JP5053019B2 - 整形外科構成要素の製造方法および設備 - Google Patents

Description

開示の内容

〔発明の技術分野〕
本発明は、概して整形外科の分野に関し、特に関節形成術において使用するインプラントに関する。

〔発明の背景〕
骨格系は、人間の胴から延びる多くの長骨を含む。これら長骨は、大腿骨、腓骨、脛骨、上腕骨、橈骨、および尺骨を含む。

人体内の関節は、２つ以上の骨との間、または他の骨格部分との間の接合部を形成する。足首、股関節、膝、肩、肘、および手首は、体内に見られる多数の関節のうちのほんの数例である。関節例の上記リストから明らかであるように、関節の多くは、骨の間の相対運動を可能にする。例えば、関節は、スライド運動、滑り運動、およびヒンジ運動、または球窩関節運動（ball and socket movements）を備えることができる。例えば、足首は、ヒンジ運動を可能にし、膝は、滑り運動およびヒンジ運動の組み合わせを可能にし、肩および股関節は、球窩関節構成による運動を可能とする。

体内の関節は、様々な状態で、圧力を加えられるか、または損傷を与えられることがある。例えば、長年にわたる関節の連続した使用によって、磨耗および裂傷を関節に徐々に負わす。運動を可能にする関節は、その運動に滑らかさを与え、さらに、関節に直接働く力の一部を吸収する、骨の間に位置された、軟骨を有する。長い年月の間に、関節の通常の使用が、軟骨をすり減らせ、動いている骨を互いに直接接触させることもある。対照的に、通常の使用において、関節に対する外傷、例えば自動車事故などの事故による大きな力の送達が、骨、軟骨、または腱もしくは靭帯などの他の結合組織にかなりの損傷をもたらすこともある。

関節症は、関節疾患を指す用語であるが、関節が損傷を与えられる可能性のある別の状態である。おそらく、最もよく知られている関節疾患は、痛み、腫れ、硬直、不安定性、そして、しばしば変形を生じる、関節疾患または関節炎症として一般的に言及される、関節炎である。

関節炎の異なる多くの形態が存在するが、変形性関節炎が最も一般的であり、関節内の軟骨の磨耗および裂傷に起因する。関節炎の別のタイプは、骨壊死であり、血液供給の減少による骨の一部の死によって引き起こされる。関節炎の他のタイプは、関節に対する外傷によって引き起こされ、一方、リウマチ性関節炎、狼瘡、乾癬性関節炎などの他のものは、軟骨を破壊し、関節の内層（joint lining）の炎症に関連している。

股関節は、一般的に関節症に悩まされる関節のうちの１つである。股関節は、大腿骨と骨盤を接合する球窩関節である。骨盤は、球窩関節の大腿骨頭を受け入れるための、寛骨臼と呼ばれる半球状の窪みを有する。大腿骨頭と寛骨臼の両方は、骨盤内部で大腿骨が容易に動くことができるように軟骨で覆われている。一般的に関節症に悩まされる他の関節は、脊柱、膝、肩、手根骨、中手骨、および手の指骨を含む。

関節症に対立するものとしての関節形成術は、人工関節の形成と一般的に言われる。関節炎または関節症の他の形態の重症の場合において、痛みが耐え難い場合、または関節が制限された範囲の可動性を有する場合などは、人工関節内部の関節の部分的置換あるいは全置換が正しいとされることもある。関節置換の処置は、もちろん問題になっている特定の関節によって様々であるが、一般的には、悩まされている骨の末端部分をプロテーゼインプラント（prosthetic implant）で置換すること、および軟骨の代用品として役立つ部材を挿入すること、を含む。

プロテーゼインプラントは、骨に接着して関節および軟骨代用部材に強度および剛性を与える剛性材料から形成されており、その軟骨代用部材は、関節に滑らかさを与え、圧縮力の一部を吸収するように選択される。インプラント用の適切な材料は、金属、およびチタン、コバルト・クロム、ステンレス鋼、セラミックなどの複合材料を含み、軟骨代用品用の適切な材料は、ポリエチレン、セラミックス、および金属を含む。また、セメントが、プロテーゼインプラントを宿主骨に固定するために使用されてもよい。

人工股関節全置換は例えば、球状の大腿骨頭を取り除くこと、および髄管と呼ばれる骨の中心、すなわち骨髄中へステムインプラントを挿入することを含む。ステムインプラントは、髄管中へセメントで固められてもよいし、あるいは、骨がインプラントへ直接癒着できるように多孔性被覆面を有してもよい。ステムインプラントは、健常な大腿骨頸および球状頭部と同じ機能を果たすように意図されている、首部および球状頭部を有する。ポリエチレン製カップが、寛骨臼に挿入され、そのポリエチレン製カップは、ステムインプラント上の頭部を受け入れるための窪みを有する。

ポリエチレン製カップは、寛骨臼内へ直接的に位置されてもよい。好ましくは、ポリエチレン製カップは、金属部材に固定され、次いで寛骨臼に固定される。この金属部材は典型的に、カップまたはシェルと呼ばれる。カップまたはシェルは、このシェルを寛骨臼に固定するために、骨の内方成長を促進するための多孔性被膜を含んでもよい。代替的に、または追加として、シェルは、シェルを寛骨臼へ取り付けるのを助けるために骨ネジを受け入れるための開口部、または複数の開口部を含んでもよい。ポリエチレン製カップの代替として、異なる材料のカップが、シェルへ挿入されてもよい。例えば、カップは、金属、例えばコバルト・クロム、ステンレス鋼、またはチタンから作られてもよい。代替的に、カップは、セラミックから作られてもよい。

より最近では、股関節臼蓋プロテーゼ（hip cup prosthesis）としてのポリエチレン製カップは、より剛性の構成要素に取って代わられている。例えば、より最近の股関節臼蓋プロテーゼにおいては、カップは、例えば金属またはセラミックから作られている。頭部は、金属またはセラミックから作られることもある。例えば、カップが、セラミックから作られ、頭部も同様にセラミックから作られてもよい。代替的に、カップが、金属から作られ、頭部も同様に、同種の金属から作られてもよい。セラミック製カップが金属製頭部と共に利用され、金属製カップがセラミック製頭部と共に利用されてもよいことが、理解されるべきである。

メタル・オン・メタル（Metal on Metal）（ＭｏＭ）股関節プロテーゼは、非常に低い磨耗率を達成している。定常状態の磨耗率は、無視できるものである。磨耗くずの発生の圧倒的多数は、ブレークイン期（break-in phase）と呼ばれる間に起こる。このブレークイン期の間に、金属表面は、滑液構成要素によって効率的に滑らかにされた高度に等角の関節（a highly conformal joint）を作り出すように「ならされる（run-in）」と考えられている。このブレークイン磨耗期間を排除することは大きな利益となるであろう。

関節面の磨耗率は、２つの面の間に確立されうる潤滑様式（lubrication regime）によって主に決定される。３つの潤滑様式、すなわち、部分または境界式（Partial or Boundary）、流体弾性力学式（Elastohydrodynamic）、および完全流体力学式（full Hydrodynamic）が、しばしば文献に記述されている。これらの潤滑様式の、摩擦および磨耗の挙動特性は、下記のFigure 1に図示されており、これはバーナード・ハムロック（Bernard Hamrock）による「流体膜潤滑の基礎（Fundamentals of Fluid Film Lubrication）」（ＮＡＳＡ出版１２５５、１９９１年）からの抜粋である。

プロテーゼの寿命を最大にするため、プロテーゼの構成要素の寸法特性の正確性、および例えば表面仕上げなどの表面状態が、プロテーゼの寿命において非常に重要である。寸法誤差および表面仕上げの欠陥は、プロテーゼに時期尚早の磨耗を引き起こすことがある。プロテーゼの磨耗する構成要素、特に急速に磨耗する構成要素は、身体組織との反応をもたらすことがある。そのような異物に対する反応は、骨溶解と呼ばれる。骨溶解は、軟部組織に損傷を与えることもあり、さらにプロテーゼの置換を複雑にすることもある。

プロテーゼの関節面の改善された仕上げおよび幾何学的外形を提供する試みがなされてきた。例えば、表面は、例えば摩擦用化合物（rubbing compound）、または金属製あるいは布製バフ車（buffing wheel）によって手で研磨されることもできる。代替的に、表面は、手で使用するものと同様の用具を用いて、ロボットマニピュレータによって滑らかにされてもよい。代替的に、構成要素は、例えばＲｏｔｏＦｉｎｉｓｈ（登録商標）転摩機（tumbling machine）などの仕上げ装置によって研磨されることもできる、プロテーゼの関節面を有する。プロテーゼ構成要素の関節面に改善された幾何学的外形および改善された仕上げを付与することへの、これらの従来技術の試みは、時間がかかり、不正確である。さらに、部品表面の仕上げを改善するための試みは、幾何学的外形すなわち形状に影響を及ぼすことがある。形状および／または仕上げの欠陥は、プロテーゼの作動寿命を著しく減少させ、骨溶解をもたらすことがある。

光学部品の表面を改善するためのプロセスは、発展してきた。例えば、研磨用磁性流体（Magnetorheological Polishing fluid）（以下、「ＭＰ−流体」と呼ぶ）は、光学部品を研磨するために、コンピュータ制御式機械において、使用されることが可能である。この流体は、研磨粒子と磁性粒子との混合物である。研磨粒子は、懸濁状態にあり、磁性粒子は、流体中に浮遊している。磁性粒子は、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（E. I. DuPont de Nemours and Company）の商標である、テフロン（Teflon）（登録商標）で被覆されており、劣化から磁性粒子を保護している。これらの粒子は、グリセリン、グリコール、水、油、アルコール、またはそれらの混合物の溶液中に懸濁されることも可能であろう。磁界が加えられると、磁性粒子は、塑性領域を生み出し、研磨粒子は、研磨作用を提供する。流体は、ニューヨーク州、ロチェスター所在のＱＥＤテクノロジー社（QED Technology, Inc.）からＱ−２２ＭＲＦシステムとして市販されている、ＭＰ−流体仕上げプロセスを利用する製造設備において使用される。

