JPS6222631B2 - - Google Patents
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- JPS6222631B2 JPS6222631B2 JP57151289A JP15128982A JPS6222631B2 JP S6222631 B2 JPS6222631 B2 JP S6222631B2 JP 57151289 A JP57151289 A JP 57151289A JP 15128982 A JP15128982 A JP 15128982A JP S6222631 B2 JPS6222631 B2 JP S6222631B2
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Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は生体の関節部を人工的に補装し、その
機能と形態を修複するための人工関節に関するも
のである。
機能と形態を修複するための人工関節に関するも
のである。
交通事故などの外傷や、リウマチなど骨の変形
に伴う関節の病変により、関節の機能が損われ、
治瘉、回復の見込が薄い場合、関節部分を切除し
人工関節を補装する置換手術が行なわれている。
に伴う関節の病変により、関節の機能が損われ、
治瘉、回復の見込が薄い場合、関節部分を切除し
人工関節を補装する置換手術が行なわれている。
このような人工関節には、下記の如き特性が要
求される。(1)生体内に長期間埋入されるため周囲
組織との親和性にすぐれていること。(2)生体内に
おいて変質・変性がなく、機械強度等の諸特性が
変化しないこと。(3)摺動部分が耐摩耗性に優れ、
かつ基本的な関節機能を代行し得ること等があ
る。特に骨挿入部分の機械的強度が重要な要素で
この理由は、生体の重量に加えて関節部位に作用
する筋力により、部位によつては生体の重量の数
倍にも及ぶ力が作用し、このために大きな機械強
度が要求されるのである。
求される。(1)生体内に長期間埋入されるため周囲
組織との親和性にすぐれていること。(2)生体内に
おいて変質・変性がなく、機械強度等の諸特性が
変化しないこと。(3)摺動部分が耐摩耗性に優れ、
かつ基本的な関節機能を代行し得ること等があ
る。特に骨挿入部分の機械的強度が重要な要素で
この理由は、生体の重量に加えて関節部位に作用
する筋力により、部位によつては生体の重量の数
倍にも及ぶ力が作用し、このために大きな機械強
度が要求されるのである。
このため従来の人工関節は第１図に示す如くア
ルミナ磁器製の骨頭球部材３に、骨Ｂ１に挿入さ
れるステム４としてニツケル−クロム合金不銹鋼
やコバルト−クロム−モリブデン合金不銹鋼等が
接合され、骨頭球部材３と回動自在に摺動する、
ボーンセメント２で固定される高密度ポリエチレ
ン製のソケツト１が腸骨Ｂ２に固定されていた。
ところがアルミナ磁器製の骨頭球部材と高密度ポ
リエチレンのソケツトが摺動するため、高密度ポ
リエチレンのソケツト内面が１年に0.2mm位摩耗
し、約３年で取り換えを要する問題があつた。更
に金属製ステム４は骨Ｂ１に直接接触しないよう
にボーンセメント５により接合するが、これが長
期間にわたつて骨内に埋入した状態では、金属製
ステム４と共に化学変化を起し生体為害性を現わ
す難があつた。
ルミナ磁器製の骨頭球部材３に、骨Ｂ１に挿入さ
れるステム４としてニツケル−クロム合金不銹鋼
やコバルト−クロム−モリブデン合金不銹鋼等が
接合され、骨頭球部材３と回動自在に摺動する、
ボーンセメント２で固定される高密度ポリエチレ
ン製のソケツト１が腸骨Ｂ２に固定されていた。
ところがアルミナ磁器製の骨頭球部材と高密度ポ
リエチレンのソケツトが摺動するため、高密度ポ
リエチレンのソケツト内面が１年に0.2mm位摩耗
し、約３年で取り換えを要する問題があつた。更
に金属製ステム４は骨Ｂ１に直接接触しないよう
にボーンセメント５により接合するが、これが長
期間にわたつて骨内に埋入した状態では、金属製
ステム４と共に化学変化を起し生体為害性を現わ
す難があつた。
ところでアルミナセラミツクは生体為害性がな
く、機械強度も磁器中では大きいため金属製ステ
ムに替えて用いることも考えられるが、金属製ス
テムに比較するとやはり強度、特に抗折力が不足
し、生体が運動中、大きな応力を受けた時、折損
する怖れがあつた。
く、機械強度も磁器中では大きいため金属製ステ
ムに替えて用いることも考えられるが、金属製ス
テムに比較するとやはり強度、特に抗折力が不足
し、生体が運動中、大きな応力を受けた時、折損
する怖れがあつた。
本発明は上記の欠点を解決するためになされた
もので、球状内面を有する耐食性金属基体とその
表面を全面被覆するアルミナ被覆層と、球状内面
