(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用実習シミュレーターロボットに適用されるスキン部材において、
医療実習において処置対象となる唇を構成する熱可塑性エラストマーを主成分とする第１の部材と、
前記第１の部材と一体化されることによって前記唇の周辺部を構成し、前記第１の部材とは相異する特性を有する熱可塑性エラストマーを主成分とする第２の部材と、
を備え、
前記第２の部材は、前記第１の部材とは引張特性が相異し、前記第１の部材の引張特性が、前記第２の部材の引張特性より優れており、
前記第１の部材は、前記第２の部材よりも引っ張り弾性率が小さい、スキン部材。
【請求項２】
請求項１に記載のスキン部材において、
前記第１の部材は、色調が前記第２の部材とは相異するスキン部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスキン部材において、
前記第１の部材と前記第２の部材とが、インサート成形によって一体化されるスキン部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療用実習シミュレーターロボットに適用されるスキン部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人型の医療用実習シミュレーターロボットにおいて、リアルさを追求するために、機械的構造体の外側に皮膚を模した人工皮膚（スキン部材）が取り付けられている。そして、このスキン部材に適当な塗料を塗布したり、輪郭線を描いたりする等の化粧を施すことによって、本物そっくりに仕上げられている。本願発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１，２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１では、３次元スキャナによるスキャンに基づいて形成された顔面部の立体構造物に、合成樹脂シートを密着させてブリスター成形することにより、モデルとなる被写体のお面を表情豊かにそのまま再現する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２では、シート状に形成された繊維強化樹脂層とシート状の加飾材とを熱可塑性樹脂で接合することによって、人工皮膚の強度等を向上させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３９５９３号公報
【特許文献２】特開２００６−４４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、医療用実習シミュレーターロボットを用いた医療実習では、実習者が治療等の診療処置を施す部分が実習内容に応じておおよそ特定されている。したがって、臨場感を高めて実習効果を向上させるという観点からは、処置を施す部分（処置部位）についてはリアルに形成することが望ましいものの、それ以外の部分についてはリアルに形成するメリットが比較的少ない。
【０００７】
ところが特許文献１，２を含む従来技術では、処置部位のみに特定素材を適用するという発想がない。そのため、従来のスキン部材では、処置部位とその周りの部分とを区別することなく一体形成により形成されていた。したがって、例えば処置部位に高価な素材を適用しようとすると、その周りの部分にも同一素材を適用することとなり、材料コストが非常に高くなってしまうという問題があった。
【０００８】
また処置部位は、実習の際に、手や器具で擦られたり引っ張られたりする等して、色落ちや損傷が起こりやすくなっている。ところが、従来のスキン部材では、処置部位に損傷が発生した場合においてもスキン部材全体を交換する必要があるため、修復コストが高くなっていた。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、医療用実習シミュレーターロボットに適用されるスキン部材にかかるコストを抑制しつつ、実習効果を向上し得る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、第１の態様は、医療用実習シミュレーターロボットに適用されるスキン部材において、医療実習において処置対象となる唇を構成する熱可塑性エラストマーを主成分とする第１の部材と、前記第１の部材と一体化されることによって前記唇の周辺部を構成し、前記第１の部材とは相異する特性を有する熱可塑性エラストマーを主成分とする第２の部材とを備え、前記第２の部材は、前記第１の部材とは引張特性が相異し、前記第１の部材の引張特性が、前記第２の部材の引張特性より優れており、前記第１の部材は、前記第２の部材よりも引っ張り弾性率が小さい。
【００１１】
また、第２の態様は、第１の態様に係るスキン部材において、前記第１の部材は、色調が前記第２の部材とは相異する。
【００１４】
また、第３の態様は、第１または第２の態様に係るスキン部材において、前記第１の部材と前記第２の部材とが、インサート成形によって一体化される。
【発明の効果】
【００１５】
