(57)【要約】【課題】血管モデルは柔軟かつ薄膜に形成されているため、変形や破損を防止しつつこれを保管し、また搬送するにも注意を要していた。【解決手段】光源４１５を備える基台４０と、基台４０に対して着脱自在に連結されるカートリッジ２０であって、立体モデル５０を保持するモデル保持部２４０及び光源４１５からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部２１０、を備えるカートリッジ２０と、を備えるカテーテルシミュレータ。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を備える基台と、
前記基台に対して着脱自在に連結されるカートリッジであって、立体モデルを保持するモデル保持部及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えるカートリッジと、
を備えるカテーテルシミュレータ。
【請求項２】
前記基台には液体循環系が備えられ、
前記カートリッジには前記液体循環系と前記立体モデルとを連結する第１の流路が備えられる、ことを特徴とする請求項１に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項３】
前記基台はさらにカートリッジガイドを備え、該カートリッジガイドは前記カートリッジを着脱可能状態とする第１の位置と、前記カートリッジを前記基台に対して連結状態とする第２の位置とをとる、ことを特徴とする請求項１に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項４】
前記カートリッジガイドは透光性のトレイを備え、該トレイの一辺には保持枠部が形成されて、この保持枠部は前記液体循環系の連結ポートを備え、前記カートリッジを前記トレイへ載置した状態で前記液体循環系の連結ポートと前記第１の流路の連結ポートとが着脱自在に連結され、
前記保持枠部は前記基台へ回転自在に取り付けられ、前記カートリッジガイドが前記基台に対して揺動自在となる、ことを特徴とする請求項３に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項５】
前記カートリッジは前記導光部となる透光性基板を備え、前記第１の流路は前記透光性基板の内部に形成される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項６】
前記基台の光源は面状光源であり、前記面状光源から放出された光は前記透光性基板を透過してその表面から放出される、ことを特徴とする請求項５に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項７】
前記面状光源はディスプレイ装置を含む、ことを特徴とする請求項６に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項８】
前記透光性基板は前記第１の流路となる凹溝を有する下板と該凹溝を液密に被覆する上板とを備えてなる、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項９】
前記透光性基板の側面に前記第１の流路の連結ポートが形成される、ことを特徴とする請求項８に記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項１０】
前記モデル保持部は前記透光性基板の表面に配置された透光性材料からなる板状部材であり、前記立体モデルを収納する溝を有する、ことを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載のカテーテルシミュレータ。
【請求項１１】
光源及び液体循環系を備える基台に対して着脱自在に連結されるカートリッジであって、
立体モデルを保持するモデル保持部、前記液体循環系と前記立体モデルとを連結する第１の流路及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１２】
前記導光部は透光性基板からなり、前記第１の流路は該透光性基板の内部に形成される、ことを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記透光性基板は流路となる凹溝を有する下板と該凹溝を液密に被覆する上板とを備えてなる、ことを特徴とする請求項１２に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
前記透光性基板の側面には前記第１の流路の連結ポートが形成される、ことを特徴とする請求項１３に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
前記モデル保持部は前記透光性基板の表面に配置された透光性材料からなる板状部材であり、前記立体モデルを収納する溝を有する、ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルシミュレータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、人体形状を模したカテーテルシミュレータを開発し、上市している（特許文献１参照）。
