(57)【要約】      （修正有）【課題】挿管手技などの医療手技に関して、実践に即した高精度の訓練を可能とする医療シミュレータを提供する。【解決手段】医療シミュレータは、少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部４５、及び食道部４４をそれぞれ模した人体模型を有し、少なくとも挿管手技の訓練を可能とし、人体模型の頸部の骨組みとして頭部にかけて延設されている首支持部と、首支持部と第一バネ部材により連結されており、人体模型の喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部と、を備え、人体模型の食道部４４は、可撓性を有する管状部材により形成されており、人体模型の気管部４５は、可撓性を有する管状部材により形成されており、模擬甲状軟骨部は、その管状部材よりも硬質な材料で形成されており、食道部４４の管状部材が挿通される食道通路部及び気管部４５の管状部材が挿通される気管通路部を内部に有する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、及び食道部をそれぞれ模した人体模型を有し、少なくとも挿管手技の訓練を可能とする医療シミュレータにおいて、
前記人体模型の前記頸部の骨組みとして前記頭部にかけて延設されている首支持部と、
前記首支持部と第一バネ部材により連結されており、前記人体模型の前記喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部と、
を備え、
前記人体模型の前記食道部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、
前記人体模型の前記気管部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、
前記模擬甲状軟骨部は、前記管状部材よりも硬質な材料で形成されており、前記食道部の前記管状部材が挿通される食道通路部及び前記気管部の前記管状部材が挿通される気管通路部を内部に有する、
医療シミュレータ。
【請求項２】
前記模擬甲状軟骨部に動力を付与する第一アクチュエータ、
を更に備え、
前記模擬甲状軟骨部は、前記第一アクチュエータの前記動力を用いて前記食道通路部の少なくとも一部の横断面積を変える通路変形機構を更に含む、
請求項１に記載の医療シミュレータ。
【請求項３】
前記模擬甲状軟骨部は、
前記人体模型の前方側に配置される気管側軟骨部と、
前記気管側軟骨部の後方側に配置される食道側軟骨部と、
前記気管側軟骨部と前記食道側軟骨部とを引き付け合う方向又は離間させる方向に付勢する第二バネ部材と、
前記第二バネ部材の付勢力の反力を前記気管側軟骨部又は前記食道側軟骨部に付与する反力付与部材と、
を含み、
前記第一アクチュエータの前記動力が前記反力として用いられることで、前記気管側軟骨部と前記食道側軟骨部とが接近又は離間し、前記食道通路部の少なくとも一部の横断面積が変わる、
請求項２に記載の医療シミュレータ。
【請求項４】
前記第二バネ部材の付勢方向は、前記人体模型の前後方向に対して斜め上方向又は斜め下方向である、
請求項３に記載の医療シミュレータ。
【請求項５】
前記人体模型の前記咽頭部の表面への圧力又は前記模擬舌部の前記舌根部表面への圧力を検出する第一センサと、
前記第一アクチュエータを制御する制御部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第一センサによる圧力検出、又は、咽頭反射若しくは嚥下反射に対応する所定契機に応じて、前記第一アクチュエータを動作させて、前記食道通路部の少なくとも一部の横断面積を拡げる、
請求項２から４のいずれか一項に記載の医療シミュレータ。
【請求項６】
前記人体模型の前記頭部に設けられた上顎骨部及び下顎骨部と、
前後方向に延設されており、前記上顎骨部を支持する上顎支持部と、
前記上顎支持部と連動し、前記下顎骨部を支持する下顎支持部と、
前記下顎骨部の回転軸よりも後方の回転軸を中心に前記上顎支持部を回動させる第二アクチュエータと、
所定音を出力する音声出力部と、
を更に備え、
前記制御部は、所定の契機に応じて、前記第二アクチュエータに前記上顎支持部を回動させ、かつ、前記音声出力部に前記所定音を出力させる、
請求項５に記載の医療シミュレータ。
【請求項７】
前記下顎支持部に動力を付与する第三アクチュエータ、
を更に備え、
前記下顎支持部は、前記下顎骨部を回動可能に支持すると共に、下顎骨部を回動させるための回動機構を含み、
前記制御部は、所定の契機に応じて、更に、前記第三アクチュエータに前記下顎支持部の前記回動機構を介して下顎骨部を回動させて、前記人体模型の口を開かせる、
請求項６に記載の医療シミュレータ。
【請求項８】
前記人体模型の前記喉頭部又は前記気管部の表面への圧力を検出する第二センサ、
を更に備え、
前記制御部は、前記第一センサによる圧力検出に応じて前記音声出力部に嘔気発話を前記所定音として出力させ、前記第二センサによる圧力検出に応じて前記音声出力部に咳嗽音を前記所定音として出力させる、
請求項６又は７に記載の医療シミュレータ。
【請求項９】
前記制御部は、麻酔中に対応する所定の契機に応じて、前記第一アクチュエータ、前記第二アクチュエータ、又は前記第三アクチュエータを含む一以上のアクチュエータを無負荷状態にする、
請求項７又は８に記載の医療シミュレータ。
【請求項１０】
前記人体模型の前記口腔部に設けられ、可撓性を有する模擬舌部と、
前記模擬舌部の内部に設けられ、前記模擬舌部を変形又は変位させる舌可変機構と、
を備え、
前記舌可変機構は、
前記模擬舌部を内側から後方に押圧して前記模擬舌部の舌根部表面を後方に変位させる第一押圧機構、
を含み、
前記制御部は、所定の契機に応じて、前記第一押圧機構の押圧動作を制御する、
請求項５から９のいずれか一項に記載の医療シミュレータ。
【請求項１１】
前記模擬舌部と一体的に形成されており、可撓性を有する模擬喉頭蓋、
を更に備え、
前記舌可変機構は、
前記模擬舌部を内側から上方に押圧して前記模擬舌部の上側表面を上方に変位させる第二押圧機構、
を更に含み、
前記制御部は、嚥下反射に対応する所定契機に応じて、前記第二押圧機構に前記模擬舌部を内側から上方に押圧させ、かつ、前記模擬喉頭蓋を下垂させる、
請求項１０に記載の医療シミュレータ。
【請求項１２】
鼻中隔を模擬し、前記人体模型の前記鼻腔部を左鼻腔部と右鼻腔部に区分けする鼻中隔プレート部と、
前記鼻中隔プレート部の前記左鼻腔部側と前記左鼻腔部の表面との間に介在し、該表面を変位させて前記左鼻腔部を狭める左鼻腔変形機構と、
前記鼻中隔プレート部の前記右鼻腔部側と前記右鼻腔部の表面との間に介在し、該表面を変位させて前記右鼻腔部を狭める右鼻腔変形機構と、
を更に備える請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療シミュレータ。
【請求項１３】
人体頭部の体外表面を模してなり、伸縮度合の異なる二種の頭部マスク、
を更に備え、
前記二種の頭部マスクは、麻酔中か否かにより切り替えるために、前記人体模型の前記頭部に着脱可能に形成されている、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の医療シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療シミュレータに関し、特に、挿管手技などの訓練を可能とするシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医学の進歩及び医療技術の高度化に伴い、医療従事者にも高度な技能が求められるようになってきており、医療従事者に対する教育の充実が求められている。中でも、生体を模擬したモデルを用いたシミュレーション教育は、実践さながらの技術習得及び訓練が可能となるため、特に注目されている。
【０００３】
下記特許文献１には、そのようなシミュレーション教育のための介護実習シミュレーションモデルが開示されている。このモデルは、人体の頭部から胸部にかけての外形を模した人型模型と、模擬口腔と、模擬鼻腔と、模擬咽頭部と、模擬喉頭部と、模擬気管と、模擬気管支と、模擬食道の一部の各部を形成したマネキンと、気道挿管用のチューブを備える。更に、模擬気管又は模擬気管支に対するチューブの気道挿管時における正しい挿入位置に検知部が取り付けられ、チューブの先端がその検知部に到達したことを感知させる感知手段が設けられており、このモデルにより、介護実習者に介護時におけるチューブの適した挿入位置を学習させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１のモデルのような既存のシミュレーションモデルは、医療現場での実際の患者の体の状態を精密に再現できていない。例えば、気管挿管や内視鏡検査の際には、舌根の後退や嘔気発話が起こる場合や、嚥下反射や咳嗽が生ずる場合などがある。また、麻酔時とそうでない時とで患者の体の状態は変わってくる。
単に体の部位を模擬しただけのモデルでは、限られた訓練しかできず、実践に即した訓練を行うのは困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、挿管手技などの医療手技に関して、実践に即した高精度の訓練を可能とする医療シミュレータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る医療シミュレータは、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
即ち、当該一側面に係る医療シミュレータは、少なくとも挿管手技の訓練を可能とし、少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、及び食道部をそれぞれ模した人体模型を有する。更に、当該医療シミュレータは、人体模型の頸部の骨組みとして頭部にかけて延設されている首支持部と、首支持部と第一バネ部材により連結されており、人体模型の喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部と、を備える。人体模型の食道部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、人体模型の気管部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、模擬甲状軟骨部は、その管状部材よりも硬質な材料で形成されており、食道部の管状部材が挿通される食道通路部及び気管部の管状部材が挿通される気管通路部を内部に有する。
【０００８】
上述の「挿管手技」とは、気管挿管、内視鏡、喀痰吸引など何らかの管を体に通す医療行為を意味し、その具体的手技内容は制限されない。
また、「可撓性」とは、外力の作用によって外形が変形し得る性質を意味し、外力の作用によって変形した後の性質を限定するものではない。例えば、可撓性を有する模擬舌部では、変形後の状態が維持されてもよいし、変形前の状態又は変形前の状態に近い状態まで復元されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
従って、本発明によれば、挿管手技などの医療手技に関して、実践に即した高精度の訓練を可能とする医療シミュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態に係る医療シミュレータの外観を示す図である。
【図２】人体模型の骨組み構造の一部の側面図である。
【図３】人体模型の骨組み構造の一部の背面図である。
【図４】人体模型の断面模式図である。
【図５】図５（ａ）は、人体模型の鼻部及び口部の外観を示す図であり、図５（ｂ）は、人体模型の下唇周辺の構造を示す図である。
