JP7365020B2 - Method for manufacturing objects with gel - Google Patents
Method for manufacturing objects with gel Download PDFInfo
- Publication number
- JP7365020B2 JP7365020B2 JP2019111880A JP2019111880A JP7365020B2 JP 7365020 B2 JP7365020 B2 JP 7365020B2 JP 2019111880 A JP2019111880 A JP 2019111880A JP 2019111880 A JP2019111880 A JP 2019111880A JP 7365020 B2 JP7365020 B2 JP 7365020B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- gum
- molded article
- mold
- molds
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Instructional Devices (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
本発明は、ゲルを有する物体の製造法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing objects containing gel.
従来から、外科手術等の練習用等に医療モデルが提案されている。例えば、特許文献1では、3Dプリンタのインクにポリマーからなるゲル材料を用い、患者一人一人の臓器の3Dデータを基に造形を行うことにより、医療モデルを作製する技術を提案している。 BACKGROUND ART Medical models have been proposed for practice purposes such as surgical operations. For example, Patent Document 1 proposes a technique for creating a medical model by using a gel material made of a polymer as ink of a 3D printer and modeling based on 3D data of each patient's organs.
しかしながら、外科手術等の練習用という観点からすれば、患者一人一人の臓器の3Dデータを基に造形を行うというのは、手間がかかるばかりでなく、高いコストを余儀なくされると思われる。これは、医療の分野に限らずいかなる分野においても言えることである。 However, from the viewpoint of practice for surgical operations, etc., modeling based on 3D data of each patient's organs is not only time-consuming but also seems to be costly. This is true not only in the medical field but in any field.
そこで本発明の目的は、製造を容易にすることを可能とし、且つ低コスト化を可能とするゲルを有する物体の製造法およびゲルを有する物体および成形材料を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing an object containing gel, an object containing gel, and a molding material that can be manufactured easily and at low cost.
上記目的を達成するため、本発明の、ゲルを有する物体の製造法は、3Dプリンタを用いて、熱伝導率、表面の粗さ、硬度、または弾力性から選ばれる1以上の物性または色の違う複数の樹脂材料を、成形型の部位毎に配置して、成形型を作製する工程と、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する成形材料を成形型に供給し、成形物を得る工程、または、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する1以上の成形材料を、成形物の部位毎に異なる物性を有するように、成形型を用いて成形し、成形物を得る工程と、を有する In order to achieve the above object, the method of manufacturing an object having gel according to the present invention uses a 3D printer to improve one or more physical properties selected from thermal conductivity, surface roughness, hardness, or elasticity, or color. The process of creating a mold by arranging different resin materials for each part of the mold, and molding a molding material that has thermoreversible, thermosetting, or cation-reactive gelling properties. A step of supplying one or more molding materials to a mold to obtain a molded product , or a step of supplying one or more molding materials having gelation properties of thermoreversibility, thermosetting, or cationic reactivity, and having different physical properties for each part of the molded product. and a step of molding using a mold to obtain a molded product.
ここで、成形物は、生体組織を模した成形物であることとしても良い。 Here, the molded product may be a molded product imitating biological tissue.
また、成形物中に、成形物とは異なる生体組織を模した成形物、または手術材料の一部または全部を埋設させることとしても良い。 Further, a molded product imitating a living tissue different from the molded product, or a part or all of a surgical material may be embedded in the molded product.
また、生体組織を模した成形物、または手術材料の一部または全部を、物性または色の違う複数の樹脂材料で製造することとしても良い。 Further, part or all of a molded article imitating a living tissue or a surgical material may be manufactured using a plurality of resin materials having different physical properties or colors.
また、成形物とは異なる生体組織を模した成形物、または手術材料は、3Dプリンタを用いて形のあるものを造形する造形物および/または、成形型を用いて成形する第2成形物を有することとしても良い。 In addition, a molded article imitating a living tissue different from the molded article or a surgical material may be a shaped article formed using a 3D printer and/or a second molded article formed using a mold. It is also good to have.
また、成形材料が、寒天、カラギーナン、ファーセレラン、ゼラチン、キサンタンガム、カシアガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、フェヌグリークガム、グルコマンナン、タマリンドガム、ジェランガム、ネーティブジェランガム、アルギン酸塩、ペクチン、カードラン、澱粉、卵白、卵白加工物、ポリビニルアルコール、乳清タンパク質素材、ゼラチン酵素反応物、タマリンドガム酵素反応物、サイリウムシードガム、から選ばれるいずれか1以上を有することとしても良い。 In addition, the molding materials include agar, carrageenan, farcellan, gelatin, xanthan gum, cassia gum, guar gum, tara gum, locust bean gum, fenugreek gum, glucomannan, tamarind gum, gellan gum, native gellan gum, alginate, pectin, curdlan, starch, It may contain one or more selected from egg white, processed egg white, polyvinyl alcohol, whey protein material, gelatin enzyme reaction product, tamarind gum enzyme reaction product, and psyllium seed gum.
また、成形物とは異なる生体組織を模した成形物、または手術材料と、成形物が、それぞれ視覚により判別できる異なる色彩をなすこととしても良い。 Further, a molded product imitating a living tissue different from the molded product, or a surgical material, and the molded product may each have different colors that can be visually distinguished.
また、ゲルを有する物体は、手術練習用、または医療用ロボットの操作の習得用のゲルを有する物体であることとしても良い。 Further, the object having gel may be an object having gel for practicing surgery or learning how to operate a medical robot.
上記目的を達成するため、本発明の、ゲルを有する物体は、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有するものから選ばれるいずれか1以上を有する成形材料を使用し、部位により異なる物性を有するゲルを配置した成形物と、成形物に全部または一部が埋設される、成形物とは異なる生体組織を模したもの、または手術材料と、を有する。 In order to achieve the above object, the gel-containing object of the present invention comprises a molding material having one or more of the following gelling properties: thermoreversible, thermosetting, and cation-reactive. It has a molded article in which a gel is placed that has physical properties that differ depending on the site, and a surgical material or a body tissue imitating a different body than the molded article, which is embedded in whole or in part in the molded article.
ここで、ゲルが、ハイドロゲル化剤を含有する水溶液において、ゾルからゲルに転移する、ゲル化転移温度より5℃高い溶液粘度と、ゲル化転移温度より20℃高い溶液粘度との溶液粘度の差が1~200mPa・sの範囲にあるゲル状の被膜素材、または、ゾルからゲルへの転移が1価および/または2価のカチオンを介して行われるゲル状の被膜素材のいずれか1以上を、少なくとも1層以上有することとしても良い。 Here, in an aqueous solution containing a hydrogelling agent, the gel transitions from a sol to a gel. One or more of gel-like coating materials in which the difference is in the range of 1 to 200 mPa・s, or gel-like coating materials in which the transition from sol to gel occurs via monovalent and/or divalent cations. It is good also as having at least one layer or more.
また、ゲルが、ネイティブジェランガム、κカラギーナン、または寒天であり、ゾルからゲルへの転移が1価または2価いずれか1以上のカチオンを介して行われるゲル状の被膜素材がアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、LMペクチン、脱アシルジェランガム、ナトリウム型κカラギーナン、から選ばれるいずれか1以上であり、1価および/または2価のカチオンがナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、のいずれか1以上であることとしても良い。 In addition, the gel is native gellan gum, κ-carrageenan, or agar, and the gel-like coating material in which the transition from sol to gel is performed via one or more monovalent or divalent cations is sodium alginate or potassium alginate. , ammonium alginate, LM pectin, deacylated gellan gum, sodium type κ carrageenan, and the monovalent and/or divalent cation is one or more of sodium, potassium, calcium, and magnesium. It may be a good thing.
また、成形物が含気されていることとしても良い。 Alternatively, the molded product may be air-filled.
上記目的を達成するため、本発明の、3Dプリンタを用いて、物性または色の違う複数の樹脂材料により、熱伝導率、表面の粗さ、硬度、または弾力性から選ばれる1以上を、部位によって配置を調整した成形型により、ゲルを成形する成形材料は、寒天、カラギーナン、ファーセレラン、ゼラチン、キサンタンガム、カシアガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、フェヌグリークガム、グルコマンナン、タマリンドガム、ジェランガム、ネーティブジェランガム、アルギン酸塩、ペクチン、カードラン、澱粉、卵白、卵白加工物、ポリビニルアルコール、乳清タンパク質素材、ゼラチン酵素反応物、タマリンドガム酵素反応物、サイリウムシードガムから選ばれるいずれか1以上、を有する。 In order to achieve the above object, the 3D printer of the present invention is used to print one or more parts selected from thermal conductivity, surface roughness, hardness, or elasticity using a plurality of resin materials having different physical properties or colors. The molding materials used to mold the gel are agar, carrageenan, farcellan, gelatin, xanthan gum, cassia gum, guar gum, tara gum, locust bean gum, fenugreek gum, glucomannan, tamarind gum, gellan gum, native gellan gum. , alginate, pectin, curdlan, starch, egg white, processed egg white, polyvinyl alcohol, whey protein material, gelatin enzyme reaction product, tamarind gum enzyme reaction product, and psyllium seed gum.
本発明では、製造を容易にすることを可能とし、且つ低コスト化を可能とするゲルを有する物体の製造法およびゲルを有する物体および成形材料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an object having gel, an object having gel, and a molding material that can be manufactured easily and at low cost.
以下、複数の実施形態について、図面に基づいて説明する。ここで、ゲルとは、たとえば、臓器または人間の皮膚程度に柔らかいものである。また、「ゲルを有する物体」とは、少なくともゲル単体を含む物体のことである。さらに、本明細書では、成形型等を用いて素材を一定の形に作ることを「成形」(molding)といい、後述する三次元プリンタ(3Dプリンタ)等で形のあるものをつくることを「造形」(shaping)という。さらに、本明細書において、「硬い」と表現される物は、ショア硬度95以上であり、ゲルのように「柔らかい」と表現されるものは、ショア硬度95未満である。また、本明細書では、「ゲル」を成形型で成形したものを「成形物」といい、第2の実施の形態において、生体組織を模した成形物(便宜上、以下「生体組織をもしたもの」と記す)を3Dプリンタでつくったものを「造形物」という。さらに、第2の実施の形態において、生体組織を模したものを成形型でつくったものを「第2成形物」という。また、本明細書において「樹脂材料」とは、単一樹脂、異なる樹脂を混合したもの、樹脂に金属またはセラミック等を混ぜた材料を含むものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments will be described based on the drawings. Here, the gel is something as soft as, for example, an organ or human skin. Moreover, "an object having a gel" refers to an object containing at least a simple gel. Furthermore, in this specification, "molding" refers to making a material into a certain shape using a mold, etc., and refers to making something with a shape using a three-dimensional printer (3D printer), etc., which will be described later. It's called "shaping." Furthermore, in this specification, things expressed as "hard" have a Shore hardness of 95 or more, and things expressed as "soft", such as gel, have a Shore hardness of less than 95. Furthermore, in this specification, a product formed by molding a "gel" with a mold is referred to as a "molded product", and in the second embodiment, a molded product imitating a biological tissue (for convenience, hereinafter referred to as "a molded product imitating a biological tissue") is referred to as a "molded product". An object created using a 3D printer is called a ``modeled object.'' Furthermore, in the second embodiment, an object made from a mold that imitates living tissue is referred to as a "second molded object." Furthermore, in this specification, the term "resin material" includes a single resin, a mixture of different resins, and a material in which a resin is mixed with metal, ceramic, or the like.
(第1の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法の内容)
以下、第1の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1の実施の形態に係る成形型の製造法のフロー図である。図2は、第1の実施の形態で使用する一組の成形型の斜視図である。図3は、第1の実施の形態で使用する一組の成形型の図面代用写真である。図4は、第1の実施の形態の一組の成形型が閉じた状態を示す斜視図である。図5は、第1の実施の形態に係る成形の状態を示す模式図である。
(Contents of the method for producing an object having gel according to the first embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing a gel-containing object according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a mold according to a first embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a set of molds used in the first embodiment. FIG. 3 is a photograph substituted for a drawing of a set of molds used in the first embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing a closed state of a set of molds according to the first embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram showing the state of molding according to the first embodiment.
まず、図1に示す工程Sを行う。工程Sは、3Dプリンタを用いて物体の形状を転写した成形型を造形する工程である。3Dプリンタは、三次元印刷機器、三次元プリンタ、または三次元造形機等と言われるものである。また、3Dプリンタは、三次元CAD(computer-aided design)データに基づき、3Dの造形物を印刷し製造するものである。また、3Dプリンタの印刷は、例えば印刷する際に紫外線硬化樹脂材料等の光硬化性樹脂材料を一層ずつ形成し、その都度紫外線を照射して樹脂材料を硬化させる操作を繰り返すことで樹脂材料層を形成し、徐々に3次元形状を印刷、つまり造形していく。この光硬化性樹脂は、紫外線で硬化する樹脂以外に、ブラックライト、レーザー等の光で硬化する樹脂を含む。これは、第2,3また4の実施の形態にて用いられる3Dプリンタ用の光硬化性樹脂も同様である。 First, step S shown in FIG. 1 is performed. Step S is a step of forming a mold onto which the shape of the object is transferred using a 3D printer. A 3D printer is referred to as a three-dimensional printing device, three-dimensional printer, three-dimensional modeling machine, or the like. Furthermore, a 3D printer prints and manufactures 3D objects based on three-dimensional CAD (computer-aided design) data. In addition, when printing with a 3D printer, for example, when printing, a photocurable resin material such as an ultraviolet curable resin material is formed one layer at a time, and the resin material layer is layered by repeating the operation of curing the resin material by irradiating ultraviolet rays each time. , and gradually print, or form, a three-dimensional shape. This photocurable resin includes a resin that is cured by light such as a black light or a laser, in addition to a resin that is cured by ultraviolet light. This also applies to the photocurable resin for 3D printers used in the second, third, and fourth embodiments.
三次元CADデータは、例えば三次元スキャナで対象物をスキャニングすることで、対象物の三次元CADデータの一部または全部が得られる。三次元スキャナとは、非接触式のものは、主に光つまり電磁波を使うもので、レーザーなどを対象物に照射してその反射光を解析し、三次元CADデータを得るものである。また、臓器モデルの三次元CADデータを得るには、MRI(Magnetic Resonance Imaging)または、CT(Computed Tomography)スキャナ等を用いることができる。また、三次元CADデータは、三次元スキャナまたはMRIまたは、CTスキャナ等を用いなくとも、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して、モデリングにより、その一部または全部を得ることもできる。 Part or all of the three-dimensional CAD data of an object can be obtained by scanning the object with a three-dimensional scanner, for example. A non-contact type 3D scanner mainly uses light, or electromagnetic waves, to irradiate an object with a laser or the like and analyze the reflected light to obtain 3D CAD data. Further, to obtain three-dimensional CAD data of an organ model, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) or CT (Computed Tomography) scanner or the like can be used. In addition, part or all of the three-dimensional CAD data can be obtained by modeling by operating three-dimensional CAD software on a computer without using a three-dimensional scanner, MRI, CT scanner, or the like.
そして、物体の形状を転写した一組の成形型1a,1bの三次元CADデータを作成する。この「物体」は、人間の心臓とする。人間の心臓の三次元CADデータ(A)は、人間の心臓をMRIまたは、CTスキャナ等でスキャニングして作成する(S1)。そして、一組の成形型1a,1bのそれぞれの、後述する転写部2a,2b以外の部分の三次元CADデータ(B1,B2)を一つずつ作成する(S2)。三次元CADデータ(B1,B2)は、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して作成する。 Then, three-dimensional CAD data of a set of molds 1a and 1b is created by transferring the shape of the object. This "object" is a human heart. Three-dimensional CAD data (A) of the human heart is created by scanning the human heart with an MRI or CT scanner (S1). Then, three-dimensional CAD data (B1, B2) of each of the pair of molds 1a, 1b, other than the transfer portions 2a, 2b (described later), are created one by one (S2). The three-dimensional CAD data (B1, B2) are created by operating three-dimensional CAD software on a computer.