別のプロセスは、英国、ＷＣ１Ｅ６ＢＴ、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン、および、英国、ＯＸ１２ ８ＱＪ、オックスフォードシャー州、イースト・ロッキング（East Lockinge）所在の、ゼーク社（Zeeko Ltd.）、プリサイス・グループ（Precise Group）、ザ・ステイブルズ（The Stables）によって発展されてきた。これらの成果は、２００３年４月２１日出版のオプティクス・エクスプレス（Optics Express）第１１巻、第８号、題名「平面、球面および非球面を研磨しフィギュアリングするための“歳差”用具（The ‘Precessions” Tooling for Polishing and Figuring Flat, spherical and Aspheric Surfaces）」の論文により深く記述されており、この論文を参照してその全体を本明細書に組み込む。

このプロセスは、Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｓ（商標）プロセスとして周知である。Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｓプロセスを組み込んだ機械は、米国、ＷＩ５３０２２、ジャーマンタウン、モース・ドライブ、Ｎ１１６Ｗ１８１１１所在の、サティスロウ・ノース・アメリカ社（Satisloh North America Inc.）から入手可能である。機械は、英国、ＯＸ１２ ８ＱＪ、オックスフォードシャー州、ウォンテジ、イースト・ロッキング所在の、ゼーク社、ザ・ステイブルズから入手可能である。

Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｓプロセスの基礎は、研磨用スラリーの存在下で動作する物理的サブ直径ツール（physical sub-diameter tool）である。サティスロウ・ノース・アメリカ社から入手可能な７軸ＣＮＣ研磨機（7-axis CNC polishing machine）が、そのツールのホスト役を務める。そのツールは、膨張して隆起した、球形のゴム製膜であって、眼鏡士によく知られている通常専売である、ピッチのない可撓性研磨用表面のうちの１つで被覆されている、膜を含む。そのツールは、回転させられる。そのツールの回転軸は、典型的には１０度〜２５度の角度で研磨されるように、表面に対して傾斜させられている。

部分的または境界潤滑は、非常に薄い潤滑膜、および相当な金属間接触によって特徴付けられている。その対極において、流体力学式潤滑では、負荷は、表面が接触するのを妨げる潤滑層によって、完全に支持されている。この後者の潤滑様式における磨耗率は、無視できるものである。潤滑液膜の厚さは、速度に比例し、負荷に反比例する。完全流体力学式潤滑は、表面粗度に対する膜厚の比率の値が、約３を超えると達成されると考えられている（ジョンソンＫＬ（Johnson KL）、グリーンウッドＪＡ（Greenwood JA）、プーンＳＹ（Poon SY）による、流体弾性力学的潤滑における凸凹接触の単純理論（A simple theory of asperity contact in elastohydrodynamic lubrication）、磨耗（Wear）、１９：９１〜１０８、１９７２年）。この文献を参照してその全体を本明細書に組み込む。

この比率は、ラムダ＝λ＝Ｈ／Ｒｑとして定義され、この式において、Ｒｑ＝（Ｒｑ_a ²＋Ｒｑ_b ²）^1/2であり、ここでＲｑ_aおよびＲｑ_bは、２つの関節面の二乗平均表面粗度（rms surface roughness）である。この方程式は、より滑らかな表面が、より粗い表面に比べて、より小さい速度、およびより大きい負荷において、完全流体力学式潤滑を達成するであろうことを示している。例えば、２つの表面が、Ｒｑが０．０１μｍで、λ＝１を有する場合、二乗平均表面粗度を０．００１μｍに減少することによってλを１０に達成できる。

より粗い表面は、明確な境界層潤滑様式において動作し、一方、より滑らかな表面は、同じ速度および同じ負荷で流体力学様式において完全となるであろう。この利益は一般的に、整形外科産業において高く評価されており、関節運動式メタル・オン・メタル股関節構成要素において、小さい形状誤差、および小さい表面粗度を維持するためにかなりの注意が払われている。この論題は、チャン（Chan）によって特に詳しく記載されており（Ｆ．Ｗ．チャン、Ｄ．ボビン（D. Bobyn）、Ｊ．Ｂ．メドレー（J.B. Medley）、Ｊ．Ｊ．クリヒエール（J.J. Krygier）、Ｍ．タンザー（M Tanzer）による、「メタル・オン・メタル股関節インプラントの磨耗および潤滑性（Wear and lubrication of metal on metal hip implants）」、臨床整形外科および関連する調査３６９号（Clinical Orthopaedics and related research number 369）、１０〜２４ページ、１９９１年）、参照してその全体を本明細書に組み込む。

この参照文献の図２は、股関節磨耗シミュレータにおけるメタル・オン・メタル股関節インプラントの磨耗について得られた実験結果を示している。この論文に述べられているデータから、Ｒａ表面粗度を現在の産業値である約１０ｎｍから２ｎｍに減少することができたら、メタル・オン・メタル股関節インプラントの磨耗において５３％の減少を予測できる。

一方、生産環境において表面仕上げ値を１０ｎｍ未満に減少させることについては、ほとんど進展していない。仕上げ処理は一般的に、精密な機械的手段によって、材料を取り除く細かい研磨材料を含浸させた織布で、仕上がった大腿骨および寛骨臼構成要素を研磨する工程からなる。研磨プロセスは、金属が取り除かれるにつれ、表面のいくらかの塑性加工を生じる。機械的に研磨した表面は、多量の引っかき傷、ゆがみ、金属くず、および研磨剤の埋め込みを生じ、常に金属表面をひずませる。ラップ仕上げまたはバフ研磨によって金属を磨くことは、表面の二乗平均粗度を減少させるが、機械的研磨によって引き起こされる、くずおよび損傷を受けた金属を完全に除去することはない。

追加的に、整形外科に使用される典型的なコバルト・クロム・モリブデン・炭素（ＣｏＣｒＭｏＣ）合金の微細構造は、金属炭化物を加えた基盤からなる２つの相である。金属炭化物は、基盤よりかなり硬い。この結果、機械的研磨は一般的に、金属基盤からいくぶん突出する、より硬い炭化物相を残す。これによって、別の方法で得られるものより大きい、二乗平均表面粗度を与える。

本発明は、従来技術に伴う前述の問題の少なくともいくつかを解決するように構成されている。

〔発明の概要〕
本発明は、整形インプラント構成要素の関節面上の表面仕上げを減少させるための方法および装置に向けられている。特に本発明は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を使用して、インプラント構成要素を準備する、高度に正確な方法に向けられている。

前述した論点の両方は、化学成分を研磨プロセスに加えることによって取り組むことができる。このアプローチは、パターン化されたシリコンウエーハを平坦化し研磨するために半導体産業によって採用されてきた。このプロセスは、当初は化学的機械的平坦化（Chemical Mechanical Planarization）（ＣＭＰ）と呼ばれていたが、現在は化学的機械的研磨と呼ばれることが非常に多い。半導体ウエーハのＣＭＰプロセスは、適度に発達しているので、このプロセスの基本的な解釈を図示するために幾分詳細を記述する。この議題の徹底的な論議は、スプリンガーによって出版されている、Ｍ．Ｒ．オリバー編集の「半導体材料の化学的機械的平坦化」に見出すことができる。

ＣＭＰプロセスは、研磨されるべき対象物が、その対象物に対して相対運動状態にある研磨パッドによって運ばれる研磨スラリーと接触させられる、という点において機械的研磨プロセスと同様である。その研磨剤に加えて、材料除去率および対象物の表面粗度に劇的な効果をもたらす、ある化学物質をスラリーに加える。低い表面粗度および高い除去率に寄与する正確な機構は、未だ議論されている問題である。ある一般論を挙げることはできるが、これらの機構の説明は、整形外科インプラントに対するＣＭＰプロセスの適用を決して限定するものでないことが理解される。化学的添加剤は以下のように分類されることができる。

一般的に、ＣＭＰを施されるべき表面上に比較的柔軟または非粘着性の膜を作り出すことは有益であると考えられている。その後、研磨剤の動作が、この層を、その下にある材料を損傷することなく取り除く。スラリーの化学作用は、膜が研磨プロセスの間、連続的に補充されるように、調節される。ある場合には、このことは、水素イオン指数（ｐＨ）を制御することによって容易に達成することができる。例えば、二酸化ケイ素を研磨する場合では、高度に研磨された平坦な表面は、ｐＨの値を約１１の値に調節することによって得られる。このｐＨで、酸化物の表面は、ヒドロキシル化され、この材料は、下にある酸化物層を損傷することなく研磨剤によって効果的に取り除かれると、信じられている。一般的に、研磨されるべき材料のプールベダイアグラム（Pourbaix diagram）によって規定される受動的様式において処置することを所望すると考えられている。プールベダイアグラムにおいて、電極電位対ｐＨの図が作成され、材料の腐食が起こる特定の領域、および受動的な自己制限膜が形成される領域が存在することが発見される。後者の領域は、ＣＭＰにおいては望ましい領域であるが、明確な例外が存在する。

スプリンガーにより出版されたＭ．Ｒ．オリバー編集の論文「半導体材料の化学的機械的平坦化（Chemical-Mechanical Planarization of Semiconductor Materials）」を、参照してその全体を本明細書に組み込む。

本発明の態様によれば、整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少する方法が提供される。その方法は、研磨粒子を準備するステップと、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、スラリーを形成するために、その化学物質と研磨粒子とを混ぜ合わせるステップと、インプラントをそのスラリーで研磨するステップと、を含む。

本発明の別の態様によれば、方法によって研磨された関節面を備えた整形外科インプラントが提供される。この方法は、研磨粒子を準備するステップと、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質、を準備するステップと、スラリーを形成するために、その化学物質と研磨粒子とを混ぜ合わせるステップと、インプラントをそのスラリーで研磨するステップと、を含む。

