JP2021525157A - エコー源性器官レプリカおよび付加的製造システムを使用した製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年5月21日に出願された米国特許出願第62/674,585号の利益および優先権を主張し、その内容全体、またはすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
器官レプリカは、人間または動物のインビボ器官に関連する解剖学的特徴および/または機械的機能をシミュレートするために使用される。付加的製造システムを使用して製造された器官レプリカは、特定の患者に対してシミュレートまたは複製される器官に対応する様々なインビボ条件をシミュレートすることができる。
一態様によれば、本開示は、エコー源性器官レプリカに関する。エコー源性器官レプリカは、低いほうの(lower)音響インピーダンス材料および当該低いほうの音響インピーダンス材料内に分布された少なくとも1つの高いほうの(higher)音響インピーダンス材料を含む。エコー源性器官レプリカの異なる場所で、少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料は、当該器官レプリカを通して三次元で変化する材料分布を持つ低いほうの音響インピーダンス材料内に分布し、その結果エコー源性が三次元で変化する器官レプリカを生じて対応するインビボ器官組織に関連するエコー源性三次元変化を複製する。
三次元(3D)印刷は、コンピュータ支援制御下で材料を預託、接合、または固化することにより、様々な三次元オブジェクトを構築するラピッドプロトタイピングプロセスとして最近進化してきた。付加的製造は、時計、医療機器、タービンエンジン部品、自動車部品などの複雑なマルチコンポーネントオブジェクトの工業規模の生産に典型的に関連する、3D印刷へのより広範なアプローチを記載する。付加的製造システムは、生成されるオブジェクトを表すデジタルモデルデータに基づいて、1以上の材料を複数のレイヤーに連続して追加または預託することにより、三次元オブジェクトを生成する。付加的製造テクノロジーと付加的製造システム内で使用される材料の進歩により、組織および器官の製造、補聴器の製造、補綴物およびインプラントのカスタマイズ、解剖学的器官モデリング、薬物送達メカニズムの研究、組織生成など、医療分野でのさらなるアプリケーションを可能にしてきた。
アプリケーション722は、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部(例、マークアップ言語文書に格納された1以上のスクリプト)、問題のプログラム専用の単一のファイル、または複数の調整されたファイル(例えば、1以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を格納するファイル)に格納することができる。アプリケーション722は、1台のコンピュータ、または1つのサイトに配置されているか、複数のサイトに分布され、クラウドコンピューティング環境などの通信ネットワークによって相互接続されている複数のコンピュータで実行するように展開することができる。本明細書に記載されているプロセスおよび論理フローは、1以上のアプリケーション722を実行する1以上のプログラム可能なプロセッサによって実行され、入力データを操作して出力を生成することによって機能を実行することができる。
Claims (30)
- 以下を含む、エコー源性器官レプリカ:
低いほうの音響インピーダンス材料、および;
前記エコー源性器官レプリカの異なる場所で、前記低いほうの音響インピーダンス材料内にそのように分布する少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料であって、前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料は、前記器官レプリカを通して三次元で変化する材料分布を持つ低いほうの音響インピーダンス材料内に分布し、その結果エコー源性が三次元で変化する器官レプリカを生じて対応するインビボ器官組織に関連するエコー源性三次元変化を複製する、上記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料。 - 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、第1の高いほうの音響インピーダンス材料および第2の高いほうの音響インピーダンス材料を含み、前記第2の高いほうの音響インピーダンス材料が、前記第1の高いほうの音響インピーダンス材料とは異なる弾性を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の高いほうの音響インピーダンス材料および第2の高いほうの音響インピーダンス材料の配置が、エコー源性器官レプリカが、その表面全体にわたって、前記インビボ器官組織を取り囲む1以上の器官に照らして、前記エコー源性器官レプリカによって複製されたインビボ器官組織の対応する場所の実質的に同様の弾性を有する、請求項2に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布されている、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布された複数のマイクロビーズとして、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布されている、請求項4に記載の装置。
- 前記マイクロビーズの最小寸法が、0.01mmと1.0mmの間である、請求項5に記載の装置。
- 第1の場所で前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布される高いほうの音響インピーダンス材料の量が、第2の場所で前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布される高いほうの音響インピーダンス材料の量とは異なる、請求項4に記載の装置。
- 前記高いほうの音響インピーダンス材料が、該高いほうの音響インピーダンス材料が前記エコー源性器官レプリカの1以上の場所で格子構造を形成するように、前記少なくとも1つの低いほうの音響インピーダンス材料内に分布している、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の場所の格子構造は、第1のエコー源性の結果を生じる第1のピッチを有し、前記第2の場所の格子構造は、第2のエコー源性の結果を生じる第2のピッチを有する、請求項8に記載の装置。
- 前記低いほうの音響インピーダンス材料が、水、ゲル、イオン、または生体分子のうちの少なくとも1つを含む非重合化材料を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布され、その結果、前記低いほうの音響インピーダンス材料内の高いほうの音響インピーダンス材料の結果として生じる空間密度が、前記エコー源性器官レプリカの1以上の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料の体積の約0.1%から10.0%までの範囲である、請求項1に記載の装置。
- 前記高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布され、その結果、第1の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料内の高いほうの音響インピーダンス材料の空間密度が、約1.0%から3.0%の範囲であり、第2の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料内の高いほうの音響インピーダンス材料の空間密度が、3.0%より大きい、請求項1に記載の装置。
- 前記低いほうの音響インピーダンス材料および前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、3D印刷された材料を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記インビボ器官組織が、心臓、肺、胃、膀胱、骨、リンパ節、喉頭、咽頭、筋肉血管系、脊柱、腸、結腸、直腸、または眼を含む1以上のヒトまたは動物の器官の器官組織を含む、請求項1に記載の装置。
- 以下を含む、エコー源性器官レプリカを製造する方法:
特定の患者内の器官の医用画像データを取得すること;
付加的製造システムによって、1以上の材料の構成を特定する1以上のデータファイルを受信して、前記付加的製造システムによって預託させること;
前記付加的製造システムによって、受信した1以上のデータファイルに基づいて、前記エコー源性器官レプリカの異なる場所で、低いほうの音響インピーダンス材料内にそのように分布する少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料を分配することによって、前記エコー源性器官レプリカを形成することであって、前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料は、前記器官レプリカを通して三次元で変化する材料分布を持つ低いほうの音響インピーダンス材料内に分布し、その結果エコー源性が三次元で変化する器官レプリカを生じて対応するインビボ器官組織に関連するエコー源性三次元変化を複製する、上記形成すること。 - 少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料の1つの材料が、第1の弾性を有し、前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料の別の材料が、前記第1の弾性とは異なる第2の弾性を有する、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布されている、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布された複数のマイクロビーズとして、低いほうの音響インピーダンス材料内に分布されている、請求項17に記載の方法。
- 前記マイクロビーズの最小寸法が、0.01mmと1.0mmの間である、請求項18に記載の方法。
- 第1の場所で前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布される前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料の量が、第2の場所で前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布される高いほうの音響インピーダンス材料の量から変化する、請求項17に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布され、その結果、前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記エコー源性器官レプリカの前記1以上の場所で格子構造を形成する、請求項15に記載の方法。
- 第1の場所の格子構造が、前記第1の場所で第1のエコー源性の結果を生じる第1のピッチを有し、第2の場所の格子構造が、第2の場所で第2のエコー源性の結果を生じる第2のピッチを有する、請求項21に記載の方法。
- 前記低いほうの音響インピーダンス材料が、水、ゲル、イオン、または生体分子のうちの少なくとも1つを含む非重合化材料を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布され、その結果、前記低いほうの音響インピーダンス材料内の少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料の結果として生じる空間密度が、前記エコー源性器官レプリカの1以上の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料の体積の約0.1%から10.0%までの範囲である、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料が、前記低いほうの音響インピーダンス材料内に分布され、その結果、第1の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料内の前記少なくとも1つの高いほうの音響インピーダンス材料の空間密度が、約1.0%から3.0%の範囲であり、第2の場所での前記低いほうの音響インピーダンス材料内の高いほうの音響インピーダンス材料の空間密度が、3.0%より大きい、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高いほうのインピーダンス材料および前記低いほうの音響インピーダンス材料の局所的機械的特性が変化して、インビボ器官組織を取り囲む1以上の器官組織によって複製される器官に及ぼされる機械的フィードバックを複製する、請求項15に記載の方法。
- 前記機械的フィードバックが前記器官に及ぼされる、複製されている前記器官を取り巻く前記1以上の器官組織が、少なくとも1つの骨または関節を含む、請求項26に記載の方法。
- 前記器官が、より大きな器官の一部を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記器官が、動脈を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記器官が、心臓、肺、胃、膀胱、骨、リンパ節、喉頭、咽頭、筋肉血管系、脊柱、腸、結腸、直腸、または眼を含む、請求項15に記載の方法。
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