(57)【要約】  整形外科用プロテーゼコンポーネントは、骨成長を可能にするように構成された多孔質三次元構造体を含む固定ペグを備える。多孔質三次元構造体は、外側表面境界を有する。固定ペグは、外側表面境界において多孔質三次元構造体に取り付けられたプレートを含む。プレートは、多孔質三次元構造体から離れる方向に面しかつ開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む。
2021519630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整形外科用プロテーゼコンポーネントであって、
ベースと、
前記ベースから離れるように遠位先端まで延在する固定ペグと、を含み、前記固定ペグは、骨成長を可能にするように構成された多孔質三次元構造体を含み、前記多孔質三次元構造体は、外側表面境界を有し、
前記固定ペグは、前記外側表面境界において前記多孔質三次元構造体に取り付けられた複数のプレートを含み、各プレートは、前記多孔質三次元構造体から離れる方向に面しかつ開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む、整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項２】
各プレートの前記テーパ状本体は、前記多孔質三次元構造体に沿って長手方向に延在する、請求項１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項３】
各プレートの前記テーパ状本体は、近位端から遠位端まで延在し、
各プレートの前記テーパ状本体は、前記近位端における第１の幅と、前記近位端と前記遠位端との間における前記第１の幅よりも大きい第２の幅と、を有する、請求項２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項４】
各プレートの前記外壁は、テーパ状チャネルを画定する凹面を含む、請求項２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項５】
前記複数のプレートは、前記多孔質三次元構造体上に周方向に配置されている、請求項１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項６】
前記複数のプレートのうちの隣接するプレートは、前記多孔質三次元構造体上で互いに周方向に離間している、請求項５に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項７】
前記複数のプレートは、前記固定ペグの前記遠位先端と前記ベースとの間に配置されている、請求項１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項８】
前記ベースは、脛骨インサートを受容するように構成された脛骨プラットフォームを含む、請求項１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項９】
細長いステムは、前記脛骨プラットフォームから遠位先端まで延在し、前記細長いステムは、患者の脛骨の外科的に準備された近位端内に埋め込まれるように構成されている、請求項８に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【請求項１０】
前記脛骨プラットフォームの遠位表面に取り付けられた多孔質三次元層を更に含み、
前記細長いステムは前記三次元層から外向きに延在し、前記固定ペグは前記多孔質三次元層から外向きに延在する、請求項９に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，７９０号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本明細書に開示される実施形態は、概して、多孔質金属構造体及びそれらの製造方法、より具体的には、医療装置内の多孔質金属構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書に開示される実施形態は、概して、骨成長のための三次元多孔質構造体の表面機構、及び当該構造体の製造方法に関する。
【０００４】
ラピッドプロトタイピング及び付加製造の分野は、長年にわたって、特にプロトタイプ部品及び金型ダイなどの物品のラピッドプロトタイピングについて多くの進歩が見られてきた。これらの進歩は、製造コスト及び時間を低減させる一方で、材料（例えば金属）が材料のブロックとして始まり、続いて最終製品に機械加工される従来の機械加工プロセスと比較して、最終製品の精度を向上させた。
【０００５】
しかしながら、三次元構造体のラピッドプロトタイピングの主な焦点は、ラピッドプロトタイピング構造体の密度を増加させることであった。最新のラピッドプロトタイピング／付加製造技術の例としては、シート積層、接着結合、レーザ焼結（又は選択的レーザ焼結）、レーザ溶融（又は選択的レーザ焼結）、光重合、液滴堆積、ステレオリソグラフィ、３Ｄ印刷、溶融堆積モデリング、及び３Ｄプロットが挙げられる。特に、選択的レーザ焼結、選択的レーザ溶融、及び３Ｄ印刷の領域において、高密度部品の製造における改善は、これらの技術を、高密度金属部品などの物品の設計及び正確な製造において有用なものとした。
【０００６】
組織工学の分野では、哺乳類細胞に対応し、それらの三次元成長及び再生を促進し、したがって、例えばインプラント／プロテーゼコンポーネント又は他のプロテーゼとして使用することができる多孔質三次元生体適合性スカフォールドが必要である。更に、このスカフォールド又は内部成長コーティングは、迅速かつ有効な骨成長に不可欠な安定したインプラント−骨界面を促進するのに十分な表面テクスチャを必要とする。固定強度が高い固定機構（例えばペグ）は、例えばインプラントから骨への動きを制限し、骨に十分に固定されていないペグよりも骨成長の機会を増大させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様により、整形外科用プロテーゼコンポーネントが開示される。整形外科用プロテーゼコンポーネントは、ベースと、ベースから離れるように遠位先端まで延在する固定ペグと、を備える。固定ペグは、骨成長を可能にするように構成された多孔質三次元構造体を含み、多孔質三次元構造体は、外側表面境界を有する。固定ペグは、外側表面境界において多孔質三次元構造体に取り付けられた複数のプレートを含む。各プレートは、多孔質三次元構造体から離れる方向に面しかつ開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む。
【０００８】
一部の実施形態では、各プレートのテーパ状本体は、多孔質三次元構造体に沿って長手方向に延在してもよい。加えて、一部の実施形態では、各プレートのテーパ状本体は、近位端から遠位端まで延在してもよく、各プレートのテーパ状本体は、近位端における第１の幅と、近位端と遠位端との間における第１の幅よりも大きい第２の幅と、を有し得る。
【０００９】
一部の実施形態では、各プレートの外壁は、テーパ状チャネルを画定する凹面を含んでもよい。一部の実施形態では、各プレートは、開口部又は貫通孔のない中実プレートである。
【００１０】
一部の実施形態では、複数のプレートは、多孔質三次元構造体上に周方向に配置され得る。更に、一部の実施形態では、複数のプレートのうちの隣接するプレートは、多孔質三次元構造体上で互いに周方向に離間していてもよい。
【００１１】
一部の実施形態では、複数のプレートは、固定ペグの遠位先端とベースとの間に配置され得る。加えて、一部の実施形態では、ベースは、脛骨インサートを受容するように構成された脛骨プラットフォームを含み得る。一部の実施形態では、細長いステムは、脛骨プラットフォームから遠位先端まで延在し得る。細長いステムは、患者の脛骨の外科的に準備された近位端に埋め込まれるように構成され得る。
【００１２】
一部の実施形態では、整形外科用プロテーゼコンポーネントは、脛骨プラットフォームの遠位表面に取り付けられた多孔質三次元層を更に含んでもよい。細長いステムは、三次元層から外向きに延在してよく、固定ペグは、多孔質三次元層から外向きに延在する。
