本發(fā)明涉及復(fù)雜且精確的三維物體，以及可容易和有效地形成所述三維物體的三維物體形成方法。

背景技術(shù)：

作為用于形成層堆疊物(疊層，stack of layers)的方法，已經(jīng)提出這樣的方法：用激光、特別是紫外線一層一層地順序照射液態(tài)光固化性樹脂的層，從而形成三維物體(參見例如PTL 1)。然而，根據(jù)該方法，必須保持大庫存(量，stock)的液態(tài)光固化性樹脂，其使裝置的大型化成為必要。另一個(gè)問題是，為了使液態(tài)光固化性樹脂的品質(zhì)穩(wěn)定，溫度控制等是必須的。

另外，近年來，已經(jīng)公開了這樣的噴墨光學(xué)建模(造型，modeling)系統(tǒng)：其配置成用液態(tài)光固化性樹脂在物體的必要部分處繪制圖像，并將這樣的圖像堆疊起來，從而形成三維物體。對(duì)于這樣的噴墨光學(xué)建模系統(tǒng)，提出了如下方法：與將要獲得的物體同時(shí)地形成獨(dú)立于該將要獲得的物體的支撐物，從而防止三維物體在物體形成期間的變形或落下(參見例如PTL 2和PTL 3)。

用于形成層堆疊物的噴墨型方法的實(shí)例包括已經(jīng)由麻省理工學(xué)院開發(fā)的通過噴墨將粘合試劑(粘合劑)噴射到淀粉或石膏顆粒的層以使所述層凝固，并將這樣的層堆疊起來的方法(歸為“粉末層堆疊方法”)；以及直接噴射和堆疊起用于物體形成的樹脂的方法(歸為“熔融樹脂沉積方法”)。

根據(jù)使用粉末的粉末層堆疊方法，在完成物體形成之后，必須通過抽真空或者使用刷子除去未粘合的殘余粉末。因此，所形成的脆的物體可在除去操作期間破裂，且難以操縱。

另一方面，直接噴射和堆疊起用于物體形成的樹脂的方法需要從形成后取出的物體的中間體除去支撐物的材料。這樣的步驟的實(shí)例包括用刷子刮掉所述材料的步驟、和通過將其長(zhǎng)時(shí)間浸在特殊溶液或水中而除去所述材料的步驟。當(dāng)所述物體具有復(fù)雜形狀時(shí)，這些步驟組合進(jìn)行，其實(shí)際上耗費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間和勞力，且要求專門用于所述除去的裝置。

另外，近來對(duì)具有三維精確結(jié)構(gòu)的凝膠態(tài)軟物體(例如醫(yī)學(xué)器官模型和用于再生醫(yī)學(xué)(醫(yī)藥)中的細(xì)胞搭架(scaffolding))存在日益增長(zhǎng)的需求。然而，目前尚未提供可由三維數(shù)據(jù)再現(xiàn)(復(fù)制)復(fù)雜精確結(jié)構(gòu)的三維物體形成方法。引文列表

專利文獻(xiàn)

PTL 1 日本專利申請(qǐng)未審公開(JP-A)No.2009-519143

PTL 2 日本專利(JP-B)No.4366538

PTL 3 JP-B No.4908679

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供可容易和有效地形成復(fù)雜精確的三維物體的三維物體形成方法。

問題的解決方案

作為針對(duì)以上描述的問題的解決方案，本發(fā)明的三維物體形成方法包括：

通過遞送(輸送，deliver)至少包含水和水凝膠前體的第一液體而形成膜的第一步驟；和

使在所述第一步驟中形成的所述膜固化的第二步驟，

其中將所述第一步驟和所述第二步驟重復(fù)多次。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明可提供這樣的三維物體形成方法：其可解決以上描述的常規(guī)問題，而且可容易和有效地形成復(fù)雜精確的三維物體。

附圖說明

圖1是顯示本發(fā)明的三維物體形成方法的物體形成步驟的一個(gè)實(shí)例的示意圖。

圖2是顯示本發(fā)明的三維物體形成方法的物體形成步驟的另一實(shí)例的示意圖。

圖3是顯示根據(jù)三維物體形成方法形成的中間體和其分開(脫離，detach)后的狀態(tài)的圖。

圖4是顯示肝臟的器官模型的一個(gè)實(shí)例的示意圖。

具體實(shí)施方式

(三維物體形成液體組)

本發(fā)明的三維物體形成液體組包括第一液體和第二液體，且根據(jù)需要進(jìn)一步包括其它組分等。

<第一液體>

第一液體包含水和水凝膠前體，且根據(jù)需要進(jìn)一步包含其它組分。第一液體也稱為“軟物體材料”。

-水-

所述水的實(shí)例包括純水或超純水，例如離子交換水、超濾水、反滲透水和蒸餾水。

根據(jù)例如賦予保留水分性質(zhì)、賦予抗菌性質(zhì)、賦予導(dǎo)電性、調(diào)節(jié)硬度等意圖可將有機(jī)溶劑或任何其它組分溶解或分散于所述水中。

-水凝膠前體-

水凝膠前體包含水分散性礦物和聚合性單體，且根據(jù)需要進(jìn)一步包含其它組分。

--水分散性礦物--

水分散性礦物沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意礦物。其實(shí)例包括水溶脹性層狀粘土礦物。

水溶脹性層狀粘土礦物是可以初晶(primary crystal)水平均勻分散于水中的層狀粘土礦物。其實(shí)例包括水溶脹性蒙皂石和水溶脹性云母。更具體的實(shí)例包括包含鈉作為層間離子的水溶脹性鋰蒙脫石、水溶脹性蒙脫石、水溶脹性皂石和水溶脹性合成云母。

作為所述水溶脹性層狀粘土礦物而列出的實(shí)例之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。另外，所述水溶脹性層狀粘土礦物可為適當(dāng)合成的產(chǎn)物或市售產(chǎn)品。

市售產(chǎn)品的實(shí)例包括合成的鋰蒙脫石(由Rockwood Holdings,Inc.制造的LAPONITE XLG)、SWN(由Coop Chemical Ltd.制造)和氟化鋰蒙脫石SWF(由Coop Chemical Ltd.制造)。

水分散性礦物的含量沒有特別限制且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，相對(duì)于第一液體的總量，其優(yōu)選為1質(zhì)量％-40質(zhì)量％。

--聚合性單體--

聚合性單體的實(shí)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。這些之一可單獨(dú)地使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

所述聚合性單體的實(shí)例包括丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺。

可通過使所述聚合性單體聚合而獲得具有酰胺基、氨基、羥基、四甲基銨基、硅烷醇基、環(huán)氧基等的水溶性有機(jī)聚合物。所述具有酰胺基、氨基、羥基、四甲基銨基、硅烷醇基、環(huán)氧基等的水溶性有機(jī)聚合物是有利于維持水凝膠強(qiáng)度的構(gòu)成組分。

所述聚合性單體的含量沒有特別限制且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，相對(duì)于第一液體的總量，其優(yōu)選為0.5質(zhì)量％-20質(zhì)量％。

--其它組分--

其它組分沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意組分。其實(shí)例包括穩(wěn)定劑、表面處理劑、光聚合引發(fā)劑、著色劑、粘度調(diào)節(jié)劑、增粘劑、抗氧化劑、抗老化劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、紫外線吸收劑、增塑劑、防腐劑和分散劑。

所述穩(wěn)定劑用于將所述水溶脹性層狀粘土礦物保持在穩(wěn)定分散狀態(tài)以維持溶膠狀態(tài)。另外，在噴墨系統(tǒng)中，根據(jù)需要使用所述穩(wěn)定劑以穩(wěn)定作為液體的性質(zhì)。

所述穩(wěn)定劑的實(shí)例包括高濃度的磷鹽、乙二醇和非離子表面活性劑。

所述表面處理劑的實(shí)例包括聚酯樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、有機(jī)硅樹脂、苯并呋喃樹脂、脂肪酸酯、甘油酯和蠟。

所述第一液體的表面張力沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，其優(yōu)選為20mN/m-45mN/m，且更優(yōu)選為25mN/m-34mN/m。

當(dāng)所述表面張力小于20mN/m時(shí)，所述第一液體在物體形成期間可不穩(wěn)定地排出(可以彎曲方向排出或者可不能排出)。當(dāng)所述表面張力大于45mN/m時(shí)，用于物體形成的排出噴嘴等可不能用所述液體完全填充。

所述表面張力可用例如表面張力計(jì)(由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造的AUTOMATIC CONTACT ANGLE GAUGE DM-701)測(cè)量。

第一液體的粘度沒有特別限制，并且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇，且可通過調(diào)節(jié)溫度使用具有任意粘度的第一液體。然而，例如，所述粘度在25°下優(yōu)選為3mPa·s-20mPa·s，且更優(yōu)選為6mPa·s-12mPa·s。

