JP5108301B2 - セラミック製造 - Google Patents

Description

この発明はセラミック体の製造およびセラミック体そのものに関するものである。

優先権請求の範囲の相互参照。この発明はアメリカ特許出願第６０／４５２，７０４号（２００３年３月７日出願）、および第６０／４６３，９２２号（２００３年４月１８日出願）の優先権を主張するものである。アメリカに関しては、ＰＣＴおよび／またはアメリカ法第３５条１１９（ｅ）項、３６３および３６５を主張するものである。上記出願の完全な明細書はここで引用するものである。
アメリカ特許出願第６０／４５２，７０４号 アメリカ特許出願第６０／４６３，９２２号

特定の分野においては、セラミック体は身体内植組織、特に負荷耐久関節内植組織を囲包するものである。主たるまたは修正形態において例えば内植組織は大腿骨膝部材であり、膝内植組織のためのセラミック後方安定型大腿骨部材であり、他の例としては、自然負荷伝達を有した対応する脛骨部材に関する大腿骨部材を抑制する回転装置を有したセラミックを含む人工膝内植組織部材である。追加的なセラミック製造も提供できる。

より強くより普遍的なセラミック物品の探求は現在も進行している非常に重要な関心事である。しかし精密で複雑な形状に適合する充分に強く完成されたセラミック体を提供するには難しい点も有る。この点に鑑みて、高度に望ましい多くのセラミック物品は利用できないままである。

例えば、アルミナ大腿骨膝部材は日本から知られているが、最も基本的な大腿骨内植組織デザインに向けられたものであり、燃焼ブロックを機械加工して製造されるが故に、問題は非常に費用が掛かることである。

進歩したセラミック大腿骨膝部材を提供しようとした試みは明らかに失敗した。大きな強度を必要とするより複雑なセラミック内植組織は当業界には不足している。そのような内植組織の一例としては、膝内植組織のための後方安定型大腿骨部材がある。実際当業者はそのようなものを製造できることについて懐疑的である。アメリカ特許第５，５４９，６８４号を参照されたい。
アメリカ特許第５，５４９，６８４号

そのような困難性は克服するのが望ましい。さらにそうするための効率がよくコストに合った方法を提供するのが望ましい。

注目すべき内植組織提供として、アメリカ特許第５，７６６，２５７号は自然の負荷伝達を有した人工的な関節を開示している。一実施例においては関節は膝である。セラミック物質が採用できることを開示してはいるが、関節は金属構造であるのが望ましい。
アメリカ特許第５，７６６，２５７号

例えばその大腿骨部材フレームは鋳物または鍛造コバルト・クロム合金であり、その脛骨部材フレームはチタン合金と超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のＣｏ−Ｃｒ合金回転装置とベアリングである。２００２年のＺｉｍｍｅｒ社、ＮｅｘＧｅｎ（登録アメリカ特許およびＴｍ．Ｏｆｆ．）システム回転ヒンジ膝デザイン理論を参照されたい。

他のモジュール化をそのような膝内植組織に提供できる。アメリカ特許第６，６２９，９９９号を参照されたい。
アメリカ特許第６，６２９，９９９号

後方安定型大腿骨部材および他の上記した特許の膝内植組織を含む身体の内植組織中へのセラミックの採用は利点があるだろう。例えば、Ｃｏ−Ｃｒ合金中に見られる微量のニッケルにアレルギーを呈する患者もいる。しかもセラミックは硬い関節面を与えるものである。

しかし特に上記したような複雑な膝内植組織部材については、セラミック採用の基本思想のより実務的な応用が必要である。

発明の一般的な要旨。この発明はセラミック体を製造する方法を提供するものである。

この発明の方法にあってはセラミックの初期未燃焼体を用意し、該未燃焼体を機械加工して機械加工未燃焼セラミック体を製造する。機械加工未燃焼セラミック体は燃焼および／または更なる処理に掛けられてより完成されたセラミック体を提供する。

またこの発明は機械加工未燃焼セラミックでありより完成されたセラミック体であって、上記した方法および／またはある種の特定なセラミックにより製造されるものである。ひとつの可能性として、セラミック体は後方安定型膝内植組織のための大腿骨部材である。

他の実施例の部材フレームを有した膝人工器官を含んだ人工回転装置のための部材体を形成する方法にあっては、回転装置が揺動可能な垂下雄タイプ部材を有しており、膝人工器官が回転装置に加えて関節丘膝表面を備えた大腿骨部材を有しており、かつ半月板の関節表面を具えた脛骨部材を有している。

該半月板の関節表面は大腿骨部材の関節丘関節表面と会合する。さらに回転装置容器も具えてあり、該容器は雌タイプ部材を有していて、大腿骨部材は回転装置の雄雌協働により脛骨部材と会合可能である。膝人工器官は解剖学的屈曲と伸張とに加えて回転中における関節丘と半月板の関節表面相互の解剖学的滑り接触により一般に自然負荷伝達能力を有している。

該方法においては、セラミックの初期未燃焼体を用意し、該未燃焼体を機械加工して膝人工器官のための機械加工未燃焼セラミック部材体を得る。上記したように、機械加工未燃焼部材体は燃焼および／またはさらなる処理に掛けられて、膝人工器官のためのより完成セラミック部材体を得る。

この発明はさらに機械加工未燃焼部材体に関するものであり、上記の方法により得られるおよび／またはある種の特殊なセラミックから形成されるより完成セラミック部材体に関するものである。

この発明はセラミック体を提供するのに有用である。この発明により、セラミック製造技術が独特で高効率の方法により発展される。特に精密で複雑な形状に適合する強くて完成したセラミック体が得られる。例えば、従来当業界で知られていなかった大きな強度を具えたセラミック後方安定型大腿骨膝部材が得られるのである。

複雑および簡単な他のセラミック身体内植組織または内植組織部材が得られる。これには他のタイプの大腿骨膝内植組織部材、単一・複数部材からなる単房関節整列装置、足首関節の関節丘を含む部材、大腿骨頭、上腕肩半球などが含まれる。

これにより上記したような膝などの複雑な内植組織にセラミックを採用する基本思想のより実務的な応用が提供されるのである。特に膝を含む回転装置中の強くて完成した精密で複雑な形状に適合する部材が利用可能となる。大腿骨および／または脛骨部材のためのジルコニアセラミックからなる膝人工器官を含む人工回転装置のための部材体が有利に提供されるのである。ギアや流量制御部材などの他のタイプのセラミック体も利用可能になる。ジルコニアセラミック体も有利に提供される。

以下添付の図面によりさらに詳しくこの発明を説明する。

この発明の実施においては一般に、セラミックの初期の未燃焼体を用意して、該未燃焼体を機械加工することによりセラミック体を形成する。該機械加工セラミック体は燃焼および／またはさらなる処理に掛けてより完成したセラミック体を得る。

ある実施例では、膝関節内植組織の１以上の部材の１以上の部分はセラミックから形成されている。好ましくは少なくとも関節丘関節表面を具えた少なくとも基本の大腿骨部材はセラミックから形成されている。一般にセラミック関節丘関節表面は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）からなる対応する脛骨トレイライナー（ｔｒａｙ ｌｉｎｅｒ）と関節結合している。大腿骨および脛骨部材の他の部分はセラミックから形成されているかセラミックを含んでいる。

他の実施例では、種々の物品が製造され、それらはセラミックを含んでいる。

セラミックは適宜なタイプでよい。「Ａ」〜「Ｚ」からのセラミックと言われるものは、アルミナからジルコニアおよびこれらの混合物である。代表的なセラミックはＡｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド系列要素、Ａｃ、アクチニド系列要素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂおよび／またはＴａなどのホウ酸化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ酸塩などである。

