(57)【要約】【課題】人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有し、手技練習をするのに好適に使用することができる臓器モデル、該臓器モデルに好適に使用することができる臓器モデル用成形材料およびその製造方法を提供すること。【解決手段】平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールからなる水性ゲルおよびシリカ粒子を含有することを特徴とする臓器モデル用成形材料、平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含むポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することを特徴とする臓器モデル用成形材料の製造方法、ならびに前記臓器モデル用成形材料からなる臓器モデル。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールからなる水性ゲルおよびシリカ粒子を含有することを特徴とする臓器モデル用成形材料。
【請求項２】
ポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含むポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却した後、形成された水性ゲルを解凍してなる請求項１に記載の臓器モデル用成形材料。
【請求項３】
シリカ粒子の量がポリビニルアルコール１００重量部あたり０．０１〜５０重量部である請求項１または２に記載の臓器モデル用成形材料。
【請求項４】
その一方表面に樹脂シートが積層されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の臓器モデル用成形材料。
【請求項５】
樹脂シートがポリビニルアルコールシートである請求項４に記載の臓器モデル用成形材料。
【請求項６】
平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含むポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することを特徴とする臓器モデル用成形材料の製造方法。
【請求項７】
形成された水性ゲルを解凍した後、該水性ゲルの温度を３５〜８０℃に調整する請求項６に記載の臓器モデル用成形材料の製造方法。
【請求項８】
ポリビニルアルコール水溶液におけるポリビニルアルコール濃度が１〜４０重量％である請求項６または７に記載の臓器モデル用成形材料の製造方法。
【請求項９】
シリカ粒子の量がポリビニルアルコール１００重量部あたり０．０１〜５０重量部である請求項６〜８のいずれかに記載の臓器モデル用成形材料の製造方法。
【請求項１０】
ポリビニルアルコール水溶液上に樹脂シートを載せるかまたは樹脂シート上にポリビニルアルコール水溶液を載せ、得られたポリビニルアルコール水溶液と樹脂シートとが積層されたシートを−１０℃以下の温度に冷却する請求項６〜９のいずれかに記載の臓器モデル成形材料の製造方法。
【請求項１１】
樹脂シートがポリビニルアルコールシートである請求項１０に記載の臓器モデル成形材料の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の臓器モデル用成形材料からなる臓器モデル。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれかに記載の臓器モデル用成形材料からなる表面層を有することを特徴とする臓器モデル。
【請求項１４】
表面層を有し、その内部が空洞である請求項１３に記載の臓器モデル。
【請求項１５】
内部が空洞であるバルーンの外表面に表面層が形成されてなる請求項１４に記載の臓器モデル。
【請求項１６】
その内部の空洞部分に液体またはゲルが充填されてなる請求項１４または１５に記載の臓器モデル。
【請求項１７】
内部が空洞であるバルーン内に、内部が空洞である他のバルーンが挿入され、その外側のバルーンと内側のバルーンとの間隙に液体またはゲルが充填され、外側のバルーンの外表面に表面層が形成されてなる請求項１４〜１６のいずれかに記載の臓器モデル。
【請求項１８】
臓器に対応した形状を有する基体上に、表面層が形成されてなる請求項１３に記載の臓器モデル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臓器モデルに関する。さらに詳しくは、例えば、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習、内視鏡による手技練習などの際に好適に使用することができる臓器モデルならびに該臓器モデルに好適に使用することができる臓器モデル用成形材料およびその製造方法に関する。本発明の臓器モデルは、さらに、手術用メス、手術用ナイフ、レーザーメスなどの手術用切除具の切れ味を確認するときにも好適に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
外科医による手術のなかでも手術用メスなどを用いた心臓などの臓器の執刀は、その執刀によって切開したときの深さが深すぎるとそれが致命傷となることから、生死を分かつ慎重で熟練した技術が要求される作業である。したがって、外科医には、高度の熟練した執刀技術が要求されることから、従来、ブタなどの動物の内部臓器を用いて手技練習が行われている。
【０００３】
しかし、動物の内部臓器を用いた手技練習では、その内部臓器に鮮度が要求され、手技操作を誤り、練習している者が負傷したとき、その傷口から動物の内部臓器に含まれている病原菌などが感染するおそれがあるとともに、手技練習をする際に使用される器具などの衛生管理や、使用済みの内部臓器の廃棄に多大なコストが必要となる。さらに、手技練習用の動物の内部臓器は、医学生、研修医、開業医などに幅広く普及していないのが現状である。
【０００４】
したがって、医師などの手技練習には、その技術向上のため、生体の臓器に類似させた人工臓器モデルが使用されている。従来、人工臓器モデルとして、例えば、シリコーン、ウレタンエラストマー、スチレンエラストマーなどで製造されたモデル主体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、これらの材料からなる臓器モデルは、その素材が撥水性を有するため、人体のような親水性がなく、しかも切開をしたときに切開部が閉じて広がらず、人体の切削感や感触とはかなり異なることから、医師などが手技練習をするのに適しているとはいえない。
【０００６】
また、生体軟組織の模型として、２種類のポリビニルアルコールを溶解させた溶液を生体軟組織の鋳型に注入した後、冷却させることによってゲル化させ、得られた水性ゲル組成物を鋳型から取り出すことによって得られる模型が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、この生体軟組織の模型には、その製造段階で、原料として２種類のポリビニルアルコールを必要とするため、その組成の調整が煩雑であり、しかも溶媒として毒性の強いジメチルスルホキシドを必要とするため、ジメチルスルホキシドの除去のためのエタノール置換および水置換という煩雑な操作を必要とするという欠点がある。また、この生体軟組織の模型からジメチルスルホキシドを完全に除去することが困難なため、その生体軟組織の模型を用いた場合、人体に対する悪影響が懸念される。さらに、この生体軟組織の模型には、弾性がほとんどないため、生体臓器が有する弾性を有しておらず、その表面がべとつくとともに含水率が高いため、生体臓器とはかなり相違する切削感や表面状態を有し、汚れが付着したり、乾燥したときに水分を補給すると大きく膨潤するという欠点がある。
【０００８】
したがって、近年、医師、医学系大学、外科系病院などから、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有し、手技練習をするのに好適に使用することができる臓器モデルの開発が切に望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８-２４１９８８号公報
【特許文献２】特開２００７-３１６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有し、手技練習をするのに好適に使用することができる臓器モデル、該臓器モデルに好適に使用することができる臓器モデル用成形材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、
（１）平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールからなる水性ゲルおよびシリカ粒子を含有することを特徴とする臓器モデル用成形材料、
（２）平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含有するポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することを特徴とする臓器モデル用成形材料の製造方法、
（３）前記（１）に記載の臓器モデル用成形材料からなる臓器モデル、ならびに
（４）前記（１）に記載の臓器モデル用成形材料からなる表面層を有する臓器モデル
に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の臓器モデル用成形材料は、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有するので、例えば、手技練習をする際に使用される臓器モデルなどに好適に使用することができる。
