DE112018002825T5

DE112018002825T5 - Getrocknetes gewebemodell und lösungsmittelimprägnierungsverfahren für getrocknetes gewebemodell

Info

Publication number: DE112018002825T5
Application number: DE112018002825.9T
Authority: DE
Inventors: Makoto Ohta; Yasutomo Shimizu; Taihei Onishi
Original assignee: Tohoku University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-02-13
Also published as: WO2018221749A1; CN110692095A; JP7076821B2; US20200208102A1; JPWO2018221749A1

Abstract

Ein getrocknetes Gewebemodell umfasst ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das imprägnierte Hydrogel mindestens eines von dem Folgenden erfüllt: Das imprägnierte Hydrogel weist einen Schermodul von 0,9 · 10kPa bis 2,1 · 10kPa auf; das imprägnierte Hydrogel weist eine Viskosität von 4,8 kPa bis 17,6 kPa auf; und das Verhältnis eines zweiten Elastizitätsmoduls bei einer Dehnung von 0,5 des imprägnierten Hydrogels zu einem ersten Elastizitätsmodul bei einer Dehnung von 0,5 der Hydrogelzusammensetzung beträgt 0,39 bis 0,69.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein getrocknetes Gewebemodell, hergestellt unter Verwendung einer Hydrogelzusammensetzung, die als Material zum Formen eines Gewebemodells verwendet wird, und ein Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das getrocknete Gewebemodell.
Stand der Technik
Als Beispiel einer Hydrogelzusammensetzung, die als Formmasse eines Gewebemodells verwendet wird, offenbart PTL 1 eine Polyvinylalkohol-Hydrogelzusammensetzung.
Zitierungsliste
Patenliteratur
PTL 1: JP-A-2007-316434
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das in PTL 1 erläuterte Polyvinylalkohol-Hydrogel hat eine Eigenschaft, dass ein Feuchtigkeitsgehalt bei normaler Temperatur mit der Zeit abnimmt. Es ist bekannt, dass, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Polyvinylalkohol-Hydrogels abnimmt, das Polyvinylalkohol-Hydrogel getrocknet wird, sodass physikalische und mechanische Eigenschaften wie Elastizität oder Viskosität verloren gehen. Demzufolge wird bei einem Gewebemodell unter Verwendung des Polyvinylalkohol-Hydrogels von PTL 1, da der Feuchtigkeitsgehalt des Polyvinylalkohol-Hydrogels zunimmt, eine Zeitdauer, über die das Gewebemodell verwendet werden kann, nachdem es hergestellt ist, verkürzt.
Weiterhin umfasst ein Verfahren zur Verhinderung einer Abnahme des Feuchtigkeitsgehalts eines Polyvinylalkohol-Hydrogels zum Verlängern der Zeitdauer, über die das Gewebemodell verwendet werden kann, beispielsweise das Aufbewahren des Gewebemodells im verschlossenen Zustand an einem kühlen, dunklen Ort wie einem Kühlschrank. Im Falle der Herstellung eines Organmodells oder eines biologischen Modells als Gewebemodell werden jedoch die Abmessungen des Gewebemodells groß, was das Aufbewahren des Gewebemodells im verschlossenen Zustand an einem kühlen, dunklen Ort erschwert.
Wie vorstehend beschrieben, besteht bei dem unter Verwendung des Polyvinylalkohol-Hydrogels von PTL 1 hergestellten Gewebemodell ein Problem darin, dass eine Verbesserung der Benutzungsfreundlichkeit schwierig ist.
Außerdem ist im Falle, dass das Gewebemodell von PTL 1 getrocknet ist, da es keine speziellen Mittel zur Wiederherstellung physikalischer Eigenschaften des Polyvinylalkohol-Hydrogels gibt, in der Praxis die Wiederverwendung des Gewebemodells schwierig. Somit besteht bei dem unter Verwendung des Polyvinylalkohol-Hydrogels von PTL 1 hergestellten Gewebemodell ein Problem darin, dass, im Falle, dass das Gewebemodell getrocknet ist, das Gewebemodell ausgesondert werden muss, sodass Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist, ein getrocknetes Gewebemodell bereitzustellen, wodurch die Benutzungsfreundlichkeit eines Gewebemodells verbessert werden kann und Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells verringert werden können.
Außerdem ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das vorstehend beschriebene getrocknete Gewebemodell bereitzustellen, wodurch die Benutzungsfreundlichkeit eines Gewebemodells verbessert werden kann und Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells verringert werden können.
Lösung des Problems
Ein getrocknetes Gewebemodell der vorliegenden Erfindung ist ein getrocknetes Gewebemodell, umfassend ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, umfasst, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das imprägnierte Hydrogel einen Schermodul (Elastizitätsmodul in der Schärung) von 0,9 · 10² kPa bis 2,1 · 10² kPa aufweist.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf ein getrocknetes Gewebemodell, umfassend ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, umfasst, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das imprägnierte Hydrogel eine Viskosität von 4,8 kPa bis 17,6 kPa aufweist.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf ein getrocknetes Gewebemodell, umfassend ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, umfasst, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das Verhältnis eines zweiten Elastizitätsmoduls (Youngsches Modul) bei einer Dehnung von 0,5 des imprägnierten Hydrogels zu einem ersten Elastizitätsmodul (Youngsches Modul) bei einer Dehnung von 0,5 der Hydrogelzusammensetzung 0,39 bis 0,69 beträgt.
Ferner ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf ein Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für ein getrocknetes Gewebemodell, wobei das Verfahren einen Schritt des Eintauchens des getrockneten Gewebemodells in ein zweites Lösungsmittel bei einer vorgegebenen Temperatur umfasst, sodass das getrocknete Gewebemodell mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert werden kann.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Gewebemodell getrocknet und aufbewahrt werden. Außerdem ist es durch Eintauchen des getrockneten Gewebemodells in das Lösungsmittel möglich, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit gewünschten physikalischen Eigenschaften umfasst, wiederaufzubereiten.
Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein getrocknetes Gewebemodell bereitzustellen, wodurch die Benutzungsfreundlichkeit eines Gewebemodells verbessert werden kann und Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells verringert werden können.
Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das vorstehend beschriebene getrocknete Gewebemodell bereitzustellen, wodurch die Benutzungsfreundlichkeit eines Gewebemodells verbessert werden kann und Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells verringert werden können.
Figurenliste

1 ist eine chemische Formel, die eine Struktur von Polyvinylalkohol, der eine Hydrogelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bildet, darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine chemische Struktur der Hydrogelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen Teil eines Vernetzungsbereichs über eine Wasserstoffbrückenbindung der Hydrogelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichts mit der Zeit bei einer Probe eines getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichtsverhältnisses mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Änderung des verdampften Lösungsmittelgewichts mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Änderung des pro Stunde verdampften Lösungsmittelgewichts mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichtsverhältnisses mit der Zeit bei einer Probe eines imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichts pro Stunde mit der Zeit bei der Probe des imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Spannungs-Dehnungs-Kurve der Hydrogelzusammensetzung und des imprägnierten Hydrogels der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das eine Relation zwischen einer Temperatur und einer dynamischen Viskoelastizität bei einem imprägnierten Hydrogel gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Diagramm, das eine Korrelation einer dynamischen Viskoelastizität bei dem imprägnierten Hydrogel gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Diagramm, das einen Mittelwert der Elastizitätsmoduln bei wiederholter Wiederaufbereitung eines imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.

