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技術 訓練用模擬血管

出願人 株式会社ジェイ・エム・エス
発明者 工藤雅彰安永弘
出願日 2015年9月7日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2015-175776
公開日 2017年3月16日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-053897
状態 特許登録済
技術分野 教示用装置
主要キーワード 模擬血液 メッシュ層 血ポンプ 模擬血管 体外循環装置 シリコーンゴム製 訓練用 訓練装置
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる訓練用模擬血管を提供すること。

解決手段

円筒状に形成される訓練用模擬血管1であって、内膜層10と、内膜層10の外側に配置される中膜層20と、中膜層20の外側に配置される外膜層30と、内膜層10と中膜層20との間に配置される第1メッシュ層40と、中膜層20と外膜層30との間に配置される第2メッシュ層50と、を備える。

概要

背景

従来、外科手術において、血管の切開、切開部の吻合、及び血管同士の吻合等の手技が行われている。また、血管の切開及び吻合の他にも、人工心肺を用いた体外循環を行う場合、一時的にカニューレと呼ばれる管を血管の内部に留置し、体外にて血液を循環させる流路構築することも行われる。
このような手術には、熟練した技術が求められる。そこで、医師は、円筒状のチューブからなる模擬血管を用いて手技の訓練を行う場合があり、実際の血管の質感に近い吻合訓練用模擬血管も提案されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる訓練用模擬血管を提供すること。円筒状に形成される訓練用模擬血管1であって、内膜層10と、内膜層10の外側に配置される中膜層20と、中膜層20の外側に配置される外膜層30と、内膜層10と中膜層20との間に配置される第1メッシュ層40と、中膜層20と外膜層30との間に配置される第2メッシュ層50と、を備える。

目的

本発明は、生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる訓練用模擬血管を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

円筒状に形成される訓練用模擬血管であって、内膜層と、前記内膜層の外側に配置される中膜層と、前記中膜層の外側に配置される外膜層と、前記内膜層と前記中膜層との間に配置される第1メッシュ層と、前記中膜層と前記外膜層との間に配置される第2メッシュ層と、を備える訓練用模擬血管。

請求項2

前記内膜層の内側に配置される第3メッシュ層を更に備える請求項1に記載の訓練用模擬血管。

請求項3

前記内膜層、前記中膜層及び前記外膜層は、弾性材料により構成される請求項1又は2に記載の訓練用模擬血管。

請求項4

前記弾性材料のゴム硬度は、0°〜40°である請求項3に記載の模擬血管。

請求項5

前記中膜層は、前記内膜層及び前記外膜層とは異なる色に着色されている請求項1〜4のいずれかに記載の訓練用模擬血管。

技術分野

0001

本発明は、血管の切開訓練等に用いられる訓練用模擬血管に関する。

背景技術

0002

従来、外科手術において、血管の切開、切開部の吻合、及び血管同士の吻合等の手技が行われている。また、血管の切開及び吻合の他にも、人工心肺を用いた体外循環を行う場合、一時的にカニューレと呼ばれる管を血管の内部に留置し、体外にて血液を循環させる流路構築することも行われる。
このような手術には、熟練した技術が求められる。そこで、医師は、円筒状のチューブからなる模擬血管を用いて手技の訓練を行う場合があり、実際の血管の質感に近い吻合訓練用模擬血管も提案されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2012−215818号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の模擬血管は、血管の内部で実際の生体に近い血液の圧力や流れを再現した状態における手技の訓練を想定しておらず、このような生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる訓練用模擬血管が求められている。

0005

従って、本発明は、生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる訓練用模擬血管を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、円筒状に形成される訓練用模擬血管であって、内膜層と、前記内膜層の外側に配置される中膜層と、前記中膜層の外側に配置される外膜層と、前記内膜層と前記中膜層との間に配置される第1メッシュ層と、前記中膜層と前記外膜層との間に配置される第2メッシュ層と、を備える訓練用模擬血管に関する。

0007

また、訓練用模擬血管は、前記内膜層の内側に配置される第3メッシュ層を更に備えることが好ましい。

0008

また、前記内膜層、前記中膜層及び前記外膜層は、弾性材料により構成されることが好ましい。

0009

また、前記弾性材料のゴム硬度は、0°〜40°であることが好ましい。

0010

また、前記中膜層は、前記内膜層及び前記外膜層とは異なる色に着色されていることが好ましい。

発明の効果

0011

本発明の訓練用模擬血管によれば、生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、実際の血管と同様の質感を維持できる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態に係る訓練用模擬血管を示す斜視図である。
第1実施形態の訓練用模擬血管としての模擬動脈を示す断面図である。
第2実施形態の訓練用模擬血管としての模擬静脈を示す断面図である。
訓練用模擬血管を使用の状態を示す図である。
実施例1の結果を示す写真である。
比較例の結果を示す写真である。
比較例の結果を示す写真である。

