(57)【要約】【課題】高アスペクト比のゲル状態の立体構造物を小さな離型の負荷で作製すること。【解決手段】本立体構造物の製造方法は、第１ゲル状部材を用いて少なくとも一部に空洞が設けられた造形型を作製する第一の工程と、前記空洞を第２の溶液で充填し、硬化させる第二の工程と、前記第一の工程と前記第二の工程で作製した構造物の上部で前記第一の工程と前記第二の工程を繰り返し、積層構造物を作製する第三の工程と、前記積層構造物から造形型を除去し、造形対象物を作製する第四の工程と、を有する。【選択図】図６
2018154049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ゲル状部材を用いて少なくとも一部に空洞が設けられた造形型を作製する第一の工程と、
前記空洞を第２の溶液で充填し、硬化させる第二の工程と、
前記第一の工程と前記第二の工程で作製した構造物の上部で前記第一の工程と前記第二の工程を繰り返し、積層構造物を作製する第三の工程と、
前記積層構造物から造形型を除去し、造形対象物を作製する第四の工程と、
を有することを特徴とする立体構造物の製造方法。
【請求項２】
前記立体構造物が筒形状であることを特徴とする請求項１に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項３】
前記造形型は、
一方向に貫通した空洞が設けられた筒状造形型と、
前記空洞に設けられた柱状造形型を有することを特徴とする
請求項１、または２に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項４】
前記第１ゲル状部材は、
ゾルゲル転移温度より低い温度でゾル化し、且つ、ゾルゲル転移温度より高い温度でゲル化する、ゾルゲル転移温度を有する温度応答性ハイドロゲルで作製する
請求項１、２、３の何れか一項に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項５】
前記温度応答性ハイドロゲルは、
メチルセルロース、8-arms PEG-block-PLLA-cholesterol・コンジュゲイト、ポロキサマーの何れかであることを特徴とする
請求項４に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項６】
前記第四の工程では、雰囲気、前記造形型の土台となる基材、或いは前記造形型を前記ゾルゲル転移温度以下にして前記第１ゲル状部材の積層部を除去することを特徴とする
請求項４、または５に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項７】
前記第２の溶液は、
前記ゾルゲル転移温度以上の温度領域でゲル化可能なことを特徴とする
請求項４、５、６の何れか一項に記載の立体構造物の製造方法。
【請求項８】
前記第２の溶液に、粒子を含むことを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載の立体構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、血管の人工モデルやマイクロ流路、生体材料の観察実験に使用可能な、高アスペクト比で、かつハイドロゲルや生体材料といったもろい材料からなる筒形状等の微細な立体構造物の形成技術の必要性が高まっている。
【０００３】
化学反応、抽出、分析等を行うマイクロ流路装置は、薬品の反応試験に用いるキットとして使用することができる。また反応条件の制御性に優れるため、高純度化合物の効率合成や流体間の界面を利用する化学反応や抽出等に好適で、環境・バイオ・創薬・医療・食品等の幅広い分野において発展が期待されている。
【０００４】
よって生体材料やハイドロゲルといった脆くやわらかい材料であっても、高アスペクト比かつ微細な立体構造物が造形できれば、化学反応の観察用部材や人工の血管モデルとして利用できるだけではなく、形状がフレキシブルでpH応答性、温度応答性の膨潤・収縮可能なマイクロ流路を形成することができる。
【０００５】
強度の低い材料の立体構造物を、金属やプラスチックからなる造形型を用いて造形する場合、離型時に生じる強い力学的ダメージによる形状崩れや破損が問題となっていた。そこで、強度の低い材料の立体構造物を作製する際に、ゲル材料の支持構造を用い、最後にゲル材料の支持構造を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ゲル材料はシリンジ先端から押し出せる程度に粘度が低く、形状を維持しながら積層することは困難であるため、高アスペクト比の立体構造物を製造するための造形型として用いることはできない。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、高アスペクト比のゲル状態の立体構造物を小さな離型の負荷で作製することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本立体構造物の製造方法は、第１ゲル状部材を用いて少なくとも一部に空洞が設けられた造形型を作製する第一の工程と、前記空洞を第２の溶液で充填し、硬化させる第二の工程と、前記第一の工程と前記第二の工程で作製した構造物の上部で前記第一の工程と前記第二の工程を繰り返し、積層構造物を作製する第三の工程と、前記積層構造物から造形型を除去し、造形対象物を作製する第四の工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、高アスペクト比のゲル状態の立体構造物を小さな離型の負荷で作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る造形対象物の構造を例示する図である（図１（ａ）造形対象物の斜視図、図１（ｂ）造形対象物の断面図、図１（ｃ）造形対象物の上面図）。
【図２】第１の実施の形態に係る造形型の構造を例示する斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る製造用の積層装置の模式図である。
【図４】第１の実施の形態に係る製造方法において工程Ａを実行した構造物を例示する図である（図４（ａ）小工程１、２、３を実行した図、図４（ｂ）小工程４を実行した図、図４（ｃ）上面図）。
【図５】第１の実施の形態に係る製造方法において工程Ｂを実行した構造物を例示する図である（図５（ａ）小工程５を実行した図、図５（ｂ）小工程６を実行した図）。