そして、人間の心臓の三次元CADデータ(A)を加工する(S3)。加工点は、2つある。1つ目の加工点は、人間の心臓の三次元CADデータ(A)の凹凸を逆にする加工である。これは、一組の成形型1a,1bで人間の心臓を成形するため、その三次元CADデータ(A)の凹凸は逆にする必要があるためである。2つ目の加工点は一組の成形型1a,1bに、人間の心臓の形状を分配するため、人間の心臓の三次元CADデータ(A)の凹凸を逆にしたものを、約半分に分け、A1,A2の2つの三次元CADデータとする加工である(S3)。これらの加工も、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して行う。 Then, the three-dimensional CAD data (A) of the human heart is processed (S3). There are two processing points. The first processing point is processing to reverse the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) of the human heart. This is because, in order to mold a human heart using a pair of molds 1a and 1b, the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) needs to be reversed. The second processing point is to distribute the shape of the human heart to a set of molds 1a and 1b, by reversing the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) of the human heart and cutting it by about half. This is processing to separate the data into two three-dimensional CAD data, A1 and A2 (S3). These processes are also performed by operating three-dimensional CAD software on a computer.
そして、三次元CADデータ(A1)と、三次元CADデータ(B1)を組み合わせる、または加える(S4)。同様に三次元CADデータ(A2)と、三次元CADデータ(B2)を組み合わせる、または加える(S4)。すなわち、
A1+B1→C1
A2+B2→C2
といったデータの操作を行い、三次元CADデータ(C1)と、三次元CADデータ(C2)を得る。三次元CADデータ(C1)は、成形型1aの三次元CADデータであり、三次元CADデータ(C2)は、成形型1bの三次元CADデータである。これらの操作も、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して行う。
Then, the three-dimensional CAD data (A1) and the three-dimensional CAD data (B1) are combined or added (S4). Similarly, the three-dimensional CAD data (A2) and the three-dimensional CAD data (B2) are combined or added (S4). That is,
A1+B1→C1
A2+B2→C2
These data operations are performed to obtain three-dimensional CAD data (C1) and three-dimensional CAD data (C2). The three-dimensional CAD data (C1) is the three-dimensional CAD data of the mold 1a, and the three-dimensional CAD data (C2) is the three-dimensional CAD data of the mold 1b. These operations are also performed by operating three-dimensional CAD software on a computer.
そして、一組の成形型1a,1bの三次元CADデータ(C1,C2)に基づいて、3Dプリンタを用いて、一組の成形型1a,1bをそれぞれ造形する(S5)。これで工程Sが完了する。これ以外の3Dプリンタで造形した成形型を作成する方法を採用しても良い。この成形型は、樹脂材料からなり、一組の成形型1a,1bの組み合わせからなる。片方の成形型1aには、人間の心臓の約半分の形状が転写されている転写凹部2aがあり、もう片方の成形型1bには、上述した人間の心臓の約半分の残りの約半分の形状が転写されている転写凹部2bがある。転写凹部2a,2bは、一組の成形型1a,1bが閉じた状態で、密着するように接触し合う基準面3a,3bよりも凹んでいる。 Then, based on the three-dimensional CAD data (C1, C2) of the set of molds 1a, 1b, the set of molds 1a, 1b are respectively modeled using a 3D printer (S5). Process S is now completed. Other methods of creating a mold formed using a 3D printer may also be used. This mold is made of a resin material and consists of a set of molds 1a and 1b. One of the molds 1a has a transfer recess 2a into which the shape of about half of the human heart is transferred, and the other mold 1b has the shape of the remaining half of the human heart described above. There is a transfer recess 2b whose shape has been transferred. The transfer recesses 2a, 2b are recessed relative to the reference surfaces 3a, 3b that are in close contact with each other when the pair of molds 1a, 1b are closed.
片方の成形型1aには、「物体」の形状が転写されていない領域に凹部4a,4b,4cがあり、もう片方の成形型1bには、「物体」の形状が転写されていない領域に凹部4a,4b,4cと嵌め合わせることのできる凸部5a,5b,5cがある。この凹部4aと凸部5a、凹部4bと凸部5b、凹部4cと凸部5cとを嵌め合わることで、転写凹部2aと転写凹部2bとの位置が合う。このように位置を合わせて、一組の成形型1a,1bが閉じた状態、且つ基準面3a,3bが互いに密着するように接触し合うようになれば、両転写凹部2a,2bにより形成された空間が正確に人間の心臓の形状となるようにできる。 One mold 1a has recesses 4a, 4b, and 4c in the area where the shape of the "object" is not transferred, and the other mold 1b has recesses 4a, 4b, and 4c in the area where the shape of the "object" is not transferred. There are protrusions 5a, 5b, 5c that can be fitted into the recesses 4a, 4b, 4c. By fitting the recess 4a and the projection 5a, the recess 4b and the projection 5b, and the recess 4c and the projection 5c, the transfer recess 2a and the transfer recess 2b are aligned. When the positions are aligned in this way and the pair of molds 1a and 1b are in a closed state and the reference surfaces 3a and 3b are in close contact with each other, the two transfer recesses 2a and 2b form. The created space can be made to have the exact shape of a human heart.
一組の成形型1a,1bが開いた状態では、外部から転写凹部2a,2bに成形材料を供給する溝6a,6bが、一組の成形型1a,1bのそれぞれに設けられる。そして、一組の成形型1a,1bが閉じた状態では、2つの溝6a,6bが経路となり、外部から両転写部2a,2bに成形材料を供給する成形材料供給経路7となる。 When the pair of molds 1a, 1b is open, grooves 6a, 6b for supplying molding material from the outside to the transfer recesses 2a, 2b are provided in each of the molds 1a, 1b. When the pair of molds 1a, 1b is closed, the two grooves 6a, 6b serve as paths, forming a molding material supply path 7 for supplying molding material from the outside to both the transfer portions 2a, 2b.
次に、成形材料を用意し、一組の成形型1a,1bを用いて成形する。成形材料は、熱可逆性のゲル化特性を有するものである。具体的な成形材料は、水に寒天を混ぜたものである。この混合比率は、水1000gに対して粉状の寒天が20gである。これを加熱溶解し寒天をゾル状態にした後、上述の一組の成形型1a,1bを閉じた状態で、成形材料供給経路7から成形材料を供給する。成形材料である、ゾル状の寒天の水溶液は、60℃程度では粘度が低く、転写凹部2a,2bの細かいところまで入り込むことができる。なお、ゾル状の寒天の水溶液は、一組の成形型1a,1bが閉じた状態、且つ基準面3a,3bが互いに密着するように接触し合う状態では、一組の成形型1a,1bの隙間から滲み出ることは殆どなかった。
成形材料は、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかによりゲル化する特性を有するハイドロコロイドより選択される。
熱可逆性のゲルは、加熱により溶解し冷却により凝固する性質を持ち、例えば、寒天、カラギーナン、ファーセレラン、ゼラチン、キサンタンガム、カシアガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、フェヌグリークガム、グルコマンナン、タマリンドガム、ジェランガム、ネーティブジェランガム、澱粉より選ばれる1以上の材料が例示される。このうち例えばキサンタンガムはカシアガム、タラガム、ローカストビーンガム、サイリウムシードガムのいずれか1以上との複合物によりゲル化する特性を持つ。
熱硬化性のゲルは、水またはぬるま湯で溶解し、加熱により凝固する性質を持ち、例えば、カードラン、卵白、卵白加工物などが例示される。
カチオン反応性を有するゲルは、溶解した水溶液にカルシウムイオンなどのカチオンを加えて架橋構造をとるなどにより凝固する性質を持ち、アルギン酸塩(アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムなど)、ペクチン、グアーガム、ポリビニルアルコールなどが例示される。
熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかによりゲル化する特性を有するハイドロコロイドは、ゲル化を阻害しない限りにおいて、上記材料から選ばれるいずれか1以上を配合することとしても良い。
これらの材料は、粉体の場合、事前に配合し混合されていてもいいし、この混合粉体を溶解して成形液にしてもいい。これらは使いやすいように計量され、包装されていることが好ましい。熱可逆性の成形液(液状の成形材料または成形物を言う、以下同じ)は常温に保存されゲル化している場合には、成型時には加熱再溶解して使用される。
カチオン反応性の成形液は、成形時にカルシウムなどカチオンを同時に加えて使用される。さらに成型物が腐敗しないように必要に応じて、メチルパラベンやエチルパラベンなどの防腐剤を加えることができる。
生体組織を模したゲルを有する物体の物性は、それぞれの生体組織に合わせることが好ましい。このために、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかによりゲル化する特性を有するハイドロコロイドの物性が重要である。
従来の3Dプリンタにおける工業材料では、その硬度にショア硬さを用いる場合が多い。本発明のショア硬さとしては、生体組織それぞれにより異なるが、例えばゴムショア硬さA10以下程度の硬さと表すことができる。
一方、本発明では、ゲル状物のレオロジー特性を表す測定として、テクスチャーアナライザーやレオメーターによる破断強度と破断歪みにより表現することができ、精度の高い生体組織の模倣が可能になった。
破断強度は、本発明のゲルに応力をかけ破断するときの荷重であり、破断歪みは本発明のゲルに応力をかけ破断するまでの変形距離で表すことができる。それぞれの生体組織に合わせて本発明のゲルを有する物体の材料を組み合わせることが出来る。
Next, a molding material is prepared and molded using a pair of molds 1a and 1b. The molding material has thermoreversible gelling properties. The specific molding material is water mixed with agar. The mixing ratio is 20 g of powdered agar to 1000 g of water. After heating and melting the agar to make the agar into a sol state, a molding material is supplied from the molding material supply path 7 with the aforementioned pair of molds 1a and 1b closed. The sol-like agar aqueous solution, which is the molding material, has a low viscosity at about 60° C. and can penetrate into the fine parts of the transfer recesses 2a and 2b. In addition, when the sol-like agar aqueous solution is in the closed state and the reference surfaces 3a and 3b are in close contact with each other, the sol-like agar aqueous solution is There was almost no leakage from the gaps.
The molding material is selected from hydrocolloids that have the property of gelling due to thermoreversibility, thermosetting, or cationic reactivity.
Thermoreversible gels have the property of melting when heated and solidifying when cooled, such as agar, carrageenan, farcellan, gelatin, xanthan gum, cassia gum, guar gum, tara gum, locust bean gum, fenugreek gum, glucomannan, tamarind gum, Examples include one or more materials selected from gellan gum, native gellan gum, and starch. Among these, for example, xanthan gum has the property of gelling when combined with one or more of cassia gum, tara gum, locust bean gum, and psyllium seed gum.
Thermosetting gels have the property of being dissolved in water or lukewarm water and solidified by heating, and include, for example, curdlan, egg white, processed egg white, and the like.
Gels with cationic reactivity have the property of solidifying by adding cations such as calcium ions to a dissolved aqueous solution to form a crosslinked structure, and include alginates (sodium alginate, potassium alginate, etc.), pectin, guar gum, polyvinyl alcohol, etc. is exemplified.
A hydrocolloid having the property of gelling due to thermoreversibility, thermosetting property, or cationic reactivity may be blended with one or more selected from the above-mentioned materials, as long as it does not inhibit gelation.
In the case of powder, these materials may be blended and mixed in advance, or the mixed powder may be dissolved to form a molding liquid. Preferably, they are weighed and packaged for ease of use. If a thermoreversible molding fluid (referring to a liquid molding material or molded product; the same applies hereinafter) is stored at room temperature and has become a gel, it is used after being heated and remelted during molding.
Cation-reactive molding fluids are used in which cations such as calcium are added at the same time during molding. Furthermore, a preservative such as methylparaben or ethylparaben can be added as necessary to prevent the molded product from spoiling.
It is preferable that the physical properties of the object having a gel imitating a living tissue be matched to each living tissue. For this purpose, the physical properties of hydrocolloids that have gelation properties due to thermoreversibility, thermosetting properties, or cationic reactivity are important.
Shore hardness is often used as the hardness of industrial materials used in conventional 3D printers. Although the Shore hardness of the present invention varies depending on each biological tissue, it can be expressed as, for example, a rubber Shore hardness of A10 or less.
On the other hand, in the present invention, the rheological properties of a gel-like material can be measured using breaking strength and breaking strain using a texture analyzer or rheometer, making it possible to imitate living tissue with high precision.
The breaking strength is the load when stress is applied to the gel of the present invention and it breaks, and the breaking strain can be expressed as the deformation distance until the gel of the present invention is stressed and breaks. Materials for objects containing the gel of the present invention can be combined in accordance with each living tissue.
本実施の形態における、ゲルを有する物体として使用できる、第1のゲル状の皮膜素材について述べる。ハイドロゲル化剤を含有する水溶液において、ゾルからゲルに転移する温度(ゲル化転移温度)より5℃高い溶液粘度と、ゲル化転移温度より20℃高い溶液粘度との溶液粘度の差が1~200mPa・sの範囲にあり、且つゲル形成能力が極めて高く、ゲル化転移温度より数度低い温度で目的のゲル強度に達し、その後は温度変化によるゲル強度の変化量が少ないゲル状の被膜素材としては、ネイティブジェランガム、κカラギーナン、寒天、キサンタンガムとガラクトマンナン、キサンタンガムとグルコマンナン、脱アシルジェランガム、があるが作業性が良く、液性の良好なネイティブジェランガム、κカラギーナン、寒天が好ましい。
本実施の形態における、ゲルを有する物体として好ましく使用できる皮膜素材について述べる。皮膜が均一に適度な厚さに形成されるために皮膜素材に要求される条件としては、
(1)皮膜を塗布する時に、ゲル化力を有するハイドロコロイド溶液(ゾル)の粘度が低いこと。粘度が高いと厚い皮膜になり、目的とする薄さの皮膜が得られない。
(2)塗布される温度付近のゾル粘度と、ゾルからゲルに転移する温度(ゲル化転移温度)付近のゾル粘度との差が小さく且つ低粘度であること(塗布後速やかにゲル化させるため、塗布はなるべくゲル化転移温度に近い温度で行うことが好ましいため)。
(3)ゲル化力を有するハイドロコロイド溶液(ゾル)が塗布された後は速やかにゲル化して固まること。
などが挙げられる。
また、ゲル化力を有するハイドロコロイド溶液(ゾル)として、1価または2価のカチオンと反応することにより瞬時にゲル化するものでもよい。
具体的には、
第1のゲル状の皮膜素材については、ゲル化力を有するハイドロコロイド水溶液においてゲル化転移温度より5℃高い溶液粘度と、ゲル化転移温度より20℃高い溶液粘度との差が1~200mPa・sの範囲であり、且つゲル形成能力が極めて高く、ゲル化転移温度より数度低い温度で目的のゲル強度に達し、その後は温度変化によるゲル強度の変化量が少ないことが挙げられ、ネイティブジェランガム、κカラギーナン、寒天が挙げられる。
第2のゲル状の皮膜素材については、ゾルからゲルへの転移が1価または2価のカチオンを介して行われることを特徴とするゲル状の被覆素材が挙げられ、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、LMペクチン、脱アシルジェランガム、アゾトバクタービネランジーガム、ナトリウム型κカラギーナンが挙げられる。
このような皮膜を少なくとも1層以上有する皮膜素材が、本実施の形態における、ゲルを有する物体として好ましく使用できる皮膜素材である。
A first gel-like film material that can be used as a gel-containing object in this embodiment will be described. In an aqueous solution containing a hydrogelling agent, the difference in solution viscosity between the solution viscosity 5°C higher than the temperature at which the sol transitions to gel (gelling transition temperature) and the solution viscosity 20°C higher than the gelling transition temperature is 1~ A gel-like coating material that is in the range of 200 mPa・s and has an extremely high gel forming ability, reaching the desired gel strength at a temperature several degrees lower than the gel transition temperature, and after that, the amount of change in gel strength due to temperature changes is small. Examples include native gellan gum, κ carrageenan, agar, xanthan gum and galactomannan, xanthan gum and glucomannan, and deacylated gellan gum, but native gellan gum, κ carrageenan, and agar are preferred because they are easy to work with and have good liquid properties.
A film material that can be preferably used as a gel-containing object in this embodiment will be described. In order for the film to be formed uniformly and to an appropriate thickness, the conditions required for the film material are as follows:
(1) When applying the film, the viscosity of the hydrocolloid solution (sol) with gelling power is low. If the viscosity is high, the film will be thick, making it impossible to obtain the desired thin film.
(2) The difference between the sol viscosity near the temperature at which it is applied and the sol viscosity near the temperature at which it transitions from sol to gel (gelation transition temperature) is small and the viscosity is low (in order to quickly gel after application) (This is because it is preferable that the coating be performed at a temperature as close as possible to the gelation transition temperature.)
(3) After a hydrocolloid solution (sol) with gelling power is applied, it quickly gels and solidifies.
Examples include.
Alternatively, a hydrocolloid solution (sol) having gelling power that instantly gels by reacting with monovalent or divalent cations may be used.
in particular,
For the first gel-like coating material, in a hydrocolloid aqueous solution with gelling power, the difference between the solution viscosity 5°C higher than the gelling transition temperature and the solution viscosity 20°C higher than the gelling transition temperature is 1 to 200 mPa・s. range, and has an extremely high gel-forming ability, reaching the desired gel strength at a temperature several degrees lower than the gel transition temperature, and thereafter the gel strength changes little due to temperature changes.Native gellan gum, Examples include κ-carrageenan and agar.
Examples of the second gel-like coating material include gel-like coating materials characterized in that the transition from sol to gel is carried out via monovalent or divalent cations, such as sodium alginate, potassium alginate, Examples include ammonium alginate, LM pectin, deacylated gellan gum, Azotobacter vinelang gum, and sodium type kappa carrageenan.
A film material having at least one layer of such a film is a film material that can be preferably used as the gel-containing object in this embodiment.
本実施の形態における、ゲルを有する物体として使用できる、第2のゲル状の皮膜素材について述べる。ゾルからゲルに転移が1価または2価のカチオンを介して行われることを特徴とするゲル状の被膜素材としてはアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、LMペクチン、脱アシルジェランガム、アゾトバクタービネランジーガム、ナトリウム型κカラギーナンが挙げられる。
ここで、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、LMペクチン、脱アシルジェランガム、アゾトバクタービネランジーガムは、カルシウムイオンと反応しゲルを形成する。脱アシルジェランガムはカルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン等と反応してゲルを形成する。ナトリウム型κカラギーナンはカリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等と反応してゲルを形成する。
A second gel-like film material that can be used as a gel-containing object in this embodiment will be described. Examples of gel-like coating materials characterized in that the transition from sol to gel is carried out via monovalent or divalent cations include sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, LM pectin, deacylated gellan gum, and azotobacterine. Ranji gum, sodium type kappa carrageenan.
Here, sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, LM pectin, deacylated gellan gum, and Azotobacter vinelang gum react with calcium ions to form a gel. Deacylated gellan gum reacts with calcium ions, sodium ions, potassium ions, magnesium ions, etc. to form a gel. Sodium-type κ-carrageenan reacts with potassium, sodium, calcium, magnesium, etc. to form a gel.
皮膜を設ける目的は、本発明のゲルを有する物体を、手術練習用または医療用ロボットの操作の習得用に使用する場合、臓器表面の漿膜などを模倣するためである。
皮膜を形成させる方法としては、第1のゲル状の皮膜素材ではゲルを有する物体に対し、(1)ハイドロゲル化剤を含有する水溶液に含侵させて引き上げる、(2)ハイドロゲル化剤を含有する水溶液を塗布する、(3)ハイドロゲル化剤を含有する水溶液を吹き付ける方法などがある。
第2のゲル状の皮膜素材では、(1)ゲルを有する物体にハイドロゲル化剤を含有する水溶液を浸漬、塗布、吹き付けなどにより付着させた後、1価又は2価いずれか1以上のカチオンを浸漬、塗布、吹き付けなどにより付着させる方法、(2)ゲルを有する物体に1価又は2価いずれか1以上のカチオンを浸漬、塗布、吹き付けなどにより付着や含侵させた後、ハイドロゲル化剤を含有する水溶液を浸漬、塗布、吹き付けなどにより付着させる方法などがある。また、ゲルを有する物体の製造時に1価又は2価いずれか1以上を溶解して混ぜ込み、成型後にハイドロゲル化剤を含有する水溶液を浸漬、塗布、吹き付けなどにより付着させる方法でも良い。
第1のゲル状の皮膜素材および第2のゲル状の皮膜素材としては、上記ハイドロゲル化剤溶液には、糖類、乳化剤、ポリオール、上記外のハイドロコロイド、ミネラル、色素、繊維、などを含んでも良い。糖類には単糖、2糖、オリゴ糖、デキストリン、これらの糖アルコール、乳化剤は一般的に使用されているものであれば特に限定されない。ポリオールはグリセリン、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどが挙げられる。ハイドロコロイドには、澱粉、ゼラチン、グアーガム、ローカストビーンガム、タラガム、フェヌグリークガム、カシアガム、HMペクチン、タマリンドガム、などが挙げられる。ミネラル、色素、繊維は特にこだわらない。
The purpose of providing the film is to imitate the serosa on the surface of an organ when the object containing the gel of the present invention is used for surgical practice or for learning how to operate a medical robot.
With the first gel-like film material, the method for forming a film is to (1) impregnate an object with a gel in an aqueous solution containing a hydrogelling agent and pull it up; (2) apply a hydrogelling agent to the object and pull it up. (3) Spraying an aqueous solution containing a hydrogelling agent.
In the second gel-like film material, (1) an aqueous solution containing a hydrogelling agent is attached to an object having a gel by dipping, coating, spraying, etc., and then one or more monovalent or divalent cations are applied. (2) attaching or impregnating an object with a gel with one or more monovalent or divalent cations by dipping, coating, spraying, etc., and then forming a hydrogel; There are methods of attaching the agent by dipping, coating, spraying, etc. with an aqueous solution containing the agent. Alternatively, a method may also be used in which one or more of monovalent or divalent substances are dissolved and mixed during the production of an object having a gel, and after molding, an aqueous solution containing a hydrogelling agent is applied by dipping, coating, spraying, etc.
As the first gel-like coating material and the second gel-like coating material, the hydrogelling agent solution may contain saccharides, emulsifiers, polyols, hydrocolloids other than the above, minerals, pigments, fibers, etc. good. The sugars include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, dextrins, sugar alcohols thereof, and emulsifiers that are commonly used and are not particularly limited. Examples of polyols include glycerin, propylene glycol, butylene glycol, and the like. Hydrocolloids include starch, gelatin, guar gum, locust bean gum, tara gum, fenugreek gum, cassia gum, HM pectin, tamarind gum, and the like. Minerals, pigments, and fibers are not particularly important.
また、成形物に気体を含有させる(含気させることにより)ことにより、含気させないものに比重が小さく柔らかな成形物を作ることができる。気体の大きさ(直径)は特に限定されないが、ナノバブルと呼ばれるナノスケールの微細なものから5mm程度の大きいものでも良い。
含気させる方法としては、成形材料の溶液に乳化剤、タンパク、ペプチド、などの気泡剤を加え撹拌により気泡させ含気させる方法、成型材料の溶液に直接気体を吹き込んで含気させる方法、成型材料の溶液に重炭酸ナトリウムなどの気体を発生する物質または酸のいずれか一方を溶解しておき、この溶液にもう一方の気体を発生する物質または酸を添加して気体を発生させ含気させる方法などがあるが、含気させることができれば特に方法にこだわるものではない。
In addition, by incorporating gas into the molded product (by making it aerated), it is possible to make a soft molded product with a lower specific gravity than that which is not made to contain air. The size (diameter) of the gas is not particularly limited, but may be from a nanoscale microscopic thing called a nanobubble to a large one of about 5 mm.
Methods for aerating the molding material solution include adding a foaming agent such as an emulsifier, protein, or peptide to the solution of the molding material and creating bubbles by stirring; directly blowing gas into the solution of the molding material to aerate the molding material; A method of dissolving either a gas-generating substance such as sodium bicarbonate or an acid in a solution, and adding the other gas-generating substance or acid to this solution to generate gas and aerate it. There are many methods, but the method is not particularly important as long as it can be aerated.
また、成形物には、臓器の変性を模した、変性素材を添加してもよい。変性素材とは、たとえば、電気メスが臓器に接触したとき等に、タンパク変性により焦げたりするものを模したものである。変性素材の材料としては、糖類、タンパク質、ポリフェノール、アミノ酸、セルロース類などが挙げられる。変性素材は、フィルム状にして、臓器モデルに発布しても良いし、臓器モデルに練り込むように含ませても良い。フィルム状の変性素材の厚みは、10μm以上5mm以下が好ましい。臓器モデルに変性素材を添加することによって、例えば電気メスを使用して手術の練習をした場合において、表皮、血管付近、臓器深部などに、電気メスが接触して焦げた状態を臓器モデル等で表現することが可能となる。なお、メス等を通じて執刀者に伝わる変性素材の質感は、変性素材の材料を、糖類、タンパク質、ポリフェノール、アミノ酸、セルロース類などとしたときには、本物の表皮、血管、臓器等の「焦げ」にそっくりなものとすることができる。臓器モデルにフィルム状の変性素材を発布することによって、臓器モデル製造時に変性素材を練り込む必要がなく、製造が容易となる。また、フィルム状の変性素材とすることで、変性素材を必要な箇所にのみ発布できるので効率的である。また、フィルム状の変性素材は、それを塗布するだけで臓器モデル等に添加できるので、用時調整が可能である。さらに、フィルム状の変性素材は、血管周辺、表皮、などの電気メスの練習を行いたい箇所にのみ、簡易的に模倣試験ができる 。
ここで、変性素材を臓器モデルに練り込むように含ませる方法を説明する。たとえば、成形材料が熱可逆性のゲルの場合には、成形材料を水に溶解させる前、又は溶解させた後に変性素材を加え溶解する。この変性素材入りの成形材料を有する溶液を、成形型に流し込んで冷却しゲル化させることで、変性素材を熱可逆性のゲルを有する臓器モデルに練り込むように含ませることができる。
また、たとえば、成形材料が熱硬化性のゲルの場合は、成形材料を水又はぬるま湯に溶解又は分散後、また卵白などの溶液状態の成形材料は直接、変性素材を加え、この変性素材入りの成形材料を有する溶液を、成形型に流し込んで加熱しゲル化させる。これで、変性素材を熱硬化性のゲルを有する臓器モデルに練り込むように含ませることができる。
また、たとえば、成形材料がカチオン反応性ゲルの場合は、成形材料を水に溶解させる前、又は溶解させた後に変性素材を加え溶解する。この変性素材入りの成形材料を有する溶液に難溶性カルシウム等を加え成形型に流し込んで冷却しゲル化させる。これで、変性素材をカチオン反応性のゲルを有する臓器モデルに練り込むように含ませることができる。
次に、変性素材を、フィルム状にする方法について説明する。まず、寒天、こんにゃく、カラギーナン、ゼラチン、セルロース誘導体、プルラン等のフィルム基材を使用してフィルムを作製する場合において、フィルム基材が溶液の状態のときに、そのフィルム基材に変性素材を加えフィルム化する方法がある。
次に、成膜した状態のフィルムを、溶液状態の変性素材に浸漬したり、溶液状態の変性素材を噴霧したりしてフィルムに含浸させ乾燥する方法により変性素材を含んだフィルムが作製できる。
これらのフィルムを臓器モデルに直接、又は水などに膨潤させた後に発布する。これにより臓器モデルに密着させることができる。
また、予め成形型に接着剤等を使用してフィルムを貼り付け、この成形型に成形材料の溶液を流し込んでゲル化させても良い。
Furthermore, a modified material that simulates the degeneration of an organ may be added to the molded product. The denatured material is a material that imitates the material that becomes scorched due to protein denaturation when an electric scalpel comes into contact with an organ, for example. Examples of the modified material include sugars, proteins, polyphenols, amino acids, and celluloses. The modified material may be made into a film and applied to the organ model, or may be kneaded into the organ model. The thickness of the film-like modified material is preferably 10 μm or more and 5 mm or less. By adding denatured materials to organ models, for example, when practicing surgery using an electric scalpel, it is possible to create a charred state when the electric scalpel comes into contact with the epidermis, near blood vessels, deep inside organs, etc. It becomes possible to express. Furthermore, the texture of the denatured material that is conveyed to the surgeon through a scalpel, etc., when the denatured material is made of sugars, proteins, polyphenols, amino acids, cellulose, etc., resembles the "charred" texture of real epidermis, blood vessels, organs, etc. It can be made into something. By distributing the modified material in the form of a film onto the organ model, there is no need to incorporate the modified material into the organ model during production, which facilitates production. Furthermore, by using a modified material in the form of a film, it is efficient because the modified material can be applied only to the necessary locations. In addition, the film-like modified material can be added to an organ model etc. by simply applying it, so it can be adjusted at the time of use. Furthermore, the film-like modified material allows for simple imitation tests to be performed only on areas where it is desired to practice electrocautery, such as around blood vessels and the epidermis.
Here, a method of incorporating a modified material into an organ model will be explained. For example, when the molding material is a thermoreversible gel, the modified material is added and dissolved before or after dissolving the molding material in water. By pouring a solution containing the molding material containing the modified material into a mold and cooling it to gel, the modified material can be incorporated into the organ model having a thermoreversible gel.
For example, if the molding material is a thermosetting gel, the modified material may be added after dissolving or dispersing the molding material in water or lukewarm water, or directly to the molding material in a solution state such as egg white. A solution containing a molding material is poured into a mold and heated to gel. This allows the modified material to be incorporated into the organ model having the thermosetting gel.
For example, when the molding material is a cation-reactive gel, the modified material is added and dissolved before or after dissolving the molding material in water. Slightly soluble calcium or the like is added to the solution containing the molding material containing this modified material, poured into a mold, cooled and gelled. This allows the modified material to be incorporated into the organ model having the cation-reactive gel.
Next, a method for forming a modified material into a film will be described. First, when producing a film using a film base material such as agar, konjac, carrageenan, gelatin, cellulose derivative, pullulan, etc., a modified material is added to the film base material while the film base material is in a solution state. There is a way to make it into a film.
Next, a film containing the modified material can be produced by immersing the formed film in the modified material in a solution state, or by spraying the modified material in a solution state to impregnate the film and drying.
These films are applied directly to an organ model or after being swollen in water or the like. This allows for close contact with the organ model.
Alternatively, a film may be attached to a mold in advance using an adhesive or the like, and a solution of the molding material may be poured into the mold to gel.
十分に成形材料が転写凹部2a,2bの細かいところまで入り込んだ後、一組の成形型1a,1bの温度を20℃まで冷却する。これで成形が終了する。人間の心臓の臓器モデル8は、透光性を有するものである。一組の成形型1a,1bは、何度も成形材料の成形に用いることができる。なお、臓器モデル8の全体は、成形型1a,1bを用いて成形しているため、成形物19となる。以上で、第1の実施の形態に係るゲルを有する物体が製造される。 After the molding material has sufficiently penetrated into the transfer recesses 2a and 2b, the temperature of the pair of molds 1a and 1b is cooled to 20°C. This completes the molding. The human heart organ model 8 is translucent. The set of molds 1a, 1b can be used many times to mold the molding material. Note that since the entire organ model 8 is molded using the molds 1a and 1b, it becomes a molded article 19. In the above manner, the object having the gel according to the first embodiment is manufactured.
