JPS6045356A - 人工関節 - Google Patents

人工関節

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JPS6045356A
JPS6045356A JP58152212A JP15221283A JPS6045356A JP S6045356 A JPS6045356 A JP S6045356A JP 58152212 A JP58152212 A JP 58152212A JP 15221283 A JP15221283 A JP 15221283A JP S6045356 A JPS6045356 A JP S6045356A
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memory alloy
artificial joint
alloy material
stem
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JP58152212A
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大西 啓靖
石部 浩
稔 横田
澤田 和夫
和彦 林
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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】 発明の分野 この発明は、関節等の治療に用いられる人工関節に関し
、特−に人体骨部との接合を容易に行なうことができ、
しかも長期にわたって弛緩することのない人工関節に関
する。
先行技術の説明 第1図は、従来使用されている人工股関節を示す概略斜
視因である。示される人工股関節は、一般的には金属で
作られるステム1と、金属またはセラミックスで作られ
ステム1と一体とされる骨頭2と、金属、セラミックス
、または高分子材料から作られているソケット3と、か
ら構成される。
人工関節は、そのステム部1を人体の骨部にあけられた
孔に差込んだ状態で、人体骨部と接合される。この場合
、通常、ステム1と骨部との間の隙間に骨セメントを流
し込むことによって、人工関節を固着させる。しかしな
がら、流し込まれた骨セメントは、生体との親和性が悪
いばかりでなく、施術後景年月の間に変質したり、クラ
ックが入ったりすることがある。そのために、固着力が
緩み再手術が必要になることがある。このことは患者に
対し大きな肉体的苦痛を与えることになる。
一方、人工関節を固着する際母セメントを使用しない方
法も考えられている。たとえば、第2図に示ずように、
ステム部1の表面に凹凸を設け、この凹凸によって人体
骨部との接合を行なわせるものがある。しかし、この方
法もまた、長年月の間に緩みが生じることが多く、満足
されるべきものではない。
発明の目的 それゆえに、この発明の主たる目的は、人体骨部と強固
に接合され、かつ長期間にわたってその接合が弛緩する
ことのない人工関節を提供することにある。
発明の構成および実施例の説明 この発明は、ステム部上に形状記憶合金材を取付け、こ
の形状記憶合金材の形状記憶効果を利用して人体骨部と
の接合を強固に行なわんとする人工関節である。
形状記憶合金は、いわゆる機能性材料として知られてお
り、医用への応用も考えられているが、その価格が高く
しかも難加工性のためにまだ実用化には到っていない。
たとえば、この発明に最も近い先行技術として、人工関
節のステム部全体を形状記憶合金から作ったものが提案
されている。
しかしながら、■全体が難加工性の形状記憶合金である
ことから、加工しにくいこと、■人物一体品では冷間加
工度も大ぎくとれず、形状回復力が小さく、しかもその
強度が弱く折れやすいこと、■材料自体が高価であり、
しかも難加工性のために加エコストも大きくなること、
などの欠点があり、−1分な実用化が図られていない。
この発明は、この形状記憶台金を手軽に実用に供するも
のである。
この発明に用いられる形状記憶合金材の材料である形状
記憶合金としては、種々のものが使われ骨るが、好まし
くは、生体に対し耐蝕性が優れかつ強度も高いニッケル
ーチタニウム系合金が使用される。より具体的に例示す
れば、N1が50〜60重」%、残部がT1よりなる組
成か、または前記NiもしくはTiの一部がAfl、 
Cu 、 V。
lrを含む群から選ばれた一種以上の元素で置換された
組成の合金が好ましい。
形状記憶合金は、そのMS点がたとえ(ま−10℃とな
るように調整される。、そして、記憶させる形状として
