多孔質インプラント構造物
医療インプラントとして使用するのに適した多孔質生体適合性構造物およびそのような構造物を製作するための方法が開示される。開示される構造物は、迅速製造技法を使用して製作することができる。開示される多孔質構造物は、複数のストラットおよびノードを有し、ここで２本以下のストラットが互いに交差して１つのノードを形成する。さらに、ノードは、直線状、曲線状、曲線状および／または直線状である部分とすることができる。ストラットおよびノードは、セルを形成することができ、このセルは、少なくとも１つの他のセルに融合または焼結されることによって、連続的な網状構造物を形成して強度を改善する一方で、組織および細胞内殖に必要な多孔度を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年８月１９日に出願された「Ｐｏｒｏｕｓ Ｉｍｐｌａｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題する、米国仮特許出願第６１／２３５，２６９号の利益を主張するものであり、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、医療インプラントに適した多孔質構造物、より具体的には、強度、多孔度、および結合性の改善された組合せを有する医療インプラントに適した多孔質構造物、ならびにそのような改善された多孔質構造物を製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属フォーム（ｍｅｔａｌ ｆｏａｍ）構造物は、医療インプラントを含めた様々な用途を有する多孔質の３次元構造物である。金属フォーム構造物は、体重支持目的に要求される強度ならびに骨／組織内殖を促すための多孔度を有するので、医療インプラント、特に整形インプラントに適している。例えば、多くの整形インプラントは、治癒の間に骨内殖を促すための足場構造物を提供する多孔質セクション、および患者をより迅速に歩行できるようにすることが意図された体重負荷セクションを含む。
【０００４】
金属フォーム構造物は、様々な方法によって製造することができる。例えば、１つのそのような方法は、粉末金属を孔形成剤（ＰＦＡ）と混合し、次いで混合物を圧縮成形して所望の形状にすることである。ＰＦＡは、「焼尽（ｂｕｒｎ ｏｕｔ）」プロセスにおいて熱を使用して除去される。次いで残った金属骨格は、焼結されることによって多孔質金属フォーム構造物を形成することができる。
【０００５】
別の同様の従来法は、結合剤をポリウレタンフォームに適用するステップ、金属粉末を結合剤に適用するステップ、ポリウレタンフォームを焼尽させるステップ、および金属粉末を一緒に焼結して「未加工」品を形成するステップを含む。結合剤および金属粉末が未加工品に再び適用され、未加工品は、未加工品が所望のストラットの厚さおよび多孔度を有するまで再焼結される。次いで未加工品は最終的な形状に機械仕上げされ、再焼結される。
【０００６】
そのような従来法によって形成される金属フォームは、良好な多孔度を生じるが、これらは、多くの医療インプラントにおいて体重支持構造物として機能を果たすのに十分な強度をもたらさない。さらに、金属フォームを形成するのに使用されるプロセスは、金属とＰＦＡとの間の反応によって、金属フォーム中に望ましくない金属化合物を形成する場合がある。従来の金属フォーム製作プロセスはまた、相当な量のエネルギーを消費し、有毒ガスを生成する場合がある。
【０００７】
直接金属製作（ＤＭＦ）および固体自由形状製作（ＳＦＦ）などの迅速製造技術（ＲＭＴ）が、医療インプラントまたは医療インプラントの一部において使用される金属フォームを作製するために最近使用されている。一般に、ＲＭＴ法は、構造物を３Ｄ ＣＡＤモデルから構築することを可能にする。例えば、ＤＭＦ技法は、レーザーまたは電子ビームなどのエネルギー源を粉末の層に照射することによって固められる粉末から同時に１つの層で３次元構造物を作製する。粉末は、粉末層の選択された部分にラスタースキャン様式で向けられたエネルギー源の印加によって、融合、融解、または焼結される。１つの粉末層中のパターンを融合した後、粉末の追加の層が供給され、所望の構造物が完成するまでこのプロセスが繰り返され、層同士間の融合が起こる。
【０００８】
そのような直接製作技法において使用されると報告されている金属粉末の例には、銅−スズ、銅−はんだ、および青銅−ニッケル系の２相金属粉末が含まれる。ＤＭＦによって形成される金属構造物は、比較的高密度であり、例えば、対応する鋳造された金属構造物の７０％〜８０％の密度を有する場合があり、または反対に比較的多孔質であり、８０％以上に迫る多孔度を有する場合がある。
【０００９】
ＤＭＦは、医療インプラント中の体重支持構造物としての機能を果たすのに十分強い高密度な構造物を提供するのに使用することができるが、そのような構造物は、組織および骨の内殖を促進するのに十分な多孔度を有さない。反対に、ＤＭＦは、組織および骨の内殖を促進するのに十分な多孔度を有する多孔質構造物を提供するのに使用することができるが、そのような多孔質構造物は、体重支持構造物として機能を果たすのに必要とされる強度に欠ける。他のレーザーＲＭＴ技法は、強度、多孔度、および結合性を必要とする整形インプラントにとって同様に不十分である。
【００１０】
金属フォームインプラントおよび従来のＤＭＦ法を使用して製作されるインプラントの欠陥の結果として、いくつかの医療インプラントは、それぞれが１つまたは複数の異なる目的のために設計された多重構造を必要とする。例えば、いくつかの医療インプラントは、骨および組織の内殖を促進するための多孔質構造および体重支持構造の両方を必要とするために、多孔質プラグが固体構造物の陥凹内に配置される場合があり、次いで２つの構造物が焼結によって結合される場合がある。明らかに、単一の構造物を使用することが、２つの異なる構造物を使用し、これらを一緒に焼結することに対して好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１４７３３２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００１０６３８号明細書
【特許文献３】米国出願第６１／２６０，８１１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８６３，５３８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０１７，７５３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０７６，８６９号明細書
【特許文献７】米国特許第４，９４４，８１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記を踏まえると、特に様々な整形用途のために、要求される強度および所望の多孔度の両方をもたらす多孔質インプラント構造物の必要性が依然として存在する。本開示は、体重支持構造物に適した強度および組織内殖用構造物に適した多孔度の両方を有する改善された多孔質構造物、ならびにそのような改善された多孔質構造物を製作するための方法を提供する。
【００１３】
本発明の一目的は、改善された強度および多孔度を有する医療インプラントとして使用するのに適した多孔質生体適合性構造物を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、改善された強度および多孔度を有する医療インプラントとして使用するのに適した生体適合性多孔質構造物を製作するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を満たすために、本発明の一態様によれば、それぞれが第１の端部、第２の端部、ならびにある厚さおよびある長さを有する、第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを含む複数のストラットと、それぞれが第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間に交点を含む複数のノードとを備える多孔質構造物が提供される。
【００１６】
好適な実施形態では、１つまたは複数のストラットの第１の端部および第２の端部は、２つの他のストラットのボディの間に延在する。別の好適な実施形態では、１つまたは複数のストラットのボディは、複数のノードを含む。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、１つまたは複数が、ある長さおよび厚さを有する曲線状部分を含む複数のストラットと、前記曲線状部分のうちの２つが接線方向に交差する複数の接合部と、それぞれが前記接合部の３つ以上によって形成される開口部を含む複数の改変されたノードとを備える多孔質構造物が存在する。
【００１８】
好適な実施形態では、多孔質構造物は、ある長さおよびある厚さを有する直線部分を含む少なくとも１つのストラットを含む。別の好適な実施形態では、多孔質構造物は、第１の端部、第２の端部、ならびにある厚さおよびある長さを有する、第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを有する少なくとも１つのストラットと、第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間に交点を含む少なくとも１つの閉じたノードとを含み、ストラットは、直線部分、曲線状部分、または両方を含むことができる。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、多孔質構造物を製作するための方法がある。１つのそのような方法は、多孔質構造物を形成するための複数のストラットおよび複数のノードを画定するステップを含む、多孔質構造物のモデルを形成するステップと、金属粉末をエネルギー源に曝露することによってモデルに従った多孔質構造物を製作するステップとを含む。画定ステップは、第１の端部、第２の端部、および各ストラットの第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを定めるステップと、ボディの厚さ、長さを選択するステップと、各ノードについて第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間の交点を定めるステップとを含む。
【００２０】
好適な実施形態では、この方法は、２つの他のストラットのボディの間に延在する１つまたは複数のストラットの第１の端部と第２の端部を画定するステップを含む。別の好適な実施形態では、複数のノードを構成するために１つまたは複数のストラットのボディを画定するステップを含む。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、多孔質構造物を製作するための第２の方法は、多孔質構造物の少なくとも１つのフレーム形状および１つまたは複数のセルのサイズを選択するステップであって、フレーム形状が、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体（ｓｔｒｉｃｔｌｙ ｃｏｎｖｅｘ ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ）、角柱、反角柱、およびこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状を含むステップ、フレームに、曲線部分を含む１つまたは複数のストラットを加えるステップであって、選択された形状の１つまたは複数の面内またはこれらの面の周囲に１つまたは複数のストラットの曲線状部分を内接または外接させることによって実施されるステップ、フレームおよび１つまたは複数のストラットの厚さを選択するステップを含む、多孔質構造物のモデルを作り出すステップと、金属粉末をエネルギー源に曝露することによってモデルに従った多孔質構造物を製作するステップとを含む。
【００２２】
好適な実施形態では、作り出すステップは、モデルの１つまたは複数のセルからフレームの一部を取り除くステップを含む。別の好適な実施形態では、製作ステップは、選択された寸法、少なくとも１つのセルの形状、および少なくとも１つのセルのサイズに基づいて、多孔質構造物のためのＮ（１，ｘ）個のレイヤーバイレイヤーパターンを画定するステップであって、Ｎは、多孔質構造物の底部における第１の層についての１から、多孔質構造物の頂部における最上層についてのｘまでの範囲であるステップと、粉末状生体適合性物質のＮ番目の層を堆積させるステップと、粉末状生体適合性物質の堆積されたＮ番目の層中のＮ番目のパターンを融合または焼結するステップと、Ｎ＝１〜Ｎ＝ｘについて堆積ステップおよび融合ステップまたは焼結ステップを繰り返すステップとを含む。
【００２３】
改良形態において、この方法は、少なくともいくつかのノードについて、２つ以下のストラットが同じ位置で交差する多孔質構造物のモデルを形成するステップをさらに含むことができる。
【００２４】
別の改良形態では、この方法は、少なくとも１つのストラットまたはストラット部分が曲線状である多孔質構造物のモデルを形成するステップを含むことができる。
【００２５】
開示された多孔質構造物は、直接金属製作プロセスなどの迅速製造技術を使用して製作することができる。ストラットは、別のストラットに焼結、融解、溶接、結合、融合し、または別の方法で接続することができる。ストラットおよびノードは、複数の窓を画定する場合がある。さらに、ストラットおよびノードは、互いに、融合、融解、溶接、結合、焼結し、または他の方法で接続することによって、セルを形成することができ、セルは、他のセルに融合、融解、溶接、結合、焼結し、または他の方法で接続することによって、連続的な網状構造物を形成することができる。
【００２６】
いくつかの改良形態では、セルのストラットの少なくとも１つ、いくつか、またはすべては、均一なストラット直径を有することができる。いくつかの改良形態では、セルのストラットの１つ、いくつか、またはすべては、均一でないストラット直径を有することができる。いくつかの改良形態では、セルは、均一なストラット直径および均一でないストラット直径を有するストラットの組合せを有することができる。いくつかの改良形態では、セルの均一な直径のストラットの少なくとも１つ、いくつか、またはすべては、同様の、異なる、または同一のストラット直径、長手方向の形状、断面形状、サイズ、形状プロファイル、ストラットの厚さ、物質特性、強度プロファイル、または他の特性を共有していても、共有していなくてもよい。いくつかの改良形態では、セル内の１つ、いくつか、またはすべてのストラットは、所定のストラットの長さに沿って、同様の、異なる、または同一の割合で直径が増加または減少してもよい。
【００２７】
いくつかの改良形態では、セル内のストラットは、２つのノードの間に延在することができる。この概念のさらなる改良形態では、ストラットは、２つのノード間に配置される中央部分での最小直径を含めて、ストラットの長さに沿って変化する断面直径を有することができる。この概念のさらなる改良形態では、ストラットは、それぞれの端部がノードに接続され、中央部分が２つの端部の間に配置された２つの対向する端部を有することができる。ストラットは、これらが中央部分から各ノードに向かって延在するにつれて外に向かって先太りになっていても、先細りになっていてもよく、その結果、中央部分の直径が、２つの対向する端部のいずれか、または両方の直径より一般に小さい。場合によっては、ストラットは、放物線状のフルート形状に先太りになっていてもよく、または円錐台形状に先細りになっていてもよい。
【００２８】
他の改良形態では、セル内の少なくとも１つ、いくつか、またはすべてのストラットは曲線状である。この概念のさらなる改良形態では、多孔質構造物内のセルの１つ、いくつか、またはすべては、少なくとも１つの曲線状ストラットを含む。この概念のさらなる改良形態では、多孔質構造物を構成するストラットのすべてが曲線状である。この概念のさらなる改良形態では、曲線状のストラットは、完全なリングまたはリングセグメントを形成することができる。リングまたはリングセグメントは、相互接続されることによって、複数面セルの開放面または窓を形成することができる。場合によっては、１つのリングが、２つの隣接する複数面セルを接続する共有壁部分を形成することがある。場合によっては、１つまたは複数のリングセグメントは、単独で、または直線ストラット部分と組み合わせて、２つの隣接する複数面セルを接続する共有壁部分を形成することができる。なおさらなる改良形態では、各セルの面の数は約４〜約２４の範囲となり得る。より好ましくは、各セルの面の数は、約４〜約１６の範囲となり得る。特に有効であると見いだされた１つの幾何形状は、十二面体、すなわち１２面セルである。しかし、以下に説明および例示されるように、個々のセルまたは多孔質構造物のセルの幾何形状は、変化に富んでいてもよく、幾何形状は、多孔質構造物のセルごとにランダムに変化してもよい。
【００２９】
別の改良形態では、セル、ストラット、ノードおよび／または接合部の配置は、天然の骨組織をより密接にシミュレートするために多孔質構造物全体にわたってランダムに変更することができる。
【００３０】
別の改良形態では、各セルは、複数面を持ち、四面体、切頂四面体、立方八面体、切頂六面体、切頂八面体、斜方立方八面体、切頂立方八面体、変形六面体、変形立方八面体、二十十二面体、切頂十二面体、切頂二十面体、斜方二十十二面体、切頂二十十二面体、変形十二面体、変形二十十二面体、立方体、八面体、十二面体、二十面体、角柱、擬角柱、反角柱、一様角柱（ｕｎｉｆｏｒｍ ｐｒｉｓｍ）、直角柱、平行六面体、直平行六面体、ポリトープ、ハニカム、四角錐、五角錐、正三角台塔、正四角台塔、正五角台塔、正五角丸塔、正三角錐柱、正四角錐柱、正五角錐柱、正四角錐反柱、正五角錐反柱、双三角錐、双五角錐、双三角錐柱、双四角錐柱、双五角錐柱、双四角錐反柱、正三角台塔柱、正四角台塔柱、正五角台塔柱、正五角丸塔柱、正三角台塔反柱、正四角台塔反柱、正五角台塔反柱、正五角丸塔反柱、異相双三角柱、同相双三角台塔、同相双四角台塔、異相双四角台塔、同相双五角台塔、異相双五角台塔、同相五角台塔丸塔、異相五角台塔丸塔、同相双五角丸塔、同相双三角台塔柱、異相双三角台塔柱、異相双四角台塔柱、同相双五角台塔柱、異相双五角台塔柱、同相五角台塔丸塔柱、異相五角台塔丸塔柱、同相双五角丸塔柱、異相双五角丸塔柱、双三角台塔反柱、双四角台塔反柱、双五角台塔反柱、五角台塔丸塔反柱、双五角丸塔反柱、側錐三角柱、二側錐三角柱、三側錐三角柱、側錐五角柱、二側錐五角柱、側錐六角柱、双側錐六角柱、二側錐六角柱、三側錐六角柱、側錐十二面体、双側錐十二面体、二側錐十二面体、三側錐十二面体、二側錐欠損二十面体、三側錐欠損二十面体、側錐三側錐欠損二十面体、側台塔切頂四面体、側台塔切頂立方体、双側台塔切頂立方体、側台塔切頂十二面体、双側台塔切頂十二面体、二側台塔切頂十二面体、三側台塔切頂十二面体、側台塔回転斜方二十十二面体、双側台塔回転斜方二十十二面体、二側台塔回転斜方二十十二面体、三側台塔回転斜方二十十二面体、側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔欠損斜方二十十二面体、二側台塔欠損斜方二十十二面体、側台塔回転二側台塔欠損斜方二十十二面体、および三側台塔欠損斜方二十十二面体、変形双五角錐、変形四角反柱、球形屋根、側錐球形屋根、長球形屋根、広底長球形屋根、五角錐球形屋根、双三日月双丸塔、三角広底球形屋根丸塔、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状内に適合することができる全体的な形状を有することができる。
【００３１】
別の改良形態では、粉末は、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３２】
別の改良形態では、金属材料は、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３３】
別の改良形態では、多孔質構造物は、医療インプラント、例えば、整形インプラント、歯科インプラント、または血管インプラントなどの少なくとも一部を形成する。
【００３４】
ニアネットシェイプ製造プロセス、例えば、金属系生体材料とともに使用するための直接金属製作（ＤＭＦ）プロセス、またはポリマー生体材料とともに使用するための立体リソグラフィー製造プロセスなどを使用して製作することができる、細胞および組織の内殖ならびに体重支持強度のための多孔質整形インプラント構造物も開示される。ＤＭＦプロセスが利用される場合では、粉末生体適合性材料が層中に供給され、粉末生体適合性材料の１つの層の個々の粒子は、同時に１つの層で一緒に融合または焼結される。例示的な多孔質構造物は、複数の３次元セルを備える。各セルは、複数のストラットを含む。各ストラットは、ノードで１つの他のストラットに焼結または融合することができる。各ノードは、２つ以下のストラットの接合部を含むことができる。各セルのストラットおよびノードは、複数の窓を画定する。各セルは約４〜約２４の窓を含む。セルの少なくともいくつかのうちの少なくとも１つのストラットは曲線状である。各セルは、少なくとも１つの他のセルに融合または焼結されることによって、連続的な網状構造物を形成することができる。
【００３５】
他の利点および特徴は、添付された図面とともに読む場合、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。前述では、以下に続く本発明の詳細な説明をより良好に理解することができるように、本発明の特徴および技術的利点をやや大まかに概説した。本発明の追加の特徴および利点は以下に記載され、これらは、本発明の特許請求の範囲の主題を形成する。開示される概念および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を実施するために改変し、または他の構造物を設計するための基盤として容易に利用することができることは、当業者によって理解されるべきである。そのような均等な構築物は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の精神および範囲から逸脱しないことも当業者によって認識されるべきである。本発明の機構および操作の方法の両方に関する、本発明の特徴であると考えられる新規の特徴は、さらなる目的および利点と一緒に、添付の図面とともに考慮される場合、以下の説明からより良好に理解されるであろう。しかし、図面のそれぞれは、例示および説明の目的のためだけに提供され、本発明の限定の定義として意図されていないことが明白に理解されるはずである。
【００３６】
本発明をより完全に理解するために、次に添付の図面とともに採用される以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】ストラットが同様の直径を有する場合の先行技術の多孔質構造物中のノードにおけるストラットの例の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１Ｂ】ストラットが異なる直径を有する場合の先行技術の多孔質構造物中のノードにおけるストラットの例の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２】先行技術の破損したストラットの例のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）マイクロ写真である。
【図３】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図６】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図７】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図８】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図９Ａ】図６〜８の実施形態の平面図を例示する図である。
【図９Ｂ】図６〜８の実施形態の平面図を例示する図である。