図5は、一組の成形型1a,1bが透明であると仮定して、その成形物である人間の心臓の臓器モデル8が見えるようにした、模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram in which a human heart organ model 8, which is a molded product, is visible, assuming that a pair of molds 1a and 1b are transparent.
(第1の実施の形態によって得られる主な効果)
第1の実施の形態は、3Dプリンタで得られた成形型を用いることから、その成形物である人間の心臓の臓器モデル8の製造を容易にすることを可能としている。また、成形型1a,1bは、何度も成形材料の成形に用いることができることから、臓器モデル8の製造の低コスト化を可能とすることができる。
(Main effects obtained by the first embodiment)
Since the first embodiment uses a mold obtained with a 3D printer, it is possible to easily manufacture the human heart organ model 8 that is the molded product. Further, since the molds 1a and 1b can be used for molding the molding material many times, it is possible to reduce the manufacturing cost of the organ model 8.
第1の実施の形態によって得られる臓器モデル8は、触感が本物そっくりのものとすることが可能である。また、この臓器モデル8は、メスまたはペアンで切った感触を本物そっくりのものとすることが可能である。そのため、この臓器モデル8は、手術前の練習に用いたり、医者の研修の際に用いるのに適している。また、臓器モデル8は、手術の縫合練習の際に、その臓器モデル8に対して縫合練習できるため、有用である。また、臓器モデル8は、腫瘍等までに辿り着くまでのルートをシュミュレーションする際にも、その臓器モデル8を使ってシュミュレーションができるため、有用である。また、臓器モデル8は、手術の際等の、注射の練習の際に、その臓器モデル8に対して注射できるため、有用である。また、臓器モデル8等は、医療機器の評価および安全性等の試験、または検証の際に臓器モデル8を用いてできるため、有用である。また、臓器モデル8は、医療用ロボットの操作の習得の研修等の際に、その臓器モデル8に対して医療用ロボットを動かすことができ、有用である。また、臓器モデル8は、PTC(経皮経肝胆管造影法)またはPTCD(経皮経肝胆管ドレナージ)の練習の際に、臓器モデル8に対して検査等を行うことができるため、有用である。また、臓器モデル8は、超音波医療装置をシュミュレーションにも使える。また、臓器モデル8と同様のゲル(成形物)で食道から胃に至るチューブ状の物、または肛門から腸に至るチューブ状の物を作れば、内視鏡検査の練習ができる。臓器等を切る回数が多い程名医になるといわれるため、この臓器モデル8を用いて経験を積むことができる場合には、この臓器モデル8は医学に多大な貢献をするものと考えられる。また、この臓器モデル8は、食品の一種である寒天を主成分としているため、廃棄物になっても環境調和性が高い。また、生きている動物をわざわざ殺し、臓器を取り出して、人間の臓器モデル(代替物)を得るようなことが、従来は行われてきたことがあるが、本実施の形態では、そのような余計な殺生をする必要がない。また、成形材料の寒天等に対する水の量の増減により、成形物の柔らかさを調節できるし、繊維質のもの等を混ぜることにより、成形物の質感を変えることができるため、様々な柔らかさおよび質感の成形型を得る事ができる。 The organ model 8 obtained according to the first embodiment can have a tactile sensation that is similar to the real thing. Further, this organ model 8 can have a feel similar to the real thing when cut with a scalpel or Pean. Therefore, this organ model 8 is suitable for use in pre-surgery practice or in training for doctors. Furthermore, the organ model 8 is useful because it allows the user to practice suturing on the organ model 8 when practicing suturing during surgery. The organ model 8 is also useful when simulating the route to a tumor or the like because the organ model 8 can be used for simulation. Further, the organ model 8 is useful because it can be injected into the organ model 8 when practicing injections such as during surgery. Further, the organ model 8 and the like are useful because the organ model 8 can be used for evaluation and safety testing of medical devices, or for verification. Further, the organ model 8 is useful because the medical robot can be moved relative to the organ model 8 during training for learning how to operate the medical robot. In addition, organ model 8 is useful because tests can be performed on organ model 8 when practicing PTC (percutaneous transhepatic cholangiography) or PTCD (percutaneous transhepatic bile duct drainage). be. Furthermore, the organ model 8 can also be used to simulate an ultrasonic medical device. Furthermore, by making a tube-like object from the esophagus to the stomach or from the anus to the intestines using a gel (molded object) similar to organ model 8, it is possible to practice endoscopy. It is said that the more times a person cuts organs, etc., the better the doctor becomes, so if one can gain experience using this organ model 8, it is thought that this organ model 8 will make a great contribution to medicine. Furthermore, since the organ model 8 is mainly composed of agar, which is a type of food, it is highly environmentally friendly even if it becomes waste. Additionally, in the past, it has been done to kill living animals and remove their organs to obtain human organ models (substitutes), but this embodiment There is no need for unnecessary killing. In addition, the softness of the molded product can be adjusted by increasing or decreasing the amount of water in the molding material, such as agar, and the texture of the molded product can be changed by mixing fibrous materials, etc. It is possible to obtain molds with different textures.
第1の実施の形態では、3Dプリンタを用いて臓器モデル8の一組の成形型1a,1bを製造している。3Dプリンタは、三次元CADデータを驚くほど忠実に印刷物、つまり造形物の形状に反映できる特徴を有する。3Dプリンタは、16μmの細かい凹凸も表現できると言われている。そのため、血管等の細かい凹凸を忠実に転写凹部2a,2bに転写した成形型を製造できる。この細かい凹凸を忠実に転写する効果は、従来の金型等を採用した場合には、到底得られず、3Dプリンタを用いて成形型1a,1bを製造した場合に初めて得られる効果である。しかも、3Dプリンタを用いた一組の成形型1a,1bの製造に要するコストおよび時間は、従来の金型の約1/6とすることができる。 In the first embodiment, a set of molds 1a and 1b of an organ model 8 are manufactured using a 3D printer. 3D printers have the characteristic of being able to reflect three-dimensional CAD data into printed matter, that is, the shape of objects, with surprising fidelity. 3D printers are said to be able to express unevenness as fine as 16 μm. Therefore, it is possible to manufacture a mold in which fine irregularities such as blood vessels are faithfully transferred to the transfer recesses 2a and 2b. The effect of faithfully transferring these fine irregularities cannot be obtained when conventional molds are used, and can only be obtained when molds 1a and 1b are manufactured using a 3D printer. Moreover, the cost and time required to manufacture a set of molds 1a and 1b using a 3D printer can be reduced to about 1/6 of that of conventional molds.
転写凹部2a,2bは、例えば、図6に示すような成形型1aの転写凹部2aの断面模式図において、入り口9が奥側10よりも狭い形状の箇所があったとしても、臓器モデル8つまり成形物19は離型できる。その理由は、成形材料が寒天であり、液状とも言える成形物19が非常に低い粘性であるため、入り口9が奥側10よりも狭い形状であっても、形状を変えて入り口9の狭い形状を掻い潜ることができるためである。 For example, in the schematic cross-sectional view of the transfer recess 2a of the mold 1a as shown in FIG. The molded article 19 can be released from the mold. The reason for this is that the molding material is agar, and the molded product 19, which can be said to be liquid, has a very low viscosity. This is because they can crawl under the surface.
(第2の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法の内容)
以下、第2の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法について、図面を参照しながら説明する。図7は、第2の実施の形態に係る血管11(成形物とは異なる生体組織を模したもの、または手術材料)の外観図である。図8は、肝臓の臓器モデルの外観図である。図9は、第2の実施の形態に係る一組の肝臓用の成形型の図面代用写真である。図10は、第2の実施の形態に係る一組の肝臓用の成形型の転写凹部に臓器モデルをはめ込んだ図面代用写真である。図11は、第2の実施の形態に係る臓器モデルの図面代用写真である。なお、特に明記しない限り、第2の実施の形態に係る成形型の製造法、ゲルすなわち成形物21の材料および成形法は、第1の実施の形態と同様とし、その詳細な説明を省略する。
(Contents of the method for manufacturing an object having gel according to the second embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing an object having gel according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is an external view of a blood vessel 11 (an imitation of a biological tissue different from a molded article, or a surgical material) according to the second embodiment. FIG. 8 is an external view of a liver organ model. FIG. 9 is a photograph substituted for a drawing of a set of liver molds according to the second embodiment. FIG. 10 is a photograph substituted for a drawing in which an organ model is fitted into a transfer recess of a set of liver molds according to the second embodiment. FIG. 11 is a photograph substituted for a drawing of an organ model according to the second embodiment. Note that unless otherwise specified, the method of manufacturing the mold, the material of the gel, that is, the molded product 21, and the molding method according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted. .
第2の実施の形態に係るゲルを有する物体は、成形物21と血管11とを有する人間の肝臓の臓器モデル22である。臓器モデル22は、血管11の一部が成形物21の中に埋設されるものである。この血管11は、樹脂材料製で、3Dプリンタで造形したものである。また血管11は、青色と赤色で着色している。血管11は、成形物21よりも硬い部分となる。成形物21は、寒天と水を成形材料として製造する柔らかい物、すなわちゲルであるため、臓器モデル22は、第2の実施の形態に係るゲルを有する物体となる。なお、血管11には、太い幹11aとなる動脈部分と、細い血管部分11bがある。
このように、血管11等の生体組織と成形物21は、それぞれ視覚により判別できるように異なる色彩をなすことが好ましく、さらに人体または動物の生体組織を模した色彩をなすことがより好ましい。また、成形物21は、一の生体組織を模したもの(血管11)とは別の、生体組織を模したもの(肝臓)である。
The object having the gel according to the second embodiment is a human liver organ model 22 having a molded object 21 and a blood vessel 11. In the organ model 22, a part of the blood vessel 11 is embedded in the molded article 21. This blood vessel 11 is made of resin material and is modeled using a 3D printer. Further, the blood vessels 11 are colored blue and red. The blood vessel 11 becomes a part that is harder than the molded article 21. Since the molded object 21 is a soft object, that is, a gel, manufactured using agar and water as molding materials, the organ model 22 is an object having the gel according to the second embodiment. Note that the blood vessel 11 has an artery portion that becomes a thick trunk 11a and a thin blood vessel portion 11b.
In this way, it is preferable that the living tissue such as the blood vessel 11 and the molded article 21 have different colors so that they can be visually distinguished, and it is more preferable that the living tissue such as the blood vessel 11 has a color that imitates the living tissue of a human body or an animal. Moreover, the molded article 21 is a body tissue imitation (liver) different from one body tissue imitation (blood vessel 11).
血管11は、成形の際に、成形型1a,1bと同様の成形型20a,20bの中で、その一部が成形物21に埋設される。その埋設をする方法について説明する。この一組の成形型20a,20bは、樹脂材料からなる。片方の成形型20aには、人間の肝臓の約半分の形状が転写されている転写凹部23aがあり、もう片方の成形型20bには、上述した人間の肝臓の約半分の残りの約半分の形状が転写されている転写凹部23bがある。転写凹部23a,23bは、一組の成形型20a,20bが閉じた状態で、密着するように接触し合う基準面24a,24bよりも凹んでいる。 During molding, blood vessel 11 is partially embedded in molded product 21 in molds 20a and 20b similar to molds 1a and 1b. We will explain how to bury it. This pair of molds 20a, 20b is made of resin material. One of the molds 20a has a transfer recess 23a into which the shape of about half of the human liver has been transferred, and the other mold 20b has the shape of the remaining half of the human liver described above. There is a transfer recess 23b whose shape has been transferred. The transfer recesses 23a and 23b are recessed relative to the reference surfaces 24a and 24b that are in close contact with each other when the pair of molds 20a and 20b are closed.
片方の成形型20aには、「物体」の形状が転写されていない領域に凹部25a,25b,25cがあり、もう片方の成形型20bには、「物体」の形状が転写されていない領域に凹部25a,25b,25cと嵌め合わせることのできる凸部26a,26b,26cがある。この凹部25aと凸部26a、凹部25bと凸部26b、凹部25cと凸部26cとを嵌め合わることで、転写凹部23aと転写凹部23bとの位置が合う。このように位置を合わせて、一組の成形型20a,20bが閉じた状態、且つ基準面24a,24bが互いに密着するように接触し合うようになれば、両転写凹部23a,23bにより形成された空間が正確に人間の肝臓の形状となるようにできる。 One mold 20a has recesses 25a, 25b, and 25c in the area where the shape of the "object" is not transferred, and the other mold 20b has recesses 25a, 25b, and 25c in the area where the shape of the "object" is not transferred. There are protrusions 26a, 26b, and 26c that can be fitted into the recesses 25a, 25b, and 25c. By fitting the recess 25a and the projection 26a, the recess 25b and the projection 26b, and the recess 25c and the projection 26c, the transfer recess 23a and the transfer recess 23b are aligned. When the positions are aligned in this way and the pair of molds 20a and 20b are in a closed state and the reference surfaces 24a and 24b are in close contact with each other, the two transfer recesses 23a and 23b will be formed. The created space can be made to have the exact shape of a human liver.
なお、一組の成形型20a,20bが開いた状態では、外部から転写凹部23a,23bに成形材料を供給する溝27a,27bが、一組の成形型20a,20bのそれぞれに設けられる。そして、一組の成形型20a,20bが閉じた状態では、2つの溝27a,27bが経路となり、外部から両転写凹部23a,23bに成形材料を供給する成形材料供給経路28となる。 Note that when the pair of molds 20a, 20b is open, grooves 27a, 27b for supplying molding material from the outside to the transfer recesses 23a, 23b are provided in each of the molds 20a, 20b. When the pair of molds 20a, 20b is closed, the two grooves 27a, 27b serve as a path, forming a molding material supply path 28 that supplies molding material from the outside to both the transfer recesses 23a, 23b.
転写凹部23a,23bには血管11の太い幹11aを配置する転写凹部23c,23dが含まれており、そのスペースに血管11を配置する。すると、一組の成形型20a,20bが閉じた状態では、血管11が動かなくなり、細い血管部分11bは、転写凹部23a,23bによって形成された空間に配置される。その後、転写凹部23a,23bの残りの隙間に、寒天と水からなる成形材料を成形材料供給経路28から充填し、第1の実施の形態と同様に成形物21を成形する。以上によって、成形物21に血管11が埋設された臓器モデル22を製造できる。図11に示すように、成形物21に埋設されているのは、主に細い血管部分11bであり、太い幹11a部分は、多くが成形物21に埋設されてない。 The transfer recesses 23a and 23b include transfer recesses 23c and 23d in which the thick trunk 11a of the blood vessel 11 is placed, and the blood vessel 11 is placed in that space. Then, when the pair of molds 20a, 20b are closed, the blood vessel 11 does not move, and the thin blood vessel portion 11b is placed in the space formed by the transfer recesses 23a, 23b. Thereafter, the remaining gaps between the transfer recesses 23a and 23b are filled with a molding material made of agar and water from the molding material supply path 28, and the molded article 21 is molded in the same manner as in the first embodiment. Through the above steps, the organ model 22 in which the blood vessel 11 is embedded in the molded article 21 can be manufactured. As shown in FIG. 11, what is embedded in the molded product 21 is mainly the thin blood vessel portion 11b, and most of the thick trunk 11a is not embedded in the molded product 21.
