DE102018101692A1 - Articulated component and thus formed artificial joint and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gelenkbauteil für ein künstliches Gelenk eines Lebewesens, wobei das Gelenkbauteil zum Zusammenwirken mit wenigstens einem weiteren Gelenkbauteil ausgebildet ist, um das künstliche Gelenk zu bilden, wobei das Gelenkbauteil eine Auflagerfläche zur Auflagerung auf einer weiteren Auflagerfläche des weiteren Gelenkbauteils aufweist, wobei das Gelenkbauteil ein Kapillardruck-Fördersystem mit einer Vielzahl von Kapillaren aufweist, das zum Fördern eines Gelenk-Schmiermittels von einem Schmiermittelreservoir zur Auflagerfläche mittels Kapillarkräften eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein künstliches Gelenk aufweisend ein derartiges Gelenkbauteil und wenigstens ein weiteres Gelenkbauteil, wobei das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil im Zusammenwirken das künstliche Gelenk bilden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gelenkbauteils. The invention relates to a joint component for an artificial joint of a living being, wherein the joint component is designed to cooperate with at least one further joint component to form the artificial joint, wherein the joint component has a bearing surface for bearing on a further bearing surface of the further joint component, wherein the Articulated component has a capillary pressure delivery system with a plurality of capillaries, which is adapted for conveying a joint lubricant from a lubricant reservoir to the bearing surface by means of capillary forces. The invention also relates to an artificial joint having such a joint component and at least one further joint component, wherein the joint component and the further joint component in cooperation form the artificial joint. The invention also relates to a method for producing such a joint component.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gelenkbauteil für ein künstliches Gelenk eines Lebewesens, das zum Zusammenwirken mit wenigstens einem weiteren Gelenkbauteil ausgebildet ist, um das künstliche Gelenk zu bilden. Die Erfindung betrifft außerdem ein künstliches Gelenk aufweisend ein derartiges Gelenkbauteil und wenigstens ein weiteres Gelenkbauteil, wobei das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil im Zusammenwirken das künstliche Gelenk bilden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gelenkbauteils.The invention relates to a joint component for an artificial joint of a living being, which is designed to interact with at least one further joint component in order to form the artificial joint. The invention also relates to an artificial joint having such a joint component and at least one further joint component, wherein the joint component and the further joint component in cooperation form the artificial joint. The invention also relates to a method for producing such a joint component.
Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der künstlichen Gelenke für Lebewesen, z.B. Hüftendoprothesen, wie aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenkbauteil für ein künstliches Gelenk eines Lebewesens anzugeben, durch das eine wesentlich erhöhte Lebensdauer des künstlichen Gelenks im Lebewesen erzielt wird. Ferner soll ein hiermit gebildetes künstliches Gelenk und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gelenkbauteils angegeben werden.The invention has for its object to provide a joint component for an artificial joint of a living being, through which a substantially increased life of the artificial joint is achieved in the living being. Furthermore, an hereby formed artificial joint and a method for producing such a joint component should be specified.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gelenkbauteil für ein künstliches Gelenk eines Lebewesens, wobei das Gelenkbauteil zum Zusammenwirken mit wenigstens einem weiteren Gelenkbauteil ausgebildet ist, um das künstliche Gelenk zu bilden, wobei das Gelenkbauteil eine Auflagerfläche zur Auflagerung auf einer weiteren Auflagerfläche des weiteren Gelenkbauteils aufweist, wobei das Gelenkbauteil ein Kapillardruck-Fördersystem mit einer Vielzahl von Kapillaren aufweist, das zum Fördern eines Gelenk-Schmiermittels von einem Schmiermittelreservoir zur Auflagerfläche mittels Kapillarkräften eingerichtet ist. Auf diese Weise kann die tribologisch beanspruchte Oberfläche, d.h. die Auflagerfläche, gezielt mit einem Gelenk-Schmiermittel versorgt werden, sodass Reibung und dadurch bedingter Abrieb minimiert werden können, zumindest so weit, dass eine Schmierung erreicht werden