JP7339790B2 - 脈管シミュレーションモデル - Google Patents

Description

本発明は、脈管シミュレーションモデルに関する。

循環器系や消化器系等の生体管腔内への低侵襲な治療または検査の手法として、例えば、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ：Percutaneous Transluminal Catheter Angioplasty）や、内視鏡的逆行性胆管膵管造影（ＥＲＣＰ：Endoscopic Retrograde Cholangiopancreatography）等が知られている。これらの手法では、心血管や胆管等の脈管内に、ガイドワイヤやカテーテル等の医療用デバイスを挿入する。例えば、特許文献１～３には、模擬血管を備え、医師等の術者が、医療用デバイスを用いてＰＴＣＡの手技を模擬することが可能な装置が開示されている。

特開２００１－３４３８９１号公報 特許第５０２４７００号公報 国際公開第２０１６／０７５７３２号パンフレット

特許文献１～３に記載の装置では、使用時に、血液を模した流体（例えば水）で模擬血管内を満たす。この際、模擬血管内における医療用デバイスの視認性を向上させ、かつ、医療用デバイスの動きを実際の生体に似せるために、模擬血管内は全て流体で満たされていることが好ましい。しかし、特許文献１に記載の装置では、模擬結果に流体を注入した際に、背圧の低い枝にばかり流体が流れ込み、背圧の低い枝まで流体を行き渡らせることが困難だという課題があった。また、特許文献２及び特許文献３に記載の装置では、模擬血管内の流体を循環させるポンプを備えるため、背圧の低い枝まで流体を行き渡らせることができる一方、装置が大型化するという課題があった。さらに、特許文献２及び特許文献３に記載の装置では、複雑に湾曲した模擬血管や、細い模擬血管において、流体内に気泡が残存するという課題があった。

なお、このような課題は、模擬血管を備えてＰＴＣＡの手技を模擬する装置に限らず、模擬胆管を備えてＥＲＣＰの手技を模擬する装置や、模擬脈管を備えて医療用デバイスを用いた種々の手技を模擬する装置に共通する。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、脈管内を流体で満たすことが容易にでき、かつ、小型化が可能な脈管シミュレーションモデルを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、脈管シミュレーションモデルが提供される。この脈管シミュレーションモデルは、上流側から下流側に向かって、第１の枝と第２の枝とに分岐して流体の流路を構成する脈管ルーメンと、前記流路の上流側において前記脈管ルーメンに連通する流体導入口と、前記流路の下流側において前記第１の枝と前記第２の枝とにそれぞれ設けられる第１及び第２の流体排出口と、を有する脈管モデルを備え、前記第１の枝と前記第２の枝とは、前記第１の枝を流れる流体にかかる背圧と前記第２の枝を流れる流体に係る背圧が相違しており、前記第１の流体排出口と前記第２の流体排出口とには、それぞれ、前記第１の枝に流れる流体の流量を変更可能な第１のバルブ及び前記第２の枝に流れる流体の流量を変更可能な第２のバルブが設けられている。

この構成によれば、脈管シミュレーションモデルにおいて、枝を流れる流体にかかる背圧が相違する第１の枝の排出口（第１の流体排出口）と、第２の枝の排出口（第２の流体排出口）とには、それぞれ、流体の流量を変更可能な第１のバルブと第２のバルブとが設けられている。ここで例えば、第１の枝の背圧が第２の枝の背圧よりも低い場合を想定する。この場合、流体導入口から脈管ルーメンに導入された流体は、主として第１の枝に流れ込むため、まず第１の枝が流体で満たされる。この後、第１の枝の排出口（第１の流体排出口）に設けられた第１のバルブを閉じる（又は流量を少なくする）。すると、第１の枝の背圧が上昇するため、流体導入口から脈管ルーメンに導入された流体は、主として第２の枝に流れ込み、第２の枝も流体で満たすことができる。このように、本構成によれば、脈管内を流体で満たすことが容易にでき、かつ、ポンプを必要とせず小型化が可能な脈管シミュレーションモデルを提供できる。

（２）上記形態の脈管シミュレーションモデルでは、前記脈管モデルにおいて、前記脈管ルーメンは、上流側から下流側に向かって、さらに、第３の枝に分岐して流体の流路を構成しており、さらに、前記流路の下流側において前記第３の枝に設けられる第３の流体排出口を有すると共に、前記第３の流体排出口には、前記第３の枝を流れる流体の流量を変更可能な第３のバルブが設けられており、さらに、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、及び前記第３のバルブを、前記第１の枝と前記第２の枝と前記第３の枝とを流れる流体にかかる背圧が高い順に配置した状態で保持するバルブ保持部を備えていてもよい。
この構成によれば、バルブ保持部は、第１のバルブ、第２のバルブ、及び第３のバルブを、対応する第１、第２、及び第３の枝にかかる背圧が高い順に配置した状態で保持する。このため、バルブ保持部の一端（背圧が低い側）から他端（背圧が高い側）に向かって、順にバルブを閉じる（又は流量を少なくする）操作を行えば、脈管内を流体で満たすことができる。すなわち、本構成によれば、次に操作すべきバルブを直感的に把握しやすくできる。

