(57)【要約】  一実施形態に係る模擬生体は、生体の光学特性を示す３次元データに基づいて第１の屈折率の第１の材料と第２の屈折率の第２の材料とが組み合わされて形成された積層樹脂構造（６）を有し、前記積層樹脂構造を形成する前記第１の材料に対する前記第２の材料の比率が前記光学特性に応じた値である。
2017216967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の光学特性を示す３次元データに基づいて第１の屈折率の第１の材料と第２の屈折率の第２の材料とが組み合わされて形成された積層樹脂構造を有し、
前記積層樹脂構造を形成する前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が前記光学特性に応じた値である模擬生体。
【請求項２】
前記積層樹脂構造は、前記光学特性に応じた相当径で前記第２の材料により形成された複数の粒部を有する請求項１に記載の模擬生体。
【請求項３】
前記粒部の前記相当径は、０．５μｍ以上９０μｍ未満である請求項２に記載の模擬生体。
【請求項４】
前記粒部は、球体状に形成される請求項２または３に記載の模擬生体。
【請求項５】
前記粒部は、楕円体状に形成される請求項２または３に記載の模擬生体。
【請求項６】
複数の前記粒部は、所定の領域内において、楕円体における長軸が平行に配置されている請求項５に記載の模擬生体。
【請求項７】
複数の前記粒部は、前記積層樹脂構造内に非周期的に配置されている請求項２乃至６のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項８】
前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との差の絶対値は０．２以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項９】
前記積層樹脂構造は、前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が第１の混合比率である第１の領域と、前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が第２の混合比率である第２の領域とを具備する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項１０】
第１の屈折率の第１の材料と、第２の屈折率の第２の材料とのいずれかを吐出するプリントヘッドと、
３次元的に配列された複数の領域毎の光学特性を示す３次元データを取得し、取得した前記３次元データと、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率とに基づいて所定の領域内における前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率を算出し、算出した前記混合比率に応じた比率で前記第１の材料と前記第２の材料とを吐出するように前記プリントヘッドを制御する制御部と、
前記プリントヘッドから吐出された材料を硬化させて積層樹脂構造を形成する硬化処理部と、
を具備する積層樹脂構造の製造装置。
【請求項１１】
前記制御部は、所定の領域毎に前記光学特性と前記第１の屈折率と前記第２の屈折率とに応じた前記混合比率を算出する請求項１０に記載の積層樹脂構造の製造装置。
【請求項１２】
第１の屈折率の第１の材料と、第２の屈折率の第２の材料とのいずれかを吐出するプリントヘッドと、前記プリントヘッドから吐出された材料を硬化させて積層樹脂構造を形成する硬化処理部と、を具備する装置における積層樹脂構造の製造方法であって、
３次元的に配列された複数の領域毎の光学特性を示す３次元データを取得し、
取得した前記３次元データが示す光学特性と、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率とに基づいて所定の領域内における前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率を算出し、
算出した前記混合比率に応じた比率で前記第１の材料と前記第２の材料とを吐出するように前記プリントヘッドを制御する、
積層樹脂構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、模擬生体、積層樹脂構造の製造装置、及び積層樹脂構造の製造方法の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば紫外線などが照射された場合に硬化する樹脂材料をノズルから吐出し、吐出された液滴に紫外線を照射することにより樹脂材料を硬化させて、立体物（積層樹脂構造）を製造する所謂３Ｄプリンタが実用化されている。例えば、日本国特開２０１３−４３４０９号公報には、３Ｄプリンタとしての造形装置が記載されている。【０００３】
