(57)【要約】【解決手段】各シートが少なくとも１つの別のシートの開口と部分的に重なる少なくとも１つの開口を有している、複数の接着されたシートを有する多孔性構造体が開示されている。多孔性構造体を製作する方法は、各シートが多数の開口を有する複数のシートを積み重ねる段階と、各シートをその隣接するシートに接着する段階を含んでいる。開放孔網状体構造体は、各シートが反復可能なパターンを有している複数のシートを有している。各シートの少なくとも一部分は、隣接するシートのウェブに接着している。複数のシートの内の少なくとも１枚のシートの多孔領域は、少なくとも別のシートの多孔領域に対し斜めになっている。開放孔構造体は多数の接着されたシートを有しており、各シートは、多数の孔を画定する反復可能なパターンと、反復可能なパターンによって画定された複数の開口を有しており、開口は、少なくとも２枚の隣接するプレートの孔を通って伸張している。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海綿状の構造体において、
それぞれのシートが、横方向寸法と、前記横方向寸法の約４倍未満の縦方向寸法とを有する少なくとも１つの開口を有している、複数の接着されたシートを備え、第１のシートの前記少なくとも１つの開口は、少なくとも１枚の他のシートの前記少なくとも１つの開口と部分的に重なっている、海綿状の構造体。
【請求項２】
前記横方向寸法と前記縦方向寸法は、組織の内植を促すには十分である、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項３】
前記横方向寸法と前記縦方向寸法は、それぞれ約１０ミクロンから５０００ミクロンの間にある、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項４】
前記横方向寸法と前記縦方向寸法は、それぞれ約１００ミクロンから４５０ミクロンの間にある、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５】
前記各シートの開口は、複数の曲がりくねった孔を作り出すように配列されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項６】
５％から９０％の間の多孔度を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項７】
前記複数のシートは、それぞれ、約５％から９０％の間の多孔度を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項８】
前記複数のシートの内の１枚は、約５％から９０％の間の多孔度を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項９】
前記各開口は、規則的な反復可能なパターンで画定されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１０】
前記規則的な反復可能なパターンは、擬似ランダムである、請求項９に記載の海綿状の構造体。
【請求項１１】
少なくとも１枚のシートの前記開口は、他のシートと実質的に同じ規則的な反復パターンで配置されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１２】
前記複数のシートの第１のシートは、前記複数のシートの第２のシートに対し斜めに配列されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１３】
前記複数のシートの第１のシートは、前記複数のシートの第２のシートに対しずれて配列されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１４】
耐熱性金属を備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１５】
前記耐熱性金属は、チタン、タンタル、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金から成る群から選択される、請求項１３に記載の海綿状の構造体。
【請求項１６】
金、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの合金から成る群から選択された材料を備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１７】
コバルト−クロム、又はクロム−コバルト−モリブデンの合金から成る群から選択された材料を備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１８】
前記構造体は３次元に多孔性である、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項１９】
少なくとも１つの開口は、前記構造体の縁部まで伸張している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２０】
少なくとも１つの実質的に中実の縁部を更に備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２１】
変化する多孔度を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２２】
前記変化する多孔度は、段階的に変化する多孔度である、請求項２０に記載の海綿状の構造体。
【請求項２３】
徐々に変化する多孔度を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２４】
複数のウェブが前記開口を画定し、隣接するシートが異なる開口対ウェブの比率を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２５】
複数のウェブが前記開口を画定しており、前記複数のシートは、それぞれ約９５：１から１：２０の間の開口対ウェブの比率を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２６】
前記ウェブは蛇行している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２７】
第１のシートは、第２のシートとは異なる厚さを有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２８】
前記複数の開口と複数のウェブが前記孔を画定し、隣接する各シートは異なる開口対ウェブの比率を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項２９】
前記複数のシートは、孔開き形状である、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項３０】
中実の材料に接続するように構成された孔開き形状を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項３１】
請求項１の前記海綿状の構造体と、中実の材料とを備えている複合材。
【請求項３２】
前記海綿状の構造体と前記中実の材料は、実質的に同様な材料でできている、請求項３１に記載の複合材。
【請求項３３】
前記海綿状の構造体と前記中実の材料は、実質的に異なる材料でできている、請求項３１に記載の複合材。
【請求項３４】
医療用移植片の構成要素に接続するように構成された孔開き形状を有している、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項３５】
前記医療用移植片は整形外科用移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項３６】
前記医療用移植片は脊椎移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項３７】
前記医療用移植片は歯科用移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項３８】
前記医療用移植片は指頭移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項３９】
前記医療用移植片は増補移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項４０】
前記医療用移植片は関節移植片である、請求項３４に記載の海綿状の構造体。
【請求項４１】
少なくとも１つのバリヤー層を更に備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項４２】
前記バリヤー層は中実のシートである、請求項４３に記載の海綿状の構造体。
【請求項４３】
前記バリヤー層は半中実のシートである、請求項４３に記載の海綿状の構造体。
【請求項４４】
前記バリヤー層は織られたシートである、請求項４３に記載の海綿状の構造体。
【請求項４５】
前記複数のシートの第１のシートは、前記複数のシートの第２のシートに接着されており、前記複数のシートの前記第１のシートと前記複数のシートの前記第２のシートは、材料が違っている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項４６】
前記複数のシートの第１のシートは織られており、前記複数のシートの第２のシートは織られていない、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項４７】
前記複数のシートの内の少なくとも１枚は織られている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項４８】
前記少なくとも１枚の織られたシートは、前記海綿状の構造体の表面粗さに影響を及ぼすように作られている、請求項４７に記載の海綿状の構造体。
【請求項４９】
組織係合表面を更に備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５０】
骨の内植を受け入れる様に作られている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５１】
ポリマー係合構造を更に備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５２】
コンプライアンスのある表面係合領域を更に備えている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５３】
医療用移植片を形成するように構成されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５４】
医療用移植片の構成部品を形成するように構成されている、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５５】
前記複数のシートの内の少なくとも１枚はポリマーである、請求項１に記載の海綿状の構造体。
【請求項５６】
前記ポリマーは、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及びそれらのコポリマーから成る群から選択されている、請求項５５に記載の海綿状の構造体。
【請求項５７】
海綿状の構造体において、
それぞれのシートが多数のウェブ及び開口を有している複数の積み重ねられたシートであって、各シートの少なくとも１つのウェブは隣接するシートの少なくとも１つのウェブに接着されており、前記接着されたウェブ同士は少なくとも１つの構造要素を形成するように構成されており、隣接するシートの前記開口同士は、前記海綿状の構造体全体に亘る複数の曲がりくねった孔を形成するように構成された配列を有している、複数の積み重ねられたシートを備えている、海綿状の構造体。
【請求項５８】
少なくとも１つの所定の機械的特性を近似するように構成されている、請求項５７に記載の海綿状の構造体。
【請求項５９】
前記少なくとも１つの構造要素は柱である、請求項５７に記載の海綿状の構造体。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの構造要素は梁である、請求項５７に記載の海綿状の構造体。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの構造要素は土台である、請求項５７に記載の海綿状の構造体。
【請求項６２】
組織係合構造体において、
複数の開口を有する複数の積み重ねられ接着されたシートであって、前記積み重ねられたシートの前記開口は、前記複数の積み重ねられたシートを通る複数の曲がりくねった孔を形成するように構成された配列を有しており、前記複数の開口は組織の内植を受け入れる寸法になっている、複数の積み重ねられ接着されたシートを備えている、組織係合構造体。
【請求項６３】
整形外科用移植片において、
それぞれが多数の開口を画定する多数のウェブを備えた複数のシートを有している、第１及び第２の組織係合骨置換構成要素であって、前記複数のシートは互いに接着されて開放孔構造を形成している、第１及び第２の組織係合骨置換構成要素と、
前記第１及び第２の組織係合骨置換構成要素の一部の中に少なくとも部分的には注入されている弾性構成要素と、を備えている整形外科用移植片。
【請求項６４】
前記弾性構成要素はポリマーである、請求項６３に記載の整形外科用移植片。
【請求項６５】
前記ポリマーは、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及びそれらのコポリマーから成る群から選択されている、請求項６３に記載の整形外科用移植片。
【請求項６６】
海綿状の構造体を製作する方法において、
それぞれのシートが多数の開口を有している複数のシートを積み重ねる段階と、
各シートをその隣接するシートに接着する段階と、から成る方法。
【請求項６７】
前記接着は化学的接着である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記接着は機械的接着である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記接着は物理的接着である、請求項６６に記載の方法。
【請求項７０】
前記接着は拡散接着である、請求項６６に記載の方法。
【請求項７１】
前記接着ははんだ付けである、請求項６６に記載の方法。
【請求項７２】
前記接着はロウ付けである、請求項６６に記載の方法。
【請求項７３】
前記接着されたシートを後処理する段階を更に備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項７４】
前記後処理はエッチングを含んでいる、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記後処理は、前記海綿状の構造体の多孔度を上げる段階を含んでいる、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
前記多数の開口は規則的な反復パターンに配置されており、前記積み重ねる段階は、
前記複数のシートの内の第１のシートの前記規則的な反復パターンを、前記複数のシートの内の第２のシートの前記規則的な反復パターンに対し斜めに配置する段階を更に含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項７７】
前記シートは耐熱性金属を含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項７８】
前記耐熱性金属は、チタン、タンタル、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金から成る群から選択される、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記複数のシートは、金、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの合金から成る群から選択された材料を備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項８０】
前記複数のシートは、コバルト−クロム、又はクロム−コバルト−モリブデンの合金から成る群から選択された材料を備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項８１】
前記積み重ねる段階は、前記シートを平坦ではない固定具に組み付ける段階を含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項８２】
前記積み重ねる段階は、前記シートをロール状の固定具に組み付ける段階を含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項８３】
前記積み重ねる段階は、前記シートをモールド型に組み付ける段階を含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項８４】
前記後処理する段階は、前記複数のシートの少なくとも一部にポリマーを注入する段階を含んでいる、請求項６６に記載の方法。
【請求項８５】
前記ポリマーは、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及びそれらのコポリマーから成る群から選択されている、請求項８４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、高強度軽量の多孔性材料に、より具体的には、医療用移植片用の高強度軽量の多孔性材料及びその制作方法に関する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明は、或る実施形態では、複数の接着されたシートを有し、その各シートが、少なくとも１つの別のシートの少なくとも１つの開口と部分的に重なっている少なくとも１つの開口を有している多孔性構造体である。本発明の或る好適な実施形態は、少なくとも１つの開口を有し、横方向寸法と、横方向寸法の約４倍未満の縦方向寸法を有する複数の接着されたシートを有する多孔性構造体である。或る実施形態では、構造体は、海綿状の構造体である。或る実施形態では、横方向と縦方向の寸法は、ほぼ１００ミクロンから５０００ミクロンの間にあり、１００ミクロンから４５０ミクロンの間にあるのが望ましい。或る実施形態では、縦方向及び横方向の寸法は、組織の内植(ingrowth)を促進させるに十分である。シートは、多数の開口を有しているのが望ましい。別の好適な実施形態では、出来上がった三次元構造体は、５％から９０％の間か又はそれより高い多孔度を有している。更に別の好適な実施形態では、シートは、５％から９０％の間の多孔度を有している。或る好適な実施形態では、シートの多孔度は、７０％から８５％の間にある。開口は、どの様な形状又は寸法であってもよい。別の実施形態では、シートの多孔度は、９０％から９５％の間にある。別の好適な実施形態では、各シートの開口は、規則的な反復可能なパターンによって画定されている。或る実施形態では、規則的な反復可能なパターンは、擬似ランダムである。更に別の好適な実施形態では、少なくとも１つのシートの開口は、実質的に、別のシートと同じ規則的な反復パターンで配置されている。更に別の好適な実施形態では、第１シートは、第２シートに対し斜めに配列されている。更に別の好適な実施形態では、第１シートは、第２シートに対しずれて配列されている。
【０００３】
更に別の好適な実施形態では、構造体は、チタン、タンタル、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金のような耐熱性金属を含んでいる。別の実施形態では、構造体は、コバルト−クロム、又はクロム−コバルト−モリブデンの合金である。又別の実施形態では、構造体は、金、アルミニウム、ステンレス鋼、及び、それらの合金のような材料を含んでいる。別の好適な実施形態では、構造体は、三次元の多孔性（即ち、流体が構造体を通って三次元に流れる）である。別の好適な実施形態では、少なくとも１つの開口は、少なくとも１つのシート又は構造体の縁部まで伸張している。別の好適な実施形態では、構造体は、少なくとも１つの実質的に中実の縁部（例えば、縁部に隣接する開口を備えた）を含んでいる。別の好適な実施形態では、多孔性構造体は、変化する多孔度を有している。別の好適な実施形態では、多孔性構造体は、段階的に変化する多孔度を有している。別の好適な実施形態では、多孔性構造体は、徐々に変化する多孔度を有している。別の好適な実施形態では、多孔性構造体は、開口対ウェブの比率が異なる隣接するシートを有している。別の好適な実施形態では、多孔性構造体は、第２シートと厚さが異なる第１シートを有している。
【０００４】
多孔性構造体を作る或る好適な方法は、１つ又は複数のシートパターン（例えば、開口とウェブのパターン）を設計する段階と；前記１つ又は複数のパターンを複数のシートに適用する段階と；前記複数のシートに開口を形成する段階と；前記複数のシートを重ねる段階と；前記シートを接着する段階と；前記シート（例えば各シート又は接着されたシート）を後処理する段階を含んでいる。別の好適な実施形態では、接着方法は、化学的接着である。更に別の好適な実施形態では、接着方法は、機械的接着である。更に別の好適な実施形態では、接着方法は、物理的接着又は真空拡散接着である。或る実施形態では、多孔性構造体は、事前成形された形状の複数のシートを有している。事前成形された形状は、中実材料に接続されるように作られているのが望ましい。或る実施形態では、事前成形された形状は、整形外科用移植片、脊椎移植片、歯科用移植片、指頭移植片、増補移植片又は関節移植片のような医療用移植片の構成要素に接続できるように作られている。
【０００５】
或る実施形態は、多孔性構造体と中実材料を有する複合材料である。多孔性構造体と中実材料は、実質的に同様、又は実質的に異なる材料である。
或る実施形態では、望ましくは中実、半中実、及び／又は織られている少なくとも１つのバリヤー層を含む多孔性構造体である。
【０００６】
或る実施形態では、多孔性構造体は、織られている少なくとも１つのシートを有している。別の実施形態では、第１シートが第２シートに接着されており、第１シートと第２シートは材料が異なっている。或る実施形態では、第１の織られているシートが第２の織られていないシートに接着されている。織られたシートは、海綿状構造体の表面粗さに影響を与えるように作られているのが望ましい。
【０００７】
或る実施形態では、多孔性構造体は、組織係合表面、ポリマー係合構造体及び／又はコンプライアンスのある表面係合構造体を有している。或る実施形態では、多孔性構造体は、ポリマーである少なくとも１つのシートを有している。
【０００８】
多孔性構造体は、多孔性構造体の表面粗さに影響を与えるように作られた織られたシートを有しているのが望ましい。多孔性構造体は、組織係合表面を有しているのが望ましい。或る実施形態では、多孔性構造体は、骨の内植を受容するように作られている。
【０００９】
多孔性構造体は、医療用移植片の構成要素を形成するように作られているのが望ましい。多孔性構造体を作る好適な方法は、接着されたプレートを機械加工する段階を含む後処理段階を含んでいる。別の好適な実施形態では、後処理段階は、エッチングする段階（例えば、光化学又は湿式エッチングを含む何らかの型式のエッチング）を含んでいる。別の好適な実施形態では、後処理段階は、多孔性構造体の多孔度を上げる段階を含んでいる。
【００１０】
或る実施形態では、本発明は、複数の積み重ねられた、多数のウェブと開口を有するシートを含む海綿状の構造体を含んでいる。海綿状の構造体の各シートの少なくとも１つのウェブは、隣接するシートの少なくとも１つのウェブに接着されている。海綿状の構造体の接着されたウェブは、少なくとも１つの構造要素を形成するように作られており、隣接するシート同士の開口は、海綿状の構造体全体に亘って複数の曲がりくねった孔を形成するように構成された整列様式を有している。海綿状の構造体は、少なくとも１つの所定の機械的特性に近似するように作られているのが望ましい。或る実施形態では、海綿状の構造体は、柱、梁又は骨格である少なくとも１つの構造要素を有している。
【００１１】
別の好適な実施形態では、組織係合構造体は、複数の開口を有する複数の積み重ねられ接着されたシートを含んでいる。積み重ねられたシートの開口は、複数の積み重ねられたシートを通る複数の曲がりくねった孔を形成するように構成された整列様式を有しており、複数の開口は、組織の内植を受け入れる寸法に作られている。幾つかの実施形態では、シートは、複数の開口が曲がりくねった孔を作るように構成された整列様式を有するように、整列した又は整列していない向きに積み重ねられている。
【００１２】
別の実施形態は、第１及び第２の組織係合骨置換構成要素を有する整形外科用移植片である。各骨置換材は、多数のウェブが複数の開口を画定している複数のシートを有している。複数のシートは、一体に接着され、開口多孔構造体を形成しているのが望ましい。整形外科用移植片は、更に、少なくとも部分的には第１及び第２の組織係合骨置換構成要素の一部分に注入された弾性（例えばポリマー）構成要素を有している。或る実施形態では、弾性構成要素は、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及びそれらのコポリマーのようなポリマーである。
【００１３】
海綿状の構造体を作る或る好適な方法は、それぞれが多数の開口を有する複数のシートを積み重ねる段階と、各シートを、その近接するシートに接着する段階を含んでいる。或る実施形態では、接着は、化学的接着、機械的接着、物理的接着、拡散接着、はんだ付け及び／又はロウ付けである。或る実施形態では、本方法は、望ましくはエッチング、多孔性構造体の多孔度を上げること、及び／又は複数のシートの少なくとも一部分にポリマーを注入することによって、接着されたシートを後処理する段階を含んでいる。或る実施形態では、注入するポリマーは、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及び／又は、それらのコポリマーである。或る実施形態では、多数の開口が、規則的な反復パターンで配置されており、積み重ねる段階は、複数のシートの内の第１の規則的な反復パターンを、複数のシートの内の第２の規則的な反復パターンに対して斜めに向ける段階を含んでいる。或る実施形態の方法では、シートは、チタン、タンタル、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金のような耐熱金属を含んでいる。別の実施形態では、複数のシートは、金、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの合金である。更に別の実施形態では、複数のシートは、コバルト−クロム又はクロム−コバルト−モリブデンの合金である。或る実施形態では、積み重ねる段階は、シートを、平坦でない固定具に組み付ける段階を含んでいる。或る実施形態では、固定具は、ロール状の固定具である。或る実施形態では、積み重ねる段階は、シートをモールド型に組み付ける段階を含んでいる。
【００１４】
本発明の或る好適な実施形態は、多孔性構造体を形成するために積み重ねられた格子を有する多孔性構造体と、格子を固定するための接着剤を含んでいる。
多孔性構造体の別の好適な実施形態は、複数のシートが積み重ねられた開放孔網状体の構造体を含んでおり、各シートは規則的、及び／又は不規則的なパターンでウェブを有しており、各シートの少なくとも１つのウェブは、隣接するシートのウェブに接着されており、積み重ねられたシートの内の少なくとも１つのシートのウェブは、積み重ねられたシートの内の少なくとも他の１つのシートのウェブに対して斜めになっている。
【００１５】
更に別の好適な実施形態は、多数の積み重ねられ接着されたシートを有している開放孔構造体を含んでおり、各シートは、多数の貫通孔を画定している網状のウェブと、ウェブによって画定されている複数の開口を有している。或る実施形態では、開口は、少なくとも３つの隣接するプレートの孔を通って伸張している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の例証となる実施形態を示している添付図面を参照してゆくが、これにより本発明の画期的な特徴と利点が明らかになるであろう。
本出願は、２００４年７月１日出願の米国仮特許出願第６０／５８４，７８６号、２００４年３月８日出願の第６０／５５１，１６３号、２００３年９月２３日出願の第６０／５０５，０８７号、及び、２００４年７月２４日出願の第６０／４９０，０６１号への優先権を請求し、参考文献としてその全体をここに援用する。
【００１７】
非常に低コストで迅速に製作できる高強度の軽量開放孔材料が必要とされている。本発明の構造体は、脊椎融合及び関節装置、海綿状骨置換品、小柱骨置換品、再建外傷又は美容外科移植片、及び、臀部、膝、足首、肩、指、つま先、肘、又は、骨又は靭帯のような組織に取り付ける必要のある他の用途の人工器官を含め、医療用移植片（例えば組織の内植が必要な移植片）として使用される。医療用移植片のような、本発明の開放孔構造体の医療製品の或る実施形態では、本発明の開放孔構造体は、被移植側（海綿状骨、硬組織、軟組織、靭帯）の１つ又は複数の細胞構造に似せて作られるのが望ましい。
【００１８】
本発明は、航空宇宙、建設及び自動車製品のような高強度軽量材料を必要とするあらゆる製品にも有用である。
以下、本発明の好適な実施形態を詳細に説明してゆくが、その例を添付図面に示している。図面を通して、同一又は類似の部品を表すのに、できる限り同じ参照番号を使用している。本発明を徹底的に理解して頂くために、材料の種類、寸法及び手順を含む好適な実施形態の数多くの具体的な詳細事項について述べる。当業者であれば、本発明の実施形態は、これら詳細事項の多くを使わなくとも実施できることを理解頂けよう。別の例で、周知の装置、方法及びプロセスについては、本発明を曖昧にしないため、詳細には述べていない。
【００１９】
図１Ａ−１Ｇは、本発明の多孔性構造体１１０を示している。多孔性構造体１１０は、同じ材料で形成され、同じ寸法を有する中実構造体と比べて軽い。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、同じ材料で作られた同じ中実体積の約１５％から５０％の密度を有している。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、負荷が掛かった状態で、高い寸法安定性を維持している。例えば、多孔性構造体１１０の寸法、形状及び多孔度は、重い負荷及び／又は機械加工（例えば冷間加工）を受けても、実質的に変わらない。
【００２０】
或る好適な実施形態では、本発明の多孔性構造体１１０は、人工器官が骨又は組織と接触して人工器官を安定させ、人工器官と被移植側組織の間の一体化された結合状態を誘起させることになるあらゆる場所に用いられている。
【００２１】
多孔性構造体１１０は、複数の積み重ねられ接着されたシート２００ａ−ｃ（例えば、層、箔、プレート）を含んでいるのが望ましい。各シート２００ａ−ｃ（例えば、図２Ａ−２Ｃ参照）は、２枚又はそれ以上のシート２００ａ−ｃが互いに積み重ねられたとき、少なくとも１枚の別のシート（例えば、隣接するか又は隣接していないシートの）の開口２０２と部分的に重なり合う少なくとも１つの開口２０２を有しているのが望ましい。或る好適な実施形態では、出来上がった多孔性構造体１１０は、曲がりくねった孔２１０が構造体１１０全体に広がっているスポンジのような高多孔性の三次元格子を含んでいる。或る実施形態では、少なくとも幾つかの開口２０２は、（例えば、以下に図１Ｄ２、１Ｅ及び６Ｂで詳細に示すように）多孔性構造体１１０の少なくとも一部分を通るチャネルを実現できるよう、実質的に完全に位置合わせ状態に整列している。或る好適な実施形態では、（例えば、図６Ｂと関連して以下に更に詳細に論じるように）近接している層のウェブ２０４は、多孔性構造体１１０の少なくとも一部を通る構造要素を実現できるように整列している。或る実施形態では、ウェブ２０４は、蛇行するウェブである。
【００２２】
シート及び構造体を形成するための材料
図２Ａ−２Ｃは、シート２００ａ、２００ｂ及び２００ｃを示している。シート２００ａ−ｃは、多孔性構造体を作るのに有用な何らかの材料で形成されている。或る実施形態では、多孔性構造体１１０のシート２００ａ−ｃは同じ材料である。別の実施形態では、多孔性構造体１１０の２つ又はそれ以上のシート２００ａ−ｃは、材料が異なっている。或る実施形態では、異なる材料の２つ又はそれ以上のシート２００ａ−ｃは、一体に接着され多孔性構造体１１０を形成している。幾つかの実施形態では、シート２００ａ−ｃは、セラミック、ガラス、ポリマー、紙、又は他の人工又は天然の材料のような非金属で作られている。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、異なる材料（例えば、ガラス、セラミック、金属、ポリマー又はそれらの組み合わせ）のシートを組み合わせることによって形成され、ハイブリッド構造体を形成している。或る実施形態では、１つ又はそれ以上のシート２００ａ−ｃは、織られている。例えば、織られたシートが、織られた又は織られていないシートに接着されている。或る実施形態では、シート２００ａ−ｃの少なくとも１つは、多孔性構造体１１０の表面粗さに影響を与えるように作られた織られたシートである。
【００２３】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、どの様な金属又は非金属材料で、どの様な寸法にでも作ることができる。幾つかの実施形態では、（例えば、図２Ａ−Ｄに示しているように）多孔性構造体１１０及び／又はシート２００ａ−ｃは、耐熱性金属（例えば、チタン、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金）、金、コバルト−クロム合金、クロム−コバルト−モリブデン合金、アルミニウム、ステンレス鋼、それらの合金、又は、接着性、化学的不活性、生物適合性、機械的強度、又は上記のような材料で（例えば発泡又はスポンジ形態に）作られた多孔性構造体１１０を特定の用途に有用な製品にする特性の故に選択されたその他の金属又は合金、のような母材で作られている。
【００２４】
幾つかの実施形態では、多孔性構造体１１０及び／又はシート２００ａ−ｃは、ポリマー（例えば、超高分子重量のポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ヒドロキシアパタイト、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、同様の材料、それらのコポリマー）のような非金属で作られている。或る実施形態では、シート２００ａ及び／又は構造体１１０は、天然又は合成の分解吸収可能性ポリマー、望ましくは生物適合性の分解吸収可能ポリマーで形成されている。
【００２５】
或る実施形態では、シート２００及び／又は構造体１１０は、織布又は不織布のメッシュで形成されている。
別の実施形態では、紙、メッシュ、革、ガラスフィルムのような天然繊維、蛋白質ベース又は海綿状材料が、シートにされ、その後、本発明による多孔性構造体１１０に形成される。或る実施形態では、シート２００及び／又は構造体１１０は、炭素材料で作られている。
【００２６】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、（例えば、米国特許第２００３／０１２５８０８号に記載されているように）酸化されるか何らかの処理を施され、例えば母材上に酸化されたコーティングを有している。コーティングは、酸化ジルコニウムを含んでいるのが望ましい。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、例えば、コーティング、注入又はカプセル封入によって、抗摩擦表面と組み合わせられている（その例については、以下に論じる）。
【００２７】
シート２００ａ−ｃは、どの様な幅（ｗ）、長さ（ｌ）又は厚さ（図示せず）でもよい。或る実施形態では、個々のシートの厚さは、約０．００１から約１インチの範囲にあり、約０．００１から０．２５インチであるのが望ましく、０．００５から０．０６０インチであれば更に望ましい。或る実施形態では、好適な厚さは、成長が必要な細胞又は組織の種類によって決まる。骨の内植では、例えば、シート２００ａ−ｃの好適な厚さは、１００から４５０ミクロンの間にある。或る実施形態では、シート２００ａ−ｃは、厚さが約０．０１２インチ、望ましくは０．０１５インチである。シート２００ａ−ｃは、シート２００ａ−ｃの全体に亘って実質的に厚さが均一で、厚さの変化は本発明の範囲内にあるあるのが望ましい。或る実施形態では、シート２００ａ−ｃの長さと幅は、シートが配置される環境（例えば、接着固定具）の寸法によってのみ制限される。或る実施形態では、シート２００は、厚さ０．０１５インチの金属（例えばチタン）の２インチの方形シートである。
【００２８】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、ポリマーのシートで形成されている。本発明の実施形態では、シート２００がポリマーで形成されるとき、開口２０２は、直接レーザー加工されるか、ＣＮＣ穿孔されるか、ダイカットされるか、型押されるか、射出又は圧縮成形されるか、噴水加工されるか、又は別の方法で形成される。
【００２９】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、セラミック又はガラスのフリットで形成されている。この実施形態では、シート２００がセラミック又はガラスのフリットで形成されるとき、開口２０２は、レーザーによって加工されるか、研磨剤噴射加工されるか、正味形状又はパターン２０６に成形体又は焼結塊として焼かれる。
【００３０】
図２Ａに示しているように、シート２００ａは、少なくとも１つの開口２０２を含んでいるのが望ましく、複数の開口２０２を含んでいるのが更に望ましい。開口２０２は、ウェブ２０４によって形成されている。或る実施形態では、開口２０２は、（例えば幾つかの骨移植製品には）幅が、１０ミクロンから１０００ミクロン、望ましくは２５ミクロンから１０００ミクロン、更に望ましくは１００ミクロンから４５０ミクロンである。或る好適な実施形態では、多数の開口２０２とウェブ２０４がある。
【００３１】
或る実施形態では、ウェブ２０４と開口２０２は、所定のパターン２０６に構成されている。或る実施形態では、ウェブ２０４は、パターン２０６を画定している。或る実施形態では、パターン２０６は、網状の幾何学形状である。幾何学形状は、規則的でも不規則的でもよく、１つ又は複数の角又は湾曲部分を含んでいてもよい。幾何学形状は、五角形、六角形、方形、平行四辺形、長方形、円形、楕円形又は他の何れの規則的又は不規則的な幾何学形状でもよい。例えば、図２Ａでは、シート２００ａには、六角形及び五角形のモザイクが網状に組み込まれている。或る実施形態では、五角形及び六角形の選択は、所望の開放孔構造体を、シート２００ａ−ｃが積み重ねられるとき（以下に詳しく論じる）に、２つの開口が全ての辺で正確に整列することがないように促す。別の実施形態では、パターン２０６は、ランダム又は擬似ランダムである。更に別の実施形態では、パターン２０６は、無秩序又はフラクタルなパターンである。開口２０２は、どの様な幾何学形状でもよく、１つ又は複数の曲線、直線、アンダーカット又は斜め部分、及びその組み合わせを含んでいてもよい。
【００３２】
図２Ｅに示している或る実施形態では、ウェブ２０４は、縦方向寸法２０５ａと横方向寸法２０５ｂを有する開口２０２を画定している。或る実施形態では、縦方向寸法２０５ａは、横方向寸法２０５ｂと異なるか、又は等しい。或る実施形態では、縦方向寸法２０５ａは、横方向寸法２０５ｂの１００倍又はそれ以上までになっている。縦方向寸法２０５ａは、横方向寸法の約４倍を超えない方が望ましい。或る実施形態では、横方向及び縦方向寸法は、約１０ミクロンから約５０００ミクロンの間にある。縦方向寸法と横方向寸法は、約１００ミクロンから約１０００ミクロンの間にあるのが望ましく、約１００ミクロンから約４５０ミクロンの間にあるのが更に望ましい。
【００３３】
或る実施形態では、シート２００は、多孔性構造体１１０が、望ましくは組織の構造（例えば骨）を模倣した生体模倣構造となるように設計されている。或る実施形態では、シート２００ａ−ｃ及び／又は多孔性構造体１１０は、剛体で軽量の立体を構築するため工学で用いられる階層構造に似ているのが望ましい階層構造体である。図示のように、自身が構造要素（例えば、基本的な三角形構造要素）で作られている構造要素（例えば、三次元の錐体又は四面体）で作られているのが望ましい大きく複雑な構造体を考えることもできる。
【００３４】
或る実施形態では、そのような構造体は、尺度非依存性の自己相似形ではない。別の実施形態では、二次元の尺度非依存性の自己相似形構造体（例えばパターン）が、三次元構造体（例えば多孔性構造体１１０）を作るため、三次元に積み重ねられている。シェルピンスキーのフラクタルは、尺度非依存性の自己相似形対象物の例であり、三次元に繰り返されるか又は積み重ねられると、一連の階層状の網状体又は階層要素ができる。
【００３５】
或る実施形態では、開口２０２は、シート２００ａの厚さ全体を貫いている。別の実施形態では、開口２０２は、シート２００ａを部分的に貫いている（即ち、厚さ全体を貫通してはいない）。或る実施形態では、シート２００ａは、様々な貫通深さの開口２０２を含んでいる。
【００３６】
或る実施形態（例えば図３に示しているような）では、シート２００は、第１面３０２と第２面３０４を有している。図３Ａでは、開口２０２は、シート２００を貫通して、経路３０６が面３０２から面３０４へ伸張している。図３Ａでは、経路３０６は、実質的にまっすぐな壁３０５ａを含んでいる。この実施形態では、図３Ａの壁３０５ａは、面３０２と３０４に実質的に垂直である。或る実施形態では、壁３０５ａは、面３０２又は３０４に対して鈍角又は鋭角である。或る例では、壁３０５ａは、実質的に一つの表面（例えば一つの平坦な面）である。別の実施形態では、壁３０５は、複数の表面を有している。例えば、或る実施形態では、壁３０５は、平坦な面が交差している（図３Ａ−１）。
【００３７】
図３Ｂの実施形態では、経路３０６は、湾曲面３０５ｂを含んでいる。湾曲面３０５ｂは、面３０２から面３０４まで連続していても、図３Ｂに示しているように不連続であってもよい（例えば、変曲点を有している）。図３Ｂに示している湾曲面３０５ｂは、アンダーカット部３０３を有している。或る実施形態では、湾曲面３０５ｂは、（例えば、面３０２と面３０４に）２つ以上のアンダーカット部分を含んでいる。
【００３８】
図３Ｃに示している実施形態では、開口２０２は、面３０２から面３０４まで貫通していない。図３Ｃに示しているように、壁３０５ｃは、面３０２又は３０４の一方又は両方に窪み３０７を画定している。窪み３０７は、曲線で囲まれた断面か、長方形断面か、アンダーカットのある断面か、複数の幾何学形状（例えば、曲線で囲まれた形、アンダーカット及び長方形）を組み合わせた断面か、規則的、不規則的又は何らかの他の幾何学断面を有している。
【００３９】
図３Ｄの実施形態では、複数の窪み３０７があり、その幾つかは互いに交差している。窪み３０７は、互いに様々な空間的関係で配置されるのが望ましい。或る実施形態では、窪み３０７は、面３０２から様々な距離にメサ３０８を作り出している。この効果は、図３Ａ−３Ｃに示すように湾曲面及び／又は直線面３０５ａ、３０５ｂ又は３０５ｃで実現されるのが望ましい。面は、窪み３０７が形成される面に対してどの様な角度に向いていてもよい。
【００４０】
開口２０２の形状を変化させることによって、そして窪み又は開口が形成される面（例えば、３０２又は３０４）を変化させることによって、隣接するシートの間の、及び隣接するシートを貫通する孔の多様な組合せを特定することができる。これらの組み合わせの幾つかを以下に示す。
【００４１】
図１Ｇは、２枚又はそれ以上のシートを一体に接着することによって形成され、様々な深さの開口２０２を備えた異なるパターン２０６ａ−ｃを有する多孔性構造体１１０の或る実施形態を示している。一番上のシート１０２ａは、Ｘ型のウェブ２０４ａを特徴とするパターン２０６ａを有している。この実施形態では、ウェブ２０４ａが、一番上のシート１０２ａの両側を貫通する開口２０２ａを画定している。２番目ののシート１０２ｂは、複数の六角形開口２０２ｂを画定するウェブ２０４ｂを特徴とするパターン２０６ｂを有している。２番目のシート１０２ｂは、ここに記載しているように、一番上のシート１０２ａと３番目のシート１０２ｃに接着されているのが望ましい。３番目のシート１０２ｃは、シート１０２ｃの両側を貫通する開口２０２ｃと、シート１０２ｃを部分的に貫く開口２０２ｄとを含むパターン２０６を有している。或る実施形態では、部分的に貫く開口２０２ｄは、シート２０２ｃ内に開口２０２ｃと交差する曲がりくねったチャネル２０８を形成している。或る実施形態では、シート１０２ａ−ｃは、シートセット２００８を形成している。或る実施形態では、複数のシートセット２００８は、ここに記載しているように、一体に接着され多孔性構造体１１０を作っている。
【００４２】
シート２００を作るための好適な方法
図６Ａ−１は、多孔性構造体１１０を製作する或る代表的な方法６０００を示している。ステップ６００２では、多孔性構造体１１０は、シート２００レベルで作られる。
【００４３】
或る実施形態では、計算機援用設計ファイル（「ＣＡＤファイル」）は、多孔性構造体１１０を作る各シート２００用の候補パターンを準備している。「ＣＡＤファイル」は、パターン２０６を、例えばここに記載している何れかの方法により所定の構成に作るのに用いられる。図４に示している或る実施形態では、多孔性構造体１１０のモデル４００が作られている。モデル４００は、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓソフトウェアを使って作られ、図５の組み立てられた構造体５００に具現化されている。モデル４００は、事前検討され、必要であれば、所望の結果の網状構造を実現できるように調整されるのが望ましい。或る実施形態では、例えば、多孔性構造体１１０内に曲がりくねった孔の経路の細部を含む工作がモデル化されている。モデル４００の或る実施形態では、各シート２００上に各開口２０２とウェブ２０４が成形されている。
【００４４】
或る実施形態では、シート２００の順序及び／又は向き、及び／又はモデル４００の開口２０２及び／又はウェブ２０４を操作することによって、設計の最適化が図られる。或る実施形態では、シート２００の開口２０２及び／又はウェブ２０４の寸法及び形状は、所望の多孔性構造体１１０を実現するためモデル化される。或る実施形態では、各シート用のパターン２０６が、この方式でモデル化される。
【００４５】
ステップ６００４では、パターン２０６がシート２００に適用される。或る実施形態では、パターン２０６を反映する工作用写真マスターフィルム（フォトツール）が、ＣＡＤファイルから、光化学エッチングの分野では既知の何らかの方法で準備される。シート２００の少なくとも１つの面は、マスキング剤で覆われているのが望ましい。次に、パターン２０６と関係付けられた工作が、シート状に投影される。或る実施形態では、工作は、シート２００の片側又は両側に準備される。
【００４６】
或る実施形態では、シートの一方の側の工作は、シートの他方の側の工作とは異なる。別の実施形態では、シートの各側の工作は、所望の結果を作り出すため、同一、及び／又は、位置合わせされているか又はされていない。
【００４７】
シート２００は、工作が適用された後、所望の構造体（例えば開放孔格子構造体）を実現するため、既知の機械的、化学的及び／又は電気的方法（例えば光化学機械加工）に従って処理される。ステップ６００６では、開口が、シート２００内に形成される。或る実施形態では、ステップ６００６は、既知の機械的、電気的及び／又は化学的方法（例えば、レーザー切除）に従ってマスキング剤を取り除く段階を含んでいる。これによって、パターン２０６と一致するシート２００が好適に形成される。
【００４８】
或る実施形態では、開口２０２は、シート又は工作物に、開口２０２（例えば、孔、目打ち孔、窪み、チャネル、又は溝）を作るため、化学的、機械的、電気的、又は何らかの他の工程又は工程の組み合わせによって作られている。開口２０２は、直接レーザー機械加工、研磨剤水噴射機械加工、型押（例えば、コンピューター数値制御（ＣＮＣ）型押）、穿孔、パンチング、イオンビームエッチング、電子化学エッチング、光化学エッチング、放電加工（ＥＤＭ）、別の穿孔技術及び／又はそれらの組み合わせによって作られる。或る実施形態では、シート２００は、Ａｍｒｉｃｈに発行の米国特許第６，６２０，３３２号に開示されている方法によって作られ、同特許を参考文献としてここに援用する。或る実施形態では、シート２００は、Ａｍｒｉｃｈ等に発行の米国特許第６，５９９，３２２号に開示されている方法によって作られ、同特許を参考文献としてここに援用する。或る実施形態では、シート２００に開口を作るために、各方法の組み合わせが使用されている。
【００４９】
幾つかの実施形態では、シート２００に孔を開けるのに用いられる方法は、最終製品の性能を高めるため特殊化されている。例えば、組織の内植を高める必要のある製品では、個々のシートに、内植組織と開放孔構造体の間に追加的係止機構を設けるため、シートの一方の側に、或るパターンで部分的にエッチング（例えば半エッチング）が施されている。別の実施形態では、羽根付縁部が、シート２００にエッチングされ、内植組織のために強化された係止機構を提供している。例えば、米国特許第６，５９９，３２２号に記載されている処理で形成された孔開きシートを使って、羽根付縁部を有するきシート２００を作ることができ、同特許を参考文献としてここに援用する。或る実施形態では、そのような方法は、医療用装置（例えば、移植片）の効果的な外側表面を作るのに用いられる。そのような医療用装置は、摩擦係数を増大させ、安定性と固定特性を改良するので好適である。
【００５０】
ステップ６００６の或る実施形態では、シートに開口を形成する段階は、１つ又は複数の孔を含むシート２００を、（例えば、チタンのような金属製の）シート２００を、硝酸／フッ化水素酸溶液内で軽くエッチング処理して、表面の堆積物、屑及び取扱による酸化を取り除く。
【００５１】
ステップ６００８では、開口２０２を有するシート２００が、固定具内に積み重ねられる。積み重ねられるシート２００の構成を変えることによって、異なる構造体が作り出される。或る実施形態では、シートは、１つ又は複数のシートのシートセットにそれぞれ積み重ねられる。シート２００のパターン２０６の態様（例えば、厚さ、形状）は、シートセットの中で又はシートセットの間で変化する。或る実施形態では、実質的に同様のパターン２０６を有する複数のシート２００が、実質的に完全に位置合わせして積み重ねられ（図１Ｅ参照）、例えば（図６Ａ−２に図示し説明しているように）同様のシート６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃが互いに整列している第１シートシートセット２０８が形成される。或る実施形態では、それぞれが実質的に完全に位置合わせされている幾つかのシートセット２０８が積み重ねられ、所望の構造体を形成している。或る実施形態では、１つ又は複数のシートセット２０８が、１つ又はそれ以上のより大きなシートセットに対し斜めに整列されている。複数のシートセット２０８を接着して、多孔性構造体１１０が形成される。
【００５２】
多孔性構造体１１０の或る実施形態では、ある特定のシートセット２０８内の各シート２００は、実質的に同様なパターンのウェブ２０４と開口２０２を有している。多孔性構造体１１０の別の実施形態では、各シートセット２０８は、実質的に異なるパターンのウェブ２０４と開口２０２を有するシート２００を有している。或る実施形態では、シートパターンの変化は、多孔性構造体１１０を形成するのに用いられるシートセット２０８の間で異なっている。
【００５３】
例えばシートセット２０８内の個々のシート２００の開口対ウェブの比率を変えることによって、違った結果を実現することができる。開口対ウェブの比率は、各シートの開口部体積対ウェブ部体積の体積比率である。或る好適な実施形態では、シート２００の開口対ウェブの体積は、９５：１から１：２０の範囲にある。例えば、工作とエッチング手順を調整し、多少の完全な又は部分的な開口２０２を有するシート２００を作ることなどで様々な多孔度のシート２００を作ることによって、開口対ウェブの比率は変化する。
【００５４】
ステップ６００８の或る実施形態を図２Ｄに示している。図２Ｄでは、シート２００ａ、２００ｂ及び２００ｃは、互いに所望の向きに積み重ねられ、シートセット２０８を形成している。シートセット２０８内の個々のシート（例えばシート２００ａ−ｃ）の数は、ほんの２枚のシート２００から、所望の最終製品を実現するのに必要な数まで、様々である。図２に示している或る実施形態では、シート２００は、斜めの配列及び向きに好適に積み重ねられている。シートセット２０８は、どの様な所望の枚数のシートを含んでいてもよい。シートセット２０８は、ここに記載されているように互いに接着され、シートセットの反復パターンを形成する。
【００５５】
