(57)【要約】  バルーンで血管を閉塞することによって圧較差が生じ、特定部位に選択的に治療剤を投与することが可能であることを体感できる手技シミュレータを提供する。手技シミュレータ（１０Ａ）は、血液を模した液体（Ｌ）を内包する流路（１２）と、液体（Ｌ）に流れを付与する液流発生部材と、カテーテル挿入ポート（１４）とを備える。流路（１２）は、分岐部（２２）の下流に、第１の分岐流路（２４）と第２の分岐流路（２６）とを有する。手技シミュレータ（１０Ａ）は、さらに、第１の分岐流路（２４）の下流側と第２の分岐流路（２６）の下流側との間に圧較差を発生させる圧較差発生部材を備える。液流発生部材は、第１の分岐流路（２４）の下流側と第２の分岐流路（２６）の下流側とに付与される圧力よりも高い圧力を発生する。
2020031474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルを用いた手技をトレーニングするための手技シミュレータであって、
血液を模した液体を内包する流路と、
前記液体に流れを付与する液流発生部材と、
前記流路内に前記カテーテルを介入させるカテーテル挿入ポートと、を備え、
前記流路は、前記カテーテル挿入ポートよりも下流に設けられるとともに少なくとも２つの流路に分岐する分岐部と、前記分岐部の下流に設けられた複数の分岐流路とを有し、
前記複数の分岐流路は、第１の分岐流路と第２の分岐流路とを有し、
前記手技シミュレータは、さらに、前記第１の分岐流路の下流側と前記第２の分岐流路の下流側との間に圧較差を発生させる圧較差発生部材を備え、
前記液流発生部材は、前記第１の分岐流路の下流側と前記第２の分岐流路の下流側とに付与される圧力よりも高い圧力を発生する、手技シミュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の手技シミュレータにおいて、
前記圧較差発生部材は、前記第２の分岐流路の下流側に接続されるともに前記第２の分岐流路よりも低い位置に排出口を有するチューブ、及び／または、前記第１の分岐流路よりも高い位置に排出口を有するチューブ、により構成されている、手技シミュレータ。
【請求項３】
請求項１記載の手技シミュレータにおいて、
前記第１の分岐流路及び第２の分岐流路が形成された流路形成ブロックを備える、手技シミュレータ。
【請求項４】
請求項３記載の手技シミュレータにおいて、
前記流路形成ブロックは、パネル状に形成されている、手技シミュレータ。
【請求項５】
請求項１記載の手技シミュレータにおいて、
前記液体を貯留する第１容器及び第２容器を備え、
前記第１の分岐流路は、第１の終端に連通し、
前記第２の分岐流路は、第２の終端に連通し、
前記第１容器内の前記液体の液面は、前記第２容器内の前記液体の液面よりも高い位置に設定され、
前記第１の終端は、前記第１容器の貯留槽内に連通するとともに前記第１容器内の前記液体の液面よりも低い位置に配置され、
前記第２の終端は、前記第２容器の貯留槽内に連通するとともに前記第２容器内の前記液体の液面よりも低い位置に配置され、
前記第１の分岐流路及び前記第２の分岐流路は、前記第１容器内の前記液体の液面と、前記第２容器内の前記液体の液面との間の高さに配置される、手技シミュレータ。
【請求項６】
請求項５記載の手技シミュレータにおいて、
前記第１の終端よりも高い位置に配置された入口を有する排出流路を備え、
前記排出流路は、前記第１容器から前記第２容器へと前記液体を排出する、手技シミュレータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の手技シミュレータにおいて、
前記第１の分岐流路は、前記第１の分岐流路の他の箇所よりも内径が小さい複数の第１小径分岐流路を有し、
前記第２の分岐流路は、前記第２の分岐流路の他の箇所よりも内径が小さい複数の第２小径分岐流路を有する、手技シミュレータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の手技シミュレータにおいて、
前記流路は、側副血行路を模した連結流路を有する、手技シミュレータ。
【請求項９】
請求項１記載の手技シミュレータにおいて、
前記液体を貯留する第１容器と、
前記複数の分岐流路と前記第１容器とを各々接続する複数の配管と、
前記複数の配管の少なくとも一つに設けられ、かつ、一端部が前記配管に接続され他端部が前記第１容器の液面よりも低い位置に設けられた、前記圧較差発生部材としての腫瘍模擬配管と、
前記配管と前記腫瘍模擬配管との分岐部に設けられ、前記分岐流路を前記第１容器及び前記腫瘍模擬配管のいずれか一方に選択的に連通させる流路切換手段と、
を備えた、手技シミュレータ。
【請求項１０】
請求項９記載の手技シミュレータにおいて、
前記腫瘍模擬配管の他端部に、液体を通過可能なフィルタを有する、手技シミュレータ。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の手技シミュレータにおいて、
前記複数の分岐流路は、分岐前の流路の方向を軸として線対称に形成されるとともに、前記複数の分岐流路の各々の長さが同じ長さに形成されている、手技シミュレータ。
【請求項１２】
請求項１１記載の手技シミュレータにおいて、
前記複数の分岐流路と前記第１容器とを接続する前記複数の配管の長さが各々同じ長さである、手技シミュレータ。
【請求項１３】
請求項１２記載の手技シミュレータにおいて、前記圧較差発生部材は、さらに前記配管の流路断面積を変化させる流量調整手段を備える、手技シミュレータ。
【請求項１４】
請求項９または１０記載の手技シミュレータにおいて、前記第１容器の液面よりも低い位置に液面がある第２容器を備え、前記液流発生部材は前記第２容器の前記液体を汲み上げて前記流路の上流側に供給する、手技シミュレータ。
【請求項１５】
請求項１４記載の手技シミュレータにおいて、前記第１容器の液体を前記第２容器に還流させるドレインチューブを備える、手技シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手技シミュレータに関する。すなわち、カテーテルを用いて治療する際の、生体の癌や腫瘍の血流状態を再現することができ、さらには手術の効果や原理等を学ぶことのできる手技シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
肝臓癌や、前立腺癌、子宮筋腫等に対して、動脈内に挿入したカテーテルを通じて造影剤等の診断剤や、抗癌剤や塞栓物質等の治療剤を投与し、診断・治療する技術が知られている。これらの治療は、癌や腫瘍等の治療対象組織に選択的に治療剤を投与するとともに、正常組織にはできる限り治療剤が流れないようにすることが望ましい。【０００３】
近年、癌組織には微小な動脈血管が過剰形成されることで、動脈流が集中し得ることに着目し、この現象を利用したＢ−ＴＡＣＥ（Balloon occluded Trans Arterial Chemo Embolization）等と呼ばれる手技が、例えば、以下の文献で報告されている。【０００４】
入江、他２名（Irie et al.）、「選択的バルーン閉塞動脈塞栓術中の肝細胞癌結節におけるリピオドールエマルジョンの高密度集積：バルーン閉塞動脈圧の測定（Dense Accumulation of Lipiodol Emulsion in Hepatocellular Carcinoma Nodule during Selective Balloon-occluded Transarterial Chemoembolization: Measurement of Balloon-occluded Arterial Stump Pressure）」、カーディオバスキュラー・アンド・インターベンション・ラジオロジー（Cardio Vascular and Intervention Radiology）、２０１３年、３６号、ｐ．７０６−７１３【０００５】
松本、他９名（Matsumoto et al.）、「バルーン閉塞した動脈の化学塞栓術前のバルーン閉塞動脈圧（Balloon-occluded arterial stump pressure before balloon-occluded transarterial chemoembolization）」、ミニマリ・インベイシブ・セラピー・アンド・アライド・テクノロジーズ（Minimally Invasive Therapy & Allied Technologies）、２０１５年９月２５日、インターネット〈URL：http://www.tandfonline.com/action/journalInformation?journalCode=imit20〉【０００６】
米国特許第９８４４３８３号明細書【０００７】
Ｂ−ＴＡＣＥは、カテーテル先端部のバルーンで治療対象組織より上流の動脈を閉塞した状態で治療剤を投与することで、正常組織と治療対象組織との間で局所的な血圧の較差（圧較差）を生じさせ、治療剤を血流に乗って移動させることにより治療対象部位に特異的に治療剤を集中させる手法である。
