(57)【要約】【課題】内部形状が複雑な中空構造体の樹脂成形体を製造できる金型、樹脂成形体の製造方法、及び臓器模型並びに心臓模型を提供することである。【解決手段】外型と中子とからなり、外型と中子とも複数に分割できるものであり、外型の内部空間には外型の内壁との間に隙間を介して中子が固定されている。外型の内壁と中子の間で形成された隙間には液状樹脂が注入され、内部空間に充填される。充填され固化された樹脂成形体は形状精度、寸法精度、肉厚精度の高い臓器模型を提供することができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する外型と、前記外型の前記内部空間に隙間を介して固定されている中子と、前記中子を前記内部空間に設置している前記外型を固定する固定手段とを備え、
前記外型は樹脂注入口を備えるとともに、複数に分割できる割型で構成されており、
前記中子は複数に分割される割型で構成され、前記各割型は互いに結合されており、前記中子はその外壁に設けられている突起部が前記外型の凹部に嵌め込まれて前記外型に固定され、この固定により、前記外型の内部空間内壁と前記中子の外壁との間に隙間が形成されていることを特徴とする樹脂成形体用金型。
【請求項２】
前記外型の内壁形状は、人体臓器の撮像データにもとづく心臓模型の外壁形状に相応するものであり、前記中子の外壁形状は前記心臓模型の内壁形状に相応するものである請求項１に記載の樹脂成形体用金型。
【請求項３】
前記外型の内壁と前記中子の外壁との間に形成されている前記隙間は前記樹脂注入口から注入される樹脂により樹脂成形体が形成される空間である請求項１に記載の樹脂成形体用金型。
【請求項４】
前記外型の内壁にはリブが設けられ、当該リブは、前記樹脂注入口から前記隙間に注入される樹脂により形成される樹脂成形体に肉薄部を形成するものである請求項１に記載の樹脂成形体用金型。
【請求項５】
前記中子を構成し、互いに結合されている前記割型は、隣接する前記割型に設けられた凹部と凸部とを嵌込むことにより結合されている請求項１に記載の樹脂成形体用金型。
【請求項６】
前記中子を構成し、互いに結合されている前記割型は、隣接する前記割型に設けられた磁石同士の吸着力により結合されている請求項１に記載の樹脂成形体用金型。
【請求項７】
分割型外型の内部空間に分割型中子を当該外型の内部空間に隙間を介して保持し、
前記分割型外型と前記分割型中子の間の前記隙間に樹脂を注入し、
前記分割型外型を構成する各分割外型を分離して、前記隙間に作製した中空部を有する樹脂成形体を取り出し、
前記中空部を有する前記樹脂成形体の壁に切込みを入れて開口部を作製し、
前記樹脂成形体の前記中空部が覗くように前記開口部を開き、相互に結合している前記分割型中子を分離して前記開口部から取り出すことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
前記分割型外型は内壁にリブが予め形成されており、当該リブは前記樹脂成形体の壁にカッティングラインを入れる位置に対応している請求項７に記載の樹脂成形体の製造方法。
【請求項９】
前記内部空間に樹脂を注入して前記樹脂成形体を作製し、
前記分割型外型を各構成する前記分割外型を分離して、前記内部空間に作製した前記中空部を有する前記樹脂成形体を取り出し、
前記分割型外型の内壁に形成されていたリブにより、前記樹脂成形体に作製された肉薄状のカッティングラインに切込みを入れて前記開口部を作製し、
前記開口部から相互に結合している前記分割型中子を分離し、前記樹脂成形体の内部から取出すことを特徴とする請求項７に記載の樹脂成形体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかにより製造されたことを特徴とする臓器模型。
【請求項１１】
請求項７から請求項９のいずれかにより製造されたことを特徴とする心臓模型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中空構造の樹脂成形体を製造する金型、中空構造の樹脂成形体を製造する方法、及び臓器模型並びに心臓模型に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空体の樹脂成形体を製造する方法としては、代表的なものとしてブロー成形法がある。このブロー成形法は壁の厚みが一様のプラスチックボトルの製造に用いられている。  
【０００３】
しかし、このブロー成形法では、内部構造が複雑な樹脂成形体や、厚みが複雑な樹脂成形体の製造には適していない。  
【０００４】
