心脏模拟器的制作方法

1.本发明涉及一种心脏模拟器。


背景技术：

2.为了对循环系统或消化系统等生物体管腔内进行微创治疗或检查，会使用导管等医疗用设备。例如，在专利文献1～5中公开了一种医生等手术者能够模拟使用了这些医疗用设备的手术的模拟器(模拟人体或模拟血管)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2012-68505号公报
6.专利文献2：日本特开2012-203016号公报
7.专利文献3：日本特开2014-228803号公报
8.专利文献4：日本特表2004-508589号公报
9.专利文献5：日本特开2017-40812号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的课题
11.在此，在使用导管的治疗或检查中，为了掌握血流速度和血液的粘性这样的循环动态、或者血管的闭塞状态等，有时使用血管造影。在血管造影中，从插入血管内的导管注入x射线透过度较低的造影剂，以进行x射线摄影。手术者根据所得到的x射线图像(静止图像或动态图像)中的对比度的变化，观察造影剂的流动的情况，从而能够掌握循环动态和血管状态。
12.因此，在模拟器(模拟人体或模拟血管)中使用造影剂的情况下，要求使造影剂的流动接近真实生物体。在这点上，在专利文献1及2所述的模拟人体中，通过将模拟左冠状动脉及模拟右冠状动脉与心脏模型内部的贮存空间连接，从而在贮存空间中稀释造影剂。但是，在专利文献1及2所述的技术中，存在直到高浓度的造影剂被稀释为止需要花费时间的问题。此外，在专利文献3所述的模拟器中，向形成为模仿静脉的形状的流路内诱导造影剂。但是，在专利文献3所述的技术中，由于造影剂不被稀释而以高浓度直接流入流路，因此存在根据观察的角度而得到与实际相差悬殊的图像的问题。另外，在专利文献4及5所述的模拟血管中，完全没有考虑使用造影剂。
13.本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，其目的在于提供一种使使用造影剂时的造影剂的流动模仿真实生物体的心脏模拟器。
14.解决课题的手段
15.本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，其能够以下述方式实现。
16.(1)根据本发明的一个方式，提供一种心脏模拟器。该心脏模拟器包括：心脏模型，该心脏模型模仿心脏，并具有心尖部以及心底部(心基部)；心血管模型，该心血管模型配置
在所述心脏模型的外侧；以及心包构件，该心包构件覆盖所述心脏模型以及所述心血管模型；在所述心包构件上形成有贯通所述心包构件的内外的多个通孔。
17.根据该结构，心脏模拟器包括心包构件，该心包构件覆盖心脏模型及心血管模型，并且形成有贯通内外的多个通孔。因此，从心血管模型排出的造影剂在心包构件的内部空间(心包构件的内侧且心脏模型及心血管模型的外侧的空间)中，波纹状地缓慢地稀释，并从心包构件的内部空间、经由多个通孔向心包构件的外部扩散、排出。其结果，在本结构的心脏模拟器中，能够使使用造影剂时的造影剂的流动(x射线图像)模仿真实生物体，即沿着心脏表面的小静脉扩展后扩散并消失在小静脉。
18.(2)在上述方式的心脏模拟器中，也可以是，在所述心包构件中，各所述通孔的开口面积从所述心包构件覆盖所述心脏模型的所述心尖部的位置朝向所述心底部逐渐变大。
19.在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉以及毛细血管从心尖部朝向心底部逐渐变粗，因此在心底部的一侧，相对大量的造影剂扩散并消失。根据该结构，心包构件的各通孔的开口面积从心包构件覆盖心脏模型的心尖部的位置朝向心底部逐渐变大。因此，从心包构件向外部扩散并排出的造影剂的量，能够与真实人体同样，从心尖部朝向心底部逐渐增多。
20.(3)在上述方式的心脏模拟器中，也可以是，在所述心包构件中，所述多个通孔配置在以所述心包构件覆盖所述心脏模型的所述心尖部的位置为中心的同心圆上，在同心圆上排列的所述多个通孔的数量，从所述心包构件覆盖所述心脏模型的所述心尖部的位置朝向所述心底部逐渐增多。
21.在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉和毛细血管网状地布满在心脏表面。根据该结构，由于心包构件的多个通孔配置在以心包构件覆盖心脏模型的心尖部的位置为中心的同心圆上，因此能够使从心包构件向外部扩散并排出的造影剂的流动与真实人体相似。此外，在同心圆上排列的多个通孔的数量，从心包构件覆盖心脏模型的心尖部的位置朝向心底部逐渐增多。因此，从心包构件向外部扩散并排出的造影剂的量，能够与真实人体同样，从心尖部朝向心底部逐渐增多。
22.(4)在上述方式的心脏模拟器中，也可以是，所述心包构件具有所述多个通孔的密度不同的多个区域，在所述心包构件中的、所述心脏模型的心尖部侧的位置处，设置有所述多个通孔的开口面积比设置于所述心底部的所述多个通孔小、且所述通孔的密度相对较高的区域。
23.在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉和毛细血管中，小动脉和小静脉的各前端(心尖部侧的端部)在心尖部侧通过毛细血管连接。根据该结构，在心包构件中的、心脏模型的心尖部侧的位置处，设置有多个通孔的开口面积比设置于心底部的多个通孔小、且通孔的密度相对较高的区域。因此，能够通过该区域模拟心脏表面的毛细血管，并能够使使用造影剂时的造影剂的流动进一步模仿真实生物体。
24.(5)在上述实施方式的心脏模拟器中，所述心包构件可以由弹性比所述心脏模型小的薄膜形成。
25.根据该结构，由于心包构件由弹性比心脏模型小的薄膜形成，因此针对心包构件能够容易地形成多个通孔。
26.(6)在上述方式的心脏模拟器中，也可以是，所述心包构件由多孔质体形成，并且
所述多个通孔是所述多孔质体的细孔。
27.根据该结构，由于心包构件由多孔质体形成，因此多孔质体的细孔可用作多个通孔。因此，能够容易地形成心包构件。
