JPH05309129A - Prosthetic means and its manufacture - Google Patents

Prosthetic means and its manufacture

Info

Publication number
JPH05309129A
JPH05309129A JP4115916A JP11591692A JPH05309129A JP H05309129 A JPH05309129 A JP H05309129A JP 4115916 A JP4115916 A JP 4115916A JP 11591692 A JP11591692 A JP 11591692A JP H05309129 A JPH05309129 A JP H05309129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface layer
coupling agent
silane coupling
bone
prosthesis
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
Application number
JP4115916A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3260817B2 (en
Inventor
Hiroyuki Kurosaki
裕之 黒崎
Yusuke Tokugawa
祐介 徳川
Hiroyasu Onishi
啓靖 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP11591692A priority Critical patent/JP3260817B2/en
Publication of JPH05309129A publication Critical patent/JPH05309129A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3260817B2 publication Critical patent/JP3260817B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To increase the break strength of a surface layer itself, and to increase the joining strength of the surface layer to bone cement by providing a surface layer on which a silane coupling agent has been coated to the portion called as bone of the base body that constitutes a prosthetic means consisting of an inorganic material such as a metal ceramics. CONSTITUTION:As the medical treatment in the orthopedics for the disease of bone, such a treatment as the damaged part is substituted by a prosthetic means such as an artificial joint is carried out. In a case where an artificial knee joint, for instance, is applied to a thighbone member 1 as the prosthetic means, the base body 2 of the thighbone member 1 is made up of the metal such as pure titanium, titanium alloy, and cobalt chromium alloy, or ceramics such as alumina and zirconia; and on the inside surface 2a of the baszed body 2 facing the far end part F of the thighbone, a surface layer 3 of a silane coupling agent whose thickness has been minimized is formed. The thighbone member 1 is fixed to the far end part F of the thighbone with bone cement 4 making the main component with polymethyl methacrylate. Thereby, a prosthetic means having a high bonding strength can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は、人体において、疾病、災害等に
より失われた機能を修復するための補綴具とその製造方
法に関するもので、さらに詳しくは、骨セメントによっ
て骨に固着するのに適した補綴具とその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prosthesis for repairing a function lost in a human body due to a disease, a disaster or the like, and a method for producing the same, more specifically, a prosthesis suitable for being fixed to bone by bone cement. The present invention relates to an ingredient and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】変形性股関節症や慢性関節リューマチな
どの骨の疾病で手足の関節機能に障害が生じた場合、整
形外科における治療として人工関節などの補綴具で患部
を置換することが行われている。そして、このような補
綴具を骨と結合する手段として、ポリメタルクリル酸メ
チル(以下、PMMAと略称する)とメタクリル酸メチ
ル単量体との混合物あるいはPMMAとスチレンの共重
合体を含有する骨セメントが一般的に用いられている。
2. Description of the Related Art When bone function such as osteoarthritis or rheumatoid arthritis impairs the joint function of the limbs, replacement of the affected part with a prosthetic device such as an artificial joint is performed as a treatment in orthopedics. ing. Then, as a means for binding such a prosthesis to bone, a bone containing a mixture of polymetal methyl methacrylate (hereinafter abbreviated as PMMA) and a methyl methacrylate monomer or a copolymer of PMMA and styrene. Cement is commonly used.

【0003】しかしながら、補綴具と骨セメント間の結
合は決して強固なものではなく、反復的な荷重を受けて
境界面が破断してしまったり、また特に補綴具の表面が
粗雑であったり、凹凸があるなど骨セメント内の応力が
不均一である場合は、骨セメント内に亀裂が生じ、それ
が骨セメント全体に広がって、最後には破断してしまう
という問題があった。
However, the bond between the prosthesis and the bone cement is not strong at all, and the boundary surface is ruptured under repeated loading, and especially the surface of the prosthesis is rough or uneven. When the stress in the bone cement is non-uniform due to the presence of cracks, there is a problem that a crack is generated in the bone cement, the crack spreads over the entire bone cement, and finally the bone cement breaks.

【0004】このような問題に対し、特公昭63-40550号
公報では、金属、セラミックス、プラスチック材料より
なり補綴具を構成する基体の少なくとも骨と当接する部
分の表面にPMMAのフィルムを形成し、基体が金属、
セラミックスなどの無機材料よりなる場合には、必要に
応じて、上記基体の表面に有機物であるPMMAと無機
物である金属やセラミックスからなる基体の両方に化学
的に結合し、両者を強固に結合する作用を有するシラン
カップリング剤層を形成し、その上に、PMMAのフイ
ルムを形成し、このPMMAのフィルムをさらにアニー
ルした後、硬化冷却して作製する補綴具についての発明
が記載されている。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Publication No. 63-40550 discloses that a PMMA film is formed on at least the surface of a base body made of a metal, ceramics or plastics material which constitutes a prosthesis and is in contact with bone. The base is metal,
When made of an inorganic material such as ceramics, the surface of the substrate is chemically bonded to both the organic PMMA and the inorganic metal or ceramic substrate, if necessary, to firmly bond the both. The invention describes a prosthesis in which a silane coupling agent layer having an action is formed, a PMMA film is formed thereon, and the PMMA film is further annealed and then cured and cooled.

【0005】この補綴具にあっては、上記のアニール処
理によって、PMMAのフィルム内の残留応力が均一に
分散され、このPMMAのフィルムと骨セメントの分子
同士が化学的に結合し、骨セメントと補綴具の接合強度
が大幅に増加するとされていた。
In this prosthesis, the residual stress in the PMMA film is uniformly dispersed by the above-mentioned annealing treatment, and the PMMA film and the bone cement molecules are chemically bonded to each other to form the bone cement. It was said that the joint strength of the prosthesis would increase significantly.

