模拟脏器装置的制作方法

本发明涉及具备模拟脏器的装置。

背景技术：

现有技术中，作为注射练习器具，公知有具备穿刺部和模拟血管的结构(例如专利文献1)。穿刺部具备相当于模仿人体实质(实质细胞)的模拟实质的模拟组织层。模拟血管配置成穿透模拟组织层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-203153号公报

在上述现有技术中，优选地，模拟实质(模拟组织层)与模拟血管贴紧性高地紧贴在一起。即，优选地，模拟血管稳定地固定于模拟实质的内部。但是，事实上，现有技术尚未就模拟实质与模拟血管之间的贴紧性的调整做出充分研究。

技术实现要素：

本发明的技术问题在于，提供能够调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性的技术。

本发明是为了解决上述技术问题的至少一部分而完成的，可作为以下的方式而实现。

(1)本发明的一方式为模拟脏器装置。该模拟脏器装置具备：模拟实质，模仿实质细胞；模拟血管，容纳有液体、并穿透所述模拟实质；以及液压调节部，能调节容纳于所述模拟血管中的液体的压力。根据本方式的模拟脏器装置，通过液压调节部来调节模拟血管内的液体的压力，由此，模拟实质与模拟血管之间的贴紧性将发生变化。因此，本方式的模拟脏器装置能够调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。

(2)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述模拟血管具有：实质内管路部分，包含在所述模拟实质内；以及实质外管路部分，所述实质外管路部分是从所述模拟实质中引出至外侧的部分，所述液压调节部在所述实质外管路部分上通过变更容纳所述液体的区域的长度来调节容纳于所述模拟血管中的液体的压力。根据该构成，通过液压调节部来变更实质外管路部分中容纳液体的区域的长度，从而调节模拟血管内的液体的压力，使模拟实质与模拟血管之间的贴紧性发生变化。因此，本方式的模拟脏器装置能够容易地调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。

(3)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述模拟血管中，至少所述实质外管路部分构成为能弹性变形，所述液压调节部具备能够夹持所述实质外管路部分的一对辊，所述一对辊能够在所述实质外管路部分的范围内移动至不同位置。根据本方式的模拟脏器装置，以简单的构成即可调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。

(4)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述模拟血管中，至少所述实质外管路部分构成为能弹性变形，所述液压调节部具备卷绕所述实质外管路部分的与所述实质内管路部分相反的一侧的卷取(巻き取り)辊。根据本方式的模拟脏器装置，以简单的构成即可调整模拟实质与各实质内管路之间的贴紧性。

(5)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，具备多条所述模拟血管，分别与多条所述模拟血管各自对应地设置有所述液压调节部。根据本方式的模拟脏器装置，能够对多条模拟血管各自单独地调整与模拟实质之间的贴紧性。

(6)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述模拟血管具有：多个所述实质内管路部分；以及一端侧与多个所述实质内管路部分各自连通、而另一端侧汇合成一条的所述实质外管路部分，所述液压调节部在所述实质外管路部分中的汇合而成的部分上变更容纳所述液体的区域的长度。根据该构成，通过液压调节部来变更实质外管路部分中容纳液体的区域的长度，从而模拟实质与各实质内管路部分间的贴紧性一次性变化。因此，本方式的模拟脏器装置能够一次性调整各模拟血管与模拟实质的贴紧性。

(7)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述液压调节部具备：液体储存部，与所述模拟血管连接，用于储存所述液体；以及液体储存部支承部，构成为使所述液体储存部支承于所述液体储存部支承部的支承位置能够在上下方向上变更为不同位置，并且，容纳于所述模拟血管中的所述液体的压力通过所述支承位置来进行调节。根据本方式的模拟脏器装置，以简单的构成即可调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。