（３）上記形態の脈管シミュレーションモデルでは、前記脈管モデルにおいて、前記脈管ルーメンは、上流側から下流側に向かって、さらに、第４の枝に分岐して流体の流路を構成しており、前記第４の枝は、前記第１及び第２の流体排出口よりも上流側において、前記第１の枝と前記第２の枝の一方に合流していてもよい。
この構成によれば、脈管ルーメンは、上流側から下流側に向かって第４の枝に分岐し、かつ、第４の枝は、第１及び第２の流体排出口よりも上流側において第１の枝と第２の枝の一方に合流している。このように、流体導入口よりも下流側において分岐し、流体排出口よりも上流側において合流する第４の枝を設けることにより、脈管ルーメンの枝の分岐を、実際の任意の臓器内又は表面における脈管の分岐に似せることができる。

（４）上記形態の脈管シミュレーションモデルでは、さらに、前記第１の枝と前記第２の枝とを、任意の臓器における脈管の配置位置とした状態で、前記脈管モデルを保持する分岐保持部を備えていてもよい。
この構成によれば、分岐保持部は、第１の枝と第２の枝とを、任意の臓器における脈管の配置位置とした状態で、脈管モデルを保持する。このため、脈管ルーメンの枝の配置を、実際の任意の臓器内又は表面における脈管の配置に似せることができる。

（５）上記形態の脈管シミュレーションモデルにおいて、前記第１の枝と前記第２の枝には、前記背圧に関する情報がそれぞれ表示されていてもよい。
この構成によれば、第１の枝と第２の枝とには、背圧に関する情報が表示されているため、利用者は、どの枝に流体が流れ込みやすく、どの枝に流体が流れ込みづらいかを一見して認識できる。

（６）上記形態の脈管シミュレーションモデルにおいて、前記第１のバルブと前記第２のバルブには、対応する前記第１の枝と前記第２の枝の前記背圧に関する情報が表示されていてもよい。
この構成によれば、第１のバルブと第２のバルブとには、背圧に関する情報が表示されているため、利用者は、どの枝に流体が流れ込みやすく、どの枝に流体が流れ込みづらいかを一見して認識できる。

（７）上記形態の脈管シミュレーションモデルにおいて、前記第１のバルブと前記第２のバルブとを開放し、前記流体導入口から流体を導入しつつ、前記流体が充填された枝の順に、対応する前記バルブを閉塞することで、前記脈管ルーメンの全体に流体が充填されてもよい。
この構成によれば、利用者は、流体導入口から流体を導入しつつ、流体が充填された枝の順に、対応するバルブを閉塞することで、脈管内を流体で満たすことが容易にできる。また、ポンプを必要とせず、脈管シミュレーションモデルを小型化できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、さらに臓器モデル（例えば、心臓を模した心臓モデル、肝臓を模した肝臓モデル等）を備えるシミュレーション装置、さらに内視鏡モデルを備える内視鏡治療シミュレーションモデル、脈管シミュレーションモデル、シミュレーション装置、及び内視鏡治療シミュレーションモデルの製造方法などの形態で実現することができる。

脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 図１のＡ－Ａ線における断面構成を例示した説明図である。 脈管シミュレーションモデルの使用方法を例示した説明図である。 脈管シミュレーションモデルの使用方法を例示した説明図である。 脈管シミュレーションモデルの使用方法を例示した説明図である。 脈管シミュレーションモデルの使用方法を例示した説明図である。 脈管シミュレーションモデルの使用方法を例示した説明図である。 比較例における脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第２実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第３実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第４実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第５実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第６実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。 第７実施形態の脈管シミュレーションモデルの構成を例示した説明図である。

＜第１実施形態＞
図１は、脈管シミュレーションモデル１の構成を例示した説明図である。図２は、図１のＡ－Ａ線における断面構成を例示した説明図である。脈管シミュレーションモデル１は、心血管や胆管等の脈管に対して、医療用デバイスを用いた治療または検査の手技を模擬するために使用される装置である。医療用デバイスを用いた手技としては、例えば、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ：Percutaneous Transluminal Catheter Angioplasty）や、内視鏡的逆行性胆管膵管造影（ＥＲＣＰ：Endoscopic Retrograde Cholangiopancreatography）等が挙げられる。また、医療用デバイスとは、カテーテルやガイドワイヤ等の、低侵襲な治療または検査のためのデバイスを意味する。

図１に示すように、脈管シミュレーションモデル１は、脈管モデル１００と、バルブ１０と、バルブ保持部２０と、分岐保持部３０とを備えている。脈管モデル１００は、脈管を再現したモデルである。図２に示すように、脈管モデル１００の内側には、脈管を流れる血液や胆汁等を模擬した流体（液体）の流路を構成する脈管ルーメン１００Ｌが形成されている。図１及び以降の図では、紙面下側を流路の上流側とし、紙面上側を流路の下流側として説明する。換言すれば、図１及び以降の図において、流体は下側から上側に向かって流れる。以降、流路の上流側を単に「上流側」とも呼び、流路の下流側を単に「下流側」とも呼ぶ。