【図６】口を開けた状態の口腔部を示す図である。
【図７】麻酔中の気道及び飲食物通路の狭窄状態を模擬する人体模型の動きを示す模式図である。
【図８】嚥下反射時の人体模型の動きを示す模式図である。
【図９】第一実施形態に係る医療シミュレータにおける人体模型の制御に関する構成を概念的に示す図である。
【図１０】第二実施形態における人体模型の骨組み構造に設けられた模擬甲状軟骨部の側面図である。
【図１１】模擬甲状軟骨部を上方から見た図である。
【図１２】模擬甲状軟骨部の分解図である。
【図１３】模擬甲状軟骨部の動作を概念的に示す図である。
【図１４】第二実施形態における人体模型の鼻腔部周辺の構造を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に挙げる各実施形態はそれぞれ例示であり、本発明は以下の各実施形態の構成に限定されない。
【００１２】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る医療シミュレータの外観を示す図である。
第一実施形態に係る医療シミュレータ１は、機器搭載台３、入出力パネル５、人体模型１０などを有し、経鼻及び経口気管挿管、経鼻及び経口内視鏡検査、喀痰吸引などの挿管に関する手技の訓練を可能とする。但し、医療シミュレータ１により訓練可能な医療手技は、このような挿管に関する手技に限定されない。
【００１３】
機器搭載台３は、人体模型１０を載置し、かつ、人体模型１０を制御するための各種機器を内部に収容する構成要素である。具体的には、機器搭載台３は、人体模型１０を載置可能な台座部４を上面に有し、内部を上面及び側面で遮蔽している。収容される機器としては、コンプレッサ等のようなアクチュエータの動力源６やシミュレータ制御部７、スピーカ８などがある。台座部４の高さは、訓練目的となる医療手技を医療現場で行う際に、患者を寝かせる台の高さに設定されることが望ましく、台座部４は高さ調節可能となっていてもよい。
【００１４】
入出力パネル５は、機器搭載台３の上面に設置されており、訓練メニュー、医療シミュレータ１の動作モード、実施内容、評価結果などを表示する表示装置、及び表示装置に表示された画面を操作するための入力装置を含む。図１の例では、入出力パネル５は、表示装置と入力装置とが一体化されたタッチパネルとして実現されている。
第一実施形態では、入出力パネル５に表示される内容は何ら制限しない。第一実施形態では、例えば、経鼻及び経口気管挿管、経鼻及び経口内視鏡検査、喀痰吸引のいずれか一つを訓練対象手技として選択するメニュー、選択された手技に対応する生体反応の要否を選択するメニュー、麻酔中か否かを選択するメニュー、評価結果などが表示される。
【００１５】
人体模型１０は、訓練を受ける人（以降、被訓練者と表記する）により操作される人型モデルであり、人体模型１０は、頭部から腹部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、食道部、気管支部、及び胃部をそれぞれ模して形成されている。
ここで、「人体外形」とは、人体の外観形状を意味する。この「人体外形」に対して、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、食道部、気管支部、胃部などのような器官の形状を「器官形状」と表記する。
人体模型１０は、訓練目的の手技に対応する姿勢で台座部４上に載置される。例えば、気管挿管の訓練時には、人体模型１０は仰向け姿勢で台座部４上に載置され、内視鏡検査の訓練時には、人体模型１０は横向き姿勢で台座部４上に載置される。
【００１６】
人体模型１０に関する説明において、人体模型１０を形成する各構成要素の相対的な位置関係を特定するために、人体の解剖学などで利用される方向を用いて、便宜的に上下方向、正面、背面などを設定している。具体的には、前額面と直交する方向を「前後方向」とし、矢状面と直交する方向を「左右方向」とし、横断面（水平面）と直交する方向を「上下方向」とし、人体の腹側を前、背側を後ろ、左手側を左、右手側を右、頭側を上、足側を下と表記する。
また、左右方向を軸とする回動を「上下方向」の回動と表記し、前後方向を軸とする回動を「左右方向」の回動と表記し、上下方向を軸とする回動を「前後方向」の回動と表記する。
以上のように、本明細書で表記する方向などは、重力方向の上下とは一致しない場合もあるし、各実施形態の使用態様を限定するものでもない。
また、人体の表面のうち外界に直接触れている表面を「体外表面」と表記し、口腔から消化器官に繋がる飲食物通路及び鼻腔から肺に繋がる気道の表面を「体内表面」と表記する。更に、「体外表面」又は「体内表面」から外側とは反対方向の側を「内側」又は「内部」と表記する。
【００１７】
図２は、人体模型１０の骨組み構造の一部の側面図である。図３は、人体模型１０の骨組み構造の一部の背面図である。図２の側面図は、人体模型１０における左から右に向かう方向に見た場合の図であり、図３の背面図は、人体模型１０における後ろから前に向かう方向に見た場合の図である。
【００１８】
人体模型１０は、頸部の骨組み構造として、上下方向にそれぞれ延びる左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂを有する。左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂは、側面視において上方前側から下方後ろ側へ屈曲するクランク形状を有している。
【００１９】
更に、人体模型１０の頸部の内部には、頭部の動きを実現するための第二アクチュエータとしての左首シリンダ１２ａ及び右首シリンダ１２ｂが設けられると共に、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂ内のピストンにより略上下方向に往復する左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂが設けられている。左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂの両方が上下方向にスライドすることにより、頭部の上下方向の傾きが実現され、左首ロッド１３ａ又は右首ロッド１３ｂのいずれか一方が上下方向にスライドすることにより、頭部の左右方向の傾きが実現される。
【００２０】
また、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂは、その下方で、左首支持プレート１１ａ又は右首支持プレート１１ｂの下端部（下端周辺）に設けられている左肩支軸１４ａ又は右肩支軸１４ｂにより上下方向に回動可能に軸支されている。
第一実施形態において左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂは、圧縮空気を動力源とするエアシリンダで実現される。但し、頭部の動きを実現するための第二アクチュエータは、エアシリンダではなく、油圧又は電気式のシリンダであってもよいし、モータなどの回転動力を生み出すものであってもよい。
【００２１】
人体模型１０は、頭部の骨組み構造として、上顎骨部１６、下顎骨部１７、上顎支持プレート１８、下顎支持部２０、左頭部プレート２１ａ、右頭部プレート２１ｂ等を有する。
上顎骨部１６は、鼻腔部と口腔部との間に設けられている。
上顎支持プレート１８は、頭部の傾きがない状態で前後方向に水平に延びる板状部材により形成されている。上顎支持プレート１８は、上顎骨部１６と連結されており上顎骨部１６を上方から支持する。即ち、上顎支持プレート１８は、上顎支持部に相当する。
【００２２】
下顎骨部１７は、下顎を形成する皿形状の部材である。下顎骨部１７は、前後方向の中央より後ろ寄りの位置で左右両端において下顎支持部２０に軸支されており、下顎支軸１９を軸に回動可能となっている。
下顎支持部２０は、上下方向に延設された部材であり、その下端部（下端周辺）で下顎支軸１９を介して下顎骨部１７を上下方向に回動可能に支持している。
更に、下顎支持部２０は、下顎骨部１７を回動させるための回動機構を有している。具体的には、下顎支持部２０は、その回動機構として、プーリ２３、プーリ２４、及び伝達ベルト２５を有している。プーリ２３は、下顎支持部２０の上端部（上端周辺）に設けられたプーリ支軸２８と共に回動可能な状態で下顎支持部２０に支持されている。プーリ２３の回転動力は、伝達ベルト２５によりプーリ２４に伝達される。プーリ２４は、下顎支持部２０の下端部（下端周辺）に設けられた支軸と共に回動可能に下顎支持部２０に支持されており、その支軸の回動に伴い下顎支軸１９と共に下顎骨部１７が回動するよう構成されている。
【００２３】
プーリ２３及び下顎骨部１７を回動させる動力を出力する第三アクチュエータとして、下顎シリンダ２９が設けられている。
第一実施形態において下顎シリンダ２９は、圧縮空気を動力源とするエアシリンダで実現される。但し、下顎骨部１７の回動を実現するための第三アクチュエータは、エアシリンダではなく、油圧又は電気式のシリンダであってもよいし、モータなどの回転動力を生み出すものであってもよい。
この下顎シリンダ２９から出力される動力は、下顎ロッド２７及び下顎リンク２６によりプーリ２３に伝達される。
下顎ロッド２７は、下顎シリンダ２９内のピストンにより略前後方向に往復運動する。
下顎リンク２６は、下顎ロッド２７の下顎シリンダ２９とは逆側の端部に上下方向に回動可能に軸支されており、他端部において、下顎支持部２０に設けられたプーリ支軸２８に連結されている。これにより、下顎リンク２６が回動すると、そのプーリ支軸２８と共にプーリ２３が回動する。
【００２４】
左頭部プレート２１ａ及び右頭部プレート２１ｂは、略上下方向にそれぞれ延設されており、その下端部で上顎支持プレート１８とそれぞれ連結されている。左頭部プレート２１ａ及び右頭部プレート２１ｂは、上顎支持プレート１８と一体形成されていてもよい。
また、左頭部プレート２１ａ及び右頭部プレート２１ｂは、その上端部で下顎シリンダ２９を左右から挟むように下顎シリンダ２９と連結されている。
【００２５】
ここで、頭部の骨組み構造と頸部の骨組み構造との連結構造について説明する。
頸部に設けられている左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂは、その上端において、左首支軸１５ａ又は右首支軸１５ｂを介して首リンク３０と連結されている。
首リンク３０は、上顎支持プレート１８の上面に立設されており、左端部で左首支軸１５ａと連結されており、右端部で右首支軸１５ｂと連結されている。
更に、首リンク３０は、左右方向の中央部で第一頭部軸３１と連結されている。
第一頭部軸３１は、前後方向に延設されており、その後端部で首リンク３０と連結され、その前端部で左右の下顎支持部２０を連結する連結プレート（図示せず）と連結されている。そして、第一頭部軸３１は、前後方向の中央部において、第二頭部軸３２を介して左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂと連結されている。
第二頭部軸３２は、左右方向に延設されており、左右端部で左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂと連結されている。
首リンク３０は、左首ロッド１３ａと右首ロッド１３ｂとの上下方向の延びの差が生じている場合に、その第一頭部軸３１を中心にして第一頭部軸３１と共に左右方向に回動する。首リンク３０の左右方向の回動により、上顎支持プレート１８が同様に回動し、更に、その回動が第一頭部軸３１で伝達され、下顎骨部１７も同様に回動する。
また、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂの上下方向の往復運動により、首リンク３０が上下移動し、更に、首リンク３０と上顎支持プレート１８との連結部を力点とし、第二頭部軸３２を軸にして、上顎支持プレート１８が上下方向に回動する。