(8)在上述方式的模拟脏器装置中，也可以是，所述模拟实质能通过从液体喷射装置喷射的液体来切除。根据本方式的模拟脏器装置，能够作为液体喷射装置用的模拟脏器装置。

本发明能够以上述以外的各种方式实现。例如，能够作为模拟脏器的控制装置来实现。

附图说明

图1为简要示出液体喷射装置的构成的说明图。

图2是示出第一实施方式所涉及的模拟脏器装置的说明图。

图3为示出模拟脏器的平面图。

图4为图3的A-A线截面图。

图5为示出移动了液压调节机构时的模拟脏器装置的说明图。

图6为示出区域A3的长度与封入的液体的压力间的相关性的曲线图。

图7为示出第二实施方式所涉及的模拟脏器装置的说明图。

图8为示出第三实施方式所涉及的模拟脏器装置的说明图。

图9为示出第四实施方式所涉及的模拟脏器装置的说明图。

图10为示出第五实施方式所涉及的模拟脏器装置的说明图。

符号说明

20…液体喷射装置；30…控制部；31…致动器用线缆；32…泵用线缆；35…脚踏开关；40…吸引装置；41…吸引管；50…液体供给装置；51…供水袋；52…刺针；53a…第一连接器；53b…第二连接器；53c…第三连接器；53d…第四连接器；53e…第五连接器；54a…第一供水管；54b…第二供水管；54c…第三供水管；54d…第四供水管；55…泵管；56…堵塞检测机构；57…过滤器；60…管泵；100…手持件；200…喷嘴单元；205…喷射管；300…致动器单元；400…吸引管；500…模拟脏器装置；510…模拟脏器；512…模拟实质；514…模拟血管；514a…实质内管路部分；514b…第一实质外管路部分；514c…第二实质外管路部分；516…支承部件；520…液压调节机构；522…辊；530…密封材料；600…模拟脏器装置；614A～614C…模拟血管；620A～620C…液压调节机构；630A～630C…密封材料；700…模拟脏器装置；800…模拟脏器装置；810…卷取辊；900…模拟脏器装置；920…液压调节机构；922…液体袋；922a…孔；924…液体袋支承部；924a…杆；924b…钩；

具体实施方式

接下来，说明本发明的实施方式。首先，对用于切除实施方式涉及的模拟脏器装置中所具备的模拟脏器的液体喷射装置进行说明。

A.第一实施方式：

A-1.液体喷射装置的构成：

图1简要示出液体喷射装置20的构成。液体喷射装置20是在医疗机构中使用的医疗设备，具有对患部喷射液体来切除患部的功能。

液体喷射装置20具备控制部30、致动器用线缆31、泵用线缆32、脚踏开关35、吸引装置40、吸引管41、液体供给装置50及手持件100。

液体供给装置50具备供水袋51、刺针(スパイク針)52、第一连接器～第五连接器53a～53e、第一供水管～第四供水管54a～54d、泵管55、堵塞检测机构56及过滤器57。手持件100具备喷嘴单元200和致动器单元300。喷嘴单元200具备喷射管205和吸引管400。

供水袋51由透明的合成树脂制成，其内部填充有液体(具体为生理盐水)。需要说明的是，在本申请中，即使填充的是水以外的液体，也称之为“供水袋51”。刺针52经由第一连接器53a连接于第一供水管54a。当将刺针52刺入供水袋51时，填充在供水袋51内的液体成为可供应至第一供水管54a的状态。

第一供水管54a经由第二连接器53b连接于泵管55。泵管55经由第三连接器53c连接于第二供水管54b。管泵60夹着泵管55。管泵60将泵管55内的液体从第一供水管54a一侧送出至第二供水管54b一侧。

堵塞检测机构56通过测定第二供水管54b内的压力，来检测第一供水管～第四供水管54a～54d内的堵塞。

第二供水管54b经由第四连接器53d连接于第三供水管54c。过滤器57连接于第三供水管54c。过滤器57收集液体中含有的异物。

第三供水管54c经由第五连接器53e连接于第四供水管54d。第四供水管54d连接于喷嘴单元200。通过第四供水管54d供应的液体在致动器单元300的驱动下，从喷射管205的前端间歇性喷射。通过这样地间歇性喷射液体，以少的流量就能确保切除能力。