【図６】第１の実施の形態に係る製造方法において工程Ｃを実行した構造物を例示する図である（図６（ａ）工程Ａを繰り返した図、（図６（ｂ）工程Ｂの工程５を実行した図、図６（ｃ）工程Ｂの工程６を実行した図）。
【図７】第１の実施の形態に係る製造方法において工程Ｄを実行した構造物を例示する図である。
【図８】比較例において造形型が崩れた様子を例示する図である。
【図９】実施例２に係る造形対象物と造形型の構造を例示する図である（図９（ａ）造形対象物、図９（ｂ）造形型）。
【図１０】第二の実施の形態に係る実施例３の造形対象物の構造を例示する図である（図１０（ａ）斜視図、図１０（ｂ）断面図）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１２】
なお、以下の実施の形態では、本発明に係る立体構造物の製造方法の一例として、筒状構造物の製造方法について説明する。但し、本発明に係る立体構造物の製造方法は筒状構造物の製造方法には限定されず、小さな離型の負荷で作製することが要求される高アスペクト比のゲル状態の立体構造物の製造方法に幅広く適用することができる。
【００１３】
（実施の形態１）
＜造形対象物２０００の構造＞
図１は、本実施の形態に係る筒状構造物を例示する図である。なお本明細書においては、材料が可撓性を有し、自由な変形が可能な部材であっても、少なくとも一方向に貫通する空間（空洞）が設けられた形状であれば筒状構造物とする。なお以降では説明の都合上、作製したい筒状構造物のことを造形対象物と称する。
【００１４】
本実施の形態の造形対象物２０００は、図１（ａ）の本実施の形態に係る筒状構造物である造形対象物２０００を例示する斜視図に示すとおり、垂直方向に貫通した中空部２００１が設けられている円筒状の部材である。図１（ｂ）に示すのは、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う垂直方向の断面図である。また図１（ｃ）は上面図である。なお本明細書においては、図１（ａ）で示すように、造形対象物２０００の貫通する空間が上下になるように直立させたときのＺ方向を垂直方向とする。なお本明細書の中の方向は製造工程を説明するための便宜上のものであり、筒状構造物の使用用途を制限するものではない。
【００１５】
造形対象物２０００は、例えばκ-カラギーナン（三晶、ＣＳＫ−０１）をゲル化した材料からなる、可撓性を有するやわらかいチューブ形状の部材である。外径は３ｍｍ、外壁の厚みは０．９ｍｍ、高さは１０ｍｍ程度で、例えば人口の血管モデルとして用いることができる。また後述するが、造形対象物２０００の形状は円筒に限られるものではない。四角筒、三角筒などの多様な形状を造形することが可能である。
【００１６】
＜造形対象物２０００の製造方法＞
＜造形型１０００＞
造形対象物２０００を製造するためには、造形型１０００が必要である。図２は、造形対象物２０００を製造する造形型１０００について説明する図である。図２に示す造形型１０００は、垂直方向に環状（筒状）の中空空間が設けられている。より詳しくは、筒形状の部材と、筒形状の部材の内側の中空の空間に設けられた柱形状の部材の、２つの部材から構成されている。以降は、筒状の部材を筒状造形型１００１、柱状の部材を柱状造形型１００２、これら２つをあわせたものを造形型１０００と称する。また筒状造形型１００１と柱状造形型１００２と間の空間をスペース１００３とする。
【００１７】
筒状造形型１００１と柱状造形型１００２は、土台となる基材１０２上で柱状造形型１００２が筒状造形型１００１の内壁に接触しないように配置される。また筒状造形型１００１と柱状造形型１００２の高さは等しいか、もしくは柱状造形型１００２のほうが高いことが好ましい。理由としては、製造方法は後述するが、造形対象物２０００の材料をスペース１００３に注入して造形対象物２０００を作製する。そこで柱状造形型１００２の高さが筒状造形型１００１よりも低く形成された場合は、造形対象物２０００の高さ中空部２００１を上下方向に貫通させることができず、造形対象物２０００が筒形状とならないためである。基材１０２は、造形型１０００や造形対象物２０００の材料となる溶液が付着すればよく、金属、ガラス、プラスチックフィルムなどが挙げられるが、特に制限しない。
【００１８】
＜溶液＞
本実施の形態では、造形型１０００用の高分子と、造形対象物２０００を形成する高分子の２種類の高分子を用いて、３次元的な造形対象物２０００を造形する。なお、本明細書においては、造形型１０００の材料となる高分子を高分子Aとし、高分子Aを溶液化したものを溶液Aとする。また造形対象物２０００の材料となる高分子を高分子Bとし、高分子Bを溶液化したものを溶液Bとする。なお溶液Aと溶液Bは、ゾルゲル転移温度が異なる。また造形対象物２０００は、２種類以上の高分子Bを用いて形成しても良い。
【００１９】
＜溶液A（第１の溶液）の説明＞
溶液Aは造形型１０００の材料となる溶液である。溶液Ａとしては、温度応答性ゾルゲル転移材料となる温度応答性のハイドロゲル形成性高分子を溶液化したものを用いる。以下、温度応答性ゾルゲル転移材料について詳説する。
【００２０】
ゾルゲル転移材料とは、ゾルとゲルとの間の可逆的な相転移現象であるゾルゲル転移を示す高分子材料を指す。特にハイドロゲル形成性高分子である高分子Aは、溶液Aがゾルゲル転移温度より低い温度でゾル化し、且つ、ゾルゲル転移温度より高い温度でゲル化するゾルゲル転移温度を有する限り、特に制限されない。なお本実施の形態では、ゾル状態とは流動性のある液体状態を指し、ゲル状態とは増粘して流動性を失った状態を指す。
【００２１】
溶液がゾルゲル転移温度より低い温度でゾル化し、且つ、ゾルゲル転移温度より高い温度でゲル化するゾルゲル転移温度を有するハイドロゲル形成性高分子の例として、メチルセルロース、特許文献２（特許５０１９８５１）に示される８−ａｒｍｓ  ＰＥＧ−ｂｌｏｃｋ−ＰＬＬＡ−ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌ・コンジュゲイトや、特許文献３（特許５２６４１０３）に示されるＰｏｌｙ［（Ｇｌｃ−Ａｓｐ）−ｒ−ＤＬ−ＬＡ］−ｇ−ＰＥＧ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標） Ｆ１２７やＫｏｌｌｉｐｈｏｒ（登録商標）  Ｐ４０７の名称で市販されているポロキサマー４０７がある。但しこれらは一例であり、限定されるものではない。ハイドロゲル形成性高分子の中でも、溶液が２３度から２８度前後の室温付近でゾルゲル転移すること、容易が入手であること、そして利用実績から、ポロキサマー４０７（以下、ポロキサマー）を高分子Ａとして用いることが最も好ましい。