【００２６】
このように、頸部の骨組み構造である左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂは、第一頭部軸３１、第二頭部軸３２及び首リンク３０を介して頭部の骨組み構造である上顎支持プレート１８と連結されている。また、左肩シリンダ１２ａ又は右肩シリンダ１２ｂからの動力により往復運動する左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂは、左首支軸１５ａ又は右首支軸１５ｂと首リンク３０とを介して、上顎支持プレート１８と連結されている。
このような各構造の作用により、人体模型１０の頭部は次のように動作する。
【００２７】
（頭部が傾く動作）
以下、頭部が顎を上げる方向に傾くことを頭部が上方に傾くと表記し、逆に、頭部が顎を引く方向に傾くことを頭部が下方に傾くと表記する。また、右耳が右肩に近づく方向に、頭部が傾くことを頭部が右側に傾くと表記し、逆に、左耳が左肩に近づく方向に、頭部が傾くことを頭部が左側に傾くと表記する。
【００２８】
頭部が上方に傾くときには、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂからの動力により左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂが下方にスライドする。このとき、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂのスライド幅は、実質的に同一とされる。これに伴い、左首支軸１５ａ及び右首支軸１５ｂが、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂと共に下方に移動し、かつ、上顎支持プレート１８は、首リンク３０と上顎支持プレート１８との接合部を力点として押し下げられる。一方、首リンク３０は、第一頭部軸３１と連結されており、第一頭部軸３１は、第二頭部軸３２を軸に回動（揺動）可能となっているため、左首支軸１５ａ及び右首支軸１５ｂを中心にして、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂと第一頭部軸３１とのなす角度が増大する。
結果、上顎支持プレート１８が第二頭部軸３２を軸にして回転し、その前方が上方に移動しその後方が下方に移動する。即ち、頭部が上方に傾く。
【００２９】
逆に、頭部が下方に傾くときには、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂからの動力により左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂが上方にスライドする。このときの左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂのスライド幅も実質的に同一とされる。これに伴い、左首支軸１５ａ及び右首支軸１５ｂが、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂと共に上方に移動し、かつ、上顎支持プレート１８は、首リンク３０と上顎支持プレート１８との接合部を力点として押し上げられる。このとき、左首支軸１５ａ及び右首支軸１５ｂを中心にして、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂと第一頭部軸３１とのなす角度が減少する。
結果、上顎支持プレート１８が第二頭部軸３２を軸にして回転し、その前方が下方に移動しその後方が上方に移動する。即ち、頭部が下方に傾く。
【００３０】
また、頭部が右側に傾くときには、右首支軸１５ｂが左首支軸１５ａよりも下方に位置するように、右首ロッド１３ｂが下方にスライドされるか、左首ロッド１３ａが上方にスライドされるか、又はその両方が実行される。これにより、上顎支持プレート１８は、その右側がその左側よりも低くなるように、傾く。結果、頭部が右側に傾く。
逆に、頭部が左側に傾くときには、左首支軸１５ａが右首支軸１５ｂよりも下方に位置するように、右首ロッド１３ｂが上方にスライドされるか、左首ロッド１３ａが下方にスライドされるか、又はその両方が実行される。これにより、上顎支持プレート１８は、その左側がその右側よりも低くなるように、傾く。結果、頭部が左側に傾く。
【００３１】
上述のような頭部の動作は、上述したとおり、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂからの動力により自動で実現可能である。
更に、上述の頭部の動作は、ユーザが人体模型１０を操作することで（手動で）実現することもできる。このとき、後述のシミュレータ制御部７の制御により、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂに供給されているエネルギが放出される。例えば、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂがエアシリンダで実現されている場合には、圧縮空気が左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂから放出される。これにより、ユーザは、操作を妨げられることなく、人体模型１０の頭部を操作することができる。
【００３２】
（口の開閉動作）
口を開けるときには、下顎シリンダ２９からの動力により、下顎ロッド２７が前方にスライドする。これに伴い、下顎リンク２６と下顎ロッド２７との連結部（支軸）を力点として、下顎リンク２６と共にプーリ支軸２８が図２の紙面上反時計回りに回転し、プーリ２３の外周と係合する伝達ベルト２５も同方向に回転する。この伝達ベルト２５の回転により、プーリ２３とは逆端で係合するプーリ２４も回転し、ひいては、下顎支軸１９と共に下顎骨部１７が図２の紙面上反時計回りに回転する。
一方で口を閉じるときには、下顎シリンダ２９からの動力により、下顎ロッド２７が後方にスライドする。これに伴い、下顎リンク２６と共にプーリ支軸２８が図２の紙面上時計回りに回転し、伝達ベルト２５も同方向に回転する。この伝達ベルト２５の回転により、プーリ２４も回転し、ひいては、下顎支軸１９と共に下顎骨部１７が図２の紙面上時計回りに回転する。
ところで、下顎骨部１７の回動可能範囲は、図２又は図３で示される構造上、下顎ロッド２７のスライド幅に基づく下顎リンク２６の回動可能範囲に基づいて制限されている。下顎骨部１７の回動可能範囲は、人体の顎関節の可動域と同等程度に設定されることが望ましい。
【００３３】
上述のような下顎（口）の動作は、上述したとおり、下顎シリンダ２９からの動力により自動で実現可能である。
更に、上述の下顎（口）の動作は、ユーザが人体模型１０を操作することで（手動で）実現することもできる。この場合、後述のシミュレータ制御部７の制御により、下顎シリンダ２９に供給されているエネルギが放出される。例えば、下顎シリンダ２９がエアシリンダで実現されている場合には、圧縮空気が下顎シリンダ２９から放出される。これにより、ユーザは、操作を妨げられることなく、人体模型１０の口（下顎）を操作することができる。
【００３４】
図４は、人体模型１０の断面模式図である。図４は、人体模型１０を矢状面で切断した断面の前側の一部を左側から目視した状態を模式的に示している。
人体模型１０は、人体の鼻腔部、口腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、食道、気管支、及び胃部を模した模擬部位を有している。図４には、模擬部位として、鼻腔部４１、口腔部４２、咽頭部４３、喉頭部４７、気管部４５、及び食道部４４が示されている。
人体模型１０の喉頭部４７は、喉頭蓋４８及び喉頭口４９から気管４５までの内腔を模擬した部位である。喉頭部４７には、模擬された声帯部５０が含まれる。
人体模型１０の咽頭部４３は、鼻腔部４１、口腔部４２、及び喉頭部４７の後ろ側にある部位である。咽頭部４３は、図４に示されるように、咽頭鼻部４３ｎ、咽頭口部４３ｍ、咽頭喉頭部４３ｋから形成される。
【００３５】
人体模型１０は、人体外形及び器官形状を形作る形状保持構造（図示せず）を有する。この形状保持構造には図２及び図３で示された骨組み構造も含まれる。図４で示される幅広斜線部は、このような形状保持構造、空間などにより形成される領域を示している。この幅広斜線部で示される領域を形成する具体的構造は制限されない。
【００３６】
人体模型１０の外形及び見た目は、この形状保持構造に体外表面マスク５５を被せることにより実現されている。体外表面マスク５５は、頭部から腹部にかけての体外表面（皮膚、毛髪など）を模してなり、シリコーンゴム等の可撓性及び伸縮性を有する材質により形成されている。体外表面マスク５５は、頭部から頸部とその他の部位とで別体形成されてもよいし、頭部、頸部などのようにより細かい部位ごとに別体形成されてもよい。体外表面マスク５５の材質は制限されない。
【００３７】
第一実施形態では、体外表面マスク５５の少なくとも頭部の部分（頭部マスクとも表記される）については、人体模型１０に対して着脱可能に形成されている。例えば、この頭部マスクは、人体頭部を模してなり、人体口裂に対応する開口部を有しており、少なくとも口元（口輪筋及びその周辺）は一枚のシートで一体形成されていることが望ましい。これにより、頭部マスクにおける特に口元の伸縮性により手動で人体模型１０の口部を開く際の開き易さ及び開き難さを再現することができる。更に、人体模型１０は、伸縮度合の異なる少なくとも二種の頭部マスクを有しており、この二種の頭部マスクが、麻酔中か否かにより、切り替えて利用される。
麻酔中の人は、下顎を動かす筋肉が緩くなり、通常時よりも口が開き易くなる。第一実施形態ではこのような状況をシミュレートするべく、通常時の口の開き易さに対応する伸縮度を有する頭部マスクと、それよりも高い伸縮度（伸縮し易い）を有する頭部マスクとが切り替え利用される。この伸縮し難い頭部マスクに切り替えることにより、麻酔中の口の開き易さを実現することができる。これにより、医療現場で起こっている状況に即したより実践的な医療訓練を行うことができる。
【００３８】
図５（ａ）は、人体模型１０の鼻部及び口部の外観を示す図である。図５（ｂ）は、人体模型１０の下唇周辺の構造を示す図である。図６は、口を開けた状態の口腔部４２を示す図である。
鼻部及び口部の外観は、体外表面マスク５５により実現されている。体外表面マスク５５は、人体の口裂に相当する箇所に開口が設けられており、その開口から人体内側に口腔部４２が形成されている。
【００３９】
口腔部４２は、上顎骨部１６及びその他の形状保持構造の外側に設けられる体内表面マスク５７ａと、下顎骨部１７及びその他の形状保持構造の、体外表面（下顎表面）とは逆側に設けられる体内表面マスク５７ｂとにより囲まれている。そして、その体内表面マスク５７ａ及び５７ｂの口腔部４２側には上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂが配設されている。図５（ａ）には、体外表面マスク５５の上唇部と下唇部との間の開口から下歯構造体４６ｂの歯の部分が表出している様子が示されている。また、図５（ｂ）によれば、人体模型１０の口元の体外表面から口腔部４２側に向けて、体外表面マスク５５、体内表面マスク５７ａ又は５７ｂ、上歯構造体４６ａ又は下歯構造体４６の順に設けられていることがわかる。
【００４０】
