JP3504047B2 - ２部材の組合せからなる関節を有する人工器官 - Google Patents

２部材の組合せからなる関節を有する人工器官

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可動係合面、詳述す
れば１つの人工器官構成部材面の縁が嵌め合い部品の面
と係合する可動係合面を備える人工器官に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】人工の人または動物の関節の可動結合面
にあってはしばしば、前記結合面の１つの縁が他の別の
結合面を横切って移動する（以下“エッジワイピング”
(edgewiping) という）。これは、例えば、大腿骨頭部
球面の平頭化が超高分子量のポリエチレン（ＵＨＭＷＰ
ｅ）の寛骨臼支承の可動結合面の少くとも一部分をこす
りつける縁を生成する股関節の交換関節に発生する。他
の別の実施例は金属製寛骨臼部材の可動結合面の縁がプ
ラスチック製大腿骨頭部の面の上をこすりつける。
【０００３】本発明者は一対の可動結合人工器官の第１
の可動結合面の面縁が前記一対の人工器官の第２の可動
結合面の内域に接触する場合、前記第２の面における圧
縮荷重は前記第２の面が前記第１の面との接触を失う
時、にわかに変化することを観察した。これは前記圧縮
荷重が前記嵌め合い面の少くとも１つの変形すなわち歪
を生成させるからである。しかし、このような歪はプラ
スチック対プラスチックの接触、また金属対金属の接触
とでも発生するもので、前記変形は、前記縁域が他方の
対面の内域に重なる前記対の一面の縁域で突然終端する
ことになる。
【０００４】前記他方の対の面の内部にある応力に起る
この突然の変化は応力ライザー（歪増幅）を前記縁接触
の領域にある人工器官材料に生成させる。これを図９に
具体的に示す。図９では、代表的先行技術の人工器官１
により形成された金属・プラスチック製可動結合対を金
属プラットフォーム４の第２の面５と係合する第１の面
３を備える人工器官熱可塑性樹脂支承２を具体的に示
す。前記支承２が前記プラットフォーム４上の圧縮荷重
を方向７に長期間接続的に行使する時、応力等高曲線８
は縁域６を除き領域１１に示されたようにほぼ一定であ
る。縁域６の応力は内域１１内の応力より著しく高く、
前記縁域６の歪δの突然変化により前記材料に総体的に
約４００％の応力増加をもたらす。
【０００５】前記第１の面３が金属製である時、この応
力の局部的増大は前記金属面が人工器官環境でのこの応
力の大増大に、著しい損傷を与えることなく耐えるだけ
の十分な強さを備えているので、それほど重要でない。
人工器官環境にあって、前記可動結合面間の動作は相対
的に緩やかで、応力は金属材料強さ特性に比較して極め
て僅かである。これは前記結合面に与える損傷を極めて
僅かなものとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属縁
９、例えばプラットフォーム４の上の縁が熱可塑性部材
の面例えば支承２の面３をこすりつける時、局部歪δを
生成させ、それが相対的突発的に変動して最大となり、
またその歪が応力増大を領域６における曲線部分１０で
生成させる。この応力増大部分１０は通常、前記片方の
面例えばプラットフォーム４の面５の縁が前記嵌め合い
面例えば支承２の面３の上をこすりつけるに従って関節
代替え可動結合部に極めて増大された熱可塑性面３の損
傷をもたらす。
【０００７】本発明者の上述のような分析と対照的に、
人工器官設計の当業者は損傷の観察を、プラスチック製
頭部を金属製ソケットと一緒に用い、その中で前記ソケ
ットの縁が前記プラスチック頭部の面をこすりつける代
替え関節のプラスチック支承にありとする異なる結論を
出した。可動結合プラスチック・金属対の凹形素子はプ
