WO2023157954A1 - サージカルマーキング用インク - Google Patents

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WO2023157954A1
WO2023157954A1 PCT/JP2023/005812 JP2023005812W WO2023157954A1 WO 2023157954 A1 WO2023157954 A1 WO 2023157954A1 JP 2023005812 W JP2023005812 W JP 2023005812W WO 2023157954 A1 WO2023157954 A1 WO 2023157954A1
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WO
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ink
water
pen
writing
weight
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/005812
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English (en)
French (fr)
Inventor
豊 丸岡
慶 大本
剛 荒殿
俊寿 豊国
森 横山
Original Assignee
国立研究開発法人国立国際医療研究センター
三菱鉛筆株式会社
安井株式会社
御国色素株式会社
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Publication date
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/16—Writing inks
    • C09D11/17—Writing inks characterised by colouring agents

Definitions

  • the present invention is suitable for applying surgical markings (surgical markings) to the surface, inner surface, cross-section, etc. of skin epidermis or incised skin tissue, organs, muscles, oral cavity, tongue, bones, etc. in medical practice such as surgery. It relates to a surgical ink (surgical ink) that can be used for
  • a surgical ink As a surgical ink, it has a fixing property that can be fixed on the surface without flowing even on areas covered with oil and moisture such as blood, sweat, and body fluids, and a drying property that dries quickly after fixing and does not cause rubbing or bleeding. , Water resistance that does not easily dissolve or change in body fluids or physiological saline, Color development that realizes the visibility necessary for surgery, ⁇ -ray resistance that does not change even with ⁇ -rays irradiated for disinfection, Biocompatibility, which is composed only of hypoallergenic, non-toxic and safe materials that are adjusted to the optimum pH according to the environment and does not adversely affect the human body, is the main required characteristic.
  • a surgical ink that satisfies as many of these required properties as possible is required, and fixability, color developability, and biocompatibility are particularly important.
  • the coloring can be easily erased and it satisfies erasability that does not leave a mark after surgery. is required.
  • it when it is used as ink for surgical pens, it has excellent jetting properties that can stably eject ink without clogging even in the fine flow paths inside the pen, and the ink does not deteriorate, solidify, separate, or precipitate even after long-term storage. It is also necessary to satisfy long-term stability in which ejection properties are maintained.
  • Patent Documents 1 and 2 use methylrosarinin chloride and methylene blue as coloring materials due to their high color development and ejection properties, but these may be carcinogenic. In recent years, it has been pointed out that it may cause chromosomal abnormalities, etc., and biocompatibility has not been ensured.
  • a surgical ink that does not use methylrosarinin chloride or methylene blue a surgical ink that uses food coloring as a coloring material (Patent Document 3) is disclosed.
  • water resistance is insufficient, and bones, muscles, organs, etc. covered with body fluids such as blood or physiological saline cannot be marked well because they bleed, dissolve, flow, etc., and are not suitable for surgical applications. use is limited to marking non-wetting objects such as skin epidermis and drapes.
  • the ink which is mainly used by injecting it into a target site with a syringe or the like, is assumed to stay in the tissue of the living body and comes into contact with the outside air. It was found that since the ink does not contain a component that forms a film, the fixability, water resistance, and drying properties are insufficient, and the applied ink may easily flow and dissolve. Therefore, it is not suitable for marking places where ink cannot be injected, such as bones and muscles. In addition, the dispersed state and particle size of the coloring material are not adjusted to be suitable for a surgical pen, and there is a risk of ejection failures when used as a pen. In addition, since thin lines and curves cannot be arbitrarily drawn by the method of injecting ink with a syringe, letters, numbers, etc. cannot be written, and its use is limited.
  • inks for foods and the like have biocompatibility, such inks do not meet the required properties as surgical inks and cannot be used favorably.
  • printing inks for edible objects such as food are designed on the assumption that they will be printed on substrates whose surface conditions have been determined in advance by surface treatments such as coating and baking. It is considered that performance such as fixability and color developability cannot be fully exhibited in surgical ink applications where the surface condition is not uniform.
  • the ink which is mainly used for printing on dry substrates, melts and flows due to the blood clinging to the living body and physiological saline for washing, so the marking necessary for surgery is performed. is considered difficult.
  • these edible inks are assumed to be digested in the body, and no consideration is given to erasability, water resistance, and hypoallergenicity on printed materials.
  • Cosmetic ink satisfies biocompatibility and skin irritation on the skin epidermis, but of course it is not taken into account when used on dissected muscles, organs, and bones, and it has an adverse effect on the body. may give
  • it is designed to be extremely water-resistant and fixable on the premise that it will be washed off by rubbing it strongly with soap, etc., but it is not possible to wash the surgical site in such a way, so it is necessary as a surgical ink. It is thought that it does not have a strong erasability.
  • An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art. That is, it is an object of the present invention to provide a new ink that is composed only of biocompatible components, satisfies the required properties as a surgical ink, and can be suitably used as an ink for surgical pens.
  • the present inventors have made intensive studies to achieve the above object.
  • the present inventors have found that by adjusting the concentration within the range, it is possible to obtain an excellent ink that is composed only of biocompatible components and that satisfies the required properties required for surgical inks and surgical pen inks, resulting in the present invention. Further, the present inventors have found that by adding a specific basic substance or organic solvent as appropriate, or by adjusting the dispersed particle size, it is possible to obtain an ink exhibiting even better performance as an ink for a surgical pen.
  • the present invention (1) An ink containing at least a coloring material, a dispersion medium, and a water-soluble polymer having a viscosity average molecular weight of 1,000 to 220,000, wherein the coloring material is a carbon material, and the ink has a pH of 4.0. 11.0, the content of the water-soluble polymer is 20 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coloring material, and the dispersion medium contains water in an amount of 50% by weight or more of the liquid constituting the ink.
  • Surgical ink characterized by (1) The ink according to (1), wherein the carbon material is activated carbon; (3) The ink according to (1) or (2) above, which contains 5% to 30% by weight of a water-soluble organic solvent in the ink liquid; (4) The ink according to (3) above, wherein the water-soluble organic solvent contains one or more of ethanol, isopropanol, polyethylene glycol, propylene glycol and glycerin; (5) The ink according to any one of (1) to (4), wherein the carbon material has an average dispersed particle size of 50 nm to 1 ⁇ m; (6) The ink according to any one of (1) to (5) above, containing 0.01 to 1.00% by weight of at least one of sodium carbonate and sodium hydroxide in the ink liquid; (7) The ink according to any one of (1) to (6), which is an ink for a surgical pen; (8) a cosmetic ink comprising the ink according to any one of (1) to (7); (9) an ink for edibles, comprising the ink
  • the ink of the present invention satisfies important characteristics required as a surgical ink, it is applied to the surface, inner surface, cross section, etc. of a wide range of sites such as skin epidermis or incised skin tissue, organs, muscles, oral cavity, tongue, bones, etc. and can be suitably used for surgical marking in a wide range of operations.
  • it has physical properties suitable for use as a surgical pen ink, so by filling it into a pen and using it, the line width can be adjusted from thin to thick lines, and arbitrary lines, letters, numbers, symbols, etc. can be drawn smoothly and stably. You can write as you like, and you are good at convenience.
  • FIG. 1 is a diagram showing the gingiva on which writing was performed using the pen a in the example.
  • FIG. 2 is a diagram showing the gingiva on which writing was performed using the pen b in the example.
  • FIG. 3 is a diagram showing the gingiva on which writing was performed using the pen c in the example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the gingiva on which writing was performed using the pen d in the example.
  • FIG. 5 is a diagram showing the buccal mucosa drawn with the pen a in the example.
  • FIG. 6 is a diagram showing the buccal mucosa drawn with the pen b in the example.
  • FIG. 7 is a diagram showing the buccal mucosa drawn with the pen c in the example.
  • FIG. 8 is a diagram showing buccal mucosa drawn with pen d in Example.
  • FIG. 9 is a diagram showing a tongue on which writing was performed using pen a in the example.
  • FIG. 10 is a drawing showing a tongue on which writing was performed using pen b in the example.
  • FIG. 11 is a diagram showing a tongue on which writing was performed using pen c in the example.
  • FIG. 12 is a diagram showing a tongue on which writing was performed using pen d in the example.
  • FIG. 13 is a diagram showing dry skin on which writing was performed in the example.
  • FIG. 14 is a diagram showing wet skin on which writing was performed in the example.
  • FIG. 15 is a diagram showing the abdominal skin immediately after writing with pen a and pen e in the example.
  • FIG. 16 is a diagram showing the skulls of rats immediately after writing with pen a and pen e in the example.
  • FIG. 17 is a diagram showing the femoral muscles of rats immediately after writing with pen a and pen e in the example.
  • FIG. 18 is a diagram showing the abdominal skin of rats on which writing was performed using pen a and pen e in the example after 7 days.
  • FIG. 19 is a diagram showing the abdominal endothelium of rats after 7 days of writing with Pen a and Pen e in Example.
  • FIG. 20 is a diagram showing the femoral muscles of rats on which writing was performed using pen a in the example after 14 days.
  • the ink of the present invention contains at least a coloring material, a dispersion medium, and a water-soluble polymer, and is characterized by using a carbon material as the coloring material.
  • a carbon material As the carbon material used in the present invention, a wide range of biocompatible materials can be used, and activated carbon, carbon black, graphite, graphite, graphene, fullerene, and the like can be preferably used. These carbon materials have excellent visibility and are biocompatible, in addition to being able to achieve the color development required for surgery. In addition, the inventors' studies have revealed that the use of a carbon material as a coloring material makes it possible to impart ⁇ -ray resistance to the ink.
  • the carbon material dispersed in the ink shields ⁇ -rays and functions to prevent deterioration of other constituents such as water-soluble polymers.
  • This effect is particularly remarkable when the carbon material is activated carbon and the water-soluble polymer is polyvinylpyrrolidone.
  • activated carbon which is particularly excellent in colorability and dispersibility and is available at relatively low cost.
  • one type of these carbon materials can be used alone, or two or more types can be used in combination.
  • Activated carbon is a black porous powder, and its pores are generally used for deodorization, water purification, wastewater treatment, catalyst support, and the like. Particularly purified activated charcoal is taken as medicinal charcoal, and is used to adsorb gas and toxic substances in the intestines and excrete them from the body.
  • activated carbon which is not commonly used as a coloring material, is used as a black coloring material.
  • Activated carbon is known as a carbon material having an extremely large specific surface area. By heating carbon materials such as wood, so-called charcoal such as Bincho charcoal is obtained (this process is called "carbonization"), but the specific surface area of charcoal (including powdered one) is generally It is said to be 300-500 m 2 /g.
  • activated carbon has a specific surface area of 800 to 2000 m 2 /g, and further reaches 500 to 3000 m 2 /g by further treating the charcoal at a high temperature close to 1000°C (such a carbon material).
  • the specific surface area increases and becomes activated carbon by treating it at a high temperature, which is called “activation” or “activation reaction”), and is known to have extremely high adsorption performance.
  • Activated carbon is generally made by reacting carbon materials such as coal and coconut shells with gases and chemicals at high temperatures.
  • a chemical activation method in which a raw material is impregnated with a zinc chloride solution and then heat-activated under certain conditions, and a steam activation method in which a raw material and heated steam are activated at a temperature of 800 to 1000 ° C. are known.
  • the manufacturing method is not particularly limited.
  • Activated carbon can be roughly classified into three types, namely, "coal-based”, “plant-based” and “others”, depending on the raw material, but in the present invention, it can be used without any particular limitation.
  • Powdered activated carbon refers to powder having a particle size that passes through a 100 mesh (0.15 mm mesh) sieve, and granular activated carbon refers to those that do not pass through the sieve.
  • Other special shapes include fibrous activated carbon and specially shaped activated carbon (honeycomb, plate (sheet)). In the present invention, it is preferable to use powdered activated carbon because it is finer and has excellent dispersibility and colorability.
  • the physical properties of the activated carbon used in the present invention are not particularly limited, it generally has an average particle size of 1 to 100 ⁇ m, particularly preferably 5 to 70 ⁇ m.
  • the specific surface area is also not particularly limited, but preferably 500 to 3000 m 2 /g, particularly preferably 1000 to 2000 m 2 /g.
  • the total pore volume is also not particularly limited, but is preferably 0.3-5 ml/g, more preferably 0.5-4 ml/g, and most preferably 0.5-3 ml/g.
  • the average pore diameter is preferably 1-20 nm, particularly preferably 2-10 nm.
  • the pH of the activated carbon is preferably 3-8, particularly preferably 4.5-7.5.
  • the iron content in the activated carbon is preferably 0.03% by weight or less, particularly preferably 0.01% by weight or less. pH, average particle size, specific surface area, total pore volume, average pore diameter, and iron content are measured according to JIS K 1474-91.
  • the activated carbon used in the present invention contains 0.53% or less chloride (as Cl) and 0.5% sulfate (as SO 4 ) in accordance with JIS K 1474-91 and the method described in the Official Code of Food Additives. 48% or less, 0.10% or less zinc, and 4.0 ⁇ g/g or less arsenic (as As2O3) are preferred. These ranges meet food additive standards and are not toxic to the human body, and can prevent impurities from affecting physical properties of the ink.
  • the blending amount of activated carbon in the ink liquid is desirably 0.1% to 10% by weight, preferably 0.5% to 8% by weight, more preferably 1% to 5% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the concentration as a coloring agent is low, and the ink may not have sufficient color developability. If it exceeds 10% by weight, it may become difficult to perform stable writing due to deterioration in stability over time due to aggregation of activated carbon, and deterioration in ejection properties from a marking pen.
