(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-11
(45)【発行日】2022-10-19
(54)【発明の名称】手術シミュレータ
(51)【国際特許分類】
G09B 23/28 20060101AFI20221012BHJP
G09B 9/00 20060101ALI20221012BHJP
【ＦＩ】
G09B23/28
G09B9/00 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019193187
(22)【出願日】2019-10-24
(65)【公開番号】P2021067823
(43)【公開日】2021-04-30
【審査請求日】2021-09-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000241463
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】松田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】島田 雅俊
【審査官】赤坂 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０８６７５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０８４０６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】藤原武史 ほか，豊田合成技報，ＥＢＭ社とのＳｕｐｅＲ ＢＥＡＴ開発，2018年12月14日，Vol. 60，11-14頁
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｂ ２３／２８－２３／３４
Ｇ０９Ｂ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電エラストマーからなる誘電層と、導電エラストマーからなり、前記誘電層を挟む電極層とを有する誘電エラストマーアクチュエータである柔軟膜を有し、前記柔軟膜の少なくとも操作者に対向する外面にて模擬臓器を支持する本体部と、前記本体部が載置される載置面を有するケースと、
前記電極層間に電圧を印加する電源部と、を備える手術シミュレータにおいて、
前記本体部は、前記柔軟膜を支持する枠体と、前記電極層の一方及び他方にそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記枠体の外部に露出する一対の本体部接点と、を有しており、
前記ケースは、前記本体部が前記載置面に載置されることで前記一対の本体部接点にそれぞれ接する一対のケース接点を有している、
手術シミュレータ。
【請求項2】
前記ケースに対して着脱可能に設けられ、前記本体部を覆うカバーを備え、前記電源部は、前記ケースから前記カバーが取り外されているときには、電力供給を禁止する、
請求項１に記載の手術シミュレータ。
【請求項3】
前記本体部は、前記柔軟膜の厚さ方向において反転された姿勢にて前記載置面に載置可能な形状を有している、請求項１または請求項２に記載の手術シミュレータ。
【請求項4】
前記一対の本体部接点の一方及び他方は、前記本体部を反転させる軸線に関して対称な位置に設けられている、請求項３に記載の手術シミュレータ。
【請求項5】
前記模擬臓器は、前記柔軟膜の両外面に支持されている、請求項３または請求項４に記載の手術シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、手術シミュレータに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、心臓を対象とした手術の訓練に用いられる手術訓練装置が開示されている。上記手術訓練装置は、心臓を模擬した模擬体を、当該心臓の伸縮動作を模擬した態様にて動作させる駆動装置と、駆動装置の駆動態様を制御する制御装置とを備えている。駆動装置は、誘電エラストマーアクチュエータである柔軟膜と、柔軟膜を支持する枠部材と、枠部材を支持する支持柱とを有している。この柔軟膜は、誘電エラストマーからなる誘電層と、導電エラストマーからなり、誘電層を挟む電極層と、各電極層をその厚さ方向の両側から挟む絶縁層とを有している。
【0003】
こうした手術訓練装置においては、電極層間に電圧を印加することに伴って柔軟膜がその面に直交する方向に変位することを利用して心臓の伸縮動作を模擬した態様にて模擬体を動作させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－８６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、こうした手術シミュレータにおいては、模擬体が損傷した場合などに駆動装置（以下、本体部）を容易に交換できることが望まれている。しかしながら、特許文献１に記載の装置には、本体部と、本体部に対して電力を供給する電源部とを電気的に接続する構造が開示されていない。
【0006】
