に変位させる第2保持部変位機構50Bとなる。
第2アーム43CはL字形状の部材となっており、その一端は座部43Aの第2旋回軸51Cに対して揺動自在に保持される。第2アーム43Cの他端には第4保持部48が設けられる。第2旋回軸51Cは、第1対角線T1と平行となる。図5に拡大して示すように、第2旋回軸51Cは、第1対角線T1を軸視した際に、基準軸線Cを境界として一方側(第1旋回軸51Bと同じ側)にオフセットしている。第2アーム43CのL字形状の一方の辺43Cは、第1対角線T1に対して角度を有しており、ここでは第1対角線T1に略直角となる方向に延在する。第2アーム43CのL字形状の他方の辺43Cは、第1対角線T1に対して平行方向に延在し、その第1対角線T1の中点M側の遠位端に、張力調整機構56を介して第4保持部48が固定される。従って、図6に示すように、第2アーム43Cを揺動させると、第1対角線T1よりY軸患部側に位置する第4保持部48が、第1対角線T1の周方向成分Uを少なくとも含む方向に往復移動自在となる。換言すると、座部43A、第2旋回軸51C及び第2アーム43Cは、第4保持部48を第1対角線T1の周方向成分Uを含む方向に変位させる第4保持部変位機構50Cとなる。
(張力調整機構)
図5に示すように、張力調整機構56は、第2アーム43Cの一方の辺43Cと平行となる方向に沿って、第4保持部48を直線上に往復移動させる直動機構となる。結果、この張力調整機構56は、第4保持部48を、第1対角線T1の径方向成分Rを含む方向に往復移動自在させる役割を担う。第1対角線T1に接近する位置を「近位」と定義し、第1対角線T1から離れる位置を「遠位」と定義する。なお、ここでは第4保持部48側に張力調整機構56を設ける場合を例示したが、第2保持部44側に設けても良く、第2保持部44と第4保持部48の双方に設けても良い。また、第1保持部42及び/又は第3保持部46側に張力調整機構を設けても良く、その場合は、第2保持部44と第4保持部48を結ぶ第2対角線T2に対して少なくとも径方向成分を含む方向に往復移動させればよい。
なお、第2保持部変位機構50B,第4保持部変位機構50Cについても、第2保持部44と第4保持部48について、第1対角線T1の径方向成分Rを含む方向に往復移動自在させている。従って、本実施形態では、第2保持部変位機構50B,第4保持部変位機構50Cも、張力調整機構異としての役割を兼ねている。
(保持部の配置説明)
次に、患部用模擬臓器保持部40による第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48の配置について説明する。なお、説明の便宜上、第1保持部42と第3保持部46を結ぶ第1対角線T1を特定方向から軸視した際に、基準軸線Cを境界線とした一方側を「手術面一方側」と称し、基準軸線Cを境界線とした他方側を「手術面他方側」と称する場合がある。
図1に示すように、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48の四か所の保持位置の中から選択される三か所が三角形の頂点となっており、その三か所を利用して患部用模擬臓器140を保持することで、患部用模擬臓器140に手術面が形成される。
この三か所の選択は様々であり、例えば、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46の三か所の保持位置で第1手術面S1が形成される。また例えば、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48の三か所の保持位置で第2手術面S2が形成される。更に例えば、第1保持部42、第3保持部46、第4保持部48の三か所の保持位置で第3手術面S3が形成される。また更に例えば、第1保持部42、第2保持部44、第4保持部48の三か所の保持位置で第4手術面S4が形成される。
つまり、本実施形態では、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48の四か所の保持位置が用意されているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも保持部が三か所存在すれば手術用の平面を提供できる。なお、これらの第1~第4手術面S1~S4は、湾曲面や屈曲面とすることもできる。
一方、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48の少なくとも四か所で患部用模擬臓器140を保持すると、上記三か所の保持位置による手術面が、同時に二つ形成されることになり、手術面の面積が広くなる。特に図示しないが、保持部を五か所以上に配置すると、手術面の面積を更に広くできる。
第1保持部42と第3保持部46を結ぶ第1対角線T1は、Y軸に対して角度を有しており、ここでは直角となる。第2保持部44と第4保持部48を結ぶ第2対角線T2は、第1対角線T1に対して角度を有しており、ここでは直角となる。
図6に拡大して示すように、第1対角線T1を特定方向から軸視した場合、第2保持部44の位置決め箇所は、基準軸線Cに最も接近する基準位置PSETと、基準軸線Cに対して一方側に第1角度で揺動する一方側第1変位位置Pと、基準軸線Cに対して一方側に(第1角度より大きい)第2角度で揺動・変位する一方側第2変位位置Pと、基準軸線Cに対して一方側に(第2角度より大きい)第3角度で揺動・変位する一方側第3変位位置Pの四か所となる。
また、第4保持部48の位置決め箇所は、基準軸線Cに最も接近する基準位置QSETと、基準軸線Cに対して一方側に第1角度で変位する一方側第1変位位置Qと、基準軸線Cに対して一方側に(第1角度より大きい)第2角度で揺動・変位する一方側第2変位位置Qの三か所となる。これらの位置は、図8のセッティングシートにも反映されている。
(準備姿勢の説明)
例えば、第2保持部44が基準位置PSET、第4保持部48が基準位置QSETに位置決めされた状態の練習装置1を、図10~図13に示す。第2対角線T2は、基準軸線Cと略平行で、かつ、第1対角線T1と交差又は最接近する。第1旋回軸51B及び第2旋回軸51Cは共に、第1対角線T1に対して手術面一方側にオフセットしているので、第1アーム43Bと第2アーム43Cの旋回によって、第2保持部44及び第4保持部48は、第1対角線T1に接近する。結果、患部用模擬臓器140をセットする際に、第2対角線T2方向に必要以上に緊張させる必要が無いため、第2保持部44と第4保持部48によって患部用模擬臓器140を挟持させやすい姿勢(準備姿勢)となる。なお、説明の便宜上、図12及び図13では患部用模擬臓器140を省略し、図13の断面では第2経路用模擬臓器120を省略している。
この準備姿勢において、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48によって患部用模擬臓器140を保持すると、第1対角線T1方向には所望の張力が作用した状態となり、第2対角線T2方向の張力には、第1対角線T1方向の張力よりも小さい張力が作用した状態(場合によっては張力ゼロを含む状態)となる。患部用模擬臓器140に形成される第1手術面S1と第3手術面S3は、共に、第1対角線T1、基準軸線C、第2対角線T2と略平行となり、両者を合わせて単一平面となる。
(第1湾曲姿勢の説明)
第1アーム43Bを揺動させて第2保持部44を一方側第2変位位置Pに位置決めし、第2アーム43Cを揺動させて第4保持部48を一方側第2変位位置Qに位置決めすると、図1~図9の実線に示す第1湾曲姿勢となる。図2に示すように、この第2湾曲姿勢では、第2対角線T2が、基準軸線Cと略平行且つ第1対角線T1に対して第2距離H2だけ手術面一方側にオフセットされたねじれ位置となる。また、準備姿勢と比較して、第1アーム43Bと第2アーム43Cの旋回によって、第2保持部44と第4保持部48が第1対角線T1から離反する。結果、患部用模擬臓器140に作用する第1対角線T1に対する径方向張力が増大する。
図1及び図4に示すように、患部用模擬臓器140に形成される第1手術面S1及び第3手術面S3は、第1対角線T1から基準軸線C方向に離れるにつれて、基準軸線Cから手術面一方側への変位量が大きくなる傾斜面となる。つまり、第1対角線T1から軸視すると、第2手術面S2と第4手術面S4の境界線K1近傍は、手術面他方側に凸となる曲面となる。同時に、図4に示すように、基準軸線C(またはY軸)からから軸視すると、第1手術面S1と第3手術面S3の境界線K2は、手術面一方側に凹状に湾曲する曲面となる。結果、第1手術面S1と第3手術面S3を合わせた平面の中央は、(一葉)双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面となる。この曲面には、第1対角線T1の軸方向、及び第1対角線T1の径方向(中点Mから第2保持部44,第4保持部48方向)の双方に所望の張力が作用している。これは、膨張させた胃の内壁に極めて近い形状及び緊張状態となる。なお、図4では説明の便宜上、第2経路用模擬臓器120を省略している。
(第2湾曲姿勢の説明)
