JP4822521B2 - Blood vessel motion simulator - Google Patents
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Description
本発明は、血管動作シミュレータに係り、更に詳しくは、生体力学的負荷に起因する血管の挙動を模擬することができ、当該挙動を考慮したステントの耐久性試験や血管の吻合訓練時の手技評価に利用可能な血管動作シミュレータに関する。 The present invention relates to a vascular motion simulator, and more specifically, can simulate the behavior of a blood vessel caused by biomechanical load, and evaluates a durability test of a stent in consideration of the behavior and a technique evaluation during blood vessel anastomosis training. The present invention relates to a vascular motion simulator that can be used in the field.
血管の狭窄時の治療に用いられる医療器具として、ステントと呼ばれる金属製の網状の筒体が知られている。このステントは、血管内の狭窄部位に長期間留置されて当該狭窄部位を継続的に拡張させるものであるため、ステントの耐久性試験を行う際には、当該ステントが血管内に留置された状態を考慮することが重要である。ところが、このような耐久性試験は、実際に人体で行うことは不可能であり、人体の特徴を模擬した機械的な装置にて行う必要がある。 As a medical instrument used for treatment of a blood vessel stenosis, a metal net-like cylinder called a stent is known. Since this stent is placed in the stenosis site in the blood vessel for a long time and continuously expands the stenosis site, the stent is placed in the blood vessel when performing the durability test of the stent. Is important to consider. However, such a durability test cannot be actually performed by the human body, and must be performed by a mechanical device that simulates the characteristics of the human body.
ところで、ステントの性能を評価するための装置として、特許文献1に開示されたステント性能評価シミュレータと、特許文献2に開示されたステント力学特性測定装置が知られている。 By the way, as an apparatus for evaluating the performance of a stent, a stent performance evaluation simulator disclosed in Patent Document 1 and a stent mechanical property measuring apparatus disclosed in Patent Document 2 are known.
特許文献1のステント性能評価シミュレータは、冠循環を模擬した回路構成になっており、閉ループ状の液体流路と、この液体流路内を循環する液体に拍動流を付与するポンプと、流体流路の途中で分岐する分岐管路と、当該分岐管路の途中に設けられた可撓性チューブとを備えている。この可撓性チューブ内には、評価対象となるステントが留置され、当該ステントは、拍動流が付与された液体にさらされた状態となる。従って、このシミュレータでは、実際の使用時における血液の拍動条件に近い条件でステントの耐久性を調べることが可能となる。 The stent performance evaluation simulator of Patent Document 1 has a circuit configuration that simulates coronary circulation, a closed-loop liquid channel, a pump that applies a pulsatile flow to the liquid circulating in the liquid channel, and a fluid A branch pipe branching in the middle of the flow path and a flexible tube provided in the middle of the branch pipe are provided. A stent to be evaluated is placed in the flexible tube, and the stent is exposed to a liquid to which pulsatile flow is applied. Therefore, with this simulator, it is possible to examine the durability of the stent under conditions close to blood pulsation conditions during actual use.
一方、特許文献2のステント力学特性測定装置は、当該ステントの一端側を直接引っ張り、当該ステントに作用する荷重と引っ張り長さの相関関係を導出することで、力学的観点からステントの性能を評価する装置である。
ところで、人体の大腿筋管内を通る血管である浅大腿動脈(SFA)にステントを留置した場合、浅大腿動脈が動的要素を持つ血管であることから、他の部位よりも血管の動きが大きくなり、当該血管内に留置されたステントに大きな負荷がかかり易くなる。従って、浅大腿動脈内にステントを留置した場合には、他の部位に比べて経時的な破損が生じ易くなる。具体的に、浅大腿動脈は、脚部の運動等による外力や血圧変動等によって、屈曲、ねじれ、及び圧縮・引張等の生体力学的負荷が作用し、他の血管部位よりもステントの使用環境が悪くなる。そこで、ステントの耐久性を評価する際には、他の部位と使用環境の異なる浅大腿動脈にステントを留置した場合も含めて行うことが必要となる。 By the way, when a stent is placed in the superficial femoral artery (SFA) which is a blood vessel passing through the human thigh muscle canal, the superficial femoral artery is a blood vessel having a dynamic element. Thus, a large load is easily applied to the stent placed in the blood vessel. Therefore, when a stent is placed in the superficial femoral artery, damage over time is likely to occur compared to other sites. Specifically, the superficial femoral artery is subjected to biomechanical loads such as bending, twisting, compression and tension due to external forces and blood pressure fluctuations caused by leg movements, etc., and the use environment of the stent more than other blood vessel sites Becomes worse. Therefore, when evaluating the durability of the stent, it is necessary to include the case where the stent is placed in the superficial femoral artery having a different usage environment from other sites.