本発明の目的は、本体部を容易に交換することのできる手術シミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するための手術シミュレータは、誘電エラストマーからなる誘電層と、導電エラストマーからなり、前記誘電層を挟む電極層とを有する誘電エラストマーアクチュエータである柔軟膜を有し、前記柔軟膜の少なくとも操作者に対向する外面にて模擬臓器を支持する本体部と、前記本体部が載置される載置面を有するケースと、前記電極層間に電圧を印加する電源部と、を備える。前記本体部は、前記柔軟膜を支持する枠体と、前記電極層の一方及び他方にそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記枠体の外部に露出する一対の本体部接点と、を有しており、前記ケースは、前記本体部が前記載置面に載置されることで前記一対の本体部接点にそれぞれ接する一対のケース接点を有している。
【0008】
同構成によれば、ケースの載置面に本体部を載置することで、一対の本体部接点が一対のケース接点にそれぞれ接する。したがって、本体部を容易に交換することができる。
上記手術シミュレータにおいて、前記ケースに対して着脱可能に設けられ、前記本体部を覆うカバーを備え、前記電源部は、前記ケースから前記カバーが取り外されているときには、電力供給を禁止することが好ましい。
上記手術シミュレータにおいて、前記ケースに対して着脱可能に設けられ、前記本体部を覆うカバーを備え、前記電源部は、前記ケースから前記カバーが取り外されているときには、電力供給を禁止することが好ましい。
【0009】
同構成によれば、本体部を覆うカバーがケースに対して着脱可能に設けられている。このため、操作者が本体部接点やケース接点に触れることを抑制できる。
ここで、ケースに対して本体部を取り付ける作業や本体部を交換する作業を行う際に、電源からケース接点に対して電力供給が行われていると、作業者が万一、ケース接点や本体部接点に触れることで感電するおそれがある。そのため、感電防止のための手袋を付ける必要が生じるなど作業が煩雑になりやすい。
ここで、ケースに対して本体部を取り付ける作業や本体部を交換する作業を行う際に、電源からケース接点に対して電力供給が行われていると、作業者が万一、ケース接点や本体部接点に触れることで感電するおそれがある。そのため、感電防止のための手袋を付ける必要が生じるなど作業が煩雑になりやすい。
【0010】
この点、上記構成によれば、上記作業に先立ち、ケースからカバーが取り外されているときには、電力供給が禁止される。このため、作業者が万一、ケース接点や本体部接点に触れたとしても感電することはない。したがって、上記作業を一層容易に行うことができる。
【0011】
上記手術シミュレータにおいて、前記本体部は、前記柔軟膜の厚さ方向において反転された姿勢にて前記載置面に載置可能な形状を有していることが好ましい。
同構成によれば、本体部の表裏がないため、柔軟膜のいずれの外面に対しても模擬臓器を支持させることができる。したがって、本体部、ひいては手術シミュレータの取り扱いが容易となる。
同構成によれば、本体部の表裏がないため、柔軟膜のいずれの外面に対しても模擬臓器を支持させることができる。したがって、本体部、ひいては手術シミュレータの取り扱いが容易となる。
【0012】
上記手術シミュレータにおいて、前記一対の本体部接点の一方及び他方は、前記本体部を反転させる軸線に関して対称な位置に設けられていることが好ましい。
上記手術用シミュレータにおいて、前記模擬臓器は、前記柔軟膜の両外面に支持されていることが好ましい。
上記手術用シミュレータにおいて、前記模擬臓器は、前記柔軟膜の両外面に支持されていることが好ましい。
【0013】
同構成によれば、例えば柔軟膜の一方の外面と他方の外面とで模擬臓器の形状などを異ならせることができる。このため、１つの本体部でより多くの手術シミュレーションを行うことが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、本体部を容易に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】手術シミュレータの一実施形態の分解斜視図。
【図2】同実施形態の手術シミュレータのカバーが取り外された状態の平面図。
【図3】同実施形態の本体部の斜視図。
【図4】同実施形態の本体部の分解斜視図。
【図5】同実施形態の本体部の分解斜視図。
【図6】同実施形態の本体部の平面図。
【図9】同実施形態の手術シミュレータの電気的構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
【0017】
図１に示すように、手術シミュレータは、誘電エラストマーアクチュエータである柔軟膜２１を有し、柔軟膜２１の操作者に対向する外面にて模擬臓器４０を支持する本体部２０と、本体部２０が載置される載置面１１ｄを有するケース１０と、ケース１０に対して着脱可能に設けられ、本体部２０を覆うカバー５０とを備えている。
【0018】
次に、手術シミュレータの各構成について詳細に説明する。
＜本体部２０＞
図４に示すように、柔軟膜２１は、平面視正方形状をなしている。柔軟膜２１には、柔軟膜２１の面方向において並んで配置され、柔軟膜２１を駆動させる第１駆動部２２及び第２駆動部２３が設けられている。
＜本体部２０＞