図6の点線に示すように、第1アーム43Bを揺動させて第2保持部44を一方側第1変位位置Pに位置決めし、第2アーム43Cを揺動させて第4保持部48を一方側第1変位位置Qに位置決めすると、第2湾曲姿勢となる。この第2湾曲姿勢では、第2対角線T2が、基準軸線Cと略平行且つ第1対角線T1に対して第1距離H1だけ手術面一方側にオフセットされたねじれ位置となる。また、準備姿勢と比較して、第1アーム43Bと第2アーム43Cの旋回によって、第2保持部44と第4保持部48が第1対角線T1から離反する。結果、患部用模擬臓器140に作用する第1対角線T1に対する径方向張力が増大する。
この第2湾曲姿勢は、第1湾曲姿勢と略同様となるが、第2対角線T2が、第1対角線T1に対して第2距離H2よりも小さい第1距離H1だけ手術面一方側にオフセットされたねじれ位置となる。結果、第1手術面S1と第3手術面S3を合わせた平面中央に形成される(一葉)双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面の開き具合(曲率半径)が、第2湾曲姿勢と比較して大きくなる。
(第3湾曲姿勢の説明)
図6の点線に示すように、第1アーム43Bを揺動させて第2保持部44を一方側第3変位位置Pに位置決めし、第2アーム43Cを揺動させて第4保持部48を一方側第2変位位置Qに位置決めすると、第3湾曲姿勢となる。
この第3湾曲姿勢は、第1湾曲姿勢と類似するが、第2対角線T2は、基準軸線Cに対して角度αを有することになる。また、第2保持部44は、第1湾曲姿勢と比較して第1対角線T1に接近する。結果、第2保持部44によって生じる径方向張力が第1湾曲姿勢よりも小さくなる。結果、第1手術面S1と第3手術面S3を合わせた平面中央に形成される(一葉)双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面の開き具合(曲率半径)が、第1及び第2湾曲姿勢に対して変化する。
(第4湾曲姿勢の説明)
図6の点線に示すように、第1アーム43Bを揺動させて第2保持部44を一方側第2変位位置Pに位置決めし、第2アーム43Cを揺動させて第4保持部48を一方側第1変位位置Qに位置決めすると、図17に示す第4湾曲姿勢となる。このようにすると、第1手術面S1と第3手術面S3の全体を、Y軸方向術者側に向かせることができる。
なお、ここでは、一部の保持姿勢を例示したが、患部用模擬臓器保持部40による保持姿勢は、第2保持部44における四か所の保持位置から任意に選択した1つと、第4保持部48における三か所の保持位置から任意に選択した1つの組み合わせによって多様に変更できる。
例えば、第2保持部44を一方側第3変位位置Pとし、第4保持部48を基準位置QSETにすると、第2対角線T2が基準軸線Cに対して傾斜することで、第1手術面S1と第3手術面S3の全体を、第4湾曲姿勢よりもY軸方向術者側に向かせることができる。また例えば、第2保持部44を基準位置PSETとし、第4保持部48を一方側第2変位位置Qにすると、第2対角線T2が基準軸線Cに対して傾斜することで、第1手術面S1と第3手術面S3の全体を、Y軸方患者側に向かせることができる。
(変形例/ゆるみ姿勢の説明)
なお、図7に示す変形例のように、第2保持部44について、基準軸線Cに対して他方側に変位する他方側変位位置POFFを設けても良い。同様に、第4保持部48について、基準軸線Cに対して他方側に変位する他方側変位位置QOFFを設けても良い。このようにすると、第2対角線T2が、基準軸線Cと略平行、かつ、第1対角線T1に対して手術面他方側にオフセットされたねじれ位置となる。また、第1アーム43Bと第2アーム43Cの旋回によって、第2保持部44及び第4保持部48が、第1対角線T1に接近する。この姿勢で、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48によって患部用模擬臓器140を保持すると、第1対角線T1方向には所望の張力が作用した状態となり、第1対角線T1の径方向には極めて小さい張力が作用した状態(張力ゼロを含む状態)となる。第1対角線T1から軸視すると、第1手術面S1及び第3手術面S3は、第1対角線T1から基準軸線C方向に離れるにつれて、基準軸線Cから手術面他方側への変位量が大きくなる凹状の傾斜面となる。張力が極めて緩い状態の手術面の練習を行いたい場合は、このような保持姿勢を設定すればよい。
<基台平面方向相対移動機構>
図1に示すように、基台平面方向相対移動機構60は、第1経路用模擬臓器100と患部用模擬臓器保持部40のX-Y平面上の相対位置を変化させる。具体的に基台平面方向相対移動機構60は、X-Y変位テーブルとなっており、基台10に配置されて第1経路用模擬臓器保持部20のX軸方向の相対移動を実現するX軸直動部62と、X軸直動部62上に配置されて第1経路用模擬臓器保持部20のY軸方向の相対移動を実現するY軸直動部64を有する。図8に示すセッティングシートのように、X軸直動部62は、基準点を0とした場合に、X軸奥側に10mm、20mmで設定され、X軸手前側に、-10mm、-20mm、-30mm、-40mm、-50mmで設定される。Y軸直動部64は、基準点を0とした場合に、Y軸患部側に10mm~200mmの間で、10mm間隔で設定される。