セラミックは強化できる。例えばアルミナは公知のように強化アルミナである。セラミックはジルコニアセラミックであるのが望ましい。セラミックは安定化でき、いかなる安定化剤でもいかなる適量で存在できる。例えば、ジルコニアセラミックは一般に部分的に安定化ジルコニア（ＰＳＺ）であり、これは安定化ジルコニアセラミックであり、例えば約３〜３．５重量％酸化マグネシウム、または４〜５重量％の酸化イットリウムを含む。またジルコニアセラミックはスパンまたは四辺形および／または立体相から選ばれる相で存在する。ＰＳＺセラミックには、酸化マグネシウム安定化変換強化ジルコニア（Ｍｇ−ＴＴＺ）があり、これはほぼ３〜３．５重量％の酸化マグネシウムで安定化されたジルコニアセラミックであり、四辺形相で存在する。または酸化イットリウム四辺形ジルコニア多結晶（Ｙ−ＴＺＰ）があり、ほぼ３モル％の酸化イットリウムで安定化されたジルコニアセラミックであり、四辺形相で存在する。図１を参照。

完成セラミックは他の物質を含有することもできる。例えば、ジルコニアセラミックは一般に少量の（例えば約２重量％の）ハフニア（ｈａｆｎｉａ）セラミック物質を含んでおり、これはＨｆが自然界でＺｒと一緒に発見されかつＺｒから除くことが難しいという事情による。しかしこれはしばしば有害ではない。

好ましくはセラミックはＭｇ−ＴＴＺであり、その優れた硬さと、熱および／または水による単斜晶系相への反転に対する優れた耐久性の理由を含む。例えばアルミナＹ−ＴＺＰおよびＭｇ−ＴＴＺは次のように形成できる。燃焼後の強度：Ｙ−ＴＺＰ＞Ｍｇ−ＴＴＺ＞アルミナ。オートクレーブ後の強度：ＭｇーＴＴＺ＞アルミナ＞Ｙ−ＴＺＰ。

これらのセラミックに任意の強度の数値を付与すると次のようになる。燃焼後：Ｙ−ＴＺＰ（１５０）；Ｍｇ−ＴＴＺ（１２５）；アルミナ（１００）：オートクレーブ後：Ｍｇ−ＴＴＺ（１２５）；アルミナ（９５）；Ｙ−ＴＺＰ（５０）。

Ｍｇ−ＴＴＺは熱湯のガラス器内（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）作用によっては単斜晶系相には反転せず、水によっては劣化したり攻撃はされないのである。生体内使用でアルミナおよびＹ−ＴＺＰ内移植大腿骨股関節ボールについては損耗に関して下記が観察されている。１〜４年での回収ではＹ−ＴＺＰはアルミナより良い。５〜８年回収ではＹ−ＴＺＰとアルミナはほぼ同じ。９〜１０年回収ではアルミナがＹ−ＴＺＰより良い。

したがって生体内では、例えば大腿骨股関節ボールとして内移植されてきたことが知られているＭｇ−ＴＴＺはアルミナよりより良い短および／または長期間にわたる長持ちを呈し、かつＹ−ＴＺＰより長期間にわたる長持ちを呈することが観察される。

セラミック体はまずミクロ粉体および／またはナノ粉体から形成するのが望ましい。例えばジルコニアセラミックは約０．５ミクロン（μｍ）〜１０μｍ断面を有した単斜晶系ジルコニア粉体から形成され、またミクロ粉体としては約１ナノメーター（ｎｍ）〜５００ｎｍ断面であり、ナノ粉体としてはミクロ粉体またはナノ粉体が約２〜５重量％の酸化マグネシウムを安定剤として含んでいる。ジルコニア粉体はミクロ粉体としては約１〜２μｍ断面を、ナノ粉体としては約１５ｎｍ〜４５０ｎｍ断面を有するのが望ましく、かつ約３．１〜３．４重量％の酸化マグネシウムを含むのが望ましい。

セラミックの初期未燃焼体は適宜な処理方法により準備される。初期未燃焼体の形成には加圧成形が望ましく、実質的には冷間等方圧加工技術（ＣＩＰ）による。粉化されたセラミック材料は高圧プレスの空所内に供給され、圧力下で初期未燃焼体が形成される。必要または望ましければバインダーも使用される。ミクロ粉体またはより大きいサイズの場合には、一般にはバインダーはセラミック粉と一緒に使用される。ナノ粉体の初期未燃焼体については、バインダーが必要でないこともある。

セラミックの初期未燃焼体は適宜な密度を持つようにされる。一般に該密度はセラミックの理論的密度の少なくとも約２０％である。該密度は理論的密度の少なくとも約３０％が望ましく、より望ましくは少なくとも約５０％である。小さい粉体を使用すればより高い理論的密度が得られ他ではだめであると考える向きもあるだろうが、材料による（しかしナノ粉体はより大きな粉体よりはよく焼結できる）。高理論的密度は高圧などにより得られる。

初期未燃焼体はいかなる適宜な形状でも形成され得る。便利な形状としては筒状、四面体、三角錐プリズム、矩形または立体ブロック、正五角形プリズムなどがある。セラミックの初期未燃焼体は矩形または立方体ブロックであるのが望ましい。

機械加工のためにある種の初期未燃焼体は未加工のままでプレスされるが、他には素焼きを得るには加熱を必要とし、これが初期未燃焼体の形態であると考えられる。ジルコニアナノ粉体などのセラミック粉体は未加工のプレスされた状態で機械加工される。Ｍｇ−ＴＴＺへの変換のためのミクロ粉体などのセラミック粉体は素焼きにされる。

素焼きを形成するのに必要とされる加熱は穏やかなものと考えられる。例えば、ジルコニアミクロ粉体は約１００〜１０００または１１００℃またはそれ以上の温度で約１〜１０時間で素焼きにされる。

この発明の実施に際しては、初期未燃焼体が機械加工される。該未燃焼は手動、レース、ドリル、切断など適宜な方法で行われるが、多軸精密切断または工作機械、例えばコンピューター数値制御（ＣＮＣ）マシンで行なうのが望ましい。

一般に機械加工中の温度は周辺温度でよい。機械加工未燃焼セラミック体はいかなる形状でもよいが、完成セラミック体の形状に類似した前駆形状であるのが望ましい。この点この発明は、機械加工セラミック体が複雑な形状を帯びることが可能であるので、完成セラミックがそれから形成されるのなら、完成体の基本形状への変形はわずかなものであるという顕著な利点を有している。

特に修正大腿骨膝内植組織部材を含む膝のための大腿骨部材のような非対称で複雑な形状が容易に得られるのである。外科内植組織の分野における他の複雑な形状としては、膝関節内植組織脛骨部材、１個以上の部材からなる単房膝関節整列装置、足首関節内植組織部材、脊椎部材、顎関節内植組織などがある。

勿論機械加工未燃焼体としては他のものも製造可能であり、そのような外科的内植組織としては臀部大腿骨頭、肩上腕骨半球体などがある。また前駆体中に形成されるいかなるトラニオン受容孔も含むことが可能であり、機械加工未燃焼体は非切断ボールまたは平坦切断ボール（非切断半球体）、つまりＣ−インフィニテイ（ｉｎｆｉｎｉｔｙ）ポイントグループよりは対称性が少ない。臀部大腿骨およびトラニオンを受容するテーパーで切頭の円錐台形（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）の孔を具えた肩上腕骨ヘッド、またはＣ−インフィニテイより非対称性の形状が含まれる。

その他の例としては、大腿骨部材および／またはその回転装置および／または挿入可能なスパイク、脛骨部材トレイおよび／または挿入可能なスパイクなどが容易に得られる。

完成セラミック体の前駆体としての機械加工未燃焼セラミック体は完成セラミック体よりも適宜大きくてもよい。一般的には機械加工未燃焼セラミック体の密度および完成セラミック体の密度に応じて、機械加工未燃焼セラミック体は１．５〜８０％、多くの場合約１０〜３０％ほど対応する完成セラミック体より大きくてもよい。