【0006】[0006]

【従来技術の課題】しかしながら、上記従来の補綴具で
は、基体の表面にPMMAのフィルムを形成していない
それまでの補綴具に比べて、補綴具と骨セメントの接合
強度は格段に大きなものとなったが、それでも臨床上十
分な接合強度とはいえなかった。
However, in the above-mentioned conventional prosthesis, the bonding strength between the prosthesis and the bone cement is remarkably larger than that of the prosthesis in which the PMMA film is not formed on the surface of the substrate. However, the joint strength was not clinically sufficient.

【0007】これは、上記のアニール処理が面倒で、実
際にPMMAのフィルム内の残留応力を均一に分散させ
ることが非常に難しかったことに加え、上記のシランカ
ップリング剤層をPMMAのフィルムと基体の間に介在
させる補綴具にあっては、シランカップリング剤層の厚
みをなるだけ薄くするような特別な工夫を施していなか
ったため、シランカップリング剤層の厚みが大きくな
り、シランカップリング剤層自体の破断強度が十分でな
かったためである。
This is because the annealing process is troublesome and it is very difficult to actually disperse the residual stress in the PMMA film evenly. In addition, the silane coupling agent layer is used as a PMMA film. The prosthesis to be interposed between the bases did not take any special measures to make the silane coupling agent layer as thin as possible, so the silane coupling agent layer becomes thicker, and the silane coupling agent layer becomes thicker. This is because the breaking strength of the agent layer itself was not sufficient.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は金属やセラミックスなどの無機材料よりな
り補綴具を構成する基体の少なくとも骨と接する部位に
シランカップリング剤をコートしてなる表面層を備えた
補綴具、及びその製造方法として蒸留水又は純水と酢酸
溶液を溶媒とし、シランカップリング剤を0.01〜1
0wt% を含む混合液にアルコールを添加したpH2.5
〜5.5のアルコール添加液を20〜30℃で1〜24
時間攪拌してなるシランカップリング剤溶液を、金属や
セラミックスなどの無機材料よりなり補綴具を構成する
基体の少なくとも骨と接する部位に被着せしめた後、風
乾させてシランカップリング剤の表面層を形成する工程
を含む補綴具の製造方法を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises coating a silane coupling agent on at least a portion of a base body made of an inorganic material such as metal or ceramics which constitutes a prosthesis and in contact with bone. A prosthesis provided with a surface layer, and as a method for producing the prosthesis, distilled water or pure water and an acetic acid solution are used as solvents, and a silane coupling agent is added in an amount of 0.01 to 1
PH 2.5 with alcohol added to a mixture containing 0 wt%
~ 5.5 alcohol added liquid at 20 ~ 30 ℃ 1 ~ 24
The silane coupling agent solution, which has been stirred for a period of time, is applied to at least the bone-contacting portion of the base body of the prosthesis that is made of an inorganic material such as metal or ceramics, and then air-dried to form the surface layer of the silane coupling agent. A method of manufacturing a prosthesis including the step of forming

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を図を用いて詳述する。本発明
の補綴具は、金属やセラミックスなどの無機材料よりな
り補綴具を構成する基体の少なくとも骨と接する部位に
シランカップリング剤をコートしてなる表面層を形成
し、骨セメントによってこの部位を骨と固着せしめるよ
うになっており、図1には、本発明の補綴具の実施例と
しての人工膝関節の大腿骨部材1を示し、純チタン、チ
タン合金、コバルトクロム合金など生体為害性のない金
属またはアルミナ、ジルコニアなどのセラミックスの無
機材料よりなる基体2の大腿骨遠端部Fに対面する内側
表面2aには、後述する補綴具の製造方法により、可及
的に厚みを小さくしたシランカップリング剤の表面層3
が形成してある。この大腿骨部材1をPMMAを主要成
分とする骨セメント4を用いて大腿骨遠端部Fに固着せ
しめてある。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The prosthesis of the present invention forms a surface layer formed by coating a silane coupling agent on at least a portion of a base body which is made of an inorganic material such as metal or ceramics and which constitutes the prosthesis, and is in contact with bone, and this portion is formed by bone cement. FIG. 1 shows a femoral member 1 of an artificial knee joint as an example of a prosthesis according to the present invention, which is made of pure titanium, a titanium alloy, a cobalt chromium alloy, or the like, which is biohazardous. The inner surface 2a facing the distal end portion F of the femur of the base body 2 made of a non-metal or an inorganic material of ceramics such as alumina and zirconia has a silane whose thickness is reduced as much as possible by the method for manufacturing a prosthesis described later. Surface layer 3 of coupling agent
Is formed. The femoral member 1 is fixed to the distal end portion F of the femur using a bone cement 4 containing PMMA as a main component.

