JP2002253665A - Screw for fixing artificial hip joint - Google Patents

Screw for fixing artificial hip joint

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JP2002253665A
JP2002253665A JP2001055488A JP2001055488A JP2002253665A JP 2002253665 A JP2002253665 A JP 2002253665A JP 2001055488 A JP2001055488 A JP 2001055488A JP 2001055488 A JP2001055488 A JP 2001055488A JP 2002253665 A JP2002253665 A JP 2002253665A
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JP
Japan
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screw
hip joint
artificial hip
fixing
bone
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Application number
JP2001055488A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Shikinami
保夫 敷波
Masaki Okuno
政樹 奥野
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Takiron Co Ltd
Original Assignee
Takiron Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ideal screw for fixing an artificial hip joint having strength and rigidity (elasticity) near to those of a living body bone, keeping high strength until the outer cup of the artificial hip joint is fixed to a femur to be capable of being fixed certainly but subsequently hydrolyzed rapidly to be absorbed by a living body without dispersing decomposed fine pieces or an inorganic filler to the periphery, preventing large bulky decomposed broken pieces from damaging an inner cup, not generating loosening because the screw is bonded to the circumferential bone for 1-2 weeks and conductively forming a bone in a screw hole along with the advance of hydrolysis to fill the screw hole while substituting the screw with the bone. SOLUTION: The screw for fixing the artificial hip joint is a screw 10 comprising a biologically decomposable and absorbable polymer fixing the outer cup of the artificial hip joint and the polymer is characterized in that a viscosity average mol.wt. is 150,000-400,000, compression bending modulus is 7-15 GPa and compression bending strength is not less than 150 MPa and a biologically active inorganic filler is contained in an amount of 20-50 wt.% to be exposed to the surface of the screw.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内分解吸収性
の人工股関節固定用スクリューに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw for fixing an artificial hip joint which is degradable and absorbable in vivo.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に示すように、人工股関節は、略
「く」字状に屈曲したチタン(合金)製もしくはステン
レス(合金)製のステム1と、該ステム1の上端に嵌着
固定された生体用合金製もしくはアルミナセラミックス
製の真球形の骨頭部2と、該骨頭部2が回転可能に抱持
された超高分子量ポリエチレン製もしくはアルミナセラ
ミックス製の略半球形のインナーカップ3と、該インナ
ーカップ3を回転可能に包持するステンレス(合金)製
又はチタン(合金)製のアウターカップ4とで構成され
ている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, an artificial hip joint has a stem 1 made of titanium (alloy) or stainless steel (alloy) bent in a substantially "U" shape and fitted and fixed to the upper end of the stem 1. A substantially spherical inner head 3 made of an ultra-high molecular weight polyethylene or an alumina ceramic, in which the bone head 2 is rotatably held; The outer cup 4 is made of stainless steel (alloy) or titanium (alloy) and rotatably surrounds the inner cup 3.

【0003】このような人工股関節は、アウターカップ
4をチタン(合金)製もしくはステンレス(合金)製の
スクリュー6によって骨盤7に固定する一方、ステム1
を大腿骨8の髄腔9に挿入し、該髄腔9に充填したボー
ンセメント5でステム1を固定して使用されるものであ
る。
In such an artificial hip joint, the outer cup 4 is fixed to the pelvis 7 by a screw 6 made of titanium (alloy) or stainless steel (alloy), while the stem 1
Is inserted into the medullary cavity 9 of the femur 8 and the stem 1 is fixed with the bone cement 5 filled in the medullary cavity 9 for use.

【0004】本来、人工股関節のアウターカップ4を固
定するスクリュー6は、アウターカップ4の外周面に施
されたポーラスコーティングのポーラス部分に新生骨が
進入して固着されるまでの間、アウターカップ4が動か
ないように固定するためのものであり、アウターカップ
4が固着された後は不要になるはずのものであるが、抜
去することは実際に不可能であるため、そのまま体内に
放置されているのが実状である。そのため、上記のチタ
ン(合金)製もしくはステンレス(合金)製のスクリュ
ー6は、体内に異物として永久に残るという問題があっ
た。
[0004] Originally, the screw 6 for fixing the outer cup 4 of the artificial hip joint is used until the new bone enters and is fixed to the porous portion of the porous coating applied to the outer peripheral surface of the outer cup 4. Is fixed so that it does not move, and should be unnecessary after the outer cup 4 is fixed, but since it is actually impossible to remove it, it is left in the body as it is. That is the fact. For this reason, there is a problem that the screw 6 made of titanium (alloy) or stainless steel (alloy) remains permanently as a foreign substance in the body.

【0005】かかる問題に鑑み、アウターカップ固定用
のスクリューとして生体内分解吸収性スクリューを使用
し、生体内で分解吸収させることによって抜去の必要性
をなくすことを目的とした発明が既に提案された(特公
平4−58985号)。
In view of such a problem, an invention has been proposed which aims to eliminate the necessity of removal by using a biodegradable and absorbable screw as a screw for fixing the outer cup and decomposing and absorbing in vivo in the living body. (Japanese Patent Publication No. 4-58985).

【0006】しかし、この特許は、スクリューがグリコ
ール酸又は乳酸のポリエステルポリマー等からなること
を教えるのみであり、このようなポリマーのみで形成さ
れたスクリューは所期の機械的強度の不足に加え、分解
時の多くの問題があるため、実用には至っていない。即
ち、このスクリューは分解が不均質であり、スクリュー
孔が骨組織で置き換わることが長期に認められず、分解
片が孔から脱落して人工股関節と接触して摩耗粉を生じ
骨吸収を助長して周囲骨の脆弱化を招く恐れがあり、ま
た、臼蓋側のスクリュー孔が骨で埋まらないために臼蓋
骨の強度低下につながるという重大な危惧があることか
ら、全く実用に至っていない。
However, this patent only teaches that the screw is made of a polyester polymer of glycolic acid or lactic acid or the like, and a screw formed of such a polymer alone has a lack of expected mechanical strength, Due to the many problems during disassembly, it has not been put to practical use. In other words, this screw is not homogeneously disassembled, and the screw hole is not observed to be replaced by bone tissue for a long time, and the decomposed pieces fall out of the hole and come into contact with the artificial hip joint to generate wear powder and promote bone resorption. Therefore, there is a possibility that the surrounding bone may be weakened, and there is a serious fear that the screw hole on the acetabular side is not buried with the bone, leading to a reduction in the strength of the acetabular bone.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は、
生体内分解吸収性の人工股関節固定用スクリューを開発
することにしたが、実用的なものを得るためには、以下
のような諸条件を満足する必要があることがわかった。
Therefore, the present applicant has
We decided to develop an artificial hip joint fixation screw that can absorb and dissolve in vivo, but found that it was necessary to satisfy the following conditions to obtain a practical screw.

