JP7543603B1 - 臓器モデル固定具 - Google Patents

Abstract

臓器モデルの実際の臓器の周辺組織の構造から生じる引張応力又は弾性応力を再現した臓器モデル固定具を提供する。固定具本体２、膀胱モデル固定部３、尿道モデル固定部４、取付部６から成る。固定具本体２は、支持部２１、恥骨部２２及び把持部２３で構成される。支持部２１は、恥骨部２２及び膀胱モデル固定部３を支持する。恥骨部２２の足側には尿道モデル固定部４が設けられる。把持部２３は、臓器モデル固定具１を組立式腹腔シミュレータに取り付ける際に把持して使用する。膀胱モデル固定部３は、膀胱モデルを取り付けるものであり、尿道モデル固定部４は、尿道モデルを取り付けるものである。取付部６は、組立式腹腔シミュレータの固定部への取付部位となる。弾性部５は、尿道膀胱吻合において、膀胱が鉗子等で引っ張られた際に、膀胱の周囲の組織から生じる弾性力を再現するものであり、膀胱モデル固定部３と接続されている。

Description

本発明は、人体を模擬したシミュレータに臓器モデルを固定するための固定具に関するものである。

腹腔鏡下手術は、傷跡が小さく、術後の回復も早いことから、消化器や泌尿器などの手術において多く行われている。しかしながら、腹腔鏡下手術は手術難易度が高く、執刀医の技術の差が出やすいという問題がある。
また、開腹手術や腹腔鏡手術では届きにくかった部位にも到達できる、手振れが補正されるなどの利点を有することから、近年、ロボット支援手術が全国的に増加している。
そこで、このような腹腔鏡下手術やロボット支援手術の手技トレーニングを効果的に行う技術が望まれている。

本発明者らは既に、手技トレーニングを効果的に行う技術として、多様でリアルな手技トレーニングができ、かつ収納や持ち運びが容易な組立式の腹腔シミュレータを提案している（特許文献１を参照）。これは、体腔内の全てを精巧に再現するのではなく、トレーニング内容に合わせて、適切な臓器モデル固定具を配置し、かつ、トレーニングに必要な範囲で体腔内を精巧に再現するものであり、これによれば、容易に、多様かつリアルな手技トレーニングが可能である。

一方、ロボット手術の大部分を占める前立腺がんの尿道膀胱再建術について、臓器モデルを用いたトレーニングを行うためには、切除後に残された臓器を引っ張って吻合する手技を再現できることが必要である。臓器が引っ張られた状態を再現するためには、臓器モデルの材質や厚み、長さなどを調整することも重要であるが、実際の手術において、鉗子等を用いてある臓器を引っ張った際の引張応力や、臓器を放した際の収縮の程度や速度は、当該臓器自体によるものだけではなく、当該臓器と繋がる他の臓器などの周辺組織による影響も少なくはない。そして、周辺組織による影響を加味した構成とするためには、臓器モデルの材質等を工夫するだけでは限界がある。他方、臓器モデルを用いたトレーニングは、繰り返し行うことが効果的であるため、臓器モデルを低コストで作製するニーズも存在する。
そこで、手術の対象となる臓器だけではなく、当該臓器の周囲の組織構造による影響を再現し、かつ、低コストで臓器モデルを作製可能な臓器モデル固定具が望まれている。

臓器の周囲の組織構造を再現する技術としては、弾性変形可能な軟素材からなる対象部材と、当該対象部材に連なる連結体と、当該連結体を変位させる駆動装置とを備えた軟素材の弾性変形機構において、連結体は弾性変形可能な軟素材からなり、対象部材よりもヤング率が大きく設定される弾性変形機構が知られている（特許文献２を参照）。これは、連結体の変位により対象部材を弾性変形させる場合に、対象部材の状態に拘らず、対象部材に外力を付与したときに当該外力の大きさに応じて対象部材を弾性的に変位させるとするものである。しかしながら、特許文献２の軟素材の弾性変形機構は、モータを駆動することで対象部材を弾性変形させるものであり、簡易な構造ではなく、作製コストが高額となるという問題がある。

例えば、前立腺がんの手術においては、膀胱と尿道を繋げて再建するが、実際の手技においては、膀胱の一部を引っ張りながら尿道と繋げる必要がある。かかる手技に着目したトレーニング用装置としては、臓器モデルを保持するアーム部材に、臓器モデルに対する直交三軸方向の圧縮力又は引張力を測定する力センサと、センサによる測定値に基づいて外科処置における手技を評価する評価手段を備える医療シミュレータが知られている（特許文献３を参照）。
しかしながら、特許文献３の医療シミュレータは、臓器モデルに対する圧縮力や引張力を測定することはできるが、当該臓器の周囲の組織構造による影響を再現するものではなかった。

特許第７１０１３２０号公報 特開２０１４－５２４８０号公報 国際公開パンフレット２０１７／２０４３１１号公報

かかる状況に鑑みて、本発明は、臓器モデルの周辺組織の構造から生じる引張応力又は弾性応力を再現した臓器モデル固定具を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の臓器モデル固定具は、人体を模擬したシミュレータ内に収容する臓器モデルを吻合するトレーニング用の臓器モデルを固定する固定具において、第１の臓器モデルを固定する第１の臓器モデル固定部と、第２の臓器モデルを固定する第２の臓器モデル固定部と、少なくとも何れかの臓器モデル固定部に、弾性体及びダンパー機構とから成る弾性部を備え、臓器モデルを弾性体の伸縮方向に引張り又押圧することにより、弾性体の弾性変形に伴う伸縮方向の振動の衝撃力をダンパー機構が吸収する。
臓器モデルは、軟質の樹脂で形成される。臓器モデル自体の弾性力と併せて、弾性部が設けられることにより、第１の臓器モデルと第２の臓器モデルを吻合するトレーニングにおいて、臓器モデルの周辺組織の構造から生じる引張応力や引張りに対する収縮速度をより正確に再現できる。
弾性部を構成する弾性体やダンパー機構については、公知のバネやダンパーが用いられる。弾性部を適宜調整可能な構成とし、或いは、部材を付け替え可能な構成とする等により、ユーザのニーズに合わせた調整が可能となる。弾性部は、第１の臓器モデル固定部と第２の臓器モデル固定部の何れか一方のみに設けられてもよいし、双方に設けられてもよい。また、本発明の臓器モデル固定具には、第１の臓器モデル固定部及び第２の臓器モデル固定部以外に臓器モデル固定部が設けられてもよい。３つ以上の臓器モデル固定部が設けられる場合は、３つ以上の臓器モデル固定部に、それぞれ弾性部が設けられてもよい。更に、各固定部に設けられる弾性部は複数でもよい。
なお、「引張り」と「押圧」については、１つの固定部に「引張り」と「押圧」の何れか一方に対応した弾性部が設けられることでもよいし、１つの固定部に逆方向に機能する複数の弾性部が設けられることでもよい。また、１つの固定部に１種類の弾性部が設けられる場合であっても、力が加えられる向きによって、引張り力や押圧力となる場合が存在するという意味も含む趣旨である。