脈管モデル１００は、複数の流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６により構成されている。流路形成部材Ｐ１０は、上流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体導入口１１０を有している。流路形成部材Ｐ１０は、分岐点Ｂ１において流路形成部材Ｐ１１に接続され、分岐点Ｂ５において流路形成部材Ｐ１５に接続されている。流路形成部材Ｐ１０は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１７を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１７までの流路を、枝１０７とも呼ぶ。流体排出口１１７には、枝１０７に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１７が設けられている。なお、本実施形態において、枝１０７は「第１の枝」に相当し、流体排出口１１７は「第１の流体排出口」に相当し、バルブ１７は「第１のバルブ」に相当する。

流路形成部材Ｐ１１は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１０に接続されている。流路形成部材Ｐ１１は、分岐点Ｂ２において流路形成部材Ｐ１２に接続され、分岐点Ｂ４において流路形成部材Ｐ１４に接続されている。流路形成部材Ｐ１１は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１５を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１５までの流路を、枝１０５とも呼ぶ。流体排出口１１５には、枝１０５に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１５が設けられている。また、流路形成部材Ｐ１２は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１１に接続されている。流路形成部材Ｐ１２は、分岐点Ｂ３において流路形成部材Ｐ１３に接続されている。流路形成部材Ｐ１２は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１４を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１４までの流路を、枝１０４とも呼ぶ。流体排出口１１４には、枝１０４に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１４が設けられている。

流路形成部材Ｐ１３は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１２に接続されている。流路形成部材Ｐ１３は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１１を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１１までの流路を、枝１０１とも呼ぶ。流体排出口１１１には、枝１０１に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１１が設けられている。また、流路形成部材Ｐ１４は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１１に接続されている。流路形成部材Ｐ１４は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１２を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１２までの流路を、枝１０２とも呼ぶ。流体排出口１１２には、枝１０２に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１２が設けられている。

流路形成部材Ｐ１５は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１０に接続されている。流路形成部材Ｐ１４は、分岐点Ｂ６において流路形成部材Ｐ１６に接続されている。流路形成部材Ｐ１５は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１６を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１６までの流路を、枝１０６とも呼ぶ。流体排出口１１６には、枝１０６に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１６が設けられている。なお、本実施形態において、枝１０６は「第２の枝」に相当し、流体排出口１１６は「第２の流体排出口」に相当し、バルブ１６は「第２のバルブ」に相当する。

流路形成部材Ｐ１６は、上流側の端部において流路形成部材Ｐ１５に接続されている。流路形成部材Ｐ１６は、下流側の端部において、脈管ルーメン１００Ｌに連通する開口である流体排出口１１３を有している。流体導入口１１０から流体排出口１１３までの流路を、枝１０３とも呼ぶ。流体排出口１１３には、枝１０３に流れる流体の流量を変更可能なバルブ１３が設けられている。なお、本実施形態において、枝１０３は「第３の枝」に相当し、流体排出口１１３は「第３の流体排出口」に相当し、バルブ１３は「第３のバルブ」に相当する。

図２に示すように、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６は、それぞれ、透明又は半透明であり、かつ、柔軟性を有する樹脂材料（例えば、ＰＶＡ樹脂、シリコン）により形成されたチューブ（管状体）である。流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６は、上述した各分岐点Ｂ１～Ｂ６において、それぞれの内腔を連通させた状態で接続されることにより、脈管ルーメン１００Ｌを構成している。接続手段としては、熱溶着のほか、エポキシ系接着剤などの任意の接合剤を用いてもよい。図２では、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６の横断面形状として略円形形状を例示したが、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６の横断面形状は任意に決定できる。また、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６の外径及び内径についても、任意に決定できる。例えば、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６は、それぞれ同一の外径及び／又は内径を有していてもよく、それぞれ異なる外径及び／又は内径を有していてもよい。

バルブ１１～１７は、バルブ１１～１７が設けられた枝１０１～１０７に流れる流体の流量を調整する。バルブ１１～１７を総称して、バルブ１０とも呼ぶ。バルブ１０には、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、及びバタフライバルブ等の任意の種類のバルブを採用できる。バルブ１０は、中間開度を用いることで流体の流量を変更可能なバルブであってもよく、中間開度を用いずに流体を通過又は遮蔽するバルブであってもよい。バルブ１１～１７に設けられるバルブは、同じ種類のバルブであってもよく、異なる種類のバルブであってもよい。

分岐保持部３０（図１：破線枠）は、枝１０１～１０７を、任意の臓器における脈管の配置位置とした状態で、脈管モデル１００を保持する部材である。図示の例では、分岐保持部３０は、枝１０１～１０７を、肝臓における胆管（肝内胆管）の配置位置とした状態で、流体導入口１１０、流体排出口１１１～１１７、及びバルブ１０を除く脈管モデル１００の一部分を内部に収容した箱状の筐体である。分岐保持部３０は、例えば、Ｘ線透過性を有すると共に透明性の高い樹脂材料（例えばアクリル樹脂）により形成できる。図示の例では、分岐保持部３０は箱状であるが、分岐保持部３０の外側形状は任意に変更できる。また、分岐保持部３０は、脈管モデル１００の一部分を任意の臓器を模した臓器モデル（ここでは、肝臓モデル）の表面に配置して保持する態様であってもよい。

