(57)【要約】【課題】模擬実質の視認性や立体感を高める。【解決手段】模擬臓器１０は、実質細胞を模した模擬実質１２を備える。模擬実質１２は、複数色を有する。【選択図】図２
2017032624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質細胞を模した模擬実質を備える模擬臓器であって、
前記模擬実質は、複数色を有する、
模擬臓器。
【請求項２】
請求項１に記載の模擬臓器であって、
前記模擬実質は、深さ方向において色が異なる、
模擬臓器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の模擬臓器であって、
前記複数色が、マーブル模様によってもたらされる、
模擬臓器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の模擬臓器であって、
前記複数色が、深さ方向に異なる色の層によってもたらされる、
模擬臓器。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の模擬臓器であって、
血管を模した模擬血管を備え、
前記複数色のそれぞれは、前記模擬血管の色と異なる、
模擬臓器。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の模擬臓器であって、
前記模擬実質は、液体噴射装置から噴射された液体によって切除され得る、
模擬臓器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模擬臓器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、注射練習器具として、穿刺部と、模擬血管とを備える構造が知られている（例えば、特許文献１）。穿刺部は、人体の実質（実質細胞）を模した模擬実質に相当する模擬組織層を備える。模擬血管は、模擬組織層を挿通するように配置される。模擬組織層は、肌色顔料を加えた材料で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記先行技術では、模擬実質（模擬組織層）が肌色等の単一色であることから、この注射練習器具を顕微鏡下で行う切除試験用として用いた場合に、模擬実質に含まれる水分によって光が乱反射し、切除の際の深さ方向の視認性や立体感が十分でないという問題があった。なお、このような問題は、顕微鏡下で行う切除試験用に限らず、模擬臓器を用いた試験全般に共通する問題であった。本発明は、視認性や立体感を高めて、使い勝手を向上することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態は、模擬臓器である。この模擬臓器は、実質細胞を模した模擬実質を備える。前記模擬実質は、複数色を有する。この形態の模擬臓器によれば、模擬実質における色の違いによって、視認性や立体感を高めることができ、使い勝手に優れている。
【０００７】
（２）前記形態の模擬臓器において、前記模擬実質は、深さ方向において色が異なるようにしてもよい。この構成によれば、深さ方向における視認性や立体感を高めることができ、使い勝手をより向上できる。
【０００８】
（３）前記形態の模擬臓器において、前記複数色が、マーブル模様によってもたらされるようにしてもよい。この形態の模擬臓器によれば、異なる色に着色した複数の材料を十分に混ざらない形で混入するだけで、容易にマーブル模様とすることができることから、製造が容易である。
【０００９】
（４）前記形態の模擬臓器において、前記複数色が、深さ方向に異なる色の層によってもたらされるようにしてもよい。この形態の模擬臓器によれば、深さ方向において層状に異なる色が現れることから、深さ方向の視認性や立体感をより高めることができる。
【００１０】
（５）前記形態の模擬臓器において、血管を模した模擬血管を備え、前記複数色のそれぞれは、前記模擬血管の色と異なるようにしてもよい。この形態の模擬臓器によれば、模擬実質と模擬血管とを備える模擬臓器とすることができ、模擬精度を高めることができる。
【００１１】
（６）前記形態の模擬臓器において、前記模擬実質は、液体噴射装置から噴射された液体によって切除され得るようにしてもよい。この形態の模擬臓器によれば、液体噴射装置用の模擬臓器として、使い勝手を向上できる。