【００１３】
一部の実施形態では、各プレートのテーパ状本体は、近位端から遠位端まで延在してよく、各プレートのテーパ状本体は、遠位端における第１の厚さと、近位端と遠位端との間における第１の厚さよりも大きい第２の厚さと、を有し得る。
【００１４】
一部の実施形態では、各プレートは、多孔質三次元構造体の周囲に周方向に延在し得る。加えて、一部の実施形態では、複数のプレートのうちの隣接するプレートは、近位−遠位方向に、多孔質三次元構造体上で互いに離間していてもよい。一部の実施形態では、固定ペグの遠位先端は、長手方向スロットを含んでもよい。
【００１５】
別の態様によれば、整形外科用プロテーゼコンポーネントは、脛骨インサートを受容するように構成された脛骨プラットフォームと、脛骨プラットフォームに連結された多孔質三次元構造体と、を備える。多孔質三次元構造体は、骨成長を可能にするように構成されている。整形外科用プロテーゼコンポーネントはまた、脛骨プラットフォームから離れるように遠位先端まで延在する細長いステムを備える。多孔質三次元構造体は、脛骨プラットフォームに連結された層と、層から延在する複数の固定ペグと、を含む。各固定ペグは、外側表面境界を有する多孔質三次元構造体の一部分を含む。複数のプレートが、各固定ペグの外側表面境界に取り付けられている。各プレートは、開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む。
【００１６】
一部の実施形態では、各プレートのテーパ状本体は、多孔質三次元構造体に沿って長手方向に延在してもよい。加えて、一部の実施形態では、各プレートの外壁は、テーパ状チャネルを画定する凹面を含んでもよい。
【００１７】
一部の実施形態では、複数のプレートのうちの隣接するプレートは、各ペグ上で互いに周方向に離間していてもよい。一部の実施形態では、複数のプレートのうちの隣接するプレートは、近位−遠位方向に、多孔質三次元構造体上で互いに離間していてもよい。
【００１８】
別の態様により、整形外科用プロテーゼコンポーネントの製造方法が開示される。本方法は、少なくとも１つの固定ペグを含む多孔質三次元構造体を形成するために、金属粉末の連続層を堆積及び走査することを含む。少なくとも１つの固定ペグは、多孔質部分と、多孔質部分上に配置された少なくとも１つの中実プレートと、を含む。
【００１９】
更に別の態様により、整形外科用インプラントが開示される。インプラントは、多孔質三次元構造体と、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構と、を備える。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成されている。
【００２０】
一部の実施形態では、インプラントは、多孔質三次元構造体の第２の側面に固定されたベースを更に備える。
【００２１】
一部の実施形態では、固定機構は、幅よりも大きい長さから更に構成されている。
【００２２】
一部の実施形態では、固定機構は、長さよりも大きい幅から更に構成されている。
【００２３】
一部の実施形態では、複数の中実部分は、多孔質三次元構造体の表面境界から外向きに延在する。
【００２４】
一部の実施形態では、複数の中実部分は、多孔質三次元構造体の表面境界に実質的に平行に配置されている。
【００２５】
一部の実施形態では、固定機構は、多孔質三次元構造体の遠位にある多孔質先端部分から更に構成されている。
【００２６】
一部の実施形態では、インプラントは、複数の固定機構から更に構成されている。
【００２７】
一部の実施形態では、多孔質部分は、複数のスカラップを更に含む。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、それぞれのスカラップを占有する。一部の実施形態では、複数のスカラップのそれぞれは、近位領域よりも大きい遠位領域から構成されている。
【００２８】
一部の実施形態では、複数の中実部分のうちの少なくとも１つは、多孔質部分に取り付けられている。一部の実施形態では、複数の中実部分は、遠位方向に先細になっている。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、多孔質部分に取り付けられている。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、遠位方向に先細になっている。一部の実施形態では、各中実部分の厚さは、すぐ近位の中実部分よりも薄い。
【００２９】
別の態様で、整形外科用インプラントが開示される。インプラントは、少なくとも１つの固定機構を含む多孔質三次元構造体を備える。１つの固定機構は、内部と、少なくとも１つの中実部分と、多孔質部分の内部に部分的に位置付けられた少なくとも１つのスロットと、を有する多孔質部分を備える。
【００３０】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、多孔質部分の外側表面上に配置されている。
【００３１】
一部の実施形態では、インプラントは、多孔質三次元構造体の第２の側面に固定されたベースを更に備える。
【００３２】
一部の実施形態では、固定機構は、長さよりも大きい幅から構成されている。
【００３３】
一部の実施形態では、固定機構は、幅よりも大きい長さから構成されている。
【００３４】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、多孔質三次元構造体の表面境界に実質的に垂直に配置されている。
【００３５】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、多孔質三次元構造体の遠位にある少なくとも１つの固定機構の先端領域まで延在する。
【００３６】
一部の実施形態では、インプラントは、複数の固定機構から更に構成されている。
【００３７】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、遠位方向に先細になる少なくとも１つのかかりを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、複数のかかりを含む。一部の実施形態では、それぞれのかかりの厚さは、すぐ近位のかかりよりも薄い。
【００３８】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、多孔質部分に取り付けられている。
【００３９】
一部の実施形態では、少なくとも１つの中実部分は、遠位方向に先細になっている。
【００４０】
一部の実施形態では、インプラントは複数の中実部分から構成されている。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、多孔質部分に取り付けられている。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、遠位方向に先細になっている。一部の実施形態では、複数の中実部分のそれぞれは、遠位方向に先細になる少なくとも１つのかかりを含む。
【００４１】
一部の実施形態では、少なくとも１つのスロットは、少なくとも１つの固定機構の先端領域に開口部を提供する。
【００４２】
一部の実施形態では、インプラントは複数のスロットから構成されている。
【００４３】
別の態様で、整形外科用インプラントの製造方法が開示される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粉末の連続層を堆積及び走査することを含む。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、内部と、少なくとも１つの中実部分と、多孔質部分の内部に少なくとも部分的に位置付けられた少なくとも１つのスロットと、を有する多孔質部分から構成されている。
【００４４】
一部の実施形態では、本方法は、ベースを設けることと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含む。
【００４５】