[Chemische Struktur von Polyvinylalkohol 1]
Eine chemische Struktur von Polyvinylalkohol 1, der eine Hydrogelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bildet, wird beschrieben.
1 ist eine chemische Formel, die die Struktur von Polyvinylalkohol 1, der die Hydrogelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bildet, darstellt. Im Übrigen bedeuten m und n in der chemischen Formel von 1 Variablen, die eine ganze Zahl von 1 oder mehr angeben.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Polyvinylalkohol 1 ein synthetisches Harz einer Polymerverbindung, aufgebaut aus einem linearen Grundgerüst 2 und funktionellen Gruppen 3. Das Grundgerüst 2 des Polyvinylalkohols 1 ist aus m ersten Kohlenwasserstoffgerüstteilen 2a, dargestellt durch die chemische Formel -CH₂-CH-, und n zweiten Kohlenwasserstoffgerüstteilen 2b, dargestellt durch die gleiche chemische Formel -CH₂-CH- wie die des ersten Kohlenwasserstoffgerüstteils 2a, zusammengesetzt. In dem Polyvinylalkohol 1 sind der erste Kohlenwasserstoffgerüstteil 2a und der zweite Kohlenwasserstoffgerüstteil 2b durch eine kovalente Bindung zwischen Kohlenstoffatomen linear und zufällig miteinander verbunden. Die funktionelle Gruppe 3 besitzt m hydrophobe Acetatgruppen 4 (-COOCH₃), von denen eine mit einem ersten Kohlenwasserstoffgerüstteil 2a verbunden ist, und n hydrophile Hydroxylgruppen 5 (-OH), von denen eine mit einem zweiten Kohlenwasserstoffgerüstteil 2b verbunden ist.
[Verfahren zur Herstellung von Polyvinylalkohol 1]
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Polyvinylalkohols 1 als industrielles Produkt beschrieben.
Der Polyvinylalkohol 1 wird durch ein Verfahren, umfassend die Schritte des Synthetisierens und Reinigens eines Vinylacetatmonomers aus Ethylen und Essigsäure, des Polymerisierens des Vinylacetatmonomers zum Herstellen eines Polymers, Polyvinylacetat, und des Verseifens des Polyvinylacetats zum Ersetzen einiger der Acetatgruppen 4 des Polyvinylacetats durch Hydroxylgruppen 5, hergestellt.
(Syntheseschritt)
Als Erstes wird der Schritt des Synthetisierens und Reinigens eines Vinylacetatmonomers beschrieben.
Das Vinylacetatmonomer wird durch eine oxidative Dehydrierungsreaktion unter Verwendung von Ethylen, Essigsäure und Sauerstoff als Ausgangsstoffe synthetisiert, wie in der folgenden chemischen Reaktionsformel (1) dargestellt. Das Syntheseverfahren wird auch als Ethylen-Verfahren bezeichnet. ·CH₂=CH₂ + CH₃COOH + ½ O₂ →CH₂=CHOCHCO₃ + H₂O (1)
In der Synthese von Vinylacetat wird ein Gasphasenverfahren des Unterziehens von Ethylengas, gasförmiger Essigsäure und Sauerstoffgas einer oxidativen Dehydrierungsreaktion in Gegenwart eines Trägerkatalysators genutzt. Die oxidative Dehydrierungsreaktion wird gewöhnlich in einem katalytischen Festbettreaktor durchgeführt, kann jedoch in einem katalytischen Wirbelschichtreaktor durchgeführt werden. Als katalytischer Festbettreaktor wird ein Rohrbündelreaktor verwendet, bei dem ein Trägerkatalysator in ein mit Katalysator gefülltes Rohr, das im Inneren des Reaktors bereitgestellt wird, eingefüllt ist. Ein Reaktor ist mit einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgeführt, um zu verhindern, dass die Aktivität des Trägerkatalysators durch die Wärme, die durch die oxidative Dehydrierungsreaktion erzeugt wird, verringert wird. Beispielsweise kann der Reaktor aus nichtrostendem Stahl hergestellt sein.
Weiterhin wird als Trägerkatalysator beispielsweise ein Katalysator verwendet, wobei metallisches Palladium als Hauptkatalysator auf einen Träger aufgebracht wird und Kaliumacetat als Hilfskatalysator, der als Reaktionsbeschleuniger dient, auf den Träger aufgebracht wird. Als Träger, der den Hauptkatalysator und den Hilfskatalysator trägt, wird zum Beispiel ein poröses Material wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Aktivkohle oder Titandioxid verwendet. Die Menge des auf den Träger aufgebrachten Hauptkatalysators kann eingestellt werden, damit sie beispielsweise 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% im Falle von metallischem Palladium beträgt. Außerdem kann die Menge des auf den Träger aufgebrachten Hilfskatalysators eingestellt werden, damit sie beispielsweise 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% im Falle von Kaliumacetat beträgt. Ferner kann der Trägerkatalysator ein Katalysator sein, wobei weiterhin ein Metall wie Gold, Kupfer oder Cadmium als zweiter Hilfskatalysator auf den Träger aufgebracht wird.
In dem Reaktor wird ein ein Vinylacetatmonomer enthaltendes Gasgemisch erzeugt. Das ein Vinylacetatmonomer enthaltende Gasgemisch wird in einem Wärmeaustauscher gekühlt und in einem Separator in eine ein Vinylacetatmonomer enthaltende Flüssigphasenkomponente und eine ein Nebenprodukt wie Kohlendioxid enthaltende Gasphasenkomponente getrennt. Die ein Vinylacetatmonomer enthaltende Flüssigphasenkomponente wird einer fraktionierten Destillation in einer Destillationskolonne unterzogen, um das Vinylacetatmonomer zu reinigen.
(Polymerisationsschritt)
Als Nächstes wird der Polymerisationsschritt zum Herstellen eines Polymers, Polyvinylacetat, beschrieben.
Das Polymer, Polyvinylacetat, wird durch Lösen des in dem Syntheseprozess gereinigten Vinylacetatmonomers in einem Methanollösungsmittel und Durchführen einer Lösungspolymerisation in der Methanollösung des Vinylacetats hergestellt. Die Lösungspolymerisation wird durch eine radikalische Polymerisationsreaktion durchgeführt, um das Polymer, Polyvinylacetat, mit einem gewünschten Polymerisationsgrad herzustellen.
Die radikalische Polymerisationsreaktion ist eine der Polymerisationsreaktionen mit chemischen Reaktionsspezies, wobei neutrale Radikalspezies mit hoher Aktivität als Wachstumsspezies verwendet werden und die Radikalspezies einer Additionsreaktion an eine Doppelbindung einer Vinylverbindung ausgesetzt werden, um die Vinylverbindung einer Additionsreaktion zu unterziehen. Die radikalische Polymerisationsreaktion wird durch Hinzugeben einer kleinen Menge eines radikalischen Polymerisationsinitiators, der eine radikalische Polymerisationsreaktion durch die Zersetzung als Reaktion auf Wärme oder Licht auslöst, zu einer Methanollösung durchgeführt und wird gesteuert, um Polyvinylacetat mit einem gewünschten Polymerisationsgrad herzustellen.
Im Übrigen ist der Polymerisationsgrad einer der Parameter, die physikalische Eigenschaften des Polyvinylalkohols 1 bestimmen, und Details davon werden später beschrieben.
Außerdem variiert eine Temperaturbedingung der radikalischen Polymerisationsreaktion in Abhängigkeit von einem gewünschten Polymerisationsgrad von Polyvinylacetat, der Art des radikalischen Polymerisationsinitiators oder dergleichen und ist folglich nicht begrenzt; die radikalische Polymerisationsreaktion kann jedoch in einem Temperaturbereich von -30 °C bis 150 °C durchgeführt werden. Beispielsweise kann die radikalische Polymerisationsreaktion in einem Temperaturbereich von 0 °C bis 100 °C durchgeführt werden. Außerdem wird die radikalische Polymerisationsreaktion typischerweise bei Normaldruck durchgeführt, kann aber unter Druck durchgeführt werden. Weiterhin, hinsichtlich der radikalischen Polymerisationsreaktion, wird die radikalische Polymerisationsreaktion zuerst durch Wärme vorangetrieben, und danach wird die radikalische Polymerisationsreaktion durch Licht vorangetrieben, sodass die radikalische Polymerisationsreaktion gesteuert werden kann, um Polyvinylacetat mit einem gewünschten Polymerisationsgrad herzustellen.
Als radikalischer Polymerisationsinitiator wird eine Azoverbindung wie Azobisisobutyronitril oder Azobisisobuttersäureester, ein anorganisches Peroxid wie Kaliumperoxodisulfat oder ein organisches Peroxid wie Benzoylperoxid verwendet.
Ein radikalischer Polymerisationsinitiator, der als geeignet für eine Lösungspolymerisation von Vinylacetat angesehen wird, ist Benzoylperoxid oder Azobisisobutyronitril. Im Übrigen kann der radikalische Polymerisationsinitiator so vorbereitet werden, dass eine Reaktionsgeschwindigkeit der radikalischen Polymerisationsreaktion durch zwei oder mehr Arten radikalischer Polymerisationsinitiatoren in Kombination gesteuert wird und Polyvinylacetat mit einem gewünschten Polymerisationsgrad hergestellt werden kann.
Außerdem kann eine organische Säure zu der Methanollösung hinzugefügt werden, um die radikalische Polymerisationsreaktion der Herstellung von Polyvinylacetat, die mit einer gewünschten Reaktionsgeschwindigkeit durchgeführt werden soll, zu steuern, und so kann verhindert werden, dass das Vinylacetat hydrolysiert. Als organische Säure werden zum Beispiel Weinsäure, Citronensäure, Essigsäure und dergleichen verwendet.
Weiterhin kann ein Kettenübertragungsmittel zu der Methanollösung hinzugefügt werden, um den Polymerisationsgrad von Polyvinylacetat so einzustellen, dass er ein gewünschter Polymerisationsgrad ist. Als Kettenübertragungsmittel werden zum Beispiel 2-Mercaptoethanol, Acetaldehyd und dergleichen verwendet.
Im Übrigen werden das Vinylacetat, die Methanollösung, der radikalische Polymerisationsinitiator, die organische Säure und das Kettenübertragungsmittel, die vorstehend beschrieben sind, vor der radikalischen Polymerisationsreaktion einer Behandlung zum Sauerstoffentzug unterzogen, um eine Hemmung durch Sauerstoff in der radikalischen Polymerisationsreaktion zu vermeiden.
Eine in dem vorstehenden Polymerisationsprozess verwendete Polymerisationsvorrichtung kann beispielsweise einen Mischbehälter, in dem eine gemischte Flüssigkeit durch Mischen von Vinylacetat, Methanollösung und einem radikalischem Polymerisationsinitiator hergestellt wird, und einen Reaktionsbehälter, in dem das Vinylacetat in der gemischten Flüssigkeit mit Licht oder Wärme radikalisch polymerisiert wird, umfassen.
Im Übrigen ist die Polymerisationsvorrichtung nicht auf die Vorrichtung mit der vorstehenden Konfiguration beschränkt, und es wird verstanden werden, dass eine Polymerisationsvorrichtung mit einer anderen Konfiguration als der vorstehenden ebenso verwendet werden kann, sofern sie generell verwendet werden kann, um ein Vinylverbindungsmonomer einer radikalischen Polymerisationsreaktion durch Lösungspolymerisation zu unterziehen, um ein Polymer einer Vinylverbindung herzustellen.
(Verseifungsschritt)
Als Nächstes wird der Verseifungsschritt, in dem einige der Acetatgruppen 4 des Polyvinylacetats durch Hydroxylgruppen 5 ersetzt werden, beschrieben.
Die Verseifung ist eine chemische Reaktion, in der eine Säure oder ein Alkali zu einer Verbindung mit einer Esterbindung hinzugegeben wird, um die Verbindung zu einem Salz und einem Alkohol zu hydrolysieren. In dem Verseifungsprozess werden durch Hinzugeben eines Alkalis wie Natriumhydroxid zu dem Polymer, Polyvinylacetat, in dem Methanollösungsmittel einige der Acetatgruppen 4 des Polyvinylacetats durch Hydroxylgruppen 5 ersetzt, sodass Polyvinylalkohol 1 mit einem gewünschten Verseifungsgrad hergestellt wird. Der durch Verseifung hergestellte Polyvinylalkohol 1 wird in dem Methanollösungsmittel ausgefällt und zusammen mit Verunreinigungen wie Natriumacetat aggregiert.
Im Übrigen ist der Verseifungsgrad einer der Parameter, die physikalische Eigenschaften des Polyvinylalkohols 1 zusammen mit dem vorstehend erwähnten Polymerisationsgrad bestimmen, doch die Details davon werden später zusammen mit dem Polymerisationsgrad beschrieben.
Außerdem variiert eine Temperaturbedingung, bei der die Verseifung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von einem gewünschten Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 und einer Zeit für die Durchführung der Verseifung, und ist folglich nicht begrenzt; die Verseifung kann jedoch in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 60 °C durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Verseifung in einem Temperaturbereich von 35 °C bis 60 °C, 40 °C bis 60 °C oder 40 °C bis 42 °C durchgeführt werden.
Weiterhin variiert die Zeit für die Durchführung der Verseifung auch in Abhängigkeit von einem gewünschten Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 und der Temperaturbedingung, bei der die Verseifung durchgeführt wird, und ist folglich nicht begrenzt; die Verseifung kann jedoch beispielsweise in einem Bereich von 2 Stunden bis 20 Stunden durchgeführt werden.
Das bei der Verseifung hinzuzugebende Alkali ist nicht auf Natriumhydroxid beschränkt. So kann das bei der Verseifung hinzuzugebende Alkali beispielsweise Hydroxide von Alkalimetallen wie Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid oder Hydroxidverbindungen von quartärem Ammonium wie Tetraethylammoniumhydroxid sein. Weiterhin kann die Verseifung beispielsweise auch durch Hinzugeben einer Säure wie Salzsäure oder Schwefelsäure anstelle eines Alkalis durchgeführt werden. Ferner kann nach Beendigung der Verseifung das hinzugegebene Alkali oder die hinzugegebene Säure einer Neutralisationsreaktion unterzogen werden.
Das Aggregat des Polyvinylalkohols 1 wird gegebenenfalls pulverisiert und danach durch eine Behandlung zur Feststoff-Flüssigkeit-Trennung wie Zentrifugalabscheidung von dem Methanollösungsmittel getrennt. Der von dem Methanollösungsmittel getrennte Niederschlag des Polyvinylalkohols 1 wird mit gereinigtem Wasser wie Ionenaustauschwasser oder destilliertem Wasser gewaschen und so werden Verunreinigungen wie in dem Niederschlag des Polyvinylalkohols 1 enthaltenes Natriumacetat im Wasser abgetrennt. Durch Durchführen der Behandlung zur Feststoff-Flüssigkeit-Trennung wie nochmaliger Zentrifugalabscheidung wird der Niederschlag des Polyvinylalkohols 1 vom Wasser getrennt und anschließend gereinigt, um dadurch den kristallinen Polyvinylalkohol 1 herzustellen. Der kristalline Polyvinylalkohol 1 wird getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, wodurch ein getrocknetes Produkt des Polyvinylalkohols 1 erhalten wird.
Der Niederschlag des Polyvinylalkohols 1 kann mit einem Alkohol wie Ethanol anstelle von gereinigtem Wasser gewaschen werden. Weiterhin variiert eine Temperaturbedingung für das Waschen auch in Abhängigkeit von einer gewünschten oberen Grenze der Natriumacetatrestmenge und ist folglich nicht begrenzt; das Waschen kann jedoch in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 60 °C durchgeführt werden.
Beispielsweise kann das Waschen in einem Temperaturbereich von 35 °C bis 55 °C oder 40 °C bis 42 °C durchgeführt werden. Weiterhin variiert eine Waschzeit auch in Abhängigkeit von einer gewünschten oberen Grenze der Natriumacetatrestmenge und ist folglich nicht begrenzt; die Waschzeit kann jedoch auf 1 Stunde bis 10 Stunden eingestellt werden. Ferner kann das Waschen nach Bedarf nur einmal erfolgen oder einmal oder mehrmals erfolgen. Ferner kann Rühren zum Zeitpunkt des Waschens durchgeführt oder nicht durchgeführt werden.
Eine bei dem vorstehend beschriebenen Verseifungsprozess verwendete Verseifungsvorrichtung kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie einen Mischer, in dem eine durch Mischen einer Methanollösung von Polyvinylacetat und von Natriumhydroxid erhaltene gemischte Flüssigkeit hergestellt wird, und einen Verseifungsreaktor, in dem das Polyvinylacetat in der gemischten Flüssigkeit verseift wird, umfasst. Im Übrigen ist die Verseifungsvorrichtung nicht auf die Vorrichtung mit der vorstehenden Konfiguration beschränkt. Beispielsweise ist es naheliegend, dass eine Verseifungsvorrichtung gegebenenfalls so konfiguriert sein kann, dass sie einen Feststoff-Flüssigkeit-Separator wie einen Zentrifugalabscheider oder einen Entwässerer, einen Pulverisator, einen Rührer, einen Wäscher, einen Trockner oder dergleichen, was gewöhnlich zur Verseifung einer Polymerverbindung mit einer Esterbindung verwendet wird, umfasst.
(Weitere Prozesse)
Im Übrigen wird, bei der Herstellung des Polyvinylalkohols 1 als industrielles Produkt, ein Rückgewinnungsprozess des Reinigens und Rückgewinnens des Methanollösungsmittels oder Natriumacetats, die durch die Behandlung zur Feststoff-Flüssigkeit-Trennung oder die Waschbehandlung abgetrennt werden, und des anschließenden Wiederverwendens des Methanollösungsmittels oder Natriumacetats, getrennt von dem vorstehend beschriebenen Syntheseprozess, Polymerisationsprozess und Verseifungsprozess, durchgeführt. Beispielsweise kann Methanol durch Destillation aus einer gemischten Flüssigkeit aus Natriumacetat und Methanol gereinigt werden und kann als gasförmiges Methanol zurückgewonnen werden. Das zurückgewonnene gasförmige Methanol wird abgekühlt und danach in dem Polymerisationsprozess als Methanollösungsmittel wiederverwendet.
Weiterhin wird das Natriumacetat mit einer starken Säure wie Salzsäure oder Schwefelsäure umgesetzt, und die gebildete Essigsäure wird destilliert und kann somit als gasförmige Essigsäure zurückgewonnen werden. Die gasförmige Essigsäure wird als Ausgangsstoff in dem Syntheseprozess von Vinylacetat wiederverwendet.
(Modifiziertes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung von Polyvinylalkohol 1)
Vorstehend wurde ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung des Polyvinylalkohols 1 als industrielles Produkt beschrieben, jedoch kann der Polyvinylalkohol 1 durch einen Syntheseprozess, einen Polymerisationsprozess und einen Verseifungsprozess, die sich von den vorstehend beschriebenen unterscheiden, hergestellt werden.
Beispielsweise kann, in dem Syntheseprozess, das Vinylacetat durch ein Gasphasenverfahren, in dem Acetylengas und gasförmige Essigsäure als Ausgangsstoffe verwendet werden und unter einem Katalysator, bei dem Zinkacetat auf Aktivkohle aufgebracht ist, umgesetzt werden, oder dergleichen synthetisiert werden.
Weiterhin kann der Polyvinylalkohol 1 auch unter Verwendung von kommerziell erhältlichem Vinylacetat als Ausgangsstoff, ohne dass der Syntheseprozess von Vinylacetat durchgeführt wird, hergestellt werden. Im Übrigen wird, im Falle der Verwendung von kommerziell erhältlichem Vinylacetat, da Verunreinigungen wie zum Beispiel ein Polymerisationsinhibitor, das heißt Phenothiazin oder Hydrochinon, vor der radikalischen Polymerisationsreaktion in dem Vinylacetat enthalten sind, eine Destillier- oder Reinigungsbehandlung des Entfernens von Verunreinigungen durch Destillation und des Reinigens von Vinylacetat durchgeführt.
Weiterhin ist ein Polymerisationsverfahren in dem Polymerisationsprozess nicht nur auf die Lösungspolymerisation beschränkt, sondern Polymerisationsverfahren wie Massepolymerisation, Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Emulsionspolymerisation können verwendet werden.
Ferner ist ein Lösungsmittel in der Lösungspolymerisation nicht nur auf Methanol beschränkt, sondern Alkohole wie Ethanol, Butanol, Isopropanol und n-Propanol; Ketone wie Aceton und Methylethylketon; Toluol; Benzol; und dergleichen können verwendet werden. Ferner können, in dem Polymerisationsprozess, Vinylacetat, ein radikalischer Polymerisationsinitiator, eine organische Säure und ein Kettenübertragungsmittel auf einmal oder kontinuierlich zugegeben werden oder können der Reihe nach entsprechend einem fortschreitenden Polymerisationsgrad zugegeben werden.
Weiterhin kann, in dem Verseifungsprozess, Natriumhydroxid auf einmal oder kontinuierlich zugegeben werden oder kann der Reihe nach entsprechend einem fortschreitenden Polymerisationsgrad zugegeben werden.
Industrielle Verwendung von Polyvinylalkohol 1]
Das getrocknete Produkt des Polyvinylalkohols 1, der durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren gereinigt wurde, wird gegebenenfalls einer Pulverisierungsverarbeitung unterzogen, und wird als körniges oder pulverförmiges industrielles Produkt verwendet.
Der Polyvinylalkohol 1 wird als Formmasse zur Herstellung eines Gewebemodells verwendet, und wird außerdem als Ausgangsstoff für ein biokompatibles Material wie ein künstliches Gelenk, Ausgangsstoff für Kosmetika und pharmazeutischer Zusatzstoff verwendet.
Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Nutzanwendung kann der Polyvinylalkohol 1 in verschiedenen Nutzanwendungen verwendet werden. Beispielsweise wird der Polyvinylalkohol 1 auch als Ausgangsstoff von Vinylon, das heißt einer synthetischen Faser, als Ausgangsstoff einer Polarisatorfolie, das heißt einer optischen Folie für einen Flachbildschirm, und als Ausgangsstoff eines Acetalharzes verwendet. Daneben wird der Polyvinylalkohol 1 auch als Faserverarbeitungsmittel, als Beschichtungsmittel für die Papierverarbeitung, als Bindemittel für die Papierverarbeitung, als Klebstoff, als Flüssigkleber, als „Slime“ in Spielzeug oder naturwissenschaftlichem Lehrmaterialien, als Polymerisationsstabilisator von Vinylchlorid, als Bindemittel eines anorganischen Stoffes, und dergleichen verwendet.
[Chemische Struktur der Hydrogelzusammensetzung 10]
Als Nächstes wird eine chemische Struktur der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 2 beschrieben.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine chemische Struktur der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Übrigen enthält die Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung ein Harz von Polyvinylalkohol 1 und wird auch als Polyvinylalkohol-Hydrogel bezeichnet. Weiterhin wird das Polyvinylalkohol-Hydrogel auch als PVA-H abgekürzt.
Die Gelzusammensetzung betrifft eine Zusammensetzung, bei der bei bestimmten, in kettenartigen Polymerverbindungen enthaltenen Atomen oder Atomgruppen die Polymerverbindungen zum Teil verbunden sind, wodurch eine dreidimensionale Netzwerkstruktur gebildet wird, und die ein Lösungsmittel mit niedrigem Molekulargewicht, das eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, innerhalb der dreidimensionalen Netzwerkstruktur aufweist. In der vorliegenden Erfindung wird die Gelzusammensetzung, die Wasser innerhalb der Netzwerkstruktur als Lösungsmittel aufweist, oder die Gelzusammensetzung, die ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, das in Wasser mischbar ist, innerhalb der Netzwerkstruktur als Lösungsmittel aufweist, als „Hydrogelzusammensetzung“ bezeichnet.
Wie in 2 veranschaulicht, weist die Netzwerkstruktur der Hydrogelzusammensetzung 10 Polymerketten 12, die Kohlenstoffketten-Einheiten mit in der Polymerverbindung linear verbundenen Kohlenstoffatomen sind, und einen Vernetzungsbereich 14, das heißt einen Verbindungsbereich zwischen der ersten und zweiten Polymerkette 12a und 12b, auf. Im Übrigen, obwohl in 2 nicht dargestellt, ist die zweite Polymerkette 12b benachbart zu der ersten Polymerkette 12a in einer verdrehten Position und ist im Vernetzungsbereich 14 sterisch gebunden. Mit anderen Worten wird die dreidimensionale Netzwerkstruktur der Hydrogelzusammensetzung 10 durch den die erste Polymerkette 12a und die zweite Polymerkette 12b verbindenden Vernetzungsbereich 14 konfiguriert.
Weiterhin, wie in 2 veranschaulicht, enthält die Hydrogelzusammensetzung 10 ein Lösungsmittel 18 mit niedrigem Molekulargewicht, das in einem Netzwerkteil 16 der durch die Polymerkette 12 und den Vernetzungsbereich 14 konfigurierten dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, da auf das Molekül des Lösungsmittels 18 eine starke Anziehungskraft, die durch eine intermolekulare Kraft aus der Polymerkette 12 bewirkt wird, einwirkt, wird der Freiheitsgrad des Moleküls des Lösungsmittels 18 in der Nähe der dreidimensionalen Netzwerkstruktur am kleinsten. Das heißt, dass eine Zwangskraft des Moleküls des Lösungsmittels 18 in der Nähe der dreidimensionalen Netzwerkstruktur am größten wird. Weiterhin, wenn das Molekül des Lösungsmittels 18 von der dreidimensionalen Netzwerkstruktur losgelöst wird, wird der Freiheitsgrad des Moleküls des Lösungsmittels 18 erhöht und wird die Zwangskraft des Moleküls des Lösungsmittels 18 verringert.
In der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung ist das Lösungsmittel 18 mit niedrigem Molekulargewicht nicht beschränkt, sondern kann beispielsweise ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, das in Wasser mischbar ist, Wasser oder Salzlösung verwendet werden.
Als Wasser, das vorzugsweise für das Lösungsmittel 18 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, werden beispielsweise reines Wasser wie Ionenaustauschwasser, Ultrafiltrationswasser, Umkehrosmosewasser oder destilliertes Wasser, ultrareines Wasser, und dergleichen erwähnt, jedoch ist das Wasser nicht darauf beschränkt.
Weiterhin ist es möglich, als das organische Lösungsmittel, das in Wasser mischbar ist, obwohl nicht beschränkt, beispielsweise zu verwenden:

Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie zum Beispiel Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol; Amide wie zum Beispiel Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketonalkohole wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Diacetonalkohol; Ether wie zum Beispiel Tetrahydrofuran und Dioxan;
Polyole wie zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Thioglykol, Hexylenglykol und Glycerin; Polyalkylenglykole wie zum Beispiel Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; niedere Alkoholether eines Polyols wie zum Beispiel Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Triethylenglykolmonomethylether und Triethylenglykolmonoethylether; Alkanolamine wie zum Beispiel Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin; N-Methyl-2-pyrolidon; 2-Pyrolidon; 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon; Dimethylsulfoxid; und dergleichen. Das vorstehend beschriebene organische Lösungsmittel kann ausgewählt werden in Abhängigkeit von den Zwecken wie Bereitstellen feuchtigkeitsbindender Eigenschaft, Bereitstellen antibakterieller Eigenschaft, Bereitstellen antimykotischer Eigenschaft, Bereitstellen leitfähiger Eigenschaft und Einstellen von Viskosität oder Elastizität. Weiterhin, als das vorstehend beschriebene organische Lösungsmittel, kann nur eine Art der organischen Lösungsmittel verwendet werden oder können zwei oder mehr Arten der organischen Lösungsmittel verwendet werden.

Als organisches Lösungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird, wird zum Beispiel Aceton, Dimethylformamid, Glycerin, Dimethylsulfoxid, oder dergleichen erwähnt. Ein organisches Lösungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung am meisten bevorzugt verwendet wird, ist Dimethylsulfoxid, das imstande ist, der Hydrogelzusammensetzung 10 eine geeignete Elastizität zu verleihen. Weiterhin wird Dimethylformamid auch als DMF abgekürzt.
[Bindungsaspekt des Vernetzungsbereichs 14 der Hydrogelzusammensetzung 10]
Als Nächstes wird ein Bindungsaspekt des Vernetzungsbereichs 14 der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nachstehend wird, um den Bindungsaspekt des Vernetzungsbereichs 14 zu beschreiben, der Einfachheit halber, die Beschreibung gegeben, indem Arten der Gelzusammensetzung grob in chemisches Gel und physikalisches Gel unterteilt werden.
(Chemisches Gel)
Das chemische Gel wird durch Vernetzung von Polymerverbindungen durch eine kovalente Bindung erhalten und wird auch als fest verbundenes Gel oder als chemisch vernetztes Gel bezeichnet. Das chemische Gel besitzt die Merkmale, dass, da die Festigkeit der Vernetzungsbindung stark ist und es keinen Fall gibt, wo die Vernetzungsbindung aufgrund der Molekularbewegung der Polymerverbindung durch thermische Energie gelöst wird, die dreidimensionale Netzwerkstruktur der Gelzusammensetzung durch thermische Energie nicht verändert wird.
(Chemische Vernetzung)
Die Vernetzung in dem chemischen Gel, das heißt die chemische Vernetzung, kann beispielsweise, obwohl nicht beschränkt, durch ein Verfahren des Einmischens eines Vernetzungsmittels wie Glutaraldehyd, um die Reaktion durchzuführen, und dadurch des Verbindens von Polymerverbindungen durchgeführt werden. Weiterhin kann, außer dem vorstehend beschriebenen Verfahren, die chemische Vernetzung beispielsweise auch durch ein Verfahren der Verbindung von Polymerverbindungen durch Einstrahlung von Licht, einschließlich Strahlung wie y-Strahlung, durchgeführt werden. Weiterhin kann die chemische Vernetzung auch durch ein Verfahren der Veränderung von Teilen der Polymerverbindungen durch Verändern einer Temperatur und eines pH-Wertes, um die Polymerverbindungen zu verbinden, durchgeführt werden.
(Physikalisches Gel)
Das physikalische Gel wird durch Vernetzung von Polymerverbindungen durch eine nichtkovalente Bindung, das heißt eine Ionenbindung oder eine Wasserstoffbrückenbindung, erhalten und wird auch als schwach verbundenes Gel oder als physikalisch vernetztes Gel bezeichnet. Das physikalische Gel besitzt die Merkmale, dass, da die Festigkeit der Vernetzungsbindung gering ist und die Vernetzungsbindung infolge der Molekularbewegung der Polymerverbindung durch thermische Energie gelöst wird, die dreidimensionale Netzwerkstruktur der Gelzusammensetzung durch thermische Energie aufgespalten wird.
(Physikalische Vernetzung)
Die Vernetzung in dem physikalischen Gel, das heißt die physikalische Vernetzung, wird, obwohl nicht beschränkt, beispielsweise durch Einfrieren bei einer niedrigen Temperatur von -20 °C oder tiefer durchgeführt. Vorzugsweise wird die physikalische Vernetzung durch Einfrieren bei einer niedrigen Temperatur von -40 °C bis -20 °C durchgeführt. Bei der physikalischen Vernetzung durch Einfrieren können durch Einstellen einer Einfriertemperatur, einer Einfrierzeit und der Anzahl der Einfriervorgänge physikalische Eigenschaften wie Elastizität und Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 verändert werden.
Im Übrigen kann die physikalische Vernetzung durch ein Verfahren des wiederholten Einfrierens und Auftauens durchgeführt werden. In dem Verfahren des wiederholten Einfrierens und Auftauens können durch Einstellen einer Einfriertemperatur, einer Auftautemperatur, einer Einfrierzeit, einer Auftauzeit und der Anzahl der Wiederholungen des Einfrierens und Auftauens physikalische Eigenschaften wie Elastizität und Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 verändert werden.
Im Übrigen wird die vorstehend beschriebene Einstufung des chemischen Gels und des physikalischen Gels in geeigneter Weise für den Zweck des Beschreibens der chemischen Vernetzung und der physikalischen Vernetzung vollzogen, und es ist nicht beabsichtigt, die Hydrogelzusammensetzung 10 in eines von dem chemischen Gel und dem physikalischen Gel einzustufen.
(Vernetzungsbereich 14 der Hydrogelzusammensetzung 10)
In der vorliegenden Erfindung kann der Vernetzungsbereich 14 der Hydrogelzusammensetzung 10 so konfiguriert werden, dass er nur eine physikalisch vernetzte Struktur über eine Wasserstoffbrückenbindung der Hydroxylgruppe 5 und keine chemisch vernetzte Struktur aufweist.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen Teil des Vernetzungsbereichs 14 über eine Wasserstoffbrückenbindung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Grundgerüst 2, das heißt eine lineare Alkylkette des Polyvinylalkohols 1, in 3 entspricht der Polymerkette 12 in der Hydrogelzusammensetzung 10 von 2.
Weiterhin, wie in 3 dargestellt, ist in der vorliegenden Erfindung der Vernetzungsbereich 14 der Hydrogelzusammensetzung 10 über eine Wasserstoffbrückenbindung der Hydroxylgruppe 5, das heißt die funktionelle Gruppe 3, des Polyvinylalkohols 1 physikalisch vernetzt.
Das heißt, dass in der Hydrogelzusammensetzung 10 das Harz von Polyvinylalkohol 1 eine dreidimensionale Netzwerkstruktur aufweist. Außerdem weist die Hydrogelzusammensetzung 10 ein Lösungsmittel 18 mit niedrigem Molekulargewicht auf, das innerhalb der dreidimensionalen Netzwerkstruktur des Harzes von Polyvinylalkohol 1 eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert.
[Physikalische Eigenschaften der Hydrogelzusammensetzung 10]
Die Hydrogelzusammensetzung 10 liefert verschiedene physikalische Eigenschaften in Abhängigkeit von einer Unterschiedlichkeit des Polymerisationsgrades und des Verseifungsgrades des Polyvinylalkohols 1, des Gehaltes an dem in der Hydrogelzusammensetzung 10 enthaltenen Lösungsmittel 18, und dergleichen. Deshalb können durch Verwendung der Hydrogelzusammensetzung 10 verschiedene Gewebemodelle hergestellt werden. Hierin werden der Polymerisationsgrad und der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 und der Gehalt an dem Lösungsmittel 18 in der Hydrogelzusammensetzung 10, die einige der Parameter sind, die physikalische Eigenschaften der Hydrogelzusammensetzung 10 bestimmen, beschrieben.
Im Übrigen entspricht in der vorliegenden Anmeldung der „Gehalt an dem Lösungsmittel 18 in der Hydrogelzusammensetzung 10“ dem „Lösungsmittelgehalt“, und wird in der nachstehenden Beschreibung als „Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10“ oder nur als „Lösungsmittelgehalt“ bezeichnet.
(Polymerisationsgrad von Polyvinylalkohol 1)
Der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 entspricht der Länge des Grundgerüstes 2 des Polyvinylalkohols 1, und während der Polymerisationsgrad zunimmt, wird das Grundgerüstes 2 des Polyvinylalkohols 1 verlängert und das Molekulargewicht des Polyvinylalkohols 1 wird erhöht.
Der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 wird durch den Polymerisationsgrad von Polyvinylacetat in dem Polymerisationsprozess bestimmt. Der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 wird beispielsweise durch Messung eines Molekulargewichts mit einem Verfahren der Flüssigkeitschromatographie wie Gelpermeationschromatographie ermittelt.
Weiterhin wird der Polymerisationsgrad (DP, degree of polymerization) des Polyvinylalkohols 1 im Falle der Verwendung einer Variable m und einer Variable n, die in 1 dargestellt sind, mit der folgenden mathematischen Formel (2) berechnet. $DP = m + n$
Während der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 zunimmt, werden physikalische Eigenschaften wie Viskosität, Filmfestigkeit und Wasserbeständigkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 erhöht. Außerdem werden, während sich der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 erhöht, physikalische Eigenschaften wie die Viskositätsstabilität der Hydrogelzusammensetzung 10 bei einer niedrigen Temperatur verringert. Weiterhin werden, während der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 zunimmt, das Molekulargewicht und die intermolekulare Kraft des Polyvinylalkohols 1 erhöht, und folglich wird die Wasserlöslichkeit des Polyvinylalkohols 1 verringert und wird dessen Viskosität erhöht.
(Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1)
Der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 entspricht einem Anteil (RH) der Hydroxylgruppe 5 in der funktionellen Gruppe 3 des Polyvinylalkohols 1, und während der Verseifungsgrad zunimmt, wird die Menge der Hydroxylgruppe 5 des Polyvinylalkohols 1 erhöht. Der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 wird durch die Menge der Hydroxylgruppen 5 in dem Polyvinylalkohol 1, die in dem Verseifungsprozess Acetatgruppen 4 ersetzen, bestimmt. Der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 wird beispielsweise durch Quantifizieren der Menge der Acetatgruppen 4 des Polyvinylalkohols 1 unter Verwendung von Natriumhydroxid ermittelt.
Speziell wird der Verseifungsgrad (DS, degree of saponification) als Zahlenwert mit der Einheit Mol-% mit der folgenden mathematischen Formel (3) berechnet, indem die quantifizierte Menge der Acetatgruppen 4 in die Einheit Molprozent, das heißt Mol-%, als Anteil (RA) der Acetatgruppen 4 in der funktionellen Gruppe 3 des Polyvinylalkohols 1, umgerechnet wird. $DS = RH = 1 - RA$
Weiterhin wird der Verseifungsgrad (DS) des Polyvinylalkohols 1 im Falle der Verwendung einer Variable m und einer Variable n, die in 1 dargestellt sind, als Zahlenwert mit der Einheit Mol-% mit der folgenden mathematischen Formel (4) berechnet. $DS = {n / (m + n)} \cdot 100$
Während der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 zunimmt, werden physikalische Eigenschaften wie Viskosität, Filmfestigkeit und Wasserbeständigkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 erhöht. Außerdem werden, während sich der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 erhöht, physikalische Eigenschaften wie die Viskositätsstabilität der Hydrogelzusammensetzung 10 bei einer niedrigen Temperatur verringert. Weiterhin wird, während der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 zunimmt, der Polyvinylalkohols 1 leicht zur Kristallisation gebracht, und folglich wird die Wasserlöslichkeit des Polyvinylalkohols 1 verringert und wird dessen Viskosität erhöht.
(Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10)
Der Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10 wird mit der Einheit Gew.-% als Verhältnis des Gewichts des Lösungsmittels 18 zu dem Gewicht der Hydrogelzusammensetzung 10 berechnet. Während der Lösungsmittelgehalt steigt, wird die Benetzbarkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 erhöht, aber die Elastizität wird verringert, und folglich werden Feststoffeigenschaft und Formbeständigkeit verringert.
[Modell von Körperweichgewebe]
Als Nächstes wird das Gewebemodell unter Verwendung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Gewebemodell der vorliegenden Erfindung kann als Modell eines Körperweichgewebes, das insbesondere physikalische Eigenschaften wie Viskosität, Elastizität und Wasserrückhaltevermögen, die den physikalischen Eigenschaften eines realen Körperweichgewebes ähneln, aufweist, durch Verwendung der Hydrogelzusammensetzung 10 hergestellt werden.
Im Übrigen bedeutet, in der nachstehenden Beschreibung, „Körperweichgewebe“ ein Gewebe unter Ausschluss eines Hartgewebes des lebenden Körpers wie Knochen, Zahn oder Knorpel, wenn nicht anders angegeben. Das Körperweichgewebe ist nicht beschränkt, umfasst aber zum Beispiel ein vaskularisiertes Gewebe, ein Mundweichgewebe wie Mundschleimhaut, ein Nasenweichgewebe wie Nasenschleimhaut, ein Ohrenweichgewebe wie Ohrenschleimhaut, ein viszerales Gewebe von Gehirn, Herz, Leber, Bauchspeicheldrüse, Milz, Niere, Harnblase, Lunge, Magen, Dünndarm, Dickdarm, Gebärmutter, Speiseröhre, oder dergleichen, ein Hautgewebe, ein Muskelgewebe, ein Augapfelgewebe, und dergleichen. Außerdem bedeutet „Körperhartgewebe“ ein Hartgewebe des lebenden Körpers wie Knochen, Zahn oder Knorpel.
(Verseifungsgrad und Polymerisationsgrad von Polyvinylalkohol 1)
Im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes als das Gewebemodell der vorliegenden Erfindung wird Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 85 Mol-% bis 98 Mol-% verwendet. In einem Fall, wo der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 weniger als 85 Mol-% beträgt, wird durch eine Verringerung der Filmfestigkeit des Harzes von Polyvinylalkohol 1 die Elastizität des Modells des Körperweichgewebes unter die Elastizität eines realen Körperweichgewebes verringert. Außerdem wird in einem Fall, wo der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 mehr als 98 Mol-% beträgt, durch eine Zunahme der Viskosität des Harzes von Polyvinylalkohol 1 die Viskosität des Modells des Körperweichgewebes über die Viskosität eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht. Weiterhin wird durch eine Zunahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 der stationäre Oberflächenreibungskoeffizient des Modells des Körperweichgewebes über den stationären Oberflächenreibungskoeffizienten eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht. Deshalb wird in einem Fall, wo der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols 1 weniger als 85 Mol-% oder mehr als 98 Mol-% beträgt, die Sensualität wie die Tastempfindung des Modells des Körperweichgewebes verringert.
Weiterhin wird im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes Polyvinylalkohol 1 mit einem Polymerisationsgrad von 1000 bis 2000 verwendet. In einem Fall, wo der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 weniger als 1000 beträgt, wird durch eine Verringerung der Filmfestigkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 die Elastizität des Modells des Körperweichgewebes unter die Elastizität eines realen Körperweichgewebes verringert. Außerdem wird in einem Fall, wo der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 mehr als 2000 beträgt, durch eine Zunahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Viskosität des Modells des Körperweichgewebes über die Viskosität eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht. Weiterhin wird durch eine Zunahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 der stationäre Oberflächenreibungskoeffizient des Modells des Körperweichgewebes über den stationären Oberflächenreibungskoeffizienten eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht. Deshalb wird in einem Fall, wo der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols 1 weniger als 1000 oder mehr 2000 beträgt, die Sensualität wie die Tastempfindung des Modells des Körperweichgewebes verringert.
Weiterhin kann im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes ein Polyvinylalkoholharz durch Verwendung von nur einer Art des Polyvinylalkohols 1 mit einem Verseifungsgrad von 85 Mol-% bis 98 Mol-% und einem Polymerisationsgrad von 1000 bis 2000 hergestellt werden. Außerdem kann ein Polyvinylalkoholharz, das einen Mittelwert eines Verseifungsgrades von 85 Mol-% bis 98 Mol-% und einen Mittelwert eines Polymerisationsgrades von 1000 bis 2000 aufweist, auch durch Verwendung von zwei oder mehr Arten des Polyvinylalkohols 1, die einen unterschiedlichen Verseifungsgrad oder Polymerisationsgrad aufweisen, hergestellt werden. Im Übrigen entspricht in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „mittlerer Verseifungsgrad“ sowohl dem „Verseifungsgrad“ im Falle der Verwendung von nur einer Art des Polyvinylalkohols 1 als auch dem „Mittelwert des Verseifungsgrades“ im Falle der Verwendung von zwei oder mehr Arten des Polyvinylalkohols 1. Weiterhin entspricht in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „mittlerer Polymerisationsgrad“ sowohl dem „Polymerisationsgrad“ im Falle der Verwendung von nur einer Art des Polyvinylalkohols 1 als auch dem „Mittelwert des Polymerisationsgrades“ im Falle der Verwendung von zwei oder mehr Arten des Polyvinylalkohols 1.
