JPH05168691A - 人工関節 - Google Patents
人工関節Info
- Publication number
- JPH05168691A JPH05168691A JP3345188A JP34518891A JPH05168691A JP H05168691 A JPH05168691 A JP H05168691A JP 3345188 A JP3345188 A JP 3345188A JP 34518891 A JP34518891 A JP 34518891A JP H05168691 A JPH05168691 A JP H05168691A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- artificial joint
- head
- stem
- coating
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属製の骨頭の表面を傾斜機能アルミナセラ
ミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化し、
表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人工関
節を提供する。 【構成】 先端に骨頭１を備えたステム２と臼蓋６とか
ら構成される全置換型人工関節において、ステム先端の
金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミックスを
被覆する。
ミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化し、
表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人工関
節を提供する。 【構成】 先端に骨頭１を備えたステム２と臼蓋６とか
ら構成される全置換型人工関節において、ステム先端の
金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミックスを
被覆する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、患者に装着される人工
関節に関するものである。
関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】全置換型人工関節は、例えば股関節に関
しては、図２に示すように、先端に骨頭１を備えたステ
ム２と臼蓋（ソケット）３とから構成され、この人工股
関節が患者の体内に埋め込まれる場合、ステム２が大腿
骨＊側に、臼蓋３が骨盤＊側に埋め込まれる。この臼蓋
３は、生体骨と接する金属製のアウターカップ（メタル
バック）４と骨頭１との回転摺動面となる高密度ポリエ
チレン製のインナーカップ５とから構成されるタイプの
製品が多い。また、骨頭１は金属製またはセラミックス
製で、ステム２に嵌合されている。
しては、図２に示すように、先端に骨頭１を備えたステ
ム２と臼蓋（ソケット）３とから構成され、この人工股
関節が患者の体内に埋め込まれる場合、ステム２が大腿
骨＊側に、臼蓋３が骨盤＊側に埋め込まれる。この臼蓋
３は、生体骨と接する金属製のアウターカップ（メタル
バック）４と骨頭１との回転摺動面となる高密度ポリエ
チレン製のインナーカップ５とから構成されるタイプの
製品が多い。また、骨頭１は金属製またはセラミックス
製で、ステム２に嵌合されている。
【０００３】人工関節の寿命は、臼蓋の摩耗量に大きく
依存しており、この摩耗量は骨頭の材質の違いに左右さ
れる。そのため、最近では金属材料に替わりアルミナセ
ラミックスが使用される傾向にある。この理由として
は、セラミックスの方が硬く、さらに表面粗さが細かく
でき、その結果、臼蓋の高密度ポリエチレン製のインナ
ーカップの摩耗量が減じるためである。
依存しており、この摩耗量は骨頭の材質の違いに左右さ
れる。そのため、最近では金属材料に替わりアルミナセ
ラミックスが使用される傾向にある。この理由として
は、セラミックスの方が硬く、さらに表面粗さが細かく
でき、その結果、臼蓋の高密度ポリエチレン製のインナ
ーカップの摩耗量が減じるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のセラ
ミックスのみの場合には、破壊靱性値ＫICが 3.1〜5.5
ＭＰamと非常に低く、手術中の衝撃等により、骨頭その
ものが破壊するなどの問題が発生している。ちなみにチ
タン合金（6Al-4V）の破壊靱性値の一例を示すと、ＫIC
は37.8ＭＰamである。この対策として、金属製の骨頭に
単体のセラミックスを表面に被覆したもの、イオン注入
したものなどが採用されつつある。しかし、単体のセラ
ミックスの被覆層のみでは、十分な界面強度が得られ
ず、セラミックス層が剥離することが想定される。
ミックスのみの場合には、破壊靱性値ＫICが 3.1〜5.5
ＭＰamと非常に低く、手術中の衝撃等により、骨頭その
ものが破壊するなどの問題が発生している。ちなみにチ
タン合金（6Al-4V）の破壊靱性値の一例を示すと、ＫIC
は37.8ＭＰamである。この対策として、金属製の骨頭に
単体のセラミックスを表面に被覆したもの、イオン注入
したものなどが採用されつつある。しかし、単体のセラ
ミックスの被覆層のみでは、十分な界面強度が得られ
ず、セラミックス層が剥離することが想定される。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、金属製の骨頭の表面を傾斜機能アルミナ
セラミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化
し、表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人
工関節を提供することを目的とする。
されたもので、金属製の骨頭の表面を傾斜機能アルミナ
セラミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化
し、表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人
工関節を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】先端に骨頭を備えたステ
