JP2769357B2

JP2769357B2 - 補綴部材の製造法

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Publication number: JP2769357B2
Application number: JP15979089A
Authority: JP
Inventors: マイケル・エドワード・ベンネツト・ジヨンズ; イユアン・トーマス
Original assignee: ゼネカ・リミテッド
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: GB8815065D0; EP0348061A3; JPH0246840A; EP0348061A2; EP0348061B1; DE68924619T2; DK307689A; DK307689D0; DE68924619D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、人体又は動物体に挿着される補綴部材（pr
osthetic device）すなわち人工器官、特に複合材料か
ら製造した補綴部材又は人工器官、及びその製造法に関
する。

本発明者らは、本発明者らの特許出願による出願中の
英国特許出願第8809863.7号明細書において、該明細書
中に定義したある種の付加重合性組成物を硬化（キユ
ア）させることによつて製造した複合材料からなること
を特徴とする補綴部材を記載した。前記の硬化は、適当
な形状と大きさ（size）とを有する型（mould）の中で
公知の方法で行なわれる。個人個人の間の個人差がある
ので、補綴部材の作製には種々の要求が生じ、その中で
も特に、（Ａ）体内に補綴部材を入れて挿着することに
なつている特定の個人に合う型（mould）を製造する必
要性があり、ふるいは（Ｂ）体内に補綴部材を入れて挿
着させることになつている特定の個人の必要条件に合う
ように、予め製造しておいた製造品を適合させる再調整
を行う必要性があることは理解されるであろう。

前記の必要性（Ａ）については、例えば歯冠（dental
crown）は、特定の個人の治療中の特定の歯の残存部
（tooth residue）に合わせて特異的に作られる。

一般に、歯冠はセラミツク、又は強化重合体又は金属
例えば金から作られる。従来の歯冠の製造法において
は、（ａ）歯冠を装着すべき歯の残存部の周囲に軟質ゴ
ムを流し込んで歯の残存部の型を作り；（ｂ）この型
に、例えば焼石膏を流し込んで歯の残存部の硬化模型を
作り；次いで（ｃ）この焼石膏模型母型（template）と
して用いて、適当な材料の歯冠を仕上げる。この方法は
かなりの時間と労力と費用とを伴なう厄介な方法となる
傾向がある。完成した歯冠を再吟味し、しかも所望の形
状と寸法を精確に有する歯冠を作るためには、面倒な工
程を繰り返さねばならないことが度々である。

前述の必要性（Ｂ）については、特定の数の既製の代
替部材（replacement）例えば股関節代替部材に多く起
ることであり、該股関節代替部材は患者の要求条件にで
きるだけ精密に合うように適合するように選択されねば
ならない。一般に、かかる適合（matching）は患者の人
体の骨を彫刻し、予め製造しておいた概製の補綴部材を
収納、挿着させることによつて行なわれる。別法とし
て、米国特許第4,506,396号明細書に記載のように該部
材を入れて挿着すべき受容帯域（recipient zone）に適
合するように試作品の補綴部材の輪郭を削り直しするこ
とができる。

また、例えば関節に大きな力（stress）を加える患
者、例えば太り過ぎ又は非常に活動的な患者において
は、慣用の移植材料を該移植材料に隣り合つた骨と結合
させる接合剤（cement）、例えばアクリル系接合剤が破
損するので、慣用の移植材料は破損する傾向がある。か
かる接合剤破損の問題を克服しようとする試みの中で、
接合剤不要の生体の移植材料（implant）が開発されて
いる。代表的には、かかる接合剤不要の移植材料は、骨
が成長、侵入できる細孔をもつ多孔失の金属被膜を有す
る。しかしながら、受容帯域への該移植材料の精確な適
合（correct fit）は重要なことである。

精確な適合、例えば股関節代替部材の精確な適合を行
なうために、多数の、代表的には、３つの位置決め装具
（locating device）いわゆる“較正ピン（calibration
pin）”を大腿骨中に挿着し、次いで該大腿骨をコンピ
ユーター援用断層撮影法（computer−aided tomograph
y）で走査する（scan）ことによつて画像を作ることが
提案されている。このようにして得られた幾つかの画像
（image）を組合わせ１つの立体模型（モデル）を作
り、該模型から、前記較正ピンに関連させて、生成移植
材料の最適な形状、寸法及び位置並びにその移植材料の
空洞穴（cavity）の最適な形状、寸法及び位置を決定で
きる。このデータから、ロボツトが大腿骨中の正確な位
置に精密な大きさの空洞穴（accurately sized cavit
y）をあける。

最近、生体移植材料や人体骨の模型は、コンピユータ
ーの断層撮影（CT）画像データやある種の数値制御研削
盤（グライダーともいう）に指令を発するシステムを用
いて製造されている（Rhodesら，「IEEE CG＆Ａ」1987
年２月号，第13頁）。

