(57)【要約】【課題】  患者の放射線照射対象となる体表面に沿って隙間なく密着させる形状を有するボーラスは、必要以上に高い密着力を有する。そのため、治療後にボーラスを外すとき、体表面から剥離させるのが困難となる課題がある。【解決手段】  放射線治療を受ける患者の放射線照射される体表面に沿って対向する形状である対向形状部を有するボーラスであって、前記対向形状部の前記体表面に対向する側の表面は階段構造を有し、前記階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下であるボーラスである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療を受ける患者の放射線照射される体表面に沿って対向する形状である対向形状部を有するボーラスであって、
前記対向形状部の前記体表面に対向する側の表面は階段構造を有し、
前記階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下であるボーラス。
【請求項２】
前記階段構造は、略等間隔の前記段差が連続する請求項１に記載のボーラス。
【請求項３】
ＣＴ値が−１００以上１００以下である請求項１又は２に記載のボーラス。
【請求項４】
アスカーゴム硬度計（Ｃ２型）で測定した値が２０以上９０以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボーラス。
【請求項５】
全光透過率が６０％以上である請求項１乃至４のいずれか一項に記載のボーラス。
【請求項６】
水、ポリマー、及び鉱物を含むゲルからなる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボーラス。
【請求項７】
前記対向形状部において、前記体表面に対向する表面から前記体表面に対向しない表面までの最短距離が２．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボーラス。
【請求項８】
前記対向形状部において、前記体表面に対向する側の表面から前記体表面に対向しない側の表面までの最短距離と、前記最短距離の平均値と、の差が、前記最短距離の平均値に対して−１０％以上１０％以下である請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボーラス。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のボーラスを、インクジェット方式または光造形方式により造形する造形工程を有するボーラスの製造方法。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂の軟化物を積層して型を成形する型成形工程と、
ボーラス形成用液体材料を前記型に入れて硬化させて請求項１乃至８のいずれか一項に記載のボーラスを造形する造形工程と、
を有するボーラスの製造方法。
【請求項１１】
三次元データに基づいて造形される立体造形物であって、
前記立体造形物の表面は階段構造を有し、
前記階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記立体造形物は、ＣＴ値が−１００以上１００以下であり、
前記立体造形物は、アスカーゴム硬度計（Ｃ２型）で測定した値が２０以上９０以下である立体造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーラス、ボーラスの製造方法、及び立体造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、γ線、電子線、中性子線、α線等の放射線やレーザー光線を人体に照射して、癌等の病気治療に利用することが、広く行われている。一般に、物質に放射線を照射すると、人体の深部にいくにしたがって、放射線の量は指数関数的に減少するが、散乱線は深部ほど比較的増大し、その方向は様々である。
【０００３】
特に、高活性エネルギー線では、反跳電子（散乱線）の方向が主に前方にあるため、側方への散乱が少なくなり、表面線量よりもある深さのところでの線量が最大となる。このような放射線の皮膚中での性質を考慮しないで治療を行うと、ターゲット（患部）以外の正常組織に対して、不必要な放射線の照射による有害な作用を及ぼすことがある。
このことを防ぐため、ボーラス（Ｂｏｌｕｓ）という、高活性エネルギー線の吸収が人体組織と等価又は類似である物質を用いて、人体等の不規則な表面を平坦に、又は欠損した部分を充填し、ターゲットのみに高活性エネルギー線を照射するという方法が行われている。
ここで、人体組織と等価な物質とは、放射線の吸収又は散乱について実質的に人体組織と同じ性質を示す物質を意味する。
【０００４】
一般に、実用に値するボーラスは、（１）人体組織と等価な物質であること、（２）均質なものであること、（３）可塑性に優れ、適当に弾力性を有し、生体への形状適合性及び密着性がよいこと、（４）毒性がないこと、（５）エネルギー変化等がないこと、（６）厚みが均一であること、（７）空気の混入がないこと、（８）透明性が高いこと、（９）消毒の容易性があること、などの特性及び機能を満たすことが望まれる。そして、特に（３）の「密着性がよいこと」は、ボーラスの機能を果たすために重要となる。
【０００５】
特許文献１には、患者の皮膚表面に隙間なく密着させることを課題として、患者の皮膚表面の形状データ、及び患者の患部の形状データに基づき、患者の放射線照射対象となる体表面に沿った形状を有するボーラスが開示されている。また、このボーラスは３次元プリンターを用いて作成した型に、水、鉱物、重合性ポリマーを含有するボーラス形成用液体材料を流し込んで硬化させて作成することができ、または、紫外線光で硬化させるインクジェット方式の３次元プリンターや光造形方式の３次元プリンターを用いて直接形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、患者の放射線照射対象となる体表面に沿って隙間なく密着させる形状を有するボーラスは、必要以上に高い密着力を有する。そのため、治療後にボーラスを外すとき、体表面から剥離させるのが困難となる課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、放射線治療を受ける患者の放射線照射される体表面に沿って対向する形状である対向形状部を有するボーラスであって、前記対向形状部の前記体表面に対向する側の表面は階段構造を有し、前記階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のボーラスは、患者の放射線照射対象となる体表面に対する密着性に優れ、且つ治療後において体表面からの剥離性に優れる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、階段構造の断面概略図である。
【図２】図２は、ボーラスを作製するための３次元プリンターの概略図である。
【図３】図３は、３次元プリンターで作製したボーラスを支持体から分離した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
＜＜ボーラス＞＞
ボーラスは、立体造形物の一例であって、放射線治療を受ける患者に適用される医療器具である。本実施形態は、放射線治療を受ける患者の放射線照射される体表面に沿って対向する形状である対向形状部を有するボーラスであって、対向形状部の体表面に対向する側の表面は階段構造を有し、階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００１２】
＜ボーラスの形状＞
本実施形態のボーラスは、放射線治療を受ける患者の放射線照射される体表面に沿って対向する形状である対向形状部を有する。体表面は、皮膚、患部などの外部に露出している人体組織である。また、対向形状部は、患者の放射線照射される体表面におけるＤＩＣＯＭデータなどの三次元データに基づいて形成される形状を有する領域である。例えば、患者の体表面の一部の領域において他の体表面の領域より飛び出している形状（凸部）がある場合、ボーラスは、この飛び出している形状（凸部）に沿って対向する凹んだ形状（凹部）である対向形状部を有する。すなわち、従来用いられていたボーラスのように、非使用時は平板状の形状であって、使用時に患者の体表面に沿って追従させるものは、本願の対向形状部を有さない。本実施形態は、ボーラスが対向形状部を有することにより、患者の体表面にボーラスを密着させることができ、ボーラスの密着性が向上する。なお、対向形状部は、体表面に沿って直接的に又は間接的に対向する形状であれば限定されず、例えば、ボーラスと体表面の間に別の部材を挟んで対向する場合の形状であってもよい。
【００１３】
−対向形状部の表面構造−