28.(7)在上述方式的心脏模拟器中，从所述心血管模型排出的所述模拟血液可以从所述多个通孔向外部排出。
29.根据该结构，由于从心血管模型排出的模拟血液从多个通孔向外部排出，因此能够使使用造影剂时的造影剂的流动模仿真实生物体，即沿着心脏表面的小静脉扩展后扩散并消失在小静脉。
30.另外，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以用于心脏模拟器的心包构件、包含心脏模型、心血管模型及心包构件的心脏模拟器、包含它们中的至少一部分的人体模拟装置、人体模拟装置的控制方法等方式实现。
附图说明
31.图1是人体模拟装置的概略结构的示意图。
32.图2是人体模拟装置的概略结构的示意图。
33.图3是主动脉模型的概略结构的示意图。
34.图4是模型的概略结构的示意图。
35.图5是模型的概略结构的示意图。
36.图6是心脏模拟器的概略结构的示意图。
37.图7是心脏模拟器的概略结构的示意图。
38.图8是示例了心包构件的结构的说明图。
39.图9是示例了第二实施方式的心包构件的结构的说明图。
40.图10是示例了第三实施方式的心包构件的结构的说明图。
41.图11是示例了第四实施方式的心包构件的结构的说明图。
42.图12是示例了第五实施方式的心包构件的结构的说明图。
43.图13是示例了第六实施方式的心包构件的结构的说明图。
44.图14是第七实施方式的心脏模拟器的概略结构的示意图。
45.图15是第八实施方式的心脏模拟器的概略结构的示意图。
具体实施方式
46.＜第一实施方式＞
47.图1和图2是人体模拟装置1的概略结构的示意图。本实施方式的人体模拟装置1是用于模拟使用了医疗用设备的治疗或检查的手术的装置，该医疗用设备用于针对人体的循环系统、消化系统、呼吸系统等生物体管腔内的、导管或导丝等的微创治疗或检查。人体模拟装置1，包括模型10、容纳部20、控制部40、输入部45、脉动部50、搏动部60和呼吸动作部70。
48.如图2所示，模型10包括模仿人体心脏的心脏模型110、模仿肺的肺模型120、模仿横膈膜的横膈膜模型170、模仿脑的脑模型130、模仿肝脏的肝脏模型140、模仿下肢的下肢模型150、以及模仿主动脉的主动脉模型160。下面，将心脏模型110、肺模型120、横膈膜模型
170、脑模型130、肝脏模型140以及下肢模型150统称为“生物体模型”。将肺模型120和横膈膜模型170也统称为“呼吸器官模型”。除肺模型120和横膈膜模型170之外的各生物体模型都连接到主动脉模型160上。模型10的详细情况，见后文所述。
49.容纳部20包括水槽21和覆盖部22。水槽21是上部开口的大致长方体形状的水槽。如图1所示，在水槽21的内部充满流体的状态下，模型10放置在水槽21的底面，由此模型10没入流体内。在本实施方式中，由于使用水(液体)作为流体，因此能够使模型10与真实人体保持同样的湿润状态。另外，作为流体，也可以采用其他液体(例如生理盐水、任意化合物的水溶液等)。填充在水槽21中的流体被吸入到模型10的主动脉模型160等的内部，并作为模拟血液的“模拟血液”而发挥功能。
50.覆盖部22是覆盖水槽21的开口的板状构件。通过在使覆盖部22的一个面与流体接触、使另一个面与外部空气接触的状态下放置覆盖部22，使覆盖部22作为消波板而发挥功能。由此，能够抑制水槽21内部的流体波动而引起的可视性的降低。本实施方式的水槽21以及覆盖部22由具有x射线透过性且透明性高的合成树脂(例如丙烯酸树脂)形成，因此能够提高从外部对模型10的可视性。另外，水槽21和覆盖部22也可以使用其他合成树脂来形成，水槽21和覆盖部22也可以由不同的材料来形成。
51.控制部40包括未图示的cpu、rom、ram和存储部，通过将存储于rom的计算机程序扩展到ram中并予以执行，来控制脉动部50、搏动部60及呼吸动作部70的动作。输入部45是使用者用来将信息输入到人体模拟装置1的各种接口。作为输入部45，例如能够采用触摸面板、键盘、操作按钮、操作拨盘、麦克风等。以下，作为输入部45，例示的是触摸面板。
52.脉动部50是向主动脉模型160输送脉动后的流体的“流体供给部”。具体地，脉动部50如图1中空心箭头所示，使水槽21内的流体循环，并供给至模型10的主动脉模型160。本实施方式的脉动部50包括过滤器55、循环泵56和脉动泵57。过滤器55经由管状体31与水槽21的开口21o连接。过滤器55对经过过滤器55的流体进行过滤，从而除去流体中的杂质(例如，在手术中使用的造影剂等)。循环泵56例如是非容积式的离心泵，使从水槽21经由管状体31供给的流体以一定的流量循环。
53.脉动泵57例如是容积式的往复泵，对从循环泵56输送的流体施加脉动。脉动泵57经由管状体51与模型10的主动脉模型160连接(图2)。因此，从脉动泵57输送出的流体被供给至主动脉模型160的内腔。另外，作为脉动泵57，也可以利用低速运转的旋转泵来代替往复泵。此外，也可以省略过滤器55及循环泵56。管状体31及管状体51是由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成的、具有可挠性的管。
54.搏动部60使心脏模型110搏动。具体地，搏动部60如图1中带斜线阴影的箭头所示，通过对心脏模型110的内腔进行流体的输送而使心脏模型110扩张，通过对心脏模型110的内腔进行流体的吸出而使心脏模型110收缩。搏动部60通过反复进行这些输送以及吸出动作，实现心脏模型110的搏动动作(扩张以及收缩动作)。作为搏动部60中使用的流体(以下也称为“扩张介质”)，与模拟血液同样，可以使用液体，还可以使用例如空气等气体。扩张介质优选为苯、乙醇等有机溶剂或水等放射线透过性的液体。搏动部60能够使用例如容积式的往复泵来实现。搏动部60经由管状体61与模型10的心脏模型110连接(图2)。管状体61是由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成的、具有可挠性的管。
55.呼吸动作部70用于使肺模型120和横膈膜模型170进行模拟呼吸动作的动作。具体