しかしながら、前記ステント性能評価シミュレータ及びステント力学特性測定装置にあっては、前述したように、浅大腿動脈に特有となる前記生体力学的負荷に起因した血管の挙動を模擬することができず、浅大腿動脈にステントを留置した場合における当該ステントの耐久性を正確に評価することができない。 However, in the stent performance evaluation simulator and the stent mechanical property measurement apparatus, as described above, it is not possible to simulate the blood vessel behavior due to the biomechanical load peculiar to the superficial femoral artery. When the stent is placed in the femoral artery, the durability of the stent cannot be accurately evaluated.
また、冠動脈内に留置される冠動脈ステントにおいても、患者内に留置された状態での破損例が報告されており、生体力学的負荷を模擬した環境で耐久性を予測できるシステムの開発が求められている。 In addition, coronary stents placed in coronary arteries have been reported to be damaged when placed in patients, and development of a system that can predict durability in an environment simulating biomechanical loads is required. ing.
ところで、医師や医学生が、既販されている訓練用の人工血管を吻合することで吻合手技訓練を行った場合、得られた吻合後の人工血管に対し、実際の患者の術後状態と同様な挙動状態を再現できる装置は存在しない。従って、吻合手技訓練により得られた人工血管に対し、生体力学的負荷による挙動を付与しながら経時的に吻合部位の状態を確認することができず、血管の挙動を考慮した吻合手技の客観的評価が行えない。 By the way, when a doctor or medical student performs anastomosis technique training by anastomosing an artificial blood vessel for training that has already been sold, the postoperative state of the actual patient is compared with the obtained artificial blood vessel after anastomosis. There is no device that can reproduce the same behavioral state. Therefore, it is not possible to confirm the state of the anastomosis site over time while giving the behavior due to biomechanical load to the artificial blood vessel obtained by the anastomosis technique training, and the objective of the anastomosis technique considering the behavior of the blood vessel Evaluation is not possible.
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、生体力学的負荷に起因する血管の挙動を模擬することができ、当該挙動を考慮したステントの耐久性評価や吻合手技の客観的評価等に有用となる血管動作シミュレータを提供することにある。 The present invention has been devised by paying attention to such a problem, and its purpose is to simulate the behavior of a blood vessel caused by a biomechanical load with a relatively simple configuration. It is an object of the present invention to provide a vascular motion simulator useful for evaluating the durability of a stent in consideration of the above and objective evaluation of an anastomosis technique.
(1)前記目的を達成するため、本発明は、液体が内部に充填される模擬血管と、この模擬血管の延出方向の両端部分を支持するとともに、当該両端部分を離間接近可能に動作する支持手段と、前記支持手段を動作させる駆動手段とを備え、
前記模擬血管は、ほぼ直線状に延びる形状の弾性体からなり、
前記駆動手段の駆動により、前記両端部分が離間接近することで、前記模擬血管をその延出方向に伸縮させる、という構成を採っている。
(1) In order to achieve the above object, the present invention supports a simulated blood vessel filled with a liquid and both end portions in the extending direction of the simulated blood vessel, and operates so that the both end portions can be separated and approached. Support means, and drive means for operating the support means,
The simulated blood vessel is made of an elastic body extending in a substantially linear shape,
By driving the driving means, the both end portions are separated and approached to expand and contract the simulated blood vessel in its extending direction.
(2)また、前記模擬血管の周囲の温度を所定温度に制御する温度制御手段を更に備える、という構成を採ることが好ましい。 (2) Further, it is preferable to adopt a configuration in which temperature control means for controlling the temperature around the simulated blood vessel to a predetermined temperature is further provided.
(3)更に、前記模擬血管内の液圧を調整する液圧調整手段を更に備える、という構成も採用することができる。 (3) Further, it is possible to adopt a configuration further comprising a fluid pressure adjusting means for adjusting the fluid pressure in the simulated blood vessel.
(4)また、前記支持手段は前記模擬血管を着脱自在に支持するとよい。 (4) Moreover, the said support means is good to support the said simulated blood vessel so that attachment or detachment is possible.
(5)更に、前記支持手段は、複数の模擬血管を支持可能に設けられ、当該各模擬血管に対して前記動作を同時に行うとよい。 (5) Furthermore, the support means may be provided so as to support a plurality of simulated blood vessels, and the operation may be performed simultaneously on the simulated blood vessels.