を除いて被覆する燐酸カルシウム被覆層とを有す
るソケツトと、該ソケツトの球状内面と回動自在
に摺動するアルミナ被覆層を有する骨頭球と該骨
頭球に連なるアルミナ被覆層の内層と燐酸カルシ
ウム被覆層の外層を有する耐食性高強度金属より
なるステムとからなる人工関節およびソケツト外
表面および／またはステム外表面が、20μ〜500
μの多数の気孔を有する多孔質表面である人工関
節を提供するものである。
もので、球状内面を有する耐食性金属基体とその
表面を全面被覆するアルミナ被覆層と、球状内面
を除いて被覆する燐酸カルシウム被覆層とを有す
るソケツトと、該ソケツトの球状内面と回動自在
に摺動するアルミナ被覆層を有する骨頭球と該骨
頭球に連なるアルミナ被覆層の内層と燐酸カルシ
ウム被覆層の外層を有する耐食性高強度金属より
なるステムとからなる人工関節およびソケツト外
表面および／またはステム外表面が、20μ〜500
μの多数の気孔を有する多孔質表面である人工関
節を提供するものである。
本発明を第２図により説明すると、ソケツトに
アルミナ被覆層１２の球状内面を有する金属基体
１１を選んだ理由は、従来用いられてきた高密度
ポリエチレンやアルミナ単結晶に比較して耐摩耗
性が著しく高く、かつ摩耗に方向性がないためと
為害性もないため、腸骨Ｂ２およびソケツト１１
の外面をねじ加工して螺合することにより、生体
に為害性がないためであり、また球状内面を除く
外表面を燐酸カルシウム１３で被覆するのは、燐
酸カルシウムが、人骨と類似の成分で親和性があ
り、アルミナよりも骨組織との結合性が１段と良
いためである。また骨頭球部材と摺動する球状内
面は高密度ポリエチレンに比較して極めて高い耐
摩耗性を有するために、取り替えがほゞ不要とな
るためである。また骨頭球部材１５をアルミナ被
覆１４を施した高強度耐食性金属により製作する
のはソケツトの球状内面と摺動しても耐摩耗性が
極めて高く且つ基体が高強度であり、割れの必配
がないため従来直径26mmであつたものを20mm迄小
さくすることができ、従つてソケツトも小型化で
き、これは生産を容易にかつ安価にできる他生体
に対する負担を軽減できる大きな長所がある。次
にステム１６に高強度金属等に不銹鋼を用いる理
由は、このステムが大きな機械強度を要求され、
アルミナ磁器や安定化ジルコニア磁器では強度が
不足し折損を起し易いためであり、外表面にアル
ミナ被覆の内層１４と燐酸カルシウムの外層１７
を設けるのは燐酸カルシウムが、骨Ｂ１と親和性
が極めて高く骨に埋入后骨との結合性が高いため
である。また燐酸カルシウムは骨との長時間の接
触で徐々に骨に置換されやがては高強度金属と接
触する不安があるが高強度金属の表面はアルミナ
の被覆層を有することから上記の懸念はなくな
る。またソケツトおよびステムの外表面は平滑で
あるよりも20μ〜500μの気孔をもつた多孔質表
面である方が骨組織とのなじみがよく強固に接着
できるものである。
アルミナ被覆層１２の球状内面を有する金属基体
１１を選んだ理由は、従来用いられてきた高密度
ポリエチレンやアルミナ単結晶に比較して耐摩耗
性が著しく高く、かつ摩耗に方向性がないためと
為害性もないため、腸骨Ｂ２およびソケツト１１
の外面をねじ加工して螺合することにより、生体
に為害性がないためであり、また球状内面を除く
外表面を燐酸カルシウム１３で被覆するのは、燐
酸カルシウムが、人骨と類似の成分で親和性があ
り、アルミナよりも骨組織との結合性が１段と良
いためである。また骨頭球部材と摺動する球状内
面は高密度ポリエチレンに比較して極めて高い耐
摩耗性を有するために、取り替えがほゞ不要とな
るためである。また骨頭球部材１５をアルミナ被
覆１４を施した高強度耐食性金属により製作する
のはソケツトの球状内面と摺動しても耐摩耗性が
極めて高く且つ基体が高強度であり、割れの必配
がないため従来直径26mmであつたものを20mm迄小
さくすることができ、従つてソケツトも小型化で
き、これは生産を容易にかつ安価にできる他生体
に対する負担を軽減できる大きな長所がある。次
にステム１６に高強度金属等に不銹鋼を用いる理
由は、このステムが大きな機械強度を要求され、
アルミナ磁器や安定化ジルコニア磁器では強度が
不足し折損を起し易いためであり、外表面にアル
ミナ被覆の内層１４と燐酸カルシウムの外層１７
を設けるのは燐酸カルシウムが、骨Ｂ１と親和性
が極めて高く骨に埋入后骨との結合性が高いため
である。また燐酸カルシウムは骨との長時間の接
触で徐々に骨に置換されやがては高強度金属と接
触する不安があるが高強度金属の表面はアルミナ
の被覆層を有することから上記の懸念はなくな
る。またソケツトおよびステムの外表面は平滑で
あるよりも20μ〜500μの気孔をもつた多孔質表
面である方が骨組織とのなじみがよく強固に接着
できるものである。