當(dāng)所述粘度小于3mPa·s時(shí)，所述第一液體在物體形成期間可不穩(wěn)定地排出(可以彎曲方向排出或者可不能排出)。當(dāng)所述粘度大于20mPa·s時(shí)，所述第一液體可不能排出。

所述粘度可用例如回轉(zhuǎn)式粘度計(jì)(由Toki Sangyo Co.,Ltd.制造的VISCOMATE VM-150III)在25℃下測(cè)量。

<第二液體>

第二液體至少包含固化性材料，優(yōu)選地包含光聚合引發(fā)劑和著色劑，且根據(jù)需要進(jìn)一步包含其它組分。所述第二液體也稱為“硬物體材料”。

固化性材料沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意固化性材料，只有它是當(dāng)用活性能量射線照射時(shí)、當(dāng)加熱時(shí)等固化的化合物。其實(shí)例包括活性能量射線固化性化合物、光聚合性預(yù)聚物、乳膠型光固化性樹脂、和熱固性化合物。在這些之中，在常溫下為液體的材料在防止噴嘴阻塞方面是優(yōu)選的。

所述活性能量射線固化性化合物為當(dāng)用活性能量射線照射時(shí)經(jīng)歷自由基聚合或陽離子聚合的化合物。

經(jīng)歷自由基聚合的化合物的實(shí)例包括具有乙烯性(ethyleny)不飽和基團(tuán)的化合物。

經(jīng)歷陽離子聚合的化合物的實(shí)例包括具有脂環(huán)族環(huán)氧基或氧雜環(huán)丁烷環(huán)的化合物。

所述活性能量射線固化性化合物為具有相對(duì)低粘度的且在其分子結(jié)構(gòu)中具有自由基聚合性不飽和雙鍵的單體。其實(shí)例包括單官能的(甲基)丙烯酸2-乙基己酯(EHA)、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯(HEA)、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯(HPA)、己內(nèi)酯-改性的(甲基)丙烯酸四氫糠基酯、(甲基)丙烯酸異冰片基酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸四氫糠基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異癸基酯、(甲基)丙烯酸異辛基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、己內(nèi)酯(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、二官能的二縮三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯(MANDA)、羥基特戊酸新戊二醇酯二(甲基)丙烯酸酯(HPNDA)、1,3-丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯(BGDA)、1,4-丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯(BUDA)、1,6-己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯(HDDA)、1,9-壬烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯(DEGDA)、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯(NPGDA)、二縮三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TPGDA)、己內(nèi)酯-改性的羥基特戊酸新戊二醇酯二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基改性的雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇200二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇400二(甲基)丙烯酸酯、多官能的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(DPHA)、三烯丙基異氰酸酯、ε-己內(nèi)酯改性的二季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、三(2-羥基乙基)異氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的甘油基三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇羥基五(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯和五(甲基)丙烯酸酯。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

所述活性能量射線固化性化合物的市售產(chǎn)品的實(shí)例包括：KAYARAD TC-110S，KAYARAD R-128H，KAYARAD R-526，KAYARAD NPGDA，KAYARAD PEG400DA，KAYARAD MANDA，KAYARAD R-167，KAYARAD HX-220，KAYARAD HX-620，KAYARAD R-551，KAYARAD R-712，KAYARAD R-604，KAYARAD R-684，KAYARAD GPO，KAYARAD TMPTA，KAYARAD THE-330，KAYARAD TPA-320，KAYARAD TPA-330，KAYARAD PET-30，KAYARADRP-1040，KAYARAD T-1420，KAYARAD DPHA，KAYARAD DPHA-2C，KAYARAD D-310，KAYARAD D-330，KAYARAD DPCA-20，KAYARAD DPCA-30，KAYARAD DPCA-60，KAYARAD DPCA-120，KAYARAD DN-0075，KAYARAD DN-2475，KAYAMER PM-2，KAYAMER PM-21，KS SERIES HDDA，TPGDA，TMPTA，SR SERIES 256、257、285、335、339A、395、440、495、504、111、212、213、230、259、268、272、344、349、601、602、610、9003、368、415、444、454、492、499、502、9020、9035、295、355、399E494、9041203、208、242、313、604、205、206、209、210、214、231E239、248、252、297、348、365C、480、9036和350(全部由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)；和BEAMSET 770(由Arakawa Chemical Industries,Ltd.制造)。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

所述光聚合性預(yù)聚物可為用于制造紫外線固化性樹脂的光聚合性預(yù)聚物。所述光聚合性預(yù)聚物的實(shí)例包括聚酯樹脂、丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、醇酸樹脂、醚樹脂和多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。

乳膠型光固化性樹脂的實(shí)例包括聚酯(甲基)丙烯酸酯、基于雙酚的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、基于雙酚A的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧丙烷改性的基于雙酚A的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、可溶于堿的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸類改性的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、磷酸改性的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、基于聚碳酸酯的氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、基于聚酯的氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、脂環(huán)族氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯和聚苯乙烯基(甲基)丙烯酸酯。

所述乳膠型光固化性樹脂的市售產(chǎn)品的實(shí)例包括：DIABEAM UK6105，DIABEAM UK6038，DIABEAM UK6055，DIABEAM UK6063，和DIABEAM UK4203(全部由Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)；OLESTER RA 1574(由Mitsui Chemicals,Inc.制造)；KAYARAD UX SERIES 2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101，KAYARAD R&EX SERIES 011、300、130、190、2320、205、131、146、280，KAYARAD MAX SERIES 1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510和3661(全部由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)；BEAMSET 700、710、720、750、502H、504H、505A-6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ-7、AQ-9、AQ-11和EM-90、EM-92(全部由Arakawa Chemical Industries,Ltd.制造)；和0304TB，0401TA,0403KA，0404EA，0404TB，0502TI0502TC，102A，103A，103B，104A，1312MA，1403EA，1422TM，1428TA，1438MG，1551MB，IBR-305，1FC-507，1SM-012，1AN-202，1ST-307，1AP-201，1PA-202，1XV-003，1KW-430，1KW-501，4501TA，4502MA，4503MX，4517MB，4512MA，4523TI，4537MA，4557MB，6501MA，6508MG，6513MG，6416MA，6421MA，6560MA，6614MA，717-1，856-5，QT701-45，6522MA，6479MA，6519MB，6535MA，724-65A，824-65，6540MA,6RI-350，6TH-419，6HB-601，6543MB，6AZ-162，6AZ-309，6AZ-215，6544MA，6AT-203B，6BF-203，6AT-113，6HY316，6RL-505，7408MA，7501TE，7511MA，7505TC，7529MA，MT408-13，MT408-15，MT408-42，7CJ-601，7PN-302，7541MB，7RZ-011，7613MA，8DL-100，8AZ-103，5YD-420，9504MNS，ACRIT WEM-202U，030U，321U，306U，162，WBR-183U，601U，401U，3DR-057，829和828(全部由Taisei Kako Co.,Ltd.制造)。

所述固化性材料的含量沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，相對(duì)于所述第二液體的總量，其優(yōu)選為0.001質(zhì)量％-1質(zhì)量％。

-光聚合引發(fā)劑-

所述光聚合引發(fā)劑可為當(dāng)用光(尤其是具有220nm-400nm波長(zhǎng)的紫外線)照射時(shí)產(chǎn)生自由基的任意物質(zhì)。

所述光聚合引發(fā)劑的實(shí)例包括苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、對(duì)二甲基氨基苯乙酮、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p’-二氯二苯甲酮、p,p-雙二乙基氨基二苯甲酮、米希勒酮(Michler ketone)、芐基、安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香異丙基醚、安息香正丙基醚、安息香異丁基醚、安息香正丁基醚、芐基甲基縮酮、噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-酮、1-(4-異丙基苯基)2-羥基-2-甲基丙-1-酮、甲基苯甲?；姿狨ァ?-羥基環(huán)己基苯基酮、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰和過氧化二叔丁基。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

所述第二液體可包含敏化劑(感光劑，sensitizer)以防當(dāng)用光(尤其是紫外線)照射時(shí)其固化速度由于光(尤其是紫外線)被包含于所述第二液體中的顏料所吸收或隱蔽而降低。

所述敏化劑的實(shí)例包括：環(huán)狀的基于胺的化合物，例如脂族胺、具有芳族基團(tuán)的胺和哌啶；基于尿素的化合物，例如鄰甲苯基硫脲；硫化合物，例如二乙基硫代磷酸鈉、和芳族亞磺酸的可溶性鹽；腈化合物，例如N,N’-二取代的對(duì)氨基苯甲腈；磷化合物，例如三正丁基膦和二乙基二硫代磷化鈉；和氮化合物，例如米希勒酮、N-亞硝基羥基胺衍生物、唑烷化合物、四氫-1,3-嗪化合物、甲醛、以及乙醛和二胺的縮合產(chǎn)物。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

