(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維性組織を効果的に模擬できる生体モデルを提供する。【解決手段】医療器具の訓練または試験に用いられる生体を模擬する生体モデルであって、外径が１〜５５０μｍの繊維が空隙を有しつつ絡み合うことで１つの塊を構成し、空隙に空気が存在する場合の塊としての密度が０．０５〜２０．０ｋｇ／ｍ３である綿状繊維模擬部７２と、水および水溶性有機溶媒の少なくとも一方並びにポリビニルアルコールを含み、ポリビニルアルコールの分子が水素結合してゲル状であって綿状繊維模擬部７２の空隙に充填されている脂肪模擬部５０と、を有する。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療器具の訓練または試験に用いられる生体を模擬する生体モデルであって、
外径が１〜５５０μｍの繊維が空隙を有しつつ絡み合うことで１つの塊を構成し、空隙に空気が存在する場合の塊としての密度が０．０５〜２０．０ｋｇ／ｍ３である第１の繊維集合体と、
水および水溶性有機溶媒の少なくとも一方並びにポリビニルアルコールを含み、前記ポリビニルアルコールの分子が水素結合してゲル状であって前記繊維集合体の空隙に充填されている模擬部と、を有する生体モデル。
【請求項２】
前記第１の繊維集合体と異なる第２の繊維集合体をさらに有し、
前記第２の繊維集合体の空隙に前記模擬部が充填される請求項１に記載の生体モデル。
【請求項３】
前記第２の繊維集合体は、繊維によって膜状に形成されて前記第１の繊維集合体よりも空隙率が低い請求項２に記載の生体モデル。
【請求項４】
前記第２の繊維集合体は、前記第１の繊維集合体により挟まれた位置に配置される請求項２または３に記載の生体モデル。
【請求項５】
前記模擬部は、材料構成が異なる第１の模擬部と第２の模擬部を有し、
前記第１の繊維集合体は、前記第１の模擬部と第２の模擬部の両方に跨って配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体モデル。
【請求項６】
前記第１の繊維集合体は、脂肪内の線維性結合組織を模擬し、
前記第２の繊維集合体は、膜状の線維性結合組織を模擬する請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体モデル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用に生体を模擬した生体モデルに関する。
【背景技術】
【０００２】
外科手術における生体組織の切開、縫合、剥離等の手技訓練や、各種医療器具の操作性、安全性および有効性の試験等は、従来はブタなどの動物を用いて行われていた。しかしながら、近年は、倫理的な観点から、生体組織を模擬して人工的に作製された生体モデルが使用されることがある。生体モデルは、手技の際に術者に伝わる感覚や、生体モデル自体の表面状態（例えば、濡れ性など）、挙動（例えば、切開時の広がり方など）が実際の生体組織に似ていることが要求され、様々な工夫がなされている。例えば特許文献１には、平均重合度およびケン化度を所定の範囲に設定したポリビニルアルコールからなる水溶性ゲルおよびシリカ粒子を含有する生体モデルが記載されている。この生体モデルは、上述のような構成であることで、切開時に切開部が生体臓器のように広がり、かつ切削感や感触が生体組織と似たものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２−００４５７４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生体組織の内部には、線維性の組織が存在する。特許文献１には、ゲルの内部に薄い不織布を配置した生体モデルが記載されている。しかしながら、生体内に設けられる線維組織は、薄い不織布のような構成とは限らず、模擬できる組織が限られる。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、線維性組織を効果的に模擬できる生体モデル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】
上記目的を達成する生体モデルは、医療器具の訓練または試験に用いられる生体を模擬する生体モデルであって、外径が１〜５５０μｍの繊維が空隙を有しつつ絡み合うことで１つの塊を構成し、空隙に空気が存在する場合の塊としての密度が０．０５〜２０ｋｇ／ｍ３である第１の繊維集合体と、水および水溶性有機溶媒の少なくとも一方並びにポリビニルアルコールを含み、前記ポリビニルアルコールの分子が水素結合してゲル状であって前記繊維集合体の空隙に充填されている模擬部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成した生体モデルは、第１の繊維集合体の繊維が模擬部の内部に適度に離れて位置するため、生体内で適度に離れて位置する線維性組織を効果的に模擬できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る生体モデルを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】容器を示す斜視図である。
【図４】生体モデルを製造するための設備を示す概略図である。
【図５】血管模擬部を成形するための成形型を示す斜視図である。
【図６】モデル保持部のフックに繊維材を引っ掛けた状態を示す斜視図である。
【図７】モデル保持部のフックに繊維材を引っ掛けて下側支持部を形成した状態を示す斜視図である。
【図８】容器本体に綿状線維模擬部を収容した状態を示す斜視図である。
【図９】モデル保持部を容器本体に収容した状態を示す斜視図である。
【図１０】モデル保持部に設置された下側支持部の上に血管模擬部を配置した状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】血管模擬部の上に膜状線維模擬部を配置した状態を示す断面図である。
【図１３】血管模擬部の上に上側支持部を配置した状態を示す断面図である。
【図１４】容器内に第２のポリビニルアルコール溶液を流入させて脂肪模擬部を形成した状態を示す断面図である。
【図１５】容器内に第３のポリビニルアルコール溶液を流入させて皮膚模擬部を形成した状態を示す断面図である。
【図１６】容器内の生体模擬部を示す拡大断面図である。
【図１７】引っ張り試験用の器具を示す平面図である。
【図１８】生体モデルの変形例を示す断面図である。
【図１９】生体モデルの他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。以下の説明において、「上」および「下」の表現は、理解を容易にするために便宜的に使用するものであり、構成の位置関係や姿勢を限定するものではない。