被検体としての生体の特性を模擬した模擬生体（医療用ファントム）が医療分野において用いられている。３Ｄプリンタは、特性の異なる複数種類の材料を組み合わせて積層樹脂構造を製造することができる為、生体の形状や機能や特性を高精度で模擬した模擬生体の製造、模擬生体の製造の低コスト化、及び模擬生体の製造の即時性の向上に有用であると考えられている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、特性の異なる複数種類の材料が組み合わされて製造された模擬生体、積層樹脂構造の製造装置、及び積層樹脂構造の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
一実施形態に係る模擬生体は、生体の光学特性を示す３次元データに基づいて、第１の屈折率の第１の材料と第２の屈折率の第２の材料とが組み合わされて形成された積層樹脂構造を有し、前記積層樹脂構造を形成する前記第１の材料に対する前記第２の材料の比率が前記光学特性に応じた値である。
【０００６】
本発明によれば、特性の異なる複数種類の材料が組み合わされて製造された模擬生体、積層樹脂構造の製造装置、及び積層樹脂構造の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る３Ｄプリンタの例について説明する為の説明図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る３Ｄプリンタにより積層樹脂構造を形成する工程の例について説明する為の説明図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る３Ｄプリンタの制御部が有する機能をブロックとして示すブロック図である。
【図４】図４は、積層樹脂構造の一部の範囲内の構造を拡大して示す図である。
【図５】図５は、粒部について説明する為の説明図である。
【図６】図６は、第１の材料に対する第２の材料の混合比率が異なる複数の大領域を有する積層樹脂構造の例を示す。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る積層樹脂構造の構成例について説明する為の説明図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る積層樹脂構造の構成例について説明する為の説明図である。
【実施形態】
【０００８】
以下、模擬生体、積層樹脂構造の製造装置、及び積層樹脂構造の製造方法について詳細に説明する。
【０００９】
本実施形態では、３次元データに基づいて立体物を製造する所謂３Ｄプリンタにより、被検体としての生体の特性を模擬した模擬生体を形成する。なお、３Ｄプリンタの例として、光（例えば紫外線）により硬化する液体状の樹脂を吐出させ、紫外線により樹脂を硬化させて立体物を形成するインクジェット方式の３Ｄプリンタを例に挙げて説明するが、３Ｄプリンタはインクジェット方式に限定されない。３Ｄプリンタの造形の方式は、粉末を固化する方式、液体の中で硬化する方式等であってもよい。
【００１０】
本実施形態における３次元データは、幅方向と奥行き方向と高さ方向とを有する３次元空間内に配列された複数の領域毎の光学特性（例えば光散乱特性）を示すデータである。例えば、３次元データは、幅方向をＸ方向とし、奥行き方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向とした場合にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向から定まる領域毎の光散乱特性等の光学パラメータを示すデータである。光散乱特性は、生体に対して光が照射された場合に媒質としての生体中を伝搬する光の伝搬の仕方を示す。例えば３次元データは、生体に対して光を照射した場合の生体中の光の伝搬の仕方の測定結果に基づいて生成される。なお、３次元データは、例えば光学特性が定義された３Ｄ−ＣＡＤ、または３Ｄ−ＣＧなどのデータであってもよい。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る３Ｄプリンタ１の例について説明する為の説明図である。３Ｄプリンタ１は、積層樹脂構造６を製造する製造装置である。３Ｄプリンタ１は、プリントヘッド２、ステージ３、位置決め機構４、及び制御部５を備える。