こゝに述べる燐酸カルシウムについては特開昭
55−56052号「高強度リン酸カルシウム焼結体の
製造方法」において開示したCa／Ｐ原子比が1.4
〜1.75のカルシウムのリン酸塩を主体とする粉末
に焼成後のリン酸カルシウム成分に対し0.5〜15
重量％のCa／Ｐ原子比0.2〜0.75を有するカルシ
ウム・リン酸系フリツトを添加混合し、熔融する
特に強度の強いもの、または上記燐酸カルシウム
に0.5〜15重量％のアルカリ金属・亜鉛および／
またはアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フリ
ツトを含有せしめ焼結したもの（特開昭55−
140756号「高強度リン酸カルシウム焼結体」）ま
たは特開昭55−80771号「高強度燐酸カルシウム
焼結体」において開示したカルシウムのリン酸塩
を主体とする粉末およびカルシウム、リン酸系フ
リツトを焼結してなる焼結体において強化剤とし
てY2O3を３〜23％含有することを特徴とするも
のがある。併し本願発明で定義する燐酸カルシウ
ムはこれにこだわることなく、一般に呼称される
リン酸カルシウムを多量に含むものからアパタイ
トセラミツクと称するもの迄含むものとする。
55−56052号「高強度リン酸カルシウム焼結体の
製造方法」において開示したCa／Ｐ原子比が1.4
〜1.75のカルシウムのリン酸塩を主体とする粉末
に焼成後のリン酸カルシウム成分に対し0.5〜15
重量％のCa／Ｐ原子比0.2〜0.75を有するカルシ
ウム・リン酸系フリツトを添加混合し、熔融する
特に強度の強いもの、または上記燐酸カルシウム
に0.5〜15重量％のアルカリ金属・亜鉛および／
またはアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フリ
ツトを含有せしめ焼結したもの（特開昭55−
140756号「高強度リン酸カルシウム焼結体」）ま
たは特開昭55−80771号「高強度燐酸カルシウム
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を主体とする粉末およびカルシウム、リン酸系フ
リツトを焼結してなる焼結体において強化剤とし
てY2O3を３〜23％含有することを特徴とするも
のがある。併し本願発明で定義する燐酸カルシウ
ムはこれにこだわることなく、一般に呼称される
リン酸カルシウムを多量に含むものからアパタイ
トセラミツクと称するもの迄含むものとする。
以下製造法の一例を具体的に説明する。
チタンやニツケル−クロム合金不銹鋼にて直径
35mm長さ30mmの円柱形ソケツト１１を製作し、底
面中央部に直径22mmの半球状凹部を穿設しまた側
面にピツチ１mmのねじを設ける。
35mm長さ30mmの円柱形ソケツト１１を製作し、底
面中央部に直径22mmの半球状凹部を穿設しまた側
面にピツチ１mmのねじを設ける。
次に同じ材料にて第２図に示す如き直径21.5mm
の骨頭球１５とステム１６を一体的に製作する。
この両者を周知の方法で化学蒸着により５〜50μ
のAl2O3被覆層を設ける。
の骨頭球１５とステム１６を一体的に製作する。
この両者を周知の方法で化学蒸着により５〜50μ
のAl2O3被覆層を設ける。
次にCaCO320KgとP2O314Kgを混合し1300℃に
２時間焼成をして半融状態として燐酸カルシウム
のガラスと結晶の混合物を生成した後トロンメル
にて平均粒径８μに粉砕した。これに焼成により
焼失する有機質粉末や炭素粉末を燐酸カルシウム
の泥漿に10〜40％混入し、上記ソケツトの外表面
とステムの骨頭球を除く外表面に0.1mmの厚さに
被覆し、大気中等で焼成すれば有機物より残留し
た炭素や炭素粉末は酸化炭素ガスとなつて焼失し
20〜500μの気孔を有するものとなる。
２時間焼成をして半融状態として燐酸カルシウム
のガラスと結晶の混合物を生成した後トロンメル
にて平均粒径８μに粉砕した。これに焼成により
焼失する有機質粉末や炭素粉末を燐酸カルシウム
の泥漿に10〜40％混入し、上記ソケツトの外表面
とステムの骨頭球を除く外表面に0.1mmの厚さに
被覆し、大気中等で焼成すれば有機物より残留し
た炭素や炭素粉末は酸化炭素ガスとなつて焼失し
20〜500μの気孔を有するものとなる。
更に別の方法としてチタンやニツケル−クロム
合金不銹鋼またはコバルト−クロム−モリブデン
合金不銹鋼の表面にアルミナ被覆層を物理蒸着に
よつて施すことができる。この場合極めて長期間
埋入時、燐酸カルシウム被覆層は骨にとつて変ら
れ、最後に骨と基体金属とが直接接触する部分を
生じてもアルミナ層が存在するために骨と不銹鋼
とが直接接触した時に起る悪影響を避けることが
できる。また化学蒸着に比べて低温で処理できる
ため熱膨脹係数の違いによる内部応力を緩和する
ことができる。上記何れの試料もステム中央に荷
