JP2018035271A - Hydrogel structure, and production method and use of the same - Google Patents

Hydrogel structure, and production method and use of the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogel structure giving a feeling similar to that of an actual blood vessel or the like when medical equipment such as a catheter is inserted and reproducing a plurality of organs of different hardness.SOLUTION: A hydrogel structure containing water and a polymer has a hollow tube shape and satisfies at least one of the following (1) and (2). (1) At least a part of the hollow tube shape contacts a hydrogel having an elastic modulus different from that of a hydrogel constituting the hollow tube shape. (2) The hollow tube shape is composed of at least two kinds of hydrogel having a different elastic modulus.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ハイドロゲル構造体、並びにその製造方法及び用途に関する。   The present invention relates to a hydrogel structure, and a production method and use thereof.

血管治療には、主として瘤部(動脈瘤)の処置や血管のバイパス、切断、吻合などがある。
これらの血管治療に際しては、血管内にワイヤー形状の器具であるカテーテル挿管して行うことが多い。前記カテーテル挿管に関しては、手技トレーニングをする必要であるが、前記手技トレーニングは、人体を用いない場合はヒト以外の動物を用いて行うか、血管モデルを用いて行われている。
Vascular treatment mainly includes treatment of aneurysms (aneurysms), bypass of blood vessels, cutting, and anastomosis.
These vascular treatments are often performed by inserting a catheter, which is a wire-shaped instrument, into the blood vessel. Regarding the catheter intubation, it is necessary to perform a technique training. However, when the human body is not used, the technique training is performed using an animal other than a human or a blood vessel model.

しかし、前記手技トレーニングは、ヒト以外の動物を用いた場合、血管は身体の中に存在するため、患部にX線を照射して血管を可視化することにより、カテーテル挿管を行う。そのため、前記手技トレーニングを繰り返し実施した場合は、術者のX線の被曝量が多くなってしまうという問題がある。
そこで、透明な素材から形成されるカテーテル治療シミュレータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
However, in the technique training, when a non-human animal is used, the blood vessel exists in the body, and therefore, the catheter is intubated by irradiating the affected part with X-rays to visualize the blood vessel. Therefore, when the technique training is repeatedly performed, there is a problem that the operator's X-ray exposure increases.
Therefore, a catheter treatment simulator formed of a transparent material has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、患者の血管を模した血管模型(例えば、特許文献2参照)、硬さが異なる複数の小病変部から形成される血管病変モデル(例えば、特許文献3参照)、術前シミュレーションに使用する血管モデルの製造方法(例えば、特許文献4参照)、模擬血管壁の外表面が模擬血管壁と異なる弾性の基材で囲まれたブロック状の血管モデル(例えば、特許文献5参照)が提案されている。   Further, it is used for a blood vessel model imitating a patient's blood vessel (for example, see Patent Document 2), a blood vessel lesion model formed from a plurality of small lesions having different hardness (for example, see Patent Document 3), and preoperative simulation. A method for manufacturing a blood vessel model (see, for example, Patent Document 4) and a block-shaped blood vessel model in which the outer surface of a simulated blood vessel wall is surrounded by an elastic base material different from that of the simulated blood vessel wall (for example, see Patent Document 5) are proposed. ing.

本発明は、カテーテル等の医療機器の挿入時の質感が実際の血管等に近く、また硬さの異なる複数部位を再現したハイドロゲル構造体を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a hydrogel structure that reproduces a plurality of sites that have a texture similar to that of an actual blood vessel when inserted into a medical device such as a catheter and that have different hardnesses.

前記課題を解決するための手段としての本発明のハイドロゲル構造体は、水及びポリマーを含み、中空管形状を有し、下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たす。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
The hydrogel structure of the present invention as a means for solving the problems includes water and a polymer, has a hollow tube shape, and satisfies at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. Formed by hydrogel

本発明によると、カテーテル等の医療機器の挿入時の質感が実際の血管等に近く、また硬さの異なる複数部位を再現したハイドロゲル構造体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogel structure which reproduced the several site | part with which the texture at the time of insertion of medical devices, such as a catheter, is close to an actual blood vessel etc., and hardness differs can be provided.

図1は、本発明のハイドロゲル構造体の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of the hydrogel structure of the present invention. 図2は、本発明のハイドロゲル構造体の他の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the hydrogel structure of the present invention. 図3Aは、透明な硬質体を取り付けた構造体の一例を示す概略上面図である。FIG. 3A is a schematic top view showing an example of a structure to which a transparent hard body is attached. 図3Bは、透明な硬質体を取り付けた構造体の一例を示す概略側面図である。FIG. 3B is a schematic side view showing an example of a structure to which a transparent hard body is attached. 図4は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置を用いた造形体製造工程の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of a manufacturing process of a molded body using a three-dimensional modeling apparatus used in the method for manufacturing a hydrogel structure of the present invention. 図5は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of a three-dimensional modeling apparatus used in the method for producing a hydrogel structure of the present invention. 図6は、液滴吐出方式により第一の液体と第二の液体とを混合する一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing an example of mixing the first liquid and the second liquid by the droplet discharge method. 図7は、本発明のハイドロゲル構造体の一形態として、その外形が臓器(肝臓)の形状を模した形状である臓器モデルを示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing an organ model whose outer shape is similar to that of an organ (liver) as an embodiment of the hydrogel structure of the present invention.

(ハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデル)
本発明のハイドロゲル構造体は、水及びポリマーを含み、中空管形状を有し、下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすものである。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
前記ハイドロゲル構造体としては、更に鉱物を含み、前記ポリマーと前記鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造中に、前記水が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。なお、前記ハイドロゲルとは、水を主成分として含むゲルを意味する。
本発明のハイドロゲル構造体は、従来のカテーテル治療シミュレータでは、使用する材料から製法が限られ、複雑な形状、患者個人データに沿った形状を再現できる3Dプリントに適用できないという問題がある。また、作製される血管モデルは2次元平面上にしか配置できず、実際の3次元立体構造を再現することが出来ないという欠点があり、立体構造の患部を治療するための術前シミュレーションには応用できないという問題があるという知見も基づくものである。
また、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管模型では、シリコーンゴムなどの可とう性材料を三次元造形して作製されるが、不透明なモデルであり、また、質感も実際の血管とは異なるという問題があるという知見に基づくものである。
さらに、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管病変モデルでは、硬さが異なる複数の小病変部を構成するために、複数の材料が必要となるという問題がある。また、型による造形のため、患者個人データに基づく造形がしにくく、詳細な構造を再現することが困難であるという知見に基づくものである。
またさらに、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管モデルの製造方法では、ある程度複雑な形状を形成することはできるが、血管モデルの透過率が高くなく、また、質感も実際の血管とは異なるという問題があるという知見に基づくものである。
さらに、本発明のハイドロゲル構造体は、従来のブロック状の血管モデルでは、模擬血管壁の微細構造の再現が困難であり、その製造方法も複雑であるという知見に基づくものである。
(Hydrogel structure, blood vessel model, and organ model)
The hydrogel structure of the present invention contains water and a polymer, has a hollow tube shape, and satisfies at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. The hydrogel structure formed by a hydrogel further includes a mineral, and the hydrogel includes the water in a three-dimensional network structure formed by combining the polymer and the mineral. Preferably there is. In addition, the said hydrogel means the gel which contains water as a main component.
In the conventional catheter treatment simulator, the hydrogel structure of the present invention has a problem that the manufacturing method is limited from the materials to be used, and the hydrogel structure cannot be applied to 3D printing capable of reproducing complicated shapes and shapes in accordance with patient personal data. In addition, the created blood vessel model can only be placed on a two-dimensional plane and cannot reproduce an actual three-dimensional solid structure. For preoperative simulation for treating an affected part of a three-dimensional structure, It is also based on the knowledge that there is a problem that it cannot be applied.
The hydrogel structure of the present invention is produced by three-dimensional modeling of a flexible material such as silicone rubber in the conventional blood vessel model, but it is an opaque model and has a texture that is similar to that of an actual blood vessel. Is based on the knowledge that there is a problem of different.
Furthermore, the hydrogel structure of the present invention has a problem that a plurality of materials are required to form a plurality of small lesions having different hardnesses in the conventional vascular lesion model. In addition, it is based on the knowledge that modeling based on patient personal data is difficult due to modeling by a mold, and it is difficult to reproduce a detailed structure.
Furthermore, the hydrogel structure of the present invention can form a complex shape to some extent by the conventional method for producing a blood vessel model, but the blood vessel model does not have a high transmittance, and the texture is similar to that of an actual blood vessel. Is based on the knowledge that there is a problem of different.
Furthermore, the hydrogel structure of the present invention is based on the knowledge that it is difficult to reproduce the fine structure of the simulated blood vessel wall in the conventional block-shaped blood vessel model, and the manufacturing method is complicated.

本発明の血管モデルは、本発明のハイドロゲル構造体からなる。
前記血管モデルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、患者の治療対象となる部位の血管形状に基づき、これを再現したものが好ましい。
本発明の臓器モデルは、本発明のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状である。
The blood vessel model of the present invention comprises the hydrogel structure of the present invention.
There is no restriction | limiting in particular as said blood vessel model, Although it can select suitably according to the objective, What reproduced this based on the blood vessel shape of the site | part used as a patient's treatment object is preferable.
The organ model of the present invention is composed of the hydrogel structure of the present invention, and its outer shape is a shape imitating an organ shape.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、カテーテル挿管手技トレーニング又は術前シミュレーションに好適に用いることができる。   The hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be suitably used for catheter intubation technique training or preoperative simulation.

本発明のハイドロゲル構造体は、例えば、中空管の先端部が細くなっていてもよく、中間部が細くなっていてもよく、一端開口が他端開口よりも細くなっていてもよい。また、分岐状であっても、樹状であってもよく、血管状が好ましい。
前記構造としては、連通していてもよく、管の一部において閉塞部があってもよく、末端が閉塞していてもよい。また、中空管が二重管になっていてもよく、積層されていてもよい。
In the hydrogel structure of the present invention, for example, the distal end portion of the hollow tube may be narrowed, the intermediate portion may be narrowed, and one end opening may be narrower than the other end opening. Moreover, it may be branched or dendritic and is preferably vascular.
As said structure, you may communicate, you may have a blockade in a part of pipe | tube, and the terminal may close. The hollow tube may be a double tube or may be laminated.

前記中空管形状としては、例えば、血管、リンパ管、食道、鼻腔、外耳道、咽頭、喉頭、口腔、気管、気管支、細気管支、胃、小腸(例えば、十二指腸、空腸、回腸等)、大腸(例えば、盲腸、結腸、直腸、肛門管等)、膵管、胆嚢管、尿道、胆管等の形状とすることにより、各種術前シミュレーション、手技練習などに用いることができる。   Examples of the shape of the hollow tube include blood vessels, lymph vessels, esophagus, nasal cavity, ear canal, pharynx, larynx, oral cavity, trachea, bronchi, bronchiole, stomach, small intestine (eg, duodenum, jejunum, ileum, etc.), large intestine ( For example, the cecum, colon, rectum, anal canal, etc.), pancreatic duct, gallbladder duct, urethra, bile duct, etc. can be used for various pre-operative simulations and procedure exercises.

前記血管形状を有する前記ハイドロゲル構造体は、血管モデルとして好適に用いることができる。
前記血管モデルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、動脈、静脈、毛細血管などを再現したものが挙げられる。
The hydrogel structure having the blood vessel shape can be suitably used as a blood vessel model.
There is no restriction | limiting in particular as said blood vessel model, According to the objective, it can select suitably, For example, what reproduced the artery, the vein, the capillary, etc. is mentioned.

図1は、本発明のハイドロゲル構造体の一例を示す概略図である。図1に示すように、血管空洞部50及び第一のハイドロゲルからなる血管壁部51を有する血管モデル52の周囲を、第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル53により覆う構造にすることにより、実際の臓器に接する血管と近い質感を再現することができる。
図2は、本発明のハイドロゲル構造体の他の一例を示す概略図である。図2に示すように、血管空洞部50及び第一のハイドロゲルからなる血管壁部51を有する血管モデルに、通常の正常な血管と比較して弾性率が低い瘤部55のような部位を、第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲルで再現することにより、血管病変モデルを再現することもできる。
また、少なくとも第一のハイドロゲルおよび第二のハイドロゲルからなる血管壁部を有する血管モデルを作製することもでき、これにより病気等により硬化した血管の質感を再現することもできる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the hydrogel structure of the present invention. As shown in FIG. 1, a second hydrogel 53 having an elastic modulus different from that of the first hydrogel around a blood vessel model 52 having a blood vessel cavity 50 and a blood vessel wall 51 made of the first hydrogel. By making the structure covered with the above, it is possible to reproduce a texture close to that of a blood vessel in contact with an actual organ.
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the hydrogel structure of the present invention. As shown in FIG. 2, a part such as an aneurysm 55 having a lower elastic modulus than a normal normal blood vessel is added to a blood vessel model having a blood vessel cavity 50 and a blood vessel wall 51 made of a first hydrogel. The vascular lesion model can also be reproduced by reproducing with a second hydrogel having an elastic modulus different from that of the first hydrogel.
In addition, a blood vessel model having a blood vessel wall portion composed of at least a first hydrogel and a second hydrogel can be produced, and thereby the texture of a blood vessel hardened due to a disease or the like can be reproduced.

前記ハイドロゲル構造体としては、前記血管モデル内に血液を模した液体を流すことを可能にするため、液体の流入出口を設け、液体循環装置を取り付けることもできる。   As the hydrogel structure, in order to allow a liquid simulating blood to flow in the blood vessel model, a liquid inflow / outlet port may be provided and a liquid circulation device may be attached.

また、前記他のハイドロゲル53が、臓器を模した外形を有していてもよく、臓器モデルとして好適に用いることができる。   Moreover, the said other hydrogel 53 may have the external shape imitating an organ, and can be used suitably as an organ model.

前記臓器モデルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、人体内のあらゆる内臓部位を再現することが可能であり、例えば、脳、心臓、膀胱、図7に示すような肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、胆嚢、子宮などが挙げられる。   The organ model is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and can reproduce all internal organs in the human body. For example, the brain, heart, bladder, as shown in FIG. Liver, kidney, pancreas, spleen, gallbladder, uterus and the like.

