(57)【要約】  本発明は多重インクのプリンティング装置およびこれを用いたプリンティング方法であって、さらに詳しくは、前記多重インクそれぞれが収容される複数個の収容部が区画されている収容部と、前記収容部に収容された多重インクが共に通過する単一通路を備えた吐出部を含むインク吐出部材を含み、前記プリンティング装置を用いて各区画された空間にそれぞれ異なるインクを提供し収容されたインクに同一条件の圧力を加えて、二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出してインク吐出物を製造して印刷する段階を含む断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法に関するものである。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元プリンティング装置に備えられた、インクを収容する収容部、吐出部および二つ以上の区画された空間を提供する区画部材を含むインク吐出部材の各区画された空間に異なるインクを提供する段階、
前記各区画された空間に収容されたインクに同一条件の圧力を加えて、二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出してインク吐出物を製造する段階、および
前記インク吐出物を基板に印刷する段階を含む、断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法。
【請求項２】
前記インク吐出部材は、前記区画部材で三次元印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供するものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インク吐出部材は、三次元印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含むものである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記印刷物は人工組織である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記収容部の断面直径と印刷物の断面直径の比率が１００：９９〜１００：０．１である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記区画部材は、三次元プリンティング方法で製造されるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記インク吐出物を製造する段階は、前記インクを収容する段階と同時にまたは順次に行われるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記インクは、構成成分、構成成分の含有量および物性からなる群より選択された１種以上が異なるものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項９】
前記インクは、２５℃で測定した粘度が２ｃｐ〜１，０００，０００ｃｐの粘度を有するものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１０】
前記インクは、ゲル化高分子を含むものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記インクは、ゲル化高分子、細胞、成長因子、および細胞外気質からなる群より選択された１種以上を含むものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記同一条件の圧力を加えることは、単一加圧部材を用いて圧力を加えるか、二つ以上の加圧部材を用いて同一圧力で加圧して行うことである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング装置であって、
印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含むインク吐出部材、
前記吐出部の末端に連結されたノズル、および
前記各区画された空間に収容されたインクに圧力を加える加圧部材を含み、
それぞれ異なるインクが単一通路を備えた吐出部を通じて印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように印刷される、三次元プリンティング装置。
【請求項１４】
前記各区画された空間に収容されたインクに同一加圧部材で圧力を加えて、各区画された空間に収容されたインクが共に吐出される、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項１５】
前記区画部材は、前記インク吐出部材から着脱可能なものである、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項１６】
前記区画部材は、前記収容部の内部に装着可能な中空部を追加的に含むものである、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項１７】
前記区画部材は、三次元プリンティング方法で製作されたものである、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項１８】
前記インク吐出部材に連結され、吐出部材の各区画された空間にインクを提供するインク提供部材を追加的に含む、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項１９】
前記インク提供部材は、インク貯蔵槽と、前記貯蔵槽から供給管を通じて収容部に供給されるインクの供給を調節する供給制御部を含むものである、請求項１８に記載のプリンティング装置。
【請求項２０】
前記印刷物は、人工組織である、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項２１】
前記インクは、構成成分、含有量組成および物性からなる群より選択された１種以上が異なるものである、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項２２】
前記インクは、ゲル化高分子を含むものである、請求項１３に記載のプリンティング装置。
【請求項２３】
前記インクは、ゲル化高分子、細胞、成長因子、および細胞外気質からなる群より選択された１種以上を含むものである、請求項２２に記載のプリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面パターンを有する印刷物の製造装置およびこれを用いた製造方法に関するものであって、より詳しくは二つ以上の異なるインクから得られる一つの吐出物を用いて、断面パターンを有する印刷物を製造することができるプリンティング装置およびこれを用いたプリンティング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体を構成する臓器あるいは組織は多種の細胞と細胞外基質を構成する生体材料から構成されていると言える。３Ｄバイオプリンティング技術を用いて人体を構成する組織と類似の細胞構造体の製作を通じて必要とする機能性組織を再生しようとする研究が活発に行われている。
