INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un quatrième objet de l’invention vise un implant comprenant un biomatériau selon l’invention ou obtenu suivant le procédé selon l’invention ou la composition selon l’invention, et son utilisation pour la repousse osseuse, la reconstruction osseuse, et/ou le traitement de l’ostéoporose.
Un cinquième objet de l’invention vise un procédé de fabrication de l’implant selon l’invention comprenant avantageusement une étape d’impression 3D du biomatériau ou de la composition. En particulier le procédé de fabrication de l’implant selon l’invention comprend les étapes suivantes, dans cet ordre, -mélange du biomatériau selon l’invention, avec au moins un matériau thermoplastique choisi parmi l’acide polylactique, l’acide poly (lactique-co-glycolique), le polybutylène succinate , les polyhydroxyalcanoates, la polycaprolactone, le polybutylène-co-adipate téréphtalate ; au moins un agent porogène et éventuellement au moins un agent choisi parmi les médicaments en particulier les antibiotiques, les bisphosphonates; - mise en forme du mélange par impression 3D par dépôt de fil fondu, -élimination des agents porogènes de préférence par lixiviation, -éventuellement séchage de l’implant obtenu.
Les co-produits de poissons tels que les écailles de poissons et les arêtes de poissons contiennent une partie inorganique comprenant un phosphate de calcium particulier : l’hydroxyapatite, associée à d’autres minéraux mineurs et à l’état de traces ainsi qu’une partie organique comprenant du collagène.
Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, il semble que la combinaison d’une poudre de co-produit de poissons, comprenant de l’hydroxyapatite ainsi que d’autres minéraux et du collagène avec du chitosan permet l’obtention d’un biomatériau présentant des propriétés particulièrement avantageuses pour une utilisation en tant que matériau d’implant osseux. En particulier le biomatériau présente une bonne biocompatibilité : aucun rejet ni inflammation n’ont été observés, il permet la différenciation et la prolifération des cellules ostéoblastiques et donc favorise l’ostéogénèse. Il semble que les quantités d’hydroxyapatite, de collagène et de minéraux (oligoéléments) soient particulièrement avantageuses pour les applications visées.
En effet l’utilisation de co-produits de poissons conformément à l’invention permet de conserver un équilibre entre les différents composants organiques et inorganiques. Or cet équilibre a pu être rompu dans les applications de l’art antérieur dans lesquelles de l’hydroxyapatite extraite d’une source naturelle est utilisée.
Le biomatériau selon l’invention permet de préparer un implant de forme adaptée au défaut osseux à réparer. Le biomatériau selon l’invention est non cytotoxique et biocompatible, il peut être implanté de façon conventionnelle et favorise l’ostéogénèse au niveau du site d’implantation : en effet il favorise l’adhésion des cellules osseuses. Il est également biorésorbable puisqu’il est progressivement remplacé par du tissu osseux à mesure de la progression de la repousse osseuse. Sa préparation est aisée et peut être effectuée au moyen de dispositifs courants dans le commerce à un prix raisonnable.
Chez des sujets, humains ou animaux, atteints d’ostéoporose, le biomatériau selon l’invention permet de réduire l’ostéoporose.
L’ouverture dans le circuit de transport peut être contrôlée pour être fermée ou ouverte pour empêcher ou permettre le transfert de poudre du circuit de transport vers le circuit de prélèvement 57.
Le circuit de prélèvement 57 est configuré pour déplacer de la poudre depuis l’ouverture du circuit de prélèvement 57 jusqu’à une sortie du circuit de prélèvement 573, dite sortie de déchargement, située dans l’enceinte 49. L’ouverture du circuit de prélèvement constitue ainsi l’entrée du circuit de prélèvement.
L’ouverture du circuit de prélèvement peut être placée à l’extérieur de l’enceinte 49 de sorte que le circuit de prélèvement 57 est configuré pour prélever de la poudre depuis une partie du circuit de transport 42 située à l’extérieur de l’enceinte 49.