別の態様において、本発明は、整形外科インプラントの金属製構成要素の関節面を準備するステップで使用されるシステムを提供する。このシステムは、研磨粒子、ならびに酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを有する化学物質、を有するスラリーを含む。このシステムは、枠、および研磨ゾーンにおいてスラリーを収容するための容器、を有する装置を含む。その装置はまた、構成要素を固定するため、およびスラリーと構成要素の表面との間の相対運動を生み出すための、機構を有する。この装置および容器は、枠に動作可能に連結されている。

本発明のシステムの別の態様において、前記スラリーを収容するための容器は、パッドを含む。

本発明のシステムの別の態様において、装置は、インプラント上およびパッドに対して、力を加えるための圧縮プレートをさらに含む。スラリーは、インプラントとパッドとの間に位置される。

別の態様において、本発明は、整形外科インプラントの金属製構成要素の関節面を準備するステップで、スラリーと共に使用するための装置を提供する。この装置は、枠、および研磨ゾーンにおいてスラリーを収容するための容器、を含む。装置は、構成要素を固定するため、およびスラリーと構成要素の表面との間の相対運動を生み出すための、機構を含む。この機構および容器は、枠に動作可能に連結されている。

本発明の装置の別の態様において、装置は、構成要素からの材料除去率を決定するため、研磨ゾーンの、構成要素に対する運動の方向および速度を決定するため、および必要とされる研磨サイクル数を決定するための、コントローラをさらに含む。

本発明の装置の別の態様において、装置は、構成要素からの材料除去率を決定するため、研磨ゾーンの、構成要素に対する運動の方向および速度を決定するため、および必要とされる研磨サイクル数を決定するための、コントローラをさらに含む。

本発明の装置の別の態様において、前記スラリーの研磨粒子は、金属酸化物を含む。

本発明の装置の別の態様において、スラリーを収容する容器は、パッドを含む。

本発明の装置の別の態様において、装置は、スラリーがインプラントとパッドとの間に存在する状態で、インプラント上およびパッドに対して、力を加える圧縮プレートをさらに含む。

本発明の装置の別の態様において、装置は、表面仕上げ測定装置をさらに含む。この表面仕上げ測定装置は、コントローラに動作可能に連結されており、金属製構成要素の関節面の表面仕上げを示すコントローラに信号を提供する。

本発明の装置の別の態様において、表面仕上げ測定装置は、金属製構成要素の関節面の表面仕上げを測定するために光学系を用いる。

本発明の装置の別の態様において、表面仕上げ測定装置は、金属製構成要素の関節面の表面仕上げを測定するために電気伝導率を用いる。

本発明の装置の別の態様において、装置は、金属粒子測定装置をさらに含む。金属粒子測定装置は、スラリー中の金属粒子の含有量を測定する。

本発明の装置の別の態様において、金属粒子測定装置は、スラリー上に光を放射するための発光装置を含む。

本発明の装置の別の態様において、金属粒子測定装置は、スラリーから反射された光を測定するための計器をさらに含む。

本発明の装置の別の態様において、金属粒子測定装置は、スラリーの濁度、吸収度、および反射率のうちの少なくとも１つを測定する。

本発明の装置の別の態様において、金属粒子測定装置は、スラリーの電気伝導率を測定する。

別の態様において、本発明は、整形外科インプラントを機械に固定し、同時に化学的機械的研磨をインプラントの関節面に適用する、固定具を提供する。この固定具は、本体、およびこの本体を機械に固定するための手段を含む。この固定具は、インプラントを本体に固定する手段も含む。

本発明の固定具の別の態様において、インプラントを本体に固定するための手段は、コレット、クランプ、およびダイヤフラムのうちの１つを含む。

本発明の技術上の利点は、整形外科関節面に、特にメタル・オン・メタル関節面上に、より平滑な表面仕上げ領域を提供してブレークイン磨耗を減少し、かつ、整形外科インプラントのより長い寿命を提供する、能力を含む。例えば、本発明の一態様によれば、整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少させる方法が提供される。この方法は、研磨粒子を準備するステップと、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、スラリーを形成するために、その化学物質と研磨粒子とを混ぜ合わせるステップと、インプラントをそのスラリーで研磨するステップと、を含む。この方法は、整形外科インプラントを位置させると同時に、そのインプラントをスラリーで研磨するステップと、をさらに含んでもよい。

このように、本発明は、整形外科インプラント表面に、特にメタル・オン・メタル関節面上に、より平滑な平均表面仕上げを提供し、ブレークイン磨耗を減少し、かつ整形外科インプラントのより長い寿命を提供する。

本発明の技術上の利点は、整形外科関節面、特にメタル・オン・メタル関節面に、（−Ｒ_SK）上の表面仕上げにおいて、より少数のピークおよびより多数の谷を、提供して、ブレークイン磨耗を減少し、かつ、整形外科インプラントのより長い寿命を提供する、能力をさらに含む。例えば、本発明の別の態様によれば、整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少させる方法は、研磨粒子を準備するステップと、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、スラリーを形成するために、その化学物質と研磨粒子とを混ぜ合わせるステップと、インプラントを操作し、同時にインプラントをスラリーで研磨するステップと、提供する。

したがって、本発明は、整形外科関節面の、特にメタル・オン・メタル関節面の、表面仕上げにおいて、より少数のピーク、およびより多数の谷を備える表面を提供してブレークイン磨耗を減少させ、かつ整形外科インプラントのより長い寿命を提供する。

本発明の技術上の利点はまた、整形外科インプラントの関節面を研磨するための、より迅速な研磨時間、およびより少ない作業量を提供する能力を含む。例えば、本発明の別の態様によれば、整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減ずる方法が、提供される。この方法は、研磨粒子を準備する第１のステップを含む。第２のステップは、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップである。第３のステップは、スラリーを形成するためにその化学物質と研磨粒子とを混ぜ合わせるステップである。第４のステップは、インプラントを関節運動（articulate）させる関節運動装置を準備するステップであり、第５のステップは、インプラントを研磨すると同時に、インプラントを関節運動させてインプラントをスラリーで研磨するステップである。

これによって、本発明は、整形外科インプラントの関節面を研磨するための、より迅速な研磨時間、およびより少ない作業量を提供する。

本発明の技術上の利点はまた、整形外科関節面、特にメタル・オン・メタル関節面の表面幾何学的外形への優れた一致性を提供して、ブレークイン磨耗を減じ、かつ整形外科インプラントのより長い寿命を提供する、能力をも含む。例えば、本発明の別の態様によれば、表面粗度を減少し、かつ整形外科インプラントの関節面の表面幾何学的外形を改善する方法は、研磨粒子を準備するステップと、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、を含む。第３のステップは、スラリーを形成するために研磨粒子と化学物質とを混合するステップであり、第４のステップは、インプラントを複数の向きで提供するためにマニピュレータを準備するステップであり、第５のステップは、マニピュレータがインプラントを様々な位置に位置している状態で、そのインプラントをスラリーで研磨するステップである。このように、本発明は、整形外科インプラントの関節面を研磨するための、より迅速な研磨時間、およびより少ない作業量を提供する。

本発明の他の技術上の利点は、以下の図面、説明、および特許請求の範囲から、当業者には容易に明らかとなるであろう。

本発明および本発明の利点のより完全な理解のために、添付の図面と共に以下の説明を参照する。

いくつかの図を通して、対応する参照符号は、対応する部分を示している。同様の参照符号は、いくつかの図を通して、同様の部分を示す傾向がある。

〔好適な実施形態の詳細な説明〕
本発明の実施形態、および本発明の利点は、以下の説明、および図を参照することによって最適に理解され、同様の番号が、図の同様ならびに対応する部分に使用されている。

金属のＣＭＰにおいて、酸化剤を加えることが必要であると一般的に知られている。このことは、電極電位を増加させることに相当する。ｐＨおよび酸化剤の適切な選択によって、金属除去率および表面仕上げが最適化されることができる。

研磨スラリーに添加されうる他の化学修飾剤は、緩衝剤、界面活性剤、錯化剤、および抑制剤を含む。緩衝試薬が、ＣＭＰプロセスの間、一定のｐＨを維持するのに役立つ。錯化剤は、ＣＭＰプロセスにおいて除去された材料を拘束すなわち封鎖しておく。このことは、平衡濃度を変化させる効果を有し、除去率を増加させることができる。界面活性剤は、研磨剤と周囲溶液との間の表面張力を変化させ、研磨された対象物に対するスラリーの濡れを増加させる。最終的に、抑制剤が特定の相上に選択的に吸着し、その相がスラリーと化学的相互作用することを防ぐことができる。これによって、化学作用が調節され、ある相を、他の相を腐食させずに不動態化するか、溶解することができる。これが、多相微細構造のエッチングにおいて特に有益なことである。

半導体応用におけるタングステンのＣＭＰに有益であると見出された、様々な成分およびそれらの役割の例が、下記の表１に示されている。

ここで整形外科インプラントの表面粗度を減少させる問題に取り掛かると、本発明者は、粗度に対して２つの寄与が存在することを想起する。第１は、機械的研磨による材料除去プロセスの態様に起因する。インプラント材料は、有限の延度を有するので、機械的研磨プロセスの間に起こる多少の塑性変形が存在することになるであろう。これによって、研磨粒子による局所的な跡付け（local plowing）、表面のかき傷、および表面の汚れ（smearing）が生じ、関連するトポグラフィー（topography）を増加させることになる。また必然的に、表面に埋め込まれた研磨剤が存在することになり、表面粗度が増加することになる。