分岐保持部３０の下流側において、枝１０１～１０７は、左から、枝１０１、枝１０４、枝１０５、枝１０２、枝１０７、枝１０６、枝１０３の順に並べられている。ここで、図１に示すように、バルブ１１～１７が開放（又は流量が大きな）状態である場合に、枝１０１、枝１０２、及び枝１０３を流れる流体にかかる背圧は、他の枝と比較して相対的に高い（図１：高）。一方、バルブ１１～１７が開放状態である場合に、枝１０７を流れる流体にかかる背圧は、他の枝と比較して相対的に低い（図１：低）。このように、本実施形態の脈管モデル１００では、第１の枝１０７を流れる流体にかかる背圧（図１：低）と、第２の枝１０６を流れる流体にかかる背圧（図１：中）と、第３の枝１０３を流れる流体にかかる背圧（図１：高）とは、それぞれ相違している。

バルブ保持部２０は、バルブ１１～１７及び流体排出口１１１～１１７を、対応する枝１０１～１０７を流れる流体にかかる背圧が高い順に配置した状態で保持する部材である。本実施形態のバルブ保持部２０は、平板状であり、一方の面にバルブ１１～１７をそれぞれ載置した状態で、バルブ１１～１７を保持（固定）している。図示の例では、バルブ保持部２０は、左から、バルブ１１、バルブ１２、バルブ１３、バルブ１４、バルブ１５、バルブ１６、バルブ１７の順に並べた状態で、バルブ１１～１７を保持している。

バルブ１１～１７に対応する枝１０１～１０７の背圧は上述の通りである。このため、図示のバルブ保持部２０は、左端から右端に向かって、枝１０１～１０７を流れる流体にかかる背圧（バルブ１１～１７開放時の背圧）が高いものから徐々に低くなるように、バルブ１１～１７及び流体排出口１１１～１１７を配置し、保持している。換言すれば、バルブ保持部２０は、左端から右端に向かって、バルブ１１～１７開放時の枝１０１～１０７の背圧の降順に、バルブ１１～１７及び流体排出口１１１～１１７を配置し、保持している。バルブ保持部２０は、樹脂材料、木材、金属材料等の任意の材料により形成できる。また、バルブ保持部２０の外側形状は平板状に限らず、棒状、箱状等、任意に変更してよい。

なお、脈管シミュレーションモデル１は、さらに、流体排出口１１１～１１７に接続された流路形成部材１２０（図１：破線）を備えていてもよい。流路形成部材１２０は、流体排出口１１１～１１７にそれぞれ接続され、流体排出口１１１～１１７から排出された流体を回収し、廃棄する。なお、流路形成部材１２０は、流体導入口１１０に接続されており、流体排出口１１１～１１７から排出された流体を流体導入口１１０へと循環させてもよい。流路形成部材１２０は、柔軟性を有する樹脂材料（例えば、ＰＶＡ樹脂、シリコン）により形成されたチューブ（管状体）である。

図３～図７は、脈管シミュレーションモデル１の使用方法を例示した説明図である。まず、図３に示すように、利用者は、全てのバルブ１１～１７を開放し、枝１０１～１０７における流体の通過が可能な状態としておく。次に、利用者は、流体導入口１１０から流体を供給する。供給された流体の大部分は、背圧が相対的に低い枝１０１に向かって流れる（図３：大矢印）。供給された流体の残りの一部分は、分岐点Ｂ１から枝１０５に流れ、分岐点Ｂ５から枝１０６に向かって流れる（図３：小矢印）。

図４に示すように、利用者は、枝１０７が流体で満たされたことを確認後、枝１０７に対応するバルブ１７を閉じることで、枝１０７における流体の流通を遮蔽する。これにより、枝１０７を流れる流体にかかる背圧が相対的に高くなる。枝１０７の背圧が高くなることにより、流体導入口１１０から供給された流体の大部分は、背圧が相対的に低い枝１０６に向かって流れる（図４：大矢印）。供給された流体の残りの一部分は、分岐点Ｂ６から枝１０３に向かって流れる（図４：小矢印）。図５に示すように、利用者は、枝１０６が流体で満たされたことを確認後、枝１０６に対応するバルブ１６を閉じることで、枝１０６における流体の流通を遮蔽する。これにより、枝１０６を流れる流体にかかる背圧が相対的に高くなるため、流体導入口１１０から供給された流体の大部分は、背圧が相対的に低い枝１０５に向かって流れる（図５：大矢印）。供給された流体の残りの一部分は、分岐点Ｂ２から枝１０４に向かって流れ、分岐点Ｂ４から枝１０２に向かって流れる（図５：小矢印）。

図６に示すように、上述した操作を他のバルブ１１～１５に対しても行うことで、利用者は、脈管モデル１００の脈管ルーメン１００Ｌを、簡単に流体で満たすことができる。ここで、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６が複雑に湾曲した配置とされた場合、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６の内径が小さい場合、流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６が接続された分岐点Ｂ１～Ｂ６の近傍、流体導入口１１０からの距離が遠い場合等は、その湾曲箇所、小径箇所、分岐箇所等において気泡が残存しやすくなる。

