JP2016140396A - 成形型、成形器およびセメントビーズの製造方法 - Google Patents

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Kotaro Kokubu
康太郎 國分
知之 大島
Tomoyuki Oshima
知之 大島
衆文 西野
Hirofumi Nishino
衆文 西野
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Abstract

【課題】セメントビーズを製造しやすくしたセメントビーズの成形型、成形器およびセメントビーズの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】セメントビーズを成形するための成形型10であって、セメントビーズの形状に対応し、直線状に並んだ複数のキャビティ11と、各キャビティ11のそれぞれを繋ぐ接続孔12と、複数のキャビティ11のうち、複数のキャビティ11が並ぶ方向の一端のキャビティ11から成形型10の表面10Cまで延びる第1開放孔13Aと、他端のキャビティ11から成形型10の表面10Dまで延びる第2開放孔13Bと、を有し、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bは、直線状に並んでいる。【選択図】図1

Description

本発明は、セメントビーズの成形型、当該成形型を用いた成形器および当該成形器を用いたセメントビーズの製造方法に関する。
人体において、関節や骨を損傷した際、当該損傷部分をインプラント(体内に埋め込む医療機器)に置き換える、またはインプラントで固定する手術が行われる。ところで、当該損傷部分にインプラントを使用した際に、当該損傷部分に菌が入り込んで感染症に感染する場合がある。この場合、体内からインプラントを取り除き、当該インプラントを使用した箇所や感染部位に抗生物質を混ぜた骨セメントからなるセメントビーズ(例えば、特許文献1参照)を詰め込むことで感染症の治療を行うことがある。このようなセメントビーズは、孔に糸を通して複数繋いだものが、当該箇所に入れられる。
特開平7−308374号公報
ところで、セメントビーズは、インプラントを使用した箇所または感染部位に効果的に詰め込む必要があるため、一度の治療において、当該箇所を十分に埋められるだけの多数を製造する必要がある。
しかしながら、セメントビーズを手作業により製造する場合、手で骨セメントを棒状にこねた後、当該骨セメントを複数に切断することでセメントビーズの球体を製造していたので、当該球体のそれぞれの大きさが不均一になっていた。そして、このような球体を必要数形成した上で、当該球体一つ一つに糸を通すための孔をあける必要があったので、セメントビーズの製造に手間がかかっていた。
そこで、本発明は、セメントビーズを製造しやすくしたセメントビーズの成形型、成形器およびセメントビーズの製造方法を提供することを目的とする。
前記した目的を達成するため、本発明の成形型は、セメントビーズを成形するための成形型であって、前記セメントビーズの形状に対応し、線状に並んだ複数のキャビティと、前記各キャビティのそれぞれを繋ぐ接続孔と、前記複数のキャビティのうち、前記複数のキャビティが並ぶ方向の少なくとも両端のキャビティから前記成形型の表面まで延びる開放孔と、を有し、前記接続孔は、線状に並んでいる。
このような構成によれば、開放孔が少なくとも両端のキャビティから成形型の表面まで延び、接続孔が線状に並んでいるので、例えば、開放孔から材料を入れることで、容易に全てのキャビティに材料を入れることができる。そのため、容易に複数のセメントビーズの各大きさを均一なものとすることができる。また、例えば、開放孔からキャビティに線材を通すことで、キャビティ内のセメントビーズに容易に孔をあけることができるので、複数のセメントビーズを容易に製造することができる。
前記した構成において、前記両端のキャビティから前記成形型の表面まで延びる開放孔は、前記接続孔と線状に並んでいる構成とすることが望ましい。
このような構成によれば、接続孔と開放孔が線状に並んでいるので、例えば、開放孔、接続孔およびキャビティに線材を一気に通すことで、一度の作業で容易に成形型内のセメントビーズの材料に孔をあけることができる。
前記した構成において、前記接続孔および前記開放孔を通る面を境に、一方側に配置された第1型と、他方側に配置された第2型とからなる構成とすることができる。
前記した構成において、前記第1型は、前記キャビティ、前記接続孔および前記開放孔を形成する成形面が、前記第2型と密着する合わせ面と直交する基準面に対して対称に形成され、前記基準面に対して一方側に配置され、前記合わせ面から突出する少なくとも1つの凸部と、前記基準面に対して他方側に配置され、前記合わせ面から凹むとともに前記基準面に対して前記凸部と対称に配置された凹部と、を有し、前記第2型は、前記第1型と同じ形状である構成とすることができる。
