(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ポリマーと水膨潤性粘土鉱物と保湿剤とを含むハイドロゲルで構成された積層造形物であって、少なくとも積層造形物の表面から２ｍｍの範囲の保湿剤の含有量が１０％以上であることを特徴とする積層造形物。
【請求項２】
８０％圧縮時の応力が０．０１〜５．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の積層造形物。
【請求項３】
積層造形物中に前記保湿剤を１０〜９０質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の積層造形物。
【請求項４】
積層造形物の中心部から表面に向かって前記保湿剤の濃度が高くなっていることを特徴とする請求項３に記載の積層造形物。
【請求項５】
前記保湿剤がグリセリンであることを特徴とする請求項３又は４に記載の積層造形物。
【請求項６】
圧縮応力の異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層造形物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の積層造形物からなることを特徴とする臓器モデル。
【請求項８】
有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水及び保湿剤を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
【請求項９】
有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程、
得られた積層造形物に対して保湿剤含有液を付与する工程、
を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１０】
有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水を含むハイドロゲル前駆体液を用いて積層体を造形する工程、
得られた積層造形物を乾燥する工程、
乾燥後の積層造形物に対して保湿剤含有液を付与する工程、
を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１１】
前記積層体を造形する工程が、３次元プリンターにより積層造形することで行われることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１２】
前記積層体を造形する工程が、有機モノマー、水膨潤性粘土鉱物、水及び保湿剤を含むハイドロゲル前駆体液を付与して成膜する第一の工程と、
前記第一の工程で形成された膜を硬化させる第二の工程と、を複数回繰り返す工程であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１３】
前記ハイドロゲル前駆体として、組成が異なる複数の前駆体液を用い、前記第一の工程として、複数の前記前駆体液を付与する位置と量を制御することで、硬化後の圧縮応力もしくは弾性率が異なる複数の領域を有する膜を成膜することを特徴とする請求項１２に記載の積層造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層造形物、臓器モデル、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外科手術等の手技練習用にはシリコーン、ウレタンエラストマー、スチレンエラストマー等で製造された臓器モデルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。患者の述後の回復の良否及びＱＯＬ向上のためにも、外科医と補助スタッフの手技レベルを一定水準以上に向上することが求められている。そのためにも、より人間の臓器に触感や、超音波メス、電気メス等の手術デバイスの使用感の類似した臓器モデルを提供することが求められている。しかし、現在普及している擬似モデルは触感や内部構造が実物とは程遠いものである。
【０００３】
このため、より実物に近い臓器を用いて練習する必要があり、ウェットラボと呼ばれるミニブタを用いた動物実験による手術トレーニングが行われている。しかし、前記ウェットラボの場合もミニブタでは人間の臓器とは異なる部位もあった。また、練習のために適切な疾患を持ったミニブタを提供することは困難であった。更に、ミニブタを生育、鮮度を維持管理できる環境は非常に高価であり、練習のために何度もウェットラボを開催することは現実的に困難であった。
したがって、外科医の手技能力を向上するために形状だけでなく触感、切れ味等の質感についても忠実に再現した臓器モデルが必須であった。
【０００４】
一方、実際の手術に際して患者本人の臓器を忠実に再現された臓器モデルがあれば、術前に手術計画を立案する際に実際にこれを切ったり、縫合したりするシミュレーションが可能になり、難易度の高い腫瘍摘出手術などの成功率を向上することが可能となる。
また、質感を再現することを目的とした臓器モデルとしては、ポリビニルアルコールを主体とする材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、水を三次元網目構造中に含有するハイドロゲルが知られている（例えば、特許文献３参照）。このゲルは力学特性が比較的良好なことから、臓器モデルを含むソフトマテリアル、積層造形物への適用が期待できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のポリビニルを用いた立体造形モデルは、実物の臓器に比較して比較的硬く、血管や腫瘍部分等の内部構造（内包物）を忠実に再現することができていなかった。また、乾燥して収縮するため、乾燥しないように保存状態が限定されていた。
また、ハイドロゲルを用いた立体造形モデルは高い吸水性を示すが、逆に積層造形物としては、水の脱離（乾燥性）が課題になり、これを解決する必要がある。
【０００７】
更に、応用例としての臓器モデルの場合には、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であり、保存安定性が付与された手技練習用臓器モデルの提供が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は保存安定性を付与した積層造形物を提供することを目的とする。
また、本発明は、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能な積層造形物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】
【０００９】
前記課題を解決するための手段としての本発明の積層造形物は、有機ポリマーと鉱物とを含むハイドロゲルで構成された積層造形物であって、温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率が２０質量％以下であることを特徴とする積層造形物、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、保存安定性の優れた積層造形物を提供することが出来る。
更に血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能な積層造形物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】積層造形物の代表例である臓器モデル（肝臓）の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の積層造形物を造形するための３Ｄプリンターの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の対象とする積層造形物には種々の用途がある。特に、ハイドロゲルの特徴を活かし、８０％圧縮時の応力が０．０１〜５．０ＭＰａである積層造形物は、ソフトマテリアルとして有用な材料であり、特に臓器モデルとして適している。また、本発明の積層造形物は、靴のインソールや滑り防止用のグリップなどの用途もある。これらは、ハイドロゲルの特徴を活かし、かつ欠点を改良したものである。
以下の説明においては、その応用例の一つであるソフトマテリアル、より詳細には臓器モデルの例について本発明を説明する。
【００１３】
（臓器モデル）
