WO2009040352A1 - Dispositif pour le dépôt de couches - Google Patents
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- WO2009040352A1 WO2009040352A1 PCT/EP2008/062707 EP2008062707W WO2009040352A1 WO 2009040352 A1 WO2009040352 A1 WO 2009040352A1 EP 2008062707 W EP2008062707 W EP 2008062707W WO 2009040352 A1 WO2009040352 A1 WO 2009040352A1
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- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
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- B29L2031/7546—Surgical equipment
Definitions
- the present invention relates to a device for the manufacture of an object by depositing layers, including successive layers of materials forming, in the object, a laminated structure.
- Such devices are well known, and are described for example in US 5,136,515 and US 2003/209836. They include: - a frame bearing:
- Compacting means for compacting and solidifying the material thus deposited, and a control member for controlling the table and the dispenser in order to move the table and the dispenser relative to one another and to order the deposit of matter on the table.
- Implants allow in particular the production of bone implants in biocompatible materials, by deposition of successive layers.
- the manufacture of these implants must be done with multiple precautions, so as to avoid that they are a source of infection. Implants must therefore be manufactured in a sterile setting, with materials that are perfectly clean in the medical sense of the term. They must be packaged and transported in conditions that allow perfect traceability. Taking all these precautions is very expensive.
- US 4,976,582 also discloses an object manufacturing device by depositing layers and whose tray can, in addition, be equipped with a flexible membrane closing a sterile enclosure.
- the nozzle of the dispenser must first enter the said chamber, by piercing thereof.
- Such a device makes it possible to reduce the risks of infection of the implant manufactured, but by the principle of deposition by successive layers, the initially sterile enclosure must be pierced with a large number of holes, making it particularly difficult to maintain the conditions of sufficient sterility.
- the enclosure is pierced with many holes, it becomes particularly difficult or impossible to act on the environmental conditions of the enclosure. It will for example be impossible to maintain a significant overpressure in the enclosure, during or after the manufacture of the object.
- An object of the present invention is to allow the manufacture of implants whose sterility is sufficient to be implanted safely while reducing manufacturing costs.
- the frame is further provided with an enclosure inside which are arranged at least the plate and the end of the nozzle, and outside this enclosure are arranged at least the movement control means of the table and the dispenser and the control member.
- the implant can be manufactured directly in the operating room in which the implant is to be put in place, or in a production environment that meets the standards necessary for the manufacture of medical implants such as GMP (Good Manufacturing
- the compacting means are of the electromagnetic radiation type and working in a wavelength corresponding to the blue color. It is possible to provide a device occupying a minimum volume, while having very high working speeds because the guide means of the table are parallel type, for example as described in the US Patent 4 '976'582.
- the dispenser comprises several containers and several nozzles, at least one nozzle per container.
- Optimal conditions of manufacture of the object can be obtained with a piezoelectric type extrusion member. This makes it possible to dispense the material at a high speed and a very precise dosage. This technology allows the synchronization of the displacement of the table and the dosage of the deposited material, which guarantees an optimal homogeneity of the deposited pattern.
- the present invention also relates to the use of the device inside an operating room as a means of manufacturing implants in situ. Brief description of the drawings
- FIG. 1 and 2 show the device according to the invention respectively seen from the side and from the front;
- FIG. 3 shows in perspective a part of the table and the dispenser which is equipped with the device;
- FIG. 4 is a sectional view of a tray carrying the dispensers;
- FIG. 5 is a sectional view along a plane perpendicular to the Z axis of the drive means of the table;
- FIG. 6 and 7 respectively show an overview and a detailed view of another embodiment of the device;
- FIGS. 1 and 2 shows a means of opening the device, to allow the extraction of an implant after manufacture
- FIGS. 9 to 12 illustrate the steps for constructing an implant by means of the device according to the invention
- Figure 13 schematically illustrates an operating room portion according to the invention.
- the device represented in FIGS. 1 and 2 comprises a frame 10 provided with partitions and doors which define four housings 12, 14, 16 and 18, inside which a dispenser 20 is arranged. , a mobile table 22 and compacting means 23, which will be described more precisely hereinafter, as well as a positron sensor 24 and a control member 25.
- the walls forming the central housing 12 are fixed on the frame 10, in a manner well known to those skilled in the art, to form a sufficiently sealed enclosure to ensure cleanliness, and thus prevent physical elements (eg dusts or textile fibers), biological (for example bacteria, viruses or any other type of microorganism) or chemical (molecules in gaseous, solid or liquid form) do not penetrate inside the housing 12, an essential condition for to guarantee a sterile environment necessary for the manufacture of medical implants.
- the upper wall of the housing 12, which also forms the bottom of the housing 14 comprises a fixed partition 26 pierced with a circular hole in which is mounted a tray 28.
- a ball bearing 30 and a seal 32 are interposed between the partition 26 and the plate 28. They respectively allow to guarantee accurate pivoting and to ensure tightness between the housings 12 and 14.
- the plate 28 carries, in addition, on the side of the housing 14, a toothed gear 34 at low pitch to allow its drive.
- the partition 26 carries a motor assembly 36 equipped with an indexing system, which makes it possible to determine the angular position of the plate
- the plate 28 carries, in addition, the dispenser 20, which comprises six containers 40a to 40f each containing one of the materials to be dispensed, six nozzles 42a to 42f, each connected to one of the containers, and six bodies extrusion 44a to 44f, each ensuring the extrusion of the material contained in one of the containers 40a to 40f and the out in the housing 12 through the nozzles, as will be explained later. Note that some of the containers and extrusion members are not visible in the figures. The containers 40 and the extrusion members 44 are in the housing 14 while the free end of the nozzles 42 is in the housing 12.
- each of the six nozzles 42 could be mounted on the tray 28 by means of a micrometric screw holder, for adjusting its position along the vertical axis Z, the actuation of the micrometer screw can be manual or motorized.
- the actuation of the micrometer screw can be manual or motorized.
- the extrusion members 44a to 44f are of the piezoelectric type, thus ensuring a very precise dosage of the material extracted from them. respective container and optimal conditions of deposit, as will be explained later.
- the bottom wall of the housing 12 is formed of a plate 46 on which is mounted the table 22.
- the latter has a parallel type structure, as defined in US Patent 4'976'582. It comprises housings 47 sealingly attached to the plate 46, open towards the housing 16 and inside which are arranged motors 48 whose rotor can rotate in both directions, gear reduction gear and indexing means.
- the motors 48 form the displacement control means of the table 22.
- the motors 48 used may be EC technology (Electronic Switching), DC (Direct Current) or step-by-step, that the skilled person can easily implement.
- the reduction gears are, according to known techniques, gearless gearboxes, of the drive or planetary harmony type, and the indexing means can be Sin / Cos or TTL type encoders.
- the shafts 49 trees, through the housing wall 47 and open into the housing 12. These shafts 49 are connected to their respective motor through the gear reduction gear.
- the shafts 49 are each connected to an articulated arm 50 of the structure of the table 22.
- the arms 50 form the guide means of the table 22.
- the ends of the arms 50 are hingedly connected to a plate 52 ( Figures 1 to 3).
- the latter is intended to receive the object to be created, as will be explained later. It can be round in shape, with a diameter of about 20 to 50 mm or more depending on the part to be manufactured.
