JP3529157B2 - 関節移植組織の外部取付面の製造方法 - Google Patents
関節移植組織の外部取付面の製造方法Info
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Description
の関節移植組織の外部取付面の製造方法に関するもので
あり、その取付面は関節移植組織の挿入及び取付装置に
対し0度乃至90度におけるα度をなす。
の種々の方向に吸収させる必要がある。従って、取付面
は移植組織が緩まることなく、できる限り多方向に力を
伝達できるべきである。その結果、移植組織面のための
種々の組織が開発されてきた。このようにして、欧州特
許第0186471号は鋸歯に類似した溝を有する人工
膝関節を示し、その溝は挿入方向に対し水平方向に設け
られ、よって溝方向の安定度は低下する。更に別例にお
いて、人工器官における針状突起に類似したピンについ
て述べていて、同ピンは挿入方向に対し大腿の断端を貫
通している。この種の取付面に対する一般的な必要条件
は、第一に内伸(Einwachsen)を促進する構造からなる
ことと、第二に製造上経済的であることである。
内伸を向上させるためにニップル状突起及び鋸歯を備え
た取付面を示している。この構造の製造及び絶対寸法に
関する記載はない。相対的な幾何学的条件において、全
側面が丸みを帯びた形状が提案されているが、それは制
限された一次的な取付を許容するだけである。欧州特許
第0381351号に更なる構造が提案されていて、外
側に突出したボスにおける股関節殻において、平頭の突
出した角錐を備えた刻み付き取付面の一種が凹部によっ
て形成され、同凹部は底部周縁に対し斜め方向に延び、
周縁方向に斜めに延びて交差している。ここでも一次的
な取付は制限され、即ち骨髄腔における圧縮応力及び底
部周縁領域における小骨髄腔に依存する度合いが高い。
解決するためになされたものであって、その目的は、経
済的な製造方法によって卓越した取付が可能となる取付
面を提供することにある。
め、本発明の取付面では、工程Iにおいて、ワークに
は、機械加工、鋳造或いは圧縮によって挿入及び取付方
向に直角をなすように取付面に対して凹部が形成され
る。そして、高さが0.3〜2mmの鋭角の肩部が形成
され、2つの隣接する肩点の間隔を肩部の高さのほぼ2
倍にする。更に、工程IIにおいて、圧縮工具を用いて
いるが、その基底部はワークの取付面の外殻面に対応
し、同基底部からリブが突出している。リブはその中央
平面と共に基底部に垂直に延び、挿入及び取付方向に平
行に延びている。ワークは圧縮によって挿入及び取付方
向に変形され、こうして、リブによって肩片を残留させ
るトラフが肩部に直角に形成される。そうして、肩片か
ら挿入及び取付方向に開口した杯状体を形成すべく、ト
ラフ領域において挿入及び取付方向に縁が塑性変形され
る。
の変形に備えた取付面における幾何学的形状によって、
骨組織における取付に特に適し、かつ他の方法ではほと
んど実施不可能な複雑な形材が形成可能であるという有
利な点を有する。挿入及び取付方向に対し、取付面に複
数の杯状体が形成され、取付面は挿入及び取付方向に対
し0〜90度のα度をなす。個々の杯状体はペルトン水
車の杓のように挿入及び取付方向を向き、骨組織におけ
る空洞内部によって挿入及び取付方向に支持される。杯
状体の形成と共に形成される杯状体の湾曲した内面及び
杯状材間のトラフによって、挿入及び取付方向に直角な
取付面の水平移動が防止される。この場合、杯状体の絶
対寸法は、挿入及び取付方向に対し優れた一次的な取付
を実施すべく、骨組織が杯状体間の領域への圧縮応力を
受けて変形するように採用される。
する必要なしに最終的な杯状体が形成されることにあ
る。凹部及び肩部は取付面において挿入及び取付方向に
直角に形成され、肩部の間隔は肩部の高さのほぼ2倍に
相当し、肩部は鋭角の断面を有するという事実の結果、
杯状体を形成すべく、これらの肩部は水平方向に、即ち
挿入及び取付方向に塑性変形可能である。ここで、骨構
造に好適な大きさの取付幾何学形状を得るべく、肩部の
高さは0.3〜2mmであることが肝要である。肩部は
機械加工、鋳造或いは圧縮によってワークにおいて形成
可能である。
よって変形される。圧縮工具は肩部と直角をなすリブを
備え、リブの中央平面は基底部に垂直に、挿入及び取付
方向に平行に延びている。基底部の角度が挿入及び取付
方向に対し0<α<90度の状態で、リブによって切削
部分が形成され、同切削部分は肩部を挿入及び取付方向
に肩片に分割し、肩片はこのように挿入及び取付方向に