Eine bevorzugte Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung enthält ein Polyvinylalkoholharz, das aus zwei Arten des Polyvinylalkohols 1 gebildet wird, wobei zumindest ein Verseifungsgrad unterschiedlich ist und das einen mittleren Verseifungsgrad von 85 Mol-% bis 98 Mol-% und einen mittleren Polymerisationsgrad von 1000 bis 2000 aufweist. Die vorstehend beschriebenen zwei Arten des Polyvinylalkohols 1 umfassen einen ersten Polyvinylalkohol und einen zweiten Polyvinylalkohol, bei dem sich zumindest ein Verseifungsgrad von dem des ersten Polyvinylalkohols unterscheidet. Im Übrigen können der Polymerisationsgrad des zweiten Polyvinylalkohols und der Polymerisationsgrad des ersten Polyvinylalkohols gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.
In der Hydrogelzusammensetzung 10 des Polyvinylalkohols 1 ist das Verhältnis einer Zunahme der Viskosität und Festigkeit zu einer Zunahme des Verseifungsgrades kleiner als das Verhältnis einer Zunahme der Viskosität und Festigkeit zu einer Zunahme des Polymerisationsgrades. Deshalb können, durch Einstellen des Verseifungsgrades, die Viskosität und die Festigkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 auf eine gewünschte Viskosität und eine gewünschte Festigkeit mit einem hohen Maß an Genauigkeit eingestellt werden.
In einer bevorzugten Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung können, durch Einstellen des mittleren Verseifungsgrades durch Verwendung von zwei Arten des Polyvinylalkohols 1, die Viskosität und die Festigkeit der Hydrogelzusammensetzung 10 auf eine gewünschte Viskosität und eine gewünschte Festigkeit mit Leichtigkeit und mit einem hohen Maß an Genauigkeit eingestellt werden. Somit kann in der vorliegenden Erfindung durch Verwendung der vorstehend beschriebenen zwei Arten des Polyvinylalkohols 1, im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von nur einer Art des Polyvinylalkohols 1, die Hydrogelzusammensetzung 10 mit physikalischen Eigenschaften, die denen eines realen Körperweichgewebes ähneln, auf einfache Weise bereitgestellt werden.
Im Falle der Bereitstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung durch Verwendung von zwei Arten des Polyvinylalkohols 1 wird, als der erste Polyvinylalkohol, bevorzugt Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 97 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000 verwendet.
Als stärker bevorzugter erster Polyvinylalkohol wird Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 99 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 verwendet.
Der erste Polyvinylalkohol kann durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung des Polyvinylalkohols 1 hergestellt werden. Außerdem können, als der erste Polyvinylalkohol, kommerziell erhältliche industrielle Produkte verwendet werden. Der erste Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 97 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000 ist kommerziell erhältlich als vollständig verseiftes industrielles Produkt. Beispielsweise ist der erste Polyvinylalkohol kommerziell erhältlich als industrielle Produkte wie JF-05, JF-10, JF-17, JF-20, V, VO und VC-10 (Handelsbezeichnungen) von JAPAN VAM & POVAL CO., LTD. Weiterhin ist der erste Polyvinylalkohol beispielsweise kommerziell erhältlich als industrielle Produkte wie PVA-105, PVA-110, PVA-117, PVA-117H, PVA-120 und PVA-124 (Handelsbezeichnungen) von Kuraray Co., Ltd. Unter den vorstehend beschriebenen Beispielen entspricht der Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 99 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000 industriellen Produkten wie JF-20, V, VO und VC-10 von JAPAN VAM & POVAL CO., LTD. und PVA-117H von Kuraray Co., Ltd. (Handelsbezeichnungen).
Weiterhin wird im Falle der Bereitstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung durch Verwendung von zwei Arten des Polyvinylalkohols 1, als der zweite Polyvinylalkohol, bevorzugt Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 70 Mol-% bis 90 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000 verwendet. Als stärker bevorzugter zweiter Polyvinylalkohol wird Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 86 Mol-% bis 90 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 verwendet.
Der zweite Polyvinylalkohol kann durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung des Polyvinylalkohols 1 hergestellt werden. Außerdem können, als der zweite Polyvinylalkohol, kommerziell erhältliche industrielle Produkte verwendet werden. Der zweite Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 70 Mol-% bis 90 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000 ist kommerziell erhältlich als teilweise verseiftes industrielles Produkt.
Beispielsweise ist der zweite Polyvinylalkohol kommerziell erhältlich als industrielle Produkte wie JP-05, JP-10, JP-15, JP-20, JP-24, VP-18 und VP-20 (Handelsbezeichnungen) von JAPAN VAM & POVAL CO., LTD. Weiterhin ist der zweite Polyvinylalkohol beispielsweise kommerziell erhältlich als industrielle Produkte wie PVA-205, PVA-210, PVA-217, PVA-220 und PVA-224 (Handelsbezeichnungen) von Kuraray Co., Ltd. Unter den vorstehend beschriebenen Beispielen entspricht der Polyvinylalkohol 1 mit einem Verseifungsgrad von 86 Mol-% bis 90 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 industriellen Produkten wie JP-5, JP-10, JP-15, JP-20, VP-18 und VP-20 von JAPAN VAM & POVAL CO., LTD. und PVA-205, PVA-210, PVA-217 und PVA-220 von Kuraray Co., Ltd. (Handelsbezeichnungen).
Im Übrigen können, als der erste Polyvinylalkohol und als der zweite Polyvinylalkohol, auch jegliche getrocknete Produkte von pulverförmigen oder körnigen getrockneten Produkten verwendet werden. Jedoch sind, im Falle der Berücksichtigung der Löslichkeit und eines Reinigungsgrades des getrockneten Produkts, der erste Polyvinylalkohol und der zweite Polyvinylalkohol vorzugsweise pulverförmige getrocknete Produkte.
(Gewichtsanteile des ersten Polyvinylalkohols und des zweiten Polyvinylalkohols)
Weiterhin werden die Gewichtsanteile des ersten Polyvinylalkohols und des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz so eingestellt, dass der mittlere Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 85 Mol-% bis 98 Mol-% wird und der mittlere Polymerisationsgrad 1000 bis 2000 wird. Beispielsweise werden, im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes als Gewebemodell, die Gewichtsanteile des ersten Polyvinylalkohols und des zweiten Polyvinylalkohols so eingestellt, dass der Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols 99 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile wird und der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteile wird.
In einem Fall, wo der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, wird durch eine Zunahme der Elastizität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Elastizität des Modells des Körperweichgewebes über die Elastizität eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht.
Weiterhin wird durch eine Zunahme der Elastizität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Normalkraft der Oberfläche des Modells des Körperweichgewebes über die Normalkraft der Oberfläche eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht.
Weiterhin wird in einem Fall, wo der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, durch eine Abnahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Viskosität des Modells des Körperweichgewebes unter die Viskosität eines realen Körperweichgewebes verringert. Weiterhin ist durch eine Abnahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 der stationäre Oberflächenreibungskoeffizient des Modells des Körperweichgewebes kleiner als der stationäre Oberflächenreibungskoeffizient eines realen Körperweichgewebes.
Umgekehrt wird in einem Fall, wo der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz mehr als 30 Gewichtsteile beträgt, durch eine Abnahme der Elastizität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Elastizität des Modells des Körperweichgewebes unter die Elastizität eines realen Körperweichgewebes verringert. Weiterhin wird durch eine Abnahme der Elastizität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Normalkraft der Oberfläche des Modells des Körperweichgewebes unter die Normalkraft der Oberfläche eines realen Körperweichgewebes verringert.
Weiterhin wird in einem Fall, wo der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz mehr als 30 Gewichtsteile beträgt, durch eine Zunahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 die Viskosität des Modells des Körperweichgewebes über die Viskosität eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht. Weiterhin wird durch eine Zunahme der Viskosität der Hydrogelzusammensetzung 10 der stationäre Oberflächenreibungskoeffizient des Modells des Körperweichgewebes über den stationären Oberflächenreibungskoeffizienten eines realen Körperweichgewebes hinaus erhöht.
Deshalb wird in einem Fall, wo der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz weniger als 1 Gewichtsteil oder mehr als 30 Gewichtsteile beträgt, die Sensualität wie die Tastempfindung des Modells des Körperweichgewebes verringert.
Insbesondere im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes, einschließlich einer feuchten Schleimhaut wie Mundweichgewebe, Nasenweichgewebe, Ohrenweichgewebe oder Augapfelgewebe, als das Modell des Körperweichgewebes, um Eigenschaften wie die besondere Benetzbarkeit der feuchten Schleimhaut wiederzugeben, ist es notwendig, die Sensualität wie die Tastempfindung des Modells des Körperweichgewebes sicherzustellen. Deshalb kann im Falle der Herstellung eines Modells oder dergleichen eines Körperweichgewebes, einschließlich einer feuchten Schleimhaut, um die Viskosität bei dem Modell des Körperweichgewebes zu verringern, die obere Grenze des Gewichtsanteils des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz so eingestellt werden, dass sie kleiner als 30 Gewichtsteile ist. Im Falle der Herstellung eines Modells oder dergleichen eines Körperweichgewebes, einschließlich einer feuchten Schleimhaut, kann beispielsweise der Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols auf 99 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile eingestellt werden und der Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols auf 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile eingestellt werden.
(Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10)
In dem Gewebemodell wird der Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10 so eingestellt, dass physikalische Eigenschaften wie die Elastizität, die denen eines realen Körperweichgewebes ähneln, beibehalten werden können und Quellungseigenschaft, Feststoffeigenschaft und Formbeständigkeit, die denen eines realen Körperweichgewebes ähneln, bereitgestellt werden können. So kann der Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10 beispielsweise auf 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% eingestellt werden. Im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes als das Gewebemodell ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 90 Gew.-% und ist ein weiterhin bevorzugter Lösungsmittelgehalt der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 80 Gew.-%.
(Spezielles Beispiel eines Modells von Körperweichgewebe)
Nachstehend werden speziell der mittlere Verseifungsgrad und der mittlere Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes, die Gewichtsanteile des ersten Polyvinylalkohols und des zweiten Polyvinylalkohols und der Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10, die für die Herstellung des Modells des Körperweichgewebes bevorzugt sind, beispielhaft angegeben.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein Blutgefäß ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 85 Mol-% bis 98 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein Mundweichgewebe ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 90 Mol-% bis 95 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein Nasenweichgewebe ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 90 Mol-% bis 98 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein Ohrenweichgewebe ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 90 Mol-% bis 98 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein viszerales Gewebe von Magen, Darm, Leber, oder dergleichen ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 85 Mol-% bis 98 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise ist im Falle, dass das Körperweichgewebe ein Hautgewebe ist, ein bevorzugter mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 95 Mol-% bis 98 Mol-%. Außerdem ist ein bevorzugter mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000. Weiterhin ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile und ist ein bevorzugter Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile. Ferner ist ein bevorzugter Lösungsmittelgehalt in der Hydrogelzusammensetzung 10 70 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung möglich, ein Gewebemodell, das imstande ist, physikalische Eigenschaften wie Viskosität oder Elastizität physikalischen Eigenschaften eines realen Weichgewebes ähnlich zu machen, bereitzustellen.
Insbesondere ist es im Falle der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes als das Gewebemodell durch Verwendung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung möglich, ein Gewebemodell, das für die Ablösung eines Körperweichgewebes oder die chirurgische Praxis der Inzision oder dergleichen geeignet ist, bereitzustellen.
[Zusätze zur Hydrogelzusammensetzung 10]
(Geliermittel)
Im Übrigen kann der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls eine kleine Menge eines Geliermittels als Hilfsstoff für die physikalische Vernetzung über eine Wasserstoffbrückenbindung zugesetzt werden. Das Geliermittel ist nicht beschränkt, beispielsweise werden jedoch Borate wie Natriumtetraborat verwendet. Außerdem ist die der Hydrogelzusammensetzung 10 zugesetzte Menge des Geliermittels nicht begrenzt, kann aber beispielsweise auf 5 Gew.-% oder weniger eingestellt werden.
(Antiseptikum)
Weiterhin kann der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls eine kleine Menge eines Antiseptikums, um Lagerstabilität zu liefern, zugesetzt werden. Das Antiseptikum ist nicht beschränkt, beispielsweise wird jedoch Dehydroacetat; Sorbat; Benzoat; Pentachlorphenolnatrium, 2-Pyridinthiol-1-oxid, Natriumsalz; 2,4-Dimethyl-6-acetoxy-m-dioxan; 1,2-Benzthiazolin-3-on; oder dergleichen zugesetzt. Die der Hydrogelzusammensetzung 10 zugesetzte Menge des Antiseptikums ist nicht begrenzt, kann aber beispielsweise auf 1 Gew.-% oder weniger eingestellt werden.
(Farbmittel wie Farbstoff oder Pigment)
Weiterhin kann der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls eine kleine Menge eines Farbmittels zugesetzt werden, um die Farbe eines realen Körperweichgewebes nachzubilden. Die der Hydrogelzusammensetzung 10 zugesetzte Menge des Farbmittels ist nicht begrenzt, kann aber beispielsweise auf 1 Gew.-% oder weniger eingestellt werden. Das Farbmittel ist nicht beschränkt, beispielsweise wird jedoch ein Farbstoff, ein Pigment, oder dergleichen verwendet.
(Farbstoff)
Als Farbstoff werden ein schwarzer Farbstoff, ein Magenta-Farbstoff, ein Cyan-Farbstoff und ein gelber Farbstoff verwendet. Nachstehend werden spezielle Beispiele des schwarzen Farbstoffs, des Magenta-Farbstoffs, des Cyan-Farbstoffs und des gelben Farbstoffs, die in der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, aufgeführt und erläutert, sollen aber nicht auf die folgenden Farbstoffe beschränkt sein.
Als schwarzer Farbstoff werden zum Beispiel MS BLACK VPC, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.; AIZEN SOT BLACK-1 und AIZEN SOT BLACK-5, hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.; KAYASET BLACK A-N, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.; DAIWA BLACK MSC, hergestellt von DaiwaKasei Co., Ltd.; HSB-202, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation; NEPTUNE BLACK X60 und NEOPEN BLACK X58, hergestellt von BASF Japan Ltd.; Oleosol Fast BLACK RL, hergestellt von TAOKA CHEMICAL COMPANY, LIMITED; Chuo BLACK80 und Chuo BLACK80-15, hergestellt von CHUO SYNTHETIC CHEMICAL CO., LTD.; und dergleichen verwendet.
Als magentaroter Farbstoff werden zum Beispiel MS Magenta VP, MS Magenta HM-1450 und MS Magenta Hso-147, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.; AIZEN SOT Red-1, AIZEN SOT Red-2, AIZEN SOT Red-3, AIZEN SOT Pink-1 und SPIRON Red GEHSPECIAL, hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.; KAYASET Red B, KAYASET Red 130 und KAYASET Red 802, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.; PHLOXIN, ROSE BENGAL und ACID Red, hergestellt von DaiwaKasei Co., Ltd.; HSR-31 und DIARESIN Red K, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation; Oil Red, hergestellt von BASF Japan Ltd.; Oil Pink 330, hergestellt von CHUO SYNTHETIC CHEMICAL CO., LTD.; und dergleichen verwendet.