- the plate 52 can also advantageously be assembled to the articulated arms 50 in a clip-on manner, according to known techniques, in order to facilitate its installation and removal from the device.
- the shafts 49 are mounted on ball bearings 53 arranged in the housings 47.
- a seal 54 is interposed between the shaft 49 and the wall of the housing 47, so as to ensure the cleanliness of the housing 12.
- the compaction means 23 are formed of a blue light source , of a wavelength typically between 450 nm and 500 nm, mounted on one of the side walls of the housing 12. It may be formed, for example, of a laser as sold by Blue Sky Research 1537 Center Drive Drive Milpitas, CA 95035, emitting in the blue.
- the position sensor 24 is of the optical type. It is attached to the side walls of the housing 12.
- nozzles 42 aims to accurately determine the position of the end of the nozzles 42 along the vertical axis Z in their working position, this position being the most difficult to control in the device as described above. It is possible to correct a positioning defect of one or the other nozzle 42 by moving the nozzle by means of a micrometer screw as explained above, or by slightly modifying the position of the plate 52. 25 is arranged in the housing 18. It is formed of a computer connected by suitable means, for example wires, to the motors and to the indexing means of the table 22, to the extrusion members 44, to the means compaction 23 and the position sensor 24. It is provided with a screen and a keyboard, which allow the programming and control of all.
- the control member 25 could also be arranged outside the frame, and connected to the other organs of the device over the air for example.
- the housing 12 further comprises a tray 55 for purging the sets that form the containers 40, the nozzles 42 and the extrusion members 44 ( Figure 1).
- the device further comprises means for acting on the environmental parameters of the housing 12.
- the modifiable environmental parameters are as follows:
- orifices are formed in the frame 10 or in the tank 101.
- the structure of the bottom of the housing 12 is, in this variant, consisting of a single piece, a tank 101 for receiving the movable table 22. Housing is machined in the tank 101, and for receiving the motors 48 and the shafts 49, allowing the driving of the articulated arms 50.
- the tank 101 conventionally produced by molding and machining methods, makes it possible to improve the tightness of the housing 12, by limiting the number of its openings.
- the shape of the tank 101 is also optimized so the high force generated by the pressure during the sterilization does not create mechanical deformation of the drive elements that can influence the accuracy of the machine.
- FIG. 6 also shows the reduction gears 103 and the indexing means 104.
- connection between the motor 48 and the shaft 49 is performed by means of a flexible coupling 102, for example available from RW Kuppl Institute, Germany.
- a flexible coupling 102 limits the heat exchange between the housing 12 on the one hand and the reduction gears 103, the motors 48 and the indexing means 104 on the other hand. in the tank 101 to allow, if the transmitted heat proved to be too great despite the presence of the flexible coupling 102, cooling the shafts 49 by injection of a cooling fluid, typically the pressurized air.
- a cooling fluid typically the pressurized air.
- the compacting means of the material dispensed by the nozzles 42 consists of a laser, a model identical or similar to that described above, but the particularity of which is advantageously located outside the housing 12.
- the laser beam product symbolized by the arrow 111, is then guided, by optical means known to those skilled in the art, inside the housing 12 into which it enters through the intermediate glazed surface not shown, covering a hole in the turntable 28.
- the window is assembled to the turntable 28 in a sealed manner, according to practices also known to those skilled in the art.
- the laser beam 111 enters the housing 12 through the center of the plate 28, so that the positioning of the ray 111 is not modified during the rotation of the plate 28, when for example, another nozzle 42 must be used . this allows to ensure that the laser beam 111 is always oriented so as to compact the material dispensed by the active nozzle 42 located above the plate 52.
- the housing 12 has no actuator or active sensor. As indicated above, this housing 12 can be subjected to very severe environmental constraints (mainly temperature and pressure during an autoclave sterilization). The present invention thus makes it possible to use equipment that supports so-called “commercial” or “industrial” environmental constraints while subjecting the housing 12 to much more severe environmental conditions.
- the present invention makes it possible to produce sterile implants while maintaining the necessary conditions inside the housing 12 before and during the manufacture of the implant. It will therefore generally after manufacture, handled by people equipped with at least gloves or by robotic arms, and it is therefore appropriate, once the implant manufactured, to facilitate its extraction by providing a sufficient opening of the housing 12.
- the housing 12 is delimited by the tank 101 and walls 205, the sealing being ensured, in the closed position, by a seal 204.
- the opening of the housing 12 is effected by translation of the tank 101 along the vertical axis Z.
- the tank 101 is mounted on the rails 201 performing a vertical guidance.
- An articulated arm 202 comprising two segments 202a and 202b, is fixed to the frame 10 and the tank 101.
- One end of the segment 202a is connected by a hinge to the frame 10.
- One end of the segment 202b is connected by a hinge to the tank 101.
- the other end of the segment 202a is connected by a hinge to the other end of the segment 202b.
- the arm 202 is manipulated by means of an actuator 203, the actuator 203 being, for example, a ball screw driven by an electric motor or any other type of linear motor.
- the actuator 203 conventionally controlled by the control member 25, allows the deployment or the folding of the arm 202, which has the effect of moving the tank 101 vertically, respectively upwards and downwards.
- Such an actuation principle is known to those skilled in the art as a "toggle press".
- the stroke of the tank 101 is of the order of 10 to 20 cm.
- the two segments 202a and 202b are advantageously aligned vertically.
- This configuration makes it possible, on the one hand, to subject the gasket 204 to substantial compression and thus to ensure a good seal of the housing 12, and on the other hand to oppose a high resistance to opening, an essential characteristic during application. an overpressure in the housing 12, for example autoclave sterilization.
- an overpressure in the housing 12, for example autoclave sterilization is advantageously aligned vertically.
- the device according to one of the variants just described allows for 3D objects in a clean room, or sterile, which can be placed directly in the room where the object is to be used, for example in an operating room, or in a GMP production environment, to manufacture medical implants.
- a clean room or sterile
- Such an operating room will be described in more detail with reference to FIG. 13.
- the procedures and measures to be taken are considerably simplified. It is thus possible to significantly reduce costs, while improving their quality, including reducing the risk of contamination of the patient.
- the constituent material of the matrix may, for example be a pasty mixture of calcium phosphate powder mixed with a binder such as PEG, PLA or PLLA, which is added a photoinitiator such as that marketed by CIBA (CH) under the name Irgacure® 680.
- CIBA CIBA
- This photoinitiator has the effect of causing polymerization of the binder when it is subjected to blue radiation whose wavelength is between 450 nm and 500 nm, typically 470.degree. nm.
- Other photo-initiators are conceivable, being able to work from UV to NR without the procedure being fundamentally modified.
- the choice of radiation in the blue color has the advantage of reducing the risk of partially destroying bioactive materials.
- the filling of the container is in a sterile medium or in a medium called GMP, by means of a material itself sterilized.
- the container is then placed in a package ensuring the sterility of the container and its contents. It will not be released until the introduction of the container in the device.
- the pores of the implant can be filled with bioactive or bio-inductive materials, promoting, for example the growth of bones or that of veins and arteries. These materials are in the form of a hydrogel containing proteins and / or enzymes and / or cells promoting the regeneration of organs, whether bones or veins. This material, which can also be polymerized, also contains photoinitiator. For more information on this subject, reference is made to US 2005/0065281.
