(57)【要約】  【課題】医学教育における心電図、血圧に関係する脈拍を再現し、脈拍測定の教育用シミュレーターの提供。  【解決手段】人形モデルの表皮の下に圧電アクチュエータを組み込んだ脈拍シミュレータであって、心電図、血圧等の信号を高電圧パルスに変換し、そのパルスによって前記人形モデルに組み込んだ圧電アクチュエータを制御して脈拍を生じさせることを特徴とする、脈拍シミュレ−タである。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人形モデルの表皮の下に圧電アクチュエータを組み込んだ脈拍シミュレータであって、心電図、血圧等の信号を高電圧パルスに変換し、そのパルスによって前記人形モデルに組み込んだ圧電アクチュエータを制御して脈拍を生じさせることを特徴とする、脈拍シミュレ−タ。
【請求項２】
心電図、血圧の制御信号で、脈拍の速さ、強さを制御できることを特徴とする請求項１に記載の脈拍シミュレータ。
【請求項３】
皮膚となる材料が圧電アクチュエータに直接接触しないことを特徴とする請求項１に記載の脈拍シミュレータ。
【請求項４】
皮膚と圧電アクチュエーターの間が空隙、あるいはゲル状物質によって直接接触しないことを請求項３に記載の脈拍シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学教育における心電図、血圧に関係する脈拍を再現し、脈拍測定の教育用シミュレーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脈拍を再現する手段としては心電図・血圧様等の信号で電磁石のソレノイドやエアーポンプを制御し、脈拍に類似の運動をさせる方法が知られており、これを利用した脈拍シミュレータが知られていた。
しかしながら、ソレノイドを制御する場合は脈拍の強弱の可変がアナログ的に可変出来ず、又エアーポンプを制御する場合は、脈拍の強弱の可変がアナログ的に可変出来ないこと、並びに駆動に比較的大きな電力が必要でバッテリ駆動には適していないことが課題である。よって、心電図、血圧の変化による脈拍の強弱での触感の差を表現できず、忠実なシミュレータではなかったために、これらを用いた教育では十分な臨床的な状態を再現できない問題があった。また、特許文献１には動脈における脈波波形に近似させた電圧波形を持つ脈波信号を機械的振動に変換して診察者の触診によって知覚される脈動に類似する振動を発生させる脈動発生装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１０４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、アクチュエータとして小型、軽量で高精度で微小変位が可能、早い応答速度、大きな発生応力を持ち、エネルギー変換効率が高いという特徴を持つ圧電アクチュエータがいろいろな分野で利用されるようになってきた。
本発明は、脈拍の発生源として圧電アクチュエータを使用し、高電圧パルスによる制御することによって、確実な臨床的な状態を再現できることが明らかとなり本発明を完成した。またより生体に近い脈拍を再現するために、人形モデル表皮（単に皮膚ということもある）と圧電アクチュエータが直接接触しないことによって、生体に近い脈拍を再現できることが明らかとなり本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明の要旨は、人形モデルの表皮の下に圧電アクチュエータを組み込んだ脈拍シミュレータであって、心電図、血圧等の信号を高電圧パルスに変換し、そのパルスによって前記人形モデルに組み込んだ圧電アクチュエータを制御して脈拍を生じさせることを特徴とする、脈拍シミュレ−タである。そして、心電図、血圧の制御信号で、脈拍の速さ、強さを制御できるようにすることが好ましい。また、圧電アクチュエータを組み込んだ人形モデルの表皮が圧電アクチュエータに直接接触しないことが好ましく、表皮と圧電アクチュエーターの間が空隙、あるいはゲル状物質によって直接接触しないことが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、医学教育の中で生体から発する脈拍を圧電アクチュエータを使用することによって微妙な変化まで感触として再現できることから、従来の技術では教育できなかった感触を教え得る教育が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明について詳細に述べる。
本発明において使用する人形モデルの表皮はシリコーン、ウレタン或いは塩化ビニル等の柔軟性を有し人体の皮膚に似た感触の合成樹脂で形成する。この表皮の下に圧電アクチュエータを設置する。設置部位としては脈拍測定を行う部位、例えば頸部、下肢、鼠蹊部等の皮膚材料の下にする。そして、圧電アクチュエーターの設置に際しては、人形モデルの表皮（皮膚）と圧電アクチュエータが直接接触しないことによって、生体に近い脈拍を再現できることが明らかなった。直接接触させない手段として、圧電アクチュエータと表皮の間に空隙を設けるか、あるいはゲル状物質を介在させる等によって行う。具体的には表皮の内面に導電シートを密着させ、その下面と圧電アクチュエーターの上面の間に５ｍｍ程度の空隙を設けるか、あるいは５ｍｍ程度の厚みを持ったゲル、例えばシリコーンゲル、ポリビニルアルコールゲル等の合成高分子ゲル、アルギン酸、ペクチン等の多糖類ゲル、ゼラチン等のペプチドゲル等を用い表皮と圧電アクチュエーターが直接接触させないようにすることができる。
【実施例】
【０００７】
本発明に係るシミュレータの実施例として図をもって更に具体的に説明する。
図１は本発明に係るシミュレータの概略図であって、頸部の皮膚材料の下に圧電アクチュエータ１を設置し、さらに振動部２、脈拍制御部３、制御装置４で構成される。また必要に応じてバッテリ（二次電池）５を加えることもある。
本装置のブロック図を図２に示す。制御装置４は、本装置全体の動作を制御する為の装置であり、使用者が脈拍の強さ、速さ、正常脈、徐脈、頻脈などの設定を行い、それを脈拍制御部３が制御する。また、脈拍制御部３には使用者が触診している（圧電アクチュエーター埋入部位付近を押している）かどうかの情報を接触スイッチによって感知し、その信号によって制御装置４よりスタンバイ解除信号として脈拍制御部３に入力し、圧電アクチュエータ駆動電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。その他に脈拍制御部３は、制御装置４から強さ選択信号、脈拍周期パルス信号をデジタル入力部に入力し、情報をパルス制御部によってパルス発生の制御を行い、高電圧派生部より高電圧パルスを発生させ、それによって圧電アクチュエータが動作する。脈拍の早さ、強さについてコントロールするためのパルス幅、電圧値、傾斜については制御装置からの強さ選択信号として選択出来るようにしている。
【０００８】
図３は振動部２の構造を示す。振動部２は、人体モデル部内の脈拍測定を行う部位に実装される。そして、振動部は接触スイッチ８と圧電アクチュエーター１で構成され、それを人体モデルの表皮の下に埋め込む。特に導電シート６は周囲に絶縁部を有し、脈拍測定に望ましくない部位に接触している場合には、アクチュエータ駆動電源がＯＮにならず適切な測定位置を学習出来るシミュレーターとすることが出来る。
【０００９】
次に動作について説明する。図４は動作タイミングチャートを示す。使用者が人体の脈拍測定（例えば頸部等）を指によって押さえる（図５の状態）ことにより、振動部の接触スイッチが導通する。この信号が脈拍制御部を通過し、制御装置に伝えられスタンバイ解除信号を出力し、脈拍制御部の動作を開始させる。同じに制御装置は使用者の設定に従った脈拍の強さを指示し、心電図に沿ったパルスを脈拍制御部に送出する。
脈拍制御部は、強さ及びパルスに応じた高電圧パルスを発生し、振動部のアクチュエータを振動させ（図６：指に反発するように反り返させる）、この振動が疑似的な脈拍として指に感じられる。
この振動は、脈拍制御部の選択回路にて数種類の心電図パターンを選択する事が可能であり、制御装置が選択信号を可変することにより、変更が可能である。また、脈拍の周期は全て制御装置のパルス信号に追従して出力される為、制御装置からのパルス間隔を速くすれば、速い脈、遅くすれば遅い脈が再現可能である。
【００１０】
シミュレーションが終わり、使用者が指を離すと振動部の接触スイッチが導通しなくなり、制御装置から脈拍制御部に、スタンバイの指示が送られ脈拍制御部は、スタンバイ指示を受け取ると駆動電源をＯＦＦにし節電状態となる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
圧電アクチュエーターはエネルギー変換効率が高く発生応力が大きいために、バッテリによる駆動が可能である。そのため本発明のシミュレータは移動性に優れ、医学教育の中での看者の発見から救急車での搬送、病院内での処置までのトータルの流れを実際の現場に持ち込み教育が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るシミュレータの概略図
【図２】ブロック図
【図３】振動部の構造
【図４】動作タイミングチャート
【図５】指で押さえた時の振動部
【図６】脈拍発生時の振動部
【符号の説明】
【００１３】
１  圧電アクチュエータ      ２  振動部      ３  脈拍制御部
４  制御装置      ５  二次電池      ６  導電シート      ７  緩衝剤
８  接触スイッチ
【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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