残りの表面粗度への第２の寄与は、合金の多相微細構造である。整形外科インプラントに典型的に使用されるコバルト・クロム・モリブデン・炭素（ＣｏＣｒＭｏＣ）合金は、少なくとも２つの相を含む。基盤または母相は、コバルト、クロム、およびモリブデンのＦＣＣ固溶体である。これら要素の複合炭化物が、第２の相を構成し、この容積分率および容積分布は、炭素含有量、冷間加工の度合い、および熱処理の履歴に依存する。これら炭化物は、基盤とは物理的および化学的な特性において著しく異なる。機械的研磨によって、基盤は優先的に取り除かれ、炭化物相は表面から突出し、表面粗度は増加する。

化学成分を研磨プロセスに加えることによって、両方の寄与を減ずることができる。化学溶解によって材料を取り除くことにより、冷間加工および部品の塑性変形の量が、減少される。加えて、化学作用の適切な選択によって、１つの相の優先的な除去が可能となる。この場合において、炭化物相を、基盤と同じ速度または基盤よりも速い速度で取り除くことが有益であろう。代替的に、炭化物が基盤表面よりわずかに下方まで取り除かれ、その後、基盤がこの高さまで研磨される、２段階プロセスが利用されることができる。このことは、母相のより速い機械的除去率に起因する、より硬い相が浮き彫りになる傾向を減少するか、または排除するであろう。

説明されたプロセスは、半導体産業で使用されるＣＭＰプロセスと同様の特徴を有するが、２つの点で新規である。第１に、ＣＭＰは、現在は平坦な表面にのみ施される。本発明者の知識によれば、整形外科インプラントなどの３次元物品に、このプロセスを商業的に応用した者はいない。このことを達成するために、インプラント表面をＣＭＰパッドに対して露出させる特殊なマニピュレータが、必要とされる。

第２の新規側面は、スラリー化学作用を扱う点である。本発明のある実施形態において、化学作用は、炭化物相が、基盤相と同じ速度か、または基盤相より速い速度で取り除かれるように調整されている。これによって、基盤相および炭化物相が同一平面上にある、最終表面仕上げを可能にし、表面粗度へのいかなる寄与も最小限にする。このことを達成するため２つの別個の方策が存在する。

第１の方策では、基盤相上に優先的に吸着し、かつ炭化物相を溶解させる第２の化学物質による基盤相の溶解を防ぐ、材料をスラリーに加える。コバルトに対する周知の腐食防止剤は、トリアゾール化合物、チアジアゾール（例えば、２−５ジメルカプト１−３−４チアドゾール二ナトリウム（Disodium 2-5 dimercapto 1-3-4 thiadzole）、アルカノールアミン、および、腐食防止の技術において当業者に周知の他の材料を含む。その後、炭化物相は、硝酸（ＨＮＯ３）などの酸化性酸による化学的溶解と研磨剤除去との組合せによって攻撃されることがある。

第２の方策において、炭化物相を優先的に溶解する化学物質が、スラリーに加えられる。例えば、下記の表２は、水酸化ナトリウムおよび水によるフェロシアン化カリウム溶液である、「村上試薬（Murakami's reagent）」によってコバルトまたはニッケルと比較した、様々な単一炭化物および複合炭化物の相対的なエッチング速度を示している。他の選択できるエッチング用試薬は、金属組織学の業界内では周知であろう。

本発明にしたがい、そしてここで図１を参照すると、整形外科インプラント１８の構成要素の関節面１４を準備するステップにおいてスラリー１２と共に使用する装置１０が提供されている。この装置は、枠２０、および研磨ゾーン２４においてスラリー１２を収容するための容器２２を含む。装置１０は構成要素１６を固定するため、および、スラリー１２と構成要素１６の関節面１４との間の相対運動を作り出すための、機構２６、をさらに含む。機構２６および容器２２は、枠２０に動作可能に連結されている。

図１に示すように、装置１０は、スラリー１２と構成要素の表面１４との間の相対運動を作り出す機構２６を制御するためのコントローラ２８をさらに含んでもよい。コントローラ２８は、構成要素１６からの材料除去率をさらに制御してもよく、また構成要素１６に対する研磨ゾーン２４の運動の方向および速度を決定するために使用されてもよい。さらにコントローラ２８は、必要とされる研磨サイクル数を決定するために利用されてもよい。

図１に示すように、スラリー１２は、研磨粒子３２と混合されている化学物質３０を含んでもよい。化学物質は、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤を含んでもよい。化学物質は、研磨されるべき対象物における金属または相のうちの１つを酸化させて、バルク合金中に存在する場合よりも、より高い酸化状態にすることができる酸化体を備える化学物質を含んでもよい。化学物質はまた、合金の相のうちの１つが腐食することを、他の合金構成要素を腐食させるか、または溶解させるように構成されているスラリー成分の存在下でも、防ぐことができる腐食防止剤を備える化学物質を含んでもよい。

化学物質はまた、研磨されるべき対象物から除去された成分を封鎖できる錯化剤を備える化学物質を含んでもよい。化学物質はまた、スラリー研磨成分とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させるか、または研磨されるべき対象物とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させることができる界面活性剤を備える化学物質を含んでもよい。

研磨粒子３２は、例えば、金属酸化物の形態であってもよい。そのような典型的な金属酸化物は、酸化アルミニウム、および二酸化ケイ素（silicone dioxide）を含む。研磨粒子は、化学物質３０を含む水溶液中に分散させられていてもよい。水溶液は、スラリーの形態、懸濁液の形態、または真性コロイド（true colloid）の形態であってもよい。スラリー１２は、化学物質３０のみを含有する研磨溶液によって置き換えられてもよい。このような状況において、研磨粒子３２は、例えば、研磨されるべき関節面１４と接触するパッド材料中に組み込まれていてもよいことが理解されるべきである。

容器２２は、スラリー１２を収容することができる任意の適切な形態を有してよい。容器２２は、容器２２中のスラリー１２内部に位置されるべき研磨ゾーン２４を提供するために、構成要素１６の関節面１４の下に位置されてもよい。容器２２は、図１に示すように、スラリー１２が関節面から除去された金属を引き離すことができ、かつ、スラリー１２を新しい化学物質および適切な研磨材料で満たし続けることができるように、スラリー１２を循環させる、スラリー循環システム３４に連結されていてもよい。

循環システム３４は、スラリー１２の研磨ゾーン２４への適切な流れを確実にするためのポンプ３５を含んでもよい。循環システム３４は、研磨ゾーン２４へ送るための適切な状態にあるスラリーを準備するための、ろ過システム３６をさらに含んでもよい。循環システム３４は、スラリー１２の正確な温度を維持するために熱交換器３７をさらに含んでもよい。スラリーの正確な温度を維持することは、スラリー中で起こる化学反応のため、かつ、構成要素１６の寸法特性および機械的寸法特性（size and dimensional mechanical properties）を維持するための、最適温度を提供する。

研磨ゾーン２４のスラリーが金属製構成要素１６からの材料の除去をもたらすことを確実にするために、装置１０は、スラリー１２が金属製構成要素１６上に研磨動作を行うための関節面と研磨ゾーン２４との間の領域を提供するために研磨パッド３８を含んでもよい。研磨パッド３８は、例えば台３９によって支持されていてもよい。台３９は、研磨パッド３８へ固定支持を提供するため、適切な耐久性のある材料から作られてもよい。

代替的に、研磨パッド３８は、ゼーク社、およびサティスロウ・ノース・アメリカ社によって提供されているような、膨張性ダイヤフラム（inflatable diaphragm）または覆い（bonnet）によって支持されていてもよい。パッド３８は、研磨圧または接触面積のうち少なくとも１つを変えることができる膨張性支持部に取り付けられてもよい。

研磨パッド３８は、研磨の過酷さに耐えるために、十分な機械的完全性、および耐化学性を有することが必要である。研磨パッドの機械的特性は、研磨の間の引き裂けに耐える高い強度、許容範囲内の硬度、および研磨される材料に基づいて選択されるモジュラス（modulus）を含む。研磨パッドは、研磨の間の過剰なパッド磨耗を防ぐために優れた研磨抵抗性を有することが望ましい。

化学的には、パッド３８は、スラリー１２中の化学物質３０の積極的なスラリー化学作用に耐えることができる必要がある。スラリー化学作用は、金属を研磨するための強酸性の酸化スラリーを含んでもよい。そのようなスラリーは、２未満のｐＨを有し、かつ、過酸化水素、硝酸第二鉄、またはヨウ素酸カリウムなどの酸化剤を含有してもよい。

パッド３８はまた、プレート６０によって支持されていてもよい。プレート６０は、十分に親水性である必要もある。液体が湿っておらず、代わりに研磨パッド表面上でビーズ状になる場合、その液体は、金属製構成要素１６によって掃われ、効果的な研磨を可能にするために必要な化学作用が不足することになる。研磨パッドに使用されうる１つの材料は、ポリウレタンである。研磨パッド３８は、研磨粒子３２をトラップする、すなわち受け入れるための開口部４０を含んでもよい。

機構２６は、図１に示すように、ワークピースすなわち金属製構成要素１６を位置するためのワークピース機構４２、および金属製構成要素１６に対して台３９を位置するための台機構４４を含んでもよい。

ワークピース機構４２は、図１に示すように、回転矢印４８の方向に回転軸４７を中心にして回転するワークピース心棒４６を含んでもよい。ワークピース機構４２は、ワークピース心棒４６を回転させるためのモーター４９をさらに含む。ワークピース機構４２は、ワークピース心棒４６に取り付けられた固定具５０をさらに含む。固定具５０は、金属製構成要素１６を固定するために利用される。図１に示すように、固定具５０は、股関節頭部すなわち構成要素１６の内部テーパー部５１上に嵌まるように雄型テーパー部の形態であってもよい。

金属製構成要素１６の関節面１４全体が研磨ゾーン２４内へ入り、かつ、研磨パッド３８に接触するようにするため、図１に示すように、ワークピース心棒４６は、旋回点５３を中心にして関節運動矢印５２の方向に関節運動する。旋回点５３は、図１に示すように、股関節頭部１６が関節面１４全体を研磨させることができるように、股関節頭部１６の中心と一致する。ワークピース機構４２の旋回点５３を中心とする関節運動は、ワークピース機構４２に動作可能に連結された同期電動機またはサーボモーター５４によって組み込まれてもよい。

台３９は、台機構４４にしっかりと固定されていてもよく、また、金属製構成要素１６の研磨パッド３８に対する相対運動全体は、ワークピース機構４２によって達成されてもよい。代替的に、図１に示すように、台機構４４は、矢印５５の方向に台３９を回転させるのに役立つことができる。台機構４４は、台モーター５９によって矢印５５の方向に回転させられる台心棒５８を含んでもよい。

装置１０は、圧縮プレートすなわち圧盤６０をさらに含んでもよく、研磨パッド３８に対して力を加え、そして最終的には構成要素１６に力を加える。スラリー１２は、構成要素１６と研磨パッド３８との間に位置される。圧縮プレート、すなわち圧盤６０は、研磨パッド３８の適度な力を構成要素１６の関節面１４に対して加えるために、矢印６１の方向に力Ｆ２で付勢される。圧縮プレート６０によって加えられる力Ｆ２は、金属の最適な除去、および装置１０の最適な動作状況を提供するため経験的に最適化される。

装置１０は、表面仕上げ測定装置６２をさらに含んでもよい。表面仕上げ測定装置６２は、コントローラ２８に連結されていて、金属製構成要素１６の関節面１４の表面仕上げを示すコントローラ２８に信号６３を提供してもよい。

表面仕上げ測定装置６２は、金属製構成要素１６の関節面１４の表面仕上げを測定するための光学系を利用してもよい。光学システムは、インプラント構成要素の関節面の表面仕上げを監視するため、かつ、このシステムを制御するためにコントローラにフィードバックを提供するための、制御ループを有するコントローラを含んでもよい。このループは、例えば、入射ビームをインプラント構成要素の関節面上へ向けるために使用されるレーザーの形態の、光源を含んでもよい。この光源からの入射ビームは、インプラント構成要素の関節面によって反射され、反射ビームとして、例えば光プロセッサの形態の照度計に向け直される。

代替的に、表面仕上げ測定装置６２は、金属製構成要素１６の関節面１４の表面仕上げを測定するために電気伝導率を利用できることは、理解されるべきである。

装置１０は、図１に示すように、金属粒子測定装置６４をさらに含んでもよい。金属粒子測定装置６４は、スラリー１２中の金属粒子６５の含有量を測定するために利用されてもよい。金属粒子測定装置６４は、光をスラリー上へ放つための発光装置（light admitting device）を含んでもよい。金属粒子測定装置６４は、スラリーから反射された光を測定するための計器６６をさらに含んでもよい。金属粒子測定装置６４は、スラリーの濁度、吸収度、または反射率のうちの１つを測定することができる。金属粒子測定装置６４は、スラリー１２の電気伝導率を測定するために利用されてもよいことが理解されるべきである。

装置１０は、図１に示すように、研磨パッド３８を調節するためのパッド調節システム６８を含んでもよい。研磨パッド３８は、金属製構成要素１６の関節面１４を改善するために研磨ゾーン２４において利用されるので、金属製構成要素１６からの金属、およびスラリー１２からの研磨粒子３２が、研磨パッド３８上に蓄積する。

装置１０の最適な動作のために、研磨パッド３８は、装置１０の適切な動作のために研磨粒子を収容する開口部４４を露出させるために、研磨パッド３８のうわぐすり（glaze）または表面を取り除くためのパッド調節システム６８を含んでもよい。研磨粒子のための開口部４４は、研磨パッドのうわぐすりをかけられた表面がきれいにされるか、または機械加工されるように、研磨パッド３８と接触させられる用具、例えばダイヤモンド工具６９の使用によりパッド調節システム６８を用いて研磨パッド３８を調節することによって露出させられる。

本発明にしたがい、そしてここで図２を参照すると、本発明の別の実施形態が、装置１１０として示されている。図２の装置１１０は、装置１１０が図１の機構２６と幾分異なる機構１２６を含むという点を除いて、図１の装置１０と同様である。機構１２６は、枠１２０に固定されたワークピース機構１４２、および装置１１０の枠１２０に同様に固定されている台機構１４４を含む。

ワークピース機構１４２は、垂直に位置されて、中心線１４７を中心に回転し、例えばモーター１４９によって駆動させられる、心棒１４６を含む。ワークピース機構は、図２に示すように、矢印１４８の方向に回転し、股関節頭部１１６の形態の金属製構成要素の内部テーパー部１５１に回転可能に連結する、外部テーパー状周辺部の形態の固定具１５０を有する。股関節頭部１１６は、例えば、股関節プロテーゼである、整形外科インプラント１１８の一部分である。

台機構１４４は、図２に示すように、矢印１５５の方向に台１３９を回転させるために使用される。圧盤、すなわち圧縮プレート１６０は、台１３９上に位置され、研磨パッド１３８は、圧盤１６０の上方に位置され、かつ研磨ゾーン１２４で、構成要素すなわち股関節頭部１１６の関節面１１４と接触する。台機構１４４は、台１３９が取り付けられている、台心棒１５８を含む。台心棒１５８は、台の矢印１５５の方向に回転し、例えばモーター１５９によって回転させられる。台機構１４４はまた、図１の台機構４４とは異なり、股関節頭部１１６の関節表面１１４全体の研磨をもたらすために関節運動する。例えば、図２に示すように、台１３９は、旋回点１５３を中心に矢印１５２に沿って関節運動し、例えば関節運動モーター１５４によって関節運動させられる。

装置１１０は、研磨粒子１３２と混合された化学物質１３０から構成されているスラリー１１２を収容する容器１２２を含む。スラリー１１２は、股関節頭部１１６の関節面１１４を準備するために研磨パッド１３８が関節面１１４およびスラリー１１２と協働する、研磨ゾーン１２４内へポンプ１３５によって押し進められる。

ここで図３を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が、装置２１０として示されている。装置２１０は、装置２１０が図１の装置１０の機構２６と幾分異なる機構２２６を含むという点を除いて、図１の装置１０と同様である。機構２２６は、ワークピース機構２４２および台機構２４４を含む。

ワークピース機構２４２は、装置２１０の枠２２０に回転可能に固定されている心棒２４６を含む。心棒２４６は、中心線軸２４７を中心に回転し、例えばモーター２４９によって回転させられる。心棒２４６は、矢印２４８の方向に回転し、股関節頭部２１６の内部テーパー部２５１がしっかりと固定されている固定具２５０を含む。ワークピース機構２４２の心棒２４６は、図３に示すように、関節運動矢印２５２に沿って関節運動し、研磨パッド２３８に対して股関節頭部２１６の関節面２１４全体を露出させるために、例えば関節運動モーター２５４によって駆動させられる。

台機構２４４は、枠２２０にしっかりと固定されている心棒２５８を含んでもよい。心棒２５８は固定されていてもよいし、または、図３に示すように、回転中心線２５７を中心に回転してもよく、また、例えば矢印２５５の方向に回転してもよいことは、理解されるべきである。心棒２５８は、例えばモーター２５９によって駆動されてもよい。心棒２５８は、圧盤２６０が固定されている台２３９を支持している。圧盤すなわち圧縮プレート２６０は、股関節頭部２１６の関節面２１４に接触する研磨パッド２３８上に圧力を加える。研磨パッド２３８は、研磨ゾーン２２４において股関節頭部２１６の関節面２１４に接触する。研磨ゾーン２２４は、容器２２２内部に収容されているスラリー２１２を含む。スラリー２１２は、化学物質２３０および研磨粒子２３２を含む。スラリーは、整形外科インプラント２１８の股関節頭部２１６の関節面２１４を研磨するため、研磨ゾーン２２４内へ、ポンプ２３５によって押し進められる。

ここで図４を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が装置３１０として示されている。装置３１０は、装置３１０が弓形の研磨パッド３３８を含むという点で、装置２１０と同様である。装置３１０は、ワークピース機構３４２および台すなわちパッド機構３４４を含む作業機構３２６を含む。

ワークピース機構３４２は、装置３１０の枠３２０に回転可能に固定されている心棒３４６を含む。心棒３４６は、矢印３４８の方向に、中心線３４７を中心に回転し、例えばモーター３４９によって駆動させられる。心棒３４６は、股関節頭部３１６がしっかりと固定されている固定具３５０を含む。股関節頭部３１６は、装置３１０によって研磨されるべき関節面３１４を含む。

台機構３４４は、固定されていてもよいし、または、例えば矢印３５５の方向に中心線３５７に沿って回転してもよい、心棒３５８を含む。心棒３５８は、例えばモーター３５９によって回転させられてもよい。心棒３５８は、圧盤３６０が固定されている台３３９を支持している。パッド３３８は、圧盤３６０によって支持されている。

パッド３３８は、図４に示すように、弓形面すなわち凹面３７１を有し、その凹面３７１内にスラリー３１２が置かれることができる。凹面３７１は、容器３２２として役立つこともできる。凹面３７１は、旋回点３５３と一致しうる原点３７３から延びる半径ＲＰによって画定されていてよい。パッド３３８の内側周辺部３７１は、股関節頭部３１６の関節面３１４全体を取り囲むように延びていてもよいし、または、図４に示すように、パッド３３８は、旋回点３５３周りに回転してもよく、関節運動モーター３５４によって、矢印３５２に沿って回転させられてもよい。

容器３２２内部に収容されているスラリー３１２は、化学物質３３０および研磨粒子３３２を含んでもよい。スラリー３１２は、関節面３１４とパッド３３８との間の研磨ゾーン３２４に向けて、ポンプ３３５によって前進させられてもよい。

本発明の装置は、股関節頭部を研磨するのに利用されてもよいことは理解されるべきであり、同時に、本発明の装置は、整形外科インプラントの任意の関節面を仕上げるために利用されてよいことも理解されるべきである。例えば、ここで図５を参照すると、本発明の別の実施形態が装置４１０として示されている。装置４１０は、装置４１０が股関節カップ（hip cup）４１６の形態の金属製整形外科インプラントを研磨するために利用されるという点を除いて、図１の装置１０と同様である。股関節カップ４１６は、原点４７３から延びる半径Ｒｃによって画定されている凹面の形態の関節面４１４を含む。

装置４１０は、機構４２６が取り付けられている枠４２０を含む。機構４２６は、研磨パッド機構４４２およびワークピース機構４４４を含む。ワークピース機構４４４は、股関節カップ４１６が上に固定されている固定具４５０を含む。圧縮プレート４６０は、パッド機構４４２のパッド心棒４５０に固定されている。

ワークピース機構４４４は、枠４２０に固定されているワークピース心棒４４６を含む。ワークピース心棒４４６は、中心線４４７を中心に、例えばモーター４４９によって回転させられる。ワークピース心棒は、図５に示すように、固定中心線４４７を中心に回転してもよいし、または、図５に示すように、旋回点４５３を中心に旋回してもよい。

図５に示すように、ワークピース心棒４４６は、矢印４５２の方向に関節運動してもよく、また関節運動モーター４５４によって関節運動させられてもよい。固定具４５０は、ワークピース心棒４５６に固定されていてもよいし、股関節カップ４１６を固定するために利用されてもよい。

パッド機構４４２は、台心棒回転軸４５７を中心に心棒モーター４５９によって回転するパッド心棒４５８を含んでもよい。パッド心棒４５８は、例えば矢印４４８の方向に回転してもよい。パッド心棒４５８は、一定の垂直方向軸４５７を中心に回転してもよいが、股関節カップ４１６の関節面４１４全体を研磨するために、台心棒４５８の軸４５７は、軸４５３を中心に矢印４５６の方向に、例えば関節運動モーター４７５によって関節運動することができると、理解されるべきである。

パッド心棒４５８は、例えば、研磨ゾーン４２４において股関節カップ４１６の関節面４１４に接触する研磨パッド４３８を支持してもよい。化学物質４３０および研磨粒子４３２を含むスラリー４１２は、例えば、ポンプ４３５によって研磨ゾーン４２４に向けて押し出されてもよい。

図５に示すように、スラリー４１２は、そのスラリーが容器４２２内に収容される研磨ゾーン４２４へ送られる。容器４２２は、別個の構造であることができるか、または股関節カップ４１６は、研磨ゾーン４２４内部でスラリー４１２を収容する容器として役立つこともできる。

ここで図６を参照すると、股関節プロテーゼ４１８のステム組立体が示されている。股関節プロテーゼ４１８は、関節面１４を含む股関節頭部１６、および頭部１６が取り付けられている股関節ステム４７８を含む。ステム４７８は、遠位ステム４８０、近位首部４８２、および頭部１６が取り付けられている突出部４８４を含む。

ここで図７を参照すると、股関節プロテーゼ全体１８が示されている。股関節プロテーゼ４１８は、長骨すなわち大腿骨４８６の管４８４内に形成された腔４８２内に固定される遠位ステム４８０を含むステム４７８を含む。

関節面４１４を含む股関節カップ４１６は、寛骨臼４８８に固定される。股関節カップ４１６は、頭部１６に直接接触することができるが、ベアリングまたはライナー４９０が、頭部１６とカップ４１６との間に位置されうると理解されるべきである。

本発明の装置は、図１〜図５に示すように、股関節プロテーゼに利用されてもよいが、本発明の装置は、人体構造内部の他の関節用に利用されてもよいことは理解されるべきである。例えば、ここで図８〜図１１を参照すると、本発明の装置は、肩プロテーゼの構成要素を研磨するために利用されることができる。

ここで図８を参照すると、肩プロテーゼ５１８が示されている。本発明の装置は、肩プロテーゼ５１８の関節面を研磨するために利用されうる。肩プロテーゼ５１８は、関節凹面５１４を含む関節窩構成要素５１６を含む。関節窩構成要素５１６は、例えば、肩甲骨５１５内に形成された関節窩５１３に固定される。

ここで図８を参照すると、さらに別の実施形態が装置５１０の形態で示されている。装置５１０は、肩プロテーゼ５１８の関節窩構成要素５１６の関節面５１４を研磨するように構成されている。装置５１０は、装置５１０の枠５２０に固定されている機構５２６を含む。機構５２６は、ワークピース機構５４２および台機構５４４を含む。

ワークピース機構５４２は、矢印５４８の方向に、ワークピース心棒中心線５４７を中心に回転する、ワークピース心棒５４６を含む。ワークピース心棒５４６は、例えばワークピース心棒モーター５４９によって回転させられる。ワークピース心棒５４６は、固定具５５０を支持する。固定具５５０は、関節窩構成要素５１６を固定具５５０に固定するように構成されている。関節窩構成要素５１６は、一定のワークピース心棒中心線５４７を中心に回転することができるか、または、図８に示すように、関節窩構成要素５１６の関節面５１４全体が研磨されうるように旋回点５５３を中心に回転することができる。例えば、図９に示すように、ワークピース機構５４２は、関節運動矢印５５２の方向にワークピース心棒５４６を回転または関節運動させる、関節運動モーター５５４をさらに含む。

台機構５４４は、矢印５５５の方向に台心棒中心線５５７を中心に回転する台心棒５５８を含む。台心棒５５８は、例えば心棒モーター５５９によって回転させられる。台心棒５５８は、圧縮プレート５６０が固定されている台５３９を支持する。研磨パッド５３８は、圧縮パッド５６０に固定されている。圧縮プレート５６０は、パッド５３８を、関節窩構成要素５１６の関節面５１４に対して付勢する。

装置５１０は、化学物質５３０および研磨粒子５３２の組合せであるスラリー５１２をさらに含む。スラリー５１２は、例えばポンプ５３５によって研磨ゾーン５２４に向かって前進させられる。スラリー５１２は、例えば、研磨ゾーン５２４内でスラリー５１２を収容するための容器５２２によって収容される。

ここで図１０を参照すると、本発明による装置６１０が示されている。装置６１０は、肩ステム頭部６１６の関節面６１４を研磨するために使用される。肩ステム頭部６１６は、肩プロテーゼ５１８の一部である。装置６１０は、枠６２０に連結された機構６２６を含む。機構６２６は、ワークピース機構６４２および台機構６４４を含む。ワークピース機構６４２は、垂直方向中心線６４７を中心に矢印６４８の方向に回転するワークピース心棒６４６を含む。ワークピース心棒６４６は、ワークピース心棒モーター６４９によって駆動される。

肩ステム頭部６１６の関節面６１４全体が研磨されることを確実にするために、ワークピース心棒６４６は、心棒６４６の垂直方向中心線６４７が旋回点６５３を中心に関節運動するような機構を有してもよい。ワークピース心棒６４６は、関節運動矢印６５２の方向に沿って関節運動し、例えば関節運動モーター６５４によって関節運動させられる。ワークピース心棒６４６は、肩ステム頭部６１６の内部テーパー部６５１とかみ合う外部テーパー部の形態の固定具６５０を含む。

台機構６４４は、枠６２０に回転可能に固定されている台心棒６５８を含む。台心棒６５８は、心棒中心線６５７に沿って回転させられ、モーター６５９によって矢印６５５の方向に回転させられる。台６３９は、台心棒６５８によって支持されている。圧縮プレートすなわち圧盤６６０は、台６３９によって支持されている。パッド６３８は、圧縮プレート６６０と肩ステム頭部６１６との間に位置される。

装置６１０は、化学物質６３０および研磨粒子６３２から構成されるスラリー６１２を含む。スラリー６１２は、頭部６１６の関節面６１４とパッド６３８との間に位置される研磨ゾーン６２４へ、ポンプ６３５によって移動させられる。容器６２２は、研磨ゾーン６２４においてスラリー６１２を収容する。パッド６３８の凹形状は、容器としての役目をしてもよく、あるいは、パッド６３８を内部に閉じ込める別個の容器が使用されてもよいことは、理解されるべきであろう。パッド６３８は、肩ステム頭部６１６の関節面６１４の凸形状に合う凹形である。

ここで図１１を参照すると、それぞれ図９の装置５１０、および図１０の装置６１０と共に使用する肩プロテーゼ５１８が、示されている。肩プロテーゼ５１８は、図１０の装置６１０によって研磨されうる上腕骨頭部６１６、および図９の装置５１０によって研磨されうる関節窩構成要素５１６を含む。肩プロテーゼ５１８は、遠位ステム６８０、および遠位ステム６８０から延びる首部６８４を含む上腕骨ステム６８２を含む。上腕骨ステム６８２は、首部６８４から外に向かって延びる突出部６８６をさらに含む。上腕骨頭部６１６は、上腕骨ステム６８２の突出部６８６に固定されている。関節窩構成要素５１６は、肩甲骨６９０の関節窩６８８に固定されている。

ここで図１２を参照すると、本発明の装置を利用して研磨されうる膝整形外科プロテーゼ７１８が示されている。膝プロテーゼ７１８は、図１２に示すように、脛骨トレー７１６のステム７８０から延びる関節面７１４を含む脛骨トレー７１６を含む。関節運動トレー７９２は、脛骨トレー７１６に回転可能に固定されている。

ここで図１３を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が装置７１０として示されている。図１３の装置７１０は、図１３の装置７１０が脛骨トレー７１６の関節面７１４を研磨するために利用されるという点を除いて、図１の装置１０と同様である。

装置７１０は、機構７２６を含む。機構７２６は、ワークピース機構７４２およびパッド機構７４４を含む。ワークピース機構７４２は、パッド機構７４４の下方に位置される。ワークピース機構７４２は、矢印７４８の方向に回転し、かつ、ワークピース心棒中心線７４７を中心にしてワークピースモーター７４９によって駆動される、ワークピース心棒７４６を含む。ワークピース心棒７４６は、脛骨トレー７１６を支持する固定具７５０に連結されている。脛骨トレー７１６は、例えば、研磨ゾーン７２４内に置かれるスラリー７１２を収容するための容器７２２内に置かれる。