【０００３】
バイオプリンティング技術に応用されたヘッドモジュールは大きくインクジェット基盤プリンティング（ｉｎｋｊｅｔ−ｂａｓｅｄ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）モジュールと吐出基盤プリンティング（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）モジュールに分けられる。それ以外にもレーザ、超音波などを用いた多様な方法が提示されたが、前記の２種類のモジュールが最も広く使用されている。
【０００４】
このようなバイオプリンティング技術が要求するバイオインクの物理的性質は、使用されるプリンティングヘッドモジュールによって大きく変わる。微細ノズルとシリンジを用いる吐出基盤プリンティングシステムでは、ジェッティング基盤技術に比べて材料の粘性に大きな制約を受けない。したがって、インクジェット基盤プリンティング技術に比べて応用可能な生体材料の幅がはるかに広くなる。また、厚い層の加工が容易であって、臨床で要求する大きさの細胞構造物の製作が容易である。
【０００５】
しかし、現在まで開発された押出積層造形基盤のバイオプリンティング技法の解像度は数百マイクロメートルであるが、人体内組織や臓器の基本構造は数十マイクロメートル以下であって、大きな差がある。特に臓器や組織を構成する細胞に栄養分を供給する毛細血管の直径は３〜４マイクロメートルであるため、現在のバイオプリンティング技法では実現が難しい。
【０００６】
また、バイオプリンティングを行う時に多重インクを使用してプリンティングする場合がある。例えば、ヒドロゲルと硬化剤を共に硬化させる場合または、様々な種類の細胞を共培養する場合、単純に細胞を混合して噴射して使用する方式より異種細胞間に区画を分けて使用する場合に細胞の機能が向上すると知られているので、多重インクを噴射してバイオプリンティングを行わなければならない。このような従来の方式によれば、多重材料が異質的に含まれている多重ヘッドを用いてこれを解決しようとしたが、プリンティング工程時間が増加して細胞生存率に悪影響を及ぼしシステムが複雑になる短所がある。
【０００７】
プリンティング技法の解像度を高めるためには直径が小さいノズルを使用しなければならないが、直径が小さいノズルを使用すれば吐出時にノズル内側で吐出される材料と壁面の間にせん断応力が発生して細胞の活性を低下させる副作用がある。また、せん断応力によって細胞が死滅する問題が頻繁に発生する問題があるため、ノズルの直径をむやみに小型化するのも難しいのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、二つ以上の異なるインクを含む一つの吐出物を用いて断面パターンを有する印刷物を製造するインク吐出部材およびこれを用いたプリンティング方法に関するものである。
【０００９】
本発明は、二つ以上の異なるインクを含む一つの吐出物を用いて断面パターンを有する印刷物を製造するプリンティング装置およびこれを用いたプリンティング方法に関するものである。
【００１０】
本発明は、複雑な断面構造を有する生体組織形状を高い精密度と解像度でプリンティングする装置およびこれを用いたプリンティング方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、所望の形状を異質的にプリンティングすると同時に細胞のせん断応力も大きく減らすことができるプリンティング装置およびプリンティング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、二つ以上の異なるインクを含む一つの吐出物を用いて断面パターンを有する印刷物を製造するインク吐出部材、これを含むプリンティング装置、およびこれを用いたプリンティング方法に関するものである。好ましくは、前記プリンティング装置は人工組織、臓器などの製作に使用されるバイオプリンティング装置および方法であり得る。
【００１３】
本発明の他の一例は、三次元プリンティング装置に備えられた、インクを収容する収容部、吐出部および二つ以上の区画された空間を提供する区画部材を含むインク吐出部材の各区画された空間に異なるインクを提供する段階；前記各区画された空間に収容されたインクに同一条件の圧力を加えて、二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出してインク吐出物を製造する段階；および前記インク吐出物を基板に印刷する段階を含む、断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法に関するものである。前記インク吐出部材は、前記区画部材で三次元印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供するものであり得る。
【００１４】
具体的に、本発明による断面パターンを有する印刷物を製造する方法は、印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含むインク吐出部材の各区画された空間に異なるインクを提供する段階、
【００１５】
前記各区画された空間に収容されたインクに圧力を加えて、吐出部とこれに連結されたノズルを通じてインクを吐出して印刷物と同一な形態の断面パターンを有するインク吐出物を製造する段階、および
【００１６】
前記インク吐出物を基板に印刷する段階を含む、断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法に関するものである。
【００１７】
前記断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法で、一つの収容部において区画部材によって区画された各空間にそれぞれ異なる印刷用インクが提供され、同一な加圧部材または同時に加圧して吐出部またはノズルを通じて一つの吐出物として印刷され、前記吐出物または印刷物は収容部と同一な形態の断面パターンを有し、好ましくは収容部の断面パターンと前記吐出物または印刷物の断面パターンの比率が、例えば断面の直径が１００：９９〜１００：０．１、または１００：５０〜１００：１、１００：１８〜１００：１の比率で縮小され得る。
【００１８】
本発明の他の一例は、断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング装置であって、
印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含むインク吐出部材、
前記吐出部の末端に連結されたノズル、および
前記各区画された空間に収容されたインクに圧力を加える加圧部材を含み、
それぞれ異なるインクが単一通路を備えた吐出部を通じて印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように印刷される三次元プリンティング装置に関するものである。
【００１９】