対向形状部の体表面に対向する側の表面は階段構造を有する。本実施形態において「階段構造」とは、互いに略直交する第一の面と第二の面とが交互に連続する構造である。この階段構造について、図１を用いて説明する。図１は、階段構造の断面概略図である。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、階段構造は、第一の面１及び第二の面２を有し、第一の面１及び第二の面２は略直交する。また、第一の面１及び第二の面２は、「１、２、１、２、・・・」と、交互に連続している。また、「互いに略直交する第一の面と第二の面とが交互に連続する構造」には、図１（ｄ）に示すように、隣り合う第一の面及び第二の面が曲線部を介して間接的に接続される構造であって、第一の面の延長平面１ｅ及び第二の面の延長平面２ｅが略直交する構造も含まれる。
このように階段構造を設けることで、図１（ａ）に示すように、対向形状部の体表面に対向する側の表面は、略線上の複数の頂部３と、頂部に挟まれる複数の溝部４と、を有する。このように、略線上の複数の頂部と、頂部に挟まれる複数の溝部と、を有することによって、ボーラスが対向形状部を有して患者の体表面に強固に密着する形状である場合であっても、使用後に容易にボーラスを体表面から剥離させることができる。これは、略線上の複数の頂部が、体表面と接触しつつ、空気の流路となる複数の溝部を形成し、ボーラスの体表面に対する過度な密着を抑制することができるためである。なお、体表面と接触する頂部の形状が略線上ではなく点状である場合、ボーラスの剥離性を向上させることはできるが、ボーラスの密着性が低下する。
【００１４】
また、階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下であり、８０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。段差が５０μｍ未満であるとボーラスの剥離性が低下し、段差が２００μｍより大きいとボーラスの密着性が低下する。なお、本実施形態において「段差」とは、互いに略直交する第一の面と第二の面とが交互に連続する構造である階段構造において、第二の面を介して隣接する２つの第一の面の間の長さである。ここで「第二の面を介して隣接する２つの第一の面の間の長さ」は、第二の面の方向における長さであり、具体的にはボーラスの断面において第一の面を形成する辺と第二の面を形成する辺とが略直交するようにボーラスを切断した場合において、第二の面を形成する辺の方向における長さを示す。なお、第一の面を形成する辺と第二の面を形成する辺とが略直交する場合には、第一の面を形成する辺の延長線と第二の面を形成する辺の延長線とが間接的に略直交する場合も含まれる。より具体的には、図１（ａ）に示すように、第一の面１が、第二の面２の方向に５０μｍ以上２００μｍ以下の段差ｄで連続して複数形成されていることを示す。また、対向形状部の面積に対し、段差が５０μｍ以上２００μｍ以下である階段構造を有する領域の面積が占める割合は、８０％以上であることが好ましい。
また、図１（ａ）に示すように、段差ｄは、略等間隔であることが好ましい。ボーラス又はボーラスを成形するための型を熱溶解積層法（ＦＤＭ）又は切削ＲＰマシンにより製造した場合、ボーラスを製造する際に用いる三次元データに対し、階段構造を形成させるための特別なデータ処理を実行しなくても、熱溶解積層法（ＦＤＭ）自体の堆積跡又は切削ＲＰマシンによる切削跡に由来して階段構造を形成することができ、且つ階段構造における段差を略等間隔にすることができる場合があるためである。なお、「略等間隔」とは、階段構造の所定の位置における段差と、所定の位置における段差を含む１０箇所以上の位置における段差の平均値と、の差が、段差の平均値に対して−２５％以上２５％以下であることを示す。
【００１５】
なお、ボーラスの形状を確認する方法は適宜選択することができるが、例えば、共焦点レーザー顕微鏡（ＶＫ−Ｘ１０００、株式会社キーエンス製）などを用いることができる。また、上記の段差は、物理的にボーラスを切断し断面を見ることで測定することができる。具体的には、三次元測定器（装置名：ＣＮＣ三次元測定機ＣＲＹＳＴＡ−Ａｐｅｘ  Ｓ、株式会社ミツトヨ製）などを用いて観察する。
【００１６】
＜ボーラスの物性＞
−ＣＴ値−
本実施形態のボーラスは、コンピュータ断層撮影法で測定したＣＴ値（ＨＵ）が、−１００以上１００以下であることが好ましく、０以上１００以下であることがより好ましく、０以上７０以下であることが更に好ましい。なお、ＣＴ値とは、コンピュータ断層撮影装置で骨１，０００、水０、空気−１，０００としてキャリブレーションされた値である。ここで、ボーラスは、放射線治療に供されるものであり、その性質が体組成に近いことが好ましい。体組成におけるＣＴ値は、身体の部位によって異なるが、例えば、筋肉では３５〜５０程度、肝臓では４５〜７５程度、膵臓では２５〜５５程度、脂肪では−５０〜−１００程度、血液では１０〜３０程度であることが知られている。このため、放射線を照射する部位にもよるが、ＣＴ値が−１００以上１００以下であることにより、放射線の吸収、又は散乱について実質的な人体組織と同じ性質を示すボーラスが得られる。
なお、Ｘ線による放射線治療を行う場合、対象となる患部近傍、すなわちボーラスと患者体表面の間に空気が存在することで、患部近くにおいてＣＴ値が大きく変化し、治療精度が悪くなる場合がある。しかし、体表面とボーラスの間の距離が安定して１ｍｍ以内に収まっていれば治療効果が損なわれない。そのため、本実施形態のように段差が２００μｍ以内の階段構造であれば、ＣＴ値が−１００以上１００以下であるボーラスを作製することで、制度の良い放射線治療と治療後における体表面からの剥離性を両立することができる。
【００１７】
−全光透過率−
本実施形態のボーラスは、全光透過率が６０％以上あることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。医療効果を高めるため、Ｘ線を放射する領域において、ボーラスと体表面が適度に密着し大きな空隙がないことを確認する必要があるが、この確認はボーラスを透過して目視するのが簡便な方法であるためである。なお、ボーラスの空隙の視認容易性に関する評価指標としては、ヘイズよりも全光透過率が好ましい。全光透過率は、汎用の透過率測定機で測定する。例えば、ＨＲ−１００（株式会社村上色彩技術研究所製）やヘイズ−ガード  ｉ（株式会社テツタニ製）などのヘイズ・透過率・反射計を用いて測定する。また、全光透過率と併せて狭角度散乱を測定しても良い。
なお、ボーラスの表面が階段構造を形成している場合、不規則な凹凸を形成している場合と比べて光の乱反射が少なく、また階段構造も微細になる。そのため、透過性の低下が抑制され、全光透過率が６０％以上であるボーラスの製造が容易となる。
【００１８】
−硬度−
本実施形態のボーラスは、アスカーゴム硬度計Ｃ２型で測定した硬度が８０以下であることが好ましく、６０以下であることがより好ましい。また、２０以上であることが好ましく、４０以上であることがより好ましく、５０以上が特に好ましい。硬度が８０以下であると、ボーラスと患者の体表面とを十分に密着させることができる。
【００１９】
＜ボーラスの組成＞
ボーラスの組成としては特に制限はないが、例えば、ポリウレタン樹脂、シリコーンゴム、ポリビニルアルコール、カラギーナン、ローカストビーンガム、グルコマンナン、デンプン、カードラン、グアーガム、寒天、カシアガム、デキストラン、アミロース、ゼラチン、ペクチン、キサンタンガム、タラガム、ジェランガム、アセトアセチル化水溶液高分子化合物、トポロジカルゲル、テトラペグゲル、ダブルネットワークゲル、ナノコンポジッド（ＮＣ）ゲルなどがあり、これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。なお、上記の中でも、ＣＴ値、透明性、硬度を考慮すると、ＮＣゲルが好適である。
【００２０】
−ＮＣゲル−
ＮＣゲルは、水、ポリマー、鉱物、有機溶媒を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。ＮＣゲルは、溶液中に分散された鉱物と、重合性モノマーが重合したポリマーと、が複合化して形成された三次元網目構造の中に水が包含されている。そのため、ボーラスの組成中にＮＣゲルが含まれることで、優れた可塑性、適度な弾力性、及び高い密着性を有するボーラスを得ることができる。また、ＮＣゲルは、ポリマーと水を主成分として構成され、ＣＴ値が人体の値に近いため好ましい。
【００２１】
−−ポリマー−−
ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーが挙げられる。また、ポリマーは、ホモポリマー（単独重合体）、ヘテロポリマー（共重合体）のいずれであってもよく、ホモポリマーであることが好ましい。また、ポリマーは、変性されていてもよく、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよいが、水溶性であることが好ましい。なお、水溶性とは、例えば、３０℃の水１００ｇにポリマーを１ｇ混合して撹拌したとき、９０質量％以上が溶解するものを意味する。
【００２２】
−−水−−
水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じてその他の成分を溶解乃至分散させてもよい。
【００２３】
−−鉱物−−
鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。水膨潤性層状粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、高弾性のボーラスが得られる点から、水膨潤性ヘクトライトが好ましい。水膨潤性ヘクトライトは、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。市販品としては、例えば、合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）、ＳＷＮ（Ｃｏｏｐ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌｔｄ．製）、フッ素化ヘクトライトＳＷＦ（Ｃｏｏｐ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌｔｄ．製）などが挙げられる。これらの中でも、ボーラスの弾性率の点から、合成ヘクトライトが好ましい。なお、水膨潤性とは、層状粘土鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
鉱物の含有量は、ボーラスの弾性率及び硬度の点から、ボーラスの全量に対して、１質量％以上４０質量％以下が好ましく、１質量％以上２５質量％以下がより好ましい。
【００２４】
−−有機溶媒−−
有機溶媒は、ボーラスの保湿性を高めるために含有される。有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコールが好ましく、グリセリン、プロピレングルコールがより好ましい。
有機溶媒の含有量は、ボーラスの全量に対して、１０質量％以上５０質量％以下が好ましい。有機溶媒の含有量が、１０質量％以上であると、乾燥防止の効果が十分に得られ、５０質量％以下であると、層状粘土鉱物が均一に分散される。また、有機溶媒の含有量が、１０質量％以上５０質量％以下であると、人体の組成からのずれが小さく、ボーラスとしての良好な機能が得られる。
【００２５】
−−その他の成分−−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸等のホスホン酸化合物、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
【００２６】
＜ボーラスの表面構造＞
ボーラスの表面構造としては、上記のボーラスの形状を形成できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、表面に皮膜を設けたボーラスであることが好ましい。皮膜を設けることにより、ボーラスの形状を維持でき、ボーラスの保存性（耐乾燥性及び防腐性）を向上することができ、ボーラスの外観性を改善することができる。なお、本実施形態でボーラスとは、皮膜等の表面構造も含めた全体としての構造体を示す。
【００２７】
−皮膜−
皮膜としては、ボーラスの耐乾燥性及び防腐性を向上できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂などが挙げられる。
樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ＰＰＳ、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリイミド、フッ素樹脂、パラフィンワックスなどが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
皮膜を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、皮膜の形成材料を溶剤に溶解してボーラスの表面に塗布する方法、皮膜の形成材料として熱収縮フィルムを用いボーラスとなる材料の表面にラミネート形成する方法などが挙げられる。塗布する方法、フィルムを用いてラミネート形成する方法を用いることにより、ボーラスの表面形状に沿った皮膜を形成することができるため好ましい。塗布する方法としては、例えば、刷毛、スプレー、浸漬塗工などを用いる方法などが挙げられる。また、皮膜の形成材料を溶剤に溶解したボーラス形成用液体材料を用い、３次元プリンターでボーラスを造形する際に同時に皮膜を形成してもよい。
【００２８】
＜ボーラスの寸法＞
ボーラスの面積としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、放射線照射時に、照射線と患部を結んだ軸を含む形状における面積であって、下限値としては、１０ｍｍ２以上が好ましく、１００ｍｍ２以上がより好ましく、上限値としては、１，０００ｍｍ２以下が好ましく、５００ｍｍ２以下がより好ましい。
また、対向形状部において、体表面に対向する表面から体表面に対向しない表面までの最短距離（ボーラスの厚み）が２．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である領域を含むことが好ましく、４．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下または９．５ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である領域を含むことがより好ましい。また、対向形状部において、体表面に対向する側の表面から体表面に対向しない側の表面までの最短距離（ボーラスの厚み）と、最短距離の平均値（ボーラスの厚みの平均値）と、の差が、最短距離の平均値に対して−１０％以上１０％以下であることが好ましい。なお、最短距離の平均値は、１０箇所以上の任意の位置における最短距離の平均である。
【００２９】
＜＜ボーラスの製造方法＞＞
本実施形態におけるボーラスを造形する方法は特に限定されないが主に２つある。
第一の方法は、患者の体表面の三次元データに基づき、切削装置や３次元プリンター等を用いてボーラスを製造するための型を成形する型成形工程と、この型にボーラス形成用液体材料を流し込んで硬化させる方式である注型成形方式でボーラスを造形する造形工程と、を有する。
第二の方法は、患者の体表面の三次元データに基づき、型を用いずに、３次元プリンター等を用いてボーラスを造形する造形工程を有する。
【００３０】
＜三次元データ＞
第一の方法、及び第二の方法で用いる「患者の体表面の三次元データ」は、患者の体表面の三次元データに基づいて作成される。患者の体表面の三次元データは、医用撮影機器や３Ｄスキャナなどを用いて得られたデータを変換することで作製される。医用撮影機器としては、例えば、Ｘ線ＣＴ、ポジトロン断層法（ＰＥＴ）、単一光子放射断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）などを用いた撮影機器等が挙げられる。得られたデータが２次元画像の場合は、例えば、ＯｓｉｒｉＸ（Newton Graphics, Inc.製）やＭｉｍｉｃｓ（Materialise製）などを用いて三次元データに変換する。
また、ボーラスの製造方法に応じて、患者の体表面の三次元データを用いてボーラスの三次元データが作成される。例えば、患者の体表面の三次元データを用い、ボーラスが患者の体表面と接触する範囲における、ボーラスの厚さ（法線距離）を設定し、ボーラスの三次元データを作成する。通常、ボーラスの厚さは一定の長さに設計されるが、治療内容によっては場所ごとに任意の厚さで設計する。なお、ボーラスの三次元データの作成は、Ｍａｇｉｃｓ(Materialise製)やＭｅｓｈ  Ｍｉｘｅｒ(Autodesk製)などのＳＴＬ編集ソフトを用いておこなう。
また、型を用いてボーラスを造形する場合は、更に、ボーラスの三次元データから型の三次元データを作成する。型の三次元データは、例えば、得られたボーラスの三次元データを、雄型（コア）の型及び雌型（キャビティー）の型の三次元データに変換することで作成される。なお、ボーラスの三次元データから作成されるデータは、型自体の三次元データ以外に、型を成形するための型に関する三次元データであってもよい。