kann, der derjenigen von natürlichen Gelenken entspricht. Zudem kann als Gelenk-Schmiermittel auch ein natürlicher Schmierstoff eingesetzt werden, wie z.B. Synovialflüssigkeit oder die in der natürlichen Synovialflüssigkeit vorkommende entzündungshemmende Hyaluronsäure. Dementsprechend kann die Funktionsweise eines natürlichen Gelenks weitestgehend nachgebildet werden.This object is achieved by a joint component for an artificial joint of a living being, wherein the joint component is designed to cooperate with at least one further joint component to form the artificial joint, wherein the joint component has a bearing surface for bearing on a further bearing surface of the further joint component, wherein the hinge member comprises a capillary pressure delivery system having a plurality of capillaries adapted to convey a hinge lubricant from a lubricant reservoir to the support surface by means of capillary forces. In this way, the tribologically stressed surface, i. the bearing surface, specifically supplied with a joint lubricant, so that friction and consequent abrasion can be minimized, at least so far that a lubrication can be achieved, which corresponds to that of natural joints. In addition, as a joint lubricant and a natural lubricant can be used, such. Synovial fluid or the anti-inflammatory hyaluronic acid found in natural synovial fluid. Accordingly, the operation of a natural joint can be replicated as much as possible.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zum Fördern des Gelenk-Schmiermittels keine mechanisch beweglichen oder elektrischen Komponenten erforderlich sind, wie z.B. Pumpen und/oder Antriebskomponenten. Die Förderung des Gelenk-Schmiermittels von dem Schmiermittelreservoir zur Auflagerfläche kann ausschließlich durch die Kapillarkräfte erfolgen.A further advantage of the invention is that no mechanically moving or electrical components are required to convey the articulated lubricant, e.g. Pumps and / or drive components. The promotion of the joint lubricant from the lubricant reservoir to the bearing surface can be done only by the capillary forces.
Durch die Kapillarwirkung kann zudem einem Auslaufen des Gelenk-Schmiermittels aus dem Schmiermittelreservoir entgegengewirkt werden, sodass die Funktion der Schmierung langfristig aufrechterhalten werden kann.The capillary action can also counteract leakage of the joint lubricant from the lubricant reservoir, so that the function of the lubrication can be maintained long term.
Dementsprechend ist eine Vielzahl von Austrittsstellen der Kapillaren über die Auflagerfläche verteilt, sodass das Gelenkbauteil in diesem Bereich über eine durchlässige Schicht verfügt. Die Austrittsstellen der Kapillaren können über die gesamte Auflagerfläche oder nur über den tribologisch beanspruchten Bereich verteilt sein, oder nur über einen zentralen Bereich, an dem die Belastung durch das weitere Gelenkbauteil am höchsten ist, z.B. nur im zentralen 50%-Bereich der Auflagerfläche. Auf diese Weise kann das Gelenk-Schmiermittel insbesondere über den tribologisch beanspruchten Bereich der Auflagerfläche gleichmäßig verteilt und automatisch nachgefördert werden.Accordingly, a multiplicity of exit points of the capillaries are distributed over the bearing surface, so that the joint component has a permeable layer in this region. The exit points of the capillaries may be distributed over the entire support surface or only over the tribologically stressed region, or only over a central region where the load on the further hinge component is highest, e.g. only in the central 50% area of the bearing surface. In this way, the joint lubricant can be evenly distributed over the tribologically stressed area of the support surface and automatically nachgefördert.
Auf diese Weise wird ein kommunizierendes Drucksystem zur Förderung des Gelenk-Schmiermittels bereitgestellt. Der im Schmiermittelreservoir vorhandene Vorrat an Gelenk-Schmiermittel kann beispielsweise durch eine Vorbefüllung im Rahmen einer Implantation des künstlichen Gelenks erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Schmiermittelreservoir auch durch eine Körperfunktion des Lebewesens mit neuem Gelenk-Schmiermittel aufgefüllt werden.In this way, a communicating pressure system for delivering the joint lubricant is provided. The stock of joint lubricant present in the lubricant reservoir can take place, for example, by pre-filling as part of an implantation of the artificial joint. Alternatively or additionally, the lubricant reservoir can also be filled up by a body function of the living being with new joint lubricant.
