JP6754112B2 - Phantom manufacturing method and phantom manufactured by this - Google Patents
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Description
本発明は、ファントムの製造方法及びこれにより製造されるファントムに関する。 The present invention relates to a method for producing a phantom and a phantom produced by the method.
ファントムとは、電磁波や放射線が人体に及ぼす影響を推定するために用いられる人体模型であって、より生体に近い特性となるよう様々な技術が検討されている。 A phantom is a human body model used to estimate the effects of electromagnetic waves and radiation on the human body, and various techniques are being studied to make the characteristics closer to those of living organisms.
例えば下記特許文献１では、寒天やゼラチンを用い、生体に近い粘弾性を実現するために油を付加する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 below discloses a technique of adding oil in order to realize viscoelasticity close to that of a living body by using agar or gelatin.
ところで、エラストグラフィの評価に利用するファントムには、長期安定性、作製再現性、均一性、生体組織に近い粘弾性、利用装置での撮像に耐えうる強度を満たす必要がある。 By the way, the phantom used for the evaluation of elastography must satisfy long-term stability, fabrication reproducibility, uniformity, viscoelasticity close to that of living tissue, and strength that can withstand imaging with a utilization device.
しかしながら、特許文献１の従来ファントムで利用している寒天やゼラチンなどの天然高分子から形成されるゲルは水素結合とイオン結合などの相互作用が高分子鎖間の架橋を支える力となっているため、長期安定性が小さいといった課題がある。また，水素結合とイオン結合は結合力が弱いため、外力により潰れやすいといった課題がある。 However, in the gel formed from natural polymers such as agar and gelatin used in the conventional phantom of Patent Document 1, the interaction between hydrogen bonds and ionic bonds is a force to support the cross-linking between the polymer chains. Therefore, there is a problem that long-term stability is small. In addition, since hydrogen bonds and ionic bonds have weak bonding forces, there is a problem that they are easily crushed by external forces.
また、下記非特許文献１には、ポリアクリルアミドゲルを用いたファントムに関する技術が開示されている。 Further, Non-Patent Document 1 below discloses a technique relating to a phantom using a polyacrylamide gel.
上記非特許文献１で開示されているようなポリアクリルアミドゲルのような合成高分子は、共有結合によって高分子鎖間の架橋が形成されているため長期安定性が高く非常に丈夫であり好ましい。 Synthetic polymers such as polyacrylamide gel disclosed in Non-Patent Document 1 are preferable because they have high long-term stability and are very durable because crosslinks between polymer chains are formed by covalent bonds.
しかしながら、高分子ゲルの溶媒として水を利用した場合、生体組織に対して粘性率が低く、粘性率を高くするために溶媒にグリセリンのような高粘性物質の含有量を多くする必要があるため、製品として再現良く均一なゲルを製造することが困難であるといった課題がある。 However, when water is used as the solvent for the polymer gel, the viscosity is low with respect to the living tissue, and it is necessary to increase the content of a highly viscous substance such as glycerin in the solvent in order to increase the viscosity. , There is a problem that it is difficult to produce a uniform gel with good reproducibility as a product.
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、グリセリンの含有量を少なくし、より均一性の高いファントムの製造方法及びこれにより製造されるファントムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for producing a phantom having a lower glycerin content and higher uniformity, and a phantom produced by the method.
すなわち、本発明の一観点に係るファントムの製造方法は、水、アクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、グリセリン、重合開始剤、及び重合促進剤、を混合してアクリルアミドモノマー及びＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを共重合させるファントムの製造方法であって、アクリルアミドの添加重量を１とした場合に、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．００１以上０．００９より小さい範囲で含ませるものである。 That is, in the method for producing a phantom according to one aspect of the present invention, water, an acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, a polymerization initiator, and a polymerization accelerator are mixed to form an acrylamide monomer and N, N. A method for producing a phantom in which ′ -methylenebisacrylamide is copolymerized, and when the addition weight of acrylamide is 1, N, N ′-methylenebisacrylamide is contained in a range of 0.001 or more and less than 0.009. It is a thing.