例えば、図７において破線丸枠で示すように、ある枝（図７：枝１０３）内部に気泡が残存した場合について説明する。このような場合、利用者は、気泡が残存した枝１０３に対応するバルブ１３を開放することで、枝１０３における流体の流通を可能とする。バルブ１３の開放によって、枝１０３を流れる流体にかかる背圧が相対的に低くなる。この状態で利用者は、流体導入口１１０から流体を供給する。供給された流体は、背圧が相対的に低い枝１０３に向かって流れる（図７：大矢印）。このため、新たに供給された流体によって、残存した気泡を流体排出口１１３から排出することができる。気泡除去後、利用者は、バルブ１３を閉じればよい。

このように、第１実施形態の脈管シミュレーションモデル１によれば、枝を流れる流体にかかる背圧が相違する第１の枝１０７の排出口（第１の流体排出口１１７）と、第２の枝１０６の排出口（第２の流体排出口１１６）とには、それぞれ、流体の流量を変更可能な第１のバルブ１７と第２のバルブ１６とが設けられている。例えば、図１～図７で例示したように、第１の枝１０７の背圧が第２の枝１０６の背圧よりも低い場合を想定する。この場合、流体導入口１１０から脈管ルーメン１００Ｌに導入された流体は、主として第１の枝１０７に流れ込むため、まず第１の枝１０７が流体で満たされる（図３）。この後、第１の枝１０７の排出口（第１の流体排出口１１７）に設けられた第１のバルブ１７を閉じる（又は流量を少なくする）。すると、第１の枝１０７の背圧が上昇するため、流体導入口１１０から脈管ルーメン１００Ｌに導入された流体は、主として第２の枝１０６に流れ込み、第２の枝１０６も流体で満たすことができる（図４）。このように、第１実施形態の脈管シミュレーションモデル１によれば、脈管内を流体で満たすことが容易にでき、かつ、ポンプを必要とせず小型化が可能な脈管シミュレーションモデル１を提供できる（図７）。

また、第１実施形態の脈管シミュレーションモデル１によれば、バルブ保持部２０は、第１のバルブ１７、第２のバルブ１６、及び第３のバルブ１３を、対応する第１の枝１０７、第２の枝１０６、及び第３の枝１０３にかかる背圧が高い順に配置した状態で保持する（図１）。このため、バルブ保持部２０の一端（背圧が低い側：図１～図７の例では右端）から他端（背圧が高い側：図１～図７の例では左端）に向かって、順にバルブを閉じる（又は流量を少なくする）操作を行えば、脈管ルーメン１００Ｌ内を流体で満たすことができる。すなわち、第１実施形態の脈管シミュレーションモデル１によれば、次に操作すべきバルブを直感的に把握しやすくできる。

さらに、第１実施形態の脈管シミュレーションモデル１によれば、分岐保持部３０は、第１の枝１０７と第２の枝１０６とを、任意の臓器における脈管の配置位置とした状態で、脈管モデル１００を保持する。このため、脈管ルーメン１００Ｌの枝の配置を、実際の任意の臓器内又は表面における脈管の配置に似せることができる。

＜比較例＞
図８は、比較例における脈管シミュレーションモデル１ｘの構成を例示した説明図である。比較例の脈管シミュレーションモデル１ｘは、バルブ１１～１７と、バルブ保持部２０とを備えていない。脈管シミュレーションモデル１ｘにおいて、枝１０１～１０７は、下流側において流路形成部材１１９にそれぞれ接続されている。流路形成部材１１９は、枝１０１～１０７に排出された流体を回収し、ポンプ２００によって流体導入口１１０へと循環させる。比較例の脈管シミュレーションモデル１ｘの使用方法について説明する。まず、利用者は、流体導入口１１０から流体を供給する。供給された流体の大部分は、背圧が相対的に低い枝１０７に向かって流れる（図８：大矢印）。供給された流体の残りの一部分は、分岐点Ｂ１～Ｂ６から、他の枝１０１～１０６へと流れる（図８：小矢印）。しかしながら、比較例の構成では、背圧が相対的に高い枝１０１、１０２、及び１０３については流体が流れ込み難く、結果として、枝１０１、１０２、及び１０３内に気泡が残存しやすくなる。また、比較例の構成では、ポンプ２００によって、脈管シミュレーションモデル１ｘが大型化してしまう。

＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態の脈管シミュレーションモデル１ａの構成を例示した説明図である。第２実施形態の脈管シミュレーションモデル１ａは、第１実施形態で説明した構成において、脈管モデル１００に代えて脈管モデル１００ａを備え、バルブ保持部２０に代えてバルブ保持部２０ａを備えている。脈管モデル１００ａの枝１０１ａ～１０７ａには、それぞれ、背圧に関する情報１２１～１２７が表示されている。図示の例では、背圧に関する情報１２１～１２７は、バルブ１１～１７が開放状態である場合に、枝１０１ａ～１０７ａを流れる流体にかかる背圧の大きさに比例した数字である。なお、背圧に関する情報１２１～１２７としては、背圧の大きさに比例した数字に限られず、背圧の実測値、推定値、及び標準値などを意味する任意の文字、図形、記号、色彩、又はこれらの組み合わせを用いることができる。バルブ保持部２０ａは、バルブ１１～１７及び流体排出口１１１～１１７を、分岐保持部３０の下流側における枝１０１ａ～１０７ａの配置を維持した状態で保持している。