  • Water-soluble polymer The present invention is characterized by containing a water-soluble polymer having a viscosity average molecular weight of 1,000 to 220,000.
  • a compound called a dispersant is added to prepare a liquid composition in which solid fine particles such as pigment are dispersed in a liquid medium.
  • solid fine particles such as pigment are dispersed in a liquid medium.
  • surfactants with relatively low molecular weights and polymer compounds with higher molecular weights. broadly classified.
  • polymer compounds generally have many hydrophilic groups in the molecular chain, and water molecules are hydrated and dissolved, and there are long-chain aminoamides, acrylic acid / polycarboxylic acid and their salts, etc.
  • As the main structure there are basic ones such as amides and amines as adsorptive groups that adsorb to solid fine particles, and soluble types as neutralized salts having acidic groups such as carboxyl groups and phosphoric acid groups.
  • the viscosity average molecular weight of the water-soluble polymer is 1,000 to 220,000, preferably 2,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 100,000, most preferably 7,000 to 50,000. be. If the viscosity-average molecular weight is less than 1,000, the ink will not form a film during writing and cannot be fixed on the writing object. If the viscosity-average molecular weight exceeds 220.000, the fixation to the object to be written becomes strong, and the erasability required as a surgical ink cannot be obtained. Measurement of the viscosity average molecular weight is basically carried out according to Kobunshi Ronbunshu vol. 38, No. 7, pp. 457-463 (July, 1981) for molecular weight determination. That is, the procedure is as follows.
  • the numerical value of the molecular weight may fluctuate by about 10% due to measurement errors. Therefore, it does not matter if the range is about 10% above or below the numerical range described above.
  • the water-soluble polymer used in the present invention is particularly preferably nonionic.
  • an acid value As an indicator of polarity, there is an acid value.
  • the acid value is preferably 30 mgKOH/g or less, more preferably 20 mgKOH/g or less, still more preferably 5 mgKOH/g or less, and most preferably no acid value is detected (acid value is substantially 0 mg KOH/g). Within this range, the dispersibility of the carbon material and the water resistance of the ink are particularly excellent.
  • the acid value is measured according to DIN53402, more specifically as follows. (1) A sample of 0.9 to 1.3 g is placed in a beaker and weighed. (2) Add 50 ml of acetone. (3) Measure with an automatic potentiometric titrator using 0.1N NaOH aqueous solution. The results are the same regardless of which automatic potentiometric titrator is used. (4) The amine value is determined by the following formula.
  • water-soluble polymers include casein, water-soluble cellulose derivatives, polyvinylpyrrolidone, acrylic polymers having an acid value such as styrene acrylic, and water-soluble polymers having a carboxylic acid group. It can be selected as appropriate according to the writing material.
  • a cellulose ether substituted with an alkyl group and a hydroxyalkyl group, or a cellulose ether substituted with a hydroxyalkyl group is preferably used as the water-soluble cellulose derivative.
  • nonpolar water-soluble polymers such as hydroxypropylcellulose (HPC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and polyvinylpyrrolidone.
  • HPC hydroxypropylcellulose
  • HPMC hydroxypropylmethylcellulose
  • polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrrolidone
  • water-soluble polymers have good adhesion to the skin epidermis, incised subcutaneous tissue, organ surfaces, muscles, bones, oral cavity, tongue, etc., and can be suitably used.
  • polyvinylpyrrolidone is most preferable because it has particularly excellent fixability, is widely recognized for its biocompatibility as a food additive, exhibits resistance to ⁇ -rays by interacting with activated carbon, and has high dispersibility. .
  • the water-soluble polymer is added in an amount of 20 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the carbon material. More preferably 25 to 180 parts by weight, most preferably 30 to 150 parts by weight. If it is less than 20% by weight, it is difficult to sufficiently disperse the coloring material, and the dispersed particle size of the carbon material in the dispersion medium becomes large. It may be the cause. If the amount exceeds 200 parts by weight, the viscosity of the ink increases, making it difficult to eject the ink from the pen core, resulting in poor writing performance.
  • the ink of the present invention can stably and finely disperse the carbon material by blending the specific water-soluble polymer described above, and can be suitably used as a surgical ink.
  • the carbon material has excellent color tone expression, improved adhesion when writing on the surgical site, good adhesion to the writing target, and friction during surgery. Excellent black writing that does not disappear and can be erased by wiping with a wet gauze or the like is now possible.
  • the mechanism by which such an excellent effect is obtained is not completely clear, it has a good affinity with the carbon material, which is a porous fine powder, and interacts with the polarity of the particle surface of the carbon material. It is presumed that the prevention of agglomeration and the stabilization of the particle state contribute to the effect.
  • the present invention is characterized in that the dispersion medium is mainly water.
  • the ink can be made excellent in terms of biocompatibility, safety, and operability.
  • the dispersion state is stable even when water is mainly used as the dispersion medium, and the ejection property in writing with a surgical pen can be stably maintained.
  • water used in the present invention is not particularly limited, distilled water or water for injection that is appropriately quality-controlled for medical use is suitable.
  • water is the main component means that water accounts for 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, of the liquid constituting the ink.
  • the liquid constituting the ink 50% by weight or more of the liquid constituting the ink is water.
  • the liquid component other than the specific water-soluble organic solvent described below is substantially water.
  • the liquid is not particularly limited as long as it can disperse the carbon material, and the liquid may be appropriately selected depending on the application.
  • Water-soluble organic solvent In the present invention, it is desirable to contain a specific water-soluble organic solvent as a liquid component other than water.
  • the addition of these water-soluble organic solvents has the effect of preventing clogging of the pen core when writing with a surgical pen, especially a marker pen type surgical pen, and also adjusts the ink drying property according to the pen structure. can do.
  • Specific examples of such water-soluble organic solvents include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, t-butanol, trimethylolpropane, ethylene glycol monoethyl ether, and ethylene.
  • Glycol monobutyl ether monoethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thioglycol, hexylene glycol, glycerin, diglycerin, 1,2-hexane Diol, 1,6-hexanediol, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,5-pentanediol, monoethylene glycol monomethyl ether, monoethylene glycol monoethyl ether, monoethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, methyl lactate, ethyl lactate, 1,3-dimethyl-2-
  • the amount of the water-soluble organic solvent added is preferably 5% to 35% by weight in the ink liquid in the embodiment of the present invention. More preferably 10% to 30% by weight. Addition of more than 35% by weight may increase the viscosity of the ink, lower the stability and ejection properties of the ink, and slow the drying speed. Addition of less than 5% by weight may result in unstable ejection from the pen core when used as a surgical pen, which may result in blurring or clogging, resulting in deterioration in writability.
  • a surface tension modifier can be used as necessary.
  • the surface tension adjuster is a component that functions to improve the ejection property from the pen core and to adjust the surface tension.
  • Specific examples of surface tension modifiers include nonionic and anionic surfactants.
  • alkylbenzenesulfonates such as naphthalene sulfonates, alkyl sulfosuccinates, naphthalene sulfonic acid formalin condensate salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl phosphates;
  • Nonionic surfactants such as ethylene alkylphenyl ether, fatty acid monoglyceride, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene-added acetylene glycol, silicone type Surfactants, fluorosurfactants, water-soluble organic solvents such as ethanol and isopropanol can be mentioned.
  • the amount of the surface tension modifier to be added may be appropriately selected according to the
  • a basic substance can be present in the ink in order to adjust the pH within a predetermined range.
  • the ink tends to exhibit acidity due to the carbonaceous material. Therefore, if neutralization with a basic substance is not carried out, depending on the site, the ink may be strongly irritating to the living body.
  • the suitable pH range differs depending on the part of the living body, in the present invention, by appropriately adjusting the amount of the basic substance added, the pH can be adjusted to the appropriate range according to the marking part, and the irritation can be reduced. can be done.
  • the basic substance of the present invention is not particularly limited as long as it is biocompatible among substances exhibiting basicity according to the definition of Arrhenius. pH adjusters such as sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium carbonate and sodium hydrogen carbonate are preferred. Among these, sodium carbonate and sodium hydroxide are particularly preferred, and sodium hydroxide is most preferred.
  • sodium hydroxide is most suitable for use as an ink for surgical pens.
  • the dispersed state of particles in the ink is stabilized even for difficult-to-disperse pigments such as activated carbon. It is possible to prevent solidification, grain increase, viscosity increase, and the like.
  • the mechanism by which sodium hydroxide contributes to the stabilization of the dispersed state is not clear, it is believed that the effect of stabilizing the surface activity of the carbon material particles and preventing aggregation is exhibited.
  • the basic substance is preferably contained in an amount of 0.01 to 1.00 parts by weight, more preferably 0.05 to 0.50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the ink. If the amount of the basic substance is less than 0.01 part by weight, the change in pH is insufficient, and when sodium hydroxide is used, the effect of stabilizing the dispersed state cannot be fully exhibited. If the amount added is more than 1.00 parts by weight, the pH may become higher than the appropriate range for living organisms, resulting in strong irritation.
  • a water-soluble polymer and other components may be added as appropriate within a range that does not interfere with the performance of the present invention.
  • starches such as guar gum, locust bean gum, agar, and methyl starch
  • non-polar water-soluble polymers such as gelatin, pullulan, xanthan gum, tragacanth gum, dextrin, casein, water-soluble cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone are added.
  • the ink of the present invention is characterized by containing a carbon material as a coloring material, but other coloring materials may be contained within a range that does not interfere with the performance of the present invention.
  • the carbon material in the ink of the present invention has an average dispersed particle size of 50 nm to 1 ⁇ m, preferably 50 to 800 nm, more preferably 50 to 700 nm, even more preferably 50 to 600 nm, still more preferably 50 to 500 nm, still more preferably 100 nm. ⁇ 450 nm, most preferably between 150 and 400 nm.
  • the coloring strength, dispersion stability, fixability, and ejection properties are excellent. Performance is particularly good. If the average dispersed particle size is less than 50 nm, van der Waals forces between the particles tend to cause agglomeration, which tends to lower the stability over time. When the average dispersed particle size exceeds 1 ⁇ m, the coloring material in the liquid tends to separate and precipitate.
  • the average dispersed particle size it is preferable not only to control the average dispersed particle size, but also to suppress the amount of coarse particles. Specifically, if 90% or more of all the carbon material particles in the liquid are adjusted so that the dispersed particle diameter is 1 ⁇ m or less, more preferably 500 nm or less, an ink with even better physical properties can be obtained. As a method of adjustment, it is conceivable to perform dispersion treatment until 90% or more of all carbon material particles have a dispersed particle diameter of 1 ⁇ m or less, more preferably 500 nm or less.
  • the methods for measuring the average dispersed particle size and the dispersed particle size of all particles in the present invention are as follows, but are not limited thereto as long as similar results can be obtained.
  • Conditioning Dilute the undiluted solution with deionized water so that it falls within the measurement concentration range specified for each measuring instrument.
  • Measuring instrument Dynamic Light Scattering Particle Size Distribution Analyzer (NIKKISO: Microlracwave-EX150) Measurement time: 120 seconds
  • the viscosity of the ink of the present invention is preferably 1.0 to 10.0 mPa ⁇ s. More preferably, it is 1.5 to 9.0 mPa ⁇ s, and most preferably 2.0 to 8.0 mPa ⁇ s. If the viscosity is less than 1.0 mPa ⁇ s, too much ink may come out from the pen core when used as a surgical pen. Conversely, if the viscosity exceeds 10.0 mPa ⁇ s, the ink will be difficult to come out of the pen core, causing blurring.
  • the method for measuring viscosity in the present invention is as follows, but is not limited to this method as long as similar results can be obtained.
  • the ink of the present invention is characterized by having a pH value of 4.0 to 11.0. If it is out of this range, it cannot be used as a surgical ink because it is highly irritating to the living body. Although a pH of 6.0 to 9.0 is more preferable in many parts of the body, irritation can be reduced by adjusting the pH to an appropriate value according to the part to be applied.
  • the method for measuring pH is not particularly limited, it can be carried out as follows. Conditioning: Undiluted solution Measurement equipment: pH measuring instrument ("MH-41X type" manufactured by Toa DKK Co., Ltd.) Measurement temperature: 25°C
  • the ink of the present invention can be gamma ray resistant. That is, as will be shown in Examples to be described later, the ink of the present invention has almost no change in physical properties before and after ⁇ -ray irradiation and maintains stable quality for a long period of time even after ⁇ -ray irradiation.
  • the average dispersed particle size, viscosity and pH can be maintained within the above preferred ranges, and the average dispersed particle size, viscosity and pH can be maintained within the most preferred ranges.
  • the carbon material shields gamma rays by containing the carbon material and functions to prevent deterioration of other constituents such as water-soluble polymers.
  • the present inventors' studies have also revealed that this is particularly remarkable when the material is activated carbon and the water-soluble polymer is polyvinylpyrrolidone, and this is also supported by the examples described later.
  • the ink does not deteriorate even when irradiated with ⁇ -rays for sterilization of surgical pens, and physical properties suitable for surgical ink can be maintained, causing problems such as ejection failure. Marking and writing can be done without
  • the absorbed dose of 25 kGy to 70 kGy is a dose that ensures sterility in common for the surgical ink according to the present invention and the surgical pen using it, and sterilization validation (JIS T 0806-1 / ISO 11137-1 and JIS T 0806-2 / ISO 11137-2), (1) material test, (2) bioburden measurement, (3) sterilization dose setting test, (4) sterility test, (5) dose It was determined through distribution evaluation.