更に別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粉末の連続層をビームで堆積及び走査することを含む。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、を含む。
【００４６】
一部の実施形態では、本方法は、ベースを設けることと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含む。
【００４７】
一部の実施形態では、ビームは電子ビームである。
【００４８】
一部の実施形態では、ビームはレーザビームである。
【００４９】
一部の実施形態では、金属粉末が溶融されて多孔質三次元構造体を形成する。
【００５０】
一部の実施形態では、金属粉末が焼結されて多孔質三次元構造体を形成する。
【００５１】
一部の実施形態では、金属粉末の連続層が、中実ベース上に堆積される。
【００５２】
別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粒子の流れをベース上に所定の速度で適用することを含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成されている。
【００５３】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００５４】
一部の実施形態では、所定の速度は、金属粒子がベースに衝突する際に結合のために必要とされる臨界速度である。一部の実施形態では、臨界速度は約３４０ｍ／秒を超える。
【００５５】
一部の実施形態では、本方法は、金属粒子の流れが衝突するベースの領域上に所定の出力設定でレーザビームを適用することを更に含む。
【００５６】
別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属ワイヤの連続供給をベース表面上に導入することと、金属ワイヤがベース表面と接触する領域に所定の出力設定でビームを適用することと、を含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、を含む。
【００５７】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００５８】
一部の実施形態では、ビームは電子ビームである。
【００５９】
一部の実施形態では、ビームはレーザビームである。
【００６０】
更に別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属元素が埋め込まれたポリマー材料の連続供給をベース表面上に導入することと、ポリマー材料がベース表面と接触する領域に熱を適用することと、を含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、を含む。
【００６１】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００６２】
一部の実施形態では、本方法は、ポリマー材料をバーンオフするために、多孔質三次元構造体をビームで走査することを更に含む。
【００６３】
一部の実施形態では、熱は加熱要素を使用して適用される。一部の実施形態では、加熱要素は、炉システムの一部である。
【００６４】
別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体、及び多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、ノズルを通して金属スラリーをベース表面上に導入することを含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、を含む。
【００６５】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００６６】
更に別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体、及び多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、溶融金属の連続層をベース表面上に導入することを含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成されている。
【００６７】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００６８】
別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体、及び多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、バインダ材料を用いて金属粉末の連続層を堆積及び結合させることを含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成されている。
【００６９】
一部の実施形態では、本方法は、ベースを設けることと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含む。
【００７０】
一部の実施形態では、本方法は、結合した金属粉末をビームで焼結又は溶融することを更に含む。一部の実施形態では、ビームは電子ビームである。一部の実施形態では、ビームはレーザビームである。
【００７１】
一部の実施形態では、本方法は、結合した金属粉末を加熱要素で焼結又は溶融することを更に含む。
【００７２】
更に別の態様で、多孔質三次元構造体の製造方法が開示される。本方法は、多孔質三次元構造体、及び多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属材料の液滴をベース表面上に堆積させることと、金属材料がベース表面と接触する領域に熱を適用することと、を含む。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルから構成されている。固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定されており、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成されている。
【００７３】
一部の実施形態では、本方法は、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含む。
【００７４】
一部の実施形態では、熱は電子ビームで適用される。
【００７５】
一部の実施形態では、熱はレーザビームで適用される。
【００７６】
一部の実施形態では、金属材料は金属元素が埋め込まれた金属スラリーである。
【００７７】
一部の実施形態では、金属材料は金属粉末である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
本明細書に開示される原理及びその利点をより完全に理解するために、ここで、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
【図１】整形外科用プロテーゼコンポーネントの斜視図である。
【図２】図１の整形外科用プロテーゼコンポーネントの固定機構の立面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取った、図２の固定機構の断面平面図である。
【図４】図１の整形外科用プロテーゼコンポーネントの別の固定機構の立面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って取った、図４の固定機構の一部の断面図である。
【図６】図１の整形外科用プロテーゼコンポーネントの別の固定機構の立面図である。
【図７】様々な実施形態による、様々な機構についての抽出力対挿入力の比のグラフを示す。
【図８】様々な実施形態による、多孔質三次元構造体の製造方法のフローチャートを示す。
【図９Ａ】様々な実施形態による、固定機構の断面図を示す。
【図９Ｂ】様々な実施形態による、固定機構の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