図４に示すように、柔軟膜２１は、平面視正方形状をなしている。柔軟膜２１には、柔軟膜２１の面方向において並んで配置され、柔軟膜２１を駆動させる第１駆動部２２及び第２駆動部２３が設けられている。
【0019】
【0020】
第２駆動部２３は、柔軟膜２１の縁に沿って延在する略Ｕ字状の外周縁部２３ａと、外周縁部２３ａの両端Ｐ３，Ｐ４間を結ぶとともに直線状に延在する対向縁部２３ｂとを有している。
【0021】
第１駆動部２２及び第２駆動部２３の対向縁部２２ｂ，２３ｂ同士は、間隔をおいて対向している。
図５に示すように、第１駆動部２２及び第２駆動部２３はそれぞれ、誘電層２４と、誘電層２４を挟む一対の電極層としての第１電極層２５及び第２電極層２６とを備えている。第１駆動部２２及び第２駆動部２３は、誘電層２４を共有している。各第１電極層２５は、同一面上に位置している。各第２電極層２６は、同一面上に位置している。
図５に示すように、第１駆動部２２及び第２駆動部２３はそれぞれ、誘電層２４と、誘電層２４を挟む一対の電極層としての第１電極層２５及び第２電極層２６とを備えている。第１駆動部２２及び第２駆動部２３は、誘電層２４を共有している。各第１電極層２５は、同一面上に位置している。各第２電極層２６は、同一面上に位置している。
【0022】
本実施形態では、柔軟膜２１の操作者に対向する外面が、第１電極層２５により形成されている。また、柔軟膜２１の操作者に対向する外面とは反対側の外面が、第２電極層２６により形成されている。
【0023】
誘電層２４は、架橋されたポリロタキサンを含有する誘電エラストマーにより形成されている。具体的には、誘電エラストマーは、直鎖状分子としてのポリエチレングリコールと、環状分子としてのシクロデキストリンと、封鎖基としてのアダマンタンアミンとからなる。誘電層２４の厚さは、例えば、１～１０００μｍである。
【0024】
電極層２５，２６は、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーにより形成されている。上記絶縁性高分子としては、ポリロタキサンが用いられている。また、上記導電性フィラーとしては、ケッチェンブラック（登録商標）が用いられている。電極層２５，２６の厚さは、例えば、０．１～１０００μｍである。
【0025】
図５及び図６に示すように、第１駆動部２２の第１電極層２５には、柔軟膜２１の第１角部２１ａ側に突出する接点２５ａ１が設けられている。
第１駆動部２２の第２電極層２６には、柔軟膜２１の第２角部２１ｂ側に突出する接点２６ａ１が設けられている。
第１駆動部２２の第２電極層２６には、柔軟膜２１の第２角部２１ｂ側に突出する接点２６ａ１が設けられている。
【0026】
第２駆動部２３の第１電極層２５には、柔軟膜２１の第３角部２１ｃ側に突出する接点２５ａ２が設けられている。
第２駆動部２３の第２電極層２６には、柔軟膜２１の第４角部２１ｄ側に突出する接点２６ａ２が設けられている。
第２駆動部２３の第２電極層２６には、柔軟膜２１の第４角部２１ｄ側に突出する接点２６ａ２が設けられている。
【0027】
なお、柔軟膜２１において、第１角部２１ａと第３角部２１ｃとが対角に位置し、第２角部２１ｂとの第４角部２１ｄとが対角に位置している。
図３～図５に示すように、本体部２０は、柔軟膜２１を支持する枠体３０を備えている。
図３～図５に示すように、本体部２０は、柔軟膜２１を支持する枠体３０を備えている。
【0028】
枠体３０は、柔軟膜２１を厚さ方向の両側から挟む態様にて柔軟膜２１の周縁部を支持する枠部材３１Ａ及び枠部材３１Ｂを備えている。枠部材３１Ａ及び枠部材３１Ｂは、平面視正方形板状をなしており、平面視角丸正方形状の中心孔３１ａを有している。枠部材３１Ａ及び枠部材３１Ｂは、いずれも硬質樹脂製である。
【0029】
枠部材３１Ａ及び枠部材３１Ｂの一辺の外側面には、位置決め凸部３２が設けられている。
中心孔３１ａの内側には、柔軟膜２１の第１駆動部２２、及び第２駆動部２３が位置している。
中心孔３１ａの内側には、柔軟膜２１の第１駆動部２２、及び第２駆動部２３が位置している。
【0030】
枠部材３１Ａ及び枠部材３１Ｂは、柔軟膜２１の両主面の周縁部に対してそれぞれ両面テープ２７を介して固定されている。
図３～図６に示すように、枠部材３１Ａには、第１駆動部２２の接点２５ａ１に電気的に接続される接続部２９及び接続部２９に電気的に接続される本体部接点２８Ａが設けられている。
図３～図６に示すように、枠部材３１Ａには、第１駆動部２２の接点２５ａ１に電気的に接続される接続部２９及び接続部２９に電気的に接続される本体部接点２８Ａが設けられている。
【0031】
【0032】
枠部材３１Ａには、第２駆動部２３の接点２５ａ２に電気的に接続される接続部２９及び接続部２９に電気的に接続される本体部接点２８Ａが設けられている。
枠部材３１Ｂには、第２駆動部２３の接点２６ａ２に電気的に接続される接続部２９及び接続部２９に電気的に接続される本体部接点２８Ｂが設けられている。
枠部材３１Ｂには、第２駆動部２３の接点２６ａ２に電気的に接続される接続部２９及び接続部２９に電気的に接続される本体部接点２８Ｂが設けられている。
【0033】
各接続部２９は、中心孔３１ａに沿う略三角形板状をなしている。接続部２９は、枠部材３１Ａ，枠部材３１Ｂにおける柔軟膜２１に対向する内面に固定されており、接点２５ａ１，２５ａ２，２６ａ１，２６ａ２をそれぞれ覆っている。接続部２９は、銅などの導電性金属材料により成形されている。