本発明の臓器モデル固定具は、第１の臓器モデル固定部または第２の臓器モデル固定部の何れかに、弾性部が設けられたことでもよい。弾性部は、必ずしも双方の固定部に設けられる必要はなく、何れか一方の固定部に弾性部が設けられていれば、十分にリアルなトレーニングが可能である場合も存在するからである。

本発明の臓器モデル固定具の弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度は、当該臓器モデルの実際の臓器の周辺組織に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることが好ましい。
例えば、平均的なヒトを基準として、臓器や臓器の周囲の組織から生じる引張応力又は弾性応力を再現したとしても、ヒトの臓器には個人差があり、臓器の周囲の組織から生じる引張応力又は弾性応力についても個人差がある。そこで、調整機構を備えることにより、当該臓器モデルの実際の臓器の周辺組織に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて、弾性部における引張応力及び引張りに対する収縮速度を調整できる。調整機構としては、例えば、臓器モデルを保持する部材を２つに分離し、２つの部材の一方に長孔、他方に雌螺子部を設け、２つの部材の組み合わせ位置を無段階に変化させ、螺子を用いて固定できる構造とすることができる。かかる構造であれば、ユーザは固定位置の微調整ができるため、臓器モデルの一部を鉗子等で把持して、引っ張った状態から把持状態を解除すると、実際の臓器を放したときと同様に収縮する位置を模索して調整できる。例えば、前立腺がんの尿道膀胱再建術のトレーニングにおいて、切除後に残された臓器を引っ張って吻合する手技をリアルに再現できる。

本発明の臓器モデル固定具において、弾性部の弾性応力及び押圧に対する膨張速度は、当該臓器モデルの実際の臓器の周辺組織に対する弾性応力及び押圧に対する膨張速度応じて調整できる調整機構をさらに備えることでもよい。これにより、臓器モデル自体の弾性力と併せて、臓器モデルの周辺組織の構造から生じる弾性応力や押圧に対する膨張速度をより正確に再現できる。

本発明の臓器モデル固定具の弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度は、当該臓器モデルの実際の臓器に延設した部位に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることでもよい。
例えば、胃全摘除術のトレーニングにおいて、切除後に残された食道と空腸を吻合する際に、食道と小腸を臓器モデルにして正確に再現しようとすると、小腸が長くなりコストが高額となる。本発明の臓器モデル固定具を用いることで、小腸全体を再現しなくても、空腸の一部を再現した空腸モデルを臓器モデル固定部に取り付けることで、空腸を引っ張りながら食道と吻合する手技をリアルに再現できる。

本発明の臓器モデル固定具において、トレーニングは、前立腺全摘除術における尿道膀胱吻合トレーニングであり、第１の臓器モデルと第２の臓器モデルが、それぞれ膀胱を模擬した臓器モデルと尿道を模擬した臓器モデルであり、弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度を、実際の膀胱の周辺組織に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整でき、弾性部の弾性応力及び押圧に対する膨張速度を、実際の膀胱の周辺組織に対する弾性応力及び押圧に対する膨張速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることでもよい。これにより、ロボット手術による前立腺全摘除術のトレーニングを効果的に行うことができる。なお、ここでの周辺組織とは、例えば、脂肪や膜構造などのことである。

本発明の臓器モデル固定具において、トレーニングは、胃全摘除術における消化管再建術トレーニングであり、第１の臓器モデルと第２の臓器モデルが、それぞれ食道を模擬した臓器モデルと空腸を模擬した臓器モデルで、各臓器モデルのそれぞれのチューブの長さが実物より短いことでもよい。これにより、臓器モデル全体を再現することなく、リアルなトレーニングが可能となり、コストを低減できる。
本発明の臓器モデル固定具において、弾性部の弾性力及び衝撃力は、医師の経験的な触感に応じて調整されたことが好ましい。医師の経験的な触感に応じた調整は、弾性部に当該臓器モデルを取り付けた状態で、複数の医師がそれぞれ鉗子等で臓器モデルの一部を把持する、引っ張る又は放すといった操作を繰り返し行った上で規定される。
本発明の臓器モデル固定具における臓器モデル固定部は、ヒンジを有する可動部を備え、可動部が臓器モデルの内面を係止して固定することでもよい。また、本発明の臓器モデル固定具における臓器モデル固定部は、棒状部材を備え、棒状部材に臓器モデルが挿通され臓器モデルを固定することでもよい。

本発明の臓器モデル固定具によれば、臓器モデルの実際の臓器の周辺組織の構造から生じる引張応力又は弾性応力を正確に再現できるといった効果がある。また、使用する臓器モデルの作製コストを低減できるといった効果がある。