Das Kapillardruck-Fördersystem kann auch zur Medikamenten-Zufuhr genutzt werden.The capillary pressure delivery system can also be used for drug delivery.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapillaren sich ausgehend von einer Anschlussstelle für das Schmiermittelreservoir zu der Auflagerfläche hin verästeln. Dementsprechend gehen von der Anschlussstelle für das Schmiermittelreservoir nur einige wenige Kapillaren ab, an der Auflagerfläche endet dann eine wesentlich höhere Zahl von Kapillaren. Auf diese Weise kann das Gelenk-Schmiermittel sehr effizient mittels der Kapillarkräfte ohne zusätzliche Hilfsmittel zur Auflagerfläche gefördert werden und gleichmäßig verteilt werden.According to an advantageous development of the invention, provision is made for the capillaries to branch out from a connection point for the lubricant reservoir to the bearing surface. Accordingly, only a few capillaries depart from the connection point for the lubricant reservoir, and then a significantly higher number of capillaries ends at the support surface. In this way, the joint lubricant can very efficiently by means of capillary forces without additional aids be promoted to the support surface and evenly distributed.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gelenkbauteil eine offenporige Schwammstruktur aufweist, durch die zumindest ein Teil der Kapillaren des Kapillardruck-Fördersystems gebildet ist. Eine solche offenporige Schwammstruktur kann sehr effizient hergestellt werden, z.B. nach dem nachfolgend noch erläuterten Verfahren. Zudem kann das Gelenkbauteil auch im Bereich dieser Schwammstruktur vergleichsweise robust bereitgestellt werden, sodass auch künstliche Gelenke für stark belastete Körperbereiche, wie z.B. Hüftendoprothesen, erfindungsgemäß vorteilhaft realisiert werden können.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the joint component has an open-pore sponge structure, by which at least part of the capillaries of the capillary pressure delivery system is formed. Such an open-pored sponge structure can be made very efficiently, e.g. according to the method explained below. In addition, the joint component can also be made comparatively robust in the region of this sponge structure, so that artificial joints for heavily loaded areas of the body, such as, for example, can also be used. Hip endoprostheses, can be advantageously realized according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapillaren über ihre Längserstreckung einen im Wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser und/oder eine im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnittsfläche aufweisen. Auf diese Weise kann eine effiziente Förderung des Gelenk-Schmiermittels mittels Kapillarkräften sichergestellt werden. Die Kapillaren können insbesondere auch über eine Verzweigungs- bzw. Verästelungsstelle hinaus im Durchmesser und/oder in der Querschnittsfläche im Wesentlichen gleichbleibend ausgebildet sein.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the capillaries have over their longitudinal extent a substantially constant diameter and / or a substantially constant cross-sectional area. In this way, an efficient promotion of the joint lubricant can be ensured by means of capillary forces. In particular, the capillaries may also be formed substantially uniformly over a branch or branching point in the diameter and / or in the cross-sectional area.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapillaren einen Durchmesser von weniger als 300 µm oder eine Querschnittsfläche von weniger als 0,1 mm2 aufweisen. Insbesondere kann der mittlere Durchmesser, wenn der Querschnitt der Kapillare nicht kreisrund ist, kleiner als 300 µm betragen. Auf diese Weise kann der Gelenk-Schmierstoffeffizient zur Auflagerfläche transportiert werden. Durch die Wahl des Durchmessers bzw. der Querschnittsfläche der Kapillaren können die Kapillarkräfte je nach gewähltem Schmierstoff geeignet eingestellt werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the capillaries have a diameter of less than 300 μm or a cross-sectional area of less than 0.1 mm 2 . In particular, if the cross section of the capillary is not circular, the average diameter may be smaller than 300 μm. In this way, the joint lubricant efficiency can be transported to the support surface. By choosing the diameter or the cross-sectional area of the capillaries, the capillary forces can be suitably adjusted depending on the selected lubricant.