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、従来の治療に慣れている医師にとって、生体内で局所的に発生するこのような現象を直感的に理解することは難しく、これらの手技が医療現場で普及しているとは言い難いのが実情である。
【０００９】
そのため、バルーンで血管を閉塞することによって圧較差が生じ、特定部位に選択的に治療剤を投与することが可能であることを体感できる手技シミュレータが求められている。
【００１０】
以下の開示の一態様は、カテーテルを用いた手技をトレーニングするための手技シミュレータであって、血液を模した液体を内包する流路と、前記液体に流れを付与する液流発生部材と、前記流路内に前記カテーテルを介入させるカテーテル挿入ポートと、を備え、前記流路は、前記カテーテル挿入ポートよりも下流に設けられるとともに少なくとも２つの流路に分岐する分岐部と、前記分岐部の下流に設けられた複数の分岐流路とを有し、前記複数の分岐流路は、第１の分岐流路と第２の分岐流路とを有し、前記手技シミュレータは、さらに、前記第１の分岐流路の下流側と前記第２の分岐流路の下流側との間に圧較差を発生させる圧較差発生部材を備え、前記液流発生部材は、前記第１の分岐流路の下流側と前記第２の分岐流路の下流側とに付与される圧力よりも高い圧力を発生する、手技シミュレータである。
【００１１】
上記態様の手技シミュレータによれば、バルーンカテーテルにより分岐部よりも上流側の流路を閉塞すると、圧較差によって第１の分岐流路と第２の分岐流路の一方から他方へと向かう液体の流れが発生する。この状態でバルーンカテーテルの末端開口から模擬治療剤を投与すると、圧較差によって発生した液体の流れに乗って模擬治療剤が流れる。さらに圧較差が維持できるような構成を行うことで、時間的に余裕もって現象を再現できる。従って、使用者は、バルーンで血管を閉塞することによって圧較差が生じ、特定部位への選択的な治療剤の投与が可能であることを体感することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る手技シミュレータの斜視図である。
【図２】バルーンカテーテルの構成説明図である。
【図３】第１実施形態に係る手技シミュレータの第１の作用説明図である。
【図４】第１実施形態に係る手技シミュレータの第２の作用説明図である。
【図５】変形例に係る組織モデルの構成説明図である。
【図６】第２実施形態に係る手技シミュレータの斜視図である。
【図７】第２実施形態に係る手技シミュレータの組織モデルの構成説明図である。
【図８】第２実施形態に係る手技シミュレータの第１の作用説明図である。
【図９】第２実施形態に係る手技シミュレータの第２の作用説明図である。
【図１０】第２実施形態における各流路の長さ及び径を示す表１である。
【図１１】第３実施形態に係る手技シミュレータの斜視図である。
【図１２】第３実施形態に係る手技シミュレータの第１水槽、第２水槽及び組織モデルの高さ方向の位置関係を示す説明図である。
【図１３】第３実施形態に係る手技シミュレータの組織モデルの断面図である。
【図１４】第３実施形態に係る手技シミュレータの作用説明図である（その１）。
【図１５】第３実施形態に係る手技シミュレータの作用説明図である（その２）。
【図１６】第３実施形態の変形例に係る手技シミュレータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、手技シミュレータについて好適な複数の実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の第１実施形態に係る手技シミュレータ１０Ａは、血液を模した液体Ｌを内包する流路１２と、液体Ｌに流れを付与する液流発生部材の一例であるポンプ１３と、流路１２内にカテーテルを介入させるように構成されたカテーテル挿入ポート１４と、液体Ｌを貯留する容器の一例である水槽１６とを備える。液体Ｌとしては、水、グリセリン、マンニトール、低級アルコールのうちの少なくとも１つから選ばれる液体を、単独あるいは混合して用いる。液体Ｌに適宜、造影剤、着色顔料、防腐剤、抗菌剤等を添加してもよい。
【００１５】
流路１２は、生体組織の血管を模した組織モデル２０を有する。組織モデル２０は、血管モデルと捉えることもできる。組織モデル２０は、硬質の樹脂ブロック内に、血管を模した管腔を有するものでもよい。組織モデル２０は、カテーテル挿入ポート１４の下流に設けられるとともに少なくとも２つの流路に分岐する分岐部２２と、分岐部２２の下流に設けられた第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６とを有する。第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６とは、同一水平面内に設けられている。従って、第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６とは同一高さに設けられている。
【００１６】
第１の分岐流路２４は、第１の終端２８に連通している。第２の分岐流路２６は、第２の終端３０に連通している。第１の終端２８と第２の終端３０に付与される圧力は互いに異なり、かつ、いずれの圧力も液流発生部材（ポンプ１３）によって発生される圧力よりも低い。第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６は、それぞれ組織を表現したものとなっている。このうち、第１の分岐流路２４は正常な肝臓組織を表現しており、第２の分岐流路２６は癌細胞が増殖した肝臓組織を表現している。
【００１７】
第１の分岐流路２４に連通する第１の終端２８は、第１排出口２８ａを構成する。第１排出口２８ａは、第１の分岐流路２４の下流で、水槽１６の水面より高い位置から水槽１６へ液体Ｌを排出する。第１排出口２８ａは、外気に開放した開口部である。このため、第１の分岐流路２４には下流側（第１排出口２８ａ側）から、大気圧以外の圧力が略付与されない状態となっている。
【００１８】
第２の分岐流路２６に連通する第２の終端３０は、第２排出口３０ａを構成する。第２排出口３０ａは、第２の分岐流路２６の下流で、水槽１６の底面近傍に接続している。第２排出口３０ａは、水槽１６内に貯留された液体Ｌの液面よりも低い位置に設けられていればよい。水槽１６内の液体Ｌの液面は、組織モデル２０（後述する流路形成ブロック３２）よりも低い位置に設定されている。サイフォンの原理により、第２の分岐流路２６の下流側では、水槽１６へ液体Ｌが流れ落ちる力が働く。これにより、第２の分岐流路２６の下流側は、下流側に向かって圧が付与され続ける状態となる。第２排出口３０ａが設けられる高さは、水槽１６の底面に限るものではなく、組織モデル２０よりも低い位置であればよい。第２排出口３０ａを、水槽１６の側面の低い位置に設けてもよい。
【００１９】
第１の分岐流路２４は、第１の分岐流路２４の他の箇所よりも内径が小さい複数の第１小径分岐流路２４ａを有する。第２の分岐流路２６は、第２の分岐流路２６の他の箇所よりも内径が小さい複数の第２小径分岐流路２６ａを有する。第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６は、それぞれ、微小血管を模した流路である。第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６は、それぞれ、さらに内径が小さい、複数の分岐流路２４ｂ、２６ｂを有する。すなわち、第１の分岐流路２４、及び、第２の分岐流路２６は、流路が枝分かれするごとに、流路の内径が小さくなっている。
【００２０】
全ての流路１２は内部の液体Ｌの流れが目視可能なように、透明な材料から形成されている。第１実施形態では、流路１２の一部を構成する組織モデル２０（分岐部２２、第１の分岐流路２４、第２の分岐流路２６、第１小径分岐流路２４ａ、第２小径分岐流路２６ａ及びそれらの近傍箇所）が、シリコン等の透明な材料からなる流路形成ブロック３２に設けた孔（空洞）によって形成されている。流路１２の他の部分は、複数のチューブによって形成されている。
【００２１】
流路形成ブロック３２は、支持台３３上に水平に設置されている。第１の実施形態において流路形成ブロック３２は、パネル状に形成されるとともに、上面視で四角形状に形成されている。流路形成ブロック３２は、少なくとも第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６を平面に保持している。なお、流路形成ブロック３２の形状は四角形状に限るものではなく、平面視で円形や他の多角形状に形成されてもよい。流路形成ブロック３２は、パネル状でなくてもよい。
【００２２】