このように、枝１０１ａ～１０７ａには、背圧に関する情報１２１～１２７が表示されていてもよい。また、背圧に関する情報１２１～１２７は、図９のように各枝の下流側に表示されていてもよく、各枝の上流側に表示されていてもよい。背圧に関する情報１２１～１２７は、枝１０１ａ～１０７ａの１箇所に表示されていてもよく、複数箇所に表示されていてもよい。さらに、バルブ保持部２０ａは、枝１０１ａ～１０７ａを流れる流体にかかる背圧の高い順に、バルブ１１～１７及び流体排出口１１１～１１７を保持していなくてもよい。このような第２実施形態の脈管シミュレーションモデル１ａによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第２実施形態の脈管シミュレーションモデル１ａによれば、第１の枝１０７ａと第２の枝１０６ａとには、背圧に関する情報１２７，１２６が表示されているため、利用者は、どの枝に流体が流れ込みやすく、どの枝に流体が流れ込みづらいかを一見して認識できる。

＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｂの構成を例示した説明図である。第３実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｂは、第１実施形態で説明した構成において、バルブ１０に代えてバルブ１０ｂ（バルブ１１ｂ～１７ｂ）を備え、バルブ保持部２０に代えてバルブ保持部２０ｂを備えている。バルブ１１ｂ～１７ｂには、それぞれ、背圧に関する情報１３１～１３７が表示されている。背圧に関する情報１３１～１３７は、第２実施形態（図９）と同様に、バルブ１１ｂ～１７ｂが開放状態である場合に、枝１０１～１０７を流れる流体にかかる背圧の大きさに比例した数字である。なお、背圧に関する情報１３１～１３７は、第２実施形態（図９）と同様に、任意の文字、図形、記号、色彩、又はこれらの組み合わせを用いることができる。バルブ保持部２０ｂは、バルブ１１ｂ～１７ｂ及び流体排出口１１１～１１７を、分岐保持部３０の下流側における枝１０１～１０７の配置を維持した状態で保持している。

このように、バルブ１１ｂ～１７ｂには、背圧に関する情報１３１～１３７が表示されていてもよい。また、背圧に関する情報１３１～１３７は、バルブ１１ｂ～１７ｂの１箇所に表示されていてもよく、複数箇所に表示されていてもよい。バルブ保持部２０ｂは、枝１０１～１０７を流れる流体にかかる背圧の高い順に、バルブ１１ｂ～１７ｂ及び流体排出口１１１～１１７を保持していなくてもよい。このような第３実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｂによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第３実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｂによれば、第１のバルブ１７と第２のバルブ１６とには、背圧に関する情報１３７，１３６が表示されているため、利用者は、どの枝に流体が流れ込みやすく、どの枝に流体が流れ込みづらいかを一見して認識できる。

＜第４実施形態＞
図１１は、第４実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｃの構成を例示した説明図である。第４実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｃは、第２実施形態で説明した構成において、分岐保持部３０を備えていない。このように、脈管シミュレーションモデル１ｃには、脈管モデル１００ａを保持する分岐保持部３０が設けられなくてもよい。このような第４実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｃによっても、第１及び第２実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第４実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｃによれば、分岐保持部３０を備えないため、脈管シミュレーションモデル１ｃをより小型化できるほか、脈管モデル１００ａの流路形成部材Ｐ１１～Ｐ１６を束ねた状態で保管、運搬することもできる。

＜第５実施形態＞
図１２は、第５実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｄの構成を例示した説明図である。第５実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｄは、第２実施形態で説明した構成において、バルブ保持部２０ａを備えていない。このように、脈管シミュレーションモデル１ｄには、バルブ保持部２０ａが設けられなくてもよい。このような第５実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｄによっても、利用者は、枝１０１ａ～１０７ａに付された背圧に関する情報１２１～１２７を参照することによって、どのバルブを閉じればよいか判断できる。このため、第５実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｄによっても、第１及び第２実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第５実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｄによれば、バルブ保持部２０ａを備えないため、脈管シミュレーションモデル１ｄをより小型化できる。

＜第６実施形態＞
図１３は、第６実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｅの構成を例示した説明図である。第６実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｅは、第１実施形態で説明した構成において、脈管モデル１００に代えて脈管モデル１００ｅを備えている。脈管モデル１００ｅは、さらに、流路形成部材Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を備えている。流路形成部材Ｐ２１は、上流側の端部（分岐点Ｂ１０）において、流路形成部材Ｐ１１に接続されている。流路形成部材Ｐ２１の下流側の端部は閉塞している。流路形成部材Ｐ２２は、上流側の端部（分岐点Ｂ１１）において、流路形成部材Ｐ１０に接続されている。流路形成部材Ｐ２２の下流側の端部は閉塞している。流路形成部材Ｐ２３は、上流側の端部（分岐点Ｂ１２）において、流路形成部材Ｐ１６に接続されている。流路形成部材Ｐ２３の下流側の端部は閉塞している。