【図１０Ａ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｂ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｃ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｄ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｅ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｆ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｅ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｆ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ａ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｂ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｃ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｄ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ａ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｂ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｃ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｄ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｅ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｆ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｇ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｈ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｉ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｊ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｋ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｌ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｍ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１４】図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ａ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ｂ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ｃ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１６】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１７】本発明の多孔質構造物の一般に立方体のセルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図１８】図１７中の立方体セルについてのフレームの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１９】先行技術の多孔質構造物の立方体セルの配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２０】本発明の多孔質構造物の立方体セルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２１】図２０中の配置の拡大図（ｂｌｏｗｎ ｕｐ ｖｉｅｗ）を例示する図である。
【図２２】本発明の多孔質構造物の四面体形状セルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２３】本発明の多孔質構造物の正四角錐（ｓｑｕａｒｅ−ｂａｓｅｄ ｐｙｒａｍｉｄ）セルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２４】十二面体形状に基づく先行技術の多孔質構造物の従来のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２５Ａ】やはり十二面体形状に基づく本発明の多孔質構造物のセルの一実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２５Ｂ】やはり十二面体形状に基づく本発明の多孔質構造物のセルの一実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２６】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２７】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２８】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２９Ａ】図２６〜２８から形成された本発明のセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２９Ｂ】図２６〜２８から形成された本発明のセルのフレームの３Ｄ表示の部分図である。
【図３０】２Ｄ表示に展開された図２７のフレームを例示する図である。
【図３１】２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレームを例示する図である。
【図３２】本発明の一実施形態による曲線状ストラットを用いて形成された図３１のフレームを例示する図である。
【図３３】２Ｄ表示に展開された切頂八面体セルのフレームを例示する図である。
【図３４】本発明の一実施形態による曲線状ストラットを用いて形成された図３３のフレームを例示する図である。
【図３５Ａ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｂ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｃ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｄ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｅ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３６】本発明の一実施形態によるセルの各面の周囲に円が外接した、２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレームを例示する図である。
【図３７Ａ】十二面体形状に基づく本発明のセルの別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３７Ｂ】十二面体形状に基づく本発明のセルの別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３８】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図３９Ａ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３９Ｂ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３９Ｃ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４０】図２４および２５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４１Ａ】図２４、２５、および３７のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４１Ｂ】図２４、２５、および３７のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４２】１つまたは複数の曲線状ストラットを有する切頂四面体形状に基づくセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４３】切頂八面体に基づくセルの本発明の例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４４】立方体（薄灰色）、切頂立方八面体（黒色）、および切頂八面体（濃灰色）に基づくセルの本発明の例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４５】立方八面体（黒色）、切頂八面体（濃灰色）、および切頂四面体（薄灰色）に基づくセルの本発明の例示的配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４６】図４２の配置のフレームの眺めを例示する図である。
【図４７】図４３の配置のフレームの眺めを例示する図である。
【図４８】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図４９】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５０】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５１Ａ】図４８〜５０のフレームから形成された本発明のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５１Ｂ】図４８〜５０のフレームから形成された本発明のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５２】切頂四面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５３Ａ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ａ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｂ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｃ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｄ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｅ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５５Ａ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｅ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５６Ａ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５６Ｂ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５７Ａ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５７Ｂ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５８】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５９】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図６０】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図６１】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図面は、必ずしもある縮尺になっておらず、開示された実施形態は図式的に、部分的な眺めで例示される場合があることが理解されるべきである。ある特定の場合では、開示された方法および装置の理解に必要でない、または他の細部を理解困難にする細部は、省略されている場合がある。また、単純化の目的で、すべてではなく、ただ１つの例示的な場合が表示されていることがある。もちろん、本開示は、本明細書に例示される特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。
【００３９】
上記に論じたように、直接金属製作（ＤＭＦ）などの迅速製造技法（ＲＭＴ）を、医療インプラント用多孔質構造物を作製するのに使用することができる。しかし、多孔質構造物を製作するためにＤＭＦまたは他のＲＭＴを使用することにより、３次元多孔質構造物の窓同士の間に弱い領域が作り出される場合がある。これは、これらの多孔質構造物を形成するための先行技術において使用されているセルの形状および配置にほとんど起因する。特に、ノードにおいてストラットが一緒に接続されている領域で破損が一般的に起こる。先行技術の多孔質構造物において破損が起こるのは、ノードに接続するストラットの断面積が、得られるノードの断面積より一般的に小さいためである。応力ライザーと一般的に呼ばれる、ストラットがそのノードに接続する領域は、構造的破損の共通点である。応力ライザーでの破損のパターンは、粒子の溶融相が完全に融解して一緒に融合しない場合、または周囲の基体表面が冷たすぎて、熱い粉末材料がＤＭＦプロセスの間に玉のようになることを引き起こす場合にも起こり得る。ストラット破損の正確な原因および生じる先行技術の多孔質構造物の芳しくない性能にかかわらず、ＤＭＦ、ならびに他の自由形状製作プロセスおよびニアネットシェイププロセス（例えば、選択的レーザー焼結、電子ビーム融解、および立体リソグラフィー）を含むＲＭＴを使用して製作することができる改善された多孔質構造物が望まれる。
【００４０】
図１Ａおよび１Ｂは、破損が起こり得る実例を提供する。図１Ａ〜１Ｂは、それぞれ３つまたは４つのストラットが単一のノードに接続された多孔質構造物の例を例示し、図１Ａのストラットは同じ直径を有し、図１Ｂのストラットは異なる直径を有する。具体的には、図１Ａにおいて、一般に等しい直径の３つのストラット１０２は、ノード１０４で一緒に接続されている。３つの応力ライザー１０６が、３つのストラット１０２の間の接続部で作り出される。応力ライザー１０６におけるストラット１０２の断面直径は、ノード１０４の断面直径より小さいので、応力ライザー１０６は、一般的なストラット破損の位置である。図１Ｂにおいて、より小さいストラット１０８がノード１１２でより大きいストラット１１０に接続されている。４つの得られる応力ライザーのうちの３つが１１４に示されており、これらは、ノード１１２より実質的に小さい断面直径を有する。図２は、ＲＭＴを使用して製作された構造物２００のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）マイクロ写真であり、これは、ストラット破損表面２０２の例を示す。図２において、示された試料は、ストラット破損表面２０２の周囲の領域内で、構築用粉末（ｂｕｉｌｄ ｐｏｗｄｅｒ）２０４で閉塞されている。
【００４１】
図３〜５を参照すると、本発明の様々な実施形態が示されている。図３〜５において、ストラット３０２、４０２、および５０２は、様々な組合せでそのそれぞれのノード３０４、４０４、および５０４で一緒に接続されている。ノード３０４、４０４、および５０４のそれぞれは、２つのストラットのみの間の接続部である。例えば、図５において、ノード５０４ａは、ストラット５０２ａと５０２ｂの間の接続部を含み、ノード５０４ｂは、ストラット５０２ｂと５０２ｃの間の接続部を含み、ノード５０４ｃは、ストラット５０２ｂと５０２ｄの間の接続部を含む。ストラットのそれぞれのノード３０４、４０４、および５０４で合流し、または接続されるストラット３０２、４０２、および５０２の数を低減することによって、ストラット３０２、４０２、および５０２が接続される直径または断面積は、それぞれのノード３０４、４０４、および５０４における断面積と実質的に等しい。したがって、構造物の強度に対する応力ライザー（図示せず）の効果は、図３〜５に例示された構造物において小さくなる。その結果として、得られる構造物は、図１Ａ〜１Ｂにおいて例示された先行技術の構造物より実質的により強い。
【００４２】
図６〜８は、ストラットのうちの少なくともいくつかが、応力ライザーにおける断面直径よりストラットのボディにおいて小さい断面直径を特徴とする、ストラットおよびノードの組合せを備える本発明の多孔質構造物の代替の実施形態を例示する。ストラット６０２、７０２、および８０２は、フルート形状または円錐形状を特徴とし、ストラット６０２、７０２、および８０２のそれぞれは、ストラットがそれぞれのノード６０４、７０４、および８０４に接近し、接続するにつれて、より広い断面直径へと先太りになる。図６〜８の設計は、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６が組み込まれているのを例示し、両種類のストラットがそれぞれのノード６０４、７０４、および８０４で接続されている。
【００４３】
したがって、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６の間の接続部のそれぞれは、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２の最大断面直径と本質的に等価な断面直径を有する。したがって、構造物の応力ライザー（図示せず）の効果は、それによって低減される。図９Ａを参照すると、これは、図８中のストラット８０２およびノード８０４の平面図である。図９Ｂは、図６〜８中の個々のノードの平面図であり、これらは、説明的な目的のためにストラット６０２およびノード６０４として標識されている。図９Ａ〜９Ｂを参照すると、フルート形状のストラット６０２、８０２は、ノード８０４、６０４で合流する端部６０６、８０６でより大きい、または最大の断面直径、および中央部分でより小さい、または最小の断面直径を有する。したがって、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６の間の接続部における応力ライザー（図示せず）の効果は低減される。好ましくは、２つのストラットのみ、例えば、６０２および６０６が、強度を付加するために任意の所与のノード、例えば６０４と合流する。
【００４４】
図１０Ａ〜１０Ｆは、先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する。単純化の目的で、ストラットは３Ｄで表されてないが、代わりに各ストラットは、実線、太い実線、または点線である異なる線、例えば、そのフレームによって表されている。この表示は単に例示的であり、限定的であることを意味しない。先行技術において、ストラットが直線、曲線状または不規則である場合があるかどうかにかかわらず、ノード１００２で合流する２つを超えるストラットを有することが多孔質構造物について一般的である。図１０Ａは、ノードで合流する２つのストラットを示しているかもしれないが、この配置の応力ライザーは、互いに接続または交差する４つのストラットを有するノードにおける応力ライザーの効果を有する。例えば、米国公開第２００６／０１４７３３２号および同第２０１０／００１０６３８号には、多孔質構造物を形成するために使用されたこれらの先行技術の配置の例が示されている。
【００４５】
図１０Ａ〜１０Ｆの先行技術の配置と対照的に、本発明は、ノードで２つ以下のストラットが交差することを確実にすることによって、ノードにおける応力ライザーの効果を低減する。その結果として、いくつかの実施形態は、ストラットが交差する直径または断面積が各ノードにおける断面積と実質的に等しいことをもたらし、それによって構造物の強度に対する応力ライザーの効果を低減する。図１１Ａ〜１１Ｆは、２つ以下のストラットがノードで交差することを確実にするために、先行技術の対応する配置を改変するための本発明の例示的な実施形態を例示する。図１１Ａ〜１１Ｆにおいて分かるように、ノード１１０２のそれぞれは、交差する２つのストラットのみを有する。単純化の目的で、１１Ａ〜１１Ｆ中の多数のノードのうちの１つのみに符号１１０２が付されている。特に、図１１Ａ〜１１Ｆは、ノード１１０２において、１つのストラットの端部が別のストラットのボディに交差することを示す。さらに、本発明の一実施形態による先行技術の配置の改変により、各配置において開いている改変された孔１１０４が形成され、これは強度が付加された追加の多孔度をもたらし、このことは、先行技術に対して大きな改善である。図１２Ａ〜１２Ｄは、図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数の配置を用いて形成された本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示し、フレーム、例えば、線に厚さが与えられることによってストラットを形成している。図１２Ａ〜１２Ｄにおいて、多孔質構造物は、ノード１２０４で互いに交差するストラット１２０２を有し、この場合、２つ以下のノードがノードで交差する。
【００４６】
図１１Ａ〜１１Ｆによって実証されているように、図１０Ａ〜１０Ｆの従来のノード１００２は、有効に「開放」されていることによって、２つ以下のストラットがノードで合流することを確実にしている。ノードにおける応力ライザーの効果を低減することに加えて、図１０Ａ〜１０Ｆの従来のノード１００２の、図１１Ａ〜１１Ｆのノード１１０２へのこの「開放」は、製作プロセスの間の熱変形を低減するという追加の利益を有する。任意の他の熱プロセスと同様に、材料の熱変形を制御することができること、例えば冷却は、所望の材料特性を得るのに重要である。
【００４７】
図１３Ａ〜１３Ｍを参照すると、本発明は、多孔質構造物中に曲線状ストラットを組み込むことによって応力ライザーの効果を低減する実施形態も提供する。図１３Ａ〜１３Ｍは、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームのこれらの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する。示されているように、２つのストラットのみがノード１３０２で互いに交差する。少なくとも図１３Ａ〜１３Ｃにおいて、ストラットは、ノード１３０２で接線方向に互いに交差し、機械的強度および結合を増大させる。図１４は、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の２Ｄ表示を例示する。図１４によって示されるように、曲線状であっても直線であっても、２つ以下のストラットが各ノードで合流する。図１５Ａ〜１５Ｃは、様々な曲線状フレームおよび交差してノード１５０２を形成する、対応するストラットの本発明の例示的な配置の２Ｄ表示を例示する。図１５Ａ〜１５Ｃにおいて、点線はフレーム１５０４を表し、実線は対応するストラット１５０６を表す。示されているように、ノード１５０２ａは、１５０８に中心を有する円形ストラットが、１５１０に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差または合流する場所で形成される。ノード１５０２ｂは、１５０８に中心を有する円形ストラットが、１５１２に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差または合流する場所で形成される。同様に、図１５Ｂは、１５１６に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差してノード１５０２ｃを形成する、１５１４に中心を有する円形ストラットを示す。同様に、図１５Ｃは、１５２０に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差してノード１５０２ｄを形成する、１５１８に中心を有する円形ストラットを示す。図１６は、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する。
【００４８】
図１７は、１２のストラット１７０２および１６のノード１７０４によって形成された一般に立方体のセル１７００についての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する。やはり単純化の目的で、ストラットおよびノードの一部のみが標識されている。従来の立方体設計（図示せず）のような３つのストラットの間で接続部を形成する８つのノードとは対照的に、わずか２つのストラット１７０２の間で接続部を形成する１６のノード１７０４を使用することによって、セル１７００は、より強いノード１７０４、およびストラット１７０２とノード１７０４の間のより強い接続部をもたらす。結果として、本発明の一実施形態のこの新規の配置により、ストラット１７０２とノード１７０４の間の断面直径の変化が回避される。結果として、構造物の強度に対する、図１Ａ〜１Ｂ中の応力ライザー１０６および１１４に示したもののような応力ライザーの負の効果が小さくなる。図１８は、図１７中に示されたものと同様である複数の接続されたセル１８０２から形成される多孔質構造物１８００を例示する。同様に、図１９〜２０は、図１９中の先行技術のセルの配置と、図２０中の本発明のセルの配置の一実施形態との間の別の比較を示す。以前に論じたように、ノードに交差する２つを超えるストラットを有することによって、先行技術の多孔質構造物は、応力ライザーの効果の増大のために弱い。一方、本発明の図２０中の配置は、２つ以下のストラットがノードで交差するので、要求される多孔度をもたらし、強度が改善される。さらに、図２０の配置は、通常の先行技術の配置と異なって、海綿骨の特性に類似するより小柱状の特徴を有するという追加の利益を有する。さらに、計算された様式で形成される一方で小柱状に似ているという利点は、本発明によって形成される多孔質構造物に別の利点、すなわち、多孔質構造物の広範囲のランダム化の必要性の減少をもたらす。その結果として、図２０の配置は、図１９の先行技術が類似するよりも骨の特性に類似する。図２１は、図２０中の配置の拡大図であり、図中点線２１０２は、ストラットが合流してノードを形成する場合をより良好に示すためのストラットのフレームを表す。