喷射管205和吸引管400构成以喷射管205为内管、吸引管400为外管的双重管。吸引管41连接于喷嘴单元200。吸引装置40通过吸引管41对吸引管400内进行吸引。通过该吸引，吸引管400的前端附近的液体、切除片等被吸引。

控制部30控制管泵60和致动器单元300。具体而言，控制部30在踩下脚踏开关35的期间，经由致动器用线缆31和泵用线缆32发送驱动信号。经由致动器用线缆31发送的驱动信号驱动包含于致动器单元300的压电元件(未图示)。经由泵用线缆32发送的驱动信号驱动管泵60。因而，在用户踩下脚踏开关35的期间，液体被间歇性喷射，在用户未踩下脚踏开关35的期间，液体停止喷射。

A-2.模拟脏器装置的构成：

图2是示出第一实施方式所涉及的模拟脏器装置500的说明图。如图所示，模拟脏器装置500具备模拟脏器510和液压调节机构520。模拟脏器510也被称为人体模型(ファントム)，在本实施方式中是指，通过液体喷射装置20局部将被切除的人造物。本实施方式中的模拟脏器装置500用于以液体喷射装置20的性能评价、液体喷射装置20的操作练习等为目的的模拟手术。

图3及图4示出模拟脏器510。图3示出的是平面图，图4示出的是图3的A-A线截面图。在本实施方式中，将水平面作为X-Y平面，将垂直方向(深度方向)作为Z方向。

模拟脏器510具备：模拟实质512、模拟血管514、以及支承部件516。

模拟实质512为模仿生物体器官(例如人的大脑、肝脏等)的实质(实质细胞)的人造物。所谓实质是指直接关系到器官的特征性功能的细胞。作为模拟实质512的材料，采用PVA(聚乙烯醇)。需要注意的是，也可以代替PVA而选用PVA以外的橡胶类材料、尿烷(ウレタン)。

模拟血管514为模拟生物体血管(例如人的脑血管)的人造物，具有中空形状。作为模拟血管514的材料，采用PVA。模拟血管514埋设于模拟实质512的内部，并穿透模拟实质512。模拟血管514是在模拟手术中应避免受损的部件。需要说明的是，在模拟血管514的内部容纳有作为模拟血液的规定的液体。规定的液体例如为着色为红色、蓝色等的水。

模拟实质512及模拟血管514由支承部件516支承。支承部件516例如为金属制的容器，通过容纳模拟实质512而支承模拟实质512，并在模拟血管514插入并嵌合的状态下支承模拟血管514。即，模拟血管514沿图中的Y方向配置，穿过模拟实质512和支承部件516的一部分。模拟血管514的两端延伸至支承部件516的外侧。即，模拟血管514具有：实质内管路部分514a，包含在容纳模拟实质512的支承部件516内；第一实质外管路部分514b，其是从容纳模拟实质512的支承部件516的一端部引出至外侧的部分；以及第二实质外管路部分514c，其是从容纳模拟实质512的支承部件516的另一端部引出至外侧的部分。

如图2所示，第一实质外管路部分514b的与实质内管路部分514a相反一侧的端部通过密封材料530密封。在第二实质外管路部分514c的中途部分配置液压调节机构520。

液压调节机构520具备一对辊522、524，通过一对辊522、524挤扁(夹持)第二实质外管路部分514c的一部分而密封第二实质外管路部分514c。其结果，模拟血液被封在第一实质外管路部分514b中的从实质内管路部分514a侧的一端至密封材料530的区域A1、实质内管路部分514a的区域A2、以及第二实质外管路部分514c中的从实质内管路部分514a侧的一端至被液压调节机构520密封的位置的区域A3中。

