(57)【要約】      （修正有）【課題】模擬血管周辺での模擬実質の切開や切開を想定した手術練習に適した模擬臓器を提供する。【解決手段】模擬臓器は、人体の実質細胞を模した模擬実質に、人体の血管を模した模擬血管を埋設して備え、模擬血管は、模擬実質に比べて、３倍以上の破断強度を備える。模擬実質の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．０１〜０．０７ＭＰａであり、模擬血管の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．１〜０．３ＭＰａである。【選択図】図３
2017032694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の血管を模した模擬血管と人体の実質細胞を模した模擬実質とを備え、前記模擬血管を前記模擬実質に埋設した模擬臓器であって、
前記模擬血管は、前記模擬実質に比べて、３倍以上のピン押し破断強度を備える、模擬臓器。
【請求項２】
請求項１に記載の模擬臓器であって、
前記模擬実質の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．０１〜０．０７ＭＰａであり、
前記模擬血管の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．１〜０．３ＭＰａである、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】
近年では、手術技能向上のための手術練習に人体の模擬臓器を用いることが常態化している。こうした模擬臓器において、人体における血管を取り囲む人体部位を模擬するよう、人体の筋肉の模擬筋肉層と、筋肉に重なる組織の模擬実質層と、皮膚の模擬皮膚層とを積層した上で、それぞれの硬度の関係を規定することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１２−２０３１５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
手術手技は、模擬臓器における模擬血管への模擬皮膚層の側からの注射針の穿刺に限られず、ウォータージェットメスを用いた模擬血管周辺での切開や切除も含まれる。こうした手術練習においては、ウォータージェットメスからのパルスジェットによる模擬血管周辺の模擬実質の切開や切除の際に、模擬血管の損傷が起き得るのかを把握したり、模擬血管の損傷を起こさないで模擬実質を切開・切除する練習を行ったりできることが望ましい。しかしながら、上記の特許文献で提案された模擬臓器では、血管への穿刺の練習には適しているとは言え、模擬血管周辺での手術練習に対しての配慮に欠けているのが実情である。こうしたことから、本願発明は、模擬血管周辺での模擬実質の切開や切開を想定した手術練習に適した模擬臓器を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、模擬臓器が提供される。この模擬臓器は、人体の血管を模した模擬血管と人体の実質細胞を模した模擬実質とを備え、前記模擬血管を前記模擬実質に埋設した模擬臓器であって、前記模擬血管は、前記模擬実質に比べて、３倍以上のピン押し破断強度を備える。この形態の模擬臓器では、模擬血管周辺の模擬実質に当該模擬実質の破断が起き得る力が作用し、この力が模擬血管に仮に作用しても、模擬血管は損傷を起こさない。よって、この形態の模擬臓器によれば、模擬血管周辺の模擬実質の切開や切除を想定した手術状況を提供できる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記模擬実質の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．０１〜０．０７ＭＰａであり、前記模擬血管の単位面積当たりのピン押し破断強度は、０．１〜０．３ＭＰａであるようにしてもよい。こうすれば、人体の脳における脳実質とこれに埋められた脳内血管とについての破断強度の関係が反映した手術状況を提供できる。
【０００８】
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】
【０００９】
【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】模擬臓器の上面図である。
【図３】図２に示された３−３線断面図である。
【図４】材料の強度試験について説明するための図である。
【図５】強度試験によって得られる実験データを例示するである。
【図６】模擬臓器の作製手順を示すフローチャートである。
【図７】第１部材に第１軟性部材が挿入済みの状態を上面視して示す説明図である。
【図８】図７に示された８−８線断面図である。
【図９】第１模擬血管と第２模擬血管と第３模擬血管が配置済みの状態を上面視して示す説明図である。
【図１０】図９の１０−１０線断面である。
