模拟脏器的制造方法
【专利摘要】本发明提供不使用模拟血液即可浅显易懂地示出模拟血管是否已受损的模拟脏器。模拟脏器包括显色部件。显色部件被配置于模拟血管的内部，在露出于模拟血管的部位上显现与模拟血管不同的颜色。
【专利说明】
模拟脏器
技术领域
[0001]本发明涉及模拟脏器。
【背景技术】
[0002]已知有在切开时通过使模拟血液从创口中漏出而使手术练习具有临场感并能进行出血时所需的血液除去操作、止血操作的练习的模拟组织(软组织切开练习模型)(专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:实用新型注册第3184695号公报
[0006]在上述现有技术的情况下，由于采用的是将模拟血液密封进模拟血管内的构成，因而为液体的模拟血液的处理麻烦。本发明申请鉴于上述现有技术，将不使用模拟血液即可浅显易懂地示出模拟血管是否已受损作为要解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明用于解决上述技术问题，可作为以下的方式而实现。
[0008](I)根据本发明的一方式，提供模拟脏器。该模拟脏器包括:中空形状的模拟血管；以及显色部件，所述显色部件配置于所述模拟血管的内部，在所述模拟血管的受损部位，所述显色部件显现与所述模拟血管不同的颜色。根据该方式，能够浅显易懂地向用户示出模拟血管已受损。
[0009](2)在上述方式中，也可以是，所述显色部件是以与所述模拟血管不同的颜色形成的内层部件。根据该方式，能够容易地形成显色部件。
[0010](3)在上述方式中，也可以是，所述内层部件具有高于所述模拟血管的强度。根据该方式，抑制内层部件与模拟血管一同受损而失去显色功能。
[0011](4)在上述方式中，也可以是，所述显色部件为多个粒子。根据该方式，能够更加浅显易懂地向用户示出模拟血管已受损。这是因为，显色部件为多个粒子，因而会从受损部位向模拟血管的外侧释放。
[0012](5)在上述方式中，也可以是，所述模拟脏器还包括配置于所述模拟血管的内部的内层部件，所述显色部件配置于所述模拟血管与所述内层部件之间。根据该方式，可以不必用显色部件填满模拟血管的内侧。
[0013](6)在上述方式中，也可以是，所述显色部件所显现的颜色为荧光色。根据该方式，能够更加浅显易懂地向用户示出模拟血管已受损。
[0014](7)在上述方式中，也可以是，所述显色部件所显现的颜色是由所述模拟血管受损后发生的显色反应引起的变色后的颜色。根据该方式，能够更加浅显易懂地向用户示出模拟血管已受损。
[0015](8)在上述方式中，也可以是，所述模拟血管上产生有圆周方向的拉伸的残余应力。根据该方式，能够更加浅显易懂地向用户示出模拟血管已受损。这是因为，由于在模拟血管上产生有圆周方向的拉伸的残余应力，因而当模拟血管发生受损时，受损部位会自然扩大。
[0016](9)在上述方式中，也可以是，所述模拟脏器还包括填埋在所述模拟血管的周围的模拟组织，所述模拟组织通过被赋予切除能力的液体而被切除。根据该方式，能够用于采用被赋予切除能力的液体的模拟手术。
[0017]本发明能够以上述以外的各种方式实现。例如，可以作为模拟脏器的制造方法而实现。
【附图说明】
[0018]图1是液体喷射装置的概略构成图。
[0019]图2是示出模拟脏器的截面图。
[0020]图3是示出模拟血管的局部已受损的情形的截面图。
[0021 ]图4是示出模拟血管的局部已受损的情形的俯视图。
[0022]图5是示出模拟脏器的制造方法的流程图。
[0023]图6是内层部件的材料强度试验的情形。
[0024]图7是示出通过上述的强度试验而获得的实验数据的曲线图。
[0025]图8为图2的8-8截面图。
[0026]图9是示出埋设部件的截面图(变形例)。
[0027]图10是示出模拟血管已受损的情形的截面图。
[0028]图11是示出埋设部件的截面图。
[0029]图12是示出模拟血管已受损的情形的截面图。
[0030]图13是示出内层部件和模拟血管的截面图。
[0031]图14是示出将内层部件插入模拟血管的中空部的情形的截面图。
[0032]图15是示出埋设部件的截面图。
[0033]图16是示出残余应力的截面图(图15的16-16截面图)。
[0034]图17是示出模拟血管已受损的情形的截面图。
[0035]图18是示出模拟血管已受损的情形的俯视图。
[0036]符号的说明