【0034】
図６～図８に示すように、本体部接点２８Ａは、枠部材３１Ａを厚さ方向に貫通する貫通部２８ａと、貫通部２８ａから枠部材３１Ａの外側面まで延出される延出部２８ｂと、延出部２８ｂの延出方向における貫通部２８ａとは反対側において折り返されて枠部材３１Ａの外側面を覆う接点部２８ｃとを有している。
【0035】
同様に、本体部接点２８Ｂは、枠部材３１Ｂを厚さ方向に貫通する貫通部２８ａと、貫通部２８ａから枠部材３１Ｂの外側面まで延出される延出部２８ｂと、延出部２８ｂの延出方向における貫通部２８ａとは反対側において屈曲されて枠部材３１Ｂの外側面を覆う接点部２８ｃとを有している。
【0036】
本体部接点２８Ａ，２８Ｂの貫通部２８ａは、接続部２９に固定されている。
本体部接点２８Ａ，２８Ｂを構成する貫通部２８ａ、延出部２８ｂ、接点部２８ｃは、銅などの導電性金属材料により一体成形されている。
本体部接点２８Ａ，２８Ｂを構成する貫通部２８ａ、延出部２８ｂ、接点部２８ｃは、銅などの導電性金属材料により一体成形されている。
【0037】
枠体３０の両外面には、延出部２８ｂを覆う絶縁層３３が設けられている。
各本体部接点２８Ａ，２８Ｂの接点部２８ｃは、枠体３０の外部に露出している。
本体部２０は、柔軟膜２１の厚さ方向において反転された姿勢にてケース１０の載置面１１ｄに載置可能な形状を有している。すなわち、図３に示すように、本体部２０は、第１駆動部２２と第２駆動部２３との間を通って延在する軸線Ｃに関して対称な形状を有している。したがって、第１駆動部２２の本体部接点２８Ａと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ｂとは、上記軸線Ｃに関して対称な位置に設けられている。また、第１駆動部２２の本体部接点２８Ｂと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ａとは、上記軸線Ｃに関して対称な位置に設けられている。
各本体部接点２８Ａ，２８Ｂの接点部２８ｃは、枠体３０の外部に露出している。
本体部２０は、柔軟膜２１の厚さ方向において反転された姿勢にてケース１０の載置面１１ｄに載置可能な形状を有している。すなわち、図３に示すように、本体部２０は、第１駆動部２２と第２駆動部２３との間を通って延在する軸線Ｃに関して対称な形状を有している。したがって、第１駆動部２２の本体部接点２８Ａと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ｂとは、上記軸線Ｃに関して対称な位置に設けられている。また、第１駆動部２２の本体部接点２８Ｂと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ａとは、上記軸線Ｃに関して対称な位置に設けられている。
【0038】
ここで、第１駆動部２２の本体部接点２８Ａと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ｂとにより、本発明に係る一対の本体部接点が構成されている。また、第１駆動部２２の本体部接点２８Ｂと、第２駆動部２３の本体部接点２８Ａとにより、本発明に係る一対の本体部接点が構成されている。したがって、一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂの一方及び他方は、本体部２０を反転させる軸線Ｃに関して対称な位置に設けられている。
【0039】
＜模擬臓器４０＞
図１～図３に示すように、柔軟膜２１の上面、すなわち操作者に対向する外面の中心部には、生体組織の一部を模擬した模擬臓器４０が支持されている。本実施形態においては、冠動脈が表出する心臓表面の一部分を模擬した模擬臓器４０を用いている。模擬臓器４０は、枠部材３１Ａの中心孔３１ａよりも小さい平面視円形状の柔軟なシート状の模擬心筋４１と、模擬心筋４１の中央部から外方に向かって部分的に突出する円筒状の複数の模擬血管４２とを有している。模擬臓器４０は、シリコーンエラストマー等の弾性部材により一体成形されている。
図１～図３に示すように、柔軟膜２１の上面、すなわち操作者に対向する外面の中心部には、生体組織の一部を模擬した模擬臓器４０が支持されている。本実施形態においては、冠動脈が表出する心臓表面の一部分を模擬した模擬臓器４０を用いている。模擬臓器４０は、枠部材３１Ａの中心孔３１ａよりも小さい平面視円形状の柔軟なシート状の模擬心筋４１と、模擬心筋４１の中央部から外方に向かって部分的に突出する円筒状の複数の模擬血管４２とを有している。模擬臓器４０は、シリコーンエラストマー等の弾性部材により一体成形されている。
【0040】
模擬臓器４０は、模擬心筋４１全体が、互いに隣り合う第１駆動部２２及び第２駆動部２３に跨る態様にて柔軟膜２１に重ねられた状態で、柔軟膜２１の誘電層２４及び第１電極層２５に接着剤により固定されることにより柔軟膜２１に支持されている。
【0041】
本実施形態では、３本の模擬血管４２が各駆動部２２，２３の対向縁部２２ｂ，２３ｂに沿うように、互いに間隔をおいて平行に設けられている。
なお、模擬心筋４１の厚さは、０．５～５ｍｍが好ましい。本実施形態の模擬心筋４１の厚さは、１ｍｍである。
