(57)【要約】【課題】粘性体から三次元構造体を作成する。【解決手段】孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体を積層することによって三次元構造体を作成する装置であって、製版された孔版を作成する製版装置と、孔版の穿孔から粘性体を押し出すためのスキージと、孔版印刷に供される孔版とスキージとを用いて孔版印刷する孔版印刷部と、孔版印刷される被印刷物の印刷面の高さが一定に保たれるように被印刷物の印刷面の高さを調整する高さ調整機構と、孔版印刷に供される孔版と、孔版印刷に使用された使用済み孔版と、を含む製版用フィルムを搬送する孔版搬送機構と、を備える。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体を積層することによって三次元構造体を作成する装置であって、
孔版印刷すべき層に対応した穿孔を製版用フィルムに形成した製版された孔版を作成する製版装置と、
孔版の穿孔から粘性体を押し出すためのスキージと、
前記孔版印刷に供される孔版と前記スキージとを用いて前記粘性体を被印刷物に対して孔版印刷するための孔版印刷部と、
孔版印刷される被印刷物の印刷面の高さが一定に保たれるように前記被印刷物の印刷面の高さを調整する高さ調整機構と、
前記孔版印刷に供される孔版と、孔版印刷に使用された使用済み孔版と、を含む製版用フィルムを搬送する孔版搬送機構と、
を備える、三次元構造体の作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元構造体の作成装置において、前記三次元構造体が、組織再生を誘導するための細胞足場によって少なくとも構成されている、三次元構造体の作成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の三次元構造体の作成装置において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの１つの粘性体が、細胞足場材料を含む、三次元構造体の作成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの他の粘性体が、再生医療に供される細胞を含む、三次元構造体の作成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の三次元構造体の作成装置において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちのさらに他の粘性体が、細胞増殖因子を含む、三次元構造体の作成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、前記粘性体は、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズの粘度を有する、三次元構造体の作成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、前記孔版搬送機構は、ロール状に巻回された製版用フィルムを製版及び孔版印刷に供し、孔版印刷されたフィルムをロール状に巻き取って回収する、三次元構造体の作成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、前記孔版印刷される被印刷物の温度を制御する温度コントローラを備える、三次元構造体の作成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、孔版印刷前後での粘性体の温度を制御する温度コントローラを備える、三次元構造体の作成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、前記孔版印刷された粘性体のドット集合体以外の空隙部に補間液体を供給する補間液体供給装置と、前記供給された補間液体を固化させる固化装置と、をさらに備える、三次元構造体の作成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、孔版印刷すべき或る１層分に対応した粘性体のドット集合体が印刷された中間転写体が、さらに、前記孔版印刷に供される孔版と、前記被印刷物との間に介在配置されている、三次元構造体の作成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成装置において、可溶性及び接着性を持った薄層体が、孔版印刷によって形成される層間に介在配置される、三次元構造体の作成装置。
【請求項１３】
孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体を積層することによって三次元構造体を作成する方法であって、
ａ．孔版印刷すべき層に対応した穿孔を製版用フィルムに形成した製版された孔版を作成する製版ステップと、
ｂ．スキージを用いて、前記製版された孔版の穿孔から粘性体を押し出して孔版印刷を行う孔版印刷ステップと、
ｃ．孔版印刷される被印刷物の印刷面の高さが一定に保たれるように前記被印刷物の印刷面の高さを調整する高さ調整ステップと、
ｄ．前記孔版印刷に供される孔版と、孔版印刷に使用された使用済み孔版と、を含む製版用フィルムを搬送する孔版搬送ステップと、
ｅ．上記ステップａからステップｄを繰り返す繰り返しステップと、
を備える、三次元構造体の作成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の三次元構造体の作成方法において、前記三次元構造体が、組織再生を誘導するための細胞足場によって少なくとも構成されている、三次元構造体の作成方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の三次元構造体の作成方法において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの１つの粘性体が、細胞足場材料を含む、三次元構造体の作成方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの他の粘性体が、再生医療に供される細胞を含む、三次元構造体の作成方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の三次元構造体の作成方法において、前記少なくとも１種類の粘性体のうちのさらに他の粘性体が、細胞増殖因子を含む、三次元構造体の作成方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、前記粘性体は、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズの粘度を有する、三次元構造体の作成方法。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、前記孔版搬送ステップは、孔版搬送機構によって、ロール状に巻回された製版用フィルムを製版及び孔版印刷に供し、孔版印刷されたフィルムをロール状に巻き取って回収する、三次元構造体の作成方法。
【請求項２０】
請求項１３乃至１９のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、温度コントローラによって、前記孔版印刷される被印刷物の温度を制御するステップをさらに備える、三次元構造体の作成方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、孔版印刷前後での粘性体の温度を異ならせるよう制御するステップをさらに備える、三次元構造体の作成方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至２１のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、補間液体供給装置によって、前記孔版印刷された粘性体のドット集合体以外の空隙部に補間液体を供給するステップと、固化装置によって、前記供給された補間液体を固化させるステップと、をさらに備える、三次元構造体の作成方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至２２のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、孔版印刷すべき或る１層分に対応した粘性体のドット集合体が印刷されているとともに、前記孔版印刷に供される孔版と、前記被印刷物との間に介在配置されている中間転写体を用いて、前記粘性体のドット集合体を前記被印刷物に転写するステップをさらに備える、三次元構造体の作成方法。
【請求項２４】
請求項１３乃至２３のいずれか１つに記載の三次元構造体の作成方法において、可溶性及び接着性を持つとともに、孔版印刷によって形成される層間に介在配置される薄層体を、前記被印刷物に接着積層するステップをさらに備える、三次元構造体の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘性体から三次元構造体を作成する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体細胞工学（Tissue Engineering）の進展によって、ヒトの細胞を含む数々の動物細胞の培養が可能となり、また、それらの細胞を用いてヒトの組織や器官を再構築しようとする、いわゆる再生医療の研究が進んでいる。再生医療では、再生能を有する幹細胞と、細胞の増殖・分化を促進する細胞増殖因子と、組織構造を保持する細胞外マトリクスの構造を模倣した三次元的な細胞足場（スキャフォールド：Scaffold）すなわち三次元構造体の構築とが、ポイントである。一般に、ヒトの組織又は器官は、種々の細胞が細胞間物質を介して極めて高密度に集積した構造を成しており、再生医療に用いられる三次元細胞足場でも、このような組織又は器官にできる限り近い構造を有していることが重要である。
【０００３】
また、再生医療分野に限らず、例えば、化粧品や医薬品の研究等の用途にも大量の動物細胞が必要とされており、このような大量の細胞を得るために、三次元細胞足場上に播種した細胞を高密度に培養した後、該三次元細胞足場から細胞を剥離して回収することが試みられている。いずれの用途においても、細胞を接着して増殖するための足場として機能する三次元細胞足場が求められている。例えば、特許文献１及び２は、インクジェット技術を利用して三次元細胞足場を作成することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２６４５９号公報
【特許文献２】特開２００９−２０７９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されたインクジェット技術では、以下の理由により、三次元細胞足場を人工的に作成することは容易ではない。細胞足場材料として、生体適合性や生体吸収性等を有する材料、例えば、コラーゲンなどの天然高分子材料、あるいは、ポリ乳酸やポリグリコール酸やそれらの共重合体などの合成高分子材料が考えられている。細胞足場材料として考えられているこれらの高分子材料は、水のように粘度が非常に小さい液状の材料とは異なり、粘度が非常に高いゲル状の粘性体である。