液压调节机构520构成为可沿图中的Y方向(正负两侧的方向)移动。该移动由用户手动进行。通过该移动，上述区域A3的长度L发生变化。图2所示的液压调节机构520的位置为初始位置。将在该初始位置时的长度L设为L0。例如在如图5所示地从初始位置向-Y方向进行了移动的情况下，上述区域A3的长度L成为比初始位置时的长度L0短的L1。当区域A3的长度L缩短时，封在区域A1、区域A2、区域A3的范围内的液体的压力比初始位置时高相应于容量缩小量的量。需要注意的是，在移动液压调节机构520时，液体不会从第二实质外管路部分514c中的与实质内管路部分514a相反的一侧流出至外部、或者即使有流出也是不影响压力上升程度的量，能够可靠地调整封在区域A1、区域A2、区域A3范围内的液体的压力。

图6为示出区域A3的长度L与封在区域A1、区域A2、区域A3范围内的液体的压力(液压)P的相关性的曲线图。如上所述，封在区域A1、区域A2、区域A3范围内的液体的体积即使在液压调节机构520的位置发生了变化的情况下也不改变。因此，如曲线图所示，随着区域A3的长度L变短，液压P上升。即，如果区域A3的长度L与初始位置时的长度L0相比逐渐变短，则容纳液体的容积减少，而液体的体积却没有变化，因此液压P与初始位置时的液压P0相比逐渐增高。同样地，如果区域A3的长度L比长度L0逐渐变长，则液压P与液压P0相比逐渐降低。

A-3.实施方式的效果：

在如以上那样构成的模拟脏器装置500中，通过液压调节机构520来调节模拟血管514内的液体的压力。为此，模拟实质512与模拟血管514之间的贴紧性将发生变化。因此，该方式的模拟脏器装置能够调整模拟实质512与模拟血管514之间的贴紧性。其结果，能够将模拟血管514稳定地保持于模拟实质512的内部。尤其，在本实施方式的模拟脏器装置500中，通过液压调节机构520变更第二实质外管路部分514c中封入有液体的区域A3的长度，从而来调整模拟血管514内的液体的压力，使模拟实质512与模拟血管514之间的贴紧性发生变化。因此，本方式的模拟脏器装置500能够容易地调整模拟实质512与模拟血管514之间的贴紧性。

另外，在模拟脏器装置500中，通过调整模拟血管514内的液体的压力而能够容易地试验由于内压的不同所产生的对血管损伤的影响。

B.第二实施方式：

图7是示出第二实施方式所涉及的模拟脏器装置600的说明图。第二实施方式所涉及的模拟脏器装置600在具备多条模拟血管614A、614B、614C和多个液压调节机构620A、620B、620C这一点上与第一实施方式所涉及的模拟脏器装置500不同。

各模拟血管614A、614B、614C与第一实施方式中的模拟血管514相同，各液压调节机构620A、620B、620C与第一实施方式中的液压调节机构520相同。各模拟血管614A、614B、614C的一端侧与第一实施方式同样，通过密封材料630A、630B、630C分别密封。在各模拟血管614A、614B、614C的另一端侧与第一实施方式同样地分别配置有液压调节机构620A、620B、620C。模拟脏器装置600中的其余构成与第一实施方式相同。

在如以上那样构成的模拟脏器装置600中，与第一实施方式同样，能够调整模拟实质与模拟血管614A、614B、614C之间的贴紧性。尤其，在本实施方式的模拟脏器装置600中，能够对多个模拟血管614A、614B、614C各自分别单独地调整与模拟实质之间的贴紧性。另外，在模拟脏器装置600中，由于能够使模拟血管614A、614B、614C的内部压力一致，因此，能够容易地试验同一特性的模拟血管。