Dans le cas où une partie du circuit de transport 42 se situe dans l’enceinte 49, l’ouverture du circuit de prélèvement peut être placée à l’intérieur de l’enceinte 49.
Le transfert de poudre du circuit de transport vers le circuit de prélèvement 57peut être effectué dans un plan vertical ou dans un plan présentant une pente non nulle par rapport au plan horizontal.
Le circuit de prélèvement 57 pour assurer le transport de la poudre peut comprendre une vis divergente, une monovis ou encore une goulotte vibrante.
De plus, le circuit de prélèvement 57 peut comprendre un doseur de poudre pour contrôler la quantité ou le débit de poudre qui est transportée dans le circuit de prélèvement et délivrée via la sortie de déchargement 573.
La sortie de déchargement 573 du circuit de prélèvement 57 est située à l’intérieur de l’enceinte 49. Plus précisément, la sortie de déchargement 573 du circuit de prélèvement est située au-dessus d’une zone de réception 281 située dans l’enceinte 49. La zone de réception 281 est configurée pour recevoir un récipient 28 de sorte que le bord supérieur du récipient se situe en dessous de la sortie de déchargement 573 du circuit de prélèvement. Le récipient 28 ne fait pas partie de la machine et est configuré pour être introduit ou extrait de l’enceinte 49 par un opérateur. Le récipient 28 est destiné à contenir de la poudre d’impression. La zone de réception 281 est également configurée pour être accessible par les gants. Autrement dit, un opérateur peut déplacer, ouvrir et/ou fermer un récipient situé dans la zone de réception 281.
De manière avantageuse, la zone de réception 281 et la sortie du circuit de prélèvement 57 sont fixes par rapport à l’enceinte 49.
La machine de fabrication 4 peut comprendre en option un capteur 283 configuré pour détecter un niveau de remplissage en poudre du récipient 28 lorsque le récipient 28 est reçu dans la zone de réception 281. Le capteur se situe dans la zone de réception 281 ou proche de cette zone. Le capteur est mobile de sorte qu’un opérateur peut ajuster la position du capteur. En ajustant la position du capteur 283 plus ou moins élevée en regard du récipient 28, l’opérateur peut définir le niveau de remplissage souhaité.
Le capteur 283 peut être de type capacitif ou inductif magnétique, en particulier lorsque la poudre est métallique. D’autres types de capteur peuvent être utilisés pour produire un signal dont la valeur change lorsque le niveau de poudre dans le pot atteint le niveau du détecteur.
Lorsque le circuit de prélèvement 57 comprend un doseur de poudre et un capteur, ils peuvent être reliés l’un à l’autre notamment pour que le capteur envoie un signal de « récipient rempli » au doseur qui arrête alors le transport de poudre dans le circuit de prélèvement.
La zone de réception 281 peut avantageusement être directement adjacente à la zone de fabrication 63. De cette manière, l’opérateur peut, grâce aux gants 251 configurés pour accéder à la zone de fabrication récupérer la pièce fabriquée ou manipuler une canne d’aspiration 53, accéder également à la zone de réception 281. Les gants 251 sont donc configurés pour permettre la manipulation d’objet dans la zone de fabrication et l’accès à la zone de réception 281.
Raccord d’étanchéité En option et en référence aux figures 4 et 5, le circuit de prélèvement 57 peut comprendre un raccord 65 configuré pour isoler par rapport à l’enceinte 49 le circuit de prélèvement 57 et le récipient 28 reçu dans la zone de réception de sorte que la poudre s’écoule de manière étanche du circuit de prélèvement vers le récipient.
En présence d’un récipient 28 situé en dessous de la sortie de déchargement 573, le raccord 65 peut être amené simultanément en contact avec la sortie de déchargement 573 et le récipient 28. De cette manière le circuit de prélèvement de poudre est relié de manière étanche à l’intérieur du récipient. La poudre s’écoule ainsi du circuit de prélèvement dans le récipient sans générer un nuage de poudre dans l’enceinte d’impression. On évite ainsi une pollution de l’enceinte et notamment des blocs optiques qu’elle contient.
