JPS62298376A - 物理治療用擬似生体構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明は擬似生体構造物、特に電磁波または超音波を用
いる医療（治療）の遂行に必要な擬似生体構造物に関す
る。

〈従来の技術及び問題点〉 従来より、電磁波（加温）療法、放射線治療。

超音波療法などの遂行に必要な擬似生体構造物として、
動物の新鮮断層または、これを模したこんにゃく、ゼラ
チン（ゼリー）、寒天、ゴム、澱粉糊などが提案され、
一部は既に実用されているが、なお多くの足点が指摘さ
れている。

まず、これらの電磁波または超音波を用いる治療におけ
る擬似生体構造物の必要性を下記に要約する。

放射線を病巣へ到達させるにあたり、照射線源と病巣間
に介在する正常（健常）組織を無視できない。介在組織
が平坦で、均一厚みを呈する場合は、介在組織による放
射線の減衰をあらかじめ考慮し、病巣領域へ、予測どお
り所望線量を到達せしめることができる。しかし、体表
面は一般に平坦でないため、上記、介在組織を均等減衰
帯（一定の厚みの平板）として近似できず、照射治療遂
行上の難点が生じる。この難点を克服するため１体表面
（介在組織表面）の平坦化が図られる。これには体表面
近傍を圧縮変形せしめる平坦化法も一応は考えられるが
、体表面組織の変形成形（非侵襲平坦化）に限度があり
（その効果は乏しく）、むしろ体表面（皮膚面）上へ擬
似生体組織を補い。

これを自在に成形、構築して、病巣と線源を結ぶ方向に
対する垂直平面を形成させる方式が採られる。したがっ
て、この場合、擬似生体組織としては、任意成形可能で
、体表面に密着しうる。しかも生体組織と同等の放射線
減衰効果を示す材料が望まれる。

また、この場合、擬似生体組織は体表面（皮膚面）に貼
布されることから、透明材質であることが望まれる。即
ち、その擬似生体組織が皮膚面の所定（照射予定）部位
へ正しく貼布されているか否かを直ちに透視判定するに
は、その材質が可視光線透過性に優れることが望ましい
。また１体表面へ貼用することから、生体組織への粘着
性も望まれ、非流動性であることも要求される。

超音波、ラジオ波、マイクロ波などを照射する癌の温熱
療法において、照射時の体内病巣温度を、４１．５〜４
３℃に所定時間維持する必要があるが、照射条件（周波
数、照射時間）と体内各部位の温度上昇との関係をあら
かじめ知る必要上、生体模型が望まれ、この場合、生体
ｆｆｉ織と同等の熱特性を示す素材が切望されている。

このように、超音波または電磁波を用いる治療における
擬似生体構造物の必要性は周知である。

擬似生体構造物素材としては、屠殺直後の動物組織が挙
げられるが、このような新鮮な組織を、所望の都度、即
刻入手するのは困難で、またこれを入手後、冷所に保存
しても、その電磁波物性または超音波物性が激しく変化
する（Ｈ，Ｆ、Ｂｏｗａ＋ａｎ；　Ａｎｎ。

Ｒ６Ｖ、　Ｂｉｏｐｈｙｓ、　Ｂｉｏｅｎｇ、、４，４
３（１９７５）、　Ｆ、に、Ｓｔｏｒｍｅｔ　ａｌ、；
Ｉｎｔ、Ｊ、Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｏｎｃｏｌｏｇｙ　
Ｂｉｏｌ、Ｐｈｙｓ、。

昼、８６５（１９８２）、関谷富男他（柄用順編）、′
癌・温熱療法”　ｐ、３９（１９８２）篠原出版、田中
邦男他、北大応電研報、訝、（３）１７４（１９７７）
、山田芳文他、北大応電研報、２９．（３）１８４（１
９７７）、　Ｒ，Ｖ、Ｄａｍａｄｉａｎ；　ｕｓ　３，
７８９．８３２（１９７４））　、　したがって、生体
組織類似物性の天然物または人工物が探索されてきた。