【００１２】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、模擬臓器の作製方法として実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液体噴射装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】模擬臓器を示す説明図である。
【図３】模擬臓器の作製方法を示す工程図である。
【図４】第１の材料と第２の材料とを流し込む工程の様子を示す説明図である。
【図５】液体噴射装置を用いて模擬臓器に孔を開けた後を示す説明図である。
【図６】第２実施形態に係る模擬臓器を示す説明図である。
【図７】第３実施形態に係る模擬臓器を示す説明図である。
【図８】第３実施形態において液体噴射装置を用いて模擬臓器に孔を開けた後を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態を説明する。実施形態に係る模擬臓器の切除用に用いられる液体噴射装置について、まず説明する。
【００１５】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．液体噴射装置の構成：
図１は、液体噴射装置２０の構成を概略的に示す説明図である。液体噴射装置２０は、医療機関において利用される医療機器であり、患部に対して液体を噴射することによって、患部を切除する機能を有する。
【００１６】
液体噴射装置２０は、制御部３０と、アクチュエーター用ケーブル３１と、ポンプ用ケーブル３２と、フットスイッチ３５と、吸引装置４０と、吸引チューブ４１と、液体供給装置５０と、ハンドピース１００とを備える。
【００１７】
液体供給装置５０は、給水バッグ５１と、スパイク針５２と、第１〜第５コネクター５３ａ〜５３ｅと、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄと、ポンプチューブ５５と、閉塞検出機構５６と、フィルター５７とを備える。ハンドピース１００は、ノズルユニット２００と、アクチュエーターユニット３００とを備える。ノズルユニット２００は、噴射管２０５と、吸引管４００とを備える。
【００１８】
給水バッグ５１は、透明な合成樹脂製であり、内部に液体（具体的には生理食塩水）が充填されている。なお、本願では、水以外の液体が充填されていても、給水バッグ５１と呼ぶ。スパイク針５２は、第１コネクター５３ａを介して、第１給水チューブ５４ａに接続されている。給水バッグ５１にスパイク針５２が刺されると、給水バッグ５１に充填された液体が第１給水チューブ５４ａに供給可能な状態になる。
【００１９】
第１給水チューブ５４ａは、第２コネクター５３ｂを介して、ポンプチューブ５５に接続されている。ポンプチューブ５５は、第３コネクター５３ｃを介して、第２給水チューブ５４ｂに接続されている。チューブポンプ６０は、ポンプチューブ５５を挟み込んでいる。チューブポンプ６０は、ポンプチューブ５５内の液体を、第１給水チューブ５４ａ側から、第２給水チューブ５４ｂ側に送り出す。
【００２０】
閉塞検出機構５６は、第２給水チューブ５４ｂ内の圧力を測定することで、第１〜第４給水チューブ５４ａ〜５４ｄ内の閉塞を検出する。
【００２１】
第２給水チューブ５４ｂは、第４コネクター５３ｄを介して、第３給水チューブ５４ｃに接続されている。第３給水チューブ５４ｃにはフィルター５７が接続されている。フィルター５７は、液体に含まれる異物を捕集する。
【００２２】
第３給水チューブ５４ｃは、第５コネクター５３ｅを介して、第４給水チューブ５４ｄに接続されている。第４給水チューブ５４ｄは、ノズルユニット２００に接続されている。第４給水チューブ５４ｄを通じて供給された液体は、アクチュエーターユニット３００の駆動によって、噴射管２０５の先端から間欠的に噴射される。このように液体が間欠的に噴射されることによって、少ない流量で切除能力が確保できる。
【００２３】
噴射管２０５及び吸引管４００は、噴射管２０５を内管、吸引管４００を外管とする二重管を構成する。吸引チューブ４１は、ノズルユニット２００に接続されている。吸引装置４０は、吸引チューブ４１を通じて、吸引管４００内を吸引する。この吸引によって、吸引管４００の先端付近の液体や切除片などが吸引される。
【００２４】
制御部３０は、チューブポンプ６０と、アクチュエーターユニット３００とを制御する。具体的には、制御部３０は、フットスイッチ３５が踏まれている間、アクチュエーター用ケーブル３１と、ポンプ用ケーブル３２とを介して駆動信号を送信する。アクチュエーター用ケーブル３１を介して送信された駆動信号は、アクチュエーターユニット３００に含まれる圧電素子（図示しない）を駆動させる。ポンプ用ケーブル３２を介して送信された駆動信号は、チューブポンプ６０を駆動させる。よって、ユーザーがフットスイッチ３５を踏んでいる間は液体が間欠的に噴射され、ユーザーがフットスイッチ３５を踏んでいない間は液体の噴射が停止する。
【００２５】
Ａ−２．模擬臓器の構成：
第１実施形態に係る模擬臓器について、次に説明する。模擬臓器は、ファントムとも呼ばれ、本実施形態においては、液体噴射装置２０によって一部が切除される人工物である。本実施形態における模擬臓器は、液体噴射装置２０の性能評価や、液体噴射装置２０の操作の練習などを目的とした模擬手術に用いられる。
【００２６】
図２は、模擬臓器１０を示す説明図である。図２（ａ）には平面図を示し、図２（ｂ）には図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示した。本実施形態では、水平面をＸ−Ｙ平面、鉛直方向（深さ方向）をＺ方向とする。
【００２７】
模擬臓器１０は、模擬実質１２と、模擬実質１２を支持する支持部材（図示せず）とを備える。
【００２８】
模擬実質１２は、生体の器官（例えばヒトの脳、肝臓等）の実質（実質細胞）を模した人工物である。実質とは，器官の特徴的な機能に直接関わる細胞である。模擬実質１２は、直方体に近い塊状の外形であり、２色によって成形されている。２色は、例えば、白色とオレンジ色であり、十分に混ざらない形で混在した状態となっており、本実施形態では、マーブル模様を形成している。図示では、黒ベタの部分がオレンジ色の部分である。マーブル模様とは、大理石を模した模様の事で、流れるような形を複数の色で多重に重ねたり、練り込んだように見える模様である。模擬実質１２は、図２（ａ）に示すように水平面方向Ｘ−Ｙにおいてマーブル模様となっており、図２（ｂ）に示すように深さ方向Ｚにおいてもマーブル模様となっている。
【００２９】
上記２色は、白色とオレンジ色に限らない。例えば、白色と肌色、オレンジ色と肌色等、種々の色の組合せに換えることができる。また、２色に限る必要もなく、３色以上の色数としてもよい。２色または３色以上といった複数色とは、複数の異なる色であるが、本明細書では、「異なる色」とは、隣り合ったときに視認できる程度に２つの色の距離（２つの色の差の度合い）が離れていることを意味している。
【００３０】
模擬実質１２は、図示しない支持部材によって支持されている。支持部材は、例えば、金属製の容器であり、模擬実質１２を収納することで支持する。
【００３１】
Ａ−３．模擬臓器の作製方法：
図３は、模擬臓器１０の作製方法を示す工程図である。初めに、白色に着色した第１の材料を用意する（工程Ｓ１）。本実施形態では、模擬実質１２の材料として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を採用している。工程Ｓ１では、ＰＶＡに白色の色素（例えば顔料）を混ぜて着色した第１の材料を用意する。
【００３２】
次いで、オレンジ色に着色した第２の材料を用意する（工程Ｓ２）。工程Ｓ２では、ＰＶＡにオレンジ色の色素（例えば顔料）を混ぜて着色した第２の材料を用意する。
【００３３】
続いて、工程Ｓ１で用意した第１の材料と工程Ｓ２で用意した第２の材料とを、支持部材としての容器に流し込む（工程Ｓ３）。
【００３４】
図４は、工程Ｓ３の様子を示す説明図である。例えば、容器５１０は、上方に開口部５１２を有し、下方に底部５１４を有した形状である。開口部５１２の上方に、第１の注入ノズル５２０と第２の注入ノズル５３０とが配置される。工程Ｓ１で用意した第１の材料Ｍ１が、第１の注入ノズル５２０から開口部５１２に向かって注ぎ込まれる。同時に、工程Ｓ２で用意した第２の材料Ｍ２が、第２の注入ノズル５３０から開口部５１２に向かって注ぎ込まれる。この結果、第１および第２の材料Ｍ１，Ｍ２は、先に説明したマーブル模様を形成する。
【００３５】
図３の工程Ｓ３の後、第１および第２の材料Ｍ１，Ｍ２が注入された容器５１０を冷凍させることよって、第１および第２の材料Ｍ１，Ｍ２はマーブル模様状に混ざり合った状態でゲル状に変化（硬化）する（工程Ｓ４）。これによって、容器５１０内に模擬実質１２が形成され、模擬臓器１０が完成する。
【００３６】
Ａ−４．実施形態の効果：
