JPS62137050A - 生物適合性メツシユスクリ−ンの製造方法 - Google Patents

生物適合性メツシユスクリ−ンの製造方法

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JPS62137050A
JPS62137050A JP61291410A JP29141086A JPS62137050A JP S62137050 A JPS62137050 A JP S62137050A JP 61291410 A JP61291410 A JP 61291410A JP 29141086 A JP29141086 A JP 29141086A JP S62137050 A JPS62137050 A JP S62137050A
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JP
Japan
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mesh
temperature
alloy
mesh screen
manufacturing
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JP61291410A
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クライデ・アール・プラット
ロジャー・ジー・キャリグナン
チャールズ・エム・ラギオ
チャック・ピー・ボズニック
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Original Assignee
Techmedica Inc
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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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人間および動物の・１′ｌ格系内の置換、再
構成及び取付りのためのプロステチック装置に係り、−
Ｍ詳細には、このような装置内に使用するための、チタ
ン合金から成り骨の内方成長を許す表面の製造方法に係
る。
プロステチック装置は人間又は動物の骨格構造内の関節
又は骨部分を部分的又は完全に置換するために使用され
ている。プロステチック装置の使用に含まれている主な
問題の一つは、隣接する骨へのプロステチック植込み物
の取付けである。プロステチック植込み物を骨に取（−
Ｊけ得る４つの原理方法がある：　（１）骨の髄管内へ
植込み物を圧入する：　（２）ねじ又はピンにより植込
み物を骨に取付ける：　（３）“その場で”重合される
プラスチック・メチル・メタクリック樹脂により植込み
物を接着する：　（４）骨が成長して入り得る多孔性材
料を植込み物と共に使用する。
最初の３つの方法はいずれも、よく知られているように
、一つ又はそれ以上の欠点を有する。最近は第四の方法
を変形したいくつかの方法が使用されている。これらの
方法の例は米国特許第３，９０５．７７７号、第３，８
５２，０４５号、第３，８８６．６００号、４゜０８９
．０７１号、第４，４３９．１５２号、第３．９０（ｉ
、５５０号及び第４，２６１０６３号明細書に示されて
いる。これら（Ｄ　特許（７）いくつかは多孔性材料又
はメッシュの製造方法を開示していないが、このような
開示をしている特許は典型的に、チタン及びチタン合金
に対して１０００〜１３５０″Ｃ（１９５８〜２４６２
°Ｆ）のオーダーの温度を用いる焼結プロセスを開示し
ている。よく知られているように、チタン及びチタン合
金（特にＴｉ−６ＡＩ−４Ｖ）は、生物適合性を有する
ので、プロステチック装置にしばしば使用される。この
ような材料から成るメツシュを製造するのに用いられる
焼結温度は材料の物理的特性の劣化を招く。特に、疲労
値が焼結過程により５０％以上減ぜられ。
さらに、前記特許に記載されている過程（例えば米国特
許第３，９０５，７７７号（孔を明けられた箔が互いに
溶接される）、米国特許第３，８５２，０４５号（焼結
された粒子）又は米国特許第３，９０６，５５０号（稠
密化かつ焼結された短い金属ファイバ））はメツシュの
表面にわたり強度の物理的特性が均一でないという結果
を招く。強度の不均一性はもちろんメツシュの有用性を
減する。また、このようなメツシュは密度が変化し得る
ので、骨の内方成長及び貫入の度合が変化する。骨の不
均一な貫入もメツシュの有用性を減する。
骨が内方に成長する公知の表面被覆の多くはカスタム・
プロスチーシスの製造を容易に可能にしない。それどこ
ろか、カスタム・プロスチーシスは、可能であるにして
も、特殊な固定及びジグ工作を必要とするので、費用が
