JP2013005984A - 骨プレート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の骨プレート10は、橈骨遠位端骨折の骨折部位を掌側から固定するための骨プレート10であって、骨プレート10の表面17と腱95とが接触する部分に低摩擦コーティング層15が形成されていることを特徴とする。本発明の骨プレート10では、低摩擦コーティング層15を形成することにより、腱95に対する骨プレート表面17の摩擦係数を低くできる。よって、比較的強度の高い(比較的嵩高い)骨プレート10であっても、腱95に対する摩擦を抑制できる。
【選択図】図5
Description
このような腱の炎症及び断裂の原因の1つは、腱が骨プレートの表面上を摺動するたびに生じる「腱と骨プレートとの間の摩擦」であると考えられている。
特許文献2(特に、段落[0023]、[0048])には、骨プレートの表面のうち、軟組織との接触面を鏡面加工することにより、軟組織に対する接着性、適合性が高くなって手術後の組織治癒が良くなる効果と、軟組織に対する摩擦を低減できる効果とが記載されている。
また、特許文献2の骨プレートでは、鏡面加工した表面は、軟組織に対する摩擦が低いとする反面、軟組織に対して接着性が高いとされている。そのため、骨プレートの表面を鏡面加工した場合に、骨プレートの表面に対して腱が接着して、骨プレートの表面と腱との間の摩擦を十分に低減できない恐れがある。
本発明において、「低摩擦コーティング層15」とは、腱などの生体の軟組織に対する摩擦係数が小さい層のことである。
なお、本明細書において「低摩擦コーティング層15」とは、腱95、筋肉94などの生体の軟組織に対する摩擦係数の小さい層のことである。
また、本発明の骨プレート10では、軟組織との摩擦係数が、特許文献2のような鏡面加工面よりも低い低摩擦コーティング層15を備えている。そのため、本発明の骨プレート10は、鏡面加工した骨プレートよりも、腱95の炎症や断裂を抑制する効果が高い。
本実施の形態では、低摩擦コーティング層15は、少なくとも遠位端部10Dの遠位側縁部10DEの表面に形成されている(図4及び図5)。図5から理解されるように、遠位側縁部10DEは、骨プレート10のうちで表面17側に最も突出している。そのため、腱95が骨プレート10の表面17上を摺動するときに、遠位側縁部10DEが最も強く腱95を摩擦する。そのため、遠位側縁部10DEと接触する位置における腱95の炎症及び断裂の発生率は、他の位置での発生率より高い。
特に、低摩擦コーティング層15に使用する材料が高価な場合には、低摩擦コーティング層15を遠位端部10DEのみに局所的に形成することで、骨プレート10のコストを押さえつつ、腱95の炎症及び断裂の発生率を確実に低減させることができる。
本実施の形態では、低摩擦コーティング層15は、遠位側縁部10DEだけでなく、遠位端部10Dの表面17D全体に形成されている(図6及び図7)。腱95は、主に、遠位端部10Dと近位端部10Pとの境界LDPよりも遠位D側に位置している。よって、遠位端部10Dの表面17Dに低摩擦コーティング層15を形成することにより、遠位端部10Dの表面17Dと腱95との間の摩擦係数を低減させると、腱95が受ける摩擦を大幅に低減することができる。よって、腱95の炎症及び断裂の発生率をさらに低減させることができる。
本実施の形態では、低摩擦コーティング層15は、近位端部10Pの表面17Pにも形成されている(図8及び図9)。遠位端部10Dと近位端部10Pとの境界LDPよりも近位P側で、腱95は筋肉94と繋がっている。そのため、遠位端部10Dの表面17Dに低摩擦コーティング層15を形成すると、腱95と表面17Dとの摩擦を低減すると共に、筋肉94と表面17Dとの摩擦も低減できる。筋肉94は、収縮したときに表面17Dに強く接触するため、表面17Dから刺激を受ける。刺激の程度によっては、筋肉94が炎症を起こす恐れがある。ここで、表面17D上に低摩擦コーティング層15が形成されていると、筋肉94の受ける刺激が軽減されるので、筋肉94の炎症発生を抑制できる。
このように、近位端部10Pの表面17Pに低摩擦コーティング層15が形成されていると、腱95の炎症及び断裂を抑制する効果だけでなく、筋肉94の炎症の発生を抑制する効果も得られる。
図1を再び参照すると、骨プレート10には、複数のねじ穴が形成されている。遠位端部10Dには、雌ねじが形成された雌ねじ穴51と、座ぐりが形成された座ぐりねじ穴54が形成されている。近位端部10Pには、球座が形成された球座ねじ穴52と、近位端部10Pの長手方向に伸びる摺動長穴53が形成されている。また、必要に応じて、遠位端部10D及び近位端部10Pに、Kワイヤを挿入するためのワイヤ穴55を設けることができる。
骨プレート10の表面17と、ねじ穴51〜54の内面とが接する部分はエッジになるため(図1(b))、腱95がそのエッジに引っかかって損傷する可能性がある。そこで、ねじ穴51〜54の内面に低摩擦コーティング層15を設けて、エッジを低摩擦コーティング層15で覆うことにより、腱95がエッジに引っかかるのを抑制することができる。
また、図8に示すように、近位端部10Pの表面17Pにも低摩擦コーティング層15を形成する場合には、近位端部10Pに形成されたねじ穴52、53の内面にも低摩擦コーティング層15で覆うと、低摩擦コーティング層15を同時に形成できるので好ましい。