一般に、生体組織は電磁波物性および超音波物性が水に
似ることから（斉藤正男；″生体工学″′ｐ、１９，２
０，２１，２４．２５（１９８５）コロナ社、菊池喜充
；″超音波医学”　ｐ　−７＃　Ｐ　−６９（１９８０
）医学書院）、水または高含水ゲルが擬似生体構造物素
材として提案された０例えば、放射線照射において、照
射面平坦化の目的から、皮膚面に氷嚢（水封入袋）を置
き、また電磁波加熱、超音波加熱等においても、空気排
除（反射・散乱防止、インピーダンス整合）の目的から
、同じく皮膚面に氷嚢が置かれるが、この場合、氷嚢は
変形、移動し易く、安定操作に難がある。この欠点を克
服するため、ゼリー、こんにゃく、寒天などの高含水ゲ
ルが提案された。これらは生体組織に類似の物性を示し
、しかも一応の形状保持性をも具えるが、ゼリー（ゼラ
チン）は軟弱で、形くずれし易い（近田伸−（日本電子
機械工業会り、”医用超音波機器ハンドブック″Ｐ、２
４２（１９８５）コロナ社）。寒天も、もろくて破損し
易く、こんにゃくは、製作後の離漿に因る変形（収縮）
が激しい。また、これらはいずれも、生体組織（軟組織
・水分７０〜８０％ｌｔ％）に比し、含水率が過大であ
り、この点においても、必ずしも満足できるものではな
い。生体類似性を更に高める目的から、これらの水の一
部をｎ−プロピルアルコール、グリセリン、ポリエチレ
ングリコール、炭酸ナトリウム、グラファイト粉などに
置き換える試みもあるが、このような調整を図るには、
寒天、こんにゃく等の天然物の品質が不安定で、統一規
格品の安定供給に難があることも指摘されている（近田
伸−（日本電子機械工業会編）、″医用超音波機器ハン
ドブック″’　Ｐ、２４２（１９８５））。

前記ゼラチンの形くずれを防ぐため、ホルマリン、グル
タルアルデヒドなどにより架橋する試みもあるが（Ｅ、
Ｌ、Ｍａｄｓｅｎ　ｅｔ　ａｌ、：　Ｌｌｌｔｒａｓｏ
ｕｎｄ　ｉｎＭｅｄ、Ｂｉｏｌ、、８．（４）３８１（
１９８２）、Ｅ、Ｌ、Ｍａｄｓｅｎ　ｅｔ　ａｌ、；Ｍ
ａｇ、Ｒｅｓ、Ｉｍａｇ、１，１３５（１９８２）、Ｅ
、Ｌ、Ｍａｄｓｅｎ　ｅｔ　ａｌ、；Ａｍ、Ａｓ５ｏｃ
、　Ｐｈｙｓ、　Ｍｅｄ、、５，３９１　（１９７ｇ）
）　、この場合、不均質ゲル化（架橋）を招き、一定品
質の成形品は得難い。カラゲナン、アルギン酸などの多
糖類の高含水ゲルも、寒天同様１機械的強度に劣る。

著名な合成系高含水ゲルとしてのポリアクリルアミドは
、含水率を生体等価（７０〜８５％）に調整しうる利点
はあるが（山崎達男他；放射線研究、−組、９２（１９
８３））、ゲル化（ラジカル架橋）が均一に進行し忽く
、均質成形品は得られない。また、このゲル自体がもろ
く、ピンセットなどを用いて取り扱う場合に破損し易い
。

このように、氷嚢及び天然系ゲル、合成系ゲルのいずれ
にも適切な構造物素材を求め難いことから、むしろ水中
へ患部を浸す水浸法が採用されており５例えば乳癌の場
合、腹臥位において、下垂乳房を水槽中へ浸すことによ
り、乳房（表面）近傍から空気泡を確実に排除し、ここ
へ超音波などを照射する。この水浸法は、乳房、四肢、
腹部、胸部、頚部に適用しうるものの、大規模な水槽を
要するなど、実際の操作に不便であるほか、顔面（頭部
）、眼球、術中諸臓器などに適用し難い。