上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂは、歯列及び歯肉により形成されている。上歯構造体４６ａは、硬口蓋の一部を含み歯列及び歯肉に沿ったＵ字形状を有し、下歯構造体４６ｂは、口腔底を含み歯列及び歯肉に沿ったＵ字形状を有している。即ち、上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂは、いわゆる義歯の形状を有している。このため、図６に示されるように、口腔部４２の上顎側には、上歯構造体４６ａ及び体内表面マスク５７ａが表出しており、口腔部４２の下顎側には、下歯構造体４６ｂ及び体内表面マスク５７ｂが表出している。
【００４１】
上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂは、体内表面マスク５７ａ又は５７ｂを介して、上顎骨部１６若しくは下顎骨部１７又は形状保持構造に上方又は下方から支持されている。第一実施形態では、形状保持構造が有する磁石６０により、上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂは、形状保持構造に磁着されている。但し、上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂの支持構造はこのような構造に限定されない。上歯構造体４６ａ及び下歯構造体４６ｂは、形状保持構造が有するネジに体内表面マスク５７ａ又は５７ｂを介してネジ止めされてもよいし、接着剤などにより体内表面マスク５７ａ又は５７ｂと形状保持構造とに接着されてもよい。
【００４２】
図４及び図６に示されるように、口腔部４２には模擬舌部５１が設けられている。
模擬舌部５１は、人体の舌を模した部位であり、体内表面マスク５７ｂの突出形状により実現されている。模擬舌部５１は、その内部（内空部）に舌可変機構（押圧機構６３及び６５）を有している。この舌可変機構により模擬舌部５１は変形又は変位する。この舌可変機構の詳細については後述する。
【００４３】
体内表面マスク５７ａは、更に、軟口蓋、口蓋垂などを模擬した部位の表面を形成し、鼻腔部４１及び咽頭部４３の体内表面及び食道部４４の体内表面を形成する。
体内表面マスク５７ｂは、更に、喉頭蓋４８の体内表面、喉頭部４７及び気管４５の体内表面を形成する。この体内表面マスク５７ｂは、模擬舌部５１と一体的に形成されており、可撓性を有する模擬喉頭蓋４８の表面を実現する。例えば、模擬喉頭蓋４８は、図４に示されるように、形状保持構造に体内表面マスク５７ｂを被せることにより実現される。
体内表面マスク５７ａ及び５７ｂは、飲食物通路及び気道にある各器官の表面を模擬するべく、可撓性を有するシリコーンゴムなどの軟質材料で形成される。体内表面マスク５７ａ及び５７ｂの素材は限定されない。
【００４４】
第一実施形態における人体模型１０は、更に、図７及び図８に示されるように、上述した模擬部位を変形又は変位させる機構を有する。上述した舌可変機構はその一つである。舌可変機構として、舌押圧機構６３と舌押圧機構６５とが設けられている。その他、人体模型１０は、模擬部位を変形又は変位させる機構として食道押圧機構６６を有している。
【００４５】
図７は、麻酔中の気道及び飲食物通路の狭窄状態を模擬する人体模型１０の動きを示す模式図であり、図８は、嚥下反射時の人体模型１０の動きを示す模式図である。
人は、麻酔中、仰向けで横になっている状態では、舌根部が後方に移動し（垂れ下がり）、食道部が狭窄状態となる。第一実施形態における人体模型１０は、このような麻酔中の人体の状態を模擬するべく、舌押圧機構６５及び食道押圧機構６６を作動することにより、図７に示されるような人体の状態を実現する。
また、挿管などの医療行為時においても嚥下反射は起こる。第一実施形態における人体模型１０は、このような嚥下反射を模擬するべく、舌押圧機構６３を作動することにより、図８に示されるような人体の状態を実現する。
【００４６】
舌押圧機構６３は、模擬舌部５１の内部（中空部であり、模擬舌部５１における表面より内側の部分）に設けられており、模擬舌部５１を内側から上方に押圧して模擬舌部５１の上側表面を上方に変位させる機構である。舌押圧機構６３は、第二押圧機構に相当する。第一実施形態では、舌押圧機構６３は、図８に示されるように、模擬舌部５１を形成する体内表面マスク５７ｂの形状を上方に突出するように変形させる。
舌押圧機構６３は、例えば、シリンダ及びシリンダに対して往復運動するロッドにより実現可能である。この場合、シリンダのロッド自体で模擬舌部５１の上側の裏面（中空部上面）を押すことで、模擬舌部５１の上側表面を上方に変位させてもよい。また、シリンダのロッドと当接するリンクの動きにより、当該変位を実現してもよい。舌押圧機構６３は、他の手法により実現されてもよく、例えば、空気等の出し入れで膨張及び収縮する袋体により実現されてもよい。このように、舌押圧機構６３の具体的構造は制限されない。
【００４７】
第一実施形態では、模擬舌部５１を上方に突出するように変形させると、模擬喉頭蓋４８が下垂して喉頭口４９を塞ぐように形成されている。これは、模擬喉頭蓋４８と模擬舌部５１とが体内表面マスク５７ｂで繋がることで実現可能である。他の方法として、模擬喉頭蓋４８を形成する形状保持構造内に上向き状態から下垂状態へ変位可能な機構が設けられてもよい。この機構が舌押圧機構６３の動作に連動するよう構成されていればよい。
【００４８】
舌押圧機構６５は、模擬舌部５１の内部（中空部）に設けられており、模擬舌部５１を内側から後方に押圧して模擬舌部５１の舌根部表面を後方に変位させる機構である。舌押圧機構６５は、第一押圧機構に相当する。第一実施形態では、舌押圧機構６５は、図７に示されるように、模擬舌部５１を形成する体内表面マスク５７ｂの形状を後ろ側に延伸変形させる。
【００４９】
舌押圧機構６５は、例えば、可撓性を有し、空気等の出し入れにより収縮及び膨張可能な袋体により実現される。この場合、その袋体が図７に示されるように後方に向かって膨張するよう形成されていればよい。舌押圧機構６５は、他の手法により実現されてもよく、例えば、シリンダのロッドの伸縮により実現することも可能である。この場合、シリンダのロッドがり模擬舌部５１の舌根部の裏側（内側）から後方外側に押圧することにより、舌根部表面を後方に変位させることができる。このように、舌押圧機構６５の具体的構造は制限されない。
【００５０】
第一実施形態では、舌押圧機構６３と舌押圧機構６５とが別々に設けられる例が示されたが、両者は、一つの構造又は複数の構造の組合せで実現されてもよい。例えば、一つの袋体と、この袋体の膨張方向を上方向と後方との二方向に規制する構造とで実現されてもよい。この場合、規制する方向を制御することで、舌押圧機構６３と舌押圧機構６５とを実現することができる。
【００５１】
食道押圧機構６６は、人体模型１０の食道部４４の表面の裏側に設けられており、図７に示されるように、押圧して食道部４４の後ろ側（背中側）の表面を前方に変位させる。食道押圧機構６６は、第三押圧機構に相当する。第一実施形態では、食道押圧機構６６は、食道部４４を形成する体内表面マスク５７ａの形状を前方に延伸変形させる。これにより、少なくとも食道部４４が狭窄状態とされる。
食道押圧機構６６についても、舌押圧機構６５と同様の袋体により実現可能である。また、食道押圧機構６６についても、シリンダのロッドの伸縮により実現することも可能である。食道押圧機構６６の具体的構造についても制限されない。
食道押圧機構６６により、麻酔中、仰向けで横になっている患者における食道部の狭窄状態を再現することができるため、第一実施形態によれば、実践に即した高精度の訓練が可能となる。
第一実施形態では、食道押圧機構６６は、食道部４４の表面の裏側に設けられたが、食道部４４の表面の裏側から咽頭喉頭部４３ｋの表面の裏側にかけてより広い領域に設けられてもよい。この場合には、食道押圧機構６６は、食道部４４及び咽頭喉頭部４３ｋを形成する体内表面マスク５７ａの形状を前方に延伸変形させ、食道部４４及び咽頭喉頭部４３ｋの周辺が狭窄状態とされる。
【００５２】
図９は、第一実施形態に係る医療シミュレータ１における人体模型１０の制御に関する構成を概念的に示す図である。
図９に示されるように、医療シミュレータ１は、アクチュエータの動力源６、シミュレータ制御部７（以降、制御部７と略称する場合もある）、スピーカ８等を有する。スピーカ８は、音声出力部に相当する。
【００５３】
人体模型１０は、上述したように、左肩シリンダ１２ａ、右肩シリンダ１２ｂ、下顎シリンダ２９、舌押圧機構６３、舌押圧機構６５、食道押圧機構６６などのアクチュエータを備えている。動力源６は、このような各種アクチュエータのための動力源であり、例えば、コンプレッサやポンプなどである。例えば、左肩シリンダ１２ａ、右肩シリンダ１２ｂ及び下顎シリンダ２９が空気圧シリンダの場合、動力源６は、圧縮空気を供給するエアコンプレッサを含む。また、舌押圧機構６５及び食道押圧機構６６が上述のような袋体である場合、動力源６は、空気を出し入れするポンプを含む。第一実施形態では、人体模型１０が備えるアクチュエータ及び動力源６のタイプは制限されない。
【００５４】
制御部７は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、メモリ７２、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）ユニット７３等を有する。
ＣＰＵ７１は、一般的な一以上のＣＰＵ又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）であってもよいし、それに替え又はそれと共に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であってもよい。
メモリ７２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）であり、補助記憶装置（ハードディスク等）を含んでもよい。
入出力Ｉ／Ｆユニット７３は、ＣＰＵ７１で処理すべき又は処理された信号の入力又は出力を制御する機器であり、入出力パネル５等のユーザインタフェース装置、動力源６、人体模型１０に設けられているセンサ、スピーカ８などに接続される。また、入出力Ｉ／Ｆユニット７３は、他のコンピュータや機器との通信を行う通信ユニットを含んでもよく、可搬型記録媒体等にも接続され得る。
制御部７は、図９に図示されていないハードウェア要素を含んでもよく、制御部７のハードウェア構成は制限されない。
【００５５】
ＣＰＵ７１によりメモリ７２に格納される制御プログラムが実行されることにより、制御部７は、人体模型１０が有するセンサからの入力信号を受けつつ、動力源６の制御、スピーカ８からの音声出力の制御などを行う。当該制御プログラムは、出荷時に予め格納されてもいてもよいし、ＣＤ（Compact Disc）、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから入出力Ｉ／Ｆユニット７３を介してインストールされ、メモリ２に格納されてもよい。
【００５６】
制御部７の処理を説明する前に、人体模型１０が有する各種センサについて説明する。
人体模型１０は、図４に示されるように、舌根センサ７６、咽頭センサ７７、喉頭センサ７８、気管センサ７９等を有する。
舌根センサ７６は、模擬舌部５１の舌根部の表面周辺（例えば、体内表面マスク５７ｂの表面又は裏面）に設けられており、模擬舌部５１の舌根部表面への圧力を検出する。舌根センサ７６は、第一センサに相当する。
咽頭センサ７７は、咽頭部４３の表面周辺（例えば、体内表面マスク５７ａの表面又は裏面）に設けられており、咽頭部４３の表面への圧力を検出する。咽頭センサ７７は、第一センサに相当する。
喉頭センサ７８は、喉頭部４７の表面周辺（例えば、体内表面マスク５７ｂの表面又は裏面）に設けられており、喉頭部４７の表面への圧力を検出する。喉頭センサ７８は、第二センサに相当する。
気管センサ７９は、気管部４５の表面周辺（例えば、体内表面マスク５７ｂの表面又は裏面）に設けられており、気管部４５の表面への圧力を検出する。気管センサ７９は、第二センサに相当する。