具体的に、流路１２のうち、水槽１６とポンプ１３との間、ポンプ１３と流路形成ブロック３２との間、流路形成ブロック３２と第１排出口２８ａとの間、及び流路形成ブロック３２と第２排出口３０ａとの間が、それぞれチューブ３４、３６、３８、４０によって形成されている。
【００２３】
なお、流路１２は、流路形成ブロック３２を用いずに、組織モデル２０がチューブで構成されてもよい。この場合、複数のチューブで構成された組織モデル２０が、支持部材（例えば、支持プレート）に固定されることにより形状が維持されやすくしてもよい。第１実施形態においては分岐部２２にて２つの流路に分岐するものとしたが、３つ以上に分岐するものであってもよい。
【００２４】
ポンプ１３は、チューブ３４を介して水槽１６に入れられた液体Ｌを汲み上げ、流路１２内に、水槽１６側から組織モデル２０側へと向かう液流を発生させる。液体Ｌは、チューブ３６を介して、流路形成ブロック３２に形成された組織モデル２０へと送られる。チューブ３６は、四角形状の流路形成ブロック３２の一側面３２ａに接続されている。流路形成ブロック３２の上記一側面３２ａとは反対側の側面３２ｂに、チューブ３８、４０がそれぞれ接続されている。チューブ３８の出口が、第１の終端２８（第１排出口２８ａ）を構成している。チューブ４０の出口が、第２の終端３０（第２排出口３０ａ）を構成している。手技シミュレータ１０Ａが設置される面からの高さを比較すると、第２排出口３０ａは、第１排出口２８ａよりも低い位置にある。チューブ４０は、第１の分岐流路２４の下流側と第２の分岐流路２６の下流側との間に圧較差を発生させる圧較差発生部材と捉えることができる。
【００２５】
第１実施形態において、ポンプ１３は、第１排出口２８ａに与えられる大気圧及び第２排出口３０ａに与えられる水圧よりも高い圧力で液体Ｌを送液する。ポンプ１３の形式は特に限定されるものではなく、例えば、遠心ポンプが挙げられる。なお、ポンプ１３を、水槽１６内に設置してもよい。本実施形態に適用可能な液流発生部材は、ポンプ１３に限るものではなく、流路１２内に一方向の液流を発生させるものであればよい。例えば、液体Ｌを収容したバッグを、チューブを介して流路１２に接続し、組織モデル２０よりも高い位置にバッグを設置して、液体Ｌを落差により流して、流路１２に液流を発生させてもよい。
【００２６】
分岐部２２よりも上流には、流路１２にカテーテルを介入させるためのカテーテル挿入ポート１４を設ける。カテーテル挿入ポート１４は、カテーテルを血管内に挿入する挿入口を模擬している。カテーテル挿入ポート１４には、カテーテルを挿入できるが、流路１２内の液体Ｌが漏れ出さないよう、図示しない弁がカテーテル挿入ポート１４内に設けられている。
【００２７】
なお、チューブ３４、３６、３８、４０のうち１つ以上に、バルブ、クレンメ、コック等の流量調整デバイスを設置し、流量調整デバイスにより流量を調整し、圧力を変化させることができる。さらにバルブ等を可変型電磁弁等に置き換え、ＰＣや専用の制御装置を用いることにより、様々な条件を設定して自動制御することも可能である。
【００２８】
図２に示すように、手技シミュレータ１０Ａに使用するためのカテーテル４６（バルーンカテーテル）は、カテーテル本体４８と、カテーテル本体４８の先端部に設けられた拡張及び収縮が可能なバルーン５０と、カテーテル本体４８の基端部に接続されるハブ５２とを備える。バルーン５０の内部は、カテーテル本体４８に設けられた拡張用ルーメンを介して、ハブ５２に設けられた拡張用ポート５４に連通している。拡張用ポート５４から拡張用液体を注入することで、バルーン５０が拡張する。図２では、拡張状態のバルーン５０を示している。なお、拡張用液体は、図示しないシリンジ等を用いて注入される。
【００２９】
ハブ５２は、ターゲットとする組織の血管に、治療剤を注入するための注入用ポート５６を有する。注入用ポート５６は、カテーテル本体４８の内部に設けられた注入用ルーメンを介して、カテーテル４６の末端開口４７に連通する。注入用ポート５６から注入された治療剤は、末端開口４７から血管内に投与される。なお、注入用ルーメンは、ガイドワイヤルーメンとしても機能する。
【００３０】
次に、上記のように構成された手技シミュレータ１０Ａの作用を説明する。
【００３１】
図３に示すように、使用者は、カテーテル挿入ポート１４を介してカテーテル４６を流路１２に挿入し、バルーン５０を拡張していない状態で、末端開口４７から模擬治療剤を投与した場合の模擬治療剤の挙動を視認できる。使用者は、模擬治療剤として、着色された液体Ｌ′（以下、着色水と呼ぶ）を投与（注入）する。バルーン５０を拡張していない状態では、流路１２に投与された着色水は、ポンプ１３によって送液される液体Ｌとともに、下流側に流れる。この際、分岐部２２においては、液体Ｌ及び着色水は、第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６のいずれにも流れる。これは、ポンプ１３（図１）により送り出される流圧が、第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６の下流側の圧力のいずれよりも高いためである。後述する液体Ｌの液面と組織モデル２０との落差が大きくないため、著しい陰圧が発生してない、すなわち圧較差以上にポンプの流れが成立するように調整されている。また着色水の移動による格差を認知するには、液体Ｌは透明であることが好ましい。なお、着色水には、固形塞栓物質を加えてもよい。固形塞栓物質としては、ゼラチン、球状プラスティック、蛍光片が好適に用いられる。
【００３２】
次に、使用者は、図４に示すように、バルーン５０を拡張して分岐部２２よりも上流側の流路１２を閉塞させる場合の模擬治療剤の挙動を視認できる。バルーン５０を拡張した状態でカテーテル本体４８の末端開口４７から着色水を投与する。着色水は、バルーン５０によって上流側の流路が閉塞されていることから、ポンプ１３による圧力を受けることが無い。このため、着色水は、着色水注入時の圧力のみが付与されて、下流側に流される。
【００３３】
この際、使用者が着色水を、液体Ｌの流れ（血流）に変化を与えることの無いよう、少量ずつ、非常に弱い圧力で注入すると、第１排出口２８ａ側から逆流した液体Ｌが、分岐部２２を経由して第２の分岐流路２６及び第２排出口３０ａ側へ流れる現象が生じる。微弱な圧力で投与された着色水は、第１排出口２８ａ側から第２排出口３０ａ側への液体Ｌの流れに乗り、第１の分岐流路２４側には流れず、第２の分岐流路２６側のみに選択的に流れていく現象が生じる。このとき、バルーン５０の閉塞位置よりも下流の流路では、第２の分岐流路２６から第２排出口３０ａへの流れ込みによる陰圧力が付与されるため、圧力値はゼロにならないが、第１排出口２８ａ側が大気圧であることにより、相対的に第２排出口３０ａ側よりも圧力が高くなっているからである。使用者が大気圧よりも高い圧力で着色水を注入した場合は、第２の分岐流路２６側のみに選択的に流れていく現象が生じない。後述する図６は、図３の第１排出口２８ａからの逆流に対して、持続的な流れを発生さできるよう、かつ、図２の流路１２からの流れを維持できるような構成としたものである。
【００３４】
これにより、手技シミュレータ１０Ａの使用者は、血管分岐部の上流でバルーン５０を拡張し、血管を閉塞した状態で治療剤を投与するＢ−ＴＡＣＥ手技をはじめとしてバルーン閉鎖手技の理解やトレーニングの習得を好適に実施できる。使用者は、目標部位の上流側で圧較差が生じていることを確認する訓練や、周囲の組織よりも低圧となっている目標部位に対して治療剤を選択的に投与する訓練を習得できる。さらに、Ｂ−ＴＡＣＥ手技に必要な、弱い圧力でゆっくりと薬剤を投与する方法を習得できるため、ワンショットで注入する従来の造影剤や治療剤とは異なる治療手技を身に着けることができる。また、Ｂ−ＴＡＣＥ以外でも、バルーンを用いた血流遮断技術を行った場合に、他の血流が流れ込む様子や、組織中の圧較差がある部分の手技説明やシミュレーションモデルとして使用できる。
【００３５】
この手技シミュレータ１０Ａは、第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６が形成された流路形成ブロック３２を備える。この構成により、生体組織を模した第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６の形状及び高さを所望の状態に安定して設定することができる。
【００３６】
第２の終端３０は、第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６よりも低い位置に配置されている。このため、第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６が液体で満たされていれば、サイフォンの原理により第２の終端３０には、水槽１６内に向かう圧（陰圧）が付与される。これにより簡単な構成で、第１の分岐流路２４と第２の分岐流路２６との間に圧較差を発生させることができる。
【００３７】