(6)また、前記模擬血管の内部には、ステントが配置され、このステントの内面側には、当該ステントの変形を制限する拘束部が設けられる、という構成を採用するとよい。 (6) Moreover, it is good to employ | adopt the structure that the stent is arrange | positioned inside the said simulated blood vessel and the restraint part which restrict | limits the deformation | transformation of the said stent is provided in the inner surface side of this stent.
(7)更に、前記模擬血管の周囲のガス濃度を調整するガス濃度調整手段を更に備えるとよい。 (7) Furthermore, it is preferable to further include a gas concentration adjusting means for adjusting the gas concentration around the simulated blood vessel.
なお、本特許請求の範囲及び本明細書において、「模擬血管」とは、所定の人工材料及び/又は生体材料を使って人工的に作成した血管の他、動物血管をも含む概念として用いられる。 In the claims and the specification, the “simulated blood vessel” is used as a concept including an animal blood vessel in addition to a blood vessel artificially created using a predetermined artificial material and / or biological material. .
前記(1)の構成によれば、浅大腿動脈等の末梢動脈や冠動脈などのステントを留置する血管に付与される生体力学的負荷に起因する血管の挙動のうち伸縮動作を模擬することができる。更に、模擬血管内に液体が充填された状態で、当該模擬血管の両端部分が離間接近しながら、模擬血管がその延出方向に伸縮するため、当該伸縮動作に伴って模擬血管内の液圧が変動し、模擬血管内に実際の血管内と同様の脈動状態を作り出すことが可能となる。従って、当該脈動状態を発生させるために、生体を模擬した循環回路構成を採用する必要がなく、簡単な装置構成で、血管内の血圧変動並びにこれに伴う血管径方向の膨張・収縮変位を模擬することができる。総じて、本発明によれば、簡単な構成で生体力学的負荷による血管の挙動を模擬することができ、当該挙動を考慮したステントの耐久性評価や吻合手技の客観的評価等を短時間で行うことが可能となる。 According to the configuration of (1) above, it is possible to simulate the expansion / contraction operation of the blood vessel behavior resulting from the biomechanical load applied to the blood vessel in which the stent such as the peripheral artery such as the superficial femoral artery or the coronary artery is placed. . Furthermore, since the simulated blood vessel expands and contracts in the extending direction while the simulated blood vessel is filled with liquid while both end portions of the simulated blood vessel are spaced apart from each other, the hydraulic pressure in the simulated blood vessel is The pulsation state similar to that in the actual blood vessel can be created in the simulated blood vessel. Therefore, in order to generate the pulsation state, it is not necessary to adopt a circulation circuit configuration simulating a living body, and the blood pressure fluctuation in the blood vessel and the accompanying expansion / contraction displacement in the radial direction of the blood vessel are simulated with a simple device configuration. can do. In general, according to the present invention, the behavior of a blood vessel due to a biomechanical load can be simulated with a simple configuration, and the durability evaluation of the stent and the objective evaluation of the anastomosis technique considering the behavior are performed in a short time. It becomes possible.
前記(2)の構成により、模擬血管の周囲の温度を体温程度に維持することができ、生体とほぼ同じ状態で試験を行うことができ、形状記憶合金製のステントの耐久性試験を行うような場合に有用である。 With the configuration (2), the temperature around the simulated blood vessel can be maintained at about the body temperature, the test can be performed in almost the same state as the living body, and the durability test of the shape memory alloy stent is performed. It is useful in such cases.
前記(3)の構成により、模擬血管内の平均圧及び脈圧調整を自由に行うことができ、病態や対象となる血管部位に応じた圧力状態の模擬が可能となる。 With the configuration (3), the mean pressure and pulse pressure in the simulated blood vessel can be freely adjusted, and the pressure state according to the disease state and the target blood vessel site can be simulated.
前記(4)の構成により、種々の径、長さ、形状を有する模擬血管を選択的に支持手段に支持させることができ、対象となる血管の部位や個人差を考慮したステントの耐久性評価や吻合手技の客観的評価等が可能となる。 With the configuration of (4), it is possible to selectively support the simulated blood vessel having various diameters, lengths, and shapes on the support means, and evaluate the durability of the stent in consideration of the target blood vessel region and individual differences. And objective evaluation of anastomosis techniques.