[0037]20…液体喷射装置;30…控制部;31…致动器用电缆;32...栗用电缆;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;53cl...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…栗管；56...阻塞检测机构;57...过滤器;60...管栗；100…手持件;200…喷嘴单兀;205…喷射管;300…致动器单元；400…吸引管；600…模拟脏器；610…埋设部件；610a...埋设部件；610b...埋设部件；610c…埋设部件；612…内层部件;612a...内层部件;612b...内层部件；612c...内层部件；614…模拟血管；614a...模拟血管；614b...模拟血管；614c...模拟血管；615…荧光粒子；616…显色(呈色)反应层;616a...显色(呈色)反应部位;620…模拟组织;630…支撑部件；633…槽;650…薄片;700…大头针;710…前端
【具体实施方式】
[0038]图1概略性示出液体喷射装置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，具有通过对患部喷射液体而切除患部的功能。
[0039]液体喷射装置20具备:控制部30、致动器用电缆31、栗用电缆32、脚踏开关35、吸引装置40、吸引管41、液体供给装置50以及手持件100。
[0040]液体供给装置50具备:供水袋51、刺针(只/、°Y夕針)52、第一?第五连接器53a?53e、第一?第四供水管54a?54d、栗管55、阻塞检测机构56以及过滤器57。手持件100具备喷嘴单元200和致动器单元300 ο喷嘴单元200具备喷射管205和吸引管400。
[0041]供水袋51由透明的合成树脂制成，在内部填充有液体(具体而言是生理盐水)。需要注意的是，在本申请中，即使填充有水以外的液体，也是称为供水袋51。刺针52经由第一连接器53a与第一供水管54a连接。当刺针52刺入供水袋51时，供水袋51中填充的液体成为能供给至第一供水管54a的状态。
[0042]第一供水管54a经由第二连接器53b与栗管55连接。栗管55经由第三连接器53c与第二供水管54b连接。栗管55被夹在管栗60中。管栗60将栗管55内的液体从第一供水管54a侧送出至第二供水管54b侧。
[0043]阻塞(閉塞)检测机构56通过测量第二供水管54b内的压力来检测第一?第四供水管54a?54d内的阻塞。
[0044]第二供水管54b经由第四连接器53d与第三供水管54c连接。在第三供水管54c上连接有过滤器57 ο过滤器57捕集液体中所含的异物。
[0045]第三供水管54c经由第五连接器53e与第四供水管54d连接。第四供水管54d与喷嘴单元200连接。经由第四供水管54d供给的液体借助致动器单元300的驱动从喷射管205的前端间歇性喷射。通过像这样地间歇性地喷射液体，从而以少的流量即可确保切除能力。
[0046]喷射管205及吸引管400构成以喷射管205作为内管、以吸引管400作为外管的双重管。吸引管41与喷嘴单元200连接。吸引装置40通过吸引管41对吸引管400内进行吸引。通过该吸引而吸引吸引管400的前端附近的液体、切除片等。
[0047]控制部30控制管栗60和致动器单元300。具体而言，在踩下脚踏开关35的期间，控制部30经由致动器用电缆31和栗用电缆32发送驱动信号。经由致动器用电缆31发送的驱动信号使致动器单元300中包含的压电元件(未图示)驱动。经由栗用电缆32发送的驱动信号使管栗60驱动。因此，在用户踩下脚踏开关35的期间，液体被间歇性地喷射，在用户未踩下脚踏开关35的期间，液体的喷射停止。
[0048]以下，对模拟脏器进行说明。模拟脏器也称为人体模型(phantom)，在本实施方式中，是通过液体喷射装置20切除一部分的人造物。本实施方式中的模拟脏器被用于液体喷射装置20的性能评价、以液体喷射装置20的操作练习等为目的的模拟手术。
[0049]图2为示出模拟脏器600的截面图。图2所示的截面为Y-Z平面。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600包括:埋设部件610、模拟组织620以及支撑部件630。
[0050]埋设部件610是模拟血管614包围内层部件612的外侧的双重结构。也说成是在模拟血管614的内部配置有内层部件612。模拟血管614由模拟生物体的血管的材料形成。模拟血管614为模拟生物体的血管(例如人的脑血管)的人造物，是在模拟手术中应避免受损的部件。
[0051 ]本实施方式中的内层部件612为中空部件。内层部件612的柔软性与模拟血管614的柔软性为同等程度。内层部件612的强度比模拟血管614的强度高。这是为了使内层部件612比模拟血管614更不易受损。