特にジルコニアセラミックとＭｇ−ＴＴＺについては、ミクロ粉体から形成された機械加工未燃焼体に対するさらに完成されたセラミックのサイズ減少は、約１５〜２５％（約１６〜２３％を含む）である。換言すると、機械加工未燃焼体の調整サイズに基づいて１８％サイズが減少した完成セラミックは、完成セラミック体の調整サイズに対して約１２２％サイズが増加した機械加工未燃焼体に等しいと考えられる。つまり関係（Ｉ）が得られるのである。

例えば、機械加工未燃焼体から２０％サイズ減少された完成セラミック体は、完成セラミック体より１．２５倍大きな（１２５％）機械加工未燃焼体から形成される。

より完成されたセラミック体が得られるのが望ましい。これを達成するには、少なくとも１回の加熱ステップを必要とする。機械加工未燃焼体の燃焼によってより完成したセラミック体が得られる。この燃焼は適宜な温度、例えば約１０００〜３０００℃の範囲、で適宜な時間行われる。セラミック体内の燃焼温度に至る温度傾斜が望ましく、約１．５〜２０℃／分である。

燃焼片の焼鈍は燃焼の直後に適宜な温度、例えば約７００〜１８００℃の範囲、で適宜な時間行なう。

さらなるセラミック処理としては熱間等方圧加工法（ＨＩＰ）があり、ある種のセラミックには望ましく適切である。そのような処理の実施については当業者公知である。勿論いかなるセラミックについても細部は異なる。

例えば、Ｍｇ−ＴＴＺのより完成したセラミック体は大きな機械加工未燃焼体をオーブン中において約１６００〜１９００℃の範囲（好ましくは１７００〜１８００℃）で約１〜４時間（約２〜３時間）燃焼することにより形成される。傾斜温度は、室温から燃焼温度に適宜な速度（約１〜２℃／分）で増加して、燃焼温度に至る。

そのような燃焼の後、加熱状態を保ったままで燃焼温度から徐々に冷却することにより焼鈍を行なうのが望ましい。つまり２００〜５００℃から例えば燃焼温度より３５０℃下までセラミック体の温度を徐々に低減する。ついで１〜３時間（例えば２時間）セラミック体を焼鈍温度に保つ。焼鈍温度からの約室温までの冷却は適宜な速度で行われ、例えば前記傾斜速度と等しくてよいが逆になる。

これにより完成したＭｇ−ＴＴＺセラミック体が得られ、該セラミック体は一般に理論的またはそれに近い密度を有している。かくして燃焼・焼鈍されたＭｇ−ＴＴＺセラミック体に関し、それ以上のＨＩＰなどの加熱処理は不要である。

Ｙ−ＴＺＰのより完成したセラミック体は、それに対応した大きな機械加工未燃焼体を、ミクロ粉体から形成された部材については約１３００〜１５００℃で、またはナノ粉体から形成された部材については約１１００〜１３００℃で、オーブン中で燃焼することにより得ることができる。

温度傾斜、焼鈍および冷却工程は一般にＭｇ−ＴＴＺセラミックについてのものと同様である。しかし熱処理温度までの冷却は約７〜１０℃／分にすると有利である。最後にアルゴンまたは窒素、例えばアルゴン下でのＨＩＰ処理は約１０００〜３０００ポンド／（インチ） ² （ｐｓｉ）の圧力（約７０．３６９５８〜２１１．１０８７４ｋｇ／ｃｍ²）、１０００〜２０００℃の温度で、約４〜２４時間のサイクル時間、最終冷却は室温である。完成セラミック体は無機および有機物質がなくて、理論的密度またはそれに近づく。

適宜な窯の備品を使うこともあり、部材の重要でない部分に配置される。例えば大腿骨膝関節内植組織部材は、燃焼中に窯の中で窯の備品に右側を上にして配置されて窯の備品がその関節連結される関節丘表面に接触するよりは、上下逆さに配置して、窯の備品が骨内植組織の接合部分を形成する人工器官の部分に接触するようにすることができる。

完成セラミック部分および部材は密な材料である。一般に、完成セラミックは理論的密度の少なくとも約９０％であるか、または少なくとも約９５、９６、９７、９８、９９％である。完成セラミックの密度は理論的密度またはそれに近いことが望ましい。

より完成したセラミック膝体は必要に応じてさらに処理されることがあるが、特に燃焼セラミックブロックを機械加工することから最終的な形状を得るために別に必要とされるものに比べると、一般にさして重要なものではない。研摩および／または若干の研削がより完成したセラミック体に施される一般的な機械的仕上げである。

タンタル蒸着または水酸化リン灰石コーティングが骨接合部分表面に行われて骨の内部成長を生じさせる。人間または動物主体への内植組織を意図された種々の完成セラミック体が周知の方法で清浄化されかつ消毒される。

以上の作業を図２、２０によりまとめる。

ステップ１：単斜晶系粉体１０をゴムボール中空型１８に添加する。
ステップ２：充填された型１８をＣＩＰプレス１９内に配置する。
ステップ３：プレス１９を励動して例えば未燃焼ブロック５２０のような初期未燃焼体を得る。
ステップ４：未燃焼ブロック５２０を必要なら素焼きに掛けて、素焼きの未燃焼ブロック５２１を得る。
ステップ５：未燃焼ブロック５２１（またはもし素焼きが行われないならば５２０）を例えばＣＮＣ機により機械加工して、機械加工未燃焼セラミック体５３０を得る。

ステップ６：機械加工未燃焼セラミック体５３０を窯３９中の適した窯の備品３８上に配置する。
ステップ７：窯３９を加熱して前駆セラミック体５３０を燃焼してより完成したセラミック体５４０を得る。

ステップ８：より完成したセラミック体５４０をさらに処理する。例えば関節または支持表面の研磨、および／または超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）ブッシュ、ライナーまたは所望のものなどの挿入物の挿入のための準備、および／または例えば人工器官としての内移植用ならば無菌化により、最終的な完成セラミック体５５０を得る。

完成セラミックは強く強靭な材料である。完成セラミック体は、円滑で関節連結しているセラミック表面を有した外科内植組織を含むのが望ましい。

完成セラミックは光透過性である。この発明のある種のセラミック膝内植組織部材は、そのような内植組織を通って、残留骨および交換する内植組織と接触する外科セメントに至る、例えば青い光のような照明の使用により、外科セメントのより迅速な硬化を与えることができる。かくして治療・手術時間が低減でき、内植組織の接合部分に対して、より安定な骨が得られる。

完成セラミック膝内植組織部材は金属からなる対応部分および部材と同じサイズにできる。必要なら若干大きいものとしてもよい。

以上および特に図２〜８に鑑みて、機械加工未燃焼セラミック体５３０およびより完成したセラミック体５４０および最終完成セラミック体５５０は後方安定型膝について大腿骨部材１００として実施できる。最終完成物品として後方安定型膝のための一体のセラミックである大腿骨部材１００はフレーム１０１を有しており、該フレームは側壁１０２、上部１０３Ｔ、凹部１０４Ｒを具えた末端関節丘フランジ１０４、後部フランジ１０５、前部フランジ１０６を有している。

内側を向いた骨内部成長向上および／またはセメント粘着表面１０９（多孔粗面などのような）は基端側で奥方向を向いており、バンプ１０９Ｂを有している。ポリメチル・メタクリレートまたは他の外科セメントを有利に使用することもできる。隆起部１０９Ｒがフレーム１０１とフランジ１０４、１０５、１０６を画定・強化している。前後方向面内、特に後部で定常な曲率半径を有する一般に凸状の大腿骨関節丘表面１１０は下側中間関節丘１１１、下側側方関節丘１１２、後部中間関節丘１１３、後部側方関節丘１１４を有しており、かつ前部中間関節丘１１５、前部側方関節丘１１６を有しているものと考えられる。