Als Cyan-Farbstoff werden zum Beispiel MS Cyan HM-1238, MS Cyan HSo-16, Cyan Hso-144 und MS Cyan VPG, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.; AIZEN SOT Blue-4, hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.; KAYASET Blue Fr, KAYASET Blue N, KAYASET Blue 814, Turq. Blue GL-5 200 und Light Blue BGL-5 200, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.; DAIWA Blue 7000 und Oleosol Fast Blue GL, hergestellt von DaiwaKasei Co., Ltd.;
DIARESIN Blue P, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation; SUDAN Blue 670, NEOPEN Blue 808 und ZAPON Blue 806, hergestellt von BASF Japan Ltd.; und dergleichen verwendet.
Als gelber Farbstoff werden zum Beispiel MS Yellow HSm-41, Yellow KX-7 und Yellow EX-27, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.; AIZEN SOT Yellow-1, AIZEN SOT Yellow-3 und AIZEN SOT Yellow-6, hergestellt von Hodogaya Chemical Co., Ltd.; KAYASET Yellow SF-G, KAYASET Yellow 2G, KAYASET Yellow A-G und KAYASET Yellow E-G, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.; DAIWA Yellow 330HB, hergestellt von DaiwaKasei Co., Ltd.; HSY-68, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation; SUDAN Yellow 146 und NEOPEN Yellow 075, hergestellt von BASF Japan Ltd.; Oil Yellow 129, hergestellt von CHUO SYNTHETIC CHEMICAL CO., LTD.; und dergleichen verwendet.
(Pigment)
Weiterhin kann als Pigment ein organisches Pigment oder ein anorganisches Pigment verwendet werden. Beispielsweise können, als das organische Pigment oder als das anorganische Pigment, Azopigmente wie Azolack, ein unlösliches Azopigment, ein kondensiertes Azopigment und ein Chelatazopigment verwendet werden. Außerdem können, als das organische Pigment oder als das anorganische Pigment, polycyclische Pigmente wie ein Phthalocyanin-Pigment, ein Perylen-Pigment, ein Anthrachinon-Pigment, ein Chinacridon-Pigment, ein Dioxazin-Pigment, ein Thioindigo-Pigment, ein Isoindolinon-Pigment und ein Chinophthalon-Pigment verwendet werden. Weiterhin können, als das organische Pigment oder als das anorganische Pigment, Farbpigmente wie ein rotes Pigment oder Magenta-Pigment, ein blaues Pigment oder Cyan-Pigment, ein grünes Pigment, ein gelbes Pigment und ein schwarzes Pigment verwendet werden. Nachstehend werden spezielle Beispiele von Pigmenten der Nummern, die im Colour Index beschrieben sind, die in der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, aufgeführt und erläutert, sollen jedoch nicht auf die folgenden Pigmente beschränkt sein.
Als rotes Pigment oder Magenta-Pigment werden zum Beispiel Pigment Red 3, Pigment Red 5, Pigment Red 19, Pigment Red 22, Pigment Red 31, Pigment Red 38, Pigment Red 43, Pigment Red 48:1, Pigment Red 48:2, Pigment Red 48:3, Pigment Red 48:4, Pigment Red 48:5, Pigment Red 49:1, Pigment Red 53:1, Pigment Red 57:1, Pigment Red 57:2, Pigment Red 58:4, Pigment Red 63:1, Pigment Red 81, Pigment Red 81:1, Pigment Red 81:2, Pigment Red 81:3, Pigment Red 81:4, Pigment Red 88, Pigment Red 104, Pigment Red 108, Pigment Red 112, Pigment Red 122, Pigment Red 123, Pigment Red 144, Pigment Red 146, Pigment Red 149, Pigment Red 166, Pigment Red 168, Pigment Red 169, Pigment Red 170, Pigment Red 177, Pigment Red 178, Pigment Red 179, Pigment Red 184, Pigment Red 185, Pigment Red 208, Pigment Red 216, Pigment Red 226, Pigment Red 257, Pigment Violet 3, Pigment Violet 19, Pigment Violet 23, Pigment Violet 29, Pigment Violet 30, Pigment Violet 37, Pigment Violet 50, Pigment Violet 88, Pigment Orange 13, Pigment Orange 16, Pigment Orange 20, Pigment Orange 36, und dergleichen verwendet.
Als blaues Pigment oder Cyan-Pigment werden zum Beispiel Pigment Blue 1, Pigment Blue 15, Pigment Blue 15:1, Pigment Blue 15:2, Pigment Blue 15:3, Pigment Blue 15:4, Pigment Blue 15:6, Pigment Blue 16, Pigment Blue 17-1, Pigment Blue 22, Pigment Blue 27, Pigment Blue 28, Pigment Blue 29, Pigment Blue 36, Pigment Blue 60, und dergleichen verwendet.
Als grünes Pigment werden zum Beispiel Pigment Green 7, Pigment Green 26, Pigment Green 36, Pigment Green 50, und dergleichen verwendet.
Als gelbes Pigment werden zum Beispiel Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 34, Pigment Yellow 35, Pigment Yellow 37, Pigment Yellow 55, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 81, Pigment Yellow 83, Pigment Yellow 93, Pigment Yellow 94, Pigment Yellow 95, Pigment Yellow 97, Pigment Yellow 108, Pigment Yellow 109, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 137, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 153, Pigment Yellow 154, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 157, Pigment Yellow 166, Pigment Yellow 167, Pigment Yellow 168, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 185, Pigment Yellow 193, und dergleichen verwendet.
Als schwarzes Pigment werden zum Beispiel Pigment Black 7, Pigment Black 26, Pigment Black 28, und dergleichen verwendet.
Weiterhin können als Pigment kommerziell erhältliche industrielle Produkte verwendet werden. Nachstehend werden spezielle Beispiele von kommerziell erhältlichen Pigmenten aufgeführt und erläutert, die weder auf die vorstehend beschriebenen Pigmente beschränkt sein sollen, noch auf die industriellen Produkte, hergestellt durch die folgenden Hersteller, beschränkt sein sollen.
Beispiele von Pigmenten als industrielle Produkte umfassen Chromo Fine Yellow 2080, Chromo Fine Yellow 5900, Chromo Fine Yellow 5930, Chromo Fine Yellow AF-1300, Chromo Fine Yellow 2700L, Chromo Fine Orange 3700L, Chromo Fine Orange 6730, Chromo Fine Scarlet 6750, Chromo Fine Magenta 6880, Chromo Fine Magenta 6886, Chromo Fine Magenta 6891N, Chromo Fine Magenta 6790, Chromo Fine Magenta 6887, Chromo Fine Violet RE, Chromo Fine Red 6820, Chromo Fine Red 6820, Chromo Fine Red 6830, Chromo Fine Blue HS-3, Chromo Fine Blue 5187, Chromo Fine Blue 5108, Chromo Fine Blue 5197, Chromo Fine Blue 5085N, Chromo Fine Blue SR-5020, Chromo Fine Blue 5026, Chromo Fine Blue 5050, Chromo Fine Blue 4920, Chromo Fine Blue 4927, Chromo Fine Blue 4937, Chromo Fine Blue 4824, Chromo Fine Blue 4933GN-EP, Chromo Fine Blue 4940, Chromo Fine Blue 4973, Chromo Fine Blue 5205, Chromo Fine Blue 5208, Chromo Fine Blue 5214, Chromo Fine Blue 5221, Chromo Fine Blue 5000P, Chromo Fine Green 2GN, Chromo Fine Green 2GO, Chromo Fine Green 2G-550D, Chromo Fine Green 5310, Chromo Fine Green 5370, Chromo Fine Green 6830, Chromo Fine Black A-1103, Seika Fast Yellow 10GH, Seika Fast Yellow A-3, Seika Fast Yellow 2035, Seika Fast Yellow 2054, Seika Fast Yellow 2200, Seika Fast Yellow 2270, Seika Fast Yellow 2300, Seika Fast Yellow 2400(B), Seika Fast Yellow 2500, Seika Fast Yellow 2600, Seika Fast Yellow ZAY-260, Seika Fast Yellow 2700(B), Seika Fast Yellow 2770, Seika Fast Red 8040, Seika Fast Red C405(F), Seika Fast Red CA120, Seika Fast Red LR-116, Seika Fast Red 1531B, Seika Fast Red 8060R, Seika Fast Red 1547, Seika Fast Red ZAW-262, Seika Fast Red 1537B, Seika Fast Red GY, Seika Fast Red 4R-4016, Seika Fast Red 3820, Seika Fast Red 3891, Seika Fast Red ZA-215, Seika Fast Carmine 6B1476T-7, Seika Fast Carmine 1483LT, Seika Fast Carmine 3840, Seika Fast Carmine 3870, Seika Fast Bordeaux 10B-430, Seika Light Rose R40, Seika Light Violet B800, Seika Light Violet 7805, Seika Fast Maroon 460N, Seika Fast Orange 900, Seika Fast Orange 2900, Seika Light Blue C718, Seika Light Blue A612, Cyanine Blue 4933M, Cyanine Blue 4933GN-EP, Cyanine Blue 4940 und Cyanine Blue 4973 (Handelsbezeichnungen, alle kommerziell erhältlich von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd.).
Weiterhin umfassen Beispiele von Pigmenten als industrielle Produkte KET Yellow 401, KET Yellow 402, KET Yellow 403, KET Yellow 404, KET Yellow 405, KET Yellow 406, KET Yellow 416, KET Yellow 424, KET Orange 501, KET Red 301, KET Red 302, KET Red 303, KET Red 304, KET Red 305, KET Red 306, KET Red 307, KET Red 308, KET Red 309, KET Red 310, KET Red 336, KET Red 337, KET Red 338, KET Red 346, KET Blue 101, KET Blue 102, KET Blue 103, KET Blue 104, KET Blue 105, KET Blue 106, KET Blue 111, KET Blue 118, KET Blue 124 und KET Green 201 (Handelsbezeichnungen, alle kommerziell erhältlich von DIC Corporation).
Weiterhin umfassen Beispiele von Pigmenten als industrielle Produkte Colortex Yellow 301, Colortex Yellow 314, Colortex Yellow 315, Colortex Yellow 316, Colortex Yellow P-624, Colortex Yellow U10GN, Colortex Yellow U3GN, Colortex Yellow UNN, Colortex Yellow UA-414, Colortex Yellow U263, Finecol Yellow T-13, Finecol Yellow T-05, Pigment Yellow 1705, Colortex Orange 202, Colortex Red 101, Colortex Red 103, Colortex Red 115, Colortex Red 116, Colortex Red D3B, Colortex Red P-625, Colortex Red 102, Colortex Red H-1024, Colortex Red 105C, Colortex Red UFN, Colortex Red UCN, Colortex Red UBN, Colortex Red U3BN, Colortex Red URN, Colortex Red UGN, Colortex Red UG276, Colortex Red U456, Colortex Red U457, Colortex Red 105C, Colortex Red USN, Colortex Maroon 601, Colortex Brown B610N, Colortex Violet 600, Pigment Red 122, Colortex Blue 516, Colortex Blue 517, Colortex Blue 518, Colortex Blue 519, Colortex Blue A818, Colortex Blue P-908, Colortex Blue 510, Colortex Green 402, Colortex Green 403, Colortex Black 702 und Colortex Black U905 (Handelsbezeichnungen, alle kommerziell erhältlich von SANYO COLOR WORKS, Ltd.).
Weiterhin umfassen Beispiele von Pigmenten als industrielle Produkte LIONOL YELLOW 1405G, LIONOL BLUE FG7330, LIONOL BLUE FG7350, LIONOL BLUE FG7400G, LIONOL BLUE FG7405G, LIONOL BLUE ES und LIONOL BLUE ESP-S (Handelsbezeichnungen, alle kommerziell erhältlich von TOYO INK CO., LTD.).
Weiterhin umfassen Beispiele von Pigmenten als industrielle Produkte Carbon Black #2600, Carbon Black #2400, Carbon Black #2350, Carbon Black #2200, Carbon Black #1000, Carbon Black #990, Carbon Black #980, Carbon Black #970, Carbon Black #960, Carbon Black #950, Carbon Black #850, Carbon Black MCF88, Carbon Black #750, Carbon Black #650, Carbon Black MA600, Carbon Black MA7, Carbon Black MA8, Carbon Black MA11, Carbon Black MA100, Carbon Black MA100R, Carbon Black MA77, Carbon Black #52, Carbon Black #50, Carbon Black #47, Carbon Black #45, Carbon Black #45L, Carbon Black #40, Carbon Black #33, Carbon Black #32, Carbon Black #30, Carbon Black #25, Carbon Black #20, Carbon Black #10, Carbon Black #5 und Carbon Black #44 (Handelsbezeichnungen, alle kommerziell erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation).
(Mit Wasser quellbares Schichttonmineral)
Weiterhin kann, im Falle der Herstellung von zum Beispiel einem Modell eines Organs wie des Herzes als das Gewebemodell, um physikalische Eigenschaften wie die Elastizität des Modells des Organs physikalischen Eigenschaften eines realen Organs ähnlich zu machen, der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls ein mit Wasser quellbares Schichttonmineral zugesetzt werden. Das mit Wasser quellbare Schichttonmineral kann in dem Lösungsmittel 18 dispergiert werden und ist ein Tonmineral mit einer Schichtstruktur. Die der Hydrogelzusammensetzung 10 zugesetzte Menge des mit Wasser quellbaren Schichttonminerals ist nicht begrenzt, kann aber beispielsweise auf 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% eingestellt werden. Als das mit Wasser quellbare Schichttonmineral kann, obwohl nicht beschränkt, zum Beispiel ein mit Wasser quellbarer Smektit wie mit Wasser quellbarer Hectorit, mit Wasser quellbarer Montmorillonit und mit Wasser quellbarer Saponit, und mit Wasser quellbarer Glimmer wie mit Wasser quellbarer synthetischer Glimmer verwendet werden. Außerdem können der mit Wasser quellbare Smektit und der mit Wasser quellbare Glimmer so ausgebildet sein, dass sie ein Tonmineral sind, wobei zwischen den Tonmineralschichten Natriumionen enthalten sind.
Im Übrigen, als das mit Wasser quellbare Schichttonmineral, kann nur eine Art eines mit Wasser quellbaren Schichttonminerals verwendet werden oder können zwei oder mehr Arten von mit Wasser quellbaren Schichttonmineralien verwendet werden. Außerdem kann das mit Wasser quellbare Schichttonmineral als synthetisches Produkt von zwei oder mehr Arten von mit Wasser quellbaren Schichttonmineralien verwendet werden. Weiterhin können, als das mit Wasser quellbare Schichttonmineral, kommerziell erhältliche industrielle Produkte verwendet werden. Als das mit Wasser quellbare Schichttonmineral, das ein industrielles Produkt ist, können, obwohl nicht beschränkt, zum Beispiel der synthetische Hectorit SWN, der fluorierte Hectorit SWF, und dergleichen, hergestellt von Katakura & Co-op Agri Corporation, verwendet werden.
Wenn das mit Wasser quellbare Schichttonmineral der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung zugesetzt wird, können physikalische Eigenschaften wie die Elastizität des Modells des Organs, das heißt die mechanische Festigkeit, der mechanischen Festigkeit eines realen Organs ähnlich gemacht werden. Mit anderen Worten, wenn das mit Wasser quellbare Schichttonmineral der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung zugesetzt wird, kann die Sensualität wie die Tastempfindung des Modells des Organs der eines realen Organs ähnlich gemacht werden. Somit kann, wenn das mit Wasser quellbare Schichttonmineral der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung zugesetzt wird, beispielsweise die Tastempfindung zum Zeitpunkt der Inzision mit einem chirurgischen Skalpell oder dergleichen einer Tastempfindung eines realen Organs ähnlich gemacht werden, und demzufolge kann ein für die chirurgische Praxis geeignetes Modell eines Organs bereitgestellt werden.
(Verfahren zur Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10)
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Die Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch ein Verfahren, das umfasst: einen Schritt des Mischens eines ersten Polyvinylalkohols mit einem Verseifungsgrad von 97 % oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 und eines zweiten Polyvinylalkohols mit einem Verseifungsgrad von 86 Mol-% bis 90 % und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 in einem ersten Lösungsmittel; einen Schritt des Erwärmens des mit dem ersten Polyvinylalkohol und dem zweiten Polyvinylalkohol gemischten ersten Lösungsmittels bei einer ersten Temperatur zum Herstellen einer Lösung, in der der erste Polyvinylalkohol und der zweite Polyvinylalkohol in dem ersten Lösungsmittel gelöst sind; und einen Schritt des Bewirkens des Gelierens der Lösung zu einem Polyvinylalkohol-Hydrogel, das ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, die eine Mehrzahl von Polymerketten und einen die Mehrzahl von Polymerketten miteinander verbindenden Vernetzungsbereich aufweist, und das erste Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, enthält, durch Einfrieren des Lösungsmittels bei einer zweiten Temperatur.
Im Übrigen entspricht, in der nachstehenden Beschreibung, das vorstehend beschriebene „erste Lösungsmittel“ dem „Lösungsmittel 18“ oder dem „gemischten Lösungsmittel“. Weiterhin entspricht, in der nachstehenden Beschreibung, die vorstehend beschriebene „erste Temperatur“ einer „Erwärmungstemperatur“. Außerdem entspricht die vorstehend beschriebene „zweite Temperatur“ einer „Einfriertemperatur“.
(Mischen des Gemischs von Polyvinylalkohol 1 mit Lösungsmittel 18)
Das Gemisch des Polyvinylalkohols 1, das das Polyvinylalkoholharz bildet, kann beispielsweise durch Mischen von 99 Gewichtsteilen bis 70 Gewichtsteilen des Pulvers des ersten Polyvinylalkohols und 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteilen des Pulvers des zweiten Polyvinylalkohols hergestellt werden. Das Gemisch des Polyvinylalkohols 1 wird zu dem Lösungsmittel 18 hinzugegeben. Die zu dem Lösungsmittel 18 hinzugegebene Menge des Gemischs des Polyvinylalkohols 1 kann auf eine beliebige Menge eingestellt werden, um bevorzugte physikalische Eigenschaften der Hydrogelzusammensetzung 10 zu erzielen.
Beispielsweise können 15 Gewichtsteile des Gemischs des Polyvinylalkohols 1 zu 85 Gewichtsteilen des Lösungsmittels 18 hinzugegeben werden oder können 17 Gewichtsteile des Gemischs des Polyvinylalkohols 1 zu 83 Gewichtsteilen des Lösungsmittels 18 hinzugegeben werden. Weiterhin kann das Polyvinylalkoholharz nur mit Pulver einer Art des ersten Polyvinylalkohols konfiguriert werden. In der nachstehenden Beschreibung schließt das „Gemisch des Polyvinylalkohols 1“ auch eine nur aus Pulver einer Art des ersten Polyvinylalkohols gebildete Zusammensetzung ein.