本発明の臓器モデルは、有機ポリマーと、鉱物、好ましくは層状粘土鉱物が複合化したハイドロゲルを含み、更に好ましくは保湿剤を１０〜９０質量％含む。更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
【００１４】
前記臓器モデルは、機械的強度を保持し、弾力を臓器と同等にするために、有機ポリマーと鉱物を含むことが必要であり、重合性モノマーと、鉱物を含むハイドロゲル前駆体液を用いることにより作製することができる。
【００１５】
前記臓器モデルは、有機ポリマーと、鉱物が複合化したハイドロゲルを含むことが必要である。
この場合、前記有機ポリマーと前記鉱物との含有比率を変更することによって、適切な硬さ、粘弾性等の臓器情報を忠実に再現することが可能となる。即ち、有機ポリマーと、鉱物が複合化して形成された三次元網目構造の中に、水が包含されている有機−無機複合ハイドロゲルを含むことにより、機械的強度を保持し、弾力を臓器と同等にすることができる。また、前記有機−無機複合ハイドロゲルは、前記構成を有することにより、伸張性が向上する。更に、臓器と同等の触感が得られ、手術用メス等による切れ味が所望の臓器と極めて近くなる。
【００１６】
また、臓器モデルはハイドロゲル中に水を含むことを特徴としているため、保存安定性に若干の課題がある。例えば、乾燥して収縮することで臓器情報、つまり、形状や適切な硬さ、粘弾性が忠実に再現できないことや、表面のウエットな触感が無くなるという問題点がある。
【００１７】
［ハイドロゲル前駆体液］
前記ハイドロゲル前駆体液は、例えば、重合性モノマーと、水に分散可能な層状粘土鉱物とを含み、水、及び保湿剤を１０〜９０質量％含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
【００１８】
＜有機ポリマー＞
前記有機ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルは含水のため水溶性有機ポリマーが好ましい。
前記水溶性有機ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する有機ポリマーが挙げられる。前記水溶性有機ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。
前記有機ポリマーは、ホモポリマー（単独重合体）であってもよいし、ヘテロポリマー（共重合体）であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。
【００１９】
本発明において、前記水溶性有機ポリマーの水溶性は、例えば、３０℃の水１００ｇに該水溶性有機ポリマーを１ｇ混合して撹拌したとき、その９０質量％以上が溶解するものを意味する。
前記水溶性有機ポリマーを重合させて得るための重合性モノマーとしては、例えば、例えば、アクリルアミド、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記重合性モノマーの具体的としては、例えば、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
前記重合性モノマーの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、０．５質量％〜２０質量％が好ましい。
【００２０】
＜鉱物＞
前記鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、層状粘土鉱物を用いることが好ましい。また、ハイドロゲルは含水のため、水中で一次結晶のレベルで均一に分散可能な水膨潤性粘土鉱物が好ましい。
前記水膨潤性粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、上記例示したものを、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
【００２１】
前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）、ＳＷＮ（Ｃｏｏｐ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌｔｄ．製）、フッ素化ヘクトライト  ＳＷＦ（Ｃｏｏｐ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌｔｄ．製）などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、１質量％〜４０質量％が好ましい。
【００２２】
＜水＞
前記水としては、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、又は超純水を用いることができる。
前記水には、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解ないし分散させてもよい。
【００２３】
＜保湿剤＞
前記保湿剤としては、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（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）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−イミダゾリジノンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコールが好ましく、グリセリンがより好ましい。
保湿剤の添加量としては、ハイドロゲル前駆体液に対して、１０〜５０質量％の範囲が適切である。１０質量％以下であると、乾燥防止の効果が低く、逆に５０質量％以上の場合は、層状粘土鉱物が均一に分散されない場合があるからである。
【００２４】
前記保湿機能を付与する手段としては、前記ハイドロゲル前駆体液に保湿剤を含有させる方法が挙げられる。詳細は後述する。
【００２５】
＜その他の成分＞
前記ハイドロゲル前駆体液には、本発明の目的を阻害しない範囲で、例えば、防腐剤、着色剤、香料、酸化防止剤等のその他の成分を含有することができる。
前記防腐剤としては、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−オンなどが挙げられる。
前記着色剤を用いることにより、臓器モデルを人体の臓器に近似した色に着色することができる。
【００２６】
前記臓器モデルには、色及び硬度のいずれかが異なる内包物（内部構造）が目的の位置に配置されていることが好ましい。これにより、手術前に手術用メスを入れる位置を確認するモデルとしても用いることができる。
前記内包物としては、例えば、血管、管、疾患部等の模倣物；空洞、襞（ひだ）などが挙げられる。
前記硬度の調整は、例えば、前記ハイドロゲル前駆体液中に含まれる水膨潤性層状粘土鉱物の含有量を変化させることにより行うことができる。
前記色の調整は、例えば、前記ハイドロゲル前駆体液に着色剤を添加することにより行うことができる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば染料、顔料が挙げられる。
【００２７】
前記染料としては、以下に説明するようなものが挙げられる。
ブラック染料としては、例えば、ＭＳ  ＢＬＡＣＫ  ＶＰＣ（三井化学株式会社製）、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＢＬＡＣＫ−１、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＢＬＡＣＫ−５（保土谷化学株式会社製）、ＲＥＳＯＲＩＮ  ＢＬＡＣＫ  ＧＳＮ  ２００％、ＲＥＳＯＬＩＮ  ＢＬＡＣＫ  ＢＳ（バイエルジャパン社製）、ＫＡＹＡＳＥＴ  ＢＬＡＣＫ  Ａ−Ｎ（日本化薬株式会社製）、ＤＡＩＷＡ  ＢＬＡＣＫ  ＭＳＣ（ダイワ化成株式会社製）、ＨＳＢ−２０２（三菱化成株式会社製）、ＮＥＰＴＵＮＥ  ＢＬＡＣＫ  Ｘ６０、ＮＥＯＰＥＮ  ＢＬＡＣＫ  Ｘ５８（ＢＡＳＦジャパン社製）、Ｏｌｅｏｓｏｌ  Ｆａｓｔ  ＢＬＡＣＫ  ＲＬ（田岡化学工業株式会社製）、Ｃｈｕｏ  ＢＬＡＣＫ８０、Ｃｈｕｏ  ＢＬＡＣＫ８０−１５（中央合成化学株式会社製）などが挙げられる。
【００２８】
