JP6635912B2

JP6635912B2 - 医療用移植片用の３次元骨格、医療用移植片、及び医療用移植片用の骨格を製造する方法

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Publication number: JP6635912B2
Application number: JP2016502628A
Authority: JP
Inventors: ネボスキー，ポール・エス; スタルカップ，グレゴリー・シー; ナップ，トロイ・ディー
Original assignee: スメド−ティーエイ／ティーディー・エルエルシー
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: WO2014143719A1; CA2896842C; JP2020044382A; EP2968678B1; US20140277461A1; EP2968678A1; EP2968678A4; ES2713476T3; CA2896842A1; US9724203B2; CA3113610C; CA3113610A1; JP2016514494A; JP7096807B2

Description

[0001]本発明は、医療用移植片に関し、およびより具体的には、骨および組織の内部成長を有する医療用移植片、ならびに医療用移植片を製造する方法に関する。

[0002]ポリビニル海綿がイヌ科の動物に移植されたときの、骨および組織の多孔質骨格への統合による移植片固定は、１９５０年代から開発されてきた。（Bryan, R.S.ら、「The Effect of Polyvinyl-Formal (Ivalon) Sponge on Cortical Bone Healing.」、Proceedings of the Staff Meetings, Mayo Clinic 第３３巻（１９５８）４５３〜４５７ページ）。１９７０年代初期に、焼結ビーズおよびチタン繊維金属の開発が行われ、これらは今日依然として、整形外科的移植片に使用されている。(Galante, J.ら、「Sintered Fiber Metal Composites as a Basis For Attachment of Implants to Bone.」、Journal of Bone and Joint Surgery Am 第５６３巻（１９７１）１０１〜１１４ページ）。

[0003]１９９０年代半ばに、組織の内部成長のための多孔質骨格に関して設計が開発された。例えば、米国特許第５，７３２，４６９号は、それぞれが異なる孔模様を有する金属薄層の多孔質積層成分による、ヒトの骨および関節の堅い組織の置換のための補綴を開示する。さらに、米国特許第６，０１０，３３６号は、セラミック材料で形成された多孔質表面層を有する生体支持部材を開示する。しかしながら、骨の内部成長を促進するように構成される当技術分野で知られる骨格は、隣接する層間の接触面積が小さいことに起因して、低い強度を有する。より具体的には、当技術分野で知られる積層体骨格の弱点は、個別の層間に結果として生じる層の界面、特に、これらの界面に平行なせん断にある。したがって、骨格のストラットが細すぎる場合、骨格は、必要な強度を満たさない。加えて、金属薄層の積層体から形成された移植片は、骨格の強度は層の最小厚さの増大によって増強されなければならないので、作製に費用がかかる。

[0004]当技術分野で必要とされるものは、改善された強度、具体的には、個別の層に平行な面内のせん断強度を有し、および費用効率の良いやり方で製造されることができる、医療用移植片である。

[0005]本発明は、医療用移植片、および、より具体的には、骨および組織の内部成長構造を有する医療用移植片、ならびに、医療用移植片を製造する方法を提供する。

[0006]１つの形態における本発明は、互いに結合される複数の層を含み、各層は上面および底面を有する、医療用移植片用の３次元骨格を対象とする。層のそれぞれは、上面から底面まで延びる複数の孔を有する。さらに、各層は、上面における複数の孔の第１の孔模様と、底面における異なる第２の孔模様と、を、有する。

[0007]別の形態における本発明は、本体と、本体に連結される少なくとも１つの３次元骨格と、を含む医療用移植片を対象とする。少なくとも１つの骨格は、互いに結合される複数の層を含み、各層は、上面と、底面と、上面から底面まで延びる複数の孔と、を有する。各層は、上面における孔の第１の孔模様と、底面における異なる第２の孔模様と、を、有する。少なくとも３つの隣接する層の隣接する表面は、少なくとも３つの層の孔を相互接続し、および少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、実質的に同一の孔模様を有する。

[0008]本発明は、さらに、上面および底面を有する生体適合性材料の複数の層の提供を含む、医療用移植片用の骨格を製造する方法を提供する。各層が、上面から底面まで延びる複数の孔を有するように、複数の孔は、生体適合性材料の複数の層に作り出される。前記層のそれぞれの上面における孔の第１の孔模様は、各層のそれぞれの底面における第２の孔模様とは異なっている。少なくとも３つの隣接する層の隣接する表面が、少なくとも３つの隣接する層の孔と相互接続し、少なくとも３つの隣接する層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、実質的に同一の孔模様を有するように、層は一緒に結合される。

[0009]本発明の利点は、孔模様の整列に起因して、生成される３次元骨格の強度、特に、個別の層に平行な面内のせん断強度が増大することである。

[0010]孔模様の整列は、隣接する層の隣接する表面で孔を取り囲むストラットの整列をさらに必要とするので、本発明によって別の利点が提供され、必要とされる最小のストラットの厚さの低減により、費用効率のより良い製造が可能である。付加的に、３次元の本発明による骨格を形成する層の構成および位置付けは、結果として生じる骨格の美的感覚の改善を提供する。

