KR20230084618A - 시뮬레이션된 조직 구조체들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

시뮬레이션된 조직 구조체들 및 제조하는 방법들이 제공된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 복강경 수술 기술들을 실습하기 위한 복부 시뮬레이터 내부에 배치하기에 특히 유용하다. 하나의 시뮬레이션된 조직 구조체는 함께 부착된 2개의 재료들의 조합을 포함하며, 여기에서 재료들 중 하나는 다른 재료를 포함하도록 구성된 중공형 해부학적 구조체를 형성한다. 2개의 재료들은 해부학적으로 외부 재료의 내부 표면이 내부 재료의 외부 표면에 밀접하게 따르게 하는 바람직한 방식으로 부착된다. 다른 시뮬레이션된 조직 구조체는 복수의 층들을 포함하며, 여기에서 적어도 하나의 층은 시뮬레이션된 조직 구조체에 하나 이상의 기능적 특성을 부여하기 위하여 적어도 하나의 스텐실을 가지고 층을 프린팅함으로써 적용된다.

Description

시뮬레이션된 조직 구조체들 및 방법들{SIMULATED TISSUE STRUCTURES AND METHODS}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 "Method of making simulated tissue using stencils"라는 명칭으로 2015년 02월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 62/118,179호 및 "Foam-on-mandrel method of making simulated anatomy"라는 명칭으로 2015년 02월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 62/119,542호에 대한 이익 및 우선권을 주장하며, 이들의 전부는 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.

기술분야

본 출원은 수술 트레이닝 툴들에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 수술 절차들을 가르치고 실습하기 위한 시뮬레이션된 조직 구조체들 및 장기 모델들, 및 이를 만들기 위한 방법들에 관한 것이다.

일반적으로 고도로 숙련된 수술 기술이 외과의들에게 요구되며, 특히 복강경 수술 절차들을 수행하기 위하여 그러하다. 복강경 수술 시에, 이를 통해 수술용 기구들 및 복강경이 복강 내로 위치되는, 약 5 내지 10 밀리미터 직경의 투관침들 또는 작은 원통형 튜브들의 삽입을 위하여 몇몇 작은 절개부들이 복부에 만들어 진다. 복강경은 수술 필드를 조명하고, 신체 내부로부터 비디오 모니터로 확대된 이미지를 전송하며, 이는 외과의에게 장기들 및 조직들의 근접 뷰(view)를 제공한다. 외과의는 모니터 상에서 라이브 비디오 피드(live video feed)를 보면서 투관침들을 통해 위치된 수술용 기구들을 조작함으로써 수술을 수행한다. 외과의가 육안으로 장기들 및 조직들을 직접 관찰하지 않기 때문에, 시각적 정보는 3-차원 관찰 대신에 모니터 상의 2-차원 이미지에 의해 획득된다. 2-차원 이미지를 통한 3-차원 환경을 제공하는 정보의 손실이 상당하다. 특히, 기구들을 3 차원으로 조작하기 위한 가이드로서 2-차원 이미지를 볼 때 깊이 인식이 감소된다.

또한, 투관침들이 작은 절개부들을 통해 삽입되고 복벽에 기대어 위치하기 때문에, 기구들의 조작이 기구에 대하여 받침점(fulcrum) 효과를 갖는 복벽에 의해 제한된다. 받침점 효과는 기구를 제한된 모션으로 제약하는 각도의 지점을 정의한다. 또한, 하나의 선형적인 방향으로의 손 모션이 반대 방향에서의 확대된 팁(tip) 모션을 야기한다. 기구 모션이 스크린 상에서 반대 방향으로 보여질 뿐만 아니라, 확대된 팁 모션이 복벽 위의 기구 길이의 분율(fraction)에 의존한다. 이러한 지렛대 효과는 모션을 확대할 뿐만 아니라 사용자에게 반영되는 툴 팁 힘들을 확대한다. 따라서, 받침점을 이용한 기구의 동작은 계획적인 학습 및 실습을 필요로 하며, 직관적으로 이해하기 쉽지 않다.

또한, 수술용 기구들은, 툴 방향들의 역전에 의해 초래되는 스틱-슬립(stick-slip) 마찰을 유도하는 밀봉부들을 갖는 포트들을 통해 위치된다. 예를 들어, 스틱-슬립 마찰은, 예를 들어, 조직으로부터 당기는 것에서 조직 상으로 누르는 것으로 빠르게 변경할 때, 툴 방향들의 역전으로부터 발생할 수 있다. 이러한 모션 동안, 마찰이 극복되고 기구가 밀봉부에 대하여 슬라이드(slide)하기 이전에, 밀봉부의 고무 부분들이 툴 샤프트(shaft)에 대하여 문질러지며, 이는 밀봉부를 갖는 밀봉부의 마찰 또는 움직임을 야기한다. 밀봉부와 기구 계면에서의 스틱-슬립 마찰, 또는 오일-캐닝(oil-canning)이 비-선형적 힘을 생성한다.

특히 비디오 모니터 상에서의 관찰을 통해 손 모션과 툴 팁 모션을 상관시키기 위하여, 손-눈 조화(coordination) 스킬들이 필요하며, 실습되어야만 한다. 또한, 복강경 수술 시에, 툴을 통한 촉각적 느낌이 감소된다. 촉각들이 감소되거나 또는 왜곡되기 때문에, 숙달된 복강경 수술의 기초가 되는 코어 촉각 스킬들의 세트를 발전시켜야만 한다. 이러한 모든 스킬들의 획득이 복강경 트레이닝에서의 주요 도전들 중 하나이며, 본 발명은 복강경 스킬 트레이닝 및 기술 수행을 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 목적으로 한다.

새로운 개업의들이 복강경 스킬들을 학습해야 할뿐만 아니라, 경험이 많은 복강경 외과의들 또한 마찬가지로 새로이 도입되는 수술 절차들에 고유한 새로운 수술 기술들을 학습하고 실습하기 위하여 오래된 스킬들을 닦는 것을 추구한다. 트레이닝이 수술실에서 획득될 수 있는 반면, 바람직하게는 수술실 외부에서 더 빠르고 더 효율적인 트레이닝 방법들을 안출하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 수술실 외부에서 합리적인 레벨의 스킬들을 달성한 외과의들은 이들이 수술실에 들어갈 때 더 양호하게 준비되며, 그럼으로써 가치 있는 수술실 경험이 그에 따라서 최적화될 수 있고, 이는 환자들에 대한 위험성을 감소시키며 비용을 감소시킨다. 외과의들이 수술실 외부에서 기본 수술 스킬들을 익히게 하기 위하여, 다양한 시뮬레이터들이 안출되었고 테스트되었다. 수술용 시뮬레이터의 일 예는, 그 전체가 본원에 참조로서 포함된 미국 특허 제8,764,452호에서 설명되며 캘리포니아 소재의 Applied Medical Resources Corporation에 의해 제조되는 SIMSEI® 복강경 트레이너이다. SIMSEI® 복강경 트레이너는, 사용자에 의한 직접 관찰로부터 가려지는 3-차원 실제(live) 또는 모조 장기들을 시뮬레이션된 복강 내에서 이용한다.

복강경 시뮬레이터 내에서의 실제 인간 또는 동물 장기를 사용하는 것은 내부 장기에 대한 신선함을 요구한다. 또한, 실제 장기들은 연수생이 세균 및 유사한 것에 의해 감염되는 것을 보호하기 위하여 위생적인 배열들로 만들어질 것을 요구한다. 수술 동작의 실습이 수행된 이후에 사용된 기구들의 위생 관리 및 살균을 위하여 또한 추가적인 비용이 요구된다. 또한, 사용된 실제 장기가 반드시 적절하게 폐기되어야 한다. 추가로, 실제 장기의 냄새가 가금류(fowl)일 수 있으며, 연수생이 기술들 및 스킬들에 초점을 맞추는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 실제 장기들이 수술 트레이닝에서 대체될 수 있도록 실제 장기들 및 조직들을 시뮬레이션하는 인공 장기들 및 조직들이 바람직하다.

다수의 인공 장기들이 수술 트레이닝에서 실제 인간 또는 동물 장기들 대신에 사용되어 왔다. 전형적으로, 이러한 인공 장기 모델들은 실리콘, 우레탄 탄성중합체, 스티렌 탄성중합체 또는 유사한 것으로 만들어진다. 이러한 인공 장기들은, 예를 들어, 절개될 때, 조작되거나 또는 봉합될 때 반드시 적절하게 반응해야만 하며, 실제 생체 수술과 동일한 느낌 및 촉각적 특성들을 제공해야만 한다. 그러나, 다수의 인공 장기들은 인공 장기와 실제 장기들 사이의 간극을 메우기 위하여 필요한 특정 속성들 및 사실성을 결여한다. 추가로, 사실성의 정도는 복강경 스킬 트레이닝에 고유한 스킬들을 교습하기 위한 수단을 제공하는 것을 목적으로 해야만 한다. 이와 같이, 특정 사실성들은 개복 수술 환경에 비하여 복강경 환경에서 더 중요할 수 있다. 따라서, 인공 장기들 및 조직들, 특히, 복강경 스킬 트레이닝을 목표로 하는 인공 장기들 및 조직들에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 사실적이고 복강경 스킬 트레이닝을 목적으로 하는 새로운 인공 장기들 및 조직들을 기술한다. 본 발명은 또한 이러한 인공 장기들 및 조직들을 제조하는 방법들을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체 및 그것의 제조 방법이 제공된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 함께 부착된 2개의 재료들의 조합을 포함하며, 여기에서 재료들 중 하나는 다른 재료를 포함하도록 구성된 중공형(hollow) 해부학적 구조체를 형성한다. 2개의 재료들은 해부학적으로 외부 재료의 내부 표면이 다른 재료의 외부 표면에 밀접하게 따르게 하는 바람직한 방식으로 부착된다. 또한, 내부 재료는 외부 재료에 대해 상이하고 더 강건한 특성을 가지며, 외부 재료에 의해 생성된 해부학적 기하구조는 일반적으로 달성하기 어려운 외부 기하구조에 손상을 주는 외부 기하구조 내로의 내부 재료의 삽입을 만들 것이며, 이는 손상성 삽입에 기인하여 필요한 수리 및 접착과 같은 보상들로부터 일어나는 사실성을 감소시킬 것이다. 본 발명의 제조 방법은, 제 2 재료를 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸거나 또는 감싸기(encase) 위하여 경화되지 않은 제 1 재료를 고체 상태의 제 2 재료 상에 직접적으로 적용(apply)하는 단계를 포함하며; 제 2 재료는 제 1 재료의 적어도 부분의 크기 및 형상을 획정(define)하고, 또한 맨드릴(mandrel)로부터 제거하기에 용이한 제 1 재료와의 단일의 그리고 이에 연결된 구조를 형성한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 근위 단부, 원위 단부 및 길이 방향 축을 갖는 맨드릴을 제공하는 단계를 포함하며, 여기에서 맨드릴의 원위 단부는 길이를 갖는 인터로킹(interlocking) 부분을 포함한다. 방법은 시뮬레이션된 조직 구조체의 내부 부분을 제공하는 단계를 포함한다. 내부 부분은, 인터로킹 부분의 전체 길이가 루멘(lumen) 내부에 위치되도록 인터로킹 부분을 수용하도록 크기가 결정되고 구성된 루멘을 갖는다. 방법은 맨드릴 상에 내부 부분을 위치시키는 단계를 포함한다. 방법은 내부 부분의 루멘 내로 맨드릴의 인터로킹 부분을 위치시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 맨드릴을 길이 방향 축에 대하여 회전시키는 단계, 내부 부분 상에 경화되지 않은 실리콘을 적용하는 단계, 내부 부분을 둘러싸는 외부 부분을 형성하기 위하여 실리콘을 경화시키는 단계, 및 내부 부분 및 외부 부분을 하나의 유닛으로서 맨드릴로부터 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 근위 단부, 원위 단부 및 길이 방향 축을 갖는 맨드릴을 제공하는 단계를 포함한다. 맨드릴은 시뮬레이션된 해부학적 구조체에 착탈가능하게 부착되도록 구성된다. 방법은 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 길이 방향 축을 따른 위치에서 맨드릴에 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 맨드릴 및 연결된 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 회전시키는 단계를 포함한다. 방법은 경화되지 않은 상태의 제 2 재료를 맨드릴 및 시뮬레이션된 해부학적 구조체에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은, 시뮬레이션된 해부학적 구조체가 제 2 재료의 얇은 쉘(shell) 내에서 둘러싸이는 시뮬레이션된 조직 구조체를 형성하기 위하여 제 2 재료가 시뮬레이션된 해부학적 구조체 및 맨드릴 상에서 경화되게끔 하는 단계를 포함한다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 맨드릴 상에서 경화된 제 2 재료에 의해 획정되는 적어도 하나의 루멘을 갖는다. 방법은, 제 2 재료를 시뮬레이션된 해부학적 구조체에 부착하는 단계, 및 부착된 제 2 재료를 갖는 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체가 제공된다. 시뮬레이션된 해부학적 구조체는, 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 제 2 재료의 얇은 쉘 내부에 위치된 제 1 재료의 근위 단부 및 원위 단부를 갖는다. 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 제 2 재료에 부착된다. 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 근위 단부에서 제 1 루멘 및 제 1 직경을 가지며, 제 2 재료는 근위 단부에서 제 2 직경을 갖는 제 2 루멘을 가지고, 여기에서 제 1 루멘은 제 2 루멘과 실질적으로 정렬된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 평평한 제 1 베이스 층을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 적어도 하나의 홀(hole)을 갖는 제 1 스텐실(stencil)을 제공하는 단계, 및 제 1 스텐실을 제 1 베이스 층 상에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 스텐실 층을 제 1 스텐실을 통해 제 1 베이스 층 상에 적용하는 단계를 포함한다. 방법은, 제 1 스텐실을 제거하는 단계, 평평한 제 2 베이스 층을 제공하는 단계, 및 스텐실 층 및 제 1 베이스 층 위에 제 2 베이스 층을 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 제 2 베이스 층을 제 1 베이스 층에 부착하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체가 제공된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 그 사이에 실질적으로 균일한 두께를 획정하는 제 1 면(side) 및 제 2 면을 갖는 평평한 제 1 베이스 층을 포함한다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 그 사이에 실질적으로 균일한 두께를 획정하는 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 평평한 제 2 베이스 층을 포함한다. 제 2 베이스 층의 제 2 면은 제 1 베이스 층의 제 1 면을 향한다. 제 2 베이스 층은 제 1 베이스 층에 부착된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 제 1 베이스 층과 제 2 베이스 층 사이에 위치된 기능 재료를 포함하는 적어도 하나의 기능 층을 더 포함하며, 여기에서 기능 층은 기능 재료를 적용하기 위한 적어도 하나의 홀을 갖는 스텐실을 통해 형성된다.