地，如图1中的带点阴影的箭头所示，呼吸动作部70将流体输送到肺模型120的内腔和横膈膜模型170，从而使肺模型120扩张并使横膈膜模型170收缩。并且，呼吸动作部70通过将流体从肺模型120的内腔和横膈膜模型170吸出，使得肺模型120收缩并使横膈膜模型170松弛。呼吸动作部70通过重复这些输送以及吸出动作，来实现肺模型120以及横膈膜模型170的呼吸动作。作为呼吸动作部70中使用的流体，与模拟血液同样，可以使用液体，也可以使用例如空气等气体。呼吸动作部70能够使用例如容积式的往复泵来实现。呼吸动作部70经由管状体71与模型10的肺模型120连接，并经由管状体72与横膈膜模型170连接(图2)。管状体71、72是由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成的、具有可挠性的管。
56.图3是主动脉模型160的概略结构的示意图。主动脉模型160包括模仿人体主动脉的各部分，即，模仿升主动脉的升主动脉部161、模仿主动脉弓的主动脉弓部162、模仿腹主动脉的腹主动脉部163、以及模仿髂总动脉的髂总动脉部164。
57.主动脉模型160在升主动脉部161的端部设有用于连接心脏模型110的第二连接部161j。类似地，在主动脉弓部162的附近设有用于连接脑模型130的第一连接部162j，在腹主动脉部163的附近设有用于连接肝脏模型140的第三连接部163ja，在髂总动脉部164的端部设有用于连接左右下肢模型150的两个第四连接部164j。另外，第二连接部161j，只需配置在升主动脉部161或其附近处即可，第四连接部164j只需配置在髂总动脉部164或其附近处即可。以下，也将这些第一连接部161j～第四连接部164j统称为“生物体模型连接部”。此外，主动脉模型160在腹主动脉部163的附近，设有用于连接脉动部50的流体供给部连接部163jb。另外，流体供给部连接部163jb不限于配置在腹主动脉部163的附近，也可以配置在升主动脉部161的附近、脑血管模型131(例如，颈总动脉)的附近等任意位置。此外，主动脉模型160也可以设有配置在不同位置的多个流体供给部连接部163jb。
58.此外，在主动脉模型160的内部形成有，在上述生物体模型连接部以及流体供给部连接部(第一连接部162j、第二连接部161j、第三连接部163ja、两个第四连接部164j、流体供给部连接部163jb)处分别开口的内腔160l。内腔160l作为将从脉动部50供给的模拟血液(流体)输送至心脏模型110、脑模型130、肝脏模型140以及下肢模型150的通道而发挥功能。
59.本实施方式的主动脉模型160，由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如，聚乙烯醇(pva)、硅等)形成。特别是，在使用pva的情况下，由于pva的亲水性，能够使没入到液体内的主动脉模型160的触感与真实人体主动脉的触感相似，在这一点上是优选的。
60.主动脉模型160例如可以如下所述地制作。首先，准备模仿人体的主动脉形状的模具。模具可以通过将对真实人体的计算机断层摄影(ct：computed tomography)图像、核磁共振图像法(mri：magnetic resonance imaging)图像等进行解析而生成的人体模型数据中的、相当于主动脉的部分的数据，输入到例如3d打印机中进行打印来制作。模具既可以是石膏的、也可以是金属的，还可以是树脂的。接着，在准备好的模具的内侧涂敷液态的合成树脂材料，在合成树脂材料冷却凝固后脱模。这样，能够简单地制成具有内腔160l的主动脉模型160。
61.图4及图5是模型10的概略结构的示意图。如图4所示，心脏模型110具有模仿心脏的形状，并且在其内部形成有内腔110l。本实施方式的心脏模型110由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成，与主动脉模型160相同，能够通过在根据人体模型数
据制作的模具的内侧涂敷合成树脂材料并脱模来制成。而且，心脏模型110，与心血管模型111连接，并且具备管状体115。心血管模型111是模仿升主动脉的一部分和冠状动脉的、管状的血管模型，并且由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如，pva、硅等)形成。管状体115是由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成的、具有可挠性的管。管状体115的前端115d连接成与心脏模型110的内腔110l连通，基端115p连接成，跟与搏动部60相连的管状体61连通。
62.肺模型120具有分别模仿右肺和左肺的形状，并且在其内部形成有与右肺和左肺呈连通状态的一个内腔120l。肺模型120被配置为覆盖心脏模型110的左侧和右侧。可用于制作肺模型120的材料和制造方法，与心脏模型110相同。肺模型120的材料与心脏模型110的材料可以相同，也可以不同。此外，肺模型120包括气管模型121，该气管模型121是模仿了气管的一部分的管状模型。气管模型121可以由与心脏模型110的管状体115相同的材料制成。气管模型121的材料与管状体115的材料可以相同，也可以不同。关于气管模型121，其前端121d连接成与肺模型120的内腔120l连通，其基端121p连接成，跟与呼吸动作部70相连的管状体71连通。
63.横膈膜模型170具有模仿横膈膜的形状，并且在其内部形成有内腔170l。横膈膜模型170，配置在心脏模型110的下方(换言之，隔着心脏模型110与脑模型130相反的方向)。可用于制作横膈膜模型170的材料和制造方法，与心脏模型110相同。横膈膜模型170的材料与心脏模型110的材料可以相同，也可以不同。而且，横膈膜模型170上，在使横膈膜模型170的内腔170l与管状体72的内腔连通的状态下，连接有与呼吸动作部70相连的管状体72。