[0052]内层部件612的颜色选择膨胀色且是易于与模拟血管614区分的颜色。在本实施方式中，内层部件612为黄色或红色，模拟血管614为黑色。通过选择这样的颜色，从而易于在视觉上与模拟血管614区分地辨别内层部件612。
[0053]模拟组织620是模拟生物体中血管的周边组织(例如脑组织)的人造物，其填埋在模拟血管614的周围。本实施方式中的模拟组织620为白色。用白色形成模拟组织620是为了易于与内层部件612及模拟血管614区分。支撑部件630为支撑埋设部件610和模拟组织620的金属制的容器。
[0054]从喷射管205间歇性喷射的液体渐渐地切除模拟组织620。随着切除的进展，模拟血管614露出。露出的模拟血管614有时会暴露在液体的喷射下。模拟血管614在暴露于超过自身强度的条件下的喷射时，如图3所示，将受损。在此所说的受损是指在壁的局部上形成贯通孔。
[0055]图4从上面示出模拟血管614的局部已受损的情形。在模拟血管614受损的部位，内侧部件612露出。用户通过在视觉上辨别内层部件612，从而能够掌握模拟血管614已受损。由于如上所述地使模拟血管614与内层部件612的颜色不同，所以露出的内层部件612易于与模拟血管614区分而容易辨别。
[0056]图5为示出模拟脏器600的制作方法的流程图。首先，制作内层部件612(S805)。如上所述，内层部件612被制作成具有比模拟血管614高的强度。以下，对内层部件612的强度进行说明。
[0057]图6是用于说明材料的强度试验的图。薄片650是将内层部件612的材料形成为薄片状后的试验样品。薄片650置于底座(未图示)上，并在周缘部处固定在底座上。在隔着薄片650而与大头针700相反的一侧，在底座上开有孔。在强度试验中，用大头针700压入薄片650，使其变形，直至薄片650发生破坏为止。在大头针700的压入中使用测力传感器(未图示)，实时计测压入力。
[0058]图7例示通过上述的强度试验而获得的实验数据。纵轴表示压入力，横轴表示时间。以lmm/sec实施大头针700的压入。因此，如图7所示，压入力随时间几乎呈线性增大。
[0059]当压入力像这样地增大下去后立即骤减。压入力的骤减由于薄片650的破坏而发生。根据压入力的骤减，能够确定压入力的最大值。取得压入力的最大值(N)除以大头针700的前端710的面积(本实施方式中为0.5mm2)所得的应力值(MPa)，将其作为材料强度。
[0000]根据上述的试验调制薄片650的材料为厚度为0.5mm，强度为IMPa以上。对于被例示作为薄片650的材料的油性聚氨酯凝胶(油性夕I夕^歹少)或橡胶材料，通过使制作条件变化而能使其强度变化。使用如此地调制出的材料制作内层部件612。
[0061]内层部件612由于为中空形状，因而采用以下的制造方法。该方法是指将固化前的材料涂布于极细丝的外周并在材料固化后抽出极细丝这样的手法。极细丝的外径与内层部件612的内径一致。极细丝为金属制，例如由钢琴丝等形成。内层部件612的壁厚设定为与薄片650的厚度相同程度。这样做的话，内层部件612的强度可推测为与在上述强度试验中测得的强度为同等程度。
[0062]接下来，制作埋设部件610(S810)。也就是说，在内层部件612的周围形成模拟血管614。具体而言，用刷毛将固化前的模拟血管614的材料涂布于内层部件612的外周，并使其固化。由此，形成埋设部件610。
[0063]在本实施方式中，作为模拟血管614的材料，采用PVA(聚乙烯醇)。众所周知，对于PVA，通过改变制作条件而能使其强度变化。利用这种特征，将模拟血管614制作成具有接近于想再现的血管的强度的强度。利用上述的强度试验执行强度的调整。
[0064]接着，将埋设部件610固定于支撑部件630(S820)。图8示出图2的8-8截面(Z-X平面)，示出执行了S820后的情形。
[0065]如图8所示，在支撑部件630上设有槽633。埋设部件610在S820中嵌入槽633中而被固定于支撑部件630。
[0066]接着，使混合聚氨酯的主剂和固化剂并搅拌得到的混合物流入支撑部件630(S830)。然后，聚氨酯变化为弹性体凝胶状的聚氨酯凝胶(S840)。由此，形成模拟组织620，模拟脏器600完成。
[0067]下面说明变形例。图9为示出埋设部件610a的截面图。埋设部件610a包括:内层部件612a、模拟血管614a以及多个荧光粒子615。如图9所示，荧光粒子615被夹在内层部件612a与模拟血管614a之间。也说成是焚光粒子615被配置于模拟血管614a的内部。
[0068]图10为示出模拟血管614a已受损的情形的截面图。当模拟血管614a受损时，从受损部位释放荧光粒子615。荧光粒子615将可见光作为激发光而发出荧光。用户通过视觉上确认所释放的荧光粒子615而能掌握发生了受损以及受损部位。