【0008】 スクリューの初期の剛性(弾性)が大
きく、生体骨(骨盤)のそれに近いこと、 スクリューの初期の曲げ強度が生体骨より高く、人
工股関節のアウターカップ4が大腿骨7に固着されるま
での3〜6ケ月の間、その高い曲げ強度を維持できるこ
と、 人工股関節の固着後、スクリューの分解が比較的短
期間のうちに速やかに、しかも表面から内部まで均質に
行われ、重篤な組織(炎症)反応を起こさず吸収される
こと、 スクリューの分解物が、従来の生体内吸収性インプ
ラントに見られるような不均質で大小混在のバルク状破
片となり、スクリュー孔より脱落して人工股関節の間隙
等に落下してインナーカップ3などを損傷しないこと、 スクリューの分解吸収と平行して周囲の骨細胞がス
クリュー孔に侵入し、最終的にスクリューと置換して完
全に埋まる旺盛な骨形成能を有すること、 埋入後1〜2週間のうちにスクリューが周囲の骨と
結合して確かな固定力が得られること。
The initial rigidity (elasticity) of the screw is large and close to that of the living bone (pelvis). The initial bending strength of the screw is higher than that of the living bone, and the outer cup 4 of the artificial hip joint is fixed to the femur 7. The high bending strength can be maintained for 3 to 6 months. After the fixation of the artificial hip joint, the disassembly of the screw is performed quickly within a relatively short period of time, and evenly from the surface to the inside. It is absorbed without causing tissue (inflammation) reaction, and the decomposition product of the screw becomes a heterogeneous, large and small mixed bulk debris as seen in conventional bioabsorbable implants. Do not fall into the gap etc. of the inner cup and damage the inner cup 3. In parallel with the decomposition and absorption of the screw, the surrounding bone cells enter the screw hole, and finally It has a strong osteogenic ability to completely fill substituted with over screw within the after implantation 1-2 weeks be certain fixing force combined with the surrounding bone can be obtained.

【0009】本発明は、これらの諸条件を満足する人工
股関節固定用スクリューを提供することを目的とし、こ
れにより真に実用性を得たものである。
An object of the present invention is to provide a screw for fixing an artificial hip joint which satisfies these conditions, thereby realizing practical use.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項1に係る人工股関節固定用スクリュ
ーは、人工股関節のアウターカップを固定する生体内分
解吸収性ポリマーからなるスクリューであって、ポリマ
ーの粘度平均分子量が15万〜40万、圧縮曲げ弾性率
が7GPa〜15GPa、圧縮曲げ強度が150MPa
以上であり、生体活性な無機フィラーが20〜50重量
%含有されてスクリュー表面に露出していることを特徴
とするものである。
In order to achieve the above object, a screw for fixing an artificial hip joint according to claim 1 of the present invention is a screw made of a biodegradable and absorbable polymer for fixing an outer cup of an artificial hip joint. The polymer has a viscosity average molecular weight of 150,000 to 400,000, a compressive flexural modulus of 7 GPa to 15 GPa, and a compressive flexural strength of 150 MPa.
As described above, the bioactive inorganic filler is contained at 20 to 50% by weight and is exposed on the screw surface.

【0011】そして、本発明の請求項2に係る人工股関
節固定用スクリューは、生体内分解吸収性ポリマーが部
分結晶化したポリ−L−乳酸又はポリ−D−乳酸である
ことを特徴とし、本発明の請求項3に係る人工股関節固
定用スクリューは、生体内分解吸収性ポリマーの構成モ
ノマー又はオリゴマーが0.05〜0.5重量%含有さ
れていることを特徴とし、本発明の請求項4に係る人工
股関節固定用スクリューは、生体活性な無機フィラー
が、骨伝導性のあるバイオセラミックス、又は、アルカ
リ性無機化合物を含むバイオセラミックスであることを
特徴とし、本発明の請求項5に係る人工股関節固定用ス
クリューは、圧縮成形され、生体内分解吸収性ポリマー
の分子鎖又は結晶が配向していることを特徴とし、本発
明の請求項6に係る人工股関節固定用スクリューは、比
重が1.410〜1.735であることを特徴するもの
である。
[0011] The artificial hip joint fixing screw according to claim 2 of the present invention is characterized in that the biodegradable and absorbable polymer is partially crystallized poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid. The screw for fixing an artificial hip joint according to claim 3 of the present invention is characterized in that the constituent monomer or oligomer of the biodegradable and absorbable polymer is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight. The artificial hip joint fixing screw according to the present invention, wherein the bioactive inorganic filler is osteoconductive bioceramics or bioceramics containing an alkaline inorganic compound. The fixing screw is compression-molded, and the molecular chains or crystals of the biodegradable and absorbable polymer are oriented, and according to claim 6 of the present invention. Engineering hip securing screw is to, wherein the specific gravity of from 1.410 to 1.735.

【0012】請求項1の人工股関節固定用スクリュー
は、圧縮曲げ弾性率が7GPa〜15GPaであるか
ら、生体骨(皮質骨)と同程度の剛性を有しており、ま
た、圧縮曲げ強度が150MPa以上であるから、生体
骨(皮質骨)と同程度以上の強度を有している。従っ
て、このスクリューは、破損することなく大腿骨にねじ
込んで人工股関節のアウターカップを堅固に固定でき、
剛性が高すぎないのでストレス保護の現象により周囲の
骨の強度を低下させる心配がない。生体内分解吸収性ポ
リマーの粘度平均分子量が15万より小さい場合は、上
記範囲の圧縮曲げ弾性率や圧縮曲げ強度を有するスクリ
ューを得ることが困難となり、逆に、粘度平均分子量が
40万より大きい場合は、完全分解までに長期間を要
し、また必然的にむしろデメリットの要因を増す。
The screw for fixing an artificial hip joint according to the first aspect has a compression bending elastic modulus of 7 GPa to 15 GPa, so that it has the same rigidity as a living bone (cortical bone) and a compression bending strength of 150 MPa. As described above, it has strength equal to or higher than that of living bone (cortical bone). Therefore, this screw can be screwed into the femur without breaking, and the outer cup of the artificial hip joint can be firmly fixed,
Since the rigidity is not too high, there is no need to worry about the strength of the surrounding bones being reduced due to the phenomenon of stress protection. When the viscosity average molecular weight of the biodegradable absorbent polymer is smaller than 150,000, it becomes difficult to obtain a screw having a compression bending elastic modulus or a compression bending strength in the above range, and conversely, the viscosity average molecular weight is larger than 400,000. In this case, it takes a long time to completely disassemble, and inevitably increases the disadvantages.

【0013】生体内分解吸収性ポリマーとしては、請求
項2のスクリューに使用される部分結晶化したポリ−L
−乳酸やポリ−D−乳酸等のホモポリマーが強度や弾性
の観点から特に好適である。
[0013] As the biodegradable and absorbable polymer, the partially crystallized poly-L used for the screw according to claim 2 is used.
Homopolymers such as -lactic acid and poly-D-lactic acid are particularly preferred from the viewpoint of strength and elasticity.

【0014】更に、請求項1のスクリューは、切削加工
などの成形処理によって、20〜50重量%含有される
生体活性な無機フィラーがスクリュー表面に露出してい
るため、この生体活性な無機フィラーの骨伝導能によっ
て、埋入後1〜2週間程度で周囲の骨と結合する。従っ
て、スクリューのゆるみ等を生じる心配がなく、確かな
固定力が得られる。
Further, in the screw according to the first aspect of the present invention, the bioactive inorganic filler containing 20 to 50% by weight is exposed on the screw surface by a molding process such as cutting. Due to osteoconductivity, it binds to the surrounding bone about 1-2 weeks after implantation. Therefore, there is no need to worry about loosening of the screw and the like, and a reliable fixing force can be obtained.

【0015】また、生体活性な無機フィラーが含有され
ていると、スクリューはこれら粒子とマトリックスポリ
マーの劈界への体液の侵入によって無機フィラーの微粒
子の単位で細かく極めて均質に加水分解され、細かい分
解破片が生じて速やかに吸収されるようになり、大きい
バルク状破片は殆ど生じない。特に、請求項5のスクリ
ューのように加圧下で圧縮成形されたものは、理論的な
レベルまで緻密質であるために、驚くことに、ポリマー
が数万程度の粘度平均分子量に分解してスクリューの強
度を失った後でさえも、分解細片やフィラー粒子がバラ
バラに崩壊して周囲へ分散することは見られず、単に湿
ったチョークのように全体が痩せ細った状態で分解、吸
収される。このことは、我々が4年以上行っている後述
の動物実験で確認された事項である。そのため、バルク
状破片を生ぜずインナーカップとアウターカップの隙間
に該破片が落下してインナーカップを傷付ける心配は殆
どない。そして、この生体活性な無機フィラーの骨伝導
能によって骨組織がスクリュー孔内に伝導形成され(こ
の事実も確認している)、加水分解されるスクリューと
置換してスクリュー孔を埋めるため、スクリュー孔がい
つまでも残っている場合のように大腿骨の強度に悪い影
響を与える恐れはない。
When a bioactive inorganic filler is contained, the screw is finely and extremely homogeneously hydrolyzed in fine particles of the inorganic filler by penetration of body fluid into the cleavage of these particles and the matrix polymer. Fragments are formed and become quickly absorbed, with little bulky debris. In particular, since the screw molded under pressure as in claim 5 is dense to the theoretical level, the polymer is surprisingly decomposed to a viscosity average molecular weight of about tens of thousands, Even after losing the strength, the decomposed flakes and filler particles are not seen to break apart and disperse to the surroundings, and are simply decomposed and absorbed in a thin and thin state like wet chalk You. This has been confirmed in the animal experiments described below, which we have been conducting for over 4 years. Therefore, there is almost no fear that the fragments fall into the gap between the inner cup and the outer cup without generating bulk fragments and damage the inner cup. Then, bone tissue is conductively formed in the screw hole by the osteoconductive ability of the bioactive inorganic filler (this fact has also been confirmed), and the screw hole is filled by replacing the screw to be hydrolyzed. There is no danger of affecting the strength of the femur as if it were left forever.

【0016】スクリュー孔内の骨組織の伝導形成は、請
求項4のスクリューのように無機フィラーとして骨伝導
性のあるバイオセラミックス、特に、骨伝導性に優れた
後述の湿式ハイドロキシアパタイト等を選択使用すると
顕著になる。
In the formation of conduction of bone tissue in the screw hole, a bioceramic having osteoconductivity as an inorganic filler as in the screw of claim 4, particularly, a wet hydroxyapatite described later which is excellent in osteoconductivity is selectively used. Then it becomes remarkable.

【0017】また、請求項3のスクリューのように、生
体内分解吸収性ポリマーの構成モノマー又はオリゴマー
が0.05〜0.5重量%含有されていると、人工股関
節固定用スクリューとして好適な強度維持期間と目的達
成後の早期の完全分解吸収速度が与えられる。つまり、
人工股関節のアウターカップが大腿骨に固着されるまで
の3〜6ケ月の期間は高い曲げ強度を維持するが、その
後は速やかに分解吸収される。また、請求項4のスクリ
ューのように、生体活性な無機フィラーとして骨伝導性
があるバイオセラミックスを含有させる場合は、バイオ
セラミックスのpHが加水分解の速度を左右する因子と
なるので、生体にも悪影響のない中性に近いものを使用
するのが好ましいが、場合によっては分解を促進するア
ルカリ性無機化合物を含んだバイオセラミックスを使用
するのも一つの方法である。
Further, when the constituent monomer or oligomer of the biodegradable and absorbable polymer is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight as in the screw according to the third aspect, strength suitable for an artificial hip joint fixing screw is obtained. The maintenance period and the speed of complete decomposition and absorption after achieving the objective are given. That is,
While maintaining the high bending strength for a period of 3 to 6 months until the outer cup of the hip joint is fixed to the femur, it is quickly decomposed and absorbed. Further, when a bioceramic having osteoconductivity is contained as a bioactive inorganic filler as in the screw of claim 4, since the pH of the bioceramic is a factor that affects the rate of hydrolysis, the bioceramic is also used in the living body. It is preferable to use a material close to neutral without any adverse effect, but in some cases, one method is to use bioceramics containing an alkaline inorganic compound that promotes decomposition.

【0018】また、請求項5のスクリューのように圧縮
成形され、生体内分解吸収性ポリマーの分子鎖又は結晶
が配向していると、上述したように緻密質になって均一
に細かく加水分解された分解細片が周囲に分散しないで
吸収されるようになり、しかも、分子鎖又は結晶の配向
によって強度が向上し、圧縮曲げ弾性率が7GPa〜1
5GPa、圧縮曲げ強度が200MPa以上で捩り強度
も大きいスクリューを容易に得ることができる。そし
て、無機フィラーを20〜50重量%含有させたスクリ
ューでは、圧縮により内部空隙がほぼ完全に消滅して比
重が高くなり、請求項6に記載したように、理論計算値
と同等のレベルである1.410〜1.735の範囲と
なる。
Further, when the molecular chain or the crystal of the biodegradable and absorbable polymer is oriented by compression molding as in the screw of claim 5, it becomes dense and uniformly and finely hydrolyzed as described above. The decomposed flakes are absorbed without being dispersed in the surroundings, and the strength is improved by the molecular chain or crystal orientation, and the compression bending elastic modulus is 7 GPa to 1
A screw having 5 GPa, a compressive bending strength of 200 MPa or more and a high torsional strength can be easily obtained. In the screw containing the inorganic filler in an amount of 20 to 50% by weight, the internal voids are almost completely eliminated by the compression and the specific gravity is increased, and as described in claim 6, the level is equivalent to the theoretical calculation value. It is in the range of 1.410 to 1.735.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の具
体的な実施形態を詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の人工股関節用スクリューの
一実施形態を示したもので、(イ)は同スクリューの平
面図、(ロ)は同スクリューの正面図、(ハ)は同スク
リューの底面図である。そして、図2は同スクリューの
縦断面における分子鎖(結晶)の配向状態を示す概念図、
図3は同スクリューの横断面における分子鎖(結晶)の配
向状態を示す概念図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the screw for an artificial hip joint according to the present invention, wherein (a) is a plan view of the screw, (b) is a front view of the screw, and (c) is a view of the screw. It is a bottom view. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an orientation state of molecular chains (crystals) in a longitudinal section of the screw,
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an orientation state of molecular chains (crystals) in a cross section of the screw.

