JP2002536062A - ソケットケーシングとソケットインサートとの間の連結部材を有する股関節ソケット - Google Patents

ソケットケーシングとソケットインサートとの間の連結部材を有する股関節ソケット

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Abstract

(57)【要約】 ソケットケーシングと該ソケットケーシング内に嵌め込み可能なセラミック製のソケットインサートとから成る股関節ソケットにおいては、両構成要素の接合面は正確に加工されねばならない。それというのも、不精度が生じた場合にソケットインサート内で、構成部材の強度を減少せしめる不均一な応力集中が生ずるからである。手術に起因して生ずる汚染物が締付け結合の耐久性を低下させる。この理由から、セラミック製のソケットインサートと金属製のソケットケーシングとの間に力伝達を均一化するための手段が設けられている。プラスチック製の層、特にポリエチレン製の層は公知である。いずれにせよポリエチレン製の連結部材の欠点は、常温流れ耐性ではないということにある。更に、連結部材とソケットケーシングとの間で相対運動が生じて、これにより摩滅が生ずることがある。それ故本発明では、股関節ソケットのソケットケーシングとソケットインサートとの間に嵌め込まれた連結部材が提案され、該連結部材の弾性及び緩衝特性が、該連結部材の多孔性及び連結部材の表面の構造によって予め規定可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の股関節ソケットに関す
る。
【０００２】 股関節ソケットは、一般にモジュール形式で構成されている股関節・体内プロ
テーゼ又は体内プロセテーシスの主要構成部材である。体内プロテーゼは、例え
ば大腿骨内に挿入されるシャフトと、寛骨内にインプラントされるソケットから
構成されている。シャフトには、一般に２つの構成部材から構成されたソケット
内に支承される球状ヘッドが装着される。ソケットは、ソケットケーシング、つ
まり、いわゆるメタル・バック（metal back）と、プラスチック又はセラミック
製のソケットインサート、つまり、いわゆるインサートから形成される。モジュ
ール形式で構成された体内プロテーゼの場合には、異なる材料及びサイズのイン
プラント構成要素が互いに結合される。一般に、個々の構成部材の組合せは関節
寸法によって予め規定される。
【０００３】 ソケットケーシングと該ソケットケーシング内に嵌め込み可能なセラミック製
のソケットインサートとから成る股関節ソケットにおいては、両構成部材の接合
面は正確に加工されねばならない。それというのも、不精度が生じた場合にソケ
ットインサート内で、構成部材の強度を減少せしめる不均一な応力集中が生ずる
からである。ドイツ国特許公開第４３３７９３６号明細書から既に公知のように
、前記理由からセラミック製のソケットインサートと金属製のソケットケーシン
グとの間に力伝達を均一化するための手段が配置されている。プラスチック製の
層、特にポリエチレン製の層は公知である。いずれにせよポリエチレン製の連結
部材の欠点は、常温流れ耐性ではないということにある。更に、連結部材とソケ
ットケーシングとの間で相対運動が生じて、これにより摩滅が生ずることがある
。更に不都合には、セラミック製のソケットインサートが載着するソケットケー
シング内の面が手術に起因して生ずる汚染物、骨裂片の影響を受け易い。このよ
うな汚染は、ソケットケーシング内でのソケットインサートの耐久性を著しく低
下させる。
【０００４】 それ故本発明の課題は、金属製のソケットケーシングとソケットケーシング内
に嵌め込まれるセラミック製のソケットインサートとこれらの間に配置された連
結部材とから成る股関節ソケットを改良して、連結部材が制御された変形性に基
づき均一な力の流れを生ぜしめかつ互いに結合される構成要素の表面内の不規則
性並びに両構成要素間の汚染を補償できるようにすることにある。
【０００５】 前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の構
成によって解決された。
【０００６】 本発明の有利な構成はその他の請求項に記載されている。
【０００７】 表面構造の合目的な構成によって及び連結部材の内部構造、特に連結部材の多
孔性の合目的な構成によって、本発明によれば連結部材の弾性及び緩衝特性およ
びこれによって連結部材と連結された部材内への力導入を予め規定できる。有利
な構成では、多孔性の連結部材は巻体として製作可能である。少なくともほぼ連
結部材が得るべき形状を有する部材に糸を合目的に付設することによって、巻体
の多孔性及び巻体の表面構造を制御可能である。例えば巻取り機械で巻管に巻く
ことができる円筒状又は円錐状に成形された巻体の場合、多孔性は、交差角の調
節、並べて付設された糸の間隔（糸行程）並びに巻きプロセス中の糸張力の調節
によって予め規定される。
【０００８】 連結部材は、巻体の代わりに織物状構造を有することもできる。製織形式によ
って、即ち、糸の相互間隔及び糸の絡合いによって、多孔性及び表面特性、つま
