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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-16
(54)【発明の名称】医療開頭技術の訓練のためのラットのバイオモデル
(51)【国際特許分類】
G09B 23/28 20060101AFI20230309BHJP
G09B 9/00 20060101ALI20230309BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20230309BHJP
【ＦＩ】
G09B23/28
G09B9/00 Z
B33Y80/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022544255
(86)(22)【出願日】2020-11-03
(85)【翻訳文提出日】2022-08-29
(86)【国際出願番号】 BR2020050448
(87)【国際公開番号】W WO2021146786
(87)【国際公開日】2021-07-29
(31)【優先権主張番号】BR1020200013785
(32)【優先日】2020-01-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】BR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516040729
【氏名又は名称】ファンダサウン オズワルド クルス
(74)【代理人】
【識別番号】100102978
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 初志
(74)【代理人】
【識別番号】100102118
【弁理士】
【氏名又は名称】春名 雅夫
(74)【代理人】
【識別番号】100160923
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 裕孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119507
【弁理士】
【氏名又は名称】刑部 俊
(74)【代理人】
【識別番号】100142929
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100148699
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 利光
(74)【代理人】
【識別番号】100188433
【弁理士】
【氏名又は名称】梅村 幸輔
(74)【代理人】
【識別番号】100128048
【弁理士】
【氏名又は名称】新見 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100129506
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 智彦
(74)【代理人】
【識別番号】100205707
【弁理士】
【氏名又は名称】小寺 秀紀
(74)【代理人】
【識別番号】100114340
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100214396
【弁理士】
【氏名又は名称】塩田 真紀
(74)【代理人】
【識別番号】100121072
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 和弥
(72)【発明者】
【氏名】ダ シウバ クレナ サルジェス マルアス
(72)【発明者】
【氏名】マルケス ヴァレリア クリスティーナ ロペス
(72)【発明者】
【氏名】ミューレル カルロス アルベルト
【テーマコード（参考）】
2C032
【Ｆターム（参考）】
2C032CA06
(57)【要約】
本発明は、開頭術の訓練に用いられる実験用ラットの代用モデルに関する。これに関連して、本発明は、医療開頭技術を訓練するためのラットモデルであって、ラットのものに類似する、4本の脚（21）および尾（22）を有する体部（2）と頭部（1）とを含み、体部（2）と頭部（1）とが連結可能（3）であり、頭部（1）が硬質の頭蓋骨を含む、ラットモデルを提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラットのものに類似する、4本の脚（21）および尾（22）を有する体部（2）と頭部（1）とを含む、医療開頭技術を訓練するためのラットモデルであって、体部（2）と頭部（2）とが連結可能（3）であり、頭部（1）が硬質の頭蓋骨を含むことを特徴とする、ラットモデル。
【請求項2】
硬質の頭蓋骨が赤みを帯びた色のゼラチン状物質（10）で満たされることを特徴とする、請求項1記載のラットバイオモデル。
【請求項3】
3Dプリント技術により製造されることを特徴とする、請求項1または2記載のラットバイオモデル。
【請求項4】
硬質の頭蓋骨がアイボリーホワイト色のABS単繊維を用いて製造されることを特徴とする、請求項1～3のいずれか一項記載のラットバイオモデル。
【請求項5】
バイオモデルの体部（2）が、シリコーンから製造され、かつ解剖学的に本物のラットに類似する要素、例えば咽頭、喉頭、気管、胃、および尾静脈（22）を伴って提供されることを特徴とする、請求項1～4のいずれか一項記載のラットバイオモデル。
【請求項6】
頭蓋骨が内部に半透明で疎水性の成形可能なシリコーンフィルムを含むことを特徴とする、請求項1～5のいずれか一項記載のラットバイオモデル。
【請求項7】
