JP2998761B2 - 補てっ器具 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、補てつ器具に関し、さらに詳しくは、１
つの態様として、整形外科の移植物に必要なような荷重
支持表面を有する金属移植物に関する。かような補てつ
器具の部分は、高速度で摩耗し易い面と当接している
が、例えば超高分子量ポリエチレンのような柔らかな材
料で製造されることが多い股臼陥凹部の対向支持面と係
合する、股関節心棒の大腿骨頭の補てつ器具がある。
つの態様として、整形外科の移植物に必要なような荷重
支持表面を有する金属移植物に関する。かような補てつ
器具の部分は、高速度で摩耗し易い面と当接している
が、例えば超高分子量ポリエチレンのような柔らかな材
料で製造されることが多い股臼陥凹部の対向支持面と係
合する、股関節心棒の大腿骨頭の補てつ器具がある。
他の態様において、この発明は、金属イオンの放出と
移植物の腐食を防止するために金属製補てつ器具と身体
組織との間に、バリアが必要な場合の、整形用移植物の
非荷重支持面に関する。
移植物の腐食を防止するために金属製補てつ器具と身体
組織との間に、バリアが必要な場合の、整形用移植物の
非荷重支持面に関する。
整形用移植物の材料は、組織との適合性のみならず高
強度と耐蝕性をあわせもっていなければならない。移植
物は患者の全生涯にわたって機能することが望ましいの
で、使用者が比較的若年の場合は特に、移植物の寿命が
長いことが、最も重要である。ある種の金属合金は、必
要な機械的強度と生体適合性をもっているので、補てつ
器具の成形加工に使用するのに理想的である。316Lステ
ンレス鋼、クロム−コバルト−モリブデン合金、および
ごく最近のチタン合金は、荷重支持補てつ器具の成形加
工に最適なの材料であることが証明されている。
強度と耐蝕性をあわせもっていなければならない。移植
物は患者の全生涯にわたって機能することが望ましいの
で、使用者が比較的若年の場合は特に、移植物の寿命が
長いことが、最も重要である。ある種の金属合金は、必
要な機械的強度と生体適合性をもっているので、補てつ
器具の成形加工に使用するのに理想的である。316Lステ
ンレス鋼、クロム−コバルト−モリブデン合金、および
ごく最近のチタン合金は、荷重支持補てつ器具の成形加
工に最適なの材料であることが証明されている。
股関節移植物のような荷重支持移植物の長寿命に影響
を与える変数の１つは、接合面の摩耗速度と、金属イオ
ン放出の長期間の影響である。代表的な股関節補てつ器
具は、心棒、大腿骨頭部および大腿骨頭部が接合する股
臼陥凹部を備えている。接合面のいずれかまたは両方が
摩耗すると摩耗微粒子の量が増大し、かつ大腿骨頭部
と、これが接合している陥凹部との間の“遊び”が増大
する。摩耗破片は、骨吸収に至る組織の副作用の原因に
なり、結局関節を取り替えなければならない。
を与える変数の１つは、接合面の摩耗速度と、金属イオ
ン放出の長期間の影響である。代表的な股関節補てつ器
具は、心棒、大腿骨頭部および大腿骨頭部が接合する股
臼陥凹部を備えている。接合面のいずれかまたは両方が
摩耗すると摩耗微粒子の量が増大し、かつ大腿骨頭部
と、これが接合している陥凹部との間の“遊び”が増大
する。摩耗破片は、骨吸収に至る組織の副作用の原因に
なり、結局関節を取り替えなければならない。
股臼陥凹部と大腿骨頭部の面の摩耗速度は、いくつか
の要因に依存しているが、この要因としては、相対硬
度、大腿骨頭部と股臼陥凹部を構成する材料の表面仕上
げ、陥凹部と骨頭部の材料間の摩擦係数、負荷される荷
重、および接合面に発生する応力がある。股関節移植物
の成形加工に現在使用されている最も普通の材料の組み
合わせは、大腿骨頭部がコバルト合金もしくはチタン合
金製で、これが接合する股臼陥凹部が例えば超高分子量
ポリエチレン（UHMWPE）などのような有機ポリマーもし
くはかようなポリマーの複合体でライニングされている
場合と、大腿骨頭部が磨き仕上げのアルミナ製で、これ
が接合する股臼陥凹部が、有機ポリマーもしくは複合体
でライニングされているかまたは磨き仕上げのアルミナ
製の場合である。
の要因に依存しているが、この要因としては、相対硬
度、大腿骨頭部と股臼陥凹部を構成する材料の表面仕上
げ、陥凹部と骨頭部の材料間の摩擦係数、負荷される荷
重、および接合面に発生する応力がある。股関節移植物
の成形加工に現在使用されている最も普通の材料の組み
合わせは、大腿骨頭部がコバルト合金もしくはチタン合
金製で、これが接合する股臼陥凹部が例えば超高分子量
ポリエチレン（UHMWPE）などのような有機ポリマーもし
くはかようなポリマーの複合体でライニングされている
場合と、大腿骨頭部が磨き仕上げのアルミナ製で、これ
が接合する股臼陥凹部が、有機ポリマーもしくは複合体
でライニングされているかまたは磨き仕上げのアルミナ
製の場合である。
通常の股関節移植物の摩耗速度に影響する要因のうち
で最も重要なのは、患者の体重と活動のレベルである。
さらに、移植物が例えば歩行の場合のように普通に使用
される際の摩擦で発生する熱によって、前記のポリエチ
レンの陥凹部のクリープと摩耗が促進されることが判明
している。さらに陥凹部に負荷されるトルクを移動させ
る摩擦モーメントと、大腿骨頭部とこれが接合する股臼
陥凹部の面との摩耗係数との間に相関関係がある。陥凹
部のトルクは陥凹部のゆるみと関連がある。従って、一
般に発生するトルクのレベルが高い程、陥凹部にゆるみ
が生じる傾向が増大する。セラミックの支持面は、発生
する摩擦トルクのレベルが非常に小さいことが分かって
いる。
で最も重要なのは、患者の体重と活動のレベルである。
さらに、移植物が例えば歩行の場合のように普通に使用
される際の摩擦で発生する熱によって、前記のポリエチ
レンの陥凹部のクリープと摩耗が促進されることが判明
している。さらに陥凹部に負荷されるトルクを移動させ
る摩擦モーメントと、大腿骨頭部とこれが接合する股臼
陥凹部の面との摩耗係数との間に相関関係がある。陥凹
部のトルクは陥凹部のゆるみと関連がある。従って、一
般に発生するトルクのレベルが高い程、陥凹部にゆるみ
が生じる傾向が増大する。セラミックの支持面は、発生
する摩擦トルクのレベルが非常に小さいことが分かって
いる。
上記の、通常用いられる３つの股関節系のうち２つ
が、股臼陥凹部の内側のUHMWPEライナーに接合する金属
製の大腿骨頭部を備えていることに注目すべきである。
UHMWPEは高分子物質であるが、加熱されると、通常用い
られる金属合金もしくはセラミックよりもクリープしや
すく、その結果通常用いられる合金もしくはセラミック
よりも摩耗しやすい。
が、股臼陥凹部の内側のUHMWPEライナーに接合する金属
製の大腿骨頭部を備えていることに注目すべきである。
UHMWPEは高分子物質であるが、加熱されると、通常用い
られる金属合金もしくはセラミックよりもクリープしや
すく、その結果通常用いられる合金もしくはセラミック
よりも摩耗しやすい。
また、金属製の補てつ器具が、身体内で全く不活性で
あるとは必ずしもいえないことが分かっている。金属と
体液との化学的相互作用は、移植物材料と、生物学的宿
主の環境の両者に望ましくない影響を与える。金属は徐
々に腐蝕して、金属イオンの形態の腐蝕生成物が身体内
に放出される。これらのプロセスの速度は通常、金属表
面上に不動態の酸化物もしくはオキシ水酸化物の層が存
在するために、補てつ器具の性能を損なわないよう充分
に低い。しかし、例えばUHMWPEに対する接合中に、上記
保護層が部分的にまたは全体が除去されることによっ
て、不動態の機械的な破壊が起こると、腐蝕工程が著し
く促進され、そのため金属イオンの放出が増大すること
は全く無視することはできない。
あるとは必ずしもいえないことが分かっている。金属と
体液との化学的相互作用は、移植物材料と、生物学的宿
主の環境の両者に望ましくない影響を与える。金属は徐
々に腐蝕して、金属イオンの形態の腐蝕生成物が身体内
に放出される。これらのプロセスの速度は通常、金属表
面上に不動態の酸化物もしくはオキシ水酸化物の層が存
在するために、補てつ器具の性能を損なわないよう充分
に低い。しかし、例えばUHMWPEに対する接合中に、上記
保護層が部分的にまたは全体が除去されることによっ
て、不動態の機械的な破壊が起こると、腐蝕工程が著し
く促進され、そのため金属イオンの放出が増大すること
は全く無視することはできない。
さらに、第三者の身体の摩耗物が存在すると（セメン
ト質もしくは骨の破片）、この工程を加速し、腐蝕した
金属の小さな粒子が摩擦を増大することがある。結局股
臼陥凹部内のUHMWPEライナーが（これに対して大腿骨頭
部が接合している）クリープ、摩耗およびトルクのレベ
ルが加速される。
ト質もしくは骨の破片）、この工程を加速し、腐蝕した
金属の小さな粒子が摩擦を増大することがある。結局股
臼陥凹部内のUHMWPEライナーが（これに対して大腿骨頭
部が接合している）クリープ、摩耗およびトルクのレベ
ルが加速される。
米国特許第4,145,764号で、金属製補てつ器具は、優
れた機械的強度を有するが、体内ではイオン化によって
腐蝕する傾向があるということが認められている。セラ
ミックと骨組織間の親和性も認められたがセラミックの
補てつ器具は耐衝撃性が弱いということが分かった。そ