【００２２】
また溶液は、高分子の濃度と添加物を変化させることで、ゾルゲル転移温度を調整することが可能である。本実施の形態では、一例として、ゾルゲル転移温度を有する高分子溶液Ａとして、ポロキサマー水溶液を使用する例について説明する。ポロキサマー水溶液の場合、ポロキサマーの濃度を変化させることでゾルゲル転移温度を調整できる。例えば１５重量パーセント濃度の場合は、ゾルゲル転移温度は３０度から４０度付近である。２０重量パーセント濃度の場合は、ゾルゲル転移温度は約２０度である。また添加物を加えることでも、ゾルゲル転移温度が調整できる。２５重量パーセント濃度のポロキサマー水溶液に塩化ナトリウムを添加した場合は、ゾルゲル転移温度が５度から１０度付近となる。
【００２３】
添加物の例としては他に食品添加物に用いられるメチルセルロースとソルビトールの組み合わせも、入手が容易であり、溶液のゾルゲル転移温度を４０度未満に調整することができる。なお添加物は上記以外にもポリアクリル粒子やキトサンなどの粒子、増粘剤、色素、蛍光染料、繊維、分散剤、有機溶媒などが挙げられるが、これらは一例であり、限定されるものではない。
【００２４】
高分子の濃度や添加物の添加によりゾルゲル転移温度が変化する性質を用いて、造形対象物２０００の材料である溶液Bが凝固する温度よりも、造形型１０００の材料である溶液Ａがゾル化するゾルゲル転移温度を低く調整する。つまり状態変化を起こす温度が異なる溶液を用いて造形型１０００と造形対象物２０００を作製することで、温度変化により、各溶液の状態変化を同時に制御することが可能である。
【００２５】
より具体的には、ゲル状態の溶液A及びゾル状態の溶液Bが同時に存在する状態から、溶液Aをゲル状態のままで溶液Bをゲル化させる。また再び温度を変化させて、溶液Aをゾル化させ、溶液Bはゲル状態のまま、といった２種類の溶液の状態変化を制御することができる。ひとつの高分子Ａは高分子の濃度や添加物の変化により異なるゾルゲル転移温度をもつ溶液に調整することができるため、溶液Ａと溶液Ｂの材料も多用に組み合わせることができる。
【００２６】
＜溶液B（第２の溶液）の説明＞
溶液B（第２の溶液）は造形対象物２０００の材料となる溶液である。溶液Bの原料となる高分子Bは、溶液Aがゲル状態であっても溶液Bがゲル化できるもの、つまり高分子Aのゾルゲル転移温度以上の温度領域であっても凝固（硬化）が可能な材料であれば、特に制限しない。一例としては、樹脂やゲルが含まれる。また溶液Bは粒子等を含んでいても良い。
【００２７】
なお、本実施の形態では造形型１０００と造形対象物２０００で異なる２種類の高分子を用いて作製したが、１種類の高分子から、温度応答性の異なる２種類の溶液を作製し、各々の溶液で造形型１０００と造形対象物２０００を作製することもできる。
【００２８】
＜製造方法＞
造形対象物２０００は、大工程である工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃ、及び工程Ｄを順次実行することにより製造される。工程Ａは、小工程である少なくとも工程１、工程２及び工程３を順次実行することにより、造形型１０００の一部を造形する工程である。また更に工程Ａは工程３を実行した後に、小工程である工程４を含んでも良い。工程Ｂは、小工程である工程５及び工程６を順次実行することにより、工程Aで造形した造形型１０００のスペース１００３に溶液Bを注入し、溶液Ｂをゲル化させて固める工程である。工程Ｃは、造形型１０００及び造形対象物２０００が任意の高さ及び形状になるまで、工程Ａ、工程Ｂを繰り返す工程である。工程Ｄは、造形型１０００を造形対象物２０００から除去する工程である。
【００２９】
表１は、工程ごとの溶液A、溶液Bの状態と、雰囲気の温度の変化を示したものである。なお、本明細書では、雰囲気とは積層造形装置の周囲の空気を表現する。例えば恒温槽を用いる場合は、恒温槽内部で温度調節された空気を意味し、室内で特段の温度調整をしない場合は室温を意味する。
【００３０】
【表１】
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工程Aは、溶液Aを用いて、上下方向に貫通する環状の空間が設けられた第１ゲル状部材を作製する第１ゲル状部材作製工程である。第１ゲル状部材は、造形型１０００もしくは造形型１０００の一部を称する。
【００３１】
以下は造形型１０００の一部を積層造形する手法を説明するが、所望の形状に造形することができれば単層でもよく、必ずしも複数層を積層する必要はない。本実施の形態では、装置構成が容易な点から、図３に示す空気圧式のディスペンサ１０４を用いた造形方法を一例として説明する。なお本実施の形態では、説明の便宜上単層のものであっても積層造形と称する。
【００３２】
工程Ａの詳細は図４を参照して説明する。また工程Ａは、小工程である工程１、工程２、工程３、工程４を設けている。小工程の詳細は以下に詳説するが、第１ゲル状部材が単層の場合は、工程１、工程２、及び工程３を順次実行することにより達成される。第１ゲル状部材として複数層を積層する場合は、工程１、工程２、工程３、及び工程４を順次実行することにより達成される。
【００３３】
工程１は、図３に示すようなゲル状態の溶液Aを注入したシリンジ１０１を用意し、圧縮空気でシリンジ１０１の上部を加圧し、シリンジ１０１下部のシリンジノズル１０５先端から、駆動ステージ１０３上の基材１０２に向けて溶液Aを吐出する。溶液Ａを吐出する方法としては、本実施の形態で示す空気圧式のディスペンサ１０４のほかにも、機械的な押し出し、静電吐出などが挙げられるが、吐出方法は特に制限しない。
【００３４】
工程２はシリンジ１０１と基材１０２とを水平方向に相対移動させる。シリンジノズル１０５を動かしても、駆動ステージ１０３及び基材１０２を動かしても良いが、吐出する溶液Ａの形状が崩れないように、シリンジ１０１を動かすことが好ましい。
【００３５】
工程３は、図４（ａ）に示すように、工程１、２により溶液Aが基材１０２上に吐出され、任意の形状で一層造形する。図４（ａ）に示すのが、溶液Aによる一層分の第１ゲル状部材の垂直方向の断面図である。
【００３６】
工程４は、図４（ｂ）に示すように、工程３で作製した溶液Aの構造物の上部に、再度溶液Aを吐出して積層する。図４（ｂ）に示すのが、４層積層した垂直方向の断面図である。また図４（ｃ）に示すのが、図４（ａ）及び図４（ｂ）に共通するＡ−Ａ線が入った上面図である。
