JP2020091306A - 心臓シミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】造影剤使用時における造影剤の流れを実際の生体に似せた心臓シミュレータを提供する。【解決手段】心臓シミュレータは、心臓を模した心臓モデルと、心臓モデルに隣接して配置された心臓血管モデルと、流路形成部とを備える。流路形成部は、心臓血管モデルの先端の開口付近に設けられ、開口から流出した流体を拡散させることによって、心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する。【選択図】図６

Description

本発明は、心臓シミュレータに関する。

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ために、カテーテル等の医療用デバイスが使用されている。例えば、特許文献１〜３には、医師等の術者が、これらの医療用デバイスを用いた手技を模擬することが可能なシミュレータ（模擬人体や模擬血管）が開示されている。

特開２０１２−６８５０５号公報 特開２０１４−２２８８０３号公報 特開２０１７−５３８９７号公報

ここで、カテーテルを用いた治療または検査においては、血流速度や血液の粘性といった循環動態、あるいは血管の閉塞状態等を把握するために、血管造影が用いられることがある。血管造影では、血管内に挿入されたカテーテルからＸ線透過度の低い造影剤を注入して、Ｘ線撮影を行う。術者は、得られたＸ線画像（静止画像または動画像）におけるコントラストの変化から、造影剤の流れの様子を観察することで、循環動態や血管状態を把握することができる。

このため、シミュレータ（模擬人体や模擬血管）において造影剤を用いる場合、造影剤の流れを実際の生体に近づけることが求められる。この点、特許文献１に記載の模擬人体では、模擬左冠動脈及び模擬右冠動脈を心臓モデル内部の貯留空間へ接続することで、貯留空間において造影剤を希釈している。しかし、特許文献１に記載の技術では、高濃度の造影剤が希釈されるまでは時間がかかるという課題があった。また、特許文献２に記載のシミュレータでは、静脈を模した形状に形成された流路へと造影剤を誘導している。しかし、特許文献２に記載の技術では、造影剤が希釈されずに高濃度のまま流路へと流れ込むため、観察する角度によっては実際とかけ離れた像が得られるという課題があった。また、特許文献３に記載の模擬血管では、造影剤の使用について何ら考慮されていない。

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、造影剤使用時における造影剤の流れを実際の生体に似せた心臓シミュレータ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、心臓シミュレータが提供される。この心臓シミュレータは、心臓を模した心臓モデルと、前記心臓モデルに隣接して配置された心臓血管モデルと、前記心臓血管モデルの先端の開口付近に設けられ、前記開口から流出した流体を拡散させることによって、心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する流路形成部と、を備える。

この構成によれば、心臓シミュレータは、心臓血管モデルの先端の開口から流出した流体を拡散させることによって、心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する流路形成部を備える。このため、本構成の心臓シミュレータでは、造影剤使用時における造影剤の流れ（Ｘ線画像）を、心臓表面の細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える、という実際の生体に似せることができる。

（２）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部は、複数の細孔を有する多孔質体を備えていてもよい。この構成によれば、流路形成部は、複数の細孔を有する多孔質体を備える。多孔質体は、心臓血管モデルに流れ込んだ造影剤の圧力及び流速を分散させる拡散流路（緩衝流路）として機能するため、造影剤使用時における造影剤の流れを、心臓表面の細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える、という実際の生体に似せることができる。

（３）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部は、さらに、前記多孔質体の前記細孔に充填された弾性体を備えていてもよい。この構成によれば、流路形成部は、さらに、多孔質体の細孔に充填された弾性体を備えるため、心臓血管モデル内の圧力が低い間は多孔質体の各細孔を封止し、造影剤の流入によって心臓血管モデル内の圧力が高まった際には多孔質体の各細孔を開放することができる。このため、本構成によれば例えば、心臓シミュレータを流体（水や生理食塩水等）に浸した湿潤状態で使用する場合において、心臓シミュレータの周囲を満たす流体が、多孔質体の各細孔から心臓血管モデル内へと逆流することを抑制できる。

（４）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部は、さらに、前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部を備え、前記心臓血管モデルの先端と、前記多孔質体とは、前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に収容されていてもよい。この構成によれば、流路形成部は、さらに、心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部を備え、心臓血管モデルの先端と多孔質体とは、心膜部の内面と心臓モデルの表面との間の空間に収容されている。このため、本構成の流路形成部によれば、心膜部によって、実際の生体における側壁心膜及び線維性心膜を模擬すると共に、心膜部の内面と心臓モデルの表面との間の空間によって、実際の生体における心膜腔を模擬できる。このため、本構成の心臓シミュレータでは、造影剤使用時における造影剤の流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

（５）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されていてもよい。この構成によれば、心臓血管モデルの少なくとも一部は、心膜部の内面に固定されているため、心臓血管モデルと心膜部との位置関係を所望の位置に維持できる。

（６）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部の前記多孔質体における前記細孔の密度は、基端側よりも先端側の方が高密度であってもよい。この構成によれば、多孔質体における細孔の密度は、基端側よりも先端側の方が高密度とされているため、造影剤の流出及び拡散量を、基端側よりも先端側においてより多くできる。このため、本構成の心臓シミュレータでは、造影剤使用時における造影剤の流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

（７）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部は、前記心臓血管モデルの先端を収容して前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部と、前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に配置された複数の粒状体と、を備えていてもよい。この構成によれば、流路形成部は、心臓血管モデルの先端を収容して心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部と、心膜部の内面と心臓モデルの表面との間の空間に配置された複数の粒状体と備える。複数の粒状体は、心臓血管モデルの先端から流出した造影剤を、その表面や各粒状体の隙間を伝って拡散させる拡散流路として機能するため、造影剤使用時における造影剤の流れを、心臓表面の細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える、という実際の生体に似せることができる。

（８）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されていてもよい。この構成によれば、心臓血管モデルの少なくとも一部は、心膜部の内面に固定されているため、心臓血管モデルと心膜部との位置関係を所望の位置に維持できる。