【0021】この人工股関節用スクリュー10は生体内
分解吸収性ポリマーからなるものであって、図1に示す
ようにスクリュー頭部10aと軸部10bを有し、軸部
10bの全長に亘ってネジ山10cが形成されている。
そして、このスクリュー頭部10aの上面には、六角レ
ンチ等の回転具を挿入する六角穴10dが形成されてお
り、また、スクリュー頭部10aの周縁部10eは、イ
ンナーカップ3との緩衝を避け、生体内で欠けないよう
に丸く切削されている。
The artificial hip joint screw 10 is made of a biodegradable and absorbable polymer and has a screw head 10a and a shaft 10b as shown in FIG. 1, and the screw 10 extends over the entire length of the shaft 10b. A peak 10c is formed.
A hexagonal hole 10d for inserting a rotating tool such as a hexagon wrench is formed on the upper surface of the screw head 10a, and a peripheral edge 10e of the screw head 10a avoids buffering with the inner cup 3. It is rounded so that it is not chipped in vivo.

【0022】材料の生体内分解吸収性ポリマーとして
は、L体、D体又はD/L体のポリ乳酸、乳酸−グリコ
ール酸共重合体、乳酸−カプロラクトン共重合体などが
使用されるが、その中でも、部分結晶化したポリ−L−
乳酸やポリ−D−乳酸などのホモポリマーであって、そ
の結晶化度を20〜60%、好ましくは30〜50%の
範囲にしたものが特に好ましく使用される。かかる結晶
化度のポリマーは、結晶相と非晶相の比率のバランスが
良く、結晶相による強度及び硬度の向上と、非晶相によ
る柔軟性とが調和されているため、結晶相のみのような
脆さがなく、非晶相のみの場合のような強度のない弱い
性質も現れない。そのため、靱性があり、総合的に強度
が充分高い人工股関節固定用スクリューを得ることが可
能となる。
As the biodegradable and absorbable polymer of the material, L-form, D-form or D / L-form polylactic acid, lactic acid-glycolic acid copolymer, lactic acid-caprolactone copolymer and the like are used. Among them, partially crystallized poly-L-
Homopolymers such as lactic acid and poly-D-lactic acid having a crystallinity of 20 to 60%, preferably 30 to 50%, are particularly preferably used. The polymer having such a degree of crystallinity has a good balance between the ratio of the crystal phase and the amorphous phase, and the improvement in strength and hardness by the crystal phase and the flexibility by the amorphous phase are coordinated. There is no brittleness, and there is no weak property without strength as in the case of only an amorphous phase. Therefore, it becomes possible to obtain a screw for artificial hip joint fixation which is tough and has a sufficiently high overall strength.

【0023】これらのポリマーは、溶融成形後のスクリ
ューにおける粘度平均分子量が15万〜40万となるよ
うにする必要があり、そのためには溶融成形の際の分子
量低下を考慮して、溶融成形前の粘度平均分子量が20
〜80万程度のものを使用することが必要になる。溶融
成形後のスクリューにおけるポリマーの粘度平均分子量
が15万より小さい場合は、目的とする7GPa〜15
GPaの圧縮曲げ弾性率及び150MPa以上の圧縮曲
げ強度を有するスクリューを得ることが困難となり、逆
に、40万より大きい場合は、40万以上の高い粘度平
均分子量の材料ポリマーを苛酷な成形条件の下で溶融成
形しなければならない上に、スクリューが完全分解する
までに長期間を要するなどのデメリットがある。スクリ
ューを構成する生体内分解吸収性ポリマーの更に好まし
い粘度平均分子量(成形後の分子量)は、20万〜30
万である。
It is necessary for these polymers to have a viscosity average molecular weight of 150,000 to 400,000 in a screw after melt-molding. Having a viscosity average molecular weight of 20
It is necessary to use about 800,000. When the viscosity average molecular weight of the polymer in the screw after melt molding is smaller than 150,000, the desired 7 GPa to 15 GPa
It becomes difficult to obtain a screw having a compressive bending elastic modulus of GPa and a compressive bending strength of 150 MPa or more. Conversely, if it is more than 400,000, a material polymer having a high viscosity average molecular weight of 400,000 or more is subjected to severe molding conditions. There are disadvantages, such as the need to melt-mold underneath, and the fact that it takes a long time to completely disassemble the screw. More preferable viscosity average molecular weight (molecular weight after molding) of the biodegradable and absorbable polymer constituting the screw is 200,000 to 30
It is ten thousand.

【0024】また、上記の生体内分解吸収性ポリマーに
は、その構成モノマーやオリゴマー(例えば、L体又は
D体の乳酸、その環状二量体、グリコール酸、カプロラ
クトン等)が0.05〜0.5重量%含有されているこ
とが望ましい。このようなモノマーやオリゴマーが含ま
れていると、人工股関節固定用スクリューとして好適な
強度維持期間と目的達成後の早期の完全分解吸収速度が
与えられ、人工股関節のアウターカップが大腿骨に固着
されるまでの3〜6ケ月の期間は高い曲げ強度を維持す
るが、その後はかなり急激に分解吸収される。
In the biodegradable and absorbable polymer described above, its constituent monomers and oligomers (for example, L-form or D-form lactic acid, its cyclic dimer, glycolic acid, caprolactone, etc.) are 0.05 to 0. It is desirable that the content be 0.5% by weight. When such a monomer or oligomer is contained, a suitable strength maintaining period as a screw for fixing an artificial hip joint and an early complete decomposition absorption rate after achieving the object are given, and the outer cup of the artificial hip joint is fixed to the femur. Although the high bending strength is maintained for a period of 3 to 6 months until it is released, it is decomposed and absorbed quite rapidly thereafter.

【0025】このスクリュー10には、生体活性な無機
フィラー(不図示)が20〜50重量%含有され、切削
加工等の成形処理によって無機フィラーがスクリュー1
0の表面に露出している。無機フィラーとしては、骨伝
導性のあるバイオセラミックスの粉体が好適であり、例
えば、表面生体活性な焼成ハイドロキシアパタイト、ア
パタイトウォラストナイトガラスセラミックス、生体内
吸収性の未焼成ハイドロキシアパタイト、ジカルシウム
ホスフェート、トリカルシウムホスフェート、テトラカ
ルシウムホスフェート、オクタカルシウムホスフェー
ト、カルサイト、セラバイタル、ジオプサイトなどが使
用される。この中でも、生体内吸収性のバイトセラミッ
クスが好ましく使用され、特に、最も活性で骨伝導性に
優れ為害性も低い未焼成ハイドロキシアパタイトが好ま
しく使用される。
The screw 10 contains 20 to 50% by weight of a bioactive inorganic filler (not shown).
0 is exposed on the surface. As the inorganic filler, an osteoconductive bioceramic powder is preferable. , Tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, octacalcium phosphate, calcite, ceravital, diopsite and the like are used. Among these, bioabsorbable bite ceramics are preferably used, and in particular, unfired hydroxyapatite which is the most active, has excellent osteoconductivity, and has low harm is preferably used.

【0026】これらのバイオセラミックスの粉体は、
0.2〜50μm、好ましくは2〜20μmの平均粒径
を有するものが使用される。平均粒径が0.2μmより
小さなバイオセラミックスは、マトリクスポリマー中に
均一に分散させることが容易でなく、一方、50μmよ
り大きいバイオセラミックスを配合すると、比較的大き
い分解片が生じやすくなるので、いずれも好ましくな
い。
These bioceramic powders are:
Those having an average particle size of 0.2 to 50 μm, preferably 2 to 20 μm are used. Bioceramics having an average particle size smaller than 0.2 μm are not easily dispersed uniformly in a matrix polymer, while blending bioceramics larger than 50 μm tends to produce relatively large degraded pieces. Is also not preferred.

【0027】上記のバイオセラミックスを含有させる
と、そのpHが加水分解の速度を左右する一つの因子と
なるので、加水分解を促進するアルカリ性無機化合物
(例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水
酸化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩
化カリウム、塩化亜鉛等)を含んだバイオセラミックス
を無機フィラーとして配合するようにしてもよい。
When the above-mentioned bioceramics are contained, the pH is one of the factors which influence the rate of hydrolysis. Therefore, alkaline inorganic compounds which promote the hydrolysis (for example, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, hydroxide, etc.) Bioceramics containing potassium, calcium chloride, magnesium chloride, potassium chloride, zinc chloride, etc.) may be blended as the inorganic filler.

【0028】上記の無機フィラーが含有されていると、
無機フィラーマトリックスポリマーとの劈界へ体液が侵
入し、スクリューは無機フィラーの微粒子の単位で細か
く均質に加水分解されて速やかに吸収されるようにな
り、大きいバルク状破片は殆ど生じない。そのため、バ
ルク状破片がインナーカップとアウターカップの隙間等
に落下してインナーカップ等を傷付ける心配は皆無に等
しくなる。そして、この無機フィラーの骨伝導能によっ
て骨組織がスクリュー孔内に伝導形成され、加水分解さ
れるスクリューと置換してスクリュー孔を埋めるため、
大腿骨の強度に悪影響を与えることもない。
When the above inorganic filler is contained,
The body fluid penetrates into the boundary with the inorganic filler matrix polymer, and the screw is finely and homogeneously hydrolyzed in the unit of fine particles of the inorganic filler and quickly absorbed, so that large bulk fragments are hardly generated. Therefore, there is almost no fear that the bulk fragments fall into the gap between the inner cup and the outer cup and damage the inner cup and the like. And, bone tissue is conductively formed in the screw hole by the osteoconductivity of this inorganic filler, to replace the screw to be hydrolyzed and fill the screw hole,
It does not adversely affect the strength of the femur.

【0029】無機フィラーの含有率は、上記のように2
0〜50重量%の範囲とする必要があり、20重量%未
満では、生体骨との結合性、骨伝導能、加水分解の促
進、バルク状分解破片の発生防止などが不充分となる。
一方、50重量%より多量に含有させると、却って、生
体内分解吸収性ポリマー本来の靱性が損なわれて脆くな
るため、割れたり欠けたりし易くなるこのスクリュー1
0は、圧縮成形されて生体内分解吸収性ポリマーの分子
鎖(結晶)Mが図2に示すようにスクリューの中心軸線C
Lに向かって周囲から斜め下方に配向しており、図3に
示すように、横断面においては分子鎖(結晶)Mが中心軸
線CLの周りに放射状の配向状態となっている。そのた
め、無配向のものに比べると、強度、表面硬度、密度
(比重)等が向上しており、特に、中心軸線CLの方向
とこれに直角な方向との間における分子鎖(結晶)配向
の異方性が小さいので、緻密質になっていることと相俟
って、種々の方向の外力に対する強度が総体的に大きく
なっている。しかも、このスクリュー10は、分子鎖
(結晶)が放射状の配列形態をとることで捻り強度が顕
著に向上しているため、ねじ込む際に大きい回転力や捻
り力が作用しても、捻り破壊を生じることがない。ま
た、このように圧縮されて緻密質になっていると、ポリ
マーが数万程度の粘度平均分子量となるまで分解してス
クリューの強度を失った後でさえも、分解細片やフィラ
ー粒子がバラバラに崩壊して周囲へ分散することはな
い。これは驚くべき事実である。
The content of the inorganic filler is 2 as described above.
It is necessary to be in the range of 0 to 50% by weight, and if it is less than 20% by weight, the bondability with living bone, osteoconductivity, promotion of hydrolysis, prevention of generation of bulk-like debris and the like become insufficient.
On the other hand, if the content is larger than 50% by weight, on the contrary, the inherent toughness of the biodegradable and absorbable polymer is impaired and the polymer becomes brittle, so that the screw 1 is easily broken or chipped.
0 indicates that the molecular chain (crystal) M of the biodegradable and absorbable polymer is compression-molded and the central axis C
As shown in FIG. 3, the molecular chains (crystals) M are radially oriented around the central axis CL in the cross section as shown in FIG. Therefore, the strength, surface hardness, density (specific gravity), and the like are improved as compared with the non-oriented one, and in particular, the molecular chain (crystal) orientation between the direction of the central axis CL and the direction perpendicular thereto is improved. Since the anisotropy is small, the strength against external forces in various directions is generally increased in combination with the denseness. Moreover, since the screw 10 has a remarkably improved twisting strength due to the radial arrangement of the molecular chains (crystals), even if a large rotational force or twisting force acts upon screwing, the screw 10 can be broken. Will not occur. In addition, when the polymer is compacted in this way, the decomposed flakes and filler particles are dispersed even after the polymer is decomposed to a viscosity average molecular weight of about tens of thousands and loses the strength of the screw. It does not collapse and disperse to the surroundings. This is a surprising fact.

【0030】上記のような人工股関節用スクリュー10
は、例えば次の方法によって製造することができる。
The screw 10 for an artificial hip joint as described above
Can be manufactured, for example, by the following method.

【0031】まず、粘度平均分子量が20万〜80万の
生体内分解吸収性ポリマー(好ましくは構成モノマー又
はオリゴマーを0.05〜0.5重量%含んだもの)に
生体活性な無機フィラーを20〜50重量%混練して溶
融成形や加圧成形等の手段で成形することにより、粘度
平均分子量が15万〜40万のポリマーからなる円柱状
のビレットを造る。
First, a biodegradable and absorbable polymer having a viscosity average molecular weight of 200,000 to 800,000 (preferably containing 0.05 to 0.5% by weight of a constituent monomer or oligomer) is mixed with 20% of a bioactive inorganic filler. 〜50% by weight and molding by means such as melt molding or pressure molding to produce a cylindrical billet made of a polymer having a viscosity average molecular weight of 150,000 to 400,000.

【0032】次いで、図4に示すような成形型12、即
ち、横断面の開口面積が大きい大径円筒形の収容キャビ
ティ12aと、横断面の開口面積が小さい小径円筒形の
有底の成形キャビティ12cとの間に、内周面が下窄ま
りのテーパー面とされた絞り部12bを同軸的に設けた
成形型12を使用し、同図(イ)に示すように、この成
形型12の収容キャビティ12aに上記ビレット13を
収容する。そして、加圧用の雄型12dによって、上記
ビレット13を生体内分解吸収性ポリマーの結晶化可能
な温度(ガラス転移温度以上、溶融温度以下)で、同図
(ロ)に示すように成形キャビティ12cへ連続的又は
断続的に圧入充填する。
Next, a molding die 12 as shown in FIG. 4, that is, a large-diameter cylindrical housing cavity 12a having a large cross-sectional opening area, and a small-diameter cylindrical bottomed molding cavity having a small cross-sectional opening area. A molding die 12 having a constricted portion 12b whose inner peripheral surface is a tapered surface of a downward constriction is provided between the molding die 12 and the inner peripheral surface of the molding die 12 as shown in FIG. The billet 13 is housed in the housing cavity 12a. Then, at the temperature at which the biodegradable and absorbable polymer can be crystallized (above the glass transition temperature and below the melting temperature) by the male mold 12d for pressurization, as shown in FIG. And continuously or intermittently.

【0033】このように圧入すると、ビレット13が絞
り部12bを通過するときに、テーパー面との間に摩擦
抵抗による大きい剪断力が生じ、これが分子鎖(結晶)
を配向させる材料進行方向(MD)及び横方向(TD)
の外力として作用するため、分子鎖(結晶)が成形型1
2の中心軸線L(換言すればビレット13の中心軸線)に
向かって周囲から斜め下方に配向しつつ圧縮され、結晶
化が進行する。そして、成形キャビティ12cに充填さ
れた後も、成形キャビティ12cの内面及び底面により
背圧を受けて、上記の分子鎖(結晶)配向及び圧縮状態
を維持したまま固定化され、円柱状の圧縮配向成形体1
30が得られる。この圧縮配向成形体130は、圧縮曲
げ弾性率が7GPa〜15GPaの範囲にあり、圧縮曲
げ強度が150MPa以上(通常は200MPa以上)
であり、比重が理論値と同等の1.410〜1.735
の範囲(ポリマーがポリ乳酸で結晶化度が20〜60%
であり、無機フィラーとして未焼成のハイドロキシアパ
タイトを20〜50重量%含有させた場合)である。
With such press-fitting, when the billet 13 passes through the constricted portion 12b, a large shearing force is generated between the billet 13 and the tapered surface due to frictional resistance, which is a molecular chain (crystal).
Direction (MD) and transverse direction (TD)
Acts as an external force, so that the molecular chains (crystals)
2 is compressed while being oriented obliquely downward from the periphery toward the central axis L (in other words, the central axis of the billet 13), and crystallization proceeds. After being filled in the molding cavity 12c, the inner surface and the bottom surface of the molding cavity 12c receive a back pressure, and are fixed while maintaining the molecular chain (crystal) orientation and the compressed state. Molded body 1
30 is obtained. The compression-oriented molded body 130 has a compression bending elastic modulus in a range of 7 GPa to 15 GPa and a compression bending strength of 150 MPa or more (usually 200 MPa or more).
And the specific gravity is 1.410 to 1.735 which is equivalent to the theoretical value.
Range (Polymer is polylactic acid and crystallinity is 20-60%
And 20 to 50% by weight of unfired hydroxyapatite as an inorganic filler).

【0034】そこで、この圧縮配向成形体130を成形
型12から取出して切削加工することにより、スクリュ
ー頭部10aと軸部10bを形成し、更に、軸部10b
をネジ切り加工してネジ山10cを形成すると共に、ス
クリュー頭部10aの上面に六角穴10dを形成すれ
ば、分子鎖(結晶)Mが中心軸線CLに向かって周囲か
ら斜めに配向した、圧縮曲げ弾性率が7GPa〜15G
Paで圧縮曲げ強度が150MPa以上の緻密で、無機
フィラーが表面に露出した人工股関節用スクリュー10
が得られる。
Then, the compression oriented molded body 130 is removed from the mold 12 and cut to form a screw head 10a and a shaft 10b.
Is screwed to form a screw thread 10c, and a hexagonal hole 10d is formed in the upper surface of the screw head 10a, so that the molecular chains (crystals) M are oriented obliquely from the periphery toward the central axis CL. Flexural modulus of 7 GPa to 15 G
The artificial hip joint screw 10 having a dense compression bending strength of 150 MPa or more at Pa and an inorganic filler exposed on the surface.
Is obtained.

【0035】上記の製法においては、変形比R(ビレッ
ト13の断面積/圧縮配向成形体130の断面積)が大
きくなるほど、緻密な圧縮配向成形体130を得ること
ができるが、変形比Rがあまり大きくなると、過剰な剪
断力が圧縮配向成形体130にかかるので成形不良が生
じ、却って強度の弱いものしか得られない。また、変形
比があまり小さいと、必要な強度が得られなくなるの
で、変形比Rは実質的に1.5〜3.0の範囲となるよ
うに、収容キャビティ12aと成形キャビティ12cと
の開口面積比を変えることが望ましい。また、圧縮配向
成形体130の結晶化度は、収容キャビティ12aと成
形キャビティ12cとの開口面積比、ビレット13の圧
入温度、圧力、圧入速度などをコントロールすることに
よって、前述したように20〜60%の範囲に調節する
ことが望ましい。
In the above-mentioned manufacturing method, as the deformation ratio R (the cross-sectional area of the billet 13 / the cross-sectional area of the compression-oriented molded body 130) increases, the denser compression-oriented molded body 130 can be obtained. If it is too large, an excessive shearing force is applied to the compression-oriented molded body 130, so that molding failure occurs, and only a material having a low strength is obtained. On the other hand, if the deformation ratio is too small, the required strength cannot be obtained. Therefore, the opening area between the housing cavity 12a and the molding cavity 12c is set so that the deformation ratio R is substantially in the range of 1.5 to 3.0. It is desirable to change the ratio. The crystallinity of the compression-oriented molded body 130 can be controlled to 20 to 60 as described above by controlling the opening area ratio between the housing cavity 12a and the molding cavity 12c, the press-in temperature, the pressure, and the press-in speed of the billet 13. % Is desirably adjusted.

【0036】このような人工関節固定用スクリュー10
を、図5に示す従来の金属製のスクリュー6に代えて、
人工股関節のアウターカップ4の孔から、骨盤7に形成
したネジ孔にねじ込んで、アウターカップ4を骨盤7に
固定すると、スクリュー10表面に露出した生体活性な
バイオセラミックス等の無機フィラーの作用によってス
クリュー10が埋入後1〜2週間のうちに周囲の骨と結
合する。そのため、スクリュー10のゆるみ等を生じる
ことがなくなり、しっかりとアウターカップ4を大腿骨
7に固定することができる。しかも、このスクリュー1
0は、圧縮曲げ弾性率が7GPa〜15GPaで生体骨
(皮質骨)と同程度の剛性を有すると共に、圧縮曲げ強
度が150MPa以上(好ましくは200MPa以上)
で生体骨(皮質骨)と同程度以上の強度を有しており、
更に、ポリマー分子鎖(結晶)の圧縮配向によって種々の
方向の外力に対する強度や捩り強度が高められているた
め、大腿骨7のネジ孔にねじ込むときにスクリュー10
が破損したり、負荷がかかったときにスクリュー10が
折損することがなく、確実にアウターカップ4を固定す
ることができ、埋入後のストレス保護によって周囲骨の
脆弱化を招く危惧もない。
Such an artificial joint fixing screw 10
Is replaced with the conventional metal screw 6 shown in FIG.
When the outer cup 4 is fixed to the pelvis 7 by screwing from the hole of the outer cup 4 of the artificial hip joint into the screw hole formed in the pelvis 7, the screw is formed by the action of an inorganic filler such as bioactive bioceramics exposed on the surface of the screw 10. 10 bind to surrounding bone within 1-2 weeks after implantation. Therefore, loosening of the screw 10 does not occur, and the outer cup 4 can be firmly fixed to the femur 7. Moreover, this screw 1
0 indicates that the compression bending elastic modulus is 7 GPa to 15 GPa and has the same rigidity as that of a living bone (cortical bone), and the compression bending strength is 150 MPa or more (preferably 200 MPa or more).
It has strength equal to or greater than that of living bone (cortical bone)
Further, since the strength and torsional strength against external force in various directions are enhanced by the compression orientation of the polymer molecular chains (crystals), the screw 10 is screwed into the screw hole of the femur 7.
The outer cup 4 can be securely fixed without breaking the screw 10 or breaking when a load is applied, and there is no danger that the surrounding bone is weakened by stress protection after implantation.

【0037】また、このスクリュー10は、アウターカ
ップ4が大腿骨7に固着安定するまでの3〜6ケ月の期
間内は150MPa以上(好ましくは200MPa以
上)の圧縮曲げ強度を維持するが、既述したように、構
成モノマー又はオリゴマーとアルカリ性無機化合物が含
有されているため、3〜6ケ月の期間が経過すると、炎
症が起こらない程度に速やかに加水分解され、しかも、
無機フィラーが含有されているため、細かく均一に加水
分解されて大きいバルク状の分解破片を生じることがな
く、さらに圧縮により緻密化されているため、加水分解
が進んでも分解細片や無機フィラーがバラバラに崩壊し
て周囲へ分散することがない。従って、生体内分解吸収
性ポリマーのみで作製されたスクリューのように加水分
解が遅く、加水分解の途中で大きいバルク状破片を生
じ、バルク状破片が人工股関節のアウターカップ4とイ
ンナーカップ3の隙間などに落ちてインナーカップ3を
傷つける心配はない。
The screw 10 maintains a compressive bending strength of 150 MPa or more (preferably 200 MPa or more) for a period of 3 to 6 months until the outer cup 4 is fixed to the femur 7 and stabilized. As described above, since the constituent monomers or oligomers and the alkaline inorganic compound are contained, after a period of 3 to 6 months has elapsed, hydrolysis is rapidly performed to the extent that inflammation does not occur, and
Because it contains an inorganic filler, it is finely and uniformly hydrolyzed and does not produce large bulk decomposed debris, and because it is densified by compression, even if hydrolysis proceeds, decomposed debris and inorganic filler are It does not break apart and disperse to the surroundings. Therefore, the hydrolysis is slow like a screw made of only the biodegradable and absorbable polymer, and large bulk fragments are generated during the hydrolysis, and the bulk fragments are formed in the gap between the outer cup 4 and the inner cup 3 of the artificial hip joint. There is no need to worry about falling down and damaging the inner cup 3.

【0038】そして、スクリュー10の加水分解が更に
進行すると、バイオセラミックス等の生体活性な無機フ
ィラーの骨伝導能によって骨組織がスクリュー孔内に伝
導形成され、加水分解されるスクリューと置換してスク
リュー孔が埋まるため、スクリュー孔がいつまでも残っ
ている場合のように大腿骨の強度に悪い影響を与える心
配もない。
When the hydrolysis of the screw 10 further proceeds, the bone tissue is conductively formed in the screw hole by the osteoconductivity of the bioactive inorganic filler such as bioceramics, and the screw is replaced by the screw to be hydrolyzed. Since the hole is filled, there is no fear that the strength of the femur is adversely affected as in the case where the screw hole remains forever.

【0039】この実施形態のスクリュー10は、圧縮に
よりポリマーの分子鎖(結晶)を中心軸に向かって周囲
から斜めに配向させることにより、種々の方向の外力に
対する強度や捩り強度を高めているが、加温しながら一
軸延伸する手段や、所謂、静水圧押出しの手段によっ
て、分子鎖を一軸方向に配向させるようにしてもよい。
但し、この場合は、スクリューが緻密質でないため、加
水分解された分解細片や無機フィラーの周囲への分散を
抑制することが困難であり、また、延伸方向とこれに直
角な方向との分子鎖配向の異方性が大きいので、種々の
方向の外力に対する強度を向上させたり、捻り強度を向
上させることも困難である。
In the screw 10 of this embodiment, the molecular chains (crystals) of the polymer are obliquely orientated from the periphery toward the central axis by compression, thereby increasing the strength against external forces and torsional strength in various directions. Alternatively, the molecular chains may be uniaxially oriented by means of uniaxial stretching while heating or so-called isostatic extrusion.
However, in this case, since the screw is not dense, it is difficult to suppress the dispersion of the hydrolyzed decomposed debris and the inorganic filler around, and the molecular orientation in the stretching direction and the direction perpendicular to the stretching direction. Since the anisotropy of the chain orientation is large, it is also difficult to improve the strength against external forces in various directions and to improve the torsional strength.

【0040】次に、動物による加水分解実験について説
明する。
Next, an experiment of hydrolysis by animals will be described.

【0041】溶融成形前の粘度平均分子量が40万であ
るポリ−L−乳酸(PLLA)に未焼成のハイドロキシ
アパタイト(u−HA)を30重量%混合して溶融成形
により円柱状のビレットを作製した。このビレットを前
述の成形型を用いて変形比R=2.8で圧縮配向成形体
を鍛造成形し、これを切削加工して直径3.2mm、長
さ30mmのロッドを得た。このロッドの圧縮曲げ弾性
率は7.5GPa、圧縮曲げ強度は270MPa、ポリ
マーの粘度平均分子量は20万、結晶化度は45%であ
った。また、ビレットの比重は1.465であるのに対
し、このロッドの比重は1.508と向上しており、実
質的に内部空隙がない緻密質なロッドであることが判っ
た。
Unmelted hydroxyapatite (u-HA) was mixed with poly-L-lactic acid (PLLA) having a viscosity-average molecular weight of 400,000 before melting and 30% by weight, and a cylindrical billet was prepared by melt molding. did. This billet was forged into a compression-oriented molded body at a deformation ratio of R = 2.8 using the above-described molding die, and this was cut to obtain a rod having a diameter of 3.2 mm and a length of 30 mm. The compression bending elastic modulus of the rod was 7.5 GPa, the compression bending strength was 270 MPa, the viscosity average molecular weight of the polymer was 200,000, and the crystallinity was 45%. The specific gravity of the billet was 1.465, whereas the specific gravity of this rod was improved to 1.508, indicating that the rod was a dense rod having substantially no internal voids.

【0042】上記ロッドの生体内での加水分解による変
化を調べるために、兎の大腿骨を切断してその髄腔に上
記のロッドを埋入する手術を行った。そして、4年経過
後に再び大腿骨を切断して、ロッドの変化を調べた。そ
の結果、このロッドは、直径が2.5〜2.7mmと細
くなって、周囲に骨組織が形成されており、髄腔内では
分解細片に崩壊することなく存在していた。そして、髄
腔から取り出したロッドは、指で簡単に押し潰すことが
できる程度に加水分解が進行していた。また、髄腔には
重篤な炎症反応等が見られず、為害性のないことが判っ
た。
In order to examine the change of the rod due to hydrolysis in the living body, a surgical operation was performed in which the femur of a rabbit was cut and the rod was implanted in the medullary cavity. After four years, the femur was cut again, and the change in the rod was examined. As a result, the rod became thin with a diameter of 2.5 to 2.7 mm, a bone tissue was formed around the rod, and the rod was present in the medullary cavity without disintegrating into decomposed pieces. Hydrolysis of the rod taken out of the medullary cavity had progressed to such an extent that it could be easily crushed with a finger. In addition, no serious inflammatory reaction or the like was observed in the medullary cavity, indicating no harm.