0013

以下、本発明の訓練用模擬血管の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
訓練用模擬血管1は、円筒状に形成され、血管の切開、切開部の吻合、及び血管同士の吻合等の手技の訓練を行う場合に使用される。

0014

第1実施形態の訓練用模擬血管1は、大動脈を模擬した模擬動脈であり、図1及び図2に示すように、内膜層10と、中膜層20と、外膜層30と、第1メッシュ層40と、第2メッシュ層50と、第3メッシュ層60と、を備える。

0015

内膜層10、中膜層20及び外膜層30は、それぞれ、血管の内膜、中膜及び外膜を模擬している。即ち、内膜層10が訓練用模擬血管1の最も内側に配置され、中膜層20は、内膜層10の外側に配置される。また、外膜層30は、中膜層20の外側に配置される。これら内膜層10、中膜層20及び外膜層30は、弾性材料により構成されることで、実際の血管に近い質感が実現される。内膜層10、中膜層20及び外膜層30に用いられる弾性材料としては、シリコーンゴム合成ゴム天然ゴムアクリル系ゴムオレフィンゴムポリウレタン等が挙げられる。

0016

第1実施形態では、内膜層10、中膜層20及び外膜層30は、シリコーンゴムにより構成される。内膜層10、中膜層20及び外膜層30に用いられる弾性材料は、訓練用模擬血管1の切開時及び吻合時の感触を実際の血管に近くする観点から、タイプAデュロメータにより測定されるゴム硬度が0°〜40°であることが好ましい。

0017

本実施形態では、中膜層20は、内膜層10及び外膜層30とは異なる色に着色されている。より具体的には、内膜層10及び外膜層30は、薄いピンク色に着色されている。そして、中膜層20は、内膜層10及び外膜層30よりも濃いピンク色に着色されている。これにより、訓練用模擬血管1の外観を実際の血管により近づけられる。
内膜層10、中膜層20及び外膜層30それぞれの厚さは、模擬する血管に応じて適宜設定できる。第1実施形態では、内膜層10、中膜層20及び外膜層30それぞれの厚さは、1.5mm〜2mmに設定される。

0018

第1メッシュ層40は、内膜層10と中膜層20との間に配置される。第2メッシュ層50は、中膜層20と外膜層30との間に配置される。第3メッシュ層60は、内膜層10の内側に配置される。

0019

第1メッシュ層40、第2メッシュ層50及び第3メッシュ層60は、複数の貫通孔が形成された柔軟性を有するシート状部材により構成される。第1メッシュ層40、第2メッシュ層50及び第3メッシュ層60は、訓練用模擬血管1の強度を確保しつつ、切開時や吻合時の感触を悪化させない観点から、20μm〜0.5mmの厚さに構成されることが好ましい。また、同様の観点から、複数の貫通穴網目)の孔径は、20μm〜2mmであることが好ましい。第1メッシュ層40、第2メッシュ層50及び第3メッシュ層60は、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリプロピレン等の合成樹脂により構成される。

0020

訓練用模擬血管1の太さ(外径及び内径)は、模擬する血管の種類に応じて適宜設定できる。第1実施形態では、訓練用模擬血管1の外径は25mm、内径は20mmに設定される。

0021

次に、訓練用模擬血管1の製造方法の一態様につき説明する。第1実施形態の訓練用模擬血管1は、以下の手順により製造できる。
(1)目的とする訓練用模擬血管1の内径に対応した径の金属棒の表面に第3メッシュ層60を巻き付ける。
(2)液状のシリコーンゴムを充填したタンクに、第3メッシュ層60を巻き付けた金属棒を浸漬してシリコーンゴムを金属棒の表面(第3メッシュ層60の外面)に付着させる。
(3)シリコーンゴムが付着した金属棒を引き上げ、空気中で硬化させる。
(4)(2)及び(3)の作業を繰り返し(例えば20回程度)、所望の厚さの内膜層10を形成する。
(5)形成された内膜層10の表面に第1メッシュ層40を巻き付ける。
(6)再び(2)及び(3)の作業を繰り返し、第1メッシュ層40の外側に所望の厚さの中膜層20を形成する。
(7)形成された中膜層20の表面に第2メッシュ層50を巻き付ける。
(8)再び(2)及び(3)の作業を繰り返し、第2メッシュ層50の外側に所望の厚さの外膜層30を形成する。
(9)外膜層30が形成された訓練用模擬血管1を金属棒から剥離する。