れ故に金属製補てつ器具に接着剤をプラズマ溶射し、次
いで多孔質のセラミックコーティングで被覆して、その
孔の中に骨片を内方増殖させることが提案されている。
この組み合わせは、金属の機械的強度とセラミックの生
体適合性の両者を与えるといわれている。
れた機械的強度を有するが、体内ではイオン化によって
腐蝕する傾向があるということが認められている。セラ
ミックと骨組織間の親和性も認められたがセラミックの
補てつ器具は耐衝撃性が弱いということが分かった。そ
れ故に金属製補てつ器具に接着剤をプラズマ溶射し、次
いで多孔質のセラミックコーティングで被覆して、その
孔の中に骨片を内方増殖させることが提案されている。
この組み合わせは、金属の機械的強度とセラミックの生
体適合性の両者を与えるといわれている。
米国特許第4,145,764号は、整形用移植物の支持面の
摩擦もしくは摩耗の問題点を扱っておらず、金属製補て
つ器具の生体適合性の単一の問題点にのみ限定してい
る。またこの特許は、コーティングをほどこした場合に
おこる寸法の変化の問題、またはこれらの寸法変化の、
接合関節補てつ器具の表面間の嵌合のしまりかげんに対
する影響を扱っていなかった。
摩擦もしくは摩耗の問題点を扱っておらず、金属製補て
つ器具の生体適合性の単一の問題点にのみ限定してい
る。またこの特許は、コーティングをほどこした場合に
おこる寸法の変化の問題、またはこれらの寸法変化の、
接合関節補てつ器具の表面間の嵌合のしまりかげんに対
する影響を扱っていなかった。
さらに、金属基体へセラミックのコーティングをほど
こすと、不均一で接着が不良のコーティングになること
が多く、セラミックとその下の金属基体間の熱膨張性に
差があるため亀裂が生じる傾向がある。さらにかような
コーティングは比較的厚く（50〜300ミクロン）、金属
とセラミックコーティング間の結合は、弱いことが多い
ので、かじり現象もしくはセラミックコーティングの分
離がおこる危険性が常にある。
こすと、不均一で接着が不良のコーティングになること
が多く、セラミックとその下の金属基体間の熱膨張性に
差があるため亀裂が生じる傾向がある。さらにかような
コーティングは比較的厚く（50〜300ミクロン）、金属
とセラミックコーティング間の結合は、弱いことが多い
ので、かじり現象もしくはセラミックコーティングの分
離がおこる危険性が常にある。
米国特許第3,677,795号は、金属製補てつ器具上にカ
ーバイドのコーティングをほどこすことに関するもので
ある。カーバイドのコーティングを形成するこの方法で
は、補てつ器具を、プロパンもしくはブタンのような炭
化水素の気体が流れる反応チャンバー内で少なくとも約
1350℃の温度に加熱する必要がある。この方法によっ
て、“身体組織との適合性に優れかつ非トロンボゲン形
成性”の補てつ器具が製造されるといわれている。しか
し、整形用移植物の支持面の摩擦、加熱、クリープおよ
び摩耗、またはこのような高温処理による下側の金属の
機械特性に誘発される変化の問題は扱われていない。
ーバイドのコーティングをほどこすことに関するもので
ある。カーバイドのコーティングを形成するこの方法で
は、補てつ器具を、プロパンもしくはブタンのような炭
化水素の気体が流れる反応チャンバー内で少なくとも約
1350℃の温度に加熱する必要がある。この方法によっ
て、“身体組織との適合性に優れかつ非トロンボゲン形
成性”の補てつ器具が製造されるといわれている。しか
し、整形用移植物の支持面の摩擦、加熱、クリープおよ
び摩耗、またはこのような高温処理による下側の金属の
機械特性に誘発される変化の問題は扱われていない。
米国特許第3,643,658号は移植物の腐蝕と摩耗を防止
するために、酸化チタン、窒化物、カーバイドまたはカ
ーボニトリド（Carbonitride）でコートされたチタン移
植物に関するものである。これらのコーティングも、チ
タン移植物を腐蝕摩耗から保護するといわれている。こ
のコーティングは、厚みが0.08ミクロンから約0.15ミク
ロンまで変化する。これらの教示にもかかわらず、酸化
チタンのコーティングは、それほどうまく接着しておら
ずまた緻密で接着性ではなく、身体内への金属イオンの
放出を防止する保護コーティングとして有効ではない。
酸化チタンは室温で、チタンとチタン合金上に自然に生
成する。この酸化物のフィルムは薄いので（0.57nm）、
肉眼で透明に見える程であり、コバルト合金とステンレ
ス鋼中のクロム含量によって主として生成される保護的
な不動態酸化物層に類似している。外界条件下もしくは
硝酸不動態化条件下（金属製の整形用移植物に対して一
般に用いられる）でのこの種の自然の不動態酸化物層の
構成物は、周囲の物質の柔らかな高分子物質に対する動
作や接触によって容易に摩耗する。これらの条件下で、
金属イオンが環境に放出される。チタンとチタン合金の
場合、無定形の一酸化チタン（TiO）が室温で、少量のT
i3O5とともに生成する。この酸化物は、塩水の環境中で
容易に妨害され、中間体の酸化物3Ti2O3・4TiO2の再不
動態化が起こる。高級酸化物TiO2（アナターゼ）とTi2O
の形成は高い酸化温度で起こる。しかし腐蝕条件下で
（ポリエチレンに、および骨板中の骨ねじなどの場合の
ように特に金属に対して当接している隣の骨による）、
正常に不動態化され高温（350℃）で表面をアノード処
理をされた酸化チタンのフィルムは、いずれにしても、
酸化物の割れと、これに続く金属基体の腐蝕の防御は殆
どなされなかった。高電流密度によるアノード処理を行
って比較的厚いコーティングをほどこしても、あらい粉
末状のフィルムが生成して接着性が不良なために、ほと
んど腐蝕に対して防御がなされない。一般に、酸化チタ
ンのフィルムは、強度と接着性が不良なために腐蝕条件
に対しては無効である。
するために、酸化チタン、窒化物、カーバイドまたはカ
ーボニトリド（Carbonitride）でコートされたチタン移
植物に関するものである。これらのコーティングも、チ
タン移植物を腐蝕摩耗から保護するといわれている。こ
のコーティングは、厚みが0.08ミクロンから約0.15ミク
ロンまで変化する。これらの教示にもかかわらず、酸化
チタンのコーティングは、それほどうまく接着しておら
ずまた緻密で接着性ではなく、身体内への金属イオンの
放出を防止する保護コーティングとして有効ではない。
酸化チタンは室温で、チタンとチタン合金上に自然に生
成する。この酸化物のフィルムは薄いので（0.57nm）、
肉眼で透明に見える程であり、コバルト合金とステンレ
ス鋼中のクロム含量によって主として生成される保護的
な不動態酸化物層に類似している。外界条件下もしくは
硝酸不動態化条件下（金属製の整形用移植物に対して一
般に用いられる）でのこの種の自然の不動態酸化物層の
構成物は、周囲の物質の柔らかな高分子物質に対する動
作や接触によって容易に摩耗する。これらの条件下で、
金属イオンが環境に放出される。チタンとチタン合金の
場合、無定形の一酸化チタン（TiO）が室温で、少量のT
i3O5とともに生成する。この酸化物は、塩水の環境中で
容易に妨害され、中間体の酸化物3Ti2O3・4TiO2の再不
動態化が起こる。高級酸化物TiO2（アナターゼ）とTi2O
の形成は高い酸化温度で起こる。しかし腐蝕条件下で
（ポリエチレンに、および骨板中の骨ねじなどの場合の
ように特に金属に対して当接している隣の骨による）、
正常に不動態化され高温（350℃）で表面をアノード処
理をされた酸化チタンのフィルムは、いずれにしても、
酸化物の割れと、これに続く金属基体の腐蝕の防御は殆
どなされなかった。高電流密度によるアノード処理を行
って比較的厚いコーティングをほどこしても、あらい粉
末状のフィルムが生成して接着性が不良なために、ほと
んど腐蝕に対して防御がなされない。一般に、酸化チタ
ンのフィルムは、強度と接着性が不良なために腐蝕条件
に対しては無効である。
全く不活性で耐摩耗性の一体式のセラミックは、腐蝕
と金属イオンの放出をなくすためには理想的である。例
えば二酸化ジルコニウム（ZrO2）とアルミナ（Al2O3）
は、高度に不活性でかつ生体適合性の移植物用材料であ
ることが分かっている。これらのセラミックは、最近全
股関節を取り替える際の、一体式アルミナもしくは二酸
化ジルコニウムの大腿骨頭として用いられている。両方
の材料はともに、硬質、高密度で、生体適合性であり、
充分な強度がある。超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）
に対して接合するセラミック製支持表面を研磨するとUH
MWPEの陥凹部に対する摩擦モーメントが著しく低下する
だけでなく、UHMWPEの摩耗速度が大きく低下することは
重要である。接合中に、セラミックから金属イオンもし
くは微小な腐蝕粒子は全く生成しない。従ってこれらの
セラミックは、コバルト、ステンレス鋼及びチタン合金
の支持面よりも有利である。金属製支持面から発生する
ミクロンサイズの金属腐蝕破片は骨溶解性である（骨細
胞を殺すことがある）。しかし、一体式セラミックは、
製造が困難で高価で、極端な衝撃下では割れる（砕け
る）場合があり、弾性率は比較的高い。従って、このよ
うなセラミック材料を一体形態で使用することは、全膝
関節の補てつ器具の大腿骨の要素には実用的でない。
と金属イオンの放出をなくすためには理想的である。例