도 1a는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 투명 사시도로서, 여기에서 외부 부분이 인공 나팔관을 형성하며, 내부 부분은 자궁 외 임신을 형성한다.
도 1b는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 투명 사시도로서, 여기에서 외부 부분이 인공 나팔관을 형성하며, 내부 부분은 자궁 외 임신을 형성한다.
도 1c는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도로서, 여기에서 외부 부분이 인공 나팔관을 형성하며, 내부 부분은 자궁 외 임신을 형성한다
도 1d는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도로서, 여기에서 외부 부분이 인공 나팔관을 형성하며, 내부 부분은 자궁 외 임신을 형성한다.
도 2a는 본 발명에 따른 도 1의 내부 부분의 상단 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 도 1의 내부 부분의 상면도이다.
도 2c는 본 발명에 따른 도 1의 내부 부분의 측면도이다.
도 2d는 본 발명에 따른 도 1의 내부 부분의 저면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 내부 부분, 외부 부분, 어댑터 및 맨드릴의 분해된 상단 사시도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 내부 부분, 외부 부분, 어댑터 및 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 3d는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분의 상단 단면 사시도이다.
도 3e는 본 발명에 따른 내부 부분 및 외부 부분의 상단 부분 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내부 부분 및 맨드릴의 일 부분의 상단 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내부 부분 및 맨드릴의 일 부분의 상단 사시도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 내부 부분의 상단 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 내부 부분의 상면도이다.
도 7c는 본 발명에 따른 내부 부분의 측면도이다.
도 7d는 본 발명에 따른 내부 부분의 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 내부 부분 및 맨드릴의 일 부분의 상단 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 내부 부분 및 맨드릴의 일 부분의 상단 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 맨드릴 및 내부 부분의 상단 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도이다.
도 14a는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 부분 단면도이다.
도 14b는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 부분 단면 투명도이다.
도 15는 본 발명에 따른 스텐실의 상면도를 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 스텐실의 상면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 스텐실의 상면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 스텐실의 상면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 일 부분 및 스텐실의 상단 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 일 부분 및 스텐실의 상단 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 일 부분의 상단 사시 단면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 스텐실 및 시뮬레이션된 조직 구조체의 일 부분의 상단 사시 단면도이다
도 24는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도이다.
도 25는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 일 부분의 상단 사시 단면도이다.
도 26은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도이다.
도 27은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 투명 단면도이다.
도 28은 본 발명에 따른 스텐실의 상단 사시도이다.
도 29는 본 발명에 따른 스텐실 및 베이스 층의 상단 사시도이다.
도 30은 본 발명에 따른 제 1 베이스 층 및 제 1 스텐실 층의 상단 사시도이다.
도 31은 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층 및 제 2 베이스 층의 상단 사시 단면도이다.
도 32는 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층, 제 2 베이스 층 및 제 2 스텐실의 상단 사시 단면도이다.
도 33은 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층, 제 2 베이스 층 및 제 2 스텐실 층의 상단 사시 단면도이다.
도 34는 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층, 제 2 베이스 층, 제 2 스텐실 층 및 제 3 베이스 층의 상단 사시 단면도이다.
도 35는 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층, 제 2 베이스 층, 제 2 스텐실 층, 제 3 베이스 층, 및 제 3 스텐실의 상단 사시 단면도이다.
도 35는 본 발명에 따른 제 1 베이스 층, 제 1 스텐실 층, 제 2 베이스 층, 제 2 스텐실 층, 제 3 베이스 층, 및 제 3 스텐실 층의 상단 사시 단면도이다.
도 37은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 단면도이다.
도 38은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 투명 단면도이다.
도 39는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시 투명 단면도이다.

이제 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 도시된다. 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 외부 표면 및 내부 표면을 갖는 실리콘 외부 부분(12)을 포함한다. 내부 표면은 내부 공동(14)을 획정한다. 내부 공동(14)는 적어도 하나의 개구부(16)와 상호연결된다. 도 1a 내지 도 1d의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 공동(14)은 2개의 개구부들(16)을 포함하며, 공동(14)은 루멘-형이고 전반적으로 세장형(elongated)이다. 특히, 외부 부분(12)은 조직 구조체, 장기, 또는 적어도 해부학적 구조의 일 부분의 크기 및 형상을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 외부 부분(12)은 인간 여성 해부학적 구조의 나팔관을 나타내도록 크기 및 형상이 구성된다. 도 1b 및 도 1c는, 선택적으로 별개로 형성된 나팔관 연장부에 연결되기 위한 도 1a 및 도 1c에 도시된 것보다 더 긴, 일체로 형성된 나팔관인 근위 연장부를 예시한다. 근위 개구부(16)는 인공 자궁 및/또는 별개로 형성된 나팔관 연장부에 연결될 수 있으며, 원위 개구부(16)는 나팔관을 모방하기 위한 길이 방향 컷(cut)들을 포함한다. 외부 부분(12)은 백금 경화형 실온 경화성 실리콘(platinum cured room temperature vulcanization silicone; PCRTVS)과 같은 실리콘으로 만들어진다. 외부 부분(12)은 또한 임의의 다른 유형의 실리콘 재료, 폴리머, 고무, 탄성중합체 및 유사한 것으로 만들어질 수 있다.

시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 외부 부분(12)의 공동(14) 내부에 위치된 내부 부분(18)을 더 포함한다. 내부 부분(18)은 외부 표면 및 내부 표면을 포함한다. 외부 부분(12)이 내부 표면은 내부 부분(18)의 외부 표면에 밀접하게 맞춰진다. 폼(foam) 내부 부분(18)이 외부 부분(12)에 연결된다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 변형예들에 있어서, 폼 내부 부분(18)은 나팔관의 근위 단부 근처에서 외부 부분(12)에 연결되며, 예컨대 흑색 또는 갈색과 같은 어두운 색으로 자궁 외 임신을 나타내도록 구성된다. 내부 부분(18)은 폼 재료로 만들어진다. 폼 재료는 우레탄 폼, 실리콘 폼 또는 임의의 다른 적절한 폼일 수 있다. 내부 부분(18)에 대하여 우레탄 폼이 사용되는 경우, 실리콘 외부 부분(12)이 우레탄 폼에 많이 달라붙지 않을 것이며, 실리콘 외부 부분(12)이 내부 부분(18)에 대하여 더 용이하게 제거 가능할 것이고, 이는 이를 시뮬레이션된 자궁 외 임신의 수술적 제거를 시뮬레이션하고 용이하게 하기 위하여 더 유익하게 만들 것이다. 내부 부분(18)에 대하여 실리콘 폼이 사용되는 경우, 실리콘 외부 부분(12)이 실리콘 폼 내부 부분(18)에 더 많이 달라붙을 것이며, 실리콘 외부 부분(12)이 내부 부분(18)에 대하여 제거하기에 더 어려울 것이고, 이는 이를 시뮬레이션된 자궁 외 임신을 제거함에 있어서 요구되는 수술 스킬 및 난이도의 레벨을 증가시키기 위하여 더 유익하게 만들 것이다. 내부 부분(18)은, 길이 방향 축, 외부 둘레(outer perimeter) 및 길이 방향 축에 수직으로 측정되는 외부 둘레에 의해 획정되는 폭 또는 외부 직경을 갖는다. 내부 부분(18)의 외부 직경은 길이 방향 축을 따라 동일한 위치에서 외부 부분의 폭 또는 내부 직경과 동일하거나 또는 더 작다. 내부 부분(18)의 길이는 길이 방향 축을 따라 외부 부분(12)보다 더 짧다. 내부 부분(18)의 근위 단부에 가까운 위치 또는 내부 부분(18)의 원위 단부로부터 원위의 위치에서 외부 부분(12)은 각기, 내부 부분의 근위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 가지거나 또는 내부 부분의 원위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 갖는다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같은 변형예에 있어서, 내부 부분(18)의 근위 단부에 가까운 위치 및 내부 부분(18)의 원위 단부에 대하여 원위의 위치에서 외부 부분(12)은 각기, 내부 부분의 근위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 가지며 내부 부분의 원위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 갖는다. 이러한 구성이 내부 부분(18)을 외부 부분 내에 봉지(encapsulate)하며, 이는 길이 방향을 따른 그것의 이동을 방지한다. 내부 부분(18)은 내부 부분의 대향되는 단부들에서 외부 부분의 조임부(constriction)들 사이에 캡처(capture)된다.

이제 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 폼 재료로 만들어진 내부 부분(18)의 다양한 도면들이 도시된다. 내부 부분(18)은 외부 표면 및 내부 표면을 갖는다. 외부 표면은 구근형 형상이다. 내부 부분(18)은 내부 표면에 의해 획정되는 루멘(20)을 포함한다. 루멘(20)의 근위 단부에서의 근위 개구부(22)와 원위 단부에서의 원위 개구부(24) 사이에서 연장한다. 루멘(20)의 맨드릴 위에 설치되도록 구성된다. 이와 같이, 적어도 루멘(20)의 부분은, 내부 부분(18)이 맨드릴이 회전할 때 맨드릴에 대하여 움직이지 않도록 비-원형 단면을 갖는다. 루멘(20)의 단면 형상이 육각형이지만 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 단면은 세장형, 슬롯, 삼각형, 정사각형, 오각형, 또는 폼 내부 부분이 맨드릴 상에서 자유롭게 회전하는 것을 방지하는 임의의 형상일 수 있다. 핀 또는 다른 로킹 디바이스와 같은, 루멘(20)의 단면 형상 이외의 수단이 폼 내부 부분(18)을 맨드릴(20)에 고정하기 위하여 이용될 수 있다.

대안적으로, 그리고 도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 내부 부분(18)은 맨드릴 상에 장착되도록 구성된 루멘(20)을 가질 수 있거나 또는 가지지 않을 수 있다. 대신에, 내부 부분(18)은 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이 수놈 보스(male boss)(26)를 갖도록 형성된다. 수놈 보스(26)는 비-원형 단면을 갖는 외부 표면을 포함한다. 길이 방향 축에 대하여 수직으로 취해진 수놈 보스(26)의 단면은 세장형, 슬롯, 삼각형, 정사각형, 오각형, 육각형 또는 내부 부분이 맨드릴(30) 상에서 자유롭게 회전하는 것을 방지하는 임의의 형상이다. 맨드릴(30)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 원형 단면을 갖는 표준 세장형 원통형 로드(rod)이다. 어댑터(28)가 제공되며, 이는 맨드릴(30)의 원위 단부에 연결되도록 구성된다. 어댑터(28)는, 제조 프로세스 동안 맨드릴(30)이 회전할 때 내부 부분(18)이 맨드릴(30)에 대하여 회전하지 않도록 내부 부분(18)을 맨드릴(30)에 고정하기 위하여, 내부 부분(18)의 수놈 보스(26)를 수용하도록 구성되고 크기가 결정된 형상을 갖는 암놈 보스(32)를 포함한다. 폼 내부 부분(18) 및 맨드릴(30)은 맨드릴(30)과 내부 부분(18) 사이에 인터로킹 기하구조를 갖도록 구성된다. 기하구조는 설계 프로세스 동안 달성되며, 포밍 맨드릴들 및 폼 내부 부분(18) 둘 모두를 제고하기 위하여 사용되는 몰드(mold)들 내로 통합된다. 2개 사이의 형상은 컴포넌트들이 서로 상에서 자유롭게 회전하는 것을 방지하는 임의의 기하구조일 수 있다. 도 3d 내지 도 3e는 맨드릴(30)로부터 제거된 최종 제품 내의 내부 부분(18)에 연결된 외부 부분(12)을 도시한다.