前記ハイドロゲル構造体としては、前記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たす。
前記(1)であると、中空管形状において、実際の血管のような中空管と極めて近い質感を再現することができる。
また、前記(2)であると、中空管形状内に、瘤部を有するような血管病変モデルなどを形成することができる。
The hydrogel structure satisfies at least one of (1) to (2).
In the case of (1), in the hollow tube shape, it is possible to reproduce a texture very close to that of a hollow tube such as an actual blood vessel.
Further, in the case of (2), a vascular lesion model having an aneurysm in a hollow tube shape can be formed.

前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体(図1、及び図2の血管モデル52)の弾性率としては、0.1MPa以上0.5MPa以下が好ましく、0.1MPa以上0.25MPa以下がより好ましい。前記弾性率は、20%圧縮時の圧縮強度である。
前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体(図1、及び図2の血管モデル52)の70%圧縮時の圧縮強度としては、0.1MPa以上1MPa以下が好ましく、0.1MPa以上0.7MPa以下がより好ましい。
The elastic modulus of the hydrogel structure having the hollow tube shape (the blood vessel model 52 in FIGS. 1 and 2) is preferably 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or more and 0.25 MPa or less. preferable. The elastic modulus is the compressive strength at 20% compression.
The compressive strength at the time of 70% compression of the hydrogel structure having the hollow tube shape (the blood vessel model 52 in FIGS. 1 and 2) is preferably 0.1 MPa or more and 1 MPa or less, and 0.1 MPa or more and 0.7 MPa. The following is more preferable.

前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有する、前記(1)の少なくとも一部のハイドロゲル(図1の第二のハイドロゲル53)、又は前記(2)の他のハイドロゲル(図2の瘤部55)の弾性率としては、0.005MPa以上0.1MPa以下が好ましく、0.01MPa以上0.05MPa以下がより好ましい。
前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有する、前記(1)の少なくとも一部のハイドロゲル(図1の第二のハイドロゲル53)、又は前記(2)の他のハイドロゲル(図2の瘤部55)の70%圧縮時の圧縮強度としては、0.3MPa以上1MPa以下が好ましく、0.4MPa以上0.7MPa以下がより好ましい。
なお、前記弾性率、及び前記70%圧縮時の圧縮強度の測定は、万能試験機(株式会社島津製作所製、AG−I)、ロードセル1kN、1kN用圧縮治具を用いて、直径1mmの円柱状の金属を水を主成分として含むハイドロゲル構造体に押しこみ、ロードセルに掛かる圧縮に対する応力をコンピュータに記録し、変位量に対する応力をプロットし、弾性率を測定することができる。前記弾性率は、前記ハイドロゲル構造体、及び前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲル(他のハイドロゲル構造体)の含水率を調整することにより制御することができる。
At least a part of the hydrogel (1) (second hydrogel 53 in FIG. 1) or another hydrogel (2) (FIG. 2) having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure. The elastic modulus of the knob portion 55) is preferably 0.005 MPa or more and 0.1 MPa or less, and more preferably 0.01 MPa or more and 0.05 MPa or less.
At least a part of the hydrogel (1) (second hydrogel 53 in FIG. 1) or another hydrogel (2) (FIG. 2) having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure. The compressive strength at the time of 70% compression of the knob portion 55) is preferably 0.3 MPa or more and 1 MPa or less, and more preferably 0.4 MPa or more and 0.7 MPa or less.
The elastic modulus and the compressive strength at the time of 70% compression were measured using a universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-I), a load cell 1 kN, 1 kN compression jig for a 1 mm diameter circle. The columnar metal is pushed into a hydrogel structure containing water as a main component, the stress against compression applied to the load cell is recorded in a computer, the stress against displacement is plotted, and the elastic modulus can be measured. The elastic modulus can be controlled by adjusting the water content of the hydrogel structure and a hydrogel (another hydrogel structure) having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure.

前記(2)におけるハイドロゲル構造体における一の部位の弾性率をX(MPa)とし、前記一の部位に隣接する他の部位の弾性率をY(MPa)としたとき、弾性率変化の絶対値(|X−Y|)としては、0.1MPa以上であり、0.11MPa以上が好ましい。前記弾性率変化の絶対値(|X−Y|)が、0.1MPa以上であると、同一のハイドロゲル構造体内において弾性率が異なることにより、血管における動脈瘤のような通常の血管よりも弾性率が低い部位を有する、図2に示すような血管病変モデルの質感を実現することができる。   When the elastic modulus of one part in the hydrogel structure in (2) is X (MPa) and the elastic modulus of another part adjacent to the one part is Y (MPa), the absolute change in elastic modulus The value (| X−Y |) is 0.1 MPa or more, preferably 0.11 MPa or more. When the absolute value of the elastic modulus change (| X−Y |) is 0.1 MPa or more, the elastic modulus is different in the same hydrogel structure, so that it is more than a normal blood vessel such as an aneurysm in the blood vessel. The texture of the vascular lesion model as shown in FIG. 2 having a portion having a low elastic modulus can be realized.

前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体の含水率としては、前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの含水率よりも低いことにより、前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの弾性率よりもハイドロゲル構造体の弾性率を高くすることができ、実際の血管の質感の再現性により優れる。
前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体の含水率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30質量%以上75質量%以下が好ましい。
前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの含水率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50質量%以上90質量%以下が好ましい。
前記含水率は、例えば、加熱乾燥式水分計(装置名:MS−70、株式会社エー・アンド・デイ製)などを用いて測定することができる。
The water content of the hydrogel structure having the hollow tube shape is different from that of the hydrogel structure by being lower than the water content of the hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure. The elastic modulus of the hydrogel structure can be made higher than the elastic modulus of the hydrogel having water, which is superior to the reproducibility of the actual blood vessel texture.
There is no restriction | limiting in particular as a moisture content of the hydrogel structure which has the said hollow tube shape, Although it can select suitably according to the objective, 30 to 75 mass% is preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a moisture content of the hydrogel which has a different elastic modulus from the said hydrogel structure, Although it can select suitably according to the objective, 50 to 90 mass% is preferable.
The moisture content can be measured using, for example, a heat drying moisture meter (device name: MS-70, manufactured by A & D Co., Ltd.).

前記ハイドロゲル構造体の可視光領域における透過率としては、80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。前記透過率が、80%以上であると、ハイドロゲル構造体の内部を可視化することができる。前記透過率は、例えば、分光光度計(装置名:UV−3100、株式会社島津製作所製、積分ユニット使用)などを用いて測定することができる。なお、前記可視光領域とは、波長400nm以上700nm以下の波長領域を意味する。
前記透過率の測定方法としては、ハイドロゲル構造体を長手方向に切り、平板状のサンプルを形成する。この際、サンプル表面の凹凸の影響による乱反射を防ぐため、積分球ユニットを用いた状態にて測定する。また、細部を測定する場合は、光ファイバーなどを用いて測定することも可能である。
The transmittance of the hydrogel structure in the visible light region is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. When the transmittance is 80% or more, the inside of the hydrogel structure can be visualized. The transmittance can be measured using, for example, a spectrophotometer (device name: UV-3100, manufactured by Shimadzu Corporation, using an integration unit). The visible light region means a wavelength region having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less.
As a method for measuring the transmittance, the hydrogel structure is cut in the longitudinal direction to form a flat sample. At this time, in order to prevent irregular reflection due to the influence of the unevenness of the sample surface, the measurement is performed using an integrating sphere unit. Moreover, when measuring a detail, it is also possible to measure using an optical fiber etc.

前記ハイドロゲル構造体の少なくとも一部における、最大内径の10点平均値としては、1.0mm以下が好ましく、0.5mm以下がより好ましく、0.3mm以下が特に好ましい。前記最大内径は、デジタルマイクロスコープ(装置名:VHX−5000、株式会社キーエンス製)を用いて測定することができる。
前記最大内径の10点平均値は、ハイドロゲル構造体の外径が同じである近接部分において測定した値である。前記ハイドロゲル構造体の外径が同じである近接部分において、前記最大内径を10点測定することができない場合は、測定できる点の平均値とする。前記外径は、デジタルマイクロスコープ(装置名:VHX−5000、株式会社キーエンス製)を用いて測定することができる。
The 10-point average value of the maximum inner diameter in at least a part of the hydrogel structure is preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and particularly preferably 0.3 mm or less. The maximum inner diameter can be measured using a digital microscope (device name: VHX-5000, manufactured by Keyence Corporation).
The 10-point average value of the maximum inner diameter is a value measured at a close portion where the outer diameter of the hydrogel structure is the same. In the adjacent part where the outer diameter of the hydrogel structure is the same, when the maximum inner diameter cannot be measured at 10 points, the average value of the points that can be measured is taken. The outer diameter can be measured using a digital microscope (device name: VHX-5000, manufactured by Keyence Corporation).

<ポリマー>
前記ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルが水を主成分とすることから、水溶性ポリマーが好ましい。前記水溶性ポリマーを含むことにより、水を主成分とするハイドロゲルの強度を保つことができる。
なお、前記水溶性ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記水溶性ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
<Polymer>
There is no restriction | limiting in particular as said polymer, Although it can select suitably according to the objective, Since hydrogel has water as a main component, a water-soluble polymer is preferable. By including the water-soluble polymer, the strength of the hydrogel mainly composed of water can be maintained.
The water solubility of the water-soluble polymer means, for example, that when 1 g of the water-soluble polymer is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more of the water-soluble polymer is dissolved.

前記ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有するポリマーなどが挙げられる。   Examples of the polymer include polymers having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, and the like.

前記ポリマーとしては、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、未変性でもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。これらの中でも、ホモポリマーが好ましい。   The polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), unmodified, or a known functional group introduced. It may also be in the form of a salt. Among these, a homopolymer is preferable.

前記ポリマーとしては、重合性モノマーを重合させることにより得ることができる。前記重合性モノマーについては、後述するハイドロゲル構造体の製造方法において説明する。   The polymer can be obtained by polymerizing a polymerizable monomer. The said polymerizable monomer is demonstrated in the manufacturing method of the hydrogel structure mentioned later.

前記水溶性ポリマーとしては、重合性モノマーが重合したものであり、前記重合性モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   As the water-soluble polymer, a polymerizable monomer is polymerized. Examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, Examples thereof include N, N-disubstituted methacrylamide derivatives. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記重合性モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーが得られる。前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。   By polymerizing the polymerizable monomer, a water-soluble polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group, or the like is obtained. The water-soluble polymer having the amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group or the like is an advantageous component for maintaining the strength of the aqueous gel.

前記ポリマーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル構造体全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as content of the said polymer, Although it can select suitably according to the objective, 0.5 mass% or more and 20 mass% or less are preferable with respect to the hydrogel structure whole quantity.

<鉱物>
前記鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルが水を主成分とすることから、水中で一次結晶のレベルで均一に分散可能な層状粘土鉱物が好ましく、水膨潤性層状粘土鉱物がより好ましい。
<Mineral>
The mineral is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, since the hydrogel is mainly composed of water, a layered clay mineral that can be uniformly dispersed at the level of primary crystals in water is obtained. Preferably, a water-swellable layered clay mineral is more preferable.

前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記水膨潤性層状粘土鉱物を水中で分散させると、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。   The water-swellable layered clay mineral presents a state in which two-dimensional disk-shaped crystals having a unit cell in the crystal are stacked, and when the water-swellable layered clay mineral is dispersed in water, each single-layer state To form a disk-like crystal.

前記水膨潤性粘土鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母が好ましく、高弾性のボーラスが得られる点から、水膨潤性ヘクトライトがより好ましい。前記水膨潤性とは、層状粘土鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記鉱物としては、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
There is no restriction | limiting in particular as said water-swellable clay mineral, According to the objective, it can select suitably, For example, water-swellable smectite, water-swellable mica, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, water-swelling hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swelling montmorillonite, water-swelling saponite, and water-swelling synthetic mica are preferable, and a water-swelling hectorite is obtained from the point that a highly elastic bolus is obtained. More preferred. The water swellability means that water molecules are inserted between layers of the layered clay mineral and dispersed in water.
As said mineral, what was synthesize | combined suitably may be sufficient and a commercial item may be sufficient.

前記市販品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.社製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as said commercial item, According to the objective, it can select suitably, For example, synthetic hectorite (Laponite XLG, the product made by RockWood), SWN (made by Coop Chemical Ltd.), fluorinated hectorite SWF (Coop Chemical Ltd.) etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記鉱物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル構造体の弾性率及び硬度の点から、ハイドロゲル構造体全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as content of the said mineral, Although it can select suitably according to the objective, 1 mass% with respect to the hydrogel structure whole quantity from the point of the elasticity modulus and hardness of a hydrogel structure. The content is preferably 40% by mass or less and more preferably 1% by mass or more and 25% by mass or less.

<有機溶媒>
本発明においては、ハイドロゲル構造体の保湿性を高めるために有機溶媒を添加することができる。
前記有機溶媒としては、例えば、水溶性有機溶媒などが挙げられる。前記水溶性有機溶媒の水溶性とは、前記有機溶媒が水に対して30質量%以上溶解可能であることを意味する。
<Organic solvent>
In the present invention, an organic solvent can be added to improve the moisture retention of the hydrogel structure.
Examples of the organic solvent include water-soluble organic solvents. The water solubility of the water-soluble organic solvent means that the organic solvent can be dissolved in water by 30% by mass or more.

前記水溶性有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1以上4以下のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコール、グリセリン、プロピレングルコールが好ましく、グリセリン、プロピレングルコールがより好ましい。   The water-soluble organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as tert-butyl alcohol; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or ketone alcohols such as acetone, methyl ethyl ketone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1 Polyhydric alcohols such as 2,6-hexanetriol, thioglycol, hexylene glycol and glycerin; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol methyl (or ethyl) ether, Lower alcohol ethers of polyhydric alcohols such as triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3 -Dimethyl-2-imidazolidinone and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, from the viewpoint of moisture retention, polyhydric alcohol, glycerin, and propylene glycol are preferable, and glycerin and propylene glycol are more preferable.

前記有機溶媒の含有量としては、ハイドロゲル構造体全量に対して、10質量%以上50質量%以下が好ましい。前記含有量が、10質量%以上であると、乾燥防止の効果が十分に得られる。また、50質量%以下であると、鉱物が均一に分散される。   As content of the said organic solvent, 10 mass% or more and 50 mass% or less are preferable with respect to the hydrogel structure whole quantity. When the content is 10% by mass or more, the effect of preventing drying is sufficiently obtained. Moreover, a mineral is disperse | distributed uniformly as it is 50 mass% or less.