かさみ、もしくは製造に時間がかかる。
従って、本発明の目的は、高い強度を有する生物適合性
メッシュスクリーンを製造するための方法を提供するこ
とである。
本発明の他の目的は、メツシュの表面にわたり実質的に
均一な強度を有する生物適合性メッシュスクリーンを製
造するための方法を提供することである。
本発明の別の目的は、メツシュ内への骨の実質的に均一
な貫入を助長するように実質的に均一な孔寸法を有する
生物適合性メツシュスクリーンを製造するための方法を
提供することである。
本発明の他の目的は、カスタム・プロスチーシスに使用
するため特殊なジオメトすに輪郭形成され得る基板にメ
ッシュを接着するための方法を提供することである。
本発明の別の目的は、特有の強度を有し、かつ寛骨臼蓋
に対する半球殻のような最終使用形状にクリープ・フォ
ーミングのような過程を通じて成形され得るメッシュ構
造を製造することである。
本発明の前記及び他の目的は以下の図面による説明のな
かで一層明らかになろう。
本発明によれば、プロステチック基板に接合するだめの
生物適合性メッシュスクリーンの製造方法が提供される
。この製造方法は、チタン合金を含むメッシュの４つな
いし８つの層を用意する過程と、積層された構造を前記
合金のベータ変換温度よりも低い温度及び約８．９６〜
１０．３ＭＰａ（１３００〜１５００ｐｓ＋）の圧力に
さらす過程とを含んでいる。加熱及び加圧は、約８７１
℃〜９４０℃（１６００〜１７２５°Ｆ）の温度に加熱
され且つ約０．０１　Ｐａ　　（１０−’ｔ　ｏ　ｒ　
ｒ）以下の真空に排気されている炉のなかで行われる。
本発明に従って製造されるメツシュスクリーン構造は、
製造過程中に保たれる実質的に均一な孔寸法のメツシュ
スクリーンを使用する。製造過程中にメッシュスクリー
ン構造を横切って実質的に均一な圧力を加えることによ
り従来得られたメツシュよりもはるかに強いメツシュが
得られる。
こうして製造されたメツシュスクリーン構造は、所望で
あれば、カスタム応用のために特定の形状に成形されｊ
ηる薄い基板に接着され得る。上記の真空加熱過程が基
板へのこのような接着のために使用され得るし、他の適
当な接着過程も使用され得る。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。図面を通じて同一の要素には同一の参照
符号が付されている。
第１図には、外科植込みのための多孔性表面を有する材
料の公知の製造過程が示されている。この公知の製造過
程では、多数の切り刻まれたファイバＩＯが凹み１２の
なかに置かれ、また熱及び（矢印１４により示されてい
る）圧力にさらされる。温度は合金（Ｔｉ　−６ＡＩ　
−４Ｖ）の融点の約５０〜６０％の比較的低い温度であ
ると記載されている。この過程はミクロ構造の完全性の
保持に資すると言われている。これは合金の融点の約９
０〜９５％の温度で行われる焼結による接着と対照的で
ある。
それにもかかわらず、短い切り刻まれたファイバの使用
して製造された材料は孔構造の点で特性が劣っており、
その結果として圧カバターンを横切って密度が変化する
。このことは、旧が不均一な速度でまた不均一な貫入量
でメツシュ内へ成長することを意味する。このことは、
切り刻まれたファイバが隣接するファイバと接着する度
合が不均一であることをも意味する。
本発明によれば、プロステチック基板に接合するための
生物適合性メッシュスクリーン構造２０の製造方法が提
供される。“真空拡散接合”と呼ばれるこの方法は合金
のベータ変換温度よりも低い温度を使用する。チタン合
金のベータ変換温度よりも高い温度での加ｙ１シば疲労
値の甚だしい減少を招き、他方に於いてベータ変換温度
よりも低い温度での加熱は合金の高い強度特性を保つこ
とが見出されている。
ベータ変換温度は、合金のアルファ相がベータ相に変換
する温度である。チタン合金の場合には、アルファ相は
ａ＝２．９５ＫＸ及びｂ＝４．６８３ＫＸを有する六角
形の密にパックされた構造である。ベータ変換は８８５
℃（１６２５°Ｆ）で生じ、結晶格子をａ＝３．３０６
ＫＸを有する体心立方構造に変換する。合金Ｔｉ−６Ａ
Ｉ−４Ｖのベータ変換温度は９８２〜９９５“Ｃ１８０
０〜１８２５°Ｆ）である。
本発明の方法は、チタン合金を含むメツシュの４つない
し８つの層２２を用意する過程と、積層された構造を約
１２〜２４分の時間にわたり前記合金のベータ変換温度
よりも低い温度及び約８．９６〜１０．３ＭＰａ　（１
３００〜１５００ｐｓ　＋）の矢印２４により示されて
いる圧力にさらす過程とを含んでいる。加熱及び加圧は
、約８７１℃〜９４０℃（１６００〜１７２５°Ｆ）に
加熱され且つ約０．０１　Ｐａ　（１０−’ｔ　ｏ　ｒ
　ｒ）以下の真空に排気されている炉のなかで行われる
。加熱及び加圧は約１２〜２４分間にわたり行われる。
本発明のチタン合金は当業者に知られている生物適合性