なお、本実施形態のボーラスは、体表面に対向する側の表面に、上記説明した特徴を有する所定の階段構造を有している。階段構造は、三次元データにおいて階段構造を設けるデータ処理を行うことで実現してもよいが、三次元データに対しては特に処理を行わず、例えば、切削で残る帯状の切削跡や、積層造形法における積層跡で生じる階段構造で代替してもよい。但し、ボーラス形成用液体材料をインクジェット方式で吐出し、それを硬化させることで硬化層を積層する積層造形法の場合、インクジェット方式で形成される単一の硬化層は非常に薄層であり、通常の積層造形工程を経るだけでは階段構造における段差である「５０μｍ以上２００μｍ以下」を満たすことは困難である。従って、インクジェット方式を用いた積層造形法でボーラスを形成する場合は、三次元データ自体に階段構造設けることが好ましい。
【００３１】
＜ボーラス形成用液体材料＞
ボーラス形成用液体材料は、水、鉱物、及び重合性モノマーを含有し、有機溶媒、を含有することが好ましく、更に必要に応じて重合開始剤及びその他の成分を含有する。水、鉱物、有機溶媒、及びその他の成分としては、上記のボーラスの組成と同様のものを用いることができるので、その説明を省略する。
【００３２】
−重合性モノマー−
重合性モノマーとしては、炭素間の不飽和結合を１つ以上有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。
【００３３】
−−単官能モノマー−−
単官能モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体、その他の単官能モノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、及びＮ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＡ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
その他の単官能モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート（ＥＨＡ）、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（ＨＥＡ）、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート（ＨＰＡ）、アクリロイルモルホリン（ＡＣＭＯ）、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、３−メトキシブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、カプロラクトン（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
単官能モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性有機ポリマーが得られる。
アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性有機ポリマーは、ボーラスの強度を保つために有利な構成成分である。
単官能モノマーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ボーラス形成用液体材料の全量に対して、１質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上５質量％以下がより好ましい。含有量が、１質量％以上１０質量％以下の範囲であると、ボーラス形成用液体材料中の層状粘土鉱物の分散安定性が保たれ、かつボーラスの延伸性を向上させることができる。延伸性とは、ボーラスを引っ張った際に伸び、破断しない特性のことを意味する。
【００３４】
−−多官能モノマー−−
多官能モノマーとしては、２官能モノマー、３官能モノマー、４官能以上のモノマーなどが挙げられる。
２官能性モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート，テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート，ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート（ＭＡＮＤＡ）、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート（ＨＰＮＤＡ）、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート（ＢＧＤＡ）、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート（ＢＵＤＡ）、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート（ＨＤＤＡ）、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（ＤＥＧＤＡ）、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート（ＮＰＧＤＡ）、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（ＴＰＧＤＡ）、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール２００ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール４００ジ（メタ）アクリレート、メチレンビスアクリルアミドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
３官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート（ＴＭＰＴＡ）、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート（ＰＥＴＡ）、トリアリルイソシアネート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
４官能以上のモノマーとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタ（メタ）アクリレートエステル、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート（ＤＰＨＡ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
多官能モノマーの含有量は、ボーラス形成用液体材料の全量に対して、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましく、０．０１質量％以上０．５質量％以下がより好ましい。含有量が、０．００１質量％以上１質量％以下の範囲であると、得られるボーラスの弾性率や硬度を適正な範囲に調整することができる。
【００３５】
−−重合開始剤−−
重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。
熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス（酸化還元）開始剤などが挙げられる。
アゾ系開始剤としては、例えば、ＶＡ−０４４、ＶＡ−４６Ｂ、Ｖ−５０、ＶＡ−０５７、ＶＡ−０６１、ＶＡ−０６７、ＶＡ−０８６、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ  ３３）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（ＶＡＺＯ  ５０）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ  ５２）、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）（ＶＡＺＯ  ６４）、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル（ＶＡＺＯ  ６７）、１，１−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ  ８８）（いずれもＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能）、２，２’−アゾビス（２−シクロプロピルプロピオニトリル）、２，２’−アゾビス（メチルイソブチレ−ト）（Ｖ−６０１）（いずれも和光純薬工業株式会社製）などが挙げられる。
