JPH0775613B2 - 排気可能な骨セメント用シリンジ - Google Patents

排気可能な骨セメント用シリンジ

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JPH0775613B2
JPH0775613B2 JP62501836A JP50183687A JPH0775613B2 JP H0775613 B2 JPH0775613 B2 JP H0775613B2 JP 62501836 A JP62501836 A JP 62501836A JP 50183687 A JP50183687 A JP 50183687A JP H0775613 B2 JPH0775613 B2 JP H0775613B2
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ドレナート，クラウス
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は骨セメントを混合しかつ塗布する装置およびそ
の方法にに関する。この種の装置は、例えば、欧州特許
EP−A1−170120号から公知である。
人工関節の部品は通常、骨セメントと呼ばれる低温重合
した２成分の樹脂を用いて骨床に固定される。該骨セメ
ントは塗布すると同時に硬化し、その可塑特性により骨
床に補綴部品の固定を行う。ポリメタクリル酸メチル
（PMMA）が骨セメントとして20年以上も用いられ、これ
は液状モノマー中で表面的に溶解した粉末状のビードポ
リマーからなり、最終的に重合により該モノマー中に埋
封される。混合相において、該モノマーはペレット状の
ビードポリマーを包囲している。これが、第１にかなり
の量の気泡をだき込んだペレットを膨張させることにな
る。通常、過酸化ジベンゾイルが活性剤、すなわちＰ−
アミノトルイジンにより活性化される開始反応によって
骨セメントの化学反応が開始し、次いでラジカル連鎖重
合が開始する。この重合工程では発熱を生ずる。だき込
まれた気泡に加えて、ポリマーペレットがモノマーによ
り包囲される場合には、いわゆる「リーの現象」がきま
って現われる。また、発熱重合の工程中で該液状モノマ
ーは蒸発し、結局硬化したポリマーは因果および起源の
異なった種々の気泡で穴だらけとなる。
一般に、ポリマー粉末またはプレポリマーをモノマーに
添加し、スパチュラを用いてボール内で混合する。混合
相に続く加工処理相においては、骨セメントを、例えば
両方ともセメント補綴部品の固定用に準備された寛骨臼
または大腿髄管等の骨床に塗布し、これは通常、手或い
は時にはシリンジを用いて行われる。このようなシリン
ジは、例えば西独特許DE−Ａ−2801 706号或いは欧州
特許EP−A1−170 120号に記載されている。骨のセメン
ト固定を考慮した接合技術において、骨セメント用シリ
ンジを用いることにより、骨セメントを手で充填してい
た従来法で行なうよりも明らかに良い結果が達成され
た。
これに対して、該接合技術を改良する目的は骨セメント
を詰め込むことによって骨内部での固定を改良すること
であるが、一方、本発明者らは骨セメント自体を凝固さ
せ、可塑物質の材料特性を改良することも望んでいる。
かかる理由により、例えば欧州特許EP−A1−170 120号
に記載のように骨セメントを圧縮するための試みがなさ
れた。他の著者らは、形成位置で用いるセメントを、そ
の混合相において排気することにより気泡を取り除くこ
とを試みた。しかしながら、モノマーの蒸発温度は室温
でその臨界段階に達するので、400mbar（40KPa）の圧力
下ではモノマーの気泡が骨セメント中にすでに形成され
ている。これが、モノマーを過冷することによってその
蒸発を防止し、ペースト状の骨セメント中の多くの気泡
を大部分減少させるために試みられた方法（リッグレ
ン、ドラー、モエラー（LIDGREN、DRAR and MOELLE
R）、「ポリメチルメタクリレート・ミキシング・ウィ
ズ・スペシャル・リファレンス・ツー・ストレングス」
（Polymethylmetacrylate Mixing with Special Re
ference to Strength）、アクタ・オーソップ・スキ
ャンド（Acta Orthop Scand、1984;リッグレン、ボデ
リンド、モエラー（LIDGREN、BODELIND and MOELLE
R）、「メカニカル・プロパティーズ・オブ・ボーン・
セメント・ウィズ・スペシャル・リファレンス・ツー・
バキューム・ミキシング・アンド・チリング」（Mechan
ical Properties of Bone Cement with Special
Reference to Vacuum Mixing and Chilling）、
1984.11.30、スウエデイッシユ・メデイカル・ソサイエ
ティーズ・ミーティング（Swedish Medical Society'
s Meeting）に提出）を開発することになる。しかしな
がら、温度を下げることにより化学反応がさらに緩やか
に生じるため、重合工程がより長くなる。その上、モノ
マーの過冷工程および混合容器が複雑になるという問題
が生じる。
本発明の目的は、骨セメントを排気する際の前記欠点を
回避しかつ骨セメント中に包まれる細孔容積をさらに減
少でき、完全に重合した骨セメントの安定性を増加した
骨セメントを混合しかつ塗布する装置およびその方法を
提供することである。
本目的は、特に請求の範囲の特徴により達成される。
本発明は、骨セメントを機械的に予備加圧すると同時に
排気するという原則に基づく。
骨セメントが圧縮空気によって機械的に予備加圧できる
欧州特許EP−A1−170 120号による骨セメント用シリン
ジの使用は層状シリンダーと蓋の間に気泡を押出すこと
を目的とする。骨セメント自体は該蓋および層状シリン
ダーを通過することはできない。カートリッジを覆って
吸引ベルを配置し、同時に真空を施すと、予備圧縮相の
間、モノマーの蒸発は認められず、さらに施した真空の
強さおよび骨セメントの粘度に応じ、だき込んだ気泡が
蓋および層状シリンダーの両方を通して排出できること
がわかる。
アプリケータ中の骨セメントを加圧することにより、該
セメント混合物に加えられた機械的圧力はモノマーの蒸
発曲線に影響し得、同時に真空を施しても非真空気密性
の蓋および非真空気密性の層状シリンダーはだき込んだ
気泡を通過させ、一方骨セメント自体は堅く圧縮された
ままである。
排気の効果は、例えばメスで層状シリンダーの層板に放
射状に切欠きを与えることにより増大させることができ
るので、溝欠陥は生じず、該層板は扇形の面積内でオフ
セット様式或いは同位相様式でお互いに相反して移動し
得る。この方法は、気泡およびだき込んだ気体の泡を層
状シリンダーを通して非常に容易に排出させることを可
能とし、一方、セメント自体は、例えば層板がさらに安
定となる３層のシリンダーの第１の溝だけか、或いは多
分直ちに第２の溝に流入することができる。だき込んだ
気体および過剰の液状モノマーだけが金属製プランジャ
ーを通過できる。
排気工程中の圧力を制御するため、平らなコイルを有す
る小さいシリンダーからなり、該シリンダーがその外表
面に配置された、例えば種々の陽極酸化されたアルミニ
ウム製リングのような着色された目盛りを有する単純な
圧力測定装置を好ましくは用いることができ、該装置は
確実な方法で真空ベルのフランジに吸引される。このよ
うな排気ユニットはまた、非常に容易に制御された排気
用に装備できる。例えば、欧州特許EP−A1−170 120号
による骨セメント用ピストルの胴部に、研削・研磨した
フランジストッパーからなる透明なプラスチック或いは
ガラス製ベルを固定できるフランジを施すことができ
る。該フランジの片側には前記の圧力測定用シリンダー
を装備できる。反対側のローレットねじを有するニード
ルバルブにより、真空の強さを非常に容易に調節でき
る。真空ベルは、吸引連結部分を介して骨セメント用ピ
ストルのハンドルと平行に位置する真空チューブを通し
て排気できる。セメント容器の非真空気密性の閉蓋およ
び圧力ピストン内の層状シリンダの特別に準備された層
板は気体の泡を通過させる。このようにして、準備相に
入ると同時に骨セメントの気孔容積をかなり減少させる
ことができる。骨セメントが明らかに凝固する程度に重
合されるまで排気は続けられる。これは用いる骨セメン
トの温度および粘度に応じて１〜６分間の間に生じる。
次いで真空および予備圧縮を除き、一旦その蓋を取り除
いて、該セメントがまだ可塑状態の間に骨床に塗布す
る。欧州特許EP−A1−170 120号に記載のように、詰め
込みを実施するために任意の圧力強度を用いることがで
きる。アダプターフランジに用いる真空ベルおよび材料
は完全に殺菌消毒できる。真空ベル用に有利に用いるこ
とができるプラスチックの１つに（登録商標名）TRXが
ある。
以下に、本発明をさらに詳細に説明するために図面を使
用する。
第１図は、分解した本発明の骨セメント用ピストルの各
部品を示す。
第２図は、本発明の組み立てた骨セメント用ピストルを
示す。
第３図は、３枚の層板からなる層状シリンダーの断面を
示す。
第4a図および第4b図は層板の種々の具体例の平面図を示
す。
基本的に本発明の骨セメント用ピストルに相当するが、
骨セメントの排気を包含しない骨セメント用ピストンの
基本的構造および操作方法が欧州特許EP−A1−170 120
号に記載されている。
骨セメント用ピストルは、ハンドル２、ケーシング４、
射出手段６、円錐状に傾斜したフロント部９を有する骨
セメント用容器８および閉蓋10を有する。該容器８およ
び閉蓋10は差込蓋12により連結される。さらに、ケーシ
ング４には容器８を該ケーシングに連結するスナップ蓋
（クイック蓋）14およびピン16が設けられ、該スナップ
蓋は差込蓋12用の回転可能な安全機構からなる。さら
に、１個の突起22を有するスライダー20、３枚の柔軟な
層板26を有する層状シリンダー或いは層状部材24、加圧
空気源（図示せず）に連結される圧縮空気連結部28、供
与するバルブの形状を有する圧力入口バルブ30、該圧力
入口バルブ30を開放する開放バルブ32、ガス抜きボタン
34および圧力表示36が設けられる。
本発明の骨セメント用ピストルは、また真空ベル或いは
吸引ベル100、該ベル100を骨セメントピストルのケーシ
ング４に連結するフランジ105、およびその一端が連結
部115によってフランジ105に連結されかつ他端がポンプ
（図示せず）に連結される真空チューブ110からなる。
該フランジ105は圧力測定装置120および調整可能なバル
ブ125からなる。
骨セメント用ピストルの操作モードは前述の通りであ
る。層状部材24が容器内のセメントに対して押圧される
予備圧縮相の間、空気が真空チューブ110を介してベル1
00から吸引される。ところが、骨セメントは蓋10或いは
層状部材24を通過できず、しっかりと封入されたままで
あり、骨セメント中にだき込んだ気泡は層状部材24によ
り加えれた圧力により同様に押しつぶされる。該気泡
は、（非気密性）蓋10、および容器８と気密様式で取り
付けない層状部材24の層板26の両方を介して排出でき
る。骨セメントは圧力を受けないので、この工程間では
モノマーは蒸発できない。
第３図に示すように、層状部材24並びにその３枚の層板
26a,26bおよび26cは、好ましくは、骨セメントに面する
層板26cは最小直径を有し、層板26bおよび26aは両方と
も僅かに大きい直径を有するというような形状である。
例えば、層板26cは直径25.78mm、層板26bは直径25.80mm
そして層板26aは直径25.82mmである。このようにして、
工程誤差を補償し、予備加圧時に骨セメントの大底は第
１または第２の層板を通過できるが、層状部材24の３枚
の層板26のすべてを通過しないことを確実にすることが
できる。
第４図に示す層板は、好ましくは放射状溝を示す。第４
図において、L1は骨セメントに面する第１の層板の溝で
あり、L2は第２の層板の溝、L3は第３の層板の溝であ
る。第4a図および第4b図による２つの具体例において、
個々の層板の各溝は放射状にオフセットしている。層状
部材が予備加圧されて封入された骨セメントに対して押
圧されると、層板は僅かに変形するが、最終的に骨セメ
ントが３枚すべての層板を通過するのを防止するのに充
分安定になる。本目的のために３枚以上の層板を設ける
ことも事実上可能である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）塗布前の骨セメントを収容する容器
    （８）、 （ｂ）該容器（８）内の骨セメントを予備加圧し、該セ
    メントを塗布する圧力発生装置、 （ｃ）該圧力発生装置により圧力が加えられた時、骨セ
    メントおよび容器から気体を排出させるガス抜き手段、
    および （ｄ）容器（８）を排気し、圧力下で該容器（８）から
    排出した気体を吸引する装置（100、110）、 からなることを特徴とする、骨セメントの混合塗布装
    置。
  2. 【請求項２】該容器（８）を覆って配置されるベル（10
    0）により特徴づけられる請求の範囲第１項記載の装
    置。
  3. 【請求項３】該ベル（100）がフランジ（105）によって
    ケーシング（４）に連結される請求の範囲第２項記載の
    装置。
  4. 【請求項４】該フランジ（105）が真空チューブ（110）
    用の連結部（115）からなる請求の範囲第３項記載の装
    置。
  5. 【請求項５】該ベル（110）内の圧力を測定しかつ制御
    する手段により特徴づけられる請求の範囲第２〜４項記
    載のいずれかの装置。
  6. 【請求項６】該セメントを押し出す少なくとも３枚の層
    板（26）からなり、該各層板（26）が僅かに異なった直
    径を有する層状部材（24）により特徴づけられる請求の
    範囲第１〜５項記載のいずれかの装置。
  7. 【請求項７】該層板（26）が放射状の溝を有し、該各層
    板（26）の溝が好ましくはオフセットになっている請求
    の範囲第６項記載の装置。
  8. 【請求項８】骨セメントを塗布する前に、 （ａ）塗布前の骨セメントを収容する容器（８）； （ｂ）該容器（８）内の骨セメントを予備加圧し、該セ
    メントを塗布する圧力発生装置； （ｃ）該圧力発生装置により圧力が加えられた時、骨セ
    メントおよび容器から気体を排出させるガス抜き手段；
    および （ｄ）容器（８）を排気し、圧力下で該容器（８）から
    排出する気体を吸引する装置（100、110）； からなる骨セメントの混合塗布装置内で、圧力下、骨セ
    メントを混合する方法であって、該骨セメントを、該骨
    セメントの塗布前に、一定に調整あるいは制御される圧
    力下で予備加圧し、該骨セメントから排出する気体を、
    予備加圧の間、吸引することを特徴とする混合方法。
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