なお、模擬心筋４１の厚さは、０．５～５ｍｍが好ましい。本実施形態の模擬心筋４１の厚さは、１ｍｍである。
【0042】
ここで、柔軟膜２１としては、柔軟膜２１における模擬臓器４０が配置される直径２０ｍｍの領域内に対して１０ｇの荷重を加えた場合に、当該領域の下方への変位量が１～１００ｍｍとなる弾性特性を有することが好ましい。本実施形態の柔軟膜２１は、当該領域の下方への変位量が約１０ｍｍとなる弾性特性を有している。
【0043】
【0044】
収容部１１には、本体部２０が載置される平面視略正方形枠状の載置面１１ｄが設けられている。収容部１１は、本体部２０の互いに平行な一対の外側面２０ａに対向する第１内側面１１ａと、本体部２０の互いに平行な一対の外側面２０ｂに対向する第２内側面１１ｂとを有している。
【0045】
【0046】
第１内側面１１ａは、短軸方向Ｙに沿って延在している。
第２内側面１１ｂは、長軸方向Ｘに沿って延在している。
第１内側面１１ａには、一対の本体部接点２８Ａにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ａが設けられている。第１内側面１１ａには、一対の本体部接点２８Ｂにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ｂが設けられている。
第２内側面１１ｂは、長軸方向Ｘに沿って延在している。
第１内側面１１ａには、一対の本体部接点２８Ａにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ａが設けられている。第１内側面１１ａには、一対の本体部接点２８Ｂにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ｂが設けられている。
【0047】
ケース接点１３Ａは、ケース接点１３Ｂよりも上方に設けられている（図１参照）。
ケース接点１３Ａ，１３Ｂは、銅などの導電性金属材料により成形されている。
第２内側面１１ｂには、本体部２０の位置決め凸部３２が挿入される位置決め凹部１１ｃが形成されている。
ケース接点１３Ａ，１３Ｂは、銅などの導電性金属材料により成形されている。
第２内側面１１ｂには、本体部２０の位置決め凸部３２が挿入される位置決め凹部１１ｃが形成されている。
【0048】
ケース本体１０ａには、上方に向かって開口する都合４つの磁石収容穴１２ａが設けられている。より詳しくは、長軸方向Ｘにおける第１内側面１１ａよりも外側に、２つの磁石収容穴１２ａが短軸方向Ｙに互いに間隔をおいてそれぞれ設けられている。各磁石収容穴１２ａ内には、磁石１２が固定されている。
【0049】
ケース本体１０ａには、上方に向かって開口する２つのばね収容穴１４ａが設けられている。より詳しくは、長軸方向Ｘにおける第１内側面１１ａよりも外側に、２つの磁石収容穴１２ａが短軸方向Ｙに互いに間隔をおいて設けられている。各ばね収容穴１４ａには、ばね１４Ａ，１４Ｂが収容されている。ばね１４Ａ，１４Ｂは、鉄などの導電性金属材料により形成されている。ケース１０からカバー５０が取り外されている状態においては、各ばね１４Ａ，１４Ｂの上端部がばね収容穴１４ａよりも上方に突出している。
【0050】
図１に示すように、ケース本体１０ａの載置面１１ｄの内周側には、載置面１１ｄよりも一段低い底面１０ｂが設けられている。底面１０ｂの中央部には、ケース本体１０ａを厚さ方向に貫通する円孔１０ｃが開口している。円孔１０ｃは、平面視において模擬臓器４０と同心円をなすとともに模擬臓器４０の直径よりも大きい直径を有している。
【0051】
ケース本体１０ａの底面１０ｂと柔軟膜２１との間に形成される空間及び円孔１０ｃによって、柔軟膜２１の上下方向の変位が許容されている。
図１及び図２に示すように、ケース１０の載置面１１ｄに本体部２０が載置されることで、各本体部接点２８Ａが各ケース接点１３Ａに接するとともに、各本体部接点２８Ｂが各ケース接点１３Ｂに接する。
図１及び図２に示すように、ケース１０の載置面１１ｄに本体部２０が載置されることで、各本体部接点２８Ａが各ケース接点１３Ａに接するとともに、各本体部接点２８Ｂが各ケース接点１３Ｂに接する。
【0052】
＜カバー５０＞
図１に示すように、カバー５０は、ケース本体１０ａよりも僅かに小さい平面視略楕円板状のカバー本体５１を有している。カバー本体５１の中央部には、カバー本体５１を厚さ方向に貫通する円孔５１ａが形成されている。本実施形態のカバー本体５１は、アルミニウムにより形成されている。
図１に示すように、カバー５０は、ケース本体１０ａよりも僅かに小さい平面視略楕円板状のカバー本体５１を有している。カバー本体５１の中央部には、カバー本体５１を厚さ方向に貫通する円孔５１ａが形成されている。本実施形態のカバー本体５１は、アルミニウムにより形成されている。
【0053】
カバー本体５１の下面には、ケース１０の４つの磁石１２に磁気吸着される一対の金属プレート５２が取り付けられている。金属プレート５２は、鉄などの導電性金属材料により形成されている。一対の金属プレート５２は、平面視長方形板状であり、長軸方向Ｘにおいて円孔５１ａを挟むとともに、金属プレート５２の長手方向が短軸方向Ｙに沿うようにして設けられている。なお、本実施形態では、各金属プレート５２が両面テープによりカバー本体５１に固定されている。