Als Lösungsmittel 18 zur Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Dimethylsulfoxid, das ein gemischtes Lösungsmittel ist, das eine hervorragende Löslichkeit für den Polyvinylalkohol 1 aufweist und bei einer niedrigen Temperatur nicht gefroren ist, verwendet. Im Übrigen wird Dimethylsulfoxid in der nachstehenden Beschreibung als DMSO abgekürzt.
Weiterhin ist das Gewichtsverhältnis von DMSO zu Wasser in dem gemischten Lösungsmittel nicht begrenzt, kann aber beispielsweise auf 1 bis 10 eingestellt werden. Ein bevorzugtes Gewichtsverhältnis von DMSO zu Wasser bei der Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung ist 1 bis 5. Ein am meisten bevorzugtes Gewichtsverhältnis von DMSO zu Wasser bei der Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung ist 4.
(Herstellung der Lösung von Polyvinylalkohol 1)
Das mit dem Gemisch des Polyvinylalkohols 1 ergänzte Lösungsmittel 18 wird erwärmt, das Gemisch des Polyvinylalkohols 1 wird in dem Lösungsmittel 18, während es mit einem Rührer gerührt wird, gelöst und so wird eine Lösung des Polyvinylalkohols hergestellt. Die Erwärmungstemperatur des Lösungsmittels 18 kann beispielsweise auf 60 °C bis 120 °C eingestellt werden. Weiterhin ist, im Falle der Berücksichtigung des Löslichkeitsgrades oder dergleichen des Polyvinylalkohols 1, eine bevorzugte Erwärmungstemperatur des Lösungsmittels 18 100 °C bis 120 °C. Im Übrigen ist, im Falle der Berücksichtigung des Siedepunktes oder dergleichen von Wasser in dem Lösungsmittel 18, eine am meisten bevorzugte Temperatur des Lösungsmittels 18 100 °C.
Im Übrigen kann das Gemisch des Polyvinylalkohols 1, das in dem Lösungsmittel 18 gelöst wird, in einem offenen oder in einem verschlossenen Zustand ausgeführt werden, wird aber unter Berücksichtigung der Vermeidung des Einmischens von Verunreinigungen vorzugsweise in einem verschlossenen Zustand ausgeführt. Weiterhin kann die Lösung des Polyvinylalkohols 1 durch Mischen einer Lösung, die durch Lösen des ersten Polyvinylalkohols in dem Lösungsmittels 18 erhalten wird, und einer Lösung, die durch Lösen des zweiten Polyvinylalkohols in dem Lösungsmittels 18 erhalten wird, hergestellt werden.
(Gelierung der Lösung von Polyvinylalkohol 1)
Die Lösung des Polyvinylalkohols 1 geliert durch Gefrieren zu einem Polyvinylalkohol-Hydrogel. Die Einfriertemperatur zum Bewirken des Gelierens der Lösung kann beispielsweise auf -20 °C oder tiefer eingestellt werden. Weiterhin ist, im Falle der Berücksichtigung physikalischer Eigenschaften wie Viskosität und Elastizität, eine bevorzugte Einfriertemperatur der Hydrogelzusammensetzung 10 -40 °C bis -20 °C oder tiefer und ist eine am meisten bevorzugte Einfriertemperatur -30 °C.
[Verfahren zur Herstellung eines getrockneten Gewebemodells]
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des getrockneten Gewebemodells der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Das getrocknete Gewebemodell der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise hergestellt werden durch ein Verfahren, umfassend die Schritte des Injizierens einer Lösung des Polyvinylalkohols 1 in eine Form für ein Gewebemodell, des Bewirkens des Gelierens der in die Form injizierten Lösung des Polyvinylalkohols 1, sodass ein Gewebemodell hergestellt wird, und des Herausnehmen des hergestellten Gewebemodells aus der Form und des anschließenden Trocknens des Gewebemodells.
In der nachstehenden Beschreibung wird der Fall der Herstellung eines Modells eines Körperweichgewebes wie eines vaskularisierten Gewebes oder eines Mundweichgewebes als das Gewebemodell betrachtet.
(Form für Gewebemodell)
Die Form für das Gewebemodell kann beispielsweise mittels Schneidarbeiten, Stereolithographie, formgebender Verarbeitung unter Verwendung einer formgebenden Vorrichtung wie eines 3D-Druckers, oder dergleichen hergestellt werden. Ein Material für die Form für das Gewebemodell ist nicht ausdrücklich beschränkt, solange es ein Material ist, mit dem die Hydrogelzusammensetzung 10 in eine Form eines Gewebes gebracht werden kann, beispielsweise kann jedoch ein Material wie ein Silikonharz, Quarzglas, ein Metall, Gips, Wachs oder ein Kunstharz verwendet werden. Beispielsweise kann, im Falle eines Metalls wie Messing, nichtrostender Stahl, Nickel-Titan oder Alumina als Material für die Form für das Gewebemodell, die Wärmeleitung zum Zeitpunkt einer Gefrierbehandlung verbessert werden und kann die Einfrierzeit verringert werden.
(Injektion der Lösung von Polyvinylalkohol 1 in die Form für das Gewebemodell)
In dem Verfahren zur Herstellung des getrockneten Gewebemodells wird die Lösung des Polyvinylalkohols 1 in die Form für das Gewebemodell injiziert. Beispielsweise wird die Lösung des Polyvinylalkohols 1 unter einer Bedingung der Beaufschlagung mit einem Druck von 150 kg/cm² bis 160 kg/cm² in die Form für das Gewebemodell injiziert. Durch Einstellen der Bedingung der Beaufschlagung mit einem Druck von 150 kg/cm² bis 160 kg/cm² zum Zeitpunkt der Injektion ist es möglich, die in der injizierten Lösung des Polyvinylalkohols 1 gebildeten Luftblasen zu reduzieren und die injizierte Lösung des Polyvinylalkohols 1 zu homogenisieren.
Im Übrigen umfasst das Verfahren zur Herstellung der Lösung des Polyvinylalkohols 1 die gleichen Inhalte wie die in „Mischen des Gemischs von Polyvinylalkohol 1 mit Lösungsmittel 18“ und „Herstellung der Lösung von Polyvinylalkohol 1“ beschriebenen Inhalte bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Hydrogelzusammensetzung 10, und deshalb wird die Beschreibung davon weggelassen.
(Gelierung der in die Form für das Gewebemodell injizierten Lösung von Polyvinylalkohol 1)
Als Nächstes wird die Form für das Gewebemodell, in die die Lösung des Polyvinylalkohols 1 injiziert worden ist, einer Gefrierbehandlung unterzogen, sodass die Lösung des Polyvinylalkohols 1 im Inneren der Form für das Gewebemodell zu einem Polyvinylalkohol-Hydrogel geliert. Eine Einfriertemperatur zum Bewirken des Gelierens der Lösung des Polyvinylalkohols 1 kann beispielsweise auf -20 °C oder tiefer eingestellt werden. Weiterhin ist, im Falle der Berücksichtigung physikalischer Eigenschaften wie Viskosität und Elastizität des Gewebemodells (der Hydrogelzusammensetzung 10), eine bevorzugte Einfriertemperatur der Form für das Gewebemodell -40 °C bis -20 °C oder tiefer und ist eine am meisten bevorzugte Einfriertemperatur -30 °C. Weiterhin ist eine bevorzugte Gefrierbehandlungszeit für die Form für das Gewebemodell 24 Stunden oder länger und eine am meisten bevorzugte Gefrierbehandlungszeit ist 24 Stunden. Ferner kann die Gefrierbehandlung der Form für das Gewebemodell, auch unter Berücksichtigung physikalischer Eigenschaften der Hydrogelzusammensetzung 10, mehrmals erfolgen.
(Trocknung des hergestellten Gewebemodells)
Das hergestellte Gewebemodell wird aus der Form entnommen und einer Trocknungsbehandlung unterzogen, wodurch ein getrocknetes Gewebemodell fertiggestellt wird. Die Trocknungsbehandlung kann mit einer Trocknungsvorrichtung wie einem Inkubator durchgeführt werden oder kann durch natürliches Trocknen durchgeführt werden. Im Falle des Durchführens der Trocknungsbehandlung mit einer Trocknungsvorrichtung wird die Trocknungsbehandlung beispielsweise 72 Stunden oder länger bei einer Temperatur von 40 °C durchgeführt.
In dem Verfahren zur Herstellung des getrockneten Gewebemodells der vorliegenden Erfindung kann, bevor das Gewebemodell aus der Form entnommen wird, eine Behandlung des Ersetzens durch Wasser, bei der in der Hydrogelzusammensetzung 10 enthaltenes Dimethylsulfoxid Ethanol durch Wasser ersetzt wird, durchgeführt werden. Beispielsweise wird, bei der Behandlung des Ersetzens durch Wasser der Hydrogelzusammensetzung 10, zuerst die Form für das Gewebemodell, bei der die Gefrierbehandlung abgeschlossen ist, 120 Minuten in eine ausreichende Menge an Ethanol eingetaucht, sodass eine Behandlung, bei der das Dimethylsulfoxid in der Hydrogelzusammensetzung 10 durch Ethanol ersetzt wird, durchgeführt wird.
Als Nächstes wird die Form für das Gewebemodell 24 Stunden in eine ausreichende Menge an Wasser eingetaucht, sodass eine Behandlung, bei der das Ethanol in der Hydrogelzusammensetzung 10 durch Wasser ersetzt wird, durchgeführt wird.
Im Übrigen kann das getrocknete Gewebemodell durch ein anderes Verfahren als das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann das getrocknete Gewebemodell auch durch eine andere Behandlung als die vorstehend beschriebene Behandlung, bei der die Lösung des Polyvinylalkohols 1 in die Form für das Gewebemodell injiziert wird, hergestellt werden. Das getrocknete Gewebemodell kann auch durch kompressives Ausformen der Lösung des Polyvinylalkohols 1 auf der Form für das Gewebemodell unter Verwendung einer formgebenden Vorrichtung wie eines 3D-Druckers, das heißt einer materialausstoßenden formgebenden Vorrichtung vom Tintenstrahltyp, hergestellt werden. Weiterhin kann das getrocknete Gewebemodell auch durch Aufbringen der Lösung des Polyvinylalkohols 1 auf die Form für das Gewebemodell hergestellt werden.
Weiterhin kann die Form für das Modell für das Weichgewebe zum Teil ein Modell eines Körperhartgewebes von Knochen, Zahn oder Knorpel, oder dergleichen umfassen. Das Modell eines Körperhartgewebes von Knochen, Zahn oder Knorpel, oder dergleichen kann beispielsweise aus Gips, Holz, Papier, einem Metall oder einem Kunstharz wie einem Acrylharz hergestellt werden.
Beispielsweise kann ein Knochenmodell durch Hinzugeben von Sägemehl und Polyvinylalkohol zu einem Acrylharz hergestellt werden. Bei dem Knochenmodell kann die Knochenhärte entsprechend einer verwendeten Menge des Acrylharzes nachgebildet werden, und die Tastempfindung des Knochens kann entsprechend einer Partikelgröße des Sägemehls nachgebildet werden. Weiterhin kann, bei dem Knochenmodell, durch Hinzugeben von Polyvinylalkohol ein Zustand des engen Kontakts zwischen dem Knochen und dem Körperweichgewebe im lebenden Körper nachgebildet werden.
Weiterhin kann das Modell des Körperweichgewebes als Teil eines Modells des lebenden Körpers wie eines Mundhöhlenmodells, eines Nasenhöhlenmodells, eines Ohrenhöhlenmodells, eines Augenmodells, eines Kopfmodells, eines Brustmodells oder eines Bauchmodells hergestellt werden.
Beispielsweise kann, im Falle der Herstellung eines Mundhöhlenmodells als das Modell des lebenden Körpers, das Mundhöhlenmodell durch Injizieren der Lösung des Polyvinylalkohols 1 in eine Form für ein Mundhöhlenmodell einschließlich des vorstehend beschriebenen Knochenmodells, Bewirken des Gelierens der Lösung des Polyvinylalkohols 1 und anschließendes Entfernen der Form, aber nicht des Modells des Körperhartgewebes, hergestellt werden. Weiterhin kann das Mundhöhlenmodell auch durch kompressives Ausformen der Lösung des Polyvinylalkohols 1 auf dem vorstehend beschriebenen Knochenmodell unter Verwendung einer formgebenden Vorrichtung wie eines 3D-Druckers und Bewirken des Gelierens der Lösung des Polyvinylalkohols 1 zu der Hydrogelzusammensetzung 10 hergestellt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Mundhöhlenmodell kann ein Zustand des engen Kontakts zwischen dem Knochenmodell und dem Modell des Mundgewebes wie Mundschleimhaut einem Zustand des engen Kontakts zwischen Knochen und einem Mundgewebe im lebenden Körper ähnlich gemacht werden. Weiterhin kann, in dem vorstehend beschriebenen Mundhöhlenmodell, das Modell des Körperweichgewebes mit einem chirurgischen Schneidinstrument wie einem Messer eines Chirurgen gleichmäßig von dem Modell des Körperhartgewebes abgelöst werden. Somit kann in dem vorstehend beschriebenen Mundhöhlenmodell ein Empfinden, das einer operativen Ablösung von Mundschleimhaut im lebenden Körper ähnelt, nachgebildet werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird mithilfe der folgenden Beispiele detailliert beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
[Beispiel 1]
(Herstellung einer Probe einer Hydrogelzusammensetzung)
Nur Pulver des ersten Polyvinylalkohols wurde als das das Polyvinylalkoholharz bildende Pulver des Polyvinylalkohols verwendet. Als das Pulver des ersten Polyvinylalkohols wurde ein industrielles Produkt, hergestellt von JAPAN VAM & POVAL CO., LTD., Handelsbezeichnung: J-POVAL V, das so hergestellt wird, dass es einen Verseifungsgrad von 99,0 Mol-% oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 1700 aufweist, verwendet.
15 Gewichtsteile des vorstehend beschriebenen Polyvinylalkohols wurden mit 85 Gewichtsteilen eines gemischten Lösungsmittels aus Dimethylsulfoxid und Wasser gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde 2 Stunden unter einer Temperaturbedingung von 100 °C gerührt, um das Polyvinylalkoholgemisch in dem gemischten Lösungsmittel zu lösen, wodurch eine Polyvinylalkohollösung hergestellt wurde. Als das gemischte Lösungsmittel aus Dimethylsulfoxid und Wasser wurde ein von Toray Fine Chemicals Co., Ltd. hergestelltes industrielles Produkt, das so hergestellt wird, dass es ein Gewichtsverhältnis von Dimethylsulfoxid zu Wasser von 4 aufweist, verwendet.
Die hergestellte Polyvinylalkohollösung wurde in einer wärmeneutralen Umgebung auf 40 °C abgekühlt. Danach wurde die Polyvinylalkohollösung in eine Form injiziert, und die Form, in die die Polyvinylalkohollösung injiziert wurde, wurde 24 Stunden unter einer Temperaturbedingung von -30 °C gekühlt, wodurch eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung hergestellt wurde. Als Form wurde eine rechteckige Form aus nichtrostendem Stahl mit einer Länge der langen Seiten von 50 mm, einer Länge der kurzen Seiten von 8 mm und einer Dicke von 1 mm verwendet.
Das in Beispiel 1 beschriebene gemischte Lösungsmittel aus Dimethylsulfoxid und Wasser ist ein Beispiel des ersten Lösungsmittels.
[Beispiel 2]
(Messung der Zugspannung der Hydrogelzusammensetzung)
Die Zugspannung der Probe der Hydrogelzusammensetzung, die durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren hergestellt wurde, wurde gemessen. Bei der Messung der Zugspannung der Probe der Hydrogelzusammensetzung wurde eine kleine Tischprüfmaschine, Modell EZ-S, hergestellt von SHIMADZU CORPORATION, als Prüfmaschine für die uniaxiale Zugprüfung verwendet. Beide Enden an der langen Seite der Probe der Hydrogelzusammensetzung wurden mit Klemmen der Prüfmaschine für die uniaxiale Zugprüfung gehalten, um die Probe der Hydrogelzusammensetzung so zu fixieren, dass ein Anfangsabstand zwischen den Klemmen 40 mm betragen würde.
Als Nächstes wurde die eingespannte Probe der Hydrogelzusammensetzung mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min in beide Richtungen gezogen, bis die Dehnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung 100 % betragen würde, und danach wurde die Dehnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung auf 0 % zurückgesetzt. Das heißt, dass die eingespannte Probe der Hydrogelzusammensetzung in beide Richtungen gezogen wurde, bis der Abstand zwischen den Klemmen das Zweifache des Anfangsabstands betragen würde, und danach wurde der Abstand zwischen den Klemmen auf den Anfangsabstand zurückgesetzt. In Beispiel 2 wurde die eingespannte Probe der Hydrogelzusammensetzung gezogen, bis der Abstand dazwischen 80 mm betragen würde, und danach wurde der Abstand dazwischen auf 40 mm zurückgesetzt.
In Beispiel 2 wurde, unter Berücksichtigung der Hysterese der Probe der Hydrogelzusammensetzung, der vorstehend beschriebene Messzyklus dreimal wiederholt, und die Dehnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung und die Zugspannung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im dritten Zyklus wurden alle 0,05 Sekunden gemessen.
Die Werte der Zugspannung der Probe der Hydrogelzusammensetzung in Bezug auf Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 1 ist eine Dehnung ΔL/L durch das Verhältnis einer Längenänderung ΔL der Probe der Hydrogelzusammensetzung zu einem Anfangsabstand L zwischen den Klemmen dargestellt. Das heißt, dass die Werte der Dehnungen „0,25“, „0,5“, „0,75“ und „1“ in Tabelle 1 jeweils Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % entsprechen. Außerdem wurde die Zugspannung mit der Einheit Kilopascal (kPa) dargestellt und wurde aus Messwerten der Zugspannung, die den Messwerten der Dehnungen mit der besten Annäherung an Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % entsprechen, berechnet. Basierend auf Tabelle 1 kann die Hydrogelzusammensetzung beispielsweise so konfiguriert werden, dass die Zugspannung in Bezug auf eine Dehnung von 0,25 bis 0,5 64,0 kPa bis 146,0 kPa wird. [Tabelle 1]

