JPH06189988A - 人工移植片とそれを形成する方法 - Google Patents

人工移植片とそれを形成する方法

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JPH06189988A
JPH06189988A JP28223093A JP28223093A JPH06189988A JP H06189988 A JPH06189988 A JP H06189988A JP 28223093 A JP28223093 A JP 28223093A JP 28223093 A JP28223093 A JP 28223093A JP H06189988 A JPH06189988 A JP H06189988A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は人工移植片およびその形成方法に関
する。 【構成】 金属移植片本体へその金属成分よりも実質的
に低い融点を有しかつ良好な接着結合特性を有する熱可
塑性ポリマーの薄層を用いて多孔質表層を接着結合した
ことを特徴とする。上記熱可塑性ポリマーはポリアリー
ルエーテルケトン族から選択される。上記熱可塑性ポリ
マーの薄層の使用は移植片本体を高温に曝すことなく、
かつ多孔質表層と移植片との間に切欠きを形成しないの
で移植片本来の強度特性を維持する利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は接着質熱可塑性ポリマー
の薄膜により移植片本体へ結合された多孔質表層を有す
る人工移植片に関する。
【0002】
【従来の技術】患者の関節の一部を置換するための人工
移植片は周知である。同様に、移植片上に多孔質表層を
設けて骨の内部成長を促進しかつ骨内の移植片の固定を
向上させることも周知である。多孔質表層は複数の小さ
いビードまたは金網の形態を採っている。通常、多孔質
表層は移植片へ焼結または拡散結合される。焼結または
拡散結合は多孔質表層および移植片本体が融解または溶
融して相互接触点で結合するに足りる温度まで移植片お
よび多孔質表層を加熱することを必要とする。代表的に
は、この温度はカ氏約1800度またはセ氏約980度
である。焼結または拡散結合された接点を断面観察する
と、小さい切欠きが多孔質表層と移植片との間の接触点
の各側上で移植片へ拡がっているのが判る。これらの切
欠きは移植片の機械的強度を低下させる。切欠きの効果
を補償して18.9ksi を有するFDAにより設定され
た最低ガイドラインを越えた移植片の機械的強度を維持
するために、人工移植片製造業者は、最終強度が上記設
定された最小値を充分越えるように移植片を設計する。
このことは設計強度規準に適合させるために多孔質表層
の使用を断面の大きい領域だけに限定することを必要と
する。このことはより小さい断面のより小さい寸法の移
植片上に多孔質表層を設けことに関して製造業者の能力
を制限させてしまう。
【0003】更に、焼結法は所定時間の間移植片を高温
(カ氏略1800度:セ氏約980度)に置くことを必
要とする。移植片本体の高温暴露は移植片の機械的強度
に悪影響を及ぼす。従って、製造業者は、また、高温に
起因する強度低下を補償しなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を解消することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明による人工移植片は金属成分よりも実質的に低
い融点を有しかつ良好な接着結合性を有する熱可塑性ポ
リマーの薄層を使用し、この熱可塑性ポリマーを介して
移植片本体へ多孔質表層を接着結合している。本発明の
好適態様において、上記熱可塑性ポリマーはポリアリー
ルエーテルケトン族(PAEK)から選択される。特
に、商標Ultrapek A3000の名でBASF
により販売されているPAEKが好ましい。PAEKポ
リマーは移植片材料に通常使用さるモリブデン合金(C
o−Cr−Mo)およびチタン−バナジウム−アルミニ
ウム合金(Ti−6Al−4V)と強力に接着結合する
ことが実験により立証されている。
【0006】上記薄膜ポリマー結合の採用は2つの意味
で焼結工程中に発生する望ましくない効果を解消する。
第1に、薄膜ポリマーは焼結工程中に必要とされる温度
よりも実質的に低い温度で溶融するので、移植片本体が
高温に曝されない。第2に、多孔質表層膜と移植片が焼
結することなく固着するので多孔質表層と移植片との接
触点に切欠きが形成されることはない。
【0007】このようにして多孔質表層が結合された移
植片は、従って、完全でないとしても移植片本体の元来
の疲れ強度特性を実質的に維持する。従って、人工移植
片の設計者は移植片上の多孔質表層の大きさまたは位置
による制限を受けない。更に、焼結法または拡散結合法
を排除することは時間単位で製造業者に課せられる費
用、および例えば高温炉および道具を維持する資本金の
節減になる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の好適態様を示す添付図面を参
照して本発明を更に詳細に説明する。ここに示す好適態
様は開示された精確な形態に本発明を制限するものでな
く、当業者が本発明を利用できるように本発明を最良に
説明するために選択または記載されたものである。
【0009】図1は、焼結または拡散結合により固着さ
れた移植片と多孔質層との間の接点の拡大断面を示す。
移植片の基部または本体の参照番号10により示され、
多孔質層は参照番号12により示されている。1個のビ
ードまたは単一のワイヤの断面のみが図示されている。
焼結または拡散結合の用語は2つの金属間の冶金学的結
合に影響する高温を使用する方法を示すものとして本明
細書を通して同義に使用されている。図1を参照する
と、小さい切欠き14は多孔質層12と移植片本体10
との間の接触点16の両側上に焼結工程中に形成され
る。切欠き14は移植片本体10へ拡張している。仮に
これらの切欠き14がより接近して見えたならば、切欠
きの実際の結晶構造は移植片本体残部に相関して変化し
ていると考えられる。結晶構造のこの変化は移植片本体
において不調和を構成して移植片の疲れ強さを低下させ
る。更に、仮に移植片本体の外部から移植片本体の内部
が観察される場合には、結晶構造の変化が検出できる結
果として、弱化が一層進むことになる。この強度低下の
ために移植片の設計者は多孔質表層に被覆される領域を
限定することによりその低下を補償しなければならなか
った。このように構成された移植片は移植片設計者の注
意によって大きな成功を収めていた。
【0010】図2および3は本発明を示す。移植片20
は制作された大腿骨の髄内管内に挿入するための人工股
関節部茎移植片の形態で示されている。多孔質表層22
は金網の形態をしていて熱可塑性ポリマーの薄層24に
より移植片本体へ結合されている。好適態様において、
熱可塑性ポリマーはポリアリールエーテルケトン族(P
AEK)から選択できる。特に、商標Ultrapek
A3000の名でBASFにより販売されているPA
EKが好ましい。この好適態様において、移植片本体へ
繊維金属パッドを結合するために使用される場合には、
上記可塑性ポリマーの層は網を形成するために使用され
るワイヤの直径よりも厚い。代表的には、上記熱可塑性
ポリマー層は略20/1000インチ厚(略0.05m
m)である。これは図3に示されたようにワイヤの少な
くとも1部を封入する。上記熱可塑性ポリマーがビード
層を移植片へ結合するために使用される場合には上記層
はその接着結合により固着を確実にするであろうから一
層薄くなる。
【0011】図2および3の移植片は移植片本体21ま
たは多孔質表層22のいずれかの上に熱可塑性ポリマー
の層24を設置することにより形成される。そこで、そ
の間に熱可塑性ポリマー層24を有するこの2つの成分
は相互に接触し、かつ相互に緊密関係を維持することの
できる圧力を加える。次に、上記2成分はカ氏略780
度(セ氏約415度)で加熱する。この温度で、上記熱
可塑性ポリマーは溶融する。この溶融段階で、上記熱可
塑性ポリマーは非常に粘着性になって上記多孔質表層の
金属および上記移植片本体へ容易に接着する。上記熱可
塑性ポリマーは上記多孔質表層へ一部浸入する。所定時
間の加熱後に、上記2成分を大気温度で冷却すると、上
記熱可塑性ポリマーは上記2成分に強力に溶融結合され
て固体状態に戻る。図3に示されたように、上記多孔質
表層の繊維の一部は可塑性ポリマーの層24へ封入され
る。この封入は層24との機械的相互結合を形成するこ
とにより固着を向上させる。この機械的相互結合と溶融
結合とが相まって上記多孔質表層と上記移植片本体との
間の結合を強力にする。
【0012】上記熱可塑性ポリマーは上記多孔質表層お
よび上記移植片本体を構成する金属成分に相対して低温
で溶融するので、上記金属移植片の結晶構造は悪影響を
受けない。更に、上記熱可塑性ポリマーと上記金属成分
との間の溶融結合は上記移植片本体内に切欠きを形成し
ない。従って、本発明は移植片本体の強度特性を、完全
ではないとしても、実質的に有する移植片を形成する。
本発明を使用する設計者はその用途に必要とされる大小
の多孔質表層を有するいかなる寸法の移植片をも構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術により焼結中にベース内に形成された
切欠きを示す拡大断面図である。
【図2】一部断面を有する人工股関節部茎移植片の形態
の本発明の移植片の斜視図である。
【図3】移植片本体、熱可塑性ポリマー、および多孔質
表層の間の接続部を示すための図2の円形域3の拡大図
である。
【符号の説明】
10…移植片の本体 12…多孔質層 14…切欠き 16…接触点 20…移植片 21…移植片本体 22…多孔質表層 24…熱可塑性ポリマー層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属移植片本体、多孔質表層、および上
    記金属移植片本体と上記多孔質表層との間に設けられて
    上記金属移植片本体と上記多孔質表層とを接着結合して
    いる熱可塑性ポリマーの薄層から成る、ことを特徴とす
    る人工移植片。
  2. 【請求項2】 上記熱可塑性ポリマーは上記金属移植片
    本体および上記多孔質表層の溶融温度よりも実質的に低
    い温度で溶融するものである、請求項1の人工移植片。
  3. 【請求項3】 上記熱可塑性ポリマーはポリアリールエ
    ーテルケトン族から選択される、請求項1の人工移植
    片。
  4. 【請求項4】 上記熱可塑性ポリマーは半結晶ポリマー
    である、請求項1の人工移植片。
  5. 【請求項5】 金属移植片本体内に切欠きを形成するこ
    となくかつ上記金属移植片本体をカ氏1000度(約セ
    氏537度)を越える温度で加熱することなく金属移植
    片本体へ多孔質表層を固着する方法であって、上記方法
    は次の工程から成ることを特徴とする: イ)金属から形成した人工移植片本体を用意し、 ロ)多孔質表層を用意し、 ハ)熱可塑性ポリマーの薄層を用意し、 ニ)上記熱可塑性ポリマーを挟んで上記金属移植片本体
    と上記多孔質表層とを接触させた組立体を形成し、 ホ)上記組立体を上記熱可塑性ポリマーの薄層を溶融状
    態に転移させて上記金属移植片本体を上記多孔質表層へ
    接着結合させることのできる温度まで加熱し、かつ ヘ)上記組立体を大気温度で冷却して上記熱可塑性ポリ
    マーを固体状態へ転移させる。
  6. 【請求項6】 上記熱可塑性ポリマーはポリアリールエ
    ーテルケトン族から選択される、請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 上記熱可塑性ポリマーは半結晶ポリマー
    である、請求項5の方法。
  8. 【請求項8】 上記多孔質表層の一部は上記熱可塑性ポ
    リマーの薄層に封入される、請求項5の方法。
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