ラスチック製、また凸形素子は金属製にする必要がある
とすることがこの技術における当業者の一般的確信であ
る。
【０００８】しかしながら、上述のように本発明者が観
察するところでは、前記熱可塑性部材の表面損傷の問題
は凹面もしくは凸面の問題に直接関係していない。例え
ば、可動結合部が不調和の場合、またエッジワイピング
効果がない場合、凸面が金属製もしくはプラスチック製
であってもなくても、最大接触応力を前記プラスチック
にさほどもたらさないものである。しばしば不調和な接
触では、可動結合中、損傷を与えるピーク荷重を比較的
大きいプラスチック面全体的に行き渡らせて、これらの
荷重がプラスチック面に与える損傷効果を低下させるこ
とになるので頭部をプラスチック製に、またソケットを
金属製にすることが好ましい。
【０００９】本発明者は肩の人工器官で金属製ソケット
とは不調和な接触をするが、金属製頭部とプラスチック
製ソケットを有し、同様設計のものにまさる構成のプラ
スチック製頭部を備える肩人工器官の開発に携わってき
た。凸面可動結合部素子が金属製の必要があるとする当
業者の理解が余りにも浸透し過ぎたし、また今も浸透し
ているので、この考案を市場にもたらすことができなか
ったし、また今日もできていない。従って、上述の縁が
こすりつけるという現象は人工器官の設計当業者により
余り広く理解されていない。
【００１０】縁の歪／応力と、その結果、本発明の実施
例による可動結合面にもたらせる変形と損傷の理論を利
用すると前記エッジワイピング効果を考慮に入れた人工
器官の対の可動結合面の配列を提供し、改善された人工
器官を提供できる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１と第２の部材のおの
おのがそれぞれの面を備えてなり、互いに接触して荷重
がかかった可動結合をしている関節の備わる人工器官に
おいて、本発明による組合わせが、第１の面を有する第
１の部材と、前記第１の面と可動接触して係合させる第
２の面を有する第２の部材とからなり、前記第２の面が
縁を有することと；前記縁を備える前記第２の面が前記
第１の面との圧縮荷重がかかることと、前記圧縮荷重が
前記第２の面の前記領域の第１の部材に、広く第１の値
の接触応力を呈することと；前記第２の面が、それに隣
接し、前記第２の面の縁から距離（Ｗ）だけ第２の面の
内側に伸びる緩やかなテーパーのついた領域を備えて前
記第１の部材に第２の面の縁が前記第１の値の約２倍以
下の前記第１の部材にある第２の値の第１の面と係合す
る領域で増大した縁応力集中を呈することを特徴とす
る。前記縁応力集中を減少させた結果として、エッジワ
イピングは、前記第１の面が特に前記第２の面の強さよ
り弱い時、第１の面に発生させる損傷を最少限に止め
る。
【００１２】一実施例では第２の部材が金属製であり、
そして第１の部材が熱可塑性樹脂である。
【００１３】さらなる実施例では、増大した縁接触応力
の第２の値は第１の値より約２５％大である。
【００１４】第１と第２の部材のおのおのがそれぞれの
面からなり、さらなる実施例による互いとの接触により
荷重のかかった可動結合する関節を備える人工器官にあ
って、その組合わせは、第１の面を有する熱可塑性第１
部材と、前記第１の面と可動接触して係合させる第２の
面からなり、前記第２の面が縁を有することと；前記縁
を備える第２の面が前記可動接触中に前記第１の面との
圧縮荷重がかかっていることと；前記第２の面が前記第
２の面に隣接し、前記縁から距離（Ｗ）だけ前記第２の
面から内側に伸びる緩やかにテーパーのついた領域を備
えて、前記第１の部材に、前記第１の面の変形の変化の
緩やかな、なるべくなら一定の速度を前記第２の面との
圧縮荷重に応じて示させ、前記変形を前記縁における事
