DE10157315C1 - Hip replacement joint comprises ball and socket, surface of ball being etched to roughen it by forming microstructure of grooves - Google Patents

Hip replacement joint comprises ball and socket, surface of ball being etched to roughen it by forming microstructure of grooves

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Abstract

Hip replacement joint comprises a ball (2) and socket (3). The surface (4) of the ball is etched to roughen it by forming a microstructure of grooves. Independent claims are included for: (a) a composite surface for a joint comprising an etched, roughened surface as above with a coating over it; and (b) a method for making the joint, as described above.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung mikro-rauhen Lagerfläche gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Implan­ tats gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The present invention relates to an implant according to the preamble of Claim 1, a use of micro-rough storage area according to the upper Concept of claim 11 and a method for producing an implant deeds according to the preamble of claim 12.

Bei einem Implantat mit einer Lagerfläche, insbesondere einem Hüftgelenk o. dgl., ist eine lange Standzeit bei geringer Reibung erwünscht. Häufig werden Lagerflächen aus Metall, Keramik oder Kunststoff eingesetzt.In the case of an implant with a bearing surface, in particular a hip joint or the like, a long service life with low friction is desirable. Become frequent Storage surfaces made of metal, ceramic or plastic are used.

Besonders problematisch ist jeweils die Partikelbildung, die insbesondere bei einem Gleitlager zu einer unerwünschten sogenannten Drei-Körper-Abrasion (Lagerfläche/Partikel/Gegenlagerfläche) führen kann. Dies kann insbesondere in einer unerwünschten Bildung von Kratzern, Rillen o. dgl. in der Lagerflä­ che und der Gegenlagerfläche mit der Folge einer Verringerung der Standzeit resultieren. Weiter kann dies zu einer unerwünschten Schwergängigkeit bzw. Erhöhung der Reibung führen.Particle formation is particularly problematic a plain bearing to an undesirable so-called three-body abrasion (Bearing surface / particles / counter bearing surface). In particular, this can in an undesirable formation of scratches, grooves or the like in the storage area surface and the counter bearing surface with the consequence of a reduction in the service life result. Furthermore, this can lead to undesired stiffness or Lead to increased friction.

Die EP 0 761 242 A1 offenbart ein Implantat mit einer Lagerfläche. Zur Ver­ besserung der Verschleißeigenschaften ist die Lagerfläche aus einem halbkri­ stallinen Thermoplasten hergestellt.EP 0 761 242 A1 discloses an implant with a bearing surface. Ver The bearing surface made of a semi-kri improves wear properties stallinen thermoplastics manufactured.

Die EP 0 858 786 A2 offenbart ein Implantat mit einer metallischen Lagerflä­ che. Zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften wirkt auf die metallische Lagerfläche eine elektromotorische Kraft.EP 0 858 786 A2 discloses an implant with a metallic bearing surface che. To improve the wear properties acts on the metallic Bearing surface an electromotive force.

Die DE 37 22 410 A1, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart eine Hüftgelenkspfanne. Zur Erhöhung der Verschleißfestig­ keit ist eine Gleitschicht aus Titaniumnitrid mit einer Schichtdicke bis zu 5 µm und einer mittleren Rauhheit < 3 µm vorgesehen.DE 37 22 410 A1, which is the starting point of the present invention forms, discloses an acetabular cup. To increase wear resistance speed is a sliding layer made of titanium nitride with a layer thickness of up to 5 µm and an average roughness of <3 µm is provided.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Implantat, eine Verwendung einer mikro-rauhen Lagerfläche und ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Implantats anzugeben, so daß bei einfacher Herstellbarkeit der Ver­ schleiß bzw. Abrieb minimierbar oder zumindest verringerbar ist, die Bildung von Partikeln oder zumindest das Austreten von Partikeln verringerbar ist und/oder die Reibung verringerbar ist, insbesondere wobei die Standzeit der Lagerfläche lang ist.The present invention is based on the object of an implant Using a micro-rough storage area and a manufacturing process ment to specify an implant, so that the Ver  Wear or abrasion can be minimized or at least reduced, the formation of particles or at least the escape of particles can be reduced and / or the friction can be reduced, in particular the service life of the Storage area is long.

Die obige Aufgabe wird durch ein Implantat gemäß Anspruch 1, eine Ver­ wendung gemäß Anspruch 11 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above object is achieved by an implant according to claim 1, a ver Application according to claim 11 or a method according to claim 12 solved. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Lagerflä­ che zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest im gesamten Auflager- bzw. Belastungsbereich, mikro-rauh durch Anätzen auszubilden.A basic idea of the present invention is the storage area che at least in some areas, preferably at least in the entire support or load area to be micro-rough by etching.