前記(5)の構成により、種類の異なるステント等の評価対象物に対して同時に試験することが可能となり、各評価対象物の耐久性等を短時間で比較評価することができる。また、異なる吻合手技を行った評価対象物に対して、同一条件で同時に比較試験を行うことが可能になる。 With the configuration (5), it is possible to simultaneously test different types of evaluation objects such as stents, and the durability and the like of each evaluation object can be compared and evaluated in a short time. In addition, it becomes possible to simultaneously perform a comparative test under the same conditions on the evaluation objects that have undergone different anastomosis procedures.
前記(6)の構成により、実際の血管内にステントを留置した際に当該血管の内膜によってステントが拘束される状態を作り出すことができ、生体内環境に一層近い状態で、ステントの耐久性評価を行うことができる。 With the configuration (6), when the stent is placed in an actual blood vessel, it is possible to create a state where the stent is restrained by the intima of the blood vessel, and the durability of the stent in a state closer to the in vivo environment. Evaluation can be made.
前記(7)の構成によれば、模擬血管としてシリコーン製等のものを用いると、模擬血管の内外間でガス交換が行われることになるため、模擬血管の外側のガス濃度を調整して、そのpHを変えることで、模擬血管内の液体のpH調整を行うことができる。これにより、例えば、模擬血管内に収容されたステント等の評価対象物に対して、模擬血管内の液体を強酸性や強アルカリ性に変えたときに、前記評価対象物の経時的な腐食状態等の調査が可能となる。 According to the configuration of (7), when a simulated blood vessel made of silicone or the like is used, gas exchange is performed between the inside and outside of the simulated blood vessel. Therefore, by adjusting the gas concentration outside the simulated blood vessel, By changing the pH, the pH of the liquid in the simulated blood vessel can be adjusted. Thereby, for example, when the liquid in the simulated blood vessel is changed to strongly acidic or strongly alkaline with respect to the evaluation object such as a stent accommodated in the simulated blood vessel, the corrosion state of the evaluation object over time, etc. Can be investigated.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本実施形態に係る血管動作シミュレータの概略正面図が示され、図2には、前記血管動作シミュレータの概略平面図が示されている。これらの図において、前記血管動作シミュレータ10は、浅大腿動脈の軸線方向に対する引張・圧縮動作すなわち伸縮動作と当該浅大腿動脈内の血圧変動に伴う血管径方向の膨張・収縮動作を模擬することのできる装置であって、当該浅大腿動脈内に留置されるステントSの耐久性評価用として主に利用される。
FIG. 1 shows a schematic front view of a blood vessel motion simulator according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a schematic plan view of the blood vessel motion simulator. In these drawings, the
前記血管動作シミュレータ10は、箱型のケース11と、このケース11の内部に設けられたシミュレーション部12と、ケース11の外側に設けられ、シミュレーション部12を動作させる駆動手段としてのリニアモータ14と、ケース11の内部に設けられた温度センサ17及びヒータ18と、ケース11の外側に設けられ、温度センサ17の測定値に基づきヒータ18の作動を制御するヒータ制御装置19とを備えて構成されている。
The blood
前記ケース11は、設置面となる平面視ほぼ方形状のベース21と、このベース21の周縁に沿って起立する周壁22と、周壁22の上端側に配置されて、当該周壁22で囲まれる空間を上方から閉塞する頂壁23とを備えている。
The
前記シミュレーション部12は、リニアモータ14のシャフト25の先端に固定されて図2中上下方向に延びるドライブプレート26と、このドライブプレート26の同図中上下二箇所に連結されるとともに、ドライブプレート26から同図中右方に向ってそれぞれ設けられた第1及び第2のライン28,29とを備えている。
The