<水>
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水を用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整等の目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解乃至分散させてもよい。
<Water>
As said water, pure water, such as ion-exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, and ultrapure water can be used, for example.
In the water, other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed in accordance with the purpose of imparting moisture retention, imparting antibacterial properties, imparting conductivity, adjusting hardness, and the like.

前記水の含有量としては、ハイドロゲル構造体全量に対して10質量%以上99質量%以下が好ましく、50質量%以上98質量%以下がより好ましく、60質量%以上97質量%以下が特に好ましい。   The water content is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 50% by mass or more and 98% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or more and 97% by mass or less with respect to the total amount of the hydrogel structure. .

<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤、界面活性剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, stabilizers, surface treatment agents, polymerization initiators, colorants, viscosity modifiers, adhesion imparting agents, oxidation agents, and the like. Examples thereof include an inhibitor, an antioxidant, a crosslinking accelerator, an ultraviolet absorber, a plasticizer, an antiseptic, a dispersant, and a surfactant.

本発明のハイドロゲル構造体としては、表面が透明な硬質体で覆われていることが好ましい。
図3Aは、透明な硬質体61を取り付けたハイドロゲル構造体60の一例を示す概略上面図である。図3Bは、透明な硬質体61を取り付けたハイドロゲル構造体60の一例を示す概略側面図である。図3A及び図3Bに示すように、表面が透明な硬質体61に覆われていることにより、さらに、血管モデルの形状を維持して施術に際しての取扱性、及び血管モデルの保存性を向上(耐乾燥性及び防腐性を向上、すなわち、硬質体の水蒸気透過度や酸素透過度を低減)することができ、また、血管モデルの外観性を改善することができる。
The hydrogel structure of the present invention preferably has a surface covered with a transparent hard body.
FIG. 3A is a schematic top view showing an example of a hydrogel structure 60 to which a transparent hard body 61 is attached. FIG. 3B is a schematic side view showing an example of a hydrogel structure 60 to which a transparent hard body 61 is attached. As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the surface is covered with a transparent hard body 61, so that the shape of the blood vessel model is maintained and the handling property during the operation and the preservation of the blood vessel model are improved ( The drying resistance and antiseptic properties can be improved (that is, the water vapor permeability and oxygen permeability of the hard body can be reduced), and the appearance of the blood vessel model can be improved.

前記硬質体の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性の高いプラスチック材料、ガラス等の透明性の高い無機材料などが挙げられる。
前記硬質体の形状、平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記水蒸気透過度としては、500g/m・d以下が好ましい。前記水蒸気透過度は、JIS K7129に基づいて、例えば、水蒸気透過度計(装置名:Lyssy L80、SYSYTECH社製)などにより測定することができる。
前記酸素透過度としては、100,000cc/m/hr/atm以下が好ましい。前記酸素透過度は、JIS Z1702に基づいて、例えば、差圧式ガス透過度計(装置名:Lyssy L100、SYSYTECH社製)などにより測定することができる。
The material for forming the hard body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a highly transparent plastic material such as acrylic resin or polycarbonate resin, or a highly transparent inorganic material such as glass. Etc.
There is no restriction | limiting in particular as a shape and average thickness of the said hard body, According to the objective, it can select suitably.
The water vapor transmission rate is preferably 500 g / m 2 · d or less. The water vapor transmission rate can be measured, for example, with a water vapor transmission meter (device name: Lyssy L80, manufactured by Systech) based on JIS K7129.
The oxygen permeability is preferably 100,000 cc / m 2 / hr / atm or less. The oxygen permeability can be measured by, for example, a differential pressure type gas permeability meter (device name: Lyssy L100, manufactured by SYSYTECH) based on JIS Z1702.

前記構造体としては、血管モデル内に血液を模した液体を流すことを可能にするため、液体の流入出口を設け、液体循環装置を取り付けることもできる。   As the structure, in order to allow a liquid imitating blood to flow through the blood vessel model, a liquid inflow / outlet port may be provided and a liquid circulation device may be attached.

(手技練習具)
本発明の手技練習具は、ハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルから選択される少なくとも1種と、カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
(Professional practice equipment)
The technique training tool of the present invention has at least one selected from a hydrogel structure, a blood vessel model, and an organ model, and at least one of a catheter and an endoscope, and further includes other members as necessary. Have

前記カテーテルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、血管造影用カテーテル、バルーンカテーテル、脳血管カテーテル、がんカテーテル治療、血管留置カテーテル、吸引留置カテーテル、尿道カテーテルなどが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said catheter, According to the objective, it can select suitably, For example, a catheter for angiography, a balloon catheter, a cerebral blood vessel catheter, a cancer catheter treatment, a blood vessel indwelling catheter, a suction indwelling catheter, a urethral catheter Etc.

前記内視鏡としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、喉頭内視鏡、気管支鏡、上部消化管内視鏡、十二指腸内視鏡、小腸内視鏡、大腸内視鏡、胸腔鏡、膀胱鏡、胆道鏡、血管内視鏡などが挙げられる。   The endoscope is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the laryngoscope, bronchoscope, upper gastrointestinal endoscope, duodenoscope, small intestine endoscope, large intestine An endoscope, a thoracoscope, a cystoscope, a cholangioscope, a blood vessel endoscope, etc. are mentioned.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、カテーテル挿管手技トレーニングや、手術前のシミュレーションに使用することができる。
ここでいうカテーテル挿管手技トレーニングとは、血管モデルにカテーテルを挿管し、目的の場所に到達させるまでの手技を訓練するものである。この際、目的に応じてカテーテルの太さを変更したり、先端にステントやワイヤー、バルーンなどを設け、これを患部想定箇所にて処置したり、設置する様なトレーニングも含まれる。
血管形状に応じて最適なカテーテルを選択することもトレーニングの一環であり、1つあるいは複数のカテーテルと本発明のハイドロゲル構造体等とをセットで取り扱うことは有用である。
The hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be used for catheter intubation technique training and simulation before surgery.
The catheter intubation technique training here refers to training a technique for intubating a catheter into a blood vessel model and reaching a target location. In this case, training is also included in which the thickness of the catheter is changed according to the purpose, or a stent, a wire, a balloon or the like is provided at the distal end, and this is treated or installed at the affected site.
Selecting an optimum catheter according to the blood vessel shape is also part of the training, and it is useful to handle one or more catheters and the hydrogel structure of the present invention as a set.

このようなトレーニングに際しては、実際の血管内での状態に似ていることが好ましい。本発明の血管モデル又は構造体は、ハイドロゲルから構成され、その質感が生体に極めて似ていることから有用な材料になる。また、前記ハイドロゲル構造体に液体を流す機構を設け、血流を生じさせた状態にてトレーニングすることも有用である。
従来は、透明な血管モデルが少なかったため、X線を照射して可視化して行っていたトレーニングも、X線暴露のリスクを伴わない状態で実施可能になったことも本発明の有用点である。
In such training, it is preferable to resemble a state in an actual blood vessel. The blood vessel model or structure of the present invention is composed of a hydrogel and becomes a useful material because its texture is very similar to that of a living body. It is also useful to provide a mechanism for flowing a liquid in the hydrogel structure and train in a state where blood flow is generated.
In the past, since there were few transparent blood vessel models, it was also useful that the training that had been performed by irradiating and visualizing X-rays could be performed without risk of X-ray exposure. .

(ハイドロゲル構造体の製造方法)
本発明のハイドロゲル構造体の製造方法は、特に限定されないが、例えば、芯部形成材料(支持体形成材料)を用いて柱状芯部(支持体)を形成すると共に、前記柱状芯部を、第一の液体及び第二の液体を用いて被覆するように管状部を形成し、第一のハイドロゲル及び前記第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲルにより覆い管状部を形成した後、前記柱状芯部を除去することで製造することができる。この際、従来公知のマテリアルジェット法等の積層造形法(層形成工程と層硬化工程の繰返しによる積層により立体物を造形する方法)を用いて作製することが好ましい。なお、前記被覆とは、前記柱状芯部が前記ハイドロゲル形成材料に、少なくとも一部が覆われていればよく、全部が覆われていることが好ましい。また、前記芯部形成材料(支持体形成材料)、及び前記第一の液体が共に活性エネルギー線硬化型組成物であることが好ましい。また前記繰返し回数としては、作製するハイドロゲル構造体の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの平均厚みが10μm以上50μm以下の範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能である。
(Method for producing hydrogel structure)
Although the manufacturing method of the hydrogel structure of the present invention is not particularly limited, for example, a columnar core (support) is formed using a core forming material (support forming material), and the columnar core is A tubular part is formed so as to be covered with the first liquid and the second liquid, and is covered with the first hydrogel and the second hydrogel having an elastic modulus different from that of the first hydrogel. After forming, the columnar core part can be removed to produce the film. At this time, it is preferable to produce by using a layered modeling method such as a conventionally known material jet method (a method of modeling a three-dimensional object by layering by repeating a layer forming step and a layer curing step). In addition, as for the said coating | cover, the said columnar core part should just be covered at least partially by the said hydrogel formation material, and it is preferable that the whole is covered. Moreover, it is preferable that both said core part forming material (support body forming material) and said 1st liquid are active energy ray hardening-type compositions. In addition, the number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the hydrogel structure to be manufactured, and cannot be specified unconditionally. However, if the average thickness per layer is in the range of 10 μm to 50 μm, the accuracy Well, it is possible to model without peeling.

前記ハイドロゲル構造体の製造方法としては、下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすハイドロゲル構造体を製造することが好ましい。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
As a manufacturing method of the hydrogel structure, it is preferable to manufacture a hydrogel structure that satisfies at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. Formed by hydrogel

以下、上記マテリアルジェット法によりハイドロゲル構造体を製造する方法の一例について詳述する。   Hereinafter, an example of a method for producing a hydrogel structure by the material jet method will be described in detail.

<<層形成工程、及び層形成手段>>
前記層形成工程は、水及び重合性モノマーを含有する第一の液体及び第二の液体や後に除去する支持体形成材料を吐出し、それら材料からなる層を形成する工程である。
前記支持体形成材料は、前記第一の液体及び前記第二の液体とは異なる位置に付与し、硬化後はハイドロゲル構成部を支えるための支持体となる。本発明においては中空管形状を形成するため、積層時には、その中空上部が当該支持体により支持された状態となる。なお、前記「第一の液体及び第二の液体とは異なる位置」とは、支持体形成材料の付与位置と、第一の液体及び第二の液体の付与位置と、が重ならないことを意味し、支持体形成材料の付与位置と、第一の液体及び第二の液体の付与位置と、が隣接していても構わない。
<< layer forming step and layer forming means >>
The layer forming step is a step of discharging a first liquid and a second liquid containing water and a polymerizable monomer and a support forming material to be removed later to form a layer made of these materials.
The support forming material is applied to a position different from the first liquid and the second liquid, and becomes a support for supporting the hydrogel constituent part after curing. In the present invention, since a hollow tube shape is formed, at the time of lamination, the hollow upper portion is supported by the support. The “position different from the first liquid and the second liquid” means that the application position of the support forming material and the application position of the first liquid and the second liquid do not overlap. In addition, the application position of the support forming material may be adjacent to the application position of the first liquid and the second liquid.

前記層形成工程としての前記形成材料を付与する方法としては、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を好適に使用することができる。   The method for applying the forming material as the layer forming step is not particularly limited as long as the droplet can be applied to a target place with appropriate accuracy, and can be appropriately selected according to the purpose. , Dispenser method, spray method, ink jet method and the like. In order to carry out these methods, a known apparatus can be suitably used.

これらの中でも、前記ディスペンサー方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサー方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。   Among these, the dispenser method is excellent in the quantitative property of droplets, but the application area is narrowed, and the spray method can easily form a fine discharge, the application area is wide, and the application property is excellent. The quantitative property of the droplets is poor and scattering due to the spray flow occurs. For this reason, in the present invention, the ink jet method is particularly preferable. The ink jet method is advantageous in that the quantitative property of droplets is better than the spray method, and there is an advantage that the coating area can be widened compared to the dispenser method, and a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. .

前記インクジェット法による場合、前記形成材料を吐出可能なノズルを有する。なお、該ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができる。   In the case of the ink jet method, a nozzle capable of discharging the forming material is provided. In addition, as this nozzle, the nozzle in a well-known inkjet printer can be used conveniently.

−ハイドロゲル形成材料(ハイドロゲル前駆体)−
前記ハイドロゲル形成材料は、第一の液体として水及び重合性モノマーを含有し、鉱物、水溶性有機溶媒を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
第二の液体としては、前記第一の液体を希釈できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合性モノマー、水溶性有機溶媒、更に必要に応じて、重合開始剤、その他の成分を含有する。
前記水、前記鉱物、前記水溶性有機溶媒、前記その他の成分としては、前記ハイドロゲル構造体と同様のものを用いることができる。
-Hydrogel forming material (hydrogel precursor)-
The hydrogel-forming material contains water and a polymerizable monomer as the first liquid, preferably contains a mineral and a water-soluble organic solvent, and further contains other components as necessary.
The second liquid is not particularly limited as long as the first liquid can be diluted, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a polymerizable monomer, a water-soluble organic solvent, and, if necessary, polymerization initiation Contains agents and other ingredients.
As said water, the said mineral, the said water-soluble organic solvent, and the said other component, the thing similar to the said hydrogel structure can be used.

−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーは、不飽和炭素−炭素結合を1つ以上有する化合物であり、紫外線や電子線等の活性エネルギー線により重合する重合性モノマーが好ましい。
前記重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多官能モノマーとしては、例えば、2官能モノマー、3官能モノマー、4官能以上のモノマーなどが挙げられる。
--Polymerizable monomer--
The polymerizable monomer is a compound having one or more unsaturated carbon-carbon bonds, and a polymerizable monomer that is polymerized by an active energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam is preferable.
Examples of the polymerizable monomer include a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Examples of the polyfunctional monomer include a bifunctional monomer, a trifunctional monomer, and a tetrafunctional or higher monomer.

前記単官能モノマーとしては、不飽和炭素−炭素結合を1つ有する化合物であり、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、その他の単官能モノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The monofunctional monomer is a compound having one unsaturated carbon-carbon bond. For example, acrylamide, N-substituted acrylamide derivative, N, N-disubstituted acrylamide derivative, N-substituted methacrylamide derivative, N, N -Disubstituted methacrylamide derivatives, other monofunctional monomers and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、又はN,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体としては、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMAA)、N−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。   Examples of the N-substituted acrylamide derivative, N, N-disubstituted acrylamide derivative, N-substituted methacrylamide derivative, or N, N-disubstituted methacrylamide derivative include N, N-dimethylacrylamide (DMAA), N- Examples include isopropylacrylamide.

前記その他の単官能モノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、アクリロイルモルホリン(ACMO)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the other monofunctional monomers include 2-ethylhexyl (meth) acrylate (EHA), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate (HPA), and acryloylmorpholine (ACMO). ), Caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, Isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate , And the like urethane (meth) acrylate. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記単官能モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性ポリマーを得ることができる。   By polymerizing the monofunctional monomer, a water-soluble polymer having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group or the like can be obtained.

前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーは、血管モデルの強度を保つために有利な構成成分である。   The water-soluble polymer having the amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group or the like is an advantageous component for maintaining the strength of the blood vessel model.

前記2官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the bifunctional monomer include tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol hydroxypivalic acid. Ester di (meth) acrylate (MANDA), hydroxypivalate neopentyl glycol ester di (meth) acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di (meth) acrylate (BGDA), 1,4-butanediol di (meth) Acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di (meth) acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate DEGDA), neopentyl glycol di (meth) acrylate (NPGDA), tripropylene glycol di (meth) acrylate (TPGDA), caprolactone-modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di (meth) acrylate, propoxylated neopentyl glycol di (meta) ) Acrylate, ethoxy modified bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate, methylene bisacrylamide and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記3官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、トリアリルイソシアネート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the trifunctional monomer include trimethylolpropane tri (meth) acrylate (TMPTA), pentaerythritol tri (meth) acrylate (PETA), triallyl isocyanate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate. Ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記4官能以上のモノマーとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステル、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the tetrafunctional or higher functional monomer include pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, penta ( And (meth) acrylate ester and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (DPHA). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記単官能モノマーの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、第一の液体全量に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上10質量%以下であると、第一の液体中の鉱物の分散安定性が保たれ、かつハイドロゲル構造体の延伸性を向上させるという利点がある。前記延伸性とは、ハイドロゲル構造体を引っ張った際に伸び、破断しない特性のことをいう。   The content of the monofunctional monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. It is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and preferably 1% by mass or more with respect to the total amount of the first liquid. 5 mass% or less is more preferable. When the content is 1% by mass or more and 10% by mass or less, there is an advantage that the dispersion stability of the mineral in the first liquid is maintained and the stretchability of the hydrogel structure is improved. The stretchability refers to a property that stretches and does not break when the hydrogel structure is pulled.

前記多官能モノマーの含有量としては、第一の液体全量に対して、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.01質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記含有量が、0.001質量%以上1質量%以下であると、得られるハイドロゲル構造体の弾性率や硬度を適正な範囲に調整することができる。   As content of the said polyfunctional monomer, 0.001 mass% or more and 1 mass% or less are preferable with respect to 1st liquid whole quantity, and 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less are more preferable. When the content is 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, the elastic modulus and hardness of the obtained hydrogel structure can be adjusted to an appropriate range.

前記重合性モノマーの含有量としては、第一の液体全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。前記含有量が、0.5質量%以上20質量%以下であると、ハイドロゲル構造体の強度をより人間の臓器に近い強度にすることができる。   As content of the said polymerizable monomer, 0.5 mass% or more and 20 mass% or less are preferable with respect to 1st liquid whole quantity. When the content is 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, the strength of the hydrogel structure can be made closer to that of a human organ.

−−重合開始剤−−
前記重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤などが挙げられる。
前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
--Polymerization initiator--
There is no restriction | limiting in particular as said polymerization initiator, According to the objective, it can select suitably, For example, a photoinitiator, a thermal-polymerization initiator, etc. are mentioned.
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals upon irradiation with light (particularly, ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.

前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p′-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoyl Formate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide and the like can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、過酸化物開始剤が好ましい。   The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, or a redox (oxidation reduction) initiator. Etc. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a peroxide initiator is preferable.

前記過酸化物開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ペルオキソ二硫酸カリウムが好ましい。   The peroxide initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, sodium peroxodisulfate, and potassium peroxodisulfate. It is done. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, potassium peroxodisulfate is preferable.

<<<硬化工程、及び硬化手段>>>
前記硬化工程は、前記硬化手段において形成された第一の液体及び第二の液体層や支持体形成材料層の所定領域に、活性エネルギー線を照射して硬化させる工程である。
<<< Curing Step and Curing Means >>>
The curing step is a step of irradiating predetermined regions of the first liquid, the second liquid layer, and the support forming material layer formed in the curing unit by irradiating with active energy rays.

前記層を硬化する手段としては、例えば、紫外線(UV)照射ランプ、電子線などが挙げられる。また、オゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。
前記紫外線(UV)照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、紫外線発光ダイオード(UV−LED)などが挙げられる。
前記超高圧水銀灯は、点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。
前記メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的であり、Pb、Sn、Fe等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Fusion System社製のHランプ、Dランプ、又はVランプ等のような市販されているものを使用することができる。
前記紫外線発光ダイオードの発光波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には365nm、375nm、385nm、395nm、405nmのものがあるが、立体造形物への色の影響を考慮すると、重合開始剤の吸収が大きくなるように、短波長発光の方が有利である。これらの中でも、熱エネルギーの影響を受けやすいハイドロゲルである本発明の立体造形物にも用いる点から、紫外線(UV)照射ランプとして熱の発生が少ない紫外線発光ダイオード(UV−LED)を用いることが好ましい。
Examples of the means for curing the layer include an ultraviolet (UV) irradiation lamp and an electron beam. Moreover, it is preferable that a mechanism for removing ozone is provided.
Examples of the ultraviolet (UV) irradiation lamp include a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide, and an ultraviolet light emitting diode (UV-LED).
The ultra-high pressure mercury lamp is a point light source, but the Deep UV type, which has high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region.
The metal halide is effective as a colored product because of its wide wavelength region, and metal halides such as Pb, Sn, and Fe are used and can be selected according to the absorption spectrum of the polymerization initiator. There is no restriction | limiting in particular as a lamp | ramp used for hardening, According to the objective, it can select suitably, For example, what is marketed like H lamp, D lamp, or V lamp by Fusion System, etc. Can be used.
There is no restriction | limiting in particular as the light emission wavelength of the said ultraviolet light emitting diode, Although it can select suitably according to the objective, Generally there exists a thing of 365nm, 375nm, 385nm, 395nm, 405nm, In consideration of the influence of color, it is advantageous to emit light at a short wavelength so that the absorption of the polymerization initiator is increased. Among these, an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) that generates less heat is used as an ultraviolet (UV) irradiation lamp because it is also used in the three-dimensional structure of the present invention, which is a hydrogel that is easily affected by thermal energy. Is preferred.

硬化後のハイドロゲル材料層は、ポリマーと、鉱物と、が複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び前記水に溶解する成分が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。前記ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、造形後の処理が格段に簡略化される。   The hydrogel material layer after curing is preferably a hydrogel in which water and a component that dissolves in water are included in a three-dimensional network structure formed by combining a polymer and a mineral. . The hydrogel has improved extensibility, can be peeled off without breaking, and the processing after modeling is greatly simplified.

−支持体(芯部)形成材料−
前記支持体形成材料は、本発明のハイドロゲル構造体を支えることが可能な支持体となるものであれば、特に限定されないが、積層後に、中空部内に存在する支持体を除去する観点からは、溶媒に溶解性を示すもの、加熱等により相転移を示し液体になるものなどが好ましい。本発明のハイドロゲル構造体はハイドロゲルであるため、支持体形成材料の除去に際して、水への浸漬は造形物の膨潤を促す場合があり、望ましいものではない。このため、ハイドロゲルを侵さない溶媒への溶解性を示すものが好ましく、また、25℃では固体であるが、50℃では液体となる相変化するものが好ましい。前記支持体形成材料が相変化する材料であると、ハイドロゲル構造体の形成後に、除去が容易となる。
また、本発明のハイドロゲル構造体における中空形状の内部を支持する支持体形成材料(芯部形成材料)と構造体外部を支持する支持体形成材料は同じものでも異なるものでもよい。また中空内部を支持体で満たす必要はなく、支持できる最低限の支持体形状になっていればよく、この場合、支持体で満たす場合よりも除去が効率的に行える。
-Support (core) forming material-
The support forming material is not particularly limited as long as it becomes a support capable of supporting the hydrogel structure of the present invention, but from the viewpoint of removing the support existing in the hollow part after lamination. Those that are soluble in a solvent and those that exhibit a phase transition upon heating or the like and become liquid are preferable. Since the hydrogel structure of the present invention is a hydrogel, soaking the water in the removal of the support-forming material may promote swelling of the shaped article, which is not desirable. For this reason, the thing which shows the solubility to the solvent which does not attack hydrogel is preferable, and what is a solid at 25 degreeC, but a phase change which becomes a liquid at 50 degreeC is preferable. If the support-forming material is a phase-change material, it can be easily removed after the hydrogel structure is formed.
In addition, the support forming material (core forming material) that supports the hollow interior of the hydrogel structure of the present invention and the support forming material that supports the outside of the structure may be the same or different. Moreover, it is not necessary to fill the hollow interior with a support, and it is sufficient that the hollow support has a minimum support shape. In this case, the removal can be performed more efficiently than when the support is filled.

前記支持体形成材料は、重合性モノマーを含み、更に必要に応じて、重合開始剤、着色剤等を含み、これらは、上記の第一の液体と同様のものを用いることができる。
前記相変化する材料としては、例えば、硬化前の状態では液体であり、ハイドロゲルの場合と同様に、紫外線などの活性エネルギー線を照射することで固化することにより、室温(25℃)の環境下では固体状態、60℃環境下では液体となる性質を有するものなどが挙げられる。
The support-forming material contains a polymerizable monomer, and further contains a polymerization initiator, a colorant and the like, if necessary, and these may be the same as the first liquid.
The phase-change material is, for example, a liquid before curing, and is solidified by irradiating with active energy rays such as ultraviolet rays as in the case of hydrogel, so that it is an environment at room temperature (25 ° C.). Examples include those having the property of being in a solid state below and being liquid in a 60 ° C. environment.

一つの実施形態としては、炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)と、重合開始剤(B)と、前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)とを含むことが好ましい。   As one embodiment, a monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain having 14 or more carbon atoms, a polymerization initiator (B), and a solvent (C) capable of dissolving the monomer (A). It is preferable to include.

<炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)>
前記炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリルアクリレート、ドコシルアクリレート等のアクリレート;ステアリルメタクリレート、ドコシルメタクリレート等のメタクリレート;パルミチルアクリルアミド、ステアリルアクリルアミド等のアクリルアミド;ステアリン酸ビニル、ドコシル酸ビニル等のビニルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、光反応性の点から、アクリレート及びアクリルアミド誘導体が好ましく、溶媒への溶解性の点から、ステアリルアクリレートがより好ましい。
<Monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain having 14 or more carbon atoms>
The monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain having 14 or more carbon atoms is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include acrylates such as stearyl acrylate and docosyl acrylate. Methacrylates such as stearyl methacrylate and docosyl methacrylate; acrylamides such as palmityl acrylamide and stearyl acrylamide; and vinyls such as vinyl stearate and vinyl docosylate. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, acrylate and acrylamide derivatives are preferable from the viewpoint of photoreactivity, and stearyl acrylate is more preferable from the viewpoint of solubility in a solvent.

前記モノマー(A)の重合反応としては、ラジカル重合、イオン重合、配位重合、開環重合などが挙げられる。これらの中でも、重合反応の制御の点から、ラジカル重合が好ましい。そのため水素結合能を有するモノマー(A)はエチレン性不飽和モノマーが好ましい。これらの中でも、溶融性の点から、単官能エチレン性不飽和モノマーが好ましい。   Examples of the polymerization reaction of the monomer (A) include radical polymerization, ionic polymerization, coordination polymerization, and ring-opening polymerization. Among these, radical polymerization is preferable from the viewpoint of controlling the polymerization reaction. Therefore, the monomer (A) having hydrogen bonding ability is preferably an ethylenically unsaturated monomer. Among these, a monofunctional ethylenically unsaturated monomer is preferable from the viewpoint of meltability.

<重合開始剤(B)>
前記重合開始剤(B)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。これらの中でも、立体物を造形する場合、光重合開始剤が好ましい。
<Polymerization initiator (B)>
There is no restriction | limiting in particular as said polymerization initiator (B), According to the objective, it can select suitably, A thermal polymerization initiator, a photoinitiator, etc. are mentioned. Among these, when modeling a solid thing, a photoinitiator is preferable.

前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm以上400nm以下の紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、紫外線照射装置の紫外線波長に合わせた光重合開始剤を選択することが好ましい。
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals upon irradiation with light (particularly, ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p′-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylsulfate Examples include omate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, and di-tert-butyl peroxide. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Moreover, it is preferable to select a photopolymerization initiator that matches the ultraviolet wavelength of the ultraviolet irradiation device.

<モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)>
前記溶媒(C)としては、前記モノマー(A)を溶解することができる溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ポリマー側鎖の結晶性の著しい低下を防ぐ点から、炭素数6以上の直鎖を有することが好ましい。
前記炭素数6以上の直鎖を有する溶媒(C)としては、例えば、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル等のエステル;ヘキサノール、デカノール、ドデカノール等のアルコールなどが挙げられる。
<Solvent (C) capable of dissolving monomer (A)>
The solvent (C) is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the monomer (A), and can be appropriately selected according to the purpose, thereby preventing a significant decrease in the crystallinity of the polymer side chain. From this point, it is preferable to have a straight chain having 6 or more carbon atoms.
Examples of the solvent (C) having a straight chain having 6 or more carbon atoms include esters such as hexyl acetate and octyl acetate; alcohols such as hexanol, decanol and dodecanol.

前記支持体形成材料(活性エネルギー線硬化型液体組成物)は、前記炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)を20質量%以上70質量%以下含有することが好ましく、30質量%以上60質量%以下含有することがより好ましい。また、前記光重合開始剤(B)を0.5質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上6質量%以下含有することがより好ましい。   The support-forming material (active energy ray-curable liquid composition) may contain 20% by mass or more and 70% by mass or less of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain having 14 or more carbon atoms. Preferably, it is contained in an amount of 30% by mass to 60% by mass. Moreover, it is preferable to contain the said photoinitiator (B) 0.5 to 10 mass%, and it is more preferable to contain 3 to 6 mass%.