えば二酸化ジルコニウム（ZrO2）とアルミナ（Al2O3）
は、高度に不活性でかつ生体適合性の移植物用材料であ
ることが分かっている。これらのセラミックは、最近全
股関節を取り替える際の、一体式アルミナもしくは二酸
化ジルコニウムの大腿骨頭として用いられている。両方
の材料はともに、硬質、高密度で、生体適合性であり、
充分な強度がある。超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）
に対して接合するセラミック製支持表面を研磨するとUH
MWPEの陥凹部に対する摩擦モーメントが著しく低下する
だけでなく、UHMWPEの摩耗速度が大きく低下することは
重要である。接合中に、セラミックから金属イオンもし
くは微小な腐蝕粒子は全く生成しない。従ってこれらの
セラミックは、コバルト、ステンレス鋼及びチタン合金
の支持面よりも有利である。金属製支持面から発生する
ミクロンサイズの金属腐蝕破片は骨溶解性である（骨細
胞を殺すことがある）。しかし、一体式セラミックは、
製造が困難で高価で、極端な衝撃下では割れる（砕け
る）場合があり、弾性率は比較的高い。従って、このよ
うなセラミック材料を一体形態で使用することは、全膝
関節の補てつ器具の大腿骨の要素には実用的でない。
現在用いられているコバルト合金の膝大腿骨の要素は
長年にわたって成功裡に使用されている。しかし、潜在
的に有毒な金属イオンと骨溶解性のミクロンサイズの腐
蝕破片が測定可能なレベルで発生することがある。さら
にUHMWPEの脛骨の支持面に対する摩擦トルクとUHMWPE面
の摩耗速度は、最適の場合より小さい。セラミックの大
腿骨膝骨補てつ器具は、摩擦が小さいので摩耗とトルク
が低下すると考えられ、その結果金属イオンの放出がな
くなるであろう。しかし、一体式のセラミック製大腿膝
骨要素は、形が複雑なために高価で製造するのが困難で
あり、断面がうすいため、衝撃で非常に破壊されやすい
であろう。また、高弾性率のセラミックは、下側の骨へ
の荷重の移動を制限するであろう。かような負荷は、非
接着移植物中に、存続可能な支持骨を保持するのに絶対
必要である。その上に、一体式のセラミック製膝大腿骨
要素は、領域の内部成長のための多孔性コーティングを
もったものを製造することは困難であろう。骨の内方成
長が制限されていることは、既存の多孔性の金属コーテ
ィングに観察されているので、多孔性の金属表面へのう
すいセラミックコーティングによって改善が期待され
る。荷重の移動を改善するために、イオン注入法を用い
て摩耗に対して防御した低弾性率のチタン合金を膝大腿
骨要素に試みられた。しかし、このコーティングは極端
にうすく（約0.5ミクロン）、UHMWPEに対するチタン合
金の腐蝕による金属イオンの放出については、一時的に
改善を示すにすぎない。さらに、イオン注入法は、特に
骨セメントの粒子のような第三者の破片の存在下では、
表面からのミクロンサイズの腐蝕破片の生成がなくなら
ず、UHMWPEの摩耗が改善されない。
長年にわたって成功裡に使用されている。しかし、潜在
的に有毒な金属イオンと骨溶解性のミクロンサイズの腐
蝕破片が測定可能なレベルで発生することがある。さら
にUHMWPEの脛骨の支持面に対する摩擦トルクとUHMWPE面
の摩耗速度は、最適の場合より小さい。セラミックの大
腿骨膝骨補てつ器具は、摩擦が小さいので摩耗とトルク
が低下すると考えられ、その結果金属イオンの放出がな
くなるであろう。しかし、一体式のセラミック製大腿膝
骨要素は、形が複雑なために高価で製造するのが困難で
あり、断面がうすいため、衝撃で非常に破壊されやすい
であろう。また、高弾性率のセラミックは、下側の骨へ
の荷重の移動を制限するであろう。かような負荷は、非
接着移植物中に、存続可能な支持骨を保持するのに絶対
必要である。その上に、一体式のセラミック製膝大腿骨
要素は、領域の内部成長のための多孔性コーティングを
もったものを製造することは困難であろう。骨の内方成
長が制限されていることは、既存の多孔性の金属コーテ
ィングに観察されているので、多孔性の金属表面へのう
すいセラミックコーティングによって改善が期待され
る。荷重の移動を改善するために、イオン注入法を用い
て摩耗に対して防御した低弾性率のチタン合金を膝大腿
骨要素に試みられた。しかし、このコーティングは極端
にうすく（約0.5ミクロン）、UHMWPEに対するチタン合
金の腐蝕による金属イオンの放出については、一時的に
改善を示すにすぎない。さらに、イオン注入法は、特に
骨セメントの粒子のような第三者の破片の存在下では、
表面からのミクロンサイズの腐蝕破片の生成がなくなら
ず、UHMWPEの摩耗が改善されない。
金属支持面からの腐蝕による金属の粒子は、骨細胞の
増殖を阻害することがある。ポリエチレンの摩耗破片
は、ひどい炎症反応と、巨大細胞の増殖と、酵素反応と
を起こし、移植物がゆるくなり結局取りかえるようにな
る。従って、最適の膝もしくは股の関節の大腿骨要素
は、不活性、低摩擦、低摩耗（UHMWPE）のセラミック支
持面が存在し、しかも一体式のセラミックが有する破壊
されやすさと曲げ剛性（stiffness）をもっていないも
のである。
増殖を阻害することがある。ポリエチレンの摩耗破片
は、ひどい炎症反応と、巨大細胞の増殖と、酵素反応と
を起こし、移植物がゆるくなり結局取りかえるようにな
る。従って、最適の膝もしくは股の関節の大腿骨要素
は、不活性、低摩擦、低摩耗（UHMWPE）のセラミック支
持面が存在し、しかも一体式のセラミックが有する破壊
されやすさと曲げ剛性（stiffness）をもっていないも
のである。
ジルコニウムとジルコニウム合金は、弾性率が低く
（約90GPa）、従って隣接する骨により効果的に荷重を
移動させることができる点で、既存のコバルト、ステン
レス鋼、およびチタン合金を超える追加の利点がある。
（約90GPa）、従って隣接する骨により効果的に荷重を
移動させることができる点で、既存のコバルト、ステン
レス鋼、およびチタン合金を超える追加の利点がある。
使用者の一生にわたって移植することができる、低摩
擦で高い耐摩耗性の荷重支持面を有する金属合金主体の
整形用移植物が必要になっている。また、体液の作用に
よって腐蝕することがなく、生体適合性で使用者の一生
にわたって安定な金属合金主体の整形用移植物が要求さ
れている。
擦で高い耐摩耗性の荷重支持面を有する金属合金主体の
整形用移植物が必要になっている。また、体液の作用に
よって腐蝕することがなく、生体適合性で使用者の一生
にわたって安定な金属合金主体の整形用移植物が要求さ
れている。
この発明は、ジルコニウムもしくはジルコニウム合金
からなる補てつ器具本体を備え、その本体がジルコニウ
ムの酸化物もしくは窒化物からなる表面領域を有し、そ
の表面領域の酸素もしくは窒素の濃度が、その領域の外
表面における最大値から、その領域の内部における最小
値まで減少している補てつ器具を提供するものである。
からなる補てつ器具本体を備え、その本体がジルコニウ
ムの酸化物もしくは窒化物からなる表面領域を有し、そ
の表面領域の酸素もしくは窒素の濃度が、その領域の外
表面における最大値から、その領域の内部における最小
値まで減少している補てつ器具を提供するものである。
酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムのコーテ
ィングは、関節の１つ以上の面が、組み合わされている
関節面に対して接合、並進もしくは回転する関節補てつ
器具の接合面に用いるのに理想的に適合した、うすく
て、高密度で、低摩擦、耐摩耗性、生体適合性の表面を
備えたこの発明の補てつ器具を提供する。それ故に酸化
ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムのコーティング
は、例えば膝関節の大腿骨と、脛骨の［ミニスカル支持
（miniscal bearing）］面のような、他のタイプの補て
つ器具の接合面の上方の大腿骨頭もしくは股関節移植物
の陥凹部の内面（金属シェル）に有効に用いることがで
きる。
ィングは、関節の１つ以上の面が、組み合わされている
関節面に対して接合、並進もしくは回転する関節補てつ
器具の接合面に用いるのに理想的に適合した、うすく
て、高密度で、低摩擦、耐摩耗性、生体適合性の表面を
備えたこの発明の補てつ器具を提供する。それ故に酸化
ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムのコーティング
は、例えば膝関節の大腿骨と、脛骨の［ミニスカル支持
（miniscal bearing）］面のような、他のタイプの補て
つ器具の接合面の上方の大腿骨頭もしくは股関節移植物
の陥凹部の内面（金属シェル）に有効に用いることがで
きる。
この発明の一態様として、この発明は、 ａ）少なくとも一部分が、身体組織を通過しかつこれと
係合するよう構成されたジルコニウムもしくはジルコニ
ウム合金製の補てつ器具本体と； ｂ）補てつ器具本体のコートされた部分から金属イオン
が放出されるのを防止するために、身体組織を通過しか
つこれと係合するよう構成された補てつ器具本体の少な
くとも一部に、直接設けられた、青黒色もしくは黒色の
酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムからなるう
すいコーティングと； からなる患者に移植するための補てつ器具を提供するも
のである。
係合するよう構成されたジルコニウムもしくはジルコニ
ウム合金製の補てつ器具本体と； ｂ）補てつ器具本体のコートされた部分から金属イオン
が放出されるのを防止するために、身体組織を通過しか
つこれと係合するよう構成された補てつ器具本体の少な
くとも一部に、直接設けられた、青黒色もしくは黒色の
酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムからなるう
すいコーティングと； からなる患者に移植するための補てつ器具を提供するも
のである。
この発明の他の態様によれば、 ａ）患者の身体組織を通過しかつこれと係合する移植部
分を備えたジルコニウムもしくはジルコニウム合金製の
補てつ器具本体と； ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと形
を有する補てつ器具本体の支持面と； ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦係
数を小さくするために、補てつ器具本体の少なくとも支
持面上に直接設けた酸化ジルコニウムのうすいコーティ
ングと； からなる患者に移植するための補てつ器具が提供され
る。
分を備えたジルコニウムもしくはジルコニウム合金製の
補てつ器具本体と； ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと形
を有する補てつ器具本体の支持面と； ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦係
数を小さくするために、補てつ器具本体の少なくとも支
持面上に直接設けた酸化ジルコニウムのうすいコーティ
ングと； からなる患者に移植するための補てつ器具が提供され
る。
この発明の他の態様によれば、 ａ）患者の身体組織を通過しかつこれに係合する移植部
分を有するジルコニウムまたはジルコニウム合金製の補
てつ器具本体と、 ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと形
態を有する、補てつ器具本体の支持面と； ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦係
数を小さくするために、補てつ器具本体の少なくとも支
持面上に直接設けた窒化ジルコニウムのうすいコーティ
ングと、 からなる患者に移植するための補てつ器具が提供され
る。
分を有するジルコニウムまたはジルコニウム合金製の補
てつ器具本体と、 ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと形
態を有する、補てつ器具本体の支持面と； ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦係
数を小さくするために、補てつ器具本体の少なくとも支
持面上に直接設けた窒化ジルコニウムのうすいコーティ
ングと、 からなる患者に移植するための補てつ器具が提供され
る。
本願で用いる“コーティング”という用語は、補てつ
器具本体上の、被覆物の物質を意味する。この物質自体
は、補てつ器具本体上に直接コートする必要はないが、
表面の領域における本体の金属と、酸素もしくは窒素の
ドナーまたはその元素自体と反応させることによって、
それ自体に形成することができる。表面領域におけるこ
れらの物質は、不連続もしくは均一な層もしくはフィル
ムの形態であってもよいが、“コーティング”という用
語には、拡散被覆が含まれている。例えば表面領域の外
表面の物質は、化学量論的な酸化ジルコニウムで構成さ
れていてもよい。しかしその酸素濃度は外表面から深さ
が増すにつれて減少する。酸化ジルコニウムの表面の下
の酸素合金の硬度は、酸化物自体の硬度にほぼ等しく、
補てつ器具本体の内方に向かって、酸素のレベルが低下
するにつれて、徐々に減少する。
器具本体上の、被覆物の物質を意味する。この物質自体
は、補てつ器具本体上に直接コートする必要はないが、
表面の領域における本体の金属と、酸素もしくは窒素の
ドナーまたはその元素自体と反応させることによって、
それ自体に形成することができる。表面領域におけるこ
れらの物質は、不連続もしくは均一な層もしくはフィル
ムの形態であってもよいが、“コーティング”という用
語には、拡散被覆が含まれている。例えば表面領域の外
表面の物質は、化学量論的な酸化ジルコニウムで構成さ
れていてもよい。しかしその酸素濃度は外表面から深さ
が増すにつれて減少する。酸化ジルコニウムの表面の下
の酸素合金の硬度は、酸化物自体の硬度にほぼ等しく、
補てつ器具本体の内方に向かって、酸素のレベルが低下
するにつれて、徐々に減少する。
同様の効果は、窒化条件下でも得られるが、対応する
窒化反応は、熱力学的にはるかに不利である。
窒化反応は、熱力学的にはるかに不利である。
酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムでコート
された関節面が、非金属もしくは非酸化ジルコニウムも
しくは非窒化ジルコニウムでコートされた面にたいして
接合するかまたは回転する方式で用いられると、このコ
ーティングの低摩擦特性によって従来技術の補てつ器具
のコーティングと比べて、摩擦、摩耗および熱の発生と
が減少する。このように熱の発生が低下すると、支持面
をコートする非金属もしくは非酸化ジルコニウムもしく
は非窒化ジルコニウムが、クリープもしくはトルクを経
験することが少なくなり、その結果、対向する面の有効
寿命が高められる。したがって、例えば酸化ジルコニウ
ムもしくは窒化ジルコニウムのでコートされた股関節移
植物の大腿骨頭部が、股臼陥凹部の対向する超高分子量
ポリエチレン（UHMWPE）の表面ライナーにたいして接合
すると、摩擦と摩耗が低下し、その結果、UHMWPEのトル
ク、摩耗および熱発生のレベルが低くなる。結局UHMWPE
は低レベルのクリープを経験し、かつ陥凹部のゆるみが
減少して、ライナーと補てつ器具の寿命が長くなる。
された関節面が、非金属もしくは非酸化ジルコニウムも
しくは非窒化ジルコニウムでコートされた面にたいして
接合するかまたは回転する方式で用いられると、このコ
ーティングの低摩擦特性によって従来技術の補てつ器具
のコーティングと比べて、摩擦、摩耗および熱の発生と
が減少する。このように熱の発生が低下すると、支持面
をコートする非金属もしくは非酸化ジルコニウムもしく
は非窒化ジルコニウムが、クリープもしくはトルクを経
験することが少なくなり、その結果、対向する面の有効
寿命が高められる。したがって、例えば酸化ジルコニウ
ムもしくは窒化ジルコニウムのでコートされた股関節移
植物の大腿骨頭部が、股臼陥凹部の対向する超高分子量
ポリエチレン（UHMWPE）の表面ライナーにたいして接合
すると、摩擦と摩耗が低下し、その結果、UHMWPEのトル
ク、摩耗および熱発生のレベルが低くなる。結局UHMWPE
は低レベルのクリープを経験し、かつ陥凹部のゆるみが
減少して、ライナーと補てつ器具の寿命が長くなる。
また本願発明の酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコ
ニウムのコーティングは、ジルコニウム含有金属もしく
はジルコニウム合金を主体とする補てつ器具と体液間
の、生体適合性で不活性なセラミックバリヤを提供する
のに有用である。したがって、酸化ジルコニウムもしく
は窒化ジルコニウムの表面は、溶解もしくは摩耗によっ
て腐蝕が誘発されないので、補てつ器具の予想寿命と生
体適合性が高められる。
ニウムのコーティングは、ジルコニウム含有金属もしく
はジルコニウム合金を主体とする補てつ器具と体液間
の、生体適合性で不活性なセラミックバリヤを提供する
のに有用である。したがって、酸化ジルコニウムもしく
は窒化ジルコニウムの表面は、溶解もしくは摩耗によっ
て腐蝕が誘発されないので、補てつ器具の予想寿命と生
体適合性が高められる。
さらに、基体の金属中にジルコニウムが存在し、好ま
しいことに、酸化ジルコニウムのコーティングがそれ自
体自然に形成することによって、酸化物のコーティング
の下の金属基体中に酸素の拡散が起こる。ジルコニウム
中の合金化成分である酸素は、金属基体の強度、特に疲
労強度を増大させる。耐疲労荷重性は、股関節の心棒及
び大腿骨と膝の脛骨の要素のような多くの整形用移植物
の用途では最もすぐれている。したがって、酸化ジルコ
ニウムコーティングが形成すると、摩耗、摩擦および耐
腐蝕性を改善するだけでなく、移植器具の機械的保全性
が強度の観点から改善される。
しいことに、酸化ジルコニウムのコーティングがそれ自
体自然に形成することによって、酸化物のコーティング
の下の金属基体中に酸素の拡散が起こる。ジルコニウム
中の合金化成分である酸素は、金属基体の強度、特に疲
労強度を増大させる。耐疲労荷重性は、股関節の心棒及
び大腿骨と膝の脛骨の要素のような多くの整形用移植物
の用途では最もすぐれている。したがって、酸化ジルコ
ニウムコーティングが形成すると、摩耗、摩擦および耐
腐蝕性を改善するだけでなく、移植器具の機械的保全性
が強度の観点から改善される。
第１図は股関節補てつ器具が配置されているのを示す
概略図である。