64.脑模型130具有模仿脑的形状，并且其为没有内腔的实心形状。脑模型130，配置在心脏模型110的上方(换言之，隔着心脏模型110与横膈膜模型170相反的方向)。可用于制作脑模型130的材料和制造方法，与心脏模型110相同。脑模型130的材料与心脏模型110的材料可以相同，也可以不同。此外，脑模型130与脑血管模型131连接，该脑血管模型131是模仿自左右一对颈总动脉起包括左右一对椎动脉在内的主要动脉中的至少一部分的、管状的血管模型。脑血管模型131，可以由与心脏模型110的心血管模型111相同的材料制成。脑血管模型131的材料与心血管模型111的材料可以相同，也可以不同。此外，虽然未图示，但脑血管模型131不仅可以模拟动脉，还可以模拟包括大脑上静脉或直窦在内的主要静脉。
65.另外，脑模型130也可以是进一步包括模仿人的头盖骨和颈椎的骨模型的复合物。例如，头盖骨包括模拟顶骨、颞骨、枕骨、蝶骨的硬质树脂外壳、以及模拟额骨的盖，颈椎可以具有多个矩形的树脂体，该树脂体在其内部具有血管模型能够通过的通孔。在包括骨模型的情况下，骨模型由硬度与血管模型、脑模型等脏器模型不同的树脂制成，例如，可以用丙烯酸树脂制作头盖骨，用pva制作椎骨。
66.关于脑血管模型131，其前端131d连接至脑模型130，其基端131p连接至主动脉模型160的第一连接部162j(例如，人的头臂动脉、锁骨下动脉、或其附近)。脑血管模型131的前端131d，可以模仿通过椎骨的椎动脉以及装配在脑模型130的表面和/或内部的其他血管(例如，大脑后动脉、大脑中动脉)，还可以进一步模仿后交通动脉而与颈总动脉末梢部连接。此外，脑血管模型131的基端131p，在使脑血管模型131的内腔与主动脉模型160的内腔160l连通的状态下，与第一连接部162j连接。
67.肝脏模型140具有模仿肝脏的形状，并且其为没有内腔的实心形状。肝脏模型140，
配置在横膈膜模型170的下方。可用于制作肝脏模型140的材料和制造方法与心脏模型110相同。肝脏模型140的材料与心脏模型110的材料可以相同，也可以不同。此外，肝脏模型140与肝血管模型141连接，该肝血管模型141是模仿肝动脉的一部分的管状血管模型。肝血管模型141可以由与心脏模型110的心血管模型111相同的材料制成。肝血管模型141的材料与心血管模型111的材料可以相同，也可以不同。
68.关于肝血管模型141，其前端141d连接至肝脏模型140，其基端141p连接至主动脉模型160的第三连接部163ja。肝血管模型141的前端141d，可以模仿在肝脏模型140的表面和/或内部装配的其他血管(例如，肝动脉)。此外，肝血管模型141的基端141p，在使肝血管模型141的内腔与主动脉模型160的内腔160l连通的状态下，与第三连接部163ja连接。
69.如图5所示，下肢模型150，包括相当于右腿的下肢模型150r、以及相当于左腿的下肢模型150l。下肢模型150r、150l，除了左右对称这一点以外具有相同的结构，因此下文中不进行区分而以“下肢模型150”进行说明。下肢模型150具有模仿位于大腿的股四头肌或小腿的胫骨前肌、腓骨长肌或趾长伸肌等主要组织中的至少一部分的形状，并且其为没有内腔的实心形状。可用于制作下肢模型150的材料和制造方法，与心脏模型110相同。下肢模型150的材料与心脏模型110的材料可以相同，也可以不同。此外，下肢模型150与下肢血管模型151(下肢血管模型151r、151l)连接，该下肢血管模型151是模拟自股动脉起包括足背动脉在内的主要动脉中的至少一部分的、管状的血管模型。下肢血管模型151可以由与心脏模型110的心血管模型111相同的材料制成。下肢血管模型151的材料与心血管模型111的材料可以相同，也可以不同。此外，虽然未图示，但下肢血管模型151不仅可以模拟动脉，还可以模拟自髂总静脉起包括大隐静脉在内的主要静脉。
70.下肢血管模型151配置成在下肢模型150的内部，从大腿朝向小腿侧沿着延伸方向延伸。关于下肢血管模型151，其前端151d在下肢模型150的下端(相当于从足根部到足背部的位置)露出，其基端151p连接至主动脉模型160的第四连接部164j。在此，基端151p，在使下肢血管模型151的内腔与主动脉模型160的内腔160l连通的状态下，与第四连接部164j连接。
71.另外，将上述心血管模型111、脑血管模型131、肝血管模型141及下肢血管模型151也统称为“部分血管模型”。并且，将部分血管模型和主动脉模型160也统称为“血管模型”。如果采用这样的结构，则通过装配在各生物体模型的表面上的部分血管模型，能够模拟诸如脑的大脑后动脉、心脏的左冠状动脉以及右冠状动脉等。另外，通过装配在各生物体模型内部的部分血管模型，能够模拟诸如脑的大脑中动脉、肝脏的肝动脉以及下肢的股动脉等。
72.在本实施方式的人体模拟装置1中，通过将至少一个以上的生物体模型(心脏模型110、肺模型120、横膈膜模型170、脑模型130、肝脏模型140以及下肢模型150)向主动脉模型160上安装或从其上拆除，能够构成各种方式的模型10。安装在主动脉模型160上的生物体模型(心脏模型110、肺模型120、横膈膜模型170、脑模型130、肝脏模型140以及下肢模型150)的组合可以根据手术所需的器官而自由变化。例如，如果构成安装有心脏模型110和下肢模型150的模型10，则能够利用人体模拟装置1模拟pci的经股动脉介入治疗(tfi：trans-femoral intervention)的手术。此外，例如，可以安装除了下肢模型150之外的所有生物体模型，也可以安装心脏模型110和肺模型120，还可以安装肺模型120和横膈膜模型170，还可以仅安装肝脏模型140，还可以仅安装下肢模型150。
73.如此，根据本实施方式的人体模拟装置1，通过将模仿人体内的一部分的生物体模型(心脏模型110、脑模型130、肝脏模型140和下肢模型150)连接到生物体模型连接部(第一连接部162j、第二连接部161j、第三连接部163ja和第四连接部164j)上，能够模拟针对循环系统或消化系统等、与所连接的生物体模型相应的各器官的生物体管腔进行的、使用导管或导丝等医疗用设备的各种手术。此外，由于生物体模型连接部161j～164j能够可拆装地连接生物体模型，因此也可以拆下手术中不需要的生物体模型而另行保存，能够提高便利性。