形成されるトラフに対し、その縁において変形されて杯
状体を形成する。この場合、縁は次の肩部の平面に折り
曲げることができる。変形の大きさは基底部材の塑性延
性に合う必要がある。従来の取付面用の素材である純チ
タンについては、肩部の高さに相当する変形が可能であ
る。このように微細構造において形成されるトラフは骨
床に導入される時、リブを残留させ、リブは取付に至る
まで移植組織を案内し、又同時に肩部方向への移動を防
止する。
縮工具は移植に備えた大腿の断端に対応し、よってその
中央平面と共に挿入及び取付方向に平行なリブは取付面
に対応する面から突出している。
応し、例えば半球状であり、よって中線においてリブは
突出し、周縁部におけるリブの数は底部周縁に近接する
程、増加している。そして、挿入及び取付方向は極軸と
一致している。この比較的単純な圧縮工具のデザイン
は、例えば放電加工によって可能であり、移植組織の取
付面における比較的複雑な杯状体の好適な大量生産を可
能とする。
図10に従って説明する。図は金属製関節移植組織にお
ける取付面3の形成工程を示し、取付面3は挿入及び取
付方向40に対し0<α<90度であり、杯状肩片14
を備え、杯状肩片14は取付のために挿入及び取付方向
40に対し開口される。第1工程において、機械加工、
鋳造或いは圧縮によって挿入及び取付方向40に対し直
角に凹部6及び肩部8がワーク2の取付面に形成され
る。肩部8は鋭角断面を有し、0.3〜2mmの高さ1
0及び高さ10のほぼ2倍に相当する間隔31とを有す
る。第2工程において、圧縮工具13により肩部8を貫
通するトラフ15が形成され、圧縮工具13は取付面3
の対向面を備え、同対向面は突出リブ26を備え、突出
リブ26はその中央平面と共に対向面に垂直であり、挿
入及び取付方向40に平行する。肩片14の縁17は変
形され、挿入及び取付方向40に開口した杯状体18が
支持用に形成される。
す。同外殻の形状は図8に示す形成工程に従って機械加
工される。同外殻は内殻(ここでは図示していない)を
収容するための半球状の内部形状19を有し、内部形状
19は底部周縁32においてスナップ接合部と係合して
いる。極軸4において、打出し工具のための雌ねじを有
する中心孔30が極33に位置している。底部周縁に装
着面20,21があり、装着面20,21にて、内部形
状19を機械加工するための締付工具によって外殻は保
持可能である。外殻の取付中に回転上の安全性を増すた
めに用いられる6つの縦溝29が周縁部に配置されてい
る。図8に示すように、これらの縦スリットは予備工程
V2において深絞り工具13dによって形成可能であ
る。実際の取付面3の構造は凹部6及び突出肩部8から
なり、凹部6及び肩部8は所定の緯度において挿入及び
取付方向40に対し直角に配置されている。トラフ15
は肩部8の肩片14を残留させるだけのものであって、
球面上において子午線状に突出しているリブを有する深
絞り工具13fによって形成される。
c上に形成される凹部6及び肩部8の幾何学的形状を示
す。肩部8は鋭角三角断面9を備え、2つの隣接点1
1,12の間にこれら隣接点11,12の高さ10のほ
ぼ2倍に相当する間隔31を有する。内伸及び取付のた
めの好適条件を創り出すべく、高さ10は0.3〜2m
mで選択される。高さ10の基準値は1mmである。図
4は深絞り工具13fのリブ16の形状を示す。リブ1
6は曲線状に隆起している傾斜部26の形状を有し、そ
の中央平面と共に基底部36から垂直に突出し、よって
中央平面は挿入及び取付方向40に平行に延びている。
これらのリブ16は塑性変形によって図5に示すトラフ
15を形成し、トラフ15は肩部8を肩片14に分割す
る。深絞り工具13fが挿入及び取付方向40に対し取
付面3へ進むと肩片14の縁17が引き下ろされ、挿入
及び取付方向40に杯状体18が形成される。図6及び
7は殻ワーク2dの詳細に関し、種々の角度に引き下ろ
される縁17を示す。杯状体18の幾何学的形状は肩部
8及びリブ16の変更によって制御可能である。又、取
付面3の角度αが挿入及び取付方向40に対し小さい
程、縁17は更に引き下ろされる。図1の股関節の外殻
の場合、これは、通常の杯状体18の存在は引き抜きに
対し最も必要とされる位置、即ち底部周縁32において
最も顕著であることを意味する。
れを示すが、いかなる付随的熱処理も考慮に入れていな
い。予備工程V1において、チタンシート製の円形ワー
ク1は深絞り鋳型13bに挿入され、ワーク保持器24
に固定され、圧縮ラム13aによって引き抜かれて外殻
を形成する。同殻はエジェクタ22によって極軸4の方