【０００６】
インクジェット技術は、粘度の小さい液状のインクから微細な液滴を作成して、被印字媒体に対して微細な液滴を直接に吹き付けるものである。ヘッドの構造には、ヒータに電圧を印加することで気泡を発生させ、インクを押し出すバブルジェット（登録商標）方式又はサーマルインクジェット方式と、ピエゾ素子の振動によりインクを押し出すピエゾ素子方式がある。
【０００７】
インクジェット技術を利用して、微小なノズルを通じてゲル状の粘性体を吐出しようとしても、インクジェットヘッドのインクを押し出す力が微小な為、１０センチポアズ（０．１ポアズ）以上の粘性物を吐出することは困難である。また、工業用途ではインク粘度を低下させるためにインクを加熱する手法が用いられるが、生体用の高分子材料を加熱すると、高分子材料の変質が起こってしまう。さらに、インクジェット技術において、粘度の高い材料を吐出できるような微小なノズルを複数個集積化することは、技術的に困難であるため、単一のノズルだけを用いた高粘度用インクジェットヘッドも存在するが、単一ノズルで三次元細胞足場を作成しようとすると、非常に時間がかかってしまう。細胞足場材料が複数種類の構成要素からなる場合、構成要素毎にノズルが必要になるとともに、使用されたノズルが使い捨てになるので、三次元細胞足場を作成するための費用が非常に高くなってしまう。したがって、インクジェット技術を利用して、粘度の高い高分子材料から三次元細胞足場を作成する装置や方法を実現することのハードルは、非常に高い。
【０００８】
ところで、印刷技術の１つに孔版印刷技術があり、孔版印刷技術は、樹脂製フィルムと和紙やメッシュを貼り合わせた原紙のフィルム部分に微細な穿孔を開け、スキージを用いて当該穿孔からインクを押し出して印刷する技術である。発明者は、孔版印刷技術が、印刷インクという粘度の高いゲル状の粘性体を扱いながらも、スキージを用いて穿孔からインクを押し出すことで精緻な印刷を可能にする技術であることに着目し、当該孔版印刷技術を利用して三次元細胞足場すなわち三次元構造体を作成できないかと鋭意検討を行った。その結果、発明者は、この発明を完成させるに至った。
【０００９】
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、孔版印刷技術を利用して、粘性体から三次元構造体を作成する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の三次元構造体の作成装置及び作成方法が提供される。
【００１１】
すなわち、この発明の請求項１に係る三次元構造体の作成装置は、
孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体を積層することによって三次元構造体を作成する装置であって、
孔版印刷すべき層に対応した穿孔を製版用フィルムに形成した製版された孔版を作成する製版装置と、
孔版の穿孔から粘性体を押し出すためのスキージと、
前記孔版印刷に供される孔版と前記スキージとを用いて前記粘性体を被印刷物に対して孔版印刷するための孔版印刷部と、
孔版印刷される被印刷物の印刷面の高さが一定に保たれるように前記被印刷物の印刷面の高さを調整する高さ調整機構と、
前記孔版印刷に供される孔版と、孔版印刷に使用された使用済み孔版と、を含む製版用フィルムを搬送する孔版搬送機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明の請求項２に係る三次元構造体の作成装置では、前記三次元構造体が、組織再生を誘導するための細胞足場によって少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項３に係る三次元構造体の作成装置では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの１つの粘性体が、細胞足場材料を含むことを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項４に係る三次元構造体の作成装置では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの他の粘性体が、再生医療に供される細胞を含むことを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項５に係る三次元構造体の作成装置では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちのさらに他の粘性体が、細胞増殖因子を含むことを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項６に係る三次元構造体の作成装置では、前記粘性体は、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズの粘度を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項７に係る三次元構造体の作成装置では、前記孔版搬送機構は、ロール状に巻回された製版用フィルムを製版及び孔版印刷に供し、孔版印刷されたフィルムをロール状に巻き取って回収することを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項８に係る三次元構造体の作成装置では、前記孔版印刷される被印刷物の温度を制御する温度コントローラを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項９に係る三次元構造体の作成装置では、孔版印刷前後での粘性体の温度を制御する温度コントローラを備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明の請求項１０に係る三次元構造体の作成装置では、前記孔版印刷された粘性体のドット集合体以外の空隙部に補間液体を供給する補間液体供給装置と、前記供給された補間液体を固化させる固化装置と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
この発明の請求項１１に係る三次元構造体の作成装置では、孔版印刷すべき或る１層分に対応した粘性体のドット集合体が印刷された中間転写体が、さらに、前記孔版印刷に供される孔版と、前記被印刷物との間に介在配置されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明の請求項１２に係る三次元構造体の作成装置では、可溶性及び接着性を持った薄層体が、孔版印刷によって形成される層間に介在配置されることを特徴とする。
【００２３】
この発明の請求項１３に係る三次元構造体の作成方法は、
孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体を積層することによって三次元構造体を作成する方法であって、
ａ．孔版印刷すべき層に対応した穿孔を製版用フィルムに形成した製版された孔版を作成する製版ステップと、
ｂ．スキージを用いて、前記製版された孔版の穿孔から粘性体を押し出して孔版印刷を行う孔版印刷ステップと、
ｃ．孔版印刷される被印刷物の印刷面の高さが一定に保たれるように前記被印刷物の印刷面の高さを調整する高さ調整ステップと、
ｄ．前記孔版印刷に供される孔版と、孔版印刷に使用された使用済み孔版と、を含む製版用フィルムを搬送する孔版搬送ステップと、
ｅ．上記ステップａからステップｄを繰り返す繰り返しステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明の請求項１４に係る三次元構造体の作成方法では、前記三次元構造体が、組織再生を誘導するための細胞足場によって少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明の請求項１５に係る三次元構造体の作成方法では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの１つの粘性体が、細胞足場材料を含むことを特徴とする。
【００２６】
この発明の請求項１６に係る三次元構造体の作成方法では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちの他の粘性体が、再生医療に供される細胞を含むことを特徴とする。
【００２７】
この発明の請求項１７に係る三次元構造体の作成方法では、前記少なくとも１種類の粘性体のうちのさらに他の粘性体が、細胞増殖因子を含むことを特徴とする。
【００２８】
この発明の請求項１８に係る三次元構造体の作成方法では、前記粘性体は、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズの粘度を有することを特徴とする。
【００２９】
この発明の請求項１９に係る三次元構造体の作成方法では、前記孔版搬送ステップは、孔版搬送機構によって、ロール状に巻回された製版用フィルムを製版及び孔版印刷に供し、孔版印刷されたフィルムをロール状に巻き取って回収することを特徴とする。
【００３０】
この発明の請求項２０に係る三次元構造体の作成方法では、温度コントローラによって、前記孔版印刷される被印刷物の温度を制御するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
この発明の請求項２１に係る三次元構造体の作成方法では、孔版印刷前後での粘性体の温度を異ならせるよう制御するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００３２】
この発明の請求項２２に係る三次元構造体の作成方法では、補間液体供給装置によって、前記孔版印刷された粘性体のドット集合体以外の空隙部に補間液体を供給するステップと、固化装置によって、前記供給された補間液体を固化させるステップと、をさらに備えることを特徴とする。
【００３３】
この発明の請求項２３に係る三次元構造体の作成方法では、孔版印刷すべき或る１層分に対応した粘性体のドット集合体が印刷されているとともに、前記孔版印刷に供される孔版と、前記被印刷物との間に介在配置されている中間転写体を用いて、前記粘性体のドット集合体を前記被印刷物に転写するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００３４】
この発明の請求項２４に係る三次元構造体の作成方法では、可溶性及び接着性を持つとともに、孔版印刷によって形成される層間に介在配置される薄層体を、前記被印刷物に接着積層するステップをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１に係る発明では、精緻な印刷を可能にする孔版印刷技術を利用して、高粘度の粘性体を積層することにより、ミクロ構造とマクロ構造とを持った三次元構造体を作成することができるという効果を奏する。