【0054】
＜電源部６０＞
図９に示すように、手術シミュレータは、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の電極層２５，２６間に電圧を印加する電源部６０を備えている。
図９に示すように、手術シミュレータは、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の電極層２５，２６間に電圧を印加する電源部６０を備えている。
【0055】
各ケース接点１３Ｂには、各駆動部２２，２３の駆動態様を制御する駆動制御部６１が電気的に接続されている。各ケース接点１３Ａは、グラウンド電位とされている。駆動制御部６１には、電極層２５，２６間に電圧を印加するための電源６２がスイッチ６３を介して電気的に接続されている。駆動制御部６１には、入力部６６が電気的に接続されている。
【0056】
駆動制御部６１は、入力部６６からの入力信号に基づいて、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の電極層２５，２６間に電源６２から所定範囲（例えば、１００～１５００Ｖ）の直流電圧を印加する際の印加態様を制御する。具体的には、駆動制御部６１は、印加電圧を０～５Ｈｚの周波数の範囲内で可変設定することにより、第１駆動部２２及び第２駆動部２３を０～３００ＢＰＭ（Beats Per Minute）の範囲内で駆動する。
【0057】
各ケース接点１３Ｂに接する各本体部接点２８Ｂは、高電位とされる一方、各ケース接点１３Ａに接する各本体部接点２８Ａは、グラウンド電位とされる。
スイッチ６３には、抵抗６４を介して電源６５が電気的に接続されている。
スイッチ６３には、抵抗６４を介して電源６５が電気的に接続されている。
【0058】
ばね１４Ｂは、抵抗６４とスイッチ６３とを接続する電線Ｌ１に電気的に接続されている。ばね１４Ａは、グラウンド電位とされている。
ケース１０からカバー５０が取り外されている状態においては、スイッチ６３の電圧Ｖｓｗは、電源６５の電圧Ｖｄｄとなる。これにより、スイッチ６３が開成され、電源６２から本体部２０への電力供給が禁止される。
ケース１０からカバー５０が取り外されている状態においては、スイッチ６３の電圧Ｖｓｗは、電源６５の電圧Ｖｄｄとなる。これにより、スイッチ６３が開成され、電源６２から本体部２０への電力供給が禁止される。
【0059】
一方、ケース１０に対してカバー５０が取り付けられている状態においては、ばね１４Ａ，１４Ｂがカバー５０の一方の金属プレート５２に接する（図７参照）。このとき、ばね１４Ａ，１４Ｂ同士が金属プレート５２を介して電気的に接続されるため、スイッチ６３の電圧Ｖｓｗは、グラウンド電位となる。これにより、スイッチ６３が閉成され、電源６２から本体部２０へ電力が供給される。
【0060】
次に、本実施形態の作用について説明する。
手術シミュレータを用いた冠動脈バイパス手術の訓練に際しては、駆動制御部６１により第１駆動部２２及び第２駆動部２３への通電態様が制御されることで、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の駆動態様が制御され、柔軟膜２１及び模擬臓器４０の動作が制御される。
手術シミュレータを用いた冠動脈バイパス手術の訓練に際しては、駆動制御部６１により第１駆動部２２及び第２駆動部２３への通電態様が制御されることで、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の駆動態様が制御され、柔軟膜２１及び模擬臓器４０の動作が制御される。
【0061】
すなわち、第１駆動部２２の第１電極層２５と第２電極層２６との間に直流電圧が印加されると、第１駆動部２２の内部においてプラスの電荷とマイナスの電荷とが近づこうとする力によって、誘電層２４が厚さ方向に圧縮されて誘電層２４の面に沿った方向に伸張する。そして、第１駆動部２２の弾性力が低下することで自重により第１駆動部２２の中央部が下方に向けて変位するようになる。
【0062】
その後、第１駆動部２２への電圧の印加が停止されると、誘電層２４の厚さが復元されることで第１駆動部２２の弾性力が回復し、第１駆動部２２が上方に向けて変位することとなる。
【0063】
第２駆動部２３に電圧を印加した場合、及び電圧の印加を停止した場合も第１駆動部２２と同様に変位する。本実施形態では、第１駆動部２２及び第２駆動部２３に対して電圧を印加する位相を互いに異ならせるようにしている。このようにして、柔軟膜２１の第１駆動部２２及び第２駆動部２３が交互に上下動することで、第１駆動部２２及び第２駆動部２３に跨る態様にて柔軟膜２１に固定された模擬臓器４０が心臓の伸縮動作を模擬した態様にて動作するようになる。
【0064】
以上説明した本実施形態に係る手術シミュレータによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）本体部２０は、柔軟膜２１を支持する枠体３０と、電極層２５，２６の一方及び他方にそれぞれ電気的に接続されるとともに、枠体３０の外部に露出する一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂと、を有している。ケース１０は、本体部２０が載置面１１ｄに載置されることで一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ａ，１３Ｂを有している。
（１）本体部２０は、柔軟膜２１を支持する枠体３０と、電極層２５，２６の一方及び他方にそれぞれ電気的に接続されるとともに、枠体３０の外部に露出する一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂと、を有している。ケース１０は、本体部２０が載置面１１ｄに載置されることで一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂにそれぞれ接する一対のケース接点１３Ａ，１３Ｂを有している。
【0065】
こうした構成によれば、ケース１０の載置面１１ｄに本体部２０を載置することで、一対の本体部接点２８Ａ，２８Ｂが一対のケース接点１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ接する。したがって、本体部２０を容易に交換することができる。
【0066】
（２）電源部６０は、ケース１０からカバー５０が取り外されているときには、電力供給を禁止する。
こうした構成によれば、本体部２０を覆うカバー５０がケース１０に対して着脱可能に設けられている。このため、操作者が本体部接点２８Ａ，２８Ｂやケース接点１３Ａ，１３Ｂに触れることを抑制できる。
こうした構成によれば、本体部２０を覆うカバー５０がケース１０に対して着脱可能に設けられている。このため、操作者が本体部接点２８Ａ，２８Ｂやケース接点１３Ａ，１３Ｂに触れることを抑制できる。
【0067】
ここで、ケース１０に対して本体部２０を取り付ける作業や本体部２０を交換する作業を行う際に、電源６２からケース接点１３Ｂに対して電力供給が行われていると、作業者が万一、ケース接点１３Ｂや本体部接点２８Ｂに触れることで感電するおそれがある。そのため、感電防止のための手袋を付ける必要が生じるなど作業が煩雑になりやすい。
【0068】
この点、上記構成によれば、上記作業に先立ち、ケース１０からカバー５０が取り外される。そして、ケース１０からカバー５０が取り外されているときには、電力供給が禁止される。このため、作業者が万一、ケース接点１３Ｂや本体部接点２８Ｂに触れたとしても感電することはない。したがって、上記作業を一層容易に行うことができる。
【0069】
（３）本体部２０は、柔軟膜２１の厚さ方向において反転された姿勢にてケース１０の載置面１１ｄに載置可能な形状を有している。
こうした構成によれば、本体部２０の表裏がないため、柔軟膜２１のいずれの外面に対しても模擬臓器４０を支持させることができる。したがって、本体部２０、ひいては手術シミュレータの取り扱いが容易となる。
こうした構成によれば、本体部２０の表裏がないため、柔軟膜２１のいずれの外面に対しても模擬臓器４０を支持させることができる。したがって、本体部２０、ひいては手術シミュレータの取り扱いが容易となる。
【0070】
（４）柔軟膜２１の操作者に対向する外面が第１電極層２５により構成されており、第１電極層２５がグラウンド電位とされている。
こうした構成によれば、柔軟膜２１の操作者に対向する外面が絶縁層により構成されていないため、当該絶縁層によって柔軟膜２１の変形が制限されることを抑制できる。ここで、柔軟膜２１の操作者に対向する外面を構成する第１電極層２５がグラウンド電位とされているため、操作者が万一、第１電極層２５に触れたとしても感電することはない。したがって、印加電圧に対する柔軟膜の変形量を大きくすることができる。
こうした構成によれば、柔軟膜２１の操作者に対向する外面が絶縁層により構成されていないため、当該絶縁層によって柔軟膜２１の変形が制限されることを抑制できる。ここで、柔軟膜２１の操作者に対向する外面を構成する第１電極層２５がグラウンド電位とされているため、操作者が万一、第１電極層２５に触れたとしても感電することはない。したがって、印加電圧に対する柔軟膜の変形量を大きくすることができる。
【0071】
（５）柔軟膜２１の操作者に対向する外面とは反対側の外面が第２電極層２６により構成されている。
こうした構成によれば、柔軟膜２１の両外面が電極層２５，２６により構成されており、両外面が絶縁層により構成されていない。このため、絶縁層によって柔軟膜２１の変形が制限されない。したがって、印加電圧に対する柔軟膜２１の変形量を一層大きくすることができる。
こうした構成によれば、柔軟膜２１の両外面が電極層２５，２６により構成されており、両外面が絶縁層により構成されていない。このため、絶縁層によって柔軟膜２１の変形が制限されない。したがって、印加電圧に対する柔軟膜２１の変形量を一層大きくすることができる。
【0072】
（６）本体部接点２８Ａ，２８Ｂは、貫通部２８ａ、延出部２８ｂ、及び接点部２８ｃを有している。
こうした構成によれば、各枠部材３１Ａ，３１Ｂにおける柔軟膜２１に対向する内面には、本体部接点２８Ａ，２８Ｂによる段差が生じにくい。このため、各枠部材３１Ａ，３１Ｂと柔軟膜２１とを両面テープ２７により固定する際の密着性を高めることができる。