【００１０】
本実施形態に係る生体モデル１０は、外科手術において生体組織の切開、縫合、剥離等をする器具（メス、針等）や生体内に挿入する器具（カテーテル、内視鏡等）などの各種医療器具の手技の訓練に用いられる。また、本実施形態に係る生体モデル１０は、各種医療器具の操作性、安全性および有効性の試験等に用いることもできる。生体モデル１０は、血管、脂肪、線維性結合組織および皮膚が結合された生体組織を模擬している。本実施形態に係る生体モデル１０は、略直方体で形成されるが、形状は限定されない。本明細書において、線維は、筋線維や神経線維など、線状の長い細胞で構成される組織を意味する。また、繊維は、材料としての繊維を意味する。
【００１１】
生体モデル１０は、図１、２に示すように、生体を模擬する生体模擬部２０と、生体模擬部２０を収容して保持する容器３０とを備えている。生体模擬部２０は、血管を模擬する血管模擬部４０と、脂肪を模擬する脂肪模擬部５０（模擬部）と、皮膚を模擬する皮膚模擬部６０とを備えている。生体模擬部２０は、さらに、線維組織を模擬する線維組織模擬部７０と、血管模擬部４０を脂肪模擬部５０内で支持する繊維状の血管支持部８０とを備えている。生体模擬部２０は、容器３０の高さ方向と直交する断面の形状が全体として略長方形であるが、形状は限定されず、例えば正方形、他の多角形、円形等であってもよい。血管模擬部４０、脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０は、後に詳述するが、いずれもポリビニルアルコール、水および水溶性有機溶媒（本実施形態では、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））を含むゲル状の柔軟な部材である。また、生体模擬部２０は、各種添加剤を混合することができる。
【００１２】
血管模擬部４０は、血管を模擬する部位であり、生体モデル１０の一端から他端まで長尺に延在する主血管模擬部４１と、主血管模擬部４１の延在方向の複数の箇所から分岐する複数の副血管模擬部４２とを備えている。主血管模擬部４１は、例えば動脈または静脈などの主要な血管を模擬し、副血管模擬部４２は、上述の動脈または静脈から分岐する分岐血管を模擬している。主血管模擬部４１は、容器３０の高さ方向（Ｚ方向）と直交する方向と略平行に延在し、３次元的に蛇行している。血管模擬部４０は、簡易的に中実で形成されているが、より詳細に模擬するように管状に形成されてもよい。
【００１３】
脂肪模擬部５０は、脂肪を模擬する部位であり、容器３０の底面９２から所定の高さまで存在し、血管模擬部４０および線維組織模擬部７０が内部に埋没されている。脂肪模擬部５０は、血管支持部８０を用いて血管模擬部４０を容器３０内に設置した状態で、ポリビニルアルコール溶液を容器３０内に供給し、ポリビニルアルコールの分子を水素結合（架橋）させることでゲル状に形成される。
【００１４】
血管支持部８０は、血管模擬部４０を支持する部材であり、血管模擬部４０とともに脂肪模擬部５０に埋没されている。血管支持部８０は、脂肪模擬部５０内の線維性結合組織を模擬している。血管支持部８０は、脂肪模擬部５０内で血管模擬部４０の下側（容器３０の底面９２側）を支持する下側支持部８１と、血管模擬部４０の上側（底面９２の反対側）を支持する上側支持部８２とを備えている。下側支持部８１および上側支持部８２は、繊維材により構成され、容器３０に設けられる複数のフック１０６に引っ掛けて固定される。上側支持部８２および下側支持部８１は、脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０が容器３０内に形成される前の状態で、血管模擬部４０を挟みつつ容器３０のフック１０６に引っ掛けられ、容器３０内で血管模擬部４０を３次元的に蛇行させつつ保持する。血管模擬部４０を容器３０のＸ軸方向に直線状に、下側支持部８１上に配置してもよい。また、血管模擬部４０は、容器３０のＹ軸方向やＺ軸方向にジグザグに配置された下側支持部８１に合わせて、下側支持部８１上に配置してもよい。この状態で、ポリビニルアルコール溶液を容器３０内に流し込んだ後にゲル化させることで、血管模擬部４０が埋没された脂肪模擬部５０を形成できる。
【００１５】
線維組織模擬部７０は、脂肪組織内に配置される線維性結合組織を模擬している。線維組織模擬部７０は、線維が綿状に絡まって形成される綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）と、線維によって膜状（平面状）に形成される膜状線維模擬部７１（第２の繊維集合体）とを備えている。なお、本実施形態における「綿状」とは、比較的長い繊維が無秩序に絡み合うことで繊維同士が分離せずに１つの塊として存在でき、かつ繊維の隙間（空隙）が比較的多い状態を意味する。膜状線維模擬部７１は、血管模擬部４０と上側支持部８２の間に挟まれる不織布または織布であることが好ましい。膜状線維模擬部７１は、上側支持部８２の上側の周辺に位置してもよい。綿状線維模擬部７２は、膜状線維模擬部７１よりも空隙率が高い。空隙率は、単位体積当たりの空隙部分（繊維が存在しない部分）の比率である。綿状線維模擬部７２および膜状線維模擬部７１の空隙には、脂肪模擬部５０が充填（浸透）されている。膜状線維模擬部７１および綿状線維模擬部７２が設けられることで、生体模擬部２０の機械的強度が向上し、線維性組織を有する生体を適切に模擬することが可能となる。綿状線維模擬部７２および膜状線維模擬部７１は、例えば生体組織を切開する際に対向する切開面の間で線維性組織が糸を引くように生じる現象をも再現可能である。
【００１６】
綿状線維模擬部７２を構成する繊維は、特に限定されないが、連続した長さを有する長繊維（フィラメント）であることが好ましく、例えばナイロン、ポリエステル、アクリル、ガラス繊維等である。綿状線維模擬部７２を構成する繊維は、合成繊維であっても天然繊維であってもよい。綿状線維模擬部７２は、長繊維が空隙を有しつつ絡み合うことで、繊維同士が分離せずに１つの塊（集合体）となりやすい。綿状線維模擬部７２を構成する繊維の直径は、例えば１〜５５０μｍであり、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜２０μｍである。綿状線維模擬部７２を構成する繊維の密度は、例えば０．０５〜６０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは１０〜５０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは２０〜４０ｋｇ／ｍ３である。
