(57)【要約】【課題】硬質で耐磨耗性の関節運動面を備えた医療インプラントまたは医療インプラント部品を提供すること。【解決手段】ホウ素添加金属層を含む支持面を有する金属製医療インプラントまたは医療インプラント部品。ホウ素添加金属層を含む医療インプラントまたは医療インプラント部品を製造する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療インプラントまたは医療インプラント部品であって、
（ａ）金属または金属合金を含む金属製本体と、
（ｂ）前記金属製本体に設けられた、前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む支持面と、を含む、医療インプラントまたは医療インプラント部品。
【請求項２】
患者に移植するための医療インプラントであって、
（ａ）前記患者の１または複数の大腿骨顆を置換するための大腿骨コンポーネントであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその金属製本体に設けられた支持面を含み、その支持面が前記金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨コンポーネントと、
（ｂ）前記患者の近位脛骨関節運動面の少なくとも一部を置換するための脛骨コンポーネントと、
（ｃ）前記脛骨コンポーネントに配置され、前記大腿骨コンポーネントの前記支持面に接触するポリマー支持コンポーネントと、を含む、医療インプラント。
【請求項３】
患者に移植するための医療インプラントであって、
（ａ）前記インプラントを前記患者の大腿骨内に固着するための大腿骨ステムと、
（ｂ）前記大腿骨ステムの上端部に取り付けられる大腿骨ヘッドであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面が前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨ヘッドと、
（ｃ）前記患者の寛骨臼を置換するための寛骨臼コンポーネントであって、前記大腿骨ヘッドの前記支持面に接触するライナーを含む、前記寛骨臼コンポーネントと、を含む、医療インプラント。
【請求項４】
請求項３に記載の医療インプラントであって、
前記ライナーが金属または金属合金からなる、医療インプラント。
【請求項５】
請求項４に記載の医療インプラントであって、
前記大腿骨ヘッドの前記支持面に接触する前記ライナーの部分が、前記ライナーを構成する前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む、医療インプラント。
【請求項６】
医療インプラントまたは医療インプラント部品の製造方法であって、
（ａ）金属製本体を有する医療インプラントまたは医療インプラント部品を用意するステップと、
（ｂ）加熱されるとホウ素を産生するホウ素添加剤を用意するステップと、
（ｃ）前記ホウ素添加剤がホウ素を産生する温度まで前記ホウ素添加剤を加熱するステップと、
（ｄ）前記金属製本体の少なくとも一部を、前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させるステップと、
（ｅ）前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品の前記金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を高温に加熱するステップと、を含む、製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法であって、
前記金属製本体が、コバルト、コバルト合金、チタン、チタン合金、及びこれらの混合物からなる群から選択される金属または金属合金を含む、医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法であって、
前記金属または前記金属合金が、コバルト、コバルトクロム合金、チタン、チタンアルミニウム合金、及びこれらの混合物からなる群から選択される、医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の製造方法であって、
前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品及び前記ホウ素添加剤を約５５０℃〜約１３００℃の温度に加熱する、製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の製造方法であって、
（ｆ）前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品の金属製本体の中に拡散した後に、前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を約１２００℃〜約１２４０℃の温度に加熱するステップと、
（ｇ）前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を約８００℃以下の温度に急速に冷却するステップと、をさらに含む、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、ホウ素添加金属層を含む金属製医療インプラントまたは医療インプラント部品、並びにこのような医療インプラントまたは医療インプラント部品の製造方法に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
整形外科インプラントは通常、大きな機械的応力、及び患者の体内に導入された殆どの異物を攻撃する生体内環境に耐えなければならない。従って、このような整形外科インプラントの材料は、高い強度、耐食性、及び組織適合性を併せ持たなければならない。さらに、修正外科手術に関連した苦痛や困難から、生体内での整形外科インプラントの寿命は、その移植を受ける患者の推定余命以上であるのが望ましい。