概略図である。
第２図は代表的な股関節補てつ器具を示す概略図であ
る。
る。
第３図は所定の位置にある膝関節補てつ器具の概略図
である。
である。
第４図は代表的な膝関節の部品の概略図である。
この発明の一つの態様によって、補てつ器具の接合面
上に低摩擦で耐摩耗性のコーティングが提供される。こ
のような接合面の実施例を第１〜４図に示す。
上に低摩擦で耐摩耗性のコーティングが提供される。こ
のような接合面の実施例を第１〜４図に示す。
第１図に代表的な股関節組立体を示す。股関節心棒２
が大腿骨にはめこまれ、一方、補てつ器具の大腿骨頭６
は股臼陥凹部10の内側ライング８にはめこみ、接合し、
この内側ライングは、第１図に示すように、骨盤に固定
されている。多孔性の金属ビーズもしくはワイヤメッシ
ュのコーティング12が組込まれ、そのため、周囲の組織
がこの多孔性のコーティングに内方成長することによっ
て移植物が安定化される。同様にこのようなコーティン
グが陥凹部の要素に適用することができる。大腿骨頭６
は、股関節心棒２の一体部分であってもよく、または股
関節補てつ器具の頸部４の末端に設けた円錐形のテーパ
ー部の上に取付けた別個の要素であってもよい。後者の
方法によれば、金属製の心棒と頸部と、例えばセラミッ
クのようなある種の他の材料製の大腿骨頭を備えた補て
つ器具を作製することができる。この製法は、セラミッ
クが、アルミナに接合している場合よりも、UHMWPEに接
合している場合の方が、摩擦トルクの発生と摩耗が小さ
いことが分かったので、望ましいことが多い。しかし材
料にのいかんにかかわらず、大腿骨頭が股臼陥凹部の内
側面に接合し、そのため摩耗をおこすので、長い期間が
たてば補てつ器具を取替えることが必要になる。これ
は、大腿骨が金属製で、股臼陥凹部が有機ポリマーもし
くはその複合体でライニングされている場合である。こ
れらのポリマーの表面は、優れた比較的低い摩擦の面を
提供し、生体適合性であるが、先に説明したように、摩
擦熱によって摩耗しやすくかつクリープが促進され、ま
た通常の使用中にトルクを受けやすい。
が大腿骨にはめこまれ、一方、補てつ器具の大腿骨頭６
は股臼陥凹部10の内側ライング８にはめこみ、接合し、
この内側ライングは、第１図に示すように、骨盤に固定
されている。多孔性の金属ビーズもしくはワイヤメッシ
ュのコーティング12が組込まれ、そのため、周囲の組織
がこの多孔性のコーティングに内方成長することによっ
て移植物が安定化される。同様にこのようなコーティン
グが陥凹部の要素に適用することができる。大腿骨頭６
は、股関節心棒２の一体部分であってもよく、または股
関節補てつ器具の頸部４の末端に設けた円錐形のテーパ
ー部の上に取付けた別個の要素であってもよい。後者の
方法によれば、金属製の心棒と頸部と、例えばセラミッ
クのようなある種の他の材料製の大腿骨頭を備えた補て
つ器具を作製することができる。この製法は、セラミッ
クが、アルミナに接合している場合よりも、UHMWPEに接
合している場合の方が、摩擦トルクの発生と摩耗が小さ
いことが分かったので、望ましいことが多い。しかし材
料にのいかんにかかわらず、大腿骨頭が股臼陥凹部の内
側面に接合し、そのため摩耗をおこすので、長い期間が
たてば補てつ器具を取替えることが必要になる。これ
は、大腿骨が金属製で、股臼陥凹部が有機ポリマーもし
くはその複合体でライニングされている場合である。こ
れらのポリマーの表面は、優れた比較的低い摩擦の面を
提供し、生体適合性であるが、先に説明したように、摩
擦熱によって摩耗しやすくかつクリープが促進され、ま
た通常の使用中にトルクを受けやすい。
第３図に代表的な膝関節補てつ器具を示す。この膝関
節は、大腿骨要素20と脛骨要素30を備えている。大腿骨
要素は、その接合面を提供する顆22と、大腿骨要素を大
腿骨に固定するペグ24を備えている。脛骨要素30は、脛
骨底部32を備え、これは脛骨上に頸骨底部を取付けるた
めのペグ34を具備している。脛骨プラットホーム36が脛
骨底部32の上に取付けられ、顆22と形が類似した溝38を
備えている。顆の底面26は、脛骨プラットホームの溝38
に接触し、その結果、顆はこれらの溝内で脛骨のプラッ
トホームに接合している。顆は一般に金属製であるが、
脛骨プラットホームは有機ポリマーもしくはポリマー主
体の複合体で製造される。したがって硬質の金属製顆の
表面26は、比較的柔らかい有機組成物に接合する。先に
説明したように、この場合、前期有機材料が摩耗するこ
とになる。すなわち脛骨プラットホームのために補てつ
器具の取換えが必要になる。脛骨要素のミニスカル支持
形態は、膝の拘束という大きな犠牲なしで大きな接触面
積をとることができ、そのため摩耗が減少する。膝・大
腿骨要素と脛骨のミニスカル支持機構の両者をセラミッ
クコーティングすると、さらにポリエチレンの摩耗が減
少する。股関節の場合、多孔性ビーズもしくはワイヤメ
ッシュのコーティングは、膝の脛骨要素もしくは大腿骨
要素またはその両者に適用できる。
節は、大腿骨要素20と脛骨要素30を備えている。大腿骨
要素は、その接合面を提供する顆22と、大腿骨要素を大
腿骨に固定するペグ24を備えている。脛骨要素30は、脛
骨底部32を備え、これは脛骨上に頸骨底部を取付けるた
めのペグ34を具備している。脛骨プラットホーム36が脛
骨底部32の上に取付けられ、顆22と形が類似した溝38を
備えている。顆の底面26は、脛骨プラットホームの溝38
に接触し、その結果、顆はこれらの溝内で脛骨のプラッ
トホームに接合している。顆は一般に金属製であるが、
脛骨プラットホームは有機ポリマーもしくはポリマー主
体の複合体で製造される。したがって硬質の金属製顆の
表面26は、比較的柔らかい有機組成物に接合する。先に
説明したように、この場合、前期有機材料が摩耗するこ
とになる。すなわち脛骨プラットホームのために補てつ
器具の取換えが必要になる。脛骨要素のミニスカル支持
形態は、膝の拘束という大きな犠牲なしで大きな接触面
積をとることができ、そのため摩耗が減少する。膝・大
腿骨要素と脛骨のミニスカル支持機構の両者をセラミッ
クコーティングすると、さらにポリエチレンの摩耗が減
少する。股関節の場合、多孔性ビーズもしくはワイヤメ
ッシュのコーティングは、膝の脛骨要素もしくは大腿骨
要素またはその両者に適用できる。
この発明は、青黒色もしくは黒色の酸化ジルコニウム
または窒化ジルコニウムでコートされた整形用移植物、
またはジルコニウム、もしくはジルコニウムを含有する
金属合金で製造した補てつ器具、または通常の整形用移
植物物質上にジルコニウムもしくはジルコニウム合金の
うすいコーティングを提供するものである。連続した有
用な酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムのコー
ティングを金属合金製補てつ器の基体の望ましい面に形
成するために、補てつ器具の基体は、ジルコニウム自体
であるべきで、ジルコニウムを少なくとも約80重量％、
好ましくは少なくとも約95重量％含有すべきである。酸
素、ニオブ、タンタルおよびチタンは、任意にハフニウ
ムの存在下で合金中に共通の合金化元素として含有して
いてもよい。またイットリウムもジルコニウムと合金化
してもよく、これは、合金の酸化中に、より強靭なイッ
トリウムで安定化された酸化ジルコニウムのコーティン
グの生成を促進する。かようなジルコニウム含有の合金
は治金学の技術分野で公知の通常の方法で外注配合によ
って製造できるが、いくつかの適切な合金が市販されて
いる。これらの市販の合金としては、とりわけ、ジルカ
ジン705（zircadyne705）、ジルカジン702とジルカロイ
がある。
または窒化ジルコニウムでコートされた整形用移植物、
またはジルコニウム、もしくはジルコニウムを含有する
金属合金で製造した補てつ器具、または通常の整形用移
植物物質上にジルコニウムもしくはジルコニウム合金の
うすいコーティングを提供するものである。連続した有
用な酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムのコー
ティングを金属合金製補てつ器の基体の望ましい面に形
成するために、補てつ器具の基体は、ジルコニウム自体
であるべきで、ジルコニウムを少なくとも約80重量％、
好ましくは少なくとも約95重量％含有すべきである。酸
素、ニオブ、タンタルおよびチタンは、任意にハフニウ
ムの存在下で合金中に共通の合金化元素として含有して
いてもよい。またイットリウムもジルコニウムと合金化
してもよく、これは、合金の酸化中に、より強靭なイッ
トリウムで安定化された酸化ジルコニウムのコーティン
グの生成を促進する。かようなジルコニウム含有の合金
は治金学の技術分野で公知の通常の方法で外注配合によ
って製造できるが、いくつかの適切な合金が市販されて
いる。これらの市販の合金としては、とりわけ、ジルカ
ジン705（zircadyne705）、ジルカジン702とジルカロイ
がある。
ベースのジルコニウムを含有する金属合金は、鋳造す
るか、または可鍛金属の素材から所望の形と大きさに通
常の方法によって加工して、補てつ器具の基体が得られ
る。得られた基体は次に、その表面にしっかり接着し
た、酸化ジルコニウムの拡散結合コーティング（diffus
ion−bonded coating）を自然に（それ自体に）生成さ