【0010】上記表面層3を構成するシランカップリン
グ剤は有機材料と無機材料の両方に化学的に結合し、両
者を強固に結合せしめる特性を持っている。まず、有機
材料である骨セメント4とシランカップリング剤とは、
それぞれ対応する数種類の官能器を有していて、それら
によって化学的に結合する。また、シランカップリング
剤と無機材料よりなる基体2との化学結合においては、
シランカップリング剤に水を加えると珪素元素に結合し
ているメトキシ基、エトキシ基が加水分解を起こしてシ
ラノール(SiOH )が生成し、ついで、シラノール
と基体2の表面の酸化物層に吸着している水分子が反応
し、この化学結合によって上記表面層3と基体2が強固
に結合する。なお、この際、基体の表面を汚染物が存在
しない状態にまで清浄すると、基体2の表面には汚染物
の代わりにより多くの水分子が吸着する。
The silane coupling agent forming the surface layer 3 has a property of chemically bonding to both the organic material and the inorganic material and firmly bonding the both. First, the bone cement 4, which is an organic material, and the silane coupling agent are
It has several kinds of functional devices corresponding to each, and chemically bonds with them. Further, in the chemical bond between the silane coupling agent and the substrate 2 made of an inorganic material,
When water is added to the silane coupling agent, the methoxy group and the ethoxy group bonded to the silicon element are hydrolyzed to produce silanol (SiOH), which is then adsorbed on the silanol and the oxide layer on the surface of the substrate 2. Reacting water molecules react with each other, and the chemical bond strongly bonds the surface layer 3 and the substrate 2 together. At this time, if the surface of the substrate is cleaned to a state where no contaminant is present, more water molecules are adsorbed on the surface of the substrate 2 instead of the contaminant.

【0011】図2には、図1に示す前記大腿骨部材1と
大腿骨遠端部Fとの接合部を拡大して示し、基体2の内
側表面2a上に形成された上記表面層3は、上述のよう
に基体2及び骨セメント4と化学結合によって強固に結
合しているが、表面層3内のシランカップリング剤の分
子同士は化学結合をしていないので、厚みTが小さい
程、表面層3自体の破壊強度が大きい。なお、最も理想
的な状態は言うまでもなく単原子吸着状態である。この
表面層3の厚みTは、数〜数百Åであり、この厚みTを
正確に測定することはできなかったが、以下に説明する
製造方法におけるいくつかの条件を変えることによっ
て、厚みTを可及的に小さくすることができる。
FIG. 2 is an enlarged view showing the joint between the femoral member 1 and the distal end F of the femur shown in FIG. 1. The surface layer 3 formed on the inner surface 2a of the base 2 is As described above, the base 2 and the bone cement 4 are strongly bonded by a chemical bond, but since the molecules of the silane coupling agent in the surface layer 3 are not chemically bonded, the smaller the thickness T is, The breaking strength of the surface layer 3 itself is large. Needless to say, the most ideal state is a monatomic adsorption state. The thickness T of the surface layer 3 is several to several hundred Å, and the thickness T could not be measured accurately. However, by changing some conditions in the manufacturing method described below, the thickness T Can be made as small as possible.

【0012】次に、本発明の補綴具の製造方法について
説明する。本発明の補綴具の製造方法は、 A.基体2の調製、 B.シランカップリング剤溶液の調製、 C.表面層の形成、 という工程を含む。
Next, a method of manufacturing the prosthesis according to the present invention will be described. A method for manufacturing a prosthesis according to the present invention includes: Preparation of substrate 2, B. Preparation of silane coupling agent solution, C.I. The step of forming the surface layer is included.

【0013】これらのうち、A.の基体2の調製の方法
は、基体2が金属である場合と、セラミックである場合
は異なる。
Among these, A. The method of preparing the base 2 is different when the base 2 is a metal and when it is a ceramic.

【0014】まず、基体2が金属である場合には、少な
くとも骨と接する部分を平面研削して鏡面研磨した後、
その部分にガラスビーズブラストを行いRa=0.25
〜0.35μm 程度に粗面化処理する。そして最後に表
面を脱脂するためにトルエン中にて5分間程度、超音波
洗浄を行う。一方、セラミック材料では基体2の焼成
後、これを濃塩酸中に30分間程度浸漬して洗浄し、さ
らに余分な炭化水素を除去する目的で基体2を1100
〜1300℃で熱処理する。
First, when the substrate 2 is made of metal, at least a portion in contact with bone is surface-ground and mirror-polished, and then,
Glass beads blasting is performed on that portion, Ra = 0.25
The surface is roughened to about 0.35 μm. Finally, ultrasonic cleaning is performed in toluene for about 5 minutes to degrease the surface. On the other hand, in the case of a ceramic material, after firing the substrate 2, the substrate 2 is dipped in concentrated hydrochloric acid for about 30 minutes to wash it, and the substrate 2 is removed for the purpose of removing excess hydrocarbons.
Heat treatment at ~ 1300 ° C.

【0015】次に、B.のシランカップリング剤溶液の
調製では、例えばシランカップリング剤として、N・ベ
ータ・アミノエチル・ガンマ・アミノプロピルトリメト
キシシラン、ガンマ・アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、ビス(ベータ・ハイドロキシエチル)・ガンマ・ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、ベータ・(3,4エ
ポキシシクロキシエチル)・エチルトリメトキシシラ
ン、ガンマ・グリシドキシトリメトキシシラン、ガンマ
・メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、スルフ
ォニルアジドシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニル
トリエトキシシラン、など市販のものを用いることがで
きる。
Next, B. In the preparation of the silane coupling agent solution of, for example, N.beta.aminoethyl.gamma.aminopropyltrimethoxysilane, gamma.aminopropyltriethoxysilane, bis (beta.hydroxyethyl) .gamma. Aminopropyltriethoxysilane, beta- (3,4-epoxycyclooxyethyl) -ethyltrimethoxysilane, gamma-glycidoxytrimethoxysilane, gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane, sulfonylazidosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltri Commercially available products such as ethoxysilane can be used.

【0016】また、その作業は、 混合液の調製、 混合液へのアルコールの添加、 アルコール添加液の攪拌、 というステップからなる。The work also includes the steps of preparing a mixed solution, adding alcohol to the mixed solution, and stirring the alcohol-added solution.

【0017】の混合液の調製では、上記のようなシラ
ンカップリング剤を0.01〜10wt%含むように、
蒸留水又は純水と酢酸溶液と混合して混合液とする。な
お、蒸留水と純水どちらを用いても上記表面層3自体の
破壊強度は変わらない。さらに、 上記混合液にpHが2.5〜5.5となるようにアル
コールを添加してアルコール添加液とする。
In the preparation of the mixed solution, the silane coupling agent as described above is contained in an amount of 0.01 to 10 wt%.
Distilled water or pure water is mixed with acetic acid solution to obtain a mixed solution. The breaking strength of the surface layer 3 itself does not change regardless of whether distilled water or pure water is used. Further, alcohol is added to the above mixed solution so as to have a pH of 2.5 to 5.5 to obtain an alcohol-added solution.

【0018】このようにアルコールを上記混合液に添加
する目的は、アルコール添加液のライフを長くするこ
と、すなわち下記の攪拌時にアルコール添加液が過度に
縮合するのを抑え、シランカップリング剤が高分子化す
ることを防止することにある。
Thus, the purpose of adding alcohol to the above-mentioned mixed solution is to prolong the life of the alcohol-added solution, that is, to prevent excessive condensation of the alcohol-added solution at the time of stirring described below, and to increase the amount of the silane coupling agent. It is to prevent it from becoming a molecule.

【0019】また、アルコール添加液のpHが2.5〜
5.5であれば補綴具と骨セメント4の接合強度は非常
に大きくなる。このpHの調製は添加するアルコールと
酢酸溶液の量でコントロールする。また、添加するアル
コールとしてはエタノールを用いるのが好ましい。
Further, the pH of the alcohol-added liquid is 2.5 to
If it is 5.5, the joint strength between the prosthesis and the bone cement 4 becomes very large. The adjustment of this pH is controlled by the amount of alcohol and acetic acid solution added. Further, it is preferable to use ethanol as the alcohol to be added.

【0020】次に、 上記のアルコール添加液を温度20〜30℃で1〜2
4時間の条件で攪拌し、シランカップリング剤溶液(以
下、溶液と略称する)を得る。
Next, the above alcohol-added liquid is added at a temperature of 20 to 30 ° C. for 1 to 2
The solution is stirred for 4 hours to obtain a silane coupling agent solution (hereinafter, abbreviated as solution).

【0021】攪拌を行う時間が1時間未満であれば、ア
ルコール添加液が十分反応せず、また、24時間を越え
ると反応が進み過ぎてシランカップリング剤が高分子化
し上記表面層3自体の破壊強度が小さくなってしまう。
If the stirring time is less than 1 hour, the alcohol-added liquid does not react sufficiently, and if it exceeds 24 hours, the reaction proceeds too much to polymerize the silane coupling agent and the surface layer 3 itself. The breaking strength becomes small.

【0022】以上のようにして、シランカップリング剤
を調製して溶液を得る。
As described above, a silane coupling agent is prepared to obtain a solution.

【0023】最後に、C.シランカップリング剤の表面
層の形成についてであるが、その方法としては、基体2
の少なくとも骨と接する部位を上記溶液に10秒間程度
浸漬したり、上記溶液を基体2の少なくとも骨と接する
部位に噴霧したり、あるいはハケ塗りなどをして被着せ
しめた後、風乾して上記表面層3を形成する。
Finally, C.I. Regarding the formation of the surface layer of the silane coupling agent, the method is as follows:
At least the part in contact with bone is immersed in the solution for about 10 seconds, or the solution is sprayed onto at least the part in contact with the bone of the substrate 2, or is applied with a brush or the like and then air-dried. The surface layer 3 is formed.

【0024】以上のようにして本発明の補綴具を製造す
る。上述の方法で製造する本発明の補綴具は、基体2の
少なくとも骨と接する部位に上記表面層3を形成し、さ
らに上述の製造方法により表面層3の厚みTを可及的に
小さくしたので、表面層3自体の破壊強度が非常に大き
く、よって骨セメントとの接合強度が非常に大きく、臨
床上も十分な接合強度を有するものである。
The prosthesis of the present invention is manufactured as described above. In the prosthesis of the present invention manufactured by the above-described method, the surface layer 3 is formed on at least the portion of the base body 2 in contact with the bone, and the thickness T of the surface layer 3 is made as small as possible by the manufacturing method described above. The fracture strength of the surface layer 3 itself is very large, so that the joint strength with the bone cement is very large, and the joint strength is clinically sufficient.

【0025】さらに、上記の製造方法によれば、厚みを
可及的に小さくした上記表面層3を比較的容易に形成す
ることができる。
Further, according to the above manufacturing method, the surface layer 3 having the smallest possible thickness can be formed relatively easily.

【0026】実施例1 チタン合金よりなるテストピースの下面を前述の方法で
Ra=0.25μm となるよう調製した。
Example 1 A lower surface of a test piece made of a titanium alloy was prepared by the above-mentioned method so that Ra = 0.25 μm.