このように、従来提案された擬似生体構造物には、生体
組織（水）と類似の超音波物性と電磁波物性とを具え、
柔軟にして破損し難く、生体組織への貼用に至便な粘着
性と非流動性を具え、生体に無害で、しかも好ましくは
透明な素材は見当らない。

〈発明の目的〉 本発明は、生体組織と同等の超音波物性と電磁波物性を
具え、柔軟で、しかも非流動性の、破損し難い、粘着性
で、生体に無害な透明高含水ゲルからなる物理治療（電
磁波または超音波を用いる治療）用擬似生体構遺物素材
を提供する。

く問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、けん化度９５モル％未満、７０モル％
以上、平均重合度１，０００以上のポリビニルアルコー
ルの濃度が７ｗｔ％を超え、５０ｖｔ％以下の水溶液を
、任意形状の成型用鋳型へ注入後、これを−１０℃以下
の温度に冷却・同化・成型し１次にこれを解凍する一連
の凍結・解凍操作を反復して累積凍結回数を３〜１０と
することに　。

より得られる高含水ゲルからなる物理治療用擬似生体構
造物が提案される。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明では、物理治療用擬似生体構造物素材を。

次に述べる特定処方による高含水ゲルを用いて製作する
。

本発明に用いるポリビニルアルコールは、そのけん化度
が、９５モル％未満、７０モル％以上、好ましくは８０
〜９３モル％を要する。また、ポリビニルアルコールの
重合度は１，０００以上を要する。

本発明では、まず、前述のポリビニルアルコールを含む
水溶液を調合する。ポリビニルアルコールの濃度として
は、７ｖｔ％を超え５０ｗｔ％以下とする。

本発明においては、上記ポリビニルアルコール水溶液を
人体模型または人体局部体表面の形状に適合しうる所望
の成形に適した鋳型へ注入し、冷却、凍結後、これを解
凍する一連の凍結・解凍繰作を施し、累積凍結回数を３
〜１０とすることにより、本発明に供しつる柔軟な、粘
着性の高含水ゲルを得ることができる。累積凍結回数を
高めるとともに、得られる高含水ゴムの流動性が低下し
、硬度が向上するが、累積凍結回数１１以降は、その効
果がほぼ消失することから、上述の３〜１０が経済的で
ある。

前記成形用鋳型としては、前述のとおり、生体模型ある
いは局部体表面の形状に適合しろるなど。

所望の形状が得られることの他に、特に制約はないが、
マイクロ波、ラジオ波、γ線、Ｘ線、中性子、レーザー
光線、超音波などを用いる治療の実情に応じ、適宜、厚
み（均一度または厚みの分布）、寸法、形状などを選定
できる。

本発明においては、各種生体組織の含水率に準じ、各種
のゲルを得ることができる。ゲル含水率は、当初のポリ
ビニルアルコール水溶液（または懸濁液）の調合組成に
依存し、当初のポリビニルアルコール水溶液が、そのま
まゲル化していることから、容易にゲル含水率が算出さ
れる。

したがって１本発明においては、各種生体組織の含水率
、即ち皮膚（５１〜６９％）、尿管（５８％）１項靭（
５８％）、アキレス鍵（６３％）、舌（６０〜６８％）
、前立腺（６９〜７６％）。

水晶体（６７〜７０％）、肝臓（７０〜７７％）、胃（
８０％）、膵臓（７５％）、小腸（８０％）。

骨格筋（７９〜８０％）　、　子宮（８０％）、胸腺（
８２％）、膀胱（８２％）、腎臓（７８〜８１％）など
に準じ、それぞれの擬似生体構造物が製作され、それら
の電磁物性（比誘電率（透電率）、導電率、熱伝導度、
比熱、硬度）及び超音波物性（密度、音速）もまた、そ
れぞれの生体組織にほぼ合致する特長がある。上記に列
挙した諸物性の重要性は周知のとおりであるが、密度（
生体軟組織０．９８ｘ１０３〜１．ＩＸ１０ｌＸ１０３
（’））は、Ｘ線の透過性を左右するほか、熱拡散係数
と反比例する重要因子であり、超音波速度、超音波の透
過２反射。