74.图6及图7是心脏模拟器100的概略结构的示意图。心脏模拟器100除了图4中说明的心脏模型110及心血管模型111以外，还包括心包构件180。另外，在图6及图7中，为了便于图示，省略了管状体115和心脏模型110的内腔110l(图4)的图示，并且用实线记载了被心包构件180覆盖的心脏模型110及心血管模型111。本实施方式的心脏模拟器100，通过具备后述的结构的心包构件180，能够使使用造影剂时的造影剂的流动(x射线图像)模仿真实生物体，即沿着心脏表面的小静脉扩展后扩散并消失在小静脉。
75.在图6及图7中图示有相互正交的xyz轴。x轴与心脏模型110的左右方向(宽度方向)对应，y轴与心脏模型110的高度方向对应，z轴与心脏模型110的进深方向对应。图6及图7的上侧( y轴方向)相当于“近位侧”，下侧(-y轴方向)相当于“远位侧”。在心脏模拟器100的各结构构件中，近位侧也称为“基端侧”，远位侧也称为“前端侧”。此外，将位于前端侧的端部也称为“前端”，将位于前端以及前端附近的部分也称为“前端部”。并且，将位于基端侧的端部也称为“基端”，将位于基端及基端附近的部分也称为“基端部”。
76.关于心脏模型110，在其基端侧形成有心底部114，并且在其前端侧形成有心尖部113，其具有模仿了人的心脏的外侧形状。心血管模型111在心脏模型110的外侧，与心脏模型110接邻地配置。在使心血管模型111的内腔111l与主动脉模型160的内腔160l连通的状态下，心血管模型111的基端111p与主动脉模型160的第二连接部161j连接。此外，在心血管模型111的前端111d形成有与内腔111l连通的开口111o。
77.心包构件180是覆盖心脏模型110和心血管模型111的袋状的薄膜。心包构件180由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如，pva、聚氨基甲酸酯橡胶、硅橡胶等)形成。本实施方式的心包构件180的弹性比心脏模型110小。如图7所示，在心包构件180的内表面与心脏模型110的表面110s之间的空间sp(以下也称为“内部空间sp”)中，分别容纳有整个心脏模型110以及心血管模型111的前端侧的一部分。
78.在心包构件180上形成有贯通心包构件180的内外的多个通孔191～195。各通孔191～195将心包构件180的内部空间sp与外部的水槽21内连通。因此，在图1所示的使用状态下，心包构件180的内部空间sp成为被从各通孔191～195流入的水槽21内的流体充满的状态。
79.图8是示例了心包构件180的结构的说明图。在图8中，图示了以点ap为中心的5个同心圆c1～c5(图8：用虚线表示的圆c1～c5)。点ap和最内侧的圆c1的附近相当于心包构件180中的覆盖心尖部113的位置。此外，最外侧的圆c5的附近相当于心包构件180中的覆盖心底部114的位置。换言之，在图8中，随着远离点ap而从圆c1朝向圆c5，心包构件180从覆盖心尖部113的位置向覆盖心底部114的位置移动。圆c1～c5以点ap为中心具有均等的间隔。即，圆c5的半径l5是圆c1的半径l1的五倍。类似地，圆c4的半径l4是圆c1的半径l1的四倍，圆c3
的半径l3是圆c1的半径l1的三倍，并且圆c2的半径l2是圆c1的半径l1的两倍。另外，这些点在以后的图9～图13中也是相同的。
80.在心包构件180中，在最内侧的圆c1上形成有9个通孔191。各通孔191是圆孔，其开口面积比其他通孔192～195中的任意一个都小。在心包构件180中，在圆c1的外侧的圆c2上形成有9个通孔192。各通孔192是圆孔，其开口面积比通孔191大，比通孔193～195小。在心包构件180中，在圆c2的外侧的圆c3上形成有9个通孔193。各通孔193是圆孔，其开口面积比通孔191及192大，比通孔194及195小。在心包构件180中，在圆c3的外侧的圆c4上形成有9个通孔194。各通孔194是圆孔，其开口面积比通孔191～193大，比通孔195小。在心包构件180中，在最外侧的圆c5上形成有9个通孔195。各通孔195是圆孔，其开口面积比其他通孔191～194中的任意一个都大。
81.如此，在本实施方式的心包构件180中，多个通孔191～195的开口面积从心包构件180覆盖心尖部113的位置(点ap和最内侧的圆c1的附近)朝向覆盖心底部114的位置(最外侧的圆c5的附近)逐渐变大。此外，在心包构件180中，多个通孔191～195配置在以覆盖点ap的位置为中心的同心圆c1～c5上。由于圆c1～c5是以点ap为中心具有均等的间隔，因此配置在相邻的圆上的多个通孔191～195彼此也同样具有均等的间隔。此外，在本实施方式的心包构件180中，在同心圆上排列的多个通孔191、192、193、194、195的数量相同(9个)。
82.另外，圆c5～c1的半径l5～l1可以任意地确定。即，圆c1～c5以及配置在相邻的圆上的多个通孔191～195也可以不以均等的间隔配置。此外，配置在圆c1～c5上的通孔的数量也可以不同。例如，配置在圆c1上的通孔191的数量、以及配置在圆c2上的通孔192的数量可以不同。配置在其他圆c3～c5上的通孔193～195的数量也同样地，可以相互不同。
83.如上所述，第一实施方式的心脏模拟器100包括心包构件180，该心包构件180覆盖心脏模型110及心血管模型111，并且形成有贯通内外的多个通孔191～195。因此，如图6及图7所示，从心血管模型111排出的造影剂ca(空心箭头)，在心包构件180的内部空间sp(心包构件180的内侧且心脏模型110及心血管模型111的外侧的空间)中，通过充满内部空间sp的流体而波纹状地缓慢地稀释，并从心包构件180的内部空间sp、经由多个通孔191～195向心包构件180的外部扩散并排出。其结果，在第一实施方式的心脏模拟器100中，能够使使用造影剂时的造影剂ca的流动(x射线图像)模仿真实生物体，即沿着心脏表面的小静脉扩展后扩散并消失在小静脉。