【００１３】
本発明の臓器モデル用成形材料の製造方法によれば、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有する臓器モデル用成形材料を製造することができる。
【００１４】
本発明の臓器モデルは、少なくともその表面が前記臓器モデル用成形材料で構成されているので、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有することから、例えば、手技練習をする際に使用される臓器モデルとして好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例２６で得られた人体の肝臓の形態に近似した臓器モデルの図面代用写真である。
【図２】実施例２７で得られた人体の小腸の形態に近似した臓器モデルの図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、前記した従来の臓器モデルが抱えている技術的課題に着目して鋭意研究を重ねたところ、臓器モデルを構成する材料として、平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールからなる水性ゲルおよびシリカ粒子を含む材料からなる表面層を有する臓器モデルは、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有し、医師などが手技練習をするのに好適に使用することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１７】
本発明の臓器モデル用成形材料は、臓器モデルの表面層を形成するものであってもよく、あるいは臓器モデル全体を構成するものであってもよい。なお、本発明の臓器モデル用成形材料が臓器モデルの表面層を形成する場合、本発明の臓器モデル用成形材料は、臓器モデル用表面材料として用いられる。
【００１８】
本発明の臓器モデル用成形材料は、平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールからなる水性ゲルおよびシリカ粒子を含有する。
【００１９】
本発明の臓器モデル用成形材料は、例えば、平均重合度が３００〜３５００であり、ケン化度が９０モル％以上であるポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含むポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することによって容易に製造することができる。
【００２０】
ポリビニルアルコールの粘度法で求められる平均重合度は、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度を高める観点から、好ましくは３００以上、より好ましくは５００以上、さらに好ましくは１０００以上であり、ヒトの臓器に近似した適度な弾性を付与する観点から、好ましくは３５００以下、より好ましくは３０００以下、さらに好ましくは２５００以下である。
【００２１】
また、ポリビニルアルコールのケン化度は、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度および弾性率を高める観点から、好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル％以上、さらに好ましくは９８モル％以上である。ポリビニルアルコールのケン化度の上限値には限定がなく、高ければ高いほど好ましく、完全ケン化のポリビニルアルコールがさらに好ましい。
【００２２】
ポリビニルアルコールは、通常、水溶液として用いることができる。ポリビニルアルコールを水に溶解させるとき、ポリビニルアルコールの溶解性を高める観点から、ポリビニルアルコールまたは水を加温しておくことが好ましい。ポリビニルアルコール水溶液におけるポリビニルアルコールの濃度は、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度を高める観点から、好ましくは１重量％以上、より好ましくは３重量％以上、さらに好ましくは５重量％以上であり、ポリビニルアルコールを水に十分に溶解させるとともに成形性を向上させる観点から、好ましくは４０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下、さらに好ましくは２０重量％以下である。
【００２３】
本発明の臓器モデル用成形材料は、シリカ粒子を含有する。本発明の臓器モデル用成形材料は、このようにシリカ粒子を含有することから、従来のように人体に有害なジメチルスルホキシドなどの有機溶媒を使用したり、ポリビニルアルコール水溶液の冷解凍を何度も繰り返したりしなくても、人体のような親水性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、しかも生体臓器と同様の切削感や感触を有する臓器モデル用成形材料を得ることができる。
【００２４】
シリカ粒子の粒子径は、ポリビニルアルコールにおける分散安定性および本発明の臓器モデル用成形材料の平滑性を向上させる観点から、３〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２５】
シリカ粒子の量は、ポリビニルアルコール１００重量部あたり、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度および弾性を高め、水ぬれ性を向上させる観点から、好ましくは０．０１重量部以上、より好ましくは０．０５重量部以上、さらに好ましくは０．１重量部以上であり、本発明の臓器モデル用成形材料が硬くなるのを防止する観点から、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは３０重量部以下、さらに好ましくは２０重量部以下である。シリカ粒子は、通常、ポリビニルアルコールまたはその水溶液と混合することができる。
【００２６】
シリカ粒子は、例えば、コロイダルシリカとして用いることが好ましい。コロイダルシリカにおけるシリカ粒子の含有量は、ポリビニルアルコールにおける分散安定性および本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度を高める観点から、３〜４０重量％程度であることが好ましい。コロイダルシリカは、例えば、日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックス（登録商標）などとして商業的に容易に入手することができる。
【００２７】
また、ポリビニルアルコール水溶液には、表面層の乾燥を防止する観点から、多糖類を添加することが好ましい。
【００２８】
多糖類としては、例えば、キチン、脱アセチル化キチン、キトサン、キトサンアセテート、キトサンマレエート、キトサングリコネート、キトサンソルベート、キトサンホルメート、キトサンサリチレート、キトサンプロピオネート、キトサンラクテート、キトサンイタコネート、キトサンナイアシネート、キトサンガラート、キトサングルタメート、カルボキシメチルキトサン、アルキルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、デンプン、コラーゲン、アルギネート、ヒアルロン酸、ヘパリンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのなかでは、本発明の臓器モデル用成形材料の乾燥を防止する観点から、キトサンおよびその誘導体が好ましく、キトサンがより好ましい。
【００２９】
キトサンは、例えば、エビ、カニ、イカなどの甲殻類に由来のキチンを脱アセチル化させたものなどが挙げられる。キトサンは、市場において容易に入手することができる。キトサンは、通常、粉末の形態で使用することができる。キトサンの分子量は、特に限定されないが、通常、好ましくは１００００〜２０００００、より好ましくは１００００〜４００００である。
【００３０】
多糖類の量は、その種類などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、ポリビニルアルコール１００重量部あたり、本発明の臓器モデル用成形材料の乾燥を防止する観点から、好ましくは０．３重量部以上、より好ましくは０．５重量部以上、さらに好ましくは１重量部以上であり、本発明の臓器モデル用成形材料が適度な弾性を有するようにする観点から、好ましくは３００重量部以下、より好ましくは２５０重量部以下、さらに好ましくは２００重量部以下である。
【００３１】
多糖類は、分散性を高める観点から、通常、水溶液として用いることが好ましい。多糖類水溶液は、例えば、酢酸、塩酸、乳酸などの酸の水溶液に濃度が０．５〜１０重量％程度となるように溶解させることによって得ることができる。なお、この水溶液は、必要により、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基性物質で中性〜塩基性に調整してもよい。
【００３２】
なお、ポリビニルアルコール水溶液には、本発明の目的を阻害しない範囲内で、例えば、顔料、染料などの着色剤、香料、酸化防止剤、防黴剤、抗菌剤などの添加剤を適量で添加してもよい。これらの添加剤は、通常、ポリビニルアルコールの水溶液に添加することができる。本発明の臓器モデルを、例えば、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習用の臓器モデルとして用いる場合、その臓器と近似させるために、ポリビニルアルコール水溶液は、所望の色に着色剤で着色されていることが好ましい。
【００３３】
次に、前記ポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することにより、臓器モデル用成形材料が得られる。
【００３４】
本発明の臓器モデル用成形材料からなる臓器モデルを製造する場合、例えば、臓器の形態に対応した内面形状を有する成形型内に前記ポリビニルアルコール水溶液を注入し、前記成形型内のポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することにより、臓器モデル用成形材料を製造することができる。
【００３５】
また、本発明の臓器モデル用成形材料をシート状で製造する場合、例えば、ポリビニルアルコール水溶液を容器などに所定の深さとなるように注入してシート状にした後、−１０℃以下の温度に冷却する。なお、容器は、樹脂製容器、金属製容器などのいずれであってもよい。容器の底面が平坦であってもよく、所望の臓器モデルの形状に応じた内面形状を有するものであってもよい。平板状のシートを形成させる場合には、容器の底面が平坦であることが好ましい。
【００３６】
本発明の臓器モデル用成形材料は、機械的強度を高めたり、生体の臓器の表面状態に近似させるなどの観点から、シート状の臓器モデル用成形材料と樹脂シートとの積層体であってもよい。シート状の臓器モデル用成形材料と樹脂シートとの積層体は、例えば、ポリビニルアルコール水溶液上に樹脂シートを載せるかまたは樹脂シート上にポリビニルアルコール水溶液を載せ、得られたポリビニルアルコール水溶液と樹脂シートとが積層されたシートを−１０℃以下の温度に冷却することにより、容易に製造することができる。
【００３７】
ポリビニルアルコール水溶液上に樹脂シートを載せ、得られたポリビニルアルコール水溶液と樹脂シートとが積層された積層シートを−１０℃以下の温度に冷却する場合、例えば、ポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却する前に、このポリビニルアルコール水溶液を底面が平坦な容器に所望の深さとなるように入れ、その上面に樹脂シートを載置すればよい。また、樹脂シート上にポリビニルアルコール水溶液を載せ、得られたポリビニルアルコール水溶液と樹脂シートとが積層されたシートを−１０℃以下の温度に冷却する場合、例えば、ポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却する前に、樹脂シートを底面が平坦な容器に入れておき、その上面にポリビニルアルコール水溶液を所望の深さとなるように入れればよい。
【００３８】
樹脂シートとして、形成される水性ゲルとの密着性に優れているものを用いることが好ましい。好適な樹脂シートとしては、例えば、ポリビニルアルコールフイルム、塩化ビニル樹脂シート、ポリ塩化ビニリデンフイルム、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂からなる樹脂シート、ポリエステルフイルム、ポリウレタンフイルム、ナイロンフイルムなどのポリアミドフイルムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの樹脂シートのなかでは、ポリビニルアルコールフイルムは、形成される水性ゲルとの密着性に優れていることから好ましい。商業的に容易に入手しうるポリビニルアルコールフイルムとしては、例えば、日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）などの二軸延伸ポリビニルアルコールフイルムなどが挙げられる。
【００３９】
なお、前記樹脂シートは、孔が多数設けられているネット状の樹脂シートであってもよい。ネット状の樹脂シートとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロンなどの樹脂からなるネット状の樹脂シートが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ネット状の樹脂シートの目開きは、特に限定されないが、通常、０．１〜３ｍｍ程度であればよい。
【００４０】
樹脂シートの厚さは、その樹脂シートを構成している樹脂の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、０．０３〜２ｍｍ程度である。
【００４１】
ポリビニルアルコール水溶液を冷却するときの温度は、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度を高める観点から、−１０℃以下、より好ましくは−１５℃以下、さらに好ましくは−２０℃以下であり、本発明の臓器モデル用成形材料の製造効率を高める観点から、好ましくは−３５℃以上、より好ましくは−３０℃以上である。
【００４２】
ポリビニルアルコール水溶液を前記温度で冷却する時間は、本発明の臓器モデル用成形材料の機械的強度を高める観点およびその製造効率を高める観点から、好ましくは１〜１０時間程度、より好ましくは３〜８時間程度である。
【００４３】
ポリビニルアルコール水溶液を所望の温度で所望の時間冷却することによってポリビニルアルコール水溶液が凍結するが、そのときにポリビニルアルコール水溶液がゲル化するので、シリカ粒子を含有する水性ゲルが形成される。
【００４４】
次に、このようにして得られたシリカ粒子を含有する水性ゲルを解凍する。水性ゲルは、例えば、室温中に放置することによって自然解凍させてもよく、あるいは加熱することによって解凍させてもよいが、エネルギー効率を高める観点から、自然解凍が好ましい。水性ゲルを解凍させるときの温度は、特に限定されず、通常、室温〜４０℃程度であればよい。
【００４５】
解凍した水性ゲルは、必要により、加熱することができる。水性ゲルを加熱することにより、水性ゲルを構成している水性ゲル組織の均一化を図ることができる。水性ゲルの加熱は、例えば、乾燥室内で行なうことができる。水性ゲルの温度は、水性ゲル組織の均一化を図る観点から、好ましくは３５℃以上、より好ましくは４０℃以上であり、ゲル弾性の低下を抑制する観点から、好ましくは８０℃以下、より好ましくは７５℃以下、さらに好ましくは７０℃以下である。水性ゲルの温度を前記温度に調整する時間は、その温度によって異なるので一概には決定することができないが、通常、水性ゲル組織の均一化を図る観点から、０．５〜３時間程度であることが好ましい。水性ゲルの温度調整を行なった後は、水性ゲルを室温まで放冷すればよい。
【００４６】
以上の操作により、水性ゲルおよびシリカ粒子を含有する本発明の臓器モデル用成形材料が得られる。本発明の臓器モデル用成形材料は、そのままの状態で臓器モデル用成形材料として使用することができるが、必要により、所定の大きさとなるように裁断してもよい。本発明においては、臓器の形態に対応した内面形状を有する成形型内に前記ポリビニルアルコール水溶液を注入し、前記成形型内のポリビニルアルコール水溶液を−１０℃以下の温度に冷却し、形成された水性ゲルを解凍することにより、臓器モデル用成形材料を製造すると同時に、臓器モデルを製造してもよい。
【００４７】
ところで、従来の２種類のポリビニルアルコールを用い、溶媒としてジメチルスルホキシドと水を用いたゲルの製造方法では、ポリビニルアルコール水溶液の冷解凍の操作を複数回繰り返す必要がある。
【００４８】
これに対して、本発明では、原料として、シリカ粒子とポリビニルアルコールとが併用されているので、従来のようにポリビニルアルコール水溶液の冷解凍の操作を複数回繰り返さなくても、ポリビニルアルコール水溶液の冷解凍を１回行なうだけで効率よく良好な機械的強度を有する水性ゲルを得ることができる。なお、前記冷解凍の操作は、必要により、複数回繰り返してもよい。
【００４９】
本発明の臓器モデル用成形材料をシート状にするとき、そのシートの厚さは、その臓器モデルの種類や本発明の臓器モデル用成形材料からなるシートを切開するときに使用される刃物の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、刃物の切れ味の検査の操作性を高める観点から、好ましくは０.５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上であり、軽量化および経済性の観点から、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下である。
【００５０】
刃物としては、例えば、人体などの切開や切開縫合などの手術における手技練習、内視鏡による手技練習などの際に使用される手術用メス、手術用ナイフ、レーザーメスなどの手術用切除具などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００５１】
本発明の臓器モデルは、前記臓器モデル用成形材料からなるものであってもよく、前記臓器モデル用成形材料からなる表面層を有するものであってもよい。なお、表面層は、前記臓器モデル用成形材料のみで構成されていてもよく、前記臓器モデル用成形材料中に添加剤などが添加されたものであってもよく、あるいは前記臓器モデル用成形材料と樹脂シートや不織布などとの積層シートであってもよい。
【００５２】
本発明の臓器モデルは、軽量化を図るとともに実際の臓器に近似させる観点から、前記臓器モデル用成形材料からなる表面層を有し、その内部が空洞であることが好ましい。
【００５３】
前記臓器モデル用成形材料からなる表面層を有し、その内部が空洞である臓器モデルは、例えば、その内部が空洞であるバルーンの表面に前記臓器モデル用成形材料からなる表面層を形成させることによって製造することができるほか、シート状の臓器モデル用成形材料を湾曲させて筒状にし、そのシートの端部同士を接着することによって製造することができる。