減衰をも支配する（関谷富男他（柄用順編）；パ癌・温
熱療法″’　Ｐ、３２（１９８２）篠原出版、Ｈ，Ｓ、
）ｔ。

ａｔ　ａｌ、：　Ｔｒａｎｓ、　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　
Ｔｈｅｏｒｙ、　Ｔｅｃｈ、　ＭτＴ１９゜２２４（１
９７１）、　Ｊ、Ｂ、Ｌｅｏｎａｒｄ　ｅｔ　ａｌ、；
　ＩＥＥ　Ｔｒａｎｓ。

Ｂｉｏｍｅｄ、　Ｅｎｇ、、ＢＭＥ−３１，５３３（１
９８４）、　Ｆ、Ｖ、Ｋｒｅｍｋａｕ（小林利次訳）：
゛′超音波診断の原理と演習″（１９８１）金芳堂）、
硬度（体積弾性率、生体軟組織２、６　Ｘ　１０’Ｎｍ
””）は、やはり超音波の反射、透過、減衰を支配し、
超音波速度が体積弾性率の１／２乗に比例することなど
がよく知られている。

比誘電率（生体軟組織１０ＭＨｚ領域で６４〜２００、
ＩＧＨｚ領域で３０〜８０）は電磁波の減衰、反射、イ
ンピーダンスを支配し１例えば。

発熱損失量と比例すること、電磁波透過深度が比誘電率
の１７２乗に比例することなどが著名である（柄用順編
；“癌・温熱療法″’　Ｐ、２１．ρ、６３（１９８２
））。

導電率（生体軟組織１０ＭＨｚ領域で０．５〜０．９、
ＩＧＨｚ領域で１〜２．１０ＧＨｚ領域で１゜（ｏｈａ
＋−’ｍ−’）　）は、やはり電磁波の減衰、透過性。

インピーダンスを支配し、例えば透過深度は導電率の一
１／２乗に比例する。

熱伝導度（生体軟組織Ｉ　Ｍ　Ｈｚ領域で０．５〜１．
３（Ｊｍ−’ｓ−’に−１３、Ｉ　Ｇ　Ｈｚ領域で０．
４８〜０．６６（Ｊｍ−”ｓ−１に″１〕）は、電磁波
照射時の生体の発熱と熱拡散を支配し、この場合の生体
組織温度は熱伝導度の１７２乗に比例する。

比熱（生体軟組織３．２〜３．７　（Ｊｇ−’に一’）
　）も、同じく、発熱、熱拡散を支配し、生体組織温度
は比熱の一１７２乗に比例する。

生体軟組織の上記諸項目の物性値は、いずれも。

生体組織中の含水率により必然的に決定されている（生
体組織の諸物性が概略、水に近似する）ことがよく知ら
れている（斉藤正男；“生体工学″ｐ、１９．ρ、２０
．ｐ、２７（１９８５）コロナ社、菊池喜充；“超音波
医学′″Ｐ、７．Ｐ、６９（１９８０）医学書院）。本
発明に用いる擬似生体構造物素材も、多量の水を含むこ
とから、上記諸物性をほぼ満足するが１本発明素材にお
いては、生体軟組織の含水率（５１〜８２ｗｔ％、通常
７０〜８０ｗｔ％）に合致させうろことから、単なる純
水の場合より、更に生体類似性に優れる。もっとも、生
体内には、脂肪に富む組織の存在することも周知である
。脂肪分に富む組織を模すには、当初のポリビニルアル
コール水溶液へ脂質を混入して均一に分散させれば良く
１例えば含水率４０％の脂肪組織を模すには、含水率８
０％のポリビニルアルコール水溶液へ等量のレシチンま
たはトリステアリンなどを分散させる。更に脂肪分の多
い組織を模すには、脂肪による擬似生体構造物（ゲル）
の形態保持性低下を避ける観点から、モノステアリン、
トリステアリンなどの固形脂肪を加熱液化後、７０℃以
上に加熱したポリビニルアルコール水溶液へ添加して、
均一に懸濁させ、次に本発明の凍結操作を施す。これに
より、含水率１５〜３０％の脂肪組織相当の擬似生体構
造物が得られ、しかも、そのｆ！！磁波物性及び超音波
物性け、生体脂肪組織にほぼ合致する。

