JP6385664B2 - カテーテル治療シミュレータ - Google Patents
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Description
弾性材料で形成され、流体を流通させるための疑似血管流路を有する板状の疑似血管流路層と、
前記流体を排出するための排出流路を有する板状の排出流路層と、
を備えるカテーテル治療シミュレータであって、
前記疑似血管流路層と前記排出流路層とが積層され、
前記疑似血管流路層には、前記疑似血管流路から伸び、前記排出流路に接続する連絡流路が形成されている、
ことを特徴とするカテーテル治療シミュレータである。
このように、排出流路を静脈モデルとしても用いることができ、排出流路における疑似血液流体の流れにより、静脈の血流を模擬することができる。
シリコーンエラストマーまたはポリビニルアルコールの水性ゲルは生体組織に近い弾性を有するためカテーテルを挿入するためのモデルとして好適である。特にポリビニルアルコールの水性ゲルは高い光弾性効果を有するため、光弾性効果を用いた疑似血管流路の周壁における応力の観察を行う場合に好適である。
前記疑似血管流路層の前記連絡流路と前記排出流路層の前記排出流路とが前記連通路層の前記連通路を通じて接続するように、前記疑似血管流路層と、前記連通路層と、前記排出流路層とが積層される。
このように規定される第5の局面のカテーテル治療シミュレータによれば、疑似血管流路の枝分かれした複数の端部が疑似血管流路層内部に分散して配置され直線的に整列しない場合であっても、各端部から、疑似血管流路層内の連絡流路および、疑似血管流路層に対して積層された連通路層内の連通路を介して、更に積層された排出流路層中の排出流路へと、流体を流通させ排出することができる。これにより、疑似血管流路層内における疑似血管流路の配置自由度が向上する。
前記疑似血管流路は、前記疑似血管流路層の積層面に沿う方向に伸長し、
前記排出流路は、前記排出流路層の積層面に沿う方向に伸長し、
前記連通路は、前記連通路層の積層面と交わる方向に伸長し、該連通路層を貫通する。
上記構成によれば、疑似血管流路は積層面に沿うため、カテーテル治療シミュレーションを実施する時に、疑似血管流路およびその内部を流通する流体を観察しやすい。連通路は、積層面と交わる方向に伸長するため、形成がしやすい。排出流路は、積層面に沿う方向に伸長するため、最終的な排出口を層の端縁付近に形成することができ、好適である。また、カテーテル治療シミュレーション実施時に、排出流路の内部を流通する流体を観察しやすい。
上記構成によれば、連通路に流量調整機能を備えることができる。そのため、例えば、疑似血管流路の各枝分かれ部分を流れる流体の流量を調整して、生体中の実際の血液の流れをより正確に模した状態で、カテーテルシ手術ミュレーションを行うことが可能となる。
本発明の第10の局面によれば、前記連通路層は、アクリル樹脂またはガラスにより形成されている。このようにすれば、連通路層の機械的強度を増すことができ、積層体全体としての強度確保に貢献できる。
前記疑似血管流路層は、前記流体を前記疑似血管流路へ流入させるための流入口を有し、
前記疑似血管流路は前記流入口から徐々に枝分かれするように伸長し、
前記連通路は、前記疑似血管流路の枝分かれした複数の先端部付近とそれぞれ連絡する複数の流路部分を有する。
このような具体的な構成においても、上記第1の局面と同様の効果を奏することができる。
このような構成とすれば、疑似血管流路層を無色透明とし、その下側の連通路層を有色とすることで視覚的に明確に区別できることから、疑似血管流路層内部がより観察しやすくなる。
発光層の発光素子を積層体の下方部分からの発光に用いれば、疑似血管流路等内における疑似血液の流れの観察が容易になる。また、光弾性効果を用いた応力観察のための外部光源を必要としないため好適である。更に発光層の発光素子により、もしくは、更に液晶層を備えることによって、文字や図形の表示を行うことも可能となる。その場合は、モデル各部の情報や、シミュレーションの条件や状況を随時表示でき、モデルを注視したままシミュレーションを行うことができる。
図1は本発明の第1実施形態に係るカテーテル治療シミュレータ1を概略的に示す斜視図であり、図示によるカテーテル治療シミュレータ1は生体の臓器(例えば肝臓)をモデル化したものである。図示するように、本実施形態のカテーテル治療シミュレータ1は多層構造を有する。図2に各層を分解した状態の斜視図を示す。図1および図2に示すように、カテーテル治療シミュレータ1は、上から順に、上板10、上側動脈モデル層21、下側動脈モデル層22、病変部モデル層30、流量調整層40、静脈モデル層50からなり、これらが積層されてなる。