(第2の実施の形態によって得られる主な効果)
第2の実施の形態は、血管11の部分の触感を異なるものとした人間の肝臓の臓器モデル18を得ることができた。臓器モデル22は、血管11の部分を固くし、成形物21を寒天と水で柔らかくしているため、血管11の部分が際立った臓器モデル22である。
(Main effects obtained by the second embodiment)
In the second embodiment, it was possible to obtain a human liver organ model 18 in which the tactile sensation of the blood vessel 11 was different. The organ model 22 is an organ model 22 in which the blood vessels 11 are made hard and the molded object 21 is made soft with agar and water, so that the blood vessels 11 are prominent.
また、臓器モデル18は、血管11の位置を意識しながら手術の練習ができる。従って、より実践に近い手術練習用の臓器モデル18を提供できる。また、血管11は、1度臓器モデル22に使い、成形物21の部分をメス等で切った後、何度も再利用ができるため、臓器モデル22のより大きなコスト削減となる。 Further, the organ model 18 allows the user to practice surgery while being aware of the position of the blood vessel 11. Therefore, it is possible to provide an organ model 18 for surgical practice that is more realistic. Furthermore, the blood vessel 11 can be used once for the organ model 22 and then reused many times after cutting the molded object 21 with a scalpel or the like, resulting in a greater cost reduction for the organ model 22.
また、第2の実施の形態によって得られる効果には、第1の実施の形態の効果を含む。 Further, the effects obtained by the second embodiment include the effects of the first embodiment.
(第3の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法の内容)
以下、第3の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法について、図面を参照しながら説明する。図12は、第3の実施の形態に係る成形物32に水溶性樹脂を配置した状態を示す断面模式図である。図13は、図12の状態から水溶性樹脂を溶かして、成形物32に空洞を形成した状態を示す断面模式図である。なお、特に明記しない限り、第3の実施の形態に係る成形型の製造法、ゲルすなわち成形物32の材料および成形法は、第1の実施の形態と同様とし、その詳細な説明を省略する。
(Contents of the method for producing an object having gel according to the third embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing an object having gel according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a water-soluble resin is placed in a molded article 32 according to the third embodiment. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a cavity is formed in the molded article 32 by melting the water-soluble resin from the state shown in FIG. Note that unless otherwise specified, the method of manufacturing the mold, the material of the gel, that is, the molded article 32, and the molding method according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted. .
第3の実施の形態は、成形物32を人間の心臓の臓器モデル33とする。臓器モデル33には、空洞12が開いている。この空洞12は、第1の実施の形態に係る臓器モデル8と同様の成形の際に、80℃以下の水に溶ける物質、ここではポリビルアルコールからなる水溶性樹脂13を、成形材料の中に配置し、成形が終わったら、室温の約25℃で水溶性樹脂13を水に接触することで作る。水溶性樹脂13は、80℃以下の水に溶けるため、臓器モデル8bの中に仕込み、溶けた後は空洞12となる。 In the third embodiment, the molded article 32 is an organ model 33 of a human heart. The cavity 12 is open in the organ model 33. During molding similar to the organ model 8 according to the first embodiment, this cavity 12 contains a water-soluble resin 13 made of a substance soluble in water of 80° C. or lower, here polyvinyl alcohol, in the molding material. After the molding is completed, the water-soluble resin 13 is made by contacting with water at room temperature of about 25°C. Since the water-soluble resin 13 is soluble in water at 80° C. or lower, it is charged into the organ model 8b and forms the cavity 12 after being dissolved.
(第3の実施の形態によって得られる主な効果)
第3の実施の形態によって臓器モデル33に空洞12を作ることができる。人間の心臓は、右心房、左心房、右心室、左心室等の空洞を有するため、第3の実施の形態によって、臓器モデル33をリアルに作ることが可能となる。また、臓器モデル以外の「物体」の場合には、第3の実施の形態によって、より複雑な形状を容易に作ることができる。
(Main effects obtained by the third embodiment)
The cavity 12 can be created in the organ model 33 according to the third embodiment. Since the human heart has cavities such as a right atrium, a left atrium, a right ventricle, and a left ventricle, the third embodiment makes it possible to realistically create the organ model 33. Furthermore, in the case of "objects" other than organ models, more complex shapes can be easily created according to the third embodiment.
水溶性樹脂13は、臓器モデル33の断面図において、入り口14が奥側15よりも狭い形状の箇所があったとしても、溶けてしまえば入り口14から排出できる。そのため、複雑な形状の空洞12を臓器モデル33に形成できる。 The water-soluble resin 13 can be discharged from the entrance 14 once melted, even if there is a part where the entrance 14 is narrower than the back side 15 in the cross-sectional view of the organ model 33. Therefore, a complex-shaped cavity 12 can be formed in the organ model 33.
また、第3の実施の形態によって得られる効果には、第1の実施の形態の効果を含む。 Further, the effects obtained by the third embodiment include the effects of the first embodiment.
(実験)
以下、上記ゲル化特性を有する材料の実施例について実験1から5を記述する。
実験1
熱可逆性の成形材料の成形実験
表1に示した配合にて成形物を作製した(作製量1000gとなるよう最終的に水の量を調節した)。
サンプル1~6は、水に成形物素材(成形材料の一部)を添加し分散後に加熱溶解した後、色素、グリセリンを加え混ぜ合わせ、成形材料を作製した。これを3Dプリンタで作製した成形型1a,1bに充填し10℃に冷却することにより成形物を作製した。また、第2の実施形態と同様に、血管11と共に成形材料を3Dプリンタで作製した成形型20a,20bに充填し10℃に冷却することにより、ゲルを有する物体を作製した。
カラギーナン:イナゲルE-150(商品名) 伊那食品工業株式会社製
ローカストビーンガム:イナゲル L-85(商品名) 伊那食品工業株式会社製
グルコマンナン:イナゲルマンナン100(商品名) 伊那食品工業株式会社製
キサンタンガム:イナゲルV-10(商品名) 伊那食品工業株式会社製
タマリンドガム:イナゲルV-250C(商品名) 伊那食品工業株式会社製
ネーティブジェランガム:LT-100(商品名) CPケルコ製
サイリウムシードガム:イナゲルA-450(商品名) 伊那食品工業株式会社製
実験1の実験結果:サンプル1~7の成形物19,21は、その成形物の形状を力(重力を含む)を加えない状態で維持でき、心臓または肝臓の細かい凹凸を忠実に再現でき、それらの触感とそっくりのものとすることが可能だった。
(experiment)
Experiments 1 to 5 will be described below regarding examples of materials having the above-mentioned gelling properties.
Experiment 1
Molding experiment of thermoreversible molding material A molded article was produced using the formulation shown in Table 1 (the amount of water was finally adjusted so that the amount produced was 1000 g).
Samples 1 to 6 were prepared by adding a molding material (a part of the molding material) to water, dispersing it, heating and dissolving it, and then adding and mixing the pigment and glycerin to produce the molding material. This was filled into molds 1a and 1b produced using a 3D printer and cooled to 10°C to produce a molded product. Further, similarly to the second embodiment, an object having a gel was produced by filling the molding material together with the blood vessel 11 into molds 20a and 20b produced by a 3D printer and cooling them to 10°C.
実験2
熱硬化性の成形材料の成形実験
表2に示した配合にて成形物を作製した(作製量1000gとなるよう最終的に水の量を調節した)。
サンプル8は、水にカードランと澱粉、グリセリン、色素を添加し分散後に、3Dプリンタで作製した成形型1a,1bに充填した。これを95℃に加熱することにより成形物を作製した。
また、水にカードランと澱粉、グリセリン、色素を添加し分散後に3Dプリンタで作製した成形型20a,20bに、第2の実施形態と同様に、血管11と共に充填した。これを95℃に加熱することによりゲルを有する物体を作製した。
澱粉 :マツノリンM(商品名) 松谷化学工業株式会社製
実験2の実験結果:サンプル8の成形物19,21は、その成形物の形状を力(重力を含む)を加えない状態で維持でき、心臓または肝臓の細かい凹凸を忠実に再現でき、それらの触感とそっくりのものとすることが可能だった。
Experiment 2
Molding Experiment of Thermosetting Molding Material A molded article was produced using the formulation shown in Table 2 (the amount of water was finally adjusted so that the amount produced was 1000 g).
For sample 8, curdlan, starch, glycerin, and pigment were added to water, dispersed, and then filled into molds 1a and 1b prepared using a 3D printer. A molded product was produced by heating this to 95°C.
In addition, curdlan, starch, glycerin, and pigment were added to water, dispersed, and then filled together with blood vessels 11 into molds 20a and 20b produced using a 3D printer, as in the second embodiment. By heating this to 95° C., a gel-containing object was produced.
実験3
カチオン反応性の成形材料の成形実験
表3に示した配合にて成形物を作製した(作製量1000gとなるよう最終的に水の量を調節した)。
サンプル9は、水にアルギン酸ナトリウム、リン酸1カルシウム、グルコノデルタラクトンを溶解し、成形型に充填し24時間放置し成形物を作製した。
サンプル10は水にグリセリン、ポリビニルアルコール、硼砂を溶解し成形型に充填した。60℃に加温しカチオンと反応させ成形物を作製した。
サンプル11は水にジェランガムを分散し加熱溶解した。これに乳酸カルシウムの10%水溶液を添加した。熱時に成形型に充填し、20℃に冷却することによりカルシウムと反応させ成形物を作製した。
これら成形型は、3Dプリンタで作製した成形型1a,1b、および成形型20a,20bである。成形型20a,20bを用いる場合には、第2の実施形態と同様に、血管11と共にサンプル9~11を成形した。
ポリビニルアルコール:ハイビスワコー(商品名) 和光純薬製
ジェランガム:ケルコゲル(商品名) CPケルコ製
寒天:伊那寒天大和(商品名) 伊那食品工業株式会社製
カラギーナン:イナゲルE-150(商品名) 伊那食品工業株式会社製
ローカストビーンガム:イナゲル L-85(商品名) 伊那食品工業株式会社製
グルコマンナン:イナゲルマンナン100(商品名) 伊那食品工業株式会社製
キサンタンガム:イナゲルV-10(商品名) 伊那食品工業株式会社製
タマリンドガム:イナゲルV-250C(商品名) 伊那食品工業株式会社製
実験3の実験結果:サンプル9~11の成形物19,21,32は、その成形物の形状を力(重力を含む)を加えない状態で維持でき、心臓または肝臓の細かい凹凸を忠実に再現でき、それらの触感とそっくりのものとすることが可能だった。
Experiment 3
Molding experiment of cation-reactive molding material A molded article was produced using the formulation shown in Table 3 (the amount of water was finally adjusted so that the produced amount was 1000 g).
Sample 9 was prepared by dissolving sodium alginate, monocalcium phosphate, and glucono-delta-lactone in water, filling it into a mold, and leaving it for 24 hours to produce a molded product.
Sample 10 was prepared by dissolving glycerin, polyvinyl alcohol, and borax in water and filling it into a mold. The mixture was heated to 60°C and reacted with cations to produce a molded product.
Sample 11 was prepared by dispersing gellan gum in water and dissolving it by heating. To this was added a 10% aqueous solution of calcium lactate. The mixture was filled into a mold while hot and cooled to 20°C to react with calcium to produce a molded product.
These molds are molds 1a and 1b and molds 20a and 20b produced using a 3D printer. When using molds 20a and 20b, samples 9 to 11 were molded together with blood vessel 11 in the same manner as in the second embodiment.
Experimental results of Experiment 3: Molded articles 19, 21, and 32 of Samples 9 to 11 can maintain their shapes without applying force (including gravity), and faithfully reproduce the fine irregularities of the heart or liver. It was possible to make it feel exactly like those.
なお、実験1,2,3で使用した溶媒は、全て水としたが、溶質の種類によっては、溶媒の一部または全部をアルコール等の有機溶媒等としても良い。
以上のサンプル1~11以外の、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する成形材料、たとえば、寒天、カラギーナン、ファーセレラン、ゼラチン、キサンタンガム、カシアガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、フェヌグリークガム、グルコマンナン、タマリンドガム、ジェランガム、ネーティブジェランガム、アルギン酸塩、ペクチン、カードラン、澱粉、卵白、卵白加工物、ポリビニルアルコールから選ばれるいずれか1以上を有する成形材料(配合比を変えたものを含む)は、概ねサンプル1~11と同等の実験結果が得られる。
Note that the solvent used in Experiments 1, 2, and 3 was all water, but depending on the type of solute, part or all of the solvent may be an organic solvent such as alcohol.
Molding materials other than Samples 1 to 11 above that have thermoreversible, thermosetting, or cationic reactivity gelling properties, such as agar, carrageenan, farcellan, gelatin, xanthan gum, cassia gum, guar gum, tara gum, A molding material containing one or more selected from locust bean gum, fenugreek gum, glucomannan, tamarind gum, gellan gum, native gellan gum, alginate, pectin, curdlan, starch, egg white, processed egg white, and polyvinyl alcohol (mixing ratio (including those with different values), experimental results roughly equivalent to those of Samples 1 to 11 can be obtained.
実験4
サンプル4で作製したゲルを有する物体に皮膜を形成した。
皮膜1~10は、いずれも良好な皮膜が形成された。
Experiment 4
A film was formed on the object having the gel prepared in Sample 4.
実験5
サンプル1、サンプル8、及びサンプル9について含気を行った。
サンプル1は、成形型に充填前の50℃の溶液に重曹を0.5%添加溶解後、10%クエン酸溶液を5%添加して発泡させ含気させ、これを成形型に充填して急冷し成形させた。
サンプル8は、成型型に充填前の40℃の溶液に微細エアノズルを入れて空気を送り込んで含気させた。これを成形型に充填し、95℃に加熱して成形させた。
サンプル9は、成型型に充填前の20℃の溶液に、製菓用粉末卵白を2%添加し高速撹拌機で含気させ、速やかに成形型に充填して24時間放置して成形物させた。
サンプル1、サンプル8、及びサンプル9に含気したゲルを有する物体は、含気しないものに比べ比重が軽く柔らかい感触になった。
サンプル1、サンプル8、及びサンプル9に含気したゲルは、その感触から、人間の肺の臓器モデルの作製に特に適している。
Experiment 5
Sample 1, Sample 8, and Sample 9 were aerated.
Sample 1 was prepared by adding and dissolving 0.5% of baking soda in a solution at 50°C before filling it into a mold, then adding 5% of a 10% citric acid solution to foam and aerate it, and filling this into the mold. It was rapidly cooled and molded.
For sample 8, a fine air nozzle was inserted into the solution at 40° C. before it was filled into the mold, and air was introduced into the solution to aerate the solution. This was filled into a mold, heated to 95°C, and molded.
Sample 9 was prepared by adding 2% powdered egg white for confectionery to a 20°C solution before filling it into a mold, aerating it with a high-speed stirrer, immediately filling it into the mold, and leaving it for 24 hours to form a molded product. .
The objects containing the aerated gel in Sample 1, Sample 8, and Sample 9 had a lighter specific gravity and a softer feel than those that did not contain air.
The aerated gels of Sample 1, Sample 8, and Sample 9 are particularly suitable for creating a human lung organ model because of their texture.
(第4の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法の内容)
以下、第4の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法について、図面を参照しながら説明する。なお、特に明記しない限り、第4の実施の形態に係る成形型の製造法、ゲルすなわち成形物の材料および成形法は、第2の実施の形態と同様とし、その詳細な説明を省略する。また、図16,図17は、第4の実施の形態に係る成形型50a,50bの斜視図であり、図9および図10に示した成形型20a,20bと同じ形状のものである。そのため、成形型20a,20bと実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Contents of the method for producing an object having gel according to the fourth embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing an object having gel according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. Incidentally, unless otherwise specified, the method of manufacturing the mold, the material of the gel, that is, the molded product, and the molding method according to the fourth embodiment are the same as those of the second embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted. 16 and 17 are perspective views of molds 50a and 50b according to the fourth embodiment, which have the same shape as molds 20a and 20b shown in FIGS. 9 and 10. Therefore, configurations that are substantially the same as those of the molds 20a and 20b are given the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.