[0069]由荧光粒子615产生的荧光色采用显眼的红色。荧光粒子615的直径为0.025μπι?30μπι。荧光粒子615的直径既可以均匀，也可以不均匀。模拟血管614a用黑色形成，以便使荧光粒子615显眼。内层部件612a由于没有必要显眼，因而用白色形成。
[0070]对埋设部件610a的制作方法进行说明。在S805(图5)之后，使荧光粒子615附着于已制作的内层部件612a的外侧。用于该附着的附着力利用内层部件612a所具备的粘附性。在粘附性使附着力不足的情况下，为了弥补附着力，也可以将具有粘性的液体涂布于内层部件612a的外侧。
[0071]然后，作为S810，通过将模拟血管614a形成于荧光粒子615的外侧而制作埋设部件61 Oa ο
[0072]说明另外的变形例。图11为示出埋设部件61Ob的截面图。埋设部件61Ob包括:内层部件612b、模拟血管614b以及显色反应层616。显色反应层616含有银离子，如图11所不，被夹在内层部件612b与模拟血管614b之间。
[0073]图12是示出模拟血管614b已受损的情形的截面图。当模拟血管614b受损时，显色反应层616在受损部位上露出。显色反应层616在露出的部位上被暴露于生理盐水中。一旦显色反应层616中含有的银离子与生理盐水中含有的氯化物离子反应，则生成氯化银。生成的氯化银在图12中示为显色反应部位616a。
[0074]氯化银由于为白色，因而易于与黑色的模拟血管614b区分。因此，用户根据变色成白色的显色反应部位616a，易于掌握发生了受损以及受损部位。
[0075]说明又一另外的变形例。图13为示出内层部件612c和模拟血管614c的截面图。通过将内层部件612c插入模拟血管614c的中空部来制作埋设部件610c(参照图15)。如图13所示，内层部件612c的外径比模拟血管614c的内径粗。
[0076]图14为示出将内层部件612c插入模拟血管614c的中空部的情形的截面图。由于内层部件612c的外径比模拟血管614c的内径粗，因而在上述插入时，如图14所示，内层部件612c的外径及内径缩小，而模拟血管614c的外径及内径增大。其结果，在内层部件612c和模拟血管614c上产生残余应力(参照图16)。当插入完成时，如图15所示，制作了埋设部件610co
[0077]如上所述，在插入内层部件612c之前另外制作模拟血管614c。通过与实施方式中说明过的内层部件612的制作(S805)同样的方法来实施模拟血管614c的制作。
[0078]图16为用于说明上述残余应力的图，其示出图15的16-16截面。如图16所示，在内层部件612c上，在圆周方向上产生压缩的残余应力，在模拟血管614c上，在圆周方向上产生拉伸的残余应力。
[0079]图17及图18示出模拟血管614c已受损的情形。图17示出截面图，图18示出俯视图。当模拟血管614c发生受损时，由于上述的残余应力，受损部位自然扩大。其结果，用户容易掌握发生了受损以及受损部位。
[0080]本发明并不局限于本说明书的实施方式和实施例、变形例，在不脱离其宗旨的范围内能够以各种构成实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部、或者为了达到上述效果的一部分或全部，可对
【发明内容】
部分中记载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或组合。只要该技术特征在本说明书中不是作为必需特征而被说明，可适当删除该技术特征。例如，例示以下的变形。
[0081]模拟脏器也可以通过间歇性喷射的液体以外的方式来进行切除。例如，既可以通过连续喷射的液体来进行切除，也可以通过被超声波赋予了切除能力的液体来进行切除。或者，还可以通过金属制的手术刀来进行切除。
[0082]模拟血管的条数只要为两条以上，多少均可。
[0083]模拟血管的材质不局限于上述的例示。例如，既可以为PVA以外的合成树脂(例如聚氨酯)，也可以为天然树脂。
[0084]模拟组织的材质不局限于上述的例示。例如，既可以为聚氨酯以外的橡胶类材料，也可以使用PVA。
[0085]也可以采用喷射沉积(通过喷墨方式等的3D打印)制作模拟血管。
[0086]也可以采用3D打印制作模拟组织。
[0087]还可以统一采用3D打印来制作模拟血管和模拟组织。
[0088]也可以采用3D打印使形成模拟血管的材料沉积在内层部件上来制作模拟血管。
[0089]还可以用喷雾器等将形成模拟血管的材料喷在内层部件上来制作模拟血管。
[0090]还可以先在槽中填满形成模拟血管的材料并将内层部件浸在其中之后再提起，以此来制作模拟血管。