マゼンタ染料としては、例えば、ＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＶＰ、ＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＨＭ−１４５０、ＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  Ｈｓｏ−１４７（三井化学株式会社製）、ＡＩＺＥＮＳＯＴ  Ｒｅｄ−１、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｒｅｄ−２、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｒｅｄ−３、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｐｉｎｋ−１、ＳＰＩＲＯＮ  Ｒｅｄ  ＧＥＨＳＰＥＣＩＡＬ（保土谷化学株式会社製）、ＲＥＳＯＬＩＮ  Ｒｅｄ  ＦＢ  ２００％、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  Ｒｅｄ  Ｖｉｏｌｅｔ  Ｒ、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  ＲＯＴ  ５Ｂ（バイエルジャパン社製）、ＫＡＹＡＳＥＴ  ＲｅｄＢ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｒｅｄ  １３０、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｒｅｄ  ８０２（日本化薬株式会社製）、ＰＨＬＯＸＩＮ，ＲＯＳＥ  ＢＥＮＧＡＬ、ＡＣＩＤ  Ｒｅｄ（ダイワ化成株式会社製）、ＨＳＲ−３１、ＤＩＡＲＥＳＩＮ  ＲｅｄＫ（三菱化成株式会社製）、Ｏｉｌ  Ｒｅｄ（ＢＡＳＦジャパン社製）、Ｏｉｌ  Ｐｉｎｋ３３０（中央合成化学株式会社製）などが挙げられる。
【００２９】
シアン染料としては、例えば、ＭＳ  Ｃｙａｎ  ＨＭ−１２３８、ＭＳ  Ｃｙａｎ  ＨＳｏ−１６、Ｃｙａｎ  Ｈｓｏ−１４４、ＭＳ  Ｃｙａｎ  ＶＰＧ（三井化学株式会社製）、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｂｌｕｅ−４（保土谷化学株式会社製）、ＲＥＳＯＬＩＮ  ＢＲ．Ｂｌｕｅ  ＢＧＬＮ  ２００％、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  Ｂｌｕｅ  ＲＲ、ＣＥＲＥＳ  ＢｌｕｅＧＮ、ＳＩＲＩＵＳ  ＳＵＰＲＡＴＵＲＱ．Ｂｌｕｅ  Ｚ−ＢＧＬ、ＳＩＲＩＵＳ  ＳＵＰＲＡ  ＴＵＲＱ．Ｂｌｕｅ  ＦＢ−ＬＬ３３０％（バイエルジャパン社製）、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  Ｆｒ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  Ｎ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｂｌｕｅ  ８１４、Ｔｕｒｑ．Ｂｌｕｅ  ＧＬ−５  ２００、ＬｉｇｈｔＢｌｕｅ  ＢＧＬ−５  ２００（日本化薬株式会社製）、ＤＡＩＷＡ  Ｂｌｕｅ  ７０００、Ｏｌｅｏｓｏｌ  Ｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  ＧＬ（ダイワ化成株式会社製）、ＤＩＡＲＥＳＩＮＢｌｕｅ  Ｐ（三菱化成株式会社製）、ＳＵＤＡＮ  Ｂｌｕｅ  ６７０、ＮＥＯＰＥＮ  Ｂｌｕｅ８０８、ＺＡＰＯＮ  Ｂｌｕｅ  ８０６（ＢＡＳＦジャパン社製）などが挙げられる。
【００３０】
イエロー染料としては、例えば、ＭＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＨＳｍ−４１、Ｙｅｌｌｏｗ  ＫＸ−７、Ｙｅｌｌｏｗ  ＥＸ−２７（三井化学株式会社製）、ＡＩＺＥＮＳＯＴ  Ｙｅｌｌｏｗ−１、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  ＹｅｌｌｏＷ−３、ＡＩＺＥＮ  ＳＯＴ  Ｙｅｌｌｏｗ−６（保土谷化学株式会社製）、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  Ｙｅｌｌｏｗ  ６Ｇ、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  ＦＬＵＯＲ、Ｙｅｌｌｏｗ  １０ＧＮ（バイエルジャパン社製）、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＳＦ−Ｇ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ２Ｇ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ａ−Ｇ、ＫＡＹＡＳＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｅ−Ｇ（日本化薬株式会社製）、ＤＡＩＷＡ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３３０ＨＢ（ダイワ化成株式会社製）、ＨＳＹ−６８（三菱化成株式会社製）、ＳＵＤＡＮ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４６、ＮＥＯＰＥＮ  Ｙｅｌｌｏｗ  ０７５（ＢＡＳＦジャパン社製）、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２９（中央合成化学株式会社製）などが挙げられる。
【００３１】
前記顔料としては、各種の有機及び無機顔料を使用することができ、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、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、キノフタロン顔料等の多環式顔料などが挙げられる。前記顔料としては、具体的には、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
【００３２】
赤又はマゼンタ顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ３、５、１９、２２、３１、３８、４３、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、４８：５、４９：１、５３：１、５７：１、５７：２、５８：４、６３：１、８１、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、８８、１０４、１０８、１１２、１２２、１２３、１４４、１４６、１４９、１６６、１６８、１６９、１７０、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、２０８、２１６、２２６、２５７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３、１９、２３、２９、３０、３７、５０、８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  １３、１６、２０、３６などが挙げられる。
【００３３】
青又はシアン顔料としては、例えば、ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７−１、２２、２７、２８、２９、３６、６０などが挙げられる。
緑顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、２６、３６、５０などが挙げられる。
黄顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、３、１２、１３、１４、１７、３４、３５、３７、５５、７４、８１、８３、９３、９４、９５、９７、１０８、１０９、１１０、１３７、１３８、１３９、１５３、１５４、１５５、１５７、１６６、１６７、１６８、１８０、１８５、１９３などが挙げられる。
黒顔料としては、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ７、２８、２６などが挙げられる。
【００３４】