重をかけ１mm変形させたが何ら損傷を起さなかつ
た。このように本発明品は金属の強靭性、アルミ
ナの耐摩耗性、燐酸カルシウムの生体親和性をあ
わせ持ち、整形治療者に大きな福音をもたらすも
のである。
合金不銹鋼またはコバルト−クロム−モリブデン
合金不銹鋼の表面にアルミナ被覆層を物理蒸着に
よつて施すことができる。この場合極めて長期間
埋入時、燐酸カルシウム被覆層は骨にとつて変ら
れ、最後に骨と基体金属とが直接接触する部分を
生じてもアルミナ層が存在するために骨と不銹鋼
とが直接接触した時に起る悪影響を避けることが
できる。また化学蒸着に比べて低温で処理できる
ため熱膨脹係数の違いによる内部応力を緩和する
ことができる。上記何れの試料もステム中央に荷
重をかけ１mm変形させたが何ら損傷を起さなかつ
た。このように本発明品は金属の強靭性、アルミ
ナの耐摩耗性、燐酸カルシウムの生体親和性をあ
わせ持ち、整形治療者に大きな福音をもたらすも
のである。
第１図は従来の人工関節の縦断面図、第２図は
本発明の人工関節の縦断面図。 １，１１……ソケツト、２，５……ボーンセメ
ント、３，１５……骨頭球、１２，１４……アル
ミナ被覆層、１６……ステム、１３，１７……燐
酸カルシウム被覆層。
本発明の人工関節の縦断面図。 １，１１……ソケツト、２，５……ボーンセメ
ント、３，１５……骨頭球、１２，１４……アル
ミナ被覆層、１６……ステム、１３，１７……燐
酸カルシウム被覆層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 球状内面を有する耐食性金属基体とその表面
を全面被覆するアルミナ被覆層と、球状内面を除
いて被覆する燐酸カルシウム被覆層とを有するソ
ケツトと、該ソケツトの球状内面と回動自在に摺
動するアルミナ被覆層を有する骨頭球と該骨頭球
に連なるアルミナ被覆層の内層と燐酸カルシウム
被覆層の外層を有する耐食性高強度金属よりなる
ステムとからなる人工関節。 ２ 骨頭球とステムが高強度耐食性金属にて一体
に成形されてなる特許請求の範囲第１項記載の人
工関節。 ３ ソケツト外表面および／またはステム外表面
が、20μ〜500μの多数の気孔を有する多孔質表
面である特許請求の範囲第１項またはは第２項記
載の人工関節。 ４ ステムの基体金属が不銹鋼である特許請求の
範囲第１〜３項のいずれかに記載の人工関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57151289A JPS5940851A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 人工関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57151289A JPS5940851A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 人工関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5940851A JPS5940851A (ja) | 1984-03-06 |
| JPS6222631B2 true JPS6222631B2 (ja) | 1987-05-19 |
Family
ID=15515424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57151289A Granted JPS5940851A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 人工関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940851A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6359965A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-15 | 京セラ株式会社 | 人工関節部材 |
| JPS6399867A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | ペルメレツク電極株式会社 | リン酸カルシウム化合物被覆複合材及びその製造方法 |
-
1982
- 1982-08-31 JP JP57151289A patent/JPS5940851A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5940851A (ja) | 1984-03-06 |
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