（９）上記形態の心臓シミュレータにおいて、前記流路形成部の前記粒状体の径が不均一であってもよい。この構成によれば、流路形成部の粒状体の径が不均一であるため、造影剤の拡散流路も同様に不均一とすることができる。このため、本構成の心臓シミュレータでは、造影剤使用時における造影剤の流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、心臓モデル、心臓血管モデル、心臓モデルと心臓血管モデルとを含む心臓シミュレータ、これらの少なくとも一部を含む人体シミュレーション装置、人体シミュレーション装置の制御方法などの形態で実現することができる。

人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。 人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。 大動脈モデルの概略構成を示す図である。 モデルの概略構成を示す図である。 モデルの概略構成を示す図である。 心臓シミュレータの概略構成を示す図である。 心臓シミュレータの概略構成を示す図である。 多孔質体の説明図である。 造影剤の拡散の様子を示す説明図である。 第２実施形態の心臓シミュレータの概略構成を示す図である。 第２実施形態の心臓シミュレータの概略構成を示す図である。 造影剤の拡散の様子を示す説明図である。 第３実施形態の心臓シミュレータの概略構成を示す図である。 第４実施形態の流路形成部が備える多孔質体の説明図である。 第５実施形態の流路形成部が備える多孔質体の説明図である。 第６実施形態の流路形成部が備える多孔質体の説明図である。 第７実施形態の流路形成部における造影剤の拡散の様子を示す説明図である。

＜第１実施形態＞
図１及び図２は、人体シミュレーション装置１の概略構成を示す図である。本実施形態の人体シミュレーション装置１は、人体の循環器系、消化器系、呼吸器系等の生体管腔内に対する、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。人体シミュレーション装置１は、モデル１０と、収容部２０と、制御部４０と、入力部４５と、脈動部５０と、拍動部６０と、呼吸動作部７０とを備えている。

図２に示すように、モデル１０は、人体の心臓を模した心臓モデル１１０と、肺を模した肺モデル１２０と、横隔膜を模した横隔膜モデル１７０と、脳を模した脳モデル１３０と、肝臓を模した肝臓モデル１４０と、下肢を模した下肢モデル１５０と、大動脈を模した大動脈モデル１６０とを備えている。以降、心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０を総称して「生体モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを総称して「呼吸器モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを除く各生体モデルは、大動脈モデル１６０に接続されている。モデル１０の詳細は後述する。

収容部２０は、水槽２１と、被覆部２２とを備える。水槽２１は、上部が開口した略直方体状の水槽である。図１に示すように、水槽２１の内部に流体を満たした状態で、水槽２１の底面にモデル１０が裁置されることで、モデル１０が流体内に没する。本実施形態では流体として水（液体）を使用するため、モデル１０を実際の人体と同様に湿潤状態に保つことできる。なお、流体としては他の液体（例えば、生理食塩水、任意の化合物の水溶液等）を採用してもよい。水槽２１に充填された流体は、モデル１０の大動脈モデル１６０等の内部に取り込まれ、血液を模擬した「模擬血液」として機能する。

被覆部２２は、水槽２１の開口を覆う板状の部材である。被覆部２２の一方の面を流体に接触させ、他方の面を外気に接触させた状態で被覆部２２を裁置することにより、被覆部２２は波消し板として機能する。これにより、水槽２１の内部の流体が波打つことによる視認性の低下を抑制できる。本実施形態の水槽２１及び被覆部２２は、Ｘ線透過性を有すると共に透明性の高い合成樹脂（例えばアクリル樹脂）で形成されているため、外部からのモデル１０の視認性を向上できる。なお、水槽２１及び被覆部２２は他の合成樹脂を用いて形成されていてもよく、水槽２１と被覆部２２とが異なる材料で形成されていてもよい。

制御部４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び記憶部を備え、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０の動作を制御する。入力部４５は、利用者が人体シミュレーション装置１に対して情報を入力するために使用される種々のインターフェースである。入力部４５としては、例えば、タッチパネル、キーボード、操作ボタン、操作ダイヤル、マイク等を採用できる。以降、入力部４５としてタッチパネルを例示する。

脈動部５０は、大動脈モデル１６０に対して脈動させた流体を送出する「流体供給部」である。具体的には、脈動部５０は、図１において白抜き矢印で示すように、水槽２１内の流体を循環させて、モデル１０の大動脈モデル１６０へと供給する。本実施形態の脈動部５０は、フィルタ５５と、循環ポンプ５６と、脈動ポンプ５７とを備えている。フィルタ５５は、管状体３１を介して水槽２１の開口２１Ｏと接続されている。フィルタ５５は、フィルタ５５を通過する流体を濾過することで、流体中の不純物（例えば、手技で使用された造影剤等）を除去する。循環ポンプ５６は、例えば、非容積式の遠心ポンプであり、水槽２１から管状体３１を介して供給される流体を、一定の流量で循環させる。

脈動ポンプ５７は、例えば、容積式の往復ポンプであり、循環ポンプ５６から送出された流体に脈動を加える。脈動ポンプ５７は、管状体５１を介してモデル１０の大動脈モデル１６０と接続されている（図２）。このため、脈動ポンプ５７から送出された流体は、大動脈モデル１６０の内腔へと供給される。なお、脈動ポンプ５７としては、往復ポンプに代えて、低速運転させた回転ポンプを利用してもよい。また、フィルタ５５及び循環ポンプ５６は省略してもよい。管状体３１及び管状体５１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

拍動部６０は、心臓モデル１１０を拍動させる。具体的には、拍動部６０は、図１において斜線ハッチングを付した矢印で示すように、心臓モデル１１０の内腔に流体の送出を行うことで心臓モデル１１０を拡張させ、心臓モデル１１０の内腔の流体の吸出を行うことで心臓モデル１１０を収縮させる。拍動部６０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、心臓モデル１１０の拍動動作（拡張及び収縮動作）を実現する。拍動部６０において使用される流体（以降、「拡張媒体」とも呼ぶ）としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。拡張媒体は、ベンゼン、エタノール等の有機溶媒や、水等の放射線透過性の液体であることが好ましい。拍動部６０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。拍動部６０は、管状体６１を介してモデル１０の心臓モデル１１０と接続されている（図２）。管状体６１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

呼吸動作部７０は、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０に呼吸動作を模擬した動作をさせる。具体的には、呼吸動作部７０は、図１においてドットハッチングを付した矢印で示すように、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とに対する流体の送出を行うことで、肺モデル１２０を拡張させると共に横隔膜モデル１７０を収縮させる。また、呼吸動作部７０は、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とから流体の吸出を行うことで、肺モデル１２０を収縮させると共に横隔膜モデル１７０を弛緩させる。呼吸動作部７０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０の呼吸動作を実現する。呼吸動作部７０において使用される流体としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。呼吸動作部７０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。呼吸動作部７０は、管状体７１を介してモデル１０の肺モデル１２０と接続され、管状体７２を介して横隔膜モデル１７０と接続されている（図２）。管状体７１，７２は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。

図３は、大動脈モデル１６０の概略構成を示す図である。大動脈モデル１６０は、人体の大動脈を模した各部、すなわち、上行大動脈を模した上行大動脈部１６１と、大動脈弓を模した大動脈弓部１６２と、腹部大動脈を模した腹部大動脈部１６３と、総腸骨大動脈を模した総腸骨大動脈部１６４とで構成されている。

大動脈モデル１６０は、上行大動脈部１６１の端部において、心臓モデル１１０を接続するための第２接続部１６１Ｊを備えている。同様に、大動脈弓部１６２の近傍において、脳モデル１３０を接続するための第１接続部１６２Ｊを備え、腹部大動脈部１６３の近傍において、肝臓モデル１４０を接続するための第３接続部１６３Ｊａを備え、総腸骨大動脈部１６４の端部において、左右の下肢モデル１５０を接続するための２つの第４接続部１６４Ｊを備えている。なお、第２接続部１６１Ｊは上行大動脈部１６１またはその近傍に配置されていれば足り、第４接続部１６４Ｊは総腸骨大動脈部１６４またはその近傍に配置されていれば足りる。以降、これらの第１〜第４接続部１６１Ｊ〜１６４Ｊを総称して「生体モデル接続部」とも呼ぶ。また、大動脈モデル１６０は、腹部大動脈部１６３の近傍において、脈動部５０を接続するための流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えている。なお、流体供給部接続部１６３Ｊｂは、腹部大動脈部１６３の近傍に限らず、上行大動脈部１６１の近傍や、脳血管モデル１３１（例えば、総頸動脈）の近傍等の任意の位置に配置されてよい。また、大動脈モデル１６０は、異なる位置に配置された複数の流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えてもよい。

また、大動脈モデル１６０の内部には、上述した生体モデル接続部及び流体供給部接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、２つの第４接続部１６４Ｊ、流体供給部接続部１６３Ｊｂ）においてそれぞれ開口した内腔１６０Ｌが形成されている。内腔１６０Ｌは、脈動部５０から供給された模擬血液（流体）を、心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０へと輸送するための流路として機能する。

本実施形態の大動脈モデル１６０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シリコン等）により形成されている。特に、ＰＶＡを使用する場合、ＰＶＡの親水性によって、液体内に没した大動脈モデル１６０の触感を、実際の人体の大動脈の触感に似せることができる点で好ましい。

大動脈モデル１６０は、例えば、次のようにして作製できる。まず、人体の大動脈の形状を模した型を準備する。型は、実際の人体のコンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）画像や、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）画像等を解析して生成された人体モデルデータのうち、大動脈に相当する部分のデータを、例えば３Ｄプリンタに入力して印刷することによって作製できる。型は、石膏であってもよく、金属であってもよく、樹脂であってもよい。次に、準備した型の内側に、液状にした合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料が冷え固まったのち脱型する。このようにすれば、内腔１６０Ｌを有する大動脈モデル１６０を、簡単に作製できる。

図４及び図５は、モデル１０の概略構成を示す図である。図４に示すように、心臓モデル１１０は、心臓を模した形状であり、内部には内腔１１０Ｌが形成されている。本実施形態の心臓モデル１１０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、シリコン等）により形成され、大動脈モデル１６０と同様に、人体モデルデータから作製された型の内側に合成樹脂材料を塗布し脱型することで作製し得る。また、心臓モデル１１０は、心臓血管モデル１１１に接続されると共に、管状体１１５を備えている。心臓血管モデル１１１は、上行大動脈の一部と冠動脈とを模した管状の血管モデルであり、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）により形成されている。管状体１１５は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。管状体１１５は、先端１１５Ｄが心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌに連通するよう接続され、基端１１５Ｐが拍動部６０へと繋がる管状体６１に連通するよう接続されている。

肺モデル１２０は、右肺及び左肺をそれぞれ模した形状であり、内部には、右肺と左肺とが連通した状態の１つの内腔１２０Ｌが形成されている。肺モデル１２０は、心臓モデル１１０の左右を覆う配置とされている。肺モデル１２０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肺モデル１２０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肺モデル１２０は、気管の一部を模した管状のモデルである気管モデル１２１を備えている。気管モデル１２１は、心臓モデル１１０の管状体１１５と同様の材料で作製できる。気管モデル１２１の材料と管状体１１５の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。気管モデル１２１は、先端１２１Ｄが肺モデル１２０の内腔１２０Ｌに連通するよう接続され、基端１２１Ｐが呼吸動作部７０へと繋がる管状体７１に連通するよう接続されている。

横隔膜モデル１７０は、横隔膜を模した形状であり、内部には内腔１７０Ｌが形成されている。横隔膜モデル１７０は、心臓モデル１１０の下方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで脳モデル１３０とは逆方向）に配置されている。横隔膜モデル１７０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。横隔膜モデル１７０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、横隔膜モデル１７０には、横隔膜モデル１７０の内腔１７０Ｌと管状体７２の内腔とを連通させた状態で、呼吸動作部７０へと繋がる管状体７２が接続されている。