Unter "mikro-rauh" ist hier eine derart rauhe - vorzugsweise bis ins Mikro­ skopische (µm-Bereich) reichende - Ausbildung der Oberfläche zu verstehen, daß Partikel von bis zu 100 nm, vorzugsweise bis zu 1 µm oder sogar bis zu 10 µm, von Vertiefungen der Oberfläche zumindest teilweise aufgenommen und insbesondere darin eingelagert werden können.Under "micro-rough" there is such a rough one - preferably down to the mic scopic (µm range) - understanding of surface formation, that particles of up to 100 nm, preferably up to 1 µm or even up to 10 µm, at least partially absorbed by depressions in the surface and in particular can be stored in it.

Die mikro-rauhe Ausbildung der Lagerfläche führt zu mehreren Vorteilen:
Erstens, entstehende Partikel können in Vertiefungen aufgenommen und insbesondere dort dauerhaft eingelagert werden. Dies gilt insbe­ sondere für sehr feine bzw. Mikro-Partikel, die primär beim Aufein­ andergleiten von zwei Oberflächen entstehen. So kann die Drei-Kör­ per-Abrasion wirksam verringert oder sogar minimiert werden.The micro-rough design of the storage area leads to several advantages:
First, particles that form can be taken up in depressions and in particular permanently stored there. This applies in particular to very fine or micro-particles, which arise primarily when two surfaces slide on each other. The three-body abrasion can thus be effectively reduced or even minimized.

Zweitens, mikro-rauhe Lagerfläche kann sich leichter an eine zugeordnete Gegenlagerfläche anpassen. Dies wird insbeson­ dere durch plastische Verformung bzw. Abplattung der Mikrohügel ermöglicht. So "läuft" sich das vorzugsweise vom Implantat gebil­ dete Gleitlager bzw. Gelenk schneller ein.Second, micro-rough storage area can become easier on adjust an assigned counter bearing surface. This is particularly true due to plastic deformation or flattening of the micro hills allows. So it "runs" preferably from the implant used slide bearing or joint faster.

Drittens, die Vertiefungen der mikro-rauhen Lageroberfläche bilden ein Schmiermittelreservoir. Dies ist einer Verringerung der Reibung und/oder Erhöhung der Standzeit zuträglich. Third, the depressions of the micro-rough bearing surface form a lubricant reservoir. This is a decrease in Friction and / or increased service life are beneficial.  

Viertens, die mikro-rauhe Lagerfläche ist in ihrer Oberfläche gegenüber einer glatten Oberfläche wesentlich vergrößert. Die ver­ größerte Oberfläche kann Partikel und/oder Schmiermittel besser binden bzw. festhalten. Dies ist wiederum einer Verringerung der Reibung und/oder Verringerung der Standzeit, insbesondere durch Verringerung der durch freie Partikel verursachten Drei-Körper- Abrasion, zuträglich.Fourth, the micro-rough storage area is in its surface significantly enlarged compared to a smooth surface. The ver Larger surface area can make particles and / or lubricants better tie or hold. Again, this is a decrease in Friction and / or reduction in tool life, especially due to Reduction of three-body caused by free particles Abrasion, beneficial.

Vorzugsweise ist die mikro-rauhe Lagerfläche zumindest größtenteils, insbesondere insgesamt, makroskopisch glatt ausgebildet. Für das menschli­ che Auge erscheint die Lagerfläche also glatt, auch wenn ggf. Verfärbungen bzw. optische Effekte ein farblich variierendes Aussehen der Lageroberfläche bewirken können.The micro-rough bearing surface is preferably at least for the most part in particular, macroscopically smooth. For the human So the bearing surface appears smooth to the eye, even if there is discoloration or optical effects a color-varying appearance of the bearing surface can effect.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt:Embodiments of the present invention tion result from the following description with reference on the drawing. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vorschlagsgemäßen Im­ plantats mit einer zumindest bereichsweise mikro-rauhen Lageroberfläche; Fig. 1 is a schematic view of a proposed in plantats with an at least partially micro-rough bearing surface;

Fig. 2 eine schematische, ausschnittsweise vergrößerte Schnittdarstel­ lung der Lagerfläche unter Vernachlässigung der bei der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 vorhandenen Wölbung der Lagerfläche; Fig. 2 is a schematic, partially enlarged sectional representation of the bearing surface neglecting the existing in the Ausfüh approximate shape of Figure 1 curvature of the bearing surface .

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 2. Fig. 3 shows an enlarged detail of FIG. 2.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein vorschlagsgemäßes Implantat 1, das beim Darstellungsbeispiel als Gelenk, nämlich als Hüftgelenk, ausgebildet ist. Jedoch kann es sich beispielsweise auch um ein sonstiges Gelenk, wie ein künstliches Kniegelenk oder ein sonstiges, eine Lagerfunktion ausübendes Implantat handeln. Fig. 1 shows a schematic illustration of a proposed implant according to 1, which is formed in the illustrated embodiment as a joint, namely, as the hip joint. However, it can also be, for example, another joint, such as an artificial knee joint or another implant that performs a storage function.