【００４９】
同様に、図２２は、本発明のセルの別の実施形態を例示する。セル２２００は、四面体形状セルまたは三角錐に基づき、この場合これは、６つのストラット２２０２および８つのノード２２０４のみを使用して形成される。各ノード２２０４は、わずか２つのストラット２２０２を一緒に接続する。図２３は、正四角錐である同様のセル２３００を例示する。図２３を参照すると８つのストラット２３０２および１１のノード２３０４が使用されることによってセル２３００が形成されている。セルのための他の幾何学的形状、例えば、十二面体、二十面体、八角柱、五角柱、直平行六面体、および様々なランダムなパターンなどが以下に論じられる。さらに、図１７、１８、２２、および２３は、これらのフレームから構築することができるストラットのフレームを例示し、この場合、各ストラットの厚さを選択することができる。したがって、各ストラットの厚さは、均一であっても、ストラットによって変化してもよい。さらに、ストラットは、図６〜８のフルート形状のストラットを組み込むことができる。さらに、ストラットは、形状が円柱状である必要はない。以下にさらに論じられるように、ストラットの断面は、長方形もしくは正方形、または任意の他の形状、例えば、用途に適する幾何学的形状または不規則な形状とすることができる。
【００５０】
図１７、１８、２２、および２３に関して上記に論じたように、様々な形状の様々なセル設計物を、上記に論じた様々な技法、例えば、ＤＭＦを使用して作り出すことができる。一般的に言えば、ほとんど任意の３次元複数面設計物を使用することができる。例えば、全体的に幾何学的な形状、例えば、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体、角柱、反角柱、およびこれらの様々な組合せなどを有するセルは、本発明の企図の範囲内である。他の実施形態では、各セルの面の数は、約４〜約２４の範囲とすることができる。より好ましくは、各セルの面の数は、約４〜約１６の範囲とすることができる。特に有効であると見いだされている１つの幾何形状は、十二面体、すなわち１２面セルである。しかし、以下に説明および例示されるように、個々のセルまたは多孔質構造物のセルの幾何形状は、変化に富んでいてもよく、幾何形状は、多孔質構造物のセルによってランダムに変化してもよい。
【００５１】
例えば、図２４Ａおよび２４Ｂは、先行技術の多孔質構造物からの慣例的に設計される十二面体セル２４００を例示し、各ノード２４０４は、３つのストラット２４０２間の接続部である。やはり、米国公開第２００６／０１４７３３２号および同第２０１０／００１０６３８号には、これらの従来のセルから形成される多孔質構造物の例が開示されている。所与の多孔度および所望の体積を有する多孔質構造物は、所望の体積が実現されるまで、１つのセル２４００を別のセル２４００に結合させることによって複数のセル２４００を使用して形成することができる。さらに、先行技術のセル配置を使用する構造物は、これらが天然の海綿状構造物のランダム性に類似しないので、不利になり得る。すなわち、これらは、小柱状の骨の特徴に適切に類似しない。より重要なことに、図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、ストラット２４０２は、１２０°の角度で互いに交差し、それによって、ノード２４０４の面上のくぼみまたは溝の形成、および各ノード２４０４における２つを超えるストラット２４０２の間の接続部のために、応力集中要因が増大するので、より高い応力が各ノード２４０４にかかる。
【００５２】
図２５Ａおよび２５Ｂは、先行技術のこれらの問題の解決策を提供する本発明の一実施形態を例示する。図２５Ａおよび２５Ｂによって示されるように、セル２５００は、リングまたはフープを形成する曲線状ストラット２５０２を使用することによって図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のノード２４０４を排除し、それによって、これらのノードによって生じる応力集中要因を排除した。さらに、セル２５００は、図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のノード２４０４を、開いている、または多孔質であることによって追加の多孔度をもたらすことができる改変されたノード２５０４と置き換え、これは、整形外科用インプラントの組織／骨内殖の増強などの多くの用途にとって追加の利益である。したがって、従来のセル２４００は、より弱く、多孔性がより低いのに対して、セル２５００は、多孔度の増大を伴って追加の強度をもたらす。
【００５３】
図２６〜２８は、図２５Ａおよび２５Ｂ中のセルを形成するための一実施形態を例示する。図２６は、図２４Ａおよび２４Ｂに関して論じたような先行技術のセルについての十二面体フレーム２６００を例示する。図２７は、図２６の十二面体フレーム２６００の上に重ねられた図２８のフレーム２８００を含むフレーム２７００を例示する。図２９Ａは、フレーム２８００の厚さを選択することによって形成される図２５Ａおよび２５Ｂのセルと同様のセルを例示する。図２９Ａでは、セル２９００は、この実施形態ではリング、ループ、環、またはフープを形成することができる１２の曲線状ストラット２９０２から構築される。曲線状ストラット２９０２は、図２９Ｂ中でより容易に分かる三角形の改変されたノード２９０４において一緒に結合されている。図２９Ｂを参照すると、より太い円はセル２９００の曲線状ストラット２９０２のうちの４つを表し、一方、より細い円は、ストラット２９０２によって形成された改変されたノード２９０４を強調する。各改変されたノード２９０４は、２つの異なる曲線状ストラット２９０２の間で３つの融合接続部または焼結接合部２９０６を含む。すなわち、曲線状ストラット２９０２は、それぞれの接合部２９０６で互いに接線方向に交差する。各ストラット２９０２の厚さに応じて、改変されたノード２９０４はまた、３つの接合部２９０６の間に配置される開口部２９０８を有する有孔性となり、または３つの接合部２９０６の間に配置される開口部を全く含まないで閉塞されている場合がある。好ましくは、改変されたノード２９０４は、３つの接合部２９０６の間に配置される開口部２９０８を有することによって、曲線状ストラット２９０２の窓２９１０によってもたらされる多孔度とともに接合部において追加の多孔度を提供する。図２９Ｂを参照すると、ストラット２９０６は、互いに接線方向に交差する、例えば、そのフレームは接線方向に合流するが、ストラットの厚さは、個々の接合部２９０６を、距離２９１２によって示されるように比較的長くすることができる。これらの長い、一般に接線方向の焼結接合部２９０６は、機械的強度および結合の増大をもたらす。
【００５４】
図３０を参照すると、これは、従来のフレーム３００８およびセル２９００のフレーム３０１０を含む、図２７の展開された、または平らにされた二次元表示を表す。図３０によって示されているように、従来の配置３００８の従来のノード３００４と比較した場合の個々の接合部３００６の位置および数は、本発明によって提供される曲線状ストラット３００２を使用する場合、異なる。例えば、接合部３００６は、曲線状ストラット３００２のボディの中央付近に一般に位置される一方で、従来のノード３００４は、従来のストラットの端部に位置される。さらに、この特定の実施形態では、曲線状ストラット３００２が合流する接合部３００６の数は、フレーム３００８について直線ストラットが合流する従来のノード３００４の数の３倍である。したがって、接合部の数の増大は、機械的強度の増大をもたらす。
【００５５】
図３１〜３４は、図２９のセル２９００と同様のセルを形成するために、一般的な多面体に基づくセルのフレームを、曲線状ストラットを用いてどのように改変することができるかを例示する。具体的には、図３１は、２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレーム３１００を例示する。図３２では、フレーム３２００は、曲線状ストラット３２０２を用いて形成される、本発明の一実施形態によって改変された場合の図３１のフレーム３１００を表す。同様に、図３３は、２Ｄ表示に展開された切頂八面体セルのフレーム３３００を例示し、図３４のフレーム３４００は、曲線状ストラット３４０２を用いて形成される、本発明の一実施形態によって改変された場合の図３１のフレーム３３００を表す。例えば、図３０に関して上記に論じたように、フレーム３２００および３４００を用いて形成されるセルは、それぞれフレーム３１００および３３００に対して増大された機械的強度および多孔度を有する。
【００５６】
図３５Ａ〜３５Ｅは、曲線状ストラットを有する一般的な多面体フレームを改変する１つの方法を例示する。本発明の一実施形態によれば、多面体は、円、または楕円もしくは長円形などの曲線状の特徴を含む他の形状をこの多面体内で内接させることによって改変することができる。具体的には、図３５Ａは、正方形内に内接された円であり、図３５Ｂは、六角形内に内接された円であり、図３５Ｃは、三角形内に内接された円であり、図３５Ｄは、八角形内に内接された円であり、図３５Ｅは、平行四辺形内に内接された楕円である。図３５Ａ〜３５Ｅは、利用可能な様々な配置の単に説明的なものであり、本発明の範囲を限定することは意図されていない。
【００５７】
図３６は、曲線状ストラットを有する一般的な多面体フレームを改変する別の方法を例示する。本発明の別の実施形態によれば、多面体は、円、または楕円もしくは長円形などの曲線状の特徴を含む他の形状でこの多面体を外接させることによって改変することができる。図３６は、セルの各面の周囲に外接された円３６０２を含む切頂四面体セルのフレーム３６００を例示する。フレーム３６００の一部、またはすべての部分を取り除くことによって、本発明による多孔質構造物を製作するのに使用することができる新しいセルフレームを形成することができる。
【００５８】
図３７〜３９は、直線および曲線状ストラットの両方を組み込む本発明の実施形態を例示する。具体的には、図３７Ａおよび３７Ｂは、図２６の十二面体フレーム２６００と図２８のフレーム２８００との組合せである図２７のフレーム２７００から形成されるセル３７００を例示する。セル３７００は、曲線状ストラットの付加により増大した強度を有し、これは、応力ライザーの混合をもたらす。示されているように、セル３７００は、直線ストラット３７０２ｂで形成される従来のノード、および曲線状ストラット３７０２ａの３つの接合部によって形成されるノードを含む改変されたノード３７０４を有する。図３８は、直線ストラット３８０２によって形成される１つまたは複数の従来のノード３８０４を保持する一方で、接合部３８０８および改変されたノード３８１０を形成するために、セルの他のストラットを、曲線状ストラット３８０６を用いて改変することによって形成されるセル３８００を例示する。図３８において、いくつかのストラットは、用途に応じて他のストラットより選択的に太い。
【００５９】
図３８を参照すると、セル３８００は、少なくとも１つの曲線状ストラット３８０２、好ましくは、２つの他の曲線状ストラット３８０２と結合される場合に改変されたノード３８０４ａを形成する複数の曲線状ストラット３８０２を有する。他の実施形態では、改変されたノードは、曲線状ストラット、曲線状ストラットセクション、直線ストラット、もしくは直線ストラットセクション、またはこれらの組合せを一緒に結合することによって形成することができる。直線ストラットおよび曲線状ストラットを一緒に結合することによって形成されるノードの例は、改変されたノード３９０４ｂとして図３９Ａ〜３９Ｃに示されている。改変されたノード３８０４ａは、３つの接合部３８０６によって形成される三角形であることが好ましい。セル３８００は、先行技術において実施された交角によって形成されるくぼみを含む場合のある直線ストラット３８１０または直線ストラットセクションを結合する、いくつかの従来のノード３８０８を含むことができる。改変されたノード３８０４ａは、以前に論じられ、３８０４ａによって示されているように孔を有していてもよく、または３８０４ｂによって示されているように閉塞されていてもよい。閉塞した改変されたノード３８０４ｂおよび孔を有する改変されたノード３８０４ａは、曲線状または「リング様」ストラット間の３つ以上の接合部３８０６を一緒に一点で接する焼結によって形成することができる。閉塞したノード３８０４ｂ、孔を有する改変されたノード３８０４ａ、従来のノード３８０８、直線ストラット３８１０、曲線状ストラット３８０２、およびこれらの部分またはセグメントの任意の組合せを、より強く、より海綿状らしいセル構造を作り出すために、異なる所定の方法またはランダムな方法で使用することができる。図３９Ａ〜３９Ｃを参照すると、セル３９００は、そのような組合せの例である。セル３９００は、「リング様」である曲線状ストラット３９０２ａおよびストラット３９０２ｂを有する。これは、直線ストラット３９０６および従来ノード３９０８も有する。ストラットの組合せは、孔を有する改変されたノード３９０４ａおよび閉塞した改変されたノード３９０４ｂを形成する。
【００６０】
したがって、多孔質構造物内のセル３８００は、均質であってもよいが、これらは、海綿骨の外観により密接に類似させるために互いにランダムおよび／または所定の様式で配置されてもよい。場合によっては、１つまたは複数の不均質なセル配置を利用することが望ましい場合があり、これは、多孔質構造物を作り出すために所定のパターンで系統的に配置し、かつ／またはランダムな様式で配置することができる。様々な配置は、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたは当業者に明らかな他の等価なソフトウェアを使用して設計することができる。
【００６１】
図４０および４１は、図２４、２９、および３７からのセル２４００、２９００、および３７００をそれぞれどのように組み合わせる、例えば、取り付け（ａｔｔａｃｈ）、接合し（ｊｏｉｎ）、並べ、積み重ね、または繰り返すことができるかという例示的な配置を示す。具体的には、図４０は、それぞれ図２４および２９からのセル２４００およびセル２９００を含む配置４０００を例示する。配置４０００では、セル２４００がセル２９００に結合する面において、従来のノード２４０４を改変されたノード２９０４内に部分的に配置される。したがって、セル２４００およびセル２９００、または本発明によって形成される他のセルの様々な組合せを使用することによって、いくつかの改変されたノード２５０４を、従来のノードを改変されたノードを整合させることによって、選択的に、完全にまたは部分的に閉塞させることができる。図４１Ａおよび４１Ｂは、セル２４００、２９００、および３７００を含む配置４１００を例示する。やはり、図４０および４１は例示的であり、これらのセル、または本発明の実施形態によって形成される他のセルを用いて行うことができる組合せを限定しない。
【００６２】
図４２は、複数のセル４２０２を一緒に結合することによって形成される多孔質構造物４２００を例示し、セル４２０２の形状は、切頂四面体に基づく。完全なリングを形成してもしなくてもよい１つまたは複数の曲線状ストラット４２０４は、図４２中で切頂四面体である選択された多面体形状の各面内に内接し、または各面の周囲に外接する。あるいは、切頂四面体形状または他の選択された多面体形状は、図２９中のセル２９００のリングストラットなどの真に曲線状のリングストラットを厳密に模倣する多数の短い直線ストラットを使用して形成することができる。
【００６３】
図４３〜４５は、本発明の実施形態によって形成される例示的な配置のセルの３Ｄ表示を例示する。具体的には、図４３は、切頂八面体に基づくセルが、積み重ねることによって、空間充填テセレーション（ｓｐａｃｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）によるものであるバイトランケーテッド三次元ハニカム（ｂｉｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４３００を形成することができる一方法を例示する。両濃淡度合の灰色での構造物４３００のセルは切頂八面体である。単純化の目的で、各セルは、曲線状ストラットを用いて改変されていないが、代わりに、点線の円が、例えば、１つまたは複数の切頂八面体の１つまたは複数の面が、本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるのを例示するのに機能を果たす。同様に、図４４は、立方体（薄灰色）、切頂立方八面体（黒色）、および切頂八面体（濃灰色）の組合せに基づくセルを積み重ねることによって、カンチトランケーテッド三次元ハニカム（ｃａｎｔｉｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４４００を形成することができる一方法、例えば空間充填テセレーションを例示する。やはり、点線の円は、多孔質構造物４４００の１つまたは複数の多面体が、どのように本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるかを表すことが理解される。同様に、図４５は、立方八面体（黒色）、切頂八面体（濃灰色）、および切頂四面体（薄灰色）の組合せに基づくセルを積み重ねることによって、切頂交互三次元ハニカム（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ａｌｔｅｒｎａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４５００を形成することができる一方法、例えば空間充填テセレーションを例示する。やはり、点線の円は、構造物４５００の１つまたは複数の多面体が、どのように本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるかを表すことが理解される。
【００６４】
図４６は、図４３のバイトランケーテッド三次元ハニカム構造物４３００のフレームの眺めを例示する。図４７は、図４５のカンチトランケーテッド三次元ハニカム構造物４５００のフレームの眺めを例示する。図４６および４７によって示されるように、多面体を用いて形成される多孔質構造物はランダムでなく、したがって、特に骨のための移植目的に適しておらず、その理由は、これらが小柱状の骨の特徴に適切に類似しないためである。一方で、図４６および４７中のフレームのある特定のセルまたはすべてのセルを改変することにより、小柱状の骨に類似する多孔質構造物がもたらされることを想定することができる。
【００６５】
曲線状ストラットが使用される場合、少なくとも１つの曲線状ストラット部分は、一般に、多面体の側面に少なくとも部分的に内接または外接するリングの一部を形成することができる。そのような多面体形状は、等角または頂点推移（ｔｒａｎｓｉｔｉｖｅ）、アイソトキサル（ｉｓｏｔｏｘａｌ）またはエッジ推移、アイソヘドラルまたは面推移、規則的、準規則的、半規則的、均一、またはノーブルのうちのいずれか１つとすることができる。開示された曲線状ストラット部分はまた、少なくとも部分的に、以下のアルキメデス形状の１つまたは複数の１つまたは複数の側面内に内接し、またはこの側面の周囲に外接することができる：切頂四面体、立方八面体、切頂立方体（すなわち、切頂六面体）、切頂八面体、斜方立方八面体（すなわち、小菱形立方八面体）、切頂立方八面体（すなわち、大菱形立方八面体）、変形立方体（すなわち、変形六面体、変形立方八面体−いずれかもしくは両方が対掌形（ｃｈｉｒａｌ ｆｏｒｍ））、二十十二面体、切頂十二面体、切頂二十面体（すなわち、バッキーボールまたはサッカーボール状）、斜方二十十二面体（すなわち、小菱形二十十二面体）、切頂二十十二面体（すなわち、大菱形二十十二面体）、変形十二面体または変形二十十二面体（いずれかもしくは両方が対掌形）。アルキメデス形状は、同一の頂点で合流する２つ以上の種類の正多角形からなる高度に対称な、半規則的な凸多面体であるので、これらは一般に、体積空間を満たすための繰り返しパターンに使用するのに容易に積み重ね可能で配列可能であるものとして分類することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、本発明による曲線状ストラット部分が多孔質構造物を形成するために提供され、曲線状ストラット部分は一般に、少なくとも部分的に、１つまたは複数のプラトン形状（例えば、四面体、立方体、八面体、十二面体、および二十面体）、均一な多面体（例えば、角柱、擬角柱、例えば、反角柱、一様角柱、直角柱、平行六面体、および直平行六面体など）、ポリトープ、多角形、多面体、ポリフォーム、ならびに／またはハニカムの１つまたは複数の多角形の側面内に内接し、またはこの側面の周囲に外接するリングストラット部分を形成する。反角柱の例には、それだけには限定されないが、四角反柱、八角反柱、五角反柱、十角反柱、六角反柱、および十二角反柱が含まれる。
【００６７】
さらに他の実施形態では、多孔質構造物は、狭義凸多面体の形状（例えば、ジョンソン形状）を含むセルから形成することができ、曲線状ストラット部分は一般に、少なくとも部分的に、狭義凸多面体の１つまたは複数の面内に内接し、またはこの面の周囲に外接するリングストラット部分を形成し、狭義凸多面体の各面は正多角形であり、狭義凸多面体は均一でない（すなわち、これは、プラトン形状、アルキメデス形状、角柱、または反角柱でない）。そのような実施形態では、狭義凸多面体の各面は同じ多角形でなければならない、または同じ多角形が各頂点の周囲に結合するという要求はまったくない。いくつかの例では、角錐、台塔、および丸塔、例えば、四角錐、五角錐、正三角台塔、正四角台塔、正五角台塔、および正五角丸塔などが企図されている。さらに、改変された角錐および双角錐、例えば、正三角錐柱（または四面体柱（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ））、正四角錐柱（または側錐正六面体（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｃｕｂｅ））、正五角錐柱、正四角錐反柱、正五角錐反柱（または側錐欠損二十面体（ｄｉｍｉｎｉｓｈｅｄ ｉｃｏｓａｈｅｄｒｏｎ））、双三角錐、双五角錐、双三角錐柱、双四角錐柱（または二側錐正六面体（ｂｉａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｃｕｂｅ））、双五角錐柱、双四角錐反柱などを使用することができる。改変された台塔および丸塔形状、例えば、正三角台塔柱、正四角台塔柱（側錐欠損斜方立方八面体（ｄｉｍｉｎｉｓｈｅｄ ｒｈｏｍｂｉｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、正五角台塔柱、正五角丸塔柱、正三角台塔反柱、正四角台塔反柱、正五角台塔反柱、正五角丸塔反柱、異相双三角柱、同相双三角台塔（側台塔回転立方八面体（ｇｙｒａｔｅ ｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、同相双四角台塔、異相双四角台塔、同相双五角台塔、異相双五角台塔、同相五角台塔丸塔、異相五角台塔丸塔、同相双五角丸塔（側台塔回転二十十二面体（ｇｙｒａｔｅ ｉｃｏｓｉｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ））、同相双三角台塔柱、異相双三角台塔柱、異相双四角台塔柱（側台塔回転斜方立方八面体（ｇｙｒａｔｅ ｒｈｏｍｂｉｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、同相双五角台塔柱、異相双五角台塔柱、同相五角台塔丸塔柱、異相五角台塔丸塔柱、同相双五角丸塔柱、異相双五角丸塔柱、双三角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、双四角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、双五角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、五角台塔丸塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、および双五角丸塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）などを利用することができる。側錐角柱（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｐｒｉｓｍ）例えば、側錐三角柱、二側錐三角柱、三側錐三角柱、側錐五角柱、二側錐五角柱、側錐六角柱、双側錐六角柱、二側錐六角柱、および三側錐六角柱なども本発明とともに実施することができる。改変されたプラトン形状、例えば、側錐十二面体、双側錐十二面体、二側錐十二面体、三側錐十二面体、二側錐欠損二十面体、三側錐欠損二十面体、および側錐三側錐欠損二十面体などを使用することができる。さらに、改変されたアルキメデス形状、例えば、側台塔切頂四面体、側台塔切頂立方体、双側台塔切頂立方体、側台塔切頂十二面体、双側台塔切頂十二面体、二側台塔切頂十二面体、三側台塔切頂十二面体、側台塔回転斜方二十十二面体、双側台塔回転斜方二十十二面体、二側台塔回転斜方二十十二面体、三側台塔回転斜方二十十二面体、側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔欠損斜方二十十二面体、二側台塔欠損斜方二十十二面体、側台塔回転二側台塔欠損斜方二十十二面体、および三側台塔欠損斜方二十十二面体などが想定される。変形双五角錐（シャム十二面体（Ｓｉａｍｅｓｅ ｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ））、変形四角反柱、球形屋根、側錐球形屋根、長球形屋根、広底長球形屋根、五角錐球形屋根、双三日月双丸塔、および三角広底球形屋根丸塔、ならびに他の多岐にわたる均一でない凸多面体形状が企図されている。