【００１２】
プリントヘッド２は、液体状の樹脂を液滴として吐出する。プリントヘッド２は、立体物の一部の構造である樹脂構造を形成する為の樹脂材料が充填された圧力室を備える。例えば、プリントヘッド２は、第１の屈折率を持つ第１の材料が充填された第１の圧力室と、第２の屈折率を持つ第２の材料が充填された第２の圧力室とを備える。プリントヘッド２は、制御部５の制御に応じてそれぞれの圧力室内の圧力を変化させることにより、圧力室内に充填された樹脂材料を圧力室に連通したノズルから液滴として吐出する。
【００１３】
例えば、プリントヘッド２は、第１のノズル１１、第２のノズル１２、及び紫外線ランプ１３を備える。第１のノズル１１は、第１の圧力室に連通している。第２のノズル１２は、第２の圧力室に連通している。プリントヘッド２は、制御部５の制御に応じて第１の圧力室内の圧力を変化させることにより、第１の圧力室内に充填された第１の材料をノズルから液滴３１として吐出する。また、プリントヘッド２は、制御部５の制御に応じて第２の圧力室内の圧力を変化させることにより、第２の圧力室内に充填された第２の材料をノズルから液滴３２として吐出する。
【００１４】
紫外線ランプ１３は、第１のノズル１１及び第２のノズル１２から吐出された液滴３１及び３２に対して、紫外線を照射することにより液滴を硬化させ、樹脂構造を形成する。紫外線ランプ１３は、第１のノズル１１または第２のノズル１２から、液滴３１または３２を吐出した場合に紫外線を出力する構成であってもよいし、常時紫外線を出力する構成であってもよい。紫外線ランプ１３は、第１のノズル１１及び第２のノズル１２から吐出された液滴３１及び３２に対して、十分に紫外線が照射されるようにプリントヘッド２におけるレイアウトが決められている。
【００１５】
ステージ３は、プリントヘッド２のノズルから吐出された液滴を支持する部材である。ステージ３は、面一に形成された造形面を有する。
【００１６】
位置決め機構４は、制御部５の制御に応じてプリントヘッド２を移動させることにより、プリントヘッド２のノズルから吐出された液滴の着弾位置を決める。例えば、位置決め機構４は、プリントヘッド２をステージ３の造形面と平行な第１の方向（上記のＸ方向に対応）、及びステージ３の造形面と平行であり且つ第１の方向と直交する第２の方向（上記のＹ方向に対応）に移動させることにより、ステージ３の造形面と平行な面内における液滴の着弾位置を調整する。また、位置決め機構４は、プリントヘッド２をステージ３の造形面と直交する第３の方向（上記のＺ方向に対応）に移動させることにより、ステージ３の造形面とプリントヘッド２との距離を調整する。
【００１７】
制御部５は、３Ｄプリンタ１の各部の動作を制御する。例えば、制御部５は、プリントヘッド２及び位置決め機構４と通信可能に構成されており、プリントヘッド２及び位置決め機構４の動作を制御する。図１の例では、制御部５は、プリントヘッド２と一体に設けられているが、プリントヘッド２及び位置決め機構４と通信可能であれば如何なる場所に設けられていてもよい。
【００１８】
制御部５は、３次元データと、第１の材料の屈折率である第１の屈折率及び第２の材料の屈折率である第２の屈折率を示す情報を取得する。制御部５は、取得した３次元データに応じて、位置決め機構４によりプリントヘッド２を移動させつつプリントヘッド２から液滴を吐出させる。例えば、制御部５は、３次元データが示す光学特性としての光散乱特性と、第１の屈折率と、第２の屈折率とに基づいて、第１の材料に対する第２の材料の比率を決定し、決定した比率で第１の材料と第２の材料とをプリントヘッド２により吐出させることにより模擬生体を形成する。
【００１９】
図２は、３Ｄプリンタ１により積層樹脂構造６を形成する工程の例について説明する為の説明図である。なお、図２は、形成途中の積層樹脂構造６を断面として図示する。
【００２０】
上記した構成を備える３Ｄプリンタ１は、３次元データに基づいて位置決め機構４によってＸ方向及びＹ方向にプリントヘッド２を移動させつつ、プリントヘッド２からステージ３に対して液滴を吐出することにより、樹脂構造の層を形成する。さらに、３Ｄプリンタ１は、３次元データに基づいて、位置決め機構４によってＺ方向にプリントヘッド２を移動させつつ樹脂構造の層の形成を行うことにより、模擬生体としての積層樹脂構造６を形成する。
【００２１】
なお、ステージ３の造形面からＺ方向において離れた位置に樹脂構造を形成する為には、液滴を支える支持部材が必要になる。支持部材は、１つ下の層の樹脂構造であってもよいし、ステージ３の造形面に置かれた何らかの物体であってもよい。
