(57)【要約】【課題】腔所を含む被検体の立体モデルを高い生産性で製造することができる方法を提供する。【解決手段】本発明に係る方法は、腔所を含む被検体の立体モデルの製造方法であって、アルカリ可溶性ポリエステルを含む体腔モデル造形材料で、前記腔所に相当する体腔モデルを造形する工程と、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料で前記体腔モデルを被覆する工程と、前記立体モデル成形材料を硬化させる工程と、アルカリ溶液で前記体腔モデルを除去する工程と、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
腔所を含む被検体の立体モデルの製造方法であって、
アルカリ可溶性ポリエステルを含む体腔モデル造形材料で、前記腔所に相当する体腔モデルを造形する工程と、
親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料で前記体腔モデルを被覆する工程と、
前記立体モデル成形材料を硬化させる工程と、
アルカリ溶液で前記体腔モデルを除去する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記立体モデルが血管モデルである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記血管モデルが冠血管疑似部を含む請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腔所を含む被検体の立体モデルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の器官、組織等の立体モデルが医療手技のシミュレーション等に用いられている。例えば、特許文献１には、血管等の体腔を再現した立体モデルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６１３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の検討によれば、腔所を含む被検体の立体モデルを製造するための従来の方法は、生産性に改善の余地があることが判明した。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、腔所を含む被検体の立体モデルを高い生産性で製造することができる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】
【０００６】
本発明者は、腔所を含む被検体の立体モデルを製造する際に、アルカリ可溶性ポリエステルを含む体腔モデル造形材料を中子として用い、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料で上記立体モデルを成形することで、成形後に上記中子をアルカリ溶液によって迅速に分解・除去し、かつ、アルカリ溶液による上記立体モデルの劣化を抑えて、上記立体モデルを高い生産性で製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の態様は、腔所を含む被検体の立体モデルの製造方法であって、
アルカリ可溶性ポリエステルを含む体腔モデル造形材料で、前記腔所に相当する体腔モデルを造形する工程（以下、「造形工程」ともいう。）と、
親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料で前記体腔モデルを被覆する工程（以下、「被覆工程」ともいう。）と、
前記立体モデル成形材料を硬化させる工程（以下、「硬化工程」ともいう。）と、
アルカリ溶液で前記体腔モデルを除去する工程（以下、「除去工程」ともいう。）と、
を含む方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、腔所を含む被検体の立体モデルを高い生産性で製造することができる方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「被検体」とは、立体モデルとして再現されるべき対象をいう。また、本明細書において、「腔所」とは、生体中の腔所及び生体由来の器官、組織等における腔所をいい、例えば、諸器官（骨格、筋、循環器、呼吸器、消化器、泌尿生殖器、内分泌器、神経、感覚器等）に存在する腔所、及び、これらの諸器官や体壁等の幾何学的配置によって構成される腔所が挙げられる。よって、腔所を含む被検体としては、例えば、血管；心臓；胃、腸等の消化器；子宮；尿管；口腔、鼻腔、口峡、中耳腔、体腔、関節腔、及び／又は囲心腔を含む断片等が挙げられ、血管が好ましい。従来の立体モデルの製造方法では、冠動脈等の複雑な構造を再現することが困難であったが、本発明に係る方法では、このような複雑な構造を効率よく再現することができるため、上記血管としては、冠動脈、冠静脈等の冠血管を含む血管が特に好ましい。上記の点を考慮すると、本発明において、立体モデルは血管モデルであることが好ましく、血管モデルは冠血管疑似部を含むことが好ましい。以下、各工程について説明する。
【００１０】
［造形工程］
造形工程では、アルカリ可溶性ポリエステルを含む体腔モデル造形材料で、前記腔所に相当する体腔モデルを造形する。このようにして造形された体腔モデルは、以下の被覆工程以下において、中子として機能する。
【００１１】
アルカリ可溶性ポリエステルとしては、アルカリ溶液に溶解するポリエステルである限り、特に限定されず、例えば、ポリグリコール酸やポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルが挙げられ、アルカリ可溶性、入手性等の観点から、ポリグリコール酸が好ましい。アルカリ可溶性ポリエステルは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１２】
血管モデル素材として従来からポリビニルアルコール系ハイドロゲルが提案されているが、冠動脈等の複雑な構造の成形には適さない。また、従来、中子を形成する溶解性樹脂としてポリビニルアルコールが用いられる場合があるが、ポリビニルアルコールはアルカリ溶液等による除去性がそれほど高くはなく、冠動脈等の複雑な形状を成形することは困難であった。これに対し、アルカリ可溶性ポリエステル、特にポリグリコール酸は、アルカリ可溶性に優れるため、ごく少量のアルカリ溶液によっても効率よく分解・除去されるため、冠動脈等の複雑な形状を容易に成形することが可能である。
【００１３】
体腔モデル造形材料は、アルカリ可溶性ポリエステルのみからなるものであってもよいが、フィラー等の公知の添加剤を含んでいていてもよい。
【００１４】
造形の具体的な方法としては、特に限定されず、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられ、一具体例としては、腔所の断層撮影データに基づいて、上記体腔モデル造形材料で、上記体腔モデルを積層立体成形する方法が挙げられる。積層立体成形は、例えば、立体物製造装置、即ち、いわゆる３Ｄプリンターを用いて行うことができる。
