JP2895295B2 - 人工関節 - Google Patents
人工関節Info
- Publication number
- JP2895295B2 JP2895295B2 JP3345188A JP34518891A JP2895295B2 JP 2895295 B2 JP2895295 B2 JP 2895295B2 JP 3345188 A JP3345188 A JP 3345188A JP 34518891 A JP34518891 A JP 34518891A JP 2895295 B2 JP2895295 B2 JP 2895295B2
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- JP
- Japan
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- alumina
- head
- layer
- stem
- artificial joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
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- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
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- Prostheses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、患者に装着される人工
関節に関するものである。
関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】全置換型人工関節は、例えば股関節に関
しては、図２に示すように、先端に骨頭１を備えたステ
ム２と臼蓋（ソケット）６とから構成され、この人工股
関節が患者の体内に埋め込まれる場合、ステム２が大腿
骨９側に、臼蓋６が骨盤10側に埋め込まれる。この臼蓋
６は、生体骨と接する金属製のアウターカップ（メタル
バック）７と骨頭１との回転摺動面となる高密度ポリエ
チレン製のインナーカップ８とから構成されるタイプの
製品が多い。また、骨頭１は金属製またはセラミックス
製で、ステム２に嵌合されている。
しては、図２に示すように、先端に骨頭１を備えたステ
ム２と臼蓋（ソケット）６とから構成され、この人工股
関節が患者の体内に埋め込まれる場合、ステム２が大腿
骨９側に、臼蓋６が骨盤10側に埋め込まれる。この臼蓋
６は、生体骨と接する金属製のアウターカップ（メタル
バック）７と骨頭１との回転摺動面となる高密度ポリエ
チレン製のインナーカップ８とから構成されるタイプの
製品が多い。また、骨頭１は金属製またはセラミックス
製で、ステム２に嵌合されている。
【０００３】人工関節の寿命は、臼蓋の摩耗量に大きく
依存しており、この摩耗量は骨頭の材質の違いに左右さ
れる。そのため、最近では金属材料に替わりアルミナセ
ラミックスが使用される傾向にある。この理由として
は、セラミックスの方が硬く、さらに表面粗さが細かく
でき、その結果、臼蓋の高密度ポリエチレン製のインナ
ーカップの摩耗量が減じるためである。
依存しており、この摩耗量は骨頭の材質の違いに左右さ
れる。そのため、最近では金属材料に替わりアルミナセ
ラミックスが使用される傾向にある。この理由として
は、セラミックスの方が硬く、さらに表面粗さが細かく
でき、その結果、臼蓋の高密度ポリエチレン製のインナ
ーカップの摩耗量が減じるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のセラ
ミックスのみの場合には、破壊靱性値ＫICが 3.1〜5.5
ＭＰam 1/2 と非常に低く、手術中の衝撃等により、骨頭
そのものが破壊するなどの問題が発生している。ちなみ
にチタン合金（6Al-4V）の破壊靱性値の一例を示すと、
ＫICは37.8ＭＰam 1/2 である。この対策として、金属製
の骨頭に単体のセラミックスを表面に被覆したもの、イ
オン注入したものなどが採用されつつある。しかし、単
体のセラミックスの被覆層のみでは、十分な界面強度が
得られず、セラミックス層が剥離することが想定され
る。
ミックスのみの場合には、破壊靱性値ＫICが 3.1〜5.5
ＭＰam 1/2 と非常に低く、手術中の衝撃等により、骨頭
そのものが破壊するなどの問題が発生している。ちなみ
にチタン合金（6Al-4V）の破壊靱性値の一例を示すと、
ＫICは37.8ＭＰam 1/2 である。この対策として、金属製
の骨頭に単体のセラミックスを表面に被覆したもの、イ
オン注入したものなどが採用されつつある。しかし、単
体のセラミックスの被覆層のみでは、十分な界面強度が
得られず、セラミックス層が剥離することが想定され
る。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、金属製の骨頭の表面を傾斜機能アルミナ
セラミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化
し、表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人
工関節を提供することを目的とする。
されたもので、金属製の骨頭の表面を傾斜機能アルミナ
セラミックスで被覆して、界面強度を上げ、表面を硬化
し、表面粗さを細かくすることによって、寿命の長い人
工関節を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】先端に骨頭を備えたステ
ムと臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、
ステム先端の金属製骨頭の表面に、異なる２層のアルミ
ナセラミックス層が形成されており、この２層の下層
（ステム側の層）がグレイアルミナであり、上層がホワ
イトアルミナであることを特徴とする人工股関節、およ
び先端に骨頭を備えたステムと臼蓋とから構成される全