液状の前記支持体形成材料から硬化物を得るには、例えば、紫外線照射装置により、200mJ/cm以上の紫外線露光量を照射して硬化することが好ましい。前記紫外線照射装置としては、ハイドロゲル構造体を硬化させるものと同じものを使用することもできる。 In order to obtain a cured product from the liquid support-forming material, for example, it is preferable to cure by irradiating an ultraviolet ray exposure amount of 200 mJ / cm 2 or more with an ultraviolet irradiation device. As the ultraviolet irradiation device, the same one that cures the hydrogel structure can be used.

前記モノマー(A)が、前記重合開始剤(B)を含み、紫外線を照射してポリマーとなる際に、溶媒(C)はポリマーに保持される。前記ポリマー(A)は、25℃環境下で炭素鎖が配列することにより固体となる。前記溶媒(C)が、前記ポリマー(A)に保持されると、結晶化による収縮や反りを抑える効果がある。また、炭素数6以上の直鎖を有する溶媒(C)が硬化性の面から好ましい。
また、前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)が、前記重合開始剤(B)と反応しない非反応性化合物であることが好ましい。
前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)とは、本発明においては、モノマー(A)が溶媒(C)に溶け込んで均一な液体となるような溶媒をいう。
前記非反応性化合物とは、本発明においては、紫外線を照射しても、化学的な反応をしない化合物をいう。
前記溶媒(C)が、非反応性であると、光重合開始剤で化学的な反応をすることがなく、モノマーの重合反応やポリマー側鎖の結晶化を阻害することがないため好ましい。
When the monomer (A) contains the polymerization initiator (B) and becomes a polymer upon irradiation with ultraviolet rays, the solvent (C) is held by the polymer. The polymer (A) becomes a solid by arranging the carbon chains in a 25 ° C. environment. When the solvent (C) is held in the polymer (A), there is an effect of suppressing shrinkage and warpage due to crystallization. Further, a solvent (C) having a straight chain having 6 or more carbon atoms is preferred from the viewpoint of curability.
Moreover, it is preferable that the solvent (C) which can melt | dissolve the said monomer (A) is a non-reactive compound which does not react with the said polymerization initiator (B).
In the present invention, the solvent (C) capable of dissolving the monomer (A) refers to a solvent in which the monomer (A) dissolves in the solvent (C) and becomes a uniform liquid.
In the present invention, the non-reactive compound means a compound that does not chemically react even when irradiated with ultraviolet rays.
It is preferable that the solvent (C) is non-reactive because it does not cause a chemical reaction with the photopolymerization initiator and does not inhibit the polymerization reaction of the monomer or the crystallization of the polymer side chain.

−表面張力−
本発明における支持体形成材料の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、25℃において、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。前記表面張力が、20mN/m以上であると、造形の際に吐出が安定し、吐出方向が曲がるとか、吐出しないということがなく、45mN/m以下であると、造形用の吐出ノズル等に液体を充填する際に、完全に充填することができる。なお、前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
-Surface tension-
The surface tension of the support-forming material in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, at 25 ° C., 20 mN / m or more and 45 mN / m or less is preferable, and 25 mN / m or more. 34 mN / m or less is more preferable. When the surface tension is 20 mN / m or more, the discharge is stable during modeling, the discharge direction is not bent or does not discharge, and when the surface tension is 45 mN / m or less, the discharge nozzle for modeling, etc. When filling the liquid, it can be completely filled. The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

−粘度−
本発明における支持体形成材料の粘度としては、25℃において、1,000mPa・s以下が好ましく、300mPa・s以下がより好ましく、100mPa・s以下がさらに好ましく、3mPa・s以上20mPa・s以下が特に好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下が最も好ましい。前記粘度が、1,000mPa・sを超えると、ヘッドを昇温しても吐出しないことがある。なお、前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Viscosity-
The viscosity of the support-forming material in the present invention is preferably 1,000 mPa · s or less, more preferably 300 mPa · s or less, further preferably 100 mPa · s or less, and more preferably 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less at 25 ° C. Particularly preferred is 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less. When the viscosity exceeds 1,000 mPa · s, there is a case where ejection is not performed even when the temperature of the head is increased. In addition, the said viscosity can be measured in 25 degreeC environment using a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, the Toki Sangyo Co., Ltd. make) etc., for example.

<<<除去工程、及び除去手段>>>
前記除去工程は、前記柱状芯部を含む支持体を除去する工程である。
前記柱状芯部の除去としては、熱により液状化する、前記管状部に対し不溶性の溶剤を用いるなどが挙げられる。なお、前記不溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記管状部を1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解しないものを意味する。
<<< removal step and removal means >>>
The said removal process is a process of removing the support body containing the said columnar core part.
Examples of the removal of the columnar core part include liquefaction by heat and use of an insoluble solvent for the tubular part. The insoluble means, for example, that when 1 g of the tubular portion is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more thereof does not dissolve.

<<その他の工程及びその他の手段>>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層平滑化工程、剥離工程、吐出安定化工程、造形体の清浄工程、造形体の研磨工程などが挙げられる。
<< Other steps and other means >>
There is no restriction | limiting in particular as said other process, According to the objective, it can select suitably, For example, a layer smoothing process, a peeling process, a discharge stabilization process, the cleaning process of a molded object, the polishing process of a molded object, etc. Is mentioned.

図4は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置を用いた造形体製造工程の一例を示す概略図である。
立体造形装置10は、矢印A、Bいずれの方向にも移動可能なインクジェットヘッド(形成材料吐出手段)を配列したヘッドユニットを用いて、造形物支持基板14上に、ヘッドユニット12から第一の液体及び第二の液体を、ヘッドユニット11から支持体形成材料を噴射し、隣接したUV照射機13により第一の液体及び第二の液体を硬化しながら積層する。
即ち、支持体形成材料(サポート材)をヘッドユニット12から噴射し固化させて溜部を有する第1の支持体層を形成し、その第1の支持体層の溜部に第一の液体及び第二の液体をヘッドユニット11から噴射し、その第一の液体及び第二の液体にUV光を照射して硬化させ、更に平滑化部材16を用いて平滑化を行い、第1の造形物層を形成する。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a manufacturing process of a molded body using a three-dimensional modeling apparatus used in the method for manufacturing a hydrogel structure of the present invention.
The three-dimensional modeling apparatus 10 uses a head unit in which inkjet heads (formation material discharging means) that can move in either direction of arrows A and B are arranged on the model support substrate 14 from the head unit 12 to the first. The liquid and the second liquid are laminated while jetting the support forming material from the head unit 11 and curing the first liquid and the second liquid by the adjacent UV irradiation machine 13.
That is, a support forming material (support material) is sprayed from the head unit 12 and solidified to form a first support layer having a reservoir, and the first liquid and the reservoir are formed in the reservoir of the first support layer. The second liquid is ejected from the head unit 11, the first liquid and the second liquid are irradiated with UV light to be cured, and further smoothed using the smoothing member 16. Form a layer.

次いで、前記第1の支持体層の上に支持体形成材料を噴射し固化させて溜部を有する第2の支持体層を積層し、その第2の支持体層の溜部に第一の液体及び第二の液体を噴射し、UV光を照射して第1の造形物層の上に第2の造形物層を積層し、更に平滑化を行い、造形体17を製作する。
ローラー形状の平滑部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
Next, a second support layer having a reservoir is laminated on the first support layer by injecting and solidifying a support-forming material, and the first support layer is layered with a first support layer. The liquid and the second liquid are ejected, UV light is irradiated, the second modeled object layer is laminated on the first modeled object layer, smoothed, and the modeled body 17 is manufactured.
When using a roller-shaped smooth member, the effect of smoothing is more effectively exhibited when the roller is rotated in the direction of reversing the operation direction.

更に、ヘッドユニット11、ヘッドユニット12、及びUV照射機13と、造形体17及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ15を下げながら積層する。   Furthermore, in order to keep the gap between the head unit 11, the head unit 12, the UV irradiator 13, the modeled body 17, and the support body 18, the stacking is performed while lowering the stage 15 according to the number of stacking.

また、立体造形装置10としては、形成材料の回収、リサイクル機構などを付加することも可能である。ノズル面に付着した形成材料を除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していてもよい。更に造形時の装置内環境温度を制御することも好ましい。   In addition, as the three-dimensional modeling apparatus 10, it is possible to add a forming material collection, recycling mechanism, and the like. You may provide the detection mechanism of the braid | blade which removes the forming material adhering to the nozzle surface, or a non-ejection nozzle. It is also preferable to control the environmental temperature in the apparatus during modeling.

上述の装置を用いると、患者個人の治療部位の状態に合わせて、組成分布及び形状制御を行うことができ、患者固有の形状、物性の分布を持たせた血管モデルや臓器モデルを形成することができる。   Using the above-mentioned device, composition distribution and shape control can be performed according to the condition of the individual treatment site of the patient, and a blood vessel model or organ model having a shape and physical property distribution unique to the patient can be formed. Can do.

例えば、被治療者(患者)の個人データを用い、カテーテル治療対象となる患部の血管形状を有することは勿論、必要に応じて血管の硬度分布(組成分布)を設けることができる。この場合も患者個人のデータを基に作製する。   For example, using the personal data of the person to be treated (patient), it is possible to provide a blood vessel hardness distribution (composition distribution) as necessary, as well as to have the blood vessel shape of the affected area to be catheterized. In this case as well, it is created based on individual patient data.

組成分布を与える方法としては、ハイドロゲルに含有される溶媒の量を調整することが挙げられる。これは、前記インクジェットを用いた方式で複数の組成をそれぞれのインクジェットヘッドより吐出する機構の装置を用いることで実現できる。   As a method of giving the composition distribution, adjusting the amount of the solvent contained in the hydrogel can be mentioned. This can be realized by using an apparatus having a mechanism for ejecting a plurality of compositions from the respective ink-jet heads by the method using the ink-jet.

第一の液体(以下、「A液」とも称することがある)を用い、第一ヘッドから吐出する。また、第二の液体として、第一の液体を希釈可能な溶媒、主に水及び水に可溶な溶媒からなる液体(以下、「B液」とも称することがある)を用い、第二ヘッドから吐出する。更に血管モデルの中空管を形成する場合などに用いられる支持体形成材料を第三の液体として用い、第三ヘッドから吐出する。
前記A液、及び前記B液は、各インクジェットヘッドより所定量印字され、同じ箇所に滴下される液体の量比を精密にコントロールすることが可能である。
A first liquid (hereinafter also referred to as “liquid A”) is used and discharged from the first head. Further, as the second liquid, a solvent capable of diluting the first liquid, mainly a liquid composed of water and a solvent soluble in water (hereinafter also referred to as “liquid B”) is used, and the second head is used. Discharge from. Further, a support forming material used for forming a hollow tube of a blood vessel model is used as the third liquid and discharged from the third head.
The liquid A and the liquid B are printed by a predetermined amount from each ink jet head, and it is possible to precisely control the amount ratio of the liquid dropped on the same location.

以下、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法の具体的な実施形態について説明する。
硬度、圧縮応力や弾性率の異なるハイドロゲル構造体を得る方法を更に詳細に記載する。
まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して積層造形装置に入力する。
Hereinafter, specific embodiment of the manufacturing method of the hydrogel structure of this invention is described.
A method for obtaining hydrogel structures having different hardness, compressive stress and elastic modulus will be described in more detail.
First, three-dimensional shape designed by three-dimensional CAD, or three-dimensional surface data or solid data captured by a three-dimensional scanner or digitizer is converted into an STL format and input to an additive manufacturing apparatus.

次に、三次元形状の圧縮応力分布の測定を行う。手法としては特に制限はないが、例えば、MR Elastography(以下、MRE)を用いることで三次元形状の圧縮応力分布データを得て、このデータを積層造形装置に入力する。入力された圧縮応力データに基づいて、三次元形状のデータに対応する位置に吐出するA液とB液の混合比を決定する。   Next, the compression stress distribution of the three-dimensional shape is measured. Although there is no restriction | limiting in particular as a method, For example, by using MR Elastography (henceforth, MRE), the compression stress distribution data of a three-dimensional shape are obtained, and this data is input into an additive manufacturing apparatus. Based on the input compressive stress data, the mixing ratio of liquid A and liquid B to be discharged at a position corresponding to the three-dimensional shape data is determined.

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。
造形方向を確定したら、その三次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状を一層の厚みでZ方向に輪切り(スライス)にする。一層の厚みは使う材料によるが、通常は20μm以上60μm以下である。造形しようとする造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分ずつ下降する造形物をのせるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
Based on this input data, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined. The modeling direction is not particularly limited, but usually the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is selected.
When the modeling direction is determined, the projection area of the three-dimensional shape on the XY plane, XZ plane, and YZ plane is obtained. The obtained block shape is cut into slices (slices) in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of one layer depends on the material used, but is usually 20 μm or more and 60 μm or less. When there is one model to be modeled, the block shape is arranged so as to be in the middle of the Z stage (a table on which a model that descends one layer at a time for each model) is placed. In addition, when a plurality of models are formed simultaneously, the block shape is arranged on the Z stage, but the block shapes can be stacked. These block shaping, circular cut data (slice data: contour data), and arrangement on the Z stage can be automatically created by specifying the material to be used.

次に、造形工程を実施する。図5は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置の一例を示す概略図である。図6は、液滴吐出方式により第一の液体と第二の液体とを混合する一例を示す概略図である。異なるヘッドαとβ(図5)を双方向に動かして、A液とB液を所定領域に所定量比で吐出し、ドットを形成する。その際、図6のようにドットにおいてA液とB液を混合し、所定の混合比にすることが可能である。さらに、連続したドットを形成することで、所定の混合比が所定の領域にあるA液及びB液の混合液膜を作製することができる。そしてA液及びB液の混合液膜に紫外線(UV)光を照射することで硬化して、図5のように所定の領域に所定の混合比を有するハイドロゲル膜(層)を形成することができる。   Next, a modeling process is carried out. FIG. 5 is a schematic view showing an example of a three-dimensional modeling apparatus used in the method for producing a hydrogel structure of the present invention. FIG. 6 is a schematic view showing an example of mixing the first liquid and the second liquid by the droplet discharge method. The different heads α and β (FIG. 5) are moved in both directions, and the liquid A and the liquid B are ejected in a predetermined amount ratio to a predetermined area to form dots. At that time, as shown in FIG. 6, it is possible to mix the A liquid and the B liquid in the dots to obtain a predetermined mixing ratio. Furthermore, by forming continuous dots, a liquid mixture film of liquid A and liquid B having a predetermined mixing ratio in a predetermined region can be produced. And it hardens | cures by irradiating an ultraviolet-ray (UV) light to the liquid mixture film of A liquid and B liquid, and forms the hydrogel film (layer) which has a predetermined mixing ratio in a predetermined area | region like FIG. Can do.

ハイドロゲル膜(層)を一層形成した後に、前記ステージ(図5)が一層分の高さだけ下降する。再度、ハイドロゲル膜上に連続したドットを形成することで、所定の混合比が所定の領域にあるA液及びB液の混合液膜を作製する。A液及びB液の混合液膜に紫外(UV)光を照射することで硬化して、ハイドロゲル膜を形成する。これらの積層を繰り返すことで立体造形が可能となる。   After forming one layer of the hydrogel film (layer), the stage (FIG. 5) is lowered by a height of one layer. Again, by forming continuous dots on the hydrogel film, a mixed liquid film of liquid A and liquid B having a predetermined mixing ratio in a predetermined region is produced. The mixed liquid film of A liquid and B liquid is cured by irradiating with ultraviolet (UV) light to form a hydrogel film. By repeating these laminations, three-dimensional modeling becomes possible.

このように立体造形したハイドロゲル構造体は、図5の液膜を立体化したハイドロゲル内にて異なるA液及びB液の混合比を有し、連続的に弾性率を変えることができる。各断層毎に配合比パターンを調整することにより、部分的に任意の物理特性を持つハイドロゲル構造体を得ることができる。   The hydrogel structure three-dimensionally formed in this way has different mixing ratios of the liquid A and the liquid B in the three-dimensional hydrogel of FIG. 5 and can continuously change the elastic modulus. By adjusting the blending ratio pattern for each fault, it is possible to obtain a hydrogel structure partially having arbitrary physical characteristics.

また、第一の液体及び第二の液体を噴射するインクジェットヘッドに紫外(UV)光照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。   In addition, by placing an ultraviolet (UV) light irradiator adjacent to the inkjet head that ejects the first liquid and the second liquid, the time required for the smoothing process can be saved, and high-speed modeling is possible.

本発明で使用するハイドロゲル構造体は、第一の液体と第二の液体(希釈液)を組み合わせることにより、同一の材料を用いながら、組成比を変えることにより、硬度を任意に可変することができる。このため、インクジェット方式により造形の際、インクジェットヘッドを複数用い、両者の比率を変えることで、個人データに沿った血管の硬度分布を容易に設けることが可能である。   The hydrogel structure used in the present invention can vary the hardness arbitrarily by combining the first liquid and the second liquid (diluent) and changing the composition ratio while using the same material. Can do. For this reason, it is possible to easily provide the hardness distribution of the blood vessels along the personal data by using a plurality of ink jet heads and changing the ratio between them when modeling by the ink jet method.

前記ハイドロゲルは、水を多量に含む構成で人体の組成に極めて近く、質感も非常に近いものである。これを3Dプリントと組み合わせることは、血管モデルを形成する際には非常に有用なことである。   The hydrogel has a structure containing a large amount of water, is very close to the composition of the human body, and has a very close texture. Combining this with 3D printing is very useful when creating a blood vessel model.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、3Dプリント技術により作製することができるため、患者の患部データに基づき、この形状、物性を再現したモデルを形成することが可能である。このため、難手術前のシミュレーションに有用に用いることができる。
例えば、従来の手術(瘤部へのステント挿入)においては、X線画像から瘤部の形状を読み取り、適切な形状と思われるステントを術中に選択して、これを用いていた。しかし、これは医師(術者)の経験により行われるものであり、判断に時間がかかる場合や、最適なものを選択できなかったケースは多々あった。
瘤部の形状や物性に応じて、どの様な形状の部材(ステントなど)を選択すべきであるかという課題に関しては、術前に検討しておくことで、手術の成功率が高まることが期待できる。
Since the hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be produced by 3D printing technology, it is possible to form a model that reproduces this shape and physical properties based on the affected area data of the patient. . For this reason, it can be usefully used for simulation before difficult surgery.
For example, in a conventional operation (stent insertion into an aneurysm), the shape of the aneurysm is read from an X-ray image, and a stent that seems to have an appropriate shape is selected during the operation and used. However, this is performed based on the experience of a doctor (surgeon), and there are many cases in which it takes time to make a decision or an optimum one cannot be selected.
The problem of what kind of member (stent, etc.) should be selected according to the shape and physical properties of the aneurysm may increase the success rate of surgery by considering it before surgery. I can expect.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
なお、含水率、弾性率、最大内径の10点平均値、及び透過率は、以下のようにして測定した。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
The water content, elastic modulus, 10-point average value of maximum inner diameter, and transmittance were measured as follows.

(含水率)
前記含水率は、加熱乾燥式水分計(装置名:MS−70、株式会社エー・アンド・デイ製)を用いて測定した。
(Moisture content)
The moisture content was measured using a heat-drying moisture meter (device name: MS-70, manufactured by A & D Corporation).

(弾性率)
前記弾性率は、万能試験機(装置名:AG−I、株式会社島津製作所製)、ロードセル1kN、1kN用圧縮ジグを設け、30mm×30mm×8mmの形状に造形したサンプルを設置した。ロードセルに掛かる圧縮に対する応力をコンピュータに記録し、変位量に対する応力をプロットした。なお、弾性率は20%圧縮時の圧縮応力の傾きを示す。
(Elastic modulus)
For the elastic modulus, a universal testing machine (device name: AG-I, manufactured by Shimadzu Corporation), a compression jig for a load cell 1 kN, 1 kN, and a sample modeled in a shape of 30 mm × 30 mm × 8 mm were installed. The stress against compression applied to the load cell was recorded in a computer, and the stress against displacement was plotted. In addition, an elastic modulus shows the inclination of the compressive stress at the time of 20% compression.

(最大内径の10点平均値)
倒立金属顕微鏡(装置名:GX51、オリンパス株式会社製)を用いて、構造体の外径が同じである近接部分における最大内径を10点測定し、その平均値を求め、10点平均値とした。なお、前記ハイドロゲル構造体の外径が同じである近接部分において、前記最大内径を10点測定することができない場合は、測定できる点の平均値とした。前記外径は、倒立金属顕微鏡(装置名:GX51、オリンパス株式会社製)を用いて測定した。
(10 points average value of maximum inner diameter)
Using an inverted metal microscope (device name: GX51, manufactured by Olympus Co., Ltd.), the maximum inner diameter of the adjacent portion where the outer diameter of the structure is the same was measured at 10 points, the average value was obtained, and the 10-point average value was obtained. . In addition, in the adjacent part where the outer diameter of the said hydrogel structure is the same, when ten said maximum inner diameters cannot be measured, it was set as the average value of the point which can be measured. The outer diameter was measured using an inverted metal microscope (device name: GX51, manufactured by Olympus Corporation).

(透過率)
構造体を中空管の部分で長手方向に切り、平板状にして、波長400nm以上700nm以下の範囲の透過率を市販の分光光度計(装置名:UV−3100、株式会社島津製作所製、積分ユニット使用)にて測定した。
(Transmittance)
The structure is cut in the longitudinal direction at the hollow tube portion to form a flat plate, and the transmittance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm is measured with a commercially available spectrophotometer (device name: UV-3100, manufactured by Shimadzu Corporation, integration) Unit use).

(ハイドロゲル形成材料の調製例1)
<第一の液体A1の調製>
減圧脱気を30分間実施したイオン交換水(以下、「純水」とも称することがある)51.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)4]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)5.5質量部を少しずつ添加して撹拌した。更に、エチドロン酸(東京化成工業株式会社製)0.3質量部を加えて40℃にて2時間撹拌して分散液を作製した。
得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)16.8質量部、メチレンビスアクリルアミド(東京化成工業株式会社製)0.2質量部、及びN,N’−ジメチルアクリルアミド(KJケミカルズ株式会社製)3.0質量部を添加した。
更に、グリセリン(阪本薬品工業株式会社製)22.0質量、及びエマルゲンLS106(花王株式会社製)0.3質量部を添加した。次に、容器を遮光した後、Irgacure1173(BYK社製)0.5質量部、及びN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(東京化成工業株式会社製)0.4質量部を添加して、30分間撹拌混合した。次に、減圧脱気を10分間行った後、平均孔径が0.8μmであるシリンジフィルター(ADVANTEC社製)を用いてろ過を行うことにより、均質な第一の液体A1を得た。
(Preparation example 1 of hydrogel-forming material)
<Preparation of the first liquid A1>
While stirring 51.0 parts by mass of ion-exchanged water (hereinafter also referred to as “pure water”) subjected to vacuum degassing for 30 minutes, [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O as a layered clay mineral] Synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood) having a composition of 20 (OH) 4] Na - 0.66 was added little by little and stirred. Further, 0.3 parts by mass of etidronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred at 40 ° C. for 2 hours to prepare a dispersion.
16.8 parts by mass of acryloylmorpholine (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) and methylenebisacrylamide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were passed through an activated alumina column as a polymerizable monomer to remove the polymerization inhibitor. ) 0.2 parts by mass and 3.0 parts by mass of N, N′-dimethylacrylamide (manufactured by KJ Chemicals) were added.
Furthermore, 22.0 masses of glycerin (manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.) and 0.3 parts by mass of Emulgen LS106 (manufactured by Kao Corporation) were added. Next, after shading the container, 0.5 parts by mass of Irgacure 1173 (BYK) and 0.4 parts by mass of N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are added. The mixture was stirred for 30 minutes. Next, vacuum degassing was performed for 10 minutes, and then filtration was performed using a syringe filter (manufactured by ADVANTEC) having an average pore diameter of 0.8 μm to obtain a homogeneous first liquid A1.

(希釈材料の調製例1)
<第二の液体B1の調製>
ハイドロゲル形成材料の調製例1において、下記表1に示す組成に変更した以外は、ハイドロゲル形成材料の調製例1と同様にして、第二の液体B1を調製した。
(Dilution Material Preparation Example 1)
<Preparation of second liquid B1>
A second liquid B1 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 of the hydrogel-forming material except that the composition was changed to the composition shown in Table 1 below in Preparation Example 1 of the hydrogel-forming material.

なお、前記表1において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ株式会社製
・メチレンビスアクリルアミド:東京化成工業株式会社製
・N,N’−ジメチルアクリルアミド:KJケミカルズ株式会社製、単官能モノマー
・合成ヘクトライト:RockWood社製、商品名:ラポナイトXLG
・グリセリン:阪本薬品工業株式会社製
・エチドロン酸:東京化成工業株式会社製
・N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:東京化成工業株式会社製
・エマルゲンLS106:花王株式会社製
・Irgacure1173:BYK社製
In Table 1, the trade names of the components and the names of the manufacturing companies are as follows.
-Acryloylmorpholine: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.-Methylenebisacrylamide: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-N, N'-dimethylacrylamide: Monofunctional monomer manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.-Synthetic hectorite: manufactured by RockWood, Inc., trade name: LAPONITE XLG
-Glycerin: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.-Etidronic acid: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-Emulgen LS106: Kao Corporation-Irgacure 1173 : BYK company

(支持体(芯部)形成材料の調製例1)
<支持体形成材料1の調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製)55.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製)42.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製)3.0質量%を40℃にて調温して30分間撹拌し、混合溶解して支持体形成材料1を調製した。下記表2に組成を示す。
(Preparation Example 1 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of Support Forming Material 1>
1-dodecanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 55.0 parts by mass, stearyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 42.0 parts by mass, and Irgacure 819 (manufactured by BASF) 3.0 mass% at 40 ° C. The temperature was adjusted, stirred for 30 minutes, mixed and dissolved to prepare Support Forming Material 1. The composition is shown in Table 2 below.

なお、前記表2において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・ステアリルアクリレート:東京化成工業株式会社製
・1−ドデカノール:東京化成工業株式会社製
・Irgacure819:BASF社製
In Table 2, the trade names of the components and the names of the manufacturing companies are as follows.
Stearyl acrylate: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 1-Dodecanol: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Irgacure 819: manufactured by BASF Corporation

(参考例1〜2)
第一の液体A1、及び第二の液体B1を下記表3の体積比率にて混合して30mm×30mm×8mmの型に流し込み、紫外線照射機(装置名:SPOT CURE SP5−250DB、ウシオ電機株式会社製)を用いて硬化させた後、27℃下で12時間静置することにより、参考例1〜2の圧縮試験用のハイドロゲルサンプルを得た。得られたハイドロゲルサンプルの含水率、及び弾性率を測定した。結果を下記表3に示す。
(Reference Examples 1-2)
The first liquid A1 and the second liquid B1 are mixed at a volume ratio shown in Table 3 below, and poured into a 30 mm × 30 mm × 8 mm mold, and an ultraviolet irradiator (device name: SPOT CURE SP5-250DB, USHIO INC.) After being cured using a company-made), the mixture was allowed to stand at 27 ° C. for 12 hours to obtain hydrogel samples for compression tests of Reference Examples 1 and 2. The water content and elastic modulus of the obtained hydrogel sample were measured. The results are shown in Table 3 below.

(実施例1〜2)
図4に記載の造形装置を用いて、下記表4に示す体積比率にて、第一の液体A1及び第二の液体B1と支持体形成材料1(共に活性エネルギー線硬化型組成物)を吐出、紫外線にて硬化を繰り返して積層造形物を作製した。次に、該積層造形物を、50℃恒温槽に30分間静置し、支持体形成材料1の硬化物である支持体(柱状芯部)を液状化させることでこれを取り除き、さらに、50℃の温水で残った支持体(柱状芯部)を洗い流すことで、図1に示すような中空管形状を有するハイドロゲル構造体を得た。得られたハイドロゲル構造体は、いずれも血管壁の方が周囲の他のハイドロゲルと比べて硬い組成であった。これにカテーテルを挿入して質感を確認した結果、実際の血管と極めて近い質感であった。含水率及び弾性率は、参考例1と同様である。
(Examples 1-2)
Using the modeling apparatus shown in FIG. 4, the first liquid A1 and the second liquid B1 and the support-forming material 1 (both active energy ray-curable compositions) are discharged at the volume ratio shown in Table 4 below. Then, curing was repeated with ultraviolet rays to prepare a layered product. Next, the layered object is left in a constant temperature bath at 50 ° C. for 30 minutes, and the support (columnar core), which is a cured product of the support-forming material 1, is liquefied to remove it. By washing away the remaining support (columnar core) with hot water at 0 ° C., a hydrogel structure having a hollow tube shape as shown in FIG. 1 was obtained. All of the obtained hydrogel structures had a harder composition on the blood vessel wall than on other surrounding hydrogels. As a result of inserting a catheter into this and confirming the texture, the texture was very close to that of an actual blood vessel. The water content and elastic modulus are the same as in Reference Example 1.

(比較例1〜2)
実施例1において、下記表4に示すような体積比率に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。得られたハイドロゲル構造体にカテーテルを挿入して質感を確認したところ、実物とは異なる質感であった。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、比較例1が、血管壁として0.21MPa、他のハイドロゲルとして0.21MPa、比較例2が血管壁として0.02MPa、他のハイドロゲルとして0.02MPaであった。
(Comparative Examples 1-2)
In Example 1, a hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio was changed as shown in Table 4 below. When the texture was confirmed by inserting a catheter into the obtained hydrogel structure, the texture was different from the actual one. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. As a result, Comparative Example 1 was 0.21 MPa as the blood vessel wall, 0.21 MPa as the other hydrogel, Comparative Example 2 was 0.02 MPa as the blood vessel wall, and 0.02 MPa as the other hydrogel.

(比較例3)
支持体(柱状芯部)をSUP706(ストラタシス社製)で構成し、血管壁部、本体部をTangoBlack(ストラタシス社製)で構成した以外は、実施例1と同様にして、造形物を得た。得られた造形物を12時間水に浸漬し、支持体形成材料を除去して構造体を得た。
得られた構造体にカテーテルを挿入して質感を確認したところ、血管は非常に硬く、引っ掛かり、実物とは程遠い質感であった。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、血管壁及び他のハイドロゲルともに、それぞれ、2.0MPaであった。
(Comparative Example 3)
A shaped article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the support (columnar core) was composed of SUP706 (Stratasys) and the blood vessel wall and main body were composed of TangoBlack (Stratasis). . The obtained model was immersed in water for 12 hours, and the support-forming material was removed to obtain a structure.
When the texture was confirmed by inserting a catheter into the obtained structure, the blood vessel was very hard, caught, and far from the real thing. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. The result was 2.0 MPa for both the vascular wall and other hydrogels.

次に、以下のようにして、「質感」を評価した。結果を下記表4に示す。   Next, “texture” was evaluated as follows. The results are shown in Table 4 below.

(質感)
得られたハイドロゲル構造体を、医師によるカテーテル挿入評価に供し、カテーテル(商品名:エシュロン10、COVIDIEN社製)の挿入の質感を、下記評価基準に基づいて、「質感」を評価した。
−評価基準−
○:実際の血管と極めて近い質感であり、カテーテル挿入練習に好ましく使用できるレベルである
△:実際の血管とは異なる質感であるが、カテーテル挿入練習に使用できるレベルである
×:実際の血管とは程遠い質感であり、カテーテル挿入練習に使用できないレベルである
(Texture)
The obtained hydrogel structure was subjected to catheter insertion evaluation by a doctor, and the texture of the insertion of the catheter (trade name: Echelon 10, manufactured by COVIDEN) was evaluated based on the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
○: The texture is very close to that of an actual blood vessel, and is a level that can be preferably used for catheter insertion practice. Δ: The texture is different from that of an actual blood vessel, but is a level that can be used for practice of catheter insertion. Is a distant texture that cannot be used for catheter insertion practice

(実施例3)
実施例1と同様にして得たハイドロゲル構造体をガラス製の容器に内蔵した。カテーテル挿入に際する質感は変わらず、取扱性が向上した。
(Example 3)
The hydrogel structure obtained in the same manner as in Example 1 was incorporated in a glass container. The feel of the catheter during insertion has not changed, and handling has been improved.

(実施例4)
実施例1と同様にして得たハイドロゲル構造体をポリカーボネート樹脂製の容器に内蔵した。カテーテル挿入に際する質感は変わらず、取扱性が向上した。
Example 4
The hydrogel structure obtained in the same manner as in Example 1 was built in a container made of polycarbonate resin. The feel of the catheter during insertion has not changed, and handling has been improved.

次に、以下のようにして、「保存性」を評価した。   Next, “preservability” was evaluated as follows.

(保存性)
実施例1、実施例3、及び実施例4において作製したハイドロゲル構造体を用いて、そのままの状態にて大気下(25℃、55%RH)にて3日間保存した。
その結果、実施例1のハイドロゲル構造体は表面が若干乾燥して硬度が上がったが、実施例3及び4の構造体は全く変化が認められなかった。
(Storability)
Using the hydrogel structures produced in Example 1, Example 3, and Example 4, the product was stored for 3 days under atmospheric conditions (25 ° C., 55% RH).
As a result, the surface of the hydrogel structure of Example 1 was slightly dried and the hardness increased, but no change was observed in the structures of Examples 3 and 4.

(ハイドロゲル形成材料の調製例2)
<第一の液体A2の調製>
以下、減圧脱気を30分間実施したイオン交換水を純水とする。
まず、純水60.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(商品名:ラポナイトXLG、RockWood社製)を合計6.0質量部となるように少しずつ添加し、撹拌して分散液を作製した。次に、合成ヘクトライトの分散剤としてエチドロン酸0.3質量部を添加した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)22.0質量部、メチレンビスアクリルアミド(有機架橋剤、東京化成工業株式会社製)0.2質量部、乾燥防止剤としてグリセリン10.2質量部、及びエマルゲンLS106(花王株式会社製)0.3質量部を添加して混合した。
次に、重合促進剤としてN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン0.4質量部を添加した後に重合開始剤としてIrgacure184(BASF社製)0.6質量部を添加して撹拌混合した。
撹拌混合の後、減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行うことで、不純物等を除去し、均質な第一の液体A2を得た。下記表5に組成を示す。
(Preparation example 2 of hydrogel-forming material)
<Preparation of the first liquid A2>
Hereinafter, deionized water that has been degassed for 30 minutes is referred to as pure water.
First, synthetic hectorite having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na 0.66 as a layered clay mineral while stirring 60.0 parts by mass of pure water (product) Name: Laponite XLG, manufactured by Rockwood) was added little by little to a total of 6.0 parts by mass, and stirred to prepare a dispersion. Next, 0.3 parts by mass of etidronic acid was added as a dispersant for synthetic hectorite.
Next, 22.0 parts by mass of acryloylmorpholine (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) obtained by passing an activated alumina column through the activated alumina column and removing the polymerization inhibitor as a polymerizable monomer, and methylenebisacrylamide (organic crosslinking agent) were obtained. 0.22 parts by mass, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 10.2 parts by mass of glycerin as a drying inhibitor, and 0.3 parts by mass of Emulgen LS106 (manufactured by Kao Corporation) were added and mixed.
Next, after adding 0.4 parts by mass of N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine as a polymerization accelerator, 0.6 parts by mass of Irgacure 184 (manufactured by BASF) is added and stirred and mixed. did.
After stirring and mixing, vacuum degassing was performed for 10 minutes. Subsequently, by performing filtration, impurities and the like were removed to obtain a homogeneous first liquid A2. The composition is shown in Table 5 below.

(希釈材料の調製例2)
<第二の液体B2の調製>
ハイドロゲル形成材料の調製例2において、下記表5に示す組成に変更した以外は、ハイドロゲル形成材料の調製例2と同様にして、第二の液体B2を得た。
(Dilution Material Preparation Example 2)
<Preparation of second liquid B2>
A second liquid B2 was obtained in the same manner as in Preparation Example 2 of the hydrogel-forming material, except that the composition was changed to the composition shown in Table 5 below in Preparation Example 2 of the hydrogel-forming material.

なお、前記表5において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ株式会社製
・メチレンビスアクリルアミド:東京化成工業株式会社製
・合成ヘクトライト::RockWood社製、商品名:ラポナイトXLG
・グリセリン:阪本薬品工業株式会社製
・エチドロン酸:東京化成工業株式会社製
・N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:東京化成工業株式会社製
・エマルゲンLS106:花王株式会社製
・Irgacure184:BASF社製
In Table 5, the trade names of the components and the names of the manufacturing companies are as follows.
・ Acryloyl morpholine: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd. ・ methylene bisacrylamide: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ Synthetic hectorite: manufactured by RockWood Co., Ltd., trade name: LAPONITE XLG
-Glycerin: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.-Etidronic acid: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-Emulgen LS106: Kao Corporation-Irgacure 184 : BASF made

(参考例3〜5)
ハイドロゲル形成材料として、第一の液体A2、及び第二の液体B2を下記表6の体積比率にて混合して30mm×30mm×8mmの型に流し込み、紫外線照射機(装置名:SPOT CURE SP5−250DB、ウシオ電機株式会社製)を用いて硬化させた後、27℃下で12時間静置することにより、参考例3〜5の圧縮試験用のハイドロゲルサンプルを得た。得られたハイドロゲルサンプルの含水率、及び弾性率を測定した。結果を下記表6に示す。
(Reference Examples 3-5)
As a hydrogel-forming material, the first liquid A2 and the second liquid B2 are mixed at a volume ratio shown in Table 6 below and poured into a 30 mm × 30 mm × 8 mm mold, and an ultraviolet irradiator (device name: SPOT CURE SP5). -250DB, manufactured by Ushio Electric Co., Ltd.), and then allowed to stand at 27 ° C. for 12 hours to obtain hydrogel samples for compression tests of Reference Examples 3 to 5. The water content and elastic modulus of the obtained hydrogel sample were measured. The results are shown in Table 6 below.

前記表6の結果から、参考例3〜5は、第一の液体と第二の液体の体積比率を調整することにより所定の強度(圧縮応力、弾性率)と含水率を設定できることが分かった。   From the results of Table 6, it was found that Reference Examples 3 to 5 can set a predetermined strength (compression stress, elastic modulus) and moisture content by adjusting the volume ratio of the first liquid and the second liquid. .

(支持体(芯部)形成材料の調製例2)
<支持体形成材料2の調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製)50.0質量部、アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)46.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製)4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料2を調製した。下記表7に組成を示す。
(Preparation Example 2 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of Support Forming Material 2>
10.0 Dodecanol (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 50.0 parts by mass, acryloylmorpholine (KJ Chemicals Co., Ltd.) 46.0 parts by mass, and Irgacure 819 (BASF Co., Ltd.) 4.0 parts by mass are mixed and dissolved. Thus, a support forming material 2 was prepared. The composition is shown in Table 7 below.

(実施例5)
図4に記載の造形装置を用いて、下記表8に示す体積比率にて、第一の液体A2及び第二の液体B2と支持体形成材料2(共に活性エネルギー線硬化型組成物)を吐出、紫外線にて硬化を繰り返して積層造形物を作製した。次に、該積層造形物を、50℃恒温槽に30分間静置し、支持体形成材料2の硬化物である支持体(柱状芯部)を液状化させることでこれを取り除き、さらに、50℃の温水で残った支持体(柱状芯部)を洗い流すことで、図2に示すような中空管形状を有するハイドロゲル構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表8及び9に示す。
(Example 5)
Using the modeling apparatus shown in FIG. 4, the first liquid A2 and the second liquid B2 and the support forming material 2 (both active energy ray-curable compositions) are discharged at the volume ratio shown in Table 8 below. Then, curing was repeated with ultraviolet rays to prepare a layered product. Next, the layered product is allowed to stand in a 50 ° C. constant temperature bath for 30 minutes to remove the support (columnar core), which is a cured product of the support-forming material 2, by liquefying, and further, 50 The hydrogel structure having a hollow tube shape as shown in FIG. 2 was obtained by washing away the support (columnar core) remaining in the hot water at 0 ° C. In the same manner as in Example 1, the elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest portion, and the transmittance were measured. The results are shown in Tables 8 and 9 below.

(実施例6)
実施例5において、下記表8に示す体積比率に変更した以外は、実施例5と同様にして、図2に示すような瘤部を有する構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表8及び9に示す。
(Example 6)
In Example 5, except having changed into the volume ratio shown in following Table 8, it carried out similarly to Example 5, and obtained the structure which has a knob part as shown in FIG. In the same manner as in Example 1, the elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest portion, and the transmittance were measured. The results are shown in Tables 8 and 9 below.

(比較例4〜5)
実施例5において、下記表8に示す各体積比率に変更した以外は、実施例5と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表8及び9に示す。
(Comparative Examples 4-5)
In Example 5, the hydrogel structure was obtained like Example 5 except having changed into each volume ratio shown in Table 8 below. In the same manner as in Example 1, the elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest portion, and the transmittance were measured. The results are shown in Tables 8 and 9 below.

(比較例6)
支持体(柱状芯部)をSUP706(ストラタシス社製)で構成し、他のハイドロゲル、血管壁部、及び瘤部をTangoBlack(ストラタシス社製)で構成した以外は、実施例5と同様にして、造形物を得た。得られた造形物を12時間水に浸漬し、支持体形成材料を除去して構造体を得た。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、それぞれ、2.0MPaであった。
(Comparative Example 6)
Except that the support (columnar core) was made of SUP706 (Stratasys) and the other hydrogel, blood vessel wall, and aneurysm were made of TangoBlack (Stratasis), the same as Example 5. I got a model. The obtained model was immersed in water for 12 hours, and the support-forming material was removed to obtain a structure. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. The result was 2.0 MPa, respectively.

次に、以下のようにして、「質感」を評価した。結果を下記表9に示す。   Next, “texture” was evaluated as follows. The results are shown in Table 9 below.

(質感)
得られたハイドロゲル構造体を、医師によるカテーテル挿入評価に供し、カテーテル(商品名:エシュロン10、COVIDIEN社製)の挿入の質感を、下記評価基準に基づいて、「質感」を評価した。
−評価基準−
○:実際の血管と極めて近い質感である
×:実際の血管とは程遠い質感である
(Texture)
The obtained hydrogel structure was subjected to catheter insertion evaluation by a doctor, and the texture of the insertion of the catheter (trade name: Echelon 10, manufactured by COVIDEN) was evaluated based on the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
○: The texture is very close to the actual blood vessel ×: The texture is far from the actual blood vessel

実施例5は、瘤部は、実際の瘤部と近い質感を再現することができ、実際の血管と極めて近い質感を再現することができた。
実施例6は、血管壁部は周辺の部分と同じ程度の硬さであったが、血管壁の硬さが低いマウスと同等の硬さの質感を再現することができた。
比較例4〜6は、血管は非常に硬く、引っ掛かり、実物とは程遠い質感であった。
In Example 5, the texture of the aneurysm was able to reproduce the texture close to that of the actual aneurysm, and the texture very close to that of the actual blood vessel could be reproduced.
In Example 6, the blood vessel wall portion had the same degree of hardness as the surrounding portion, but the texture of the same hardness as that of the mouse having a low blood vessel wall hardness could be reproduced.
In Comparative Examples 4 to 6, the blood vessels were very hard, caught, and had a texture far from the real thing.

以上の結果から、実施例のように、ハイドロゲル構造体により構成され、部分的に硬さと含水率の調整された血管モデルは、質感が非常に実物に近似した、術前シミュレーション及び血管カテーテル挿入練習に適していることが明らかになった。   From the above results, as in the example, the blood vessel model constituted by the hydrogel structure and partially adjusted in hardness and moisture content is pre-operative simulation and blood vessel catheter insertion in which the texture is very close to the real thing. It became clear that it was suitable for practice.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 水及びポリマーを含み、
中空管形状を有し、
下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするハイドロゲル構造体である。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
<2> 前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体の含水率が、前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの含水率よりも低い前記<1>に記載のハイドロゲル構造体である。
<3> 前記中空管形状における一の部位の弾性率をX(MPa)とし、前記一の部位に隣接する他の部位の弾性率をY(MPa)としたとき、弾性率変化の絶対値(|X−Y|)が0.1MPa以上である前記<1>から<2>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<4> 前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体における弾性率が、0.1MPa以上0.5MPa以下であり、
前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルにおける弾性率が、0.005MPa以上0.1MPa以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<5> 可視光領域における透過率が80%以上である前記<1>から<4>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<6> 前記ハイドロゲル構造体の少なくとも一部における、最大内径の10点平均値が1.0mm以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<7> 鉱物をさらに含み、
前記ポリマーと前記鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造中に、前記水が包含されているハイドロゲルを含む前記<1>から<6>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<8> 水溶性有機溶媒をさらに含有する前記<1>から<7>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなることを特徴とする血管モデルである。
<10> 前記<1>から<8>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状であることを特徴とする臓器モデルである。
<11> 前記<9>に記載の血管モデル、及び前記<10>に記載の臓器モデルの少なくともいずれかと、
カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有することを特徴とする手技練習具である。
<12> 中空管形状を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、
芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、第一のハイドロゲル及び前記第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲルにより覆い管状部を形成した後、前記柱状芯部を除去することを特徴とするハイドロゲル構造体の製造方法である。
<13> 下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすハイドロゲル構造体を製造する前記<12>に記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
<14> 前記柱状芯部、及び前記管状部の形成を積層造形法により行う前記<12>から<13>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<15> 前記芯部形成材料、及び第一の液体が共に活性エネルギー線硬化型組成物である前記<12>から<14>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<16> 前記柱状芯部が熱により液状化することで除去される前記<12>から<15>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<17> 前記柱状芯部の除去の際、前記管状部に対し不溶性の溶剤を用いる前記<12>から<15>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<18> 前記第一の液体が、鉱物をさらに含有する前記<15>から<17>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<19> 前記第一の液体が、有機溶媒をさらに含有する前記<15>から<18>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<20> 前記有機溶媒が、水溶性有機溶媒である前記<19>に記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> including water and polymer,
Has a hollow tube shape,
It is a hydrogel structure characterized by satisfying at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. <2> The water content of the hydrogel structure having the hollow tube shape formed by the hydrogel is lower than the water content of the hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure. It is a hydrogel structure as described in above.
<3> When the elastic modulus of one part in the hollow tube shape is X (MPa) and the elastic modulus of another part adjacent to the one part is Y (MPa), the absolute value of the elastic modulus change The hydrogel structure according to any one of <1> to <2>, wherein (| X−Y |) is 0.1 MPa or more.
<4> The elastic modulus of the hydrogel structure having the hollow tube shape is 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less,
The hydrogel structure according to any one of <1> to <3>, wherein an elastic modulus in a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure is 0.005 MPa to 0.1 MPa.
<5> The hydrogel structure according to any one of <1> to <4>, wherein transmittance in a visible light region is 80% or more.
<6> The hydrogel structure according to any one of <1> to <5>, wherein a 10-point average value of maximum inner diameters in at least a part of the hydrogel structure is 1.0 mm or less.
<7> Further containing minerals,
The hydrogel structure according to any one of <1> to <6>, including a hydrogel in which the water is included in a three-dimensional network structure formed by combining the polymer and the mineral. is there.
<8> The hydrogel structure according to any one of <1> to <7>, further including a water-soluble organic solvent.
<9> A blood vessel model comprising the hydrogel structure according to any one of <1> to <8>.
<10> An organ model comprising the hydrogel structure according to any one of <1> to <8>, wherein the outer shape is a shape imitating an organ shape.
<11> At least one of the blood vessel model according to <9> and the organ model according to <10>,
A technique practice tool comprising: a catheter and / or an endoscope.
<12> A method for producing a hydrogel structure having a hollow tube shape,
A columnar core portion is formed using a core portion forming material, and the tubular core portion is covered with a second hydrogel having an elastic modulus different from that of the first hydrogel and the first hydrogel. After the formation, the columnar core part is removed.
<13> The method for producing a hydrogel structure according to <12>, wherein a hydrogel structure satisfying at least one of the following (1) to (2) is produced.
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. <14> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <12> to <13>, wherein the <14> columnar core portion and the tubular portion are formed by a layered manufacturing method. .
<15> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <12> to <14>, wherein the core forming material and the first liquid are both active energy ray-curable compositions.
<16> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <12> to <15>, wherein the columnar core is removed by liquefaction by heat.
<17> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <12> to <15>, wherein a solvent insoluble in the tubular portion is used when removing the columnar core portion.
<18> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <15> to <17>, wherein the first liquid further contains a mineral.
<19> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <15> to <18>, wherein the first liquid further contains an organic solvent.
<20> The method for producing a hydrogel structure according to <19>, wherein the organic solvent is a water-soluble organic solvent.

前記<1>から<8>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体、前記<9>に記載の血管モデル、前記<10>に記載の臓器モデル、前記<11>に記載の手技練習具、及び前記<12>から<20>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。   The hydrogel structure according to any one of <1> to <8>, the blood vessel model according to <9>, the organ model according to <10>, the technique training tool according to <11>, And according to the method for producing a hydrogel structure according to any one of <12> to <20>, the conventional problems can be solved and the object of the present invention can be achieved.

10 立体造形装置
11、12 ヘッドユニット
13 UV照射機
14 造形物支持基板
15 ステージ
16 平滑化部材
17 造形体
18 支持体(サポート材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Three-dimensional modeling apparatus 11, 12 Head unit 13 UV irradiation machine 14 Modeling object support substrate 15 Stage 16 Smoothing member 17 Modeling body 18 Support body (support material)

特開2015−69054号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-69054 特開2015−219371号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-219371 特開2012−189909号公報JP 2012-189909 A 特開2009−273508号公報JP 2009-273508 A 特許第3613568号公報Japanese Patent No. 361568

Claims (16)

水及びポリマーを含み、
中空管形状を有し、
下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするハイドロゲル構造体。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲルとは異なる弾性率を有するハイドロゲルに接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
Including water and polymer,
Has a hollow tube shape,
A hydrogel structure characterized by satisfying at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel constituting the hollow tube. (2) At least two types of the hollow tube shape having different elastic moduli. Formed by hydrogel
前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体の含水率が、前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの含水率よりも低い請求項1に記載のハイドロゲル構造体。   The hydrogel structure according to claim 1, wherein the water content of the hydrogel structure having the hollow tube shape is lower than the water content of a hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure. 前記中空管形状における一の部位の弾性率をX(MPa)とし、前記一の部位に隣接する他の部位の弾性率をY(MPa)としたとき、弾性率変化の絶対値(|X−Y|)が0.1MPa以上である請求項1から2のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。   When the elastic modulus of one part in the hollow tube shape is X (MPa) and the elastic modulus of another part adjacent to the one part is Y (MPa), the absolute value (| X The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 2, wherein -Y |) is 0.1 MPa or more. 前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体における弾性率が、0.1MPa以上0.5MPa以下であり、
前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルにおける弾性率が、0.005MPa以上0.1MPa以下である請求項1から3のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。
The elastic modulus in the hydrogel structure having the hollow tube shape is 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less,
The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 3, wherein an elastic modulus of the hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure is 0.005 MPa or more and 0.1 MPa or less.
可視光領域における透過率が80%以上である請求項1から4のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。   The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmittance in the visible light region is 80% or more. 前記ハイドロゲル構造体の少なくとも一部における、最大内径の10点平均値が1.0mm以下である請求項1から5のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。   The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 5, wherein an average value of 10 points of the maximum inner diameter in at least a part of the hydrogel structure is 1.0 mm or less. 鉱物をさらに含み、
前記ポリマーと前記鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造中に、前記水が包含されているハイドロゲルを含む請求項1から6のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。
Further containing minerals,
The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 6, comprising a hydrogel in which the water is included in a three-dimensional network structure formed by combining the polymer and the mineral.
水溶性有機溶媒をさらに含有する請求項1から7のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。   The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 7, further comprising a water-soluble organic solvent. 請求項1から8のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなることを特徴とする血管モデル。   A blood vessel model comprising the hydrogel structure according to any one of claims 1 to 8. 請求項1から9のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状であることを特徴とする臓器モデル。   An organ model comprising the hydrogel structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the outer shape is a shape imitating an organ shape. 請求項9に記載の血管モデル、及び請求項10に記載の臓器モデルの少なくともいずれかと、
カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有することを特徴とする手技練習具。
At least one of the blood vessel model according to claim 9 and the organ model according to claim 10;
A technique practice tool comprising at least one of a catheter and an endoscope.
中空管形状を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、
芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、第一のハイドロゲル及び前記第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲルにより覆い管状部を形成した後、前記柱状芯部を除去することを特徴とするハイドロゲル構造体の製造方法。
A method for producing a hydrogel structure having a hollow tube shape,
A columnar core portion is formed using a core portion forming material, and the tubular core portion is covered with a second hydrogel having an elastic modulus different from that of the first hydrogel and the first hydrogel. After forming, the columnar core part is removed, and the manufacturing method of the hydrogel structure characterized by the above-mentioned.
前記柱状芯部、及び前記管状部の形成を積層造形法により行う請求項12に記載のハイドロゲル構造体の製造方法。   The method for producing a hydrogel structure according to claim 12, wherein the columnar core part and the tubular part are formed by a layered manufacturing method. 前記芯部形成材料、及び第一の液体が共に活性エネルギー線硬化型組成物である請求項12から13のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法。   The method for producing a hydrogel structure according to any one of claims 12 to 13, wherein the core portion forming material and the first liquid are both active energy ray-curable compositions. 前記柱状芯部が熱により液状化することで除去される請求項12から14のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法。   The method for producing a hydrogel structure according to claim 12, wherein the columnar core is removed by liquefaction by heat. 前記柱状芯部の除去の際、前記管状部に対し不溶性の溶剤を用いる請求項12から14のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法。   The method for producing a hydrogel structure according to any one of claims 12 to 14, wherein a solvent insoluble in the tubular portion is used when removing the columnar core portion.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018178069A (en) * 2016-08-31 2018-11-15 株式会社リコー Hydrogel structure, production method therefor, active energy ray-curable liquid composition, and use
JP2021177227A (en) * 2020-05-09 2021-11-11 有限会社スワニー Manufacturing method of simulated blood vessel
JP2022026933A (en) * 2020-07-31 2022-02-10 株式会社リコー Composition for hydrogel solid molding, molding method of hydrogel solid molded article and composition set for hydrogel solid molding
WO2022030398A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Ricoh Company, Ltd. Three-dimensional object, training system, three-dimensional object producing method, and method for evaluating accuracy of three-dimensional object
JP7490269B1 (en) 2023-04-21 2024-05-27 株式会社ナースあい Injection training device with simulated blood vessel and medical catheter intubation training device with simulated blood vessel

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006113520A (en) * 2003-10-16 2006-04-27 Fukuda Toshio Stress observing apparatus
JP2008070847A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Seiichi Ikeda Catheter operation simulator
JP2012189909A (en) * 2011-03-11 2012-10-04 Asahi Intecc Co Ltd Vascular lesion model
JP2014151524A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 Tokai Univ Three-dimensional structure having hollow part and method for producing the same
JP2015138192A (en) * 2014-01-23 2015-07-30 株式会社リコー Organ model for manipulation training
JP2016078437A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社リコー Liquid for stereoscopic molding, liquid set for stereoscopic molding, method for producing stereoscopic molding and stereoscopic molding

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006113520A (en) * 2003-10-16 2006-04-27 Fukuda Toshio Stress observing apparatus
JP2008070847A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Seiichi Ikeda Catheter operation simulator
JP2012189909A (en) * 2011-03-11 2012-10-04 Asahi Intecc Co Ltd Vascular lesion model
JP2014151524A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 Tokai Univ Three-dimensional structure having hollow part and method for producing the same
JP2015138192A (en) * 2014-01-23 2015-07-30 株式会社リコー Organ model for manipulation training
JP2016078437A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社リコー Liquid for stereoscopic molding, liquid set for stereoscopic molding, method for producing stereoscopic molding and stereoscopic molding

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018178069A (en) * 2016-08-31 2018-11-15 株式会社リコー Hydrogel structure, production method therefor, active energy ray-curable liquid composition, and use
JP2021177227A (en) * 2020-05-09 2021-11-11 有限会社スワニー Manufacturing method of simulated blood vessel
JP7458628B2 (en) 2020-05-09 2024-04-01 有限会社スワニー Manufacturing method of simulated blood vessels
JP2022026933A (en) * 2020-07-31 2022-02-10 株式会社リコー Composition for hydrogel solid molding, molding method of hydrogel solid molded article and composition set for hydrogel solid molding
JP7466840B2 (en) 2020-07-31 2024-04-15 株式会社リコー Hydrogel composition for three-dimensional modeling, method for modeling three-dimensional object using hydrogel, and composition set for three-dimensional modeling using hydrogel
WO2022030398A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Ricoh Company, Ltd. Three-dimensional object, training system, three-dimensional object producing method, and method for evaluating accuracy of three-dimensional object
JP7490269B1 (en) 2023-04-21 2024-05-27 株式会社ナースあい Injection training device with simulated blood vessel and medical catheter intubation training device with simulated blood vessel

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