(57)【要約】本発明は、医療用デバイス、構成要素および応用例の固体自由形状製作のための組成物および方法であって、この組成物がそのような加工に特に適切な熱可塑性ポリウレタンを含んでいる、上記組成物および方法に関する。有用な熱可塑性ポリウレタンは、第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを含むポリイソシアネート成分、ポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導される。本開示の技術はさらに、鎖延長剤とポリオール成分とのモル比が１．５〜１５．０である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと前記第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）少なくとも１つのポリエーテルポリオールを含むポリオール成分、および（ｃ）一般式ＨＯ−（ＣＨ２）ｘ−ＯＨ（式中、ｘは約２〜約６の整数である）の少なくとも１つのジオール鎖延長剤を含む鎖延長剤成分から誘導された、付加製造された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、
鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である前記組成物
を含む、医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２】
鎖延長剤とポリオール成分との前記モル比が１．５〜１５．０である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項３】
鎖延長剤とポリオール成分との前記モル比が１：１〜１９：１である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項４】
鎖延長剤とポリオール成分との前記モル比が１．５〜１５．０である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項５】
前記付加製造が熱溶解積層または選択的レーザー焼結を含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項６】
前記熱可塑性ポリウレタンが生体適合性である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項７】
前記ポリオールが少なくとも５００の数平均分子量を有する、請求項１のいずれかに記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項８】
前記ポリオール成分が５００〜３，０００の数平均分子量を有する、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項９】
前記第１および第２の脂肪族ジイソシアネート成分が１，６−ヘキサンジイソシアネートおよびＨ１２ＭＤＩを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１０】
前記ポリオール成分が、ＰＴＭＯ、ＰＥＧまたはこれらの組合せの１つまたは１つより多くを含むポリエーテルポリオールを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１１】
鎖延長剤とポリオールとの前記モル比が３０：１〜０．５：１である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１２】
鎖延長剤とポリオールとの前記モル比が２１：１〜０．７：１である、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１３】
前記鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１４】
前記鎖延長剤成分が前記組成物の総重量の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％を占める、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１５】
前記ポリイソシアネート成分がＭＤＩ、ＴＤＩ、ＩＰＤＩ、ＬＤＩ、ＢＤＩ、ＰＤＩ、ＣＨＤＩ、ＴＯＤＩ、ＮＤＩ、ＨＸＤＩまたはこれらの任意の組合せをさらに含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１６】
前記ポリオール成分がポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリアミドオリゴマーポリオール、またはこれらの任意の組合せをさらに含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１７】
前記鎖延長剤成分が１つまたは１つより多くの追加のジオール鎖延長剤、ジアミン鎖延長剤、またはこれらの組合せをさらに含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１８】
前記鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、前記ポリオール成分がポリ（テトラメチレンエーテルグリコール）を含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項１９】
前記鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、前記ポリオール成分がＰＥＧを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２０】
前記鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、前記ポリオール成分がポリ（テトラメチレンエーテルグリコール）およびＰＥＧの組合せを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２１】
前記熱可塑性ポリウレタンが、１つまたは１つより多くの着色剤、酸化防止剤（フェノール類、ホスファイト、チオエステル、および／またはアミンを含む）、放射線不透過剤、安定剤、潤滑剤、抑制剤、加水分解安定剤、光安定剤、ヒンダードアミン光安定剤、ベンゾトリアゾールＵＶ吸収剤、熱安定剤、変色を防止する安定剤、染料、顔料、補強剤、またはこれらの任意の組合せをさらに含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２２】
前記熱可塑性ポリウレタンが無機充填剤も、有機充填剤も、不活性な充填剤も含まない、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２３】
前記医療用デバイスまたは構成要素が、ペースメーカーリード、人工臓器、人工心臓、心臓弁、人工の腱、動脈もしくは静脈、ペースメーカーヘッド、血管造影用カテーテル、血管形成用カテーテル、硬膜外カテーテル、熱希釈カテーテル、泌尿器カテーテル、カテーテルコネクター、ステントカバー、埋込物、医療用バッグ、人工器官デバイス、軟骨置換物、植毛、関節置換物、医療用弁、医療用チューブ、薬物送達デバイス、生体吸収性埋込物、医療用プロトタイプ、医療用モデル、矯正器具、骨、歯科用物品、または手術器具の１つまたは１つより多くを含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２４】
前記医療用デバイスまたは構成要素が、患者に個人化されている、請求項２３に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２５】
前記医療用デバイスまたは構成要素が、埋込可能なまたは埋込可能でないデバイスまたは構成要素を含む、請求項１に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２６】
（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族および第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、熱可塑性ポリウレタンを含み、
（ｃ）と（ｂ）との比が１．５〜１５．０であり、
前記熱可塑性ポリウレタンが連続層状に堆積されて三次元医療用デバイスまたは構成要素を形成する、
固体自由形状製作方法を使用して作製された医療用デバイス。
【請求項２７】
（Ｉ）物体の固体自由形状製作のためのシステムを動作させるステップを含む、三次元医療用デバイスまたは構成要素を直接製作する方法であって、
前記システムが、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと前記第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された熱可塑性ポリウレタンを含む構築材料から三次元医療用デバイスまたは構成要素を形成するように動作する固体自由形状製作装置を含む、方法。
【請求項２８】
（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと前記第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、選択的に堆積された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、
鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である、組成物
を含む、直接形成された医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項２９】
（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、選択的に堆積された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、
鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である、組成物
を含む、医療応用例での使用のための、直接形成された医療用デバイスまたは構成要素。
【請求項３０】
前記医療応用例が歯科、歯科矯正、顎顔面、整形外科、または外科計画の応用例の１つまたは１つより多くを含む、請求項２９に記載の医療用デバイスまたは構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、医療用デバイス、構成要素、および応用例の、直接固体自由形状製作のための、組成物および方法に関する。医療用デバイス、構成要素、および応用例は、そのような加工に適切な、生体適合性熱可塑性ポリウレタンから形成することができる。有用な熱可塑性ポリウレタンは、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネート、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、ならびに鎖延長剤成分から誘導される。
【背景技術】
【０００２】
背景
固体自由形状製作（ＳＦＦ）は、付加製造とも呼ばれ、加算形成ステップ（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｓｔｅｐｓ）によって、コンピューターデータから直接的に、任意形状の構造物の製作を可能にする技術である。任意のＳＦＦシステムの基本操作は、三次元コンピューターモデルをスライスして薄い横断面にするステップと、その結果を二次元位置データに翻訳するステップと、そのデータを、層ごとの様式（ｌａｙｅｒｗｉｓｅ  ｍａｎｎｅｒ）で三次元構造を製作する制御装置に供給するステップからなる。
【０００３】
固体自由形状製作は、三次元プリンティング、電子ビーム積層造形（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｍｅｌｔｉｎｇ）、ステレオリソグラフィー、選択的レーザー焼結、薄板積層（ｌａｍｉｎａｔｅｄ  ｏｂｊｅｃｔ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、熱溶解積層などを含む、多くの異なるアプローチを伴う。
【０００４】
これらのプロセス間の相違は、部品が創出されるように層が配置される手法、ならびに利用される材料にある。選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）、熱溶解積層（ＦＤＭ）、または溶融フィラメント製作（ＦＦＦ）などのいくつかの方法は、層が生成されるように材料を融解しまたは軟化させる。立体リソグラフィ（ＳＬＡ）などのその他の方法は、液体材料を硬化する。
【０００５】
典型的には、熱可塑性物質に関する付加製造は、２つのタイプの印刷方法を利用する。押出しタイプとして公知の第１の方法では、対象材料のフィラメントおよび／または樹脂（「ペレット印刷」と呼ぶ）を軟化させまたは融解させ、次いで機械により層状に堆積させて、所望の物体を形成する。押出しタイプの方法は、熱溶解積層（ＦＤＭ）または溶融フィラメント製作（ＦＦＦ）として公知である。押出し方法では、熱可塑性樹脂、または熱可塑性フィラメントのストランドを、ノズルヘッドに供給し、このノズルヘッドで熱可塑性物質を加熱し、流れをオンおよびオフに切り換える。部品は、材料の小さいビーズを押し出し、これを硬化して層を形成することにより構築される。
【０００６】
第２の方法は、粉末を粒状床に堆積させ、次いで選択的溶融または融解によって、先に得られた層と溶融する、粉末または粒状タイプである。技法は、典型的には高出力レーザーを使用して層の部分を溶融する。各断面を加工した後、粉末床を低下させる。次いで粉末化材料の新しい層を付着させ、部品が完全に構築されるまでステップを繰り返す。しばしば機械は、バルク粉末床材料をその融点よりも僅かに低くなるまで予熱する能力を備えたものが、設計される。この機械によれば、選択された領域の温度を融点まで上昇させるレーザーの、エネルギーの量および時間の長さが削減される。
【０００７】
押出し方法とは異なり、粒状または粉末方法は、生成される部品の突起または梁および薄壁を支持するのに、非溶融媒体を使用する。このようにすることで、小片が構築されるときに一時的な支持を行う必要が低減されまたはなくなる。特定の方法には、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）、選択的熱焼結（ＳＨＳ）、および選択的レーザー融解（ＳＬＭ）が含まれる。ＳＬＭでは、レーザーが粉末を完全に融解する。このため、層ごとに形成する方法で、従来製造されてきた部品の性質に類似した、機械的性質を有する部品が形成される。別の粉末または粒状方法は、インクジェット印刷システムを利用する。この技術では、小片は、粉末の層の上部に、インクジェット様プロセスを使用して部品の断面に結合剤を印刷することにより、層ごとに創出される。粉末の追加の層を付加し、各層が印刷されるまでプロセスを繰り返す。
【０００８】
医療用デバイスおよび応用例に用いられる現行の固体自由形状製作は、間接的な製作、例えば引き続き材料で満たされる型の印刷、または後に表面に熱形成されたデバイスが成型される形状の印刷に、焦点を当てており；あるいは医療応用例では、視覚化、デモンストレーション、および機械的プロトタイピングが行われ、例えば予測される結果をモデル化し、その後に、３Ｄ印刷プロトタイプをベースにした手順を行う。したがって、ＳＦＦは、ツーリングおよび労働力において最少の投資で、機能的なプロトタイプの迅速な製作を容易にする。そうしたラピッドプロトタイピングは、設計者への迅速で効果的なフィードバックを提供することによって、製品開発サイクルを短縮し、設計プロセスを改善する。ＳＦＦは、例えば美的感覚、フィット、アセンブリーなどの設計の様々な側面を評価する目的で、非機能的部分の迅速な製作のために使用することもできる。
【０００９】
医療応用例での付加製造で利用される現行の材料は、典型的にはＡＢＳ、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ）、およびフォトポリマー／硬化液体材料を含む。これらの材料のいくつかは、それらの生体適合性または長期生体耐久性の欠如により、プロトタイプ、型、外科計画、および解剖模型などの体外での応用例に限定される。さらに、これらの材料の全ては非エラストマー性であり、したがってエラストマーとしての性質および利益が欠如している。
【００１０】
熱可塑性ポリウレタンが提供する魅力的な特性、およびより慣用的な製作手段を用いて作製される広範な物品の組合せを前提として、医療用デバイスおよび構成要素、外科計画および医療の応用例の直接固体自由形状製作に非常に良く適した熱可塑性ポリウレタンを特定し、および／または開発することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
要旨
本開示の技術は、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）少なくとも１つのポリエーテルポリオールを含むポリオール成分、および（ｃ）一般式ＨＯ−（ＣＨ２）ｘ−ＯＨ（式中、ｘは２〜約６の整数である）の少なくとも１つのジオール鎖延長剤を含む鎖延長剤成分から誘導された、付加製造された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である上記組成物を含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１２】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤とポリオール成分とのモル比が１．５〜１５．０である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
本開示の技術はさらに、鎖延長剤とポリオール成分とのモル比が１：１〜１９：１である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１３】
本開示の技術はさらに、付加製造が熱溶解積層または選択的レーザー焼結を含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１４】
本開示の技術はさらに、熱可塑性ポリウレタンが生体適合性である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１５】
本開示の技術はさらに、ポリオールが少なくとも５００の数平均分子量を有する、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１６】
本開示の技術はさらに、ポリオール成分が５００〜３，０００の数平均分子量を有する、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１７】
本開示の技術はさらに、第１および第２の脂肪族ジイソシアネート成分が１，６−ヘキサンジイソシアネートおよびＨ１２ＭＤＩを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１８】
本開示の技術はさらに、ポリオール成分がＰＴＭＯ、ＰＥＧまたはこれらの組合せの１つまたは１つより多くを含むポリエーテルポリオールを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００１９】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤とポリオールとのモル比が３０：１〜０．５：１である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２０】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤とポリオールとのモル比が２１：１〜０．７：１である、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２１】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２２】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が組成物の総重量の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％を占める、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２３】
本開示の技術はさらに、ポリイソシアネート成分がＭＤＩ、ＴＤＩ、ＩＰＤＩ、ＬＤＩ、ＢＤＩ、ＰＤＩ、ＣＨＤＩ、ＴＯＤＩ、ＮＤＩ、ＨＸＤＩまたはこれらの任意の組合せをさらに含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２４】
本開示の技術はさらに、ポリオール成分がポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリアミドオリゴマーポリオール、またはこれらの任意の組合せをさらに含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２５】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が１つまたは１つより多くの追加のジオール鎖延長剤、ジアミン鎖延長剤、またはこれらの組合せをさらに含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２６】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、ポリオール成分がポリ（テトラメチレンエーテルグリコール）を含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２７】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、ポリオール成分がＰＥＧを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２８】
本開示の技術はさらに、鎖延長剤成分が１，４−ブタンジオールを含み、ポリオール成分がポリ（テトラメチレンエーテルグリコール）およびＰＥＧの組合せを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００２９】
本開示の技術はさらに、熱可塑性ポリウレタンが１つまたは１つより多くの着色剤、放射線不透過剤、酸化防止剤（フェノール類、ホスファイト、チオエステル（thiester）、および／またはアミンを含む）、安定剤、潤滑剤、抑制剤、加水分解安定剤、光安定剤、ヒンダードアミン光安定剤、ベンゾトリアゾールＵＶ吸収剤、熱安定剤、変色を防止するための安定剤、染料、顔料、補強剤、またはこれらの任意の組合せをさらに含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３０】