前部フランジ１０６の表面側に滑車状表面１１７が得られ、その上に天然または人工の膝蓋骨すなわち膝頭が一般に載る。一般に、関節丘および滑車状表面１１０〜１１７は平滑であり、例えばダイアモンド砂または塵により高度に研摩されている。関節丘内窪み１１８が形成される。追加の安定化が後部ストッパー１３５により得られる。該ストッパーは当業界周知のように脛骨トレイライナー（図示せず）から起立している対応する部材に接触する。

図９〜１５に関して、図９は最終完成セラミック体５５０を示しており、該セラミック体は膝内植組織のためのモジュール大腿骨部材１００Ｍとして実現されており、側壁１０２を具えた一体のセラミックフレーム１０１、孔１０３ＴＨを具えた頂部１０３Ｔ、末端関節丘フランジ（図示せず）、後部フランジ１０５および前部フランジ１０６を有している。

一般に凸形状の大腿骨関節丘表面１１０は前後方向面内、特に後部で定常な曲率半径であり、下部中間関節丘１１１、下部側方関節丘（図示せず）、後部中間関節丘１１３、後部側方関節丘（図示せず）を有しており、かつ前部中間関節丘１１５および前部側方関節丘（図示せず）を有していると考えられる。

前部フランジ１０６の表面側には滑車状表面が設けられ、その上には天然または人工の膝頭が載っている。関節丘内窪み１１８が設けられている。

追加のモジュール安定化が金属またはセラミック（または他の適宜な材料）の残留大腿骨挿入ステム３７により与えられる。該ステムはネジ３９および／またはワッシャー３７Ｗにより固定されている。これに代えてまたは加えて、金属またはセラミック（または他の適宜な材料）の後方安定型ストッパーロッド１３５Ｐがフレーム１０１中の後方安定型ストッパーロッド収容孔１３５Ｈ中に挿入される。これによりロッド１３５Ｐは窪み１１８を横断する。図３〜８参照。

図１０、１１に最終完成セラミック体５５０を示す。該セラミック体は一体の単房膝スペーサー装置１００Ｕとして実施されている。該装置はセラミックフレーム体１０１、関節表面１１０、前部尖頭１４０Ａ、後部尖頭１４０Ｐを有している。アメリカ特許第６，２０６，９２７号参照。
アメリカ特許第６，２０６，９２７号参照。

図１２〜１４に最終完成セラミック体５５０を示す。該セラミック体は２つの部材からなる単房関節整列装置１００ＵＵとして実施されており、該装置は下側セラミックフレーム体１０１Ｌ、上側セラミックフレーム体１０１Ｕ、下側関節表面１１０Ｌ、中間滑動表面１１０Ｓ、上側関節表面１１０Ｕ、第１の下側ローブ１４１Ｌ、内植組織されたときには前部に配置される第１の上側ローブ１４１Ｕ、第２の下側ローブ１４２Ｌ、内植組織されたときに前部に配置される第２の上側ローブ１４２Ｕ、係合脚柱１４３Ｐ、係合脚柱収容溝１４３Ｔを有している。アメリカ特許出願第１０／７１７，１０４号参照。
アメリカ特許出願第１０／７１７，１０４号参照。

図１５に関節表面１１０ＴＭを具えたセラミックの顎関節内植組織１００ＴＭ／５５０を示す。内植組織１００ＴＭは切除した顎の上に取り付けるカップ状である。

図１６〜１９に工業部材として実施された最終完成セラミック体５４０／５５０を示す。例として図１６にセラミックのジャーナルベアリング１００Ｊを、図１７に制御ケース１００ＦＨと配管１００ＦＰと弁１００ＦＶと制御ケースとを具えたセラミックの流量制御装置１００Ｆを、図１８にギア群１００Ｇを、図１９にプーリー１００Ｐを示す。

図２０〜４９にギングリモス（ｇｉｎｇｌｙｍｏｕｓ）関節内植組織のための最終完成セラミック体５５０のさらなる実施例を示す。

図２０〜３３に天然負荷伝達を具えた回転膝関節１０００のための部分または部材を示す。これは大腿骨部材１００と脛骨部材２００とを有している。

図３４〜３７に、図２１〜２９のような膝内植組織の大腿骨部材１００のための仮の大腿骨部材および／または穴あけ用治具を示す。

図３８〜４９にモジュール膝関節内植組織を示す。該内植組織は関節または内植組織が第１の構造で内植組織されているタイプのモジュール方式であり、関節または内植組織は内移植されたままで、それは第２の構造に変換できる。

これらに鑑みて、以下が注目される。

大腿骨部材１００は大腿骨部材フレーム１０１を有しており、該フレームは一体のセラミック構造である。フレーム１０１は側壁１０２と前壁１０３とを有している。前壁１０３は上部分１０３Ｕ、下部分１０３Ｌおよび／または孔１０３Ｈを有している。孔１０３Ｈはタップされてネジ３６を受ける。またフレーム１０１は頂部１０３Ｔを有することもできる。頂部１０３Ｔは孔１０３ＴＨと支持フランジ１０３Ｆとを有している。頂部１０３Ｔは内部に挿入可能な髄内大腿骨スパイク３７を収容できる。スパイク３７はボックス状モジュール３０の一部であって、該モジュールは側壁３２、上部分３４Ｕと下部分３４Ｌとを有する前壁３４、及び頂部３３を含み、これらはそれぞれ壁１０２、１０３、１０３Ｕ、１０３Ｌおよび頂部１０３Ｔと密接に合わせられている。孔３４Ｈは孔１０３Ｈと一致し、ネジ３６は孔３４Ｈ、１０３Ｈを通過している。Ｃｒ−Ｃｏ合金からなるスパイク３７はネジ付きのネジ収容孔３８を有しており、スパイク３７は金属ワッシャー３７Ｗと収容ネジ３９とにより孔１０３ＴＨを通って頂部１０３Ｔに固定されている。ネジ３９は孔１０３ＴＨを通ってボックス状モジュール回転装置３５０を頂部１０３Ｔに固定している。

フレーム１０１は末端関節丘フランジ１０４、後部フランジ１０５、前部フランジ１０６、残留大腿骨挿入ステム１０７および一体の回転装置１５０のための壁孔１０８を有している。残留大腿骨挿入ステムは、ステム容器１０７Ｒに別個に加えることのできるステム１０７Ａであり、ステム１０７Ａは取り付けネジ１０７Ｓにより固定される。一緒に使われる大腿骨量減少の増大部材１０４Ａ、１０５Ａおよび別個に使われる１０４ＡＳ、１０５ＡＳはセラミックまたはチタンまたはカーボンファイバーなどの材料から形成され、タンタル蒸着によりコーティングされる。

多孔または粗面である内向き骨内部成長向上表面１０９は基端および奥方向に向かい、該表面１０９は当業界周知のタンタル蒸着技術によるコーティングでセラミックフレーム１０１にも与えられる。凸状形状であり前後方向面内、特に後部で定常曲率半径である大腿骨関節丘表面１１０は下部中間関節丘１１１、下部側方関節丘１１２、後部中間関節丘１１３、後部側方関節丘１１４を有しており、かつ前部中間関節丘１１５、前部側方関節丘１１６を有していると考えられる。

前述と同様に、前部フランジ１０６の表面側には滑車状表面１１７が設けられており、該表面上には天然または人工の膝頭が載っている。関節丘間の窪み１１８またはモジュール回転装置３５０および／またはモジュールスパイク３０／３７の挿入のための下部挿入可能モジュールケース３０１が形成されている。