84.此外，在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉以及毛细血管从心尖部朝向心底部逐渐变粗，因此在心底部的一侧，相对大量的造影剂扩散并消失。根据第一实施方式的心脏模拟器100，如图8所示，心包构件180的各通孔191～195的开口面积从心包构件180覆盖心脏模型110的心尖部113的位置(点ap和最内侧的圆c1的附近)朝向覆盖心底部114的位置(最外侧的圆c5的附近)逐渐变大。因此，从心包构件180向外部扩散并排出的造影剂ca的量，能够与真实人体同样，从心尖部113朝向心底部114逐渐增多(图6、图7：在心包构件180的外侧图示的空白箭头)。
85.此外，在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉和毛细血管在心脏表面网状地布满。根据第一实施方式的心脏模拟器100，心包构件180的多个通孔191～195被配置在以心包构件180覆盖心脏模型110的心尖部113的位置(点ap)为中心的同心圆c1～c5上(图8)。因此，能够使从心包构件180向外部扩散并排出的造影剂ca的流动模仿真实人体。
86.此外，根据第一实施方式的心脏模拟器100，由于心包构件180由弹性比心脏模型110小的薄膜形成，因此针对心包构件180能够容易地形成多个通孔191～195。并且，还能够利用心包构件180的弹性，以将心血管模型111按压在心脏模型110上的状态进行保持。通过心血管模型111以按压在心脏模型110上的状态进行保持，由此能够将心脏模型110的变形(例如，搏动部60带来的搏动)传递给心血管模型111，并能够提高使用者的沉浸感。此外，通过心血管模型111以按压在心脏模型110上的状态进行保持，换言之，通过心脏模型110、心血管模型111、以及心包构件180未被固定，能够容易地更换它们。
87.《第二实施方式》
88.图9是示例了第二实施方式的心包构件180a的结构的说明图。第二实施方式的心脏模拟器100a具备心包构件180a来代替心包构件180。心包构件180a的多个通孔191～195的结构与第一实施方式不同。
89.在心包构件180a中，在最内侧的圆c1上形成有4个通孔191。类似地，在圆c1的外侧的圆c2上形成有5个通孔192，在圆c2的外侧的圆c3上形成有6个通孔193，在圆c3的外侧的圆c4上形成有7个通孔194，在最外侧的圆c5上形成有9个通孔195。各通孔191～195的尺寸与第一实施方式相同。如此，在心包构件180a中，在同心圆上排列的多个通孔191、192、193、194、195的数量各不相同，多个通孔191～195的数量从心包构件180a覆盖心尖部113的位置(点ap和最内侧的圆c1的附近)朝向覆盖心底部114的位置(最外侧的圆c5的附近)逐渐变多。
90.如此，形成在心包构件180a上的多个通孔191～195的结构能够进行各种改变，例如，同心圆上排列的多个通孔191、192、193、194、195的数量中的全部(图9)或者至少一部分也可以不同。在这样的第二实施方式的心脏模拟器100a中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。并且，根据第二实施方式的心脏模拟器100a，在同心圆上排列的多个通孔191～195的数量，从心包构件180a覆盖心脏模型110的心尖部113的位置(点ap和最内侧的圆c1的附近)朝向覆盖心底部114的位置(最外侧的圆c5的附近)逐渐变多。因此，从心包构件180a向外部扩散并排出的造影剂ca的量，能够与真实人体同样，从心尖部113朝向心底部114逐渐增多。
91.《第三实施方式》
92.图10是示例了第三实施方式的心包构件180b的结构的说明图。第三实施方式的心脏模拟器100b具备心包构件180b来代替心包构件180。心包构件180b包括多个通孔193，但不包括第一实施方式中描述的通孔191、192、194、195。
93.在心包构件180b中，在最内侧的圆c1上形成有9个通孔193。同样地，在圆c1的外侧的圆c2上、圆c2的外侧的圆c3上、圆c3的外侧的圆c4上、最外侧的圆c5上分别形成有9个通孔193。通孔193的尺寸与第一实施方式相同。换言之，在心包构件180b上，在同心圆上配置有相同大小及形状的通孔193，并且在同心圆上排列的多个通孔193的数量相同。
94.如此，形成在心包构件180b上的多个通孔193的结构能够进行各种改变，在心包构件180b上，也可以在同心圆上配置相同大小及形状的通孔193，还可以在同心圆上排列的多个通孔193的数量相同。在图10中，例示了具有比通孔191及192大且比通孔194及195小的开口面积的通孔193，但也可以在心包构件180b上形成具有任意的开口面积的通孔。在这样的第三实施方式的心脏模拟器100b中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。
95.《第四实施方式》
96.图11是示例了第四实施方式的心包构件180c的结构的说明图。第四实施方式的心脏模拟器100c具备心包构件180c来代替心包构件180。心包构件180c包括多个通孔193，但不包括第一实施方式中说明的通孔191、192、194、195。
97.在心包构件180c中，在最内侧的圆c1上形成有9个通孔193。类似地，在圆c1的外侧的圆c2上形成有11个通孔193，在圆c2的外侧的圆c3上形成有12个通孔193，在圆c3的外侧的圆c4上形成有14个通孔193，在最外侧的圆c5上形成有18个通孔193。换言之，在心包构件180c中，在同心圆上配置有相同大小及形状的通孔193，并且，在同心圆上排列的多个通孔193的数量，从心包构件180c覆盖心尖部113的位置(点ap和最内侧的圆c1的附近)朝向覆盖心底部114的位置(最外侧的圆c5的附近)逐渐变多。
98.如此，形成在心包构件180c上的多个通孔193的结构能够进行各种改变，在心包构件180c上，也可以在同心圆上配置相同大小及形状的通孔193，还可以在同心圆上排列的多个通孔193的数量不同。在图11中，例示了具有比通孔191及192大且比通孔194及195小的开口面积的通孔193，但也可以在心包构件180c上形成具有任意的开口面积的通孔。在这样的第四实施方式的心脏模拟器100c中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。