れる加工条件に付する。この加工条件には、例えば空
気、水蒸気もしくは水による酸化反応、または塩浴によ
る酸化反応がある。これらの加工法によれば、補てつ器
具基体の表面に、一般に厚みが数ミクロン（10-6m）以
下の、うすくて、硬質、高密度、青黒色、低摩擦耐摩耗
性の酸化ジルコニウムニウムのフィルムもしくはコーテ
ィングが理想的に形成される。このコーティングの下
に、前記酸化加工によって拡散した酵素が下側の基体の
金属の硬度と強度を増大させる。
るか、または可鍛金属の素材から所望の形と大きさに通
常の方法によって加工して、補てつ器具の基体が得られ
る。得られた基体は次に、その表面にしっかり接着し
た、酸化ジルコニウムの拡散結合コーティング（diffus
ion−bonded coating）を自然に（それ自体に）生成さ
れる加工条件に付する。この加工条件には、例えば空
気、水蒸気もしくは水による酸化反応、または塩浴によ
る酸化反応がある。これらの加工法によれば、補てつ器
具基体の表面に、一般に厚みが数ミクロン（10-6m）以
下の、うすくて、硬質、高密度、青黒色、低摩擦耐摩耗
性の酸化ジルコニウムニウムのフィルムもしくはコーテ
ィングが理想的に形成される。このコーティングの下
に、前記酸化加工によって拡散した酵素が下側の基体の
金属の硬度と強度を増大させる。
例えばSteinemannの米国特許第3,643,658号の従来技
術の酸化チタンと異なり、この発明の青黒色もしくは黒
色の酸化ジルコニウムのコーティングを形成するために
供給された酸素は、有益な合金化要素であり、下側に存
在するジルコニウム金属の疲労強度を改善して、補てつ
器具の潜在的な寿命を増大させる。これに対してチタン
合金中の酸素は、低強度のα相を安定化させる傾向があ
り、このα相は金属の疲労強度を著しく低下させる。
水、水蒸気、および水による酸化法は、例えば米国特許
第2,987,532号に記載されている。空気酸化法は、高度
に配向した単斜晶系結晶型の酸化ジルコニウムのしっか
りと接着した黒色もしくは青黒色の層を与える。この酸
化法を過剰に続けると、コーティングが白化し金属基体
から分離する。その酸化工程は、空気、水蒸気もしくは
熱水中で実施することができる。便宜上、金属の補てつ
器具の基体は、酸素含有雰囲気（例えば空気）を有する
炉の中に入れて、一般に最高約６時間まで370〜595℃
（700〜1100゜F）に加熱する。しかし温度と時間の他の
組合わせも可能である。より高い温度を用いる場合は、
酸化時間を短くして、微小亀裂または白色酸化物の生成
を避けなければならない。
術の酸化チタンと異なり、この発明の青黒色もしくは黒
色の酸化ジルコニウムのコーティングを形成するために
供給された酸素は、有益な合金化要素であり、下側に存
在するジルコニウム金属の疲労強度を改善して、補てつ
器具の潜在的な寿命を増大させる。これに対してチタン
合金中の酸素は、低強度のα相を安定化させる傾向があ
り、このα相は金属の疲労強度を著しく低下させる。
水、水蒸気、および水による酸化法は、例えば米国特許
第2,987,532号に記載されている。空気酸化法は、高度
に配向した単斜晶系結晶型の酸化ジルコニウムのしっか
りと接着した黒色もしくは青黒色の層を与える。この酸
化法を過剰に続けると、コーティングが白化し金属基体
から分離する。その酸化工程は、空気、水蒸気もしくは
熱水中で実施することができる。便宜上、金属の補てつ
器具の基体は、酸素含有雰囲気（例えば空気）を有する
炉の中に入れて、一般に最高約６時間まで370〜595℃
（700〜1100゜F）に加熱する。しかし温度と時間の他の
組合わせも可能である。より高い温度を用いる場合は、
酸化時間を短くして、微小亀裂または白色酸化物の生成
を避けなければならない。
約１〜約５ミクロンの厚み範囲の青黒色の酸化ジルコ
ニウム層を形成させるのが好ましい。例えば538℃（100
0゜F）で３時間の炉内空気酸化法によって、ジルカジン
705上に約３〜４ミクロン厚の酸化物コーティングが形
成される。酸化時間を長くし、酸化温度を上昇させると
この厚みが増大するが、コーティングの結合性が損なわ
れることがある。例えば705℃（1300゜F）で１時間酸化
を行うと、約14ミクロン厚の酸化物コーティングが生成
するが、538℃（1000゜F）、21時間では約９ミクロン厚
の酸化物コーティングが生成する。勿論ごくうすい酸化
物が表面上に必要があるから、ごく小さな寸法の変化、
一般に10ミクロンより小さい例えば１〜５ミクロンの変
化が補てつ器具上に起こる。一般にうすいコーティング
（１〜４ミクロン）の方が、接着強度に優れている。
ニウム層を形成させるのが好ましい。例えば538℃（100
0゜F）で３時間の炉内空気酸化法によって、ジルカジン
705上に約３〜４ミクロン厚の酸化物コーティングが形
成される。酸化時間を長くし、酸化温度を上昇させると
この厚みが増大するが、コーティングの結合性が損なわ
れることがある。例えば705℃（1300゜F）で１時間酸化
を行うと、約14ミクロン厚の酸化物コーティングが生成
するが、538℃（1000゜F）、21時間では約９ミクロン厚
の酸化物コーティングが生成する。勿論ごくうすい酸化
物が表面上に必要があるから、ごく小さな寸法の変化、
一般に10ミクロンより小さい例えば１〜５ミクロンの変
化が補てつ器具上に起こる。一般にうすいコーティング
（１〜４ミクロン）の方が、接着強度に優れている。
この発明の補てつ器具上の青黒色もしくは黒色の酸化
ジルコニウムのコーティングの厚みによって、本願発明
とSteinemannの米国特許第3643658号の酸化チタンコー
ティングとがさらに区別される。酸化チタンフィルム
は、高温（350℃）酸化法かもしくは高電流密度による
アノーダイジング法で製造されるかにかかわらず、うす
くて、粉末状で、あらく接着している。結局これらのフ
イルムは、金属表面を生体内で体液に暴露する腐蝕条件
下では、一層容易にはずれて、金属イオンが身体組織に
放出されることがある。これに対して、厚みが大きく結
晶性でよりしっかりと結合した青黒色もしくは黒色の酸
化ジルコニウムフイルムは、容易にくだけたり、合金基
体から分離することはない。ジルコニウム合金への酸素
の拡散によって、酸化ジルコニウムが容易にかつしっか
りと接着可能な自然にできる中間層が提供される。結局
これらの酸化ジルコニウムコーティングは、体液による
腐蝕に対して優れた防御を行う。したがって、酸化ジル
コニウムのそれ自体に形成されたコーティングもしくは
領域の追加の利点は、骨に対する多孔性コーティングの
腐蝕、または隣接補てつ器具要素、並びにモジュール要
素、骨板および骨ねじのように物質からの腐蝕に対する
保護バリヤを維持する性態である。この知見に照らし
て、ジルコニウムもしくはジルコニウム合金製で、それ
自体に形成された酸化物もしくは窒化物のコーティング
もしくは領域を有するモジュール要素、骨板および骨ね
じのような要素は、腐蝕性能が改善されるであろう。
ジルコニウムのコーティングの厚みによって、本願発明
とSteinemannの米国特許第3643658号の酸化チタンコー
ティングとがさらに区別される。酸化チタンフィルム
は、高温（350℃）酸化法かもしくは高電流密度による
アノーダイジング法で製造されるかにかかわらず、うす
くて、粉末状で、あらく接着している。結局これらのフ
イルムは、金属表面を生体内で体液に暴露する腐蝕条件
下では、一層容易にはずれて、金属イオンが身体組織に
放出されることがある。これに対して、厚みが大きく結
晶性でよりしっかりと結合した青黒色もしくは黒色の酸
化ジルコニウムフイルムは、容易にくだけたり、合金基
体から分離することはない。ジルコニウム合金への酸素
の拡散によって、酸化ジルコニウムが容易にかつしっか
りと接着可能な自然にできる中間層が提供される。結局
これらの酸化ジルコニウムコーティングは、体液による
腐蝕に対して優れた防御を行う。したがって、酸化ジル
コニウムのそれ自体に形成されたコーティングもしくは
領域の追加の利点は、骨に対する多孔性コーティングの
腐蝕、または隣接補てつ器具要素、並びにモジュール要
素、骨板および骨ねじのように物質からの腐蝕に対する
保護バリヤを維持する性態である。この知見に照らし
て、ジルコニウムもしくはジルコニウム合金製で、それ
自体に形成された酸化物もしくは窒化物のコーティング
もしくは領域を有するモジュール要素、骨板および骨ね
じのような要素は、腐蝕性能が改善されるであろう。
金属合金補てつ器具に酸化ジルコニウムコーティング
を設けるのに利用できる一つの塩浴法は、米国特許第46
17824号である。この塩浴法は、類似の耐摩耗性がわず
かに高い青黒色もしくは黒色の酸化ジルコニウムのコー
ティングを提供する。この方法は、溶融塩浴中で、ジル
コニウムを酸化することができる酸化化合物の存在が必
要である。溶融塩としては、塩化物、硝酸塩、シアン化
物などがある。酸化化合物の炭酸ナトリウムは、最高約
５重量％までの少量存在する。炭酸ナトリウムを添加す
ると塩の融点が低下する。空気酸化法の場合のように、
酸化速度は、溶融塩浴の温度に比例している。550〜800
℃（1022〜1470゜F）の好ましい範囲が米国特許第46718
24号に開示されている。しかし塩浴中の酸素濃度が低い
と、時間と温度が同じ場合の炉内空気酸化法よりもうす
