ヒトの感触をリアルに再現した注射練習用パッドの開発
近畿大学

生物理工学部 医用工学科
講師 西手 芳明
2023年3月2日

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1背景 （従来技術とその問題点）• 注射操作はあらゆる治療において必要不可欠である。
• タスクシフト/シェアリングにより更なる注射技術の向上、レベルの維持が求められる。
• 市販されている注射練習用パッド(以下：パッド)は注射する際の感覚が異なる。
• 耐久性においても複数回の注射による模擬血液の漏れが問題となり、頻回に交換しなければならない。
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UNIVERSITY＊注射＝穿刺2

研究（新技術の特徴・従来技術との比較）
複数の材料の組み合わせで人肌および血管の 動揺 、筋肉の感触を出し、模擬血液を循環させることで既存の製品よりも人の腕に近い感触が再現でき、さらにコスト面の改善にも取り組む必要があると考えている。
リアル感を持った安価な腕モデルによりトレーニング回数が増え、注射の技術が格段に向上すると考えている。

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目的（想定される用途）• 模擬血液の漏れがなく、複数回の注射が可能で頻回に交換せず、ヒトの感触をリアルに再現する。
• 医療施設や教育機関へ導入することによって、医療従事者および学生の注射技術向上およびレベル維持に繋げる。
・注射トレーニング
・留置針トレーニング ➡ 輸液トレーニング
・模擬血液を循環させた体外循環(血液透析、ECMOなど)
シミュレーション・トレーニングが自施設でも容易に行えるように開発
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4使用材料・機器◉ 豚(雌:生後6か月)、頸動脈(φ 4mm×φ 3mm)
①合成ゴムチューブ φ 6.5mm×φ 4.5mm A硬度:35＊②合成ゴムチューブ φ 6.5mm×φ 4.5mm A硬度:55＊③エラストマチューブ φ 6mm×φ 4mm A硬度:20＊④シリコーンチューブ φ 6mm×φ 4mm A硬度:60＊⑤天然ゴムチューブ φ 6mm×φ 4mm
A硬度:35＊
模擬生体組織（埋設材）：シリコーン、ウレタン混和物、食用肉
アンダー（模擬血管動揺）部：ナイロンブラシ φ 0.1mm×35mm
・デュロメータ/ICHD硬さ計＊…株式会社テクロック
・穿刺針 18G(外径 1.27mm)・万能試験機 EZ-test®(島津製作所)
・メディクイック®プラス(テルモ)(生理食塩液加圧注入用)
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UNIVERSITY＊JIS K 7312 より ゴム硬度による表示
5実 験
人の前腕部の硬度（軟らかさ）測定
JIS K JIS K 7312：デュロメータ硬さ

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本研究は、近畿大学 生物理工学部
生 命 倫 理 委 員 会 の 承 認 を得 て 行 っ てお り ま す。
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実 験 1
腕（前腕部）
柔らかさ測定＊ JIS K 7312より
ゴム硬度計による測定
・断端より6mm以上
・各測定点間隔6mm以上
・資料の厚さ6mm以上
・複数個所測定の中央値

・市販のパッドおよび食用肉、シリコーン、ウレタンで測定
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結 果 120

各 n=5182016N.S

14Ｃ 硬度(HsC)

1210682746471220KINDAIUNIVERSITY

図：生体組織用模擬材料のC硬度比較
8実験2・ヒトの生体血管の代用として豚の頸動脈(以下：頸動脈)を用い、18G穿刺針にて穿刺圧力を測定＊
・模擬血管の穿刺圧力の測定＊(実際の穿刺抵抗の再現性の検討)
・模擬血管による模擬血液（生理食塩液）の漏液(100および300mmHgに加圧)の有無の確認
穿刺の設定条件①上限荷重5N②穿刺角度40度③穿刺深度20mm④穿刺速度10mm/min＊松村裕子ほか(2012)「静脈穿刺に有効な静脈怒張を得るための適切な駆血圧と静脈怒張に関与する客観的指標について」岡山県立大学保健福祉学部紀要.19(1),pp31~38 より
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生理食塩液にて駆血圧60～80mmHgで測定回路内を加圧
9模擬血管チューブの穿刺圧力計測