【0027】また、シランカップリング剤の濃度が5.
0wt%であるように蒸留水と酢酸溶液を溶媒とする前
記混合液を調製し、これを2つに分け、一方にブタノー
ルを他方にエタノールをpH3.5になるように適量混
合して2種類のアルコール添加液を用意し、これらのア
ルコール添加液をそれぞれ25℃で1時間攪拌し前記溶
液を得た。
The concentration of the silane coupling agent is 5.
The mixed solution using distilled water and an acetic acid solution as a solvent was prepared so that the concentration was 0 wt%, and this was divided into two, but one was mixed with butanol and the other with ethanol in an appropriate amount so as to have a pH of 3.5. Alcohol-added liquids were prepared, and each of these alcohol-added liquids was stirred at 25 ° C. for 1 hour to obtain the solution.

【0028】次に、この2種類の溶液のそれぞれに上記
テストーピースの調整した下面を10秒間浸漬し、これ
を風乾し上記表面層3を形成した。
Next, the prepared lower surface of the test piece was dipped in each of these two kinds of solutions for 10 seconds and air-dried to form the surface layer 3.

【0029】これらのテストピースの下面と、下面が未
調整のテストピースの下面をハウメディカ社製、サージ
カルシンプレックス(登録商標)の骨セメントに有効面
積がφ15(mm)となるように接合し、インストロン
型試験器を用い、1(mm/min)の速度で単純引張
試験を行った。その結果を表1に示す。なお、各実験系
について5回同じ実験を行なったが、表に示す接合強度
はその平均値を示す。
The lower surface of these test pieces and the lower surface of the test piece whose lower surface was not adjusted were joined to a bone cement of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica Co., so that the effective area was φ15 (mm), and the instrument was installed. Using a Ron type tester, a simple tensile test was performed at a speed of 1 (mm / min). The results are shown in Table 1. The same experiment was performed 5 times for each experimental system, and the bonding strength shown in the table is the average value.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】表1から明らかなように、上記表面層3を
下面に形成したテストピースでは接合強度が飛躍的に大
きくなったことが判った。
As is clear from Table 1, it was found that the bonding strength of the test piece having the surface layer 3 formed on the lower surface increased dramatically.

【0032】さらに、添加するアルコールとしてはエタ
ノールが好ましいことも判った。
Further, it has been found that ethanol is preferable as the alcohol to be added.

【0033】実施例2 純チタンよりなるテストピースの下面を前述の方法でR
a=0.3μm となるよう調製した。
Example 2 The bottom surface of a test piece made of pure titanium was rounded by the above method.
It was prepared so that a = 0.3 μm.

【0034】また、蒸留水と酢酸溶液を溶媒とし、シラ
ンカップリング剤の濃度が表2に示す如くである4種類
の上記混合液を調製し、これらが表2に示す如くである
pHとなるようエタノールをそれぞれに適量混合して4
種類のアルコール添加液を用意し、これらのアルコール
添加液をそれぞれ28℃で1時間攪拌し上記溶液を得
た。
Further, using distilled water and an acetic acid solution as a solvent, four kinds of the above mixed liquids having the concentrations of the silane coupling agents as shown in Table 2 were prepared, and these had the pH values shown in Table 2. Mix the appropriate amount of ethanol with each of the 4
Alcohol-added liquids of various kinds were prepared, and these alcohol-added liquids were stirred at 28 ° C. for 1 hour to obtain the above solution.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】次に、この4種類の溶液のそれぞれに上記
テストピースの調整した下面を10秒間浸漬し、これを
風乾して上記表面層を形成した。
Next, the prepared lower surface of the test piece was immersed in each of these four kinds of solutions for 10 seconds, and this was air-dried to form the surface layer.

【0037】これらのテストピースの下面と、下面が未
調整のテストピースの下面をハウメディカ社製、サージ
カルシンプレックス(登録商標)の骨セメントに有効面
積がφ15(mm)となるように接合し、インストロン
型試験器を用い、1(mm/min)の速度で単純引張
試験を行った。その結果を表2に示す。なお、各実験系
については5回同じ実験を行なったが、表に示す接合強
度はその平均値を示す。
The lower surface of these test pieces and the lower surface of the test piece whose lower surface was not adjusted were joined to a bone cement of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica Co., so that the effective area was φ15 (mm), and the instrument was installed. Using a Ron type tester, a simple tensile test was performed at a speed of 1 (mm / min). The results are shown in Table 2. The same experiment was performed 5 times for each experimental system, but the bonding strength shown in the table is the average value thereof.

【0038】表2から明らかなように、上記アルコール
添加液のpHが2.5〜5.5である時にテストピース
と骨セメントとの接合強度が飛躍的に大きくなったこと
が判った。
As is clear from Table 2, it was found that the bonding strength between the test piece and the bone cement was dramatically increased when the pH of the alcohol-added liquid was 2.5 to 5.5.

【0039】実施例3 コバルトクロム合金よりなるテストピースの下面を前述
の方法でRa=0.35μm となるよう調製した。
Example 3 A lower surface of a test piece made of a cobalt chromium alloy was prepared by the above-described method so that Ra = 0.35 μm.

【0040】また、純水と酢酸溶液を溶媒とし、シラン
カップリング剤の濃度が表3に示す如くである6種類の
上記混合液を調製し、これらが表3に示す如くであるp
Hとなるようエタノールをそれぞれに適量混合して6種
類のアルコール添加液を用意し、これらのアルコール添
加液をそれぞれ24℃で3時間攪拌し上記溶液を得た。
Further, using pure water and an acetic acid solution as a solvent, 6 kinds of the above-mentioned mixed solutions having the concentrations of the silane coupling agent as shown in Table 3 were prepared, and these were as shown in Table 3.
Ethanol was mixed in an appropriate amount so as to be H to prepare 6 kinds of alcohol addition liquids, and these alcohol addition liquids were respectively stirred at 24 ° C. for 3 hours to obtain the above solution.