Das dargestellte Implantat 1 weist einen Lagerkopf 2 und eine zugeordnete Lagerschale 3 auf, die aus Veranschaulichungsgründen in einem voneinander abgerückten Zustand in Fig. 1 dargestellt sind. Zur Veranschaulichung ist die Lagerschale 3 außerdem im Schnitt dargestellt.The implant 1 shown has a bearing head 2 and an associated bearing shell 3 which, for reasons of illustration, are shown in a state in which they have been moved away from one another in FIG. 1. To illustrate, the bearing shell 3 is also shown in section.

Anstelle der Ausbildung als Lagerkopf 2 und Lagerschale 3 können die einan­ der zugeordneten Lagerelemente auch eine sonstige, an den jeweiligen Ein­ satzzweck angepaßte Form aufweisen. Insbesondere kann eine gleitende und/oder abrollende Lagerung vorgesehen sein.Instead of training as a bearing head 2 and bearing shell 3 , the one on the associated bearing elements can also have another shape adapted to the respective purpose. In particular, sliding and / or rolling storage can be provided.

Beim Darstellungsbeispiel weist das Implantat 1 bzw. dessen Lagerkopf 2 ei­ ne vorzugsweise metallische Lagerfläche 4 auf, die zumindest in einem Be­ reich 5, insbesondere zumindest im gesamten Abroll- oder Auflagerbereich, mikro-rauh ausgebildet ist. Der mikro-rauhe Bereich 5 ist zur Veranschauli­ chung in Fig. 1 gepunktet dargestellt.In the illustrated example, the implant 1 or its bearing head 2 has a preferably metallic bearing surface 4 , which is micro-rough at least in a region 5 , in particular at least in the entire rolling or bearing region. The micro-rough area 5 is shown in dotted lines in FIG. 1 for illustrative purposes.

Tatsächlich ist die Aufrauhung der Lagerfläche 4 im Bereich 5 bzw. in der ge­ samten Lagerfläche 4 derart fein ausgebildet, daß die Lagerfläche 4 für das menschliche Auge optisch glatt erscheint, selbst wenn die Aufrauhung zu ei­ nem farblich unregelmäßigen Aussehen der Lagerfläche 4 im mikro-rauhen Bereich 5 führt.In fact, the roughening of the bearing surface 4 in the area 5 or in the entire bearing surface 4 is so finely formed that the bearing surface 4 appears optically smooth to the human eye, even if the roughening of a color-irregular appearance of the bearing surface 4 in the micro- rough area 5 leads.

Das Implantat 1 ist aus einem geeigneten Material oder mehreren Materialien, wie Metall, Keramik, Kunststoff, Verbundwerkstoff o. dgl., hergestellt.The implant 1 is made of a suitable material or several materials, such as metal, ceramic, plastic, composite material or the like.

Die Lagerfläche 4 ist vorzugsweise aus einem zähen bzw. duktilen Material gebildet. Insbesondere ist die Lagerfläche 4 aus Kunststoff, Keramik oder Metall, vorzugsweise aus Stahl, Eisen, Titan, Chrom, einer auf Eisen, Titan oder Chrom basierenden Legierung und/oder einer Cobalt-Chrom-Legierung, gebildet.The bearing surface 4 is preferably formed from a tough or ductile material. In particular, the bearing surface 4 is formed from plastic, ceramic or metal, preferably from steel, iron, titanium, chromium, an alloy based on iron, titanium or chromium and / or a cobalt-chromium alloy.

Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten, ausschnittsweisen Schnittdarstellung die Lagerfläche 4 mit einer sich anschließenden Oberflächenschicht 6 des Lager­ kopfs 2, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die makroskopische Wöl­ bung der Lagerfläche 4 beim Darstellungsbeispiel, also die kugelkopf bzw. kalottenaratige Ausbildung der Lagerfläche 4 weggelassen wurde. Statt dessen ist die Lagerfläche 4 in Fig. 2 makroskopisch eben dargestellt. Fig. 2 is an enlarged, fragmentary sectional view of the bearing surface 4, with a subsequent surface layer 6 of the bearing head 2, wherein for simplicity of illustration, the macroscopic Woël environment of the bearing surface 4 in the illustrated embodiment, so the ball head or kalottenaratige design of the bearing surface 4 omitted has been. Instead, the bearing surface 4 is shown macroscopically flat in FIG. 2.

Die mikro-rauhe Lagerfläche 4 ist zu ihrer Nanostrukturierung mit einer Viel­ zahl von Vertiefungen 7 und Erhebungen 8 versehen, die ineinander überge­ hen bzw. einander abwechseln. Insbesondere gehen die Vertiefungen 7 und Erhebungen 8 derart ineinander über, daß zumindest im wesentlichen keine planen Oberflächenabschnitte dazwischen gebildet werden.The micro-rough bearing surface 4 is provided for their nanostructuring with a large number of depressions 7 and elevations 8 , the hen go into each other or alternate. In particular, the depressions 7 and elevations 8 merge into one another such that at least essentially no flat surface sections are formed between them.

Die tatsächliche Oberfläche 9 der mikro-rauhen Lagerfläche 4 ist dem­ entsprechend deutlich größer als die durch die makroskopisch glatte Kontur 10 vermittelte makroskopische Erstreckungsfläche der Lagerfläche 4. Beim Darstellungsbeispiel beträgt die Oberfläche 9 vorzugsweise mindestens das 2- fache, insbesondere mindestens das 2,5-fache oder 3-fache, der makroskopi­ schen Erstreckungsfläche der Lagerfläche 4.The actual surface 9, the micro-rough bearing surface 4 accordingly significantly greater than that mediated by the macroscopically smooth contour 10 macroscopic area of extent of the bearing surface. 4 In the example shown, the surface 9 is preferably at least 2 times, in particular at least 2.5 times or 3 times, the macroscopic extension surface of the bearing surface 4 .

Die in Fig. 2 lediglich auf der rechten Seite angedeutete, makroskopisch glatte Kontur 10 kann als das bei einer makroskopisch üblichen, beispielsweise spa­ nenden oder schleifenden Bearbeitung gewünschte Sollprofil angesehen wer­ den, das vorzugsweise makroskopisch glatt ist. Die Kontur 10 ist bei der Dar­ stellung gemäß Fig. 2 zur Erläuterung bzw. Definition der mittleren Rauheit Ra nicht auf den Erhebungen 8, sondern zwischen den Erhebungen 8 und den Vertiefungen 7 eingezeichnet. Die mittlere Rauheit Ra stellt nämlich die mitt­ lere Abweichung der Erhebungen 8 und Vertiefungen 7 von der mittleren, makroskopisch glatten Sollfläche bzw. Kontur 10 dar, wie in Fig. 2 angedeu­ tet.The only indicated on the right in Fig. 2, macroscopically smooth contour 10 can be regarded as the desired profile in a macroscopically common, for example machining or grinding processing, who is preferably macroscopically smooth. The contour 10 is in the Dar position shown in FIG. 2 for explaining or defining the average roughness R a not on the elevations 8 , but between the elevations 8 and the depressions 7 . The mean roughness R a namely represents the mean deviation of the elevations 8 and depressions 7 from the mean, macroscopically smooth target surface or contour 10 , as indicated in FIG. 2.

Die beiden gestrichelten Linien auf der rechten Seite von Fig. 2 deuten die Hö­ henabweichungen der Vertiefungen 7 bzw. der Erhebungen 8 von der mittle­ ren, makroskopisch glatten Kontur 10 an. Aus diesen Abweichungen erfolgt die Bestimmung der genannten mittleren Rauheit Ra.The two dashed lines on the right side of FIG. 2 indicate the height deviations of the recesses 7 or the elevations 8 from the middle, macroscopically smooth contour 10 . The specified average roughness R a is determined from these deviations.

Vorzugsweise beträgt die mittlere Rauheit Ra der Lagerfläche 4 im mikro- rauhen Bereich 5 mindestens 100 nm und/oder höchstens 10 µm, insbesondere bis zu 2 oder 1 µm.The average roughness R a of the bearing surface 4 in the micro-rough area 5 is at least 100 nm and / or at most 10 μm, in particular up to 2 or 1 μm.

Die Rauhtiefe RT, d. h. die maximale Höhendifferenz zwischen einer der Erhe­ bungen 8 und einer der Vertiefungen 7 im nanoskopisch rauhen Bereich 5, beträgt vorzugsweise höchstens 10 µm, insbesondere bis zu 2 oder 1 µm. The roughness depth R T , ie the maximum height difference between one of the elevations 8 and one of the depressions 7 in the nanoscopically rough region 5 , is preferably at most 10 μm, in particular up to 2 or 1 μm.

Der mittlere Durchmesser D der Vertiefungen 7 beträgt vorzugsweise minde­ stens 100 nm und/oder vorzugsweise höchstens 10 µm, insbesondere bis zu höchstens 3 oder 1 µm. Ganz besonders bevorzugt ist ein Durchmesser von 200 bis 500 nm.The average diameter D of the depressions 7 is preferably at least 100 nm and / or preferably at most 10 μm, in particular up to at most 3 or 1 μm. A diameter of 200 to 500 nm is very particularly preferred.

Die Erhebungen 8 und die Vertiefungen 7 sind insbesondere sehr unregelmä­ ßig ausgebildet, wie in Fig. 2 schematisch angedeutet. Vorzugsweise sind die Erhebungen 8 und Vertiefungen 7 ihrerseits wieder auf ihrer Oberfläche strukturiert bzw. rauh ausgebildet, wie durch die ausschnittsweise schemati­ sche Vergrößerung gem. Fig. 3 angedeutet.The elevations 8 and the depressions 7 are in particular very irregularly formed, as indicated schematically in FIG. 2. Preferably, the elevations 8 and depressions 7 are in turn structured or rough on their surface, as shown by the schematic schematic enlargement acc. Fig. 3 indicated.

Jedoch ist grundsätzlich auch eine regelmäßige bzw. zumindest im wesentli­ chen gleichförmige Ausbildung der Vertiefungen 7 und/oder der Erhebungen 8 möglich.However, a regular or at least substantially uniform formation of the depressions 7 and / or the elevations 8 is also possible in principle.

Trotz der genannten Unregelmäßigkeit kann bei der mikro-rauhen Lagerfläche 4 von einer Profilierung bzw. Strukturierung im Nanometerbereich, d. h. ins­ besondere mit Strukturbreiten kleiner 1000 nm, insbesondere kleiner 500 nm, gesprochen werden. Die Strukturbreite bezeichnet hier das Maß, mit dem sich einzelne Strukturelemente, wie die Vertiefungen 7 und Erhebungen 8, wieder­ holen, d. h. also beispielsweise den Mittenabstand voneinander benachbarter Erhebungen 8 oder voneinander benachbarter Vertiefungen 7.Despite the irregularity mentioned, profiling or structuring in the nanometer range, ie in particular with structure widths of less than 1000 nm, in particular less than 500 nm, can be referred to in the micro-rough bearing surface 4 . The structural width here denotes the measure with which individual structural elements, such as the depressions 7 and elevations 8 , are retrieved, that is to say, for example, the center distance between mutually adjacent elevations 8 or depressions 7 adjacent to one another.

Die Vertiefungen 7 bzw. Erhebungen 8 sind vorzugsweise unregelmäßig über die Lagerfläche 4 zumindest im rauhen Bereich 5 verteilt angeordnet, wobei die benachbarten Vertiefungen 7 durch vorzugsweise ebenfalls unregelmäßig geformte Erhebungen 8 voneinander getrennt sind. Grundsätzlich ist jedoch auch eine zumindest im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Vertiefun­ gen 7 bzw. der Erhebungen 8 auf der Lagerfläche 4 möglich.The depressions 7 or elevations 8 are preferably arranged irregularly distributed over the bearing surface 4 at least in the rough area 5 , the adjacent depressions 7 being separated from one another by preferably also irregularly shaped elevations 8 . In principle, however, an at least substantially uniform distribution of the recesses 7 or elevations 8 on the bearing surface 4 is also possible.

Die mittlere Flächendichte der Vertiefungen 7 bzw. Erhebungen 8 beträgt vorzugsweise mindestens 1.105/mm2, insbesondere mindestens 2.105/mm2 oder 5.105/mm2.The mean surface density of the depressions 7 or elevations 8 is preferably at least 1.10 5 / mm 2 , in particular at least 2.10 5 / mm 2 or 5.10 5 / mm 2 .

Der Lagerfläche 4 ist eine Gegenlagerfläche 11 zugeordnet, die beim Darstel­ lungsbeispiel an der Lagerschale 3 ausgebildet ist, wie in Fig. 1 angedeutet. The bearing surface 4 is assigned a counter bearing surface 11 , which is formed in the presen- tation example on the bearing shell 3 , as indicated in Fig. 1.

Die Gegenlagerfläche 11 ist beim Darstellungsbeispiel komplementär zur La­ gerfläche 4 ausgebildet. Jedoch kann die Gegenlagerfläche 11 - je nach Ver­ wendungszweck und Gelenk- bzw. Lageraufbau - auch eine von der komple­ mentären Oberflächenform abweichende Form aufweisen.The counter bearing surface 11 is designed complementary to the bearing surface 4 in the illustrated example. However, the counter bearing surface 11 - depending on the intended use and joint or bearing structure - can also have a shape that deviates from the complementary surface shape.

Beim Darstellungsbeispiel gleiten die Lagerfläche 4 und die Gegenlagerfläche 11 aufeinander, bilden also ein Gleitlager. Jedoch können der Gleitbewegung auch abrollende Bewegungen überlagert sein. Wie bereits oben angesprochen, können grundsätzlich auch andere Lagerformen, beispielsweise mit ebener Lagerfläche 4 und/oder Gegenlagerfläche 11 oder mit primär abrollender Be­ wegung, realisiert werden.In the example shown, the bearing surface 4 and the counter bearing surface 11 slide on one another, thus forming a plain bearing. However, rolling movements can also be superimposed on the sliding movement. As already mentioned above, other bearing forms can also be realized, for example with a flat bearing surface 4 and / or counter bearing surface 11 or with a primary rolling movement.

Die Gegenlagerfläche 11 ist vorzugsweise zumindest im wesentlichen glatt, also vorzugsweise sowohl makroskopisch glatt als auch nanoskopisch glatt (d. h. nicht mikro-rauh) ausgebildet.The counter bearing surface 11 is preferably at least essentially smooth, that is to say preferably both macroscopically smooth and nanoscopically smooth (ie not micro-rough).

Bedarfsweise kann die Gegenlagerfläche 11 aber auch zumindest bereichs­ weise mikro-rauh ausgebildet werden. Gemäß einer Ausführungsvari­ ante ist die Gegenlagerfläche 11 mit feinen nach außen hin offenen Poren bzw. Hohlräumen, beispielsweise mit einem mittleren Durchmesser von 100 bis 1000 nm, versehen. Insbesondere ist dabei die Gegenlagerfläche 11 durch eine Oxidschicht aus einem sogenannten Ventilmetall (Bildung der Poren bzw. Hohlräume durch Anodisierung), vorzugsweise Aluminiumoxid, gebil­ det. Die Poren bzw. Hohlräume können dann zusätzlich entstehende Partikel aufnehmen und/oder als Schmiermittelreservoir dienen.If necessary, the counter bearing surface 11 can also be made micro-rough, at least in some areas. According to a variant, the counter bearing surface 11 is provided with fine pores or cavities open to the outside, for example with an average diameter of 100 to 1000 nm. In particular, the counter bearing surface 11 is formed by an oxide layer made of a so-called valve metal (formation of the pores or cavities by anodization), preferably aluminum oxide. The pores or cavities can then take up additionally formed particles and / or serve as a lubricant reservoir.

Die Gegenlagerfläche 11 ist aus einem geeigneten Material, wie Kunststoff, Keramik oder Metall, gebildet. Vorzugsweise ist die Gegenlagerfläche 11 härter als die Lagerfläche 4 bzw. dessen rauher Bereich 5, um die gewünschte Aufnahme von entstehenden Partikeln in den Vertiefungen 7 der Lagerfläche 4 zu erreichen. Insbesondere ist die Gegenlagerfläche 11 aus Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid gebildet. Beispielsweise kann die Gegenlagerfläche 11 aber auch aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie die Lagerflä­ che 4 gebildet sein.The counter bearing surface 11 is formed from a suitable material, such as plastic, ceramic or metal. The counter bearing surface 11 is preferably harder than the bearing surface 4 or its rough area 5 , in order to achieve the desired absorption of particles that are formed in the recesses 7 of the bearing surface 4 . In particular, the counter bearing surface 11 is formed from silicon dioxide or aluminum oxide. For example, the counter bearing surface 11 can also be formed from the same or a similar material as the bearing surface 4 .

Beim Darstellungsbeispiel ist die zumindest bereichsweise rauhe Lagerfläche 4 am Lagerkopf 2 und die Gegenlagerfläche 11 an der Lagerschale 3 ausge­ bildet. Dies kann jedoch auch umgekehrt sein.In the illustrated example, the at least partially rough bearing surface 4 on the bearing head 2 and the counter bearing surface 11 on the bearing shell 3 are formed. However, this can also be the other way round.

Die Lagerfläche 4 und die Gegenlagerfläche 11 können je nach Einsatz un­ mittelbar aufeinander gleiten, also ggf. eine schmiermittelfreie Lagerung bil­ den. Vorzugsweise ist der Lagerfläche 4 zumindest im rauhen Bereich 5 ein Schmiermittel 12 zugeordnet, wie in Fig. 1 angedeutet. Das Schmiermittel 12 wird vorzugsweise durch körpereigene Stoffe gebildet, kann aber auch ein künstliches Schmiermittel 12 o. dgl. sein.The bearing surface 4 and the counter bearing surface 11 can slide directly onto one another, depending on the use, that is to say, a lubricant-free bearing, if necessary. A lubricant 12 is preferably assigned to the bearing surface 4, at least in the rough area 5 , as indicated in FIG. 1. The lubricant 12 is preferably formed by the body's own substances, but can also be an artificial lubricant 12 or the like.

Das dargestellte Implantat 1 bildet ein künstliches Hüftgelenk. Bei der Im­ plantation wird der Schaft 13 in einen in Fig. 1 angedeuteten Oberschenkel­ knochen 14 und die Lagerschale 3 in einen zugeordneten Hüftknochenbereich (nicht dargestellt) eingesetzt.The implant 1 shown forms an artificial hip joint. In the implantation, the shaft 13 is inserted into a thigh bone 14 indicated in FIG. 1 and the bearing shell 3 is inserted into an associated hip bone area (not shown).

Das vorschlagsgemäße Implantat 1 wird vorzugsweise derart verwendet bzw. eingesetzt, daß die - vorzugsweise makroskopische - Flächenpressung der Lagerfläche 4 bzw. deren Bereich 5 höchstens 100 MPa, insbesondere höch­ stens 50 MPa oder 20 MPa, beträgt. Dies gilt insbesondere bei metallischer Ausbildung der Lagerfläche 4, hängt jedoch auch von dem verwendeten Mate­ rial ab.The proposed implant 1 is preferably used or used such that the - preferably macroscopic - surface pressure of the bearing surface 4 or its area 5 is at most 100 MPa, in particular at most 50 MPa or 20 MPa. This applies in particular to the metallic design of the bearing surface 4 , but also depends on the material used.

Die vorschlagsgemäße mikro-rauhe Ausbildung der Lagerfläche 4 führt insbe­ sondere im Zusammenspiel mit einer vorzugsweise zumindest im wesentli­ chen glatten und/oder härteren Gegenlagerfläche 11 dazu, daß ein sehr schnelles Einlaufen bei geringer Partikelbildung oder zumindest geringer Par­ tikelabscheidung ermöglicht wird. Zudem ergibt sich eine verhältnismäßig ge­ ringe Reibung. Dies läßt sich dadurch erklären, daß in der Einlaufphase eine schnelle Anpassung der vorzugsweise aus einem zähen und/oder duktilen Material, insbesondere Metall, gebildeten Lagerfläche 4 an die Gegenlager­ fläche 11 erfolgt, wobei entstehende Partikel, die ansonsten zu der uner­ wünschten Drei-Körper-Abrasion führen können, von den Vertiefungen 7 der Lagerfläche 4 aufgenommen werden können. Zudem haftet das Schmiermittel 12 besonders gut auf der großen Oberfläche 9 der Lagerfläche 4, wobei sich außerdem ein verhältnismäßig großes Schmiermittelreservoir in den Vertie­ fungen 7 bildet, so daß eine geringe Reibung, insbesondere Gleitreibung, er­ möglicht wird.The proposed micro-rough design of the bearing surface 4 leads, in particular in combination with a preferably at least substantially smooth and / or harder counter bearing surface 11, to enable a very rapid shrinkage with little particle formation or at least low particle separation. In addition, there is a relatively low friction. This can be explained by the fact that in the running-in phase a rapid adjustment of the bearing surface 4 , which is preferably formed from a tough and / or ductile material, in particular metal, to the counter bearing surface 11 takes place, resulting particles which otherwise lead to the undesirable three-body -Abrasion can result from the recesses 7 of the bearing surface 4 . In addition, the lubricant 12 adheres particularly well to the large surface 9 of the bearing surface 4 , a relatively large lubricant reservoir also being formed in the recesses 7 , so that low friction, in particular sliding friction, is possible.

Versuche haben zudem gezeigt, daß ein weiterer vorteilhafter Effekt bei der vorschlagsgemäßen Lösung auftreten kann. Insbesondere bei metallischen La­ gerflächen 4 können die entstehenden Metallpartikel - zumindest bereichs­ weise - auf den Erhebungen bzw. Mikrohügeln 8 eine sehr feste Partikel­ schicht von beispielsweise etwa 10 nm Dicke bilden. Die sich bildende Parti­ kelschicht kann sich aufgrund der Vertiefungen 7 sehr gut mit der Lagerfläche 4 verbinden. Eine hohe Festigkeit der Partikelschicht kann sich insbesondere dadurch ergeben, daß die einzelnen Metallpartikel aufgrund ihrer geringen Größe zumindest teilweise, insbesondere zumindest weitgehend vollständig oxidieren. Es bildet sich dann eine besonders harte Oxidschicht aus den Parti­ keln, die dementsprechend sehr verschleißfest bzw. abriebfest ist.Tests have also shown that a further advantageous effect can occur in the proposed solution. Particularly in the case of metallic bearing surfaces 4 , the resulting metal particles can form - at least in some areas - a very solid particle layer of, for example, approximately 10 nm thickness on the elevations or micro hills 8 . The forming Parti kelschicht may be very good because of the connecting grooves 7 with the bearing surface. 4 A high strength of the particle layer can result in particular in that the individual metal particles, due to their small size, oxidize at least partially, in particular at least largely completely. A particularly hard oxide layer is then formed from the particles, which is accordingly very wear-resistant or abrasion-resistant.

Eine besonders bevorzugte Oberflächenform der Lagerfläche 4 ergibt sich durch Anätzen der Lagerfläche 4, insbesondere durch Schwefelsäure und/oder Chromschwefelsäure. Zudem gestattet dies eine einfache Herstellung. Bei­ spielsweise wird die metallische, insbesondere aus rostfreiem Eisen bzw. Stahl oder einer Cobalt-Chrom-Legierung bestehende Lageroberfläche 4 der erwärmten Säure ausgesetzt. Bei einer Erwärmung der Säure auf etwa 200°C, etwa einmolaler Konzentration genügt beispielsweise eine Einwirkzeit von 30 Minuten bis 2 Stunden. Dementsprechend kann also eine naßchemische Be­ handlung bzw. Aufrauhung der Lageroberfläche 4 erfolgen.A particularly preferred surface shape of the bearing surface 4 is obtained by etching the bearing surface 4 , in particular using sulfuric acid and / or chromosulfuric acid. In addition, this allows simple manufacture. In example, the metallic, in particular made of stainless iron or steel or a cobalt-chromium alloy bearing surface 4 is exposed to the heated acid. When the acid is heated to approximately 200 ° C., approximately a molar concentration, an exposure time of 30 minutes to 2 hours is sufficient. Accordingly, a wet chemical treatment or roughening of the bearing surface 4 can take place.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine elektrochemische Unterstützung bzw. Förderung des Ätzprozesses erfolgen. Beispielsweise genügt dann etwa 30°C bis 70°C, vorzugsweise etwa 40°C warme Säure, um bei vergleichba­ rer Einwirkzeit die Lagerfläche 4 entsprechend anzuätzen, also partiell unter Bildung der Vertiefungen 7 abzutragen.As an alternative or in addition, electrochemical support or promotion of the etching process can also take place. For example, then about 30 ° C to 70 ° C, preferably about 40 ° C warm acid is sufficient to etch the bearing surface 4 accordingly at comparable time, that is to say to partially remove it with the formation of the depressions 7 .

Claims (14)

1. Implantat (1), insbesondere Gelenk, wie Hüftgelenk oder Kniegelenk, mit einer durch Vertiefungen (7) mikro-rauhen Lagerfläche (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (7) durch Anätzen der Lagerfläche (4) gebildet sind.1. Implant ( 1 ), in particular a joint, such as a hip joint or knee joint, with a micro-rough bearing surface ( 4 ) through recesses ( 7 ), characterized in that the recesses ( 7 ) are formed by etching the bearing surface ( 4 ). 2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (4) makroskopisch glatt ausgebildet ist.2. Implant according to claim 1, characterized in that the bearing surface ( 4 ) is macroscopically smooth. 3. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) aus einem zähen Material gebildet ist.3. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) is formed from a tough material. 4. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) aus Kunststoff, Keramik oder Metall, insbe­ sondere aus Stahl, Eisen, Titan, Chrom, einer auf Eisen, Titan oder Chrom ba­ sierenden Legierung und/oder einer Cobalt-Chrom-Legierung, gebildet ist.4. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) made of plastic, ceramic or metal, in particular special steel, iron, titanium, chromium, an iron, titanium or chromium-based alloy and / or a cobalt-chromium alloy. 5. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) eine mittlere Rauheit (Ra) von höchstens 10 µm, insbesondere bis zu 5 µm oder 2 µm, aufweist.5. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) has an average roughness (R a ) of at most 10 microns, in particular up to 5 microns or 2 microns. 6. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) eine Rauhtiefe (RT) von höchstens 10 µm, insbesondere bis zu 5 µm oder 2 µm, aufweist.6. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) has a roughness depth (R T ) of at most 10 µm, in particular up to 5 µm or 2 µm. 7. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) zwischen den Vertiefungen (7) zumindest im wesentlichen keine ebenen Oberflächenabschnitte aufweist.7. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) between the recesses ( 7 ) has at least substantially no flat surface sections. 8. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen (7) einen mittleren Durchmesser (D) von min­ destens 100 nm und/oder höchstens 10 µm, insbesondere höchstens 2 µm oder 1 µm, aufweisen. 8. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the depressions ( 7 ) have an average diameter (D) of at least 100 nm and / or at most 10 µm, in particular at most 2 µm or 1 µm. 9. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerfläche (4) den Vertiefungen (7) mit einer Flächendichte von mindestens 1.105/mm2, insbesondere mindestens 2.105/mm2 oder 5.105/mm2, versehen ist.9. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) the recesses ( 7 ) with a surface density of at least 1.10 5 / mm 2 , in particular at least 2.10 5 / mm 2 or 5.10 5 / mm 2 , are provided is. 10. Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerfläche (4) eine Gegenlagerfläche (11) zugeordnet ist, die härter als die Lagerfläche (4) ist.10. Implant according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) is assigned a counter bearing surface ( 11 ) which is harder than the bearing surface ( 4 ). 11. Verwendung einer mikro-rauhen Lagerfläche (4) zur Verringerung einer Partikelbildung bzw. -abgabe und/oder zur Verringerung der Reibung bei ei­ nem Implantat (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (4) mit einer mittleren makroskopischen Flächenpressung von höchstens 100 MPa belastet wird.11. Use of a micro-rough bearing surface ( 4 ) to reduce particle formation or release and / or to reduce the friction in egg nem implant ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface ( 4 ) with a mean macroscopic surface pressure of a maximum of 100 MPa. 12. Verfahren zur Herstellung eines Implantats (1) mit einer mikro-rauhen Lagerfläche (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (4) naßchemisch durch Anätzen aufgerauht wird.12. A method for producing an implant ( 1 ) with a micro-rough bearing surface ( 4 ), characterized in that the bearing surface ( 4 ) is roughened wet-chemically by etching. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufrau­ hen durch die Einwirkung von insbesondere erwärmter Säure, vorzugsweise von Chromschwefelsäure und/oder Schwefelsäure, erfolgt.13. The method according to claim 12, characterized in that the roughening hen by the action of especially heated acid, preferably of chromic sulfuric acid and / or sulfuric acid. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (4) aus Kunststoff, Keramik oder Metall, insbesondere aus Stahl, Eisen, Titan, Chrom, einer auf Eisen, Titan oder Chrom basierenden Legie­ rung und/oder einer Cobalt-Chrom-Legierung, gebildet wird.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the bearing surface ( 4 ) made of plastic, ceramic or metal, in particular steel, iron, titanium, chromium, an iron, titanium or chromium-based alloy and / or a cobalt -Chrome alloy.
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