実上のゼロから前記平面の第２の面における距離（Ｗ）
のところで最大値まで変動させる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１の膝代替え品１２は、以下に
述べる改良を除き周知の構造のものである。前記代替え
品を形成する様々の部材の詳細はこの明細書で示す必要
はない。代替え品１２は大腿骨部材１４と、脛骨部材１
６ならびに膝蓋骨１８からなる。前記脛骨部材１６は脛
骨支承２０と脛骨プラットフォーム２２からなり、それ
は互いに関し軸２４の回りを回転できる。
【００１６】超高分子量のポリエチレン（ＵＨＭＷＰ
ｅ）製の支承２０は図２の懸垂円錐ステム２６を備える
（図３参照）。前記支承２０は平面２８を有し前記脛骨
プラットフォーム２２の嵌め合い平面３２を係合し、ま
た支承面３０を有し前記大腿骨部材１４の嵌め合い関節
丘を受入れる。前記支承２０は周辺縁を有す。
【００１７】典型的例として金属製である脛骨プラット
フォーム２２はプラットフォーム面３２を有するプラッ
トフォーム部材２３を備える。前記面３２は前記支承２
０の平面２８に隣接する。前記面３２は周辺縁３４を有
する。前記プラットフォーム２２は円錐キャビティ３６
を前記脛骨４０に植込まれる円錐形ステム３８内に備え
る（図１参照）。前記キャビティ３６は前記キャビティ
３６とステム２６により形成される軸２４に沿って前記
支承２０のステム２６を収容する。前記支承２０は軸２
４の回りを前記プラットフォーム２２に対し前記係合し
た円錐形脛骨ステム２６とプラットフォームキャビティ
３６を介して回転する。前記支承面２８はこの回転中前
記プラットフォーム面３２と圧縮自在に係合する。
【００１８】前記プラットフォームの支承端３４の縁３
１は不規則な細長いかつ平面図にしていくぶん楕円形の
ものである。前記支承２０がプラットフォーム２２に関
して前記軸２４の回りを回転すると結果として、前記プ
ラットフォーム２２の縁３４の部分３４′（図３参照）
が前記支承２０の平面２８の対応する内部部分と係合
し、その上に重なることになる。
【００１９】前記脛骨支承２０と脛骨プラットフォーム
２２の間にかかる可動結合中の圧縮荷重は係合した前記
脛骨支承平面２８と前記脛骨プラットフォーム平面３２
により生まれる。標準的な人の活動中、前記脛骨支承２
０の前記脛骨プラットフォーム２２に対する軸２４の回
りの回転は結果として、前記脛骨支承２０の脛骨支承平
面縁３１が図３で示されるように、脛骨プラットフォー
ム２２の脛骨プラットフォーム平面縁３４の上に垂下す
ることになる。さらに前記プラットフォームの縁３４′
も前記支承面２８の上に重なることになる。このような
動作はエッジワイピング効果を生み、前記脛骨プラット
フォーム縁３４を図９の従来方法でつくった場合、前記
脛骨支承面２８の上に摩耗を増大させることになる。
【００２０】図９では、前記支承２の面３に隣接する前
記プラットフォーム４の金属縁９のコーナ部が相対的に
小さい曲率半径をもつ。典型的例として約０．７ｍｍの
前記相対的に小さい曲率半径４２は結果として、本明細
書の従来の技術で論議した圧縮応力等高線８をもたら
す。前記曲率半径４２の域、すなわち領域６における増
大した応力集中曲線部分１０は好ましくない。この応力
は前記応力等高曲線８の一定部分８′の域１１の応力の
大きさの約４００％の大きさをもつことになる。前記支
承２の縁９における変形（歪）δの突然の変化は、前記
プラットフォーム４が前記支承平面３の上で回転するに
従って、支承２の過度の摩耗をもたらす。表面３は比較
的軟質の熱可塑性樹脂製支承２に起こる変形δのため前
記曲率半径４２の縁域ではもはや平面ではない。
【００２１】図７では、本発明の一実施例による脛骨プ
ラットフォーム部材２３の平面３２が縁３４の小さい曲