本発明によるプリンティング装置は、前記各区画された空間に収容されたインクに同一条件の圧力を加えるために、単一加圧部材を用いて圧力を加えるか、二つ以上の加圧部材を用いて同一圧力で加圧して行うことができる。前記加圧部材で加圧してそれぞれ異なるインクが単一通路を備えた吐出部を通じて印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように印刷することができる。したがって、本発明によるプリンティング装置を用いる場合、多様な断面パターンを有する印刷物を製造することができ、特に複雑な断面構造を有する生体組織形状を高い精密度と解像度で印刷して三次元プリンティング方法で製造することができ、生体組織に細胞を含む場合、所望の形状を異質的にプリンティングすると同時に細胞のせん断応力も大きく減らすことができる長所がある。
【００２０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２１】
本発明による断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法は、三次元プリンティング装置に備えられた、インクを収容する収容部、吐出部および二つ以上の区画された空間を提供する区画部材を含むインク吐出部材の各区画された空間に異なるインクを提供する段階；前記各区画された空間に収容されたインクに同一条件の圧力を加えて、二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出してインク吐出物を製造する段階；および前記インク吐出物を基板に印刷する段階を含む、断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法に関するものである。
【００２２】
前記同一条件の圧力を加えることは、単一加圧部材を用いて圧力を加えるか、二つ以上の加圧部材を用いて同一圧力で加圧して行うことができる。前記同一条件の圧力とは、二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出して単一インク吐出物が形成され得る圧力条件であり、好ましくは二つ以上の区画された空間に収容されたインクを単一吐出口に吐出して単一インク吐出物が形成され、前記インク吐出物およびこれから製造される印刷物が目的対象印刷物の断面パターンと同一な断面パターンを有するようにする圧力条件を意味する。
【００２３】
本発明による断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法は、本発明によるインク吐出部材または前記インク吐出部材を含む三次元プリンティング装置を用いて行うことができる。
【００２４】
本発明の他の一例による断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング装置は、印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含むインク吐出部材を含み、また、追加的に前記吐出部に連結されたノズル、および前記各区画された空間に収容されたインクに圧力を加える加圧部材を含むことができる。
【００２５】
また、前記三次元プリンティング装置は、前記吐出物を印刷する基板（ｐｌａｔｅ）と印刷のための追加装置は通常の三次元プリンティング装置に含む構成要素を含むことができる。
【００２６】
具体的に、本発明による断面パターンを有する印刷物の三次元プリンティング方法は、前記インク吐出部材の収容部の各区画された空間にそれぞれ異なるインクを提供する段階、前記各区画された空間に収容されたインクに圧力を加えて、吐出部を通じてインクを吐出して、印刷物と同一な形態の断面パターンを有するインク吐出物を製造する段階、および前記インク吐出物を基板に印刷する段階を含む。
【００２７】
本発明によるインク吐出部材または前記インク吐出部材を含む三次元プリンティング装置、および前記インク吐出部材または前記インク吐出部材を含む三次元プリンティング装置を用いた断面パターンを有する印刷物の製造方法は、装置の構成要素別および方法の段階別に以下で詳しく説明する。
【００２８】
本発明によるインク吐出部材は、印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にそれぞれ異なる印刷用インクが収容される収容部と、前記収容部の下部に位置し前記インクが通過する単一通路を備え収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含む。
【００２９】
本発明によるインク吐出部材を使用する場合、プリンティングが可能であり商用化された収容部の直径は非常に大きいのでバイオインクが吐出されるためインクまたはこれに含まれている細胞にせん断応力がほとんど加えられない。また、多重材料が異質的に含まれている多重ヘッドを使用する従来技術に比べて、本発明は一つのインク吐出部材を用いて二つ以上の異なるインクを共に吐出して印刷することができるので、単一プリンティングヘッドを用いることができてプリンティング工程時間が減少し、インクまたはこれに含まれている細胞にせん断応力がほとんど加えられない。したがって、本発明によるプリンティング方法または装置を用いて細胞を含むインクを使用する場合、細胞生存率が高くシステムが単純になる長所がある。
【００３０】
前記吐出部材は、外部から圧力が加えられてインクを押し出すことによってインクを供給する構成要素であって、通常三次元プリンティング装置に使用されるカートリッジまたはシリンジ（Ｓｙｒｉｎｇｅ）であり得る。
【００３１】
前記収容部は、吐出物と同一な形態の断面パターンを有するように区画された二つ以上の空間を提供する区画部材を含み、前記区画部材によって区画された空間にはそれぞれ異なるインクを収容することができる。前記各区画された空間に提供された２種以上のインクに圧力を同一圧力条件で加えて、単一通路を備えた吐出部を通じて、印刷物と同一な断面パターンを有するインク吐出物を製造することができる。
【００３２】
前記インク吐出部材に含まれる区画部材は、収容部と一体に形成されたものであるか、前記インク吐出部材から着脱可能なものである。また、区画部材は、収容部に二つ以上の空間を提供するために、それ自体で収容部の内部に備えられるか、または前記収容部の内部に装着可能な中空部を追加的に含んで装着されてもよい。前記中空部を含む場合、区画部材は中空部と一体形態にまたは着脱可能な形態に提供され得る。前記区画部材は、射出、押出、または三次元プリンティング方法など多様な方法で製造され得るが、好ましくは三次元プリンティング方法で製造され得る。
【００３３】
前記区画部材の大きさは収容部の内部に入るようにし、円筒形、四角形、三角錐など何れの大きさおよび形状も可能である。前記区画部の断面パターンは多様な形態に製造でき、例えば製造しようとする人工組織の断面積と同一なパターンを有し得る。区画部材の多様な断面形態の例は図５に示しており、尿道形状と類似の形態、多数の同心円を含む形態などを含むことができる。図５は本発明の一例によるインク吐出部材に使用される区画部材を示す写真である。
【００３４】
本発明による中空部の一例は図３および図４に示しており、中空部７０は一体型または着脱可能な形態に製作された区画部材３０と組み合わせられ、インク吐出部材１０の内部に装着され得る。