前記顔料としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、クロモファインイエロー２０８０、５９００、５９３０、ＡＦ−１３００、２７００Ｌ、クロモファインオレンジ３７００Ｌ、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、６８８６、６８９１Ｎ、６７９０、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、６８３０、クロモファインブルーＨＳ−３、５１８７、５１０８、５１９７、５０８５Ｎ、ＳＲ−５０２０、５０２６、５０５０、４９２０、４９２７、４９３７、４８２４、４９３３ＧＮ−ＥＰ、４９４０、４９７３、５２０５、５２０８、５２１４、５２２１、５０００Ｐ、クロモファイングリーン２ＧＮ、２ＧＯ、２Ｇ−５５０Ｄ、５３１０、５３７０、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、Ａ−３、２０３５、２０５４、２２００、２２７０、２３００、２４００（Ｂ）、２５００、２６００、ＺＡＹ−２６０、２７００（Ｂ）、２７７０、セイカファストレッド８０４０、Ｃ４０５（Ｆ）、ＣＡ１２０、ＬＲ−１１６、１５３１Ｂ、８０６０Ｒ、１５４７、ＺＡＷ−２６２、１５３７Ｂ、ＧＹ、４Ｒ−４０１６、３８２０、３８９１、ＺＡ−２１５、セイカファストカーミン６Ｂ１４７６Ｔ−７、１４８３ＬＴ、３８４０、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、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、２９００、セイカライトブルーＣ７１８、Ａ６１２、シアニンブルー４９３３Ｍ、４９３３ＧＮ−ＥＰ、４９４０、４９７３（以上、大日精化工業株式会社製）；ＫＥＴ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４１６、４２４、ＫＥＴ  Ｏｒａｎｇｅ  ５０１、ＫＥＴ  Ｒｅｄ  ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０、３３６、３３７、３３８、３４６、ＫＥＴ  Ｂｌｕｅ  １０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１１１、１１８、１２４、ＫＥＴ  Ｇｒｅｅｎ  ２０１（以上、ＤＩＣ株式会社製）；Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３０１、３１４、３１５、３１６、Ｐ−６２４、３１４、Ｕ１０ＧＮ、Ｕ３ＧＮ、ＵＮＮ、ＵＡ−４１４、Ｕ２６３、Ｆｉｎｅｃｏｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｔ−１３、Ｔ−０５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１７０５、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｏｒａｎｇｅ  ２０２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｒｅｄ１０１、１０３、１１５、１１６、Ｄ３Ｂ、Ｐ−６２５、１０２、Ｈ−１０２４、１０５Ｃ、ＵＦＮ、ＵＣＮ、ＵＢＮ、Ｕ３ＢＮ、ＵＲＮ、ＵＧＮ、ＵＧ２７６、Ｕ４５６、Ｕ４５７、１０５Ｃ、ＵＳＮ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｍａｒｏｏｎ６０１、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  ＢｒｏｗｎＢ６１０Ｎ、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｖｉｏｌｅｔ６００、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２２、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌｕｅ５１６、５１７、５１８、５１９、Ａ８１８、Ｐ−９０８、５１０、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｇｒｅｅｎ４０２、４０３、Ｃｏｌｏｒｔｅｘ  Ｂｌａｃｋ  ７０２、Ｕ９０５（以上、山陽色素株式会社製）；Ｌｉｏｎｏｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４０５Ｇ、Ｌｉｏｎｏｌ  Ｂｌｕｅ  ＦＧ７３３０、ＦＧ７３５０、ＦＧ７４００Ｇ、ＦＧ７４０５Ｇ、ＥＳ、ＥＳＰ−Ｓ（以上、東洋インキ製造株式会社製）；Ｔｏｎｅｒ  Ｍａｇｅｎｔａ  Ｅ０２、Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ＲｕｂｉｎＦ６Ｂ、Ｔｏｎｅｒ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＨＧ、Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＧＧ−０２、Ｈｏｓｔａｐｅａｍ  ＢｌｕｅＢ２Ｇ（以上、ヘキストインダストリ社製）；カーボンブラック＃２６００、＃２４００、＃２３５０、＃２２００、＃１０００、＃９９０、＃９８０、＃９７０、＃９６０、＃９５０、＃８５０、ＭＣＦ８８、＃７５０、＃６５０、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１００、ＭＡ１００Ｒ、ＭＡ７７、＃５２、＃５０、＃４７、＃４５、＃４５Ｌ、＃４０、＃３３、＃３２、＃３０、＃２５、＃２０、＃１０、＃５、＃４４、ＣＦ９（以上、三菱化学株式会社製）などが挙げられる。
前記着色剤の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル前駆体液全量に対して、０．１質量％〜５質量％が好ましい。
【００３５】
＜臓器モデルの製造方法＞
本発明の臓器モデルの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般的に臓器モデルは、元の３Ｄデータに基づき複雑な形状を再現する必要があり、更に複数の性質の異なる部位が混在する必要があるため、以下に示すような製造方法が好ましい。
例えば、適切な加工方法で型を製作し、型にハイドロゲル前駆体液を注入し硬化させる方法である。また、血管等の内包物は別途成形しておき、型の所定位置に配置することができる。
【００３６】
前記型、及び前記血管等の内包物としては、３Ｄデータに基づき金属や樹脂を切削加工、光造形、又は３次元プリンターなどで製造することが好ましい。
また、３次元プリンターと呼ばれる造形装置を用いて、ハイドロゲル前駆体液と、必要に応じて支持体液とを３Ｄデータに基づき積層する方法を採用することも可能である。
より具体的には、インクジェット方式を用いたマテリアルジェット造形装置によりゲル前駆体液を吐出して成形することが精度よく形状を成形する点から好ましい。
支持体液は３次元プリンターにて積層造形物を作製する際、作製構造物を支持し、安定造形を実現するため、同時に支持体を作製するために使用する液である。支持体は積層造形物が完成した後に除去される。具体的材料としてはポリエステル、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ＰＰＳ、ポリプロピレン、ＰＶＡ、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリイミド、フッ素樹脂、パラフィンワックス、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、等があげられる。
【００３７】
圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得る方法を以下に説明する。
前記ハイドロゲル前駆体として、組成が異なる複数の前駆体液を用い、前記第一の工程として、複数の前記前駆体液を付与する位置と量を制御することで、硬化後の圧縮応力もしくは弾性率が異なる複数の領域を有する膜を成膜する。この成膜操作を繰り返すことによって圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得ることができる。
【００３８】
具体的には、例えば、ハイドロゲル前駆体液として組成の異なる２種類の前駆体液Ａ液及び前駆体液Ｂ液を用意する。一方、例えばMR Elastography(以下、MRE)を用いることで三次元形状の圧縮応力分布データを得て、このデータを積層造形装置に入力する。入力された圧縮応力データに基づいて、三次元形状のデータに対応する位置に吐出するＡ液とＢ液の混合比を決定し、Ａ液とＢ液を所定領域に所定量比で吐出し、ドットを形成し、この操作を繰り返して成膜し、この成膜操作を繰り返すことによって圧縮応力の異なる複数の領域を有する積層造形物を得ることができる。
