JP7340539B2 - 樹脂組成物及びそれを用いた生体モデル - Google Patents
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Description
[1]成分(A)MFR(温度230℃、荷重2.16kg)1g/10min.以下の水添ブロック共重合体100質量部に対して、成分(B)オイルを350質量部以上1000質量部以下、及び成分(C)潤滑剤を0.01質量部以上150質量部未満含有する、樹脂組成物。
[2]人工血管用及び/又は人工皮膚用である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3]成分(B)オイルの37.8℃又は40℃における動粘度が0.1~100mm2/sである、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]成分(C)潤滑剤が、イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤から選択される1以上を含む、[1]から[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5]熱可塑性である、[1]から[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6][1]から[5]のいずれかに記載の樹脂組成物を用いてなる、生体モデル。
[7]人工血管又は人工皮膚である、[6]に記載の生体モデル。
本実施形態に係る樹脂組成物は、成分(A)として所定の条件を満たす水添ブロック共重合体、成分(B)としてオイル、及び成分(C)として潤滑剤を、それぞれ所定量で含有する。これにより、軟質性が高くかつヒトを含む動物の血管及び/又は皮膚に近い針の挿入感及び針や糸の通り易さを実現可能な生体モデル等の成形品を与える樹脂組成物にすることができる。
成分(A)水添ブロック共重合体は、芳香族ビニルから導かれるブロック重合単位(X)と共役ジエンから導かれるブロック重合単位(Y)とを含む芳香族ビニル-共役ジエンブロック共重合体の水添物(水素添加物または水素化物)を1種以上含有することが好ましい。
成分(B)オイルとしては、好ましくは、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルや流動パラフィン等の鉱物油系オイル、シリコンオイル、ヒマシ油、アマニ油、オレフィン系ワックス、鉱物系ワックス等が挙げられる。これらの中では、パラフィン系及び/又はナフテン系のプロセスオイルが好ましい。プロセスオイルとしては、ダイアナプロセスオイルシリーズ(出光興産社製)、JOMOプロセスP(ジャパンエナジー社製)等が挙げられる。また、フタル酸系、トリメリット酸系、ピロメリット酸系、アジピン酸系、またはクエン酸系の各種エステル系可塑剤も用いることができる。これらは、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。成分(B)オイルを含有することで、軟質性を調整して、より軟質な樹脂組成物にすることができる。その結果、ヒトを含む動物の血管及び/又は皮膚に類似した軟質性や物性を有する生体モデルを与える樹脂組成物にすることができる。成分(B)オイルは、事前に成分(A)特定の条件を満たす水添ブロック共重合体にあらかじめ吸収させておくのが作業性の点で好ましい。そのためには、成分(A)特定の条件を満たす水添ブロック共重合体の形状は、オイルを吸収しやすい、前記粉末又は無定形(クラム)状が好ましい。
成分(C)潤滑剤としては、イオン性界面活性剤、ノニオン系(非イオン性)界面活性剤、炭化水素系滑剤、脂肪酸系滑剤、脂肪族アミド系滑剤、金属石鹸系滑剤、エステル系滑剤等を挙げることができる。
カチオン系界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン等を挙げることができる。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル等を挙げることができる、市販品としては、花王株式会社製の商品名「エレクトロストリッパーEA」等を挙げることができる。
脂肪族アミド系滑剤としては、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の脂肪酸アミド;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等のアルキレン脂肪酸アミド等を挙げることができる。金属石鹸系滑剤としては、ステアリン酸金属塩等を挙げることができる。
エステル系滑剤としては、アルコールの脂肪酸エステル、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリルステアレート、硬化油等を挙げることができる。
樹脂組成物は、成分(A)水添ブロック共重合体100質量部に対して、成分(B)オイルを350質量部以上1000質量部以下、好ましくは400質量部以上800質量部以下、より好ましくは450質量部以上700質量部以下、及び成分(C)潤滑剤を0.01質量部以上150質量部以下、好ましくは10質量部100質量部以下、より好ましくは10質量部以上50質量部以下含有する。上記範囲内にすることで、軟質性が高くかつヒトを含む動物の血管及び/又は皮膚に近い針の挿入感及び針や糸の通り易さを有する生体モデルを与える樹脂組成物にすることができる。また、成形品のブリードアウトをより防ぐこともできる。
