(57)【要約】  生体組織の模型の乾燥体は、ハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、第２溶媒でのハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性が、０．９×１０２〜２．１×１０２ｋＰａであるか、ハイドロゲル浸漬体の粘性が、４．８〜１７．６ｋＰａであるか、あるいはハイドロゲル組成物の０．５のひずみにおける第１ヤング率に対する、ハイドロゲル浸漬体の０．５のひずみにおける第２ヤング率の比率が、０．３９〜０．６９であるか、の少なくともいずれかである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、
前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒と
を含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、
前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、
前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、
前記ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性が、０．９×１０２〜２．１×１０２ｋＰａである
生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２】
前記第２溶媒の温度が３０〜４０℃の範囲においては、
前記第２溶媒の温度の上昇に対する前記ずれ弾性の低下率は一定となる
請求項１に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項３】
前記ハイドロゲル浸漬体の粘性が、４．８〜１７．６ｋＰａである
請求項１又は２に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項４】
前記第２溶媒の温度が３０〜４０℃の範囲においては、
前記第２溶媒の温度の上昇に対する前記粘性の低下率は一定となる
請求項３に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項５】
前記第２溶媒の温度が３０〜４０℃の範囲においては、
前記ずれ弾性と前記粘性とは線形関係にある
請求項３又は４に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項６】
三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、
前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒と
を含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、
前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、
前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、
前記ハイドロゲル浸漬体の粘性が、４．８〜１７．６ｋＰａである
生体組織の模型の乾燥体。
【請求項７】
前記第２溶媒の温度が３０〜４０℃の範囲においては、
前記第２溶媒の温度の上昇に対する前記粘性の低下率は一定となる
請求項６に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項８】
前記ハイドロゲル組成物の０．５のひずみにおける第１ヤング率に対する、前記ハイドロゲル浸漬体の０．５のひずみにおける第２ヤング率の比率が、０．３９〜０．６９である
請求項１〜７のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項９】
三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、
前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒と
を含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、
前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、
前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、
前記ハイドロゲル組成物の０．５のひずみにおける第１ヤング率に対する、前記ハイドロゲル浸漬体の０．５のひずみにおける第２ヤング率の比率が、０．３９〜０．６９である
生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１０】
前記ハイドロゲル組成物の０．２５〜０．５のひずみにおける応力が６４．０〜１４６．０ｋＰａである
請求項８又は９に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１１】
前記ハイドロゲル組成物に対する前記ハイドロゲル乾燥体の重量比が０．１５〜０．２１である
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１２】
前記ハイドロゲル組成物に対する前記ハイドロゲル浸漬体の重量比が０．５５〜０．８０である
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１３】
前記第２溶媒は水である
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１４】
前記第１溶媒の含有量が７０〜９５重量％である
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１５】
前記第１溶媒が、
水と、
水に対して混和性がある有機溶媒と
の混合溶媒である
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１６】
前記有機溶媒が、ジメチルスルホキシドである
請求項１５に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１７】
前記混合溶媒における前記水に対する前記ジメチルスルホキシドの重量比が、１〜１０である
請求項１６に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１８】
前記ポリビニルアルコール樹脂が、
けん化度が９７モル％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００である第１ポリビニルアルコールと、
けん化度が８６〜９０モル％であり、かつ重合度が５００〜２０００である第２ポリビニルアルコールと
からなる
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項１９】
前記ポリビニルアルコール樹脂における前記第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜７０重量部であり、
前記ポリビニルアルコール樹脂における前記第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜３０重量部である
請求項１８に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２０】
前記ポリビニルアルコール樹脂が、
けん化度が９９モル％以上であり、かつ重合度が１７００である第１ポリビニルアルコールと、
けん化度が８６〜９０モル％であり、かつ重合度が１８００である第２ポリビニルアルコールと
からなる
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２１】
前記ポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度が８５〜９８モル％であり、
前記ポリビニルアルコール樹脂の平均重合度が１０００〜２０００である
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２２】
前記三次元の網目構造が、
複数の高分子鎖と、
前記複数の高分子鎖を相互に結合する架橋領域と
を有し、
前記架橋領域は、物理架橋された架橋構造を有している
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２３】
前記架橋領域は、水素結合された架橋構造である
請求項２２に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２４】
前記架橋領域は、物理架橋された架橋構造のみを有しており、化学架橋された架橋構造を有していない
請求項２２又は２３に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２５】
前記生体組織が生体軟組織である
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２６】
前記生体軟組織が血管組織である
請求項２５に記載の生体組織の模型の乾燥体。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法であって、
前記生体組織の模型の乾燥体に、前記生体組織の模型の乾燥体に浸漬可能な所定の温度の第２溶媒を浸漬させるステップ
を含む
生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法。
【請求項２８】
前記第２溶媒の温度は２５〜４０℃である
請求項２７に記載の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法。
【請求項２９】
前記第２溶媒を浸漬させる時間は、３時間以上である
請求項２７又は２８に記載の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法。
【請求項３０】
前記第２溶媒が水である
請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の模型の成形材料等として用いられるハイドロゲル組成物を用いた生体組織の模型の乾燥体、及び該生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織の模型の成形材料として用いられるハイドロゲル組成物の一例として、特許文献１には、ポリビニルアルコールハイドロゲル組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
特許文献１に例示したポリビニルアルコールハイドロゲルは、常温下において、含有水分量が経時的に減少する性質を有している。ポリビニルアルコールハイドロゲルの含有水分量が減少すると、ポリビニルアルコールハイドロゲルは乾燥し、弾性又は粘性等の物理特性が失われることが知られている。したがって、特許文献１のポリビニルアルコールハイドロゲルを用いた生体組織の模型では、ポリビニルアルコールハイドロゲルの含有水分量が多いほど、作製後の使用可能な期間が短期間となる。【０００５】
また、ポリビニルアルコールハイドロゲルの含有水分量の減少を抑制し、生体組織の模型の使用可能な期間を延ばすための方法としては、例えば、冷蔵庫等の冷暗所において密封下で生体組織の模型を保存する方法が挙げられる。しかしながら、生体組織の模型として臓器モデル又は生体モデルを作製する場合には、生体組織の模型のサイズが大きくなるため、冷暗所における密封下での保存が困難となる。【０００６】
以上のとおり、特許文献１のポリビニルアルコールハイドロゲルを用いた生体組織の模型では、使用勝手の改善が困難という課題があった。【０００７】
また、特許文献１の生体組織の模型が乾燥した場合、ポリビニルアルコールハイドロゲルの物理特性を回復させる具体的な手段が存在しないため、生体組織の模型の再利用が事実上困難となる。したがって、特許文献１のポリビニルアルコールハイドロゲルを用いた生体組織の模型では、生体組織の模型が乾燥した場合に生体組織の模型を破棄しなければならず、新たな生体組織の模型の作製のための時間及び費用が必要となるという課題があった。【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、生体組織の模型の使用勝手の改善し、並びに新たな生体組織の模型の作製のための時間及び費用の削減することが可能な生体組織の模型の乾燥体を提供することを目的とする。【０００９】
また、本発明は、生体組織の模型の使用勝手の改善、並びに新たな生体組織の模型の作製のための時間及び費用の削減が可能な、上述の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有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】
【００１０】
本発明の生体組織の模型の乾燥体は、三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒とを含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、前記ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性が、０．９×１０２〜２．１×１０２ｋＰａである。【００１１】
また、本発明の生体組織の模型の乾燥体は、三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒とを含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、前記ハイドロゲル浸漬体の粘性が、４．８〜１７．６ｋＰａである。【００１２】
また、本発明の生体組織の模型の乾燥体は、三次元の網目構造を有するポリビニルアルコール樹脂と、前記三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒とを含有するハイドロゲル組成物の乾燥物であるハイドロゲル乾燥体を含む生体組織の模型の乾燥体であって、前記ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒を第２溶媒とし、前記第２溶媒での前記ハイドロゲル乾燥体の浸漬物をハイドロゲル浸漬体とした場合、前記ハイドロゲル組成物の０．５のひずみにおける第１ヤング率に対する、前記ハイドロゲル浸漬体の０．５のひずみにおける第２ヤング率の比率が、０．３９〜０．６９である。【００１３】
また、本発明の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法は、上述の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法であって、前記生体組織の模型の乾燥体に、前記生体組織の模型の乾燥体に浸漬可能な所定の温度の第２溶媒を浸漬させるステップを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体組織の模型を乾燥させて保存することができる。また、生体組織の模型の乾燥体に溶媒を浸漬させることにより、所望の物理特性を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を再製することができる。【００１５】
したがって、本発明によれば、生体組織の模型の使用勝手の改善、並びに新たな生体組織の模型の作製のための時間及び費用の削減が可能な、生体組織の模型の乾燥体を提供することができる。【００１６】
また、本発明によれば、生体組織の模型の使用勝手の改善、並びに生体組織の模型の作製のための時間及び費用の削減が可能な、上述の生体組織の模型の乾燥体に対する溶媒含有方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のハイドロゲル組成物を構成するポリビニルアルコールの構造を示す化学式である。
【図２】本発明のハイドロゲル組成物の化学構造を示した概略図である。
【図３】本発明のハイドロゲル組成物の水素結合による架橋領域の一部を示した概略図である。
【図４】本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、時間経過による重量の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、ハイドロゲル組成物の試料に対する重量比の時間経過による変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、溶媒蒸発量の時間経過による変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、１時間あたりの溶媒蒸発量の時間経過による変化を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例４に係るハイドロゲル浸漬体の試料における、ハイドロゲル組成物の試料に対する重量比の時間経過による変化を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例４に係るハイドロゲル浸漬体の試料における、１時間あたりの重量の時間経過による変化を示すグラフである。
【図１０】本発明のハイドロゲル組成物及びハイドロゲル浸漬体の応力ひずみ曲線を示したグラフである。
【図１１】本発明の実施例６に係るハイドロゲル浸漬体における、温度と動的粘弾性との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例６に係るハイドロゲル浸漬体における、動的粘弾性の相関関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例７に係るハイドロゲル浸漬体の反復再製におけるヤング率の平均値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［ポリビニルアルコール１の化学構造］
本発明のハイドロゲル組成物を構成するポリビニルアルコール１の化学構造を説明する。
【００１９】
図１は、本発明のハイドロゲル組成物を構成するポリビニルアルコール１の構造を示す化学式である。なお、図１の化学式におけるｍ及びｎは１以上の整数を表す変数である。
【００２０】