また、本発明の他の一観点に係るファントムは、水、アクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、グリセリン、重合開始剤、及び重合促進剤を、アクリルアミドの添加重量を１とした場合に、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．００１以上０．００９より小さい範囲で混合してアクリルアミドモノマー及びＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを共重合させて製造されたものである。 Further, in the phantom according to another aspect of the present invention, when water, an acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, a polymerization initiator, and a polymerization accelerator are added in an acrylamide addition weight of 1. , N, N'-methylenebisacrylamide was mixed in the range of 0.001 or more and less than 0.009, and the acrylamide monomer and N, N'-methylenebisacrylamide were copolymerized to produce the product.
以上、本発明により、グリセリンの含有量を少なくし、より均一性の高いファントムの製造方法及びこれにより製造されるファントムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing a phantom having a reduced content of glycerin and a higher uniformity, and a phantom produced by the method.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例における具体的な例示にのみ限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different embodiments, and is not limited to the specific examples in the embodiments and examples shown below.
（ファントムの製造方法）
まず、本実施形態に係るファントムの製造方法（以下「本製造方法」という。）は、水、アクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、グリセリン、重合開始剤、重合促進剤、及び緩和時間調整剤を混合してアクリルアミドモノマー及びＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを共重合させるファントムの製造方法であって、アクリルアミドの添加重量を１とした場合に、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．００１以上０．００９より小さい範囲で含ませることを特徴とする。
(Phantom manufacturing method)
First, the method for producing a phantom according to the present embodiment (hereinafter referred to as "the present production method") includes water, acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, and a relaxation time. A method for producing a phantom in which an acrylamide monomer and N, N'-methylenebisacrylamide are copolymerized by mixing an adjusting agent. When the addition weight of acrylamide is 1, N, N'-methylenebisacrylamide is 0. It is characterized in that it is included in a range of .001 or more and less than 0.009.
本製造方法において水は、本製造方法において上記各要素を溶解させるための溶媒として用いられるものである。水の量は、上記の各要素すなわちアクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、グリセリン、重合開始剤、重合促進剤、及び緩和時間調整剤を混合させることができる限りにおいて適宜調整可能であり、これらの添加重量をそれぞれ求めた後、ファントム全体の重量を勘案して定めることができる。 In this production method, water is used as a solvent for dissolving each of the above elements in this production method. The amount of water can be appropriately adjusted as long as each of the above elements, namely acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, polymerization initiator, polymerization accelerator, and relaxation time adjusting agent can be mixed. After obtaining each of these added weights, the weight of the entire phantom can be taken into consideration.
本製造方法においてアクリルアミドモノマーは、アクリル酸を母体とするアミドであって、重合させることでポリアクリルアミドとなることができるものである。本製造方法においてアクリルアミドモノマーは、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドと共重合することにより、網目状の立体構造を形成することが可能であり、ファントムの貯蔵弾性率の増加のために用いられる。なお、図１に、本製造方法によって製造されるファントム中における網目構造のイメージ図を示しておく。 In this production method, the acrylamide monomer is an amide based on acrylic acid, and can be polymerized to form polyacrylamide. In this production method, the acrylamide monomer can form a network-like three-dimensional structure by copolymerizing with N, N'-methylenebisacrylamide, and is used for increasing the storage elastic modulus of the phantom. It should be noted that FIG. 1 shows an image diagram of the network structure in the phantom manufactured by this manufacturing method.
本製造方法において、アクリルアミドモノマーの量は、製造するファントムのパラメータに応じて適宜調整可能であるが、より生体に近い粘弾性を実現するためには、例えばファントム全体の重量を１とした場合に、５以上３０以下であることが好ましく、より好ましくは２０以下である。５以上とすることで十分な貯蔵弾性率を得ることができ、３０以下とすることで、必要以上の貯蔵弾性率になってしまうことを防ぐことが可能である。 In this production method, the amount of acrylamide monomer can be appropriately adjusted according to the parameters of the phantom to be produced, but in order to realize viscoelasticity closer to that of a living body, for example, when the weight of the entire phantom is set to 1. It is preferably 5 or more and 30 or less, and more preferably 20 or less. When it is 5 or more, a sufficient storage elastic modulus can be obtained, and when it is 30 or less, it is possible to prevent the storage elastic modulus from becoming more than necessary.