率半径Ｒ３から内側方向に伸びるテーパーつき領域４４
をもつ。曲率半径Ｒｓを想起させるものは典型的例とし
て約０．７ｍｍである。前記領域４４は前記プラットフ
ォーム２３の平面３２に対し総体的に１０°以下、好ま
しくはかなり小さい角度で傾斜させる。例えば、前記領
域４４が縁３４から、一実施例では約３．２ｍｍである
距離Ｗだけ内側方向に伸びてもよい。この実施例では領
域４４は約５０ｍｍとなっている相対的に大きい曲率半
径Ｒｔにより決まる。
【００２２】前記領域４４のテーパーつき面Ｔは平面３
２に接し、かつこの実施例では前記曲率半径Ｒｓに接し
ている。この場合、表面Ｔの平面３２に対する角度αは
１０°よりずっと小さい。前記テーパーつき面Ｔの幅Ｗ
と傾斜は所定の実施により異なる。前記幅Ｗと角度αを
所定の実施上、経験的に測定して上記に論議した好まし
くないエッジワイピング摩耗を最少限に止めることがで
きる。考慮すべき要因は２つの係合面の相対硬度と期待
荷重である。
【００２３】人工器官部材に用いられるＵＨＭＷＰｅ支
承材料と代表的金属例えばコバルトクロム合金もしくは
セラミックコーティングしたチタン合金を本発明の実施
例に用いる。表面仕上げは先行技術に用いられたような
部材に典型的であるように十分に研磨して平滑なものに
するので、縁圧力条件の主要要因ではない。代表的な人
工器官における荷重は標準的な人の実施を想定している
ので、これもその時その時の人工器官の設計の主要要因
とはならない。さらに、前記テーパーつき表面Ｔは弯曲
させても平面でもよいが、弯曲面が好ましい。前記弯曲
面の曲率半径は必ずしも単一の曲率半径で形成される必
要はないが、非円形曲線が好ましい。このような曲線は
徐々に傾斜して表面３２に接線に沿って合流し、その
後、表面３２に対し、それが前記曲率半径Ｒｓに接線に
沿うよう接近しながら傾角を増大させる。このような曲
線は双曲線もしくは同様の曲線でも差支えない。この場
合、角度αが前記弯曲面Ｔの唯一の一般化平均値であ
る。
【００２４】図４は前記プラットフォーム部材２３と支
承２０の応力集中部分４８のある応力曲線４６を示す。
領域４９は面３２に平行の曲線４６の水平線部分により
示される。前記テーパーつき面Ｔは前記支承２０に最大
の変形δ′をつくるが、その変形は図９の先行技術で起
こる縁３４に隣接する区域では突発するものでない。理
解すべきことは図面は拡縮しないことになっていて実際
のテーパーつき表面Ｔの傾角は図示されているものより
ずっと小さく、図解上傾角を誇張して示している。前記
変形δ′は緩やかで、縁３４において事実上最小値もし
くは極小値からプラットフォーム２３の面３２と支承２
０の面２８の内域４９の最大値まで距離Ｗだけわずかに
テーパーをもたせてある（図７参照）。曲線４６の曲線
部分４８の領域における応力集中は曲線４６の残部の応
力の平均値より最大約２５％大きい。
【００２５】図８では、人工器官部材プラットフォーム
７２の好ましい実施例を熱可塑性樹脂支承７４と応力接
触させて示す。応力等高線を領域８０の応力集中曲線部
分７８をもつ曲線７６により示す。前記テーパーつき面
Ｔ′は前記プラットフォーム７２の平面８２と曲率半径
ｎで合流する。しかしながら、支承７４の面８６にほぼ
垂直にして、かつ支承７４の面８６と接触するプラット
フォームの縁８４におけるテーパーつき面Ｔ′は曲率半
径Ｒｓに相当する曲率半径をもたない（図７参照）。
【００２６】この実施例では、前記面Ｔ′は破線８８で
示された一連のわずかに触れる程度に隣接する対の曲率
半径Ｒ０乃至Ｒｎからなる。このようにして前記面Ｔ′
は面８２の平面と曲率半径Ｒｎにより調和するが、相対
的に鋭いコーナ部９０に縁８４で合流する。実際的には
前記コーナ部９０をばらしてまくれを除去していくらか
丸味をつけて前記プラットフォーム７２を扱う人の安全