【００２２】
積層樹脂構造６は、基部４１と粒部４２とを備える。基部４１は、第１の材料によって形成された樹脂構造である。粒部４２は、第２の材料によって粒状に形成された樹脂構造である。粒部４２は、第１の材料に対する第２の材料の混合比率が３次元データが示す光散乱特性に応じた値になるように、基部４１内に分散的（非周期的）に配置されている。即ち、積層樹脂構造６は、生体の光散乱特性を示す３次元データに基づいて、第１の屈折率の第１の材料と第２の屈折率の第２の材料とが組み合わされて形成された樹脂構造である。
【００２３】
図３は、制御部５が有する機能をブロックとして示すブロック図である。制御部５は、第１の屈折率取得部２１、第２の屈折率取得部２２、３次元データ解析部２３、パラメータ算出部２４、位置決め機構駆動回路２５、及びプリントヘッド駆動回路２６を備える。
【００２４】
第１の屈折率取得部２１は、第１の材料の屈折率である第１の屈折率を取得する。第１の屈折率取得部２１は、外部機器から送信された情報を取得することによって第１の屈折率を取得する構成であってもよいし、人手によって第１の屈折率を入力可能な入力部を備える構成であってもよい。第１の屈折率取得部２１は、取得した第１の屈折率をパラメータ算出部２４に供給する。
【００２５】
第２の屈折率取得部２２は、第２の材料の屈折率である第２の屈折率を取得する。第２の屈折率取得部２２は、外部機器から送信された情報を取得することによって第２の屈折率を取得する構成であってもよいし、人手によって第２の屈折率を入力可能な入力部を備える構成であってもよい。第２の屈折率取得部２２は、取得した第２の屈折率をパラメータ算出部２４に供給する。
【００２６】
３次元データ解析部２３は、３次元データを取得し、取得した３次元データを解析することによって３次元データが示す領域毎の光散乱特性を認識する。例えば、３次元データ解析部２３は、３Ｄプリンタ１の分解能を最小単位とする小領域を空間的に配列した造形範囲を設定し、複数の小領域から構成される大領域毎に光散乱特性を認識する。この小領域は、１つの座標と称してもよい。
【００２７】
３次元データ解析部２３は、３次元データが示す領域毎の光散乱特性を３Ｄプリンタ１の分解能に応じて変換し、変換した結果をパラメータ算出部２４に供給する。例えば、３次元データ解析部２３は、大領域毎の光散乱特性をパラメータ算出部２４に供給する。
【００２８】
パラメータ算出部２４は、大領域毎の光散乱特性と、第１の屈折率と、第２の屈折率とに基づいて、プリントヘッド２が積層樹脂構造６の形成に用いるプリントデータを生成する。プリントデータは、上記の造形範囲を構成する複数の小領域（座標）毎にインクを吐出するか否かを示す情報と、インクを吐出する場合に第１の材料と第２の材料とのどちらを吐出するかを示す情報とを有する。
【００２９】
パラメータ算出部２４は、３次元データが示す光散乱特性を再現する為の積層樹脂構造６を、第１の屈折率と第２の屈折率とに基づいて推定し、推定した結果に基づいて、第１の材料に対する第２の材料の混合比率を算出する。例えば、パラメータ算出部２４は、大領域毎に第１の材料に対する第２の材料の混合比率を算出する。即ち、パラメータ算出部２４は、第１の材料によって形成された基部に対する第２の材料によって形成された粒部の比率を混合比率として算出する。具体的には、パラメータ算出部２４は、大領域を構成する複数の小領域に対応する樹脂構造を形成する際に、大領域内において第１の材料により樹脂構造が形成された小領域に対する第２の材料により樹脂構造が形成された小領域の比率である混合比率が、この大領域の光散乱特性に対応した値になるようにプリントデータを生成する。
【００３０】
パラメータ算出部２４は、例えば、大領域毎の光散乱特性と、第１の屈折率と、第２の屈折率とに基づいて、Ｍｉｅ散乱理論を用いて所望の光散乱特性を再現する為の積層樹脂構造６を推定する。即ち、パラメータ算出部２４は、所望の光散乱特性を再現する為の第１の材料により形成された樹脂構造と第２の材料により形成された樹脂構造との混合比率を算出し、算出した混合比率に応じて大領域を構成する各小領域に対応した樹脂構造を、第１の材料により形成するか第２の材料により形成するかを判断し、判断結果に基づいてプリントデータを生成する。
【００３１】
パラメータ算出部２４は、上記のように生成したプリントデータに基づいて、位置決め機構４を駆動する為の駆動信号を位置決め機構駆動回路２５に供給する。位置決め機構駆動回路２５は、パラメータ算出部２４から供給された駆動信号に応じて位置決め機構４を駆動することによってプリントヘッド２の位置をＸ方向、Ｙ方向、またはＺ方向に移動させる。これにより、パラメータ算出部２４は、プリントデータにおける特定の座標に対応する位置にプリントヘッド２を移動させる。