図２Ａ−Ｃは、代表的な斜めの配列を示しており、シート２００ａから２００ｃは、ここに記載しているように所定の工作で形成されている。或る実施形態では、シート２００ｂは、シート２００ａに対して角度θで配列されている。角度θは、０°から３６０°の間のどの様な角度でもよい。図２Ａ−Ｃは、３枚の各シートが互いに斜めに配列されている実施形態を示している。図２Ａ−２Ｄに示している実施形態では、３枚の実質的に同一のシートが、それぞれ隣接するシートに或る角度で斜めになるように積み重ねられている。組み立てられた積層物は、断面が１０度の菱形形状となるように、両軸でずらされるのが望ましい。
【００５６】
図６Ａ−２は、異なるパターンを有する３枚のシート６０１ａ、６０１ｂ及び６０１ｃを含むシートセット２０８を示している。シート６０１ａは、開放格子構造を形成するように構成されたウェブ６０４ａのパターンを有している。ウェブ６０４ａは、交差パターンを形成し、開口６０２ａを画定している。シート６０１ｂは、シート６０１ａの開口対ウェブ比率より大きな開口対ウェブ比率を有する格子を形成するように構成されたウェブ６０４ｂのパターンを有している。シート６０１ｂのウェブ６０４ｂのパターンは、シート６０１ａのウェブ６０４ａと、両シートをここに記載しているように接着したとき、ウェブ６０４ａとウェブ６０４ｂの間に連続構造部材が形成されるように整列している。シート６０１ｃは、シート６０１ｃの開口対ウェブ比率より大きな開口対ウェブ比率を有する格子を形成するように構成されたウェブ６０４ｃのパターンを有している。シート６０１ｃのウェブ６０４ｃのパターンは、ウェブ６０４ａ及び６０４ｂと、シート６０１ａ、６０１ｂ及び６０１ｃが一体に接着されたとき、ウェブ６０４ａ、６０４ｂ及び６０４ｃの間に多孔性構造部材が形成されるように整列している。
【００５７】
或る実施形態では、シート２００とシートセット２０８は、構造目的を達成できるように積み重ねられる。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、所望の最終製品の特定の構造的又は物理的な特性（例えば、弾性係数）を満足するように作られる。有限要素解析を実施して、シート２００のパターン２０６（例えば、二次元パターン）を導き出すのが望ましい。各シートは、組み立てる（例えば、ここに記載するように接着する）と、多孔性構造体１１０に所望の構造品質及び／又は特性（例えば、指定された弾性係数）が作り出される具体的な作成パターンを反映しているのが望ましい。例えば、図６Ｂは、一体の補強部材６５０を備えた多孔性構造体１１０を示している（組み立ての前と後の両方）。パターン２０６は、中実領域６５２、ウェブ６５３及び開口６５４の規則的なパターンである。図６Ｂは、中実領域６５２が、所望のパターンの接続された補強部材６５０を作り出すように整列している実施形態を示している。別の実施形態では、中実領域６５２は、異なる効果を実現できるように、故意に整列していない。幾つかの実施形態では、中実領域６５２は、発泡様構造体から補強部材６５０まで急に、又は徐々に移行するように整列している。或る実施形態では、出来上がった補強部材６５０は、多孔性構造体１１０を貫通及び／又は貫いている中実の柱を形成している。一体の補強部材６５０は、別の材料との第２の接着（例えば、拡散接着）処理の温度及び圧力に耐えられるほどに強力なことが望ましい。多孔性構造体１１０全体については、補強部材６５０も、図１Ｆ１と１Ｆ２に示しているように、機械加工することができる（例えば、従来型のタッピング処理、冷間加工、機械加工）。工学的造形は、相互接続された、及び／又は接続されていない開口２０２の領域も含んでいる。或る実施形態では、様々な多孔度の接続されていない開口の工学的領域が、多孔性構造体１１０の中に画定されている。或る実施形態では、シートからシートまでの造形（例えば、補強部材、柱、開口、孔）の整列は、多孔性構造体１１０全体に亘る三次元の造形を形成している。
【００５８】
或る実施形態では、シート２００及び／又はシートセット２０８は、多孔度の目標を実現できるように積み重ねられている。例えば、或る実施形態では、三次元構造体全体に亘って変わる多孔度を有する多孔性構造体１１０を作るのが望ましい。そのような多孔性構造体１１０は、例えば、同じ構造部材の異なる端部内への、硬組織（例えば骨）の内植と軟組織（靭帯）の内植の両方を促進するのに有用である。
【００５９】
例えば、図７Ａは、異なる多孔度を有する多孔性構造体１１０の例を示している。図７Ａは、異なる多孔度を示す多孔性構造７００の領域が構造体内に形成されている、段階的に異なる多孔度を示している。図７Ａでは、低多孔度Ｌ１（１０％）の領域が、第１端部７０２に形成されている。別の実施形態では、低多孔度Ｌ１（１０％）の領域の次に、長さはＬ１（１０％）と同じでも同じでなくてもよいが、より高い多孔度の領域Ｌ２（２０％）が続いている。或る実施形態では、構造体７００の多孔度は、構造体７００の全域で、段階的なパターンで増大している。或る実施形態では、多孔度の高い領域は、多孔度の低い領域で分離されている。或る実施形態では、多孔度の低い領域は、或る種の物質（例えば、空気）が通過できるようにする一方で、別の種類の物質（例えば、ポリマー）に対するバリヤーとして作用する。或る実施形態では、多孔度の異なる領域が相互接続されている（例えば、Ｌ１のような１つの領域内で相互接続されている開口、及び／又は、Ｌ１とＬ２の間のような領域の間で相互接続されている開口）。別の実施形態では、多孔度が異なる領域は、相互接続されていない（例えば、Ｌ１のような特定の領域内の開口も、領域間（例えばＬ１とＬ２の間）の開口も、相互接続されていない）。相互接続されている開口と相互接続されていない開口の組み合わせも、本発明の範囲内にある。何れか１枚のシート又は領域、又は２枚以上のシート又は領域に亘って多孔性領域を作るために、開口２０２の大きさは、１枚のシート内で変わってもよいし、シート毎に変わってもよい。
【００６０】
図７Ｂは、多孔度が、多孔性構造体７００の一端から他端に向かって変化している、徐々に変化する多孔度を示している。しかしながら、多孔度の変化は、図７Ａに示す多孔度の変化よりも緩やかである。多孔性構造体１１０の多孔度は、シート２００毎、シートセット２０８毎、又は何れかの特定のシート２００又はシートセット２０８を横切って変化する。
【００６１】
シートの接着
ステップ６０１０で、シート２００及び／又はシートセット２０８は、一体に接着される。或る実施形態では、第１シート２００のウェブ２０４の少なくとも一部分が、（例えば、ここに開示されている方法によって）隣接する各シート２００又はシートセット２０８のウェブ２０４の少なくとも一部分に接着される。或る好適な実施形態では、隣接するウェブ２０４の部分同士が、シート２００の間に堅く接着された交差部を形成する。
【００６２】
シート２００及び／又はシートセット２０８は、限定するわけではないが、真空拡散接着、化学的接着（例えば、エポキシ、ウレタン及び他の適切な接着剤のような反応種で）、物理的接着、爆発接着及び機械的接着を含むどの様な接着方法で接着してもよい。好適な実施形態では、シート２００及び／又はシートセット２０８は、積層され、真空拡散接着され、及び／又は接着剤により接着される。接着方法の別の例には、熱間等静圧接着（ＨＩＰ）、冷間等静圧接着（ＣＩＰ）、ロウ付け、糊付け、接着剤接着、はんだ付け、抵抗溶接、誘導溶接、溶剤接着、熱又は超音波溶接、機械的連結、かしめ、据え込み、リベット締め、変形、縫合及びピン止めが含まれる。セラミック製品では、接着は、セラミック又はガラスのフリットを火に掛けることによって実現されるのが望ましい。
【００６３】
真空拡散接着を用いる或る実施形態では、シート２００及び／又はシートセット２０８は、例えば、接着固定具（例えばクランプ）で機械的に圧縮される。或る実施形態（図７Ｃ）では、接着固定具７０００は、各角部付近に穴７００２が設けられた２枚のステンレス鋼板７００１（例えば、厚さ３／４インチの３０４ステンレス鋼板）を含んでいる。次にボルト７００５（例えば５／１６−１８モリブデンボルト）が、圧縮（例えば、０．００２−０．００４インチの圧縮力）を実現できるだけのトルクになるまで、又は、各ボルトを接触後に四分の一回転締めることによって実現される理論上のねじ変位（例えば約０．０１３８）に至るまで、反対側の角から反対側の角へと順に締められる。或る実施形態では、ボルトは、弾性的に引っ張られるのが望ましい。
【００６４】
或る実施形態では、焼き付きとかじりを防ぐために、（例えば、チタンをエッチングした箔シートを備えた）シートセット２０８と接触する固定具の表面７０１０は、水酸化マグネシウム、窒化ホウ素、グラファイト又は何らかの適切な高温潤滑剤の薄い層で被覆されている。モリブデンボルトのねじは、窒化ホウ素拡散によって被覆されているのが望ましい。或る実施形態では、接着された部品は、取り出されるとき、接着処理によってシートセット２０８の厚さが、厚さ１／２インチ当たり約０．０２０”薄くなるので、固定具から容易に滑り出ることが分かっている。
【００６５】
圧縮されたシートセット２０８は、次に、所望の真空拡散接着を行うため、高温高真空の固定具（例えば、プログラム可能なＡＶＳ真空炉）内に配置される。或る実施形態では、約１０−３気圧の真空圧が、約華氏８００°から約華氏１２５０°の温度と組み合わせて用いられる。或る実施形態では、ＡＶＳ  Ａｃｅ４−１２８０コントローラーとソフトウェアが、アッセンブリの温度を摂氏８５０°まで上げ、その温度を１時間維持し、次いでヘリウム冷却するようプログラムされている。別の実施形態では、アッセンブリの温度は、摂氏９００°まで上げられ、４時間維持され、次いでヘリウム冷却される。
【００６６】
加熱サイクルの間に、モリブデンボルトの低い熱膨張係数に比べて高いステンレス鋼の熱膨張係数によって、組み立てられた積層材に更なる圧力荷重が好適に加えられる。この様に、固定されているシート２００及び／又はシートセット２０８が熱に曝されると、ステンレス鋼は、モリブデンボルトよりも膨張する。結果として、シート２００の積層材に掛かる圧力が増し、シート２００間の接着が低温で実現される。低温は、多孔性構造体１１０を形成するのに用いられる材料の粒子の成長を妨げるか、低減するか又は最小にするので望ましく、粒子が成長すると金属の強度が下がることになる。更に、処理サイクルが迅速になるので、多孔性構造体１１０の製造をより安価にすることができる。圧縮によって生じる金属表面の密着によって、更に完全で迅速な接着が可能になる。
【００６７】
冷却されたシート２００のアッセンブリを取り出すと、組み立てられた多孔性構造体１１０（「発泡体」に似ている）は、好適にも母材の強度と実質的に同じ強度を有する、拡散接着によって層と層が完全に接着された部材となる。直径１／２インチの棒状体に合計１８００ポンドの圧力をプレス機で掛けて行った破壊曲げ試験では、部品に５０％「Ｕ」字型の変形が生じたが、接着部は破損しなかった。
【００６８】
別の実施形態では、例えば、６−Ａ１４−Ｖチタン合金を含む或る合金に対しロウ付け中間材としてアルミニウム金属を使って、接着が実現されている。或る実施形態では、アルミニウム箔の薄いシートが、各シート２００の間に積層されている。アッセンブリが圧縮され、真空炉内に配置されると、アルミニウムは、チタンとその合金を拡散接着させるのに必要な温度より実質的に低い温度で溶融し流れる。チタン対チタンの接触又は接触に近い領域では、アルミニウム／チタンの共融合金が形成される。或る実施形態では、アルミニウムの一部が、６−４チタン内に自由に拡散する。この処理に必要な温度は低いので、チタン合金をその溶融点近くまで長時間加熱したときにしばしば見られる粒子成長の問題が、最小になる。
【００６９】
或いは、システム内の過剰なアルミニウムが最小となるように、アルミニウムの「フレーク」（ペイントメーカーの粉）が、チタン格子シート上に振り掛けられる。アルミニウムは移植片製品では好ましくないが、宇宙製品のような製品にアルミニウムを使用するのは好ましい。
【００７０】
或る実施形態では、シート２００及び／又はシートセット２０８は、爆発接着によって接着される。爆発接着は、制御された爆発エネルギーを使用し、２つ又はそれ以上の金属を一体に高圧で押し付ける固相溶接処理と考えられる。その結果生じる複合システムは、高品質の冶金的接着によって接合される。爆発溶接事象に必要な時間は非常に短いので、構成金属間の反応領域は、顕微鏡でしか見られないほど狭い。或る実施形態では、プレートは、爆発爆轟によって生じる力によって互いに加速される。或る実施形態では、金属又は他の材料（例えば、「フライヤープレート」）のシートは、爆発によって、静止しているプレート又は静止しているプレートの積層材に向かって押し付けられ接合される。この様に、フライヤープレートは、爆轟の前端がプレートの表面を横切って動く際に、爆発力に降伏する。これにより、運動エネルギーは、衝突点に掛かる力が最初の僅かな分子層を液化させるので、静止しているプレートに伝達される。衝突点がプレートを横切って加速される際に、プラズマが表面の間に噴射され、それによって完全な冶金溶接が作り出される。材料は、雰囲気温度か又はそれに近い温度に留まり、それらの元々の特性を維持するので、爆発金属接着は、冷間接合処理と考えられる。爆発接着は、例えば、ワシントン州セキームの高エネルギー金属社によって実施されている。
【００７１】
爆発接着実験は、ジルコニウム、チタン及びコバルト／クロミウム合金のシート２００のサンプルを使って行われた。これらの金属の全ての組合せが、爆発接着を使って成功裏に接着された。試験の第１シリーズでは、ニオブ中間層が、接着させる２つの金属の間に配置された。或る実施形態では、後の段階で金属が加熱される場合は、ニオブ層が用いられている。ニオブ中間層は、接着される元々の金属の間に共融合金が形成されるのを妨ぐことができる。ニオブ中間層無しでも、金属は成功裏に爆発接着された。
【００７２】
或る実施形態では、隣接するシート２００及び／又はシートセット２０８は、連動する舌部と溝の接合によって接着される。或る実施形態では、隣接するシート２００及び／又はシートセット２０８は、２つ又はそれ以上の接着技法の組み合わせによって一体に接着される。或る実施形態では、例えば、連動する舌部と溝の接合は、ここに述べている別の接着技法（例えば、拡散接着、爆発接着）と組み合わせられている。或る実施形態では、異なる材料の層が、形成された接着の強度が２つ又はそれ以上の接着技法の組合せで決まるように、２つ又はそれ以上の接着技法の組み合わせで一体に接着されている。
【００７３】
ここに説明する接着処理は、多孔性構造体１１０の幾何学形状を制限するよう意図してはいない。あらゆる幾何学形状、即ち（例えば、湾曲した、平坦な、蛇行する、波状の）三次元プロフィールを有するシート２００が一体に接着される。或る実施形態では、シートは、中実の物質（例えば、中実の医療用移植片又は医療用移植片の構成要素）に接続するように構成された形状に事前形成され、その構成に一体に接着されている。図７Ｄに示す或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、円筒形に形成されている。或る実施形態では、膨張可能なマンドレル７５５とシリンダ７６２を有する固定具７７０がある。或る実施形態では、固定具７７０はモールド成形されており、その中に組み立てられたシートが、接着に備えて積み重ねられている。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、孔開きシート７５２をマンドレル７５５に巻き付けることによって組み立てられる。シート７５２は、マンドレル７５５に堅く巻き付けられ、ロール状のアッセンブリ７６０を形成するのが望ましい。或る実施形態では、ロール状のアッセンブリ７６０は、望ましくは外側スリーブ７６３を有しているシリンダ７６２の中に押し込まれる。或る実施形態では、固定具が加熱されると、シリンダ７６２と外側スリーブ７６３よりもマンドレル７５５の方が膨張し、各孔開きシート７５２を一体に接着するのに必要な圧力が作り出されるように、マンドレル７５５とシリンダ７６２は、熱膨張係数が異なる材料で作られている。或る実施形態では、マンドレル７５５はステンレス鋼で、シリンダ７６２と外側スリーブ７６３はモリブデンであるのが望ましい。或る実施形態では、マンドレル７５５は、被覆部７６５を有している。被覆部７６５は、マンドレル７５５とロール状シート７５２の間の接着の形成（例えば、共融の形成）を防ぐように選択されたものであればどの様な材料でもよい。被覆部７６５は、マンドレル７５５がロール状シート７５２に粘着するのを防ぐのであればどの様な材料でもよい。従って、例えば、被覆部７６５は、タンタル、ニオブ又はモリブデンである。被覆部７６５は、グラファイトか窒化ホウ素であるのが望ましい。或る実施形態では、被覆部７６５の材料は、チタンシート７５２との共融形成及び／又は溶解を防ぐように選択される。或る実施形態では、マンドレル７５５とシリンダ７６２の一方又は両方が、多孔性材料（例えば多孔性材料１１０）で作られている。
【００７４】
或る実施形態では、マンドレル７５５は、接着サイクルが完了した後、押し出され、又は機械加工で取り除かれる。或る実施形態では、シリンダ７６２は、接着された多孔性構造体１１０を取り外すため、縦方向に分割される。
【００７５】
後処理
ステップ６０１２では、多孔性構造体１１０が後処理される。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、多孔性構造体１１０が形成（例えば接着）された後、何らかの化学的、機械的又は電気的処理によって後処理される。或る実施形態では、多孔性構造体１１０を形成する格子シート２００の接着された積層材に、エッチングが施される。或る実施形態では、このエッチングによって、構造体１１０の孔の体積が増大する。
【００７６】
或る実施形態では、シート積層材２０８の個々の層（例えばシート２００）の接合部から（例えば、エッチング処理の結果である）段付の人為構造を取り除くのが望ましい。段付の人為構造は、例えば、後処理機械加工法によって除去される。図１Ａは、後処理前の多孔性構造体１１０を示している。或る実施形態では、シート２００の接着によって、非常に鋭くはないが材料の流れの痕跡を示す内側隅角ができる。これらの小さな半月形は、後処理（例えばエッチング後のステップ）によって除去されるのが望ましい。或る実施形態では、後処理によって、構造体内に滑らかな表面ができる。或る実施形態では、後処理によって、孔対ウェブの比率が調整されることになる。後処理には、ショットピーニングのような機械的工作と、機械加工とが含まれる。
【００７７】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０の後処理は、多孔性構造体１１０の酸化を含んでいる。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、少なくとも部分的には、ジルコニウム又はジルコニウム合金のシート２００で作られている。後処理の後では、多孔性構造体１１０は、酸化されたジルコニウムの表面を既に含んでいるか、それを含むように更に処理されるのが望ましい。酸化のステップは、米国特許第６，６５２，５８６号又は米国特許出願第１０／３１３，２０５号（発行番号第２００３／０１２５８０８号）に記載されているように実施され、そのそれぞれを参考文献としてここに援用する。
【００７８】
別の実施形態では、一つ又は複数のポリマーが、本発明による多孔性構造体１１０開放孔構造の少なくとも一部に亘って、注入されるか又は何らかの方法で行き渡った状態にされる。超高分子重量のポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、高密度ポリエチレン及びヒドロキシアパタイトのようなポリマーは、本発明で特に役立つポリマーであることが分かっている。他の有用なポリマーには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン及び同様の材料が含まれる。好適なポリマーには、ナイロン、ウレタン、シリコンエラストマー、幾つかのエポキシ（例えば、ペースメーカーの円蓋に使用されているような加水分解の面から非常に安定したポリマー）、ＰＥＥＫポリアセタール、ポリエステル及び他のそのように理解されているポリマーが含まれる。或る実施形態では、ポリマーは、耐磨耗性、摩擦係数、化学的不活性度、及びそれらの組み合わせのような特性を考慮して選択される。ポリマーを多孔性構造体１１０に注入する一つの方法は、圧縮モールド成形である。ポリマーを多孔性構造体１１０に注入することによって、構造体の複雑性が、ポリマーと構造体の接着性を高める。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、米国特許第６，０８７，５３３号に記載の開放セル型格子に置き換わり、前記特許を参考文献としてここに援用する。
【００７９】
図１３Ａは、ポリマー１３１０が注入された多孔性構造体１３００を示しており、図１３Ｂは、ポリマー１３１０が注入された多孔性構造体１３００の断面を示している。図１３Ｂに示すように、多孔性構造体１３００は、ポリマー１３５１で満たされた孔１３５３を有するシート１３５２を含んでいる。孔１３５３は、シート１３５２の造形又はシート１３５２の組み合わせによって画定されるどの様な形状でもよい。或る実施形態では、シート１３５２の造形には、羽根付縁部１３５４、丸い縁部１３５５、六角形の孔１３５１、多くの他の不規則的及び規則的な形状が含まれる。シート１３５２は、チタンのシートであるのが望ましい。或る実施形態では、ＲＴＶシリコンゴムが、充填剤として注入するポリマー１３１０に用いられる。別の実施形態では、エポキシ樹脂がポリマーであり、複合多孔性構造体１１０は、ハイブリッド導電性／誘電性構造体か、又は剛性対重量の比率が高い気密複合材である。
【００８０】
後処理の別の方法には、多孔性コーティングの塗布、及び／又は、ポリマーコーティング、又は、ヒドロキシアパタイト、又はヒトの成長ホルモン、上皮成長因子、及び／又は骨成長因子を含む何らかの細胞又は組織の成長増進又は加速因子のような骨刺激性、骨適合性、又は前駆物質のような他のコーティングの塗布が含まれる。別の実施形態には、多孔性構造体１１０の表面又はその内部の何れかへの抗感染、抗拒絶又は治療型の薬品の塗布が含まれている。或る実施形態では、抗感染、抗拒絶又は治療型の薬品が、多孔性構造体１１０の表面に塗布するか、又は多孔性構造体１１０の中に注入するポリマーに組み込まれている。或る実施形態では、シート２００の少なくとも１枚は、薬品のような活性成分か、コーティングのような機能材料を含むポリマーを含んでいる。
【００８１】
或る実施形態では、例えば、米国特許第４，１４５，７６４号に記載されている処理のように、多孔性構造体１１０に接着剤がプラズマ噴射され、次に、それが、針状骨が孔の中へ成長できるようにする多孔性セラミックコーティングで覆われるが、前記特許を参考文献としてここに援用する。
【００８２】
塗布
図８Ａ−Ｃに示している或る実施形態では、複数のシートが、多孔性領域８１０、空白領域８２０及びウェブ８３０を含む接着シートセット２０８を形成している。多孔性領域８１０、空白領域８２０及び／又はウェブ８３０を所定の構成に整列させることによって、具体的な製品の必要性を解決するように作られた設計の意向が実現される。各層が異なっているため、一体の中実の支持又は取り付け領域を有する開放孔の複雑な構造が容易に準備される。多孔性構造体１１０の中実領域は、多孔性構造体１１０に剛性を追加し、及び／又は、取り付けフランジ、ボス又は取り付け点を形成し、好都合である。
【００８３】
別の実施形態では、様々な三次元の構造が、本発明による多孔性構造体で形成されている。図８Ａ−Ｃは、先に述べたように形成された様々な形状を示している。この他の幾何学形状も、例えば、開放孔構造のブロックを形成し、そのブロックを、円筒、球体、錐体及び立方体のような所望の形状に機械加工することによって実現することができる。本発明の多孔性構造体１１０の利点の中には、多孔性を大幅に損失することなく、多孔性構造体に冷間又は熱間加工を施せる能力が入っている。
【００８４】
図９に示している或る実施形態では、開放孔網状構造体９００が境界部９１０によって二分されている。境界部９１０は、孔が開けられていないか、又は部分的に開けられている。或る実施形態では、境界部９１０は、図３Ｃ−３Ｄに示しているような部分的開口３０７を有するシート２００で作られている。或る実施形態では、１つ又は複数のシート２００が、境界部９１０に含まれている。
【００８５】
或る実施形態では、境界部９１０の一方の側の開放孔領域９２０は、境界部９１０の他方の側の開放孔領域９３０と、同じか又は異なる多孔度特性を有している。従って、例えば、本発明の開放孔網状構造体は、隔壁の片側又は両側が骨の内植に十分であるか又は最適化されているか、或いは、片側が骨又は組織の内植に適し、別の片側が、例えば、天然又は合成ポリマー、骨、又は組織の取り付けに十分であるか又は最適化されている。そのような実施形態は、例えば、図１０、１１Ａ、１１Ｂ及び１２Ａに記載されている移植片のような医療用移植片を作るのに適している。
【００８６】
本発明の何れの実施形態も、限定するわけではないが、活性成分、薬物又は天然又は合成組織、又はそれらの組み合わせを含むどの様なコーティングを施してもよい。或る実施形態では、例えば、境界部９１０の一方の側の開放孔領域９２０は、特定の活性成分、薬剤、機能材料又は組織が入っている複合材で処理され、他方の側の開放孔領域９３０は、同じか又は異なる活性成分、薬剤、機能材料又は組織が入っている複合材（例えば、ヒトの成長ホルモン、繊維芽細胞、幹細胞、又は治療、組織の成長、抗感染、抗拒絶を容易にする何らかの材料又は化合物、及び／又は治療用の薬剤か化合物）で処理される。
【００８７】
別の実施形態では、中実の境界部９１０の一方の側の開放孔構造体９２０に保持されている流体は、境界部９１０の他方の側の開放孔構造体９３０に保持されている流体と分離されている。境界部９１０は、中実でも、半中実でも、織られていても、流体、繊維、薬剤又は他の化合物の通過を防ぐ細かい多孔度を有していてもよい。
【００８８】
そのような構成の別の例が、例えば、伝達流体が一方の側に保持され、他方の側に不凍液が保持されているような熱交換器である。
【００８９】
多孔性構造体の他の使用法
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、医療用移植片に接続されている（例えば接着されている）。多孔性構造体１１０によって改良される医療用移植片の範疇には、整形外科用の装置と移植片（例えば、脊髄移植片、指頭移植片）、歯科用の装置と移植片、増補装置と移植片（例えば、増補プレート、増補ブロック、増補円板及び事前形成された寛骨臼陥凹）、及び、関節装置と移植片（例えば脊椎片）がある。
【００９０】
整形外科用途
当業者には理解頂けるように、ここに開示されている具体的な実施形態は代表的なものであり、ポリマーを含むハイブリッド複合材及び記載している様々な構成を含む多孔性構造体１１０は、ここに記載している目的及び利点を実現するため、どの様な整形外科設計にも用いることができる。
【００９１】
ポリマーが注入された、又はポリマー（例えばＵＨＭＷＰＥ）と連結された多孔性構造体１１０は、軽量の多孔性構造体１１０の強度と組み合わせた或る種のポリマーの衝撃吸収、及び／又は生理学的、及び／又は化学的特性の故に、整形外科用移植片（例えば「脊椎ケージ」移植片）のような脊椎人工器官、及び寛骨臼陥凹のような他の整形外科用移植片への特別十分な適用可能性を有している。
【００９２】
図１０に示している或る実施形態では、選択したポリマー（例えば、ＵＨＭＷＰＥ）又は他の材料が、開放孔網状構造体１０２０の定められた領域１０１０の所定の深さまで注入されている。或る好適な実施形態では、定められた領域１０１０の孔の体積は、４５％以上ではない。或る実施形態では、接着深さは、５ｍｍ以上であるのが望ましい。或る実施形態では、ポリマー１０３０は、定められた領域１０１０に圧力注入される。ポリマー１０３０は、圧縮モールド成形又は何らかの別の適した工程によって、定められた領域１０１０に注入してもよい。或る実施形態では、領域１０１０は、境界部９１０（図９に示している）によって多孔性構造体１１０内に画定されている。或る実施形態では、境界部９１０は、織られているか、又は細かい多孔性を有している。或る実施形態では、圧縮モールド成形の間、ポリマーは、境界部９１０を（例えば、多孔性構造体１１０の組織の成長部分へと）通過しないように実質的に遮蔽されているが、空気は境界部９１０を通過する。或る実施形態では、ポリマーの注入は、ポリマーの注入又は圧縮モールド成形の間に、温度と圧力の条件を制御することによって制御されるのが望ましい。温度と圧力を制御することによって、熟練作業員は、定められた領域１０１０内にポリマー１０３０の深さを制御することができる。
【００９３】
装置１０００は、弾性ポリマー区画１０３０を含んでいる。ポリマー１０３０は、所望の用途次第で、エラストマー（例えば、弾性４０デュロメーターのウレタン）でも、何か他の種類のポリマーでもよい。ポリマー１０３０は、２つの多孔性構造体１１０の間にしっかりとモールド成形されている。或る実施形態では、衝撃荷重が装置１０００に掛かると、ポリマー１０３０が衝撃の少なくとも一部を減衰又は吸収する。１つの用途は、脊椎移植片に使用することである。
【００９４】
図１１Ａと１１Ｂは、本発明の脊椎移植片１１００の或る実施形態を示している。脊椎移植片１１００は、多孔性構造体１１１０ａ及び１１１０ｂと、ポリマー１１２０を含んでいる。ポリマー１１２０は、多孔性構造体１１１０ａの一部と、多孔性構造体１１１０ｂの一部に注入され、椎骨１１１１ａと１１１１ｂの部分の脊椎円板に置き換えるのに用いられる移植片を作っている。ポリマー１１２０は、当業者であればこの用途に合わせて選択することのできる、何らかの生体適合性を有するポリマーである。好適なポリマーには、ナイロン、ウレタン、シリコンエラストマー、幾つかのエポキシ（例えば、ペースメーカーの円蓋に使用されているような加水分解の面から非常に安定したポリマー）、ＰＥＥＫポリアセタール、ポリエステル及び他のそのように理解されているポリマーが含まれる。図１１Ａと１１Ｂに示すように、骨の組織１１１０ｄは、多孔性構造体１１０の中へと移動し、移植片１１００と椎骨１１１１の間に強力な接着状態を作り出すように促される。或る実施形態では、骨の移動は、米国特許第６，５９９，３２２号又は同時係属中の米国特許出願第１０／２０２，５７５号に記載の方法によって促される。或る実施形態では、多孔性構造体１１１０は、自己移植性の表面を作り、例えば、移植時に骨又は他の組織の表面をせん断し、骨又は組織材料を移植片に詰め込み、骨又は組織の内植又は外部成長を促進する表面造形を有している。
【００９５】
或る実施形態では、多孔性構造体１１１０は、生体適合性を有する分解吸収可能なポリマーシート２００で作られている。時間が経過し、分解吸収可能なポリマーが身体によって消化されると、多孔性構造体１１１０を通って移動する骨の組織はポリマー１１２０に接着して、円板と椎骨の間の天然の接続に非常に近い、円板／椎骨の接着を形成する。
【００９６】
脊椎スペーサー
米国特許第６，６７３，０７５号と第５，９６１，５５４号は、多孔性椎間スペーサーについて述べており、同特許を参考文献としてここに援用する。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、多孔性椎間スペーサー１１３０を形成するのに用いられる（図１１Ｃ−１１Ｅ）。或る実施形態では、多孔性椎間スペーサー１１３０は、例えば、椎間円板１１３７の一部を置き換え、隣接する椎骨本体１１３６、１１３８及び１１４０の各部を係合させることによって、隣接する脊椎１１３６、１１３８の間に挿入される。或る実施形態では、椎間スペーサー１１３０は、椎骨１１３８と仙骨１１４０の間に外科手術で挿入される。或る実施形態では、複数のスペーサー１１３０が用いられる。或る実施形態では、複数のスペーサーが互いに隣接して挿入される。椎間スペーサー１１３０の数と、それらのスペーサーが配置される場所は、当該技術では周知の因子に基づいて選択される。或る実施形態では、長方形の３つの椎間スペーサー１１３０が移植されている（図１１Ｄ及び１１Ｆ）。
【００９７】
どの様な寸法又は形状の多孔性椎間スペーサー１１３０でも、ここに記載の方法を使って製造することができる。多孔性椎間スペーサー１１３０は、どの様な幾何学形状でもよいが、長方形、立方体、円筒形、八面体、球体又は何らかの他のユークリッド立体であるのが望ましい（例えば、図１１Ｅ、１１Ｆ）。多孔性椎間スペーサー１１３０は、どの様な所望の対称体であってもよい。
【００９８】
多孔性椎間スペーサー１１３０を製造するための或る実施形態では、所望の形状が、個々のシート（例えば、シート２００）に所望の孔開きパターンで、コンピューター設計される。個々のシートの寸法は、最終的な多孔性椎間スペーサー１１３０の所望の寸法に基づいて決められる。例えば、或る実施形態では、立方体は、四片方形のシート２００を積み重ねて作られ、最終的に接着された高さは、方形シートの辺の寸法に等しい。
【００９９】
図１１Ｈと１１Ｇに示している別の実施形態では、球体又は実質的に球体の多孔性構造体（例えば、１１３０）が、丸い孔開きシート２００で作られており、個々の直径は、球体の軸に沿うシートの位置に対応して変化している。従って、例えば、或る実施形態では、各シート２００は、球体を「スライス」したものであり、スライスの厚さが、個々のシート２００の厚さである（図１１Ｇ）。或る実施形態では、接着するシート２０８を積み重ねたものは、一端（例えば、球体の極）が非常に小さな円で、シートの半分のアッセンブリでは、意図する球体の赤道の寸法に達するまで、小さな円の上に僅かに大きな円が順次積み重ねられた一組の円板で構成されている。或る実施形態では、残りのシートは、順次小さくなっている（例えば、球体の反対側の極で終わっている：図１１Ｇ）。
【０１００】
或る実施形態では、椎間スペーサー１１３０は、少なくとも３つの直交軸に関して対称である。或る実施形態では、スペーサーは、少なくとも部分的には（例えば、向きに関係なく）複数の軸に沿うそれらの向きが一様なので、腹腔鏡で設置するのに適している。
【０１０１】
寛骨臼陥凹
図１２Ａは、装置１２００（例えば、股部人工器官）のような高い多孔度と低い摩擦特性を必要とする用途に使用するための本発明の或る構成を示している。多孔性構造体１２１０には、例えば、ここに記載されている何れか他の方法によって部分的にポリマー１２２０が注入されている。従って、多孔性構造体１２１０の一部にはポリマーが注入されておらず、多孔性構造体１２１０の一部にはポリマーが注入されている（例えば、ポリマーは、多孔性構造体１２１０内で互いに相互に絡み合う）。或る実施形態では、ポリマー１２２０は、ＵＨＭＷＰＥ、架橋結合ポリエチレン（ＸＬＰＥ）、或いは当業者には既知の何らかの他の生体適合性を有するポリマー又はポリマーベースの複合材（例えば、ナイロン、ウレタン、シリコンエラストマー、或る種のエポキシ、ＰＥＥＫポリアセタール、ポリエステル、及び他のその様に理解されているポリマー）である。図１２Ａでは、ポリマー１２２０は、第１支承面１２３０として形成されている。第１支承面１２３０は、当該技術では周知の方法を使ってモールド成形又は機械加工によって形成することができる。
【０１０２】
或る実施形態では、多孔性構造体１２１０は、寛骨臼陥凹（例えば、支承面１２３０）の凹面を形成するため機械加工（例えば、冷却加工）することができる。多孔性構造体１２１０は、次に、当業者には既知の支承面１２３０の何れか望ましい（例えば、低摩擦、不活性、治療的）品質を実現するように処理される。或る実施形態では、ポリマーライニングが、第１支承面１２３０を形成するため機械加工によって形成された寛骨臼陥凹内に注入される。或る実施形態では、ポリマー１２００が注入されるのは一部だけなので、多孔性構造体１２１０は、骨組織（例えば、隣接する肩、腕、脚又は骨盤）が移動して、例えば、移植片と組織の間に強力な接着状態を形成できる状態に留まっている。
【０１０３】
図１２Ａには、更に第２支承面１２５０が示されている。第２支承面１２５０は、第１支承面１２３０の回りに関節運動ができるように構成されている。或る実施形態では、第２支承面１２５０は大腿骨頭部であり、第１支承面１２３０は寛骨臼陥凹用のライニングである。第２支承面は、上腕骨の頭部、又はボールとソケットの用途に有用な他の何らかの同様なボール装置であってもよい。
【０１０４】
多孔性構造体１２４０と第２支承面１２５０は、ここに記載されている何れかの耐熱性材料及びポリマーを含め、同じ材料でも異なる材料であってもよい。多孔性構造体１２４０と第２支承面１２５０は、ここに記載されている何れかの方法で、望ましくは拡散接着で接着されている。好適な実施形態では、頭部の第２支承面１２５０は、米国特許第６，６５２，５８６号に記載されているように、酸化ジルコニウム面を有しており、同特許を参考文献としてここに援用する。第２支承面１２５０は、米国特許第５，０３７，４３８号に記載されているように青黒いか又は黒い酸化ジルコニウムの表面を有する、現地酸化によって被覆されているジルコニウム、又はジルコニウム含有金属合金であってもよく、同特許を参考文献としてここに援用する。第２支承面１２５０は、米国特許第３，６７７，７９５号に記載されている炭化物コーティングを含んでいてもよく、同特許を参考文献としてここに援用する。第２支承面１２５０は、白又はベージュの酸化ジルコニウムであってもよい。第２支承面１２５０は、他のどの様な生体適合性材料であってもよい。或る実施形態では、第２支承面１２５０又は多孔性構造体１２４０の一方は、ポリマー（例えば、ここに開示されている何れかのポリマー）で作られており、第２支承面１２５０又は多孔性構造体１２４０の他方は、金属（例えば、ここに開示されている何れかの金属）で作られている。或る実施形態では、第２支承面１２５０又は多孔性構造体１２４０の一方は、チタンで作られており、第２支承面１２５０又は多孔性構造体１２４０の他方は、ジルコニウムで作られている。
【０１０５】
多孔性構造体１２４０と第２支承面１２５０は、別々に形成し、限定するわけではないが、シート２００を互いに接着するためにここに記載した方法を含め、当業者には既知の何らかの方法で接着してもよい。多孔性構造体１２４０と第２支承面１２５０は、拡散接着によって一体に接着されるのが望ましい。或る好適な実施形態では、多孔性構造体１２４０は、ネック（大腿骨又は上腕のネック）のあらゆる部分を近似するように構成されている。多孔性構造体１２４０は、織られた規則的又は不規則的な表面を描いている米国特許第６，６５２，５８６号で特定されている人工器官の何れの部分でも組み込むことができる。多孔性構造体１２４０を、ここに記載の織られた規則的又は不規則的な構造体として使用すると、組織が多孔性構造体１２４０中に移動して、人工器官１２００と隣接する組織（大腿骨又は上腕の組織）の間にしっかりとした接着状態を形成することになる。
【０１０６】
多孔性構造体１２１０は、ボールとソケットの関節（例えば、股、肩）を有する人工器官装置を含め、人工器官装置のどの様な部分にでも組み込むことができる。人工器官の股部の或る実施形態を示している図１２Ｂでは、多孔性構造体１１０は、寛骨臼凹部１２６１、ライニング１２６５、大腿骨頭部１２６６、及び股関節茎１２６２に組み込まれている。多孔性構造体１１０は、股関節茎１２６２上の織られた表面のような何らかの織られた人工器官表面を置換するのにも用いられる。
【０１０７】
或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、（例えば、取り除かなければならない破損した移植片で損傷した）寛骨臼凹部用のライナー１２６５として用いられている。或る実施形態では、ライナーは半球形のライナーである。或る実施形態では、寛骨臼は（例えば、前の手術及び移植片の破損により）大きくなっており、半球形のライナーを装着しなければならないほど骨が損傷している。半球形のライナーは、金具を取り付けるための孔が開いているカップ様の形状をしている。金具を孔に取り付ける方法は、セメントのような接着剤の使用を含め、当業者には既知のどの様な方法でもよい。
【０１０８】
図１２Ｄに示すように、寛骨臼陥凹１２６１は、シート２００を、所望の開放孔パターンを有する外側領域と、滑らかな内側層又は多孔性内側層とを有する、部分球体又は全球体のスライスである一連の環状リング１２６３に形成することによって準備される。或る実施形態では、所望の形状は、拡散接着処理の間に形成される。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、拡散接着処理の後、所望の形状に機械加工又は鍛造される。或る実施形態では、拡散接着、仕上げ加工、環状リングの形成及び／又は鍛造後、出来上がった寛骨臼陥凹１２６１は、骨の内植に最適化（例えば、受け入れる）された組み立て済みの多孔性構造体１１０である外側領域１２６９と、一体に形成された、滑らかな又は多孔性の連続する金属又はポリマーである内側球体領域１２６８とを有する半球体である。或る実施形態では、１つ又は複数の領域が、中実、半中実、又は織られた、及び／又は、隣接する領域よりも多孔性が細かいバリヤー層（例えば、図９の９１０）によって分離されている。或る実施形態では、内側表面１２６８は、金属（例えば、ジルコニウム）又はポリマー（例えば、圧縮モールド成形ＵＨＭＷＰＥ）の取り付けに最適化された多孔度と内部形状を有する、本発明による開放孔構造領域で作られている。
【０１０９】
図１２Ｅに示すように、どの様なボールとソケットの関節１２９０でも、本発明による多孔性構造体１２９１と、表面が滑らかな構造体１２９２（例えば、ジルコニウム又はポリマー）を（例えば、ここに記載しているように）組み合わせることによって準備することができる。或る実施形態では、本発明による医療用移植片は、限定するわけではないが、チタンを含め、ここに記載している何れかの材料の中間層１２９３を、多孔性構造体１２９１と表面が滑らかな構造体１２９２の間に含んでいる。
【０１１０】
膝
本発明は、多部品、単一部品及び部分的膝置換システムを含め、どの様な人工器官膝の設計にも有用である。米国特許第６，６５２，５８６号と第６，４９４，９１４号は、図１２Ｃに示している膝プロテーゼを開示しており、両特許をここに参考文献として援用する。図１２Ｃに示している膝人工器官１２５０は、大腿骨構成要素１２７０と脛骨構成要素１２８０を含んでいる。大腿骨構成要素１２７０は、顆１２７２と釘１２７１を含んでいる。脛骨構成要素１２８０は、脛骨基部１２８２と一つ又は複数の釘１２８３を含んでいる。本発明の顆１２７２は、中実の（例えば、酸化ジルコニウム面で被覆された）底面１２７３と（例えば、ここに記載している多孔性構造体１１０を含む）上面１２７４を有している。多孔性構造体１１０は、大腿骨構成要素１２７０、脛骨構成要素１２８０、脛骨基部１２８２、顆１２７２、釘１２７１と１２８１、及び溝１２８３を含め、膝人工器官１２５０のどの様な構成要素の全部又は一部でも形成するのに用いることができる。
【０１１１】
或る実施形態では、上面１２７４と下面１２７３は、ここに記載されている積み重ね接着処理によって一体に形成され、（例えば、接着された部品を冷間加工によって）成形される。或る実施形態では、接着された部品は、所望の形状に熱間成形又は鍛造される。或る実施形態では、顆１２７２は、複数の部品を（例えば、ここに記載している拡散接着などで）接着することによって形成される。例えば、或る実施形態では、上面１２７９ａと下面１２７９ｂを含む別々の部品がそれぞれ一体に接着され、顆１２７２が形成される。或る実施形態では、釘１２７１は、少なくとも部分的には多孔性構造であり、上面１２７４に（例えば、拡散接着で）接着されている。
【０１１２】
或る実施形態では、脛骨基部１２８２は、上面１２８３と下面１２８４を有している。或る実施形態では、上面１２８３は、酸化ジルコニウムで被覆された非多孔性表面であり、下面１２８４は、本発明の多孔性構造体１１０で形成されている。上面１２８３と下面１２８４は、一体に形成してもよいし、個々に形成して、ここに記載しているように一体に接着してもよい。或る実施形態では、釘１２８１は、本発明の多孔性構造体１１０を含んでいる。或る実施形態では、釘１２８１は、下面１２８４と一体である。別の実施形態では、下面１２８４と釘１２８１は、別々に形成され、ここに記載しているように一体に接着されている。或る実施形態では、上面１２８３は、下面１２８４に圧縮モールド成形されたポリマー（例えば、圧縮モールド成形されたＵＨＭＷＰＥ）である。
【０１１３】
図１２Ｆに示している或る実施形態では、（例えば、膝蓋骨移植片や脛骨盆に好適な）円蓋型支承面１２４１０は、円板１２４２５と軸部１２４３０を有する基部１２４２０に取り付けられている。或る実施形態では、支承面１２４１０は、減摩性表面である。支承面１２４１０を形成するのに、どの様な減摩性材料を用いてもよい。或る実施形態では、支承面１２４１０は、減摩性表面を含んでいるか、又は減摩性表面で処理されている。或る実施形態では、減摩性表面は、酸化ジルコニウムを含んでいる。別の実施形態では、減摩性表面は、窒化チタンを含んでいる。或る実施形態では、支承面１２４１０は、酸化ジルコニウムで被覆されたチタンである。或る実施形態では、減摩性表面の処理は、適したポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ＵＨＭＷＰＥ）の接着を含んでいる。或る実施形態では、表面処理には、（例えば、図１０、図１２Ａに示しているように）適したポリマーを面内及び／又は面上にモールド形成することが含まれている。
【０１１４】
基部１２４２０は、少なくとも部分的には多孔性構造体１１０で形成されているのが望ましい。支承面１２４１０は、当業者に既知のどの様な方法で基部１２４２０に固定してもよい。或る実施形態では、支承面１２４１０は、基部１２４２０に圧縮モールド成形で取り付けられている。或る実施形態では、支承面１２４１０と基部１２４２０は、単一の連続する材料で形成されている。基部１２４２０は、単一の連続する部品であってもよいし、複数の構成要素で形成してもよい。或る実施形態では、基部１２４２０は、別々の区画に形成され、一体に接着されている。軸部１２４３０は、様々な用途で横方向の固定を提供し、基部１２４２０と同じか又は異なる多孔度を有する中実の金属又は多孔性構造体１１０で形成されている。或る実施形態では、基部１２４２０の少なくとも一部分（例えば、軸部１２４３０）は、同時係属中の米国特許出願第１０／２０２，５７５号に開示されている織られた外側表面を有する中実体である。
【０１１５】
図１２Ｇに示す或る実施形態では、支承面１２３１０は、アンカー１２３２０に接着されているか、又はこれと一体である。アンカー１２３２０は、或る実施形態では、構造体を錨着するのに用いられる粘着性の移植可能な多孔性構造体１１０である。或る実施形態では、支承面１２３１０及び／又はアンカー１２３２０は、組織（例えば、軟骨）の過成長を許容する。或る実施形態では、改良された組織接着は、或る組織（例えば、軟骨）の内植を許容しながら、隣接する組織（例えば、軟骨に隣接する骨表面）を自己研磨する酸化ジルコニウムを提供することによって実現される。或る実施形態では、軟骨が内植及び過成長する間に、骨を引っ掻く危険性は少ない。或る実施形態では、（例えば、ここに記載しているような）減摩性コーティングで被覆された滑らかな外表面は、移植後直ぐに移植片と接触する組織（例えば、骨）を過剰に研磨し、又は磨耗させるのを防ぐ一時的な連結部として作用する。或る実施形態では、滑らかな減摩性の外表面は、他の組織（例えば、軟骨）が成長して界面領域に貫入するまで、接触している組織（例えば、骨）を研磨から保護している。
【０１１６】
米国特許第５，０２４，６７０号は、膝蓋骨移植片について記しており、その全体を参考文献としてここに援用する。図１２Ｈと１２Ｉに示す実施形態は、本発明の膝蓋骨ボタン人工器官１２２１０である。多孔性構造体１１０は、外側支承面１２２０２、裏打ち構成要素１２２０３及び円蓋１２２０４を含め、膝蓋骨移植片１２２０１のどの様な又は全ての構成要素にでも組み込むことができる。外側支承面１２２０２は、裏打ち構成要素１２２０３の中心に対して対称及び非対称である構成を含め、どの様な形状構成であってもよい。外側支承面は、その形状構成を実現するために、接着された多孔性構造体１１０でもよいし、機械加工された多孔性構造体１１０でもよい。外側支承面１２２０２は、多孔性構造体１１０を形成するのに有用なここに記載している材料を含め、その生体適合性、磨耗特性及び関節接合特性を考慮して好適に選択されるどの様な材料であってもよい。或る実施形態では、外側支承面１２２０２は、何らかの減摩性材料である。或る実施形態では、外側支承面１２２０２は、圧縮モールド成形可能なポリマーである。或る実施形態では、外側支承面１２２０２は、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＥＥＫ、セラミック、又は適切な（例えば、ジルコニウム又はチタンのような上記減摩性表面が施されている）金属である。減摩性表面処理には、例えば、減摩性表面（例えば、図１２Ａ）として、ＰＥＥＫ又はＵＨＭＷＰＥのような適したポリマー、及びここに記載しているものを接着することが含まれている。
【０１１７】
裏打ち構成要素１２２０３は、どの様な材料でもよいが、ここに記載している多孔性構造体材料１１０で構成されているのが望ましい。外側支承面１２２０２は、裏打ち構成要素１２２０３に取り外しできるように取り付けられているのが望ましいが、取り外しできなくてもよい。外側支承面１２２０２は、多孔性構造体１１０（例えば、裏打ち構成要素１２２０３）上に圧縮モールド成形されているのが望ましい。
【０１１８】
或る実施形態では、裏打ち構成要素１２２０３はどの様な形状でもよい。或る実施形態では、裏打ち構成要素１２２０３は円蓋１２２０４を有している。円蓋１２２０４は、裏打ち構成要素１２２０３の円蓋型形状となっている外側支承面１２２０２に固定されているのが望ましい。別の実施形態では、裏打ち構成要素１２２０３と外側支承面１２２０２は、異なる形状を有している（例えば、外側支承面１２２０２は丸みのある表面を有しており、裏打ち構成要素１２２０３は実質的に平面を有している）。
【０１１９】
ハイブリッド複合材
図１３Ａと１３Ｂは、ここに記載している方法を使って組み立てられた構造構成要素１３００を示している。多孔性構造体１３１０は、先に述べたように形成され、従来型の機械加工技法（例えば、ＣＮＣ機械加工、ＥＤＭ）を使って改造されている。或る実施形態では、多孔性構造体１３１０は、ポリマー係合構造体として構成されている。或る実施形態では、ポリマーは、多孔性構造体１３１０内へと、構造体１３１０内の実質的に全ての孔空間を占めるように注入されるのが望ましい。その結果、当業者が適用するどの様な目的にも利用できる、中実で軽量の構造複合材ができる。例えば、金属の多孔性構造体１１０に、エポキシ、シリコン、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの反応性樹脂材料を注入することによって、別のハイブリッド複合材を準備することができる。その結果、注入された材料の他の有益な特性（例えば、音響減衰、エネルギー吸収など）を有する高強度の中実材料が、好適に得られる。或る実施形態では、放射線不透過性ポリマー（例えば、バリウム充填ポリマー）が多孔性構造体１１０内に注入されている。
【０１２０】
図１３Ｃは、異なる多孔度を有する多孔性構造体を含む代表的なハイブリッド構造体１３７０を示している。或る実施形態では、ハイブリッド構造体１３７０は、織られた堅い表面で形成されている表面造形１３７６を含んでいる。或る実施形態では、ハイブリッド構造体１３７０は、多孔性領域１３７２と、半中実領域１３７４又は中実領域１３７５を有している。図１３Ｄに示す或る実施形態では、ハイブリッド構造体１３７０は、形成されるときに、多孔性構造体領域１３７７と中実領域１３７５を含んでいる。或る実施形態では、多孔性構造体１３７７と中実領域１３７５は、別々に形成され、一体に接着されて複合材を形成している。中実領域１３７５は、どの様な形状に形成してもよい。中実領域１３７５は、ハイブリッド構造体１３７０の中の何れの場所にでも形成できるのが望ましい。例えば、ここに論じているように、中実領域１３７５は、ハイブリッド構造体１３７０内の固い核（例えば、図１４Ｄに示す核１４０７）でもよい。或る実施形態では、中実領域１３７５は、ハイブリッド構造体１３７０の物理的境界部（例えば、図１３Ｄに示す隅角１３７８）に形成されている。ハイブリッド構造体１３７０が形成された後、中実領域１３７５と多孔性構造領域１３７７は、ここに述べているように、後処理される。或る実施形態では、後処理は、中実領域１３７５に、米国特許第６，５９９，３２２号及び米国特許出願第１０／２０２，５７５号に記載の織り目のような織り目を形成する段階を含んでおり、これらの特許文献を参考文献としてここに援用する。多孔性領域１３７２と中実領域１３７５（又は半中実領域１３７４）は、実質的に同様の材料であってもよいし、実質的に異なる材料であってもよい。
【０１２１】
図１３Ｅに示しているように、或る実施形態では、ハイブリッド構造体１３７０は、孔が事前形成され、固体及び／又は半固体の特性を有するシート１３８０を組み合わせることによって形成されている。或る実施形態では、シート１３８０は、１つ又は複数の、シート１３８０を貫通していない孔１３８１を有する領域Ｒ１と、シート１３８０を貫通する孔１３８２を有する領域Ｒ２と、実質的に孔の無い中実の領域Ｒ３とを有している。シート１３８０は、領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のどの様な組み合わせ及び寸法でも形成することができる。孔１３８１と１３８２は、米国特許第６，５９９，３２２号及び第６，６２０，３３２号、及び米国特許出願第１０／２０２，５７５号に開示されているように形成される。或る実施形態では、孔１３８１は、アンダーカットの有る織られた面を作り出している。或る実施形態では、シート１３８０は、中実領域Ｒ３を有している。或る実施形態では、１枚又はそれ以上のシート１３８０は、この中の様々な実施形態で述べているようなバリヤー層を形成している。
【０１２２】
或る実施形態では、ハイブリッド構造体１３７０は、層の厚さが、層スライスの厚さで０．０１５インチである。パターンの孔が０．００２インチの領域では、領域は、そのような構造体が、血小板フィルターとして働くか、擬似動脈内膜組織層の成長に関わる場所に近づけられる。或る実施形態では、例えば、ハイブリッド構造体１３７０を有する移植片構造体を移植すると、凝塊ができ、ハイブリッド構造体１３７０に相互貫入する。治療が進むにつれて、隣接する組織は、成長の足場及び栄養床として凝塊を好適に使用する。従って、移植片は、移植部位の細胞と同じ型式の細胞に取り付けられ、被覆され、及び／又は相互貫入されるのが望ましい。
【０１２３】
歯科用移植片
米国特許第６，０４８，２０４号は、自己タッピンねじ式歯科用移植片を開示しており、同特許を参考文献としてここに援用する。本発明は、本発明の多孔性構造体を使用して図示の移植片を作るか、又は雌ねじ又は雄ねじのような移植片の全部又は一部を本発明の多孔性構造体と置き換えるか、又はこれを使って増補することによって、この装置に改良を加えている。ねじ付の装置を、多孔性構造体１１０（例えば、金属発泡体）を有する装置と置き換えることによって、多孔性構造体１１０の格子を生体骨に相互貫入させることができるようになる。歯科用移植片は天然歯根の解剖学的構造に見られる歯根膜靭帯の衝撃保護機能を失うので、生体骨の塊に亘って噛む力のより均一な分布が、従来型のねじによる境界接着とは対照的に、保持性を改善し、移植片の寿命を改良することになる。
【０１２４】
図１４Ａは、ねじ領域１４０１と自己タッピン領域１４０２を有する歯科用移植片１４００を示している。歯科用移植片は、歯科用人工器官を永久に固定するため、顎の組織に開けた穴に錨着される。歯科用移植片１４００は、更に、歯科用人工器官とカラー１４０４を取り付けるための取付ヘッド１４０３を含んでいる。或る実施形態では、取付ヘッド１４０３は、多孔性構造体１１０を含んでいる。
【０１２５】
図１４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅに示している或る実施形態では、歯科用移植片１４００は、ここに記載しているように多孔性構造体１１０を形成するために積み重ねられたシートで構成されている。或る実施形態では、移植片１４００全体が多孔性構造体で作られている。或る実施形態では、移植片１４００の一部又は全部が多孔性構造体１１０を含んでいる。別の実施形態を、ねじキャップ１９１が有り又は無しで図１ＦＩ又は１Ｆ２に示している。或る実施形態では、図１４に示すように、多孔性構造体１１０は、ねじ領域１４０１と自己タッピン領域１４０２を組み込むため機械加工されている。或る実施形態では、自己タッピン領域１４０２は、従来型の無孔性の自己タッピンねじを含んでいる。或る実施形態では、自己タッピン領域１４０２は、自己タッピンねじを有する多孔性構造体を含んでいる。別の実施形態では、自己タッピン領域１４０２は、多孔性構造体１１０がここに記載しているような従来型のねじの無い鋭い縁部を備えた、自己移植多孔性構造体１１０を含んでいる。或る実施形態では、ねじ領域１４０１の全部又は一部が、本発明の多孔性構造体を含んでいる。ねじ領域１４０１は、ねじの切られた多孔性構造体１１０、又はねじの無い本発明の多孔性構造体１１０を有している。或る実施形態では、移植の間に、装置１４００をその目的位置まで緩やかに押すか、装置１４００を回転させることによって、組織が自己タッピン領域１４０１によって削られる。このように、組織は、移植片１４００の多孔性構造体内に捕捉され、それによって移植片の顎への固定が助長される。
【０１２６】
図１４Ｂは、挿入物を受け入れるためねじが切られた孔１４０５を有する歯科用移植片１４００の或る実施形態を示している。この実施形態では、孔１４０５は、移植片１４００内の中実核で形成され、多孔性構造体１４０６で取り囲まれており、ここに記載しているように形成されている。
【０１２７】
図１４Ｄは、本発明に従って形成された多孔性の外側構造体１４０６を備えた中実核１４０７を有する多孔性構造体１４１０を示している。或る実施形態では、多孔性構造体１４１０は、開口２０２を有する個々のシート２００と一体の中実核１４０７を積み重ねることによって形成されている。各シート２００は、曲がりくねった孔を有する多孔性構造体が中実核１４０７の周辺周りに作られるように配列される。中実核１４０７には、図１４Ｂに示しているように穴が開けられており、例えば図１Ｆに示しているように別の部品を受け入れるため、ねじが切られているのが望ましい。
【０１２８】
或る実施形態では、核１４０７は、部品（例えば、クラウン、柱、ブリッジ）を核１４０７へ取り付けることができるように、開放孔領域１４２０を超えて伸張する中実領域である。或る実施形態では、核１４０７は、次に、最終的に使用される器具を受け入れられるように機械加工されるのが望ましい。例えば、核１４０７は、取り付け装置（例えば、クリップ）を受け入れられるように、ねじが切られるか、溝が付けられるか、機械加工される。
【０１２９】
図１４Ｅに示しているように、或る実施形態では、歯科用移植片１４００は、先細端部１４６０及び／又はねじ領域１４０１を含むように形成されている。或る実施形態では、歯科用移植片全体が先細になっている。別の実施形態では、開放孔領域は、円錐形状又は他の所望の構造（例えば、ねじ付き、先細、溝付き）を実現できるように機械加工されている。或る実施形態では、中実領域１４０７は、開放孔領域１４２０に力を伝える（例えば、中実領域１４０７を運動学的に開放孔領域１４２０に関係付ける）。
【０１３０】
図１５は、円蓋型の多孔性構造体１５１０を示している。或る実施形態では、円蓋型多孔性構造体１５１０の構造は、冷間加工によって形成されている。例えば、多孔性構造体１５１０は、多孔性構造体１１０の平らな区画を半球体固定具（例えば、スチール又はポリマーの型）の中に配置することによって作られた。圧力を多孔性構造体１５１０に掛けることによって、多孔性構造体１５１０は、凹面１５２０を有するまで冷間加工された。多孔性構造体１５１０の多孔度は、冷間加工前と実質的に同じである。多孔性構造体１５１０は、ポリウレタンの工具型に取り付けるように示されている。或る実施形態では、整形処理の間、（例えば、延性を増すため）多孔性構造体１５１０に熱が加えられる。多孔性構造体１５１０を成形するのに必要な熱の強さを決める際に、当業者は、例えば、多孔性構造体１５１０の厚さと所望の最終形状を考慮することになる。
【０１３１】
図１６Ａは、工作物１６２０のような別々に形成された基板への、多孔性構造体１６１０の取り付けを示している。多孔性構造体１６１０は、ここに記載している何れかの材料及び工程で形成される。工作物１６２０と多孔性構造体１６１０の材料は、同じでも、異なっていてもよい。或る実施形態では、工作物１６２０は、多孔性構造体１６１０を含んでいる。或る実施形態では、工作物１６２０は、多孔性構造体１６１０に接続（例えば、接着）されている。或る実施形態では、工作物１６２０は、どの様な耐熱性材料でも、多孔性構造体１６１０の材料と適合するどの様な材料でもよい。別の実施形態では、工作物１６２０は、ポリマー又はセラミックで作られている。工作物１６２０は、酸化されているのが望ましい。或る実施形態では、工作物は、酸化された面（例えば、酸化されたジルコニウムの面）を含んでいる。別の実施形態では、コバルト−クロムの工作物は、同じか又は異なる材料の多孔性構造体１６１０と組み合わされている。別の実施形態では、ステンレス鋼製の工作物は、同じか又は異なる材料の多孔性構造体１６１０と組み合わされている。工作物１６２０と多孔性構造体１６１０は、上記のように、多孔性構造体１６１０の形成の間又は後に、拡散接着を含む、ここに記載されている何れかの接着法によって接着される。
【０１３２】
更に、図１６Ａは、多孔性構造体１６１０内に格子パターンを形成する構造要素１６３０を示している。構造要素１６３０は、ここに記載しているように形成され、多孔性構造体１６１０に横方向の安定性を追加しているのが望ましい。或る実施形態では、多孔性構造体１６１０は、少なくとも１つの所定の機械特性（例えば、圧縮強度、引っ張り強度、伸張強度、降伏強度、最終降伏強度、及び弾性率）を近似するように構成されている。或る実施形態では、構造要素１６３０は、多孔性構造体１６１０に、拡散接着中に網状体が潰れるのを防ぐ安定性を提供した。構造要素は、周囲の網状体より高い接着強度を有し、多孔性構造体１６１０の全体的な強度を増すのが望ましい。好適な実施形態では、構造要素は、柱、梁及び土台である。
【０１３３】
本発明の或る実施形態では、各材料の有利な態様を活用する複合材を形成するため、２つ又はそれ以上の異なる基板（例えば、金属、ポリマー、繊維、多孔性基板、織られた基板）が（例えば、ここに記載の何らかの接着法で）接着されている。或る実施形態では、１つ又は複数の基板は、多孔性材料１６１０を含んでいる。図１６Ｂ−１６Ｄは、多重複合基板複合材１６６０を示している。多重複合基板１６６０は、どの様な数の異なる、同様の又は同じ材料を含んでいてもよい。或る実施形態では、多重複合基板１６６０は、ジルコニウムを含む第２基板１６６１に拡散接着された、チタンを含む第１基板１６６２を含んでいる。或る実施形態では、医療用移植片は、ジルコニウム基板とチタン基板の拡散接着された複合材で形成されている。
【０１３４】
或る実施形態では、多重基板複合材１６６０は、（例えば、ジルコニウムで作られた）第１基板、（例えば、チタンで作られた）第２基板１６６２、及び複合層基板１６６３を含んでいる（図１６Ｂ−１６Ｃ）。複合層基板１６６３は、複雑な構造を有する何らかの材料である。複合層基板１６６３は、多孔性構造体１６１０か、又は米国特許出願第１０／２０２，５７５号；米国特許第５，２５８，０９８号；米国特許第５，５０７，８１５号；米国特許第５，９２２，０２９号；及び米国特許第６，１９３，７６２号に記載の表面を有する基板を含む、組織（例えば、骨、靭帯）の内植を促す表面を備えた何らかの基板を含んでいるのが望ましく、上記特許出願及び特許の全てを参考文献としてここに援用する。或る実施形態では、１つ又は複数の層１６６１、１６６２、１６６３は、酸化されたジルコニウムであるのが望ましい酸化された表面を有している。
【０１３５】
図１６Ｂは、本発明による多重基板複合材１６６０を示している。或る実施形態では、第１層１６６１はジルコニウムで作られ、第２層１６６２はチタンで作られ、複合層１６６３は、複数の層が（例えば、ここに記載している１つ又は複数の接着法によって）一体に接着された多孔性構造体１１０で作られている。或る実施形態では、層１６６１、１６６２、１６６３は、全て金属である。或る実施形態では、複合層１６６３は、多孔性ビーズ、プラズマ噴射、グリットブラスチング、及び／又は、組織の上部成長又は内植を促す何らかの他の表面によって形成されている。或る実施形態（図１６Ｂ）では、骨の内植１６５４は、複合層１６６３内へと促される。或る好適な実施形態では、チタン多孔性構造体の第１層は、例えば、拡散接着又は爆発接着によって、クロム−コバルトに接着され、次にジルコニウム多孔性構造体の第２層に接着される。異なる金属の拡散接着は、金属間化合種の脆性が大きい範囲が最小になるよう、適温（例えば、約８５０℃）を注意深く選択しながら実施するのが望ましい。コバルト／チタンは、１０５２℃で７２重量％チタンの共融領域を有している。コバルト／チタンのもう一つの共融温度は、１０５０℃から１２００℃の間にある。クロムとチタンの組み合わせは、１４００℃付近で溶融する固溶体である。或る実施形態（図１６Ｄ）では、多重複合材基板１６６０は、ここに記載している接着法を使ってチタン基板１６６２に接着されたジルコニウム基板１６６１を含んでいる。
【０１３６】
指頭移植片
本発明は、米国特許第４，１５６，２９６号及び第５，９８４，９７１号に記載されているような、人工器官関節用の別の用途を有しており、両特許を参考文献としてここに援用する。図１７は、そのような人工器官関節の１つ、足指１７００を示している。多孔性構造体１１０は、内部人工器官足指１７００のあらゆる部分又は全構成要素に組み込むことができる。内部人工器官足指１７００の機構の中で、特に多孔性構造体１１０で作られるのは、組織と接触する部分である。具体的な構成要素には、軸部１７１６、１７１９と面１７１７、１７２２が含まれる。例えば、これらの構成要素は、別々に作り、支承面１７１３、１７１８に接着して、指骨構成要素１７１２と中足骨構成要素１７１１を形成するようにしてもよい。中足骨構成要素１７１１と指骨構成要素１７１２は、一体に接着された構成要素として多孔性構造体１１０を備えた、上記のような一体の部品として形成されるのが望ましい。
【０１３７】
内部人工器官指１８００の或る実施形態を図１８Ａ−１８Ｃに示している。内部人工器官指１８００の機構の中で、本発明の多孔性構造体１１０で作るのが望ましいものは、ピン１８０２、１８０３及び壁１８０７、１８０８である。指１８００の全部又は一部は、多孔性構造体１１０を含んでいる。
【０１３８】
肩
本発明により改良されるであろう人工器官肩１９００の例（図１９Ａ及び１９Ｂ）が、米国特許第６，６７９，９１６号に記載されており、同特許を参考文献としてここに援用する。肩１９００の機構の中で、多孔性構造体１１０で作るのが望ましいものは、ねじ１９５４と、内側部分１９３８を含む裏打ちプレート１９３４である。或る実施形態では、裏打ちプレート１９３４を、成形されたポリマー（例えば、ＵＨＭＷＰＥグレノイド）ソケット１９１２と一体にするため、ポリマー（例えば、ＵＨＭＷＰＥ）が、多孔性構造体１１０に注入される。肩１９００の全部又はあらゆる部分に、多孔性構造体１１０が含まれていてもよい。
【０１３９】
締結具システム
図２０Ａと２０Ｂは、締結システム２０００の或る実施形態を示している。多孔性構造体２０１０は、支承面を備えた多孔性座金へと後処理（例えば、機械加工、穿孔）されている。後処理は、多孔性構造体１１０（例えば、座金２０１０）を、型に対してハンマーを使って冷間加工し、及び／又は特定の形状に熱間成形する段階を含んでいる。或る実施形態では、ボルト２０２０も本発明の多孔性構造体で作られている。或る実施形態では、座金２０１０とボルト２０２０は、単一の一体構成要素として形成されている。或る実施形態では、ボルト２０２０は、多孔性領域に取り囲まれた中実核（例えば、図１４Ｄ又は１Ｆ１参照）で形成されている。最終的な一体の製品は、中実領域と多孔性領域を有する複合材を形成するために後処理される。或る実施形態では、この結果、一つの処置で作られた、完全にアニーリングされ応力が解放された部品となる。
【０１４０】
骨靭帯取り付け器具
或る実施形態では、靭帯を骨に接合し易くするように設計された医療用移植片を、ここに記載しているように、靭帯の成長を促す多孔度を有する開放孔網状構造体と、骨の成長を促す多孔度を有する開放孔網状構造体の両方を有する単一の装置で実現することができる。
【０１４１】
図２０Ｃに、靭帯取り付け器具２０５０の別の実施形態を示している。或る実施形態では、器具２０５０は、多孔性構造体２０５６を含んでおり、幾つかの実施形態では、締結具２０３５を含んでいる。或る実施形態では、靭帯２０５５は、クランプ靭帯２０５５によって、骨２０５８と多孔性構造体２０５６の間で、骨２０５８に取り付けられている。多孔性構造体２０５６は、締結具２０３５で、又は接着剤を塗布して、又は当業者には既知の何らかの他の手段で、組織２０５８（例えば、骨）に固定される。或る実施形態では、締結具２０３５は、少なくとも部分的には（例えば、ここに記載している）多孔性構造体１１０又は織られた構造体で作られている。或る実施形態では、締結具２０３５は、例えば、多孔性構造体２０５６を組織２０５８（例えば、骨）に留めるため組織に圧入されている織られたピンである。或る実施形態では、締結具２０３５は、ねじが切ってある。或る実施形態では、多孔性構造体２０５６は、靭帯２０５６を嵌め込む開口２０３０（図２５Ｂ）（例えば、スロット）を有している。多孔性構造体２０５６は、組織が内部へと成長し、例えば、靭帯２０５５が骨２０５８へ固着し易くする媒体を提供するのが望ましい。或る実施形態では、多孔性構造体２０５６は、靭帯２０５５及び／又は骨の成長を促し、靭帯２０５５が骨２０５８へ固着し易くするように処理されている。
【０１４２】
図１Ｆ１は、締結システムを有する部品１９０を示している。部品１９０は、中実の境界領域１９１を有する多孔性構造体１１０のブロックから従来通り機械加工されている。中実境界領域１９１には、従来通りタップが切られ１０−３２ねじが形成されている。この型式の固定法は、関節移植片と歯科柱移植片を含む幾つかの種類の装置に有用である。
【０１４３】
図１Ｆ２は、骨折部を安定させるのに適した、部分的に半球体の移植片１９５を示している。移植片１９５は、適所にねじ留めされるか、ワイヤー、クランプ又は他の何らかの機械的保持手段で堅く保持されるのが望ましい。
【０１４４】
他の支承要素
或る実施形態では、複雑な織物が、抗摩擦パッド、横荷重又は半径方向荷重用のブッシュ、又は回転軸受アッセンブリのような支承要素へと生成される。金属格子網状体も、過渡的な接着システムとして、そのような用途に採用される。磨耗プレート又は他の支承体は、ホスト材料（例えば、ポリマー）を、三次元の織られた表面又は接着されたスポンジのような格子（例えば、多孔性構造体１１０）の網状体に相互貫入させることによって、様々な異なる材料に接着、鋳込みモールド成形、成形、又は他の方法で取り付けられる。或る実施形態では、ブッシュは、射出サイクルの前に、適切に織られた部品を射出金型に挿入することによって、単一の工程で、熱可塑性部品に堅く組み込まれる。
【０１４５】
セラミックの球体は、球体の片側に一連の溝をダイヤモンド又はレーザーで加工することによって、ボールジョイントの用途に使用される。或る実施形態では、拡散接着された多孔性構造体は、２つの構成要素をしっかりと取り付けるため、適切に設計され、球体の回りに固められている。アルミナ、ジルコニア、イットリア及び同様のセラミックは、多孔性構造体１１０を準備する際に使用される拡散接着温度に耐える。ゆっくり冷却すると、歪みの無い複合材が好適に出来る。この製品は、主に圧縮荷重用途に用いられるボールジョイントに特に有用である。
【０１４６】
図２１は、耐摩耗性要素２１２０を有する多孔性構造体２１００を示している。耐摩耗性要素２１２０は、多孔性構造体２１００に拡散接着するのが望ましいが、ロウ付けを含む何らかの既知の手段、又は金属加工技術で既知の何らかの他の手段で接着してもよい。耐摩耗性要素２１２０は、機械的手段（例えば、溝、スロット、穴及び／又はキー溝）によって適所に保持されるのが望ましい。接着は、上記のように多孔性構造体２１００の形成の間に行われるのが望ましいが、耐摩耗性要素はいつ接着してもよい。耐摩耗性要素２１２０は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ニオブ又はそれらの合金で作られるのが望ましい。別の実施形態では、耐摩耗性要素は、コバルト−クロム又はクロム−コバルトモリブデンの合金か、耐摩耗性であると既知の他の材料で作られている。或る実施形態では、耐摩耗性要素２１２０は、酸化層（例えば、酸化ジルコニウム）で被覆されているか、又は耐摩耗性表面を作るように化学的に改質（例えば、チタンのチタン酸カルシウムへの変換）されている。耐摩耗性要素２１２０は、多孔性構造体２１００を形成している材料と同じでも、異なっていてもよい。例えば、或る実施形態では、多孔性構造体２１００はチタンで、耐摩耗性要素２１２０はジルコニウム合金である。別の実施形態では、耐摩耗性要素２１２０は、クロム−コバルト合金である。
【０１４７】
消耗可能な金属泡
図２２は、陰性スポンジ構造体２２００を示している。陰性スポンジ構造体２２００は、容易に消耗可能なホスト金属（例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄）で（例えば、上記のような）多孔性構造体を形成することによって組み立てられるのが望ましい。ポリマー（例えば、ＵＨＭＷＰＥ、ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、ヒドロキシアパタイト、ＰＥＥＫ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオキシエチレン、及び同様の材料とそれらのコポリマー）は、多孔性構造体全体の少なくとも一部分、及びその全体に亘って注入（例えば、圧縮モールド成形）されるのが望ましい。多孔性構造体は、次いで消耗され（例えば、適切な酸、塩基又は食塩の溶液に溶け）、後に陰性スポンジ構造体２２００が残る。
【０１４８】
衝撃を吸収するためのコンプライアンスのあるアッセンブリ
図２３Ａは、支承面２３０２、弾性材料２３０４及び多孔性構造体２３０６を有する複合材２３００を示している。或る実施形態では、多孔性構造体１１０は、コンプライアンスのある表面係合領域を含んでいる。コンプライアンスのある表面は、金属部品の織物又は多孔性によって係合されるシリコン又はウレタンエラストマーである。或る実施形態では、支承面２３０２は、耐熱性金属（例えば、チタン、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、ロジウム、ニオブ及びそれらの合金）、金、コバルト−クロム合金、クロム−コバルト−モリブデン合金、アルミニウム、ステンレス鋼、又はそれらの何れかの合金である。或る実施形態では、支承面２３０２は、酸化ジルコニウムである。弾性材料２３０４は、どの様な弾性材料でもよいが、ポリマーが望ましい。
【０１４９】
或る実施形態では、シール２３１２は、弾性材料２３０４を劣化から守るため複合材２３００内に挿入されている。或る実施形態では、２３１２は、弾性材料２３０４が不適合材料に露出するのを防ぐため、複合材２３００の外周に接着されている。或る実施形態では、シール２３１２はベローシールである。或る実施形態では、シール２３１２は、ダイアフラム装置であるか、又は当該技術では既知の他の何らかのシール構造を有している。
【０１５０】
図２３Ｄに示す或る実施形態では、シール２３１２は、２つの多孔性構造体２３１０の間に挿入されている。シール２３１２の形状構成は、当該技術では既知のどの様なものでもよい。シール２３１２は、図２３Ｅに示しているもの（例えば、入れ子状の波形平坦ＩＤ２３９１、入れ子状の波形錐体ＩＤ２３９２、平坦片持ち梁２３９３、波形片持ち梁２３９４、及び環状体２３９５）を含んでいるのが望ましい。或る実施形態では、シール２３１２は、多孔性構造体２３１０の間に弾性材料を閉じ込める（例えば、多孔性構造体２３１０がバリヤー層２３９９を含んでいる）。或る実施形態では、弾性材料は流体（例えば、ジェル、半固体、液体及び気体）を含んでいる。或る実施形態では、多孔性構造体２３１０は、椎骨との融合に適しており、シール２３１２は、弾性材料を含有して、融合された脊椎に衝撃を減衰する性質を提供する。
【０１５１】
或る実施形態では、弾性材料２３０４は、ばね２３２４と置き換えられている。ばね２３２４は、板ばねでもよいし、当該技術で既知の他のどの様な弾性又は伸縮性の機構でもよい。
【０１５２】
別の複合材
図２４は、コンプライアンスのあるチャンバ複合材２４００を示している。或る実施形態では、コンプライアンスのあるチャンバ複合材２４００は、ガス充満コンプライアンスチャンバ２４１０、支承面２４２０、多孔性構造体２４３０、及びダイアフラム２４４０を有している。或る実施形態では、チャンバ２４１０には空気又は不活性ガス（例えば、アルゴン）が充填されている。或る実施形態では、支承面２４２０は、ここに開示している何れかの適した支承面である。或る実施形態では、支承面２４２０はＵＨＭＷＰＥである。或る実施形態では、ダイアフラム２４４０は、多孔性構造体２４３０と一体である。別の実施形態では、ダイアフラム２４４０は、多孔性構造体２４３０とは別に形成され、多孔性構造体２４３０に接着されている。ダイアフラム２４４０は、チタンであるのが望ましいが、適していればどの様な材料でもよい。或る実施形態では、ダイアフラム２４４０は、下側の取り付け本体２４５０に接着されるか、又は電子ビーム溶接されている。下側の取り付け本体２４５０は、中実材料、多孔性構造体１１０、又は組織（例えば、骨、靭帯）への取り付けに適していればどの様な材料でもよい。
【０１５３】
或る実施形態は、衝撃吸収構成要素が必要な用途に用いるための或る種の装置である。或る実施形態では、コンプライアンスのあるチャンバ複合材２４００は、衝撃吸収装置として用いられる。或る実施形態では、例えば、衝撃吸収構成要素２４００は、脊椎移植片用途に使用される（歩行又は跳躍の衝撃が、シリコンゴム、フッ素シリコンゴム又はウレタンなどのエラストマーのような弾性材料によって吸収される）。或る実施形態では、コンプライアンスのある金属ダイアフラム２４４０又は別の型式のシールが、衝撃吸収媒体を劣化環境から隔離する（例えば、ポリエーテル結合を切る身体内に存在する酵素からウレタンを隔離し、機械的特性を劣化させる脂質を吸収するシリコンを隔離する）のに用いられている。或る実施形態では、金属シール（例えば、ベローズ又はダイアフラム）を使用すると、不活性ガス（例えば、アルゴン）を、衝撃吸収媒体として作用するように金属ブラダー内に密閉して使用することができる。
【０１５４】
セラミック製品
本発明の或る実施形態では、セラミック本体が、多孔性構造体１１０内に埋め込まれている。或る実施形態では、セラミック本体は、接着（例えば、シート２００の拡散接着）の前に埋め込まれる。或る実施形態では、セラミック本体は、特定の場所（例えば、多孔性構造体１１０の表面付近）に埋め込まれている。接着後に、後処理が施され、セラミック本体の一部分を露出させるのが望ましい。或る実施形態では、後処理には、多孔性構造体１１０の一部分をエッチング除去することと、及びセラミック本体を滑らかな低摩擦表面に研削、ラッピング及び／又は研磨することが含まれる。
【０１５５】
上記説明は、本発明の好適な実施形態について示しているが、本発明の好適な実施形態の性質を説明するためにここに記載し図示している細部、材料、段階及び部品の配置におけるこの他の変更及び修正は、当業者には自明であり、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく行えることに注目頂きたい。
【０１５６】
参考文献
ここで参照している全ての特許、特許出願、文書及び発行物は、参考文献としてその全体をここに援用する。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１Ａ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｂ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｃ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｄ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｅ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｆ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図１Ｇ】本発明による多孔性構造体のサンプルを示している。
【図２Ａ】本発明による多孔性シートを示している。
【図２Ｂ】本発明による多孔性シートを示している。
【図２Ｃ】本発明による多孔性シートを示している。
【図２Ｄ】図２Ａ−２Ｃの多孔性シートから形成された多孔性構造体の上面図である。
【図２Ｅ】本発明による多孔性シートを示している。
【図３Ａ】本発明による多孔性シートの代表的な実施形態を示している。
【図３Ａ−１】本発明による多孔性シートの代表的な実施形態を示している。
【図３Ｂ】本発明による多孔性シートの代表的な実施形態を示している。
【図３Ｃ】本発明による多孔性シートの代表的な実施形態を示している。
【図３Ｄ】本発明による多孔性シートの代表的な実施形態を示している。
【図４】本発明によるシートのモールド成形積層体を示している。
【図５】本発明による、開放孔領域とブランク領域を有する開放孔構造体の斜視図である。
【図６Ａ−１】本発明による多孔性構造体を形成する方法を示している。
【図６Ａ−２】一連の開放孔シートと、本発明による積み重ねられたシートの開放孔構造体の、或る実施形態を示している。
【図６Ｂ】本発明による開放孔シートと開放孔シート構造体の実施形態を示している。
【図７Ａ】本発明の多孔性構造体を示している。
【図７Ｂ】本発明の多孔性構造体を示している。
【図７Ｃ】本発明の多孔性構造体を製造するための固定具の或る実施形態を示している。
【図７Ｄ】本発明の多孔性構造体を製造するための固定具の或る実施形態を示している。
【図８Ａ】本発明による代表的な多孔性構造体を示している。
【図８Ｂ】本発明による代表的な多孔性構造体を示している。
【図８Ｃ】本発明による代表的な多孔性構造体を示している。
【図９】本発明による、多孔度が異なり、中実の区画で分割されている２つの側部を有する開放孔の或る実施形態の断面を示している。
【図１０】本発明によるポリマーが注入された部分を含む代表的な多孔性構造体を示している。
【図１１Ａ】本発明による多孔性構造体を含む脊椎移植片の或る実施形態を示している。
【図１１Ｂ】本発明による多孔性構造体を含む脊椎移植片の或る実施形態を示している。
【図１１Ｃ】本発明の多孔性構造体を含む脊椎移植片の実施形態を示している。
【図１１Ｄ】本発明の多孔性構造体を含む脊椎移植片の実施形態を示している。
【図１１Ｅ】本発明の多孔性構造体を含む脊椎移植片の実施形態を示している。
【図１１Ｆ】本発明の多孔性構造体を含む脊椎移植片の実施形態を示している。
【図１１Ｇ】本発明による多孔性シートの実施形態を示している。
【図１１Ｈ】本発明による多孔性シートの実施形態を示している。
【図１２Ａ】本発明による構造体のボール／ソケット・ジョイントの或る実施形態を示している。
【図１２Ｂ】本発明による多孔性構造体を含む臀部と膝部の移植片を示している。
【図１２Ｃ】本発明による多孔性構造体を含む臀部と膝部の移植片を示している。
【図１２Ｄ】本発明による多孔性構造体を含む臀部と膝部の移植片を示している。
【図１２Ｅ】本発明による多孔性構造体を含む臀部と膝部の移植片を示している。
【図１２Ｆ】本発明の多孔性構造体を含む装置の或る実施形態を示している。
【図１２Ｇ】本発明の多孔性構造体を含む装置の或る実施形態を示している。
【図１２Ｈ】本発明の多孔性構造体を含む膝蓋骨ボタンの或る実施形態を示している。
【図１２Ｉ】本発明の多孔性構造体を含む膝蓋骨ボタンの或る実施形態を示している。
【図１３Ａ】本発明によるポリマーが注入された多孔性構造体を示している。
【図１３Ｂ】本発明によるポリマーが注入された多孔性構造体の断面を示している。
【図１３Ｃ】本発明によるハイブリッド多孔性構造体を示している。
【図１３Ｄ】本発明によるハイブリッド多孔性構造体を示している。
【図１３Ｅ】本発明によるハイブリッド多孔性構造体を示している。
【図１４Ａ】本発明による多孔性構造体を有する歯科用移植片の或る実施形態を示している。
【図１４Ｂ】本発明による多孔性構造体を有する歯科用移植片の或る実施形態を示している。
【図１４Ｃ】本発明による多孔性構造体を有する歯科用移植片の或る実施形態を示している。
【図１４Ｄ】本発明による中実核部分を有する多孔性構造体の或る実施形態を示している。
【図１４Ｅ】本発明による多孔性構造体を有する歯科用移植片の或る実施形態を示している。
【図１５】本発明による多孔性円板構造体の或る実施形態を示している。
【図１６Ａ】本発明による非多孔性構造体に融合されている多孔性構造体の或る実施形態を示している。
【図１６Ｂ】本発明による多基板複合材の或る実施形態を示している。
【図１６Ｃ】本発明による多基板複合材の或る実施形態を示している。
【図１６Ｄ】本発明による多基板複合材の或る実施形態を示している。
【図１７】本発明による多孔性構造体を含む指頭移植片の或る実施形態を示している。
【図１８Ａ】本発明による多孔性構造体を含む指頭移植片の或る実施形態を示している。
【図１８Ｂ】本発明による多孔性構造体を含む指頭移植片の或る実施形態を示している。
【図１８Ｃ】本発明による多孔性構造体を含む指頭移植片の或る実施形態を示している。
【図１９Ａ】本発明による多孔性構造体を含む肩移植片の或る実施形態を示している。
【図１９Ｂ】本発明による多孔性構造体を含む肩移植片の或る実施形態を示している。
【図２０Ａ】本発明による多孔性構造体を含む締結具の実施形態を示している。
【図２０Ｂ】本発明による多孔性構造体を含む締結具の実施形態を示している。
【図２０Ｃ】本発明による多孔性構造体を含む締結具の実施形態を示している。
【図２０Ｄ】本発明による多孔性構造体を含む締結具の実施形態を示している。
【図２１】本発明による、ベアリング要素を含む多孔性構造体の或る実施形態を示している。
【図２２】本発明による陰性スポンジ構造体の或る実施形態を示している。
【図２３Ａ】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図２３Ｂ】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図２３Ｃ】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図２３Ｄ】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図２３Ｅ】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図２４】本発明による複合構造体の或る実施形態を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ１】
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【図１Ｄ２】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ１】
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【図１Ｆ２】
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【図１Ｇ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ−１】
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【図６Ａ−２】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１２Ｉ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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