人体模型１０は、鼻腔部４１、口腔部４２、食道部４４などの他の部位にもセンサを有していてもよい。また、上述の各センサ７６、７７、７８及び７９の位置及び数は、図４に示される例に限定されない。
【００５７】
上述の各センサ７６、７７、７８及び７９による圧力の検出には公知の様々な圧力検出手法が利用可能である。例えば、公知の圧力検出手法として、ゲージの変形に伴う抵抗値の変化により圧力を検出する拡散式と呼ばれる圧力検出手法や、静電容量式、機械式などと呼ばれる他の手法が存在する。また、受光素子で受光される光の量の変化により圧力を検出する手法が利用されてもよい。
また、上述の各センサ７６、７７、７８及び７９は、圧力の有無、即ち、対象表面に接触したか否かを検出してもよいし、所定の閾値以上の圧力の有無を検出してもよいし、詳細な圧力値を測定してもよい。
各センサ７６、７７、７８及び７９による検出信号は、制御部７に送られ、入出力Ｉ／Ｆユニット７３を介してＣＰＵ７１により処理される。
【００５８】
以下、制御部７の具体的処理内容について説明する。但し、以下に説明する内容は例示であるため、制御部７は、その他の処理を実行してもよい。
【００５９】
（麻酔中の再現）
制御部７は、麻酔中に対応する所定契機に応じて、舌押圧機構６５及び食道押圧機構６６に押圧させて、模擬舌部５１の舌根部表面を後方に移動させ、かつ、食道部４４を狭窄させる。具体的には、制御部７は、動力源６に指示を出すことにより、舌押圧機構６５及び食道押圧機構６６を駆動する。例えば、舌押圧機構６５及び食道押圧機構６６が袋体で実現されている場合、制御部７は、その袋体に空気を供給するように動力源６に指示を送る。
これにより、図７に示されるように、麻酔中の患者が仰向けで横になっている際の患者の体の状態に近い状態を人体模型１０において再現することができる。
【００６０】
ここで、麻酔中に対応する所定契機については何ら制限されない。例えば、制御部７は、入出力パネル５に麻酔中か否かの選択メニューを表示させており、その選択メニューに対するユーザ操作において麻酔中が選択されたことを検出することを当該所定契機とすることができる。他の例として、制御部７は、任意のタイミングで通常状態から麻酔中に自動で切り替えてもよく、この切り替えを当該所定契機とすることもできる。
【００６１】
（咽頭反射の再現）
また、制御部７は、舌根センサ７６又は咽頭センサ７７による圧力検出に応じて、舌押圧機構６５に押圧させて、模擬舌部５１の舌根部表面を後方に変位させ、かつ、スピーカ８に嘔気発話を出力させることもできる。具体的には、制御部７は、舌根センサ７６及び咽頭センサ７７からの検出信号に基づいて、舌根センサ７６又は咽頭センサ７７により圧力が検出されたか否かを判定する。制御部７は、圧力が検出されたと判定すると、上述したように、動力源６に指示を出すことにより、舌押圧機構６５を駆動する。更に、制御部７は、メモリ７２に予め格納されている嘔気発話の音声データを読み出し、その音声データを再生することにより、スピーカ８に嘔気発話を出力させる。
人は、舌根部や咽頭部４３に物が触れると咽頭反射を起こす。経口気管挿管や経口内視鏡検査などでは、このような咽頭反射が生じる場合があり得る。制御部７の上述の処理によれば、この咽頭反射を人体模型１０において再現することができるため、第一実施形態によれば、医療現場における実践に即した高精度の訓練が可能となる。
【００６２】
（嚥下反射の再現）
制御部７は、嚥下反射に対応する所定契機に応じて、舌押圧機構６３に模擬舌部５１を内側から上方に押圧させ、かつ、模擬喉頭蓋４８を下垂させる。具体的には、制御部７は、動力源６に指示を出すことにより、舌押圧機構６３を駆動する。例えば、舌押圧機構６３がシリンダ及びシリンダ内のピストンにより往復運動するロッドで実現されている場合、制御部７は、そのシリンダに圧縮空気を供給するように動力源６に指示を送る。第一実施形態では、模擬舌部５１の上方への変形により模擬喉頭蓋４８が下垂して喉頭口４９を塞ぐように形成されているため、舌押圧機構６３の駆動に伴い模擬喉頭蓋４８を下垂させることができる。
経口気管挿管や経口内視鏡検査などでは、患者は、反射的に嚥下動作を行う場合がある。上述のような制御部７の制御によれば、図８に示されるように、嚥下時の患者の体内の動きを人体模型１０において再現することができる。これにより、第一実施形態によれば、医療現場における実践に即した高精度の訓練が可能となる。
【００６３】
（咳嗽の再現）
更に、制御部７は、喉頭センサ７８又は気管センサ７９による圧力検出に従って、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂに、上顎支持プレート１８（上顎支持部）を上下方向に回動させ、かつ、スピーカ８に咳嗽音を出力させることもできる。具体的には、制御部７は、喉頭センサ７８及び気管センサ７９からの検出信号に基づいて、喉頭センサ７８又は気管センサ７９により圧力が検出されたか否かを判定する。制御部７は、圧力が検出されたと判定すると、動力源６に指示を出すことにより、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂを駆動し、左首ロッド１３ａ及び右首ロッド１３ｂを往復運動させる。更に、制御部７は、メモリ７２に予め格納されている咳嗽音の音声データを読み出し、その音声データを再生することにより、スピーカ８に咳嗽音を出力させる。
人は、気道などにある異物を除去するべく咳嗽反射を行う。よって、気管挿管時などの際には、咳嗽反射が起こる場合がある。咳嗽反射時には、急激に息を吐き出す動作が行われ、このとき、コンコン、ゴホンゴホンなどのような咳嗽音が聞こえる。第一実施形態では、上顎支持プレート１８を上下方向に回動することで人体模型１０の頭部を上下方向に動かし（激しいうなずき動作に近似）、更に、咳嗽音を出力することで、咳嗽時の患者の動きを再現することができる。
【００６４】
［第二実施形態］
以下、第二実施形態に係る医療シミュレータ１について説明する。
第二実施形態に係る医療シミュレータ１は、第一実施形態の構成に加えて、鼻中隔弯曲と食道拡張とを更に再現している。以下の説明では、第一実施形態と同一の内容については説明を適宜割愛し、第一実施形態の内容とは異なる内容を中心に説明する。
【００６５】
まずは、図１０から図１３を用いて、第二実施形態で再現している食道拡張について詳述する。
図１０は、第二実施形態における人体模型１０の骨組み構造に設けられた模擬甲状軟骨部８５の側面図である。図１１は、模擬甲状軟骨部８５を上方から見た図である。図１２は、模擬甲状軟骨部８５の分解図である。図１３は、模擬甲状軟骨部８５の動作を概念的に示す図である。
【００６６】
図１０に示されるように、模擬甲状軟骨部８５は、人体模型１０の喉頭部に設けられており、その背面側において左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部（図示せず）を介して左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂに連結されている。左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂが首支持部に相当し、左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部が第一バネ部材に相当する。なお、図１０では、模擬甲状軟骨部８５及び左支持バネ部８６ａが実線で示され、それ以外の骨組み構造は破線で示されている。
【００６７】
模擬甲状軟骨部８５の内側には、図１０の長破線で示されるように、食道部４４及び気管部４５が挿通されている。食道部４４及び気管部４５の体内表面は、第一実施形態で述べたように、可撓性を有する体内表面マスク５７ａ及び体内表面マスク５７ｂで形成されている。即ち、食道部４４及び気管部４５は、体内表面マスク５７ａ及び体内表面マスク５７ｂで形成される管状部材によりそれぞれ形成されている。具体的には、体内表面マスク５７ａ及び体内表面マスク５７ｂにより形成された管状体の内側表面で咽頭部４３の体内表面が実現されており、その管状体が分岐して、一方の管状体（管状部材）が食道部４４を実現し、他方の管状体（管状部材）が喉頭部及び気管部４５を実現している。
模擬甲状軟骨部８５は、食道部４４の管状部材及び気管部４５の管状部材よりも硬質な材料で形成されており、その内側に食道部４４の管状部材及び気管部４５の管状部材を通す。即ち、模擬甲状軟骨部８５は、人体における甲状軟骨及び輪状軟骨を模擬した構造を有している。
【００６８】
左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部は、左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂに対して前後方向、左右方向、及び上下方向に移動可能に模擬甲状軟骨部８５を左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂに連結する。左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部は、伸縮及び傾倒可能であり、弾性変形可能であればよく、例えば、コイルバネ、板バネなどが利用可能である。但し、左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部の素材及び形状については何ら制限されない。
【００６９】
このように第二実施形態では、模擬甲状軟骨部８５が、食道部４４及び気管部４５の管状体（管状部材）が挿通された状態で、左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂ（首支持部）と、伸縮及び傾倒可能なバネ部材（第一バネ部材）により連結されている。これにより、模擬甲状軟骨部８５は、外力が作用することにより、頸部に対して前後左右上下に移動可能となっており、人体の甲状軟骨周辺の構造がリアルに再現されている。結果、ＢＵＲＰ（Back-Up-Right-Pressure）法と呼ばれる気管挿管時に声帯を見易くする手技の訓練などを現実に即した状態で行うことができる。
【００７０】
模擬甲状軟骨部８５は、図１２に示されるように、気管側軟骨部９０及び食道側軟骨部９１から構成されている。気管側軟骨部９０は前方側に配置され、食道側軟骨部９１は気管側軟骨部９０よりも後方側に配置される。図１１に示されるように、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１との組み合わせにより、食道部４４の管状部材が挿通される食道通路部８９及び気管部４５の管状部材が挿通される気管通路部８８が実現されている。このように、模擬甲状軟骨部８５はその内部に気管通路部８８及び食道通路部８９を有している。
より具体的には、気管側軟骨部９０には上下方向（図１１の紙面に直交する方向）の貫通孔が設けられており、この貫通孔により気管通路部８８が実現されている。この貫通孔に気管部４５の管状部材が挿通される。気管側軟骨部９０は、甲状軟骨及び輪状軟骨の前側一部を再現している。
一方で、食道側軟骨部９１は、上下方向に延設された咽頭プレート９９、咽頭プレート９９の左右両側に設けられた左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂ、咽頭プレート９９の下端に設けられた食道通路ボックス９４などを有する。
【００７１】
咽頭プレート９９は、前方及び後方に主要な二つの平面（以降、主面と表記する）を持つ。咽頭プレート９９の前方の主面は、気管側軟骨部９０と組み合わされている状態において、気管側軟骨部９０に覆われる下方部分と気管側軟骨部９０に覆われない上方部分とに分けられる。咽頭プレート９９のその上方部分は、図１０に示されるように、下側から上側にかけて後方に緩やかに傾斜している。咽頭プレート９９のこの上方部分は、体内表面マスク５７ｂに覆われることにより、咽頭の後壁を形成する。
