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JP7437826B2 - Organ model for surgical practice - Google Patents

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JP7437826B2
JP7437826B2 JP2023044360A JP2023044360A JP7437826B2 JP 7437826 B2 JP7437826 B2 JP 7437826B2 JP 2023044360 A JP2023044360 A JP 2023044360A JP 2023044360 A JP2023044360 A JP 2023044360A JP 7437826 B2 JP7437826 B2 JP 7437826B2
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Description

本発明は、手術練習用の臓器モデルに関する。 The present invention relates to an organ model for surgical practice .

従来から、金型に代えて、樹脂型を成形型として活用することが提案されている。例えば、特許文献1では、3Dプリンタで作製した樹脂型を用い、その成形物の調査を行い、その調査結果を量産用の成形金型の製作の際に反映させる技術を提案している。 Conventionally, it has been proposed to use a resin mold as a mold instead of a metal mold. For example, Patent Document 1 proposes a technique in which a resin mold produced with a 3D printer is used, a molded product is investigated, and the investigation results are reflected in the production of a mold for mass production.

特開2016-028876号公報JP2016-028876A

3Dプリンタで作製した成形型は、上述のような金型を製造する際の調査のためだけではなく、樹脂型のみで正規の成形物を成形するために使われてきている。そのような樹脂型は、高機能化が求められる。 Molding molds made with 3D printers have been used not only for research when manufacturing molds as described above, but also for molding regular molded products using only resin molds. Such resin molds are required to have high functionality.

そこで本発明の目的は、高機能化を実現できる成形型の製造法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mold that can realize high functionality.

上記目的を達成するため、本発明の手術練習用の臓器モデルの製造法は、3Dプリンタを用いて、硬さを含む物性の違う複数の樹脂材料を、それぞれ所定の位置に配置させ、手術の最中に、絶対に切ってはいけない部位を他の部位より硬く造形している。 In order to achieve the above object, the method of manufacturing an organ model for surgical practice of the present invention uses a 3D printer to place a plurality of resin materials with different physical properties including hardness at predetermined positions, and performs surgery. During the process, parts that should never be cut are made harder than other parts.

ここで、造形は、1回の造形で行うこととしても良い。 Here, the modeling may be performed in one modeling .

本発明では、高機能化を実現できる成形型の製造法を提供することができる。 The present invention can provide a method for manufacturing a mold that can achieve high functionality.

本発明の実施の形態に係る成形型の製造法のフロー図である。FIG. 3 is a flowchart of a method for manufacturing a mold according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態で使用する成形型の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a mold used in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態で使用する成形型の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a mold used in an embodiment of the present invention. 図2のA-A断面図である。3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. FIG. 本発明の実施の形態に係る肝臓の臓器モデルの外観図である。FIG. 1 is an external view of a liver organ model according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る血管の外観図である。FIG. 1 is an external view of a blood vessel according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る血管の製造フロー図である。FIG. 3 is a manufacturing flow diagram of a blood vessel according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る成形型の転写凹部に成形物が入った状態を示す断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a molded article is placed in a transfer recess of a mold according to an embodiment of the present invention. ゲルを成形型に入れる前の、血管の成形型への配置状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing how blood vessels are placed in the mold before the gel is placed in the mold. 本実施形態の変形例を示す、血管の斜視図である。It is a perspective view of a blood vessel showing a modification of this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。ここで、物性とは、機械的性質、熱的性質、電気的性質、磁気的性質または光学的性質から選ばれる1以上である。また、ゲルとは、たとえば、臓器または人間の皮膚程度に柔らかいものである。さらに、本明細書では、成形型等を用いて素材を一定の形に作ることを「成形」(molding)といい、後述する三次元プリンタ(3Dプリンタ)等で形のあるものをつくることを「造形」(shaping)という。さらに、本明細書において、「硬い」と表現される物は、ショア硬度95以上であり、ゲルのように「柔らかい」と表現されるものは、ショア硬度95未満である。また、本明細書では、「ゲル」等の成形材料を成形型で成形したものを「成形物」といい、生体組織を模したもの等の形のあるものを3Dプリンタでつくったものを「造形物」という。また、本明細書において「樹脂材料」とは、単一樹脂、異なる樹脂を混合したもの、樹脂に金属またはセラミック等を混ぜた材料を含むものとする。さらに、生体組織を模したものを成形型でつくったものを「第2成形物」という。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. Here, the physical property is one or more selected from mechanical properties, thermal properties, electrical properties, magnetic properties, and optical properties. Further, the gel is, for example, something as soft as an organ or human skin. Furthermore, in this specification, "molding" refers to making a material into a certain shape using a mold, etc., and refers to making something with a shape using a three-dimensional printer (3D printer), etc., which will be described later. It's called "shaping." Furthermore, in this specification, things expressed as "hard" have a Shore hardness of 95 or more, and things expressed as "soft", such as gel, have a Shore hardness of less than 95. In addition, in this specification, a "molded product" refers to a product made from a molding material such as a "gel" using a mold, and a "molded product" refers to a product made with a 3D printer, such as a material that imitates biological tissue. It is called ``sculpted object''. Furthermore, in this specification, the term "resin material" includes a single resin, a mixture of different resins, and a material in which a resin is mixed with metal, ceramic, or the like. Furthermore, a mold made to imitate living tissue is referred to as a "second molded object."

(本発明の実施の形態に係る成形型の製造法・・・三次元CADデータの作成等)
以下、本発明の実施の形態に係る成形型の製造法について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る成形型の製造法のフロー図である。図2,図3は、本発明の実施の形態で使用する成形型の斜視図である。図4は、図2のA-A断面図である。
(Method for manufacturing a mold according to an embodiment of the present invention...creation of three-dimensional CAD data, etc.)
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the manufacturing method of the shaping|molding die based on embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a mold according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are perspective views of a mold used in the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG.

まず、図1に示す工程Sを行う。工程Sは、3Dプリンタを用いて物体の形状を転写した成形型を造形する工程である。3Dプリンタは、三次元印刷機器、三次元プリンタ、または三次元造形機等と言われるものである。また、3Dプリンタは、三次元CAD(computer-aided design)データに基づき、3Dの造形物を印刷し製造するものである。3Dプリンタには、物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するものを用いる。3Dプリンタの印刷は、印刷する際に紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂を一層ずつ形成し、その都度紫外線を照射して樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで樹脂層を形成し、徐々に3次元形状を印刷、つまり造形していく。この光硬化性樹脂は、紫外線で硬化する樹脂以外に、ブラックライト、レーザー等の光で硬化する樹脂を含む。 First, step S shown in FIG. 1 is performed. Step S is a step of forming a mold onto which the shape of the object is transferred using a 3D printer. A 3D printer is referred to as a three-dimensional printing device, three-dimensional printer, three-dimensional modeling machine, or the like. Furthermore, a 3D printer prints and manufactures 3D objects based on three-dimensional CAD (computer-aided design) data. A 3D printer is used that has the ability to place multiple resin materials with different physical properties and colors at predetermined positions. When printing with a 3D printer, a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin is formed one layer at a time, and a resin layer is formed by repeating the process of irradiating ultraviolet rays each time to harden the resin. Printing, or modeling, dimensional shapes. This photocurable resin includes a resin that is cured by light such as a black light or a laser, in addition to a resin that is cured by ultraviolet light.

三次元CADデータは、例えば三次元スキャナで対象物をスキャニングすることで、対象物の三次元CADデータの一部または全部が得られる。三次元スキャナとは、非接触式のものは、主に光つまり電磁波を使うもので、レーザーなどを対象物に照射してその反射光を解析し、三次元CADデータを得るものである。また、臓器モデルの三次元CADデータを得る場合には、MRI(Magnetic Resonance Imaging)または、CT(Computed Tomography)スキャナ等を用いることができる。また、三次元CADデータは、三次元スキャナまたはMRIまたは、CTスキャナ等を用いなくとも、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して、モデリングにより、その一部または全部を得ることもできる。 Part or all of the three-dimensional CAD data of an object can be obtained by scanning the object with a three-dimensional scanner, for example. A non-contact type 3D scanner mainly uses light, or electromagnetic waves, to irradiate an object with a laser or the like and analyze the reflected light to obtain 3D CAD data. Further, when obtaining three-dimensional CAD data of an organ model, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) or CT (Computed Tomography) scanner or the like can be used. In addition, part or all of the three-dimensional CAD data can be obtained by modeling by operating three-dimensional CAD software on a computer without using a three-dimensional scanner, MRI, CT scanner, or the like.

そして、物体の形状を転写した一組の成形型1a,1bの三次元CADデータを作成する。この物体は、人間の肝臓とする。人間の肝臓の三次元CADデータ(A)は、人間の肝臓をMRIまたは、CTスキャナ等でスキャニングして作成する(S1)。そして、一組の成形型1a,1bのそれぞれの、後述する転写部23a,23b以外の部分の三次元CADデータ(B1,B2)を一つずつ作成する(S2)。三次元CADデータ(B1,B2)は、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して作成する。 Then, three-dimensional CAD data of a set of molds 1a and 1b is created by transferring the shape of the object. This object is a human liver. Three-dimensional CAD data (A) of the human liver is created by scanning the human liver with an MRI or CT scanner (S1). Then, three-dimensional CAD data (B1, B2) of each of the pair of molds 1a, 1b, other than the transfer portions 23a, 23b (described later), are created one by one (S2). The three-dimensional CAD data (B1, B2) are created by operating three-dimensional CAD software on a computer.

そして、人間の肝臓の三次元CADデータ(A)を加工する(S3)。加工点は、2つある。1つ目の加工点は、人間の肝臓の三次元CADデータ(A)の凹凸を逆にする加工である。これは、一組の成形型1a,1bで人間の肝臓を成形するため、その三次元CADデータ(A)の凹凸は逆にする必要があるためである。2つ目の加工点は一組の成形型1a,1bに、人間の肝臓の形状を分配するため、人間の肝臓の三次元CADデータ(A)の凹凸を逆にしたものを、約半分に分け、A1,A2の2つの三次元CADデータとする加工である(S3)。これらの加工も、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して行う。 Then, the three-dimensional CAD data (A) of the human liver is processed (S3). There are two processing points. The first processing point is processing to reverse the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) of the human liver. This is because, in order to mold a human liver using a pair of molds 1a and 1b, the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) needs to be reversed. The second processing point is to distribute the shape of a human liver to a set of molds 1a and 1b, by reversing the unevenness of the three-dimensional CAD data (A) of the human liver and cutting it by about half. This is processing to separate the data into two three-dimensional CAD data, A1 and A2 (S3). These processes are also performed by operating three-dimensional CAD software on a computer.

そして、三次元CADデータ(A1)と、三次元CADデータ(B1)を組み合わせる、または加える(S4)。同様に三次元CADデータ(A2)と、三次元CADデータ(B2)を組み合わせる、または加える(S4)。すなわち、
A1+B1→C1
A2+B2→C2
といったデータの操作を行い、三次元CADデータ(C1)と、三次元CADデータ(C2)を得る。三次元CADデータ(C1)は、成形型1aの三次元CADデータであり、三次元CADデータ(C2)は、成形型1bの三次元CADデータである。これらの操作も、コンピュータで三次元CADのソフトウェアを操作して行う。
Then, the three-dimensional CAD data (A1) and the three-dimensional CAD data (B1) are combined or added (S4). Similarly, the three-dimensional CAD data (A2) and the three-dimensional CAD data (B2) are combined or added (S4). That is,
A1+B1→C1
A2+B2→C2
These data operations are performed to obtain three-dimensional CAD data (C1) and three-dimensional CAD data (C2). The three-dimensional CAD data (C1) is the three-dimensional CAD data of the mold 1a, and the three-dimensional CAD data (C2) is the three-dimensional CAD data of the mold 1b. These operations are also performed by operating three-dimensional CAD software on a computer.

ここで、成形型1a,1bは、各部位が立体的形状で仕切られた複数の区画を設定し、区画毎に樹脂が配置されるものである。各区画の輪郭は、目視できない。各区画は、様々な形状に形成されている。その区画には、樹脂の物性、たとえば、硬さ、表面の粗さ、含水量、耐熱性、熱伝導率等が特定のものとなるように、3Dプリンタの印刷状態を調節して、成形型1a,1bを造形する。このとき、三次元CADデータには、区画の形成データおよび、各区画の樹脂の物性と色等を配置するデータ等が追加される。 Here, the molds 1a and 1b each have a plurality of sections partitioned into three-dimensional shapes, and resin is placed in each section. The outline of each compartment is not visible. Each section is formed into various shapes. The printing conditions of the 3D printer are adjusted so that the physical properties of the resin, such as hardness, surface roughness, moisture content, heat resistance, thermal conductivity, etc., are specific. Model 1a and 1b. At this time, the three-dimensional CAD data includes data for forming the sections, data for arranging the physical properties and colors of the resin in each section, and the like.

そこで、ステップS1からステップS4で得られた三次元CADデータに、成形型1a,1bの、各部位が立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する(S5)。次いで、三次元CADデータに、各々の区画に対してどのような物性と色の樹脂材料を供給するかを設定する(S6)。 Therefore, in the three-dimensional CAD data obtained in steps S1 to S4, a plurality of sections of the molds 1a and 1b each partitioned into a three-dimensional shape are set (S5). Next, the physical properties and color of the resin material to be supplied to each section are set in the three-dimensional CAD data (S6).

そして、一組の成形型1a,1bの三次元CADデータに基づいて、前述の3Dプリンタを用いて、一組の成形型1a,1bをそれぞれ造形する(S7)。このとき3Dプリンタは、複数種の樹脂材料を混ぜ合わせて、特定の物性を持った樹脂材料となるように噴射し、各区画を形成する。 Then, based on the three-dimensional CAD data of the set of molds 1a and 1b, the aforementioned 3D printer is used to model the set of molds 1a and 1b, respectively (S7). At this time, the 3D printer mixes multiple types of resin materials and jets them to form a resin material with specific physical properties to form each section.

(本発明の実施の形態に係る成形型の製造法・・・成形型の構成)
この成形型1a,1bは、一組の成形型1a,1bの組み合わせからなる。片方の成形型1aには、人間の肝臓の約半分の形状が転写されている転写凹部23aがあり、もう片方の成形型1bには、上述した人間の肝臓の約半分の残りの約半分の形状が転写されている転写凹部23bがある。転写凹部23a,23bは、一組の成形型1a,1bが閉じた状態で、密着するように接触し合う基準面24a,24bよりも凹んでいる。
(Method for manufacturing a mold according to an embodiment of the present invention...configuration of a mold)
The molds 1a, 1b are a combination of a pair of molds 1a, 1b. One of the molds 1a has a transfer recess 23a into which the shape of about half of the human liver is transferred, and the other mold 1b has the shape of the remaining half of the human liver described above. There is a transfer recess 23b whose shape has been transferred. The transfer recesses 23a and 23b are recessed relative to the reference surfaces 24a and 24b that are in close contact with each other when the pair of molds 1a and 1b are closed.

図2,図3および図2のA-A断面図である、図4を用いて、成形型1a,1bの樹脂材料と、その配置を説明する。基準面24a,24bおよび外壁54等、成形型1a,1bのうち、転写部23a,23bおよび後述する縁部233a,233b以外の部分の外壁54には、耐熱性が他の成形型1a,1bの部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、成形中に最も温度が上がるのは、基準面24a,24bおよび外壁54等だからである。 The resin materials of the molds 1a and 1b and their arrangement will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4, which is a sectional view taken along the line AA in FIG. The reference surfaces 24a, 24b, the outer wall 54, and other parts of the outer wall 54 of the molds 1a, 1b other than the transfer portions 23a, 23b and the edges 233a, 233b (described later) have heat resistance other than that of the molds 1a, 1b. Use a resin material that is higher than that of the parts. This is because the temperature of the reference surfaces 24a, 24b, outer wall 54, etc. increases the most during molding.

そして、図4に示すように、成形型1aのうち、断面内層53には、靭性(弾力性)が他の部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、成形型1a,1bの略全体の柔軟性を付与するためである。仮に外壁54と同等の樹脂材料で成形型1a,1bを形成すると、成形型1aにヒビが入るおそれがある。なお、成形型1aだけでなく、成形型1bの断面も、同様に図4に示すような柔軟性を有する断面内層53を有している。 As shown in FIG. 4, a resin material having higher toughness (elasticity) than other parts is used for the cross-sectional inner layer 53 of the mold 1a. This is to give flexibility to almost the entire molds 1a, 1b. If the molds 1a and 1b are made of the same resin material as the outer wall 54, there is a risk that the mold 1a will crack. Note that not only the cross section of the mold 1a but also the cross section of the mold 1b similarly has a cross-sectional inner layer 53 having flexibility as shown in FIG.

転写部23a,23bのうち、血管52以外の肝臓の形状を転写する転写部230a,230bには、熱伝導率が他の部位よりも低い樹脂材料を用いる。この場合、熱伝導率が0.15(W/m・K)のものを用いているが、この値以外でも良い。これは、転写部230a,230bが、非常に複雑な形状であるため、そこに流入するゲルを流動性が良いものとし、極力ゆっくりと硬化させ、成形不良等を起こし難くするためである。このように、ゲルの硬化速度を遅くすると、硬化速度を速くするよりも、一般にゲルの含水量が増えて、ゲルが柔らかくなる。 Of the transfer parts 23a and 23b, the transfer parts 230a and 230b, which transfer the shape of the liver other than the blood vessel 52, are made of a resin material whose thermal conductivity is lower than that of other parts. In this case, a material with a thermal conductivity of 0.15 (W/m·K) is used, but values other than this may be used. This is because the transfer portions 230a and 230b have very complicated shapes, so the gel flowing therein is made to have good fluidity, harden as slowly as possible, and make it difficult to cause molding defects. Thus, slowing down the curing rate of a gel generally increases the water content of the gel and making it softer than increasing the curing rate.

そして、転写部23a,23bのうち、肝臓の血管52を転写する転写部232a,232bには、熱伝導率が他の部位よりも高い樹脂材料を用いる。これは、血管52が動脈11と同様に、樹脂材料製で、3Dプリンタで造形したものであるため、成形型1a,1bによって成形されるものでなく、成形不良等を起こすことがなく、ゆっくりと温度を下げる必要が無いためである。むしろ、血管52は、成形型1a,1bによる加熱を極力避けて、変形等を抑制する必要があるためである。 Of the transfer parts 23a and 23b, the transfer parts 232a and 232b, which transfer the liver blood vessels 52, are made of a resin material whose thermal conductivity is higher than that of other parts. This is because, like the artery 11, the blood vessel 52 is made of a resin material and is modeled using a 3D printer, so it is not molded by the molds 1a and 1b, and it is not molded by the molds 1a and 1b, so it can be formed slowly and without molding defects. This is because there is no need to lower the temperature. Rather, this is because the blood vessel 52 needs to be prevented from being deformed or the like by avoiding heating by the molds 1a and 1b as much as possible.

そして、転写部23a,23bの周囲全体を約5mm囲う領域である、縁部233aは、ゴムのような感触で、弾力のある樹脂材料を用いる。ここで用いる樹脂材料のショア硬度は、60°である。縁部233a,233bは、ゲルを成形型1a,1bが閉じた状態で型内に入れる際に、ゲルが成形型1a,1bの間を流れ出さないために、密閉を保つためのものである。そのため、図2,図3では明確に示していないが、図4に示すように、縁部233a,233bは、基準面24a,24bよりも若干突出している。この突出している部分により、基準面24a,24bを合わせて、成形型1a,1bを閉じた状態としたときに、前述の密閉を保っている。図2,図3の破線は、縁部233a,233bの基準面24a,24bとの境界を示している。 The edge portion 233a, which is a region surrounding the entire periphery of the transfer portions 23a and 23b by about 5 mm, is made of an elastic resin material that feels like rubber. The Shore hardness of the resin material used here is 60°. The edges 233a and 233b are for maintaining airtightness so that the gel does not flow out between the molds 1a and 1b when the gel is placed in the molds with the molds 1a and 1b closed. . Therefore, although not clearly shown in FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 4, the edges 233a and 233b slightly protrude from the reference surfaces 24a and 24b. This protruding portion maintains the above-mentioned airtightness when the reference surfaces 24a and 24b are aligned and the molds 1a and 1b are in a closed state. The broken lines in FIGS. 2 and 3 indicate the boundaries between the edges 233a and 233b and the reference surfaces 24a and 24b.

片方の成形型1aには、肝臓の形状が転写されていない領域に凹部25a,25b,25cがあり、もう片方の成形型1bには、肝臓の形状が転写されていない領域に凹部25a,25b,25cと嵌め合わせることのできる凸部26a,26b,26cがある。この凹部25aと凸部26a、凹部25bと凸部26b、凹部25cと凸部26cとを嵌め合わることで、転写凹部23aと転写凹部23bとの位置が合う。このように位置を合わせて、一組の成形型1a,1bが閉じた状態、且つ基準面24a,24bが互いに密着するように接触し合うようになれば、両転写凹部23a,23bにより形成された空間が正確に人間の肝臓の形状となるようにできる。 One mold 1a has recesses 25a, 25b, and 25c in an area where the liver shape is not transferred, and the other mold 1b has recesses 25a and 25b in an area where the liver shape is not transferred. , 25c are provided. By fitting the recess 25a and the projection 26a, the recess 25b and the projection 26b, and the recess 25c and the projection 26c, the transfer recess 23a and the transfer recess 23b are aligned. When the positions are adjusted in this manner and the pair of molds 1a and 1b are in a closed state and the reference surfaces 24a and 24b are in close contact with each other, the two transfer recesses 23a and 23b are formed. The created space can be made to have the exact shape of a human liver.

なお、一組の成形型1a,1bが開いた状態では、外部から転写凹部23a,23bに成形材料を供給する溝27a,27bが、一組の成形型1a,1bのそれぞれに設けられる。そして、一組の成形型1a,1bが閉じた状態では、2つの溝27a,27bが経路となり、外部から両転写凹部23a,23bに成形材料を供給する成形材料供給経路28となる。 Note that when the pair of molds 1a, 1b is open, grooves 27a, 27b for supplying molding material from the outside to the transfer recesses 23a, 23b are provided in each of the molds 1a, 1b. When the pair of molds 1a, 1b is closed, the two grooves 27a, 27b serve as a path, forming a molding material supply path 28 that supplies molding material from the outside to both the transfer recesses 23a, 23b.

転写凹部23a,23bには血管52を配置する転写部232a,232bが含まれており、そのスペースに血管52を配置する。すると、一組の成形型1a,1bが閉じた状態では、血管52が動かなくなり、転写凹部23a,23bによって形成された空間に配置される。その後、転写凹部23a,23bの残りの隙間に、寒天と水からなる成形材料を成形材料供給経路28から充填し、成形物を成形する。以上によって、成形物に血管52が埋設された臓器モデルを製造できる。 The transfer recesses 23a and 23b include transfer portions 232a and 232b in which the blood vessel 52 is placed, and the blood vessel 52 is placed in that space. Then, when the pair of molds 1a and 1b are closed, the blood vessel 52 does not move and is placed in the space formed by the transfer recesses 23a and 23b. Thereafter, the remaining gaps between the transfer recesses 23a and 23b are filled with a molding material consisting of agar and water from the molding material supply path 28 to form a molded article. Through the above steps, an organ model in which the blood vessel 52 is embedded in the molded article can be manufactured.

(本発明の実施の形態に係る成形型で成形される成形物の構成および製造法)
図5にこの成形型1a,1bを用いて成形する成形物30を示す。成形物30は、ゲル31と血管52とを有する人間の肝臓の臓器モデルである。血管52は、太い幹である動脈52aと、動脈52aから派生する細い血管52bを有している。臓器モデルは、血管52の一部がゲル31の中に埋設されるものである。この血管52は、樹脂製で、3Dプリンタで造形したものである。また血管52は、青色と赤色で着色している。血管52は、成形物30よりも硬い部分となる。ゲル31は、寒天と水を成形材料として製造する柔らかい物である。
(Configuration and manufacturing method of molded product molded with mold according to embodiment of the present invention)
FIG. 5 shows a molded article 30 molded using the molds 1a and 1b. The molded article 30 is a human liver organ model having a gel 31 and blood vessels 52. The blood vessel 52 has an artery 52a, which is a large trunk, and a thin blood vessel 52b, which is derived from the artery 52a. In the organ model, a part of the blood vessel 52 is embedded in the gel 31. This blood vessel 52 is made of resin and is modeled using a 3D printer. Further, the blood vessels 52 are colored blue and red. The blood vessel 52 becomes a part that is harder than the molded article 30. The gel 31 is a soft material made from agar and water as molding materials.

このように、血管52の生体組織と成形物30は、それぞれ視覚により判別できるように異なる色彩であることが好ましく、さらに人体または動物の生体組織を模した色彩であることがより好ましい。また、成形物30は、一の生体組織を模したもの(血管52)とは別の、生体組織を模したもの(肝臓)である。 In this way, the living tissue of the blood vessel 52 and the molded object 30 preferably have different colors so that they can be visually distinguished, and more preferably have colors that imitate the living tissue of a human body or an animal. Moreover, the molded article 30 is a body tissue imitation (liver) different from one body tissue imitation (blood vessel 52).

血管52は、成形の際に、成形型1a,1bの中で、その一部が成形物31に埋設されている。成形物30の製造法を説明する。ゲル31の成形材料は、熱可逆性のゲル化特性を有するものである。具体的な成形材料は、水に寒天を混ぜたものである。この混合比率は、水1000gに対して粉状の寒天が20gである。これを加熱溶解し寒天をゾル状態にした後、上述の一組の成形型1a,1bを閉じ、動脈52aを転写部232a,232b配置した状態で、成形材料供給経路28から成形材料を供給する。成形材料である、ゾル状の寒天の水溶液は、60℃程度では粘度が低く、転写部23a,23bの細かいところまで入り込むことができる。なお、ゾル状の寒天の水溶液は、一組の成形型1a,1bが閉じた状態、且つ基準面24a,24bが互いに密着するように接触し合う状態では、縁部233a,233bの存在により、一組の成形型1a,1bの隙間から滲み出ることは殆どなかった。 A portion of the blood vessel 52 is embedded in the molded product 31 in the molds 1a and 1b during molding. A method for manufacturing the molded article 30 will be explained. The molding material of the gel 31 has thermoreversible gelling properties. The specific molding material is water mixed with agar. The mixing ratio is 20 g of powdered agar to 1000 g of water. After heating and melting the agar to make the agar into a sol state, the above-mentioned pair of molds 1a and 1b are closed, and with the artery 52a placed in the transfer portions 232a and 232b, the molding material is supplied from the molding material supply path 28. . The sol-like agar aqueous solution that is the molding material has a low viscosity at about 60° C. and can penetrate into the fine parts of the transfer parts 23a and 23b. Note that when the pair of molds 1a and 1b are closed and the reference surfaces 24a and 24b are in close contact with each other, the sol-like agar aqueous solution has the following properties: Almost no leakage occurred from the gap between the pair of molds 1a and 1b.

十分に成形材料が転写凹部23a,23bの細かいところまで入り込んだ後、一組の成形型1a,1bの温度を20℃まで冷却する。これで成形が終了する。人間の肝臓の臓器モデルは、透光性を有するものである。一組の成形型1a,1bは、何度も成形材料の成形に用いることができる。以上で、本発明の実施の形態に係る人間の肝臓の臓器モデルが製造される。 After the molding material has sufficiently penetrated into the transfer recesses 23a and 23b, the temperature of the pair of molds 1a and 1b is cooled to 20°C. This completes the molding. The human liver organ model is translucent. The set of molds 1a, 1b can be used many times to mold the molding material. In the above manner, the human liver organ model according to the embodiment of the present invention is manufactured.

(本発明の実施の形態に係る血管52の製造法)
図6に血管52の外観を示す。血管52は、物性または色の違う複数の樹脂材料で製造される。たとえば、血管52の部位によって硬さ等を変更する。この血管52も、物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有する3Dプリンタを用いて製造される。製造方法は、成形型1aの製造法と同様である。図7にその製造フロー図を示す。血管52bの三次元CADデータに、立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する(S22)。次いで、三次元CADデータに、各々の区画に対してどのような物性と色をした樹脂材料を供給するかを設定する(S23)。そして、血管52の三次元CADデータに基づいて、血管52を造形する(S24)。
(Method for manufacturing blood vessel 52 according to embodiment of the present invention)
FIG. 6 shows the appearance of the blood vessel 52. The blood vessel 52 is manufactured from a plurality of resin materials having different physical properties or colors. For example, the hardness and the like are changed depending on the location of the blood vessel 52. This blood vessel 52 is also manufactured using a 3D printer that has the ability to place a plurality of resin materials with different physical properties and colors at predetermined positions. The manufacturing method is the same as that of the mold 1a. FIG. 7 shows the manufacturing flow diagram. A plurality of sections partitioned into three-dimensional shapes are set in the three-dimensional CAD data of the blood vessel 52b (S22). Next, the physical properties and color of the resin material to be supplied to each section are set in the three-dimensional CAD data (S23). Then, the blood vessel 52 is modeled based on the three-dimensional CAD data of the blood vessel 52 (S24).

図9は、ゲルを成形型1aに入れる前の、血管52の成形型1aへの配置状態を示す図である。動脈52aは、転写部232aにほぼ隙間なく嵌入されている。そのため、血管52は、動脈52aが転写部232aによって固定されていて、ガタツキ等は生じなかった。その上、動脈52aは、成形型1bの転写部232bにもほぼ隙間なく嵌入される。そのため、細い血管部分52bが転写部230a,230bに接触することなく転写部230a,230bの中で浮いている状態とすることができる。そのため、細い血管部分52bがゲル中に完全に埋まった成形物を得ることができる。なお、図9では、縁部233a,233bの記載を省略している。 FIG. 9 is a diagram showing how the blood vessel 52 is placed in the mold 1a before the gel is put into the mold 1a. The artery 52a is fitted into the transfer portion 232a with almost no gap. Therefore, in the blood vessel 52, the artery 52a was fixed by the transfer portion 232a, and no wobbling or the like occurred. Furthermore, the artery 52a is also fitted into the transfer portion 232b of the mold 1b with almost no gaps. Therefore, the thin blood vessel portion 52b can float in the transfer parts 230a, 230b without coming into contact with the transfer parts 230a, 230b. Therefore, it is possible to obtain a molded article in which the thin blood vessel portion 52b is completely buried in the gel. In addition, in FIG. 9, the description of the edges 233a and 233b is omitted.

(本実施の形態によって得られる主な効果)
本発明の実施の形態は、3Dプリンタで得られた成形型を用いることから、その成形物である人間の肝臓の臓器モデルの製造を容易にすることを可能としている。また、成形型1a,1bは、何度も成形材料の成形に用いることができることから、臓器モデルの製造の低コスト化を可能とすることができる。
(Main effects obtained by this embodiment)
Since the embodiment of the present invention uses a mold obtained by a 3D printer, it is possible to easily manufacture a human liver organ model, which is a molded product thereof. Moreover, since the molds 1a and 1b can be used for molding the molding material many times, it is possible to reduce the cost of manufacturing the organ model.

本発明の実施の形態では、3Dプリンタを用いて臓器モデルの一組の成形型1a,1bを製造している。3Dプリンタは、三次元CADデータを驚くほど忠実に印刷物、つまり造形物の形状に反映できる特徴を有する。3Dプリンタは、14μmの細かい凹凸も表現できると言われている。そのため、血管等の細かい凹凸を忠実に転写部23a,23bに転写した成形型を製造できる。この細かい凹凸を忠実に転写する効果は、従来の金型等を採用した場合には、到底得られず、3Dプリンタを用いて成形型1a,1bを製造した場合に初めて得られる効果である。しかも、3Dプリンタを用いた一組の成形型1a,1bの製造に要するコストおよび時間は、従来の金型の約1/6とすることができる。 In the embodiment of the present invention, a set of molds 1a and 1b for an organ model is manufactured using a 3D printer. 3D printers have the characteristic of being able to reflect three-dimensional CAD data into printed matter, that is, the shape of objects, with surprising fidelity. 3D printers are said to be able to express unevenness as fine as 14 μm. Therefore, it is possible to manufacture a mold in which fine irregularities such as blood vessels are faithfully transferred to the transfer parts 23a and 23b. The effect of faithfully transferring these fine irregularities cannot be obtained when conventional molds are used, and can only be obtained when molds 1a and 1b are manufactured using a 3D printer. Moreover, the cost and time required to manufacture a set of molds 1a and 1b using a 3D printer can be reduced to about 1/6 of that of conventional molds.

また、本実施の形態によって得られる臓器モデルは、触感が本物そっくりのものとすることが可能である。また、この臓器モデルは、メスまたはペアンで切った感触を本物そっくりのものとすることが可能である。そのため、この臓器モデルは、手術前の練習に用いたり、医者の研修の際に用いるのに適している。また、臓器モデルは、手術の縫合練習の際に、その臓器モデルに対して縫合練習できるため、有用である。また、臓器モデルは、腫瘍等までに辿り着くまでのルートをシュミュレーションする際にも、その臓器モデルを使ってシュミュレーションができるため、有用である。また、臓器モデルは、手術の際等の、注射の練習の際に、その臓器モデルに対して注射できるため、有用である。また、臓器モデル等は、医療機器の評価および安全性等の試験、または検証の際に臓器モデルを用いてできるため、有用である。また、臓器モデルは、医療用ロボットの操作の習得の研修等の際に、その臓器モデルに対して医療用ロボットを動かすことができ、有用である。また、臓器モデルは、PTC(経皮経肝胆管造影法)またはPTCD(経皮経肝胆管ドレナージ)の練習の際に、臓器モデルに対して検査等を行うことができるため、有用である。また、臓器モデルは、超音波医療装置を用いたシュミュレーションにも使える。また、臓器モデルと同様のゲル(成形物)で食道から胃に至るチューブ状の物、または肛門から腸に至るチューブ状の物を作れば、内視鏡検査の練習ができる。臓器等を切る回数が多い程名医になるといわれるため、この臓器モデルを用いて経験を積むことができる場合には、この臓器モデルは医学に多大な貢献をするものと考えられる。また、この臓器モデルは、食品の一種である寒天を主成分としているため、廃棄物になっても環境調和性が高い。また、生きている動物をわざわざ殺し、臓器を取り出して、人間の臓器モデル(代替物)を得るようなことが、従来は行われてきたことがあるが、本実施の形態では、そのような余計な殺生をする必要がない。また、成形材料の寒天等に対する水の量の増減により、成形物の柔らかさを調節できるし、繊維質のもの等を混ぜることにより、成形物の質感を変えることができるため、様々な柔らかさおよび質感の成形型を得る事ができる。 Further, the organ model obtained according to this embodiment can have a tactile sensation that is similar to the real thing. In addition, this organ model can be made to feel like the real thing when cut with a scalpel or Pean. Therefore, this organ model is suitable for use in pre-surgery practice and in training for doctors. Furthermore, the organ model is useful because it allows the user to practice suturing on the organ model when practicing suturing during surgery. Further, the organ model is useful when simulating the route to reach a tumor etc. because the organ model can be used for simulation. Furthermore, the organ model is useful because it allows injections to be made to the organ model when practicing injections, such as during surgery. Furthermore, organ models and the like are useful because they can be used in evaluations, safety tests, and verifications of medical devices. Furthermore, the organ model is useful in training for learning how to operate a medical robot, as the medical robot can be moved relative to the organ model. Further, the organ model is useful because it is possible to perform tests and the like on the organ model when practicing PTC (percutaneous transhepatic cholangiography) or PTCD (percutaneous transhepatic biliary drainage). The organ model can also be used for simulations using ultrasound medical equipment. You can also practice endoscopy by making a tube from the esophagus to the stomach, or from the anus to the intestines, using a gel similar to the organ model. It is said that the more times a person cuts organs, etc., the better the doctor becomes, so if one can gain experience using this organ model, it is thought that this organ model will make a great contribution to medicine. Furthermore, since this organ model is mainly composed of agar, a type of food, it is highly environmentally friendly even if it becomes waste. Additionally, in the past, it has been done to kill living animals and remove their organs to obtain human organ models (substitutes), but this embodiment There is no need for unnecessary killing. In addition, the softness of the molded product can be adjusted by increasing or decreasing the amount of water in the molding material, such as agar, and the texture of the molded product can be changed by mixing fibrous materials, etc. It is possible to obtain molds with different textures.

転写部23a,23bは、例えば、図8に示すような成形型1aの転写部23aの断面模式図において、入り口9が奥側10よりも狭い形状の箇所があったとしても、臓器モデルつまり成形物30は離型できる。その理由は、成形材料が寒天であり、液状とも言える成形物30が非常に低い粘性であるため、入り口9が奥側10よりも狭い形状であっても、形状を変えて入り口9の狭い形状を掻い潜ることができるためである。 For example, in the cross-sectional schematic diagram of the transfer portion 23a of the mold 1a as shown in FIG. The object 30 can be demolded. The reason for this is that the molding material is agar, and the molded product 30, which can be said to be liquid, has a very low viscosity. This is because they can crawl under the surface.

また、本実施の形態によって、血管52の部分の触感を異なるものとした人間の肝臓の臓器モデルを得ることができた。臓器モデルは、血管52の部分を固くし、成形物30を寒天と水で柔らかくしているため、血管52の部分が際立った臓器モデルである。 Further, according to this embodiment, it was possible to obtain a human liver organ model in which the blood vessel 52 had a different tactile feel. The organ model is an organ model in which the blood vessels 52 are made hard and the molded article 30 is made soft with agar and water, so that the blood vessels 52 are prominent.

また、人間の肝臓の臓器モデルは、血管52の位置を意識しながら手術の練習ができる。従って、より実践に近い手術練習用の臓器モデルを提供できる。また、血管52は、1度臓器モデルに使い、ゲル31の部分をメス等で切った後、何度も再利用ができるため、臓器モデルのより大きなコスト削減となる。 Furthermore, the human liver organ model allows surgical practice while being aware of the position of the blood vessels 52. Therefore, an organ model for surgical practice that is more realistic can be provided. In addition, the blood vessel 52 can be used once as an organ model, and after cutting the gel 31 portion with a scalpel or the like, it can be reused many times, resulting in a greater cost reduction of the organ model.

本発明の実施の形態によって、物性の違う複数の樹脂材料を組み合わせることで、成形型1a,1bの各区画の硬さ、表面の粗さ、耐熱性、弾力性および熱伝導率等を変えることができる。たとえば、成形型1a,1bの各区画の熱伝導率を変えることができると、ゲルの硬化速度を部分的に調整することができる。また、成形型1a,1bの各区画の硬さを変えることができると、成形型1a,1bの頑丈さまたは強度を部分的に調整することができる。また、成形型1a,1bの表面の粗さを変えることができると、成形型1a,1bの意匠性等を部分的に調整することができる。また、成形型1a,1bの各区画の耐熱性を変えることができると、成形型1a,1bの耐熱性を部分的に調整することができる。また、成形型1a,1bの各区画の弾力性を変えることができると、縁部233a,233bによる成形型1a,1bの密閉、または、断面内層53による成形型1a,1bの略全体の柔軟性の付与が実現できる。これらのことより、高機能化を実現できる成形型1a,1bを提供できる。 According to an embodiment of the present invention, by combining a plurality of resin materials with different physical properties, it is possible to change the hardness, surface roughness, heat resistance, elasticity, thermal conductivity, etc. of each section of the molds 1a and 1b. Can be done. For example, if the thermal conductivity of each section of the molds 1a, 1b can be varied, the curing rate of the gel can be partially adjusted. Furthermore, if the hardness of each section of the molds 1a, 1b can be changed, the sturdiness or strength of the molds 1a, 1b can be partially adjusted. Furthermore, if the surface roughness of the molds 1a, 1b can be changed, the design of the molds 1a, 1b can be partially adjusted. Moreover, if the heat resistance of each section of the molds 1a, 1b can be changed, the heat resistance of the molds 1a, 1b can be partially adjusted. Moreover, if the elasticity of each section of the molds 1a, 1b can be changed, the molds 1a, 1b can be sealed by the edges 233a, 233b, or the flexibility of almost the entire molds 1a, 1b can be made flexible by the cross-sectional inner layer 53. It is possible to give gender. From these things, it is possible to provide molds 1a and 1b that can achieve high functionality.

3Dプリンタ(物性と色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するもの)は、樹脂材料を蓄積および供給するインクカートリッジを6本まで搭載でき、各々のカートリッジから樹脂材料を同時に噴射可能である。そのため、成形型1a,1bの製造に必要な樹脂材料を、一度の印刷作業で、繋ぎ部材を必要としない一体造形物(一つのかたまり)として配置し、成形型1a,1bを製造できる。 A 3D printer (one that has the ability to place multiple resin materials with different physical properties and colors in a predetermined position) can be equipped with up to six ink cartridges that store and supply resin materials, and each cartridge It is possible to inject resin materials at the same time. Therefore, the molds 1a and 1b can be manufactured by disposing the resin material necessary for manufacturing the molds 1a and 1b as an integrally formed object (one block) that does not require a connecting member in one printing operation.

本発明の実施の形態のように、成形型1a,1bの各区画の硬さ等を変えることによって、人間の肝臓等の臓器モデルの、成形物の部分をよりリアルに作ることができる。人間の肝臓は、人工物ではないため、厳密に言えば各所の硬さ等が違うはずなのに、ゲルで成形物を作った場合には、どうしても人間の肝臓の各所が同じ硬さ等となってしまう。そのような人間の肝臓の微妙な質感を、臓器モデルで実現可能とするのが、本発明の実施の形態である。 As in the embodiment of the present invention, by changing the hardness of each section of the molds 1a and 1b, it is possible to make a molded part of a model of an organ such as a human liver more realistically. The human liver is not an artificial object, so strictly speaking, the hardness etc. of each part should be different, but if you make a molded object from gel, all parts of the human liver will inevitably have the same hardness etc. Put it away. The embodiments of the present invention make it possible to realize such a delicate texture of the human liver using an organ model.

縁部233a,233bの樹脂材料は、成形型1a,1bではなく、金型をベースに作った場合には、ゴム等を金型の所定箇所に貼り付けて形成するのが通常である。この金型に貼り付けたゴム等は、非常に剥がれやすいのが通常である。しかし、成形型1a,1bは、一体造形物であるため、縁部233a,233bが極めて剥がれにくい。 When the resin material of the edges 233a and 233b is made based on a metal mold instead of the molds 1a and 1b, it is usual to form the resin material by pasting rubber or the like to a predetermined location of the mold. Usually, the rubber etc. attached to this mold peel off very easily. However, since the molds 1a and 1b are integrally molded, the edges 233a and 233b are extremely difficult to peel off.

本発明の実施の形態の人間の肝臓等の臓器モデルは、PTC(経皮経肝胆管造影法)またはPTCD(経皮経肝胆管ドレナージ)の練習の際に、臓器モデルに対して検査等を行うことができるため、有用である。また、この臓器モデルは、超音波医療装置を用いたシュミュレーションにも使える。たとえば、静脈と門脈の硬さと表面の摩擦係数を変えて、研修医が扱う医療器具が当たった時の感触で部位を判断できるため、研修医が手術等の練習をするときに、非常に有益である。また、最近の手術で多く用いられる内視鏡手術の場合には、胸に開けた小さな穴からカメラを挿入して画面を見ながら手術をする。このとき、本発明の実施の形態の血管52の製造過程と同様の過程で、画面からの情報以外に実際の臓器の硬さまたは摩擦係数に近づけた内容物を作ることができる。 The organ model such as the human liver according to the embodiment of the present invention is used to perform tests, etc. on the organ model when practicing PTC (percutaneous transhepatic cholangiography) or PTCD (percutaneous transhepatic bile duct drainage). It is useful because it can be done. This organ model can also be used for simulations using ultrasound medical equipment. For example, by changing the hardness and coefficient of friction of the surfaces of veins and portal veins, trainee doctors can judge the area by the feel of the medical instrument they are handling, which is very useful for trainee doctors when practicing surgeries, etc. Beneficial. In addition, in the case of endoscopic surgery, which is often used in recent surgeries, a camera is inserted through a small hole in the chest and the surgery is performed while viewing the screen. At this time, in a process similar to the manufacturing process of the blood vessel 52 according to the embodiment of the present invention, contents that approximate the hardness or friction coefficient of the actual organ can be created in addition to information from the screen.

(他の形態)
上述した本発明の実施の形態に係る成形型の製造法は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
(other forms)
Although the method for manufacturing a mold according to the embodiment of the present invention described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, it is not limited thereto, and various modifications may be made without changing the gist of the present invention. is possible.

本発明の実施の形態では、成形物30を人間の肝臓の臓器モデルとしている。しかし、人間の腎臓または心臓の臓器モデル等、他の臓器モデルにしても良い。また、動物の臓器モデルとしても良い。さらに、人間等の皮膚、眼球、または脳等のいわゆる医療モデルを成形物30にしても良い。この医療モデルの「医療」には、外科医療等に加え、歯科、形成外科、美容外科等を含む。さらには、人形等の医療とは全く無関係の分野における、成形物30にしても良い。たとえば、釣りの疑似餌に用いられるミミズ(ワーム)等を成形物30としても良い。ワームを寒天等で作れば、それを廃棄しても自然環境に悪影響を与えることは少ない。 In the embodiment of the present invention, the molded article 30 is an organ model of a human liver. However, other organ models such as a human kidney or heart organ model may be used. It may also be used as an animal organ model. Furthermore, the molded article 30 may be a so-called medical model such as human skin, eyeballs, or brain. In addition to surgical care, "medical care" in this medical model includes dentistry, plastic surgery, cosmetic surgery, etc. Furthermore, the molded article 30 may be used in fields completely unrelated to medical care, such as dolls. For example, the molded article 30 may be an earthworm used as bait for fishing. If the worms are made of agar, etc., it will not have a negative impact on the natural environment even if they are discarded.

また、成形材料は、水に寒天を混ぜたものを用い、この混合比率を、水1000gに対して粉状の寒天が20gとした。しかし混合し溶解された溶液濃度は、適宜変えることができる。たとえば、成形物を柔らかくしたいときには、水分量を増やし、成形物を硬くしたいときには、水分量を減らす等する。また、寒天以外の、ゲルを用いることができる。さらに、ゲルに限らない成形材料、たとえば、樹脂材料を成形材料とすることができる。 The molding material used was a mixture of water and agar, and the mixing ratio was 20 g of powdered agar to 1000 g of water. However, the concentrations of the mixed and dissolved solutions can be varied as appropriate. For example, if you want to make the molded product soft, increase the water content, and if you want to make the molded product hard, reduce the water content. Moreover, gels other than agar can be used. Furthermore, the molding material is not limited to gel, for example, a resin material can be used as the molding material.

また、臓器モデルは、透光性を有するものである。しかし、臓器モデルの色は任意の色とすることができる。たとえばその臓器そっくりの色とすることができる。また、硬い部分である血管52は、成形物30とは異なる色となる部分を有することとしても良い。また、たとえば、食品の着色料を成形材料に混ぜることで、臓器モデルに着色ができる。また、成形後に臓器モデルの表面に着色することもできる。 Further, the organ model has translucency. However, the color of the organ model can be any color. For example, it can be colored exactly like that organ. Further, the blood vessel 52, which is a hard part, may have a part that is a different color from the molded article 30. For example, organ models can be colored by mixing food coloring with the molding material. Furthermore, the surface of the organ model can be colored after molding.

本発明の実施の形態では、人間の肝臓の三次元CADデータは、人間の肝臓を三次元スキャナでスキャニングして得ている。しかし、成形物30の三次元CADデータは、必ずしも三次元スキャナで得る必要はなく、たとえば、三次元CADを操作して得ても良い。 In the embodiment of the present invention, three-dimensional CAD data of a human liver is obtained by scanning the human liver with a three-dimensional scanner. However, the three-dimensional CAD data of the molded article 30 does not necessarily need to be obtained using a three-dimensional scanner, and may be obtained by operating a three-dimensional CAD, for example.

本発明の実施の形態では、人間の肝臓の臓器モデルのうちで、際立たせる部分を血管52とした。しかし、臓器モデルのうちで、際立たせる部分は血管52に限らず、たとえば図5に示すように、腫瘍11cの部分とすることができる。腫瘍11cの部分は、人間の肝臓の中でも硬いため、腫瘍11cの部分を固くし、他の部分を柔らかくした人間の肝臓の臓器モデルは、よりリアルな臓器モデルとなる。また、そのような臓器モデルは、腫瘍摘出手術の練習に使うことができる。また、成形物30には、臓器等を含む生体組織を模したものを、その一部または全部埋設させても良い。この生体組織には、腫瘍、結石、歯、歯石から選ばれるいずれか1以上を含むものとする。ここで、生体組織は、3Dプリンタを用いて造形してもよいし、成形型を用いて成形したものでもよい。 In the embodiment of the present invention, the blood vessel 52 is the highlighted part of the human liver organ model. However, in the organ model, the portion to be highlighted is not limited to the blood vessel 52, but may be the portion of the tumor 11c, as shown in FIG. 5, for example. The tumor 11c part is the hardest part of the human liver, so a human liver organ model in which the tumor 11c part is made hard and the other parts are made soft becomes a more realistic organ model. Such organ models can also be used to practice tumor removal surgery. Further, a part or all of a body tissue imitating an organ or the like may be embedded in the molded article 30. This living tissue includes one or more selected from tumors, calculus, teeth, and dental calculus. Here, the biological tissue may be modeled using a 3D printer or may be formed using a mold.

前記生体組織としては、人体または動物の体の一部または全部を模したものであり、例えば人の場合、大脳、小脳、脳幹、心臓、肺、気管支、咽頭、舌、耳、眼、胃、小腸、大腸、胆のう、肝臓、腎臓、膵臓、食道、十二指腸、副腎、精巣、膀胱、子宮、乳房、筋肉、動脈、静脈、リンパ、脊髄、骨、爪、皮膚から選ばれるいずれか1以上を模しても良い。さらに正常細胞のみならず腫瘍などの異常細胞を成形、造形しても良い。 The living tissue is one that imitates part or all of the human body or animal body; for example, in the case of humans, the cerebrum, cerebellum, brain stem, heart, lungs, bronchi, pharynx, tongue, ears, eyes, stomach, Modeling one or more of the following: small intestine, large intestine, gallbladder, liver, kidney, pancreas, esophagus, duodenum, adrenal gland, testis, bladder, uterus, breast, muscle, artery, vein, lymph, spinal cord, bone, nail, and skin. You may do so. Furthermore, not only normal cells but also abnormal cells such as tumors may be molded and modeled.

また、「生体組織を模したもの」には、現実の生体組織の形状または質感とは、あえて異ならせたものを含む。たとえば、血管52と、本発明の実施の形態では説明しなかった肝臓中の静脈があるとすると、その動脈52aと静脈の硬さは、医師が注射針等の医療処置器具を当てたときに、動脈52aに当てたのか静脈に当てたとかが、感触としてわかるように異なるものであっても良い。この、医療処置器具が当たったときの感触が異なる「生体組織を模したもの」は、研修医が手術等の練習をするときに、非常に有益である。このような、硬さ等の異なる「生体組織を模したもの」の造形には、本実施形態で用いた3Dプリンタが適している。 Furthermore, "imitation of living tissue" includes those whose shape or texture is deliberately different from that of actual living tissue. For example, if there is a blood vessel 52 and a vein in the liver that was not explained in the embodiment of the present invention, the hardness of the artery 52a and vein will be determined when a doctor applies a medical treatment instrument such as a hypodermic needle. , the touch may be different depending on whether it is applied to the artery 52a or the vein. This ``imitation of living tissue'' that provides a different feel when struck by a medical treatment instrument is extremely useful for trainee doctors when practicing surgery. The 3D printer used in this embodiment is suitable for modeling such "imitations of biological tissue" having different hardness and the like.

前記生体組織以外の成形物30とは異なる生体組織を模したもの、または手術材料としては、インプラントのような手術材料(たとえばチタンプレートまたはチタンネジのような、金属プレートまたは金属ネジ、人工弁、人工骨、カルシウムまたはカルシウム化合物、点滴針、樹脂製のチューブ、等の意図的に体内に残す人工物)がある。また、手術材料としては、摘出手術の摘出の対象となる、意図しないで体内に残ることがある人工物(ガーゼ、銃弾、注射針等)もある。 The molded article 30 other than the living tissue may be a material imitating a living tissue or a surgical material such as an implant (for example, a metal plate or screw such as a titanium plate or a titanium screw, an artificial valve, an artificial (artificial objects intentionally left in the body, such as bone, calcium or calcium compounds, intravenous needles, plastic tubing, etc.) In addition, surgical materials include artificial objects (gauze, bullets, hypodermic needles, etc.) that may remain in the body unintentionally and are removed during excision surgery.

本発明の形態に係る血管52は、樹脂材料製で、3Dプリンタで造形したものとした。しかし、血管52は、樹脂材料製以外のたとえば、ガラス製等としても良いし、3Dプリンタ以外の手法、たとえば、射出成形、圧縮成形、または押し出し成形して得ても良い。また、血管52は、造形物または第2成形物の部分を有し、造形物または第2成形物の部分の一部または全部を成形の際に、成形型の中に配置して、成形物30と共に成形し、成形物30に埋設しても良い。ここで、「造形物または第2成形物」は、成形物30と柔らかさが同等、または成形物30よりも柔らかいものであっても良い。「造形物または第2成形物」のうち造形物は、たとえば3次元プリンタ等で造形したものであり、第2成形物は、たとえば成形型によって成形されたものである。また、血管52等の生体組織は、中空のゴム製の、マシュマロまたは耳たぶ程度に柔らかいものを3Dプリンタで造形できるため、本物の血管そっくりの触感のものを作ることができる。また、そのような中空のゴム製の足などを模した造形物の、中空の中に成形物30のような柔らかいゲルを入れることで、足に膿(ゲルで作った)を持っている状態に近いものをつくることができ、その治療の練習等をすることができる。また、血管52等の造形物等を不要とした成形物30とすることもできる。 The blood vessel 52 according to the embodiment of the present invention is made of a resin material and is modeled using a 3D printer. However, the blood vessel 52 may be made of a material other than a resin material, such as glass, or may be obtained by a method other than a 3D printer, such as injection molding, compression molding, or extrusion molding. In addition, the blood vessel 52 has a part of a modeled object or a second molded object, and a part or all of the modeled object or the second molded object is placed in a mold at the time of molding, and the molded object is 30 and may be embedded in the molded product 30. Here, "the shaped article or the second molded article" may have the same softness as the molded article 30, or may be softer than the molded article 30. Among the "modeled object or second molded object", the modeled object is, for example, one that has been modeled with a three-dimensional printer, and the second molded object is, for example, one that has been molded with a mold. Furthermore, since biological tissue such as the blood vessel 52 can be made of hollow rubber material as soft as a marshmallow or an earlobe using a 3D printer, it is possible to create something that feels just like a real blood vessel. In addition, by putting a soft gel like molded object 30 into the hollow of such a molded object imitating a hollow rubber foot, it is possible to create a state in which the foot has pus (made with gel). It is possible to create something similar to that, and to practice its treatment. Moreover, the molded article 30 can be made without the need for molded articles such as the blood vessel 52.

成形型1a,1bは、一部または全部が透明樹脂材料で構成されることとしても良い。透明樹脂材料を用いることで、臓器モデル、が成形される様子の可視化が可能となる。また、成形型1a,1bは、その製造過程で、たとえば紫外線硬化樹脂材料の流動速度、熱伝導率による材料の硬化速度を変えることが出来るため、成形型1a,1bの硬さを変えることができる。さらに、成形物30の材料、すなわちゲル材料との密着性を調整することもできる。 The molds 1a and 1b may be partially or entirely made of a transparent resin material. By using a transparent resin material, it is possible to visualize how the organ model is being molded. In addition, during the manufacturing process of the molds 1a and 1b, for example, the flow rate of the ultraviolet curable resin material and the curing speed of the material depending on the thermal conductivity can be changed, so the hardness of the molds 1a and 1b can be changed. can. Furthermore, the adhesion to the material of the molded article 30, that is, the gel material, can also be adjusted.

血管52等の硬い部分は、3Dプリンタ以外で造形または成形しても良いが、3Dプリンタを使う利点が大きい。たとえば、3Dプリンタの造形材料となる紫外線硬化樹脂材料とインクジェット方式の3Dプリンタの組み合わせにより、物性の違う材料を1回で造形できることができる。たとえば、一つの造形物であっても、部位によって色、硬さまたは、表面の摩擦係数を変えることができる。なお、色については、50万色以上の設定ができる。さらに、血管52等の硬い部分の中空形状化が実現できる。 Hard parts such as the blood vessel 52 may be shaped or molded using a method other than a 3D printer, but there are great advantages to using a 3D printer. For example, by combining an ultraviolet curing resin material used as a modeling material for a 3D printer and an inkjet 3D printer, materials with different physical properties can be modeled in one go. For example, even for a single object, the color, hardness, or surface friction coefficient can be changed depending on the part. Note that more than 500,000 colors can be set. Furthermore, a hollow shape of a hard part such as the blood vessel 52 can be realized.

成形型1a,1bは、紫外線硬化樹脂材料等の光硬化性樹脂材料を一層ずつ形成し、その都度紫外線を照射して樹脂材料を硬化させる操作を繰り返すことで樹脂材料層を形成し、徐々に3次元形状を印刷、つまり造形していく。しかし、成形型1a,1bは、このような樹脂材料製のものに限らず、たとえば金属粉を含む樹脂材料を造形材料に用いて3Dプリンタで造形し、一旦樹脂材料製の成形型を作り、その後樹脂材料分の焼成および金属粉の焼結を経て、金属製の成形型を作り、用いることができる。 The molds 1a and 1b are formed by forming a layer of a photocurable resin material such as an ultraviolet curable resin material one layer at a time, and by repeating the operation of irradiating ultraviolet rays each time to harden the resin material, the resin material layer is gradually formed. Printing, or modeling, three-dimensional shapes. However, the molds 1a and 1b are not limited to those made of such a resin material. For example, the molds 1a and 1b can be formed using a 3D printer using a resin material containing metal powder as a modeling material, and once a mold made of the resin material is made, Thereafter, the resin material is fired and the metal powder is sintered to make a metal mold and can be used.

本発明の実施形態では、3Dプリンタを用いて造形した成形型1a,1bの、物性の違う複数の樹脂材料を組み合わせて、熱伝導率、表面の粗さ、硬度、または弾力性から選ばれる1以上を、部位毎に調節した。しかし、その他に、色,表面の粗さ,吸水性,表面温度,耐衝撃性,粘度,密着性から選ばれる1以上を調節しても良い。 In the embodiment of the present invention, a plurality of resin materials having different physical properties are combined for forming molds 1a and 1b formed using a 3D printer, and one selected from thermal conductivity, surface roughness, hardness, or elasticity is used. The above was adjusted for each site. However, in addition to this, one or more factors selected from color, surface roughness, water absorption, surface temperature, impact resistance, viscosity, and adhesion may be adjusted.

また、本発明の実施形態では、ゲルの流動性、硬化速度、または表面の粗さから選ばれる1以上を、部位によって調整した。しかし、その他に、含水量等を調整しても良い。 Furthermore, in the embodiment of the present invention, one or more factors selected from gel fluidity, curing speed, or surface roughness were adjusted depending on the site. However, in addition to this, the water content etc. may be adjusted.

本実施形態では、成形型1a,1bの樹脂材料の配置に際し、各部位が立体的形状で仕切られた複数の区画を設定している(S5)、また、血管52の立体的形状で仕切られた複数の区画を設定している(S22)。しかし、造形物への、複数種の樹脂材料の配置に際し、立体的形状で仕切られた複数の区画を設定する以外の方法があれば、その方法を採用しても良い。 In this embodiment, when arranging the resin materials of the molds 1a and 1b, a plurality of sections are set in which each part is partitioned by a three-dimensional shape (S5). A plurality of sections are set (S22). However, if there is a method other than setting a plurality of sections partitioned into three-dimensional shapes when arranging a plurality of types of resin materials on a modeled object, that method may be adopted.

本実施形態では、たとえば臓器モデルのうち、メス等で切ってはいけない箇所と、切っても良い箇所の硬さを変えることができる。これは、本実施形態で使用する3Dプリンタは、硬さを含む物性の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するものだからである。たとえば、手術の最中、静脈は、絶対に切ってはいけない場合に、その静脈だけの硬さを他の部位より固くした臓器モデルを作製する。すると、執刀の最中に、メス等が静脈に当たると、「硬い」という感触がメス等を通じて執刀者に伝わるため、手術の練習に適した臓器モデルとなる。 In this embodiment, for example, the hardness of parts of the organ model that should not be cut with a scalpel or the like and parts that can be cut can be changed. This is because the 3D printer used in this embodiment has a function that allows a plurality of resin materials having different physical properties including hardness to be placed at predetermined positions. For example, if a vein must never be cut during surgery, an organ model is created in which the vein is made harder than other parts. Then, when a scalpel or the like hits a vein during a surgical operation, the sensation of "hardness" is transmitted to the surgeon through the scalpel, etc., making it a suitable organ model for surgical practice.

図10は、本実施形態の変形例であり、肝臓の臓器モデルの血管52を示したものであり、そのうち、細い血管部分52b等をメス等で切ってしまった場合に、血液色の断面55が露出するようにしたものである。従来の臓器モデルには、このような仕掛けを作ることは困難だったが、本実施形態に係る3Dプリンタには、色の違う複数の樹脂材料を、所定の位置に配置させることのできる機能を有するため、このような仕掛けを容易に作ることができる。このような仕掛けによって、メス等で誤って細い血管部分52bを切ってしまったときに、そのことを執刀者に気づかせることができる。なお、このような、血液色の断面55が露出する仕掛けは、血管52の太い幹52a部分に施しても良い。 FIG. 10 is a modification of the present embodiment, and shows a blood vessel 52 of a liver organ model.If a thin blood vessel portion 52b or the like is cut with a scalpel or the like, a blood-colored cross section 55 is exposed. It was difficult to create such a device in conventional organ models, but the 3D printer according to this embodiment has a function that allows multiple resin materials of different colors to be placed at predetermined positions. This makes it easy to create such a device. With such a device, if the thin blood vessel portion 52b is accidentally cut with a scalpel or the like, the surgeon can be made aware of the fact. Note that such a device that exposes the blood-colored cross section 55 may be applied to the thick trunk 52a of the blood vessel 52.

1a,1b 成形型
1a, 1b mold

Claims (2)

3Dプリンタを用いて、硬さを含む物性の違う複数の樹脂材料を、それぞれ所定の位置に配置させ、手術の最中に、絶対に切ってはいけない部位を他の部位より硬く造形した、手術の練習用の臓器モデルの製造法。 A surgery in which a 3D printer is used to place multiple resin materials with different physical properties, including hardness , in predetermined positions, and parts that must never be cut during surgery are made harder than other parts. A method for producing organ models for practice . 前記造形は、1回の造形で行う、請求項1記載の手術の練習用の臓器モデルの製造法。 2. The method of manufacturing an organ model for surgical practice according to claim 1, wherein the modeling is performed in one modeling step .
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7104830B1 (en) 2021-04-26 2022-07-21 株式会社エポック社 Manufacturing method of mold for slash molding
US12296389B2 (en) * 2022-11-22 2025-05-13 Epoch Company, Ltd. Method for manufacturing slash molding mold

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018073822A1 (en) 2016-10-18 2018-04-26 Stratasys Ltd. 3d printing of a structure for injection molding
WO2018162268A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 Philips Lighting Holding B.V. Core-shell filament for printing smooth fdm 3d items

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102655996B (en) * 2009-10-16 2015-04-15 3形状股份有限公司 Individually tailored soft components
JP6348520B2 (en) * 2013-03-14 2018-06-27 ストラタシス リミテッド Polymer-based molds and methods for their production
WO2019002099A1 (en) * 2017-06-27 2019-01-03 Koninklijke Philips N.V. Inductively heated mold for personal use

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018073822A1 (en) 2016-10-18 2018-04-26 Stratasys Ltd. 3d printing of a structure for injection molding
WO2018162268A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 Philips Lighting Holding B.V. Core-shell filament for printing smooth fdm 3d items

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