【0043】この実験の結果から、本発明の人工股関節
固定用スクリューは、強度や弾性が生体骨と同等もしく
はそれ以上であり、緻密質で比重が大きく、生体骨との
結合性や骨誘導性が良好で、速やかに細かく均一に加水
分解され、分解細片や無機フィラーが崩壊して分散する
ことなく吸収されることが裏付けられた。
From the results of this experiment, it is clear that the artificial hip joint fixing screw of the present invention has strength and elasticity equal to or higher than that of a living bone, is dense and has a high specific gravity, and has a bonding property with a living bone and an osteoinductive property. And that it was quickly and finely and uniformly hydrolyzed, and the decomposed flakes and inorganic filler were absorbed without disintegration and dispersion.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の人工股関節固定用スクリューは、生体骨に近い剛性
(弾性)と生体骨以上の高い曲げ強度を備え、人工股関
節のアウターカップが大腿骨に固着されるまでの3〜6
ケ月の間はその高い曲げ強度を維持してアウターカップ
を確実に固定できるが、その後は炎症を起こさない程度
に速やかに且つ細かく均一に加水分解されて、分解細片
や無機フィラーが周囲に分散することなく生体内に吸収
されるようになり、加水分解の途中で大きいバルク状分
解破片が生じてアウターカップとインナーカップの間に
入ってインナーカップ等を傷付ける心配がなく、また、
生体活性な無機フィラーの作用により埋入後1〜2週間
で周囲の骨と結合するため、スクリューのゆるみを生じ
ることなくしっかりとアウターカップを固定でき、加水
分解の進行とともにネジ孔に骨が伝導形成されてスクリ
ューと置換しつつスクリュー孔が埋まるため、大腿骨の
強度に悪影響を与える心配もない、といった多くの顕著
な効果を奏する。
As is apparent from the above description, the artificial hip joint fixing screw of the present invention has a rigidity (elasticity) close to that of a living bone and a high bending strength higher than that of a living bone, and the outer cup of the artificial hip joint has a thigh. 3-6 until fixed to bone
The outer cup can be fixed firmly by maintaining its high bending strength for months, but after that it is rapidly and finely and uniformly hydrolyzed to the extent that it does not cause inflammation, and the decomposed chips and inorganic filler are dispersed around It will be absorbed into the living body without doing, there is no fear that large bulk decomposed debris is generated during the hydrolysis and enters between the outer cup and the inner cup and damages the inner cup etc.
1 to 2 weeks after implantation due to the action of bioactive inorganic filler, it binds to the surrounding bone, so the outer cup can be fixed firmly without loosening of the screw, and the bone is conducted to the screw hole as the hydrolysis progresses Since the screw hole is filled and formed to replace the screw, there are many remarkable effects such that there is no fear of adversely affecting the strength of the femur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る人工股関節固定用ス
クリューを示したもので、(イ)は同スクリューの平面
図、(ロ)は同スクリューの正面図、(ハ)は同スクリ
ューの底面図である。
FIG. 1 shows a screw for fixing an artificial hip joint according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view of the screw, (b) is a front view of the screw, and (c) is a screw of the screw. It is a bottom view.

【図2】同スクリューの縦断面における分子鎖(結晶)の
配向状態を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an orientation state of a molecular chain (crystal) in a longitudinal section of the screw.

【図3】同スクリューの横断面における分子鎖(結晶)の
配向状態を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an orientation state of a molecular chain (crystal) in a cross section of the screw.

【図4】同スクリューの一製造法を説明するもので、
(イ)は成形型の収容キャビティにビレットを収容した
ところを示す断面図、(ロ)はビレットを成形型の成形
キャビティに圧入充填したところを示す断面図である。
FIG. 4 is a view for explaining one manufacturing method of the screw.
(A) is a cross-sectional view showing a state where a billet is housed in a housing cavity of a mold, and (B) is a cross-sectional view showing that a billet is press-fitted into a mold cavity of the mold.

【図5】人工股関節の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an artificial hip joint.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 人工股関節のアウターカップ 10 人工股関節固定用スクリュー 10a スクリュー頭部 10b 軸部 10c ネジ山 Reference Signs List 4 outer cup of artificial hip joint 10 screw for fixing artificial hip joint 10a screw head 10b shaft 10c screw thread

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】人工股関節のアウターカップを固定する生
体内分解吸収性ポリマーからなるスクリューであって、
ポリマーの粘度平均分子量が15万〜40万、圧縮曲げ
弾性率が7GPa〜15GPa、圧縮曲げ強度が150
MPa以上であり、生体活性な無機フィラーが20〜5
0重量%含有されてスクリュー表面に露出していること
を特徴とする人工股関節固定用スクリュー。
1. A screw made of a biodegradable and absorbable polymer for fixing an outer cup of an artificial hip joint,
The polymer has a viscosity average molecular weight of 150,000 to 400,000, a compression bending elastic modulus of 7 GPa to 15 GPa, and a compression bending strength of 150.
Not less than MPa, and 20 to 5 bioactive inorganic fillers
A screw for fixing an artificial hip joint, which is contained at 0% by weight and is exposed on the screw surface.
【請求項2】生体内分解吸収性ポリマーが、部分結晶化
したポリ−L−乳酸又はポリ−D−乳酸である請求項1
に記載の人工股関節固定用スクリュー。
2. The biodegradable and absorbable polymer is partially crystallized poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid.
2. The screw for fixing a hip joint according to item 1.
【請求項3】生体内分解吸収性ポリマーの構成モノマー
又はオリゴマーが0.05〜0.5重量%含有されてい
る請求項1又は請求項2に記載の人工股関節固定用スク
リュー。
3. The screw for fixing an artificial hip joint according to claim 1, wherein the constituent monomer or oligomer of the biodegradable and absorbable polymer is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight.
【請求項4】生体活性な無機フィラーが、骨伝導性のあ
るバイオセラミックス、又は、アルカリ性無機化合物を
含むバイオセラミックスである請求項1に記載の人工股
関節固定用スクリュー。
4. The screw for fixing an artificial hip joint according to claim 1, wherein the bioactive inorganic filler is osteoconductive bioceramics or bioceramics containing an alkaline inorganic compound.
【請求項5】圧縮成形され、生体内分解吸収性ポリマー
の分子鎖又は結晶が配向していることを特徴とする請求
項1ないし請求項4のいずれかに記載の人工股関節固定
用スクリュー。
5. The screw for fixing an artificial hip joint according to claim 1, wherein the molecular chain or the crystal of the biodegradable and absorbable polymer is oriented by compression molding.
【請求項6】比重が1.410〜1.735である請求
項5に記載の人工股関節固定用スクリュー。
6. The screw for fixing an artificial hip joint according to claim 5, wherein the specific gravity is 1.410 to 1.735.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006022018A1 (en) * 2004-08-27 2008-05-08 グンゼ株式会社 Bone treatment tool manufacturing method and bone treatment tool
JP2009233257A (en) * 2008-03-28 2009-10-15 Gunze Ltd Method of manufacturing osteosynthesis material
WO2011071299A2 (en) 2009-12-07 2011-06-16 유앤아이 주식회사 Implant

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