【００３６】
請求項２に係る発明では、再生医療分野における三次元構造体としての三次元細胞足場に適用されるという効果を奏する。
【００３７】
請求項３に係る発明では、細胞足場材料を含む粘性体によって、組織構造を保持するための骨格としての三次元細胞足場が形成されるという効果を奏する。
【００３８】
請求項４に係る発明では、三次元構造体が形成されるのに合わせて、再生医療に供される多種多様な細胞が三次元構造体に播種可能であるという効果を奏する。
【００３９】
請求項５に係る発明では、三次元構造体に播種された細胞が増殖・分化するための環境が提供されるという効果を奏する。
【００４０】
請求項６に係る発明では、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズという広範囲の粘度を持った粘性体にも対応できるという効果を奏する。１００ポアズ以下の低粘度材料には増粘剤を付加して増粘できるが、減粘剤はほとんど存在しないので、高い粘度に対応出来る事は重要である。
【００４１】
請求項７に係る発明では、ロール状の製版用フィルムに形成された孔版を連続的に搬送できるため、高精度な位置決めと低コストな搬送とが可能になるという効果を奏する。
【００４２】
請求項８に係る発明では、被印刷物の温度を制御することにより、三次元構造体の形状を維持できるという効果を奏する。
【００４３】
請求項９に係る発明では、粘性体の温度（すなわち、粘度）を制御することにより、孔版の穿孔から押し出された粘性体のドットを、すでに孔版印刷された被印刷物に積層しやすくなるという効果を奏する。
【００４４】
請求項１０に係る発明では、補間液体によるレベリングで、その後に続く孔版印刷が容易になるとともに、空隙部にも孔版印刷ができるという効果を奏する。
【００４５】
請求項１１に係る発明では、高精度に且つ一気に孔版印刷が行われて孔版印刷される各１層の形態安定性を向上させるという効果を奏する。
【００４６】
請求項１２に係る発明では、薄層体が接着積層時の支持体として機能し、層間に残存した薄層体によって粘性体同士が結びつけられて、三次元構造体の形態が安定化するという効果を奏する。
【００４７】
請求項１３に係る発明では、精緻な印刷を可能にする孔版印刷技術を利用して、高粘度の粘性体を積層することにより、ミクロ構造とマクロ構造とを持った三次元構造体を作成することができるという効果を奏する。
【００４８】
請求項１４に係る発明では、再生医療分野における三次元構造体としての三次元細胞足場に適用されるという効果を奏する。
【００４９】
請求項１５に係る発明では、細胞足場材料を含む粘性体によって、組織構造を保持するための骨格としての三次元細胞足場が形成されるという効果を奏する。
【００５０】
請求項１６に係る発明では、三次元構造体が形成されるのに合わせて、再生医療に供される多種多様な細胞が三次元構造体に播種可能であるという効果を奏する。
【００５１】
請求項１７に係る発明では、三次元構造体に播種された細胞が増殖・分化するための環境が提供されるという効果を奏する。
【００５２】
請求項１８に係る発明では、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズという広範囲の粘度を持った粘性体にも対応できるという効果を奏する。１００ポアズ以下の低粘度材料には増粘剤を付加して増粘できるが、減粘剤はほとんど存在しないので、高い粘度に対応出来る事は重要である。
【００５３】
請求項１９に係る発明では、ロール状の製版用フィルムに形成された孔版を連続的に搬送できるため、高精度な位置決めと低コストな搬送とが可能になるという効果を奏する。
【００５４】
請求項２０に係る発明では、被印刷物の温度を制御することにより、三次元構造体の形状を維持できるという効果を奏する。
【００５５】
請求項２１に係る発明では、粘性体の温度（すなわち、粘度）を制御することにより、孔版の穿孔から押し出された粘性体のドットを、すでに孔版印刷された被印刷物に積層しやすくなるという効果を奏する。
【００５６】
請求項２２に係る発明では、補間液体によるレベリングで、その後に続く孔版印刷が容易になるとともに、空隙部にも孔版印刷ができるという効果を奏する。
【００５７】
請求項２３に係る発明では、高精度に且つ一気に孔版印刷が行われて孔版印刷される各１層の形態安定性を向上させるという効果を奏する。
【００５８】
請求項２４に係る発明では、薄層体が接着積層時の支持体として機能し、層間に残存した薄層体によって粘性体同士が結びつけられて、三次元構造体の形態が安定化するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】三次元構造体の作成装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る三次元構造体の作成装置の構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る三次元構造体の作成方法を説明するフローチャートである。
【図４Ａ】第２実施形態に係る三次元構造体の作成装置の構成を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した三次元構造体の作成装置の動作を説明する模式図である。
【図５】第２実施形態に係る三次元構造体の作成方法を説明するフローチャートである。
【図６】第３実施形態に係る三次元構造体の作成装置の構成を示す模式図である。
【図７】第３実施形態に係る三次元構造体の作成方法を説明するフローチャートである。
【図８】第４実施形態に係る三次元構造体の作成装置の構成を示す模式図である。
【図９】第４実施形態に係る三次元構造体の作成方法を説明するフローチャートである。
【図１０】作成された三次元構造体の模式図である。
【図１１】積層された三次元細胞足場の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、図面を参照しながら三次元構造体３の作成装置１及びその作成方法を説明する。なお、説明の都合上、図２等において矢印で示しているように、製版用フィルム２１が略水平方向に搬送されるフィルム搬送方向ＴをＸ方向と、フィルム搬送方向Ｔの紙面直交方向をＹ方向と、フィルム搬送方向Ｔと上下に直交する方向をＺ方向と、それぞれ、呼ぶ。
【００６１】
また、この出願において、粘性体３２のドット集合体が被印刷物５の上に付着するということは、粘性体３２のドット集合体が基材１６上に直接に付着することと、基材１６上にすでに付着している、細胞足場材料を含有する粘性体３２、細胞を含有する粘性体３２、及び細胞増殖因子を含有する粘性体３２の上に、それぞれ、同一種類の粘性体３２のドット集合体がさらに付着することと、を含む広い概念である。したがって、この出願において、被印刷物５というのは、基材１６と、基材１６上にすでに付着している粘性体３２との両方を指している。
【００６２】
まず、図１乃至３を参照しながら、第１実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１及びその作成方法を説明する。図１は、三次元構造体３の作成装置１のブロック図である。図２は、第１実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１の構成を示す模式図である。図３は、第１実施形態に係る三次元構造体３の作成方法を説明するフローチャートである。
【００６３】
（三次元構造体の作成装置の構成）
この三次元構造体３の作成装置１は、孔版印刷技術を利用して、自己保形性を示すような粘度を印刷後に有する少なくとも１種類の粘性体３２のドット集合体を積層することによって三次元構造体３を作成する装置である。三次元構造体３の作成装置１は、基材１６が載置されるステージ１０と、孔版印刷技術によって粘性体３２のドット集合体を被印刷物５上に形成するための孔版印刷機構２０と、ステージ１０を孔版印刷部３０に対して相対的に移動するステージ移動機構１２と、ステージ１０を昇降するステージ昇降機構（高さ調整機構）１４と、を備える。
【００６４】
図１に示すように、三次元構造体３の作成装置１は、三次元構造体３を複数の層にスライスして得られる２次元の断層化データを編集するホストＣＰＵ、各種データ処理及び装置の各種動作の制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、及び、各種データを記憶するメモリ等により構成されるコントローラをさらに有する。ＣＰＵは、製版装置２４、孔版搬送機構４０、孔版印刷機構２０、スキージ移動機構、ステージ移動機構１２及びステージ昇降機構１４に接続されていて、製版信号、孔版搬送信号、スキージ駆動信号、ステージ移動（Ｘ方向及びＹ方向）信号及びステージ昇降信号を出力する。ＣＰＵが制御部としての役割を果たすことにより、三次元構造体３の作成装置１による三次元構造体３の作成方法が実行される。メモリは、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去書き込み可能なメモリ）によって構成される。なお、メモリは、磁気ディスクや光ディスク等の記憶デバイスであってもよい。また、操作パネル上に設けられたスイッチ類、タイマ、カウンタ、各種のモータ、及び各種センサが、Ｉ／Ｏポートを介して、ＣＰＵに接続されている。操作パネルを用いて、三次元構造体３の作成条件や設定情報が入力されたり、作成者に必要とされる情報が表示されたりする。操作パネルには、三次元構造体３を作成するための一連の動作を開始するためのスタートボタンが設けられている。
【００６５】
孔版印刷機構２０は、図２に示すように、マスターロール２２と、製版装置２４と、孔版印刷部３０と、一対のテンションローラ２６,２７と、回収ロール２３と、孔版搬送機構４０と、を備えている。マスターロール２２には、孔版印刷に供される製版用フィルム２１が巻回されている。製版装置２４では、プラテンローラ２５によって製版用フィルム２１がサーマルヘッド２４に押し当てられ、サーマルヘッド２４の加熱によって製版用フィルム２１に対して穿孔が形成されて製版が行われる。孔版印刷部３０では、製版された孔版を用いて孔版印刷が行われる。一対のテンションローラ２６,２７によって、孔版印刷部３０にテンションが与えられる。回収ロール２３によって、孔版印刷に使用された使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が巻き取られて回収される。孔版搬送機構４０によって、製版された孔版３３と使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が搬送される。
【００６６】
三次元構造体３の作成装置１は、細胞足場（スキャフォールド：Scaffold）となる細胞足場材料（例えば、ゼラチン）を含有する粘性体３２を貯蔵するためのタンク（図示しない）と、細胞足場材料を含有する粘性体３２を当該タンクから製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に供給するチューブと、を少なくとも備えている。