  • Bioburden measurement and (4) Sterility test are respectively JIS / ISO standard "Method for measuring microorganisms on products" (JIS T 11737-1 / ISO 11737-1) and "Definition of sterilization process, validation and sterility test performed in maintenance” (JIS T 11737-2/ISO 11737-2). That is, the sterility assurance level (SAL) is set to 10-6, and the number of living microorganisms per unit of irradiation obtained from (1) bioburden measurement and (4) sterility test and its From the lethal rate (the time required to reduce the number of bacteria to one-tenth: D value), the absorbed dose of ⁇ -rays at which the SAL is achieved is determined.
  • SAL sterility assurance level
  • the gamma-ray irradiation time for ensuring sterility is longer than the time (approximately 2 to 3 hours) required to achieve the absorbed dose of gamma rays that achieves the SAL.
  • the absorbed dose is 25 kGy to 70 kGy, more preferably 25 kGy to 45 kGy. If the absorbed dose is less than 25 kGy, sterility cannot be ensured, and if it is greater than 70 kGy, radiation deterioration may be accelerated and the properties of the ink may be changed inadvertently.
  • the absorbed dose range of 25 kGy to 70 kGy is an error that can be made according to the relative distance between the position where each object to be sterilized is stored and arranged in the tote box and the radiation source, and the surgical ink filled with the surgical ink of the present invention.
  • the sterility is guaranteed in the sterility test, and (1) the mechanical strength in the material test is guaranteed.
  • the ink of the present invention is preferably subjected to ⁇ -ray irradiation treatment after preparation of the ink. Specifically, after preparing the ink, ⁇ -ray irradiation is performed at an absorption dose of 25 kGy to 70 kGy in accordance with JIS/ISO standards (JIS T 0806-1/ISO 11137-1 and JIS T 0806-2/ISO 11137-2). Treatment is preferred, and an absorbed dose of 25 kGy to 45 kGy is more preferred.
  • JIS/ISO standards JIS T 0806-1/ISO 11137-1 and JIS T 0806-2/ISO 11137-2
  • Treatment is preferred, and an absorbed dose of 25 kGy to 45 kGy is more preferred.
  • ⁇ -ray irradiation treatment Radionuclide: Co60
  • Irradiation facility Japan Irradiation Service Co., Ltd.
  • Tokai Center Irradiation container Tote box (78 x 50 x 150 cm)
  • Irradiation device (model) JS10000HD, IR-199, (manufacturer) MDS Nordion Set target absorbed dose: 50 kGy (Actual value 54.0 kGy to 67.6 kGy)
  • Irradiation time 26,000 seconds
  • the ink of the present invention can be such that its physical properties do not deteriorate even after long-term storage.
  • the average dispersed particle size, viscosity, and pH are preferably within the above preferred ranges after 30 days or more from production, and more preferably after 60 days or more, these are within the above preferred ranges. Most preferably, they can be within the above preferred range even after 90 days or more. Since the above physical properties can be maintained within a preferable range even during long-term storage, stable writing can be performed without impairing dischargeability, writing comfort, and hypoallergenicity even when stored in a pen. can.
  • the method for producing the ink of the present invention is not particularly limited, and the ink may be prepared by mixing the respective components described above.
  • a carbon material, a water-soluble polymer, and water are mixed and stirred, and then dispersed using a commercially available dispersing machine such as a paint shaker, roll mill, ball mill, sand mill, jet mill, etc. It can be produced by appropriately adding various additives such as a water-soluble organic solvent and a surface tension modifier to form an ink.
  • the quality of the ink can be further improved by subjecting the ink prepared as described above to filtering, magnetic separation, removal of impurity ions, and the like by known methods.
  • adding a step of removing coarse particles after mixing and stirring the carbon material, the water-soluble polymer, and water in the above production method can also produce an ink that maintains a stable and good dispersion state.
  • the method and timing are not particularly limited.
  • it can be added together with water, a carbon material, and a water-soluble polymer when they are mixed and stirred, or can be added together with additives such as a water-soluble organic solvent and a surface tension modifier after dispersion treatment.
  • the gamma ray irradiation treatment is performed, it is performed after the ink is prepared as described above.
  • the ink may be placed in a ⁇ -ray-resistant container such as a plastic container and then subjected to ⁇ -ray irradiation, or may be filled in an arbitrary pen and used as a surgical pen before performing the ⁇ -ray irradiation.
  • a ⁇ -ray-resistant container such as a plastic container and then subjected to ⁇ -ray irradiation
  • ⁇ -ray irradiation or may be filled in an arbitrary pen and used as a surgical pen before performing the ⁇ -ray irradiation.
  • the ink of the present invention described above can be applied and written on various objects.
  • surgical marking can be performed by attaching the ink of the present invention to the tip of a bamboo skewer, a cotton swab, a writing brush, a spatula, or the like and applying the ink to the desired marking.
  • by filling a surgical pen and writing it is possible to perform more precise marking by adjusting the line width and dot size.
  • writing instruments such as markers, felt-tip pens, and plastic pens that have been used as stationery can be used after disinfection.
  • marker pen type pens have particularly fine ink channels, and ink using pigments tends to have problems with writing properties such as ejection properties, but in the present invention, physical properties suitable for writing are achieved by combining the above components is expressed, it can be preferably used.
  • the ink of the present invention is biocompatible and consists only of components that can be safely ingested into the body, it can be used in applications that require biocompatibility other than surgical inks, such as cosmetics, sanitary products, foods, toys, It can also be suitably used for writing, decorating, printing, etc. on infant products, pharmaceuticals, and the like.
  • it because of its excellent colorability and fixing properties, it can be used for various purposes such as counterfeit prevention, traceability recording, display of precautions such as accidental ingestion prevention, improvement of distinguishability, design and amusement. can be used for the purpose.
  • Example 1 Preparation of Dispersion The components shown below were blended and stirred at room temperature for 1 hour using a propeller stirrer.
  • Ingredient Amount (parts by weight (hereinafter referred to as “parts”))
  • Activated carbon 10.0 (Average particle size: 35 ⁇ m, average pore diameter: 3.4 nm)
  • polyvinylpyrrolidone 7.22 (Viscosity average molecular weight: 50,000) water 82.78
  • (C) Fixability/drying test Fill the marker pen used in the above (B) writing test with ink, write on the dry skin of the back of the hand, rub the writing part three times with a dry nonwoven fabric, and spread the ink. The presence or absence of ink transfer to the nonwoven fabric was investigated. In Table 1, ⁇ indicates that the ink did not spread and was not transferred to the nonwoven fabric, and x indicates that any one of these conditions was not satisfied.
  • (D) Water resistance test Fill the marker pen used in the above (B) writing test with ink, write on the dry skin of the back of the hand, and after 10 minutes, flush the writing part with running tap water for 1 minute and write. The visibility of drawn lines and the presence or absence of bleeding were investigated. In Table 1, ⁇ indicates that the drawn line was clearly visible and neither bleeding nor spread to the periphery was confirmed, and x indicates that any one of these conditions was not satisfied.
  • Example 2 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition at the time of ink formation was changed to the following.
  • Ingredient Amount (parts) Dispersion 1 (10% solids) 68.03 Propylene glycol 5.0 Ethanol 15.0 water 11.97
  • the obtained ink had an average dispersed particle size of 313 nm, a viscosity of 4.3 mPa ⁇ s, and a pH of 4.9.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance.
  • the above ink was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 3 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition at the time of ink formation was changed to the following.
  • Ingredient Amount (parts) Dispersion 1 (10% solids) 75.83 Propylene glycol 5.0 Sodium carbonate 0.0064 Water 19.16
  • the obtained ink had an average dispersed particle size of 352 nm, a viscosity of 2.8 mPa ⁇ s, and a pH of 6.1.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance.
  • the above ink was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 4 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition at the time of ink formation was changed to the following.
  • the obtained ink had an average dispersed particle size of 300 nm, a viscosity of 5.1 mPa ⁇ s, and a pH of 6.2.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance.
  • Table 1 shows the results.
  • Example 5 In Example 1, a dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulation of the dispersion was as follows. The resulting dispersion was designated as "dispersion 2".
  • Ingredient Amount Activated carbon 9.0 Average particle size: 35 ⁇ m, average pore diameter: 3.4 nm
  • polyvinylpyrrolidone 6.3 Viscosity average molecular weight: 25,000
  • Example 2 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that the resulting dispersion liquid 2 was used in the formulation of the ink as follows. Ingredient Amount (parts) Dispersion 2 (10% solids) 62.5 Propylene glycol 25.0 water 12.5 The resulting ink had an average dispersed particle size of 290 nm, a viscosity of 6.1 mPa ⁇ s, and a pH of 8.9. In addition, the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance. Furthermore, the above ink was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 6 An ink was prepared in the same manner as in Example 5, except that the composition of the ink was changed to the following. Ingredient Amount (parts) Dispersion 2 (10% solids) 62.5 Propylene glycol 20.0 Ethanol 5.0 water 12.5 The resulting ink had an average dispersed particle size of 270 nm, a viscosity of 5.7 mPa ⁇ s, and a pH of 8.7. In addition, the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance. Furthermore, the above ink was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 8 In Example 1, a dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulation of the dispersion was as follows. The resulting dispersion was designated as "dispersion 3". Ingredient Amount Activated carbon 9.0 (Average particle size: 35 ⁇ m, average pore diameter: 3.4 nm) polyvinylpyrrolidone 6.3 (Viscosity average molecular weight: 40,000) sodium hydroxide 0.129 water 84.571
  • Dispersion Liquid 3 thus obtained, an ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that the formulation at the time of making the ink was changed to the following.
  • Propylene glycol 25.0 water 12.5 The resulting ink had an average dispersed particle size of 346 nm, a viscosity of 7.7 mPa ⁇ s, and a pH of 9.2.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance.
  • the above ink was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 9 An ink was prepared in the same manner as in Example 5, except that the composition of the ink was changed to the following.
  • the resulting ink had an average dispersed particle diameter of 307 nm, a viscosity of 7.6 mPa ⁇ s, and a pH of 8.0.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance.
  • Table 1 shows the results.
  • Comparative Example 2 An ink was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that black iron oxide was used instead of red iron oxide.
  • the resulting ink had an average dispersed particle size of 1130 nm, a viscosity of 5.4 mPa ⁇ s and a pH of 9.1.
  • the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance. Further, the above ink was tested and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Comparative Example 3 An ink was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that red iron oxide was used as the water-soluble black dye. The resulting ink had a viscosity of 4.2 mPa ⁇ s and a pH of 7.1. In addition, the obtained ink exhibited a uniform black color in appearance. Further, the above ink was tested and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
  • Example 7 A performance evaluation test was conducted when writing on the human body by the following methods (A) and (B) using a pen filled with the following: The ink obtained in Example 5 was filled into a padding type marker pen using a fiber bundle core (diameter 12 mm) made of a polyurethane resin-bound PET resin fiber bundle with a substantially hemispherical tip as the pen tip, and the "pen a”.
  • Example 5 was filled in a marker pen similar to pen a, except that the diameter of the fiber bundle core was 9 mm, to obtain "pen b".
  • a pen similar to pen a except that the ink obtained in Example 7 was filled instead of the ink obtained in Example 5 was designated as "pen c", and the ink obtained in Example 5 was used.
  • a pen similar to pen b except that it was filled with the ink obtained in Example 7 was referred to as "pen d".
  • FIGS. 13 and 14 Results of Writing Test on Skin Surface
  • FIGS. 13 and 14 FIG.
  • the straight line with the number "107-12” written on the right is pen a
  • the straight line with "107-9” is pen b
  • the straight line with "109-12” is pen c
  • "109-9" is drawn by pen d.
  • the numbers in FIG. 13 were written using the corresponding pens.
  • the straight line drawn on the left side of the number is the straight line drawn on the wet skin. In writing with any of the pens, the following good results were obtained in both writing (1) and (2).
  • ⁇ Writability and dischargeability In both straight line writing and number writing, there was no difficulty in writing such as ink discharge failure or clogging, and writing was possible without slipping. • Fixability: Even when wet, the ink was fixed and remained on the writing site without flowing. ⁇ Color developability: The written portion was clearly visible. ⁇ Water resistance and dryness: Even with running water, there was no bleeding or blurring, and the written area was clearly visible. • Erasability: The ink was erased without bleeding or spreading, and there was no pigmentation or the like, leaving no marks.
  • Tokai Center Irradiation container Tote box (78 x 50 x 150 cm)
  • Irradiation device (model) JS10000HD, IR-199, (manufacturer) MDS Nordion Set target absorbed dose: 50 kGy (Actual value 54.0 kGy to 67.6 kGy)
  • Irradiation time 26,000 seconds
  • ⁇ Writing area Abdominal skin, skull, thigh muscle, tongue, buccal mucosa
  • ⁇ Writing method The abdominal skin was shaved under general anesthesia, and an ellipse about 1 cm wide and 2 cm long was drawn on the outer skin.
  • a dot-like tattoo was applied around the writing area using a blue pigment dispersion ("SA Blue 5636" manufactured by Mikuni Shiyo Co., Ltd.).
  • SA Blue 5636 manufactured by Mikuni Shiyo Co., Ltd.
  • each part of the skull and thigh muscles is incised, and an oval with a width of 1 cm and a length of about 2 cm is drawn on each part using a marker pen in the same way as for the abdominal skin. was applied and sutured.
  • the tongue and buccal mucosa were opened under general anesthesia, and circles and dots with a diameter of about 5 mm were tattooed.
  • a surgical pen filled with a 0.2% aqueous solution of methylrosarinin chloride (manufactured by Honzo Pharmaceutical Co., Ltd., "Honzo") as ink (manufactured by Mizuho Co., Ltd., "Tajima-style mark pen (skin pen)", (hereinafter referred to as "pen e")) was used to write, and the color development properties were compared.
  • pen e methylrosarinin chloride
  • FIGS. 15-20 The respective writing units are shown in FIGS. 15-20.