実施例１の臓器モデル固定具の外観斜視図（１） 実施例１の臓器モデル固定具の外観斜視図（２） 実施例１の臓器モデル固定具の平面図 実施例１の臓器モデル固定具の底面図 実施例１の膀胱モデルの外観図 尿道モデルの外観図 組立式腹腔シミュレータの外観斜視図 実施例１の臓器モデル固定具の使用フロー図 尿道モデルの取付イメージ図 実施例１の膀胱モデルの取付イメージ図 臓器モデルが取り付けられた臓器モデル固定具の外観斜視図 実施例１の臓器モデル固定具の組立式腹腔シミュレータへの取付説明図 実施例１の臓器モデル固定具の組立式腹腔シミュレータへの取付イメージ図 実施例１の臓器モデル固定具の使用イメージ図（１） 実施例１の臓器モデル固定具の使用イメージ図（２） 実施例１の臓器モデル固定具の使用イメージ図（３） 実施例１の弾性部の説明図 実施例２の臓器モデル固定具の説明図 その他の実施例の弾性部の説明図 実施例３の臓器モデル固定具の外観斜視図（１） 実施例３の臓器モデル固定具の外観斜視図（２） 実施例３の臓器モデル固定具の平面図 実施例３の膀胱モデルの外観図 実施例３の膀胱モデルの取付イメージ図 実施例３の膀胱モデルが取り付けられた臓器モデル固定具の外観斜視図 実施例３の臓器モデル固定具の使用イメージ図（１） 実施例３の臓器モデル固定具の使用イメージ図（２） 実施例３の臓器モデル固定具の使用イメージ図（３） 実施例３の弾性部の説明図 調整機構の説明図（１） 調整機構の説明図（２）

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

実施例１の臓器モデル固定具は、前立腺全摘除術を行った際の尿道膀胱吻合のトレーニングに使用される器具である。図１は、実施例１の臓器モデル固定具の外観斜視図であり、人体の頭側からの斜視図を示している。図１に示すように、実施例１の臓器モデル固定具１は、固定具本体２、膀胱モデル固定部３、尿道モデル固定部４、取付部６から成る。固定具本体２は、支持部２１、恥骨部２２及び把持部２３で構成される。支持部２１は、恥骨部２２及び膀胱モデル固定部３を支持するものである。恥骨部２２は、恥骨を再現するものであり、恥骨部２２の足側には尿道モデル固定部４が設けられる。把持部２３は、臓器モデル固定具１を組立式腹腔シミュレータ１０（図７参照）に取り付ける際に把持して使用するものである。膀胱モデル固定部３は、膀胱モデル７（図５参照）を取り付けるものであり、尿道モデル固定部４は、尿道モデル８（図６参照）を取り付けるものである。取付部６は、組立式腹腔シミュレータ１０の固定部への取付部位となるものである。

図２は、実施例１の臓器モデル固定具の外観斜視図であり、足側からの斜視図を示している。図２に示すように、尿道モデル固定部４は、可動部４１、ヒンジ部４２及び留め具４３を備える。尿道モデル固定部４に尿道モデル８を取り付ける際は、留め具４３を外し、ヒンジ部４２を軸中心に可動部４１を開いて、尿道モデル８を取り付ける。

図３は、実施例１の臓器モデル固定具の平面図を示している。図３に示すように、膀胱モデル固定部３は、可動部３１、ヒンジ部３２、非可動部３３、弾性部材３４、保持部３５で構成される。膀胱モデル固定部３は、弾性部５と接続されている。
弾性部５は、尿道膀胱吻合において、膀胱が鉗子等で引っ張られた際に、膀胱の周囲の組織から生じる弾性力を再現するものである。

図４は、実施例１の臓器モデル固定具の底面図を示している。図４に示すように、臓器モデル固定具１の底部には、取付部６が設けられる。取付部６は、可動部６１、ヒンジ部６２、留め具６３及び凹部６４で構成される。留め具６３を外して、可動部６１を開放することで、シミュレータの固定部への取付け又は取外しが可能である。

図５は、実施例１の膀胱モデルの外観図であり、（１）は正面図、（２）は平面図、（３）は底面図を示している。図５（１）に示すように、膀胱モデル７は、膀胱モデル本体７１及び縁部７２から成る。膀胱モデル本体７１の素材はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）である。図５（２）に示すように、膀胱モデル本体７１には５つの開口部（７３ａ～７３ｅ）が設けられ、膀胱モデル固定部３に膀胱モデル７を取り付ける際に、固定する向きを変えることで、複数回数の吻合トレーニングが可能となっている。図５（３）に示すように、膀胱モデル本体７１の内側には、中空部７４が形成される。縁部７２は、膀胱モデル本体７１よりも厚みがあり、膀胱モデル固定部３に取り付ける際は、縁部７２を拡張した上で、膀胱モデル固定部３に係合して取り付ける。

図６は、尿道モデルの外観図であり、（１）は平面図、（２）は正面図を示している。図６（１）及び（２）に示すように、尿道モデル８は、チューブ状の部材であり、材質はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）である。
尿道モデル８は、端部８ａから胴部８ｃを経て端部８ｂに至るまで同じ径であり、端部８ａと端部８ｂは同形状であるため、何れの端部も吻合トレーニングに利用可能である。

臓器モデル固定具１は、腹腔シミュレータに取り付けて使用する。ここで、取付対象となる腹腔シミュレータについて、組立式腹腔シミュレータ１０を例に説明する。図７は、組立式腹腔シミュレータの外観斜視図を示している。図７に示すように、組立式腹腔シミュレータ１０は、台座１１、側板部材（１２ａ，１２ｂ）、気腹カバー１３および留め具１４から成る。図７に示す組立式腹腔シミュレータ１０は、台座１１上に側板部材（１２ａ，１２ｂ）を取り付け、留め具１４を用いて固定した後、側板部材（１２ａ，１２ｂ）状に気腹カバー１３を取り付けたものである。
台座１１には、固定部（１５ａ～１５ｃ）が設けられている。固定部（１５ａ～１５ｃ）は、台座１１の長手方向の一方に１つの固定部１５ａ、他方に２つの固定部（１５ｂ，１５ｃ）が設けられているが、これは、多様な臓器モデル固定具の取付を可能としたものであり、本実施例の臓器モデル固定具１は、固定部１５ａに取り付けて使用する。台座１１と側板部材（１２ａ，１２ｂ）は、台座１１に設けられた凹部（図示せず）と側板部材（１２ａ，１２ｂ）に設けられた凸部（図示せず）を嵌合し、さらに４つの留め具１４を用いて固定する。

気腹カバー１３は、気腹部１３ａ及び枠部１３ｂで構成される。気腹部１３ａは軟質の樹脂で形成されており、気腹状態の患者の腹部をリアルに再現している。また、枠部１３ｂは硬質の樹脂で形成されている。気腹部１３ａには複数のポート孔１３ｃが形成されており、多様な位置・角度から内視鏡や鉗子等を挿し込んで手技トレーニングを行うことが可能となっている。また、枠部１３ｂの四隅の裏面には、凹部（図示せず）が形成されており、側板部材（１２ａ，１２ｂ）に設けられた凸部（図示せず）と嵌合し得る構造となっている。

次に、実施例１の臓器モデル固定具１の使用方法について説明する。図８は、実施例１の臓器モデル固定具の使用フロー図を示している。臓器モデル固定具１の使用に当たっては、まず、臓器モデル固定具１に臓器モデルを取り付ける。具体的には、図８に示すように、まず、尿道モデル固定部４に尿道モデル８を取り付ける（ステップＳ０１）。次に、膀胱モデル固定部３に膀胱モデル７を取り付ける（ステップＳ０２）。
臓器モデル固定具１に尿道モデル８及び膀胱モデル７を取り付けた状態で、臓器モデル固定具１を、組立式腹腔シミュレータ１０の台座１１に取り付ける（ステップＳ０３）。組立式腹腔シミュレータ１０は、臓器モデル固定具１の取付前に台座１１に側板部材（１２ａ，１２ｂ）を取り付けておいてもよいし、臓器モデル固定具１の取付後に側板部材（１２ａ，１２ｂ）を取り付けてもよい。最後に、側板部材（１２ａ，１２ｂ）に気腹カバー１３を取り付ける（ステップＳ０４）。かかる状態で、膀胱と尿道の吻合トレーニングを行う。
なお、ステップＳ０１とステップＳ０２の順序は逆でも構わない。また、臓器モデル固定具１を組立式腹腔シミュレータ１０に取り付けた後に、膀胱モデル７や尿道モデル８の取付を行うことも可能である。
以下、各部材の取付方法や機能について詳細に説明する。

図９は、尿道モデルの取付イメージ図であり、（１）は尿道モデルの配置前、（２）は尿道モデルの配置後の状態を示している。図９（１）に示すように、尿道モデル固定部４は、尿道モデル固定部本体４４、可動部４１、ヒンジ部４２及び留め具４３で構成される。尿道モデル固定部４に尿道モデル８を取り付ける際は、留め具４３を外し、ヒンジ部４２を軸中心に可動部４１を開く。恥骨部２２には、尿道モデル８を取り付けるための貫通孔２２ａが形成されており、貫通孔２２ａに尿道モデル８の何れか一方の端部（８ａ，８ｂ）を挿通し、固定位置を微調整する。本実施例では、尿道モデル８の端部８ａを貫通孔２２ａに挿通する（図１４参照）。
配置する尿道モデル８の端部８ａの位置を調整した状態で、胴部８ｃを、尿道モデル固定部本体４４に設けられた凹部４４ａに配置する。その後、可動部４１を閉じて、尿道モデル固定部本体４４と可動部４１により尿道モデル８を挟着し、留め具４３を用いて固定する。

図１０は、実施例１の膀胱モデルの取付イメージ図であり、（１）は膀胱モデルの取付前、（２）は膀胱モデルの取付後の状態を示している。膀胱モデル固定部３は、図１０（１）に示すように、可動部３１、ヒンジ部３２、非可動部３３、弾性部材３４及び保持部３５で構成され、可動部３１と非可動部３３に、膀胱モデル７を係合させて取り付ける構造である。可動部３１、ヒンジ部３２、非可動部３３及び弾性部材３４は、保持部３５上に設けられる。
可動部３１は、ヒンジ部３２により図１０（１）の矢印の方向に可動する。ヒンジ部３２は弾性機構を備え、可動部３１に対して、矢印の方向に力を加えると可動するが、力が加えられなくなると、図１０（１）の状態に戻る。したがって、膀胱モデル固定部３に膀胱モデル７を取り付ける際は、縁部７２の一端を非可動部３３に係止した上で、可動部３１を矢印方向に移動させつつ、縁部７２の他端を可動部３１に係止する。可動部３１を支える手を離すと、ヒンジ部３２の弾性機構により、図１０（２）に示すように、膀胱モデル７は膀胱モデル固定部３に安定的に固定される。図１０（１）に示す弾性部材３４は、スポンジ（ＥＰＤＭ発泡体）で形成され、膀胱モデル７の形状を保持する。

図１１は、臓器モデルが取り付けられた臓器モデル固定具の外観斜視図を示している。図１１に示すように、臓器モデル固定具１に、膀胱モデル７及び尿道モデル８が取り付けられた状態で、組立式腹腔シミュレータ１０への取付を行う。

図１２は、実施例１の臓器モデル固定具の組立式腹腔シミュレータへの取付説明図であり、（１）は取付け前の平面イメージ、（２）は取付け後の平面イメージを示している。図１２（１）に示すように、臓器モデル固定具１の組立式腹腔シミュレータ１０への取付けの際は、留め具６３を外して、可動部６１を開放する。かかる状態で、台座１１の側方から臓器モデル固定具１の凹部６４（図４参照）を固定部１５ａに嵌合する。凹部６４を固定部１５ａに嵌合した後、図１２（２）に示すように、可動部６１を閉止し、留め具６３を用いて固定する。なお、使用後に臓器モデル固定具１を組立式腹腔シミュレータ１０から取外す場合は、留め具６３を外して、可動部６１を開放し、台座１１の側方へ臓器モデル固定具１を摺動させて、凹部６４と固定部１５ａの嵌合状態を解く。