成形型50a,50bは、物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させたものである。樹脂材料の物性は、たとえば、硬さ、表面の粗さ、耐熱性、熱伝導率等である。その物性の樹脂材料が特定のものとなり、特定の配置となるように、3Dプリンタの印刷状態を調節して、成形型50a,50bを造形する。このとき、三次元CADデータには、樹脂材料の物性と色等を配置するデータ等が追加される。そして、3Dプリンタには、物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するものが用いられる。 The molds 50a and 50b are made by arranging a plurality of resin materials having different physical properties and colors at predetermined positions. Physical properties of the resin material include, for example, hardness, surface roughness, heat resistance, and thermal conductivity. The printing conditions of the 3D printer are adjusted so that the resin material has specific physical properties and is arranged in a specific manner, and the molds 50a and 50b are formed. At this time, data for arranging the physical properties and colors of the resin material, etc. are added to the three-dimensional CAD data. The 3D printer used has a function that allows a plurality of resin materials with different physical properties and colors to be placed at predetermined positions.
図16,図17および図16のA-A断面図である、図18を用いて、成形型50a,50bの樹脂材料と、その配置を説明する。基準面24a,24bおよび外壁54等、成形型50a,50bのうち、転写部23a,23bおよび後述する縁部233a,233b以外の部分の外壁54には、耐熱性が他の成形型50a,50bの部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、成形中に最も温度が上がるのは、基準面24a,24bおよび外壁54等だからである。 The resin materials of the molds 50a, 50b and their arrangement will be described with reference to FIGS. 16, 17, and 18, which is a sectional view taken along the line AA in FIG. 16. The reference surfaces 24a, 24b, the outer wall 54, and other parts of the outer wall 54 of the molds 50a, 50b other than the transfer portions 23a, 23b and the edges 233a, 233b (described later) have a heat resistance other than that of the molds 50a, 50b. Use a resin material that is higher than that of the parts. This is because the temperature of the reference surfaces 24a, 24b, outer wall 54, etc. increases the most during molding.
そして、図18に示すように、成形型50aのうち、断面内層53には、靭性(弾力性)が他の部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、成形型50a,50bの略全体の柔軟性を付与するためである。仮に外壁54と同等の樹脂材料で成形型50a,50bを形成すると、成形型50aにヒビが入るおそれがある。なお、成形型50aだけでなく、成形型50bの断面も、図18に示すような柔軟性を有する断面内層53を有している。 As shown in FIG. 18, a resin material having higher toughness (elasticity) than other parts is used for the cross-sectional inner layer 53 of the mold 50a. This is to give flexibility to almost the entire molding die 50a, 50b. If the molds 50a and 50b are made of the same resin material as the outer wall 54, there is a risk that the mold 50a will crack. Note that not only the mold 50a but also the cross section of the mold 50b has a flexible cross-sectional inner layer 53 as shown in FIG. 18.
転写部23a,23bのうち、血管52(図中には示していないが、第4の実施の形態に係る血管は、血管11とは区別するため、血管52と記す。以下同じ。)以外の肝臓の形状を転写する転写部230a,230bには、熱伝導率が他の部位よりも低い樹脂材料を用いる。この場合、熱伝導率が0.15(W/m・K)のものを用いているが、この値以外でも良い。これは、転写部230a,230bが、非常に複雑な形状であるため、そこに流入するゲルを流動性が良いものとし、極力ゆっくりと硬化させ、成形不良等を起こし難くするためである。このように、ゲルの硬化速度を遅くすると、硬化速度を速くするよりも、一般にゲルの含水量が増えて、ゲルが柔らかくなる。 Of the transfer parts 23a and 23b, the blood vessels other than the blood vessel 52 (not shown in the figure, but the blood vessel according to the fourth embodiment is referred to as the blood vessel 52 to distinguish it from the blood vessel 11. The same applies hereinafter) A resin material having lower thermal conductivity than other parts is used for the transfer parts 230a and 230b that transfer the shape of the liver. In this case, a material with a thermal conductivity of 0.15 (W/m·K) is used, but values other than this may be used. This is because the transfer portions 230a and 230b have very complicated shapes, so the gel flowing therein is made to have good fluidity, harden as slowly as possible, and make it difficult to cause molding defects. Thus, slowing down the curing rate of a gel generally increases the water content of the gel and making it softer than increasing the curing rate.
そして、転写部23a,23bのうち、肝臓の血管52の太い幹52a部分を転写する転写部232a,232bには、熱伝導率が他の部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、血管52が血管11と同様に、樹脂材料製で、3Dプリンタで造形したものであるため、成形型50a,50bによって成形されるものでなく、成形不良等を起こすことがなく、ゆっくりと温度を下げる必要が無いためである。むしろ、血管52は、成形型50a,50bによる加熱を極力避けて、変形等を抑制する必要があるためである。 Of the transfer parts 23a and 23b, the transfer parts 232a and 232b, which transfer the thick trunk 52a of the liver blood vessel 52, are made of a resin material with higher thermal conductivity than other parts. This is because, like the blood vessel 11, the blood vessel 52 is made of a resin material and is modeled using a 3D printer, so it is not molded by the molds 50a and 50b, and it is not molded by the molding molds 50a and 50b. This is because there is no need to lower the temperature. Rather, this is because the blood vessel 52 needs to be prevented from being deformed by being heated by the molds 50a and 50b as much as possible.
そして、転写部23a,23bの周囲全体を約5mm囲う領域である、縁部233aは、ゴムのような感触で、弾力のある樹脂材料を用いる。ここで用いる樹脂材料のショア硬度は、60°である。縁部233a,233bは、ゲルを成形型50a,50bが閉じた状態で型内に入れる際に、ゲルが成形型50a,50bの間を流れ出さないために、密閉を保つためのものである。そのため、図16,図17では明確に示していないが、図18に示すように、縁部233a,233bは、基準面24a,24bよりも若干突出している。この突出している部分により、基準面24a,24bを合わせて、成形型50a,50bを閉じた状態としたときに、前述の密閉を保っている。図16,図17の破線は、縁部233a,233bの基準面24a,24bとの境界を示している。 The edge portion 233a, which is a region surrounding the entire periphery of the transfer portions 23a and 23b by about 5 mm, is made of an elastic resin material that feels like rubber. The Shore hardness of the resin material used here is 60°. The edges 233a and 233b are for maintaining airtightness so that the gel does not flow out between the molds 50a and 50b when the gel is placed in the mold with the molds 50a and 50b closed. . Therefore, although not clearly shown in FIGS. 16 and 17, as shown in FIG. 18, the edges 233a and 233b slightly protrude from the reference surfaces 24a and 24b. This protruding portion maintains the above-mentioned airtightness when the reference surfaces 24a, 24b are aligned and the molds 50a, 50b are in a closed state. The broken lines in FIGS. 16 and 17 indicate the boundaries between the edges 233a and 233b and the reference surfaces 24a and 24b.
図19に、第4の実施の形態に係る成形型50a,50bの製造法のフロー図を示す。成形型50a,50bの製造法は、第1の実施形態における成形型1a,1bを示した図1の、ステップS1からステップS4と同じステップを経る(S11)。その後、ステップS1からステップS4で得られた三次元CADデータに、成形型50a,50bの、各部位が立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する(S12)。次いで、三次元CADデータに、各々の区画に対してどのような物性と色の樹脂材料を供給するかを設定する(S13)。 FIG. 19 shows a flowchart of a method for manufacturing molds 50a and 50b according to the fourth embodiment. The method for manufacturing the molds 50a and 50b goes through the same steps as steps S1 to S4 in FIG. 1 showing the molds 1a and 1b in the first embodiment (S11). Thereafter, a plurality of sections of the molds 50a and 50b each partitioned into a three-dimensional shape are set in the three-dimensional CAD data obtained in steps S1 to S4 (S12). Next, the physical properties and color of the resin material to be supplied to each section are set in the three-dimensional CAD data (S13).
そして、一組の成形型50a,50bの三次元CADデータに基づいて、前述の3Dプリンタを用いて、一組の成形型50a,50bをそれぞれ造形する(S14)。このとき3Dプリンタは、複数種の樹脂材料を混ぜ合わせて、特定の物性を持った樹脂材料となるように噴射し、各区画を形成する。この成形型50a,50bは、一組の成形型50a,50bの組み合わせからなる。片方の成形型50aには、人間の肝臓の約半分の形状が転写されている転写凹部23aがあり、もう片方の成形型50bには、上述した人間の肝臓の約半分の残りの約半分の形状が転写されている転写凹部23bがある。転写凹部23a,23bは、一組の成形型50a,50bが閉じた状態で、密着するように接触し合う基準面24a,24bよりも凹んでいる。 Then, based on the three-dimensional CAD data of the pair of molds 50a, 50b, the pair of molds 50a, 50b are respectively modeled using the aforementioned 3D printer (S14). At this time, the 3D printer mixes multiple types of resin materials and jets them to form a resin material with specific physical properties to form each section. The molds 50a, 50b are a combination of a pair of molds 50a, 50b. One of the molds 50a has a transfer recess 23a into which the shape of about half of the human liver is transferred, and the other mold 50b has the shape of the remaining half of the human liver described above. There is a transfer recess 23b whose shape has been transferred. The transfer recesses 23a and 23b are recessed relative to the reference surfaces 24a and 24b that are in close contact with each other when the pair of molds 50a and 50b are closed.
血管52は、物性または色の違う複数の樹脂材料で製造される。また、血管52は血管11と外形が同一である。たとえば、血管52には太い幹52aである動脈部分と、細い血管部分52bとがある。ここで、血管52の部位によって硬さ等を変更する。この血管52も、物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有する3Dプリンタを用いて製造される。製造方法は、成形型50aの製造法と同様である。図20にその製造フロー図を示す。血管52の三次元CADデータに、立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する(S22)。次いで、三次元CADデータに、各々の区画に対してどのような物性と色をした樹脂材料を供給するかを設定する(S23)。そして、血管52の三次元CADデータに基づいて、血管52を造形する(S24)。 The blood vessel 52 is manufactured from a plurality of resin materials having different physical properties or colors. Further, the blood vessel 52 has the same external shape as the blood vessel 11. For example, the blood vessel 52 has an artery portion that is a thick trunk 52a and a thin blood vessel portion 52b. Here, the hardness and the like are changed depending on the location of the blood vessel 52. This blood vessel 52 is also manufactured using a 3D printer that has the ability to place a plurality of resin materials with different physical properties and colors at predetermined positions. The manufacturing method is similar to that of the mold 50a. FIG. 20 shows the manufacturing flow diagram. A plurality of sections partitioned into three-dimensional shapes are set in the three-dimensional CAD data of the blood vessel 52 (S22). Next, the physical properties and color of the resin material to be supplied to each section are set in the three-dimensional CAD data (S23). Then, the blood vessel 52 is modeled based on the three-dimensional CAD data of the blood vessel 52 (S24).
第4の実施の形態において、成形型50a,50bで成形された人間の肝臓の臓器モデルには、血管52ではなく、第2の実施の形態で用いた血管11を用いても良い。また、血管52、血管11に代えて他の血管を用いても良い。 In the fourth embodiment, the blood vessel 11 used in the second embodiment may be used instead of the blood vessel 52 in the human liver organ model molded with the molds 50a and 50b. Further, other blood vessels may be used instead of the blood vessels 52 and 11.
図21は、ゲルを成形型50aに入れる前の、血管52の成形型50aへの配置状態を示す図である。動脈52aは、転写部232aにほぼ隙間なく嵌入されている。そのため、血管52は、動脈52aが転写部232aによって固定されていて、ガタツキ等は生じなかった。その上、動脈52aは、成形型50bの転写部232bにもほぼ隙間なく嵌入される。そのため、細い血管部分52bが転写部230a,230bに接触することなく転写部230a,230bの中で浮いている状態とすることができる。そのため、細い血管部分52bがゲル中に完全に埋まった成形物を得ることができる。このことは、第2の実施の形態でも同様である。なお、図21では、縁部233a,233bの記載を省略している。 FIG. 21 is a diagram showing how the blood vessel 52 is placed in the mold 50a before the gel is put into the mold 50a. The artery 52a is fitted into the transfer portion 232a with almost no gap. Therefore, in the blood vessel 52, the artery 52a was fixed by the transfer portion 232a, and no wobbling or the like occurred. Furthermore, the artery 52a is also fitted into the transfer portion 232b of the mold 50b with almost no gaps. Therefore, the thin blood vessel portion 52b can float in the transfer parts 230a, 230b without coming into contact with the transfer parts 230a, 230b. Therefore, it is possible to obtain a molded article in which the thin blood vessel portion 52b is completely buried in the gel. This also applies to the second embodiment. In addition, in FIG. 21, the description of the edges 233a and 233b is omitted.
(第4の実施の形態によって得られる主な効果)
第4の実施の形態によって、成形型50a,50bの各区画の硬さ、表面の粗さ、耐熱性、弾力性および熱伝導率等を変えることができる。たとえば、成形型50a,50bの各区画の熱伝導率を変えることができると、ゲルの硬化速度を部分的に調整することができる。また、成形型50a,50bの各区画の硬さを変えることができると、成形型50a,50bの頑丈さまたは強度を部分的に調整することができる。また、成形型50a,50bの表面の粗さを変えることができると、成形型50a,50bの意匠性等を部分的に調整することができる。また、成形型50a,50bの各区画の耐熱性を変えることができると、成形型50a,50bの耐熱性を部分的に調整することができる。また、成形型50a,50bの各区画の弾力性を変えることができると、縁部233a,233bによる成形型50a,50bの密閉、または、断面内層53による成形型50a,50bの略全体の柔軟性の付与が実現できる。
(Main effects obtained by the fourth embodiment)
According to the fourth embodiment, the hardness, surface roughness, heat resistance, elasticity, thermal conductivity, etc. of each section of the molds 50a and 50b can be changed. For example, if the thermal conductivity of each section of the molds 50a, 50b can be varied, the rate of gel curing can be partially adjusted. Moreover, if the hardness of each section of the molds 50a, 50b can be changed, the sturdiness or strength of the molds 50a, 50b can be partially adjusted. Furthermore, if the surface roughness of the molds 50a, 50b can be changed, the design of the molds 50a, 50b can be partially adjusted. Moreover, if the heat resistance of each section of the molds 50a, 50b can be changed, the heat resistance of the molds 50a, 50b can be partially adjusted. Moreover, if the elasticity of each section of the molds 50a, 50b can be changed, the molds 50a, 50b can be sealed by the edges 233a, 233b, or the flexibility of almost the entire molds 50a, 50b can be made flexible by the cross-sectional inner layer 53. It is possible to give gender.
3Dプリンタは、樹脂材料を蓄積および供給するインクカートリッジを6本まで搭載でき、各々のカートリッジから樹脂材料を同時に噴射可能である。そのため、成形型50a,50bの製造に必要な樹脂材料を、一度の印刷作業で、繋ぎ部材を必要としない一体造形物(一つのかたまり)として配置し、成形型50a,50bを製造できる。 A 3D printer can be equipped with up to six ink cartridges that store and supply resin material, and can simultaneously eject resin material from each cartridge. Therefore, the molds 50a, 50b can be manufactured by disposing the resin material necessary for manufacturing the molds 50a, 50b as an integrally molded object (one mass) that does not require a connecting member in a single printing operation.