Plus précisément, le raccord 65 peut être configuré pour coulisser le long d’un conduit définissant la sortie de déchargement et entrer en contact avec des bords du récipient 28 reçu dans la zone de réception 281. Le conduit peut être en particulier orienté selon une direction verticale de sorte que le joint 65 coulisse selon la direction verticale. En présence d’un récipient 28 situé en dessous de la sortie de déchargement 573, le raccord 65 peut :
Description des figures présente l’analyse structurale par diffraction des rayons X (DRX) de l’implant de l’exemple 2 avant et après implantation, en comparaison avec le diffractogramme de l’os de ratte saine.
présente l’analyse structurale par diffraction des rayons X (DRX) de l’implant de l’exemple 3 avant et après implantation, en comparaison avec le diffractogramme de l’os de ratte saine.
présente les résultats du dosage de la phosphatase alcaline (PAL) entre 15 et 90 jours chez des sujets où les implants des exemples 2 et 3 ont été insérés, par rapport aux temoins.
présente la coupe d’un condyle fémoral d’une ratte saine (à gauche) et la coupe d’un condyle fémoral d’une ratte ovariectomisée (à droite).
présente les coupes de condyles fémoraux d’une ratte après implantation depuis 90 jours d’un implant selon l’exemple 2 (à gauche) et d’un implant selon l’exemple 3 (à droite), les rattes ayant été ovariectomisées 2 mois auparavant.
présente une comparaison entre les analyses histologiques à 90 jours d’un implant selon l’exemple 3 (à droite) vs un implant comparatif exemple 4 sans chitosan (à gauche).
Description détaillée de l’invention Biomatériau
Comme déjà décrit, le biomatériau selon l’invention comprend de 70 à 90 %, de préférence de 80 à 85%, en poids, d’une poudre d’au moins un co-produit de poissons choisi dans le groupe formé par les écailles de poissons et les arêtes de poissons et de 10 à 30 % en poids, de préférence de 15 à 20% en poids de chitosan.
L’actif principal du biomatériau comprend une poudre d’au moins un co-produit de poissons et du chitosan.
Avantageusement le ratio massique entre la poudre de co-produit de poissons et le chitosan va de 4,5 à 5,5, de préférence de 4,7 à 5,1.
Poudre de coproduits de poisson
Les co-produits de poissons utilisables sont choisis dans le groupe formé par les écailles de poissons, les arêtes de poissons et leurs mélanges. Les arêtes de poissons peuvent être obtenues à partir de toutes espèces de poissons.
En revanche, les écailles de poissons sont généralement choisies parmi les écailles de sardines, saumons, carpes, tilapias, bars, dorades et de manière préférée les sardines.
Avantageusement, les écailles de poissons sont utilisées sans traitement, notamment elles ne sont pas décellularisées.
Le co-produit de poissons peut également comprendre un mélange d’écailles de poissons et d’arêtes de poissons, les mélanges en toutes proportions sont utilisables.
Selon un premier mode de réalisation illustré en , le circuit de transport 42 comprend une vis divergente 47 en aval du sas 45 le cas échéant.
Dans une première variante préférée, le dispositif de dépôt de couches comprend au moins une arrivée fixe de poudre et au moins une surface mobile de réception de poudre se déplaçant sous cette arrivée fixe de poudre.
Le dispositif de dépôt de couches de poudre permet aussi d’étaler la poudre depuis la surface mobile de réception de poudre vers la zone de fabrication 63 de l’objet dans l’enceinte 49.
C’est dans la zone de fabrication 63 que les objets sont réalisés par une consolidation sélective de la poudre obtenue avec la source de puissance.
Dans cette première variante, le dispositif de dépôt de couches comprend de préférence une trémie gauche 591 et une trémie droite 611. La vis divergente 47 est configurée pour remplir la trémie gauche 591 et la trémie droite 611. La trémie gauche est située d’un premier côté de la zone de fabrication 63, et la trémie droite est située d’un deuxième côté de la zone de fabrication 63, le deuxième côté étant opposé au premier côté par rapport à un axe horizontal A traversant la zone de fabrication 63.