本明細書は、本開示の例示的な実施形態及び用途を説明する。しかしながら、本開示は、これらの例示的な実施形態及び用途に限定されるものではなく、例示的な実施形態及び用途が動作する方法、又は本明細書に記載されるものに限定されない。更に、図は簡略図又は部分図を示してもよく、図中の要素の寸法は誇張されている、又は別の方法で比率どおりでない場合がある。更に、用語「上に」、「取り付けられた」、「接続された」、「連結された」、又は類似の単語が本明細書で使用されるとき、１つの要素（例えば、材料、層、ベースなど）は、１つの要素が他の要素に直接上に、取り付け、接続、又は連結されているか、１つの要素と他の要素との間に１つ以上の介在要素が存在するか、又は２つの要素が単一の部品として一体化されているかにかかわらず、別の要素「上に」、「取り付けられた」、「接続された」、又は「連結された」とすることができる。また、文脈が別段の指示をしない限り、方向（例えば、高く、低く、頂部、底部、側部、上、下、下側、上側、上方、下方、水平、垂直、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）が提供される場合、それらは相対的なものであり、単に例として、また説明及び議論を容易にするために提供されており、限定のためではない。更に、要素のリスト（例えば、要素ａ、ｂ、ｃ）を参照する場合、そのような参照は、列挙された要素のうちのいずれか１つ自体、列挙された要素の全て未満の任意の組み合わせ、及び／又は列挙された要素の全ての組み合わせを含むことが意図される。本明細書におけるセクション分割は、単に説明を容易にするためのものであり、説明される要素の任意の組み合わせを限定するものではない。
【００８０】
本明細書で使用するとき、「結合された」又は「結合する」は、金属結合、静電引力、及び／又は接着力を含むがこれらに限定されない様々な物理化学的機構による金属への金属の取り付けを意味する。
【００８１】
別途定義されない限り、本明細書に記載される本教示に関連して使用される科学用語及び技術用語は、当業者により一般的に理解される意味を有するものとする。
【００８２】
本開示は、多孔質三次元金属構造体及び医療用途のためのそれらの製造方法に関する。以下により詳細に記載されるように、多孔質金属構造体は、患者の体内に埋め込まれたプロテーゼコンポーネントと患者の周囲の硬組織又は軟組織との間の硬組織又は軟組織相互係止を促進する。例えば、患者の体内に埋め込まれるように構成された整形外科用プロテーゼコンポーネントに含まれる場合、多孔質三次元金属構造体は、整形外科用プロテーゼコンポーネントの多孔質外側層を提供して骨成長構造体を形成するために使用することができる。あるいは、多孔質三次元金属構造体は、インプラントの意図された機能を実現し、かつ周囲組織との組織相互係止（例えば、骨成長）のための相互接続された多孔性を提供するために必要な構造的一体性を有するインプラントとして使用することができる。
【００８３】
様々な実施形態によって、整形外科用プロテーゼコンポーネントが提供されるが、このプロテーゼコンポーネントは、ベースと、多孔質三次元構造体と、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの表面機構（以下、係合スタッドと称する）と、を含む。多孔質構造体は、複数の単位セルを含むことができる。
【００８４】
整形外科用インプラント／プロテーゼコンポーネントは、意図的に、患者の骨に埋め込むように構成された外科用インプラントとすることができる。例えば、図１に示されるように、整形外科用プロテーゼコンポーネント１０は、完全膝関節形成プロテーゼの脛骨トレイである。コンポーネント１０は、その下面１６から離れるように延在するステム１４を有するプラットフォーム１２を含む。脛骨ステム１４は、遠位先端１８まで延在し、患者の脛骨（図示せず）の外科的に準備された近位端に埋め込まれるように構成されている。プラットフォーム１２はまた、下面１６の反対側に配置された上面２０と、表面１６、２０の間に延在する湾曲した外壁２２と、を有する。例示的な実施形態では、湾曲した外壁２２は、患者の脛骨の近位端の外科的に準備された表面の外縁に対応するように形作られている。プラットフォーム１２はまた、上面２０に取り付けられた様々な係合機構（図示せず）を有し、これらは完全膝関節形成プロテーゼのインサート又はベアリングと係合するように構成されている。膝関節形成プロテーゼの例示的な係合機構、並びに例示的な他のコンポーネントが、参照により本明細書に明示的に組み込まれる米国特許第８，４７０，０４７号に示され、記載されている。
【００８５】
コンポーネント１０のプラットフォーム１２は、コバルトクロム又はチタン合金などの生体適合性金属で構築されるが、他の材料も使用されてよい。図１に示されるように、コンポーネント１０は、プラットフォーム１２が内部成長本体１００のためのベースを提供するように、プラットフォーム１２の下面１６に取り付けられた三次元内部成長本体１００を含む。内部成長本体１００は、以下により詳細に記載されるように、永久固定のための骨成長を促進するように構成された多孔質三次元構造体１１０を含む。
【００８６】
例示的な実施形態では、内部成長本体１００は、プラットフォーム１２の下面１６に取り付けられた層又はプレート１０２と、プレート１０２から外向きに延在する多数のペグ１０４と、を含む。内部成長本体１００はまた、層１０２を通ってその遠位先端１８まで外側に延在するステム１４に取り付けられている。脛骨プロテーゼコンポーネントが示されているが、インプラントの設計が、本明細書で論じられる係合スタッドの様々な実施形態のいずれかを使用する能力に影響を与えないように、本明細書に記載される様々な多孔質構造体（本明細書に記載の係合スタッド構造体を含む）を様々な整形外科用インプラント設計に組み込むことができることを理解されたい。例えば、本明細書に記載される多孔質構造体は、米国特許第８，４７０，０４７号に示される大腿骨コンポーネントと同様の大腿骨プロテーゼコンポーネント、又は大腿骨プロテーゼコンポーネントと係合するように成形された膝蓋骨コンポーネントに含まれてもよい。多孔質構造体はまた、股関節又は肩関節形成術で使用するためのプロテーゼコンポーネントを含む、他の整形外科用インプラント設計に含まれてもよい。
【００８７】
前述及び今後において、ベースは、例えば、本明細書の様々な実施形態のコンポーネントと接触、支持、接続、又は固定することができる任意の種類の構造体であり得ることに留意されたい。ベースとしては、例えば、金属又は非金属プラットフォーム、金属又は非金属トレイ、金属又は非金属ベースプレート、トレイ上に位置する金属又は非金属構造体などを挙げることができる。
【００８８】
ここで図２を参照すると、１つの固定ペグ１０４がより詳細に示されている。この例示的な実施形態では、ペグ１０４のそれぞれは、同一の構成を有する。内部成長本体１００（したがって各ペグ１０４）は、それぞれが複数の支柱１２５を構成する複数の単位セル１２０を含む多孔質三次元構造体１１０を含む。複数の単位セル１２０は、外側表面境界１３０を有する構造体１１０を形成するために、反復パターンで提供される。単位セル１２０は、整形外科用プロテーゼコンポーネント１０が患者の骨に埋め込まれた後に骨成長を可能にする細孔又は空隙を画定し、それによってコンポーネント１０と周囲の骨組織との間の固定を促進する。
【００８９】
各固定ペグ１０４は、内部成長本体１００の層１０２に取り付けられた近位端１３２から遠位端１３４まで延在する。この例示的な実施形態では、固定ペグ１０４及び層１０２は、単一のモノリシック多孔質コンポーネントとして形成される。他の実施形態では、層１０２は、固定ペグ１０４のうちの１つ以上とは別個に形成されて、後にペグと組み立てられてもよいことを理解されたい。また、固定ペグのうちの１つ以上がプラットフォーム１６に向けられて取り付けられ、層１０２を通って延在してもよいことも理解されたい。
【００９０】
各固定ペグ１０４は、端部１３２、１３４間の長手方向軸１４０に沿って延在する。図３の断面図に示されるように、各ペグ１０４の外側表面境界１３０は、長手方向軸１４０の周囲で周方向に延在する。この例示的な実施形態では、外側表面境界１３０は、凸部１４２と、凸部１４２内に溝又はチャネル１４８を画定する多数の凹部１４４と、を含む。固定ペグ１０４は、以下により詳細に記載されるように、溝内の表面境界１３０に取り付けられておりかつ骨摩耗を低減するように構成された複数のプレート１５０を含む。他の実施形態では、表面境界の輪郭は、他の設計のプレートを受容するために、例示的な実施形態よりも多少不均一であってもよい。
