JP5810250B1 - 疑似人体装置 - Google Patents

Abstract

疑似人体装置１１は、生体組織２６と、生体組織２６から延びる血管１７と、を有した動物由来の器官１２と、血管１７に送る血液を貯留した血液貯留部と、血管１７と前記血液貯留部とを接続するチューブ１８と、チューブ１８の途中に設けられ前記血液貯留部から前記血管に血液を送るポンプ部２１と、前記器官を収納し、室温よりも高い温度の蒸気をカバー２３内に送って器官１２に加湿するとともに器官１２を２０℃乃至５０℃の温度にする収納部と、を備える。

Description

本発明は、処置具や電気メスなどの治療用機器の評価に用いられる疑似人体装置に関する。

特開２００３−２０６２０１号公報（特許文献１）には、移植用の肝臓等を機能を発揮しうる状態で保持する肝臓収納装置を含む人工臓器システムが開示されている。

特開２００３−２０６２０１号公報

外科手術や内視鏡を用いた処置等の処置中に患者に出血を生じることがあり、この出血を止めるために各種の処置具や電気メスなどの治療用機器を使用することがある。また、外科手術や内視鏡を用いた処置自体にも各種の処置具や電気メスなどの治療用機器が使用される。これら機器の性能を改善するために、当該機器の性能を評価することができる実験系が必要となる。しかしながら、これらの機器の性能を評価できる実験系がまだ十分に確立されていない現状がある。

また、機器の性能評価の目的の他にも、外科手術や内視鏡を用いた処置技術を医師が習得する目的で行うトレーニングの場面や、開発した機器の性能を使用者である医師に十分理解してもらう目的で行うデモンストレーションの場面でも、本実験系は有効に活用できると考えられ、幅広い目的で簡便に実用できる実験系の開発が求められている。

ここで、評価に供する機器とその作用機序には、下記のようなものが考えられる。
（１）生体組織の切開を目的とした電気メスで、高周波電流や熱などのエネルギーを用いることで組織を凝固しながら切開することにより、切開に伴う出血を抑えるもの。
（２）生体組織からの出血を止めることを目的とした止血用処置具で、高周波電流や熱などのエネルギーにより組織や血液を凝固することで止血を達成するもの。
（３）生体組織からの出血を止めることを目的とした止血用処置具で、鉗子様の形状を持つ処置部、またはクリップ、結紮具のような留置具により出血部の組織や血管端を機械的に圧迫封鎖することで止血を達成するもの。
（４）生体組織を凝固/焼灼することで治療することを目的とした治療用機器で、目標とする組織の内部に出力端子を配置し高周波電流や熱などのエネルギーを出力することで生体組織に凝固/焼灼の領域を形成することで治療を達成するもの。

本発明の目的は、処置具や電気メスなどの治療用機器の性能を安定的に評価できる疑似人体装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る疑似人体装置は、生体組織と、前記生体組織から延びる血管と、を有した食肉用家畜の器官と、前記血管に送る血液を貯留した血液貯留部と、前記血管と前記血液貯留部とを接続するチューブと、前記チューブの途中に設けられ前記血液貯留部から前記血管に血液を送るポンプ部と、前記器官を収納し、室温よりも高い温度の蒸気を前記器官に送って前記器官に加湿するとともに前記器官を２０℃乃至５０℃の温度にする収納部と、を備える。

上記の構成によれば、処置具の性能を安定的に評価できる疑似人体装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図２は、第２実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図３は、第３実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図４は、図３に示す疑似人体装置の血管の動脈側端部および第１プラグを示す模式図である。 図５は、図４に示す第１プラグの長手方向に沿った断面図である。 図６は、第３実施形態の疑似人体装置の変形例にかかる第２プラグおよび血管の静脈側端部を示す模式図である。 図７は、図６に示す第２プラグの長手方向に沿った断面図である。 図８は、図７に示す第２プラグの変形例を示した断面図である。 図９は、第４実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図１０は、第５実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図１１は、第６実施形態の疑似人体装置の刺激供給手段を示した模式図である。 図１２は、図１１に示す刺激供給手段の変形例を示した模式図である。 図１３は、第７実施形態の疑似人体装置の振動付与部を示した模式図である。 図１４は、図１３に示す振動付与部の変形例を示した模式図である。 図１５は、第８実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。 図１６は、第９実施形態の疑似人体装置の全体構成を示した模式図である。

［第１実施形態］
実施形態にかかる疑似人体装置は、生体組織の切開および止血（凝固）等の処置を行う機器の評価に用いることができる。図１に疑似人体装置１１の全体構成を示す。

図１に示すように、疑似人体装置１１は、動物由来の器官１２と、器官１２を載置するための載置部１３と、器官１２に送るための血液を収納した血液ボトル１４と、血液ボトル１４が収められた恒温槽１５と、恒温槽１５内の水を一定の温度に加熱するヒータ１６（温水ヒータ）と、血液ボトル１４と器官１２の血管１７の動脈側端部１７Ａとを接続したチューブ１８と、器官１２のチューブ１８の途中に介在されたポンプ部２１および圧力センサ２２と、載置部１３を取り囲んで器官１２を略密閉するカバー２３と、カバー２３の内側に蒸気を送る高温蒸気発生装置２４と、カバー２３の内側で載置部１３に取り付けられた温度・湿度計２５と、を有している。載置部１３、カバー２３、および高温蒸気発生装置２４によって、器官１２を略密閉状態で収納可能な収納部１０が構成される。