Le dispositif de dépôt de couches comprend en correspondance avec chaque trémie 591 et 611 un doseur qui est alimenté par la trémie. En dessous de chaque doseur défile une surface mobile de réception de poudre du dispositif de dépôt de couches.
Chaque doseur forme une arrivée fixe de poudre telle que décrite précédemment.
Chaque tiroir 59, 61 définit une surface mobile de réception de poudre telle que décrite précédemment.
Chaque tiroir 59, 61 est configuré pour se déplacer selon un mouvement de translation parallèle à l’axe horizontal A. Lorsqu’un doseur délivre un débit de poudre vers le tiroir qui se déplace sous ce doseur, un cordon continu de poudre se forme sur la surface supérieure de ce tiroir. Simultanément à son déplacement sous un doseur, chaque tiroir rentre dans l’enceinte 49 de sorte à placer le cordon de poudre qu’il transporte en regard de la zone de fabrication 63.
Dans une seconde variante, un dispositif de dépôt de couches de poudre peut comprendre au moins une arrivée de poudre mobile dans l’enceinte 49 et au moins une surface de réception de poudre fixe dans l’enceinte 49.
Dans l’une ou l’autre de ces variantes, le dispositif de dépôt de couches de poudre comprend un rouleau ou une raclette, l’un comme l’autre configuré pour étaler la poudre placée sur la surface de réception de poudre sur la zone de fabrication 63.
Enceinte Les objets tridimensionnels sont fabriqués dans l’enceinte 49. L’enceinte 49 constitue une enceinte de fabrication. L’enceinte 49 est propre à être fermée de manière étanche. L’enceinte 49 comprend une porte sur un de ses flancs qui peut être fermée de manière étanche ou alternativement être ouverte pour donner accès à un opérateur à l’intérieur de l’enceinte. L’opérateur peut notamment extraire l’objet fabriqué par fabrication additive dans l’enceinte par la porte.
L’enceinte 49 comprend de préférence une boite à gants. La boite à gants est intégrée à une paroi et des gants 251 sont fixés de manière étanche à cette paroi. Les gants 251 sont souples de sorte qu’un opérateur peut manipuler des pièces situées à l’intérieur de l’enceinte 49 lorsque celle-ci est fermée. En particulier, les gants 251 sont placés et configurés de sorte qu’un opérateur peut accéder à une zone de fabrication 63 de l’objet et manipuler l’objet fabriqué ou en cours de fabrication.
Circuit de prélèvement La machine de fabrication 4 comprend un circuit de prélèvement 57 configuré pour prélever de la poudre depuis le circuit de transport 42.
Le circuit de prélèvement 57 constitue un circuit supplémentaire par rapport au circuit de transport.
Le circuit de transport et le circuit de prélèvement 57 comprennent chacun une ouverture en regard l’une de l’autre de sorte que de la poudre peut être transférée du circuit de transport vers le circuit de prélèvement 57. Une canalisation peut joindre les deux ouvertures pour guider la poudre du circuit de transport vers le circuit de prélèvement 57.
- le circuit de prélèvement comprend un raccord configuré pour isoler par rapport à l’enceinte le circuit de prélèvement et un récipient reçu dans la zone de réception de sorte que la poudre s’écoule de manière étanche du circuit de prélèvement vers le récipient ;
- le raccord est configuré pour coulisser le long d’un conduit définissant une sortie du circuit de prélèvement et entrer en contact avec des bords du récipient reçu dans la zone de réception ;
- le circuit de prélèvement comprend un évent configuré pour équilibrer une pression à l’intérieur du circuit de prélèvement avec une pression à l’extérieur du circuit de prélèvement lorsque le raccord isole l’intérieur du circuit de prélèvement et l’intérieur du récipient par rapport à l’enceinte ;
- un capteur configuré pour détecter un niveau de remplissage en poudre d’un récipient lorsque le récipient est reçu dans la zone de réception ;
- une canne d’aspiration configurée pour aspirer de la poudre située dans la zone de réception et de la poudre située dans la zone de fabrication ;
L’invention porte également sur une installation de fabrication additive comprenant une machine telle qu’on vient de la décrire, l’installation comprenant en outre un module de fourniture de poudre configuré pour préparer, tamiser et conserver de la poudre, une sortie du module de fourniture étant connectée à une entrée du circuit de transport.
