三维物体及其形成方法技术

提供三维物体形成方法，其包括：通过递送至少包含水和水凝胶前体的第一液体而形成膜的第一步骤；和使在第一步骤中形成的膜固化的第二步骤，其中将所述第一步骤和所述第二步骤重复多次。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复杂且精确的三维物体，以及可容易和有效地形成所述三维物体的三维物体形成方法。
技术介绍
作为用于形成层堆叠物(叠层，stackoflayers)的方法，已经提出这样的方法：用激光、特别是紫外线一层一层地顺序照射液态光固化性树脂的层，从而形成三维物体(参见例如PTL1)。然而，根据该方法，必须保持大库存(量，stock)的液态光固化性树脂，其使装置的大型化成为必要。另一个问题是，为了使液态光固化性树脂的品质稳定，温度控制等是必须的。另外，近年来，已经公开了这样的喷墨光学建模(造型，modeling)系统：其配置成用液态光固化性树脂在物体的必要部分处绘制图像，并将这样的图像堆叠起来，从而形成三维物体。对于这样的喷墨光学建模系统，提出了如下方法：与将要获得的物体同时地形成独立于该将要获得的物体的支撑物，从而防止三维物体在物体形成期间的变形或落下(参见例如PTL2和PTL3)。用于形成层堆叠物的喷墨型方法的实例包括已经由麻省理工学院开发的通过喷墨将粘合试剂(粘合剂)喷射到淀粉或石膏颗粒的层以使所述层凝固，并将这样的层堆叠起来的方法(归为“粉末层堆叠方法”)；以及直接喷射和堆叠起用于物体形成的树脂的方法(归为“熔融树脂沉积方法”)。根据使用粉末的粉末层堆叠方法，在完成物体形成之后，必须通过抽真空或者使用刷子除去未粘合的残余粉末。因此，所形成的脆的物体可在除去操作期间破裂，且难以操纵。另一方面，直接喷射和堆叠起用于物体形成的树脂的方法需要从形成后取出的物体的中间体除去支撑物的材料。这样的步骤的实例包括用刷子刮掉所述材料的步骤、和通过将其长时间浸在特殊溶液或水中而除去所述材料的步骤。当所述物体具有复杂形状时，这些步骤组合进行，其实际上耗费长时间和劳力，且要求专门用于所述除去的装置。另外，近来对具有三维精确结构的凝胶态软物体(例如医学器官模型和用于再生医学(医药)中的细胞搭架(scaffolding))存在日益增长的需求。然而，目前尚未提供可由三维数据再现(复制)复杂精确结构的三维物体形成方法。引文列表专利文献PTL1日本专利申请未审公开(JP-A)No.2009-519143PTL2日本专利(JP-B)No.4366538PTL3JP-BNo.4908679
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供可容易和有效地形成复杂精确的三维物体的三维物体形成方法。问题的解决方案作为针对以上描述的问题的解决方案，本专利技术的三维物体形成方法包括：通过递送(输送，deliver)至少包含水和水凝胶前体的第一液体而形成膜的第一步骤；和使在所述第一步骤中形成的所述膜固化的第二步骤，其中将所述第一步骤和所述第二步骤重复多次。专利技术的有益效果本专利技术可提供这样的三维物体形成方法：其可解决以上描述的常规问题，而且可容易和有效地形成复杂精确的三维物体。附图说明图1是显示本专利技术的三维物体形成方法的物体形成步骤的一个实例的示意图。图2是显示本专利技术的三维物体形成方法的物体形成步骤的另一实例的示意图。图3是显示根据三维物体形成方法形成的中间体和其分开(脱离，detach)后的状态的图。图4是显示肝脏的器官模型的一个实例的示意图。具体实施方式(三维物体形成液体组)本专利技术的三维物体形成液体组包括第一液体和第二液体，且根据需要进一步包括其它组分等。<第一液体>第一液体包含水和水凝胶前体，且根据需要进一步包含其它组分。第一液体也称为“软物体材料”。-水-所述水的实例包括纯水或超纯水，例如离子交换水、超滤水、反渗透水和蒸馏水。根据例如赋予保留水分性质、赋予抗菌性质、赋予导电性、调节硬度等意图可将有机溶剂或任何其它组分溶解或分散于所述水中。-水凝胶前体-水凝胶前体包含水分散性矿物和聚合性单体，且根据需要进一步包含其它组分。--水分散性矿物--水分散性矿物没有特别限制，且可根据意图选择任意矿物。其实例包括水溶胀性层状粘土矿物。水溶胀性层状粘土矿物是可以初晶(primarycrystal)水平均匀分散于水中的层状粘土矿物。其实例包括水溶胀性蒙皂石和水溶胀性云母。更具体的实例包括包含钠作为层间离子的水溶胀性锂蒙脱石、水溶胀性蒙脱石、水溶胀性皂石和水溶胀性合成云母。作为所述水溶胀性层状粘土矿物而列出的实例之一可单独使用，或者这些的两种或更多种可组合使用。另外，所述水溶胀性层状粘土矿物可为适当合成的产物或市售产品。