このような構成によれば、第2型が第1型と同じ形状であるので、成形型を製造しやすい。また、第1型と第2型を合わせる際に、第1型の凸部を第2型の凹部に嵌め、第2型の凸部を第1型の凹部に嵌めることで、第1型に対して第2型を容易に固定することができる。
前記した構成において、前記開放孔は、前記接続孔と同じ径を有する中間部と、前記中間部よりも外側に配置され、前記中間部よりも径が大きいゲート部とを有する構成とすることができる。このような構成によれば、ゲート部からセメントビーズの材料を注入しやすい。
前記した構成において、前記ゲート部は、大径部と、前記大径部よりも内側に配置され、前記大径部よりも径が小さい小径部とを有する構成とすることができる。このような構成によれば、注射口の大きさが異なる注射装置を用いることができる。
また、本発明の成形器は、上記した成形型と、前記接続孔および前記開放孔を通過可能な線材と、を備える。このような構成によれば、線材により、容易に成形型内の材料に孔をあけることができる。
また、前記した目的を達成するため、本発明は、上記した成形器を用いたセメントビーズの製造方法を提供する。この方法は、前記成形型内に、前記開放孔から骨セメントを含む材料を注入する注入工程と、前記開放孔、前記接続孔および前記キャビティに前記線材を通して、前記成形型内の前記材料に孔をあける孔あけ工程と、を備える。
このような製造方法によれば、材料を成形型に入れたまま孔をあけることができるので、成形型から成形品を取り出した後に成形品に穴をあける製造方法と比較して、簡易に複数のセメントビーズを製造することができる。
本発明によれば、開放孔が少なくとも両端のキャビティから成形型の表面まで延び、接続孔が線状に並んでいるので、例えば、開放孔から材料を入れることで、容易に全てのキャビティに材料を入れることができる。そのため、容易に複数のセメントビーズの各大きさを均一なものとすることができる。また、例えば、開放孔からキャビティに線材を通すことで、キャビティ内のセメントビーズに容易に孔をあけることができるので、複数のセメントビーズを容易に製造することができる。
本発明の一実施形態に係る成形型の側断面図である。 第1型の斜視図である。 第1型を上から見た図(a)と、図(a)のA−A断面図(b)である。 材料が注入された成形型を示す断面図(a)と、図(a)の状態から線材を貫通させた状態を示す図(b)と、線材を抜き取った状態を示す図(c)と、糸を通した複数のセメントビーズを示す図(d)である。 人工股関節が嵌め込まれた大腿骨を示す図(a)と、セメントビーズが詰め込まれた大腿骨を示す図(b)である。 変形例1,2に係る成形型を上から見た図(a),(b)である。 変形例3に係る成形型を上から見た図(a)と、図(a)のB−B断面図(b)である。
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、成形型10は、セメントビーズを成形するための型であり、樹脂製の材料から形成されている。成形型10は、同じ形状からなる第1型10Aおよび第2型10Bを合わせることで構成されている。
成形型10は、球状のセメントビーズの形状に対応し、直線状に並んだ複数(8つ)のキャビティ11と、各キャビティ11のそれぞれを繋ぐ円形断面の接続孔12と、第1方向の両端のキャビティ11を外部に開放した開放孔の一例としての第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bとを有している。
第1開放孔13Aは、各キャビティ11が並ぶ第1方向の最も一端側のキャビティ11Aから成形型10の一端側の表面10Cまで延びており、最も一端側のキャビティ11Aと他端が繋がり、接続孔12と同じ断面形状の中間部131と、中間部131よりも外側に配置されるゲート部132とを有している。
ゲート部132は、成形型10の一端側の表面10Cから他端側に延び、中間部131よりも径の大きい円形断面の大径部132Aと、大径部132Aと中間部131の一端に繋がり、他端側に向かうほど先細りとなる円錐状の空間の先細部132Bとを有している。大径部132Aは、後述する注射装置14のノズル14Bの大きさに対応している。
第2開放孔13Bは、第1方向の最も他端側のキャビティ11Bから成形型10の他端側の表面10Dまで延びており、中間部131と同じ断面形状に形成されている。このように第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bが形成されることで、成形型10は、第1方向の一端側の表面10Cから他端側の表面10Dまでが貫通されている。
各キャビティ11、各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bは、第1方向に直線状に並んでいる。より詳細に、各キャビティ11、各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bは、各キャビティ11の中心が、各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bの中心軸と同じ位置になるように直線状に並んでいる。