【００３２】
また、パラメータ算出部２４は、上記のように生成したプリントデータに基づいて、プリントヘッド２を駆動する為の駆動信号をプリントヘッド駆動回路２６に供給する。プリントヘッド駆動回路２６は、パラメータ算出部２４から供給された駆動信号に応じてプリントヘッド２を駆動することによって、液滴を吐出しないか、第１の材料を吐出するか、第２の材料を吐出するかのいずれかの動作をプリントヘッド２に実行させる。
【００３３】
上記したように、３Ｄプリンタ１の制御部５は、３次元データと第１の屈折率と第２の屈折率とに基づいて、少なくとも第１の材料と第２の材料との混合比率を含むプリントデータを生成する。制御部５は、このプリントデータの特定の座標に対応する位置に位置決め機構４によってプリントヘッド２を移動させる。さらに、制御部５は、この座標のプリントデータに応じてプリントヘッド２を動作させる。これにより、３Ｄプリンタ１は、プリントデータが示す混合比率に応じて、吐出する材料を第１の材料と第２の材料とで切り替えつつ樹脂構造の層を形成する。３Ｄプリンタ１は、樹脂構造の層を形成する工程を繰り返し実行することによって、模擬生体としての積層樹脂構造６を形成する。
【００３４】
図４は、図２に示した範囲５１内の樹脂構造を拡大して示す図である。なお、図４における円状の点線は、それぞれ液滴を模式的に示すものである。実際には、液滴は、着弾後に着弾位置の樹脂構造と一体化して硬化する。また、図４における実線は、屈折率の異なる２種以上の材料の境界を模式的に示すものである。具体的には、図４における実線は、第１の材料の液滴３１が硬化して形成された第１の樹脂構造３３と空気との境界、または、第２の材料の液滴３２が硬化して形成された第２の樹脂構造３４と第１の樹脂構造３３との境界を示す。
【００３５】
図４に示されるように、制御部５のパラメータ算出部２４は、複数の第２の樹脂構造３４が隣接する座標に配置されるようにプリントデータを生成する。隣接して配置された複数の第２の樹脂構造３４は、硬化する際に互いに一体化することによって粒部４２を構成する。
【００３６】
積層樹脂構造６の所定の領域（大領域）内の光学的特性（例えば光散乱特性）は、大領域内における基部４１に対する粒部４２の分布濃度、粒部４２の形状、及び粒部４２の径などによって決まる。３Ｄプリンタ１は、３次元データが示す光学特性に応じた混合比率で基部４１内に粒部４２を形成することにより、３次元データの生成に用いられた生体の光学的特性を模擬した積層樹脂構造６である模擬生体を形成することができる。これにより、３Ｄプリンタ１は、生体の形状や機能や特性を高精度で模擬した模擬生体の製造、模擬生体の製造の低コスト化、及び模擬生体の製造の即時性の向上を実現することができる。
【００３７】
なお、パラメータ算出部２４は、基部４１内に粒部４２が周期的に配置されることを防ぐ為に、乱数を用いて大領域内に光散乱特性に応じた混合比率で粒部４２を配置してもよい。これにより、積層樹脂構造６の光散乱特性が基部４１内の粒部４２の周期性によって偏ることを防ぐことができる。
【００３８】
図５は、粒部４２について説明する為の説明図である。粒部４２は、球体状に形成されるものの、実際は球とはならない。この為、粒部４２の径を定義する場合、粒部４２を構成する複数の第２の樹脂構造３４と同等の体積の球４３の径を粒部４２の径（相当径）Ｒとして扱う。
【００３９】
例えば、粒部４２の相当径Ｒが０．５μｍより小さい場合、レイリー散乱が生じる可能性がある。この為、目的とする散乱を主とした生体の光学特性を模擬することが難しくなる。また、積層樹脂構造６の形状の精度は、液滴の吐出量が大きくなるほど低くなる。この為、粒部４２の相当径Ｒ（または液滴３２の径）が９０μｍより大きい場合、積層樹脂構造６の形状の精度が低くなるとともに、プリンタヘッド２のノズルにおいて樹脂材料が目詰まりする可能性が高くなる。この為、粒部４２の相当径Ｒは、０．５μｍから９０μｍの範囲で３次元データが示す光散乱特性に応じた径であることが望ましい。
【００４０】
また、第２の樹脂構造３４と第１の樹脂構造３３との境界において屈折率の差を大きくすることによって、二種の材料間で生じる反射光及び拡散光の度合を大きくできるが、第１の樹脂構造３３の第１の屈折率と第２の樹脂構造３４の第２の屈折率との差が小さいと、積層樹脂構造６に生体と同様の光学特性が得られない場合がある。所望の散乱特性を得るためには、第１の屈折率と第２の屈折率との差は、所定の値より大きいことが望ましい。具体的には、第１の樹脂構造３３の第１の屈折率と第２の樹脂構造３４の第２の屈折率との差の絶対値が０．２よりも大きいことが望ましい。