本発明者らは今般、重合硬化性組成物から補綴部材を
製造する方法であつて、コンピユーター生成グラフイツ
クス（computer generated graphics）を使用し、該補
綴部材を入れて挿着するべき帯域の画像を作製する補綴
部材を製造する方法を開発した。前記の帯域は便宜上以
下では“受容帯域（recipient zone）”という。上記本
発明方法は、かかる補綴部材の製造に伴なう時間と労力
の量を実質的に低減し、しかも該補綴部材をその中に、
あるいはその上に入れて挿着又は定着するべき受容帯域
に対して該補綴部材の良好な適合を行う。かかる特注
（custom）の補綴物は、修復を必要とする患者、先天性
の退行性股疾患をもつ患者、新生物障害（neoplastic d
isorder）又は外傷障害に基づく手足の修復、救出を必
要とする患者、あるいは若くてしかも非常に活動的な患
者に特に有用である。

陰極線管（CRTともいう）上に表示したコンピユータ
ー作成グラフイツクスにおいては、画像はコンピユータ
ーでコード化した対象物の画像（picture）である。当
業者は該画像を用いて作業して所望の製作物を設計でき
る。当業者がスクリーン画面上に表示されたような製作
物に満足する場合には、コンピユーターを使用してプロ
グラムコマンド（proguramme commands）を作成し、該
製作物の製造に適するプログラム信号を送信することが
できる。

本発明の第１の要旨によれば、補綴部材の製造法であ
つて、工程Ａ〜E:すなわち、該補綴部材を入れて挿着す
るべき受容帯域の画像を作成する工程Ａと、該画像から
該補綴部材を設計する工程Ｂと、工程Ｂで設計した上記
補綴部材の形状と寸法とを翻訳して、電磁線源を制御す
るのに適当なコマンドすなち指令に置換する工程Ｃと、
工程Ｃから得られる前記コマンドを前記電磁線源に伝
え、該電磁線源から発射されるビームが前記の補綴部材
の形状と寸法とを定める（define）ように該電磁線源を
制御する工程Ｄと、工程Ｄから得られる前記ビームを液
状の付加重合性組成物に照射して、該液状付加重合性組
成物から前記の補綴部材の形状と寸法とを有する固体を
製造する工程Ｅ、とからなることを特徴とする補綴部材
の製造法が提供される。

本発明においては、工程Ｅにおける前記の電磁線の照
射を前記の付加重合性組成物の溜り（mass）内の１点で
又は１つの領域の所で行なうという可能な態様があり、
また前記の硬化を上記のような１点又は１つの領域から
外れた外側で行なうという可能な態様もあり、これらの
態様を除外しないが、該硬化は該付加重合性組成物の溜
りの表面で一層ごと（layer by layer）に行なうのが好
ましい。

本発明の好ましい実施態様によれば、補綴部材の製造
法であつて前記に定義した方法の工程Ｅにおいて前記補
綴部材の一つの横断面の輪郭と同じ形を表わす一枚の固
体化したラメラすなわち薄膜が重合性組成物から生成す
るように、適当な電磁線を前記付加重合性組成物に照射
し、且つ相継ぐ隣り合つて作られる多数の固体化ラメラ
が生成されるにつれて、これらラメラが集合して該補綴
部材の形状と寸法とを定めながら該補綴部材を形成する
ように該ラメラを凝集的に一体化させる補綴部材の製造
法が提供される。

本発明の方法によつて製造される補綴部材は実質的に
２次元的、例えば長骨もしくは頭蓋板（cranial plat
e）における挿入体としての例えば人工骨板であつても
よく、あるいは好ましくは実質的に３次元的な寸法をも
つものであつてもよい。

３次元的に補綴部材の代表的な例としては、特に関
節、例えば大腿骨頭の代替部材；複雑骨折の補修部材；
及び整形外科における骨の再構築物、例えば下顎骨を挙
げることができる。

本発明の方法は、特に又関節に関して以下に説明する
のが、人間の人体骨器官（human anatomy）の別の部分
の代替部材も本発明の方法によつて製造できることが理
解されるであろう。例えば、本発明の方法は特に、肩、
肘、指関節及び更に複雑な集成体（arrangements）、例
えば蝶番（hinge）作用と滑り及び回転作用とを兼備し
ていると思われる膝関節の製造に適合できる。

画像を作成すべき前述の受容帯域は、特に人体内の補
綴部材の位置と機能に照らして選択されることが理解さ
れるであろう。例えば、本発明の方法で歯冠を製造する
場合には、治療外の残余の歯の表面、並びに隣りの歯や
向き合つた歯に関連した前記の残余の歯の配置や向き
は、補綴部材の寸法、形状及び輪郭（contour）の少な
くとも一部分に定める（define）であろう：そしてその
場合には、本発明の方法の工程Ｃを使用して、当業者
は、該補綴部材が受容位置に、例えば機械的に且つ美容
的にも、受容できるように、該補綴部材を設計し得る。