液流発生部材は、ポンプ１３であるため、所望の圧力で容易かつ確実に、流路１２内に流れを付与することができる。また、水槽１６の液体Ｌを、流路１２内で循環させることで、長時間の訓練を行うことができる。
【００３８】
図１に示した手技シミュレータ１０Ａでは、第１の分岐流路２４及び第２の分岐流路２６がそれぞれ下流側接続ポート２５、２７を１つずつ有する組織モデル２０が用いられているが、このような組織モデル２０に代えて、図５に示す組織モデル２０ｍが用いられてもよい。この組織モデル２０ｍは、図１等に示した組織モデル２０よりも流路の分岐が複雑となっており、ヒトの肝臓組織により近い構造を有している。
【００３９】
図５に示すように、組織モデル２０ｍの第１の分岐流路２４ｍ及び第２の分岐流路２６ｍは、それぞれ下流側接続ポート２４ｍａ、２６ｍａを複数個ずつ有する。具体的に、第１の分岐流路２４ｍは、下流側接続ポート２４ｍａを２つ有する。例えば、第２の分岐流路２６ｍは、下流側接続ポート２６ｍａを４つ有する。図１等に示した組織モデル２０と同様に、この組織モデル２０ｍにおいても、第１の分岐流路２４ｍ及び第２の分岐流路２６ｍは、それぞれ複数の小径流路５８（５８ｂ〜５８ｄ）を有する。一例であるが、流路５８ａの径は２．５ｍｍであり、これより細い流路５８ｂの径は２ｍｍであり、さらに細い流路５８ｃの径は１．５ｍｍであり、最も細い流路５８ｄの径は１ｍｍである。
【００４０】
手技シミュレータ１０Ａにおいて組織モデル２０ｍを用いることにより、手技シミュレータ１０Ａの使用者は、よりリアリティのあるトレーニングを実施することができる。
【００４１】
図６に示すように、本実施形態の第２実施形態に係る手技シミュレータ１０Ｂは、血液を模した液体Ｌを内包する流路６０と、液体Ｌに流れを付与する液流発生部材の一例であるポンプ１３と、流路６０内にカテーテルを介入させるカテーテル挿入ポート１４と、液体Ｌを貯留する第１容器の一例である第１水槽６２と、液体Ｌを貯留する第２容器の一例である第２水槽６４とを備える。すなわち、図６は、図１の第１排出口２８ａを第１水槽６２に接続させたものであり、図１における水槽１６は、図６における第２水槽６４と位置づけられる。
【００４２】
全ての流路６０は内部の液体Ｌの流れが目視可能なように、透明な材料から形成されている。流路６０は、生体組織の血管を模した組織モデル７０（血管モデル）に連通する。組織モデル７０は、シリコン等の透明な材料からなる流路形成ブロック７２と、流路形成ブロック７２内に設けられるとともに、流路形成ブロック７２の一端側から他端側に通じる管腔とを有する。流路形成ブロック７２は、第２水槽６４の上部（第２水槽６４内の液体Ｌの液面よりも上方）に設置される。第１水槽６２は、流路形成ブロック７２の上面よりも上部に液面を有するように設置される。
【００４３】
組織モデル７０は、複数の分岐流路として、第１の分岐流路７４と、第２の分岐流路７６とを有する。第１の分岐流路７４は、第１の終端７８に連通している。第２の分岐流路７６は、第２の終端８０に連通している。第２の分岐流路７６は組織モデル７０より低い位置であってもよい。第１の終端７８と第２の終端８０に付与される圧力は互いに異なり、かつ、液流発生部材（ポンプ１３）によって発生される圧力よりも低い。第１の分岐流路７４及び第２の分岐流路７６は、それぞれ肝臓組織を表現したものとなっている。このうち、第１の分岐流路７４は正常な肝臓組織を表現しており、第２の分岐流路７６は癌細胞が増殖した肝臓組織を表現している。
【００４４】
図７に示すように、組織モデル７０は、分岐部８２ａで主流路８１から２本の流路８３に分岐しており、さらに下流に設けられた分岐部８２ｂ、８２ｃで２回ずつ分岐し、最終的に人の肝臓の部位を想定した計８本の流路Ｓ１〜Ｓ８に分岐している。分岐部８２ａ〜８２ｃは、第２実施形態ではいずれも２本の流路に分岐するものとしたが、複数本の任意の数の分岐とすることができる。
【００４５】
各分岐部８２ａ〜８２ｃの下流には、分岐した流路同士をつなぐ連結流路８５が複数本ずつ（この実施形態では２本ずつ）設けられている。各連結流路８５は、組織の側副血行路を模したものである。組織モデル７０における流路の径（内径）は、分岐する毎に、元の（分岐前の）流路の径よりも細くなるように設計されている。分岐後の径は、分岐前の径の７０〜９０％となるよう設計されることが好ましい。この実施形態では、分岐後の径は、ヒトの肝臓組織に近づけるため、分岐前の径の８０％程度（７８〜８２％）となるよう設計されている。第２実施形態における各流路の長さ及び径は、図１０に示す表１の通りである。
【００４６】
図７に示すように、流路Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ７、Ｓ８は、流路形成ブロック７２に接続されたチューブ８６を介して下流で合流し、単一の流路となる。すなわち、チューブ８６は、流路Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ７、Ｓ８に接続された複数の接続流路８６ａと、複数の接続流路８６ａと合流部８６ｂを介して繋がった１つの合流路８６ｃとを有する。同様に、流路Ｓ４〜Ｓ６は、流路形成ブロック７２に接続されたチューブ８８を介して下流で合流し、単一の流路となる。すなわち、チューブ８８は、流路Ｓ４〜Ｓ６に接続された複数の接続流路８８ａと、複数の接続流路８８ａと合流部８８ｂを介して繋がった１つの合流路８８ｃとを有する。正常な肝臓組織を表現した第１の分岐流路７４は、流路Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ７、Ｓ８を有する。癌細胞が増殖した肝臓組織を表現した第２の分岐流路７６は、流路Ｓ４〜Ｓ６を有する。
【００４７】
図６において、ポンプ１３は、第２水槽６４に入れられた液体Ｌを汲み上げ、流路６０内に、第２水槽６４側から組織モデル７０側へと向かう液流を発生させる。具体的に、ポンプ１３は、第２水槽６４に接続されたチューブ９０を介して第２水槽６４から液体Ｌを汲み上げ、チューブ９１を介してＴ字形管９２に送られる。Ｔ字形管９２の一端９２ａは、流路形成ブロック７２に接続されたチューブ９４に接続されている。Ｔ字形管９２の他端９２ｂには、カテーテル挿入ポート１４が設けられている。ポンプ１３によって汲み上げられた液体Ｌは、Ｔ字形管９２を介して、組織モデル７０へと送られる。
【００４８】
第１水槽６２及び第２水槽６４は、それぞれ液体Ｌを貯留し、互いに液面高さが異なる。具体的に、第１水槽６２内の液体Ｌの液面は、第２水槽６４内の液体Ｌの液面及び組織モデル７０（流路形成ブロック７２）よりも高い位置にある。
【００４９】
一端が第１の分岐流路７４に接続されたチューブ８６の他端は、第１の終端７８を構成しており、第１水槽６２の貯留槽内に連通するとともに第１水槽６２内の液体Ｌの液面よりも低い位置に接続している。第２実施形態では、チューブ８６の他端（第１の終端７８）は第１水槽６２内の液体Ｌに水没する態様で配置されているが、このような構成に代えて、チューブ８６の他端は第１水槽６２の壁に接続されて第１水槽６２の貯留槽と連通してもよい。
【００５０】
第１水槽６２には、第１の終端７８よりも高い位置で、排出流路の一例であるチューブ９６の一端（入口９６ａ）が接続されている。チューブ９６の他端（出口９６ｂ）は、チューブ９６の一端よりも低く、かつ第２水槽６４内の液体Ｌの液面よりも高い位置に設けられている。チューブ８６を介して第１水槽６２内に液体Ｌが流入し、第１水槽６２内の液体Ｌの液面がチューブ９６の入口９６ａの高さに達すると、液体Ｌはチューブ９６を介して第２水槽６４内へと排出される。従って、第１水槽６２内の液体Ｌの液面高さは、チューブ９６の入口９６ａの高さで一定に保たれ、訓練中に第１水槽６２から液体Ｌがあふれ出ることを抑制する。チューブ９６は、チューブ８６から流れ込む液体Ｌの量と、チューブ１０１から流れ込む液体Ｌの量との和に対して、十分排出可能な径を有する。これにより、第１水槽６２の液面を一定に保つとともに、チューブ８６を介して、第１の分岐流路７４（正常な肝臓組織を模す）に付与する圧（バックフロー）を、長時間にわたって一定にすることができる。
【００５１】
一端が第２の分岐流路７６に接続されたチューブ８８の他端は、第２の終端８０を構成しており、第２水槽６４の貯留槽内に連通するとともに第２水槽６４内の液体Ｌの液面よりも低い位置で接続している。チューブ８８は、第１の分岐流路７４の下流側と第２の分岐流路７６の下流側との間に圧較差を発生させる圧較差発生部材と捉えることができる。第２実施形態では、チューブ８８の他端（第２の終端８０）は第２水槽６４の壁に接続されて第２水槽６４の貯留槽と連通しているが、このような構成に代えて、チューブ８８の他端が第２水槽６４内の液体Ｌに水没する態様（第２水槽６４の壁に接続されていない態様）で配置されてもよい。
【００５２】