【００６８】
いくつかの実施形態では、本発明のセルの窓の平均断面は、０．０１〜２０００マイクロメートルの範囲内である。より好ましくは、セルの窓の平均断面は、５０〜１０００マイクロメートルの範囲内である。最も好ましくは、セルの窓の平均断面は、１００〜５００マイクロメートルの範囲内である。セルの窓は、それだけには限定されないが、（１）開いた改変された孔などのストラットによって作り出される任意の開口部、例えば、図３８の３８０４ａもしくは図１１Ａ〜１１Ｆの１１０４、接合部によって作り出される任意の開口部、例えば、図３８の３８０６もしくは図１１Ａ〜１１Ｆのノード１１０２、または（２）ストラット自体によって作り出される任意の開口部、例えば、図２９Ｂの２９１０を含むことができる。例えば、セルの窓が一般に円形である場合の実施形態では、窓の平均断面は、その特定の窓の平均直径とすることができ、セルの窓が一般に長方形または正方形である場合の実施形態では、窓の平均断面は、一方の辺から反対の辺に至る平均距離とすることができる。
【００６９】
上記原理を他の実施形態に適用して、図５１Ａおよび５１Ｂは、図４９〜５０に示された、本発明の一実施形態によって改変された図４８中に示された八面体フレームから形成されるセル５１００を例示する。図４９において、フレーム４９００は、図４８中のフレーム４８００の面内に円を内接させることによって形成される。図５０において、フレーム５０００は、図４９のフレーム４９００からフレーム４８００を取り除くことによって形成される。図４９に示されているように、フレーム５０００は一般に、八面体フレーム４８００内にフィットする。図５１Ａおよび５１Ｂは、図５０中のフレーム５０００について形状および厚さを選択することによって形成される、完成したセル５１００を例示する。図５１Ａおよび５１Ｂを参照すると、セル５１００は一般に、リングの形態で提供することができる８つの曲線状ストラット５１０２を含む。８つの曲線状ストラット５１０２は、１２の異なる接合部５１０６で互いに接続される。孔を有する改変された６つのノード５１０４は、それぞれ一般に長方形の形状を有し、４つの異なる接合部５１０６および対応するストラット５１０２によって形成される。図５１Ａおよび５１Ｂによって示されているように、図２５Ａおよび２５Ｂのセル２５００の曲線状ストラットと異なり、曲線状ストラット５１０２は、図２５Ａおよび２５Ｂ中のセル２５００と同様のセルの円形断面ではなく、長方形または正方形の断面を有する。長方形または正方形断面を有するセルは、円形の断面のセルの粗さと異なる粗さを有する多孔質構造物をもたらす。他の実施形態のストラットは、断面について異なる形状を有することができることが想定される。したがって、セルのストラットは同じ断面を有することができ、ストラットの断面の形状はランダムに選択することができ、または断面形状は、望まれる強度、多孔度、および／または粗さを実現するように選択的に選ぶことができる。
【００７０】
別の選択肢として、図５３Ａ〜５３Ｄは、本発明の一実施形態によって改変された図５２中の切頂四面体フレームに基づくさらに別のセル５３００を例示する。図５３Ａ〜５３Ｄを参照すると、セル５３００は、図５１Ａおよび５１Ｂのセル５１００と同様の様式で形成される。すなわち、フレーム５２００は、円と内接されることによって、円形ストラットを含む第２のフレームを形成し、フレーム５２００は、円形フレームを残して取り除かれる。セル５３００は、フレーム５３００の厚さおよび断面積の形状を選択することによって完成する。上記に論じたように、ストラットの厚さおよび断面の形状は、均一な断面を有するストラットまたはフルート形状をしたストラットを含めて、均一であってもよく、またはランダムに、もしくは所定の様式で変化してもよい。セル５３００は、切頂四面体フレーム５２００の４つの大きい六角形の側面に対応する４つのより大きい曲線状ストラット５３０２ａ、および切頂四面体フレーム５２００の４つのより小さい三角形の側面に対応する４つのより小さい曲線状ストラット５３０２ｂ を含む。あるいは、セルは、切頂四面体フレーム５２００の大きい側面５２０２および小さい側面５２０４の周囲に円を外接させることによって形成することができる。この代替の実施形態の２Ｄ表示は、図３６に示されている。図面に明白に示されていないが、いくつかの実施形態では、内接された曲線状ストラットおよび外接された曲線状ストラットの組合せを使用することができることも企図されている。図５３Ａ〜５３Ｄに例示されているように、孔を有する三角形の改変されたノード５３０４は、ストラット５３０２ａおよび５３０２ｂを一緒に接続する３つの接合部５３０６の間で形成されるが、当業者は、図３８に示されているような閉塞した改変されたノード３８０４ｂも使用することができることを認識するであろう。また、図５３Ａ〜５３Ｄに示されているように、より大きい曲線状ストラット５３０２ａは円形の断面を有する一方で、より小さい曲線状ストラット５３０２ｂは長方形の断面を有する。図５４Ａ〜５４Ｅは、１つの例示的な様式で図５３のセル５３００を積み重ねることによって形成される多孔質構造物の様々な角度を例示する。いくつかの実施形態では、図５３のセル５３００は、当業者に公知であるような様々な様式で積み重ねることができることが想定される。
【００７１】
図５５Ａ〜５５Ｅは、セル５５００が上部および下部の六角形を有し、６つの垂直の側面を含む六角柱（角柱の）フレームに基づくさらに別の実施形態を例示する。６つのより小さい曲線状ストラット５５０２ａが６つの側面のために使用され、より大きい上部および下部の曲線状ストラット５５０２ｂが頂部および底部のために使用されている。図５５Ａ〜５５Ｅに例示されたセル５５００では、８つの曲線状ストラット５３０２ａ、５３０２ｂは、閉塞した改変されたノード５５０４によって接続されているが、図２５に示されたものなどの孔を有する改変されたノードも使用することができることが当業者に明らかとなるであろう。図５５Ａ〜５５Ｅに示された特定の実施形態では、６つの側面のために使用される６つのより小さい曲線状ストラット５５０２ａは、２つのより大きい上部および下部の曲線状ストラット５３０２ｂよりわずかに小さい断面積を有する。しかし、均一または実質的に均一な断面積を有するストラットも、本開示の範囲から逸脱することなく使用することができることが当業者に明らかとなるであろう。図５６Ａ〜５６Ｂは、１つの例示的な様式で図５５Ａ〜５５Ｅのセル５５００を積み重ねることによって形成される多孔質構造物の様々な角度を例示する。図５６Ａおよび５６Ｂでは、セル５５００は、互いに隣接して配置されることによって層５６０２を形成し、この層は、所定の様式またはランダムな様式で互いの頂部に配置されている。図５７Ａおよび５７Ｂは、図５６Ａおよび５６Ｂに示されたのと同じ様式で積み重ねられたより多い数のセル５５００を同様に示す。分かるように、セル５５００は、層５７０２によって積み重ねられている。いくつかの実施形態では、図５５のセル５５００は、当業者に公知であるような様々な様式で積み重ねることができることが想定される。
【００７２】
図５８〜６１は、本発明の別の実施形態によって改変された十二面体フレーム５８００、５９００、６０００、および６１００を例示する。従来のノード５８０２、５９０２、６００２、および６１０２を排除または低減するために曲線状ストラットまたは曲線状部分を有するストラットを使用する代わりに、図５８〜６１の特定の実施形態は、従来のノードの少なくとも１つが、少なくとも図１１Ａ〜１１Ｆによって示されているように、１つのノードにおいて交差するノードが２つ以下であることを確実にすることによって、従来のノードを調整する。図５８〜６１によって示されているように、フレーム５８００、５９００、６０００、および６１００は、少なくとも１つの改変されたノード５８０４、５９０４、６００４、および６１０４を有する。
【００７３】
いくつかの実施形態では、セル、ストラット、ノードおよび／または接合部の配置は、天然の骨組織をより密接にシミュレートするために、多孔質構造物全体にわたってランダムに変更することができる。特に、本発明によって形成されるセル、例えば、図２５Ａ〜２５Ｂ、２９Ａ、３７Ａ〜３７Ｂ、３８、３９Ａ〜３９Ｃ、４２、５１Ａ〜５１Ｂ、５３Ａ〜５３Ｄ、または５５Ａ〜５５Ｂに例示されたセルなどは、その開示全体が本明細書に参照により組み込まれている米国出願第６１／２６０，８１１号に概説された方法によって積み重ね、または繰り返すことができる。さらに、米国出願第６１／２６０，８１１号の方法はまた、２つ以下のストラットがノードで交差するように従来のノードを改変するのに使用することができる。さらに別の実施形態では、本発明によって形成される多孔質構造物は、医療インプラント、例えば、整形インプラント、歯科インプラント、または血管インプラントなどにおいて使用することができる。
【００７４】
以下の段落でさらに論じられるように、本開示は、上述した多孔質構造物を製作するための方法も提供する。好ましくは、本発明の改善された多孔質構造物は、直接金属製作（ＤＭＦ）などの迅速製造技法（ＲＭＴ）を含めた自由形状製作法を使用することによって形成される。一般に、自由形状製作技法では、所望の構造物を、コンピューター制御されたデータベースから直接形成することができ、様々な物品および構造物を製作するのに必要とされる時間および費用を大いに低減する。一般的に、ＲＭＴまたは自由形状製作では、コンピューター支援機械または装置を使用し、これは、粉末を融解または焼結するためのレーザービームなどのエネルギー源を有することによって、機械のコンピューターコンポーネントのデータベースにおいて選択されるモデルに従って、同時に１つの層で構造物を構築する。
【００７５】
例えば、ＲＭＴは、その部分を作製するために空間における指定された箇所にエネルギーおよび／または材料を連続して送り届けることによって物体を製造するための積層造形技法である。特に、供給されるレーザー可融性粉末から層的な様式で、同時に１つの層で物体を作製することができる。粉末は、物体の断面に対応する粉末層の部分にラスタースキャン様式で向けられるレーザーエネルギーを印加することによって、融合、融解、再融解、または焼結される。１つの特定の層上で粉末を融合した後、追加の層の粉末が供給され、物体が完成するまでこのプロセスが繰り返される。
【００７６】
選択的レーザー焼結技術の詳細な説明は、米国特許第４，８６３，５３８号、同第５，０１７，７５３号、同第５，０７６，８６９号、および同第４，９４４，８１７号に見出すことができ、これらの開示全体は本明細書に参照により組み込まれている。現在実施されているのは、コンピューターの支援で作り出される数学的モデルを使用してコンピューターによって製造プロセスを制御することである。その結果として、選択的レーザー再融解および焼結技術などのＲＭＴは、様々な材料から高い分解能および次元精度の固体または３Ｄ構造物を直接製造することを可能にした。
【００７７】
本発明の一実施形態では、多孔質構造物は、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体およびこれらの組合せからなる群から選択される粉末から形成される。別の実施形態では、金属粉末が使用され、これは、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００７８】
当業者によって分かるように、本発明の開示によるセルまたは構造物のモデルを作り出すことは、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたは他の同様のソフトウェアを用いて行うことができる。一実施形態では、モデルは、先行技術の配置から開始し、（１）図３〜８、１１Ａ〜１１Ｆ、１２Ａ〜１２Ｄ、１７〜２０、もしくは２２〜２３中の配置など、ノードで交差するストラットの数を調整し、または（２）図１３Ａ〜１３Ｍ、１４、１５Ａ〜１５Ｃ、１６、もしくは５８〜６１中の配置など、ストラットに曲線状部分を導入することにより、先行技術の配置のストラットおよびノードを改変することによって構築される。別の実施形態では、曲線状の「リング様」ストラットを加えることによって、図２５Ａ〜２５Ｂ、２９Ａ、３７Ａ〜３７Ｂ、３８、３９Ａ〜３９Ｃ、４２、５１Ａ〜５１Ｂ、５３Ａ〜５３Ｄ、または５５Ａ〜５５Ｂに例示されたセルを形成することができる。図２６を参照すると、一実施形態では、これらのセルは、十二面体などの多面体に基づくフレーム２６００から開始することによって形成することができる。図２７を参照すると、次のステップは、フレーム２６００の各面内で円を内接させて、フレーム２６００上に重ねられたフレーム２８００であるフレーム２７００を形成することである。引き続いて、フレーム２６００をフレーム２７００から取り除き、フレーム２８００のみを残すことができる。フレーム２８００の厚さおよび断面の形状を選択することによって、図２９Ａ中のセル２９００などの完成したセルを形成することができる。上記に論じたように、フレーム２６００の面の部分は、円で内接させることができ、かつ／またはフレーム２６００の部分は、形成するために取り除くことができ、もしくはフレーム２６００はまったく取り除かれない。そのような組合せによって形成されるセルは、図３７Ａ〜３７Ｂ、３８、および３９Ａ〜３９Ｃ中に例示されている。図４８〜５３および５５によって示されているように、同じステップを、多面体に基づく任意の種類のフレームに適用することができる。また、コンピューターソフトウェアの支援を用いて、積み重ねる、並べる、または繰り返すアルゴリズムを適用することによって、本発明の単位セルまたはストラットおよびノードから形成される、所望の寸法を有する多孔質構造物のモデルを作り出すことができる。１つのそのような積み重ねるアルゴリズムは、図４３〜４５によって示される空間充填テセレーションである。上述したように、米国出願第６１／２６０，８１１号に開示された方法を適用することによって、本発明のセルを積み重ね、または制御されたランダム化によって本発明の開示によるストラットを形成することができ、その全体が本明細書に参照により組み込まれている。
【００７９】
本発明およびその利点を詳細に説明してきたが、様々な変更、置換、および修正を、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書で行うことができることが理解されるべきである。さらに、本願の範囲は、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者が本発明の開示から容易に理解するように、現存する、または本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実施し、または実質的に同じ結果を実現する、後に開発されるプロセス、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを、本発明によって利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２ ストラット
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４、８０４、１１２ ノード
１０６、１１４ 応力ライザー
１０８ より小さいストラット
１１０ より大きいストラット
２００ 構造物
２０２ ストラット破損表面
２０４ 構築用粉末
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年８月１９日に出願された「Ｐｏｒｏｕｓ Ｉｍｐｌａｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題する、米国仮特許出願第６１／２３５，２６９号の利益を主張するものであり、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、医療インプラントに適した多孔質構造物、より具体的には、強度、多孔度、および結合性の改善された組合せを有する医療インプラントに適した多孔質構造物、ならびにそのような改善された多孔質構造物を製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属フォーム（ｍｅｔａｌ ｆｏａｍ）構造物は、医療インプラントを含めた様々な用途を有する多孔質の３次元構造物である。金属フォーム構造物は、体重支持目的に要求される強度ならびに骨／組織内殖を促すための多孔度を有するので、医療インプラント、特に整形インプラントに適している。例えば、多くの整形インプラントは、治癒の間に骨内殖を促すための足場構造物を提供する多孔質セクション、および患者をより迅速に歩行できるようにすることが意図された体重負荷セクションを含む。
【０００４】
金属フォーム構造物は、様々な方法によって製造することができる。例えば、１つのそのような方法は、粉末金属を孔形成剤（ＰＦＡ）と混合し、次いで混合物を圧縮成形して所望の形状にすることである。ＰＦＡは、「焼尽（ｂｕｒｎ ｏｕｔ）」プロセスにおいて熱を使用して除去される。次いで残った金属骨格は、焼結されることによって多孔質金属フォーム構造物を形成することができる。
【０００５】
別の同様の従来法は、結合剤をポリウレタンフォームに適用するステップ、金属粉末を結合剤に適用するステップ、ポリウレタンフォームを焼尽させるステップ、および金属粉末を一緒に焼結して「未加工」品を形成するステップを含む。結合剤および金属粉末が未加工品に再び適用され、未加工品は、未加工品が所望のストラットの厚さおよび多孔度を有するまで再焼結される。次いで未加工品は最終的な形状に機械仕上げされ、再焼結される。
【０００６】
そのような従来法によって形成される金属フォームは、良好な多孔度を生じるが、これらは、多くの医療インプラントにおいて体重支持構造物として機能を果たすのに十分な強度をもたらさない。さらに、金属フォームを形成するのに使用されるプロセスは、金属とＰＦＡとの間の反応によって、金属フォーム中に望ましくない金属化合物を形成する場合がある。従来の金属フォーム製作プロセスはまた、相当な量のエネルギーを消費し、有毒ガスを生成する場合がある。
【０００７】
直接金属製作（ＤＭＦ）および固体自由形状製作（ＳＦＦ）などの迅速製造技術（ＲＭＴ）が、医療インプラントまたは医療インプラントの一部において使用される金属フォームを作製するために最近使用されている。一般に、ＲＭＴ法は、構造物を３Ｄ ＣＡＤモデルから構築することを可能にする。例えば、ＤＭＦ技法は、レーザーまたは電子ビームなどのエネルギー源を粉末の層に照射することによって固められる粉末から同時に１つの層で３次元構造物を作製する。粉末は、粉末層の選択された部分にラスタースキャン様式で向けられたエネルギー源の印加によって、融合、融解、または焼結される。１つの粉末層中のパターンを融合した後、粉末の追加の層が供給され、所望の構造物が完成するまでこのプロセスが繰り返され、層同士間の融合が起こる。
【０００８】
そのような直接製作技法において使用されると報告されている金属粉末の例には、銅−スズ、銅−はんだ、および青銅−ニッケル系の２相金属粉末が含まれる。ＤＭＦによって形成される金属構造物は、比較的高密度であり、例えば、対応する鋳造された金属構造物の７０％〜８０％の密度を有する場合があり、または反対に比較的多孔質であり、８０％以上に迫る多孔度を有する場合がある。
【０００９】
ＤＭＦは、医療インプラント中の体重支持構造物としての機能を果たすのに十分強い高密度な構造物を提供するのに使用することができるが、そのような構造物は、組織および骨の内殖を促進するのに十分な多孔度を有さない。反対に、ＤＭＦは、組織および骨の内殖を促進するのに十分な多孔度を有する多孔質構造物を提供するのに使用することができるが、そのような多孔質構造物は、体重支持構造物として機能を果たすのに必要とされる強度に欠ける。他のレーザーＲＭＴ技法は、強度、多孔度、および結合性を必要とする整形インプラントにとって同様に不十分である。
【００１０】
金属フォームインプラントおよび従来のＤＭＦ法を使用して製作されるインプラントの欠陥の結果として、いくつかの医療インプラントは、それぞれが１つまたは複数の異なる目的のために設計された多重構造を必要とする。例えば、いくつかの医療インプラントは、骨および組織の内殖を促進するための多孔質構造および体重支持構造の両方を必要とするために、多孔質プラグが固体構造物の陥凹内に配置される場合があり、次いで２つの構造物が焼結によって結合される場合がある。明らかに、単一の構造物を使用することが、２つの異なる構造物を使用し、これらを一緒に焼結することに対して好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１４７３３２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００１０６３８号明細書
【特許文献３】米国出願第６１／２６０，８１１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８６３，５３８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０１７，７５３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０７６，８６９号明細書
【特許文献７】米国特許第４，９４４，８１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記を踏まえると、特に様々な整形用途のために、要求される強度および所望の多孔度の両方をもたらす多孔質インプラント構造物の必要性が依然として存在する。本開示は、体重支持構造物に適した強度および組織内殖用構造物に適した多孔度の両方を有する改善された多孔質構造物、ならびにそのような改善された多孔質構造物を製作するための方法を提供する。
【００１３】
本発明の一目的は、改善された強度および多孔度を有する医療インプラントとして使用するのに適した多孔質生体適合性構造物を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、改善された強度および多孔度を有する医療インプラントとして使用するのに適した生体適合性多孔質構造物を製作するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を満たすために、本発明の一態様によれば、それぞれが第１の端部、第２の端部、ならびにある厚さおよびある長さを有する、第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを含む複数のストラットと、それぞれが第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間に交点を含む複数のノードとを備える多孔質構造物が提供される。
【００１６】
好適な実施形態では、１つまたは複数のストラットの第１の端部および第２の端部は、２つの他のストラットのボディの間に延在する。別の好適な実施形態では、１つまたは複数のストラットのボディは、複数のノードを含む。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、１つまたは複数が、ある長さおよび厚さを有する曲線状部分を含む複数のストラットと、前記曲線状部分のうちの２つが接線方向に交差する複数の接合部と、それぞれが前記接合部の３つ以上によって形成される開口部を含む複数の改変されたノードとを備える多孔質構造物が存在する。