第１から第３の態様に係るスキン部材によれば、処置部位である唇をその周囲とは異なる部材で構成することによって、唇のみに特有の性質を持たせることが可能となる。これにより、医療実習に好適な処置部位を構成するスキン部材を低コストで提供し得る。また、第１の部材の交換が可能となるため、修復コストを抑制することが可能となる。
また、処置部位を構成する第１の部材のみに引張特性の優れた素材を採用することが可能となるため、処置部位を構成する第１の部材が破損することを抑制し得る。
また、第１の部材を、第２の部材の素材よりも引張力に対して伸びやすい素材で構成することによって、処置部位を構成する第１の部材に比較的強い引張力が作用した場合においても、スキン部材全体が破損し難くなるという効果を奏し得る。
【００１６】
処置部位とその周辺部とが同一素材で一体形成されたスキン部材では、塗装が施された処置部位に色落ちや汚れの付着が起こった場合等に、修復のためにスキン部材全部を交換しなければならない場合がある。これに対し、第２の態様に係るスキン部材によれば、第１の部材のみの交換で処置部位を修復できるため、修復コストを抑制し得る。また、処置部位とその周辺部とを同一素材で一体形成したスキン素材では、色調を相異させるために化粧や塗装を行なうので、色落ちが発生したり汚れが付着したりすることがある。その場合には、スキン全体を交換する必要があるので、修復コストが高額になるが、第２の態様に係るスキン部材の場合、第１の部材と第２の部材の色調が相異しているため、色落ちによる交換が不要となる。したがって、低コストで意匠性を維持することができるという効果を奏し得る。
【００１９】
特に第３の態様に係るスキン部材によれば、１の金型で第１の部材と第２の部材とを一体化し得るため、低コストで容易にスキン部材を製造できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るスキン部材の全体図である。
【図２】図１に示すスキン部材を構成する第１の部材のみを示す図である。
【図３】顔面スキン用簡易金型を示す図である。
【図４】スキン部材を製造する工程を説明するための図である。
【図５】医療用実習シミュレーターロボットの腕部に取り付けられた、第２実施形態に係るスキン部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
｛１．第１実施形態｝
図１は、第１実施形態に係るスキン部材１００の全体図である。また図２は、図１に示すスキン部材１００を構成する第１の部材１０のみを示す図である。スキン部材１００は、歯科分野における医療実習を目的として利用される医療用実習シミュレーターロボットに適用される、人間の口周りを模した人工皮膚である。スキン部材１００は、医療実習において処置部位を構成し、熱可塑性エラストマーを主成分とする第１の部材１０と、熱可塑性エラストマーを主成分とするとともに、前記第１の部材と一体化されることによって前記処置部位の周辺部を構成し、前記第１の部材とは相異する特性を有する第２の部材２０とで構成されている。
【００２３】
なお、本願における「処置部位」は、専ら診療を目的として、実習者が医療用実習シミュレーターロボット等の疑似患者体に対して模擬的に処置を施す際に、直接的、あるいは、間接的に接触し得る身体の部位と定義される。具体的に処置部位には、患部（治療対象部位）もしくはその患部近傍のどちらか一方が少なくとも含まれる。
【００２４】
例えば歯科治療では、歯牙や歯肉等が患部に該当する。したがって、この部分が処置部位となる場合もある。また歯科治療の際には、口を拡張すべく唇が外側に引っ張られる場合がある。このように歯科分野においては、唇は治療を目的として実習者が手または器具等で接触する部分であるため、上記の定義から処置部位となる。
【００２５】
第１の部材１０は、処置部位である人間の唇を模した人工皮膚を構成しており、その中央に貫通孔が設けられることよって開口部１１が形成されている。また第２の部材２０は、唇の周辺部の皮膚を模した人工皮膚を構成している。第１の部材１０は、ＪＩＳ慣用色名で赤色や朱色等を呈しており、第２の部材２０が呈する肌色とは相異する色調を呈している。ただし第１の部材１０および第２の部材２０の色調の組合せは、このようなものに限られるものではなく適宜に変更し得る。また第１の部材１０及び第２の部材２０は、それぞれの原材料に適当な色素（顔料等）を混入することで、成形後にそれぞれが所定の色調を呈するように構成されている。
【００２６】
従来（例えば特許文献１）のように処置部位およびその周辺部を一体形成したスキン部材では、処置部位が色落ちや汚れの付着が起こった場合、修復のためにスキン部材全体を交換しなければならない場合がある。これに対し、スキン部材１００では、第１の部材１０のみの交換で処置部位の損傷を修復することができるため、修復コストを抑制することが可能となっている。
【００２７】
また従来のように、処置部位とその周辺部とを同一素材で一体形成したスキン素材では、色調を相異させるために化粧や塗装を必要としたため、色落ちが発生したり汚れが付着したりすることがある。その場合には、スキン全体を交換する必要があるので、修復コストが高額になるが、スキン部材１００の場合、色落ちによる交換が不要となる。したがって、低コストで意匠性を維持することができる。
【００２８】
第１の部材１０及び第２の部材２０は、ともに熱可塑性エラストマーを主成分とする素材で構成されている。ここで、第１の部材１０及び第２の部材２０を構成する熱可塑性エラストマーの特性としては、例えば、伸縮性が３倍以上、硬さが３０以上（試験方法：ＪＩＳ  Ｋ６２５３）、引き裂き強さが１５Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とするスチレン系又はポリオレフィン系熱可塑性エラストマーである。
【００２９】
さらに前記第２の部材２０は前記第１の部材１０とは引張特性（例えば、特定の伸びに対する単位幅あたりの引張応力、引張強度）が相異しており、第１の部材１０の引張特性が第２の部材２０の引張特性よりも優れている。より具体的には、第１の部材１０の方が第２の部材２０よりも伸びやすくなっているとともに、引き裂き強さが第１の部材１０の方で大きくなっている。さらに換言すると、変形のしにくさの指標である弾性率（具体的には引っ張り弾性率（ヤング率））が、前記第２の部材２０よりも第１の部材１０の方で小さくなっている。
【００３０】
第１の部材１０が構成する処置部位は、前述したように、治療を目的として実習者が接触する部位である。特に第１の部材１０は、実習の際に、開口部１１が広げられ、その奥に配置されている口内の立体構造物（歯牙、顎等を模した構造物）に対して診療処置が行われる。また、スキン部材１００が取り付けられた医療用実習シミュレーターロボットに対して、開口部１１が広げられた状態でその口内に立体構造物が設置される場合もある。このように第１の部材１０は、第２の部材２０に比べて大きな力が作用する機会が多く、その分、断裂等の損傷が発生する可能性も高い。
【００３１】
これに対して本実施形態では、上述したように第２の部材２０よりも引張特性の優れた素材で構成された第１の部材１０を処置部位に適用するため、第１の部材１０に比較的大きな引張力が作用しても、第１の部材１０が損傷する可能性が低くなっている。また、引張特性に優れているとして比較的高価な素材を使用する場合においても、このような素材の適用範囲を処置部位に限定することによって、製造コストの上昇を抑えつつ強度に優れたスキン部材１００を提供することが可能となる。
【００３２】
また、従来のように処置部位およびその周辺部を一のスキン部材で構成した場合、処置部位が破損すると、修復のためにはスキン部材全体を交換する必要がある。これに対して本実施形態では、スキン部材１００を第１の部材１０と第２の部材２０とで個別に構成しているため、第１の部材１０が損傷した場合に第２の部材２０を再利用することも可能であり、修復コストを抑制し得る。また、第２の部材２０が損傷した場合にも、第１の部材１０を再利用することは可能である。
【００３３】
また、剪断力による変形のしにくさを示す剪断弾性係数（剪断弾性率）が、前記第２の部材２０よりも第１の部材１０の方で小さくなるようにしてもよい。この場合には、第１の部材１０が剪断力に対して変形しやすくなるため、剪断力による損傷が生じにくくなる。
【００３４】
次にスキン部材１００の製造方法について説明する。なおここで説明するスキン部材１００の製造方法は、第１の部材１０と第２の部材２０とを、樹脂同士のインサート成形によって一体化するものである。
【００３５】
図３は、顔面スキン用簡易金型３０を示す図である。図３に示すように、顔面スキン用簡易金型３０は、凹凸によって顔面の輪郭部分（口、鼻、目、額及び顎等の輪郭）が形成されている。顔面スキン用簡易金型３０は、外側金型３１と、図４では図示しない内側金型３２とで構成されており、これらの金型の間に形成される空間内で、第１の部材１０と第２の部材２０とが一体化される。
【００３６】
図４は、スキン部材１００を製造する工程を説明するための図である。まず図４（ａ）に示すように、第１の部材１０が顔面スキン用簡易金型３０（外側金型３１）の内側（唇に対応する位置）に設置される。なお、第１の部材１０は、予めプレス成形等によって唇状に成形されたものが用いられる。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１の部材１０が装着された顔面スキン用簡易金型３０の外側金型３１の内側に、加熱により軟化した第２の部材２０の素材が注入される。より詳細には、顔面スキン用簡易金型３０の外側金型３１の内側に所定の隙間を空けて内側金型３２が配置され、この空間内に、加熱によって軟化した第２の部材２０の素材が充填される。
【００３８】
そして所定時間冷却された後、顔面スキン用簡易金型３０が開放され、図４（ｃ）に示すように第２の部材２０が第１の部材１０と一体化されたスキン部材１００が取り出される。
【００３９】
このような樹脂同士のインサート成形によってスキン部材１００を製造することにより、一の金型で第１の部材１０と第２の部材２０とを一体化できるため、低コストで容易にスキン部材１００を製造し得る。特に一体化した後の後処理がほとんど不要であるという点でインサート成形は有利である。
【００４０】
なお、スキン部材１００の製造は、このようなインサート成形によるものに限られない。例えば第１の部材１０と第２の部材２０とをそれぞれ個別に成形し、少なくともどちらか一方の境界面に粘着テープ等を取り付け、この接着力で互いを接合するようにしてもよい。またホットメルト等の接着剤で接合するようにしてもよい。またそれぞれの境界面にフック材及びループ材で構成される面ファスナを取り付け、接合するようにしてもよい。さらに各部材の境界面を熱熔解して接合するようにしてもよい。
【００４１】
｛２．第２実施形態｝
第２実施形態に係るスキン部材１００Ａについて説明する。図５は、医療用実習シミュレーターロボットの腕部に取り付けられた、第２実施形態に係るスキン部材１００Ａを示す図である。なお、本実施の形態の説明において、第１実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
第２実施形態に係るスキン部材１００Ａは、やけどによる傷を模した第１の部材１０Ａと、その周辺部分の正常な皮膚を模した第２の部材２０Ａとで構成されている。なお、第１の部材１０Ａは、裂傷、疱瘡、擦傷等を模した人工皮膚を構成していてもよい。本実施形態では、やけど等の患部を模した部分が「処置部位」となっており、この部分が第１の部材１０Ａにより構成されている。
【００４３】
第１の部材１０Ａは、赤色（または黒色等）といったやけど特有の色調を呈しており、第２の部材２０Ａの色調（肌色）とは異なる色調を呈している。ただし、第１実施形態と同様に、色の組合せはこのようなものに限られるものではない。
【００４４】
第１の部材１０Ａと第２の部材２０Ａは、ともに熱可塑性エラストマーを主成分とする素材である。第１実施形態に係るスキン部材１００では、第１の部材１０と第２の部材２０とで引張特性を異ならせていたが、本実施形態に係るスキン部材１００Ａでは、第１の部材１０Ａと第２の部材２０Ａとは、同種のエラストマーで構成されており、同様の引張特性を有している。ただし、第１の部材１０Ａと第２の部材２０Ａとで引張特性を異ならせてもよい。
【００４５】
本実施形態に係るスキン部材１００Ａにおいても、第１実施形態に係るスキン部材１００と同様に、処置部位とその周囲の部位とを別体とすることによって、処置部位のみに特有の性質を持たせることが可能となる。また、処置部位を構成する第１の部材１０Ａのみの交換が可能となるため、従来のように処置部位とその周辺部とを一体形成したスキン部材に場合に比べて修復コストを抑えることができる。
【００４６】
また第１実施形態と同様に、原材料に適当な色素を混入して第１の部材１０及び第２の部材２０のそれぞれが特有の色調を呈するように構成することにより、色落ちが発生しなくなるため、低コストで意匠性を維持することができる。
【００４７】
｛３．変形例｝
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４８】
例えば第１の部材１０，１０Ａに各種センサー類を埋設することによって、第１の部材１０，１０Ａに固有の特性を持たせるように構成してもよい。例えば、圧力センサーを設けることで、余計な力が患部等にかかっていないかどうか検知できるし、接触センサーを設けることで、余計な所に触れていないかどうかを検知できる。また伸縮センサーを設けることで、処置部位を引っ張る力が適切かどうか検知できる。さらに磁力センサーを設けることで、例えば金属製の診療器具（切削器具やメス等）が皮膚や目等の近くを通っていないかを検出できる。なお、各種センサー類を第１の部材１０に完全に埋設するのではなく、第１の部材１０と第２の部材２０との間に挟み込むようにして設置してもよい。
【００４９】
このようなセンサー類を埋め込むことにより、実習の内容を詳細に把握することができるため、より正確に実習を評価することが可能となる。これにより効果的な実習が可能となり、医療従事者の技能向上を図ることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、第１の部材１０と第２の部材２０との間で色調および引張特性を異ならせており、第２実施形態では、第１の部材１０Ａと第２の部材２０Ａとの間で色調のみを異ならせている。しかしながら、色調を同じで引張特性のみが異なる部材同士を組み合わせた場合にも、本発明は有効である。例えば耳鼻科に関する実習では、耳や鼻が処置部位となり得るが、耳や鼻を構成する部材とその周辺部を構成する部材とについて、色調を同一としつつ、引張特性を異ならせるようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では２つの部材を組み合わせた場合について説明したが、本発明は、３以上の互いに相異する特性を持った部材を組み合わせて構成されるスキン部材の場合にも有効であることはいうまでもない。
【００５２】
また本発明は、上記実施形態で説明した処置部位（唇、皮膚）の他にも、鼻や耳、目等の医療上の診療対象となり得る処置部位を構成するあらゆるスキン部材に適用できる。獣医学分野の実習シミュレーターロボットに適用されるスキン部材も本発明の対象であり、禽獣類の皮膚を模したスキン部材にも本発明は適用可能である。
【００５３】
さらに、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１０Ａ  第１の部材
１００，１００Ａ  スキン部材
１１  開口部
２０，２０Ａ  第２の部材
３０  顔面スキン用簡易金型
【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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