【０００３】
股関節インプラントなどの荷重がかかる整形外科インプラントの寿命に影響を与えるものの１つは、インプラントの関節運動面の磨耗の速度である。一般的な股関節インプラントは、大腿骨ステム、そのステムに取り付けられた大腿骨ヘッド、及び大腿骨ヘッドが関節運動する寛骨臼カップを含む。これらの関節運動面の磨耗により、デブリ粒子が生成されてインプラントの周囲組織内に放出される。このようなデブリ粒子が整形外科インプラントと患者の天然骨との接触面における骨の喪失に少なくとも部分的に関与することを整形外科医及び生体医用材料の技術者は概ね認めている。実際に、このような粒子に対する生体反応には、骨溶解として知られるプロセスによる、特に整形外科インプラントが固着された骨の組織の炎症や悪化が含まれる。骨溶解が進行すると、整形外科インプラントが痛みを伴うほど緩くなり、修正術を行わなければならない。
【０００４】
整形外科インプラントの関節運動面の磨耗速度は様々な因子によって決まる。このような因子には、限定するものではないが、関節運動面を構成する材料の相対硬度及び表面仕上げ、関節運動面の材料間の摩擦係数、関節運動面にかかる荷重、及び関節運動面に生じる応力が含まれる。整形外科インプラントの関節運動面の磨耗速度を低下させて、そのインプラントの生体内での寿命を延ばす試みとして、このような関節運動面の磨耗速度に影響を及ぼす１または複数の上記した因子に対処する幾つかの試みがなされてきた。例えば、比較的硬く耐磨耗性が高い化学的に不活性なセラミックから形成される整形外科インプラントが開発された。しかしながら、セラミック製プラントは多くの場合、脆弱で金属製インプラントの靭性に欠け、破砕のリスクが大きい。また、セラミック製インプラントの脆弱性と靭性の低さにより、このようなインプラントの使用が、膝関節形成術に用いられる大腿骨コンポーネントなどの特定の用途に制限される。さらに、セラミック製インプラントは、骨セメントを用いずに患者に移植されたインプラントの生物学的固定を容易にするビーズ状多孔性内植構造に適合しない。
【０００５】
米国特許第５，０３７，４３８号に、プロテーゼ本体の支持面に濃い藍色または黒色の酸化ジルコニウムがコーティングされたプロテーゼインプラントが開示されている。この特許は、このコーティングが低摩擦の耐摩耗性の支持面を形成すると請求しているが、この方法によって形成される比較的薄いコーティングは、耐摩耗性が限定的であり、金属と金属の股関節支持などの接触応力が大きい用途には適していないであろう。さらに、厚みが約８μｍ〜１０μｍよりも厚い酸化ジルコニウムの表層を形成しようとすると、酸化ジルコニウム層がジルコニウム合金基板から剥離してしまう。移植されたプロテーゼにおけるこのような層剥離は、そのプロテーゼの大きな損傷につながり、修正外科手術が必要になることがある。
【０００６】
整形外科インプラントの耐摩耗性を高くする他の試みには、インプラントの関節運動面のイオン照射（例えば、窒素イオン注入）、インプラントの関節運動面の窒化、関節運動面のダイヤモンド状炭素または窒化チタンコーティングでのコーティング、及びチタン合金インプラントなどの酸素拡散硬化が含まれる。このような方法はそれぞれ、整形外科インプラントに硬い関節運動面を形成することができるが、このような方法で形成された一部の表面コーティングまたは層は、基板に対する付着が十分でない。さらに、ある方法では、硬い材料コーティングまたは層を極薄くしか形成できず、他の方法では、形成されるコーティングまたは層のピーク硬度値がそれ程高くない。
【０００７】
従って、硬くて耐磨耗性の関節運動面を備えた整形外科インプラントまたはインプラント部品が要望されている。また、このような硬くて耐磨耗性の関節運動面を備えた整形外科インプラントまたはインプラント部品を形成する方法が要望されている。本発明は、このような整形外科インプラント及びインプラント部品、並びにこれらの製造方法を提供する。本発明のこれら及び他の利点並びに本発明の別の特徴は、ここに記載する本発明の説明から明らかになるであろう。
【０００８】
〔発明の要約〕
本発明は、（ａ）金属または金属合金を含む金属製本体と、（ｂ）その本体に設けられた、その金属または金属合金のホウ素添加層を含む支持面とを含む、医療インプラントまたは医療インプラント部品を提供する。
【０００９】
本発明はまた、患者に移植するための医療インプラントを提供する。この医療インプラントは、（ａ）１または複数の患者の大腿骨顆を置換する大腿骨コンポーネントであって、金属または金属合金を含む金属製本体及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面がその金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨コンポーネントと、（ｂ）患者の近位脛骨関節運動面の少なくとも一部を置換する脛骨コンポーネントと、（ｃ）脛骨コンポーネントに配置され、大腿骨コンポーネントの支持面に接触するポリマー支持コンポーネントと、を含む。
【００１０】
本発明はまた、患者に移植するための別の医療インプラントを提供する。この医療インプラントは、（ａ）そのインプラントを患者の大腿骨内に固着するための大腿骨ステムと、（ｂ）その大腿骨ステムの上端部に取り付けられる大腿骨ヘッドであって、金属または金属合金を含む金属製本体及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面がその金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨ヘッドと、（ｃ）患者の寛骨臼を置換する寛骨臼コンポーネントであって、大腿骨ヘッドの支持面に接触するライナーを含む、前記寛骨臼コンポーネントと、を含む。
【００１１】