また、本製造方法において、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドは、重合したアクリルアミド間をつなぐ架橋剤として用いられるものであり、この架橋剤の量を調整することで、ファントムをより生体に近い粘弾性を備えたものとさせる。Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの量としては、上記アクリルアミドモノマーの添加重量を１とした場合に、０．００１以上０．００９以下となるようにするが、好ましくは０．００１５以上０．００６以下の範囲、より好ましくは０．００３以上０．００６以下の範囲である。０．００１未満の場合、ファントム形状を維持することが困難であって、０．００９より大きくなると架橋剤による効果として網目が密となりすぎ、十分な粘性値を得ることができない。 Further, in this production method, N, N'-methylenebisacrylamide is used as a cross-linking agent for connecting polymerized acrylamides, and by adjusting the amount of this cross-linking agent, the phantom becomes more viscoelastic to the living body. It should be elastic. The amount of N, N'-methylenebisacrylamide should be 0.001 or more and 0.009 or less when the added weight of the acrylamide monomer is 1, preferably 0.0015 or more and 0.006. The range is as follows, more preferably 0.003 or more and 0.006 or less. If it is less than 0.001, it is difficult to maintain the phantom shape, and if it is larger than 0.009, the mesh becomes too dense as an effect of the cross-linking agent, and a sufficient viscosity value cannot be obtained.
また、本製造方法においてグリセリンは、粘性（損失弾性率）及び緩和時間を調整するために用いられるものである。 Further, in this production method, glycerin is used for adjusting the viscosity (elastic modulus lost) and relaxation time.
本製造方法において、グリセリンの添加量としては、本ファントムの全重量に対し７０重量％以下の範囲で含ませることが好ましく、より好ましくは６０重量％以下であり、さらに好ましくは５０重量％以下である。７０重量％以下とすることでグリセリンを添加しすぎることによる粘度上昇に起因する不均一性を抑制することが可能となる。 In the present production method, the amount of glycerin added is preferably in the range of 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less, and further preferably 50% by weight or less with respect to the total weight of the phantom. is there. By setting the content to 70% by weight or less, it is possible to suppress non-uniformity caused by an increase in viscosity due to excessive addition of glycerin.
また、本製造方法において重合開始剤は、上記Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、アクリルアミドモノマーの共重合を開始させるために用いられるものである。 Further, in the present production method, the polymerization initiator is used to initiate the copolymerization of the above N, N'-methylenebisacrylamide and acrylamide monomer.
重合開始剤としては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばラジカル重合剤、具体的にはペルオキソ二硫酸アンモニウム等を例示することができる。 The polymerization initiator is not limited as long as it has the above-mentioned functions, and examples thereof include radical polymerization agents, specifically ammonium peroxodisulfate and the like.
また重合開始剤の添加量としては、重合を限定されるわけではないが、重合対象となるアクリルアミドモノマーの添加量を１とした場合に、０．００５以上０．０５以下であることが好ましい。重合開始剤の重量を０．００５以上とすることで安定的に重合を開始することができ、０．０５以下とすることで不必要な不純物となることを防ぐことができる。 The amount of the polymerization initiator added is not limited to polymerization, but is preferably 0.005 or more and 0.05 or less when the amount of the acrylamide monomer to be polymerized is 1. By setting the weight of the polymerization initiator to 0.005 or more, the polymerization can be started stably, and by setting the weight to 0.05 or less, it is possible to prevent unnecessary impurities.
また、本製造方法において重合促進剤は、上記Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、アクリルアミドモノマーの共重合を効率的に行わせるために用いられるものである。 Further, in the present production method, the polymerization accelerator is used to efficiently carry out the copolymerization of the above N, N'-methylenebisacrylamide and acrylamide monomer.
この重合促進剤は、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン等を例示することができる。 The polymerization accelerator is not limited as long as it has the above-mentioned functions, and examples thereof include N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine and the like.