は、たとえば曲線が選ばれる。第3図は、このように形
状記憶処理さF″した形状記憶合金材4の形状変化を示
す図である。図にお(\−(、線または条とされた形状
記憶合金材4は、低温下においては(a)に示すように
直線状の形状であるように容易に伸ばすことができるが
、これを人体温度下に置くと(b)に示すように曲線状
に変化する。図中参照番号5で示す黒丸は、形状記憶合
金材4の固着点を意味する。変化の8!度、すなわち第
3図(b)において記号史で示す量は、0゜5〜・i、
Qmli+が適当であり、これを確保するような形状記
憶処理が施される。なお、この発明に用いられる形状記
憶合金材4の寸法は、線の場合直径が0.5〜2.01
11!+、長さが5〜20IllI+1リボン状の場合
厚さが0.1〜1.0111111.幅が1〜5W1m
、長さが5〜20mm程度であるのが使用tこ際し便利
である。
形状記憶合金材のステムへの取付方法とし−(、種々の
ものが考えられるが、いずれの場合にお(Xでも鑞材な
どの異物の混入は避番プるのが望ましい。
それゆえに、電気抵抗溶接あるいはかしめによる方法が
好適である。
第4図は、形状記憶合金材4を、たとえは電気抵抗溶接
によって、ステム1の表面上に接合しである人工関節を
示している。そして、第5図は、第4図の人工関節を人
体温度下に置いた状態を示し、形状記憶合金材4が曲線
状に形状回復している。なお、形状記憶合金材4が取付
けられるべき人工股関節としては、通常使用されている
ものをそのまま利用することかできるが、その場合ステ
ムの形状は円柱状にされる。
第6図は、形状記憶合金jA4を、かしめによる方法に
よってステム部1上に取付けた人工関節を示している。
そして、第7図は、第6図の人工関節を人1本一度トに
置いた状態を示し、形状記憶合金材4が曲線状に形状回
復している。第8図は、第6図および第7図に示される
形状記憶合金材4の取付部分を拡大して示す断面図であ
る。図示されるように、かしめ付けの場合には、予めス
テム1に線またはリボン状の形状記憶合金材4を入れる
のに適した溝6を形成しておき、この溝6に形状記憶合
金材4を嵌め込み、ポンチ等で第8図におい゛C参照番
号7で示される部分をかしめて固着する。このかしめに
よって形状記憶合金材4はステム部1上に形成された溝
6から外れなくなる。
なJ3、第8図(a)は、形状記憶合金材4の形状回復
前の状態を示し、第8図(b)は、形状記憶合金材4の
形状回復後の状態を示している。
ステム1に取付ける形状記憶合金材4の数は。
多りれば多いほど骨部との接触面積が増しより強固な接
合が確保される。第9図はその一例を示し、形状記憶合
金材4がステム部1上の全体にわたってうろこ状に密に
取付けられている。しかしながら、実用的な見地から考
察すれば、形状記憶合金材4の数は数10本から数10
0本であるのが好ましい。
なお、ステム1の材質は、従来から用いられているモリ
ブデン添加ステンレスやコバルト添加ステンレスなどの
耐蝕合金でもよいが、より好ましいものとしては、さら
に優れた耐蝕性を有するチタニウムおよびチタニウム合
金である。さらに、ステム1上に取付けられる形状記憶
合金材4の耐蝕性を向上させるために、人工関節全体の
うち少なくとも形状記憶合金材4部分が、A11.20
. 。
C1またはTiNなどの無機物のごどく生体に対して無
害でかつ馴染み性の良好な物質によって表面波Nされる
のが望ましい。
こうして形状記憶合金材4をステム部1上に取付けた人
工関節は、たとえば以下のように使用される。
人工関節は、予め形状記憶合金のMf点以下の温度(た
とえば0℃)以下となるようにたとえば氷水中で冷却さ
れる。このとぎ、形状記憶合金材4をステム1に沿わせ
て伸ばし、骨に挿入しやすくしておく。そして使用に際
しては、人工関節を液体窒素から取出し温度がA「点(
たとえば30℃)以上に上昇しない間に手早くステム部
1を骨中に挿入する。その後、骨中に挿入されたステム
部1が体温によンて昇)吊し、Af点(たとえば30℃
)を越えると形状記憶合金材4は予め配色σせられた形
状にまで変形しようと4る。うなわら、形状記憶合金材
4は、ステム]の表面から部れる方向に曲がり、骨を内
側から圧するようになる。
この圧力によって、人工関節は人体骨部と堅く接合され
る。一旦変形した形状記憶合金材4は、温度がAt点く
たとえば30℃)以下に下がらない限りその形状が紺持
されたままであるので、人工関節と人イ4・青’+’1
1iとの固着力が弱くなるということはない。
プニtNli弓 人工股関節の円頭付のステム部の測面に、幅が2.1m
+n、深さが2.5mm、lljさが1611mの溝を
100カ所切削加工によって設番ノだ。一方、MS点が
2℃となるように調整されたニッケルーチタニウム系形
4)H配性合金から作られた直径2.0mmの線を、半
径70mmの円形に巻いて熱5i!1狸(500℃下で
15分間保持)を施し、その形状を記憶させた俊これを
15111IOに切断した。この切断によって得られた
線材を、ステムの溝に嵌め込み線材の中央部を長さ3I
!1IIlにわたってかしめ付けし、線材の両端部が溝
の上部から約0.5+nmの■だけ外部へ出るようにし
た。
この骨頭付ステムを、0℃の氷水中に浸漬して冷却し、
線材の両端部を押えてステム表面から出ないようにして
j3いた。このステムを、氷水に浸漬したまま手術現場
に運び、これを取出しく手早く骨中に挿入した。づると
、体温によってステムの温度が次第に上昇し、30℃<
Af点)jス上になつ1;どき線材は変態を起ごして形
状が変化し予め記憶ひれた弧状となった。ぞしC、ステ
ム表面からQ、5+I1mだけ外部へ出C骨を内側から
押圧し、こうして人工関節は人体骨部に完全に固定され
た。
発明の効果 以上のように、この発明は、ステム部上に形状記・猷合
′ii祠をILJ、句【ツ、この形状記憶合金材の形状
記憶効果を利用して人体骨部と接合さじる人工関節であ
るので、長期にわたってその接合が弛緩するということ
がなく、それゆえにφ者に与える苦痛も大幅に軽減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来使用されている人工t1311節を示す
概略斜視図である。第2図は、従来使用されている人工
関節の他の例を示す概略斜視図である。第3図は、この
発明に用いられる形状記憶合金材の形状変化を示丈図で
ある。第4図は、この発明に従った人工関節の一実施例
を示ず概略斜視図であり、第5図は第4図に示される人
工関節を人体温度下に置いた状態を示している。第6図
は、この発明に従った人工関節の他の実施例を示す概略
斜視図Cあり、第7図は第6図に示される人工関節を人
体温度下に置いた状態を示している。第8図は、第6図
および第7図に示される形状記憶合金材の取44部分を
拡大して示す断面図である。第9図は、この発明に従っ
た人工関節のさらに他の実施例を示す概略斜視図であり
、形状記憶合金材がステム部上の全体にわたってうろこ
状に密に取付ジノられた状態を示している。 図において、1はステム、4は形状記憶台金材を示す。 手続補正書(方尺2 沼 / 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第152212号 2、発明の名称 人工関節 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪市 東区 北浜 5丁目15番地名称 (2
13)住友電気工業株式会社代表者川上哲部 4、代理人 住 所 大阪市北区天神橋2丁目3番9@ 八千代第一
ビル電話 大阪(06)351−6239(代)6、補
正の対象 図面 7、補正の内容 濃墨で描いた図面を別紙の通り添付する。なお、内容に
ついての補正はありませlν。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ステム部上に形状記憶合金材を取付け、この形
    状記憶合金材の形状記憶効果を利用して人体骨部と接合
    させることを特徴とする、人工関節。
  2. (2) 前記形状記憶合金材は、N1が50〜60重量
    %、残部がTiよりなる組成か、または前記Niもしく
    はTiの−、SがAft、Cu 、V。 Zrを含む群から選ばれた一種以上の元素で置換された
    組成の合金である、特許請求の範囲第1項記載の人工関
    節。
  3. (3) 人工関節全体のうち、少なくとも前記形状記憶
    合金材部分が、ALz O−、C,またはTINなどの
    無曙物によって表面被覆されている、特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の人工関節。
JP58152212A 1983-08-20 1983-08-20 人工関節 Granted JPS6045356A (ja)

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JPH0477587B2 JPH0477587B2 (ja) 1992-12-08

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