Une telle installation est avantageusement et optionnellement complétée par la caractéristiques suivante : le circuit de prélèvement comprend un raccord configuré pour isoler par rapport à l’enceinte le circuit de prélèvement et un récipient reçu dans la zone de réception de sorte que la poudre s’écoule de manière étanche du circuit de prélèvement vers le récipient le raccord est configuré pour coulisser le long d’un conduit définissant une sortie du circuit de prélèvement et entrer en contact avec des bords du récipient reçu dans la zone de réception, la canne d’aspiration étant connectée à une entrée du module de fourniture.
L’invention porte en outre sur un procédé de rempotage de poudre de fabrication dans une machine de fabrication additive comprenant une enceinte de fabrication, la machine étant configurée pour fabriquer un objet à partir de la poudre dans une zone fabrication de l’enceinte, l’enceinte étant équipée d’une boîte à gants avec des gants, les gants étant configurés pour manipuler l’objet depuis l’extérieur de l’enceinte, le procédé comprenant les étapes, l’enceinte étant fermée, consistant à :
- prélever de la poudre depuis un circuit de transport de sorte à placer la poudre prélevée dans un récipient reçu dans une zone de réception de l’enceinte, la zone de réception étant différente de la zone fabrication et
- fermer le récipient au moyen des gants depuis l’extérieur de l’enceinte, le récipient ne faisant pas partie de la machine et étant configuré pour être extrait de l’enceinte.
Un tel procédé de rempotage est avantageusement et optionnellement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
une étape antérieure à l’étape de prélèvement de la poudre, l’étape consistant à déplacer un raccord pour isoler par rapport à l’enceinte un circuit de prélèvement de poudre et le récipient, une étape de positionnement d’un capteur configuré pour détecter un niveau de remplissage en poudre du récipient de sorte à définir un niveau de remplissage du récipient ;
L’invention porte enfin sur un procédé de chargement de poudre de fabrication dans une machine de fabrication additive comprenant une enceinte de fabrication, la machine étant configurée pour fabriquer un objet à partir de la poudre dans une zone fabrication de l’enceinte, l’enceinte comprenant une boite à gants avec des gants, les gants étant configurés pour manipuler l’objet depuis l’extérieur de la boîte, le procédé comprenant les étapes consistant à :
- insérer dans l’enceinte un récipient rempli de poudre et fermé hermétiquement, le récipient étant reçu dans une zone de réception, la zone de réception étant différente de la zone fabrication,
- fermer l’enceinte de manière étanche, - l’enceinte étant fermée, ouvrir le récipient au moyen des gants depuis l’extérieur de l’enceinte, et
- l’enceinte étant fermée, aspirer la poudre contenue dans le récipient de sorte à la transférer vers un module de fourniture de poudre configuré pour préparer, tamiser et conserver de la poudre.
la est une représentation schématique d’un dispositif de fabrication additive selon un mode de réalisation de l’invention.
les figures 2 à 5 sont des représentations schématiques de détails du dispositif de fabrication additive illustré en .
la est une représentation schématique d’un procédé de chargement de poudre de fabrication additive selon un mode de réalisation de l’invention.
la est une représentation schématique d’un procédé de rempotage de poudre de fabrication additive selon un mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En rapport avec les figures 1 à 5, il est présenté un dispositif de fabrication additive 1 comprenant une machine de fabrication 4 et un module de fourniture de poudre 2.