-著色劑-

作為所述著色劑合適的是在第二液體中可溶的或可穩(wěn)定分散的且具有熱穩(wěn)定性的染料和顏料。在這些之中，溶劑染料是優(yōu)選的。另外，為了顏色調(diào)節(jié)等意圖，可在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)混合兩種或更多種種類的著色劑。

所述顏料可為各種類型的有機(jī)和無機(jī)顏料。其實(shí)例包括：偶氮顏料，例如偶氮色淀、不溶性偶氮顏料、稠合的偶氮顏料、和螯合偶氮顏料；和多環(huán)顏料，例如酞菁顏料、二萘嵌苯顏料、蒽醌顏料、喹吖啶酮顏料、二嗪顏料、硫靛藍(lán)顏料、異二氫吲哚酮顏料、和喹酞酮(quinophthalone)顏料。

-其它組分-

其它組分沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意組分。其實(shí)例包括水溶性樹脂、低沸點(diǎn)醇、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、增粘劑、抗氧化劑、抗老化劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、紫外線吸收劑、增塑劑、防腐劑和分散劑。

--水溶性樹脂--

所述水溶性樹脂的實(shí)例包括聚乙烯醇樹脂、聚丙烯酸樹脂、纖維素樹脂、淀粉、明膠、乙烯基樹脂、酰胺樹脂、酰亞胺樹脂、丙烯酸類樹脂和聚乙二醇。

--低沸點(diǎn)醇--

所述低沸點(diǎn)醇優(yōu)選為具有1-4個(gè)碳原子的脂族醇。

具有1-4個(gè)碳原子的脂族醇的實(shí)例包括甲基醇、乙基醇、正丙基醇、異丙基醇、正丁基醇、仲丁基醇、叔丁基醇、和異丁基醇。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。

所述低沸點(diǎn)醇的含量?jī)?yōu)選為1質(zhì)量％-30質(zhì)量％，且更優(yōu)選為10質(zhì)量％-20質(zhì)量％，相對(duì)于第二液體的總量。當(dāng)所述含量大于30質(zhì)量％時(shí)，所述第二液體的排出性可能成問題。當(dāng)所述含量小于1質(zhì)量％時(shí)，可得不到改善干燥速度的效果。

所述第二液體的表面張力沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，它優(yōu)選為20mN/m-45mN/m，且更優(yōu)選為25mN/n-34mN/m。

當(dāng)所述表面張力小于20mN/m時(shí)，所述第二液體在物體形成期間可不穩(wěn)定地排出(可以彎曲方向排出或者可不能排出)。當(dāng)所述表面張力大于45mN/m時(shí)，用于物體形成的排出噴嘴等可不能用所述液體完全填充。

所述表面張力可用例如表面張力計(jì)(由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造的AUTOMATIC CONTACT ANGLE GAUGE DM-701)測(cè)量。

所述第二液體的粘度沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇，且可通過調(diào)節(jié)溫度使用具有任意粘度的第二液體。然而，例如，所述粘度在25°下優(yōu)選為3mPa·s-20mPa·s，且更優(yōu)選為6mPa·s-12mPa·s。

當(dāng)所述粘度小于3mPa·s時(shí)，所述第二液體在物體形成期間可不穩(wěn)定地排出(可以彎曲方向排出或者可不能排出)。當(dāng)所述粘度大于20mPa·s時(shí)，所述第二液體可不能排出。

所述粘度可用例如回轉(zhuǎn)式粘度計(jì)(由Toki Sangyo Co.,Ltd.制造的VISCOMATE VM-150III)在25℃下測(cè)量。

本發(fā)明的三維物體形成液體組可有利地用于形成各種三維物體，且可尤其有利地用于以下將描述的本發(fā)明的三維物體形成方法和本發(fā)明的三維物體。

[第一實(shí)施方式的三維物體形成方法]

本發(fā)明第一實(shí)施方式的三維物體形成方法包括第一步驟和第二步驟，且根據(jù)需要進(jìn)一步包括其它步驟。

第一實(shí)施方式的三維物體形成方法將以上步驟重復(fù)多次。重復(fù)次數(shù)取決于所要形成的三維物體的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)等而不同，且不能一概而論。然而，當(dāng)各層的厚度在10μm-50μm的范圍內(nèi)時(shí)，可在不讓所述層剝離的情況下精確地形成所述物體。因此，必須重復(fù)地堆疊層直至所要形成的三維物體的高度。

第一實(shí)施方式的三維物體形成方法可有效地形成由從水凝膠前體制造的水凝膠制成的軟物體。

以下將詳細(xì)解釋第一實(shí)施方式的三維物體形成方法的步驟。

<第一步驟>

第一步驟是通過遞送包含水和水凝膠前體的第一液體而形成膜的步驟。

-第一液體-

第一液體可和所述三維物體形成液體組中的第一液體相同。

用于遞送第一液體的方法沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意方法，只要其可以適當(dāng)?shù)木_度將液滴施加至預(yù)期位置。所述方法的實(shí)例包括分散器方法、噴霧方法和噴墨方法。優(yōu)選使用公知的設(shè)備以實(shí)施這些方法。

在這些之中，所述分散器方法在液滴定量性上是優(yōu)異的，但具有小的涂覆覆蓋率。所述噴霧方法可容易地形成微小的排出產(chǎn)物、具有寬的涂覆覆蓋率和優(yōu)異的涂覆性能，但具有差的液滴定量性且可具有噴霧流飛濺。因此，所述噴墨方法對(duì)于本發(fā)明是尤其優(yōu)選的。所述噴墨方法是優(yōu)選的，因?yàn)樗谝旱味啃陨媳葒婌F方法好、具有比分散器方法寬的涂覆覆蓋率、且可精確和有效地形成復(fù)雜的三維形狀。

當(dāng)采用噴墨方法時(shí)，提供有能夠排出所述第一液體的噴嘴。所述噴嘴可優(yōu)選地為公知的噴墨印刷機(jī)的噴嘴。所述噴墨印刷機(jī)的優(yōu)選實(shí)例包括由Ricoh Industry Company,Ltd.制造的GEN 4。這種噴墨印刷機(jī)是優(yōu)選的在于它可以高速度進(jìn)行涂覆，因?yàn)樗墒勾罅康哪淮涡詮钠漕^部分滴下，且具有寬的涂覆覆蓋率。

<第二步驟>

第二步驟是使所述第一步驟中形成的膜固化的步驟。

固化的膜優(yōu)選為有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠，其包含在通過水溶性有機(jī)聚合物和水溶脹性層狀粘土礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水和可溶于水的組分。

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠具有改善的可伸長(zhǎng)性(tensibility)，可在不破裂的情況下一起(一體，altogether)剝離或分開，且可顯著簡(jiǎn)化物體形成之后的工藝。

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠的橡膠硬度優(yōu)選為6-60，且更優(yōu)選為8-20。

當(dāng)所述橡膠硬度小于6時(shí)，成形物(shape)可在物體形成中間坍塌。當(dāng)所述橡膠硬度大于60時(shí)，在物體形成之后所述成形物可在剝離或分開時(shí)破裂。

所述橡膠硬度可用例如硬度計(jì)(由Teclock Corporation制造的GS-718N)測(cè)量。

用于使所述膜固化的方法的實(shí)例包括紫外(UV)照射燈和電子束。優(yōu)選的是，用于使所述膜固化的方法提供有配置成除去臭氧的機(jī)構(gòu)。

所述紫外(UV)照射燈的類型包括高壓汞燈、超高壓汞燈和金屬鹵化物。

所述超高壓汞燈為點(diǎn)光源，而與光學(xué)系統(tǒng)組合以改善耗光效率的DeepUV型可發(fā)射短波長(zhǎng)范圍的光。

金屬鹵化物對(duì)于著色的產(chǎn)物是有效的，因?yàn)樗哂袑挼牟ㄩL(zhǎng)范圍。其實(shí)例包括金屬例如Pb、Sn和Fe的鹵化物，其可取決于光聚合引發(fā)劑的吸收光譜而選擇。用于固化的燈沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意燈。其實(shí)例包括市售產(chǎn)品，例如由Fusion Systems Co.,Ltd.制造的H燈、D燈或V燈。

<其它步驟>

其它步驟沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意步驟。其實(shí)例包括分開步驟、所形成物體拋光步驟、和所形成物體清潔步驟。

[第二實(shí)施方式的三維物體形成方法]

本發(fā)明的第二實(shí)施方式的三維物體形成方法包括第一步驟、第三步驟和第四步驟，優(yōu)選地包括第五步驟，且根據(jù)需要進(jìn)一步包括其它步驟。

第二實(shí)施方式的三維物體形成方法將以上步驟重復(fù)多次。重復(fù)次數(shù)取決于所要形成的三維物體的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)等而不同，且不能一概而論。然而，當(dāng)各層的厚度在10μm-50μm的范圍內(nèi)時(shí)，可在沒有讓所述層剝離的情況下精確地形成所述物體。因此，必須重復(fù)地堆疊層直至所要形成的三維物體的高度。