【００９１】
この例示的な実施形態では、各溝１４８は、テーパ状のスカラップ形状を有する。複数のプレート１５０のそれぞれは、それぞれのスカラップを占有する。溝１４８のそれぞれは、遠位領域及び近位領域を含み、遠位領域の一部分は近位領域よりも大きい。あるいは、複数の溝のうちの１つ以上は、遠位領域及び近位領域を含むことができ、その場合、遠位領域は近位領域よりも小さい。
【００９２】
プレート１５０は、各固定ペグ１０４の多孔質三次元構造体１１０の表面境界１３０上に周方向に配置されている。この例示的な実施形態では、プレート１５０は、多孔質三次元構造体１１０によって互いに離間している。図２に戻ると、各プレート１５０は、長手方向軸１４０に沿って近位端１５４から遠位端１５６まで延在するテーパ状本体１５２を有する。各プレート１５０のテーパ状本体１５２は、多孔質三次元構造体１１０から離れる方向に面する外壁１５８を有する。この例示的な実施形態では、外壁１５８は開口部がなく、テーパ状本体１５２は、貫通孔のない中実材料である。他の実施形態では、外壁１５８の部分は、プレートの構成及び整形外科用途に応じて、開口部又は貫通孔を含んでもよいことを理解されたい。
【００９３】
各テーパ状本体１５２は、遠位端１５６を含む遠位領域１６０と、近位端１５４を含む近位領域１６２と、を備え、この場合、遠位領域は、近位領域よりも大きい部分を含む。あるいは、占有される中実部分は遠位領域及び近位領域を含むことができ、遠位領域は、近位領域よりも小さい部分を含む。図２に示されるように、各テーパ状本体１５２は、近位領域１６２内に（例示的には近位端１５４で）幅１６４を有し、遠位領域１６０内の別の、より大きい幅１６６（ただし例示的には端部１５４、１５６の間）にかけて先細になる。
【００９４】
各テーパ状本体１５２の外壁１５８は、本体１５２のテーパに対応するように先細になっているチャネル１７２を画定する凹面１７０を含む。各チャネル１７２は、患者の骨内へのペグ１０４の挿入を容易にするために、開放遠位端を有する。他の実施形態では、チャネル１７２は異なる構成を有することができることを理解されたい。図２に示されるように、各プレート１５０の遠位端１５６は、プレートが整形外科用プロテーゼコンポーネントの遠位先端１５６とプラットフォーム１２との間に位置付けられるように、各固定ペグ１０４の遠位先端１３４の近位に位置付けられる。他の実施形態では、プレートの遠位端は遠位先端にそれらが遠位面内で整列されるように位置付けられてもよいことを理解されたい。
【００９５】
様々な実施形態では、及び上記のように、中実材料は金属又は非金属であってよく、金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブを挙げることができるが、これらに限定されない。非金属の例としては、例えば、セラミック材料（例えば、窒化チタン）及び炭素材料（例えば、炭化ケイ素）が挙げられる。
【００９６】
中実コンポーネントと多孔質コンポーネントとの組み合わせを提供することにより、固定ペグは、骨の摩耗を低減し、固定強度を増大させるように構成される一方で、骨成長を促進するために必要な多孔質構造体を依然として有し、更に必要に応じて、補正を容易にできる（例えば、ペグを通して切断する）ように構成されている。
【００９７】
上記のように、各固定ペグ１０４は、多孔質構造体の表面境界に位置付けされた中実部分を有する多孔質構造体を有する。他の実施形態では、固定ペグ又は機構は、中実コアを有してもよいことを理解されたい。例えば、図９Ａに示されるように、固定ペグ９１０は中に埋め込まれた中実コアを有する。図９Ａでは、固定機構９１０は、多孔質部分９２０と、複数の中実プレート９３０（又は複数の中実部分９３０）と、を備える。多孔質部分９２０は、中実材料のコア９４０を更に含む。図９Ｂでは、多孔質部分９３０は、中実コア９５０によって実質的に置き換えられている。いずれの場合も、そのような中実コアを提供することで、潜在的に固定機構全体に追加の強度が提供されて、骨などの組織に埋め込まれたり、必要に応じて洗浄されたりする際の応力に耐えることができる。
【００９８】
ここで図４〜６を参照すると、様々な実施形態による固定機構の他の例が示されている。図４及び５では、固定機構４１０（例示的に別の固定ペグ）が提供されており、機構４１０は、多孔質三次元構造体又は部分４２０と、少なくとも１つの中実プレート又は部分４３０と、を備える。様々な実施形態において、及び図４に示されるように、固定機構４１０は、複数の中実部分４３０を含むことができる。複数の中実部分のうちの少なくとも１つは、多孔質部分４２０の表面に取り付けることができる。図４では、複数の中実部分４３０のそれぞれは、多孔質部分４２０に取り付けられている。
【００９９】
図５に示されるように、複数の中実部分４３０のそれぞれは、それぞれの中実部分の厚さが、すぐ近位の中実部分よりも小さくなるように、遠位方向に先細になっている。換言すれば、図５に示されるように、各中実部分４３０は、その遠位端４３４に厚さ４３２を有し、遠位端４３４の近位に別の、より大きな厚さ４３６を有する（例示的には、部分４３０の遠位端４３４と近位端４３８との間）。続く中実部分間のこの代表的な厚さの差は、例えば、固定機構４１０が遠位に進むにつれて中実部分４３０が連続的に狭くなることによって示されるように、中実部分全体にわたる全体的な先細効果をもたらす。
【０１００】
図４〜５に示されるように、中実プレート又は部分４３０のそれぞれは、多孔質部分４２０の周囲で周方向に延在する。複数の部分４３０の隣接する部分４３０は、近位−遠位方向に、多孔質部分４２０上で互いに離間している。
【０１０１】
例えば、図４及び５に示されるものと同様の設計を提供することによって、中実部分は、骨の摩耗を低減し、骨内のフープ応力を増加させることができる。しかしながら、多孔質部分では、固定機構は、骨成長及び補正の容易さのための領域を提供する。更に、先細の中実部分又は複数の中実部分を有する設計を提供することによって、中実部分の最も遠位の部分は、中実部分の後続の領域（又は複数の中実部分の後続の中実部分）を固定するために必要な骨を妨げないであろう、骨内への切断経路を提供することができる。
【０１０２】
ここで図６を参照すると、別の固定機構（以下、機構６１０）が提供される。固定機構６１０は、脛骨プロテーゼコンポーネントのプラットフォームに取り付けられた多孔質三次元構造体６６０の層から延在する。図１〜５のペグ及び機構のような固定機構６１０は、患者の骨と係合するように構成されている。上記のペグ１０４と同様に、固定機構６１０は、中実プラットフォームに取り付けられた多孔質三次元構造体の一部であってもよい。そのような実施形態では、多孔質三次元構造体６６０の第２の側面６８０は、プラットフォームに固定されていてもよい。加えて、固定機構６１０は、多くの固定機構６１０のうちの１つであってもよい。多孔質構造体６６０は、中実又は実質的に中実の構造体であり得ることも理解されたい。図６に示されるように、各固定機構６１０は、構造体６６０の層の第１の側面に固定された多孔質部分６２０を含む。多孔質部分６２０は、多孔質部分６２０を通って延在しかつ内部６５５に開口する複数の空隙又は開口部を有する。
【０１０３】
固定機構６１０は遠位先端６９０まで延在し、中実部分６３０は、多孔質部分６２０の外側表面６４０上の遠位先端６９０に位置付けられている。様々な実施形態によれば、例えば図６に例示されるように、中実部分は、多孔質部分６２０の表面境界に実質的に垂直に位置付けられた多くのプレート又はかかり６９５を含む。各かかり６９５は、例示的に遠位方向（例えば、固定機構６１０の遠位先端６９０に向かって）に先細になる。図６に示されるように、それぞれのかかりのそれぞれの厚さは、すぐ近位のかかりよりも薄く、後続のかかりの間のこの代表的な厚さの差は、固定機構６１０が先端領域６９０に向かって遠位に進むにつれて、中実部分６３０が狭くなることによって、中実部分６３０全体にわたる全体的な先細の効果を呈する。したがって、少なくとも１つの中実部分は、遠位方向に先細になり得る。別の実施形態では、中実部分６３０は、先細でなくてもよい。他の実施形態では、中実部分６３０は、追加の又はより少ないかかり６９５を含み得ることも理解されたい。例えば、図６に示されるように、中実部分６３０は多孔質部分６２０を取り囲む。