脳モデル１３０は、脳を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。脳モデル１３０は、心臓モデル１１０の上方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで横隔膜モデル１７０とは逆方向）に配置されている。脳モデル１３０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。脳モデル１３０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、脳モデル１３０は、左右で一対の総頸動脈から左右で一対の椎骨動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである脳血管モデル１３１に接続されている。脳血管モデル１３１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。脳血管モデル１３１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、脳血管モデル１３１は動脈だけでなく、上大脳静脈や直静脈洞を含む主要静脈を模擬していてもよい。

なお、脳モデル１３０は、ヒトの頭蓋及び頸椎を模した骨モデルをさらに備えた複合体であってもよい。例えば、頭蓋は、頭頂骨、側頭骨、後頭骨、蝶形骨を模擬した硬質樹脂ケースと、前頭骨を模擬した蓋と、を有し、頸椎は、内部に血管モデルが通過可能な貫通孔を有する矩形の樹脂体を複数有していてもよい。骨モデルを備える場合、骨モデルは血管モデル、脳モデル等の臓器モデルとは硬度の異なる樹脂で作製され、例えば、頭蓋をアクリル樹脂、椎骨をＰＶＡで作製することができる。

脳血管モデル１３１は、先端１３１Ｄが脳モデル１３０に接続され、基端１３１Ｐが大動脈モデル１６０の第１接続部１６２Ｊ（例えば、ヒトにおける腕頭動脈、鎖骨下動脈、またはその近傍）に接続されている。脳血管モデル１３１の先端１３１Ｄは、椎骨を通過する椎骨動脈および脳モデル１３０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、後大脳動脈、中大脳動脈）を模していてもよく、さらに後交通動脈を模して総頸動脈末梢部と接続してもよい。また、脳血管モデル１３１の基端１３１Ｐは、脳血管モデル１３１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第１接続部１６２Ｊに接続されている。

肝臓モデル１４０は、肝臓を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。肝臓モデル１４０は、横隔膜モデル１７０の下方に配置されている。肝臓モデル１４０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肝臓モデル１４０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肝臓モデル１４０は、肝動脈の一部を模した管状の血管モデルである肝臓血管モデル１４１に接続されている。肝臓血管モデル１４１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。肝臓血管モデル１４１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。

肝臓血管モデル１４１は、先端１４１Ｄが肝臓モデル１４０に接続され、基端１４１Ｐが大動脈モデル１６０の第３接続部１６３Ｊａに接続されている。肝臓血管モデル１４１の先端１４１Ｄは、肝臓モデル１４０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、肝動脈）を模していてもよい。また、肝臓血管モデル１４１の基端１４１Ｐは、肝臓血管モデル１４１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第３接続部１６３Ｊａに接続されている。

図５に示すように、下肢モデル１５０は、右足に相当する下肢モデル１５０Ｒと、左足に相当する下肢モデル１５０Ｌと、を備えている。下肢モデル１５０Ｒ，Ｌは、左右対称である点を除いて同じ構成を有するため、以降は区別せず「下肢モデル１５０」として説明する。下肢モデル１５０は、太腿にある大腿四頭筋や下腿の前脛骨筋、長腓骨筋や長趾伸筋等の主要組織のうち少なくとも一部を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。下肢モデル１５０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。下肢モデル１５０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、下肢モデル１５０は、大腿動脈から足背動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである下肢血管モデル１５１（下肢血管モデル１５１Ｒ，Ｌ）に接続されている。下肢血管モデル１５１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。下肢血管モデル１５１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、下肢血管モデル１５１は動脈だけでなく、総骨腸静脈から大伏在静脈を含む主要静脈を模擬していてもよい。

下肢血管モデル１５１は、下肢モデル１５０の内部を、太腿から下腿側に向かって延伸方向に沿って延びる配置とされている。下肢血管モデル１５１は、先端１５１Ｄが下肢モデル１５０の下端（足根部から足背部に相当する位置）に露出し、基端１５１Ｐが大動脈モデル１６０の第４接続部１６４Ｊに接続されている。ここで、基端１５１Ｐは、下肢血管モデル１５１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第４接続部１６４Ｊに接続されている。

なお、上述した心臓血管モデル１１１、脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１及び下肢血管モデル１５１を総称して「部分血管モデル」とも呼ぶ。また、部分血管モデルと、大動脈モデル１６０とを総称して「血管モデル」とも呼ぶ。このような構成とすれば、各生体モデルの表面に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の後大脳動脈、心臓の左冠動脈及び右冠動脈等を模擬できる。また、各生体モデルの内部に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の中大脳動脈、肝臓の肝動脈、下肢の大腿動脈等を模擬できる。

本実施形態の人体シミュレーション装置１では、大動脈モデル１６０に対して、少なくとも１つ以上の生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を着脱することで、種々の態様のモデル１０を構成することができる。大動脈モデル１６０に装着される生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）の組み合わせは、手技に必要な器官に応じて自由に変更できる。例えば、心臓モデル１１０と下肢モデル１５０とを装着したモデル１０を構成すれば、人体シミュレーション装置１を利用して、ＰＣＩの総大腿動脈アプローチ（ＴＦＩ：Trans-Femoral Intervention）の手技を模擬できる。その他、例えば、下肢モデル１５０を除く全ての生体モデルを装着してもよく、心臓モデル１１０と肺モデル１２０とを装着してもよく、肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを装着してもよく、肝臓モデル１４０のみを装着してもよく、下肢モデル１５０のみを装着してもよい。

このように、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、生体モデル接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、第４接続部１６４Ｊ）に人体内の一部を模した生体モデル（心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を接続することによって、循環器系や消化器系など、接続された生体モデルに応じた各器官の生体管腔に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の医療用デバイスを用いた様々な手技を模擬することができる。また、生体モデル接続部１６１Ｊ〜１６４Ｊは、生体モデルを着脱可能に接続することができるため、手技に不要な生体モデルを取り外して別途保存することも可能であり、利便性を向上できる。