合金の任意のものを含んでいてよい。ここで使用される
用語“′チタン合金”はプロステチック装置に一般に使
用される形式のチタン金属を含んでいる。好ましくは、
チタン合金は商業的に純粋なチタン又はＴｌ−６ＡＩ−
４Ｖのような合金を含んでいてよい。
メツシュ２０の屓２２ば、実質的に直角に形成され且つ
実質的に均一な孔寸法を有するワイヤー２６を含んでい
る。１ｌｌｌ　’＋’＋＜、０．７１ｍｍの中心を与え
る＃２６織物を使用して０．２５ｍｍ（１インチ）直径
のワイヤーが使用される。他の織物も使用され得る。こ
のような他の織物を使用する場合には、所望のメッシュ
構造２０を得るべくワイヤー直径の調節を必要とする。
各層２２は好ましくはその隣接する層に対して４５°に
向けられている。隣接層の境を越えて延びている三角形
の範囲２日は廃棄物とみなされ、処理前もしくは処理後
にトリムされ得る。
本発明の方法では４つないし８つの層２２が、炉（図示
せず）内に保たれている型板（図示せず）のなかに置か
れる。型板の間隙は約１．７８ないし１．９０ｍｍ　（
０，０７０ないし０．０Ｖインチ）（室温、６層に対し
て）に保たれている。炉は、特定のチタン合金に関係し
て、８７１ないし９４０℃（１６００ないし１７２５°
Ｆ）に予加熱される。型板は炉内で所望の温度、好まし
くは商業的に純粋なチタンに対しては約８７１℃（１６
００°Ｆ）、またＴｉ　−６ＡＩ　−４Ｖ合金に対して
は約８９９℃（１６５０°Ｆ）にもたらされ、またその
温度に約１２〜２４分間にわたり保たれる。
いったん利料が所望の温度にあると、約８゜９６〜１０
．３ＭＰａ　　（１３００〜１５００ｐｓ　＋）の圧力
が与えられ、またこの圧力は冷却に先立って除かれる。
全過程の間、炉雰囲気の純粋さを保証するため、炉は残
留不純物がｉｐｐｍ以下の約０．０１Ｐａ　（１０−４
ｔｏｒｒ）以下の真空に排気される。構造２０の冷却は
、炉及び型板の室温への冷却を許すことにより簡単に達
成される。
こうして得られるメツシュ構造は（６層に対して）約１
．７８〜１．９０ｍｍ　（０，０７０〜０．０７５イン
チ）の厚みを有し、また約１５ないし８６０μｍの範囲
（平均約２３５μｍ）の実効孔寸法を有する。重要なこ
とは１、処理がベータ変換温度よりも低い温度で行われ
ることの結果として、ミクロ構造に変化が生ぜず、従っ
てまた機械的特性及び耐疲労性に不利な影響が生じない
ことである。孔寸法は変化するりれども、それは一様に
変化し、また密度は実質的に変化しない。
上記と同一の温度−圧力過程がメツシュ構造２０を基板
（図示せず）に接着するのに使用され得る。
公知の方法と比較して本発明の方法の主な利点は、良好
な特性を与えられたワイヤーメッシュ層が得られること
である。こうして、ワイヤーメッシュ層が互いに積み重
ねられ且つ圧力が与えられる時、各ワイヤーレベルと基
板との間の圧力は均一である。従って、各層と基板との
間の接着が均−且つ高品質であることが保証され得る。
その結果、現在得られる他のメツシュ被覆よりもはるか
に強いメッシュ被覆が得られる。
こうして、公知の方法に於ける不規則的な接着と対照的
に、本発明の方法によれば、メツシュ構造の接着点がｌ
１Ｉｌｌ　ｌｌ＆的で規則的である。
本発明の方法の他の利点は、良好な特性を与えられた孔
構造が得られることである。ずなわち、密度がメッシュ
表面にわたり均一である。このことは、第１図に示され
ている公知の方法による製品と比較して有意義である。
本発明の方法の別の利点は、製造されたメツシュ２０が
（０，２５〜０．３０ｍｍ　（０，０１０〜０．０１２
インチ）のオーダーの）薄い基板に接着され得ることで
ある。この薄い基板は次いで切断又は成形され、また例
えば上記のような追加的な真空拡散接着、又は機械的な
はめ合い、又は電子ビーム溶接又は他の溶接技術により
、第３図に示されているように、プロスチーシス３０の
ボディに着装され得る。このことは、量産によらずにそ
の場でのメツシュ２０の使用を可能にする。すなわち、
メツシュは特殊なジオメトりに輪郭形成され、次いでカ
スタム・プロスチーシスに着装され得る。特に、メツシ
ュ複合構造２０はクリープ・フォーミングのような過程
により、半球形状又は第４図に示されている寛骨臼蓋４
０のような複雑な形状に成形され得る。
第３図には、一部分にメツシュ２０を接着されている湾
曲部分３２と、その」二端のリム３４と、頚部３８によ
りリム３４に接続されている球状頭部とを含んでいるプ
ロスチーシス３０が示されている。湾曲部分３２の下端
４２は股の髄管内への挿入を可能にする。プロスチーシ
ス３０は次いでヒップ・プロスチーシス用の股ビンとし
て適当に使用される。
もちろん、本発明の方法が骨格構造の他の範囲に対する
プロステチック装置を製造するのに使用され得ることは
理解されよう。
以上にプロステチック基板に接着するための生物適合性
メッシュスクリーン構造を製造するための方法を開示し
てきた。以」二に於ては本発明を特定の好ましい実施例
について説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は短い不規則な長さのワイヤーの拡散接着を含む
公知の方法を示す図である。 第２ａ図はメツシュスクリーンの二つの層の積み重ねの
平面図であり、次の層に対する一つの層の好ましい方向
を示している。 第２ｂ図は積み重ねられた形態の６つの層を示す斜視図
である。 第３図は本発明の方法により製造されたメツシュスクリ
ーン構造を使用しているプロステチック装置の倒立面図
である。 第４図は本発明の方法により製造されたメッシュスクリ
ーン構造を使用している寛骨臼蓋の倒立面図である。 １０・・・切り刻まれたファイバ、１２・・・凹み、２
０・・・メツシュスクリーン構造、２２・・・層、３０
・・・プロスチーシス、３２・・・湾曲部分、３４・・
・リム、３６・・・球状頭部、３日・・・頚部、４２・
・・下端特許出願人　　チクメゾイカ・インコーホレイ
テッド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）プロステチック基板に接合するための生物適合性
    メッシュスクリーンの製造方法に於いて、（ａ）チタン
    合金を含むメッシュの４つないし８つの層を用意する過
    程と、 （ｂ）積層された構造を予め選定された時間にわたり前
    記合金のベータ変換温度よりも低い処理温度及び予め定
    められた圧力にさらす過程とを含んでおり、加熱及び加
    圧が前記処理温度よりも約１４〜６９℃（２５〜１２５
    °Ｆ）高い温度及び予め定められた真空に保たれている
    真空炉のなかで行われることを特徴とする生物適合性メ
    ッシュスクリーンの製造方法。
  2. （２）プロステチック基板に接合するための生物適合性
    メッシュスクリーンの製造方法に於いて、（ａ）チタン
    合金を含むメッシュの４つないし８つの層を用意する過
    程と、 （ｂ）積層された構造を約１２〜２４分の時間にわたり
    前記合金のベータ変換温度よりも低い処理温度及び約８
    ．９６〜１０．３ＭＰａ（１３００〜１５００ｐｓｉ）
    の圧力にさらす過程とを含んでおり、加熱及び加圧が、
    合金に関係して、約８７１℃〜９４０℃（１６００〜１
    ７２５°Ｆ）の温度に保たれている炉のなかで行われ、
    前記炉が約０．０１Ｐａ（１０＾−＾４ｔｏｒｒ）以下
    の真空を生ずるように排気されることを特徴とする生物
    適合性メッシュスクリーンの製造方法。
  3. （３）プロステチック基板に接合するための生物適合性
    メッシュスクリーンの製造方法に於いて、（ａ）チタン
    合金を含むメッシュの４つないし８つの層を用意する過
    程と、 （ｂ）チタン合金の基板を用意する過程と、（ｃ）基板
    を約１２〜２４分の時間にわたり前記合金のベータ変換
    温度よりも低い処理温度及び約８．９６〜１０．３ＭＰ
    ａ（１３００〜１５００ｐｓｉ）の圧力にさらす過程と
    を含んでおり、加熱及び加圧が約８７１℃〜９４０℃（
    １６００〜１７２５°Ｆ）の温度に保たれている炉のな
    かで行われ、前記炉が約０．０１Ｐａ（１０＾−＾４ｔ
    ｏｒｒ）以下の真空を生ずるように排気されることを特
    徴とする生物適合性メッシュスクリーンの製造方法。
JP61291410A 1985-12-05 1986-12-05 生物適合性メツシユスクリ−ンの製造方法 Pending JPS62137050A (ja)

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US06/804,927 US4636219A (en) 1985-12-05 1985-12-05 Prosthesis device fabrication
US804927 1985-12-05

Publications (1)

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JPS62137050A true JPS62137050A (ja) 1987-06-19

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EP (1) EP0225838B1 (ja)
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AT (1) ATE72750T1 (ja)
AU (1) AU579950B2 (ja)
CA (1) CA1265422A (ja)
DE (1) DE3683994D1 (ja)
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