이제 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 시뮬레이션된 해부학적 구조를 제조하기 위하여 맨드릴(30)이 사용된다. 맨드릴(30)은 전형적으로 그것의 길이 방향 축에 대하여 맨드릴(30)을 회전시키는 모터에 연결된다. 몰드, 전형적으로 형성될 해부학적 부분의 형상과 같은 희망되는 형상을 갖는 몰드가 맨드릴(30)에 부착된다. 모터가 턴 온될 때, 맨드릴(30)이 회전하고, 경화되지 않은 PCRTVS과 같은 경화되지 않은 실리콘이 맨드릴(30)에 연결된 회전하는 몰드에 적용된다. 경화되지 않은 실리콘이 경화하기 시작함에 따라, 이것이 기초 몰드의 형상을 띠게 된다. 경화되지 않은 실리콘은, 예컨대 층들을 페인팅하거나, 스프레이하거나, 또는 몰드를 디핑(dipping)함으로써 적용된다. 실리콘의 적용이 완료될 때, 경화되지 않은 실리콘이 경화되며 그런 다음 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 희망되는 형상의 중공형 조직 구조체를 생성하기 위한 몰드 및 맨드릴(30)로부터 제거된다. 이러한 방법을 사용하여 생성될 수 있는 전형적인 중공형 장기들은 직장, 난소, 나팔관, 혈관 구조, 자궁 및 다른 장기들을 포함한다.

이제 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 맨드릴(30)이 도시된다. 맨드릴(30)은 모터에 연결되도록 구성된 근위 단부에서 원형 형상 또는 다른 형상의 근위 단부를 갖는 세장형 원통형 로드이다. 적어도 맨드릴(30)의 부분인 인터로킹 부분(36)이 미리 형성된 폼 내부 부분(18)과 인터로킹하도록 구성된다. 인터로킹 부분(36)은 폼 내부 부분(18)의 상보적-형상의 루멘(20) 내로 삽입되도록 구성된다. 일 변형예에 있어서, 인터로킹 부분(36)은 육각형 단면을 갖는 루멘(20) 내부에 설치되도록 크기가 결정된 육각형 단면을 갖는다. 폼 내부 부분(18)은 최종 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 부분이 되도록 설계된다. 맨드릴(30)의 일 변형예에 있어서, 맨드릴(30)은 적어도 하나의 해부학적 부분(38)을 포함한다. 도 4에 도시된 변형예에 있어서, 해부학적 부분(38)은 맨드릴(30)의 원위 단부에 위치되고, 인터로킹 부분(36)은 길이 방향 축을 따라 해부학적 부분(38) 근처에 위치되며, 맨드릴(30)의 원통형 부분은 인터로킹 부분(36) 근처에 위치된다. 해부학적 부분(38)은 적어도 해부학적 구조의 부분을 나타내도록 구성된다. 특히, 해부학적 부분(38)은 해부학적 구조의 중공형 부분을 모방하도록 구성된다. 도 4에서, 해부학적 부분(38)은 인간 여성 해부학적 구조의 나팔관 또는 나팔관의 원위 단부를 시뮬레이션하도록 구성된다. 이와 같이, 해부학적 부분(38)은 만곡되며 더 큰 직경의 원위 단부를 갖는다. 해부학적 부분(38)은 인터로킹 부분(36)에 대하여 원위의 위치에서 맨드릴(30)에 연결되지만 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 인터로킹 부분이 2개의 해부학적 부분들(38) 사이에 위치될 수 있거나 또는 해부학적 부분(38)의 일부로서 형성될 수 있다. 인터로킹 부분(36)에 가까운 맨드릴(30)의 부분이 또한 나팔관의 근위 단부와 같은 제 2 또는 근위 해부학적 부분(38)으로서 역할한다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 내부 부분(18)과 병치된 맨드릴(30)이 도시된다. 도 5의 내부 부분(18)은 도 2a 내지 도 2d의 자궁 외 임신과 유사한 형상을 갖는다. 맨드릴(30)의 근위 단부(34)는 내부 부분(18)의 루멘(20)의 원위 개구부(24) 내로 삽입된다. 내부 부분(18)은 맨드릴(30)의 원통형 부분을 따라 인터로킹 부분(36)을 향해 이동된다. 내부 부분(18)은 맨드릴(30)의 길이 방향 축을 따라 슬라이드한다. 맨드릴(30)의 인터로킹 부분(36)의 육각형 형상은 내부 부분(18)의 루멘(20)의 육각형 형상과 정렬되며, 맨드릴(30)의 인터로킹 부분(36)이 내부 부분(18)의 루멘(20) 내로 삽입된다. 내부 부분(18)은 약간의 억지 끼워맞춤(interference fit)을 이용하여 맨드릴(30) 상에 단단하게 로킹되며, 이는 이것이 맨드릴(30)에 대하여 회전하거나 또는 맨드릴(30)을 따라 근위로 또는 원위로 용이하게 슬라이드하는 것을 방지한다. 맨드릴(30)은 도 6에 도시된 바와 같이 억지 끼워맞춤을 통해 인터로킹 부분(36)의 위치에서 내부 부분(18)에 연결된다. 그런 다음, 맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18)이 맨드릴(30)의 근위 단부를 수용하고 이와 연결되도록 구성된 모터(미도시)에 연결된다. 모터는 그것의 길이 방향 축에 대하여 맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18)을 회전시키도록 구성된다.

맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18)이 회전될 때, 도 6에 도시된 바와 같이, PCRTVS와 같은 경화되지 않은 실리콘이 적어도 해부학적 부분(38A) 및 내부 부분(18) 및 여기에서 인터로킹 부분(36)에 가까운 이용가능한 제 2 해부학적 부분(38B)을 커버하도록 적용된다. 맨드릴(30)이 회전함에 따라, 더 많은 경화되지 않은 실리콘이 외부 부분(12)을 형성할 재료의 희망되는 두께를 달성하기 위하여 적용된다. 경화되지 않은 실리콘이 경화하기 시작하고, 추가적인 경화되지 않은 실리콘이 계속해서 적용될 수 있다. 경화되지 않은 실리콘은 맨드릴(30) 및 내부 부분(18) 상에 그리고 그 위에 함께 적용된다. 경화되지 않은 실리콘은 브러시, 스프레이를 가지고, 디핑 또는 다른 방식에 의해 적용될 수 있다. 맨드릴(30)의 회전은 실리콘이 균일하게 커버되지 않는 영역들의 형성하도록 경화되는 것을 방지한다. 실리콘이 경화된 이후에, 맨드릴(30) 주위에 실리콘 층을 포함하는 외부 부분(12)이 형성된다. 따라서, 내부 부분(18) 및 해부학적 부분(들)(38)이 외부 부분의 크기 및 형상을 획정하도록, 내부 부분(18)의 외부 표면이 외부 부분(12)의 내부 표면의 적어도 부분의 크기 및 형상을 획정할 것이며, 해부학적 부분(38)의 외부 표면이 외부 부분(12)의 내부 표면의 적어도 일 부분의 크기 및 형상을 실질적으로 연속적인 방식으로 획정할 것이다. 해부학적 부분(38)은 맨드릴(30) 상에 위치된 내부 부분(18)에 인접하며, 경화되지 않은 실리콘의 외부 부분이 단일의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 형성하기 위하여 둘 모두에 적용된다. 내부 부분(18)은 외부 부분(18)과 함께 맨드릴(30)로부터 제거가능하며, 반면 맨드릴(30)의 해부학적 부분(38)은 맨드릴(30)에 고정된 채로 남아 있는다. 따라서, 경화되지 않은 실리콘은 맨드릴(30)로부터 제거가능하며 외부 부분(12)에 부착되어 이와 일체가 되는 내부 부분(18)에 적용되고, 여기에서 외부 부분(12)의 적어도 다른 부분에 대한 몰드로서 역할하는 해부학적 부분(38)은 적어도 외부 부분(12) 및 내부 부분(18)이 제거될 때 맨드릴(30)로부터 제거가능하지 않다.

일단 실리콘이 경화하면, 제 2 해부학적 부분(38B) 상의 외부 부분(12)이 맨드릴(30)의 근위 단부 또는 내부 부분(18)을 향해 맨드릴(30)을 따라 롤링(roll)되며, 그런 다음 내부 부분(18) 및 실리콘 외부 부분(12)이 단일 유닛으로서 맨드릴(30)로부터 용이하게 제거될 수 있다. 외부 부분(12)의 근위 단부의 롤링은 최종 해부학적 모델의 제거를 용이하게 하기 위하여 외부 부분(12)과 맨드릴(30) 사이의 임의의 마찰력을 완화시키는데 도움을 준다. 이상에서 설명된 바와 같이, 내부 부분(18)이 실리콘 폼으로 만들어진 경우, 경화되지 않은 실리콘은, 그것이 경화할 때, 내부 부분(18)이 우레탄 폼으로 만들어지는 경우보다 더 많이 강력하게 실리콘 폼과 인터로킹하고, 이에 부착되며 연결될 것이다. 이러한 더 강한 결합이 실리콘 외부 층(12) 및 부착된 내부 부분(18)을 함께 더 용이하게 제거하는 것을 도울 것이다. 몰드 릴리즈(release) 또는 레지스트(resist)가 도 1의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 야기하는 외부 부분(12) 및 내부 부분(18)의 제거를 용이하게 하기 위하여 맨드릴(30)의 원통형 부분 및 해부학적 부분(38)에 적용될 수 있다.

이러한 방법은 이상에서 설명된 바와 같이 자궁 외 임신들을 갖는 나팔관들을 만들기 위하여 사용될 수 있으며, 여기에서 내부 부분(18)이 자궁 외 임신을 시뮬레이션하고 실리콘 외부 부분(12) 나팔관을 시뮬레이션한다. 프로세스는 광범위한 다른 해부학적 구조들을 만들기 위하여 사용될 수 있다. 난소들 및 나팔관들을 가진 낭종들을 가진 난소들을 만들기 위하여 적응된 방법이 이하에서 설명될 것이다. 시뮬레이션될 수 있는 다른 해부학적 구조들은 건강한 자궁 및 자궁근종 자궁을 포함한다. 내부 부분(18)의 폼은 가요성이거나 또는 강성일 수 있으며, 이상에서 설명된 바와 같이, 이는 우레탄, 실리콘 또는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 시뮬레이션된 조직은, 디핑, 페인팅, 스프레잉 등에 의해 맨드릴에 적용될 수 있는 실리콘 이외의 임의의 재료일 수 있다.

또한, 방법은, 예를 들어, 나일론 메시(mesh)로 만들어진 메시 슬리브(sleeve)를 제공하는 단계, 메시 슬리브를 맨드릴(30) 상에 위치시키는 단계 및, 경화되지 않은 실리콘과 같은 외부 부분(12)의 재료를 적용하는 단계를 가지고 조합될 수 있다. 메시에 적용되는 경우 경화되지 않은 실리콘이 메시 재료 위로 부어질 것이며 메시 내로 일체로 경화할 것이다. 유사하게, 경화되지 않은 실리콘에 적용되는 메시가 함께 일체로 경화할 것이다. 메시는 유익하게는 특정 해부학적 구조들을 봉합하는 것의 실습을 위하여 봉합사들을 홀딩할 수 있는 외부 부분(12)을 만든다.