Das Schmiermittelreservoir kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle angeordnet werden, d.h. es gibt große Freiheitsgrade bei der Platzierung des Schmiermittelreservoirs. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gelenkbauteil das Schmiermittelreservoir aufweist. So kann das Schmiermittelreservoir beispielsweise in einem Innenraum des Gelenkbauteils angeordnet sein, z.B. durch eine innere Kammer des Gelenkbauteils gebildet sein. Das Schmiermittelreservoir kann auch als Schmiermittelbehälter ausgebildet sein, der außen am Gelenkbauteil angeordnet ist. Das Schmiermittelreservoir kann auch durch eine Kombination solcher Elemente gebildet sein.The lubricant reservoir can basically be placed anywhere, i. There are great degrees of freedom in the placement of the lubricant reservoir. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the joint component has the lubricant reservoir. For example, the lubricant reservoir may be disposed in an interior of the joint member, e.g. be formed by an inner chamber of the joint component. The lubricant reservoir can also be designed as a lubricant container which is arranged on the outside of the joint component. The lubricant reservoir may also be formed by a combination of such elements.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auflagerfläche porös ist und/oder eine Vielzahl von über ihre Oberfläche verteilten Kapillaren aufweist. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Verteilung des Gelenk-Schmiermittels an der Auflagerfläche besonders effizient realisiert werden. Beispielsweise können Kapillaren vorgesehen sein, die an der Außenoberfläche entlang verlaufen, d.h. auf der Auflagerfläche. Hierdurch kann eine Schmiermittelschicht zwischen der Auflagerfläche und der weiteren Auflagerfläche bereitgestellt und bei Belastung des künstlichen Gelenks aufrechterhalten werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the support surface is porous and / or has a multiplicity of capillaries distributed over its surface. In this way, a uniform distribution of the joint lubricant on the support surface can be realized particularly efficiently. For example, capillaries may be provided which run along the outer surface, i. on the support surface. In this way, a lubricant layer between the support surface and the further support surface can be provided and maintained under load of the artificial joint.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein künstliches Gelenk aufweisend ein Gelenkbauteil der zuvor erläuterten Art und wenigstens ein weiteres Gelenkbauteil, wobei das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil im Zusammenwirken das künstliche Gelenk bilden. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die beschriebene Ausführung des Gelenkbauteils mit dem Kapillardruck-Fördersystem mit einer Vielzahl von Kapillaren, das zum Fördern eines Gelenk-Schmiermittels von einem Schmiermittelreservoir zur Auflagerfläche mittels Kapillarkräften eingerichtet ist, sowie die entsprechenden Weiterbildungen können zusätzlich auch am weiteren Gelenkbauteil realisiert werden, sodass von beiden Seiten das Gelenk-Schmiermittel zugeführt werden kann.The above-mentioned object is also achieved by an artificial joint having a joint component of the type described above and at least one further joint component, wherein the joint component and the further joint component in cooperation form the artificial joint. This also makes it possible to realize the advantages explained above. The described embodiment of the joint component with the capillary pressure delivery system with a plurality of capillaries, which is adapted for conveying a joint lubricant from a lubricant reservoir to the support surface by means of capillary forces, and the corresponding developments can also be realized on the other joint component, so that from both sides the joint lubricant can be supplied.
Bei künstlichen Gelenken, die eine Lagerung nach Art einer Kugel-Kugelpfannen-Lagerung aufweisen, kann das Gelenkbauteil beispielsweise die Kugelpfanne und das weitere Gelenkbauteil die Kugel des Kugel-Kugelpfannen-Lagers aufweisen. Auch eine umgekehrte Zuordnung ist vorteilhaft.In artificial joints, which have a storage in the manner of a ball and socket bearing, the joint component, for example, the ball socket and the other joint component may comprise the ball of the ball-socket bearing. A reverse assignment is also advantageous.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Auflagerfläche des Gelenkbauteils und der weiteren Auflagerfläche des weiteren Gelenkbauteils eine kapillare Zwischenschicht zur Aufnahme des Gelenk-Schmiermittels bildbar ist. Auf diese Weise kann eine Schmiermittelschicht zwischen der Auflagerfläche und der weiteren Auflagerfläche bereitgestellt werden, die auch bei Belastung des Gelenks aufrechterhalten wird. Zu diesem Zweck kann die Auflagerfläche und/oder die weitere Auflagerfläche porös sein und/oder eine Vielzahl von über ihre Oberfläche verteilten Kapillaren aufweisen. Die gebildete Schmiermittelschicht bzw. die kapillare Zwischenschicht kann dabei variabel sein, z.B. in der Art, dass sich die Dicke der Schicht je nach Belastung des künstlichen Gelenks ändert. Es wird so die Möglichkeit geschaffen, dass sich zwischen der Auflagerfläche und der weiteren Auflagerfläche überhaupt eine solche Schmiermittelschicht bilden kann. Auf diese Weise kann der natürliche Melk-Effekt der Knorpelschleimhaut nachgebildet werden. Im Belastungsfall, z.B. bei einer Belastung des künstlichen Gelenks mit dem Körpergewicht, wird das zwischen den Gleitlagerpartnern befindliche Gelenk-Schmiermittel soweit komprimiert, dass der Spalt zwischen den Gleitlagerpartnern auf Kapillardicke reduziert wird. Spätestens dann entstehen zwischen der Auflagerfläche und der weiteren Auflagerfläche Kapillarkräfte, die einem Auslaufen des Gelenk-Schmiermittels sowie der Druckwirkung der über das Kapillardruck-Fördersystem entgegenwirken. Hiermit wird zugleich einem Auslaufen des Gelenk-Schmiermittels entgegengewirkt.According to an advantageous development of the invention, it is provided that a capillary intermediate layer for receiving the joint lubricant can be formed between the bearing surface of the joint component and the further bearing surface of the further joint component. In this way, a lubricant layer between the support surface and the further support surface can be provided, which is maintained even under load of the joint. For this purpose, the support surface and / or the further support surface may be porous and / or have a multiplicity of capillaries distributed over their surface. The lubricant layer formed or the capillary intermediate layer can be variable, for example in such a way that the thickness of the layer changes depending on the load of the artificial joint. It is thus created the possibility that can form such a lubricant layer between the support surface and the further support surface at all. In this way, the natural milking effect of the cartilaginous mucosa can be simulated. In case of stress, for example when the artificial joint is loaded with the body weight, this becomes between the sliding bearing partners located joint lubricant compressed so far that the gap between the sliding bearing partners is reduced to capillary thickness. At the latest then arise between the support surface and the other support surface capillary forces that counteract leakage of the joint lubricant and the pressure effect of the capillary pressure conveyor system. This is counteracted at the same time a leakage of the joint lubricant.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- a) entweder die Auflagerfläche des Gelenkbauteils konvex gekrümmt und die weitere Auflagerfläche des weiteren Gelenkbauteils konkav gekrümmt ausgebildet ist
- b) oder die Auflagerfläche des Gelenkbauteils konkav gekrümmt und die weitere Auflagerfläche des weiteren Gelenkbauteils konvex gekrümmt ausgebildet ist,
- c) wobei der Krümmungsradius der konkaven Krümmung größer als der Krümmungsradius der konvexen Krümmung ausgebildet ist.
- a) either the bearing surface of the joint component convexly curved and the further bearing surface of the further joint component is formed concavely curved
- b) or the support surface of the joint component is concavely curved and the further support surface of the further joint component is convexly curved,
- c) wherein the radius of curvature of the concave curvature is greater than the radius of curvature of the convex curvature.
Auch hierdurch kann die zuvor erwähnte, permanente kapillare Zwischenschicht günstig beeinflusst werden.This also makes it possible to favorably influence the abovementioned permanent capillary intermediate layer.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkbauteils der zuvor erläuterten Art, bei dem zumindest ein Teilbereich des Gelenkbauteils, das die zu erzeugenden Kapillaren des Kapillardruck-Fördersystems aufweisen soll, aus einem Permanentmaterial gebildet wird, das mit einem Opfermaterial strukturiert wird, wobei durch das Opfermaterial die zu erzeugenden Kapillaren des Kapillardruck-Fördersystems definiert werden, wobei das Opfermaterial anschließend aus dem Permanentmaterial entfernt wird.The object mentioned at the outset is also achieved by a method for producing a joint component of the type described above, in which at least a partial region of the joint component which is to have the capillaries of the capillary pressure delivery system to be produced is formed from a permanent material which structures with a sacrificial material in which the sacrificial material defines the capillaries of the capillary pressure delivery system to be produced, the sacrificial material subsequently being removed from the permanent material.