- Bioactive materials can not be sterilized, because their active ingredients would then be destroyed. They are therefore set up in a so-called GMP medium, proper in the medical sense of the term, in previously sterilized containers. These are also put in a protective packaging that is removed at the last moment.
- the housing 12 and the nozzles 42 are sterilized.
- the nozzles are sterilized by means of a source of gas, chlorine dioxide or ethanol for example, introduced into the housing 14 and injected into the nozzles 42.
- the nozzles can also be sterilized by heating to +200.degree. or by injection of water vapor under pressure, by techniques known to those skilled in the art.
- the housing 12 is sterilized by one of the techniques mentioned above, by regulating and controlling its temperature, its hygrometry, its pressure, its gas composition and possibly its electromagnetic environment using the previously described means.
- the containers 40 are then put in place by an operator equipped sterile manner.
- the control member 25 then ensures the filling of the nozzles 42, by successively placing each of them above the tray 55, the extrusion members 44 controlling the injection of material into the nozzles 42 to what these are full.
- the control member then brings the nozzle 42a above the plate 52, while the latter is moved along the Z axis so that the distance between the nozzle and the plate is perfectly adjusted, the 0.20mm order, defined by those skilled in the art and programmed in the control member 25.
- This distance is typically between 0.10 to 0.30 mm, so that the deposit is made in continuous, that is to say without the drops generated by the extrusion members 44 have time to form.
- the distance between the nozzle 42 and the surface where the material must be deposited is verified by means of the position sensor 24. This latter verifies the position of the nozzle 42, that of the plate 52 being considered as accurate enough to serve as a reference.
- the nozzle 42a on the plate 52 As the pasty material is deposited by the nozzle 42a on the plate 52, it is made solid and compact by subjecting it to a blue radiation sent to the place where the material is deposited, by light emission of the compaction means 23. In this way, the deposited material is practically solidified instantaneously, preventing its spreading. It has a thickness typically between 0.10 mm and 0.30 mm, depending on the desired structure. As can be seen in FIG. 9, the material contained in the container 40a is deposited in the form of lines 56 leaving between them grooves intended to receive other materials, as will be explained hereinafter (FIG. 9). .
- the control member 25 rotates the turntable 28 to bring the nozzle 42b next to the plate 52.
- the control member 25 verifies the position of the end of the nozzle 42b by interrogating the position sensor 24 and corrects, if necessary the position of the plate 52 with reference to the end of the nozzle 42b.
- the controller 25 gives the orders generating the displacement of the plate 52 and the extrusion of the material contained in the container 40b to the nozzle 42b by the actuation of the extrusion member 44b. These operations are carried out simultaneously. Moreover, the compaction means 23 are also activated, polymerizing the deposited gel. This material is disposed in some of the spaces between the lines 56 that forms the first material, to form lines 58 ( Figure 10). When the material is deposited in all preprogrammed spaces, the control member 25 rotates the turntable 28 to bring the nozzle 42c opposite the plate 52 ( Figure 11). The control member 25 verifies the position of the end of the nozzle 42c by interrogating the position sensor 24 and corrects, if necessary the position of the plate 52 with reference to the end of the nozzle 42c.
- the controller 25 gives the orders generating the displacement of the plate 52 and the extrusion of the material of the container 40c to the nozzle 42c by the actuation of the extrusion member 44c. These operations are performed simultaneously. Moreover, the compaction means 23 are also activated, polymerizing the deposited gel. This material is disposed in some of the spaces between the lines 56 that forms the first material, to form lines 60, as can be seen in Figure 11.
- a first layer 62 thus formed lines 56, 58 and 60, is then formed.
- the constituent materials form a compact but heterogeneous mass.
- the control member 25 then prepares (FIG. 12) the device for depositing a second layer 64 superimposed on the layer 62 and comprising lines 66 whose orientation is different from that of the lines 56, 58 and 60, for example orthogonal. For this purpose, it places the nozzle 42d above the plate 52, according to the procedure previously described, and it moves the latter along the axis Z, so that the space between the nozzle 42d and the layer 62 corresponds to the optimal conditions of deposit.
- the device then deposits lines 66 made of the material contained in the container 4Od polymerized during its introduction.
- the container 40d may contain the same material or other than that contained in the container 40a.
- an implant formed of different biocompatible materials some of which are also bioactive.
- the shape of these implants can be defined by programming the control member. It can simply be a parallelepiped block, then cut by the surgeon, or a piece having a more complex shape allowing an implementation with a minimum of retouching.
- FIG 13 shows schematically an operating room.
- a table 68 on which a patient 70 is lying.
- a surgeon 72 and his or her instrumentalist 73 operate in the vicinity of the table 68. They have tools 74 arranged on a serving 76.
- An apparatus 78 as described above is placed under the service 76. [0065] In this configuration, when the implant is completed, manufactured directly in the sterile space of the operating room, the surgeon
- the implant 200 can be removed by controlling the actuator 203, in order to lower the bowl
- the quality of the implant can be guaranteed, while ensuring manufacturing conditions and management the simplest possible.
- the structure of the implant may also be different from that described with, for example, a structure in which the deposited lines are all oriented in the same direction.
- the number of nozzles and containers that must include the device can be variable. It depends on the number of materials constituting the implant and the volume of the latter.
- the means for controlling the environmental conditions of the housing 12 may also advantageously be used to adjust and maintain optimal conditions before, during or after the manufacture of the implant.
- a device as just described can also be used for purposes other than the manufacture of an implant. It could thus be used to manufacture objects by deposition of successive layers in a controlled atmosphere. In this case, it is essential that the enclosure formed by the housing 12 is connected to a source of the gas defining the controlled atmosphere. Depending on the gas used, it will also be necessary to provide means for extracting the enclosure in a controlled manner. It is also possible to form a film having only one layer, homogeneous or not. Such a film could also find applications in the medical field.
- the lines constituting the object to be manufactured may have orientations other than straight. It would be, without further possible to arrange them in circles or spiral, or even in a much more complex structure, to take into account the structure that must present the finished implant.
- the width of the lines may vary depending on where the deposit is made, by changing the orders given by the control member to the dispenser 22.
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Abstract
Dispositif pour le dépôt de couches, comportant : - un bâti (10), muni d'une enceinte (12), ledit bâti (10) portant en outre : • une table (22) destinée à supporter un objet à fabriquer, munie d'un plateau (52) mobile et de premiers moyens de déplacement (48), « un dispensateur de matériau (20) destiné à disposer ledit matériau sur la table (22) pour former ledit objet, muni de deuxièmes moyens de déplacement (34, 36, 38) d'au moins un récipient (40), d'au moins une buse (42), et d'au moins un organe d'extrusion (44), • des moyens de compactage (23), et un organe de commande (25) destiné à commander le dépôt de matériau sur la table (22), A l'intérieur de l'enceinte (12) sont disposés au moins ledit plateau (52) et l'extrémité de ladite buse (42), et à l'extérieur de l'enceinte (12) sont disposés au moins les moyens de déplacement de la table (48) et du dispensateur (34, 36, 38) et l'organe de commande (25).
Description
Description
DISPOSITIF POUR LE DÉPÔT DE COUCHES Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte à un dispositif pour la fabrication d'un objet par dépôt de couches, notamment de couches successives de matériaux formant, dans l'objet, une structure stratifiée. État de la technique
[0002] De tels dispositifs sont bien connus, et sont décrits par exemple dans les documents US 5,136,515 et US 2003/209836. Ils comprennent : - un bâti portant :
• une table destinée à supporter un objet à fabriquer et munie d'un plateau mobile, de premiers moyens de commande d'un déplacement et de premiers moyens de guidage, « un dispensateur de matériau, destiné à disposer ce matériau sur la table pour former ledit objet, muni de deuxièmes moyens de commande d'un déplacement et de deuxièmes moyens de guidage, d'au moins un récipient dans lequel se trouve le matériau, d'au moins une buse reliée au récipient et permettant le passage du matériau vers ladite table, et d'au moins un organe d'extrusion,
• des moyens de compactage pour rendre compact et solide le matériau ainsi déposé, et - un organe de commande destiné à commander la table et le dispensateur pour déplacer la table et le dispensateur l'un par rapport à l'autre et commander le dépôt de matière sur la table.
[0003] De tels dispositifs permettent notamment la fabrication d'implants osseux en matériaux biocompatibles, par dépôt de couches successives. La fabrication de ces implants doit se faire avec de multiples précautions, de manière à éviter qu'ils soient source d'infection. Les implants doivent donc être fabriqués dans un cadre stérile, avec des matériaux parfaitement propres au sens médical du
terme. Ils doivent être conditionnés puis transportés dans des conditions permettant une parfaite traçabilité. Prendre toutes ces précautions est très coûteux.
[0004] Le document US 4,976,582 divulgue également un dispositif de fabrication d'objet par dépôt de couches et dont le plateau peut, en outre, être équipé d'une membrane souple fermant une enceinte stérile. Lors de la fabrication de l'objet, la buse du dispensateur doit au préalable pénétrer dans la dite enceinte, par percement de celle-ci. Un tel dispositif permet de réduire les risques d'infection de l'implant fabriqué, mais de par le principe de dépôt par couches successives, l'enceinte initialement stérile devra être percée d'un grand nombre de trous, rendant particulièrement difficile le maintien des conditions de stérilité suffisante. En outre, lorsque l'enceinte se trouve percée de nombreux trous, il devient particulièrement difficile voire impossible d'agir sur les conditions environnementales de l'enceinte. Il sera par exemple impossible de maintenir une surpression importante dans l'enceinte, pendant ou après la fabrication de l'objet.
[0005] Un but de la présente invention est de permettre la fabrication d'implants dont la stérilité est suffisante pour être implantés en toute sécurité tout en en réduisant les coûts de fabrications.
Divulgation de l'invention
[0006] Ce but est atteint grâce au fait que, selon l'invention, le bâti est, en outre, muni d'une enceinte à l'intérieur de laquelle sont disposés au moins le plateau et l'extrémité de la buse, et à l'extérieur de cette enceinte sont disposés au moins les moyens de commande de déplacement de la table et du dispensateur et l'organe de commande. De la sorte, l'implant peut être fabriqué directement dans la salle d'opération dans laquelle l'implant doit être mis en place, ou dans un environnement de production répondant aux normes nécessaires à la fabrication d'implants médicaux tel que GMP (Good Manufacturing
Practice), réduisant ainsi les risques d'infection et de contamination des patients.
[0007] Afin de garantir un durcissement rapide des matériaux déposés et l'obtention des formes exigées, les moyens de compactage sont de type à rayonnement électromagnétique et travaillant dans une longueur d'onde correspondant à la couleur bleue. [0008] II est possible de réaliser un dispositif occupant un volume minimum, tout en présentant des vitesses de travail très élevées grâce au fait que les moyens de guidage de la table sont de type parallèle, par exemple comme décrit dans le brevet US 4'976'582.
[0009] Afin de permettre la réalisation d'implants de composition hétérogène, avec une structure matricielle à pores ouverts et dans lesquels se trouvent des matériaux bioactifs, le dispensateur comporte plusieurs récipients et plusieurs buses, au moins une buse par récipient.
[0010] Des conditions optimales de fabrication de l'objet peuvent être obtenues avec un organe d'extrusion de type piézo-électrique. Cela permet de dispenser la matière à une vitesse élevée et un dosage très précis. Cette technologie permet la synchronisation du déplacement de la table et du dosage de la matière déposée, ce qui garantit une homogénéité optimale du motif déposé.
[0011] La présente invention concerne également l'utilisation du dispositif à l'intérieur d'un bloc opératoire comme moyen de fabrication d'implants in situ. Brève description des dessins
[0012] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessin dans lequel :
- les figures 1 et 2 représentent le dispositif selon l'invention respectivement vu de côté et de face ;
- la figure 3 montre en perspective une partie de la table et du dispensateur dont est équipé le dispositif ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un plateau portant les dispensateurs ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe Z des moyens d'entraînement de la table ;
- les figures 6 et 7 représentent respectivement une vue d'ensemble et une vue détaillée d'un autre mode de réalisation du dispositif ;
- la figure 8 montre un moyen d'ouverture du dispositif, afin de permettre l'extraction d'un implant après fabrication ; - les figures 9 à 12 illustrent les étapes pour construire un implant au moyen du dispositif selon l'invention ; et la figure 13 illustre, de manière schématique une partie de salle d'opération selon l'invention. Modes de réalisation de l'invention [0013] Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 comprend un bâti 10 muni de cloisons et de portes qui définissent quatre logements 12, 14, 16 et 18, à l'intérieur desquels sont disposés un dispensateur 20, une table mobile 22 et des moyens de compactage 23, qui seront décrits de manière plus précise ci-après, ainsi qu'un capteur de positon 24 et un organe de commande 25.
[0014] Les parois formant le logement central 12 sont fixées sur le bâti 10, de manière bien connue par l'homme du métier, pour former une enceinte suffisamment étanche pour assurer sa propreté, et ainsi éviter que des éléments physiques (par exemple des poussières ou des fibres textiles), biologiques (par exemple des bactéries, des virus ou tout autre type de micro-organisme) ou chimiques (molécules sous forme gazeuse, solide ou liquide) ne pénètrent à l'intérieur du logement 12, condition indispensable pour garantir un environnement stérile nécessaire à la fabrication d'implants médicaux. [0015] Comme on peut le voir plus précisément sur les figures 3 et 4, la paroi supérieure du logement 12, qui forme aussi le fond du logement 14, comporte une cloison fixe 26 percée d'un trou circulaire dans lequel est monté un plateau tournant 28. Un roulement à billes 30 et un joint d'étanchéité 32 sont intercalés entre la cloison 26 et le plateau 28. Ils permettent respectivement de garantir un pivotement précis et d'assurer l'étanchéité entre les logements 12 et 14.
[0016] Le plateau 28 porte, en outre, du côté du logement 14, une roue dentée 34 à faible pas destinée à permettre son entraînement. La
cloison 26 porte un ensemble moteur 36 équipé d'un système d'indexation, qui permet de déterminer la position angulaire du plateau
28, et portant un pignon 38 à prise de jeu d'engrenage et engrenant avec la roue 34. Une telle structure permet de positionner le plateau 28 avec une précision de l'ordre de cinq microns. Le plateau 28 et le roulement à billes 30 forment les moyens de guidage du dispensateur
20, alors que la roue dentée 34, le moteur 36 et le pignon 38 forment les moyens de commande de déplacement.
[0017] Le plateau 28 porte, en outre, le dispensateur 20, lequel comprend six récipients 40a à 4Of contenant chacun l'un des matériaux à dispenser, six buses 42a à 42f, chacune reliée à l'un des récipients, et six organes d'extrusion 44a à 44f, chacun assurant l'extrusion du matériau contenu dans l'un des récipients 40a à 4Of et à le faire sortir dans le logement 12 au travers des buses, comme cela sera expliqué plus loin. On notera que certains des récipients et des organes d'extrusion ne sont pas visibles sur les figures. Les récipients 40 et les organes d'extrusions 44 se trouvent dans le logement 14 alors que l'extrémité libre des buses 42 se trouve dans le logement 12. [0018] De manière avantageuse, chacune des six buses 42 pourrait être montée sur le plateau 28 par l'intermédiaire d'un support à vis micrométrique, permettant de régler sa position selon l'axe vertical Z, l'actionnement de la vis micrométrique pouvant être manuel ou motorisé. Pour garantir l'étanchéité entre le plateau 28 et les buses 42, il est possible d'interposer un joint à soufflet. Une telle solution est facilement accessible par l'homme du métier. C'est pourquoi elle n'est pas représentée, afin d'éviter de surcharger le dessin.
[0019] Les ensembles que constituent chacun des récipients 40, des buses 42 et des organes d'extrusion 44 sont commercialisés par de nombreuses entreprises. L'un d'entre eux est également décrit dans le brevet US 6,173,864.
[0020] Les organes d'extrusions 44a à 44f sont de type piézoélectrique, garantissant ainsi un dosage très précis du matériau extrait de leur
récipient respectif et des conditions optimales de dépôt, comme cela sera expliqué plus loin.
[0021] La paroi inférieure du logement 12 est formée d'une plaque 46 sur laquelle est montée la table 22. Cette dernière présente une structure de type parallèle, telle que définie dans le brevet US 4'976'582. Elle comprend des boîtiers 47 fixés de manière étanche sur la plaque 46, ouverts vers le logement 16 et à l'intérieur desquels sont disposés des moteurs 48 dont le rotor peut tourner dans les deux sens, des engrenages démultiplicateurs et des moyens d'indexage. Les moteurs 48 forment les moyens de commande de déplacement de la table 22.
Les moteurs 48 utilisés peuvent être de technologie EC (Electronic Commutation), DC (Direct Current) ou encore pas-à-pas, que l'homme du métier pourra facilement mettre en œuvre. De même, les engrenages démultiplicateurs sont, selon des techniques connues, des réducteurs sans jeu, de type harmonie drive ou planétaire, et les moyens d'indexage peuvent être des encodeurs de type Sin/Cos ou TTL.
[0022] Des arbres 49, traversent la paroi des boîtiers 47 et débouchent dans le logement 12. Ces arbres 49 sont reliés à leur moteur respectif par l'intermédiaire de l'engrenage démultiplicateur. Les arbres 49 sont reliés chacun à un bras articulé 50 de la structure de la table 22. Les bras 50 forment les moyens de guidage de la table 22. Comme il est d'usage avec les structures dites parallèles, les extrémités des bras 50 sont reliées de manière articulée à un plateau 52 (figures 1 à 3). Ce dernier est destiné à recevoir l'objet à créer, comme cela sera expliqué plus loin. Il peut être de forme ronde, avec un diamètre de l'ordre de 20 à 50 mm, voire plus selon la pièce à fabriquer. Le plateau 52 peut également, avantageusement, être assemblé aux bras articulé 50 de manière clipsable, selon des techniques connues, afin de faciliter sa mise en place et son retrait du dispositif.
[0023] Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 5, les arbres 49 sont montés sur des roulements à billes 53 disposés dans les
boîtiers 47. Un joint d'étanchéité 54 est interposé entre l'arbre 49 et la paroi du boîtier 47, de manière à garantir la propreté du logement 12. [0024] Les moyens de compactage 23 sont formés d'une source de lumière bleue, d'une longueur d'onde typiquement comprise entre de 450 nm et 500 nm, montée sur une des parois latérales du logement 12. Elle peut être formée, par exemple, d'un laser tel que vendu par la maison Blue Sky Research 1537 Centre Pointe Drive Milpitas, CA 95035, émettant dans le bleu. [0025] Le capteur de position 24 est de type optique. Il est fixé sur les parois latérales du logement 12. Il a pour but de déterminer avec précision la position de l'extrémité des buses 42 selon l'axe vertical Z dans leur position de travail, cette position étant la plus difficile à maîtriser dans le dispositif tel que décrit ci-dessus. Il est possible de corriger un défaut de positionnement de l'une ou l'autre buse 42 en déplaçant la buse au moyen d'une vis micrométrique comme expliqué précédemment, ou en modifiant légèrement la position du plateau 52. [0026] L'organe de commande 25 est disposé dans le logement 18. Il est formé d'un ordinateur relié par des moyens adéquats, par exemple des fils, aux moteurs et aux moyens d'indexage de la table 22, aux organes d'extrusion 44, aux moyens de compactage 23 et au capteur de position 24. Il est muni d'un écran et d'un clavier, qui permettent la programmation et la commande de l'ensemble. L'organe de commande 25 pourrait aussi être disposé en dehors du bâti, et relié aux autres organes du dispositif par voie hertzienne par exemple. [0027] Le logement 12 comprend, en outre, un bac 55 destiné à permettre de purger les ensembles que forment les récipients 40, les buses 42 et les organes d'extrusion 44 (figure 1).
[0028] Le dispositif comporte, par ailleurs, des moyens permettant d'agir sur les paramètres environnementaux du logement 12. Les paramètres environnementaux modifiables sont les suivants :
- la température, le taux d'hygrométrie,
- la pression (surpression ou sous-pression),
- la composition gazeuse, l'environnement électromagnétique. [0029] Afin d'assurer le contrôle de la composition gazeuse du logement 12, des orifices sont pratiqués dans le bâti 10 ou dans la cuve 101.
L'homme du métier saura placer adéquatement les orifices afin de produire un mélange gazeux homogène à l'intérieur du logement 12, en considérant notamment la densité du gaz injecté. [0030] Agir sur les paramètres environnementaux permet la stérilisation du logement 12, au moyen de l'une des techniques décrites dans le tableau suivant :
[0031] Un autre mode de réalisation est présenté, faisant référence aux figures 6 et 7. Les éléments communs avec la variante précédemment décrite sont désignés par les mêmes numéros et ne sont pas décrits en détail pour cette variante.
[0032] La structure du fond du logement 12 est, selon cette variante, constituée d'une seule pièce, une cuve 101 destinée à accueillir la table mobile 22. Des logements sont usinés dans la cuve 101 , et destinés à recevoir les moteurs 48 et les arbres 49, permettant l'entraînement des bras articulés 50. La cuve 101 , réalisée classiquement selon des méthodes de moulage et d'usinage, permet d'améliorer l'étanchéité du logement 12, en limitant le nombre de ses ouvertures. La forme de la cuve 101 est également optimisée de façon
à ce que la force importante générée pas la pression lors de la stérilisation ne crée pas de déformation mécanique des éléments d'entraînement pouvant influencer la précision de la machine. La figure 6 fait également apparaître les engrenages démultiplicateurs 103 et les moyens d'indexage 104.
[0033] Selon cette variante, la liaison entre le moteur 48 et l'arbre 49 est réalisée au moyen d'un accouplement flexible 102, par exemple disponible auprès de la société RW Kupplungen, Allemagne. L'utilisation d'un tel accouplement flexible 102 permet de limiter les échanges thermiques entre d'une part le logement 12 et d'autre part les engrenages démultiplicateurs 103, les moteurs 48 et les moyens d'indexage 104. Par ailleurs, des orifices de refroidissement 105 sont pratiqués dans la cuve 101 afin de permettre, si la chaleur transmise s'avérait trop importante malgré la présence de l'accouplement flexible 102, de refroidir les arbres 49 par injection d'un fluide de refroidissement, typiquement de l'air comprimé. Ce principe permet de garantir que la température des éléments d'entraînement situés hors du logement 12, ne dépasse pas les 60°C, malgré une température de stérilisation pouvant atteindre 200°C. [0034] En référence à la figure 6, le moyen de compactage de la matière dispensée par les buses 42 est constitué d'un laser, d'un modèle identique ou similaire à celui décrit ci-dessus, mais dont la particularité est d'être avantageusement situé en dehors du logement 12. Le rayon laser produit, symbolisé par la flèche 111 , est ensuite guidé, par des moyens optiques connus de l'homme du métier, à l'intérieur du logement 12 dans lequel il pénètre par l'intermédiaire d'une surface vitrée non représentée, recouvrant un trou pratiqué dans le plateau tournant 28. La vitre est assemblée au plateau tournant 28 de manière étanche, selon des pratiques également connues de l'homme du métier. De manière avantageuse, le rayon laser 111 entre dans le logement 12 par le centre du plateau 28, afin que le positionnement du rayon 111 ne soit pas modifié lors de la rotation du plateau 28, lorsque par exemple, une autre buse 42 doit être utilisée. Ceci permet
de s'assurer que le rayon laser 111 est toujours orienté de manière à compacter la matière dispensée par la buse active 42 située au dessus du plateau 52.
[0035] II est important de noter que, selon cette variante, le logement 12 ne comporte aucun actionneur ni capteur actif. Comme indiqué précédemment, ce logement 12 peut être soumis à des contraintes environnementales très sévères (principalement la température et la pression durant une stérilisation autoclave). La présente invention permet ainsi d'utiliser du matériel supportant des contraintes environnementales dites "commerciales" ou "industrielle" tout en soumettant le logement 12 à des conditions environnementales beaucoup plus sévères.
[0036] La présente invention permet de produire des implants stériles en maintenant les conditions nécessaires à l'intérieur du logement 12 avant et pendant la fabrication de l'implant. Il sera donc généralement, après fabrication, manipulé par des personnes équipées au moins de gants ou par des bras robotisés, et il convient donc, une fois l'implant fabriqué, de faciliter son extraction en ménageant une ouverture suffisante du logement 12. A cet effet, et en relation avec la figure 8, le logement 12 est délimité par la cuve 101 et des parois 205, l'étanchéité étant assurée, en position fermée, par un joint 204. L'ouverture du logement 12 s'effectue par translation de la cuve 101 selon l'axe vertical Z. La cuve 101 est montée sur des glissières 201 effectuant un guidage vertical. Un bras articulé 202, comportant deux segments 202a et 202b, est fixé au bâti 10 et à la cuve 101. Une extrémité du segment 202a est reliée par une articulation au bâti 10. Une extrémité du segment 202b est reliée par une articulation à la cuve 101. L'autre extrémité du segment 202a est reliée par une articulation à l'autre extrémité du segment 202b. La manipulation du bras 202 s'effectue au moyen d'un actionneur 203, l'actionneur 203 étant, par exemple une vis à bille entraînée par un moteur électrique ou tout autre type de moteur linéaire. L'actionneur 203, commandé classiquement par l'organe de commande 25, permet le déploiement
ou le repliement du bras 202, ce qui a pour effet de déplacer la cuve 101 verticalement, respectivement vers le haut et vers le bas. Un tel principe d'actionnement est connu par l'homme du métier sous le nom de "presse à genouillère". Afin de permettre l'extraction d'un implant 200 dans de bonnes conditions, la course de la cuve 101 est de l'ordre de 10 à 20 cm.
[0037] En position fermée, les deux segments 202a et 202b sont avantageusement alignés verticalement. Cette configuration permet, d'une part, de soumettre au joint 204 une compression importante et ainsi assurer une bonne étanchéité du logement 12, et d'autre part d'opposer une grande résistance à l'ouverture, caractéristique essentielle lors de l'application d'une surpression dans le logement 12, lors par exemple d'une stérilisation autoclave. Par ailleurs, un tel système permet de présenter, en position ouverte, une ouverture de 360° autour de l'implant à extraire du dispositif.
[0038] Le dispositif selon l'une des variantes qui viennent d'être décrites permet de réaliser des objets 3D dans une chambre propre, voire stérile, laquelle peut être placée directement dans le local où l'objet doit être utilisé, par exemple dans une salle d'opération, ou dans un environnement de production GMP, pour fabriquer des implants médicaux. Une telle salle d'opération sera décrite de manière plus détaillée en référence à la figure 13.
[0039] Dès lors que les implants sont fabriqués sur place, dans un environnement stérile, les procédures et les mesures à prendre sont considérablement simplifiées. Il est ainsi possible d'en réduire sensiblement les coûts, tout en améliorant leur qualité, notamment en réduisant les risques de contamination du patient.
[0040] Les implants osseux actuellement fabriqués sont avantageusement réalisés sous la forme d'une matrice poreuse, dont les pores sont remplis de matériaux bioactifs, comme décrit par exemple dans le brevet US. 5,490,962.
[0041] Pour réaliser un implant osseux de ce type, fabriqué sur le site même de son implantation, il est possible de procéder de la manière suivante.
[0042] II y a lieu de disposer des matériaux constitutifs de l'implant, contenus dans les récipients 40 qui doivent être stériles.
[0043] Le matériau constitutif de la matrice peut, par exemple être un mélange pâteux de calcium phosphate en poudre mélangé à un liant tel que du PEG, du PLA ou du PLLA, auquel est ajouté un photoinitiateur tel que celui commercialisé par la maison CIBA (CH) sous la dénomination Irgacure ® 680. Ce photo-initiateur a pour effet de provoquer la polymérisation du liant lorsque celui-ci est soumis à un rayonnement bleu dont la longueur d'onde est comprise entre 450 nm et 500 nm, typiquement 470 nm. D'autres photo-initiateurs sont envisageables, pouvant travailler de l'UV à NR sans que la procédure ne soit fondamentalement modifiée. Le choix d'un rayonnement dans la couleur bleue a pour avantage de réduire le risque de détruire partiellement les matériaux bioactifs.
[0044] Le remplissage du récipient se fait en milieu stérile ou dans un milieu dit GMP, au moyen d'un matériau lui-même stérilisé. Le récipient est ensuite disposé dans un emballage garantissant la stérilité du récipient et de son contenu. Il n'en sera sorti qu'au moment de la mise en place du récipient dans le dispositif.
[0045] Les pores de l'implant peuvent être remplis au moyen de matériaux bioactifs ou bio-inductifs, favorisant, par exemple la croissance des os ou celle des veines et des artères. Il s'agit de matériaux se présentant sous la forme d'un hydrogel contenant des protéines et/ou des enzymes et/ou des cellules favorisant la régénération des organes, qu'il s'agisse des os ou des veines. Ce matériau, qui peut également être polymérisé, contient aussi du photo-initiateur. Pour plus d'informations à ce propos, on se référera avantageusement au document US 2005/0065281.
[0046] Les matériaux bioactifs ne peuvent pas être stérilisés, du fait que leurs principes actifs seraient alors détruits. Ils sont donc mis en place dans
un milieu dit GMP, propre au sens médical du terme, dans des récipients préalablement stérilisés. Ces derniers sont également mis dans un emballage protecteur qui n'est retiré qu'au dernier moment.
[0047] Pour fabriquer un implant, ses caractéristiques sont introduites dans l'organe de commande 25. Il s'agit plus particulièrement de la proportion des matériaux constitutifs et de la structure de l'implant. [0048] Dans un premier temps, le logement 12 ainsi que les buses 42 sont stérilisés. Les buses sont stérilisées au moyen d'une source de gaz, du dioxyde de chlore ou de l'éthanol par exemple, introduite dans le logement 14 et injecté dans les buses 42. Les buses peuvent également être stérilisées par chauffage à + 200°C ou par injection de vapeur d'eau sous pression, par des techniques connues de l'homme du métier. [0049] Le logement 12 est stérilisé par l'une des techniques évoquées ci- dessus, en réglant et contrôlant sa température, son hygrométrie, sa pression, sa composition gazeuse et éventuellement son environnement électromagnétique à l'aide des moyens précédemment décrits. [0050] Les récipients 40 sont ensuite mis en place par un opérateur équipé de manière stérile.
[0051] L'organe de commande 25 assure ensuite le remplissage des buses 42, en plaçant successivement chacune d'elles au-dessus du bac 55, les organes d'extrusion 44 commandant l'injection de matériau dans les buses 42 jusqu'à ce que celles-ci soient pleines. [0052] L'organe de commande amène ensuite la buse 42a au-dessus du plateau 52, alors que ce dernier est déplacé selon l'axe Z de manière à ce que la distance entre la buse et le plateau soit parfaitement réglée, de l'ordre de 0,20mm, définie par l'homme du métier et programmée dans l'organe de commande 25. Cette distance est typiquement comprise entre: 0,10 à 0,30 mm, de manière à ce que le dépôt se fasse en continu, c'est-à-dire sans que les gouttes engendrées par les organes d'extrusion 44 n'aient le temps de se former. La distance comprise entre la buse 42 et la surface où le
matériau doit être déposé est vérifiée au moyen du capteur de position 24. Ce dernier vérifie la position de la buse 42, celle du plateau 52 étant considérée comme suffisamment précise pour servir de référence. [0053] Le déplacement du plateau 52 et l'extrusion du matériau du récipient
40a vers la buse 42a par l'actionnement de l'organe d'extrusion 44a se font simultanément, selon des instructions données par l'organe de commande 25. Au fur et à mesure que le matériau pâteux est déposé par la buse 42a sur le plateau 52, il est rendu solide et compact en le soumettant à un rayonnement bleu envoyé sur l'endroit où le matériau est déposé, par émission lumineuse des moyens de compactage 23. De la sorte, le matériau ainsi déposé est pratiquement solidifié instantanément, empêchant son étalement. Il présente une épaisseur typiquement comprise entre 0,10 mm et 0,30 mm, fonction de la structure souhaitée. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 9, le matériau contenu dans le récipient 40a est déposé sous forme de lignes 56 laissant entre elles des sillons destinés à recevoir d'autres matériaux, comme cela sera expliqué ci-après (figure 9). [0054] Dès que le premier matériau, constituant la matrice, est déposé sur toute la surface qu'il doit couvrir, l'organe de commande 25 fait tourner le plateau tournant 28 pour amener la buse 42b en regard du plateau 52. L'organe de commande 25 vérifie la position de l'extrémité de la buse 42b en interrogeant le capteur de position 24 et corrige, si nécessaire la position du plateau 52 en référence à l'extrémité de la buse 42b.
[0055] L'organe de commande 25 donne les ordres engendrant le déplacement du plateau 52 et l'extrusion du matériau contenu dans le récipient 40b vers la buse 42b par l'actionnement de l'organe d'extrusion 44b. Ces opérations s'effectuent simultanément. Par ailleurs les moyens de compactage 23 sont également activés, polymérisant le gel déposé. Ce matériau est disposé dans certains des espaces compris entre les lignes 56 que forme le premier matériau, pour constituer des lignes 58 (figure 10).
[0056] Lorsque le matériau est déposé dans tous les espaces préprogrammés, l'organe de commande 25 fait tourner le plateau tournant 28 pour amener la buse 42c en regard du plateau 52 (figure 11). L'organe de commande 25 vérifie la position de l'extrémité de la buse 42c en interrogeant le capteur de position 24 et corrige, si nécessaire la position du plateau 52 en référence à l'extrémité de la buse 42c.
[0057] L'organe de commande 25 donne les ordres engendrant le déplacement du plateau 52 et l'extrusion du matériau du récipient 40c vers la buse 42c par l'actionnement de l'organe d'extrusion 44c. Ces opérations sont effectuées simultanément. Par ailleurs les moyens de compactage 23 sont également activés, polymérisant le gel déposé. Ce matériau est disposé dans certains des espaces compris entre les lignes 56 que forme le premier matériau, pour constituer des lignes 60, comme on peut le voir sur la figure 11.
[0058] On relèvera qu'avec un photo-initiateur travaillant à une longueur d'onde de 470nm, les composants biologiques, notamment les cellules, protéines et enzymes mentionnées plus hauts ne sont pas affectées durant l'opération de polymérisation de l'hydrogel. [0059] Une première couche 62, ainsi formée des lignes 56, 58 et 60, est alors réalisée. Les matériaux constitutifs forment une masse compacte mais hétérogène.
[0060] L'organe de commande 25 prépare ensuite (figure 12) le dispositif pour déposer une deuxième couche 64, superposée à la couche 62 et comprenant des lignes 66 dont l'orientation est différente de celle des lignes 56, 58 et 60, par exemple orthogonale. A cet effet, il place la buse 42d au-dessus du plateau 52, selon la procédure précédemment décrite, et il déplace ce dernier selon l'axe Z, de manière à ce que l'espace compris entre la buse 42d et la couche 62 corresponde aux conditions optimales de dépôt.
[0061] Le dispositif dépose ensuite des lignes 66 constituées du matériau contenu dans le récipient 4Od polymérisé lors de sa mise en place. Le
récipient 40d peut contenir le même matériau ou un autre que celui contenu dans le récipient 40a.
[0062] Les opérations décrites relatives à la dépose des lignes 58 et 60 sont répétées pour créer des lignes intercalaires, ces dernières lignes étant orientées parallèlement aux lignes 66.
[0063] Ainsi, par couches successives, il est possible de créer un implant formé de différents matériaux biocompatibles, certains étant, en outre bioactifs. La forme de ces implants peut être définie par programmation de l'organe de commande. Il peut simplement s'agir d'un bloc parallélépipédique, taillé ensuite par le chirurgien, ou d'une pièce ayant une forme plus complexe permettant une mise en place avec un minimum de retouches.
[0064] La figure 13 représente, de manière schématique une salle d'opération. On peut y voir une table 68 sur laquelle un patient 70 est couché. Un chirurgien 72 et son instrumentiste 73 opèrent au voisinage de la table 68. Ils disposent d'outils 74 disposés sur une desserte 76. Un appareil 78 tel que décrit précédemment est disposé sous la desserte 76. [0065] Dans cette configuration, lorsque l'implant est terminé, fabriqué directement dans l'espace stérile de la salle d'opération, le chirurgien
72 peut le retirer du plateau 52 après avoir ouvert la porte du logement 12 et le travailler à sa guise avant la mise en place dans le corps de l'opéré, bien entendu en environnement stérile. Selon une autre variante, en relation avec la figure 8, l'implant 200 peut-être retiré en commandant l'actionneur 203, afin de faire descendre la cuve
101 et ainsi permettre l'extraction de l'implant 200 du plateau 52. [0066] L'expérience montre que le fait que les buses 42 restent immobiles durant le dépôt tandis que le plateau 52 se meut, permet d'assurer des conditions de déposition beaucoup plus précises et régulières que si c'était les buses qui se déplaçaient. De plus, les moyens de compactage 23 sont également fixes, de telle sorte que l'éclairement de la zone de dépôt des matériaux peut se faire avec une très grande précision.
[0067] La conjonction d'organes d'extrusion de type piézo-électrique avec un plateau mobile, la buse restant fixe, rend en outre possible la réalisation d'un dépôt de lignes dont tant l'épaisseur que la largeur peuvent être maîtrisées, malgré des variations importantes de vitesse et de direction, condition indispensable pour assurer une fabrication rapide et précise de l'implant.
[0068] Dès lors que la création de l'implant se fait en salle d'opération, dans des conditions optimales de propreté et de stérilité, la qualité de l'implant peut être garantie, tout en assurant des conditions de fabrication et de gestion les plus simples possibles.
[0069] II est évident que le dispositif selon l'invention peut présenter de nombreuses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
[0070] La structure de l'implant peut aussi être différente de celle décrite avec, par exemple, une structure dans laquelle les lignes déposées sont toutes orientées dans la même direction.
[0071] L'utilisation dans le dispositif d'une table de type série par exemple, peut aussi être envisagée. Une telle solution nécessite toutefois plus de place et rend difficile la maîtrise de la propreté du logement 12.
[0072] Le nombre de buses et de récipients que doit comporter le dispositif peut être variable. Il dépend du nombre de matériaux constitutifs de l'implant et du volume de ce dernier.
[0073] Les moyens de contrôle des conditions environnementales du logement 12 peuvent également avantageusement être utilisés afin de régler et maintenir des conditions optimales avant, pendant ou après la fabrication de l'implant.
[0074] Un dispositif tel qu'il vient d'être décrit peut aussi être utilisé à d'autres fins que la fabrication d'un implant. Il pourrait ainsi être utilisé pour fabriquer des objets par dépôt de couches successives dans une atmosphère contrôlée. Dans ce cas, il est indispensable que l'enceinte que forme le logement 12 soit reliée à une source du gaz définissant cette atmosphère contrôlée. Selon le gaz utilisé, il sera, en outre, nécessaire de prévoir des moyens pour l'extraire de l'enceinte de manière contrôlée.
[0075] II est également possible de former un film ne comportant qu'une couche, homogène ou non. Un tel film pourrait aussi trouver des applications dans le domaine médical.
[0076] Les lignes constituant l'objet à fabriquer peuvent avoir des orientations autres que droites. Il serait, sans autre possible de les disposer en cercles ou encore en spirale, voire même selon une structure beaucoup plus complexe, pour prendre en compte la structure que doit présenter l'implant terminé.
[0077] En outre, la largeur des lignes peut varier selon l'endroit où le dépôt se fait, en modifiant les ordres donnés par l'organe de commande au dispensateur 22.
[0078] Ainsi, grâce aux caractéristiques particulières que présente le dispositif selon l'invention, il est notamment possible de réaliser des implants dans des conditions optimales, à coût réduit.
Claims
1. Dispositif pour le dépôt de couches, comportant :
- un bâti (10), muni d'une enceinte (12) comportant des moyens d'éviter que des éléments physiques, biologiques et chimiques ne pénètrent à l'intérieur de ladite enceinte (12), ledit bâti (10) portant en outre :
• une table (22) destinée à supporter un objet à fabriquer et munie d'un plateau (52) mobile, de premiers moyens de commande de déplacement (48) et de premiers moyens de guidage (49, 50),
• un dispensateur de matériau (20), destiné à disposer ledit matériau sur la table (22) pour former ledit objet, muni de deuxièmes moyens de commande de déplacement (34, 36, 38) et de deuxièmes moyens de guidage (30), d'au moins un récipient (40), d'au moins une buse (42) permettant le passage du matériau du récipient (40) vers ladite table (22), et d'au moins un organe d'extrusion (44),
• des moyens de compactage (23) pour rendre compact et solide le matériau ainsi déposé, et
- un organe de commande (25) destiné à commander les moyens de commande de déplacement de la table (48) et du dispensateur (34, 36, 38) pour déplacer la table (48) et le dispensateur (20) l'un par rapport à l'autre et commander le dépôt de matériau sur la table (22), caractérisé en ce que, à l'intérieur de l'enceinte (12), sont disposés au moins ledit plateau (52) et l'extrémité de ladite buse (42), et à l'extérieur de l'enceinte (12) sont disposés au moins les moyens de commande de déplacement de la table (48) et du dispensateur (34, 36, 38) et l'organe de commande (25).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de compactage (23) sont de type à rayonnement électromagnétique.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de compactage (23) sont disposés dans ladite enceinte (12).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de compactage (23) sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte (12) et caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de guidage dudit rayonnement électromagnétique à l'intérieur de ladite enceinte (12).
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit rayonnement électromagnétique correspond à une lumière de couleur bleue.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage (50) de ladite table sont de type parallèle.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit dispensateur (20) comporte plusieurs récipients et plusieurs buses (42a, 42b,
42c, 42d, 42e, 42f), au moins une buse (42) par récipient (40).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit organe d'extrusion (44) est de type piézo-électrique.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens de réglage et de contrôle des conditions environnementales de l'intérieur de l'enceinte (12), les conditions environnementales étant choisies notamment parmi :
- la température,
- le taux d'hygrométrie, - la pression (surpression ou sous-pression),
- la composition gazeuse,
- l'environnement électromagnétique.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la table (22) est disposée dans une cuve (101) montée sur des glissières verticales (201) et agencée de manière à être translatée par un bras (202), ledit bras (202) étant susceptible d'être actionné par un moteur (203).
11. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 à l'intérieur d'un bloc opératoire comme moyen de fabrication d'implants in situ.
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