【００３５】
前記区画部材の材質は、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＣＬ（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ＡＳＡ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｓｔｒｙｒｅｎｅ−Ａｃｒｙｌａｔｅ）、ＳＡＮ（Ｓｔｒｙｒｅｎｅ−Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＰＳＦ／ＰＰＳＵ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ＰＬＡ（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ）、ＰＤＬ（Ｐｏｌｙ−ｄ−ｌｙｓｉｎｅ）などのＦＤＭプリンティングが可能な熱可塑性樹脂と光硬化性樹脂、機械加工が可能な非鉄／非鉄合金材料など固体材料が適する。
【００３６】
前記インク吐出部材は、前記収容部の下部に位置し前記多重インクが通過する単一通路を備え、収容部に収容されたインクを吐出する吐出部を含む。前記吐出部は単一通路を備えて、多数の空間に区画された収容部に収容されたインクを多重チャンネル制御でない単一チャンネル制御方式で吐出することができる。
【００３７】
前記吐出口の内径は、非常に小さく形成されている。前記吐出口を通じて前記収容部に収容されているインクはその収容部の外部に吐出可能である。前記吐出部から排出されたインク吐出物は断面パターンが前記収容部の断面パターンと同一であり、但し大きさが縮小され得る。
【００３８】
本発明による三次元プリンティング装置は、前記吐出部材の吐出部の端に連結されたノズルを追加的に含むことができ、前記露出を通じてインクが排出され、前記ノズルの下部にプレートが位置しノズルから排出された印刷用インクがプレートの上部に積層されることによって印刷物を製造するようになる。
【００３９】
本発明による断面パターンを有する印刷物は、人体模写組織であることが好ましい。例えば、筋肉組織（ｂｕｎｄｌｅ構造）、骨組織（ｌａｍｅｌｌａｅ  ＆  ｃａｎａｌ構造）、神経組織（ｐｅｒｉｎｅｕｒｉｕｍ構造）、血管組織（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ構造）、脊髄（ｓｐｉｎａｌ  ｃｏｒｄ）組織などがある。
【００４０】
押出積層造形基盤のバイオプリンティング技法の解像度を高めるためにはプリンティングノズルの直径を減らすことが必須であり、ノズルの直径が小さくなるほどノズルの内側から吐出される材料と壁面の間に発生するせん断応力によって細胞が死滅する問題が頻繁に発生する問題があるためノズルの直径をむやみに小型化することも難しいのが実情である。したがって、本発明によって同一な断面パターンを有するインク収容部と前記インクを単一通路に吐出する吐出部を備えて、高い解像度を実現することができる。
【００４１】
本発明による生体組織をプリンティングする方法は、印刷物の形状と比率は同一であるが、拡大された断面形状を有するプリンティングインクを収容部に提供し、前記収容部の断面パターンが同一な形態を維持しながら、収容部の断面より小さな断面を有する吐出部を通過するように圧力を制御することができる。吐出された吐出物の断面パターンが前記収容部の断面パターンと同一な形態を維持することができる水準であるのが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、比較的に容易に製造できる大きな大きさのプリンティングインクを用いて複雑で大きさが非常に小さい微細構造を容易にプリンティングすることができる効果がある。
【００４３】
本明細書で“同一”の意味は１００％同一なものだけでなく、実質的に同一な機能を果たすことができる程度に同一なものまでも含む意味と定義される。明細書で“断面が同一な形態を維持”するというのは、断面の大きさのみ小さくなるだけ、元の断面の形態はそのまま維持することを意味する。そのようにすることによって、より成形し易い大きな断面を有するプリンティング素材を先ず作った後に所望の大きさ、即ち、実際組織細胞の大きさに相応する組織細胞のプリンティングが可能になる。
【００４４】
前記プリンティングインクの粘性は、ノズルを通過して吐出された吐出物の断面が前記プリンティング素材の断面と同一な形態を維持することができる水準であるのが好ましい。
【００４５】
プリンティングされた結果物の断面は、現在のバイオプリンティング技術では実現できない程度の小さな大きさであるか、プリンティングされた時に生存率が顕著に低くなる微細構造であり、前述のように筋肉組織（ｂｕｎｄｌｅ構造）、骨組織（ｌａｍｅｌｌａｅ  ＆  ｃａｎａｌ構造）、神経組織（ｐｅｒｉｎｅｕｒｉｕｍ構造）、血管組織（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ構造）、脊髄（ｓｐｉｎａｌ  ｃｏｒｄ）組織などがある。
【００４６】
本発明によるプリンティング装置の収容部の断面は、印刷物と同一な形態の断面パターンを有し、収容部の断面パターンが前記吐出物または印刷物の断面パターンの比率が断面の面積比率、直径比率などで多様な方法で表示され得る。例えば、収容部の断面パターンが前記吐出物または印刷物の断面パターンの比率が、例えば断面パターンの直径が１００：９９〜１００：０．１、または１００：５０〜１００：１、１００：１８〜１００：１の比率で縮小され得る。しかし、前記縮小比率は、収容部の断面直径、吐出部の断面直径、またはノズルの直径などに直接的に影響を受け、目的する印刷物の断面パターンの大きさに合わせて適切に調節して多様に設計することができる。印刷物の断面直径はノズルの大きさによって変化し、この範囲は０．１ｍｍ〜１ｍｍが通常使用でき、材料の特性、圧力、プリンティングヘッドの速度、プリンティング結果物が置かれる位置（プリンティングベッド）などのプリンティング工程によって変化し得る。
【００４７】
本発明の実施例によれば、比率は特定形状（実施例：Ｌｏｂｕｌｅ）の全体直径（１５ｍｍ）から９８．７％（２００μｍ）まで小型化可能である。例えば、縮小比率は下記数式１に沿って計算できる。
［数式１］
縮小比率＝１００−（収容部断面直径／印刷物断面直径）×１００（％）
【００４８】
本発明によるインク吐出部材に提供されるインクは、人工臓器などを製造することができるバイオインクであるのが好ましい。具体的に、印刷物と同一な形態の断面パターンを有するように、二つ以上の区画された空間を提供する区画部を含むインク収容部に、各区画された空間に異なるインクを提供してプリンティングを行うことができる。前記異なるインクとは、インクの構成成分、構成成分の含量および物性からなる群より選択された１種以上が異なるものを意味する。
【００４９】
本明細書で‘バイオインク’は、生きている細胞あるいはバイオ分子を含み、バイオプリンティング技術に応用して必要とする構造物を製作することができる素材をひっくるめて称する用語である。本発明のバイオインクは、複数の細胞を含む液体、半固体、または固体組成物を含む。
【００５０】