図５は、液体噴射装置２０を用いて模擬臓器１０に孔１２Ｈを開けた後を示す説明図である。模擬臓器１０は、平面図によって示されている。液体噴射装置２０（図１）の噴射管２０５から間欠的に噴射される液体によって、模擬臓器１０の模擬実質１２は徐々に切除されることで、図中では深さ方向Ｚに対して斜め方向に孔１２Ｈが開けられている。本実施形態に係る模擬臓器１０では、模擬実質１２が２色のマーブル模様であることから、孔１２Ｈの壁面にも、図示するように、マーブル模様が現れる。このため、模擬臓器１０は、マーブル模様によってもたらされる色の違いによって、深さ方向の視認性や立体感を高めることができ、使い勝手に優れている。
【００３７】
また、本実施形態の模擬臓器１０によれば、図４を用いて説明したように、２つの材料Ｍ１，Ｍ２を注入するだけで容易にマーブル模様を形成することができることから、製造が容易である。
【００３８】
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態に係る模擬臓器６１０を示す説明図である。図６（ａ）には平面図を示し、図６（ｂ）には図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示した。すなわち、図５は、第１実施形態における図２に対応するものである。
【００３９】
第２実施形態に係る模擬臓器６１０は、模擬実質６１２と、模擬血管６１４と、支持部材（図示せず）とを備える。模擬実質６１２は、第１実施形態に係る模擬臓器１０が備える模擬実質１２と同様のものであり、白色とオレンジ色のマーブル模様を有する。
【００４０】
模擬血管６１４は、生体の血管（例えばヒトの脳血管）を模擬した人工物であり、本実施形態においては中実部材として形成されている。模擬血管６１４の材料としては、ＰＶＡを採用する。模擬血管６１４は赤色によって成形されている。模擬血管６１４は、模擬実質６１２の内部に埋設されている。模擬血管６１４は、模擬手術において、損傷を回避すべき部材である。なお、模擬血管６１４は、中実部材に換えて中空部材とすることもできる。なお、模擬血管６１４の色は、赤色以外の色、例えば青色としてもよいが、模擬実質１２に用いられている色とは異なる色となっている。
【００４１】
図示しない支持部材は、第１実施形態の支持部材と同様に金属製の容器であり、模擬血管６１４が埋設された模擬実質６１２を収納することで支持する。
【００４２】
以上のように構成された第２実施形態に係る模擬臓器６１０は、第１実施形態に係る模擬臓器１０と同様に、模擬実質６１２における色の違いによって、深さ方向の視認性や立体感を高めることができ、使い勝手に優れている。また、模擬臓器６１０では、模擬実質６１２における各色（白、オレンジ）は、模擬血管６１４の色（赤）と異なることから、模擬血管６１４の視認性を損ねることがない。また、模擬実質６１２と模擬血管６１４とを備える模擬臓器６１０とすることができることから、模擬精度を高めることができる。
【００４３】
なお、第２実施形態では、模擬実質６１２は白色とオレンジ色を用いたが、模擬血管６１４の色と異なる色であればいずれの色を用いる構成としてもよい。また、用いる色の数は２色に限ることはなく、３色以上としてもよい。また、第２実施形態では、模擬臓器６１０に備えられる模擬血管６１４は、１本としたが、これに換えて、２本以上としてもよい。
【００４４】
Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態に係る模擬臓器７１０を示す説明図である。図７（ａ）には平面図を示し、図７（ｂ）には図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示した。すなわち、図７は、第１実施形態における図２に対応するものである。
【００４５】
第１実施形態では、模擬実質１２、６１２の複数色がマーブル模様でもたらされるように構成されていた。これに対して、第３実施形態では、模擬臓器７１０の備える模擬実質７１２は、図７(ａ)に示すように平面方向Ｘ−Ｙにおいては単色であるが、図７（ｂ）に示すように深さ方向Ｚにおいては異なる色の層状に成形されている。異なる色としては、例えば、白色とオレンジ色である。図示では、黒ベタの部分がオレンジ色の部分である。なお、異なる色は、２色に限らず、３色以上としてもよい。色の組合せも、白色とオレンジ色に限らず、白色と肌色、オレンジ色と肌色等、種々の色の組合せに換えることができる。
【００４６】
模擬臓器７１０の作製方法は、第１実施形態に係る模擬臓器の作製方法（図３）と同様に、白色に着色した第１の材料と、オレンジ色に着色した第２の材料とを用意する。次いで、第１の材料と第２の材料とを所定量ずつ交互に注入し積層することで、層状の模様を形成する。