このようなキャビティ11、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bは、図2に示すように、第1型10Aの、第2型10Bが密着する合わせ面A1に形成されたそれぞれの半分の空間を形成する成形面によって形成される。なお、図2および図3において、第1型10Aのみを図示するものとし、第2型10Bは、第1型10Aと同じ形状であるため図示および説明を省略する。
第1型10Aは、合わせ面A1に、キャビティ11に対応した半球状の第1成形面A2(図3(a),(b)も参照)と、接続孔12に対応した半円筒状の第2成形面A3と、中間部131および第2開放孔13Bに対応した半円筒状の第3成形面A4と、大径部132Aに対応した半円筒状の第4成形面A5と、先細部132Bに対応した半漏斗状の第5成形面A6とが形成されている。
図3(a),(b)に示すように、第1型10Aの各成形面A2,A3,A4,A5,A6は、合わせ面A1と直交するともに第1方向に平行な基準面Xに対して対称に形成されている。より詳細に、第1型10Aの各成形面A2,A3,A4,A5,A6は、各キャビティ11の中心および各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bの各中心軸を通る基準面Xに対して対称に形成されている。
図2および図3(a)に示すように、第1型10Aは、第1方向の一端側において、基準面X(中間部131および先細部132B)に対して一方側に配置され、合わせ面A1から突出する凸部15Aと、基準面X(中間部131および先細部132B)に対して凸部15Aと対称な位置に配置され、合わせ面A1から凹む凹部15Bとが形成されている。凸部15Aおよび凹部15Bは、互いに嵌り込み可能な大きさに形成されている。そのため、第1型10Aと第2型10Bを合わせた際に、互いの凸部15Aと凹部15Bが嵌り込むようになっている。
また、第1型10Aは、第1方向の他端側において、他端のキャビティ11および第2開放孔13Bに対して一方側に配置され、凹部15Bと同じ形状の凹部16Aと、凹部16Aと対称な位置に配置され、凸部15Aと同じ形状の凸部16Bとが形成されている。
次に、セメントビーズの製造方法について説明する。
本実施形態に係るセメントビーズの製造方法では、上記した成形型10の他に、図1に示す注射装置14と、図4(b)に示す線材17とを用いる。
図1に示すように、注射装置14は、例えば、セメントガン等が採用され、円筒状の注射筒14Aと、注射筒14Aの先端から延びるノズル14Bとを備えている。この注射装置14は、注射筒14Aに、抗生物質(例えば、バンコマイシンやゲンタマイシン等)を混ぜた骨セメントを含む材料D1が入れられて、当該材料D1がノズル14Bから注射されるように構成されている。なお、材料D1は、硬化する前において適度な粘性を有するものが望ましい。
図4(b)に示すように、線材17は、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bを通過可能に構成され、樹脂製の材料から形成されている。線材17の先端は、丸まった形状を有している。この線材17と成形型10は、本実施形態に係る成形器の一例である。なお、線材17の太さは、中間部131、接続孔12および第2開放孔13Bの円形断面と略同径に形成されているが、少し細く形成されていてもよい。また、線材17の先端は、丸まってなくてもよく、例えば、尖っていてもよい。
まず、図1に示すように、合わせ面A1が上を向くように第1型10Aを配置して、第2型10Bを第1型10Aに合わせるように配置する。言い換えると、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bを通る面を境に、第1型10Aを下側(一方側)に配置し、第2型10Bを上側(他方側)に配置する。
このように配置した成形型10内に、第1開放孔13Aから材料D1を注入する(注入工程)。具体的には、注射装置14のノズル14Bを、成形型10の第1開放孔13Aのゲート部132に配置して、注射筒14A内の材料D1を成形型10内に注入する。すると、図4(a)に示すように、材料D1は、漏斗状の先細部132Bに沿ってスムーズに流れていき、成形型10内の、中間部131、各キャビティ11、各接続孔12および第2開放孔13Bに入れられる。
成形型10内に材料D1が入れられたら、材料D1が硬化する前に、図4(b)に示すように、キャビティ11、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bに線材17を通して、成形型10内の材料D1に孔をあける(孔あけ工程)。
具体的には、線材17を、第1開放孔13Aから入れて、第2開放孔13Bまで貫通させる。そして、図4(c)に示すように、線材17を成形型10から抜き取る。このようにして成形品であるセメントビーズD2に孔D3が形成される。なお、線材17の抜き取りは、材料D1の硬化の前後のいずれでもよい。また、線材17は、第2開放孔13Bから入れてもよい。
そして、図4(d)に示すように、成形型10からセメントビーズD2を取り出して、糸Sを孔D3に通すことで、セメントビーズD2が複数繋がれる。
