(57)【要約】【課題】  人工関節本体の製造コストを下げることおよび人工関節と被覆層との接合面の接合強度を高くすることができ、大腿骨へ安定して固定できる人工関節を提供する。【解決手段】  人工膝関節本体１０ａをＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金材料により成形し、人工膝関節本体１０ａの内面１１にＳｉＣ粉末を介在してチタンまたはチタン合金材料の被覆層１２を配置し、被覆層１２をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて人工膝関節本体１０ａの内面１１に接合し、人工膝関節本体１０ａの内面１１に大腿骨遠位部に接する多孔質面を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨遠位部に接する内面を有する人工膝関節において、人工膝関節本体は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金材料により成形され、人工膝関節ト本体の内面にＳｉＣ粉末を介在してチタンまたはチタン合金材料の被覆層を配置し、被覆層をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて人工膝関節本体の内面に接合し、人工膝関節本体の内面に大腿骨遠位部に接する多孔質表面を形成したことを特徴とする人工膝関節。
【請求項２】
前記被覆層は、メッシュシートの積層シートにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項３】
人工膝関節本体の内面と被覆層の多孔質面は、同一面であることを特徴とする請求項２に記載の人工膝関節。
【請求項４】
大腿骨近位部の骨髄腔に装着されるステム部を有する人工股関節において、人工股関節本体は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金により成形され、人工股関節本体のステム部の外面にＳｉＣ粉末を介在してチタンまたはチタン合金材料の被覆層を配置し、被覆層をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて人工股関節本体のステム部の外面に接合し、ステム部の外面に大腿骨近位部の骨髄腔に接する多孔質面を形成したことを特徴とする人工股関節。
【請求項５】
前記被覆層は、メッシュシートの積層シートにより形成されたことを特徴とする請求項４に記載の人工股関節。
【請求項６】
前記ステム部の外面と被覆層の多孔質面は、同一面であることを特徴とする請求項５に記載の人工股関節。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工膝関節や人工股関節を含む人工関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
整形外科に用いられる人工関節は、生体親和性に加え、使用状況に応じた負荷や摺動に耐える構成であることが要求される。これら要求を満たす金属系材料として、ＳＵＳ３１６、Ｃｏ−Ｃｒ合金、チタン、チタン合金がある。人工関節は、生体親和性、負荷および摺動を考慮してチタンやチタン合金材料で作られている。
【０００３】
人工膝関節は、大腿骨遠位部に接する内面を有する構成であり、内面に骨セメントとして作用するポリメチルアクリレートを塗布し、内面を骨セメント層を介して大腿骨の大腿骨遠位部に接することで大腿骨に固定される。
【０００４】
人工股関節は、大腿骨近位部の骨髄腔に装着されるステム部を有する構成であり、ステム部の外面に骨セメントとして作用するポリメチルアクリレートを塗布し、ステム部を骨セメント層を介して大腿骨の近位部骨髄腔に装着することで大腿骨に固定される。
【０００５】
人工膝関節は、内面を骨セメント層を介し大腿骨に固定するので、長期間の使用で骨セメント層が劣化し、内面と大腿骨の骨皮質との間にゆるみが生じ、大腿骨に対する結合力が低下してしまうことがある。
【０００６】
人工股関節は、ステム部を骨セメント層を介し大腿骨に固定するので、長期間の使用で骨セメント層が劣化し、ステム部と大腿骨の骨皮質との間にゆるみが生じ、大腿骨に対する結合力が低下してしまうことがある。
【０００７】
そこで、大腿骨に対する結合力を高めるために、大腿骨に対する支持面に多孔質金属パッドを接合して多孔質面に形成し、多孔質面に形成した細孔に大腿骨の新生骨を侵入させて大腿骨に確実に結合する人工関節が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
上記人工関節は、人工関節本体をチタンまたはチタン合金により成形し、多孔質金属パッドをＣｏ−Ｃｒ合金またはステンレススチール合金により成形し、人工関節本体と多孔質金属パッドをレーザー光線による接合手段により接合して構成される。
【特許文献１】特開平１０−４３２１６号公報（第１頁参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記人工関節は、人工関節本体の製造コストを下げることおよび人工関節本体と多孔質金属パッドの接合面の接合強度を高くすることに制限があり、さらには、多孔質金属パッドの多孔質面における新生骨の均一な育成がむずかしく、大腿骨へ安定して固定することができない。
【００１０】
本発明は、上記した点をに考慮してなされたもので、人工関節本体の製造コストを下げることおよび人工関節本体と被覆層との接合面の接合強度を高くすることができ、さらには、多孔質面への新生骨の均一な育成が可能になり、大腿骨へ安定して固定できる人工関節を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の人工膝関節は、人工膝関節本体をＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金により成形し、人工膝関節本体の内面にＳｉＣ粉末を介在してチタンまたはチタン合金材料の被覆層を配置し、被覆層をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて人工膝関節本体の内面に接合し、人工膝関節本体の内面に大腿骨遠位部に接する多孔質表面を形成して構成される。
【００１２】