C.第三实施方式：

图8是示出第三实施方式所涉及的模拟脏器装置700的说明图。第三实施方式所涉及的模拟脏器装置700与第二实施方式所涉及的模拟脏器装置600相比，在多条模拟血管614A、614B、614C于另一端侧汇合成一条并在其汇合而成的部分设有一个液压调节机构520这一点上不同，其余构成与第二实施方式相同。液压调节机构520与第一实施方式中的液压调节机构520相同。

在如以上那样构成的模拟脏器装置700中，与第二实施方式同样，能够调整模拟实质与模拟血管614A、614B、614C之间的贴紧性。尤其，在本实施方式的模拟脏器装置700中，模拟实质与各模拟血管614A、614B、614C之间的贴紧性一次性变化。因此，该方式的模拟脏器装置能够一次性调整各模拟血管614A、614B、614C与模拟实质的贴紧性。另外，在模拟脏器装置700中，由于能够单独调整各模拟血管614A、614B、614C的液体的压力，因而能够更容易地试验由于内压的不同所产生的对血管损伤的影响。

D.第四实施方式：

图9是示出第四实施方式所涉及的模拟脏器装置800的说明图。在第一实施方式所涉及的模拟脏器装置500中，构成为通过一对辊522、524来使第二实质外管路部分514c中封入有液体的区域A3的长度变化。与此相对，在第四实施方式所涉及的模拟脏器装置800中，通过卷取辊810卷绕第二实质外管路部分514c的与实质内管路部分相反的一侧而将该相反的一侧压扁，以此来改变第二实质外管路部分514c中封入有液体的区域A3的长度L。

在如以上那样构成的模拟脏器装置800中，与第一实施方式同样，以简单的构成即可调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。

需要说明的是，第四实施方式所涉及的模拟脏器装置800虽然采用的是在第一实施方式所涉及的模拟脏器装置500中将液压调节机构替换成卷取辊的构成，但也可以取而代之而采用在第二实施方式所涉及的模拟脏器装置500或第三实施方式所涉及的模拟脏器装置600中将液压调节机构替换成卷取辊的构成。

E.第五实施方式：

图10是示出第五实施方式所涉及的模拟脏器装置900的说明图。第五实施方式所涉及的模拟脏器装置900与第一实施方式所涉及的模拟脏器装置500相比，液压调节机构920的构成不同，而其余构成、即模拟脏器510是相同的。

液压调节机构920具备液体袋922和液体袋支承部924。液体袋922与模拟脏器510的模拟血管514连接，储存作为模拟血液的液体。

液体袋支承部924具备在垂直方向(即上下方向)Z上立设的杆924a，在杆924a上配设有多个钥匙状的钩924b。多个钩924b配设于高度方向上不同的位置。在液体袋922上设有支承用的孔922a，通过将钩924b插入该孔922a而将液体袋922安装于杆924a上。用户通过变换插入的钩924b而能将液体袋922的安装位置在上下方向上变更为不同的位置。

当在垂直方向Z上变更液体袋922的安装位置时，由于液体的自重，模拟血管514内的液体的压力发生变化。即，如果升高液体袋922的安装位置，则能够使容纳在模拟血管514内的液体的压力上升，另一方面，如果降低液体袋922的安装位置，则能够使模拟血管514内的液体的压力下降。

在如以上那样构成的模拟脏器装置800中，与第一实施方式同样，以简单的构成即可调整模拟实质与模拟血管之间的贴紧性。尤其，在本实施方式中，只在上下方向上变更液体袋922的安装位置即可容易地调节容纳于模拟血管514中的液体的压力。

F.变形例：

本发明并不限定于上述各实施方式及其变形例，在不脱离其宗旨的范围内可在各种方式下实施，例如，也可以有下述这样的变形。

变形例1：

在上述各实施方式及其变形例中，采用模拟血管的两端延伸至支承部件的外侧的构成。与此相对，作为变形例，也可以构成为模拟血管的一端收纳于支承部件的内侧。在模拟血管中，该收纳侧的端部被密封，在延伸至外部的一侧设置液压调节机构。通过该变形例的构成也能够发挥与各实施方式同样的效果。