99.《第五实施方式》
100.图12是示例了第五实施方式的心包构件180d的结构的说明图。第五实施方式的心脏模拟器100d具备心包构件180d来代替心包构件180。心包构件180d具有多个通孔191、193的密度不同的多个区域(第一区域181、第二区域182)。
101.第一区域181是指在心包构件180d中、形成在心包构件180d的通孔的密度相对较高的区域。在图示的示例中，密集地形成有多个通孔191的区域(图12：单点划线框)相当于第一区域181。第一区域181设置在心脏模型110的心尖部113侧的位置(内侧的圆c1、c2的附近)。第二区域182是指在心包构件180d中、形成在心包构件180d的通孔的密度相对较低的区域。在图示的示例中，除了第一区域181以外的其他区域相当于第二区域182。在第二区域182形成有多个通孔193。
102.如此，形成在心包构件180d上的多个通孔191、193的结构能够进行各种改变，在心包构件180d上，也可以设置有通孔的密度相对较高的第一区域181以及通孔的密度相对较低的第二区域182。此外，在通孔的密度相对较高的第一区域181中，可以形成开口面积比第二区域182小的通孔191。此外，第一区域181和第二区域182中的通孔的开口面积可以相同，也可以在第一区域181形成开口面积比第二区域182大的通孔。在这样的第五实施方式的心脏模拟器100d中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。
103.在真实人体中，心脏表面的小动脉、小静脉和毛细血管中，小动脉和小静脉的各前端(心尖部侧的端部)在心尖部侧通过毛细血管连接。根据第五实施方式的心脏模拟器100d，在心包构件180d中的、心脏模型110的心尖部113侧的位置(内侧的圆c1、c2的附近)处，设置有多个通孔191的开口面积比设置于心底部114的多个通孔193小、且通孔191的密度相对较高的第一区域181。因此，能够通过该第一区域181模拟心脏表面的毛细血管，并能够使使用造影剂时的造影剂ca的流动进一步模仿真实生物体。
104.《第六实施方式》
105.图13是示例了第六实施方式的心包构件180e的结构的说明图。第六实施方式的心
脏模拟器100e具备心包构件180e来代替心包构件180。在心包构件180e上，代替多个通孔191～195而形成有多个通孔198、199。通孔198是长条形状(狭缝形状)的通孔。通孔199是多边形状(在图示的示例中为六边形)的通孔。各通孔198、199中的每一个具有不同的开口面积。此外，各通孔198、199不是都配置在同心圆c1～c5上，而是形成在心包构件180e上的随机的位置处。
106.如此，形成在心包构件180e上的多个通孔198、199的结构能够进行各种改变，也可以多个通孔198、199的每一个具有不同的形状，还可以具有不同的开口面积。此外，多个通孔198、199也可以不配置在同心圆上，而配置在心包构件180e上的随机的位置。在这样的第六实施方式的心脏模拟器100e中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。
107.《第七实施方式》
108.图14是第七实施方式的心脏模拟器100f的概略结构的示意图。第七实施方式的心脏模拟器100f具备心包构件180f来代替心包构件180。心包构件180f是覆盖心脏模型110和心血管模型111的袋状的薄膜，由多孔质体形成。心包构件180f可以由例如硅泡沫、聚氨酯泡沫、海绵橡胶或丙烯酸泡沫等发泡体形成。如图14的下部所示的放大图所示，构成心包构件180f的多孔质体的细孔197作为贯通心包构件180f的内外的多个通孔而发挥功能。
109.如上所述，心包构件180f的结构可以进行各种改变，可以构成为使用具有细孔197的多孔质体来代替在薄膜上形成通孔191～195。在这样的第七实施方式的心脏模拟器100f中，从心血管模型111排出的造影剂ca(空心箭头)，在心包构件180f的内部空间sp中，通过充满内部空间sp的流体而波纹状地缓慢地稀释，并从心包构件180f的内部空间sp、经由多个通孔(细孔197)向心包构件180f的外部扩散并排出。其结果，在这样的第七实施方式的心脏模拟器100f中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。此外，根据第七实施方式的心脏模拟器100f，能够容易地形成心包构件180f。
110.《第八实施方式》
111.图15是第八实施方式的心脏模拟器100g的概略结构的示意图。第八实施方式的心脏模拟器100g具备心包构件180g来代替心包构件180。心包构件180g是以覆盖心脏模型110和心血管模型111的表面的方式设置的多孔质体的层。在图15的示例中，心包构件180g的内表面与心脏模型110的表面110s接触，未形成第一实施方式中说明的内部空间sp(图6)。心包构件180g与第七实施方式相同，可以由例如硅泡沫、聚氨酯泡沫、海绵橡胶或丙烯酸泡沫等发泡体形成。如图15的下部示出的放大图所示，构成心包构件180g的多孔质体的细孔197作为贯通心包构件180g的内外的多个通孔而发挥功能。
112.如此，心包构件180g的结构能够进行各种改变，也可以是不具备第一实施方式中说明的内部空间sp而心包构件180g的内表面与心脏模型110的表面110s接触的方式。在这样的第八实施方式的心脏模拟器100g中，从心血管模型111排出的造影剂ca(空心箭头)，也顺着心包构件180g的细孔197扩散，并向心包构件180g的外部排出。其结果，在这样的第八实施方式的心脏模拟器100g中，也能够起到与上述第一实施方式相同的效果。此外，根据第八实施方式的心脏模拟器100g，能够容易地形成心包构件180g。
113.《本实施方式的变形例》
114.本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施，例如也可以是如下所述的变形。