【図１１】第２軟性部材が挿入済みの状態を上面視して示す説明図である。
【図１２】図１１の１２−１２線断面図である。
【図１３】模擬実質が配置済みの状態を上面視して示す説明図である。
【図１４】図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】切除部位を上面視して示す説明図である。
【図１６】図１７の１６−１６線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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パルス状に噴射することによって、患部を切開・切除する機能を有する。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
噴射管２０５および吸引管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。
【００１９】
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。
【００２０】
以下、模擬臓器について説明する。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。
【００２１】
図２は、模擬臓器６００の上面図である。図３は、図２に示された３−３線断面図である。模擬臓器６００は、模擬実質６１０と、軟性部材６２０と、第１模擬血管６３１と、第２模擬血管６３２と、第３模擬血管６３３と、ケース６４０とを備える。第１模擬血管６３１と、第２模擬血管６３２と、第３模擬血管６３３とをまとめて呼ぶ場合は、模擬血管６３０という。
【００２２】
ケース６４０は、第１部材６４１と、第２部材６４２とを備える。第１部材６４１の上に第２部材６４２が固定されることによって、ケース６４０が構成される。ケース６４０がこのように２つの部材から構成されているのは、模擬臓器６００の作製を容易にするためである（詳しくは後述）。
【００２３】
第１部材６４１および第２部材６４２は、軟性部材６２０と模擬血管６３０とを支持するのに十分な剛性を有する材質（鉄、アルミニウム、硬質樹脂など）で作製されている。第１部材６４１および第２部材６４２は、上記十分な剛性を有するために、軟性部材６２０よりも十分、弾性率が高い材質で形成されている。
【００２４】
本実施形態におけるケース６４０は、透明な合成樹脂で作製されている。ケース６４０が透明であることによって、ケース６４０の側面から軟性部材６２０を視認できる。なお、本願の図面においては、何れの部材も透明でないものとして図示する。
【００２５】
軟性部材６２０は、ケース６４０の中央部に形成された円柱状の窪みの内部に配置されている。軟性部材６２０は、第１軟性部材６２１と、第２軟性部材６２２とが積層されることによって形成されている。軟性部材６２０は、模擬実質６１０を保持できるように内部が窪んでおり、円形のコップのような形状を有する。軟性部材６２０は、ケース６４０よりも柔らかく、模擬実質６１０よりも硬い材質で形成されている。本実施形態における軟性部材６２０は、模擬実質６１０と比較して、ピン押し破断強度が５倍、弾性率も５倍となる材質で形成されている。
【００２６】
模擬実質６１０は、生体の臓器（例えばヒトの脳、肝臓等）の本来の生理機能を営む組織である実質（実質細胞）を模した人工物である。本実施形態では、模擬実質６１０は、人体の脳の実質細胞を模しており、軟性部材６２０の中央部に形成された円柱状の窪みの内部に配置されている。模擬実質６１０は、液体噴射装置２０による切開・切除の対象となる部位である。
【００２７】
模擬血管６３０は、人体の脳血管を模した人工物である。模擬血管６３０は、ケース６４０によって保持されており、模擬実質６１０と軟性部材６２０とケース６４０とを貫通することで、模擬実質６１０に埋設されていることになる。第１模擬血管６３１、第２模擬血管６３２および第３模擬血管６３３は、３本ともほぼ水平に配置されている。
【００２８】
第１模擬血管６３１および第２模擬血管６３２は、それぞれ、第３模擬血管６３３に対する交点を有するように配置されている。第１模擬血管６３１および第２模擬血管６３２は、互いに平行に配置され、交点を有しない。ここでいう交点とは、模擬血管６３０を面Ｓ（図３）に投影した場合に、第１模擬血管６３１および第２模擬血管６３２それぞれが、第３模擬血管６３３に対して交わる部位のことである。面Ｓは、ケース６４０の上端に接すると共に、模擬実質６１０がケース６４０から露出した面に接する面である。
【００２９】
本実施形態においては、第１から第３の模擬血管が３本ともが平行にならないように配置されている。第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２が平行に配置され、第３模擬血管６３３が第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２とに対して、水平面における角度が４５°になるように配置されている。第３模擬血管６３３は、第１模擬血管６３１および第２模擬血管６３２と立体交差しており、交差点において第１模擬血管６３１および第２模擬血管６３２よりも上を走っている（図３参照）。