【００３９】
本発明の積層造形物は保湿剤を含有することによって保存安定性が付与されている。
積層造形物に保湿剤を含有させる方法としては、下記（１）及び（２）の方法がある。
（１）保湿剤を含有するハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を得る方法
（２）保湿剤を含有しないハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を得た後、得られた積層造形物を保湿剤を含む液で後処理する方法
上記（１）の方法を採用すると保湿剤は積層造形物全体に亘って含まれる。
上記（２）の方法を採用すると保湿剤は積層造形物の表面近傍に含まれる。
【００４０】
上記（１）の方法は保湿剤を含有するハイドロゲル前駆体液を硬化させることによって保湿剤を含有する積層造形物を得ることができる点で工程数が少なく簡便な方法である。しかしながら、この方法の場合、ハイドロゲル前駆体液に保湿剤を５０質量％を超えて配合すると、層状粘土鉱物が均一に分散されなくなり、保湿剤の種類によっては、ハイドロゲルの硬化性を阻害することがある。このため、ハイドロゲル前駆体液への保湿剤の配合割合は１０〜５０質量％とすることが好ましい。
上記（２）の方法としては、保湿剤を含まないハイドロゲル前駆体液を用いて、型あるいは三次元プリンターによって造形した後に、造形物を保湿剤を含む液で処理する方法が挙げられる。より具体的には、保湿剤を含む液（必要によっては溶剤、その他の添加剤を加えても良い）に、積層造形物を浸漬させる方法である。このような処理により、保湿剤を積層造形物表面からバルク方向に含浸させることが出来る。保湿剤の濃度、浸漬時間等については、ハイドロゲルの状態により、適宜調整を行えば良い。
この方法は、ハイドロゲルの硬化後に積層造形物を保湿剤を含む液で後処理するものであるため、ハイドロゲルの硬化性を阻害することがない。
【００４１】
上記（２）の方法を採用することにより、積層造形物の表面付近の保湿剤の濃度が高く、積層造形物の内部の保湿剤の濃度が低い積層造形物を作製することができ、透明性や導電性が損なわれない積層造形物を得ることができる。
また、上記（２）の方法において、保湿剤を含有しないハイドロゲル前駆体液を用いて積層造形物を乾燥させて、該積層造形物が含有する水を気化させた後、保湿剤を含有する液に浸漬させて積層造形物中の水を保湿剤によって置換するという方法を採用することによって、積層造形物の表面付近により多くの保湿剤を含有させることができる。
更に、積層造形物中の水を気化させて保湿剤によって置換する処理操作を繰り返し行うことによって積層造形物中の表面のみならず内部にまで保湿剤を浸透させて、保湿剤含有量を９０質量％程度にまで高めることができる。
上記（２）の方法の場合、保湿剤の含有量は、１０〜９０質量％の範囲が望ましい。１０質量％未満であると、乾燥防止の効果が低く、逆に９０質量％を超える場合は、ハイドロゲルの特徴である導電性が低下してしまうからである。
【００４２】
本発明の臓器モデルは、特に制限はなく、人体内のあらゆる内臓部位を再現することが可能であるが、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。
【００４３】
また、本発明の臓器モデルは、血管や疾患部等の内部構造を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能であるので、例えば、医師、大学の医学部、病院などにおいて、医師、研修医、医学生などの手技練習用の臓器モデル、製造された手術用メスを出荷する前に、その切れ味を検査するための手術用メスの切れ味検査用の臓器モデル、手術を行う前に手術用メスの切れ味を確認するための臓器モデルなどとして好適である。
【００４４】
ここで、図１に示す手技練習用臓器モデルとしての肝臓モデルを用いて説明する。
肝臓は、上腹部の右側で肋骨の下にある人体最大の臓器であり、成人では重さが１．２ｋｇ〜１．５ｋｇである。食べ物から摂取した栄養素を体が利用できる形にしたり、貯蔵・供給する「代謝」、有害物質を無毒化する「解毒」や、脂肪等の分解・吸収を助ける胆汁の分泌等の重要な働きをしている。
【００４５】
図１に示すように、肝臓４０は、肝鎌状間膜４３により前腹壁に固定されており、胆嚢４１と下大静脈４２を結ぶ主分割面（カントリー線）によって左葉４５と右葉４４に分割される。
この肝臓の一部を切り取る手術が肝切除術である。肝切除術の適応となる病気としては、肝臓がん（原発性肝がん）が大部分であり、その他に転移性肝がん、肝良性腫瘍、肝外傷などが対象となる。
【００４６】
肝切除術は、切り方によって部分切除、亜区域切除、区域切除、葉切除、拡大葉切除、３区域切除などの種類がある。これらの部分は肝臓に印が付いているわけではなく、手術に際しては、その部分を栄養する門脈や肝動脈を縛ったり、血管に色素を注入したりして色の変化によって境目を見極めている。そして、電気メス、ハーモニックスカルペル（超音波振動手術器具）、ＣＵＳＡ（超音波外科用吸引装置）、マイクロターゼ（マイクロ波手術器）など、様々な機械を使って肝臓を切除している。
その際の手術シミュレーション用として、血管や疾患部等の内包物を忠実に再現でき、かつ臓器の触感及び切れ味が所望の臓器に極めて近く、更に手術用メスでの切開が可能である本発明の臓器モデルを好適に用いることができる。
【００４７】
＜造形装置＞
図１に示す臓器モデルとしての肝臓モデルは図２に示す造形装置１０を用いて造形することができる。造形装置１０は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形物形成液噴射ヘッドユニット１１から軟質成形体用材料を、支持体形成液噴射ヘッドユニット１２、１３から硬質成形体用材料を噴射し、隣接した紫外線照射機１４、１５で軟質成形体用材料を硬化しながら積層する。
【００４８】
即ち、硬質成形体用材料をインクジェットヘッド（支持体形成液噴射ヘッドユニット１２、１３）から噴射し固化させて溜部を有する第１の支持体層を形成し、その第１の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の軟質成形体用材料をインクジェットヘッド（造形物形成液噴射ヘッドユニット１１）から噴射し、その軟質成形体用材料に活性エネルギー線を照射して硬化させ、更に平滑化部材２０、２１を用いて平滑化を行い、第１の造形物層を形成する。
【００４９】
次いで、前記第１の支持体層の上に溶融した硬質成形体用材料を噴射し固化させて溜部を有する第２の支持体層を積層し、その第２の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の軟質成形体用材料を噴射し、その軟質成形体用材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層の上に第２の造形物層を積層し、更に平滑化を行い、三次元積層構造物を得る三次元積層造形物１９を製作する。
【００５０】
マルチヘッドユニットが矢印Ａ方向に移動する時は、基本的に支持体形成液噴射ヘッドユニット１３、造形物形成液噴射ヘッドユニット１１、紫外線照射機１４を用いて、支持体層１８、造形物層１９を造形物支持基板１６上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材２０で、支持体層１８、造形物層１９を平滑化する。支持体形成液噴射ヘッドユニット１２、紫外線照射機１５を補助的に用いてもよい。
ローラー形状の平滑部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
【００５１】
また、マルチヘッドユニットが矢印Ｂ方向に移動する時は、基本的に支持体形成液噴射ヘッドユニット１４、造形物形成液噴射ヘッドユニット１１、紫外線照射機１５を用いて、支持体層１８、造形物層１９を造形物層支持基板１６上に形成する。同時にローラー形状の平滑化部材２１で、支持体層１８、造形物層１９を平滑化する。支持体形成液噴射ヘッドユニット１３、紫外線照射機１４を補助的に用いてもよい。
更に、インク噴射ヘッドユニット１１，１２，１３及び紫外線照射機１４，１５と、造形物層１９及び支持体層１８とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ１７を下げながら積層する。
【００５２】
＜吐出安定化手段＞
インクジェットヘッドを用いる場合、非吐出時のノズル乾燥が安定動作に対しては大きな課題になる。このため、インクジェットヘッドから長時間連続吐出をしない場合、少なくともヘッド先端を覆う形状の部材により、（１）吐出口を覆う（キャッピングする）ことで、吐出口先端の乾燥を防ぐ、及び（２）吐出口近傍の内部液体が乾燥により粘度が増大または乾燥により形成された皮膜を、吸引作用により排出したり、（３）吐出口または、吐出口及びその周辺を払拭することで安定吐出状態が長時間保たれる。これは、長時間（２４時間以上）を必要とするような積層造形物を形成するプロセス、特に軟質材料を造形する際に水などの低沸点溶媒を含む液体を使用する場合においては極めて重要である。
【００５３】
＜キャッピング工程及び吐出不良回復フロー＞
キャッピング工程は吐出動作終了後に、吸引指示があった場合、ヘッドはキャップ部へ移動し、キャップへ当接する。キャップ当接完了後にポンプが吸引動作を開始し、吐出不良の部分を含め全ての吐出口より液体を排出させる。吸引動作完了後、ヘッドは払拭部材に沿うように移動し、払拭工程を完成する。
吐出不良回復フローの場合は、その後吐出動作を再開するために吐出位置へヘッドを移動する。また、吐出を終了し、造形を終える場合は、再びキャップ当接位置に移動し、キャップピング工程を完了する。
【００５４】
＜吐出不良回復タイミング＞
特に大きな積層造形物を製造する場合には、長期間連続吐出をする必要があり、吐出不良回復フローは定期的に実施されることが好ましい。
吐出不良のタイミングは適宜決定することができるが、好ましくは２時間以内の連続動作毎に、定期的に実施されることが、吐出不良の回復性の観点から好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例には積層造形物の代表例としての臓器モデルの例を示すが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の記載においては特に明記しない限り、部は質量部を示し、％は質量％を示す。
また、以下では、減圧脱気を１０分間実施したイオン交換水を「純水」と記載する。
【００５６】
（実施例Ｉ−１）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
まず、開始剤液として、純水９８部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）２部を溶解させた水溶液を準備した。
純水１００部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ−０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）８部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記分散液に重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）を３０部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）を０．３部添加し、混合した。
次に、保湿剤としてグリセリンを６０部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン（和光純薬工業株式会社製）を０．１部添加した。
次に、前記開始剤液を５部質量添加して攪拌混合した後、減圧脱気を１０分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
【００５７】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、以下に示す型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルＩ−１を得た。
【００５８】
＜＜型の作製＞＞
インクジェット光造形装置としてのキーエンス社製アジリスタを用い、肝臓の３次元モデルデータを適用して加工した型を製作した。
【００５９】
＜血管内包モデルの作製１＞
前記ハイドロゲル前駆体液を用いて、インクジェット光造形装置を用いて血管を造形し、血管が判別可能な着色を行った。この血管を前記型の一部に固定化した後に、前記ハイドロゲル前駆体液を流し入れ、最後に型からゲル造形物を取り出す際に血管を臓器モデル内に内包する形で残した。以上により、血管が内包された肝臓モデルを作製した。
得られた肝臓モデルは、透明な実臓器中に血管の位置が正確に再現されているため、手術前に手術用メスを入れる位置を確認するモデルとしても利用可能である視認性を有しているという評価結果を５名の外科医師全員から得られた。
【００６０】
＜血管内包モデルの作製２＞
前記「型の作製」に記載したと同様の方法で血管専用の型を製作した。
前記ハイドロゲル前駆体液の製造において、着色剤としてＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＶＰ（三井化学株式会社製）２質量部を更に添加し、合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）を８質量部から１８質量部に変更した以外は、前記と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製し、これを前記血管専用の型に流し込み、より硬度の高いハイドロゲルを形成することにより、着色した血管モデルを形成した。
得られた血管モデルを臓器モデルの型の一部に固定した後に、前記で作製したハイドロゲル前駆体液を流し込み、ゲル化後肝臓モデルを取り出した。
得られた肝臓モデルは、更に血管を縫合可能であるという評価結果を５名の外科医師全員から得られた。
【００６１】
（実施例Ｉ−２）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例Ｉ−１と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の３次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルＩ−２を得た。
【００６２】
（実施例Ｉ−３）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例Ｉ−１において、グリセリンの配合量を１２０部としたこと以外は実施例Ｉ−１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
なお、グリセリンを混合したところ、水膨潤性層状粘土鉱物の分散性が悪くなり、増粘して流動性が低くなった。ハンドリングはできるが、インクジェットで吐出できない粘度になった。
【００６３】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルＩ−３を得た。
【００６４】
（実施例Ｉ−４）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例Ｉ−１においてグリセリンの配合量を２５部としたこと以外は実施例Ｉ−１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
【００６５】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルＩ−４を得た。
【００６６】
（実施例Ｉ−５）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例Ｉ−１において保湿剤としてグリセリンに代えてエチルアルコールを６０部配合したこと以外は実施例Ｉ−１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
【００６７】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルＩ−５を得た。
【００６８】
（実施例Ｉ−６）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
次に、実施例Ｉ−１において保湿剤としてグリセリンに代えてエチレングリコールを６０部配合したこと以外は実施例Ｉ−１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
【００６９】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルＩ−６を得た。
【００７０】
（比較例Ｉ−１）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
まず、重合開始剤液として、純水９８部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）２部を溶解させた水溶液を準備した。
次に、純水１９５部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ−０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）８部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記分散液に重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）を２０部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）を０．２部添加し、混合した。
次に、保湿剤としてグリセリンを１５部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン（和光純薬工業株式会社製）を０．１部添加した。
次に、前記開始剤液を５部添加して攪拌混合した後、減圧脱気を１０分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
【００７１】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルＩ−７を得た。
【００７２】
（比較例Ｉ−２）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
比較例１と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の３次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで目的のゲル造形物である肝臓モデルＩ−８を得た。
【００７３】
（比較例Ｉ−３）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
まず、開始剤液として、純水９８部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）２部を溶解させた水溶液を準備した。
比較例１において、分散液における純水の配合量を１００部とし、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）の配合量を３０部とし、グリセリンの配合量を１５０部としたこと以外は比較例１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
しかしながら、グリセリンを混合した段階で、増粘して流動性が無くなった。これは水膨潤性層状粘土鉱物の分散性が悪くなったと考えられる。そのため、ゲル造形物の成形はできなかった。
【００７４】
（比較例Ｉ−４）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
比較例Ｉ−１において、保湿剤であるグリセリンを配合しなかったこと以外は比較例Ｉ−１と同様にして均質なハイドロゲル前駆体液を調製した。
【００７５】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例Ｉ−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルＩ−９を得た。
【００７６】
実施例Ｉ−１〜実施例Ｉ−６及び比較例Ｉ−１〜比較例Ｉ−４におけるハイドロゲル前駆体液を構成する各成分の配合割合を表１に示す。なお、表中の「←」は「左の欄に同じ」を意味する。
【００７７】
【表１】
0006610864.tif 000002
【００７８】
［評価］
＜乾燥性評価＞
実施例Ｉ−１〜実施例Ｉ−６、比較例Ｉ−１、比較例Ｉ−２、比較例Ｉ−４で製作した肝臓モデルＩ−１〜肝臓モデルＩ−９を気温２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率を評価した。
＜臓器再現性評価＞
実施例Ｉ−１〜実施例Ｉ−６、比較例Ｉ−１、比較例Ｉ−２、比較例Ｉ−４で製作した肝臓モデルについて、５名の熟練した外科医師に弾力性、手術メスによる切れ味についてヒアリングを実施した。
【００７９】
【表２】
0006610864.tif 000003
【００８０】
（乾燥性の評価結果について）
実施例Ｉ−１〜実施例Ｉ−６の肝臓モデルＩ−１〜肝臓モデルＩ−６は保湿剤を１５〜４６％含有している。
これらの肝臓モデルを温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は５．２〜１２．６％であり、一般環境下において乾燥による臓器モデルの質感の変化が見られないことを確認した。
比較例Ｉ−１、比較例Ｉ−２の肝臓モデルＩ−７、肝臓モデルＩ−８は保湿剤を６％含有している。
肝臓モデルＩ−７、肝臓モデルＩ−８を温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は２１．２％、２４．６％であり、一般環境下において乾燥により、臓器モデルのウエットな感覚が少し失われ、乾燥による収縮が起きていた。
また、比較例Ｉ−４の肝臓モデルＩ−９は保湿剤を含まないものである。
この肝臓モデルＩ−９は温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少量は４８．７％であり、一般環境下において乾燥により、ウエットな感覚が失われ、乾燥による収縮が起きていた。
【００８１】
（臓器再現性の評価結果について）
肝臓モデルＩ−１〜肝臓モデルＩ−９は、５名の熟練した外科医師へのヒアリングを実施した結果、実施例Ｉ−１〜実施例Ｉ−６の肝臓モデルＩ−１〜肝臓モデルＩ−６はいずれも、弾力、手術用メスによる切れ味ともに実物を再現できているという評価結果が５名の外科医師全員から得られた。
【００８２】
（実施例II−１）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
以下、減圧脱気を１０分間実施したイオン交換水を、純水と記載する。
まず、開始剤液として、純水９８質量部に対してペルオキソ二硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）２質量部を溶解させた水溶液を準備した。
次に、純水１９５質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ−０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）８質量部を少しずつ添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、前記分散液に重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）を２０質量部添加した。
次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）を０．２質量部添加し、混合した。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながらテトラメチルエチレンジアミン（和光純薬工業株式会社製）を０．１質量部添加した。
次に、前記開始剤液を５部質量添加して攪拌混合した後、減圧脱気を１０分間実施し、均質なハイドロゲル前駆体液を得た。
【００８３】
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、以下に示す型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで目的のゲル造形物である肝臓モデルを得た。
【００８４】
＜＜型の作製＞＞
インクジェット光造形装置としてのキーエンス社製アジリスタを用い、肝臓の３次元モデルデータを適用して加工した型を製作した。
【００８５】
＜ゲル造形物への保湿剤含浸処理＞
得られた肝臓モデルを保湿剤であるグリセリンを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−１を得た。
【００８６】