こうした構成によれば、各枠部材３１Ａ，３１Ｂにおける柔軟膜２１に対向する内面には、本体部接点２８Ａ，２８Ｂによる段差が生じにくい。このため、各枠部材３１Ａ，３１Ｂと柔軟膜２１とを両面テープ２７により固定する際の密着性を高めることができる。
【0073】
（７）ケース１０には、カバー５０を磁気吸着する磁石１２が設けられている。
こうした構成によれば、ケース１０に対してカバー５０を隙間無く安定して取り付けることができる。
こうした構成によれば、ケース１０に対してカバー５０を隙間無く安定して取り付けることができる。
【0074】
＜変形例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0075】
・模擬臓器４０を柔軟膜２１に対して、両面テープなどの粘着材を介して剥離可能に貼り付けるようにしてもよい。
・誘電層２４を構成する誘電エラストマーはポリロタキサンに限定されるものではなく、シリコーンエラストマーやアクリルエラストマー、ウレタンエラストマー等の他の誘電エラストマーであってもよい。
・誘電層２４を構成する誘電エラストマーはポリロタキサンに限定されるものではなく、シリコーンエラストマーやアクリルエラストマー、ウレタンエラストマー等の他の誘電エラストマーであってもよい。
【0076】
・電極層２５，２６を構成する導電エラストマーに含まれる絶縁性高分子はポリロタキサンに限定されるものではなく、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマー等の他の絶縁性高分子であってもよい。また、これら絶縁性高分子のうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
【0077】
・電極層２５，２６を構成する導電エラストマーに含まれる導電性フィラーはケッチェンブラックに限定されるものではなく、その他のカーボンブラックや、カーボンナノチューブ、銅や銀等の金属粒子であってもよい。また、これら導電性フィラーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。また、これら導電性フィラー材料自身からなる層であってもよい。
【0078】
・上記実施形態では、第１駆動部２２及び第２駆動部２３の２つの駆動部を備える柔軟膜２１について例示したが、柔軟膜２１は３つ以上の駆動部を備えるものであってもよいし、１つの駆動部を備えるものであってもよい。
【0079】
・手術シミュレータは、拍動下での冠動脈バイパス手術の訓練に用いられるものに限定されない。例えば、カテーテル手術等の心臓以外の伸縮動作する生体組織を対象とした手術の訓練に用いてもよい。
【0080】
・模擬臓器４０に設けられる模擬血管４２の配置は特に限定されるものではなく、訓練内容等に応じて適宜変更できる。例えば、第１駆動部２２及び第２駆動部２３に跨るように模擬血管４２を配置してもよい。
【0081】
・模擬心筋４１と模擬血管４２とを各別に形成した後に、模擬心筋４１に対して模擬血管４２を接着するなどして固定してもよい。
・模擬血管４２の数は１本や２本、４本以上であってもよい。
・模擬血管４２の数は１本や２本、４本以上であってもよい。
【0082】
・ケース１０からカバー５０が取り外されているときに、電源６２からの電力供給を禁止しないようにすることもできる。
・カバー５０を省略することもできる。
・カバー５０を省略することもできる。
【0083】
・模擬臓器４０が柔軟膜２１の両外面に支持されているものであってもよい。この場合、例えば柔軟膜２１の一方の外面と他方の外面とで模擬臓器４０の形状などを異ならせることができる。このため、１つの本体部２０で、より多くの手術シミュレーションを行うことが可能となる。
【0084】
・本体部２０は、反転された姿勢にて載置面１１ｄに載置できない形状であってもよい。
・柔軟膜２１の操作者に対向する外面とは反対側の外面が絶縁層によって構成されているものであってもよい。
・柔軟膜２１の操作者に対向する外面とは反対側の外面が絶縁層によって構成されているものであってもよい。
【符号の説明】
【0085】
１０…ケース、１０ａ…ケース本体、１０ｂ…底面、１０ｃ…円孔、１１…収容部、１１ａ…第１内側面、１１ｂ…第２内側面、１１ｃ…位置決め凹部、１１ｄ…載置面、１２…磁石、１２ａ…磁石収容穴、１３Ａ，１３Ｂ…ケース接点、１４Ａ，１４Ｂ…ばね、１４ａ…ばね収容穴、２０…本体部、２０ａ…外側面、２０ｂ…外側面、２１…柔軟膜、２１ａ…第１角部、２１ｂ…第２角部、２１ｃ…第３角部、２１ｄ…第４角部、２２…第１駆動部、２２ａ…外周縁部、２２ｂ…対向縁部、２３…第２駆動部、２３ａ…外周縁部、２３ｂ…対向縁部、２４…誘電層、２５…第１電極層、２５ａ１…接点、２５ａ２…接点、２６…第２電極層、２６ａ１…接点、２６ａ２…接点、２７…両面テープ、２８Ａ，２８Ｂ…本体部接点、２８ａ…貫通部、２８ｂ…延出部、２８ｃ…接点部、３０…枠体、３１Ａ，３１Ｂ…枠部材、３１ａ…中心孔、３２…位置決め凸部、３３…絶縁層、４０…模擬臓器、４１…模擬心筋、４２…模擬血管、５０…カバー、５１…カバー本体、５１ａ…円孔、５２…金属プレート、６０…電源部、６１…駆動制御部、６２…電源、６３…スイッチ、６４…抵抗、６５…電源、６６…入力部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