このように、脈管モデル１００ｅにおける流路形成部材Ｐ１０～Ｐ２３の数、形状、配置、及び接続関係は任意に決定することができ、例えば、下流側において流体排出口１１１～１１７に繋がらない（閉塞した）終端を有する流路形成部材Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を設けてもよい。また、流体導入口１１０の数、形状、配置、及び接続関係についても任意に決定することができ、例えば、複数の流体導入口１１０が設けられてもよい。このような第６実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｅによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
図１４は、第７実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｆの構成を例示した説明図である。第７実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｆは、第１実施形態で説明した構成において、脈管モデル１００に代えて脈管モデル１００ｆを備え、バルブ１０に代えてバルブ１０ｆを備えている。脈管モデル１００ｆは、流路形成部材Ｐ１１に代えて流路形成部材Ｐ１１ｆを、流路形成部材Ｐ１４に代えて流路形成部材Ｐ１４ｆを、それぞれ備えている。

流路形成部材Ｐ１１ｆは、下流側の端部において流体排出口１１５を有さず、下流側の端部（分岐点Ｂ２２）において流路形成部材Ｐ１２に接続されている。第７実施形態では、流体導入口１１０から流体排出口１１４までの流路のうち、流路形成部材Ｐ１２を通過する流路を枝１０４ｆとも呼び、流路形成部材Ｐ１２に合流する流路を枝１０５ｆとも呼ぶ。第７実施形態では、流れる流体にかかる背圧が略等しい枝１０４ｆと枝１０５ｆとが、下流側の端部（分岐点Ｂ２２）において連結されている。流路形成部材Ｐ１４ｆは、下流側の端部において流体排出口１１２を有さず、下流側の端部（分岐点Ｂ２１）において流路形成部材Ｐ１３に接続されている。第７実施形態では、流体導入口１１０から流体排出口１１１までの流路のうち、流路形成部材Ｐ１３を通過する流路を枝１０１ｆとも呼び、流路形成部材Ｐ１３に合流する流路を枝１０２ｆとも呼ぶ。第７実施形態では、流れる流体にかかる背圧が略等しい枝１０１ｆと枝１０２ｆとが、下流側の端部（分岐点Ｂ２１）において連結されている。本実施形態では、枝１０１ｆが「第１の枝」に相当し、流体排出口１１１が「第１の流体排出口」に相当し、枝１０４ｆが「第２の枝」に相当し、流体排出口１１４が「第２の流体排出口」に相当し、枝１０２ｆや枝１０５ｆが「第４の枝」に相当する。バルブ１０ｆは、流体排出口１１５及び流体排出口１１２に対応するバルブ１５及びバルブ１２を備えていない。

このように、脈管モデル１００ｆにおける流路形成部材Ｐ１０～Ｐ１６の配置及び接続関係は任意に決定することができ、例えば、下流側において他の流路形成部材に接続された流路形成部材Ｐ１１ｆ，Ｐ１４ｆを設けてもよい。このような第７実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｆによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第７実施形態の脈管シミュレーションモデル１ｆでは、脈管ルーメン１００Ｌは、上流側から下流側に向かって第４の枝１０２ｆに分岐し、かつ、第４の枝１０２ｆは、第１の流体排出口１１１よりも上流側において、第１の枝１０１ｆに合流している。また、脈管ルーメン１００Ｌは、上流側から下流側に向かって第４の枝１０５ｆに分岐し、かつ、第４の枝１０５ｆは、第２の流体排出口１１４よりも上流側において、第２の枝１０４ｆに合流している。このように、流体導入口１１０よりも下流側において分岐し、流体排出口１１１，１１４よりも上流側において合流する第４の枝１０２ｆ，１０５ｆを設けることにより、脈管ルーメン１００Ｌの枝の分岐を、実際の任意の臓器内又は表面における脈管の分岐に似せることができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上記第１～７実施形態では、脈管シミュレーションモデル１，１ａ～１ｆの構成の一例を示した。しかし、脈管シミュレーションモデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、脈管ルーメン内の任意の位置、例えば流体排出口の近傍等に、流体中の気体（気泡）を検出する流量センサ等を設けてもよい。この場合、センサの検出値に応じて、バルブの流量又は通過／遮蔽を自動的に変更してもよい。

例えば、脈管モデルの各枝に対して、中間開度を用いることで流体の流量を変更可能なバルブを設けた場合、バルブの開度を調整することによって、脈管モデルの各枝の背圧を均一に調整してもよい。また、バルブの開度を調整することに代えて、上流側における流路形成部材の内径と、下流側における流路形成部材の内径とを調整することで、脈管モデルの各枝の背圧を均一に調整してもよい。

例えば、脈管シミュレーションモデルは、さらに臓器モデル（例えば、心臓を模した心臓モデル、肝臓を模した肝臓モデル等）を備え、脈管シミュレーションモデルを臓器モデルの内部又は表面に配置したシミュレーション装置として構成されてもよい。例えば、脈管シミュレーションモデルは、さらに内視鏡モデルを備え、内視鏡モデル内を通過した医療デバイスを、流体導入口から脈管ルーメン内に挿入可能なシミュレーション装置として構成されてもよい。