ムと臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、
ステム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセ
ラミックスを被覆した人工関節である。
ムと臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、
ステム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセ
ラミックスを被覆した人工関節である。
【０００７】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。骨頭の素材
は靱性の点から、ステンレス、 Co-Cr合金望ましくは軽
いチタン合金である。
は靱性の点から、ステンレス、 Co-Cr合金望ましくは軽
いチタン合金である。
【０００８】金属製の骨頭に被覆するアルミナセラミッ
クスは、下層にグレイアルミナを用いる。グレイアルミ
ナは 3％程度のTiO2を含有するものであり、TiO2が 3％
入っていることにより、融点が低下し、α−アルミナが
γ−アルミナになり、低い硬度を示し、これがチタン合
金との界面強度を増大し、密着性を改善する効果があ
る。また、被覆方法は大気プラズマ溶射が適用でき、被
覆層の厚さは 100〜300μm 程度が望ましい。
クスは、下層にグレイアルミナを用いる。グレイアルミ
ナは 3％程度のTiO2を含有するものであり、TiO2が 3％
入っていることにより、融点が低下し、α−アルミナが
γ−アルミナになり、低い硬度を示し、これがチタン合
金との界面強度を増大し、密着性を改善する効果があ
る。また、被覆方法は大気プラズマ溶射が適用でき、被
覆層の厚さは 100〜300μm 程度が望ましい。
【０００９】上層にはホワイトアルミナを用いる。被覆
方法は減圧プラズマ溶射が望ましい。この方法によれば
緻密な被覆が可能で、表面を研削、研磨することによ
り、表面は鏡面となり、表面粗さの点で優れたものが得
られる。被覆層の厚さは靱性の点から 100μm 以下と薄
いものが望ましい。
方法は減圧プラズマ溶射が望ましい。この方法によれば
緻密な被覆が可能で、表面を研削、研磨することによ
り、表面は鏡面となり、表面粗さの点で優れたものが得
られる。被覆層の厚さは靱性の点から 100μm 以下と薄
いものが望ましい。
【００１０】下層のグレイアルミナ層は HV700程度とセ
ラミックスにしては軟らかく靱性を有し、上層のホワイ
トアルミナ層はHV1200程度の硬さを有しており、靱性と
硬さを同時に満足する骨頭が得られる。
ラミックスにしては軟らかく靱性を有し、上層のホワイ
トアルミナ層はHV1200程度の硬さを有しており、靱性と
硬さを同時に満足する骨頭が得られる。
【００１１】以上、説明したように、金属製骨頭の表面
に二層のアルミナセラミックスを被覆することによっ
て、骨頭は一種の傾斜機能材となり、金属の靱性と下層
の密着性と上層の硬度、鏡面が一体となった優れたもの
となる。
に二層のアルミナセラミックスを被覆することによっ
て、骨頭は一種の傾斜機能材となり、金属の靱性と下層
の密着性と上層の硬度、鏡面が一体となった優れたもの
となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の人工関節における骨頭を示したもので、ス
テム２の先端に骨頭１が嵌合されている。骨頭１は金属
基材３の表面にアルミナセラミックスの下層被覆４と上
層被覆５を被覆している。
１は本発明の人工関節における骨頭を示したもので、ス
テム２の先端に骨頭１が嵌合されている。骨頭１は金属
基材３の表面にアルミナセラミックスの下層被覆４と上
層被覆５を被覆している。
【００１３】金属基材３は、Ti-6Al-4V 合金で、金属基
材３の表面に 3％TiO2を含有した粒度＋10〜−53μm の
グレイアルミナを用いて、大気プラズマ溶射で下層被覆
４を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚さは 300μ
m である。
材３の表面に 3％TiO2を含有した粒度＋10〜−53μm の
グレイアルミナを用いて、大気プラズマ溶射で下層被覆
４を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚さは 300μ
m である。
【００１４】さらに、下層被覆４の表面に粒度＋10〜−
53μm のホワイトアルミナを用いて、真空プラズマ溶射
で上層被覆５を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚
さは100μm である。
53μm のホワイトアルミナを用いて、真空プラズマ溶射
で上層被覆５を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚
さは100μm である。
【００１５】被覆したアルミナセラミックスを層を研
削、研磨して骨頭に仕上げた。被覆層の表面硬さはHV12
00、表面粗度はＲa 0.1 μm 程度で、表面気孔率は0.01
％以下である。
削、研磨して骨頭に仕上げた。被覆層の表面硬さはHV12
00、表面粗度はＲa 0.1 μm 程度で、表面気孔率は0.01
％以下である。
【００１６】このようにして得られた骨頭は、金属基材
３の靱性と、下層被覆４の金属基材３との界面強度と、
上層被覆５の硬さと鏡面を備えたものである。したがっ
て、この骨頭を使用した人工関節は、臼蓋の高密度ポリ
エチレン製のインナーカップの摩耗量を減じることがで
き、人工関節の寿命を延ばすことができる。
３の靱性と、下層被覆４の金属基材３との界面強度と、
上層被覆５の硬さと鏡面を備えたものである。したがっ
て、この骨頭を使用した人工関節は、臼蓋の高密度ポリ
エチレン製のインナーカップの摩耗量を減じることがで
き、人工関節の寿命を延ばすことができる。
【００１７】また、アルミナセラミックスを被覆する際
に、真空プラズマ溶射で、グレイアルミナ 100％からス
タートし、徐々にホワイトアルミナ量を増加し、最終的
にホワイトアルミナ 100％の被覆層を形成することによ
って、界面強度の優れた被覆層を形成することができ
る。
に、真空プラズマ溶射で、グレイアルミナ 100％からス
タートし、徐々にホワイトアルミナ量を増加し、最終的
にホワイトアルミナ 100％の被覆層を形成することによ