また、咽頭プレート９９の前方の主面における、気管側軟骨部９０で覆われる下方部分、言い換えれば、食道通路部８９が形成される部分には、図１２に示されるように、食道係止孔９８が設けられている。本実施形態では、食道係止孔９８は、咽頭プレート９９の主面を前後方向に貫通しており、食道部４４の管状部材の外表面に設けられた凸部がこの食道係止孔９８に嵌められることで、食道部４４が模擬甲状軟骨部８５に係止される。
【００７２】
左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂは、咽頭プレート９９の下方の左側方又は右側方において、前方に立設されている。左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂの前方端面（上面）は、気管側軟骨部９０の後方側の面と接合可能となっている。左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂは、咽頭プレート９９の前方の主面と気管側軟骨部９０の後方側（背面側）の壁面と共に、食道通路部８９を形成する。このように、本実施形態では、食道通路部８９は、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１との組み合わせにより形成される。
食道通路ボックス９４は、中空の略方形状の箱体であり、上下の各面に食道部４４の管状部材が挿通される開口を有している。上述のように左軟骨壁９３ａ、右軟骨壁９３ｂ、咽頭プレート９９などで形成される食道通路部８９は、食道通路ボックス９４の上面の開口を通り、下面に設けられた開口で終端となる。食道通路ボックス９４の下面に設けられた開口は符号９５で示されており、食道通路開口９５と表記される。食道通路ボックス９４の内部で食道部４４の管状部材を固定することもできる。
【００７３】
更に、本実施形態では、模擬甲状軟骨部８５は、４つの分離バネ部１０５と、２つの軟骨ワイヤ１０８とを更に有する。図１３では、４つの分離バネ部１０５のうち２つの分離バネ部１０５のみが概念的に図示されており、２つの軟骨ワイヤ１０８のうち１つの軟骨ワイヤ１０８のみが概念的に図示されている。なお、図１３は概念図であるため、分離バネ部１０５及び軟骨ワイヤ１０８が図示されるように視認可能なわけではない。
分離バネ部１０５は、少なくとも長手方向に伸縮可能であり、弾性変形可能であればよく、例えば、コイルバネが利用可能である。但し、分離バネ部の素材及び形状については何ら制限されない。
各分離バネ部１０５は、気管側軟骨部９０に設けられたバネ孔と食道側軟骨部９１に設けられたバネ孔とにそれぞれ収容されている。即ち、各分離バネ部１０５は、食道側軟骨部９１の左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂにそれぞれ２つずつ設けられたバネ孔１００ａ、１０１ａ、１００ｂ、又は１０１ｂと、これら各バネ孔に対応するように気管側軟骨部９０に設けられた４つのバネ孔（図示せず）のいずれか一つとによって形成される空間にそれぞれ収容されている。例えば、１つの分離バネ部１０５は、左軟骨壁９３ａのバネ孔１００ａに差し込まれており、他の１つの分離バネ部１０５は、左軟骨壁９３ａのバネ孔１０１ａに差し込まれている。
【００７４】
本実施形態では、分離バネ部１０５は、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを離間させる方向（分離させる方向）に付勢する。更に言えば、本実施形態において、分離バネ部１０５の付勢方向は、人体模型１０の前後方向に対して斜め上方向である（図１３の破線矢印Ｄ１）。本実施形態では、バネ孔１００ａ、１０１ａ、１００ｂ、１０１ｂの深さ方向が人体模型１０の前後方向に対して斜め上下方向に設けられており、各バネ孔の深さ方向に各分離バネ部が伸縮することで、当該付勢方向が実現されている。このような分離バネ部１０５の付勢力により、気管側軟骨部９０が食道側軟骨部９１に対して分離バネ部１０５の付勢方向に移動する。このようにして人間の甲状軟骨の動きをリアルに再現している。
【００７５】
軟骨ワイヤ１０８は、分離バネ部１０５の付勢方向（バネ孔の深さ方向）に平行して、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１との間に架け渡されており、その一端に設けられた球状体１０９が気管側軟骨部９０に固定されており、気管側軟骨部９０及び食道側軟骨部９１を通過して他端が軟骨アクチュエータ１１０に連結されている。
本実施形態では、２つの軟骨ワイヤ１０８が、食道側軟骨部９１の左軟骨壁９３ａ及び右軟骨壁９３ｂに一つずつそれぞれ設けられたワイヤスリット１０３ａ及び１０３ｂに挿通され、気管側軟骨部９０の左右両端に設けられた嵌合開口部（嵌合開口部１０４ａのみが図示されている）にその端部の球状体１０９が嵌合されて固定されている。
軟骨ワイヤ１０８に連結されている軟骨アクチュエータ１１０は、模擬甲状軟骨部８５に動力を付与する第一アクチュエータに相当し、エアシリンダであってもよいし、油圧又は電気式のシリンダであってもよいし、モータなどの回転動力を生み出すものであってもよい。なお、軟骨ワイヤ１０８とその軟骨アクチュエータ１１０の連結は、他の構造を介して間接的に連結されてもよい。
【００７６】
軟骨ワイヤ１０８は、軟骨アクチュエータ１１０の動力により気管側軟骨部９０を食道側軟骨部９１に近づく方向に引かれる。一方で、食道側軟骨部９１の後方側（背面側）は、左支持バネ部８６ａ及び右支持バネ部を介して左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂに連結支持されている。結果、軟骨ワイヤ１０８は、分離バネ部１０５の付勢力の反力を気管側軟骨部９０に付与し、この付勢力により気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とは分離しないように繋ぎ止められている。このように、軟骨ワイヤ１０８は、第二バネ部材（分離バネ部１０５）の付勢力の反力を気管側軟骨部９０又は食道側軟骨部９１に付与する反力付与部材と呼ぶことができる。本実施形態では、軟骨ワイヤ１０８が付与する反力は、分離バネ部の付勢方向の逆向き（図１３の破線矢印Ｄ２）に作用する。
【００７７】
このような構造により、軟骨ワイヤ１０８が軟骨アクチュエータ１１０の動力により引かれ、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とが接合すると、図１１に示されるように、食道通路部８９は、気管側軟骨部９０の後方側の壁面と咽頭プレート９９の前方の主面とに押しつぶされ、その横断面積が小さくなる。結果、食道通路部８９を通る食道部４４の管状部材も狭窄状態となる。ここでの狭窄状態は、完全に潰れた状態ではなく、或る程度、隙間の空いた状態である。また、食道通路部８９の横断面積とは、食道通路部８９（空間）を食道部４４の管状部材の挿通方向に直交する平面で切断した場合のその空間の面積である。人体においても通常時には食道は押しつぶされている状態となっているため、本実施形態では、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを接合させることで、人体の通常状態時を再現している。
逆に、軟骨ワイヤ１０８の引力が弱まり、分離バネ部１０５の付勢力が優位となると、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とが離間する。気管側軟骨部９０の食道側軟骨部９１に対する離間方向は、分離バネ部１０５の付勢方向に略一致しているため、このような模擬甲状軟骨部８５の動きは人間の甲状軟骨の動きに近似する。気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とが離間すると、図１１において、気管側軟骨部９０が紙面上方に移動するため、食道通路部８９の横断面積が拡がる。結果、食道通路部８９を通る食道部４４の管状部材の横断面積も拡がる。
【００７８】
このように、模擬甲状軟骨部８５は、軟骨アクチュエータ１１０の動力を用いて食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を変える通路変形機構を有しているということができる。一方で、気管通路部８８は、気管側軟骨部９０の貫通孔により実現されており、気管側軟骨部９０が移動したとしても、その横断面積が変わらないようになっている。
本実施形態では、このように甲状軟骨周辺の動きをリアルに再現しながら、食道拡張を実現する。
ところで、食道部４４の管状部材は、食道通路部８９の横断面積の拡張及び縮小に追随するように構成されている。この追随は、食道部４４の管状部材の弾性変形性により実現されてもよいし、当該管状部材の外表面が食道通路部８９を形成する壁面に接着されることで実現されてもよいし、他の手法により実現されてもよい。
また、模擬甲状軟骨部８５における食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を変える通路変形機構は、上述した構造に限定されない。例えば、食道側軟骨部９１にも気管側軟骨部９０と同様に上下方向の貫通孔が設けられており、その貫通孔が食道通路部８９とされてもよい。この場合、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とは別部材が設けられ、この部材が食道側軟骨部９１の貫通孔を途中まで塞ぐように移動してもよい。
【００７９】
上述した分離バネ部１０５の付勢力は、収縮した状態で分離バネ部１０５がバネ孔に収容されているため、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを分離させる方向に作用するが、分離バネ部１０５の両端がバネ孔で固定されかつ分離バネ部１０５が伸張した状態でバネ孔に収容されている場合には、逆方向に作用する。即ち、分離バネ部１０５の付勢力の方向を、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを引き付け合う方向に作用させることもできる。この場合には、その反力は、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを離間させる方向に作用させればよく、軟骨ワイヤ１０８は、軟骨アクチュエータ１１０の動力により模擬甲状軟骨部８５に対して押し出される方向の外力を受ければよい。この場合、軟骨ワイヤ１０８には、ワイヤ部材よりも曲げ剛性の大きいスライド部材（金属製など）が用いられることが望ましい。
また、上述の構成では、分離バネ部１０５の付勢力の反力は、気管側軟骨部９０に付与したが、食道側軟骨部９１に付与されてもよい。この場合には、気管側軟骨部９０が別途固定（支持）され、食道側軟骨部９１が気管側軟骨部９０に接近又は離間する方向に移動されてもよい。
即ち、模擬甲状軟骨部８５は、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを引き付け合う方向又は離間させる方向に付勢する第二バネ部材（分離バネ部など）と、その第二バネ部材の付勢力の反力を気管側軟骨部９０又は食道側軟骨部９１に付与する反力付与部材とを含むと表記することもできる。上述した軟骨アクチュエータ１１０の動力が当該反力として用いられることで、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１が接近又は離間し、結果として、食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を変えることができる。