【００３７】
工程Ａにより、任意の形状及び高さになるまで工程１から工程４を繰り返し、溶液Aを積層する。また工程Ａはゾルゲル転移温度以上の雰囲気下において行われる。よって溶液Aは吐出から積層まで一貫してゲル状態で保持される。
【００３８】
溶液Aをゾルゲル転移温度以上に保持する方法として、駆動ステージ１０３とシリンジ１０１をペルチェ素子で加熱する、恒温槽内部の加熱環境下で造形する、などの加熱機構を用いることができる。但し雰囲気がゾルゲル転移温度以上であれば良く、室温がゾルゲル転移温度より高い場合においては加熱機構を必要としない。
【００３９】
工程Ｂは、工程Ａにより作製された環状の空間（スペース１００３）を、第２ゲル状部材となる溶液Ｂで充填する第２ゲル状部材充填工程である。本実施の形態では、一例として、小工程である工程５、工程６を順次実行することでゾル状態の溶液Ｂをスペース１００３に充填し、ゲル化させている。しかし溶液Ｂはゾル状態のものに限らず、工程Ｂ完了時に、スペース１００３が造形対象物２０００の一部であるゲル状態の部材で充填されていれば良い。スペース１００３に流し込む工程を小工程５、硬化させる工程を小工程６として以下に詳説する。
【００４０】
工程５は図５（ａ）に示すように、未硬化のゾル状態の溶液Bを第１ゲル状部材のスペース１００３にシリンジ１０１で注入する。また工程５は第１ゲル状部材がゾル化しないように、第１ゲル状部材をゾルゲル転移温度以上に保持した状態で行う。造形型１０００をゾルゲル転移温度以上の温度に保持する方法は、前述した工程Ａの造形型１０００を積層造形する際の保持手段と同様である。未硬化の溶液Bを注入する手段は、ピペット、スポイト、シリンジなどが挙げられるが、特に制限しない。図５（ａ）では、溶液Ｂがゾル状態かゲル状態であるかを明記するため、ゾル状態の溶液ＢをＢSと称する。
【００４１】
工程６は図５（ｂ）に示すように、第１ゲル状部材のスペース１００３に注入した溶液Bを硬化させる。溶液Bの種類と硬化方法は特に限定しない。工程６を実行した際に、構造物は溶液Aと溶液Bが各々ゲル状態で混じらずに存在している。図５（ｂ）では、溶液Ｂがゲル状態であるため、Ｂｇと称する。
【００４２】
溶液Bの硬化方法は、溶液Bの種類によって、ＵＶ照射、放熱、架橋剤の添加、などが挙げられるが、特に制限しない。時間経過により硬化する材料であれば、そのまま放置してもよい。
【００４３】
ＵＶ照射で硬化する溶液としては、ＵＶレジンが挙げられる。
【００４４】
放熱によって硬化する溶液としては、アガロースゲルやカラギーナンゲル、ゼラチンゲルなどが挙げられる。これらの溶液を、ゲル状態からゾルゲル転移温度以上に加熱してゾル状態に溶解し、造形型１０００（第１ゲル状部材）のスペース１００３に注入して造形型１０００の温度まで放熱することによって硬化させても良い。
【００４５】
架橋剤の添加による硬化方法として、造形型１０００のスペース１００３へ溶液Bを注入する前に、溶液Bに架橋剤を添加して、溶液Bが硬化しきる前の徐々に硬化しているゲル段階で注入し、注入後に自然に硬化させる方法を用いてもよい。例えば、アルギン酸ナトリウム水溶液に塩化カルシウムを添加する、ポリビニルアルコール水溶液にホウ砂を添加する、などが挙げられる。アルジネート印象材と呼ばれる、アルギン酸ナトリウムと難溶性カルシウム塩、キレート剤とが混合された粉末に対して水を添加し混合すると、数分から十数分で徐々に硬化していく特性がある。アルジネート印象材を水に混合して直ちに造形型１０００のスペース１００３に注入し、数分から十数分放置することによって溶液Ｂを硬化させてもよい。
【００４６】
また、構造物において、第１ゲル状部材の上面と硬化した溶液B（以降、第２ゲル状部材とする）の上面が同一平面上となるように、スペース１００３を溶液Ｂで充填させることが好ましい。また本実施の形態に係る成型方法は、造形対象物２０００の材料や、造形型１０００の材料がゲル状のもろい部材の場合であっても有効な成型方法である。この効果に寄与する特徴のひとつが、第２ゲル状部材が、サポート材としての役割を担うということがある。詳しい効果は後述する。
【００４７】
本実施の形態では、ゲル状の溶液で造形型１０００を積層造形しているため、層間にへこみや段差が形成されることがある。よって造形対象物２０００へとへこみや段差が転写されることを防ぐために、溶液Bを造形型１０００のスペース１００３に注入する前に、造形型１０００の表面から凹凸を取り除いておくことが好ましい。一例としては、工程Aの実行または終了後、雰囲気の温度を下げるなどし、若干ゾルゲル転移温度に近づけ、第１ゲル状部材の該周囲のみをゾル化させることで段差を取り除くことができる。
【００４８】
工程Ｃは、図６に示すとおり、工程Ａ、Ｂにより造形された構造物の上部に、目的の造形対象物２０００の高さ及び形状になるまで工程Ａ、Ｂを繰り返す工程である。つまり、前述した何れかの方法によって溶液Bを硬化させた後、図６（ａ）に示されるように、構造物の上部で再度工程Ａから繰り返し、積層する。その後、図６（ｂ）に示されるように、工程Ｂと同じく、スペース１００３に溶液Ｂを注入し、図６（ｃ）に示されるように、工程Ｃと同じくスペースに充填された溶液Bを硬化させる。
【００４９】
例えば、２cm程度の筒状の造形対象物２０００を造形したい場合は、所望の高さ（２ｃｍ）に到達するまで、０．５ｃｍくらいの比較的低アスペクト比の構造物の造形を４度繰り返せばよい。造形対象物２０００の直径が垂直方向に同径な寸胴形状の場合は、前工程までに積層された第１ゲル状部材の上部に、同一形状に溶液Aを吐出すればよい。なお目的とする造形対象物２０００の形状によっては、硬化した溶液Bの上部に溶液Aを積層してもよい。
【００５０】
工程Ｄは、図７に示すように、目的の形状に形成した造形対象物２０００から、造形型１０００を取り除く工程である。ゲル状態の造形型１０００の除去には、力学的な除去方法と、ゾル化による除去方法が挙げられる。造形型１０００はゲル状態であるから、ピンセットやコテを使用して力学的に剥離することもできる。しかし、造形対象物２０００や造形型１０００は脆く可塑性がある。特に造形対象物２０００の中空部２００１を形成するための柱状造形型１００２は微細であり、内部の中空部に充填された造形型１０００を手作業で完全に取り除くのは困難である。また筒状造形型１００１の剥離時も、造形対象物２０００に対して力学的負荷が生じるため、破損しやすくなる。
【００５１】