【００６７】
三次元構造体３は、細胞足場単体として形成することもでき、また、細胞や細胞増殖因子等を含有する細胞足場として形成することもできる。すなわち、三次元構造体３は、少なくとも細胞足場という構成要素を含んでいる。さらに、細胞足場や細胞や細胞増殖因子等のそれぞれが、複数種類の構成要素からなる場合であってもよい。
【００６８】
細胞足場の層に加えて細胞の層や細胞増殖因子の層を作成する場合、三次元構造体３の作成装置１は、細胞を含有する粘性体３２や細胞増殖因子を含有する粘性体３２を入れるための複数のタンクと、複数のスキージ３１と、をさらに備える。複数のタンクにおいては、それぞれ、細胞足場材料を含有する粘性体３２、細胞を含有する粘性体３２、及び細胞増殖因子を含有する粘性体３２が別々に貯蔵されている。また、同じ用途の粘性体３２であっても、粘性体３２が異なる構成要素からなるものには、別個・独立のタンクが割り当てられる。
【００６９】
製版用フィルム２１としては、２軸延伸された熱可塑性樹脂フィルム単体や、インキ透過性の多孔質支持体やメッシュに対して有機系接着剤を用いて２軸延伸された熱可塑性樹脂フィルムを貼り合わせたものを用いることができる。２軸延伸された熱可塑性樹脂フィルムの代表的な例として、ポリエチレン・テレフタレート、ポリ塩化ビリニデン・塩化ビニル共重合体、又はポリプロピレンなどがある。
【００７０】
マスターロール２２に巻回された製版用フィルム２１は、プラテンローラ２５によりサーマルヘッド２４に押し当てられて、製版用フィルム２１がサーマルヘッド２４に対して線状に接触する。サーマルヘッド２４の薄膜ヒータは、製版信号によって駆動され、加熱する。その結果、製版用フィルム２１には、穿孔が形成されて製版される。マスターロール２２から回収ロール２３への製版用フィルム２１の搬送は、孔版搬送機構４０が行う。孔版搬送機構４０は、フィルム搬送モータ（例えば、ステッピングモータ）を有して、フィルム搬送モータが回転することにより、製版用フィルム２１が図２でのＸ方向に移動して、製版された孔版３３の位置を位置検出センサで検出しながら、孔版印刷に供される孔版や孔版印刷に使用された使用済み孔版や次の孔版印刷すべき層に対応した他の孔版等の位置がそれぞれ制御される。
【００７１】
ステージ移動機構１２は、ステージ１０を図２でのＸ方向に移動するＸ方向移動機構、及び、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構を有する。Ｘ方向移動機構は、Ｘ方向ステージ移動モータ（例えば、ステッピングモータ）にボールねじが接続され、Ｘ方向ステージ移動モータが回転することにより、Ｙ方向移動機構がガイドレールに沿って図２でのＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構もＸ方向移動機構と同様の構成となっており、Ｙ方向ステージ移動モータ（例えば、ステッピングモータ）が回転するとボールねじによりステージ１０がガイドレールに沿ってＹ方向に移動する。その結果、ステージ１０のＸ方向の位置及びＹ方向の位置が独立して高精度に制御される。また、ステージ移動機構１２はステージ昇降モータを有するステージ昇降機構１４で支持されており、ステージ昇降モータでステージ１０が駆動されることにより、ステージ１０における基材１６の上面１７又は被印刷物５の印刷面３５の高さを高さ検出センサで検出しながら、ステージ１０における印刷面３５の高さが制御される。
【００７２】
製版用フィルム２１上に設けられる孔版印刷部３０は、孔版印刷すべき層に対応するように製版された孔版３３と、当該製版された孔版３３の上面で略水平方向に摺動するように構成されたスキージ３１と、製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に供給された粘性体３２と、を含んでいる。
【００７３】
細胞足場材料の層が異なる複数種類の構成要素からなる場合、異なる複数種類の構成要素に対応した複数の孔版印刷部３０が、製版用フィルム２１上において、図２でのＹ方向に沿って離間して形成される。また、細胞足場材料の層に加えて細胞の層や細胞増殖因子の層が作成される場合においても、細胞足場材料や細胞や細胞増殖因子がそれぞれ異なる複数種類の構成要素として存在するため、異なる複数種類の構成要素に対応した複数の孔版印刷部３０が、製版用フィルム２１上において、図２でのＹ方向に沿って離間して形成される。さらに、細胞の層や細胞増殖因子の層が異なる複数種類の構成要素からなる場合においても、異なる複数種類の構成要素に対応した複数の孔版印刷部３０が、製版用フィルム２１上において、図２でのＹ方向に沿って離間して形成される。
【００７４】
異なる複数種類の構成要素のそれぞれに対応した複数の孔版印刷部３０が、製版用フィルム２１上に設けられる構成において、ステージ１０又は孔版印刷機構２０のいずれかがＹ方向に移動する。
【００７５】
スキージ移動機構は、スキージ３１を略水平方向（例えば、図２でのＸ方向）に移動させるスキージ駆動モータと、スキージ３１をＺ方向に移動させるスキージ昇降モータと、を備える。孔版印刷時には、スキージ昇降モータを駆動して、スキージ３１の下端が製版された孔版３３の上面に当接するまでスキージ３１を下降させ、製版された孔版３３の下面が被印刷物５の印刷面３５に押し当てられた状態で、スキージ３１を略水平方向（例えば、図２でのＸ方向）に移動させる。これによって、製版された孔版３３の各穿孔を通じて粘性体３２のドットが押し出されて、粘性体３２のドット集合体が被印刷物５の上に印刷される。
【００７６】
三次元構造体３を作成する場合、実際の組織や臓器等を例えばＣＴ（Computed Tomography）によって複数の層に断層化した２次元の断層化データ、あるいは、造形しようとする三次元構造体３を複数の層にスライスして得られる２次元の断層化データをマクロな情報とし、細胞寸法レベルで得られた微細領域の細胞足場材料や細胞増殖因子の構成知見をミクロな情報としてこれらの情報を混合して使用される。２次元の断層化データは、細胞足場に対応する部分、細胞に対応する部分、細胞増殖因子に対応する部分等のように、複数種類の構成要素についての２次元の断層化データにホストＣＰＵによって編集される。編集された２次元の断層化データは、メモリに保存される。ここで、ＣＴとは、Ｘ線を用いたＣＴに限られず、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）等を含む広義のＣＴを意味する。各断層化データのうちＺ方向での１層分の断層化データに基づいて、その１層分に相当する三次元構造体３の一部分が形成される。そして、各層毎の断層化データに基づいて、層形成を繰り返すことで、三次元構造体３の全体を作成することができる。
【００７７】
構成要素についての各層の２次元の断層化データは、ＣＰＵによって製版信号に変換されて、製版信号が薄膜ヒータに選択的に入力される。そして、製版信号（すなわち、製版電力）が印加されたサーマルヘッド２４の薄膜ヒータが急速に昇温して、薄膜ヒータが個別に加熱されて、局所的に高温になる。すなわち、ドット情報に対応する場所は高温に加熱され、ドット情報に対応しない場所は比較的低温の非加熱部となる。
【００７８】
サーマルヘッド２４は、プラテンローラ２５により製版用フィルム２１に対して押し当てられて、製版用フィルム２１に対して主走査方向（フィルム搬送方向Ｔに直交する方向：Ｙ方向）に線状接触している。したがって、サーマルヘッド２４における局所的な熱は、製版用フィルム２１に対して熱伝導され、熱伝導された局所的な熱は、サーマルヘッド２４と接触した製版用フィルム２１を局所的に溶融させる。所定時間加熱したあと加熱を止めると、製版用フィルム２１が急速に冷却され、熱可塑性樹脂フィルムでの溶融部分が熱収縮をして、熱可塑性樹脂フィルムにドット状の穿孔が形成される。製版用フィルム２１においては、ドット情報に対応する各箇所のみにドット状の穿孔が形成され、ドット情報に対応しない箇所には穿孔が形成されない。したがって、ドット情報に応じた微細なドット状の穿孔が主走査方向（Ｙ方向）に形成される。孔版３３に形成される穿孔の開口径は、例えば、約２０μｍである。
【００７９】
製版用フィルム２１において主走査方向（Ｙ方向）に穿孔を形成したあと、フィルム搬送モータにより高精度に回転の制御されたプラテンローラ２５を回動させると、製版用フィルム２１は副走査方向（フィルム搬送方向Ｔ：Ｘ方向）に所定のピッチで搬送される。上記と同様にして、ドット情報に応じた各薄膜ヒータに電力が供給されて、製版用フィルム２１上にドット状の穿孔が順次形成され、孔版印刷に供される孔版が作成される。孔版印刷に供される孔版は、フィルム搬送モータにより孔版印刷位置に搬送される。ＣＰＵの制御に応じて、製版された孔版３３及びステージ１０がそれぞれ所定の位置に位置決めされる。ステージ１０での印刷面３５の高さ位置は、図２でのＺ方向において１層分の孔版印刷が行われている間は固定されるが、次の層を形成するときには、孔版印刷が行われた１層分の高さ分だけ低くなるように制御される。
【００８０】
（三次元構造体を作成するための材料）
三次元構造体３の作成装置１においては、孔版印刷技術を利用して、細胞足場材料（生体適合性や生体吸収性等を有する高分子材料）を含有する粘性体３２を積層することにより、ミクロ構造とマクロ構造とを持った三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）が作成される。基材１６としては、例えば、ガラス、樹脂、金属等でできた容器、平板、フィルム、膜等が挙げられる。具体的には、培養用ディッシュ等の培養容器、スライドガラス、ペトリ皿等を用いることができる。
【００８１】
三次元構造体３は、少なくとも細胞足場材料を含有する。三次元構造体３は、再生医療に供される細胞をさらに含有することができる。三次元構造体３は、当該細胞とともに細胞増殖因子を含有することができる。
【００８２】
細胞足場材料としては、生体組織において細胞外マトリックスを構成する物質を用いることができる。細胞外マトリックスとは、生体組織中の細胞の外側に存在する安定な生体構造物を言い、細胞接着活性を有し、細胞が三次元構造を形成するときの構造支持体として働く。また、細胞外マトリックスは、細胞の形、細胞移動、細胞増殖、細胞内代謝、細胞分化等を調節する作用も有する。細胞足場材料は、三次元細胞足場が完成後に生体内に埋設されると、徐々に分解されて、最終的には細胞から分泌される本来の足場材に置き換わるべきものであるので、生物分解性を有していることが好ましい。細胞外マトリックスを構成する物質として、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン、糖蛋白質等の高分子材料を挙げることができる。細胞足場材料として、上記の物質及びコラーゲンの変性物であるゼラチンを用いることができる。細胞足場材料は、そのままの状態で使用することができ、例えば、生理食塩水、培地、緩衝液に溶解させた状態で使用することもできる。