【００８０】
第二実施形態に係る医療シミュレータ１における人体模型１０の制御に関する構成は、第一実施形態と同様である（図９参照）。但し、制御部７における次のような処理内容が第一実施形態とは異なる。以下、第一実施形態とは異なる制御部７の処理内容を中心に説明する。
【００８１】
（咽頭反射の再現）
第二実施形態では、咽頭反射（嘔吐反射）時の食道拡張を再現する。
即ち、制御部７は、舌根センサ７６又は咽頭センサ７７による圧力検出に応じて、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて、食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を拡げる。具体的には、制御部７は、舌根センサ７６及び咽頭センサ７７からの検出信号に基づいて、舌根センサ７６又は咽頭センサ７７により圧力が検出されたと判定すると、動力源６に指示を出すことにより、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて、軟骨ワイヤ１０８の引力を弱める。結果、分離バネ部１０５の付勢力が優位となり、気管側軟骨部９０が食道側軟骨部９１から離間し、食道通路部８９の横断面積が拡張し、食道部４４の管状部材が拡張する。所定時間経過後、制御部７は、更に動力源６に指示を出すことで、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて軟骨ワイヤ１０８を引いて、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを接合させる。これにより、咽頭反射で拡張された食道部４４が通常時の潰れた状態に戻る。
このとき、制御部７は、第一実施形態のように、模擬舌部５１の舌根部表面を後方に変位させ、かつ、スピーカ８に嘔気発話を出力させることもできる。更に、制御部７は、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂに、上顎支持プレート１８（上顎支持部）を上下方向に回動させて人体模型１０の頭部を上下方向に動かすこともできる。
このようにすれば、咽頭反射（嘔吐反射）時の食道拡張を再現することができるため、咽頭反射（嘔吐反射）のリアリティを向上させることができ、医療現場における訓練精度を実践に即してより向上させることができる。
加えて、制御部７は、下顎シリンダ２９に下顎ロッド２７を前後方向に往復動作させることで下顎骨部１７を回動させて、人体模型１０の口を開閉することもできる。例えば、制御部７は、舌根センサ７６又は咽頭センサ７７による圧力検出に応じて、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を拡げ、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂを動作させて人体模型１０の頭部を上下方向に動かし、下顎シリンダ２９を動作させて人体模型１０の口を開け、かつ、スピーカ８に嘔気発話を出力させることもできる。
このようにすれば、咽頭反射（嘔吐反射）時の身体の動作をリアルに再現することができ、実践に即した高精度の訓練が可能となる。
【００８２】
（嚥下反射の再現）
経鼻又は経口内視鏡検査時には、食道に内視鏡を入れなければならないところ、通常状態では、食道は潰れた状態のため、内視鏡を挿入し難い状態である。このため、医師は、唾を飲み込んでくださいといった語りかけにより嚥下を促し、嚥下により食道が拡張する間に内視鏡を食道に挿入する。そこで、第二実施形態では、嚥下反射時の食道拡張を再現する。
即ち、制御部７は、嚥下反射に対応する所定契機に応じて、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて、食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積を拡げる。具体的には、制御部７は、嚥下反射に対応する所定契機に応じて、動力源６に指示を出すことにより、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて、軟骨ワイヤ１０８の引力を弱める。結果、分離バネ部１０５の付勢力が優位となり、気管側軟骨部９０が食道側軟骨部９１から離間し、食道通路部８９の横断面積が拡張し、食道部４４の管状部材が拡張する。所定時間経過後、制御部７は、更に動力源６に指示を出すことで、軟骨アクチュエータ１１０を動作させて軟骨ワイヤ１０８を引いて、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを接合させる。これにより、嚥下反射で拡張された食道部４４が通常時の潰れた状態に戻る。
このとき、制御部７は、舌押圧機構６３に模擬舌部５１を内側から上方に押圧させ、かつ、模擬喉頭蓋４８を下垂させることもできる。
嚥下反射に対応する所定契機については何ら制限されない。例えば、制御部７は、入出力パネル５に嚥下の実行メニューを表示させており、その実行メニューに対するユーザ操作が検出されたことを当該所定契機とすることができる。他の例として、制御部７は、任意（ランダム）のタイミングで嚥下反を実行させてもよく、そのタイミングの発生を当該所定契機とすることもできる。
このようにすれば、嚥下反射として、食道拡張を再現することができるため、嚥下反射のリアリティを向上させることができ、医療現場における訓練精度を実践に即してより向上させることができる。
【００８３】
次に、図１４を用いて、第二実施形態で再現している鼻中隔弯曲について詳述する。
図１４は、第二実施形態における人体模型１０の鼻腔部４１周辺の構造を示す断面模式図である。右上に示される人体模型１０の断面模式図における線ＤＬで切断し前方側から目視した断面の一部が示されている。
図１４に示されるように、鼻腔部４１は、鼻中隔プレート部８０により左右に区分けされている。鼻中隔プレート部８０を介して左側が左鼻腔部４１ａと表記され、右側が右鼻腔部４１ｂと表記される。
【００８４】
鼻中隔プレート部８０は、鼻中隔を模擬し、人体模型１０の骨組み構造である上顎骨部１６、上顎支持プレート１８などと同程度の硬質材料で形成される。例えば、鼻中隔プレート部８０の素材には、金属又は樹脂が用いられる。鼻中隔プレート部８０は、上顎支持プレート１８の上面における前方から目視した場合の中央に立設されている。鼻中隔プレート部８０と上顎支持プレート１８とは結合されている。
左鼻腔部４１ａ及び右鼻腔部４１ｂの体内表面は、第一実施形態で述べたとおり、体内表面マスク５７ａにより形成されており、左鼻腔部４１ａ及び右鼻腔部４１ｂの形状は、上鼻甲介、中鼻甲介、下鼻甲介などを模した形状保持構造により形作られている。
【００８５】
第二実施形態では、左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂが更に設けられている。
左鼻腔変形機構８１ａは、鼻中隔プレート部８０の左鼻腔部４１ａ側と左鼻腔部４１ａの体内表面との間に介在し、左鼻腔部４１ａの体内表面を変位させて左鼻腔部４１ａを狭めることができる。
右鼻腔変形機構８１ｂは、鼻中隔プレート部８０の右鼻腔部４１ｂ側と右鼻腔部４１ｂの体内表面との間に介在し、右鼻腔部４１ｂの体内表面を変位させて右鼻腔部４１ｂを狭めることができる。
左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂは、例えば、空気等の出し入れで膨張及び収縮する袋体（エアパック）により実現可能である。また、左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂは、シリンダ及びシリンダに対して往復運動するロッドにより実現されてもよいし、その他の手法で実現されてもよい。左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂの具体的構造は制限されない。
【００８６】
左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂは、制御部７が動力源６を動作させることで自動的に動作させることができる。例えば、制御部７は、入出力パネル５に対するユーザ操作を検出したことを契機に動力源６を動作させることで、左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂを動作させ、左鼻腔部４１ａ又は右鼻腔部４１ｂのいずれか一方又は両方を狭める又はもとに戻すことができる。
【００８７】
鼻中隔の弯曲により左鼻腔部４１ａ又は右鼻腔部４１ｂのいずれか一方が狭くなっている人が存在する。このような人に対して経鼻内視鏡や経鼻挿管を行う場合、医師は、手技を行い易い鼻腔を左か右かで選ぶことになる。
第二実施形態では、左鼻腔変形機構８１ａ又は右鼻腔変形機構８１ｂのいずれか一方を動作させることで、鼻中隔の弯曲を再現し、左鼻腔部４１ａ又は右鼻腔部４１ｂのいずれか一方を狭めることができる。もちろん、左鼻腔変形機構８１ａ及び右鼻腔変形機構８１ｂを元の状態に戻すことで、左鼻腔部４１ａ及び右鼻腔部４１ｂの体内表面の変位も元に戻し、結果として、鼻中隔が弯曲していない状態に戻すこともできる。
これにより、様々な人の鼻腔の状態をリアルに再現することができ、実践に即した高精度な訓練を行うことができる。
【００８８】
［変形例］
上述の各実施形態はそれぞれ、医療シミュレータ１の例示である。医療シミュレータ１は、上述の全ての構成を有する必要はなく、その一部の構成を有していてもよい。
【００８９】
例えば、少なくとも挿管手技の訓練を可能とするべく、頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部４２、鼻腔部４１、咽頭部４３、喉頭部４７、気管部４５、及び食道部４４をそれぞれ模した人体模型１０を有する医療シミュレータ１であってもよい。即ち、人体模型１０の外形は、胸部や腹部を有していなくてもよく、人体模型１０は、気管支部及び胃部を有していなくてもよい。
医療シミュレータ１は、人体模型１０の口腔部４２に設けられ、可撓性を有する模擬舌部５１と、模擬舌部５１の内部に設けられ、模擬舌部５１を変形又は変位させる舌可変機構と、舌可変機構を制御する制御部７と、を備えていればよい。そして、舌可変機構は、模擬舌部５１を内側から後方に押圧して模擬舌部５１の舌根部表面を後方に変位させる第一押圧機構（図４の舌押圧機構６５）を含んでいればよく、制御部７は、所定の契機に応じて、その第一押圧機構の押圧動作を制御すればよい。人体模型１０は、図４に図示されるその他の構成、例えば、舌押圧機構６３、上歯構造体４６ａ、下歯構造体４６ｂなどを備えていなくてもよいし、図２及び図３に示される頭部や下顎を動かす骨組み構造及びアクチュエータを備えていなくてもよい。
このようなシンプルな構成であっても、制御部７の制御により、所定の契機で、人体模型１０の口腔部４２に設けられた模擬舌部５１の舌根部表面が後方に変位する。これにより、麻酔中や咽頭反射時などの患者の体の状態をリアルに再現することができる。
【００９０】
また、医療シミュレータ１は、第二実施形態で付加された構成要素のみを備えていてもよい。例えば、医療シミュレータ１は、人体模型１０の頸部の骨組みとして頭部にかけて延設されている首支持部（左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂ）と、この首支持部と第一バネ部材（左支持バネ部８６ａ）により連結されており、人体模型１０の喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部８５とを備えていればよい。この場合、人体模型１０の食道部４４及び気管部４５は、可撓性を有する管状部材（体内表面マスク５７ａ及び５７ｂ）により形成されており、模擬甲状軟骨部８５は、それら管状部材よりも硬質な材料で形成されており、食道部４４の管状部材が挿通される食道通路部８９及び気管部４５の管状部材が挿通される気管通路部８８を内部に有していればよい。