図６及び図７は、心臓シミュレータ１００の概略構成を示す図である。心臓シミュレータ１００は、図４で説明した心臓モデル１１０及び心臓血管モデル１１１に加えてさらに、流路形成部１９０を備えている。流路形成部１９０は、ヒトの心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する構成部であり、多孔質体１９１と、第１固定部１９３と、第２固定部１９４と、心膜部１９５と、管状体１９６とを含んでいる。

図６及び図７には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。Ｘ軸は心臓モデル１１０の左右方向（幅方向）に対応し、Ｙ軸は心臓モデル１１０の高さ方向に対応し、Ｚ軸は心臓モデル１１０の奥行き方向に対応する。図６及び図７の上側（＋Ｙ軸方向）は「近位側」に相当し、下側（−Ｙ軸方向）は「遠位側」に相当する。心臓血管モデル１１１及び流路形成部１９０の各構成部材においては、近位側（＋Ｙ軸方向）を「基端側」とも呼び、近位側の端部を「基端部」または単に「基端」とも呼ぶ。同様に、遠位側（−Ｙ軸方向）を「先端側」とも呼び、遠位側の端部を「先端部」または単に「先端」とも呼ぶ。なお、図６及び図７では、上述した心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌ、管状体１１５、及び第１接続部１６２Ｊの図示を省略している。

心臓シミュレータ１００において、心臓血管モデル１１１は、心臓モデル１１０に隣接して配置されている（図７）。心臓血管モデル１１１の基端１１１Ｐは、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌと、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、大動脈モデル１６０の第２接続部１６１Ｊに接続されている。また、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄには、内腔１１１Ｌに連通する開口１１１Ｏが形成されており、開口１１１Ｏの近傍には、多孔質体１９１が設けられている。

第１固定部１９３は、心臓モデル１１０と心臓血管モデル１１１との少なくとも一部分同士を固定する。本実施形態では、第１固定部１９３は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）により形成された帯状部材であり、両端がエポキシ系接着剤などの接着剤によって心臓モデル１１０に固定され、中央部に心臓血管モデル１１１を挿通させることによって、心臓モデル１１０と心臓血管モデル１１１とを固定している。第１固定部１９３は任意の構成を採用でき、例えば、心臓モデル１１０と心臓血管モデル１１１との隙間に充填された接着剤であってもよい。

心膜部１９５は、心臓モデル１１０の表面１１０Ｓを覆う膜状の部材である。心膜部１９５は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）により形成された袋状であり、心膜部１９５の内面と心臓モデル１１０の表面１１０Ｓとの間の空間ＳＰには、心臓血管モデル１１１の先端側の一部分と、多孔質体１９１とが収容されている。また、心膜部１９５の先端側（遠位側）には、管状体１９６が設けられている。管状体１９６は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）により形成された可撓性を有するチューブである。管状体１９６は、基端側が心膜部１９５の空間ＳＰに連通し、先端側が水槽２１（図１）内に連通するよう接続されている。このため、図１に示す使用状態において、心膜部１９５と心臓モデル１１０との間の空間ＳＰは、管状体１９６から流れ込んだ流体（水槽２１を満たす流体）によって満たされている。

第２固定部１９４は、心膜部１９５と心臓血管モデル１１１との少なくとも一部分同士を固定する。本実施形態では、第２固定部１９４は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）により形成された帯状部材であり、両端がエポキシ系接着剤などの接着剤によって心膜部１９５に固定され、中央部に心臓血管モデル１１１を挿通させることによって、心膜部１９５と心臓血管モデル１１１とを固定している。第２固定部１９４は任意の構成を採用でき、例えば、心膜部１９５と心臓血管モデル１１１との隙間に充填された接着剤であってもよい。このような第２固定部１９４によって、心臓血管モデル１１１と心膜部１９５との位置関係を所望の位置に維持できる。

図８は、多孔質体１９１の説明図である。多孔質体１９１は、複数の細孔１９１Ｐを有する多孔質の部材である。多孔質体１９１は、例えば、シリコンフォーム、ウレタンフォーム、ゴムスポンジ、アクリルフォーム等の発泡体により形成できる。本実施形態の多孔質体１９１では、細孔１９１Ｐの密度は、基端側（紙面上側、図６の＋Ｙ軸方向）から先端側（紙面下側、図６の−Ｙ軸方向）にかけて略一定である。また、多孔質体１９１は、細孔１９１Ｐに弾性体１９２が充填されている。このような多孔質体１９１は、例えば、液状としたゴムや熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）に対して、多孔質体１９１を含浸することで作製できる。図６及び図７に示すように、多孔質体１９１は、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄに固定されている。固定は種々の方法で実現でき、例えば、心臓血管モデル１１１の先端側の内腔１１１Ｌに多孔質体１９１を嵌め込んでもよく、エポキシ系接着剤などの接着剤を用いて心臓血管モデル１１１の先端側に多孔質体１９１を接合してもよい。また、嵌め込みと接合とを併用してもよい。多孔質体１９１の長さＬ１は、求められる造影剤の拡散性能に応じて任意に決定できる。

本実施形態の人体シミュレーション装置１において模擬されるカテーテルを用いた治療または検査では、血流速度や血液の粘性といった循環動態、あるいは血管の閉塞状態等を把握するために、血管造影が用いられることがある。血管造影では、例えば総腸骨大動脈部１６４（図５）から血管内に挿入され、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌを伝って心臓血管モデル１１１へと進められたカテーテルから、Ｘ線透過度の低い造影剤を注入してＸ線撮影を行う。術者は、得られたＸ線画像（静止画像または動画像）におけるコントラストの変化から、造影剤の流れの様子を観察することで、循環動態や血管状態を把握することができる。