パッド機構７４４は、枠７２０に回転可能に固定されているパッド心棒７５８を含む。パッド心棒７５８は、心棒中心線７５７を中心に回転し、矢印７５５の方向に回転し、パッドモーター７５９によって回転させられる。ポンプ７３５は、化学物質７３０および研磨粒子７３２を含むスラリー７１２を、脛骨トレー７１６の関節面７１４と、パッド心棒７５８によって回転させられる圧縮プレート７６０に固定されているパッド７３８と、の間に位置された研磨ゾーン７２４へ、送るために使用される。

ここで図１４を参照すると、本発明の装置によって研磨される関節面を有することができるさらに別のプロテーゼ構成要素が示されている。図１４に示すように、膝プロテーゼ７１８の大腿骨構成要素８１６は、関節面８１４を含む。

ここで図１５を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が装置８１０として示されている。図１５の装置８１０は、図１５の装置８１０が膝プロテーゼ７１８の大腿骨構成要素８１６を調節することができる機構８２６を含むという点を除いて、図１の装置１０と同様である。装置８１０は、大腿骨構成要素８１６の関節面８１４を研磨する。装置８１０の機構８２６は、圧縮プレート８６０およびパッド８３８を回転させるためのパッド機構８４２、ならびに大腿骨構成要素８１６の関節面８１４を位置するためのワークピース機構８４４を含む。

ワークピース機構８４４は、装置８１０の枠８２０に回転可能に固定されているワークピース心棒８４６を含む。ワークピース心棒８４６は、矢印８５５の方向に、ワークピース中心線８４７に沿って、ワークピースモーター８４９によって回転する。ワークピース機構８４４は、図１５に示すように、大腿骨構成要素８１６を、旋回点８５３を中心に、関節運動矢印８５２の方向に関節運動させる関節運動モーター８５４をさらに含む。ワークピース心棒８４６は、大腿骨構成要素８１６をワークピース心棒８４６に固定する固定具８５０を支持している。

容器８２２は、大腿骨構成要素８１６の関節面８１４と台８３９との間に位置された研磨ゾーン８２４においてスラリー８１２を収容する。

パッド機構８４２は、枠８２０に回転可能に固定されたパッド心棒８５８を含む。パッド心棒８５８は、パッド中心線８５７を中心に矢印８４８の方向に、例えばパッドモーター８５９によって回転する。圧縮プレート８６０は、パッド心棒８５８に固定され、パッド８３８は、圧縮プレート８６０に固定されている。パッド８３８は、研磨ゾーン８２４において大腿骨構成要素８１６の関節面８１４に接触している。化学物質８３０および研磨粒子８３２を含むスラリー８１２は、例えばポンプ８３５によって研磨ゾーン８２４に向けて移動させられる。

ここで図１６および図１７を参照すると、膝プロテーゼの回転プラットフォームが、より詳細に示されている。図１６および図１７に示すように、膝プロテーゼ７１８の回転トレー７９２がより詳細に示されている。トレー７９２は、関節面９１４を含む。関節面９１４は、本発明による装置９１０によって研磨されることができる。

ここで図１８を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が装置９１０として示されている。図１８の装置９１０は、装置９１０がトレー７９２の関節面９１４を研磨するために利用されるという点を除いて、図１の装置１０と同様である。装置９１０は、トレー７９２の関節面９１４を研磨するのを助けるための機構９２６を含む。機構９２６は、ワークピース機構９４２、および台機構９４４を含む。

ワークピース機構９４２は、ワークピースすなわち脛骨トレー７９２を支持するために使用される。ワークピース機構９４２は、装置９１０の枠９２０に回転可能に固定されているワークピース心棒９４６を含む。ワークピース心棒９４６は、矢印９４８の方向に心棒中心線９４７を中心に回転し、例えばモーター９４９によって回転させられる。固定具９５０が、ワークピース心棒９４６に固定されている。固定具９５０は、脛骨トレー７９２を、固定具９５０およびワークピース心棒９４６に固定する。

台機構９４４は、枠９２０に回転可能に固定されている台心棒９５８を含む。心棒９５８は、心棒垂直方向中心線９５７を中心に、矢印９５５の方向に回転する。心棒９５８は、例えば、心棒モーター９５９によって回転させられる。心棒９５８は、台９３９を支持している。圧縮プレート９６０は、台９３９に固定されている。研磨パッド９３８は、圧縮プレート９６０に固定されている。化学物質９３０および研磨粒子９３２を含むスラリー９１２は、パッド９３８とワークピースすなわち脛骨トレー７９２の関節面９１４との間の研磨ゾーン９２４においてパッド９３８を覆うように位置される。容器９２２は、スラリー９１２を確保するために、ワークピースすなわち脛骨トレー７９２周囲に位置されている。スラリー９１２は、ポンプ９３５によって研磨ゾーン９２４へ向けて前進させられる。

ここで図１９および図２０を参照すると、本発明の装置で研磨されうるさらに別の整形外科構成要素が示されている。ここで図１９を参照すると、脊柱プロテーゼ１０１８が示されている。脊柱プロテーゼ１０１８は、第１の椎骨構成要素１００２、および離間した第２の椎骨構成要素１００４を含む。第１の椎骨構成要素１００２は、本発明の装置によって研磨されうる関節凸面１００６を含む。第２の椎骨構成要素１００４は、同様に、本発明による装置によって研磨されうる関節凸面１００８を含む。脊柱プロテーゼ１０１８は、第１の椎骨構成要素１００２と第２の椎骨構成要素１００４との間に位置されうる支持体構成要素（bearing component）１０１６をさらに含む。支持体１０１６は、本発明による装置によって研磨されうる、第１の関節凹面１０２０、および第２の関節凹面１０２２を含むことができる。

ここで図２０を参照すると、本発明による装置によって研磨されうる別の整形外科プロテーゼが示されている。脊柱プロテーゼ１１１８は、本発明の装置によって研磨されうる関節凹面１１０６を含む、第１の椎骨構成要素１１０２を含む。脊柱プロテーゼ１０１８は、本発明による装置を利用して研磨されうる関節凹面１１０８を含むことができる第２の椎骨構成要素１１０４をさらに含んでもよい。脊柱プロテーゼ１１１８はまた、本発明の装置によって研磨されうる対向する関節凸面１１１４および１１２０を有する支持体１１１６をさらに含んでもよい。

ここで図２１を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が、整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少させる方法１２００として示されている。方法１２００は、研磨粒子を準備する第１のステップ１２０２を含む。この方法は、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備する第２のステップ１２０４を含む。

方法１２００は、スラリーを形成するために化学物質と研磨粒子を混ぜ合わせる第３のステップ１２０６と、インプラントをスラリーで研磨する第４のステップ１２０８をさらに含んでもよい。

化学物質を準備する第２のステップ１２０４は、研磨されるべき対象物中の金属または相のうちの１つを、バルク合金中に存在する場合よりも高い酸化状態に酸化することができる酸化体を備える化学物質を準備するステップを含んでもよいことが理解されるべきである。

さらに、図２１の方法１２００は、合金の１つの相に対する腐食を、他の合金構成要素を腐食または溶解させるように構成されているスラリー成分の存在下でも、防ぐことができる腐食防止剤を備えた化学物質を含む化学物質を準備する第２のステップ１２０４を含んでもよいことは、理解されるべきである。

さらに、図２１の方法１２００は、化学物質を準備する第２のステップ１２０４が、研磨されるべき対象物から取り除かれた成分を封鎖することができる錯化剤を備えた化学物質を準備するステップの形態であってもよいように構成されていてもよいと、理解されるべきであろう。

図２１の方法１２００は、スラリー研磨成分とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させるか、または、研磨されるべき対象物とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させることができる界面活性剤を備えた化学物質を準備するステップの形態である、化学物質を準備する第２のステップ１２０４の形態を含んでもよいと、理解されるべきである。

図２１の方法１２００は、研磨粒子を準備する第１のステップ１２０２が、金属酸化物である、研磨粒子を準備する形態であってもよいように構成されていてもよい。さらに、図２１の方法１２００は、研磨粒子を準備する第１のステップ１２０２は、二酸化ケイ素を含む金属酸化物を準備する形態であってもよいように、提供されていてもよいと、理解されるべきである。

図２１の方法１２００は、インプラントをスラリーで研磨する第４のステップ１２０８は、パッドを提供し、かつ、スラリーをパッドに塗布するステップを含むようにしてもよい。図２１の方法１２００はさらに、インプラントをパッドに対して関節運動させ、同時にインプラントを研磨するステップを含む、インプラントをスラリーで研磨する形態である、インプラントを研磨する第４のステップ１２０８を含んでもよいことは、理解されるべきである。

方法１２００は、インプラント上および／またはパッドに対して力を加えることによって、インプラントをスラリーで研磨するステップの形態である、第４のステップ１２０８を含んでもよい。対抗する抵抗力が、加えられた力に反抗するように生じることは、理解されるべきである。スラリーは、インプラントとパッドとの間に位置される。