一方、医療分野における実習、手術訓練等のために生体モデルの実現が切望されている。例えば、高度に熟練した技術を要する外科手術で求められる生体モデルは、外部形状も内部形状も複雑で、厚みも一様ではなく、樹脂材料を用いて一体成形品を製造することは困難である。
【０００５】
例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３には、樹脂材料からなる心臓模型の製造方法が提案されている。
【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、いずれも空洞部を有する樹脂成形体を製造するために、光造形技術、光硬化性樹脂を用いている。これらの特許文献１から特許文献３は、心臓手術に対応するシミュレーション用モデルとして用意され、通常はオーダーメイドに対応するものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５７６３９１７号公報
【特許文献２】特許第５１３５４９２号公報
【特許文献３】特許第５２３６１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、成形に用いる型の中でも、中子は一度作製すると再利用されない製造技術である。また、光造形技術を用いていることから、完成までの時間が長く、量産向けの製造技術に対応するものではない。以下、個々の特許文献について説明する。
【０００９】
特許文献１においては、中子を形成するために、中子の原型となる内形体を光造形技術で作り、この内形体を割型タイプの型枠の中に設置する。次に型枠にゴムを充填して中子型を作製する。そののち、内形体を取り外し、中子型の空間に低融点金属を注入して中子を作製する。
【００１０】
この中子を割型からなる基本型の空間に隙間を介してセットし、この空間に柔軟性を有する熱可塑性材料を注入して硬化し、樹脂成形体を製造している。次いで、基本型を開いて中子を包含した熱可塑性材料からなる構造体を取り出している。樹脂成形体に空洞部を形成するために低融点金属からなる中子を溶かしており、この中子が再利用されることはない。
【００１１】
次に、特許文献２の製造方法では、外型に中子をセットし、外型と中子の隙間のキャビティに軟質樹脂を注型している。注型した軟質樹脂が硬化した後、中子を小さく変形させて、あるいは小さく断片化させて、軟質樹脂成形体の開口から外部に排出して中空構造体を作製するというものである。
【００１２】
具体的には、まず、外型については、光造形法により中空構造の光硬化性樹脂からなるマスターモデルを作製し、型枠にマスターモデルを入れて、型枠内に合成樹脂を流し込んで、硬化させる。硬化した樹脂成形体を切断して複数の割型にして完成している。
【００１３】
一方、中子については、光造形により光硬化性樹脂性の中空状の中子を作製している。
【００１４】
この後、中子を外型にセットし、両者のキャビティに軟質樹脂を注型し、硬化させて成形体を作製している。次ぎに、外型から硬化した樹脂成形体を取り出し、中子と一体になっている軟質樹脂成形体を得ている。中空構造体とするには中子は不要になるので、外から力を加えて軟質樹脂成形体を変形させ、中子を破砕して断片化し、軟質樹脂成形体にある開口から外部に排出している。
【００１５】
この特許文献２においても、排出された中子は不要廃棄物として処理されることになり、中子が再利用されることはない。
【００１６】
さらに、特許文献３では、臓器モデルの外面を覆う外殻部、及び前記臓器モデルの内面を覆う内殻部を有する殻体型を形成し、前記殻体型の外殻部と内殻部との間の空間に、柔軟性を有する注型材料を充填している。内殻部を構成する光硬化性樹脂を除去する方法としては、内殻部に、細かいクレージングを起こし細かい破片とし、かつ、エアー等の流れによって、心臓モデルの内部空間から破損した内殻部を除去している。
【００１７】
具体的には、光硬化性の造形樹脂と光硬化性で水溶性のサポート樹脂が用いられている。これらの樹脂を積層しながら、心臓の断層像データを基づいてこれらの樹脂に紫外光を照射し、空洞部の領域と心臓モデルの構成壁となる領域を区画している。
【００１８】
光硬化性のサポート樹脂が水溶性樹脂であるので、洗浄水でこのサポート樹脂を溶解し、除去することで、空洞部の領域と心臓モデルの構成壁の領域に空間が形成される。
【００１９】
次いで、心臓モデルの構成壁の領域に、柔軟性を有する注型材料を充填し、硬化させ、心臓モデルの樹脂成形体を作製する。いままで心臓モデルの構成壁を製作するためにあった外殻体と内殻体（中子に相当）はここで不要になる。ここで、外殻体と内殻体にひび割れを起こして細かく破損し、心臓モデルの樹脂成形体そのものを製造することができるとしている。したがって、中子としての内殻体が再利用されることはない。