【００３０】
ここで、模擬実質６１０と模擬血管６３０の物性について説明する。模擬血管６３０は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）から中空の部材として作製される。ＰＶＡは、周知のように、作製条件を変化させることで、強度を変化させることができる。本実施形態では、模擬血管６３０のピン押し破断強度が０．２ＭＰａとなるようにＰＶＡの作製条件を規定し、この血管強度を、次のようにして定めた。
【００３１】
豚の脳組織、具体的には豚の脳血管とこれを埋めた豚の脳実質は、人体と強度においてほぼ同程度であることが知られているので、豚脳組織を用いて、模擬血管６３０の強度（単位面積当たりのピン押し破断強度：０．２ＭＰａ）を定めた。また、血管径については、人体の脳内血管を模擬するφ０．２〜０．８ｍｍとした。なお、強度の測定に際しては後述の強度測定機（島津製作所製：小型卓上試験機  ＥＺ−Ｓ）を用いた。
【００３２】
模擬実質６１０は、ＰＶＡの作製条件を変化させることで、強度を変化させることができる。本実施形態では、模擬実質６１０の単位面積当たりのピン押し破断強度（以下、単に、ピン押し破断強度と称する）が模擬血管６３０の１／３以下となるようにした。換言すれば、模擬血管６３０は、模擬実質６１０に比べて、３倍以上の破断強度を備えるようにした。既述したように、本実施形態では、模擬血管６３０のピン押し破断強度を０．２ＭＰａと規定したことから、模擬実質６１０については、０．０１〜０．０７ＭＰａの範囲のピン押し破断強度が得られるよう、ＰＶＡの作製条件を変化させることで強度を調整した。
【００３３】
図４は、材料の強度試験について説明するための図である。図に示す模擬実質試験サンプル６１０Ｓは、模擬実質６１０の形成条件と同じ条件でＰＶＡの硬化を図って形成した模擬実質６１０の試験サンプルである。模擬血管試験サンプル６３０Ｓは、ＰＶＡを用いて模擬血管６３０の形成条件と同じ条件で形成した模擬血管６３０の試験サンプルである。強度測定機８００は、ピン８２０をロードセル８１０を用いて試験サンプルに押し付ける。試験サンプルは、図４に示す強度測定機８００での測定条件に合わせて、厚みは調整される。
【００３４】
模擬実質試験サンプル６１０Ｓと模擬血管試験サンプル６３０Ｓの両試験サンプルは、それぞれ、上記した強度測定機８００の試験台（図示しない）に別々に載せられて、個別に強度試験に処される。強度測定機８００は、強度試験に処される模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓに、ロードセル８１０の押し付け力を、ピン８２０を経て作用させる。強度試験では、模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓの破壊が起こるまで、ピン８２０を押し込み、変形させる。こうした変形の過程でのピン８２０の押し込み力を、ロードセル８１０からリアルタイムで計測する。模擬血管６３０の試験サンプルである模擬血管試験サンプル６３０Ｓのピン押し破断強度の測定に用いるピン８２０は、ピン径が０．５ｍｍであり、１ｍｍ／ｓｅｃの押し込み速度で試験サンプルに押し込むようにした。模擬実質６１０の試験サンプル６１０Ｓのピン押し破断強度の測定に用いるピン８２０は、ピン径が１．０ｍｍであり、１ｍｍ／ｓｅｃの押し込み速度で試験サンプルに押し込むようにした。
【００３５】
図５は、上記の強度試験によって得られる実験データを例示する。縦軸はピン８２０の押し込み力、横軸はピン８２０による押し込み深さを表す。ピン８２０の押し込みは、１ｍｍ／ｓｅｃで実施されるので、図５に示すように、押し込み深さは時間の経過と共に大きくなり、押し込み力は、押し込み深さに対してほぼ線形に増大する。この図５のグラフから、次のようにして模擬実質６１０と模擬血管６３０の物性値が得られる。
【００３６】
図５に示すように、押し込み深さが深さδ２までは、押し込み深さの増大に伴い、押し込み力も増大していく。模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓの弾性率（ＭＰａ）は、線形領域の一部として、押し込み深さが深さδ１（＜δ２）までの領域におけるデータの傾きに基づき算出する。この算出には、次の式（１）を利用する。式（１）は、ヘルツ−スネドン方程式（Hertz Sneddon equation）である。
【００３７】
Ｆ＝２Ｒ｛Ｅ／（１−ν2）｝δ…（１）
【００３８】
式（１）におけるＦは押し込み力、Ｒはピン８２０のピン先の半径、Ｅは弾性率、νはポアソン比、δは押し込み深さである。深さδ１は、データが線形であると近似できる程度に大きな値に設定するのが好ましい。一方で、ヘルツ−スネドン方程式は、深さδが半径Ｒ（＝０．２５ｍｍ或いは０．５ｍｍ）に対して十分、小さい場合に有効であるので、深さδ１を半径Ｒに対して十分、小さく設定するのが好ましい。式（１）を変形すると、次の式（２）になる。