いコーティングが生成する。1290゜Fで４時間塩浴で処
理すると、約７ミクロンの厚みの酸化物コーティングが
生成する。
を設けるのに利用できる一つの塩浴法は、米国特許第46
17824号である。この塩浴法は、類似の耐摩耗性がわず
かに高い青黒色もしくは黒色の酸化ジルコニウムのコー
ティングを提供する。この方法は、溶融塩浴中で、ジル
コニウムを酸化することができる酸化化合物の存在が必
要である。溶融塩としては、塩化物、硝酸塩、シアン化
物などがある。酸化化合物の炭酸ナトリウムは、最高約
５重量％までの少量存在する。炭酸ナトリウムを添加す
ると塩の融点が低下する。空気酸化法の場合のように、
酸化速度は、溶融塩浴の温度に比例している。550〜800
℃（1022〜1470゜F）の好ましい範囲が米国特許第46718
24号に開示されている。しかし塩浴中の酸素濃度が低い
と、時間と温度が同じ場合の炉内空気酸化法よりもうす
いコーティングが生成する。1290゜Fで４時間塩浴で処
理すると、約７ミクロンの厚みの酸化物コーティングが
生成する。
炉内空気酸化法と塩浴酸化法のいずれかを利用しても
酸化ジルコニウムコーティングは硬度が全く同じであ
る。例えば可鍛ジルカジン705（２〜３重量％のNbを含
有するジルコニウム）の補てつ器具基体の表面が酸化さ
れると、表面の硬度は、元の金属の表面の200ダイヤモ
ンドピラミッド硬度（DPH）を超えた著しい増大を示
す。塩浴もしくは空気酸化法のいずれかによる酸化によ
る青黒色の酸化ジルコニウム表面の表面硬度は約1700〜
2000（DPH）である。
酸化ジルコニウムコーティングは硬度が全く同じであ
る。例えば可鍛ジルカジン705（２〜３重量％のNbを含
有するジルコニウム）の補てつ器具基体の表面が酸化さ
れると、表面の硬度は、元の金属の表面の200ダイヤモ
ンドピラミッド硬度（DPH）を超えた著しい増大を示
す。塩浴もしくは空気酸化法のいずれかによる酸化によ
る青黒色の酸化ジルコニウム表面の表面硬度は約1700〜
2000（DPH）である。
これらの拡散結合された、低摩擦で高い耐摩耗性の酸
化ジルコニウムコーティングが、摩耗もしくは腐蝕の条
件に付される整形用移植物の表面に設けられる。かよう
な表面には、膝関節、ひじ関節および股関節の接合面が
含まれる。さらに、多孔性のコートされた領域、モジュ
ール要素、骨板、骨ねじなどの腐蝕条件に付される外傷
用器具が含まれる。先に述べたように、股関節の場合、
大腿骨頭と心棒は一般に金属合金で製造されるが、股臼
陥凹部は、セラミック、金属または有機ポリマーでライ
ニングがなされた金属もしくはセラミックで製造され
る。
化ジルコニウムコーティングが、摩耗もしくは腐蝕の条
件に付される整形用移植物の表面に設けられる。かよう
な表面には、膝関節、ひじ関節および股関節の接合面が
含まれる。さらに、多孔性のコートされた領域、モジュ
ール要素、骨板、骨ねじなどの腐蝕条件に付される外傷
用器具が含まれる。先に述べたように、股関節の場合、
大腿骨頭と心棒は一般に金属合金で製造されるが、股臼
陥凹部は、セラミック、金属または有機ポリマーでライ
ニングがなされた金属もしくはセラミックで製造され
る。
酸化ジルコニウムでコートされた大腿骨頭が、これら
の股臼陥凹部との連結に使用される場合、大腿骨頭と該
陥凹部の内表面との間の摩擦係数が低下しているので、
熱とトルクの発生が少なく、接合する支持面の摩耗が少
なくなる。熱の発生、摩擦トルクおよび摩耗が低下する
ということは、有機ポリマーもしくはそのポリマーの複
合体でライニングされた股臼陥凹部の場合、特に重要で
ある。UHMWPEのような有機ポリマーは熱がかかると、ク
リープ速度が急速に増大し、その結果ライナーの予想寿
命に有害な影響を与える。ポリマーの摩擦破片は、不利
な組織反応と器具のゆるみを生じさせる。酸化ジルコニ
ウムのコーティングは、このコーティングがほどこされ
ている補てつ器具の基体を保護する働きをし、かつこの
コーティングがほどこされるている基体の機械強度を増
大するのみならず、表面の摩擦が低いために、補てつ器
具が作動可能に接触しているこれらの表面を保護し、結
局補てつ器具の性能と寿命を高める。
の股臼陥凹部との連結に使用される場合、大腿骨頭と該
陥凹部の内表面との間の摩擦係数が低下しているので、
熱とトルクの発生が少なく、接合する支持面の摩耗が少
なくなる。熱の発生、摩擦トルクおよび摩耗が低下する
ということは、有機ポリマーもしくはそのポリマーの複
合体でライニングされた股臼陥凹部の場合、特に重要で
ある。UHMWPEのような有機ポリマーは熱がかかると、ク
リープ速度が急速に増大し、その結果ライナーの予想寿
命に有害な影響を与える。ポリマーの摩擦破片は、不利
な組織反応と器具のゆるみを生じさせる。酸化ジルコニ
ウムのコーティングは、このコーティングがほどこされ
ている補てつ器具の基体を保護する働きをし、かつこの
コーティングがほどこされるている基体の機械強度を増
大するのみならず、表面の摩擦が低いために、補てつ器
具が作動可能に接触しているこれらの表面を保護し、結
局補てつ器具の性能と寿命を高める。
酸化ジルコニウムでコートされた補てつ器具の有用性
は、荷重支持補てつ器具の特に高い摩耗速度に遭遇する
関節に限定されない。酸化ジルコニウムのコートは、ジ
ルコニウム合金の補てつ器具の基体にしっかりと結合し
ているので、体液とジルコニウム合金の間にバリヤを与
え、イオン化の工程とこれに付随する金属イオンの放出
による合金の腐蝕を防止する。
は、荷重支持補てつ器具の特に高い摩耗速度に遭遇する
関節に限定されない。酸化ジルコニウムのコートは、ジ
ルコニウム合金の補てつ器具の基体にしっかりと結合し
ているので、体液とジルコニウム合金の間にバリヤを与
え、イオン化の工程とこれに付随する金属イオンの放出
による合金の腐蝕を防止する。
また、酸化中の金属基体への酸素の拡散によって金属
の強度が増大する。その結果酸化ジルコニウムでコート
された補てつ器具は、より大きな有用な有効寿命を有す
ると考えられる。
の強度が増大する。その結果酸化ジルコニウムでコート
された補てつ器具は、より大きな有用な有効寿命を有す
ると考えられる。
またジルコニウムもしくはジルコニウム合金は、周囲
の骨もしくは他の組織が一体化して補てつ器具を安定化
する多孔性のビーズもしくはワイヤメッシュの面を提供
するにのに使用できる。これらの多孔性のコーティング
は、金属イオンの放出をなくするか減少させるために、
ベースの補てつ器具の酸化と類似の方法で酸化処理する
ことによって同時に処理することができる。さらにジル
コニウムもしくはジルコニウム合金は、骨板と骨ねじの
ような腐蝕しやすい器具に用いたり、またはそれ自体酸
化して酸化ジルコニウムのコーティングを形成させる前
に通常の移植物質上にほどこされる表面層として用いる
ことができる。
の骨もしくは他の組織が一体化して補てつ器具を安定化
する多孔性のビーズもしくはワイヤメッシュの面を提供
するにのに使用できる。これらの多孔性のコーティング
は、金属イオンの放出をなくするか減少させるために、
ベースの補てつ器具の酸化と類似の方法で酸化処理する
ことによって同時に処理することができる。さらにジル
コニウムもしくはジルコニウム合金は、骨板と骨ねじの
ような腐蝕しやすい器具に用いたり、またはそれ自体酸
化して酸化ジルコニウムのコーティングを形成させる前
に通常の移植物質上にほどこされる表面層として用いる
ことができる。
それ自体を酸化する方法はこの発明の酸化物コーティ
ングを製造する好ましい方法である。その理由は、この
方法は金属基体に酸素拡散させ、その結果、しっかりと
結合した酸化物コーティングを生成させてジルコニウム
金属を強化することができるからである。酸化物のコー
ティングを補てつ器具の基体上に析出させるような他の
方法も使用できるが、この方法で生成するコーティング
は、それ自体を酸化する方法で生成させるコーティング
程有効ではない。したがって化学的もしくは物理的な蒸
着法を用いることができるが、特にイオン補助析出法
（ion−assisted deposition method）が用いられる。
ングを製造する好ましい方法である。その理由は、この
方法は金属基体に酸素拡散させ、その結果、しっかりと
結合した酸化物コーティングを生成させてジルコニウム
金属を強化することができるからである。酸化物のコー
ティングを補てつ器具の基体上に析出させるような他の
方法も使用できるが、この方法で生成するコーティング
は、それ自体を酸化する方法で生成させるコーティング
程有効ではない。したがって化学的もしくは物理的な蒸
着法を用いることができるが、特にイオン補助析出法
（ion−assisted deposition method）が用いられる。
上記の考察は、主として、補てつ器具にほどこした青
黒色もしくは黒色の酸化ジルコニウムのコーティングに
ついて述べているが、窒化ジルコニウムのコーティング
は対向面の摩耗を減少させ、下側の基体の体液による腐
蝕を棒酢するのに有効である。
黒色もしくは黒色の酸化ジルコニウムのコーティングに
ついて述べているが、窒化ジルコニウムのコーティング
は対向面の摩耗を減少させ、下側の基体の体液による腐
蝕を棒酢するのに有効である。
空気は酸素の約４倍の窒素を含有しているが、ジルコ
ニウムもしくはジルコニウム合金が上記のように空気中