在通過第二實(shí)施方式的三維物體形成方法形成由從氫前體制造的水凝膠制成的軟物體中，所述方法使用至少包含水和水凝膠前體的第一液體作為用于形成所述軟物體的液體，且使用至少包含固化性單體的第二液體作為用于形成支撐物的液體。

相反地，當(dāng)所期望的物體為硬物體時(shí)，所述方法使用至少包含固化性單體的第二液體作為用于形成所述物體的液體，且使用至少包含水和水凝膠前體的第一液體作為用于形成支撐物的液體。

因此，第二實(shí)施方式的三維物體形成方法可只通過改變施加的液體而分別形成具有不同期望硬度的物體。在任何情況中，非常容易將所述支撐物和所形成的物體彼此分開，因?yàn)樗鼈冎g存在硬度差。

另外，首先進(jìn)行第一步驟和第三步驟中的哪個(gè)并不重要。然而，優(yōu)選首先進(jìn)行第三步驟，因?yàn)榭墒紫刃纬伤鲋挝铩?/p>

以下將詳細(xì)解釋第二實(shí)施方式的三維物體形成方法的各步驟。

<第一步驟>

該步驟和第一實(shí)施方式的三維物體形成方法的第一步驟相同。因此，將略過對(duì)該步驟的解釋。

<第三步驟>

第三步驟是通過將至少包含固化性材料的第二液體遞送至與所述第一液體被遞送至的位置不同的位置而形成膜的步驟。

-第二液體-

第二液體可與在三維物體形成液體組中的第二液體相同。

“與所述第一液體被遞送至的位置不同的位置”意味著所述第二液體被遞送至的位置和所述第一液體被遞送至的位置彼此不重合，這意味著所述第二液體被遞送至的位置和所述第一液體被遞送至的位置可彼此鄰接。

用于遞送第二液體的方法和以上描述的用于遞送第一液體的方法相同。因此，將略過對(duì)該方法的解釋。

<第四步驟>

第四步驟是使在第一步驟和第三步驟中形成的膜固化的步驟。

在第一步驟中形成的膜和在第三步驟中形成的膜可同時(shí)或分開固化。

優(yōu)選的是，固化的膜是有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠(其包含在通過水溶性有機(jī)聚合物和水溶脹性層狀粘土礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水和可溶于水的組分)，因?yàn)楫?dāng)物體形成之后除去所述支撐物時(shí)，可使所述支撐物僅通過讓其經(jīng)歷干燥收縮而自動(dòng)地分開。

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠具有改善的可伸長(zhǎng)性，可在沒有破裂的情況下一起剝離或分開，且可顯著簡(jiǎn)化所述物體形成之后的工藝。

用于使所述膜固化的方法和在以上描述的第二步驟中使用的固化方法相同。因此，將略過對(duì)該方法的解釋。

<第五步驟>

第五步驟是將由從水凝膠前體制造的水凝膠制成的部分和由從固化性材料制造的聚合物制成的部分彼此分開的步驟。

由水凝膠制成的部分的橡膠硬度優(yōu)選為6-60，且更優(yōu)選為8-20。

當(dāng)所述橡膠硬度小于6時(shí)，成形物可在物體形成中間坍塌。當(dāng)所述橡膠硬度大于60時(shí)，在物體形成之后所述成形物可在剝離或分開時(shí)破裂。

所述橡膠硬度可用例如硬度計(jì)(由Teclock Corporation制造的GS-718N)測(cè)量。

由水凝膠制成的部分和由聚合物制成的部分可通過干燥收縮彼此分開。

所述干燥收縮可根據(jù)各種方法例如使它們?cè)?0℃氣氛中留置的方法和減壓的方法發(fā)生。

<其它步驟>

其它步驟沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意步驟。其實(shí)例包括所形成物體清潔步驟和所形成物體拋光步驟。

如以上解釋的，在本發(fā)明的三維物體形成方法中，所述液體根據(jù)噴墨方法、分散器方法等通過微孔排出。因此，所述液體可以容許各層在其上順序地逐層形成圖像的方式施加，且固化之前的第一液體和第二液體在它們的界面處彼此明顯分離，處于未混合的不相容狀態(tài)。

根據(jù)常規(guī)的物體形成方法，第一液體和第二液體在它們的界面處相容化，且當(dāng)光固化時(shí)在它們之間具有不清楚的邊界。結(jié)果，所形成的物體將在其表面上具有微小波動(dòng)。然而，根據(jù)本發(fā)明的三維物體形成方法，第一液體和第二液體被保持在不相容的狀態(tài)且光固化后在它們之間具有清楚的邊界。另外，所形成的物體和支撐物具有硬度差，且因此具有改善的分開性質(zhì)。因此，所述物體將具有改善的表面平滑度，且略過或顯著減少在物體形成之后的拋光步驟變成可能。

<實(shí)施方式>

以下將對(duì)本發(fā)明的三維物體形成方法的具體實(shí)施方式進(jìn)行解釋。

軟的水凝膠物體是使用軟物體材料作為第一液體(物體組合物)和硬物體材料作為第二液體(支撐物組合物)而獲得的。

如上所述，為了獲得軟的三維物體，在物體部分沉積軟物體材料，且在支撐物部分沉積硬物體材料。為了獲得硬的三維物體，相反地，在物體部分沉積硬物體材料，且在支撐物部分沉積軟物體材料。

用于遞送所述液體的方法可為噴墨方法或分散器方法，只要它們可以適當(dāng)?shù)木_度將液滴施加至預(yù)期位置?；鞠嗤膶?shí)施方式對(duì)任一情形均是適用的。因此，以下解釋將主要集中在使用噴墨方法作為用于遞送液體的方法的情形。

首先，將用三維CAD設(shè)計(jì)的或者用掃描儀或數(shù)字轉(zhuǎn)換器獲取的三維形狀的表面數(shù)據(jù)或固體數(shù)據(jù)(solid data)轉(zhuǎn)換為STL格式數(shù)據(jù)并且輸入到層堆疊物體形成設(shè)備中。

基于所輸入的數(shù)據(jù)，確定所要形成的三維物體的將沿著其形成所述物體的維度。物體形成維度沒有特別限制，但是通常選擇三維物體的這樣的最短維度：沿著其所述三維物體可在Z-方向(高度方向)上為最低的。

當(dāng)確定了物體形成維度時(shí)，計(jì)算三維形狀在X-Y平面、X-Z平面和Y-Z平面上的投影面積。為了增強(qiáng)所獲得的塊形狀，將其除在X-Y平面上的頂表面之外的表面向外移動(dòng)適當(dāng)量。移動(dòng)的量沒有特別限制，且取決于形狀、尺寸、所使用的材料等而變化。然而，其為約1mm-10mm。結(jié)果，限定了將所要形成的形狀圍在其中的塊形狀(但是在頂表面處開放)。

將這種塊形狀在Z方向上以一層厚度的間隔切片。一層的厚度取決于所使用的材料而變化，且不能一概而論。然而，其優(yōu)選為10μm-50μm。當(dāng)只有一個(gè)物體形成時(shí)，將這種塊形狀布置在Z載物臺(tái)(stage)(其為其上放置物體且每次形成層時(shí)下降一層的厚度的工作臺(tái))的中央。當(dāng)要同時(shí)形成多個(gè)物體時(shí)，將各自的塊形狀布置在Z載物臺(tái)上，但是也可將它們堆疊在彼此之上。在所要使用的材料指定時(shí)，還可自動(dòng)地處理塊形狀和切片數(shù)據(jù)(等高線數(shù)據(jù))的產(chǎn)生以及在Z載物臺(tái)上的布置。

接下來的步驟是物體形成步驟。軟物體材料所要噴射的位置和硬物體材料所要噴射的位置根據(jù)基于切片數(shù)據(jù)中的最外等高線的內(nèi)/外判定(in/out determination)(即，判定軟物體材料和硬物體材料的哪一種將被噴射到等高線上的位置)而進(jìn)行控制。

噴射順序是首先用于形成支撐物層的硬物體材料、和接著用于形成所述物體的軟物體材料。

以這樣的噴射順序，首先形成的支撐物構(gòu)成儲(chǔ)池部(積存部，pooling portion)，例如槽或壩(dam)，并且將軟物體材料噴射到所述儲(chǔ)池部中。因此，即使當(dāng)使用在常溫下為液體的材料作為軟物體材料時(shí)，也不存在液體滴落的風(fēng)險(xiǎn)，其容許使用寬范圍的材料例如光固化性樹脂和熱固性樹脂。