図２１の方法１２００は、ポリウレタン製パッドを含むパッドを提供する追加のステップを含んでもよい。

本発明および本発明の利点が、詳細に記述されてきたが、様々な変化、置換、および変更が、特許請求の範囲によって規定されるように本発明の精神および範囲から逸脱せずになされることができると、理解されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少させる方法において、
研磨粒子を準備するステップと、
酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、
スラリーを形成するために前記研磨粒子と前記化学物質とを混ぜ合わせるステップと、
前記インプラントを前記スラリーで研磨するステップと、
を含む、方法。
（２） 実施態様１に記載の方法において、
化学物質を準備する前記ステップは、研磨されるべき対象物中の金属または相のうちの１つを、バルク合金中に存在する場合よりも高い酸化状態に酸化することができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
（３） 実施態様１に記載の方法において、
化学物質を準備する前記ステップは、前記合金の１つの相の腐食を、他の合金構成要素を腐食または溶解させるように構成されているスラリー成分の存在下でも防ぐことができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
（４） 実施態様１に記載の方法において、
化学物質を準備する前記ステップは、研磨されるべき前記対象物から除去される成分を封鎖することができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
（５） 実施態様１に記載の方法において、
化学物質を準備する前記ステップは、スラリー研磨成分とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させるか、または研磨されるべき前記対象物と前記スラリー液体成分との間の表面張力を低下させることができる前記界面活性剤を備えた化学物質を準備するステップを含む、方法。
（６） 実施態様１に記載の方法において、
研磨粒子を準備する前記ステップは、金属酸化物を準備するステップを含む、方法。
（７） 実施態様１に記載の方法において、
金属酸化物を準備する前記ステップは、二酸化ケイ素を準備するステップを含む、方法。
（８） 実施態様１に記載の方法において、
前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、
パッドを準備するステップ、および、
前記スラリーを前記パッドに塗布するステップ、
を含む、方法。
（９） 実施態様８に記載の方法において、
前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、前記インプラントを前記パッドに対して関節運動させるステップを含む、方法。
（１０） 実施態様８に記載の方法において、
パッドを準備する前記ステップは、ウレタン製パッドを準備するステップを含む、方法。
（１１） 実施態様８に記載の方法において、
パッドを準備する前記ステップは、研磨圧または接触面積のうち少なくとも１つを変えることができる膨張性支持部に取り付けられたパッドを提供するステップを含む、方法。
（１２） 実施態様８に記載の方法において、
前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、前記スラリーが前記インプラントと前記パッドとの間に存在する状態で、前記インプラント上に、および前記パッドに対して力を加えるステップを含む、方法。
（１３） 方法によって研磨される関節面を備える整形外科インプラントにおいて、
この方法は、
研磨粒子を準備するステップ、
酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップ、
スラリーを形成するために前記研磨粒子と前記化学物質とを混ぜ合わせるステップ、ならびに、
前記インプラントを前記スラリーで研磨するステップ、
を有する、整形外科インプラント。

（１４） 整形外科インプラントの金属製構成要素の関節面を準備する際に使用するシステムにおいて、
研磨粒子、ならびに、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを有する化学物質、を含むスラリーと、
枠、研磨ゾーンにおいて前記スラリーを収容するための容器、ならびに、前記構成要素を固定するため、および前記スラリーと前記構成要素の前記表面との間の相対運動を生じさせるための機構、を含む装置であって、前記装置および前記容器は、前記枠に動作可能に連結されている、装置と、
を含む、システム。
（１５） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記化学物質は、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む、システム。
（１６） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記化学物質は、研磨されるべき対象物中の金属または相のうちの１つを、バルク合金中に存在する場合よりも高い酸化状態に酸化することができる、システム。
（１７） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記化学物質は、前記研磨粒子の存在下で、前記合金の１つの相の腐食を防ぐことができ、
前記化学物質は、他の合金構成要素を腐食または溶解させるように構成されている、システム。
（１８） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記化学物質は、研磨されるべき前記対象物から除去された成分を封鎖することができる、システム。
（１９） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記化学物質は、前記研磨粒子と前記化学物質との間の表面張力を低下させるか、または研磨されるべき前記対象物と前記化学物質との間の表面張力を低下させることができる界面活性剤を含む、システム。
（２０） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記装置は、前記構成要素からの材料除去率を決定し、前記構成要素に対する前記研磨ゾーンの運動方向および運動速度を決定し、かつ、必要とされる研磨サイクル数を決定するためのコントローラ、をさらに含む、システム。
（２１） 実施態様１４に記載のシステムにおいて、
前記スラリーの前記研磨粒子は、金属酸化物を含む、システム。

（２２） 整形外科インプラントの金属製構成要素の関節面を準備する際にスラリーと共に使用する装置において、
枠と、
研磨ゾーンにおいて前記スラリーを収容するための容器と、
前記構成要素を固定し、前記スラリーと前記構成要素の前記表面との間の相対運動を生じさせるための機構であって、前記機構および前記容器は、前記枠に動作可能に連結されている、機構と、
を含む、装置。

本発明の実施形態にしたがう、整形外科股関節頭部（orthopaedic hip head）を研磨するために使用する研磨装置の概略図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、整形外科股関節頭部を研磨するために使用する別の研磨装置の概略図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、整形外科股関節頭部を研磨するために使用する別の研磨装置の概略図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、整形外科股関節頭部を研磨するために使用する別の研磨装置の概略図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、整形外科股関節カップを研磨するために使用する別の研磨装置の概略図である。 本発明の実施形態の研磨装置で研磨されうる関節頭部を備えた股関節ステムの部分断面平面図である。 本発明の実施形態の研磨装置で研磨されうる関節面を備えた股関節カップを備えた大腿骨に植え込まれた、図６の股関節ステムの平面図である。 本発明の実施形態の研磨装置で研磨されうる関節面を備えた肩プロテーゼの関節窩構成要素の部分断面平面図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、図８の関節窩構成要素の半球状関節周辺部と協働する研磨装置の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態にしたがう、肩部の整形外科を行う際に使用する別の研磨装置の概略図である。 図８および図１０の装置で機械加工されうる構成要素を備えた、肩部の整形外科を行う際に使用する、上腕インプラントの平面図である。 本発明の別の実施形態の研磨装置と共に使用する膝プロテーゼの凹み面を備えた脛骨トレー構成要素の部分断面平面図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、図１２の脛骨トレー構成要素の関節周辺部と協働する研磨装置の概略図である。 本発明の別の実施形態の研磨装置と共に使用する膝プロテーゼの大腿骨構成要素の部分断面平面図である。 本発明の別の実施形態にしたがう、図１２の大腿骨構成要素の関節周辺部と協働する研磨装置の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態にしたがう、機械加工されうる、整形外科を行う際に使用する、膝脛骨トレーの上面図である。 図１６の膝脛骨トレーの平面図である。 図１７の膝脛骨トレーのベアリング面と協働する研磨装置の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態にしたがう、機械加工されうる、脊柱整形外科を行う際に使用する、椎骨整形外科インプラントの部分断面部分平面図である。 本発明のさらなる実施形態にしたがう、機械加工されうる、脊柱整形外科を行う際に使用する、Ｃｈａｒｉｔｅ’（登録商標）椎骨整形外科インプラントの部分断面部分平面図である。 本発明のさらなる実施形態にしたがう、関節形成術の際に使用するプロテーゼ構成要素の関節面を準備する、さらに別の方法のプロセス・フロー図である。

Claims (14)

1. 整形外科インプラントの関節面の表面粗度を減少させる方法において、
   研磨粒子を準備するステップと、
   酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップと、
   スラリーを形成するために前記研磨粒子と前記化学物質とを混ぜ合わせるステップと、
   前記インプラントを前記スラリーで研磨するステップと、
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   化学物質を準備する前記ステップは、研磨されるべき対象物中の金属または相のうちの１つを、バルク合金中に存在する場合よりも高い酸化状態に酸化することができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   化学物質を準備する前記ステップは、前記合金の１つの相の腐食を、他の合金構成要素を腐食または溶解するように構成されているスラリー成分の存在下でも防ぐことができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   化学物質を準備する前記ステップは、研磨されるべき前記対象物から除去される成分を封鎖することができる化学物質を準備するステップを含む、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   化学物質を準備する前記ステップは、スラリー研磨成分とスラリー液体成分との間の表面張力を低下させるか、または研磨されるべき前記対象物と前記スラリー液体成分との間の表面張力を低下させることができる前記界面活性剤を備えた化学物質を準備するステップを含む、方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   研磨粒子を準備する前記ステップは、金属酸化物を準備するステップを含む、方法。
7. 請求項１に記載の方法において、
   金属酸化物を準備する前記ステップは、二酸化ケイ素を準備するステップを含む、方法。
8. 請求項１に記載の方法において、
   前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、
   パッドを準備するステップ、および、
   前記スラリーを前記パッドに塗布するステップ、
   を含む、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、
   前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、前記インプラントを前記パッドに対して関節運動させるステップを含む、方法。
10. 請求項８に記載の方法において、
    パッドを準備する前記ステップは、ウレタン製パッドを準備するステップを含む、方法。
11. 請求項８に記載の方法において、
    パッドを準備する前記ステップは、研磨圧または接触面積のうち少なくとも１つを変えることができる膨張性支持部に取り付けられたパッドを提供するステップを含む、方法。
12. 請求項８に記載の方法において、
    前記インプラントを前記スラリーで研磨する前記ステップは、前記スラリーが前記インプラントと前記パッドとの間に存在する状態で、前記インプラント上に、および前記パッドに対して、力を加えるステップを含む、方法。
13. 方法によって研磨される関節面を備える整形外科インプラントにおいて、
    この方法は、
    研磨粒子を準備するステップ、
    酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む化学物質を準備するステップ、
    スラリーを形成するために前記研磨粒子と前記化学物質とを混ぜ合わせるステップ、ならびに、
    前記インプラントを前記スラリーで研磨するステップ、
    を有する、整形外科インプラント。
14. 整形外科インプラントの金属製構成要素の関節面を準備する際に使用するシステムにおいて、
    研磨粒子、ならびに、酸化体、腐食防止剤、錯化剤、および界面活性剤のうちの少なくとも１つを有する化学物質、を含むスラリーと、
    枠、研磨ゾーンにおいて前記スラリーを収容するための容器、ならびに、前記構成要素を固定するため、および前記スラリーと前記構成要素の前記表面との間の相対運動を生じさせるための機構、を含む装置であって、前記装置および前記容器は、前記枠に動作可能に連結されている、装置と、
    を含む、システム。

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