また、本製造方法において、重合促進剤は、重合をより効率的に促進させたい場合に添加するものであって、重合を促進することができる限りにおいて限定されるわけではないが、添加する場合、上記重合開始剤と同様の範囲、すなわち重合対象となるアクリルアミドモノマーの添加量を１とした場合に、０．００５以上０．０５以下であることが好ましい。重合開始剤の重量を０．００５以上とすることで安定的に重合を促進することができ、０．０５以下とすることで不必要な不純物となることを防ぐことができる。 Further, in the present production method, the polymerization accelerator is added when it is desired to promote the polymerization more efficiently, and it is not limited as long as the polymerization can be promoted, but when it is added. In the same range as the above-mentioned polymerization initiator, that is, when the addition amount of the acrylamide monomer to be polymerized is 1, it is preferably 0.005 or more and 0.05 or less. By setting the weight of the polymerization initiator to 0.005 or more, the polymerization can be stably promoted, and by setting the weight to 0.05 or less, it is possible to prevent unnecessary impurities.
また、本製造方法において、必要に応じて緩和時間調整剤を添加することも好ましい。緩和時間調整剤は、エラストグラフィ（ＭＲＩ組織弾性映像法）におけるＴ1、Ｔ2緩和時間を調整することができるものである。上記グリセリンも緩和時間調整剤としての機能を有するが、これを別途添加することでより効率的に緩和時間を調整することができる。 Further, in the present production method, it is also preferable to add a relaxation time adjusting agent as needed. The relaxation time adjuster can adjust the T 1 and T 2 relaxation times in elastography ( MRI tissue elastic imaging). The above-mentioned glycerin also has a function as a relaxation time adjusting agent, but the relaxation time can be adjusted more efficiently by adding it separately.
緩和時間調整剤としては、上記機能を有するものである限りにおいて限定されるわけではないが、例えば塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物等を例示することができる。 The relaxation time adjusting agent is not limited as long as it has the above-mentioned functions, and examples thereof include nickel (II) chloride hexahydrate and the like.
（ファントム）
上記の記載から明らかであるが、上記製造方法の結果、グリセリンの含有量を少なくし、より均一性の高いファントムを製造することができる。具体的に、本実施形態に係るファントムは、水、アクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、グリセリン、重合開始剤、及び重合促進剤を、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの添加重量を１とした場合にアクリルアミドモノマーを、アクリルアミドの添加重量を１とした場合に、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．００１以上０．００９より小さい範囲で含ませることを特徴とする。
(phantom)
As is clear from the above description, as a result of the above production method, the content of glycerin can be reduced and a phantom with higher uniformity can be produced. Specifically, the phantom according to the present embodiment contains water, an acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, a polymerization initiator, and a polymerization accelerator, and the weight of N, N'-methylenebisacrylamide added. When the value is 1, the acrylamide monomer is contained, and when the addition weight of acrylamide is 1, N, N'-methylenebisacrylamide is contained in the range of 0.001 or more and less than 0.009.
以上、本製造方法は、グリセリンの含有量を少なくし、より均一性の高いファントムの製造方法となる。より具体的には、本製造方法によると、従来は達成できなかった長期安定性、作製再現性、均一性、生体組織に近い粘弾性、利用装置での撮像に耐えうる強度といった全ての条件を満たすファントムを作製可能になる。 As described above, this production method is a method for producing a phantom having a higher uniformity by reducing the content of glycerin. More specifically, according to this manufacturing method, all conditions such as long-term stability, fabrication reproducibility, uniformity, viscoelasticity close to that of living tissue, and strength that can withstand imaging with a utilization device, which could not be achieved in the past, are all satisfied. It becomes possible to produce a phantom that meets the requirements.
ここで、上記実施形態に係るファントムについて、実際に製造し、本発明の効果について確認した。以下具体的に説明する。 Here, the phantom according to the above embodiment was actually manufactured, and the effect of the present invention was confirmed. This will be described in detail below.
（ファントムＡ）
まず、下記の組み合わせにて組成物（総重量４ｋｇ）を配合し、重合を行った。
First, the composition (total weight 4 kg) was blended in the following combination and polymerized.
具体的な手順としては、まず、ビーカーに蒸留水と撹拌子を入れ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ナカライテスク株式会社：Ｃｏｄｅ：２２４０２−０２）をいれ、スターラーにて撹拌、溶解させた。 As a specific procedure, first, distilled water and a stirrer were placed in a beaker, N, N'-methylenebisacrylamide (Nacalai Tesque Co., Ltd .: Code: 22402-02) was added, and the mixture was stirred and dissolved with a stirrer. ..