115.[变形例1]
[0116]
在第一实施方式～第八实施方式中，示出了人体模拟装置1的结构的一个示例。但是，人体模拟装置的结构可以进行各种改变。例如，人体模拟装置可以不包括水槽和覆盖水槽的覆盖部中的至少一个。例如，人体模拟装置也可以设置由触摸面板以外的单元(例如，语音、操作拨盘、按钮等)提供的输入部。
[0117]
[变形例2]
[0118]
在上述第一实施方式～第八实施方式中，示出了模型10的结构的一个示例。但是，模型的结构可以进行各种改变。例如，主动脉模型可以不设置上述第一连接部～第四连接部的至少一部分。例如，主动脉模型中的上述第一连接部～第四连接部的配置可以任意地变化，并且第一连接部可以不配置在主动脉弓或其附近处。类似地，第二连接部可以不配置在升主动脉或其附近处，第三连接部可以不配置在腹主动脉或其附近处，第四连接部可以不配置在髂总动脉部或其附近处。例如，主动脉模型所具有的生物体模型连接部的数量可任意变化，也可设置用于连接上文未提到的生物体模型(例如胃模型、胰脏模型、肾脏模型等)的、新的生物体模型连接部。
[0119]
例如，模型可以不包括心脏模型、肺模型、脑模型、肝脏模型、下肢模型和横膈膜模型的至少一部分。在省略肺模型和横膈膜模型的情况下，也可以一并省略呼吸动作部。例如，模型也可以构成为，还具有模拟肋骨、胸骨、胸椎、腰椎、股骨、颈骨等人体骨骼的至少一部分的骨模型的复合物。例如，上述心脏模型、肺模型、脑模型、肝脏模型、下肢模型和横膈膜模型的结构可以任意变化。例如，可以省略心脏模型的内腔和将流体输送到心脏模型的内腔的搏动部(图4)。肺模型可以在左右肺分别设置独立的内腔(图4)。下肢模型还可以包括覆盖大腿肌的皮肤模型(图5)。
[0120]
[变形例3]
[0121]
在第一实施方式～第八实施方式中，示出了心脏模拟器100、100a～100g的结构的一个示例。但是，心脏模拟器的结构可以进行各种改变。例如，心脏模拟器也可以独立于在图4或图5中说明的其他结构(其他模型、控制部、脉动部、搏动部、呼吸动作部、输入部、水槽等)，仅通过心脏模拟器实施。例如，心脏模拟器所具备的心脏模型和心血管模型中的至少一方具有模拟健康状态的心脏或心血管的模型、以及模拟具有病变部的心脏或心血管的模型，也可以将它们相互更换。例如，心脏模型、心血管模型和心包构件的至少一部分可以相互固定。在这种情况下，例如，可以使用由具有x射线透过性的软性材料即合成树脂(例如硅等)形成的带状的固定构件进行固定。
[0122]
例如，除了升主动脉的一部分和冠状动脉之外，心血管模型还可以包括模拟静脉的模型。例如，心血管模型可以具有人的冠状动脉或模拟冠状动脉的一部分的形状。在这种情况下，例如，可以是心血管模型的内腔分支为多个流路、能够使流体在心脏模型的表面扩散的结构。
[0123]
[变形例4]
[0124]
在上述第一实施方式～第八实施方式中，示出了心包构件180、180a～180g的结构的一个示例。但是，心包构件的结构可以进行各种改变。例如，心包构件也可以覆盖心脏模型的至少一部分，而不是整个心脏模型。在这种情况下，例如，也可以是心脏模型的心尖部的附近被心包构件覆盖且心脏模型的心底部的附近露出的结构。例如，心包构件也可以构
成为相对于心脏模型和心血管模型是可拆卸的。在这种情况下，也可以是预先准备根据健康状态及年龄的与造影剂的排出能力相应的多个心包构件、并能够将它们更换的结构。
[0125]
[变形例5]
[0126]
第一实施方式～第八实施方式的人体模拟装置及心脏模拟器的结构、以及上述变形例1～4的人体模拟装置及心脏模拟器的结构可以适当地组合。例如，可以在第二实施方式～第五实施方式的心脏模拟器中采用在第六实施方式中说明的形状的通孔。
[0127]
以上基于实施方式、变形例对本发明进行了说明，但本发明的上述实施方式是为了便于理解本发明的示例，并不用以限制本发明。凡在不超出本发明的精神和原则以及权利要求请求范围所作的变形、改进以及等同替换等，均包含在本发明的保护范围之内。另外，其技术特征如果在本说明书中没有被描述为不可或缺，则可以进行适当删除。
[0128]
附图标记说明
[0129]1…
人体模拟装置
[0130]
10
…
模型
[0131]
20
…
容纳部
[0132]
21
…
水槽
[0133]
22
…
覆盖部
[0134]
31
…
管状体
[0135]
40
…
控制部
[0136]
45
…
输入部
[0137]
50
…
脉动部
[0138]
51
…
管状体
[0139]
55
…
过滤器
[0140]
56
…
循环泵
[0141]
57
…
脉动泵
[0142]
60
…
搏动部
[0143]
61
…
管状体
[0144]
70
…
呼吸动作部
[0145]
71
…
管状体
[0146]
72
…
管状体
[0147]
100、100a～100g
…
心脏模拟器
[0148]
110
…
心脏模型
[0149]
111
…
心血管模型
[0150]
115
…
管状体
[0151]
120
…
肺模型
[0152]
121
…
气管模型
[0153]
130
…
脑模型
[0154]
131
…
脑血管模型
[0155]
140
…
肝脏模型
[0156]
141
…
肝血管模型
[0157]
150、150l、150r
…
下肢模型
[0158]
151、151l、151r
…
下肢血管模型
[0159]
160
…
主动脉模型
[0160]
161
…
升主动脉部
[0161]
161j
…
第二连接部
[0162]
162
…
主动脉弓部
[0163]
162j
…
第一连接部
[0164]
163
…
腹部主动脉部
[0165]
163ja
…
第三连接部
[0166]
163jb
…
流体供给部连接部
[0167]
164
…
髂总动脉部
[0168]
164j
…
第四连接部
[0169]
170
…
横膈膜模型
[0170]
180、180a～180g
…
心包构件
[0171]
181
…
第一区域
[0172]
182
…
第二区域
[0173]
191～195、198、199
…
通孔
[0174]
197
…
细孔