  • the lower part is the part written with the pen a
  • the upper part is the part written with the pen e
  • the points around each are the position confirmation tattoos using the blue pigment dispersion liquid.
  • the lower ellipse in the drawing is the writing area with the pen a
  • the upper ellipse is the writing area with the pen e.
  • the left side of the figure is the thigh muscle drawn with the pen a
  • the right side is the thigh muscle drawn with the pen e.
  • FIG. 18 as well, the same portions as in FIG.
  • the ink before and after the ⁇ -ray treatment was stored in a constant temperature room at 25°C and 50°C, respectively, for 30 days, 60 days, and 90 days.
  • the average dispersed particle size, viscosity and pH were measured after the lapse of days.
  • the results are shown in Table 2.
  • the "rate of change" means that the physical property value before storage (at the time of 0 days) under each condition before irradiation and after irradiation is 100%, and the decrease from that value is -%, and the increase is +. %.
  • the ink obtained in Example 5 was subjected to a writing test over time by the following method. First, the ink obtained in Example 5 was filled in the same marker pen as that used in the above (b) writing test to prepare a pen. Multiple pens were made and divided into 6 groups, A, B, C, D, E, and F. The pens of groups A, B, and C were placed in a temperature-controlled room at 25°C, and the pens of groups D, E, and F were placed in a temperature-controlled room at 50°C.
  • Groups A and D Upward (point the pen tip to the sky and place the pen perpendicular to the horizontal surface)
  • Groups B and E Downward (with the pen tip facing the ground and the pen standing perpendicular to the horizontal surface)
  • Groups C and F Sideways (Stand so that the pen is horizontal)
  • Example 8 and Example 9 were also subjected to a writing test over time. As for Example 9, confirmation was not performed after 90 days had passed after standing. Each result is shown in Table 3.
  • the ink of the present invention which uses a carbon material as a coloring material and contains a predetermined water-soluble polymer, has excellent properties as a surgical ink. I know there is.
  • the comparison of physical properties before and after ⁇ -ray irradiation shown in Table 2 shows that the ink of the present invention maintains physical properties suitable as a surgical ink even after ⁇ -ray irradiation treatment. was done. Also, from the results of the evaluation over time shown in Table 2, the average dispersed particle diameter, It was confirmed that the viscosity and pH values were all within the above most preferred ranges. It was also confirmed that the average dispersed particle size, viscosity and pH after 90 days of storage at 50°C were all within the preferred ranges described above.
  • the ink of Example 6-2 regardless of the presence or absence of ⁇ -ray irradiation treatment, the average dispersed particle size, viscosity, and pH values were all the above-mentioned most preferable values even after 90 days of storage at 25°C and 50°C. Confirmed to be within range. Therefore, it was shown that the ink of the present invention can be suitably used as a surgical ink even when it is filled in a pen and stored for a long period of time.
  • the ink of the present invention was stored at 25°C even when it was filled in a pen and stored for a long period of time. It was shown that good writability can be maintained in any direction.
  • the inks of Examples 8 and 9, which had higher viscosities than those of Example 5, were practically usable for a long period of time even when stored at 50°C in a downward orientation in which writing performance tends to deteriorate. It was shown that sufficient writability can be maintained.
  • Example 1 The evaluation results shown in Table 1 for the inks obtained in Examples 1, 2, 3, 4, 6, 8, and 9 were the same as those in Example 5, and the writability and fixability of the inks were significantly affected. Similar to Example 5, which contains activated carbon and polyvinylpyrrolidone, which are assumed to contribute greatly to the performance of the ink. composition. Therefore, the inks obtained in Examples 1, 2, 3, 4, 8 and 9 were also subjected to performance evaluation tests on human epidermis and rats, physical property measurement before and after ⁇ -ray irradiation, and evaluation tests over time. Good results similar to those of the ink obtained in Example 5-2 are obtained, and it is naturally foreseen that the ink will be suitably used for surgical applications. Similarly, the ink obtained in Example 6 also gave good results similar to those of the ink obtained in Example 5 in performance evaluation tests on human epidermis and rats, indicating that it is suitable for surgical applications. is naturally foreseen.
  • an excellent ink that satisfies the required properties as a surgical ink only with components that can be taken into the body and can be suitably used in writing with a surgical pen, a writing method using the same, and a surgical marker A method for producing ink can be provided.
  • the ink of the present invention can be suitably used for writing, decorating, printing, etc. on cosmetics, sanitary products, foods, toys, daily necessities for infants, pharmaceuticals, etc., and can be used for various purposes.

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Abstract

【課題】　生体適合性のある成分のみで構成され、サージカルインクとして必要な要求特性を満たし、サージカルペン向けインクとしても好適に用いることができる新たなインクを提供する。 【解決手段】　少なくとも色材、分散媒、及び粘度平均分子量が１，０００～２２０，０００の水溶性高分子を含むインクであって、前記色材が炭素材料であり、インクのｐHが４．０～１１．０であり、前記水溶性高分子の含有量が色材１００重量部に対して２０～２００重量部であり、前記分散媒としてインクを構成する液体の５０重量％以上の水を含むことを特徴とするサージカルインク。

Description

サージカルマーキング用インク
　本発明は、手術などの医療行為において皮膚表皮または切開した皮膚組織、臓器、筋肉、口腔内、舌、骨等の表面や内面、断面等に手術用のマーキング（サージカルマーキング）を施すために好適に用いることができる手術用のインク（サージカルインク）に関する。
　手術、特に外科手術においては、病変部分、切除箇所、血管及び神経等の位置確認、並びに医師や看護師間の情報伝達及び手術手順の記録や確認等のために、皮膚表皮や筋肉、骨、臓器などの生体にサージカルインクで線や点、数字、文字のマーキングを施すことが一般的に行われている。その方法としては、先端をインクに浸した竹串や筆を用いて対象部位をマーキングする方法や、インクを充填したペン状の手術用筆記具（サージカルペン）を用いて筆記する方法、注射器等で対象部位にインクを注入する方法などが用いられており、そのためのインクや器具としては例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５などが開示されている。
　サージカルインクとしては、血や汗、体液などの油分・水分を纏った部位に対しても流動せずに表面に定着することができる定着性、定着後に素早く乾燥し擦れやにじみを生じさせない乾燥性、体液や生理食塩水等で容易に溶解、変質しない耐水性、手術に必要な視認性を実現する発色性、消毒のために照射されるγ線によっても変性しないγ線耐性、塗布する部位に応じて最適なpHに調整されている低刺激性、無毒・安全な材料のみで構成され人体に悪影響を及ぼさない生体適合性が主な要求特性としてあげられる。
　これらの要求特性をできるだけ多く満たしたサージカルインクが求められるが、なかでも定着性、発色性、生体適合性は特に重要である。また、マーキング箇所が外見に現れる皮膚表皮等へのマーキングに用いるためには、色素が沈着せず、ガーゼ等で擦過することで簡単に着色が消えて術後に跡が残らない消去性を満たすことが求められる。
　加えて、サージカルペン用インクとして用いる場合には、ペン内部の細密な流路でも詰まらずインクを安定して吐出できる吐出性や、長期間の保管でもインクが変質、固化、分離、沈殿せず吐出性が保たれる長期安定性も満たす必要がある。
　しかしながら、現時点においてはこれらの要求特性を満たし、皮膚表皮または切開した皮膚組織、臓器、筋肉、口腔内、舌、骨等の幅広い部位の表面や内面、断面等に良好にマーキングを施すことができ、サージカルペン用インクとしても好適に用いることができる高性能なサージカルインクは存在していない。
　例えば、特許文献１、特許文献２に代表される従来のサージカルインクは、発色性や吐出性の高さから色材として塩化メチルロザリニン、メチレンブルーを用いているが、これらは発がん性を有する可能性や、染色体異常を引き起こす可能性などが近年指摘されており、生体適合性が確保されていない。
　塩化メチルロザリニン、メチレンブルーを用いないサージカルインクとしては、色材として食用色素等を用いたサージカルインク（特許文献３）が開示されているが、用いられている色材が染料であるため定着性、耐水性が不十分であり、血などの体液や生理食塩水等を纏った骨、筋肉、臓器等に対しては滲む、溶解する、流動するなどして良好にマーキングできず、手術用途での使用は皮膚表皮やドレープ等の濡れていない対象へのマーキングに限定される。　
　また、特許文献４、特許文献５に代表される、注射器等で対象部位に注入することを主な使用形態とするインクは、生体の組織内に滞留することが想定されており、外気と触れて被膜を形成する成分が含まれていないため、定着性や耐水性、乾燥性が不十分であり、塗布したインクが簡単に流動・溶解してしまうおそれがあることが見いだされた。そのため、骨や筋肉といったインクを注入することができない箇所へのマーキングには適していない。また、色材の分散状態や粒子サイズがサージカルペンとして好適なものに調整されておらず、ペンでの使用では吐出不良などを引き起こすおそれがある。加えて、注射器でインクを注入する方法では細線や曲線等を任意に描画することができないため、文字や数字等の筆記はできず、その使途は限定される。
　食品等向けの可食体用インクなどは生体適合性を有しているが、こうしたインクはサージカルインクとしての要求特性を満たしておらず、好適に用いることはできない。
　例えば、食品など向けの可食体用印刷インクは、コーティングやベイク等の表面処理により表面状態があらかじめ定まっている被印刷体への印刷を前提として設計されており、部位や状況により塗布対象の表面状態が一様でないサージカルンク用途では定着性、発色性等の性能を十分に発揮できないと考えられる。特に、乾燥した被印刷体向けの印刷を主な使用形態とするインクは、生体の纏った血や洗浄のための生理食塩水等によりインクが溶けて流動するので、手術に必要なマーキングを施すことが難しいと考えられる。また、これらの可食インクは体内で消化されることを前提としており、被印刷体における消去性、耐水性、低刺激性は考慮されていない。
　化粧品用インクは皮膚表皮などに対しては生体適合性、皮膚刺激性を満たしているが、切開した筋肉や臓器、骨に対して使用した場合については当然に考慮されておらず、身体に悪影響を与えるおそれがある。また、洗浄時には石鹸等を用いて強くこすって洗い流すことを前提として耐水性、定着性が非常に強く設計されているが、手術部位に対してはそのような洗浄ができないため、サージカルインクとして必要な消去性は有していないと考えられる。
特許第５８８８６５８号公報 US2019/125483 Al 特公昭63-044788号公報 特開２００７－２６２０６２号公報 特許第５０９９８１５号公報
　本発明の目的は、先行技術の上記問題点を解消することにある。すなわち、生体適合性のある成分のみで構成され、サージカルインクとして必要な要求特性を満たし、サージカルペン向けインクとしても好適に用いることができる新たなインクを提供することを目的とする。
　そこで本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、炭素材料を用い、分散媒として主に水を含むインクにおいて、特定の高分子材料を添加し、ｐHを所定の範囲内に調整することにより、生体適合性のある成分のみで構成され、サージカルインク、サージカルペン用インクとして必要な要求特性を満たした優れたインクが得られることを見出し、本発明にいたった。さらに、適宜特定の塩基物質や有機溶剤を添加したり、分散粒子径を調整したりすることにより、サージカルペン用インクとしてさらに優れた性能を発揮するインクが得られることを見出した。
　すなわち本発明は、
（１）　少なくとも色材、分散媒、及び粘度平均分子量が１，０００～２２０，０００の水溶性高分子を含むインクであって、前記色材が炭素材料であり、インクのｐHが４．０～１１．０であり、前記水溶性高分子の含有量が色材１００重量部に対して２０～２００重量部であり、前記分散媒としてインクを構成する液体の５０重量％以上の水を含むことを特徴とするサージカルインク、
（１）　前記炭素材料が活性炭である（１）に記載のインク、
（３）　水溶性有機溶剤をインク液中に５重量％から３０重量％含む前記（１）又は（２）に記載のインク、
（４）　前記水溶性有機溶剤がエタノール、イソプロパノール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンのうち1種類以上を含む前記（３）に記載のインク、
（５）　前記炭素材料の平均分散粒子径が５０ｎｍ～１μｍであることを特徴とする前記（１）～（４）のいずれかに記載のインク、
（６）　炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムのうち１種以上をインク液中に０．０１～１．００重量％含む前記（１）～（５）のいずれかに記載のインク、
（７）　サージカルペン用インクである前記（１）～（６）のいずれかに記載のインク、
（８）　前記（１）～（７）のいずれかに記載のインクからなる化粧品用インク、
（９）前記（１）～（７）のいずれかに記載のインクからなる可食体用インク、
（１０）　インク全重量に対して０．０１～１．００重量％の塩基性物質を添加することを特徴とする前記（１）～（９）のいずれかに記載のインクの製造方法、
（１１）　前記塩基性物質が炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムのうち１種以上を含む前記（１０）に記載の製造方法、
（１２）　前記塩基性物質が水酸化ナトリウムである前記（１１）に記載の製造方法、
にある。
　本発明のインクは、サージカルインクとして重要な要求特性を満たしているので、皮膚表皮または切開した皮膚組織、臓器、筋肉、口腔内、舌、骨等の幅広い部位の表面や内面、断面等に塗布することができ、幅広い手術におけるサージカルマーキング用として好適に用いることができる。
　加えてサージカルペン用インクとしても好適な物性を備えているので、ペンに充填して使用することで細線から太線まで描線幅を調節し、任意の描線や文字、数字、記号等をスムーズかつ安定して筆記することができ、利便性に長ける。
図１は実施例においてペンaを用いて筆記を行った歯肉を示す図である。 図２は実施例においてペンbを用いて筆記を行った歯肉を示す図である。 図３は実施例においてペンｃを用いて筆記を行った歯肉を示す図である。 図４は実施例においてペンｄを用いて筆記を行った歯肉を示す図である。 図５は実施例においてペンaを用いて筆記を行った頬粘膜を示す図である 図６は実施例においてペンbを用いて筆記を行った頬粘膜を示す図である 図７は実施例においてペンcを用いて筆記を行った頬粘膜を示す図である 図８は実施例においてペンdを用いて筆記を行った頬粘膜を示す図である 図９は実施例においてペンaを用いて筆記を行った舌を示す図である 図１０は実施例においてペンbを用いて筆記を行った舌を示す図である 図１１は実施例においてペンcを用いて筆記を行った舌を示す図である 図１２は実施例においてペンdを用いて筆記を行った舌を示す図である 図１３は実施例において筆記を行った乾いた皮膚を示す図である。 図１４は実施例において筆記を行った濡れた皮膚を示す図である。 図１５は実施例においてペンa,ペンeを用いて筆記を行ったラットの筆記直後の腹部外皮を示す図である。 図１６は実施例においてペンa,ペンeを用いて筆記を行ったラットの筆記直後の頭蓋骨を示す図である。 図１７は実施例においてペンa,ペンeを用いて筆記を行ったラットの筆記直後の大腿筋を示す図である。 図１８は実施例においてペンa,ペンeを用いて筆記を行ったラットの７日経過後の腹部外皮を示す図である。 図１９は実施例においてペンa,ペンeを用いて筆記を行ったラットの７日経過後の腹部内皮を示す図である。 図２０は実施例においてペンaを用いて筆記を行ったラットの１４日経過後の大腿筋を示す図である。
　本発明のインクは、少なくとも、色材、分散媒、及び水溶性高分子を含有し、色材として炭素材料を用いることが特徴である。
〔炭素材料〕
　本発明は炭素材料を用いることを特徴とする。本発明に用いる炭素材料としては、生体適合性のあるものが幅広く利用でき、活性炭及びカーボンブラック、黒鉛、グラファイト、グラフェン、フラーレン等を好適に用いることができる。これらの炭素材料は視認性が優れているため手術に必要な発色性を実現することができるほか、生体適合性を有している。また、炭素材料を色材として用いることで、インクにγ線耐性を付すことができることが発明者らの検討により明らかとなった。その機構は完全には明らかではないが、インク中に分散した炭素材料がγ線を遮蔽し、水溶性高分子等の他の構成物の変質を防ぐ働きをしていることが推測される。この作用は、炭素材料が活性炭であり、水溶性高分子がポリビニルピロリドンである場合に特に顕著である。
　これらの炭素材料の中では、着色性、分散性が特に優れており、比較的安価に入手可能な活性炭を用いることが特に好ましい。また、これらの炭素材料１種を単独で又２種以上を併せて用いることができる。
〔活性炭〕
　活性炭は、黒色の多孔質粉末であり、一般にはその細孔を利用して脱臭、浄水、排水処理、触媒担持などに使用されている。特に精製された活性炭は、薬用炭として服用され、腸内のガスや有毒物質を吸着して体外へ排出させるために用いられている。本発明ではこのように色材としては一般的ではない活性炭を、黒色の色材として用いる。
　活性炭は、極めて比表面積の大きい炭素材料として知られている。木材などの炭素材料を加熱することにより、備長炭などのいわゆる炭が得られる（この工程は「炭化」と称されている）が、炭（粉末にしたものを含む）の比表面積は一般に、３００～５００ｍ２／ｇと言われている。これに対し、活性炭は、炭をさらに１０００℃近い高温で処理することにより、その比表面積が８００～２０００ｍ２／ｇ、さらには５００～３０００ｍ２／ｇに達したもので（このように炭素材料が高温で処理されることにより比表面積が増大して活性炭となることを「賦活」あるいは「活性化反応」と称されている）、極めて高い吸着性能を有するものとして知られている。
　 一般に活性炭は、石炭やヤシ殻などの炭素物質を原料として高温でガスや薬品と反応させて作られる。原料に塩化亜鉛溶液を含浸後に一定の条件で加熱賦活する薬品賦活法、原料と加熱した水蒸気を８００～１０００℃の温度で賦活する水蒸気賦活法が知られているが、本発明では、活性炭の製法は特に問わない。
　活性炭は原料によって大きく３種類、すなわち「石炭系」「植物系」「その他」に分けられるが、本発明では特に限定せず使用することができる。
　また、形状により粉末活性炭と粒状活性炭に大きく分けられる。粉末活性炭は、１００Ｍｅｓｈ（目開き０．１５ｍｍ）のふるいを通過する粒度を有する粉末を指し、粒状活性炭は当該ふるいを通過しない粒度ものを指す。その他、特殊な形状のものとして、繊維状活性炭、特殊成形活性炭（ハニカム状、板状（シート状））がある。本発明では、より微細で分散性・着色性に優れるため、粉末活性炭を用いることが好ましい。
　本発明で使用する活性炭の物性は特に限定されないが、一般には、平均粒径が１～１００μｍ、特に好ましくは５～７０μｍのものである。比表面積も特に限定されないが、好ましくは５００～３０００ｍ２／ｇ、特に好ましくは１０００～２０００ｍ２／ｇである。全細孔容積も特に限定されないが、好ましくは０．３～５ｍｌ／ｇ、より好ましくは０．５～４ｍｌ／ｇ、最も好ましくは０．５～３ｍｌ／ｇである。
　平均細孔直径は、好ましくは１～２０ｎｍ、特に好ましくは２～１０ｎｍである。活性炭のｐＨは、好ましくは３～８、特に好ましくは４．５～７．５である。活性炭中の鉄分は、好ましくは０．０３重量％以下、特に好ましくは０．０１重量％以下である。ｐＨ、平均粒径、比表面積、全細孔容積、平均細孔直径、鉄分の測定は、JIS K 1474－91の方法による。
　また、本発明に使用する活性炭は、ＪＩＳ Ｋ １４７４－９１ならびに食品添加物公定書に記載の方法に準じて、塩化物（Ｃｌとして）０．５３％以下、硫酸塩（ＳＯ４として）０．４８％以下、亜鉛０．１０％以下、ヒ素（Ａｓ２Ｏ３として）４．０μｇ／ｇ以下であるものが好適である。これらの範囲であれば、食品添加物規格に合致しているので人体への有毒性がなく、また不純物によるインク物性への影響も防止できる。
　活性炭の配合量は、インク液中に０．１重量％から１０重量％、好ましくは０．５重量％から８重量％が望ましく、さらに好ましくは１重量％から５重量％が良い。０．１重量％未満では、着色剤として濃度が薄く、インクの発色性が十分でないことがある。１０重量％を超えると、活性炭の凝集による経時安定性の不良や、さらにはマーキングペンからの吐出性が低下することにより安定した筆記が困難となることがある。
〔水溶性高分子〕
　本発明は、粘度平均分子量が１，０００～２２０，０００の水溶性高分子を含有することを特徴とする。一般に、顔料等の固体微粒子を液媒体に分散させた液状組成物を作製するためには、分散剤と呼ばれる化合物を添加する。これらは、顔料等の固体微粒子を分散媒中に安定に分散させる機能を有する化合物であり、大別すると、比較的低分子量で界面活性剤と呼ばれる化合物と、より高分子量である高分子化合物に大別される。
　このうち、高分子化合物は、一般に分子鎖に多くの親水基を有し、これに水分子が水和して溶解するタイプと、長鎖アミノアマイド、アクリル酸・ポリカルボン酸やその塩などを主たる構造とし、固体微粒子に吸着する吸着基として、アマイドやアミンなどの塩基性のもの、カルボキシ基やリン酸基などの酸性基を有し中和塩として可溶性タイプのものもある。これら一般的な固体微粒子分散方法に対し、本発明では、高分子であって、水溶性であり、粘度平均分子量が１，０００～２２０，０００のものを配合することにより、固体微粒子である炭素材料を安定に分散させることが特徴である。特に分散剤として知られているものに限られない。
　水溶性高分子の粘度平均分子量は、１，０００～２２０，０００、好ましくは２，０００～１００，０００、さらに好ましくは５，０００～１００，０００、最も好ましくは７，０００～５０，０００である。粘度平均分子量が１，０００を下回ると筆記時にインクが被膜化せず、筆記対象に定着させることができない。粘度平均分子量が２２０．０００を上回ると、筆記対象との定着が強固になり、サージカルインクとして必要な消去性を得ることができない。
　粘度平均分子量の測定は、基本的に高分子論文集vol．38，No．7，pp．457－463（July，1981）記載の分子量測定の方法による。すなわち以下の手順である。
（１）試料を過剰のアセトンに添加して沈殿精製する。この操作を２回繰り返した後、アセトン臭がなくなるまで減圧乾燥する。
（２）精製後の試料の水溶液を作り、ウベローデ粘度計（水、１２０秒）を用い、Mark－Kuhn－Houwinkの式（Mark－Houwink－桜田の式）を用いて、粘度平均分子量を求める。Mark－Kuhn－Houwinkの式の係数Ｍ及びαは、上記高分子論文集記載のものを用いる。ただし、他の方法でも同等の結果を得ることができる方法であれば差し支えない。
　なお、分子量の数値は測定誤差などがあるため、一割程度は変動しうる。従って前述した数値範囲の一割程度の上下の範囲であっても差し支えない。
　本発明で用いる水溶性高分子は、特にノニオン性のものを用いるのが好ましい。極性の指標としては酸価があり、本発明では酸価が好ましくは３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、最も好ましくは酸価が全く検出されない（酸価が実質的に０ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。この範囲で特に、炭素材料の分散性能とインクの耐水性等の性能が優れている。
　酸価の測定は、ＤＩＮ５３４０２に準拠した方法で、より具体的には以下のとおりである。
（１）試料を０．９～１．３ｇビーカーに取り秤量する。
（２）アセトンを５０ｍｌ加える。
（３）０．１Ｎ ＮａＯＨ水溶液を用いて自動電位差滴定装置で測定する。自動電位差滴定装置はどの装置を用いても結果は同じである。
（４）以下の計算式によりアミン価が求まる。
酸価 ＝ ［（ａ－ｂ）×５．６１］／Ｅ （ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ａ：滴定に要した０．１Ｎ ＮａＯＨのｍｌ数
ｂ：ブランクの滴定に要した０．１Ｎ ＮａＯＨのｍｌ数
Ｅ：試料の重量（ｇ）
（５）表示：小数点１桁まで表示する。
　以上の水溶性高分子としては、具体的には、カゼイン、水溶性セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、スチレンアクリル等の酸価を有するアクリル系高分子、カルボン酸基を有する水溶性高分子などが、被筆記物に応じて適宜選択できる。
　上記の水溶性セルロース誘導体としては、アルキル基及びヒドロキシアルキル基で置換されたセルロースエーテル、又はヒドロキシアルキル基で置換されたセルロースエーテル
が好適に用いられる。
　以上の水溶性高分子のうち、特に好ましくは、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）やヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリビニルピロリドンなどの非極性の水溶性高分子である。これらは塗布する対象への優れた定着性を有し、外気と触れて皮膜を形成するために乾燥性にも優れ、さらに形成する皮膜が水溶性であることから消去性にも優れている。加えて分散性能に優れておりサージカルペン向けインクとして用いた場合は分散安定性、吐出性に優れたインクを提供できる。
　これらの水溶性高分子は、皮膚表皮又は、切開した皮下組織、臓器表面、筋肉、骨、口腔内、舌等に対して良好な定着性を有し、好適に用いることができる。その中でも特に定着性に優れ、食品添加物として生体適合性が広く認められており、活性炭との相互作用によりγ線に対する耐性を発現し、かつ高い分散性能を有しているポリビニルピロリドンが最も好ましい。
　水溶性高分子の添加量は、本発明においては炭素材料１００重量部に対して２０～２００重量部含むことを特徴とする。さらに好ましくは２５～１８０重量部、最も好ましくは３０～１５０重量部である。２０重量％未満では、色材の十分な分散が困難であり、分散媒中での炭素材料の分散粒子径が大きくなり、サージカルペンとして用いた場合にはペン内部で詰まるなどして吐出不良の原因となるおそれがある。２００重量部を超えると、インクの粘度が高くなるため、インクがペン芯から吐出しにくくなり、筆記性が低下する。