0022

以上説明した第1実施形態の訓練用模擬血管1によれば、以下のような効果を奏する。

0023

(1)訓練用模擬血管1を、内膜層10と、中膜層20と、外膜層30と、内膜層10と中膜層20との間に配置される第1メッシュ層40と、中膜層20と外膜層30との間に配置される第2メッシュ層50と、を含んで構成した。これにより、訓練用模擬血管1を、実際の血管と同様に3層構造に形成できるので、訓練用模擬血管1の質感を実際の血管に近づけられる。また、第1メッシュ層40及び第2メッシュ層50を含んで(つまり、複数のメッシュ層を含んで)訓練用模擬血管1を構成することにより、訓練用模擬血管1の質感を損なうことなく強度を向上させられる。よって、訓練用模擬血管1の内部に実際の生体に近い血液の圧力や流れを再現した状態においても、訓練用模擬血管1の形状を好適に維持させられる。また、第1メッシュ層40及び第2メッシュ層50を含むことにより、訓練用模擬血管1の吻合を行う場合に、吻合に用いた糸が内膜層10、中膜層20、及び外膜層30の吻合した部分に食い込んでこれら内膜層10、中膜層20、及び外膜層30を断裂させてしまうことを好適に防げる。

0024

(2)実際の血管では、動脈には静脈よりも高い圧力で血液が流れるため、動脈は静脈よりも膜壁が厚く構成される。そこで、訓練用模擬血管1を、内膜層10の内側に配置される第3メッシュ層60を含んで構成した。これにより、動脈を模擬した訓練用模擬血管1の膜壁をより厚く形成できると共に、訓練用模擬血管1の質感を損なうことなく訓練用模擬血管1の強度をより向上させられる。

0025

(3)内膜層10、中膜層20及び外膜層30を、弾性材料であるシリコーンゴムにより構成した。これにより、訓練用模擬血管1の質感をより実際の血管に近づけられる。また、内膜層10、中膜層20及び外膜層30の着色の自由度を高められるので、訓練用模擬血管1の色をより実際の血管に近づけられる。

0026

(4)中膜層20を、内膜層10及び外膜層30とは異なる色に着色した。これにより、訓練用模擬血管1を切開した場合に、触覚のみでなく、視覚によっても手技の状況を把握できる。また、訓練用模擬血管1をより実際の血管に近づけられる。

0027

(5)弾性材料のゴム硬度を、0°〜40°に設定した。これにより、訓練用模擬血管1の質感を更に実際の血管に近づけられる。

0028

次に、訓練用模擬血管の第2実施形態につき、図3を参照しながら説明する。第2実施形態の訓練用模擬血管1Aは、大静脈を模擬した模擬静脈であり、内膜層10と、中膜層20と、外膜層30と、第1メッシュ層40と、第2メッシュ層50と、を備える。即ち、第2実施形態の訓練用模擬血管1Aは、第3メッシュ層を備えない点で、第1実施形態と異なる。
第2実施形態の訓練用模擬血管1Aは、外径が30mm、内径が25mmに設定される。第2実施形態の訓練用模擬血管1Aによれば、上述の(1)、(3)〜(5)の効果を奏する。

0029

以上説明した第1実施形態の訓練用模擬血管1及び第2実施形態の訓練用模擬血管1Aは、上述の構成を備えることにより、内部に液体流通させない状態において手技の訓練に用いることができる他、図4に示すように、体外循環訓練装置100に接続し、実際の生体に近い血液の圧力や流れを再現した状態における手技の訓練にも用いることができる。

0030

より具体的には、体外循環訓練装置100は、人工心肺シミュレータ110と、脱血回路120と、返血回路130と、脱血回路120と返血回路130との接続部分に配置される送血ポンプ140と、脱血回路120に配置される貯血タンク150と、を備える。体外循環訓練装置100は、人工心肺シミュレータ110、脱血回路120、貯血タンク150、及び返血回路130により構成される回路に、模擬血液を循環させることで体外循環を模擬する。

0031

人工心肺シミュレータ110は、送血ポンプ140の出力を制御すること等により、生体の血行動態を模擬する。
脱血回路120は、人工心肺シミュレータ110から導出される模擬血液を流通させる。脱血回路120の上流側は人工心肺シミュレータ110に接続される。貯血タンク150は、脱血回路120を流通する模擬血液を貯留する。

0032

返血回路130は、脱血回路120と人工心肺シミュレータ110とを接続する。返血回路130は、脱血回路120を流通してきた模擬血液を人工心肺シミュレータ110に返送する。
送血ポンプ140は、脱血回路120を流通してきた模擬血液を昇圧して返血回路130に送り出す。送血ポンプ140は、体外循環装置における人工心として機能する。