本発明においては、このようにして得た含水率の異なる
人体諧組織擬似構造物を互いに張り合ねせ（て連結す）
ることができる。この場合、接着剤としてシアノアクリ
レート系を用いることもできるが、好ましくは、接着面
に、所望含水率のポリビニルアルコール水溶液を塗布し
て接合後、これに凍結・解凍を施すのが至便である。

本発明においては、成形用鋳型をあらかじめ所望どおり
製作することにより、適切な形状のゲルが得られるほか
、任意形状のゲルを得た後、これを１１ζムまたは鋭利
な刃物により裁断して、所望形状とすることも差支えな
い。また、あらかじめ。

鋳型内に人骨などを埋め込むか、あるいは生成したゲル
へ灼熱した鉄製丸棒を差し込むことにより得られる腔路
へ人骨などを挿入して、生体骨格を含む組織を模すこと
ができるほか、ゲル内に気管、食道、胃、膀胱、肺、鼻
腔、口腔、血管、尿管、尿道などを模した空間または水
分貯留腔を設けることができ、空気、貯留液、血流など
による電磁波または超音波の反射、散乱、吸収、透過、
多重反射状況を検討するための生体等価モデルとしての
要件をも充足する。

本発明においては、ポリビニルアルコール単一成分がゲ
ル素材（ゲル化成分）として用いられる。

しかし、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害しない成
分を、必要に応じ共存させることは、前述の油脂添加例
に示すとおり、本発明に差支えなく。

その共存量としては１例えばポリビニルアルコールの１
／２量以下とすることができる。

上述の、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害しない成
分としては、例えばイソプロピルアルコール、グリセリ
ン、プロピレングリコール、エチルアルコールなどのア
ルコール類、カゼイン、ゼラチン、アルブミン等の蛋白
質、レシチン、モノステアリン、トリステアリンなどの
脂質、グルコース、寒天、カラゲナンなどの糖または多
糖類、尿素、ｐ−ヒドロキシ安息香酸ブチル、フタロシ
アニン青、フラバンスロンなどの有機化合物、ニッケル
塩、銅塩、マンガン塩、鉄塩、グラファイト、活性炭、
シリカ・アルミナ、ゼオライト、けい酸カルシウムなど
の無機化合物、無機塩、有機酸塩などのほか、電磁波物
性の微調整剤として周知の、ポリエチレン粉、アルミニ
ウム粉、アセチレンブラック、炭酸ナトリウム、食塩な
ど（Ａ、Ｗ。

Ｇｕｙ；　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｍｉｃｒｏｔｚａ
ｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　Ｔｅｃｈ、、ＮＴＴ−１９，２０
５（１９７１）、Ｊ、Ｂ、Ｌｅｏｎａｒｄ　ｅｔ　ａｌ
、；　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ。

Ｂｉｏｍｅｄ、　Ｅｎｇ、、　ＢＭＥ−３１，５３３（
１９８４）、Ｆ、に、　Ｓｔｏｒｍｅｔ　ａｌ、；　Ｉ
ｎｔ、Ｊ、Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｏｎｃｏｌｏｇｙ　Ｂ
ｉｏｌ、Ｐｈｙｓ。

８．８６５（１９８２）、　Ｅ、Ｌ、Ｍａｄｓｅｎ　ｅ
ｔ　ａｌ、；　Ｍｅｄ。

Ｐｈｙｓ、旦、３９１（１９７８）、Ｍ、Ｍｉｃｈｅｌ
ｅ　ｅｔ　ａｌ、：Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ、　１３４，５
１７（１９８０）、　Ｐ、Ｅ、Ｓｃｈｕｗｅｒｔ；Ｕｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ、　２７５（１９８２）、日本電子
機械工業会；″医用超音波機器ハンドブック”　（１９
８５）コロナ社）をも挙げることができる。