이제 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 폼 재료로 만들어진 내부 부분(18)의 다양한 도면들이 도시된다. 내부 부분(18)은 외부 표면 및 내부 표면을 갖는다. 외부 표면은 구근형 형상이며, 인간 여성의 난소를 나타내도록 구성된다. 내부 부분(18)은 내부 표면에 의해 획정되는 루멘(20)을 포함한다. 루멘(20)의 근위 단부에서의 근위 개구부(22)로부터 내부 부분(18) 내로 연장한다. 루멘(20)은 내부 부분(18) 내로 연장하지 않고, 단지 근위 단부에서 하나의 개구부(22)를 갖는다. 루멘(20)의 맨드릴(30) 위에 설치되도록 구성된다. 이와 같이, 적어도 루멘(20)의 부분은, 내부 부분(18)이 맨드릴(30) 상에 장착되고 맨드릴(30)이 회전할 때 맨드릴(30)에 대하여 내부 부분(18)이 움직이지 않도록 비-원형 단면을 갖는다. 루멘(20)의 단면 형상이 육각형이지만 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 단면은 세장형, 슬롯, 삼각형, 정사각형, 오각형, 또는 내부 폼 부분(18)이 맨드릴(30) 상에서 자유롭게 회전하는 것을 방지하는 임의의 형상일 수 있다. 핀 또는 다른 로크(lock)와 같은, 루멘(20)의 단면 형상 이외의 수단이 폼 내부 부분(18)을 맨드릴(20)에 고정하기 위하여 이용될 수 있다. 물론, 내부 부분(18)은 맨드릴 상에 장착되도록 구성된 루멘(20)을 가질 수 있거나 또는 가지지 않을 수 있다. 대안적으로, 내부 부분(18)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 내부 부분(18)을 맨드릴(30)에 연결하기 위한 수놈 보스(26)를 가지고 형성된다. 도 7a 내지 도 7d의 내부 부분(18)은 2개의 만곡된 측면 표면들에 의해 상호연결되는 2개의 더 평평한 외부 표면들을 포함한다. 내부 부분(18)의 길이 방향 축에 수직으로 취해진 단면의 형상은 계란형, 타원형, 세장형 또는 그렇지 않으면 그것의 폭에 대하여 더 긴 길이를 갖는다. 내부 부분(18)의 외부 표면은 딤플(dimple)(40)을 포함한다. 딤플(40)은 내부 부분(18)의 외부 표면에 형성된 요면이다. 딤플(40)은 인공 낭종, 자궁근종, 또는 종양(미도시)를 수용하도록 크기가 결정되고 구성된다. 인공 낭종, 자궁근종 또는 종양(42)은 개별적으로 실제 낭종, 자궁근종 또는 종양을 시뮬레이션하도록 만들어지고, 딤플(40) 내에 설치되도록 크기가 결정되고 구성된다. 인공 낭종, 자궁근종 또는 종양은 실리콘 또는 폼으로 만들어질 수 있으며, 개별적인 구조체를 적절하게 나타내기 위하여 적절하게 염색될 수 있다. 인공 낭종, 자궁근종 또는 종양(42)은 필요한 경우 어떤 접착제를 가지고 딤플(40) 내에 위치되며, 그런 다음 외부 부분(12)의 경화되지 않은 실리콘이 딤플 삽입부 및 내부 부분(18) 둘 모두에 적용된다. 다른 변형예에 있어서, 딤플들(40)이 제공되지 않으며, 시뮬레이션된 낭종들(42)이 내부 부분(18)의 외부 표면에 직접적으로 부착된다. 또 다른 변형예에 있어서, 시뮬레이션된 낭종들(42)은 내부 부분(18)과 일체로 형성되며, 선택적으로 내부 부분(18)과 동일한 재료로 형성된다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 맨드릴(30)이 도시된다. 맨드릴(30)은 원형 단면을 갖는 세장형 원통형 로드이다. 맨드릴(30)은 미리 형성된 폼 내부 부분(18)과 인터로킹하도록 구성된 인터로킹 부분(36)을 포함한다. 도 8에 도시된 일 변형예에 있어서, 맨드릴(30)은 맨드릴(30)의 원위 단부(34)에 위치된 인터로킹 부분(36)을 포함한다. 인터로킹 부분(36)은 폼 내부 부분(18)의 상보적-형상의 루멘(20) 내로 삽입되도록 구성된다. 일 변형예에 있어서, 인터로킹 부분(26)은 육각형 단면을 갖는 루멘(20) 내부에 설치되도록 크기가 결정된 육각형 단면을 갖는다. 폼 내부 부분(18)은 최종 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 부분이 되도록 설계된다.

이제 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 내부 부분(18)과 병치된 맨드릴(30)이 도시된다. 도 9의 내부 부분(18)은 도 7a 내지 도 7d의 난소와 유사한 형상을 갖는다. 맨드릴(30)의 원위 단부(34)는 내부 부분(18)의 루멘(20)의 근위 개구부(22) 내로 삽입된다. 맨드릴(30)의 원위 단부(34)의 육각형 형상은 내부 부분(18)의 루멘(20)의 육각형 형상과 정렬되며, 맨드릴(30)의 인터로킹 부분(36)이 내부 부분(18)의 루멘(20) 내로 삽입된다. 내부 부분(18)은 약간의 억지 끼워맞춤으로 맨드릴(30) 상에 단단히 로킹된다. 억지 끼워맞춤을 통해 내부 부분(18)에 연결된 맨드릴(30)이 도 10에 도시된다. 그런 다음, 맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18)이 맨드릴(30)의 근위 단부를 수용하고 이와 연결되도록 구성된 모터(미도시)에 연결된다. 모터는 그것의 길이 방향 축에 대하여 맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18)을 회전시키도록 구성된다.

시뮬레이션된 낭종, 종양 또는 다른 해부학적 변형이 딤플(40) 내 위치되고, 접착제를 가지고 또는 외부 부분(18)을 구성하는 젖은 실리콘의 동시적인 인가를 가지고 거기에 부착되거나 또는 제 위치에 홀딩된다. 맨드릴(30) 및 부착된 내부 부분(18) 및 부착된 낭종들이 회전될 때, PCRTVS와 같은 경화되지 않은 실리콘이 적어도 내부 부분(18) 및 부착된 낭종들을 커버하기 위하여 적용된다. 맨드릴(30)이 회전함에 따라, 더 많은 경화되지 않은 실리콘이 재료의 희망되는 두께를 달성하기 위하여 적용된다. 경화되지 않은 실리콘이 경화하기 시작하고, 추가적인 경화되지 않은 실리콘이 계속해서 적용될 수 있다. 경화되지 않은 실리콘이 내부 부분(18) 상에 적용되며, 또한 맨드릴(30) 상에 적용될 수 있다. 경화되지 않은 실리콘은 브러시를 이용한 페인팅, 스프레잉, 디핑 또는 다른 방식에 의해 적용될 수 있다. 맨드릴(30)의 회전은 실리콘이 균일하게 커버되지 않는 영역들의 형성하도록 경화되는 것을 방지한다. 실리콘이 완전히 경화된 이후에, 맨드릴(30) 주위에 실리콘 층을 포함하는 외부 부분(12)이 형성된다. 따라서, 내부 부분(18)의 외부 표면이 적어도 외부 부분(12)의 내부 표면의 부분의 크기 및 형상을 획정할 것이다. 일단 실리콘이 경화하면, 맨드릴(30)에서 그것의 일 부분이 길이 방향 축을 따라 원위로 롤링될 수 있다. 내부 부분(18)이 맨드릴(30)로부터 구성물을 제거하기 위하여 그래스핑(grasp)되고 원위로 당겨질 수 있다. 폼 내부 부분(18) 및 실리콘 외부 부분(12)이 단일 유닛으로서 맨드릴(30)로부터 용이하게 제거될 수 있다. 맨드릴(30)로 제거된 바와 같은 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 도 11에 예시된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 내부 부분(18)이 실리콘 폼으로 만들어진 경우, 경화되지 않은 실리콘은, 그것이 경화할 때, 내부 부분(18)이 우레탄 폼으로 만들어지는 경우보다 더 많이 강력하게 실리콘 폼과 인터로킹하고, 이에 연결될 것이다. 이러한 더 강한 결합이 실리콘 외부 층(12) 및 부착된 내부 부분(18)을 하나의 유닛으로서 더 용이하게 제거하는 것을 도울 것이다. 몰드 릴리즈 또는 레지스트가 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 야기하는 외부 부분(12) 및 내부 부분(18)을 함께 제거하는 것을 용이하게 하기 위하여 맨드릴(30)에 적용될 수 있다.

이제 도 12를 참조하면, 내부 부분(18)이 자궁을 모방하도록 구성되고 크기가 결정된 다른 변형예가 도시된다. 내부 부분(18)은, 시뮬레이션된 낭종들(42)을 안착시키기 위하여 딤플들(40)이 제공되는 경우, 딤플들(40)의 위치에서 내부 부분(18)에 부착된 하나 이상의 시뮬레이션된 낭종들(42)을 갖는 것으로 도시된다. 시뮬레이션된 낭종들이 명세서 전체에 걸쳐 종양, 자궁근종 또는 다른 시뮬레이션된 해부학적 또는 일반적인 수술적 목표와 상호교환적으로 사용된다는 것을 주의해야만 한다. 내부 부분(18)은 근위 단부에서 루멘(20) 개구부를 포함한다. 루멘(20)은, 내부 부분(18)이 맨드릴(30)에 대하여 회전하지 않도록 크기가 결정되고 구성된다. 맨드릴(30)은, 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 근위 단부가 실질적으로 사실적으로 성형되도록 더 짧다. 이상에서 설명된 동일한 방법들이, 시뮬레이션된 종양들(42)이 외부 부분(12)과 내부 부분(18) 사이에 내장되는 도 13에 도시된 결과적인 구조체(10)를 형성하기 위하여 사용된다. 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 근위 단부에서 루멘(20)은 자궁 관을 시뮬레이션하며, 내부 부분(18)이 폼으로 만들어지기 때문에, 개업의는, 예를 들어, 내부 부분이 실리콘으로 만들어지는 경우 일어날 수 있는 찢어짐의 위험성 없이 시뮬레이션된 수술 동안 시뮬레이션된 조직 구조체를 그래스핑하고 잡아 당길 수 있다. 개업의는 목표 낭종들(42)에 접근하고, 외부 부분(12)을 관통해 커팅하며, 낭종들(42)을 시뮬레이션된 자궁(10)으로부터 절개할 것이다.

본 발명은, 중공형 해부학적 구조체들과 함께 자궁 외 임신들, 낭종들, 자궁근종들, 종양들 또는 다른 해부학적 부분들을 해부학적으로 유익한 방식으로 나타내도록 부착된, 실리콘 재료와 폼 재료를 유익하게 결합하는 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 생성한다. 방법은, 외부 부분을 형성하기 위하여, 그리고 동시에 단일 구성물을 형성하기 위한 일체적인 방식으로 외부 부분을 내부 부분에 몰딩하기 위하여, 내부 부분 상에 직접적으로 실리콘을 적용하는 단계를 포함한다. 그렇게 하지 않으면, 실리콘 외부 부분이 맨드릴 상에 별개로 형성되고 일단 경화되고 제거되어야만 했을 것이다. 그런 다음, 형성된 중공형 실리콘 구조체가 절개되어야만 했을 것이고, 그런 다음 폼 부분이 실리콘 구조체 내로 삽입되었을 것이다. 실리콘 구조체를 절개하는 것이, 폼 내부 부분의 하나 이상의 단부들 상의 협소화된 튜브형 구조체들과 같은 해부학적 특성들을 유지하면서 폼 재료의 크기 및 형상을 수용하기 위한 유일한 방식이었을 것이다. 폼 내부 부분이 삽입된 이후에, 절개된 실리콘이 하위 시뮬레이션된 조직 구조체를 생성하는 논의가 되는 해부학적 구조를 완성하기 위하여 다시 함께 접착되어야만 할 것이다. 제거가능하며 시뮬레이션된 조직 구조체 내에 통합되는 형성 맨드릴(30)의 부분으로서 폼 내부 부분(18)을 사용함으로써, 본 발명은 유익하게는, 중공형 실리콘 형상을 절개하는 단계, 폼 내부 부분을 절개에 의해 생성된 개구부 내로 삽입하는 단계, 및 그런 다음 완료될 때 폐쇄된 개구부를 접착하는 단계를 포함하는 제조 프로세스의 몇몇 단계들을 제거한다. 중공형 형상을 절개하는 단계는 주변 튜브형 해부학적 구조체들에 대한 내부 부분의 크기에 의해 필요하게 된다. 중공형 실리콘 형상 내의 개구부를 통해 안으로 폼 삽입부를 밀어 넣는 것이 프로세스 동안 실리콘 파열을 야기할 것이다. 따라서, 본 발명은 이상적인 시뮬레이션된 조직 구조체를 생성하기 위하여 다수의 문제들을 해결한다. 또한, 실리콘이 끈적거리는 것으로 악명이 높으며, 자궁 외 임신을 갖는 나팔관들과 같은 복잡한 형상들이 작업-부분에 손상을 초래하지 않고 맨드릴로부터 제거되기에 지나치게 어려울 수 있기 때문에, 맨드릴(30)로부터의 실리콘 재료의 제거가 복잡하다. 맨드릴에 대한 폼 삽입부의 부가가 맨드릴로부터 실리콘 부분을 제거하는 것의 난이도를 크게 감소시키며, 이는 실리콘 부분의 부분이 맨드릴에 직접적으로 부착되는 대신에 맨드릴을 용이하게 슬라이드하여 떨어지는 폼 삽입부에 부착되기 때문이다. 맨드릴(30)의 원통형 부분 또는 해부학적 부분(30)에 부착된 실리콘의 부분들은 먼저 폼 내부 부분 근처에서 모이고(bunched) 그런 다음 내부 부분(18)이 맨드릴(30)로부터 용이하게 슬라이드하여 떨어질 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 폼은 낭종, 자궁근종 또는 종양과 같은 별개의 컴포넌트를 전체적으로 나타낼 수 있거나 또는 단지 특정 해부학적 구조가 3차원 형상을 유지하거나 또는 특정 해부학적 특성들을 획정하고 복제하는 것을 돕기 위하여 상이한 밀도의 조직 층 또는 충전제 재료로서 역할할 수 있다. 추가적으로, 실리콘이 폼 상에서 경화하게끔 하는 것이 시뮬레이션된 트레이닝 절차들에 난이도의 엘리먼트를 부가하며, 이는 조직 평면들 사이에서의 절개가 항상 용이하지는 않는 것과 같은 특성 상황들에서 바람직할 수 있다. 본 발명은 이러한 이점들 전부를 갖는 시뮬레이션된 조직 구조체를 제공한다. 또한, 이상에서 언급된 바와 같이, 변형예들은 다양한 밀도의 폼을 포함하는 내부 부분(18)에 대한 상이한 재료 선택을 포함할 수 있으며, 플라스틱들이 해부학적 컴포넌트의 희망되는 느낌에 따라 사용될 수 있다.