過酸化物開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（Ｐｅｒｋａｄｏｘ  １６Ｓ）（Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社から入手可能）、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート（Ｌｕｐｅｒｓｏｌ  １１）（Ｅｌｆ  Ａｔｏｃｈｅｍ社から入手可能）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ  ２１−Ｃ５０）（いずれもＡｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社製）、過酸化ジクミルなどが挙げられる。
過硫酸塩開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
レドックス（酸化還元）開始剤としては、例えば、過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組み合わせ、有機過酸化物と第３級アミンに基づく系（例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンに基づく系）、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属に基づく系（例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートに基づく系）などが挙げられる。
光重合開始剤としては、光（特に波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２,２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメート、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
なお、テトラメチルエチレンジアミンは、アクリルアミドをポリアクリルアミドゲルとする重合・ゲル化反応の開始剤として用いられる。
【００３６】
＜型を用いてボーラスを製造する方法（第一の方法）＞
第一の方法は、患者の体表面の三次元データに基づき、切削装置や３次元プリンター等を用いてボーラスを製造するための型を成形する型成形工程と、この型にボーラス形成用液体材料を流し込んで硬化させる方式である注型成形方式でボーラスを造形する造形工程と、を有する。
【００３７】
−型成形工程−
型成形工程で用いる３次元プリンターとしては、特に方式を限定するものではないが、ボーラス形成用液体材料を注入して硬化させるものであるから、ボーラス形成用液体材料の漏れの無いような材質や方式を用いる方式であることが好ましい。具体的には、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、光造形装置、マテリアルジェッティング及びバインダージェッティングなどのインクジェット方式、粉末焼結積層造形（ＳＬＳ／ＳＬＭ）などが好ましい。なお、熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、熱可塑性樹脂を含む材料を加熱して軟化物とし、それを押し出して積層させた積層体としての立体造形物を形成する方法である。また、３次元プリンター以外の型を成形する工程で用いる手段としては、例えば、切削ＲＰマシンやＮＣ旋盤、印象材、機械研磨、などの切削加工による手段などが好ましい。これらの中でも、型を成形する工程で用いる手段としては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）及び切削ＲＰマシンが好ましい。型を熱溶解積層法（ＦＤＭ）又は切削ＲＰマシンにより製造した場合、ボーラスを製造する際に用いる三次元データに対し、階段構造を形成させるための特別なデータ処理を実行しなくても、熱溶解積層法（ＦＤＭ）自体の堆積跡又は切削ＲＰマシンによる切削跡に由来して階段構造が形成され、且つ階段構造における段差が略等間隔になる場合があるためである。
【００３８】
−造形工程−
次に、成形された型にボーラス形成用液体材料を流し込んで硬化させる。例えば、雄型（コア）の型及び雌型（キャビティー）の型を組み合わせ、両者の間に形成された隙間にボーラス形成用液体材料を流し込んで硬化させる。
熱重合開始剤を用いて硬化する場合には、開始剤の種類に応じて反応温度を制御する。ボーラス形成用液体材料を注入し、密閉して空気(酸素)を遮断した後、室温もしくは所定温度に加温して重合反応を進行させる。重合が完了した後、型から取り出すことにより、ボーラスが形成される。
光重合開始剤を用いて硬化する場合には、硬化手段として、紫外線等のエネルギー線をボーラス形成用液体材料に照射する必要がある。このため、使用する型はエネルギー線に対して透明な材質で構成される。このような型に注入し、密閉して空気(酸素)を遮断した後、型の外側からエネルギー線を照射する。この様にして重合が完了した後、型から取り出すことにより、ボーラスが形成される。
【００３９】
＜型を用いずにボーラスを製造する方法（第二の方法）＞
第二の方法は、患者の体表面の三次元データに基づき、型を用いずに、３次元プリンター等を用いてボーラスを造形する造形工程を有する。
【００４０】
−造形工程−
造形工程としては、例えば、ボーラスの三次元データに基づき、３次元プリンター等を用いてボーラス形成用液体材料をインクジェット方式で吐出する工程と、吐出されたボーラス形成用液体材料をＵＶ光などで硬化して硬化物を形成する工程と、を有し、これら工程を繰り返すことで硬化物を積層させた立体造形物としてのボーラスを造形する手法（マテリアルジェット方式）などが挙げられる。
インクジェット方式による場合、ボーラス形成用液体材料を吐出可能なノズルを有する。ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができる。また、インクジェットプリンターとしては、例えば、リコーインダストリー株式会社製のＭＨ５４２０／５４４０などを好適に使用することができる。
但し、ボーラス形成用液体材料をインクジェット方式で吐出し、それを硬化させることで硬化層を積層する積層造形法の場合、インクジェット方式で形成される単一の硬化層は非常に薄層であり、通常の積層造形工程を経るだけでは階段構造における段差である「５０μｍ以上２００μｍ以下」を満たすことは困難である。従って、インクジェット方式を用いた積層造形法でボーラスを形成する場合は、三次元データ自体に階段構造設けることが好ましい。
【００４１】
−−３次元プリンター−−
次に、ボーラスを製造する装置の一例である３次元プリンターについて図２を用いて説明する。図２は、ボーラスを作製するための３次元プリンターの概略図である。図２に示すように、インクジェット（ＩＪ）方式の三次元プリンター１１０は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを用いて、造形体用液体材料吐出ヘッドユニット１１１からボーラス形成用液体材料を、支持体形成用液体材料吐出ヘッドユニット１１２から支持体形成用液体材料を吐出し、隣接した紫外線照射機１１３でボーラス形成用液体材料及び支持体形成用液体材料を硬化させ、更に平滑化部材１１６を用いて平滑化を行いながら積層する。また、三次元プリンター１１０は、造形体用液体材料吐出ヘッドユニット１１１、支持体形成用液体材料吐出ヘッドユニット１１２、及び紫外線照射機１１３と、ボーラス１１７、及び支持体１１８とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、造形物支持基板１１４及びステージ１１５を下げながら積層する。
次に、ボーラスを製造後にボーラスを支持体から分離する際の詳細について図３を用いて説明する。図３は、３次元プリンターで作製したボーラスを支持体から分離した概略図である。造形終了後、図３に示すようにボーラス１１７を支持体形成部材１１８から垂直方向に引っ張ることで、ボーラス１１７は支持体１１８から一体として剥離され取り出すことができる。
【００４２】
＜＜立体造形物＞＞
上記の製造方法を経て作製される立体造形物は、上記の通り、放射線治療用のボーラスとして用いられることが好ましいが、立体造形物の一部態様は必要に応じて他の用途においても使用することができる。他の用途としては、例えば、臓器モデルなどが挙げられる。立体造形物の一部態様は、三次元データに基づいて造形され、階段構造を表面に有し、階段構造における段差は５０μｍ以上２００μｍ以下であり、ＣＴ値が−１００以上１００以下であり、アスカーゴム硬度計（Ｃ２型）で測定した値が２０以上９０以下である。立体造形物がこのような構造を有しているとき、臓器モデルなどをガラスなどの平滑性が高い部材に長時間接触させた場合であっても容易に剥離させることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００４４】
＜実施例１＞
（ＡＢＳ樹脂モールド１ａ、１ｂの作製）