【００４７】
図８は、液体噴射装置２０を用いて模擬臓器７１０に孔７１２Ｈを開けた後を示す説明図である。模擬臓器７１０は、平面図によって示されている。液体噴射装置２０（図１）の噴射管２０５から間欠的に噴射される液体によって、模擬臓器７１０の模擬実質７１２は徐々に切除されることで、図中では深さ方向Ｚに対して斜め方向に孔７１２Ｈが開けられている。本実施形態に係る模擬臓器７１０では、模擬実質７１２が深さ方向Ｚにおいて異なる色の層状に成形されている。このため、孔７１２Ｈの壁面にも、図示するように、層状の模様が現れる。このため、第３実施形態に係る模擬臓器７１０は、第１実施形態と同様に、層状の模様によってもたらされる色の違いによって、深さ方向の視認性や立体感を高めることができ、使い勝手に優れている。
【００４８】
なお、第３実施形態の変形例として、深さ方向Ｚにおいては単色であり。平面方向Ｘ−Ｙにおいて異なる色の層状に成形される構成としてもよい。
【００４９】
Ｄ．変形例：
この発明は前記各実施形態およびそれらの変形例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。
【００５０】
・変形例１：
模擬臓器に備えられる模擬実質の主な材質は、ＰＶＡとしたが、これに限られない。例えば、ウレタン、あるいはウレタン以外のゴム系の材料でもよい。
【００５１】
・変形例２：
第２実施形態に係る模擬臓器に備えられる模擬血管の材質は、ＰＶＡとしたが、これに限られない。例えば、ＰＶＡ以外の合成樹脂（例えばウレタン）でもよいし、天然樹脂でもよい。
【００５２】
・変形例３：
模擬実質を、噴射堆積（インクジェット方式などによる３Ｄプリンティング）を用いて作製してもよい。また、模擬血管を、３Ｄプリンティングを用いて作製してもよい。さらに、模擬実質および模擬血管をまとめて、３Ｄプリンティングを用いて作製してもよい。
【００５３】
・変形例４：
模擬実質の形状は、直方体に近い形状としたが、これに限らない。例えば、円柱状、円錐状、円錐台状等の他の形状としてもよい。
【００５４】
・変形例５：
模擬臓器は、液体噴射装置から噴射された液体以外によって、切除されてもよい。例えば、連続的に噴射される液体によって切除されてもよいし、超音波や光メーザーによって切除能力が付与された液体によって切除されてもよい。或いは、金属製のメスによって切除されてもよい。
【００５５】
・変形例６：
実施形態においてはアクチュエーターとして圧電素子を用いる構成を採用したが、光メーザーを用いて液体を噴射する構成や、ヒーターによって液体中に気泡を発生させて液体を噴射する構成、ポンプ等により液体を加圧して液体を噴射する構成を採用してもよい。光メーザーを用いて液体を噴射する構成とは、光メーザーを液体に照射して液体中に気泡を発生させ、この気泡の発生によって引き起こされる液体の圧力上昇を利用する構成である。
【００５６】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…模擬臓器
１２…模擬実質
１２Ｈ…孔
２０…液体噴射装置
３０…制御部
３１…アクチュエーター用ケーブル
３２…ポンプ用ケーブル
３５…フットスイッチ
４０…吸引装置
４１…吸引チューブ
５０…液体供給装置
５１…給水バッグ
５２…スパイク針
５３ａ…第１コネクター
５３ｂ…第２コネクター
５３ｃ…第３コネクター
５３ｄ…第４コネクター
５３ｅ…第５コネクター
５４ａ…第１給水チューブ
５４ｂ…第２給水チューブ
５４ｃ…第３給水チューブ
５４ｄ…第４給水チューブ
５５…ポンプチューブ
５６…閉塞検出機構
５７…フィルター
６０…チューブポンプ
１００…ハンドピース
２００…ノズルユニット
２０５…噴射管
３００…アクチュエーターユニット
４００…吸引管
５１０…容器
５１２…開口部
５１４…底部
５２０…第１の注入ノズル
５３０…第２の注入ノズル
６１０…模擬臓器
６１２…模擬実質
６１４…模擬血管
７１０…模擬臓器
７１２…模擬実質
７１２Ｈ…孔
Ｍ１…第１の材料
Ｍ２…第２の材料
【図１】
2017032624.tif 000003
【図２】
2017032624.tif 000004
【図３】
2017032624.tif 000005
【図４】
2017032624.tif 000006
【図５】
2017032624.tif 000007
【図６】
2017032624.tif 000008
【図７】
2017032624.tif 000009
【図８】
2017032624.tif 000010