為了節(jié)省物體形成所用的時(shí)間，合適的方法是在集成頭的向外路徑和返回路徑兩者中噴射和堆疊起軟物體材料和硬物體材料。

此外，通過緊鄰用于噴射軟物體材料的噴墨頭設(shè)置活性能量射線照射器，可省去平滑化過程所用的時(shí)間，其能夠?qū)崿F(xiàn)高速物體形成。

<物體形成設(shè)備>

物體形成設(shè)備39配置成：使用包括噴墨頭陣列的頭單元從物體噴射頭單元30噴射軟物體材料以及從支撐物噴射頭單元31和32噴射硬物體材料，且通過如下堆疊所述材料的層：用鄰近設(shè)置的紫外線照射器33和34使它們固化。

即，所述設(shè)備從噴墨頭(支撐物噴射頭單元31和32)噴射硬物體材料并使所述硬物體材料凝固以形成包括儲(chǔ)池部的第一支撐物層，將由活性能量射線固化性化合物構(gòu)成的液態(tài)軟物體材料從噴墨頭(物體噴射頭單元30)噴射到所述第一支撐物層的儲(chǔ)池部中，并用活性能量射線照射所述軟物體材料以形成第一物體層，將熔融的硬物體材料噴射在所述第一支撐物層的上面并使其凝固以堆疊起包括儲(chǔ)池部的第二支撐物層，以及將由活性能量射線固化性化合物構(gòu)成的液態(tài)軟物體材料噴射到所述第二支撐物層的儲(chǔ)池部中，并用活性能量射線照射所述軟物體材料以在第一物體層上面形成第二物體層，從而形成三維層堆疊的物體35。

當(dāng)多頭單元在箭頭A的方向上移動(dòng)時(shí)，基本上，使用支撐物噴射頭單元31、物體噴射頭單元30和紫外線照射器34在物體支撐基底37上面形成支撐物36和物體35?？奢o助使用支撐物噴射頭單元32和紫外線照射器33。

當(dāng)多頭單元在箭頭B的方向上移動(dòng)時(shí)，基本上，使用支撐物噴射頭單元32、物體噴射頭單元30和紫外線照射器33在物體支撐基底37上面形成支撐物36和物體35?？奢o助使用支撐物噴射頭單元31和紫外線照射器34。

為了使噴射頭單元30、31和32以及紫外線照射器33和34與物體35和支撐物36保持恒定間隔，在堆疊所述層的同時(shí)，按照所堆疊的層的數(shù)量下降載物臺(tái)38。

圖2是顯示物體形成步驟的另一實(shí)例的示意圖，按照該實(shí)例，各層的平滑度可比圖1中的好。基本構(gòu)造和圖1中的相同，但是區(qū)別在于紫外線照射器33和34分別設(shè)置在物體材料噴射頭30與支撐材料噴射頭31和32之間。

具有該構(gòu)造的物體形成設(shè)備39在當(dāng)沿箭頭A的方向移動(dòng)時(shí)和當(dāng)沿箭頭B的方向移動(dòng)時(shí)這兩種情況下均使用紫外線照射器33和34。由紫外線照射產(chǎn)生的熱使所述硬物體材料的堆疊層的表面平滑，其從而改善了所述物體的尺寸穩(wěn)定性。

所述物體形成設(shè)備39可包括液體回收/再循環(huán)機(jī)構(gòu)等。它還可包括用于除去粘著至噴嘴表面的墨組合物的刮板，和用于檢測(cè)任何不能排出的噴嘴的機(jī)構(gòu)。另外，還優(yōu)選的是，在物體形成期間控制所述設(shè)備內(nèi)部的溫度。

(三維物體)

本發(fā)明的三維物體由水凝膠制成，且根據(jù)需要進(jìn)一步包含其它組分，所述水凝膠包含在通過水溶性有機(jī)聚合物與水分散性礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水。

由所述水凝膠制成的部分的橡膠硬度優(yōu)選為6-60。

所述橡膠硬度可用例如硬度計(jì)(由Teclock Corporation制造的GS-718N)測(cè)量。

本發(fā)明的三維物體有利地作為用于外科模擬的醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練(medical procedures training)用的器官模型使用。

為了賦予所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型以與器官的機(jī)械強(qiáng)度和彈性相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和彈性，可使用包含水溶性有機(jī)聚合物和水分散性礦物的凝膠組合物液體形成所述模型。也可使用包含可聚合為水溶性有機(jī)聚合物的聚合性單體和水分散性礦物的凝膠組合物。在該情況下，所述凝膠組合物在組成上和所述第一液體相同。

所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型必須包含這樣的水凝膠：其包含在通過水溶性有機(jī)聚合物和水分散性礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水。在該情況下，通過改變所述水溶性有機(jī)聚合物和所述水分散性礦物的含量比率，可如實(shí)地再現(xiàn)器官信息例如適當(dāng)?shù)挠捕取⒄硰椥?、顏色等。即，通過包含有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠(其包含在通過所述水溶性有機(jī)聚合物和所述水分散性礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水)，所述器官模型可保留機(jī)械強(qiáng)度且具有和器官的彈性相當(dāng)?shù)膹椥浴Ａ硗?，通過具有如上所述的構(gòu)造，所述有機(jī)-無機(jī)復(fù)合水凝膠可具有改善的可伸長(zhǎng)性。另外，所述器官模型可給出和器官的觸感相當(dāng)?shù)挠|感，且當(dāng)用手術(shù)刀刀片(scalpel blade)等對(duì)其切割時(shí)可感覺到和器官非常類似。

[凝膠組合物液體]

所述凝膠組合物液體包含水溶性有機(jī)聚合物或可聚合為水溶性有機(jī)聚合物的聚合性單體、和水分散性礦物，優(yōu)選地包含水，且根據(jù)需要進(jìn)一步包含其它組分。所述礦物優(yōu)選地為水溶脹性層狀粘土礦物。

當(dāng)擔(dān)心包含水的醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型可干燥而使其機(jī)械性質(zhì)發(fā)生改變或者可由于霉菌的繁殖而變得不衛(wèi)生時(shí)，在適當(dāng)?shù)那闆r下，優(yōu)選的是，賦予所述器官模型以抗干燥性質(zhì)。

用于賦予抗干燥性質(zhì)的第一種方法是在所形成的器官模型的外周上面施加保留水分的涂層。用于形成所述保留水分的涂層的方法沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意方法。實(shí)例包括：將器官模型在40℃下用高保濕多糖(由Matsumoto Trading Co.,Ltd.制造的TREMOIST-TP)的0.01質(zhì)量％水溶液浸漬30分鐘和然后使其干燥從而形成薄的涂覆膜的方法，在有機(jī)器官的表面上面施加非揮發(fā)性組分例如油的方法，以及將器官模型浸在如下描述的具有高沸點(diǎn)的水溶性有機(jī)介質(zhì)中的方法。

用于賦予所述抗干燥性質(zhì)的第二種方法是在所述凝膠組合物液體中添加具有高沸點(diǎn)的水溶性有機(jī)介質(zhì)。

具有高沸點(diǎn)的水溶性有機(jī)介質(zhì)的實(shí)例包括：具有1-4個(gè)碳原子的烷基醇，例如甲基醇、乙基醇、正丙基醇、異丙基醇、正丁基醇、仲丁基醇、和叔丁基醇；酰胺，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；酮或酮醇，例如丙酮、甲乙酮和雙丙酮醇；醚，例如四氫呋喃和二烷；多元醇，例如乙二醇、丙二醇、1,2-丙烷二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、二甘醇、三甘醇、1,2,6-己烷三醇、硫代甘醇、己二醇和甘油；聚亞烷基二醇，例如聚乙二醇和聚丙二醇；多元醇的低級(jí)醇醚，例如乙二醇單甲基(或乙基)醚、二甘醇甲基(或乙基)醚和三甘醇單甲基(或乙基)醚；烷醇胺，例如單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺；N-甲基-2-吡咯烷酮；2-吡咯烷酮；和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。這些之一可單獨(dú)使用，或者這些的兩種或更多種可組合使用。在這些之中，就水分保留性質(zhì)而言，多元醇是優(yōu)選的，且甘油是更優(yōu)選的。

所述具有高沸點(diǎn)的水溶性有機(jī)介質(zhì)在所述凝膠組合物液體中的含量沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，其優(yōu)選為5質(zhì)量％-60質(zhì)量％。

<其它組分>

所述凝膠組合物液體可在如下濃度范圍內(nèi)包含其它組分，例如防腐劑、著色劑、芳香化學(xué)品和抗氧化劑，在該濃度范圍內(nèi)它們不妨礙本發(fā)明的目的。

所述防腐劑的實(shí)例包括脫氫乙酸鹽、山梨酸鹽、苯甲酸鹽、五氯酚鈉、2-吡啶硫醇-1-氧化鈉、2,4-二甲基-6-乙酰氧基間二烷和1,2-苯并噻唑啉-3-酮。