前記第1及び第2のライン28,29は、図2中上下方向にほぼ対称となるように配置されており、当該配置の向きを除き、実質的に同一の構成となっている。このため、図2中上側に位置する第2のライン29については、同図中下側に位置する第1のライン28と同一若しくは同等の構成部分に同一符号を用い、説明を省略若しくは簡略にする。
The first and
前記第1のライン28は、延出方向両端側が開放するチューブ状の模擬血管31と、ドライブプレート26に固定されるとともに、模擬血管31の図1中左端部分を保持する第1の保持部材32と、模擬血管31の図1中右端部分を保持する第2の保持部材33と、当該第2の保持部材33を支持するとともに、ベース21に対して起立配置された側面視ほぼL字状の起立プレート35とを備えて構成されている。
The
前記模擬血管31の内部には、評価対象となるステントSが収容されるようになっている。この模擬血管31は、特に限定されるものではないが、人体の血管と同様な弾性を有するシリコーンやラテックス等からなる弾性体により形成され、図1に示されるように、延出方向となる軸線方向にほぼ直線状に延びる形状に設けられている。また、模擬血管31として、グルタールアルデヒド等で化学固定処理された動物血管を用いても良い。
A stent S to be evaluated is accommodated inside the
前記第1の保持部材32は、段付きの円柱状に設けられており、図3に示されるように、ドライブプレート26に取り付けられた大径側の基部38と、その同図中右端中央に連なる小径側の突部39とからなる。この突部39は、模擬血管31の内径に対して同程度若しくは小さな外径に設定されており、模擬血管31の延出方向一端側(図3中左端側)から当該模擬血管31内に嵌め入れられるようになっている。なお、突部39が模擬血管31内に嵌め入れられた状態では、当該模擬血管31が第1の保持部材32から脱落しないように、模擬血管31の同図中左端部分が外側からクランプ部材40で締め付けられる。この際、模擬血管31の同図中左端側の開放部分から内部への空気の流入が阻止される。
The first holding
前記第2の保持部材33は、起立プレート35に固定された円筒状の基部43と、この基部43の中央に連なって図3中左方に延びる円筒状の突部44と、基部43の外側から内部に向って埋め込まれた注入路49及び圧力センサ50とを備えている。
The second holding
前記基部43は、その図3中左端側が開放する穴52を備えており、当該穴52の内周面に、注入路49の注入口と圧力センサ50の測定部とが配置されるようになっている。
The
前記突部44は、模擬血管31の内径に対して同程度若しくは小さな外径に設定されており、模擬血管31の延出方向他端側(図3中右端側)から当該模擬血管31内に嵌め入れられるようになっている。この突部44が模擬血管31内に嵌め入れられた状態でも、図3中左側部分と同様に、脱落防止用のクランプ部材54で模擬血管31が締め付けられる。また、突部44は、その図3中左端側が開放し、同右端側が基部43の穴52に連なるようになっている。このため、模擬血管31が第1及び第2の保持部材32,33に取り付けられた状態では、模擬血管31の内部空間と、第2の保持部材33における突部44の内部空間と、穴52とが連なって相通じることになる。なお、この状態では、模擬血管31の図3中左端側の開放部分は、突部39により閉塞された状態となり、また、穴52に連なる注入路49内は、液体が常に充填された状態になっている。このため、模擬血管31及び突部44の各内部空間と穴52に充填された液体は、大気非接触の状態となり、模擬血管31を第1及び第2の保持部材32,33から取り外さない限り、模擬血管31の外部に流出しないことになる。
The
前記注入路49は、図示しないポンプやシリンジ等によって、血液と同質の液体を前記穴52内に注入可能に設けられている。従って、模擬血管31が第1及び第2の保持部材32,33に取り付けられた状態では、穴52内に注入された液体が、当該穴52に連なる突部44の内部空間を通って、模擬血管31内に充填されることになる。この状態では、模擬血管31内が大気と非接触の状態とされ、空気の存在しない血管内環境に模擬される。
The
前記模擬血管31内に充填される液体としては、特に限定されるものではないが、リン酸緩衝溶液(PBS)や動物等の血清が用いられる。リン酸緩衝溶液を用いることにより、生体内のpH環境に近い環境下で、ステントSを模擬血管31内に収容させることができる他、金属製のステントSに対する経時的な腐食が防止される。なお、ステントSの耐久性試験に問題のない限り、他の液体に代替することも可能である。
The liquid filled in the
前記圧力センサ50は、模擬血管31内に充填された液体の液圧を測定可能に設けられており、当該液圧の測定値によって、注入路49からの液体の注入量が調整される。ここでの調整は、液圧の測定値を作業者が目視し、当該作業者により手動にて行っても良いし、図示しない所定の液圧制御装置を介して注入路49からの液体の注入量を自動的に制御しても良い。後者の場合は、注入路49、圧力センサ50及び前記液圧制御装置は、模擬血管31内の液圧を調整する液圧調整手段を構成することになる。なお、圧力センサ50の取り付け部には、図示省略した栓が設けられ、当該栓を開放することで、模擬血管31内に液体を注入する際の空気抜きを行えるようになっている。
The
前記リニアモータ14としては、特に限定されるものではないが、ボイスコイルモータが採用され、このモータ14は、前記シャフト25を所定のタイミングで図1中左右方向に繰り返し移動させるように駆動する。従って、当該シャフト25に繋がるドライブプレート26に支持された第1の保持部材32は、図1中左右方向(矢印方向)に繰り返し動作することになる。その一方で、第2の保持部材33は、固定配置された起立プレート35に支持されているため、第1の保持部材32は、模擬血管31を介して連結された第2の保持部材33に対し、図1中左右方向に繰り返し離間接近するように動作する。従って、第1及び第2の保持部材32,33は、模擬血管31の延出方向の両端部分を離間接近可能に動作し且つ模擬血管31を着脱自在に支持する支持手段を構成する。
The
前記ヒータ制御装置19は、温度センサ17の測定値を基に、模擬血管31を含むケース11内の温度を人間の体温(37℃)程度に保つように、ヒータ18の作動制御を行う。従って、温度センサ17、ヒータ18、及びヒータ制御装置19は、模擬血管31の周囲の温度を所定温度に制御する温度制御手段を構成する。この温度制御手段を設けることで、体内の温度環境と同じ状態で試験を行うことができ、温度変化によって性状が変化する形状記憶合金製等のステントSを評価対象とする場合に有用である。なお、温度変化にあまり影響を及ぼさないステントSのみを評価するような場合には、前記温度制御手段を省略することも可能である。
The
次に、前記血管動作シミュレータ10を使ったステントSの耐久性評価の流れについて説明する。
Next, the flow of durability evaluation of the stent S using the blood
先ず、模擬血管31の内部に評価対象のステントSを挿入し、当該模擬血管31の延出方向の両端部分を第1及び第2の保持部材32,33に取り付けて図1の状態とする。この状態で、注入路49から穴52内に液体を注入して、圧力センサ50の取り付け部分の前記栓(図示省略)から空気を抜きながら、模擬血管31内に液体を充填し、所望の状態になったところで、注入路49からの液体の注入を停止する。次いで、所定の周波数でリニアモータ14を駆動させ、第1の保持部材32を第2の保持部材33に対して図1中左右方向に繰り返し離間接近させる。ここで、第1の保持部材32が第2の保持部材33に接近する方向に移動すると、当該第1及び第2の保持部材32,33の直線離間距離が減少し、これに伴い、それらに連結された模擬血管31は、軸線に沿って圧縮する方向に弾性変形する。そして、逆に、第1の保持部材32が第2の保持部材33に離間する方向に移動すると、当該第1及び第2の保持部材32,33の直線離間距離が増大し、これに伴い、模擬血管31は、軸線に沿って引っ張る方向に弾性変形する。これら一連の動作は繰り返し行われ、つまり、第1及び第2の保持部材32,33が繰り返し離間接近することで、模擬血管31の延出方向における伸縮動作が繰り返し行われることになる。なお、この際、模擬血管31の外径もその弾性によって拡縮する。
First, the stent S to be evaluated is inserted into the
このような模擬血管31の伸縮動作に伴い、模擬血管31の内部の体積が変化し、これに伴い、当該内部の液圧が変動することになる。このため、前記伸縮動作が反復して行われることで、模擬血管31内の液体に脈圧が発生する。本発明者らの実験によれば、内径が6mmのシリコーン製の模擬血管31を使用し、リニアモータ14のストロークを6.5mmとして周波数40Hzで駆動したときに、模擬血管31の長さが自然長から6.5mm程度伸長する範囲で伸縮動作が繰り返し行われるとともに、リニアモータ14の駆動周波数に合わせて、圧力差が20〜30mmHgとなる脈圧を発生させることができる。
Along with the expansion and contraction operation of the
以上の状態で所定時間放置した後、リニアモータ14の駆動を停止し、模擬血管31内からステントSを取り出す。そして、当該ステントSに対し、図示しないマイクロスコープを使って表面の破損状態の観察を行う他、ステントSの経時的な使用によって溶液中に流れ出た金属成分を測定し、また、ステントS表面の元素の定性分析等を行う等、定量的にステントSの耐久性が評価される。
After being left for a predetermined time in the above state, the driving of the
従って、このような実施形態によれば、極めて簡単な構成で、浅大腿動脈内に留置されるステントSの耐久性試験を実際に生体内に留置した場合に近い状態で行うことができる。特に、模擬血管31の伸縮動作に伴って、当該模擬血管31内に脈圧を発生させることができ、生体の血液循環状態を模擬した大掛かりな循環回路構成を採用せずに、脈圧を考慮した血管の挙動を模擬することができる。
Therefore, according to such an embodiment, with a very simple configuration, the durability test of the stent S placed in the superficial femoral artery can be performed in a state close to that when actually placed in the living body. In particular, as the
また、前記実施形態によれば、模擬血管31に対して、伸縮と血圧変動による繰り返し負荷を高速サイクルで与えることができ、ステントSの耐久性評価を短時間で行うことが可能になる。このことは、本発明者らの実験により実証されており、具体的に、リニアモータ14の周波数条件を40Hzとしたときに、生体内に1年間留置した場合の疲労状態を10日間で行うことができる。
Further, according to the embodiment, a repeated load due to expansion and contraction and blood pressure fluctuation can be applied to the
更に、第1及び第2の保持部材32,33は、模擬血管31を着脱自在に支持できるため、種々の形状の模擬血管31に交換してステントSの耐久性試験を行うことができる。具体的に、全体的に内径がほぼ同一となる直線状の模擬血管31やそうでないテーパ状の模擬血管31等、形状の異なる模擬血管31、或いは、径及び長さの異なる模擬血管31を血管動作シミュレータ10に任意にセット可能である。従って、血管の径、長さ、形状は、個人差があるが、このような個人差を考慮したステントSの耐久性試験を模擬血管31の交換によって簡単に行うことができる。また、本実施形態では、浅大腿動脈における生体力学的負荷を考慮した血管の挙動を模擬しているが、内径等の異なる模擬血管31の交換によって、末梢血管、冠動脈血管、大動脈血管等の他の部位を対象とした耐久性試験にも簡単に対応可能となる。なお、前記各突部39,44を着脱自在とし、嵌め込まれる模擬血管31の内径にほぼぴったりとなる外径を備えた突部39,44を選択的に交換可能にすることで、種々の形状の模擬血管31に交換したときでも、模擬血管31の嵌め合い部分からの液体の漏れを一層効果的に防止できる。
