CN104546226A - 一种人工髋关节及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗康复器械，具体涉及一种人工髋关节。本发明方案为：一种人工髋关节，包括髋臼、股骨、关节柄，所述髋臼由髋臼内层和髋臼外层组成，髋臼外层包覆髋臼内层，髋臼外层为耐磨材料层，髋臼内层为金属材料层。本发明是在现有人工髋关节的结构上进行改进，采用外层包覆内层的结构。并且外层采用石英材料、金刚石材料、陶瓷材料或氧化锆材料，内层采用金属材料层。本发明既不增加成本，又有效地克服现有合金材料或金属材料单一材料制品的缺点，与金属材料相比，具有复合材料功能，外层为耐磨层，内层为金属材料，既具有耐磨特点，又避免了金属有毒元素影响人体健康。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复器械，具体涉及一种人工髋关节及其制备方法。
背景技术
人工髋关节假体仿照人体髋关节的结构，将假体柄部插入股骨髓腔内，利用头部与关节臼或假体金属杯形成旋转，实现股骨的曲伸和运动。由于硬度和成本的需要，现有人工髋关节材料都选用不锈钢等金属材料制成。但是金属材料容易引起并发症，并且金属材料的人工髋关节假体使用寿命都不长，如超低碳不锈钢材料，其理论寿命为4～6年。现有髋关节部件通常采用铸造、锻造、粉末冶金等静压成型及机械加工法生产，但关节配件制造过程复杂，机械加工法生产效率低。并且无法大规模、低成本生产具有复合结构的髋关节复杂构件。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术金属材质的上述问题，提供一种新型的人工髋关节。本发明的人工髋关节具备包覆结构，可以将金属材料包覆在内层，外层用石英、陶瓷等材料，克服了上述现有技术的缺点。
本发明为解决上述技术问题所提供的方案为：一种人工髋关节，包括髋臼、股骨、关节柄，所述人工髋关节由髋关节内层和髋关节外层组成，髋关节外层包覆髋关节内层，髋关节外层为耐磨材料层，髋关节内层为金属材料层。
进一步地，髋关节外层的厚度小于或等于髋关节内层的厚度。
进一步地，所述外层为三氧化二铝层。
进一步地，所述外层为金刚石材料层。
进一步地，所述外层为陶瓷材料层。
进一步地，所述外层为二氧化锆材料层。
本发明还提供一种人工髋关节的制备方法，包括以下步骤:
（1）用不锈钢喂料与二氧化锆喂料，不锈钢层作为人工髋关节内层，二氧化锆层作为人工髋关节的外层，于100～200℃进行共注射，模具温度20～80℃，注射压力2～200MPa，获得胚件；
（2）然后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间2～10小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃，得人工髋关节产品；
本发明还提供另一种人工髋关节的制备方法，包括以下步骤:
（1）采用钛合金粉与有机高分子材料进行喂料制备，然后与三氧化二铝喂料进行共注射，三氧化二铝层作为人工髋关节外层，钛合金粉与有机高分子材料层作为人工髋关节的内层，注射温度100～200℃，压力2～200MPa，模温40℃，注射获得注射胚件；
（2）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间2～20小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃；对烧结件进行校正、辅助机加工，得人工髋关节产品。
进一步地，所述钛合金粉为Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd。
本发明是在现有人工髋关节的结构上进行改进，采用外层包覆内层的结构。并且外层采用石英材料、金刚石材料、陶瓷材料或氧化锆材料，内层采用金属材料层。本发明既不增加成本，又有效地克服现有合金材料或金属材料单一材料制品的缺点，与金属材料相比，具有复合材料功能，外层为耐磨层，内层为金属材料，既具有耐磨特点，又避免了金属有毒元素影响人体健康。本发明的方法适合大批量生产高性能复合人工髋关节，产品一致性高，重现性好，生产的产品耐磨、耐腐蚀等特点。
附图说明
图1是本发明人工髋关节结构示意图。
图2是本发明人工髋关节纵向剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
图1是本发明人工髋关节结构示意图，如图1所示本发明人工髋关节，包括髋臼1、股骨2、关节柄3，图2为本发明人工髋关节的纵向剖面结构示意图，如图2所示所述人工髋关节由人工髋关节内层5和人工髋关节外层4组成，外层4包覆内层5，外层4为耐磨材料层，内层5为金属材料层，其中，外层4的厚度小于或等于内层5的厚度。所述外层4为石英材料层，内层为316不锈钢。作为替代方案，外层4也可为为金刚石材料层、陶瓷材料层、三氧化二铝或二氧化锆材料层。
如图2所示，本实施例外层4的厚度小于内层5厚度，作为替代方案，内层也可做成中空的，并且外层4的厚度与内层1厚度相等。
实施例2
实施例1的制备方法之一：
（1）用不锈钢喂料与二氧化锆喂料，不锈钢层作为人工髋关节内层，二氧化锆层作为人工髋关节的外层，于150℃进行共注射，模具温度60℃，注射压力100MPa，获得胚件；
（2）然后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间6小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1200℃，得人工髋关节产品。
实施例3
实施例1的制备方法之二：
（1）用不锈钢喂料与二氧化锆喂料，不锈钢层作为人工髋关节内层，二氧化锆层作为人工髋关节的外层，于100℃进行共注射，模具温度20℃，注射压力200MPa，获得胚件；
（2）然后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间10小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1360℃，得人工髋关节产品。
实施例4
实施例1的制备方法之三：
（1）用不锈钢喂料与二氧化锆喂料，不锈钢层作为人工髋关节内层，二氧化锆层作为人工髋关节的外层，于200℃进行共注射，模具温度80℃，注射压力40MPa，获得胚件；
（2）然后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间2小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1300℃，得人工髋关节产品；
实施例5 人工髋关节的制备方法
（1）采用钛合金粉与有机高分子材料进行喂料制备，然后与三氧化二铝喂料进行共注射，三氧化二铝层作为人工髋关节外层，钛合金粉与有机高分子材料层作为人工髋关节的内层，注射温度150℃，压力100MPa，模温40℃，注射获得注射胚件；
（2）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间10小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1200℃；对烧结件进行校正、辅助机加工，得人工髋关节产品。
实施例6人工髋关节的制备方法
（1）采用钛合金粉与有机高分子材料进行喂料制备，然后与三氧化二铝喂料进行共注射，三氧化二铝层作为人工髋关节外层，钛合金粉与有机高分子材料层作为人工髋关节的内层，注射温度180℃，压力150MPa，模温40℃，注射获得注射胚件；
（2）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间15小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度1420℃；对烧结件进行校正、辅助机加工，得人工髋关节产品。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1. 一种人工髋关节，包括髋臼、股骨、关节柄，其特征是，所述人工髋关节由髋关节内层和髋关节外层组成，髋关节外层包覆髋关节内层，髋关节外层为耐磨材料层，髋关节内层为金属材料层。
2.根据权利要求1所述人工髋关节，其特征是，髋关节外层的厚度小于或等于髋关节内层的厚度。
3.根据权利要求1所述人工髋关节，其特征是，所述外层为三氧化二铝层。
4.根据权利要求1所述人工髋关节，其特征是，所述外层为金刚石材料层。
5.根据权利要求1所述人工髋关节，其特征是，所述外层为陶瓷材料层。
6.根据权利要求1所述人工髋关节，其特征是，所述外层为二氧化锆材料层。
7.一种人工髋关节的制备方法，其特征是，包括以下步骤:
（1）用不锈钢喂料与二氧化锆喂料，不锈钢层作为人工髋关节内层，二氧化锆层作为人工髋关节的外层，于100～200℃进行共注射，模具温度20～80℃，注射压力2～200MPa，获得胚件；
（2）然后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间2～10小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃，得人工髋关节产品。
8.一种人工髋关节的制备方法，其特征是，包括以下步骤:
（1）采用钛合金粉与有机高分子材料进行喂料制备，然后与三氧化二铝喂料进行共注射，三氧化二铝层作为人工髋关节外层，钛合金粉与有机高分子材料层作为人工髋关节的内层，注射温度100～200℃，压力2～200MPa，模温40℃，注射获得注射胚件；
（2）注射后对胚件进行脱脂，脱脂温度40℃，时间2～20小时，得脱脂件；脱脂后对产品进行烧结，烧结温度800～1500℃；对烧结件进行校正、辅助机加工，得人工髋关节产品。
9.根据权利要求8所述人工髋关节的制备方法，其特征是，所述钛合金粉为Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd。
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