PVAとは

ポリビニルアルコール(PVA)は,水と結びつきやすい水酸基(-OH)と, 水と結びつきにくい酢酸基(-OCOCH3)を持つ合成樹脂です. 一般的には,世界に先駆けて日本で開発された合成繊維であるビニロンの原料として, また液体のりやスライムの原料として知られています.

ヒトの体…ゲル

ゲルとは,身の回りにあるプラスチックなどの高分子材料とは異なり, それぞれの高分子が架橋されることで三次元的な網目構造を形成し, その内部に溶媒を取り込んでいる高分子材料を指します. 特に,その溶媒が水のみのゲルをハイドロゲルと呼びます.

身の回りにあるゲルといえば,こんにゃくやゼリー,寒天などがあります. また,ヒトの身体はおよそ70%が水分といわれており, 細かく見ればゲルの集合体と考えることができます.ヒトの身体を構造物としてみれば, 部位によって力学特性が大きく異なるユニークな構造をしています. その力学特性は最適化されており,人工物では未だ再現できていない特性が数多くあります.

生体モデルの抱える問題点とは?

これまでの生体モデルは,形状は再現していても力学特性を再現しているとは言えません. しかし,手術のシミュレーションやトレーニングにおいて,術式だけではなく, 治療器具が患部に触れたときの感触など感覚的(経験的)な知識を養う必要性があります.

医療技術は日々進歩し,それに従って医師に求められる技術も高度化しています. もし,医療現場に満足できるモデルがあれば,それは最終的に患者さんの安全を確保する 重要なツールになると考えています.

PVA-Hの優れた特徴

PVA-ハイドロゲル(PVA-H)は,PVAの重合度やけん化度,濃度によって, さらには重合度やけん化度の異なるPVAを組み合わせることによって, その力学特性を容易に,大きく変化させることができます.また,水分を多く含み, 表面に水分がしみ出している状態にあるため,表面摩擦が非常に小さく, これまでの生体モデルでは難しかった表面の低摩擦性を実現しています. さらに,生体適合性に優れた安全な材料です.

当研究室では…

上記の特徴を踏まえてPVA-Hを使用し,力学特性を再現した血管モデルや口腔モデルの作製・研究開発を行い, 高精度な手術シミュレーション・トレーニング環境を提案しています.

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