置換型人工関節において、ステム先端の金属製骨頭の表
面にアルミナセラミックス層が形成されており、この層
のステム側がグレイアルミナであり、上側（臼蓋側）に
向けて徐々にホワイトアルミナ含有量が増加し、最上表
ではホワイトアルミナであることを特徴とする人工股関
節である。
ムと臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、
ステム先端の金属製骨頭の表面に、異なる２層のアルミ
ナセラミックス層が形成されており、この２層の下層
（ステム側の層）がグレイアルミナであり、上層がホワ
イトアルミナであることを特徴とする人工股関節、およ
び先端に骨頭を備えたステムと臼蓋とから構成される全
置換型人工関節において、ステム先端の金属製骨頭の表
面にアルミナセラミックス層が形成されており、この層
のステム側がグレイアルミナであり、上側（臼蓋側）に
向けて徐々にホワイトアルミナ含有量が増加し、最上表
ではホワイトアルミナであることを特徴とする人工股関
節である。
【０００７】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。骨頭の素材
は靱性の点から、ステンレス、 Co-Cr合金望ましくは軽
いチタン合金である。
は靱性の点から、ステンレス、 Co-Cr合金望ましくは軽
いチタン合金である。
【０００８】金属製の骨頭に被覆するアルミナセラミッ
クスは、下層にグレイアルミナを用いる。グレイアルミ
ナは 3％程度のTiO2を含有するものであり、TiO2が 3％
入っていることにより、融点が低下し、α−アルミナが
γ−アルミナになり、低い硬度を示し、これがチタン合
金との界面強度を増大し、密着性を改善する効果があ
る。また、被覆方法は大気プラズマ溶射が適用でき、被
覆層の厚さは 100〜300μm 程度が望ましい。
クスは、下層にグレイアルミナを用いる。グレイアルミ
ナは 3％程度のTiO2を含有するものであり、TiO2が 3％
入っていることにより、融点が低下し、α−アルミナが
γ−アルミナになり、低い硬度を示し、これがチタン合
金との界面強度を増大し、密着性を改善する効果があ
る。また、被覆方法は大気プラズマ溶射が適用でき、被
覆層の厚さは 100〜300μm 程度が望ましい。
【０００９】上層にはホワイトアルミナを用いる。ここ
で、ホワイトアルミナとはアルミナと不可避不純物とか
らなる純アルミナのことである。被覆方法は減圧プラズ
マ溶射が望ましい。この方法によれば緻密な被覆が可能
で、表面を研削、研磨することにより、表面は鏡面とな
り、表面粗さの点で優れたものが得られる。被覆層の厚
さは靱性の点から 100μm 以下と薄いものが望ましい。
で、ホワイトアルミナとはアルミナと不可避不純物とか
らなる純アルミナのことである。被覆方法は減圧プラズ
マ溶射が望ましい。この方法によれば緻密な被覆が可能
で、表面を研削、研磨することにより、表面は鏡面とな
り、表面粗さの点で優れたものが得られる。被覆層の厚
さは靱性の点から 100μm 以下と薄いものが望ましい。
【００１０】下層のグレイアルミナ層は HV700程度とセ
ラミックスにしては軟らかく靱性を有し、上層のホワイ
トアルミナ層はHV1200程度の硬さを有しており、靱性と
硬さを同時に満足する骨頭が得られる。
ラミックスにしては軟らかく靱性を有し、上層のホワイ
トアルミナ層はHV1200程度の硬さを有しており、靱性と
硬さを同時に満足する骨頭が得られる。
【００１１】以上、説明したように、金属製骨頭の表面
に二層のアルミナセラミックスを被覆することによっ
て、骨頭は一種の傾斜機能材となり、金属の靱性と下層
の密着性と上層の硬度、鏡面が一体となった優れたもの
となる。
に二層のアルミナセラミックスを被覆することによっ
て、骨頭は一種の傾斜機能材となり、金属の靱性と下層
の密着性と上層の硬度、鏡面が一体となった優れたもの
となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の人工関節における骨頭を示したもので、ス
テム２の先端に骨頭１が嵌合されている。骨頭１は金属
基材３の表面にアルミナセラミックスの下層被覆４と上
層被覆５を被覆している。
１は本発明の人工関節における骨頭を示したもので、ス
テム２の先端に骨頭１が嵌合されている。骨頭１は金属
基材３の表面にアルミナセラミックスの下層被覆４と上
層被覆５を被覆している。
【００１３】金属基材３は、Ti-6Al-4V 合金で、金属基
材３の表面に 3％TiO2を含有した粒度＋10〜−53μm の
グレイアルミナを用いて、大気プラズマ溶射で下層被覆
４を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚さは 300μ
m である。
材３の表面に 3％TiO2を含有した粒度＋10〜−53μm の
グレイアルミナを用いて、大気プラズマ溶射で下層被覆
４を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚さは 300μ
m である。
【００１４】さらに、下層被覆４の表面に粒度＋10〜−
53μm のホワイトアルミナを用いて、真空プラズマ溶射
で上層被覆５を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚
さは100μm である。
53μm のホワイトアルミナを用いて、真空プラズマ溶射
で上層被覆５を形成した。溶射距離は 100mmで、被覆厚
さは100μm である。
【００１５】被覆したアルミナセラミックス層を研削、
研磨して骨頭に仕上げた。被覆層の表面硬さはHV1200、
表面粗度はＲa 0.1 μm 程度で、表面気孔率は0.01％以
下である。
研磨して骨頭に仕上げた。被覆層の表面硬さはHV1200、
表面粗度はＲa 0.1 μm 程度で、表面気孔率は0.01％以
下である。
【００１６】このようにして得られた骨頭は、金属基材
３の靱性と、下層被覆４の金属基材３との界面強度と、
上層被覆５の硬さと鏡面を備えたものである。したがっ
て、この骨頭を使用した人工関節は、臼蓋の高密度ポリ
エチレン製のインナーカップの摩耗量を減じることがで
き、人工関節の寿命を延ばすことができる。
３の靱性と、下層被覆４の金属基材３との界面強度と、
上層被覆５の硬さと鏡面を備えたものである。したがっ
て、この骨頭を使用した人工関節は、臼蓋の高密度ポリ
エチレン製のインナーカップの摩耗量を減じることがで
き、人工関節の寿命を延ばすことができる。
【００１７】また、アルミナセラミックスを被覆する際
に、真空プラズマ溶射で、グレイアルミナ 100％からス
タートし、徐々にホワイトアルミナ量を増加し、最終的
にホワイトアルミナ 100％の被覆層を形成することによ
って、界面強度の優れた被覆層を形成することができ
る。
に、真空プラズマ溶射で、グレイアルミナ 100％からス
タートし、徐々にホワイトアルミナ量を増加し、最終的
にホワイトアルミナ 100％の被覆層を形成することによ
って、界面強度の優れた被覆層を形成することができ
る。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、先端に骨頭を備えたステムと
臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、ステ
ム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミ
ックスを被覆した人工関節であって、この人工関節を使
用することによって、骨頭は手術中の衝撃等により破壊
することもなく、十分な界面強度があるため、セラミッ
クス層が剥離することもなく、さらに表面の硬さと鏡面
を備えているため、臼蓋の高密度ポリエチレン製のイン
ナーカップの摩耗量を減じることができ、人工関節の寿
命を延ばすことができる。
臼蓋とから構成される全置換型人工関節において、ステ
ム先端の金属製骨頭の表面に、傾斜機能アルミナセラミ
ックスを被覆した人工関節であって、この人工関節を使
用することによって、骨頭は手術中の衝撃等により破壊
することもなく、十分な界面強度があるため、セラミッ
クス層が剥離することもなく、さらに表面の硬さと鏡面
を備えているため、臼蓋の高密度ポリエチレン製のイン
ナーカップの摩耗量を減じることができ、人工関節の寿
命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる人工関節の骨頭の断面図であ
る。
る。
【図２】従来技術の人工関節を説明する図である。
１…骨頭、２…ステム、３…金属基材、４…下層被覆、
５…上層被覆、６…臼蓋、７…アウターカップ、８…イ
ンナーカップ、、９…大腿骨、10…骨盤。
５…上層被覆、６…臼蓋、７…アウターカップ、８…イ
ンナーカップ、、９…大腿骨、10…骨盤。
Claims (2)
- 【請求項１】 先端に骨頭を備えたステムと臼蓋とから
構成される全置換型人工関節において、ステム先端の金
属製骨頭の表面に、異なる２層のアルミナセラミックス
層が形成されており、この２層の下層（ステム側の層）
がグレイアルミナであり、上層がホワイトアルミナであ
ることを特徴とする人工股関節。 - 【請求項２】 先端に骨頭を備えたステムと臼蓋とから
構成される全置換型人工関節において、ステム先端の金
属製骨頭の表面にアルミナセラミックス層が形成されて
おり、この層のステム側がグレイアルミナであり、上側
（臼蓋側）に向けて徐々にホワイトアルミナ含有量が増
加し、最上表ではホワイトアルミナであることを特徴と
する人工股関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345188A JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345188A JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168691A JPH05168691A (ja) | 1993-07-02 |
| JP2895295B2 true JP2895295B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=18374892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345188A Expired - Lifetime JP2895295B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 人工関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895295B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8187660B2 (en) * | 2006-01-05 | 2012-05-29 | Howmedica Osteonics Corp. | Method for fabricating a medical implant component and such component |
| CN101466417B (zh) * | 2006-04-11 | 2014-02-05 | 史密夫和内修有限公司 | 用于整形外科植入物的陶瓷金属复合材料 |
| JP5904485B2 (ja) * | 2011-12-15 | 2016-04-13 | 学校法人中部大学 | 人工関節部材の製造方法 |
| JP2015137739A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 大陽日酸株式会社 | 摺動部用部材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3345188A patent/JP2895295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05168691A (ja) | 1993-07-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990209 |