患者の顔をＣＴスキャンして得られたＤＩＣＯＭデータを、変換ソフト（ＯｓｉｒｉＸ、(Newton Graphics, Inc.製)を用いることで、患者の顔表面のＳＴＬデータに変換した。このＳＴＬデータに対しＳＴＬ編集ソフト（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｍａｇｉｃｓ、マテリアライズ社製）を用いることで、患者の顔表面の放射線照射領域を含む領域の形状とその領域を１０ｍｍ外側に押し出した領域の形状とで形成される立体形状のソリッドデータを入手した。また、このソリッドデータにおいて、患者の顔の形状に沿う表面形状を形成する領域であって且つ曲面構造を有する領域が、階段構造となるようにデータの処理を行い、ソリッドデータ１を得た。なお、上記説明した階段構造の段差は１００μｍの等間隔となるように設定した。
次に、ＡＢＳプレート（ＮＡＢＳ−４Ｈ、株式会社ミスミ製）に対し、切削機（ＭＤＸ−５４０Ｓ、ローランド  ディーシー株式会社製）を用いて、ソリッドデータ１に基づいた成形を行った。具体的には、ソリッドデータ１における一方の表面形状（患者の顔表面の放射線照射領域を含む領域の形状）を含む凸構造体であるＡＢＳ樹脂モールド１ａと、ソリッドデータ１における他方の表面形状（１０ｍｍ外側に押し出した領域の形状）を含む凹構造体であるＡＢＳ樹脂モールド１ｂと、を作製した。
【００４５】
（シリコーン樹脂モールド１ａ、１ｂの作製）
次に、切削機（ＭＤＸ−５４０Ｓ、ローランド  ディーシー株式会社製）を用い、ＡＢＳプレートに内径１５０×１００×５０ｍｍの空間を切削し、直方体空間を有する枠モールドＦを作製した。
まず、ＡＢＳ樹脂モールド１ａ（凸構造体）を枠モールドＦの直方体空間内に収め樹脂モールド１ａを固定した。そして、シリコーンゴム（ＫＥ−１２、信越化学工業株式会社製）の主剤と硬化剤を混合し脱気した液を、樹脂モールド１ａを納めた枠モールドＦの直方体空間内に注ぎ、硬化させた。硬化完了後にシリコーンゴムを取り出し、ボーラスの型となるシリコーン樹脂モールド１ａを得た。シリコーン樹脂モールド１ａは、形状や表面形状がＡＢＳ樹脂モールド１ａを反転する形で反映しているため、凹構造体であった。
次に、ＡＢＳ樹脂モールド１ｂ（凹構造体）の凹部に、シリコーンゴム（ＫＥ−１２、信越化学工業株式会社製）の主剤と硬化剤を混合し脱気した液を注ぎ硬化させた。硬化完了後にシリコーンゴムを取り出し、ボーラスの型となるシリコーン樹脂モールド１ｂを得た。シリコーン樹脂モールド１ｂは、形状や表面形状がＡＢＳ樹脂モールド１ｂを反転する形で反映しているため、凸構造体であった。
【００４６】
（ボーラス１の作製）
ポリエステルポリオール（ポリライト  ＯＤ−Ｘ−２４２０、ＤＩＣ株式会社製）１００質量部、１，４−ブタンジオール５質量部、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、東京化成工業株式会社製）０．１５質量部を、ミキサー（ＦＬＯ−ＭＩＸ  Ｊｒ．、フローテック株式会社製）で混合し、ボーラス形成用液体材料１であるポリオール溶液を得る。更に、ポリイソシアネート（バーノック  ＤＮ−９０２Ｓ、ＤＩＣ株式会社製）１８質量部を投入して攪拌したあと真空脱気する。得られた混合物をシリコーン樹脂モールド１ａとシリコーン樹脂モールド１ｂを組み合わせた型に注ぎ入れ、硬化させてポリウレタンとした後でモールド内から取り出して、ボーラス１を得た。得られたボーラス１の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００４７】
＜実施例２＞
実施例１において、階段構造の段差を１００μｍから２００μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラス２を作製した。得られたボーラス２の表面には段差が２００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００４８】
＜実施例３＞
実施例１において、階段構造の段差を１００μｍから５０μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラス３を作製した。得られたボーラス３の表面には段差が５０μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００４９】
＜実施例４＞
実施例１において、シリコーン樹脂モールド１ａとシリコーン樹脂モールド１ｂを組み合わせたモールドに注ぎ入れる混合物を、シリコーンゴム（ＫＥ−１０５１Ｊ、信越化学工業株式会社製）の主剤１００質量部と硬化剤１００質量部をミキサーで混合して得られた混合物に変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラス４を作製した。得られたボーラス４の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５０】
＜実施例５＞
実施例１において、（ボーラス１の作製）を、次の（ボーラス５の作製）に変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラス５を作製した。
（ボーラス５の作製）
特公平６−０４７０３０号公報の実施例２に記載の方法に基づき、ポリビニルアルコール（平均重合度：約１，０００、ケン化度：８８モル％）２０質量部を水８０質量部に６０℃に加熱しながら溶解させ、得られたポリビニルアルコール溶液を、シリコーン樹脂モールド１ａとシリコーン樹脂モールド１ｂを組み合わせた型に注ぎ入れ、２５℃、３０分間で放置することにより固化させた。得られた固化物を真空凍結乾燥機（ＤＦＲ−５Ｎ−Ｂ、株式会社ＵＬＶＡＣ製）で−３０℃に冷却（凍結）後、解凍する操作を７回繰り返し、ボーラス５を得た。得られたボーラス５の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５１】
＜実施例６＞
実施例１において、（ボーラス１の作製）を、次の（ボーラス６の作製）に変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラス６を作製した。
（ボーラス６の作製）
純水１６５質量部を撹拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ−０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＲＤ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）１７質量部を少しずつ添加し、３時間撹拌した後、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸（東京化成株式会社製）０．７質量部を添加し、更に１時間撹拌を行った。その後、グリセリン（坂本薬品工業株式会社製）３０質量部を添加し、撹拌を１０分間行うことにより分散液を得た。
次に、得られた分散液に重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクロイルモルフォリン（ＫＪケミカルズ株式会社製）１７質量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）４質量部、及びライトアクリレート９ＥＧ−Ａ（共栄社化学株式会社製）１質量部を添加し、撹拌混合の後、減圧脱気を２０分間実施し、ろ過により不純物等を除去し、ボーラス形成用液体材料６を得た。
次に、ペルオキソ二硫酸カリウム（東京化成工業株式会社製）０．２５質量部と、水６質量部を攪拌し、４％ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液を調整した。そして、１００質量部のボーラス形成用液体材料６に４％ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液を添加し、ミキサーで混合し、シリコーン樹脂モールド１ａとシリコーン樹脂モールド１ｂを組み合わせた型に注ぎ入れ、２５℃、３時間放置することにより固化させて、ボーラス６を得た。得られたボーラス６の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５２】
＜実施例７＞
（ボーラス形成用液体材料７の作製）
純水１６５質量部を撹拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ−０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＲＤ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）１７質量部を少しずつ添加し、３時間撹拌した後、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸（東京化成株式会社製）０．７質量部を添加し、更に１時間撹拌を行った。その後、グリセリン（坂本薬品工業株式会社製）３０質量部を添加し、撹拌を１０分間行うことにより分散液を得た。