のためにその鋭利さを除去する。別な方法でエッジワイ
ピング損傷を最少限に止めるため、前記コーナ部９０は
図７の相対的に小さい曲率半径Ｒｓを含む曲率半径をも
つ必要はない。その結果、比較的軟質のプラスチック製
支承７４の変形δ″は前記縁４４から面８２の平面部分
まで、コーナ部９０における縁の曲率半径の共存の有無
に関りなく徐々に変化する。これは結果として、図９の
先行技術の非線状かつ突発局部変形δ（歪）との高応力
集中と比較して縁域における応力集中が少くなる。
【００２７】相対的に小さい曲率半径Ｒｓは圧縮応力曲
線部分７８をその曲率半径なしに値を減らせるので必要
がない。従って、前記プラットフォームのコーナ部９０
における縁のどの曲率半径も前記プラットフォームの縁
８４における摩耗を最少限に止める必要はない。前記縁
域８９の応力集中は領域８０にある変形δ″を前記プラ
ットフォーム面Ｔ′と接触していない支承面９２から面
８２と接触している内部支承面９４へ徐々に変化させる
ことで明示されたように減少される。
【００２８】このようにして、領域８０の応力集中が示
されたように、この実施例で僅かに約２５％の最大限を
好ましく増やす。これは図９の先行技術支承装置の４０
０％の縁応力集中と比較して、前記支承２０における応
力の著しい減少である。応力集中の２５％増加を本実施
例で示しているが、他の値例えば約１００％の増加が特
定の実施で許容される。前記テーパーつき面Ｔのテーパ
ーを予め決められた必要条件に調整できるので、前記応
力集中の２５％もしくはもっと少い増え方であっても到
達には問題でなく、値が小さければ小さいほど、所定の
実施の支承縁摩耗性能が益々よくなる。
【００２９】同様のエッジワイピング配置を前記膝蓋骨
部材１８の膝蓋骨支承４８と膝蓋骨プラットフォーム５
０と関連させる（図１参照）。このようにして、前記膝
蓋骨プラットフォーム５０の面縁５２も図４の前記プラ
ットフォーム部材２３のテーパーつけと同様のテーパー
つき面Ｔでテーパーをつける。
【００３０】説明された前記縁のテーパーつけにはもう
１つの利点がある。図２と３の脛骨支承２０の実施例は
膝５４の後ろの十字靭帯（図１参照）を保持しない膝代
替え品に用いるためである。前記後ろの十字靭帯５８を
膝５６に保持する場合（図５参照）、別の実施例の図５
と６に示された膝の代替え品６０を用いる。図５では、
後ろの十字保持脛骨支承６２は後ろの支承ノッチ６４を
備え前記靭帯５８を片付ける。前記関連脛骨プラットフ
ォーム６６は後ろのプラットフォームノッチ６８（図
６）を備え前記靭帯５８を収容する。
【００３１】製造環境にあって脛骨部材の在庫品を減ら
し、従って費用の削減には、前記別の脛骨プラットフォ
ーム６６を前記後ろの十字靭帯５８を保持しない場合、
使用することが好ましい。従って、前記脛骨支承２０
（図１）を前記別の脛骨プラットフォーム６６（図５）
と用いることが好ましい。このような場合、図９に示さ
れた先行技術の縁４２を備える別の脛骨プラットフォー
ム６６を用いる場合、前記ノッチ６８（図６）のエッジ
ワイピング効果は前記脛骨支承２０の平面２８（図２）
上にかなり増大し、許容できない摩耗を生じさせること
になる。しかし、図７のテーパーつき領域４４の備わる
ノッチ６８内のプラットフォーム６６上の縁７０を用い
ると生じさせる摩耗は増大するがごくわずかなため許容
できる。このようにして、前記プラットフォーム６６上
のテーパーつき縁７０を使用すると図１乃至３の両支承
タイプの支承２０と図５ならびに６の支承６２（後者に
はノッチ６４がついている）にとって共通の脛骨プラッ
トフォームを用いると膝代替え品のシステムと関連する
在庫品の量、従って費用を本質的に削減させる。そのう
え、図５と６の共通脛骨プラットフォーム６６を用いる
ことで間違ったプラットフォームを特定の支承とを共用