[0011]添付の図面に関連して取り入れられる本発明の実施形態の以下の説明を参照することにより、本発明の上述のおよび他の特徴および利点、ならびにそれらを達成するやり方は、より明らかになり、および本発明はよりよく理解されるであろう。

[0012]図１は、本発明による骨格の単層の上面図である。 [0013]図２は、図１に例示される、線Ａ−Ａに沿った骨格の単層の断面図である。 [0014]図３は、本発明による医療用移植片用の骨格の上面図である。 [0015]図４は、線Ａ−Ａに沿った図３の骨格の断面図である。 [0016]図５は、本発明による骨格の層の上面図である。 [0017]図６は、線Ａ−Ａに沿った図５の骨格の層の断面図である。 [0018]図７は、本発明による骨格の層の付加的な実施形態の上面図である。 [0019]図８は、線Ａ−Ａに沿った図７の骨格の層の断面図である。 [0020]図９は、本発明による医療用移植片の区分された斜視図である。 [0021]図１０は、本発明による医療用移植片の付加的な実施形態の区分された斜視図である。 [0022]図１１は、本発明による骨格の付加的な実施形態の区分された側面図である。 [0023]図１２は、請求項１１による骨格の補剛層の区分された側面図である。 [0024]図１３は、本発明による骨格用の障壁層のさらなる実施形態の区分された側面図である。 [0025]図１４は、本発明による医療用移植片用の骨格を製造する方法の流れ図である。 [0026]図１５は、本発明による医療用移植片を製造する方法である。

[0027]いくつかの図を通して、対応する参照符号は、対応する部分を示す。本明細書に提示される例示は、本発明の実施形態を例示し、およびそのような例示は、いかなる方法によっても、本発明の範囲を制限するようには解釈されるべきではない。

[0028]ここで、図面、より具体的には図１および図２を参照して、本発明による医療用移植片用の３次元骨格の単層１０が示される。単層１０は、複数のストラット１４によって画定される複数の孔または貫通孔１２を含む。孔１２の形状は、各層１０の厚さＤにわたって変化する。任意の層厚Ｄが使用されることができ、例えば、層厚Ｄは、例えば、約０．０００２５４ｃｍ（０．０００１インチ（ｉｎ））から２５ｃｍ（１０ｉｎ）の間、例えば、０．０００２５４ｃｍ（０．０００１ｉｎ）から０．１０１６ｃｍ（０．０４０ｉｎ）の間、または０．０５０８ｃｍ（０．０２０ｉｎ）から０．１０１６ｃｍ（０．０４０ｉｎ）の間の範囲であってもよい。さらに、ストラット１４は、孔１２の間に延びおよび孔１２を画定する材料の筋として定義される。各層１０は、上面１６における第１の孔模様と、反対の底面１８における異なる第２の孔模様と、を有する。第１の孔模様から第２の孔模様への遷移は、ある場所または遷移点Ｔで起こり、Ｔは、等式Ｔ＝Ａ×Ｄによって定義され、Ｔは、層１０の上面１６から底面１８へ向かう定義された距離であり、およびＡは、層１０の厚さの画分を表す。Ａは、０＜Ａ＜１の範囲内、例えば、約０．０５から０．９５の間、例えば、約０．３５から０．６５の間の範囲内にある。

[0029]層１０は、金属、高分子材料およびジルコニアを含む生体適合性材料で形成される。適当な金属は、チタンおよびチタン合金、タンタルおよびタンタル合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼およびアルミナを含む。典型的な高分子材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエチレン、ポリウレタンのような、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）高分子を含む。

[0030]ここで、図３および図４を参照して、重ねて互いに結合される図１の複数の層１０を含む、本発明による医療用移植片用の、剛性の海綿に似ている３次元骨格２０が示される。３次元骨格２０は、少なくとも３つの層１０、例えば、４、５、６またはより多くの層を含む。本発明によれば、少なくとも３つの層１０（１０_１、１０_２、１０_３）は、上面１６における第１の孔模様と、底面１８における第２の異なる模様と、を有し、および、少なくとも３つの隣接する層のそれぞれの隣接する表面１６、１８の孔模様は、実質的に同一、例えば、同一、および少なくとも３つの隣接する層、例えば、４、５、または６またはより多くの隣接する層にわたって互いに整列するように、位置付けられる。したがって、少なくとも３つの層１０のそれぞれの孔１２は、互いに相互接続されて、少なくとも３つの層１０を貫く連続的な孔隙または経路を形成する。特定の構成に起因して、骨格２０は、骨または組織の内部成長の促進用に構成される。

[0031]したがって、本発明による典型的な３次元骨格２０は、以下の構造を有していてもよい、
層Ｉにおいて、上面の孔模様は孔模様Ａであり、および底面の孔模様は孔模様Ｂである。