0033

以上の体外循環訓練装置100において、大動脈を模擬した第1実施形態の訓練用模擬血管1は、返血回路130の一部を構成する。また、大静脈を模擬した第2実施形態の訓練用模擬血管1Aは、脱血回路120の一部を構成する。
これにより、第1実施形態の訓練用模擬血管1には、送血ポンプ140にて昇圧された模擬血液が流通し、第2実施形態の訓練用模擬血管1Aには、送血ポンプ140にて昇圧される前の模擬血液が流通する。

0034

次に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

0035

[実施例1]
大動脈を模擬した第1実施形態の訓練用模擬血管1に水道水を充填し、100mmHgの圧力を加えた状態で、切開及びカニュレーションを行った後、訓練用模擬血管1の内部に5L/minの流量で水道水を循環させた。訓練用模擬血管1として、以下のものを用いた。

0036

訓練用模擬血管の外径:25mm
内膜層、中膜層、及び外膜層の材質:シリコーンゴム、硬度40°、厚さ2mm
第1メッシュ層、第2メッシュ層、及び第3メッシュ層の材質:ポリエチレンテレフタレート、厚さ0.5mm、孔径2mm

0037

その結果、圧力を加えた状態において、訓練用模擬血管1の膨張は発生せず、また、カニュレーション後の水道水の循環維持が可能であった。実施例1における切開及びカニュレーション後に水道水を循環させている状態を、図5に示す。

0038

[実施例2]
大静脈を模擬した第2実施形態の訓練用模擬血管1Aに水道水を充填し、20mmHgの圧力を加えた状態で、切開及びカニュレーションを行った後、訓練用模擬血管1の内部に5L/minの流量で水道水を循環させた。訓練用模擬血管1Aとして、以下のものを用いた。

0039

訓練用模擬血管の外径:30mm
内膜層、中膜層、及び外膜層の材質:シリコーンゴム、硬度40°、厚さ2mm
第1メッシュ層、及び第2メッシュ層の材質:ポリエチレンテレフタレート、厚さ0.5mm、孔径2mm

0040

その結果、圧力を加えた状態において、訓練用模擬血管1の膨張は発生せず、また、カニュレーション後の水道水の循環維持が可能であった。

0041

[比較例]
比較例の訓練用模擬血管2として、第1メッシュ層、第2メッシュ層及び第3メッシュ層を有さないシリコーンゴム製の訓練用模擬血管(外径30mm、シリコーンゴム層の厚さ2.5mm、硬度40°)を作製した。
比較例の訓練用模擬血管2に水道水を充填し、20mmHgの圧力を加えたところ、訓練用模擬血管2が膨張し、円筒形状を維持できなかった。結果を図6に示す。
また、比較例の訓練用模擬血管2に水道水を充填し、20mmHgの圧力を加えた状態で切開及び吻合を行ったところ、吻合時に糸がシリコーンゴムに食い込んで周囲のシリコーンゴムが断裂し、充填した水道水が訓練用模擬血管2の外部に漏れてしまった。結果を図7に示す。

0042

以上の実施例及び比較例の結果から、内膜層10と、中膜層20と、外膜層30と、内膜層10と中膜層20との間に配置される第1メッシュ層40と、中膜層20と外膜層30との間に配置される第2メッシュ層50と、を備える訓練用模擬血管1A、及び更に内膜層10の内側に配置される第3メッシュ層60を備える訓練用模擬血管1では、生体と同様の血液の流れ及び圧力下においても、円筒形状を維持できることが分かった。また、吻合等の手技の訓練においても、比較例の訓練用模擬血管に比して実際の血管と同様の質感を維持できることが分かった。

0043

以上、本発明の訓練用模擬血管の好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、訓練用模擬血管を、金属棒の表面にメッシュ層を巻き付けると共に、この金属棒の表面に液状のシリコーンゴムを付着させて形成したが、これに限らない。即ち、訓練用模擬血管を、シート状のシリコーンゴム及びメッシュ層を積層し、積層されたシート状のシリコーンゴム及びメッシュ層の積層体を円筒形状に曲げると共に接合して形成してもよい。

実施例

0044

また、本実施形態では、ゴム硬度40°のシリコーンゴムを用いて訓練用模擬血管を構成したが、これに限らない。即ち、例えば、動脈硬化した血管や石灰化した血管を模擬する場合には、より固いシリコーンゴム(例えば、硬度100°)を用いて訓練用模擬血管を構成してもよい。

0045

1,1A訓練用模擬血管
10内膜層
20中膜層
30外膜層
40 第1メッシュ層
50 第2メッシュ層
60 第3メッシュ層

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