市售产品的实例包括合成的锂蒙脱石(由RockwoodHoldings,Inc.制造的LAPONITEXLG)、SWN(由CoopChemicalLtd.制造)和氟化锂蒙脱石SWF(由CoopChemicalLtd.制造)。水分散性矿物的含量没有特别限制且可根据意图适当地选择。然而，相对于第一液体的总量，其优选为1质量％-40质量％。--聚合性单体--聚合性单体的实例包括丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺衍生物、N,N-二取代的丙烯酰胺衍生物、N-取代的甲基丙烯酰胺衍生物和N,N-二取代的甲基丙烯酰胺衍生物。这些之一可单独地使用，或者这些的两种或更多种可组合使用。所述聚合性单体的实例包括丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺。可通过使所述聚合性单体聚合而获得具有酰胺基、氨基、羟基、四甲基铵基、硅烷醇基、环氧基等的水溶性有机聚合物。所述具有酰胺基、氨基、羟基、四甲基铵基、硅烷醇基、环氧基等的水溶性有机聚合物是有利于维持水凝胶强度的构成组分。所述聚合性单体的含量没有特别限制且可根据意图适当地选择。然而，相对于第一液体的总量，其优选为0.5质量％-20质量％。--其它组分--其它组分没有特别限制，且可根据意图选择任意组分。其实例包括稳定剂、表面处理剂、光聚合引发剂、着色剂、粘度调节剂、增粘剂、抗氧化剂、抗老化剂、交联促进剂、紫外线吸收剂、增塑剂、防腐剂和分散剂。所述稳定剂用于将所述水溶胀性层状粘土矿物保持在稳定分散状态以维持溶胶状态。另外，在喷墨系统中，根据需要使用所述稳定剂以稳定作为液体的性质。所述稳定剂的实例包括高浓度的磷盐、乙二醇和非离子表面活性剂。所述表面处理剂的实例包括聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、有机硅树脂、苯并呋喃树脂、脂肪酸酯、甘油酯和蜡。所述第一液体的表面张力没有特别限制，且可根据意图适当地选择。然而，其优选为20mN/m-45mN/m，且更优选为25mN/m-34mN/m。当所述表面张力小于20mN/m时，所述第一液体在物体形成期间可不稳定地排出(可以弯曲方向排出或者可不能排出)。当所述表面张力大于45mN/m时，用于物体形成的排出喷嘴等可不能用所述液体完全填充。所述表面张力可用例如表面张力计(由KyowaInterfaceScienceCo.,Ltd.制造的AUTOMATICCONTACTANGLEGAUGEDM-701)测量。第一液体的粘度没有特别限制，并且可根据意图适当地选择，且可通过调节温度使用具有任意粘度的第一液体。然而，例如，所述粘度在25°下优选为3mPa·s-20mPa·s，且更优选为6mPa·s-12mPa·s。当所述粘度小于3mPa·s时，所述第一液体在物体形成期间可不稳定地排出(可以弯曲方向排出或者可不能排出)。当所述粘度大于20mPa·s时，所述第一液体可不能排出。所述粘度可用例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维物体形成方法，包括：通过递送包含水和水凝胶前体的第一液体而形成膜；和使在膜的形成中形成的所述膜固化，其中将所述形成和所述固化重复多次。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 JP 2014-010544;2014.01.23 JP 2014-010541.三维物体形成方法，包括：通过递送包含水和水凝胶前体的第一液体而形成膜；和使在膜的形成中形成的所述膜固化，其中将所述形成和所述固化重复多次。2.三维物体形成方法，包括：通过递送包含水和水凝胶前体的第一液体而形成膜；通过将包含固化性材料的第二液体递送至与所述第一液体被递送至的位置不同的位置而形成膜；和使在膜的各自形成中形成的所述膜固化，其中将通过递送第一液体而形成膜、通过递送第二液体而形成膜、和所述固化重复多次。3.根据权利要求1或2的三维物体形成方法，其中所述水凝胶前体包括水分散性矿物和聚合性单体。4.根据权利要求3的三维物体形成方法，其中所述水分散性矿物为水溶胀性层状粘土矿物。5.根据权利要求2-4的任一项的三维物体形成方法，进一步包括：使由从所述水凝胶前体制造的水凝胶制成的部分和由从所述固化性材料制造的聚合物制成的部分彼此分开。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：法兼义浩，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP