JP2002146450A - 人工関節の芯材 - Google Patents
人工関節の芯材Info
- Publication number
- JP2002146450A JP2002146450A JP2000334048A JP2000334048A JP2002146450A JP 2002146450 A JP2002146450 A JP 2002146450A JP 2000334048 A JP2000334048 A JP 2000334048A JP 2000334048 A JP2000334048 A JP 2000334048A JP 2002146450 A JP2002146450 A JP 2002146450A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core material
- artificial joint
- aluminum alloy
- ceramic
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Materials For Medical Uses (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステンレス鋼と比較して半分以下と軽量で、
ステンレス鋼と比較して遜色のない高剛性を有する人工
関節の芯材を提供する。 【解決手段】 含有量が４０〜８０体積％のＳｉＣ粉末
を強化材とし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金
をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料によ
り人工関節の芯材を構成する。
ステンレス鋼と比較して遜色のない高剛性を有する人工
関節の芯材を提供する。 【解決手段】 含有量が４０〜８０体積％のＳｉＣ粉末
を強化材とし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金
をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料によ
り人工関節の芯材を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工関節の芯材に
関するもので、特に、軽量で高剛性を有する人工関節の
芯材に関するものである。
関するもので、特に、軽量で高剛性を有する人工関節の
芯材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、交通事故の多発や病気による損傷
により人工関節の需要が急速に増加しつつある。ここ
で、人工関節は、股関節を例にすると、アルミナセラミ
ックスからなる頭部を有し、かつ大腿骨に埋め込むステ
ンレス鋼からなる芯材とからなる脚部と脚部の頭部と嵌
合するアルミナセラミックスからなる受け部とから構成
されており、これらをアクリル系の接着剤を用いて周囲
の骨に固定するものが提案されている。
により人工関節の需要が急速に増加しつつある。ここ
で、人工関節は、股関節を例にすると、アルミナセラミ
ックスからなる頭部を有し、かつ大腿骨に埋め込むステ
ンレス鋼からなる芯材とからなる脚部と脚部の頭部と嵌
合するアルミナセラミックスからなる受け部とから構成
されており、これらをアクリル系の接着剤を用いて周囲
の骨に固定するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のステン
レス鋼からなる芯材では、重いため患者の骨に余計な負
担がかかるという課題があった。
レス鋼からなる芯材では、重いため患者の骨に余計な負
担がかかるという課題があった。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために鋭
意検討してなされたものであり、軽量でかつ、剛性が十
分な人工関節の芯材に関する技術を提供することを目的
としている。
意検討してなされたものであり、軽量でかつ、剛性が十
分な人工関節の芯材に関する技術を提供することを目的
としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的
は、セラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材
とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリッ
クスとする金属−セラミックス複合材料からなることを
特徴とする人工関節の芯材によって達成される。ここ
で、セラミックス粉末またはセラミックス繊維の含有量
が、４０〜８０体積％であることが好ましい。また、セ
ラミックス粉末またはセラミックス繊維が、ＳｉＣから
なることが好ましい。さらには、アルミニウム合金が、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金からなることが
好ましい。
は、セラミックス粉末またはセラミックス繊維を強化材
とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリッ
クスとする金属−セラミックス複合材料からなることを
特徴とする人工関節の芯材によって達成される。ここ
で、セラミックス粉末またはセラミックス繊維の含有量
が、４０〜８０体積％であることが好ましい。また、セ
ラミックス粉末またはセラミックス繊維が、ＳｉＣから
なることが好ましい。さらには、アルミニウム合金が、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金からなることが
好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、さらに詳細に本発明を説明
する。本発明にいうセラミックスとはアルミナ等の公知
のセラミックスが適用できるが、アルミニウムとの濡れ
性、製造の容易さからＳｉＣが最も好ましい。
する。本発明にいうセラミックスとはアルミナ等の公知
のセラミックスが適用できるが、アルミニウムとの濡れ
性、製造の容易さからＳｉＣが最も好ましい。
【０００７】ここで、セラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維の含有量が、４０〜８０体積％とした理由は、
４０体積％より少ないと剛性が十分でないため反りや変
形しやすくなり、８０体積％より多いと製造が困難とな
り、かつ靭性が小さくなり耐衝撃性が悪くなるからで
る。
クス繊維の含有量が、４０〜８０体積％とした理由は、
４０体積％より少ないと剛性が十分でないため反りや変
形しやすくなり、８０体積％より多いと製造が困難とな
り、かつ靭性が小さくなり耐衝撃性が悪くなるからで
る。
【０００８】次に、アルミニウム合金が、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｍｇ系のアルミニウム合金からなる理由は、セラミック
スとの濡れ性が良好となるため非加圧での浸透が可能と
なり、さらには内部に金属が浸透しない部分が発生しに
くくなるからである。
Ｍｇ系のアルミニウム合金からなる理由は、セラミック
スとの濡れ性が良好となるため非加圧での浸透が可能と
なり、さらには内部に金属が浸透しない部分が発生しに
くくなるからである。
【０００９】次に、金属−セラミックス複合材料の製造
方法としては、公知の非加圧浸透法、加圧浸透法、鋳造
法、粉末冶金法等が適用可能であるが、その中でもセラ
ミックスの含有率を広範囲に変えられ、セラミックスの
均一分離性が良いこと、非加圧で大型の製品が得られる
点で、非加圧浸透法が最も好ましい。
方法としては、公知の非加圧浸透法、加圧浸透法、鋳造
法、粉末冶金法等が適用可能であるが、その中でもセラ
ミックスの含有率を広範囲に変えられ、セラミックスの
均一分離性が良いこと、非加圧で大型の製品が得られる
点で、非加圧浸透法が最も好ましい。
【００１０】（実施例）強化材として平均粒径６６μｍ
のＳｉＣ粉末７０重量部と平均粒径２５μｍのＳｉＣ粉
末３０重量部を用い、それにバインダーとしてのコロイ
ダルシリカ液をＳｉＯ2固形分濃度としてＳｉＣ粉末１
００重量部に対して２重量部となる量を添加し、それに
消泡剤を０．２重量部、イオン交換水を２４重量部加
え、ポットミルで１２時間混合した。得られたスラリー
を人工関節の芯材形状が得られる金型に流し込み、フイ
ルタープレスで脱水し、それを脱型した後、１０００℃
で焼成して空隙率３０％を有する多孔構造のプリフォー
ムを得た。
のＳｉＣ粉末７０重量部と平均粒径２５μｍのＳｉＣ粉
末３０重量部を用い、それにバインダーとしてのコロイ
ダルシリカ液をＳｉＯ2固形分濃度としてＳｉＣ粉末１
００重量部に対して２重量部となる量を添加し、それに
消泡剤を０．２重量部、イオン交換水を２４重量部加
え、ポットミルで１２時間混合した。得られたスラリー
を人工関節の芯材形状が得られる金型に流し込み、フイ
ルタープレスで脱水し、それを脱型した後、１０００℃
で焼成して空隙率３０％を有する多孔構造のプリフォー
ムを得た。
【００１１】次に、得られたプリフームに対してＡｌ−
１２Ｓｉ−３Ｍｇ−２Ｃｕ−３Ｔｉ組成からなるアルミ
ニウム合金を、窒素雰囲気中、８２５℃で６０時間非加
圧浸透させた。このようにしてＳｉＣ粉末の含有量が７
０体積％の金属−セラミックス複合材料からなる人工関
節の芯材を得た。
１２Ｓｉ−３Ｍｇ−２Ｃｕ−３Ｔｉ組成からなるアルミ
ニウム合金を、窒素雰囲気中、８２５℃で６０時間非加
圧浸透させた。このようにしてＳｉＣ粉末の含有量が７
０体積％の金属−セラミックス複合材料からなる人工関
節の芯材を得た。
【００１２】得られた人工関節の芯材の比重は３．０と
ステンレス鋼の７．９より半分以下の軽量となった。ま
た、弾性率は２６５ＧＰａとステンレス鋼の２１０ＧＰ
ａと比較して遜色なく高剛性を確保できた。
ステンレス鋼の７．９より半分以下の軽量となった。ま
た、弾性率は２６５ＧＰａとステンレス鋼の２１０ＧＰ
ａと比較して遜色なく高剛性を確保できた。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、ステンレス鋼と比較し
て半分以下と軽量で、ステンレス鋼と比較して遜色のな
い高剛性を有する人工関節の芯材を提供することができ
る。
て半分以下と軽量で、ステンレス鋼と比較して遜色のな
い高剛性を有する人工関節の芯材を提供することができ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 101:14） Ｃ２２Ｃ 101:14）
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックス粉末またはセラミックス繊
維を強化材とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金
をマトリックスとする金属−セラミックス複合材料から
なることを特徴とする人工関節の芯材。 - 【請求項２】 セラミックス粉末またはセラミックス繊
維の含有量が、４０〜８０体積％であることを特徴とす
る請求項１記載の人工関節の芯材。 - 【請求項３】 セラミックス粉末またはセラミックス繊
維が、ＳｉＣからなることを特徴とする請求項１または
２記載の人工関節の芯材。 - 【請求項４】 アルミニウム合金が、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ
系のアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項
１、２または３記載の人工関節の芯材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334048A JP2002146450A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 人工関節の芯材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334048A JP2002146450A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 人工関節の芯材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146450A true JP2002146450A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18810035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000334048A Pending JP2002146450A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 人工関節の芯材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002146450A (ja) |
-
2000
- 2000-11-01 JP JP2000334048A patent/JP2002146450A/ja active Pending
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