［変形例２］
上記第１～７実施形態では、脈管モデル１００，１００ａ，１００ｅ，１００ｆの構成の一例を示した。しかし、脈管モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、脈管モデルは、７つの枝を備える構成としたが、上流側から下流側に向かって第１の枝と第２の枝とに分岐して流路を構成する限りにおいて、枝の数は任意に変更できる。例えば、脈管モデルは、複数の流路形成部材が接続されることにより構成されるとしたが、図１で例示したような任意の形状に一体成型された単一の流路形成部材により構成されてもよい。例えば、脈管モデルの内側には、脈管内に生じた病変を模擬した病変部が形成されていてもよい。病変部の形状は、閉塞病変、狭窄病変、石灰化病変等の任意の態様を採用できる。

［変形例３］
上記第１～７実施形態では、バルブ保持部２０，２０ａ，２０ｂ及び分岐保持部３０の構成の一例を示した。しかし、脈管モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、バルブ保持部とバルブとが一体的に構成されていてもよい。例えば、分岐保持部の外側形状は、任意の臓器の外側形状を模した形状としてもよい。この場合、分岐保持部を、柔軟性を有する樹脂材料（例えば、ＰＶＡ樹脂、シリコン）により形成することで、任意の臓器の触感をさらに模擬してもよい。

［変形例４］
第１～７実施形態の脈管シミュレーションモデル１，１ａ～１ｆの構成、及び上記変形例１～３の脈管シミュレーションモデルの構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、第２，３実施形態の構成（背圧に関する表示をした構成）において、第６，７実施形態のような脈管モデルの分岐形状を採用してもよい。第４，５実施形態の構成（分岐保持部やバルブ保持部を省略した構成）において、第１実施形態のように背圧に関する情報の表示がない構成を採用してもよく、第３実施形態のように背圧に関する情報がバルブに表示された構成を採用してもよい。第６，７実施形態の構成（脈管モデルの分岐が相違する構成）において、第４，５実施形態のように分岐保持部やバルブ保持部を省略してもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１，１ａ～１ｆ，１ｘ…脈管シミュレーションモデル
１０，１０ｂ，１０ｆ…バルブ
１１～１７…バルブ
２０，２０ａ，２０ｂ…バルブ保持部
３０…分岐保持部
１００，１００ａ，１００ｅ，１００ｆ…脈管モデル
１００Ｌ…脈管ルーメン
１０１～１０７…枝
１１０…流体導入口
１１１～１１７…流体排出口
１２１～１２７，１３１～１３７…背圧に関する情報
２００…ポンプ
Ｂ１～Ｂ２２…分岐点
Ｐ１０～Ｐ２３，１１９，１２０…流路形成部材

Claims (6)

1. 脈管シミュレーションモデルであって、
   上流側から下流側に向かって、第１の枝と第２の枝とに分岐して流体の流路を構成する脈管ルーメンと、
   前記流路の上流側において前記脈管ルーメンに連通する流体導入口と、
   前記流路の下流側において前記第１の枝と前記第２の枝とにそれぞれ設けられる第１及び第２の流体排出口と、を有する脈管モデルを備え、
   前記第１の枝と前記第２の枝とは、前記第１の枝を流れる流体にかかる背圧と前記第２の枝を流れる流体に係る背圧が相違しており、
   前記第１の流体排出口と前記第２の流体排出口とには、それぞれ、前記第１の枝に流れる流体の流量を変更可能な第１のバルブ及び前記第２の枝に流れる流体の流量を変更可能な第２のバルブが設けられており、
   前記脈管モデルにおいて、
   前記脈管ルーメンは、上流側から下流側に向かって、さらに、第３の枝に分岐して流体の流路を構成しており、
   さらに、前記流路の下流側において前記第３の枝に設けられる第３の流体排出口を有すると共に、前記第３の流体排出口には、前記第３の枝を流れる流体の流量を変更可能な第３のバルブが設けられており、
   さらに、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、及び前記第３のバルブを、前記第１の枝と前記第２の枝と前記第３の枝とを流れる流体にかかる背圧が高い順に配置した状態で保持するバルブ保持部を備える、脈管シミュレーションモデル。
2. 請求項１に記載の脈管シミュレーションモデルであって、
   前記脈管モデルにおいて、
   前記脈管ルーメンは、上流側から下流側に向かって、さらに、第４の枝に分岐して流体の流路を構成しており、
   前記第４の枝は、前記第１及び第２の流体排出口よりも上流側において、前記第１の枝と前記第２の枝の一方に合流している、脈管シミュレーションモデル。
3. 請求項１または請求項２に記載の脈管シミュレーションモデルであって、さらに、
   前記第１の枝と前記第２の枝とを、任意の臓器における脈管の配置位置とした状態で、前記脈管モデルを保持する分岐保持部を備える、脈管シミュレーションモデル。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脈管シミュレーションモデルであって、
   前記第１の枝と前記第２の枝には、前記背圧に関する情報がそれぞれ表示されている、脈管シミュレーションモデル。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の脈管シミュレーションモデルであって、
   前記第１のバルブと前記第２のバルブには、対応する前記第１の枝と前記第２の枝の前記背圧に関する情報が表示されている、脈管シミュレーションモデル。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の脈管シミュレーションモデルであって、
   前記第１のバルブと前記第２のバルブとを開放し、
   前記流体導入口から流体を導入しつつ、前記流体が充填された枝の順に、対応する前記バルブを閉塞することで、前記脈管ルーメンの全体に流体が充填される、脈管シミュレーションモデル。

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