他の例として、医療シミュレータ１は、第一バネ部材（左支持バネ部８６ａ）及び首支持部（左首支持プレート１１ａ及び右首支持プレート１１ｂ）を持たず、人体模型１０の人体模型１０の喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部８５を備えていてもよい。この場合も、人体模型１０の食道部４４及び気管部４５は、可撓性を有する管状部材（体内表面マスク５７ａ及び５７ｂ）により形成されていればよい。模擬甲状軟骨部８５は、食道部４４の管状部材が挿通される食道通路部８９と、気管部４５の管状部材が挿通される気管通路部８８と、人体模型１０の前面側に配置され気管通路部８８の少なくとも一部を形成する気管側軟骨部９０と、人体模型１０の背面側に配置され食道通路部８９の少なくとも一部を形成する食道側軟骨部９１と、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１とを引き付け合う方向又は離間させる方向に付勢する第二バネ部材（分離バネ部１０５）と、その第二バネ部材の付勢力の反力を気管側軟骨部９０又は食道側軟骨部９１に付与する反力付与部材（軟骨ワイヤ１０８）とを含んでおり、気管側軟骨部９０と食道側軟骨部９１との接近又は離間により、食道通路部８９の少なくとも一部の横断面積が変わるよう構成されていればよい。
【００９１】
舌根部表面が後方に変位するのは、麻酔中、咽頭反射時などである。よって、制御部７は、例えば、麻酔中に対応する所定契機又は咽頭反射に対応する所定契機に応じて、第一押圧機構を制御すればよい。第一押圧機構を制御する当該所定の契機は、入出力パネル５に対するユーザ操作の検出、各種センサの検出、ユーザの音声認識などどのような契機であってもよい。
このような構成を有する医療シミュレータ１であっても、少なくとも、麻酔中や咽頭反射時の舌根部の状態が再現できるため、単に人体外形及び器官を模擬するに過ぎないシミュレータに比べて、挿管手技などの医療手技に関して、実践に即した高精度の訓練が可能となる。
【００９２】
また、麻酔中における筋肉等が弛緩した状態を再現することもできる。この場合、制御部７は、麻酔中に対応する所定契機に応じて、人体模型１０が備えるアクチュエータの少なくとも一つを無負荷状態とすればよい。具体的には、制御部７は、麻酔中に対応する所定契機に応じて、左首シリンダ１２ａ及び右首シリンダ１２ｂ、下顎シリンダ２９、並びに軟骨アクチュエータ１１０の全て又は一以上を無負荷状態とすることができる。
ここでアクチュエータの無負荷状態とは、動力を出力していないときにアクチュエータに加えられる動力に対して反力としての負荷をかけない状態を意味する。例えば、アクチュエータがエアシリンダである場合には、エアシリンダ内の圧縮空気を抜くことで、エアシリンダを無負荷状態とすることができる。その他、アクチュエータからの動力を伝達するリンクの一部を解除することも、アクチュエータを無負荷状態とする手法に含まれる。
このように麻酔中に対応する所定契機に応じて少なくとも一つのアクチュエータを無負荷状態とすることで、麻酔中における筋肉等が弛緩した状態をリアルに再現することができ、実践に即した高精度の訓練が可能となる。
【００９３】
また、再現される医療現場における患者の体の状態は、上述の例のみに制限されず、他の状態が再現されてもよい。例えば、開口障害や頭部の可動域障害が再現されてもよい。
開口障害では、口の開きが制限される。各実施形態では、下顎骨部１７の回動可能範囲を制限することにより、この開口障害を再現することができる。例えば、下顎骨部１７若しくは下顎リンク２６の回動可能範囲、又は下顎ロッド２７のスライド範囲を制限する機構（ピンなど、図示せず）を手動又は自動（制御部７の制御）で作用させてもよい。また、下顎シリンダ２９内のピストンのスライド範囲が制御部７の制御により制限されてもよい。
上顎支持プレート１８の上方への回動可能範囲を制限する機構（ピンなど、図示せず）を設けることにより、頭部の可動域障害を再現することもできる。この場合も、その機構を手動又は自動（制御部７の制御）で作用させることができる。
【００９４】
上述したとおり、上述の各実施形態は医療シミュレータ１の例示であるため、頭部の傾き動作及び口の開閉動作を実現するための構造は、言うまでもなく上述の各実施形態の例に限定されない。このため、例えば、下顎ロッド２７のスライド方向と口の開閉動作との関係は、上述の各実施形態の逆であってもよい。即ち、下顎ロッド２７が後方にスライドすることにより口が開き、下顎ロッド２７が前方にスライドすることにより口が閉じる構造が採用されてもよい。この場合、口の開きを制限する機構としてロッド及びシリンダが設けられ、そのロッドの出し入れにより、下顎ロッド２７が後方にスライドする（下顎シリンダ２９内に入る）範囲が制限されてもよい。また、左肩シリンダ１２ａ及び右肩シリンダ１２ｂはそれぞれ２個のシリンダが縦列（上下）に並ぶ構成とされてもよい。この場合、各シリンダのロッドの出し入れにより、頭部の可動域を制限することができる。
【００９５】
上述した各実施形態の内容は、次のように特定することもできる。
（付記１）少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、及び食道部をそれぞれ模した人体模型を有し、少なくとも挿管手技の訓練を可能とする医療シミュレータにおいて、
前記人体模型の前記喉頭部に配置された模擬甲状軟骨部、
を備え、
前記人体模型の前記食道部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、
前記人体模型の前記気管部は、可撓性を有する管状部材により形成されており、
前記模擬甲状軟骨部は、
前記食道部の前記管状部材が挿通される食道通路部と、
前記気管部の前記管状部材が挿通される気管通路部と、
前記人体模型の前面側に配置され、前記気管通路部の少なくとも一部を形成する気管側軟骨部と、
前記人体模型の背面側に配置され、前記食道通路部の少なくとも一部を形成する食道側軟骨部と、
前記気管側軟骨部と前記食道側軟骨部とを引き付け合う方向又は離間させる方向に付勢する第二バネ部材と、
前記第二バネ部材の付勢力の反力を前記気管側軟骨部又は前記食道側軟骨部に付与する反力付与部材と、
を含み、
前記気管側軟骨部と前記食道側軟骨部との接近又は離間により、前記食道通路部の少なくとも一部の横断面積が変わる、
医療シミュレータ。
（付記２）前記反力として用いられる動力を出力するアクチュエータと、
前記人体模型の前記口腔部に設けられ、可撓性を有する模擬舌部と、
前記人体模型の前記咽頭部の表面への圧力又は前記模擬舌部の舌根部表面への圧力を検出する第一センサと、
前記第一センサによる圧力検出、又は、咽頭反射若しくは嚥下反射に対応する所定契機に応じて、前記アクチュエータを動作させて、前記気管側軟骨部と前記食道側軟骨部とを接近又は離間させることにより、前記食道通路部の少なくとも一部の横断面積を拡げる制御部と、
を更に備える付記２に記載の医療シミュレータ。
（付記３）少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、及び食道部をそれぞれ模した人体模型を有し、少なくとも挿管手技の訓練を可能とする医療シミュレータにおいて、
鼻中隔を模擬し、前記人体模型の前記鼻腔部を左鼻腔部と右鼻腔部に区分けする鼻中隔プレート部と、
前記鼻中隔プレート部の前記左鼻腔部側と前記左鼻腔部の表面との間に介在し、該表面を変位させて前記左鼻腔部を狭める左鼻腔変形機構と、
前記鼻中隔プレート部の前記右鼻腔部側と前記右鼻腔部の表面との間に介在し、該表面を変位させて前記右鼻腔部を狭める右鼻腔変形機構と、
を備える医療シミュレータ。
（付記４）少なくとも頭部から頸部にかけての人体外形、口腔部、鼻腔部、咽頭部、喉頭部、気管部、及び食道部をそれぞれ模した人体模型を有し、少なくとも挿管手技の訓練を可能とする医療シミュレータにおいて、
前記人体模型の前記口腔部に設けられ、可撓性を有する模擬舌部と、
前記模擬舌部の内部に設けられ、前記模擬舌部を変形又は変位させる舌可変機構と、
前記舌可変機構を制御する制御部と、
を備え、
前記舌可変機構は、
前記模擬舌部を内側から後方に押圧して前記模擬舌部の舌根部表面を後方に変位させる第一押圧機構、
を含み、
前記制御部は、所定の契機に応じて、前記第一押圧機構の押圧動作を制御する、
医療シミュレータ。
（付記５）前記人体模型の前記食道部の表面の裏側に設けられ、押圧して前記食道部の表面を前方に変位させる第三押圧機構、
を更に備え、
前記制御部は、麻酔中に対応する所定契機に応じて、前記第一押圧機構及び前記第三押圧機構に押圧させて、前記模擬舌部の舌根部表面を後方に移動させ、かつ、前記人体模型の前記食道部を狭窄させる、
付記４に記載の医療シミュレータ。
（付記６）前記人体模型の前記咽頭部の表面への圧力又は前記模擬舌部の前記舌根部表面への圧力を検出する第一センサと、
嘔気発話を出力する音声出力部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第一センサによる圧力検出に応じて、前記第一押圧機構に押圧させて、前記模擬舌部の舌根部表面を後方に変位させ、かつ、前記音声出力部に前記嘔気発話を出力させる、
付記４又は付記５に記載の医療シミュレータ。
【符号の説明】
【００９６】
１  医療シミュレータ、３  機器搭載台、４  台座部、５  入出力パネル、６  動力源、７  シミュレータ制御部（制御部）、８  スピーカ、１０  人体模型、１１ａ  左首支持プレート、１１ｂ  右首支持プレート、１２ａ  左肩シリンダ、１２ｂ  右肩シリンダ、１３ａ  左首ロッド、１３ｂ  右首ロッド、１４ａ  左肩支軸、１４ｂ  右肩支軸、１５ａ  左首支軸、１５ｂ  右首支軸、１６  上顎骨部、１７  下顎骨部、１８  上顎支持プレート、１９  下顎支軸、２０  下顎支持部、２１ｂ  右頭部プレート、２１ａ  左頭部プレート、２３  プーリ、２４  プーリ、２５  伝達ベルト、２６  下顎リンク、２７  下顎ロッド、２８  プーリ支軸、２９  下顎シリンダ、３０  首リンク、３１  第一頭部軸、３２  第二頭部軸、４１  鼻腔部、４２  口腔部、４３  咽頭部、４４  食道部、４５  気管部、４６ａ  上歯構造体、４６ｂ  下歯構造体、４７  喉頭部、４８  模擬喉頭蓋、４９  喉頭口、５１  模擬舌部、５５  体外表面マスク、５７ａ  体内表面マスク、５７ｂ  体内表面マスク、６３  舌押圧機構、６５  舌押圧機構、６６  食道押圧機構、７１  ＣＰＵ、７２  メモリ、７３  入出力Ｉ／Ｆユニット、７６  舌根センサ、７７  咽頭センサ、７８  喉頭センサ、７９  気管センサ
４１ａ  左鼻腔部、４１ｂ  右鼻腔部、８０  鼻中隔プレート部、８１ａ  左鼻腔変形機構、８１ｂ  右鼻腔変形機構、８５  模擬甲状軟骨部、８６ａ  左支持バネ部、８８  気管通路部、８９  食道通路部、９０  気管側軟骨部、９１  食道側軟骨部、９３ａ  左軟骨壁、９３ｂ  右軟骨壁、９４  食道通路ボックス、９５  食道通路開口、９８  食道係止孔、９９  咽頭プレート、１００ａ  バネ孔、１００ｂ  バネ孔、１０１ａ  バネ孔、１０１ｂ  バネ孔、１０５  分離バネ部、１０８  軟骨ワイヤ、１０９  球状体、１１０  軟骨アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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