Dehnung (ΔL/L) 0,25 0,50 0,75 1,00

Spannung (kPa) 64,0 146,0 274,1 447,5
Weiterhin wurde der Elastizitätsmodul, der ein Index für eine Elastizität bei Zugspannung ist, der Probe der Hydrogelzusammensetzung anhand der Ergebnisse des Zugversuchs berechnet. Wie in der später beschriebenen 10 dargestellt, wird in der Probe der Hydrogelzusammensetzung, wenn ein Wert der Dehnung größer als 0,6 ist, die Nichtlinearität zwischen der Dehnung und der Zugspannung signifikant. Deshalb wurde, hinsichtlich der Probe der Hydrogelzusammensetzung, der Elastizitätsmodul als Elastizitätsmodul bei einer Dehnung von 50 %, bei der die Linearität des Elastizitätsmoduls beibehalten wird, berechnet. Der Elastizitätsmodul der Probe der Hydrogelzusammensetzung bei einer Dehnung von 50 % betrug 292 kPa.
Der in Beispiel 2 beschriebene Elastizitätsmodul der Hydrogelzusammensetzung bei einer Dehnung von 50 % entspricht einem „ersten Elastizitätsmodul“. Außerdem entspricht die in Beispiel 2 beschriebene Zugspannung der Hydrogelzusammensetzung einer „ersten Spannung“ oder der „Spannung der Hydrogelzusammensetzung“.
[Beispiel 3]
(Herstellung einer Probe von getrocknetem Hydrogel)
Vier Proben einer Hydrogelzusammensetzung wurden durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren hergestellt. Die hergestellten vier Proben der Hydrogelzusammensetzung wurden in einem Inkubator angeordnet. Das in der Probe der Hydrogelzusammensetzung enthaltene gemischte Lösungsmittel aus Dimethylsulfoxid und Wasser wurde 168 Stunden im Inkubator verdampft. Die Innentemperatur des Inkubators wurde auf 40 °C gehalten.
Ein getrocknetes Produkt der Hydrogelzusammensetzung, das durch Verdampfen des gemischten Lösungsmittels aus Dimethylsulfoxid und Wasser, das ein Beispiel des ersten Lösungsmittels ist, aus der Hydrogelzusammensetzung erhalten wurde, wird als „getrocknetes Hydrogel“ bezeichnet.
(Messung des Gewichts einer Probe von getrocknetem Hydrogel)
Die Gewichte der hergestellten vier Proben wurden gemessen. Die Gewichtsmessung wurde nach 0 Stunden, 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden, 8 Stunden, 24 Stunden, 48 Stunden, 72 Stunden, 120 Stunden und 168 Stunden ab der Anordnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im Inkubator durchgeführt.
4 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichts mit der Zeit bei einer Probe eines getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 4 stellt die ab der Anordnung der Probe im Inkubator vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 4 stellt das Gewicht der Probe dar und die Einheit ist Gramm (g).
Wie 4 zeigt, wurde das Gewicht der Probe nach 72 Stunden ab der Anordnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im Inkubator nahezu konstant. Speziell, im Falle der Darstellung des Gewichts der Probe als Mittelwert ± Standardabweichung, betrug das Gewicht der Probe nach 72 Stunden 0,108 g ± 0,006 g. Das Gewicht der Probe nach 120 Stunden betrug 0,104 g ± 0,005 g. Weiterhin betrug das Gewicht der Probe nach 168 Stunden 0,099 g ± 0,005 g.
5 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichtsverhältnisses mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 5 stellt die ab der Anordnung der Probe im Inkubator vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 5 stellt das Gewichtsverhältnis der Probe in einem Fall, wo das Gewicht der Probe der Hydrogelzusammensetzung als 1 betrachtet wird, dar. Das heißt, dass das Gewichtsverhältnis der Probe des getrockneten Hydrogels durch Dividieren des Gewichts der Probe des getrockneten Hydrogels durch das Gewicht der Probe der Hydrogelzusammensetzung errechnet wurde.
Wie 5 zeigt, wurde das Gewichtsverhältnis der Probe nach 72 Stunden ab der Anordnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im Inkubator nahezu konstant. Speziell, im Falle der Darstellung des Gewichtsverhältnisses der Probe als Mittelwert ± Standardabweichung, betrug das Gewichtsverhältnis der Probe nach 72 Stunden 0,201 ± 0,004. Das Gewichtsverhältnis der Probe nach 120 Stunden wurde 0,192 ± 0,002. Weiterhin wurde das Gewichtsverhältnis der Probe nach 168 Stunden 0,184 ± 0,003.
Unter Berücksichtigung des Gewichtsverhältnisses des gemischten Lösungsmittels aus Dimethylsulfoxid und Wasser in der Probe der Hydrogelzusammensetzung wird 0,15 als untere Grenze des vorstehend beschriebenen Gewichtsverhältnisses angesehen. Somit wurde anhand der Ergebnisse von 5 gezeigt, dass das Gewichtsverhältnis des in dem getrockneten Gewebemodell verwendeten getrockneten Hydrogels zu der Hydrogelzusammensetzung vorzugsweise auf 0,15 bis 0,21 eingestellt werden kann.
6 ist ein Diagramm, das eine Änderung des verdampften Lösungsmittelgewichts mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 6 stellt die ab der Anordnung der Probe im Inkubator vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 6 stellt das aus der Probe der Hydrogelzusammensetzung verdampfte Lösungsmittelgewicht dar und die Einheit ist Gramm (g). Im Übrigen wurde das verdampfte Lösungsmittelgewicht durch Subtrahieren des Gewichts des getrockneten Hydrogels vom Gewicht der Probe der Hydrogelzusammensetzung errechnet.
Wie 6 zeigt, wurde das verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 72 Stunden ab der Anordnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im Inkubator nahezu konstant. Speziell, im Falle der Darstellung des verdampften Lösungsmittelgewichts der Probe als Mittelwert ± Standardabweichung, betrug das verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 72 Stunden 0,427 g ± 0,013 g. Das verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 120 Stunden betrug 0,431 g ± 0,014 g. Weiterhin betrug das verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 168 Stunden 0,436 g ± 0,014 g.
7 ist ein Diagramm, das eine Änderung des pro Stunde verdampften Lösungsmittelgewichts mit der Zeit bei der Probe des getrockneten Hydrogels gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 7 stellt die ab der Anordnung der Probe im Inkubator vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 7 stellt das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht dar und die Einheit ist Gramm/Stunde (g/h). Im Übrigen wurde das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht durch Dividieren eines Differenzwertes des verdampften Lösungsmittelgewichts durch einen Differenzwert der Stunden errechnet.
Wie 7 zeigt, wurde das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht der Probe nach 72 Stunden ab der Anordnung der Probe der Hydrogelzusammensetzung im Inkubator annähernd 0. Speziell, im Falle der Darstellung des pro Stunde verdampften Lösungsmittelgewichts als Mittelwert ± Standardabweichung, wurde das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 72 Stunden 0,173 · 10^-2 g/h ± 0,430 · 10^-3 g/h. Das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 120 Stunden wurde 0,938 · 10^-6 g/h ± 0,333 · 10^-6 g/h. Weiterhin wurde das pro Stunde verdampfte Lösungsmittelgewicht nach 168 Stunden 0,990 · 10^-6 g/h ± 0,598 · 10^-7 g/h.
Wie die Diagramme von 4 bis 7 zeigen, ist das verdampfte Lösungsmittelgewicht in einem Fall, wo das getrocknete Hydrogel bei einer Temperatur von 40 °C getrocknet wird, nach 72 Stunden gesättigt. Somit wurde gezeigt, dass ein getrocknetes Gewebemodell, indem es 72 Stunden bei einer Temperatur von 40 °C getrocknet wird, hergestellt werden kann.
[Beispiel 4]
(Herstellung einer Probe von imprägniertem Hydrogel)
Die in Beispiel 3 hergestellten vier Proben des getrockneten Hydrogels wurden 3 Stunden in auf 25 °C, 30 °C, 35 °C und 40 °C eingestelltes Wasser eingetaucht. Die Temperaturen des Wassers wurden auf 25 °C, 30 °C, 35 °C und 40 °C konstant gehalten.
Ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, entspricht einem „zweiten Lösungsmittel“, und Wasser in Beispiel 4 ist ein Beispiel des zweiten Lösungsmittels.
Außerdem wird die Temperatur des zweiten Lösungsmittels, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert wird, in einigen Fällen als „dritte Temperatur“ bezeichnet. Weiterhin wird ein Produkt, das durch Imprägnieren des getrockneten Hydrogels mit dem zweiten Lösungsmittel hergestellt wird, als „imprägniertes Hydrogel“ bezeichnet.
(Messung des Gewichts der Probe von imprägniertem Hydrogel)
Die Gewichte der vier Proben wurden gemessen. Die Gewichtsmessung wurde nach 0 Stunden, 1 Stunde, 2 Stunden und 3 Stunden ab dem Beginn des Eintauchens der Proben durchgeführt.
8 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichtsverhältnisses mit der Zeit bei einer Probe eines imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 8 stellt die ab dem Beginn des Eintauchens der Probe vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 8 stellt ein Gewichtsverhältnis der Probe in einem Fall, wo das Gewicht der Probe der Hydrogelzusammensetzung als 1 betrachtet wird, dar. Das heißt, dass das Gewichtsverhältnis der Probe des imprägnierten Hydrogels durch Dividieren des Gewichts der Probe des imprägnierten Hydrogels durch das Gewicht der Probe der Hydrogelzusammensetzung errechnet wurde. In 8 ist eine Änderung des Gewichtsverhältnisses der Probe im Falle des Eintauchens in auf 25 °C eingestelltes Wasser durch schwarze Quadrate und die durchgezogene Linie dargestellt. Außerdem ist in 8 eine Änderung des Gewichtsverhältnisses der Probe im Falle des Eintauchens in auf 30 °C eingestelltes Wasser durch weiße Quadrate und die Strich-Punkt-Linie dargestellt. Weiterhin ist in 8 eine Änderung des Gewichtsverhältnisses der Probe im Falle des Eintauchens in auf 35 °C eingestelltes Wasser durch schwarze Kreise und die gepunktete Linie dargestellt. Ferner ist in 8 eine Änderung des Gewichtsverhältnisses der Probe im Falle des Eintauchens in auf 40 °C eingestelltes Wasser durch weiße Kreise und die Strich-Zweipunkt-Linie dargestellt.
Wie 8 zeigt, wurde das Gewichtsverhältnis der Probe im Fall, dass die Temperatur des Wassers 25 °C betrug, nach 3 Stunden 0,657. Weiterhin wurde das Gewichtsverhältnis der Probe im Fall, dass die Temperatur des Wassers 30 °C betrug, nach 3 Stunden 0,587. Außerdem wurde das Gewichtsverhältnis der Probe im Fall, dass die Temperatur des Wassers 35 °C betrug, nach 3 Stunden 0,785. Ferner wurde das Gewichtsverhältnis der Probe im Fall, dass die Temperatur des Wassers 40 °C betrug, nach 3 Stunden 0,752. Anhand der vorstehend beschriebenen Ergebnisse kann gesagt werden, dass das Gewichtsverhältnis des imprägnierten Hydrogels zu der Hydrogelzusammensetzung durch das Eintauchen in das zweite Lösungsmittel vorzugsweise auf 0,55 bis 0,80 eingestellt werden kann.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Gewichts pro Stunde mit der Zeit bei der Probe des imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 9 stellt die ab dem Beginn des Eintauchens der Probe vergangene Zeit dar und die Einheit ist Stunde (h). Die vertikale Achse des Diagramms in 9 stellt ein pro Stunde imprägniertes Lösungsmittelgewicht dar und die Einheit ist Gramm/Stunde (g/h). Im Übrigen wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht durch Dividieren eines Differenzwertes des imprägnierten Lösungsmittelgewichts durch einen Differenzwert der Stunden errechnet. In 9 ist eine Änderung des pro Stunde imprägnierten Lösungsmittelgewichts im Falle des Eintauchens in auf 25 °C eingestelltes Wasser durch schwarze Quadrate und die durchgezogene Linie dargestellt. Außerdem ist in 9 eine Änderung des pro Stunde imprägnierten Lösungsmittelgewichts im Falle des Eintauchens in auf 30 °C eingestelltes Wasser durch weiße Quadrate und die Strich-Punkt-Linie dargestellt. Weiterhin ist in 9 eine Änderung des pro Stunde imprägnierten Lösungsmittelgewichts im Falle des Eintauchens in auf 35 °C eingestelltes Wasser durch schwarze Kreise und die gepunktete Linie dargestellt. Ferner ist in 9 eine Änderung des pro Stunde imprägnierten Lösungsmittelgewichts im Falle des Eintauchens in auf 40 °C eingestelltes Wasser durch weiße Kreise und die Strich-Zweipunkt-Linie dargestellt.
Wie 9 zeigt, wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht nach 3 Stunden ab dem Beginn des Eintauchens der Probe bei allen Temperaturen annähernd 0.
Speziell wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht im Falle des Eintauchens der Probe in auf 25 °C eingestelltes Wasser nach 3 Stunden 0,015 g/h. Außerdem wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht im Falle des Eintauchens der Probe in auf 30 °C eingestelltes Wasser nach 3 Stunden 0,001 g/h. Weiterhin wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht im Falle des Eintauchens der Probe in auf 35 °C eingestelltes Wasser nach 3 Stunden 0,010 g/h. Ferner wurde das pro Stunde imprägnierte Lösungsmittelgewicht im Falle des Eintauchens der Probe in auf 40 °C eingestelltes Wasser nach 3 Stunden 0,008 g/h.
Wie in 8 dargestellt, wurde gezeigt, dass das imprägnierte Hydrogel durch das Eintauchen in das zweite Lösungsmittel so hergestellt werden kann, dass das Gewichtsverhältnis des imprägnierten Hydrogels zu der Hydrogelzusammensetzung 0,55 bis 0,80 wird, und wurde gezeigt, dass das imprägnierte Hydrogel so konfiguriert werden kann, dass es durch das Eintauchen in das zweite Lösungsmittel ein gewünschtes Gewicht aufweist. Das heißt, dass in Beispiel 4 gezeigt wurde, dass durch Eintauchen des getrockneten Gewebemodells in das Lösungsmittel ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einem gewünschten Gewicht umfasst, wiederaufbereitet werden kann.
Weiterhin wurde im Diagramm von 9 gezeigt, dass im Falle des Eintauchens des getrockneten Hydrogels in das auf eine Temperatur von 25 °C bis 40 °C eingestellte zweite Lösungsmittel das imprägnierte Lösungsmittelgewicht nach 3 Stunden gesättigt ist. Somit wurde Beispiel 4 gezeigt, dass durch ein einfaches Verfahren des Eintauchens in das auf eine Temperatur von 25 °C bis 40 °C eingestellte zweite Lösungsmittel über 3 Stunden oder länger ein Gewebemodell mit einem gewünschten Gewicht aus dem getrockneten Gewebemodell hergestellt werden kann.
[Beispiel 5]
(Messung der Zugspannung von imprägniertem Hydrogel)
Die Zugspannung der in Beispiel 4 erhaltenen Probe des imprägnierten Hydrogels wurde gemessen. Bei der Messung der Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels wurde, ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Beispiel 2, eine kleine Tischprüfmaschine, Modell EZ-S, hergestellt von SHIMADZU CORPORATION, verwendet.
Beide Enden an der langen Seite der Probe des imprägnierten Hydrogels wurden mit Klemmen der Prüfmaschine für die uniaxiale Zugprüfung gehalten, um die Probe des imprägnierten Hydrogels zu fixieren.
Als Nächstes wurde die eingespannte Probe des imprägnierten Hydrogels mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min in beide Richtungen gezogen, bis die Dehnung der Probe des imprägnierten Hydrogels 100 % betragen würde, und danach wurde die Dehnung der Probe des imprägnierten Hydrogels auf 0 % zurückgesetzt. Das heißt, dass die eingespannte Probe des imprägnierten Hydrogels in beide Richtungen gezogen wurde, bis der Abstand zwischen den Klemmen das Zweifache des Anfangsabstands betragen würde, und danach wurde der Abstand zwischen den Klemmen auf den Anfangsabstand zurückgesetzt.
In Beispiel 5 wurde, ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Beispiel 2, unter Berücksichtigung der Hysterese der Probe des imprägnierten Hydrogels der vorstehend beschriebene Messzyklus dreimal wiederholt, und die Dehnung der Probe des imprägnierten Hydrogels und die Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels im dritten Zyklus wurden alle 0,05 Sekunden gemessen.
10 ist ein Diagramm, das eine Spannungs-Dehnungs-Kurve der Hydrogelzusammensetzung und des imprägnierten Hydrogels der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 10 stellt die Dehnung dar, die untere Grenze ist 0 und die obere Grenze ist 1. Die vertikale Achse des Diagramms in 10 stellt die Zugspannung dar und die Einheit ist Kilopascal (kPa). In 10 ist, als Kurve eines Kontrollwertes, die Spannungs-Dehnungs-Kurve der Probe der Hydrogelzusammensetzung durch die durchgezogene Linie dargestellt. Weiterhin ist in 10 die Spannungs-Dehnungs-Kurve der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch die Strich-Punkt-Linie dargestellt. Weiterhin ist in 10 die Spannungs-Dehnungs-Kurve der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch die Strich-Zweipunkt-Linie dargestellt. Außerdem ist in 10 die Spannungs-Dehnungs-Kurve der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Ferner ist in 10 die Spannungs-Dehnungs-Kurve der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch die gepunktete Linie dargestellt. Wie 10 zeigt, wird bei den Proben der Hydrogelzusammensetzung und des imprägnierten Hydrogels, wenn der Wert der Dehnung größer als 0,6 ist, die Nichtlinearität zwischen der Dehnung und der Zugspannung signifikant.
Die Werte der Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, in Bezug auf Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 2]