【００８３】
細胞足場材料は、単一種類の構成要素を用いたり、複数種類の構成要素を用いたりすることができる。複数種類の構成要素からなる場合、各構成要素は、別個・独立したタンクから、製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に別個・独立して供給される。
【００８４】
三次元細胞足場に播種される細胞は、作成しようとする三次元構造体３（すなわち、組織や臓器）に応じて適宜に選択される。例えば、外胚葉、中胚葉又は内胚葉に由来する分化細胞や幹細胞を用いることができる。さらに具体的には、例えば、血管内皮細胞、表皮細胞、平滑筋細胞、骨細胞、軟骨細胞、骨格筋芽細胞、膵実質細胞、膵管細胞、肝細胞、血液細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、骨芽細胞、神経細胞、色素細胞、脂肪細胞等を用いることができる。また、幹細胞としては、表皮幹細胞、毛嚢幹細胞、膵（共通）幹細胞、肝幹細胞、神経幹細胞、網膜幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞などの組織幹細胞、胚性幹細胞（ES細胞）、iPS細胞(induced pluripotent stem cell)等を用いることができる。
【００８５】
細胞は、例えば、MEM培地、αMEM培地、DME培地、BME培地、IMEM培地、RPMI培地、ES培地等の通常細胞培養に用いられる培地や生理食塩水、緩衝液等に懸濁した粘性体３２として用いられる。
【００８６】
複数種類の細胞を含有する三次元構造体３（すなわち、組織）を作成しようとする場合、複数種類の細胞をさらに用いることができる。例えば、血管を形成する場合、血管内皮細胞及び平滑筋細胞を用いることができる。細胞は、生体組織から単離して培養したものや、幹細胞から分化・増殖させたものを用いることができる。複数種類の細胞を用いる場合、それらは、別個・独立したタンクから、製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に別個・独立して供給される。
【００８７】
さらに、細胞を含有する三次元構造体３（すなわち、組織）を作成しようとする場合、細胞増殖因子やサイトカインをさらに用いることができる。細胞増殖因子は、細胞の増殖を促進または制御する物質であり、サイトカインは、細胞から産生され同種の又は異種の細胞に作用する生理活性物質である。細胞増殖因子としては、例えば、血小板由来増殖因子（PDGF）、上皮増殖因子（EGF）、線維芽細胞増殖因子（FGF）、肝細胞増殖因子（HGF）、血管内皮増殖因子（VEGF）、インシュリン等が挙げられる。また、サイトカインとしては、インターロイキン類、ケモカイン類、コロニー刺激因子などの造血因子、腫瘍壊死因子、インターフェロン類等が挙げられる。この発明においては、これらの細胞の増殖に効果がある物質を総称して細胞増殖因子と呼んでいる。複数種類の細胞増殖因子を用いる場合、それらは、別個・独立したタンクから、製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に別個・独立して供給される。
【００８８】
細胞足場材料を含有する粘性体３２、細胞を含有する粘性体３２、及び細胞増殖因子を含有する粘性体３２のそれぞれは、例えば、常温のときに大略数１００ポアズ乃至１００００ポアズ（すなわち、数１０Ｐａ・ｓ乃至１０００Ｐａ・ｓ）の粘度を有するように調整される。そして、これらの粘性体３２は、孔版印刷した後に自己保形性を示すような高い粘度を有している。
【００８９】
タンクに貯蔵された粘性体３２は、タンクに接続されたチューブを介して、製版された孔版３３上でのスキージ３１近傍に供給される。押し出される粘性体３２のドット直径は、製版された孔版３３に形成された穿孔の開口径に依存して、例えば、数μｍ乃至数十μｍである。また、押し出される粘性体３２のドット高さは、粘性体３２の粘度や表面張力に依存して、通常、ドット直径よりも小さくなる。
【００９０】
細胞足場材料を含有する粘性体３２、細胞を含有する粘性体３２、及び細胞増殖因子を含有する粘性体３２を貯蔵した各タンクは、約３７℃を中心とした所定温度に保たれていることが好ましい。上記粘性体３２は、その温度が低下すると粘性が高くなって、押し出される粘性体３２のドット集合体が、孔版印刷の際にすでに付着している被印刷物５から分離しにくくなって次の孔版印刷の妨げになるので、被印刷物５よりも高温の所定温度に保つことが望ましい。
【００９１】
なお、細胞を含有する粘性体３２を使用する場合、製版された孔版３３の穿孔から押し出される、細胞を含有する粘性体３２のドットには、１個の細胞が含まれていることが望ましい。また、細胞を含有する粘性体３２を使用する場合、当該粘性体３２を貯蔵するタンクは、細胞の死滅を避けるため、４０℃以下の温度に保つことが望ましい。なお、タンクから粘性体３２が供給される孔版印刷部３０も、タンクと実質的に同じ温度に保つことが望ましい。また、被印刷物５上に付着した粘性体３２のドット集合体がスムーズに分離できるように、ステージ１０は、温度調節装置１９を備えて、ステージ１０上に載置された基材１６が孔版印刷部３０よりも低温に保たれていることが望ましい。
【００９２】
したがって、粘性体３２が貯蔵されるタンクと、粘性体３２が供給される孔版印刷部３０と、基材１６及び被印刷物５が配置されるステージ１０とは、それぞれ、所定の温度に保たれるように、温度コントローラや温度センサを用いて、温度管理されている。
【００９３】
（三次元構造体を作成するための方法）
ホストＣＰＵは、三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）を構成する構成要素として複数種類の構成要素が存在する場合、全ての構成要素についての全ての層の２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、サーマルヘッド２４を加熱することにより、製版用フィルム２１の所定の場所にドット状の穿孔を形成し、孔版印刷に供される孔版の製版を行う（図３におけるステップ＃１０）。
【００９４】
ＣＰＵは、製版された孔版３３を含む製版用フィルム２１が、孔版搬送機構４０によって搬送され、製版された孔版３３の位置を位置検出センサで検出しながら、製版された孔版３３が所定の孔版印刷位置で停止するように制御する。それとともに、ＣＰＵは、ステージ１０上に載置された基材１６が、ステージ昇降機構１４によって上昇し、基材１６の上面１７の高さを高さ検出センサで検出しながら、基材１６の上面１７が所定の印刷面３５の高さ位置で停止するように制御する。また、ＣＰＵは、ステージ１０上に載置された基材１６が、ステージ移動機構１２によって、基材１６が所定の孔版印刷位置に位置するように制御する。製版された孔版３３及びステージ１０の位置決めがなされると、ＣＰＵは、スキージ３１が、製版された孔版３３に当接するまで下降したあと、フィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）に摺動するように制御する。スキージ３１によって製版された孔版３３の各穿孔を通じて押し出された粘性体３２のドット集合体は、基材１６の上に付着して、製版された孔版３３から離れる。ある構成要素についての第１層目の断層化データに対応したドット集合体が、基材１６の上に付着して孔版印刷される（図３におけるステップ＃１１）。また、ＣＰＵは、スキージ３１が、製版された孔版３３から離れるように上昇したあと、フィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）の逆方向に移動するように制御する。
【００９５】
ＣＰＵは、孔版印刷後、ステージ１０が、孔版印刷に使用された使用済み孔版から離間するように、一旦、下降するように制御する（図３におけるステップ＃１２）。
【００９６】
ＣＰＵは、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が、孔版搬送機構４０によってフィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）に搬送され、回収ロール２３に巻き取られて回収されるように制御する（図３におけるステップ＃１３）。そして、ある構成要素についての第１層目の孔版印刷が完了する。なお、三次元構造体３を構成する構成要素として他の構成要素が存在する場合、当該他の構成要素についても、上述したステップ＃１０乃至ステップ＃１３と同様の動作が行われる。
【００９７】
ＣＰＵは、カウンタによる積層数の計数を制御し、ＣＰＵは、積層数が所定の数であるか否かを判断する（図３におけるステップ＃１４）。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達しているならば、作成プロセスが終了するように制御する。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達していないならば、次の第２層目を孔版印刷するべく、ある構成要素についての第２層目の断層化データを読み込むステップに戻るように制御する。以下、上述したステップ＃１０乃至ステップ＃１４が繰り返される。
【００９８】
なお、第２層目以降の層を孔版印刷するときの被印刷物５（すなわち、基材１６上にすでに付着している粘性体３２での上面）の印刷面３５の高さ位置は、その直前に孔版印刷された層の高さ分を差し引いた高さになるように調整される。したがって、ＣＰＵは、孔版印刷を用いて層の形成が行われる毎に、被印刷物５の印刷面３５の高さが一定に保たれるように、ステージ１０の高さ（すなわち、被印刷物５の印刷面３５の高さ）を調整する。
【００９９】
ＣＰＵは、全ての層についての断層化データに基づいて、ステージ１０を各層ごとに所定の高さで下降させて、１層分ずつ、上記で説明した動作を繰り返すように制御する。したがって、第１実施形態においては、孔版印刷技術を用いて粘性体３２の微細なドット集合体を押し出すことによって所望のミクロ構造が作成されるとともに、孔版印刷プロセスを繰り返すことによって粘性体３２の微細なドット集合体が積層された所望のマクロ構造が作成される。
【０１００】
三次元構造体３の作成方法によれば、図１１に示すような、ミクロ構造とマクロ構造とを持った三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）を自在に作成することができる。そして、図１０に示すように、三次元細胞足場に対して、細胞や細胞増殖因子を組み入れることによって、種々の人工の組織や臓器や器官を作成することが可能になる。すなわち、三次元構造体３は、例えば、皮膚、血管、心筋、筋肉、角膜、腎臓、心臓、肝臓、臍帯、腸、神経、肺、胎盤、膵臓、脳、関節、骨、軟骨、四肢末梢、網膜等に適用することができる。得られた組織や臓器や器官は、損傷した組織等の補修や移植等に用いることができる。
【０１０１】