次に、得られた分散液に重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクロイルモルフォリン（ＫＪケミカルズ株式会社製）１７質量部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製）４質量部、及びライトアクリレート９ＥＧ−Ａ（共栄社化学株式会社製）１質量部を添加した。
そして、更に、界面活性剤としてエマルゲンＬＳ−１０６（花王株式会社製）１質量部を添加して混合した。次に、氷浴で冷却しながら、光重合開始剤として１―ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（イルガキュア１８４、ＢＡＳＦ社製）のメタノール４質量％溶液を２．４質量部添加し、ミキサーで混合後、減圧脱気を２０分間実施し、ろ過により不純物等を除去し、ボーラス形成用液体材料７を得た。
【００５３】
（支持体形成用液体材料７の作製）
ウレタンアクリレート（ダイヤビームＵＫ６０３８、三菱レイヨン株式会社製）１０質量部、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート（ＫＡＹＡＲＡＤ  ＭＡＮＤＡ、日本化薬株式会社製）９０質量部、及び光重合開始剤（イルガキュア１８４、ＢＡＳＦ社製）３質量部を、ミキサーで混合後、減圧脱気を２０分間実施し、ろ過により不純物等を除去し、支持体形成用液体材料７を得た。
【００５４】
（ボーラス７の作製）
実施例１と同様にして得た１００μｍの段差の階段構造を有するソリッドデータ１を、インクジェット方式の３次元プリンター用のデータに変換した。
次に、図２に示すボーラスを作製するための３次元プリンターに、造形体用液体材料吐出ヘッドユニット１１１からボーラス形成用液体材料７が吐出できるようにボーラス形成用液体材料７を充填し、支持体形成用液体材料吐出ヘッドユニット１１２から支持体形成用液体材料７が吐出できるように支持体形成用液体材料７を充填した。また、３次元プリンターで用いられるインクジェットヘッドとしては、リコーインダストリー株式会社製のＧＥＮ４を用いた。また、紫外線照射機１１３としては、ウシオ電機株式会社製のＳＰＯＴ  ＣＵＲＥ  ＳＰ５−２５０ＤＢを用いた。そして、３次元プリンター用のデータに基づいてボーラス形成用液体材料７及び支持体形成用液体材料７を吐出させる工程と、吐出されたボーラス形成用液体材料７及び支持体形成用液体材料７を紫外線照射機により硬化させる工程と、を繰り返すことでボーラス形成用液体材料７及び支持体形成用液体材料７の硬化物を積層させ、ボーラス及び支持体の一体物を造形した。
一体物の造形後、ボーラスを支持体から引っ張ることで剥離させ、ボーラス７を得た。得られたボーラス７の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５５】
＜実施例８＞
（ＡＢＳ樹脂モールド８ａ、８ｂの作製）
患者の顔をＣＴスキャンして得られたＤＩＣＯＭデータを、変換ソフト（ＯｓｉｒｉＸ、(Newton Graphics, Inc.製)を用いることで、患者の顔表面のＳＴＬデータを得た。このＳＴＬデータに対しＳＴＬ編集ソフト（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｍａｇｉｃｓ、マテリアライズ社製）を用いることで、患者の顔表面の放射線照射領域を含む領域の形状とその領域を１０ｍｍ外側に押し出した領域の形状とで形成される立体形状のソリッドデータ８−１を入手した。なお、このソリッドデータ８−１は、実施例１におけるソリッドデータ１と異なり、階段構造を有していない。
次に、ソリッドデータ８−１を反転させてボーラスの位置を空洞とし、実施例１のシリコーン樹脂モールド１ａ、１ｂの立体形状と一致する３次元データであるソリッドデータ８−２を作成した。
更に、熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元プリンター（３ＤＷＯＸ  ＤＰ２００、SINDOH CO., LTD.製）を用い、ソリッドデータ８−２に基づいた成形を行った。なお、フィラメントは同社のＰＬＡ樹脂を用いた。具体的には、ソリッドデータ８−２に基づき、ボーラスの一方の表面形状（１０ｍｍ外側に押し出した領域の形状）を含む凹構造体であるＰＬＡ樹脂モールド８ａと、ボーラスの他方の表面形状（患者の顔表面の放射線照射領域を含む領域の形状）を含む凸構造体であるＰＬＡ樹脂モールド８ｂと、を作製した。この工程で熱溶解積層法（ＦＤＭ）を用いたことに起因して、得られたＰＬＡ樹脂モールド８ａ及びＰＬＡ樹脂モールド８ｂの表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５６】
（ボーラス８の作製）
まず、実施例６と同様にしてボーラス形成用液体材料６を得た。
次に、ペルオキソ二硫酸カリウム（東京化成工業株式会社製）０．２５質量部と、水６質量部を攪拌し、４％ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液を調整した。そして、１００質量部のボーラス形成用液体材料６に４％ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液を添加し、ミキサーで混合し、ＰＬＡ樹脂モールド８ａとＰＬＡ樹脂モールド８ｂを組み合わせた型に注ぎ入れ、２５℃、３時間放置することにより固化させて、ボーラス８を得た。得られたボーラス８の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００５７】
＜実施例９＞
（ソリッドデータ９の作成）
患者の肝臓をＣＴスキャンして得られたＤＩＣＯＭデータを、変換ソフト（ＯｓｉｒｉＸ、(Newton Graphics, Inc.製)を用いることで、肝臓表面のＳＴＬデータに変換した。このＳＴＬデータに対しＳＴＬ編集ソフト（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｍａｇｉｃｓ、マテリアライズ社製）を用いることで、肝臓の臓器モデルのソリッドデータを入手した。また、このソリッドデータにおいて、肝臓の表面形状を形成する領域であって且つ曲面構造を有する領域が、階段構造となるようにデータの処理を行い、ソリッドデータ９を得た。なお、上記説明した階段構造の段差は１００μｍの等間隔となるように設定した。
【００５８】
（肝臓の臓器モデル９の作製）
１００μｍの段差の階段構造を有するソリッドデータ９を、インクジェット方式の３次元プリンター用のデータに変換した。
また、実施例７のボーラス形成用液体材料７と同様の作製方法により臓器モデル形成用液体材料９を作製した。また、実施例７の支持体形成用液体材料７と同様の作製方法により支持体形成用液体材料９を作製した。
【００５９】
次に、図２に示すボーラスを作製するための３次元プリンターに、造形体用液体材料吐出ヘッドユニット１１１から臓器モデル形成用液体材料９が吐出できるように臓器モデル形成用液体材料９を充填し、支持体形成用液体材料吐出ヘッドユニット１１２から支持体形成用液体材料９が吐出できるように支持体形成用液体材料９を充填した。また、３次元プリンターで用いられるインクジェットヘッドとしては、リコーインダストリー株式会社製のＧＥＮ４を用いた。また、紫外線照射機１１３としては、ウシオ電機株式会社製のＳＰＯＴ  ＣＵＲＥ  ＳＰ５−２５０ＤＢを用いた。そして、３次元プリンター用のデータに基づいて臓器モデル形成用液体材料９及び支持体形成用液体材料９を吐出させる工程と、吐出された臓器モデル形成用液体材料９及び支持体形成用液体材料９を紫外線照射機により硬化させる工程と、を繰り返すことで臓器モデル形成用液体材料９及び支持体形成用液体材料９の硬化物を積層させ、肝臓の臓器モデル及び支持体の一体物を造形した。
一体物の造形後、肝臓の臓器モデルを支持体から引っ張ることで剥離させ、肝臓の臓器モデル９を得た。得られた肝臓の臓器モデル９の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００６０】
＜実施例１０＞
（ＡＢＳ樹脂モールド１０ａ、１０ｂの作製）
ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳプレート・シートＡＢＳ−１１００−Ｎ１−Ｇ（厚さ６０ｍｍ）、積水成型工業株式会社製）に対し、切削機（ＭＤＸ−５４０Ｓ、ローランド  ディーシー株式会社製）を用いて、実施例９で作成したソリッドデータ９に基づいた成形を行った。具体的には、ソリッドデータ９における表面の上面形状を有する構造体であるＡＢＳ樹脂モールド１０ａと、ソリッドデータ９における下面形状（ソリッドデータ９表面の上面形状以外の形状）を有する構造体であるＡＢＳ樹脂モールド１ｂと、を作製した。