器官１２は、ブタやウシ等の食肉用の家畜等の生体から得られたものであり、食肉業者から購入することができる。器官１２は、生体組織２６と、生体組織２６から延びて生体組織２６に血液を供給する血管１７と、を含んでいる。血管１７には、動脈側端部１７Ａと、静脈側端部１７Ｂ（図２等参照）と、が含まれる。本実施形態で使用される生体組織２６には、食道、胃、小腸、大腸、十二指腸、肝臓、腸間膜、心臓、脾臓、腎臓、肺、眼球、その他移植可能な臓器のほか、骨格筋等の筋肉組織、皮膚組織、血管、脳などの神経組織、が含まれる。

載置部１３は、箱状をなした第１トレイ２７と、第１トレイ２７の下側に重ねられた箱状の第２トレイ２８と、を有している。第１トレイ２７は、底面に複数の貫通孔３１を有しており、器官１２から流出した血液を貫通孔３１を通して下側に落とすことができる。第１トレイ２７は、例えば透明な樹脂によって形成されている。第２トレイ２８は、貫通孔３１から落下した血液を溜めることができる。第２トレイ２８は、例えば樹脂によって形成されている。

血液ボトル１４には、透明なボトルが用いられる。血液ボトル１４は、血液貯留部の一例である。血液は、一般的に入手可能な動物由来の血液（一例として、ブタ血液）で構成されている。血液には、予め抗凝固剤３２Ａ、血栓溶解剤３２Ｂ、および血管拡張剤３２Ｃのうち、少なくとも１つが混入されていることが好ましい。抗凝固剤３２Ａとしては、ＥＤＴＡ（ethylene diamine tetraacetic acid）、ヘパリン（Heparin）、クエン酸ナトリウム(Sodium fluoride)、フッ化ナトリウム（Sodium fluoride）、ＡＣＤ（acid citrate dextrose solution）を用いることができる。特に、高周波電流や熱などのエネルギーを用い、生体組織や血液を凝固させることで止血を達成する機器の評価に際しては、加熱による血液本来の凝固作用を阻害しない上記の抗凝固剤を用いることが望ましい。

血栓溶解剤３２Ｂは、血液の灌流を阻害する血栓を溶解することができる。血栓溶解剤３２Ｂとしては組織型プラスミノゲン・アクチベーター（t-PA）であるアルテプラーゼ、モンテプラーゼ、およびパミテプラーゼを用いることができ、これによってプラスミノゲンを活性化して生成されたプラスミンにより血栓を溶解できる。血栓溶解剤３２Ｂとしてプラスミン製剤を用いることもでき、プラスミン製剤によって直接血栓を溶解してもよい。

血管拡張剤３２Ｃとしては、カルシウム拮抗薬、亜硝酸薬、レニン阻害薬、アンジオテンシン変換酵素阻害薬、アンジオテンシン受容体拮抗薬、α遮断薬、β刺激薬を使用することができる。

恒温槽１５の内側には、温水が溜められている。ヒータ１６は、一般的なループ状のヒータであり、恒温槽１５内の温水に対して熱を加えることができる。チューブ１８は、例えば透明な樹脂によって管状に構成されており、内部を通る血液の流れを目視で確認することができる。チューブ１８は、血管に差し込むためのゾンデを器官１２側の端部に含んでいる。恒温槽１５およびヒータ１６は、血液ボトル１４に熱を加え所定の温度まで加温および保温する温度調節部の一例である。

ポンプ部２１は、一般的なローラーポンプ（チューブポンプ）で構成され、チューブ１８内を流れる流体（血液）の流量を調整するための流量調整部２１Ａを含んでいる。流量調整部２１Ａは、ポンプローターの回転数によってチューブ１８内を流れる流体（血液）の流量乃至供給圧力を調整することができる。

圧力センサ２２は、一般的に入手可能なものを使用することができる。圧力センサ２２は、感知部の一例である。圧力センサ２２は、内蔵する圧力トランスデューサによってチューブ１８内を流れる流体（血液）の圧力を電気信号に変換することができる。このように取得された電気信号は、付属するデータロガー３３（センサ信号の計測・保存機器）に出力され、データロガー３３の表示部に数値として表示されるか或いはデータロガー３３内の記憶装置に記憶される。

圧力センサ２２は、例えばチューブ１８の器官１２側の端部の近傍に設けられている。ここで、チューブ１８の器官１２側の端部の近傍に設けられるとは、チューブ１８中の器官１２側の部分で、チューブ１８の全長に対して概ね３分の１（より好ましくはチューブ１８の全長に対して１０％乃至２０％）の長さの範囲内に、圧力センサ２２を設けることを指している。チューブ１８の器官１２側の端部の近傍に圧力センサ２２を設けることによって、器官１２の生体組織２６の内部にかかる血液の圧力を正確に感知することができる。

カバー２３は、例えば合成樹脂等で形成される透明な袋によって構成されている。高温蒸気発生装置２４は、一般的なスチーム発生装置およびスチーム洗浄装置を利用することができる。高温蒸気発生装置２４は、カバー２３内に高温の蒸気を案内するための第２チューブ１９を含んでいる。高温蒸気発生装置２４は、加温加湿部の一例である。温度・湿度計としては一般的なものを使用することができるが、例えば設定温度の上限、下限を設定することで高温蒸気の供給を接続、遮断する機能を付与させてもよい。

続いて、疑似人体装置１１の作製方法について説明する。まず、食肉業者から購入した器官１２を、３７℃に保温したウォータバス（恒温槽）に浸漬し、略１時間程度加温する。これによって器官１２中の脂肪組織を柔らかくし、血管が圧迫されて潰れた状態を解消する。