第4の実施の形態のように、成形型50a,50bの各区画の硬さ等を変えることによって、人間の肝臓等の臓器モデルの、成形物の部分をよりリアルに作ることができる。人間の肝臓は、人工物ではないため、厳密に言えば各所の硬さ等が違うはずなのに、ゲルで成形物を作った場合には、どうしても人間の肝臓の各所が同じ硬さ等となってしまう。そのような人間の肝臓の微妙な質感を、臓器モデルで実現可能とするのが、第4の実施の形態である。 As in the fourth embodiment, by changing the hardness of each section of the molds 50a and 50b, it is possible to make a molded part of a model of an organ such as a human liver more realistically. The human liver is not an artificial object, so strictly speaking, the hardness etc. of each part should be different, but if you make a molded object from gel, all parts of the human liver will inevitably have the same hardness etc. Put it away. The fourth embodiment makes it possible to realize such a delicate texture of the human liver using an organ model.
縁部233a,233bの樹脂材料は、成形型50a,50bではなく、金型をベースに作った場合には、ゴム等を金型の所定箇所に貼り付けて形成するのが通常である。この金型に貼り付けたゴム等は、非常に剥がれやすいのが通常である。しかし、成形型50aは、一体造形物であるため、縁部233a,233bが極めて剥がれにくい。 When the resin material of the edges 233a and 233b is made based on a metal mold instead of the molds 50a and 50b, it is usual to form the resin material by pasting rubber or the like to a predetermined location of the mold. Usually, the rubber etc. attached to this mold peel off very easily. However, since the mold 50a is an integrally molded product, the edges 233a and 233b are extremely difficult to peel off.
(他の形態)
上述した第1、第2、第3または第4の実施の形態に係るゲルを有する物体の製造法は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
(other forms)
Although the method for producing an object having gel according to the first, second, third or fourth embodiment described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto. Various modifications can be made without changing the gist of the invention.
第1、第2、第3または第4の実施の形態では、「物体」を人間の心臓または肝臓の臓器モデル8,22,33としている。しかし、人間の腎臓の臓器モデル等、他の臓器モデルにしても良い。また、動物の臓器モデルとしても良い。さらに、人間等の皮膚、眼球、または脳等のいわゆる医療モデルを「物体」にしても良い。この医療モデルの「医療」には、外科医療等に加え、歯科、形成外科、美容外科等を含む。さらには、人形等の医療とは全く無関係の分野における、ゲルを有する物体にしても良い。たとえば、釣りの疑似餌に用いられるミミズ(ワーム)等を「物体」としても良い。ワームを寒天等で作れば、それを廃棄しても自然環境に悪影響を与えることは少ない。 In the first, second, third, or fourth embodiments, the "object" is a human heart or liver organ model 8, 22, or 33. However, other organ models such as a human kidney organ model may be used. It may also be used as an animal organ model. Furthermore, the "object" may be a so-called medical model such as human skin, eyeballs, or brain. In addition to surgical care, "medical care" in this medical model includes dentistry, plastic surgery, cosmetic surgery, etc. Furthermore, objects containing gel in fields completely unrelated to medical care, such as dolls, may also be used. For example, the "object" may be an earthworm used as bait for fishing. If the worms are made of agar, etc., it will not have a negative impact on the natural environment even if they are discarded.
第1、第2、第3または第4の実施の形態では、成形物19,21,32の成形材料は、水と寒天との混合し加熱溶解したゾル状態としたが、その他に熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有するものまたは樹脂を含むもの等、ゲル強度や粘弾性の異なる材料を用いても良い。この理由は、臓器等の柔らかさに近い触感を実現できるためである。また、成形材料は、水に寒天を混ぜたものを用い、この混合比率を、水1000gに対して粉状の寒天が20gとした。しかし混合し溶解された溶液濃度は、適宜変えることができる。たとえば、成形物を柔らかくしたいときには、水分量を増やし、成形物を硬くしたいときには、水分量を減らす等する。また、実験1から5で用いたゲル等は、第1、第2、第3または第4の実施の形態で用いることができることは言うまでもない。 In the first, second, third, or fourth embodiments, the molding material for the molded products 19, 21, and 32 is a sol state in which water and agar are mixed and dissolved by heating. Materials having different gel strength and viscoelasticity may be used, such as those having gelation properties such as thermosetting or cationic reactivity, or those containing resin. The reason for this is that it is possible to achieve a tactile sensation similar to the softness of an organ or the like. The molding material used was a mixture of water and agar, and the mixing ratio was 20 g of powdered agar to 1000 g of water. However, the concentrations of the mixed and dissolved solutions can be varied as appropriate. For example, if you want to make the molded product soft, you increase the water content, and if you want to make the molded product hard, you decrease the water content. Furthermore, it goes without saying that the gels and the like used in Experiments 1 to 5 can be used in the first, second, third, or fourth embodiments.
3Dプリンタを用いて作製される、成形物19,21,32の成形材料としては、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する材料が好ましく、たとえば、寒天、カラギーナン、ファーセレラン、ゼラチン、キサンタンガム、カシアガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、フェヌグリークガム、グルコマンナン、タマリンドガム、ジェランガム、ネーティブジェランガム、アルギン酸塩、ペクチン、カードラン、澱粉、卵白、卵白加工物、ポリビニルアルコール、サイリウムシードガムから選ばれるいずれか1以上を有することが好ましい。この理由は、臓器等の柔らかさに近い触感を実現できるためである。また、熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する材料は、通常は冷却、加熱、カチオン反応させることにより成形材料をゲル化させるが、それ以外の方法でゲル化させても良い。 The molding material for the molded articles 19, 21, and 32 produced using a 3D printer is preferably a material having gelling properties such as thermoreversible, thermosetting, or cationic reactivity, such as agar, Carrageenan, farcellan, gelatin, xanthan gum, cassia gum, guar gum, tara gum, locust bean gum, fenugreek gum, glucomannan, tamarind gum, gellan gum, native gellan gum, alginate, pectin, curdlan, starch, egg white, processed egg white, polyvinyl alcohol , psyllium seed gum. The reason for this is that it is possible to achieve a tactile sensation similar to the softness of an organ or the like. In addition, for materials with gelling properties such as thermoreversible, thermosetting, or cationic reactivity, the molding material is usually gelled by cooling, heating, or cationic reaction, but it is also possible to gel the molding material by other methods. You can also make it into
第1、第2、第3または第4の実施の形態では、臓器モデル8,22,33は、透光性を有するものである。しかし、臓器モデル8,22,33の色は任意の色とすることができる。たとえばその臓器そっくりの色とすることができる。また、硬い部分である血管11は、成形物19,21,32とは異なる色となる部分を有することとしても良い。また、たとえば、食品の着色料を成形材料に混ぜることで、臓器モデル8,22,33に着色ができる。また、成形後に臓器モデル8,22,33の表面に着色することもできる。 In the first, second, third, or fourth embodiment, the organ models 8, 22, and 33 are translucent. However, the colors of the organ models 8, 22, and 33 can be any color. For example, it can be colored exactly like that organ. Moreover, the blood vessel 11, which is a hard part, may have a part that is a different color from the molded articles 19, 21, and 32. Furthermore, for example, the organ models 8, 22, and 33 can be colored by mixing food coloring with the molding material. Moreover, the surfaces of the organ models 8, 22, and 33 can also be colored after molding.
第1、第2、第3または第4の実施の形態では、人間の心臓または肝臓の三次元CADデータは、人間の心臓を三次元スキャナでスキャニングして得ている。しかし、「物体」の三次元CADデータは、必ずしも三次元スキャナで得る必要はなく、たとえば、三次元CADを操作して得ても良い。 In the first, second, third, or fourth embodiment, the three-dimensional CAD data of the human heart or liver is obtained by scanning the human heart with a three-dimensional scanner. However, the three-dimensional CAD data of the "object" does not necessarily need to be obtained using a three-dimensional scanner, and may be obtained by operating a three-dimensional CAD, for example.
第2の実施の形態では、人間の肝臓の臓器モデル22のうちで、際立たせる部分を血管11(成形物21とは異なる生体組織を模したもの)とした。しかし、臓器モデル8aのうちで、際立たせる部分は血管11に限らず、たとえば図8に示すように、腫瘍11cの部分とすることができる。腫瘍11cの部分は、人間の肝臓の中でも硬いため、腫瘍11cの部分を固くし、他の部分を柔らかくした人間の肝臓の臓器モデルは、よりリアルな臓器モデルとなる。また、そのような臓器モデルは、腫瘍摘出手術の練習に使うことができる。また、ゲルを有する物体には、臓器等を含む生体組織を模したものを、その一部または全部埋設させても良い。この生体組織には、腫瘍、結石、歯、歯石から選ばれるいずれか1以上を含むものとする。ここで、生体組織は、3Dプリンタを用いて造形してもよいし、成形型を用いて成形したものでもよい。 In the second embodiment, the highlighted portion of the human liver organ model 22 is the blood vessel 11 (which imitates a living tissue different from the molded article 21). However, in the organ model 8a, the portion to be highlighted is not limited to the blood vessel 11, but may be a portion of the tumor 11c, as shown in FIG. 8, for example. The tumor 11c part is the hardest part of the human liver, so a human liver organ model in which the tumor 11c part is made hard and the other parts are made soft becomes a more realistic organ model. Such organ models can also be used to practice tumor removal surgery. Furthermore, a part or all of a body tissue imitating an organ or the like may be embedded in the gel-containing object. This living tissue includes one or more selected from tumors, calculus, teeth, and dental calculus. Here, the biological tissue may be modeled using a 3D printer or may be formed using a mold.
前記生体組織としては、人体または動物の体の一部または全部を模したものであり、例えば人の場合、大脳、小脳、脳幹、心臓、肺、気管支、咽頭、舌、耳、眼、胃、小腸、大腸、胆のう、肝臓、腎臓、膵臓、食道、十二指腸、副腎、精巣、膀胱、子宮、乳房、筋肉、動脈、静脈、リンパ、脊髄、骨、爪、皮膚から選ばれるいずれか1以上を模しても良い。さらに正常細胞のみならず腫瘍などの異常細胞を成形、造形しても良い。 The living tissue is one that imitates part or all of the human body or animal body; for example, in the case of humans, the cerebrum, cerebellum, brain stem, heart, lungs, bronchi, pharynx, tongue, ears, eyes, stomach, Modeling one or more of the following: small intestine, large intestine, gallbladder, liver, kidney, pancreas, esophagus, duodenum, adrenal gland, testis, bladder, uterus, breast, muscle, artery, vein, lymph, spinal cord, bone, nail, and skin. You may do so. Furthermore, not only normal cells but also abnormal cells such as tumors may be molded and modeled.
また、「生体組織を模したもの」には、現実の生体組織の形状または質感とは、あえて異ならせたものを含む。たとえば、血管52と、第4の実施の形態では説明しなかった肝臓中の静脈があるとすると、その動脈52aと静脈の硬さは、医師が注射針等の医療処置器具を当てたときに、動脈52aに当てたのか静脈に当てたとかが、感触としてわかるように異なるものであっても良い。この、医療処置器具が当たったときの感触が異なる「生体組織を模したもの」は、研修医が手術等の練習をするときに、非常に有益である。このような、硬さ等の異なる「生体組織を模したもの」の造形には、第4の実施の形態で用いた3Dプリンタが適している。 Furthermore, "imitation of living tissue" includes those whose shape or texture is deliberately different from that of actual living tissue. For example, if there is a blood vessel 52 and a vein in the liver that was not explained in the fourth embodiment, the hardness of the artery 52a and vein will be determined when a doctor applies a medical treatment instrument such as a hypodermic needle. , the touch may be different depending on whether it is applied to the artery 52a or the vein. This ``imitation of living tissue'' that provides a different feel when struck by a medical treatment instrument is extremely useful for trainee doctors when practicing surgery. The 3D printer used in the fourth embodiment is suitable for modeling such "imitations of biological tissue" having different hardness and the like.
前記生体組織以外の成形物21とは異なる生体組織を模したもの、または手術材料としては、インプラントのような手術材料(たとえばチタンプレートまたはチタンネジのような、金属プレートまたは金属ネジ、人工弁、人工骨、カルシウムまたはカルシウム化合物、点滴針、樹脂製のチューブ、等の意図的に体内に残す人工物)がある。また、手術材料としては、摘出手術の摘出の対象となる、意図しないで体内に残ることがある人工物(ガーゼ、銃弾、注射針等)もある。 The molded article 21 other than the living tissue may be a material imitating a living tissue or a surgical material such as an implant (for example, a metal plate or screw such as a titanium plate or a titanium screw, an artificial valve, an artificial (artificial objects intentionally left in the body, such as bone, calcium or calcium compounds, intravenous needles, plastic tubing, etc.) In addition, surgical materials include artificial objects (gauze, bullets, hypodermic needles, etc.) that may remain in the body unintentionally and are removed during excision surgery.
第2の実施または第4の形態に係る血管11、52は、樹脂材料製で、3Dプリンタで造形したものとした。しかし、血管11、52は、樹脂材料製以外のたとえば、ガラス製等としても良いし、3Dプリンタ以外の手法、たとえば、射出成形、圧縮成形、または押し出し成形、ブロー成形、プレス成形、スラッシュ成形、ローテーション成形して得ても良い。ここで、血管11等の成形物とは異なる生体組織を模したものを、射出成形等の成形型を用いて成形したものを「第2成形物」と言うことにする。「物体」は、血管11、52のような造形物または第2成形物の部分を有し、造形物または第2成形物の部分の一部または全部を成形の際に、成形型の中に配置して、成形物19,21,32と共に成形し、成形物19,21,32に埋設しても良い。ここで、「造形物または第2成形物」は、成形物21と柔らかさが同等、または成形物21よりも柔らかいものであっても良い。「造形物または第2成形物」のうち造形物は、たとえば3次元プリンタ等で造形したものであり、第2成形物は、たとえば成形型によって成形されたものである。また、血管11、52等の生体組織は、中空のゴム製の、マシュマロまたは耳たぶ程度に柔らかいものを3Dプリンタで造形できるため、本物の血管そっくりの触感のものを作ることができる。また、そのような中空のゴム製の足などを模した造形物の、中空の中に成形物19,21,32のような柔らかいゲルを入れることで、足に膿(ゲルで作った)を持っている状態に近いものをつくることができ、その治療の練習等をすることができる。 The blood vessels 11 and 52 according to the second embodiment or the fourth embodiment are made of resin material and modeled using a 3D printer. However, the blood vessels 11 and 52 may be made of a material other than a resin material, such as glass, or may be made by a method other than a 3D printer, such as injection molding, compression molding, extrusion molding, blow molding, press molding, slush molding, etc. It may also be obtained by rotation molding. Here, an object imitating a living tissue different from the molded object such as the blood vessel 11, which is molded using a mold such as injection molding, will be referred to as a "second molded object". The "object" has a part of a modeled object or a second molded object, such as blood vessels 11 and 52, and a part or all of the modeled object or the part of the second molded object is placed in a mold during molding. It may be arranged, molded together with the molded products 19, 21, 32, and embedded in the molded products 19, 21, 32. Here, the "shaped object or the second molded object" may have the same softness as the molded object 21, or may be softer than the molded object 21. Among the "modeled object or second molded object", the modeled object is, for example, one that has been modeled with a three-dimensional printer, and the second molded object is, for example, one that has been molded with a mold. In addition, the biological tissues such as the blood vessels 11 and 52 can be made of hollow rubber material as soft as a marshmallow or an earlobe using a 3D printer, so it is possible to create something that feels just like real blood vessels. In addition, by putting soft gel like molded objects 19, 21, and 32 into the hollow of such a molded object imitating a hollow rubber foot, pus (made with gel) can be removed from the foot. You can create something similar to what you have, and you can practice treating it.