向に射出される。予備工程V2において、この殻ワーク
は深絞り工具13dによって支持部材13c上に置か
れ、長さ方向にボス25を備え、引き続く骨床における
回転上の安全を図るべく、選択的に更に縦溝29を備え
る。中間工程Zにおいて、底部周縁領域を内側に折り曲
げることによって取付面が形成される。回転方向27、
回転軸28、締付け工具23及び旋削工具7は単に象徴
的に示されている。
工具23によって底部周縁上の取付面において締め付け
られ、取付面に凹部6が設けられる。極軸4方向の回転
軸28、回転方向27及び旋削工具7は象徴的に示され
ている。凹部6及び肩部8の幾何学的形状は記載済みで
ある。ここでは旋削工具7は外殻の球面中心点5を中心
にして旋回される。しかし、球面殻の異なる幅に対し総
形工具も使用される。この様に準備された殻ワーク2c
は挿入及び取付方向40に直角をなす肩部8を備え、支
持部材13aの深絞り工具に配置され、工程段階IIに
おいて、深絞り鋳型13fによって肩部8において変形
され、鋳型13fはリブ26が子午線状に突出している
半球形状を備えている。挿入及び取付方向に延びている
リブ26は図5に示すトラフ15及び杯状体18を備え
た肩片14を形成する。引き続く工程Nにおいて、内部
形状19を仕上げるべく、殻ワーク2dは締付け工具2
3によって底部周縁にて取付面において保持される。極
軸4方向の回転軸28、旋削工具7及び回転方向27は
単に象徴的に示されている。
除によって面37,38,39が形成され、面37,3
8,39において、ワーク2として示す膝関節の上部の
取付面3は挿入及び取付方向40に係合するようになっ
ている。関連する圧縮工具13は基底部34を有し、基
底部34は切除面37,38,39に対応し、リブ26
を備え、リブ26はその中央平面と共に基底部34に垂
直に延び、挿入及び取付方向40に平行に延びている。
凹部6は肩部8を残留させ、挿入及び取付方向40に直
角にワーク2に設けられている。図10の(a)は凹部
6を備えた肩部8を拡大して示す。肩部の高さ10は
0.3〜2mmであり、肩点11と12との間隔31は
肩部の高さ10のほぼ2倍に相当する。肩部8の断面は
鋭角を有する三角断面9となっている。
3においてトラフ15が形成され、トラフ15は図10
の(b)に示すように肩部8を肩片14に分割し、挿入
及び取付方向40に縁17を引き下ろし、杯状体18を
形成する。基底部34と挿入及び取付方向40とがなす
角度αが小さい程、杯状体18は顕著な存在となる。
関節移植組織において、経済的な製造方法によって卓越
した取付が可能となる優れた効果がある。
工された取付面の拡大断面図である。
る。
ある。
の肩部に折り曲げられた図5における杯状取付面の断面
図である。
手順の流れを示す工程図である。
工具を備えている大腿側人工股関節における杯状体を備
えている構造化取付面を示す斜視図である。
て事前に加工されたワークを示す斜視図である。(b)
圧縮工具の嵌入後に変形された肩片を示す斜視図であ
る。
極軸、6…凹部、8…肩部、10…肩部の高さ、11,
12…肩点、13…圧縮工具、13e,13f…深絞り
工具、14…肩片、15…トラフ、17…縁、18…杯
状体、26…リブ、31…肩点の間隔、32…底部周
縁、34…基底部、40…挿入及び取付方向。
Claims (9)
- 【請求項1】 塑性変形可能な金属から作られる関節移
植組織の外部取付面(3)を、関節移植組織の挿入及び
取付方向(40)に対し0度乃至90度の角度αになる
ように製造する方法において、 工程Iにおいて、ワーク(2)には、機械加工、鋳造或
いは圧縮によって挿入及び取付方向(40)に直角をな
すように取付面(3)に対して凹部(6)が形成され、
高さ(10)が0.3〜2mmの鋭角の肩部(8)が形
成され、2つの隣接する肩点(11,12)の間隔を肩
部の高さ(10)のほぼ2倍にすることと、 工程IIにおいて、圧縮工具(13)に関し、その基底
部(34)はワーク(2)の取付面(3)の外殻面に対
応し、同基底部(34)からリブ(26)が突出し、同
リブ(26)はその中央平面と共に基底部(34)に垂
直に、挿入及び取付方向(40)に平行に延び、ワーク
(2)は圧縮によって挿入及び取付方向(40)に変形
され、肩片(14)を残留させるトラフ(15)がリブ
(26)によって肩部(8)に直角に形成され、肩片
(14)から挿入及び取付方向(40)に開口した杯状
体(18)を形成すべく、トラフ(15)領域におい
て、挿入及び取付方向(40)に縁(17)が塑性変形
されることとを特徴とする関節移植組織の外部取付面の
製造方法。 - 【請求項2】 塑性変形可能な金属から形成される関節
移植組織において、 前記関節移植組織は外部取付面(3)を有し、 前記外部取付面(3)は複数の凹部(6)と複数の肩部
(8)とを有し、前記複数の肩部の各々は高さ(10)
が0.3〜2mmであり、かつ鋭角三角形の断面を備え
ており、該肩部(8)はその頂部に肩点(11,12)
を有し、かつ2つの隣接する肩点(11,12)の間の
間隔(31)は前記肩部の高さ(10)のほぼ2倍に形
成され、 前記肩部(8)には、該肩部(8)を貫通するトラフ
(15)が形成され、かつ該トラフ(15)により該肩
部(8)は肩片(14)に分割され、 前記肩片(14)は縁(17)を有し、該肩片(14)
から前記関節移植組織の挿入及び取付方向(40)に開
口する支持用の杯状体(18)を形成すべく、トラフ
(15)領域において、前記縁(17)が、該挿入及び
取付方向(40)に引き下ろされるように塑性変形され
ている関節移植組織。 - 【請求項3】 好ましくは純チタンから作られる金属製
股関節外殻の外部取付面(3)を製造する方法におい
て、 工程Iにおいて、ほぼ半球外殻形状の外殻ワーク(2
b)において、極軸(4)を回転させることにより、旋
削工具(7)によって複数の凹部(6)が形成され、同
凹部(6)は凹部(6)の間に鋭角の肩部(8)を残留
させ、肩部(8)の高さは0.3〜2mmであり、2つ
の肩点(11,12)の間隔(31)は高さ(10)の
ほぼ2倍に相当することと、 工程IIにおいて、断面半球状の凹部を有する深絞り工
具(13e,13f)内の外殻ワーク(2c)におい
て、深絞り工具(13e,13f)は子午線状に極軸
(4)方向に突出したリブ(26)を備え、同リブ(2
6)は、外殻ワーク(2c)を極軸(4)方向に圧縮し
た時に、間に来る肩片と共にトラフ(15)を形成する
ような大きさにされ、極側が次第に殻の底部周縁(3
2)に近接し、リブ(26)はトラフ(15)の領域に
おいて縁(17)を底部周縁(32)方向に塑性変形さ
せ、底部周縁方向(32)に開口した杯状体(18)が
肩片(14)から形成されることとを特徴とする金属製
股関節殻の外部取付面を製造する方法。 - 【請求項4】 前記深絞り工具(13e,13f)の子
午線状のリブ(26)は0.5〜4mmの相互間隔を設
け、鋭角の傾斜部(16)を有することを特徴とする請
求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 予備工程V1において、深絞り工具(1
3a,13b,24)内において円形シートワーク
(1)から殻ワーク(2a)が形成されることを特徴と
する請求項3又は4に記載の方法。 - 【請求項6】 予備工程V2において、深絞り工具(1
3c,13d,22)によって底部周縁(32)の周縁
に少なくとも3つの縦溝(29)が設けられることを特
徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 中間工程Zにおいて、引き続く機械加工
工程のための締付け手段(23)のために装着面(2
0,21)が設けられることを特徴とする請求項3乃至
6のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 引き続く工程Nにおいて、金属製股関節
殻の内部形状(19)が仕上げられ、寛骨臼を受容し、
かつ取り付けることを特徴とする請求項3乃至6のいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 骨盤に取り付けるための純チタンから形
成される金属製股関節外殻において、 前記金属製股関節外殻は外部取付面(3)を有し、 前記外部取付面(3)には複数の凹部(6)が形成さ
れ、それにより該凹部(6)の間に高さが0.3〜2m
mの鋭角三角形の断面を備えた複数の肩部(8)を残留
させ、該肩部(8)はその頂部に肩点(11,12)を
有し、2つの隣接する肩点(11,12)の間隔(3
1)は前記肩部の高さ(10)のほぼ2倍に形成され、 前記肩部(8)には、該肩部(8)を貫通するトラフ
(15)が形成され、かつ該トラフ(15)により該肩
部(8)は肩片(14)に分割され、 前記肩片(14)は縁(17)を有し、該肩片(14)
から前記金属性関節外殻の底部周縁(32)方向に開口
した支持用の杯状体(18)を形成すべく、トラフ(1
5)領域において、前記縁(17)は該外殻の底部周縁
(32)方向に塑性変形されている金属製股関節外殻。
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