同様に、購入した動物の血液を血液ボトル１４に入れ、血液ボトル１４を３７℃に保温したウォータバス（恒温槽）に浸漬する。そして、血液ボトル１４内に入れた撹拌子等を用いて血液を撹拌しながら略１時間程度加温する。これによって、比重の高いタンパク質成分などが下側に沈殿することを防止して、血液を均一な粘度にし、血液を灌流した際に血圧や流量が変化しないようにする。

そして、高温蒸気発生装置２４で生成した高温スチーム（例えば、１００℃のスチーム）をカバー２３内部に供給し、カバー２３内を温度２０乃至５０℃、湿度５０％以上の環境に保つ。この状態でカバー２３内にある載置部１３の第１トレイ２７に対して器官１２を置き、器官１２を２０乃至５０℃に保温する。これによって、器官１２の温度が低下することを防止して脂肪組織が硬くなることを防止する。また、十分に加湿をすることで乾燥によって器官１２が劣化することを防止する。

続いて、生体組織２６（例えば、胃等）から延びる血管１７（動脈）にチューブ１８（ゾンデ）を挿入する。チューブ１８は、血管１７の外側から、強靭な縫合用糸等により少なくとも２か所以上で結紮することで固定することが好ましい。

この状態で、血液ボトル１４と同様、予めウォーターバスにて３７℃に加温した生理食塩水を入れたボトルにチューブ１８を接続し、器官１２に対して生理食塩水を例えば５分乃至１５分間灌流（灌流圧：１０乃至７６０ｍｍＨｇ，器官の個体差による）させる。このとき、ポンプ部２１の回転数を例えば６ｒｐｍに設定した場合、この間の生理食塩水の総灌流量は、例えば１００ｍｌ乃至１Ｌ程度である。これによって、管路抵抗の少ない生理食塩水を灌流することで血管内に残存する血液、老廃物を血管外へ排出し、次工程の血液を灌流する際に血管のつまりを防止する。なお、生理食塩水を５分乃至１５分間灌流させると、静脈側の血管１７から排出される生理食塩水には、ほとんど老廃物が含まれなくなる。また、この生理食塩水に色素で着色を行うと、チューブ１８を接続した血管１７の動脈側端部１７Ａより供給される血管のみが色素により着色されることで、器官１２が含む生体組織２６のどの領域が灌流されるかを血液灌流工程に先立ち把握することができる。色素は青色乃至緑色を使用することが、生体組織本来の色調との違いを識別しやすいという観点から望ましい。

続いて、チューブ１８を血液ボトル１４に接続し、器官１２に対して血液を例えば５分乃至１５分間灌流（灌流圧：１０乃至７６０ｍｍＨｇ）させる。ポンプ部２１の回転数は６ｒｐｍであり、この間の血液の総灌流量は、例えば１００ｍｌ乃至１Ｌ程度である。この５分乃至１５分間の血液の灌流により血管１７の動脈側端部１７Ａより供給される生体組織２６の範囲に血液を行き渡らせることができる。よってこの後に処置具や電気メスなどの治療機器の切開性能の評価、止血性能（生体組織の凝固作用による）の評価を安定して行うことができる。機器の評価中に器官１２から漏れ出した血液は、第１トレイ２７から貫通孔３１を通して下側の第２トレイ２８内に溜められる。

なお、器官１２に供給される血液の供給圧力は、再現しようとする人体の個体差、病態により生じる条件を想定し変化させる。高血圧状態を再現したい場合には血液の圧力を高めにすることで再現することができ、逆に低血圧状態を再現したい場合には、血液の圧力を低めにすることで再現することができる。また、所定の薬剤を血液に混ぜることで、止血しにくい血液を持った患者の様態を再現することもできる。

第１実施形態によれば、疑似人体装置１１は、生体組織２６と、生体組織２６から延びる血管１７と、を有した食肉用家畜の器官１２と、血管１７に送る血液を貯留した血液貯留部と、血管１７と前記血液貯留部とを接続するチューブ１８と、チューブ１８の途中に設けられ前記血液貯留部から血管１７に血液を送るポンプ部２１と、器官１２を収納し、室温よりも高い温度の蒸気をカバー２３内に送って器官１２に加湿するとともに器官１２を２０℃乃至５０℃の温度にする収納部１０と、を備える。

この構成によれば、血が通った生体組織２６および器官１２を簡単な装置、構成によって再現することができる。これによって、生きた動物等を用い作製した実験系に比較して動物個体差等の影響を極力小さくした疑似人体装置１１を作製することができ、また機器の評価に必要とされる十分な数の疑似人体装置１１を安定的に作製することができる。また、血液に薬剤を混ぜることも容易であり、種々の患者（例えば、血管の詰まりを抑制する薬剤を常時服用している患者で、当該薬剤の影響で止血が起こりにくい患者）を想定した疑似人体装置１１を簡単に再現することができる。また、上記の構成によれば、器官１２の乾燥を防止することで、短時間で器官１２が劣化してしまうことを防止できる。

疑似人体装置１１は、前記血液貯留部に熱を加えて前記血液の温度を室温以上の設定温度に保持する温度調節部を備える。この構成によれば、加温していない血液を灌流させた場合に比較して、加温加湿部により加温された器官１２が血液により再度冷やされてしまうおそれがないため、疑似人体装置１１を安定的に稼働させることができる。

血液には、抗凝固剤、血栓溶解剤、および血管拡張剤のうち少なくとも１つが混入されている。この構成によれば、抗凝固剤によって器官に血液を供給する前に血液が凝固してしまうことを防止できる。また、血栓溶解剤によって器官１２内の血栓を除去したり、血管拡張剤によって血管１７を拡張したりすることができ、血液の灌流効率を向上させることができる。これによって血液の供給圧力を低く設定しても血液の流れを改善することができる。よって、供給圧力を高く設定した場合は疑似人体装置１１においてより規模の大きい出血を再現することができる。