そこで造形型１０００は、ゾル化して除去することが望ましい。造形型１０００の材料となる溶液Aは温度応答性ゾルゲル転移材料であるため、造形型１０００をゾル化温度未満まで冷却することで、溶液Ａはゾル化し、容易に取り除くことが可能となる。冷却する手段は、冷蔵庫・冷凍庫などの低温状態で保持する、冷却物を造形型１０００に当てる、などが挙げられるが、造形型１０００を冷却できる手段であれば特に制限しない。
【００５２】
また取り出した造形対象物２０００は、密閉状態や水につけて保管することで、形崩れを防ぐことができる。
【００５３】
高いアスペクト比の造形対象物は、円筒の長手方向を垂直方向に立てた状態で造形するのではなく、水平方向に寝かせた状態で、造形型を用いて造形することも考えられる。しかし本明細書では、造形対象物に一方向に貫通した空間を設ける必要がある。水平方向に寝かせた状態で造形する場合は、貫通した中空空間を設けるために、製法と造形型の形状が複雑となる。また中央の中空空間を設けるために、柱形状の造形型を宙に浮かせなくてはならず、中空空間の位置や寸法が安定しない。特に、短手方向の断面が略円形状となる造形対象物（例えば円筒）を作製することは困難であった。よって、水平方向に寝かせた状態では、作製可能な造形対象物の形状が狭まる。
【００５４】
また造形対象物を長手方向に裂くように複数のパーツに分けて造形し、それらを接着して筒形状とすることも考えられる。しかし造形対象物をチューブとして、液体の注入や材料をつめるなどの用途で使用したときに、何らかの部材をつめた中空空間から対象物の外側にかけての圧力で、長手方向の接着がさけ、破損する可能性が高い。また、造形対象物を可撓性のある材料で造形する場合、横方向での造形では内側の空間がつぶれる可能性が高い。よって高アスペクト比かつ筒形状の造形対象物は、水平方向に寝かせた状態で造形することはできない。
【００５５】
本実施の形態に係る造形対象物の製造方法では、温度応答性ゾルゲル転移材料で造形型１０００を積層し、ゾル化による除去方法を行うことで、垂直方向に貫通した中空部２００１が設けられた造形対象物２０００を、力学的負荷無く得ることができる。このことから従来よりも造形した造形対象物２０００に対する力学的負荷を低減することが可能となり、造形対象物２０００をもろい材料で造形することが可能となる。また造形対象物２０００が高アスペクト比で複雑な形状をであっても、造形型１０００を造形対象物２０００からゾル化して流出させることができるので、微細な加工が必要であっても問題ない。
【００５６】
そして造形対象物２０００を製造する際に、工程Ａと工程Ｂを繰り返すことで、造形型１０００の積層と、造形対象物２０００の造形を同時に行うことができる。このような造形手法をとることで、工程Cで構造物の上部に溶液Aを積層する際に、土台となる構造物のゲル状態の溶液Aが積層されている部分は、構造物の硬化した溶液B（第２ゲル状部材）によって支えられている。これは構造物において、筒状に硬化させた第２ゲル状部材が、溶液Aで形成した柱状造形型１００２の水平方向への変形を制限するためである。ゲル状の溶液Aを造形型１０００として積層する場合、溶液Aが自重で崩れてしまう。特に基材１０２へ設置する面に対して垂直方向に高さがある高アスペクト比の場合、ゲル状の溶液で造形型１０００を一度に積層することは困難であった。
【００５７】
しかし造形型１０００と造形対象物２０００を段階的にゲル化しながら積層することで、その都度土台となる構造体には、第１ゲル状部材と筒形状の第２ゲル状部材が含まれる。よって注入した溶液Bが造形型１０００に対する保持材となり、下部を支えることができるため、アスペクト比の高い造形対象物２０００や、微細なサイズの造形対象物２０００であっても、形状を保ちながら上部に積み増すことができる。
【００５８】
なお工程Ｂで、注入した溶液Bを硬化させるために長時間放置すると、構造物の界面が乾燥する。特に上面が乾燥すると、工程Ｃで構造物の第１ゲル状部材上部へ溶液Aを吐出する際に、接着がうまくいかないことがある。よって構造物の乾燥を防ぐために、工程Ｂはなるべく短時間で行うことが好ましい。また積層を繰り返す時間を短くすることでも同様の効果が得られる。
【００５９】
造形対象物２０００の形状も、筒状造形型１００１と柱状造形型１００２の形状を変化させることで、多様なバリエーションが可能である。例えば筒状造形型１００１は円筒形状で、柱状造形型１００２を四角柱とすれば、造形対象物２０００は、円柱に四角い貫通孔が設けられた形状とすることができる。
【００６０】
〈実施例〉
本実施の形態で製造される造形対象物２０００の実施例を説明する。なお実施の形態の説明と重複する説明は省くことがある。また、実施例の中で使用した溶液Aの貯蔵弾性率で強度を評価した。貯蔵弾性率は、レオメーター（Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社、ＭＣＲ３０１）に直径２５ｍｍの平行プレートセンサーを装着し、測定対象物とのギャップ１ｍｍ、周波数１Ｈｚ、ひずみ０．５％の条件下で測定した。ここで、貯蔵弾性率とは、強度（かたさ）の判断の指標となる値である。貯蔵弾性率が高ければかたい材料であり、低ければやわらかく、液体に近い状態の材料である。
【００６１】
［実施例１］
周囲を氷で冷却したビーカーを用いて１０度以下に保持した純水に対し、高分子A-1として温度応答性のハイドロゲル形成性高分子であるポロキサマー４０７（ＢＡＳＦジャパン株式会社、Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ（登録商標）  Ｐ４０７）を添加し、攪拌溶解させた溶液A-1を作成した。ポロキサマー４０７の濃度は２０重量％とする。溶液Ａ-1のゾルゲル転移温度は２１度であるため、余裕を持って溶液Ａ−１を１５度の温度に保ちゾル状態とした。その後、ゾル状態である溶液Ａ-1を１５度から３７度に昇温し、透明なゲルを得た。得られた透明なゲルの貯蔵弾性率を前述の評価方法で測定した結果、１１０００  [Ｐａ]であった。
【００６２】
工程Ａとして、以下を実行した。
【００６３】
１０度に冷却した溶液A-1を容積10mLのシリンジ１０１に充填し、先端内径100μmのシリンジノズル（武蔵エンジニアリング製）を取り付けた。次にシリンジ１０１を２８度の環境で１０分間放置して、シリンジ１０１内の溶液A-1を１０度から２８度へ昇温させることで、ゾル状態からゲル状態へと変化させた。本実施例では、室温が２８度の環境である。また同じく２８度の環境で、ゲル状態のシリンジ１０１内の溶液A-1を圧縮空気式のディスペンサ１０４（武蔵エンジニアリング：ＭＬ−５０００ＸＩＩ）を用いて加圧し、シリンジノズル１０５の先端から溶液A-1のゲルを吐出した。