【００１７】
綿状線維模擬部７２の空隙を含む塊としての単位体積当たりの重量は、０．０５〜１０．０ｋｇ／ｍ３、好ましくは０．１〜５ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは０．３〜１ｋｇ／ｍ３である。綿状線維模擬部７２の単位体積当たりの重量が大きいと空隙率が小さくなり、小さいと空隙率が大きくなる。したがって、単位体積当たりの重量を調節することで、模擬したい線維性組織を任意に設定できる。
【００１８】
膜状線維模擬部７１、上側支持部８２および下側支持部８１を構成する繊維は、特に限定されない。例えば綿状線維模擬部７２に適用可能な繊維と同様の繊維を適用できる。なお、膜状線維模擬部７１、上側支持部８２および下側支持部８１を構成する繊維は、長繊維（フィラメント）に限定されず、短繊維（ステープル）であってもよい。当該繊維は、１本の単繊維により構成されてもよく、または複数の単繊維を撚り合わせて構成されてもよい。膜状線維模擬部７１と上側支持部８２および下側支持部８１を構成する繊維は異なってもよい。膜状線維模擬部７１は、膜状線維模擬部７１の両側の綿状線維模擬部７２によって挟まれた位置に配置される。膜状線維模擬部７１の空隙部分は、綿状線維模擬部７２を構成する繊維の径より小さい。このため、より線維性組織の生体を模すことができる。
【００１９】
皮膚模擬部６０は、脂肪模擬部５０の上側を覆うように脂肪模擬部５０に接している。皮膚模擬部６０は、脂肪模擬部５０から所定の厚さで形成される。
【００２０】
血管模擬部４０および脂肪模擬部５０の間には、血管模擬部４０および脂肪模擬部５０を結合する第１結合部４３が形成される。脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０の間には、脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０を結合する第２結合部５１が形成される。
【００２１】
血管模擬部４０、脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０の各々は、ポリビニルアルコールを、水およびジメチルスルホキシド（水溶性有機溶媒）により溶解させたポリビニルアルコール溶液を冷却してポリビニルアルコール分子を架橋させた後に、常温に戻すことで水性ゲルとして形成される。
【００２２】
ポリビニルアルコールは、水およびジメチルスルホキシドに溶解させるために加熱されることが好ましい。加熱温度は、例えば８０〜１３０℃の範囲内で設定される。なお、ポリビニルアルコールが溶解されたポリビニルアルコール溶液は、型に流し込まれる前に、温度を変化させてもよい。型に流し込まれるポリビニルアルコール溶液の温度を調節することで、第１結合部４３や第２結合部５１の結合強度を制御できる。
【００２３】
ポリビニルアルコール溶液を冷却するための温度は、機械的強度を高めるために、好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−２０℃以下、さらに好ましくは−３０℃以下である。
【００２４】
ポリビニルアルコール溶液を冷却する時間は、ポリビニルアルコール分子を架橋させて機械的強度を得るために、２４時間以上が好ましい。
【００２５】
血管模擬部４０、脂肪模擬部５０および皮膚模擬部６０は、ポリビニルアルコールの濃度が高いほど機械的強度や弾性力が高くなる。したがって、模擬する生体組織に合わせて、ポリビニルアルコールの濃度を設定することが好ましい。ポリビニルアルコールの濃度は、機械的強度を得るために、好ましくは２重量％以上、より好ましくは３重量％以上である。また、ポリビニルアルコールを水および水溶性有機溶媒に溶解させるために、ポリビニルアルコールの濃度は、好ましくは５０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下、さらに好ましくは３５重量％以下である。
【００２６】
ポリビニルアルコールの粘度法で求められる平均重合度は、生体模擬部２０の機械的強度を高めるために、好ましくは３００以上、より好ましくは５００以上、さらに好ましくは１０００以上である。また、平均重合度は、生体組織に近似した適度な弾性を付与するために、好ましくは３５００以下、より好ましくは３０００以下、さらに好ましくは２５００以下である。
【００２７】
ポリビニルアルコールのケン化度は、生体モデル１０の材料の機械的強度および弾性率を高めるために、好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル％以上、さらに好ましくは９８モル％以上である。ポリビニルアルコールのケン化度は、高いほど好ましい。
【００２８】
本実施形態では、ポリビニルアルコールは、水およびジメチルスルホキシドを含有する混合系に溶解させるが、水溶性有機溶媒を含まずに水に溶解されてもよく、または、水を含まずに水溶性有機溶媒に溶解されてもよい。また、ポリビニルアルコールを溶解させる水溶性有機溶媒は、ジメチルスルホキシドに限定されない。
【００２９】
ポリビニルアルコールが溶解可能な水溶性有機溶媒は、例えばジメチルスルホキシド、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、コンゴーレッド、グリセリン、エタノール、アセトン、エチレングリコール、およびこれらの１種以上の混合系を適用できる。水溶性有機溶媒が加えられた生体模擬部２０は、水のみを溶媒に使用した場合と比較して、生体組織に近似した粘りが付与され、挙動が生体組織に近似し、かつ壊れ難い。
【００３０】
また、ポリビニルアルコールは、添加物を含んでもよい。添加物は、例えば、ハイドロゲルの強度等を調整するための塩類（例えば、塩化ナトリウム）、シリカ粒子、乾燥を防止するための多糖類（例えば、キトサン）、実際の生体組織の外観に近似させるための色素、抗菌剤、防黴剤、香料、酸化防止剤などである。
【００３１】
容器３０は、生体モデル１０を成形する際に使用する成形型として使用されるとともに、成形された生体モデル１０の形状を維持し、保管するために使用される。容器３０は、図３に示すように、上側に開口部９１を有する容器本体９０と、容器本体９０の内側に収容されて生体模擬部２０の周囲を保持するモデル保持部１００と、容器本体９０の開口部９１を覆うことが可能な蓋部１１０とを備えている。
【００３２】
容器本体９０は、内部空間が直方体であって上側に開口部９１が形成されており、高さ方向に直交する断面の形状が長方形である。なお、容器本体９０の高さ方向に直交する断面の形状は、長方形に限定されず、例えば、正方形、その他の多角形、円形、楕円等とすることができる。
【００３３】
蓋部１１０は、容器本体９０に上側から被さることで開口部９１を覆うことが可能である。蓋部１１０は、下側に容器本体９０が入り込むことが可能な蓋開口部１１１が形成されている。なお、蓋部１１０は、容器本体９０の開口部９１を覆って塞ぐことが可能であれば、形状は限定されない。蓋部１１０は、生体モデル１０を使用する場合に容器本体９０から取り外される。また、生体モデル１０を使用しない場合に、蓋部１１０は、容器本体９０の開口部９１を密封して生体模擬部２０の溶媒の蒸発を防ぎつつ異物の混入を抑制し、生体模擬部２０を適切に維持する。
【００３４】
モデル保持部１００は、容器本体９０の内部に収容される部材であり、４つの壁を備えるとともに上下に貫通する内部空間を備える枠体である。モデル保持部１００は、所定の間隔で離間している平行な２枚の長壁部１０１と、所定の間隔で離間している平行な２枚の短壁部１０２とを備えている。短壁部１０２は、高さ方向と直交する断面において長壁部１０１よりも短く形成される。短壁部１０２は、対向する長壁部１０１の端部同士を繋ぐとともに、長壁部１０１に対して直角に接着固定されている。したがって、２枚の長壁部１０１および２枚の短壁部１０２は、高さ方向（Ｚ方向）と直交する断面において長方形となるように配置される。
【００３５】
２つの長壁部１０１は、外面側（内部空間と面する側の反対側）に、高さ方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｘ方向）へ延在する補強リブ１０３を備えている。補強リブ１０３は、Ｘ方向へ長く形成されることで変形しやすい長壁部１０１の変形を抑制する。補強リブ１０３は、モデル保持部１００が容器本体９０に収容された状態において、容器本体９０の内壁面９３と接触、または多少のクリアランスを有して隣接する。長壁部１０１は、上側から窪むように深さの異なる第１凹部１０４および第２凹部１０５がＸ方向に交互に並んで形成される。各々の第１凹部１０４および第２凹部１０５の底面には、底面と反対側（上方、上側）へ突出して繊維材が引っ掛けられるフック１０６が形成されている。第２凹部１０５は、第１凹部１０４よりも上方に位置している。補強リブ１０３は、第１凹部１０４および第２凹部１０５よりも下側に形成されており、したがって、補強リブ１０３により長壁部１０１を効果的に補強できる。長壁部１０１に設けられる各々のフック１０６は、突出側においてＸ方向の幅が広がって幅広部１０６Ａが形成されており、幅広部１０６Ａと凹部の底面の間に、幅広部１０６Ａの幅と凹部の底面の幅よりも幅が小さい幅狭部１０６Ｂが形成されている。これにより繊維材が引っ掛かった状態を良好に維持することができる。また、第１凹部１０４の幅は、第２凹部１０５の幅と異なってもよい。フックは、第１凹部１０４および第２凹部１０５の底面とは異なる位置に形成されてもよい。また、例えば、フックは、長壁部１０１の内側面に形成されてもよい。
【００３６】
２つの短壁部１０２は、モデル保持部１００が容器本体９０に収容された状態において、容器本体９０の内壁面９３と接触、または多少のクリアランスを有して隣接する。短壁部１０２は、上側から窪むように深さの異なる第３凹部１０７および第４凹部１０８がＹ方向（Ｘ方向およびＺ方向と直交する方向）に並んで形成される。各々の第３凹部１０７および第４凹部１０８の底面には、上方へ突出して繊維材が引っ掛けられるフック１０６が形成されている。第４凹部１０８は、第３凹部１０７よりも上方に位置している。短壁部１０２に設けられる各々のフック１０６は、突出側（上側）においてＹ方向の幅が広がって幅広部１０６Ｃが形成されており、幅広部１０６Ｃと凹部の底面の間に、幅広部１０６Ｃの幅と凹部の底面の幅よりも幅が小さい幅狭部１０６Ｄが形成されている。これにより繊維材が引っ掛かった状態を良好に維持することができる。第１凹部１０４および第２凹部１０５の間、並びに第３凹部１０７および第４凹部１０８の間には、上方向へ突出する突出部１０９が形成されている。突出部１０９は、突出方向に向かって断面積が減少する。これにより、場合によって、生体模擬部２０を容器３０から引き抜くことが容易となる。また、第３凹部１０７の幅は、第４凹部１０８の幅と異なってもよい。短壁部１０２に設けられるフックは、第３凹部１０７および第４凹部１０８の底面とは異なる位置に形成されてもよい。また、例えば、フックは、短壁部１０２の内側面に形成されてもよい。
【００３７】
容器３０の構成材料は、生体模擬部２０を保持できれば特に限定されないが、ある程度の機械的強度と耐熱性を備え、かつ内部を視認できるように透明であることが好ましく、例えば、アクリルやポリカーボネイト等である。
【００３８】
次に、生体モデル１０を製造するための設備について説明する。生体モデル１０の製造設備は、図４に示すように、撹拌容器２１０と、撹拌機２２０と、加熱装置２３０と、脱気装置２４０と、上述した容器３０と、撹拌機２２０および撹拌容器２１０を支持する支持スタンド２５０と、冷凍装置（図示せず）とを備えている。
【００３９】
撹拌容器２１０は、ポリビニルアルコール、水溶性有機溶媒、水、添加剤等を収容してポリビニルアルコールを水および水溶性有機溶媒に溶解させるための容器である。撹拌容器２１０は、例えば丸底フラスコであり、支持スタンド２５０に取り付けて固定できる。
【００４０】
撹拌機２２０は、撹拌容器２１０内の材料を撹拌するための装置である。撹拌機２２０は、撹拌容器２１０内に挿入可能な撹拌棒２２１と、撹拌棒２２１に固定されて撹拌容器２１０内で回転可能な撹拌羽根２２２と、モータなどの駆動源を有して撹拌棒２２１を回転させる駆動部２２３とを備えている。撹拌機２２０は、耐熱性であり、支持スタンド２５０に駆動部２２３が固定されて、下方へ向かって撹拌棒２２１が延在する。撹拌機２２０は、撹拌羽根２２２の回転速度を調節可能である。
【００４１】
加熱装置２３０は、撹拌容器２１０内の材料を加熱するための装置である。加熱装置２３０は、撹拌容器２１０の一部を浸漬させることが可能なオイルバスである。加熱装置２３０は、内部のオイルを任意の温度に保持し、オイルに浸漬される撹拌容器２１０内のポリビニルアルコール、有機溶媒、水、添加剤等を加熱する。
【００４２】
脱気装置２４０は、ポリビニルアルコール溶液から気泡を取り除くための装置であり、例えばアスピレータである。脱気装置２４０は、吸引するための吸引管２４１を備えており、吸引管２４１は、撹拌容器２１０を封止できる栓２４２を貫通して撹拌容器２１０内に到達できる。脱気装置２４０を作動させることで、撹拌容器２１０内を減圧し、ポリビニルアルコール溶液から気泡を取り除くことができる。
【００４３】
冷凍装置は、ポリビニルアルコール溶液を注がれた容器３０を収容して冷却することができる。冷凍装置は、冷凍温度を調節できることが好ましい。
【００４４】
次に、上述の製造設備により生体モデル１０を製造する方法の例を説明する。生体モデル１０の製造は、血管模擬部４０の形成、脂肪模擬部５０の形成、皮膚模擬部６０の形成の順番で行われる。
【００４５】
初めに、支持スタンド２５０に固定された撹拌機２２０の下方に加熱装置２３０（オイルバス）を設置し、加熱装置２３０の電源を入れ、設定温度を例えば１００℃とする。
【００４６】
撹拌容器２１０の内部に、ポリビニルアルコール、塩化ナトリウム、ジメチルスルホキシド、水を測定して入れる。材料の配合は、例えば、ポリビニルアルコール１００ｇ、塩化ナトリウム４０ｇ、ジメチルスルホキシド８００ｇ、水２００ｇである。この後、設定温度に到達した加熱装置２３０のオイルに撹拌容器２１０を浸漬させるとともに、撹拌容器２１０の開口部から撹拌羽根２２２を挿入し、撹拌羽根２２２を撹拌容器２１０の内部の材料に浸漬させる。このとき、撹拌容器２１０の開口部は、加熱装置２３０のオイルの上面よりも上方に位置し、オイルが撹拌容器２１０内に流入しない。
【００４７】
次に、撹拌容器２１０を支持スタンド２５０に固定し、撹拌機２２０を作動させて、撹拌羽根２２２により撹拌容器２１０内の材料を撹拌する。撹拌羽根２２２の回転速度は、特に限定されないが、例えば１００〜６００ｒｐｍである。撹拌羽根２２２の回転速度は、遅すぎると撹拌に時間がかかり、早すぎると材料内に空気が混入しやすくなるため、適宜設定されることが好ましい。
【００４８】
所定の時間（例えば、約２時間）材料を撹拌すると、ポリビニルアルコールが水およびジメチルスルホキシドに完全に溶解し、第１のポリビニルアルコール溶液となる。なお、撹拌時間は、ポリビニルアルコールが水およびジメチルスルホキシドに完全に溶解できるのであれば、特に限定されない。
【００４９】
次に、撹拌機２２０を停止させ、撹拌容器２１０を支持スタンド２５０から移動させて撹拌羽根２２２を撹拌容器２１０の開口部から引き抜く。次に、吸引管２４１が貫通する栓２４２を撹拌容器２１０の開口部に嵌合させ、撹拌容器２１０を密封する。
【００５０】
次に、脱気装置２４０を作動させると、撹拌容器２１０の内部の気体が吸引され、撹拌容器２１０の内部が減圧される。これにより、第１のポリビニルアルコール溶液の内部に入り込んだ空気が脱気される。
【００５１】
次に、図５に示す血管模擬部４０の成形型３００に第１のポリビニルアルコール溶液を流し込む。成形型３００は、上型３０１および下型３０２を備えている。上型３０１と下型３０２の接する面には、血管模擬部４０の形状に対応するキャビティ３０３、３０４が形成されている。上型３０１および下型３０２を組み合わせてキャビティ３０３、３０４内に第１のポリビニルアルコール溶液を流し込んだ後、成形型３００を冷凍庫に入れ、例えば−３０℃以下に冷却する。所定の時間（例えば２４時間）が経過後、型を冷凍庫から取り出し、常温へ戻す。第１のポリビニルアルコール溶液を冷凍し、解凍することで、ポリビニルアルコールの分子が架橋し、ハイドロゲルである血管模擬部４０が形成される。
【００５２】
次に、図６に示すように、モデル保持部１００の長壁部１０１に形成される第１凹部１０４および第２凹部１０５のフック１０６に繊維材を引っ掛け、下側支持部８１を形成する。繊維材は、対向する各々の長壁部１０１に交互に引っ掛かり、Ｘ方向の一端側から他端側へ向かってジグザグに配置される。繊維材の両端部は、フック１０６に結ばれて固定される。また、図７に示すように、モデル保持部１００の短壁部１０２に形成される第３凹部１０７および第４凹部１０８のフック１０６にも繊維材を引っ掛ける。繊維材は、対向する各々の短壁部１０２に交互に引っ掛かり、Ｙ方向の一端側から他端側へ向かってジグザグに配置される。繊維材の両端部は、フック１０６に結ばれて固定される。なお、繊維材を引っ掛けるために使用するフック１０６は、模擬したい生体組織に合わせて適宜選択されることが好ましい。したがって、必ずしも２つの短壁部１０２および２つの長壁部１０１の全てのフック１０６が使用される必要はない。また、繊維材を引っ掛けるフック１０６の順番は、特に限定されない。また、長壁部１０１の第１凹部１０４および第２凹部１０５のフック１０６の高さが異なり、かつ短壁部１０２の第３凹部１０７および第４凹部１０８のフック１０６の高さが異なるため、使用するフック１０６の選択により、血管模擬部４０を多様な形状に設定できる。
【００５３】
次に、図８に示すように、容器本体９０の内部に、所定量の綿状線維模擬部７２を配置する。この後、図９に示すように、容器本体９０の内部に、モデル保持部１００を容器本体９０内に収容する。このとき、綿状線維模擬部７２は、モデル保持部１００の内側に位置し、かつ下側支持部８１の下に位置する。なお、綿状線維模擬部７２は、モデル保持部１００の内側に配置された後に、モデル保持部１００と共に容器本体９０内に収容されてもよい。
【００５４】
次に、図１０、１１に示すように、下側支持部８１の上に、血管模擬部４０を配置する。主血管模擬部４１は、一方の短壁部１０２から他方の短壁部１０２まで延在し、各々の副血管模擬部４２は、主血管模擬部４１から長壁部１０１へ向かって延在する。主血管模擬部４１および副血管模擬部４２の端部は、フック１０６に引っ掛けられてもよい。
【００５５】
次に、図１２に示すように、血管模擬部４０の上側に、膜状線維模擬部７１を配置する。この後、図１３に示すように、膜状線維模擬部７１の上側から、モデル保持部１００のフック１０６にさらに繊維材を引っ掛け、上側支持部８２を形成する。これにより、血管模擬部４０は、上側支持部８２および下側支持部８１の繊維材により挟まれて効果的に固定される。血管模擬部４０の上側の上側支持部８２は、血管模擬部４０の下側の下側支持部８１が引っ掛けられるフック１０６と同じフック１０６に引っ掛けられる。これにより、柔軟に変形可能な血管模擬部４０が上側支持部８２および下側支持部８１の間に効果的に挟まれて良好に保持される。なお、上側支持部８２は、下側支持部８１が引っ掛けられるフック１０６と異なるフック１０６に引っ掛けられてもよい。この後、上側支持部８２の上側に、再び綿状線維模擬部７２を配置する。
【００５６】
次に、上述した製造設備（図４を参照）を用いて、同様の方法で脂肪模擬部５０の材料となる第２のポリビニルアルコール溶液を作製する。なお、撹拌容器２１０に入れられる材料の配合率は、血管模擬部４０の場合と異なる。材料の配合は、例えば、ポリビニルアルコール８０ｇ、塩化ナトリウム２０ｇ、ジメチルスルホキシド８００ｇ、水２００ｇである。また、加熱温度、撹拌速度、撹拌時間等の条件も、材料に合わせて好ましい条件に適宜設定されることが好ましい。
【００５７】
次に、モデル保持部１００が内部に収容されている容器本体９０の内部に第２のポリビニルアルコール溶液を流し込む。このときの血管模擬部４０の温度は、例えば常温（約２０℃）である。第２のポリビニルアルコール溶液の温度は、例えば撹拌時の約１００℃から温度を下げて８０℃である。なお、血管模擬部４０の温度は、ゲルから溶液に戻る温度でなければ特に限定されない。また、第２のポリビニルアルコール溶液の温度は、溶液状態を維持できる温度であれば特に限定されない。
【００５８】
容器本体９０の内部に第２のポリビニルアルコール溶液を流し込むと、第２のポリビニルアルコール溶液が膜状線維模擬部７１および綿状線維模擬部７２の空隙を満たしつつ、第２のポリビニルアルコール溶液の液面が上昇する。これにより、モデル保持部１００に保持された血管模擬部４０は、第２のポリビニルアルコール溶液に浸漬する。このとき、血管模擬部４０が下側支持部８１および上側支持部８２の間に挟まれて支持されているため、第２のポリビニルアルコール溶液が流し込まれても、血管模擬部４０は浮き上がらずに望ましい位置に維持される。第２のポリビニルアルコール溶液は、容器本体９０内で、モデル保持部１００の長壁部１０１および短壁部１０２に囲まれた領域のみならず、長壁部１０１と容器本体９０の間、短壁部１０２と容器本体９０の間、長壁部１０１の第１凹部１０４および第２凹部１０５、並びに短壁部１０２の第３凹部１０７および第４凹部１０８にも流入する。
【００５９】
この後、容器本体９０に蓋部１１０を被せた容器３０を冷凍庫に入れ、例えば−３０℃に冷却する。なお、容器本体９０に蓋部１１０を被せなくてもよい。所定の時間（例えば２４時間以上）冷却すると、図１４に示すように、容器３０内に流し込まれたポリビニルアルコールの分子間が水素結合（架橋）されて、内部に血管模擬部４０、膜状線維模擬部７１および綿状線維模擬部７２が埋設されたハイドロゲルの脂肪模擬部５０が形成される。さらに、高温の第２のポリビニルアルコール溶液と接触して温度が上昇し水素結合が切れた血管模擬部４０の表面は、部分的に溶解して第２のポリビニルアルコール溶液と混ざりあった後に冷凍され、分子間が再び架橋される。これにより、血管模擬部４０と脂肪模擬部５０が結合し、血管模擬部４０と脂肪模擬部５０の間に互いの材料が混ざり合った第１結合部４３が形成される。
【００６０】
次に、上述した生体モデル１０の製造設備（図４を参照）を再び用いて、皮膚模擬部６０の材料となる第３のポリビニルアルコール溶液を作製する。なお、撹拌容器２１０に入れられる材料の配合率は、血管模擬部４０および脂肪模擬部５０の場合と異なる。材料の配合は、例えば、ポリビニルアルコール１８０ｇ、塩化ナトリウム４０ｇ、ジメチルスルホキシド８００ｇ、水２００ｇである。また、加熱温度、撹拌速度、撹拌時間等の条件も、材料に合わせて好ましい条件に適宜設定されることが好ましい。
【００６１】
次に、容器本体９０を冷凍庫から取り出し、容器本体９０の内部に第３のポリビニルアルコール溶液を所望の温度で流し込む。このときの血管模擬部４０および脂肪模擬部５０は、例えば冷凍温度（−３０℃）から６０℃まで加温され、第３のポリビニルアルコール溶液の温度は、例えば撹拌時から変わらず１００℃である。なお、血管模擬部４０および脂肪模擬部５０の温度は、ゲルから溶液に戻る温度でなければ特に限定されず、ポリビニルアルコール溶液の温度は、溶液状態を維持できる温度であれば特に限定されない。したがって、例えば、血管模擬部４０および脂肪模擬部５０の温度を冷凍温度（−３０℃）からほとんど変化させなくてもよい。また、第３のポリビニルアルコール溶液の温度を７０℃程度まで下げることもできる。
【００６２】
容器本体９０の内部に第３のポリビニルアルコール溶液を流し込むと、第３のポリビニルアルコール溶液が脂肪模擬部５０の上面を覆う。第３のポリビニルアルコール溶液は、容器本体９０内で、モデル保持部１００の長壁部１０１および短壁部１０２に囲まれた領域のみならず、長壁部１０１と容器本体９０の間、短壁部１０２と容器本体９０の間、長壁部１０１の第１凹部１０４および第２凹部１０５（図７を参照）、並びに短壁部１０２の第３凹部１０７および第４凹部１０８にも流入する。
【００６３】
この後、容器本体９０に蓋部１１０を被せた容器３０を冷凍庫に入れ、例えば−４０℃に冷却する。なお、容器本体９０に蓋部１１０を被せなくてもよい。所定の時間（例えば２４時間以上）が経過後、容器本体９０を冷凍庫から取り出し、常温へ戻す。これにより、図１５、１６に示すように、容器３０内に流し込まれたポリビニルアルコールの分子間が水素結合（架橋）されて、脂肪模擬部５０の上にハイドロゲルの皮膚模擬部６０が形成される。さらに、高温の第３のポリビニルアルコール溶液と接触して温度が上昇し水素結合が切れた脂肪模擬部５０の表面は、部分的に溶解して第３のポリビニルアルコール溶液と混ざりあった後に冷凍され、分子間が再び架橋される。これにより、脂肪模擬部５０と皮膚模擬部６０が結合し、脂肪模擬部５０と皮膚模擬部６０の間に互いの材料が混ざり合った第２結合部５１が形成される。
【００６４】
次に、容器３０を冷凍庫から取り出して常温に戻し、容器３０内に収容された生体模擬部２０が完成する。生体モデル１０を使用する際には蓋部１１０を外し、保管する際には蓋部１１０を容器本体９０に被せることで、水や有機溶媒の蒸発を抑制でき、かつ異物の混入を抑制できる。
【００６５】
生体モデル１０は、脂肪模擬部５０が第１凹部１０４、第２凹部１０５、第３凹部１０７および第４凹部１０８に入り込んでいる。したがってモデル保持部１００の突出部１０９が生体模擬部２０に食い込んだ状態となっている。このため、モデル保持部１００に対して生体模擬部２０がずれ難く、生体モデル１０を使用する際に、生体模擬部２０を容器３０によって良好に保持することができ、手技の訓練や医療用器具の試験等を良好に実施できる。
【００６６】
また、生体模擬部２０は、容器３０から取り外して使用することもできる。この場合には、フック１０６に引っ掛けられた下側支持部８１および上側支持部８２の繊維材を切断して繊維材をフック１０６から外す。さらに、長壁部１０１と容器本体９０の隙間および短壁部１０２と容器本体９０の隙間のゲル状の材料を取り除くことで、生体模擬部２０を容器本体９０およびモデル保持部１００から取り外すことができる。
【００６７】
完成した生体モデル１０は、第１結合部４３および第２結合部５１の強度が異なる。ポリビニルアルコールがゲル化したハイドロゲルにポリビニルアルコール溶液を流し込み、冷凍して２つの材料を結合する際の結合強度は、接触する２つの材料の熱量（温度×体積）に依存し、熱量が大きいほど、広い範囲でハイドロゲルの水素結合が切れ、互いの材料が混ざり合う範囲が広くなる。互いに混ざり合った溶液は、再び冷凍されることで水素結合が再び作られることより、２つの材料が結合するが、混ざり合う範囲が広く結合範囲が広いほど、結合強度が高くなると考えられる。このため、一方の材料に対して他方の材料を重ねる際の熱量を調節することで、結合強度を制御することができる。すなわち、一旦冷却して架橋しても、加熱することで水素結合が切れ、再び冷却することで水素結合するポリビニルアルコールの性質を利用し、加熱温度（熱量）の調節によって、結合強度を制御できる。本実施形態においては、脂肪模擬部５０と皮膚模擬部６０の間に形成される第２結合部５１での熱量が、血管模擬部４０と脂肪模擬部５０の間に形成される第１結合部４３の熱量よりも大きいため、第２結合部５１の結合強度が、第１結合部４３の結合強度よりも大きい。これにより、実際の皮膚と脂肪の結合強度と、脂肪と血管の結合強度の両方に合わせて、第１結合部４３および第２結合部５１の結合強度を設定することが可能となる。
【００６８】
また、脂肪模擬部５０の血管模擬部４０より皮膚模擬部６０側または第２結合部５１の第１の繊維集合体の密度は、血管模擬部４０周辺または血管模擬部４０に対して皮膚模擬部６０と反対側の脂肪模擬部５０の密度よりも高い。
【００６９】
第１結合部４３におけるポリビニルアルコールの濃度は、血管模擬部４０におけるポリビニルアルコールの濃度と、脂肪模擬部５０におけるポリビニルアルコールの濃度の間であり、血管模擬部４０から脂肪模擬部５０に向かって濃度が徐々に変化する。第１結合部４３の熱量が大きいほど、血管模擬部４０と脂肪模擬部５０が広い範囲で混ざり合い、第１結合部４３におけるポリビニルアルコールの濃度変化の勾配が小さくなり、強度が向上する。
【００７０】
また、第２結合部５１におけるポリビニルアルコールの濃度は、脂肪模擬部５０におけるポリビニルアルコールの濃度と、皮膚模擬部６０におけるポリビニルアルコールの濃度の間であり、脂肪模擬部５０から皮膚模擬部６０に向かって濃度が徐々に変化する。第２結合部５１の熱量が大きいほど、脂肪模擬部５０と皮膚模擬部６０が広い範囲で混ざり合い、第２結合部５１におけるポリビニルアルコールの濃度変化の勾配が小さくなり、強度が向上する。
【００７１】
結合強度は、図１７に示すように、２つの模擬部５０１、模擬部５０２が結合部５０３で結合された円柱状（紐状）の試験体５００を製造し、この試験体５００を試験器具４００に引っ掛けて引っ張り試験を行うことで、結合部５０３の結合強度を測定することができる。
【００７２】
試験体５００は、例えば、脂肪模擬部５０と同様の材料により形成される模擬部５０１と、皮膚模擬部６０と同様の材料により形成される模擬部５０２と、模擬部５０１および模擬部５０２の間の結合部５０３とを備えており、脂肪模擬部５０に結合された皮膚模擬部６０を形成する場合と同じ温度条件で形成される。すなわち、成形型となる管体の内部に第２のポリビニルアルコール溶液を流入させた後に冷凍して分子同士を架橋させて模擬部５０１する。次に、管体に第２のポリビニルアルコール溶液を流入させて模擬部５０１に接触させた後に冷凍して、模擬部５０２を形成し、模擬部５０１および模擬部５０２が結合部５０３により結合された試験体５００が完成する。また、試験体５００は、組織が結合される部位を模擬して作製でき、例えば血管模擬部４０と脂肪模擬部５０が結合された部位用の試験体を作製できる。また、試験体５００は、生体模擬部２０から切り出されてもよい。
【００７３】
試験器具４００は、試験体５００の一端を固定する第１器具４１０と、試験体５００の他端を固定する第２器具４２０とを備えている。第１器具４１０は、平板状の基部４１１と、基部４１１から垂直に延在する２本の梁部４１２と、２本の梁部４１２に固定されて試験体５００を巻きつけるための円柱状の第１支持棒４１３と、第１支持棒４１３に形成される第１ねじ穴４１４に螺合する第１固定ねじ４１５とを備えている。第１支持棒４１３は、当該第１支持棒４１３の軸心と直角に貫通する第１支持孔４１６と、第１支持棒４１３の軸心と直角であってかつ第１支持孔４１６と直角な方向から第１支持孔４１６まで貫通する第１ねじ穴４１４とが形成されている。第２器具４２０は、引っ張り試験機４３０に取り付けられる平板状の取付け部４２１と、取付け部４２１から垂直に延在する２本の梁部４２２と、２本の梁部４２２に固定されて試験体５００を巻きつけるための円柱状の第２支持棒４２３と、第２支持棒４２３に形成される第２ねじ穴４２４に螺合する第２固定ねじ４２５とを備えている。第２支持棒４２３は、当該第２支持棒４２３の軸心と直角に貫通する第２支持孔４２６と、第２支持棒４２３の軸心と直角であってかつ第２支持孔４２６と直角な方向から第２支持孔４２６まで貫通する第２ねじ穴４２４とが形成されている。
【００７４】
引っ張り試験を行う際には、まず、第１支持棒４１３に試験体５００の一端を巻き付けて試験体５００の端部を第１支持孔４１６に挿入する。次に、第１固定ねじ４１５を回転させて捩じ込んで、第１固定ねじ４１５の先端部を第１支持孔４１６内に突出させて試験体５００を第１支持孔４１６の内壁面に押し付けることで、試験体５００を第１支持棒４１３に固定する。次に、第２支持棒４２３に試験体５００の他端を巻き付けて試験体５００の端部を第２支持孔４２６に挿入する。この後、第２固定ねじ４２５を回転させて捩じ込んで、第２固定ねじ４２５の先端部を第２支持孔４２６内に突出させて試験体５００を第２支持孔４２６の内壁面に押し付けることで、試験体５００を第２支持棒４２３に固定する。試験体５００の結合部５０３は、第１支持棒４１３と第２支持棒４２３の間に位置している。
【００７５】
次に、第１器具４１０および第２器具４２０を引っ張り試験機４３０に固定する。この後、引っ張り試験機４３０により第２器具４２０を第１器具４１０から離れるように上方へ引っ張る。このとき、引っ張り方向は、試験体５００の延在方向と一致する。試験体５００の結合部５０３が破断して試験体５００が２つに分割されるまで引っ張り、破断時の荷重を計測することにより、結合強度を測定できる。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る生体モデル１０は、生体を模擬する生体モデル１０であって、外径が１〜５５０μｍの繊維が空隙を有しつつ絡み合って１つの塊を構成し、空隙に空気が存在する場合の塊としての密度が０．０５〜２０．０ｋｇ／ｍ３である綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）と、水および水溶性有機溶媒の少なくとも一方並びにポリビニルアルコールを含み、ポリビニルアルコールの分子が水素結合してゲル状であって綿状線維模擬部７２の空隙に充填されている脂肪模擬部５０（模擬部）と、を有する。これにより、綿状線維模擬部７２の繊維が脂肪模擬部５０の内部に適度に離れて位置するため、生体内で適度に離れて位置する線維性組織を効果的に模擬できる。脂肪模擬部５０内の綿状繊維模擬部７２は、例えば生体組織を切開する際に線維性組織が対向する２つの切開面の間で糸を引くように生じる現象をも再現可能である。また、脂肪模擬部５０の内部に綿状線維模擬部７２が設けられることで、脂肪模擬部５０が壊れ難くなり、線維性組織を含むことで壊れ難い生体組織を良好に模擬できる。
【００７７】
また、生体模擬部２０内に綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）が設けられることで、生体模擬部２０が裂け難くなる。これにより、例えば内視鏡や腹腔鏡の訓練に使用する際に、送気した空気によって生体模擬部２０の亀裂が進展せず、送気した空気が送気した位置に留まり、実際の生体と同様の現象を再現できる。
【００７８】
また、生体モデル１０は、綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）と異なる膜状線維模擬部７１（第２の繊維集合体）をさらに有し、膜状線維模擬部７１の空隙に脂肪模擬部５０（模擬部）が充填される。これにより、構成の異なる複数の線維性組織を１つの生体モデル１０内に同時に模擬できる。
【００７９】
膜状線維模擬部７１（第２の繊維集合体）は、繊維によって膜状に形成されて綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）よりも空隙率が低い。これにより、空隙率が異なる繊維性組織を１つの生体モデル１０内に同時に模擬できる。
【００８０】
また、膜状線維模擬部７１（第２の繊維集合体）は、綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）により挟まれた位置に配置されている。このため、膜状の組織が綿状の組織で挟まれた生体を模擬できる。
【００８１】
綿状線維模擬部７２（第１の繊維集合体）は、脂肪内の線維性結合組織を模擬し、膜状線維模擬部７１（第２の繊維集合体）は、膜状の線維性結合組織を模擬している。これにより、脂肪内に大きな空隙率で存在する線維性組織と、筋膜や心膜のような膜状の線維性組織を１つの生体モデル１０内に同時に模擬できる。
【００８２】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、本実施形態に係る生体モデル１０は、血管、脂肪、結合組織および皮膚を模擬しているが、模擬する組織は限定されず、例えば血管、脂肪、結合組織、皮膚、筋肉、心臓および他の臓器などを適宜に組み合わせて模擬することができる。また、各臓器を複数の構成部材により模擬することもでき、例えば、血管を内膜、中膜および外膜に分けて模擬することもできる。
【００８３】
また、生体モデルは、図１８に示すように、材料構成が異なる第１の模擬部１３１と第２の模擬部１３２を有し、第１の模擬部１３１に配置される繊維集合体１３３と第２の模擬部１３２に配置される第２の繊維集合体１３４が、異なってもよい。第１の模擬部１３１と第２の模擬部１３２は、例えば、ポリビニルアルコールの濃度が異なる。
【００８４】
また、生体モデルは、図１９に示すように、材料構成が異なる第１の模擬部１４１と第２の模擬部１４２を有し、第１の繊維集合体１４３が、第１の模擬部１４１と第２の模擬部１４２の両方に跨って配置されてもよい。このような構成とするために、ポリビニルアルコール、水および水溶性有機溶媒を含むポリビニルアルコール溶液を、第１の繊維集合体１５３の一部に充填して冷凍し、ポリビニルアルコール分子を架橋させてゲル状の第１の模擬部１４１を形成する。次に、第１の模擬部１４１が充填されていない第１の繊維集合体１４３に、ポリビニルアルコール、水および水溶性有機溶媒を含む他のポリビニルアルコール溶液を充填して冷凍し、ポリビニルアルコール分子を架橋させてゲル状の第２の模擬部１４２を形成する。これにより、第１の繊維集合体１４３が、第１の模擬部１４１と第２の模擬部１４２の両方に跨って配置され、第１の模擬部１４１と第２の模擬部１４２の結合強度が向上する。また、第２の模擬部１４２を形成する際に、温度の高いポリビニルアルコール溶液と接する第１の模擬部１４１の表面が部分的に溶解し、ポリビニルアルコール溶液と混合される。この後、冷却することで、第１の模擬部１４１の溶解した部位が再び架橋されるため、第１の模擬部１４１と第２の模擬部１４２の間に結合部１４４が形成される。また、互いに結合されている第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２は、ポリビニルアルコールの濃度が異なってもよい。これにより、第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２の間の結合部１４４のポリビニルアルコールの濃度は、互いに結合される第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２の濃度の間にある。このため、第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２の機械的強度を、ポリビニルアルコールの濃度を調節することで模擬する生体組織に合わせて調節しつつ、第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２を製造過程で混合して適切な結合状態を実現できる。結合部１４４における結合強度は、第１の模擬部１４１にポリビニルアルコール溶液を接触させる際の温度条件により設定可能である。なお、互いに結合されている第１の模擬部１４１および第２の模擬部１４２は、構成材料が同じであり、ポリビニルアルコールの濃度が同じであってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０    生体モデル、
２０    生体模擬部、
３０    容器、
４０    血管模擬部、
４３    第１結合部、
５０    脂肪模擬部（模擬部）、
５１    第２結合部、
６０    皮膚模擬部、
７０    線維組織模擬部、
７１    膜状線維模擬部（第２の繊維集合体）、
７２    綿状線維模擬部（第１の繊維集合体）、
８０    血管支持部、
８１    下側支持部、
８２    上側支持部、
１３１、１４１    第１の模擬部、
１３２、１４２    第２の模擬部、
１３３、１４３    第１の繊維集合体、
１３４    第２の繊維集合体、
１４４    結合部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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