In vergleichbarer Weise kann auch das weitere Gelenkbauteil hergestellt werden, wenn dieses mit einem Kapillardruck-Fördersystem ausgebildet ist.In a comparable manner, the further joint component can be produced, if this is formed with a capillary pressure conveying system.
Das Permanentmaterial verbleibt somit am Gelenkbauteil und bildet zumindest denjenigen Teil des Gelenkbauteils, der die Auflagerfläche aufweist. Das Gelenkbauteil kann zumindest im Bereich der Auflagerfläche beispielsweise aus Titanoxid, Ytriumstabilisierten Zirkoniumoxid, Zirkoniumoxid oder Aluminiumoxid hergestellt sein. Das Opfermaterial kann z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung sein, z.B. eine Silber-Kupfer-Legierung (eutektisches Ag72Cu28). Um die Kapillaren des Kapillardruck-Fördersystems herzustellen, kann beispielsweise das Gelenkbauteil im Bereich der Auflagerfläche mit dem Opfermaterial beschichtet werden. Durch anschließendes chemisches Herauslösen der unedleren Kupferphasen, z.B. durch selektives chemisches Ätzen, kann eine offenporige Schichtstruktur aus Silber erzeugt werden. Die Porosität bei Verwendung einer Silber-Kupfer-Legierung ist dabei abhängig vom Kupferphasenanteil und dessen Verteilung in der Legierung. Es können Schichten mit variablen Kupferanteilen, z.B. 20 Gew.-% bis 50 Gew.-%, appliziert werden, wobei beim Löten durch zusätzliche Variation des Temperatur-Zeit-Regimes, insbesondere der Abkühlgeschwindigkeit, gezielt Einfluss auf die Größe und Orientierung der sich ausscheidenden Kupferphasen genommen werden kann. Durch das Einbringen zusätzlicher Opfermaterial-Strukturen, z.B. in Form von feinen Netzen aus dem Opfermaterial oder parallel angeordneten Fasern aus dem Opfermaterial, welche im Beschichtungsprozess in die Schichtlegierung mit eingebettet werden, können Platzhalter für zusätzliche Kanäle oder Kapillaren vorgesehen werden. Diese können parallel oder netzförmig angeordnet werden. Durch das chemische Herauslösen werden dann auch diese Anteile des Opfermaterials entfernt, und es verbleiben die entsprechenden Kanäle oder Kapillaren in der dann offenporigen Schicht.The permanent material thus remains on the joint component and forms at least that part of the joint component which has the bearing surface. The hinge component can be produced, for example, from titanium oxide, yttrium-stabilized zirconium oxide, zirconium oxide or aluminum oxide, at least in the area of the bearing surface. The sacrificial material may e.g. Copper or a copper alloy, e.g. a silver-copper alloy (eutectic Ag72Cu28). In order to produce the capillaries of the capillary pressure delivery system, for example, the joint component in the region of the support surface can be coated with the sacrificial material. By subsequent chemical dissolution of the less noble copper phases, e.g. by selective chemical etching, an open-pore layer structure of silver can be produced. The porosity when using a silver-copper alloy is dependent on the copper phase content and its distribution in the alloy. Layers of variable copper levels, e.g. 20 wt .-% to 50 wt .-%, can be applied, wherein during soldering by additional variation of the temperature-time regime, in particular the cooling rate, specifically influence on the size and orientation of the exiting copper phases can be taken. By introducing additional sacrificial material structures, e.g. in the form of fine nets from the sacrificial material or fibers arranged in parallel from the sacrificial material, which are embedded in the coating alloy in the coating alloy, placeholders for additional channels or capillaries can be provided. These can be arranged in parallel or reticulated. Due to the chemical dissolution, these portions of the sacrificial material are then removed and the corresponding channels or capillaries remain in the then open-pored layer.