図１に示すように、ポリビニルアルコール１は、直鎖型の基本骨格２と、官能基３とからなる高分子化合物の合成樹脂である。ポリビニルアルコール１の基本骨格２は、化学式−ＣＨ２−ＣＨ−で示されるｍ個の第１炭素水素骨格部２ａと、第１炭素水素骨格部２ａと同一の化学式−ＣＨ２−ＣＨ−で示されるｎ個の第２炭化水素骨格部２ｂとから構成される。ポリビニルアルコール１においては、第１炭素水素骨格部２ａと、第２炭化水素骨格部２ｂとは、炭素原子間の共有結合により、直鎖状にランダムに結合されている。官能基３は、１個の第１炭素水素骨格部２ａにつき１個連結された疎水性のｍ個の酢酸基４（−ＣＯＯＣＨ３）と、１個の第２炭化水素骨格部２ｂにつき１個連結された親水性のｎ個の水酸基５（−ＯＨ）とを有している。
【００２１】
［ポリビニルアルコール１の製造方法］
次に、工業製品としてのポリビニルアルコール１の製造方法の一例を説明する。
【００２２】
ポリビニルアルコール１は、エチレン及び酢酸から単量体の酢酸ビニルを精製する合成工程と、単量体の酢酸ビニルから、重合体のポリ酢酸ビニルを生成する重合工程と、ポリ酢酸ビニルの酢酸基４の一部を水酸基５に置換するけん化工程とを含む工程で製造される。
【００２３】
（合成工程）
最初に、単量体の酢酸ビニルを精製する合成工程について説明する。
【００２４】
酢酸ビニルの単量体は、以下の化学反応式（１）に示すように、エチレンと酢酸と酸素とを出発原料とした、酸化脱水素反応により合成される。当該合成方法は、エチレン法とも称される。
【００２５】
ＣＨ２＝ＣＨ２＋ＣＨ３ＣＯＯＨ＋１／２Ｏ２
→  ＣＨ２＝ＣＨＯＣＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ    …（１）
【００２６】
酢酸ビニルの合成には、エチレンガス、酢酸ガス、及び酸素ガスを担持触媒下で酸化脱水素反応させる気相法が用いられる。酸化脱水素反応は、一般的には固定触媒床方式の反応器にて行われるが、流動触媒床方式の反応器にて行われるようにしてもよい。固定触媒床方式の反応器としては、内部に設けられた触媒充填管に担持触媒を充填した多管式反応器が用いられる。反応器は、酸化脱水素反応で発生する熱による担持触媒の活性低下を防ぐために、熱伝導率の大きい材質で設計される。例えば、反応器は、ステンレス鋼製とすることができる。
【００２７】
また、担持触媒としては、例えば、主触媒として金属パラジウムを担体上に担持し、反応促進剤である助触媒として酢酸カリウムを担体上に担持した触媒が用いられる。主触媒及び助触媒を担持する担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、活性炭、チタニア等の多孔質材料が用いられる。担体に対する主触媒の担持量は、例えば、金属パラジウムの場合は０．１〜１．０重量パーセントとすることができる。また、担体に対する助触媒の担持量は、例えば、酢酸カリウムの場合は、０．５〜５．０重量パーセントとすることができる。また、担持触媒は、二次的助触媒として、金、銅、カドミウム等の金属等を担体上に更に担持した触媒としてもよい。
【００２８】
反応器においては、酢酸ビニルの単量体を含む混合気体が生成される。酢酸ビニルの単量体を含む混合気体は、熱交換器で冷却され、分離器において、酢酸ビニルの単量体を含む液相成分と、二酸化炭素等の副生成物を含む気相成分とに分離される。酢酸ビニルの単量体を含む液相成分は、蒸留塔において分留され、単量体の酢酸ビニルが精製される。
【００２９】
（重合工程）
次に、重合体のポリ酢酸ビニルを生成する重合工程について説明する。
【００３０】
重合体のポリ酢酸ビニルは、合成工程で精製された単量体の酢酸ビニルをメタノール溶媒に溶解させ、単量体の酢酸ビニルのメタノール溶液において、溶液重合を行うことにより生成される。溶液重合は、ラジカル重合反応によって行われ、所望の重合度の重合体のポリ酢酸ビニルが生成される。
【００３１】
ラジカル重合反応は、活性の高い中性のラジカル種を成長種とし、ラジカル種をビニル化合物の二重結合に付加反応させることにより、ビニル化合物を付加重合させる、化学反応種による重合反応の一つである。ラジカル重合反応は、熱又は光に反応して分解されることによりラジカル重合反応をひき起こすラジカル重合開始剤を、メタノール溶液に少量添加することによって行われ、所望の重合度のポリ酢酸ビニルが生成されるように制御される。
【００３２】
なお、重合度は、ポリビニルアルコール１の物理特性を決定するパラメータの一つであるが、詳細については後述する。
【００３３】
ラジカル重合反応の温度条件は、所望されるポリ酢酸ビニルの重合度、又はラジカル重合開始剤の種類等によっても異なるため、限定されないが、ラジカル重合反応は−３０℃〜１５０℃の温度範囲で行うことができる。例えば、ラジカル重合反応は、０℃〜１００℃の温度範囲で行うことができる。また、ラジカル重合反応は、通常は常圧で行われるが、加圧下で行うようにしてもよい。また、ラジカル重合反応は、例えば、最初に熱によるラジカル重合反応を進行させ、次いで、光によるラジカル重合反応を進行させることにより、所望の重合度のポリ酢酸ビニルが生成されるように制御できる。
【００３４】
ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソ酪酸エステル等のアゾ化合物、過硫酸カリウム等の無機過酸化物、又は過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物が用いられる。酢酸ビニルの溶液重合に好適とされるラジカル重合開始剤は、過酸化ベンゾイル又はアゾビスイソブチロニトリルである。なお、ラジカル重合開始剤は、２種以上のラジカル重合開始剤を併用してラジカル重合反応の反応速度を制御し、所望の重合度のポリ酢酸ビニルが生成できるように調製してもよい。
【００３５】
また、メタノール溶液には、ポリ酢酸ビニルを生成するラジカル重合反応が所望の反応速度で行われるように制御するために、有機酸を添加して、酢酸ビニルが加水分解するのを防止してもよい。有機酸としては、例えば、酒石酸、クエン酸、酢酸等が用いられる。
【００３６】
また、メタノール溶液には、連鎖移動剤を添加してポリ酢酸ビニルの重合度を所望の重合度に調整してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、２−メルカプトエタノール、アセトアルデヒド等が用いられる。
【００３７】
なお、上述した酢酸ビニル、メタノール溶液、ラジカル重合開始剤、有機酸、及び連鎖移動剤は、ラジカル重合反応中の酸素阻害を回避するために、ラジカル重合反応の前に脱酸素処理が行われる。
【００３８】
上述の重合工程に用いられる重合装置は、例えば、酢酸ビニル、メタノール溶液、及びラジカル重合開始剤を混合した混合液が生成される混合槽と、混合液中の酢酸ビニルが光又は熱によりラジカル重合される反応槽とを有する構成にできる。なお、重合装置は上述の構成の装置に限定されず、単量体のビニル化合物を溶液重合によりラジカル重合反応させ、重量体のビニル化合物を生成するために一般的に用いられる上述以外の構成の重合装置を用いることも当然できる。
【００３９】
（けん化工程）
次に、ポリ酢酸ビニルの酢酸基４の一部を水酸基５に置換するけん化工程について説明する。
【００４０】
けん化は、エステル結合を有する化合物に、酸又はアルカリを添加して、塩とアルコールに加水分解する化学反応のことである。けん化工程では、メタノール溶媒中で、重合体のポリ酢酸ビニルに、水酸化ナトリウム等のアルカリを添加することにより、ポリ酢酸ビニルの酢酸基４の一部が水酸基５に置換され、所望のけん化度を有するポリビニルアルコール１が生成される。けん化によって生成されたポリビニルアルコール１はメタノール溶媒中に沈殿して、酢酸ナトリウム等の不純物とともに凝集する。
【００４１】
なお、けん化度は、前述の重合度とともにポリビニルアルコール１の物理特性を決定するパラメータの一つであるが、詳細については重合度とともに後述する。
【００４２】
けん化を行なう温度条件は、所望されるポリビニルアルコール１のけん化度、及びけん化を行なう時間によっても異なるため、限定されないが、けん化は３０〜６０℃の温度範囲で行うことができる。例えば、けん化は、３５〜６０℃、４０〜６０℃、又は４０〜４２℃の温度範囲で行うことができる。また、けん化を行なう時間は、所望されるポリビニルアルコール１のけん化度、及びけん化を行なう温度条件によっても異なるため、限定されないが、けん化は、例えば２〜２０時間の範囲で行うことができる。
【００４３】
けん化において添加されるアルカリは、水酸化ナトリウムに限定されない。例えば、けん化において添加されるアルカリは、例えば、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物としてもよいし、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド等の四級アンモニウムの水酸化化合物としてもよい。また、けん化は、アルカリの代わりに、例えば、塩酸、硫酸等の酸を添加して行うこともできる。また、けん化の終了後に、添加したアルカリ又は酸を中和反応させるようにしてもよい。
【００４４】
ポリビニルアルコール１の凝集物は、必要に応じて粉砕された後、遠心分離等の固液分離処理によりメタノール溶媒から分離される。メタノール溶媒から分離されたポリビニルアルコール１の沈殿物は、イオン交換水、蒸留水等の精製水で洗浄されて、ポリビニルアルコール１の沈殿物に含まれる酢酸ナトリウム等の不純物が水中に分離される。再度の遠心分離等の固液分離処理により、ポリビニルアルコール１の沈殿物は水から分離されて精製され、結晶性のポリビニルアルコール１が製造される。結晶性のポリビニルアルコール１は乾燥により水分が除去され、ポリビニルアルコール１の乾燥物となる。
【００４５】
ポリビニルアルコール１の沈殿物は、精製水の代わりに、エタノール等のアルコールで洗浄するようにしてもよい。また、洗浄の温度条件は、所望される酢酸ナトリウム残留物の上限値にもよるため限定されないが、洗浄は３０〜６０℃の温度範囲で行うことができる。例えば、洗浄は、３５〜５５℃又は４０〜４２℃の温度範囲で行うことができる。また、洗浄時間は、所望される酢酸ナトリウム残留物の上限値にもよるため限定されないが、１〜１０時間とすることができる。また、洗浄回数は、１回のみとしてもよいし、必要に応じて１回以上としてもよい。また、洗浄時における攪拌は行っても行わなくてもよい。
【００４６】
上述のけん化工程に用いられるけん化装置は、例えば、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液と水酸化ナトリウムを混合した混合液が生成される混合器と、混合液中のポリ酢酸ビニルがけん化されるけん化反応器とを有する構成にできる。なお、けん化装置は上述の構成の装置に限定されない。例えば、けん化装置は、必要に応じて、エステル結合を有する高分子化合物をけん化するために一般的に用いられる、遠心分離器若しくは脱水機等の固液分離機、粉砕機、攪拌機、洗浄機、又は乾燥機等を有する構成とすることも当然できる。
【００４７】
（その他の工程）
なお、工業製品としてのポリビニルアルコール１の製造においては、固液分離処理又は洗浄処理により分離されたメタノール溶媒又は酢酸ナトリウムを精製して回収し、再利用する回収工程が、上述の合成工程、重合工程及びけん化工程と別工程で行われる。例えば、メタノールは、酢酸ナトリウムとメタノールとの混合液からは蒸留することにより精製され、メタノールガスとして回収できる。回収したメタノールガスは冷却後、重合工程においてメタノール溶媒として再利用される。また、酢酸ナトリウムは塩酸又は硫酸等の強酸と反応させて、生成した酢酸を蒸留することにより、酢酸ガスとして回収できる。酢酸ガスは、酢酸ビニルの合成工程において出発原料として再利用される。
【００４８】
（ポリビニルアルコール１の製造方法の変形例）
以上、工業製品としてのポリビニルアルコール１の製造方法の一例を説明したが、ポリビニルアルコール１は、上述とは異なる合成工程、重合工程、及びけん化工程で製造してもよい。
【００４９】
例えば、合成工程において、酢酸ビニルは、アセチレンガスと酢酸ガスとを出発原料として、酢酸亜鉛を活性炭に担持した触媒等の下で反応させる気相法により合成してもよい。
【００５０】
また、酢酸ビニルの合成工程を行わずに、市場から入手可能な酢酸ビニルを出発原料としてポリビニルアルコール１を製造することも可能である。なお、市場から入手可能な酢酸ビニルを用いる場合、該酢酸ビニルにはフェノチアジン又はハイドロキノンといった重合禁止剤等の不純物が含まれているため、ラジカル重合反応の前に、蒸留により不純物を除去し、酢酸ビニルを精製する蒸留精製処理が行われる。
【００５１】
また、重合工程における重合方法は、溶液重合のみではなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等の重合方法を用いることができる。また、溶液重合における溶媒は、メタノールのみではなく、エタノール、ブタノール、ｉ−プロパノール、ｎ−プロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、トルエン、ベンゼン等を用いることができる。また、重合工程において、酢酸ビニル、ラジカル重合開始剤、有機酸、及び連鎖移動剤は、メタノール溶媒に一括添加しても、連続添加しても、重合の進行度合に伴い逐次添加してもよい。
【００５２】
また、けん化工程において、水酸化ナトリウムは、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液に一括添加しても、連続添加しても、けん化の進行度合に伴い逐次添加してもよい。
【００５３】
［ポリビニルアルコール１の産業上の用途］
上述の製造方法で精製されたポリビニルアルコール１の乾燥物は、必要に応じて粉砕加工され、顆粒状又は粉末状の工業製品として用いられる。
【００５４】
ポリビニルアルコール１は、生体組織の模型を作製する成形材料として用いられる他、人工関節等の生体適合性材料の原料、化粧品原料、及び医薬品添加物としても用いられる。
【００５５】
ポリビニルアルコール１は、上述の他にも多様な用途で用いることができる。例えば、ポリビニルアルコール１は、合成繊維であるビニロンの原料、フラットパネルディスプレイ用光学フィルムである偏光子フィルムの原料、及びアセタール樹脂の原料としても用いられる。その他、ポリビニルアルコール１は、繊維加工剤、紙加工用のコーティング剤、紙加工用のバインダ、接着剤、液体のり、玩具又は理科教材等に用いられるスライム、塩化ビニルの重合安定剤、無機物のバインダ等としても用いられている。
【００５６】
［ハイドロゲル組成物１０の化学構造］
次に、本発明のハイドロゲル組成物１０の化学構造について、図２を用いて説明する。
【００５７】
図２は、本発明のハイドロゲル組成物１０の化学構造を示した概略図である。なお、本発明のハイドロゲル組成物１０は、ポリビニルアルコール１の樹脂を含み、ポリビニルアルコールハイドロゲルとも称される。また、ポリビニルアルコールハイドロゲルはＰＶＡ−Ｈと略称される場合もある。
【００５８】
ゲル組成物とは、鎖状の高分子化合物に含まれる特定の原子又は原子団において、高分子化合物同士が部分的に結合されて三次元の網目構造を構成し、三次元の網目構造の内部に流動性を失い束縛された低分子の溶媒を有する組成物をいう。本発明では、溶媒として網目構造の内部に水を有するゲル組成物、又は溶媒として網目構造の内部に、水と水に対して混和性のある有機溶媒との混合溶媒を有するゲル組成物を「ハイドロゲル組成物」と称する。
【００５９】
図２に示すように、ハイドロゲル組成物１０の網目構造は、高分子化合物において直鎖状に結合された炭素鎖部分である高分子鎖１２と、第１高分子鎖１２ａと、第２高分子鎖１２ｂとの間の結合領域である架橋領域１４とを有している。なお、図２では図示できないが、第２高分子鎖１２ｂは、第１高分子鎖１２ａとはねじれの位置で隣接しており、架橋領域１４で立体的に結合されている。言い換えると、ハイドロゲル組成物１０の三次元の網目構造は、第１高分子鎖１２ａと第２高分子鎖１２ｂとを結合する架橋領域１４によって構成される。
【００６０】
また、図２に示すように、ハイドロゲル組成物１０は、高分子鎖１２と架橋領域１４とにより構成された三次元の網目構造の網目部分１６に束縛されて流動性を失った低分子の溶媒１８を含んでいる。図示しないが、溶媒１８の分子は、高分子鎖１２から分子間力による強い引力を受けるため、三次元の網目構造の近傍においては溶媒１８の分子の自由度が最も低くなる。すなわち、三次元の網目構造の近傍においては溶媒１８の分子の束縛力が最も大きくなる。また、溶媒１８の分子は、三次元の網目構造から離れるに従い、溶媒１８の分子の自由度が高くなり、溶媒１８の分子の束縛力が小さくなる。
【００６１】
本発明のハイドロゲル組成物１０においては、低分子の溶媒１８としては、限定しないが、例えば、水と水に対して混和性がある有機溶媒との混合溶媒、水、又は生理食塩水を用いることができる。
【００６２】
本発明の溶媒１８に好適な水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水等があるが、これに限定されない。
【００６３】
また、水に対して混和性がある有機溶媒としては限定しないが、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、エチレングリコール、プリピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、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メチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド等を用いることができる。上述の有機溶媒は、保湿性付与、抗菌性付与、防黴性付与、導電性付与、粘性又は弾性の調整等の目的に応じて選択することができる。また、上述の有機溶媒としては、いずれか一種類の有機溶媒のみを単独で用いてもよいし、二種類以上の有機溶媒を用いてもよい。
【００６４】
本発明に好適な有機溶媒としては、例えば、アセトン、ジメチルホルムアミド、グリセリン、又はジメチルスルホキシド等がある。本発明に最も好適な有機溶媒は、ハイドロゲル組成物１０に適度な弾性を与えることが可能なジメチルスルホキシドである。また、ジメチルホルムアミドはＤＭＦとも略称される。
【００６５】
［ハイドロゲル組成物１０の架橋領域１４の結合態様］
次に、本発明のハイドロゲル組成物１０の架橋領域１４の結合態様について説明する。以降では、架橋領域１４の結合態様を説明するために、便宜上、ゲル組成物の種類を化学ゲルと物理ゲルとに大別して説明する。
【００６６】
（化学ゲル）