【００１８】
好適な実施形態では、多孔質構造物は、ある長さおよびある厚さを有する直線部分を含む少なくとも１つのストラットを含む。別の好適な実施形態では、多孔質構造物は、第１の端部、第２の端部、ならびにある厚さおよびある長さを有する、第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを有する少なくとも１つのストラットと、第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間に交点を含む少なくとも１つの閉じたノードとを含み、ストラットは、直線部分、曲線状部分、または両方を含むことができる。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、多孔質構造物を製作するための方法がある。１つのそのような方法は、多孔質構造物を形成するための複数のストラットおよび複数のノードを画定するステップを含む、多孔質構造物のモデルを形成するステップと、金属粉末をエネルギー源に曝露することによってモデルに従った多孔質構造物を製作するステップとを含む。画定ステップは、第１の端部、第２の端部、および各ストラットの第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディを定めるステップと、ボディの厚さ、長さを選択するステップと、各ノードについて第１のストラットの一端部と第２のストラットのボディとの間の交点を定めるステップとを含む。
【００２０】
好適な実施形態では、この方法は、２つの他のストラットのボディの間に延在する１つまたは複数のストラットの第１の端部と第２の端部を画定するステップを含む。別の好適な実施形態では、複数のノードを構成するために１つまたは複数のストラットのボディを画定するステップを含む。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、多孔質構造物を製作するための第２の方法は、多孔質構造物の少なくとも１つのフレーム形状および１つまたは複数のセルのサイズを選択するステップであって、フレーム形状が、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体（ｓｔｒｉｃｔｌｙ ｃｏｎｖｅｘ ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ）、角柱、反角柱、およびこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状を含むステップ、フレームに、曲線部分を含む１つまたは複数のストラットを加えるステップであって、選択された形状の１つまたは複数の面内またはこれらの面の周囲に１つまたは複数のストラットの曲線状部分を内接または外接させることによって実施されるステップ、フレームおよび１つまたは複数のストラットの厚さを選択するステップを含む、多孔質構造物のモデルを作り出すステップと、金属粉末をエネルギー源に曝露することによってモデルに従った多孔質構造物を製作するステップとを含む。
【００２２】
好適な実施形態では、作り出すステップは、モデルの１つまたは複数のセルからフレームの一部を取り除くステップを含む。別の好適な実施形態では、製作ステップは、選択された寸法、少なくとも１つのセルの形状、および少なくとも１つのセルのサイズに基づいて、多孔質構造物のためのＮ（１，ｘ）個のレイヤーバイレイヤーパターンを画定するステップであって、Ｎは、多孔質構造物の底部における第１の層についての１から、多孔質構造物の頂部における最上層についてのｘまでの範囲であるステップと、粉末状生体適合性物質のＮ番目の層を堆積させるステップと、粉末状生体適合性物質の堆積されたＮ番目の層中のＮ番目のパターンを融合または焼結するステップと、Ｎ＝１〜Ｎ＝ｘについて堆積ステップおよび融合ステップまたは焼結ステップを繰り返すステップとを含む。
【００２３】
改良形態において、この方法は、少なくともいくつかのノードについて、２つ以下のストラットが同じ位置で交差する多孔質構造物のモデルを形成するステップをさらに含むことができる。
【００２４】
別の改良形態では、この方法は、少なくとも１つのストラットまたはストラット部分が曲線状である多孔質構造物のモデルを形成するステップを含むことができる。
【００２５】
開示された多孔質構造物は、直接金属製作プロセスなどの迅速製造技術を使用して製作することができる。ストラットは、別のストラットに焼結、融解、溶接、結合、融合し、または別の方法で接続することができる。ストラットおよびノードは、複数の窓を画定する場合がある。さらに、ストラットおよびノードは、互いに、融合、融解、溶接、結合、焼結し、または他の方法で接続することによって、セルを形成することができ、セルは、他のセルに融合、融解、溶接、結合、焼結し、または他の方法で接続することによって、連続的な網状構造物を形成することができる。
【００２６】
いくつかの改良形態では、セルのストラットの少なくとも１つ、いくつか、またはすべては、均一なストラット直径を有することができる。いくつかの改良形態では、セルのストラットの１つ、いくつか、またはすべては、均一でないストラット直径を有することができる。いくつかの改良形態では、セルは、均一なストラット直径および均一でないストラット直径を有するストラットの組合せを有することができる。いくつかの改良形態では、セルの均一な直径のストラットの少なくとも１つ、いくつか、またはすべては、同様の、異なる、または同一のストラット直径、長手方向の形状、断面形状、サイズ、形状プロファイル、ストラットの厚さ、物質特性、強度プロファイル、または他の特性を共有していても、共有していなくてもよい。いくつかの改良形態では、セル内の１つ、いくつか、またはすべてのストラットは、所定のストラットの長さに沿って、同様の、異なる、または同一の割合で直径が増加または減少してもよい。
【００２７】
いくつかの改良形態では、セル内のストラットは、２つのノードの間に延在することができる。この概念のさらなる改良形態では、ストラットは、２つのノード間に配置される中央部分での最小直径を含めて、ストラットの長さに沿って変化する断面直径を有することができる。この概念のさらなる改良形態では、ストラットは、それぞれの端部がノードに接続され、中央部分が２つの端部の間に配置された２つの対向する端部を有することができる。ストラットは、これらが中央部分から各ノードに向かって延在するにつれて外に向かって先太りになっていても、先細りになっていてもよく、その結果、中央部分の直径が、２つの対向する端部のいずれか、または両方の直径より一般に小さい。場合によっては、ストラットは、放物線状のフルート形状に先太りになっていてもよく、または円錐台形状に先細りになっていてもよい。
【００２８】
他の改良形態では、セル内の少なくとも１つ、いくつか、またはすべてのストラットは曲線状である。この概念のさらなる改良形態では、多孔質構造物内のセルの１つ、いくつか、またはすべては、少なくとも１つの曲線状ストラットを含む。この概念のさらなる改良形態では、多孔質構造物を構成するストラットのすべてが曲線状である。この概念のさらなる改良形態では、曲線状のストラットは、完全なリングまたはリングセグメントを形成することができる。リングまたはリングセグメントは、相互接続されることによって、複数面セルの開放面または窓を形成することができる。場合によっては、１つのリングが、２つの隣接する複数面セルを接続する共有壁部分を形成することがある。場合によっては、１つまたは複数のリングセグメントは、単独で、または直線ストラット部分と組み合わせて、２つの隣接する複数面セルを接続する共有壁部分を形成することができる。なおさらなる改良形態では、各セルの面の数は約４〜約２４の範囲となり得る。より好ましくは、各セルの面の数は、約４〜約１６の範囲となり得る。特に有効であると見いだされた１つの幾何形状は、十二面体、すなわち１２面セルである。しかし、以下に説明および例示されるように、個々のセルまたは多孔質構造物のセルの幾何形状は、変化に富んでいてもよく、幾何形状は、多孔質構造物のセルごとにランダムに変化してもよい。
【００２９】
別の改良形態では、セル、ストラット、ノードおよび／または接合部の配置は、天然の骨組織をより密接にシミュレートするために多孔質構造物全体にわたってランダムに変更することができる。
【００３０】
別の改良形態では、各セルは、複数面を持ち、四面体、切頂四面体、立方八面体、切頂六面体、切頂八面体、斜方立方八面体、切頂立方八面体、変形六面体、変形立方八面体、二十十二面体、切頂十二面体、切頂二十面体、斜方二十十二面体、切頂二十十二面体、変形十二面体、変形二十十二面体、立方体、八面体、十二面体、二十面体、角柱、擬角柱、反角柱、一様角柱（ｕｎｉｆｏｒｍ ｐｒｉｓｍ）、直角柱、平行六面体、直平行六面体、ポリトープ、ハニカム、四角錐、五角錐、正三角台塔、正四角台塔、正五角台塔、正五角丸塔、正三角錐柱、正四角錐柱、正五角錐柱、正四角錐反柱、正五角錐反柱、双三角錐、双五角錐、双三角錐柱、双四角錐柱、双五角錐柱、双四角錐反柱、正三角台塔柱、正四角台塔柱、正五角台塔柱、正五角丸塔柱、正三角台塔反柱、正四角台塔反柱、正五角台塔反柱、正五角丸塔反柱、異相双三角柱、同相双三角台塔、同相双四角台塔、異相双四角台塔、同相双五角台塔、異相双五角台塔、同相五角台塔丸塔、異相五角台塔丸塔、同相双五角丸塔、同相双三角台塔柱、異相双三角台塔柱、異相双四角台塔柱、同相双五角台塔柱、異相双五角台塔柱、同相五角台塔丸塔柱、異相五角台塔丸塔柱、同相双五角丸塔柱、異相双五角丸塔柱、双三角台塔反柱、双四角台塔反柱、双五角台塔反柱、五角台塔丸塔反柱、双五角丸塔反柱、側錐三角柱、二側錐三角柱、三側錐三角柱、側錐五角柱、二側錐五角柱、側錐六角柱、双側錐六角柱、二側錐六角柱、三側錐六角柱、側錐十二面体、双側錐十二面体、二側錐十二面体、三側錐十二面体、二側錐欠損二十面体、三側錐欠損二十面体、側錐三側錐欠損二十面体、側台塔切頂四面体、側台塔切頂立方体、双側台塔切頂立方体、側台塔切頂十二面体、双側台塔切頂十二面体、二側台塔切頂十二面体、三側台塔切頂十二面体、側台塔回転斜方二十十二面体、双側台塔回転斜方二十十二面体、二側台塔回転斜方二十十二面体、三側台塔回転斜方二十十二面体、側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔欠損斜方二十十二面体、二側台塔欠損斜方二十十二面体、側台塔回転二側台塔欠損斜方二十十二面体、および三側台塔欠損斜方二十十二面体、変形双五角錐、変形四角反柱、球形屋根、側錐球形屋根、長球形屋根、広底長球形屋根、五角錐球形屋根、双三日月双丸塔、三角広底球形屋根丸塔、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状内に適合することができる全体的な形状を有することができる。
【００３１】
別の改良形態では、粉末は、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３２】
別の改良形態では、金属材料は、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３３】
別の改良形態では、多孔質構造物は、医療インプラント、例えば、整形インプラント、歯科インプラント、または血管インプラントなどの少なくとも一部を形成する。
【００３４】
ニアネットシェイプ製造プロセス、例えば、金属系生体材料とともに使用するための直接金属製作（ＤＭＦ）プロセス、またはポリマー生体材料とともに使用するための立体リソグラフィー製造プロセスなどを使用して製作することができる、細胞および組織の内殖ならびに体重支持強度のための多孔質整形インプラント構造物も開示される。ＤＭＦプロセスが利用される場合では、粉末生体適合性材料が層中に供給され、粉末生体適合性材料の１つの層の個々の粒子は、同時に１つの層で一緒に融合または焼結される。例示的な多孔質構造物は、複数の３次元セルを備える。各セルは、複数のストラットを含む。各ストラットは、ノードで１つの他のストラットに焼結または融合することができる。各ノードは、２つ以下のストラットの接合部を含むことができる。各セルのストラットおよびノードは、複数の窓を画定する。各セルは約４〜約２４の窓を含む。セルの少なくともいくつかのうちの少なくとも１つのストラットは曲線状である。各セルは、少なくとも１つの他のセルに融合または焼結されることによって、連続的な網状構造物を形成することができる。
【００３５】
他の利点および特徴は、添付された図面とともに読む場合、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。前述では、以下に続く本発明の詳細な説明をより良好に理解することができるように、本発明の特徴および技術的利点をやや大まかに概説した。本発明の追加の特徴および利点は以下に記載され、これらは、本発明の特許請求の範囲の主題を形成する。開示される概念および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を実施するために改変し、または他の構造物を設計するための基盤として容易に利用することができることは、当業者によって理解されるべきである。そのような均等な構築物は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の精神および範囲から逸脱しないことも当業者によって認識されるべきである。本発明の機構および操作の方法の両方に関する、本発明の特徴であると考えられる新規の特徴は、さらなる目的および利点と一緒に、添付の図面とともに考慮される場合、以下の説明からより良好に理解されるであろう。しかし、図面のそれぞれは、例示および説明の目的のためだけに提供され、本発明の限定の定義として意図されていないことが明白に理解されるはずである。
【００３６】
本発明をより完全に理解するために、次に添付の図面とともに採用される以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】ストラットが同様の直径を有する場合の先行技術の多孔質構造物中のノードにおけるストラットの例の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１Ｂ】ストラットが異なる直径を有する場合の先行技術の多孔質構造物中のノードにおけるストラットの例の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２】先行技術の破損したストラットの例のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）マイクロ写真である。
【図３】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５】本発明のストラットおよびノードの一実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図６】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図７】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図８】ストラットの少なくともいくつかが、ノードにおける断面直径と比較した場合に、ストラットのボディ部分においてより小さい断面直径を含む場合の、本発明のストラットおよびノードの別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図９Ａ】図６〜８の実施形態の平面図を例示する図である。
【図９Ｂ】図６〜８の実施形態の平面図を例示する図である。
【図１０Ａ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｂ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｃ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｄ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｅ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１０Ｆ】先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｅ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１１Ｆ】本発明の一実施形態によって改変された、図１０Ａ〜１０Ｆ中の先行技術のストラットおよびノードのフレームの対応する配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ａ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｂ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｃ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１２Ｄ】図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ａ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｂ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｃ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｄ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｅ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｆ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｇ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｈ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｉ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｊ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｋ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｌ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１３Ｍ】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１４】図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ａ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ｂ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１５Ｃ】様々な曲線状フレーム、および交差してノードを形成する本発明の対応するストラットの例示的な配置の２Ｄ表示を例示する図である。
【図１６】直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含む、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む、本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１７】本発明の多孔質構造物の一般に立方体のセルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図１８】図１７中の立方体セルについてのフレームの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図１９】先行技術の多孔質構造物の立方体セルの配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２０】本発明の多孔質構造物の立方体セルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図２１】図２０中の配置の拡大図（ｂｌｏｗｎ ｕｐ ｖｉｅｗ）を例示する図である。
【図２２】本発明の多孔質構造物の四面体形状セルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２３】本発明の多孔質構造物の正四角錐（ｓｑｕａｒｅ−ｂａｓｅｄ ｐｙｒａｍｉｄ）セルについての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２４】十二面体形状に基づく先行技術の多孔質構造物の従来のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２５Ａ】やはり十二面体形状に基づく本発明の多孔質構造物のセルの一実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２５Ｂ】やはり十二面体形状に基づく本発明の多孔質構造物のセルの一実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図２６】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２７】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２８】本発明の一実施形態によって改変された図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のセルのフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２９Ａ】図２６〜２８から形成された本発明のセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図２９Ｂ】図２６〜２８から形成された本発明のセルのフレームの３Ｄ表示の部分図である。
【図３０】２Ｄ表示に展開された図２７のフレームを例示する図である。
【図３１】２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレームを例示する図である。
【図３２】本発明の一実施形態による曲線状ストラットを用いて形成された図３１のフレームを例示する図である。
【図３３】２Ｄ表示に展開された切頂八面体セルのフレームを例示する図である。
【図３４】本発明の一実施形態による曲線状ストラットを用いて形成された図３３のフレームを例示する図である。
【図３５Ａ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｂ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｃ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｄ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３５Ｅ】本発明の一実施形態による様々な幾何学的形状内で内接された円または楕円の例の２Ｄ表示を例示する図である。
【図３６】本発明の一実施形態によるセルの各面の周囲に円が外接した、２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレームを例示する図である。
【図３７Ａ】十二面体形状に基づく本発明のセルの別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３７Ｂ】十二面体形状に基づく本発明のセルの別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３８】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示を例示する図である。