【０１０４】
固定機構６１０はまた、遠位先端６９０の開口部６９６から延在する細長いスロット６７０を含む。図６に示されるように、細長いスロット６７０は、多孔質部分６２０の内部６５５を通って延在する。中実部分６３０は、例示的に、スロット６７０を画定する内面６７５を含む。他の実施形態では、細長いスロット６７０は、かかり６９５とは別個の中実部分によって画定されてもよい。他の実施形態では、内面６７５が多孔質又は部分的に多孔質であってもよいことも理解されたい。
【０１０５】
様々な実施形態によれば、固定機構は、（図６に示すように）長さが幅よりも大きい、長さ及び幅を更に含んでもよい。固定機構は、幅が長さよりも大きい、長さ及び幅を更に含んでもよい。
【０１０６】
上記のように、様々な実施形態において、固定機構は、複数の中実部分を含むことができる。複数の中実部分のそれぞれは、多孔質部分を取り囲むことができる。複数の中実部分のそれぞれは、遠位方向に先細になり得る。複数の中実部分のそれぞれは、少なくとも１つのかかりを含むことができ、その少なくとも１つのかかりは、遠位方向に先細になる。
【０１０７】
例えば、図６に示されるようなスロットを固定機構に提供することによって、固定機構は、固定機構の挿入中に偏向して、骨の摩耗を防止するのを助けることができる。多孔質部分は、固定機構、又はより具体的には中実部分上のかかりの偏向に必要な低い弾性率を提供するのを補助する一方で、十分な骨成長及び補正の容易さも可能にする。また、図６は単一のスロットを示しているが、スロット付き設計の任意の指向性を最小化するために、複数のスロット（例えば、３〜４スロット）を使用することができることにも留意されたい。
【０１０８】
ここで図７を参照すると、様々な設計についての固定機構の引き抜き試験から得られる抽出力／挿入力比を示すためのグラフ７００が提供される。各固定機構が挿入され、骨から抽出され、各試験された固定機構について計算された比率は、抽出力に対する挿入力を示す。したがって、高い比率は、例えば、組織への固定機構の挿入の容易さ、及び組織（例えば、骨）内の固定機構の安定性を示すであろう抽出に対する抵抗を含む、所与の固定機構についての多くの有利な特徴のいずれかを示す。
【０１０９】
３つの強調された結果は、図２〜６に例示され、詳細に上述された概念によって説明される例である。結果７１０は、ペグ１０４（図２〜３参照）の性能を示し、結果７１２は、固定機構４１０（図４〜５参照）の性能を示し、結果７１４は固定機構６１０（図６参照）の性能を示す。３つの強調された概念は、臨床で使用される装置と同様の装置を含む試験された他のペグと同様に機能した。結果は、本明細書の様々な実施形態の有利な性質を強化し、（例えば、本明細書に開示される実施形態の抽出力／挿入力比によって示されるように）追加の安定性を提供する。
【０１１０】
製造プロセス
上述した多孔質三次元金属構造体は、限定するものではないが、鋳造プロセス（鋳造プロセスは、溶融金属を金型キャビティ内に注ぐことを伴い、固体になると、金属はキャビティの形状になる。例としては、消耗型鋳造、永久鋳型鋳造、及び粉末圧縮冶金が挙げられる）、変形プロセス（変形プロセスとしては、金属成形、並びに金属の降伏応力を超える機械的応力を金属に加える工具の使用を伴うシート金属加工プロセスが挙げられる）、材料除去プロセス（これらのプロセスは、所望の形状を達成するために、完成品から余分な材料を除去する。材料除去プロセスの例としては、工具機械加工及び研磨加工が挙げられる）、並びに付加製造プロセス（これらのプロセスは、連続する材料層を堆積させることによって層内に金属部品を構築するためのデジタル３Ｄ設計データの使用を伴う）を含む、様々な異なる金属部品製造技術を使用して作製することができる。付加製造プロセスとしては、単なる例としてであるが、粉末床溶融印刷（例えば、溶融及び焼結）、コールドスプレー３Ｄ印刷、ワイヤフィード３Ｄ印刷、溶融堆積３Ｄ印刷、押出３Ｄ印刷、液体金属３Ｄ印刷、立体リソグラフィ３Ｄ印刷、結合剤噴射３Ｄ印刷、材料噴射３Ｄ印刷などが挙げられる。ただし、付加製造プロセスは、これらのタイプの構造体を構成する単位セルの形状の複雑さ及び構造要素のために、多孔質三次元金属構造体（上記に開示）の製造に関して、他の金属部品製造技術に勝るいくつかの独自の利点を提供することを理解されたい。
【０１１１】
様々な実施形態によれば、整形外科用インプラントの製造方法が、例えば、図８に示される方法８００によって提供される。本方法は、金属粉末の連続層をビームで堆積及び走査して、多孔質三次元構造体を形成することを含み得る。多孔質三次元構造体は、複数の単位セルを含むことができ、堆積及び走査は、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成することができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、内部と、少なくとも１つの中実部分と、多孔質部分の内部に少なくとも部分的に位置付けられた少なくとも１つのスロットと、を有する多孔質部分から構成される。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。
【０１１２】
図８に見られるように、工程８１０は、金属粉末の層を堆積させることを含む。工程８２０は、金属粉末の層を走査することを含む。工程８３０で見られるように、工程８１０及び８２０は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体が形成されるまで、並びに多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構が形成されるまで繰り返され、少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定され、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、を含む。
【０１１３】
本明細書に記載される様々な方法に関して、金属粉末を焼結して多孔質三次元構造体を形成することができる。あるいは、金属粉末を溶融して多孔質三次元構造体を形成することができる。金属粉末の連続層は、中実ベース上に堆積させることができる（ベースに関する議論については上を参照されたい）。様々な実施形態では、使用することができる金属粉末の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブ粉末が挙げられるが、これらに限定されない。様々な実施形態では、多孔質三次元構造体の第２の側面は、ベースに固定され得る。
【０１１４】
様々な実施形態によって、整形外科用インプラントの製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粉末の連続層を堆積及び走査することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、ベースを設けることと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含むことができる。
【０１１５】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粉末の連続層をビームで堆積及び走査することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、ベースを設けることと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含むことができる。ビームは、電子ビームであり得る。ビームは、レーザビームであり得る。様々な実施形態では、金属粉末が焼結されて多孔質三次元構造体を形成する。様々な実施形態では、金属粉末が溶融されて多孔質三次元構造体を形成する。様々な実施形態では、金属粉末の連続層が、中実ベース上に堆積される。