一般に関節表面である関節丘および滑車状表面１１０〜１１７は平滑で高度に研摩されている。関節丘裏打ち大腿骨スパイク１２７も設けられている。回転装置１５０、３５０も設けられている。

実質的にはセラミックであるが好ましくはＣｏ−Ｃｒ合金などの金属である回転装置１５０は、ＵＨＭＷＰＥボックス挿入物１５０Ｂに包含され、回転体孔１５２、モールス（Ｍｏｒｓｅ）テーパー収容カップからなるテーパーピン容器１５３、打ち抜きピン孔１５４を具えた回転体１５１を有している。軸栓１５５Ｐにより固定された軸１５５は孔１５２を貫通してＵＨＭＷＰＥのラジアルブッシュ１５６を貫通している。該ブッシュは軸孔１５７、壁孔１０８にきっちりと一致する挿入肩部１５８、及び部材間肩部１５９を有している。

回転装置１５０は高研磨テーパーピン１６０を有しており、該ピンは筒状軸１６１、人工器官１０００の外科内移植中に詮索具により容器１５３からピン１６０を引き出す抜出し溝１６２、引出し制約打ち抜きピン固定溝１６３、カップ１５３中にピン１６０を固定するモールステーパーからなるテーパー固定端１６４を有している。

ピン１６０が取り付けられると、ピン１６０は、引出し制約および／または回転制約打ち抜きピン１６５の孔１５４および溝１６３内への挿入・嵌合により固定される。モジュールテーパーピン１６０を固定する代りとして、好ましくは公知のモールステーパー（Ｍｏｒｓｅ ｔａｐｅｒ）１６４と併用して、ネジ１６６があってもよい。

回転装置３５０は完全にモジュールであって、モジュールケース３０１中に下方で挿入可能であり、好ましくは例えば約１．５〜２．０度テーパー２Ｘの公知のブラウン・シャープテーパー（Ｂｒｏｗｎｅ ＆ Ｓｈａｒｐｅ ｔａｐｅｒ）を備えたその壁１０２を有するような物、または追加可能な部材３０の実施例としてスパイク３７を具えたボックス状モジュールにより提供されるような同様のケースに適応され、Ｃｏ−Ｃｒ合金から形成されるのが有益であり、かつ揺動可能な垂下雄タイプ部分を側壁３２を具えたケース３１中に有している。公知の固定用ブラウン・シャープテーパー（Ｂｒｏｗｎ ＆ Ｓｈａｒｐ ｔａｐｅｒ）３２Ｘは約１．６〜２．１度であり、選択的な上壁３３は上孔３３ＴＨと前壁３４を有している。

側壁５２中の孔５２はヒンジピン（軸）５５を収容する。枢動ブロック（回転体）５１は孔５２の方向に沿って延在する孔５２Ａ、平滑な壁を具えモールステーパーで傾斜しおよび／またはネジ５６を具えたテーパーピンカップ５３、打ち抜きピン孔５４を有している。テーパーピン６１はカップ５３中に挿入され、穿孔ピン６５および／またはネジ６６により固定される。回転装置３５０は、１つの結合部材である部材５１、６１を有することにより、一体の垂下雄タイプ部分を有して形成されている。

アメリカ合衆国食料・薬品省（ＦＤＡ）標準に従うと、セラミック大腿骨膝部材１００は後部関節丘に対して少なくとも約１５００ポンド（１ｂｓ．）（約６８０．３８８５６ｋｇ）、少なくとも２０００ポンド（約９０７．１８４７５ｋｇ）、少なくとも約２５００ポンド（約１１３３．９８０９ｋｇ）の強度を有している。図４テスト矢印１０５Ｔ、実施例１参照。

一時的または試行大腿骨部材１００Ｔおよび／または大腿骨部材１００のための穴あけ用治具１００ＤＪはこの発明のセラミックから形成される。糊付け部材１００Ｓ（「ヒンジ」）および増大用（ａｕｇｍｅｎｔ）一時的または試行部材１００ＡＴは部材１００Ｔと一緒に使用される。

脛骨部材２００は脛骨部材フレーム２０１を有しており、該脛骨部材フレームは脛骨トレイ２０２、蟻継ぎ線型挿入レール２０３、線型ストッパー用段差または回転安全ストッパー２０４、特に二重捕捉固定機構２０４Ｘの部分であれば、中央ストッパー２０４Ｃを有している。フレーム２０１はネジ孔２０５を有しており、これを通って骨締結ネジ２０６が挿入される。フレーム２０１はステム２０７を有しており、これが下方で収容カップ２０７Ｃ内部に挿入できる。カップ２０７Ｃはネジ付きでもよい。ステムは別個のステム２０７Ｑとして与えられ、これもネジ付きである。フレーム２０１を内移植した後でもステム２０７Ｑは孔２０７Ｈに挿入可能である。孔２０７Ｈはネジ付きであり、その場合、別個のステム２０７Ｑは外ネジを具えたヘッドを有している。ステム２０７は末端テーパー２０７Ｔおよび／または多数の末端リブ溝２０８を有している。加えてまたは代りに、フレーム２０１とステム２０７とは多数の下側フランジ２０８Ｆと内部を指向した骨内部成長向上表面２０９を有している。

脛骨関節表面２１０は関節丘表面１１０の凸形状に相補する凹面形状であって、中間ローブ２１３と側方ローブ２１４上の上部中間関節表面２１１及び上部側方関節表面２１２を有している。

各ローブの下側にはレール２０３に沿って滑動するための蟻継ぎ溝２１５、ローブに跨る部分２１６、ストッパー２０４，２０４Ｃと協働して固定するためのノッチ２１７、窪み１１８と同様な関節丘間の窪み２１８が有る。段差２１９はストッパー２０４上に容易に装備できるように形成されている。そのような要素２００−２１９はＵＨＭＷＰＥなどの適宜材料からなる別個の脛骨トレイライナー２２０に与えられている。

回転装置容器２５０は筒状カップ２５１であって、該カップは頂部肩凹部２５２を有している。例えばＵＨＭＷＰＥからなる回転装置容器ライナー２６０は容器２５０とそのカップ２５１中に挿入されて、それ自身テーパーピン６０、１６０を収容する。

ライナー２６０はテーパーピン収容カップ２６１、凹部２５２に嵌合する肩部２６２、内移植された関節１０００の伸展および屈曲並びにそれに伴うライナーカップ２６１中にきっちりと嵌合するが可動であるテーパーピン６０、１６０の上下運動の間に引き込まれた体液の存在を可能とする多数（例えば２〜４個）の内側軸方向指向溝２６３、両者間の密な嵌合である容器２５０へのライナー２６０の挿入中に液体および／またはガスの逃げを可能とする外部軸方向指向流体逃げ形状（溝または孔）２６４を有している。肩部ベベル角Ａ９ａ，Ａ９ｂはそれぞれ例えば９０度および１１８度である。

例えば全体増大部材２００Ｆまたは部分増大部材２００Ｐとして脛骨ブロック増大部材が得られる。以下の表はＺｉｍｍｅｒ社から入手できる増大部材を示す。

当業者が理解するように、ＲＨＫ完全脛骨ブロック増大部材２００ＡはＲＨＫ脛骨ベース板と一緒でのみ使用できる。

膝内植組織１０００は天然負荷伝達を有すると有利である。そのようなものとして、上記した関節運動に加えて、膝は実質的な量、例えば約９０％以上または約９５％以上の関節丘を通る負荷を支持している。アメリカ特許第５，７６６，２５７号および６，６２９，９９９号を参照。