また器官１２には生理食塩水の灌流の後、血液以外の液体を灌流させることにより血流を再現してもよい。例えば生体組織２６からの出血が分かりやすくするために色素で着色した生理食塩水などを用いることができる。この場合、血液を灌流させる場合に比較してタンパク質の沈殿や血液内に混入した不純物の影響を受けないため、より安定、かつ再現性高く出血現象を生じさせることができる。

但し血液が持つ本来の凝固作用は再現できないため、適用する器官、生体組織、また評価する機器の作用を勘案すると、熱による凝固作用を必要としない条件に適用するとよい。

［第２実施形態］
図２を参照して、第２実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第２実施形態の疑似人体装置１１は、チューブ１８の構成が異なる点、および第１プラグ４１および第２プラグ４２が設けられた点で、第１実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

チューブ１８は、血液ボトル１４に接続された本体３４（血液貯留部に接続された部分）と、本体３４から延びた第１分岐３５および第２分岐３６と、本体３４、第１分岐３５、および第２分岐３６の間に介在された切替弁３７（三方弁）と、を有する。疑似人体装置１１は、血管１７の動脈側端部１７Ａと第１分岐３５との間に介在された円筒形の第１プラグ４１と、血管１７の静脈側端部１７Ｂと第２分岐３６との間に介在された円筒形の第２プラグ４２と、を備えている。

第１プラグ４１は、合成樹脂材料等によって例えば円筒形に形成されている。第２プラグ４２は、合成樹脂材料等によって例えば円筒形に形成されている。

第１分岐３５および第２分岐３６は、本体３４と同様に管状をなしている。第１分岐３５は、血管１７の動脈側端部１７Ａに接続される。第２分岐３６は、血管１７の静脈側端部１７Ｂに接続される。切替弁３７は、いわゆる電磁弁で構成され、第１分岐３５および第２分岐３６のいずれか一方に血液を流すことができる。

切替弁３７は、制御部３７Ａを有しており、制御部３７Ａは、圧力センサ２２（感知部）で感知した圧力を読み取ることができる。制御部３７Ａは、通常、第１分岐３５に血液を流すように切替弁３７を制御する。制御部３７Ａは、圧力センサ２２で感知した圧力が所定の圧力（当初の予定した通常状態の圧力の例えば２倍）を超えて大きくなった場合には、第２分岐３６側に血液を流すように切替弁３７を切り替える。なお、所定の圧力は、当初の予定した通常状態の圧力の２倍に限定されるものではなく、器官１２および生体組織２６の状態や再現したい人体の条件によって適宜に変更することができる。

続いて、本実施形態の疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。第１実施形態で説明した疑似人体装置１１の作製方法と同様な方法で、器官１２を３７℃のウォーターバスで加温し、血液ボトル１４を３７℃のウォーターバスで加温する。高温蒸気発生装置２４で生成した高温スチーム（１００℃）をカバー２３内部に供給し、カバー２３内を温度２０乃至５０℃、湿度５０％以上の環境に保つ。そして、生体組織２６から延びる血管１７（動脈側端部１７Ａ）に第１分岐３５（第１プラグ４１）を挿入し、血管１７（静脈側端部１７Ｂ）に第２分岐３６（第２プラグ４２）を挿入する。チューブ１８は、血管１７の外側より少なくとも２か所以上で糸等により結紮、固定される。さらに、血液の灌流前に器官１２に対して生理食塩水を例えば５分乃至１５分間灌流し（灌流圧：１０乃至７６０ｍｍＨｇ）、その後、器官１２に対して血液を例えば５分乃至１５分間灌流させる（灌流圧：１０乃至７６０ｍｍＨｇ）。この血液の灌流の後に引き続き機器の評価を行う。

この血液の灌流において、切替弁３７は、当初、第１分岐３５側に開放しており、血液ボトル１４から供給された血液を第１分岐３５側に供給する。そして、圧力センサ２２で感知した圧力が当初予定した血液の圧力よりも、２倍を超えて高くなった場合には、切替弁３７の制御部３７Ａは、切替弁（電磁弁）３７を切り替え第２分岐３６側に血液を流す。これによって血管１７内では静脈側から動脈側に血液が逆流的に流れる。この血液の逆流によって、血管１７内にある血栓等が血管の内壁から剥がれて、血管１７の詰まり等が解消される。本実施形態では、静脈側から動脈側への血液の逆流を数秒から数十秒間行った後、制御部３７Ａは第１分岐３５側に血液を流すように切替弁３７を切り替える。一方、機器の評価を行うユーザは、動脈側から静脈側に血液が流れる通常状態と、静脈側から動脈側に血液が流れる逆流状態と、両方で機器の評価を行うことができる。

第２実施形態によれば、チューブ１８は、前記血液貯留部に接続された部分と、前記部分から延びて血管１７の動脈側端部１７Ａに接続される管状の第１分岐３５と、前記部分から延びて血管１７の静脈側端部１７Ｂに接続される管状の第２分岐３６と、前記部分、第１分岐３５、および第２分岐３６の間に介在されるとともに、第１分岐３５および第２分岐３６のいずれか一方に前記血液を流すことができる切替弁３７と、を有する。

この構成によれば、器官１２の血管に対して順方向および逆流方向に適宜に血液を流すことができる。これによって、血栓によって血液が血管１７内をうまく流れない場合に、血液を逆流方向に流すことで、血栓を効率的に除去することができる。

疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中に設けられるとともに血液の圧力を感知する感知部を備え、切替弁３７は、通常状態で第１分岐３５に血液を流し、感知部で感知した血液の圧力が通常状態の血液の圧力よりも異常に高い所定の設定圧力を超えた際に第２分岐３６に前記血液を流す。この構成によれば、血管１７内で詰まりを生じている場合に、血液の圧力が異常に高くなることを防止できる。これによって、血液の圧力が高くなりすぎて、血管１７を破損してしまうことを防止できる。

［第３実施形態］
図３乃至図５を参照して、第３実施形態の疑似人体装置について説明する。第３実施形態の疑似人体装置１１は、動脈側端部１７Ａに接続される第１プラグ４１、および静脈側端部１７Ｂ、または静脈側端部に接続されたチューブ１８の管腔を外部から閉鎖、あるいは狭窄させて流出抵抗を生じさせるクランプ部材４６が設けられた点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

疑似人体装置１１は、円筒形の第１プラグ４１を備える。第１プラグ４１は、血管１７の動脈側端部１７Ａとチューブ１８との間に介在されている。

図４、図５に示すように、第１プラグ４１は、第１円筒部４３と、第１円筒部４３から内側に突出した第１小径部４４と、第１円筒部４３と第１小径部４４とを連続させた傾斜部４５と、を有する。第１円筒部４３は、チューブ１８の内径と同等か、チューブ１８の内径よりも小さい内径を有している。第１小径部４４は、第１円筒部４３の内径よりも小さい内径を構成する。傾斜部４５は、第１円筒部４３と第１小径部４４とを滑らかに接続するように漏斗状になっている。

クランプ部材４６は、いわゆる医療用の鉗子、洗濯ばさみあるいはクリップのような形状を有する。クランプ部材４６の形状は、このように鉗子、洗濯ばさみあるいはクリップに限定されるものではなく、間に血管１７、あるいはチューブ１８を挟んで保持できるものであれば、どのような形状であってもよい。本実施形態では、クランプ部材４６は、第２プラグ４２を介して血管１７の静脈側端部１７Ｂに接続されたチューブ１８の途中を挟んで保持している。

続いて、本実施形態の疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態では、その開始から血液の灌流前に器官１２に対して生理食塩水を灌流する工程に至るまで、第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して血液を灌流させた後、所望の時点において血管１７の静脈側端部１７Ｂ、またはチューブ１８の管腔をクランプ部材４６によって閉鎖、あるいは狭窄させる。管腔の閉鎖はクランプ部材４６にて強く把持することにより、また狭窄はクランプ部材４６にて弱く把持することによりそれぞれ達成される。この状態で器官１２に対して血液を灌流して、機器の評価を行う。血液を灌流する際の条件等は第１実施形態と略同様である。

第３実施形態によれば、疑似人体装置１１は、血管１７の静脈側端部１７Ｂ、またはチューブ１８の管腔を閉鎖、あるいは流出抵抗を生じさせることが可能なクランプ部材４６を備える。この構成によれば、クランプ部材４６の操作により、静脈側端部１７Ｂ、またはチューブ１８を閉鎖、あるいは狭窄させることにより、ポンプ部２１の設定により供給圧力を調整する操作を行うことなく、生体組織２６の内部の血流量を一時的に増加させることができる。これにより器官１２内において何らかの要因で血圧が低下した場合に速やかに血流量を回復させることで、器官１２内での所望の血圧を維持させることができる。また、これらの構成と作用により、一時的に多量の出血を再現可能な疑似人体装置１１を作製することができる。

疑似人体装置１１は、血管１７の動脈側端部１７Ａと第１分岐３５との間に介在された円筒形の第１プラグ４１を備え、第１プラグ４１は、第１分岐３５の内径よりも小さい内径を有した第１円筒部４３と、第１円筒部４３から内側に突出して第１円筒部４３の内径よりも小さい内径を構成した第１小径部４４と、第１円筒部４３と第１小径部４４とを滑らかに接続するように斜めになった傾斜部４５と、を有する。

この構成によれば、血管１７の動脈側端部１７Ａと第１分岐３５とを接続した部分で内径が急激に変化する部分（段差等）が設けられることを防止できる。これによって、第１プラグ４１内において生じる圧力損失を減少させることにより、器官１２内により多くの血流を供給することができる。これによって、第１実施形態と比較してポンプ部２１により発生させる供給圧力を超える規模の出血を再現可能な疑似人体装置１１を作製することができる。

なお、クランプ部材４６は、図６、図７に示すように変形して実施することができる。この変形例（第１変形例）では、クランプ部材４６に代えて特殊な形状の第２プラグ４２を利用する。すなわち、疑似人体装置１１は、第２プラグ４２を備え、第２プラグ４２は、血管１７の静脈側端部１７Ｂに取り付けられている。

第２プラグ４２は、合成樹脂材料等によって例えば円筒形に形成されている。第２プラグ４２は、チューブ１８の内径と同等かチューブ１８の内径よりも小さい内径を有した第２円筒部５１と、第２円筒部５１から内側に突出して第２円筒部５１の内径よりも小さい内径を構成した第２小径部５２と、を有する。第２小径部５２は、第２プラグ４２の長手方向において第２プラグ４２の長さの略半分の長さを占めるように連続的に形成されている。なお、第１変形例（図６、図７）および後述する第２変形例（図８）において、チューブ１８は設けられていなくてもよい。

第１変形例によれば、疑似人体装置１１は、血管１７の静脈側端部１７Ｂに取り付けられた円筒形の第２プラグ４２を備え、第２プラグ４２は、第２分岐３６の内径よりも小さい内径を有した第２円筒部５１と、第２円筒部５１から内側に突出して第２円筒部５１の内径よりも小さい内径を構成した第２小径部５２と、を有する。