したがって、バイオインクは三次元加工のための物理的性質と細胞が目的とされた機能を果たすようにするための生物学的環境を提供しなければならない。プリンティング工程が長くなる時にはインク吐出部材内で細胞の生存に必要な栄養分と酸素の供給が適切に行われるのが好ましい。また、プリンティング過程で発生する物理的ストレスから細胞を保護できなければならない。それ以外にも、バイオインクは三次元パターニングの反復性、生産性、ノズルの目詰りがあってはならないなどプリンティング工程上で必要とする物理的性質を有しなければならない。
【００５１】
本発明によるインクはヒドロゲルであるのが好ましく、よって前記インクはゲル化高分子を含むことができ、例えば、ゲル化高分子、細胞、成長因子、および細胞外気質からなる群より選択された１種以上を含むことができる。
【００５２】
本発明で使用するバイオインクは例えば、所望の細胞を混合した／非混合ヒドロゲル、特定成長因子（ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ）が含まれているヒドロゲル、細胞と／成長因子が含まれているヒドロゲル、サイトカイン（ｃｙｔｏｋｉｎｅ）が含まれているヒドロゲル、互いに異なる種類のヒドロゲルなど。ヒドロゲルは、コラーゲン、マトリゲル、アルギネート、ゼラチン、アガロース、脱細胞化された組織由来細胞インク、ヒアルロン酸、フィブリンゲルなど或いは混合ヒドロゲルが適する。
【００５３】
また、バイオインクは低粘度であるほど速く拡散されるので、水（１ｃｐ）より濃い粘度として２５℃温度で測定した粘度が２ｃｐ〜１，０００，０００Ｃｐ、例えば２ｃｐ〜１０，０００ｃｐ、または５ｃＰ〜１，０００，０００ｃＰの粘性を有するゲル状の物質程度が適する。本発明による方法に使用されるゲル形態の物質の粘度は後述の吐出過程でプリンティング素材が吐出され得るように適切な粘性を有することが好ましい。本発明の一例によれば、吐出式三次元プリンティング方法を適用するので、インクジェット方式に比べて比較的に高い粘度のインクを提供することが好ましい。一例で、本発明に適用可能なインクは吐出に適切な粘度を提供するために、多様な粘度増進剤を使用してもよい。前記プリンティング素材の粘性は、ノズルを通過して吐出された吐出物の断面が前記プリンティング素材の断面と同一な形態を維持できる水準である。
【００５４】
三次元バイオプリンティング分野で天然由来または合成ヒドロゲルバイオインクが開発され現在使用されているが、ヒドロゲルを基にしたバイオインクは生体適合性、プリンティング適合性、幾何学的精密性、精密度のような物理的および生物学的側面から優れていて、使用されている。
【００５５】
前記“押出可能な”とは、吐出部、ノズル（ｎｏｚｚｌｅ）またはオリフィス（例、一つ以上の孔またはチューブ）を（例えば、圧力下で）通過させることによって成形され得ることを意味する。また、バイオインクの緻密化は適当な密度に細胞を成長させることから誘導される。バイオインクに必要な細胞密度は、使用する細胞および製造する組織または臓器によって変わる。
【００５６】
本発明はまた、組織由来成分が追加的に含まれることを特徴とするバイオインク組成物を提供する。組織由来成分は、軟骨、腎臓、心臓、肝、筋肉などのような動物の特定組織が脱細胞化され細胞外気質を主成分とする物質のゲル（ｇｅｌ）化されたものを意味し、これはバイオインク組成物の組織特異性を強化するために含まれ得る。
【００５７】
本発明において、前記バイオインク組成物は、細胞培養培地を追加的に含むことができる。前記細胞培養培地は、目的する細胞に適した任意の培地を含む概念である。
【００５８】
本発明によるインクはゲル化高分子を含むことができ、このようなプリンティングに使用されるゲル化高分子溶液は多様な種類を使用することができ、このような高分子溶液が有しなければならない条件は次の通りである。まず、三次元印刷がよく行われるようにするために適当な粘性を有しノズルへの噴出が容易でなければならず、排出された後に速く硬化されることによって、製作される対象の形態が崩れるなどの問題が発生してはいけない。また、根本的に製造目的上、人体内組織と類似の細胞培養環境を造成することができなければならない。
【００５９】
前記ゲル化高分子の例は、フコイダン、コラーゲン、アルギネート、キトサン、ヒアルロン酸、シルク、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ）、ポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）、ポリアラミド（ｐｏｌｙａｒａｍｉｄ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリベンジルグルタメート（ｐｏｌｙ−ｂｅｎｚｙｌ−ｇｌｕｔａｍａｔｅ）、ポリフェニレンテレフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ；ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ；ＰＧＡ）、ポリ乳酸とポリグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリ｛ポリ（エチレンオキシド）テレフタレート−ｃｏ−ブチレンテレフタレート｝（ＰＥＯＴ／ＰＢＴ）、ポリホスホエステル（ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈｏｅｓｔｅｒ；ＰＰＥ）、ポリホスファゼン（ＰＰＡ）、ポリアンヒドリド（Ｐｏｌｙａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＰＡ）、ポリオルトエステル｛ｐｏｌｙ（ｏｒｔｈｏ  ｅｓｔｅｒ；ＰＯＥ｝、ポリ（プロピレンフマレート）−ジアクリレート｛ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｆｕｍａｒａｔｅ）−ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＰＦ−ＤＡ｝およびポリエチレングリコールジアクリレート｛ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ）ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＥＧ−ＤＡ｝からなる群より選択された１種以上または前記材料の組み合わせであり得る。しかし、本実施例で材料が制限されるのではない。また、前記ゲル化高分子は天然高分子を化学的変形したものを使用することができ、例えば、ゼラチン（ｇｅｌａｔｉｎ）とメタクリレート（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＭＡ）を化学的に結合し、光開始剤（ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を結合したＧｅｌＭＡ、アルギネート（Ａｌｇｉｎａｔｅ）／ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、アルギネート（Ａｌｇｉｎａｔｅ）の結合部位（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｓｉｔｅ）を追加するためにペンタペプチドシークエンシング（ｐｅｎｔａｐｅｐｔｉｄｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）Ｔｙｒ−Ｉｌｅ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ａｒｇ（ＹＩＧＳＲ）とＥＤＣ／ＮＨＳを結合したアルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）などを含むことができる。