豚頸動脈（外径4mm、内径3mm）
18G穿刺針にて穿刺圧力測定
EZ-test®(島津製作所)
測定回路セット
生理食塩液（60～80mmHg）

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10模擬血管の漏液試験
300mmHg(40kpa)
穿刺漏液
test回路KINDAI
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４０°

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①合成ゴムチューブ

穿刺

φ6.5mm×φ4.5mm A硬度:35

抜針後

漏液無KINDAIUNIVERSITY

12結果2表．各測定の結果より
血液漏れ 血液漏れ
穿刺圧力値＊(穿刺抵抗の再現性) 100mmHg 300mmHg① 合成ゴム(φ6.5×φ4.5) 35② 合成ゴム(φ6.5×φ4.5) 55③ エラストマ (φ6×φ4) 20④ シリコーン (φ6×φ4) 60⑤ 天然ゴム (φ6×φ4) 35＊豚頸動脈(0.95N)との比較より

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UNIVERSITY〇(1.0N)△(1.4N)△(0.8N)×(2.4N)△(1.3N)
〇：良い
×：悪い
△：微妙

〇〇××〇

〇×××〇

〇：漏れなし×：漏れあり13

パッドの作製方法
手順１
模擬血管チューブの固定(型の作製)

結果1
より

手順２
市販のシリコーンにより模擬組織を作製(C硬度 5～10)*主剤：シリコーン混和物(25：1)
手順３
シリコーン剤を流し込み法により模擬血管チューブを埋設しパッドを作製(90mm×60mm×20mm)

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実験3 (パッドの耐久性の検討)・埋設した模擬血管に模擬血液を60～80mmHg*で加圧し、18G穿刺針の刺入時の圧力測定と漏液を確認する(100・300mmHg)

生理食塩液(模擬血液)＋加圧(60～80mmHg)

図．穿刺圧力測定の様子
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UNIVERSITY*岡山県立大学保健福祉学部の松村らによる
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結果3（パッドの耐久性の検討）

100 mmHg漏液あり
300 mmHg
漏液なし
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UNIVERSITY④ シリコーンチューブ① 合成ゴムチューブA硬度3516血管の動揺および弾力の創出
人体の皮膚表面の血管の感触

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模擬血管の感触17肘～前腕部：正中静脈矢状面

駆血無KINDAI
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エコー像 肘～前腕部：正中静脈断面

駆血有

駆血無

駆血有

1818

人肌の感触と血管の動揺を出す方法（新技術の特徴）
模擬表皮
模擬真皮
模擬血管

筋肉など組織の代用

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特許公開：第6467532号より
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模擬血管の動揺および弾力の創出

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特許公開：第6467532号より

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穿刺トレーニング用パッド作製
筋肉や脂肪組織など
（組立）
模擬
皮膚・組織

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模擬血管

クッションの役割をする部品

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想定される用途
人工透析装置
シミュレータシステム
・通常の操作・トラブル発生時の対処などのトレーニング！
・透析装置の点検

模擬体外循環用腕モデル
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考察（企業への期待）
製品化の可能性について
皮膚、血管、筋肉の擬似パーツの構成によるリアル性の実現（独自性）および安価製造（優位性）の組み合わせにより医療技術分野での低価格かつリアル感のある腕モデルパッドの製造が可能になる。
穿刺トレーニング用腕モデルの作製に係る医用工学的な専門知
識・技術の習得により低価格かつリアル感のある製品の製造・販売が行える企業は？
医療機器の進歩の中で問題となっている医療スタッフの医療技術の向上および技量差の解消が飛躍的に期待できる。
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23実用化に向けた課題• 肘部から前腕部にかけて注射練習用パッドの試作ができた。
• 年齢、性別などトレーニングを受ける医療従事者のニーズに合ったモデルの作製を行う。
• 今後、全身で注射および模擬体外循環、カテーテル治療の練習が行えるモデルの作製を行う。
• 全身のモデルとするには、各部位の血管の太さや皮膚表面からの深さの検討をする必要もある。

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称 ：穿刺トレーニング用モデル• 特許番号 ：第6467532号• 出願人：学校法人近畿大学• 発明者：西手 芳明KINDAI
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お問い合わせ先
近畿大学
リエゾンセンター 武田 和也
ＴＥＬ 06-4307-3099
ＦＡＸ 06-6721-2356
e-mail kazuya.takeda@itp.kindai.ac.jp

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