図10の骨ピン80は、雌ねじ穴51を橈骨90に固定するのに使用される。骨ピン80の頭部81には、雌ねじ穴51の雌ねじと係合する雄ねじが形成されている。また骨ピン80の頭部81からは、シャフト85が伸びている。雌ねじ穴51に骨ピン80の頭部81を螺合すると、骨ピン80は骨プレート10に固定される。これにより、骨プレート10は、骨ピン80のシャフト85を挿入した橈骨90に対して、揺動や旋回することなく安定して固定できる。
図12の骨ねじ76は、球座ねじ穴52を橈骨90に固定するのに適している。球座ねじ穴52の座面は曲面であるので、骨ねじ76の皿頭77は球座内で揺動可能である。よって、骨ねじ76は、任意の角度で橈骨90に螺入することができる。なお、骨ねじ70のような頭部71でも、球座内で揺動可能であれば、球座ねじ穴52の固定に使用できる。
これらの骨ねじ70、76は、雄ねじが形成されたシャフト75を備えている。このシャフト75は、セルフタッピングが可能であるのが好ましい。
この固定システムでは、骨プレート10の表面17と、骨ピン80の上面81u、及び/又は骨ねじ70、76の上面71u、77uとに低摩擦コーティング層15が形成されているので、骨プレート10を固定した後に腱95が骨プレート10の表面を摺動するときに、骨プレート10、骨ピン80及び骨ねじ70、76が腱95を損傷するのを抑制することができる。
骨プレート10、骨ピン80及び骨ねじ70、76に形成される低摩擦コーティング15は、腱95や筋肉94などの生体の軟組織に対する摩擦係数の小さい材料から形成するのが好ましい。低摩擦コーティング層15を形成する材料としては、ホスホリルコリン基含有ポリマーと、フッ素系ポリマーとが好適である。
本発明では、ホスホリルコリン基含有ポリマーが、少量の間質液が存在する環境下(例えば骨と腱との間)において腱95などの軟組織との摩擦係数が極めて低いことを新たに見いだし、この特徴を利用して、骨プレート10の低摩擦コーティング層15の材料として使用するものである。
従来の人工関節では、ホスホリルコリン基含有ポリマー層は、数十kgを超える負荷のかかった状態で、硬質部材(例えば、セラミック製の人工骨頭)を繰り返し摺動させる面に形成される。よって、耐摩耗性を向上させるために、100〜200nmの厚さが望ましい。
これに対して、本発明では、1kg未満の負荷のかった状態で、軟組織を繰り返し摺動させる面に形成される。よって、耐摩耗性はそれほど必要とされず、上述のように1〜100nmの厚さが望ましい。
なお、フッ素系ポリマーは、ホスホリルコリン基含有ポリマーに比べて安価に形成できるので、骨プレート10のコストを抑えることができる。
骨プレート10は、チタン合金、コバルト−クロム合金及びステンレス鋼等の生体安全性の高い金属から成形されている。
骨プレート10は、厚さ1.5mm〜2.5mmであるのが好ましい。厚さが1.5mm未満であると、骨プレート10の強度が低下して破折しやすくなるので好ましくない。厚さが2.5mmを超えると、腱95の摺動運動を阻害する恐れが、相対的に高くなるので好ましくない。
骨ピン80、骨ねじ70、76は、チタン合金、コバルト−クロム合金及びステンレス鋼等の生体安全性の高い金属から成形されている。
ホスホリルコリン基含有ポリマーは、骨プレート10のような金属材料に直接接合するのが難しい。そこで、接着層22を用いて、骨プレート10の表面17とホスホリルコリン基含有ポリマー層(低摩擦コーティング層)15とを強力に結合するのが好ましい(図13)。
(工程A1)骨プレート10の表面処理
(工程A2)接着層22の形成
(工程A3)ホスホリルコリン基含有ポリマー層15の形成
これらの工程を順次説明する。
この工程では、金属製の骨プレート10の表面17を処理して、表面17に水酸基を有する層(表面処理層21)を形成する。この工程で行われる表面処理とは、酸処理(硝酸処理)、プラズマ処理(酸素プラズマ処理)などによる金属表面の酸化処理である。酸化処理した表面17に水分子(例えば、空気中の水分子等)が結合することにより、表面17に表面処理層21が形成される。
なお、骨プレート10に適した材料としてチタン合金、コバルト−クロム合金及びステンレス鋼が挙げられるが、これらの材料は表面処理層21を形成することができる。
この工程では、骨プレート10の表面処理層21にシランカップリング剤を接触させて、表面処理層21上にシリカから成る接着層22を形成する。シランカップリング剤とは、ケイ素原子に複数の加水分解性基(例えばアルコキシ基)と反応性官能基(例えばメタクリロイル基)が結合した化合物である。この工程では、まずシランカップリング剤の加水分解性基が加水分解反応して複数のシラノール基(Si-OH)を生じ、次いで、1つのシラノール基と表面処理層21の水酸基とが脱水縮重反応して表面処理層21とシランカップリング剤が結合する。また、残りのシラノール基は、他のシランカップリング剤のシラノール基と脱水縮重反応してシリカ層が形成される。これらの反応が連続的に進行することにより、シリカ層から成る接合層22が表面処理層21上に形成される。表面処理層21と接着層22との間には共有結合が形成されるので、接合層22は表面処理層21に強力に結合される。また、接合層22の表面には、シランカップリング剤に含まれていた反応性官能基が、未反応の状態で存在している。