【００６１】
（シリコーン樹脂モールド１０ａ、１０ｂの作製）
次に、切削機（ＭＤＸ−５４０Ｓ、ローランド  ディーシー株式会社製）を用い、ＡＢＳ樹脂に内径１９６×９６×５８ｍｍの空間を切削し、直方体空間を有する枠モールドｆを作製した。
まず、ＡＢＳ樹脂モールド１０ａを枠モールドｆの直方体空間内に収め樹脂モールド１０ａを固定した。そして、シリコーンゴム（ＫＥ−１２、信越化学工業株式会社製）の主剤と硬化剤を混合し脱気した液を、樹脂モールド１０ａを納めた枠モールドｆの直方体空間内に注ぎ、硬化させた。硬化完了後にシリコーンゴムを取り出し、肝臓の臓器モデルの型となるシリコーン樹脂モールド１０ａを得た。シリコーン樹脂モールド１０ａは、形状や表面形状がＡＢＳ樹脂モールド１０ａを反転する形で反映している構造体であった。
次に、ＡＢＳ樹脂モールド１０ｂを枠モールドｆの直方体空間内に収め樹脂モールド１０ｂを固定した。そして、シリコーンゴム（ＫＥ−１２、信越化学工業株式会社製）の主剤と硬化剤を混合し脱気した液を、樹脂モールド１０ｂを納めた枠モールドｆの直方体空間内に注ぎ、硬化させた。硬化完了後にシリコーンゴムを取り出し、肝臓の臓器モデルの型となるシリコーン樹脂モールド１０ｂを得た。シリコーン樹脂モールド１０ｂは、形状や表面形状がＡＢＳ樹脂モールド１０ｂを反転する形で反映している構造体であった。
【００６２】
（肝臓の臓器モデル１０の作製）
ポリエステルポリオール（ポリライト  ＯＤ−Ｘ−２４２０、ＤＩＣ株式会社製）１００質量部、１，４−ブタンジオール５質量部、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、東京化成工業株式会社製）０．１５質量部を、ミキサー（ＦＬＯ−ＭＩＸ  Ｊｒ．、フローテック株式会社製）で混合し、肝臓の臓器モデル形成用液体材料であるポリオール溶液を得る。更に、ポリイソシアネート（バーノック  ＤＮ−９０２Ｓ、ＤＩＣ株式会社製）１８質量部を投入して攪拌したあと真空脱気する。得られた混合物をシリコーン樹脂モールド１０ａとシリコーン樹脂モールド１０ｂを組み合わせた型に注ぎ入れ、硬化させてポリウレタンとした後でモールド内から取り出して、肝臓の臓器モデル１０を得た。得られた肝臓の臓器モデル１０の表面には段差が１００μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００６３】
＜比較例１＞
実施例１において、階段構造の段差を１００μｍから２５μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラスＣ１を作製した。得られたボーラスＣ１の表面には段差が２５μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００６４】
＜比較例２＞
実施例１において、階段構造の段差を１００μｍから２５０μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、ボーラスＣ２を作製した。得られたボーラスＣ２の表面には段差が２５０μｍの階段構造が形成され、その段差は等間隔であった。
【００６５】
＜比較例３＞
実施例７において用いたソリッドデータ１を次のソリッドデータＣ３に変更した以外は実施例７と同様にして、ボーラスＣ３を作製した。得られたボーラスＣ３の表面には段差が５０μｍ以上２００μｍ以下となる階段構造が存在しなかった。
（ソリッドデータＣ３の作成）
患者の顔をＣＴスキャンして得られたＤＩＣＯＭデータを、変換ソフト（ＯｓｉｒｉＸ、(Newton Graphics, Inc.製)を用いることで、患者の顔表面のＳＴＬデータを得た。このＳＴＬデータに対しＳＴＬ編集ソフト（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｍａｇｉｃｓ、マテリアライズ社製）を用いることで、患者の顔表面の放射線照射領域を含む領域の形状とその領域を１０ｍｍ外側に押し出した領域の形状とで形成される立体形状のソリッドデータＣ３を入手した。なお、ソリッドデータＣ３は、実施例１におけるソリッドデータ１と異なり、階段構造を有していない。
【００６６】
【表１】
2019155600.tif 000003
【００６７】
次に、実施例１〜９、及び比較例１〜３で得られた造形物であるボーラス１〜９、臓器モデル９、及びボーラスＣ１〜Ｃ２を用いて、各造形物の特性を評価した。以下、評価項目の評価方法と評価基準を説明する。
【００６８】
［ＣＴ値］
Ｘ線試験装置としてＡｑｕｉｌｉｏｎ  ＰＲＩＭＥ／Ｂｅｙｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（東芝メディカルシステムズ株式会社製）を用いて、造形物のＣＴ値を１６点測定し、平均値を算出した。結果を表２に示した。なお、臓器モデル９、１０については、ボーラス同様に１０ｍｍの厚さとなるように切り出してから測定した。
【００６９】
［全光透過率］
造形物から３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍとなる直方体を切り出し、測定面ができるだけ平面になるよう周囲を固定して、全光透過率測定サンプル片をつくる。このサンプル片の全光透過率をヘイズ・透過率・反射計  ＨＲ−１００で測定した。結果を表２に示した。
【００７０】
［硬度］
造形物から３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍとなる直方体を切り出し、測定面ができるだけ平面になるよう周囲を固定する。デュロメーター（アスカーゴム硬度計Ｃ２型、高分子計器株式会社製）を使い、切り出した造形物の８点を測定し、平均値を算出した。結果を表２に示した。
【００７１】
［密着性（ボーラス）］
ソリッドデータを取得した患者の顔に、作成したボーラスを乗せ、位置を合わせた状態で、全体を２［Ｎ／ｍ２］の圧力で押さえたときの密着度を評価した。結果を表２に示した。評価がＡである場合を実用可能であると判断した。
−評価基準−
Ａ：患者の顔表面とボーラスは十分密着していた。
Ｂ：患者の顔表面から、ボーラスがずれたり外れたりした。
【００７２】
［密着性（臓器モデル）］
ソリッドデータに基づく臓器モデルを、臓器モデルの凹凸が組み合わさる形状の保持部材の上に乗せる。保持部材は、階段形状の加工を行う前のソリッドデータに基づき、臓器モデルの下半分の形状が納まるよう、３Ｄプリンター（Ａｇｉｌｉｓｔａ３０００／ＡＲ−Ｍ２、株式会社キーエンス製）を用いて作成する。
保持部材に臓器モデルを設置した状態で、対象臓器の手術経験がある医師５名によりハサミによる切開を実施してもらい、ＡまたはＢの意見をもらう。数の多いほうを評価結果とする。結果を表２に示した。評価がＡである場合を実用可能であると判断した。
Ａ：切開が完了するまで臓器モデルの位置がずれることはなかった。
Ｂ：切開の途中に臓器モデルの位置がずれたため、位置を直した。
【００７３】
［剥離性（ボーラス）］
ソリッドデータを取得した患者の顔に、作成したボーラスを載せ、位置を合わせた状態で押さえて十分密着させたあと、ボーラスを患者の顔から外したときの剥離性を評価した。結果を表２に示した。評価がＡである場合を実用可能であると判断した。
−評価基準−
Ａ：患者の顔表面から容易に外せた。
Ｂ：患者の顔表面と密着して、外しにくかった。
【００７４】
[剥離性（臓器モデル）]
密着性（臓器モデル）を評価した後の臓器モデルを保持部材から取り出す際、切開した臓器モデルが破損せずに取り出せたかを評価した。結果を表２に示した。評価がＡである場合を実用可能であると判断した。
Ａ：臓器モデルは破損せずに取り出せた。
Ｂ：臓器モデルの一部が破損した。
【００７５】
【表２】
2019155600.tif 000004
【符号の説明】
【００７６】
１  第一の面
２  第二の面
３  頂部
４  溝部
１ｅ  第一の面の延長平面
２ｅ  第二の面の延長平面
１１０  三次元プリンター
１１１  造形体用液体材料吐出ヘッドユニット
１１２  支持体形成用液体材料吐出ヘッドユニット
１１３  紫外線照射機
１１４  造形物支持基板
１１５  ステージ
１１６  平滑化部材
１１７  ボーラス
１１８  支持体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２０１７−２０２１７８号公報
【図１】
2019155600.tif 000005
【図２】
2019155600.tif 000006
【図３】
2019155600.tif 000007