본 발명의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 특히 복강경 절차들에 적합하며 복강경 트레이너와 함께 사용될 수 있지만; 그러나, 본 발명이 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 단독으로 다양한 수술 절차들을 실습하기 위하여 동등하게 효율적으로 사용될 수 있다.

이제 도 14a 내지 도 14b를 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체(110)가 도시된다. 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 적어도 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)과, 제 1 층(112)과 제 2 층(114) 사이에 위치된 적어도 하나의 스크린 또는 스텐실 층(115)을 포함한다. 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)은 전형적으로 실리콘으로 만들어지며 평평한 시트들로 형성되고, 각각의 층은 제 1 면 및 제 2 면을 가지며 그 사이에 실질적으로 균일한 두께를 획정한다. 제 1 및 제 2 층들(112, 114)이 실질적으로 동일하고 평평하며, 일 변형예에 있어서, 제 1 및 제 2 층들(112, 114) 중 적어도 하나는, 제 1 층(112)과 제 2 층(114) 사이에 위치된 적어도 하나의 스크린 층(116)이 제 1 및 제 2 층들(114, 116) 중 하나를 통해 보일 수 있도록 투명하거나 또는 반투명하다. 스크린 층(116)은, 레지스트, 릴리즈, 접착제, 실리콘 하이드로겔 또는 스크린, 스텐실, 플레이트, 마스크 또는 다른 이미지 전사 방법을 사용하여 적용되는 다른 재료의 적용을 포함한다. 도 14a 내지 도 14b는 특히, 실리콘의 3개의 층들 및 실리콘의 3개의 층들 사이에 위치된 2개의 스크린 층들 전체를 예시하며, 여기에서 각각의 스크린 층은 2개의 인접한 실리콘 층들 사이에 위치된다. 시뮬레이션된 조직 구조체(110)를 만드는 프로세스는, 베이스 층들을 형성하기 위하여 실리콘 또는 다른 탄성중합체 재료의 시트를 캐스팅(cast)하는 단계, 기능 스텐실 층들을 형성하기 위하여 레지스트, 접착제, 실리콘 또는 다른 재료를 적용하기 위한 스크린, 스텐실 또는 다른 이미지 전사 방법을 사용하는 단계로서, 기능 층은 그 이후에 경화되지 않은 베이스 층으로 오버레이되는 경화된 베이스 층에 적용되는, 단계, 및 수술 시뮬레이션을 위하여 희망되는 속성들을 갖는 재료의 두께를 축적하기 위하여 경화되지 않은 베이스 층이 경화된 이후에 프로세스를 반복하는 단계를 수반한다.

이러한 프로세스의 하나의 버전은 실리콘 시트들에 희망되는 패턴으로 몰드 릴리즈 또는 레지스트를 적용하기 위하여 스텐실을 사용하는 단계를 수반한다. 스텐실들, 스크린들, 또는 리소그래피 플레이트들을 사용함으로써, 레지스트 커버리지(coverage)가 재료의 2개의 시트들 사이의 접착 또는 상대적인 접착의 특정 퍼센트의 특정 면적을 제공하기 위하여 도트(dot)들, 하프톤(halftone) 또는 다른 패턴과 같은 특정 패턴으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 스텐실이 대략적으로 50% 개방된 패턴을 포함하는 경우, 이는 레지스트 재료의 스텐실 층을 동일한 면적의 실리콘 층에 적용하기 위하여 사용되며, 인접한 실리콘 층의 접착이 대략적으로 50%만큼 감소될 것이다. 몰드 릴리즈/레지스트의 패턴이 스텐실, 스크린 또는 다른 플레이트를 통해 이전에 경화된 실리콘의 시트의 제 1 표면에 적용된다. 그런 다음 이렇게 마련된 시트가 몰드 내부에 존재하거나 또는 존재하지 않을 수 있는 실리콘의 경화되지 않은 시트의 상단에 놓인다. 그런 다음, 경화된 실리콘 시트와 스텐실 층 및 경화되지 않은 실리콘 층의 조합에게 경화될 시간이 주어진다. 경화 시에, 샌드위치된 구성물이 스텐실 층에 기인하여 계면 평면에 걸쳐 가변적인 계면 특성들을 갖는 것을 야기한다. 반복될 때, 복수의 층들을 이용하는 이러한 방법이, 재료 속성들 및 시각적 특성들에 더하여 및/또는 이와 별개로, X-Y 평면 계면의 변동성, Z-축을 따른 속성들을 포함하는 희망되는 속성들을 갖는 시뮬레이션된 조직의 지정된 두께를 축적한다. 스텐실, 플레이트 또는 스크린을 통한 몰드 릴리즈/레지스트의 도트들에 의해 커버되는 더 높은 퍼센트의 면적이 더 부드러운 느낌을 주며 당겨서 분리하기에 더 용이한 조직을 구축할 것이다. 스텐실, 플레이트 또는 스크린을 통한 몰드 릴리즈/레지스트의 도트들에 의해 커버되는 더 낮은 퍼센트의 면적이 더 딱딱한 느낌을 주며 더 모놀리식(monolithic)한 고체 블록을 구축할 것이며, 수술용 기구들을 사용하여 절개하거나 또는 당겨서 분리하기에 더 어려울 것이다.

다른 변형예에 있어서, 스텐실, 플레이트 또는 스크린을 통해 경화된 실리콘의 층에 레지스트 또는 몰드 릴리즈를 적용하는 대신에, 실리콘 또는 다른 접착제가 특정 패턴 또는 하프톤으로 스텐실, 플레이트, 마스크 또는 스크린을 통해 경화된 실리콘의 층에 적용되며, 이는 그런 다음 2개의 이전에 경화된 실리콘 시트들을 결합하기 위하여 사용될 수 있고, 이는 계면 평면을 따라 가변 접착을 가지고 선택적으로 접착되며, 그 후 Z-축을 따라 맞닿는 평면들에서 가변 접착을 갖는 다층 구성물을 생성하기 위하여 접착 층들을 구축되는 2개의 층들을 생성한다. 따라서, 스텐실 층이 기능 층이며, 이의 기능은 접착, 릴리즈, 및 컬러의 그룹으로부터 선택될 수 있다.

스텐실, 플레이트 또는 스크린 상의 패턴이 도트들에 한정되지 않으며, 재료는 시뮬레이션된 조직 구조체에 대한 스텐실 층들을 생성하도록 적용될 수 있고, 여기에서 다양한 두께 및 컬러들의 라인들, 웹(web)들, 타원형들, 정사각형들, 커브들, 또는 다른 형상들이 2차원 층 내의 혈관구조, 근육조직, 지방 층들 또는 다른 복잡한 장기들 및 조직들을 모방하기 위하여 스텐실 층에 의해 생성되며, 구조체들이 복수의 층들에 걸쳐 계속되고 전이하는 3차원 구성물 내에서 인접한 층들과 상호 연통(intercommunicating)한다. 이러한 방법은 수술 시뮬레이션에서 사용될 조직 구조체의 재료의 희망되는 전체 두께를 구축하기 위하여 사용된다.

이에 더하여, 인쇄작업 방법들을 이용하는 스텐실, 스크린 또는 플레이트를 사용하여 레지스트 또는 접착제를 적용하는 이러한 기술들의 각각은, 재료의 느낌 및 응답을 추가로 조정하기 위하여 실리콘의 텍스처링된 시트들 및 캐스팅 디쉬(casting dish)들과 함께 사용될 수 있다. 또한, 상이한 해부학적 층들 및 구성물들을 시뮬레이션하기 위하여 컬러가 도입될 수 있다. 컬러의 부가는 사용자가 수술 시뮬레이션 동안 네비게이션하는 데 도움을 줄뿐만 아니라, 시뮬레이션 연습이 완료된 이후의 평가에 있어서 도움을 준다. 예를 들어, 절개를 실습하는 외과의는, 적색과 같은 특정 컬러가 보이게 되는 경우 하나 이상의 베이스 층들을 통한 절개가 너무 깊다는 것을 알게 될 것이며, 여기에서 적색 컬러는 트레이닝 목적들을 위하여 시각적인 표시자의 기능을 제공하는 기능 층에서 제공된다. 물론, 컬러는 다양한 수술용 마커들, 해부학적 구조, 및 종양들과 같은 목표들 및 유사한 것을 제공하기 위하여 적어도 기능 층에서 이용될 수 있다. 유사하게, 예를 들어, 시뮬레이션 연습이 완료된 이후에, 트레이닝 및 평가의 목적들을 위하여 절차의 정확성을 확인하기 위하여 층들의 평가가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 층들은, 절개가 너무 깊이 침투되었는지 여부를 확인하기 위하여 또는 원치 않는 해부학적 구조의 불필요한 커팅 없이 층들이 주의 깊게 분리하기 위한 주의가 기울어졌는지 여부를 확인하기 위하여 층들이 분리되고 조사될 수 있다.

일 변형예에 있어서, 시뮬레이션된 조직의 블록은, 층들이 살색 톤으로부터 백색으로 그리고 적색으로 점진적으로 전이하는 복수의 층들을 포함하는 시뮬레이션된 조직의 블록을 생성하기 위하여 이상에서 설명된 레지스트 방법을 사용하여 생성된다. 컬러 및/또는 계면 접착 속성들의 등급을 갖는 이러한 다층형 시뮬레이션된 조직 구조체를 가지고 작업할 때, 살색 톤 및 백색 층들의 절개가 시뮬레이션 연습과 관련하여 긍정적으로 관련될 것이다. 또한, 긍정적인 관련은, 예를 들어, 복강을 통한 절개부를 만듦에 있어서 근섬유들을 커팅하는 대신에 분리하기 위한 외과의의 스킬을 보여주는 조직에 대한 기술들에 관한 평가에서 기여될 수 있다. 시뮬레이션된 조직 모델의 가변 접착 특성들은 근섬유들의 분리 및 조직 기술들에 대한 다른 사항의 트레이닝을 용이하게 하기 위하여 사용된다. 착색된 층들은, 예를 들어, 커팅들이 백색 층(들)을 관통하여 적색 층(들) 내로 연장하는지 여부를 확인하기 위하여 구성물을 조사함으로써 연습-후 평가에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 층(들)이 커팅된 경우, 외과의 및 평가자는 이들이 너무 멀리 갔으며 계속해서 트레이닝이 필요하다는 것을 알게 될 것이다. 본 발명은 유익하게는, 라이브 피드백을 외과의에게 제공하고 특히 절개와 관련된 평가 수단을 트레이너에게 제공하면서, 특히 트레이닝 환경에서 시뮬레이션된 조직 구조체의 느낌 및 기능을 개선한다.

특정 인간 또는 동물 해부학적 구조에 대한 시뮬레이션된 조직을 생성하기 위하여 사용될 실크 스크린 또는 리소그래피 플레이트들과 같은 스텐실들, 스크린들, 마스크들 또는 플레이트들을 생성함으로써, 특정하고 바람직한 속성들이 달성될 수 있다. 실리콘 또는 크라톤(KRATON) 또는 하이드로겔, 등의 2개 이상의 층들 사이의 레지스트 또는 접착의 퍼센트 면적 및 형상을 제어함으로써, 수술 시뮬레이션에서 더 높은 정도의 사실성이 달성될 수 있으며 이전에는 불가능했던 외과의들을 트레이닝시키기 위한 방법을 제공한다.

이제 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 스텐실(116)이 도시된다. 스텐실(116)은 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일한 스텐실(116)을 설명하기 위하여 상호교환적으로 사용되는 플레이트, 스크린, 마스크 또는 다른 유사한 물품으로 지칭될 수 있다. 스텐실(116)은 하단 표면(120)에 대향적으로 위치되며 이와 상호연결되는 상단 표면(118)을 포함한다. 복수의 홀들(122)이 스텐실(116)에 형성된다. 홀들(122)은 상단 표면(118)을 관통해 하단 표면(120)까지 연장한다. 홀들(122)은 도 15에 도시된 바와 같이 패턴으로 형성된다. 도 15의 패턴은 전체 스텐실(16)에 걸쳐 균일하다. 스텐실(116)의 레졸루션(resolution)은, 스텐실의 표면 상에 그려진 시계의 9시 방향 또는 임의의 다른 각도로 등식화될, 제로(zero) 각도를 따라 취해진 카운트(count)와 같은 스텐실(116)의 평면 내에 놓인 스텐실의 각도와 평행하게 측정된 인치 당 도트들의 수 또는 인치 당 라인들의 수로서 정의된다.