【００４１】
図６は、第１の材料に対する第２の材料の混合比率が異なる複数の大領域を有する積層樹脂構造６の例を示す。図６の点線は、小領域の境界を模式的に示している。また、図６の実線は、大領域の境界を模式的に示す。図６に示すように、積層樹脂構造６は、第１の領域６１、第２の領域６２、第３の領域６３、第４の領域６４、第５の領域６５、及び第６の領域６６などを有する。第１の領域６１、第２の領域６２、第３の領域６３、第４の領域６４、第５の領域６５、及び第６の領域６６は、それぞれ第１の材料に対する第２の材料の混合比率が異なる大領域である。
【００４２】
上記したように、３次元データ解析部２３は、３次元データに基づいて複数の小領域から構成される大領域毎に光散乱特性を認識する。パラメータ算出部２４は、この大領域毎の光散乱特性に応じて大領域毎に第１の材料に対する第２の材料の混合比率を算出し、算出した混合比率に応じて各大領域のプリントデータを生成する。このような構成によると、３Ｄプリンタ１は、部分的に第１の材料に対する第２の材料の混合比率が異なる積層樹脂構造６を製造することが可能になる。この結果、３Ｄプリンタ１は、部分的に光学特性が異なる模擬生体を製造することが可能になる。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第２の材料が樹脂材料であると説明したが、この構成に限定されない。第２の材料は、気体であってもよい。
【００４４】
図７は、第２の実施形態に係る積層樹脂構造６Ａの構成例について説明する為の説明図である。積層樹脂構造６Ａは、第１の材料、即ち樹脂により形成された基部４１Ａと、樹脂が充填されておらず空隙として形成された粒部４２Ａとを備える。
【００４５】
この場合も、３Ｄプリンタ１は、生体の形状や機能や特性を高精度で模擬した模擬生体の製造、模擬生体の製造の低コスト化、及び模擬生体の製造の即時性の向上を実現することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、第２の樹脂構造３４により構成される粒部４２が球体状であると説明したが、この構成に限定されない。粒部４２は、異方性を持った形状で形成されていてもよい。
【００４７】
図８は、第３の実施形態に係る積層樹脂構造６Ｂの構成例について説明する為の説明図である。積層樹脂構造６Ｂは、第１の材料により形成された基部４１Ｂと、第２の樹脂構造３４によって楕円体状に形成された粒部４２Ｂとを備える。例えば、粒部４２Ｂは、楕円体における長軸が同じ大領域内で平行になるように配置される。
【００４８】
このような構成によると、３Ｄプリンタ１は、光が入射する方向によって光散乱特性が異なる模擬生体の製造することが可能になる。
【００４９】
上記した実施形態により製造された模擬生体は、既に光学特性が判明している為、例えば医療機器などのキャリブレーションを行う為のテストなどに特に有用である。
【００５０】
なお、上記の実施形態において、３次元データが示す光学特性の例として光散乱特性を用いて説明したが、これに限定されるものではない。光学特性として例えば、光散乱特性、光吸収特性、分光特性、透過特性、又は反射特性を用いてもよいし、これらの複数の特性の組み合わせを用いてもよい。
【００５１】
また、上記の実施形態では、３次元データが光学特性を示す情報を有し、３Ｄプリンタ１は、この３次元データに応じて樹脂構造を形成することによって３次元データが示す光学特性を再現した模擬生体を製造すると説明したが、この構成に限定されない。３次元データが示す特性は、光学特性に限らず複数の材料によって再現が可能な特性であれば、分光特性、音響特性、放射線特性、磁気特性など如何なる特性であってもよい。３Ｄプリンタ１は、この３次元データが示す特性を再現する為の複数種類の材料を特性に応じた混合比率、形状などで樹脂構造を形成することによって３次元データが示す特性を再現した模擬生体を製造することが可能である。また、上記の実施形態では、２種類の材料を混合した場合を説明したが、それ以上の複数の材料を混合してもよい。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図１】
2017216967.tif 000003
【図２】
2017216967.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017216967.tif 000008