図１３は、実施例１の臓器モデル固定具の組立式腹腔シミュレータへの取付イメージ図であり、（１）は気腹カバー取付前、（２）は気腹カバー取付後の状態を示している。本実施例では、図１３（１）に示すように、台座１１には既に側板部材（１２ａ，１２ｂ）が取り付けられており、図１３（２）に示すように、側板部材（１２ａ，１２ｂ）に気腹カバー１３を取り付けることでトレーニングの準備が整う。

図１４～１６は、実施例１の臓器モデル固定具の使用イメージ図であり、図１４は膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態、図１５は膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態を示している。図１４（１）及び図１５（１）は斜視図、図１４（２）及び図１５（２）は左側面図を示している。また、図１６（１）は、膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態の平面図、図１６（２）は、膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態の平面図をそれぞれ示している。なお、図１４～１６においては、説明の都合上、恥骨部２２の図示を一部省略している。
図１４（１）又は（２）に示すように、膀胱モデル７に対して何も力を加えていない状態では、膀胱モデル７の開口部７３ａと尿道モデル８の端部８ａは離れた状態となっている。膀胱モデル７の開口部７３ａと尿道モデル８の端部８ａは、前立腺全摘除術において、前立腺が全て摘除されたことにより形成された膀胱の開口部と尿道の端部を模擬したものである。

実際のトレーニングにおいては、図１３（２）に示す気腹カバー１３のポート孔１３ｃから鉗子等の医療器具を挿通した上で、開口部７３ａを尿道モデル８側へ引っ張りながら吻合を行う。
図１５（１）、（２）又は図１６（１）は、膀胱モデル７が尿道モデル８側へ引っ張られることで、膀胱モデル７の開口部７３ａと尿道モデル８の端部８ａが近接状態となったものである。吻合の途中で不意に開口部７３ａを放すと、膀胱モデル７は、弾性部５の弾性力により、図１６（２）に示す元の位置まで移動する。

ここで、弾性部５の構造について説明する。図１７は、実施例１の弾性部の説明図であり、（１）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態、（２）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態を示している。図１７（１）又は（２）に示すように、弾性部５は、弾性部本体５１、ダンパー機構としてのショックアブソーバ５２及び弾性体としてのコイルスプリング５３から成る。ショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３は、それぞれ公知のショックアブソーバとコイルスプリングを用いている。
膀胱モデル７は膀胱モデル固定部３に固定され、膀胱モデル固定部３は弾性部本体５１と接続されているため、図１７（１）に示す状態から、図１７（２）に示すように、膀胱モデル７が尿道モデル８側へ引っ張られると、弾性部本体５１は、左方から右方へ移動する。なお、鉗子などで膀胱モデル７を把持する方向によっては、必ずしも引張り動作ではなく、押圧動作となる場合も存在する。ここではショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３により、実際の膀胱の周辺組織による引張応力が再現されるが、特に、引く動作についてはコイルスプリング５３が設けられることにより実際の膀胱の周辺組織による引張応力がリアルに再現される。図１７（１）に示す基準位置からの弾性部本体５１の最大可動範囲Ｒは３５ｍｍである。

図１７（２）に示す状態から膀胱モデル７の把持状態を解除すると、弾性部本体５１は、右方から左方へ移動する。ここでは、弾性部本体５１は、ショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３により、自動で図１７（１）に示す位置へ戻るが、特に、戻る動作についてはショックアブソーバ５２が設けられることにより、コイルスプリング５３の弾性変形に伴う伸縮方向の振動の衝撃力をショックアブソーバ５２が吸収する。これにより、コイルスプリング５３の急激な拡張を防止でき、実際の膀胱に周辺組織が存在することによる収縮速度がリアルに再現される。
ここでの弾性力は、実際の膀胱の開口部を把持し、尿道の端部まで引っ張った状態に加えられる力に基づいて決定される。また、開口部７３ａを放した際に元の位置まで戻る速度についても、実際の膀胱の開口部を把持し、尿道の端部まで引っ張った状態から、開口部を放した際に元の位置まで戻る速度に基づいて決定される。具体的には、医師の経験的な触感に応じて調整される。これにより、膀胱の周囲の組織から生じる弾性力などを再現した、実際の手技に近いリアルなトレーニングが可能となる。

本発明の臓器モデル固定具は、臓器モデルの製造コストの削減にも役立つ。例えば、胃全摘除術の場合においては、食道と空腸の端部を繋ぐ手術が行われることがあるが、かかる場合に空腸の臓器モデルを正確に再現しようとすると、臓器モデルが長くなってしまい、製造コストが高額となるという問題がある。
図１８は、実施例２の臓器モデル固定具の説明図であり、（１）は実施例２の臓器モデル固定具、（２）は従来技術の臓器モデル固定具の説明図を示している。なお、これらは何れも実際の固定具とは異なり、形状をデフォルメしたものである。
図１８（２）に示すように、従来技術の臓器モデル固定具１０１は、台座１１ｂ上に、臓器モデル固定部（３０ｂ，４０ｂ）が設けられている。臓器モデル固定部３０ｂには空腸モデル７０ｂ、臓器モデル固定部４０ｂには食道モデル８０ｂのそれぞれ一端が取り付けられている。食道と空腸の端部を繋ぐ消化管再建術のトレーニングを行うためには、空腸モデル７０ｂの他端と、食道モデル８０ｂの他端を吻合する必要がある。ここで、よりリアルな状態を再現するためには、従来技術では、空腸が伸縮する長さＬ_１を考慮して、空腸モデル７０ｂの長さＬ_３を確保する必要があった。

これに対して、実施例２の臓器モデル固定具１００では、図１８（１）に示すように、台座１１ａ上に、臓器モデル固定部（３０ａ，４０ａ）が設けられ、臓器モデル固定部３０ａは、弾性部５０に接続されている。臓器モデル固定部３０ａには空腸モデル７０ａ、臓器モデル固定部４０ａには食道モデル８０ａのそれぞれ一端が取り付けられている。消化管再建術のトレーニングを行うためには、空腸モデル７０ａの他端と、食道モデル８０ａの他端を吻合する必要があるが、空腸が伸縮する長さＬ_１を考慮して、空腸モデル７０ａの長さＬ_２と、弾性部５０の弾性力及び収縮速度が決定されているため、鉗子等を用いて空腸モデル７０ａの他端を把持した場合に、臓器モデル固定具１０１の空腸モデル７０ｂの他端を把持した場合と同様の感触が得られる。また、空腸モデル７０ａの他端の把持状態を解除した場合の収縮速度についても略同等の速度で収縮するため、従来技術と比較して、空腸モデルの作製コストを大幅に低減できる。

実施例３の臓器モデル固定具は、前立腺全摘除術を行った際の尿道膀胱吻合のトレーニングに使用される器具である。図２０は、実施例３の臓器モデル固定具の外観斜視図であり、人体の頭側からの斜視図を示している。図２０に示すように、実施例３の臓器モデル固定具１ａは、固定具本体２ａ、膀胱モデル固定部３ａ、尿道モデル固定部４ａ、取付部６から成る。固定具本体２ａは、支持部２１ａ、恥骨部２２ｂ及び把持部２３ａで構成される。支持部２１ａは、恥骨部２２ｂ及び膀胱モデル固定部３ａを支持するものである。恥骨部２２ｂは、恥骨を再現するものであり、恥骨部２２ｂの足側には尿道モデル固定部４ａが設けられる。恥骨部２２ｂは、ヒンジ部２４を介して尿道モデル固定部４ａ側に開閉可能となっている。把持部２３ａは、臓器モデル固定具１ａを組立式腹腔シミュレータ１０（図７参照）に取り付ける際に把持して使用するものである。膀胱モデル固定部３ａは、膀胱モデル７ａ（図２３参照）を取り付けるものであり、上方から膀胱モデル７を被せて取り付ける実施例１の膀胱モデル固定部３とは異なり、側方から挿し込んで取り付ける構造である。尿道モデル固定部４ａは、尿道モデル８（図６参照）を取り付けるものである。取付部６は、組立式腹腔シミュレータ１０の固定部への取付部位となるものである。取付部６の構造や腹腔シミュレータへの取付については、実施例１と同様であり、組立式腹腔シミュレータ１０に取付可能である。

図２１は、実施例３の臓器モデル固定具の外観斜視図であり、足側からの斜視図を示している。図２１に示すように、尿道モデル固定部４ａは、可動部４１ａ、ヒンジ部４２ａ及び留め具４３ａを備える。尿道モデル固定部４ａに尿道モデル８を取り付ける際は、留め具４３ａを外し、ヒンジ部４２ａを軸中心に可動部４１ａを開いて、尿道モデル８を取り付ける。かかる構造は実施例１の臓器モデル固定具１と同様である。

図２２は、実施例３の臓器モデル固定具の平面図を示している。図２２に示すように、膀胱モデル固定部３ａは、保持部３５ａ及び係止部３６で構成される。弾性部５４は、尿道膀胱吻合において、膀胱が鉗子等で引っ張られた際に、膀胱の周囲の組織から生じる弾性力を再現するものである。

図２３は、実施例３の膀胱モデルの外観図であり、（１）は右側面図、（２）は正面図、（３）は斜視図を示している。図２３（１）～（３）に示すように、膀胱モデル７ａは、略楕円体形状を呈し、係止部３６に取り付けるための２つの開口部（７３ｆ，７３ｇ）と、吻合トレーニングに利用される４つの開口部（７３ｈ～７３ｋ）が設けられている。膀胱モデル７ａの素材はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）である。
吻合トレーニング用に４つの開口部（７３ｈ～７３ｋ）が設けられているため、膀胱モデル固定部３ａに膀胱モデル７ａを取り付ける際に、開口部（７３ｆ，７３ｇ）を軸中心に略９０°回転させて固定する向きを変えることで、複数回数の吻合トレーニングが可能となっている。図２３（１）又は（３）に示すように、膀胱モデル本体７１の内側には、中空部７４ａが形成される。膀胱モデル固定部３ａに取り付ける際は、２つの開口部（７３ｆ，７３ｇ）を係止部３６に挿し込んで取り付ける。

図２４は、実施例３の膀胱モデルの取付イメージ図であり、（１）は膀胱モデルの取付前、（２）は膀胱モデルの取付後の状態を示している。図２４では、膀胱モデル７ａの取付けを行うために、ヒンジ部２４を用いて恥骨部２２ｂを開いた状態としている。
図２２に示す係止部３６は、図２４（１）に示すように、端部３６ａから湾曲して形成された棒状部材が、折り返し部３６ｃにおいて内側に折り返され、折り返し前の湾曲形状に沿って、端部３６ｂまで湾曲して設けられた形状を呈している。膀胱モデル７ａを取り付ける際は、まず、端部３６ａと端部３６ｂの間隙に開口部（７３ｆ，７３ｇ）を挿し込むようにして、開口部（７３ｆ，７３ｇ）の何れか一方を端部３６ｂから折り返し部３６まで嵌め込み取り付ける。ここでは図２４（２）に示すように、開口部７３ｆから挿し込んでいる。係止部３６は、膀胱モデル７ａを側方から挿し込む構造となっているため、膀胱モデル７ａの取付け・取外しが容易であるだけではなく、実際の膀胱やその周辺組織による引張応力を安定的に再現できる。また、係止部３６の湾曲形状は、膀胱モデル７ａの楕円体形状に合わせて形成されているため、取付後は、足側から膀胱モデル７ａを引っ張ったとしても容易には脱落しない構造である。

図２５は、実施例３の膀胱モデルが取り付けられた臓器モデル固定具の外観斜視図を示している。図２５に示すように、臓器モデル固定具１ａに、膀胱モデル７ａ及び尿道モデル８が取り付けられた状態で、組立式腹腔シミュレータ１０への取付を行う。