【００６４】
シリンジノズル１０５の下部に駆動ステージ１０３と、駆動ステージ１０３の上に基材１０２としてＰＥＴフィルムを敷き、駆動ステージ１０３とシリンジ１０１とを相対移動させることによって基材１０２上にゲル状態で吐出させた溶液A-1の積層物を作製した。なお実施例では基材１０２の一例として、ＰＥＴフィルムを用いた。作製された溶液A-1は、２８度の環境下ではゲル状態で存在し、形状が大きく崩れないような特性を持つため、積層が可能である。
【００６５】
概略図を図４（ｂ）に示す。この筒状造形型１００１と、筒状造形型１００１の内側に設けられた柱状造形型１００２で構成された構造物を、第１ゲル状部材とする。第１ゲル状部材は造形型１０００の一部分である。第１ゲル状部材は、筒状造形型１００１の外壁の外径が６．０ｍｍ、外壁の厚みが１．５ｍｍ、柱状造形型１００２の外径が１．２ｍｍ、高さが２．５ｍｍとなった。
【００６６】
次に工程Ｂとして、以下を実行した。
【００６７】
高分子Ｂ−１として、温度応答性のハイドロゲル形成性高分子であるκ-カラギーナン（三晶、ＣＳＫ−０１）を７０度の水に２重量％濃度で溶解した溶液Ｂ−１を作成した。溶液Ｂ−１のゾルゲル転移温度は２８度である。作製した７０度の溶液Ｂ−１を冷却し、７０度から４０度へ減温させる。なお溶液Ｂ−１はゾル状態から変化しない。減温させる理由としては、ゾルゲル転移温度に近づけ、なるべく短時間でゾル化させるためである。
【００６８】
４０度の溶液Ｂ−１をシリンジに１０１に充填し、第１ゲル状部材のスペース１００３に溶液Ｂ−１を吐出した。注入直後にスペース１００３に充填された溶液Ｂ−１はゾル状態だが、その後、２８度の環境下で３０分放置して、温度をより下げることで、溶液Ｂ−１をゾル状態からゲル状態へと変化させた。溶液Ｂ−１がゲル状である筒状の部材を、第２ゲル状部材と称する。
【００６９】
工程Ａ及び工程Ｂにより作製された後の構造は、図５（ｂ）に示される構造物を得る。この円柱状の構造体は、２８度の環境下で、溶液Ａ-1と溶液Ｂ−１が各々ゲル状態で存在し、外径が６．０ｍｍ、高さが２．５ｍｍである。
【００７０】
次に工程Ｃとして、以下を実行した。
【００７１】
以上の工程により作製された構造物の上部で、工程Ａ、工程Ｂを２回繰り返し、同じ形状・高さの構造物を積層した。より詳しくは、構造物の上部に、１度目の工程Ａで形成した第１ゲル状部材と同形状で、かつ高さ２．５ｍｍの構造物を溶液Ａ-1で形成した。なお同じ材料と形状で積層するため、第１ゲル状部材と上部の構造物は十分に接着されており、肉眼では接着面を確認することはほぼできない。
【００７２】
また４０度の溶液Ｂ−１を、第２ゲル状部材のスペース１００３にシリンジ１０１で注入した。その後、２８度の環境で３０分放置して溶液Ｂ−１をゲル化させた。更に、もう一度この工程を繰り返し、最終的には垂直方向に第１ゲル状部材と第２ゲル状部材が３個ずつ積層された形状の、溶液Ａ-1と溶液Ｂ−１が各々にゲル化して存在する円柱状の構造物が形成される。構造物は、外径が６．０ｍｍ、高さが７．５ｍｍである。なお溶液Ｂ−１はスペース１００３内に充填できればよく、シリンジ１０１に限らず、スポイトや溶液の保管容器から直接注ぐこともできる。
【００７３】
最後に工程Ｄとして、以下を実行した。
【００７４】
円柱状の構造物を基材１０２とともに４度に設定した冷蔵庫に入れ、４度の環境下で２時間冷却した。すると、溶液Ａ-1のゾルゲル転移温度２１度を下回り、工程Ｃまではゲル状態だった溶液Ａ-1がゾル化して構造物から流れ出し、取り除かれる。冷蔵庫から取り出し、得られたゲル状態の溶液B-1の造形対象物２０００の概略図を図７に示す。溶液Ｂ−１で形成された造形対象物２０００の寸法は、外径が３．０ｍｍ、外壁の厚みが０．９ｍｍ、全体の高さが７．５ｍｍである。
【００７５】
以上の工程をもって、長さ７．５ｍｍの同一径の微細な円筒状の可撓性を有するゲルチューブが完成した。なお、造形対象物２０００は、複数回工程Ｃを行うことで、その都度ゾルをゲル化している。しかし造形対象物２０００は親和性のある材料のため、層間の境目が見えない程度に接着されている。よって造形対象物２０００をひとつの部材として使用することに、強度的な問題は存在しない。
【００７６】
［比較例１］
１０度に冷却した溶液A-1を容積１０mLのシリンジ１０１に充填し、先端内径１００μmのシリンジノズル（武蔵エンジニアリング製）を取り付けた。次にシリンジ１０１を２８度の環境で１０分放置して、シリンジ内の溶液A-1を１０度から２８度近くへ昇温させることで、ゾル状態からゲル状態へと変化させた。同じく２８度の環境で、ゲル状態のシリンジ１０１内の溶液A-1を圧縮空気式のディスペンサ１０４（武蔵エンジニアリング：ＭＬ−５０００ＸＩＩ）を用いて加圧し、シリンジノズル１０５の先端から溶液A-1のゲルを吐出した。
【００７７】
シリンジノズル１０５の下部に駆動ステージ１０３と、駆動ステージ１０３の上に基材１０２としてＰＥＴフィルム敷き、駆動ステージ１０３とシリンジ１０１とを相対移動させることによって、実施例１と同様に基材１０２上にゲル状態で吐出させた溶液A-1の第１ゲル状部材となる積層物を作製した。この第１ゲル状部材は、筒状造形型１００１の外壁の外径が６．０ｍｍ、外壁の厚みが１．５mm、柱状造形型１００２の外径が１．２mm、高さが２．５mmである。
【００７８】
次に、第１の実施例とは異なり、工程Ａの実行後に工程Ｂの第１ゲル状部材のスペース１００３への溶液Ｂ−１の注入を行わず、筒状造形型１００１及び柱状造形型１００２の上部へ溶液Ａ-1の積層を続けた。すると図８の造形型１０００の垂直方向での断面図に示すように、約３．０ｍｍの高さまで積層したところで、柱状造形型１００２が全体的に湾曲し始めた。その後も積層を続けるごとに柱状造形型１００２は湾曲した。高さ4.0ｍｍまで積層した時点で、柱状造形型１００２の曲がり具合を示す指標として、長さＬが０．７ｍｍとなった。このとき、造形型１０００の寸法誤差が修復不可能なほどに大きくなり、これ以上柱状造形型１００２が湾曲すると、筒状造形型１００１の内部に接触し、筒形状の造形対象物２０００の造形型として使用することができないことから、積層を中止した。
【００７９】