<基台垂直方向相対移動機構>
図1に示すように、基台垂直方向相対移動機構70は、第1経路用模擬臓器100と患部用模擬臓器保持部40のZ軸方向の相対位置を変化させる。具体的に基台垂直方向相対移動機構70は、基台平面方向相対移動機構60に配置されて第1経路用模擬臓器保持部20のZ軸方向の相対移動を実現するZ軸直動部を備えている。図8に示すセッティングシートのように、基台垂直方向相対移動機構70は、基準点を0とした場合に、Z軸上側に10mm間隔で80mmまで設定される。
<基台鉛直周り相対移動機構>
図1に示すように、基台垂直軸周り相対移動機構80は、第1経路用模擬臓器100と患部用模擬臓器保持部40のZ軸周りの相対角度を変化させる。具体的に基台垂直軸周り相対移動機構80は、基台10上において、Z軸と平行となる鉛直回動軸Eを中心とした円周軌跡上に周方向に等間隔で配置される位置調整ピン82と、基台10上の鉛直回動軸Eに対して回動自在に配置されて、患部用模擬臓器保持部40を保持する保持リング88と、保持リング88の下端に設けられて、円周軌跡の特定の直径上に位置する一対の位置調整ピン82を受け入れる一対の位置調整穴84A,84Bを有する。
ここでは位置調整ピン82が、鉛直回動軸Eを中心とした周方向に30度間隔となるV1~V12の位置に合計12本配置される。結果、一方の位置調整穴84Aを、V1~V12から選択した特定の位置調整ピン82(図1ではV6)に係合させ、他方の位置調整穴84Bを、特定の位置調整ピン82と同一直径上に位置する反対の位置調整ピン82(図1ではV12)に係合させることで、基台10に対する保持リング88の鉛直回動軸E周りの固定角度を12種類で変更できる。図8に示すセッティングシートにも反映されている。
<横軸周り相対移動機構>
横軸周り相対移動機構90は、第1経路用模擬臓器100と患部用模擬臓器保持部40の間で、X-Y平面に沿う回動軸(水平回動軸/横軸)周りの相対角度を変化させる。
具体的に横軸周り相対移動機構90は、患部用模擬臓器保持部40を保持する保持リング88と、患部用模擬臓器保持部40の第1ベース41の両端に設けられて、保持リング88と係合する一対の係合部92A,92Bを有する。保持リング88はリング形状となっており、リングの中心軸(水平回転軸/横軸)Oが、X-Y平面と平行となるように基台10上に立設される。保持リング88の内部には患部用模擬臓器保持部40が配置される。第1ベース41に設けられる一対の係合部92A,92Bは、保持リング88に対して軸方向及び径方向に係合し、且つ、周方向には摺動自在となる。一対の係合部92A,92Bが保持リング88に沿って摺動すると、第1ベース41が、保持リング88の中心軸Oを中心として回動する。なお、本実施形態では、第1ベース41に設けられる第1保持部42と第3保持部46を結ぶ第1対角線T1が、保持リング88の直径と略一致する。また、第1対角線T1の中点Mが、保持リング88の中心軸Oと交差する。
保持リング88には、周方向に30度間隔となるW1~W12の位置に位置調整穴89が設けられる。一方の係合部92Aには、位置調整穴89と係合可能な位置調整ピン93が設けられる。結果、位置調整ピン93を、W1~W12から選択した特定の位置調整穴89(図1ではW12)に係合させることで、保持リング88の中心軸O周りにおける患部用模擬臓器140の固定角度を12種類で変更できる。図8に示すセッティングシートにも反映されている。
<練習装置と人体の臓器の相関説明>
図19に、練習装置1と人体の臓器の相関を示す。第1経路用模擬臓器100は人体900の口腔及び食道950を模している。また、第2経路用模擬臓器120と患部用模擬臓器140は、人体900の胃960の内壁の一部を模している。更に、第2経路用模擬臓器120と患部用模擬臓器140は、互いの相対位置を自在に変更できる。結果、患部用模擬臓器140は、胃960の内壁における様々な場所の患部を模すことが可能となる。
<医療機器の第1練習方法>
図9に練習装置1を利用して内視鏡500の操作練習を行う状態を示す。なお、図9の練習装置1は、Y軸直動部64:50mm、X軸直動部62:0mm、基台垂直方向相対移動機構70:30mm、基台垂直軸周り相対移動機構80:V6、横軸周り相対移動機構90:W12、角度調整機構24:20度、第2保持部44:P、第4保持部48:Q、張力調整機構56:遠位、第2経路用模擬臓器保持部25:使用、に設定される。結果、患部用模擬臓器140の手術面が、X軸手前側を向く。