図２６～２８は、実施例３の臓器モデル固定具の使用イメージ図であり、図２６は膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態、図２７は膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態を示している。図２６（１）及び図２７（１）は斜視図、図２６（２）及び図２７（２）は左側面図を示している。また、図２８（１）は、膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態の平面図、図２８（２）は、膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態の平面図をそれぞれ示している。なお、図２６～２８においては、説明の都合上、恥骨部２２ｂの図示を一部省略している。
図２６（１）又は（２）に示すように、膀胱モデル７ａに対して何も力を加えていない状態では、膀胱モデル７ａの開口部７３ｋと尿道モデル８の端部８ａは離れた状態となっている。膀胱モデル７ａの開口部７３ｋと尿道モデル８の端部８ａは、前立腺全摘除術において、前立腺が全て摘除されたことにより形成された膀胱の開口部と尿道の端部を模擬したものである。

実際のトレーニングにおいては、図１３（２）に示す気腹カバー１３のポート孔１３ｃから鉗子等の医療器具を挿通した上で、開口部７３ｋを尿道モデル８側へ引っ張りながら吻合を行う。
図２７（１）、（２）又は図２８（１）は、膀胱モデル７ａが尿道モデル８側へ引っ張られることで、膀胱モデル７ａの開口部７３ｋと尿道モデル８の端部８ａが近接状態となったものである。吻合の途中で不意に開口部７３ｋを放すと、膀胱モデル７ａは、弾性部５４の弾性力により、図２８（２）に示す元の位置まで移動する。

ここで、弾性部５４の構造について説明する。図２９は、実施例３の弾性部の説明図であり、（１）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態、（２）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態を示している。図２９（１）又は（２）に示すように、弾性部５４は、弾性部本体５５、調整部５６、螺子５７、ダンパー機構としてのショックアブソーバ５２及び弾性体としてのコイルスプリング５３から成る。調整部５６は螺子５７を用いて弾性部本体５５に固定され、弾性部本体５５が調整部５６及び螺子５７と一体となって左右に摺動する構造である。ショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３は、それぞれ公知のショックアブソーバとコイルスプリングを用いている。
膀胱モデル７ａは膀胱モデル固定部３ａに固定され、膀胱モデル固定部３ａは弾性部本体５５と接続されているため、図２９（１）に示す状態から、図２９（２）に示すように、膀胱モデル７ａが尿道モデル８側へ引っ張られると、弾性部本体５５は、左方から右方へ移動する。ここではショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３により、実際の膀胱の周辺組織による引張応力が再現されるが、特に、引く動作についてはコイルスプリング５３が設けられることにより実際の膀胱の周辺組織による引張応力がリアルに再現される。

図２９（２）に示す状態から膀胱モデル７ａの把持状態を解除すると、弾性部本体５５は、右方から左方へ移動する。ここでは、弾性部本体５５は、ショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３により、自動で図２９（１）に示す位置へ戻るが、特に、戻る動作についてはショックアブソーバ５２が設けられることにより、コイルスプリング５３の弾性変形に伴う伸縮方向の振動の衝撃力をショックアブソーバ５２が吸収する。これにより、コイルスプリング５３の急激な拡張を防止でき、実際の膀胱に周辺組織が存在することによる収縮速度がリアルに再現される。
ここでの弾性力は、実際の膀胱の開口部を把持し、尿道の端部まで引っ張った状態に加えられる力に基づいて決定される。また、開口部７３ｋを放した際に元の位置まで戻る速度についても、実際の膀胱の開口部を把持し、尿道の端部まで引っ張った状態から、開口部を放した際に元の位置まで戻る速度に基づいて決定される。具体的には、医師の経験的な触感に応じて調整される。これにより、膀胱の周囲の組織から生じる弾性力などを再現した、実際の手技に近いリアルなトレーニングが可能となる。

また、弾性部５４には、弾性力の調整が可能な機構が設けられている。図３０及び図３１は、調整機構の説明図であり、図３０は基本位置に調整した場合、図３１（１）は尿道モデルとの距離を近づけて調整した場合、図３１（２）は尿道モデルとの距離を遠ざけて調整した場合を示している。なおここでは説明の便宜上、図２２などの平面図と異なり上下を反転させ図示している。
図３０に示すように、調整部５６には長孔５８が形成され、また、弾性部本体５５には図示しないが雌螺子部が形成されている。調整部５６の位置決めを行った上で、長孔５８に螺子５７を挿通し、雌螺子部に螺子５７を螺合して、弾性部本体５５に調整部５６を固定する構造である。すなわち、弾性部本体５５の一部と、調整部５６、螺子５７により調整機構が形成される。
図３０では、基本位置となる位置Ｐ_２に位置決めし、螺子５７を固定している。基本位置となる位置Ｐ_２とは、平均的なヒトを基準として、膀胱の周囲の組織から生じる引張応力又は弾性応力を再現した位置であり、貫通孔２２ａから膀胱モデル７ａの開口部７３ｋまでの距離は距離Ｄ_２となっている。そのため、トレーニングを行う際には基本的には位置Ｐ_２に位置決めして螺子５７を固定すればよい。

しかしながら、ヒトの臓器には個人差があり、臓器の周囲の組織から生じる引張応力又は弾性応力についても個人差がある。そこで、弾性部本体５５上において調整部５６を固定する位置を変化させて固定できる構造としたものである。例えば、引張応力をより弱くしたい場合は、図３１（１）に示すように、螺子５７を固定する位置を、長孔５８の位置Ｐ_３寄りに調整して固定すればよい。これにより、貫通孔２２ａから開口部７３ｋまでの距離を、距離Ｄ_２よりも短い距離Ｄ_３に設定することができる。これに対して、引張応力をより強くしたい場合は、図３１（２）に示すように、螺子５７を固定する位置を、長孔５８の位置Ｐ_１寄りに調整して固定すればよい。これにより、貫通孔２２ａから開口部７３ｋまでの距離を、距離Ｄ_２よりも長い距離Ｄ_１に設定することができる。位置Ｐ_１と位置Ｐ_２、又は位置Ｐ_２と位置Ｐ_３の間隔はそれぞれ略２０ｍｍであるため、位置Ｐ_２から前後に略２０ｍｍの範囲で調整でき、貫通孔２２ａから開口部７３ｋまでの距離についても距離Ｄ_２に対して前後に略２０ｍｍの範囲で調整できる。このように、実施例３の弾性部５４では、調整部５６の固定位置を調整する機構が設けられることにより、ニーズに応じた多様なトレーニングが可能となっている。