【００２０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内部形状が複雑な中空構造体の樹脂成形体を製造できる金型、内部形状が複雑な中空構造体の樹脂成形体の製造方法、及びこの樹脂成形体の製造方法によって得られた臓器模型並びに心臓模型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明の第１の発明となる樹脂成形体用金型は、以下の構成からなる。
【００２２】
この第１の発明の第１の要旨は、内部空間を有する外型と、前記外型の前記内部空間に隙間を介して固定されている中子と、前記中子を前記内部空間に設置している前記外型を固定する固定手段を備え、前記外型は樹脂注入口を備えるとともに、複数に分割できる割型で構成されており、前記中子は複数に分割される割型で構成され、前記各割型は互いに結合されており、前記中子はその外壁に設けられている突起部が前記外型の凹部に嵌め込まれて前記外型に固定され、この固定により、前記外型の内部空間内壁と前記中子の外壁との間に隙間が形成されていることを特徴とする樹脂成形体用金型である。
【００２３】
この第１の発明の第２の要旨は、前記外型の内壁形状は、人体臓器の撮像データにもとづく心臓模型の外壁形状に相応するものであり、前記中子の外壁形状は前記心臓模型の内壁形状に相応するものである第１の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体用金型である。
【００２４】
この第１の発明の第３の要旨は、前記外型の内壁と前記中子の外壁との間に形成されている前記隙間は前記樹脂注入口から注入される樹脂により樹脂成形体が形成される空間である、第１の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体用金型である。
【００２５】
この第１の発明の第４の要旨は、前記外型の内壁にはリブが設けられ、当該リブは、前記樹脂注入口から前記隙間に注入される樹脂により形成される樹脂成形体に肉薄部を形成するものである第１の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体用金型である。
【００２６】
この第１の発明の第５の要旨は、前記中子を構成し、互いに結合されている前記割型は、隣接する割型に設けられた凹部と凸部を嵌込むことにより結合されている第１の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体用金型である。
【００２７】
この第１の発明の第６の要旨は、前記中子を構成し、互いに結合されている割型は、隣接する前記割型に設けられた磁石同士の吸着力により結合されている第１の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体用金型である。
【００２８】
次に、この発明における第２の発明の樹脂成形体の製造方法について、その第１の要旨は、分割型外型の内部空間に分割型中子を当該外型の内部空間に隙間を介して保持し、前記分割型外型と前記分割型中子の間の前記隙間に樹脂を注入し、前記分割型外型を構成する各分割外型を分離して、前記隙間に作製した中空部を有する樹脂成形体を取り出し、前記中空部を有する前記樹脂成形体の壁に切込みを入れて開口部を作製し、前記樹脂成形体の前記中空部が覗くように前記開口部を開き、相互に結合している前記分割型中子を分離して前記開口部から取り出すことを特徴とする樹脂成形体の製造方法である。
【００２９】
この発明における第２の発明の樹脂成形体の製造方法について、その第２の要旨は、前記分割型外型は内壁にリブが予め形成されており、当該リブは前記樹脂成形体の壁にカッティングラインを入れる位置に対応している、第２の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体の製造方法である。
【００３０】
この発明における第２の発明の樹脂成形体の製造方法について、その第３の要旨は、前記内部空間に樹脂を注入して前記樹脂成形体を作製し、前記分割型外型を各構成する前記分割外型を分離して、前記内部空間に作製した前記中空部を有する前記樹脂成形体を取り出し、前記分割型外型の内壁に形成されていたリブにより、前記樹脂成形体に作製された肉薄状のカッティングラインに切込みを入れて前記開口部を作製し、前記開口部から相互に結合している前記分割型中子を分離し、前記樹脂成形体の外側に取り出すことを特徴とする、第２の発明の第１の要旨に記載の樹脂成形体の製造方法である。
【００３１】