【図３９Ａ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３９Ｂ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図３９Ｃ】十二面体形状に基づく本発明のセルのさらに別の実施形態の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４０】図２４および２５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４１Ａ】図２４、２５、および３７のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４１Ｂ】図２４、２５、および３７のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図４２】１つまたは複数の曲線状ストラットを有する切頂四面体形状に基づくセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４３】切頂八面体に基づくセルの本発明の例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４４】立方体（薄灰色）、切頂立方八面体（黒色）、および切頂八面体（濃灰色）に基づくセルの本発明の例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４５】立方八面体（黒色）、切頂八面体（濃灰色）、および切頂四面体（薄灰色）に基づくセルの本発明の例示的配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図４６】図４２の配置のフレームの眺めを例示する図である。
【図４７】図４３の配置のフレームの眺めを例示する図である。
【図４８】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図４９】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５０】本発明の一実施形態によって改変された八面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５１Ａ】図４８〜５０のフレームから形成された本発明のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５１Ｂ】図４８〜５０のフレームから形成された本発明のセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５２】切頂四面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５３Ａ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５３Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された図５２のフレームから形成されたセルの３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ａ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｂ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｃ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｄ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５４Ｅ】図５３のセルの例示的な配置の３Ｄ表示の様々な眺めを例示する図である。
【図５５Ａ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｂ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｃ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｄ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５５Ｅ】本発明の一実施形態によって改変された六角柱に基づくフレームから形成されたセルの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５６Ａ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５６Ｂ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５７Ａ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５７Ｂ】図５５のセルの例示的な配置の３Ｄ表示を例示する図である。
【図５８】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図５９】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図６０】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【図６１】本発明の様々な実施形態によって改変された十二面体に基づくフレームの３Ｄ表示を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図面は、必ずしもある縮尺になっておらず、開示された実施形態は図式的に、部分的な眺めで例示される場合があることが理解されるべきである。ある特定の場合では、開示された方法および装置の理解に必要でない、または他の細部を理解困難にする細部は、省略されている場合がある。また、単純化の目的で、すべてではなく、ただ１つの例示的な場合が表示されていることがある。もちろん、本開示は、本明細書に例示される特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。
【００３９】
上記に論じたように、直接金属製作（ＤＭＦ）などの迅速製造技法（ＲＭＴ）を、医療インプラント用多孔質構造物を作製するのに使用することができる。しかし、多孔質構造物を製作するためにＤＭＦまたは他のＲＭＴを使用することにより、３次元多孔質構造物の窓同士の間に弱い領域が作り出される場合がある。これは、これらの多孔質構造物を形成するための先行技術において使用されているセルの形状および配置にほとんど起因する。特に、ノードにおいてストラットが一緒に接続されている領域で破損が一般的に起こる。先行技術の多孔質構造物において破損が起こるのは、ノードに接続するストラットの断面積が、得られるノードの断面積より一般的に小さいためである。応力ライザーと一般的に呼ばれる、ストラットがそのノードに接続する領域は、構造的破損の共通点である。応力ライザーでの破損のパターンは、粒子の溶融相が完全に融解して一緒に融合しない場合、または周囲の基体表面が冷たすぎて、熱い粉末材料がＤＭＦプロセスの間に玉のようになることを引き起こす場合にも起こり得る。ストラット破損の正確な原因および生じる先行技術の多孔質構造物の芳しくない性能にかかわらず、ＤＭＦ、ならびに他の自由形状製作プロセスおよびニアネットシェイププロセス（例えば、選択的レーザー焼結、電子ビーム融解、および立体リソグラフィー）を含むＲＭＴを使用して製作することができる改善された多孔質構造物が望まれる。
【００４０】
図１Ａおよび１Ｂは、破損が起こり得る実例を提供する。図１Ａ〜１Ｂは、それぞれ３つまたは４つのストラットが単一のノードに接続された多孔質構造物の例を例示し、図１Ａのストラットは同じ直径を有し、図１Ｂのストラットは異なる直径を有する。具体的には、図１Ａにおいて、一般に等しい直径の３つのストラット１０２は、ノード１０４で一緒に接続されている。３つの応力ライザー１０６が、３つのストラット１０２の間の接続部で作り出される。応力ライザー１０６におけるストラット１０２の断面直径は、ノード１０４の断面直径より小さいので、応力ライザー１０６は、一般的なストラット破損の位置である。図１Ｂにおいて、より小さいストラット１０８がノード１１２でより大きいストラット１１０に接続されている。４つの得られる応力ライザーのうちの３つが１１４に示されており、これらは、ノード１１２より実質的に小さい断面直径を有する。図２は、ＲＭＴを使用して製作された構造物２００のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）マイクロ写真であり、これは、ストラット破損表面２０２の例を示す。図２において、示された試料は、ストラット破損表面２０２の周囲の領域内で、構築用粉末（ｂｕｉｌｄ ｐｏｗｄｅｒ）２０４で閉塞されている。
【００４１】
図３〜５を参照すると、本発明の様々な実施形態が示されている。図３〜５において、ストラット３０２、４０２、および５０２は、様々な組合せでそのそれぞれのノード３０４、４０４、および５０４で一緒に接続されている。ノード３０４、４０４、および５０４のそれぞれは、２つのストラットのみの間の接続部である。例えば、図５において、ノード５０４ａは、ストラット５０２ａと５０２ｂの間の接続部を含み、ノード５０４ｂは、ストラット５０２ｂと５０２ｃの間の接続部を含み、ノード５０４ｃは、ストラット５０２ｂと５０２ｄの間の接続部を含む。ストラットのそれぞれのノード３０４、４０４、および５０４で合流し、または接続されるストラット３０２、４０２、および５０２の数を低減することによって、ストラット３０２、４０２、および５０２が接続される直径または断面積は、それぞれのノード３０４、４０４、および５０４における断面積と実質的に等しい。したがって、構造物の強度に対する応力ライザー（図示せず）の効果は、図３〜５に例示された構造物において小さくなる。その結果として、得られる構造物は、図１Ａ〜１Ｂにおいて例示された先行技術の構造物より実質的により強い。
【００４２】
図６〜８は、ストラットのうちの少なくともいくつかが、応力ライザーにおける断面直径よりストラットのボディにおいて小さい断面直径を特徴とする、ストラットおよびノードの組合せを備える本発明の多孔質構造物の代替の実施形態を例示する。ストラット６０２、７０２、および８０２は、フルート形状または円錐形状を特徴とし、ストラット６０２、７０２、および８０２のそれぞれは、ストラットがそれぞれのノード６０４、７０４、および８０４に接近し、接続するにつれて、より広い断面直径へと先太りになる。図６〜８の設計は、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６が組み込まれているのを例示し、両種類のストラットがそれぞれのノード６０４、７０４、および８０４で接続されている。
【００４３】
したがって、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６の間の接続部のそれぞれは、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２の最大断面直径と本質的に等価な断面直径を有する。したがって、構造物の応力ライザー（図示せず）の効果は、それによって低減される。図９Ａを参照すると、これは、図８中のストラット８０２およびノード８０４の平面図である。図９Ｂは、図６〜８中の個々のノードの平面図であり、これらは、説明的な目的のためにストラット６０２およびノード６０４として標識されている。図９Ａ〜９Ｂを参照すると、フルート形状のストラット６０２、８０２は、ノード８０４、６０４で合流する端部６０６、８０６でより大きい、または最大の断面直径、および中央部分でより小さい、または最小の断面直径を有する。したがって、フルート形状のストラット６０２、７０２、および８０２ならびに非フルート形状のストラット６０６、７０６、および８０６の間の接続部における応力ライザー（図示せず）の効果は低減される。好ましくは、２つのストラットのみ、例えば、６０２および６０６が、強度を付加するために任意の所与のノード、例えば６０４と合流する。
【００４４】
図１０Ａ〜１０Ｆは、先行技術の多孔質構造物中のストラットおよびノードのフレームの様々な配置の２Ｄ表示を例示する。単純化の目的で、ストラットは３Ｄで表されてないが、代わりに各ストラットは、実線、太い実線、または点線である異なる線、例えば、そのフレームによって表されている。この表示は単に例示的であり、限定的であることを意味しない。先行技術において、ストラットが直線、曲線状または不規則である場合があるかどうかにかかわらず、ノード１００２で合流する２つを超えるストラットを有することが多孔質構造物について一般的である。図１０Ａは、ノードで合流する２つのストラットを示しているかもしれないが、この配置の応力ライザーは、互いに接続または交差する４つのストラットを有するノードにおける応力ライザーの効果を有する。例えば、米国公開第２００６／０１４７３３２号および同第２０１０／００１０６３８号には、多孔質構造物を形成するために使用されたこれらの先行技術の配置の例が示されている。
【００４５】
図１０Ａ〜１０Ｆの先行技術の配置と対照的に、本発明は、ノードで２つ以下のストラットが交差することを確実にすることによって、ノードにおける応力ライザーの効果を低減する。その結果として、いくつかの実施形態は、ストラットが交差する直径または断面積が各ノードにおける断面積と実質的に等しいことをもたらし、それによって構造物の強度に対する応力ライザーの効果を低減する。図１１Ａ〜１１Ｆは、２つ以下のストラットがノードで交差することを確実にするために、先行技術の対応する配置を改変するための本発明の例示的な実施形態を例示する。図１１Ａ〜１１Ｆにおいて分かるように、ノード１１０２のそれぞれは、交差する２つのストラットのみを有する。単純化の目的で、１１Ａ〜１１Ｆ中の多数のノードのうちの１つのみに符号１１０２が付されている。特に、図１１Ａ〜１１Ｆは、ノード１１０２において、１つのストラットの端部が別のストラットのボディに交差することを示す。さらに、本発明の一実施形態による先行技術の配置の改変により、各配置において開いている改変された孔１１０４が形成され、これは強度が付加された追加の多孔度をもたらし、このことは、先行技術に対して大きな改善である。図１２Ａ〜１２Ｄは、図１１Ａ〜１１Ｆ中の１つまたは複数の配置を用いて形成された本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示し、フレーム、例えば、線に厚さが与えられることによってストラットを形成している。図１２Ａ〜１２Ｄにおいて、多孔質構造物は、ノード１２０４で互いに交差するストラット１２０２を有し、この場合、２つ以下のノードがノードで交差する。
【００４６】
図１１Ａ〜１１Ｆによって実証されているように、図１０Ａ〜１０Ｆの従来のノード１００２は、有効に「開放」されていることによって、２つ以下のストラットがノードで合流することを確実にしている。ノードにおける応力ライザーの効果を低減することに加えて、図１０Ａ〜１０Ｆの従来のノード１００２の、図１１Ａ〜１１Ｆのノード１１０２へのこの「開放」は、製作プロセスの間の熱変形を低減するという追加の利益を有する。任意の他の熱プロセスと同様に、材料の熱変形を制御することができること、例えば冷却は、所望の材料特性を得るのに重要である。
【００４７】
図１３Ａ〜１３Ｍを参照すると、本発明は、多孔質構造物中に曲線状ストラットを組み込むことによって応力ライザーの効果を低減する実施形態も提供する。図１３Ａ〜１３Ｍは、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、ノードを形成する本発明の２つのストラットのフレームのこれらの様々な例示的配置の２Ｄ表示を例示する。示されているように、２つのストラットのみがノード１３０２で互いに交差する。少なくとも図１３Ａ〜１３Ｃにおいて、ストラットは、ノード１３０２で接線方向に互いに交差し、機械的強度および結合を増大させる。図１４は、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の２Ｄ表示を例示する。図１４によって示されるように、曲線状であっても直線であっても、２つ以下のストラットが各ノードで合流する。図１５Ａ〜１５Ｃは、様々な曲線状フレームおよび交差してノード１５０２を形成する、対応するストラットの本発明の例示的な配置の２Ｄ表示を例示する。図１５Ａ〜１５Ｃにおいて、点線はフレーム１５０４を表し、実線は対応するストラット１５０６を表す。示されているように、ノード１５０２ａは、１５０８に中心を有する円形ストラットが、１５１０に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差または合流する場所で形成される。ノード１５０２ｂは、１５０８に中心を有する円形ストラットが、１５１２に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差または合流する場所で形成される。同様に、図１５Ｂは、１５１６に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差してノード１５０２ｃを形成する、１５１４に中心を有する円形ストラットを示す。同様に、図１５Ｃは、１５２０に中心を有する円形ストラットと接線方向に交差してノード１５０２ｄを形成する、１５１８に中心を有する円形ストラットを示す。図１６は、直線、曲線状、または両方の組合せであるストラットについてのフレームを含めた、図１３Ａ〜１３Ｍ中の１つまたは複数のフレーム配置を含む本発明の多孔質構造物の例示的な実施形態の３Ｄ表示を例示する。
【００４８】
図１７は、１２のストラット１７０２および１６のノード１７０４によって形成された一般に立方体のセル１７００についての例示的なフレームの３Ｄ表示を例示する。やはり単純化の目的で、ストラットおよびノードの一部のみが標識されている。従来の立方体設計（図示せず）のような３つのストラットの間で接続部を形成する８つのノードとは対照的に、わずか２つのストラット１７０２の間で接続部を形成する１６のノード１７０４を使用することによって、セル１７００は、より強いノード１７０４、およびストラット１７０２とノード１７０４の間のより強い接続部をもたらす。結果として、本発明の一実施形態のこの新規の配置により、ストラット１７０２とノード１７０４の間の断面直径の変化が回避される。結果として、構造物の強度に対する、図１Ａ〜１Ｂ中の応力ライザー１０６および１１４に示したもののような応力ライザーの負の効果が小さくなる。図１８は、図１７中に示されたものと同様である複数の接続されたセル１８０２から形成される多孔質構造物１８００を例示する。同様に、図１９〜２０は、図１９中の先行技術のセルの配置と、図２０中の本発明のセルの配置の一実施形態との間の別の比較を示す。以前に論じたように、ノードに交差する２つを超えるストラットを有することによって、先行技術の多孔質構造物は、応力ライザーの効果の増大のために弱い。一方、本発明の図２０中の配置は、２つ以下のストラットがノードで交差するので、要求される多孔度をもたらし、強度が改善される。さらに、図２０の配置は、通常の先行技術の配置と異なって、海綿骨の特性に類似するより小柱状の特徴を有するという追加の利益を有する。さらに、計算された様式で形成される一方で小柱状に似ているという利点は、本発明によって形成される多孔質構造物に別の利点、すなわち、多孔質構造物の広範囲のランダム化の必要性の減少をもたらす。その結果として、図２０の配置は、図１９の先行技術が類似するよりも骨の特性に類似する。図２１は、図２０中の配置の拡大図であり、図中点線２１０２は、ストラットが合流してノードを形成する場合をより良好に示すためのストラットのフレームを表す。
【００４９】
同様に、図２２は、本発明のセルの別の実施形態を例示する。セル２２００は、四面体形状セルまたは三角錐に基づき、この場合これは、６つのストラット２２０２および８つのノード２２０４のみを使用して形成される。各ノード２２０４は、わずか２つのストラット２２０２を一緒に接続する。図２３は、正四角錐である同様のセル２３００を例示する。図２３を参照すると８つのストラット２３０２および１１のノード２３０４が使用されることによってセル２３００が形成されている。セルのための他の幾何学的形状、例えば、十二面体、二十面体、八角柱、五角柱、直平行六面体、および様々なランダムなパターンなどが以下に論じられる。さらに、図１７、１８、２２、および２３は、これらのフレームから構築することができるストラットのフレームを例示し、この場合、各ストラットの厚さを選択することができる。したがって、各ストラットの厚さは、均一であっても、ストラットによって変化してもよい。さらに、ストラットは、図６〜８のフルート形状のストラットを組み込むことができる。さらに、ストラットは、形状が円柱状である必要はない。以下にさらに論じられるように、ストラットの断面は、長方形もしくは正方形、または任意の他の形状、例えば、用途に適する幾何学的形状または不規則な形状とすることができる。
【００５０】
図１７、１８、２２、および２３に関して上記に論じたように、様々な形状の様々なセル設計物を、上記に論じた様々な技法、例えば、ＤＭＦを使用して作り出すことができる。一般的に言えば、ほとんど任意の３次元複数面設計物を使用することができる。例えば、全体的に幾何学的な形状、例えば、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体、角柱、反角柱、およびこれらの様々な組合せなどを有するセルは、本発明の企図の範囲内である。他の実施形態では、各セルの面の数は、約４〜約２４の範囲とすることができる。より好ましくは、各セルの面の数は、約４〜約１６の範囲とすることができる。特に有効であると見いだされている１つの幾何形状は、十二面体、すなわち１２面セルである。しかし、以下に説明および例示されるように、個々のセルまたは多孔質構造物のセルの幾何形状は、変化に富んでいてもよく、幾何形状は、多孔質構造物のセルによってランダムに変化してもよい。
【００５１】
例えば、図２４Ａおよび２４Ｂは、先行技術の多孔質構造物からの慣例的に設計される十二面体セル２４００を例示し、各ノード２４０４は、３つのストラット２４０２間の接続部である。やはり、米国公開第２００６／０１４７３３２号および同第２０１０／００１０６３８号には、これらの従来のセルから形成される多孔質構造物の例が開示されている。所与の多孔度および所望の体積を有する多孔質構造物は、所望の体積が実現されるまで、１つのセル２４００を別のセル２４００に結合させることによって複数のセル２４００を使用して形成することができる。さらに、先行技術のセル配置を使用する構造物は、これらが天然の海綿状構造物のランダム性に類似しないので、不利になり得る。すなわち、これらは、小柱状の骨の特徴に適切に類似しない。より重要なことに、図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、ストラット２４０２は、１２０°の角度で互いに交差し、それによって、ノード２４０４の面上のくぼみまたは溝の形成、および各ノード２４０４における２つを超えるストラット２４０２の間の接続部のために、応力集中要因が増大するので、より高い応力が各ノード２４０４にかかる。
【００５２】
図２５Ａおよび２５Ｂは、先行技術のこれらの問題の解決策を提供する本発明の一実施形態を例示する。図２５Ａおよび２５Ｂによって示されるように、セル２５００は、リングまたはフープを形成する曲線状ストラット２５０２を使用することによって図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のノード２４０４を排除し、それによって、これらのノードによって生じる応力集中要因を排除した。さらに、セル２５００は、図２４Ａおよび２４Ｂ中の従来のノード２４０４を、開いている、または多孔質であることによって追加の多孔度をもたらすことができる改変されたノード２５０４と置き換え、これは、整形外科用インプラントの組織／骨内殖の増強などの多くの用途にとって追加の利益である。したがって、従来のセル２４００は、より弱く、多孔性がより低いのに対して、セル２５００は、多孔度の増大を伴って追加の強度をもたらす。
【００５３】
図２６〜２８は、図２５Ａおよび２５Ｂ中のセルを形成するための一実施形態を例示する。図２６は、図２４Ａおよび２４Ｂに関して論じたような先行技術のセルについての十二面体フレーム２６００を例示する。図２７は、図２６の十二面体フレーム２６００の上に重ねられた図２８のフレーム２８００を含むフレーム２７００を例示する。図２９Ａは、フレーム２８００の厚さを選択することによって形成される図２５Ａおよび２５Ｂのセルと同様のセルを例示する。図２９Ａでは、セル２９００は、この実施形態ではリング、ループ、環、またはフープを形成することができる１２の曲線状ストラット２９０２から構築される。曲線状ストラット２９０２は、図２９Ｂ中でより容易に分かる三角形の改変されたノード２９０４において一緒に結合されている。図２９Ｂを参照すると、より太い円はセル２９００の曲線状ストラット２９０２のうちの４つを表し、一方、より細い円は、ストラット２９０２によって形成された改変されたノード２９０４を強調する。各改変されたノード２９０４は、２つの異なる曲線状ストラット２９０２の間で３つの融合接続部または焼結接合部２９０６を含む。すなわち、曲線状ストラット２９０２は、それぞれの接合部２９０６で互いに接線方向に交差する。各ストラット２９０２の厚さに応じて、改変されたノード２９０４はまた、３つの接合部２９０６の間に配置される開口部２９０８を有する有孔性となり、または３つの接合部２９０６の間に配置される開口部を全く含まないで閉塞されている場合がある。好ましくは、改変されたノード２９０４は、３つの接合部２９０６の間に配置される開口部２９０８を有することによって、曲線状ストラット２９０２の窓２９１０によってもたらされる多孔度とともに接合部において追加の多孔度を提供する。図２９Ｂを参照すると、ストラット２９０６は、互いに接線方向に交差する、例えば、そのフレームは接線方向に合流するが、ストラットの厚さは、個々の接合部２９０６を、距離２９１２によって示されるように比較的長くすることができる。これらの長い、一般に接線方向の焼結接合部２９０６は、機械的強度および結合の増大をもたらす。