ここで、本実施形態の心臓シミュレータ１００において、流路形成部１９０は、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄの開口１１１Ｏから流出した流体（造影剤ＣＡ及び模擬血液）を拡散させることによって、ヒトの心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成できる。具体的には、流路形成部１９０は、複数の細孔１９１Ｐを有する多孔質体１９１を備える。多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐは、図６及び図７において白抜き矢印で示すように、心臓血管モデル１１１に流れ込んだ造影剤ＣＡの圧力及び流速を分散させる拡散流路（緩衝流路）として機能するため、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れを、心臓表面の細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える、という実際の生体に似せることができる。

また、本実施形態の心臓シミュレータ１００において、流路形成部１９０は、さらに、心臓モデル１１０の表面１１０Ｓを覆う膜状の心膜部１９５を備え、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄと多孔質体１９１とは、心膜部１９５の内面と心臓モデル１１０の表面１１０Ｓとの間の空間ＳＰに収容されている。このため、心膜部１９５によって、実際の生体における側壁心膜及び線維性心膜を模擬すると共に、空間ＳＰによって、実際の生体における心膜腔を模擬できる。また、多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐから排出された造影剤ＣＡは、直接、水槽２１（図１）へと排出されずに、一旦空間ＳＰ内へと排出されて空間ＳＰを満たす流体により希釈されたのち、心膜部１９５の先端部に設けられた管状体１９６を経由して水槽２１へと排出され、水槽２１を満たす流体により希釈される。これらの結果、本実施形態の心臓シミュレータ１００では、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

図９は、造影剤ＣＡの拡散の様子を示す説明図である。本実施形態の心臓シミュレータ１００において、流路形成部１９０は、さらに、多孔質体１９１の細孔１９１Ｐに充填された弾性体１９２を備える。このため、例えば、大動脈モデル１６０に模擬血液のみが循環されており、心臓血管モデル１１１内（内腔１１１Ｌ）の圧力が低い間は、多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐを封止状態とすることができる。また、例えば、心臓血管モデル１１１に造影剤ＣＡが注入されることによって、心臓血管モデル１１１内（内腔１１１Ｌ）の圧力が高まった際には、図９に示すように、多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐを開放し、造影剤ＣＡを、心膜部１９５と心臓モデル１１０との間の空間ＳＰへと排出することができる。このため、本実施形態の心臓シミュレータ１００によれば、上述のように、心臓シミュレータ１００を流体（水や生理食塩水等）に浸した湿潤状態で使用する場合において、心臓シミュレータ１００の周囲を満たす流体が、多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐから心臓血管モデル１１１内へと逆流することを抑制できる。

＜第２実施形態＞
図１０及び図１１は、第２実施形態の心臓シミュレータ１００ａの概略構成を示す図である。図１０及び図１１のＸＹＺ軸は、図６及び図７のＸＹＺ軸にそれぞれ対応する。第２実施形態の心臓シミュレータ１００ａは、第１実施形態で説明した流路形成部１９０に代えて、流路形成部１９０ａを備えている。流路形成部１９０ａは、第１実施形態と同様に、ヒトの心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する構成部であり、多孔質体１９１及び弾性体１９２（図６）に代えて、複数の粒状体１９７を備えている。

本実施形態の粒状体１９７は、Ｘ線透過性を有する合成樹脂（例えば、アクリル樹脂、シリコン等）により形成された球状体である。なお、粒状体１９７は、球状体に限らず多面体であってもよく、中空であってもよく、中実であってもよい。また、各粒状体１９７の形状は、それぞれ同一であってもよく、相違していてもよい。複数の粒状体１９７は、心膜部１９５の内面と心臓モデル１１０の表面１１０Ｓとの間の空間ＳＰに配置（収容）されており、自重により、心臓シミュレータ１００の下方（−Ｙ軸方向）に集合している。このため、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄは、複数の粒状体１９７の中に埋没した状態とされている（図１０、図１１）。

図１２は、造影剤ＣＡの拡散の様子を示す説明図である。第２実施形態の心臓シミュレータ１００ａにおいても、第１実施形態と同様に、流路形成部１９０ａは、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄの開口１１１Ｏから流出した流体（造影剤ＣＡ及び模擬血液）を拡散させることによって、ヒトの心臓表面の毛細血管を模擬した拡散経路を形成できる。具体的には、流路形成部１９０ａは、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄを収容して心臓モデル１１０の表面１１０Ｓを覆う膜状の心膜部１９５と、心膜部１９５の内面と心臓モデル１１０の表面１１０Ｓとの間の空間ＳＰに配置された複数の粒状体１９７と備える。図１２において白抜き矢印で示すように、複数の粒状体１９７は、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄ（開口１１１Ｏ）から流出した造影剤ＣＡを、その表面や各粒状体の隙間を伝って拡散させる拡散流路として機能するため、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れを、心臓表面の細動脈に沿って拡がったのち細静脈に拡散して消える、という実際の生体に似せることができる。

また、第２実施形態の流路形成部１９０ａでは、各粒状体１９７の粒径ｄ１は略同一とされているため、造影剤ＣＡの拡散流路を均一にできる。粒径ｄ１の大きさは任意に決定できる。さらに、第２実施形態の心臓シミュレータ１００ａにおいても、第１実施形態と同様に心膜部１９５を備えるため、実際の生体における側壁心膜、線維性心膜、及び心膜腔を模擬すると共に、心臓血管モデル１１１から排出された造影剤ＣＡを空間ＳＰ内で一旦希釈した後、水槽２１（図１）へと排出することができ、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

＜第３実施形態＞
図１３は、第３実施形態の心臓シミュレータ１００ｂの概略構成を示す図である。図７で説明した第１実施形態では、心臓モデル１１０は心膜部１９５に覆われており、造影剤ＣＡは、心臓モデル１１０と心膜部１９５との間の空間ＳＰで希釈されたのち、水槽２１へと排出される構成とした。しかし、第３実施形態の流路形成部１９０ｂは、心膜部１９５と、心膜部１９５に付随する管状体１９６及び第２固定部１９４を備えていない。第３実施形態の心臓シミュレータ１００ｂでは、多孔質体１９１の各細孔１９１Ｐから排出された造影剤ＣＡは、直接、水槽２１（図１）へと排出され、水槽２１を満たす流体により希釈される。このように、心膜部１９５、管状体１９６、及び第２固定部１９４を省略して、心臓シミュレータ１００ｂを構成してもよい。このような心臓シミュレータ１００ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図１４は、第４実施形態の流路形成部１９０ｃが備える多孔質体１９１ｃの説明図である。図８で説明した第１実施形態では、多孔質体１９１における細孔１９１Ｐの密度は基端側から先端側にかけて略一定であるとした。しかし、第４実施形態の多孔質体１９１ｃでは、細孔１９１Ｐの密度は、基端側（紙面上側、図６の＋Ｙ軸方向）よりも先端側（紙面下側、図６の−Ｙ軸方向）の方が高密度である。具体的には、多孔質体１９１ｃは、長さＬ１方向において、基端側に位置する領域Ａ１、略中央部に位置する領域Ａ２、先端側に位置する領域Ａ３を有し、細孔１９１Ｐの密度は領域Ａ３＞領域Ａ２＞領域Ａ１の関係である。なお、図１４の例は、細孔１９１Ｐの密度の変化を表す一例に過ぎない。多孔質体１９１ｃは、長さＬ１方向において２つ以上の複数の領域を有し、各領域間で細孔１９１Ｐの密度が先端側ほど高密度となるように変化してもよい。また、多孔質体１９１ｃは、基端側から先端側にかけて、細孔１９１Ｐの密度が連続的に変化してもよい。

このような流路形成部１９０ｃを備える心臓シミュレータ１００ｃにおいても、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４実施形態の心臓シミュレータ１００ｃによれば、多孔質体１９１ｃにおける細孔１９１Ｐの密度は、基端側よりも先端側の方が高密度とされているため、造影剤ＣＡの流出及び拡散量を、基端側よりも先端側においてより多くできる。このため、第４実施形態の心臓シミュレータ１００ｃでは、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れをより一層、実際の生体に似せることができる。

＜第５実施形態＞
図１５は、第５実施形態の流路形成部１９０ｄが備える多孔質体１９１ｄの説明図である。図８で説明した第１実施形態では、多孔質体１９１の細孔１９１Ｐに充填されている弾性体１９２は同一（一種類）であるとした。しかし、第５実施形態の多孔質体１９１ｄにおいて細孔１９１Ｐには、基端側（紙面上側、図６の＋Ｙ軸方向）と先端側（紙面下側、図６の−Ｙ軸方向）とで特性の異なる複数種類の弾性体１９２ｄが充填されている。具体的には、多孔質体１９１ｄは、長さＬ１方向において、基端側に位置して弾性体１９２ｄ１が充填された領域Ａ１と、略中央部に位置して弾性体１９２ｄ２が充填された領域Ａ２と、先端側に位置して弾性体１９２ｄ３が充填された領域Ａ３とを有している。弾性体１９２ｄ１〜３はそれぞれ、異なる特性を有している。なお、図１５の例は、多孔質体１９１ｄの変化を表す一例に過ぎない。多孔質体１９１ｄは、長さＬ１方向において特性の異なる２種類以上の弾性体１９２ｄを有する領域に分けられていてもよい。また、多孔質体１９１ｄでは、基端側から先端側にかけて、弾性体１９２ｄの特性を連続的に変化させてもよい。このような流路形成部１９０ｄを備える心臓シミュレータ１００ｄにおいても、第１及び第４実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第６実施形態＞
図１６は、第６実施形態の流路形成部１９０ｅが備える多孔質体１９１ｅの説明図である。図８で説明した第１実施形態では、多孔質体１９１の細孔１９１Ｐには弾性体１９２が充填されているとした。しかし、第６実施形態の多孔質体１９１ｅには、細孔１９１Ｐに弾性体１９２が充填されていない。このような流路形成部１９０ｅを備える心臓シミュレータ１００ｅにおいても、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１７は、第７実施形態の流路形成部１９０ｆにおける造影剤ＣＡの拡散の様子を示す説明図である。図１２で説明した第２実施形態では、各粒状体１９７の粒径ｄ１は略同一であるとした。しかし、第７実施形態の流路形成部１９０ｆにおいて、各粒状体１９７ｆは、それぞれ異なる粒径ｄ２を有している。換言すれば、流路形成部１９０ｆにおいて、粒状体１９７ｆの粒径は不均一とされている。このような流路形成部１９０ｆを備える心臓シミュレータ１００ｆにおいても、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第７実施形態の心臓シミュレータ１００ｆによれば、流路形成部１９０ｆの粒状体１９７ｆの径が不均一であるため、図１７において白抜き矢印で示すように、造影剤ＣＡの拡散流路も不均一とすることができる。このため、第７実施形態の心臓シミュレータ１００ｆでは、造影剤使用時における造影剤ＣＡの流れをより一層、実際の生体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、人体シミュレーション装置１の構成の一例を示した。しかし、人体シミュレーション装置の構成は種々の変更が可能である。例えば、人体シミュレーション装置は、水槽と、水槽を被覆する被覆部とのうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。例えば、人体シミュレーション装置は、タッチパネル以外の手段（例えば、音声、操作ダイヤル、ボタン等）による入力部を備えていてもよい。

［変形例２］
上記第１〜７実施形態では、モデル１０の構成の一例を示した。しかし、モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、大動脈モデルは、上述の第１〜第４接続部のうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。例えば、大動脈モデルにおける上述の第１〜第４接続部の配置は、任意に変更してよく、第１接続部は、大動脈弓またはその近傍に配置されていなくてもよい。同様に、第２接続部は、上行大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第３接続部は、腹部大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第４接続部は、総腸骨大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよい。例えば、大動脈モデルが有する生体モデル接続部の数は任意に変更することが可能であり、上述しない生体モデル（例えば、胃モデル、膵臓モデル、腎臓モデル等）を接続するための新たな生体モデル接続部を備えてもよい。