次に、架橋剤Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドと、アクリルアミドモノマーと、を順次加え、スターラーにて撹拌、溶解させた。 Next, the cross-linking agent N, N'-methylenebisacrylamide and the acrylamide monomer were sequentially added, and the mixture was stirred and dissolved with a stirrer.
次に、グリセリンを少しずつ加えて十分撹拌する。均一に混ざった後、ビーカーにラップをかけて蓋をした。 Next, add glycerin little by little and stir well. After mixing evenly, the beaker was wrapped and covered.
その後、溶液温度を５℃に冷却し、重合開始剤としてペルオキソ二硫酸アンモニウムを加えて撹拌しつつ、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を混ぜながら加えた。 Then, the solution temperature was cooled to 5 ° C., ammonium peroxodisulfate was added as a polymerization initiator, and the mixture was stirred while mixing N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine as a polymerization accelerator.
そして、十分に重合したことを確認した後、乾燥しないようにラップで蓋をして、５℃にて半日程度冷却し、ファントムを完成させた。 Then, after confirming that the polymerization was sufficiently carried out, the phantom was completed by covering it with plastic wrap so as not to dry it and cooling it at 5 ° C. for about half a day.
なおこの完成したファントムＡの貯蔵弾性率Ｇ’は約１．４１ｋＰａ、損失弾性率Ｇ’’は約５１２Ｐａであり、このｔａｎδ（Ｇ’’／Ｇ’）は、０．３６であった。この値は生体の損失正接（ｔａｎδ）値０．２５〜０．３の近傍であり、十分生体に近いものとなっていることを確認した。 The storage elastic modulus G ′ of the completed phantom A was about 1.41 kPa, the loss elastic modulus G ″ was about 512 Pa, and the tan δ (G ″ / G ′) was 0.36. It was confirmed that this value was close to the loss tangent (tan δ) value of 0.25 to 0.3 of the living body, and was sufficiently close to the living body.
（ファントムＢ）
次に、組成物の配合を下記表のように変化させた以外は、上記ファントムＡと同様の手順で作製した。なおこの完成したファントムＢの貯蔵弾性率Ｇ’は約３．０８ｋＰａ、損失弾性率Ｇ’’は約８１６Ｐａであり、このｔａｎδは０．２７であった。この値は生体の損失正接（ｔａｎδ）値０．２５〜０．３の近傍であり、十分生体に近いものとなっていることを確認した。
Next, the composition was prepared in the same procedure as Phantom A except that the composition was changed as shown in the table below. The storage elastic modulus G'of the completed phantom B was about 3.08 kPa, the loss elastic modulus G'was about 816 Pa, and the tan δ was 0.27. It was confirmed that this value was close to the loss tangent (tan δ) value of 0.25 to 0.3 of the living body, and was sufficiently close to the living body.
（ファントムＣ）
次に、組成物の配合を下記表のように変化させた以外は、上記ファントムＡと同様の手順で作製した。なおこの完成したファントムＣの貯蔵弾性率Ｇ’は約４．４８ｋＰａ、損失弾性率Ｇ’’は約１１３０Ｐａであり、このｔａｎδは０．２５であった。この値は生体の損失正接（ｔａｎδ）値０．２５〜０．３の近傍であり、十分生体に近いものとなっていることを確認した。
Next, the composition was prepared in the same procedure as Phantom A except that the composition was changed as shown in the table below. The storage elastic modulus G'of the completed phantom C was about 4.48 kPa, the loss elastic modulus G'was about 1130 Pa, and the tan δ was 0.25. It was confirmed that this value was close to the loss tangent (tan δ) value of 0.25 to 0.3 of the living body, and was sufficiently close to the living body.
（架橋剤量の変化（１））
また、上記作製したファントムＣにおいて、アクリルアミドモノマーに対する架橋剤の割合を変化させて上記ファントムＣを種々作製した。具体的には、アクリルアミドモノマーの重量を１とした場合に、０．００１、０．００１５、０．００２、０．００３にそれぞれ変化させて同様のファントムを４種類追加で作製した。なお、上記表で示されるファントムＣは、０．００４５のものである。
(Change in amount of cross-linking agent (1))
Further, in the prepared phantom C, various phantoms C were prepared by changing the ratio of the cross-linking agent to the acrylamide monomer. Specifically, when the weight of the acrylamide monomer was 1, the weight was changed to 0.001, 0.0015, 0.002, and 0.003, respectively, and four types of similar phantoms were additionally prepared. The phantom C shown in the above table is 0.0045.