図3Aに示す上板10は、透光性を有するアクリル樹脂やガラス等の材質からなる板であり、その所定位置に複数の固定穴101が、上板10の上下面を貫通する穴として設けられている。
図3Bに示す上側動脈モデル層21はシリコーンエラストマー、ポリビニルアルコール(以下、PVA)の水性ゲル等の透光性を有する弾性材料からなる。上側動脈モデル層21の下面には、断面が半円形状であって、全体として枝分かれした形状を有する上側溝211が凹設されている。更に、上板10の複数の固定穴101のそれぞれに対応する位置に、貫通穴である複数の固定穴212を有する。
病変部モデル層30は更に、上板10の複数の固定穴101のそれぞれに対応する位置に、貫通穴である複数の締結穴304を有する。締結穴304には、内側にねじ山が形成されている。また、病変部モデル層30は、排出部305を備え、その内部には排出口306が形成されている(後に説明する)。
なお、オリフィス402の断面形状は図6(A)に示すようにストレート状でもよく、あるいは、図6(B)に示す変形例によるオリフィス402’のように、上側部分が拡径していてもよい。図6(A)のオリフィス402の径および図6(B)のオリフィス402’の最小径は例えば約0.3mmである。
まず、図8(A)に示すように、病変部モデル層30、流量調整層40、静脈モデル層50を重ね合わせ、透明の接着剤や両面テープ等により互いに貼り合わせ、図8(B)に示す中間積層体を得る。
次に、図8(C)に示すように、中間積層体の上に、上板10、上側動脈モデル層21、下側動脈モデル層22を重ねる。そして、先端の周面に雄ねじ部分を有する固定具(雄ねじ)60を固定穴101、212、222に挿入し、固定具60の雄ねじ部分を締結穴304に対して、ねじ止めにより締結する。
こうして、図8(D)に示すように各層が積層され一体化される。動脈モデル層20(上側動脈モデル層21と下側動脈モデル層22)は弾性を有するが、機械的強度を有する上板10と病変部モデル層30の間に、固定具60の締め付け力により挟まれることにより、固定的に保持される。
流量調整層40のオリフィス402と連通路401は、それぞれ、静脈モデル層50の溝501に接続する。溝501は、すぐ上側に積層された流量調整層40の下面との間で流路を形成し、当該流路の形状は全体として静脈を模して、細い枝分かれ部分が徐々に集まってより太い流路となるように形成されている。当該流路は最終的に、流量調整層40の排出路404に接続し、排出路404は排出口306に接続する。
以上により、疑似血管流路の流入口201から、途中で複数に枝分かれしながら最終的に排出口306にまでつながる、液密な流路が形成される。
(カテーテル治療シミュレーションの例)
(第1実施形態の作用・効果)
[2]また、流量調整層40のオリフィス402により、疑似血管流路の各部を流れる流体の流量や圧力を調整することができ、より高い精度で生体の血流の状態を模したモデルとすることができる。
[4]動脈を模した疑似血管流路は、連通路301等の各種の経路を介して最終的には静脈を模した静脈モデル層50の流路につながっている。そのため、動脈のみならず、静脈へと血流が流れ込み静脈内を流れる状況までを模したモデルとすることができる。
(第1実施形態の変形例)
また、図10(B)のカテーテル治療シミュレータ1”のように、病変部モデル層30および流量調整層40のいずれも用いず、動脈モデル層20と静脈モデル層50とを直接積層しても良い。
(第2実施形態)
また、発光層73や液晶層72、あるいはそれらの組み合わせにより、文字や図形を表示させることができる。図11中の符号74は、液晶層72による表示を制御するための駆動装置である。なお、発光層73に電力を供給したり、表示を制御したりするための構成については図示を省略した。
第1実施形態およびその変形例のカテーテル治療シミュレータ1を、光弾性効果を用いた応力観測の対象として用いても良い。
(第3実施形態)
上記した各実施形態や変形例の各構成を、互いに組み合わせて実施しても良い。
動脈モデル層の材質はシリコーンエラストマーやPVAの水性ゲルに限らず、透光性と弾性を有する他の材質を用いることもできる。
動脈モデル層と、その下側に積層される各層のいずれも透光性を有する材質からなるものとしたが、例えば、動脈モデル層を透明とし、その下側に積層される各層を乳白色等の有色のものとすることで、動脈モデル層が明確に区別され、その内部がより観察しやすくなる。
カテーテル治療シミュレータの上記組立て方法は一例に過ぎない。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
10 上板
21 上側動脈モデル層(動脈モデル層、疑似血管流路層)
22 下側動脈モデル層(動脈モデル層、疑似血管流路層)
30 病変部モデル層(連通路層)
40 流量調整層(連通路層)
50 静脈モデル層(排出流路層)
60 固定具
71 偏光板
72 液晶層
73 発光層
80 センサ層(連通路層)
81 温度センサ
Claims (11)
- 弾性材料で形成され、流体を流通させるための疑似血管流路を有する板状の疑似血管流路層と、
前記流体を排出するための排出流路を有する板状の排出流路層と、
を備え、
前記疑似血管流路層と前記排出流路層とが積層され、
前記疑似血管流路層には、前記疑似血管流路から伸び、前記排出流路に接続する連絡流路が形成されるカテーテル治療シミュレータであって、
連通路を有する板状の連通路層を更に備え、
前記疑似血管流路層の前記連絡流路と前記排出流路層の前記排出流路とが前記連通路層の前記連通路を通じて接続されるように、前記疑似血管流路層と、前記連通路層と、前記排出流路層とが積層され、
前記連通路はオリフィスを有する、
ことを特徴とするカテーテル治療シミュレータ。 - 弾性材料で形成され、流体を流通させるための疑似血管流路を有する板状の疑似血管流路層と、
前記流体を排出するための排出流路を有する板状の排出流路層と、
を備え、
前記疑似血管流路層と前記排出流路層とが積層され、
前記疑似血管流路層には、前記疑似血管流路から伸び、前記排出流路に接続する連絡流路が形成されるカテーテル治療シミュレータであって、
連通路を有する板状の連通路層を更に備え、
前記疑似血管流路層の前記連絡流路と前記排出流路層の前記排出流路とが前記連通路層の前記連通路を通じて接続されるように、前記疑似血管流路層と、前記連通路層と、前記排出流路層とが積層され、
前記連通路層は、前記疑似血管流路の複数の部分と連絡する空洞部分を有する、ことを特徴とする、カテーテル治療シミュレータ。 - 前記疑似血管流路は生体の動脈を模した流路として形成され、
前記排出流路は前記生体の静脈を模した流路として形成される、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカテーテル治療シミュレータ。 - 前記疑似血管流路層は、シリコーンエラストマーまたはポリビニルアルコールの水性ゲルで形成される、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
- 前記排出流路層は、アクリル樹脂またはガラスにより形成されている、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
- 前記疑似血管流路は、前記疑似血管流路層の積層面に沿う方向に伸長し、
前記排出流路は、前記排出流路層の積層面に沿う方向に伸長し、
前記連通路は、前記連通路層の積層面と交わる方向に伸長し、該連通路層を貫通する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
。 - 前記連通路層には、カテーテル治療シミュレータ内の所定の物理化学的性状を計測するためのセンサが備えられる、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
- 前記連通路層は、アクリル樹脂またはガラスにより形成されている、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
- 前記疑似血管流路層は、前記流体を前記疑似血管流路へ流入させるための流入口を有し、
前記疑似血管流路は前記流入口から徐々に枝分かれするように伸長し、
前記連通路は、前記疑似血管流路の枝分かれした複数の先端部付近とそれぞれ連絡する複数の流路部分を有する、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。 - 前記疑似血管流路層は無色透明であり、
前記連通路層は、有色である、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。 - 発光素子を有し、前記疑似血管流路層および前記排出流路層とともに積層される発光層を更に備える、
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のカテーテル治療シミュレータ。
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