本発明の方法で大腿骨頭股関節代替部材を製造する場
合には、残つた大腿骨の内腔（lumen）の表面が該部材
すなわち骨の一部分の大きさ、形状及び輪郭を定めるで
あろう。その場合に当業者は、本発明の方法の工程Ｃを
使用して、得られる形が受容性を高め、そしてそれゆえ
に該部材の有効寿命を長くする傾向になるように該部材
を設計できる。

人体内の受容体帯域の画像を作成する方法は、当業者
には公知である。例えば、歯の残部が冠を入れるのに適
していると判断される条件にある場合には、少なくとも
冠を入れるべき歯の残部の表面のその該当部分について
写真が撮られる。米国特許第4,661,967号明細書には顎
の写真を撮るための歯の放射線透過写真装置が記載され
ている。かかる写真は、例えばRokowらの「Ninth Annua
l Conference of the Engineering in Medicine and Bi
ology Society」第0733頁により詳しく記載されている
ように、レーザー光で撮ることが好ましい場合が多い。
しかしながら、本発明は前述の受容体表面の輪郭を別の
方法で測定する可能な態様を除外しない。前述の輪郭の
詳細は、適当なデータベース（data base）、例えばコ
ンピユーターに、供給し、保存できる。

Rekowの「Ninth Annul Conference of the Engineer
s」第0733頁には、有床義歯（dental prosthesis）の種
々の自動製造システムが記載されている。上記の各シス
テムは歯の修復材を設計するのにCAD技術を使用する。
該CAD技術は、本発明の方法に有効であるが、また上記
の設計した歯の修復材に関するかかるデータを固体、例
えば可削性セラミツクのフライス削り（milling）用のC
AMコマンドに変換する。

補綴部材が、人体又は動物の体に内在させる解剖学的
器官の諸部分の人工代替部材、すなわちいわゆる内部補
綴部材例えば大腿骨頭代替部材である場合には、本発明
の方法の工程Ａでは一般にＸ線写真が使用されることが
理解されるであろう。代表的なＸ線写真装置又は放射線
写真装置及び人体の写真を撮るのにそれを使用する方法
は、周知である。しかしながら、本発明は、人体の走査
システム（body scanning systems）のような医療用映
像装置に適用されるような映像技術、いわゆる“機械視
覚（machine−vision）”を適用し得るという可能な態
様を除外しない。例えば、コンピユーター断層撮影（C
T）スキヤナーが、Ｘ線をデジタルコンピユーターコー
ドに変換し、硬組織（hard tissue）例えば骨や歯を詳
細に描く高解像度ビデオ画像を作るのに使用し得る。あ
るいはまた、陽電子放射断層撮影法（PETともいう）又
は単一光子放出コンピユーター断層撮影法（SPECTとも
いう）が、重受容体帯域の立体画像を作るのに使用し得
る。

上記のような写真データをコンピユーターデータに変
換する方法は公知である。

ある種の工学製品（engineering producds）の設計及
び製造に上記のようなコンピユーターデータを使用する
方法は、例えば英国特許第1,243,043号明細書や米国特
許第4,575,330号明細書に記載されているように公知で
ある。

定量的コンピユーター断層撮影法は、個々の大腿骨の
横断面的な解剖学的構造を再現するのに当業者に使用さ
れている。自動輪郭検出演算法及び相互編集は上記デー
タを髄管の立体模型に交換するのに使用されている（Ne
bsonら、「Bioengineering Proceedings of the Northe
ast、Conference 1985」米国ニユーヨーク州IEEE発行、
第200〜201頁）。

本発明の方法で使用する重合性組成物は流動性であ
る。すなわちペースト状又は液状であり（粉末状や粉砕
状ではない）、該方法を操作する温度及び圧力の下では
該組成物は流動する。本発明は該重合性組成物の粘度
が、本発明の方法で使用する装置にポンプで送込むこと
が必要であり得るような粘度であるという可能な態様を
除外しないが、この場合は好ましくない。

本発明の方法に使用する重合性組成物はある種の特性
を有すべきであることが理解されるであろう。例えば、
（Ａ）前記の重合性組成物は、適当な電磁線の照射によ
つて商業的に有効な製造時間内で補綴部材を生成するの
に十分な速さで硬化すべきであり；（Ｂ）前記の重合性
組成物は、溶媒に適度に溶解すべきであり、しかも硬化
生成物は、未硬化の硬化性組成物の残余がないように該
生成物を洗浄できるように、上記と同一溶媒に適度に不
溶性であるべきであり；また（Ｃ）前記の重合性組成物
は、未硬化状態及び硬化状態の両方において、できるだ
け毒性がなくしかも放射性がないものであるべきであ
る。更にまた、本発明の好適な実施態様による方法に前
記重合性組成物を使用する場合には、（Ｄ）該重合性組
成物は流動性であらねばならず、しかもその粘度は前述
のラメラの硬化表面を横切つて流動できるような粘度で
あるべきであり；（Ｅ）該重合性組成物は連続するラメ
ラが互いに付着するように付着性であるべきであり；ま
た（Ｆ）該重合性組成物は固体ラメラの多数の薄い層が
生成するように照射された電磁線を吸収すべきである。

前記の付加重合体組成物は、付加重合性のオレフイン
性不飽和炭素−炭素二重結合を少なくとも２個有する成
分（以下、便宜上“成分A"という）を含有する。成分Ａ
は、単独か又は混合物であつてもよく、特に（ｉ）前記
重合性組成物が有する所望の諸加工特性及び（ii）該重
合性組成物から製造される補綴部材が有する所望の諸特
性例えば曲げ弾性率及び美観、を考慮して選択されるで
あろう。

前記の付加重合性組成物は、少なくとも１種の、粒状
の無機固体を追加的に含有することが好ましいことが度
々である。しかしながら、本発明は、本発明の方法によ
り製造されるある種の補綴部材例えばコンタクトレンズ
が前記の少なくとも１種の粒状無機固体を含有しないと
いう可能な態様を除外しない。

成分Ａの具体例としては、特に諸単量体、例えばトリ
エチレングリコールジメタクリレート、オキシエチル化
ビスフエノールＡのジメタクリレートすなわち又は好ましくはオリゴマー類が挙げられる。オリゴマー
類の具体例としては、特にビニルウレタン類、例えば英
国特許第1,352,063号、同第1,465,097号又は同第1,498,
421号各明細書に記載されているようなビニルウレタン
類；不飽和芳香族化合物／アルデヒドオリゴマー類、例
えば本出願人の出願による欧州特許出願公開第0,112,65
0A号明細書及び同第0,162,651A号明細書に記載のものが
挙げられる。前記の各明細書の記載は参照として本明細
書に組み入れられる。

前記の好ましいオリゴマー類に加えて、成分Ａ中には
単量体が存在することが好ましい。その理由は、該単量
体が前記の重合性組成物の粘度を低下させる傾向があ
り、このゆえに本発明の好ましい実施態様の方法におい
て該重合性組成物の流動性を助長するからである。

前記の粒状無機固体は、それが存在する場合には、補
綴部材に所望の機械的性質を付与するのに十分な程堅い
（stiff）ものであるべきである。例えば、補綴部材が
歯冠である場合には、粒状無機固体は該歯冠に耐磨耗性
と剛性とを付与すべきであり、しかも非汚染性であり、
且つ非浸出性であるべきである、すなわち水分のある環
境において長期間、例えば10年以上、安定であるべきで
ある。

粒状無機固体は、それが存在する場合には、工程Ｅに
おいて前記重合性組成物の重合を過度に阻害すべきもの
ではなく、例えば、該粒状無機固体を含有する重合性組
成物は、後記のような適当な電磁線に対して十分に透過
性であるべきである。例えば、粒状無機固体と成分Ａの
屈折率が調和するのが好ましい。

重合性組成物に使用し得る適当な粒状無機固体の具体
例としては、特にマイカ，タルク，アルミナ，ヒドロキ
シアパタイト又は好ましくはガラス例えば硼硅酸ガラ
ス、更に好ましくは放射線不透過性ガラス、例えばレイ
ソルブ（Raysorb）Ｔ 3000（RTMともいう；商品名）が
挙げられる。前記粒状無機固体の少なくとも一部が放射
線透過性であることが好ましいことが多い。

本発明は、粒状無機固体の一部、すなわち10％迄が、
例えば、板状粉又はフイブリル（fibril）の形態であつ
てもよい。

粒状無機固体は適当なカツプリング剤で処理し、硬化
した付加重合性組成物に対するその結合性を向上させる
ことが好ましい。例えば、粒状無機固体がシリカ又はガ
ラスである場合には、該粒状無機固体は適当なシランカ
ツプリング剤、例えばγ−メタクリル−オキシプロピル
−トリメトキシシランで処理し得る。

付加重合性組成物がその中に粒状無機固体の分散物を
含有する場合には、該組成物は該組成物中の粒状無機固
体の分散を安定化させる分散安定剤を含有するのが好ま
しいことが多い。

前記重合性組成物は、好ましくは10〜80容量％、更に
好ましくは40〜75容量％、特に好ましくは65〜70容量％
の粒状無機固体を含有することが好ましい。粒状無機固
体の含有量が約80容量％を超えると、該粒状無機固体を
重合性組成物中に均一に分布させることができないこと
が多いこと、及び／又は重合性組成物があまりにも粘稠
であり本方法の工程Ｅにおいて容易に流動しないこと、
が認められる。粒状無機固体の含有量が約10容量％未満
では、上記組成物を重合させることによつて製造した部
材がある種の用途においてはあまりにも柔かくなり過ぎ
るという傾向がある。

美観に関しては、例えば補綴部材が歯冠である場合に
は、粒状のセラミツク材料をその中に、特に該歯冠の露
出表面に又は隣りに存在させることが好ましいことが多
い。

本発明の方法に使用される重合性組成物は触媒を含有
し、該触媒は照射された電磁線を吸収し、該重合性組成
物の硬化を開始させる（該触媒は以下、便宜上“光硬化
触媒”という）。本出願人の英国特許第1,408,265号明
細書又は同第1,494,903号明細書、あるいは本出願人の
欧州特許第0,059,649号明細書又は同第0,090,493号明細
書に記載されているような光硬化触媒を使用するのが好
ましい。前記の各明細書の記載が本明細書において参照
される。

光硬化触媒は、可視光線例えば400nmより大きい波長
の可視光線を照射された際に、効率的なフリーラジカル
源を供給することが好ましいことが多い。適当な電磁線
源としては、特にレーザー、炭素アーム、水銀アーク及
び石英沃素ランプが挙げられる。

光硬化触媒が感応しやすい波長の電磁線を放射する放
射源を使用する必要があることが理解されるであろう。
例えば、青色域に感応性をもつ本出願人の前記光硬化触
媒の１つを使用する場合には、アルゴンイオンレーザー
を使用することが好ましい場合が多い。

本発明は、多数の例えば２個の電磁線ビームを重合性
組成物（該重合性組成物は個々のビームに対して透過性
である）に向けて特定された座標（coordinates）で交
差させてもよく、この場合個々のビームは同一波長であ
つても異なる波長であつてもよい、という可能な態様を
除外しない。上記の個々のビームは同一個所に連続的に
又は同時に交差させて使用してもよく、ビームの交差個
所のみが大量の流動性媒体の中で部材を生成させる硬化
工程を開始させるのに十分なエネルギーレベル迄刺激さ
れる。多数のビームを用いた場合には、光硬化触媒が２
成分からなり、その第１成分が第１の波長の電磁線によ
つて活性化され、その第２の成分が第２の波長の電磁線
によつて活性化されることが好ましいことが多い。適当
な異なる電磁線の２つのビームは、前記の重合性組成物
中に向けることができる。上記の２つのビームが合体す
るか又は一点に向かつて集中する場合には、重合性組成
物の一点又は帯域でのみ重合の開始が起こる。上記のよ
うな２成分系とその使用装置とは、米国特許第4,041,47
6号明細書に十分に詳しく記載されている。

例えば、前記の光反応開始剤系がアミンとケトンから
なる場合には、該アミンは保護されたアミンの形で使用
され得る。第１の波長の電磁線は遊離アミンを放出さ
せ、第２の波長の電磁線はケトンを該ケトンが該遊離ア
ミンと反応する励起状態に励起させる。上記の２つのビ
ームが合体する場合にのみ重合が開始する。

本発明の好適な態様は、以下に更に詳しく述べるよう
に、コンピユーターの命令から直接に３次元的な物品例
えば歯冠を製造するのに、立体リトグラフイー（stereo
lithography）すなわちリトグラフイツク技術の応用、
と組合せてコンピユーター作成グラフイツクスの原理を
使用する。

“立体リトグラフイー”は硬化性物質例えば光硬化性
物質の薄層を他の物質の表面上の物質に連続的に“印刷
する”ことによつて固体物体を製作する方法及び装置で
ある。硬化性流体の表面又は層にあたる電磁線のプログ
ラムされた可動スポツトビームは、該流体の表面で目的
物（object）の固体横断面を形成させるのに使用され
る。次いで該固体横断面は、プログラムされた方法で一
つのラメラの厚みで作用表面（working surface）の上
に移動されるすなわち該作用表面から引き出されるか、
あるいは、該作用の下に移動されるすなわち該作用表面
の中に下げられる。例えば、該固体横断面は一つのラメ
ラの厚みで流体表面の下に下げられ、次いで次の固体横
断面が生成し、目的物を形取るすぐ前のラメラに付着す
る。別法として、該流体は透明な支持体、代表的には液
体、の表面上に支持された薄い層として存在させてもよ
く、ビームは上記支持体は透過して該液体に当たる。こ
のラメラ製造工程は、前記部材が形成される迄続けられ
る。

ある種の３次元的な工学的製品の製造にコンピユータ
ー援用設計及びコンピユーター援用製造（CAD−CAMとい
う）を使用することは公知であり、それに付加重合性組
成物を使用することは例えば米国特許第4,288,861号明
細書及び米国特許第4,575,330号明細書に記載されてお
り、その記載は本明細書において参照される。

本発明の方法で製造された補綴部材は、広範な用途に
おいて生体内に使用し得、該部材の物理的特性、その大
きさ、化学的性質等は意図する用途を考慮して選択され
るであろう。

本発明の方法で製造された補綴部材又はその一部分
は、その意図する使用を更に向上させ得、例えば有効寿
命を伸ばすために適当な表面を具備し得る。例えば、上
記の補綴部材又は、（ａ）その耐磨耗性を向上させるた
めの座面、（bearing surface）例えばチタンからなる
座面、又は（ｂ）生細胞の成長を助長するための組織適
合性の表面を具備し得る。

本発明の方法は、相互に作用する多数の部品例えば全
股関節代替部材、すなわち球と受口の両方、からなる補
綴部材の製造に特に利用できる。

本発明の方法で歯冠を製造する場合には、慣用の方法
により、例えば歯科用接合剤、例えばポリカルボン酸樹
脂で、及び／又は機械的相互作用で、歯冠を歯の残部に
取り付けることができる。本発明の方法の工程Ａで作成
したデータの精度と適合度（fidelity）とは、歯と歯冠
との間の機械的結合の強さを増大する傾向にある輪郭
（contours）を有する歯冠を生起し得る。

本発明の方法は、本来の場所で例えば病院又は歯科医
院で実施できる。しかしながら、代表的には、本発明の
方法の少なくともある種の工程は、中央製造実験であつ
てそこに受容体帯域又は部材の輪郭や大きさに関する詳
細を例えば磁気テープで又は電気通信によつて容易に伝
達できる中央製造実験室で実施できる。例えば、最初の
工程すなわち工程Ａを第１の場所で実施し、別の工程す
なわち工程Ｂと工程Ｃを第２の場所で実施し、次いで工
程Ｄと工程Ｅを前記の第１の場所で実施してもよく；別
法として工程B,C,D及びＥを第２の場所で実施し、得ら
れた生成品を前記の第１の場所に送つてもよい。

例えば、Ｘ線透過写真データ、特に股関節、膝及び骨
折個所のＸ線透過写真データは個々の病院で作成でき
る。かかるデータは、中央製造現場（central manufact
uring site）に伝送でき、例えば電気送信でき、該中央
製造現場では該データを本発明の方法の別の諸工程を実
施するのに適した形態で入力データを提供するために加
工できる。別法として、かかるデータを第１の場所で作
成し、補綴部材を設計する第２の場所に伝送し得る。設
計された補綴部材を表わすデータは該補綴部材を製造す
る第１の場所に伝送し得る。

本発明を、実施例として本発明の方法の２つの実施態
様を表わす次の図面を参照して詳細に説明する。

第１図においては、容器に流動性の重合性組成物が連
続的に供給され、第２図においては、本発明の方法によ
つて製造された補綴部材が重合性組成物のプール（poo
l）から連続的に取り出される。

第１図において、容器11は光重合性組成物の溜り12で
満たされ、作働表面13が該組成物の液面に形成される。
前記表面13上にプログラム制御可能な電磁線源16から
（例えば適当なレーザーから）光線17のスポツト（spo
t）が生成される。該スポツト17は、当業者に公知の方
法で、例えば鏡の移動によつて前記表面13を横切つて移
動できる。前記表面13上のスポツト17の位置はコンピユ
ーター18によつて制御される。容器11中の可動性の操作
架台19は、選択的に上下動でき、その位置はコンピユー
ター18で制御できる。この系を操作すると、前記操作架
台19が前記の溜り12の中を降下するにつれて、一体化さ
れる複数のラメラ20a、20b、20cが段階的に重なつて付
加して形成され且つ一体化することによつて、３次元的
な寸法をもつ歯冠20が生成する。

重合性組成物の溜り12の表面13は容器11において一定
の水準に維持され且つ該液体を硬化させ、それを固体物
質に変えるのに十分な強さをもつ光線17のスポツトが、
プログラム制御された仕方で作働表面13を横切つて動か
される。液体12が硬化し、固体物質が生成するにつれ
て、最初に作働表面13の真下にあつた昇降操作架台19が
適当な作動機によりプログラムされた方法で該表面から
下方に沈むように移動される。このようにして、最初に
生成した固体物質が作働表面13の下になり、別の液体12
が該表面13上に流れ込む。この別の液体の一部がプログ
ラムされた光のスポツト17により、順次、固体物質に添
加され、生成した新しい固体物質はその下の固体物質に
接着的に結合する。この方法は、３次元的な歯冠20が生
成される迄続けられる。昇降式の操作架台19が引き上げ
られ、そこから歯冠が取り出される。次いで、該歯冠
を、溶媒中で例えばアセトン中で、所望ならば超音波
で、洗浄し、残存する未硬化の重合性組成物を溶解す
る。

第２図については、そこでは第１図の数字と同じ数字
は、第１図に示された同一の構成要素を示す。

容器11の底に透明窓23が取付けられている。重合性組
成物12を、これよりも比重の重い液体22の上に薄い層と
して供給される。液体22は重合性組成物12と非混和性で
あり、しかも重合性組成物12により非湿潤性であり、電
磁線源16から照射される電磁線に対し透過性である。

単純な形状の部材、例えば２次元的な部材を製造する
場合には、コンピユーターを必要としなくともよく、ま
た更に簡単な専用プログラミングシステムを使用でき
る。あるいは、該コンピユーター制御システムは、例え
ば補綴部材の製造に多数の立体リトグラフイツクユニツ
トを使用し、該補綴部材の設計に別のコンピユーターを
使用する場合には、別の更に複雑なコンピユーターで作
成した命令を単に遂行するだけであり得る。

本発明は、複数の容器を使用してもよく、各々の容器
が立体リトグラフイツクシステムによつて自動的に選択
し得る種々の重合性組成物を収容するという可能な態様
を除外しない。

例えば外被−芯構造体を製造し得、該構造体において
は外被は本発明の方法で製造した芯上に、適当な物質の
被膜、例えば前記に記載したような耐磨耗性又は生細胞
による侵入を受けやすい適当な被膜を有する。

電磁線源は、所望の物体の細部を形成させるのに十分
小さく、しかも商業的に有効であるのに十分な速さで重
合性組成物を硬化させるのに十分強い電磁線のスポツト
を生ずる。電磁線源は不規則に回転させられ、且つ移動
するためにプログラムし得るように配置され、その結果
焦点を合わせたスポツトが前記液体の表面を横切つて移
動する。このようにして、該スポツトが移動するので、
該スポツトは液体を固体に硬化させ、そしてチヤート記
録計又はペンを使用して紙にパターンを描くプロツター
（plotter）とほぼ同じ方法で表面に固体パターンを
“描く”。

第１図の系においては、装置は表面13を一定の水準に
保ち、且つ補綴部材を取り出してしまつた後に重合性組
成物を補給するために提供され得、そのため焦点スポツ
ト17が固定された焦点平面上にはつきりと焦点が合つた
ままであり、このようにして作用表面に沿つて薄い層を
形成させる際に分解（resolution）を向上させる。焦点
が作用表面13に高強度の領域を与え、且つ急速に低強度
迄広がり、それによつて硬化工程の深さを制御し、製造
する補綴部材用の最も薄い適当な横断面のラメラを与え
るように焦点を合わせるのが望ましいことが理解される
であろう。これは焦点距離の短いレンズを使用すること
によつて及び電磁線源16を作用表面12に実用上できるだ
け近く持つてくることによつて行なわれるのが好まし
い。その際に液状媒体に入る焦点の円錐形（cone）内に
最大の広がり（divergence）が生じ、分解能が実質的に
高まる。

電磁線源の制御には適当なデジタルプロツターを使用
できる。プロツターのペンキヤリジには鏡筒を取り付
け、該プロツターを慣用のグラフイツクコマンドを用い
るコンピユーターで駆動させる。鏡筒のシヤツターはコ
ンピユーターコマンドで制御する。

電磁線源の別の物理的形態又はその均等物が使用し得
える。例えば、走査は光学スキヤナー又は好ましくは適
当なレーザー光源を用いて行なうことができる。

当業者は補綴部材を設計し、それをコンピユーターの
CRTスクリーン上で３次元的に視ることができるであろ
う。該設計に満足する場合には、当業者はコンピユータ
ーに該補綴部材の製作を命令し、該コンピユーターは立
体リトグラフイー要素に適切な命令を発するであろう。
当業者は適当な言語のコマンドを用いるコンピユーター
にログラムを供給し、硬化性材料用の適当な露光時間と
速度とを指定する。上記システムを操作するためには、
補綴部材の映像を作成し、そして立体リトグラフを駆動
し該部材を製作するためのプログラムを書く。

昇降操作架台は適当な手段で、例えば機械的に又は液
圧的に（hydraulically）上昇又は下降させることがで
き、しかも該昇降操作架台は多数の自由度を有すること
ができる。

本発明は、工程Ｂで設計した補綴部材の形状と寸法と
をロボツト用のコマンドに移し換えることができ、該ロ
ボツトが受容体帯域の形状及び／又は寸法を該受容体帯
域の表面と補綴部材との間の適合性を更に向上させるよ
うに、例えば彫ることによつて、修正できるという可能
な態様を除外しない。

本発明を以下の実施例により例証する。該実施例は本
発明のある一定を実施態様のみを具体例として示すもの
である。

実施例１〜２本実施例は本発明の好ましい方法の工程Ｅにおける固
体カメラの製造を例証する。

本出願人の欧州特許出願公開第112,650A号公報の実施
例14に記載のようにして製造したメタクリレート末端オ
リゴマーの光硬化性組成物（以下、便宜上「WB 31」と
いう）、トリエチレングリコールジメタクリレート、カ
ンフアーキノン及びN,N−ジメチルアミノエチル、メタ
クリレートを（重量比91:9:0.75:0.75で）、液層の厚み
が1.2mmになるように２板のガラス板の間にはさんだ。
該液層に488nmのアルゴンイオンレーザーを照射し、該
液層から製造した固体ラメラの２つの表面の硬さをZwic
k硬度計で測定した。

得られた結果を第１表に示す。第１表から、アルゴン
イオンレーザーの照射によつて光硬化性組成物から固体
ラメラを生成し得ることが理解できる。

実施例３〜４本実施例は、本発明の好ましい方法の工程Ｅにおいて
粒状無機充填材を含有する付加重合性組成物からの固体
ラメラの製造を例証する。

WB 31からなる前記光硬化性組成物、トリエチレング
リコールジメタクリレート、カンフアーキノン及びN,N
−ジメチルアミノエチルメタクリレートの重量比91:
9:0.75:0.75を重量比85:15:0.75:0.75に代えた以外は実
施例１〜２の方法を反復した。重量比1:1の光硬化性組
成物と、硼硅酸ガラスの粒子（平均粒径20ミクロン）の
混合物を実施例１〜２に記載のようにしてガラス板には
さみ、レーザーを照射した。

得られた結果を第２表に示す。第２表から、光硬化性
組成物から固体ラメラを製造できることが理解される。

実施例５〜６本実施例は、粒状無機充填材を更に高濃度で含有する
付加重合性組成物からの固体ラメラの製造を例証する。

光硬化性組成物と硼硅酸ガラスの混合物における光硬
化性組成物：硼硅酸ガラスの比を重量比で50:50に代え
て30:70とした以外は実施例３〜４の方法を反復した。
出力17.2mWcm^-2のアルゴンイオンレーザーを使用した。

第３表に示した結果はアルゴンレーザー光を照射した
後の上面及び底面が1cm²で厚み1.5mmのプラツク（plaqu
e）から得られたビツカース硬度の値を示す。

比較では、本出願人の同時継続中の欧州特許出願第
号明細書に記載の圧縮成型した骨（すなわち約20
GPa）からなる要素と同様のモジユラスを有する粒状物
充填要素の表面硬度は42.7VHの平均表面硬度を有する。
すなわち、成縮成型した骨と同様の機械的性質を有する
厚さ1.5mmのプラツク（すなわち製造法において一般的
に使用されるプラツクよりも薄い）が本発明の方法によ
り製造できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法の実施態様を表わす図
面であり、図中11は容器、12は重合性組成物、13は作用
表面、16は電磁線源、17は電磁線照射スポツト、18はコ
ンピユーター制御系、19は操作架台、20a、20b及び20c
はラメラ、22は重合性組成物よりも重い液体、23は透明
窓を表わす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61F 2/02 A61L 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】補綴部材の製造法であって、下記の工程Ａ
〜E:すなわち、該補綴部材を入れて挿着するべき受容帯
域の画像を作成する工程Ａと、該画像から該補綴部材を
設計する工程Ｂと、工程Ｂで設計した上記補綴部材の形
状と寸法とを翻訳して、電磁線源を制御するのに適当な
コマンドすなわち指令に転換する工程Ｃと、工程Ｃから
得られる前記コマンドを前記電磁線源に伝え、該電磁線
源から発射されるビームが前記の補綴部材の形状と寸法
とを定めるように該電磁線源を制御する工程Ｄと、工程
Ｄから得られる前記ビームを液状の付加重合性組成物に
照射して、該液状付加重合性組成物か前記の補綴部材の
形状と寸法とを有する固体を製造する工程Ｅとからなる
ことを特徴とする補綴部材の製造法。
【請求項２】前記方法の工程Ｅにおいて、前記補綴部材
の一つの横断面の輪郭と同じ形を表わす一枚の固体化し
たラメラすなわち薄膜が前記付加重合性組成物から生成
するように、電磁線源を前記付加重合性組成物に照射
し、且つ相継ぐ隣り合って作られる多数の固体化ラメラ
が生成されるにつれて、これらラメラが集合して該補綴
部材の形状と寸法とを定めながら該補綴部材を形成する
ように該ラメラを凝集的に一体化させる請求項１記載の
方法。
【請求項３】前記補綴部材が実質的に３次元的な寸法を
もつものである請求項２記載の方法。
【請求項４】前記の実質的に３次元的な寸法をもつ補綴
部材が関節、複雑骨折の補修部材又は骨の整復部材であ
る請求項３記載の方法。
【請求項５】前記関節が大腿骨頭の代替部材である請求
項４記載の方法。
【請求項６】前記の重合性組成物が付加重合性の炭素−
炭素二重結合を少なくとも２個有する成分を含有するも
のである請求項２記載の方法。
【請求項７】前記の重合性組成物が、少なくとも１種の
粒状の無機固体を含有するものである請求項２記載の方
法。
【請求項８】前記の重合性組成物と前記無機固体の各々
の屈折率を互いに調和させる請求項７記載の方法。
【請求項９】前記の重合性組成物がオリゴマーを含有す
るものである請求項６記載の方法。
【請求項１０】前記の重合性組成物が追加成分として単
量体も含有するものである請求項９記載の方法。