頭蓋骨の断面の深さおよび頭蓋骨に加えられる応力を測定するように適合されたひずみゲージ式センサを含むことを特徴とする、請求項1～6のいずれか一項記載のラットバイオモデル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の分野
本発明は、動物シミュレーターモデルに関する。より詳細には、本発明は、ラットにおける開頭術の技能のための動物シミュレーターバイオモデルに関する。
本発明は、動物シミュレーターモデルに関する。より詳細には、本発明は、ラットにおける開頭術の技能のための動物シミュレーターバイオモデルに関する。
【背景技術】
【0002】
発明の背景
調査において異なる動物種を使用することは、科学分野で数世紀にわたり採用されてきた実務である。しかし、実験動物科学は、1950年代まで専門分野として登場しなかった。この意味で、科学研究は、げっ歯類動物の生理学的および遺伝的特徴がヒトのものに近いという理由から、げっ歯類動物をモデルとして用いてきた。
調査において異なる動物種を使用することは、科学分野で数世紀にわたり採用されてきた実務である。しかし、実験動物科学は、1950年代まで専門分野として登場しなかった。この意味で、科学研究は、げっ歯類動物の生理学的および遺伝的特徴がヒトのものに近いという理由から、げっ歯類動物をモデルとして用いてきた。
【0003】
特に、ドブネズミ（Rattus norvegicus）という種が、幅広い様々な気候におけるその適応性および生存能力が理由で、動物研究において広く使用されている。この動物はそれでいて管理が容易であり、かつ高い繁殖能を有し、これが科学にとって特に魅力的である。
【0004】
この理由から、ラット（ドブネズミ）は、調査においておよび生物医科学課程の実習の授業で広く使用されている、特に、神経科学における実験的研究においておよび外科技術、例えば開頭術の訓練において広く使用されている、実験動物である。
【0005】
開頭術は、修復神経外科的施術において実施され、また、神経学的疾患、損傷、腫瘍、動脈瘤、骨折の研究において実験で実施される。モルモットとしてラットを用いる施術において、術者に十分な経験がない場合、動物の脳に損傷を与える、その動物に不可逆的な損傷を与える、またはその動物を死にいたらしめさえする危険が大きい。
【0006】
この理由から、少なくとも、実験的施術中にこれらの動物が受ける苦痛を軽減するために、動物生態学を模倣する人工モデルでこの技術を訓練することが促されるべき工夫である。
【0007】
このタイプの訓練は、動物における経口薬投与および静脈血採取の実習においてはすでに実現されている。これらの例において、技術者が本物の動物においてそれを行う前にその技術をモデルで実施することができるように、動物の人工レプリカ（バイオモデル）が作製されている。しかし、ラットにおける開頭術の訓練に適したモデルは未だ知られていない。
【0008】
例えば、Bioseblab社は、同社のウェブサイト（https://www.bioseblab.com/en/experimental-models/583-rat-training-simulator.html（非特許文献1））から購入可能な「Rat training simulator - BIO-RAT」と呼ばれる製品を販売しており、これは、基本的には、生きた動物の使用を必要とすることなく、必要とされる取り扱い技術および施術能力を習得するためのモデルである。
【0009】
販売されているモデルは、本物の動物の質感を有する皮膚、回転式の頭部、取り扱い易さのために柔軟性のある体部、動物の尾からの視認可能な血管、取り外し可能な尾、および血液リザーバを含む。したがって、このモデルは、ラットにおいて静脈物質採取技術を実習するために満足に使用することができる。
【0010】
Erler-Zimmer社は、インターネットサイト（https://www.erler-zimmer.de/shop/en/veterinary/miscellaneous/10440/mim olette-lab-rat（非特許文献2））でMimolette Lab Ratという製品を販売しており、これは、気管内挿管、心穿刺、および伏在静脈血採取の訓練のために生きたラットを使用する実務を終わらせるための特徴を有するように作製されたマネキンである。
【0011】
他方、Braintreeは、そのウェブサイト（https://www.braintreesci.com/prodinfo.asp?number=CU RVET（非特許文献3））でCurVet Rat Training Simulatorという製品を提供しており、これは大部分の従来的な経路による注射；マイクロチップ識別移植；取り扱いおよび拘束；経口投与；血液採取に理想的な尾側静脈；静脈内投与；ならびにフレキシブルカテーテルの挿入の訓練に適した本物のような皮膚科学的な皮膚を含む。
【0012】
文献「Three-dimensional printing: review of application in medicine and hepatic surgery」（Yao, et al, 2016：非特許文献4）は、医学分野における、例えば、教育ツール、訓練ツールとしてまたは術前準備としての3Dプリント（三次元プリント - 3DP）法の利用を提供する。この文献は、これらのモデルを用いて本物のように表現される、解剖学的構造、器官、または組織の教育の目的で使用されるモデルを作製するための3DPの利用の例を示す。
【0013】
この文献はさらに、3DPを使用して高い忠実性の心臓モデルをプリントし、それを29名の医学生の指導に取り入れたCostelloらによる研究に注目している。Costelloらは、学生らがこのモデルの利用により知識の獲得および構造の概念化において有意な改善を示したことを見出した。この文献によれば、この種の革新的なシミュレーションベースの教育アプローチは、異なる領域における学生らの関心を刺激する新たな機会を生むことができる。
【0014】
したがって、この研究は、外科的介入実務の訓練のためのラットモデルに特化したものではないが、科学にとってこのタイプの実務が重要であることを明確に示している。
【0015】
文献「Fracture Surface Analysis of 3D-Printed Tensile Specimens of Novel ABS-Based Materials」（Perez, A.R.T.; Roberson, D.A.; Wicker, R.B., 2014：非特許文献5）は、他方、3DPの利用のための改善された物理的特性を有する材料を生成する試みとして、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ABS）の機械的特性に強化材料を追加する試みを行った。この文献によると、3DP材料の押し出しのために最も広く使用されている材料の2つは、それらの寸法安定性および低いガラス転移温度が理由で、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ABS）およびポリ乳酸（PLA）である。
【0016】
上述のことから、通常であれば生きたモルモットにおいて行われる施術を訓練するためのバイオモデルの使用は、推奨されるべき実務であることが、当該分野の現在の状況においてすでに広く認識されていることが明らかである。
【0017】
特に、本明細書に記載される発明が着目する、モルモットとしてのラットの使用に関して、それらは未熟な技術者の誤った取り扱いにより引き起こされる痛みおよび損傷の一部から救われるべきであり、それらが様々な実験の間に経験する苦痛の少なくともわずかな部分からであってもこれらの動物を救うべきであることが広く認識されている。
【0018】
しかし、現在のところ、ラットバイオモデル（人工ラット）は、シリコーンから作製され、本物のような皮膚、気管、胃、および喉を有している。したがって、現在のモデルは、ピペットを用いた動物への経口投薬、尾への静脈注射、および喉への栄養チューブの挿入等の施術の実務についてのみ有効である。
【0019】
したがって、先行技術は医学的および外科的技術を訓練することを目的とするラットバイオモデルをすでに有しているが、本発明が目指す具体的目標に適うラットバイオモデル、すなわち、医療開頭技術の訓練を可能にするラットバイオモデルは確認されていない。
【0020】
以下でさらに詳述されるように、本発明は、上記の先行技術の問題を実用的かつ効果的な様式で解決することを目的とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0021】
【非特許文献1】https://www.bioseblab.com/en/experimental-models/583-rat-training-simulator.html
【非特許文献2】https://www.erler-zimmer.de/shop/en/veterinary/miscellaneous/10440/mim olette-lab-rat
【非特許文献3】https://www.braintreesci.com/prodinfo.asp?number=CU RVET
【非特許文献4】「Three-dimensional printing: review of application in medicine and hepatic surgery」（Yao, et al, 2016）
【非特許文献5】「Fracture Surface Analysis of 3D-Printed Tensile Specimens of Novel ABS-Based Materials」（Perez, A.R.T.; Roberson, D.A.; Wicker, R.B., 2014）
【発明の概要】
【0022】
本発明は、医療開頭技術を訓練するためのバイオモデルラットを提供することを目的とする。
【0023】
上記目的を達成するために、本発明は、開頭技術を訓練するためのラットモデルを提供する。当該モデルは、ラットのものに類似する、4本の脚21および尾を有する体部と頭部とを含み、体部および頭部は相互接続可能であり、頭部は硬質の頭蓋骨を含む。
【図面の簡単な説明】
【0024】
以下に示される詳細な説明は、添付図面およびそれら各々の参照番号を参照している。
【0025】
【図1】頭部および体部が強調表示されている本発明のラットバイオモデルを示している。
【図2】頭部が体部に嵌め込まれた本発明のラットバイオモデルの概要図を示す。
【図3】本発明のラットバイオモデルの頭部の背面図を示す。
【図4】本発明のラットバイオモデルの頭部の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
発明の詳細な説明
予め、以下の説明は本発明の好ましい態様から始まることを強調する。しかし、当業者に明らかなように、本発明は、この特定の具現化に限定されない。
予め、以下の説明は本発明の好ましい態様から始まることを強調する。しかし、当業者に明らかなように、本発明は、この特定の具現化に限定されない。
【0027】
すでに説明した通り、本発明のラットモデルは、開頭術の訓練においてラットと置き換わり、研究者による技術の向上および、その結果としての、その脳へのアクセスを必要とする研究のためのラットの数の削減を提供するために開発された。
【0028】
【0029】
より広く見ると、本発明は、ラットのものに類似する、4本の脚21および尾22を有する体部2、ならびに頭部1を含む、医療開頭技術を訓練するためのラットモデルを提供する。このバイオモデルを特別なものにし、開頭技術を訓練するための用途に適したものにする本発明の要素は、体部2と頭部1とが連結可能3であり、頭部1が硬質の頭蓋骨を含むという点にある。
【0030】
好ましくは、このバイオモデルの体部2は、より柔軟な材料、例えば、シリコーンから作製され、外面的に、体部2は、本物のラットの体部2のそれと類似する質感を有する。
【0031】
任意で、このバイオモデルの体部2は、解剖学的に本物のラットと類似し、様々な施術、例えば、ピペットを用いた動物への経口投薬、尾22への静脈注射、および喉への栄養チューブの挿入のシミュレーションを可能にする要素（例えば、咽頭、喉頭、気管、胃、および尾静脈22）を伴って提供され得る。したがって、このバイオモデルは、開頭術のためおよび注目される他の技術を訓練するための両方で使用され得る。
【0032】
図3および4は、本発明のラットバイオモデルの頭部1の背面図および上面図を示している。これらの図において、硬質の頭蓋骨が、動物の脳と類似の質感を有するゼラチン状物質10（好ましくは赤色）で満たされていることを確認することができる。したがって、この任意の構成を用いることで、訓練体験はさらによりリアルになる。
【0033】
好ましくは、このバイオモデルは、様々な物体の再現に関して非常に正確かつリアルであることが証明されている3Dプリント技術により製造される。モデリングのために、3Dプリントは、Blenderというソフトウェア（フリーウェア）を使用することができ、モデルは剥製の成体オスラットの頭蓋骨の構造に基づき得る。
【0034】
この任意の構成において、平均的な頭蓋骨の寸法は、全体の長さ4.5 cm、顎の長さ3.0 cm、幅1.2 cm、および厚さ2 mmであろう。しかし、これらの寸法は変更されてもよく、したがってこれは本発明の範囲の限定をなすものではない。
【0035】
任意で、硬質の頭蓋骨は、アイボリーホワイト色のABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）単繊維を用いて製造される。実際のプロトタイプにおけるこの繊維の選択は、骨物質との抵抗性の近さに基づいた。ここで、この特徴は任意であるにとどまり、代わりに他の材料を使用することもできる。
【0036】
使用者が切開中に脳の近さを視認できるよう、3D頭蓋骨のフレームは、成体ラットの頭蓋骨において見出される厚みと類似する厚みで作製され得る。そのような厚みは、例えば、0.5 mmであり得る。
【0037】
さらに、頭蓋骨は、脳をシミュレートするゼラチン状物質10（PVAベース、ホウ酸ナトリウムおよび食品着色剤）で満たされ得る。この構成において、使用者が、訓練中に、使用される技術により意図された限度を超えた場合、頭蓋骨を満たす物質が漏出し、使用者に、動物の頭蓋骨を穿孔したことを示す。
【0038】
より良い仕上がりを提供し、このモデルをより本物らしくするため、任意で、このモデルの頭蓋骨（脳）を満たしているのと同じゲル様物質10を用いて眼がモデル化され得、赤に着色され得る。
【0039】
さらに、このバイオモデルは、例えば白色の縫糸を用いて作製され、白色の接着剤を用いてモデルの鼻に接着された、洞毛を含み得る。明らかなことであるが、洞毛は異なる方法で作製することもでき、したがってこれは本発明の範囲の限定をなすものではない。
【0040】
それを取り付け3および取り外しできるようにする頭部1の独立製造は、その施術の中ですでに使用された頭部1の交換を容易にし、したがって体部2を再利用可能なように維持するよう設計されたことに注目することが重要である。このように、訓練およびモデル頭蓋骨の使用後に、体部2が無制限に再利用され得るよう頭部1のみが取り換えられるべきである。したがって、本発明は、廃棄物およびモデルの総取り換えにかかる費用を削減するという点で極めて有利である。
【0041】
体部2と頭部1の間の連結3の形成は変更可能であり得、したがって任意の形式の連結3が採用され得ることに留意されたい。これらの要素の間に何らかの固定要素、例えば、ネジ、磁石等も採用され得る。したがって、連結3の形式の選択は、本発明の範囲の限定をなすものではない。
【0042】
また、任意で、頭蓋骨が内部に成形可能な疎水性で半透明のシリコーンフィルムを含む構成が提供される。このフィルムは、本物の脳を包囲する3つの髄膜の最外にある硬膜をシミュレートするのに有用であり得る。
【0043】
また、任意で、ひずみゲージ式センサが、頭蓋骨の断面の深さおよび訓練中にシミュレーターに加えられる応力を使用者がモニタリングするためのソフトウェアに接続される構成が提供される。この構成において、使用者は、練習中の技術を正しい方法で実施しているかどうか、または何らかの種類の調整（力／圧または深さ）を行うべきかどうかをリアルタイムで通知され得る。
【0044】
したがって、本願の記載に基づき、本発明のラットモデルは、開頭術を行う必要がある神経科学プロジェクトの実験フェーズにおける訓練のための動物の使用のための代替モデルを提供するというその意図されている目的を、効果的な方法で達成する。
【0045】
このバイオモデルは、開頭術の習得のために研究者および院生を訓練するために適用され得、この施術の訓練における動物の使用の代わりを務める。
【0046】
任意で、このバイオモデルは、3DプリントによりABS材から作製された5つの頭部1（または必要とみなされる数の頭部）および体部2を含むキットとして販売され得る。加えて、頭部1は、これらの訓練ツールを購入する際の費用を抑えるよう個別に販売され得る。
【0047】
本願の保護の範囲に影響する多くのバリエーションが許容される。したがって、本発明は、上記の特定の構成／具現化に限定されない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】