JP6647697B1 - 手術手技訓練用の人工臓器モデル、その人工臓器モデルの製造方法、及びその人工臓器モデルを用いた手術手技訓練方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記2以上の繊維質層のうち互いに隣り合う2つの繊維質層は、異なる膜であることを前記手術手技訓練実施者が認識できるように互いに異なる材料、材質若しくは異なる色を有するように形成されたものである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
上記2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間には、手術手技訓練用の模擬臓器が配置されている
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記模擬臓器は人工素材で形成された人工模擬臓器である
ことを特徴とする人工臓器モデル。
前記模擬臓器は動物から採取したものである
ことを特徴とする人工臓器モデル。
前記模擬臓器は、尿管、血管、腸管、神経のうちの1つ若しくは2以上である
ことを特徴とする人工臓器モデル。
前記繊維質層間の接着は、熱可塑性樹脂を用いて行われている
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記繊維質層間の接着は、多孔質材料からなる接着層を介して行われている
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記接着層は接着芯地である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記接着芯地は、必要な剥離強度に応じて2以上用いられるものである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
この人工臓器モデルは、所定の模擬臓器の表面に接着されているものであることを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記導電性の液体又はゲルの粘度は50、000cp以下である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記導電性の液体又はゲルの粘度は140cP〜20,000cPである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記導電性の液体又はゲルの粘度は900cP〜5000cPである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記導電性の液体又はゲルは無色透明である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
前記繊維質構造体は、導電性の液体又はゲルで全体的に浸潤された後に封入される
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。
2以上の繊維質層を用意する工程と、
上記2以上の繊維質層を積層させて互いに接着する工程と、
上記互いに接着された2以上の繊維質層に導電性の液体またはゲルを供給し浸潤させる工程と、
を有することを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデルの製造方法。
前記接着工程は、手術手技訓練実施者の手術手技により剥離可能な強度で前記2以上の繊維質層同士を接着するものである
ことを特徴とする製造方法。
さらに、
前記2以上の繊維質層のうち互いに隣り合う2つの繊維質層を、異なる膜であることを前記手術手技訓練実施者が認識できるように互いに異なる材料、材質若しくは異なる色を有するように準備する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。
前記2以上の繊維質層を積層させて互いに接着する工程は、
上記2以上の繊維質層を積層させる際に、上記繊維層間にシート状の接着層を介在させる工程と、
前記積層された2以上の繊維質層を加熱して上記繊維質層同士を接着する工程と
を有することを特徴とする製造方法。
上記2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間に、手術手技訓練用の模擬臓器が配置する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。
前記模擬臓器は人工素材で形成された人工模擬臓器である
ことを特徴とする製造方法。
前記模擬臓器は動物から採取したものである
ことを特徴とする製造方法。
前記模擬臓器は、尿管、血管、腸管、神経のうちの1つ若しくは2以上である
ことを特徴とする製造方法。
前記繊維質層間の接着は、熱可塑性樹脂を用いて行われている
ことを特徴とする製造方法。
前記繊維質層間の接着は、前記熱可塑性樹脂若しくは接着剤が含浸若しくはコーティングされた薄膜シートを選択された1枚若しくは枚数積層して用いることで行う
ことを特徴とする製造方法。
前記人工臓器モデルを、所定の模擬臓器の表面に接着する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。
さらに、
前記導電性の液体またはゲルで湿潤された繊維質層を封入する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。
前記人工臓器モデルは、
2以上の繊維質層が、手術手技訓練実施者が剥離可能な強度で互いに接着されて積層されてなる繊維質構造体を有し、
前記繊維質構造体は、上記2以上の繊維質層が上記強度で互いに接着された後に、導電性の液体又は液状ゲルで全体的に浸潤されてなるものであり、
この手術手技訓練方法は、
前記2以上の繊維質層のうち表層をピンセットでリフトアップして牽引力(カウンタートラクション)を付加する工程と、
電気メスや超音波メスで前記リフトアップした繊維質層を切開し、下層の繊維質層から分離して剥離する工程と
を有することと特徴とする手術手技訓練方法。
前記人工臓器モデルの2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間には、手術手技訓練用の模擬臓器が配置されおり、
この訓練方法は、
さらに、前記模擬臓器を採取する工程をさらに有する
ことを特徴とする訓練方法。
(構成)
図1はこの発明の最も基礎的な形態を有する人工臓器モデル1(基礎モデル)を示す斜視図であり、図2はその製造工程を示す模式図である。
(本発明における接着層の機能)
本発明では、上記第1、第2の繊維質層2,3同士を接着層4、具体的には接着芯地を用いて接着することで本モデル1の基本構造体を構築している。これが、従来のPVAを用いたモデルのようにPVA自体が基本構造体を構成しているものと大きく異なる点である。
なお、試験辺の片端50mmの部分は、試験片A、B、Cいずれも接着芯地を用いない非接着領域とし、引張試験機の掴み具による把持用領域(チャック領域)とした。
本発明においては、前記接着層4を有する多層構造を有する繊維質構造体の製造工程を経て、最終的には導電性粘液を当該繊維構造体に含浸させ、構造体の内部を粘液で満たすことによって完成する。
次に上記人工臓器モデル1の使用方法を、図3〜図5を参照し、内視鏡剥離手技のトレ―ニングに用いる場合を例にとって説明する。
次に、具体的な手術手技トレーニングに最適化された例として、図6〜8を参照し、上記第1の実施形態である剥離基礎モデル1に模擬臓器を配置して挟み込んだ例1’について説明する。この例では、模擬人工血管モデル10を配置した内視鏡下静脈採取法(EVH)訓練用の人工臓器モデル1’を示すものである。
この実施形態は、手術手技訓練の臨場感を出すために、図9に示すように、実際の動物臓器12の表面に上記第2の実施形態の人工臓器モデル1’を接着して構成した例11である。製造方法法としては、図9に示す順序で動物臓器12の表面に各層2〜4、10を積層した後、加圧・加熱し、その後液状ゲルで全体を湿潤することが好ましいが、前記第2の実施形態の完成した人工臓器モデル1’を単に動物臓器12上に接着するものであっても良い。図10,11は、この人工臓器モデル11の外観図である。
この実施形態の人工臓器モデル1"は、図13、図14に示すようなもので、前記第1〜第3の実施形態の人工臓器モデル1,1’を発展させた、内視鏡下S状結腸モデルである。
次に上述した第4の実施形態に係る臓器モデルを具体的に製造するための工程について説明する。
工程1では、前記繊維質層14〜18であるファイバー集合体を、各繊維質14〜18が代表する層に応じて所望の色に着色する。具体的には、以下のようにファイバーを染料に所定時間浸漬することによって行う。
工程1では、繊維質層14〜18であるファイバー集合体を、各繊維質層が代表する層に応じて所望の形状にカット成形する。具体的には、以下のようにファイバーをレーザーで切断することによって行う。
工程3では、前記S字腸菅、尿管、血管、神経(前記符号19〜22に対応)など、手術トレーニングにおけるターゲット臓器をシリコーンにて作成する。
工程4では、上記で作成した繊維質層14〜18とターゲット臓器19〜22を互いに接着し、図21、図22に示すように臓器モデルを組み立てる。具体的に以下の工程を実施する。
17)腸管ユニットの上に、「腸間膜外側脂肪_外側」・「腸間膜外側脂肪_内側」を接着芯地にて固定する。
工程5では、工程4で得られた層構造物を立体的に成形するための固定枠(図23,24)を用意する。
工程6では、工程4で組み立てた臓器モデルを、工程5で用意したモデル固定枠に固定する。
工程7では、直腸のZ軸方向上部に、膀胱の役割の構造体を追加する。
工程8では、最終工程となる導電性粘液による湿潤を行う。導電性粘液は、用途に応じて種類を選択しても良い。ここでは一般的に用いる粘液を、種類ごとに、工程A、 工程Bと区分した。
工程8−1A 粘液混合・配合サブ工程A(ハイドロゾル)
2A)「炭酸水素ナトリウム」と「除菌剤」と「水道水」を混ぜ合わせる(溶液B)
3A)溶液Bに溶液Aを流し込み、すぐにかき混ぜる。
工程8−1B 粘液混合・配合サブ工程B(天然由来の卵白食塩水混合液)
1B)卵白を計量する。
2B)10wt%の食塩水を計量し、作成する。
3B)卵白10に対して、10wt%の食塩水を5の割合で混合する。
4B)遠心撹拌脱泡器にて、撹拌脱泡を行う。
工程8−2 S状結腸モデルへの流し込み、刷り込み工程
上記工程8−1A,工程8−1Bにおいては、いずれも導電性粘液はハイドロゾルと定義されるものであるが、これは濾紙の透過実験によって証明される。
例えばコーヒーフィルタのような濾紙に対象となる導電性粘液を入れ、静置する。本実施形態で用いている粘液は数分程度でフィルタを透過することが確認できた。これは、モデルの主要な構造体である繊維構造体への浸潤性能と同義でもある。一方、ハイドロゲル、オルガノゲル、アルコゲルなどのゲルであって、濾紙を透過しないものは、本実施形態で用いる導電性粘液としては好ましくないことを確認した。
(9)工程9.完成した臓器モデルを梱包する工程
工程9では、工程8の導電性粘液の湿潤により完成した人工臓器モデルを、粘液が乾燥したいり固化しないように図25に示すようにラップを使用して封入する。
2…第1の繊維質層
3…第2の繊維質層
4…接着層
5…鑷子(ピンセット)
6…三角形部分
7…電気メス
10…模擬人工血管モデル
11…第3の実施形態の人工臓器モデル
12…動物臓器
14〜18…繊維質層
19…S字腸菅
20…尿管
21…血管
22…神経
Claims (31)
- 手術手技訓練用の人工臓器モデルであって、
2以上の繊維質層が、手術手技訓練実施者が剥離可能な強度で互いに接着されて積層されてなる繊維質構造体を有し、
前記繊維質構造体は、上記2以上の繊維質層(ハイドロゲル材料を含まない)を上記強度で互いに接着した後に、導電性の液体、液状ゾル若しくは液状ゲルで内部に亘り全体的に浸潤してなるものである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
上記2以上の繊維質層のうち互いに隣り合う2つの繊維質層は、異なる膜であることを前記手術手技訓練実施者が認識できるように互いに異なる材料、材質若しくは異なる色を有するように形成されたものである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
上記2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間には、手術手技訓練用の模擬臓器が配置されている
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項3記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記模擬臓器は人工素材で形成された人工模擬臓器である
ことを特徴とする人工臓器モデル。 - 請求項3記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記模擬臓器は動物から採取したものである
ことを特徴とする人工臓器モデル。 - 請求項3記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記模擬臓器は、尿管、血管、腸管、神経のうちの1つ若しくは2以上である
ことを特徴とする人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記繊維質層間の接着は、熱可塑性樹脂を用いて行われている