【００３９】
Ｅ＝｛（１−ν2）／２Ｒ｝（Ｆ／δ）…（２）
【００４０】
式（２）におけるＦ／δは、データの傾きである。模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓがほぼ非圧縮性であることに基づき、ポアソン比νは、推定値として０．４９を採用できる。半径Ｒは、先述の通り既知であって、模擬実質試験サンプル６１０Ｓと模擬血管試験サンプル６３０Ｓとで相違する。よって、データの傾きを測定することによって、模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓの弾性率Ｅを算出できる。
【００４１】
図５に示すように、押し込み力は、ある押し込み深さで、ピークアウトする。このようにピークアウトするのは、模擬実質試験サンプル６１０Ｓ、或いは模擬血管試験サンプル６３０Ｓが破断したからだと考えられる。ピークアウト時の押し込み力を最大押し込み力Ｆｍａｘ、最大押し込み力Ｆｍａｘ時の押し込み深さを深さδ２とする。ピン押し破断強度Ｐ（ＭＰａ/ｍｍ2）は、次の式（３）によって算出する。この式における半径Ｒは、先述の通り既知であって、模擬実質試験サンプル６１０Ｓと模擬血管試験サンプル６３０Ｓとで相違する。
【００４２】
Ｐ＝Ｆｍａｘ／（πＲ2）…（３）
【００４３】
上記の試験によって、模擬血管６３０の作製条件を、模擬血管６３０に付与した上記のピン押し破断強度（０．２ＭＰａ/ｍｍ2）に近い強度が得られるように、後述の作製工程において調整する。このように調製した材料を用い、模擬血管６３０を作製する。また、模擬実質６１０については、ＰＶＡの各種調整を、模擬実質６１０に付与した上記のピン押し破断強度（０．０１〜０．０７ＭＰａ/ｍｍ2）が得られるように、後述の作成工程において行う。
【００４４】
図６は、模擬臓器６００の作製手順を示すフローチャートである。まず、第１軟性部材６２１を作製する（ステップＳ７１０）。具体的には、別途、用意した型（図示しない）に対して、ウレタンの主剤と硬化剤とを混ぜて攪拌した混合物を流し込む。この後、ウレタンがエラストマーゲル状にゲル化して第１軟性部材６２１となる。こうした型成形により、上端が開口した凹状の第１軟性部材６２１が得られる。
【００４５】
次に、第１軟性部材６２１を第１部材６４１の窪みに挿入する（ステップＳ７２０）。図７は、第１部材６４１に第１軟性部材６２１が挿入済みの状態を上面視して示す説明図である。図８は、図７に示された８−８線断面図である。
【００４６】
次に、模擬血管６３０を作製する（ステップＳ７３０）。本実施形態では、模擬血管６３０の材料として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を採用する。本実施形態の場合、模擬血管６３０は中空部材であるので、次の作製方法が採用できる。その方法とは、極細線の外周に硬化前のＰＶＡを塗布し、ＰＶＡの硬化後に極細線を引き抜くという手法である。極細線の外径は、血管内径に合わせる。極細線は、金属製であり、例えばピアノ線などで形成する。ＰＶＡを用いた模擬血管６３０の作製に当たっては、既述したように、ピン押し破断強度が０．２ＭＰａ/ｍｍ2となるようにＰＶＡの作製条件を調整し、条件調整済みのＰＶＡとピアノ線等の極細線を用いて、模擬血管６３０を形成する。なお、第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２と第３模擬血管６３３において、相違する模擬血管とする場合には、用いる極細線の径を変えればよい。
【００４７】
次に、模擬血管６３０を配置する（ステップＳ７４０）。図９は、第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２と第３模擬血管６３３が配置済みの状態を上面視して示す説明図である。図１０は、図９の１０−１０線断面図と第２部材６４２の組付けの様子を合わせて示す説明図である。ステップＳ７４０の血管配置は、図９，図１０に示すように、第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２とを所定位置に配置し、その後、第３模擬血管６３３を所定位置に配置することでなされる。
【００４８】
第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２との間隔Ｇは、吸引管４００（図１参照）の直径よりも大きい距離に設定される。こうすることによって、模擬実質６１０の切開・切除の際に、吸引管４００を第１模擬血管６３１と第２模擬血管６３２との間に挿入できる。但し、間隔Ｇが広すぎても、切除対象付近に模擬血管６３０が存在する影響が小さくなってしまうので、吸引管４００の直径の数倍程度に設定される。
【００４９】