通過使用著色劑，可以和人體器官的顏色類似的顏色對(duì)器官模型著色。

優(yōu)選的是，所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型在內(nèi)部預(yù)期位置處具有擁有和器官模型的不同的顏色或者不同的硬度的內(nèi)含物(inclusion)(內(nèi)部結(jié)構(gòu))。這可用作這樣的模型：在醫(yī)學(xué)手術(shù)之前基于其確認(rèn)插入手術(shù)刀刀片的位置。

所述內(nèi)含物的實(shí)例包括血管、管(tract)、病變區(qū)(lesional area)等的模仿物，腔和皺襞(褶，plica)。

可通過例如改變所述凝膠組合物液體中所述水溶脹性層狀粘土礦物的含量來調(diào)節(jié)硬度。

可通過例如在所述凝膠組合物液體中添加著色劑來調(diào)節(jié)顏色。

所述著色劑沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意著色劑。實(shí)例包括染料和顏料。

作為染料和顏料，可使用針對(duì)在本發(fā)明的三維物體形成液體組中包括的第二液體而列出的那些。

所述著色劑的添加量沒有特別限制，且可根據(jù)意圖適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，相對(duì)于凝膠組合物液體的總量，其優(yōu)選為0.1質(zhì)量％-5質(zhì)量％。

<醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型的形成方法>

所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型的形成方法沒有特別限制，且可根據(jù)意圖選擇任意方法。然而，通常必須再現(xiàn)如器官模型的復(fù)雜形狀且另外將器官模型與多個(gè)特性不同的部分交錯(cuò)(interlace)在一起。因此，以下描述的形成方法是優(yōu)選的。

例如，優(yōu)選的方法是，用適當(dāng)?shù)闹谱鞣椒ㄐ纬赡Ｗ印⒛z組合物液體注入所述模子中、和使所述凝膠組合物液體固化。另外，內(nèi)含物例如血管可獨(dú)立地形成并被放置于所述模子的預(yù)定位置處。

優(yōu)選的是，通過經(jīng)由切削加工或光學(xué)建?；蚴褂?D打印機(jī)(印刷機(jī))等對(duì)金屬或樹脂進(jìn)行加工而形成所述模子和內(nèi)含物例如血管。

也可采用使用稱為3D打印機(jī)的建模設(shè)備堆疊水凝膠前體液體和如果需要的支撐物液體的層的方法。

更特別地，就精確地形成形狀而言，通過使用采用噴墨方法的材料噴射建模設(shè)備將凝膠組合物液體排出而形成器官模型的方法是優(yōu)選的，且使用如上描述的第一液體和第二液體的形成方法是尤其優(yōu)選的。

醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型沒有特別限制，且可再現(xiàn)人體中的任何內(nèi)部器官。其實(shí)例包括腦、心臟、食道、胃、膀胱、小腸、大腸、肝臟、腎臟、胰臟、脾臟和子宮。

另外，所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型可如實(shí)地再現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)例如血管和病變區(qū)，可在觸碰或切割時(shí)給出和期望器官的感覺非常類似的感覺，且可用手術(shù)刀刀片切開(incise)。因此，所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型適合作為針對(duì)大學(xué)的醫(yī)科、醫(yī)院等中的醫(yī)生、實(shí)習(xí)醫(yī)生、醫(yī)科學(xué)生等的醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型，作為用于在運(yùn)輸所制造的手術(shù)刀刀片之前測(cè)試其刀刃(bite)的手術(shù)刀刀片刀刃測(cè)試用的器官模型，和作為用于在醫(yī)學(xué)手術(shù)之前確認(rèn)手術(shù)刀刀片的刀刃的器官模型。

現(xiàn)在將在下面給出使用圖4中所示的肝臟模型作為所述醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型的解釋。

肝臟是位于肋骨下方的上腹部區(qū)域的右手側(cè)處的人體中的最大器官，且在成人中重1.2kg-1.5kg。它扮演重要的角色，包括將從食物中攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可被身體消耗的形式、或者儲(chǔ)存和供給營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“新陳代謝”，消除毒素作用的“解毒”，和幫助脂肪分解和吸收的膽汁的分泌等。

如圖4中所示，肝臟10通過連接膽囊11和下腔靜脈12的主劃分平面(坎特利線(Cantlie line)，未示出)被分為左葉13和右葉14。

肝臟切除術(shù)是切除肝臟的一部分的手術(shù)。肝臟切除術(shù)適應(yīng)于大部分肝癌(原發(fā)性肝癌)，且適應(yīng)于轉(zhuǎn)移性肝癌、良性肝腫瘤和肝外傷。

取決于切除方式，肝臟切除術(shù)被分為部分切除術(shù)、亞區(qū)域切除術(shù)(subsegmentectomy)、區(qū)域切除術(shù)(segmentectomy)、葉切除術(shù)、擴(kuò)大的葉切除術(shù)、三區(qū)域切除術(shù)(三葉切除術(shù)，trisegmentectomy)等。沒有對(duì)肝臟標(biāo)記這樣的區(qū)域或部分。在手術(shù)中，將通過其向這樣的區(qū)域供以營(yíng)養(yǎng)的門靜脈和肝動(dòng)脈結(jié)扎或者向血管中注入染料，以基于顏色的變化定位它們的邊界。然后，使用各種裝置例如電動(dòng)手術(shù)刀、諧波手術(shù)刀(超聲波外科儀器)、CUSA(超聲波外科抽吸器)和微波消融治療機(jī)(微波凝固治療機(jī)，microtase)(超聲波外科裝置)對(duì)肝臟進(jìn)行切除。

對(duì)于這種情況的外科模擬，可有利地使用本發(fā)明的醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型，其可如實(shí)地再現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)例如血管和病變區(qū)，當(dāng)觸碰或切割時(shí)可給出和期望器官的感覺非常類似的感覺，且可用手術(shù)刀刀片切開。

實(shí)施例

現(xiàn)在將在下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行解釋。本發(fā)明無論如何不限制于這些實(shí)施例。

下面解釋的是層堆疊物體形成的具體實(shí)施例，其中作為第一液體的軟物體材料和作為第二液體的硬物體材料的層順序地一層一層地堆疊起來。

在以下的實(shí)施例中，使用軟物體材料作為第一液體(物體組合物)和使用硬物體材料作為第二液體(支撐物組合物)，形成由軟的水凝膠制成的物體。

(實(shí)施例1)

<硬物體材料的制造>

將總共300g的作為固化性材料的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(商品名：DIABEAM UK6038，由Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)(10質(zhì)量份)、作為固化性材料的新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯(商品名：KAYARAD MANDA，由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)(90質(zhì)量份)、光聚合引發(fā)劑(商品名：IRGACURE 184，由BASF Ltd.制造)(3質(zhì)量份)、和作為著色劑的藍(lán)色顏料(商品名：LIONOL BLUE 7400G，由Toyo Ink Co.,Ltd.制造)(2質(zhì)量份)使用勻化器(由Hitachi Koki Co.,Ltd.制造的HG30)以2,000rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行分散直至獲得均勻的混合物。然后，將所述混合物進(jìn)行過濾以除去雜質(zhì)等，且最后進(jìn)行真空脫氣10分鐘，從而獲得均勻的硬物體材料。

用以下描述的方式測(cè)量所獲得的硬物體材料的表面張力和粘度。所述表面張力為27.1mN/m，且在25℃下的粘度為10.1mPa·s。

[表面張力測(cè)量]

所獲得的硬物體材料的表面張力使用表面張力計(jì)(由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造的AUTOMATIC CONTACT ANGLE GAUGE DM-701)根據(jù)懸滴法進(jìn)行測(cè)量。

[粘度測(cè)量]

所獲得的硬物體材料的粘度使用回轉(zhuǎn)式粘度計(jì)(由Toki Sangyo Co.,Ltd.制造的VISCOMATE VM-150III)在25.0℃下進(jìn)行測(cè)量。

<軟物體材料的制造>

在下面，使用經(jīng)歷減壓脫氣10分鐘的離子交換水作為純水。

-引發(fā)劑液體的制備-

(A)作為引發(fā)劑液體1，將光聚合引發(fā)劑(由BASF Ltd.制造的IRGACURE 184)(2質(zhì)量份)溶解于甲醇(98質(zhì)量份)中并制備成溶液。

(B)作為引發(fā)劑液體2，將過氧化二硫酸鈉(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(2質(zhì)量份)溶解于純水(98質(zhì)量份)中并制備成水溶液。

-軟物體材料的制備-

首先，將作為水溶脹性層狀粘土礦物的具有組成[Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄]Na^-_0.66的合成鋰蒙脫石(由Rockwood Holdings,Inc.制造的LAPONITE XLG)(8質(zhì)量份)一點(diǎn)一點(diǎn)地添加到攪拌著的純水(195質(zhì)量份)中，并且攪拌和制備成分散液。