本発明の人工股関節は、大腿骨近位部の骨髄腔に装着されるステム部を有し、人工股関節本体をＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金により成形し、人工股関節のステム部の外面にＳｉＣ粉末を介在してチタンまたはチタン合金材料の被覆層を配置し、被覆層をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて人工股関節本体のステム部の外面に接合し、ステム部の外面に大腿骨近位部の骨髄腔に接する多孔質面を形成して構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、人工関節本体をＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金により成形することで製造コストを下げるとともに、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金製人工関節本体とチタンまたはチタン合金製被覆層をＳｉＣ粒子からでる炭素を用いて結合することで人工関節本体と被覆層の接合強度を高くでき、さらには、被覆層の骨に接する面を細孔を規則的に配列した多孔質面とすることで、多孔質面に骨の骨髄で生成される新生骨を均一に育成することができ、大腿骨へ安定して固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明による人工膝関節を示す斜視図である。本発明による人工膝関節１０は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金製膝関節本体１０ａと、膝関節本体１０ａの内面１１に結合されたチタンまたはチタン合金製メッシュシート積層体１２とを有する。人工膝関節本体１０ａは、全体形状を大腿骨の遠位部を囲む形状に成形され、図示しない大腿骨の遠位部に接する内面１１を有する。
【００１５】
上記メッシュシート積層体１２は、２枚のチタンまたはチタン合金製メッシュシートを積層して構成される。各メッシュシートは、縦方向および横方向に規則的に配列した略円形の細孔を有する。メッシュシート積層体１２は、２枚の同じ細孔のメッシュシートを細孔が一致するように積層するか、２枚の細孔の異なるメッシュシートを細孔が重なるように積層することで形成される。メッシュシートの厚さおよび細孔の孔径は、使用条件に応じて選定される。メッシュシートの細孔の孔径は、５ミクロンメートルないし８００ミクロンメートルであることが好ましい。
【００１６】
上記メッシュシート積層体１２は、その上面が人工膝関節本体１０ａの内面１１と同一面になるように、内面１１に形成された溝１３内に配置され、拡散接合手段または焼結手段により人工膝関節本体１０ａに結合されることが好ましい。メッシュシート積層体１２を人工膝関節本体１０ａの内面１１の上に配置し、拡散接合手段または焼結手段により人工膝関節本体１０ａに結合することもできる。
【００１７】
人工膝関節本体１０ａとメッシュシート積層体１２の接合強度を高めるためには、膝関節本体１０ａとメッシュシート積層体１２の接合界面、好ましくは膝関節本体１０ａの内面１１に平均粒径が１〜２０ミクロンメートルのＳｉＣ粒子を散布し、図示しない接合装置において、雰囲気を１０−４Ｐａ、加圧力を１〜１０ＭＰａ、接合温度を６００℃〜１１００℃、接合時間を５ｍｉｎ〜１２０ｍｉｎとした接合条件で人工膝関節本体１０ａとメッシュシート積層体１２を接合する。
【００１８】
本発明による人工膝関節本体１０は、メッシュシート積層体１２が膝関節本体１０ａの内面１１に高い接合強度で接合でき、メッシュシート積層体１２の細孔が縦横方向に規則的に配列され、各細孔が途切れないで連続しながら大腿骨の骨髄腔に対向するので、多孔質面に大腿骨の骨髄で生成される新生骨を均一に育成でき、大腿骨の遠位部に確実に固定できる。
【００１９】
図２は、本発明による人工股関節を示す斜視図である。本発明による人工股関節２０は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金製股関節本体２０ａを有する。
【００２０】
上記股関節本体２０ａは、大腿骨の近位部骨髄腔に固定されるステム部２１と、ステム部２１の近位端にオフセット連接されたネック部２２と、ネック部２２に結合された球状部２３を有する。股関節本体２０ａのネック部２２に近い部位に多孔質面２４が形成されている。
【００２１】
上記多孔質面２４は、複数枚のチタンまたはチタン合金製メッシュシートを積層したメッシュシート積層体２５により形成される。メッシュシート積層体２５は、縦方向および横方向に規則的に配列した略円形の細孔を有するメッシュシートを、同じ細孔のメッシュシートを細孔が一致するように積層するか、細孔の異なるメッシュシートを細孔が重なるように積層することで形成される。メッシュシートの厚さおよび細孔の孔径は、使用条件に応じて選定される。細孔の孔径は、５ミクロンメートルないし８００ミクロンメートルであることが好ましい。
【００２２】
上記メッシュシート積層体２５は、その上面が人工股関節本体２０ａのステム部２１の外面と同一面になるように、ステム部２１に形成された溝内に配置され、拡散接合手段または焼結手段により人工膝関節本体１０ａに結合される。この場合、人工股関節本体２０ａとメッシュシート積層体２５は、股関節本体２０ａの面に平均粒径が１〜２０ミクロンメートルのＳｉＣ粒子を散布し、雰囲気１０−４Ｐａ、加圧力１〜１０ＭＰａ、接合温度６００℃〜１１００℃、接合時間５ｍｉｎ〜１２０ｍｉｎの接合条件で接合される
図２に示す人工股関節２０は、ステム部２１が大腿骨の近位部の骨髄腔に固定され、ステム部２１の多孔質面２４の細孔が大腿骨の骨髄腔に対向するので、大腿骨の骨髄で生成される新生骨は、最小の距離を通って多孔質面２４の細孔に侵入し、多孔質面２４に均一に育成される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による人工膝関節を示す斜視図である。
【図２】本発明による人工股関節を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  人工膝関節
１１  内面
１２  メッシュシート積層体
２０  人工股関節
２１  ステム部
２４  多孔質面
２５  メッシュシート積層体
【図１】
2006020775.tif 000003
【図２】
2006020775.tif 000004