って、界面強度の優れた被覆層を形成することができ
る。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、先端に骨頭を備えたステムと
臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、ステ
ム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミ
ックスを被覆した人工関節であって、この人工関節を使
用することによって、骨頭は手術中の衝撃等により破壊
することもなく、十分な界面強度があるため、セラミッ
クス層が剥離することもなく、さらに表面の硬さと鏡面
を備えているため、臼蓋の高密度ポリエチレン製のイン
ナーカップの摩耗量を減じることができ、人工関節の寿
命を延ばすことができる。
臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、ステ
ム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミ
ックスを被覆した人工関節であって、この人工関節を使
用することによって、骨頭は手術中の衝撃等により破壊
することもなく、十分な界面強度があるため、セラミッ
クス層が剥離することもなく、さらに表面の硬さと鏡面
を備えているため、臼蓋の高密度ポリエチレン製のイン
ナーカップの摩耗量を減じることができ、人工関節の寿
命を延ばすことができる。
【図１】本発明に係わる人工関節の骨頭の断面図であ
る。
る。
【図２】従来技術の人工関節を説明する図である。
１…骨頭、２…ステム、３…金属基材、４…下層被覆、
５…上層被覆、６…臼蓋、７…アウターカップ、８…イ
ンナーカップ、、９…大腿骨、10…骨盤。
５…上層被覆、６…臼蓋、７…アウターカップ、８…イ
ンナーカップ、、９…大腿骨、10…骨盤。
Claims (1)
- 【請求項１】 先端に骨頭を備えたステムと臼蓋とから
構成される全置換型人工関節において、ステム先端の金
属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミックスを被
覆したことを特徴とする人工関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345188A JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345188A JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168691A true JPH05168691A (ja) | 1993-07-02 |
| JP2895295B2 JP2895295B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=18374892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345188A Expired - Lifetime JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895295B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229446A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-09-13 | Howmedica Osteonics Corp | 医療用インプラント部品を製造するための方法及びそのような部品 |
| JP2013123580A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Chube Univ | 人工関節部材とその製造方法 |
| JP2013226444A (ja) * | 2006-04-11 | 2013-11-07 | Smith & Nephew Inc | 整形外科インプラント用セラミック−金属複合材料 |
| JP2015137739A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 大陽日酸株式会社 | 摺動部用部材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3345188A patent/JP2895295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229446A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-09-13 | Howmedica Osteonics Corp | 医療用インプラント部品を製造するための方法及びそのような部品 |
| JP2013226444A (ja) * | 2006-04-11 | 2013-11-07 | Smith & Nephew Inc | 整形外科インプラント用セラミック−金属複合材料 |
| US9107980B2 (en) | 2006-04-11 | 2015-08-18 | Smith & Nephew, Inc. | Ceramic metal composite for orthopaedic implants |
| EP2037976B1 (en) * | 2006-04-11 | 2019-11-20 | Smith and Nephew, Inc. | Ceramic metal composite for orthopaedic implants |
| JP2013123580A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Chube Univ | 人工関節部材とその製造方法 |
| JP2015137739A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 大陽日酸株式会社 | 摺動部用部材およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2895295B2 (ja) | 1999-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990209 |