【００６０】
特に、前記ポリエチレングリコール、アルギネート、コラーゲンおよびゼラチンをはじめとするヒドロゲルは、水分含量が高く、生体適合性に優れ機械的特性を調節することができ生分解性に優れて細胞が包埋された担体の製造に広く用いられてきた。このような理由のために、ヒドロゲルは細胞が搭載された構造の製造に非常に適し、多様なタイプの組織再生骨格を得るために直接プリントすることができる。
【００６１】
前記ゼラチンは、温度−敏感性特性を示すため前記細胞運搬物質として特に適する。即ち、ゼラチンは、３７℃で液状化され常温以下で固体化される特性を有している。
【００６２】
前記ゲル化高分子は物理的処理または化学的処理を用いて架橋結合を形成することができ、前記化学的処理には架橋溶液を用いることができ、選択されたゲル化高分子によって適切に架橋溶液を選択して使用することができる。例えば、前記架橋溶液は石膏；またはヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイト、塩化アパタイト、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、メタリン酸カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ＥＤＣ｛１−ｅｔｈｙｌ−（３−３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ｝またはこれらの塩から選択される１種以上の混合物の溶液であり得る。
【００６３】
前記ゲル化高分子溶液を含むインクは、通常液状形態のコラーゲン溶液でのコラーゲン濃度比率が０．１〜３０％範囲内に形成されるのが好ましい。ヒドロゲルの製造方法は通常の三次元印刷用にインクを製造する時に使用する製造方法を適用して行うことができるが、特に限定されない。
【００６４】
本発明によるバイオインクは細胞を含むことができ、適用可能な細胞または組織は特に限定されず、動物細胞または植物細胞であるか、動物または植物の組織であり得る。前記細胞は、幹細胞（ｓｔｅｍ  ｃｅｌｌ）、造骨細胞（ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ）、筋芽細胞（ｍｙｏｂｌａｓｔ）、腱細胞（ｔｅｎｏｃｙｔｅ）、神経芽細胞（ｎｅｕｒｏｂｌａｓｔ）、線維芽細胞（ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ）、神経膠芽細胞（ｇｌｉｏｂｌａｓｔ）、胚細胞（ｇｅｒｍｃｅｌｌ）、肝細胞（ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅ）、腎細胞（ｒｅｎａｌ  ｃｅｌｌ）、支持細胞（Ｓｅｒｔｏｌｉ  ｃｅｌｌ）、軟骨細胞（ｃｈｏｎｄｒｏｃｙｔｅ）、上皮細胞（ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌ）、心血管細胞、角質細胞（ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ）、平滑筋細胞（ｓｍｏｏｔｈ  ｍｕｓｃｌｅ  ｃｅｌｌ）、心筋細胞（ｃａｒｄｉｏｍｙｏｃｙｔｅ）、神経膠細胞（ｇｌｉａｌ  ｃｅｌｌ）、内皮細胞（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌ）、ホルモン分泌細胞、免疫細胞、膵島細胞（ｐａｎｃｒｅａｔｉｃ  ｉｓｌｅｔ  ｃｅｌｌ）および神経細胞（ｎｅｕｒｏｎ）からなる群より選択されたいずれか一つ以上であり得る。
【００６５】
本発明の製造された人工組織で使用される細胞類型は当業界に公知された任意の方式で培養され得る。細胞および組織培養方法は当業界に公知されている。
【００６６】
細胞はまた、所望の細胞株に沿って細胞の分化を誘導する細胞分化物質と培養され得る。例えば、幹細胞は分化培地と接触してインキュベーションされることによって一定範囲の細胞類型を生成する。複数類型の分化培地が適当である。前記幹細胞は非制限的例として骨原性（ｏｓｔｅｏｇｅｎｉｃ）分化培地、軟骨原性（ｃｈｏｎｄｒｏｇｅｎｉｃ）分化培地、脂肪生成（ａｄｉｐｏｇｅｎｉｃ）分化培地、神経分化培地、心筋細胞分化培地、および腸細胞分化培地（例、腸上皮）を含む分化培地と接触してインキュベーションされ得る。
【００６７】
追加的に、細胞は成長因子、サイトカインなどと培養され得る。“成長因子”は、細胞によって生成されそれ自体および／または様々な他の隣接したまたはかけ離れた細胞に影響を与えることができる、サイトカインを含むタンパク質、ポリペプチド、またはポリペプチド複合体を称す。通常、成長因子は、発生的にまたは多数の生化学的なまたは環境的な刺激に反応して、特定類型の細胞の成長および／または分化に影響を与える。全部ではないが、一部の成長因子はホルモンである。例示的成長因子は、インシュリン、インシュリン類似成長因子（ＩＧＦ）、神経成長因子（ＮＧＦ）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、ケラチノサイト成長因子（ＫＧＦ）、基本ＦＧＦ（ｂＦＧＦ）を含む線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、ＰＤＧＦＡＡおよびＰＤＧＦ−ＡＢを含む血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、ＢＭＰ−２およびＢＭＰ−７などを含む骨形成タンパク質（ＢＭＰ）、肝細胞成長因子（ＨＧＦ）、形質転換成長因子アルファ（ＴＧＦ−α）、ＴＧＦβ１およびＴＧＦβ３を含む形質転換成長因子ベータ（ＴＧＦ−β）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、顆粒球−マクロファージコロニー−刺激因子（ＧＭ−ＣＳＦ）、顆粒球コロニー−刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）、インターロイキン−６（ＩＬ−６）、ＩＬ−８などがある。
【００６８】
本発明での“バイオプリンティング”とは、自動化された、コンピュータ補助の、三次元試製品化装置（例、バイオプリンタ）と常用される方法論を通じて三次元の正確な細胞沈着（例、細胞溶液、細胞含有ゲル、細胞懸濁液、細胞濃縮物、多細胞凝集体、多細胞体など）を用いることを意味する。３Ｄプリンティングは、バイオプロッター（ｂｉｏ−ｐｌｏｔｔｅｒ）を用いて生分解性高分子をノズルから押出してステージに積層することによって行われることを特徴とする。
【００６９】
多様な種類の組織類似器官が前記方法によって生成され得る。バイオインク組成物を積層するパターンや積層配列は、製造しようとする組織類似器官の大きさおよび直径などによって決定され得る。また、組織類似器官を製造するために使用されるバイオインクに含まれる細胞の個数は、細胞の種類、バイオインク組成物に含まれている細胞栄養成分の含量などによって調節され得る。また、バイオインク組成物に含まれる細胞の種類は、前記方法によって製造しようとする組織類似器官の種類によって多様に変更が可能である。本発明の属する技術分野における通常の技術を有する者であれば、三次元バイオプリンティングを通じて製造しようとする組織類似器官の種類によって適切な細胞を選択してこれに適用することができる。
【００７０】
バイオインク組成物が三次元バイオプリンタによって噴射されて積層された以後には、これを加熱するか、紫外線に露出させるか、または架橋結合溶液を添加することによってバイオインク組成物の架橋結合を促進することができる。このような架橋結合は、積層されたバイオインク組成物がより堅固な構造物として完成されるようにする。前記架橋結合を促進するために光学開始剤（ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を使用することができる。
【００７１】
印刷物と同一な断面パターンを有するが、大きさが同一または異なる断面パターンを有するインク吐出部材を製造するために、インク吐出部材収容部の区画された各空間に異なるインクを収容し、前記収容部の下部に位置しインクが通過する単一通路を備えインクを吐出する吐出部を通過するように圧力、例えばピストンを制御する。収容部にバイオインクが充填された後には、バイオインクがあふれ出ないように予め支持物質としてヒドロゲルを０．１ｍＬ〜２ｍＬ程度少量入れた後に収容部に入れるのが好ましい。その後に、バレルにヒドロゲルを追加するか、あるいは追加しない。再びプリンティングすると、印刷初期には充填されたヒドロゲルが抜け出、その後に所望の形状がプリンティングされる。所望の形状の印刷物のプリンティングが終わると、上に満たしておいたヒドロゲルが抜け出るようになる。初期、後期に支持物質（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を入れる理由は、プリンティングが安定的に行われるようにするためである。
【００７２】
以下、添付図面を参照して本発明について詳しく説明する。
【００７３】
図１は、本発明の一例による４つの空間に区画された収容部を有するバイオプリンティング装置のインク吐出部材を概略的に示した図である。
【００７４】
図１には、インク吐出部材１０の内部はそれぞれのインク１１、１２、１３、１４を収容する複数個の空間が区画されている。インク吐出部材の収容部を特定個数の空間が形成されるように一体に製作してもよく、または収容部から着脱可能な区画部材３０によって複数個の空間に互いに区画してもよい。インク吐出部材から着脱可能な区画部材を用いる場合、単一の収容部１０において区画部のみ変えることによって様々な種類のパターンに印刷することができる長所がある。各インクの面積比率によって区画部が区画する空間の大きさを調節することができる。図２には、本発明の一例によって５種類のインク（１、２、３、４、５）を吐出する例に適用できるバイオプリンティング装置が示されている。
【００７５】
インク吐出部材において着脱可能な形態で除去可能な区画部材を用いる実施例の場合には、図１および図２のような例では区画部材３０を収容部に嵌めればよく、図３および図４のような例では区画部材を中空部と装着して共に収容部に嵌めればよい。
【００７６】
その次に、インク吐出部材１０に収容された細胞液状物質をＡ方向に押して吐出部２０またはノズル８０を通じてプリンティングインクを吐出させて最終目的物５０を完成する。この時、ピストン６０はプリンティング素材の断面が同一な形態を維持しながら大きさのみ縮小されてノズル２０を通過するように制御されるのが好ましく、場合によってベースは液状物質が入っている容器になり得る。
【００７７】
前記圧力が過度に強い場合、前記ノズルにかかる負荷が大きくなって損傷が発生するか、または前記ヒドロゲルが柔らかくスレッド（ｔｈｒｅａｄ）形態に排出されず固まって不均衡な形状に排出される危険性があり、前記圧力が過度に弱い場合、前記ヒドロゲルの粘性による抵抗のため、前記ノズルから円滑な排出が行われないことがある。一方、前記直径が過度に小さい場合、排出圧力が大きくなって前記圧力が強い時の危険性が同様に発生することがあり、前記直径が過度に大きい場合、スキャフォールド製造時に三次元形状の精密度が落ちることがある。前述の圧力範囲および直径範囲は前述のような点を全て考慮して、前記ヒドロゲルの排出が適切に円滑で容易に行われると同時に製造されるスキャフォールド形状の精密度を適切に所望の水準に達成することができるようにする範囲として実験的に決定されたものである。
【００７８】
例えば、本発明によるプリンティング方法は、前記収容部にインクを収容させる段階、前記収容部に０．１〜５００ｋＰａ範囲内の圧力を加えて例えば、０．１〜１ｍｍ範囲内の排出口直径を有する前記ノズルに前記インクを吐出する段階、プリンティング装置の移動部によって前記ノズルが１〜７００ｍｍ／ｍｉｎ範囲内の速度で移動しながらインクを印刷する段階を含んで構成される。
【００７９】
その次に、インク吐出部材１０に収容された細胞液状物質をＡ方向に押してノズル２０を通じてプリンティング素材をベース１００に吐出させて最終目的物５０を完成する。この時、ピストン６０はプリンティング素材の断面が同一な形態を維持しながら大きさのみ縮小されてノズル２０を通過するように制御されることが好ましく、場合によってベースは液状物質が入っている容器になり得る。
【００８０】
従来技術のように一つずつの材料を噴射してバイオプリンティングする場合には吐出部のノズル内径大きさ減少に制限があるため、材料の体積減少に限界があった。しかし、本発明によれば、多重インクの個数に比例して吐出されるインクの体積を減少させることができるため、従来技術に比べて精密な噴射が可能になる。そして、多重インクが吐出部２０の通路を通過する時にそれぞれのインクと吐出部通路の内側面との間に接触する面積が減少するので、発生するせん断応力が単一材料を吐出する時より低減される。したがって、細胞活性の面で従来技術に比べて有利な効果がある。
【発明の効果】
【００８１】
本発明によれば、多重インクの個数に比例して吐出される材料の体積を減少させることができるため、従来技術に比べて精密な噴射が可能になる。また、多重インクが吐出部またはノズルの通路を通過する時にそれぞれの材料とノズル通路の内側面との間に接触する面積が減少し、発生するせん断応力も単一材料を吐出する時より低減される。したがって、細胞活性およびプリンティング精密度向上の面で従来技術に比べて有利な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一例による４つの空間に区画された収容部を有するインク吐出部材を概略的に示した図である。
【図２】本発明の一例による５つの空間に区画された収容部を有するインク吐出部材を概略的に示した図である。