Furthermore, since the first and second holding
なお、前記シミュレーション部12は、第1及び第2のライン28,29で構成したが、本発明はこれに限らず、ライン構成を1若しくは3以上としてもよい。本実施形態のように、複数のライン構成にすれば、例えば、材質や性能の異なる別種のステントSを同時に試験することができ、これらステントSの比較評価を効率良く行うことができる。
The
また、模擬血管31を第1及び第2の保持部材32,33にセットする前に、前記模擬血管31の内部に挿入されたステントSの内面側に、シリコーン、ラテックス等からなる液体樹脂、或いは、これら液体樹脂に粉末ナトリウムやカルシウムを混合した液体を流し込んで、ステントSの内面に付着させ、これら液体を放置して固化させることで、ステントSの変形を制限する拘束部を形成するとよい。例えば、液体のシリコーンを使用した場合は、図4に示されるように、前記拘束部としてシリコーン層74が形成される。この理由は次の通りである。すなわち、実際の血管内に留置されたステントSは、1ヶ月前後で血管の内膜によって覆われて一種の拘束状態となる。このため、このようなステントSの拘束に起因して、前記生体力学的負荷によるステントSへの影響も変化すると考えられる。従って、前記拘束部を形成してステントSを拘束状態に置くことで、実際の生体内におけるステントSの拘束状態を考慮して、ステントSの耐久性試験を行うことができる。なお、シリコーン層74の厚みは、模擬血管31の厚みの1/2程度を例示できる。
Further, before setting the
更に、前記実施形態では、第1の保持部材32を第2の保持部材33に離間接近させた構造を図示説明したが、本発明はこれに限らず、第2の保持部材33を第1の保持部材32に離間接近させる構造や、各保持部材32,33がそれぞれ独立して動作してそれら相互に離間接近する構造としてもよい。要するに、第1及び第2の保持部材32,33が離間接近し、模擬血管31の延出方向の両端部分の離間距離を変えることで、当該模擬血管31に生体力学的負荷を与えることのできる構造であれば何でも良い。
Furthermore, in the said embodiment, although the structure which made the
また、模擬血管31の動作中におけるその外径変化を測定可能な外径測定手段を設けるとよい。この外径測定手段としては、図示しないレーザ変位センサを例示でき、この場合は、レーザ光が模擬血管31を横切るように、模擬血管31を挟む側方位置にレーザ光の発光部及び受光部が配置される。
Further, it is preferable to provide an outer diameter measuring means capable of measuring the outer diameter change during the operation of the
更に、第2の保持部材33側に、模擬血管31の引張力を測定可能なロードセルを配置し、模擬血管31の伸縮によって、ステントSに作用する負荷を求めるようにしてもよい。
Furthermore, a load cell capable of measuring the tensile force of the
また、図示省略しているが、模擬血管31の周囲のガス濃度を調整するガス濃度調整手段を更に備えるとよい。当該ガス濃度調整手段としては、ケース11の外部にガスボンベ等のガス供給装置を設け、当該ガス供給装置からケース11内への二酸化炭素や酸素等の所定のガスの供給によって、ケース11内における当該ガスの濃度を変える構成を例示できる。これによって、シリコーン等からなる模擬血管31を隔ててその内外間でガス交換が行われ、模擬血管31内の液体内の前記ガスの濃度が変わって、当該液体のpH調整を行うことができる。従って、例えば、模擬血管31内の液体を強酸性や強アルカリ性に変えてステントSの経時的な腐食状態を調査することができる。なお、ケース11内に供給されたガスは、ケース11に設けられた僅かな隙間からケース11の外側に排出される。
Although not shown, it is preferable to further include a gas concentration adjusting means for adjusting the gas concentration around the
更に、前記血管動作シミュレータ10は、前述したステントSの性能評価の他の用途にも利用することができる。例えば、前記シミュレーション部12にセットされる模擬血管31として、医師や医学生による吻合手技訓練により吻合された人工血管を用いることで、吻合部位を実際の術後の状態と同様の挙動状態にして経時的に評価可能になる。
Furthermore, the blood
また、前記血管動作シミュレータ10は、模擬血管31内に、体内分解吸収性高分子又は無細胞化組織を収容させ、これらを使って所定の細胞を加速環境下で培養する装置としても利用できる。
The blood
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。 In addition, the configuration of each part of the apparatus in the present invention is not limited to the illustrated configuration example, and various modifications are possible as long as substantially the same operation is achieved.
10 血管動作シミュレータ
14 リニアモータ(駆動手段)
17 温度センサ(温度制御手段)
18 ヒータ(温度制御手段)
19 ヒータ制御装置(温度制御手段)
31 模擬血管
32 第1の保持部材(支持手段)
33 第2の保持部材(支持手段)
49 注入路(液圧調整手段)
50 圧力センサ(液圧調整手段)
74 シリコーン層(拘束部)
10 Blood
17 Temperature sensor (temperature control means)
18 Heater (temperature control means)
19 Heater control device (temperature control means)
31
33 Second holding member (supporting means)
49 Injection path (hydraulic pressure adjusting means)
50 Pressure sensor (hydraulic pressure adjusting means)
74 Silicone layer (restraint part)
Claims (7)
前記模擬血管は、ほぼ直線状に延びる形状の弾性体からなり、
前記支持手段は、前記両端部分を保持する第1及び第2の保持部材からなり、当該第1及び第2の保持部材は、それら少なくとも一方が前記ドライブプレートに取り付けられるとともに、複数の模擬血管を支持可能にそれぞれ複数設けられ、前記駆動手段の駆動による前記ドライブプレートの動作により、前記各模擬血管の両端部分が離間接近することで、当該各模擬血管をその延出方向にそれぞれ同時に伸縮させることを特徴とする血管動作シミュレータ。 A simulated blood vessel filled with liquid, supporting means for supporting both ends of the simulated blood vessel in the extending direction, and operating the both end parts so as to be spaced apart from each other, and a drive plate attached to the supporting means , and drive means for operating said supporting means,
The simulated blood vessel is made of an elastic body extending in a substantially linear shape,
The support means includes first and second holding members that hold the both end portions, and at least one of the first and second holding members is attached to the drive plate and includes a plurality of simulated blood vessels. supportably provided in a plurality of layers, by the operation of the drive plate that by the driving of said drive means, said that both end portions of each simulated blood vessel is away from and closer, each simultaneously the respective simulated blood vessel in its extending direction stretch A blood vessel operation simulator characterized by causing
前記模擬血管は、ほぼ直線状に延びる形状の弾性体からなり、当該模擬血管の内部には、ステントが配置され、このステントの内面側には、当該ステントの変形を制限する拘束部が設けられ、
前記駆動手段の駆動により、前記両端部分が離間接近することで、前記模擬血管をその延出方向に伸縮させることを特徴とする血管動作シミュレータ。 A simulated blood vessel filled with liquid, supporting means for supporting both ends of the simulated blood vessel in the extending direction, and operating the both end parts so as to be separated and approachable, and driving means for operating the supporting means Prepared,
The simulated blood vessel is made of an elastic body extending in a substantially linear shape, and a stent is disposed inside the simulated blood vessel, and a restraining portion that restricts deformation of the stent is provided on the inner surface side of the stent. ,
A blood vessel motion simulator characterized in that the simulated blood vessel is expanded and contracted in the extending direction when the both end portions are separated and approached by the driving means .
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