本発明の擬似生体構造物素材にこれらを配合するには、
これらを、そのまま、または水溶液あるいは懸濁液とし
てあらかじめポリビニルアルコール水溶液へ添加後、攪
拌して均一に分散させ、しかる後、前述の凍結及びその
後の処理を施すことができる。

〈発明の効果〉 本発明の、擬似生体構造物素材は、５０〜９３ｗｔ％に
及ぶ水分を含み、皮膚１項靭（水分５８〜６１％）から
、肝臓、膀胱（水分７８〜８２％）に至る各種生体組織
の含水率を包括しうる。

本発明の擬似生体構造物素材はこのように、多量の水を
含むにもかかわらず、３７℃においても形態保持性を有
し、所望形状に成型し、保存することができる。

本発明の擬似生体構造物素材は、多量の脂肪を含有する
ことができ、含水率の低い生体脂肪組織を模すことが可
能である。

本発明の擬似生体構造物素材は含水率を同じくする生体
組織にほぼ合致する物性（比誘電率、導電率、密度、熱
伝導度、比熱、硬度）を示すことから、電磁波、超音波
などを用いる物理治療（Ｘ線照射、γ線照射、超音波照
射、中性子照射、レーザー光照射、ラジオ波照射、マイ
クロ波照射）における生体模擬構造物素材としての要件
を充足する。

本発明の擬似生体構造物素材は、柔軟性に富むことから
、複雑な形状の体表面または術中の臓器表面に合わせて
成型するかぎり、これらの表面を損傷することなく密着
しうるうえ、粘着性に富むことから上記生体組織に貼布
された後、故意に剥旅させないかぎり脱落・移動をきた
さない。また、本発明の擬似生体構造物素材は、無色透
明であることから、皮膚面または臓器などに貼布後、貼
布面を透視することができ、したがって、擬似生体構造
物素材の貼布部位、即ち、電磁波、超音波などの照射予
定部位を正しく判定するに至便である。

本発明の擬似生体構造物素材は、クロルヘキシジン、オ
スパンなどの消毒液またはγ線照射により滅菌され、こ
れによる素材の破壊、劣化をきたさないことから、皮膚
表面はもちろんのこと、術中諸臓器にも貼用することが
できる。

本発明の擬似生体構造物素材は、単にポリビニルアルコ
ール水溶液に、低温領域の熱履歴を与えること、あるい
は凍結・減圧処理することにより容易に得られ、生体組
織に有害な酸、アルカリ、その他の化学試薬、架橋試薬
などを全く用いない。

したがって、製品から有害物を除くための多大の労力を
要せず、しかも、生体組織に対して不活性で、たとえ長
期間生体内に埋植しても、周囲組織に異物反応、細胞浸
潤、炎症などを認めないことから、皮膚表面はもちろん
のこと、術中諸臓器にも貼用できる。

本発明の擬似生体構造物素材は、内部に任意形状の腔を
設けることができ、人骨、獣骨、プラスチック製円筒、
チューブなどを埋め込むこともできるため、骨格組織、
管腔組織を模すことも可能である。

〈実施例〉 以下本発明の実施例につき説明する。なお１％の表示は
重量基準による。

実施例１ 平均重合度２，０００、けん化度８９モル％のポリビニ
ルアルコールの２９％水溶液（ＮａＣＱＯ，９％）を、
直径１５ｃｍ、高さ１２Ｃ１１の円柱成型用鋳型へ注入
後、９回の凍結・解凍を施して得た粘着性透明ゲルの含
水率（７０〜７１％）がヒトの肝臓（水分７０〜７７％
）、水晶体（６７〜７０％）、前立腺（６９〜７６％）
に近いことを確かめた。