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】次に、この6種類の上記溶液のそれぞれに
上記テストピースの下面を10秒間浸漬し、これを風乾
して上記表面層3を形成した。
Next, the lower surface of the test piece was dipped in each of these six kinds of solutions for 10 seconds and air-dried to form the surface layer 3.

【0043】これらのテストピースの下面と、下面が未
調整のテストピースの下面をハウメディカ社製、サージ
カルシンプレックス(登録商標)の骨セメントに有効面
積がφ15(mm)となるように接合し、インストロン
型試験器を用い、1(mm/min)の速度で単純引張
試験を行った。その結果を表3に示す。なお、各実験系
については5回同じ実験を行い表に示す接合強度はその
平均値を示す。
The lower surface of these test pieces and the lower surface of the test piece whose lower surface was not adjusted were joined to a bone cement of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica Co., so that the effective area was φ15 (mm), and the instrument was installed. Using a Ron type tester, a simple tensile test was performed at a speed of 1 (mm / min). The results are shown in Table 3. The same experiment was performed 5 times for each experimental system, and the bonding strength shown in the table is the average value.

【0044】表3から明らかなように、上記混合液のシ
ランカップリング剤の濃度が0.01〜10wt%であ
る時にテストピースと骨セメントとの接合強度が飛躍的
に大きくなったことが判った。
As is clear from Table 3, the joint strength between the test piece and the bone cement was dramatically increased when the concentration of the silane coupling agent in the mixed solution was 0.01 to 10 wt%. It was

【0045】実施例4 チタン合金よりなるテストピースとコバルトクロム合金
よりなるテストピースの下面を前述の方法でRa=0.
3μm となるよう調製した。
Example 4 The lower surface of a test piece made of a titanium alloy and a test piece made of a cobalt chrome alloy were subjected to Ra = 0.
It was adjusted to 3 μm.

【0046】さらに、前述の方法でをアルミナセラミッ
クスからなるテストピースとジルコニアセラミックスか
らなるテストピースの下面をRa=0.7μm に調製し
た。
Further, the lower surface of the test piece made of alumina ceramics and the lower surface of the test piece made of zirconia ceramics was adjusted to Ra = 0.7 μm by the above-mentioned method.

【0047】また、純水と酢酸溶液を溶媒とし、シラン
カップリング剤の濃度が5wt%である上記混合液を調
製し、これらにpH=3.9となるようエタノールを適
量混合してアルコール添加液を用意し、このアルコール
添加液を25℃で3時間攪拌し上記溶液を得た。
Further, using pure water and an acetic acid solution as a solvent, the above-mentioned mixed solution having a concentration of the silane coupling agent of 5 wt% was prepared, and an appropriate amount of ethanol was mixed with these so as to have a pH of 3.9, and alcohol was added. A liquid was prepared, and this alcohol-added liquid was stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the above solution.

【0048】次に、チタン合金、コバルトクロム合金、
アルミナセラミックス、ジルコニアセラミックスのそれ
ぞれよりなる上記テストピースの下面にこの溶液をはけ
を用いて塗布し、これを風乾して上記表面層3を形成し
た。
Next, titanium alloy, cobalt chrome alloy,
This solution was applied to the lower surface of the test piece made of alumina ceramics and zirconia ceramics using a brush, and this was air-dried to form the surface layer 3.

【0049】これらのテストピースの下面と、下面が未
調整であるチタン合金、コバルトクロム、アルミナセラ
ミックス、ジルコニアセラミックスのそれぞれよりなる
テストピースの下面をハウメディカ社製、サージカルシ
ンプレックス(登録商標)の骨セメントに有効面積がφ
15(mm)となるように接合し、インストロン型試験
器を用い、1(mm/min)の速度で単純引張試験を
行った。その結果を表4に示す。なお、各実験系につい
ては5回同じ実験を行なったが、表に示す接合強度はそ
の平均値を示す。
The lower surfaces of these test pieces and the lower surfaces of the test pieces made of titanium alloy, cobalt chrome, alumina ceramics, and zirconia ceramics whose lower surfaces have not been adjusted are the bone cements of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica. Effective area is φ
It joined so that it might become 15 (mm), and the simple tension test was done at a speed of 1 (mm / min) using the Instron type tester. The results are shown in Table 4. The same experiment was performed 5 times for each experimental system, but the bonding strength shown in the table is the average value thereof.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】表4から明らかなように、上記表面層3を
備えたテストピースは金属からなるものであっても、あ
るいはセラミックスからなるものであっても接合強度が
飛躍的に大きくなったことが判った。
As is clear from Table 4, the test piece provided with the surface layer 3 has a dramatically increased bonding strength regardless of whether it is made of metal or ceramics. understood.

【0052】実施例5 チタン合金よりなるテストピースの下面を前述の方法で
表5に示すような表面粗度(Ra)に調製した。
Example 5 The lower surface of a test piece made of a titanium alloy was prepared to have the surface roughness (Ra) shown in Table 5 by the method described above.

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】また、純水と酢酸溶液を溶媒とし、シラン
カップリング剤の濃度が5wt%である上記混合液を調
製し、これらにpH=3.9となるようエタノールを適
量混合してアルコール添加液を用意し、このアルコール
添加液を25℃で2時間攪拌し上記溶液を得た。
Further, using pure water and an acetic acid solution as a solvent, a mixed solution having a concentration of the silane coupling agent of 5 wt% was prepared, and an appropriate amount of ethanol was mixed with these so as to have a pH of 3.9, and alcohol was added. A liquid was prepared, and this alcohol-added liquid was stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain the above solution.

【0055】次に、上記テストピースの下面にこの溶液
を噴霧し、これを風乾して上記表面層3を形成した。
Next, this solution was sprayed on the lower surface of the test piece and air-dried to form the surface layer 3.

【0056】これらのテストピースの下面と、下面が未
調整であるチタン合金よりなるテストピースの下面をハ
ウメディカ社製、サージカルシンプレックス(登録商
標)の骨セメントに有効面積がφ15(mm)となるよ
うに接合し、インストロン型試験器を用い、1(mm/
min)の速度で単純引張試験を行った。その結果を表
5に示す。なお、各実験系については5回同じ実験を行
なったが、表に示す接合強度はその平均値を示す。
The lower surface of these test pieces and the lower surface of the test piece made of a titanium alloy whose lower surface has not been adjusted are used as bone cement of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica Co., so that the effective area becomes φ15 (mm). And using an Instron type tester, 1 (mm /
The simple tensile test was performed at a speed of (min). The results are shown in Table 5. The same experiment was performed 5 times for each experimental system, but the bonding strength shown in the table is the average value thereof.

【0057】表5から明らかなように、金属よりなる上
記テストピースは、Ra=0.25〜0.35であると
きに接合強度がより大きいこと判った。
As is apparent from Table 5, it was found that the above-mentioned test piece made of metal had a higher bonding strength when Ra = 0.25 to 0.35.

【0058】実施例6 チタン合金よりなるテストピースの下面を前述の方法で
Ra=0.30に調製した。
Example 6 The lower surface of a test piece made of a titanium alloy was prepared to have Ra = 0.30 by the method described above.

【0059】また、純水と酢酸溶液を溶媒とし、シラン
カップリング剤の濃度が5wt%である上記混合液を調
製し、これらにpH=3.9となるようエタノールを適
量混合してアルコール添加液を用意し、このアルコール
添加液を25℃で1時間攪拌し上記溶液を得た。
Further, using pure water and an acetic acid solution as a solvent, the above mixed solution having a concentration of the silane coupling agent of 5 wt% was prepared, and an appropriate amount of ethanol was mixed with these so that the pH was 3.9, and alcohol was added. A liquid was prepared, and this alcohol-added liquid was stirred at 25 ° C. for 1 hour to obtain the above solution.

【0060】次に、上記テストピースの下面にこの溶液
を噴霧し、これを風乾して上記表面層3を形成した。
Next, this solution was sprayed on the lower surface of the test piece and air-dried to form the surface layer 3.

【0061】さらに、比較例として一群のテストピース
の下面に特公昭63-40550号の発明の補綴具の製造方法に
準拠して、アニール処理を施したPMMAフィルムを形
成した。
Further, as a comparative example, an annealed PMMA film was formed on the lower surface of a group of test pieces according to the method for manufacturing a prosthesis of the invention of Japanese Patent Publication No. 63-40550.

【0062】上記表面層3のみを形成したテストピース
の下面と、表面層3の上に上記PMMAフィルムを形成
したテストピースの下面をハウメディカ社製、サージカ
ルシンプレックス(登録商標)の骨セメントに有効面積
がφ15(mm)となるように接合し、インストロン型
試験器を用い、1(mm/min)の速度で単純引張試
験を行った。その結果、表面層3のみのものは、接合強
度が150.2kgf/cm2 であり臨床上十分な接合強度を
示したが、比較例のテストピースは接合強度が72.0
kgf/cm2 であり臨床上十分な接合強度を有しているとは
言えなかった。
The lower surface of the test piece on which only the surface layer 3 was formed and the lower surface of the test piece on which the PMMA film was formed on the surface layer 3 were used as an effective area for bone cement of Surgical Simplex (registered trademark) manufactured by Howmedica. Was bonded to be φ15 (mm), and a simple tensile test was performed at a speed of 1 (mm / min) using an Instron type tester. As a result, the surface layer 3 alone had a bonding strength of 150.2 kgf / cm 2 and showed a clinically sufficient bonding strength, but the test piece of the comparative example had a bonding strength of 72.0.
It was kgf / cm 2 and could not be said to have clinically sufficient joint strength.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の補綴具は、基体の少なくとも骨
と接する表面に上記表面層を形成し、さらに上述の製造
方法により表面層の厚みを可及的に小さくしたので、表
面層自体の破壊強度も非常に大きく、よって骨セメント
との接合強度が非常に大きく、臨床上も十分な接合強度
を有するものである。さらに、上記の製造方法によれ
ば、厚みを可及的に小さくした上記表面層を比較的容易
に形成することができるものである。
In the prosthesis of the present invention, the surface layer is formed on at least the surface of the substrate that contacts the bone, and the thickness of the surface layer is made as small as possible by the manufacturing method described above. The fracture strength is also very large, and therefore the joint strength with bone cement is very large, and the joint strength is clinically sufficient. Furthermore, according to the above manufacturing method, the surface layer having the smallest possible thickness can be formed relatively easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例としての人工膝関節の大腿骨部
材を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a femoral member of an artificial knee joint as an embodiment of the present invention.

【図2】図1の大腿骨部材の表面部分と骨セメントを用
いて結合した大腿骨とを示す拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a surface portion of the femoral member of FIG. 1 and a femur joined using bone cement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 大腿骨部材 2 基体 2a 内側表面 3 表面層 4 骨セメント F 大腿骨遠端部 1 Femur Member 2 Base 2a Inner Surface 3 Surface Layer 4 Bone Cement F Femur Far End

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属やセラミックスなどの無機材料より
なり補綴具を構成する基体の少なくとも骨と接する部位
にシランカップリング剤をコートしてなる表面層を備え
た補綴具。
1. A prosthesis having a surface layer made of an inorganic material such as metal or ceramics and having a silane coupling agent coated on at least a portion of a base constituting the prosthesis, which is in contact with bone.
【請求項2】 蒸留水又は純水と酢酸溶液を溶媒とし、
シランカップリング剤を0.01〜10wt% を含む混合
液にアルコールを添加したpH2.5〜5.5のアルコ
ール添加液を20〜30℃で1〜24時間攪拌してなる
シランカップリング剤溶液を、金属やセラミックスなど
の無機材料よりなり補綴具を構成する基体の少なくとも
骨と接する部位に被着せしめた後、風乾させてシランカ
ップリング剤の表面層を形成する工程を含む補綴具の製
造方法。
2. Distilled water or pure water and acetic acid solution as a solvent,
A silane coupling agent solution prepared by stirring an alcohol-added solution having a pH of 2.5 to 5.5, which is obtained by adding alcohol to a mixed solution containing 0.01 to 10 wt% of a silane coupling agent, at 20 to 30 ° C for 1 to 24 hours A prosthesis including a step of forming a surface layer of a silane coupling agent by applying air-drying to a base made of an inorganic material such as metal or ceramics and at least a portion of the base constituting the prosthesis, which is in contact with bone. Method.
JP11591692A 1992-05-08 1992-05-08 Prosthesis and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP3260817B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11591692A JP3260817B2 (en) 1992-05-08 1992-05-08 Prosthesis and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11591692A JP3260817B2 (en) 1992-05-08 1992-05-08 Prosthesis and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05309129A true JPH05309129A (en) 1993-11-22
JP3260817B2 JP3260817B2 (en) 2002-02-25

Family

ID=14674390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11591692A Expired - Fee Related JP3260817B2 (en) 1992-05-08 1992-05-08 Prosthesis and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3260817B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011083024A1 (en) * 2009-12-17 2011-07-14 Ceramtec Gmbh Surface conditioning for improving bone cement adhesion to ceramic substrates
JP2021029831A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 京セラ株式会社 Biological zirconia ceramic member, and its manufacturing method
CN114073790A (en) * 2020-08-10 2022-02-22 深圳清华大学研究院 PMMA-ZrO2Composite material, preparation method thereof and bone cement

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011083024A1 (en) * 2009-12-17 2011-07-14 Ceramtec Gmbh Surface conditioning for improving bone cement adhesion to ceramic substrates
CN102753503A (en) * 2009-12-17 2012-10-24 陶瓷技术有限责任公司 Surface conditioning for improving bone cement adhesion to ceramic substrates
JP2013514105A (en) * 2009-12-17 2013-04-25 セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Surface conditioning methods to improve the adhesion of bone cement to ceramic substrates
AU2010340894B2 (en) * 2009-12-17 2014-11-20 Ceramtec Gmbh Surface conditioning for improving bone cement adhesion to ceramic substrates
JP2021029831A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 京セラ株式会社 Biological zirconia ceramic member, and its manufacturing method
CN114073790A (en) * 2020-08-10 2022-02-22 深圳清华大学研究院 PMMA-ZrO2Composite material, preparation method thereof and bone cement

Also Published As

Publication number Publication date
JP3260817B2 (en) 2002-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4336618A (en) Bone connective prostheses adapted to maximize strength and durability of prostheses-bone cement interface; and methods of forming same
US4365359A (en) PMMA Coated bone connective prostheses and method of forming same
US6984236B2 (en) Bone connective prosthesis and method of forming same
AU672883B2 (en) Cleaning porous and roughened surfaces on medical implants
ES2324350T3 (en) COATED IMPLANTS AND COATING METHODS.
US5011410A (en) Silane-treated metal dental articles
JPH0575428B2 (en)
US6136038A (en) Bone connective prosthesis and method of forming same
WO1995013100A1 (en) Bone substitute material and process for producing the same
US5190795A (en) Method for improving adhesion to metal
JPH08299429A (en) Method for surface treatment of titanium implant and bio-compatible titanium implant
WO2003080137A1 (en) Method for attaching two surfaces to each other using a bioadhesive polyphenolic protein and periodate ions.
JP2005537831A (en) Bioactive coatings for keratin-containing medical devices
Wang Surface preparation techniques for biomedical applications
JP2005095584A (en) Implantation material compatible with organism and method for preparation thereof
JPH05309129A (en) Prosthetic means and its manufacture
CA1135006A (en) Bone connective prostheses adapted to maximize strength and durability of prostheses-bone cement interface; and method of forming same
JPS61590A (en) Method of bonding biologically active glass coating
Parkar et al. Assessment of different surface treatments and shear bond characteristics of poly-ether-ether-ketone: An: in vitro: SEM analysis
JPH11503937A (en) Methods for improving adhesion to orthopedic implants
EP1096039A2 (en) Method of forming an oxide film on a metallic member and method of cementing the metallic member
JP4493290B2 (en) Artificial biomaterial and method for producing the same
JPS6048751A (en) Implant producing method
JPH0623030A (en) Artificial boimaterial
Grover et al. Evaluation of the effect of different surface treatments on the bonding between peek and gingival composite resin: an in vitro study

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091214

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees