JPS60236656A - 接着面を有する移植体 - Google Patents

接着面を有する移植体

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JPS60236656A
JPS60236656A JP60088473A JP8847385A JPS60236656A JP S60236656 A JPS60236656 A JP S60236656A JP 60088473 A JP60088473 A JP 60088473A JP 8847385 A JP8847385 A JP 8847385A JP S60236656 A JPS60236656 A JP S60236656A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １月 本、発明は、人体内利用の、とくに組織の侵入が可能な
、完全な接着面を有する移植体に関する、。
レーザーを用・・いた移・植体接着面の形成法がこ１の
発明に含まれている。
移植体を人体内で恒久化する為に、その固着法や装置が
数多、く開発されている。整形外科的移植の分野で良く
知られている一つの方法は移植体を固定するために、ポ
リメタクリレートのような接合剤の利用である。移植の
永続性を改善するもう−・つの方法は、人体組織の侵入
を受容し得る移植体の作製である。例えば米国特許 第３，６０５．１２３号、 同第３．８０８，６０６号、 同第３，８５５，６３８号に示されているような多孔性
表面を有する移植体等がある。
米国特許第４．２７２．８５５号は、このような多孔性
表面を有する移植体は、接着面の鋭角的な角や端部によ
り、その機械的強度が減少させられるのではないかと指
摘し、その利点に異議を唱えている。当該特許によれば
、鋭角的な角や端部は、ひび割れを誘発しやすく、これ
が移植体の中心部にまでひろがり、結果として破損をひ
き起こす。この欠点は、角や端部を持たない、多数の凹
凸を有する接着面により克服され得ることが明らかにさ
れている。そのような接着面は、エンボス（型押し）加
工、鋳造、化学エツチング、切削加■やその他種々の機
械的加工により製作されると記述されている。
角や端部を持たない表面が組織の侵入にとって最善であ
るとは一般に信じられていない。・方、角を持たない表
面は一般に移植体の内部応力を減少させるが同時に組織
との接触面積をも減少させる。接着は、はとんど移植体
・組織間の機械的相互作用に依存する為、接触面積の減
少は、移植体の組織への接着強度を著しく減少させるこ
とになる。ここでいう機械的相互作用には大別して二種
ある。その−・つは、移植体の背部もしくは周囲に組織
が成長するように連結部を形成することである。もう−
・つは、摩擦力である。すなわち、移植体表面に組織が
密着するように成長すれば、その結果ある程度強い摩擦
力による接着が生じる。
米国特許第４．２７２．８５５号による接着面は機械的
相互作用の双方を著しく減少させている。
全く角をもたない表面は組織が入り込み連結を生じる構
造を少ししか持たない。さらに全く角を持たない表面は
組織との接触面積が小さく、摩擦による組織−移植体間
のずれを抑制する。本発明における移植体は、鋭角部に
よる内部応力の発生を極小化しつつ、これらの欠点を克
服している。
Ｗｕ旦Ｗ 本発明によれば、人体内用の移植体が提供される。この
移植体は、生体組織の侵入を受け入れ得る完全な接着面
を有づ゛る。その表面は、多数の隣接した、一般にくぼ
んだ表面部で形成されている。
この表面部は内部接着面を形成する交差部をもち、列状
になったリムを持ち、この内部接着面から突き出た多数
の柱状物を持つ。この柱状物はそれぞれ、多数の接着面
を持つ。この面は、互いに平行な軸の周囲に円柱状の凹
部を持ち、互いに交差し、鋭角的で互いに平行な柱状物
の端部を形成する。
そしてこの柱状物は上記の接着面との交差部で円弧状に
切断されている。
本発明では、更に人体内用の移植体に接着面を青酸する
方法が提供されている。この方法は、移植体表面に向は
レーザーのパルスビームを当て、接着面を形成する為の
移植体面上の多数の円柱状の穴をあけるように、予め決
められたパターンでこのレーザービームを移動さける■
稈から成っている。
詳細な説明 第１図は移植体１０の平面図であり、この移植体１０は
柄を持つ腰部大腿骨である。移植体１０は予め除去され
た大腿骨頂に置換するものである。
大腿骨頂を取り出し、移植体１０を移植する方法は従来
良く知られている。移植体１０は、従来アメリカン　ソ
サイアテイ　フォー　テスティングアンド　マテリアル
ズ　スタンダード第７５号（Ａｍｅｒｉｃａｎ　５ｏｃ
ｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓＳｔａｎｄａｒｄ　Ｎα７５）に準拠するコ
バルト・クローム合金の錆造物のような合金から成って
いる。移植体１０は大腿骨頂として示され説明されてい
るが、本発明の移植体は他の多数の形態を取り得るわけ
で、大腿骨頂に限定されるわけではない。例えば、この
移植体は、腰部人Ｔ寛臼骨の一部、肩部人工上腕骨もし
くは人工関節窩、ひざの人工大腿骨もしくは人工脛側骨
の一部、靭帯の・部や鍵植や部分的な骨の置換等の為の
装置、指関節グラタメット（ｏｒｏｍｍｅｔ　）　、歯
根の移植体等ともなり得る。同様にこの移植体は他の材
質からも構成される。例えば、鍛造コバルト・クローム
合金、チタン６・アルミニウム４・バナジウム合金、ス
テンレス鋼合金、超高分子量ポリエチレン、アルミナの
ようなセラミックス等がある。とりあえず上記の移植体
は整形外科的利用に関ケるものであるが、使用材質例は
この範囲でなく、又、本発明は整形外科的利用に限られ
ず、材質も上記例に限られるわけではない。例えば、組
織の侵入を受け入れ得る移植体の表面を形態的に改善Ｊ
ることが望ましいような医学的応用がある。例えば、経
皮的な連結装置、ペースメーカー容器、人工心臓血管系
、移植体の安定化が要求されるような軟組織の移植を含
む。このような医学的応用には、一般的分類によるとこ
ろのフッ素ポリマー、シリコンポリマー、ポリアセタル
、ポリウレタンポリスルフォン、ポリアラミド、ポリエ
ステル、ポリオレフィン等の材質の利用も可能である。
移植体１０は、大腿骨骨髄管に挿入される大腿骨頂１２
と大腿青草１４を含む。茎１４はカラー１６、前端中節
部１８、骨端末部２０を含む。カラー１６は生体の大腿
骨頚部の骨皮質部に固定するように作られている。大腿
骨前端中節部は、従来の大腿骨前端中節部と連結するよ
うになっている。骨端末部２０は大腿の対応する部分に
連結するように作られる。
接着面２２は前端中節部１８の前面２１と図には示され
ていない背部とに設置プられていることが望ましい。接
着面２２の第１実施例である一部２４が第２図に示され
ている。この部分２４は多数の球面の一部をなす凹面部
２６と多数の細長く好ましくは長さのそろった柱状物２
８から形成される。面部２６は互いに隣接し、第３図に
も示されているように、交差している一般に列状のリム
３０含有する。
１２．３図に示されているように、交差部をもつ列状の
リム３０は内部接着部３２を形成する。
内部接着部３２からの突起が柱状物２８である。
柱状物２８は４つの側部接着面３４と端面３５を′もつ
。この端面３５は、外向きの接着面となる。
またこの面３５は移植体コ０の表面に平行である。
側部接着面３４は、それぞれ、好ましくは内部接着部３
２に垂直な軸−関して、円柱状のくぼみ形となっている
。側部接着面３４は、柱状物２８一つあたり、通常４つ
の鋭角的な角３６を作る。この角３６は、通常互いに平
行で、好ましくは内部接着部３２にほぼ垂直に延びてい
る。側部接着面３４は、凹面部２６との交差部３８で円
弧状にカットされている。凹面部２６と柱状物２８との
間の交差部３８は、そこの点での応力の発生を削除する
ために円弧状にカットされている。応力は、幾何学的研
究により、応力集中が生じる鋭角部で発生することが良
く知られている。高い応力集中は、材料の疲労に基づく
破損を一発するひび割れを生じ易くする。
交差部３８は円弧状にカットされているが、各柱状物２
８の側部接着面３４は、円柱状にくぼみ、鋭角的な柱状
物の角３６で交差している。このよりに円柱状にくぼん
だ側部接着面３４は、このような凹部を持たｄい面と比
較して、際立った利点をもつ。円柱状にくぼんだ側部接
着面３４ｉ有ｉる柱状物２８は局所的な組織の侵入にと
って、どの面。方向から見工もくぼユ、蕊。空間を提供
している。このことは、部分的な機械的連結に依る部を
もたない面のみでは不可能である６八に、このような凹
部をもつ柱状物２８は、移植体１０から組織を剥離返せ
るような力に対する摩擦抵抗円柱状にくぼんだ側部接着
面３４を有する柱状物２８と、凹部のない円筒状突起物
とを比較する摩擦抵抗は、直接、表面積に比例する為、
円柱状にくぼんだ側部接着面３４に伴う摩擦抵抗の相対
的な増加が決定される。柱状突起物の中心間距離゛表面
積は、以下あように算出される。側面に凹部のない柱状
物はほぼ以下のような３つの部分に分けられる。１５０
μｍの直径をもつ半球状の先端部、２５０μｍの高さと
直径１５０μｍの１紋、直径２５０μｍの下底をもつ円
錐台状の中間部、そして、１２５μ瓦の高さで上底の直
径が２５０μｍ、下底の直径が４００μｍの円錐台状の
基部である。これら各部の表面積は、通常の末梢法によ
りめられ、その値はこのような凹部をもたない突起１個
あたり０．３４４ａ＋ｍ２である。円柱状にくぼんだ側
部接着面３４をもつ柱状物２８もまた、はぼ３つの部分
に分けられる。即ら、先端部は３００μｍの弦長と５０
μｍのせりの高さをもつ４つの円弧に近い３００μｍ四
方の正方形状、中間部は３００μｍの弦長と５０μｍの
せりの高さをもつ４つの円弧で高さが３２５μｍ１そし
て基部は１２５μｍの高さ、上底が２２５μｍ１下底が
３２５μｍの円錐台である。再び通常の末梢法を用いて
、このような円柱状にくぼんだ側部接着面３４をもつ柱
状物２８一つあたりの前表面積をめると０．６０５馴２
となる。これは、凹部のない場合と比較して、凹部を側
面にもつ柱状物２８を有する移植体は、固着する際に接
触面積として１．７６倍、すなわち７６％増の摩擦抵抗
力をもつことになる。このように柱状物２８における強
化された機械的連結及び摩擦抵抗力は移植体１０が体内
に移植された際にうけるねじれ力に耐え得る。このねじ
れ力は、例えば腰部移植体では、移植体が継ぎ手として
用いられることが多いため無視し得ない。ごのような力
は腰部移植体のゆるみや故障の主因となる可能性がある
。
移植体１０と組織の界面におけるねじり力に対する耐性
に加えて、組織と接触する面２２もまた、移植体１０か
ら組織を剥離させようとする界面に垂直な力に対しても
耐性を持たねばならない。まず、円柱状にくぼんだ側部
接着面３４をもつ柱状物２８は、移植体１０から組織と
の界面に垂直な力が加えられたとき、剥離に対して７６
％増の面積、すなわち７６％増の抵抗力を有する。この
第１の移植体１０からの組織め微視的な剥離に続いて、
内部接着部３２に、好ましくはほぼ垂直であり、従って
移植体−組織界面に垂直な円柱状の凹部をもつ側部接着
面３４は、移植体１ｏがらさらに組織が剥離しようとす
る傾向をくいとめる摩擦抵抗を与える。一方、側面に凹
部を持たない突起物は、初期の微視的な剥離の後に、移
植体１ｏがら組織が剥離する傾向をくいとめる抵抗力を
もたない。とりわけ上述した寸法の柱状物においては、
各柱状物２８の４つの円柱状の凹部をもつ側部接着面３
４は表面に垂直な力に対する摩擦抵抗を与える表面とし
て０．４１８ｓ２を有する。こうして、平坦な表面積の
１ｃ＃＋２あたり、本発明の柱状物は界面に垂直な力に
抗する垂直方向の表面積として１６７ｍ　をもつことに
なる。
多数のくぼんだ面２６と、柱状物２８とが接着面２２を
形成する。接着面２２は、凹面部２６と柱状物２８の大
きさを適当にすれば、生体組織の侵入を受け入れるよう
になる。文献によれば以上のことが明らかにされている
。生体組織は移植体を作る際従来用いられている材質の
窪みに入り込んで成長する。そして、もし、この窪みが
脈管形成を支持し得る充分な大きさをもっていれば、生
体組織は生存し続ける。骨などの硬い組織が侵入し得る
最小の窪みは、約１５０μｍであると考えられている。
皮膚や筋膜のような軟かい組織は少くとも５０μＴｒＬ
１！ｉ！度の小さな窪みの中へ成長してゆく。移植体１
０中への組織の侵入の深さは、理論的には移植体１ｏと
侵入する１ＩＩＩＡとの生化学的及び機械的な適合性と
脈管形成に充分な空間が与えられれば無制限である。そ
こで部分的に球状の凹面部２６は、軟かな組織移植体に
ついては約５０〜１５０μｍ１硬いものについては、２
００〜４００μ’Ｉｎの直径をもっことが望ましい。第
２゜３図に示された実施例においては、各柱状物２８は
、凹面部２６の直径と同程度の横幅をもっことも望まし
い。
第９図は５０倍の倍率で纏った第２図の平面図の走査型
電子顕微鏡像である。この図は、以下に述べる方法によ
り形成された個々の凹面部２６と、柱状物２８を示して
いる。第１０図は、第９図と同様な走査型電子顕微鏡像
であるが、視点が第９図の揚台から３０度傾けられてい
る。第１０図は、柱状物２８の円柱状にくぼんだ側部接
着面３４を示している。第９，１０図の走査型電子顕微
ａｍは、部分２４の構造中の不規則性を示している。
この不規則性は、以下に述べる製造法によっている。
このような不規則構造の−・つは、柱状物が様々な位置
、すなわち、先端部、リムに沿った部分、もしくは側面
上からのびている突起であるからであろう。このような
突起は、組織・移植体間の強化された連結の為の窪みの
面積を与えるという点で利点となる。接着面２２の第２
の実施例の部分４０が第４図の平面図及び第５図の断面
図中に示されている。第５図は、部分的に球状でくぼん
だ部分４２と、第２，３図の多数の柱状物２８と同様な
、多数の細長い柱状物４４を示す。相違点は各柱状物４
４の先端に位置する膨んだ突起４６である。突起４６は
球根から生じた形をしており、接着面２２が形成される
方法によって生じ、以下詳細に説明される。
第２．３図の２４と同様に第４，５図の部分４０は、内
部接着部５０を形成する交差線をもち列状になっている
リム４８と表面部４２の部分を連結する。内部接着部５
０からの突起物が柱状物４４である。各柱状物４４は４
つの側部接着面５２を持つ。この側部接着面５２は、一
般に、互いに平行で、長軸方向の軸のまわりに関して円
柱状のくぼみを持ち、内部接着部５０に垂直であること
が望ましい。この側部接着面５２は、第２゜３図とは異
なる様式で、各柱状物４４あたり４つの縁５４を形成す
るように面が交わっている。この相違は、部分４０が形
成される後述の方法に関係している。柱状物の縁５４は
通常互いに平行で、長軸をそろえて列をなし、内部接着
部５０に垂直に伸びている。この側部接着面５２は、凹
面部４２との交差部５６で前述のように円弧状にカット
されている。
接着面２２の第３実施例の部分５８が平面図である第６
図と断面図である第７図に示されている。
第７図は、多数の、部分的に球状で、くぼんだ面６０と
第２．３図中の柱状物２８及び第４，５図中の柱状物４
４と同様に、多数の柱状物６２を示している。第２．３
図中の部分２４と第４９．５図中の部分４０とそれぞれ
同様に、部分５８は、面６０を、内部接着部６６を形成
する、交差し列状をなすリム６４と連結させている。内
部接着部６６からの突起物が柱状物６２である。この柱
状物は各々、８つの側部接着面６８をもつ。この側部接
着面６８の各々は、内部接着部６６にほぼ垂直な軸のま
わりに円柱状の凹部となっている。側部接着面６８は、
第２．３図及び第４．５図とは、異った様式で交差し、
各柱状物６２あたり８つの鋭角的な柱状物上の縁部７０
を形成する。この差異は、部分５８が形成される後述の
方法に関連している。柱状物上の縁部７０は、、内部接
着部６６にほぼ垂直な方向に伸びていることが望ましい
。
側部接着面６８は、凹面部６０との交差部７２の位置で
前述のように円弧状にカットされている。
部分２４，４０．５８を作成する方法は、それぞれ第２
．４．６図とともに、第８図を参照しながら以下に述べ
る。はじめに、第８図は、移植体１０と、その上に部分
２４．４０．５８を形成するための装置を示している。
その装置は全て従来良く使用されているものである。す
なわち、レーザー７４、その為の電源７６、レーザー７
４から移植体１０上に放出されるエネルギービームの焦
点をあわせ、方向を・決定するだめの光学系７８、光学
系７８を移植体１０に対して位置合わせをするための装
置８０、移植体１０を光学系７８・に対して位置決めす
るための装置８２、位置決め装置８０のための制御系８
４および位置決め装置８２のための制御系８６を含んで
いる。レーザー７４は従来良く使われている形式のもの
でよく、たとえば、ＣＯ２レーザ−、ネオジミウムφガ
ラスレーザー、ネオジミウム：イツトリウム・アルミニ
ウム・ガーネット（Ｎｄ　：　ＹＡＧ）レーザー、アル
ゴンレーザー等である。レーザービーム７５は移植体１
０に部分２４．４０．５８の様に示されている接着２面
２２を形成する為に向けられる。
レーザーを用いる製法の特長は、気化していない残りの
材料が非常に速く冷却覆ることに関連している。１，０
００．０００℃／ｓｅｃ程度の冷却速度はレーザーの表
面加工ではよくあることである。急速な冷却速度は材料
の本体内部に対して表面加工の影響を減らずばかりでな
く、はとんど非晶質と考えられる、極めて微細な粒子か
ら成る表面を形成する。以下の例１で述べられているレ
ーザー加工されたコバルト・クローム合金の微細な強度
測定では、ダイアモンド微細硬度数で約３５０（約３５
０ツクウエル（Ｒｏｃｋｗｅｌ　ｌ　）　Ｃ）の本体に
対して、レーザーによって融解された表面領域では約５
２０のダイアモンド微細硬疫（約５０ロツクウエル（Ｒ
ｏｃｋｗｅｌｌ）　Ｃ）と硬さが増している。このよう
に、レーザー加工より得られる極めて微細な粒子サイズ
は、表面の物理的性質を改善し、非晶質金属で良く知ら
れている特性である腐食抵抗を強化させるだろう。
部分２４が形成される方法は、第２図に示された矢印Ａ
、Ｂで例示されている。予め定められた時間、矢印への
前向にレーザービーム７５の焦点を直接あわせ、最初に
、円柱状の穴８８かあ（）られる。レーザービーム７５
は矢印Ａの方向に予め定められた方向に動かされ、２番
目の円柱状の穴９０がありられる。移植体１０に対する
レーザービーム７５は、従来のように、装置８０、装置
８２、制御系８４及び８６によって、穴８８と９０が交
差し上記のようにリム３０を形成するように移動させら
れる。穴８８と９０の直径はレーザービーム７５が動か
される距離よりも大きい。
その方法は、はじめＡに沿って、次に内部接着部３２を
形成するために組み合わせパターンでＢに沿って繰り返
される。Ｂに沿ってレーザービーム７５が穴の間で動か
される距離は、柱状物２８を形成させる為、約２倍とな
る。
湾曲した交差部３８は、レーザービーム７５を用い、表
面２２の局所的な領域を融解し、気化させることによっ
て形成された。表面２２の最終的な形状は、第９．１０
図に示されているようなレーザーによる穴あけの硬化を
組み合わせることによって作られる。これらの効果は、
融解した材料の表面張力、ど−ムの強度分布、側部接着
面からのビームの反射及び、材料の気化を含んでいる。
湾曲した交差部３８の最終的な形状を決める正確な機構
は正確にはわかっていないが、それは、上述のようなレ
ーザーの穴ありによる繰り返し可能で再現性のある結果
を有する。
他の部分４０．５８は同様に形成される。部分４０では
、ｌ状物４４は第２図の柱状物２８より相対的に小さく
、より近接して並べられている。
この小さめの柱状物４４は、それゆえに、レーザーの穴
あけの複雑な効果により、明らかにより大ぎな影響を受
ける。結果として、柱状物４４はより丸められた柱状物
縁５４を有する傾向となり、柱状物４４の自由端は、球
根状にふくらんだ隆起部４６となる。小さめで、より近
接して並べられた柱状物４４の最終的な形状を決定する
機構は正確には、わからないが、融解物の表面張力、リ
ムの人口の融解物の流動や凝固、反射の減少による材料
が除去される和の増加、側部接着面からの反射による材
料が除去される聞の増加、蒸気圧を増加させる効果、そ
して、リムの人口に注入された材料の再凝固に関連して