層ＩＩにおいて、上面の孔模様は孔模様Ｂであり、および底面の孔模様は孔模様Ｃである。

層ＩＩＩにおいて、上面の孔模様は孔模様Ｃであり、および底面の孔模様は孔模様Ｄである。

[0032]上記の例は４つの孔模様を含んでいるが、わずか２つの異なる孔模様を有することは、実行可能である。また、骨格２０を形成する層１０の数によって、より多くの孔模様を有することも実行可能である。さらに、上述した例は３つの層１０しか含まないが、骨格２０に３つより多い層を含むことも、実行可能である。任意の付加的な層形成骨格２０は、多孔質であっても無くてもよく、およびそれらが多孔質であるならば、（１つまたは複数の）隣接する層の隣接する表面の孔模様と一致する孔模様を有していてもいなくてもよい。例えば、隣接する表面と同一の孔模様を有するが、隣接する表面の孔模様と整列しない、付加的な４つの層を有していてもよい。あるいはまた、付加的な４つの層の孔模様は、（１つまたは複数の）隣接する層の（１つまたは複数の）隣接する表面とは異なる孔模様を有していてもよい。

[0033]隣接する層の隣接する表面の孔模様は、発明の骨格２０の少なくとも３つの隣接する層１０にわたって互いに実質的に同一に一致するので、ストラット１４の接触面積は、これらの隣接する層の隣接する表面で、大きい。それによって、骨格２０の弱点は、層１０間の界面よりもむしろ個別の層の内部に移動され、ストラットの幅の許容範囲は、増大され得る。換言すれば、ストラットの幅は、低減されることができ、それによって、潜在的な孔隙および孔の相互接続性を最大化し、同時に、ストラット１４およびそれによって形成される骨格２０の強度を維持しまたは向上させる。

[0034]ここで、図５を参照して、層１０の上面１６から底面１８まで進む際に少なくとも２つの異なる形状を有する孔１２を含む、骨格２０用の層１０の実施形態が示される。しかしながら、本発明による骨格２０用の層１０の孔１２は、孔１２が上面１６から底面１８まで進む際に、任意の数の異なる形状、例えば、２つ、３つ、４つまたはそれより多い異なる形状を含んでもよい。

[0035]ここで、図６を参照して、上面１６と底面１８との間に延びる層１０の厚さＤにわたって２つを超える異なる孔模様を有する、図５の線Ａ−Ａに沿った層１０の断面図が示される。層１０は、したがって、２つの遷移点Ｔ_１およびＴ_２を含み、それによって、上面１６の第１の孔模様と、第１の遷移点Ｔ_１で始まる第２の孔模様と、第２の遷移点Ｔ_２で始まり底面１８に延びる第３の孔模様と、を含む。換言すると、図６に示される例において、第１の孔模様は、上面１６と第１の遷移点Ｔ_１との間に延び、第２の孔模様は、第１の遷移点Ｔ_１と第２の遷移点Ｔ_２との間に延び、および第３の孔模様は、第２の遷移点Ｔ_２と底面１８との間に延びる。本例において、第１の遷移点Ｔ_１は、等式Ｔ_１＝Ａ×Ｄによって定義され、Ａは０から１の間の画分であり、およびＤは、上面１６と底面１８との間に延びる層１０の厚さである。さらに、第２の遷移点Ｔ_２は、等式Ｔ_２＝Ｂ×Ｄによって定義され、Ｂは、層厚Ｄの０から１の間の画分である。本例において、ＡおよびＢのための値は、０＜Ａ＜Ｂ＜１のようなものである。

[0036]本発明による骨格のさらなる実施形態によると、強度、最も顕著には、せん断強度を増大させる、連結特徴部２２が提供されてもよい。例えば、連結特徴部２２は、隣接する層が一緒に入れ子を形成するのを可能にするように構成されていてもよい。それらが積み重ねられると、それらは次いで一緒に結合されて、３次元骨格２０を形成してもよい。例えば、ここで、図７および図８を参照して、本発明による層１０の表面１６または１８の実施形態が示され、そこで、連結特徴部２２は、層１０の表面１６または１８に形成された複数の逃げ溝２２の形態である。図８は、図７の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、層１０のストラット１４および孔１２との関連で本発明による典型的な逃げ溝２２を例示する。逃げ溝２２は、層１０の厚さＤに対して深さＭを有し、深さＭは厚さＤの画分であり、およびしたがって、Ｍ＝Ｃ×Ｄであり、Ｃは、Ｄの所定の画分であり、およびＣは、０から１の間である。逃げ溝２２は、骨格２０の各層１０の１つの側または両側に形成され得る。さらに、別の層の対応する突起（不図示）は、隣接する層１０の逃げ溝２２内に別の層を据え付けるために使用されてもよい。突起が使用されない場合、その結果、隣接する層１０のストラット１４は、対応する逃げ溝２２内に着座することができる。これらの逃げ溝２２は、したがって、１つの層１０を隣接する層１０と一緒に固定する、連結特徴部２２である。

[0037]ここで、図１１および図１２を参照して、骨格２０は、剛性の硬い材料の形態の少なくとも１つの補剛層２４をさらに備えていてもよい。骨格２０に付加的な強度および支持を提供する目的のために、補剛層２４は、外表面、例えば、層１０の底面１８のみに位置付けられてもよく、および／または、骨格２０を多数の領域に分割するように位置付けられてもよい。例えば、医療用移植片が骨格および例えば付加的な硬い本体を含んで形成されるとき、補剛層２４は、追加された強度および剛性を提供する。そのような場合、補剛層２４は、例えば、射出成型の間、追加された剛性を提供し、それによって、射出力が高い間、製造の間の変形に抵抗するのに役立つ。付加的に、補剛層２４は、１つの領域から補剛層２４の反対側の別の領域までの材料の流れを防止する。

[0038]付加的に、少なくとも１つの補剛層２４は、少なくとも１つの整列および／または固定装置３０、例えば、固定ピン、スパイク、かしめ、または螺子で、別の本体、例えば、本発明による硬い本体または別の骨格２０に接続されてもよい。例えば、固定ピン３０は、所望の移植片を形成するための付加的な本体の射出成型の目的のために、成分を所定の位置に保持するように、補剛層２４内に圧入され得る。さらに、補剛層２４は、有利には、ＭＲＩ、ＣＴ、またはＸ線を用いて見たときに、移植片の配向のための指標を提供する。補剛層２４は、チタン、タンタル、またはＰＥＥＫのような、しかしこれらに限定されない、任意の生体適合性の金属または重合体／プラスチックで形成されてもよい。

[0039]典型的な目的のために、骨格２０は、層１０から形成される多孔質の骨の内部成長領域２６と、同様に層１０から形成される、多孔質重合体保持またはポリ保持領域２８と、を分離する補剛層２４を含んでもよい。補剛層２４は、例えば、硬い、非多孔質層から形成され、それによって、骨の内部成長領域２６とポリ保持領域２８との間に流体障壁を提供する。有利には、骨の内部成長領域２６は、初期の移植片の安定性、および後に、骨の内部成長と共に長期安定性のために、粗い表面を提供し、一方、ポリ保持領域２８は、連結アンカーを形成し骨格材料にＰＥＥＫを固定する目的のために、それを通って流れるように、ＰＥＥＫのような高分子材料のための一連の相互接続された孔１２およびチャネルを提供する。

[0040]補剛層２４のさらなる実施形態は、層２４の厚さ全体にわたって延びない孔２５を含み、それによって、補剛層２４の１つの側の層１０から補剛層２４の反対の側の別の層１０に流体が通過するのを防止する。図１１および図１２に例示されるように、補剛層２４は、層２４の１つの側から層２４の他の側まで流体流の経路が無いように、補剛層２４の厚さ全体にわたって延びない各側の孔模様をさらに含んでもよい。補剛層２４は、２〜３例を挙げると、例えば、スタンピング、光化学エッチング、レーザーエッチング、機械加工、マイクロミリング、または電子ビーム加工によって製造され得る。

[0041]代替的に、本発明による骨格２０の別の実施形態によると、図１３に例示されるように、隣接する層の表面の孔１２の相互接続性が無いように形成された孔模様を有する、隣接する表面を有する２つの隣接する層１０が含まれてもよい。したがって、孔は、各それぞれの層の最初から最後まで通り得るが、それぞれの層間に流体流の経路が無い。したがって、ストラットの形態の、１つの層の硬い領域は、隣接する層の孔によって形成された経路を塞ぎ、それによって、流体障壁を形成する。本発明の本実施形態によれば、隣接する層１０に対する１つの層１０の孔の間に流体流の経路が無いように２つの隣接する層１０は整列され、それによって流体障壁を形成するので、別個の補剛層２４は必要ではない。層１０を製造し一緒に結合する方法は、参照によって本明細書にその全体が組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／００４２１６７号、同第２０１０／００４２２１８号および同第２０１０／００４２２１５号に開示される。

[0042]ここで、図９および図１０を参照して、本発明による医療用移植片４０が示される。医療用移植片４０は、全体的に、本体４２と、本体４２に連結される骨格２０で形成される挿入物４４を含む。

[0043]医療用移植片４０は、例えば、さまざまな脊椎外科的手段において使用される脊椎体内装置、例えば、前頸部装置（さまざまな方向から挿入される頸部装置）、腰部および胸部腰部移植片のいくつかのうちの任意のもの用の移植片として、図９および図１０に示される。参照される頸部装置は、典型的には、損傷を受けたまたは変性した椎間板が取り除かれた後に、頸部脊椎の椎間板腔内に挿入される。また、図１０に示されるように、医療用移植片４０は、少なくとも１つの、例えば、２つの表面に形成される溝４６を有してもよい。溝は、移植後に、移植片４０の後退または排出を防止するのに役立つ。しかしながら、これは、例えば、関節窩または寛骨臼の移植片（多孔質の材料は、これらの装置の１つの側に取り付けられることのみができる）、脛骨高位骨切り術（ＨＴＯ）の移植片など、数多くの他の装置の適用において使用されてもよい。

[0044]より詳細に上述されるように、医療用移植片４０は、骨格２０を組み込み、互いに結合される複数の層１０を含み、および上面１６および底面１４を有する。層１０のそれぞれは、上面１６から底面１８に延びる複数の孔１２を有する。層１０のそれぞれの上面１６の孔１２の孔模様は、底面１８の孔模様とは異なる。少なくとも３つの隣接する層１０の隣接する表面１６、１８の孔１２は、少なくとも３つの隣接する層１０の段にわたって、実質的に同一の孔模様を有する。医療用移植片３０は、骨の内部成長のための医療用移植片４０に１つまたは複数の粗い多孔質の表面を提供する、１つまたは複数の骨格２０、例えば、２つ、３つ、４つまたはそれより多い骨格を有してもよい。移植片３０の各骨格２０は、例えば、チタンおよびチタン合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金、およびチタン−コバルト合金のような、生体適合性の金属で形成される。また、移植片４０の骨格２０は、生体適合性の高分子材料、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＰＥＫＫ、またはＰＥＫＥＫＫのようなＰＡＥＫで形成されてもよい。

[0045]図９および図１０に例示される実施形態において、本体４２は、２つの隣接する骨格２０の間に位置付けられ、それによって、例えば、移植片３０の２つの反対の側の多孔質の内部成長表面を、または代替的に、１つの側の多孔質の内部成長領域２６と反対の側のポリ保持領域２８とを、提供する。この場合において、例えば、頭部および尾側の表面はそれぞれ、初期の安定性のために粗い表面を有する。移植片４０の頭部および尾側の表面は、それによって、本来、多孔質であり、骨がこれらの表面に成長するのを可能にしおよび促進し、長期固定を改善する。

[0046]本体３２は、例えば、生体適合性の金属、プラスチック、高分子材料、またはセラミック材料で形成される。適当な金属は、チタンおよびチタン合金、タンタルおよびタンタル合金、コバルトクロム合金、およびステンレス鋼を含む。典型的な高分子材料は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような、非再吸収性でありおよび実質的に不活性な熱可塑性高分子である。ＰＥＥＫは、それが骨の弾性係数と似ている弾性係数を有し、圧縮荷重に耐性があり、高い生体適合性および生物学的安定性を有するので、ならびにそのＸ線透過性に起因して、整形外科的な適用のために特に適切である。

[0047]ここで、図１４を参照して、本発明は、本発明による医療用移植片用の骨格２０を製造するための方法５０をさらに提供する。発明の方法５０によると、ステップ５２に示されるように、上面および底面を有する生体適合性材料の複数の層が提供される。本発明によると、さまざまな材料で形成された層１０は、骨格２０を形成するために利用されてもよい。例えば、チタンの層とＰＥＥＫの層とが組み立てられて、３次元骨格２０を形成してもよい。

[0048]ステップ５４に示されるように、複数の孔は、少なくともいくつかの孔、例えば、全ての孔が、上面から底面に延び、および上面の孔の孔模様は、底面の別の模様と異なるように、生体適合性材料の層に作り出される。本発明による骨格を製造するための方法の１つの実施形態によると、孔は、例えば、両側から、すなわち上面からおよび底面から、それぞれの層に作り出される。層１０に孔１２を作り出す付加的な方法は、化学エッチング、光化学エッチング、レーザー切断、電子ビーム加工、慣用の機械加工、スタンピング、押し出し、圧延、およびローレット加工を含むが、しかしこれらに限定されない。

[0049]本発明によれば、それぞれの層の各側の孔を作り出すために、さまざまな模様が使用される。方法５０は、それぞれの隣接する層の隣接する上面および底面が、少なくとも３つの隣接する層の段にわたって整列する、実質的に同一の孔模様を有するように、複数の層を一緒に結合して３次元骨格を形成する、ステップ５６をさらに提供する。ステップ５６を結合する工程は、拡散接合、焼結、レーザー溶接、熱かしめ、熱加工、超音波溶接、機械的留め具、および／または接着を用いて完了されてもよい。

[0050]骨格２０がさらに補剛層２４を含む場合、定義された孔模様を有する生体適合性材料の上述の層の全ては、それに補剛層２４を結合する前に、最初に組み立てられて、結合されてもよい。代替的に、補剛層２４は、結合する前、および一緒に結合された後に、単一のステップにおいて、複数の層内の所定の位置に位置付けられてもよい。構成のどの方法が利用されるかにかかわらず、骨格２０の材料が金属または複数の金属、例えばチタンであるならば、その結果、骨格２０の成分を一緒に結合するために、拡散接合が使用され得る。代替的に、結合ステップを完了するために、焼結が利用され得る。骨格の成分のいずれかの材料が高分子である場合、その結果、高分子成分を一緒に結合するために、熱かしめが使用され得る。また、（１つまたは複数の）材料、例えば、高分子材料と金属材料との組み合わせによっては、拡散接合と熱かしめとの組み合わせを利用することができる。

[0051]ここで、図１５を参照して、本発明による上述の方法により製造されてもよい少なくとも１つの骨格２０、例えば、２つの骨格２０を提供するステップ６２を含む、医療用移植片を形成する方法６０が示される。（１つまたは複数の）骨格２０は、上述の（１つまたは複数の）補剛層２４を含んでいてもよい。２つまたはそれより多い骨格２０が利用されるとき、方法６０は、骨格２０と、複数の固定装置、例えば、骨格２０に圧入されて各骨格２０を所定の位置にしっかりと取り付ける固定ピンと、の相互接続を提供する。また、それぞれ骨格２０内に圧入され、骨格２０を互いに接続しおよび整列させる整列ピンと固定ピンとの組み合わせを提供することも実行可能である。

[0052]次いで、本体は、骨格２０に連結される（６４）。本体は、とりわけ、チタンおよびコバルト／クロム合金、およびＰＥＥＫを含むさまざまな材料で製造され得る。連結ステップ６４は、拡散接合、機械的留め具、および射出成型を用いて完了されてもよい。例えば、骨格２０は、型内に装填され、および骨格２０間にＰＥＥＫが射出（または代替的に、加熱および加圧）され、それらの間の空間を充填して、医療用移植片を形成する。本明細書に含まれる骨格２０は、多孔質の内部成長領域を有するだけでなく、高分子、例えばＰＥＥＫが流入するのを可能にし、および高分子が硬化する際に高分子を固定し高分子を骨格２０に融合させる、多孔質の高分子保持（ポリ保持）領域を有する。補剛層２４は、成形過程の間、医療用移植片の形成の間、骨格２０に剛性を提供する。射出成型の過程は、高分子を射出するのに相当量の力を採用し、したがって、この補剛層は、高分子が射出される間に、挿入物または骨格がその形態を保持するのに役立つ。

[0053]本発明は、少なくとも１つの実施形態に関して説明されてきたが、本発明は、本開示の精神および範囲の中でさらに修正されることができる。本願は、したがって、その一般的原理を使用する発明の任意の変形、使用、または適応を対象に含めることが意図される。さらに、本願は、本発明が対象とする技術分野で知られているかまたは慣例の範囲に入り、および添付される特許請求の範囲の限定の範囲内であるような本開示からの逸脱を対象とするように意図される。
（項目１）
医療用移植片用の３次元骨格であって、前記骨格は互いに結合される複数の層を備え、および各前記層は上面および底面を有し、前記層のそれぞれは前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記表面は、前記少なくとも３つの隣接する層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、実質的に同一の孔模様を有する、骨格。
（項目２）
前記複数の層のそれぞれは、少なくとも１つの遷移点を有し、そこで、前記上面から前記底面の間に延びる前記複数の孔の形状は、前記第１の孔模様から少なくとも１つの前記第２の孔模様まで遷移し、前記少なくとも１つの遷移点は、前記それぞれの層の厚さにわたって約０．０５から０．９５の間の範囲の位置にある、項目１に記載の骨格。
（項目３）
前記少なくとも１つの遷移点は、２つの遷移点である、項目２に記載の骨格。
（項目４）
前記複数の層のそれぞれの前記厚さは、約０．０００２５４ｃｍ（０．０００１インチ）から２５．４ｃｍ（１０インチ）の間の範囲にある、項目３に記載の骨格。
（項目５）
前記複数の層の異なる前記孔は、複数の異なる形状を有する、項目２に記載の骨格。
（項目６）
前記骨格の前記複数の層は、隣接する前記層が一緒に入れ子を形成することを可能にする少なくとも１つの連結特徴部を含む、項目１に記載の骨格。
（項目７）
前記連結特徴部は、前記複数の層のうちの隣接する１つのストラットおよび前記複数の層のうちの前記隣接する１つから延びる突起のうちの１つがその中に延びる、前記複数の層のうちの少なくとも１つにおける少なくとも１つの逃げ溝である、項目６に記載の骨格。
（項目８）
医療用移植片であって、
本体と、
前記本体に連結される少なくとも１つの骨格と、を備え、前記少なくとも１つの骨格は、互いに結合される複数の層を含み、各前記層は、上面と、底面と、前記上面から前記底面まで延びる複数の孔と、を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層のうちの隣接する前記表面は、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって続的な孔隙を形成するように整列する、実質的に同一の孔模様を有する、医療用移植片。
（項目９）
前記本体は、硬い材料で形成される、項目８に記載の医療用移植片。
（項目１０）
前記硬い材料は、移植可能な高分子材料および硬い金属のうちの１つである、項目９に記載の医療用移植片。
（項目１１）
前記移植可能な高分子材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である、項目１０に記載の医療用移植片。
（項目１２）
前記少なくとも１つの骨格は、移植可能な金属材料で形成される、項目８に記載の医療用移植片。
（項目１３）
移植可能な脊椎装置である、項目８に記載の医療用移植片。
（項目１４）
前記少なくとも１つの骨格は、複数の抗後退溝をさらに備える、項目１３に記載の医療用移植片。
（項目１５）
前記少なくとも１つの骨格は、硬い補剛層をさらに備え、前記少なくとも１つの骨格は、少なくとも１つの第１の骨格および少なくとも１つの第２の骨格を含む少なくとも２つの骨格であり、前記補剛層は、前記少なくとも１つの第１の骨格と前記少なくとも１つの第２の骨格との間に位置付けられ、前記少なくとも１つの第１の骨格を前記少なくとも１つの第２の骨格から密封する、項目１４に記載の医療用移植片。
（項目１６）
前記補剛層は、生体適合性金属および高分子材料のうちの１つで形成される、項目１５に記載の医療用移植片。
（項目１７）
前記補剛層は、１対の反対面を有し、前記補剛層の前記反対面のうちの少なくとも１つは、前記補剛層の厚さ全体にわたって延びない、複数の表面孔を含む、項目１６に記載の医療用移植片。
（項目１８）
前記補剛層の前記反対面は、第１の表面および第２の表面を含み、前記補剛層の前記第１の表面および前記第２の表面のそれぞれは、複数の表面孔を含み、前記補剛層は、前記補剛層の前記第１の表面から前記補剛層の前記第２の表面まで通る流れを防止するように、前記反対面の前記表面孔の間に硬い領域を含む、項目１７に記載の医療用移植片。
（項目１９）
前記補剛層を所定の位置に保持するための少なくとも１つの整列ピンをさらに含む、項目１８に記載の医療用移植片。
（項目２０）
前記複数の層は、少なくとも４つの層であり、および前記少なくとも４つの層のうちの１つの層は、前記１つの層の複数の硬い領域が、前記複数の層のうちの隣接する１つの前記複数の孔に当接して、前記１つの層と前記少なくとも４つの層のうちの隣接する層との間を通る流れを防止するように構成される、項目８に記載の医療用移植片。
（項目２１）
医療用移植片用の骨格を製造する方法であって、前記方法は、
上面および底面を有する生体適合性材料の複数の層を提供するステップと、
生体適合性材料の前記複数の層に、前記層のそれぞれが前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、前記層のそれぞれの前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様は前記層のそれぞれの前記底面の第２の孔模様と異なっているように、複数の孔を作り出すステップと、
少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記表面が、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する実質的に同一の孔模様を有するように、前記複数の層を一緒に結合するステップと、を含む、方法。

Claims

医療用移植片用の３次元骨格であって、前記骨格は互いに結合される複数の層を備え、および各前記層は上面および底面を有し、前記層のそれぞれは前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記上面および前記底面は、前記少なくとも３つの隣接する層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、同一の孔模様を有し、
前記複数の層のそれぞれは、少なくとも１つの遷移点を有し、そこで、前記上面から前記底面の間に延びる前記複数の孔の形状は、前記第１の孔模様から少なくとも１つの前記第２の孔模様まで遷移し、前記少なくとも１つの遷移点は、前記それぞれの層の厚さにわたって０．０５から０．９５の間の範囲の位置にある、骨格。
医療用移植片用の３次元骨格であって、前記骨格は互いに結合される複数の層を備え、および各前記層は上面および底面を有し、前記層のそれぞれは前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記上面および前記底面は、前記少なくとも３つの隣接する層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、同一の孔模様を有し、
前記骨格の前記複数の層は、隣接する前記層が一緒に入れ子を形成することを可能にする少なくとも１つの連結特徴部を含む、骨格。
前記第１の孔模様及び前記第２の孔模様は、前記層のそれぞれで部分的に重なっている、請求項１または２に記載の骨格。
前記少なくとも１つの遷移点は、２つの遷移点である、請求項１に記載の骨格。
前記複数の層のそれぞれの前記厚さは、０．０００２５４ｃｍ（０．０００１インチ）から２５．４ｃｍ（１０インチ）の間の範囲にある、請求項４に記載の骨格。
前記複数の層の異なる前記孔は、複数の異なる形状を有する、請求項１に記載の骨格。
前記連結特徴部は、前記複数の層のうちの隣接する１つのストラットおよび前記複数の層のうちの前記隣接する１つから延びる突起のうちの１つがその中に延びる、前記複数の層のうちの少なくとも１つにおける少なくとも１つの逃げ溝である、請求項２に記載の骨格。
医療用移植片であって、
本体と、
前記本体に連結される少なくとも１つの骨格と、を備え、前記少なくとも１つの骨格は、互いに結合される複数の層を含み、各前記層は、上面と、底面と、前記上面から前記底面まで延びる複数の孔と、を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層のうちの隣接する前記上面および前記底面は、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、同一の孔模様を有し、
前記複数の層のそれぞれは、少なくとも１つの遷移点を有し、そこで、前記上面から前記底面の間に延びる前記複数の孔の形状は、前記第１の孔模様から少なくとも１つの前記第２の孔模様まで遷移し、前記少なくとも１つの遷移点は、前記それぞれの層の厚さにわたって０．０５から０．９５の間の範囲の位置にある、医療用移植片。
医療用移植片であって、
本体と、
前記本体に連結される少なくとも１つの骨格と、を備え、前記少なくとも１つの骨格は、互いに結合される複数の層を含み、各前記層は、上面と、底面と、前記上面から前記底面まで延びる複数の孔と、を有し、各前記層は、前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様と、前記底面における異なる第２の孔模様と、を有し、少なくとも３つの隣接する前記層のうちの隣接する前記上面および前記底面は、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、および前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する、同一の孔模様を有し、
前記骨格の前記複数の層は、隣接する前記層が一緒に入れ子を形成することを可能にする少なくとも１つの連結特徴部を含む、医療用移植片。
前記本体は、移植可能な高分子材料および金属のうちの１つである、請求項８または９に記載の医療用移植片。
前記移植可能な高分子材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である、請求項１０に記載の医療用移植片。
前記少なくとも１つの骨格は、移植可能な金属材料で形成される、請求項８または９に記載の医療用移植片。
移植可能な脊椎装置である、請求項８または９に記載の医療用移植片。
前記少なくとも１つの骨格は、複数の抗後退溝をさらに備える、請求項１３に記載の医療用移植片。
前記少なくとも１つの骨格は、補剛層をさらに備え、前記少なくとも１つの骨格は、少なくとも１つの第１の骨格および少なくとも１つの第２の骨格を含む少なくとも２つの骨格であり、前記補剛層は、前記少なくとも１つの第１の骨格と前記少なくとも１つの第２の骨格との間に位置付けられ、前記少なくとも１つの第１の骨格を前記少なくとも１つの第２の骨格から密封する、請求項１４に記載の医療用移植片。
前記補剛層は、生体適合性金属および高分子材料のうちの１つで形成される、請求項１５に記載の医療用移植片。
前記補剛層は、１対の反対面を有し、前記補剛層の前記反対面のうちの少なくとも１つは、前記補剛層の厚さ全体にわたって延びない、複数の表面孔を含む、請求項１６に記載の医療用移植片。
前記補剛層の前記反対面は、第１の表面および第２の表面を含み、前記補剛層の前記第１の表面および前記第２の表面のそれぞれは、複数の表面孔を含み、前記補剛層は、前記補剛層の前記第１の表面から前記補剛層の前記第２の表面まで通る流れを防止するように、前記反対面の前記表面孔の間に硬い領域を含む、請求項１７に記載の医療用移植片。
前記補剛層を所定の位置に保持するための少なくとも１つの整列ピンをさらに含む、請求項１８に記載の医療用移植片。
前記複数の層は、少なくとも４つの層であり、および前記少なくとも４つの層のうちの１つの層は、前記１つの層の複数の領域が、前記複数の層のうちの隣接する１つの前記複数の孔に当接して、前記１つの層と前記少なくとも４つの層のうちの隣接する層との間を通る流れを防止するように構成される、請求項８または９に記載の医療用移植片。
医療用移植片用の骨格を製造する方法であって、前記方法は、
上面および底面を有する生体適合性材料の複数の層を提供するステップと、
生体適合性材料の前記複数の層に、前記層のそれぞれが前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、前記層のそれぞれの前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様は前記層のそれぞれの前記底面の第２の孔模様と異なっているように、複数の孔を作り出すステップと、
少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記上面および前記底面が、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する同一の孔模様を有するように、前記複数の層を一緒に結合するステップと、を含み、
前記複数の層のそれぞれは、少なくとも１つの遷移点を有し、そこで、前記上面から前記底面の間に延びる前記複数の孔の形状は、前記第１の孔模様から少なくとも１つの前記第２の孔模様まで遷移し、前記少なくとも１つの遷移点は、前記それぞれの層の厚さにわたって０．０５から０．９５の間の範囲の位置にある、方法。
医療用移植片用の骨格を製造する方法であって、前記方法は、
上面および底面を有する生体適合性材料の複数の層を提供するステップと、
生体適合性材料の前記複数の層に、前記層のそれぞれが前記上面から前記底面まで延びる複数の孔を有し、前記層のそれぞれの前記上面における前記複数の孔の第１の孔模様は前記層のそれぞれの前記底面の第２の孔模様と異なっているように、複数の孔を作り出すステップと、
少なくとも３つの隣接する前記層の隣接する前記上面および前記底面が、前記少なくとも３つの層の前記複数の孔を相互接続し、前記少なくとも３つの隣接する前記層にわたって連続的な孔隙を形成するように整列する同一の孔模様を有するように、前記複数の層を一緒に結合するステップと、を含み、
前記骨格の前記複数の層は、隣接する前記層が一緒に入れ子を形成することを可能にする少なくとも１つの連結特徴部を含む、方法。