【０１１６】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属粒子の流れをベース上に所定の速度で適用することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。所定の速度は、金属粒子がベースに衝突する際に結合のために必要とされる臨界速度であり得る。臨界速度は、３４０ｍ／秒を超えることがある。本方法は、金属粒子の流れが衝突するベースの領域上に所定の出力設定でレーザを適用することを更に含むことができる。様々な実施形態では、使用することができる金属粒子の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１７】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属ワイヤの連続供給をベース表面上に導入することと、金属ワイヤがベース表面と接触する領域に所定の出力設定でビームを適用することと、を含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。ビームは、電子ビームであり得る。ビームは、レーザビームであり得る。様々な実施形態では、使用することができる金属ワイヤの種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブワイヤが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１８】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属元素が埋め込まれたポリマー材料の連続供給をベース表面上に導入することと、ポリマー材料がベース表面と接触する領域に熱を適用することと、を含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。様々な実施形態において、ポリマー材料の連続供給は、加熱ノズルを通して供給することができ、したがって、ポリマー材料がベース表面と接触して多孔質三次元構造体を形成する領域に熱を適用する必要性を排除する。様々な実施形態では、ポリマー材料を埋め込むのに使用することができる金属元素の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル及びニオブを挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１１９】
本方法は、ポリマー材料をバーンオフするために、多孔質三次元構造体をビームで走査することを更に含むことができる。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。
【０１２０】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、ノズルを通して金属スラリーをベース表面上に導入することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。様々な実施形態において、ノズルは、金属スラリーの金属元素をベース表面に結合するのに必要な温度で加熱される。様々な実施形態において、金属スラリーは、製造プロセスの性能又は多孔質三次元構造体を改善するための１つ以上の添加剤（液体又は固体）と共に金属粒子を含有する水性懸濁液である。様々な実施形態において、金属スラリーは、製造プロセスの性能又は多孔質三次元構造体を改善するための１つ以上の添加剤（液体又は固体）と共に金属粒子を含有する有機溶媒懸濁液である。様々な実施形態では、金属スラリーに利用することができる金属粒子の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２１】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、溶融金属の連続層をベース表面上に導入することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。溶融金属は、ベース表面上に連続流として導入することができる。溶融金属は、別個の溶融金属液滴の流れとしてベース表面上に導入することができる。様々な実施形態では、使用することができる溶融金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２２】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属元素が埋め込まれた感光性ポリマーの連続層をベース表面上に適用し、光活性化することを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。様々な実施形態では、ポリマー材料を埋め込むために使用することができる金属元素の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブが挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０１２３】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、バインダ材料を用いて金属粉末の連続層を堆積及び結合させることを含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、ベースと、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することと、を更に含むことができる。様々な実施形態では、使用することができる金属粉末の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブ粉末が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２４】
本方法は、結合した金属粉末をビームで焼結又は溶融することを更に含むことができる。ビームは、電子ビームであり得る。ビームは、レーザビームであり得る。本方法は、結合した金属粉末を加熱要素で焼結又は溶融することを更に含むことができ、ビームは電子ビームであるか、又はビームはレーザビームである。
【０１２５】
様々な実施形態によって、多孔質三次元構造体の製造方法が提供される。本方法は、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を形成し、多孔質三次元構造体の表面境界を越えて延在する少なくとも１つの固定機構を形成するために、金属材料の液滴をベース表面上に堆積させることと、金属材料がベース表面と接触する領域に熱を適用することと、を含むことができる。少なくとも１つの固定機構は、多孔質三次元構造体の第１の側面に固定することができ、多孔質部分と、多孔質部分の外側表面上に配置された複数の中実部分と、から構成される。本方法は、様々な実施形態において、多孔質三次元構造体の第２の側面をベースに固定することを更に含むことができる。熱は、電子ビームであるビームで適用することができる。熱は、レーザビームであるビームで適用することができる。金属材料は、金属元素が埋め込まれた金属スラリーであり得る。金属材料は、金属粉末であり得る。様々な実施形態では、使用することができる金属材料の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１２６】
本明細書では、特定の実施形態及びその用途について説明してきたが、これらの実施形態及び用途は例示的なものに過ぎず、多くの変形が可能である。
【０１２７】
本教示は、様々な実施形態と共に説明されるが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。それどころか、本教示は、当業者に理解されるように、様々な代替物、修正、及び等価物を包含する。
【０１２８】
更に、様々な実施形態を説明する際に、本明細書は、特定の一連の工程として方法及び／又はプロセスを提示している場合がある。しかしながら、本方法又はプロセスが本明細書に記載される工程の特定の順序に依存しない限り、本方法又はプロセスは、記載される特定の一連の工程に限定されるべきではない。当業者が理解するように、他の一連の工程が可能であり得る。したがって、本明細書中に記載される工程の特定の順序は、請求項の制限として解釈されるべきではない。加えて、本方法及び／又は工程を対象とした請求項は、記載された順序でのそれらの工程の実行に限定されるべきでなく、当業者は、シーケンスが変わり得るものでありかつ様々な実施形態の趣旨及び範囲内に依然留まり得ることを容易に理解できる。
【０１２９】
本明細書では、特定の実施形態及びその用途について説明してきたが、これらの実施形態及び用途は例示的なものに過ぎず、多くの変形が可能である。
【０１３０】
本教示は、様々な実施形態と共に説明されているが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。それどころか、本教示は、当業者に理解されるように、様々な代替物、修正、及び等価物を包含する。
【０１３１】
更に、様々な実施形態を説明する際に、本明細書は、特定の一連の工程として方法及び／又はプロセスを提示している場合がある。しかしながら、本方法又はプロセスが本明細書に記載される工程の特定の順序に依存しない限り、本方法又はプロセスは、記載される特定の一連の工程に限定されるべきではない。当業者が理解するように、他の一連の工程が可能であり得る。したがって、本明細書中に記載される工程の特定の順序は、請求項の制限として解釈されるべきではない。加えて、本方法及び／又は工程を対象とした請求項は、記載された順序でのそれらの工程の実行に限定されるべきでなく、当業者は、シーケンスが変わり得るものでありかつ様々な実施形態の趣旨及び範囲内に依然留まり得ることを容易に理解できる。
【０１３２】
〔実施の態様〕
（１）  整形外科用プロテーゼコンポーネントであって、
ベースと、
前記ベースから離れるように遠位先端まで延在する固定ペグと、を含み、前記固定ペグは、骨成長を可能にするように構成された多孔質三次元構造体を含み、前記多孔質三次元構造体は、外側表面境界を有し、
前記固定ペグは、前記外側表面境界において前記多孔質三次元構造体に取り付けられた複数のプレートを含み、各プレートは、前記多孔質三次元構造体から離れる方向に面しかつ開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む、整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（２）  各プレートの前記テーパ状本体は、前記多孔質三次元構造体に沿って長手方向に延在する、実施態様１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（３）  各プレートの前記テーパ状本体は、近位端から遠位端まで延在し、
各プレートの前記テーパ状本体は、前記近位端における第１の幅と、前記近位端と前記遠位端との間における前記第１の幅よりも大きい第２の幅と、を有する、実施態様２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（４）  各プレートの前記外壁は、テーパ状チャネルを画定する凹面を含む、実施態様２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（５）  前記複数のプレートは、前記多孔質三次元構造体上に周方向に配置されている、実施態様１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【０１３３】
（６）  前記複数のプレートのうちの隣接するプレートは、前記多孔質三次元構造体上で互いに周方向に離間している、実施態様５に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（７）  前記複数のプレートは、前記固定ペグの前記遠位先端と前記ベースとの間に配置されている、実施態様１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（８）  前記ベースは、脛骨インサートを受容するように構成された脛骨プラットフォームを含む、実施態様１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（９）  細長いステムは、前記脛骨プラットフォームから遠位先端まで延在し、前記細長いステムは、患者の脛骨の外科的に準備された近位端内に埋め込まれるように構成されている、実施態様８に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１０）  前記脛骨プラットフォームの遠位表面に取り付けられた多孔質三次元層を更に含み、
前記細長いステムは前記三次元層から外向きに延在し、前記固定ペグは前記多孔質三次元層から外向きに延在する、実施態様９に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【０１３４】
（１１）  各プレートの前記テーパ状本体は、近位端から遠位端まで延在し、
各プレートの前記テーパ状本体は、前記遠位端における第１の厚さと、前記近位端と前記遠位端との間における前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さと、を有する、実施態様１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１２）  各プレートが、前記多孔質三次元構造体の周囲に周方向に延在する、実施態様１１に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１３）  前記複数のプレートのうちの隣接するプレートは、近位−遠位方向に、前記多孔質三次元構造体上で互いに離間している、実施態様１２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１４）  前記固定ペグの前記遠位先端は、長手方向スロットを含む、実施態様１２に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１５）  整形外科用プロテーゼコンポーネントであって、
脛骨インサートを受容するように構成された脛骨プラットフォームと、
前記脛骨プラットフォームに連結された多孔質三次元構造体であって、骨成長を可能にするように構成されている、多孔質三次元構造体と、
前記脛骨プラットフォームから離れるように遠位先端まで延在する細長いステムと、を含み、
前記多孔質三次元構造体は、前記脛骨プラットフォームに連結された層と、前記層から延在する複数の固定ペグと、を含み、各固定ペグは、外側表面境界を有する前記多孔質三次元構造体の一部分を含み、
複数のプレートが各固定ペグの前記外側表面境界に取り付けられており、各プレートは、開口部のない外壁を有するテーパ状本体を含む、整形外科用プロテーゼコンポーネント。
【０１３５】
（１６）  各プレートの前記テーパ状本体は、前記多孔質三次元構造体に沿って長手方向に延在する、実施態様１５に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１７）  各プレートの前記外壁は、テーパ状チャネルを画定する凹面を含む、実施態様１６に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１８）  前記複数のプレートのうちの隣接するプレートは、各ペグ上で互いに周方向に離間している、実施態様１５に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（１９）  前記複数のプレートのうちの隣接するプレートは、近位−遠位方向に、前記多孔質三次元構造体上で互いに離間している、実施態様１５に記載の整形外科用プロテーゼコンポーネント。
（２０）  整形外科用プロテーゼコンポーネントの製造方法であって、
少なくとも１つの固定ペグを含む多孔質三次元構造体を形成するために、金属粉末の連続層を堆積及び走査することを含み、
前記少なくとも１つの固定ペグは、多孔質部分と、前記多孔質部分に配置された少なくとも１つの中実プレートと、を含む、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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