[0091]埋设部件以什么样的形状被埋设不局限于上述的例示。例如，既可以像S字样地弯曲，也可以在水平面内(X-Y平面内)弯曲。
[0092]内层部件、模拟血管可以不是一色的，还可以根据部位而颜色不同。例如，也可以是内层部件的端部附近与模拟血管同色形成，而在模拟血管易于受损的部位附近，以与模拟血管不同的颜色形成。
[0093]内层部件也可以形成为实心部件。
[0094]作为显色部件的内层部件、荧光粒子、显色反应部位的颜色只要与模拟血管的颜色不同即可，任何颜色均可。例如，也可以为黑色、蓝色等。另外，既可以为荧光色，也可以为非荧光色。
[0095]荧光粒子的形状也可以不是球体。例如，还可以为带棱角形状的粒子。
[0096]在使用荧光粒子的情况下，也可以不使用内层部件。在这种情况下，荧光粒子可以填充于模拟血管中。
[0097]还可以取代荧光粒子而使用不发出荧光的粒子。
[0098]显色反应层也可以与氯化物离子以外的物质反应而显色。例如，既可以与气氛中的氧反应，也可以与被喷射的液体中含有的物质反应。例如，可以使显色反应层含有石蕊，并将喷射的液体调配成酸性或碱性。
[0099]虽然采用了内层部件612、612c的整个外周面被模拟血管614、614c包围的构成，但并非限定于此。也可以采用模拟血管614、614c覆盖内层部件612、612c的外周面的局部的构成。内层部件612的外周面的局部例如为外周面的周向上的一部分。只要内层部件612、612c被模拟血管614、614c覆盖至在模拟手术中模拟血管614、614c未受损的情况下用户视觉上看不出内层部件612、612c的程度即可。
[0100]换句话说，内层部件612、612c也可以具有配置于模拟血管614、614c的内部的部分(非露出部)和露出于模拟血管614、614c的外部的部分(露出部)。另外，为了形成那样的露出部，也可以采用在模拟血管614、614c的一部分上形成有孔、切口、或者内层部件612、612c从模拟血管614、614c中突出的构成。
[0101]在使用荧光粒子615或显色反应层616的情况下，虽然采用了沿内层部件612a和模拟血管614a的整周而将荧光粒子615或显色反应层616配置于内层部件612a与模拟血管614a之间的构成，但并非限定于此。也可以在内层部件612a的周向的局部上配置荧光粒子615或显色反应层616。既可以在模拟手术中模拟血管614a不易受损的部位上不配置荧光粒子615，也可以在模拟血管614b不易受损的部位上不配置显色反应层616。不易受损的部位例如为模拟血管614a、614b的深的一侧的半周部分。
[0102]在实施方式中虽然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器(maser)来喷射液体的构成、通过栗等对液体加压来喷射液体的构成。使用光脉泽器(maser)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。
【主权项】
1.一种模拟脏器，其特征在于，包括: 中空形状的模拟血管；以及 显色部件，所述显色部件配置于所述模拟血管的内部，在所述模拟血管的受损部位，所述显色部件显现与所述模拟血管不同的颜色。2.根据权利要求1所述的模拟脏器，其特征在于， 所述显色部件是以与所述模拟血管不同的颜色形成的内层部件。3.根据权利要求2所述的模拟脏器，其特征在于， 所述内层部件具有高于所述模拟血管的强度。4.根据权利要求1所述的模拟脏器，其特征在于， 所述显色部件为多个粒子。5.根据权利要求1或4所述的模拟脏器，其特征在于， 所述模拟脏器还包括配置于所述模拟血管的内部的内层部件，所述显色部件配置于所述模拟血管与所述内层部件之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的模拟脏器，其特征在于， 所述显色部件所显现的颜色为荧光色。7.根据权利要求1至5中任一项所述的模拟脏器，其特征在于， 所述显色部件所显现的颜色是由所述模拟血管受损后发生的显色反应所引起的变色后的颜色。8.根据权利要求1至7中任一项所述的模拟脏器，其特征在于， 所述模拟血管上产生有圆周方向的拉伸的残余应力。9.根据权利要求1至8中任一项所述的模拟脏器，其特征在于， 所述模拟脏器还包括填埋在所述模拟血管的周围的模拟组织，所述模拟组织通过被赋予切除能力的液体而被切除。
【文档编号】G09B23/28GK105989771SQ201610127974
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】关野博, 关野博一, 伊藤治郎
【申请人】精工爱普生株式会社