TW202532566A - 生物仿真材料及仿真器官模型的製備方法 - Google Patents
生物仿真材料及仿真器官模型的製備方法Info
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Abstract
一種生物仿真材料及一種仿真器官模型的製備方法，該生物仿真材料由聚乙烯醇、四硼酸鈉及水所組成；該仿真器官模型的製備方法包含一注入步驟及一成型步驟。該生物仿真材料及該仿真器官模型的製備方法製備出的仿真器官模型具有與真實器官相仿的彈性及觸感，從而該仿真器官模型適合被用於手術練習或手術前的演練並能真實地模擬實際手術情況。此外，該生物仿真材料及該仿真器官模型的製備方法能製得如腸道、肝臟、血管、皮膚、腹膜、胰腺、脾臟或腎臟等仿真器官模型。
Description
本發明是有關於仿真技術，特別是指一種生物仿真材料及一種使用該生物仿真材料製備仿真器官模型的方法。
近年來臨床外科手術方法多元，對於外科手術的術前規劃與經驗傳承極為重要，但目前臨床醫師仍以2D醫學影像及經驗進行判斷，且傳承方面以跟刀進行經驗累積，故需要更能模擬真實手術情況的仿真教學模型。
但是，在利用市售的器官模型做手術縫合演練時，該器官模型的韌性及彈性仍與真實器官有相當落差，導致該器官模型被手術縫合線縫合時的密合狀態無法相仿於真實器官被手術縫合線縫合時的對緊閉合狀態。
基於上述，如何使器官模型具有與真實器官相仿的彈性與觸感，且被縫合時表現出如同真實器官被縫合時的狀態，是仍需努力達成的目標。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠製備出與真實器官的彈性及觸感相仿的仿真器官模型的生物仿真材料。
於是，本發明生物仿真材料由聚乙烯醇、四硼酸鈉及水所組成。以該生物仿真材料的總量為100wt%計，該聚乙烯醇的用量範圍為7wt%至15wt%。以該聚乙烯醇的用量為100重量份計，該四硼酸鈉的用量範圍為0.1重量份至1重量份。
因此，本發明之另一目的，即在提供一種仿真器官模型的製備方法。
於是，本發明仿真器官模型的製備方法包含一注入步驟及一成型步驟。
該注入步驟是將如上所述的生物仿真材料注入一模擬器官模型的模具中。
該成型步驟是將已填有該生物仿真材料的該模具進行數次的交聯處理，以使該生物仿真材料固化成型而製得一仿真器官模型，每一次的交聯處理包括使該模具中的該生物仿真材料冷凍並解凍，該冷凍的溫度範圍-10℃至-30℃及時間範圍為10小時至24小時。
本發明的功效在於：本發明生物仿真材料透過將該聚乙烯醇的用量範圍控制為7wt%至15wt%，能使本發明仿真器官模型的製備方法製備出的該仿真器官模型具有與真實器官相仿的彈性及觸感，添加該四硼酸鈉能使該仿真器官模型被縫合時表現出如同真實器官被縫合時的復原狀態，從而能夠讓該仿真器官模型適合被應用在手術前的演練或手術練習。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
本發明將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
本發明生物仿真材料適用於製備一仿真器官模型，且能使該仿真器官模型具有與真實器官相仿的彈性及觸感，從而該仿真器官模型適合被用於手術練習或手術前的演練並能真實地模擬實際手術情況。本發明生物仿真材料由聚乙烯醇、四硼酸鈉及水所組成。以該生物仿真材料的總量為100wt%計，該聚乙烯醇的用量範圍為7wt%至15wt%，能使所製備出的該仿真器官模型具有與真實器官相仿的彈性及觸感。在某些實施例中，該聚乙烯醇的分子量範圍為84,000至89,000。以該聚乙烯醇的用量為100重量份計，該四硼酸鈉的用量範圍為0.1重量份至1重量份，能使該仿真器官模型被縫合時相仿於真實器官被縫合時的復原狀態。
本發明仿真器官模型的製備方法包含一注入步驟及一成型步驟。
該注入步驟中將如上所述的生物仿真材料注入一模擬器官的模具中。
該成型步驟中將已填有該生物仿真材料的該模具進行數次的交聯處理，以使該生物仿真材料固化成型而製得一仿真器官模型。每一次的交聯處理包括使該模具中的該生物仿真材料冷凍並解凍，該冷凍的溫度範圍-10℃至-30℃及時間範圍為10小時至24小時，該解凍的溫度範圍為室溫(約20℃至30℃)並相應調整實際操作的時間。在某些實施例中，該冷凍的溫度範圍為-18℃至-30℃。該交聯處理的實際進行次數可根據該聚乙烯醇的實際用量彈性調整，在某些實施例中，在該成型步驟中是將已填有該生物仿真材料的該模具進行2次至3次的該交聯處理。
在一示例性實施例中，所使用的該聚乙烯醇是購自於帝一化工，型號為BP-17，分子量為84,000至89,000；以該生物仿真材料的總量為100wt%計，該聚乙烯醇的用量為10wt%；以該聚乙烯醇的用量為100重量份計，該四硼酸鈉的用量為1重量份。在該注入步驟中使用的該模具是模擬人體Y型血管，以使所製得的該仿真器官模型為一仿真人體Y型血管模型。在該成型步驟中是將已填有該生物仿真材料的該模具進行2次至3次的該交聯處理，每一次的交聯處理是使該模具中的該生物仿真材料在-18℃冷凍24小時後在25℃解凍12小時。
以下配合圖1至4詳細說明該示例性實施例中所使用的該模具，以及所製得的該仿真人體Y型血管模型。參閱圖1，該模具1包括一殼體11、一蓋體12、一第一圓柱體13及一第二圓柱體14，該蓋體12可開闔地設置在該殼體11上，且該蓋體12與該殼體11相配合界定出一用來供該生物仿真材料注入的容穴15。該蓋體12具有至少一注入孔121，具體地，該蓋體12具有三個注入孔121。該容穴15具有一第一部位151，及一與該第一部位151連接並朝遠離該第一部位151的方向呈斜直線延伸的第二部位152。配合參閱圖2及圖3，該第一部位151用來供該第一圓柱體13擺放，該第二部位152用來供該第二圓柱體14擺放。配合參閱圖4，該第一圓柱體13的直徑小於該第二圓柱體14的直徑，以使所製得的該仿真人體Y型血管模型2相應具有一動脈段21，及一與該動脈段21連接並朝遠離該動脈段21的方向斜直線延伸的靜脈段22，且該動脈段21的內徑小於該靜脈段22的內徑。具體地，該動脈段21的外徑為1.5cm及內徑為0.6cm，該靜脈段22的外徑為1.5cm及內徑為1 cm至1.1cm。由於真實血管的動脈的彈性與靜脈的彈性不同，因此該仿真人體Y型血管模型2透過該動脈段21的內徑與該靜脈段22的內徑不同，讓該動脈段21的彈性與該靜脈段22的彈性不同，從而更真實地模擬人體Y型血管。
進行該注入步驟時，先將該殼體11置於最下方，再將該第一圓柱體13及該第二圓柱體14置於該殼體11上，接著將該蓋體12蓋於該第一圓柱體13及該第二圓柱體14上方，然後，將該生物仿真材料從該等注入孔121注入至該容穴15中。
待該生物仿真材料固化成型而要脫模時，只需將該殼體11及該蓋體12分開，並將該第一圓柱體13從該動脈段21抽出及該第二圓柱體14從該靜脈段22抽出，即可取得如圖4所示的該仿真人體Y型血管模型2。
要說明的是，該仿真人體Y型血管模型僅是本發明的一具體例示，本發明生物仿真材料及本發明仿真器官模型的製備方法所能製作出的仿真器官模型的種類不受限於此，該生物仿真材料及該仿真器官的製備方法能製得如腸道、肝臟、血管、皮膚、腹膜、胰腺、脾臟或腎臟等仿真器官模型。
綜上所述，本發明生物仿真材料透過將該聚乙烯醇的用量範圍控制為7wt%至15wt%，能使本發明仿真器官模型的製備方法所製備出的該仿真器官模型具有與真實器官相仿的彈性及觸感，該四硼酸鈉能使該仿真器官模型被縫合時表現出如同真實器官被縫合時的復原效果，從而能夠讓該仿真器官模型適合被應用在手術前的演練或手術練習。此外，該生物仿真材料及該仿真器官模型的製備方法能夠製得如腸道、肝臟、血管、皮膚、腹膜、胰腺、脾臟或腎臟等與真實器官相仿的仿真器官模型，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:模具
11:殼體
12:蓋體
121:注入孔
13:第一圓柱體
14:第二圓柱體
15:容穴
151:第一部位
152:第二部位
2:仿真人體Y型血管模型
21:動脈段
22:靜脈段
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一立體分解圖，說明本發明仿真器官模型的製備方法的一實施例中使用的一模具；
圖2是一立體圖，說明該模具；
圖3是一立體圖，說明一第一圓柱體及一第二圓柱體從使用該模具製備出的一仿真人體Y型血管模型中抽離；及
圖4是一立體圖，說明該仿真人體Y型血管模型。
2:仿真人體Y型血管模型
21:動脈段
22:靜脈段
Claims (10)
- 一種生物仿真材料，由聚乙烯醇、四硼酸鈉及水所組成；以該生物仿真材料的總量為100wt%計，該聚乙烯醇的用量範圍為7wt%至15wt%；以該聚乙烯醇的用量為100重量份計，該四硼酸鈉的用量範圍為0.1重量份至1重量份。
- 如請求項1所述的生物仿真材料，其中，該聚乙烯醇的分子量範圍為84,000至89,000。
- 一種仿真器官模型的製備方法，包含： 一注入步驟，將如請求項1或2所述的生物仿真材料注入一模擬器官的模具中；及 一成型步驟，將已填有該生物仿真材料的該模具進行數次的交聯處理，以使該生物仿真材料固化成型而製得一仿真器官模型，每一次的交聯處理包括使該模具中的該生物仿真材料冷凍並解凍，該冷凍的溫度範圍-10℃至-30℃及時間範圍為10小時至24小時。
- 如請求項3所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該模具是模擬人體Y型血管以使所製得的該仿真器官模型為一仿真人體Y型血管模型，該模具為包括一殼體、一蓋體、一第一圓柱體及一第二圓柱體，該蓋體可開闔地設置在該殼體上，且該蓋體與該殼體相配合界定出一用來供該生物仿真材料注入的容穴，該容穴具有一第一部位，及一與該第一部位連接並朝遠離該第一部位的方向呈斜直線延伸的第二部位，該第一部位用來供該第一圓柱體擺放，該第二部位用來供該第二圓柱體擺放。
- 如請求項4所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該第一圓柱體的直徑小於該第二圓柱體的直徑，以使所製得的該仿真人體Y型血管模型相應具有一動脈段，及一與該動脈段連接並朝遠離該動脈段的方向斜直線延伸的靜脈段。
- 如請求項5所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該動脈段的外徑為1.5cm及內徑為0.6cm，該靜脈段的外徑為1.5cm及內徑為1 cm至1.1cm。
- 如請求項4所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該蓋體具有至少一注入孔。
- 如請求項3所述的仿真器官模型的製備方法，其中，在該成型步驟中是將已填有該生物仿真材料的該模具進行2次至3次的該交聯處理。
- 如請求項3所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該冷凍的溫度範圍為-18℃至-30℃。
- 如請求項3所述的仿真器官模型的製備方法，其中，該解凍的溫度範圍為20℃至30℃。
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