図６において、第１の分岐流路７４と連通した第１の終端７８と、第２の分岐流路７６と連通した第２の終端８０とは、圧力値が異なる。このため、第１の分岐流路７４と第２の分岐流路７６との間には圧較差が生じている。具体的には、第１の分岐流路７４には、第１水槽６２内の液体Ｌの水位と組織モデル７０（流路形成ブロック７２）との高低差に応じた圧力（陽圧）がかかり、第２の分岐流路７６には、組織モデル７０（流路形成ブロック７２）と第２水槽６４との高低差に応じた圧力（陰圧）がかかっている。従って、第１の分岐流路７４と第２の分岐流路７６との間では、第１の分岐流路７４にかかる圧力が相対的に高く、第２の分岐流路７６にかかる圧力が相対的に低い。
【００５３】
ポンプ１３が発生する流圧は、第１の終端７８及び第２の終端８０に付与される圧力よりも高い。すなわち、分岐部８２ａの上流側に付与される単位断面積あたりの圧力は、第１の終端７８における単位断面積あたりの圧力よりも大きい。また、分岐部８２ａの上流側に付与される単位断面積あたりの圧力は、第２の終端８０における単位断面積あたりの圧力よりも大きい。このため、図８に示すように、ポンプ１３によって液体Ｌに流れが付与された流路６０内に、カテーテル挿入ポート１４からカテーテル４６を挿入し、分岐部８２ａの上流側にカテーテル４６の末端を配置し、バルーン５０を拡張しない状態でカテーテル４６の末端開口４７から治療剤（着色水）を投与（注入）すると、第１の分岐流路７４側と第２の分岐流路７６側の両方に流れていく。
【００５４】
一方、図９に示すように、分岐部８２ａの上流でバルーン５０を拡張することにより流路を閉塞した状態で、カテーテル４６の末端開口４７から治療剤を模擬した着色水を微弱な圧力で投与すると、上記した圧較差により、組織モデル７０内では第１の分岐流路７４側から第２の分岐流路７６側へと液体Ｌが流れる現象が生じる。従って、末端開口４７から吐出された着色水は、第１の分岐流路７４側には流れず、第２の分岐流路７６側（流路Ｓ４〜Ｓ６）のみに流れていく現象が生じる。すなわち、分岐流路が接続する終端の圧力の差に基づき、カテーテル４６で塞栓したときと、塞栓していないときとで、Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ７、Ｓ８で着色水の流れる方向が図８とは反対となる。このときに第１水槽６２の液体Ｌの液面が組織モデル７０の上面より同じ、または１〜５ｃｍ、好ましくは１〜３ｃｍ程度高い場合、組織モデル７０内の液体Ｌの流れが視認しやすい流速となる。
【００５５】
従って、第１実施形態と同様に、第２実施形態に係る手技シミュレータ１０Ｂの使用者は、血管分岐部の上流でバルーン５０を拡張し、血管を閉塞した状態でゆっくりと治療剤を投与した場合、下流側に圧較差の生じ得る条件があることを目視で確認できる。これにより、目標部位が低圧であることが確認されれば、使用者は、目標部位に選択的に投与が可能であることを実感することができる。また、血管を閉塞した状態で、高い圧力で治療剤を投与した場合、使用者は、バルーン５０で閉塞した下流側において圧較差を利用した投与はできないことを理解することができる。
【００５６】
また、図６に示したように、この手技シミュレータ１０Ｂは、液体Ｌを貯留する第１水槽６２及び第２水槽６４を備え、第１水槽６２内の液体Ｌの液面は、第２水槽６４内の液体Ｌの液面よりも高い位置に設定されている。第１の終端７８は、第１水槽６２の貯留槽内に連通するとともに、第１水槽６２内の液体Ｌの液面よりも低い位置に配置されている。第２の終端８０は、第２水槽６４の貯留槽内に連通するとともに第２水槽６４内の液体Ｌの液面よりも低い位置に配置されている。第１の分岐流路７４及び第２の分岐流路７６は、第１水槽６２内の液体Ｌの液面と、第２水槽６４内の液体Ｌの液面との間の高さに配置される。この構成により、流路６０内でバルーン５０を拡張したときに、第１の終端７８から空気が流入することがなく、第１の分岐流路７４側から第２の分岐流路７６側へと向かう流れを連続的に作り出すことができる。すなわち、図１においては第１の終端２８からバルーンを膨らました際に一定以上時間がたつと空気が流入しうるが、図６では空気が流入しないように構成されている。また、図６の手技シミュレータ１０Ｂにおいて、チューブ８８、及び／または、第２水槽６４を省略することができる。すなわち、第２の分岐流路７６に対して、チューブ８６を陽圧発生部材としても、手技シミュレータ１０Ｂと同様のシミュレータが実現できる。
【００５７】
この手技シミュレータ１０Ｂは、第１の終端７８よりも高い位置に配置された入口９６ａを有する排出流路（チューブ９６）を備え、排出流路は、第１水槽６２から第２水槽６４へと液体Ｌを排出する。この構成により、バルーン５０が流路６０内に挿入されていないとき、または、バルーン５０が流路６０内で拡張されていないときに、第１の分岐流路７４から第１の終端７８を介して第１水槽６２に液体Ｌが流入する。その際、チューブ９６は十分な内腔を有するため、所定量を超える分の液体Ｌは、排出流路（チューブ９６）により第２水槽６４へと排出される。このため、持続的にシミュレーションを行うことができる。また、チューブ１０１をＴ字形管９２から第１水槽６２へさらに接続することで、バルーン５０を拡張したときに、第１水槽６２に液体Ｌを補充することができる。これにより、第１の分岐流路７４から第２の分岐流路７６の流れを、より長い時間発生させることが可能になり、長時間のトレーニングが可能となる。
【００５８】
図７に示したように、第２実施形態においては、複数の側副血行路の役割を示す連結流路８５を有するため、バルーン５０の拡張位置を分岐部８２ａの上流のみならず、その下流の様々な位置で試すことができる。例えば、図７において、連結流路８５ａに対して若干だけ上流の位置Ｐ１にバルーン５０を配置して、拡張せずに着色水を強い圧力で投与した場合（例えば、１ｍＬの着色水を数秒間で注入する場合や、造影剤を注入して血管造影する場合と同程度の注入圧力）、着色水は、分岐部８２ｂの下流の流路Ｓ５〜Ｓ８全体に流れるとともに、位置Ｐ１のすぐ下流の連結流路８５ａを介して一部が流路Ｓ１〜Ｓ４側にも流れて行く。
【００５９】
また、位置Ｐ１にバルーン５０を配置して拡張し、位置Ｐ１で流路を塞いで着色水をゆっくりと投与した場合、そのすぐ下流の連結流路８５ａには、流路Ｓ４〜Ｓ６（第２の分岐流路７６）を介してチューブ８８からの陰圧がかかるため、流路Ｓ４〜Ｓ６側には着色水が選択的に流れる。このため、投与された着色水は、接続流路８６ａからの圧力により流路Ｓ７、Ｓ８には流れない。
【００６０】
位置Ｐ２にバルーン５０を配置して拡張した場合に、着色水を強い圧力で注入すれば、Ｓ５〜Ｓ８に流れるが、着色水を微弱な圧力で注入すれば、流路Ｓ５及びＳ６側のみに、より選択的に流れる現象が生じることが示せるということである。これは、位置Ｐ２のすぐ下流に連結流路８５ｂがあるためである。使用者は、側副血行路の存在を容易に視認できるため、バルーン５０を拡張させる位置を選択するトレーニングや、適切な注入圧を習得することができる。これにより、使用者は、例えば、患者の正常組織へ到達する抗がん剤を減らす手技が習得できる。
【００６１】
このように、第２実施形態では、様々な位置にバルーン５０を配置し拡張させた場合に生じる現象を確認することができる。また、血管造影手技と異なる治療剤投与手技を模擬することができ、ターゲット組織へ選択的に、治療剤を効果的に投与する訓練を行うことができる。なお、流路Ｓ１〜Ｓ８の圧較差の組み合わせは、チューブ８６、８８の接続部位を変えることで自由に設定変更が可能である。
【００６２】
ここで、実際の血管の現象に近く、理想的な圧較差による血流の変化を生じさせる条件としては、図６において、例えば、ポンプ１３による流圧が１３０ｍｍＨｇ程度のとき、第２の分岐流路７６に連通する低圧の排出口（第２の終端８０）側の圧力はそれぞれ６４ｍｍＨｇ以下とし、第１の分岐流路７４に連通する高圧の排出口（第１の終端７８）側の圧力は、それぞれ１３０ｍｍＨｇよりも低く、第２の分岐流路７６に連通する排出口（第２の終端８０）側の圧力よりも高いことが望ましい。
【００６３】
図１１に示すように、第３実施形態に係る手技シミュレータ１０Ｃは、第１水槽１１６と、第２水槽１１０と、血液を模した液体Ｌを内包する流路１６０と、生体組織の血管を模した組織モデル１２０（血管モデル）とを有する。組織モデル１２０は、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透明な材料からなる流路形成ブロック１１２に設けられている。組織モデル１２０は、シリコン樹脂等の軟質材（ゴム材）により構成されてもよい。具体的に、組織モデル１２０は、樹形図状に形成された流路形成ブロック１１２と、その内部に設けた孔（空洞）とによって構成される。流路形成ブロック１１２は、第２水槽１１０の上部（第２水槽１１０内の液体Ｌの液面Ｌ２よりも上方）に設けられた台座１１１の上に設置されている。
【００６４】
図１３に示すように、組織モデル１２０は、複数の分岐流路を備えている。液体Ｌが流入する始端部１１２ａ側に最も近い部分に、分岐部１２２が形成されている。この分岐部１２２からは、２つの第１分岐流路１２２ａ、１２２ｂが分岐して延びている。第１分岐流路１２２ａ、１２２ｂは、分岐部１２２の上流側の直線部１１２ｂに対して左右に対称な角度で分岐し、かつ、分岐部１２２から次の分岐までの長さは等しい。２つの第１分岐流路１２２ａ、１２２ｂは、分岐部１２２、第２分岐部１２４、１３０を頂点とした二等辺三角形または正三角形を形成するように延びている。第１分岐流路１２２ａの末端には第２分岐部１２４が設けられており、第２分岐部１２４からは、第２分岐流路１２４ａ、１２４ｂがさらに分岐して延びている。また、第１分岐流路１２２ｂの末端には第２分岐部１３０が設けられており、第２分岐部１３０からは、第２分岐流路１３０ａ、１３０ｂが分岐して伸びている。
【００６５】
上記の第２分岐流路１２４ａ、１２４ｂ、１３０ａ、１３０ｂの末端部には、第３分岐部１２６、１２８、１３２、１３４がそれぞれ設けられている。それらの第３分岐部１２６、１２８、１３２、１３４からは、第３分岐流路１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂがそれぞれ分岐して延びている。すなわち、各分岐部１２２〜１３４において、各々２本の分岐流路に分岐しており、３段階の分岐部を経て、８本の第３分岐流路１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂに分岐している。組織モデル１２０において、どの分岐流路に模擬腫瘍を接続した場合であっても、同等な条件（流動抵抗）を発生できるように、各分岐流路が等しい長さに形成され、直線部１１２ｂの長軸方向に対して左右に対称になるように同じ平面上に形成する。分岐部１２２〜１３４の接続角度、例えば６０°とすることができる。なお、分岐部１２２〜１３４の分岐数は２本に限定されるものではなく、複数本の任意の数に分岐してもよい。
【００６６】
また、各分岐部１２２〜１３４の下流には、分岐した流路同士をつなぐ連結流路１２２ｃ〜１３４ｃが複数本ずつ設けられている。図示の例では、各分岐部１２２〜１３４に対して２〜３本の連結流路１２２ｃ〜１３４ｃが設けられている。これらの、連結流路１２２ｃ〜１３４ｃは、組織の側副血行路を模したものである。組織モデル１２０において、分岐流路１２２ａ〜１３４ｂの径（内径）は、分岐する毎に、分岐前の径の７０〜９０％となるように設計されていることが好ましい。この実施形態では、分岐後の径は、ヒトの管組織に近づけるために、分岐前の径の８０％程度（７８〜８２％）となるように設定されている。流路１６０の直線部１１２ｂの内径は、例えば５ｍｍ程度とすることができる。この場合、第１分岐流路１２２ａ、１２２ｂの内径は４ｍｍ程度とすることができる。また、第２分岐流路１２４ａ、１２４ｂ、１３０ａ、１３０ｂの内径は３．３ｍｍ程度とすることができる。さらに、末端の第３分岐流路１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂの内径は２．８ｍｍ程度とすることができる。各連結流路１２２ｃ〜１３４ｃの内径は、１．５〜１．８ｍｍとすることができる。
【００６７】
上記の組織モデル１２０の８本の第３分岐流路１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂの末端には、それぞれ接続ポート１４１〜１４８が設けられている。図１１に示すように、接続ポート１４１〜１４８には、配管１５１〜１５８がそれぞれ接続されている。接続ポート１４１〜１４８は、配管１５１〜１５８の内側で嵌合させる。配管１５１〜１５８は、全て第１水槽１１６に接続されている。各配管１５１〜１５８の内径は、例えば２．１ｍｍ程度とすることができる。配管１５１〜１５８は、途中で合流して集合配管を構成してもよい。なお、第１水槽１１６に向かう複数の配管１５１〜１５８の少なくとも２つの配管には、三方活栓１７２ａ〜１７２ｃ（流路切換手段）が設けられている。三方活栓１７２には、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの一端部が脱着可能に接続されている。図示の例では、３つの配管１５２、１５３、１５４にそれぞれ三方活栓１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃが取り付けられている。また、三方活栓１７２が取り付けられていない配管１５１、１５５〜１５８には、ポート１５０が装着されている。なお、三方活栓１７２は、全ての配管１５１〜１５８に設けられていてもよい。配管１５１〜１５８において三方活栓１７２は、どの位置に設けられていてもよい。
【００６８】
ポート１５０は、手技シミュレータ１０Ｃをセットアップ作業時に配管１５１、１５５〜１５８内の気泡の除去を可能とするべく、シリンジの先端ノズルを挿入可能な弁を備えて構成されている。ポート１５０の弁は、シリンジの先端ノズルを挿入すると開いて配管１５１、１５５〜１５８内の気泡をシリンジで吸い出すことが可能となっている。ポート１５０は、シリンジの先端ノズルを引き抜くと閉塞する。
【００６９】
配管１５４の三方活栓１７２ｃは、接続ポート１４４に対して、第１水槽１１６または腫瘍模擬配管１７４ｃの終端を選択的に連通させることができる。三方活栓１７２ｃにより接続ポート１４４と腫瘍模擬配管１７４ｃとを連通させると、液体Ｌは腫瘍模擬配管１７４ｃの終端のフィルタ１５９から流出し、第１水槽１１６には流出しない。配管１５２、１５３に設けられた三方活栓１７２ａ、１７２ｂも、同様にして、接続ポート１４２、１４３と腫瘍模擬配管１７４ａ、１７４ｃ、あるいは、接続ポート１４２、１４３と第１水槽１１６、のいずれかで選択的に連通させる。これにより、三方活栓１７２の操作のみで、模擬腫瘍（フィルタ１５９）のある流路を切り換えることができる。
【００７０】
腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの他端部は、終端１７４を有する。終端１７４は、第１水槽１１６の液面Ｌ１よりも低い位置に設定されることで圧較差部材として捉えることができる。腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃは、模擬腫瘍を表現するべく、組織モデル１２０と腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの終端１７４との落差の分だけ、他の配管よりも液体Ｌが流れやすくなっている。腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの終端１７４には、フィルタ１５９が設けられている。フィルタ１５９については後述する。
【００７１】
図１１の例では腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの終端１７４が、第２水槽１１０の外側に配置されているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃが第２水槽１１０の内部に引き回されてその終端１７４が第２水槽１１０内に配置されていてもよい。この場合には、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃから排出される液体Ｌを第２水槽１１０内に回収することができる。腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃは少なくとも一部分が、組織モデル１２０より低い部分の配置されている。
【００７２】
フィルタ１５９は、円筒状の透明な樹脂製筐体の内部に、フィルタを内蔵している。フィルタは、孔径数μｍ程度の微細な細孔を有する多孔質部材である。好ましくはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリウレタン等から製造された膜状部材や、ポリエチレン焼結体等を使用することができる。塞栓剤のような模擬治療剤の投与訓練をする際に、フィルタ１５９で塞栓剤を捕捉することができる。さらに、液体Ｌを通過可能とし、塞栓剤のみ補足するようなフィルタ１５９とするのが好ましい。このように構成すると、塞栓剤を注入してゆくことにより、フィルタ１５９が徐々に塞栓されて流体の流れ方に変化が起こり、逆流や液体Ｌの停滞が発生する。このようにして、組織モデル１２０は、腫瘍細胞に繋がる血管が塞栓される様子を再現し、使用者に塞栓剤注入の治療効果を認知させることができる。
【００７３】
なお、フィルタ１５９の種類や配置、及びフィルタ面積を適宜調整してもよく、また塞栓材に含まれる塞栓物の直径（サイズ）を変えてもよい。フィルタ１５９及び塞栓物のサイズや量を調整することで、閉塞する時間をコントロールすることができ、様々な条件で手技のシミュレーションを行うことができる。また、青色等に着色した模擬塞栓物と、白色のフィルタを用いれば、白色のフィルタに青色の模擬塞栓物が蓄積する様子を容易に視認することができる。さらに、フィルタ１５９に塞栓剤が捕捉された後は、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃとフィルタ１５９を流路から取り外して廃棄することができる。これにより、流路１６０内に塞栓剤が混入しにくくなるため、訓練を連続して行うことができる。バルーン５０による流向変化のみならず塞栓による流れる速さの変化をみることで、使用者は、塞栓治療法をより深く理解することができる。
【００７４】
第１水槽１１６は、組織モデル１２０から排出された液体Ｌの出口である排出ポート１６１〜１６８と、第１水槽１１６に溜まった液体Ｌを第２水槽１１０に還流させるドレインチューブ１７０とを備えている。排出ポート１６１〜１６８は、組織モデル１２０の末端の接続ポート１４１〜１４８にそれぞれ対応して設けられている。排出ポート１６１〜１６８は、配管１５１〜１５８を介して接続ポート１４１〜１４８にそれぞれ接続されている。
【００７５】
図１２に示すように、排出ポート１６１〜１６８は、第１水槽１１６の側壁部に開口している。これらの排出ポート１６１〜１６８は、第１水槽１１６に貯留される液体Ｌの液面Ｌ１よりも低い位置となるように、ドレインチューブ１７０よりも低い位置に開口している。一方、ドレインチューブ１７０は、組織モデル１２０と略同じ高さに設けられている。ドレインチューブ１７０は、第１水槽１１６から第２水槽１１０に向けて延びており、第１水槽１１６に集まった液体Ｌを第２水槽１１０に還流させるように構成されている。第１水槽１１６の液面Ｌ１の位置がドレインチューブ１７０の高さになると、液体Ｌが第２水槽１１０に還流するため、第１水槽１１６の液面Ｌ１の位置は、ドレインチューブ１７０の高さと同じとなる。第１水槽１１６の下には、支持部材１１７が配置されている。支持部材１１７は、ドレインチューブ１７０の高さが組織モデル１２０の高さと略同じとなるか僅かに高くなるように設定されている。液面Ｌ１の高さが組織モデル１２０の高さと同じとなっているため、組織モデル１２０は液体Ｌで常に満たされるとともに、組織内の圧較差を再現できるように、ゆっくりと液体Ｌを流すことができる。
【００７６】
なお、ドレインチューブ１７０は、排出ポート１６１〜１６８を介して流入する液体Ｌの流量に対してオーバーフローしない内径に形成されていることが好ましい。そのため、ドレインチューブ１７０の内径は、ドレインチューブ１７０の断面積Ａが８本の配管１５１〜１５８の流路断面積の合計Ｂに対して、例えば、６０％以上となるように設定することが好ましい。配管１５１〜１５８の内径が２．１ｍｍの場合には、流路断面積の合計Ｂは、３３．９４ｍｍ2となる。この場合、ドレインチューブ１７０の内径を１０ｍｍとすると、その断面積Ａは２８．１４ｍｍ2となるため、ＡがＢの８３％となり、第１水槽１１６からの液体Ｌの排出を確実に行うことができる。従って、ドレインチューブ１７０の内径は、１０ｍｍ以上とすればよく、例えば１０〜１２ｍｍ程度とすることができる。
【００７７】
従って、排出ポート１６１〜１６８は、第１水槽１１６の液面Ｌ１よりも下側に接続される。このため、組織モデル１２０の流路１６０（図１参照）の内圧を高めることや、逆流させることなく、血液を模した液体Ｌを流通させることができる。そのため、ポンプ１１３の液体Ｌの吐出圧力を少なくすることができる。これにより、流路１６０内の液体Ｌの流れを緩やかにして、圧較差の発生及び圧較差による逆流といった現象を、緩やかな流れの下で再現することができる。本実施形態では、流路１６０のうちの分岐前の流路（直線部１１２ｂ）を除く箇所において、バルーン５０（図１４参照）を作用させる訓練を行う場合、図６のようなチューブ１０１を設けることなく、第１水槽１１６の液面を一定に保つことができる。これにより、第１水槽１１６の液面高さは一定に維持されるため、正常な肝臓組織を模した分岐流路に対する圧較差を、長時間にわたって、安定的に発生させることができる。
【００７８】
ポンプ１１３は、第２水槽１１０内に設けられている。ポンプ１１３は、チューブ１１８を介して組織モデル１２０の端部１１２ａに接続されている。ポンプ１１３は、第２水槽１１０内の液体Ｌを汲みだして組織モデル１２０の流路１６０に液体Ｌを供給する。ポンプ１１３による流圧は、第１水槽１１６の液面Ｌ１の位置及び液体Ｌの流動抵抗に応じた圧力となる。
【００７９】
チューブ１１８には、組織モデル１２０の流路１６０にカテーテル４６（図２参照）を介入させるためのカテーテル挿入ポート１１４が設けられている。カテーテル挿入ポート１１４には、カテーテル４６を血管内に挿入する挿入口を模擬している。カテーテル挿入ポート１１４には、カテーテル４６を挿入できるが、流路１６０内に液体Ｌが漏れ出さないように、図示しない弁が設けられている。
【００８０】
次に、以上のように構成された手技シミュレータ１０Ｃの作用を説明する。
【００８１】
手技シミュレータ１０Ｃに使用するためのカテーテル４６は、カテーテル挿入ポート１１４（図１１参照）を介して、組織モデル１２０の流路１６０内に挿入される。配管１５４に設けられた三方活栓１７２によって、接続ポート１４４の配管１５４が、腫瘍模擬配管１７４ｃに連通すると同時に、第１水槽１１６側への流れを止める。図１４に示すように、配管１５４に設けられた三方活栓１７２ｃによって、接続ポート１４４の配管１５４と、腫瘍模擬配管１７４ｃとを連通させると同時に、第１水槽１１６側への流れを止める。その他の接続ポート１４１〜１４３、１４５〜１４８は、第１水槽１１６に連通している。これにより、接続ポート１４４を模擬腫瘍部へ接続する血管、その他の接続ポート１４１〜１４３、１４５〜１４８を正常組織へ接続する血管と見立てることができる。接続ポート１４４に向かう流路が第１の分岐流路に対応し、他の接続ポート１４１〜１４３、１４５〜１４８に向かう流路が第２の分岐流路に対応する。使用者は、第３分岐部１２８よりも上流の部分でバルーン５０を拡張して第２分岐流路１２４ｂを閉塞させる。そして、カテーテル４６の末端開口４７から治療剤を模した着色水または着色塞栓剤を投与する。このとき、着色水または着色塞栓剤は、バルーン５０による閉塞のためにポンプ１１３による圧力を受けることがない。このため、着色水または着色塞栓剤は、注入時の圧力のみが付与されて、下流側、すなわち腫瘍模擬配管１７４ｃの多端部に向かって流される。
【００８２】
図１４では、三方活栓１７２ｃにより、第３分岐流路１２８ｂにおいて、模擬腫瘍に相当する腫瘍模擬配管１７４ｃを通じて液体Ｌが優先的に排出される。その一方で、第３分岐流路１２８ａ側は、第１水槽１１６の液面Ｌ１の位置が組織モデル１２０と略同じ高さとなっているために、液体Ｌが接続ポート１４３から第１水槽１１６側へ流出しない。さらに、このとき、接続ポート１４３は、三方活栓１７２ｂによって、第１水槽１１６と連通し、かつ、腫瘍模擬配管１７４ｂと連通していない状態である。このため、第３分岐流路１２８ｂから液体Ｌが排出されるとともに、第３分岐流路１２８ａから液体Ｌが逆流して、第３分岐流路１２８ｂに向かって流れ込む現象が生じる。そのため、カテーテル４６から投与された着色水は、液体Ｌの流れに乗って、第３分岐流路１２８ｂに選択的に流れていく現象が生じる。すなわち、手技シミュレータ１０Ａ、１０Ｂと同じ液体Ｌの流れの変化を再現できる。
【００８３】
治療剤として着色塞栓剤を用いた場合には、フィルタ１５９に着色塞栓剤が目詰まりすることで、液体Ｌの流れが徐々に遅くなり、やがて流れが止まる。使用者は、塞栓剤による治療効果を目視で確認することができる。塞栓剤は、フィルタ１５９に捕捉されるため、第２水槽１１０内に流入しない。このため、その後の別の分岐流路を用いた手技のシミュレーションを支障なく続行することができる。使用した塞栓剤は、フィルタ１５９及び腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃとともに取り外して廃棄できるため、片付けが簡便になって好適である。図１４では、三方活栓１７２ｃを切り替えて、第１水槽１１６へ液体Ｌの流れを遮断し、腫瘍模擬配管１７４ｃへ流路を切り替えることで、腫瘍模擬配管１７４ｃをターゲット部位としてトレーニングを行える。トレーニング後は、腫瘍模擬配管１７４ｃ及びフィルタ１５９ｃを、三方活栓１７２ｃから取り外して廃棄することができる。
【００８４】
次に、別の第３分岐流路１２８ｂに、模擬腫瘍の位置を切り換えるべく、三方活栓１７２の連通状態を切り換える。図１５に示す例では、接続ポート１４４の配管１５４に設けられた三方活栓１７２ｃを操作することで、腫瘍模擬配管１７４ｃへの流れを遮断するとともに、第１水槽１１６に連通させる。さらに、接続ポート１４３の配管１５３に設けられた三方活栓１７２ｂを操作して、腫瘍模擬配管１７４ｂに連通させるとともに、接続ポート１４３から第１水槽１１６への流路を遮断する。すなわち、接続ポート１４３の下流側に模擬腫瘍を設定する。その他の接続ポート１４１、１４２、１４４〜１４８は、第１水槽１１６に連通することで、正常組織を模擬させることができる。すなわち、第１の分岐流路が接続ポート１４３に向かう流路に切り換わり、その他の接続ポート１４１、１４２、１４４〜１４８に向かう流路が第２の分岐流路となる。