【００５４】
図３０を参照すると、これは、従来のフレーム３００８およびセル２９００のフレーム３０１０を含む、図２７の展開された、または平らにされた二次元表示を表す。図３０によって示されているように、従来の配置３００８の従来のノード３００４と比較した場合の個々の接合部３００６の位置および数は、本発明によって提供される曲線状ストラット３００２を使用する場合、異なる。例えば、接合部３００６は、曲線状ストラット３００２のボディの中央付近に一般に位置される一方で、従来のノード３００４は、従来のストラットの端部に位置される。さらに、この特定の実施形態では、曲線状ストラット３００２が合流する接合部３００６の数は、フレーム３００８について直線ストラットが合流する従来のノード３００４の数の３倍である。したがって、接合部の数の増大は、機械的強度の増大をもたらす。
【００５５】
図３１〜３４は、図２９のセル２９００と同様のセルを形成するために、一般的な多面体に基づくセルのフレームを、曲線状ストラットを用いてどのように改変することができるかを例示する。具体的には、図３１は、２Ｄ表示に展開された切頂四面体セルのフレーム３１００を例示する。図３２では、フレーム３２００は、曲線状ストラット３２０２を用いて形成される、本発明の一実施形態によって改変された場合の図３１のフレーム３１００を表す。同様に、図３３は、２Ｄ表示に展開された切頂八面体セルのフレーム３３００を例示し、図３４のフレーム３４００は、曲線状ストラット３４０２を用いて形成される、本発明の一実施形態によって改変された場合の図３１のフレーム３３００を表す。例えば、図３０に関して上記に論じたように、フレーム３２００および３４００を用いて形成されるセルは、それぞれフレーム３１００および３３００に対して増大された機械的強度および多孔度を有する。
【００５６】
図３５Ａ〜３５Ｅは、曲線状ストラットを有する一般的な多面体フレームを改変する１つの方法を例示する。本発明の一実施形態によれば、多面体は、円、または楕円もしくは長円形などの曲線状の特徴を含む他の形状をこの多面体内で内接させることによって改変することができる。具体的には、図３５Ａは、正方形内に内接された円であり、図３５Ｂは、六角形内に内接された円であり、図３５Ｃは、三角形内に内接された円であり、図３５Ｄは、八角形内に内接された円であり、図３５Ｅは、平行四辺形内に内接された楕円である。図３５Ａ〜３５Ｅは、利用可能な様々な配置の単に説明的なものであり、本発明の範囲を限定することは意図されていない。
【００５７】
図３６は、曲線状ストラットを有する一般的な多面体フレームを改変する別の方法を例示する。本発明の別の実施形態によれば、多面体は、円、または楕円もしくは長円形などの曲線状の特徴を含む他の形状でこの多面体を外接させることによって改変することができる。図３６は、セルの各面の周囲に外接された円３６０２を含む切頂四面体セルのフレーム３６００を例示する。フレーム３６００の一部、またはすべての部分を取り除くことによって、本発明による多孔質構造物を製作するのに使用することができる新しいセルフレームを形成することができる。
【００５８】
図３７〜３９は、直線および曲線状ストラットの両方を組み込む本発明の実施形態を例示する。具体的には、図３７Ａおよび３７Ｂは、図２６の十二面体フレーム２６００と図２８のフレーム２８００との組合せである図２７のフレーム２７００から形成されるセル３７００を例示する。セル３７００は、曲線状ストラットの付加により増大した強度を有し、これは、応力ライザーの混合をもたらす。示されているように、セル３７００は、直線ストラット３７０２ｂで形成される従来のノード、および曲線状ストラット３７０２ａの３つの接合部によって形成されるノードを含む改変されたノード３７０４を有する。図３８は、直線ストラット３８０２によって形成される１つまたは複数の従来のノード３８０４を保持する一方で、接合部３８０８および改変されたノード３８１０を形成するために、セルの他のストラットを、曲線状ストラット３８０６を用いて改変することによって形成されるセル３８００を例示する。図３８において、いくつかのストラットは、用途に応じて他のストラットより選択的に太い。
【００５９】
図３８を参照すると、セル３８００は、少なくとも１つの曲線状ストラット３８０２、好ましくは、２つの他の曲線状ストラット３８０２と結合される場合に改変されたノード３８０４ａを形成する複数の曲線状ストラット３８０２を有する。他の実施形態では、改変されたノードは、曲線状ストラット、曲線状ストラットセクション、直線ストラット、もしくは直線ストラットセクション、またはこれらの組合せを一緒に結合することによって形成することができる。直線ストラットおよび曲線状ストラットを一緒に結合することによって形成されるノードの例は、改変されたノード３９０４ｂとして図３９Ａ〜３９Ｃに示されている。改変されたノード３８０４ａは、３つの接合部３８０６によって形成される三角形であることが好ましい。セル３８００は、先行技術において実施された交角によって形成されるくぼみを含む場合のある直線ストラット３８１０または直線ストラットセクションを結合する、いくつかの従来のノード３８０８を含むことができる。改変されたノード３８０４ａは、以前に論じられ、３８０４ａによって示されているように孔を有していてもよく、または３８０４ｂによって示されているように閉塞されていてもよい。閉塞した改変されたノード３８０４ｂおよび孔を有する改変されたノード３８０４ａは、曲線状または「リング様」ストラット間の３つ以上の接合部３８０６を一緒に一点で接する焼結によって形成することができる。閉塞したノード３８０４ｂ、孔を有する改変されたノード３８０４ａ、従来のノード３８０８、直線ストラット３８１０、曲線状ストラット３８０２、およびこれらの部分またはセグメントの任意の組合せを、より強く、より海綿状らしいセル構造を作り出すために、異なる所定の方法またはランダムな方法で使用することができる。図３９Ａ〜３９Ｃを参照すると、セル３９００は、そのような組合せの例である。セル３９００は、「リング様」である曲線状ストラット３９０２ａおよびストラット３９０２ｂを有する。これは、直線ストラット３９０６および従来ノード３９０８も有する。ストラットの組合せは、孔を有する改変されたノード３９０４ａおよび閉塞した改変されたノード３９０４ｂを形成する。
【００６０】
したがって、多孔質構造物内のセル３８００は、均質であってもよいが、これらは、海綿骨の外観により密接に類似させるために互いにランダムおよび／または所定の様式で配置されてもよい。場合によっては、１つまたは複数の不均質なセル配置を利用することが望ましい場合があり、これは、多孔質構造物を作り出すために所定のパターンで系統的に配置し、かつ／またはランダムな様式で配置することができる。様々な配置は、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたは当業者に明らかな他の等価なソフトウェアを使用して設計することができる。
【００６１】
図４０および４１は、図２４、２９、および３７からのセル２４００、２９００、および３７００をそれぞれどのように組み合わせる、例えば、取り付け（ａｔｔａｃｈ）、接合し（ｊｏｉｎ）、並べ、積み重ね、または繰り返すことができるかという例示的な配置を示す。具体的には、図４０は、それぞれ図２４および２９からのセル２４００およびセル２９００を含む配置４０００を例示する。配置４０００では、セル２４００がセル２９００に結合する面において、従来のノード２４０４を改変されたノード２９０４内に部分的に配置される。したがって、セル２４００およびセル２９００、または本発明によって形成される他のセルの様々な組合せを使用することによって、いくつかの改変されたノード２５０４を、従来のノードを改変されたノードを整合させることによって、選択的に、完全にまたは部分的に閉塞させることができる。図４１Ａおよび４１Ｂは、セル２４００、２９００、および３７００を含む配置４１００を例示する。やはり、図４０および４１は例示的であり、これらのセル、または本発明の実施形態によって形成される他のセルを用いて行うことができる組合せを限定しない。
【００６２】
図４２は、複数のセル４２０２を一緒に結合することによって形成される多孔質構造物４２００を例示し、セル４２０２の形状は、切頂四面体に基づく。完全なリングを形成してもしなくてもよい１つまたは複数の曲線状ストラット４２０４は、図４２中で切頂四面体である選択された多面体形状の各面内に内接し、または各面の周囲に外接する。あるいは、切頂四面体形状または他の選択された多面体形状は、図２９中のセル２９００のリングストラットなどの真に曲線状のリングストラットを厳密に模倣する多数の短い直線ストラットを使用して形成することができる。
【００６３】
図４３〜４５は、本発明の実施形態によって形成される例示的な配置のセルの３Ｄ表示を例示する。具体的には、図４３は、切頂八面体に基づくセルが、積み重ねることによって、空間充填テセレーション（ｓｐａｃｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）によるものであるバイトランケーテッド三次元ハニカム（ｂｉｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４３００を形成することができる一方法を例示する。両濃淡度合の灰色での構造物４３００のセルは切頂八面体である。単純化の目的で、各セルは、曲線状ストラットを用いて改変されていないが、代わりに、点線の円が、例えば、１つまたは複数の切頂八面体の１つまたは複数の面が、本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるのを例示するのに機能を果たす。同様に、図４４は、立方体（薄灰色）、切頂立方八面体（黒色）、および切頂八面体（濃灰色）の組合せに基づくセルを積み重ねることによって、カンチトランケーテッド三次元ハニカム（ｃａｎｔｉｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４４００を形成することができる一方法、例えば空間充填テセレーションを例示する。やはり、点線の円は、多孔質構造物４４００の１つまたは複数の多面体が、どのように本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるかを表すことが理解される。同様に、図４５は、立方八面体（黒色）、切頂八面体（濃灰色）、および切頂四面体（薄灰色）の組合せに基づくセルを積み重ねることによって、切頂交互三次元ハニカム（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ａｌｔｅｒｎａｔｅｄ ｃｕｂｉｃ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造物４５００を形成することができる一方法、例えば空間充填テセレーションを例示する。やはり、点線の円は、構造物４５００の１つまたは複数の多面体が、どのように本発明の実施形態、例えば、増大した強度および多孔度を有する多孔質構造物を形成するための曲線状ストラットによって改変することができるかを表すことが理解される。
【００６４】
図４６は、図４３のバイトランケーテッド三次元ハニカム構造物４３００のフレームの眺めを例示する。図４７は、図４５のカンチトランケーテッド三次元ハニカム構造物４５００のフレームの眺めを例示する。図４６および４７によって示されるように、多面体を用いて形成される多孔質構造物はランダムでなく、したがって、特に骨のための移植目的に適しておらず、その理由は、これらが小柱状の骨の特徴に適切に類似しないためである。一方で、図４６および４７中のフレームのある特定のセルまたはすべてのセルを改変することにより、小柱状の骨に類似する多孔質構造物がもたらされることを想定することができる。
【００６５】
曲線状ストラットが使用される場合、少なくとも１つの曲線状ストラット部分は、一般に、多面体の側面に少なくとも部分的に内接または外接するリングの一部を形成することができる。そのような多面体形状は、等角または頂点推移（ｔｒａｎｓｉｔｉｖｅ）、アイソトキサル（ｉｓｏｔｏｘａｌ）またはエッジ推移、アイソヘドラルまたは面推移、規則的、準規則的、半規則的、均一、またはノーブルのうちのいずれか１つとすることができる。開示された曲線状ストラット部分はまた、少なくとも部分的に、以下のアルキメデス形状の１つまたは複数の１つまたは複数の側面内に内接し、またはこの側面の周囲に外接することができる：切頂四面体、立方八面体、切頂立方体（すなわち、切頂六面体）、切頂八面体、斜方立方八面体（すなわち、小菱形立方八面体）、切頂立方八面体（すなわち、大菱形立方八面体）、変形立方体（すなわち、変形六面体、変形立方八面体−いずれかもしくは両方が対掌形（ｃｈｉｒａｌ ｆｏｒｍ））、二十十二面体、切頂十二面体、切頂二十面体（すなわち、バッキーボールまたはサッカーボール状）、斜方二十十二面体（すなわち、小菱形二十十二面体）、切頂二十十二面体（すなわち、大菱形二十十二面体）、変形十二面体または変形二十十二面体（いずれかもしくは両方が対掌形）。アルキメデス形状は、同一の頂点で合流する２つ以上の種類の正多角形からなる高度に対称な、半規則的な凸多面体であるので、これらは一般に、体積空間を満たすための繰り返しパターンに使用するのに容易に積み重ね可能で配列可能であるものとして分類することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、本発明による曲線状ストラット部分が多孔質構造物を形成するために提供され、曲線状ストラット部分は一般に、少なくとも部分的に、１つまたは複数のプラトン形状（例えば、四面体、立方体、八面体、十二面体、および二十面体）、均一な多面体（例えば、角柱、擬角柱、例えば、反角柱、一様角柱、直角柱、平行六面体、および直平行六面体など）、ポリトープ、多角形、多面体、ポリフォーム、ならびに／またはハニカムの１つまたは複数の多角形の側面内に内接し、またはこの側面の周囲に外接するリングストラット部分を形成する。反角柱の例には、それだけには限定されないが、四角反柱、八角反柱、五角反柱、十角反柱、六角反柱、および十二角反柱が含まれる。
【００６７】
さらに他の実施形態では、多孔質構造物は、狭義凸多面体の形状（例えば、ジョンソン形状）を含むセルから形成することができ、曲線状ストラット部分は一般に、少なくとも部分的に、狭義凸多面体の１つまたは複数の面内に内接し、またはこの面の周囲に外接するリングストラット部分を形成し、狭義凸多面体の各面は正多角形であり、狭義凸多面体は均一でない（すなわち、これは、プラトン形状、アルキメデス形状、角柱、または反角柱でない）。そのような実施形態では、狭義凸多面体の各面は同じ多角形でなければならない、または同じ多角形が各頂点の周囲に結合するという要求はまったくない。いくつかの例では、角錐、台塔、および丸塔、例えば、四角錐、五角錐、正三角台塔、正四角台塔、正五角台塔、および正五角丸塔などが企図されている。さらに、改変された角錐および双角錐、例えば、正三角錐柱（または四面体柱（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ））、正四角錐柱（または側錐正六面体（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｃｕｂｅ））、正五角錐柱、正四角錐反柱、正五角錐反柱（または側錐欠損二十面体（ｄｉｍｉｎｉｓｈｅｄ ｉｃｏｓａｈｅｄｒｏｎ））、双三角錐、双五角錐、双三角錐柱、双四角錐柱（または二側錐正六面体（ｂｉａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｃｕｂｅ））、双五角錐柱、双四角錐反柱などを使用することができる。改変された台塔および丸塔形状、例えば、正三角台塔柱、正四角台塔柱（側錐欠損斜方立方八面体（ｄｉｍｉｎｉｓｈｅｄ ｒｈｏｍｂｉｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、正五角台塔柱、正五角丸塔柱、正三角台塔反柱、正四角台塔反柱、正五角台塔反柱、正五角丸塔反柱、異相双三角柱、同相双三角台塔（側台塔回転立方八面体（ｇｙｒａｔｅ ｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、同相双四角台塔、異相双四角台塔、同相双五角台塔、異相双五角台塔、同相五角台塔丸塔、異相五角台塔丸塔、同相双五角丸塔（側台塔回転二十十二面体（ｇｙｒａｔｅ ｉｃｏｓｉｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ））、同相双三角台塔柱、異相双三角台塔柱、異相双四角台塔柱（側台塔回転斜方立方八面体（ｇｙｒａｔｅ ｒｈｏｍｂｉｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ））、同相双五角台塔柱、異相双五角台塔柱、同相五角台塔丸塔柱、異相五角台塔丸塔柱、同相双五角丸塔柱、異相双五角丸塔柱、双三角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、双四角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、双五角台塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、五角台塔丸塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）、および双五角丸塔反柱（いずれかまたは両方が対掌性形）などを利用することができる。側錐角柱（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｐｒｉｓｍ）例えば、側錐三角柱、二側錐三角柱、三側錐三角柱、側錐五角柱、二側錐五角柱、側錐六角柱、双側錐六角柱、二側錐六角柱、および三側錐六角柱なども本発明とともに実施することができる。改変されたプラトン形状、例えば、側錐十二面体、双側錐十二面体、二側錐十二面体、三側錐十二面体、二側錐欠損二十面体、三側錐欠損二十面体、および側錐三側錐欠損二十面体などを使用することができる。さらに、改変されたアルキメデス形状、例えば、側台塔切頂四面体、側台塔切頂立方体、双側台塔切頂立方体、側台塔切頂十二面体、双側台塔切頂十二面体、二側台塔切頂十二面体、三側台塔切頂十二面体、側台塔回転斜方二十十二面体、双側台塔回転斜方二十十二面体、二側台塔回転斜方二十十二面体、三側台塔回転斜方二十十二面体、側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転欠損斜方二十十二面体、二側台塔回転側台塔欠損斜方二十十二面体、双側台塔欠損斜方二十十二面体、二側台塔欠損斜方二十十二面体、側台塔回転二側台塔欠損斜方二十十二面体、および三側台塔欠損斜方二十十二面体などが想定される。変形双五角錐（シャム十二面体（Ｓｉａｍｅｓｅ ｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ））、変形四角反柱、球形屋根、側錐球形屋根、長球形屋根、広底長球形屋根、五角錐球形屋根、双三日月双丸塔、および三角広底球形屋根丸塔、ならびに他の多岐にわたる均一でない凸多面体形状が企図されている。
【００６８】
いくつかの実施形態では、本発明のセルの窓の平均断面は、０．０１〜２０００マイクロメートルの範囲内である。より好ましくは、セルの窓の平均断面は、５０〜１０００マイクロメートルの範囲内である。最も好ましくは、セルの窓の平均断面は、１００〜５００マイクロメートルの範囲内である。セルの窓は、それだけには限定されないが、（１）開いた改変された孔などのストラットによって作り出される任意の開口部、例えば、図３８の３８０４ａもしくは図１１Ａ〜１１Ｆの１１０４、接合部によって作り出される任意の開口部、例えば、図３８の３８０６もしくは図１１Ａ〜１１Ｆのノード１１０２、または（２）ストラット自体によって作り出される任意の開口部、例えば、図２９Ｂの２９１０を含むことができる。例えば、セルの窓が一般に円形である場合の実施形態では、窓の平均断面は、その特定の窓の平均直径とすることができ、セルの窓が一般に長方形または正方形である場合の実施形態では、窓の平均断面は、一方の辺から反対の辺に至る平均距離とすることができる。
【００６９】
上記原理を他の実施形態に適用して、図５１Ａおよび５１Ｂは、図４９〜５０に示された、本発明の一実施形態によって改変された図４８中に示された八面体フレームから形成されるセル５１００を例示する。図４９において、フレーム４９００は、図４８中のフレーム４８００の面内に円を内接させることによって形成される。図５０において、フレーム５０００は、図４９のフレーム４９００からフレーム４８００を取り除くことによって形成される。図４９に示されているように、フレーム５０００は一般に、八面体フレーム４８００内にフィットする。図５１Ａおよび５１Ｂは、図５０中のフレーム５０００について形状および厚さを選択することによって形成される、完成したセル５１００を例示する。図５１Ａおよび５１Ｂを参照すると、セル５１００は一般に、リングの形態で提供することができる８つの曲線状ストラット５１０２を含む。８つの曲線状ストラット５１０２は、１２の異なる接合部５１０６で互いに接続される。孔を有する改変された６つのノード５１０４は、それぞれ一般に長方形の形状を有し、４つの異なる接合部５１０６および対応するストラット５１０２によって形成される。図５１Ａおよび５１Ｂによって示されているように、図２５Ａおよび２５Ｂのセル２５００の曲線状ストラットと異なり、曲線状ストラット５１０２は、図２５Ａおよび２５Ｂ中のセル２５００と同様のセルの円形断面ではなく、長方形または正方形の断面を有する。長方形または正方形断面を有するセルは、円形の断面のセルの粗さと異なる粗さを有する多孔質構造物をもたらす。他の実施形態のストラットは、断面について異なる形状を有することができることが想定される。したがって、セルのストラットは同じ断面を有することができ、ストラットの断面の形状はランダムに選択することができ、または断面形状は、望まれる強度、多孔度、および／または粗さを実現するように選択的に選ぶことができる。
【００７０】
別の選択肢として、図５３Ａ〜５３Ｄは、本発明の一実施形態によって改変された図５２中の切頂四面体フレームに基づくさらに別のセル５３００を例示する。図５３Ａ〜５３Ｄを参照すると、セル５３００は、図５１Ａおよび５１Ｂのセル５１００と同様の様式で形成される。すなわち、フレーム５２００は、円と内接されることによって、円形ストラットを含む第２のフレームを形成し、フレーム５２００は、円形フレームを残して取り除かれる。セル５３００は、フレーム５３００の厚さおよび断面積の形状を選択することによって完成する。上記に論じたように、ストラットの厚さおよび断面の形状は、均一な断面を有するストラットまたはフルート形状をしたストラットを含めて、均一であってもよく、またはランダムに、もしくは所定の様式で変化してもよい。セル５３００は、切頂四面体フレーム５２００の４つの大きい六角形の側面に対応する４つのより大きい曲線状ストラット５３０２ａ、および切頂四面体フレーム５２００の４つのより小さい三角形の側面に対応する４つのより小さい曲線状ストラット５３０２ｂ を含む。あるいは、セルは、切頂四面体フレーム５２００の大きい側面５２０２および小さい側面５２０４の周囲に円を外接させることによって形成することができる。この代替の実施形態の２Ｄ表示は、図３６に示されている。図面に明白に示されていないが、いくつかの実施形態では、内接された曲線状ストラットおよび外接された曲線状ストラットの組合せを使用することができることも企図されている。図５３Ａ〜５３Ｄに例示されているように、孔を有する三角形の改変されたノード５３０４は、ストラット５３０２ａおよび５３０２ｂを一緒に接続する３つの接合部５３０６の間で形成されるが、当業者は、図３８に示されているような閉塞した改変されたノード３８０４ｂも使用することができることを認識するであろう。また、図５３Ａ〜５３Ｄに示されているように、より大きい曲線状ストラット５３０２ａは円形の断面を有する一方で、より小さい曲線状ストラット５３０２ｂは長方形の断面を有する。図５４Ａ〜５４Ｅは、１つの例示的な様式で図５３のセル５３００を積み重ねることによって形成される多孔質構造物の様々な角度を例示する。いくつかの実施形態では、図５３のセル５３００は、当業者に公知であるような様々な様式で積み重ねることができることが想定される。
【００７１】