樹脂組成物は、必要に応じてゴム、可塑剤、フィラーや安定剤、老化防止剤、耐光性向上剤、紫外線吸収剤、軟化剤、滑剤、加工助剤、着色剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、結晶核剤、発泡剤等を配合し、用いることができる。これらの含有量は、成分(A)水添ブロック共重合体100質量部に対して0.01質量部以上500質量部以下とすることが好ましい。
樹脂組成物は、製造コスト、物性バランスの点で、熱可塑性であることが好ましい。本実施形態に係る樹脂組成物は、上記した成分(A)所定の条件を満たす水添ブロック共重合体、成分(B)オイル、及び成分(C)潤滑剤を所定の含有量で含むことから、軟質性が高くかつヒトを含む動物の血管及び/又は皮膚に近い針刺し挿入感及び針や糸の通り易さを実現することができる。そのため、人工血管及び/又は人工皮膚等の生体モデルとして好ましく用いることができる。
軟質性は、E硬度により評価することができる。E硬度は、5.0mm厚シートを4枚重ね、JIS K7215プラスチックのデュロメーター硬さ試験法に従い、23±1℃の条件にてタイプEのデュロメーター硬度を瞬間値として求めることができる。
針刺し挿入感(針刺し抵抗)は、万能試験機(例えば、島津製作所製オートグラフAG-Xpuls試験機)を用いて、23℃±1℃の条件下で管状もしくは短冊シート状の試験片を用いて1000mm/minの速度で穿刺した際の針が貫通した際の第一ピークの荷重値(N)及び変位量(mm)を測定して評価することができる。なお、試験片の厚み及びサイズは、対象とする医療シミュレータの部位により決定する。針のサイズは、注射練習用とするか、縫合練習用とするかによって決定する。
樹脂組成物は、ヒトの血管及び/又は皮膚に穿刺したとき、及び縫合したとき又は糸を通したときと似た手ごたえ(針や糸の通り易さであり、ここでは、「針通り抵抗」、「糸通り抵抗」ともいう。)を有するように構成することが好ましい。
針通り抵抗及び糸通り抵抗は、万能試験機(例えば、島津製作所製オートグラフAG-Xpuls試験機)で穿刺した際の穿刺針及び医療用糸に掛かる荷重値(以下、「針通り抵抗」及び「糸通り抵抗」ともいう。)を測定して評価することができる。なお、試験片の厚み及びサイズは、対象とする医療シミュレータの部位により決定する。針のサイズは、注射練習用とするか、縫合練習用とするかによって決定する。糸のサイズは、医療シミュレータの部位により決定する。
樹脂組成物の製造方法は、特に限定されず、公知の適当なブレンド法を用いることができる。例えば、単軸、二軸のスクリュー押出機、バンバリー型ミキサー、プラストミル、コニーダー、加熱ロールなどで溶融混練を行うことができる。溶融混練を行う前に、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、スーパーミキサー、タンブラーなどで各原料を均一に混合しておくこともよい。溶融混練温度はとくに制限はないが、50~300℃、好ましくは70~250℃が一般的である。
本実施形態に係る生体モデルは、上記した樹脂組成物を用いてなる。上記樹脂組成物は、ヒトの血管及び/又は皮膚に近い軟質性を有しているとともに、針刺し挿入感及び針や糸の通り易さが人体に似ているので、人工血管及び/又は人工皮膚である生体モデルとして好ましく用いることができる。人工血管及び/又は人工皮膚の構造は、特に限定されないが、単層で形成してもよいし、2以上の層(例えば、内層、中層及び外層の3層)で形成してもよい。
生体モデルの製造方法は、特に限定されず、公知の成形方法により製造できる。例えば押出し成形、注型成形、射出成形、真空成形、ブロー成形等、目的の生体モデルに合わせ様々な成形方法を用いることができる。
(A-1)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON4033」、MFR1g/10分、スチレン含有量30質量%)
(A-2)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON4044」、MFR1g/10分、スチレン含有量30質量%)
(A-3)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON4055」、MFR1g/10分、スチレン含有量30質量%)
(A-4)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON-J」、MFR1g/10分、スチレン含有量40質量%)
(A-5)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON4077」、MFR1g/10分、スチレン含有量30質量%)
(A-6)SEEPS(株式会社クラレ製「SEPTON4099」、MFR1g/10分、スチレン含有量30質量%)
シリコーン樹脂(シリコーンエラストマー樹脂)
ポリウレタン樹脂(ポリウレタンエラストマー樹脂)
天然ゴム
(B-1)パラフィン系オイル(出光興産株式会社製「PW-90」)、40℃における動粘度90.5mm2/s
(B-2)パラフィン系オイル(出光興産株式会社製「PW-32」)、40℃における動粘度30.6mm2/s
(B-3)パラフィン系オイル(日油株式会社製「パールリーム6」)、37.8℃における動粘度21.4mm2/s
(B-4)パラフィン系オイル(日油株式会社製「パールリームEX」)、37.8℃における動粘度10.6mm2/s
なお、動粘度は、JIS K 2283:2000の「5.動粘度試験方法」に従って、キャノンフェンスケ粘度計を用いて37.8℃又は40℃の試験温度により測定した値である。
(C-1)ステアリルアルコール(花王株式会社製「カルコール8098」)
(C-2)オクチルアルコール(花王株式会社製「カルコール0898」)
(C-3)非イオン性界面活性剤(花王株式会社製「エレクトロストリッパーEA」)
(C-4)陰イオン性界面活性剤(花王株式会社製「エレクトロストリッパーPC」)
(C-5)エステル配合界面活性剤(花王株式会社製「カオーワックス220」)
(C-6)エチレンビスステアリン酸アマイド(花王株式会社製「カオーワックスEB-FF」)
(C-7)ステアリン酸(花王株式会社製「ルナックS-50V」)
表1に記載の材料を表1に記載の含有割合で溶融混練して樹脂組成物を得た。溶融混練は、次のように行った。成分(A)水添ブロック共重合体は、無定形の粉末でメーカーより供給される。混練数日前に、成分(A)水添ブロック共重合体に対し、成分(C)潤滑剤を所定量添加してから成分(B)オイルを所定量滴下し十分に染みこませておいた。なお、ここで染み込ませた成分(B)オイル、成分(C)潤滑剤の量は、表1に記載の配合量に含まれる。ブラベンダープラスチコーダー(ブラベンダー社製PL2000型)を使用し、すべての原料を投入した後、150℃、回転速度50回/分、6分間混練し樹脂組成物を得た。
表1,2に示す組成とした以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
(サンプルの作製)
得られた樹脂組成物を用いて、物性評価用の短冊状シートサンプルを作製した。短冊状シートサンプルの作製は次のように行った。樹脂組成物を加熱プレス法(150℃、時間5分、圧力50kg/cm2)により、後述する各試験方法に記載した各種厚さに成形し短冊状サンプルシートとした。また、参考例1~3として、ブタの大動脈、大静脈及び頸動脈(20mm×20mm×厚さ1.75mm)のサンプルを準備した。なお、ブタの血管は軟質性や触感等の各種物性がヒトの血管に似ていることが知られている。
50mm×50mm×厚さ5.0mmのシートを4枚重ねた短冊状シートサンプルを用いて、JIS K7215プラスチックのデュロメーター硬さ試験法に従い、23±1℃の条件にてタイプEのデュロメーター硬度を求めた。この硬度は瞬間値である。
50mm×50mm×厚さ2mmの短冊状シートサンプルについて、島津製作所製オートグラフAG-Xpuls試験機を用い、23℃±1℃の条件下で1000mm/minの速度で穿刺した際の針が貫通した際の第一ピークの荷重値及び変位量(針刺し抵抗)を測定し、以下の基準に基づいて針刺し挿入感の評価を行なった。
4:針が貫通した際の第一ピークの荷重値が0.1N以上0.3N未満である。
3:針が貫通した際の第一ピークの荷重値が0.3N以上0.6N未満である。
2:針が貫通した際の第一ピークの荷重値が0.6N以上0.8N未満である。
1:針が貫通した際の第一ピークの荷重値が0.8N以上である。
島津製作所製オートグラフAG-Xpuls試験機を用い、50mm×50mm×厚さ2mmの短冊シート状の試験片を用いて1000mm/minの速度で穿刺した際の穿刺針(サイズ:17G)、医療用糸(サイズ:ポリプロピレン製4-0)、に掛かる荷重値を測定した。それぞれ「針通り抵抗(N)」、「糸通り抵抗(N)」として表1,2に示した。
Claims (4)
- 成分(A)MFR(温度230℃、荷重2.16kg)1g/10min.以下の水添ブロック共重合体100質量部に対して、
成分(B)オイルを350質量部以上800質量部以下、及び
成分(C)潤滑剤を0.01質量部以上100質量部未満含有し、
成分(A)が、芳香族ビニルから導かれるブロック重合単位(X)と共役ジエンから導かれるブロック重合単位(Y)とを含む芳香族ビニル-共役ジエンブロック共重合体の水添物(水素添加物または水素化物)を1種以上含み、
成分(B)オイルが、パラフィン系及び/又はナフテン系のプロセスオイルを含み、且つ成分(B)オイルの37.8℃又は40℃における動粘度が0.1~15mm2/sであり、
成分(C)潤滑剤が、イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤から選ばれる1種以上を含む、人工血管用及び/又は人工皮膚用である樹脂組成物。 - 熱可塑性である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 成分(A)MFR(温度230℃、荷重2.16kg)1g/10min.以下の水添ブロック共重合体100質量部に対して、
成分(B)オイルを350質量部以上800質量部以下、及び
成分(C)潤滑剤を0.01質量部以上100質量部未満含有し、
成分(A)が、芳香族ビニルから導かれるブロック重合単位(X)と共役ジエンから導かれるブロック重合単位(Y)とを含む芳香族ビニル-共役ジエンブロック共重合体の水添物(水素添加物または水素化物)を1種以上含み、
成分(B)オイルが、パラフィン系及び/又はナフテン系のプロセスオイルを含み、且つ成分(B)オイルの37.8℃又は40℃における動粘度が0.1~15mm 2 /sであり、
成分(C)潤滑剤が、イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤から選ばれる1種以上を含む樹脂組成物を用いてなる、生体モデル。 - 人工血管又は人工皮膚である、請求項3に記載の生体モデル。
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