この構成によれば、第２プラグ４２内を血液が流れる際の抵抗となる構造を第２プラグ４２内に設けることができ、第２プラグ４２内を流れる血液が流れにくくすることができる。これによって、器官１２内から流出する血液に対し流出抵抗を設けることによって、クランプ部材４６により静脈側端部１７Ｂ、またはチューブ１８を弱く把持した場合と同様に、器官１２内においてより多くの血流量を確保でき、多量の出血を再現可能な疑似人体装置１１を作製できる。

なお、第２プラグ４２の構造は、図８に示すように変形して実施することができる。この変形例（第２変形例）は、第２小径部５２は、第２プラグ４２の長手方向における中間位置で薄い壁状に形成されている。第２変形例のように第２小径部５２を構成しても、上記第１変形例と同様の効果を得ることができる。

［第４実施形態］
図９を参照して、第４実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第４実施形態の疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中に電磁弁５３が設けられた点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

電磁弁５３は、例えばタイマー機能を有した制御部５３Ａを有している。この制御部５３Ａは、例えば所定の間隔で電磁弁５３内の流路を開放したり閉塞したりする。本実施形態では、制御部５３Ａは、例えば、１秒間流路を開放する工程と、その後１秒間流路を閉塞する工程と、を繰り返すように電磁弁５３を開閉させる。電磁弁５３は、チューブ１８内の血液の流れの遮断および解放を所定の間隔で切り替えることができる血流調節部の一例である。

続いて、本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は、その開始から血液の灌流前に器官１２に対して生理食塩水を灌流する工程に至るまで、第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して血液を例えば５分乃至１５分間灌流させる。ポンプ部２１の回転数は６ｒｐｍである。電磁弁５３は、１秒間隔で開放と閉塞とを繰り返す。これによって、血流に脈動を生じさせることができる。これによって、血管１７内に血栓を生じている場合でも、脈動によって血栓を除去することができる。血液の総灌流量は、血流が間欠的になるために第１実施形態よりも少なくなり、例えば５０ｍｌ乃至５００ｍｌ程度である。

第４実施形態によれば、疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中に設けられるとともに、チューブ１８内の前記血液の流れの遮断および解放を所定の間隔で切り替えることができる血流調節部を備える。この構成によれば、血流に脈動を生じさせることができ、例えば血管内に血栓や詰まりを生じている場合でも、血栓等を除去することができる。これによって、血栓や血液中のタンパク質の沈殿や血液内に混入した不純物の影響を受けにくくすることで、機器の評価中に血液の流れやすさが変動することを抑えることができる。よって、より安定した出血現象を再現することが可能となる。また、比較的に低い血液の供給圧力でも血流を良くして多量の出血を再現することができる。また、血流調整部によって血流に所定の間隔で積極的に脈動を加えることにより、人体の血液拍動を顕著に再現することも可能となる。よって実際の人体で発生する拍動を伴った出血現象の再現と、より現実の場面に近い状況での機器評価が可能となる効果もある。

［第５実施形態］
図１０を参照して、第５実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第５実施形態の疑似人体装置１１は、載置部１３を取り囲むチャンバー５４と、チャンバー５４内から空気を抜く第２ポンプ部５５と、を有する点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

疑似人体装置１１は、第１実施形態の構成に加えて、さらに、載置部１３および載置部１３内に保持された器官１２を取り囲むチャンバー５４と、チャンバー５４内の空気を抜くための第２ポンプ部５５と、チャンバー５４と第２ポンプ部５５との間の接続する経路の途中に設けられたバルブ５６と、を備えている。

チャンバー５４は、金属材料によって箱状に形成されている。チャンバー５４は、例えば、チューブ１８および第２チューブ１８を通すための第１ポート５７と、処置具を通すための第２ポート５８と、を有している。第１ポート５７および第２ポート５８のそれぞれは、チャンバー５４の内部と外界とを接続する連絡口６１を構成する。第１ポート５７および第２ポート５８のそれぞれは、ゴム状の弾性を発揮する可撓性部材６２を有し、可撓性部材６２によってチャンバー５４内部と外界とを気密に仕切ることができる。

第２ポンプ部５５は、いわゆる真空ポンプで構成され、チャンバー５４内の空気を脱気して、チャンバー５４内の気圧を外界よりも小さくすることができる。

続いて、本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して第１実施形態と略同じ条件で血液を灌流する。この血液の灌流中に、本実施形態では、第２ポンプ部５５を作動させて器官１２を減圧する。これによって血管１７を拡張し、血管１７内に血液が流れやすくなる。

本実施形態によれば、疑似人体装置１１は、器官１２の周囲を取り囲んで器官１２の圧力を減圧するチャンバー５４であって、処置具をチャンバー５４内に通すためのポートを有するチャンバー５４を備える。この構成によれば、チャンバー５４によって器官１２を減圧することができ、器官１２内の血管１７を拡張させて血管１７内の血流を改善することができる。これによって血栓や血液中のタンパク質の沈殿や血液内に混入した不純物の影響を受けにくくすることで、機器の評価中に血液の流れやすさが変動することを抑えることができる。よって、より安定した出血現象を再現することが可能となる。また、多量の出血を再現可能な疑似人体装置１１を提供することができる。

なお、本実施形態では、第２ポンプ部５５を真空ポンプで構成しているが、第２ポンプ部５５を加圧ポンプで構成してもよい。この変形例の場合には、第２ポンプ部５５でチャンバー５４内を加圧することで、器官１２の血管を収縮させる刺激を加えることができる。これによっても血管１７内の血流を改善し、より安定した出血現象の再現が可能、または多量の出血を再現可能な疑似人体装置１１を実現できる。

［第６実施形態］
図１１を参照して、第６実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第６実施形態の疑似人体装置１１は、器官１２の外部から物理的な刺激を与える刺激供給手段６３を有する点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