いるように考えられる。
各柱状物４４の自由端での球根状の膨らみ４６は、移植
体表面２２に垂直な力に対抗する界面での機械的連結を
可能にする上で明らかな利点をもつ。一方、にり丸めら
れているような柱状物＠５４では、ねじれ力に抗する機
械的な連結が弱められる。明らかに、これらの異なった
効果があることを、所定の移植体の適用に対して、適当
な表面構造を選択する際、考慮することが重要である。
第６図中の第３実施例である部分５４は、第４図で行わ
れた方法によって作られる。ただし以下の点が異なる。
−・列に並んだ穴の列の間隔は、およそならんだ穴の距
離の３倍とし、その列は、矢〔ｌＩＣ，Ｄに示されてい
る様に、他の穴の列と十字形に交差する点が異なる。線
Ｃにそった穴の列の間隔および線りにそった穴の列の間
隔は、はぼ等しいにうに示されているが、適当な接着面
２２を作るためには、間隔が等しくなることは、特に必
要ではない。
他の多くの実施態様が装置８０．８２の従来的調整の仕
方で形成される。例えば、一つの柱状物あたりの側部接
着面の数を変えることができる。
またレーザービームの強度は、柱状物上の隆起部の大き
さ、形状、位置に影響を与えるように変えることが可能
である。また、内部接着面から柱状物が突き出る角度を
変えることも可能である。最終的には、円形でないレー
ザービームの使用も可能である。すなわち、四角形のレ
ーザービームも用いることができる。四角形のビームは
、適当な柱状物を形成する為に要求される、穴と穴との
間隔を狭くするし、その結果交差するリムは同強度の円
形ビームによって作られるリムよりも短くなると思われ
る。さらに四角形ビームによって作られる柱状物は円形
ビームで作られたものよりも、より四部の浅い側部接着
面をもつことになるだろう。他の適当なビームの形とし
て、三角形、六角形、また他の多角形を含む。
上述の方法を用い、以下の接着面が移植体上に形成され
た。
例１ ＋（Ｄ　Ｅシステム容器（ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｉｔ　＞
中のモデル（Ｎｏｄｅｌ　）ｋｓｓ−５００として、レ
イセオン社（ＲａｖｔｈｅＯｎ）より入手したネオジミ
ウム・ＹＡＧパルスレーザ−が、第２、第３図の部分２
４と示された接着面を形成する為に使われた。
このレーザーは、パルス長１．２ｍ５ｅｃ、パルス速度
毎秒２０パルスに調整された。毎秒２０パルスのパルス
速度で使用されると、出力は２０６０ワツトで、パルス
当り平均１．０ジユールに当る。５ｃＪＲの焦点距離の
レンズを用いた。ビームは移植体表面下的０．６４ａｅ
ｍの位置に焦点をあわせた。移植体は、既に述べたよう
なコバルト・クローム合金製である柄のある大腿骨頂で
ある。
まず部分２４が第２図の矢印Ａの線に沿っての穴あけに
より形成される。レーザーは毎分２５．４αの走査速度
で動かされた。矢印Ａのそれぞれ直線的な部分の端で、
レーザーは直前に作られた部分に垂直に約０．５１ｊｗ
＋ステップし、新しい列が作られた。新しい列は、その
前の列に平行に作られる。次に、矢印Ｂの線にそった穴
が同様に作られた。始点は矢印Ａの始点がら約０．２５
ａｍ＋離れ、走査速度は、毎分６１．０ｃＩＩに高めら
れたが、ステップの大きさは、０．５１ａｍのままであ
った。走査されたのは約１．５ｃｍＸ２．５ｍｍの領域
であった。
平均的な穴の深さは、約３２０μ肌であった。
矢印Ａ、Ｂに沿って穴があけられた結果、向いあう側部
接着面３４の間隔は約２５０μｍとなった。
多数のつき出た柱状物２８は、それぞれ約２５０μｍの
横幅となった。
例２ コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｉｎｃ、　）の子会
社であるレーザー社（Ｌａｓｅｒ　Ｉｎｃ、、　）から
モデル（Ｈｏｃｌｅｌ　）　ＮＱ　１１　Ｄとして入手
したネオジミウム・ガラスレーザーが、上述の様な、コ
バルト・クローム合金製の別なタイプの柄のある大腿骨
頂製作に用いられた。第４．５図中の接着向が移植体上
に形成された。レーザーはパルス長１．０ｍ、ｓｅｃ、
そして、１回に１発のパルスを手動で発するように調整
された。パルス当りのエネルギーは、０．５ジユールで
ある。６．４゜αの焦点距離をもつレンズを用いた。ビ
ーム焦点は移植体表面にあわせた。
部分４０は、マイクロメーター駆動のＸ−Ｙステージを
用いた手動位置合わせにより第４図の線にそっての穴あ
けにより形成された。隣り合った穴の間と、矢印の各直
線部分の端で、レーザーは約０．２５ｍｍステップさせ
られた。走査されたのは、約２１１１１Ｘ４Ｊｌｌｌの
領域であった。
穴の平均的な深さは１０００μｍであった。向い合う側
部接着面５２の間隔は約１００〜２００μｍの範囲にあ
った。多数の突き出た柱状物４４は、それぞれ１５０μ
ｍの横幅となった。
例３ 例１で使用された、ネオジミウム・ＹＡＧパルスレーザ
−が前述のようなコバルト・クローム合金製の別なタイ
プの柄のある大腿骨頂の製作に用いられた。第６，７図
に示されている接着面が移植体上に形成された。レーザ
ーは、パルス長１．２ｍ５ｅｃ毎秒２０パルスの速度に
調整された。出力は２０．０ワツト、すなわち、パルス
当り平均１．０ジユールとなるよう調整した。ビームは
、移植体表面下、約０．６４ｍに焦点をあわせた。
部分５８が、まず第６図の矢印Ｃの線にそっての穴あけ
により形成された。レーザーを毎分２５．４ｃａ＋の走
査速度で動かした。矢印Ｃで示された直線部分の両端で
、レーザーは直前に作られた線に垂直に約０．７６＃Ｉ
ステツプし、新しい線が形成された。この方法を矢印り
の線に沿って繰り返すことで、十字形のパターンが形成
された。
走査されたのは、約１．５αＸ２．５ｃｍの領域であっ
た。
平均的な穴の深さは、約３００μＴｒＬ〜７００μｍの
範囲内となった。向いあう側部接着面６８の間隔は約２
５０μｍとなった。多数の柱状物６２は各々約５００μ
ｍの横幅となった。
例４ コヒー１２１〜社（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｉｎｃ、　）　
、モデル（Ｍｏｄｅｌ　）　Ｎｏ、　５２５として人手
できるＣＯ２パルスレーザ−が腰部人■寛臼骨用の素材
として良く用いられている超高分子量ポリエチレン上に
接着面を形成する為に用いられた。移植体上に形成され
た接着面は、第２．３図に示されているものと同様であ
った。レーザーは１ｍ５ｅｃのパルス長、毎秒１０パル
スのパルス速度に調整された。出力は毎秒１０パルスで
使用すると５ワツトで、これはパルス当り平均０．５ジ
ユールのエネルギーに相当する。２倍のビーム拡張器と
組み合わせて１２．７ｃｍの焦点距離をもつレンズが使
用された。
ビームの焦点は移植体表面上にあわせた。
例１と同様なパターンとなるように、部分２４が穴あけ
により形成された。レーザーは毎分２０．３ｃａ＋の走
査速度で線Ａに沿って移動させ、各線の間で０．５１ｍ
ｍステップさせた。同様に線Ｂに沿った穴は、走査速度
４０．６ｃａ＋／分で線Ａから０．２５ｍｍ離れた点か
らステップ幅を０．５１ｍに保ったまま形成された。走
査されたのは、約６ｍｍＸ６ｍの領ｍ−ｔ’あった。
と 金属材料を比較して、プラスナック材料のレーザー加工
は、かなり困難である。プラスチック材料は一般に融は
易く気化しにくい。上記の方法を用いて矢印Ａ、［３の
線に沿った穴あけを行うと、向いあう側部接着面３４の
間隔は約２２０μｍとなった。多数のつき出た柱状物２
８は、イれぞれ４４０μｍの横幅を持った。この試料で
の穴の平均的な深さは測定しなかったが、約５００μｍ
程度と思われる。
例５ 例２で使用された、ネオジミウム・ガラスレーザーが、
通常良く移植体に利用されるチタン６・アルミニウム４
・バナジウム合金製の別なタイプの柄のある大腿骨頂に
用いられた。第２．３図に示されたのと同様な接着面が
移植体上に形成された。レーザーはパルス長１．□ｍ５
ｅｃに調整し、１回に１発のパルスを手動で出した。パ
ルス当りのエネルギーは０，５ジユールである。焦点距
離６．４Ｃ＃ｌのレンズがレーザーの出力ミラーと２ｍ
Ｉｎ離して置かれ、ビームの焦点は移植体表面上にあわ
ゼられた。
部分２４は、例２のように各穴が−・麿に−・発のパル
スであ１）られたことを除【ノば、例１と同様のパター
ンの穴あけにより形成された。個々の穴は、マイクロメ
ーター駆動のＸ−Ｙステージを用いた手動位置合わせに
より、０．２悶間隔であけられた。各直線部への端でレ
ーザーを直前に形成された線と垂直な方向に約０．４＃
ｌｌｌ＋ステツプさせ、新しい線を形成した。新たに作
られた線は、その直前の線と平行に保たれた。次に線Ｂ
に沿って、同様に穴が作られた。始点は、線Ａから約０
．　：２１ｆｆｌ離れており、各穴の間隔は２倍の約０
．４Ｍとなっている。線の間のステップ幅は約０．４ｍ
＋に保たれた。走査されたのは、約２　ｓ　Ｘ　４　ｍ
ｍの領域であった。
矢印Ａ、Ｂに沿った穴あけの結果、向いあう側部接着面
３４０間隔は約２２０μｍとなった。多数の突き出た柱
状物２８は各々約２２０μ■の横幅となった。平均的な
穴の深さは測定されなかったが、５００μｍ程度と思わ
れる。
４、図面の簡単な説明　、　、 第１図は本発明による接着面を有する移植体の１ 第２図は、８１図における接着面の１部の゛第１実施例
の拡大平面図である。　□ 第３図は、第２図の略３−３の線によ：、−面図第４図
は、第１図の接着面の１部の第２実施例の拡大平面図で
ある。
第５図は、第４図の略５−５の線による断面図である。
第６図は、第１図の接着面の１部の第３実施例第７図は
、第６図の略７−７の線にぶるＩｉ而面である。　・ 第８図は、移植体の接着面を形成する為の移植体と装置
の概略を示す。
第９図は、５０倍の倍率でとった第２図の平面図に相当
する走査型電子顕微鏡像である。
第１０図は、第９図と同様な走査型電子顕微鏡像である
が１９．図の視点がら３０度傾いた位置が２０−；・′
４＃端末１＋、２２・・・接着面、２６・・・凹面部、
ζ−１ゝ　Ｊｌ ２８・・・柱状物１．３ｏ・・・リム、３２川内部接着
部、３４・・・側部接着面、３５・・・端面、３６・・
・角、３８１．１．１．２旨　。
、・・・交差８１１ζ４４・・・柱状物、４６川突起、
４８・・・す□ζ ム、５０・・・内部接着部、５２・・・側部接着面、６
゜・・・凹部、６２・・・柱状物、６４・・・リム、６
６・・・内部接着部、６８・・・側部接着面。
□ 、　代理人　浅　村　皓 □ １１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、人体内用の移植体であつ°【、これは生体組織の侵
    ・人を受け入れる完全な接着面、を有し、この面は、１
    １）内部接着面を形成する交差部のある列状のリムを持
    つ、隣接する多数の凹面部と１．（２１この内部接着面
    から突き出た列をなす多数の柱状物とから成り、この柱
    状物は、それぞれ、多数の側部接着向を持ち、この側部
    接着面は（１）一般に円柱状の凹部を持ち、（２）柱状
    物端部を形成するように交わり、そして（３）前記凹面
    部との交差部で円弧状にカットされていることを特徴と
    する移植体。 ２、当該接着面はレーザーにより形成される特許請求の
    範囲第１項記載の移植体。 ３、以下の工程から成る人体内用の移植体上に接着面を
    形成する方法。 ａ）　移植体表面へパルスレーザ−ビームを向ける工程
    。 ｔ））＋１１内部゛接肴面を形成する交差部を持ち、列
    状のリム□を持つ、隣接した多数の凹面部、（２）この
    内部接着面から突き出た、多数の間隔をもって並ぶ柱・
    状物で、この柱状物はそれぞれ多数の側部接着面をもつ
    と共にこの側部接着面は□、（１）一般に円柱状に凹部
    を持ち、（２）柱状物・端部を形成するように交差し、
    そして（３）前記の凹、面部との交差部で円弧状にカッ
    トされている・如く当該接着面を形成するのに、１多数
    の円柱状の穴をあける為、予め定められたパターンで表
    面に対しレーザーど−ムを移動させ・る工程。
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