この発明における第３の発明である臓器模型について、その要旨は、前記第２の発明の第１の要旨から第３の要旨のいずれかにより製造された臓器模型である。
【００３２】
この発明における第４の発明である心臓模型について、その要旨は、前記第２の発明の第１の要旨から第３の要旨のいずれかにより製造された心臓模型である。
【発明の効果】
【００３３】
この発明の第１の発明に係る金型よれば、外型、中子はいずれも樹脂成形体を製造するに当って、廃棄することながなく再利用できるで、樹脂成形体を安価に製造できる。
【００３４】
また、第１の発明に係る金型によれば、光造形技術に寄らずに樹脂成形体を短時間で大量に生産できるので、この点からも樹脂成形体を安価に製造できる。
【００３５】
さらに、第１の発明に係る金型によれば、高い寸法精度の金型を準備しておくことで、この金型で製造される樹脂成形体の精度も高いものが製造できる。
【００３６】
さらにまた、第１の発明に係る金型によれば、外型、中子はいずれも分割型であり、外表面、内表面の状態を目視での確認やカメラによる拡大画像でも確認でき、不具合が発生してもその解決策を確実、迅速に実施することができる。
【００３７】
この発明の第２の発明に係る樹脂成形体の製造方法によれば、ばらつきのない樹脂成形体を製造することができる。具体的には、樹脂成形体としてその壁の肉厚の精度が高く、バラツキが少ないものが製造できる。例えば、心臓外科手術においては、事前に心臓モデルを用いた手技訓練によって技術の習得を図ることが重要である。この発明によって心臓模型を安価に提供できるようになるので、心臓模型を用いて患部の位置確認や、切除部分の事前検討に活用できるという効果を発揮することができ、医療分野における貢献度が大きいものである。
【００３８】
この発明の第３の発明に係る臓器模型、及び第４の発明に係る心臓模型によれば、臓器の構造、特に内部構造を的確に伝達できるものとなっている。したがって、切開縫合による精度の高い術前シミュレーションを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は心臓模型の概略外観図である。
【図２】図２は心臓模型を製造する工程図である。
【図３】図３は外型の概略断面図である。
【図４】図４は外型の組立ての中間状態を示す斜視図である。
【図５】図５は右心室と右心房を含む右心部側を示す斜視図である。
【図６】図６は左心室と左心房を含む左心部側を示す斜視図である。
【図７】図７は分割型中子同士を結合する構造の一例を示す概略断面図である。
【図８】図８は分割型中子同士を結合する構造の他の例を示す概略断面図である。
【図９】図９は外型の内部空間に中子をセッティングした状態の概略断面図である。
【図１０】図１０は完成した心臓模型の概略外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
この発明の実施形態として、図１〜図１０に示すように、樹脂成形体の金型と、樹脂成形体の製造方法と、さらには臓器模型並びに心臓模型とがある。
【００４１】
樹脂成形体の具体例である心臓模型をベースに、心臓模型用金型、心臓模型の製造方法、臓器模型についてこれらの概要を説明する。
【００４２】
説明の順序として、まず樹脂成形体の具体例である心臓模型の外観構造を説明し、次に樹脂成形体の製造工程を説明し、さらに樹脂成形体の金型について説明する。
【００４３】
図１は樹脂成形体として臓器模型の代表例である心臓模型の概略外観図である。
【００４４】
図１において、心臓模型１０は、図３及び図４に示している金型を構成する外型１００と、図５及び図６に示している中子（ＣＯ）とを用いて成形された樹脂成形体で構成されたものである。この図１は右心部１１側をやや手前寄りに位置させ、左心部２１側をやや後ろ寄りに位置させた状態を示している。
【００４５】
右心部１１側では上大静脈１２、左内頸静脈１３、右内頸静脈１４、及び左鎖骨下静脈１５、左肺動脈１６及び右冠状動脈１７が示されている。左心部２１側では大動脈２２、腕頭動脈２３、左総頸動脈２４、左鎖骨下動脈２５、左肺静脈２６、及び左冠状動脈２７が示されている。
【００４６】
次に、樹脂成形体の金型を説明するとともに、樹脂成形体の製造方法を説明する。
【００４７】
図１の心臓模型１０を製造する工程を図３から図９を参照しながら図２に従って説明する。ＭＲＩ（磁気共鳴映像法）又はＣＴ（コンピュータ断層撮影）スキャンで得た断層データを用いて心臓の外部形状、及び内部形状の三次元データを作成する（工程Ｓ１）。
【００４８】