接著，向所獲得的分散液添加作為聚合性單體的穿過活性氧化鋁柱以除去聚合抑制劑的N,N-二甲基丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(20質(zhì)量份)。此外，添加作為表面活性劑的十二烷基硫酸鈉(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(0.2質(zhì)量份)并將其與所述分散液混合。

接著，將所述分散液在冰浴中冷卻的同時(shí)，向其添加以上描述的(A)引發(fā)劑液體1(0.5質(zhì)量份)，且向其添加以上描述的(B)引發(fā)劑液體2(5質(zhì)量份)。將它們攪拌和混合，并然后進(jìn)行減壓脫氣10分鐘。隨后，將所得的分散液過濾以除去雜質(zhì)等，從而獲得均勻的軟物體材料。

所獲得的軟物體材料的用和對(duì)于硬物體材料相同的方式測(cè)量的表面張力為34.4mN/m，和其用和對(duì)于硬物體材料相同的方式測(cè)量的25.0℃下的粘度為12.2mPa·s。

<層堆疊物形成和分開>

將所述硬物體材料和所述軟物體材料各自填充至兩個(gè)噴墨頭(由Ricoh Industry Co.制造的GEN4)中并噴射。

在使用紫外線照射器(由Ushio Inc.制造的SPOT CURE SP5-250DB)以350mJ/cm²的光量照射所述硬物體材料和所述軟物體材料的同時(shí)進(jìn)行物體和支撐物的形成。

具體地，用圖1中所示的噴墨光學(xué)建模設(shè)備形成如圖3A中所示的樓梯狀物體21和具有覆蓋樓梯的這樣的形狀的支撐物22和23。在形成所述物體21之后立即將所述支撐物22水平拉開使得其可被分開。結(jié)果，所述支撐物22作為未破損的整體被分開，且完成所述物體21而不需要任何進(jìn)一步的后續(xù)處理。

分開其它支撐物23的測(cè)試通過將所述支撐物23在室溫下留置5小時(shí)進(jìn)行。在所述分開測(cè)試之后，物體21從已經(jīng)經(jīng)歷干燥收縮的支撐物23完全分離，且所述支撐物作為未破損的整體被分開。因此，通過簡(jiǎn)單的留置和干燥進(jìn)行分開也是成功的。

觀察分開后的物體的表面24。它甚至沒有微小的支撐物殘余物，且形成為平滑的表面。

單獨(dú)地，將所述軟物體材料倒入模子中、用玻璃蓋住和使其氣密密封、并用如上所述的相同方式光固化，從而形成具有20mm直徑和4mm厚度的圓柱形丸片狀樣品段(水凝膠)。

所獲得的樣品段的用以下描述的方式測(cè)量的橡膠硬度為16。

[橡膠硬度測(cè)量]

使用硬度計(jì)(由Teclock Corporation制造的GS-718N)，將探針壓入具有20mm直徑的表面的中心，且在15秒之后，根據(jù)符合ISO7691(類型A)的方法測(cè)量橡膠硬度。

(實(shí)施例2)

以和實(shí)施例1中相同的方式制造軟物體材料，不同之處在于通過將所述軟物體材料中的合成鋰蒙脫石(由Nippon Silica Industrial Co.,Ltd.制造的LAPONITE XLG)的添加量從實(shí)施例1的添加量改變?yōu)?質(zhì)量份而制造分散液。以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行層堆疊物體形成，且還以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行分開。

所獲得的軟物體材料的以和對(duì)于實(shí)施例1的硬物體材料相同的方式測(cè)量的25.0℃下的粘度為6.8mPa·s，且其表面張力為34.4mN/m，其等于實(shí)施例1的表面張力。

以和實(shí)施例1中相同的方式形成所述軟物體材料的樣品段(水凝膠)，且所測(cè)量的其橡膠硬度為24。

而且在實(shí)施例2中，和實(shí)施例1中一樣，支撐物和物體在拉開分開之后變成完全分離的，且所述物體作為未破損的整體被分開。此外，在常溫下留置5小時(shí)而干燥也實(shí)現(xiàn)合適的分開。

觀察分開后的物體的表面。它甚至沒有微小的支撐物殘余物，且形成為平滑的表面。

(實(shí)施例3)

以和實(shí)施例1中相同的方式制造軟物體材料，不同之處在于通過將所述軟物體材料中的合成鋰蒙脫石(由Nippon Silica Industrial Co.,Ltd.制造的LAPONITE XLG)的添加量從實(shí)施例1的添加量改變?yōu)?2質(zhì)量份而制造分散液。以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行層堆疊物體形成，且還以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行分開。

所獲得的軟物體材料的以和對(duì)于實(shí)施例1的硬物體材料相同的方式測(cè)量的25.0℃下的粘度為17.6mPa·s，且其表面張力為34.4mN/m，其等于實(shí)施例1的表面張力。

以和實(shí)施例1中相同的方式形成所述軟物體材料的樣品段(水凝膠)，且所測(cè)量的其橡膠硬度為10。

而且在實(shí)施例3中，和實(shí)施例1中一樣，支撐物和物體在拉開分開之后變成完全分離的，且所述物體作為未破損的整體被分開。此外，在常溫下留置5小時(shí)而干燥也實(shí)現(xiàn)合適的分開。

觀察分開后的物體的表面。它甚至沒有微小的支撐物殘余物，且形成為平滑的表面。

(實(shí)施例4)

以和實(shí)施例1中相同的方式制造軟物體材料，不同之處在于將所述軟物體材料中的聚合性單體從實(shí)施例1的聚合性單體改變?yōu)镹-異丙基丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)。以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行層堆疊物體形成，且還以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行分開。

所獲得的軟物體材料的以和對(duì)于實(shí)施例1的硬物體材料相同的方式測(cè)量的25.0℃下的粘度為10.3mPa·s，且其表面張力為34.4mN/m，其等于實(shí)施例1的表面張力。

以和實(shí)施例1中相同的方式形成所述軟物體材料的樣品段(水凝膠)，且所測(cè)量的其橡膠硬度為14。

而且在實(shí)施例4中，和實(shí)施例1中一樣，支撐物和物體在拉開分開之后變成完全分離的，且所述物體作為未破損的整體被分開。此外，在常溫下留置5小時(shí)而干燥也實(shí)現(xiàn)合適的分開。

觀察分開后的物體的表面。它甚至沒有微小的支撐物殘余物，且形成為平滑的表面。

(實(shí)施例5)

以和實(shí)施例1中相同的方式用和實(shí)施例1相同的軟物體材料和硬物體材料進(jìn)行層堆疊物體形成。還以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行分開。

而且在實(shí)施例5中，和實(shí)施例1中一樣，支撐物和物體在拉開分開之后變成完全分離的，且所述物體作為未破損的整體被分開。此外，單獨(dú)地，通過在50℃下加熱和干燥2小時(shí)進(jìn)行分開，其導(dǎo)致在約10分鐘內(nèi)所述支撐物的完全分開。

觀察分開后的物體的表面。它甚至沒有微小的支撐物殘余物，且形成為平滑的表面。

(對(duì)比例1)

以和實(shí)施例1中相同的方式制造軟物體材料，不同之處在于和實(shí)施例1中不同，在軟物體材料中不添加合成鋰蒙脫石，而是代替合成鋰蒙脫石，添加等量的N,N’-亞甲基二丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)。以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行層堆疊物體形成，且還以和實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行分開。注意，在對(duì)比例1中，不能獲得水凝膠前體，且也不能獲得水凝膠。

所獲得的軟物體材料的以和對(duì)于實(shí)施例1的硬物體材料相同的方式測(cè)量的在25.0℃下的粘度為8.0mPa·s，且其表面張力為34.4mN/m，其等于實(shí)施例1的表面張力。

以和實(shí)施例1中相同的方式形成所述軟物體材料的樣品段，且所測(cè)量的其橡膠硬度為5。

在對(duì)比例1中，支撐物在拉開分開時(shí)脆裂，而只能通過使用刷子輕刮才完全分開。另外，在常溫下留置5小時(shí)而干燥之后，大部分支撐物可被分開，且部分剩余的支撐物只能通過使用刷子輕刮才完全分開。然而，出現(xiàn)了所述軟物體不能承受所述支撐物的重量且在層堆疊物體形成的中間部分坍塌。因此，不能獲得預(yù)期物體。

表1-3匯總地顯示了軟物體材料、硬物體材料和軟物體的性質(zhì)評(píng)價(jià)。

表1-1

表1-2

*DMA：N,N-二甲基丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)

*IPAM：N-異丙基丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)

表2-1

表2-2

*UK6038：氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(商品名：DIABEAM UK6038，由Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)

*MANDA：新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯(商品名：KAYARAD MANDA，由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)

表3

*在表3中，對(duì)于“拉開分開”、“干燥之后的分開”、“分開之后物體的表面性質(zhì)”和“物體成形性”全部的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均為：A好，B一般，和C差。

