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(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】2022-12-23
(45)【発行日】2023-01-06
(54)【発明の名称】人体シミュレーション装置
(51)【国際特許分類】
G09B 23/34 20060101AFI20221226BHJP
【ＦＩ】
G09B23/34
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020551652
(86)(22)【出願日】2018-10-17
(86)【国際出願番号】 JP2018038674
(87)【国際公開番号】W WO2020079778
(87)【国際公開日】2020-04-23
【審査請求日】2021-03-25
(73)【特許権者】
【識別番号】390030731
【氏名又は名称】朝日インテック株式会社
(72)【発明者】
【氏名】浪間 聡志
(72)【発明者】
【氏名】久保 佑太
(72)【発明者】
【氏名】浅畑 絵里花
【審査官】鈴木 智之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１７００７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８８８４０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０２９８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７２３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２３７３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】再公表特許第２０１６／１５８２２２（ＪＰ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２１８４３７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｂ ２３／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
大動脈を模した内腔を有する大動脈モデルと、前記大動脈モデルに備えられた複数の生体モデル接続部と、
部分血管モデルが表面または内部に配設された少なくとも１つの生体モデルと、
前記大動脈モデルの前記内腔に流体を供給するための流体供給部を接続する流体供給部接続部とを備え、
前記少なくとも１つの生体モデルは、前記部分血管モデルの内腔と前記大動脈モデルの内腔とを連通させた状態で、前記複数の生体モデル接続部のうち、それぞれ対応する生体モデル接続部に着脱可能に接続されている人体シミュレーション装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの生体モデルは、脳を模した脳モデル、心臓を模した心臓モデル、肝臓を模した肝臓モデル、および下肢を模した下肢モデルのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項3】
前記部分血管モデルの一部分には、内部に病変を模擬した病変部が形成されている請求項１または請求項２に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つの生体モデルは心臓を模した心臓モデルを含み、
前記心臓モデルは、内腔を有しており、
さらに、前記心臓モデルの前記内腔に拡張媒体を送出及び吸出することにより前記心臓モデルを拍動させる拍動部が備えられ、
前記心臓モデルと前記拍動部とは、前記拍動部へと繋がる第１管状体と、前記第１管状体に接続されている、先端が心臓モデルの内腔に連通する第２管状体とを介して互いに接続されており、
前記流体供給部接続部には、前記流体供給部として、前記大動脈モデルに対して脈動させた流体を送出する脈動部が備えられ、
前記大動脈モデルと前記脈動部とは、第３管状体を介して互いに接続されている、
経皮的冠動脈形成術の手技を模擬するために用いられる請求項２または請求項３のうちのいずれか一項に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項5】
さらに横隔膜を模した横隔膜モデルと、前記横隔膜モデルに呼吸動作を模擬した動作をさせる呼吸動作部とを備える請求項２から請求項４のうちのいずれか一項に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項6】
大動脈を模した内腔を有する大動脈モデルと、前記大動脈モデルに備えられた１つの生体モデル接続部と、前記大動脈モデルの前記内腔に流体を供給するための流体供給部を接続する流体供給部接続部とを備え、
前記の１つの生体モデル接続部に、脳を模した部分血管モデルが表面または内部に配設された脳モデル、心臓を模した部分血管モデルが表面または内部に配設された心臓モデル、肝臓を模した部分血管モデルが表面または内部に配設された肝臓モデル、および下肢を模した部分血管モデルが表面または内部に配設された下肢モデルから選択された１つの生体モデルが、その前記部分血管モデルの内腔と前記大動脈モデルの前記内腔とを連通させた状態で着脱可能に接続されている人体シミュレーション装置。
【請求項7】
前記部分血管モデルの一部分には、内部に病変を模擬した病変部が形成されている請求項６に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項8】
前記生体モデルは前記心臓モデルであり、
前記心臓モデルは、内腔を有しており、
さらに、前記心臓モデルの前記内腔に拡張媒体を送出及び吸出することにより前記心臓モデルを拍動させる拍動部が備えられ、
前記心臓モデルと前記拍動部とは、前記拍動部へと繋がる第１管状体と、前記第１管状体に接続されている、先端が心臓モデルの内腔に連通する第２管状体とを介して互いに接続されており、
前記流体供給部接続部には、前記流体供給部として、前記大動脈モデルに対して脈動させた流体を送出する脈動部が備えられ、
前記大動脈モデルと前記脈動部とは、第３管状体を介して互いに接続されている、
経皮的冠動脈形成術の手技を模擬するために用いられる請求項６または請求項７に記載の人体シミュレーション装置。
【請求項9】
さらに横隔膜を模した横隔膜モデルと、前記横隔膜モデルに呼吸動作を模擬した動作をさせる呼吸動作部とを備える請求項６から請求項８のうちのいずれか一項に記載の人体シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、人体シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【0002】
循環器系や消化器系等の生体管腔内への低侵襲な治療または検査のために、カテーテル等の医療用デバイスが使用されている。また、医師等の術者が、これらの医療用デバイスを用いた手技を模擬することが可能な装置やシステムが知られている。例えば、特許文献１には、大動脈瘤もしくは大動脈解離が発生した患者の大動脈を模した大動脈モデルを備え、カテーテルを用いたステントグラフト内挿術の手技を模擬することが可能なシミュレーションシステムが開示されている。一方、例えば、特許文献２には、拡縮可能な訓練用心臓を備え、一般的に行われている開胸心臓手術である冠動脈バイパス術（ＣＡＢＧ：Coronary Artery Bypass Grafting）の手技を模擬することが可能な心臓シミュレーション装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－６４４８７号公報
【文献】特開２０１７－４０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１に記載のシミュレーションシステムでは、大動脈モデル以外の生体モデルを有さないため、シミュレーションシステムを用いて模擬できる手技の種類が限定されるという課題があった。また、特許文献２に記載の心臓シミュレーション装置では、カテーテル等の、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた手技の模擬について考慮されていない。
【0005】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた様々な手技の模擬が可能な人体シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0007】
（１）本発明の一形態によれば、人体シミュレーション装置が提供される。この人体シミュレーション装置は、大動脈を模した大動脈モデルと、一部の血管を模した部分血管モデルを含むとともに、人体内の一部を模した生体モデルと、を備え、前記大動脈モデルは、前記大動脈モデルの内腔と前記部分血管モデルの内腔とを連通させた状態で、前記生体モデルを着脱可能に接続する生体モデル接続部と、前記内腔に流体を供給するための流体供給部を接続する流体供給部接続部と、を備える。
【0008】
この構成によれば、人体シミュレーション装置では、生体モデル接続部に人体内の一部を模した生体モデルを接続することによって、循環器系や消化器系など、接続された生体モデルに応じた各器官の生体管腔に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の医療用デバイスを用いた様々な手技を模擬することができる。また、生体モデル接続部は、生体モデルを着脱可能に接続することができるため、手技に不要な生体モデルを取り外して別途保存することも可能であり、利便性を向上できる。
【0009】
（２）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記生体モデル接続部は、脳を模した脳モデルを接続するための第１接続部と、心臓を模した心臓モデルを接続するための第２接続部と、肝臓を模した肝臓モデルを接続するための第３接続部と、下肢を模した下肢モデルを接続するための第４接続部と、のうちの少なくとも２つ以上を備えていてもよい。この構成によれば、生体モデル接続部は、第１～第４接続部のうちの少なくとも２つ以上を備えるため、大動脈モデルに対して、脳モデル、心臓モデル、肝臓モデル、及び下肢モデルのうちの２つ以上を同時に接続することが可能となる。この結果、例えば、複数の血管に対する治療または検査を１つの人体シミュレーション装置で模擬することができる。
【0010】
（３）上記形態の人体シミュレーション装置では、前記大動脈モデルにおいて、前記第１接続部は、大動脈弓またはその近傍に配置され、前記第２接続部は、上行大動脈またはその近傍に配置され、前記第３接続部は、腹部大動脈またはその近傍に配置され、前記第４接続部は、総腸骨大動脈またはその近傍に配置されていてもよい。この構成によれば、大動脈モデルにおいて、第１接続部は大動脈弓またはその近傍に配置され、第２接続部は上行大動脈またはその近傍に配置され、第３接続部は腹部大動脈またはその近傍に配置され、第４接続部は総腸骨大動脈またはその近傍に配置されているため、大動脈モデルに接続された脳モデル、心臓モデル、肝臓モデル、及び下肢モデルを、実際の人体における脳、心臓、肝臓、下肢の位置に無理なく配置できる。
【0011】
（４）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記部分血管モデルは、前記一部の血管の各部をそれぞれ構成する複数の血管構成部を備え、前記複数の血管構成部のうちの少なくとも一部には、前記血管の内外部において病変を模擬した病変部が形成されていてもよい。この構成によれば、部分血管モデルは複数の血管構成部を備え、複数の血管構成部のうちの少なくとも一部には、病変を模擬した病変部が形成されている。このため、術者は、部分血管モデルに形成された病変部に対して、ガイドワイヤやカテーテル等の医療用デバイスを用いた手技（例えば、ＰＣＩ等の手技）を模擬できる。
【0012】