次に、図１、４Ａ、４Ｂ及び５を参照しながら、第２実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１及びその作成方法を説明する。なお、第２実施形態の特徴部分を除く他の構成は上述した第１実施形態と同じであるので、第２実施形態の特徴部分については詳細に説明するが、特徴部分以外の他の構成に関する説明を省略する。図４Ａは、第２実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１の構成を示す模式図である。図４Ｂは、図４Ａに示した三次元構造体の作成装置の動作を説明する模式図である。図５は、第２実施形態に係る三次元構造体３の作成方法を説明するフローチャートである。
【０１０２】
第２実施形態は、粘性体３２のドットが形成されない空隙部６を補間液体７で埋めることによって、粘性体３２の層が形成された印刷面３５を平坦化するとともに、空隙部６においてもそれ以降に積層される層の粘性体３２のドットが形成できるようにしていることを特徴としている。
【０１０３】
（補間液体を用いた、三次元構造体の作成装置の構成）
図４Ａに示すように、第２実施形態では、三次元構造体３の作成装置１は、補間液体供給装置４５及び固化装置４９をさらに備えている。補間液体供給装置４５は、低粘度で流動性の高い補間液体７を、粘性体３２のドットが形成されない空隙部６に対して充填するための装置である。固化装置４９は、空隙部６に充填された補間液体７を素早く固化するための装置である。
【０１０４】
補間液体供給装置４５は、粘度の小さい補間液体７を貯蔵するためのタンク４６と、孔版印刷機構２０で粘性体３２の層が印刷された印刷面３５において粘性体３２の層が形成されない空隙部６に対して微少量の補間液体７を吐出するノズル４８と、タンク４６とノズル４８との間を接続するチューブ４７と、を少なくとも備えている。すなわち、補間液体供給装置４５は、ノズル４８から微少量の補間液体７を特定の場所に向けて吐出するように構成されている。ノズル４８から吐出される補間液体７は、水のように低粘度の液体であるので、ノズル４８の先端に取り付けられるヘッドとして、例えばピエゾ方式やサーマル方式のインクジェットヘッドが利用可能である。なお、補間液体供給装置４５は、被印刷物５の周囲に適量の補間液体７を供給して、皿状の基材１６の内側に形成される液溜まりが印刷面３５と同じレベルになるように構成してもよい。図４Ｂに示すように、補間液体供給装置４５は、ステージ１０をステージ昇降機構１４によって下降させたとき、被印刷物５に向けてＸ方向に移動することができるように構成されている。また、タンク４６の位置を固定し、ノズル４８のみをＸ方向に移動させてもよい。
【０１０５】
補間液体７としては、三次元構造体３を作成するための粘性体３２よりもかなり低粘度の液体が使用可能であり、例えば、水や生理食塩水である。これらの液体は、常温でおおよそ０．０１ポアズ（０．００１Ｐａ・ｓ）の粘度を有する。なお、低粘度の補間液体７は、流動性を有しているため、液体状態を保って固化するまでの時間を長くする（液体を吐出してから固化するタイミングを遅らす）ことにより、所定の場所以外のところに吐出しても、液面３６が平坦になるように流動する。そして、補間液体７の流動によって、液面３６（すなわち、粘性体３２の層の印刷された印刷面３５）が平坦化された後に、補間液体７を固化すればよい。したがって、補間液体供給装置４５は、固化タイミングを遅らす制御の場合にはノズル４８を正確に位置決めすることを必ずしも要しない。
【０１０６】
皿状の基材１６を囲むように、固化装置４９が配置されている。固化装置４９は、温度センサによって測定された基材１６の温度に基づいて、吐出された補間液体７を素早く固化するような温度（すなわち、凝固点温度以下）に基材１６を温度調節する機能を有する。したがって、固化装置４９は、所定の固化温度に保たれるように、温度コントローラや温度センサを用いて、温度管理されている。空隙部６を埋めて固化した補間液体７は、次の層を形成するための支持体として機能する。
【０１０７】
（補間液体を用いて、三次元構造体を作成するための方法）
ホストＣＰＵは、三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）を構成する構成要素として複数種類の構成要素が存在する場合、全ての構成要素についての全ての層の２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。また、ホストＣＰＵは、構成要素の粘性体３２のドットが形成されない空隙部６に補間液体７を吐出するための全ての層についての２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、孔版印刷に供される孔版の製版を行う（図５におけるステップ＃２０）。
【０１０８】
ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データに対応して製版された孔版３３及びステージ１０の位置決めを行い、スキージ３１によって製版された孔版３３の各穿孔を通じて、粘性体３２のドットを押し出すように制御し、それによって、当該データに対応したドット集合体が、基材１６の上に付着して孔版印刷される（図５におけるステップ＃２１）。
【０１０９】
ＣＰＵは、孔版印刷後、ステージ１０が、孔版印刷に使用された使用済み孔版から離間するように、一旦、下降するように制御する（図５におけるステップ＃２２）。
【０１１０】
ＣＰＵは、補間液体供給装置４５をＸ方向に移動し、補間液体７についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、ノズル４８から補間液体７を吐出するように制御して、空隙部６への補間液体７の充填が行われる（図５におけるステップ＃２３）。
【０１１１】
ＣＰＵは、空隙部６に充填された補間液体７が素早く固化するように、固化装置４９の温度制御を行う（図５におけるステップ＃２４）。
【０１１２】
ＣＰＵは、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が、孔版搬送機構４０によってフィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）に搬送され、回収ロール２３に巻き取られて回収されるように制御する（図５におけるステップ＃２５）。そして、ある構成要素についての第１層目の孔版印刷が完了する。なお、三次元構造体３を構成する構成要素として他の構成要素が存在する場合、当該他の構成要素についても、上述したステップ＃２０乃至ステップ＃２２と同様の動作が行われる。また、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１の回収動作は、空隙部６への補間液体７の充填動作が行われる前に実行してもよい。
【０１１３】
ＣＰＵは、カウンタによる積層数の計数を制御し、ＣＰＵは、積層数が所定の数であるか否かを判断する（図５におけるステップ＃２６）。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達しているならば、作成プロセスが終了するように制御する。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達していないならば、次の第２層目を孔版印刷するべく、ある構成要素についての第２層目の断層化データを読み込むステップに戻るように制御する。以下、上述したステップ＃２０乃至ステップ＃２６が繰り返される。その後、固化装置４９の温度制御を行い、固化していた補間液体７を液化する。そして、液化した補間液体７が除去される。これより、空隙部６を有する三次元構造体３を得ることができる。（図５におけるステップ＃２７）
【０１１４】
ＣＰＵは、全ての層についての断層化データに基づいて、ステージ１０を各層ごとに所定の高さで下降させて、１層分ずつ、上記で説明した動作を繰り返すように制御する。したがって、第２実施形態においては、空隙部６への補間液体７の補間によって、印刷面３５の平坦化と、空隙部６での粘性体３２のドット形成と、が可能になる。
【０１１５】
次に、図１、６及び７を参照しながら、第３実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１及びその作成方法を説明する。なお、第３実施形態の特徴部分を除く他の構成は上述した第２実施形態と同じであるので、第３実施形態の特徴部分については詳細に説明するが、特徴部分以外の他の構成に関する説明を省略する。図６は、第３実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１の構成を示す模式図である。図７は、第３実施形態に係る三次元構造体３の作成方法を説明するフローチャートである。
【０１１６】
第３実施形態は、孔版印刷すべき或る１層分に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が孔版印刷された中間転写体５１が、さらに、孔版印刷部３０と被印刷物５との間に介在配置されていることを特徴としている。なお、中間転写体５１は、孔版印刷すべき或る１層分に対応した全ての粘性体３２のドット集合体のうち、一部の粘性体３２のドット集合体を複数回に分けて孔版印刷されることとしてもよい。
【０１１７】
（補間液体及び中間転写体を用いた、三次元構造体の作成装置の構成）
図６に示すように、第３実施形態では、三次元構造体３の作成装置１は、中間転写機構５０をさらに備えている。中間転写機構５０は、孔版印刷機構２０とステージ１０との間に配置されており、より詳細には、製版された孔版３３を含む製版用フィルム２１上に設けられる孔版印刷部３０と、ステージ１０上に載置される被印刷物５との間に配置されている。中間転写機構５０は、中間転写体５１の上に形成された或る１層分に対応した全ての粘性体３２のドット集合体を、被印刷物５に対して高精度に且つ一気に転写して印刷するための装置である。
【０１１８】
中間転写機構５０は、中間転写ベルト（中間転写体）５１と、駆動ローラ５２と、従動ローラ５３と、支持ローラ５４と、一対のテンションローラ５６,５７と、中間転写ベルト駆動モータと、を備えている。中間転写機構５０では、駆動ローラ５２、従動ローラ５３、支持ローラ５４、及び一対のテンションローラ５６,５７によって、中間転写ベルト（中間転写体）５１が張架されている。駆動ローラ５２は中間転写ベルト駆動モータによって回動駆動される。
【０１１９】
支持ローラ５４は、孔版印刷部３０と対向する位置に配置されている。製版用フィルム２１上に設けられる孔版印刷部３０の下面は、中間転写ベルト５１の上側部分に接触するように構成されている。一対のテンションローラ５６,５７は、ステージ１０上に載置される被印刷物５と対向する位置に配置されている。一対のテンションローラ５６,５７は、中間転写ベルト５１を張架して、大略平坦な転写領域５９を形成している。中間転写ベルト５１の転写領域５９は、被印刷物５の印刷面３５に接触するように構成されている。
【０１２０】
中間転写機構５０は、ステージ１０に対して昇降自在に支持されていて、中間転写機構昇降モータによってステージ１０の昇降とは独立してＺ方向に昇降できるように構成されている。ＣＰＵは、孔版印刷部３０からの粘性体３２のドット集合体を中間転写ベルト５１に転写するときには、中間転写ベルト５１が孔版印刷部３０に接触するものの被印刷物５には接触せず、中間転写ベルト５１からの粘性体３２のドット集合体を被印刷物５に転写するときには、中間転写ベルト５１が被印刷物５に接触するものの孔版印刷部３０には接触しないように、中間転写機構５０の昇降動作を制御する。
【０１２１】
中間転写ベルト５１を用いて粘性体３２のドット集合体の転写を行う場合、転写領域５９での粘性体３２のドット集合体の形態と、被印刷物５と対向する位置での粘性体３２のドット集合体の形態と、においては、上下左右が逆さまになる。したがって、このことを考慮した２次元の断層化データ（ドット情報）を用いて、粘性体３２のドット集合体が中間転写ベルト５１に孔版印刷される。
【０１２２】
中間転写ベルト５１には、一般的な中間転写ベルトとして公知である材料、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はフッ素系樹脂等の樹脂材料、及び、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のエラストマー材料等が使用可能である。中間転写ベルト５１に付着して転写された粘性体３２のドット集合体の離型性を高めるために、フッ素系樹脂材料やシリコーン系樹脂材料を中間転写ベルト５１の表面に形成してもよい。
【０１２３】
また、孔版印刷部３０と中間転写ベルト５１と被印刷物５との三者間での粘性体３２のドット集合体の受け渡しを容易にするために、中間転写ベルト５１は、孔版印刷部３０の温度と被印刷物５の温度との間での中間的な温度を保つように、温度コントローラや温度センサを用いて、温度管理されていてもよい。さらに、中間転写ベルト５１は、中間転写ベルト５１が孔版印刷部３０に接触するときには低温化し、中間転写ベルト５１が被印刷物５に接触するときには高温化するように、温度管理されていてもよい。
【０１２４】
なお、中間転写体５１として、中間転写ベルト５１の代わりに、中間転写ドラムを用いることもでき、この場合、中間転写ベルト５１を張架するための各種のローラ５１,５２,５４,５６,５７の設置が省略される。
【０１２５】
（補間液体及び中間転写体を用いて、三次元構造体を作成するための方法）
ホストＣＰＵは、三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）を構成する構成要素として複数種類の構成要素が存在する場合、全ての構成要素についての全ての層の２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。また、ホストＣＰＵは、構成要素の粘性体３２のドットが形成されない空隙部６に補間液体７を吐出するための全ての層についての２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、孔版印刷に供される孔版の製版を行う（図７におけるステップ＃３０）。ここで、中間転写ベルト５１を介した孔版印刷を行う場合には、通常の２次元の断層化データ（ドット情報）での上下左右を逆にした２次元の逆断層化データ（逆ドット情報）が用いられる。
【０１２６】
ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データに対応して製版された孔版３３及びステージ１０の位置決めを行い、スキージ３１によって製版された孔版３３の各穿孔を通じて、粘性体３２のドットを押し出すように制御し、それによって、当該データに対応したドット集合体が、中間転写ベルト５１の上に付着して孔版印刷される。さらに複数種類の構成要素がある場合、他の構成要素についても、当該他の構成要素の第１層目の断層化データに基づいて、当該データに対応したドット集合体が、当該他の構成要素の中間転写ベルト５１の上に付着して孔版印刷される。したがって、中間転写ベルト５１の上には、三次元構造体３の第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が付着して孔版印刷されている（図７におけるステップ＃３１）。
【０１２７】
ＣＰＵは、中間転写機構５０を下降させ、中間転写ベルト５１を移動させて、中間転写ベルト５１の上に形成されている第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が、所定の転写領域５９に位置決めされるように、中間転写ベルト５１の移動を制御する（図７におけるステップ＃３２）。
【０１２８】
ＣＰＵは、中間転写ベルト５１の位置決めを行う過程で又は位置決めを行った後に、中間転写ベルト５１を加熱して昇温するように制御する（図７におけるステップ＃３３）。
【０１２９】
ＣＰＵは、中間転写機構５０を下降させて、中間転写ベルト５１が基材１６に接触するように制御する（図７におけるステップ＃３４）。その結果、中間転写ベルト５１に付着していた第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が、基材１６の上面１７に接触する。
【０１３０】
ＣＰＵは、粘性体３２のドット集合体が基材１６に接触した後に、中間転写ベルト５１を冷却して降温させて、第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が基材１６に転写するように制御する（図７におけるステップ＃３５）。その結果、中間転写ベルト５１に付着していた第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が、基材１６の上面１７に転写される。
【０１３１】
ＣＰＵは、転写完了後、基材１６が中間転写ベルト５１から離間するように、ステージ１０の下降を制御する（図７におけるステップ＃３６）。
【０１３２】
ＣＰＵは、補間液体７についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、ノズル４８から補間液体７を吐出するように制御して、空隙部６への補間液体７の充填が行われる（図７におけるステップ＃３７）。
【０１３３】
ＣＰＵは、空隙部６に充填された補間液体７が素早く固化するように、固化装置４９の温度制御を行う（図７におけるステップ＃３８）。
【０１３４】
ＣＰＵは、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が、孔版搬送機構４０によってフィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）に搬送され、回収ロール２３に巻き取られて回収されるように制御する（図７におけるステップ＃３９）。そして、三次元構造体３についての第１層目の孔版印刷が完了する。また、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１の回収動作は、中間転写ベルト５１に孔版印刷が行われた後に中間転写ベルト５１が下降する動作を行うステップ以降のステップにおいて実行してもよい。
【０１３５】
ＣＰＵは、カウンタによる積層数の計数を制御し、ＣＰＵは、積層数が所定の数であるか否かを判断する（図７におけるステップ＃４０）。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達しているならば、作成プロセスが終了するように制御する。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達していないならば、次の第２層目を孔版印刷するべく、三次元構造体３についての第２層目の断層化データを読み込むステップに戻るように制御する。以下、上述したステップ＃３０乃至ステップ＃４０が繰り返される。
【０１３６】
ＣＰＵは、全ての層についての断層化データに基づいて、ステージ１０を各層ごとに所定の高さで下降させて、１層分ずつ、上記で説明した動作を繰り返すように制御する。したがって、第３実施形態においては、中間転写体５１の介在によって、高精度に且つ一気に孔版印刷が行われて孔版印刷される各１層の形態安定性を向上させることが可能になる。
【０１３７】
次に、図１、８及び９を参照しながら、第４実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１及びその作成方法を説明する。なお、第４実施形態の特徴部分を除く他の構成は上述した第２実施形態と同じであるので、第４実施形態の特徴部分については詳細に説明するが、特徴部分以外の他の構成に関する説明を省略する。図８は、第４実施形態に係る三次元構造体３の作成装置１の構成を示す模式図である。図９は、第４実施形態に係る三次元構造体３の作成方法を説明するフローチャートである。
【０１３８】
第４実施形態は、三次元構造体３を構成する構成要素についての或る層に対応した粘性体３２のドット集合体の孔版印刷された薄層体７１を、接着積層領域７９に搬送するための中間搬送機構６０が、さらに、孔版印刷部３０と被印刷物５との間に介在配置されていることを特徴としている。
【０１３９】
（補間液体及び中間搬送機構を用いた、三次元構造体の作成装置の構成）
図８に示すように、第４実施形態では、三次元構造体３の作成装置１は、中間搬送機構６０をさらに備えている。中間搬送機構６０は、孔版印刷機構２０とステージ１０との間に配置されており、より詳細には、製版された孔版３３を含む製版用フィルム２１上に設けられる孔版印刷部３０と、ステージ１０上に載置される被印刷物５との間に配置されている。中間搬送機構６０は、三次元構造体３を構成する構成要素についての或る層に対応した粘性体３２のドット集合体の孔版印刷された薄層体７１を、接着積層領域７９に搬送して、被印刷物５に対して接着・積層するための装置である。
【０１４０】
中間搬送機構６０は、中間搬送ベルト（中間搬送体）６１と、駆動ローラ６２と、従動ローラ６３と、支持ローラ６４と、一対のテンションローラ６６,６７と、中間搬送ベルト駆動モータと、を備えている。中間搬送機構６０は、薄層体７１を巻回した薄層体ロール７２と、薄層体ロール７２からの薄層体７１を中間搬送ベルト６１の上側部分に繰り出す繰り出し機構と、をさらに備えている。中間搬送機構６０では、駆動ローラ６２、従動ローラ６３、支持ローラ６４、及び一対のテンションローラ６６,６７によって、中間搬送ベルト（中間搬送体）６１が張架されている。駆動ローラ６２は中間搬送ベルト駆動モータによって回動駆動される。
【０１４１】
支持ローラ６４は、孔版印刷部３０と対向する位置に配置されている。製版用フィルム２１上に設けられる孔版印刷部３０の下面は、中間搬送ベルト６１の上側部分に接触するように構成されている。一対のテンションローラ６６,６７は、ステージ１０上に載置される被印刷物５と対向する位置に配置されている。一対のテンションローラ６６,６７は、中間搬送ベルト６１を張架して、大略平坦な接着積層領域７９を形成している。中間搬送ベルト６１によって搬送された薄層体７１は、接着積層領域７９において、被印刷物５の印刷面３５に接触するように構成されている。
【０１４２】
中間搬送機構６０は、ステージ１０に対して昇降自在に支持されていて、中間搬送機構昇降モータによってステージ１０の昇降とは独立してＺ方向に昇降できるように構成されている。ＣＰＵは、孔版印刷部３０からの粘性体３２のドット集合体を中間搬送ベルト６１で搬送される薄層体７１に孔版印刷するときには、薄層体７１が孔版印刷部３０に接触するものの中間搬送ベルト６１が被印刷物５には接触せず、粘性体３２のドット集合体が孔版印刷された薄層体７１が被印刷物５に接着・積層するときには、薄層体７１が被印刷物５に接触するものの中間搬送ベルト６１が孔版印刷部３０には接触しないように、中間搬送機構６０の昇降動作を制御する。
【０１４３】
中間搬送ベルト６１を用いて薄層体７１を搬送する場合、孔版印刷部３０に対向する位置にある薄層体７１と、被印刷物５に対向する位置にある薄層体７１と、においては、上下左右が逆さまになる。したがって、このことを考慮した２次元の逆断層化データ（逆ドット情報）を用いて、粘性体３２のドット集合体が薄層体７１に付着して孔版印刷される。
【０１４４】
中間搬送ベルト６１には、一般的な搬送ベルトとして公知である材料、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はフッ素系樹脂等の樹脂材料、及び、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のエラストマー材料等が使用可能である。中間搬送ベルト６１で搬送される薄層体７１の離型性を高めるために、フッ素系樹脂材料やシリコーン系樹脂材料を中間搬送ベルト６１の表面に形成してもよい。
【０１４５】
例えば、中間搬送ベルト６１に多数の微小な吸引孔を形成して、中間搬送ベルト６１内に配置されるとともに外部の吸引ファンによって吸引される吸引ボックスで吸引することにより、薄層体７１を吸着搬送することができる。薄層体７１は、例えばカッターで短く切断されたシート状のもので間欠的に搬送されてもよく、またロール状で連続的に搬送されてもよい。
【０１４６】
薄層体７１は、三次元構造体３を形成した後に薄層体７１だけを溶かす液体（例えば、水）で簡単に溶解することができる可溶性と、三次元構造体３を構成する構成要素を含有する粘性体３２に対して接着する接着性を有している。薄層体７１は、接着積層時の支持体として機能する。薄層体７１は、例えば、デンプンやゼラチンからなり、薄層体７１の厚みは、例えば、１０μｍである。
【０１４７】
また、孔版印刷によって孔版印刷部３０から薄層体７１への粘性体３２のドット集合体の受け渡しを容易にするために、薄層体７１を搬送する中間搬送ベルト６１は、孔版印刷部３０の温度よりも低い温度を保持できるように、温度コントローラや温度センサを用いて、温度管理されていてもよい。
【０１４８】
なお、中間搬送体６１として、中間搬送ベルト６１の代わりに、中間搬送ドラムを用いることもでき、この場合、中間搬送ベルト６１を張架するための各種のローラ６１,６２,６４,６６,６７の設置が省略される。
【０１４９】
（補間液体と薄層体と中間搬送体とを用いて、三次元構造体を作成するための方法）
ホストＣＰＵは、三次元構造体３（すなわち少なくとも三次元細胞足場を含む）を構成する構成要素として複数種類の構成要素が存在する場合、全ての構成要素についての全ての層の２次元の断層化データ（ドット情報）を演算する。ＣＰＵは、演算された断層化データ（ドット情報）がメモリに読み込まれるように制御する。ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データ（ドット情報）に基づいて、孔版印刷に供される孔版の製版を行う（図９におけるステップ＃５０）。ここで、薄層体７１を介した孔版印刷を行う場合には、通常の２次元の断層化データ（ドット情報）での上下左右を逆にした２次元の逆断層化データ（逆ドット情報）が用いられる。
【０１５０】
ＣＰＵは、薄層体ロール７２からの薄層体７１を中間搬送ベルト６１の上側部分に繰り出し、中間搬送ベルト６１で薄層体７１をフィルム搬送方向Ｔに沿って搬送して薄層体７１の位置決めを行うように制御する。ＣＰＵは、ある構成要素についての第１層目の断層化データに対応して製版された孔版３３及びステージ１０の位置決めを行い、スキージ３１によって製版された孔版３３の各穿孔を通じて、粘性体３２のドットを押し出すように制御し、それによって、当該データに対応したドット集合体が、中間搬送ベルト６１で搬送される薄層体７１上に付着して孔版印刷される。さらに、必要に応じて、他の構成要素についても、第１層目の断層化データに基づいて、当該データに対応したドット集合体が、薄層体７１上に付着して孔版印刷される。したがって、中間搬送ベルト６１で搬送される薄層体７１上には、三次元構造体３の第１層に対応した全ての粘性体３２のドット集合体が付着して孔版印刷されている（図９におけるステップ＃５１）。
【０１５１】
ＣＰＵは、中間搬送機構６０を下降させ、中間搬送ベルト６１を移動させて、中間搬送ベルト６１で搬送されている薄層体７１が、所定の接着積層領域７９に位置決めされるように、中間搬送ベルト６１の移動を制御する（図９におけるステップ＃５２）。
【０１５２】
ＣＰＵは、中間搬送機構６０を下降させて、中間搬送ベルト６１上の薄層体７１が基材１６に接触するように制御する（図９におけるステップ＃５３）。その結果、薄層体７１上に形成された粘性体３２のドット集合体が、基材１６の上面１７に付着するとともに接着する。そして、薄層体７１が基材１６の上に積層される。
【０１５３】
ＣＰＵは、基材１６への薄層体７１の接着積層を完了した後、基材１６が中間搬送ベルト６１から離間するように、ステージ１０の下降を制御する（図９におけるステップ＃５４）。
【０１５４】
ＣＰＵは、被印刷物５の周囲に適量の補間液体７をノズル４８から供給して、基材１６の内側に形成される液溜まりが印刷面３５と同じレベルになるように制御して、空隙部６への補間液体７の充填が行われる（図９におけるステップ＃５５）。
【０１５５】
ＣＰＵは、空隙部６に充填された補間液体７が素早く固化するように、固化装置４９の温度制御を行う（図９におけるステップ＃５６）。
【０１５６】
ＣＰＵは、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１が、孔版搬送機構４０によってフィルム搬送方向Ｔ（Ｘ方向）に搬送され、回収ロール２３に巻き取られて回収されるように制御する（図９におけるステップ＃５７）。そして、薄層体７１を用いた、三次元構造体３についての第１層目の孔版印刷が完了する。また、使用済み孔版を含む製版用フィルム２１の回収動作は、中間搬送ベルト６１で搬送された薄層体７１に孔版印刷が行われた後に中間搬送ベルト６１が下降する動作を行うステップ以降のステップにおいて実行してもよい。
【０１５７】
ＣＰＵは、カウンタによる積層数の計数を制御し、ＣＰＵは、積層数が所定の数であるか否かを判断する（図９におけるステップ＃５８）。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達しているならば、作成プロセスが終了するように制御する。ＣＰＵは、積層数が所定の数に達していないならば、次の第２層目を孔版印刷するべく、三次元構造体３についての第２層目の断層化データを読み込むステップに戻るように制御する。以下、上述したステップ＃５０乃至ステップ＃５８が繰り返される。
【０１５８】
ＣＰＵは、全ての層についての断層化データに基づいて、ステージ１０を各層ごとに所定の高さで下降させて、１層分ずつ、上記で説明した動作を繰り返すように制御する。そして、三次元構造体３の作成が完了した後、三次元構造体３に含まれる薄層体７１が溶解液によって溶解して除去される。溶解液によって、空隙部６の近傍では薄層体７１の一部分が溶解して除去されるものの、粘性体３２の近傍では薄層体７１の他の部分が残存する。したがって、第４実施形態においては、薄層体７１を介した接着積層構造によって、薄層体７１が接着積層時の支持体として機能し、層間に残存した薄層体７１によって粘性体３２同士が結びつけられて、三次元構造体３の形態が安定化する。
【０１５９】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、従来は作成が困難であった任意形状の三次元構造体３を容易に作成することができる。そして、三次元構造体３は、組織工学、組織や器官の修復又は再生に適している。また、三次元構造体３の作成装置及び作成方法は、ヒトや動物等の生き物全般の組織や器官に限らず、様々な三次元立体物に適用できることは言うまでも無い。本願発明では単にスキージ３１と述べているが、製版された孔版３３の穿孔から粘性体３１を均等に押し出すことのできる押圧手段であれば、狭義のスキージ３１だけではなく加圧ローラ等であっても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１６０】
１  三次元構造体の作成装置
３  三次元構造体
５  被印刷物
６  空隙部
７  補間液体
１０  ステージ
１２  ステージ移動機構
１４  ステージ昇降機構（高さ調整機構）
１６  基材
１７  上面
１９  温度調節装置
２０  孔版印刷機構
２１  製版用フィルム
２２  マスターロール
２３  回収ロール
２４  製版装置（サーマルヘッド）
２５  プラテンローラ
２６  テンションローラ
２７  テンションローラ
３０  孔版印刷部
３１  スキージ
３２  粘性体
３３  製版された孔版
３５  印刷面
３６  液面
４０  孔版搬送機構
４５  補間液体供給装置
４９  固化装置
５０  中間転写機構
５１  中間転写体（中間転写ベルト）
５２  駆動ローラ
５３  従動ローラ
５４  支持ローラ
５６  テンションローラ
５７  テンションローラ
５９  転写領域
６０  中間搬送機構
６１  中間搬送体（中間搬送ベルト）
６２  駆動ローラ
６３  従動ローラ
６４  支持ローラ
６６  テンションローラ
６７  テンションローラ
７１  薄層体
７２  薄層体ロール
７９  接着積層領域
Ｔ  フィルム搬送方向
【図１】
2015057961.tif 000003
【図２】
2015057961.tif 000004
【図３】
2015057961.tif 000005
【図４Ａ】
2015057961.tif 000006
【図４Ｂ】
2015057961.tif 000007
【図５】
2015057961.tif 000008
【図６】
2015057961.tif 000009
【図７】
2015057961.tif 000010
【図８】
2015057961.tif 000011
【図９】
2015057961.tif 000012
【図１０】
2015057961.tif 000013
【図１１】
2015057961.tif 000014