本開示の技術はさらに、熱可塑性ポリウレタンが無機充填剤も、有機充填剤も、不活性な充填剤も含まない、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３１】
本開示の技術はさらに、医療用デバイスまたは構成要素がペースメーカーリード、人工臓器、人工心臓、心臓弁、人工の腱、動脈もしくは静脈、ペースメーカーヘッド、血管造影用カテーテル、血管形成用カテーテル、硬膜外カテーテル、熱希釈カテーテル、泌尿器カテーテル、カテーテルコネクター、ステントカバー、埋込物、医療用バッグ、人工器官デバイス、軟骨置換物、植毛（hair replacement）、関節置換物、医療用弁、医療用チューブ、薬物送達デバイス、生体吸収性埋込物、医療用プロトタイプ、医療用モデル、矯正器具、骨、歯科用物品、または手術器具の１つまたは１つより多くを含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３２】
本開示の技術はさらに、デバイスまたは構成要素が、患者に個人化されている、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３３】
本開示の技術はさらに、医療用デバイスまたは構成要素が、埋め込み可能なまたは埋め込み可能ではない、デバイスまたは構成要素を含む、医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３４】
本開示の技術はさらに、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、熱可塑性ポリウレタンを含み；（ｃ）と（ｂ）との比が１．５〜１５．０であり；熱可塑性ポリウレタンが連続層状に堆積されて三次元医療用デバイスまたは構成要素を形成する、固体自由形状製作方法を使用して作製された医療用デバイスを提供する。
【００３５】
本開示の技術はさらに、（Ｉ）物体の固体自由形状製作のためのシステムを動作させるステップを含む、三次元医療用デバイスまたは構成要素を直接製作する方法であって、このシステムが、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された熱可塑性ポリウレタンを含む構築材料から三次元医療用デバイスまたは構成要素を形成するように動作する、固体自由形状製作装置を含む、上記方法を提供する。
【００３６】
本開示の技術はさらに、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、選択的に堆積された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である上記組成物を含む、直接形成された医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３７】
本開示の技術はさらに、（ａ）少なくとも第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび第２の脂肪族ジイソシアネートを、１：１〜２０：１の第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比で含むポリイソシアネート成分、（ｂ）ポリエーテルポリオール成分、および（ｃ）鎖延長剤成分から誘導された、選択的に堆積された熱可塑性ポリウレタン組成物であって、鎖延長剤成分とポリオール成分とのモル比が少なくとも１．５である上記組成物を含む、医療応用例で使用するための、直接形成された医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【００３８】
本開示の技術はさらに、医療応用例が歯科、歯科矯正、顎顔面、整形外科、または外科計画の応用例の１つまたは１つより多くを含む、医療応用例で使用するための、直接形成された医療用デバイスまたは構成要素を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
詳細な説明
様々な好ましい特徴および実施形態を、非限定的な例示によって、以下で説明することとする。
【００４０】
本開示の技術は、医療用デバイスおよび構成要素の直接固体自由形状製作に有用な、熱可塑性ポリウレタン組成物を提供する。本記載の熱可塑性ポリウレタンは、生体適合性および生体耐久性があり、それと共に、医療用デバイスおよび構成要素の固体自由形状製作方法で使用される従来の材料で必要とされた加工助剤および不活性な充填剤を含まない。生体適合性とは、材料が、特定の状況において適切な宿主応答で機能し、かつ最小限の要件として、感作、刺激、および／または細胞毒性応答に関する許容可能な標準化試験結果により具体化できることを意味する。
熱可塑性ポリウレタン
【００４１】
本明細書に記載されているＴＰＵ組成物は、（ａ）少なくとも第１および第２の直鎖状脂肪族ジイソシアネートを含むポリイソシアネート成分を使用して作製される。
【００４２】
いくつかの実施形態では、直鎖状脂肪族ジイソシアネートは、１，６−ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン（ＨＸＤＩ）、およびジシクロへキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）、ならびにこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、ポリイソシアネート成分は１，６−ヘキサンジイソシアネートを含む。いくつかの実施形態では、ポリイソシアネート成分はＨＸＤＩを含む。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ポリイソシアネート成分は１つまたは１つより多くの追加のポリイソシアネートを含み得、これは典型的にはジイソシアネートである。
【００４４】
上記直鎖状脂肪族ジイソシアネートと組み合わせて使用され得る適切なポリイソシアネートは直鎖状もしくは分枝状芳香族ジイソシアネート、分枝状脂肪族ジイソシアネート、またはこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、ポリイソシアネート成分は１つまたは１つより多くの芳香族ジイソシアネートを含む。他の実施形態では、ポリイソシアネート成分は芳香族ジイソシアネートを本質的に含まないか、またはさらには完全に含まない。
【００４５】
これらの追加のポリイソシアネートは、４，４’−メチレンビス（フェニルイソシアネート）（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、リジンジイソシアネート（ＬＤＩ）、１，４−ブタンジイソシアネート（ＢＤＩ）、１，４−フェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、１，４−シクロへキシルジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、またはこれらの任意の組合せを含み得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、本記載のＴＰＵはＨＤＩおよびＨ１２ＭＤＩを含むポリイソシアネート成分で調製される。いくつかの実施形態では、ＴＰＵはＨＤＩおよびＨ１２ＭＤＩから本質的になるポリイソシアネート成分で調製される。いくつかの実施形態では、ＴＰＵはＨＤＩおよびＨ１２ＭＤＩからなるポリイソシアネート成分で調製される。いくつかの実施形態では、ポリイソシアネートはＨＸＤＩを含むか、またはそれからなるか、またはさらにはそれから本質的になる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、ＨＤＩ、ＨＸＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩならびにＭＤＩ、ＴＤＩ、ＩＰＤＩ、ＬＤＩ、ＢＤＩ、ＰＤＩ、ＣＨＤＩ、ＴＯＤＩ、およびＮＤＩの少なくとも１つを含む（またはそれから本質的になるか、またはさらにはそれからなる）ポリイソシアネート成分で調製される。
【００４８】
さらに他の実施形態では、ポリイソシアネート成分は任意の非直鎖状脂肪族ジイソシアネート、任意の芳香族ジイソシアネート、または両者を本質的に含まない（またはさらにはそれらを完全に含まない）。さらに他の実施形態では、ポリイソシアネート成分は上記の直鎖状脂肪族ジイソシアネート以外の任意のポリイソシアネートを本質的に含まない（またはさらにはそれらを完全に含まない）。いくつかの実施形態では、第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートはＨＤＩであり、第２の脂肪族ジイソシアネートはＨ１２ＭＤＩである。
【００４９】
第１の直鎖状脂肪族ジイソシアネートと第２の脂肪族ジイソシアネートとの重量比は、１つの実施形態では１：１〜２０：１、さらなる実施形態では１：１〜１９：１、またはさらには１：１〜９：１である。第１と第２のジイソシアネートとの重量比はＴＰＵの所望の硬さに依存し、より低いＳｈｏｒｅ  Ｄ値は第１の直鎖状ジイソシアネートと第２のジイソシアネートとのより高い比を有し、より高いＳｈｏｒｅ  Ｄ値は第１の直鎖状ジイソシアネートと第２のジイソシアネートとのより低い比を有する。
ポリオール成分
【００５０】
本明細書に記載されているＴＰＵ組成物は、（ｂ）少なくとも１つのポリエーテルポリオールを含むポリオール成分を使用して作製される。
【００５１】
本発明はさらに、ポリエーテルポリオールが５００〜１，０００または、６００〜１，０００、または１，０００〜３，０００、またはさらには５００もしくは６００もしくは１，５００から２，５００もしくはさらには約２，０００までの数平均分子量を有する、本明細書に記載されているＴＰＵ組成物を提供する。
【００５２】
本発明はさらに、ポリオール成分がポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、またはこれらの任意の組合せをさらに含む、本明細書に記載されているＴＰＵ組成物を提供する。
【００５３】
他の実施形態では、ポリオール成分は、任意のポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、または上記の全てを本質的に含まない（またはさらにはこれらを完全に含まない）。さらに他の実施形態では、ポリオール成分は、いくつかの実施形態では水とテトラヒドロフランの反応生成物とも記載され得るポリ（テトラメチレンオキシド）（ＰＴＭＯ）である上記直鎖状ポリエーテルポリオール以外の任意のポリオールを本質的に含まない（またはさらにはこれらを完全に含まない）。
【００５４】
適切なポリエーテルポリオールはヒドロキシル末端化ポリエーテル中間体としても称され得、合計２〜１５個の炭素原子を有するジオールまたはポリオールから誘導されるポリエーテルポリオールを含む。いくつかの実施形態では、前記ジオールまたはポリオールは、２〜６個の炭素原子を有するアルキレンオキシド、一般にエチレンオキシドもしくはプロピレンオキシドまたはその混合物を含むエーテルと反応される。例えば、ヒドロキシル官能性ポリエーテルは、最初にプロピレングリコールをプロピレンオキシドと反応し、続いてエチレンオキシドと反応することによって生成させることができる。エチレンオキシドから得られる第一級ヒドロキシル基は第二級ヒドロキシル基より反応性であり、したがって好ましい。有用な市販のポリエーテルポリオールには、エチレングリコールと反応させたエチレンオキシドを含むポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、プロピレングリコールと反応させたプロピレンオキシドを含むポリ（プロピレングリコール）、テトラヒドロフランと反応させた水を含むポリ（テトラメチレングリコール）（ＰＴＭＥＧ）が含まれる。いくつかの実施形態では、ポリエーテル中間体にはＰＴＭＥＧまたはＰＥＧまたはこれらの組み合わせが含まれる。適切なポリエーテルポリオールは、アルキレンオキシドのポリアミド付加体も含み、それらは、例えば、エチレンジアミンとプロピレンオキシドとの反応生成物を含むエチレンジアミン付加体、ジエチレントリアミンとプロピレンオキシドとの反応生成物を含むジエチレントリアミン付加体、および類似のポリアミド型ポリエーテルポリオールを含むことができる。コポリエーテルを、本記載の技術において使用することもできる。典型的なコポリエーテルには、ＴＨＦとエチレンオキシドまたはＴＨＦとプロピレンオキシドの反応生成物が含まれる。これらは、ＢＡＳＦから、Ｐｏｌｙ−ＴＨＦ（登録商標）Ｂ、ブロックコポリマー、およびｐｏｌｙ−ＴＨＦ（登録商標）−Ｒ、ランダムコポリマーとして入手することができる。種々のポリエーテル中間体は一般に、約７００より多くの、またはさらには７００、１，０００、１，５００もしくはさらには２，０００から、１０，０００、５，０００、３，０００、２，５００、２，０００もしくはさらには１，０００までの平均分子量である、末端官能基のアッセイによって決定された数平均分子量（Ｍｎ）を有する。いくつかの実施形態では、ポリエーテル中間体には、２，０００ＭｎのＰＴＭＯと１，０００ＭｎのＰＴＭＯのブレンドなどの２つまたはそれ超の異なる分子量のポリエーテルのブレンドが含まれる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、上記ＴＰＵ組成物を調製するのに使用されるポリオール成分は１つまたは１つより多くの追加のポリオールを含むことができる。適切な追加のポリオールの例は、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリエステルポリオール（ポリカプロラクトンポリエステルポリオールを含む）、ポリアミドオリゴマー（テレキーレックポリアミドポリオールを含む）、またはこれらの任意の組合せを含む。他の実施形態では、ＴＰＵを調製するのに使用されるポリオール成分はこれらの追加のポリオールの１つまたは１つより多くを含まず、いくつかの実施形態ではポリオール成分は上記ポリエーテルポリオールから本質的になる。いくつかの実施形態では、ポリオール成分は上記ポリエーテルポリオールからなる。他の実施形態では、ＴＰＵを調製するのに使用されるポリオール成分はポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、ポリアミドオリゴマー（テレキーレックポリアミドポリオールを含む）、またはさらには上記の全てを含まない。
【００５６】
存在する場合、これらの任意選択の追加のポリオールはヒドロキシル末端化中間体とも記載され得る。存在する場合、これらは１つまたは１つより多くのヒドロキシル末端化ポリエステル、１つまたは１つより多くのヒドロキシル末端化ポリカーボネート、１つまたは１つより多くのヒドロキシル末端化ポリシロキサン、またはこれらの混合物を含み得る。
【００５７】
適切なヒドロキシル末端化ポリエステル中間体は、約５００〜約１０，０００、約７００〜約５，０００、または約７００〜約４，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有する直鎖状のポリエステルを含み、一般に、通常１．３未満または０．５未満の酸価を有する。分子量は末端官能基のアッセイによって決定され、数平均分子量に関連付けられる。ポリエステル中間体は（１）１つまたは１つより多くのグリコールの１つまたは１つより多くのジカルボン酸または無水物によるエステル化反応、または（２）エステル交換反応、すなわち、１つまたは１つより多くのグリコールとジカルボン酸のエステルとの反応により生成され得る。多数の末端ヒドロキシル基を有する直鎖が得られるように、酸に対して１モルを超える過剰のグリコールのモル比が一般に好ましい。所望のポリエステルのジカルボン酸は脂肪族、脂環式、芳香族、またはこれらの組合せであることができる。単独でまたは混合物として使用され得る適切なジカルボン酸は一般に合計４〜１５個の炭素原子を有し、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、などを含む。無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸無水物、などのような、上記ジカルボン酸の無水物も使用され得る。アジピン酸が好ましい酸であることが多い。望ましいポリエステル中間体を形成するために反応されるグリコールは鎖延長剤部分に上記グリコールのいずれかを含む脂肪族、芳香族、またはこれらの組合せであることができ、合計２〜２０個または２〜１２個の炭素原子を有する。適切な例はエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、およびこれらの混合物を含む。
【００５８】
適切なヒドロキシル末端化ポリカーボネートには、グリコールをカーボネートと反応させることによって調製されるものが含まれる。米国特許第４，１３１，７３１号を、ヒドロキシル末端化ポリカーボネートおよびそれらの調製のその開示について参照により本明細書に組み込む。そうしたポリカーボネートは線状であり、他の末端基を本質的に排除して末端ヒドロキシル基を有する。本質的な反応物はグリコールおよびカーボネートである。適切なグリコールは、４〜４０個、およびまたはさらには４〜１２個の炭素原子を含む脂環式および脂肪族のジオール、ならびに、分子当たり２〜２０のアルコキシ基を有し、各アルコキシ基が２〜４個の炭素原子を含むポリオキシアルキレングリコールから選択される。適切なジオールには、４〜１２個の炭素原子を含む脂肪族ジオール、例えば１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，６−２，２，４−トリメチルヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、水素化ジリノレイルグリコール、水素化ジオレイルグリコール、；および脂環式ジオール、例えば１，３−シクロヘキサンジオール、１，４−ジメチロールシクロヘキサン−、１，４−シクロヘキサンジオール、１，３−ジメチロールシクロヘキサン、１，４−エンドメチレン−２−ヒドロキシ−５−ヒドロキシメチルシクロヘキサンおよびポリアルキレングリコールが含まれる。反応で使用されるジオールは、最終生成物において望ましい特性に応じて、単一のジオールであってもジオールの混合物であってもよい。ヒドロキシル末端化されているポリカーボネート中間体は、当技術分野および文献で一般に公知のものである。適切なカーボネートは、５〜７員環から構成されるアルキレンカーボネートから選択される。本明細書で使用するのに適切なカーボネートには、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，２−プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネート、２，３−ブチレンカーボネート、１，２−エチレンカーボネート、１，３−ペンチレンカーボネート、１，４−ペンチレンカーボネート、２，３−ペンチレンカーボネートおよび２，４−ペンチレンカーボネートが含まれる。ジアルキルカーボネート、脂環式カーボネートおよびジアリールカーボネートもやはり本明細書で適している。ジアルキルカーボネートは、各アルキル基中に２〜５個の炭素原子を含むことができ、その具体的な例は、ジエチルカーボネートおよびジプロピルカーボネートである。脂環式カーボネート、特に二脂環式（ｄｉｃｙｃｌｏａｌｉｐｈａｔｉｃ）カーボネートは、各環状構造中に４〜７個の炭素原子を含むことができ、そうした構造の１つまたは２つであってよい。一方の基が脂環式である場合、他方の基は、アルキルかまたはアリールであってよい。他方、一方の基がアリールである場合、他方の基は、アルキルかまたは脂環式であってよい。各アリール基中に６〜２０個の炭素原子を含むことができる適切なジアリールカーボネートの例は、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネートおよびジナフチルカーボネートである。
【００５９】
適切なポリシロキサンポリオールには、α−ω−ヒドロキシルまたはアミンまたはカルボン酸またはチオールまたはエポキシ末端化ポリシロキサンが含まれる。例には、ヒドロキシルまたはアミンまたはカルボン酸またはチオールまたはエポキシ基で末端化されたポリ（ジメチルシロキサン）（ｐｏｌｙ（ｄｉｍｅｔｈｙｓｉｌｏｘａｎｅ））が含まれる。いくつかの実施形態では、ポリシロキサンポリオールはヒドロキシル末端化ポリシロキサンである。いくつかの実施形態では、ポリシロキサンポリオールは、３００〜５，０００または４００〜３，０００の範囲の数平均分子量を有する。
【００６０】
ポリシロキサンポリオールはポリシロキサンヒドリドと脂肪族多価アルコールまたはポリオキシアルキレンアルコールとの脱水素化反応によりアルコール性ヒドロキシ基をポリシロキサン主鎖上に導入することによって得ることができる。適切な例には、α−ω−ヒドロキシプロピル末端化ポリ（ジメチルシロキサン）およびα−ω−アミノプロピル末端化ポリ（ジメチルシロキサン）が含まれる。これはどちらも市販されている材料である。他の例には、ポリ（ジメチルシロキサン）材料とポリ（アルキレンオキシド）のコポリマーが含まれる。
【００６１】
上記ポリエステルポリオールはカプロラクトンモノマーから誘導されたポリエステルジオールを含む。これらのポリカプロラクトンポリエステルポリオールは第一級ヒドロキシル基によって末端化されている。適切なポリカプロラクトンポリエステルポリオールは、ε−カプロラクトンと、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、または本明細書で挙げた他のグリコールおよび／もしくはジオールのいずれかのような二官能性開始剤とから作製され得る。いくつかの実施形態では、ポリカプロラクトンポリエステルポリオールはカプロラクトンモノマーから誘導された直鎖状ポリエステルジオールである。
【００６２】
有用な例は、ＣＡＰＡ（商標）２２０２Ａ、すなわち２，０００の数平均分子量（Ｍｎ）の直鎖状ポリエステルジオール、およびＣＡＰＡ（商標）２３０２Ａ、すなわち３，０００のＭｎの直鎖状ポリエステルジオールを含み、この両方がＰｅｒｓｔｏｒｐ  Ｐｏｌｙｏｌｓ  Ｉｎｃ．から市販されている。これらの物質は２−オキセパノンと１，４−ブタンジオールのポリマーと記載してもよい。
【００６３】
ポリカプロラクトンポリエステルポリオールは２−オキセパノンおよびジオールから調製され得、ここでジオールは１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、モノエチレングリコール、ヘキサンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、またはこれらの任意の組合せであり得る。いくつかの実施形態では、ポリカプロラクトンポリエステルポリオールを調製するのに使用されるジオールは直鎖状である。いくつかの実施形態では、ポリカプロラクトンポリエステルポリオールは１，４−ブタンジオールから調製される。
【００６４】
いくつかの実施形態では、ポリカプロラクトンポリエステルポリオールは２，０００〜３，０００の数平均分子量を有する。
【００６５】
適切なポリアミドオリゴマー（テレキーレックポリアミドポリオールを含む）は、過度に制限されることはなく、低分子量ポリアミドオリゴマーおよび主鎖構造中にＮ−アルキル化アミド基を含むテレキーレックポリアミド（コポリマーを含む）を含む。テレキーレックポリマーは２つの反応性末端基を含有する巨大分子である。アミン末端化ポリアミドオリゴマーは本開示の技術においてポリオールとして有用であることができる。用語ポリアミドオリゴマーは２つまたは２つより多いアミド結合を有するオリゴマーを意味し、または時にはアミド結合の量が特定される。サブセットのポリアミドオリゴマーはテレキーレックポリアミドである。テレキーレックポリアミドは、高パーセント、または特定のパーセントの、単一の化学型の２つの官能基、例えば２つの末端アミン基（第一級、第二級、または混合物のいずれかを意味する）、２つの末端カルボキシル基、２つの末端ヒドロキシル基（やはり第一級、第二級、または混合物のいずれかを意味する）、または２つの末端イソシアネート基（脂肪族、芳香族、または混合物を意味する）をもつポリアミドオリゴマーである。テレキーレックの定義を満たすことができるパーセント二官能性の範囲は、より高いかまたはより低い官能性ではなく二官能性である、少なくとも７０、８０、９０または９５モル％のオリゴマーを含む。反応性のアミン末端化テレキーレックポリアミドは、末端基が両方とも、第一級または第二級のいずれかおよびこれらの混合物、すなわち第三級アミン基を除くアミン型であるテレキーレックポリアミドオリゴマーである。
【００６６】
１つの実施形態では、テレキーレックオリゴマーまたはテレキーレックポリアミドは、５ｒｐｍで回転する円形ディスクを有するブルックフィールド円形ディスク粘度計により測定して７０℃の温度で１００，０００ｃｐｓ未満、７０℃で１５，０００または１０，０００ｃｐｓ未満、６０または５０℃で１００，０００ｃｐｓ未満、６０℃で１５，０００または１０，０００ｃｐｓ未満、または５０℃で１５，０００または１０，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する。これらの粘度は、溶媒または可塑剤のないニートのテレキーレックプレポリマーまたはポリアミドオリゴマーのものである。いくつかの実施形態では、テレキーレックポリアミドは、これらの範囲の粘度を達成するように溶媒で希釈され得る。
【００６７】
いくつかの実施形態では、ポリアミドオリゴマーは、オリゴマー当たり２つまたは２つより多いアミド結合を有する、２０，０００ｇ／モル未満、例えばしばしば１０，０００、５，０００、２，５００または２０００ｇ／モル未満の分子量の種である。テレキーレックポリアミドはポリアミドオリゴマーと同じ分子量を有するのが好ましい。複数のポリアミドオリゴマーまたはテレキーレックポリアミドが縮合反応で結合されて、一般に１００，０００ｇ／モルを超えるポリマーを形成することができる。
【００６８】
一般に、アミド結合はカルボン酸基とアミン基の反応または、例えば環構造内のアミド結合がポリマー内のアミド結合に変換されるラクタムの開環重合で形成される。１つの実施形態では、モノマーのアミン基の大部分が第二級アミン基であるか、またはラクタムの窒素が第三級アミド基である。第二級アミン基は、このアミン基がカルボン酸と反応してアミドを形成するとき第三級アミド基を形成する。本開示の目的からは、アミドのカルボニル基は、例えばラクタム内のように、カルボン酸基から誘導されていると考えられる。ラクタムのアミド結合はアミノカルボン酸のカルボン酸基と同一のアミノカルボン酸のアミン基との反応で形成される。１つの実施形態では、アミド結合の重合の際にポリアミドに３または３よりも多くの官能性をもたせるように２０、１０または５モルパーセント未満の使用されるモノマーを発明者らは必要とする。
【００６９】
本開示のポリアミドオリゴマーおよびテレキーレックポリアミドは、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、尿素結合、等を形成するのに使用される追加のモノマーがポリマーの使用目的に有用であれば、小量のこれらの結合を含有することができる。
【００７０】
先に指摘したように、多くのアミド形成モノマーは繰返し単位当たり平均で１つのアミド結合を作り出す。これらは互いに反応するときの二酸およびジアミン、アミノカルボン酸、ならびにラクタムを含む。これらのモノマーはまた、同じ群の他のモノマーと反応すると、形成される繰返し単位の両端にアミド結合を作り出す。こうして発明者らはアミド結合のパーセントならびにアミド形成モノマーからの繰返し単位のモルパーセントおよび重量パーセントを両方使用する。アミド形成モノマーは、通常のアミド形成縮合結合反応で繰返し単位当たり平均で１つのアミド結合を形成するモノマーを指すのに使用される。
【００７１】
１つの実施形態では、炭化水素型結合を連結するヘテロ原子含有結合の総数の少なくとも１０モルパーセント、または少なくとも２５、４５もしくは５０、またはさらには少なくとも６０、７０、８０、９０、もしくは９５モル％がアミド結合であるとして特徴付けられる。ヘテロ原子結合は、ヘテロ原子が、オリゴマーまたはポリマーの、一般に炭化水素と特徴付けられる（または、炭化水素結合のような炭素−炭素結合を有する）２つの部分を連結する、アミド、エステル、ウレタン、尿素、エーテル結合のような結合である。ポリアミド中のアミド結合の量が増大するにつれて、ポリアミド中のアミド形成モノマーからの繰返し単位の量が増大する。１つの実施形態では、ポリアミドオリゴマーまたはテレキーレックポリアミドの少なくとも２５ｗｔ．％、または少なくとも３０、４０、５０、またはさらには少なくとも６０、７０、８０、９０、もしくは９５ｗｔ．％が、繰返し単位の両端にアミド結合を形成するモノマーともいわれるアミド形成モノマーからの繰返し単位である。かかるモノマーはラクタム、アミノカルボン酸、ジカルボン酸およびジアミンを含む。１つの実施形態では、ポリアミドオリゴマーまたはテレキーレックポリアミン中のアミド結合の少なくとも５０、６５、７５、７６、８０、９０、または９５モルパーセントが第三級アミド結合である。
【００７２】
アミド結合の総数の第三級アミド結合のパーセントは次式を用いて計算した。
【化１】
2018531076.tif 000002
式中、ｎはモノマーの数であり、添え字ｉはあるモノマーを指し、ｗｔｅｒｔＮは重合の際に第三級アミド結合を形成するかまたはその一部となるモノマー中の平均の窒素原子数であり（注：末端基を形成するアミンは重合中にアミド基を形成しないのでその量はｗｔｅｒｔＮから除く）、ｗｔｏｔａｌＮは重合の際に第三級アミド結合を形成するかまたはその一部となるモノマー中の平均の窒素原子数であり（注：末端基を形成するアミンは重合中にアミド基を形成しないのでその量はｗｔｏｔａｌＮから除く）、ｎｉは添え字ｉをもつモノマーのモル数である。
【００７３】
（炭化水素結合を連結する）全てのヘテロ原子含有結合の総数のアミド結合のパーセントは次式によって計算した。
【化２】
2018531076.tif 000003
式中、ｗｔｏｔａｌＳは、モノマー中の（炭化水素結合を連結する）ヘテロ原子含有結合の平均の数と、ポリアミド重合中に前記モノマーとカルボン酸をもつモノマーとの反応により形成する（炭化水素結合を連結する）ヘテロ原子含有結合の数との総和であり、その他の全ての変数は上で定義した通りである。本明細書で使用される用語「炭化水素結合」は、繰返し単位中の連続した炭素−炭素結合から形成された各繰返し単位の炭化水素部分のみである（すなわち窒素または酸素のようなヘテロ原子を含まない）。この炭化水素部分はエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドのエチレンまたはプロピレン部分、ドデシルラクタムのウンデシル基、エチレンジアミンのエチレン基、およびアジピン酸の（ＣＨ２）４（またはブチレン）基である。
【００７４】
いくつかの実施形態では、アミドまたは第三級アミド形成モノマーはジカルボン酸、ジアミン、アミノカルボン酸およびラクタムを含む。適切なジカルボン酸は、ジカルボン酸のアルキレン部分が、２〜３６個の炭素原子の、任意選択で二酸の３または１０個の炭素原子当たり１個までのヘテロ原子を含んでもよく、より好ましくは４〜３６個の炭素原子（二酸はアルキレン部分より２個多い炭素原子を含む）の環式、直鎖状、または分枝状（任意選択で芳香族基を含んでいてもよい）アルキレンである。これらはダイマー脂肪酸、水素化ダイマー酸、セバシン酸、等を含む。
【００７５】
適切なジアミンは、６０個までの炭素原子をもち、任意選択でジアミンの各々の３または１０個の炭素原子に対して（２個の窒素原子以外に）１個のヘテロ原子を含んでいてもよく、任意選択で多様な環式、芳香族または複素環式基を含んでもよいものを含むが、但し、アミン基の一方または両方が第二級アミンであることを条件とする。
【００７６】
かかるジアミンは、ＡｌｂｅｒｍａｒｌｅのＥｔｈａｃｕｒｅ（商標）９０（推定ではＮ，Ｎ’−ビス（１，２，２−トリメチルプロピル）−１，６−ヘキサンジアミン）；ＤｏｒｆｋｅｔａｌのＣｌｅａｒｌｉｎｋ（商標）１０００、またはＨｕｎｔｓｍａｎのＪｅｆｆｌｉｎｋ（商標）７５４；Ｎ−メチルアミノエタノール；アルキレンが２〜４個の炭素原子を有し、約４０または１００〜２０００の分子量を有する、ジヒドロキシ末端化された、ヒドロキシルおよびアミン末端化された、またはジアミン末端化されたポリ（アルキレンオキシド）；Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−１，６−ヘキサンジアミン；Ｎ，Ｎ’−ジ（ｓｅｃ−ブチル）フェニレンジアミン；ピペラジン；ホモピペラジン；およびメチル−ピペラジンを含む。
【００７７】
適切なラクタムは、４〜１２個の炭素原子の直鎖状または分枝状アルキレンセグメントを含んでいて、ラクタムの窒素上の置換基を含まない環構造が合計５〜１３個の炭素原子を有し（１個がカルボニルを含むとき）、ラクタムの窒素上の置換基は（ラクタムが第三級アミドである場合）１〜８個の炭素原子のアルキル基、より望ましくは１〜４個の炭素原子のアルキル基である。ドデシルラクタム、アルキル置換ドデシルラクタム、カプロラクタム、アルキル置換カプロラクタム、およびより大きいアルキレン基をもつ他のラクタムが、より低いＴｇ値をもつ繰返し単位を提供するので好ましいラクタムである。アミノカルボン酸はラクタムと同じ数の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アミノカルボン酸のアミン基とカルボン酸基との間の直鎖状または分枝状アルキレン基の炭素原子の数は４〜１２であり、アミン基の窒素上の置換基は（第二級アミン基である場合）１〜８個の炭素原子、または１もしくは２〜４個の炭素原子をもつアルキル基である。
【００７８】
１つの実施形態では、望ましくは前記ポリアミドオリゴマーまたはテレキーレックポリアミドの少なくとも５０ｗｔ．％、または少なくとも６０、７０、８０もしくは９０ｗｔ．％が、次式の繰返し単位の構造の、二酸とジアミンに由来する繰返し単位を含んでいる。
【化３】
2018531076.tif 000004
式中、Ｒａは、ジカルボン酸のアルキレン部分であり、２〜３６個の炭素原子、任意選択で二酸の３または１０個の炭素原子当たり１個までのヘテロ原子を含んでいてもよく、より好ましくは４〜３６個の炭素原子（二酸はアルキレン部分より２個多い炭素原子を含む）の環式、直鎖状、または分枝状（任意選択で芳香族基を含んでもよい）アルキレンであり、Ｒｂは、直接結合であるか、または２〜３６または６０個の炭素原子、より好ましくは２または４〜１２個の炭素原子の直鎖状もしくは分枝状（任意選択で環式、複素環式、または芳香族部分であるかまたは含んでいてもよい）アルキレン基であり（任意選択で１０個の炭素原子当たり１または３個までのヘテロ原子を含有していてもよい）、ＲｃおよびＲｄは個別に１〜８個の炭素原子、より好ましくは１または２〜４個の炭素原子の直鎖状または分枝状アルキル基であり、あるいはＲｃおよびＲｄは一緒に連結して１〜８個の炭素原子の単一の直鎖状または分枝状アルキレン基を形成しているか、または任意選択でＲｃおよびＲｄの１つが炭素原子でＲｂに連結してもよく、より望ましくはＲｃおよびＲｄは１または２〜４個の炭素原子のアルキル基である。
【００７９】
１つの実施形態では、望ましくは前記ポリアミドオリゴマーまたはテレキーレックポリアミドの少なくとも５０ｗｔ．％、または少なくとも６０、７０、８０もしくは９０ｗｔ．％が次式の構造の、ラクタムまたはアミノカルボン酸に由来する繰返し単位を含む。
【化４】
2018531076.tif 000005
繰返し単位はラクタムまたはアミノカルボン酸から誘導されたオリゴマー内で開始剤の型に応じて多様な配向であることができ、ここで各々のＲｅは独立して４〜１２個の炭素原子の直鎖状または分枝状アルキレンであり、各々のＲｆは独立して１〜８、より望ましくは１または２〜４個の炭素原子の直鎖状または分枝状アルキルである。
【００８０】
いくつかの実施形態では、テレキーレックポリアミドポリオールは、（ｉ）繰返し単位間の結合により連結されたモノマーを重合することで誘導された繰返し単位およびカルボキシルまたは第一級もしくは第二級アミンから選択される官能性末端基を有するものを含み、テレキーレックポリアミドの少なくとも７０モルパーセントはアミノまたはカルボキシル末端基からなる群から選択される同じ官能性の型の正確に２つの官能性末端基を有し；（ｉｉ）ポリアミドセグメントはアミンをカルボキシル基と反応させることで誘導されているとして特徴付けられる少なくとも２つのアミド結合を含み、前記ポリアミドセグメントはラクタム、アミノカルボン酸、ジカルボン酸、およびジアミンから選択される２つまたは２つより多くのモノマーを重合することで誘導される繰返し単位を含み；（ｉｉｉ）炭化水素型結合を連結するヘテロ原子含有結合の総数の少なくとも１０パーセントがアミド結合であるとして特徴付けられ；（ｉｖ）アミド結合の少なくとも２５パーセントが第三級アミド結合であるとして特徴付けられる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、ＴＰＵを調製するのに使用されるポリオール成分はさらに、ポリエーテルポリオールと、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリシロキサンポリオール、またはこれらの任意の組合せからなる群から選択される１つまたは１つより多くの追加のポリオールとを含む（またはそれらから本質的になるか、またはさらにはそれらからなる）。
【００８２】
いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンはポリエーテルポリオールから本質的になるポリオール成分で調製される。いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンはポリエーテルポリオール、いくつかの実施形態ではＰＴＭＯからなるポリオール成分で調製される。
鎖延長剤成分
【００８３】
本明細書に記載されているＴＰＵ組成物は（ｃ）一般式ＨＯ−（ＣＨ２）ｘ−ＯＨ（式中、ｘは２〜６、またはさらには４〜６の整数である）の少なくとも１つのジオール鎖延長剤を含む鎖延長剤成分を使用して作製される。他の実施形態では、ｘは整数４である。
【００８４】
有用なジオール鎖延長剤には、比較的小さいポリヒドロキシ化合物、例えば、２〜２０個または２〜１２個または２〜１０個の炭素原子を有する低級脂肪族または短鎖グリコールが含まれる。適切な例には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）、１，６−ヘキサンジオール（ＨＤＯ）、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）、２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］プロパン（ＨＥＰＰ）、ヘプタンジオール、ノナンジオール、ドデカンジオール、エチレンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミンおよびヒドロキシエチルレゾルシノール（ＨＥＲ）などならびにその混合物が含まれる。いくつかの実施形態では、鎖延長剤には、ＢＤＯ、ＨＤＯまたはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、鎖延長剤にはＢＤＯが含まれる。芳香族グリコールなどの他のグリコールを使用することができるが、いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるＴＰＵは、そうした材料またはそれらの組み合わせを本質的に含まないか、またはさらにはそれを完全に含まない。
【００８５】
いくつかの実施形態では、鎖延長剤成分は１つまたは１つより多くの追加の鎖延長剤をさらに含み得る。これらの追加の鎖延長剤は過度に制限されることはなく、ジオール（上記のもの以外）、ジアミン、およびこれらの組合せを含み得る。
【００８６】
いくつかの実施形態では、追加の鎖延長剤は環式の鎖延長剤を含む。適切な例はＣＨＤＭ、ＨＥＰＰ、ＨＥＲ、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、追加の鎖延長剤は芳香族の環式鎖延長剤、例えばＨＥＰＰ、ＨＥＲ、またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、追加の鎖延長剤は脂肪族の環式鎖延長剤、例えばＣＨＤＭを含む。いくつかの実施形態では、追加の鎖延長剤は芳香族の鎖延長剤、例えば芳香族の環式鎖延長剤を実質的に含まない、またはさらには完全に含まない。いくつかの実施形態では、追加の鎖延長剤はポリシロキサンを実質的に含まない、またはさらには完全に含まない。
【００８７】
いくつかの実施形態では、鎖延長剤成分は１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、１，１２−ドデカンジオール、またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、鎖延長剤成分は１，１０−デカンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、１，１２−ドデカンジオール、またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、鎖延長剤成分は１，１２−ドデカンジオールを含む。
【００８８】
いくつかの実施形態では、鎖延長剤とポリオールとのモル比は１．５より大きい。他の実施形態では、鎖延長剤とポリオールとのモル比は、少なくとも１．５である（または１．５より大きい）。いくつかの実施形態では、鎖延長剤とポリオールとのモル比は１．５〜１５．０である。いくつかの実施形態では、ＴＰＵの鎖延長剤とポリオールとのモル比は３０：１〜０．５：１または２１：１〜０．７：１である。
熱可塑性ポリウレタン組成物
【００８９】
本明細書に記載される熱可塑性ポリウレタンは、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）組成物であると考えることもできる。そうした実施形態では、その組成物は、１つまたは１つより多くのＴＰＵを含むことができる。これらのＴＰＵは、：ａ）上記のポリイソシアネート成分；ｂ）上記のポリオール成分；およびｃ）上記の鎖延長剤成分を反応させることによって調製され、この反応は、触媒の存在下で実施することができる。組成物中のＴＰＵの少なくとも１つは、それを固体自由形状製作、特に熱溶解積層に適したものにする上記パラメーターを満たさなければならない。
【００９０】
反応を実施する手段は、過度に限定されず、回分処理と連続処理の両方を含む。いくつかの実施形態では、本技術は芳香族ＴＰＵの回分処理で対処する。いくつかの実施形態では、本技術は芳香族ＴＰＵの連続処理で対処する。
【００９１】
本記載の組成物は、上記のＴＰＵ材料を含み、また、そうしたＴＰＵ材料および１つまたは１つより多くの追加の成分を含むＴＰＵ組成物も含む。これらの追加の成分は、本明細書に記載されるＴＰＵとブレンドできる他のポリマー材料を含む。これらの追加の成分は、その組成物の特性に影響を及ぼすための、ＴＰＵまたはＴＰＵを含むブレンドに添加できる１つまたは１つより多くの添加剤を含む。
【００９２】
本明細書に記載されるＴＰＵは、１つまたは１つより多くの他のポリマーとブレンドすることもできる。本明細書に記載されるＴＰＵをブレンドできるポリマーは、過度に限定されない。いくつかの実施形態では、本記載の組成物は、本記載のＴＰＵ材料の２つまたはそれ超を含む。いくつかの実施形態では、その組成物は、本記載のＴＰＵ材料の少なくとも１つ、および本記載のＴＰＵ材料の１つではない少なくとも１つの他のポリマーを含む。
【００９３】
本明細書に記載されるＴＰＵ材料と一緒に使用できるポリマーには、非カプロラクトンポリエステルベースのＴＰＵ、ポリエーテルベースのＴＰＵまたは非カプロラクトンポリエステル基とポリエーテル基の両方を含むＴＰＵなどのより慣用的なＴＰＵ材料も含まれる。本明細書に記載されるＴＰＵ材料とブレンドできる他の適切な材料には、ポリカーボネート、ポリオレフィン、スチレンポリマー、アクリルポリマー、ポリオキシメチレンポリマー、ポリアミド、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ乳酸またはこれらの組合せが含まれる。
【００９４】
本明細書に記載されるブレンドにおいて使用するためのポリマーには、ホモポリマーおよびコポリマーが含まれる。適切な例には：（ｉ）ポリオレフィン（ＰＯ）、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブテン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）またはこれらの組合せ；（ｉｉ）スチレン系、例えばポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲまたはＨＩＰＳ）、ポリアルファメチルスチレン、スチレン無水マレイン酸（ＳＭＡ）、スチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＣ）（スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＳ）およびスチレン−エチレン／ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）など）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンコポリマー（ＳＥＰＳ）、スチレンブタジエンラテックス（ＳＢＬ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）および／またはアクリルエラストマーで改質されたＳＡＮ（例えば、ＰＳ−ＳＢＲコポリマー）またはこれらの組合せ；（ｉｉｉ）上記のもの以外の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）；（ｉｖ）ポリアミド６，６（ＰＡ６６）、ポリアミド１，１（ＰＡ１１）、ポリアミド１，２（ＰＡ１２）、コポリアミド（ＣＯＰＡ）またはこれらの組合せを含むポリアミド、例えばＮｙｌｏｎ（商標）；（ｖ）アクリルポリマー、例えばポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）コポリマーまたはこれらの組合せ；（ｖｉ）ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）またはこれらの組合せ；（ｖｉｉ）ポリオキシメチレン（ｐｏｌｙｏｘｙｅｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、例えばポリアセタール；（ｖｉｉｉ）ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）などのポリエーテル−エステルブロックコポリマーを含むコポリエステルおよび／またはポリエステルエラストマー（ＣＯＰＥ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ＰＬＡとＰＧＡのコポリマーまたはこれらの組合せ；（ｉｘ）ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）またはこれらの組合せ；あるいはこれらの組合せが含まれる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、これらのブレンドには、（ｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖｉｉ）、（ｖｉｉｉ）またはそのいくつかの組合せの群から選択される１つもしくは１つより多くの追加のポリマー材料が含まれる。いくつかの実施形態では、これらのブレンドには、（ｉ）の群から選択される１つまたは１つより多くの追加のポリマー材料が含まれる。いくつかの実施形態では、これらのブレンドには、（ｉｉｉ）の群から選択される１つまたは１つより多くの追加のポリマー材料が含まれる。いくつかの実施形態では、これらのブレンドには、（ｖｉｉ）の群から選択される１つまたは１つより多くの追加のポリマー材料が含まれる。いくつかの実施形態では、これらのブレンドには、（ｖｉｉｉ）の群から選択される１つまたは１つより多くの追加のポリマー材料が含まれる。
【００９６】
本明細書に記載されるＴＰＵ組成物において使用するのに適した追加の任意選択の添加剤は、過度に限定されない。適切な添加剤には、顔料、ＵＶ安定剤、ＵＶ吸収剤、酸化防止剤、潤滑剤、熱安定剤、加水分解安定剤、架橋結合活性剤、生体適合性難燃剤、層状シリケート、着色剤、補強剤、接着媒介剤（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｍｅｄｉａｔｏｒｓ）、衝撃強度改質剤、抗菌剤、放射線不透化剤（radio opacifiers）、非酸化ビスマス塩（non-oxide bismuthsalts）、タングステン金属、フィラーおよびその任意の組合せが含まれる。本明細書に開示される本発明のＴＰＵ組成物は、無機充填剤、有機充填剤、または不活性な充填剤（例えば、タルク、炭酸カルシウム、またはＴｉＯ２、理論に拘泥するものではないがＴＰＵ組成物の印刷可能性を支援し得ると考えられる粉末）の使用を必要としないことに留意されたい。このように、一部の実施形態では、本開示の技術は充填剤を含んでいてもよく、一部の実施形態では、本開示の技術は充填剤を含んでいなくてもよい。
【００９７】
本明細書に記載されるＴＰＵ組成物は、安定剤と称することができる追加の添加剤も含むことができる。安定剤は、酸化防止剤、例えばフェノール類、ホスファイト、チオエステルおよびアミン、光安定剤、例えばヒンダードアミン光安定剤およびベンゾチアゾールＵＶ吸収剤、および他のプロセス安定剤およびこれらの組合せを含むことができる。一実施形態では好ましい安定剤は、ＢＡＳＦからのＩｒｇａｎｏｘ  １０１０およびＣｈｅｍｔｕｒａからのＮａｕｇａｒｄ  ４４５である。安定剤は、ＴＰＵ組成物の約０．１重量％〜約５重量％、別の実施形態では約０．１重量％〜約３重量％、別の実施形態では約０．５重量％〜約１．５重量％の量で使用される。
【００９８】
さらに他の任意選択の添加剤を、本明細書に記載されるＴＰＵ組成物において使用することができる。その添加剤には、着色剤、酸化防止剤（フェノール類、ホスファイト、チオエステルおよび／またはアミンを含む）、安定剤、潤滑剤、抑制剤、加水分解安定剤、光安定剤、ヒンダードアミン光安定剤、ベンゾトリアゾールＵＶ吸収剤、熱安定剤、変色を防止するための安定剤、染料、顔料、補強剤ならびにこれらの組合せが含まれる。
【００９９】
上記の添加剤のすべては、これらの物質についての慣用的な有効量で使用することができる。非難燃剤添加剤は、ＴＰＵ組成物の全量の約０〜約３０重量％、一実施形態では約０．１〜約２５重量％、別の実施形態では約０．１〜約２０重量％の量で使用することができる。
【０１００】
これらの追加の添加剤は、ＴＰＵ樹脂の調製のための成分中または反応混合物中に、あるいはＴＰＵ樹脂の作製後に混ぜ込むことができる。別のプロセスでは、すべての材料をＴＰＵ樹脂と混合し次いで溶融させるか、または、それらをＴＰＵ樹脂の溶融物中に直接混ぜ込むことができる。
【０１０１】
上記ＴＰＵ材料は、（Ｉ）ａ）第１および第２の直鎖状脂肪族ジイソシアネートを含む上記ポリイソシアネート成分；ｂ）ポリエーテルポリオールを含む上記ポリオール成分；およびｃ）一般式ＨＯ（ＣＨ２）ｘ−ＯＨ（式中、ｘは２〜約６、またはさらには２〜４の整数である）の少なくとも１つのジオール鎖延長剤を含む上記鎖延長剤成分を反応させるステップを含むプロセスによって調製され得、ここで、反応は触媒の存在下で行われ得、結果として熱可塑性ポリウレタン組成物が得られ得る。
【０１０２】
本プロセスは：（ＩＩ）ステップ（Ｉ）のＴＰＵ組成物を、上記のもののいずれかを含む１つまたは１つより多くの追加のＴＰＵ材料および／またはポリマーを含む１つまたは１つより多くのブレンド成分と混合するステップをさらに含むことができる。
【０１０３】
本プロセスは：（ＩＩ）ステップ（Ｉ）のＴＰＵ組成物を、上記の追加の添加剤の１つまたは１つより多くと混合するステップをさらに含むことができる。
【０１０４】
本プロセスは：（ＩＩ）ステップ（Ｉ）のＴＰＵ組成物を、上記のもののいずれかを含む１つまたは１つより多くの追加のＴＰＵ材料および／またはポリマーを含む１つまたは１つより多くのブレンド成分と混合するステップ、および／または：（ＩＩＩ）ステップ（Ｉ）のＴＰＵ組成物を、上記の追加の添加剤の１つまたは１つより多くと混合するステップをさらに含むことができる。
システムおよび方法。
【０１０５】
得られるＴＰＵは、ｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０によって測定して２０〜８０、またはさらには２０〜７５、またはさらには２０〜７０のＳｈｏｒｅ  Ｄ硬さ；ｉｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ２６３２によって測定して３０〜６０、またはさらには４０〜５０の反発回復；ｉｉｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ２９９０−０１によって測定して３０〜９０、または４０〜８０のクリープ回復；ｉｖ）ＡＳＴＭ  Ｄ４１２によって測定して４，０００ｐｓｉ〜１０，０００ｐｓｉの引張強さ；ＡＳＴＭ  Ｄ７９０によって測定して約３，０００〜約５５，０００の湿潤曲げ率；ｖｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ４１２によって測定して２５０パーセント〜１０００パーセントの破断点伸びを有する。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、本発明のＴＰＵ組成物は１５〜８５重量パーセントのハードセグメント含有率を有する。ここで、ハードセグメント含有率は、ポリイソシアネート成分および鎖延長剤成分から誘導されたＴＰＵの部分である（ＴＰＵのハードセグメント含有率は、ＴＰＵの鎖延長剤およびポリイソシアネートの重量パーセント含有率を加え、その合計をＴＰＵの鎖延長剤、ポリイソシアネート、およびポリオールの重量パーセント含有率の総和で割ることによって計算することができる）。他の実施形態では、ハードセグメント含有率は５〜９５、または１０〜９０、または１５〜８５重量パーセントである。ＴＰＵの残りはポリオール成分から誘導され、これは１０〜９０重量パーセント、またはさらには１５〜８５重量パーセント存在し得る。
システムおよび方法。
【０１０７】
固体自由形状製作システム、および本記載の技術において有用なその使用方法は、過度に限定されない。本記載の技術は、現行の材料および他の熱可塑性ポリウレタンより、医療用デバイスおよび構成要素の固体自由形状製作に良く適した特定の熱可塑性ポリウレタンを提供することに留意されたい。いくつかの熱溶解積層システムを含むいくつかの固体自由形状製作システムは、それらの装置構成、加工パラメーター等のため、熱可塑性ポリウレタンを含む特定の材料を加工するのにより良く適し得ることに留意されたい。しかし、本記載の技術は、いくつかの熱溶解積層システムを含む固体自由形状製作システムの詳細に焦点を合わせるのではなく、むしろ、本記載の技術は、医療用デバイスおよび構成要素の固体自由形状製作により良く適した特定の熱可塑性ポリウレタンを提供することに焦点を合わせる。
【０１０８】
本発明において有用な押出しタイプ付加製造システムおよびプロセスは、その構築材料を半液体状態まで加熱し、コンピューター制御された経路にしたがってそれを押し出すことによって、その部分を層ごと構築するシステムおよびプロセスを含む。材料は、ストランドまたは樹脂として供給され、分配器からの半連続流および／またはフィラメントとして分配するか、あるいは、個々の液滴として分配することができる。ＦＤＭでは、構築物を完成するためにしばしば２つの材料が使用される。モデリング材料を、完成品を構築するために使用する。モデリング材料のための足場として機能するように、支持材料を使用することもできる。構築材料（例えば、ＴＰＵ）を、そのシステム材料貯蔵部から、一般に二次元平面で動くそのプリントヘッドへ供給し、材料を堆積させて各層を完成させ、続いてそのベースを第３の軸に沿って新たなレベルおよび／または平面へ移動させて次の層が開始される。そのシステムが構築をし終わったら、使用者は、支持材料を取り外すか、またはさらにはそれを溶解させて、すぐに使える部分を残すことができる。一部の実施形態では、付加製造システムおよびプロセスは、本明細書に開示される本発明のＴＰＵとは異なるＴＰＵを含む支持材料を、含む。一部の実施形態では、システムおよびプロセスは、支持材料を含まない。
【０１０９】
本発明のＳＬＳに有用な付加製造システムおよびプロセスの粉末または粒状タイプは、材料、例えばＴＰＵの小粒子を溶融して所望の三次元形状を有する塊にするのに、高出力レーザー（例えば、二酸化炭素レーザー）の使用を含む。層の、選択的溶融による生成は、粉末形態の材料の層を堆積し、層の一部分または領域を選択的に融解し、粉末の新しい層を堆積し、再び前記層の一部分を融解し、かつこの手法を、所望の物体が得られるまで継続することからなる、物品を生成するための方法である。融解される層の部分の選択性は、例えば、吸収剤、阻害剤、マスクを使用することによって、または例えばレーザーもしくは電磁ビームなどの集束エネルギーの入力を介して得られる。層の付加による焼結が好ましく、特にレーザーを使用した焼結によるラピッドプロトタイピングが好ましい。ラピッドプロトタイピングは、レーザーを使用して重ねられた粉末層を焼結することにより、生成されることになる物品の三次元画像から器具なしでかつ機械加工なしで、複雑な形状の部品を得るのに使用される方法である。レーザー焼結によるラピッドプロトタイピングに関する一般的情報は、米国特許第６，１３６，９４８号と出願ＷＯ９６／０６８８１および米国特許出願公開第２００４０１３８３６３号とで提供されている。
【０１１０】
これらの方法を実施するための機械は、粉末を供給する２つのピストンにより左右で取り囲まれている、生成ピストン上の構築チャンバーと、レーザーと、ローラーなどの粉末を放散させるための手段とを含んでいてもよい。チャンバーは一般に、変形が回避されるよう一定温度で維持される。
【０１１１】
ＷＯ０１／３８０６１およびＥＰ１０１５２１４に記載されたものなどのレーザー印加によるその他の生成方法も、適切である。これら２つの方法は、粉末を融解するのに赤外線加熱を使用する。融解部分の選択性は、第１の方法の場合には阻害剤の使用によって、第２の方法の場合にはマスクの使用によって得られる。別の方法は、ＤＥ１０３１１４３８に記載されている。この方法において、ポリマーを融解するためのエネルギーはマイクロ波発生器によって供給され、選択性は、サセプターを使用することによって得られる。
【０１１２】
本開示の技術は、本記載のシステムおよび方法における本記載の熱可塑性ポリウレタンの使用、およびそれから作製された医療用デバイスおよび構成要素をさらに提供する。
医療用デバイス、構成要素、および応用例
【０１１３】
本明細書で記載されるプロセスは、様々な医療用デバイスおよび構成要素および医療の応用例を生成するのに、本明細書に記載される熱可塑性ポリウレタンを利用してもよい。
【０１１４】
すべての付加製造と同様に、ラピッドプロトタイピングおよび新製品開発の一部として、慣用的部分および／または一度きりの部分の作製の一部として、あるいは、物品の多数の大量生産が保証されていない、および／または実際的でない同様の応用例での、物品の作製におけるそうした技術のために特に価値がある。
【０１１５】
本発明の組成物から形成され得る有用な医療用デバイスおよび構成要素には、血液または液剤の貯蔵およびＩＶ注入のための液体貯蔵容器、例えば、バッグ、小袋および瓶が含まれる。他の有用なアイテムには、注入キット、カテーテル、人工器官、装具および呼吸療法を含む任意の医療用デバイスのための医療用チューブおよび医療用弁が含まれる。
【０１１６】
さらに有用な応用例および物品は、生物医学装置（埋込可能な装置を含む）、ペースメーカーリード、人工心臓、心臓弁、ステントカバー、ペースメーカーヘッド、血管造影用、血管形成用、硬膜外、熱希釈および泌尿器カテーテル、カテーテルコネクター、人工の腱、動脈および静脈、医療用バッグ、医療用チューブ、軟骨置換物、植毛、関節置換物、薬物送達デバイス（例えば膣内リング）、薬学的活性剤を含有する埋込物、生体吸収性埋込物、外科計画、プロトタイプ、およびモデルを含む。
【０１１７】
特に関連するものは、患者のためにカスタマイズされた個人化医療用物品、例えば矯正器具、埋込物、骨代用材またはデバイス、歯科用アイテム、静脈、気道ステント等である。例えば、埋込物がその患者のために特に設計される特定の患者のために、上記のシステムおよび方法を用いて骨切片および／または埋込物を調製することができる。
【０１１８】
記載される各化学成分の量は、別段の指定のない限り、市販の材料中に慣用的に存在し得る任意の溶媒または希釈油を除いて、すなわち、活性化学物質ベースで提示される。しかし、別段の指定のない限り、本明細書で参照する各化学物質または組成物は、異性体、副生成物、誘導体および、商用グレード中に存在すると通常理解される他のそうした材料を含み得る商用グレード材料であると解釈すべきである。
【０１１９】
上記材料の一部は最終処方物中で相互作用する可能性があり、その結果、最終処方物の成分が、当初添加されたものと異なっている可能性があることは公知である。その目的とする使用において本明細書に記載される技術の組成物を使用して形成される生成物を含む、それによって形成される生成物は、容易に記載することができない可能性がある。それにもかかわらず、すべてのそうした改変物および反応生成物は本明細書に記載される技術の範囲に含まれ；本明細書に記載される技術は、上記の成分を混合することによって調製される組成物を包含する。
【実施例】
【０１２０】
以下の非限定的な実施例を参照すれば、本明細書に記載される技術をより良く理解することができる。
【０１２１】
材料。いくつかの熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）を調製し、医療用デバイスの直接固体自由形状製作におけるそれらの使用の適切性について評価する。本発明のＴＰＵ−Ａは、鎖延長剤とポリオールとのモル比が約１．９１の、ポリテトラメチレングリコールポリオールを含有するポリエーテルＴＰＵである。本発明のＴＰＵ−Ｂは、鎖延長剤とポリオールとのモル比が約３．２１の、ポリテトラメチレンポリオールを含有するポリエーテルＴＰＵである。本発明のＴＰＵ−Ｃは、鎖延長剤とポリオールとのモル比が約９．３１の、ポリテトラメチレンポリオールを含有するポリエーテルＴＰＵである。本発明のＴＰＵ−Ｄは、鎖延長剤とポリオールとのモル比が約１３．４５の、ポリテトラメチレンポリオールを含有するポリエーテルＴＰＵである。比較のＴＰＵ−Ｅは、鎖延長剤とポリオールとのモル比が約３．５１の、ポリテトラメチレングリコールポリオールを含有する芳香族（ＭＤＩ）ポリエーテルＴＰＵである。
【０１２２】
各ＴＰＵ材料を試験して、選択された自由形状製作プロセスで使用するためのそれらの適切性を決定する。各ＴＰＵ材料を、一軸スクリュー押出し機を使用して樹脂から約１．８ｍｍの直径のロッドに押し出す。引張りバーを、熱溶解積層プロセスを利用して、ＭａｋｅｒＢｏｔ  ２Ｘデスクトップ３Ｄプリンター上に印刷するが、このプリンターは、ＭａｋｅｒＢｏｔ  Ｄｅｓｋｔｏｐ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ３．７を下記の試験パラメーターで実行するものである：
押出し温度      ２００℃〜２３０℃
構築プラットフォーム温度      ４０℃〜１５０℃
印刷速度      ３０ｍｍ／秒〜１２０ｍｍ／秒
【０１２３】
この試験の結果を、以下の表１にまとめる。
【表１】
2018531076.tif 000006
【０１２４】
結果により示されるように、本発明のＴＰＵ組成物は、固体自由形状製作に適切な組成物を提供する。
【０１２５】
分子量分布は、Ｗａｔｅｒｓモデル５１５ポンプ、Ｗａｔｅｒｓモデル７１７オートサンプラーおよび４０℃で保持されたＷａｔｅｒｓモデル２４１４屈折率検出器を備えたＷａｔｅｒｓゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）で測定することができる。ＧＰＣ条件は、４０℃の温度、Ｐｈｅｎｏｇｅｌ  Ｇｕａｒｄ＋２×混合Ｄ（５ｕ）、３００×７．５ｍｍのカラムセット、２５０ｐｐｍのブチル化ヒドロキシトルエンで安定化したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の移動相、１．０ｍｌ／ｍｉｎの流量、５０μｌの注入量、試料濃度約０．１２％、およびＷａｔｅｒｓ  Ｅｍｐｏｗｅｒ  Ｐｒｏ  Ｓｏｆｔｗａｒｅを使用したデータ取得であってよい。一般に少量、一般に約０．０５ｇのポリマーを、２０ｍｌの安定化ＨＰＬＣグレードＴＨＦに溶解し、０．４５ミクロンのポリテトラフルオロエチレンの使い捨て型フィルター（Ｗｈａｔｍａｎ）でろ過し、ＧＰＣに注入する。分子量校正曲線は、Ｐｏｌｙｍｅｒ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓからのＥａｓｉＣａｌ（登録商標）ポリスチレン標準品で確立することができる。
【０１２６】
上記に具体的に挙げられているかどうかに関係なく、優先権の主張がなされる任意の先の出願を含む上記に参照した文献のそれぞれを参照により本明細書に組み込む。任意の文献への言及は、そうした文献が、従来技術としての資格を有する、または任意の権限において当業者の一般的知見を構成すると認めるものではない。実施例を除いて、または別段の明らかな指定のない限り、材料の量、反応条件、分子量、炭素原子数などを指定する本記載におけるすべての数量は、「約」という用語で修飾されているものと理解されたい。本明細書で示される量、範囲および比の上限および下限は、独立に組み合わせることができることを理解されたい。同様に、本明細書に記載される技術の各要素についての範囲および量は、他の要素のいずれかについての範囲および量と一緒に使用することができる。
【０１２７】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」または「〜を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同意語である、本明細書で使用する移行用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、包括的またはオープンエンド（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）であり、言及されていない追加的な要素または方法ステップを排除するものではない。しかし、本明細書での「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の各言及において、この用語は、代替の実施形態として、「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」および「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という語句も包含するものとする。ここで、「〜からなる」は、指定されていない任意の要素またはステップを排除し、「〜から本質的になる」は、考慮下にある組成物または方法の基本的および新規な特徴に実質的に影響を及ぼすことのない、言及されていない追加的な要素またはステップの包含を許容する。すなわち、「〜から本質的になる」は、考慮下にある組成物の基本的および新規な特徴に実質的に影響を及ぼすことのない物質の包含を許容する。
【０１２８】
本明細書に記載される本技術を例示する目的で、特定の代表的実施形態および詳細を示してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更および改変をそこで行うことができることは当業者に明らかである。これに関して、本明細書に記載される技術の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【国際調査報告】
2018531076.tif 000007
2018531076.tif 000008