得られた心臓の外部形状の三次元データをもとに、図３及び図４に示す外型１００を準備する。この外型１００については、組立て、分解が可能な分割型のものに準備する。具体的には、スチール（鋼材）、アルミニウムなどの金属や、セラミックス、シリコーンなどの材料が用いられ、心臓の外部形状に相応する形状にした外型１００を準備する（工程Ｓ２）。この工程で外型１００に心臓の外部形状に相応する空間を形成する。
【００４９】
一方、心臓の内部空間に相応する三次元データをもとに、図５及び図６に示すように、心臓の内部形状に相応する外部形状を有する内型、いわゆる中子（ＣＯ）を準備する（工程Ｓ３）。この中子（ＣＯ）についても、外型１００と同様、組立て、分解が可能な分割型のものを準備する。具体的には、耐熱性、固い性質の樹脂材料が用いられ、例えば、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、硬質ポリウレタンなどの樹脂成形体が準備される。この他に、外型１００に用いた構成材料をこの中子に用いてもよい。
【００５０】
次に、工程Ｓ２で準備した分割型の外型１００を三次元立体構造に組立てながら、図９に示すように、形成されていく内部空間に工程Ｓ３で準備した分割型中子（ＣＯ）をセッティングし、外型１００の内部空間に中子（ＣＯ）を閉じ込める（工程Ｓ４）。
【００５１】
この分割型中子（ＣＯ）を、各分割型を組立て、結合するには、例えば、図７に示すように各分割型に凸部Ｂ、凹部Ａを設けて各凹部Ａに凸部Ｂを嵌め込み、隣接する割型を結合するタイプのものや、図８に示すように各分割型に磁石Ｃ、Ｄを取付け、Ｎ極、Ｓ極を対向させて磁石Ｃ、Ｄ同士の吸着力で分割型を互いに結合するタイプのものなどがある。
【００５２】
工程Ｓ４で外型１００の内部空間にセッティングされた中子（ＣＯ）は、外型１００との間で空間すなわち隙間Ｓを形成することになる。この隙間Ｓは樹脂が充填される領域となり、心臓模型を形作る空間となる。この組立てが完了すると、分割型外型１００を型閉めするために、固定手段で外型１００が型崩れしないように固定する（工程Ｓ５）。この固定手段としては、枠体、楔による結合、ボルトとナット、プレス機による押圧・固定などがある。
【００５３】
こののち、外型１００と中子（ＣＯ）との間に形成された隙間Ｓたる心臓模型の壁形成用空間に液状樹脂を注型する。そして、液状樹脂が硬化するため、水冷または空冷手段を用いる。このような手段により液状樹脂を硬化させる（工程Ｓ６）。
【００５４】
液状樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、室温硬化性樹脂を用いることができる。また、注型手段としては、押出注型、射出注型などを用いる。液状樹脂の硬化が終了したのち、外型１００を固定していた固定手段を外し、分割型外型１００をそれぞれの割型に分解する。分解した外型１００から硬化した樹脂が付着している中子（ＣＯ）を取出す（工程Ｓ７）。
【００５５】
このままでは中子（ＣＯ）は硬化した樹脂に包まれているので、樹脂に開口部に相当する切込み２８、２９（図１０参照）を入れ、この切込み２８、２９から分割型中子（ＣＯ）をそれぞれの割型に分割して取り出し、中子（ＣＯ）を取り去った状態の樹脂成形体とし、樹脂成形体を完成する。
【００５６】
次に、外型１００の構造を図３、図４に基づいて説明する。図３は組立てた外型１００の概略断面図、図４は外型１００を組立てている中間状態を示す斜視図である。
【００５７】
外型１００は外観形状がほぼ立方形状であり、この外型１００は下段部１０１、中段部１０２、及び上段部１０３はそれぞれ分離する分割型で、相互に組立型となっている。下段部１０１、中段部１０２、及び上段部１０３で相互に組立てられた外型１００の内部には内部空間１０４が形成される。この内部空間１０４の壁形状は後に詳細に説明する心臓などの臓器模型の外壁を製作するものになる。ここで、内部空間１０４の壁形状は、ＭＲＩ（磁気共鳴映像法）又はＣＴ（コンピュータ断層撮影）スキャンで得た断層データを用いて心臓の外部形状の三次元データをもとに、切削などで作製する。
【００５８】
外型１００の内部空間１０４には、図１の右心部１１側を受入れる凹部１０５、図１の左心部２１側を受入れる凹部１０６が形成されている。
【００５９】
右心部１１側を受入れる凹部１０５には、上大静脈用凹部１０７、右肺動脈用凹部１０８、右冠状動脈形成用凹部１０９が形成されている。なお、右心部１１側となる左肺動脈用凹部１１１は左心部２１側寄りに形成されている。
【００６０】