図２は、ここで作製したファントムＣの形状評価を行った際の写真図である。なお、本図で示す値において、アクリルアミドモノマーの重量を１ではなく１００％とした場合の％で表示している。すなわち、図中の０．１は０．００１を意味し、図中の０．１５は０．００１５を示し、図中の０．２は０．００２を意味し、図中の０．３は０．００３をそれぞれ意味する。 FIG. 2 is a photographic view when the shape of the phantom C produced here is evaluated. In addition, in the value shown in this figure, it is expressed as% when the weight of the acrylamide monomer is 100% instead of 1. That is, 0.1 in the figure means 0.001, 0.15 in the figure means 0.0015, 0.2 in the figure means 0.002, and 0.3 in the figure means 0.002. It means 0.003 respectively.
本図で示すように、アクリルアミド量に対するＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの量が図中０．２、図中０．３の場合ではビーカーの形状からほとんど歪むことなく円柱形を保つことができる。図中０．１５の場合は、下に少しふくらみが生じているが概ね円柱形を保つことができていることが確認できた。なお図中０．１の場合は、自重に耐えられず崩れかけてしまっていた。すなわち、アクリルアミド量を１とした場合におけるＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの量は、０．００１以上であることが重要であり、好ましくは０．００１５、更に好ましくは０．２以上であることを確認した。 As shown in this figure, when the amount of N, N'-methylenebisacrylamide with respect to the amount of acrylamide is 0.2 in the figure and 0.3 in the figure, the shape of the beaker can be maintained in a cylindrical shape with almost no distortion. .. In the case of 0.15 in the figure, it was confirmed that although a slight bulge was generated downward, the shape could be maintained in a cylindrical shape. In the case of 0.1 in the figure, it could not bear its own weight and was about to collapse. That is, it is important that the amount of N, N'-methylenebisacrylamide when the amount of acrylamide is 1 is 0.001 or more, preferably 0.0015, and more preferably 0.2 or more. It was confirmed.
また、このサンプルに関するレオメーター測定による評価（ＭＲＥ変換）を下記表に示す。表中では、貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’及びこれらの比であるｔａｎδについて示してある。
（架橋剤量の変化（２））
またここで、上記ファントムＡの組成において、アクリルアミドモノマーをファントム全体の量に対し１１重量％とし、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの量を、アクリルアミドモノマーの量を１とした場合に０．００９（ファントム全体の量としては０．０９９重量％）としたうえで、グリセリンの重量％を３５重量％、４０重量％、４５重量％として３種のファントムを作製した。この結果、作製されたファントムの貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’、及びこのｔａｎδについて下記表に示す。
Here, in the composition of the phantom A, 0.009 when the acrylamide monomer is 11% by weight based on the total amount of the phantom and the amount of N, N'-methylenebisacrylamide is 1 when the amount of the acrylamide monomer is 1. (The total amount of the phantom was 0.099% by weight), and the weight% of glycerin was 35% by weight, 40% by weight, and 45% by weight to prepare three kinds of phantoms. As a result, the storage elastic modulus G', the loss elastic modulus G', and this tan δ of the produced phantom are shown in the table below.
上記の結果、架橋剤が、アクリルアミドモノマーの重量を１とした場合に０．００９となっていると、損失弾性率（粘性）が上昇しにくくなり、生体の損失正接（ｔａｎδ）値０．２５〜０．３の近傍より大きく離れてしまっていた。すなわち、架橋剤の量は、アクリルアミドモノマーの重量を１とした場合に０．００９よりも小さいことが好ましいことが分かった。 As a result of the above, when the cross-linking agent is 0.009 when the weight of the acrylamide monomer is 1, the loss elastic modulus (viscosity) is unlikely to increase, and the loss tangent (tan δ) value of the living body is 0.25. It was farther than the vicinity of ~ 0.3. That is, it was found that the amount of the cross-linking agent is preferably smaller than 0.009 when the weight of the acrylamide monomer is 1.