【図７】
2017216967.tif 000009
【図８】
2017216967.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月13日(2017.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の光学特性を示す３次元データに基づいて第１の屈折率の第１の材料と第２の屈折率の第２の材料とが組み合わされて形成され、前記光学特性に応じた相当径で前記第２の材料により形成された複数の粒部を有する積層樹脂構造を有し、
前記積層樹脂構造を形成する前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が前記光学特性に応じた値である模擬生体。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記粒部の前記相当径は、０．５μｍ以上９０μｍ未満である請求項２に記載の模擬生体。
【請求項４】
前記粒部は、球体状に形成される請求項２または３に記載の模擬生体。
【請求項５】
前記粒部は、楕円体状に形成される請求項２または３に記載の模擬生体。
【請求項６】
複数の前記粒部は、所定の領域内において、楕円体における長軸が平行に配置されている請求項５に記載の模擬生体。
【請求項７】
複数の前記粒部は、前記積層樹脂構造内に非周期的に配置されている請求項２乃至６のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項８】
前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との差の絶対値は０．２以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項９】
前記積層樹脂構造は、前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が第１の混合比率である第１の領域と、前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率が第２の混合比率である第２の領域とを具備する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の模擬生体。
【請求項１０】
第１の屈折率の第１の材料と、第２の屈折率の第２の材料とのいずれかを吐出するプリントヘッドと、
３次元的に配列された複数の領域毎の光学特性を示す３次元データを取得し、取得した前記３次元データと、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率とに基づいて所定の領域内における前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率を算出し、算出した前記混合比率に応じた比率で前記第１の材料と前記第２の材料とを吐出するように前記プリントヘッドを制御する制御部と、
前記プリントヘッドから吐出された材料を硬化させて、前記光学特性に応じた相当径で前記第２の材料により形成された複数の粒部を有する積層樹脂構造を形成する硬化処理部と、
を具備する積層樹脂構造の製造装置。
【請求項１１】
前記制御部は、所定の領域毎に前記光学特性と前記第１の屈折率と前記第２の屈折率とに応じた前記混合比率を算出する請求項１０に記載の積層樹脂構造の製造装置。
【請求項１２】
第１の屈折率の第１の材料と、第２の屈折率の第２の材料とのいずれかを吐出するプリントヘッドと、前記プリントヘッドから吐出された材料を硬化させて積層樹脂構造を形成する硬化処理部と、を具備する装置における積層樹脂構造の製造方法であって、
３次元的に配列された複数の領域毎の光学特性を示す３次元データを取得し、
取得した前記３次元データが示す光学特性と、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率とに基づいて所定の領域内における前記第１の材料に対する前記第２の材料の混合比率を算出し、
算出した前記混合比率に応じた比率で前記第１の材料と前記第２の材料とを吐出するように前記プリントヘッドを制御し、
前記プリントヘッドから吐出された材料を硬化させて、前記光学特性に応じた相当径で前記第２の材料により形成された複数の粒部を有する積層樹脂構造を形成する、
積層樹脂構造の製造方法。
【国際調査報告】
2017216967.tif 000011
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