（実施例II−２）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例II−１と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の３次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルを得た。
【００８７】
＜ゲル造形物への保湿剤含浸処理＞
得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−２を得た。
【００８８】
（実施例II−３）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
比較例Ｉ−２と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
【００８９】
＜ゲル造形物の成形＞
前記のハイドロゲル前駆体液を用いて、比較例Ｉ−２と同様にして肝臓モデルを作製した。
【００９０】
＜ゲル造形物への保湿剤含浸処理＞
得られた肝臓モデルを保湿剤であるグリセリンを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−３を得た。
【００９１】
（実施例II−４）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例II−１と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−１と同様の方法で肝臓モデルを得た。
【００９２】
＜ゲル造形物乾燥後、保湿剤に浸漬＞
上記、肝臓モデルII−４を気温５０℃、湿度２０％ＲＨ環境下に７日間放置したところ、蒸発による重量減少量は７８％であった。
その後、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。次に、気温５０℃、湿度２０％ＲＨ環境下に３日間放置し、放置後の蒸発による重量減少量は３８％であった。その後、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。さらに気温５０℃、湿度２０％ＲＨ環境下に３日間放置し、放置後の蒸発による重量減少量は１５％であった。次に、得られた臓器モデルを保湿剤であるグリセリンに２５℃環境下で６時間浸漬した。グリセリンから取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−４を得た。
【００９３】
（実施例II−５）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例II−１と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−1と同様の方法で肝臓モデルを得た。
【００９４】
＜ゲル造形物への保湿剤含浸処理＞
得られた臓器モデルを保湿剤であるエチルアルコールを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−５を得た。
【００９５】
（実施例II−６）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例II−１と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を用い実施例II−１と同様の方法で肝臓モデルを得た。
【００９６】
＜ゲル造形物への保湿剤含浸処理＞
得られた臓器モデルを保湿剤であるエチレングリコールを５０質量％含有した水溶液に２５℃環境下で１時間浸漬した。水溶液から取り出して、目的のゲル造形物である肝臓モデルII−６を得た。
【００９７】
（比較例II−１）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
実施例II−１と同様にしてハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、実施例II−１で用いたと同様の型に流し込み、２５℃環境下で２０時間静置し、型から取り出すことで肝臓モデルII−７を得た。
【００９８】
（比較例II−２）
＜ハイドロゲル前駆体液の調製＞
比較例II−１と同様にして、ハイドロゲル前駆体液を調製した。
＜ゲル造形物の成形＞
得られたハイドロゲル前駆体液を、肝臓の３次元モデルデータを適用してインクジェット光造形装置により吐出した。吐出後に硬化させることで肝臓モデルII−８を得た。
【００９９】
実施例II−１〜II−６及び比較例II−１、II−２におけるハイドロゲル前駆体液を構成する各成分の配合割合を表３に示す。なお、表中の「←」は「左の欄に同じ」を意味する。
【０１００】
【表３】
0006610864.tif 000004
【０１０１】
［評価］
＜保湿剤含有量＞
実施例II−１〜実施例II−６、比較例II−１、比較例II−２で製作した肝臓モデルII−１〜肝臓モデルII−８の保湿剤含有量は熱重量分析（Rigaku社製：Thermo plus TG8120）を用いて計測した。肝臓モデル表面近傍の保湿剤含有量の計測方法は次の通りである。
まず、肝臓モデルの表面から２ｍｍ角のハイドロゲルを切り出す。これを熱重量分析装置に入れ、保湿剤の沸点近辺での熱重量減少率を測定する。具体的には、本発明では保湿剤として沸点２９０℃のグリセリンを使用しているため、２５０℃から３００℃までの温度範囲でのグリセリンの重量減少値を測定した。２ｍｍ角のハイドロゲルの重量を１００％とした時のグリセリンの重量減少率から、保湿剤の含有量を測定した。
また、肝臓モデル内部の保湿剤含有量の計測方法は、肝臓モデルの表面から５０ｍｍ内部にあるハイドロゲルを２ｍｍ角で切り出し、上記の表面近傍の保湿剤含有量を測定する場合と同様にして測定した。
＜乾燥性評価＞
実施例II−１〜実施例II−６、比較例II−１、比較例II−２で製作した肝臓モデルII−１〜肝臓モデルII−８を気温２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率を評価した。
評価結果を表４に示す。
＜臓器再現性評価＞
実施例II−１〜６、比較例II−１、II−２で製作した肝臓モデルについて、５名の熟練した外科医師に弾力性、手術メスによる切れ味についてヒアリングを実施した。
【０１０２】
【表４】
0006610864.tif 000005
【０１０３】
＜乾燥性評価＞
実施例II−１〜II−６の肝臓モデルの表面は、保湿剤を１２〜９０％含有している。
これらの肝臓モデル１〜６を温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率は０．８〜１３．６％であり、一般環境下において乾燥による臓器モデルの質感の変化が見られないことを確認した。
比較例II−１の肝臓モデルII−７及び比較例II−２の肝臓モデルII−８の保湿剤含有量は０％である。これらの肝臓モデルは温度２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下に一週間放置した後の蒸発による質量減少率はそれぞれ４８．７％、４５．２％であり、一般環境下において乾燥により、臓器モデルのウエットな感覚が少し失われ、乾燥による収縮が起きていた。
【０１０４】
（臓器再現性の評価結果について）
実施例の肝臓モデルII−１〜肝臓モデルII−６について、５名の熟練した外科医師へのヒアリングを実施した結果、いずれの肝臓モデルも、弾力、手術用メスによる切れ味ともに実物を再現できているという評価結果が５名の外科医師全員から得られた。
【符号の説明】
【０１０５】
１０          造形装置
１１          造形物形成液噴射ヘッドユニット
１２、１３    支持体形成液噴射ヘッドユニット
１４、１５    紫外線照射機
１６          造形物支持基板      
１７          ステージ
１８          支持体層
１９          造形物層
２０、２１    平滑化部材
４０          肝臓
４１          胆嚢
４２          下大静脈
４３          肝鎌状間膜
４４          右葉
４５          左葉
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特開２００８−２４１９８８号公報
【特許文献２】特許第４９９３５１９号公報
【特許文献３】特許第４７５９１６５号公報
【図１】
0006610864.tif 000006
【図２】
0006610864.tif 000007