また、上記ファントムＡの組成において、アクリルアミドモノマーをファントム全体の量に対し１１重量％とし、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの量を、アクリルアミドモノマーの量を１とした場合に０．００４５（ファントム全体の量としては０．０４９５重量％）としたうえで、グリセリンの重量％を３５重量％、４０重量％、４５重量％として３種のファントムを作製した。この結果、作製されたファントムの貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’、及びこのｔａｎδについて下記表に示す。この値は生体の損失正接（ｔａｎδ）値０．２５〜０．３の近傍であり、十分生体に近いものとなっていることを確認した。
（Ｔ１緩和時間）
なお、ここで、上記ファントムＡ乃至Ｃについて、Ｔ１緩和時間の測定を行った。本測定は、ＩＲ法（ＳＥ）で４００〜３０００の８点で画像を取得し、非線形最小二乗法を用いてそれぞれの画素でカーブフィッティングを行い求めた。なおこの場合において、モデルとした信号値の式（数１）、誤差を比較した式（数２）は下記のとおりとした。また、下記式では、αとβを変更させながら上式が最小となるときのパラメータを採用し、モデルとした信号の式のＴ１値となるベータを求めＴ１Ｍａｐを作製した。この結果を図３に示しておく。
Here, the T1 relaxation time was measured for the phantoms A to C. In this measurement, images were acquired at 8 points from 400 to 3000 by the IR method (SE), and curve fitting was performed on each pixel using the nonlinear least squares method. In this case, the model signal value equation (Equation 1) and the error comparison equation (Equation 2) are as follows. Further, in the following equation, the parameter when the above equation is minimized while changing α and β is adopted, and the beta which is the T1 value of the equation of the signal used as the model is obtained and T1Map is prepared. The result is shown in FIG.
この結果、ファントムで求められるＴ１緩和時間は、臨床で使用できるよう８００ｍｓ以下である必要があるところ、作製したファントムＡ乃至Ｃはいずれも８００ｍｓ以下となっており、十分な性能を有していることを確認した。 As a result, the T1 relaxation time required for the phantom needs to be 800 ms or less so that it can be used clinically, but the produced phantoms A to C are all 800 ms or less, and have sufficient performance. It was confirmed.
以上、本実施例により、本発明の効果について確認できた。本発明は、架橋剤（例えば，Ｎ，Ｎ'-メチレンビスアクリルアミド）の配合量を最適化することにより、低グリセリン濃度でも生体組織に近い粘弾性を実現するとともに、１年以上の長期利用に耐えうる安定性と強度を有するなど、従来の問題を解決することができる。また、薬品配合量を調整することで、生体組織と同等の様々な粘弾性率を実現可能である。 As described above, the effect of the present invention has been confirmed by this example. The present invention realizes viscoelasticity close to that of living tissue even at a low glycerin concentration by optimizing the blending amount of a cross-linking agent (for example, N, N'-methylenebisacrylamide), and can be used for a long period of one year or more. It can solve conventional problems such as having durable stability and strength. In addition, by adjusting the amount of the chemical compounded, it is possible to realize various viscoelastic modulus equivalent to that of living tissue.
本発明は、ファントムの製造方法及びファントムとして産業上の利用可能性がある。 The present invention has industrial applicability as a phantom manufacturing method and a phantom.
Claims (5)
前記アクリルアミドモノマーの添加重量を１とした場合に、前記Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．００１以上０．００９より小さい範囲で含ませ、
前記グリセリンを、前記ファントムの全重量に対し７０重量％以下の範囲で含ませるファントムの製造方法。 A method for producing a phantom in which water, an acrylamide monomer, N, N'-methylenebisacrylamide, glycerin, and a polymerization initiator are mixed to copolymerize the acrylamide monomer and the N, N'-methylenebisacrylamide.
When the added weight of the acrylamide monomer is 1, the N, N'-methylenebisacrylamide is contained in the range of 0.001 or more and less than 0.009 .
The glycerin, the total weight with respect to the production method of the phantom was Ru contained in an amount of 70 wt% or less of the phantom.
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