このカテーテルシミュレータでは、透明材料からなるマネキン本体に仕切り部材が内蔵され、立体モデルとしての血管モデルが該仕切り部材の一方の面で支持されるとともに、該仕切り部材の他の面には血管モデルを動作させるための補助器具が配置される。
また、本発明に関連する技術を開示する文献として特許文献２〜４を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６７５６５号公報
【特許文献２】再表０３／２６７５６５号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８１８１１号公報
【特許文献４】特開２００７−０１７９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示のカテーテルシミュレータによれば、マネキン本体中に血管モデルが組み込まれているので、実施に近いかたちでシミュレーションを行うことができる。
しかしながら、かかるカテーテルシミュレータは大柄になるので、設置のために大きなスペースを要し、また可搬性にも乏しい。
血管モデルがマネキン本体内に組み込まれているため、この血管モデルを他のモデルへ交換する際に手間がかかる。血管モデルの交換は、繰返し使用による血管モデル自体の劣化やシミュレーション対象（血管部分）を異なるものとするときに必要となる。
また、血管モデルは柔軟かつ薄膜に形成されているため、変形や破損を防止しつつこれを保管し、また搬送するにも注意を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題の少なくとも一つを解決するものであり、その第１の局面は次のように規定される。
即ち、光源を備える基台と、
前記基台に対して着脱自在に連結されるカートリッジであって、立体モデルを保持するモデル保持部及び前記光源からの光を該カートリッジ表面から放出させる導光部、を備えるカートリッジと、
を備えるカテーテルシミュレータ。
【０００６】
このように規定されるカテーテルシミュレータによれば、立体モデルを保持したカートリッジが基台に対して着脱自在になるので、立体モデルの交換に手間がかからなくなる。
また、立体モデルがカートリッジに保持されているので、立体モデルの保管及び搬送をカートリッジ単位で行えることとなり、立体モデルの変形防止及び破損防止を容易に行える。
更には、基台とカートリッジとが着脱自在であるため、シミュレータの非使用時には両者を分解することにより装置全体をコンパクト化できる。そのため、装置の搬送も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施形態のカテーテルシミュレータシステムを示す斜視図である。
【図２】カテーテルシミュレータシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】同じく他の構成を示すブロック図である。
【図４】シミュレータ本体部の分解斜視図である。
【図５】カートリッジの構成を示す分解斜視図である。
【図６】カートリッジホルダの構成を示す斜視図である。
【図７】基台の構成を示す斜視図である。
【図８】基台へカートリッジホルダを組み付けた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図例を参照しながらこの発明を更に詳細に説明する。
図１は実施形態のカテーテルシミュレータシステム（以下、「シミュレータシステム」と略することがある）の全体構成を示す斜視図であり、図２はその機能ブロック図である。
このシミュレータシステム１はカテーテルシミュレータ本体部（以下、「シミュレータ本体部」と略することがある）３とコントロールボックス５とを備える。両者は導管６、７及び制御ワイヤ８で連結されている。
コントロールボックス５にはポンプ１１及びポンプドライバ１４並びに光源ドライバ１３が備えられ、これらはコントローラ１５により制御される。符号１６は入力装置であり、この入力装置１６を介して入力される指令信号に基づきコントローラ１５はポンプドライバ１４及び光源ドライバ１３の動作を制御する。
【０００９】
符号１２はタンクであり、このタンク１２に液体（水等）が充填される。ポンプ１１から排出された水は導管６を介してシミュレータ本体３へ導入され、導管７を介して回収される。
なお、この例では、コントロールボックス側にポンプ１１及びタンク１２を設けたが、水等の液体を循環させるためのポンプ１１及びタンク１２はシミュレータ本体３側に配設してもよい（図３）。図３において、図２と同一の作用を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
光源ドライバ１３からはシミュレータ本体部３に備えられた光源４１５へ制御ワイヤ８を介して電力及び制御信号が送られる。
なお、コントロールボックス５側に光源を設け、そこから放出された光を、光ファイバを介して、シミュレータ本体部３へ導入することもできる。
この例ではコントロールボックス５をシミュレータ本体部３から分離しているが、両者を一体化してもよい。
【００１０】
シミュレータ本体部３は、カートリッジ２０、基台４０を備えてなり、基台４０にはカートリッジガイド３０が取り付けられている。カートリッジ２０の上面には立体モデルの１種として血管モデル５０が保持されている。