次に、第２部材６４２を、第１部材６４１に固定する（ステップＳ７５０）。具体的には、図１０の下段に示すように、矩形枠状の第２部材６４２を第１部材６４１の上に載せて、第１部材６４１と第２部材６４２とによって模擬血管６３０を挟み込む。この状態で、ねじ（図示しない）を用いて、第２部材６４２を第１部材６４１に固定する。これにより、ケース６４０が完成し、第１軟性部材６２１の上方領域が、第２部材６４２に取り囲まれる。
【００５０】
次に、第２軟性部材６２２を作製する（ステップＳ７６０）。作製方法は、第１軟性部材６２１の作製方法（ステップＳ７１０）と同様である。但し、第２軟性部材６２２は、第１軟性部材６２１と形状が異なり、リング形状をなすので、ステップＳ７１０とは別の型を用いる。
【００５１】
次に、第２軟性部材６２２を第２部材６４２の孔に挿入する（ステップＳ７７０）。図１１は、第２軟性部材６２２が挿入済みの状態を上面視して示す説明図である。図１２は、図１１の１２−１２線断面図である。ステップＳ７７０の第２軟質部材挿入によりは、図１１，図１２に示すように、模擬血管６３０が、第１軟性部材６２１と第２軟性部材６２２との間に挟み込まれる。第２軟性部材６２２は、図１２に示すように、ステップＳ７７０において、第２部材６４２よりも高く盛り上がる。つまり、第２軟性部材６２２は、ステップＳ７６０において、第２部材６４２の高さよりも厚いリング状に作製されている。
【００５２】
次に、模擬実質６１０を作製して配置する（ステップＳ７８０）。図１３は、模擬実質６１０が配置済みの状態を上面視して示す説明図である。図１４は、図１３の１４−１４線断面図である。ステップＳ７８０の模擬実質６１０の作製では、ＰＶＡが用いられ、ＰＶＡ素材の調合の他、冷凍による硬化が行われる。模擬実質６１０の配置では、第２軟性部材６２２で取り囲まれた窪みへ、ＰＶＡ素材が流し込まれる。そして、模擬実質６１０の作製に当たっては、ピン押し破断強度が０．０１〜０．０７ＭＰａ/ｍｍ2となるように、ＰＶＡ素材の混合比調整や、作製条件を変化させることで強度等の調整がなされる。なお、模擬実質６１０の作製では、既述したように、破断強度および弾性率が軟性部材６２０の１／５となるようにも、各種調整がなされる。
【００５３】
ステップＳ７８０が完了した後、模擬臓器６００の使用直前になったら、模擬実質６１０および軟性部材６２０の上部を切除する（ステップＳ７９０）。これによって、図２，図３に示される模擬臓器６００が完成し、この模擬臓器６００は、ピン押し破断強度が０．２ＭＰａ/ｍｍ2の模擬血管６３０を、ピン押し破断強度が０．０１〜０．０７ＭＰａ/ｍｍ2の模擬実質６１０に埋設して備える。なお、模擬実質６１０および軟性部材６２０の上部とは、ケース６４０の上面よりも盛り上がった部位のことである。
【００５４】
得られた模擬臓器６００について、模擬実質６１０の切除実験を実施した。この切除実験は、図１に示す液体噴射装置２０の性能評価のために実施した。
【００５５】
図１５は、切除部位Ｓｐを上面視して示す説明図である。図１６は、図１５の１６−１６線断面図である。切除部位Ｓｐは、第１模擬血管６３１と第３模擬血管６３３との交点近傍であり、且つ、第２模擬血管６３２と第３模擬血管６３３との交点近傍である部位として選択されている。液体噴射装置２０では、噴射管２０５からの液体のパルスジェットが模擬実質６１０の切開・切除に適うよう調整され、その調整を経て噴射管２０５から間歇的に噴射された液体のパルスジェットにより、図示する切除部位Ｓｐにおける模擬実質６１０を特段の支障なく切開・切除できることが確認された。
【００５６】
以上説明した実施形態の模擬臓器６００は、模擬血管６３０のピン押し破断強度を模擬実質６１０に比べて３倍以上としたので、図１７に示す模擬実質６１０の切開・切除の手技練習において、噴射管２０５から間歇的に噴射された液体のパルスジェットが模擬血管６３０にまで達して、模擬血管６３０にパルスジェットが仮に当たっても、模擬血管６３０に損傷を起こさない。よって、この実施形態の模擬臓器６００によれば、模擬血管６３０の周辺の模擬実質６１０の切開や切除を想定した手術状況を提供できる。
【００５７】
以上説明した実施形態の模擬臓器６００は、模擬実質６１０のピン押し破断強度を０．０１〜０．０７ＭＰａ/ｍｍ2とし、模擬血管６３０のピン押し破断強度を、模擬実質６１０の３倍以上の０．２ＭＰａ/ｍｍ2とした。こうしたピン押し破断強度であると、模擬実質６１０は、人体の脳における脳実質細胞とほぼ同じ強度物性であり、模擬血管６３０にあっても、脳実質細胞とこれに埋められた脳内血管とほぼ同じ強度物性となる。よって、この実施形態の模擬臓器６００によれば、人体の脳における脳実質細胞とこれに埋められた脳内血管とについての破断強度の関係が反映した手術状況を提供できる。
【００５８】