刺激供給手段６３は、載置部１３の第１トレイ２７上に設置される。図１１では、刺激供給手段６３、器官１２、第１チューブ１８以外の構成を省略している。刺激供給手段６３は、器官１２の一方の面に当接する第１バルーン６４と、器官１２の一方の面とは反対側の他方の面に当接する第２バルーン６５と、第１バルーン６４および第２バルーン６５に空気を送る加圧ポンプ６６と、を有している。

続いて、本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して第１実施形態と略同じ条件で血液を灌流する。この血液の灌流中に、本実施形態では、刺激供給手段６３の第１バルーン６４および第２バルーン６５を膨張させて器官１２の外部から物理的刺激を与えることで血流を改善する。

本実施形態によれば、疑似人体装置１１は、器官１２に対して外部から物理的刺激を与える刺激供給手段６３を備える。この構成によれば、血管１７中の血栓（詰まり）を解消し、血液が血管１７内を流れやすくできる。

本実施形態の刺激供給手段６３は、図１２に示すように変形して実施することができる。この変形例では、刺激供給手段６３は、図１２に示すように反時計周り方向に回転して、可撓性の膜状部材６７を介して器官１２をしごく第１ローラー部６８と、時計周り方向に回転して、可撓性の膜状部材６７を介して器官１２をしごく第２ローラー部７１と、を有する。この変形例によっても、器官１２および血管１７に対して外部から物理的刺激を与えることで血管１７中の血栓（詰まり）を解消し、血液が血管１７内を流れやすくできる。

［第７実施形態］
図１３を参照して、第７実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第７実施形態の疑似人体装置１１は、器官１２に振動を付与する振動付与部７２を有する点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

振動付与部７２は、載置部１３の第１トレイ２７上に設置される。図１３では、振動付与部７２、器官１２、第１チューブ１８以外の構成を省略している。振動付与部７２は、器官１２を支持する振盪皿７３と、振盪皿７３を傾けることができるように支持する支持台７４と、振盪皿７３に接続されたリンク機構７５と、リンク機構７５にトルクを付与するモーター７６と、を有している。

本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して第１実施形態と略同じ条件で血液を灌流する。この血液の灌流中に、本実施形態では、振動付与部７２のモーター７６およびリンク機構７５が回転して、器官１２に振動を付与して血管１７内を流れる血流を改善する。

本実施形態によれば、疑似人体装置１１は、器官１２に対して振動を付与する振動付与部７２を備える。この構成によれば、器官１２に付与した振動によって血管１７中の血栓（詰まり）を解消し、血液が血管１７内を流れやすくできる。

本実施形態の振動付与部７２は、図１４に示すように変形して実施することができる。この変形例では、振動付与部７２は、器官１２を支持する振動皿７７と、バイブレータ７８を内蔵した支持台７４と、振動皿７７とバイブレータ７８との間に介在されたばね状部材８１と、を有している。この変形例では、血液の灌流中に、バイブレータ７８が作動して器官１２に振動を付与して血管１７内を流れる血流を改善する。

［第８実施形態］
図１５を参照して、第８実施形態の疑似人体装置について説明する。第８実施形態の疑似人体装置１１は、血液にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル発生装置８２を有する点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中の位置に介在されたマイクロバブル発生装置８２（マイクロバブル混入部）を有する。チューブ１８は、例えば透明な樹脂によって管状に構成されており、内部を通る血液の流れを目視で確認することができる。チューブ１８は、途中に箱状をなした混合部８３を有しており、混合部８３を介してマイクロバブル発生装置８２と接続されている。

マイクロバブル発生装置８２は、空気を送るための装置本体８４と、混合部８３内に設置されたノズル８５と、を含んでいる。ノズル８５は、混合部８３内でマイクロバブルを生成するための微細孔を有しており、例えば焼結体等によって形成されている。なお、本実施形態において、マイクロバブルとは、例えば、直径が０．０１ｍｍ乃至０．１ｍｍの気泡をいう。また、マイクロバブル発生装置８２の構成は一例であり、他の方式によってマイクロバブルを生成する装置であってもよい。

本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置１１を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して第１実施形態と略同じ条件で血液を灌流する。このとき、マイクロバブル発生装置８２が作動して、血液中にマイクロバブルを付加して血管を流れる血流を改善する。

本実施形態によれば、疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中に介在されるとともに前記血液内にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル混入部を備える。この構成によれば、マイクロバブルによって血管１７内を通る血液の流れやすさが改善され、低い灌流圧でも血流を改善することができる。これによって、生体組織２６からの多量の出血を再現することができる。

［第９実施形態］
図１６を参照して、第９実施形態の疑似人体装置１１について説明する。第９実施形態の疑似人体装置１１は、血液に生理食塩水を混入させる生理食塩水混入部を有する点で、第１実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中の位置に介在された生理食塩水混入部８６を有する。チューブ１８は、例えば透明な樹脂によって管状に構成されており、内部を通る血液の流れを目視で確認することができる。チューブ１８は、途中に混合弁（三方弁）を有しており、混合弁８７を介して生理食塩水混入部８６と接続されている。混合弁８７は、血液と生理食塩水を所望の比率で混合させることができる。血液と生理食塩水の混合比は、混合弁８７に設けられた操作部を操作することで適宜に調節することができる。本実施形態では、例えば、１０乃至２０体積％濃度で生理食塩水を混入させた血液を使用する。