　本発明のインクでは、以上説明した特定の水溶性高分子を配合することにより、炭素材料を安定的かつ微細に分散させることができ、サージカルインクに好適に用いることができることが見いだされた。しかも、この特定の水溶性高分子を配合することにより、炭素材料の色調発現に優れ、手術箇所に筆記した際の密着性が向上し、筆記対象物への定着が良く、手術中は擦れて消えてしまうこともなく、湿ったガーゼなどで任意で拭き取れば消すことができる優れた黒色の筆記が可能となった。このような優れた効果が得られる機構は完全には明らかではないが、多孔性の微細粉末である炭素材料との親和性が良く、炭素材料の粒子表面の極性との相互作用によりインク中での凝集を防ぎ、粒子の状態を安定化させていることが効果に寄与していると推測される。
〔分散媒〕
　本発明は分散媒として水を主体とすることを特徴とする。水を主体とすることにより生体適合性、安全性、操作性の面で優れたインクとすることができる。本発明のインク構成では、分散媒として水を主体とした場合でも分散状態が安定しており、サージカルペンの筆記における吐出性を安定的に維持することができる。本発明に用いる水は特に限定されないが、医療用として適切に品質管理された蒸留水や注射用水などが好適である。
　なおここで水を主体とするとは、インクを構成する液体のうちの５０重量％以上、さらに好ましくは６０重量％以上を水とすることをいう。すなわち本発明においてはインクを構成する液体のうちの５０重量％以上が水である。特に好ましくは以下に説明する特定の水溶性有機溶剤以外の液体成分としては実質的に水である組成とする。
　本発明では上記配合量以上の水を含むのであれば水及び水溶性有機溶剤の他に分散媒を含むことも可能である。この場合は炭素材料を分散しうる液体であれば特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。
〔水溶性有機溶剤〕
　本発明では、水以外の液体成分として特定の水溶性有機溶剤を含有させるのが望ましい。これらの水溶性有機溶剤の添加により、サージカルペン、特にマーカーペン方式のサージカルペンで筆記を行う場合にペン芯部分の目詰まり防止の効果があるほか、インクの乾燥性をペン構造に応じて調整することができる。このような水溶性有機溶剤の具体例としては、たとえば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、ｉｓｏ－プロパノール、ｎ－ブタノール、ｉｓｏ－ブタノール、ｔ－ブタノール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，２，６－ヘキサントリオ－ル、チオグルコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、１，２－ヘキサンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２－ピロリドン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、１，５－ペンタンジオ－ル、モノエチレングリコールモノメチルエーテル、モノエチレングリコールモノエチルエーテル、モノエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノンの中から選ばれ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。特に好ましくは、食品添加物として、エタノール、イソプロパノール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが好適である。
　水溶性有機溶剤の添加量は、本発明の形態においてはインク液中に５重量％から３５重量％が好ましい。より好ましくは１０重量％から３０重量％である。３５重量％より多い量の添加ではインクが高粘度となり、インクの安定性や吐出性が低下するほか、乾燥速度が遅くなることがある。５重量％未満の添加では、サージカルペンとして用いられた場合にペン芯からの吐出が安定しないおそれがあり、かすれや詰まりが発生するなどして筆記性が低下する場合がある。
〔表面張力調整剤〕
　本発明では、必要に応じて表面張力調整剤を用いることができる。表面張力調整剤は、ペン芯からの吐出性向上と表面張力を調整する働きを有する成分である。表面張力調整剤の具体例としては、ノニオン、アニオンなどの界面活性剤などが好ましく、具体的には、たとえばアルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級脂肪酸塩、高級アルキルジカルボン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステルなどのアニオン系界面活性剤；たとえばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸モノグリセリド、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル，ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン付加アセチレングリコールなどのノニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、エタノール、イソプロパノールなどの水溶性有機溶剤があげられる。
　表面張力調整剤の添加量は、必要とされる表面張力に応じて適宜選択すればよいが、好ましくはインク中に０．５～３０重量％、特に好ましくは１～２０重量％である。
〔塩基物質〕
　本発明ではｐHを所定の範囲内に調整するためにインク中に塩基物質を存在させることができる。本発明のインク組成では、炭素材料によりインクが酸性を示す傾向にあるので、塩基物質による中和を行わないと部位によっては生体への刺激性が強い場合がある。生体は部位によって好適なｐHの範囲が異なるが、本発明では塩基性物質の添加量を適宜調節することにより、マーキングする部位に合わせてｐHを適正な範囲に調整し、刺激性を低減させることができる。
　本発明の塩基物質としては、アレニウスの定義における塩基性を示す物質のうち、生体適合性を有するものであれば特に限定されないが、少量の添加でｐHを大きく変化させることができ、さらに可食である炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等のｐＨ調整剤が好ましい。これらのうちでは炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムが特に好ましく、水酸化ナトリウムが最も好ましい。
　特に、サージカルペン用インクとして用いる場合には、これらのうち水酸化ナトリウムが最も好適である。水酸化ナトリウムを添加することで、活性炭のような難分散性の顔料であってもインク中の粒子の分散状態が安定し、ペン先での詰まりなどの吐出不良や長期保管による変質、沈降、固化、増粒、増粘などを防ぐことができる。
　水酸化ナトリウムが分散状態の安定化に寄与する機序は明らかではないが、炭素材料粒子の表面活性が安定化し凝集を防ぐ効果が発現していると考えられる。
　塩基物質はインク１００重量部中、０．０１～１．００重量部含まれることが好ましく、０．０５～０．５０重量部で含まれることがより好ましい。塩基物質が０．０１重量部より少ないとｐHの変化が不十分であるほか、水酸化ナトリウムを用いた場合においては分散状態安定化の効果を十分に発現させることができない。添加量が１．００重量部より多い場合は生体に適正な範囲を超えてｐＨが高くなり刺激が強い場合がある。
　また、インクの粘度調整や密着性向上その他の目的のために、本発明の性能を妨げない範囲で、適宜、水溶性高分子その他の成分を添加してもよい。例えば、グアガム、ローカストビーンガム、カンテン、メチルデンプンなどのデンプン系、ゼラチン、プルラン、キサンタンガム、トラガントガム、デキストリン、カゼイン、水溶性セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの非極性の水溶性高分子を添加することもできる。
　また、本発明のインクは、色材として炭素材料を含有することを特徴とするものであるが、本発明の性能を妨げない範囲で、他の色材を含有させることも差し支えない。
〔インクの特徴〕
　本発明のインク中の炭素材料は、平均分散粒子径が５０ｎｍ～１μｍ、好ましくは５０～８００ｎｍ、より好ましくは５０～７００ｎｍ、さらに好ましくは５０～６００ｎｍ、さらに好ましくは５０～５００ｎｍ、さらに好ましくは１００～４５０ｎｍ、最も好ましくは１５０ ～４００ｎｍである。上記の好ましい範囲内において、着色力、分散安定性、定着性、吐出性が優れているが、５０～５００ｎｍ、１００～４５０ｎｍ及び１５０～４００ｎｍの範囲ではペン部材やペン芯を問わず上記の各性能が特に優れている。平均分散粒子径が５０ｎｍ未満である場合は、粒子間同士のファンデルワールス力によって凝集が発生しやすく経時安定性が低下する傾向にある。平均分散粒子径が１μmを超える場合は、液中の色材が分離しやすく沈殿が起きやすくなることがある。
　また、平均分散粒子径をコントロールするだけでなく、粗大な粒子の量を抑制することが好ましい。具体的には、液中の全炭素材料粒子の９０％以上について、分散粒子径が１μｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下となるように調整すると、一層優れた物性のインクを得ることができる。調整の方法としては、全炭素材料粒子の９０％以上が、分散粒子径１μｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下となるまで分散処理を行うことも考えられるが、微細すぎる粒子が大量に発生して再凝集することを防ぐため、平均分散粒子径が１μｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下となるまで分散処理を行った後に、遠心分離やフィルター濾過等の公知の方法により、粗大粒子を除去する方法も好適である。
　なお、本発明における平均分散粒子径及び全粒子の分散粒子径の測定方法は以下のとおりであるが、同様の結果が得られるのであればこれに限られない。
　コンディショニング：測定機器ごとに定められた測定濃度領域に入るように原液をイオン交換水で希釈する。
　測定機器：動的光散乱式粒度分布測定器(「NIKKISO : Microlracwave-EX150」)
　測定時間：１２０秒
　本発明のインクの粘度は、１．０～１０．０ｍＰａ・ｓが好ましい。さらに好ましくは、１．５～９．０ｍＰａ・ｓであり、最も好ましくは、２．０～８．０ｍＰａ・ｓである
。粘度が１．０ｍＰａ・ｓ未満である場合は、サージカルペン用として用いた場合にペン芯からインクが出すぎたりすることがある。逆に粘度が１０．０ｍＰａ・ｓを超える場合にはペン芯からインクが出にくくなりかすれの原因となる。
　また、一般に顔料を用いたインクをマーカーペン方式のペンで用いる場合は、ペン先を下向きにして長期間保管すると、顔料が沈降してペン先付近で堆積、固化し、ペン先が詰まってかすれ・色の薄まりが生じるなど筆記性が低下するおそれがあるが、上記好ましい範囲内でインク粘度を高くすることで、顔料沈降の速度を低下させ、筆記性の低下を抑制することができる。
　本発明における粘度の測定方法は以下のとおりであるが、同様の結果が得られるのであればこれに限られない。
　コンディショニング：原液
　測定機器:円錐平板型回転粘度計（東機産業（株）製「TVE-20L型」）　
　測定条件：５０ｒｐｍ
　測定温度：２５℃
　本発明のインクのｐH値は４．０から１１．０であることを特徴とする。この範囲外では、生体への刺激性が強いためサージカルインクとして用いることができない。生体の多くの部位においてｐH６．０から９．０がより好ましいが、塗布する部位に合わせて適正な値に調整することで刺激性を低減させることができる。
　ｐHの測定方法は特に限定されないが、以下のようにして行うことができる。
　コンディショニング：原液
　測定機器:pH測定器（東亜ＤＫＫ(株）製「ＭＨ－４１Ｘ型」）　
　測定温度：２５℃
　本発明のインクは、γ線耐性を有するものとすることができる。すなわち、後述する実施例でも示すように、本発明のインクはγ線前後で物性がほとんど変わらずγ線照射後であっても長期間安定な品質が保たれる。具体的には、JIS/ISO規格（JIS T 0806-1/ISO 11137-1及びJIS T 0806-2/ISO 11137-2）に則り、25kGy～70kGyの吸収線量でγ線照射処理を行った後であっても、平均分散粒子径、粘度、ｐHを前記好ましい範囲内に保つことができ、さらに平均分散粒子径、粘度、ｐHを前記最も好ましい範囲内に保つことができる。
　これは前述したように、炭素材料を含むことにより炭素材料がγ線を遮蔽し、水溶性高分子等の他の構成物の変質を防ぐ働きをしていることが推測され、この効果は炭素材料が活性炭であり、水溶性高分子がポリビニルピロリドンである場合に特に顕著であることも本発明者らの検討により明らかとなっており、後述する実施例でも裏付けられている。
　γ線耐性を有していることで、サージカルペンの滅菌のために行うγ線照射によってもインクが変質せず、サージカルインクとして好適な物性を維持することができ、吐出不良等の問題が発生することなくマーキング、筆記を行うことができる。
　なお、25kGy～70kGyの吸収線量は、本発明に係るサージカルインク、及びこれを使用したサージカルペンに共通して無菌性を担保した線量であり、滅菌バリデーション（JIS T 0806-1/ISO 11137-1及びJIS T 0806-2/ISO 11137-2）の規定に則して、（１）材質試験、（２）バイオバーデン測定、（３）滅菌線量設定試験、（４）無菌試験、（５）線量分布評価を経て決定したものである。（１）バイオバーデン測定及び（４）無菌性試験は、それぞれJIS/ISO規格「製品上の微生物群の測定方法」（JIS T 11737-1/ISO 11737-1）及び「滅菌プロセスの定義，バリデーション及び維持において実施する無菌性の試験」（JIS T 11737-2/ISO 11737-2）による。
　すなわち、無機性保証水準（sterility assurance level：SAL）を10-6とし、（１）バイオバーデン測定及び（４）無菌性試験より得られた単位あたりの被照射物に生存する微生物の数及びその致死速度（菌数を10分の1とするために必要な時間：D値）から、SALが達成されるγ線の吸収線量を決定する。換言すれば、無菌性を確保するためのγ線照射時間は、SALが達成されるγ線の吸収線量を達成するのに必要な時間（2～3時間程度）以上である。
　本発明において吸収線量は、25kGy～70kGyとし、より好ましくは25kGy～45kGyである。吸収線量が25kGyより少ないと無菌性が担保されず、70kGyより大きいと放射線劣化が助長されてインクの性状を不用意に変性する虞がある。
　吸収線量の範囲25kGy～70kGyは、トートボックス内で個々の被滅菌物が収納配置された位置と線源との相対的距離に応じてできる誤差であり、本発明のサージカルインクが充填されたサージカルペンについて、（４）無菌性試験での無菌性を保証すると共に（１）材質試験での機械的強度を保証する範囲としている。
　本発明のインクは、インクの作製後にγ線照射処理を行うことが好ましい。具体的には、インクの作製後に、JIS/ISO規格（JIS T 0806-1/ISO 11137-1及びJIS T 0806-2/ISO 11137-2）に則り、25kGy～70kGyの吸収線量でγ線照射処理を行うことが好ましく、吸収線量を25kGy～45kGyとすることがより好ましい。上記範囲内でγ線照射処理を行うことによりインクが滅菌され、手術用として安全性が担保されたインクとすることができ、かつ放射線劣化によるインク物性の変性や充填されるサージカルペンの機械的強度の低下が発生
しにくい。
　γ線照射処理に用いる方法及び条件は、上記規格に即したものであれば特に限定されないが、下記によりγ線照射処理を行うことができる。
　・γ線照射処理：
　放射性核種：Co60
　照射施設：日本照射サービス株式会社 東海センター内　
　照射容器：トートボックス(78×50×150cm)
　照射装置：(型式)JS10000HD, IR-199、(製造元)MDS Nordion
　　　設定目標吸収線量：50kGy　(実測値54.0kGy～67.6kGy)
　　　照射時間：26,000秒
　本発明のインクは、長期保管においても物性が劣化しないものとすることができる。具体的には、室温での保管において、作製から好ましくは３０日以上経過後に平均分散粒子径、粘度、ｐHが上記の好ましい範囲内であり、さらに好ましくは６０日以上経過後にこれらが上記好ましい範囲内であり、最も好ましくは９０日以上経過してもこれらが上記好ましい範囲内とすることができる。
　長期保管においても上記物性が好ましい範囲内に保つことができるため、ペンに充填されて保管された場合においても、吐出性や書き心地、低刺激性が損なわれることなく安定した筆記を行うことができる。
〔インクの作製〕