図５５Ａ〜５５Ｅは、セル５５００が上部および下部の六角形を有し、６つの垂直の側面を含む六角柱（角柱の）フレームに基づくさらに別の実施形態を例示する。６つのより小さい曲線状ストラット５５０２ａが６つの側面のために使用され、より大きい上部および下部の曲線状ストラット５５０２ｂが頂部および底部のために使用されている。図５５Ａ〜５５Ｅに例示されたセル５５００では、８つの曲線状ストラット５３０２ａ、５３０２ｂは、閉塞した改変されたノード５５０４によって接続されているが、図２５に示されたものなどの孔を有する改変されたノードも使用することができることが当業者に明らかとなるであろう。図５５Ａ〜５５Ｅに示された特定の実施形態では、６つの側面のために使用される６つのより小さい曲線状ストラット５５０２ａは、２つのより大きい上部および下部の曲線状ストラット５３０２ｂよりわずかに小さい断面積を有する。しかし、均一または実質的に均一な断面積を有するストラットも、本開示の範囲から逸脱することなく使用することができることが当業者に明らかとなるであろう。図５６Ａ〜５６Ｂは、１つの例示的な様式で図５５Ａ〜５５Ｅのセル５５００を積み重ねることによって形成される多孔質構造物の様々な角度を例示する。図５６Ａおよび５６Ｂでは、セル５５００は、互いに隣接して配置されることによって層５６０２を形成し、この層は、所定の様式またはランダムな様式で互いの頂部に配置されている。図５７Ａおよび５７Ｂは、図５６Ａおよび５６Ｂに示されたのと同じ様式で積み重ねられたより多い数のセル５５００を同様に示す。分かるように、セル５５００は、層５７０２によって積み重ねられている。いくつかの実施形態では、図５５のセル５５００は、当業者に公知であるような様々な様式で積み重ねることができることが想定される。
【００７２】
図５８〜６１は、本発明の別の実施形態によって改変された十二面体フレーム５８００、５９００、６０００、および６１００を例示する。従来のノード５８０２、５９０２、６００２、および６１０２を排除または低減するために曲線状ストラットまたは曲線状部分を有するストラットを使用する代わりに、図５８〜６１の特定の実施形態は、従来のノードの少なくとも１つが、少なくとも図１１Ａ〜１１Ｆによって示されているように、１つのノードにおいて交差するノードが２つ以下であることを確実にすることによって、従来のノードを調整する。図５８〜６１によって示されているように、フレーム５８００、５９００、６０００、および６１００は、少なくとも１つの改変されたノード５８０４、５９０４、６００４、および６１０４を有する。
【００７３】
いくつかの実施形態では、セル、ストラット、ノードおよび／または接合部の配置は、天然の骨組織をより密接にシミュレートするために、多孔質構造物全体にわたってランダムに変更することができる。特に、本発明によって形成されるセル、例えば、図２５Ａ〜２５Ｂ、２９Ａ、３７Ａ〜３７Ｂ、３８、３９Ａ〜３９Ｃ、４２、５１Ａ〜５１Ｂ、５３Ａ〜５３Ｄ、または５５Ａ〜５５Ｂに例示されたセルなどは、その開示全体が本明細書に参照により組み込まれている米国出願第６１／２６０，８１１号に概説された方法によって積み重ね、または繰り返すことができる。さらに、米国出願第６１／２６０，８１１号の方法はまた、２つ以下のストラットがノードで交差するように従来のノードを改変するのに使用することができる。さらに別の実施形態では、本発明によって形成される多孔質構造物は、医療インプラント、例えば、整形インプラント、歯科インプラント、または血管インプラントなどにおいて使用することができる。
【００７４】
以下の段落でさらに論じられるように、本開示は、上述した多孔質構造物を製作するための方法も提供する。好ましくは、本発明の改善された多孔質構造物は、直接金属製作（ＤＭＦ）などの迅速製造技法（ＲＭＴ）を含めた自由形状製作法を使用することによって形成される。一般に、自由形状製作技法では、所望の構造物を、コンピューター制御されたデータベースから直接形成することができ、様々な物品および構造物を製作するのに必要とされる時間および費用を大いに低減する。一般的に、ＲＭＴまたは自由形状製作では、コンピューター支援機械または装置を使用し、これは、粉末を融解または焼結するためのレーザービームなどのエネルギー源を有することによって、機械のコンピューターコンポーネントのデータベースにおいて選択されるモデルに従って、同時に１つの層で構造物を構築する。
【００７５】
例えば、ＲＭＴは、その部分を作製するために空間における指定された箇所にエネルギーおよび／または材料を連続して送り届けることによって物体を製造するための積層造形技法である。特に、供給されるレーザー可融性粉末から層的な様式で、同時に１つの層で物体を作製することができる。粉末は、物体の断面に対応する粉末層の部分にラスタースキャン様式で向けられるレーザーエネルギーを印加することによって、融合、融解、再融解、または焼結される。１つの特定の層上で粉末を融合した後、追加の層の粉末が供給され、物体が完成するまでこのプロセスが繰り返される。
【００７６】
選択的レーザー焼結技術の詳細な説明は、米国特許第４，８６３，５３８号、同第５，０１７，７５３号、同第５，０７６，８６９号、および同第４，９４４，８１７号に見出すことができ、これらの開示全体は本明細書に参照により組み込まれている。現在実施されているのは、コンピューターの支援で作り出される数学的モデルを使用してコンピューターによって製造プロセスを制御することである。その結果として、選択的レーザー再融解および焼結技術などのＲＭＴは、様々な材料から高い分解能および次元精度の固体または３Ｄ構造物を直接製造することを可能にした。
【００７７】
本発明の一実施形態では、多孔質構造物は、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体およびこれらの組合せからなる群から選択される粉末から形成される。別の実施形態では、金属粉末が使用され、これは、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００７８】
当業者によって分かるように、本発明の開示によるセルまたは構造物のモデルを作り出すことは、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたは他の同様のソフトウェアを用いて行うことができる。一実施形態では、モデルは、先行技術の配置から開始し、（１）図３〜８、１１Ａ〜１１Ｆ、１２Ａ〜１２Ｄ、１７〜２０、もしくは２２〜２３中の配置など、ノードで交差するストラットの数を調整し、または（２）図１３Ａ〜１３Ｍ、１４、１５Ａ〜１５Ｃ、１６、もしくは５８〜６１中の配置など、ストラットに曲線状部分を導入することにより、先行技術の配置のストラットおよびノードを改変することによって構築される。別の実施形態では、曲線状の「リング様」ストラットを加えることによって、図２５Ａ〜２５Ｂ、２９Ａ、３７Ａ〜３７Ｂ、３８、３９Ａ〜３９Ｃ、４２、５１Ａ〜５１Ｂ、５３Ａ〜５３Ｄ、または５５Ａ〜５５Ｂに例示されたセルを形成することができる。図２６を参照すると、一実施形態では、これらのセルは、十二面体などの多面体に基づくフレーム２６００から開始することによって形成することができる。図２７を参照すると、次のステップは、フレーム２６００の各面内で円を内接させて、フレーム２６００上に重ねられたフレーム２８００であるフレーム２７００を形成することである。引き続いて、フレーム２６００をフレーム２７００から取り除き、フレーム２８００のみを残すことができる。フレーム２８００の厚さおよび断面の形状を選択することによって、図２９Ａ中のセル２９００などの完成したセルを形成することができる。上記に論じたように、フレーム２６００の面の部分は、円で内接させることができ、かつ／またはフレーム２６００の部分は、形成するために取り除くことができ、もしくはフレーム２６００はまったく取り除かれない。そのような組合せによって形成されるセルは、図３７Ａ〜３７Ｂ、３８、および３９Ａ〜３９Ｃ中に例示されている。図４８〜５３および５５によって示されているように、同じステップを、多面体に基づく任意の種類のフレームに適用することができる。また、コンピューターソフトウェアの支援を用いて、積み重ねる、並べる、または繰り返すアルゴリズムを適用することによって、本発明の単位セルまたはストラットおよびノードから形成される、所望の寸法を有する多孔質構造物のモデルを作り出すことができる。１つのそのような積み重ねるアルゴリズムは、図４３〜４５によって示される空間充填テセレーションである。上述したように、米国出願第６１／２６０，８１１号に開示された方法を適用することによって、本発明のセルを積み重ね、または制御されたランダム化によって本発明の開示によるストラットを形成することができ、その全体が本明細書に参照により組み込まれている。
【００７９】
本発明およびその利点を詳細に説明してきたが、様々な変更、置換、および修正を、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書で行うことができることが理解されるべきである。さらに、本願の範囲は、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者が本発明の開示から容易に理解するように、現存する、または本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実施し、または実質的に同じ結果を実現する、後に開発されるプロセス、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを、本発明によって利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２ ストラット
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４、８０４、１１２ ノード
１０６、１１４ 応力ライザー
１０８ より小さいストラット
１１０ より大きいストラット
２００ 構造物
２０２ ストラット破損表面
２０４ 構築用粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数が、
第１の端部、
第２の端部、ならびに
ある厚さ、ある長さ、および曲線状部分を有する、前記第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディ、を含む複数のストラットと、
少なくとも１つが前記曲線状部分のうちの２つの間で接線方向の交点を含む複数の接合部と、
少なくとも１つが３つ以上の前記接合部を含む複数の改変されたノードと、
を備える多孔質構造物。
【請求項２】
少なくとも１つの改変されたノードが、前記３つ以上の接合部の間に開口部を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項３】
ある長さおよび厚さを有する直線部分を含む１つまたは複数のストラットと、少なくとも１つの閉塞した改変されたノードとをさらに備え、前記少なくとも１つの閉塞した改変されたノードが、直線部分を有する１つまたは複数のストラットと曲線状部分を有する少なくとも１つのストラットとの間に交点を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項４】
複数の曲線状ストラットが、複数の側面を有する１つまたは複数のセルを形成し、側面の数が約４乃至約２４の範囲である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項５】
１つまたは複数のセルの側面の数が約４乃至約１６の範囲である、請求項４に記載の多孔質構造物。
【請求項６】
複数の曲線状ストラットおよび複数の直線ストラットが、複数の側面を有する１つまたは複数のセルを形成し、側面の数が約４乃至約２４の範囲である、請求項３に記載の多孔質構造物。
【請求項７】
１つまたは複数のセルの側面の数が約４乃至約１６の範囲である、請求項６に記載の多孔質構造物。
【請求項８】
金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料をさらに含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項９】
金属材料が、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項８に記載の多孔質構造物。
【請求項１０】
１つまたは複数のストラットの断面が多角形を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１１】
断面の少なくとも一部が曲線状である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１２】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、０．０１乃至２０００マイクロメートルの範囲内である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１３】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、５０乃至１０００マイクロメートルの範囲内である、請求項１２に記載の多孔質構造物。
【請求項１４】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、１００乃至５００マイクロメートルの範囲内である、請求項１３に記載の多孔質構造物。
【請求項１５】
多孔質構造物を製作するための方法であって、
多孔質構造物の１つまたは複数のセルについての、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体、角柱、反角柱、およびこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状を含む少なくとも１つのフレーム形状、およびサイズを選択するステップ、
それぞれについて、第１の端部、第２の端部、第１の端部と第２の端部との間の、曲線状部分を含む連続的な細長いボディを有する１つまたは複数のストラットを画定するステップ、
前記曲線状部分の２つの間に接線方向の交点を有する少なくとも１つの接合部を画定するステップ、
前記フレームに、曲線状部分を含む１つまたは複数のストラットを加えるステップ、および
フレームおよび１つまたは複数のストラットの厚さを選択するステップ、を含む、多孔質構造物のモデルを形成するステップと、
可融性材料をエネルギー源に曝露することによって前記モデルに従った多孔質構造物を製作するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
加えるステップを、選択された形状の１つまたは複数の面内またはこれらの面の周囲に１つまたは複数のストラットの曲線状部分を内接または外接させることによって実施する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
製作するステップの前に、前記モデルの１つまたは複数のセルからフレームの部分を取り除くステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
製作するステップが、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から、１つまたは複数のストラットを製作するための材料を選択するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から金属材料を選択するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
１つまたは複数のストラットの断面を多角形で画定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
断面の少なくとも一部を曲線状部分で画定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
１つまたは複数が、
第１の端部、
第２の端部、ならびに
ある厚さ、ある長さ、および曲線状部分を有する、前記第１の端部と第２の端部との間の連続的な細長いボディ、を含む複数のストラットと、
少なくとも１つが前記曲線状部分のうちの２つの間で接線方向の交点を含む複数の接合部と、
少なくとも１つが３つ以上の前記接合部を含む複数の改変されたノードと、
を備える多孔質構造物。
【請求項２】
少なくとも１つの改変されたノードが、前記３つ以上の接合部の間に開口部を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項３】
ある長さおよび厚さを有する直線部分を含む１つまたは複数のストラットと、少なくとも１つの閉塞した改変されたノードとをさらに備え、前記少なくとも１つの閉塞した改変されたノードが、直線部分を有する１つまたは複数のストラットと曲線状部分を有する少なくとも１つのストラットとの間に交点を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項４】
複数の曲線状ストラットが、複数の側面を有する１つまたは複数のセルを形成し、側面の数が約４乃至約２４の範囲である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項５】
１つまたは複数のセルの側面の数が約４乃至約１６の範囲である、請求項４に記載の多孔質構造物。
【請求項６】
複数の曲線状ストラットおよび複数の直線ストラットが、複数の側面を有する１つまたは複数のセルを形成し、側面の数が約４乃至約２４の範囲である、請求項３に記載の多孔質構造物。
【請求項７】
１つまたは複数のセルの側面の数が約４乃至約１６の範囲である、請求項６に記載の多孔質構造物。
【請求項８】
金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から選択される材料をさらに含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項９】
金属材料が、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項８に記載の多孔質構造物。
【請求項１０】
１つまたは複数のストラットの断面が多角形を含む、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１１】
断面の少なくとも一部が曲線状である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１２】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、０．０１乃至２０００マイクロメートルの範囲内である、請求項１に記載の多孔質構造物。
【請求項１３】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、５０乃至１０００マイクロメートルの範囲内である、請求項１２に記載の多孔質構造物。
【請求項１４】
１つまたは複数のセルの窓の平均断面が、１００乃至５００マイクロメートルの範囲内である、請求項１３に記載の多孔質構造物。
【請求項１５】
多孔質構造物を製作するための方法であって、
多孔質構造物の１つまたは複数のセルについての、アルキメデス形状、プラトン形状、狭義凸多面体、角柱、反角柱、およびこれらの組合せからなる群から選択される幾何学的形状を含む少なくとも１つのフレーム形状、およびサイズを選択するステップ、
それぞれについて、第１の端部、第２の端部、第１の端部と第２の端部との間の、曲線状部分を含む連続的な細長いボディを有する１つまたは複数のストラットを画定するステップ、
前記曲線状部分の２つの間に接線方向の交点を有する少なくとも１つの接合部を画定するステップ、
前記フレームに、曲線状部分を含む１つまたは複数のストラットを加えるステップ、および
フレームおよび１つまたは複数のストラットの厚さを選択するステップ、を含む、多孔質構造物のモデルを形成するステップと、
可融性材料をエネルギー源に曝露することによって前記モデルに従った多孔質構造物を製作するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
加えるステップを、選択された形状の１つまたは複数の面内またはこれらの面の周囲に１つまたは複数のストラットの曲線状部分を内接または外接させることによって実施する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
製作するステップの前に、前記モデルの１つまたは複数のセルからフレームの部分を取り除くステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
製作するステップが、金属、セラミック、金属−セラミック（サーメット）、ガラス、ガラス−セラミック、ポリマー、複合体、およびこれらの組合せからなる群から、１つまたは複数のストラットを製作するための材料を選択するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、ニッケル−クロム（例えば、ステンレス鋼）、コバルト−クロム合金、およびこれらの組合せからなる群から金属材料を選択するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
１つまたは複数のストラットの断面を多角形で画定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
断面の少なくとも一部を曲線状部分で画定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１３Ｇ】
【図１３Ｈ】
【図１３Ｉ】
【図１３Ｊ】
【図１３Ｋ】
【図１３Ｌ】
【図１３Ｍ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３５Ｃ】
【図３５Ｄ】
【図３５Ｅ】
【図３６】
【図３７Ａ】
【図３７Ｂ】
【図３８】
【図３９Ａ】
【図３９Ｂ】
【図３９Ｃ】
【図４０】
【図４１Ａ】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１Ａ】
【図５１Ｂ】
【図５２】
【図５３Ａ】
【図５３Ｂ】
【図５３Ｃ】
【図５３Ｄ】
【図５４Ａ】
【図５４Ｂ】
【図５４Ｃ】
【図５４Ｄ】
【図５４Ｅ】
【図５５Ａ】
【図５５Ｂ】
【図５５Ｃ】
【図５５Ｄ】
【図５５Ｅ】
【図５６Ａ】
【図５６Ｂ】
【図５７Ａ】
【図５７Ｂ】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１９】
【図２４】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１３Ｇ】
【図１３Ｈ】
【図１３Ｉ】
【図１３Ｊ】
【図１３Ｋ】
【図１３Ｌ】
【図１３Ｍ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３５Ｃ】
【図３５Ｄ】
【図３５Ｅ】
【図３６】
【図３７Ａ】
【図３７Ｂ】
【図３８】
【図３９Ａ】
【図３９Ｂ】
【図３９Ｃ】
【図４０】
【図４１Ａ】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１Ａ】
【図５１Ｂ】
【図５２】
【図５３Ａ】
【図５３Ｂ】
【図５３Ｃ】
【図５３Ｄ】
【図５４Ａ】
【図５４Ｂ】
【図５４Ｃ】
【図５４Ｄ】
【図５４Ｅ】
【図５５Ａ】
【図５５Ｂ】
【図５５Ｃ】
【図５５Ｄ】
【図５５Ｅ】
【図５６Ａ】
【図５６Ｂ】
【図５７Ａ】
【図５７Ｂ】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１９】
【図２４】
【公表番号】特表２０１３−５０２２８５（Ｐ２０１３−５０２２８５Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２５６９９（Ｐ２０１２−５２５６９９）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６０３２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２５６０
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３９７０７１３５５）スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド (186)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６０３２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２５６０
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３９７０７１３５５）スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド (186)
【Ｆターム（参考）】
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