Machine de fabrication La machine de fabrication 4 est configurée pour mettre en œuvre une fabrication additive d’objets à partir d’une poudre d’impression ou poudre de fabrication.
Cette fabrication consiste à réaliser des objets tridimensionnels par consolidation de zones sélectionnées sur des strates successives de matériau pulvérulent (poudre métallique, poudre de céramique, etc…). Les zones consolidées correspondent à des sections successives de l'objet tridimensionnel. La consolidation se fait par exemple couche par couche, par une fusion sélective totale ou partielle réalisée avec une source de puissance.
On peut notamment employer comme source de puissance pour réaliser la fusion des couches de poudre des sources laser de forte puissance ou des sources de faisceau d’électrons.
La machine de fabrication comprend une enceinte 49 dans laquelle se produit la fabrication. Plus précisément, la fabrication a lieu dans une zone de fabrication 63 (ou zone d’impression) située dans l’enceinte 49.
La poudre se situe initialement dans une partie extérieure à l’enceinte 49, et de préférence au-dessus de la zone d’impression 63.
Par exemple la machine de fabrication peut comprendre, de préférence dans sa partie supérieure, un système d’aspiration 41 relié à un circuit d’évacuation de gaz 43. Le système d’aspiration 41 présente une entrée 411 connectée au module de fourniture de poudre 2. Le système d’aspiration 41 est adapté pour générer une force d’aspiration au niveau de l’entrée 411 dirigée vers l’intérieur du système d’aspiration 41. L’entrée 411 du système d’aspiration 41 est connectée à un conduit de fabrication 392 qui peut relier la machine de fabrication à la sortie du module de préparation 2. Le circuit d’évacuation de gaz 43 peut comprendre une pompe à vide pour générer la force d’aspiration. Le système d’aspiration 41 peut comprendre un filtre à poudre pour que la poudre ne passe pas dans le circuit d’évacuation de gaz 43. Le système d’aspiration 41 comprend un dispositif qui permet de séparer la poudre du gaz comme par exemple un cyclone. D’autres dispositifs existent pour séparer la poudre au gaz comme un caisson de filtration comprenant des filtres, un cyclofiltre ou une boîte de décharge. Le système d’aspiration 41 est adapté pour recevoir de la poudre de fabrication additive depuis l’entrée 411, et la conserver. La poudre conservée se situe au bas du deuxième système d’aspiration 41 et peut être extraite par la sortie 413.
En variante, la machine de fabrication peut comprendre un réservoir fixe de poudre, par exemple un réservoir tampon, en complément ou en remplacement du système d’aspiration 41.
Le réservoir fixe de poudre quand il est présent ou le système d’aspiration 41 présentent une sortie 413 située dans leur partie basse.
Circuit de transport La machine de fabrication 4 comprend un circuit de transport 42 configuré pour acheminer de la poudre du système d’aspiration 41 ou du réservoir fixe vers un dispositif de dépôt de couches de poudre.
Le circuit de transport 42 peut comprendre un sas 45 relié à la sortie 413 du système d’aspiration 41 ou du réservoir fixe. Le sas 45 permet de transmettre de la poudre sans que l’enceinte 49 ne soit jamais en communication avec le réservoir fixe ou le système d’aspiration 41. Cela permet d’éviter de perturber l’inertage et la pression dans l’enceinte d’impression.
Au cours d’une première étape S1, la fraction en oxygène à l’intérieur de l’enceinte 49 est ajustée pour atteindre au moins 18%. Un capteur d’oxygène peut notamment acquérir une mesure de la fraction en oxygène à cet effet.
Au cours d’une deuxième étape S2, la porte de l’enceinte 49 est ouverte et un récipient 28 de poudre est inséré ou plusieurs récipients de poudre y sont insérés, par exemple ils sont placés sur la zone de réception 281.
Au cours d’une troisième étape S3, l’enceinte 49 est fermée de manière étanche et la fraction en oxygène y est ajustée à au plus 2%.