【００５４】
前記バルーンは、臓器モデルの原型をなすものである。バルーンの大きさおよびその形状は、臓器の種類によって異なるので一概には決定することができないため、その臓器の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。
【００５５】
バルーンは、目的とする臓器の形状を有する臓器モデルを製造する観点から、容易に変形させることができる内部が空洞のバルーンであることが好ましい。バルーンとしては、例えば、容易に変形させることができる樹脂製のバルーン、天然ゴム、シリコーンゴムなどに代表されるゴム製のバルーンなどが挙げられる。これらのなかでは、例えば、天然ゴム、シリコーンゴムなどからなるゴム風船に代表されるゴム製のバルーンは、伸縮性を有することから好適に使用することができる。バルーンの厚さは、特に限定がなく、所望の臓器形状に形づくることができるとともに、容易にその形状を変形させることができる厚さであればよい。
【００５６】
バルーンの大きさは、その外周に前記臓器モデル用成形材料からなる表面層が形成されることから、前記臓器モデル用成形材料からなる表面層の厚さなどを考慮して、目的とする臓器よりも小さくし、前記臓器モデル用成形材料からなる表面層が形成されたときに、目的とする臓器モデルの大きさとなるように調整することが好ましい。
【００５７】
前記臓器モデル用成形材料からなる表面層を有し、その内部が空洞である臓器モデルは、例えば、その内部が空洞であるバルーンを前記臓器モデル用成形材料で包み込み、必要により余剰の前記臓器モデル用成形材料を除去し、その成形材料の端部同士を接着する方法、シート状の臓器モデル用成形材料を湾曲させて筒状にし、必要により余剰の前記臓器モデル用成形材料を除去し、その端部同士を接着する方法などによって製造することができる。
【００５８】
前記シート状の臓器モデル用成形材料の厚さは、特に限定されないが、通常、１〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。前記シート状の臓器モデル用成形材料の厚さは、例えば、ローラーなどを用いて圧延することにより、容易に調整することができる。この圧延操作により、臓器モデル用成形材料に含まれている余分な水分を容易に除去することができる。
【００５９】
臓器モデル用成形材料の大きさおよび形状は、臓器モデルの種類などによって異なるので、一概には決定することができず、特に限定されないが、例えば、バルーンを用いる場合には、通常、バルーンを包み込むことができる大きさおよび形状であればよく、また大腸や小腸などの腸管を製造する場合には、その腸管に応じた大きさおよび形状であればよい。また、例えば、前記臓器モデル用成形材料で臓器に対応する形状および大きさを有する臓器モデルを製造する場合には、臓器モデル用成形材料自体が臓器モデルの形状および大きさとなる。
【００６０】
前記バルーンを用いる場合には、バルーンを臓器モデル用成形材料で包み込み、その端部同士を接着させればよい。その端部を接着させる方法としては、例えば、熱融着によって接着させる方法、接着剤によって接着させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのなかでは、接着剤を必要とせず、生産効率が高められることから、熱融着によって接着させる方法が好ましい。
【００６１】
なお、臓器モデル用成形材料の端部を接着する前に、臓器モデルからその内部に含まれているバルーンを除去した場合には、臓器モデル用成形材料からなる表面層のみで形成され、その内部が空洞である臓器モデルを製造することができる。また、臓器モデルからその内部に含まれているバルーンを除去しない場合には、内部が空洞であるバルーンの表面に臓器モデル用成形材料からなる表面層が形成された臓器モデルを製造することができる。この場合、臓器モデル用成形材料からなる表面層の形状を保持する観点から、その表面層の下面に樹脂シート、樹脂製のネットや不織布などが設けられていることが好ましい。
【００６２】
表面層の下面に樹脂シート、樹脂製のネットや不織布などが設けられている臓器モデルは、その内部の空洞部分に、後述する液体またはゲルが充填されている場合、充填されている液体またはゲルと、その表面層を形成している臓器モデル用成形材料とが直接接触することを防止することができる。
【００６３】
表面層の下面に不透水性の樹脂シートが設けられている臓器モデルは、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習の際に、切開による創傷が深すぎて適切でないとき、樹脂シートが切り裂かれ、その内部に充填されている液体やゲルが創傷口から漏出するので、適切な手技練習が行われているかどうかを容易に確認することができる手技練習用の臓器モデルとして好適に使用することができる。
【００６４】
また、表面層の下面に樹脂製のネットや不織布が設けられている臓器モデルは、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習の際に、切開による創傷が深すぎて適切でないとき、樹脂製のネットや不織布が切り裂かれ、その切り裂かれるときの感触により、適切な手技練習が行われているかどうかを容易に確認することができる手技練習用の臓器モデルとして好適に使用することができる。
【００６５】
内部に空洞を有する臓器モデルにおいて、その内部は、臓器の種類によっては空洞のままであってもよいが、必要により、液体やゲルをその内部に充填することができる。
【００６６】
例えば、液体として、血液と同様の色彩を有する液体を臓器モデルの内部の空洞に充填した場合には、その臓器モデル内に血液状の液体が充填された臓器モデルを製造することができる。この臓器モデルは、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習の際に、切開による創傷が深すぎて適切でないとき、その内部に充填されている液体が創傷口から漏出するので、適切な手技練習が行われているかどうかを容易に確認することができる手技練習用の臓器モデルとして好適に使用することができる。
【００６７】
また、臓器モデルの内部の空洞にゲルを充填した場合には、その臓器モデル内に、その臓器を構成している臓器の組織物と同様の色彩や硬さなどを有する臓器の組織物状のゲルが充填された臓器モデルを製造することができる。この臓器モデルは、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習の際に、切開による創傷が深すぎて適切でないとき、その内部に充填されているゲルが創傷口から漏出するので、実践に即して適切な手技練習が行われているかどうかを容易に確認することができる手技練習用の臓器モデルとして好適に使用することができる。
【００６８】
臓器モデルの内部に充填されるゲルには特に限定がなく、流動性を有するものから寒天状の高いゲル強度を有するものまで、生体臓器の種類に応じて幅広いゲル強度を有するゲルを臓器モデルの内部の空洞部分に充填することができる。ゲルとしては、例えば、ポリビニルアルコール水溶液を冷解凍することによって得られるゲル、吸水性樹脂に水を吸収させたゲル、寒天、ゼリーなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、ゲルには、その臓器の種類に応じ、その臓器内の組織に近似した性状を有するゲルを用いることが好ましい。また、ゲルには、必要により、例えば、顔料、染料などの着色剤、香料、酸化防止剤、防黴剤、抗菌剤などの添加剤が適量で添加されていてもよい。
【００６９】
内部が空洞であるバルーンの表面に臓器モデル用成形材料からなる表面層が形成された臓器モデルは、その内部の空洞部分に液体またはゲルが充填されている場合、バルーンにより、充填されている液体またはゲルと、その表面層を形成している臓器モデル用成形材料とが直接接触することを防止することができる。この臓器モデルは、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習の際に、切開による創傷が深すぎて適切でないとき、バルーンが切り裂かれ、その内部に充填されている液体やゲルが創傷口から漏出するので、適切な手技練習が行われているかどうかを容易に確認することができる手技練習用の臓器モデルとして好適に使用することができる。
【００７０】
本発明の臓器モデルは、内部が空洞であるバルーン内に、内部が空洞である他のバルーンが挿入され、その外側のバルーンと内側のバルーンとの間隙に液体またはゲルが充填され、外側のバルーンの外表面に臓器モデル用成形材料からなる表面層が形成されているものであってもよい。この臓器モデルは、内側のバルーンの内部を空洞にすることができるので、軽量化やコストの低減を図ることができる。この臓器モデルにおいて、外側のバルーンおよび内側のバルーンならびに充填される液体またはゲルは、いずれも、前記と同様であればよい。
【００７１】
外側のバルーンと内側のバルーンとの間隙に液体またはゲルが充填された臓器モデルは、例えば、内部が空洞であるバルーン内に、内部が空洞である他のバルーンを挿入し、両者の間隙に液体またはゲルを所定量で充填した後、内側のバルーン内に気体や液体を充填することによって内側のバルーンを膨らませ、外側のバルーンおよび内側のバルーンの開口部を縛るなどの手段によって密封し、次いで、外側のバルーンの外表面に前記と同様にして、表面層を形成することによって製造することができる。この表面層は、前記と同様にして、このバルーンを臓器モデル用成形材料で包み込み、必要により余剰の臓器モデル用成形材料を除去し、その端部同士を接着することにより、製造することができる。
【００７２】
また、本発明の臓器モデルは、より一層実際の臓器に近似させる観点から、内部に臓器に対応した形状を有する基体上に、表面層が形成されたものであることが好ましい。
【００７３】
内部に臓器に対応した形状を有する基体は、例えば、ポジトロン断層法、核磁気共鳴画像法などのコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）により、罹患した臓器の形状や大きさを測定し、そのデータに基づいてコンピュータで三次元化処理し、そのデータに基づいて、基材を加工することにより、罹患した臓器と同様の大きさおよび形状を有する基体を製造する方法などによって製造することができる。前記基材としては、例えば、放射線や熱線の照射によって硬化する性質を有するエポキシ樹脂、切削加工が容易な発泡スチロール樹脂などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００７４】
形成される基体は、臓器と同様の形状を有する。基体の大きさは、その臓器の表面層と同様の厚さの臓器モデル用成形材料からなる表面層を基体上に形成したときに、実物の臓器と同様の大きさとなるように設定することが、実物の臓器に近似させる観点から好ましい。
【００７５】
臓器に対応した形状を有する基体上に表面層が形成された臓器モデルは、前記バルーンの表面に臓器モデル用成形材料からなる表面層を形成させることによって得られる臓器モデルの製造方法と同様の方法で、例えば、基体を臓器モデル用成形材料で包み込み、必要により余剰の臓器モデル用成形材料を除去し、その端部同士を接着することにより、製造することができる。
【００７６】
臓器に対応した形状を有する基体上に表面層が形成された臓器モデルは、罹患している臓器を体外に取り出さなくても、その臓器に近い表面層を有し、その臓器と同様の大きさおよび形状を有する臓器モデルを肉眼で把握することができる。したがって、この臓器モデルは、外科的手術を施す前の手術計画用の臓器モデルとして有用であるのみならず、患者やその家族などに事前に手術に関する説明をする際の説明用の臓器モデルとしても有用である。
【００７７】
なお、臓器モデルの表面、その内部や内面には、より実物の臓器に近似させるために、必要により、前記臓器モデル用成形材料を用いて、襞、皺、血管に見立てた管や表面薄膜などを形成させてもよい。
【００７８】
以上のようにして得られる本発明の臓器モデル用成形材料を用いることにより、本発明の臓器モデルを製造することができる。
【００７９】
本発明の臓器モデルは、その表面層が臓器モデル用成形材料で形成されているので、生体臓器に近似した弾性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、水濡れ性および切り心地が生体臓器に近似するとともに、その表面がべとつかずに含水率が低く、乾燥したときに水分を補給してもあまり膨潤しないという優れた性質を有する。したがって、本発明の臓器モデルは、手術練習用臓器モデル、手術用切除具の切れ味の確認用臓器モデルなどとして好適に使用することができる。
【００８０】
なお、前記臓器モデルとしては、例えば、脳、心臓、食道、胃、膀胱、小腸、大腸、肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、子宮などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００８１】
また、本発明の臓器モデルは、ヒトの皮膚などの生体組織と同様の切開感や感触を有するので、例えば、製造された手術用切除具を出荷する前に、その切れ味を検査するための手術用切除具の切れ味検査用の臓器モデル、手術を行なう前に手術用切除具の切れ味を確認するための臓器モデルなどとして使用することもできる。
【実施例】
【００８２】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００８３】
製造例１（粘性ゲルの製造）
２５℃の１０％ポリビニルアルコール〔ケン化度：９８〜９９モル％、平均重合度：１７００、（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕水溶液３００ｍＬを１Ｌ容のビーカー内に入れた後、このビーカー内に２５℃の飽和ホウ砂水溶液３００ｍＬを添加し、攪拌した後、得られた流動性のあるゲルを得た。
【００８４】
得られた流動性のゲルを含む混合物約６００ｍＬを、あらかじめ２５℃の飽和ホウ酸水溶液６００ｍＬを入れておいた２Ｌ容のビーカー内に添加し、十分に攪拌することにより、粘性ゲルを得た。得られた粘性ゲルに着色剤としてアクリル系水溶性塗料（デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート）を添加し、血液に近似した色に着色し、着色された粘性ゲルを得た。
【００８５】
実施例１
粘度平均重合度が１７００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕を濃度が１０重量％となるように調製した。８０℃に加温しながら１５分間攪拌した後、常温まで放冷した。得られたポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬを１Ｌ容のビーカーに入れた。
【００８６】
次に、コロイダルシリカ〔日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックスＸＰ、シリカの粒子径：約５ｎｍ、シリカの含有量：５重量％〕１５ｍＬを前記ビーカー内に添加し、ビーカー内の内容物を均一な組成となるように攪拌した。
【００８７】
ヒトの胃袋の色に近い栗色で半透明のアクリル系ポスターカラー〔デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート〕０．５ｍＬを添加し、均一な組成となるように攪拌した。
【００８８】
得られた着色されたポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を容器内の縦の長さが２５ｃｍ、横の長さが２０ｃｍ、高さが７ｃｍであるポリプロピレン製の直方体の樹脂容器内に、深さが約２ｍｍとなるように注ぎ、その上面に二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕を気泡が入らないようにして重ねた。
【００８９】
次に、前記樹脂容器を冷凍室（室温：−２０℃）内に入れ、５時間冷却した後、冷凍室から取り出し、室温となるまで室温中で放置した。
【００９０】
次に、得られたシートをこの樹脂容器から取り出し、乾燥器内に入れ、６０℃となるまで加熱し、同温度で１０分間保持した後、乾燥器から取り出し、放冷した。得られたシートをＢ５の大きさに裁断し、臓器モデル用成形材料を作製した。
【００９１】
次に、空気を吹き込むことにより、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させた天然ゴム製のゴムバルーン（容量：約０．８Ｌ）を用意し、その開口部を閉じた。このゴムバルーンの閉じ口を上方に向けた状態で、前記で得られた臓器モデル用成形材料上に載置した後、その臓器モデル用成形材料の四隅を指でつまんで持ち上げ、ゴムバルーン包み込み、その四隅を纏め、紐で縛り、臓器モデル用成形材料の余剰部分を鋏で切断し、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルの原形を作製した。
【００９２】
この臓器モデルの原形の四隅を縛った部分をはんだごて（１００Ｖ、３０Ｗ）で融着し、密閉された袋状に成形した。その後、この成形された臓器モデルの原形に前記と同様にして製造された臓器モデル用成形材料を重ね合わせることにより、より胃袋形状に近似した洋梨状の臓器モデルを作製した。
【００９３】
実施例２
実施例１において、ポリビニルアルコールとして、平均重合度が１０００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１０〕を用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９４】
実施例３
実施例１において、ポリビニルアルコールとして、平均重合度が２０００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１２０〕を用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９５】
実施例４
実施例１において、コロイダルシリカの量を１ｍＬに変更したこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９６】
実施例５
実施例１において、コロイダルシリカの量を８０ｍＬに変更したこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９７】
実施例６
実施例１において、ポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を樹脂容器内に注いだ後、その上面に二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕を重ねなかったこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９８】
実施例７
実施例１において、二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕の代わりにポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【００９９】
実施例８
実施例１と同様にして、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルを作製した。次に、臓器モデルの表面に針を刺し、内蔵されているゴムバルーンを破裂させて収縮させた後、この臓器モデルの縛られた部分をほどき、ゴムバルーンを取り出すことにより、ゴムバルーンを含まない臓器モデルを得た。
【０１００】
実施例９
実施例８において、二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕の代わりにポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を用いたこと以外は、実施例８と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１０１】
実施例１０
実施例１において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに水１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１０２】
実施例１１
実施例１０において、二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕の代わりにポリエステル製ネット（坪量：５ｇ／ｃｍ2）を用いたこと以外は、実施例１０と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１０３】
実施例１２
実施例１において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１０４】
実施例１３
実施例１２において、二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕の代わりにポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を用いたこと以外は、実施例１２と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１０５】
実施例１４
実施例１において、天然ゴム製のゴムバルーン内に、このゴムバルーンと同様の他の天然ゴム製のゴムバルーンを挿入することにより、ゴムバルーンを２重に重ね合わせた。この外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンとの間隙に、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、内側のゴムバルーン内に空気を吹き込むことにより、外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンを膨らませた後、これらのゴムバルーンの開口部を封鎖したゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１０６】
実施例１５
実施例１４において、二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕の代わりにポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を用いたこと以外は、実施例１４と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１０７】
実施例１６
粘度平均重合度が１７００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕を濃度が１０重量％となるように調製した。８０℃に加温しながら１５分間攪拌した後、常温まで放冷した。得られたポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬを１Ｌ容のビーカーに入れた。
【０１０８】
次に、コロイダルシリカ〔日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックスＸＰ、シリカの粒子径：約５ｎｍ、シリカの含有量：５重量％〕１５ｍＬを前記ビーカー内に添加し、ビーカー内の内容物を均一な組成となるように攪拌した。
【０１０９】
ヒトの胃袋の色に近い栗色で半透明のアクリル系ポスターカラー〔デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート〕０．５ｍＬを添加し、均一な組成となるように攪拌した。
【０１１０】
得られた着色されたポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を容器内の縦の長さが２５ｃｍ、横の長さが２０ｃｍ、高さが７ｃｍであるポリプロピレン製の直方体の樹脂容器内に、深さが約２ｍｍとなるように注ぎ、その上面にポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を気泡が入らないようにして重ね、ポリビニルアルコール水溶液の深さ方向のほぼ中央部に位置するようにポリエステル製ネットを沈めた。
【０１１１】
次に、前記樹脂容器を冷凍室（室温：−２０℃）内に入れ、５時間冷却した後、冷凍室から取り出し、室温となるまで室温中で放置した。
【０１１２】
次に、得られたシートをこの樹脂容器から取り出し、乾燥器内に入れ、６０℃となるまで加熱し、同温度で１０分間保持した後、乾燥器から取り出し、放冷し、ポリビニルアルコールシートを作製した。
【０１１３】
一方、ポリエステル製ネット（坪量：５０ｍｇ／ｃｍ2）を平坦な台上に置き、市販のポリビニルアルコールを主成分とする洗濯糊をこのポリエステル製ネットに塗布し、その上に前記で得られたポリビニルアルコールシートを重ねて一体化し、その上面から円筒形のローラーで軽く圧延した。得られたシートを反転し、ヘアードライヤー〔松下電器産業（株）製、商品名：ウインドプレスＥＨ５４０１〕で温風を吹き付けて洗濯糊を乾燥させることにより、積層シートを作製し、得られた積層シートをＢ５の大きさに裁断することにより、臓器モデル用成形材料を得た。
【０１１４】
次に、空気を吹き込むことにより、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させた天然ゴム製のゴムバルーン（容量：約０．８Ｌ）を用意し、その開口部を閉じた。
【０１１５】
前記で得られた臓器モデル用成形材料のポリエステル製ネットが設けられている面を上にして台上に載置した後、ゴムバルーンの閉じ口を上方に向けた状態で置き、その臓器モデル用成形材料の四隅を指でつまんで持ち上げ、ゴムバルーン包み込み、その四隅を纏め、紐で縛り、臓器モデル用成形材料の余剰部分を鋏で切断し、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルの原形を作製した。
【０１１６】
この臓器モデルの原形の四隅を縛った部分をはんだごて（１００Ｖ、３０Ｗ）で融着し、密閉された袋状に成形した。その後、この成形された臓器モデルの原形に前記と同様にして製造された臓器モデル用成形材料を重ね合わせることにより、より胃袋形状に近似した洋梨状の臓器モデルを作製した。
【０１１７】
実施例１７
実施例１６と同様にして、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルを作製した。次に、臓器モデルの表面に針を刺し、内蔵されているゴムバルーンを破裂させて収縮させた後、この臓器モデルの縛られた部分をほどき、ゴムバルーンを取り出すことにより、ゴムバルーンを含まない臓器モデルを得た。
【０１１８】
実施例１８
実施例１６において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに水１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１６と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１１９】
実施例１９
実施例１６において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１６と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１２０】
実施例２０
実施例１６において、天然ゴム製のゴムバルーン内に、このゴムバルーンと同様の他の天然ゴム製のゴムバルーンを挿入することにより、ゴムバルーンを２重に重ね合わせた。この外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンとの間隙に、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、内側のゴムバルーン内に空気を吹き込むことにより、外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンを膨らませた後、これらのゴムバルーンの開口部を封鎖したゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例１６と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１２１】
実施例２１
粘度平均重合度が１７００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕を濃度が１０重量％となるように調製した。８０℃に加温しながら１５分間攪拌した後、常温まで放冷した。得られたポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬを１Ｌ容のビーカーに入れた。
【０１２２】
次に、コロイダルシリカ〔日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックスＸＰ、シリカの粒子径：約５ｎｍ、シリカの含有量：５重量％〕１５ｍＬを前記ビーカー内に添加し、ビーカー内の内容物を均一な組成となるように攪拌した。
【０１２３】
ヒトの胃袋の色に近い栗色で半透明のアクリル系ポスターカラー〔デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート〕０．５ｍＬを添加し、均一な組成となるように攪拌した。
【０１２４】
得られた着色されたポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を容器内の縦の長さが２５ｃｍ、横の長さが２０ｃｍ、高さが７ｃｍであるポリプロピレン製の直方体の樹脂容器内に、深さが約２ｍｍとなるように注ぎ、その上面にナイロン製メルトブロー不織布（坪量：１００ｇ／ｍ2）を気泡が入らないように置き、ポリビニルアルコール水溶液の深さ方向のほぼ中央部に位置するように不織布を沈めた。
【０１２５】
次に、前記樹脂容器を冷凍室（室温：−２０℃）内に入れ、５時間冷却した後、冷凍室から取り出し、室温となるまで室温中で放置した。
【０１２６】
次に、得られたシートをこの樹脂容器から取り出し、乾燥器内に入れ、６０℃となるまで加熱し、同温度で１０分間保持した後、乾燥器から取り出し、放冷し、ポリビニルアルコールシートを作製した。
【０１２７】
一方、ナイロン製メルトブロー不織布（坪量：１００ｇ／ｍ2）を平坦な台上に置き、市販のポリビニルアルコールを主成分とする洗濯糊をこの不織布に塗布し、その上に前記で得られたポリビニルアルコールシートを重ねて一体化し、その上面から円筒形のローラーで軽く圧延した。得られた複合シートを反転し、ヘアードライヤー〔松下電器産業（株）製、商品名：ウインドプレスＥＨ５４０１〕で温風を吹き付けて洗濯糊を乾燥させることにより、積層シートを作製した。この積層シートをＢ５の大きさに裁断することにより、臓器モデル用成形材料を得た。
【０１２８】
次に、空気を吹き込むことにより、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させた天然ゴム製のゴムバルーン（容量：約０．８Ｌ）を用意し、その開口部を閉じた。
【０１２９】
前記で得られた臓器モデル用成形材料を台上に載置した後、ゴムバルーンの閉じ口を上方に向けた状態で置き、その臓器モデル用成形材料の四隅を指でつまんで持ち上げ、ゴムバルーンを包み込み、その四隅を纏め、紐で縛り、臓器モデル用成形材料の余剰部分を鋏で切断し、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルの原形を作製した。
【０１３０】
この臓器モデルの原形の四隅を縛った部分をはんだごて（１００Ｖ、３０Ｗ）で融着し、密閉された袋状に成形した。その後、この成形された臓器モデルの原形に前記と同様にして製造された臓器モデル用成形材料を重ね合わせることにより、より胃袋形状に近似した洋梨状の臓器モデルを作製した。
【０１３１】
実施例２２
実施例２１と同様にして、洋梨状の胃袋形状に近似した形状を有する臓器モデルを作製した。次に、臓器モデルの表面に針を刺し、内蔵されているゴムバルーンを破裂させて収縮させた後、この臓器モデルの縛られた部分をほどき、ゴムバルーンを取り出すことにより、ゴムバルーンを含まない臓器モデルを得た。
【０１３２】
実施例２３
実施例２１において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに水１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例２１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１３３】
実施例２４
実施例２１において、ゴムバルーン内に空気を吹き込む代わりに、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、人体の胃の大きさよりもひとまわり小さく膨張させたゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例２１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１３４】
実施例２５
実施例２１において、天然ゴム製のゴムバルーン内に、このゴムバルーンと同様の他の天然ゴム製のゴムバルーンを挿入することにより、ゴムバルーンを２重に重ね合わせた。この外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンとの間隙に、製造例１で得られた粘性ゲル１５０ｍＬを充填し、内側のゴムバルーン内に空気を吹き込むことにより、外側のゴムバルーンと内側のゴムバルーンを膨らませた後、これらのゴムバルーンの開口部を封鎖したゴムバルーンを用いたこと以外は、実施例２１と同様にして臓器モデルを作製した。この臓器モデルは、胃袋形状に近似していた。
【０１３５】
比較例１
実施例１において、コロイダルシリカを使用しなかったこと以外は、実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１３６】
比較例２
ポリビニルアルコール粉末（平均重合度：１７００、ケン化度：９９．０モル％）８０ｇと、ポリビニルアルコール粉末（平均重合度：１８００、ケン化度：８６〜９０モル％）２０ｇとを混合し、ポリビニルアルコール混合物を得た。得られたポリビニルアルコール混合物をジメチルスルホキシドと水との混合溶媒〔ジメチルスルホキシド／水（重量比）：８０／２０〕に１２０℃に加熱しながら溶解させ、含水率が８０重量％のポリビニルアルコール溶液を調製した。
【０１３７】
得られたポリビニルアルコール溶液を容量が２００ｍＬのポリプロピレン製の樹脂容器内に注入した後、この樹脂容器を室温まで冷却した。
【０１３８】
この樹脂容器の内容物を室温下でエタノール２００ｍＬ中に２時間浸漬することにより、ジメチルスルホキシドをエタノールに置換して除去し、樹脂容器内の内容物を水中に浸漬した後、その内容物を樹脂容器から取り出した。
【０１３９】
この内容物を観察したところ、十分にゲル化しておらず、弾力性がほとんどなく、流動性を有し、しかもその表面がべとつくため、この内容物を用いて臓器モデルを製造することができなかった。
【０１４０】
したがって、平均重合度が１７００であり、ケン化度が９９．０モル％であるポリビニルアルコールと、平均重合度が１８００であり、ケン化度が８６〜９０モル％であるポリビニルアルコールとを８０／２０の重量比で混合し、水とジメチルスルホキシドとの混合溶媒に溶解させ、得られたポリビニルアルコールを室温に冷却させても弾性を有するゲルが得られないことがわかる。
【０１４１】
比較例３
比較例１において、ポリビニルアルコール溶液を容量が２００ｍＬのポリプロピレン製の樹脂容器内に注入した後、この樹脂容器を冷却する温度を室温から−２０℃に変更し、この温度で２４時間冷凍し、次いで室温に戻して解凍したこと以外は、比較例１と同様にしてゲルを調製し、臓器モデルを作製した。その際、比較例１と相違してゲルが得られたが、得られたゲルは、弾力性が小さく、その表面がべとつくことが確認された。
【０１４２】
比較例４
厚さが４ｍｍの市販のシリコーンゴムシートをＢ５の大きさに裁断することにより、臓器モデル用成形材料を作製した。
【０１４３】
従来の臓器モデルとして、実施例１で用いた臓器モデル用成形材料の代わりに、前記で得られた臓器モデル用成形材料を用いて実施例１と同様にして臓器モデルを作製した。
【０１４４】
実験例１
各実施例および各比較例で得られた臓器モデルの物性として、外観、水濡れ性（親水性）、切り心地、切開性、べとつき感、弾性、含水率および乾燥後の吸水性を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表１に示す。
【０１４５】
（１）外観
大学の医学研究科の外科を専攻している学生および教官１０名に臓器モデルの外観を観察してもらい、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、Ｄの評価を下した者がひとりもいないことが合格基準となる。
〔評価基準〕
Ａ：生体臓器と区別がつかない。
Ｂ：生体臓器と非常に近似している。
Ｃ：生体臓器に十分に近似している。
Ｄ：生体臓器と近似していない。
【０１４６】
（２）水濡れ性
各臓器モデルの表面層を構成している樹脂の平板を用意し、その水触れ性の評価として、接触角計〔協和界面科学（株）製、品番：ＣＡ−Ｘ〕を用いて水との接触角を２５℃の大気中にて水を平板に接触させて５秒間経過したときに測定した。
【０１４７】
（３）切り心地
大学の医学研究科の外科を専攻している学生および教官１０名に手術用メス〔フェザー安全剃刀（株）製、ステンレス鋼製の外科手術用替刃メスＮｏ.１０〕を用いて実際に臓器モデルに執刀して切り心地を調べてもらい、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、Ｄの評価を下した者がひとりもいないことが合格基準となる。
〔評価基準〕
Ａ：生体臓器と区別がつかない。
Ｂ：生体臓器と非常に近似している。
Ｃ：生体臓器に十分に近似している。
Ｄ：生体臓器と近似していない。
【０１４８】
（４）切開性
大学の医学研究科の外科を専攻している学生および教官１０名に手術用メス〔フェザー安全剃刀（株）製、ステンレス鋼製の外科手術用替刃メスＮｏ.１０〕を用いて実際に臓器モデルに執刀して切開部の創傷が生体臓器と同様に広がるかどうかを観察してもらい、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、Ｄの評価を下した者がひとりもいないことが合格基準となる。
〔評価基準〕
Ａ：生体臓器と区別がつかない。
Ｂ：生体臓器と非常に近似している。
Ｃ：生体臓器に十分に近似している。
Ｄ：生体臓器と近似していない。
【０１４９】
（５）べとつき感
大学の医学研究科の外科を専攻している学生および教官１０名に臓器モデルを指触してそのべとつき感を調べてもらい、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、Ｄの評価を下した者がひとりもいないことが合格基準となる。
〔評価基準〕
Ａ：生体臓器と区別がつかない。
Ｂ：生体臓器と非常に近似している。
Ｃ：生体臓器に十分に近似している。
Ｄ：生体臓器と近似していない。
【０１５０】
（６）弾性
大学の医学研究科の外科を専攻している学生および教官１０名に臓器モデルを指触してその弾性を調べてもらい、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、Ｄの評価を下した者がひとりもいないことが合格基準となる。
〔評価基準〕
Ａ：生体臓器と区別がつかない。
Ｂ：生体臓器と非常に近似している。
Ｃ：生体臓器に十分に近似している。
Ｄ：生体臓器と近似していない。
【０１５１】
（７）含水率
臓器モデルの質量を測定した後、４０℃の乾燥機内に入れて乾燥させ、その質量変化がほとんどなくなるまで乾燥させた後、式：
〔含水率〕
＝〔（乾燥前の臓器モデルの質量）−（乾燥後の臓器モデルの質量）〕
÷（乾燥前の臓器モデルの質量）×１００
に基づいて、含水率を求めた。
【０１５２】
（８）乾燥後の吸水性
前記「（７）含水率」で乾燥させた臓器モデルを２５℃の水中に１０分間浸漬した後、取り出し、乾燥前の臓器モデルと対比して、以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
Ａ：乾燥前の臓器モデルと同様の表面層を有する。
Ｂ：乾燥前の臓器モデルと比べて、表面層が膨潤していない。
Ｃ：乾燥前の臓器モデルと比べて、表面層がやや膨潤している。
Ｄ：乾燥前の臓器モデルと比べて、表面層がかなり膨潤している。
【０１５３】
なお、比較例１では、ゲルを製造することができなかったため、臓器モデルの物性の測定ができなかった。
【０１５４】
【表１】
2010277003.tif 000003
【０１５５】
表１に示された結果から、各実施例で得られた臓器モデルは、いずれも、ポリビニルアルコールおよびシリカ粒子を含有する臓器モデル用成形材料が用いられているので、生体臓器と同様の弾性を有し、切開をしたときに切開部が生体臓器のように広がり、水濡れ性および切り心地が生体臓器に近似するとともに、その表面がべとつかずに含水率が低く、乾燥したときに水分を補給してもあまり膨潤しないという優れた効果を奏するものであることがわかる。
【０１５６】
実験例２
実施例１で得られた臓器モデル用成形材料および比較例３で得られた臓器モデル用成形材料のみを別途作製しておいたシート(厚さ：２ｍｍ)を幅５ｍｍのダンベル型に切り抜き、それぞれ３個のサンプルを作製し、引張験機〔（株）島津製作所製、商品名：オートグラフＡＧＳ−５ｋＮＧ〕で１ｍｍ/ｍｉｎの速度で引っ張り、破断時における強度（破断強度）を測定し、それぞれ３個の平均値を求めた。
【０１５７】
その結果、実施例１で得られた表面層の破断強度は０．５Ｎ／ｍｍ2であるのに対し、比較例３で得られた表面層の破断強度は１．１Ｎ／ｍｍ2であった。このことから、比較例３で得られた臓器モデル用成形材料は、非常に強度が高くて硬いのに対し、実施例１で得られた臓器モデル用成形材料は、適度な強度を有するものであることがわかる。
【０１５８】
実施例２６
粘度平均重合度が１７００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕を濃度が１０重量％となるように調製した。８０℃に加温しながら１５分間攪拌した後、常温まで放冷した。得られたポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬを１Ｌ容のビーカーに入れた。
【０１５９】
次に、コロイダルシリカ〔日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックスＸＰ、シリカの粒子径：約５ｎｍ、シリカの含有量：５重量％〕１５ｍＬを前記ビーカー内に添加し、ビーカー内の内容物を均一な組成となるように攪拌した。
【０１６０】
ヒトの肝臓の色に近い赤茶色で半透明のアクリル系ポスターカラー〔デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート〕０．５ｍＬを添加し、均一な組成となるように攪拌した。
【０１６１】
ヒトの肝臓の形態に対応した内面形状を有する石膏製の成形型（上下割の成形型）を作製し、その内面に離型剤を塗布した後、型合わせをし、接合面を密閉し、成形型の上面に設けられた注入孔に前記で得られた着色されたポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を注いだ。
【０１６２】
次に、前記成形型を冷凍室（室温：−２０℃）内に入れ、５時間冷却した後、冷凍室から取り出し、室温となるまで室温中で放置した。
【０１６３】
次に、前記成形型を乾燥器内に入れ、６０℃となるまで加熱し、同温度で１０分間保持した後、乾燥器から取り出し、放冷した。その後、前記成形型を型開きし、得られた臓器モデル（縦：約１５ｃｍ、横幅：約１０ｃｍ）を前記成形型から取り出した。
【０１６４】
得られた臓器モデルを図１に示す。図１は、前記で得られた臓器モデルの図面代用写真である。図１に示されるように、得られた臓器モデルは、人体の肝臓に近似した形態を有することがわかる。
【０１６５】
次に、前記で得られた人体の肝臓の形態に近似した臓器モデルの物性を実施例１と同様にして、外観、水濡れ性（親水性）、切り心地、切開性、べとつき感、弾性、含水率および乾燥後の吸水性を調べたところ、実施例１と同様であることが確認された。
【０１６６】
さらに、前記で得られた人体の肝臓の形態に近似した臓器モデルを外科医に見てもらったところ、この臓器モデルは、人体の肝臓の形態に近似し、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習などに適しているとの評価を得ることができた。
【０１６７】
実施例２７
粘度平均重合度が１７００であり、ケン化度が約９８〜９９モル％であるポリビニルアルコール〔（株）クラレ製、商品名：クラレポバールＰＶＡ−１１７〕を濃度が１０重量％となるように調製した。８０℃に加温しながら１５分間攪拌した後、常温まで放冷した。得られたポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬを１Ｌ容のビーカーに入れた。
【０１６８】
次に、コロイダルシリカ〔日産化学工業（株）製、商品名：スノーテックスＸＰ、シリカの粒子径：約５ｎｍ、シリカの含有量：５重量％〕１５ｍＬを前記ビーカー内に添加し、ビーカー内の内容物を均一な組成となるように攪拌した。
【０１６９】
ヒトの腸管として小腸の色に近い栗色で半透明のアクリル系ポスターカラー〔デルタ社製、商品名：デルタ・セラムコート〕０．５ｍＬを添加し、均一な組成となるように攪拌した。
【０１７０】
得られた着色されたポリビニルアルコール水溶液（液温：２０℃）を容器内の縦の長さが２５ｃｍ、横の長さが２０ｃｍ、高さが７ｃｍであるポリプロピレン製の直方体の樹脂容器内に、深さが約５ｍｍとなるように注ぎ、その上面に二軸延伸ポリビニルアルコールフイルム〔日本合成化学工業（株）製、商品名：ボブロン（登録商標）、厚さ：約１４μｍ〕を気泡が入らないようにして重ねた。
【０１７１】
次に、前記樹脂容器を冷凍室（室温：−２０℃）内に入れ、５時間冷却した後、冷凍室から取り出し、室温となるまで室温中で放置した。得られたシートをこの樹脂容器から取り出し、乾燥器内に入れ、６０℃となるまで加熱し、同温度で１０分間保持した後、乾燥器から取り出し、放冷した。得られたシートを縦１５ｃｍ、横６ｃｍの長方形に裁断し、臓器モデル用成形材料を作製した。
【０１７２】
次に、得られた臓器モデル用成形材料の二軸延伸ポリビニルアルコールフイルムが外表面となるようにして、その短辺方向に湾曲させて円筒状にし、その長辺の端部同士を一体化させるために、前記で得られたポリビニルアルコール水溶液を前記長辺の端部の接合部に塗布した後、前記と同様にして冷解凍を行なうことにより、小腸形状を有する臓器モデルを作製した。
【０１７３】
得られた臓器モデルを図２に示す。図２は、前記で得られた臓器モデルの図面代用写真である。図２に示されるように、得られた臓器モデルは、人体の小腸に近似した形態を有することがわかる。
【０１７４】
得られた臓器モデルの物性を実施例１と同様に、外観、内表面における水濡れ性（親水性）、切り心地、切開性、内表面におけるべとつき感、弾性、内表面における含水率および内表面における乾燥後の吸水性を調べたところ、実施例１と同様であることが確認された。
【０１７５】
以上のことから、本発明の臓器モデルは、例えば、人体などの切開や切削縫合などの手術における手技練習、内視鏡による手技練習などの手術練習用臓器モデル、手術用切除具の切れ味の確認用臓器モデルなどとして好適に使用することができることがわかる。
【図１】
2010277003.tif 000004
【図２】
2010277003.tif 000005