JP2017149086A - 医用画像撮影装置による計測が可能な3次元造形物、並びに、その製造方法及びその製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の3次元造形物の製造方法における他の態様は、前記ウレタン樹脂を含浸させる工程が終了した後、前記3次元造形物を水性媒体に浸漬する工程を更に有する。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記水性媒体には、防腐・防カビ剤が溶解されている。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記ウレタン樹脂を含浸させる工程が終了した後であって前記水性媒体に浸漬する工程の前に、前記3次元造形物の中空領域に当該3次元造形物よりも柔らかい軟質樹脂を形成する工程を更に有する。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂は、前記生体部位に存在する腫瘍若しくは脂肪組織、または、前記生体部位を構成する生体組織を模した物である。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂は、前記3次元造形物の一部である部分造形物を包蔵して形成される。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂として、柔らかさの異なる複数の軟質樹脂を形成する。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂は、ウレタン樹脂を主材料として形成されている。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための造影材料を含み形成されている。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、超音波撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための超音波散乱材料を含み形成されている。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記3次元造形物を形成する工程は、前記粉体積層法による各層ごとに前記造形材料に対して接着剤の機能を有する造形液を吐出して固化することで前記3次元造形物を形成するものであり、前記造形液には、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記3次元造形物の形態を映出させるための造影材料が含まれている。
また、本発明の3次元造形物の製造方法におけるその他の態様は、前記ウレタン樹脂粉末は、前記造形材料の総重量に対する重量比率が5%〜60%である。
また、本発明は、上述した3次元造形物の製造方法を実行する3次元造形物の製造装置、及び、上述した3次元造形物の製造方法により製造された3次元造形物を含む。
まず、本発明の第1の実施形態に係る3次元造形物の製造装置の概略構成について説明する。
本実施形態における造形材料200は、上述したように、石膏粉末にウレタン樹脂粉末及び防腐・防カビ剤が混合されている。具体的に、本実施形態では、造形材料200に含まれる防腐・防カビ剤として、銀含有非晶質ガラス粉末を用いる。
造形材料200に含まれるウレタン樹脂粉末は、造形材料200の総重量に対する重量比率が5%〜60%の範囲であることが好適である。これは、造形材料200の総重量に対するウレタン樹脂粉末の重量比率が5%未満になると、石膏が支配的になって完成品である3次元造形物300が強度不足で脆くなるという不具合が生じ、また、造形材料200の総重量に対するウレタン樹脂粉末の重量比率が60%を超えると、完成品である3次元造形物300を保管(水性媒体中の保管)する際にその3次元造形物300の形状が保てず崩れてしまうという不具合が生じるためである。さらに、完成品である3次元造形物300の強度を高くするという観点からは、造形材料200の総重量に対するウレタン樹脂粉末の重量比率が20%〜40%の範囲であることが最適である。また、造形材料200に含まれる防腐・防カビ剤は、造形材料200の総重量に対する重量比率が0.1%〜5%の範囲であることが好適である。これは、造形材料200の総重量に対する防腐・防カビ剤の重量比率が0.1%未満になると、完成品である3次元造形物300の防腐・防カビ機能が不十分になるという不具合が生じるためである。また、造形材料200に含まれる石膏粉末は、造形材料200の総重量に対する重量比率が35%〜94.9%の範囲であることが好適である。
させるための造影材料が含まれている。具体的に、本実施形態においては、この造影材料として、MRI撮影装置による画像撮影においてT1値及びT2値を近似させるために、陽性造影材料に相当するガドリニウム(Gd)と陰性造影材料に相当する鉄(Fe)とを、造形液201に微量含ませるものとする。
全ての層のスライスデータにおける処理が完了すると、図2のステップS7に進む。
図2のステップS7に進むと、図1の第1の熱処理装置140は、情報処理・制御装置120の制御に従って、3次元造形物形成装置130で形成された生体部位を模した3次元造形物300−1を所定の温度で熱処理(第1の熱処理)を行う。本実施形態においては、第1の熱処理装置140は、3次元造形物300−1に対して、最初に、温度50℃程度で30分〜1時間の熱処理を行い、次いで、温度80℃程度で30分〜1時間の熱処理を行う。
次に、本発明の第2の実施形態に係る3次元造形物の製造装置の概略構成について説明する。
本実施形態における軟質樹脂500は、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物などを混合したウレタン樹脂を主材料として形成されている。具体的に、本実施形態における軟質樹脂500は、ポリオール化合物の主剤と、ポリイソシアネート化合物などの硬化剤等(例えば、ポリイソシアネート、ジイソノニールフタレート(DINP)及びヘキサメチレンジイソシアネートを含む硬化剤等)との2液混合のウレタン樹脂を主材料として含み形成されている。この際、上述した硬化剤等において、ポリイソシアネートは当該硬化剤等の総重量に対する重量比率が10%〜20%の範囲であることが好適であり、ジイソノニールフタレートは当該硬化剤等の総重量に対する重量比率が80%〜90%の範囲であることが好適であり、ヘキサメチレンジイソシアネートは当該硬化剤等の総重量に対する重量比率が0.15%以下であることが好適である。さらに、本実施形態においては、軟質樹脂500は、上述した主材料に加えて、超音波診断装置による画像撮影(超音波撮影)において3次元造形物300の中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための超音波散乱材料を含み形成されているものとする。この際、本実施形態においては、超音波散乱材料として、ウレタン樹脂粉末を用いるものとするが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば、カーボン粉末や石膏粉末を用いるようにしてもよい。さらに、本実施形態においては、軟質樹脂500は、上述した主材料に加えて、また上述した超音波散乱材料とともに、MRI撮影装置による画像撮影において3次元造形物300の中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための造影材料を含み形成されているものとする。また、この場合の造影材料としては、上述した造形液201に含ませる造影材料と同様に、陽性造影材料に相当するガドリニウム(Gd)と陰性造影材料に相当する鉄(Fe)とを微量含ませるものとする。なお、本実施形態においては、MRI撮影装置における造影材料を、上述した造形液201及び軟質樹脂500の両方に含有させるものとするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば、MRI撮影装置における造影材料を造形液201及び軟質樹脂500のうちのいずれか一方に含有させる形態も、本発明に適用可能である。また、本実施形態においては、上述したように、MRI撮影装置における造影材料を造形液201及び軟質樹脂500の両方に含有させるが、この場合、MRI撮影装置による画像撮影において3次元造形物300の形態と当該3次元造形物300の中空領域に形成された軟質樹脂との両方を差別化して映出させるべく、造形液201及び軟質樹脂500に含有させる造影材料の濃度を調整してMRI画像としての映り方を変える。さらに、本実施形態における軟質樹脂500に顔料を混ぜて、3次元造形物300に形成される軟質樹脂に各種の色を付けることができるようにしてもよい。
図11(a)及び図11(b)に示す例では、軟質樹脂srは、3次元造形物300−8の一部である部分造形物1102を包蔵して形成されている。
上述した本発明の実施形態においては、3次元造形物300で模造する生体部位として腎臓や肝臓、脳を用いた例について説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、生体部位として、膵臓や肺などの他の器官(臓器)や、上皮組織や筋肉組織などの動物組織を適用する形態も、本発明に含まれる。
Claims (33)
- 石膏粉末にウレタン樹脂粉末を混合させた造形材料を用いて、粉体積層法により生体部位を模した3次元造形物を形成する工程と、
前記3次元造形物に対してウレタン樹脂を含浸させる工程と
を有することを特徴とする3次元造形物の製造方法。 - 前記ウレタン樹脂を含浸させる工程が終了した後、前記3次元造形物を水性媒体に浸漬する工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記水性媒体には、防腐・防カビ剤が溶解されていることを特徴とする請求項2に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記ウレタン樹脂を含浸させる工程が終了した後であって前記水性媒体に浸漬する工程の前に、前記3次元造形物の中空領域に当該3次元造形物よりも柔らかい軟質樹脂を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項2または3に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂は、前記生体部位に存在する腫瘍若しくは脂肪組織、または、前記生体部位を構成する生体組織を模した物であることを特徴とする請求項4に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂は、前記3次元造形物の一部である部分造形物を包蔵して形成されることを特徴とする請求項4または5に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂として、柔らかさの異なる複数の軟質樹脂を形成することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂は、ウレタン樹脂を主材料として形成されていることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための造影材料を含み形成されていることを特徴とする請求項8に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、超音波撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための超音波散乱材料を含み形成されていることを特徴とする請求項8または9に記載の3次元造形物の製造方法。
- 前記3次元造形物を形成する工程は、前記粉体積層法による各層ごとに前記造形材料に対して接着剤の機能を有する造形液を吐出して固化することで前記3次元造形物を形成するものであり、
前記造形液には、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記3次元造形物の形態を映出させるための造影材料が含まれていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法。 - 前記ウレタン樹脂粉末は、前記造形材料の総重量に対する重量比率が5%〜60%であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造方法。
- 石膏粉末にウレタン樹脂粉末を混合させた造形材料を用いて、粉体積層法により生体部位を模した3次元造形物を形成する3次元造形物形成手段と、
前記3次元造形物に対してウレタン樹脂を含浸させるウレタン樹脂含浸手段と
を有することを特徴とする3次元造形物の製造装置。 - 前記ウレタン樹脂含浸手段による前記ウレタン樹脂の含浸が終了した後、前記3次元造形物を水性媒体に浸漬する水性媒体浸漬手段を更に有することを特徴とする請求項13に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記水性媒体には、防腐・防カビ剤が溶解されていることを特徴とする請求項14に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記ウレタン樹脂含浸手段による前記ウレタン樹脂の含浸が終了した後であって前記水性媒体浸漬手段による前記水性媒体に浸漬する前に、前記3次元造形物の中空領域に当該3次元造形物よりも柔らかい軟質樹脂を形成する軟質樹脂形成手段を更に有することを特徴とする請求項14または15に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂は、前記生体部位に存在する腫瘍若しくは脂肪組織、または、前記生体部位を構成する生体組織を模した物であることを特徴とする請求項16に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂は、前記3次元造形物の一部である部分造形物を包蔵して形成されていることを特徴とする請求項16または17に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂として、柔らかさの異なる複数の軟質樹脂が形成されていることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂は、ウレタン樹脂を主材料として形成されていることを特徴とする請求項16乃至19のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための造影材料を含み形成されていることを特徴とする請求項20に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、超音波撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための超音波散乱材料を含み形成されていることを特徴とする請求項20または21に記載の3次元造形物の製造装置。
- 前記3次元造形物形成手段は、前記粉体積層法による各層ごとに前記造形材料に対して接着剤の機能を有する造形液を吐出して固化することで前記3次元造形物を形成するものであり、
前記造形液には、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記3次元造形物の形態を映出させるための造影材料が含まれていることを特徴とする請求項13乃至22のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造装置。 - 前記ウレタン樹脂粉末は、前記造形材料の総重量に対する重量比率が5%〜60%であることを特徴とする請求項13乃至23のいずれか1項に記載の3次元造形物の製造装置。
- 粉体積層法により石膏とウレタン樹脂とを含み生体部位を模して形成されていることを特徴とする3次元造形物。
- 前記粉体積層法により石膏とウレタン樹脂とを含み生体部位を模して形成されてなる3次元造形物の中空領域に当該3次元造形物よりも柔らかい軟質樹脂が形成されていることを特徴とする請求項25に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂は、前記生体部位に存在する腫瘍若しくは脂肪組織、または、前記生体部位を構成する生体組織を模した物であることを特徴とする請求項26に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂は、前記粉体積層法により石膏とウレタン樹脂とを含み生体部位を模して形成されてなる3次元造形物の一部である部分造形物を包蔵して形成されることを特徴とする請求項26または27に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂として、柔らかさの異なる複数の軟質樹脂が形成されていることを特徴とする請求項26乃至28のいずれか1項に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂は、ウレタン樹脂を主材料として形成されていることを特徴とする請求項26乃至29のいずれか1項に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための造影材料を含み形成されていることを特徴とする請求項30に記載の3次元造形物。
- 前記軟質樹脂は、前記主材料に加えて、超音波撮影において前記中空領域に形成された当該軟質樹脂を映出させるための超音波散乱材料を含み形成されていることを特徴とする請求項30または31に記載の3次元造形物。
- 前記粉体積層法により石膏とウレタン樹脂とを含み生体部位を模して形成されてなる3次元造形物は、核磁気共鳴画像法を用いた撮影において当該3次元造形物の形態を映出させるための造影材料を含み形成されていることを特徴とする請求項25乃至32のいずれか1項に記載の3次元造形物。
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