【００１５】
［被覆工程］
被覆工程では、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料で前記体腔モデルを被覆する。親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１６】
親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーとしては、特に限定されず、例えば、ポリエーテルジオールと過剰のジイソシアネートとを反応させて得られるＯＣＮ−（〜〜〜ＨＮＣＯＯ〜〜〜ＯＯＣＮＨ〜〜〜）ｎ−ＮＣＯ（式中、ｎは括弧で囲われた構成単位の数を表す。）が挙げられ、より具体的には、ポリオキシテトラメチレングリコール又はポリオキシプロピレングリコールと過剰のトルエン−２，４−ジイソシアネートとを反応させて得られるＯＣＮ〜〜〜ＮＣＯ等の他、エチレングリコールとジオキソランとを１／４のモル比で反応させて得たポリオール０．１モルを、やや過剰の０．１１モルのジイソシアネートと反応させて得た親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマー等が挙げられる。
【００１７】
血管モデルは、血管に似た弾力性及び硬度、低摩擦性、並びに親水性が求められる。このうち、親水性が求められるのは、血管モデルを使用する所定のシミュレーション、特にカテーテル手技シミュレーションでは、血管モデルに模擬血液を流しながらの操作となるので、血管モデル表面の水に対する濡れ性が必要とされていることによる。本発明に係る方法により製造される血管モデルは、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを含む立体モデル成形材料の硬化物、即ち、親水性エーテル型ポリウレタンを含む材料から構成されているため、上記の諸特性を満足する優れた性能を有している。
【００１８】
立体モデル成形材料は、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーのみからなるものであってもよいが、フィラー等の公知の添加剤を含んでいていてもよい。
【００１９】
被覆の具体的な方法としては、特に限定されず、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられ、一具体例としては、上記体腔モデルに上記立体モデル成形材料を塗布し又はスプレーする方法が挙げられる。
【００２０】
［硬化工程］
硬化工程では、前記立体モデル成形材料を硬化させる。これにより、上記親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーは親水性エーテル型ポリウレタンとなる。硬化の具体的な方法としては、特に限定されず、例えば、上記親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーを水により架橋しゲル化させて親水性エーテル型ポリウレタンとする方法が挙げられる。
【００２１】
［除去工程］
除去工程では、アルカリ溶液で前記体腔モデルを除去する。これにより、親水性エーテル型ポリウレタンを含む材料が残存し、腔所を含む被検体の立体モデルが完成する。アルカリ溶液は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
アルカリ溶液としては、上記体腔モデルを除去できる限り、特に限定されず、例えば、アルカリ金属の水酸化物（いわゆる苛性アルカリ）又はアルカリ土類金属の水酸化物であるアルカリ化合物の水溶液が挙げられる。具体的には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムの水溶液等が挙げられ、上記体腔モデルがより除去されやすい点から、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの水溶液がアルカリ溶液として好ましく用いられる。
【００２３】
アルカリ溶液におけるアルカリ化合物の濃度は、２〜１５質量％であることが好ましい。アルカリ化合物の濃度が２質量％以上であると、アルカリ可溶性ポリエステルの分解が十分となりやすく、また、アルカリ可溶性ポリエステルのアルカリ分解に要する時間が短時間となりやすく、アルカリ可溶性ポリエステル以外の材料がアルカリ溶液により劣化するのを抑制しやすい。アルカリ化合物の濃度が１５質量％以下であると、アルカリ可溶性ポリエステル以外の材料がアルカリで腐食されるのを効果的に防ぐことができる。アルカリ溶液におけるアルカリ化合物の濃度は、より好ましくは３〜１３質量％、更により好ましくは４〜１２質量％、特に好ましくは５〜１１質量％である。
【００２４】
アルカリ溶液の温度は２０〜９５℃であることが好ましい。アルカリ溶液の温度が２０℃以上であると、アルカリ可溶性ポリエステルのアルカリ分解に要する時間が短時間となりやすく、アルカリ可溶性ポリエステル以外の材料がアルカリ溶液により劣化するのを抑制しやすい。アルカリ溶液の温度が９５℃以下であると、アルカリ可溶性ポリエステル以外の材料がアルカリで腐食されにくい。アルカリ溶液の温度は、より好ましくは３０〜９３℃、更により好ましくは４０〜９０℃、特に好ましくは５０〜８８℃、最も好ましくは６０〜８５℃である。
【００２５】
アルカリ溶液による処理時間は、アルカリ溶液におけるアルカリ化合物の濃度及びアルカリ溶液の温度にもよるが、１分間〜１２０時間浸漬することが好ましい。アルカリ溶液による処理時間が１分間以上であると、アルカリ可溶性ポリエステルの分解と除去が十分となりやすい。アルカリ溶液による処理時間が１２０時間以下であると、アルカリ可溶性ポリエステル以外の材料がアルカリで腐食されにくい。アルカリ溶液による処理時間は、より好ましくは１０分間〜９６時間、特に好ましくは３０分間〜４８時間、最も好ましくは１〜２４時間である。
【００２６】
アルカリ溶液による処理方法としては、体腔モデルとそれを被覆する立体モデル成形材料の硬化物とを含む複合体が完全にアルカリ溶液に没する、いわゆるどぶ漬け方法が有効だが、更に超音波をかけることでアルカリ溶解液の浸透速度を速めることができる。どぶ漬け方法のほか、アルカリ溶液を噴霧又は流下させて上記複合体の全面をアルカリ溶液で被覆する方法等が挙げられる。
【００２７】
アルカリ可溶性ポリエステルはアルカリ溶液によって迅速に分解・除去する一方で、親水性エーテル型ポリウレタンプレポリマーから得られる親水性エーテル型ポリウレタンは耐アルカリ性に優れる。よって、アルカリ溶液による処理により、アルカリ可溶性ポリエステルを迅速に分解・除去しつつ、親水性エーテル型ポリウレタンを含む立体モデルの劣化を効果的に抑制して、上記立体モデルの生産性を格段に向上させることができる。