도 15에 도시된 홀들(122)은 원형 형상이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 홀들(122)은 임의의 희망되는 형상으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 홀들(122)은 라운드형, 타원형, 또는 정사각형일 수 있다. 예를 들어, 도 16은 작은 커브들과 같은 형상의 복수의 홀들(122)을 갖는 스텐실(116)을 예시한다. 만곡된 홀들(122)의 반복적인 패턴이 스텐실(116)에 걸쳐 고르게 제공되며, 실제 수술에서 보여지는 해부학적으로 정확한 시각적 표현 또는 혈관구조를 모방한다. 도 17에 도시된 홀들(122)의 패턴은 오로지 스텐실(116)의 일 부분에 한정되며, 예를 들어, 더 큰 원의 중심에 3개의 추가적인 원형 홀들(122)을 갖는 스텐실(116)의 중심에서의 원형 홀들(122)로 만들어진 원형 형상으로 형성된다. 홀들(122)의 패턴 및 수는 시뮬레이션된 조직 구조체의 생성에서 특정한 목적을 위하여 형성된다. 예를 들어, 홀들(122)은 관심이 있는 해부학적 모양을 나타내도록 성형될 수 있다. 예시적인 해부학적 모양은 모세 혈관과 같은 혈관 구조를 포함할 수 있으며, 따라서 스텐실(116)은 스텐실(116) 내에 랜덤하거나 또는 패턴으로 형성된 복수의 작은 커브들을 가질 것이다. 이러한 스텐실(116)은, 예를 들어, 컬러뿐만 아니라 대표적인 구조를 갖는 기능 층을 제공하기 위하여 청색 또는 적색 컬러의 실리콘을 계량(meter)하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 예는 근육의 특징들을 제공하도록 구성된 스텐실(116)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스텐실(116) 내의 홀들(122)은 근육의 층 내에서 발견되는 근육 줄무늬들을 나타내기 위하여 세장형이고, 직선이며, 서로 실질적으로 평행하고, 각이 질 수 있다. 이러한 스텐실(116)은 적색 실리콘 또는 하이드로겔 재료의 층 또는 복수의 층들을 계량하기 위하여 이용될 수 있으며, 복수의 층들은 스텐실(116)을 통해 하이드로겔 층 및 하이드로겔 층 바로 위에 착색된 실리콘 층(115)을 적층함으로써 형성될 수 있고, 이들은 스텐실(116)에 의해 형성된 2개의 기능 층들 사이에서 실리콘의 경화된 층에 의해 분리된다. 대안적으로, 실리콘의 층들이 스텐실(116)을 통해 형성되고 하나 이상의 하이드로겔 층들에 의해 샌드위치된다. 하이드로겔로 만들어진 기능 층은 시뮬레이션된 조직 구조체(110) 상에서 전기-수술을 시뮬레이션하기 위하여 전기를 전도시키도록 구성된다. 다양한 형상들, 패턴들 및 배열들의 홀들(122)의 복잡한 구성을 가진 스텐실(116)이 도 18에 도시된다. 도 18에서, 원형 홀들(122)의 균일한 패턴이 스텐실(116)의 상부 우측 코너에서 나타나고, 작은 커브들과 유사한 형상의 홀들(122)의 만곡된 배열이 스텐실(116)의 하부 좌측 코너에 형성되며 원형 홀들(122)로 형성된 커브에 의해 분리된다. 커스텀(custom) 스텐실(116)이 다층 시뮬레이션된 조직 구조체의 하나의 층 내에 커스텀 모양 또는 특징을 생성하기 위하여 형성된다. 또한, 복수의 스텐실들이 그 계면에 대한 속성들의 커스텀 배열을 생성하기 위하여 동일한 계면에서 이용될 수 있다. 속성들은 비제한적으로 재료 특성들, 접착 품질들, 컬러들 및 형상들을 포함한다. 스텐실(116)은 결과적인 스텐실 층의 유형, 양 및 희망되는 두께에 대하여 선택된 두께를 가질 수 있다.

이제 도 19를 참조하면, 하단 표면(126)과 대향적으로 배치되며 이와 상호연결되는 상단 표면(124)을 갖는 제 1 베이스 층(112)이 도시된다. 상단 표면(124)은 실질적으로 평평하며, 실질적으로 평평한 하단 표면(126)과 평행하다. 스텐실(116)은, 스텐실(116)의 하단 표면(120)이 제 1 층(112)의 상단 표면(124)을 향하도록 배향되며 제 1 층(112)으로부터 이격되어 있는 것으로 도시된다. 스텐실(116)은, 원형이며 스텐실(116)에 걸쳐 균일한 패턴으로 형성된 복수의 홀들(122)을 포함한다. 홀들(122)의 형상 및 패턴은 예시적이며 제한적으로 의도되지 않는다. 도 20에 예시된 다음 단계에서, 스텐실(116)은, 스텐실(116)의 하단 표면(120)이 제 1 층(112)의 상단 표면(124)과 접하거나 또는 이와 접촉하도록 제 1 시트 또는 제 1 층(112) 상에 놓인다. 몰드 릴리즈, 레지스트, 그리스, 파우더, 윤활, 또는 다른 재료는, 재료가 홀들(122)을 통과하여 제 1 층(112)의 상단 표면(124)에 적용되도록 스텐실(116) 상에 적용된다. 스텐실(116)은, 도 21에 도시된 바와 같이, 스텐실(16) 상의 홀들(122)의 형상 및 패턴과 동일한 패턴 및 형상의 적용된 재료 또는 제 1 스텐실 층(15A)의 패턴을 제 1 층(112) 상에 남기고 제거된다. 이러한 예에 있어서, 제 1 스텐실 층(15A)은 복수의 패턴화된 도트들을 포함한다. 대안적으로, 릴리즈 재료 대신에, 아교(glue) 또는 실리콘 또는 다른 접착제와 같은 접착제 재료가 이용되고 스텐실(116)을 통해 제 1 층(112)에 적용될 수 있다. 또한, 스텐실(116)을 통해 적용된 재료는 전도성 속성들/필라멘트를 갖는 재료 또는 하이드로겔과 같은 전기적으로 전도성 재료일 수 있다. 또한, 재료는 층의 봉합사-홀딩 능력을 개선하기 위한 섬유 또는 메시(mesh)를 포함할 수 있다. 제 1 층(112)은 백금 경화형 실온 경화성 실리콘(PCRTVS) 고무와 같은 실리콘의 경화된 층이다. 제 1 층(112)은 또한 크라톤, 임의의 탄성중합체 또는 하이드로겔 또는 다른 전도성 재료 또는 폴리머 재료로 만들어질 수 있다. 제 1 스텐실 층(115A)은 스텐실(116)이 제거되기 이전에 또는 그 이후에 경화된다. 도 21은 스텐실(116)이 구성물로부터 제거된 상태의 시뮬레이션된 조직 구조체(110)의 적어도 일 부분을 예시한다. 스텐실(116)을 가지고 적용된 재료 중 임의의 재료는, 투명성 및 컬러 조합들을 이용하여 생성되는 것이 희망되는 시각적 효과 또는 모방되는 해부학적 구조에 적절한 컬러를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 도 21의 구조체는 완성된 시뮬레이션된 조직 구조체이다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 동일하거나 또는 상이한 재료의 하나 이상의 추가적인 스텐실 층들(115)이 이전에 적용된 스텐실 층(115A)으로부터 오프셋되거나 또는 이전에 적용된 스텐실 층(115A) 바로 위에 동일하거나 또는 상이한 스텐실(116)을 통해 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체를 형성하는 방법의 다음 단계가 도 22에 도시되며, 여기에서 도 21에 도시된 조합과 같은 제 1 베이스 층(112) 및 하나 이상의 스텐실 층(115A)의 조합이 제 2 베이스 층(114)과 병치되어 위치된다. 일 변형예에 있어서, 제 2 베이스 층(114)은, 그 사이에 위치된 하나 이상의 제 1 스텐실 층(15A)을 갖는 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)을 포함하는 샌드위치를 형성하기 위하여 제 1 스텐실 층(115A) 및 제 1 층(112)의 상단 표면(124)에 적용되고 경화되는, 경화되지 않은 실리콘 PCRTVS이다. 계속해서 도 22를 참조하면, 제 2 층(114)은 하단 표면(132)과 상호연결된 상단 표면(130)을 포함한다. 제 1 스텐실 층(115A)이 접착 기능을 포함하는 경우, 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)은 패턴화된 제 1 스텐실 층(115A)의 위치에서 강력한 접착 지점을 가질 것이다. 제 1 스텐실 층(115A)이 레지스트 또는 릴리즈 기능성 층을 포함하는 경우, 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)은, 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)이 패턴화된 스텐실 층(115A)의 위치들에서 더 쉽고 용이하게 분리될 수 있는 위치들을 가질 것이다. 즉, 제 2 층(114)의 하단 표면(132)은 제 1 스텐실 층(115A)의 위치들에서 제 1 층(112)의 상단 표면(124)으로부터 제거가능하거나 또는 분리가능할 것이다. 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 이러한 제조 단계에서 완성된 것으로 간주될 수 있거나 또는 도 22의 완성된 샌드위치를 취하고 이를 도 23에 도시된 바와 같이 스텐실(116)과 평행 평면 방식으로 병치하여 위치시킴으로써 다층화 구조체로 구축되거나 또는 진행될 수 있다. 스텐실(116)은 제 1 층(112)과 병치되어 사용된 것과 동일하거나 또는 상이한 스텐실(116)일 수 있다. 동일한 스텐실(116)이 사용되는 경우, 이는 이전의 스텐실(116)의 위치 바로 위에 또는 이로부터 오프셋되어 위치될 수 있거나 또는 이전 스텐실(116)에 대하여 소정의 각도로 배향될 수 있다. 제 2 스텐실(116)은 제 1 스텐실(116)에 대하여 홀들(122)의 상이한 패턴을 가질 수 있으며, 홀들(122)은 이전의 스텐실(116)의 패턴, 형상들 및 크기들과 상이한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 스텐실(116)의 하단 표면(120)은, 스텐실(116)의 하단 표면(120)이 제 2 층(114)의 외부 표면을 향하도록 제 2 층(114)과 병치되거나 또는 접촉하도록 위치된다. 일 변형예에 있어서, 제 1 스텐실 층(115A)은, 제 2 층(114)이 투명하거나 또는 반투명하기 때문에 제 2 층(14)을 통해 보일 수 있다. 스텐실(116)이 제 위치에 위치되면, 몰드 릴리즈, 레지스트, 그리스, 파우더, 윤활, 또는 다른 재료는, 재료가 제 2 스텐실(116)의 홀들(122)을 통과하여 제 2 층(114)의 상단 표면(130)에 적용되도록 스텐실(116) 상에 적용된다. 스텐실(116)은 도 24에 도시된 바와 같이 제 2 층(114) 상에 적용된 재료 또는 제 2 스텐실 층(115B)의 패턴을 남기고 제거된다. 이러한 예에 있어서, 제 2 스텐실 층(115B)은 제 1 스텐실(116)을 통해 재료를 프린팅한 것의 결과로서의 도트들의 제 1 패턴으로부터 오프셋된 복수의 패턴화된 도트들을 포함한다. 대안적으로, 릴리즈 재료 대신에, 아교 또는 실리콘 또는 다른 접착제와 같은 접착제 재료가 이용되고 스텐실(116)을 통해 제 2 층(114)에 적용될 수 있다. 또한, 스텐실(116)을 통해 적용된 재료는 전도성 필라멘트를 갖는 재료 또는 하이드로겔과 같은 전기적으로 전도성 재료일 수 있다. 또한, 재료는 섬유 또는 메시를 포함할 수 있다. 희망되는 계면 속성들이 제 2 층(114)과 제 3 층(134) 사이의 계면에 대하여 스텐실(116)을 통해 제 2 층(114)에 적용된다.

본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체를 형성하는 방법의 다음 단계가 도 25에 도시되며, 여기에서 제 1 베이스 층(112), 제 1 스텐실 층(115A), 제 2 베이스 층(114), 및 제 2 스텐실 층(115B)의 조합이 제 3 베이스 층(134)과 병치되어 위치된다. 일 변형예에 있어서, 제 3 베이스 층(134)은, 제 2 베이스 층(114)의 상단 표면(130) 및 제 2 스텐실 층(115B) 상으로 적용되고 경화되도록 허용되는 경화되지 않은 실리콘, 즉, PCRTVS이다. 그 사이에 위치된 제 1 스텐실 층(115A)을 갖는 제 1 층(112) 및 제 2 층(114)과 제 2 층(114)과 제 3 층(134) 사이에 위치된 제 2 스텐실 층(115B)을 갖는 제 3 층(134)의 샌드위치를 형성하기 위하여 스텐실(116)이 제거된다. 제 3 층(134)은 실질적으로 균일한 두께를 획정하는 하단 표면(138)과 상호연결된 상단 표면(136)을 포함한다. 제 2 스텐실 층(115B)이 접착제를 포함하는 경우, 제 2 층(114) 및 제 3 층(134)은 패턴화된 제 2 스텐실 층(115B)의 위치에서 강력한 접착 지점을 가질 것이다. 제 2 스텐실 층(115B)이 레지스트 또는 릴리즈 기능성 층을 포함하는 경우, 제 2 층(114) 및 제 3 층(134)은, 제 2 층(114) 및 제 3 층(134)이 제 2 스텐실 층(115B)의 위치들에서 더 쉽고 용이하게 분리될 수 있는 위치들을 가질 것이다. 즉, 제 3 층(134)의 하단 표면(138)은 제 2 층(114)의 상단 표면(130)으로부터 제거가능하거나 또는 분리가능할 것이다. 따라서, 다수의 층들 사이의 계면 속성들의 커스텀 배열이 생성된다. 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 이러한 제조 단계에서 완성된 것으로 간주될 수 있거나 또는 도 25의 완성된 샌드위치를 취하고 이를 도 26에 도시된 바와 같은 제 3 스텐실 층(115C)을 형성하기 위하여 다른 스텐실(116)과 병치하여 위치시킴으로써 다층화 구조체로 구축되거나 또는 진행될 수 있다. 일 변형예에 있어서, 스텐실 층들(15A 및 15B)은, 제 2 층(114) 및 제 3 층(134)이 투명하거나 또는 반투명하기 때문에 도 26에 도시된 샌드위치된 구성에서 보일 수 있다.