（５）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記生体モデル接続部は、前記大動脈モデルの前記内腔に繋がる開口の外周に形成された第１フランジ部を備え、前記部分血管モデルは、前記部分血管モデルの前記内腔に繋がる開口の外周に形成された第２フランジ部を備え、前記生体モデルは、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを突き合わせた状態で固定されることによって、前記大動脈モデルに接続されていてもよい。この構成によれば、大動脈モデル側の第１フランジ部と、部分血管モデル側の第２フランジ部とを突き合わせた状態で固定することによって、大動脈モデルに対して生体モデルを簡単に接続することができる。
【0013】
（６）上記形態の人体シミュレーション装置では、さらに、突き合わせた状態の前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との外縁に係合することで、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを固定する固定部材を備えていてもよい。この構成によれば、突き合わせた状態の第１フランジ部と第２フランジ部との外縁に係合する固定部材によって、第１フランジ部と第２フランジ部とを簡単に固定することができる。
【0014】
（７）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記部分血管モデルは、基端が前記生体モデル接続部に接続可能に構成されるとともに、先端が前記生体モデルの表面と内部とのうちの少なくとも一方に配設されていてもよい。この構成によれば、生体モデルの表面に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の後大脳動脈、心臓の左冠動脈及び右冠動脈等を模擬できる。また、生体モデルの内部に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の中大脳動脈、肝臓の肝動脈、下肢の大腿動脈等を模擬できる。
【0015】
（８）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記大動脈モデルと、前記大動脈モデルに接続された前記生体モデルとは、流体としての液体を満たすことが可能な水槽に収容されていてもよい。この構成によれば、大動脈モデル及び生体モデルは、液体を満たす水槽に収容されているため、大動脈モデルと生体モデルとを、実際の人体における各部と同様に湿潤状態に維持することができる。
【0016】
（９）上記形態の人体シミュレーション装置において、前記生体モデルは、内腔を有し、心臓を模した心臓モデルであり、さらに、前記心臓モデルの前記内腔に対する拡張媒体の送出及び吸出により、前記心臓モデルを拍動させる拍動部を備え、前記拡張媒体は、放射線透過性の液体であってもよい。この構成によれば、心臓モデルの内腔に対する拡張媒体の送出及び吸出を行う拍動部によって、心臓モデルを実際の人体と同様に拍動させることができる。また、拍動部では、拡張媒体として放射線透過性の液体が使用されるため、造影画像への拡張媒体の写り込みを抑制し、利用者の没入感を向上できる。
【0017】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、人体シミュレーション装置、血管モデルや臓器モデル等の生体モデル、人体シミュレーション装置の制御方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１実施形態の人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。
【図2】第１実施形態の人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。
【図3】大動脈モデルの構成の一例を示す図である。
【図4】モデルの構成の一例を示す図である。
【図5】モデルの構成の一例を示す図である。
【図6】心臓モデルの一例を示す図である。
【図7】モデルの構成の一例を示す説明図である。
【図8】モデルの構成の他の例を示す説明図である。
【図9】生体モデル接続部の一例について説明する図である。
【図10】生体モデル接続部の他の例について説明する図である。
【図11】生体モデル接続部の他の例について説明する図である。
【図12】固定部材の一例について説明する図である。
【図13】固定部材の一例について説明する図である。
【図14】不使用時における生体モデル接続部の一例について説明する図である。
【図15】制御部における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図16】第２モード処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図17】第２モード処理のステップＳ７６について説明する図である。
【図18】第２実施形態のモデルの構成の一例を示す説明図である。
【図19】第３実施形態の心臓モデルの一例を示す図である。
【図20】第４実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。
【図21】第５実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。
【図22】第６実施形態における人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。
【図23】第６実施形態における第２モード処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図24】第７実施形態における人体シミュレーション装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
＜第１実施形態＞
図１及び図２は、第１実施形態の人体シミュレーション装置１の概略構成を示す図である。本実施形態の人体シミュレーション装置１は、人体の循環器系、消化器系、呼吸器系等の生体管腔内に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた治療または検査の手技を模擬するために使用される装置である。人体シミュレーション装置１は、モデル１０と、収容部２０と、制御部４０と、入力部４５と、脈動部５０と、拍動部６０と、呼吸動作部７０とを備えている。
図１及び図２は、第１実施形態の人体シミュレーション装置１の概略構成を示す図である。本実施形態の人体シミュレーション装置１は、人体の循環器系、消化器系、呼吸器系等の生体管腔内に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた治療または検査の手技を模擬するために使用される装置である。人体シミュレーション装置１は、モデル１０と、収容部２０と、制御部４０と、入力部４５と、脈動部５０と、拍動部６０と、呼吸動作部７０とを備えている。
【0020】
図２に示すように、モデル１０は、人体の心臓を模した心臓モデル１１０と、肺を模した肺モデル１２０と、横隔膜を模した横隔膜モデル１７０と、脳を模した脳モデル１３０と、肝臓を模した肝臓モデル１４０と、下肢を模した下肢モデル１５０と、大動脈を模した大動脈モデル１６０とを備えている。以降、心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０を総称して「生体モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを総称して「呼吸器モデル」とも呼ぶ。肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを除く各生体モデルは、大動脈モデル１６０に接続されている。モデル１０の詳細は後述する。
【0021】
収容部２０は、水槽２１と、被覆部２２とを備える。水槽２１は、上部が開口した略直方体状の水槽である。図１に示すように、水槽２１の内部に流体を満たした状態で、水槽２１の底面にモデル１０が裁置されることで、モデル１０が流体内に没する。本実施形態では流体として水（液体）を使用するため、モデル１０を実際の人体と同様に湿潤状態に保つことできる。なお、流体としては他の液体（例えば、生理食塩水、任意の化合物の水溶液等）を採用してもよい。水槽２１に充填された流体は、モデル１０の大動脈モデル１６０等の内部に取り込まれ、血液を模擬した「模擬血液」として機能する。
【0022】
被覆部２２は、水槽２１の開口を覆う板状の部材である。被覆部２２の一方の面を流体に接触させ、他方の面を外気に接触させた状態で被覆部２２を裁置することにより、被覆部２２は波消し板として機能する。これにより、水槽２１の内部の流体が波打つことによる視認性の低下を抑制できる。本実施形態の水槽２１及び被覆部２２は、Ｘ線透過性を有すると共に透明性の高い合成樹脂（例えばアクリル樹脂）で形成されているため、外部からのモデル１０の視認性を向上できる。なお、水槽２１及び被覆部２２は他の合成樹脂を用いて形成されていてもよく、水槽２１と被覆部２２とが異なる材料で形成されていてもよい。
【0023】
制御部４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び記憶部を備え、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０の動作を制御する（詳細は後述する）。入力部４５は、利用者が人体シミュレーション装置１に対して情報を入力するために使用される種々のインターフェースである。入力部４５としては、例えば、タッチパネル、キーボード、操作ボタン、操作ダイヤル、マイク等を採用できる。以降、入力部４５としてタッチパネルを例示する。
【0024】
脈動部５０は、大動脈モデル１６０に対して脈動させた流体を送出する「流体供給部」である。具体的には、脈動部５０は、図１において白抜き矢印で示すように、水槽２１内の流体を循環させて、モデル１０の大動脈モデル１６０へと供給する。本実施形態の脈動部５０は、フィルタ５５と、循環ポンプ５６と、脈動ポンプ５７とを備えている。フィルタ５５は、管状体３１を介して水槽２１の開口２１Ｏと接続されている。フィルタ５５は、フィルタ５５を通過する流体を濾過することで、流体中の不純物（例えば、手技で使用された造影剤等）を除去する。循環ポンプ５６は、例えば、非容積式の遠心ポンプであり、水槽２１から管状体３１を介して供給される流体を、一定の流量で循環させる。
【0025】
脈動ポンプ５７は、例えば、容積式の往復ポンプであり、循環ポンプ５６から送出された流体に脈動を加える。脈動ポンプ５７は、管状体５１を介してモデル１０の大動脈モデル１６０と接続されている（図２）。このため、脈動ポンプ５７から送出された流体は、大動脈モデル１６０の内腔へと供給される。なお、脈動ポンプ５７としては、往復ポンプに代えて、低速運転させた回転ポンプを利用してもよい。また、フィルタ５５及び循環ポンプ５６は省略してもよい。管状体３１及び管状体５１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。
【0026】
拍動部６０は、心臓モデル１１０を拍動させる。具体的には、拍動部６０は、図１において斜線ハッチングを付した矢印で示すように、心臓モデル１１０の内腔に流体の送出を行うことで心臓モデル１１０を拡張させ、心臓モデル１１０の内腔の流体の吸出を行うことで心臓モデル１１０を収縮させる。拍動部６０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、心臓モデル１１０の拍動動作（拡張及び収縮動作）を実現する。拍動部６０において使用される流体（以降、「拡張媒体」とも呼ぶ）としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。拡張媒体は、ベンゼン、エタノール等の有機溶媒や、水等の放射線透過性の液体であることが好ましい。拍動部６０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。拍動部６０は、管状体６１を介してモデル１０の心臓モデル１１０と接続されている（図２）。管状体６１は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。
【0027】
呼吸動作部７０は、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０に呼吸動作を模擬した動作をさせる。具体的には、呼吸動作部７０は、図１においてドットハッチングを付した矢印で示すように、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とに対する流体の送出を行うことで、肺モデル１２０を拡張させると共に横隔膜モデル１７０を収縮させる。また、呼吸動作部７０は、肺モデル１２０の内腔と横隔膜モデル１７０とから流体の吸出を行うことで、肺モデル１２０を収縮させると共に横隔膜モデル１７０を弛緩させる。呼吸動作部７０は、これら送出及び吸出動作を繰り返すことで、肺モデル１２０及び横隔膜モデル１７０の呼吸動作を実現する。呼吸動作部７０において使用される流体としては、模擬血液と同様に、液体が使用されてもよく、例えば空気等の気体が使用されてもよい。呼吸動作部７０は、例えば、容積式の往復ポンプを用いて実現できる。呼吸動作部７０は、管状体７１を介してモデル１０の肺モデル１２０と接続され、管状体７２を介して横隔膜モデル１７０と接続されている（図２）。管状体７１，７２は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。
【0028】
図３は、大動脈モデル１６０の構成の一例を示す図である。大動脈モデル１６０は、人体の大動脈を模した各部、すなわち、上行大動脈を模した上行大動脈部１６１と、大動脈弓を模した大動脈弓部１６２と、腹部大動脈を模した腹部大動脈部１６３と、総腸骨大動脈を模した総腸骨大動脈部１６４とで構成されている。
【0029】
大動脈モデル１６０は、上行大動脈部１６１の端部において、心臓モデル１１０を接続するための第２接続部１６１Ｊを備えている。同様に、大動脈弓部１６２の近傍において、脳モデル１３０を接続するための第１接続部１６２Ｊを備え、腹部大動脈部１６３の近傍において、肝臓モデル１４０を接続するための第３接続部１６３Ｊａを備え、総腸骨大動脈部１６４の端部において、左右の下肢モデル１５０を接続するための２つの第４接続部１６４Ｊを備えている。なお、第２接続部１６１Ｊは上行大動脈部１６１またはその近傍に配置されていれば足り、第４接続部１６４Ｊは総腸骨大動脈部１６４またはその近傍に配置されていれば足りる。以降、これらの第１～第４接続部１６１Ｊ～１６４Ｊを総称して「生体モデル接続部」とも呼ぶ。また、大動脈モデル１６０は、腹部大動脈部１６３の近傍において、脈動部５０を接続するための流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えている。なお、流体供給部接続部１６３Ｊｂは、腹部大動脈部１６３の近傍に限らず、上行大動脈部１６１の近傍や、脳血管モデル１３１（例えば、総頸動脈）の近傍等の任意の位置に配置されてよい。また、大動脈モデル１６０は、異なる位置に配置された複数の流体供給部接続部１６３Ｊｂを備えてもよい。
【0030】
また、大動脈モデル１６０の内部には、上述した生体モデル接続部及び流体供給部接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、２つの第４接続部１６４Ｊ、流体供給部接続部１６３Ｊｂ）においてそれぞれ開口した内腔１６０Ｌが形成されている。内腔１６０Ｌは、脈動部５０から供給された模擬血液（流体）を、心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０へと輸送するための流路として機能する。
【0031】
本実施形態の大動脈モデル１６０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シリコン等）により形成されている。特に、ＰＶＡを使用する場合、ＰＶＡの親水性によって、液体内に没した大動脈モデル１６０の触感を、実際の人体の大動脈の触感に似せることができる点で好ましい。
【0032】
大動脈モデル１６０は、例えば、次のようにして作製できる。まず、人体の大動脈の形状を模した型を準備する。型は、実際の人体のコンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）画像や、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）画像等を解析して生成された人体モデルデータのうち、大動脈に相当する部分のデータを、例えば３Ｄプリンタに入力して印刷することによって作製できる。型は、石膏であってもよく、金属であってもよく、樹脂であってもよい。次に、準備した型の内側に、液状にした合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料が冷え固まったのち脱型する。このようにすれば、内腔１６０Ｌを有する大動脈モデル１６０を、簡単に作製できる。
【0033】
図４及び図５は、モデル１０の構成の一例を示す図である。図６は、心臓モデル１１０の一例を示す図である。図４に示すように、心臓モデル１１０は、心臓を模した形状であり、内部には内腔１１０Ｌが形成されている。本実施形態の心臓モデル１１０は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、シリコン等）により形成され、大動脈モデル１６０と同様に、人体モデルデータから作製された型の内側に合成樹脂材料を塗布し脱型することで作製し得る。また、心臓モデル１１０は、心臓血管モデル１１１と、管状体１１５とを備えている。なお、図６では、心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌ及び管状体１１５の図示を省略している。
【0034】
心臓血管モデル１１１は、上行大動脈の一部と冠動脈とを模した管状の血管モデルであり、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えば、ＰＶＡ、シリコン等）により形成されている。図６に示すように、心臓血管モデル１１１の基端１１１Ｐは、大動脈モデル１６０の第２接続部１６１Ｊに接続されている。ここで、心臓血管モデル１１１の基端１１１Ｐは、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌと、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第２接続部１６１Ｊに接続されている。また、図６に示すように、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄは、右冠動脈を模した管状の右冠動脈モデル１１２Ｒと、左冠動脈を模した管状の左冠動脈モデル１１２Ｌとに分岐して、心臓モデル１１０の表面１１０Ｓにそれぞれ配設されている。
【0035】
左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒは、それぞれ、各枝の先端部に、大動脈モデル１６０（内腔１６０Ｌ）から心臓血管モデル１１１（内腔１１１Ｌ）を介して供給された流体を、外部（水槽２１内）へ放出するための開口１１２Ｏを有している。なお、左右の冠動脈モデル１１２は、開口１１２Ｏを備えてもよく、備えなくてもよい。管状体１１５は、Ｘ線透過性を有する軟性素材の合成樹脂（例えばシリコン等）で形成された可撓性を有するチューブである。管状体１１５は、先端１１５Ｄが心臓モデル１１０の内腔１１０Ｌに連通するよう接続され、基端１１５Ｐが拍動部６０へと繋がる管状体６１に連通するよう接続されている。
【0036】
肺モデル１２０（図４）は、右肺及び左肺をそれぞれ模した形状であり、内部には、右肺と左肺とが連通した状態の１つの内腔１２０Ｌが形成されている。肺モデル１２０は、心臓モデル１１０の左右を覆う配置とされている。肺モデル１２０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肺モデル１２０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肺モデル１２０は、気管の一部を模した管状のモデルである気管モデル１２１を備えている。気管モデル１２１は、心臓モデル１１０の管状体１１５と同様の材料で作製できる。気管モデル１２１の材料と管状体１１５の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。気管モデル１２１は、先端１２１Ｄが肺モデル１２０の内腔１２０Ｌに連通するよう接続され、基端１２１Ｐが呼吸動作部７０へと繋がる管状体７１に連通するよう接続されている。
【0037】
横隔膜モデル１７０（図４）は、横隔膜を模した形状であり、内部には内腔１７０Ｌが形成されている。横隔膜モデル１７０は、心臓モデル１１０の下方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで脳モデル１３０とは逆方向）に配置されている。横隔膜モデル１７０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。横隔膜モデル１７０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、横隔膜モデル１７０には、横隔膜モデル１７０の内腔１７０Ｌと管状体７２の内腔とを連通させた状態で、呼吸動作部７０へと繋がる管状体７２が接続されている。
【0038】
脳モデル１３０（図４）は、脳を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。脳モデル１３０は、心臓モデル１１０の上方（換言すれば、心臓モデル１１０を挟んで横隔膜モデル１７０とは逆方向）に配置されている。脳モデル１３０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。脳モデル１３０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、脳モデル１３０は、左右で一対の総頸動脈から左右で一対の椎骨動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである脳血管モデル１３１を備えている。脳血管モデル１３１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。脳血管モデル１３１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、脳血管モデル１３１は動脈だけでなく、上大脳静脈や直静脈洞を含む主要静脈を模擬していてもよい。
【0039】
なお、脳モデル１３０は、ヒトの頭蓋及び頸椎を模した骨モデルをさらに備えた複合体であってもよい。例えば、頭蓋は、頭頂骨、側頭骨、後頭骨、蝶形骨を模擬した硬質樹脂ケースと、前頭骨を模擬した蓋と、を有し、頸椎は、内部に血管モデルが通過可能な貫通孔を有する矩形の樹脂体を複数有していてもよい。骨モデルを備える場合、骨モデルは血管モデル、脳モデル等の臓器モデルとは硬度の異なる樹脂で作製され、例えば、頭蓋をアクリル樹脂、椎骨をＰＶＡで作製することができる。
【0040】
脳血管モデル１３１は、先端１３１Ｄが脳モデル１３０に接続され、基端１３１Ｐが大動脈モデル１６０の第１接続部１６２Ｊ（例えば、ヒトにおける腕頭動脈、鎖骨下動脈、またはその近傍）に接続されている。ここで、脳血管モデル１３１の先端１３１Ｄは、心臓血管モデル１１１と同様に、椎骨を通過する椎骨動脈および脳モデル１３０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、後大脳動脈、中大脳動脈）を模していてもよく、さらに後交通動脈を模して総頸動脈末梢部と接続してもよい。また、脳血管モデル１３１の基端１３１Ｐは、脳血管モデル１３１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第１接続部１６２Ｊに接続されている。
【0041】
肝臓モデル１４０（図４）は、肝臓を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。肝臓モデル１４０は、横隔膜モデル１７０の下方に配置されている。肝臓モデル１４０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。肝臓モデル１４０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、肝臓モデル１４０は、肝動脈の一部を模した管状の血管モデルである肝臓血管モデル１４１を備えている。肝臓血管モデル１４１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。肝臓血管モデル１４１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。
【0042】
肝臓血管モデル１４１は、先端１４１Ｄが肝臓モデル１４０に接続され、基端１４１Ｐが大動脈モデル１６０の第３接続部１６３Ｊａに接続されている。ここで、肝臓血管モデル１４１の先端１４１Ｄは、心臓血管モデル１１１と同様に、肝臓モデル１４０の表面及び／または内部へと配設された他の血管（例えば、肝動脈）を模していてもよい。また、肝臓血管モデル１４１の基端１４１Ｐは、肝臓血管モデル１４１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第３接続部１６３Ｊａに接続されている。
【0043】
下肢モデル１５０（図５）は、右足に相当する下肢モデル１５０Ｒと、左足に相当する下肢モデル１５０Ｌとを備えている。下肢モデル１５０Ｒ，Ｌは、左右対称である点を除いて同じ構成を有するため、以降は区別せず「下肢モデル１５０」として説明する。下肢モデル１５０は、太腿にある大腿四頭筋や下腿の前脛骨筋、長腓骨筋や長趾伸筋等の主要組織のうち少なくとも一部を模した形状であり、内腔を有さない中実形状である。下肢モデル１５０の作製に採用し得る材料及び製法は、心臓モデル１１０と同様である。下肢モデル１５０の材料と心臓モデル１１０の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、下肢モデル１５０は、大腿動脈から足背動脈を含む主要動脈のうち少なくとも一部を模した管状の血管モデルである下肢血管モデル１５１（下肢血管モデル１５１Ｒ，Ｌ）を備えている。下肢血管モデル１５１は、心臓モデル１１０の心臓血管モデル１１１と同様の材料で作製できる。下肢血管モデル１５１の材料と心臓血管モデル１１１の材料は同じであってもよく、相違していてもよい。また、図示していないが、下肢血管モデル１５１は動脈だけでなく、総骨腸静脈から大伏在静脈を含む主要静脈を模擬していてもよい。
【0044】
下肢血管モデル１５１は、下肢モデル１５０の内部を、太腿から下腿側に向かって延伸方向に沿って延びる配置とされている。下肢血管モデル１５１は、先端１５１Ｄが下肢モデル１５０の下端（足根部から足背部に相当する位置）に露出し、基端１５１Ｐが大動脈モデル１６０の第４接続部１６４Ｊに接続されている。ここで、基端１５１Ｐは、下肢血管モデル１５１の内腔と、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌとを連通させた状態で、第４接続部１６４Ｊに接続されている。
【0045】
なお、上述した心臓血管モデル１１１、脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１及び下肢血管モデル１５１を総称して「部分血管モデル」とも呼ぶ。また、部分血管モデルと、大動脈モデル１６０とを総称して「血管モデル」とも呼ぶ。このような構成とすれば、各生体モデルの表面に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の後大脳動脈、心臓の左冠動脈及び右冠動脈等を模擬できる。また、各生体モデルの内部に配設された部分血管モデルによって、例えば、脳の中大脳動脈、肝臓の肝動脈、下肢の大腿動脈等を模擬できる。
【0046】
図７は、モデル１０の構成の一例を示す説明図である。本実施形態の人体シミュレーション装置１では、大動脈モデル１６０に対して、少なくとも１つ以上の生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を着脱することで、種々の態様のモデル１０を構成することができる。図７の例では、大動脈モデル１６０に対して心臓モデル１１０のみを装着し、他の生体モデル（肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）は取り外した状態でモデル１０を構成している。また、モデル１０には、大動脈モデル１６０に模擬血液を送出するための脈動部５０と、心臓モデル１１０を拍動させるための拍動部６０とが接続されている。例えば、人体シミュレーション装置１を利用して、虚血性心疾患に対する経皮的冠動脈形成術（ＰＣＩ：Percutaneous Coronary Intervention）のような、心臓カテーテル治療または検査についての手技を模擬する場合は、図７に示す態様のモデル１０を用いればよい。
【0047】
図８は、モデル１０の構成の他の例を示す説明図である。図８の例では、大動脈モデル１６０に対して脳モデル１３０のみを装着し、他の生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）は取り外した状態で、モデル１０を構成している。また、モデル１０には、大動脈モデル１６０に模擬血液を送出するための脈動部５０が接続されている。例えば、人体シミュレーション装置１を利用して、脳動脈瘤に対するコイル塞栓術のような、脳血管カテーテル治療または検査についての手技を模擬する場合は、図８に示す態様のモデル１０を用いればよい。
【0048】
なお、図７及び図８に示したのは、モデル１０の一例に過ぎない。大動脈モデル１６０に装着される生体モデル（心臓モデル１１０、肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）の組み合わせは、手技に必要な器官に応じて自由に変更できる。例えば、心臓モデル１１０と下肢モデル１５０とを装着したモデル１０を構成すれば、人体シミュレーション装置１を利用して、ＰＣＩの総大腿動脈アプローチ（ＴＦＩ：Trans-Femoral Intervention）の手技を模擬できる。その他、例えば、下肢モデル１５０を除く全ての生体モデルを装着してもよく、心臓モデル１１０と肺モデル１２０とを装着してもよく、肺モデル１２０と横隔膜モデル１７０とを装着してもよく、肝臓モデル１４０のみを装着してもよく、下肢モデル１５０のみを装着してもよい。
【0049】
このように、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、生体モデル接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、第４接続部１６４Ｊ）に人体内の一部を模した生体モデル（心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）を接続することによって、循環器系や消化器系など、接続された生体モデルに応じた各器官の生体管腔に対する、カテーテルやガイドワイヤ等の医療用デバイスを用いた様々な手技を模擬することができる。また、生体モデル接続部１６１Ｊ～１６４Ｊは、生体モデルを着脱可能に接続することができるため、手技に不要な生体モデルを取り外して別途保存することも可能であり、利便性を向上できる。
【0050】
また、本実施形態の人体シミュレーション装置１において、さらに、呼吸器系に関する生体モデル（肺モデル１２０、横隔膜モデル１７０）を接続すれば、呼吸器系の動作の影響を他の生体モデル（心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）に及ぼすことができるため、より実情に近い環境での手技の模擬を実現できる。
【0051】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１において、生体モデル接続部は、４種類の接続部（第１接続部１６２Ｊ、第２接続部１６１Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、第４接続部１６４Ｊ）を備えるため、大動脈モデル１６０に対して、心臓モデル１１０、脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０のうちの２つ以上を同時に接続することが可能となる。この結果、例えば、複数の血管に対する治療または検査を１つの人体シミュレーション装置１で模擬することができる。
【0052】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１では、大動脈モデル１６０において、第１接続部１６２Ｊは大動脈弓（大動脈弓部１６２）またはその近傍に配置され、第２接続部１６１Ｊは上行大動脈（上行大動脈部１６１）またはその近傍に配置され、第３接続部１６３Ｊａは腹部大動脈（腹部大動脈部１６３）またはその近傍に配置され、第４接続部１６４Ｊは総腸骨大動脈（総腸骨大動脈部１６４）またはその近傍に配置されているため、大動脈モデル１６０に接続された脳モデル１３０、心臓モデル１１０、肝臓モデル１４０、及び下肢モデル１５０を、実際の人体における脳、心臓、肝臓、下肢の位置に無理なく配置できる。
【0053】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１では、心臓モデル１１０の内腔に対する拡張媒体の送出及び吸出を行う拍動部６０によって、心臓モデル１１０を実際の心臓と同様に拍動させることができる。また、拍動部６０において、拡張媒体として放射線透過性の液体が使用された場合、造影画像への拡張媒体の写り込みを抑制し、利用者の没入感を向上できる。
【0054】
図９は、生体モデル接続部の一例について説明する図である。図９では、相互に直交するＸＹＺ軸を図示する。生体モデル接続部としての第２接続部１６１Ｊは、上行大動脈部１６１の端部に設けられ、上行大動脈部１６１の内腔１６１Ｌへと繋がる開口１６１Ｏを含んでいる。同様に、部分血管モデルとしての心臓血管モデル１１１は、心臓血管モデル１１１の端部（基端１１１Ｐ）に設けられ、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌへと繋がる開口１１１Ｏを含んでいる。大動脈モデル１６０に心臓モデル１１０を接続する際、本例では、第２接続部１６１Ｊの端面と心臓血管モデル１１１の端面とを突き合わせ、内腔１６１Ｌと内腔１１１Ｌとを連通させた状態で、クリップ等の留置具（図示省略）を用いて、第２接続部１６１Ｊと心臓血管モデル１１１とを固定する。これにより、大動脈モデル１６０に心臓モデル１１０を接続し、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌを流れる流体を、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌへと供給できる。
【0055】
なお、図９では、生体モデル接続部の一例として第２接続部１６１Ｊを例示し、部分血管モデルの一例として心臓血管モデル１１１を例示した。しかし、他の生体モデル接続部（第１接続部１６２Ｊ、第３接続部１６３Ｊａ、第４接続部１６４Ｊ）、流体供給部接続部１６３Ｊｂ、他の部分血管モデル（脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１、下肢血管モデル１５１）、及び気管モデル１２１についても同様の構成を採用できる。
【0056】
図１０及び図１１は、生体モデル接続部の他の例について説明する図である。図１０及び図１１のＸＹＺ軸は、図９のＸＹＺ軸にそれぞれ対応する。生体モデル接続部としての第２接続部１６１Ｊは、さらに、上行大動脈部１６１（大動脈モデル１６０）の内腔１６１Ｌへと繋がる開口１６１Ｏの外周に形成された第１フランジ部９１を備えている。第１フランジ部９１は、上行大動脈部１６１の延伸方向（Ｘ軸方向）に沿って上行大動脈部１６１の表面を覆う筒状体９１３と、筒状体９１３の開口１６１Ｏ側の端部に配置され、ＹＺ方向に拡がる円盤部材９１２とを有している。円盤部材９１２の略中央には、内腔１６１Ｌに連通する開口（貫通孔）９１２Ｏが形成されている。
【0057】
同様に、部分血管モデルとしての心臓血管モデル１１１は、さらに、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌへと繋がる開口１１１Ｏの外周に形成された第２フランジ部９２を備えている。第２フランジ部９２は、心臓血管モデル１１１の延伸方向（Ｘ軸方向）に沿って心臓血管モデル１１１の表面を覆う筒状体９２３と、筒状体９２３の開口１１１Ｏ側の端部に配置され、ＹＺ方向に拡がる円盤部材９２２とを有している。円盤部材９２２の略中央には、開口１１１Ｏに連通する開口（貫通孔）が形成されている。
【0058】
図１２及び図１３は、固定部材の一例について説明する図である。図１２及び図１３のＸＹＺ軸は、図９のＸＹＺ軸にそれぞれ対応する。図１２に示すように、固定部材９５は、切欠き９５Ｎを有する半円形状の部材であり、図１３に示すように、内部に第１，２フランジ部９１，９２と係合する係合部９５１が形成されている。第１フランジ部９１、第２フランジ部９２、及び固定部材９５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂等の合成樹脂により形成できる。
【0059】
大動脈モデル１６０に心臓モデル１１０を接続する際、本例では、図１１に示すように、第１フランジ部９１の円盤部材９１２の－Ｘ軸方向の面と、第２フランジ部９２の円盤部材９２２の＋Ｘ軸方向の面とを付き合わせた状態で、固定部材９５を用いて、第１，２フランジ部９１，９２を固定する。固定部材９５は、切欠き９５Ｎが筒状体９１３，９２３に嵌り込み、かつ、係合部９５１が円盤部材９１２，９２２の外縁に係合することで、第１，２フランジ部９１，９２を固定する。これにより、図９と同様に、大動脈モデル１６０に心臓モデル１１０を接続し、大動脈モデル１６０の内腔１６０Ｌを流れる流体を、心臓血管モデル１１１の内腔１１１Ｌへと供給できる。なお、他の生体モデル接続部、流体供給部接続部１６３Ｊｂ、他の部分血管モデル、及び気管モデル１２１に対しても、図１０～図１３の構成を採用してよい。
【0060】
このように、本例では、上行大動脈部１６１（大動脈モデル１６０）側の第１フランジ部９１と、心臓血管モデル１１１（部分血管モデル）側の第２フランジ部９２とを突き合わせた状態で固定することによって、大動脈モデル１６０に対して生体モデルを簡単に接続することができる。また、本例では、固定部材９５を利用して、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを簡単に固定できる。なお、固定部材９５を利用せずに第１及び第２フランジ部９１，９２を固定する場合、クリップ等の留置具を用いて円盤部材９１２，９２２を固定すればよい。
【0061】
なお、図１０及び図１１の例では、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２との突合面（具体的には、円盤部材９１２の－Ｘ軸方向の面と、円盤部材９２２の＋Ｘ軸方向の面）にはそれぞれ、弾性体からなる弾性体層９１４，９２４が配置されている。弾性体層９１４，９２４には、円盤部材９１２，９２２と同様に、開口１６１Ｏ，１１１Ｏに連通する開口（貫通孔）が形成されている。このような弾性体層９１４，９２４を有する構成とすれば、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２との接続部分、換言すれば、上行大動脈部１６１（大動脈モデル１６０）と心臓血管モデル１１１（部分血管モデル）との接続部分における気密性を向上でき、接続部分における流体の漏れを抑制できる。
【0062】
なお、上述した第１フランジ部９１及び第２フランジ部９２には、生体モデル接続部とそれに対応する部分血管モデルとの組毎に、異なる形状、異なる着色、異なる目印が施されていてもよい。例えば、第１接続部１６２Ｊの第１フランジ部９１と、脳血管モデル１３１の第２フランジ部９２とは黄色に着色され、第１接続部１６２Ｊの第１フランジ部９１と、心臓血管モデル１１１の第２フランジ部９２とは赤色に着色されていてもよい。このようにすれば、どの生体モデル（具体的には、生体モデルに繋がる部分血管モデル）を、どの生体モデル接続部に接続することが好ましいか、一見して把握できるため、使い勝手を向上できる。また、第１接続部１６２Ｊの第１フランジ部９１の円盤部材９１２と、脳血管モデル１３１の第２フランジ部９２の円盤部材９２２とを矩形形状とし、第１接続部１６２Ｊの第１フランジ部９１の円盤部材９１２と、心臓血管モデル１１１の第２フランジ部９２の円盤部材９２２とを半円形状としてもよい。このようにしても同様の効果を得られる。
【0063】
図１４は、不使用時における生体モデル接続部の一例について説明する図である。図１４のＸＹＺ軸は、図９のＸＹＺ軸にそれぞれ対応する。上行大動脈部１６１（大動脈モデル１６０）に対して生体モデル（心臓モデル１１０）を接続しない場合、図１０及び図１１で説明した第１フランジ部９１に代えて、図１４で示す閉塞部材９６を取り付ければよい。閉塞部材９６は、円盤部材９１２に代えて、開口を有さない円盤部材９６２を備えている。閉塞部材９６が取り付けられることにより、上行大動脈部１６１の上行大動脈部１６１に設けられた開口１６１Ｏが封止されるため、内腔１６１Ｌを通過する流体が開口１６１Ｏから漏れることを抑制できる。なお、他の生体モデル接続部、流体供給部接続部１６３Ｊｂ、他の部分血管モデル、及び気管モデル１２１に対しても、不使用時においては、図１４に示す閉塞部材９６を取り付けてよい。
【0064】
図１５は、制御部における処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部４０は、図１５に示す処理によって、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０の動作を制御する。制御部４０は、任意のタイミング（例えば、人体シミュレーション装置１の電源が投入されたタイミング、入力部４５から処理の開始指示を取得したタイミング等）で図１５の処理を開始する。
【0065】
ステップＳ１２において制御部４０は、心拍数ｉを取得する。具体的には、制御部４０は、入力部４５（タッチパネル）に心拍数を指定するための画面を表示させ、利用者により入力された値を取得し、心拍数ｉとする。利用者が心拍数を指定しなかった場合、制御部４０は心拍数ｉを所定のデフォルト値としてよい。ステップＳ１４において制御部４０は、呼吸数ｊを取得する。具体的には、制御部４０は、入力部４５に呼吸数を指定するための画面を表示させ、利用者により入力された値を取得し、呼吸数ｊとする。利用者が呼吸数を指定しなかった場合、制御部４０は呼吸数ｊを所定のデフォルト値としてよい。なお、ステップＳ１２及びＳ１４は同時に実施してもよい。
【0066】
ステップＳ１６において制御部４０は、動作対象を取得する。具体的には、制御部４０は、入力部４５に、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０のうち、どの動作部を動作対象とするかを指定するための画面を表示させ、利用者により指定された動作対象を取得する。なお、利用者は、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０のうち、１つ以上（複数可能）を動作対象として指定できる。ステップＳ１８において制御部４０は、ステップＳ１６で指定された動作対象が、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０の一部分であるか、全体であるかを判定する。指定された動作対象が一部分である場合（ステップＳ１８：部分）、制御部４０は処理をステップＳ２０へ遷移させる。一方、指定された動作対象が全体である場合（ステップＳ１８：全体）、制御部４０は処理をステップＳ３０へ遷移させる。
【0067】
ステップＳ２０において制御部４０は、ステップＳ１６で利用者から指定された動作部を動作させる。脈動部５０の動作を指定された場合、制御部４０は、脈動部５０における脈動数がステップＳ１２で取得された心拍数ｉと一致するように、脈動部５０を動作させる。拍動部６０の動作を指定された場合、制御部４０は、拍動部６０における拍動数がステップＳ１２で取得された心拍数ｉと一致するように、拍動部６０を動作させる。なお、脈動部５０と拍動部６０との両方を動作させる場合、制御部４０は、脈動部５０の位相と拍動部６０の位相とをずらしてもよい。呼吸動作部７０の動作を指定された場合、制御部４０は、呼吸動作部７０における呼吸数がステップＳ１４で取得された呼吸数ｊと一致するように、呼吸動作部７０を動作させる。
【0068】
ステップＳ２２において制御部４０は、処理の終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件には任意の種々の条件を採用できる。例えば、制御部４０は、人体シミュレーション装置１の電源が遮断された場合や、入力部４５から処理の終了指示を取得した場合等に、終了条件が成立したと判定できる。終了条件が成立した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御部４０は処理を終了させる。終了条件が成立していない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御部４０は処理をステップＳ２０へ遷移させ、指定された心拍数ｉ及び呼吸数ｊを用いた、指定された動作部の動作を継続する。
【0069】
一方、ステップＳ３０において制御部４０は、動作モードを取得する。具体的には、制御部４０は、入力部４５に、動作モードを「第１モード」と「第２モード」とのうち、どちらの動作モードとするかを指定するための画面を表示させ、利用者により指定された動作モードを取得する。本実施形態では、第１モードは、心拍数ｉ及び呼吸数ｊを一定に維持することで、拍動部６０における拍動数と、脈動部５０における脈動数と、呼吸動作部７０における呼吸数とを規則的に維持する動作モードを意味する。一方、第２モードは、心拍数ｉ及び呼吸数ｊを不規則に変化させることで、拍動部６０における拍動数と、脈動部５０における脈動数と、呼吸動作部７０における呼吸数とを不規則に変化させる動作モードを意味する。
【0070】
ステップＳ３２において制御部４０は、ステップＳ３０で取得した動作モードによって処理を遷移させる。ステップＳ３０で取得した動作モードが第１モードである場合（ステップＳ３２：第１モード）、制御部４０は、処理をステップＳ４０へ遷移させる。ステップＳ３０で取得した動作モードが第２モードである場合（ステップＳ３２：第２モード）、制御部４０は、処理をステップＳ５０へ遷移させる。ステップＳ５０の第２モード処理については、図１６において説明する。
【0071】
ステップＳ４０において制御部４０は、ステップＳ４０～Ｓ４６に示す第１モード処理を実行する。具体的には、ステップＳ４０において制御部４０は、脈動部５０における脈動数が、ステップＳ１２で取得された心拍数ｉから位相を９０度ずらした脈動数（ｉ，ｃｏｓ）となるように、脈動部５０を動作させる。ステップＳ４２において制御部４０は、拍動部６０における拍動数がステップＳ１２で取得された心拍数ｉと一致するように、拍動部６０を動作させる。ステップＳ４４において制御部４０は、呼吸動作部７０における呼吸数がステップＳ１４で取得された呼吸数ｊと一致するように、呼吸動作部７０を動作させる。
【0072】
その後、ステップＳ４６において制御部４０は、処理の終了条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ２２と同様に、終了条件には任意の種々の条件を採用できる。ステップＳ４６の終了条件とステップＳ２２の終了条件とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。終了条件が成立した場合（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、制御部４０は処理を終了させる。終了条件が成立していない場合（ステップＳ４６：ＮＯ）、制御部４０は処理をステップＳ４０へ遷移させ、第１モード処理を継続する。
【0073】
図１６は、第２モード処理の手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ５２において制御部４０は、現在時刻を取得して、開始時刻ｔ０とする。ステップＳ５４において制御部４０は、第２モード処理において使用する変数を初期化する。具体的には、制御部４０は、変数ｎ及び変数ｏに対して、ステップＳ１２（図１５）で取得した心拍数ｉを代入し、変数ｐに対して、ステップＳ１４（図１５）で取得した呼吸数ｊを代入する。
【0074】
ステップＳ６０～Ｓ６４において制御部４０は、変数ｎ，ｏ，ｐを用いて脈動部５０、拍動部６０、呼吸動作部７０を動作させる。具体的には、ステップＳ６０において制御部４０は、脈動部５０における脈動数が、変数ｎから位相を９０度ずらした脈動数（ｎ，ｃｏｓ）となるように、脈動部５０を動作させる。ステップＳ６２において制御部４０は、拍動部６０における拍動数が変数ｏと一致するように、拍動部６０を動作させる。ステップＳ６４において制御部４０は、呼吸動作部７０における呼吸数が変数ｐと一致するように、呼吸動作部７０を動作させる。変数ｎ，ｏ，ｐの初期化（ステップＳ５４）後のステップＳ６０～Ｓ６４では、変数ｎ及び変数ｏは利用者が入力した心拍数ｉに等しく、変数ｐは利用者が入力した呼吸数ｊに等しい。このため、変数ｎ，ｏ，ｐの初期化（ステップＳ５４）後のステップＳ６０～Ｓ６４は、一定に維持された心拍数ｉ（変数ｎ，ｏ）及び一定に維持された呼吸数ｊ（変数ｐ）を用いて、脈動部５０、拍動部６０、呼吸動作部７０が動作される。
【0075】
ステップＳ７０において制御部４０は、乱数を発生させ、この乱数を時間係数ｘとする。ステップＳ７２において制御部４０は、乱数を発生させ、この乱数を拍動係数ｋとする。
【0076】
ステップＳ７４において制御部４０は、時間係数ｘから、異常心拍発生時間ｍ１と、異常心拍継続時間ｍ２とを決定する。ここで、異常心拍発生時間ｍ１は、拍動部６０における拍動数、脈動部５０における脈動数、及び呼吸動作部７０における呼吸数の変化（一定から不規則へ）を開始する時間を意味する。また、異常心拍継続時間ｍ２は、拍動部６０における拍動数、脈動部５０における脈動数、及び呼吸動作部７０における呼吸数を不規則に維持する時間を意味する。制御部４０は、時間係数ｘを用いて、任意の方法で常心拍発生時間ｍ１と、異常心拍継続時間ｍ２とを決定できる。例えば、制御部４０は、異常心拍発生時間ｍ１＝ｔ０＋ｘ（ｍｉｎ）とし、異常心拍継続時間ｍ２＝ｘ（ｍｉｎ）としてよい。この場合、時間係数ｘ＝５を例に挙げると、異常心拍発生時間ｍ１＝ステップＳ５２の開始時間ｔ０から５分後となり、異常心拍継続時間ｍ２＝５分間となる。
【0077】
図１７は、第２モード処理のステップＳ７６について説明する図である。第２モード処理（図１６）のステップＳ７６において、制御部４０は、ステップＳ５２で取得した開始時間ｔ０と、開始時間ｔ０からの経過時間Δｔとの和（すなわち現在時間）が、ステップＳ７４で決定された異常心拍発生時間ｍ１より小さいか否かを判定する。異常心拍発生時間ｍ１より小さい場合（ステップＳ７６：ＹＥＳ、図１７：領域Ａ１）、制御部４０は、処理をステップＳ７８へ遷移させる。ステップＳ７８において制御部４０は、処理の終了条件が成立したか否かを判定する。図１５のステップＳ２２と同様に、終了条件には任意の種々の条件を採用できる。ステップＳ７８の終了条件とステップＳ２２の終了条件とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0078】
異常心拍発生時間ｍ１以上である場合（ステップＳ７６：ＮＯ、図１７：領域Ａ２又は領域Ａ３）、制御部４０は、処理をステップＳ８０へ遷移させる。ステップＳ８０において制御部４０は、ステップＳ５２で取得した開始時間ｔ０と、開始時間ｔ０からの経過時間Δｔとの和（すなわち現在時間）が、ステップＳ７４で決定された異常心拍発生時間ｍ１と異常心拍継続時間ｍ２との和より小さいか否かを判定する。時間ｍ１，ｍ２の和以上である場合（ステップＳ８０：ＮＯ、図１７：領域Ａ３）、制御部４０は、処理をステップＳ５２（開始時間ｔ０の取得）へ遷移させ、処理を繰り返す。
【0079】
時間ｍ１，ｍ２の和より小さい場合（ステップＳ８０：ＹＥＳ、図１７：領域Ａ２）、制御部４０は、処理をステップＳ８２へ遷移させる。ステップＳ８２において制御部４０は、ステップＳ１２（図１５）で取得した心拍数ｉと、ステップＳ７２で発生させた拍動係数ｋとを乗じた値に応じて、以下の第１～第３のパターンに処理を振り分ける。以下の第１～第３のパターンは、患者の重篤度合いを模擬した複数のパターンに相当する。図１６の例では、第３のパターンが最も重篤であり、第１のパターンが最も経度な場合を想定している。
【0080】
心拍数ｉ×拍動係数ｋの値が１８０以下である場合（ステップＳ８２：ｉ＊ｋ≦１８０）、ステップＳ８４において制御部４０は、第１のパターンで補正値を追加する。具体的には、制御部４０は、変数ｎに心拍数ｉ×拍動係数ｋを代入し、変数ｏに心拍数ｉ×拍動係数ｋを代入し、変数ｐに呼吸数ｊ×（呼吸数ｊ×拍動係数ｋ／変数ｏ）を代入する。
【0081】
心拍数ｉ×拍動係数ｋの値が１８０より大きく２４０以下である場合（ステップＳ８２：１８０＜ｉ＊ｋ≦２４０）、ステップＳ８６において制御部４０は、第２のパターンで補正値を追加する。具体的には、制御部４０は、変数ｎに心拍数ｉ×拍動係数ｋを代入し、変数ｏに０を代入し、変数ｐに呼吸数ｊ×（呼吸数ｊ×拍動係数ｋ／変数ｏ）を代入する。
【0082】
心拍数ｉ×拍動係数ｋの値が２４０より大きい場合（ステップＳ８２：２４０＜ｉ＊ｋ）、ステップＳ８８において制御部４０は、第３のパターンで補正値を追加する。具体的には、制御部４０は、変数ｎに心拍数ｉ×拍動係数ｋを代入し、変数ｏに０を代入し、変数ｐに０を代入する。
【0083】
ステップＳ８４，８６，８８が終了した後、制御部４０は、処理をステップＳ６０へ遷移させて上述の処理を繰り返す。これにより、ステップＳ６０，６２，６４では、第１～第３のパターンのいずれかで補正値が追加された後の変数ｎ，ｏ，ｐを用いて、換言すれば、第１～第３のパターン及びランダムに発生された拍動係数ｋを用いて不規則に変化された変数ｎ，ｏ，ｐを用いて、脈動部５０、拍動部６０、及び呼吸動作部７０が動作される。
【0084】
このように、本実施形態の人体シミュレーション装置１は、心臓を模した心臓モデル１１０と、血管を模した血管モデル（大動脈モデル１６０、心臓血管モデル１１１、脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１、下肢血管モデル１５１）とを備えるため、例えば、虚血性心疾患に対する経皮的冠動脈形成術（ＰＣＩ：Percutaneous Coronary Intervention）のような、心臓に対する、低侵襲な治療または検査のための医療用デバイスを用いた治療または検査についての手技を模擬することができる。また、人体シミュレーション装置１の制御部４０は、設定された心拍数ｉに応じて、心臓モデル１１０を拍動させる拍動部６０における拍動数と、大動脈モデル１６０等の各血管モデルへ送出する流体の脈動部５０における脈動数とを変更することができる（図１５：ステップＳ１２，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ４２）。このため、種々の拍動数及び脈動数条件下における治療または検査の手技を模擬することができる。
【0085】
また、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、制御部４０は、設定された呼吸数ｊに応じて、呼吸動作部７０における呼吸数を変更することができる（図１５：ステップＳ１４，Ｓ２０，Ｓ４４）。このため、より実情に即した態様で、治療または検査の手技を模擬することができる。さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１は、心拍数ｉ、呼吸数ｊを入力するための入力部４５を備えるため、人体シミュレーション装置１の利用者は、拍動部６０における拍動数、脈動部５０における脈動数、及び呼吸動作部７０における呼吸数を自由に設定することができる。
【0086】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、制御部４０は、拍動数、脈動数、及び呼吸数を規則的に維持することで、正常状態の患者を模擬した第１モード（図１５：ステップＳ４０～Ｓ４６）と、拍動数、脈動数、及び呼吸数を不規則に変化させることで、不整脈状態の患者を模擬した第２モード（図１５：ステップＳ５０、図１６）と、を切り替えて実行することができる。このため、本人体シミュレーション装置１によれば、正常状態と、不整脈状態と、の両方の状態下において治療または検査の手技を模擬することができる。
【0087】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、制御部４０は、第２モード（図１６）における心拍数ｉ及び呼吸数ｊ（すなわち、変数ｎ，ｏ，ｐ）を、患者の重篤度合いを模擬した第１～第３のパターンの中から、ランダムに決定された拍動係数ｋを用いてランダムに選択された１つのパターンに則して決定する（ステップＳ８２）。このため、実際の患者の容体の急変を模して、人体シミュレーション装置１の利用者に予測できない態様で、拍動部６０における拍動数、脈動部５０における脈動数、及び呼吸動作部７０における呼吸数を変化させることができる。このため、本人体シミュレーション装置１によれば、より実情に即した態様で、治療または検査の手技を模擬することができる。
【0088】
さらに、本実施形態の人体シミュレーション装置１によれば、制御部４０は、第２モード（図１６）において、拍動数、脈動数、及び呼吸数を一定に維持する第１周期（図１７：領域Ａ１，Ａ３）と、拍動数、脈動数、及び呼吸数を変化させる第２周期（図１７：領域Ａ２）とを繰り返し実行するため、不整脈の発生と小康状態とを繰り返す患者の状態を再現することができる。また、制御部４０は、第２モードにおいて、拍動数、脈動数、及び呼吸数を変化させる第２周期が開始する異常心拍発生時間ｍ１と、第２周期が継続する異常心拍継続時間ｍ２とを、ランダムに決定された時間係数ｘを用いてランダムに決定する（図１６：ステップＳ７４）。このため、人体シミュレーション装置１の利用者に予測できない態様で、拍動数、脈動数、及び呼吸数を変化させることができる。これらの結果、本人体シミュレーション装置１によれば、より実情に即した態様で、治療または検査の手技を模擬することができる。
【0089】
さらに、制御部４０は、脈動部５０、拍動部６０、呼吸動作部７０とのうちの少なくともいずれかを動作させる部分動作（図１５：ステップＳ２０）と、全体を動作させる全体動作（図１５：ステップＳ４０～Ｓ４４）とを切り替えて実行可能である（図１５：ステップＳ１８）。このため、人体シミュレーション装置１の利用者における利便性を向上できる。
【0090】
＜第２実施形態＞
図１８は、第２実施形態のモデル１０ａの構成の一例を示す説明図である。第１実施形態（図４）では、大動脈モデル１６０が備える生体モデル接続部のうち、第２接続部１６１Ｊに心臓モデル１１０を接続し、第１接続部１６２Ｊに脳モデル１３０を接続し、第３接続部１６３Ｊａに肝臓モデル１４０を接続し、第４接続部１６４Ｊに下肢モデル１５０を接続する場合を例示した。しかし、生体モデル接続部と、生体モデル接続部に接続される生体モデルとは、必ずしも上述した組み合わせでなくてもよい。例えば、図１８に示すように、第２接続部１６１Ｊに対して肝臓モデル１４０が接続されてもよい。また、第２実施形態では、複数の生体モデル接続部を備えていた大動脈モデル１６０に代えて、単一の生体モデル接続部（図示の例では第２接続部１６１Ｊ）を備える大動脈モデル１６０ａを備えていてもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
図１８は、第２実施形態のモデル１０ａの構成の一例を示す説明図である。第１実施形態（図４）では、大動脈モデル１６０が備える生体モデル接続部のうち、第２接続部１６１Ｊに心臓モデル１１０を接続し、第１接続部１６２Ｊに脳モデル１３０を接続し、第３接続部１６３Ｊａに肝臓モデル１４０を接続し、第４接続部１６４Ｊに下肢モデル１５０を接続する場合を例示した。しかし、生体モデル接続部と、生体モデル接続部に接続される生体モデルとは、必ずしも上述した組み合わせでなくてもよい。例えば、図１８に示すように、第２接続部１６１Ｊに対して肝臓モデル１４０が接続されてもよい。また、第２実施形態では、複数の生体モデル接続部を備えていた大動脈モデル１６０に代えて、単一の生体モデル接続部（図示の例では第２接続部１６１Ｊ）を備える大動脈モデル１６０ａを備えていてもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0091】
＜第３実施形態＞
図１９は、第３実施形態の心臓モデル１１０ｂの一例を示す図である。第１実施形態（図６）では、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄは、一体に形成された左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒに分岐するとした。しかし、左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒは、血管の各部をそれぞれ構成する複数の血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７を備えていてもよい。また、各血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７のうちの少なくとも一部には、血管の内外部において病変を模擬した病変部が形成されていてもよい。図１９の例では、左冠動脈モデル１１２Ｌの血管構成部１１２２の血管外部には、こぶ状の病変部ＬＰが形成されている。また、右冠動脈モデル１１２Ｒの血管構成部１１２６の血管内部には、狭窄状の病変部ＬＰが形成されている。このような第３実施形態の心臓モデル１１０ｂでは、さらに、同一の血管構成部について、病変部ＬＰを有さない血管構成部と、病変部ＬＰを有する血管構成部との両方が準備され、これらを付け替え可能に構成してもよい。
図１９は、第３実施形態の心臓モデル１１０ｂの一例を示す図である。第１実施形態（図６）では、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄは、一体に形成された左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒに分岐するとした。しかし、左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒは、血管の各部をそれぞれ構成する複数の血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７を備えていてもよい。また、各血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７のうちの少なくとも一部には、血管の内外部において病変を模擬した病変部が形成されていてもよい。図１９の例では、左冠動脈モデル１１２Ｌの血管構成部１１２２の血管外部には、こぶ状の病変部ＬＰが形成されている。また、右冠動脈モデル１１２Ｒの血管構成部１１２６の血管内部には、狭窄状の病変部ＬＰが形成されている。このような第３実施形態の心臓モデル１１０ｂでは、さらに、同一の血管構成部について、病変部ＬＰを有さない血管構成部と、病変部ＬＰを有する血管構成部との両方が準備され、これらを付け替え可能に構成してもよい。
【0092】
なお、図１９では心臓モデル１１０ｂについて例示した。しかし、部分血管モデルを有する他の生体モデル（図４：脳モデル１３０、肝臓モデル１４０、下肢モデル１５０）についても第３実施形態と同様の構成を採用できる。また、大動脈モデル１６０（図３）についても、第３実施形態と同様の構成を採用してよい。
【0093】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第３実施形態のモデル１０ｂによれば、部分血管モデル（心臓血管モデル１１１）は複数の血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７を備え、複数の血管構成部１１２１，１１２２，１１２５，１１２６，１１２７のうちの少なくとも一部には、病変を模擬した病変部ＬＰが形成されている。このため、術者は、部分血管モデルに形成された病変部ＬＰに対して、ガイドワイヤやカテーテル等の医療用デバイスを用いた手技（例えば、ＰＣＩ等の手技）を模擬できる。
【0094】
＜第４実施形態＞
図２０は、第４実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。第１実施形態（図１１）では、図１２及び図１３で示した構成の固定部材９５を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定した。しかし、固定部材９５とは異なる構成の固定部材を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定してもよい。例えば、図２０に示すように、ねじ９７を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定してもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
図２０は、第４実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。第１実施形態（図１１）では、図１２及び図１３で示した構成の固定部材９５を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定した。しかし、固定部材９５とは異なる構成の固定部材を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定してもよい。例えば、図２０に示すように、ねじ９７を用いて、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２とを固定してもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0095】
＜第５実施形態＞
図２１は、第５実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。第１実施形態（図１０）では、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２との突合面には、それぞれ、弾性体からなる弾性体層９１４，９２４が配置されているとした。しかし、弾性体層９１４，９２４のうち、少なくとも一方は省略されてもよい。例えば、図２１に示すように、第１フランジ部９１ｄは弾性体層を備えず、第２フランジ部９２ｄは弾性体層を備えない構成としてもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
図２１は、第５実施形態における生体モデル接続部について説明する図である。第１実施形態（図１０）では、第１フランジ部９１と第２フランジ部９２との突合面には、それぞれ、弾性体からなる弾性体層９１４，９２４が配置されているとした。しかし、弾性体層９１４，９２４のうち、少なくとも一方は省略されてもよい。例えば、図２１に示すように、第１フランジ部９１ｄは弾性体層を備えず、第２フランジ部９２ｄは弾性体層を備えない構成としてもよい。このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0096】
＜第６実施形態＞
図２２は、第６実施形態における人体シミュレーション装置１ｅの概略構成を示す図である。図２３は、第６実施形態における第２モード処理の手順の一例を示すフローチャートである。第１実施形態（図２，図１６）では、制御部４０は、第２モード処理において使用される時間係数ｘ及び拍動係数ｋを、乱数を用いてランダムに決定した。しかし、第２モード処理において使用される時間係数ｘ及び拍動係数ｋは、生体モデルの状態に応じて決定されてもよい。
図２２は、第６実施形態における人体シミュレーション装置１ｅの概略構成を示す図である。図２３は、第６実施形態における第２モード処理の手順の一例を示すフローチャートである。第１実施形態（図２，図１６）では、制御部４０は、第２モード処理において使用される時間係数ｘ及び拍動係数ｋを、乱数を用いてランダムに決定した。しかし、第２モード処理において使用される時間係数ｘ及び拍動係数ｋは、生体モデルの状態に応じて決定されてもよい。
【0097】
例えば、図２２に示すように、第６実施形態の人体シミュレーション装置１ｅにおいて、モデル１０ｅは、心臓血管モデル１１１の先端１１１Ｄ、具体的には、左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒの先端（図６、左右の冠動脈モデル１１２Ｌ，Ｒのうち心尖部側の端部）に配置されたセンサ１１９を備える。センサ１１９は、末梢血管における流体の圧力（模擬血液の血圧）を検出するセンサである。同様に、モデル１０ｅは、脳血管モデル１３１の先端１３１Ｄに配置されたセンサ１３９と、肝臓血管モデル１４１の先端１４１Ｄに配置されたセンサ１４９と、下肢血管モデル１５１の先端１５１Ｄに配置されたセンサ１５９とを備える。センサ１１９，１３９，１４９，１５９は、それぞれ、部分血管モデルの末梢部分における流体の圧力を測定する「圧力測定部」として機能する。
【0098】
図２３に示すように、第６実施形態の第２モード処理において、制御部４０ｅは、センサ１１９，１３９，１４９，１５９によって測定された圧力によって、時間係数ｘ及び拍動係数ｋを決定する。具体的には、図２３の第２モード処理では、図１６（第１実施形態）のステップＳ７０，Ｓ７２に代えて、ステップＳ９０，Ｓ９２，Ｓ９４が実行される。ステップＳ９０において制御部４０ｅは、センサ１１９，１３９，１４９，１５９の計測値を取得する。
【0099】
ステップＳ９２において制御部４０ｅは、ステップＳ９０で取得した各センサ計測値から、時間係数ｘを決定する。具体的には、制御部４０ｅは、センサ計測値を用いた演算（例えば、所定の係数を乗じる／除する）や、センサ計測値を用いた検索（例えば、予め定めたセンサ計測値閾値と時間係数との対応付けを検索）等の手段を用いて、時間係数ｘを決定できる。この際、制御部４０ｅは、単一のセンサの計測値のみを使用して時間係数ｘを決定してもよいし、複数のセンサの計測値を使用して時間係数ｘを決定してもよい。ステップＳ９４において制御部４０ｅは、ステップＳ９０で取得した各センサ計測値から、拍動係数ｋを決定する。制御部４０ｅは、ステップＳ９２と同様に、１つまたは複数のセンサ計測値を用いた演算や、１つまたは複数のセンサ計測値を用いた検索等の手段を用いて、拍動係数ｋを決定できる。
【0100】
このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第６実施形態の人体シミュレーション装置１ｅによれば、制御部４０ｅは、第２モード（図２３）における心拍数ｉ及び呼吸数ｊ（すなわち、変数ｎ，ｏ，ｐ）を、患者の重篤度合いを模擬した第１～第３のパターンの中から、血管モデル（心臓血管モデル１１１、脳血管モデル１３１、肝臓血管モデル１４１、下肢血管モデル１５１）の末梢部分における流体の圧力（すなわち、センサ１１９，１３９，１４９，１５９の計測値）に応じて選択された１つのパターンに則して決定する（ステップＳ８２）。すなわち、制御部４０ｅは、末梢血管における血圧の変化に対応させて、拍動部６０における拍動数、脈動部５０における脈動数、及び呼吸動作部７０における呼吸数を変化させることができる。このため、第６実施形態の人体シミュレーション装置１ｅによれば、より実情に即した態様で、治療または検査の手技を模擬することができる。
【0101】
＜第７実施形態＞
図２４は、第７実施形態における人体シミュレーション装置１ｆの概略構成を示す図である。第１実施形態（図２）では、人体シミュレーション装置１の装置構成の一例について説明した。しかし、人体シミュレーション装置１には、実際の治療または検査において使用される種々の装置が含まれていてもよい。例えば、図２４に示すように、第７実施形態の人体シミュレーション装置１ｆは、制御部４０ｆに接続されたモニタ（表示部）２００を備える。制御部４０ｆは、図１５及び図１６で説明した処理の実行中において、設定された心拍数ｉ、呼吸数ｊ、及び、第２モード処理で変更した心拍数ｉ及び呼吸数ｊ（すなわち、変数ｎ，ｏ，ｐ）を表すグラフを、モニタ２００に表示させる。
図２４は、第７実施形態における人体シミュレーション装置１ｆの概略構成を示す図である。第１実施形態（図２）では、人体シミュレーション装置１の装置構成の一例について説明した。しかし、人体シミュレーション装置１には、実際の治療または検査において使用される種々の装置が含まれていてもよい。例えば、図２４に示すように、第７実施形態の人体シミュレーション装置１ｆは、制御部４０ｆに接続されたモニタ（表示部）２００を備える。制御部４０ｆは、図１５及び図１６で説明した処理の実行中において、設定された心拍数ｉ、呼吸数ｊ、及び、第２モード処理で変更した心拍数ｉ及び呼吸数ｊ（すなわち、変数ｎ，ｏ，ｐ）を表すグラフを、モニタ２００に表示させる。
【0102】
このようにしても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第７実施形態の人体シミュレーション装置１ｆによれば、制御部４０ｆは、表示部２００に心拍数ｉ、呼吸数ｊの変化を表すグラフを表示させるため、より実情に即した態様で、治療または検査の場面を再現できると共に、利用者における利便性を向上できる。
【0103】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0104】
［変形例１］
上記第１～７実施形態では、人体シミュレーション装置１，１ｅ，１ｆの構成の一例を示した。しかし、人体シミュレーション装置の構成は種々の変更が可能である。例えば、人体シミュレーション装置は、水槽と、水槽を被覆する被覆部とのうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。例えば、人体シミュレーション装置は、タッチパネル以外の手段（例えば、音声、操作ダイヤル、ボタン等）による入力部を備えていてもよい。
上記第１～７実施形態では、人体シミュレーション装置１，１ｅ，１ｆの構成の一例を示した。しかし、人体シミュレーション装置の構成は種々の変更が可能である。例えば、人体シミュレーション装置は、水槽と、水槽を被覆する被覆部とのうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。例えば、人体シミュレーション装置は、タッチパネル以外の手段（例えば、音声、操作ダイヤル、ボタン等）による入力部を備えていてもよい。
【0105】
［変形例２］
上記第１～７実施形態では、モデル１０，１０ａ，ｂ，ｅ，ｆの構成の一例を示した。しかし、モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、大動脈モデルは、上述の第１～第４接続部のうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。例えば、大動脈モデルにおける上述の第１～第４接続部の配置は、任意に変更してよく、第１接続部は、大動脈弓またはその近傍に配置されていなくてもよい。同様に、第２接続部は、上行大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第３接続部は、腹部大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第４接続部は、総腸骨大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよい。例えば、大動脈モデルが有する生体モデル接続部の数は任意に変更することが可能であり、上述しない生体モデル（例えば、胃モデル、膵臓モデル、腎臓モデル等）を接続するための新たな生体モデル接続部を備えてもよい。
上記第１～７実施形態では、モデル１０，１０ａ，ｂ，ｅ，ｆの構成の一例を示した。しかし、モデルの構成は種々の変更が可能である。例えば、大動脈モデルは、上述の第１～第４接続部のうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。例えば、大動脈モデルにおける上述の第１～第４接続部の配置は、任意に変更してよく、第１接続部は、大動脈弓またはその近傍に配置されていなくてもよい。同様に、第２接続部は、上行大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第３接続部は、腹部大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよく、第４接続部は、総腸骨大動脈またはその近傍に配置されていなくてもよい。例えば、大動脈モデルが有する生体モデル接続部の数は任意に変更することが可能であり、上述しない生体モデル（例えば、胃モデル、膵臓モデル、腎臓モデル等）を接続するための新たな生体モデル接続部を備えてもよい。
【0106】
例えば、モデルは、心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルのうちの少なくとも一部を備えていなくてもよい。心臓モデルを省略する場合、拍動部についても併せて省略できる。肺モデルと横隔膜モデルとを省略する場合、呼吸動作部についても併せて省略できる。例えば、モデルは、肋骨、胸骨、胸椎、腰椎、大腿骨、頚骨等、ヒトの骨格の少なくとも一部分を模した骨モデルをさらに備えた複合体として構成されてもよい。
【0107】
例えば、上述した心臓モデル、肺モデル、脳モデル、肝臓モデル、下肢モデル、横隔膜モデルの構成は、任意に変更してよい。例えば、心臓モデルの内腔と、心臓モデルの内腔へ流体を送出する拍動部とは省略されてもよい（図４）。例えば、心臓モデルの心臓血管モデルには、左右の冠動脈モデルが備えられていなくてもよく、左右の冠動脈モデルはそれぞれ着脱可能に構成されていてもよい（図６）。例えば、肺モデルには、左右の肺にそれぞれ個別の内腔が設けられていてもよい（図４）。例えば、下肢モデルにはさらに、大腿筋を覆う皮膚モデルが備えられていてもよい（図５）。
【0108】
［変形例３］
上記第１～７実施形態では、制御部４０，４０ｅ，ｆにおける処理手順の一例を示した。しかし、制御部における処理は種々の変更が可能である。例えば、脈動部、拍動部、及び呼吸動作部の部分動作（図１５：ステップＳ２０，Ｓ２２）と、全体動作（図１５：ステップＳ３０～Ｓ５０）のうちの少なくとも一方は、省略してもよい。例えば、第１動作モード処理（図１５：ステップＳ４０～Ｓ４６）と、第２動作モード処理（図１５：ステップＳ５０、図１６、図２３）とのうちの少なくとも一方は、省略してもよい。例えば、制御部は、時間係数ｘと時間係数ｙとを統一した１つの変数を用いて、第２モード処理を実行してもよい。
上記第１～７実施形態では、制御部４０，４０ｅ，ｆにおける処理手順の一例を示した。しかし、制御部における処理は種々の変更が可能である。例えば、脈動部、拍動部、及び呼吸動作部の部分動作（図１５：ステップＳ２０，Ｓ２２）と、全体動作（図１５：ステップＳ３０～Ｓ５０）のうちの少なくとも一方は、省略してもよい。例えば、第１動作モード処理（図１５：ステップＳ４０～Ｓ４６）と、第２動作モード処理（図１５：ステップＳ５０、図１６、図２３）とのうちの少なくとも一方は、省略してもよい。例えば、制御部は、時間係数ｘと時間係数ｙとを統一した１つの変数を用いて、第２モード処理を実行してもよい。
【0109】
例えば、制御部は、呼吸数ｊと呼吸数ｊ（または変数ｐ）に基づく呼吸動作部の制御を実施しなくてもよい（図１５：ステップＳ２０，Ｓ４４、図１６：ステップＳ６４）。例えば、制御部は、心拍数ｉと心拍数ｉ（または変数ｎ）に基づく脈動部の制御を実施しなくてもよい（図１５：ステップＳ２０，Ｓ４０、図１６：ステップＳ６０）。例えば、制御部は、心拍数ｉと心拍数ｉ（または変数ｏ）に基づく拍動部の制御を実施しなくてもよい（図１５：ステップＳ２０，Ｓ４２、図１６：ステップＳ６２）。
【0110】
［変形例４］
第１～７実施形態の人体シミュレーション装置の構成、及び上記変形例１～３の人体シミュレーション装置の構成は、適宜組み合わせてもよい。
第１～７実施形態の人体シミュレーション装置の構成、及び上記変形例１～３の人体シミュレーション装置の構成は、適宜組み合わせてもよい。
【0111】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【0112】
１，１ｅ，ｆ…人体シミュレーション装置
１０，１０ａ，ｂ，ｅ…モデル
２０…収容部
２１…水槽
２２…被覆部
３１…管状体
４０，４０ｅ，ｆ…制御部
４５…入力部
５０…脈動部
５１…管状体
５５…フィルタ
５６…循環ポンプ
５７…脈動ポンプ
６０…拍動部
６１…管状体
７０…呼吸動作部
７１…管状体
７２…管状体
９１，９１ｄ…第１フランジ部
９２，９２ｄ…第２フランジ部
９５…固定部材
９６…閉塞部材
１１０，１１０ｂ…心臓モデル
１１１…心臓血管モデル
１１２…冠動脈モデル
１１２Ｌ…左冠動脈モデル
１１２Ｒ…右冠動脈モデル
１１５…管状体
１１９…センサ
１２０…肺モデル
１２１…気管モデル
１３０…脳モデル
１３１…脳血管モデル
１３９…センサ
１４０…肝臓モデル
１４１…肝臓血管モデル
１４９…センサ
１５０…下肢モデル
１５１…下肢血管モデル
１５９…センサ
１６０，１６０ａ…大動脈モデル
１６１…上行大動脈部
１６１Ｊ…第２接続部
１６２…大動脈弓部
１６２Ｊ…第１接続部
１６３…腹部大動脈部
１６３Ｊａ…第３接続部
１６３Ｊｂ…流体供給部接続部
１６４…総腸骨大動脈部
１６４Ｊ…第４接続部
１７０…横隔膜モデル
２００…モニタ
９１２…円盤部材
９１３…筒状体
９１４…弾性体層
９２２…円盤部材
９２３…筒状体
９２４…弾性体層
９５１…係合部
９６２…円盤部材
１１２１…血管構成部
１１２２…血管構成部
１１２６…血管構成部
１０，１０ａ，ｂ，ｅ…モデル
２０…収容部
２１…水槽
２２…被覆部
３１…管状体
４０，４０ｅ，ｆ…制御部
４５…入力部
５０…脈動部
５１…管状体
５５…フィルタ
５６…循環ポンプ
５７…脈動ポンプ
６０…拍動部
６１…管状体
７０…呼吸動作部
７１…管状体
７２…管状体
９１，９１ｄ…第１フランジ部
９２，９２ｄ…第２フランジ部
９５…固定部材
９６…閉塞部材
１１０，１１０ｂ…心臓モデル
１１１…心臓血管モデル
１１２…冠動脈モデル
１１２Ｌ…左冠動脈モデル
１１２Ｒ…右冠動脈モデル
１１５…管状体
１１９…センサ
１２０…肺モデル
１２１…気管モデル
１３０…脳モデル
１３１…脳血管モデル
１３９…センサ
１４０…肝臓モデル
１４１…肝臓血管モデル
１４９…センサ
１５０…下肢モデル
１５１…下肢血管モデル
１５９…センサ
１６０，１６０ａ…大動脈モデル
１６１…上行大動脈部
１６１Ｊ…第２接続部
１６２…大動脈弓部
１６２Ｊ…第１接続部
１６３…腹部大動脈部
１６３Ｊａ…第３接続部
１６３Ｊｂ…流体供給部接続部
１６４…総腸骨大動脈部
１６４Ｊ…第４接続部
１７０…横隔膜モデル
２００…モニタ
９１２…円盤部材
９１３…筒状体
９１４…弾性体層
９２２…円盤部材
９２３…筒状体
９２４…弾性体層
９５１…係合部
９６２…円盤部材
１１２１…血管構成部
１１２２…血管構成部
１１２６…血管構成部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】