　本発明のインクの製造方法は特に限定されず、前述した各成分を混合してインクとすればよい。一例としては、炭素材料と水溶性高分子と水とを混合撹拌したのち、市販の分散機、たとえば、ペイントシェーカー、ロールミル、ボールミル、サンドミル、ジェットミルなどを用いて分散したのちに、上記で説明した水溶性有機溶剤や表面張力調整剤等の各種添加剤を適宜添加しインク化することで製造することができる。
　また、上記により作製したインクに、公知の方法によりフィルター処理、磁選処理、不純物イオンの除去処理等を施すことにより品質をより一層向上させることも可能である。そのほか、上記製造方法中において炭素材料と水溶性高分子と水とを混合撹拌し分散した後に、粗大粒子を除去する工程を加えることも、安定で良好な分散状態を維持したインクを製造することに効果的である。塩基性物質を添加する場合は、その方法やタイミングは特に限定されない。例えば、水と炭素材料と水溶性高分子とを混合撹拌する際にこれらと共に加えることや、あるいは分散処理後に水溶性有機溶剤や表面張力調整剤等の添加剤と共に加えることができる。
　γ線照射処理を施す場合は、上記によりインクを作製した後に行う。インクをポリ容器等のγ線耐性のある容器にいれてγ線照射を行うことでも、任意のペンに充填してサージカルペンとしてから行うことでもよい。
〔使用方法と用途〕
　以上説明した本発明のインクを用いて、各種の対象物に塗布、筆記することができる。例えば、竹串や綿棒、筆、ヘラ等の先に本発明のインクを付着させ、マーキングしたい箇所に塗ることでサージカルマーキングを施すことができる。また、サージカルペンに充填して筆記することで、線の幅や点の大きさを調整するなどしてより精密なマーキングを施すことができる。サージカルペンに用いる場合、ペンの種類や筆記方法は特に制限されず、従来より文房具として使用されているマーカー、サインペン、プラスチックペン等の筆記具を消毒して用いることができるが、γ線照射処理後においてもペン部材が変質せず十分な機械的強度と吐出性を保つことができるペンを用いることが筆記性の面から好ましい。ペンの中でもマーカーペン方式のペンはインク流路が特に細密であり、顔料を用いたインクでは吐出性などの筆記性が問題となりやすいが、本発明では前記構成物の組み合わせにより筆記に適した物性が発現しているため、好適に用いることができる。
　本発明のインクは、生体適合性があり体内に安全に摂取できる成分のみで構成されているので、サージカルインク以外の生体適合性を必要とする用途、例えば、化粧品、衛生商品、食品、玩具、幼児用品、医薬品等への筆記、加飾、印刷などにも好適に使用できる。
また、着色性、定着性に優れているので、上記の用途において偽造防止、トレーサビリティの記録、誤飲防止等の注意事項の表示、識別性の向上、意匠性やアミューズメント性の付与などの様々な目的に使用することができる。
　以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明する。実施例において「部」はすべて重量部を示す。
［実施例１］
　・分散液の作製
　以下に示す成分を配合し、プロペラ撹拌機にて室温で１時間撹拌した。
　　　　　成　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　量
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（重量部（以下、部という））
　　　活性炭　　　　　　　　　　　　　　　　　　  １０．０
（平均粒径；３５μｍ、平均細孔直径；３．４ｎｍ）
ポリビニルピロリドン　　　　　　　　　　　　　　　７．２２
（粘度平均分子量；５万）
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ８２．７８
　ついで、得られた混合物に対し、０．５ｍｍ径ジルコニアビーズ１５０ｇをペイントシェーカー用ポットに入れ、３時間振とうを行った。
　この分散液に含まれている粗大粒子を除去処理し、全粒子の９０％以上の分散粒子径が５００ｎｍ以下、固形分濃度が１０重量％となるように調整して「分散液1」とした。
・インク化
　次に、以下の配合でプロペラ撹拌機にて室温で３０分間攪拌し、インクを得た。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液１（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６８．０３
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ２６．９７
　得られたインクは、平均分散粒子径が２７４ｎｍ、粘度が２．５ｍＰａ・ｓ、ｐＨ５．１であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、経時安定性、筆記性、定着性、耐水性を以下の方法にしたがって試験し、評価した。その結果を表１に示す。
（イ）経時安定性試験
　インクをポリ瓶に入れ、２５℃の恒温室内に１か月間静置したのち、色材の分離、水浮きおよび沈降の有無を確認した。色材の分離、水浮きおよび沈降が少しでも生じた状態を異常と評価した。
　表１中で、異常なしの場合を○、異常が見られたが、スプーンで軽く撹拌することで異常なしと同様の程度まで分離、水浮き、および沈降が改善したものを△、異常が見られ、スプーンで軽く撹拌を行っても異常なしと同様の程度まで分離、水浮き、および沈降が改善しなかったものを×とした。
（ロ）筆記性試験
　ペン先にポリウレタン樹脂結着PET樹脂繊維束から成る先端を略半球状とした繊維束芯（直径１２ｍｍ）を用いた中綿式マーカーペンにインクを充填し、乾燥した手の甲の皮膚および鶏の骨に筆記を行い、ペン芯部からのインクの吐出可否、描線の視認性可否、および筆記後３０分経過後の再筆記の可否について調査した。
　インク充填直後の吐出が可能であり、描線を明確に視認でき、３０分経過後も再筆記が可能であった場合を表１中で〇、これらのうちいずれか一つでも不可であったものを×とした。
（ハ）定着性/乾燥性試験
　上記（ロ）筆記性試験で用いたマーカーペンにインクを充填し、乾いた手の甲の皮膚に筆記し、乾いた不織布で筆記部を３回擦り、インクの伸展の有無および不織布へのインクの転写の有無を調査した。
　インクの伸展がなく、かつ不織布への転写がない場合を表１中で〇、これらのうちをいずれか一つでも満たさない場合を×とした。
（ニ）耐水性試験
　上記（ロ）筆記性試験で用いたマーカーペンにインクを充填し、乾いた手の甲の皮膚に筆記して、１０分後水道水の流水で筆記部を１分間流し、筆記描線の視認性と滲みの有無を調査した。
　筆記描線を明確に視認でき、滲みや周辺への広がりが確認されなかった場合を表１中で〇、これらのうちをいずれか一つでも満たさない場合を×とした。
（ホ）発色試験
　（ニ）の試験において筆記を行った後の描線部を、目視で確認し、描線が判別できるか及び色調を確認した。
　黒ないし濃灰色で描線が良好に判別できるものを表１中で〇、判別できないものを×とした。
［実施例２］
　実施例１において、インク化時の組成を以下とした以外は、同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液１（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６８．０３
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １５．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １１．９７
　得られたインクは、平均分散粒子径が３１３ｎｍ、粘度が４．３ｍＰａ・ｓ、ｐＨ４．９であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例３]
　実施例１において、インク化時の組成を以下とした以外は、同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液１（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ７５．８３
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
炭酸ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ０．００６４
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １９．１６
　得られたインクは、平均分散粒子径が３５２ｎｍ、粘度が２．８ｍＰａ・ｓ、ｐＨ６．１であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例４]
　実施例１において、インク化時の組成を以下とした以外は、同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液１（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ７５．８３
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １５．０
炭酸ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ０．００６４
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　４．１６
　得られたインクは、平均分散粒子径が３００ｎｍ、粘度が５．１ｍＰａ・ｓ、ｐＨ６．２であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例５]
　実施例１において、分散液の配合を以下とし、その他は実施例１と同様の方法により分散液を作製した。得られた分散液を「分散液２」とした。
　成　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　量
　　　活性炭　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ９．０
（平均粒径；３５μｍ、平均細孔直径；３．４ｎｍ）
ポリビニルピロリドン　　　　　　　　　　　　　　　６．３
（粘度平均分子量；２．５万）
水酸化ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　０．１２９
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ８４．５７１
　得られた分散液２を用いて、インク化時の配合を以下とした以外は、実施例１と同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液２（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６２．５
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 ２５．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １２．５
　得られたインクは、平均分散粒子径が２９０ｎｍ、粘度が６．１ｍＰａ・ｓ、ｐＨ８．９であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例６]
　実施例５において、インク化時の組成を以下とした以外は、同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液２（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６２．５
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 ２０．０
エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １２．５
　得られたインクは、平均分散粒子径が２７０ｎｍ、粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨ８．７であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例８]
　実施例１において、分散液の配合を以下とし、その他は実施例１と同様の方法により分散液を作製した。得られた分散液を「分散液３」とした。
　成　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　量
　　　活性炭　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ９．０
（平均粒径；３５μｍ、平均細孔直径；３．４ｎｍ）
ポリビニルピロリドン　　　　　　　　　　　　　　　６．３
（粘度平均分子量；４万）
水酸化ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　０．１２９
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ８４．５７１
　得られた分散液３を用いて、インク化時の配合を以下とした以外は、実施例１と同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液２（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６２．５
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 ２５．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １２．５
　得られたインクは、平均分散粒子径が３４６ｎｍ、粘度が７．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨ９．２であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
[実施例９]
　実施例５において、インク化時の組成を以下とした以外は、同様にして、インクを作製した。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液２（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ６２．５
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 ２０．０
エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　５．０
ポリビニルピロリドン　　　　　　　　　　　　　　　２．０
（粘度平均分子量；２．５万）
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 １０．５
　得られたインクは、平均分散粒子径が３０７ｎｍ、粘度が７．６ｍＰａ・ｓ、ｐＨ８．０であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。
［比較例１］
　・分散液の作製
　以下に示す成分を配合し、プロペラ撹拌機にて室温で１時間撹拌した。
　　　　　成　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　量（部）
　ベンガラ　　　　　　　　　　　　　　　　　　  １０．０
ポリビニルピロリドン　　　　　　　　　　　　　　　８．５
（粘度平均分子量：４万）
炭酸ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．１
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ８１．４
　ついで、得られた混合物に対し、０．７ｍｍ径ガラスビーズ１５０ｇをペイントシェーカー用ポットに入れ、３時間振とうを行った。
　この分散液に含まれている粗大粒子を除去処理し、全粒子の９０％以上の分散粒子径が５００ｎｍ以下、固形分濃度が１０重量％となるように調整して「分散液３」とした。
・インク化
　次に、以下の配合でプロペラ撹拌機にて室温で３０分間攪拌し、インクを得た。
成 分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 量（部）
分散液３（固形分１０％）　　　　　　　　　　　　 ５０．０
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　 １０．０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ３０．０
　得られたインクは、平均分散粒子径が４５２ｎｍ、粘度が５．５ｍＰａ・ｓ、ｐＨ８．２であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に試験を行い、評価した。その結果を表１に示す。
[比較例２]