する可能性が防げる。
【００３２】図７では、前記テーパーつき領域４４は円
筒面（この場合、縁３４は直線）もしくは幅がＷのドー
ナツ状面（この場合、縁３４は孤）であり、前記円筒も
しくはドーナツの横断面の好ましいテーパー曲率半径Ｒ
ｔはプラットフォームのコーナ部で通常用いられる小さ
い曲率半径Ｒｓと比較して非常に大きい。前記テーパー
つき縁の配置と図９の先行技術の縁４２の有限要素分析
は前記テーパーつき縁にはわずかに約２５％の応力の大
きさを示すが、先行技術の縁４２には上述の通りほとん
ど４００％もの応力の大きさを示す。可動結合支承とプ
ラットフォーム面を用いる大抵の人工器官においては、
ピーク支承圧力は縁では発出しないので、わずかな応力
の増加は全面の損傷を本質的に増大させるものでない。
しかしながら、縁に起こる応力の４倍もの増加は、大抵
の実施においては、縁に起こる応力が縁から離れたとこ
ろの応力を著しく超え、従って、このような拡大は全面
の損傷を本質的に増大させることになる。
【００３３】
【発明の効果】本発明による人工器官を使用すると大抵
の場合、応力エッジワイピングの逆効果を本質的に除去
し、改善された性能の開発と利用ならびに活用の範囲を
拡げさせる。本発明は補綴技術に対し広範な応用性を有
するので、股関節部、くるぶし、肩、指、足指ならびに
肘を含む現在使用中のほとんどすべての代替え関節に適
用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】膝と本発明を具体化した膝と人工器官の等距離
図である。
【図２】図１の実施例の支承とプラットフォームアセン
ブリーの分解時の等距離図であある。
【図３】図２の組立後の等距離図である。
【図４】本発明の原理のいくつかの説明に有用な本発明
の実施例による人工器官部材の図解を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例にある膝と人工器官の側
断面図である。
【図６】図５の脛骨支承とプラットフォーム部材の平面
図である。
【図７】本発明のさらなる原理の説明に有用な図５のプ
ラットフォームの側断面図である。
【図８】本発明の原理のさらなる説明に有用な本発明の
さらなる実施例による人工器官の図解を示す図である。
【図９】先行技術の人工器官の部材を互いに接触させて
示し、また縁応力の説明に有用な応力等高線グラフを含
めた図である。
【符号の説明】
１ 人工器官 ２ 熱可塑性樹脂製支承 ３ 第１の面 ４ 金属製プラットフォーム ５ 第２の面 ６ 縁域 ７ 方向 ８ 応力等高曲線 ８′ 一定部分 ９ 縁 １０ 応力集中曲線部分 １１ 領域 １２ 膝代替え品 １４ 大腿骨部材 １６ 脛骨部材 １８ 膝蓋骨部材 ２０ 脛骨支承 ２２ 脛骨プラットフォーム ２４ 軸 ２６ 懸垂円錐ステム ２８ 平面 ３０ 支承面 ３１ 周辺縁 ３２ 嵌め合い平面 ３４ 周辺縁 ３４′ 縁 ３６ 円錐キャビティ ３８ 円錐ステム ４０ 脛骨 ４２ 少曲率 ４４ テーパー付き縁 ４６ 応力曲線 ４８ 応力集中部分 ４９ 内部域 ５０ 膝蓋骨プラットフォーム ５２ 面縁 ５４ 膝 ５６ 膝 ５８ 後ろの十字靭帯 ６０ 膝代替え品 ６２ 後ろの保持脛骨支承 ６４ 後ろの支承ノッチ ６６ 別の脛骨プラットフォーム ６８ 後ろのプラットフォームノッチ ７０ テーパー付き縁 ７２ 人工器官部材プラットフォーム ７４ 熱可塑性樹脂製支承 ７６ 曲線 ７８ 応力集中曲線部分 ８０ 領域 ８２ 平面 ８４ 縁 ８６ 面 ８８ 破線 ９０ 鋭いコーナ部 ９２ 支承面 ９４ 内部支承面 δ 変形（歪） Ｗ 距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61F 2/30 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々の部材が互いに接触して生ずる荷重
    の下で可動結合する面を有する第１と第２の部材の組合
    せからなる関節を備える人工器官において、 ・ほぼ平面な第１の面を有する第１の部材と； ・前記ほぼ平面な第１の面に可動接触して係合する第２
    の面を有する第２の部材と； からなり、 ・前記第２の面が縁を備えることと； ・前記第２の面にほぼ直交した前記縁から延びる側面
    と； ・前記縁を備える前記第２の面が前記可動接触中に前記
    第１の面との圧縮荷重がかかることと； ・前記圧縮荷重が前記第１の部材に前記第２の部材が前
    記第１の面と係合する領域において、全体として第１の
    値の接触応力集中を呈することと； ・前記第２の面が前記第２の面に隣接し、かつ前記第２
    の面の内側で前記縁から距離（Ｗ）だけ伸びる、緩やか
    なテーパーのついた領域を備えて、前記第１の部材に前
    記第２の部材の縁が前記第１の部材の前記第１の値の２
    倍以下の第２の値の第１の部材と係合する領域で縁接触
    応力集中を増大して呈すること； を特徴とする２部材の組合せからなる人工器官。
  2. 【請求項２】 前記第２の部材が金属であり、また第１
    の部材が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１
    の人工器官。
  3. 【請求項３】 前記第１の部材の硬度が前記第２の部材
    よりも低いことを特徴とする請求項１の人工器官。
  4. 【請求項４】 前記緩やかなテーパーのついた領域にお
    ける第２の面が前記テーパーつき領域の内部にある前記
    第２の面にわずかに接触する曲率からなることを特徴と
    する請求項１の人工器官。
  5. 【請求項５】 前記緩やかなテーパーのついた前記第２
    の面が複数の異なる曲率の接線曲率半径からなることを
    特徴とする請求項１の人工器官。
  6. 【請求項６】 前記緩やかなテーパーが少くとも１つの
    曲率半径からなることを特徴とする請求項４の人工器
    官。
  7. 【請求項７】 前記第２の部材が前記縁を前記第２の面
    で形成することと；前記緩やかなテーパーのついた領域
    における前記第２の面が一方のランプ縁で前記第２の面
    と徐々に合流し、反対のランプ縁における前記第２の部
    材の縁面の曲線で終端することと；前記曲線が前記側縁
    面と合流することを特徴とする請求項１の人工器官。
  8. 【請求項８】 前記ランプを曲線にすることを特徴とす
    る請求項７の人工器官。
  9. 【請求項９】 前記ランプが平面で前記第２ならびに側
    縁面に対して傾斜していることを特徴とする請求項７の
    人工器官。
  10. 【請求項１０】 前記テーパーつき領域が２５ｍｍ以上
    の曲率半径に近く、また前記縁から内側方向に少くとも
    ２．５ｍｍ程度伸びることを特徴とする請求項１の人工
    器官。
  11. 【請求項１１】 前記テーパーつき領域が少くとも約５
    ０ｍｍの曲率半径に近く、また前記縁から少くとも３．
    ０ｍｍ程度伸びることを特徴とする請求項１０の人工器
    官。
  12. 【請求項１２】 前記テーパーつき領域が曲率半径（Ｒ
    ３）の弯曲コーナ部の前記縁で終ることと；前記テーパ
    ーつき領域が（Ｒ３）より本質的に大きい曲率半径（Ｒ
    ｎ、Ｒｔ）に近いことを特徴とする請求項１の人工器
    官。
  13. 【請求項１３】 前記テーパーつき領域を、前記第１の
    面が前記縁に隣接する前記第１の面の域で最小の緩やか
    な変形を呈するように付形することを特徴とする請求項