り、粗面性に影響を及ぼすことができる。複数の織物層から成る連結部材の構成
も、多孔性ひいては変形性に影響を及ぼすことができる。
【０００９】 表面構造は、巻体の場合及び織物の場合、ほぼ糸直径、糸形状（扁平、円形又
は撚り掛け）、並びに糸の付設もしくは絡合いによって規定される。巻体の場合
でもまた織物状構造の場合でも糸を可変な相互間隔を置いて処理できることによ
って、糸の交点で巻体もしくは織物の表面に隆起部が形成されるのに対して、糸
間の間隔に基づき細孔が形成される。それ故、表面においては糸間隔及び交点が
連結部材の構造、つまり、粗さに影響を及ぼす。
【００１０】 連結部材は、ソケットケーシングとセラミックインサートとの間でほぼ骨及び
人体組織によって遮蔽されるけれども、体内液体に基づき連結部材の材料と人体
組織との間での相互作用の可能性が生ずる。この理由から、巻体もしくは織物の
糸は生体親和性（biocompatible）の材料から製作されている。材料としては、
プロテーゼ技術（prosthetics）において既に生体親和性とみなされる全ての材
料が適する。それ故、糸は例えばクロム、タングステン・クロム、コバルト・ク
ロム及びチタンのような合金又は金属であってよい。特に、炭素から成る糸が特
に効果的であり、該糸は、特に高い引張り強さを有しかつ更に身体内自体に存在
するエレメントから形成される。特に炭素から成る糸によって、連結部材は、負
荷を受けた場合に糸伸張方向で変形しないように構成できる。
【００１１】 適当な所望形状での連結部材の製作を容易にするために、糸もしくは糸層が定
着手段によって所定の位置で定着されると有利である。定着手段としては、例え
ばエポキシ樹脂が使用される。この場合にも、定着手段は生体不活性化された材
料もしくは生体親和性の材料から形成されねばならない。
【００１２】 別の構成では、巻体及び織物以外に連結部材を焼結体又はスポンジ体としても
製作できる。例えば、生体親和性の材料の球又は粒子から、特に既述の公知の生
体親和性の金属から連結部材をあらゆる所望の形状で焼結でき、この場合、球サ
イズ又は粒子サイズによって、同時に焼結体内部の細孔サイズ並びに焼結体の表
面構造が規定される。例えば金属溶融物をガス負荷することによって製作できる
スポンジ体の場合には、ガス負荷媒体の適当な供給によって細孔含有度及び細孔
サイズに影響を及ぼすことができる。
【００１３】 股関節ソケット用の連結部材は、体内プロテーゼの予期される負荷及びサイズ
に応じて、６ｍｍまでの厚さを有している。連結部材の細孔割合は、所望の弾性
及び緩衝特性に適合して、２０％乃至９０％の割合に調節され、この場合、ほぼ
４０％の細孔割合が最適である。細孔割合が高くなるほど、連結部材はより弾性
的に挙動する。
【００１４】 連結部材の表面粗さは、同様に弾性及び緩衝特性に影響を及ぼす。高い表面粗
さによって、表面の変形性が増大しかつこれに起因して連結部材の弾性及び緩衝
特性が上昇する。表面粗さは同様に体内プロテーゼに適合されかつ粗さ高さＲａ
は２μｍ乃至３００μｍである。ほぼＲａ＝６０μｍの粗さ高さが有利である。
【００１５】 前述のように、表面構造、即ち、粗さ高さは、巻きプロセス又は製織プロセス
もしくは焼結技術又は細孔形成によって影響を及ぼされる。特に金属製の材料か
ら焼結された連結部材及びスポンジ体の場合には、表面の引き続く加工によって
、例えば研削、サンドブラスト又はすり減らし（over twisting）によって、構
造ひいては粗さに合目的に影響を及ぼすことができる。
【００１６】 次に図示の実施例につき本発明を説明する。
【００１７】 第１図では、符号１で本発明による股関節ソケットが図示されている。ソケッ
トケーシング２、つまり、メタルバックは、生体親和性の金属から形成される。
ソケットインサート３は、セラミック製の支承シェルから成っていて、該支承シ
ェルは、関節対偶、つまり、大腿頭・プロテーゼの球状ヘッドを受容するための
半球形の切欠き４を有している。符号５で連結部材が図示されている。ソケット
インサート３は、公知のプレス嵌めによってソケットケーシング２内に嵌め込ま
れている。連結部材５は、股関節ソケットのサイズに応じて及び股関節ソケット
の所望の使用に応じて、ほぼ１ｍｍ乃至６ｍｍの厚さを有している。
【００１８】 第２図では、巻体から成形された連結部材６の四分の一セグメントが図示され
ている。図面から明らかなように、重ね合わせられた５つの糸層７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ，７ｅが設けられている。個々の糸８は並べて付設されている。図面か
ら明らかなように、糸の直径９並びに糸の相互間隔１０は細孔１１の寸法を規定
する。同時に、糸８の直径９は表面において本質的に粗さ１３を規定する。更に
、表面１２に接続されていてひいては開かれている細孔１１の深さ及び直径が、
表面１２の粗さに影響を及ぼす。更に第２図から明らかなように、糸は所定の位
置で定着手段１４によって、例えばエポキシ樹脂によって定着される。
【００１９】 第３図では、２つの織物層Ａ，Ｂから構成された連結部材１５の構造を図示し
ている。この場合にも図面から明らかなように、それぞれの織物層Ａ又はＢ内部
並びに個々の織物層Ａ，Ｂ間の糸１７の相互間隔１８並びに直径１６は、細孔１
９のサイズ並びに表面２０の構造ひいては粗さ２１に影響を及ぼす。
【００２０】 第４図では、連結部材２２として焼結体のセグメントが図示されている。焼結
体は、実施例では生体親和性の金属の互いに焼結された球２３から形成されてい
る。球２３の直径２４は、細孔２５の寸法並びに表面２６の表面構造ひいては表
面の粗さ２７を規定する。
【００２１】 第５図では符号２８で、スポンジ体である連結部材のセグメントが図示されて
いる。本実施例では、連結部材２８の構造は前述の実施例とは異なって、生体親
和性の金属３０内に設けられる細孔２９のサイズによって規定される。実施例で
は、細孔は不規則に成形されていてかつ部分的に互いに関連していてひいてはス
ポンジ構造を形成する。細孔は、焼結プロセス中にガス負荷によって又はいわゆ
るスペースホルダによって金属内に形成される。スペースホルダは、焼結時に残
留物なく燃焼される細孔のサイズ及び形状を有する材料である。金属３０は細孔
２９によって構造化される。表面３１では、細孔２９の寸法によって粗さ３２に
影響が及ぼされる。細孔２９が小さくなるほど、粗さ３２がより減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ソケットケーシングと該ソケットケーシング内に嵌め込まれたセラミック製の
ソケットインサートとから成りかつソケットケーシングとソケットインサートと
の間に連結部材を有する本発明による股関節ソケットの断面図。
【図２】 巻体から成形された連結部材のセグメント状の一区分の断面図。
【図３】 織物状構造を有する連結部材の一部を示す図。
【図４】 多孔の焼結体である連結部材のセグメント状の一区分の断面図。
【図５】 スポンジ体である連結部材のセグメント状の一区分の断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月２４日（２００１．２．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 寛骨の骨組織内に挿入可能なソケットケーシングと該ソケッ
    トケーシング内に嵌め込まれるセラミック製のソケットインサートとを有する股
    関節ソケットであって、連結部材が、ソケットケーシングとソケットインサート
    との間に力伝達を均一化するために配置されている形式のものにおいて、連結部
    材（５，６，１５，２２，２８）の弾性及び緩衝特性が、該連結部材の多孔性（
    １１，１９，２５，２９）及び連結部材の表面（１２，２０，２６，３１）の構
    造（１３，２１，２７，３２）によって予め規定可能であることを特徴とする、
    股関節ソケット。
  2. 【請求項２】 連結部材（６）が、生体親和性の材料の糸（８）から成る巻
    体である、請求項１記載の股関節ソケット。
  3. 【請求項３】 連結部材（１５）が、生体親和性の材料製の糸（１７）から
    製作された織物状構造（Ａ，Ｂ）を有している、請求項１記載の股関節ソケット
    。
  4. 【請求項４】 糸（８，１７）が、金属糸である、請求項２又は３記載の股
    関節ソケット。
  5. 【請求項５】 糸（８，１７）が、炭素から形成されている、請求項２又は
    ３記載の股関節ソケット。
  6. 【請求項６】 糸（６）もしくは糸層が、定着手段（１４）によって所定の
    位置で定着されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の股関節ソケッ
    ト。
  7. 【請求項７】 連結部材（２２）が、生体親和性の金属又は生体親和性の合
    金（３０）から成る多孔性の焼結体である、請求項１記載の股関節ソケット。
  8. 【請求項８】 連結部材（２８）が、生体親和性の金属又は生体親和性の合
    金（３０）から成るスポンジ体である、請求項１記載の股関節ソケット。
  9. 【請求項９】 連結部材（５，６，１５，２２，２８）の細孔（１１，１９
    ，２５，２９）の割合が、２０％乃至９０％である、請求項１から８までのいず
    れか１項記載の連結部材。
  10. 【請求項１０】 細孔（１１，１９，２５，２９）の割合が、ほぼ４０％で
    ある、請求項９記載の連結部材。
  11. 【請求項１１】 表面（１２，２０，２６，３１）の粗さ（１３，２１，２
    ７，３２）が、ほぼ２μｍ乃至３００μｍの粗さ高さ（Ｒａ）を有している、請
    求項１から１０までのいずれか１項記載の連結部材。
  12. 【請求項１２】 粗さ高さ（Ｒａ）が、ほぼ６０μｍである、請求項１１記
    載の連結部材。
JP2000596873A 1999-02-04 2000-01-13 ソケットケーシングとソケットインサートとの間の連結部材を有する股関節ソケット Pending JP2002536062A (ja)

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