この工程では、骨プレート10の表面17に形成された接着層22上に、ホスホリルコリン基含有ポリマー層15を形成する。光重合開始剤の存在下で、接着層22の表面にホスホリルコリン基含有モノマーを接触させて紫外線を照射すると、接着層22の表面の反応性官能基(例えばメタクリロイル基)と、ホスホリルコリン基含有モノマーに含まれる官能基(例えば、メタクリロイル基)とが結合する。さらに、ホスホリルコリン基含有モノマーが他のホスホリルコリン基含有モノマーと重合して、ホスホリルコリン基含有ポリマー層が形成される。このようにして、接着層22の表面にホスホリルコリン基含有ポリマー層15が形成される。
なお、光重合開始剤は、工程A2のシランカップリング剤に混合することができる。
フッ素系ポリマーは、骨プレート10のような金属材料に直接接合するのが難しい。そこで、接着層22を用いて、骨プレート10の表面17とフッ素系ポリマー層(低摩擦コーティング層)15とを強力に結合するのが好ましい(図14)。
(工程B1)骨プレート10の表面処理
(工程B2)接着層22の形成
(工程B3)フッ素系ポリマー層15の形成
工程B1は、ホスホリルコリン基含有ポリマー層の形成工程A1と同様であるので省略する。以下に、工程B2〜B3について説明する。
この工程では、骨プレート10の表面処理層21にカップリング剤を接触させて、表面処理層21上に接着層22を形成する。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコアミネート系カップリング剤などを用いることができる。これらのカップリング剤と表面処理層21との反応機構は、工程A2で説明した通りである。
カップリング剤は、原液又は希釈溶液を浸漬、ロール塗布、スプレー塗布、ハケ塗り等の方法により、表面処理層21に接触させることができる。
この工程では、骨プレート10の表面17に形成された接着層22上に、フッ素系ポリマー層15を形成する。浸漬、ロール塗布、スプレー塗布、ハケ塗り等の方法により、接着層22にフッ素系ポリマーを塗布して、250〜400℃で焼き付けする。このようにして、接着層22の表面にフッ素系ポリマー層15が形成される。
10D 遠位端部
10P 近位端部
15 低摩擦コーティング層
17、17D、17P 骨プレートの表面
19 骨プレートの裏面
21 表面処理層
22 接着層
51、52、53、54 ねじ穴
80 骨ピン
70、76 骨ねじ
90 橈骨
90D 骨端部
90P 骨幹部
94 筋肉
95 腱
D 遠位側
P 近位側
LDP 遠位端部と近位端部との境界
Claims (13)
- 橈骨遠位端骨折の骨折部位を掌側から固定するための骨プレートであって、
前記骨プレートの表面と腱とが接触する部分に低摩擦コーティング層が形成されていることを特徴とする骨プレート。 - 前記低摩擦コーティング層が、少なくとも遠位端部の遠位側縁部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の骨プレート。
- 前記低摩擦コーティング層が、さらに前記遠位端部の表面に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の骨プレート。
- 前記低摩擦コーティング層が、さらに近位端部の表面に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の骨プレート。
- 前記骨プレートには、骨ねじを挿入するためのねじ穴が形成されており、
前記低摩擦コーティング層が、さらに前記ねじ穴の内面に形成されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の骨プレート。 - 前記低摩擦コーティングが、ホスホリルコリン基含有ポリマーであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の骨プレート。
- 前記低摩擦コーティングの厚さが1〜100nmであることを特徴とする請求項6に記載の骨プレート。
- 前記低摩擦コーティングが、フッ素系ポリマーであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の骨プレート。
- 前記低摩擦コーティングの厚さが0.1〜20μmであることを特徴とする請求項8に記載の骨プレート。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の骨プレートを骨折部位に固定するための骨ねじであって、
前記骨ねじの頭部の上面には、低摩擦コーティング層が形成されていることを特徴とする骨ねじ。 - 前記低摩擦コーティングが、ホスホリルコリン基含有ポリマーであることを特徴とする請求項10に記載の骨ねじ。
- 前記低摩擦コーティングが、フッ素系ポリマーであることを特徴とする請求項10に記載の骨ねじ。
- 橈骨遠位部の骨折部位を掌側から固定するための固定システムであって、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の骨プレートと、
請求項10乃至12のいずれか1項に記載の骨ねじと、
を含むことを特徴とする固定システム。
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