例えば、モデルは、心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルのうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。肺モデルと横隔膜モデルとを省略する場合、呼吸動作部についても併せて省略できる。例えば、モデルは、肋骨、胸骨、胸椎、腰椎、大腿骨、頚骨等、ヒトの骨格の少なくとも一部分を模した骨モデルをさらに備えた複合体として構成されてもよい。例えば、上述した心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルの構成は、任意に変更してよい。例えば、心臓モデルの内腔と、心臓モデルの内腔へ流体を送出する拍動部とは省略されてもよい（図４）。肺モデルには、左右の肺にそれぞれ個別の内腔が設けられていてもよい（図４）。下肢モデルにはさらに、大腿筋を覆う皮膚モデルが備えられていてもよい（図５）。

［変形例３］
上記第１〜７実施形態では、心臓シミュレータ１００，１００ａ〜ｆの構成の一例を示した。しかし、心臓シミュレータの構成は種々の変更が可能である。例えば、心臓シミュレータが備える心臓モデルと、心臓血管モデルとの少なくとも一方は、健康状態の心臓や心臓血管を模擬したモデルと、病変部を有する心臓や心臓血管を模擬したモデルとを有し、これらを相互に付け替え可能であってもよい。例えば、心臓血管モデルは、上行大動脈の一部と冠動脈に加えて、静脈を模擬したモデルを含んでいてもよい。

［変形例４］
上記第１〜７実施形態では、流路形成部１９０，１９０ａ〜ｆの構成の一例を示した。しかし、流路形成部の構成は種々の変更が可能である。例えば、心膜部に設けられた管状体を省略してもよい。この場合、心膜部の下部（心臓モデルの心尖部近傍）に、心膜部の内外を連通する連通孔を設けて、この連通孔から造影剤や模擬血液を排出させてもよい。例えば、心膜部は、心臓モデルの表面全体を覆わずに、心臓モデルの少なくとも一部（例えば、右心室及び左心室から心尖部にかけての下半分）を覆う態様でもよい。例えば、第１固定部と第２固定部との少なくとも一方は、省略してもよい。

例えば、粒状体は、少なくとも心臓血管モデルの先端の開口近傍を埋める配置とされていれば足り、図１１のように心膜部の下部全体に配置されていなくてもよい。例えば、流路形成部は、心臓モデルと心膜部との間の空間内における粒状体の移動を規制する規制部をさらに備えていてもよい。規制部としては、粒状体同士を接着する接着剤、粒状体間に介在して移動を規制する網目状部材、粒状体に形成された貫通孔を通過することで粒状体同士を数珠繋ぎに連結する素線状部材等の任意の構成を採用できる。

［変形例５］
第１〜７実施形態の人体シミュレーション装置及び心臓シミュレータの構成、及び上記変形例１〜４の人体シミュレーション装置及び心臓シミュレータの構成は、適宜組み合わせてもよい。

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…人体シミュレーション装置
１０…モデル
２０…収容部
２１…水槽
２２…被覆部
３１…管状体
４０…制御部
４５…入力部
５０…脈動部
５１…管状体
５５…フィルタ
５６…循環ポンプ
５７…脈動ポンプ
６０…拍動部
６１…管状体
７０…呼吸動作部
７１…管状体
７２…管状体
１００，１００ａ〜ｆ…心臓シミュレータ
１１０…心臓モデル
１１１…心臓血管モデル
１１５…管状体
１２０…肺モデル
１２１…気管モデル
１３０…脳モデル
１３１…脳血管モデル
１４０…肝臓モデル
１４１…肝臓血管モデル
１５０，１５０Ｌ，Ｒ…下肢モデル
１５１，１５１Ｌ，Ｒ…下肢血管モデル
１６０…大動脈モデル
１６１…上行大動脈部
１６１Ｊ…第２接続部
１６２…大動脈弓部
１６２Ｊ…第１接続部
１６３…腹部大動脈部
１６３Ｊａ…第３接続部
１６３Ｊｂ…流体供給部接続部
１６４…総腸骨大動脈部
１６４Ｊ…第４接続部
１７０…横隔膜モデル
１９０，１９０ａ〜ｆ…流路形成部
１９１，１９１ｃ，ｄ，ｅ…多孔質体
１９２，１９２ｄ…弾性体
１９３…第１固定部
１９４…第２固定部
１９５…心膜部
１９６…管状体
１９７，１９７ｆ…粒状体

Claims (9)

1. 心臓シミュレータであって、
   心臓を模した心臓モデルと、
   前記心臓モデルに隣接して配置された心臓血管モデルと、
   前記心臓血管モデルの先端の開口付近に設けられ、前記開口から流出した流体を拡散させることによって、心臓表面の毛細血管を模擬した拡散流路を形成する流路形成部と、
   を備える、心臓シミュレータ。
2. 請求項１に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部は、
   複数の細孔を有する多孔質体を備える、心臓シミュレータ。
3. 請求項２に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部は、さらに、
   前記多孔質体の前記細孔に充填された弾性体を備える、心臓シミュレータ。
4. 請求項２または請求項３に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部は、さらに、
   前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部を備え、
   前記心臓血管モデルの先端と、前記多孔質体とは、前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に収容されている、心臓シミュレータ。
5. 請求項４に記載の心臓シミュレータであって、
   前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されている、心臓シミュレータ。
6. 請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部の前記多孔質体における前記細孔の密度は、基端側よりも先端側の方が高密度である、心臓シミュレータ。
7. 請求項１に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部は、
   前記心臓血管モデルの先端を収容して前記心臓モデルの表面を覆う膜状の心膜部と、
   前記心膜部の内面と前記心臓モデルの表面との間の空間に配置された複数の粒状体と、
   を備える、心臓シミュレータ。
8. 請求項７に記載の心臓シミュレータであって、
   前記心臓血管モデルの少なくとも一部は、前記心膜部の内面に固定されている、心臓シミュレータ。
9. 請求項７または請求項８に記載の心臓シミュレータであって、
   前記流路形成部の前記粒状体の径が不均一である、心臓シミュレータ。

Images