本発明は、本明細書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、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又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できる。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、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
【００５９】
模擬臓器６００は、脳実質と脳内血管を想定して模擬血管６３０を模擬実質６１０に埋設し、模擬血管６３０のピン押し破断強度を模擬実質６１０の３倍以上の０．２ＭＰａ/ｍｍ2としたが、０．２ＭＰａ/ｍｍ2以外であっても、０．１〜０．３ＭＰａ/ｍｍ2であればよい。
【００６０】
模擬臓器６００は、脳実質と脳内血管を想定して模擬血管６３０を模擬実質６１０に埋設したが、脳以外の臓器を想定することもできる。この場合には、模擬血管６３０のピン押し破断強度を、想定した臓器の血管の損傷が起きるまでのピン押し破断強度とすればよい。
【００６１】
強度測定機での計測仕様により、模擬血管６３０の形態での強度測定が可能であれば、模擬血管６３０のピン押し破断強度を直接計測してもよい。この場合には、上記の両試験サンプルで計測したピン押し破断強度を、シート厚みと模擬血管６３０での厚みの比で補完すればよい。
【００６２】
模擬臓器６００は、間欠的に噴射される液体以外によって、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。
【００６３】
模擬血管６３０の本数は、１本や２本、或いは４本以上であってもよい。少なくとも１本以上の模擬血管６３０が模擬実質６１０に埋設される構成であればよい。
また、模擬血管６３０を中空の部材としたが、中実の部材としてもよい。
模擬血管６３０の材質は、上記の例示に限られない。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。
模擬実質６１０の材質は、上記の例示に限られない。例えば、ＰＶＡ以外の合成樹脂（ウレタンやゴム系の材料）でもよい。
【００６４】
模擬血管６３０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。
模擬実質６１０を、３Ｄプリンティングを用いて作製してもよい。
模擬血管６３０および模擬実質６１０をまとめて、３Ｄプリンティングを用いて作製してもよい。こうした３Ｄプリンティングに際しては、模擬実質６１０と模擬血管６３０との上記した強度関係がインク乾燥後に発現するよう、インクを予め調整すればよい。
【００６５】
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や、ポンプ等により液体を加圧し、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。
【００６６】
実施形態においては、第１部材６４１の上に第２部材６４２が固定されることによって、ケース６４０が構成されることとしたが、これに限定されない。第１部材６４１と第２部材６４２とが誤って相対的に移動しないような構成であればよく、２つの部材が接触することによって発生する摩擦力を用いた接続や、２つの部材を着脱可能とした構成であってもよい。
【００６７】
実施形態においては、模擬血管６３０が、模擬実質６１０と軟性部材６２０とケース６４０とを貫通することで、模擬実質６１０に埋設される構成としたが、これに限定されない。模擬血管６３０が、模擬実質６１０と軟性部材６２０とケース６４０とのうち少なくとも一つを貫通する構成としても良いし、いずれの部材も貫通しない構成としてもよい。模擬血管６３０の少なくとも一部が模擬実質に埋設される構成であればよい。また、模擬血管がケース６４０に固定される構成としたが、これに限定されない。ケース６４０には固定されず、模擬実質との密着によって模擬血管が移動しにくい構成となっていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
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
６００…模擬臓器
６１０…模擬実質
６１０Ｓ…模擬実質試験サンプル
６２０…軟性部材
６２１…第１軟性部材
６２２…第２軟性部材
６３０…模擬血管
６３０Ｓ…模擬血管試験サンプル
６３１…第１模擬血管
６３２…第２模擬血管
６３３…第３模擬血管
６４０…ケース
６４１…第１部材
６４２…第２部材
８００…強度測定機
８１０…ロードセル
８２０…ピン
Ｓ…面
Ｓｐ…切除部位
【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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【図１５】
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【図１６】
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