この発明において立体モデルとはヒトや動物等の血管、臓器その他の組織を模したものであり、カテーテル手術のシミュレーション若しくは練習台となりうるものを指す。かかる立体モデルは例えば特許文献２に開示の方法で形成することができるが、その製造方法は特に限定されるものではない。以下、この明細書では血管モデルを立体モデルの代表例として説明をすすめていく。
【００１１】
図４はシミュレータ本体部３の分解斜視図である。図４からわかるように、血管モデル５０を保持したカートリッジ２０はカートリッジガイド３０に着脱自在に連結され、カートリッジガイド３０は基台４０に対して揺動自在である。
図５はカートリッジ２０の構成を説明するための分解斜視図である。
このカートリッジ２０は透光性基板２１０、モデル保持板２４０を積層した板状構造である。
透光性基板２１０は下板２２０と上板２３０を備える。下板２２０の上面（上板対向面）には第１の液溝２２３及び第２の液溝２２４が形成されてそれぞれ一つの側面で開口している。各溝の開口には第１のコネクタ２２５と第２のコネクタ２２６が取り付けられている。
【００１２】
上板２３０を下板２２０へ貼り合わせることにより、第１の液溝２２３と第２の液溝２２４の上側開口部が液密に閉塞される。これにより、下板２２０と上板２３０との間に、換言すれば透光性基板２１０の内部に面内方向へ展開した流路（第１の流路）が形成される。上板２３０は第１の貫通孔２３３と第２の貫通孔２３４を備え、それぞれ第１の液溝２２３及び第２の液溝２２４へ連通している。
下板２２０及び上板２３０はとも透光性材料で形成される。この実施例では透明なアクリル樹脂等で下板２２０及び上板２３０を形成した。これにより、流路及びそこを流通する液体を目視観察可能となる。
透光性基板２１０は透明である必要はなく、光源から導入された光をその表面から放出できればよい。この光により血管モデル５０が照明されてカテーテルの挿入状態を観察可能となる。
透光性基板２１０の裏面を光導入面とするときは、当該裏面に対向するように面状光源を配置することが好ましい。透光性基板２１０の側面を光導入面とするときの光源は線状光源とし、当該光を導入する側面以外の側面及び透光性基板の裏面を反射面とする。
この例では導光部として透光性の板状部材を用いているが、その形状はこれに限定されるものではなく、例えばロッド状、パイプ状の透光性部材を用いることができる。
【００１３】
モデル保持板２４０は透光性基板２１０の上面に固定される。モデル保持板２４０の上面にはモデル収納溝２４１が形成される。このモデル収納溝２４１に血管モデル５０が収納される。モデル収納溝２４１の形を血管モデル５０と相似形とし（なお、血管モデル５０の外形形状とモデル収納溝２４１の内周面形状とに多少のクリアランスを設けるものとする）、このモデル収納溝２４１へ血管モデル５０を収納することにより、血管モデル５０へ不要な外力がかかることを未然に防止できる。また、使用時においても血管モデル５０の機能を何ら阻害することがない。
モデル収納溝２４１には第３の貫通孔２４３及び第４の貫通孔２４４が形成されている。第３の貫通孔２４３と透光性基板２１０の第１の貫通孔２３３は連通し、同様に第４の貫通孔２４４と透光性基板２１０の第２の貫通孔２３４とは連通している。
【００１４】
モデル収納溝２４１の代わりにモデル収納板２４０の上面に凸部を設けて、この凸部で血管モデル５０を保持してもよい。
更には、透光性基板２１０へモデル保持部としての突起（プレート等）を立設しててこの突起に血管モデル５０を保持させることができる。この場合は、突起が非透光性であってもよい。
モデル収納板２４０を用いる場合は、透光性基板と同様に、透光性材料でモデル収納板２４０を形成する。
モデル収納板２４０を立壁で囲繞し、換言すれば透光性基板２１０の上面を皿状として、そこにゲルや水を充填し、そのゲルや水内に血管モデル５０を浸漬してもよい。これにより、血管モデルの視認性が向上する。また、ゲルの物理特性を血管の周囲の生体組織に類似させることにより、カテーテルの挿入感覚がよりリアルに近づく。
カートリッジ本体部３として透光性基板２１０及びモデル収納板２４０の厚さを規格化することが好ましい。より好ましくは、外形寸法の全てを規格化する。これにより、保管や運搬が容易になる。勿論、モデル収納溝の形状はそこに収納すべき血管モデル５０に応じて任意に設計される。
【００１５】
実施例で用いる血管モデル５０は特許文献２に記載の方法により形成できる。
血管モデル５０の両端には液体循環用の第１のコネクタ５３及び第２のコネクタ５４が着脱自在に連結される。第１のコネクタ５３はほぼＴ字形であり、下方に向いた部分５３ａは第３の貫通孔２４３及び第１の貫通孔２３３へ挿入されて第１の液溝２２３へ連通する。第２のコネクタ５４も第４の貫通孔２４４及び第２の貫通孔２３４へ挿入されて第２の液溝２４４へ連通する。
符号５６で示すコネクタは第１のコネクタ５３と連結されるとともに、カテーテルの挿入ポート５７を有する。シミュレーション時にカテーテルはこの挿入ポート５７から血管モデル５０へ挿入される。
【００１６】
図６はカートリッジガイド３０の構成を示す斜視図である。
このカートリッジガイド３０はトレイ３１０と保持枠部３２０を備えてなる。
トレイ３１０はアクリル樹脂等の透光性板状部材からなり、その一対の長辺にはガイド枠部３１２、３１３を備えることができる。トレイ３１０の自由端側には切欠部３１５、３１６が形成される。この切欠部３１５，３１６へ基台４０の係合爪４３５、４３６が係合する。