계속해서 도 26을 참조하면, 스텐실(116)은, 스텐실(116)의 하단 표면(120)이 제 3 층(134)의 상단 표면(136)과 접하거나 또는 이와 접촉하도록 제 3 시트 또는 제 3 층(134) 상에 놓인다. 몰드 릴리즈, 레지스트, 그리스, 파우더, 윤활, 또는 다른 재료는, 재료가 홀들(122)을 통과하여 제 3 층(134)의 상단 표면(136)에 적용되도록 스텐실(116) 상에 적용된다. 스텐실(116)은 도 26에 도시된 바와 같이 제 3 층(134) 상에 적용된 재료 또는 제 3 스텐실 층(115C)의 패턴을 남기고 제거된다. 이러한 예에 있어서, 제 3 스텐실 층(115C)은 제 1 스텐실 층(115A) 및 제 2 스텐실 층(115B)로부터 약간 오프셋된 복수의 패턴화된 도트들을 포함한다. 대안적으로, 릴리즈 재료 대신에, 아교 또는 실리콘 또는 다른 접착제와 같은 접착제 재료가 이용되고 스텐실(116)을 통해 제 3 층(134)에 적용될 수 있다. 또한, 스텐실(116)을 통해 적용된 재료는 전도성 필라멘트를 갖는 재료 또는 하이드로겔과 같은 전기적으로 전도성 재료일 수 있다. 또한, 재료는 섬유 또는 메시를 포함할 수 있다. 제 3 층(134)은 백금 경화형 실온 경화성 실리콘(PCRTVS) 고무와 같은 실리콘의 경화된 층이다. 제 3 층(134)은 또한 크라톤, 임의의 탄성중합체 또는 하이드로겔 또는 다른 전도성 재료 또는 폴리머 재료로 만들어질 수 있다. 제 3 스텐실 층(115C)은 스텐실(116)이 제거되기 이전에 또는 그 이후에 경화된다. 도 26은 스텐실(116)이 구성물로부터 제거되고 제 4 베이스 층(140)이 적용된 상태의 시뮬레이션된 조직 구조체(110)의 적어도 일 부분을 예시한다. 스텐실(116)을 가지고 적용된 재료 중 임의의 재료는 시뮬레이션된 조직 구조체(110)에 대한 희망되는 트레이닝 및 평가 목표들 또는 모방되는 해부학적 구조에 적절한 컬러, 형상 및 구조를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 도 26의 구조체는 완성된 시뮬레이션된 조직 구조체이다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 동일하거나 또는 상이한 재료 또는 기능적 특성의 하나 이상의 추가적인 스텐실 층(115)이 이전에 적용된 스텐실 층(115C)으로부터 오프셋되거나 또는 이전에 적용된 스텐실 층(115C) 바로 위에 동일하거나 또는 상이한 스텐실(116)을 통해 적용될 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 컬러 및/또는 다른 재료 특성의 흥미 있는 패턴이 전개되며 시뮬레이션된 조직 구조체(110) 내에 구축되고, 중간 층들의 투명성에 의해 증강된다. 스텐실 홀들(122)의 상이한 형상들에 의해 생성되는 컬러 패턴은 어두운 컬러를 나타낼 수 있는 종양 천연색들을 포함하는 실제 살아있는 조직 천연색들을 모방하도록 나타난다. 추가로, 예를 들어, 동일하거나 또는 주변 위치들에서의 하나 이상의 어두운 컬러, 흑색, 갈색 또는 암적색 도트들, 몰드 릴리즈의 위치에서의 수술 기술들의 수행 능력이 본 발명의 시뮬레이션된 조직 구조체(110)를 사용하여 절차들을 실습할 때 시뮬레이션된 종양 위치들이 사실적으로 제거되는 것을 허용한다. 릴리즈/레지스트 또는 접착제의 위치 또는 패턴이 미리 결정되며, 일 변형예에 있어서, 스캘펄(scalpel) 또는 다른 기구를 가지고 이루어질 절제의 최적 경로를 외과의에게 교습하도록 배열된다.

계속해서 도 26을 참조하면, 제 1 층(112), 제 2 층(114) 및 그 사이에 위치된 제 1 스텐실 층(115A)과, 제 3 층(134) 및 제 3 층(134)의 상단 표면(136) 상에 위치된 제 3 스텐실 층(115C)의 샌드위치된 구성물이 제 4 층(140)과 병치되어 위치된다. 제 4 층(140)은, 제 3 스텐실 층(115C)을 샌드위치하기 위하여 제 3 층(134)의 상단 표면(136) 상에 위치되는, 백금 경화형 실온 경화성 실리콘(PCRTVS)의 미리 형성되고 미리 경화된 시트일 수 있다. 대안적으로, 경화되지 않은 PCRTVS의 제 4 층(140)은, 릴리즈 또는 레지스트가 이용된 경우에 접착제가 제 3 스텐실 층(115C) 도트들의 위치에서 용이하게 분리가능했거나 분리가능한 경우, 제 3 스텐실 층(115C)의 위치에서 강하게 접착하는 제 3 스텐실 층(115C)의 재료에 의존하여, 샌드위치된 구성물 상으로 부어지고 경화되도록 허용된다. 도 26 및 도 27에 도시된 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 본 발명의 일 변형예에 있어서의 최종 구성물을 예시하며, 이는, 제 1 층(112), 제 2 층(114), 제 3 층(134) 및 제 4 층(140)과 함께, 제 1 층(112)과 제 2 층(114) 사이에 위치된 제 1 스텐실 층(115A), 제 2 층(114)과 제 3 층(134) 사이에 위치된 제 2 스텐실 층(115B), 및 제 3 층(134)과 제 4 층(140) 사이에 위치된 제 3 스텐실 층(115C)을 포함한다. 일 변형예에 있어서, 층들(112, 114, 134, 140)은 스텐실 층들(115A, 115B, 115C)의 도트들이 구조체(110)를 통해 적어도 부분적으로 보일 수 있도록 유지하기 위하여 투명하다. 스텐실 층들(115A, 115B, 115C)의 각각은 상이한 컬러들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 스텐실 층(115A)은 녹색이고, 제 2 스텐실 층(115B)은 청색이며, 제 3 스텐실 층(115C)은 적색이다. 그 결과는 RGC 컬러 공간 및 형상의 빗살무늬 패턴이다. 또한, 일 변형예에 있어서, 도 26 및 도 27에 도시된 구성물의 경우에 있어서 제 4 층(140)인 최상위 층은 피부를 나타내도록 살색 또는 황갈색 컬러로 착색된다. 시뮬레이션된 조직 구조체(110)의 계층화는 구성물에 대한 내부의 대응하는 적절한 섹션들 및 계면들의 샌드위치 스택을 생성하기 위한 스텐실 층들(115) 및 베이스 층들의 추가적인 부가들을 가지고 설명되는 바와 같이 계속될 수 있다.

이제 도 28을 참조하면, 인간 장막의 동맥들을 모방하도록 구성된 복수의 홀들(122)을 갖는 스텐실(116)의 다른 변형예가 도시된다. 도 28의 스텐실(116)은 제 1 베이스 층(미도시) 상으로 복수의 홀들(122)을 통해 장막 동맥들의 고유한 형상의 적색 실리콘을 내려 놓기 위하여 사용된다. 제 2 베이스 층이 시뮬레이션된 장막을 완성하기 위하여 그 사이에 장막의 동맥 구조체들을 샌드위치하기 위하여 이용될 수 있다. 스텐실(116)은 장막의 동맥 구조체들을 형상하는데 한정되는 것이 아니라, 희망되는 결과를 위하여 고유한 형상들 또는 특정 장기/조직 구조체들을 모방하는 고유한 홀(들)(122)과 함께 사용될 수 있다.

이제 도 29를 참조하면, 제 1 베이스 층(112)과 병치되는 제 1 스텐실(116A)의 다른 변형예가 도시된다. 제 1 베이스 층(112)은 이상에서 설명된 바와 같이 실리콘의 평평한 시트이다. 제 1 스텐실(116A)는 적어도 하나의 홀(122)을 포함한다. 특히, 제 1 스텐실(116A)은 원형 홀들(122) 및 세장형 홀들(122A)을 포함하는 홀들(122)의 제 1 세트를 포함한다. 각각의 세장형 홀(122A)은, 실리콘, 접착제, 릴리즈, 하이드로겔, 전도성 재료, 섬유충전제, 메시, 필라멘트 또는 임의의 다른 희망되는 재료와 같은 재료의 제 1 스텐실 층(115A)을 적용하기 위한 형상을 획정하는 제 1 단부(152) 및 제 2 단부(154)를 갖는다. 도 30에서, 제 1 베이스 층(112)의 상단 표면에 적용되는 제 1 스텐실 층(115A)이 도시된다. 스텐실(116A)의 홀들(122A)은, 각각의 세장형 구조체가 제 1 단부(152A) 및 제 2 단부(154A)를 가지면서 제 1 베이스 층(112) 최상단 상의 도트들뿐만 아니라 세장형 구조체들을 가지는 제 1 스텐실 층(115A)을 형성하였다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 도 31에 도시된 바와 같이 제 1 스텐실 층(115A) 및 제 1 베이스 층(112) 위의 제 2 베이스 층(114)의 오버레이(overlay)를 가지고 구축된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 도 32에 도시된 바와 같이 제 2 스텐실(116B)의 적용을 가지고 더 구축된다. 제 2 스텐실(116B)은 복수의 홀들(122)을 포함한다. 특히, 제 2 스텐실(116B)은 원형 홀들(122) 및 세장형 홀들(122B)을 포함하는 홀들(122)의 제 1 세트를 포함한다. 각각의 세장형 홀(122B)은, 실리콘, 접착제, 릴리즈, 하이드로겔, 전도성 재료, 섬유충전제, 메시, 필라멘트 또는 임의의 다른 희망되는 재료와 같은 재료의 제 2 스텐실 층(115B)을 적용하기 위한 형상을 획정하는 제 1 단부(156) 및 제 2 단부(158)를 갖는다. 도 33에서, 제 2 베이스 층(114)의 상단 표면에 적용되는 제 2 스텐실 층(115B)이 도시된다. 스텐실(116B)의 홀들(122B)은, 각각의 세장형 구조체가 제 1 단부(156A) 및 제 2 단부(158A)를 가지면서 제 2 베이스 층(114) 최상단 상의 도트들뿐만 아니라 세장형 구조체들을 가지는 제 2 스텐실 층(115B)을 형성하였다. 도 34는 제 2 스텐실 층(115B) 및 제 2 베이스 층(114) 위에 적용된 제 3 베이스 층(134)을 예시한다. 도 35는 도 34의 구성물과 병치하여 제 3 스텐실(116C)을 예시한다. 제 3 스텐실(116C)은 각기 제 1 단부(160) 및 제 2 단부(162)를 갖는 세장형 구조들을 포함하는 복수의 홀들(122C)을 포함한다. 제 3 스텐실(116C)은 도 36에 도시된 바와 같이 제 3 스텐실 층(115C)을 프린팅하기 위하여 제 3 베이스 층(134) 최상단에 위치된다. 제 3 스텐실 층(115C)은, 각기 제 1 단부(160A) 및 제 2 단부(160B)를 갖는 복수의 세장형 구조들 및 도트들을 포함한다. 그런 다음, 구조체(110)를 완성하기 위하여 도 37에 도시된 바와 같이, 제 4 베이스 층(140)이 제 3 스텐실 층(115C) 및 제 3 베이스 층(134) 상에 오버레이된다. 도 38에서 시뮬레이션된 조직 구조체(110)의 투명도는, 계면들을 따라 가변적인 접착의 기능적 패턴을 생성하는, 복수의 도트들이 스텐실 층들(115A, 115B, 115C)에 의해 형성되는 방식을 도시한다. 추가로, 도 38은, 특히 베이스 층들(112, 114, 134, 140) 중 임의의 하나 이상이 투명한 경우, 스텐실 층들의 복수의 프린팅된 도트들이 컬러 패턴들 생성할 수 있는 방식을 예시한다. 결과적인 고유한 컬러 패턴은, 혈관구조, 동맥들, 및 도관들을 나타낼 수 있는 층들의 세장형 구조들과 같은 해부학적 특징들의 위치를 결정하는 것의 난이도를 증가시키는 사실적인 뷰(view)를 생성한다. 스텐실들(116A, 116B, 116C)은, 도 39에서 보여질 수 있는 바와 같이, 시뮬레이션된 조직 구조체의 X-Y 평면에 수직인 Z-축을 따라서 볼 때, 해부학적 구조체가 X-Y 평면에서 프린팅된 계면 내에서 전파할 뿐만 아니라 전체 시뮬레이션된 조직 구조체의 X-Y 평면에서 전파하는 것으로 나타날 수 있도록, 각각의 베이스 층 상에 해부학적 구조체를 프린팅하기 위하여 순차적인 순서로 사용되도록 구성된다. 일 변형예에 있어서, 해부학적 구조체는 베이스 층들을 가로지르는 것이 아니라 단지 그들의 종점들에서 중첩되며, 이는 해부학적 구조체가 연속적이라는 외관을 제공한다. 예를 들어, 제 1 스텐실(116A)은 근위 단부(152A) 및 원위 단부(154A)를 갖는 적어도 하나의 해부학적 구조체를 제 1 베이스 층(112) 상에 프린팅하기 위하여 사용되며, 제 2 스텐실(116B)은, Z-축을 따라 보여질 때 계면들을 가로질러 해부학적 구조체의 연속성의 외관을 제공하기 위하여, 이전에 프린팅된 해부학적 구조체의 원위 단부(154A)에서 또는 이에 인접하여 또는 이와 중첩하여 근위 단부(156A)를 제 2 베이스 층(114) 상에 프린팅함으로써 적어도 하나의 해부학적 구조체의 연속을 제 2 베이스 층(114) 상에 프린팅하기 위하여 사용된다. 추가로, 제 3 스텐실(116C)은, Z-축을 따라 해부학적 구조체의 연속성의 외관을 제공하기 위하여, 이전에 프린팅된 해부학적 구조체의 원위 단부(158A)에서 또는 이에 인접하여 또는 이와 중첩하여 근위 단부(160A)를 제 3 베이스 층(134) 상에 프린팅함으로써 적어도 하나의 해부학적 구조체의 연속을 제 3 베이스 층(134) 상에 프린팅하기 위하여 사용된다. 다른 변형예에 있어서, 베이스 층들(114A, 134A)은, 해부학적 구조체가 프린팅될 때, 프린팅함에 있어서 사용되는 젖은 실리콘 또는 다른 재료가 Z-축에 걸친 불연속성을 제거하기 위하여 베이스 층들(114A, 134A) 내의 홀을 통해 부어질 수 있도록, 해부학적 구조체의 중첩하는 단부들의 위치에서 홀들이 구비된다. 해부학적 구조체를 프린팅함에 있어서 하이드로겔 또는 다른 전도성 또는 비-전도성 재료가 사용되는 경우, 그 후에 시뮬레이션된 전기-수술 또는 다른 것의 전원 및 접지에 연결될 수 있는 전도성/비전도성 유체 회로가 프린팅된다.

본 발명에 따라 형성된 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 유익하게는 비-기능 베이스 또는 지지 층들 사이에 스텐실을 가지고 프린팅되는 기능 층들을 도입한다. 기능 층들을 프린팅함에 있어서, 스텐실은 베이스 층들 상에 재료를 패턴화하기 위하여 사용되고, 그런 다음 스텐실이 제거된다. 각각의 기능 층은 하나 이상의 기능적 목적을 제공할 수 있다. 또한, 2개의 인접한 베이스 층들 사이에 복수의 기능 층들이 연속적으로 프린팅될 수 있거나, 또는 상이한 기능 층들이 상이한 계면 위치들에서 프린팅될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 스텐실 층은 2개의 베이스 층들 사이에 기계적인 상호작용을 제공하는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 접착 및/또는 릴리즈의 위치뿐만 아니라 접착 및/또는 릴리즈의 정도는, 릴리즈/접착제 또는 다른 재료가 특정 계면에 대하여 커스텀화된 속성을 생성하기 위한 기계적 속성의 유형 또는 강도를 제공하는지 여부와 관계 없이, 프린팅된 재료의 유형 및 기계적 상호작용의 로커스(locus)를 제공하기 위한 특정 형상, 패턴으로 프린팅된 기능 층에 의해 제공될 수 있다. 약한 기계적 연결의 영역들이 릴리즈/레지스트 재료 또는 유사한 것을 프린팅함으로써 제공될 수 있다. 베이스 층들 사이의 강한 기계적 부착의 영역들은, 경화된 실리콘의 베이스 층 상에 경화되지 않은 실리콘을 프린팅함으로써 또는 접착제, 아교 및 유사한 것을 프린팅함으로써 제공될 수 있다. 기능 층에 의해 제공되는 다른 목적은, 예컨대 전기-수술을 실습하기에 적절한 시뮬레이션된 조직 구조체를 생성하기 위한 것과 같은 전기 전도성에 대한 경로를 제공하는 것이다. 이와 같은 경우에 있어서, 하이드로겔이 스텐실을 통해 베이스 층 상에 프린팅될 것이다. 하이드로겔의 유체 회로는 기능 층의 도트들 또는 다른 패턴을 상호연결하도록 패턴화될 수 있으며, 기능 층을 접지 또는 전원에 추가로 연결하도록 패턴화될 수 있다. 회로를 생성하는 것은, 비-전도성 영역들/경로들을 제공할 뿐만 아니라 전도성을 위한 경로들을 부여하기 위한 전도성 필라멘트들 또는 유사한 것을 포함하는, 하이드로겔 이외의 다른 전도성 재료를 프린팅함으로써 제공될 수 있다. 기능 층이 제공할 수 있는 다른 기능적 목적은 봉합능력(suturability)이다. 이러한 경우에 있어서, 스텐실은 봉합사들을 홀딩하기 위하여 영역들을 강화시키기 위해 메시, 섬유 및 유사한 것과 함께 실리콘을 내려 놓기 위하여 사용된다. 스텐실 층의 다른 기능은 절개일 수 있다. 예를 들어, 폴리필(polyfill) 재료를 특정 위치들에서 베이스 층들 사이에 내장하기 위하여 폴리필 재료가 이용되고 마른 또는 젖은 실리콘 베이스 층 상으로 스텐실을 통해 적용될 수 있으며, 그런 다음 폴리필 섬유들을 관통해 커팅함으로써 분리 또는 절개하기에 용이한 기능적 계면을 생성하기 위하여 실리콘의 인접한 젖은 층이 적용될 수 있다. 기능 층은 층에 대하여 사실적인 컬러링을 제공하도록 역할할 수 있거나, 또는 컬러 패턴들이 다른 컬러 기능 층들과 중첩할 수 있는 투명 또는 반-투명 베이스 층들과 함께 사용될 때 전체적인 효과를 생성하도록 역할할 수 있다. 또한, 이상에서 설명된 바와 같이, 기능 층은 베이스 층들 사이에 및/또는 베이스 층들에 걸쳐 해부학적 구조체들을 내려 놓기 위하여 사용될 수 있다. 다양한 해부학적 구조체들을 나타내는 고유한 형상들은, 비제한적으로 예를 들어, 톨트 근막(Toldt's fascia), 장막, 해부학적 랜드마크들/구조체들 및 유사한 것의 형상 및 컬러를 프린팅하는 것을 포함하여 스텐실을 사용하여 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 변형예에 있어서, 스텐실은 구성물로부터 제거되지 않고 시뮬레이션된 조직 구조체의 일체적인 피스가 되도록 남겨진다. 예를 들어, 스텐실은 2개의 베이스 층들 사이에 위치되며 해부학적 뼈 구조체 또는 연골을 나타내도록 성형될 수 있으며, 여기에서 스텐실을 내장하기 위하여 인접한 베이스 층과 인터로킹하기 위해 인접한 베이스 층이 경화되지 않은 동안 적용된다. 다른 변형예에 있어서, 스텐실은 남겨질 때 해부학적 구조체를 나타내지 않지만, 결과적인 구조체에 구조적 강성도를 부여하도록 구성되고 설계된다. 또 다른 변형예에 있어서, 스텐실은 2개의 베이스 층들 사이에 중간 기능 층을 적용하기 위하여 이용되는 것이 아니라, 그 대신에, 단순히 스텐실 개구부들에 의해 획정된 선택 영역들에서 인접한 베이스 층에 대한 부착을 위하여 스텐실의 홀들을 통한 인접한 경화되지 않은 실리콘 베이스 층의 적용을 가능하게 하도록 역할한다.

본 발명의 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 특히 복강경 절차들에 적합하며 복강경 트레이너와 함께 사용될 수 있지만; 그러나, 본 발명이 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 시뮬레이션된 조직 구조체(110)는 단독으로 제 1 엔트리(first entry) 수술 절차들을 실습하기 위하여 동등하게 효율적으로 사용될 수 있다.

본원에 개시된 인공 조직 시뮬레이션들 및 이들을 만드는 방법들의 실시예들에 대하여 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 이상의 설명은 제한적으로 해석되지 않아야 하며, 단지 선호되는 실시예들의 예시들로서 해석되어야만 한다. 당업자들은 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다른 수정예들을 구상할 것이다.

Claims (24)

1. 시뮬레이션된 조직 구조체로서,
   근위 단부 및 원위 단부를 갖는 제 2 재료의 얇은 쉘(shell) 내부에 위치되는 제 1 재료의 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 포함하며, 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 상기 제 2 재료에 부착되고
   상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 길이 방향 축, 외부 둘레, 및 상기 길이 방향 축에 수직으로 측정된 상기 외부 둘레에 의해 획정된 폭 또는 외부 직경을 가지며, 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 근위 단부의 근위에 있는 위치에서의 또는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 원위 단부의 원위에 있는 위치에서의 상기 제 2 재료는 각각 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 근위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 갖거나 또는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 원위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 갖는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
2. 시뮬레이션된 조직 구조체로서,
   근위 단부 및 원위 단부를 갖는 제 2 재료의 얇은 쉘(shell) 내부에 위치되는 제 1 재료의 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 시뮬레이션된 해부학적 구조체를 포함하며, 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 상기 제 2 재료에 부착되고
   상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 길이 방향 축, 외부 둘레, 및 상기 길이 방향 축에 수직으로 측정된 상기 외부 둘레에 의해 획정된 외부 직경을 가지며, 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 근위 단부의 근위에 있는 위치에서의 그리고 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 원위 단부의 원위에 있는 위치에서의 상기 제 2 재료는 각각 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 근위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 가지며 그리고 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 원위 단부의 폭 또는 외부 직경보다 더 작은 폭 또는 내부 직경을 갖는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제 1 재료는 폼(foam)이며, 상기 제 2 재료는 실리콘인, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제 2 재료는 나팔관의 형상이며, 상기 해부학적 구조체는 자궁외 임신을 모방하도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제 2 재료 및 해부학적 구조체는 인간 자궁을 나타내도록 크기가 결정되고 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제 2 재료는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 근위 단부를 지나 근위로 연장하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제 2 재료는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 원위 단부를 지나 원위로 연장하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제 2 재료는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 원위 단부를 지나 원위로 연장하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 시뮬레이션된 조직 구조체는, 상기 해부학적 구조체와 제 2 재료 사이에 위치된 시뮬레이션된 낭종을 더 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 상기 시뮬레이션된 낭종을 안착시키기 위하여 구성되고 크기가 결정된 딤플(dimple)을 더 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 낭종은 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체와 일체로 형성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 어댑터를 통해 맨드릴(mandrel)의 인터로킹(interlocking) 부분에 제거가능하게 연결되도록 형성되고 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 내부 표면은 상기 근위 부분에 루멘을 획정하며, 상기 맨드릴의 상기 인터로킹 부분은 억지 끼워맞춤(interference fit)으로 상기 루멘에 끼워 맞춰지도록 크기가 결정되고 구성된 단면을 갖는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 루멘의 단면 형상은 육각형, 타원형, 정사각형, 삼각형, 오각형, 슬롯 또는 세장형 형상 중 하나인, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
15. 청구항 12에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 근위 부분은 수놈 보스(male boss)를 갖도록 형성되며, 상기 어댑터는 억지 끼워맞춤으로 상기 수놈 보스를 수용하도록 크기가 결정되고 구성된 단면을 갖는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 수놈 보스의 단면 형상은 육각형, 타원형, 정사각형, 삼각형, 오각형, 슬롯 또는 세장형 형상 중 하나인, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 폭 또는 외부 직경은 상기 길이 방향 축을 따른 동일한 위치에서 상기 제 2 재료의 폭 또는 내부 직경과 동일하거나 또는 더 작은, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
18. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 길이는 상기 길이 방향 축을 따른 상기 제 2 재료의 길이보다 더 짧은, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
19. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 재료는 나팔관의 형상이며, 상기 해부학적 구조체는 난소 또는 낭종을 갖는 난소를 모방하도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
20. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 대향되는 단부에서 제 2 재료 내의 조임부(constriction)들 사이에 캡처(capture)되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
21. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 상기 시뮬레이션된 조직 구조체의 길이 방향을 따른 이것의 이동을 방지하기 위해 상기 제 2 재료 내에 봉지되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
22. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
23. 청구항 22에 있어서,
    상기 외부 표면은 구근형 형상이며, 상기 내부 표면은 상기 근위 단부에서의 근위 개구부로부터 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체 내로 연장하는 루멘을 획정하도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
24. 청구항 22에 있어서,
    상기 외부 표면은 구근형 형상이며, 상기 내부 표면은 상기 근위 단부에서의 근위 개구부와 상기 시뮬레이션된 해부학적 구조체의 상기 원위 단부에서의 원위 개구부 사이에서 연장하는 루멘을 획정하도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.

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