この試料につき、電磁波物性を測定し、屠殺直後（１時
間以内）のイヌの肝臓の場合（〔〕内）及び純水の場合
の値（（）内）と対比したところ、導電率（ｏｈｍ−”
　ｍ−１，１０ＭＩＩｚ）　０．７（０，６）（１，５
）、誘電率（ｌＯＭＨｚ）７０（６４）　（７９）、密
度（ｋｇｍ−’）　１，０４０（１，０３０）（１，０
００）、熱伝導度［Ｊｍ−１ｓ−’に一部］０．８（０
，７）（０，６）、定圧比熱（Ｊｇ−１に一部）３．７
（３，５３（４，２）、体積弾性率（ｄｙｎｅ　Ｑｌｌ
−”）２．５Ｘ１０１ｏ（２，６Ｘ１０”）　（２，０
Ｘ１ｏ１１１）であり、生体軟組織とよく合致した。

これに２．８Ｍｒａｄのγ線照射滅菌を施したが、上記
諸特性に変わりなく、ゲルの透明性（可視光線透過率９
７％（１ｍｍ））、非流動性、柔軟性に支障をきたさな
かった。

なお、上記非流動性ゲルの断片を、起坐位の胸部、前屈
位の背部、頚部前屈位の頂部、頚部過伸張位の咽喉部に
それぞれ貼布したところ、少くとも３０分以上脱落、剥
離をきたさなかった。

実施例２ 平均重合度１，０００、けん化度８８モル％のポリビニ
ルアルコールの２０％水溶液３１４ｇを、厚さ１ｃ１１
、直径２０ｃＩ１１の円板成形用鋳型へ流し込み、これ
を−３０℃に冷却（凍結）後、解凍する一連の操作を７
回反復して、含水率８０％の粘着性透明ゲルを得、密封
容器に保管した。この含水率は、ヒトの骨格筋、小腸、
胃、子宮、腎臓などの含水率（７８〜８１％）とほぼ合
致する。

次に、この円板をポリエチレン・フィルム製袋に収めて
密封し、３Ｍｒａｄのγ線滅菌を施した後、開封し、そ
の一部裁断片（１０ｇ）をブイヨン培地へ移し、７日間
３７℃で培養を試みだが。

微生物は検出されなかった。他の一部裁断片（４０Ｘ４
０Ｘ１０ｎｍ）につき、密度を測定し３７℃において、
１．０３Ｘ　１０３（ｋｇｍ−’）を得た。これは、純
水より若干高く、生体軟組織（１，０３Ｘ　１０’ｋｇ
ｍ−’）に合致した。次に、この試料中の音響伝播速度
を、水中超音波全反射角検出方式により求めたところ、
純水中の音速（１，５００［ｍｓ””））よりわずかに
高＜　（１，６００（ｍ　ｓ””）　）、生体軟組織（
肝１，６００、骨格筋１，６００、腎１゜５６０、皮６
１，６００　（ｍｓ−”））の場合とよく合致した。し
たがって、音響インピーダンス（密度Ｘ音速）は、１　
、６４８　Ｘ　１０’（ｋｇｍ−”　ｓ−’）であり、
生体軟組織（１，６００〜１，７００Ｘ１０’（ｋｇｍ
−”　ｓ−”））とよく整合する生体等価素材である。

シリコーン・ゴム（１，１００ＸＩＯ’）、ポリスチレ
ン（２，４６０Ｘ　１０３）、ブタジェン・アクリロニ
トリルゴム（２，０００Ｘ　１０’（ｋｇｍ−２８−’
））などのインピーダンスが生体組織の値と著しく相違
するのに反し、上述の本発明の擬似生体構造物素材の利
点が明白である。

次に、上述の裁断片につき、放射圧基準の超音波出力を
測定し、減衰（吸収）係数３ｄＢｃｍ″″１（５ＭＨｚ
）を得たにの値は、純水の場合（０，３ｄＢａｍ−’）
に比し、はるかに生体軟組織の値（肝３ｄＢｃｍ−’、
腎４　、５　ｄ　Ｂａｍ−’）に近く、天然ゴム（１５
５）、シリコーン・ゴム（０，８）　、ブタジェン・ア
クリロニトリルゴム（７０ｄ　ＢＱ１１″″１）などと
比較しても、本発明の擬似生体構造物素材の利点が明白
であった。