図５０、５１に例えばＭｇ−ＴＴＺセラミックの十字靭帯温存のための大腿骨部材内植組織１００ＣＲ／５５０などのジルコニアセラミックを示す。好ましくはないがアルミナなどの他のセラミックも使用可能である。図２〜８におけるように、部材の骨接合部分側格子柄のバンプパターンに注目。

それらを有する他の内植組織のように、部材の骨接合部分側上の粗面に加えて、これは外科セメントにグリップを与える。よりよいセメント結合を与えるのに加えて、部材の骨接合部分側上の隆起部は内植組織の強化の助けとなる。内植組織１００ＣＲは平滑な関節丘１１０を有しているが、側方および中間下部および後部関節丘の間にボックスその他の構造は有していない。平滑な膝蓋軌跡の関節表面１１７は関節丘の間、特に側方と中間前部関節丘の間に存在する。

図５２にセラミック、例えばＭｇ−ＴＴＺセラミックなどのジルコニアセラミックの単房大腿骨膝部材内植組織１００ＵＫ／５５０を示す。図２〜８，５０，５１におけるような格子柄のバンプパターンおよび隆起部に注目。内植組織１００ＵＫも平滑関節丘１１０を有している。

図５３、５４にセラミック、例えばＭｇ−ＴＴＺセラミックなどのジルコニアセラミックの膝蓋大腿関節内植組織１００ＰＦ／５５０を示す。それは平滑関節表面１１０と平滑な膝蓋軌跡の関節表面１１７とを有している。下部隆起部に注目。粗面を下部表面上にも設けることができる。切除された残留大腿骨上のセメント中に取り付けるために、前部下部位置内の骨接合部分の下部表面上には脚柱が設けられている。

図５５〜５８にセラミック、例えばＭｇ−ＴＴＺセラミックなどのジルコニアセラミックの脊髄の隣接対面脊椎間に取り付ける脊椎カップユニット１００ＶＣ／５５０を示す。これは平滑球状部関節表面１１０を有している。これらは頸部、胸部、腰部領域中に、椎間板の不全があるときの骨の癒着の代わりに脊椎本体をカバーして、例えば第９、第１０脊椎間に内移植されるものである。これは脊髄の柔軟性を椎間板不全に伴う選択肢に残す。

一実施例においては、脊椎キャップユニット部材はカップ装置により切除骨を覆うキャップの骨接合部分の表面中に取り付けられる。他の実施例においては、部材は脚柱の助けを借りて切除骨中に取り付けられる。外科セメントを使用できる。勿論適宜な金属などの他の材料も使ってこれらの脊椎キャップユニットを形成することが可能である。

図５９〜６４に例えばジルコニアセラミック（Ｍｇ−ＴＴＺなど）などのセラミックの足首関節ユニットを示す。該ユニットは距骨キャップ内植組織１００ＡＪおよび脛骨トレイ内植組織２００ＡＪ（ＵＨＭＷＰＥトレイライナー、図示せず）を有している。距骨キャップ１００ＡＪは関節表面１１０を有しており、これは半関節形成中の天然組織または総関節交換関節形成中のトレイライナーと関節連結されており、かつ顎関節１００ＴＭＪ（図１５）、脊椎キャップユニット１００ＶＣ（図５５、５６）などとともに切除骨の残片上に取り付けるためのカップの形である。

脛骨トレイ内植組織２００ＡＪは適宜な金属またはセラミックであり、かつ骨髄内スパイクと、関節表面を具えたライナーを収容保持するカップとを有している。

この発明にはその他種々の実施例が可能である。例えば手および足指関節内植組織がセラミックで提供できる。これらには指、手の親指、足指などがあり特に足の親指などである。そのような内植組織は、足の親指の場合、当業界周知の総金属構造に代えて、適宜な金属トレイと関節表面を具えた取付け可能なセラミックトレイライナーを具えた骨髄内スパイクを有している。以下実施例によりさらにこの発明を説明する。

実施例１。Ｍｇ−ＴＴＺの後方安定型大腿骨膝関節内植組織部材の完成体がバインダーを伴った約３％酸化マグネシウムジルコニア単斜晶１〜２μｍミクロ粉体へのＣＩＰ作業により着手された。該内植組織部材を素焼きして直角の３．５インチｘ４−インチｘ４−インチブロックを得た。ついで該ブロックをＣＮＣ機械加工して意図された、より完成したセラミックのサイズの１２１．９５％の未燃焼機械加工体を得た。これは標準サイズの関節丘を具えた後方安定型大腿骨膝部材の前駆体である。

該前駆体は燃焼Ｍｇ−ＴＴＺの窯の備品上にその関節丘を上にしてオーブン中に配置され、該オーブンは室温から１７２５〜１７７５℃の燃焼温度まで約１〜２℃／分の速度で昇温された。

燃焼は２〜３時間行われた。爾後、温度は約１３４０℃の焼鈍温度まで約５℃／分の速度で低減された。焼鈍は約２時間行われた。焼鈍セラミックは約５℃／分の速度で室温まで冷却されて、高い強度のより完成した後方安定型内植組織を得た。図２〜８参照。

該より完成したセラミック膝大腿骨部材はダイアモンド砂研摩でその裏側を粗面化する。その関節表面はダイアモンド塵で研摩する。セラミック膝内植組織は表面活性剤を有した液体浴中に浸漬し音波攪拌により清浄化される。安定化は放射線および／または酸化エチレンにより行う。

上記したように形成された燃焼完成セラミック後方安定型膝大腿骨部材１００（図２〜８）は、実物説明モデルとして示された。実物説明では部材１００が壁体に衝撃を与えるべく部屋を横切ってかたい床の上に故意に投げられた。観衆は他のセラミック膝内植組織が単に床に落下しただけで粉々になるのを見て戸惑ったが、実物説明部材１００が無傷であったのを見て畏敬の念を抱いた。

上記したように形成された燃焼完成セラミック後方安定型部材１００（図２〜８）は、個別に治具中に配置して、ＦＤＡが対応する金属部材のテストを要求する方向に対応するテスト矢印１０５Ｔ（図４）の方向に沿って、後部フランジ１０５に応力を印加することにより、テストされた。

壁／頂部１０２／１０３が約１．７ｍｍの厚さの第１のセラミック部材は、約１０００ポンド（約４５３．５９２４ｋｇ相当）の力が印加されたときに、破壊しなかった。そこで部材は６５０〜５５０ポンド（約２９４．８５３１〜２４９．４７５８ｋｇ）および６５０〜７５０ポンド（約２９４．８５３１〜３４０．１９４３ｋｇ）で１５−Ｈｚ疲労応力に２００，０００回掛けられたが、破壊はなかった。

部材は約２２５０ポンド（約１０２０．５８２９ｋｇ）の負荷で破壊され、そのボックス（壁１０２と頂部１０３）が折れたが、関節丘フランジ１０５はそうではなかった。壁１０２が約１．７ｍｍの厚さの第２の部材は約２３００ポンド（約１０４３．２６２５ｋｇ）負荷で破壊されその壁１０２および頂部１０３ボックスが折れたが、関節丘フランジ１０５はそうではなかった。これはＣｏ−Ｃｒについての最小ＦＤＡ値の約３倍である。

約２〜３ｍｍ厚さの壁／頂部１０２／１０３が望ましい。

３ｍｍ壁／頂部１０２／１０３厚さのＭｇ−ＴＴＺの膝（図２〜８）についての有限要素解析が矢印１０５Ｔ（図４）に沿っての応力について行われた。８８，０００，０００回のサイクルの後、推定強度は２８００ポンド（ほぼ１２７０．０５９ｋｇ）であった。

実施例２。Ｙ−ＴＺＰの後方安定型大腿骨膝関節部材のための機械加工未燃焼体ブロックをバインダーなしで単斜晶ナノ粉体に圧力を印加して形成した。ついで該ブロックをＣＮＣ機械加工して機械加工未燃焼セラミック体を得て、燃焼し、焼鈍した。さらに１２００℃、２０，０００ｐｓｉ（ほぼ１４０６．１３８ｋｇ／ｃｍ²）でＨＩＰ処理して、理論的に密な後方安定型部材を得た。

実施例３。上記の方法によりさらなるセラミック製品を得た。例えば図９〜６４参照。

以上この発明を説明したが、請求項記載の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

この発明は義肢などの医療用人工器官製造分野において広く応用されるものである。

ジルコニアセラミックの一般相を示すグラフである。 この発明による製造の構成を示す。 後方安定型大腿骨膝内植組織部材として具現されたこの発明の完成セラミック体の平面図である。 図３の部材の中央から側部にかけての側面図である。 図３の部材の前面図である。 図３の部材の後面図である。 線７Ｓ−７Ｓに沿って得られた図３の部材の断面図である。 図３の部材の後斜視図である。 金属の髄内大腿骨脚柱および金属固定ワッシャー、金属ネジ締め具、後方安定型ストッパーのための金属またはセラミックペグを具えたモジュールセラミック膝内植組織を示す。 単一部材の単房膝関節スペーサーの平面図である。 単一部材の単房膝関節スペーサーの側面図である。 ２つの部材からなる単房膝関節整列装置の側面断面図である。 ２つの部材からなる単房膝関節整列装置の図１２に対して垂直に取った側面断面図である。 滑動係合状態にある２つの部材からなる単房膝関節整列装置の平面図である。 顎関節内植組織キャップである。 工業用ベアリングの斜視図である。 流量制御装置の平面図である。 ギア群の拡大図である。 プーリー群の拡大図である。 回転装置を具えた人工義肢膝関節内植組織のための完成基礎部材のこの発明による製造スキームを示す。 図２０に示す回転装置を具えた基礎大腿骨部材体などの大腿骨、脛骨部材の中に少なくともセラミック部材体を有した人工義肢膝関節の前部である。 図２１の関節の拡大図である。 図２１、２２の関節のための大腿骨部材の左側面図である。 図２３の大腿骨部材の後面図である。 図２２〜２４の大腿骨部材の回転装置部材の左側面図である。 図２２に示すような関節の回転装置大腿骨・脛骨テーパーピンの側面図である。 回転装置とセラミック体とを有したこの発明の他の人工義肢膝関節の大腿骨部材の拡大斜視図である。 図２７の大腿骨部材を有した義肢膝関節の拡大側面図である。 大腿骨部材中に位置する骨量減少を調節する数個の増大部材を有した図２８の関節の組立て状態の前方斜視図である。 図２９に示されたものを含む、種々の大腿骨増大部材の斜視および側面図である。 図２８の関節内に見られる脛骨ベース板の側面図である。 図３１の脛骨ベース板の斜視図である。 図３１の脛骨ベース板と一緒に使用される部分的な脛骨増大部材の斜視図である。 図２７のような大腿骨部材を患者に装着するために用いられる適宜寸法のモジュール回転装置を具えたセラミックの仮の大腿骨部材の斜視図である。 図２７のような大腿骨部材を患者に装着するために用いられる骨の欠如を補うために必要なはめ込み式の増大部材を具えたセラミックの仮の大腿骨部材の斜視図である。仮の増大部材は大腿骨の仮の部材にはまる。 切除大腿骨に向かって基端方向で穴開けする図２７のような大腿骨部材の内植組織のためのセラミック大腿骨の一時的な切断ガイドの側面図である。 切除大腿骨に向かって後部方向で穴開けする図２７のような大腿骨部材の内植組織のためのセラミック大腿骨の一時的な切断ガイドの側面図である。 この発明のセラミックの人間膝関節モジュールの前後方向断面図である。 図３８の関節の後断面図である。 軸（テーパー）ピンのピンタイプの取付けを有した、図３８、３９と同様なこの発明のセラミックの膝関節モジュールの後断面図である。 モジュール同士の組み合わせでのモジュール方式によるセラミック大腿骨膝部材の分解前後方向断面図である。 上端挿入ステムでのモジュール方式によるセラミック大腿骨膝部材の分解前後方向断面図である。 ステムを具えた一体の回転装置でのモジュール方式によるセラミック大腿骨膝部材の分解前後方向断面図である。 図４１〜４３の大腿骨部材フレームの後断面図である。 図３８、３９の関節モジュールの揺動可能な垂下雄タイプ部分を具えた挿入可能な回転装置の前後方向断面図である。 図４５の挿入可能な回転装置の後断面図である。 この発明のセラミック脛骨トレイモジュールの他の実施例の分解側面図である。 図４７のトレイの分解後面図である。 この発明のセラミック脛骨トレイモジュールの他の実施例の分解後面図である。 人間の左足膝内植組織のためのジルコニアセラミックの十字靭帯温存の大腿骨部材内植組織の左前斜視図である。 人間の左足膝内植組織のためのジルコニアセラミックの十字靭帯温存の大腿骨部材内植組織の底面図である。 セラミックの単房大腿骨部材の関節丘内植組織の後斜視図である。 人間の左足膝のためのセラミック膝蓋大腿骨関節内植組織の上後斜視図である。 人間の左足膝のためのセラミック膝蓋大腿骨関節内植組織の前斜視図である。 椎間板の交換のための隣接対面脊椎体の内植組織のための脊髄間脊椎ユニットを示す図であり、キャップまたはカップ取付け型である、一部材を断面で示した側面分解図である。 椎間板の交換のための隣接対面脊椎体の内植組織のための脊髄間脊椎ユニットを示す図であり、キャップまたはカップ取付け型である、矢印４１Ａ方向の上面図である。 椎間板の交換のための隣接対面脊椎体の内植組織のための脊髄間脊椎ユニットを示す図であり、杭または脚柱取付け型である、一部材を断面で示した側面分解図である。 椎間板の交換のための隣接対面脊椎体の内植組織のための脊髄間脊椎ユニットを示す図であり、杭または脚柱取付け型である、矢印４２Ａ方向の上面図である。 足首内植組織ユニットを示し、半内植組織である距骨キャップの上面図である。 足首内植組織ユニットを示し、半内植組織である距骨キャップの底面図である。 足首内植組織ユニットを示し、半内植組織である距骨キャップの側面図である。 足首内植組織ユニットを示し、半内植組織である距骨キャップの前面図である。 足首内植組織ユニットを示し、脛骨トレイの側面図である。 足首内植組織ユニットを示し、脛骨トレイの前面図である。

１０：単斜晶粉体
１９：中空型
１００：大腿骨部材
１０１：フレーム
２００：脛骨部材

Claims (29)