Das beschriebene Schichtsystem mit eingebetteten Fasern oder Drähten als Platzhalter kann auch durch einen thermischen Beschichtungsprozess hergestellt werden. Zudem kann auch der Platzhalter selbst, d.h. das Opfermaterial, z.B. durch thermisches Spritzen mit Hilfe einer entsprechenden Maske, die die gewünschte Struktur der Kanäle und Kapillaren in der Schicht wiedergibt, auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden. Anschließend wird das Permanentmaterial aufgespritzt. Hierdurch kann der Beschichtungsprozess so eingestellt werden, dass die Schicht selbst bereits offenporig ist, sodass noch anschließend das Opfermaterial als Platzhalter für die Kapillaren herausgeätzt werden muss. Beim thermischen Spritzen und auch bei anderen Verfahren sind verfahrensbedingt sehr viele Kombinationen für das Permanentmaterial und das Opfermaterial geeignet, sodass das Verfahren nicht nur auf Silber-Kupfer-Werkstoffe beschränkt ist. Beispielsweise kann als Opfermaterial auch Aluminium genutzt werden, das in Kombination mit Aluminiumoxid bereits in der klinischen Routine eingesetzt wird. Ferner ist Magnesium als Opfermaterial geeignet. The described layer system with embedded fibers or wires as a placeholder can also be produced by a thermal coating process. In addition, the wildcard itself, i. the sacrificial material, e.g. by thermal spraying with the aid of a corresponding mask, which reproduces the desired structure of the channels and capillaries in the layer, to be applied to the component surface. Then the permanent material is sprayed on. In this way, the coating process can be adjusted so that the layer itself is already open-pored, so that subsequently the sacrificial material must be etched out as a placeholder for the capillaries. In the case of thermal spraying and also in other methods, due to the process, a large number of combinations are suitable for the permanent material and the sacrificial material, so that the method is not limited to silver-copper materials. For example, it is also possible to use aluminum as a sacrificial material, which is already used in clinical routine in combination with aluminum oxide. Furthermore, magnesium is suitable as a sacrificial material.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.
Es zeigen
-
1 - ein künstliches Gelenk in Form einer Hüftendoprothese und -
2 - eine weitere Ausführungsform eines künstlichen Gelenks in vergrößerter Detaildarstellung.
-
1 an artificial joint in the form of a hip endoprosthesis and -
2 - Another embodiment of an artificial joint in enlarged detail.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet, die folgende Zuordnungen haben.
- 1
- weiteres Gelenkbauteil
- 2
- Prothesenschaft
- 3
- Kapillardruck-Fördersystem
- 4
- weitere Auflagerfläche
- 5
- Zuleitung
- 6
- Auflagerfläche
- 7
- Gelenkkugel
- 8
- Zwischenschicht
- 9
- Schmiermittelreservoir
- 10
- Knochen
- 11
- Gelenkbauteil
- 12
- Gelenkfläche
- 14
- Ummantelungsbauteil
- 16
- Metallbauteil
- 17
- konisches Außengewinde
- 23
- Hüftknochen
- 1
- another joint component
- 2
- prosthetic socket
- 3
- Capillary feed system
- 4
- additional bearing surface
- 5
- supply
- 6
- bearing surface
- 7
- joint ball
- 8th
- interlayer
- 9
- lubricant reservoir
- 10
- bone
- 11
- joint component
- 12
- articular surface
- 14
- covering member
- 16
- metal component
- 17
- conical external thread
- 23
- hip bone
Die
Das Gelenkbauteil
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Gelenkbauteil
Die
Das Gelenkbauteil
Auch eine Kombination der in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2411617 A1 [0002]DE 2411617 A1 [0002]
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
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EP0084094A1 (en) * | 1982-01-14 | 1983-07-27 | GebràDer Sulzer Aktiengesellschaft | Joint-head for a ball-and-socket joint prosthesis |
DE69518789T2 (en) * | 1994-02-18 | 2001-02-22 | Johnson & Johnson Professional | Self-lubricating implantable joint |
-
2018
- 2018-01-25 DE DE102018101692.1A patent/DE102018101692B4/en active Active
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