化学ゲルは、共有結合により高分子化合物同士を架橋結合させたものであり、強結合ゲル又は化学架橋ゲルとも称される。化学ゲルは、架橋結合の強度が強く、熱エネルギーによる高分子化合物の分子運動によって、架橋結合が切断されることがないため、熱エネルギーにより、ゲル組成物の三次元の網目構造が変化しないという特徴を有している。
【００６７】
（化学架橋）
化学ゲルにおける架橋、すなわち、化学架橋は、例えば限定しないが、グルタルアルデヒド等の架橋剤を混合して反応させて、高分子化合物同士を結合させる方法によって行うことができる。また、化学架橋は、上述の他に例えば、ガンマ線等の放射線を含む光の照射により、高分子化合物同士を結合させる方法でも行うことができる。また、化学架橋は、温度及びｐＨを変化させることにより高分子化合物の一部を変性して、高分子化合物同士を結合させる方法でも行うことができる。
【００６８】
（物理ゲル）
物理ゲルは、非共有結合、すなわち、イオン結合又は水素結合により、高分子化合物同士を架橋結合させたものであり、弱結合ゲル又は物理架橋ゲルとも称される。化学ゲルは、架橋結合の強度が弱く、熱エネルギーによる高分子化合物の分子運動により、架橋結合が切断されるため、熱エネルギーにより、ゲル組成物の三次元の網目構造が切断されるという特徴を有している。
【００６９】
（物理架橋）
物理ゲルにおける架橋、すなわち物理架橋は、限定しないが、例えば−２０℃以下の低温での凍結により行われる。好適には、物理架橋は、−４０〜−２０℃の低温での凍結により行われる。凍結による物理架橋では、凍結温度、凍結時間、及び凍結回数を調整することによって、弾性及び粘性等のハイドロゲル組成物１０の物理特性を変化させることができる。
【００７０】
なお、物理架橋は、反復凍結融解法にて行ってもよい。反復凍結融解法では、凍結温度、融解温度、凍結時間、融解時間、及び凍結及び融解の反復回数を調整することによって、弾性及び粘性等のハイドロゲル組成物１０の物理特性を変化させることができる。
【００７１】
なお、以上の化学ゲル及び物理ゲルの分類は、化学架橋と物理架橋とを説明する目的で便宜上行ったものであり、ハイドロゲル組成物１０を化学ゲル又は物理ゲルのいずれか一方に分類することを意図したものではない。
【００７２】
（ハイドロゲル組成物１０の架橋領域１４）
本発明においては、ハイドロゲル組成物１０の架橋領域１４は、水酸基５の水素結合により物理架橋された架橋構造のみを有しており、化学架橋された架橋構造を有しない構成にできる。
【００７３】
図３は、本発明のハイドロゲル組成物１０の水素結合による架橋領域１４の一部を示した概略図である。図３におけるポリビニルアルコール１の直鎖型のアルキル鎖である基本骨格２は、図２のハイドロゲル組成物１０における高分子鎖１２に対応している。また、図３に示すように、本発明においては、ハイドロゲル組成物１０の架橋領域１４は、ポリビニルアルコール１の官能基３である水酸基５の水素結合により、物理架橋されている。
【００７４】
すなわち、ハイドロゲル組成物１０における、ポリビニルアルコール１の樹脂は、三次元の網目構造を有している。また、ハイドロゲル組成物１０は、ポリビニルアルコール１の樹脂の三次元の網目構造の内部に流動性を失い束縛された低分子の溶媒１８を有している。
【００７５】
［ハイドロゲル組成物１０の物理的特性］
ハイドロゲル組成物１０は、ポリビニルアルコール１の重合度及びけん化度、並びに、ハイドロゲル組成物１０に含まれる溶媒１８の含有量等の違いによって、多様な物理的特性を呈する。したがって、ハイドロゲル組成物１０を用いることにより、多様な生体組織の模型を作製することができる。ここでは、ハイドロゲル組成物１０の物理的特性を決定するパラメータの一部である、ポリビニルアルコール１の重合度及びけん化度、並びにハイドロゲル組成物１０における溶媒１８の含有量について説明する。
【００７６】
なお、「ハイドロゲル組成物１０における溶媒１８の含有量」は、本願における「溶媒含有量」に対応するものとし、以降の説明においては、「ハイドロゲル組成物１０における溶媒含有量」、又は単に「溶媒含有量」と称する。
【００７７】
（ポリビニルアルコール１の重合度）
ポリビニルアルコール１の重合度は、ポリビニルアルコール１の基本骨格２の長さに対応するものであり、重合度が大きくなるにつれて、ポリビニルアルコール１の基本骨格２が長くなり、ポリビニルアルコール１の分子量が大きくなる。ポリビニルアルコール１の重合度は、重合工程におけるポリ酢酸ビニルの重合度により決定される。ポリビニルアルコール１の重合度は、例えば、ゲル透過クロマトグラフィ等の液体クロマトグラフィ法で分子量を測定することにより算出される。
【００７８】
また、ポリビニルアルコール１の重合度（ＤＰ）は、図１に示した変数ｍ及び変数ｎを用いた場合、以下の数式（２）で算出される。
ＤＰ＝ｍ＋ｎ  …（２）
【００７９】
ポリビニルアルコール１の重合度が大きくなるにつれて、ハイドロゲル組成物１０の粘性、皮膜強度、耐水性等の物理特性が上昇する。また、ポリビニルアルコール１の重合度が大きくなるにつれて、低温におけるハイドロゲル組成物１０の粘度安定性等の物理特性が低下する。また、ポリビニルアルコール１の重合度が大きくなるにつれて、ポリビニルアルコール１の分子量及び分子間力が上昇するため、ポリビニルアルコール１の水溶性が低下し、粘性が上昇する。
【００８０】
（ポリビニルアルコール１のけん化度）
ポリビニルアルコール１のけん化度は、ポリビニルアルコール１の官能基３における水酸基５の割合（ＲＨ）に対応するものであり、けん化度が大きくなるにつれて、ポリビニルアルコール１の水酸基５の量が多くなる。ポリビニルアルコール１のけん化度は、けん化工程で酢酸基４から置換された、ポリビニルアルコール１における水酸基５の量により決定される。ポリビニルアルコール１のけん化度は、例えば、水酸化ナトリウムを用いてポリビニルアルコール１の酢酸基４の量を定量することによって算出される。具体的には、けん化度（ＤＳ）は、定量した酢酸基４の量を、ポリビニルアルコール１の官能基３における酢酸基４の割合（ＲＡ）としてモル百分率単位、すなわちモル％単位に換算することにより、以下の数式（３）でモル％単位の数値として算出される。
ＤＳ＝ＲＨ＝１−ＲＡ  …（３）
【００８１】
また、ポリビニルアルコール１のけん化度（ＤＳ）は、図１に示した変数ｍ及び変数ｎを用いた場合、以下の数式（４）でモル％単位の数値として算出される。
ＤＳ＝｛ｎ／（ｍ＋ｎ）｝×１００  …（４）
【００８２】
ポリビニルアルコール１のけん化度が大きくなるにつれて、ハイドロゲル組成物１０の粘性、皮膜強度、耐水性等の物理特性が上昇する。また、ポリビニルアルコール１のけん化度が大きくなるにつれて、低温におけるハイドロゲル組成物１０の粘度安定性等の物理特性が低下する。また、ポリビニルアルコール１のけん化度が大きくなるにつれて、ポリビニルアルコール１が容易に結晶化されるため、ポリビニルアルコール１の水溶性が低下し、粘性が上昇する。
【００８３】
（ハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量）
ハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量は、ハイドロゲル組成物１０の重量に対する溶媒１８の重量の割合として、重量％単位で算出される。ハイドロゲル組成物１０は、溶媒含有量が高くなるにつれて、膨潤性は上昇するが、弾性が低下するため、固形性及び保形性が低下する。
【００８４】
［生体軟組織の模型］
次に、本発明のハイドロゲル組成物１０を用いた生体組織の模型について説明する。本発明の生体組織の模型は、ハイドロゲル組成物１０を用いることにより、特に、粘性、弾性、及び水分保持性等の物理特性が、実際の生体軟組織の物理特性に類似した生体軟組織の模型として作製できる。
【００８５】
なお、以降の説明では、「生体軟組織」とは、具体的に指定しない限り、骨、歯、軟骨等の生体の硬組織を除く生体組織を意味するものとする。生体軟組織は、限定しないが、例えば、血管組織、口腔粘膜等の口腔軟組織、鼻腔粘膜等の鼻腔軟組織、耳腔粘膜等の耳腔軟組織、脳、心臓、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、膀胱、肺、胃、小腸、大腸、子宮、食道等の内臓組織、皮膚組織、筋肉組織、眼球組織等を含むものとする。また、「生体硬組織」とは、骨、歯、軟骨等の生体の硬組織を意味するものとする。
【００８６】
（ポリビニルアルコール１のけん化度及び重合度）
本発明の生体組織の模型として、生体軟組織の模型を作製する場合、けん化度が８５〜９８モル％のポリビニルアルコール１が用いられる。ポリビニルアルコール１のけん化度が８５モル％未満である場合、ポリビニルアルコール１の樹脂の皮膜強度の低下により、生体軟組織の模型の弾性が実際の生体軟組織の弾性よりも低下する。また、ポリビニルアルコール１の重合度が９８モル％を超えると、ポリビニルアルコール１の樹脂の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の粘性が実際の生体軟組織の粘性よりも上昇する。また、ハイドロゲル組成物１０の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の静止表面摩擦係数が実際の生体軟組織の静止表面摩擦係数よりも大きくなる。したがって、ポリビニルアルコール１のけん化度が８５モル％未満である場合又は９８モル％を超える場合、生体軟組織の模型の触感等の官能性が低下する。
【００８７】
また、生体軟組織の模型を作製する場合、重合度が１０００〜２０００のポリビニルアルコール１が用いられる。ポリビニルアルコール１の重合度が１０００未満である場合、ハイドロゲル組成物１０の皮膜強度の低下により、生体軟組織の模型の弾性が実際の生体軟組織の弾性よりも低下する。また、ポリビニルアルコール１の重合度が２０００を超えると、ハイドロゲル組成物１０の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の粘性が実際の生体軟組織の粘性よりも上昇する。また、ハイドロゲル組成物１０の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の静止表面摩擦係数が実際の生体軟組織の静止表面摩擦係数よりも大きくなる。したがって、ポリビニルアルコール１の重合度が１０００未満である場合、又は２０００を超える場合、生体軟組織の模型の触感等の官能性が低下する。
【００８８】
また、生体軟組織の模型を作製する場合、けん化度が８５〜９８モル％であり、かつ重合度が１０００〜２０００である、一種類のポリビニルアルコール１のみを単独で用いて、ポリビニルアルコール樹脂を生成することができる。また、けん化度又は重合度が異なる二種類以上のポリビニルアルコール１を用いて、けん化度の平均値が８５〜９８モル％であり、かつ重合度の平均値が１０００〜２０００であるポリビニルアルコール樹脂を生成することもできる。なお、本願において、「平均けん化度」との用語は、一種類のポリビニルアルコール１のみを単独で用いた場合における「けん化度」、及び二種類以上のポリビニルアルコール１を用いた場合における「けん化度の平均値」の双方に対応するものとする。また、本願において、「平均重合度」との用語は、一種類のポリビニルアルコール１のみを単独で用いた場合における「重合度」、及び二種類以上のポリビニルアルコール１を用いた場合における「重合度の平均値」の双方に対応するものとする。
【００８９】
本発明の好適なハイドロゲル組成物１０は、けん化度が少なくとも異なる二種類のポリビニルアルコール１からなり、平均けん化度が８５〜９８モル％であり、かつ平均重合度が１０００〜２０００であるポリビニルアルコール樹脂を含むものである。上述の二種類のポリビニルアルコール１は、第１ポリビニルアルコールと、第１ポリビニルアルコールとけん化度が少なくとも異なる第２ポリビニルアルコールとからなる。なお、第２ポリビニルアルコールの重合度は、第１ポリビニルアルコールの重合度と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９０】
ポリビニルアルコール１のハイドロゲル組成物１０においては、けん化度の増加に対する粘性及び強度の上昇の割合は、重合度の増加に対する粘性及び強度の上昇の割合よりも小さくなる。したがって、けん化度を調整することにより、ハイドロゲル組成物１０の粘性及び強度を所望の粘度及び強度に高精度に調整することができる。
【００９１】
本発明の好適なハイドロゲル組成物１０では、二種類のポリビニルアルコール１を用いて、平均けん化度を調整することにより、ハイドロゲル組成物１０の粘性及び強度を所望の粘度及び強度に、容易にかつ高精度に調整することができる。したがって、本発明では、上述した二種類のポリビニルアルコール１を用いることにより、一種類のポリビニルアルコール１のみを単独で用いた場合と比較して、実際の生体軟組織に類似した物理特性を有するハイドロゲル組成物１０を、容易に提供することができる。
【００９２】
二種類のポリビニルアルコール１を用いて本発明のハイドロゲル組成物１０を提供する場合、第１ポリビニルアルコールとしては、好適には、けん化度が９７モル％以上であり、かつ重合度が５００〜３０００であるポリビニルアルコール１が用いられる。より好適な第１ポリビニルアルコールとしては、けん化度が９９モル％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００であるポリビニルアルコール１が用いられる。
【００９３】
第１ポリビニルアルコールは、前述したポリビニルアルコール１の製造方法で製造することができる。また、第１ポリビニルアルコールとしては、市場から入手可能な工業製品を用いることができる。けん化度が９７モル％以上であり、かつ重合度が５００〜３０００である第１ポリビニルアルコールは、完全けん化型の工業製品として販売されている。例えば、第１ポリビニルアルコールは、日本酢ビ・ポバール株式会社から、ＪＦ−０５、ＪＦ−１０、ＪＦ−１７、ＪＦ−２０、Ｖ、ＶＯ、及びＶＣ−１０等の商品名で工業製品として販売されている。また、第１ポリビニルアルコールは、株式会社クラレから、例えば、ＰＶＡ−１０５、ＰＶＡ−１１０、ＰＶＡ−１１７、ＰＶＡ−１１７Ｈ、ＰＶＡ−１２０、及びＰＶＡ−１２４等の商品名で工業製品として販売されている。上述のうち、けん化度が９９モル％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００であるポリビニルアルコール１は、日本酢ビ・ポバール株式会社のＪＦ−２０、Ｖ、ＶＯ、及びＶＣ−１０、並びに株式会社クラレのＰＶＡ−１１７Ｈとの商品名の工業製品が該当する。
【００９４】
また、二種類のポリビニルアルコール１を用いて本発明のハイドロゲル組成物１０を提供する場合、第２ポリビニルアルコールとしては、好適には、けん化度が７０〜９０モル％以上であり、かつ重合度が５００〜３０００であるポリビニルアルコール１が用いられる。より好適な第２ポリビニルアルコールとしては、けん化度が８６〜９０モル％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００であるポリビニルアルコール１が用いられる。
【００９５】
第２ポリビニルアルコールは、前述したポリビニルアルコール１の製造方法で製造することができる。また、第２ポリビニルアルコールとしては、市場から入手可能な工業製品を用いることができる。けん化度が７０〜９０モル％以上であり、かつ重合度が５００〜３０００である第２ポリビニルアルコールは、部分けん化型の工業製品として販売されている。例えば、第２ポリビニルアルコールは、日本酢ビ・ポバール株式会社から、ＪＰ−０５、ＪＰ−１０、ＪＰ−１５、ＪＰ−２０、ＪＰ−２４、ＶＰ−１８、及びＶＰ−２０等の商品名で工業製品として販売されている。また、第２ポリビニルアルコールは、株式会社クラレから、例えば、ＰＶＡ−２０５、ＰＶＡ−２１０、ＰＶＡ−２１７、ＰＶＡ−２２０、及びＰＶＡ−２２４等の商品名で工業製品として販売されている。上述のうち、けん化度が８６〜９０モル％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００であるポリビニルアルコール１は、日本酢ビ・ポバール株式会社のＪＰ−５、ＪＰ−１０、ＪＰ−１５、ＪＰ−２０、ＶＰ−１８、及びＶＰ−２０、並びに株式会社クラレのＰＶＡ−２０５、ＰＶＡ−２１０、ＰＶＡ−２１７、及びＰＶＡ−２２０との商品名の工業製品が該当する。
【００９６】
なお、第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールとしては、粉末状又は顆粒状の乾燥物のいずれの乾燥物も用いることができる。しかしながら、乾燥物の溶解性及び精製度の高さを考慮した場合、第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールは、粉末状の乾燥物が好適である。
【００９７】
（第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールの重量比）
また、ポリビニルアルコール樹脂における第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールの重量比は、ポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度が８５〜９８モル％となり、かつ平均重合度が１０００〜２０００となるように調整される。例えば、生体組織の模型として、生体軟組織の模型を作製する場合、第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールの重量比は、第１ポリビニルアルコールが９９〜７０重合部となり、第２ポリビニルアルコールが１〜３０重合部となるように調整される。
【００９８】
ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比が１重合部未満である場合、ハイドロゲル組成物１０の弾性の上昇により、生体軟組織の模型の弾性が実際の生体軟組織の弾性よりも上昇する。また、ハイドロゲル組成物１０の弾性の上昇により、生体軟組織の模型の表面の垂直抗力が実際の生体軟組織の表面の垂直抗力よりも上昇する。
【００９９】
また、ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比が１重合部未満である場合、ハイドロゲル組成物１０の粘性の低下により、生体軟組織の模型の粘性が実際の生体軟組織の粘性よりも低下する。また、ハイドロゲル組成物１０の粘性の低下により、生体軟組織の模型の静止表面摩擦係数が実際の生体軟組織の静止表面摩擦係数よりも小さくなる。
【０１００】
逆に、ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比が３０重合部を超える場合、ハイドロゲル組成物１０の弾性の低下により、生体軟組織の模型の弾性が実際の生体軟組織の弾性よりも低下する。また、ハイドロゲル組成物１０の弾性の低下により、生体軟組織の模型の表面の垂直抗力が実際の生体軟組織の表面の垂直抗力よりも低下する。
【０１０１】
また、ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比が３０重合部を超える場合、ハイドロゲル組成物１０の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の粘性が実際の生体軟組織の粘性よりも上昇する。また、ハイドロゲル組成物１０の粘性の上昇により、生体軟組織の模型の静止表面摩擦係数が実際の生体軟組織の静止表面摩擦係数よりも大きくなる。
【０１０２】
したがって、ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比が１重合部未満である場合、又は３０重合部を超える場合、生体軟組織の模型の触感等の官能性が低下する。
【０１０３】
特に、生体軟組織の模型として、口腔軟組織、鼻腔軟組織、耳腔軟組織、眼球組織等の湿潤粘膜を含む生体軟組織の模型を作製する場合、湿潤粘膜の特有の湿潤性等の特性を表現するために、生体軟組織の模型の触感等の官能性を担保する必要がある。したがって、湿潤粘膜を含む生体軟組織の模型等を作製する場合には、生体軟組織の模型における粘性を低くするために、ポリビニルアルコール樹脂における第２ポリビニルアルコールの重量比の上限値は３０重合部よりも小さくすることができる。湿潤粘膜を含む生体軟組織の模型等を作製する場合においては、例えば、第１ポリビニルアルコールの重合比は９９〜８０重合部とし、第２ポリビニルアルコールの重合比は１〜２０重合部とすることができる。
【０１０４】
（ハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量）
生体組織の模型においては、ハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量は、実際の生体組織に類似した弾性等の物理特性を維持し、実際の生体組織に類似した膨潤性、固形性、及び保形性を提供できるように調整される。例えば、ハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量は、例えば７０〜９５重量％とすることができる。生体組織の模型として、生体軟組織の模型を作製する場合、好適なハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量は、７０〜９０重量％であり、更に好適なハイドロゲル組成物１０の溶媒含有量は、７０〜８０重量％である。
【０１０５】
（生体軟組織の模型の具体例）
以下では、生体軟組織の模型を作製するのに好適な、ポリビニルアルコール樹脂における平均けん化度、平均重合度、並びに第１ポリビニルアルコール及び第２ポリビニルアルコールの重合比、並びにハイドロゲル組成物１０における溶媒含有量を具体的に例示する。
【０１０６】
例えば、生体軟組織が血管である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、８５〜９８モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜７０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜３０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１０７】
例えば、生体軟組織が口腔軟組織である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、９０〜９５モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜７０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜３０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１０８】
例えば、生体軟組織が鼻腔軟組織である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、９０〜９８モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜８０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜２０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１０９】
例えば、生体軟組織が耳腔軟組織である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、９０〜９８モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜８０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜２０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１１０】
例えば、生体軟組織が胃、腸、肝臓等の内臓組織である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、８５〜９８モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜７０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜３０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１１１】
例えば、生体軟組織が皮膚組織である場合、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均けん化度は、９５〜９８モル％である。また、好適なポリビニルアルコール樹脂の平均重合度は、１０００〜２０００である。また、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第１ポリビニルアルコールの重量比は、９９〜８０重量部であり、ポリビニルアルコール樹脂における好適な第２ポリビニルアルコールの重量比は、１〜２０重量部である。また、ハイドロゲル組成物１０における好適な溶媒含有量は、７０〜９５重量％である。
【０１１２】
以上に示したように、本発明のハイドロゲル組成物１０によれば、粘性又は弾性等の物理特性を実際の生体組織の物理特性に類似させることが可能な生体組織の模型を提供することができる。特に、本発明のハイドロゲル組成物１０を用いて、生体組織の模型として生体軟組織の模型を作製する場合に、生体軟組織の剥離又は切開等の手術の練習に適した生体組織の模型を提供することができる。
【０１１３】
［ハイドロゲル組成物１０への添加物］
（ゲル化剤）
なお、本発明のハイドロゲル組成物１０には、必要に応じて、水素結合による物理架橋の補助剤として少量のゲル化剤を添加することができる。ゲル化剤としては限定しないが、例えば四ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩が用いられる。また、ハイドロゲル組成物１０に対するゲル化剤の添加量は、限定しないが、例えば５重量％以下とすることができる。
【０１１４】
（防腐剤）
また、本発明のハイドロゲル組成物１０には、必要に応じて、保存性を付与するための防腐剤を少量添加することができる。防腐剤としては限定しないが、例えば、デヒドロ酢酸塩、ソルビン酸塩、安息香酸塩、ぺンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、２，４−ジメチル−６−アセトキシ−ｍ−ジオキサン、１，２−ベンズチアゾリン−３−オン等が添加される。ハイドロゲル組成物１０に対する防腐剤の添加量は、限定しないが、例えば１重量％以下とすることができる。
【０１１５】
（染料又は顔料等の着色剤）
また、本発明のハイドロゲル組成物１０には、生体組織の模型において実際の生体組織の色彩を再現するために、必要に応じて着色剤を少量添加することができる。ハイドロゲル組成物１０に対する着色剤の添加量は、限定しないが、例えば１重量％以下とすることができる。着色剤としては、限定しないが、例えば、染料又は顔料等が用いられる。
【０１１６】
（染料）
染料としては、ブラック染料、マゼンタ染料、シアン染料、及びイエロー染料が用いられる。以下では、本発明のハイドロゲル組成物１０で用いることが可能なブラック染料、マゼンタ染料、シアン染料、及びイエロー染料の具体例を列挙して例示するが、以下の染料に限定することを意図するものではない。
【０１１７】
ブラック染料としては、例えば、三井化学株式会社製のＭＳ  ＢＬＡＣＫ  ＶＰＣ、保土谷化学株式会社製のＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＢＬＡＣＫ−１及びＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＢＬＡＣＫ−５、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＥＴ  ＢＬＡＣＫ  Ａ−Ｎ、ダイワ化成株式会社製のＤＡＩＷＡ  ＢＬＡＣＫ  ＭＳＣ、三菱化学株式会社製のＨＳＢ−２０２、ＢＡＳＦジャパン株式会社製のＮＥＰＴＵＮＥ  ＢＬＡＣＫ  Ｘ６０及びＮＥＯＰＥＮ  ＢＬＡＣＫ  Ｘ５８、田岡化学工業株式会社製のＯｌｅｏｓｏｌ  Ｆａｓｔ  ＢＬＡＣＫ  ＲＬ、並びに、中央合成化学株式会社製のＣｈｕｏ  ＢＬＡＣＫ８０及びＣｈｕｏ  ＢＬＡＣＫ８０−１５等が用いられる。
【０１１８】
マゼンタ染料としては、例えば、三井化学株式会社製のＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＶＰ、ＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＨＭ−１４５０、及びＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  Ｈｓｏ−１４７、保土谷化学株式会社製のＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｒｅｄ−１、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｒｅｄ−２、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｒｅｄ−３、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｐｉｎｋ−１、及びＳＰＩＲＯＮ  Ｒｅｄ  ＧＥＨＳＰＥＣＩＡＬ、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＥＴ  Ｒｅｄ  Ｂ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｒｅｄ  １３０、及びＫＡＹＡＳＥＴ  Ｒｅｄ  ８０２、ダイワ化成株式会社製のＰＨＬＯＸＩＮ、ＲＯＳＥ  ＢＥＮＧＡＬ、及びＡＣＩＤ  Ｒｅｄ、三菱化学株式会社製のＨＳＲ−３１及びＤＩＡＲＥＳＩＮ  Ｒｅｄ  Ｋ、ＢＡＳＦジャパン株式会社製のＯｉｌ  Ｒｅｄ、並びに中央合成化学株式会社製のＯｉｌ  Ｐｉｎｋ３３０等が用いられる。
【０１１９】
シアン染料としては、例えば、三井化学株式会社製のＭＳ  Ｃｙａｎ  ＨＭ−１２３８、ＭＳ  Ｃｙａｎ  ＨＳｏ−１６、Ｃｙａｎ  Ｈｓｏ−１４４、及びＭＳ  Ｃｙａｎ  ＶＰＧ、保土谷化学株式会社製のＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｂｌｕｅ−４、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  Ｆｒ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  Ｎ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  ８１４、Ｔｕｒｑ．Ｂｌｕｅ  ＧＬ−５  ２００、及びＬｉｇｈｔＢｌｕｅ  ＢＧＬ−５  ２００、ダイワ化成株式会社製のＤＡＩＷＡ  Ｂｌｕｅ  ７０００及びＯｌｅｏｓｏｌ  Ｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  ＧＬ、三菱化学株式会社製のＤＩＡＲＥＳＩＮ  Ｂｌｕｅ  Ｐ、並びにＢＡＳＦジャパン社製のＳＵＤＡＮ  Ｂｌｕｅ  ６７０、ＮＥＯＰＥＮ  Ｂｌｕｅ  ８０８、及びＺＡＰＯＮ  Ｂｌｕｅ  ８０６等が用いられる。
【０１２０】
イエロー染料としては、例えば、三井化学株式会社製のＭＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＨＳｍ−４１、Ｙｅｌｌｏｗ  ＫＸ−７、及びＹｅｌｌｏｗ  ＥＸ−２７、保土谷化学株式会社製のＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｙｅｌｌｏｗ−１、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＹｅｌｌｏＷ−３、及びＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｙｅｌｌｏｗ−６、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＳＦ−Ｇ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ２Ｇ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ａ−Ｇ、及びＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｅ−Ｇ、ダイワ化成株式会社製のＤＡＩＷＡ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３３０ＨＢ、三菱化学株式会社製のＨＳＹ−６８、ＢＡＳＦジャパン社製のＳＵＤＡＮ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４６及びＮＥＯＰＥＮ  Ｙｅｌｌｏｗ  ０７５、並びに中央合成化学株式会社製のＯｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２９等が用いられる。
【０１２１】
（顔料）
また、顔料としては、有機顔料又は無機顔料を使用することができる。例えば、有機顔料又は無機顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、及びキレートアゾ顔料等のアゾ顔料を用いることができる。また、有機顔料又は無機顔料としては、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、アントセキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、及びキノフタロン顔料等の多環式顔料等を用いることができる。また、有機顔料又は無機顔料としては、例えば、赤色顔料又はマゼンタ顔料、青色顔料又はシアン顔料、緑色顔料、黄色顔料、及び黒色顔料等の色彩の顔料を用いることができる。以下では、カラーインデックスに番号で記載された、本発明のハイドロゲル組成物１０で用いることが可能な顔料の具体例を列挙して例示するが、以下の顔料に限定することを意図するものではない。
【０１２２】
赤色顔料又はマゼンタ顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ３１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ３８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４９：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ５３：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ５７：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ５７：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ５８：４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ６３：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８１：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８１：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８１：３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８１：４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １０４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １０８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １１２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １６６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １６８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １６９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １８４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １８５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２１６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２２６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ５０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  １３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  １６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ２０、及びＰｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３６等が用いられる。
【０１２３】
青色顔料又はシアン顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １７−１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ２２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ２７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ２８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ２９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ３６、及びＰｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ６０等が用いられる。
【０１２４】
緑色顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ２６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６、及びＰｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ５０等が用いられる。
【０１２５】
黄色顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ５５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ７４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １６６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １６７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １６８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １８０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １８５、及びＰｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １９３等が用いられる。
【０１２６】
黒色顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ２６、及びＰｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ２８等が用いられる。
【０１２７】
また、顔料としては、市場から入手可能な工業製品を用いることができる。以下では、市場から入手可能な顔料の具体例を列挙して例示するが、例示した顔料に限定することを意図するものでも、以下の会社製の工業製品に限定することを意図するものでもない。
【０１２８】
例えば、工業製品としての顔料は、クロモファインイエロー２０８０、クロモファインイエロー５９００、クロモファインイエロー５９３０、クロモファインイエローＡＦ−１３００、クロモファインイエロー２７００Ｌ、クロモファインオレンジ３７００Ｌ、クロモファインオレンジ６７３０、クロモファインスカーレット６７５０、クロモファインマゼンタ６８８０、クロモファインマゼンタ６８８６、クロモファインマゼンタ６８９１Ｎ、クロモファインマゼンタ６７９０、クロモファインマゼンタ６８８７、クロモファインバイオレットＲＥ、クロモファインレッド６８２０、クロモファインレッド６８２０、クロモファインレッド６８３０、クロモファインブルーＨＳ−３、クロモファインブルー５１８７、クロモファインブルー５１０８、クロモファインブルー５１９７、クロモファインブルー５０８５Ｎ、クロモファインブルーＳＲ−５０２０、クロモファインブルー５０２６、クロモファインブルー５０５０、クロモファインブルー４９２０、クロモファインブルー４９２７、クロモファインブルー４９３７、クロモファインブルー４８２４、クロモファインブルー４９３３ＧＮ−ＥＰ、クロモファインブルー４９４０、クロモファインブルー４９７３、クロモファインブルー５２０５、クロモファインブルー５２０８、クロモファインブルー５２１４、クロモファインブルー５２２１、クロモファインブルー５０００Ｐ、クロモファイングリーン２ＧＮ、クロモファイングリーン２ＧＯ、クロモファイングリーン２Ｇ−５５０Ｄ、クロモファイングリーン５３１０、クロモファイングリーン５３７０、クロモファイングリーン６８３０、クロモファインブラックＡ−１１０３、セイカファストエロー１０ＧＨ、セイカファストエローＡ−３、セイカファストエロー２０３５、セイカファストエロー２０５４、セイカファストエロー２２００、セイカファストエロー２２７０、セイカファストエロー２３００、セイカファストエロー２４００（Ｂ）、セイカファストエロー２５００、セイカファストエロー２６００、セイカファストエローＺＡＹ−２６０、セイカファストエロー２７００（Ｂ）、セイカファストエロー２７７０、セイカファストレッド８０４０、セイカファストレッドＣ４０５（Ｆ）、セイカファストレッドＣＡ１２０、セイカファストレッドＬＲ−１１６、セイカファストレッド１５３１Ｂ、セイカファストレッド８０６０Ｒ、セイカファストレッド１５４７、セイカファストレッドＺＡＷ−２６２、セイカファストレッド１５３７Ｂ、セイカファストレッドＧＹ、セイカファストレッド４Ｒ−４０１６、セイカファストレッド３８２０、セイカファストレッド３８９１、セイカファストレッドＺＡ−２１５、セイカファストカーミン６Ｂ１４７６Ｔ−７、セイカファストカーミン１４８３ＬＴ、セイカファストカーミン３８４０、セイカファストカーミン３８７０、セイカファストボルドー１０Ｂ−４３０、セイカライトローズＲ４０、セイカライトバイオレットＢ８００、セイカライトバイオレット７８０５、セイカファストマルーン４６０Ｎ、セイカファストオレンジ９００、セイカファストオレンジ２９００、セイカライトブルーＣ７１８、セイカライトブルーＡ６１２、シアニンブルー４９３３Ｍ、シアニンブルー４９３３ＧＮ−ＥＰ、シアニンブルー４９４０、及びシアニンブルー４９７３等の商品名で、大日精化工業株式会社から販売されている。
【０１２９】
また、工業製品としての顔料は、例えば、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０１、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０２、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０３、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０４、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０５、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０６、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４１６、ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４２４、ＫＥＴ  Ｏｒａｎｇｅ  ５０１、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０１、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０２、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０３、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０４、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０５、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０６、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０７、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０８、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０９、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３１０、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３３６、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３３７、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３３８、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３４６、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０１、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０２、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０３、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０４、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０５、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０６、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １１１、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １１８、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １２４、及びＫＥＴ  Ｇｒｅｅｎ  ２０１等の商品名で、株式会社ＤＩＣから販売されている。
【０１３０】
また、工業製品としての顔料は、例えば、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３０１、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３１４、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３１５、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３１６、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｐ−６２４、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｕ１０ＧＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｕ３ＧＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＵＮＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＵＡ−４１４、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｕ２６３、Ｆｉｎｅｃｏｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｔ−１３、Ｆｉｎｅｃｏｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｔ−０５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １７０５、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｏｒａｎｇｅ  ２０２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １０１、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １０３、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １１５、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １１６、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｄ３Ｂ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｐ−６２５、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １０２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｈ−１０２４、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １０５Ｃ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＦＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＣＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＢＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｕ３ＢＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＲＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＧＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＧ２７６、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｕ４５６、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  Ｕ４５７、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  １０５Ｃ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ  ＵＳＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｍａｒｏｏｎ  ６０１、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｒｏｗｎ  Ｂ６１０Ｎ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｖｉｏｌｅｔ６００、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  ５１６、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  ５１７、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  ５１８、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  ５１９、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  Ａ８１８、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  Ｐ−９０８、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ  ５１０、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｇｒｅｅｎ  ４０２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｇｒｅｅｎ  ４０３、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌａｃｋ  ７０２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌａｃｋ  Ｕ９０５等の商品名で、山陽色素株式会社から販売されている。
【０１３１】
また、工業製品としての顔料は、例えば、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４０５Ｇ、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＦＧ７３３０、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＦＧ７３５０、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＦＧ７４００Ｇ、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＦＧ７４０５Ｇ、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＥＳ、及びＬｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＥＳＰ−Ｓ等の商品名で、東洋インキ製造株式会社から販売されている。
【０１３２】
また、工業製品としての顔料は、例えば、カーボンブラック＃２６００、カーボンブラック＃２４００、カーボンブラック＃２３５０、カーボンブラック＃２２００、カーボンブラック＃１０００、カーボンブラック＃９９０、カーボンブラック＃９８０、カーボンブラック＃９７０、カーボンブラック＃９６０、カーボンブラック＃９５０、カーボンブラック＃８５０、カーボンブラックＭＣＦ８８、カーボンブラック＃７５０、カーボンブラック＃６５０、カーボンブラックＭＡ６００、カーボンブラックＭＡ７、カーボンブラックＭＡ８、カーボンブラックＭＡ１１、カーボンブラックＭＡ１００、カーボンブラックＭＡ１００Ｒ、カーボンブラックＭＡ７７、カーボンブラック＃５２、カーボンブラック＃５０、カーボンブラック＃４７、カーボンブラック＃４５、カーボンブラック＃４５Ｌ、カーボンブラック＃４０、カーボンブラック＃３３、カーボンブラック＃３２、カーボンブラック＃３０、カーボンブラック＃２５、カーボンブラック＃２０、カーボンブラック＃１０、カーボンブラック＃５、及びカーボンブラック＃４４等の商品名で、三菱化学株式会社から販売されている。
【０１３３】
（水膨潤性層状粘土鉱物）
また、生体組織の模型として、例えば心臓等の臓器の模型を作製する場合、臓器の模型の弾性等の物理特性を実際の臓器の物理特性と類似させるために、水膨潤性層状粘土鉱物を必要に応じて本発明のハイドロゲル組成物１０に添加することができる。水膨潤性層状粘土鉱物は、溶媒１８に分散可能であり、層状構造を有する粘土鉱物である。ハイドロゲル組成物１０に対する水膨潤性層状粘土鉱物の添加量は、限定しないが、例えば１〜５重量％とすることができる。水膨潤性層状粘土鉱物としては、限定しないが、例えば、水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、及び水膨潤性サポナイト等の水膨潤性スメクタイト、並びに水膨潤性合成雲母等の水膨潤性雲母を用いることができる。また、水膨潤性スメクタイト及び水膨潤性雲母は、ナトリウムイオンを粘土鉱物層の間に含む粘土鉱物にできる。
【０１３４】
なお、水膨潤性層状粘土鉱物としては、一種類の水膨潤性層状粘土鉱物のみを単独で用いてもよいし、２種類以上の水膨潤性層状粘土鉱物を用いてもよい。また、水膨潤性層状粘土鉱物は、２種以上の水膨潤性層状粘土鉱物の合成物として用いることができる。また、水膨潤性層状粘土鉱物としては、市場から入手可能な工業製品を用いることができる。工業製品である水膨潤性層状粘土鉱物としては、限定しないが、例えば、片倉コープアグリ株式会社製の合成ヘクトライトＳＷＮ及びフッ素化ヘクトライトＳＷＦ等を用いることができる。
【０１３５】
本発明のハイドロゲル組成物１０に水膨潤性層状粘土鉱物を添加することにより、臓器の模型の弾性等の物理特性、すなわち機械的強度を、実際の臓器の機械的強度と類似させることができる。言い換えると、本発明のハイドロゲル組成物１０に水膨潤性層状粘土鉱物を添加することにより、臓器の模型の触感等の官能性を実際の臓器と類似させることができる。したがって、本発明のハイドロゲル組成物１０に水膨潤性層状粘土鉱物を添加することにより、例えば、手術用メス等による切開時の触感を実際の臓器の触感と類似させることができるため、手術の練習に好適な臓器の模型を提供することができる。
【０１３６】
［ハイドロゲル組成物１０の製造方法］
次に、本発明のハイドロゲル組成物１０の製造方法の例を具体的に説明する。
【０１３７】
本発明のハイドロゲル組成物１０は、けん化度が９７％以上であり、かつ重合度が５００〜２０００である第１ポリビニルアルコールと、けん化度が８６〜９０％であり、かつ重合度が５００〜２０００である第２ポリビニルアルコールとを、第１溶媒に混合するステップと、第１ポリビニルアルコールと第２ポリビニルアルコールとを混合した第１溶媒を第１温度で加熱して、第１ポリビニルアルコールと第２ポリビニルアルコールとを第１溶媒に溶解した溶液を生成するステップと、第２温度での凍結により、溶液を、複数の高分子鎖と、複数の高分子鎖を相互に結合する架橋領域とを有する三次元の網目構造のポリビニルアルコール樹脂と、三次元の網目構造の網目部分に束縛されて流動性を失った第１溶媒とを含有するポリビニルアルコールハイドロゲルにゲル化するステップとを含む方法により製造できる。
【０１３８】
なお、以降の説明においては、上述の「第１溶媒」は、「溶媒１８」又は「混合溶媒」に対応する。また、以降の説明においては、上述の「第１温度」は「加熱温度」に対応する。また、上述の「第２温度」は「凍結温度」に対応する。
【０１３９】
（ポリビニルアルコール１の混合物の溶媒１８への混合）
ポリビニルアルコール樹脂を構成するポリビニルアルコール１の混合物は、例えば、９９〜７０重量部の第１ポリビニルアルコールの粉末と、１〜３０重量部の第２ポリビニルアルコールの粉末とを混合することにより生成できる。ポリビニルアルコール１の混合物は、溶媒１８に添加される。溶媒１８に添加されるポリビニルアルコール１の混合物の量は、好適なハイドロゲル組成物１０の物理特性を得るために、任意の量とすることができる。例えば、１５重量部のポリビニルアルコール１の混合物を８５重量部の溶媒１８に添加してもよいし、１７重量部のポリビニルアルコール１の混合物を８３重量部の溶媒１８に添加してもよい。また、ポリビニルアルコール樹脂は、１種類の第１ポリビニルアルコールの粉末のみから構成してもよい。以降の説明において、「ポリビニルアルコール１の混合物」は、１種類の第１ポリビニルアルコールの粉末のみからなる組成物も含むものとする。
【０１４０】
本発明のハイドロゲル組成物１０の製造用の溶媒１８としては、例えば、ポリビニルアルコール１の溶解性に優れ、低温で凍結しない混合溶媒である、水とジメチルスルホキシドとの混合溶媒が用いられる。なお、ジメチルスルホキシドは以降の説明において、ＤＭＳＯと略称する。
【０１４１】
また、混合溶媒における水に対するＤＭＳＯの重量比は、限定しないが、例えば、１〜１０とすることができる。本発明のハイドロゲル組成物１０の製造における水に対するＤＭＳＯの好適な重量比は、１〜５である。本発明のハイドロゲル組成物１０の製造における水に対するＤＭＳＯの最も好適な重量比は、４である。
【０１４２】
（ポリビニルアルコール１の溶液の生成）
ポリビニルアルコール１の混合物が添加された溶媒１８は加熱され、攪拌装置等で攪拌しながら溶媒１８に溶解され、ポリビニルアルコールの溶液が生成される。溶媒１８の加熱温度は、例えば６０〜１２０℃にできる。また、ポリビニルアルコール１の溶解度等を考慮した場合、溶媒１８の好適な加熱温度は、１００〜１２０℃である。なお、溶媒１８における水の沸点等を考慮した場合、溶媒１８の最も好適な加熱温度は、１００℃である。
【０１４３】
なお、ポリビニルアルコール１の混合物の溶媒１８への溶解は、開放下で行っても、密閉下で行ってもよいが、不純物の混入を防ぐこと等に配慮すれば、密閉下で行うことが好適である。また、ポリビニルアルコール１の溶液は、第１ポリビニルアルコールを溶媒１８へ溶解した溶液と、第２ポリビニルアルコールを溶媒１８へ溶解した溶液とを混合することにより生成してもよい。
【０１４４】
（ポリビニルアルコール１の溶液のゲル化）
ポリビニルアルコール１の溶液は、凍結により、ポリビニルアルコールハイドロゲルにゲル化される。溶液をゲル化するための凍結温度は、例えば−２０℃以下とすることができる。また、粘性及び弾性等の物理特性を考慮した場合、ハイドロゲル組成物１０の好適な凍結温度は−４０〜−２０℃以下であり、最も好適な凍結温度は−３０℃である。
【０１４５】
［生体組織の模型の乾燥体の製造方法］
次に、本発明の生体組織の模型の乾燥体の製造方法の例を具体的に説明する。
【０１４６】
本発明の生体組織の模型の乾燥体は、例えば、ポリビニルアルコール１の溶液を生体組織の模型の鋳型に注入するステップと、生体組織の模型の鋳型に注入されたポリビニルアルコール１の溶液をゲル化させて生体組織の模型を作製するステップと、作製した生体組織の模型を生体組織の模型の鋳型から取り出して乾燥させるステップとを含む方法により製造できる。
【０１４７】
以降の説明では、生体組織の模型として、血管組織、口腔軟組織等の生体軟組織の模型が作製される場合を考える。
【０１４８】
（生体組織の模型の鋳型）
生体組織の模型の鋳型は、例えば、切削加工、光造形、又は３次元プリンタ等の造形装置を用いた造形処理等により製造できる。生体組織の模型の鋳型の材料は、ハイドロゲル組成物１０を生体組織の形状に作製できる材料であれば、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂、石英ガラス、金属、石膏、ワックス、又は合成樹脂等の材料を用いることができる。例えば、生体組織の鋳型の材料として、黄銅、ステンレス鋼、ニッケルチタン、又はアルミナ等の金属が用いられた場合、凍結処理時の熱伝導が向上し、凍結時間が低減できる。
【０１４９】
（ポリビニルアルコール１の溶液の生体組織の模型の鋳型への注入）
生体組織の模型の乾燥体の製造方法では、生体組織の模型の鋳型にポリビニルアルコール１の溶液を注入される。例えば、ポリビニルアルコール１の溶液は、１５０〜１６０ｋｇ／ｃｍ２の加圧条件下で、生体組織の模型の鋳型へ注入される。注入時の加圧条件を１５０〜１６０ｋｇ／ｃｍ２とすることにより、注入されたポリビニルアルコール１の溶液に生じる気泡を少なくし、注入されたポリビニルアルコール１の溶液を均質化することができる。
【０１５０】
なお、ポリビニルアルコール１の溶液の生成方法については、前述したハイドロゲル組成物１０の製造方法における、「ポリビニルアルコール１の混合物の溶媒１８への混合」及び「ポリビニルアルコール１の溶液の生成」において説明した内容と同一であるため省略する。
【０１５１】
（生体組織の模型の鋳型に注入されたポリビニルアルコール１の溶液のゲル化）
次いで、ポリビニルアルコール１の溶液が注入された生体組織の模型の鋳型は、凍結処理され、生体組織の模型の鋳型の内部のポリビニルアルコール１の溶液は、ポリビニルアルコールハイドロゲルにゲル化される。ポリビニルアルコール１の溶液をゲル化するための凍結温度は、例えば−２０℃以下とすることができる。また、生体組織の模型、すなわちハイドロゲル組成物１０の粘性及び弾性等の物理特性を考慮した場合、生体組織の模型の鋳型の好適な凍結処理温度は−４０〜−２０℃以下であり、最も好適な凍結温度は−３０℃である。また、生体組織の模型の鋳型の好適な凍結処理時間は、２４時間以上であり、最も好適な凍結処理時間は２４時間である。また、生体組織の模型の鋳型の凍結処理回数は、ハイドロゲル組成物１０の物理特性にも配慮し、複数回としてもよい。
【０１５２】
（作製した生体組織の模型の乾燥）
作製した生体組織の模型は、生体組織の模型の鋳型から取り出されて乾燥処理されることにより、生体組織の模型の乾燥体が完成される。乾燥処理は、インキュベータ等の乾燥装置によって行ってもよいし、自然乾燥によって行ってもよい。乾燥装置によって乾燥処理が行われる場合、乾燥処理は、例えば、４０℃の温度で７２時間以上行われる。
【０１５３】
本発明の生体組織の模型の乾燥体の製造方法では、生体組織の模型を生体組織の模型の鋳型から取り出す前に、ハイドロゲル組成物１０に含まれるジメチルスルホキシドエタノールを水に置き換える水置換処理を行ってもよい。例えば、ハイドロゲル組成物１０の水置換処理では、最初に、凍結処理が完了した生体組織の模型の鋳型を十分な量のエタノールに１２０分浸漬して、ハイドロゲル組成物１０のジメチルスルホキシドをエタノールに置換する処理が行われる。次いで、生体組織の模型の鋳型を十分な量の水に２４時間浸漬して、ハイドロゲル組成物１０のエタノールを水と置換する処理が行われる。
【０１５４】
なお、生体組織の模型の乾燥体は、上述以外の方法で製造してもよい。例えば、生体組織の模型の乾燥体は、上述したポリビニルアルコール１の溶液を生体組織の模型の鋳型に注入する以外の処理でも製造できる。生体組織の模型の乾燥体は、インクジェット方式のマテリアルジェット造形装置といった３次元プリンタ等の造形装置を用いて、ポリビニルアルコール１の溶液を生体組織の模型の鋳型に圧着成形することによっても製造できる。また、生体組織の模型の乾燥体は、ポリビニルアルコール１の溶液を生体組織の模型の鋳型に塗布することによっても製造できる。
【０１５５】
また、生体軟組織の模型の鋳型は、骨、歯、軟骨等の生体硬組織の模型を一部に含めることができる。骨、歯、軟骨等の生体硬組織の模型は、例えば石膏、木材、紙、金属、アクリル樹脂等の合成樹脂から製造できる。
【０１５６】
例えば、骨の模型は、アクリル樹脂に、おがくずとポリビニルアルコールとを添加することによって製造できる。骨の模型では、アクリル樹脂の使用量によって骨の硬度が再現でき、おがくずの粒径によって、骨の触感が再現できる。また、骨の模型では、ポリビニルアルコールを添加することによって、生体の内部における骨と生体軟組織との密着状態が再現できる。
【０１５７】
また、生体軟組織の模型は、例えば、口腔模型、鼻腔模型、耳腔模型、眼部模型、頭部模型、胸部模型、腹部模型等の生体模型の一部して作製することができる。
【０１５８】
例えば、生体模型として口腔模型が作製される場合、口腔模型は、上述した骨の模型を含む口腔模型の鋳型にポリビニルアルコール１の溶液を注入しゲル化した後、生体硬組織の模型以外の鋳型を取り外すことにより作製できる。また、口腔模型は、例えば、上述した骨の模型に、３次元プリンタ等の造形装置を用いてポリビニルアルコール１の溶液を圧着成形し、ハイドロゲル組成物１０にゲル化することによっても作製できる。
【０１５９】
上述の口腔模型は、骨の模型と口腔粘膜等の口腔組織の模型との密着状態を、生体の内部における骨と口腔組織との密着状態と同様にすることができる。また、上述の口腔模型では、メス等の外科用切断器具により、生体軟組織の模型を生体硬組織の模型から均一に剥離することができる。したがって、上述の口腔模型では、生体の内部における、口腔粘膜の剥離手術と同様の感触を再現ですることができる。
【実施例】
【０１６０】
本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【０１６１】
［実施例１］（ハイドロゲル組成物の試料の作製）
ポリビニルアルコール樹脂を構成するポリビニルアルコールの粉末は、第１ポリビニルアルコールの粉末のみを用いた。第１ポリビニルアルコールの粉末は、けん化度が９９．０モル％以上に調製され、重合度が１７００に調製された、商品名がＪ−ＰＯＶＡＬ  Ｖである日本酢ビ・ポバール株式会社製の工業製品を用いた。【０１６２】
上述した１５重量部のポリビニルアルコールを、８５重量部のジメチルスルホキシドと水との混合溶媒に混合した。得られた混合物を、１００℃の温度条件下で２時間攪拌して、ポリビニルアルコール混合物を混合溶媒に溶解して、ポリビニルアルコール溶液を生成した。ジメチルスルホキシドと水との混合溶媒は、水に対するジメチルスルホキシドの重量比が４に調製された東レファインケミカル株式会社製の工業製品を用いた。【０１６３】
生成したポリビニルアルコール溶液は、常温環境下で４０℃になるまで冷却した。その後、ポリビニルアルコール溶液を鋳型に注入し、ポリビニルアルコール溶液を注入した鋳型を−３０℃の温度条件下で２４時間冷却して、ハイドロゲル組成物の試料を作製した。鋳型は、長辺の長さが５０ｍｍであり、短辺の長さが８ｍｍであり、厚さが１ｍｍである矩形形状のステンレス鋼製の鋳型を用いた。【０１６４】
実施例１において説明した、ジメチルスルホキシドと水との混合溶媒は、第１溶媒の一例である。【０１６５】
［実施例２］
（ハイドロゲル組成物の引張応力の測定）
実施例１で説明した方法で作製したハイドロゲル組成物の試料の引張応力を測定した。ハイドロゲル組成物の試料の引張応力の測定には、一軸引張試験機として、島津製作所製の型番ＥＺ−Ｓの小型卓上試験機を用いた。ハイドロゲル組成物の試料の長辺側の両端を、一軸引張試験機のつまみ具で把持し、つまみ具の間の初期距離が４０ｍｍとなるようにハイドロゲル組成物の試料を固定した。【０１６６】
次いで、固定したハイドロゲル組成物の試料を、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で、ハイドロゲル組成物の試料のひずみが１００％となるまで双方向に引っ張り、その後、ハイドロゲル組成物の試料のひずみを０％に戻した。すなわち、固定したハイドロゲル組成物の試料を、つまみ具の間の距離が初期距離の２倍となるまで双方向に引っ張り、その後、つまみ具の間の距離を初期距離に戻した。実施例２では、固定したハイドロゲル組成物の試料を８０ｍｍとなるまで引っ張り、その後、４０ｍｍに戻した。【０１６７】
実施例２では、ハイドロゲル組成物の試料のヒステリシスを考慮して、上述の動作サイクルを３回繰り返し、３回目のサイクルにおいて、０．０５秒ごとに、ハイドロゲル組成物の試料のひずみと、ハイドロゲル組成物の試料の引張応力を測定した。【０１６８】
２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに対する、ハイドロゲル組成物の試料の引張応力の値を以下の表１に示す。表１においては、ひずみΔＬ／Ｌは、つまみ具の間の初期距離Ｌに対するハイドロゲル組成物の試料の伸びΔＬの比率で表されている。すなわち、表１における「０．２５」、「０．５」、「０．７５」、及び「１」とのひずみの値は、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみにそれぞれ対応している。また、引張応力は、キロパスカル（ｋＰａ）単位で表し、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに最も近似したひずみの測定値に対応する引張応力の測定値から算出した。表１によれば、例えば、ハイドロゲル組成物は、０．２５〜０．５のひずみに対する引張応力が６４．０〜１４６．０ｋＰａとなるように構成できる。【０１６９】
【表１】
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【０１７０】
また、ハイドロゲル組成物の試料の伸び弾性の指標となるヤング率を、引張試験の結果から算出した。後述の図１０で示されるように、ハイドロゲル組成物の試料においては、ひずみの値が０．６よりも大きくなると、ひずみと引張応力との間の非線形性が顕著になる。したがって、ハイドロゲル組成物の試料については、ヤング率の線形性が維持されている５０％のひずみにおけるヤング率として算出した。５０％のひずみにおけるハイドロゲル組成物の試料のヤング率は、２９２（ｋＰａ）であった。【０１７１】
実施例２において説明した、５０％のひずみにおけるハイドロゲル組成物のヤング率は、「第１ヤング率」に対応するものとする。また、実施例２において説明した、ハイドロゲル組成物の引張応力は、「第１応力」又は「ハイドロゲル組成物の応力」に対応するものとする。【０１７２】
［実施例３］
（ハイドロゲル乾燥体の試料の作製）
実施例１で説明した方法で４つのハイドロゲル組成物の試料を作製した。作製した４つのハイドロゲル組成物の試料を、インキュベータに配置した。インキュベータの内部で１６８時間、ハイドロゲル組成物の試料に含まれるジメチルスルホキシドと水との混合溶媒を蒸発させた。インキュベータの内部温度は４０℃に維持された。【０１７３】
第１溶媒の一例であるジメチルスルホキシドと水との混合溶媒をハイドロゲル組成物から蒸発させたハイドロゲル組成物の乾燥物を「ハイドロゲル乾燥体」と称する。【０１７４】
（ハイドロゲル乾燥体の試料の重量の測定）
作製した４つの試料の重量を測定した。重量の測定は、ハイドロゲル組成物の試料のインキュベータへの配置から０時間経過後、１時間経過後、２時間経過後、４時間経過後、８時間経過後、２４時間経過後、４８時間経過後、７２時間経過後、１２０時間経過後、１６８時間経過後に行った。【０１７５】
図４は、本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、時間経過による重量の変化を示すグラフである。図４におけるグラフの横軸は、試料のインキュベータへの配置からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図４におけるグラフの縦軸は、試料の重量であり、単位はグラム（ｇ）である。【０１７６】
図４に示すように、ハイドロゲル組成物の試料のインキュベータへの配置から７２時間経過した後は、試料の重量はほぼ一定となった。具体的には、平均値±標準偏差で試料の重量を示した場合、７２時間経過後の試料の重量は、０．１０８±０．００６（ｇ）となった。１２０時間経過後の試料の重量は、０．１０４±０．００５（ｇ）となった。また、１６８時間経過後の試料の重量は、０．０９９±０．００５（ｇ）となった。【０１７７】
図５は、本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、ハイドロゲル組成物の試料に対する重量比の時間経過による変化を示すグラフである。図５におけるグラフの横軸は、試料のインキュベータへの配置からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図５におけるグラフの縦軸は、ハイドロゲル組成物の試料の重量を１とした場合における、試料の重量比である。すなわち、ハイドロゲル乾燥体の試料の重量比は、ハイドロゲル乾燥体の試料の重量をハイドロゲル組成物の試料の重量で除算することにより算出した。【０１７８】
図５に示すように、ハイドロゲル組成物の試料のインキュベータへの配置から７２時間経過した後は、試料の重量比はほぼ一定となった。具体的には、平均値±標準偏差で試料の重量比を示した場合、７２時間経過後の試料の重量比は、０．２０１±０．００４となった。１２０時間経過後の試料の重量比は、０．１９２±０．００２となった。また、１６８時間経過後の試料の重量比は、０．１８４±０．００３となった。【０１７９】
ハイドロゲル組成物の試料におけるジメチルスルホキシドと水との混合溶媒の重量の割合を考慮すると、上述の重量比の下限値は０．１５になると考えられる。したがって、図５の結果から、生体組織の模型の乾燥体で用いられるハイドロゲル乾燥体のハイドロゲル組成物に対する重量比は、好適には０．１５〜０．２１にできることが示唆された。【０１８０】
図６は、本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、溶媒蒸発量の時間経過による変化を示すグラフである。図６におけるグラフの横軸は、試料のインキュベータへの配置からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図６におけるグラフの縦軸は、ハイドロゲル組成物の試料からの溶媒蒸発量であり、単位はグラム（ｇ）である。なお、溶媒蒸発量は、ハイドロゲル組成物の試料の重量からハイドロゲル乾燥体の重量を減算することにより算出した。【０１８１】
図６に示すように、ハイドロゲル組成物の試料のインキュベータへの配置から７２時間経過した後は、溶媒蒸発量はほぼ一定となった。具体的には、平均値±標準偏差で試料の溶媒蒸発量を示した場合、７２時間経過後の溶媒蒸発量は、０．４２７±０．０１３（ｇ）となった。１２０時間経過後の溶媒蒸発量は、０．４３１±０．０１４（ｇ）となった。また、１６８時間経過後の溶媒蒸発量は、０．４３６±０．０１４（ｇ）となった。【０１８２】
図７は、本発明の実施例３に係るハイドロゲル乾燥体の試料における、１時間あたりの溶媒蒸発量の時間経過による変化を示すグラフである。図７におけるグラフの横軸は、試料のインキュベータへの配置からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図７におけるグラフの縦軸は、１時間あたりの溶媒蒸発量であり、単位はグラム／時間（ｇ／ｈ）である。なお、１時間あたりの溶媒蒸発量は、溶媒蒸発量の差分値を時間の差分値で除算することにより算出した。【０１８３】
図７に示すように、ハイドロゲル組成物の試料のインキュベータへの配置から７２時間経過した後は、１時間あたりの溶媒蒸発量はほぼ０となった。具体的には、平均値±標準偏差で１時間あたりの溶媒蒸発量を示した場合、７２時間経過後の１時間あたりの溶媒蒸発量は、０．１７３×１０−２±０．４３０×１０−３（ｇ／ｈ）となった。１２０時間経過後の１時間あたりの溶媒蒸発量は、０．９３８×１０−６±０．３３３×１０−６（ｇ／ｈ）となった。また、１６８時間経過後の１時間あたりの溶媒蒸発量は、０．９９０×１０−６±０．５９８×１０−７（ｇ／ｈ）となった。【０１８４】
図４〜７のグラフに示したように、ハイドロゲル乾燥体は、４０℃の温度で乾燥させた場合においては、７２時間経過後に溶媒蒸発量が飽和する。したがって、生体組織の模型の乾燥体は、４０℃の温度で７２時間乾燥させることにより作製できることが示唆された。【０１８５】
［実施例４］
（ハイドロゲル浸漬体の試料の作製）
実施例３で作製した４つのハイドロゲル乾燥体の試料を、２５℃、３０℃、３５℃、及び４０℃の水に３時間浸漬した。水の温度は、ヒータを用いて、２５℃、３０℃、３５℃、及び４０℃で一定に維持された。【０１８６】
ハイドロゲル乾燥体に浸漬可能な溶媒は、「第２溶媒」に対応するものであり、実施例４における水は、第２溶媒の一例である。また、ハイドロゲル乾燥体に浸漬させる第２溶媒の温度は、「第３温度」と称する場合がある。また、第２溶媒でのハイドロゲル乾燥体の浸漬物を「ハイドロゲル浸漬体」と称する。【０１８７】
（ハイドロゲル浸漬体の試料の重量の測定）
４つの試料の重量を測定した。重量の測定は、試料の浸漬開始から０時間経過後、１時間経過後、２時間経過後、及び３時間経過後に行った。【０１８８】
図８は、本発明の実施例４に係るハイドロゲル浸漬体の試料における、ハイドロゲル組成物の試料に対する重量比の時間経過による変化を示すグラフである。図８におけるグラフの横軸は、試料の浸漬開始からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図８におけるグラフの縦軸は、ハイドロゲル組成物の試料の重量を１とした場合における、試料の重量比である。すなわち、ハイドロゲル浸漬体の試料の重量比は、ハイドロゲル浸漬体の試料の重量をハイドロゲル組成物の試料の重量で除算することにより算出した。図８においては、２５℃の水で浸漬した場合における試料の重量比の変化は、黒四角のブロットと実線の曲線とにより示した。また、図８においては、３０℃の水で浸漬した場合における試料の重量比の変化は、白四角のブロットと一点鎖線の曲線とにより示した。また、図８においては、３５℃の水で浸漬した場合における試料の重量比の変化は、黒丸のブロットと点線の曲線とにより示した。また、図８においては、４０℃の水で浸漬した場合における試料の重量比の変化は、白丸のブロットと二点鎖線の曲線とにより示した。【０１８９】
図８に示すように、水の温度が２５℃の場合の、３時間経過後の試料の重量比は、０．６５７となった。また、水の温度が３０℃の場合の、３時間経過後の試料の重量比は、０．５８７となった。また、水の温度が３５℃の場合の、３時間経過後の試料の重量比は、０．７８５となった。また、水の温度が４０℃の場合の、３時間経過後の試料の重量比は、０．７５２となった。上述の結果から、ハイドロゲル浸漬体は、第２溶媒の浸漬により、ハイドロゲル組成物に対する重量比が、好適には０．５５〜０．８０となるように調製できると言える。【０１９０】
図９は、本発明の実施例４に係るハイドロゲル浸漬体の試料における、１時間あたりの重量の時間経過による変化を示すグラフである。図９におけるグラフの横軸は、試料の浸漬開始からの経過時間であり、単位は時間（ｈ）である。図９におけるグラフの縦軸は、１時間あたりの溶媒浸漬量であり、単位はグラム／時間（ｇ／ｈ）である。なお、１時間あたりの溶媒浸漬量は、溶媒浸漬量の差分値を時間の差分値で除算することにより算出した。図９においては、２５℃の水で浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量の変化は、黒四角のブロットと実線の曲線とにより示した。また、図９においては、３０℃の水で浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量の変化は、白四角のブロットと一点鎖線の曲線とにより示した。また、図９においては、３５℃の水で浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量の変化は、黒丸のブロットと点線の曲線とにより示した。また、図９においては、４０℃の水で浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量の変化は、白丸のブロットと二点鎖線の曲線とにより示した。【０１９１】
図９に示すように、試料の浸漬開始から３時間経過した後は、１時間あたりの溶媒浸漬量はいずれの温度においても、ほぼ０となった。具体的には、２５℃の水で試料を浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量は、３時間経過後に０．０１５（ｇ／ｈ）となった。また、３０℃の水で試料を浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量は、３時間経過後に０．００１（ｇ／ｈ）となった。また、３５℃の水で試料を浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量は、３時間経過後に０．０１０（ｇ／ｈ）となった。また、４０℃の水で試料を浸漬した場合における１時間あたりの溶媒浸漬量は、３時間経過後に０．００８（ｇ／ｈ）となった。【０１９２】
図８に示したように、ハイドロゲル浸漬体は、第２溶媒の浸漬により、ハイドロゲル組成物に対する重量比が０．５５〜０．８０となるように調製できることが示され、第２溶媒の浸漬により所望の重量を有するように構成できることが示唆された。すなわち、実施例４では、生体組織の模型の乾燥体に溶媒を浸漬させることにより、所望の重量を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を再製できることが示された。【０１９３】
また、図９のグラフでは、ハイドロゲル乾燥体は、２５℃〜４０℃の温度の第２溶媒で浸漬させた場合においては、３時間経過後に溶媒浸漬量が飽和することが示された。したがって、実施例４では、３時間以上、２５℃〜４０℃の温度の第２溶媒に浸漬させるという簡易な方法で、生体組織の模型の乾燥体から、所望の重量を有する生体組織の模型を作製できることが示された。【０１９４】
［実施例５］
（ハイドロゲル浸漬体の引張応力の測定）
実施例４で得られたハイドロゲル浸漬体の試料の引張応力を測定した。ハイドロゲル組成物の試料の引張応力の測定には、上述の実施例２と同様に、島津製作所製の型番ＥＺ−Ｓの小型卓上試験機を用いた。ハイドロゲル浸漬体の試料の長辺側の両端を、一軸引張試験機のつまみ具で把持し、ハイドロゲル浸漬体の試料を固定した。【０１９５】
次いで、固定したハイドロゲル浸漬体の試料を、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で、ハイドロゲル浸漬体の試料のひずみが１００％となるまで双方向に引っ張り、その後、ハイドロゲル浸漬体の試料のひずみを０％に戻した。すなわち、固定したハイドロゲル浸漬体の試料を、つまみ具の間の距離が初期距離の２倍となるまで双方向に引っ張り、その後、つまみ具の間の距離を初期距離に戻した。【０１９６】
実施例５では、上述の実施例２と同様に、ハイドロゲル浸漬体の試料のヒステリシスを考慮して、上述の動作サイクルを３回繰り返し、３回目のサイクルにおいて、０．０５秒ごとに、ハイドロゲル浸漬体の試料のひずみと、ハイドロゲル浸漬体の試料の引張応力を測定した。【０１９７】
図１０は、本発明のハイドロゲル組成物及びハイドロゲル浸漬体の応力ひずみ曲線を示したグラフである。図１０におけるグラフの横軸は、ひずみであり、下限値が０、上限値が１である。図１０におけるグラフの縦軸は引張応力であり、単位はキロパスカル（ｋＰａ）である。図１０においては、対照値の曲線として、ハイドロゲル組成物の試料の応力ひずみ曲線を実線で示した。また、図１０においては、２５℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料の応力ひずみ曲線を一点鎖線で示した。また、図１０においては、３０℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料の応力ひずみ曲線を二点鎖線で示した。また、図１０においては、３５℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料の応力ひずみ曲線を破線で示した。また、図１０においては、４０℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料の応力ひずみ曲線を点線で示した。図１０に示したように、ハイドロゲル組成物及びハイドロゲル浸漬体の試料においては、ひずみの値が０．６よりも大きくなると、ひずみと引張応力との間の非線形性が顕著になる。【０１９８】
２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに対する引張応力の値を以下の表２に示す。【０１９９】
【表２】
2018221749.tif 000004
【０２００】
３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに対する引張応力の値を以下の表３に示す。【０２０１】
【表３】
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【０２０２】
３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに対する引張応力の値を以下の表４に示す。【０２０３】
【表４】
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【０２０４】
４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに対する引張応力の値を以下の表５に示す。【０２０５】
【表５】
2018221749.tif 000007
【０２０６】
表２〜５においては、ひずみΔＬ／Ｌは、つまみ具の間の初期距離Ｌに対するハイドロゲル組成物の試料の伸びΔＬの比率で表されている。すなわち、表２〜５における「０．２５」、「０．５」、「０．７５」、及び「１」とのひずみの値は、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみにそれぞれ対応している。また、表２〜５においては、引張応力は、キロパスカル（ｋＰａ）単位で表し、２５％、５０％、７５％、及び１００％のひずみに最も近似したひずみの測定値に対応する引張応力の測定値から算出した。【０２０７】
また、ハイドロゲル浸漬体の試料の伸び弾性の指標となるヤング率を、引張試験の結果から算出した。上述したように、ハイドロゲル組成物及びハイドロゲル浸漬体の試料においては、ひずみの値が０．６よりも大きくなると、ひずみと引張応力との間の非線形性が顕著になる。したがって、ハイドロゲル浸漬体の試料については、ヤング率の線形性が維持されている５０％のひずみにおけるヤング率として算出した。【０２０８】
２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の５０％のひずみにおけるヤング率は、２００（ｋＰａ）であった。３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の５０％のひずみにおけるヤング率は、１９２（ｋＰａ）であった。３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の５０％のひずみにおけるヤング率は、１３６（ｋＰａ）であった。４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試料の５０％のひずみにおけるヤング率は、１１５であった。【０２０９】
なお、５０％のひずみにおけるハイドロゲル浸漬体のヤング率は、「第２ヤング率」に対応するものとする。【０２１０】
上述したハイドロゲル浸漬体の第２ヤング率を用いて、実施例２に記載のハイドロゲル組成物の第１ヤング率に対する、第２ヤング率の比率を算出し、生体組織の模型の乾燥体に含まれるハイドロゲル乾燥体の特性の指標を決定した。当該比率は、第２ヤング率を第１ヤング率で除算することにより算出した。【０２１１】
２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の第１ヤング率に対する第２ヤング率の比率は、０．６９であった。３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の第１ヤング率に対する第２ヤング率の比率は、０．６６であった。３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の第１ヤング率に対する第２ヤング率の比率は、０．４７であった。４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の第１ヤング率に対する第２ヤング率の比率は、０．３９であった。【０２１２】
したがって、生体組織の模型の乾燥体は、ハイドロゲル組成物の０．５のひずみにおける第１ヤング率に対する、ハイドロゲル浸漬体の０．５のひずみにおける第２ヤング率の比率が、０．３９〜０．６９となるハイドロゲル乾燥体を用いて構成できることとなる。すなわち、実施例５では、所望の応力を有する生体組織の模型を得られるように生体組織の模型の乾燥体を構成することができ、溶媒の浸漬により、所望の応力を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を再製できることが示された。【０２１３】
［実施例６］
（ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性及び粘性の測定）
ハイドロゲル浸漬体の試料の動的粘弾性、すなわち、ずれ弾性及び粘性を測定した。約８ｍｍ四方で厚さ約１ｍｍの正方形形状の鋳型を用いて、実施例１で説明した方法で、４つのハイドロゲル組成物の試験片を作製した。作製した４つのハイドロゲル組成物の試験片を実施例３で説明した方法で乾燥させ、４つのハイドロゲル乾燥体の試験片を作製した。作製した４つのハイドロゲル乾燥体の試験片を実施例４で説明した方法で、２５℃、３０℃、３５℃、及び４０℃の水でそれぞれ浸漬させ、４つのハイドロゲル浸漬体の試験片を作製した。２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片は、７．４ｍｍ四方で、厚さが０．８７ｍｍであった。３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片は、７．５ｍｍ四方で、厚さが０．８７ｍｍであった。３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片は、７．８ｍｍ四方で、厚さが０．９２ｍｍであった。４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片は、８．０ｍｍ四方で、厚さが０．９４ｍｍであった。【０２１４】
作製した試験片のずれ弾性及び粘性の測定には、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の型番ＤＭＳ６１００の動的粘弾性装置を用いた。作製した試験片を動的粘弾性装置に固定し、２℃／ｍｉｎの昇温速度で試験片の温度を室温から温度上昇させて、１Ｈｚの周波数、１０±０．５μｍの振幅を有する微小な正弦波振動を試験片に印加して振動させた。試験片の振動下において、ずれ弾性の指標となる貯蔵弾性率と、粘性の指標となる損失弾性率とを、試験片の温度とともに自動サンプリングによって測定した。貯蔵弾性率及び損失弾性率を測定した。実施例６では、試験片の温度が２４℃に最も近似した時の貯蔵弾性率をずれ弾性の指標値とした。同様に、試験片の温度が２４℃に最も近似した時の損失弾性率を粘性の指標値とした。すなわち、ずれ弾性及び粘性の指標値は、それぞれ貯蔵弾性率及び損失弾性率の測定値から算出した。【０２１５】
動的粘弾性装置でのずれ弾性及び粘性の測定は、上述したとおり、正弦波振動を一定の方向に印加することにより通常は行われる。一方、動的粘弾性装置では、振動による試験片の歪みが大きくなりすぎるのを回避するため、試験片に印加される振動の方向が、通常の方向と鉛直な方向に変更される場合がある。したがって、動的粘弾性装置では、試験片が異なる方向に振動する際の、貯蔵弾性率及び損失弾性率が測定される場合があるため、ずれ弾性及び粘性の指標値を補正して、現実のずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”の値として算出する必要がある。【０２１６】
ずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”は、ずれ弾性及び粘性の指標値を形状因子係数αで除算することで算出される。形状因子係数αは、ずれ弾性及び粘性の測定の場合は、振動を印加する方向に垂直な方向の試料の断面積Ｓ（ｍｍ２）と振動を印加する方向の試料の長さＬ（ｍｍ）に依存し、以下の式で定義される。
α＝（２×Ｓ）／（１０００×Ｌ）  …（５）【０２１７】
実施例６で作製した試験片の場合、断面積Ｓは試験片の面積に対応し、長さＬは、試験片の厚さに対応する。すなわち、２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片においては、断面積Ｓは７．４×７．４ｍｍ２、長さＬは０．８７ｍｍとなる。３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片においては、断面積Ｓは７．５×７．５ｍｍ２、長さＬは０．８７ｍｍとなる。３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片においては、断面積Ｓは７．８×７．８ｍｍ２、長さＬは０．９２ｍｍとなる。４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片においては、断面積Ｓは８．０×８．０ｍｍ２、長さＬは０．９４ｍｍとなる。【０２１８】
したがって、２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片の形状因子係数αは、０．１２５と算出される。また、３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片の形状因子係数αは、０．１２９と算出される。また、３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片の形状因子係数αは、０．１３２と算出される。また、４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の試験片の形状因子係数αは、０．１３７と算出される。【０２１９】
図１１は、本発明の実施例６に係るハイドロゲル浸漬体における、温度と動的粘弾性との関係を示すグラフである。図１１におけるグラフの横軸は、温度であり単位は摂氏温度（℃）である。図１１におけるグラフの左縦軸は、ずれ弾性Ｇ’であり、単位はキロパスカル（ｋＰａ）である。図１１におけるグラフの右縦軸は、粘性Ｇ”であり、単位はキロパスカル（ｋＰａ）である。図１１では、２５℃、３０℃、３５℃、及び４０℃の水でそれぞれ浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料のずれ弾性Ｇ’を黒色菱形のブロットで示した。【０２２０】
動的粘弾性装置で測定された２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性の指標値は、２．５×１０４（Ｐａ）であった。また、３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性の指標値は、２．７×１０４（Ｐａ）であった。また、３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性の指標値は、２．０×１０４（Ｐａ）であった。また、４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性の指標値は、１．２×１０４（Ｐａ）であった。【０２２１】
上述のずれ弾性の指標値を形状因子係数で除算して、ずれ弾性Ｇ’の値を算出すると、２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’は、２．０×１０２（ｋＰａ）となる。また、３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’は、２．１×１０２（ｋＰａ）となる。また、３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’は、１．５×１０２（ｋＰａ）となる。また、４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’は、０．９×１０２（ｋＰａ）となる。【０２２２】
したがって、生体組織の模型の乾燥体は、ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’が、０．９×１０２〜２．１×１０２（ｋＰａ）となるハイドロゲル乾燥体を用いて構成できることとなる。すなわち、実施例６では、所望のずれ弾性Ｇ’を有する生体組織の模型を得られるように生体組織の模型の乾燥体を構成することができ、溶媒の浸漬により、所望のずれ弾性Ｇ’を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を再製できることが示された。【０２２３】
また、図１１に示されるように、ハイドロゲル浸漬体のずれ弾性Ｇ’は、３０〜４０℃に温度範囲においては、浸漬させる水の温度の上昇に対するずれ弾性Ｇ’の低下率は一定となった。したがって、３０〜４０℃の間で第２溶媒の温度を調整して浸漬させることにより、異なるずれ弾性Ｇ’を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を簡易に再製できることが示された。また、生体組織の模型が乾燥した場合であっても、３０〜４０℃の間で第２溶媒の温度を調整して浸漬させることにより、所望のずれ弾性Ｇ’を有する生体組織の模型を再利用可能に再製できることが示された。【０２２４】
図１１では、２５℃、３０℃、３５℃、及び４０℃の水でそれぞれ浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料の粘性Ｇ”を黒色四角形のブロットで示した。【０２２５】
動的粘弾性装置で測定された２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性の指標値は、２．２×１０３（Ｐａ）であった。また、３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性の指標値は、２．１×１０３（Ｐａ）であった。また、３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性の指標値は、１．４×１０３（Ｐａ）であった。また、４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性の指標値は、０．６６×１０３（Ｐａ）であった。【０２２６】
上述の粘性の指標値を形状因子係数で除算して、粘性Ｇ”の値を算出すると、２５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”は、１７．６（ｋＰａ）となる。また、３０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”は、１６．３（ｋＰａ）となる。また、３５℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”は、１０．６（ｋＰａ）となる。また、４０℃の水で浸漬させたハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”は、４．８（ｋＰａ）となる。【０２２７】
したがって、生体組織の模型の乾燥体は、ハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”が、４．８〜１７．６（ｋＰａ）となるハイドロゲル乾燥体を用いて構成できることとなる。すなわち、実施例６では、所望の粘性Ｇ”を有する生体組織の模型を得られるように生体組織の模型の乾燥体を構成することができ、溶媒の浸漬により、所望の粘性Ｇ”を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を再製できることが示された。【０２２８】
また、図１１に示されるように、ハイドロゲル浸漬体の粘性Ｇ”は、３０〜４０℃に温度範囲においては、浸漬させる水の温度の上昇に対する粘性Ｇ”の低下率は一定となった。したがって、３０〜４０℃の間で第２溶媒の温度を調整して浸漬させることにより、異なる粘性Ｇ”を有するハイドロゲル浸漬体を含む生体組織の模型を簡易に再製できることが示された。また、生体組織の模型が乾燥した場合であっても、３０〜４０℃の間で第２溶媒の温度を調整して浸漬させることにより、所望の粘性Ｇ”を有する生体組織の模型を再利用可能に再製できることが示された。【０２２９】
図１２は、本発明の実施例６に係るハイドロゲル浸漬体における、動的粘弾性の相関関係を示すグラフである。図１２におけるグラフの横軸はずれ弾性Ｇ’であり、単位はパスカル（Ｐａ）である。図１２におけるグラフの縦軸は粘性Ｇ”であり、単位はパスカル（Ｐａ）である。図１２では、２５℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料のずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”を縦縞模様の菱形ブロットで示した。また、図１２では、３０℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料のずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”を格子模様の菱形ブロットで示した。また、図１２では、３５℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料のずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”を白色の菱形ブロットで示した。また、図１２では、４０℃の水で浸漬したハイドロゲル浸漬体の試料のずれ弾性Ｇ’及び粘性Ｇ”を黒色の菱形ブロットで示した。【０２３０】
図１２に示されるように、ハイドロゲル浸漬体に浸漬される水の温度が３０〜４０℃の範囲においては、ずれ弾性Ｇ’と粘性Ｇ”とは線形関係となった。したがって、実施例６では、３０〜４０℃の温度範囲で第２溶媒の温度を適切に設定することにより、所望のずれ弾性Ｇ’と粘性Ｇ”とを有する生体組織の模型を容易に得られるように、生体組織の模型の乾燥体を構成できることが示された。また、生体組織の模型が乾燥した場合であっても、３０〜４０℃の間で第２溶媒の温度を調整して浸漬させることにより、所望のずれ弾性Ｇ’と粘性Ｇ”とを有する生体組織の模型を再利用可能に再製できることが示された。【０２３１】
［実施例７］
（ハイドロゲル組成物の乾燥及び浸漬の反復後のハイドロゲル浸漬体のヤング率の測定）
実施例１で説明した方法で２つのハイドロゲル組成物の試料を作製した。一方の試料は、インキュベータに配置し、インキュベータの内部で５時間、ハイドロゲル組成物の試料に含まれるジメチルスルホキシドと水との混合溶媒を蒸発させ、ハイドロゲル乾燥体の試料を作製した。インキュベータの内部温度は４０℃に維持された。作製したハイドロゲル乾燥体の試料は、３５℃の水に３時間浸漬し、ハイドロゲル浸漬体の試料を作製した。水の温度は、ヒータを用いて３５℃で一定に維持された。実施例７では、上述のサイクルを３回反復し、ハイドロゲル組成物の再製物として、ハイドロゲル浸漬体の試料を３回作製した。【０２３２】
他の一方の試料は、純水中に２４時間浸漬させて、ハイドロゲル組成物に含まれているジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を水に置換した、ハイドロゲル組成物の試料を作製した。【０２３３】
作製された上述の試料の引張応力を、上述の実施例２及び実施例５と同様に、島津製作所製の型番ＥＺ−Ｓの小型卓上試験機を用いて測定した。また、上述の実施例２及び実施例５と同様に、５０％のひずみにおける引張応力の測定結果から試料の伸び弾性の指標となるヤング率を算出した。なお、５０％のひずみにおける引張応力は、５０％のひずみに最も近似したひずみの測定値に対応する引張応力の測定値から算出した。【０２３４】
ハイドロゲル組成物の試料のヤング率は、１８．３（ｋＰａ）であった。一方、１回目のサイクルで再製されたハイドロゲル浸漬体の試料のヤング率は、１５．３（ｋＰａ）であった。また、２回目のサイクルで再製されたハイドロゲル浸漬体の試料のヤング率は、２６．８（ｋＰａ）であった。また、３回目のサイクルで再製されたハイドロゲル浸漬体の試料のヤング率は、２５．３（ｋＰａ）であった。また、ハイドロゲル浸漬体の試料のヤング率の平均値は、平均値±標準偏差で示した場合、２２．４±６．３（ｋＰａ）となった。【０２３５】
図１３は、本発明の実施例７に係るハイドロゲル浸漬体の反復再製におけるヤング率の平均値を示すグラフである。図１３のグラフの左側には、ハイドロゲル組成物の試料のヤング率が棒グラフで示されている。図１３のグラフの右側には、ハイドロゲル浸漬体の試料のヤング率の平均値及び標準偏差が、エラーバー付きの棒グラフで示されている。図１３におけるグラフの縦軸はヤング率であり、単位はキロパスカル（ｋＰａ）である。【０２３６】
図１３に示すように、ハイドロゲル浸漬体の試料は、ハイドロゲル組成物の試料と比較すると、硬化傾向は見られるものの、ヤング率の差は４．１（ｋＰａ）程度であり、生体組織の模型としての使用に耐えうる許容範囲であると考えられる。したがって、本発明の生体組織の模型の乾燥体によれば、水を浸漬させた後に再度模型が乾燥した場合であっても、再度水を浸漬させることにより許容範囲のヤング率に復元させることができるため、生体組織の模型の乾燥体を反復して再利用できる。以上のことから、本発明では、生体組織の模型の使用勝手の改善、並びに新たな生体組織の模型の作製のための時間及び費用の削減が可能な、生体組織の模型の乾燥体を提供することができる。【０２３７】
なお、上述の実施例では、ハイドロゲル乾燥体に浸漬させる第２溶媒を水としたが、これに限られない。例えば、第２溶媒として、水と水に対して混和性がある有機溶媒との混合溶媒、水、又は生理食塩水を用いることもできる。
【符号の説明】
【０２３８】
１  ポリビニルアルコール、２  基本骨格、２ａ  第１炭素水素骨格部、２ｂ  第２炭化水素骨格部、３  官能基、４  酢酸基、５  水酸基、１０  ハイドロゲル組成物、１２  高分子鎖、１２ａ  第１高分子鎖、１２ｂ  第２高分子鎖、１４  架橋領域、１６  網目部分、１８  溶媒。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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