    １の人工器官。
  14. 【請求項１４】 互いに可動荷重接触する第１と第２の
    面の組合せからなる関節を備える人工器官において、 ・平面の第１の面を有する熱可塑性樹脂製の支承と； ・前記第１の面と可動接触して係合する平面の第２の面
    を有する金属部材と；からなり、 ・前記第２の面が縁を備えることと； ・前記縁を備える第２の面が前記可動接触中、前記第１
    の面で圧縮荷重がかかっていることと； ・前記第２の面が前記第２の面に隣接し、かつ前記第２
    の面の内部から距離（Ｗ）だけ伸びる緩やかなテーパー
    つき領域を有し、前記圧縮荷重は前記軸受の領域で、前
    記金属部材の第２の面から内側に一般的な第１の値の接
    触応力集中を呈し、前記金属部材の第２の面にある前記
    テーパー領域から内部に、第１の値の応力集中を呈し、
    前記第２の面の穏やかな前記テーパー領域は前記軸受を
    して、第２の面と第１の面が係合する領域において、第
    ２の値の縁応力集中を引き起こすように構成されてお
    り、第１部材における前記第２の値は第１の値の２倍以
    下であることを特徴とする人工器官。
  15. 【請求項１５】 前記支承と部材が膝人工器官の脛骨部
    材であることを特徴とする請求項１４の人工器官。
  16. 【請求項１６】 前記支承がＵＨＭＷＰｅ製であり、ま
    た前記部材が金属製であることを特徴とする請求項１４
    の人工器官。
  17. 【請求項１７】 前記第２の値が前記第１の値より２５
    ％大きいことを特徴とする請求項１４の人工器官。
  18. 【請求項１８】 前記支承と前記金属部材が膝人工器官
    の膝蓋骨部材であることを特徴とする請求項１４の人工
    器官。
  19. 【請求項１９】 前記緩やかにテーパーのついた領域
    が、前記縁の内部の少くとも前記第２の平面とわずかに
    接触する曲率からなることを特徴とする請求項１４の人
    工器官。
  20. 【請求項２０】 前記緩やかにテーパーをつけた領域が
    前記第１の面の変形の緩やかな本質的に一定の速度を前
    記第２の面からの前記圧縮荷重に応じて発生させ、前記
    変形が前記縁における事実上のゼロから前記平面の第２
    の面における最大値に変化させることを特徴とする請求
    項１４の人工器官。
  21. 【請求項２１】 各々の部材が互いに接触する荷重のか
    かった可動結合する面を有する第１と第２の部材の組合
    せからなる関節を備える人工器官において、 ・ほぼ平
    面な第１の面を有する熱可塑性第１の部材と； ・ほぼ平面な第２の面を有する第２の金属製部材と； からなり、 ・前記第１の部材と可動結合し、前記第２の面が縁を備
    え、側面は前記第２の面にほぼ直交した前記縁から前記
    第２の面に延び、前記縁を備える前記第２の面が前記可
    動接触中に前記第１の面との圧縮荷重にかかっているこ
    とと； ・前記第２の面が隣接し、かつ前記第２の面の内側に距
    離（Ｗ）だけ延びる穏やかな凸面テーパー領域を備え
    て、前記第１の部材に前記第１の面の変形の変化の穏や
    かなほぼ一定の速度を前記第２の面との前記圧縮荷重に
    応じて発生させ、前記第１の変形を前記縁に整合する部
    分（位置合せした部分）における事実上ゼロから前記第
    ２の面と位置合させた前記第１の面の部分での最大値ま
    で、前記第２の面の前記縁から内側に前記距離（Ｗ）を
    おいて均一に変化させること； を特徴とする２部材の組合せからなる人工器官。
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