また、左心部２１側を受入れる凹部１０６には、大動脈用凹部１１０、左肺静脈用凹部１１２、左冠状動脈形成用凹部１１３が形成されている。この凹部１０６には、リブ１１４、リブ１１５が形成されている。これらリブ１１４、リブ１１５は、図２における工程Ｓ６で、外型１００と中子（ＣＯ）との間に形成された隙間Ｓたる空間に液状樹脂を注型した段階で、樹脂成形体の壁に肉薄部分を形成する役割を果たすものになる。この肉薄部分は、図１０に示すような樹脂成形体の切込み２８、２９を設けるカッティングラインとして機能する箇所となり、この切込み２８、２９を設ける個所からは、樹脂成形体に残っている中子（ＣＯ）を分割しながら取出すことができる（図２の工程Ｓ７に相当する）。したがって、樹脂成形体の壁の厚い箇所があっても、このリブ１１４、リブ１１５は壁厚が薄くなっているので、切込み２８、２９を入れやすく、中子（ＣＯ）を取出し易くなる。図示した図３、図４では、リブ１１４、リブ１１５は概ね左心室が存在する領域に形成されているが、他の箇所にも適宜形成しておいてもよい。
【００６１】
中子（ＣＯ）は内部空間１０４の所定位置に正確に位置決めして当該位置にセットすることから、外型１００には位置決め用の凹部が形成されている。位置決め用の凹部は、中子（ＣＯ）から突出する突起部を受け入れることで、中子（ＣＯ）を精度よく位置決めすることができる。中子（ＣＯ）から突出する突起部としては、中子（ＣＯ）の大動脈、上大静脈、下大静脈などの各血管の端部を利用することができる。
【００６２】
すなわち、外型１００が、中子（ＣＯ）の動脈を形成する動脈形成部又は静脈を形成する静脈形成部に形成された突起部を受け入れて中子を位置決めする位置決め用の凹部１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１を有している。
【００６３】
具体的には、内部空間１０４の左上側には図１で示した上大静脈１２の端部に当たる右内頸静脈１４を受け入れる位置決め用凹部１１６が形成されている。また、内部空間１０４の左下側には、下大静脈の端部（図１では図示されていない）を受け入れる位置決め用の凹部１１７が形成されている。
【００６４】
また、内部空間１０４の右側から説明すると、まず、上側には凹部１１８、１１９、及び１２０が形成されている。凹部１１８は図１に示した腕頭動脈２３の端部を受け入れる凹部である。凹部１１９は図１に示した左総頸動脈２４の端部を受け入れる凹部である。凹部１２０は図１に示した左鎖骨下動脈２５の端部を受け入れる凹部である。また、内部空間１０４の右側にある凹部１２１は図１に示した左肺静脈２６の端部を受け入れる凹部である。
【００６５】
なお、各凹部の位置は、理解され易いように、同じ縦断面位置にあるように示されているが、実際は互いに前後にずれた位置にあることを付記しておく。
【００６６】
また、外型１００の底部側には液状樹脂を注入する注入口１２２が形成されている。さらに、外型１００の左右側壁には空気抜け孔１２３、１２４が形成されている。
【００６７】
なお、外型１００は、下段部１０１、中段部１０２、上段部１０３で構成されているとして説明しているが、具体的には、各段部はそれぞれ複数個にさらに分割されるように構成されている。図４は各段部がそれぞれ複数個に分割されている様子を表している。
【００６８】
次に、心臓模型の内部構造を形成するための中子（ＣＯ）について説明する。この中子（ＣＯ）は大きくは２つの部材で構成されている。１つ目の部材は右心部３０であり、２つ目の部材は左心部５０である。換言すれば本実施形態では中子（ＣＯ）は、互いに接しない心臓模型の動脈系及び静脈系をそれぞれ独立させつつ外型１００に支持させている。
【００６９】
図５は、中子（ＣＯ）のうち、右心室形成部３１と右心房形成部３２を含む右心部３０側を示す斜視図である。血液の流れに沿うように右心部３０側を説明すると、右内頸静脈形成部３３や、左内頸静脈形成部３４や、左鎖骨下静脈形成部３５を経て血液が流れる上大静脈形成部３６、この上大静脈形成部３６からと下大静脈形成部３７から血液が流れる右心房形成部３２、右心房形成部３２から三尖弁（図示されていない）を経て血液が流れる右心室形成部３１から構成されている。この右心室形成部３１から血液が流れていく右肺動脈形成部３８及び左肺動脈形成部３９が構成されている。ここで、右内頸静脈形成部３３、下大静脈形成部３７及び左肺動脈形成部３９の各端部は、外型１００に形成された位置決め用の凹部１１６、１１７、１０８にそれぞれ凹凸係合する突起部としても機能する。これにより、右心部３０は外型１００に対して安定して位置決めされる。
【００７０】
この右心部３０は、複数に分割されるように構成されている。具体的には弁を形成している位置で分割されるように構成されている。詳細には、図示していない三尖弁と、さらに肺動脈弁形成部４０の位置で分割されている。この位置で分割されることで、注型された樹脂で形成された三尖弁、肺動脈弁に相当する箇所に樹脂が廻り込みやすく、また個々の型に分離するときに分解し易いという効果を発揮する。この右心部３０は、樹脂成形体の切込み２８、２９から取り出され易いように、さらに細かく分割したものに構成することが好ましい。例えば、右心室形成部３１を予め複数個に分割されたものとして用意する。すなわち本実施形態では、中子（ＣＯ）は、少なくとも心室、心房、動脈及び静脈といった心臓を構成する部位の単位で分割され、さらに前記各単位も更に分割されるようにしている。
【００７１】
各分割された部材は、相互に結合されており、その結合の例を、図７、図８に示す。図７は凹部Ａと凸部Ｂとからなり、凹部Ａに凸部Ｂが嵌り込む構成となっているものである。特に同図では、中子（ＣＯ）を構成する２つの結合単位が結合することにより凸部Ｂを両側から挟み込む構成をなす凹部Ａを形成しながら中子（ＣＯ）を構成している態様を示している。また図７における凹部Ａを構成する二つの結合単位同士の結合構造の一例として、図８に示すような態様としても良い。すなわち図８は一方が磁石のＮ極Ｃで他方が磁石のＳ極Ｄとで構成され、互いに磁力で吸着するように構成したものである。
【００７２】
図６は、中子（ＣＯ）のうち、左心室形成部５１と左心房形成部５２を含む左心部５０側を示す斜視図である。血液の流れに沿って説明すると、左肺静脈形成部５３を経て血液が流れる左心房形成部５２と、この左心房形成部５２から僧帽弁（図示されていない）を経て血液が流れる左心室形成部５１と、この左心室形成部５１から大動脈弁形成部５４と、大動脈弁形成部５４から血液が流れていく大動脈形成部５５とから構成されている。大動脈形成部５５からはさらに腕頭動脈形成部５６、左総頸動脈形成部５７、及び左鎖骨下動脈形成部５８が構成されている。ここで、腕頭動脈形成部５６、左総頸動脈形成部５７、及び左鎖骨下動脈形成部５８は、外型１００に形成された位置決め用の凹部１１８、１１９、１２０にそれぞれ凹凸係合する突起部としても機能する。これにより、左心部５０は外型１００に対して安定して位置決めされる。
【００７３】
この左心部５０は、複数に分割されるように構成されている。具体的には弁を形成している位置で分割されるように構成されている。詳細には、図示していない僧房弁と、さらに図示されている大動脈弁形成部５４の位置で分割されている。この位置で分割されることで、注型された樹脂で形成された僧帽弁、大動脈弁に相当する箇所に樹脂が廻り込みやすく、また個々の型に分離するときに分解し易いという効果を発揮する。この左心部５０は、右心部３０同様、樹脂成形体の切込み２９から取り出され易いように、さらに細かく分割したものに構成することが好ましい。各分割された部材は、中子（ＣＯ）の右心部３０において説明したように、図７、図８に示したような手段で相互に結合する構成とする。
【００７４】
中子（ＣＯ）を構成する右心部３０、左心部５０は、図３、図４に示す外型１００に組み込まれていく。
【００７５】
具体的に説明すると、右心部３０は分割された状態とされており、右心室形成部３１側から組立てていく。同様に、左心部５０についても、右心室形成部５１側から組立てていく。
【００７６】
一方、外型１００の下段部１０１を準備しておき、凹部１０５には右心室形成部３１、凹部１０６には左心室形成部５１を組み込みながら、中段部１０２と中段部１０２に収容される右心部３０及び左心部５０を構成する分割されていた部材を順次組立てていく。
【００７７】
右心部３０、左心部５０の組み込み完了と、外型１００の上段部１０３の組み込み完了を同期させることで、外型１００の内部空間１０４に中子（ＣＯ）が組み込まれる。
【００７８】
図９は、外型１００の内部空間１０４に、中子（ＣＯ）がセッティングされた状態を示す概略断面図である。中子（ＣＯ）は右心室、右心房などで構成される右心部３０と、左心室、左心房などで構成される左心部５０から構成されている。図９において、内部空間１０４に中子（ＣＯ）がセッティングされることにより、外型１００との間に隙間Ｓが形成されることになる。なお、この図９において、理解され易いように、同じ縦断面位置にあるように示されているが、実際は互いに前後にずれた位置にある。特に、大動脈の一部に当たる箇所Ｘは斜線で示されている断面位置よりも前面側に位置するため、この図９では斜線で表示していないことを付記しておく。なお、右心部３０、左心部５０が内部空間１０４に正確にセッティングされるように、図示していないが中子（ＣＯ）の外壁表面または、外型１００の内壁表面に突起部を設けてもよい。
【００７９】
外型１００の内部空間１０４に中子（ＣＯ）をセッティングした後は、外型１００と中子（ＣＯ）の間に形成された隙間Ｓに液状樹脂を注入する前に、分割型外型１００を型閉めするために、図９に示す固定手段４００で外型１００が型崩れしないように固定する（図２の工程Ｓ５に相当する）。
【００８０】
図９に示す固定手段４００は、枠体４０１と蓋４０２とで構成され、蓋４０２が枠体４０１にボルト４０３、ボルト４０４で取付けられようになっている。枠体４０１は組立てられた外型１００を密着状態で収容する空間を有しており、収容した後、蓋４０２で閉じることで分割型の外型１００の型閉めを行う。
【００８１】
この枠体４０１には、樹脂の注入口４０５、空気抜け孔４０６、及び空気抜け孔４０７が設けられている。
【００８２】
なお、図９において、図３、図４で図示し、説明したものについて説明が重複するものについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８３】
次に、注入口４０５から注入口１２２を経て図示しない液状樹脂を注入する。液状樹脂が充填されていく途中で、空気抜け孔１２３及び１２４と、空気抜け孔４０６及び４０７から隙間Ｓの空気が押出される。さらに、液状樹脂の充填を続けて、隙間Ｓに液状樹脂が十分に満たされた段階で、これらの空気抜け孔１２３及び１２４、４０６及び４０７から液状樹脂が流れ出すことになり、隙間Ｓへの液状樹脂の工程を終える目安となる。液状樹脂の注入を終了して、注型した樹脂が硬化するように、水冷または空冷で固定手段４００により固定された外型１００を冷やす（図２の工程Ｓ６に相当する）。
【００８４】
注型した液状樹脂が硬化したら、分割型の外型１００を固定した固定手段４００である枠体４０１から取出す。次に、外型１００をそれぞれの割型である下段部１０１、中段部１０２、上段部１０３に分解する。分解した外型１００から硬化した樹脂が付着している中子（ＣＯ）を取出す。このままでは中子（ＣＯ）は硬化した樹脂に包まれているので、樹脂に切込み２８、２９を入れ、この切込み２８、２９から分割型中子（ＣＯ）をそれぞれの割型に分割して取出し、中子（ＣＯ）を取り去って樹脂成形体を製造した（図２の工程Ｓ７に相当する）。
【００８５】
図１０は以上の工程で完成した樹脂成形体であり、心臓模型１０Ａを示している。図１０において、心臓模型１０Ａの右心部１１、左心部２１に入れた切込み２８、２９である。この切込み２８、２９から中子（ＣＯ）を取出している。切込み２８について図示しているように、その両端にホールＨが設けられている。このホールＨにより、切込み２８を形成するカッティングラインの始端、終端が明確になっている。また、このホールＨにナイフ、鋏などの刃先が入れやすく、右心部１１の内部を観察するための、開放部としても機能する切込み２８、２９の作製が容易である。このホールＨを設けるには、外型１００の内壁に予め突起を設けておくことで、外型１００と中子ＣＯの隙間Ｓに液状樹脂を充填したときに、この突起箇所がホールＨの位置に対応することができる。
【００８６】
切込み２８、２９は中子（ＣＯ）を取出すために止まらず、この心臓模型により心臓内部を詳細かつ精密に観察することができ、切開縫合による精度の高い術前シミュレーションを可能とするという効果をもたらすことになる。
【００８７】
なお、心臓模型１０Ａの他の箇所から中子（ＣＯ）を取出すために、図示していない箇所に切込み２８、２９を入れればよい。
【００８８】
本実施形態では右心部１１の右心室に相当する箇所、左心部２１の左心室に相当する箇所切込み２８、２９を入れた態様を図示したが、そのほか、右心部１１では右心房、大静脈等に、左心部２１では左心房、左肺静脈等に切込み２８、２９を形成しても良い。
【００８９】
また中子（ＣＯ）が弁の位置で分割されている箇所については、弁を境にして上側部分、下側部分に切込みをそれぞれ形成し、この切込みから中子（ＣＯ）を分割して取り出すようにすれば良い。
【００９０】
この心臓模型１０Ａの構成の中で、図１の心臓模型１０と同じ構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００９１】
この発明において、臓器模型として心臓模型の例を説明したが、この他、消化系、呼吸系、排出系など、他の臓器模型に展開することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００・・・外型
１０１・・・下段部
１０２・・・中段部
１０３・・・上段部
１０４・・・内部空間
１０５、１０６・・・凹部
１１４、１１５・・・リブ
１２２・・・注入口
１２３、１２４・・・空気抜き孔
３０・・・右心部
５０・・・左心部
ＣＯ・・・中子
Ｓ・・・隙間
【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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