造形型１０００を利用して筒形状の造形対象物２０００を作成したい場合は、外壁となる筒状造形型１００１の内部に、筒状造形型１００１の内壁に接触しないような柱状造形型１００２を有する造形型１０００が必要である。しかし比較例１から、造形対象物２０００からの離形性を高めるために造形型１０００にゲル材料を用いた場合は特に、高アスペクト比に微細な構造物を、ゲル単独で積層することは困難であるとわかった。よって実施例１及び比較例１から、工程Ｂ、Ｃにより造形型１０００と造形対象物２０００の形成を、造形型１０００をゾルからゲルへその都度変化させること、またそれらを段階的に積層することで、造形型１０００と造形対象物２０００が相互に支持しあう効果が得られる。この効果を一因として、最終的な造形対象物２０００として高アスペクト比の筒状構造物を形成できる。
【００８０】
底面と高さの比率が、１：２以上となるような高アスペクト比な造形対象物２０００を製造することができる。この比率は、人口血管のモデルに必要なのは外径が３mm、長さが６mm以上であるため、十分に適用可能である。また、本手法により長さが５．０ｍｍ程度のゲルチューブの部材を作製できれば、複数の部材を手作業（ピンセットなど）で造形対象物２０００の断面同士を垂直方向に接着し、より長いチューブを形成することもできる。
【００８１】
［実施例２］
周囲を氷で冷却したビーカーを用いて１０度以下に保持した純水に対し、高分子A-1として温度応答性のハイドロゲル形成性高分子であるポロキサマー４０７（ＢＡＳＦジャパン株式会社、Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ（登録商標）  Ｐ４０７）を添加し、攪拌溶解させた溶液A−２を作成した。ポロキサマー４０７の濃度は２０重量％とする。溶液Ａ-２のゾルゲル転移温度は１５度であるため、余裕を持って溶液Ａ−２の温度を１０度に保ちゾル状態とした。その後、ゾル状態である溶液Ａ-２を１０度から３７度に昇温し、透明なゲルを得た。得られた透明なゲルの貯蔵弾性率を前述の評価方法で測定した結果、１４０００  [Ｐａ]であった。
【００８２】
工程Ａとして、以下を実行した。１０度に冷却した溶液A-２を容積10mLのシリンジ１０１に充填し、先端内径100μmのシリンジノズル（武蔵エンジニアリング製）を取り付けた。次にシリンジ１０１を２８度の環境で１０分間放置して、シリンジ１０１内の溶液A-1を１０度から２８度へ昇温させることで、ゾル状態からゲル状態へと変化させた。本実施例では、室温が２８度の環境である。また同じく２８度の環境で、ゲル状態のシリンジ１０１内の溶液A-２を圧縮空気式のディスペンサ１０４（武蔵エンジニアリング：ＭＬ−５０００ＸＩＩ）を用いて加圧し、シリンジノズル１０５の先端から溶液A-２のゲルを吐出した。
【００８３】
シリンジノズル１０５の下部に駆動ステージ１０３と、駆動ステージ１０３の上に基材１０２としてＰＥＴフィルムを敷き、駆動ステージ１０３と溶液Ａ−２が充填されたシリンジ１０１とを相対移動させた。そしてＰＥＴフィルム（基材１０２）上に、筒状造形型１００１として四角筒と、柱状造形型１００２として四角筒内に設けられた四角柱で構成された溶液A-2のゲルによる第１ゲル状部材を形成した。概略図を図９（ｂ）に示す。第１ゲル状部材は、筒状造形型１００１の外壁が１２．０ｍｍ四方、外壁の厚みが３．０ｍｍ、柱状造形型１００２が３．０ｍｍ四方、高さが５．０ｍｍとなった。
【００８４】
次に工程Ｂとして、以下を実行した。高分子B-2として、アルギン酸ナトリウム（キミカ、ＩＬ−２）２重量％水溶液、第二りん酸カルシウム２重量％水溶液、クエン酸４重量％水溶液、径１０μｍのポリアクリル粒子（綜研化学、ＭＸ−１０００）をそれぞれ５：１：１：１で混合した溶液B-2を作成した。作成した溶液B-2を、直ちに第１ゲル状部材のスペース１００３にスポイトで注入した。その後、溶液B-2を２８度の環境で５分放置してゲル化させ、第２ゲル状部材を形成した。
【００８５】
次に工程Ｃとして、以下を実行した。実施例１と同様に、構造物の上部で第1ゲル状部材の上に、同じ形状と高さの構造物の形成と、スペース１００３へ溶液B-2の注入、ゲル化を４回繰り返した。最終的に構造物が垂直方向に５個積層された形状の、溶液Ａ-2と溶液B-2が各々ゲル状態で存在する四角柱状の構造物を形成した。構造物は、外径が１２．０ｍｍ、高さが２５．０ｍｍとなった。
【００８６】
次に工程Ｄとして、以下を実行した。四角柱状の構造物を基材１０２とともに４度に設定した冷蔵庫に入れ、４度の環境下で２時間冷却した。すると、溶液A-2のゾルゲル転移温度１５度を下回り、工程Ｃまではゲル状態だった溶液A-2がゾル化して構造物から流れ出し、取り除かれる。冷蔵庫から取り出し、得られたゲル状態の溶液B-2の造形対象物２０００の概略図を図９（ｂ）に示す。溶液B-2で形成された四角筒状の造形対象物２０００の寸法は、外径が６．０ｍｍ、外壁の厚みが１．５ｍｍ、全体の高さが２５．０ｍｍとなった。造形対象物２０００は、アルギン酸のハイドロゲルにポリアクリル粒子が分散して全体が白濁した形態であった。
【００８７】
実施例２では、実施例１と同様の効果が確認できた。
【００８８】
（実施の形態２）
以下、図面を参照して、本実施の形態の説明を行う。なお、実施の形態１と重複する部分は省略する場合がある。また各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００８９】
図１０は、本実施の形態に係る、径の異なる２つの円筒形状が設けられた部材である造形対象物３０００を例示している。図１０（ａ）に示す造形対象物３０００は、筒状構造物３０１０と筒状構造物３０２０の２つの円筒形状を有し、垂直方向に貫通した中空部３００１が設けられていた部材である。また図１０（ｂ）は、造形対象物３０００から造形型を除去する前の、垂直方向の断面図である。
【００９０】
造形対象物３０００は、例えばκ-カラギーナン（三晶、ＣＳＫ−０１）を溶液化したものからなる、可撓性を有する構造物であって、外壁の厚みが垂直方向に同一ではない部材である。また後述するが、造形対象物３０００の形状は円筒形状に限られるものではなく、任意の径や外壁の厚みを持つ２つ以上の部材を組み合わせてすることが可能である。
【００９１】
造形対象物３０００を製造するための溶液は、実施の形態１と同様である。造形対象物３０００の製造方法は、まずは実施の形態と同様に大工程である工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃを順次実行する。そして更に形状を変え、構造物の上部で工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃを繰り返す。よって内径や外径の異なる筒状を組み合わせて造形することが可能である。最終的な造形対象物３０００を作製した後に工程Ｄを実行し、溶液Ａをゾル化させ、造形対象物３０００から除去する。
【００９２】
［実施例３］
まずは工程Ａとして、２８度の環境で、実施例１と同様の手法で、ゾルゲル転移温度が２１度であるゲル状態の溶液Ａ-1を積層した。図４と同様に、造形型１０００は筒状造形型１００１と、筒状造形型１００１の内側に設けられた柱状造形型１００２で構成され、筒状造形型１００１の外壁の外径が８．０mm、外壁の厚みが１．５mm、高さが２．５ｍｍである。柱状造形型１００２の外径が１．２mm、高さが２．５mmである。
【００９３】
次に工程Ｂとして、高分子Ｂ−１として、実施例１と同様のκ-カラギーナン（三晶、ＣＳＫ−０１）を７０度の水に２重量％濃度で溶解した溶液Ｂ−１を作成した。作成した溶液Ｂ−１を４０度まで冷却した後、スペース１００３にスポイトで注入し、２８度の環境で３０分放置して溶液Ｂ−１をゲル化し、外径が８．０ｍｍ、高さが２．５ｍｍの円柱状の構造物を作製した。
【００９４】
次に工程Ｃとして、実施例１と同様に、構造物の上部で、工程Ａ及び工程Ｂを３回繰り返した。最終的には構造物が垂直方向に４個積層された形状の、溶液A-1と溶液Ｂ−１が各々にゲル化して存在する円柱状の構造物を形成した。構造物は、外径が８．０ｍｍ、高さが１０．０ｍｍである。構造物に含まれる最終的な筒状構造物３０１０の一部を、構造物３０１０と称する。
【００９５】
次に、構造物３０１０の上部に、径の異なる構造物３０２０の積層を行う。工程Ａから工程Ｃにより作製した構造物３０１０を含む構造物を土台とする。
【００９６】
工程Ａとして、土台となる構造物の上部に、ゲル状態の溶液A-1を異なる形状で吐出して積層する。工程Ａにより、構造物の上部には、筒状の造形型１０００の外径よりも小さな外径をもつ構造物が作製される。新たに積層した構造物は、筒状造形型１００１の外壁の外径が６．０mm、外壁の厚みが１．５mm、柱状造形型１００２の外径が１．２mm、高さが２．５mmとなった。次に工程Ｂと同様に、溶液Ｂ−１を構造物のスペース１００３にスポイトで注入し、２８度の環境で３０分放置して溶液Ｂ−１をゲル化させた。次に工程Ｃと同様に、構造物の上部で工程Ａ及び工程Ｂを２回繰り返した。最終的には構造物が垂直方向に３個積層された形状の、溶液Ａ-1と溶液Ｂ−１が各々にゲル化して存在する円柱状の構造物を形成した。よって図１０（ｂ）の構造物の断面図に示されるような、異なる外径の円柱である構造物が２つ積層した形状の構造物が形成された。
【００９７】
最後に、工程Ｄを行う。以上の工程Ａから工程Ｃを異なる径で２度行い、作製された構造物を、基材１０２のＰＥＴフィルムとともに４度の環境で２時間冷却した。すると溶液A-1のゾルゲル転移温度２１度を下回るため、ゲル状態だった溶液A-1がゾル化し、構造物から取り除かれる。冷却後の造形対象物２０００の概略図を図１０（ａ）に示す。造形対象物２０００の寸法は、全体としては中央の穴の径が１．２mmで全体の高さが１７．５ｍｍであって、下部の円筒は外径が５．０mm、外壁の厚みが１．９mm、高さが１０．０mmであって、上部の円筒は外径が３．０mm、外壁の厚みが０．９mm、高さが７．５mmとなった。
【００９８】
以上の実施例で径の異なる２つの円筒状を組み合わせた造形対象物３０００の形成方法を記載したが、形状や径の大きさはこれに限るものではなく、異なる形状を任意に組み合わせることが可能である。またこの製法であれば、中空部３００１が狭窄するように作製することもできる。
【００９９】
径が異なる円筒を複数の部材に分けて造形し、それらを接着して１つの部材とすることも考えられるが、しかし径や外壁の厚みが互いに異なる部材を手作業で接着することは、接着面積が小さいため困難であった。そこで本実施の形態のように、前工程までに作製した構造体を土台として積層造形すれば、容易に各構造体を接着することができる。
【０１００】
また造形型１０００の材料に温度応答性のゲルを用いることで、除去時はゾル化して取り除くことが可能である。従来のような金属や溶けない材料の造形型を使う場合は、造形対象物を破壊せずに造形型を取り出すために、造形できる形状が限られていた。しかし本発明によれば、造形対象物の内部の中空形状の径が中央で最も大きく端部は狭い、内部の空間が広い形状の部材や、狭窄のある複雑な形状の部材も形成が容易である。
【０１０１】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば上述した実施例の高分子Bに生体材料を使用することで、ヘルスケア分野に適用可能な造形対象物２０００を容易に造形することが可能である。また、実施の形態１と実施の形態２は適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１０２】
また実施の形態では筒形状の造形対象物２０００の作製方法として説明した。しかし言うまでも無く、筒状造形型１００１のみを造形型として使用し、スペース１００３に柱状造形型１００２を設けずに、本実施の形態の製法と同様に造形対象物を作製すれば、中空部を有さない、柱状の造形対象物を作製することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１  シリンジ
１０２  基材
１０３  駆動ステージ
１０４  ディスペンサ
１０５  シリンジノズル
１０００  造形型
１００１  筒状造形型
１００２  柱状造形型
１００３  スペース
２０００、３０００  造形対象物
２００１、３００１  中空部
３０１０、３０２０  構造物
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特表２０１３−５４２７２８号公報
【図１】
2018154049.tif 000004
【図２】
2018154049.tif 000005
【図３】
2018154049.tif 000006
【図４】
2018154049.tif 000007
【図５】
2018154049.tif 000008
【図６】
2018154049.tif 000009
【図７】
2018154049.tif 000010
【図８】
2018154049.tif 000011
【図９】
2018154049.tif 000012
【図１０】
2018154049.tif 000013