【図３】本発明の一例による中空部と区画部材を備えたインク吐出部材を概略的に示した結合図である。
【図４】本発明の一例による中空部と区画部材を備えたインク吐出部材を概略的に示した分解図である。
【図５】本発明の一例によるインク吐出部材に使用される区画部材を示す写真である。
【図６】実施例１によって４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
【図７】実施例２によって４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがノズルの大きさの変化によってプリンティングされる結果物を示す共焦点顕微鏡観察結果を示す。
【図８】実施例３によって多様な形態の区画部材を備えた吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
【図９】実施例３によって多様な形態の区画部材を備えた吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
下記の実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明しようとするが、本発明の保護範囲が下記の実施例に限定される意図ではない。
【実施例】
【００８４】
実施例１
４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いて三次元プリンティングを行うために、４区画の区画部材を三次元印刷方法でポリ乳酸（ｐｏｌｙａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ；ＰＬＡ）を材質にして製造した。
【００８５】
４区画の区画部材を備えたシリンジにそれぞれグリーン（Ｇｒｅｅｎ）、ブルー（Ｂｌｕｅ）、レッド（Ｒｅｄ）蛍光粒子が含まれている３ｗ／ｖ％アルギン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ａｌｇｉｎａｔｅ）を入れ、他の一箇所には蛍光パーティクルが含まれていない３ｗ／ｖ％アルギン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ａｌｇｉｎａｔｅ）を入れた後、これを共焦点顕微鏡で蛍光観察した結果、蛍光パーティクルが含まれているそれぞれの区画でＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で確認した。
【００８６】
図６は、実施例１によって４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。即ち、吐出された結果物を共焦点顕微鏡で蛍光観察すれば図６の左側図面のとおりであり、吐出された結果物の断面図（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  ｖｉｅｗ）は右側図面のとおりである（スケールバーは全て１００ｕｍ）。図６の右側断面図において断面パターンの中心を過ぎる直径で断面を分析した結果として、グラフの蛍光強さ値のｐｌｏｔを示す。本発明による４つの区画で高い解像度に区分されてインクが印刷が可能であるのを示す。
【００８７】
実施例２
実施例１と同一なインク吐出部材を用いた三次元プリンティング装置を使用し、ノズルの大きさを１８、２０、２２、２５および２７ゲージ（Ｇａｕｇｅ）でＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で確認した。図６は、実施例２によって４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがノズルの大きさの変化によってプリンティングされた結果物を示す共焦点顕微鏡観察結果を示す。断面図（Ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ Ｖｉｅｗ）に示されているように、インク吐出部材の断面形状と同一な形状に小型化が可能であった。
【００８８】
本発明の実施例によれば、比率は特定形状（実施例：Ｌｏｂｕｌｅ）の全体直径１５ｍｍ）から９８．７％（２００μｍ）まで小型化可能であった。前記数式によって計算した。
［数式１］
縮小比率＝１００−（収容部直径／印刷された直径）×１００（％）
［表１］
2019516577.tif 000003
【００８９】
図７は、実施例２によって４つの区画に区分された収容部を含む吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがノズルの大きさの変化によってプリンティングされた結果物を示す共焦点顕微鏡観察結果を示す。
【００９０】
実施例３
多様な形状の区画部を備えたインク吐出部材を用いて三次元プリンティングを行うために、多様な形態の区画部材を三次元印刷方法でポリ乳酸（ｐｏｌｙａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ；ＰＬＡ）を材質にして製造した。
【００９１】
区画部材を備えたシリンジにそれぞれグリーン（Ｇｒｅｅｎ）、ブルー（Ｂｌｕｅ）、レッド（Ｒｅｄ）蛍光パーティクルが含有されている３ｗ／ｖ％アルギン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ａｌｇｉｎａｔｅ）を入れた結果、それぞれの区画でＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で確認した。
【００９２】
図８および図９は、実施例３によって多様な形態の区画部材を備えた吐出部材を用いてＲＧＢヒドロゲルがプリンティングされることを共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。前記実験結果によれば、インク吐出部材の収容部が４つの区画だけでなく、様々な形態の組織も模写できるのを確認することができる。図９は図８の多様な形態の吐出物から蛍光強さをグラフで示したものであって、左側グラフは図８の黄色い点線から１次元点線に対する２次元蛍光強さグラフを示し、右側グラフは図８の白い四角ボックスから表面に対する三次元蛍光強さグラフを示す。図９については、上から１番目のグラフは図８の一番目の区画部材を用いた三次元プリンティング結果の２次元光の強さ分析として、図８の黄色点線から１次元点線に対する２次元蛍光ＲＧＢ光の強さを示し、２番グラフは図８の二番目の区画部材を用いた三次元プリンティング結果の三次元光の強さ分析として、図８の白いボックスから２次元表面に対する三次元蛍光ＲＧＢ光の強さを示す。
【００９３】
以上、添付図面を参照して本発明について説明したが、本発明の権利範囲は後述の特許請求の範囲によって決定され、前述の実施例および／または図面に制限される意図ではない。
【図１】
2019516577.tif 000004
【図２】
2019516577.tif 000005
【図３】
2019516577.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2019516577.tif 000014
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