練習を行う術者は、第1経路用模擬臓器100の上流端から内視鏡500の先端を挿入する。術者が内視鏡500を押し込むことで、その先端は、第1経路用模擬臓器100の下流端から飛び出して、第2経路用模擬臓器120と接触しながら、更に経路の下流側に案内される。この状態で、術者は、内視鏡500の先端領域をY軸奥側に屈曲させることで、患部用模擬臓器140にアクセスする。この際、第2経路用模擬臓器120の手前側の側壁と接触することで内視鏡500が受ける反力を上手に利用するような操作が求められる。その後、内視鏡500の内部を経由させて、鉗子、注射針、電子メス等の各種処置具を内視鏡500の先端から突出させて、患部用模擬臓器140を切断したり、切除したりする。
<医療機器の第2練習方法>
図10に練習装置1を利用して内視鏡500の操作練習を行う状態を示す。ここでは、患部用模擬臓器保持部40に患部用模擬臓器140を設置する作業を示す。なお、図10の練習装置1は、Y軸直動部64:50mm、X軸直動部62:0mm、基台垂直方向相対移動機構70:30mm、基台垂直軸周り相対移動機構80:V6、横軸周り相対移動機構90:W12、角度調整機構24:20度、第2保持部44:PSET、第4保持部48:QSET、張力調整機構56:近位、第2経路用模擬臓器保持部25:使用、に設定される。結果、第2保持部44と第4保持部48が、第1対角線T1に最も接近する。
練習を行う術者は、第1保持部42、第2保持部44、第3保持部46、第4保持部48を利用して、患部用模擬臓器140を挟持させる。その後、第1アーム43Bと第2アーム43Cを旋回させて、張力を増大させながら、目的とする姿勢に遷移すれば良い。
<医療機器の第3練習方法>
図14及び図15に、練習装置1を利用して内視鏡500の操作練習を行う状態を示す。なお、図14及び図15の練習装置1は、Y軸直動部64:50mm、X軸直動部62:0mm、基台垂直方向相対移動機構70:30mm、基台垂直軸周り相対移動機構80:V6、横軸周り相対移動機構90:W9、角度調整機構24:20度、第2保持部44:P、第4保持部48:Q、張力調整機構56:遠位、第2経路用模擬臓器保持部25:使用、に設定される。結果、患部用模擬臓器140の手術面が、Z軸下側を向く。
練習を行う術者は、第1経路用模擬臓器100の上流端から内視鏡500の先端を挿入する。術者が内視鏡500を押し込むことで、その先端は、第1経路用模擬臓器100の下流端から飛び出して、第2経路用模擬臓器120と接触しながら、更に経路の下流側に案内される。この状態で、術者は、内視鏡500の先端領域をZ軸上方に屈曲させることで、患部用模擬臓器140にアクセスする。この際、第2経路用模擬臓器120の底面と接触することで内視鏡500が受ける反力を上手に利用するような操作が求められる。その後、内視鏡500の内部を経由させて、鉗子、注射針、電子メス等の各種処置具を内視鏡500の先端から突出させて、患部用模擬臓器140を切断したり、切除したりする。
<医療機器の第4練習方法>
図16に、練習装置1を利用して内視鏡500の操作練習を行う状態を示す。なお、図16の練習装置1は、Y軸直動部64:50mm、X軸直動部62:0mm、基台垂直方向相対移動機構70:30mm、基台垂直軸周り相対移動機構80:V2、横軸周り相対移動機構90:W12、角度調整機構24:20度、第2保持部44:P、第4保持部48:Q、張力調整機構56:遠位、第2経路用模擬臓器保持部25:使用、に設定される。結果、患部用模擬臓器140の手術面が、Y軸奥側を向く。
練習を行う術者は、第1経路用模擬臓器100の上流端から内視鏡500の先端を挿入する。術者が内視鏡500を押し込むことで、その先端は、第1経路用模擬臓器100の下流端から飛び出して、第2経路用模擬臓器120と接触しながら、更に経路の下流側に案内される。この状態で、術者は、内視鏡500の先端領域をY軸手前方に屈曲させることで、患部用模擬臓器140にアクセスする。この際、第2経路用模擬臓器120の奥側の側壁と接触することで内視鏡500が受ける反力を上手に利用するような操作が求められる。その後、内視鏡500の内部を経由させて、鉗子、注射針、電子メス等の各種処置具を内視鏡500の先端から突出させて、患部用模擬臓器140を切断したり、切除したりする。
以上の通り、本実施形態の練習装置1によれば、患部用模擬臓器保持部40によって、少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器140を保持することができる。また、同時に、第1,第2経路用模擬臓器保持部20,25によって、患部用模擬臓器140まで医療機器(内視鏡500)を案内する第1,第2経路用模擬臓器100,120を保持することができる。このように患部用模擬臓器140と、第1,第2経路用模擬臓器保持部20,25を独立させることで、手技練習を終えた患部用模擬臓器140のみを簡単に交換できる。
また、患部用模擬臓器140については、切開や切除手技の練習を行う部材であり、実際の生体に近似させることが求められるため、製造コストが比較的高価となりやすい。結果、最小限の面積・体積とすることが求められる。一方、第1,第2経路用模擬臓器保持部20,25については、実際の生体にそれほど近似させなくても、十分な操作練習が可能である。結果、患部用模擬臓器140と異なる素材によって製作することで、繰り返して使用することを実現できる。
更に患部用模擬臓器140をシート形状とすることで、医療機器の操作状況を外部から視認できる。つまり、練習を行う術者以外の指導者が、医療機器の操作状況を外部から視認して、適切な助言を術者に提供できる。
一方、第1経路用模擬臓器100を筒構造とすることで、食道や血管等の管状臓器を経路として医療機器を挿入する手技についても、現実に近い態様とできる。
また更に、本実施形態では、第1経路用模擬臓器100の下流に、第2経路用模擬臓器100を独立して配置しているので、この第2経路用模擬臓器100を、患部用模擬臓器140側と同一臓器の一部を模すことができる。ちなみに本実施形態では、第2経路用模擬臓器100と患部用模擬臓器140は、それぞれが胃の内壁を模している。両者の相対位置を自在に変更するだけで、患部用模擬臓器140が、胃内の様々な場所の患部を模すことが可能となり、練習のバリエーションを増やすことが出来る。更に、第2経路用模擬臓器100については上部を開放構造としているので、医療機器の操作状況に関して、外部からの視認性を高めている。
本練習装置1では、患部用模擬臓器保持部40は、患部用模擬臓器140に作用する張力を変化させる張力調整機構56を有しているので、シート形状のままで、例えば胃の内部を空気で膨らませた緊張状態を模すことができる。
更に本練習装置1では、患部用模擬臓器保持部40が、患部用模擬臓器140の表面に双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面が形成されるように保持する。これにより、シート形状のまま、張りのある湾曲面を形成できるので、例えば胃の内部を空気で膨らませた緊張状態を模すことができる。
なお、本練習装置1は、図8に示すように、各種可動部分の設定値を図表化したセッティングシートを備えている。これにより、様々練習姿勢を、セッティングシートの設置値によって定義することが可能となり、練習姿勢を簡単に再現できる。結果、手技練習の進捗度合いを管理することも可能となる。
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
1 医療機器操作練習装置
10 基台
12 脚部
20 第1経路用模擬臓器保持部
24 角度調整機構
40 患部用模擬臓器保持部
56 張力調整機構
60 基台平面方向相対移動機構
62 X軸直動部
64 軸直動部
70 基台垂直方向相対移動機構
80 基台垂直軸周り相対移動機構
88 保持リング
90 横軸周り相対移動機構
100 第1経路用模擬臓器
120 第2経路用模擬臓器
140 患部用模擬臓器
500 内視鏡

Claims (15)

  1. 医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、
    少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部と、
    前記患部用模擬臓器まで前記医療機器を案内する経路用模擬臓器を保持する経路用模擬臓器保持部と、
    を備えることを特徴とする医療機器操作練習装置。
  2. 前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器に作用する張力を変化させる張力調整機構を有することを特徴とする、
    請求項1に記載の医療機器操作練習装置。
  3. 前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第1保持部、第2保持部及び第3保持部を少なくとも有しており、
    前記第1保持部、前記第2保持部及び前記第3保持部が三角形の頂点を成す姿勢に配置されることで、前記患部用模擬臓器の表面に、前記三角形を含む手術面が形成されることを特徴とする、
    請求項1又は2に記載の医療機器操作練習装置。
  4. 前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第4保持部を更に有しており、
    前記第1保持部、前記第2保持部、前記第3保持部及び前記第4保持部が、前記患部用模擬臓器をこの順に取り囲むように配置され、
    前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ第1対角線と、前記第2保持部と前記第4保持部を結ぶ第2対角線が、ねじれ位置となる姿勢に位置決めされることを特徴とする、
    請求項3に記載の医療機器操作練習装置。
  5. 前記患部用模擬臓器保持部は、前記第2保持部を、前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ線の周方向成分を少なくとも含む方向に変位させる第2保持部変位機構を有することを特徴とする、
    請求項3または4に記載の医療機器操作練習装置。
  6. 前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器の表面が、双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面となるように該患部用模擬臓器を保持することを特徴とする、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  7. 前記経路用模擬臓器は、経路方向に延びる帯形状であって帯幅方向の両側縁がせり上がる帯状領域を含む経路部材を有することを特徴とする、
    請求項1~6のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  8. 前記経路部材に含まれる前記帯状領域は、上流から下流に向かって帯幅が広がる拡幅領域となることを特徴とする、
    請求項7に記載の医療機器操作練習装置。
  9. 前記経路部材は、前記帯状領域の上側が開放されることを特徴とする、
    請求項7又は8に記載の医療機器操作練習装置。
  10. 前記経路部材及び前記患部用模擬臓器が胃の内壁の一部を模しており、該経路部材と前記患部用模擬臓器が相対移動することを特徴とする、
    請求項7~9のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  11. 前記経路用模擬臓器は、前記経路部材の上流側において、筒形状となる筒型経路部材を有することを特徴とする、
    請求項7~10のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  12. 前記筒型経路部材の内壁の幅に対して、前記経路部材の最大幅が大きいことを特徴とする、
    請求項7~11のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  13. 前記経路用模擬臓器と前記患部用模擬臓器の間で、水平方向に延びる横軸周りの相対角度を変化させる横軸周り相対移動機構を備えることを特徴とする、
    請求項1~12のいずれか一項に記載の医療機器操作練習装置。
  14. 医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、
    少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部を備え、
    前記患部用模擬臓器保持部は、
    前記患部用模擬臓器の表面が、双曲面形状、双曲的放物面形状又は鞍形状の曲面となるよう該患部用模擬臓器を保持することを特徴とする医療機器操作練習装置。
  15. 医療機器の操作練習を行う際に用いられる医療機器操作練習装置であって、
    少なくとも一部を切開又は切除可能なシート状の患部用模擬臓器を保持する患部用模擬臓器保持部を備え、
    前記患部用模擬臓器保持部は、前記患部用模擬臓器を保持する第1保持部、第2保持部第3保持部及び第4保持部を少なくとも有しており、
    前記第1保持部、前記第2保持部、前記第3保持部及び前記第4保持部が、前記患部用模擬臓器をこの順に取り囲むように配置され、
    前記第1保持部と前記第3保持部を結ぶ第1対角線と、前記第2保持部と前記第4保持部を結ぶ第2対角線が、ねじれ位置となる姿勢に位置決めされることを特徴とする、
    医療機器操作練習装置。
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