【００８５】
このとき、分岐部１２８よりも上流の部分でバルーン５０を拡張して第２分岐流路１２４ｂを閉塞させる。そして、カテーテル４６の末端開口４７から治療剤を模した着色水または着色塞栓剤を投与する。第３分岐流路１２８ａは、模擬腫瘍に相当する接続ポート１４３の腫瘍模擬配管１７４ｂを通じて液体Ｌが優先的に流出する。その一方で、第３分岐流路１２８ｂは、第１水槽１１６の液面Ｌ１の位置が組織モデル１２０と略同じ高さとなっているために、液体Ｌが接続ポート１４３からは殆ど流出しない。そのため、第３分岐流路１２８ａから液体Ｌが排出されるとともに、第３分岐流路１２８ｂから液体Ｌが逆流して、第３分岐流路１２８ａに流れ込む現象が生じる。そのため、カテーテル４６から投与された着色水または着色塞栓剤は、液体Ｌの流れに乗って、模擬腫瘍に繋がる第３分岐流路１２８ａに選択的に流れていく現象が生じる。
【００８６】
このように、三方活栓１７２を操作するだけで、模擬腫瘍に繋がる分岐流路を変えることができ、複数の分岐流路１２４ａ〜１３４ｂを用いた手技のシミュレーションを容易に行うことができる。これにより、模擬腫瘍に繋がる分岐流路と、模擬正常組織に繋がる分岐流路と、を簡便に切り替えてトレーニングをすることができる。
【００８７】
本実施形態の手技シミュレータ１０Ｃは、液体Ｌを貯留する第１水槽１１６と、複数の第３分岐流路１２６ａ〜１３４ｂと第１水槽１１６とを各々接続する複数の配管１５１〜１５８と、複数の配管１５１〜１５８の少なくとも１つに設けられ、配管１５１〜１５８から分岐して終端１７４が第１水槽１１６の液面Ｌ１よりも低い位置に設定された腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃと、配管１５１〜１５８と腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃとの分岐部に設けられ、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃを第１水槽１１６及び腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃのいずれか一方に選択的に連通させる三方活栓１７２ａ〜１７２ｃ（流路切換手段）と、を備える。このように構成することにより、三方活栓１７２ａ〜１７２ｃを操作するだけで、模擬腫瘍の部位を変えることができ、組織モデル１２０の複数の第３分岐流路１２６ａ〜１３４ｂを用いた手技シミュレーションを簡単に実施することができる。
【００８８】
上記の手技シミュレータ１０Ｃにおいて、第２分岐流路１２４ａ〜１３０ｂ、及び第３分岐流路１２６ａ〜１３４ｂは、第１水槽１１６の液面Ｌ１と同じ高さにある。このように構成することにより、分岐流路１２４ａ〜１３４ｂに、模擬腫瘍を再現に必要な圧較差以外の差圧を発生させない。このため、再現性が高く、均質な訓練を実施することができる。
【００８９】
上記の手技シミュレータ１０Ｃにおいて、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの終端１７４は、フィルタ１５９を有する。フィルタ１５９により、液体Ｌを回収しながら、治療剤として用いる塞栓剤を分離除去することができる。これにより、流路１６０への塞栓剤の混入を低減するとともに、塞栓剤が、フィルタ１５９から腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃに向かって蓄積する様子を確認することができる。この際、着色した塞栓剤の付着により、塞栓状態を視覚的に確認することができて好適である。また、使用後のフィルタ１５９は、腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃの少なくとも１つとともに組織モデル１２０から取り外して廃棄することができるので、組織モデル１２０内及び流路１６０内に混入した塞栓剤の処理が不要となり、片付け作業を簡便化できる。
【００９０】
上記の手技シミュレータ１０Ｃにおいて、組織モデル１２０は、分岐前の流路（直線部１１２ｂ）の長軸方向を軸として、線対称に分岐流路が分岐してもよい。これにより、左右の分岐流路の流路長さが略同じとなり、模擬腫瘍（フィルタ１５９）の位置を左右入れ替えても同等の条件で手技のシミュレーションを行うことができる。
【００９１】
上記の手技シミュレータ１０Ｃにおいて、組織モデル１２０は、分岐部１２２〜１３４を頂点とした略二等辺三角形状または正三角形状に分岐してもよい。さらに、この場合、最初の分岐部１２２から末端の接続ポート１４１〜１４８までの長さが略等しくなるように形成されていてもよい。これにより、いずれの第３分岐流路１２６ａ〜１３４ｂに模擬腫瘍（腫瘍模擬配管１７４ａ〜１７４ｃ及びフィルタ１５９）を接続した場合であっても、同等の条件で手技のシミュレーションを行うことができる。
【００９２】
上記の手技シミュレータ１０Ｃにおいて、第１水槽１１６の液面Ｌ１よりも低い位置に液面Ｌ２を有する第２水槽１１０を備え、ポンプ１１３（液流発生部材）が第２水槽１１０の液体Ｌを汲み上げて流路１６０の上流側に供給するようにしてもよい。この場合には、第１水槽１１６の液体Ｌを第２水槽１１０に還流させるドレインチューブ１７０を備えていてもよい。これにより、液体Ｌを循環させて使用することができ、長時間に亘って手技のシミュレーションを行うことができる。
【００９３】
なお、組織モデル１２０に接続される配管１５１〜１５８の全部または一部には、クレンメ（流量調整手段）が取り付けられていてもよい。クレンメは、配管１５１〜１５８の流路の断面積を減少させることができる。すなわち、クレンメによって配管１５１〜１５８の断面積が変化して、流動抵抗（流量）を変化させることができる。ポンプ１１３によって一定流量で流れ込む液体Ｌに対して、クレンメで配管１５１〜１５８の流動抵抗を増加させると、そのクレンメが接続された分岐流路の内圧が高まり、圧較差を発生させることができる。すなわち、クレンメは、圧較差発生部材としての機能を果たすことができる。これにより、さらに圧較差の発生条件を複雑化させることができるため、上級者向けの訓練が可能となる。
【００９４】
図１６の第３実施形態の変形例に係る手技シミュレータ１０Ｄでは、第１水槽１８０が上方から見てＣ字状に形成されている。第１水槽１８０は、組織モデル１２０の末端の接続ポート１４１〜１４８の各々と、第１水槽１８０との距離が概ね同一となるように、組織モデル１２０の接続ポート１４１〜１４８を取り囲むように側部１８０ａが形成されている。接続ポート１４１〜１４８には、それぞれチューブ１８１〜１８８が接続されている。チューブ１８１〜１８８は、第１水槽１８０の側部１８０ａに接続されて第１水槽１８０と連通している。各チューブ１８１〜１８８の長さは、概ね同じ長さに形成されており、各分岐流路において、チューブ１８１〜１８８を含む流路の長さが略同一となるように構成されている。また、ドレインチューブ１７０を有してもよい。
【００９５】
このように、各分岐流路の長さを同一としておくことで、分岐流路の流動抵抗が略同じとなる。そのため、より緩やかな流体の流れを用いても、容易に圧較差を発生させることができ、圧較差による逆流を再現することができる。そのため、より実際の組織に近い条件の下で、手技のシミュレーションを行うことができる。
【００９６】
上記の諸実施形態は上記した例示に限定されるものではなく、上記の諸実施形態の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…手技シミュレータ
１２、６０、１６０…流路
１３、１１３…ポンプ（液流発生部材）
１４…カテーテル挿入ポート                  １６…水槽
２２、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４…分岐部
２４、７４…第１の分岐流路
２６、７６…第２の分岐流路
４０、８８…チューブ（圧較差発生部材）      ６２、１１６…第１水槽
６４、１１０…第２水槽                      １５１〜１５８…配管
１５９…フィルタ
１７２…三方活栓（流路切換手段）
１７４ａ〜１７４ｃ…腫瘍模擬配管
Ｌ…液体
【図１】
2020031474.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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2020031474.tif 000020
2020031474.tif 000021
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