变形例2：

在第一至第三实施方式中，虽然构成为通过一对辊来改变第二实质外管路部分中封入有液体的区域A3的长度，但也可以取而代之而构成为通过移动板状等其它形状的部件来使区域A3的长度变化。即，只要能够改变模拟血管的形状即可。通过该变形例的构成也能够发挥与各实施方式同样的效果。

变形例3：

在上述各实施方式及其变形例中，也可以采用在模拟血管514的第二实质外管路部分514c的外侧表面标注刻度的构成。刻度沿模拟血管514的长度方向设置，在模拟血管514的长度方向上刻度的度数进行变化。根据该变形例的构成，用户能够通过目视来高精度地判定封入有液体的区域A3的长度。进而，也可以设置测定模拟血管514内的压力的压力传感器，根据该构成，能够更高精度地调节液压。

变形例4：

在上述各实施方式及其变形例中，虽然将模拟血管的材质设为PVA，但不局限于此。例如，既可以为PVA以外的合成树脂(例如尿烷)，也可以为天然树脂。另外，在上述各实施方式及其变形例中，模拟血管中的实质内管路部分与实质外管路部分采用同一材料，但也可以取而代之而采用不同的材料。当采用不同的材料时，优选构成为，在液压调节部进行挤扁作用的情况下，作为液压调节部的移动范围的实质外管路部分至少可弹性变形。

变形例5：

也可以通过从液体喷射装置喷射的液体以外的方式来对模拟脏器进行切除。例如，既可以使用连续喷射的液体进行切除，也可以使用被超声波、光脉泽(maser)赋予了切除能力的液体进行切除。或者，还可以使用金属制的手术刀进行切除。

变形例6：

在实施方式中，采用了使用压电元件作为致动器的构成，但也可以采用使用光脉泽(optical maser)来喷射液体的构成、通过泵等对液体加压来喷射液体的构成。使用光脉泽来喷射液体的构成是指，对液体照射光脉泽而使液体中产生气泡，从而利用由于该气泡的产生所引起的液体压力上升的构成。

变形例7：

虽然在第一～第三实施方式中通过改变液压调节机构520的位置来调节模拟血管514内的液体的压力，但不限定于此。也可以采用以下等的构成：即、构成为用与液压调节机构520不同的密封材料密封模拟血管514的另一端，对于是否使液压调节机构520的辊522、524(接触部)与模拟血管514接触、通过辊使模拟血管变形为何种程度进行调整。

变形例8：

实施方式中，虽然在模拟血管中容纳的是液体，但也可以取代液体而构成为容纳气体、粉体等液体以外的流体。另外，规定的液体虽然设为例如着色为红色、蓝色等的水，但只要施术者等能够掌握到模拟血管受损即可，因此，除用颜色着色以外，还可以是，在漏出至模拟血管外部时发光、在漏出时与模拟实质反应而颜色发生变化。另外，也可以不着色。

变形例9：

在实施方式中，虽然采用的是当通过液压调节机构调节液压时不与设于模拟脏器外部的液体槽等进行液体的授受的构成，但不限定于此。也可以构成为，在模拟脏器的外部设置供给槽、排液槽，通过调节从供给槽供给至模拟血管的液体的量、从模拟血管排出至排液槽的液体的量来调节压力。还可以构成为不设置排液槽而使液体返回至供给槽。在液体量的调节中，构成为控制供给泵的驱动即可。这样，也可以采用调节容纳于模拟血管中的液体的量的构成。

本发明并不限于上述的实施方式、实施例、变形例，在不脱离其宗旨的范围内，可用各种构成实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部、或者达到上述效果的一部分或全部，可对记载于发明内容部分的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征适当进行替换、组合。并且，如果该技术特征在本说明书中不是作为必须特征被说明，则可将其适当删除。