(實(shí)施例6)

<凝膠組合物液體的制備>

在下面，使用經(jīng)歷減壓脫氣10分鐘的離子交換水作為純水。

首先，作為引發(fā)劑液體，將過氧化二硫酸鈉(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(2質(zhì)量份)溶解于純水(98質(zhì)量份)中，并制備成水溶液。

接著，將作為水溶脹性層狀粘土礦物的具有組成[Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄]Na^-_0.66的合成鋰蒙脫石(由Rockwood Holdings,Inc.制造的LAPONITE XLG)(8質(zhì)量份)一點(diǎn)一點(diǎn)地添加到攪拌著的純水(195質(zhì)量份)中，并且攪拌和制備成分散液。

接著，向所述分散液添加作為聚合性單體的穿過活性氧化鋁柱以除去聚合抑制劑的N,N-二甲基丙烯酰胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(20質(zhì)量份)。

接著，添加作為表面活性劑的十二烷基硫酸鈉(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(0.2質(zhì)量份)并將其與所述分散液混合。

接著，將獲得的混合物液體在冰浴中冷卻的同時(shí)，向其添加四甲基亞乙基二胺(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)(0.1質(zhì)量份)。

接著，向其添加以上描述的引發(fā)劑液體(5質(zhì)量份)，并攪拌和混合。在此之后，使所述混合物液體進(jìn)行減壓脫氣10分鐘，從而獲得均勻的凝膠組合物液體。

<凝膠物體的形成>

將所獲得的凝膠組合物液體倒入以下描述的模子中、在25℃下保持靜止20小時(shí)、且從所述模子取出，從而獲得作為預(yù)期凝膠物體的肝臟模型。

<<模子的形成>>

使用由Keyence Corporation制造的AGILISTA作為噴墨光學(xué)建模設(shè)備通過應(yīng)用和處理肝臟的三維模型數(shù)據(jù)而形成模子。

<評(píng)價(jià)>

作為與五位熟練的外科醫(yī)師的聽證會(huì)的結(jié)果，所獲得的再現(xiàn)肝臟的外部形狀的肝臟模型在彈性和當(dāng)用手術(shù)刀刀片進(jìn)行切割時(shí)的感覺兩方面從全部五位外科醫(yī)師那里均取得了為逼真再現(xiàn)的評(píng)價(jià)。

(實(shí)施例7)

在根據(jù)實(shí)施例6中描述的方法形成肝臟模型的過程中，用噴墨光學(xué)建模設(shè)備形成血管并將其著色，使得其可被區(qū)分為血管。在此之后，將該血管固定在所述模子的一部分處，將和實(shí)施例6中相同的凝膠組合物液體倒入所述模子中。當(dāng)最后將凝膠物體從所述模子取出時(shí)，所述血管作為內(nèi)含物以被內(nèi)包(embrace)的狀態(tài)留在所述器官模型中。以這種方式，形成了內(nèi)包血管的肝臟模型。

<評(píng)價(jià)>

所獲得的肝臟模型再現(xiàn)了透明的實(shí)際器官內(nèi)部的血管的精確位置。因此，其從全部五位外科醫(yī)師那里均取得了這樣的評(píng)價(jià)：具有使得自身能夠用作在醫(yī)學(xué)手術(shù)之前確認(rèn)插入手術(shù)刀刀片的位置的模型的可視性。

(實(shí)施例8)

對(duì)于實(shí)施例7的血管，以和實(shí)施例6中相同的方式形成專用于血管的模子。

以和實(shí)施例6中相同的方式制備凝膠組合物液體，不同之處在于，與在實(shí)施例6的凝膠組合物液體的制造方法中不同，進(jìn)一步添加MS MAGENTA VP(由Mitsui Chemicals,Inc.制造)(2質(zhì)量份)作為著色劑，且將合成鋰蒙脫石(由Rockwood Holdings,Inc.制造的LAPONITE XLG)的量從8質(zhì)量份改變?yōu)?8質(zhì)量份。將所獲得的凝膠組合物液體倒入專用于血管的模子中，且使其形成為具有較大硬度的水凝膠，從而形成著色的血管模型。

在將所獲得的血管模型以和實(shí)施例7中相同的方式固定于器官模型模子的一部分處之后，將和實(shí)施例6中相同的凝膠組合物液體倒入所述模子中，并將凝膠化的器官模型從所述模子取出。

<評(píng)價(jià)>

所獲得的肝臟模型從全部五位外科醫(yī)師那里均取得了這樣的附加評(píng)價(jià)：所述血管是可縫合的。

(實(shí)施例9)

在以和實(shí)施例6中相同的方式形成器官模型之后，將所獲得的器官模型浸在10質(zhì)量％甘油水溶液中1分鐘，從而在所述器官模型的表面上面形成保留水分的涂層。

<評(píng)價(jià)>

將實(shí)施例9中形成的器官模型在具有25℃的溫度和50％RH的濕度的氣氛中留置1天。其由于蒸發(fā)引起的重量減少量為7％?？纱_認(rèn)，所述器官模型并沒有因在典型氣氛下的干燥而招致組織結(jié)構(gòu)(texture)改變。

(實(shí)施例10)

以和實(shí)施例6中相同的方式形成器官模型，不同之處在于與在實(shí)施例6的凝膠組合物液體的制造方法中不同，使用將甘油以10質(zhì)量％的量溶解于其中的水溶液替代純水。

<評(píng)價(jià)>

將實(shí)施例10中形成的器官模型在具有25℃的溫度和50％RH的濕度的氣氛下留置1天。其由于蒸發(fā)引起的重量減少量為3.4％?？纱_認(rèn)，所述器官模型并沒有因在典型氣氛下的干燥而招致組織結(jié)構(gòu)的改變。

本發(fā)明的各方面例如如下。

<1>三維物體形成方法，包括：

通過遞送至少包含水和水凝膠前體的第一液體而形成膜的第一步驟；和

使在所述第一步驟中形成的膜固化的第二步驟，

其中將所述第一步驟和所述第二步驟重復(fù)多次。

<2>三維物體形成方法，包括：

通過遞送至少包含水和水凝膠前體的第一液體而形成膜的第一步驟；

通過將至少包含固化性材料的第二液體遞送至與所述第一液體被遞送至的位置不同的位置而形成膜的第三步驟；和

使在所述第一步驟和所述第三步驟中形成的膜固化的第四步驟，

其中將所述第一步驟、所述第三步驟、和所述第四步驟重復(fù)多次。

<3>根據(jù)<1>或<2>的三維物體形成方法，

其中所述水凝膠前體包括水分散性礦物和聚合性單體。

<4>根據(jù)<3>的三維物體形成方法，

其中所述水分散性礦物為水溶脹性層狀粘土礦物。

<5>根據(jù)<2>至<4>的任一項(xiàng)的三維物體形成方法，進(jìn)一步包括：

使由從所述水凝膠前體制造的水凝膠制成的部分和由從所述固化性材料制造的聚合物制成的部分彼此脫離的第五步驟。

<6>根據(jù)<5>的三維物體形成方法，

其中由所述水凝膠制成的部分的橡膠硬度為6-60。

<7>根據(jù)<1>至<6>的任一項(xiàng)的三維物體形成方法，

其中用于遞送所述液體的方法是噴墨方法和分散器方法的任意者。

<8>根據(jù)<5>至<7>的任一項(xiàng)的三維物體形成方法，

其中由所述水凝膠制成的部分和由所述聚合物制成的部分通過干燥收縮而彼此脫離。

<9>三維物體形成液體組，包括：

至少包含水和水凝膠前體的第一液體；和

至少包含固化性材料的第二液體。

<10>三維物體，包括：

水凝膠，其包括在通過水溶性有機(jī)聚合物與水分散性礦物復(fù)合而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水。

<11>根據(jù)<10>的三維物體，

其中由所述水凝膠制成的部分的橡膠硬度為6-60。

<12>根據(jù)<10>或<11>的三維物體，

其中在所述三維物體中的預(yù)期位置處布置具有與所述三維物體不同顏色或不同硬度的內(nèi)含物。

<13>根據(jù)<10>至<12>的任一項(xiàng)的三維物體，包括：

保留水分的涂層。

<14>根據(jù)<10>至<13>的任一項(xiàng)的三維物體，包括：

水溶性有機(jī)介質(zhì)。

<15>根據(jù)<10>至<14>的任一項(xiàng)的三維物體，

其中使用所述三維物體作為醫(yī)學(xué)程序訓(xùn)練用的器官模型。

參考符號(hào)列表

21 物體

22 支撐物

23 支撐物

24 物體的表面

30 物體噴射頭單元

31,32 支撐物噴射頭單元

33,34 UV照射器

35 物體

36 支撐物

37 物體支撐基底

38 載物臺(tái)

39 物體形成設(shè)備