で加熱されると、酸化物コーティングが窒化物コーティ
ングに優先して生成する。
ニウムもしくはジルコニウム合金が上記のように空気中
で加熱されると、酸化物コーティングが窒化物コーティ
ングに優先して生成する。
その理由は、これらの条件下では酸化反応の方が熱力
学的に窒化反応より優先するからである。従って窒化物
コーティングを生成させるには、窒化反応を優先するよ
うに平衡を強制しなければならない。この平衡は、気体
の雰囲気（“空気酸化反応”に類似している）を用いる
場合、酸素を除き、空気もしくは酸素の代わりに窒素も
しくはアンモニア雰囲気のような窒素生成雰囲気を用い
て達成される。窒化条件は、窒化するのに通常用いられ
る条件である。
学的に窒化反応より優先するからである。従って窒化物
コーティングを生成させるには、窒化反応を優先するよ
うに平衡を強制しなければならない。この平衡は、気体
の雰囲気（“空気酸化反応”に類似している）を用いる
場合、酸素を除き、空気もしくは酸素の代わりに窒素も
しくはアンモニア雰囲気のような窒素生成雰囲気を用い
て達成される。窒化条件は、窒化するのに通常用いられ
る条件である。
塩浴法を窒化物コーティングを作製するのに用いる場
合は、酸素ドナーの塩を、例えばシアン化物のような窒
素ドナー塩と取換えなければならない。このように取換
えるると、酸化物コーティングを得るのに必要な条件と
類似の条件下で、窒化物コーティングが得られる。必要
な上記の改変は、当業者ならば容易に決定することがで
きる。
合は、酸素ドナーの塩を、例えばシアン化物のような窒
素ドナー塩と取換えなければならない。このように取換
えるると、酸化物コーティングを得るのに必要な条件と
類似の条件下で、窒化物コーティングが得られる。必要
な上記の改変は、当業者ならば容易に決定することがで
きる。
あるいは、イオン補助析出法を用いる方法を含む、標
準の物理的もしくは化学的蒸着法によって、窒化ジルコ
ニウムを、ジルコニウムもしくはジルコニウム合金の表
面に析出させてもよい。この物理的もしくは化学的蒸着
法は、酸素の存在しない環境下で実施するのが好まし
い。このような環境を作る技術は当該技術分野では公知
であり、例えばチャンバーの真空排気によって大部分の
酸素を除去し、次いで残留酸素を酸素ゲッターで除去す
る。
準の物理的もしくは化学的蒸着法によって、窒化ジルコ
ニウムを、ジルコニウムもしくはジルコニウム合金の表
面に析出させてもよい。この物理的もしくは化学的蒸着
法は、酸素の存在しない環境下で実施するのが好まし
い。このような環境を作る技術は当該技術分野では公知
であり、例えばチャンバーの真空排気によって大部分の
酸素を除去し、次いで残留酸素を酸素ゲッターで除去す
る。
ジルコニウムもしくはジルコニウム合金がジルコニウ
ムの多孔性ビーズもしくはジルコニウムワイヤメッシュ
面で提供される場合でも、その表面層を窒化ジルコニウ
ムでコートして、本体の金属イオン化に対して保護する
ことができる。
ムの多孔性ビーズもしくはジルコニウムワイヤメッシュ
面で提供される場合でも、その表面層を窒化ジルコニウ
ムでコートして、本体の金属イオン化に対して保護する
ことができる。
第１図は股関節補てつ器具が配置されているのを示す概
略図、第２図は代表的な股関節補てつ器具を示す概略
図、第３図は所定の位置にある膝関節補てつ器具の概略
図および第４図は代表的な膝関節の部品の概略図であ
る。 ２……股関節心棒、４……頚部、 ６……大腿骨頭、８……内側ライニング、 10……股臼陥凹部、 12……多孔性コーティング、 20……大腿骨要素、22……顆、 24,34……ペグ、30……頚骨要素、 32……頚骨底部、 36……頚骨プラットホーム、38……溝。
略図、第２図は代表的な股関節補てつ器具を示す概略
図、第３図は所定の位置にある膝関節補てつ器具の概略
図および第４図は代表的な膝関節の部品の概略図であ
る。 ２……股関節心棒、４……頚部、 ６……大腿骨頭、８……内側ライニング、 10……股臼陥凹部、 12……多孔性コーティング、 20……大腿骨要素、22……顆、 24,34……ペグ、30……頚骨要素、 32……頚骨底部、 36……頚骨プラットホーム、38……溝。
Claims (20)
- 【請求項１】ジルコニウムもしくはジルコニウム合金か
らなる補てつ器具本体部分を備え、その本体部分がジル
コニウムの酸化物もしくは窒化物からなる表面領域を有
し、表面領域の酸素もしくは窒素の濃度が、その外表面
の最大値から表面領域の内部の最小値まで減少している
補てつ器具。 - 【請求項２】補てつ器具本体部分の表面領域が支持面で
あり、他の補てつ器本体と係合するよう構成されている
請求項１記載の補てつ器具。 - 【請求項３】補てつ器具本体部分が身体組織を通過しか
つそれに係合するよう構成されている請求項１または２
に記載の補てつ器具。 - 【請求項４】補てつ器具本体部分がねじである請求項３
記載の補てつ器具。 - 【請求項５】補てつ器具本体部分が身体組織もしくは補
てつ器具の他の部分に取付けられるように構成されてい
る請求項１または２に記載の補てつ器具。 - 【請求項６】補てつ器具本体部分が骨プラットである請
求項５記載の補てつ器具。 - 【請求項７】補てつ器具本体部分がモジュール要素であ
る請求項１〜６のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項８】（ａ）少なくとも一部分が身体組織を通過
しかつそれと係合するよう構成された、ジルコニウムも
しくはジルコニウム合金製の補てつ器具本体と； （ｂ）補てつ器具本体のコートされた部分から金属イオ
ンが放出されるのを防止するために、身体組織を通過し
かつそれと係合するよう構成された補てつ器具本体の少
なくとも一部に、直接ほどこされた青黒色もしくは黒色
の酸化ジルコニウムもしくは窒化ジルコニウムからなる
うすいコーティングと； からなる患者に移植する補てつ器具。 - 【請求項９】本体部分がさらに、身体組織を通過しかつ
それと係合するよう構成された補てつ器具本体の一部
に、組織の内方成長に適合するよう構成された不規則な
表面構造を有する請求項１〜８のいずれか１つに記載の
補てつ器具。 - 【請求項１０】不規則な表面構造が、補てつ器具本体の
外表面に取付けたジルコニウムもしくはジルコニウム合
金のビーズである請求項９記載の補てつ器具。 - 【請求項１１】不規則な表面構造が、補てつ器具本体の
外表面に取付けたジルコニウムもしくはジルコニウム合
金のワイヤメッシュである請求項９記載の補てつ器具。 - 【請求項１２】前記表面領域が補てつ器具全体にわたっ
て広がっている請求項１〜11のいずれか１つに記載の補
てつ器具。 - 【請求項１３】表面領域の厚みが10ミクロンより小さい
請求項１〜12のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項１４】（ａ）患者の身体組織を通過しかつそれ
と係合する移植部分を備えたジルコニウムもしくはジル
コニウム合金製の補てつ器具本体と； （ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと
形を有する、補てつ器具本体の支持面と； （ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦
係数を小さくするために、補てつ器具本体の少なくとも
支持面に直接ほどこした酸化ジルコニウムのうすいコー
ティングと； からなる患者に移植する補てつ器具。 - 【請求項１５】（ａ）患者の身体組織を通過しかつそれ
と係合する移植部分を備えたジルコニウムもしくはジル
コニウム合金製の補てつ器具本体と； （ｂ）他の補てつ器具部分の支持面と係合する大きさと
形を有する、補てつ器具本体の支持面と； （ｃ）支持面を不活性にし、一層耐摩耗性にしかつ摩擦
係数を小さくするために、補てつ機器本体の少なくとも
支持面に直接ほどこした窒化ジルコニウムのうすいコー
ティングと； からなる患者に移植する補てつ器具。 - 【請求項１６】補てつ器具本体が、大腿骨に移植するよ
う構成された股関節補てつ器具の部分である請求項１〜
15のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項１７】補てつ器具本体の支持面が、有機ポリマ
ーもしくはポリマーベースの複合体製の股臼陥凹部と接
合するように構成された頭部を備えている請求項１〜11
のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項１８】補てつ器具本体が、大腿骨もしくは脛骨
に移植するよう構成された膝関節補てつ器具の部分であ
る請求項１〜11のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項１９】補てつ器具本体の支持面が、有機ポリマ
ーもしくはポリマーベースの複合体製の脛骨要素と接合
するよう構成された、少なくとも１つの顆の部分である
請求項１〜11のいずれか１つに記載の補てつ器具。 - 【請求項２０】補てつ器具本体の表面領域を、所定の時
間、酸素もしくは窒素を含有する環境に暴露することか
らなる請求項１〜18のいずれか１つに記載の補てつ器具
の製造方法。
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