このように複数繋がれたセメントビーズD2は、関節や骨を損傷した際、当該損傷部分をインプラントに置き換えたとき、またはインプラントで当該損傷部分を固定したときに、当該損傷部分に菌が入り込み感染症にかかった場合の治療に用いられる。インプラントの一例としては、例えば、図5(a)に示すように、大腿骨2の骨頭付近や寛骨臼3の臼蓋付近を損傷した際に、当該損傷部分に置き換えられる人工股関節1等が挙げられる。人工股関節1は、寛骨臼3に嵌り込む半球状のカップ1Dに嵌り込むヘッド1Aと、大腿骨2に嵌り込むステム1Bと、ヘッド1Aとステム1Bを繋ぐネック1Cとを備えている。
具体的には、図5(b)に示すように、人工股関節1を大腿骨2または寛骨臼3から取り除き、大腿骨2のステム1Bが嵌り込んだ箇所2Aに、複数繋がれたセメントビーズD2を詰め込む。そして、感染症が治癒したら、糸S(図示省略)を引っ張ることで、セメントビーズD2を大腿骨2から取り出す。
以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bが両端のキャビティ11から成形型10の表面まで延び、接続孔12が直線状に並んでいるので、第1開放孔13Aから材料D1を入れることで、容易に全てのキャビティ11に材料D1を入れることができる。そのため、容易に複数のセメントビーズD2の各大きさを均一なものとすることができる。また、第1開放孔13Aからキャビティ11に線材を通すことで、キャビティ11内のセメントビーズD2に容易に孔をあけることができるので、複数のセメントビーズD2を容易に製造することができる。
キャビティ11、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bが直線状に並んでいるので、第1開放孔13A、接続孔12、キャビティ11および第2開放孔13Bに線材17を一気に通すことで、一度の作業で容易に成形型10内のセメントビーズD2の材料D1に孔D3をあけることができる。
第2型10Bが第1型10Aと同じ形状であるので、成形型10を製造しやすい。また、第1型10Aと第2型10Bを合わせる際に、第1型10Aの凸部15A,16Bを第2型10Bの凹部15B,16Aに嵌め、第2型10Bの凸部15A,16Bを第1型10Aの凹部15B,16Aに嵌めることで、第1型10Aに対して第2型10Bを容易に固定することができる。
第1開放孔13Aが中間部131およびゲート部132を有するので、ゲート部132からセメントビーズD2の材料D1を注入しやすい。
また、成形型10は、第1方向の一端側の表面10Cから他端側の表面10Dまで貫通しているので、線材17により、容易に成形型10内の材料D1に孔D3をあけることができる。
材料D1を成形型10に入れたまま孔D3をあけることができるので、成形型から成形品を取り出した後に成形品に穴をあける製造方法と比較して、簡易に複数のセメントビーズD2を製造することができる。
また、ゲート部132が先細部132Bを有するので、注射装置14で成形型10内に材料D1を注入する際、成形型10内に材料D1が流れ込みやすくなる。
各キャビティ11の中心が、各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bの中心軸と同じ位置なので、各キャビティ11内の材料D1の中心を通る孔をあけやすくなる。そのため、一度の治療に用いる各セメントビーズD2の形状を略同じに形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、複数のキャビティ11が1列に並んだ成形型10を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図6(a)に示すように、複数のキャビティ11が2列に並んだ成形型20を採用してもよいし、図6(b)に示すように、複数のキャビティ11が4列に並んだ成形型30を採用してもよい。これによれば、一つの成形型により、多くのセメントビーズを製造することができる。また、一列におけるキャビティ11の数は、例えば、8つよりも多くてもよい。
前記実施形態では、注射装置14の形状に対応したゲート部132を有していたが、本発明はこれに限定されず、図7(a)に示すように、複数の注射装置の形状に対応したゲート部432を有するように構成してもよい。
この構成における成形型40のゲート部432は、第1開放孔43の中間部131よりも外側に配置されており、表面10Cから延びる大径部43Aと、大径部43Aの内側に配置され、大径部43Aよりも径が小さい小径部43Bとを有している。
大径部43Aおよび小径部43Bは、半円柱状の成形面A7,A8により形成されている。このような構成によれば、大径部43Aの形状に対応した注射口と小径部43Bの形状に対応した注射口に対応することができるので、注射口の大きさが異なる注射装置を用いることができる。
また、成形型40は、図7(a),(b)に示すように、基準面Xに対して一方側(図7(a)の図示上側)に、合わせ面A1から凹む凹部45A、47Aと、合わせ面A1から突出する凸部46Aと、が形成されている。凹部45A、凸部46Aおよび凹部47Aは、第1方向の一端側からこの順に並んでいる。
さらに、成形型40は、基準面Xに対して他方側(図7(a)の図示下側)に、合わせ面A1から突出する凸部45B、47Bと、合わせ面A1から凹む凹部46Bと、が形成されている。凸部45B、凹部46Bおよび凸部47Bは、第1方向の一端側からこの順に並んでおり、基準面Xに対して、それぞれ凹部45A、凸部46Aおよび凹部47Aに対称な位置に位置している。このような構成であっても、成形型40の第1型および第2型を同じ形状とすることで、第1型に対して、第2型を固定することができる。
前記実施形態では、成形型10の合わせ面A1に直交し、第1方向に平行な基準面Xに対して対称な凸部および凹部が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、合わせ面および第1方向に直交する基準面に対して対称な凸部および凹部が形成されていてもよい。
前記実施形態では、成形型10が凸部および凹部により固定されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ピンやボルト等の別部材により固定してもよい。その場合、成形型の合わせ面に凸部および凹部を形成しなくてもよい。
前記実施形態では、第1開放孔13Aが成形型10の第1方向の一端側の表面10Cに形成され、第2開放孔13Bが成形型10の他端側の表面10Dに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、開放孔が、第1型および第2型において、成形面から成形面とは反対側の面(第1方向に直交する方向の面)に抜けるようにそれぞれ形成されていてもよい。また、この場合、両端以外のキャビティにも開放孔を形成するとよい。
前記実施形態では、キャビティ11、接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bが直線状に並んでいたが、本発明はこれに限定されず、線材が多少曲がりながら通る程度の曲線状に並んでいてもよい。
前記実施形態では、各キャビティ11の中心が、各接続孔12、第1開放孔13Aおよび第2開放孔13Bの中心軸と同じ位置になるように並んでいたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各キャビティの中心が各孔の中心軸からずれた位置であってもよい。
10 成形型
10A 第1型
10B 第2型
11 キャビティ
12 接続孔
13A 第1開放孔
13B 第2開放孔
17 線材

Claims (8)

  1. セメントビーズを成形するための成形型であって、
    前記セメントビーズの形状に対応し、線状に並んだ複数のキャビティと、
    前記各キャビティのそれぞれを繋ぐ接続孔と、
    前記複数のキャビティのうち、前記複数のキャビティが並ぶ方向の少なくとも両端のキャビティから前記成形型の表面まで延びる開放孔と、を有し、
    前記接続孔は、線状に並んでいることを特徴とする成形型。
  2. 前記両端のキャビティから前記成形型の表面まで延びる開放孔は、前記接続孔と線状に並んでいることを特徴とする請求項1に記載の成形型。
  3. 前記接続孔および前記開放孔を通る面を境に、一方側に配置された第1型と、他方側に配置された第2型とからなることを特徴とする請求項2に記載の成形型。
  4. 前記第1型は、
    前記キャビティ、前記接続孔および前記開放孔を形成する成形面が、前記第2型と密着する合わせ面と直交する基準面に対して対称に形成され、
    前記基準面に対して一方側に配置され、前記合わせ面から突出する少なくとも1つの凸部と、前記基準面に対して他方側に配置され、前記合わせ面から凹むとともに前記基準面に対して前記凸部と対称に配置された凹部と、を有し、
    前記第2型は、前記第1型と同じ形状であることを特徴とする請求項3に記載の成形型。
  5. 前記開放孔は、前記接続孔と同じ径を有する中間部と、前記中間部よりも外側に配置され、前記中間部よりも径が大きいゲート部とを有することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の成形型。
  6. 前記ゲート部は、大径部と、前記大径部よりも内側に配置され、前記大径部よりも径が小さい小径部とを有することを特徴とする請求項5に記載の成形型。
  7. 請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の成形型と、
    前記接続孔および前記開放孔を通過可能な線材と、を備えたことを特徴とする成形器。
  8. 請求項7に記載の成形器を用いたセメントビーズの製造方法であって、
    前記成形型内に、前記開放孔から骨セメントを含む材料を注入する注入工程と、
    前記開放孔、前記接続孔および前記キャビティに前記線材を通して、前記成形型内の前記材料に孔をあける孔あけ工程と、を備えることを特徴とするセメントビーズの製造方法。
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