【００１７】
保持枠部３２０はトレイ３１０の一短辺に形成される。この保持枠部３２０はカートリッジ２０の透光性基板２１０と同程度若しくはそれ以上の厚さを備えるものとする。これにより、カートリッジ２０を安定して支えることができる。保持枠部３２０の両端にはリブ３２１，３２１が立設され、このリブ３２１，３２１は基台４０へ回転自在に取り付けられる。
保持枠部３２０には連結管３４３、３４４が貫通されており、各連結管３４３、３４４にはパイプ３３３，３３４が連結されている。これらパイプ３３３，３３４及び連結管３４３，３４４により液体循環系が構成される。
連結管３４３，３４４にはカートリッジ２０のコネクタ２２５、２２６が着脱自在にかつ液密に連結される。これにより、カートリッジ２０に形成された第１の流路と基台４０の液体循環系とが連結される。
【００１８】
図７に基台４０の構成を示す。
この基台４０は基体プレート４１０、枠体４２０、トレイ保持部４３０、制御部４４０を備えている。
基体プレート４１０には発光ダイオードからなる面状光源４１５が内蔵されており、少なくとも枠体４２０で囲まれた部分（発光面４１１）が均一に発光する。この例では、白色発光としたが、その発光色は任意に選択できる。
制御部４４０は光源４１５を制御する。制御部４４０には更に圧力センサを付加することができ、この圧力センサは液体循環系内の液圧を測定し、その測定結果が制御部４４により信号に変換される。
発光面２１１を液晶画面等のディスプレイ画面（文字、図形等の任意情報を静的に又は動的に表示可能とするもの）とすることもできる。発光面をディスプレイ画面とするときには血管モデルに適した情報を表示することができる。カートリッジにＩＣチップその他のメモリ装置を内蔵させ、そのメモリ装置へ血管モデルに適した情報を書き込んでおいて、その情報を基台４０側の読み取り装置で読み取り、ディスプレイ画面へ表示すべき情報を特定することができる。
更には、面状光源部分へ偏光板と位相シフトフィルタを配置し（これらを透光性基板へ配置してもよい）、更に偏光板を介して血管モデルを観察するようにして、血管モデルに生じる光弾性効果を観察できるようにしてもよい（特開２００７−０１７９２９号公報参照）。
【００１９】
枠体４２０はカートリッジホルダ３０を収納するものであり、一対の角部に孔４２１、４２１が形成される。この孔４２１、４２１へカートリッジホルダ３０のリブ３２１、３２１が回転自在に挿入される。よって、カートリッジホルダ３０は基台４０に対してその一辺を中心として揺動自在となる。なお、リブ３２１と枠体４２０との間にコイルばねを介在させ、無負荷状態でトレイ３２０の自由端が基台４０から浮いた状態（図８参照）とすることが好ましい。
枠体４２０の一辺に形成された切欠４２３、４２３には連結管３４３、３４４が通される。
トレイ保持部４３０は枠体４２０内へ収納されたカートリッジホルダ３０を固定するものであり、その係合爪４３５及び４３６がそれぞれトレイ３１０の切欠部３１５，３１６へ係合しトレイ３１０の自由端を拘束する。
係合爪４３５、４３６には板ばねからなる解放機構４３７，４３８が連結されており、ボタン４３９を押下することにより、係合爪４３５、４３６が跳ねあげられて、係合爪４３５、４３６によるトレイ３１０の拘束が解放される。
なお、基体プレート４１０において枠体４２０の外周外方に位置する部分には、カバーがかぶせられる（図４参照）
【００２０】
図８はカートリッジホルダ３０を基台４０へ組み付けた状態を示す。
図８の状態においてはカートリッジホルダ３０の自由端が上方に解放されている。この状態で、図４に示すように、トレイ３１０の上へカートリッジ２０を載置し、カートリッジ２０の透光性基板２１０の先端縁から突出されているコネクタ３２５，３２６をカートリッジホルダ３０の保持枠部３２０の連結管３４３，３４４へ挿入することができる。また、この状態においてカートリッジホルダ３０からカートリッジ２０を取り外すことができる。
図８の状態においてカートリッジ２０をカートリッジホルダ３０に組み付けた後、その自由端を押し下げると、係合爪４３５，４３６が可撓的に変形して、トレイ３１０の切欠３１５，３１６に係合する。これにより、カートリッジ２０は、カートリッジホルダ３０を介して、基台４０に連結される。
かかる連結状態において、コントロールボックスの５のポンプ１１及びタンク１２に対し、導管７，８、パイプ３３３，３３４、連結管３４３、３４４、コネクタ２２５、２２６、第１の流路２２３，２２４、コネクタ５３、５４を介して血管モデル５０が連結される。これにより、血管モデル５０内を水等の液体が循環することとなる。循環する液体の圧力を圧力センサでモニタリングし、ポンプ１１の吐出圧力を制御することが好ましい。
【００２１】
本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
２０  カートリッジ
４０  基台
５０  立体モデル
２１０  導光部
２４０  モデル保持部
４１５  光源
【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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