（その他の実施例）
図１９は、その他の実施例の弾性部の説明図であり、（１）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させていない状態、（２）は膀胱モデルを尿道モデルに接近させた状態を示している。図１９（１）又は（２）に示すように、弾性部５ａは、実施例１の弾性部５とは異なり、ショックアブソーバ５２とコイルスプリング５３が同軸上に設けられている。その他の構成は、実施例１と同様である。このように、ショックアブソーバ５２及びコイルスプリング５３は、弾性部本体（５，５ａ）に接続されていればよく、ショックアブソーバ５２とコイルスプリング５３の位置は、別軸上に設けられてもよいし、同軸上に設けられてもよい。

本発明は、臓器モデルを用いたリアルな手技トレーニングを実現する技術として有用であり、特に、ロボット手術のトレーニングに有用である。

１，１ａ，１００，１０１ 臓器モデル固定具
２，２ａ 固定具本体
３，３ａ 膀胱モデル固定部
４，４ａ 尿道モデル固定部
５，５ａ，５０，５４ 弾性部
６ 取付部
７，７ａ 膀胱モデル
８ 尿道モデル
８ａ，８ｂ 端部
８ｃ 胴部
１０ 組立式腹腔シミュレータ
１１，１１ａ，１１ｂ 台座
１２ａ，１２ｂ 側板部材
１３ 気腹カバー
１３ａ 気腹部
１３ｂ 枠部
１３ｃ ポート孔
１４，４３，４３ａ，６３ 留め具
１５ａ～１５ｃ 固定部
２１，２１ａ 支持部
２２，２２ｂ 恥骨部
２２ａ 貫通孔
２３，２３ａ 把持部
２４ ヒンジ部
３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ 臓器モデル固定部
３１，４１，４１ａ，６１ 可動部
３２，４２，４２ａ，６２ ヒンジ部
３３ 非可動部
３４ 弾性部材
３５，３５ａ 保持部
３６ 係止部
３６ａ，３６ｂ 端部
３６ｃ 折り返し部
４４ 尿道モデル固定部本体
４４ａ，６４ 凹部
５１，５５ 弾性部本体
５２ ショックアブソーバ
５３ コイルスプリング
５６ 調整部
５７ 螺子
５８ 長孔
７０ａ，７０ｂ 空腸モデル
８０ａ，８０ｂ 食道モデル
７１ 膀胱モデル本体
７２ 縁部
７３ａ～７３ｋ 開口部
７４，７４ａ 中空部
Ｄ_１～Ｄ_３ 距離
Ｌ_１～Ｌ_３ 長さ
Ｐ_１～Ｐ_３ 位置
Ｒ 最大可動範囲

Claims (10)

1. 人体を模擬したシミュレータ内に収容する臓器モデルを吻合するトレーニング用の臓器モデルを固定する固定具において、
   第１の臓器モデルを固定する第１の臓器モデル固定部と、第２の臓器モデルを固定する第２の臓器モデル固定部と、
   少なくとも何れかの臓器モデル固定部に、弾性体及びダンパー機構とから成る弾性部を備え、臓器モデルを前記弾性体の伸縮方向に引張り又押圧することにより、前記弾性体の弾性変形に伴う伸縮方向の振動の衝撃力を前記ダンパー機構が吸収することを特徴とする臓器モデル固定具。
2. 第１の臓器モデル固定部または第２の臓器モデル固定部の何れかに、前記弾性部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の臓器モデル固定具。
3. 前記弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度は、当該臓器モデルの実際の臓器の周辺組織に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の臓器モデル固定具。
4. 前記弾性部の弾性応力及び押圧に対する膨張速度は、当該臓器モデルの実際の臓器の周辺組織に対する弾性応力及び押圧に対する膨張速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の臓器モデル固定具。
5. 前記弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度は、当該臓器モデルの実際の臓器に延設した部位に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の臓器モデル固定具。
6. 前記トレーニングは、前立腺全摘除術における尿道膀胱吻合トレーニングであり、
   第１の臓器モデルと第２の臓器モデルが、それぞれ膀胱を模擬した臓器モデルと尿道を模擬した臓器モデルであり、
   前記弾性部の引張応力及び引張りに対する収縮速度を、実際の膀胱の周辺組織に対する引張応力及び引張りに対する収縮速度に応じて調整でき、前記弾性部の弾性応力及び押圧に対する膨張速度を、実際の膀胱の周辺組織に対する弾性応力及び押圧に対する膨張速度に応じて調整できる調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の臓器モデル固定具。
7. 前記トレーニングは、胃全摘除術における消化管再建術トレーニングであり、
   第１の臓器モデルと第２の臓器モデルが、それぞれ食道を模擬した臓器モデルと空腸を模擬した臓器モデルで、各臓器モデルのそれぞれのチューブの長さが実物より短いことを特徴とする請求項５に記載の臓器モデル固定具。
8. 前記弾性部の弾性力及び前記衝撃力は、医師の経験的な触感に応じて調整されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の臓器モデル固定具。
9. 前記臓器モデル固定部は、ヒンジを有する可動部を備え、前記可動部が前記臓器モデルの内面を係止して固定することを特徴とする請求項１に記載の臓器モデル固定具。
10. 前記臓器モデル固定部は、棒状部材を備え、前記棒状部材に前記臓器モデルが挿通され前記臓器モデルを固定することを特徴とする請求項１に記載の臓器モデル固定具。