1. 安定剤として酸化マグネシウムを含む単斜晶系ジルコニアを主成分とする粉末のセラミック材料を供給し、前記粉末のセラミック材料にバインダーを用いずに、冷間等方圧加工作業により前記粉末のセラミック材料を圧縮して未加工のプレスされた初期未燃焼体を形成し、前記未加工のプレスされた初期未燃焼体を加熱して、素焼きセラミックの初期未燃焼体を得るステップと、
   前記素焼きセラミックの初期未燃焼体を機械加工して、燃焼後の所定の完成セラミック内植組織または内植組織部材のセラミック部分の形状に類似し、同様の形状であるがそれよりも大きい前駆体としての形状を有する、機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体を得るステップと、
   次に機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体を燃焼して、燃焼されたＭＧ−ＴＴＺのセラミック体製造物を得るステップと、
   を含むことを特徴とするＭＧ−ＴＴＺのセラミック体内植組織または内植組織部材の製造方法。
2. 前記機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体が、整形外科用のセラミック体内植組織または内植組織部材のための物であり、前記燃焼されたＭＧ−ＴＴＺのセラミック体製造物が、整形外科用のセラミック体内植組織または内植組織部材であり、かつ臀部若しくは肩関節用の球、平面で切断された球、または孔が開けられた球でないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体が、後方安定型膝内植組織用の大腿骨部材のための物であり、燃焼された前記セラミック体が後方安定型膝内植組織用の大腿骨部材であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体が、回転膝内植組織用の大腿骨部材のための物であり、燃焼された前記セラミック体が回転膝内植組織用の大腿骨部材であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体が、中間及び側方に関節丘の関節表面を含む、十字靭帯温存用の膝内植組織用の大腿骨部材のための物であり、燃焼された前記セラミック体が、中間及び側方に関節丘の関節表面を含む、十字靭帯温存用の膝内植組織用の大腿骨部材であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 熱間等方圧加工が行われないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記粉末のセラミック材料が、最大で１０μｍの断面直径を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 燃焼された前記セラミック体の機械的仕上げ作業が、研磨のみであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 燃焼された前記セラミック体の密度が、理論的密度の少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. ＭＧ−ＴＴＺセラミックの内植組織または内植組織部材を有する製造物品であって、
    前記内植組織若しくは前記内植組織部材は、
    安定剤として酸化マグネシウムを含む単斜晶系ジルコニアを主とする粉末のセラミック材料を供給し、前記粉末のセラミック材料にバインダーを用いずに、冷間等方圧加工作業により前記粉末のセラミック材料を圧縮して未加工のプレスされた初期未燃焼体を形成し、前記未加工のプレスされた初期未燃焼体を加熱して、素焼きセラミックの初期未燃焼体を得て、
    前記素焼きセラミックの初期未燃焼体を機械加工して、前記製造物品である燃焼後の所定の完成セラミック体のセラミック部分の形状に類似し、同様の形状であるがそれより大きい前駆体としての形状を有する、機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体を得て、
    前記機械加工された素焼きの未燃焼セラミック体を燃焼して、燃焼された所定の完成セラミック体を得ることによりセラミックから形成され、または前記内植組織若しくは前記内植組織部材は、前記完成セラミック体を有することを特徴とする製造物品。
11. 前記内植組織または前記内植組織部材が膝の大腿骨または脛骨部材であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
12. 前部、下側及び後部関節丘を含む左右の関節丘フランジの間を埋めるとともに関節丘間に窪みを形成する側壁及び上部と、前記窪み内の後方安定ストッパーとを備えたフレームを有する、ＭＧ−ＴＴＺのセラミック体を用いた後方安定型膝内植組織のための、一体の大腿骨部材であることを特徴とする請求項１１に記載の物品。
13. 一体のＭＧ−ＴＴＺの燃焼セラミックフレームを用いた膝内植組織を含む回転装置のための大腿骨フレーム部材であり、前記フレーム部材は、側方および中間前部、下側及び後部関節丘フランジの間における関節丘間の窪みに備えられる側壁及び前壁を有し、前記関節丘フランジは、対応する関節表面に加えて前記前部フランジとそれぞれの前部関節丘との間に滑車状表面を有し、前記側壁及び前壁は、対応する脛骨トレイの容器に係合される垂下雄タイプ部分を受けることができることを特徴とする請求項１１に記載の物品。
14. ＭＧ−ＴＴＺのセラミック体を用いた一体の膝の十字靭帯温存の大腿骨部材であり、前記大腿骨部材は、関節丘を有する左右の関節丘フランジの間に前方が平滑な、膝蓋軌跡の関節表面を含み、前記関節丘は、下側及び後部に左右の関節丘を含み、前記左右の関節丘の間に空間の窪みがあることを特徴とする請求項１１に記載の物品。
15. ＭＧ−ＴＴＺのセラミック体を用いた一体の膝のための単房大腿骨関節丘部材であって、該関節丘部材は、平滑な関節丘表面を含み、前記関節丘表面は、前部、下側及び後部関節丘を含むことを特徴とする請求項１１に記載の物品。
16. 膝蓋大腿関節内植組織であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
17. 単房膝の一体スペーサー装置または単房関節の複数部材からなる整列装置であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
18. 顎関節キャップ内植組織であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
19. 脊椎キャップであることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
20. 足首関節ユニットまたは部材であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
21. 前記内植組織または前記内植組織部材を通って外科セメントに至る照明の使用により前記外科セメントのより迅速な硬化がもたらされるように、前記ＭＧ−ＴＴＺのセラミックが光透過性であることを特徴とする請求項１０に記載の物品。
22. 前記大腿骨部材が、金属大腿骨膝部材の後部関節丘に関する強度試験のための標準に対応するアメリカ合衆国食料・薬品省標準に従い、力が関節丘の不支持部分に対して後部において前方向に加えられた場合に、前記関節丘が少なくとも１５００ポンド（約６８０ｋｇ）の強度を有していることを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の物品。
23. ＭＧ−ＴＴＺセラミックの内植組織または内植組織部材を有する製造物品であって、
    前記内植組織または内植組織部材は、一体であるとともに膝用であり、
    前部、下側及び後部関節丘を含む左右の関節丘フランジの間を埋めるとともに関節丘間に窪みを形成する側壁及び上部と、前記窪み内の後方安定ストッパーとを備えたフレームを有するセラミック体を用いた後方安定型膝内植組織のためのＭＧ−ＴＴＺセラミックの大腿骨部材、
    燃焼されたＭＧ−ＴＴＺセラミックのフレームを用いたＭＧ−ＴＴＺセラミックの回転膝の大腿骨部材フレームの内植組織であって、側方および中間前部、下側及び後部関節丘フランジの間における関節丘間の窪みに備えられる側壁及び前壁を有し、前記関節丘フランジは、対応する関節表面と、前記前部フランジとそれぞれの前部関節丘との間の滑車状表面とを有し、前記側壁及び前壁は、対応する脛骨トレイの容器に係合される垂下雄タイプ部分を受けることができる内植組織、
    ＭＧ−ＴＴＺセラミック体を用いた膝用のＭＧ−ＴＴＺセラミックの十字靭帯温存の大腿骨部材の内植組織であり、関節丘を有する左右の関節丘フランジの間おける前方が平滑な、膝蓋軌跡の関節表面を含み、前記関節丘は、下側及び後部に左右の関節丘を含み、左右の関節丘の間に空間の窪みがある内植組織、
    ＭＧ−ＴＴＺセラミック体を用いた膝用の単房の大腿骨関節丘部材の内植組織であって、平滑な関節丘表面を含み、前記関節丘表面は、前部、下側及び後部関節丘を含む内植組織、
    からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の製造物品。
24. 前記後方安定型膝内植組織のための大腿骨部材であることを特徴とする請求項２３に記載の製造物品。
25. 前記回転膝の大腿骨部材フレームの内植組織であることを特徴とする請求項２３に記載の製造物品。
26. 前記十字靭帯温存の大腿骨部材の内植組織であることを特徴とする請求項２３に記載の製造物品。
27. 前記単房の大腿骨関節丘部材の内植組織であることを特徴とする請求項２３に記載の製造物品。
28. さらに内移植されたときに、基端および奥方向を向く突出バンプを有した内側を向く骨内部成長表面および／またはセメント接着表面を有していることを特徴とする請求項２３から２７のいずれかに記載の製造物品。
29. 金属大腿骨膝部材の後部関節丘に関する強度試験のための標準に対応するアメリカ合衆国食料・薬品省標準に従い、力が関節丘の不支持部分に対して後部において前方向に加えられた場合に、前記関節丘が少なくとも１５００ポンド（約６８０ｋｇ）の強度を有することを特徴とする請求項２３から２８のいずれかに記載の製造物品。

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