生理食塩水混入部８６は、生理食塩水を内部に貯留した生理食塩水ボトル８８と、混合弁８７に接続するための第３チューブ２０と、を有している。

本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法およびこの疑似人体装置を用いた血液の灌流方法について説明する。本実施形態の疑似人体装置１１の作製方法は第１実施形態と同様である。そして、器官１２に対して第１実施形態と略同じ条件で血液を灌流する。このとき、使用される血液には、生理食塩水が混入されており、血液の粘度を低くして血管１７内を流れる血流を改善する。

本実施形態によれば、疑似人体装置１１は、チューブ１８の途中に介在されるとともに前記血液内に生理食塩水を混入させる生理食塩水混入部８６を備える。この構成によれば、必要に応じて血液の粘度を低下させることができ、低い灌流圧でも血流を改善することができる。これによって、生体組織２６からの多量の出血を再現することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形実施することができる。さらに、上記各実施形態の疑似人体装置を組み合わせて一つの疑似人体装置を構成することも当然に可能である。

以下に、本発明を実現する他の疑似人体装置について付記する。
［１］
生体組織と、前記生体組織から延びる血管と、を有した家畜の器官と、
前記血管に送る血液を貯留した血液貯留部と、
前記血管と前記血液貯留部とを接続するチューブと、
前記血液貯留部から前記血管に血液を送るポンプ部と、
室温よりも高い温度の蒸気を前記器官に送って前記器官に加湿するとともに前記器官を２０℃乃至５０℃の温度にする加温加湿部と、
を備える疑似人体装置。

１１…疑似人体装置、１２…器官、１４…血液ボトル、１５…恒温槽、１６…ヒータ、１７…血管、１８…チューブ、２１…ポンプ部、２２…圧力センサ、２３…カバー、２４…高温蒸気発生装置、２６…生体組織、３２Ａ…抗凝固剤、３２Ｂ…血栓溶解剤、３２Ｃ…血管拡張剤、３４…本体、３５…第１分岐、３６…第２分岐、３７…切替弁、４１…第１プラグ、４２…第２プラグ、４３…第１円筒部、４４…第１小径部、４５…傾斜部、４６…クランプ部材、５１…第２円筒部、５２…第２小径部、５３…電磁弁、５４…チャンバー、５７…第１ポート、５８…第２ポート、６３…刺激供給手段、７２…振動付与部、８２…マイクロバブル発生装置、８６…生理食塩水混入部

Claims (14)

1. 生体組織と、前記生体組織から延びる血管と、を有した動物由来の器官と、
   前記血管に送る血液を貯留した血液貯留部と、
   前記血管と前記血液貯留部とを接続するチューブと、
   前記血液貯留部から前記血管に血液を送るポンプ部と、
   前記器官を収納し、室温よりも高い温度の蒸気を前記器官に送って前記器官に加湿するとともに前記器官を２０℃乃至５０℃の温度にする収納部と、
   を備える疑似人体装置。
2. 前記チューブは、
   前記血液貯留部に接続された部分と、
   前記部分から延びて前記血管の動脈側端部に接続される管状の第１分岐と、
   前記部分から延びて前記血管の静脈側端部に接続される管状の第２分岐と、
   前記部分、前記第１分岐、および前記第２分岐の間に介在されるとともに、前記第１分岐および前記第２分岐のいずれか一方に前記血液を流すことができる切替弁と、
   を有する請求項１に記載の疑似人体装置。
3. 前記チューブの途中に設けられるとともに前記血液の圧力を感知する感知部を備え、
   前記切替弁は、通常状態で前記第１分岐に前記血液を流し、前記感知部で感知した前記血液の圧力が前記通常状態の前記血液の圧力よりも高い所定の圧力を超えた際に前記第２分岐に前記血液を流す請求項２に記載の疑似人体装置。
4. 前記血液貯留部に熱を加えて前記血液を所定の温度まで加温および保温を行う温度調節部を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
5. 前記血液には、抗凝固剤、血栓溶解剤、および血管拡張剤のうち、少なくとも１つが混入された請求項１に記載の疑似人体装置。
6. 前記血管の静脈側端部を閉鎖、または狭窄させることが可能なクランプ部材を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
7. 前記血管の動脈側端部と前記チューブとの間に介在された円筒形の第１プラグを備え、
   前記第１プラグは、
   前記チューブの内径と同等か前記チューブの内径よりも小さい内径を有した第１円筒部と、
   前記第１円筒部から内側に突出して前記第１円筒部の内径よりも小さい内径を構成した第１小径部と、
   前記第１円筒部と前記第１小径部とを滑らかに接続するように斜めになった傾斜部と、
   を有した請求項１に記載の疑似人体装置。
8. 前記血管の静脈側端部に取り付けられた円筒形の第２プラグを備え、
   前記第２プラグは、
   前記チューブの内径と同等か前記チューブの内径よりも小さい内径を有した第２円筒部と、
   前記第２円筒部から内側に突出して前記第２円筒部の内径よりも小さい内径を構成した第２小径部と、
   を有した請求項１に記載の疑似人体装置。
9. 前記チューブの途中に設けられるとともに、前記チューブ内の前記血液の流れの遮断および解放を所定の間隔で切り替えることができる血流調節部を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
10. 前記器官の周囲を取り囲んで前記器官の圧力を減圧するチャンバーであって、処置具を前記チャンバー内に通すためのポートを有するチャンバーを備える請求項１に記載の疑似人体装置。
11. 前記器官に対して外部から物理的刺激を与える刺激供給手段を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
12. 前記器官に対して振動を付与する振動付与部を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
13. 前記チューブの途中に介在されるとともに前記血液内にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル混入部を備える請求項１に記載の疑似人体装置。
14. 前記チューブの途中に介在されるとともに前記血液内に生理食塩水を混入させる生理食塩水混入部を備える請求項１に記載の疑似人体装置。

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