　比較例１においてベンガラを黒色酸化鉄とした以外は同様にして、インクを作製した。得られたインクは、平均分散粒子径が１１３０ｎｍ、粘度が５．４ｍＰａ・ｓ、ｐＨ９．１であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に試験を行い、評価した。その結果を表１に示す。
［比較例３］
　比較例１においてベンガラを水溶性黒色染料とした以外は同様にして、インクを作製した。得られたインクは、粘度が４．２ｍＰａ・ｓ、ｐＨ７．１であった。また、得られたインクは、外観上均一な黒色を示していた。さらに、上記インクについて、実施例１と同様に試験を行い、評価した。その結果を表１に示す。
表１
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[性能評価試験　人体表皮への筆記]
　ついで、さらに詳細な性能を確認するため、実施例５で得られたインク及び実施例５で得られたインクを遠心分離機を用いて分級し、粗大粒子を除去したインク（「実施例７」とする）を以下のとおり充填したペンを用いて下記（A）及び（B）の方法により人体に筆記する際の性能評価試験を行った。
　実施例５で得られたインクを、ペン先にポリウレタン樹脂結着PET樹脂繊維束から成る先端を略半球状とした繊維束芯（直径１２ｍｍ）を用いた中綿式マーカーペンに充填し、「ペンa」とした。次に、実施例５で得られたインクを、繊維束芯の直径が９ｍｍである以外はペンａと同様のマーカーペンに充填し、「ペンｂ」とした。同様にして、実施例５で得られたインクに代えて実施例７で得られたインクを充填した以外はペンａと同様のペンを「ペンｃ」とし、実施例５で得られたインクに代えて実施例７で得られたインクを充填した以外はペンｂと同様のペンを「ペンｄ」とした。
（試験方法）
（A）口腔内への筆記試験
　上記ペンa～ｄを用いて、成人男性の口腔内の下記箇所に以下の方法で筆記を行い、各性能を評価した。
　　（１）歯肉：上あごの前歯２本付近から歯茎付け根にかけて、長さ５ｃｍ程度の曲線を筆記
　　（２）頬粘膜：右頬内側に、長さ３ｃｍ程度の直線を３本筆記
　　（３）舌：舌上面中央に、長さ３ｃｍ程度の直線を３本筆記
　上記筆記後、筆記部を確認した。また、筆記後５分後に、水で湿らせたガーゼで３回過し、消去性を確認した。
（B）皮膚表面への筆記試験
　上記ペンa～ｄを用いて、成人女性の左右の前腕内側の皮膚表面に、以下のそれぞれの方法で筆記を行い、各性能を評価した。
　（１）筆記部が乾いた状態で、長さ５ｃｍ程度の直線と、数字を筆記
　（２）筆記部が水で濡れた状態で、長さ５ｃｍ程度の直線と、数字を筆記
　上記筆記後、筆記部を確認した。また、右腕については、筆記後５分後、筆記部を水道水による流水に１分間さらし、色落ちやにじみを確認した。左腕については、筆記後５分後、水で湿らせたガーゼで３回擦過し、消去性を確認した。
（試験結果）
（A）口腔内への筆記試験の結果
　それぞれの筆記部を、図１～図１２に示す。
　いずれのペンを用いた、いずれの箇所への筆記においても、下記の良好な結果を得た。
　・筆記性、吐出性：どの部位に対してもインクの吐出不良や詰まり等の書きにくさがなく、滑らずに筆記を行うことができた。
　・定着性：粘膜や唾液をまとった部位においてもインクが定着し、流動せずに筆記箇所に留まり続けた。
　・発色性：筆記した箇所を明確に視認することができた。
　・耐水性、乾燥性：唾液によってもにじみ、かすれが発生することがなく、筆記した箇所をはっきりと視認することができた。
　・消去性：滲んだり広がったりすることなくインクが消え、色素の沈着等もなく跡が残らなかった。
（B）皮膚表面への筆記試験の結果
　それぞれの筆記部を、図１３、図１４に示す。なお、図１３において、右に書かれた数字が「１０７－１２」である直線がペンa、「１０７－９」である直線がペンb、「１０９－１２」である直線がペンc、「１０９－９」である直線がペンdにより筆記されたものである。なお、図１３中の数字は、それぞれ対応するペンを用いて筆記を行ったものである。また、図１４において、数字の左側に筆記された直線が濡れた状態の皮膚に筆記された直線である。
　いずれのペンを用いた筆記においても、（１）、（２）の筆記ともに、下記の良好な結果を得た。
　・筆記性、吐出性：直線の筆記、数字の筆記ともに、インクの吐出不良や詰まり等の書きにくさがなく、滑らずに筆記を行うことができた。
　・定着性：湿った場合であってもインクが定着し、流動せずに筆記箇所に留まり続けた。
　・発色性：筆記した箇所を明確に視認することができた。
　・耐水性、乾燥性：流水によってもにじみ、かすれが発生することがなく、筆記した箇所をはっきりと視認することができた。
　・消去性：滲んだり広がったりすることなくインクが消え、色素の沈着等もなく跡が残らなかった。 
[性能評価試験　ラットへの筆記]
（試験方法）
　さらに、上記ペンaに、JIS/ISO規格（JIS T 0806-1/ISO 11137-1及びJIS T 0806-2/ISO 11137-2）に則り以下の条件でγ線照射処理を行ったあと、当該ペンaを用いて実験用ラット（雄性SDラット、体重292g-346g,「日本エスエルシー社製」）の下記箇所に以下の方法で筆記を行い、筆記性の確認と筆記部の経時観察を行った。　
・γ線照射処理：
　　放射性核種：Co60
　　照射施設：日本照射サービス株式会社 東海センター内　
　　照射容器：トートボックス(78×50×150cm)
　　照射装置：(型式)JS10000HD, IR-199、(製造元)MDS Nordion
　　　設定目標吸収線量：50kGy　(実測値54.0kGy～67.6kGy)
　　　照射時間：26,000秒
・筆記箇所：
　腹部皮膚、頭蓋骨、大腿筋、舌、頬粘膜
・筆記方法：
　腹部皮膚については全身麻酔下で腹部の毛を刈り、外皮に幅１ｃｍ、長さ２ｃｍ程度の楕円を筆記した。筆記位置の確認のため、青色顔料分散液（御国色素製、「SAブルー5636」）を用いて筆記部周囲に点状の入れ墨を施した。頭蓋骨、大腿筋については全身麻酔下で各箇所を切開し、腹部皮膚と同様にマーカーペンを用いて各箇所に幅１ｃｍ、長さ２ｃｍ程度の楕円を筆記し、大腿筋については点状の入れ墨を施し、縫合した。舌、頬粘膜については全身麻酔下で開口し、直径5mm程度の円および点状の入れ墨を施した。また、比較例として、塩化メチルロザリニン０．２％水溶液（本草製薬株式会社製、「ホンゾウ」）をインクとして充填したサージカルペン（ミズホ株式会社製、「田島式マークペン（皮膚ペン）」、（以下「ペンe」とする））を用いて筆記を行い、発色性を比較した。
・経時観察：
　筆記したラットを１４日間、２５℃で飼育し、７日目、１４日目の筆記部の状態を次のとおり確認した。腹部皮膚については、７日目に外皮の状態を確認したところ、インクが消失していたので、全身麻酔下で外皮を切除し、内皮への沈着の程度を確認した。頭蓋骨、大腿筋については、全身麻酔下で各箇所を再度切開し、目視確認したのちに縫合した。舌、頬粘膜については全身麻酔下で開口して目視確認した。
（試験結果）
　それぞれの筆記部を、図１５～図２０に示す。なお、図１５において、図中の２つの楕円のうち下がペンaによる筆記部、上がペンeによる筆記部、それぞれの周囲の点が青色顔料分散液を用いた位置確認の入れ墨である。また、図１６において、図中下の楕円がペンaによる筆記部、上の楕円がペンeによる筆記部である。図１７においては、図中左側がペンaにより筆記した大腿筋、右側がペンeにより筆記した大腿筋である。図１８においても、図１５と同様の箇所にそれぞれペンa、ペンeを用いて筆記を行っているが、下記のとおり双方消失している。ペンaによる筆記は、いずれの箇所への筆記においても、下記の良好な結果を得た。
　・筆記性、吐出性：インクの吐出不良や詰まり等の書きにくさがなく、滑らずに筆記を行うことができた。 
　・定着性：血などで湿った場合であってもインクが定着し、流動せずに筆記箇所に留まり続けた。
　・発色性：筆記した箇所を明確に視認することができた。ペンeと同等以上に視認できることが確認された。（図１５、図１６、図１７）
　・耐水性、乾燥性：血、体液によってもにじみ、かすれが発生することがなく、筆記した箇所をはっきりと視認することができた。
　・消去性（経時確認）： 腹部皮膚については７日経過時点で外皮インクの消失が確認でき（図１８）、筆記された外皮直下の内皮を確認したが色の沈着等もみられなかった（図１９）。大腿筋については１４日経過時点でほとんどのインクの消失が確認できた（図２０）。舌、頬粘膜については判別ができなかった。頭蓋骨については、１４日経過の時点で一部インクが残存していることが確認された。
[性能評価試験　γ線照射前後の物性比較・経時評価試験]
　次いで、実施例５、実施例６と同様にしてインクを再度作製し、得られたインクをそれぞれ実施例５－２、実施例６－２として平均分散粒子径、粘度、ｐＨを測定した。
　その後、それぞれのインクをポリ容器に入れ、ラットへの筆記試験と同様の設備、条件でγ線照射処理を行い、粘度、平均分散粒子径、pHを再度測定した。
　また、長期保管における物性の変質の有無を確認するため、経時評価試験としてγ線処理前、処理後のインクを、それぞれ２５℃、５０℃の恒温室で保管し、３０日、６０日、９０日経過後の平均分散粒子径、粘度、ｐHを測定した。その結果を、表２に示す。なお、表２中において「変化率」とは照射前、照射後のそれぞれの条件における保管前（０日経過時点）の物性値を１００％として、その数値からの減少を－％、上昇を＋％で示したものである。
表２
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　
[経時筆記試験]
　実施例５で得られたインクについて、つぎの方法で経時筆記試験を行った。まず、実施例５で得られたインクを、上記（ロ）筆記性試験で用いたものと同様のマーカーペンに充填しペンを作製した。ペンは複数作製し、A、B、C、D、E、Fの６つの集団に等分した。集団A、B、Cのペンは２５℃の恒温室、集団D、E、Fのペンは５０℃の恒温室に、集団ごとに以下の向きで静置した。
　・集団A及びD：上向き（ペン先を天に向かせて、ペンを水平面に対して垂直に静置）
　・集団B及びE：下向き（ペン先を地に向かせて、ペンを水平面に対して垂直に静置）
　・集団C及びF：横向き（ペンが水平になるように静置）
　静置後３０日、６０日及び９０日経過時に、それぞれのペンを用いて普通紙に筆記距離が６０ｃｍになるように手動で線を筆記した。A～Fの各集団のうち、半数は直線で筆記し、残りは曲線で筆記した。直線の筆記では、１０秒あたり１５ｃｍの速度で筆記し、曲線の筆記では、１０秒あたり６０ｃｍの速度で筆記した。
　筆記した線について、かすれ、色の薄まりの発生を目視で確認した。かすれ、色の薄まりがひどく、実用に問題があるほどに線の視認性が低下しているものを×、かすれ、色の薄まりは多少あるが視認性の低下が実用に問題がない程度であるものを△、かすれ、色の薄まりがほとんど確認されず線をはっきりと視認できたものを○とした。
　実施例５と同様にして、実施例８及び実施例９についても経時筆記試験を行った。なお、実施例９については静置後９０日経過時の確認は行っていない。
それぞれの結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以上の実施例及び比較例、並びに効果確認の試験結果から、色材として炭素材料を用い、所定の水溶性高分子を含有させた本発明のインクは、サージカルインクとして優れた特性を有していることがわかる。
　加えて、実施例５で得られたインクに対する人体表皮及びラットを用いた性能評価試験の結果並びに図１～図２０として示した筆記部の状態からは、血や唾液、水などの液体で濡れた生体においても本発明のインクが良好に筆記でき、筆記部が明確に視認できる優れたサージカルインクであることが示された。また、ラットを用いた性能評価試験では、γ線照射処理後であってもサージカルインクとして優れた性能を発揮すること、外観上の理由から消去性が求められる皮膚表皮においては良好な消去性を有していることが確認されたほか、従来よりサージカルインクとして広く用いられてきた塩化メチルロザリニンと比較しても遜色ない発色性、筆記性を発現していることが確認された。
　さらに、表２に示したγ線照射前と照射後の物性比較からは、γ線照射処理を行った後においても、本発明のインクがサージカルインクとして好適な物性を維持していることが示された。
　また、同じく表２に示した経時評価の結果からは、実施例５－２のインクについては、γ線照射処理の有無を問わず、２５℃での保管では９０日経過後も平均分散粒子径、粘度、ｐHの値がすべて前記の最も好ましい範囲内であることが確認された。また、５０℃での保管においても、９０日経過後の平均分散粒子径、粘度、ｐHの値がすべて前記の好ましい範囲内であることが確認された。
　実施例６―２のインクについては、γ線照射処理の有無を問わず、２５℃、５０℃の保管の双方で９０日経過後も平均分散粒子径、粘度、ｐHの値がすべて前記の最も好ましい範囲内であることが確認された。
　したがって、ペンに充填されて長期保管された場合であっても、本発明のインクはサージカルインクとして好適に使用することができることが示された。
　また、実施例５、実施例８及び実施例９で得られたインクに対する経時筆記試験では、本発明のインクが、ペンに充填されて長期保管された場合であっても２５℃での保管ではいずれの向きでも良好な筆記性を維持できることが示された。また、実施例５から粘度を高くした実施例８及び実施例９のインクについては、筆記性が悪化しやすい下向きの状態で、かつ５０℃で保管した場合であっても、長期間にわたり実用に足る筆記性を維持できることが示された。
　なお、実施例１、２、３、４、６、８及び９で得られたインクは、表１に示す評価結果が実施例５と同様であり、またインクの筆記性、定着性に大きく影響すると考えられる平均分散粒子径、粘度の値について実施例５と大きな差はなく、かつインクの性能に大きく寄与していると推測される活性炭、ポリビニルピロリドンを同じく含有した、実施例５と類似の組成である。よって、実施例１、２、３、４、８及び９で得られたインクについても、人体表皮及びラットに対する性能評価試験、並びにγ線照射前後の物性測定・経時評価試験において、実施例５及び実施例５－２で得られたインクと同様の良好な結果が得られ、手術用途として好適に用いられることが当然に予見される。同様に、実施例６で得られたインクについても、人体表皮及びラットに対する性能評価試験において、実施例５で得られたインクと同様の良好な結果が得られ、手術用途として好適に用いられることが当然に予見される。
　本発明により、体内摂取可能な成分のみで、サージカルインクとして必要な要求特性を満たし、さらにサージカルペンでの筆記においても好適に用いることができる優れたインク、これを用いた筆記方法並びにサージカルマーカー用インキの製造方法を提供することができる。また、化粧品、衛生商品、食品、玩具、幼児用生活用品、医薬品等への筆記、加飾、印刷などにも好適に使用でき、様々な目的で本発明のインクを用いることができる。

Claims (12)

  1. 　少なくとも色材、分散媒、及び粘度平均分子量が１，０００～２２０，０００の水溶性高分子を含むインクであって、前記色材が炭素材料であり、インクのｐHが４．０～１１．０であり、前記水溶性高分子の含有量が色材１００重量部に対して２０～２００重量部であり、前記分散媒としてインクを構成する液体の５０重量％以上の水を含むことを特徴とするサージカルインク。
  2. 　前記炭素材料が活性炭である請求項１に記載のインク。
  3. 　水溶性有機溶剤をインク液中に５重量％から３０重量％含む請求項１～２のいずれかに記載のインク。
  4. 　前記水溶性有機溶剤がエタノール、イソプロパノール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンのうち1種類以上を含む請求項３に記載のインク。
  5. 　前記炭素材料の平均分散粒子径が５０ｎｍ～１μｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のインク。
  6. 　炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムのうち１種以上をインク液中に０．０１～１．００重量％含む請求項１～５のいずれかに記載のインク。
  7. 　サージカルペン用インクである請求項１～６のいずれかに記載のインク。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載のインクからなる化粧品用インク。
  9. 　請求項１～７のいずれかに記載のインクからなる可食体用インク。
  10. 　インク全重量に対して０．０１～１．００重量％の塩基性物質を添加することを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のインクの製造方法。
  11. 　前記塩基性物質が炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムのうち１種以上を含む請求項１０に記載の製造方法。
  12. 　前記塩基性物質が水酸化ナトリウムである請求項１１に記載の製造方法。
     
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