第3の実施の形態では、水溶性樹脂としてポリビルアルコールを用いているが、他の水溶性樹脂、たとえば、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロース等を用いても良い。また溶媒は、水ではなく、アルコール等を用いても良い。たとえば、溶媒にアルコールを用いた場合には、低鹸化度のポリビルアルコールを溶質として用い、第3の実施の形態でポリビルアルコールを水に溶かして空洞12を形成したのと同様のことを行っても良い。 In the third embodiment, polyvinyl alcohol is used as the water-soluble resin, but other water-soluble resins such as polyacrylamide, carboxymethyl cellulose, etc. may also be used. Moreover, alcohol or the like may be used instead of water as the solvent. For example, when alcohol is used as the solvent, polyvinyl alcohol with a low degree of saponification is used as the solute, and the same process as in the third embodiment where polyvinyl alcohol is dissolved in water to form the cavity 12 is performed. You can go.
第3の実施の形態では、臓器モデル8bに空洞12を形成している。しかし、臓器モデル33に通路のような入り口と出口を有する通路を形成しても良い。図14は、第3の実施の形態の変形例に係る成形物32に水溶性樹脂を配置した状態を示す断面模式図である。図15は、図14の状態から水溶性樹脂を溶かして、成形物42に通路を形成した状態を示す断面模式図である。臓器モデル43は、通路16を有している。通路16は、入り口17と出口18とを有している。水溶性樹脂13は、通路16となるべき空間に配置する。そして、水溶性樹脂13は、成形が終わった後に、25℃の水に接触させ、溶解させ、通路16を形成する。 In the third embodiment, a cavity 12 is formed in the organ model 8b. However, a passage such as a passage having an entrance and an exit may be formed in the organ model 33. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a water-soluble resin is placed in a molded article 32 according to a modification of the third embodiment. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the water-soluble resin is melted from the state shown in FIG. 14 to form passages in the molded article 42. The organ model 43 has a passage 16. The passage 16 has an inlet 17 and an outlet 18. The water-soluble resin 13 is placed in a space that is to become a passage 16. After the molding is completed, the water-soluble resin 13 is brought into contact with water at 25° C. to be dissolved, thereby forming the passage 16.
成形型1a,1b,20a,20b,50a,50bは、一部または全部が透明樹脂材料で構成されることとしても良い。透明樹脂材料を用いることで、臓器モデル8,22,33,43、が成形される様子の可視化が可能となる。また、成形型1a,1b,20a,20b,50a,50bは、その製造過程で、たとえば紫外線硬化樹脂材料の流動速度、熱伝導率による材料の硬化速度を変えることが出来るため、成形型1a,1b,20a,20b,50a,50bの硬さを変えることができる。さらに、成形物19,21,32の材料、すなわちゲル材料との密着性を調整することもできる。 The molds 1a, 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b may be partially or entirely made of a transparent resin material. By using a transparent resin material, it is possible to visualize how the organ models 8, 22, 33, 43 are molded. In addition, the molds 1a, 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b can change, for example, the flow rate of the ultraviolet curable resin material and the curing speed of the material depending on the thermal conductivity during the manufacturing process. The hardness of 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b can be changed. Furthermore, it is also possible to adjust the adhesion to the material of the molded articles 19, 21, 32, that is, the gel material.
血管11,52等の硬い部分は、3Dプリンタ以外で造形または成形しても良いが、3Dプリンタを使う利点が大きい。たとえば、3Dプリンタの造形材料となる紫外線硬化樹脂材料とインクジェット方式の3Dプリンタの組み合わせにより、物性の違う材料を1回で造形できることができる。たとえば、一つの造形物であっても、部位によって色、硬さまたは、表面の摩擦係数を変えることができる。なお、色については、50万色以上の設定ができる。さらに、血管11,52等の硬い部分の中空形状化が実現できる。 Hard parts such as the blood vessels 11 and 52 may be shaped or molded using a method other than a 3D printer, but there are great advantages to using a 3D printer. For example, by combining an ultraviolet curing resin material used as a modeling material for a 3D printer and an inkjet 3D printer, materials with different physical properties can be modeled in one go. For example, even for a single object, the color, hardness, or surface friction coefficient can be changed depending on the part. Note that more than 500,000 colors can be set. Furthermore, it is possible to make hard parts such as the blood vessels 11 and 52 hollow.
成形型1a,1b,20a,20b,50a,50bは、紫外線硬化樹脂材料等の光硬化性樹脂材料を一層ずつ形成し、その都度紫外線を照射して樹脂材料を硬化させる操作を繰り返すことで樹脂材料層を形成し、徐々に3次元形状を印刷、つまり造形していく。しかし、成形型1a,1b,20a,20b,50a,50bは、このような樹脂材料製のものに限らず、たとえば金属粉を含む樹脂材料を造形材料に用いて3Dプリンタで造形し、一旦樹脂材料製の成形型を作り、その後樹脂材料分の焼成および金属粉の焼結を経て、金属製の成形型を作り、用いることができる。 The molds 1a, 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b are formed by forming a photocurable resin material such as an ultraviolet curable resin material one layer at a time, and repeating the operation of curing the resin material by irradiating ultraviolet rays each time. A layer of material is formed and a three-dimensional shape is gradually printed, or shaped. However, the molds 1a, 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b are not limited to those made of such a resin material. For example, the molds 1a, 1b, 20a, 20b, 50a, and 50b are not limited to those made of such a resin material. A metal mold can be made and used by making a mold made of the material, and then firing the resin material and sintering the metal powder.
第4の実施形態では、成形型50a,50bの、樹脂材料の熱伝導率、硬さ、耐熱性、弾力性を調整した。しかし、その他に、色,表面の粗さ,吸水性,表面温度,耐衝撃性,粘度,密着性から選ばれる1以上を調整しても良い。 In the fourth embodiment, the thermal conductivity, hardness, heat resistance, and elasticity of the resin material of the molds 50a and 50b were adjusted. However, in addition to this, one or more factors selected from color, surface roughness, water absorption, surface temperature, impact resistance, viscosity, and adhesion may be adjusted.
また、第4の実施形態では、ゲルの流動性、硬化速度、または表面の粗さから選ばれる1以上を、部位によって調整した。しかし、その他に、含水量等を調整しても良い。 Furthermore, in the fourth embodiment, one or more factors selected from gel fluidity, curing speed, or surface roughness were adjusted depending on the site. However, in addition to this, the water content etc. may be adjusted.
第4の実施形態では、成形型50a,50bの樹脂材料の配置に際し、各部位が立体的形状で仕切られた複数の区画を設定している(S12)。また、血管52の立体的形状で仕切られた複数の区画を設定している(S22)。しかし、造形物への、複数種の樹脂材料の配置に際し、立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する以外の方法があれば、その方法を採用しても良い。 In the fourth embodiment, when arranging the resin material of the molds 50a and 50b, a plurality of sections are set in which each part is partitioned into a three-dimensional shape (S12). Furthermore, a plurality of sections partitioned by the three-dimensional shape of the blood vessel 52 are set (S22). However, if there is a method other than setting a plurality of sections partitioned into three-dimensional shapes when arranging a plurality of types of resin materials on a modeled object, that method may be adopted.
第4の実施形態では、たとえば臓器モデルのうち、メス等で切ってはいけない箇所と、切っても良い箇所の硬さを変えることができる。これは、第4の実施形態で使用する3Dプリンタは、硬さを含む物性の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するものだからである。たとえば、手術の最中、静脈は、絶対に切ってはいけない場合に、その静脈だけの硬さを他の部位より固くした臓器モデルを作製する。すると、執刀の最中に、メス等が静脈に当たると、「硬い」という感触がメス等を通じて執刀者に伝わるため、手術の練習に適した臓器モデルとなる。 In the fourth embodiment, for example, the hardness of parts of the organ model that should not be cut with a scalpel or the like and parts that can be cut can be changed. This is because the 3D printer used in the fourth embodiment has a function that allows a plurality of resin materials having different physical properties including hardness to be placed at predetermined positions. For example, if a vein must never be cut during surgery, an organ model is created in which the vein is made harder than other parts. Then, when a scalpel or the like hits a vein during a surgical operation, the sensation of "hardness" is transmitted to the surgeon through the scalpel, etc., making it a suitable organ model for surgical practice.
図22は、第4の実施形態の変形例であり、肝臓の臓器モデルの血管52を示したものであり、そのうち、細い血管部分52b等で切ってしまった場合に、血液色の断面55が露出するようにしたものである、従来の臓器モデルには、このような仕掛けを作ることは困難だったが、第4の実施形態に係る3Dプリンタには、色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するため、このような仕掛けを容易に作ることができる。このような仕掛けによって、メス等で誤って細い血管部分52bを切ってしまったときに、そのことを執刀者に気づかせることができる。なお、このような、血液色の断面55が露出する仕掛けは、血管52の太い幹52a部分に施しても良い。 FIG. 22 is a modification of the fourth embodiment, and shows a blood vessel 52 of a liver organ model.If the blood vessel 52 is cut at a thin blood vessel portion 52b or the like, a blood-colored cross section 55 will appear. It was difficult to create such a mechanism for conventional organ models, which are made to be exposed, but the 3D printer according to the fourth embodiment can print multiple resin materials of different colors. Since it has the function of being able to be placed in a predetermined position, such a device can be easily made. With such a device, if the thin blood vessel portion 52b is accidentally cut with a scalpel or the like, the surgeon can be made aware of the fact. Note that such a device that exposes the blood-colored cross section 55 may be applied to the thick trunk 52a of the blood vessel 52.
1a,1b,20a,20b,50a,50b 成形型
8,22,33,43 臓器モデル(ゲルを有する物体)
11、52 血管(造形物または成形物、成形物とは異なる生体組織を模したもの、または手術材料)
13 水溶性樹脂(80℃以下の水に溶ける物質)
19,21,32,42 成形物(ゲル)
1a, 1b, 20a, 20b, 50a, 50b Molding mold 8, 22, 33, 43 Organ model (object with gel)
11, 52 Blood vessels (shaped objects or molded objects, imitations of living tissues different from the molded objects, or surgical materials)
13 Water-soluble resin (substances that dissolve in water below 80°C)
19, 21, 32, 42 Molded product (gel)
Claims (8)
熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する成形材料を前記成形型に供給し、成形物を得る工程、または、
熱可逆性、熱硬化性、カチオン反応性のいずれかのゲル化特性を有する1以上の成形材料を、前記成形物の部位毎に異なる物性を有するように、前記成形型を用いて成形し、前記成形物を得る工程と、
を有する、ゲルを有する物体の製造法。 Using a 3D printer, a plurality of resin materials with different colors or one or more physical properties selected from thermal conductivity, surface roughness, hardness, or elasticity are placed in each part of the mold, and the molding is performed . A process of making a mold,
A step of supplying a molding material having thermoreversible, thermosetting, or cation-reactive gelling properties to the mold to obtain a molded article , or
Molding one or more molding materials having any one of thermoreversible, thermosetting, and cation-reactive gelling properties using the mold so that each part of the molded product has different physical properties, Obtaining the molded article;
A method for producing an object having a gel.
請求項1または2に記載のゲルを有する物体の製造法。 A molded article imitating a living tissue different from the molded article or a part or all of a surgical material is embedded in the molded article,
A method for producing an object comprising the gel according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のゲルを有する物体の製造法。 Part or all of the molded article imitating biological tissue or the surgical material is manufactured from a plurality of resin materials having different physical properties or colors;
A method for producing an object comprising the gel according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のゲルを有する物体の製造法。 A molded article imitating a biological tissue or a surgical material different from the molded article has a shaped article formed using a 3D printer and/or a second molded article formed using a mold. ,
A method for producing an object comprising the gel according to any one of claims 1 to 4.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018115072 | 2018-06-18 | ||
JP2018115072 | 2018-06-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019217770A JP2019217770A (en) | 2019-12-26 |
JP7365020B2 true JP7365020B2 (en) | 2023-10-19 |
Family
ID=69095188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019111880A Active JP7365020B2 (en) | 2018-06-18 | 2019-06-17 | Method for manufacturing objects with gel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7365020B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746244C1 (en) * | 2020-07-06 | 2021-04-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Removable color gel used as an indicator composition to assess the correctness of the impact of the instrument on models or dummies of human body organs |
WO2022130533A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | KOTOBUKI Medical株式会社 | Simulated animal organ production method, simulated animal organ, simulated animal organ kit, and medical device evaluation kit |
JP7104830B1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-07-21 | 株式会社エポック社 | Manufacturing method of mold for slash molding |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003011237A (en) | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Kuraray Co Ltd | Method for producing three-dimensional shaped article |
JP2005148578A (en) | 2003-11-18 | 2005-06-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Solid model and method for manufacturing solid model |
CN104658395A (en) | 2015-02-15 | 2015-05-27 | 清华大学 | Heart simulation structure as well as forming method and special mold thereof |
JP2017026791A (en) | 2015-07-22 | 2017-02-02 | 株式会社リコー | Solid shaped model, technique practice organ model, and method for manufacturing the models |
JP2017032694A (en) | 2015-07-30 | 2017-02-09 | セイコーエプソン株式会社 | Simulated organ |
WO2017099023A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-15 | サンアロー株式会社 | Organ, tissue, or organic model |
JP2017146413A (en) | 2016-02-16 | 2017-08-24 | テルモ株式会社 | Biological model |
-
2019
- 2019-06-17 JP JP2019111880A patent/JP7365020B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003011237A (en) | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Kuraray Co Ltd | Method for producing three-dimensional shaped article |
JP2005148578A (en) | 2003-11-18 | 2005-06-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Solid model and method for manufacturing solid model |
CN104658395A (en) | 2015-02-15 | 2015-05-27 | 清华大学 | Heart simulation structure as well as forming method and special mold thereof |
JP2017026791A (en) | 2015-07-22 | 2017-02-02 | 株式会社リコー | Solid shaped model, technique practice organ model, and method for manufacturing the models |
JP2017032694A (en) | 2015-07-30 | 2017-02-09 | セイコーエプソン株式会社 | Simulated organ |
WO2017099023A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-15 | サンアロー株式会社 | Organ, tissue, or organic model |
JP2017146413A (en) | 2016-02-16 | 2017-08-24 | テルモ株式会社 | Biological model |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019217770A (en) | 2019-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7365020B2 (en) | Method for manufacturing objects with gel | |
US7255565B2 (en) | Anthropomorphic phantoms and method | |
CN103847100B (en) | Molded article producing method and molded article | |
KR100713726B1 (en) | Three-dimensional model | |
KR100614147B1 (en) | Three-dimensional model | |
JP6055069B1 (en) | Organ, tissue or organ model | |
US10350833B1 (en) | Methods and systems for creating anatomical models | |
JP5773146B2 (en) | Imitation organ for suturing practice having form and feel of human body organ and method for manufacturing the same | |
JP2007316434A (en) | Mucous membrane material for living body model | |
JP4993519B2 (en) | Organ model for surgical practice or for checking the sharpness of surgical resection tools | |
US10864659B1 (en) | Methods and systems for creating anatomical models | |
JP4675414B2 (en) | Organ model | |
JP2004347623A (en) | Human body model and method for manufacturing the same | |
JP7437826B2 (en) | Organ model for surgical practice | |
JP6905945B2 (en) | 3D entity model and its manufacturing method | |
CN117683273B (en) | Bionic body model and preparation method thereof | |
US20240029586A1 (en) | Vascular lesion model | |
JP3746779B2 (en) | 3D model and method for manufacturing 3D model | |
CN105374266B (en) | A kind of imitative body Model for simulating tumour ultrasonic contrast | |
JP3670657B1 (en) | 3D model | |
Eigl et al. | A multimodal pancreas phantom for computer-assisted surgery training | |
JP2006113520A (en) | Stress observing apparatus | |
RU2682459C1 (en) | Method of forming blood vessel phantoms for endoscopic optical coherent elastography | |
TWI851151B (en) | Teaching phantom for ultrasound-assisted calcification aspiration and its manufacturing method | |
CN117464990A (en) | Bionic liver and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190808 |
|
AA64 | Notification of invalidation of claim of internal priority (with term) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764 Effective date: 20190808 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220524 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230412 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230607 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230914 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230928 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7365020 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |