JP6610864B2 - Laminated shaped object, organ model and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は積層造形物、臓器モデル、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a layered object, an organ model, and a manufacturing method thereof.

従来より、外科手術等の手技練習用にはシリコーン、ウレタンエラストマー、スチレンエラストマー等で製造された臓器モデルが提案されている(例えば、特許文献1参照)。患者の述後の回復の良否及びQOL向上のためにも、外科医と補助スタッフの手技レベルを一定水準以上に向上することが求められている。そのためにも、より人間の臓器に触感や、超音波メス、電気メス等の手術デバイスの使用感の類似した臓器モデルを提供することが求められている。しかし、現在普及している擬似モデルは触感や内部構造が実物とは程遠いものである。   Conventionally, an organ model made of silicone, urethane elastomer, styrene elastomer or the like has been proposed for practicing procedures such as surgery (see, for example, Patent Document 1). In order to improve the quality of recovery after the patient's statement and to improve the QOL, it is required to improve the skill level of surgeons and auxiliary staff to a certain level or more. For this purpose, it is required to provide an organ model that is more similar to the tactile sensation of human organs and the usability of surgical devices such as ultrasonic scalpels and electric scalpels. However, the currently popular pseudo model is far from the actual tactile sensation and internal structure.

このため、より実物に近い臓器を用いて練習する必要があり、ウェットラボと呼ばれるミニブタを用いた動物実験による手術トレーニングが行われている。しかし、前記ウェットラボの場合もミニブタでは人間の臓器とは異なる部位もあった。また、練習のために適切な疾患を持ったミニブタを提供することは困難であった。更に、ミニブタを生育、鮮度を維持管理できる環境は非常に高価であり、練習のために何度もウェットラボを開催することは現実的に困難であった。
したがって、外科医の手技能力を向上するために形状だけでなく触感、切れ味等の質感についても忠実に再現した臓器モデルが必須であった。
For this reason, it is necessary to practice using an organ closer to the real thing, and surgical training by animal experiments using a minipig called a wet laboratory is performed. However, even in the case of the wet lab, there were parts that were different from human organs in the minipigs. It has also been difficult to provide minipigs with appropriate disease for practice. Furthermore, the environment in which minipigs can grow and maintain freshness is very expensive, and it was practically difficult to hold a wet lab many times for practice.
Therefore, an organ model that faithfully reproduces not only the shape but also the texture such as tactile sensation and sharpness is indispensable in order to improve the surgeon's skill.

一方、実際の手術に際して患者本人の臓器を忠実に再現された臓器モデルがあれば、術前に手術計画を立案する際に実際にこれを切ったり、縫合したりするシミュレーションが可能になり、難易度の高い腫瘍摘出手術などの成功率を向上することが可能となる。
また、質感を再現することを目的とした臓器モデルとしては、ポリビニルアルコールを主体とする材料が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
On the other hand, if there is an organ model that faithfully reproduces the patient's organ during actual surgery, it is possible to simulate cutting and suturing when planning an operation before surgery. It is possible to improve the success rate of high-grade tumor extraction surgery.
As an organ model for reproducing the texture, a material mainly composed of polyvinyl alcohol has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、水を三次元網目構造中に含有するハイドロゲルが知られている(例えば、特許文献3参照)。このゲルは力学特性が比較的良好なことから、臓器モデルを含むソフトマテリアル、積層造形物への適用が期待できる。   Moreover, the hydrogel which contains water in the three-dimensional network structure is known (for example, refer patent document 3). Since this gel has relatively good mechanical properties, it can be expected to be applied to soft materials including organ models and layered objects.

従来のポリビニルを用いた立体造形モデルは、実物の臓器に比較して比較的硬く、血管や腫瘍部分等の内部構造(内包物)を忠実に再現することができていなかった。また、乾燥して収縮するため、乾燥しないように保存状態が限定されていた。
また、ハイドロゲルを用いた立体造形モデルは高い吸水性を示すが、逆に積層造形物としては、水の脱離(乾燥性)が課題になり、これを解決する必要がある。
A conventional three-dimensional modeling model using polyvinyl is relatively hard as compared with a real organ, and has not been able to faithfully reproduce internal structures (inclusions) such as blood vessels and tumor parts. Moreover, since it shrinks by drying, the storage state was limited so as not to dry.
In addition, a three-dimensional model using hydrogel exhibits high water absorption, but conversely, as a layered model, water desorption (dryability) becomes a problem, and this needs to be solved.

更に、応用例としての臓器モデルの場合には、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であり、保存安定性が付与された手技練習用臓器モデルの提供が望まれている。   Furthermore, in the case of an organ model as an application example, the internal structure of blood vessels and diseased parts can be faithfully reproduced, the tactile feel and sharpness of the organ are very close to the desired organ, and incision with a surgical scalpel is possible Therefore, it is desired to provide an organ model for procedure practice imparted with storage stability.

そこで、本発明は保存安定性を付与した積層造形物を提供することを目的とする。
また、本発明は、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能な積層造形物を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a layered object having storage stability.
In addition, the present invention provides a layered object that can faithfully reproduce the internal structure of blood vessels, diseased parts, and the like, is very close to the desired organ, and has an incision with a surgical knife. For the purpose.

前記課題を解決するための手段としての本発明の積層造形物は、有機ポリマーと鉱物とを含むハイドロゲルで構成された積層造形物であって、温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率が20質量%以下であることを特徴とする積層造形物、である。   The layered object of the present invention as a means for solving the above problems is a layered object composed of a hydrogel containing an organic polymer and a mineral, and is one in an environment of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50% RH. A layered object having a mass reduction rate of 20% by mass or less due to evaporation after standing for a week.

本発明によると、保存安定性の優れた積層造形物を提供することが出来る。
更に血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能な積層造形物を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a layered object having excellent storage stability.
Furthermore, it is possible to provide a layered object that can faithfully reproduce internal structures such as blood vessels and diseased parts, is very close to the desired organ, and can be cut with a surgical knife.

積層造形物の代表例である臓器モデル(肝臓)の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the organ model (liver) which is a representative example of a layered product. 本発明の積層造形物を造形するための3Dプリンターの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the 3D printer for modeling the laminate-molded article of this invention.

本発明の対象とする積層造形物には種々の用途がある。特に、ハイドロゲルの特徴を活かし、80%圧縮時の応力が0.01〜5.0MPaである積層造形物は、ソフトマテリアルとして有用な材料であり、特に臓器モデルとして適している。また、本発明の積層造形物は、靴のインソールや滑り防止用のグリップなどの用途もある。これらは、ハイドロゲルの特徴を活かし、かつ欠点を改良したものである。
以下の説明においては、その応用例の一つであるソフトマテリアル、より詳細には臓器モデルの例について本発明を説明する。
The layered object that is the subject of the present invention has various uses. In particular, a layered product having a stress of 0.01 to 5.0 MPa at 80% compression utilizing the characteristics of hydrogel is a material useful as a soft material and is particularly suitable as an organ model. The layered object of the present invention also has uses such as a shoe insole and a grip for preventing slipping. These take advantage of the characteristics of hydrogel and improve the defects.
In the following description, the present invention will be described with reference to a soft material that is one of its application examples, and more specifically, an example of an organ model.

(臓器モデル)
本発明の臓器モデルは、有機ポリマーと、鉱物、好ましくは層状粘土鉱物が複合化したハイドロゲルを含み、更に好ましくは保湿剤を10〜90質量%含む。更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
(Organ model)
The organ model of the present invention includes a hydrogel in which an organic polymer and a mineral, preferably a layered clay mineral, are combined, and more preferably 10 to 90% by mass of a humectant. Further, it contains other components as required.

前記臓器モデルは、機械的強度を保持し、弾力を臓器と同等にするために、有機ポリマーと鉱物を含むことが必要であり、重合性モノマーと、鉱物を含むハイドロゲル前駆体液を用いることにより作製することができる。   The organ model needs to contain an organic polymer and a mineral in order to maintain mechanical strength and make the elasticity equal to that of the organ. By using a polymerizable monomer and a hydrogel precursor solution containing a mineral, Can be produced.

前記臓器モデルは、有機ポリマーと、鉱物が複合化したハイドロゲルを含むことが必要である。
この場合、前記有機ポリマーと前記鉱物との含有比率を変更することによって、適切な硬さ、粘弾性等の臓器情報を忠実に再現することが可能となる。即ち、有機ポリマーと、鉱物が複合化して形成された三次元網目構造の中に、水が包含されている有機−無機複合ハイドロゲルを含むことにより、機械的強度を保持し、弾力を臓器と同等にすることができる。また、前記有機−無機複合ハイドロゲルは、前記構成を有することにより、伸張性が向上する。更に、臓器と同等の触感が得られ、手術用メス等による切れ味が所望の臓器と極めて近くなる。
The organ model needs to include a hydrogel in which an organic polymer and a mineral are combined.
In this case, by changing the content ratio between the organic polymer and the mineral, it is possible to faithfully reproduce organ information such as appropriate hardness and viscoelasticity. That is, by including an organic-inorganic composite hydrogel containing water in a three-dimensional network structure formed by combining an organic polymer and a mineral, the mechanical strength is maintained and the elasticity is maintained between the organ and the water. Can be equivalent. Moreover, the said organic-inorganic composite hydrogel has the said structure, and an extensibility improves. Furthermore, a tactile sensation equivalent to that of an organ is obtained, and the sharpness of a surgical knife or the like is very close to that of a desired organ.

また、臓器モデルはハイドロゲル中に水を含むことを特徴としているため、保存安定性に若干の課題がある。例えば、乾燥して収縮することで臓器情報、つまり、形状や適切な硬さ、粘弾性が忠実に再現できないことや、表面のウエットな触感が無くなるという問題点がある。   Moreover, since the organ model is characterized by containing water in the hydrogel, there are some problems in storage stability. For example, there is a problem that organ information, that is, shape, appropriate hardness, and viscoelasticity cannot be faithfully reproduced by drying and shrinking, and the wet feel of the surface is lost.

[ハイドロゲル前駆体液]
前記ハイドロゲル前駆体液は、例えば、重合性モノマーと、水に分散可能な層状粘土鉱物とを含み、水、及び保湿剤を10〜90質量%含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
[Hydrogel precursor liquid]
The hydrogel precursor liquid preferably contains, for example, a polymerizable monomer and a layered clay mineral dispersible in water, preferably 10 to 90% by mass of water and a humectant, and further contains other components as necessary. Containing.

<有機ポリマー>
前記有機ポリマーとしては、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、ハイドロゲルは含水のため水溶性有機ポリマーが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーとしては、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、エポキシ基などを有する有機ポリマーが挙げられる。前記水溶性有機ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記有機ポリマーは、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、変性されていてもよいし、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。
<Organic polymer>
There is no restriction | limiting in particular as said organic polymer, Although it can select suitably according to the objective, Since hydrogel contains water, a water-soluble organic polymer is preferable.
Examples of the water-soluble organic polymer include organic polymers having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, and the like. The water-soluble organic polymer is an advantageous component for maintaining the strength of the aqueous gel.
The organic polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), may be modified, or a known functional group is introduced. It may be in the form of a salt.

本発明において、前記水溶性有機ポリマーの水溶性は、例えば、30℃の水100gに該水溶性有機ポリマーを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。
前記水溶性有機ポリマーを重合させて得るための重合性モノマーとしては、例えば、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。
前記重合性モノマーの具体的としては、例えば、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
前記重合性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、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、0.5質量%〜20質量%が好ましい。
In the present invention, the water solubility of the water-soluble organic polymer means that, for example, when 1 g of the water-soluble organic polymer is mixed and stirred in 100 g of water at 30 ° C., 90% by mass or more thereof dissolves.
Examples of the polymerizable monomer obtained by polymerizing the water-soluble organic polymer include, for example, acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N, N- And di-substituted methacrylamide derivatives. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Specific examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, and N-isopropylacrylamide.
The content of the polymerizable monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5% by mass to 20% by mass with respect to the total amount of the hydrogel precursor liquid.

<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、層状粘土鉱物を用いることが好ましい。また、ハイドロゲルは含水のため、水中で一次結晶のレベルで均一に分散可能な水膨潤性粘土鉱物が好ましい。
前記水膨潤性粘土鉱物としては、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。より具体的には、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、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、上記例示したものを、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、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。
<Mineral>
There is no restriction | limiting in particular as said mineral, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to use a layered clay mineral. Moreover, since hydrogel contains water, a water-swellable clay mineral that can be uniformly dispersed in water at the level of primary crystals is preferable.
Examples of the water-swellable clay mineral include water-swellable smectite and water-swellable mica. More specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica and the like can be mentioned.
As the water-swellable layered clay mineral, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more, or may be appropriately synthesized, Commercial products may be used.

前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物の含有量は、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、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、1質量%〜40質量%が好ましい。
Examples of the commercially available products include synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood), SWN (manufactured by Coop Chemical Ltd.), and fluorinated hectorite SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.).
The content of the water-swellable layered clay mineral is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1% by mass to 40% by mass with respect to the total amount of the hydrogel precursor liquid.

<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、又は超純水を用いることができる。
前記水には、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解ないし分散させてもよい。
<Water>
As said water, pure water, such as ion-exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, or ultrapure water can be used, for example.
In the water, other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed depending on purposes such as imparting antibacterial properties, imparting electrical conductivity, and adjusting hardness.

<保湿剤>
前記保湿剤としては、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1〜4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、プリピレングリコール、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類;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、多価アルコールが好ましく、グリセリンがより好ましい。
保湿剤の添加量としては、ハイドロゲル前駆体液に対して、10〜50質量%の範囲が適切である。10質量%以下であると、乾燥防止の効果が低く、逆に50質量%以上の場合は、層状粘土鉱物が均一に分散されない場合があるからである。
<Humectant>
Examples of the humectant include alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; dimethylformamide Amides such as dimethylacetamide; Ketones or ketone alcohols such as acetone, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol; Ethers such as tetrahydrofuran, dioxane; Ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butane Diol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thioglycol, hexylene glycol Polyhydric alcohols such as glycerin; Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; Polyhydric glycols such as ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol methyl (or ethyl) ether, triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether Examples include lower alcohol ethers of alcohols; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and 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 alcohols are preferable, and glycerin is more preferable.
The addition amount of the humectant is suitably in the range of 10 to 50% by mass with respect to the hydrogel precursor liquid. This is because if it is 10% by mass or less, the effect of preventing drying is low, and if it is 50% by mass or more, the layered clay mineral may not be uniformly dispersed.

前記保湿機能を付与する手段としては、前記ハイドロゲル前駆体液に保湿剤を含有させる方法が挙げられる。詳細は後述する。   Examples of the means for imparting the moisturizing function include a method of adding a moisturizing agent to the hydrogel precursor liquid. Details will be described later.

<その他の成分>
前記ハイドロゲル前駆体液には、本発明の目的を阻害しない範囲で、例えば、防腐剤、着色剤、香料、酸化防止剤等のその他の成分を含有することができる。
前記防腐剤としては、例えば、デヒドロ酢酸塩、ソルビン酸塩、安息香酸塩、ぺンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、2,4−ジメチル−6−アセトキシ−m−ジオキサン、1,2−ベンズチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
前記着色剤を用いることにより、臓器モデルを人体の臓器に近似した色に着色することができる。
<Other ingredients>
The hydrogel precursor liquid may contain other components such as a preservative, a colorant, a fragrance, and an antioxidant as long as the object of the present invention is not impaired.
Examples of the preservative include dehydroacetate, sorbate, benzoate, sodium pentachlorophenol, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, 2,4-dimethyl-6-acetoxy-m-dioxane, 1,2-benzthiazolin-3-one and the like.
By using the colorant, the organ model can be colored in a color approximate to a human organ.

前記臓器モデルには、色及び硬度のいずれかが異なる内包物(内部構造)が目的の位置に配置されていることが好ましい。これにより、手術前に手術用メスを入れる位置を確認するモデルとしても用いることができる。
前記内包物としては、例えば、血管、管、疾患部等の模倣物;空洞、襞(ひだ)などが挙げられる。
前記硬度の調整は、例えば、前記ハイドロゲル前駆体液中に含まれる水膨潤性層状粘土鉱物の含有量を変化させることにより行うことができる。
前記色の調整は、例えば、前記ハイドロゲル前駆体液に着色剤を添加することにより行うことができる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば染料、顔料が挙げられる。
In the organ model, it is preferable that an inclusion (internal structure) having a different color or hardness is arranged at a target position. Thereby, it can use also as a model which confirms the position which inserts the scalpel for surgery before an operation.
Examples of the inclusion include mimics of blood vessels, tubes, diseased parts, etc .; cavities, folds, and the like.
The hardness can be adjusted, for example, by changing the content of the water-swellable layered clay mineral contained in the hydrogel precursor liquid.
The color can be adjusted, for example, by adding a colorant to the hydrogel precursor liquid.
There is no restriction | limiting in particular as said coloring agent, According to the objective, it can select suitably, For example, dye and a pigment are mentioned.

前記染料としては、以下に説明するようなものが挙げられる。
ブラック染料としては、例えば、MS BLACK VPC(三井化学株式会社製)、AIZEN SOT BLACK−1、AIZEN SOT BLACK−5(保土谷化学株式会社製)、RESORIN BLACK GSN 200%、RESOLIN BLACK BS(バイエルジャパン社製)、KAYASET BLACK A−N(日本化薬株式会社製)、DAIWA BLACK MSC(ダイワ化成株式会社製)、HSB−202(三菱化成株式会社製)、NEPTUNE BLACK X60、NEOPEN BLACK X58(BASFジャパン社製)、Oleosol Fast BLACK RL(田岡化学工業株式会社製)、Chuo BLACK80、Chuo BLACK80−15(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。
Examples of the dye include those described below.
Examples of the black dye include MS BLACK VPC (manufactured by Mitsui Chemicals), AIZEN SOT BLACK-1, AIZEN SOT BLACK-5 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), RESRIN BLACK GSN 200%, and RESOLIN BLACK BS (Bayer Japan). KAYASET BLACK A-N (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DAIWA BLACK MSC (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), HSB-202 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), NEPTUNE BLACK X60, NEOPEN BLACK X58 (BASF Japan) Oleosol Fast BLACK RL (manufactured by Taoka Chemical Co., Ltd.), Chuo BLACK80, Chuo BLACK80-15 (manufactured by Chuo Synthetic Chemical Co., Ltd.), and the like.

マゼンタ染料としては、例えば、MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta Hso−147(三井化学株式会社製)、AIZENSOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOT Red−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEHSPECIAL(保土谷化学株式会社製)、RESOLIN Red FB 200%、MACROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT 5B(バイエルジャパン社製)、KAYASET RedB、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(日本化薬株式会社製)、PHLOXIN,ROSE BENGAL、ACID Red(ダイワ化成株式会社製)、HSR−31、DIARESIN RedK(三菱化成株式会社製)、Oil Red(BASFジャパン社製)、Oil Pink330(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。   Examples of the magenta dye include MS Magenta VP, MS Magenta HM-1450, MS Magenta Hso-147 (manufactured by Mitsui Chemicals), AIZENSOT Red-1, AIZEN SOT Red-2, AIZEN SOT Red-3, and AIZEN SOT Pink. -1, SPIRON Red GEHSPECIAL (Hodogaya Chemical Co., Ltd.), RESOLIN Red FB 200%, MACROLEX Red Violet R, MACROLEX ROT 5B (manufactured by Bayer Japan), KAYASET RedB, KAYASET Red 130, KAYAS2 Co., Ltd.), PHLOXIN, ROSE BENGAL, ACID Red (Daiwa Kasei Co., Ltd.), SR-31, DIARESIN RedK (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), Oil Red (manufactured by BASF Japan Co., Ltd.), Oil Pink330 (made by the central Synthetic Chemical Co., Ltd.), and the like.

シアン染料としては、例えば、MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan Hso−144、MS Cyan VPG(三井化学株式会社製)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学株式会社製)、RESOLIN BR.Blue BGLN 200%、MACROLEX Blue RR、CERES BlueGN、SIRIUS SUPRATURQ.Blue Z−BGL、SIRIUS SUPRA TURQ.Blue FB−LL330%(バイエルジャパン社製)、KAYASET Blue Fr、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq.Blue GL−5 200、LightBlue BGL−5 200(日本化薬株式会社製)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(ダイワ化成株式会社製)、DIARESINBlue P(三菱化成株式会社製)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue808、ZAPON Blue 806(BASFジャパン社製)などが挙げられる。   Examples of cyan dyes include MS Cyan HM-1238, MS Cyan HSo-16, Cyan Hso-144, MS Cyan VPG (manufactured by Mitsui Chemicals), AIZEN SOT Blue-4 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), and RESOLIN. BR. Blue BGLN 200%, MACROLEX Blue RR, CERES BlueGN, SIRIUS SUPRATURQ. Blue Z-BGL, SIRIUS SUTRA TURQ. Blue FB-LL 330% (manufactured by Bayer Japan), KAYASET Blue Fr, KAYASET Blue N, KAYASET Blue 814, Turq. Blue GL-5 200, LightBlue BGL-5 200 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DAIWA Blue 7000, Olesol Fast Blue GL (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), DIARESINBlue P (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), SUDAN Blue 6 NEOPEN Blue 808, ZAPON Blue 806 (manufactured by BASF Japan) and the like can be mentioned.

イエロー染料としては、例えば、MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27(三井化学株式会社製)、AIZENSOT Yellow−1、AIZEN SOT YelloW−3、AIZEN SOT Yellow−6(保土谷化学株式会社製)、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR、Yellow 10GN(バイエルジャパン社製)、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G(日本化薬株式会社製)、DAIWA Yellow 330HB(ダイワ化成株式会社製)、HSY−68(三菱化成株式会社製)、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075(BASFジャパン社製)、Oil Yellow 129(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。   Examples of the yellow dye include MS Yellow HSm-41, Yellow KX-7, Yellow EX-27 (manufactured by Mitsui Chemicals), AIZENSOT Yellow-1, AIZEN SOT YellowW-3, and AIZEN SOT Yellow-6 (Hodogaya Chemical). Manufactured by Co., Ltd.), MACROLEX Yellow 6G, MACROLEX FLUOR, Yellow 10GN (manufactured by Bayer Japan), KAYASET Yellow SF-G, KAYASET Yellow 2G, KAYASET Yellow A-G, KAYASET Y. DAIWA Yellow 330HB (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), HSY-68 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), SUDAN Yellow 146, NEOPEN Yellow 075 (manufactured by BASF Japan), Oil Yellow 129 (manufactured by Chuo Synthetic Chemical Co., Ltd.) and the like.

前記顔料としては、各種の有機及び無機顔料を使用することができ、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料及びキレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、アントセキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料などが挙げられる。前記顔料としては、具体的には、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。   As the pigment, various organic and inorganic pigments can be used, for example, azo pigments such as azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments and chelate azo pigments, phthalocyanine pigments, perylene pigments, anthosequinone pigments, quinacridone pigments, dioxazines. Examples thereof include polycyclic pigments such as pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, and quinophthalone pigments. Specifically, as the pigment, organic or inorganic pigments having the following numbers described in the color index can be used.

赤又はマゼンタ顔料としては、例えば、Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、58:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36などが挙げられる。   Examples of the red or magenta pigment include Pigment Red 3, 5, 19, 22, 31, 38, 43, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 48: 5, 49: 1, and 53. : 1, 57: 1, 57: 2, 58: 4, 63: 1, 81, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 88, 104, 108, 112, 122, 123, 144 146, 149, 166, 168, 169, 170, 177, 178, 179, 184, 185, 208, 216, 226, 257, Pigment Violet 3, 19, 23, 29, 30, 37, 50, 88, Pigment Orange 13, 16, 20, 36 etc. are mentioned.

青又はシアン顔料としては、例えば、pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60などが挙げられる。
緑顔料としては、例えば、Pigment Green 7、26、36、50などが挙げられる。
黄顔料としては、例えば、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193などが挙げられる。
黒顔料としては、例えば、Pigment Black 7、28、26などが挙げられる。
Examples of the blue or cyan pigment include pigment blue 1, 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 17-1, 22, 27, 28, 29, 36. , 60 and the like.
Examples of the green pigment include Pigment Green 7, 26, 36, and 50.
Examples of the yellow pigment include Pigment Yellow 1, 3, 12, 13, 14, 17, 34, 35, 37, 55, 74, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 108, 109, 110, and 137. 138, 139, 153, 154, 155, 157, 166, 167, 168, 180, 185, 193 and the like.
Examples of the black pigment include Pigment Black 7, 28, 26, and the like.

前記顔料としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、クロモファインイエロー2080、5900、5930、AF−1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレット RE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5108、5197、5085N、SR−5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN−EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G−550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA−1103、セイカファストエロー10GH、A−3、2035、2054、2200、2270、2300、2400(B)、2500、2600、ZAY−260、2700(B)、2770、セイカファストレッド8040、C405(F)、CA120、LR−116、1531B、8060R、1547、ZAW−262、1537B、GY、4R−4016、3820、3891、ZA−215、セイカファストカーミン6B1476T−7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B−430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973(以上、大日精化工業株式会社製);KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(以上、DIC株式会社製);Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905(以上、山陽色素株式会社製);Lionol Yellow 1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(以上、東洋インキ製造株式会社製);Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(以上、ヘキストインダストリ社製);カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(以上、三菱化学株式会社製)などが挙げられる。
前記着色剤の添加量は、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、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、0.1質量%〜5質量%が好ましい。
Commercially available products can be used as the pigment. Examples of the commercially available products include chromofine yellow 2080, 5900, 5930, AF-1300, 2700L, chromofine orange 3700L, 6730, chromofine scarlet 6750, chromofine. Magenta 6880, 6886, 6891N, 6790, 6887, Chromofine Violet RE, Chromofine Red 6820, 6830, Chromofine Blue HS-3, 5187, 5108, 5197, 5085N, SR-5020, 5026, 5050, 4920, 4927, 4937, 4824, 4933GN-EP, 4940, 4973, 5205, 5208, 5214, 5221, 5000P, Chromofine Green 2GN, 2GO, 2G-550 D, 5310, 5370, 6830, Chromo Fine Black A-1103, Seika Fast Yellow 10GH, A-3, 2035, 2054, 2200, 2270, 2300, 2400 (B), 2500, 2600, ZAY-260, 2700 (B ), 2770, Seika Fast Red 8040, C405 (F), CA120, LR-116, 1531B, 8060R, 1547, ZAW-262, 1537B, GY, 4R-4016, 3820, 3891, ZA-215, Seika Fast Carmine 6B1476T -7, 1483LT, 3840, 3870, Seika Fast Bordeaux 10B-430, Seika Light Rose R40, Seika Light Violet B800, 7805, Seika Fast Maroon 460N, Seika Fast Orange 9 0, 2900, Seikalite Blue C718, A612, Cyanine Blue 4933M, 4933GN-EP, 4940, 4973 (above, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.); KET Yellow 401, 402, 403, 404, 405, 406, 416, 424, KET Orange 501, KET Red 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 310, 336, 337, 338, 346, KET Blue 101, 102, 103, 104, 105, 106, 111, 118, 124, KET Green 201 (above, manufactured by DIC Corporation); Colortex Yellow 301, 314, 315, 316, P-624, 314, U10GN, U3GN, UNN, UA-414, U263, Fi eco Yellow T-13, T-05, Pigment Yellow 1705, Colortex Orange 202, Colortex Red 101, 103, 115, 116, D3B, P-625, 102, H-1024, 105C, UFN, UCN, UBN, U3BN, URN, UGN, UG276, U456, U457, 105C, USN, Colortex Maroon 601, Colortex Brown B610N, Colortex violet 600, Pigment Red 122, Colortex Blue 516, 517, 518, G8, 519, A8, P8 U905 (manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd.); Lionol Yellow 1405G, Lionol Blue FG7330, FG7350, FG7400G, FG7405G, ES, ESP-S (manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.); Toner Magenta E02, Permanent RubinF6B, Toner Yellow HG, P02 Carbon black # 2600, # 2400, # 2350, # 2200, # 1000, # 990, # 980, # 970, # 960, # 950, # 850, MCF88, # 750, # 650, MA600, MA7, MA8, MA11, MA100, MA100R, MA77, # 52, # 50, # 47, # 45, # 45L, 40, # 33, # 32, # 30, # 25, # 20, # 10, # 5, # 44, CF9 (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.).
There is no restriction | limiting in particular in the addition amount of the said coloring agent, Although it can select suitably according to the objective, 0.1 mass%-5 mass% are preferable with respect to the hydrogel precursor liquid whole quantity.

<臓器モデルの製造方法>
本発明の臓器モデルの製造方法としては、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、一般的に臓器モデルは、元の3Dデータに基づき複雑な形状を再現する必要があり、更に複数の性質の異なる部位が混在する必要があるため、以下に示すような製造方法が好ましい。
例えば、適切な加工方法で型を製作し、型にハイドロゲル前駆体液を注入し硬化させる方法である。また、血管等の内包物は別途成形しておき、型の所定位置に配置することができる。
<Method for producing organ model>
The organ model manufacturing method of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. In general, an organ model needs to reproduce a complicated shape based on original 3D data. Further, since it is necessary to mix a plurality of parts having different properties, the following production method is preferable.
For example, a mold is manufactured by an appropriate processing method, and a hydrogel precursor liquid is injected into the mold and cured. In addition, inclusions such as blood vessels can be separately molded and placed at predetermined positions on the mold.

前記型、及び前記血管等の内包物としては、3Dデータに基づき金属や樹脂を切削加工、光造形、又は3次元プリンターなどで製造することが好ましい。
また、3次元プリンターと呼ばれる造形装置を用いて、ハイドロゲル前駆体液と、必要に応じて支持体液とを3Dデータに基づき積層する方法を採用することも可能である。
より具体的には、インクジェット方式を用いたマテリアルジェット造形装置によりゲル前駆体液を吐出して成形することが精度よく形状を成形する点から好ましい。
支持体液は3次元プリンターにて積層造形物を作製する際、作製構造物を支持し、安定造形を実現するため、同時に支持体を作製するために使用する液である。支持体は積層造形物が完成した後に除去される。具体的材料としてはポリエステル、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、PPS、ポリプロピレン、PVA、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリイミド、フッ素樹脂、パラフィンワックス、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、等があげられる。
As the inclusion such as the mold and the blood vessel, it is preferable to manufacture a metal or a resin by cutting, optical modeling, or a three-dimensional printer based on 3D data.
Moreover, it is also possible to employ a method of laminating a hydrogel precursor liquid and, if necessary, a support liquid based on 3D data using a modeling apparatus called a three-dimensional printer.
More specifically, it is preferable from the point of forming the shape with high accuracy that the gel precursor liquid is discharged and formed by a material jet modeling apparatus using an ink jet method.
The support liquid is a liquid that is used to simultaneously produce a support in order to support the production structure and realize stable modeling when producing a layered object with a three-dimensional printer. The support is removed after the layered object is completed. Specific materials include polyester, polyolefin, polyethylene terephthalate, PPS, polypropylene, PVA, polyethylene, polyvinyl chloride, cellophane, acetate, polystyrene, polycarbonate, nylon, polyimide, fluororesin, paraffin wax, acrylic resin, epoxy resin, etc. can give.

圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得る方法を以下に説明する。
前記ハイドロゲル前駆体として、組成が異なる複数の前駆体液を用い、前記第一の工程として、複数の前記前駆体液を付与する位置と量を制御することで、硬化後の圧縮応力もしくは弾性率が異なる複数の領域を有する膜を成膜する。この成膜操作を繰り返すことによって圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得ることができる。
A method for obtaining a layered object having a plurality of regions having different compressive stress will be described below.
By using a plurality of precursor liquids having different compositions as the hydrogel precursor, and controlling the position and amount of the plurality of precursor liquids applied as the first step, the compression stress or elastic modulus after curing is increased. A film having a plurality of different regions is formed. By repeating this film forming operation, a layered object having a plurality of regions having different compressive stresses can be obtained.

具体的には、例えば、ハイドロゲル前駆体液として組成の異なる2種類の前駆体液A液及び前駆体液B液を用意する。一方、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液の混合比を決定し、A液とB液を所定領域に所定量比で吐出し、ドットを形成し、この操作を繰り返して成膜し、この成膜操作を繰り返すことによって圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得ることができる。   Specifically, for example, two types of precursor liquid A and precursor liquid B having different compositions are prepared as hydrogel precursor liquids. On the other hand, for example, MR Elastography (hereinafter referred to as MRE) is used to obtain compression stress distribution data having a three-dimensional shape, and this data is input to the additive manufacturing apparatus. Based on the input compressive stress data, the mixing ratio of liquid A and liquid B to be discharged to a position corresponding to the data of the three-dimensional shape is determined, and liquid A and liquid B are discharged to a predetermined area at a predetermined amount ratio, By forming dots, forming this film by repeating this operation, and repeating this film forming operation, it is possible to obtain a layered object having a plurality of regions having different compressive stresses.

本発明の積層造形物は保湿剤を含有することによって保存安定性が付与されている。
積層造形物に保湿剤を含有させる方法としては、下記(1)及び(2)の方法がある。
(1)保湿剤を含有するハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を得る方法
(2)保湿剤を含有しないハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を得た後、得られた積層造形物を保湿剤を含む液で後処理する方法
上記(1)の方法を採用すると保湿剤は積層造形物全体に亘って含まれる。
上記(2)の方法を採用すると保湿剤は積層造形物の表面近傍に含まれる。
The layered object of the present invention is provided with storage stability by containing a moisturizing agent.
As a method of adding a moisturizer to the layered object, there are the following methods (1) and (2).
(1) Method for obtaining a layered object using a hydrogel precursor liquid containing a moisturizer (2) After obtaining a layered object using a hydrogel precursor liquid not containing a moisturizer, the layered object obtained The method of post-processing with the liquid containing a moisturizing agent When the method (1) above is adopted, the moisturizing agent is included throughout the layered object.
If the method of said (2) is employ | adopted, a moisturizer will be contained in the surface vicinity of a layered product.

上記(1)の方法は保湿剤を含有するハイドロゲル前駆体液を硬化させることによって保湿剤を含有する積層造形物を得ることができる点で工程数が少なく簡便な方法である。しかしながら、この方法の場合、ハイドロゲル前駆体液に保湿剤を50質量%を超えて配合すると、層状粘土鉱物が均一に分散されなくなり、保湿剤の種類によっては、ハイドロゲルの硬化性を阻害することがある。このため、ハイドロゲル前駆体液への保湿剤の配合割合は10〜50質量%とすることが好ましい。
上記(2)の方法としては、保湿剤を含まないハイドロゲル前駆体液を用いて、型あるいは三次元プリンターによって造形した後に、造形物を保湿剤を含む液で処理する方法が挙げられる。より具体的には、保湿剤を含む液(必要によっては溶剤、その他の添加剤を加えても良い)に、積層造形物を浸漬させる方法である。このような処理により、保湿剤を積層造形物表面からバルク方向に含浸させることが出来る。保湿剤の濃度、浸漬時間等については、ハイドロゲルの状態により、適宜調整を行えば良い。
この方法は、ハイドロゲルの硬化後に積層造形物を保湿剤を含む液で後処理するものであるため、ハイドロゲルの硬化性を阻害することがない。
The method (1) is a simple method with a small number of steps in that a layered product containing the moisturizing agent can be obtained by curing the hydrogel precursor liquid containing the moisturizing agent. However, in the case of this method, if the humectant is added to the hydrogel precursor liquid in an amount of more than 50% by mass, the layered clay mineral is not uniformly dispersed, and depending on the type of humectant, the curability of the hydrogel may be inhibited. There is. For this reason, it is preferable that the mixture ratio of the humectant to the hydrogel precursor liquid is 10 to 50% by mass.
Examples of the method (2) include a method in which a hydrogel precursor liquid that does not contain a moisturizing agent is used to form a model or a three-dimensional printer, and then a model is processed with a liquid containing the moisturizing agent. More specifically, it is a method of immersing the layered object in a liquid containing a humectant (a solvent or other additives may be added if necessary). By such treatment, the moisturizing agent can be impregnated in the bulk direction from the surface of the layered object. The concentration of the humectant, the immersion time, and the like may be appropriately adjusted depending on the state of the hydrogel.
In this method, since the layered object is post-treated with a liquid containing a humectant after the hydrogel is cured, the curability of the hydrogel is not inhibited.

上記(2)の方法を採用することにより、積層造形物の表面付近の保湿剤の濃度が高く、積層造形物の内部の保湿剤の濃度が低い積層造形物を作製することができ、透明性や導電性が損なわれない積層造形物を得ることができる。
また、上記(2)の方法において、保湿剤を含有しないハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を乾燥させて、該積層造形物が含有する水を気化させた後、保湿剤を含有する液に浸漬させて積層造形物中の水を保湿剤によって置換するという方法を採用することによって、積層造形物の表面付近により多くの保湿剤を含有させることができる。
更に、積層造形物中の水を気化させて保湿剤によって置換する処理操作を繰り返し行うことによって積層造形物中の表面のみならず内部にまで保湿剤を浸透させて、保湿剤含有量を90質量%程度にまで高めることができる。
上記(2)の方法の場合、保湿剤の含有量は、10〜90質量%の範囲が望ましい。10質量%未満であると、乾燥防止の効果が低く、逆に90質量%を超える場合は、ハイドロゲルの特徴である導電性が低下してしまうからである。
By adopting the method of (2) above, it is possible to produce a layered object having a high concentration of the moisturizer near the surface of the layered object and a low concentration of the moisturizer inside the object. And a layered product in which the conductivity is not impaired can be obtained.
In addition, in the method (2), after the layered object is dried using a hydrogel precursor liquid that does not contain a moisturizing agent, water contained in the layered object is vaporized, and then a liquid containing a moisturizing agent. By adopting a method of immersing in water and replacing the water in the layered object with a humectant, more moisturizer can be contained in the vicinity of the surface of the layered object.
Furthermore, by repeating the treatment operation of vaporizing the water in the layered object and replacing it with the moisturizer, the moisturizer is infiltrated not only into the surface of the layered object but also into the interior, and the moisture content is 90 mass. %.
In the case of the method (2), the content of the humectant is preferably in the range of 10 to 90% by mass. This is because if it is less than 10% by mass, the effect of preventing drying is low, and conversely if it exceeds 90% by mass, the conductivity characteristic of the hydrogel is lowered.

本発明の臓器モデルは、特に制限はなく、人体内のあらゆる内臓部位を再現することが可能であるが、例えば、脳、心臓、食道、胃、膀胱、小腸、大腸、肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、子宮などが挙げられる。   The organ model of the present invention is not particularly limited and can reproduce any internal organ site in the human body, for example, brain, heart, esophagus, stomach, bladder, small intestine, large intestine, liver, kidney, pancreas, Examples include spleen and uterus.

また、本発明の臓器モデルは、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であるので、例えば、医師、大学の医学部、病院などにおいて、医師、研修医、医学生などの手技練習用の臓器モデル、製造された手術用メスを出荷する前に、その切れ味を検査するための手術用メスの切れ味検査用の臓器モデル、手術を行う前に手術用メスの切れ味を確認するための臓器モデルなどとして好適である。   In addition, the organ model of the present invention can faithfully reproduce the internal structure of blood vessels, diseased parts, etc., and the tactile sensation and sharpness of the organ are very close to the desired organ, and further, an incision with a scalpel can be performed. For example, in a doctor, a medical school of a university, a hospital, etc., a surgical scalpel for inspecting the sharpness of an organ model for surgical practice, such as a doctor, a resident, or a medical student, before the manufactured surgical scalpel is shipped. It is suitable as an organ model for sharpness inspection, an organ model for confirming the sharpness of a scalpel before performing surgery, and the like.

ここで、図1に示す手技練習用臓器モデルとしての肝臓モデルを用いて説明する。
肝臓は、上腹部の右側で肋骨の下にある人体最大の臓器であり、成人では重さが1.2kg〜1.5kgである。食べ物から摂取した栄養素を体が利用できる形にしたり、貯蔵・供給する「代謝」、有害物質を無毒化する「解毒」や、脂肪等の分解・吸収を助ける胆汁の分泌等の重要な働きをしている。
Here, description will be made using a liver model as an organ model for procedure practice shown in FIG.
The liver is the largest human organ below the ribs on the right side of the upper abdomen, and weighs 1.2 kg to 1.5 kg in adults. Important functions such as "metabolism" that makes the body available to the nutrients taken from food, "metabolism" that stores and supplies, "detoxification" that detoxifies harmful substances, and secretion of bile that helps break down and absorb fats, etc. doing.

図1に示すように、肝臓40は、肝鎌状間膜43により前腹壁に固定されており、胆嚢41と下大静脈42を結ぶ主分割面(カントリー線)によって左葉45と右葉44に分割される。
この肝臓の一部を切り取る手術が肝切除術である。肝切除術の適応となる病気としては、肝臓がん(原発性肝がん)が大部分であり、その他に転移性肝がん、肝良性腫瘍、肝外傷などが対象となる。
As shown in FIG. 1, the liver 40 is fixed to the anterior abdominal wall by a hepatic sickle 43 and the left lobe 45 and the right lobe 44 are separated by a main dividing plane (country line) connecting the gallbladder 41 and the inferior vena cava 42. It is divided into.
Surgery to remove a part of the liver is hepatectomy. Most of the diseases for which hepatectomy is indicated are liver cancer (primary liver cancer), and other cases include metastatic liver cancer, benign tumor, and liver trauma.

肝切除術は、切り方によって部分切除、亜区域切除、区域切除、葉切除、拡大葉切除、3区域切除などの種類がある。これらの部分は肝臓に印が付いているわけではなく、手術に際しては、その部分を栄養する門脈や肝動脈を縛ったり、血管に色素を注入したりして色の変化によって境目を見極めている。そして、電気メス、ハーモニックスカルペル(超音波振動手術器具)、CUSA(超音波外科用吸引装置)、マイクロターゼ(マイクロ波手術器)など、様々な機械を使って肝臓を切除している。
その際の手術シミュレーション用として、血管や疾患部等の内包物を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能である本発明の臓器モデルを好適に用いることができる。
There are various types of hepatectomy such as partial excision, subsegmental excision, segmental excision, lobe excision, enlarged lobe excision, and three-segment excision depending on the cutting method. These parts are not marked on the liver, and during surgery, the portal veins and hepatic arteries that nourish the parts are tied, and pigments are injected into the blood vessels to identify the boundaries by color change. Yes. Then, the liver is excised using various machines such as an electric scalpel, harmonic scalpel (ultrasonic vibration surgical instrument), CUSA (ultrasonic surgical suction device), and microtase (microwave surgical instrument).
For the surgical simulation at that time, it is possible to faithfully reproduce the inclusions such as blood vessels and diseased parts, the tactile sensation and sharpness of the organ is very close to the desired organ, and the incision with a surgical knife can be performed. An organ model can be suitably used.

<造形装置>
図1に示す臓器モデルとしての肝臓モデルは図2に示す造形装置10を用いて造形することができる。造形装置10は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形物形成液噴射ヘッドユニット11から軟質成形体用材料を、支持体形成液噴射ヘッドユニット12、13から硬質成形体用材料を噴射し、隣接した紫外線照射機14、15で軟質成形体用材料を硬化しながら積層する。
<Modeling equipment>
The liver model as the organ model shown in FIG. 1 can be modeled using the modeling apparatus 10 shown in FIG. The modeling apparatus 10 uses a head unit in which inkjet heads are arranged to eject a soft molding material from the molding forming liquid ejecting head unit 11 and a hard molding material from the support forming liquid ejecting head units 12 and 13. Then, the materials for the soft molded body are laminated while being cured by the adjacent ultraviolet irradiators 14 and 15.

即ち、硬質成形体用材料をインクジェットヘッド(支持体形成液噴射ヘッドユニット12、13)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活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の軟質成形体用材料をインクジェットヘッド(造形物形成液噴射ヘッドユニット11)から噴射し、その軟質成形体用材料に活性エネルギー線を照射して硬化させ、更に平滑化部材20、21を用いて平滑化を行い、第1の造形物層を形成する。   That is, a material for a hard molded body is ejected from an ink jet head (support body forming liquid ejecting head units 12 and 13) and solidified to form a first support layer having a reservoir, and the first support layer A liquid flexible molded body material made of an active energy ray-curable compound is sprayed from the inkjet head (the molded article forming liquid jet head unit 11) to the reservoir, and the soft molded body material is irradiated with active energy rays and cured. And smoothing is performed using the smoothing members 20 and 21 to form the first modeled object layer.

次いで、前記第1の支持体層の上に溶融した硬質成形体用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活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の軟質成形体用材料を噴射し、その軟質成形体用材料に活性エネルギー線を照射して第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、三次元積層構造物を得る三次元積層造形物19を製作する。   Next, a second support layer having a reservoir is laminated by spraying and solidifying the molten material for a hard molded body on the first support layer, and the reservoir of the second support layer is stacked on the second support layer. A liquid material for a soft molded body made of an active energy ray-curable compound is injected, and the material for the soft molded body is irradiated with active energy rays, and a second modeled object layer is laminated on the first modeled object layer. Then, further smoothing is performed to produce a three-dimensional layered object 19 to obtain a three-dimensional layered structure.

マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体形成液噴射ヘッドユニット13、造形物形成液噴射ヘッドユニット11、紫外線照射機14を用いて、支持体層18、造形物層19を造形物支持基板16上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材20で、支持体層18、造形物層19を平滑化する。支持体形成液噴射ヘッドユニット12、紫外線照射機15を補助的に用いてもよい。
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。
When the multi-head unit moves in the direction of arrow A, the support layer 18, the model layer is basically formed using the support-forming liquid ejecting head unit 13, the model-forming liquid ejecting head unit 11, and the ultraviolet irradiator 14. 19 is formed on the molded article support substrate 16. At the same time, the support layer 18 and the modeled object layer 19 are smoothed by the roller-shaped smoothing member 20. The support forming liquid ejecting head unit 12 and the ultraviolet irradiator 15 may be used supplementarily.
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.

また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体形成液噴射ヘッドユニット14、造形物形成液噴射ヘッドユニット11、紫外線照射機15を用いて、支持体層18、造形物層19を造形物層支持基板16上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材21で、支持体層18、造形物層19を平滑化する。支持体形成液噴射ヘッドユニット13、紫外線照射機14を補助的に用いてもよい。
更に、インク噴射ヘッドユニット11,12,13及び紫外線照射機14,15と、造形物層19及び支持体層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17を下げながら積層する。
Further, when the multi-head unit moves in the direction of arrow B, the support layer 18, the modeling is basically performed using the support forming liquid ejecting head unit 14, the shaped article forming liquid ejecting head unit 11, and the ultraviolet irradiator 15. The physical layer 19 is formed on the molded product layer support substrate 16. At the same time, the support layer 18 and the modeled object layer 19 are smoothed by the roller-shaped smoothing member 21. The support forming liquid ejecting head unit 13 and the ultraviolet irradiator 14 may be used supplementarily.
Furthermore, in order to keep the gap between the ink jet head units 11, 12, 13 and the ultraviolet irradiators 14, 15, the shaped article layer 19, and the support layer 18, lamination is performed while lowering the stage 17 according to the number of laminations. To do.

<吐出安定化手段>
インクジェットヘッドを用いる場合、非吐出時のノズル乾燥が安定動作に対しては大きな課題になる。このため、インクジェットヘッドから長時間連続吐出をしない場合、少なくともヘッド先端を覆う形状の部材により、(1)吐出口を覆う(キャッピングする)ことで、吐出口先端の乾燥を防ぐ、及び(2)吐出口近傍の内部液体が乾燥により粘度が増大または乾燥により形成された皮膜を、吸引作用により排出したり、(3)吐出口または、吐出口及びその周辺を払拭することで安定吐出状態が長時間保たれる。これは、長時間(24時間以上)を必要とするような積層造形物を形成するプロセス、特に軟質材料を造形する際に水などの低沸点溶媒を含む液体を使用する場合においては極めて重要である。
<Discharge stabilization means>
When an inkjet head is used, nozzle drying at the time of non-ejection becomes a big issue for stable operation. For this reason, when the ink jet head is not continuously ejected for a long period of time, (1) by covering (capping) the ejection port with a member that covers at least the head end, preventing the ejection port from being dried; and (2) The internal liquid in the vicinity of the discharge port is increased in viscosity by drying or the film formed by drying is discharged by suction, or (3) the stable discharge state is prolonged by wiping the discharge port or the discharge port and its surroundings. Time is kept. This is extremely important in the process of forming a layered object that requires a long time (24 hours or more), particularly when a liquid containing a low-boiling solvent such as water is used when forming a soft material. is there.

<キャッピング工程及び吐出不良回復フロー>
キャッピング工程は吐出動作終了後に、吸引指示があった場合、ヘッドはキャップ部へ移動し、キャップへ当接する。キャップ当接完了後にポンプが吸引動作を開始し、吐出不良の部分を含め全ての吐出口より液体を排出させる。吸引動作完了後、ヘッドは払拭部材に沿うように移動し、払拭工程を完成する。
吐出不良回復フローの場合は、その後吐出動作を再開するために吐出位置へヘッドを移動する。また、吐出を終了し、造形を終える場合は、再びキャップ当接位置に移動し、キャップピング工程を完了する。
<Capping process and discharge failure recovery flow>
In the capping step, when a suction instruction is given after the discharge operation is completed, the head moves to the cap portion and contacts the cap. After the cap contact is completed, the pump starts a suction operation and discharges liquid from all the discharge ports including the defective discharge portion. After completion of the suction operation, the head moves along the wiping member to complete the wiping process.
In the case of the ejection failure recovery flow, the head is then moved to the ejection position in order to resume the ejection operation. Further, when the ejection is finished and the modeling is finished, the cap movement process is completed again by moving to the cap contact position.

<吐出不良回復タイミング>
特に大きな積層造形物を製造する場合には、長期間連続吐出をする必要があり、吐出不良回復フローは定期的に実施されることが好ましい。
吐出不良のタイミングは適宜決定することができるが、好ましくは2時間以内の連続動作毎に、定期的に実施されることが、吐出不良の回復性の観点から好ましい。
<Discharge failure recovery timing>
In particular, when manufacturing a large layered object, it is necessary to perform continuous discharge for a long period of time, and it is preferable that the discharge failure recovery flow is periodically performed.
Although the timing of ejection failure can be determined as appropriate, it is preferably performed periodically for each continuous operation within 2 hours from the viewpoint of recoverability of ejection failure.

以下、本発明の実施例を説明する。
実施例には積層造形物の代表例としての臓器モデルの例を示すが、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。
以下の記載においては特に明記しない限り、部は質量部を示し、%は質量%を示す。
また、以下では、減圧脱気を10分間実施したイオン交換水を「純水」と記載する。
Examples of the present invention will be described below.
Although the example shows the example of the organ model as a representative example of the layered object, the present invention is not limited to these examples.
In the following description, unless otherwise specified, parts indicate parts by mass, and% indicates mass%.
Hereinafter, ion-exchanged water that has been degassed for 10 minutes is referred to as “pure water”.

(実施例I−1)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
まず、開始剤液として、純水98部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)2部を溶解させた水溶液を準備した。
純水100部を攪拌させながら、水膨潤性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(ラポナイトXLG、RockWood社製)8部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記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N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を30部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.3部添加し、混合した。
次に、保湿剤としてグリセリンを60部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製)を0.1部添加した。
次に、前記開始剤液を5部質量添加して攪拌混合した後、減圧脱気を10分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
(Example I-1)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
First, as an initiator solution, an aqueous solution in which 2 parts of sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts of pure water was prepared.
Synthetic hectorite (Laponite XLG, having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na 0.66 as a water-swellable layered clay mineral while stirring 100 parts of pure water. 8 parts) (manufactured by Rockwood) was added little by little and stirred to prepare a dispersion.
Next, 30 parts of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which was passed through an activated alumina column and removed the polymerization inhibitor, was added as a polymerizable monomer to the dispersion.
Next, 0.3 part of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a surfactant and mixed.
Next, 60 parts of glycerin as a humectant was added and mixed.
Next, 0.1 part of tetramethylethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while cooling the obtained mixed solution in an ice bath.
Next, 5 parts by mass of the initiator solution was added and stirred and mixed, and then vacuum degassing was performed for 10 minutes to obtain a homogeneous hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、以下に示す型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルI−1を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold shown below, left to stand in an environment of 25 ° C. for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I-1.

<<型の作製>>
インクジェット光造形装置としてのキーエンス社製アジリスタを用い、肝臓の3次元モデルデータを適用して加工した型を製作した。
<< Mold making >>
Using a Keyence Agilista as an inkjet stereolithography device, a mold was manufactured by applying the three-dimensional liver model data.

<血管内包モデルの作製1>
前記ハイドロゲル前駆体液を用いて、インクジェット光造形装置を用いて血管を造形し、血管が判別可能な着色を行った。この血管を前記型の一部に固定化した後に、前記ハイドロゲル前駆体液を流し入れ、最後に型からゲル造形物を取り出す際に血管を臓器モデル内に内包する形で残した。以上により、血管が内包された肝臓モデルを作製した。
得られた肝臓モデルは、透明な実臓器中に血管の位置が正確に再現されているため、手術前に手術用メスを入れる位置を確認するモデルとしても利用可能である視認性を有しているという評価結果を5名の外科医師全員から得られた。
<Production of blood vessel inclusion model 1>
Using the hydrogel precursor liquid, a blood vessel was formed using an inkjet optical modeling apparatus, and coloring was performed so that the blood vessel could be identified. After fixing this blood vessel in a part of the mold, the hydrogel precursor liquid was poured, and the blood vessel was left in the form of being included in an organ model when the gel molding was finally taken out from the mold. As described above, a liver model including blood vessels was prepared.
The obtained liver model has a visibility that can be used as a model to check the position to insert the scalpel before surgery because the position of the blood vessel is accurately reproduced in the transparent real organ Evaluation results were obtained from all five surgeons.

<血管内包モデルの作製2>
前記「型の作製」に記載したと同様の方法で血管専用の型を製作した。
前記ハイドロゲル前駆体液の製造において、着色剤としてMS Magenta VP(三井化学株式会社製)2質量部を更に添加し、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)を8質量部から18質量部に変更した以外は、前記と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製し、これを前記血管専用の型に流し込み、より硬度の高いハイドロゲルを形成することにより、着色した血管モデルを形成した。
得られた血管モデルを臓器モデルの型の一部に固定した後に、前記で作製したハイドロゲル前駆体液を流し込み、ゲル化後肝臓モデルを取り出した。
得られた肝臓モデルは、更に血管を縫合可能であるという評価結果を5名の外科医師全員から得られた。
<Production of blood vessel inclusion model 2>
A dedicated blood vessel mold was produced in the same manner as described in “Making of mold”.
In the production of the hydrogel precursor liquid, 2 parts by mass of MS Magenta VP (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) is further added as a colorant, and the synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by RockWood) is changed from 8 parts by mass to 18 parts by mass. Except for the change, a hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as described above, and this was poured into the blood vessel dedicated mold to form a harder hydrogel, thereby forming a colored blood vessel model.
After fixing the obtained blood vessel model to a part of the mold of the organ model, the hydrogel precursor solution prepared above was poured, and the liver model after gelation was taken out.
The obtained liver model was obtained from all five surgeons with the evaluation result that blood vessels can be further sutured.

(実施例I−2)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例I−1と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の3次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルI−2を得た。
(Example I-2)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example I-1.
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was ejected by an inkjet optical modeling apparatus by applying the three-dimensional model data of the liver. The liver model I-2 was obtained by hardening after discharge.

(実施例I−3)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例I−1において、グリセリンの配合量を120部としたこと以外は実施例I−1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
なお、グリセリンを混合したところ、水膨潤性層状粘土鉱物の分散性が悪くなり、増粘して流動性が低くなった。ハンドリングはできるが、インクジェットで吐出できない粘度になった。
(Example I-3)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
In Example I-1, a homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Example I-1, except that the blending amount of glycerin was 120 parts.
In addition, when glycerin was mixed, the dispersibility of the water-swellable layered clay mineral deteriorated, the viscosity increased, and the fluidity decreased. Although it can be handled, it has a viscosity that cannot be ejected by inkjet.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルI−3を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand at 25 ° C. for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I-3.

(実施例I−4)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例I−1においてグリセリンの配合量を25部としたこと以外は実施例I−1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
(Example I-4)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Example I-1, except that the amount of glycerin was 25 parts in Example I-1.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルI−4を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand at 25 ° C. for 20 hours, and taken out of the mold to obtain liver model I-4.

(実施例I−5)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例I−1において保湿剤としてグリセリンに代えてエチルアルコールを60部配合したこと以外は実施例I−1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
(Example I-5)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Example I-1, except that 60 parts of ethyl alcohol was used in place of glycerin as a humectant in Example I-1.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルI−5を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand in a 25 ° C. environment for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I-5.

(実施例I−6)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
次に、実施例I−1において保湿剤としてグリセリンに代えてエチレングリコールを60部配合したこと以外は実施例I−1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
(Example I-6)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
Next, a homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Example I-1, except that 60 parts of ethylene glycol was blended in place of glycerin as a humectant in Example I-1.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルI−6を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand at 25 ° C. for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I-6.

(比較例I−1)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
まず、重合開始剤液として、純水98部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)2部を溶解させた水溶液を準備した。
次に、純水195部を攪拌させながら、水膨潤性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(ラポナイトXLG、RockWood社製)8部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記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N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を20部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.2部添加し、混合した。
次に、保湿剤としてグリセリンを15部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製)を0.1部添加した。
次に、前記開始剤液を5部添加して攪拌混合した後、減圧脱気を10分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
(Comparative Example I-1)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
First, an aqueous solution in which 2 parts of sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts of pure water was prepared as a polymerization initiator solution.
Next, while stirring 195 parts of pure water, a synthetic hectorite having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na 0.66 as a water-swellable layered clay mineral ( 8 parts of Laponite XLG (manufactured by Rockwood) was added little by little and stirred to prepare a dispersion.
Next, 20 parts of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which was passed through an activated alumina column and removed the polymerization inhibitor, was added as a polymerizable monomer to the dispersion.
Next, 0.2 part of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a surfactant and mixed.
Next, 15 parts of glycerin was added as a humectant and mixed.
Next, 0.1 part of tetramethylethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while cooling the obtained mixed solution in an ice bath.
Next, after 5 parts of the initiator solution was added and mixed with stirring, vacuum degassing was performed for 10 minutes to obtain a homogeneous hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルI−7を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand in a 25 ° C. environment for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I- that is a target gel model. 7 was obtained.

(比較例I−2)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
比較例1と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の3次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで目的のゲル造形物である肝臓モデルI−8を得た。
(Comparative Example I-2)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was ejected by an inkjet optical modeling apparatus by applying the three-dimensional model data of the liver. The liver model I-8 which is the target gel modeling thing was obtained by making it harden | cure after discharge.

(比較例I−3)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
まず、開始剤液として、純水98部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)2部を溶解させた水溶液を準備した。
比較例1において、分散液における純水の配合量を100部とし、N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)の配合量を30部とし、グリセリンの配合量を150部としたこと以外は比較例1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
しかしながら、グリセリンを混合した段階で、増粘して流動性が無くなった。これは水膨潤性層状粘土鉱物の分散性が悪くなったと考えられる。そのため、ゲル造形物の成形はできなかった。
(Comparative Example I-3)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
First, as an initiator solution, an aqueous solution in which 2 parts of sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts of pure water was prepared.
In Comparative Example 1, the amount of pure water in the dispersion was 100 parts, the amount of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was 30 parts, and the amount of glycerin was 150 parts. Except for this, a homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
However, when glycerin was mixed, the viscosity increased and the fluidity disappeared. This is considered that the dispersibility of the water-swellable layered clay mineral was deteriorated. Therefore, it was not possible to mold the gel model.

(比較例I−4)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
比較例I−1において、保湿剤であるグリセリンを配合しなかったこと以外は比較例I−1と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
(Comparative Example I-4)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
In Comparative Example I-1, a homogeneous hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Comparative Example I-1, except that glycerin as a humectant was not blended.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例I−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルI−9を得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold similar to that used in Example I-1, allowed to stand in a 25 ° C. environment for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model I- that is a target gel model. 9 was obtained.

実施例I−1〜実施例I−6及び比較例I−1〜比較例I−4におけるハイドロゲル前駆体液を構成する各成分の配合割合を表1に示す。なお、表中の「←」は「左の欄に同じ」を意味する。   Table 1 shows the blending ratio of each component constituting the hydrogel precursor liquid in Example I-1 to Example I-6 and Comparative Example I-1 to Comparative Example I-4. In the table, “←” means “same as left column”.

Figure 0006610864
Figure 0006610864

[評価]
<乾燥性評価>
実施例I−1〜実施例I−6、比較例I−1、比較例I−2、比較例I−4で製作した肝臓モデルI−1〜肝臓モデルI−9を気温25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率を評価した。
<臓器再現性評価>
実施例I−1〜実施例I−6、比較例I−1、比較例I−2、比較例I−4で製作した肝臓モデルについて、5名の熟練した外科医師に弾力性、手術メスによる切れ味についてヒアリングを実施した。
[Evaluation]
<Drying evaluation>
Liver model I-1 to liver model I-9 produced in Example I-1 to Example I-6, Comparative Example I-1, Comparative Example I-2, and Comparative Example I-4 were heated to 25 ° C. and humidity 50 The mass reduction rate due to evaporation after being allowed to stand in a% RH environment for one week was evaluated.
<Evaluation of organ reproducibility>
About the liver model produced in Example I-1 to Example I-6, Comparative Example I-1, Comparative Example I-2, and Comparative Example I-4 A hearing was conducted on the sharpness.

Figure 0006610864
Figure 0006610864

(乾燥性の評価結果について)
実施例I−1〜実施例I−6の肝臓モデルI−1〜肝臓モデルI−6は保湿剤を15〜46%含有している。
これらの肝臓モデルを温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は5.2〜12.6%であり、一般環境下において乾燥による臓器モデルの質感の変化が見られないことを確認した。
比較例I−1、比較例I−2の肝臓モデルI−7、肝臓モデルI−8は保湿剤を6%含有している。
肝臓モデルI−7、肝臓モデルI−8を温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は21.2%、24.6%であり、一般環境下において乾燥により、臓器モデルのウエットな感覚が少し失われ、乾燥による収縮が起きていた。
また、比較例I−4の肝臓モデルI−9は保湿剤を含まないものである。
この肝臓モデルI−9は温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少量は48.7%であり、一般環境下において乾燥により、ウエットな感覚が失われ、乾燥による収縮が起きていた。
(About dryness evaluation results)
Liver model I-1 to liver model I-6 of Example I-1 to Example I-6 contain 15 to 46% of a humectant.
These liver models have a mass reduction rate of 5.2 to 12.6% due to evaporation after being left in an environment of 25 ° C. and humidity 50% RH for one week. It was confirmed that there was no change.
Liver model I-7 and liver model I-8 of Comparative Example I-1 and Comparative Example I-2 contain 6% moisturizer.
Liver model I-7 and liver model I-8 were left at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50% RH for one week, and the rate of mass loss due to evaporation was 21.2% and 24.6%. As a result of drying, the wet sensation of the organ model was slightly lost and shrinkage due to drying occurred.
Moreover, the liver model I-9 of Comparative Example I-4 does not contain a humectant.
In this liver model I-9, the amount of mass loss due to evaporation after standing for 1 week in an environment of temperature 25 ° C. and humidity 50% RH is 48.7%, and the wet feeling is lost by drying in the general environment. Shrinkage due to drying occurred.

(臓器再現性の評価結果について)
肝臓モデルI−1〜肝臓モデルI−9は、5名の熟練した外科医師へのヒアリングを実施した結果、実施例I−1〜実施例I−6の肝臓モデルI−1〜肝臓モデルI−6はいずれも、弾力、手術用メスによる切れ味ともに実物を再現できているという評価結果が5名の外科医師全員から得られた。
(Regarding evaluation results of organ reproducibility)
Liver model I-1 to liver model I-9 were subjected to interviews with five skilled surgeons, and as a result, liver model I-1 to liver model I- of Example I-1 to Example I-6 In all cases, evaluation results were obtained from all five surgeons that both the resilience and the sharpness of the scalpel were reproduced.

(実施例II−1)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
以下、減圧脱気を10分間実施したイオン交換水を、純水と記載する。
まず、開始剤液として、純水98質量部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)2質量部を溶解させた水溶液を準備した。
次に、純水195質量部を攪拌させながら、水膨潤性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(ラポナイトXLG、RockWood社製)8質量部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記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N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を20質量部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.2質量部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製)を0.1質量部添加した。
次に、前記開始剤液を5部質量添加して攪拌混合した後、減圧脱気を10分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
(Example II-1)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
Hereinafter, ion-exchanged water subjected to vacuum degassing for 10 minutes is referred to as pure water.
First, as an initiator solution, an aqueous solution in which 2 parts by mass of sodium peroxodisulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 98 parts by mass of pure water was prepared.
Next, a synthetic hectorite having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na 0.66 as a water-swellable layered clay mineral while stirring 195 parts by mass of pure water. (Laponite XLG, manufactured by Rockwood) 8 parts by mass were added little by little and stirred to prepare a dispersion.
Next, 20 parts by mass of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which was passed through an activated alumina column and removed the polymerization inhibitor, was added as a polymerizable monomer to the dispersion.
Next, 0.2 parts by mass of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a surfactant and mixed.
Next, 0.1 parts by mass of tetramethylethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while cooling the obtained mixed solution in an ice bath.
Next, 5 parts by mass of the initiator solution was added and stirred and mixed, and then vacuum degassing was performed for 10 minutes to obtain a homogeneous hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、以下に示す型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルを得た。
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into a mold shown below, allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 20 hours, and taken out of the mold to obtain a liver model as a target gel model.

<<型の作製>>
インクジェット光造形装置としてのキーエンス社製アジリスタを用い、肝臓の3次元モデルデータを適用して加工した型を製作した。
<< Mold making >>
Using a Keyence Agilista as an inkjet stereolithography device, a mold was manufactured by applying the three-dimensional liver model data.

<ゲル造形物への保湿剤含浸処理>
得られた肝臓モデルを保湿剤であるグリセリンを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−1を得た。
<Moisturizing agent impregnation treatment for gel model>
The obtained liver model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of glycerin as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. The liver model II-1 which is the target gel modeling thing was obtained from the aqueous solution.

(実施例II−2)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例II−1と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の3次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルを得た。
(Example II-2)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example II-1.
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was ejected by an inkjet optical modeling apparatus by applying the three-dimensional model data of the liver. A liver model was obtained by curing after discharge.

<ゲル造形物への保湿剤含浸処理>
得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−2を得た。
<Moisturizing agent impregnation treatment for gel model>
The obtained organ model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of glycerin as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. The liver model II-2 which is the target gel modeling thing was obtained from the aqueous solution.

(実施例II−3)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
比較例I−2と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
(Example II-3)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Comparative Example I-2.

<ゲル造形物の成形>
前記のハイドロゲル前駆体液を用いて、比較例I−2と同様にして肝臓モデルを作製した。
<Molding of gel model>
A liver model was prepared using the hydrogel precursor solution in the same manner as in Comparative Example I-2.

<ゲル造形物への保湿剤含浸処理>
得られた肝臓モデルを保湿剤であるグリセリンを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−3を得た。
<Moisturizing agent impregnation treatment for gel model>
The obtained liver model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of glycerin as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. The liver model II-3 which is the target gel modeling thing was obtained from the aqueous solution.

(実施例II−4)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例II−1と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−1と同様の方法で肝臓モデルを得た。
(Example II-4)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example II-1.
<Molding of gel model>
A liver model was obtained in the same manner as in Example II-1 using the obtained hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物乾燥後、保湿剤に浸漬>
上記、肝臓モデルII−4を気温50℃、湿度20%RH環境下に7日間放置したところ、蒸発による重量減少量は78%であった。
その後、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。次に、気温50℃、湿度20%RH環境下に3日間放置し、放置後の蒸発による重量減少量は38%であった。その後、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。さらに気温50℃、湿度20%RH環境下に3日間放置し、放置後の蒸発による重量減少量は15%であった。次に、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンに25℃環境下で6時間浸漬した。グリセリンから取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−4を得た。
<Immersion in moisturizing agent after drying gel model>
When the liver model II-4 was allowed to stand for 7 days in an environment with an air temperature of 50 ° C. and a humidity of 20% RH, the weight loss due to evaporation was 78%.
Thereafter, the obtained organ model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of glycerin as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. Next, it was left to stand for 3 days in an environment with an air temperature of 50 ° C. and a humidity of 20% RH, and the weight loss due to evaporation after standing was 38%. Thereafter, the obtained organ model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of glycerin as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. Furthermore, it was left to stand for 3 days in an environment with an air temperature of 50 ° C. and a humidity of 20% RH. Next, the obtained organ model was immersed in glycerin as a moisturizer for 6 hours in a 25 ° C. environment. The liver model II-4 which is the target gel modeling thing was obtained from glycerol.

(実施例II−5)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例II−1と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−1と同様の方法で肝臓モデルを得た。
(Example II-5)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example II-1.
<Molding of gel model>
A liver model was obtained in the same manner as in Example II-1 using the obtained hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物への保湿剤含浸処理>
得られた臓器モデルを保湿剤であるエチルアルコールを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−5を得た。
<Moisturizing agent impregnation treatment for gel model>
The obtained organ model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of ethyl alcohol as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. The liver model II-5 which is the target gel modeling thing was obtained from the aqueous solution.

(実施例II−6)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例II−1と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−1と同様の方法で肝臓モデルを得た。
(Example II-6)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example II-1.
<Molding of gel model>
A liver model was obtained in the same manner as in Example II-1 using the obtained hydrogel precursor solution.

<ゲル造形物への保湿剤含浸処理>
得られた臓器モデルを保湿剤であるエチレングリコールを50質量%含有した水溶液に25℃環境下で1時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−6を得た。
<Moisturizing agent impregnation treatment for gel model>
The obtained organ model was immersed in an aqueous solution containing 50% by mass of ethylene glycol as a moisturizing agent at 25 ° C. for 1 hour. The liver model II-6 which is the target gel modeling thing was obtained from the aqueous solution.

(比較例II−1)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
実施例II−1と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例II−1で用いたと同様の型に流し込み、25℃環境下で20時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルII−7を得た。
(Comparative Example II-1)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as Example II-1.
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was poured into the same mold as that used in Example II-1, allowed to stand in a 25 ° C. environment for 20 hours, and taken out of the mold to obtain liver model II-7.

(比較例II−2)
<ハイドロゲル前駆体液の調製>
比較例II−1と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
<ゲル造形物の成形>
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の3次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルII−8を得た。
(Comparative Example II-2)
<Preparation of hydrogel precursor liquid>
A hydrogel precursor solution was prepared in the same manner as in Comparative Example II-1.
<Molding of gel model>
The obtained hydrogel precursor liquid was ejected by an inkjet optical modeling apparatus by applying the three-dimensional model data of the liver. The liver model II-8 was obtained by hardening after discharge.

実施例II−1〜II−6及び比較例II−1、II−2におけるハイドロゲル前駆体液を構成する各成分の配合割合を表3に示す。なお、表中の「←」は「左の欄に同じ」を意味する。   Table 3 shows the blending ratio of each component constituting the hydrogel precursor liquid in Examples II-1 to II-6 and Comparative Examples II-1 and II-2. In the table, “←” means “same as left column”.

Figure 0006610864
Figure 0006610864

[評価]
<保湿剤含有量>
実施例II−1〜実施例II−6、比較例II−1、比較例II−2で製作した肝臓モデルII−1〜肝臓モデルII−8の保湿剤含有量は熱重量分析(Rigaku社製:Thermo plus TG8120)を用いて計測した。肝臓モデル表面近傍の保湿剤含有量の計測方法は次の通りである。
まず、肝臓モデルの表面から2mm角のハイドロゲルを切り出す。これを熱重量分析装置に入れ、保湿剤の沸点近辺での熱重量減少率を測定する。具体的には、本発明では保湿剤として沸点290℃のグリセリンを使用しているため、250℃から300℃までの温度範囲でのグリセリンの重量減少値を測定した。2mm角のハイドロゲルの重量を100%とした時のグリセリンの重量減少率から、保湿剤の含有量を測定した。
また、肝臓モデル内部の保湿剤含有量の計測方法は、肝臓モデルの表面から50mm内部にあるハイドロゲルを2mm角で切り出し、上記の表面近傍の保湿剤含有量を測定する場合と同様にして測定した。
<乾燥性評価>
実施例II−1〜実施例II−6、比較例II−1、比較例II−2で製作した肝臓モデルII−1〜肝臓モデルII−8を気温25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率を評価した。
評価結果を表4に示す。
<臓器再現性評価>
実施例II−1〜6、比較例II−1、II−2で製作した肝臓モデルについて、5名の熟練した外科医師に弾力性、手術メスによる切れ味についてヒアリングを実施した。
[Evaluation]
<Moisturizing agent content>
The moisturizer content of liver model II-1 to liver model II-8 produced in Example II-1 to Example II-6, Comparative Example II-1 and Comparative Example II-2 was determined by thermogravimetric analysis (Rigaku). : Thermo plus TG8120). The method of measuring the moisturizer content in the vicinity of the liver model surface is as follows.
First, a 2 mm square hydrogel is cut out from the surface of the liver model. This is put into a thermogravimetric analyzer and the thermogravimetric reduction rate near the boiling point of the humectant is measured. Specifically, since glycerin having a boiling point of 290 ° C. is used as a humectant in the present invention, the weight loss value of glycerin in the temperature range from 250 ° C. to 300 ° C. was measured. The content of the humectant was measured from the weight loss rate of glycerin when the weight of the 2 mm square hydrogel was 100%.
In addition, the method for measuring the moisturizer content inside the liver model is the same as when measuring the moisturizer content in the vicinity of the above surface by cutting out a hydrogel 50 mm inside from the surface of the liver model. did.
<Drying evaluation>
Liver model II-1 to liver model II-8 produced in Example II-1 to Example II-6, Comparative Example II-1 and Comparative Example II-2 were combined under a temperature of 25 ° C. and humidity of 50% RH. The mass reduction rate due to evaporation after standing for a week was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 4.
<Evaluation of organ reproducibility>
The liver models produced in Examples II-1 to 6 and Comparative Examples II-1 and II-2 were interviewed with 5 skilled surgeons for elasticity and sharpness with a surgical knife.

Figure 0006610864
Figure 0006610864

<乾燥性評価>
実施例II−1〜II−6の肝臓モデルの表面は、保湿剤を12〜90%含有している。
これらの肝臓モデル1〜6を温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は0.8〜13.6%であり、一般環境下において乾燥による臓器モデルの質感の変化が見られないことを確認した。
比較例II−1の肝臓モデルII−7及び比較例II−2の肝臓モデルII−8の保湿剤含有量は0%である。これらの肝臓モデルは温度25℃、湿度50%RH環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率はそれぞれ48.7%、45.2%であり、一般環境下において乾燥により、臓器モデルのウエットな感覚が少し失われ、乾燥による収縮が起きていた。
<Drying evaluation>
The surface of the liver model of Examples II-1 to II-6 contains 12 to 90% of a humectant.
These liver models 1 to 6 have a mass reduction rate of 0.8 to 13.6% due to evaporation after being left for one week in an environment of temperature 25 ° C. and humidity 50% RH. It was confirmed that there was no change in the texture.
The moisturizer content of the liver model II-7 of Comparative Example II-1 and the liver model II-8 of Comparative Example II-2 is 0%. These liver models have a mass reduction rate of 48.7% and 45.2%, respectively, after being left for one week in an environment of temperature 25 ° C. and humidity 50% RH. The wet sensation was slightly lost and shrinkage due to drying occurred.

(臓器再現性の評価結果について)
実施例の肝臓モデルII−1〜肝臓モデルII−6について、5名の熟練した外科医師へのヒアリングを実施した結果、いずれの肝臓モデルも、弾力、手術用メスによる切れ味ともに実物を再現できているという評価結果が5名の外科医師全員から得られた。
(Regarding evaluation results of organ reproducibility)
As a result of conducting interviews with five skilled surgeons for the liver model II-1 to liver model II-6 of the example, all the liver models were able to reproduce the real thing with both elasticity and sharpness with a surgical knife. Evaluation results were obtained from all five surgeons.

10 造形装置
11 造形物形成液噴射ヘッドユニット
12、13 支持体形成液噴射ヘッドユニット
14、15 紫外線照射機
16 造形物支持基板
17 ステージ
18 支持体層
19 造形物層
20、21 平滑化部材
40 肝臓
41 胆嚢
42 下大静脈
43 肝鎌状間膜
44 右葉
45 左葉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Modeling apparatus 11 Modeling object formation liquid injection head unit 12, 13 Support body formation liquid injection head unit 14, 15 Ultraviolet irradiation machine 16 Modeling object support substrate
17 stage 18 support layer 19 shaped object layer 20, 21 smoothing member 40 liver 41 gallbladder 42 inferior vena cava 43 liver sickle-shaped mesenchyme 44 right lobe 45 left lobe

特開2008−241988号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-241988 特許第4993519号公報Japanese Patent No. 4993519 特許第4759165号公報Japanese Patent No. 4759165

Claims (13)

有機ポリマーと水膨潤性粘土鉱物と保湿剤とを含むハイドロゲルで構成された積層造形物であって、少なくとも積層造形物の表面から2mmの範囲の保湿剤の含有量が10%以上であることを特徴とする積層造形物。   It is a layered object composed of a hydrogel containing an organic polymer, a water-swellable clay mineral, and a moisturizer, and the content of the moisturizer in the range of 2 mm from the surface of the layered object is at least 10%. Laminated shaped product characterized by 80%圧縮時の応力が0.01〜5.0MPaであることを特徴とする請求項1に記載の積層造形物。   The layered object according to claim 1, wherein a stress at 80% compression is 0.01 to 5.0 MPa. 積層造形物中に前記保湿剤を10〜90質量%含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の積層造形物。   The laminate model according to claim 1 or 2, wherein the laminate model contains 10 to 90% by mass of the humectant. 積層造形物の中心部から表面に向かって前記保湿剤の濃度が高くなっていることを特徴とする請求項3に記載の積層造形物。   The layered object according to claim 3, wherein the concentration of the humectant increases from the center of the layered object to the surface. 前記保湿剤がグリセリンであることを特徴とする請求項3又は4に記載の積層造形物。   The layered object according to claim 3 or 4, wherein the humectant is glycerin. 圧縮応力の異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の積層造形物。 The layered object according to any one of claims 1 to 5, comprising a plurality of regions having different compressive stresses. 請求項1〜6のいずれかに記載の積層造形物からなることを特徴とする臓器モデル。   An organ model comprising the layered object according to any one of claims 1 to 6. 有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水及び保湿剤を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。 It has the process of modeling a laminated body using the hydrogel precursor liquid containing an organic monomer, a water-swellable clay mineral, water, and a moisturizer, The layered product of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Production method. 有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程、
得られた積層造形物に対して保湿剤含有液を付与する工程、
を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
Forming a laminate using a hydrogel precursor liquid containing an organic monomer, a water-swellable clay mineral, and water;
A step of applying a moisturizer-containing liquid to the obtained layered object,
The method for producing a layered object according to any one of claims 1 to 6, wherein:
有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程、
得られた積層造形物を乾燥する工程、
乾燥後の積層造形物に対して保湿剤含有液を付与する工程、
を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
Forming a laminate using a hydrogel precursor liquid containing an organic monomer, a water-swellable clay mineral, and water;
A step of drying the obtained layered object,
A step of applying a moisturizer-containing liquid to the layered object after drying,
The method for producing a layered object according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記積層体を造形する工程が、3次元プリンターにより積層造形することで行われることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。   The method of manufacturing a layered object according to any one of claims 8 to 10, wherein the step of modeling the layered body is performed by layered modeling with a three-dimensional printer. 前記積層体を造形する工程が、有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水及び保湿剤を含むハイドロゲル前駆体液を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返す工程であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
The step of shaping the laminate is a first step of forming a film by applying a hydrogel precursor liquid containing an organic monomer, a water-swellable clay mineral, water and a humectant;
The method for producing a layered object according to any one of claims 8 to 11, which is a step of repeating the second step of curing the film formed in the first step a plurality of times.
前記ハイドロゲル前駆体として、組成が異なる複数の前駆体液を用い、前記第一の工程として、複数の前記前駆体液を付与する位置と量を制御することで、硬化後の圧縮応力もしくは弾性率が異なる複数の領域を有する膜を成膜することを特徴とする請求項12に記載の積層造形物の製造方法。   By using a plurality of precursor liquids having different compositions as the hydrogel precursor, and controlling the position and amount of the plurality of precursor liquids applied as the first step, the compression stress or elastic modulus after curing is increased. 13. The method for manufacturing a layered object according to claim 12, wherein a film having a plurality of different regions is formed.
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