実施例３ 平均重合度２，６００、けん化度８２モル％のポリビニ
ルアルコールの２５％水溶液を、直径３０ｃｆｌＩ、高
さ３０ｃｍの円柱成型用鋳型へ注入し、−４０℃におい
て凍結後、解凍する。この凍結・解凍操作を９回反復す
ることにより、透明粘着性ゲルを得た。その弾性率（１
０’Ｎｍ−”）は０．３で、平滑筋類似の柔軟性を示し
、可逆自在変形性に富むにもかかわらず、　１０　ｋｇ
ａｍ−”の加圧下に３０分保持しても形くずれを招かず
、また、その引張り強度は４　ｋｇ　ｃｘ　−”であっ
た。

実施例４ 実施例３に準じて、厚み０．３ａｗの高含水ゲル膜（３
０Ｘ３０ｍｍ）を１０枚製作した。

これらをクロルヘキシジンを用いて滅菌後、無菌的に生
理食塩水により洗浄し、その１枚をウサギ背部皮下に１
６力月埋植したが、生体組織に炎症、細胞浸潤などの異
物反応は見られず、結合組織の過剰増殖も見られなかっ
た。

家兎（体重２．５ｋｇ）の膝関節内側面を縦方向に３ａ
ｍ切開し、大腿四頭筋内側面を縦切開して膝蓋骨を外側
へ脱臼させ、膝関節を屈曲させて関節前部の脂肪組織を
切除し、交差靭帯を切断後、後関節嚢以外の関節嚢およ
び半月板を切除する０次に大腿骨関節軟骨を削除し、こ
の軟骨に替えて、前記滅菌済試験片を大腿骨関節面へ挿
入・固定後。

膝関節１５０度屈面位において大腿上部がら足部までギ
プス包帯を施し、４週後にこれを除いた。

この時点において、関節には軽度の腫脹を認めたが１発
赤・局所熱感は無く、−次性癒合も良好で。

分泌液は見られず、膝関節は約１２０面位曲位をとり、
保護敢行を示す。他動的可動範囲は１５０〜９０°であ
った。組織標本につき、ホルマリン固定、パラフィン包
埋、ヘマトキシリン・エオシン染色、マロリー・アザン
染色を施し、鏡検の結果、大腿骨造形関節面は結合組織
により被覆されており、挿入試料による反応性骨質増殖
と骨髄腔内炎症はいずれも認められなかった。これらの
諸所見から、本発明の高含水ゲルの生体適合性の良いこ
とが確かめられた。

実施例５ 平均重合度１，２００、けん化度７９％のポリビニルア
ルコールの１５％水溶液を曲率半径８ｒｒｎ、厚さく０
．２ａｍ均一）、直径１３＋＋ｎの曲間成形用鋳型へ注
入後、１０回の凍結・解凍を施して得た成形品をボラン
ティアの眼球角膜に１０時時間性し、脱着後、角膜にフ
ルオレスチン染色を施こしたのち、細隙燈顕微鏡により
観格したが、角膜染色部分は見当らなかった。即ち、本
発明擬似生体構造物素材が眼球角膜に不活性で、生体適
合性に優れることが明白で、実施例４の知見と併せて、
必要に応じ、生体組織に接触させて用いるのに適してい
ることが明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. けん化度９５モル％未満、７０モル％以上、平均重合度
   １，０００以上のポリビニルアルコールを含み、且つ、
   該ポリビニルアルコールの濃度が７ｗｔ％を超え、５０
   ｗｔ％以下の水溶液を、任意形状の成型用鋳型へ注入後
   、これを−１０℃以下の温度に冷却・固化・成型し、次
   に、これを解凍する一連の凍結・解凍操作を反復して累
   積凍結回数を３〜１０とすることにより得られる透明・
   粘着性、非流動性ゲルであることを特徴とする物理治療
   用擬似生体構造物。