Dehnung (ΔL/L) 0,25 0,50 0,75 1,00

Spannung (kPa) 64,0 146,0 274,1 447,5
Die Werte der Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, in Bezug auf Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt. [Tabelle 3]

Dehnung (ΔL/L) 0,25 0,50 0,75 1,00

Spannung (kPa) 46,7 95,8 163,6 291,6
Die Werte der Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, in Bezug auf Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % sind in der folgenden Tabelle 4 dargestellt. [Tabelle 4]

Dehnung (ΔL/L) 0,25 0,50 0,75 1,00

Spannung (kPa) 32,4 67,6 118,8 213,2
Die Werte der Zugspannung der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, in Bezug auf Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % sind in der folgenden Tabelle 5 dargestellt. [Tabelle 5]

Dehnung (ΔL/L) 0,25 0,50 0,75 1,00

Spannung (kPa) 27,1 57,2 101,7 188,5
In den Tabellen 2 bis 5 ist eine Dehnung ΔL/L durch das Verhältnis einer Längenänderung ΔL der Probe der Hydrogelzusammensetzung zu einem Anfangsabstand L zwischen den Klemmen dargestellt. Das heißt, dass die Werte der Dehnungen „0,25“, „0,5“, „0,75“ und „1“ in den Tabellen 2 bis 5 jeweils Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % entsprechen. Außerdem wurde in den Tabellen 2 bis 5 die Zugspannung mit der Einheit Kilopascal (kPa) dargestellt und wurde aus Messwerten der Zugspannung, die den Messwerten der Dehnungen mit der besten Annäherung an die Dehnungen von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % entsprechen, berechnet.
Weiterhin wurde der Elastizitätsmodul, der ein Index für eine Elastizität bei Zugspannung ist, der Probe des imprägnierten Hydrogels anhand der Ergebnisse des Zugversuchs berechnet. Wie vorstehend beschrieben, wird bei den Proben der Hydrogelzusammensetzung und des imprägnierten Hydrogels, wenn der Wert der Dehnung größer als 0,6 ist, die Nichtlinearität zwischen der Dehnung und der Zugspannung signifikant. Deshalb wurde, hinsichtlich der Probe des imprägnierten Hydrogels, der Elastizitätsmodul als Elastizitätsmodul bei einer Dehnung von 50 %, bei der die Linearität des Elastizitätsmoduls beibehalten wird, berechnet.
Der Elastizitätsmodul der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug bei einer Dehnung von 50 % 200 kPa. Der Elastizitätsmodul der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug bei einer Dehnung von 50 % 192 kPa. Der Elastizitätsmodul der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug bei einer Dehnung von 50 % 136 kPa. Der Elastizitätsmodul der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug bei einer Dehnung von 50 % 115 kPa.
Im Übrigen entspricht der Elastizitätsmodul des imprägnierten Hydrogels bei einer Dehnung von 50 % einem „zweiten Elastizitätsmodul“.
Das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls zu dem in Beispiel 2 beschriebenen ersten Elastizitätsmodul der Hydrogelzusammensetzung wurde durch Verwendung des vorstehend beschriebenen zweiten Elastizitätsmoduls des imprägnierten Hydrogels berechnet, und danach wurde ein Index für Eigenschaften des in dem getrockneten Gewebemodell enthaltenen getrockneten Hydrogels ermittelt. Das Verhältnis wurde durch Dividieren des zweiten Elastizitätsmoduls durch den ersten Elastizitätsmodul berechnet.
Das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls zu dem ersten Elastizitätsmodul des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 0,69. Das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls zu dem ersten Elastizitätsmodul des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 0,66. Das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls zu dem ersten Elastizitätsmodul des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 0,47. Das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls zu dem ersten Elastizitätsmodul des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 0,39.
Somit kann das getrocknete Gewebemodell durch Verwendung eines getrockneten Hydrogels, wobei das Verhältnis des zweiten Elastizitätsmoduls bei einer Dehnung von 0,5 des imprägnierten Hydrogels zu dem ersten Elastizitätsmodul bei einer Dehnung von 0,5 der Hydrogelzusammensetzung 0,39 bis 0,69 beträgt, konfiguriert werden. Das heißt, dass in Beispiel 5 gezeigt wurde, dass ein getrocknetes Gewebemodell so konfiguriert werden kann, dass ein Gewebemodell mit einer gewünschten Zugspannung erhalten wird, und dass es möglich ist, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einer gewünschten Zugspannung umfasst, durch das Eintauchen in das Lösungsmittel wiederaufzubereiten.
[Beispiel 6]
(Messung der Scherelastizität und der Viskosität von imprägniertem Hydrogel)
Die dynamische Viskoelastizität, das heißt der Schermodul, und die Viskosität der Probe des imprägnierten Hydrogels wurden gemessen. Vier Teststücke der Hydrogelzusammensetzung wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unter Verwendung einer quadratischen Form mit einer Größe von etwa 8 mm × 8 mm und einer Dicke von etwa 1 mm hergestellt. Die hergestellten vier Teststücke der Hydrogelzusammensetzung gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren getrocknet, um vier Teststücke des getrockneten Hydrogels herzustellen. Die hergestellten vier Teststücke des getrockneten Hydrogels wurden gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren jeweils in auf 25 °C, 30 °C, 35 °C und 40 °C eingestelltes Wasser eingetaucht, um vier Teststücke des imprägnierten Hydrogels herzustellen. Das Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, hatte eine Größe von 7,4 mm × 7,4 mm und eine Dicke von 0,87 mm. Das Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, hatte eine Größe von 7,5 mm × 7,5 mm und eine Dicke von 0,87 mm. Das Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, hatte eine Größe von 7,8 mm × 7,8 mm und eine Dicke von 0,92 mm. Das Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, hatte eine Größe von 8,0 mm × 8,0 mm und eine Dicke von 0,94 mm.
Bei der Messung des Schermoduls und der Viskosität der hergestellten Teststücke wurde eine Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität, Modell DMS6100, hergestellt von SII NanoTechnology Inc., verwendet. Das hergestellte Teststück wurde an der Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität fixiert, die Temperatur des Teststücks wurde ausgehend von Raumtemperatur mit einer Temperaturerhöhungsrate von 2 °C/min erhöht, und danach wurde das Schwingen des Teststücks durch Aufbringen einer sehr kleinen sinusförmigen Schwingung mit einer Frequenz von 1 Hz und einer Amplitude von 10 µm ± 0,5 µm bewirkt. Unter Schwingung des Teststücks wurden ein Speicherelastizitätsmodul, der ein Index für den Schermodul ist, und ein Verlustelastizitätsmodul, der ein Index für die Viskosität ist, durch automatisiertes Sampling zusammen mit einer Temperatur, gemessen.
Der Speicherelastizitätsmodul und der Verlustelastizitätsmodul wurden gemessen. In Beispiel 6 wurde ein Speicherelastizitätsmodul, wenn die Temperatur des Teststücks die beste Annäherung an 24 °C ist, als Indexwert des Schermoduls betrachtet. In ähnlicher Weise wurde ein Verlustelastizitätsmodul, wenn die Temperatur des Teststücks die beste Annäherung an 24 °C ist, als Indexwert der Viskosität betrachtet. Das heißt, die Indexwerte des Schermoduls und der Viskosität wurden anhand von Messwerten des Speicherelastizitätsmoduls bzw. des Verlustelastizitätsmoduls veransch lagt.
Die Messung des Schermoduls und der Viskosität mit der Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität wird üblicherweise, wie vorstehend beschrieben, durch Aufbringen einer sinusförmigen Schwingung in eine bestimmte Richtung durchgeführt. Indessen wird, bei der Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität, um zu vermeiden, dass die durch die Schwingung verursachte Beanspruchung des Teststücks zu groß wird, in einigen Fällen eine Richtung der auf das Teststück aufgebrachten Schwingung in eine Richtung, die senkrecht zu einer üblichen Richtung ist, geändert. Deshalb, da es einen Fall gibt, wo der Speicherelastizitätsmodul und der Verlustelastizitätsmodul in der Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität gemessen werden, wenn das Teststück in eine andere Richtung schwingt, ist es notwendig, die Indexwerte des Schermoduls und der Viskosität zu korrigieren und Werte als tatsächliche Werte eines Schermoduls G' und einer Viskosität G" zu berechnen.
Der Schermodul G' und die Viskosität G" werden durch Dividieren der Indexwerte des Schermoduls und der Viskosität durch den Formfaktor-Koeffizienten α berechnet. Im Falle der Messung des Schermoduls und der Viskosität ist der Formfaktor-Koeffizient α abhängig von einer Querschnittsfläche S (mm²) der Probe in eine Richtung, die senkrecht zu einer Richtung ist, in die die Schwingung aufgebracht wird, und einer Länge L (mm) der Probe in die Richtung, in die die Schwingung aufgebracht wird, und wird durch die folgende Formel definiert. $α= (2 \cdot S) / (1000 \cdot L)$
Im Falle des in Beispiel 6 hergestellten Teststücks entspricht die Querschnittsfläche S einer Fläche des Teststücks und entspricht die Länge L einer Dicke des Teststücks. Das heißt, dass bei dem Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, die Querschnittsfläche S 7,4 mm . 7,4 mm wird und die Länge L 0,87 mm wird. Bei dem Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, wird die Querschnittsfläche S 7,5 mm . 7,5 mm und wird die Länge L 0,87 mm. Bei dem Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, wird die Querschnittsfläche S 7,8 mm . 7,8 mm und wird die Länge L 0,92 mm. Bei dem Teststück des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, wird die Querschnittsfläche S 8,0 mm · 8,0 mm und wird die Länge L 0,94 mm.
Folglich wurde berechnet, dass der Formfaktor-Koeffizient α des Teststücks des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,125 beträgt. Weiterhin wurde berechnet, dass der Formfaktor-Koeffizient α des Teststücks des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,129 beträgt. Außerdem wurde berechnet, dass der Formfaktor-Koeffizient α des Teststücks des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,132 beträgt. Ferner wurde berechnet, dass der Formfaktor-Koeffizient α des Teststücks des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,137 beträgt.
11 ist ein Diagramm, das eine Relation zwischen einer Temperatur und einer dynamischen Viskoelastizität bei einem imprägnierten Hydrogel gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 11 stellt die Temperatur dar und die Einheit ist Grad Celsius (°C). Die linke vertikale Achse des Diagramms in 11 stellt den Schermodul G' dar und die Einheit ist Kilopascal (kPa). Die rechte vertikale Achse des Diagramms in 11 stellt die Viskosität G" dar und die Einheit ist Kilopascal (kPa). In 11 wurde der Schermodul G' jeder der Proben des imprägnierten Hydrogels, das jeweils mit auf 25 °C, 30 °C, 35 °C und 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch schwarze Rauten dargestellt.
Der mit einer Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität gemessene Indexwert des Schermoduls des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 2,5 . 10⁴ Pa. Weiterhin betrug der Indexwert des Schermoduls des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 2,7 · 10⁴ Pa. Außerdem betrug der Indexwert des Schermoduls des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 2,0 · 10⁴ Pa. Ferner betrug der Indexwert des Schermoduls des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 1,2 · 10⁴ Pa.
Wenn der Wert des Schermoduls G' durch Dividieren des vorstehend beschriebenen Indexwertes des Schermoduls durch den Formfaktor-Koeffizienten berechnet wird, wird der Schermodul G' des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 2,0 · 10² kPa. Weiterhin wird der Schermodul G' des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 2,1 · 10² kPa. Außerdem wird der Schermodul G' des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 1,5 · 10² kPa. Ferner wird der Schermodul G' des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,9 · 10² kPa.
Somit kann das getrocknete Gewebemodell durch Verwendung eines getrockneten Hydrogels, wobei der Schermodul G' des imprägnierten Hydrogels 0,9 · 10² kPa bis 2,1 · 10² kPa wird, konfiguriert werden. Das heißt, dass in Beispiel 6 gezeigt wurde, dass ein getrocknetes Gewebemodell so konfiguriert werden kann, dass ein Gewebemodell mit einem gewünschten Schermodul G' erhalten wird, und dass es durch das Eintauchen in das Lösungsmittel möglich ist, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einem gewünschten Schermodul G' umfasst, wiederaufzubereiten.
Weiterhin, wie 11 zeigt, wurde hinsichtlich des Schermoduls G' des imprägnierten Hydrogels in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 40 °C die Abnahmerate des Schermoduls G' in Bezug auf eine Erhöhung der Temperatur des zum Eintauchen verwendeten Wassers konstant.
Somit wurde gezeigt, dass es durch Durchführen des Eintauchens, während eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels zwischen 30 °C und 40 °C eingestellt wird, möglich ist, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einem anderen Schermodul G' umfasst, leicht wiederaufzubereiten. Weiterhin wurde gezeigt, dass es selbst im Falle, dass das Gewebemodell getrocknet ist, durch Durchführen des Eintauchens, während eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels zwischen 30 °C und 40 °C eingestellt wird, möglich ist, ein Gewebemodell mit einem gewünschten Schermodul G' so wiederaufzubereiten, dass es wiederverwendbar ist.
In 11 wurde die Viskosität G" jeder der Proben des imprägnierten Hydrogels, das jeweils mit auf 25 °C, 30 °C, 35 °C und 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch schwarze Quadrate dargestellt.
Der mit einer Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität gemessene Indexwert der Viskosität des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, betrug 2,2 · 10³ Pa. Weiterhin betrug der Indexwert der Viskosität des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 2,1 · 10³ Pa. Weiterhin betrug der Indexwert der Viskosität des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 1,4 · 10³ Pa. Ferner betrug der Indexwert der Viskosität des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 0,66 · 10³ Pa.
Wenn ein Wert der Viskosität G" durch Dividieren des vorstehend beschriebenen Indexwertes der Viskosität durch den Formfaktor-Koeffizienten berechnet wird, wird die Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 17,6 kPa. Weiterhin wird die Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 16,3 kPa. Weiterhin wird die Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 10,6 kPa. Ferner wird die Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels, das mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, 4,8 kPa.
Somit kann das getrocknete Gewebemodell durch Verwendung eines getrockneten Hydrogels, wobei die Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels 4,8 kPa bis 17,6 kPa wird, konfiguriert werden.
Das heißt, dass in Beispiel 6 gezeigt wurde, dass ein getrocknetes Gewebemodell so konfiguriert werden kann, dass ein Gewebemodell mit einer gewünschten Viskosität G" erhalten wird, und dass es durch das Eintauchen in das Lösungsmittel möglich ist, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einem gewünschten Schermodul G' umfasst, wiederaufzubereiten.
Weiterhin, wie 11 zeigt, wurde hinsichtlich der Viskosität G" des imprägnierten Hydrogels in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 40 °C die Abnahmerate der Viskosität G" in Bezug auf eine Erhöhung der Temperatur des zum Eintauchen verwendeten Wassers konstant. Somit wurde gezeigt, dass es durch Durchführen des Eintauchens, während eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels zwischen 30 °C und 40 °C eingestellt wird, möglich ist, ein Gewebemodell, das ein imprägniertes Hydrogel mit einer anderen Viskosität G" umfasst, leicht wiederaufzubereiten. Weiterhin wurde gezeigt, dass es selbst im Falle, dass das Gewebemodell getrocknet ist, durch Durchführen des Eintauchens, während eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels zwischen 30 °C und 40 °C eingestellt wird, möglich ist, ein Gewebemodell mit einer gewünschten Viskosität G" so wiederaufzubereiten, dass es wiederverwendbar ist.
12 ist ein Diagramm, das eine Korrelation einer dynamischen Viskoelastizität bei dem imprägnierten Hydrogel gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die horizontale Achse des Diagramms in 12 stellt den Schermodul G' dar und die Einheit ist Pascal (Pa). Die vertikale Achse des Diagramms in 12 stellt die Viskosität G" dar und die Einheit ist Pascal (Pa). In 12 wurden der Schermodul G' und die Viskosität G" der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 25 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch eine senkrecht gestreifte Raute dargestellt. Weiterhin wurden in 12 der Schermodul G' und die Viskosität G" der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 30 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch eine karierte Raute dargestellt. Weiterhin wurden in 12 der Schermodul G' und die Viskosität G" der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 35 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch eine weiße Raute dargestellt. Ferner wurden in 12 der Schermodul G' und die Viskosität G" der Probe des imprägnierten Hydrogels, die mit auf 40 °C eingestelltem Wasser imprägniert wurde, durch eine schwarze Raute dargestellt.
Wie 12 zeigt, wiesen in einem Bereich, in dem die Temperatur des Wassers, mit dem das Hydrogel imprägniert wird, 30 °C bis 40 °C beträgt, der Schermodul G' und die Viskosität G" eine lineare Relation auf. Somit wurde in Beispiel 6 gezeigt, dass durch entsprechendes Einstellen der Temperatur des zweiten Lösungsmittels in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 40 °C, ein getrocknetes Gewebemodell so konfiguriert werden kann, dass ein Gewebemodell mit einem gewünschten Schermodul G' und einer gewünschten Viskosität G" leicht erhalten wird. Weiterhin wurde gezeigt, dass es selbst im Falle, dass das Gewebemodell getrocknet ist, durch Durchführen des Eintauchens, während eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels zwischen 30 °C und 40 °C eingestellt wird, möglich ist, ein Gewebemodell mit einem gewünschten Schermodul G' und einer gewünschten Viskosität G" so wiederaufzubereiten, dass es wiederverwendbar ist.
[Beispiel 7]
(Messung des Elastizitätsmoduls von imprägniertem Hydrogel nach Wiederholung des Trocknens und Eintauchens der Hydrogelzusam m ensetzung)
Zwei Proben der Hydrogelzusammensetzung wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Eine der Proben wurde in einem Inkubator angeordnet, und das in der Probe der Hydrogelzusammensetzung enthaltene gemischte Lösungsmittel aus Dimethylsulfoxid und Wasser wurde 5 Stunden im Inkubator verdampft, wodurch eine Probe eines getrockneten Hydrogels hergestellt wurde. Die Innentemperatur des Inkubators wurde auf 40 °C gehalten. Die hergestellte Probe des getrockneten Hydrogels wurde 3 Stunden in auf 35 °C eingestelltes Wasser eingetaucht, um eine Probe eines imprägnierten Hydrogels herzustellen. Die Temperatur des Wassers wurde unter Verwendung einer Heizvorrichtung auf 35 °C konstant gehalten. In Beispiel 7 wurde der vorstehend beschriebene Zyklus dreimal wiederholt, um die Probe des imprägnierten Hydrogels dreimal als wiederaufbereitetes Produkt der Hydrogelzusammensetzung herzustellen.
Die andere der Proben wurde 24 Stunden in reines Wasser eingetaucht, um eine Probe einer Hydrogelzusammensetzung herzustellen, wobei in der Hydrogelzusammensetzung enthaltenes Dimethylsulfoxid (DMSO) durch Wasser ersetzt wird.
Die Zugspannung der vorstehend beschriebenen hergestellten Probe wurde unter Verwendung einer kleinen Tischprüfmaschine, Modell EZ-S, hergestellt von SHIMADZU CORPORATION, ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Beispiel 2 und Beispiel 5 gemessen. Weiterhin wurde ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Beispiel 2 und Beispiel 5 der Elastizitätsmodul, der ein Index für eine Elastizität bei Zugspannung der Probe ist, anhand der Messergebnisse der Zugspannung bei einer Dehnung von 50 % berechnet. Im Übrigen wurde die Zugspannung bei einer Dehnung von 50 % aus einem Messwert der Zugspannung, der einem Messwert der Dehnung mit der besten Annäherung an eine Dehnung von 50 % entspricht, berechnet.
Der Elastizitätsmodul der Probe der Hydrogelzusammensetzung betrug 18,3 kPa. Indessen betrug der Elastizitätsmodul der im ersten Zyklus wiederaufbereiteten Probe des imprägnierten Hydrogels 15,3 kPa. Weiterhin betrug der Elastizitätsmodul der im zweiten Zyklus wiederaufbereiteten Probe des imprägnierten Hydrogels 26,8 kPa. Ferner betrug der Elastizitätsmodul der im dritten Zyklus wiederaufbereiteten Probe des imprägnierten Hydrogels 25,3 kPa. Weiterhin betrug ein Mittelwert der Elastizitätsmoduln der Proben des imprägnierten Hydrogels 22,4 kPa ± 6,3 kPa im Falle der Darstellung als Mittelwert ± Standardabweichung.
13 ist ein Diagramm, das einen Mittelwert der Elastizitätsmoduln bei wiederholter Wiederaufbereitung eines imprägnierten Hydrogels gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Elastizitätsmodul der Probe der Hydrogelzusammensetzung ist in einem Säulendiagramm auf der linken Seite des Diagramms von 13 dargestellt. Der Mittelwert und die Standardabweichung der Elastizitätsmoduln der Probe des imprägnierten Hydrogels sind in einem Säulendiagramm mit einem Fehlerbalken auf der rechten Seite des Diagramms von 13 dargestellt. Die vertikale Achse des Diagramms in 13 stellt den Elastizitätsmodul dar und die Einheit ist Kilopascal (kPa).
Wie 13 zeigt, neigt die Probe des imprägnierten Hydrogels im Vergleich zu der Probe der Hydrogelzusammensetzung dazu, sich zu verfestigen, jedoch beträgt eine Differenz des Elastizitätsmoduls etwa 4,1 kPa, und folglich wird das als zulässiger Bereich für eine standhaltende Verwendung als Gewebemodell angesehen.
Somit kann gemäß dem getrockneten Gewebemodell der vorliegenden Erfindung, selbst in einem Fall, wo das Modell erneut in Wasser eingetaucht und dann getrocknet wird, das Modell so wiederhergestellt werden, dass es einen Elastizitätsmodul in einem zulässigen Bereich dadurch, dass es erneut in Wasser eingetaucht wird, aufweist, und demzufolge kann das getrocknete Gewebemodell mehrmals wiederverwendet werden. Ausgehend von der vorstehenden Beschreibung in der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein getrocknetes Gewebemodell bereitzustellen, wodurch die Benutzungsfreundlichkeit verbessert werden kann und Zeit und Kosten für die Herstellung eines neuen Gewebemodells verringert werden können.
Im Übrigen ist in den vorstehend beschriebenen Beispielen das zweite Lösungsmittel, in das das getrocknete Hydrogel eingetaucht wird, Wasser, ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann als das zweite Lösungsmittel auch ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, das in Wasser mischbar ist, Wasser oder Salzlösung verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Polyvinylalkohol
2: Grundgerüst
2a: erster Kohlenwasserstoffgerüstteil
2b: zweiter Kohlenwasserstoffgerüstteil
3: funktionelle Gruppe
4: Acetatgruppe
5: Hydroxylgruppe
10: Hydrogelzusammensetzung
12: Polymerkettte
12a: erste Polymerkettte
12b: zweite Polymerkettte
14: Vernetzungsbereich
16: Netzwerkteil
18: Lösungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007316434 A [0003]

Claims

Getrocknetes Gewebemodell, umfassend: ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung umfasst: ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das imprägnierte Hydrogel ein Elastizitätsmodul in der Scherung von 0,9 × 10² kPa bis 2,1 × 10² kPa aufweist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich, in dem eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels 30 °C bis 40 °C beträgt, eine Abnahmerate des Elastizitätsmodul in der Scherung in Bezug auf eine Erhöhung der Temperatur des zweiten Lösungsmittels konstant ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Viskosität des imprägnierten Hydrogels 4,8 kPa bis 17,6 kPa beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 3, wobei in einem Bereich, in dem eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels 30 °C bis 40 °C beträgt, eine Abnahmerate der Viskosität in Bezug auf eine Erhöhung der Temperatur des zweiten Lösungsmittels konstant ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 3 oder 4, wobei in einem Bereich, in dem eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels 30 °C bis 40 °C beträgt, das Elastizitätsmodul in der Scherung und die Viskosität eine lineare Relation aufweisen.
Getrocknetes Gewebemodell, umfassend: ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung umfasst: ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das imprägnierte Hydrogel eine Viskosität von 4,8 kPa bis 17,6 kPa aufweist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 6, wobei in einem Bereich, in dem eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels 30 °C bis 40 °C beträgt, eine Abnahmerate der Viskosität in Bezug auf eine Erhöhung der Temperatur des zweiten Lösungsmittels konstant ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verhältnis eines zweiten Youngschen Moduls bei einer Dehnung von 0,5 des imprägnierten Hydrogels zu einem ersten Youngschen Moduls bei einer Dehnung von 0,5 der Hydrogelzusammensetzung 0,39 bis 0,69 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell, umfassend: ein getrocknetes Hydrogel, das ein getrocknetes Produkt einer Hydrogelzusammensetzung ist, wobei die Hydrogelzusammensetzung umfasst: ein Polyvinylalkoholharz mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, und ein erstes Lösungsmittel, das in einem Netzwerkteil der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eingeschlossen ist, wodurch es die Fließfähigkeit verliert, wobei, wenn ein Lösungsmittel, mit dem das getrocknete Hydrogel imprägniert werden kann, als zweites Lösungsmittel verwendet wird und das getrocknete Hydrogel mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert wird, um ein imprägniertes Hydrogel zu bilden, das Verhältnis eines zweiten Youngschen Moduls bei einer Dehnung von 0,5 des imprägnierten Hydrogels zu einem ersten Youngschen Moduls bei einer Dehnung von 0,5 der Hydrogelzusammensetzung 0,39 bis 0,69 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Spannung bei einer Dehnung von 0,25 bis 0,5 der Hydrogelzusammensetzung 64,0 kPa bis 146,0 kPa beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Gewichtsverhältnis des getrockneten Hydrogels zu der Hydrogelzusammensetzung 0,15 bis 0,21 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Gewichtsverhältnis des imprägnierten Hydrogels zu der Hydrogelzusammensetzung 0,55 bis 0,80 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das zweite Lösungsmittel Wasser ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Gehalt an dem ersten Lösungsmittel 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das erste Lösungsmittel ein Lösungsmittelgemisch aus Wasser und einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 15, wobei das organische Lösungsmittel Dimethylsulfoxid ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 16, wobei ein Gewichtsverhältnis von Dimethylsulfoxid zu Wasser in dem Lösungsmittelgemisch 1 bis 10 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Polyvinylalkoholharz aus einem ersten Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 97 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 und einem zweiten Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 86 Mol-% bis 90 Mol-% und einem Polymerisationsgrad von 500 bis 2000 gebildet wird.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 18, wobei ein Gewichtsanteil des ersten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 99 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile beträgt, und ein Gewichtsanteil des zweiten Polyvinylalkohols in dem Polyvinylalkoholharz 1 Gewichtsteil bis 30 Gewichtsteile beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Polyvinylalkoholharz aus einem ersten Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 99 Mol-% oder mehr und einem Polymerisationsgrad von 1700 und einem zweiten Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 86 Mol-% bis 90 Mol-% und einem Polymerisationsgrad von 1800 gebildet wird.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei ein mittlerer Verseifungsgrad des Polyvinylalkoholharzes 85 Mol-% bis 98 Mol-% beträgt, und ein mittlerer Polymerisationsgrad des Polyvinylalkoholharzes 1000 bis 2000 beträgt.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die dreidimensionale Netzwerkstruktur eine Mehrzahl von Polymerketten und einen die Mehrzahl von Polymerketten miteinander verbindenden Vernetzungsbereich aufweist, und der Vernetzungsbereich eine physikalisch vernetzte Struktur aufweist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 22, wobei der Vernetzungsbereich eine vernetzte Struktur mit Wasserstoffbrückenbindung aufweist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Vernetzungsbereich nur eine physikalisch vernetzte Struktur und keine chemisch vernetzte Struktur aufweist.
Getrocknetes Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Gewebe ein Körperweichgewebe ist.
Getrocknetes Gewebemodell nach Anspruch 25, wobei das Körperweichgewebe ein vaskularisiertes Gewebe ist.
Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das getrocknete Gewebemodell nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Eintauchens des getrockneten Gewebemodells in ein zweites Lösungsmittel bei einer vorgegebenen Temperatur, sodass das getrocknete Gewebemodell mit dem zweiten Lösungsmittel imprägniert werden kann.
Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das getrocknete Gewebemodell nach Anspruch 27, wobei eine Temperatur des zweiten Lösungsmittels 25 °C bis 40 °C beträgt.
Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das getrocknete Gewebemodell nach Anspruch 27 oder 28, wobei eine Zeit für das Eintauchen in das zweite Lösungsmittel 3 Stunden oder länger ist.
Lösungsmittelimprägnierungsverfahren für das getrocknete Gewebemodell nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei das zweite Lösungsmittel Wasser ist.