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記繊維質層間の接着は、多孔質材料からなる接着層を介して行われている - 請求項8記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記接着層は接着芯地である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項9記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記接着芯地は、必要な剥離強度に応じて2以上用いられるものである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
この人工臓器モデルは、所定の模擬臓器の表面に接着されているものであることを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記導電性の液体、液状ゾル又は液状のゲルの粘度は、1cp以上50、000cp以下である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項12記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記導電性の液体又はゲルの粘度は140cP〜20,000cPである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項12記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記導電性の液体又はゲルの粘度は900cP〜5000cPである
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記導電性の液体又はゲルは無色透明である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記導電性の液体、液状ゾル又は液状のゲルは、粘性を有する電解質水溶液、流動性を有するハイドロゲル、ハイドロゾル、エマルジョン、卵白、又はこれら2以上の混合水溶液である
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 請求項1記載の手術手技訓練用の人工臓器モデルにおいて、
前記繊維質構造体は、導電性の液体又はゲルで全体的に浸潤された後に封入される
ことを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデル。 - 2以上の繊維質層(ハイドロゲル材料を含まない)を用意する工程と、
上記2以上の繊維質層を積層させて互いに接着する工程と、
上記互いに接着された2以上の繊維質層に導電性の液体、液状ゾル又は液状ゲルを供給し内部に亘り浸潤させる工程と、
を有することを特徴とする手術手技訓練用の人工臓器モデルの製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
前記接着工程は、手術手技訓練実施者の手術手技により剥離可能な強度で前記2以上の繊維質層同士を接着するものである
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
さらに、
前記2以上の繊維質層のうち互いに隣り合う2つの繊維質層を、異なる膜であることを手術手技訓練実施者が認識できるように互いに異なる材料、材質若しくは異なる色を有するように準備する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
前記2以上の繊維質層を積層させて互いに接着する工程は、
上記2以上の繊維質層を積層させる際に、上記繊維層間にシート状の接着層を介在させる工程と、
前記積層された2以上の繊維質層を加熱して上記繊維質層同士を接着する工程と
を有することを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、さらに、
上記2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間に、手術手技訓練用の模擬臓器が配置する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項22記載の製造方法において、
前記模擬臓器は人工素材で形成された人工模擬臓器である
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項22記載の製造方法において、
前記模擬臓器は動物から採取したものである
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項22記載の製造方法において、
前記模擬臓器は、尿管、血管、腸管、神経のうちの1つ若しくは2以上である
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
前記繊維質層間の接着は、熱可塑性樹脂を用いて行われている
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
前記繊維質層間の接着は、熱可塑性樹脂若しくは接着剤が含浸若しくはコーティングされた薄膜シートを選択された1枚若しくは枚数積層して用いることで行う
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、さらに、
前記人工臓器モデルを、所定の模擬臓器の表面に接着する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項18記載の製造方法において、
さらに、
前記導電性の液体、液状ゾル又は液状ゲルで湿潤された繊維質層を封入する工程を有する
ことを特徴とする製造方法。 - 人工臓器モデルを用いた手術手技訓練方法において、
前記人工臓器モデルは、
2以上の繊維質層が、手術手技訓練実施者が剥離可能な強度で互いに接着されて積層されてなる繊維質構造体を有し、
前記繊維質構造体は、上記2以上の繊維質層(ハイドロゲル材料を含まない)が上記強度で互いに接着された後に、導電性の液体又は液状ゾル若しくは液状ゲルで内部に亘り全体的に浸潤されてなるものであり、
この手術手技訓練方法は、
前記2以上の繊維質層のうち表層をピンセットでリフトアップして牽引力(カウンタートラクション)を付加する工程と、
電気メスや超音波メスで前記リフトアップした繊維質層を切開し、下層の繊維質層から分離して剥離する工程と
を有することと特徴とする手術手技訓練方法。 - 請求項30記載の訓練方法において、
前記人工臓器モデルの2以上の繊維質層のうち、選択された2つの繊維質層の間には、手術手技訓練用の模擬臓器が配置されおり、
この訓練方法は、
さらに、前記模擬臓器を採取する工程をさらに有する
ことを特徴とする訓練方法。
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