JP7438414B2 - 心臓モデル - Google Patents
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Description
図1及び図2は、人体シミュレーション装置1の概略構成を示す図である。本実施形態の人体シミュレーション装置1は、人体の循環器系、消化器系、呼吸器系等の生体管腔内に対する、医療用デバイスを用いた治療または検査の手技を模擬するために使用される装置である。医療用デバイスとは、カテーテルやガイドワイヤ等の、低侵襲な治療または検査のためのデバイスを意味する。人体シミュレーション装置1は、モデル10と、収容部20と、制御部40と、入力部45と、脈動部50と、拍動部60と、呼吸動作部70とを備えている。
図10は、第2実施形態の心臓モデル110Aを説明するための図である。図10では、心臓モデル110Aのうちの心室形成部材117および拘束体118Aのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第2実施形態の心臓モデル110Aは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の螺旋の巻き数(回転数)が異なる。第2実施形態の拘束体118Aは、心室形成部材117の外側を螺旋状に1回程度巻き回った構成となっている。それ以外の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図12は、第3実施形態の心臓モデル110Bを説明するための図である。図12では、心臓モデル110Bのうちの心室形成部材117および拘束体118Bのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第3実施形態の心臓モデル110Bは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の螺旋の巻き数(回転数)がさらに少ない。第3実施形態の拘束体118Bは、心室形成部材117の外側を螺旋状に半周程度巻き回った構成となっている。それ以外の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図14は、第4実施形態の心臓モデル110Cを説明するための図である。図14では、心臓モデル110Cのうちの心室形成部材117および拘束体118a、118b、118c、118dのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第4実施形態の心臓モデル110Cは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の数および巻き数が異なる。第4実施形態の心臓モデル110Cは、心室形成部材117の外側に4つの拘束体118a、118b、118c、118dが配置されている。各拘束体118a、118b、118c、118dは、心室形成部材117の外側を螺旋状に半周程度巻き回った構成となっている。4つの拘束体118a、118b、118c、118dは、心室形成部材117の周方向にほぼ等間隔に並んで配置されている。それ以外の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図16は、第5実施形態の心臓モデル110Dを説明するための図である。図16では、心臓モデル110Dのうちの心室形成部材117および拘束体118Dのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第5実施形態の心臓モデル110Dは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の形状および巻き数が異なる。第5実施形態の拘束体118Dは、螺旋階段状の外形を有している。すなわち、拘束体118Dは、複数の屈曲部を備えており、心室形成部材117の周方向に沿った部分と、これに直交する部分とが屈曲部を介して交互に繰り返される形状を有している。拘束体118Dは、この螺旋階段状の外形で心室形成部材117の外側を1周程度巻き回っている。それ以外の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図17は、第6実施形態の心臓モデル110Eを説明するための図である。図17では、心臓モデル110Eのうちの心室形成部材117および拘束体118Eのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第6実施形態の心臓モデル110Eは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の形状、数、および、巻き数が異なる。第6実施形態の心臓モデル110Eは、心室形成部材117の外側に4つの拘束体118e、118f、118g、118hが配置されている。各拘束体118e、118f、118g、118hは、螺旋形状を有しておらず、心室形成部材117の外側を周方向に半周程度巻き回ったU字形状を有している。4つの拘束体118e、118f、118g、118hは、それぞれ、軸線N方向における位置が互いに異なっており、心基部116側から心尖部114側に向かって、拘束体118e、拘束体118f、拘束体118g、拘束体118hの順に並んで配置されている。また、4つの拘束体118e、118f、118g、118hは、心室形成部材117の周方向における位置が、拘束体118eと拘束体118gが等しく、これらと対向する位置に、拘束体118fと拘束体118hが配置されている。これにより、軸線N方向から見たときに、拘束体118eと拘束体118fによって、および、拘束体118gおよび拘束体118hによって、心室形成部材117の外側を1周程度巻き回った構成となっている。それ以外の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図18は、第7実施形態の心臓モデル110Fを説明するための図である。図18では、心臓モデル110Fのうちの心室形成部材117および拘束体119a、119b、119c、119dのみを示しており、心筋形成部材113や冠動脈モデル112の図示を省略している。第7実施形態の心臓モデル110Fは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、拘束体の構成、数、および、巻き数が異なる。第7実施形態の心臓モデル110Fは、心室形成部材117の外側に4つの拘束体119(119a、119b、119c、119dが配置されている。各拘束体119は、心室形成部材117の外側を螺旋状に半周程度巻き回った構成となっている。4つの拘束体119は、心室形成部材117の周方向にほぼ等間隔に並んで配置されている。4つの拘束体119は、それぞれ、内腔を有する長尺の風船状の部材であり、天然ゴムや樹脂によって形成されている。拘束体119は、内腔と連通する開口部が管状体115の基端115pに接続されている。4つの拘束体119は、管状体115からの流体の供給・吸出によって、拡張収縮可能となっている。
図20は、第8実施形態の心臓モデル110Gを説明するための図である。第8実施形態の心臓モデル110Gは、第1実施形態の心臓モデル110(図7)と比較すると、心室形成部材117を備えていない点が異なる。第8実施形態の心臓モデル110Gは、心筋形成部材113の内側に中空の模擬心室113lumが形成されている。すなわち、第8実施形態では、心筋形成部材113が心室形成部材としても機能する。模擬心室113lumは管状体115と連通しており、管状体115からの流体の供給・吸出によって、拡張収縮可能となっている。模擬心室113lumの内側には、拘束体118が配置されている。拘束体118は、第1実施形態と同様の構成であり、時計回りの螺旋状の素線によって形成されている。拘束体118は、全体が、模擬心室113lumの内側表面と接触し、全体が固定されている。この構成によれば、模擬心室113lumを拡張させたときに、模擬心室113lumの一様な拡張を拘束体118によってより規制することができる。これにより、心臓モデル110Gは、拡張収縮時にねじれを発生させることができる。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
図21は、変形例1の心臓モデルを説明するための図である。図21(A)は、第1実施形態の心臓モデル110(図7)の心筋形成部材113、心室形成部材117、および、拘束体118の一部分を示した断面図である。図21(A)の左側は、心室形成部材117の内側の模擬心室117lumを示している。第1実施形態の拘束体118(図7)は、全体が心室形成部材117と接触しているものとした。しかし、図21(B)に示す心臓モデル110Hのように、拘束体118の少なくとも一部は、心室形成部材117と接触していなくてもよい。この場合であっても、心室形成部材117の拡張時に拘束体118によって心室形成部材117にねじれを生じさせることができる。
図22は、変形例2の心臓モデルを説明するための図である。図22(A)は、第8実施形態の心臓モデル110G(図20)の心筋形成部材113、模擬心室113lum、および、拘束体118の一部分を示した断面図である。図22(A)の左側は、心室形成部材117の内側の模擬心室113lumを示している。第8実施形態の拘束体118(図20)は、その全体が模擬心室113lumの内側表面と接触しているものとした。しかし、図22(B)に示す心臓モデル110Nのように、拘束体118は、全体ではなく、一部が模擬心室113lumの内側表面と接触・固定されていてもよい。この場合であっても、模擬心室113lumの拡張時に拘束体118によって心筋形成部材113にねじれを生じさせることができる。
第1実施形態では、拘束体118は、固定部FPにおいて部分的に心室形成部材117に固定されているものとした。しかし、拘束体118は、全体が心室形成部材117に固定されていてもよいし、全体が心室形成部材117に固定されていなくてもよい。これらの場合であっても、心室形成部材117の拡張時に拘束体118によって心室形成部材117にねじれを生じさせることができる。
第1~5、7、8実施形態では、拘束体118は、時計回りの螺旋形状を有しているものとした。しかし、拘束体118は、逆時計回りの螺旋形状であってもよい。この場合であっても、心室形成部材117の拡張時に拘束体118によって心室形成部材117にねじれを生じさせることができる。なお、拘束体118は、時計回りの螺旋形状とする方がより実際の心臓のねじれに近づけることができるため好ましい。また、拘束体118は、心室形成部材117の外側において、心基部116から心尖部114に向かって螺旋状に配置されているものとした。しかし、拘束体118は、それ以外の方向に向かって螺旋状に配置されていてもよい。この場合であっても、心室形成部材117の拡張時に拘束体118によって心室形成部材117にねじれを生じさせることができる。なお、拘束体118は、心室形成部材117の外側において、心基部116から心尖部114に向かって螺旋状に配置されている方がより実際の心臓のねじれに近づけることができるため好ましい。
第1~7実施形態で例示した拘束体118は、その一例であり、拘束体118の形状はこれらに限定されない。拘束体118は、心室形成部材117の表面において、軸線N方向の位置が異なる部分を有しており、かつ、心室形成部材117の周方向の位置が異なる部分を有していれば、第1~7実施形態で例示した形状以外の形状であってもよい。なお、拘束体118は、心基部116から心尖部114を見たときに、心室形成部材117の周りを90度以上回っていれば、心臓に似せたひずみを発生させることができる。なお、180度以上回っていることが好ましい。
10…モデル
20…収容部
21…水槽
22…被覆部
31…管状体
40…制御部
45…入力部
50…脈動部
51…管状体
55…フィルタ
56…循環ポンプ
57…脈動ポンプ
60…拍動部
61…管状体
70…呼吸動作部
71、72…管状体
110、110A~K…心臓モデル
111…心臓血管モデル
112…冠動脈モデル
113…心筋形成部材
114…心尖部
115…管状体
116…心基部
117…心室形成部材
118、119…拘束体
120…肺モデル
130…脳モデル
131…脳血管モデル
140…肝臓モデル
141…肝臓血管モデル
150…下肢モデル
151…下肢血管モデル
160…大動脈モデル
161…上行大動脈部
162…大動脈弓部
163…腹部大動脈部
164…総腸骨大動脈部
170…横隔膜モデル
Claims (8)
- 心臓モデルであって、
模擬心室を形成し、前記模擬心室が拡張収縮するように変形可能な心室形成部と、
前記模擬心室の外側に設けられ、螺旋状の外形を有しており、前記模擬心室の拡張時に、前記心室形成部の変形を規制して前記心室形成部にねじれを生じさせるねじれ生成部と、を備え、
前記ねじれ生成部は、前記心室形成部よりも剛性の高い材料によって形成されており、
前記ねじれ生成部は、前記模擬心室の外側に巻き回された素線である、
心臓モデル。 - 請求項1に記載の心臓モデルであって、
前記ねじれ生成部は、前記心臓モデルの心基部と心尖部とを結ぶ軸線方向から見たときに、前記模擬心室の外側を180度以上囲んでいる、
心臓モデル。 - 請求項1または請求項2に記載の心臓モデルであって、
前記ねじれ生成部は、前記模擬心室の外側において、前記心臓モデルの心基部側から心尖部側に向かって螺旋状に配置されている、
心臓モデル。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の心臓モデルであって、
前記ねじれ生成部は、前記模擬心室の外側に複数配置されている、
心臓モデル。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の心臓モデルであって、
前記ねじれ生成部は、時計回りの螺旋形状を有している、
心臓モデル。 - 請求項1に記載の心臓モデルであって、
前記ねじれ生成部は、複数の箇所において、前記心室形成部に固定されている、
心臓モデル。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の心臓モデルであって、
前記心室形成部は、風船状の部材であり、
前記ねじれ生成部は、前記心室形成部の外表面に設けられており、
前記心臓モデルは、さらに、
前記心室形成部と前記ねじれ生成部の両方を覆う模擬心筋を形成する心筋形成部を備えている、
心臓モデル。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の心臓モデルは、さらに、
前記模擬心室の内部に流体を供給して前記模擬心室を拡張させるとともに、前記模擬心室の内部から流体を取り出すことによって前記模擬心室を収縮させることが可能な拍動部を備えている、
心臓モデル。
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