本発明はまた、医療インプラントまたは医療インプラント部品の製造方法を提供する。この方法は、（ａ）金属製本体を有する医療インプラントまたは医療インプラント部品を用意するステップと、（ｂ）加熱されるとホウ素を産生するホウ素添加剤を用意するステップと、（ｃ）このホウ素添加剤がホウ素を産生する温度にホウ素添加剤を加熱するステップと、（ｄ）金属製本体の少なくとも一部をホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させるステップと、（ｅ）ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、医療インプラントまたは医療インプラント部品を高温に加熱するステップと、を含む。
【００１２】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、（ａ）金属または金属合金を含む金属製本体と、（ｂ）その本体に設けられた支持面と、を含む医療インプラントまたは医療インプラント部品を提供する。
【００１３】
医療インプラントまたは医療インプラント部品は、任意の好適な金属製医療インプラントまたは医療インプラント部品とすることができる。好適なインプラントまたはインプラント部品の例として、限定するものではないが、一区画膝関節形成術または全膝関節形成術の大腿骨コンポーネント（例えば、１または複数の患者の大腿骨顆を置換するコンポーネント）、一区画膝関節形成術または全膝関節形成術の脛骨コンポーネント（例えば、患者の近位脛骨関節面または脛骨プラトーの少なくとも一部を置換するコンポーネント）、股関節形成術の大腿骨ヘッド、股関節形成術の寛骨臼カップまたはライナー、肩関節形成術の上腕骨ヘッド、肘関節形成術の上腕骨または尺骨コンポーネント、手関節形成術の中手骨または橈骨ステム、椎間板形成術（例えば、頚部の椎間板形成術）の椎体終板コンポーネント、及び足関節形成術の脛骨または距骨コンポーネントを挙げることができる。
【００１４】
本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品は金属製本体を含む。このようなインプラントまたはインプラント部品の金属製本体は、任意の好適な金属または金属合金（例えば、高温で表面内にホウ素が拡散されると硬いホウ化物を容易に形成する任意の金属）を含む、このような金属または金属合金から実質的になる、またはこのような金属または金属合金からなることができる。例えば、金属製本体は、コバルト、コバルト合金、チタン、チタン合金、及びこれらの混合物からなる群から選択される金属または金属合金を含むことができる。このような金属または金属合金は、コバルト、コバルトクロム合金、チタン、チタンアルミニウム合金、及びこれらの混合物からなる群から選択されるのが好ましい。好適なコバルトクロム合金として、限定するものではないが、例えばＡＳＴＭ（米国材料試験協会）標準Ｆ７５−０１、Ｆ７９９−０２、及びＦ１５３７−００のそれぞれに記載されている鋳造、鍛造、及び鍛錬用のコバルト‐２８‐クロム‐６‐モリブデン（Ｃｏ２８Ｃｒ６Ｍｏ）合金を挙げることができる。好適なチタンアルミニウム合金の例として、限定するものではないが、例えばＡＳＴＭ標準Ｆ２１４６−０１に記載されているチタン‐３‐アルミニウム‐２．５‐バナジウム（Ｔｉ３Ａ１２．５Ｖ）合金、例えばＡＳＴＭ標準Ｆ１３６‐０２ａに記載されているチタン‐６‐アルミニウム‐４‐バナジウム（Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）合金を挙げることができる。
【００１５】
医療インプラントまたは医療インプラント部品は、その本体に設けられた支持面を含む。ここで用いる語「支持面」は、医療インプラントまたは医療インプラント部品が患者の体内に移植された時に別の表面（例えば、別の医療インプラントまたは医療インプラント部品の表面）に関節運動可能すなわち移動可能に接触する医療インプラントまたは医療インプラント部品の表面の一部を指すために用いられる。例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品の支持面は、表面が関節形成術のポリマー支持コンポーネントに接触する一区画全膝関節形成術または全膝関節形成術の大腿骨コンポーネントの外面である。或いは、医療インプラントまたは医療インプラント部品の支持面は、表面が寛骨臼カップのライナーに接触する股関節形成術の大腿骨ヘッドの外面である。
【００１６】
医療インプラントまたは医療インプラント部品の支持面は、医療インプラントまたは医療インプラント部品の本体を構成する金属または金属合金のホウ素添加層を含むのが好ましい。ここで用いる語「ホウ素が添加された」または「ホウ素添加」は、ホウ素原子が金属または金属合金内に拡散した金属または金属合金の部分を指す。例えば、ホウ素添加層はホウ化物の混合物を含むことができる。このようなホウ化物は、例えば、化学式ＭｅＢ、ＭｅＢ2、またはＭｅ2Ｂである。このＭｅは、医療インプラントまたは医療インプラント部品の本体に存在する金属を表す。例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品がＣｏ２８Ｃｒ６Ｍｏ合金を含む場合、ホウ素添加層は、化学式がＣｏＢ及びＣｏ2Ｂであるホウ化物、並びにコバルト、クロム、及び／またはモリブデンの他のホウ化物の混合物を含むことができる。医療インプラントまたは医療インプラント部品がチタン‐アルミニウム‐バナジウム合金（例えば、Ｔｉ３Ａｌ２．５ＶまたはＴｉ６Ａｌ４Ｖ）を含む場合、ホウ素添加層は、化学式がＴｉＢ及びＴｉＢ2を有するホウ化物、並びにチタン、アルミニウム、及び／またはバナジウムの他のホウ化物の混合物を含むことができる。或いは、ホウ化層は、金属または金属合金の格子構造内に拡散したホウ素原子を含むことができる。このようなホウ素添加層では、比較的小さなホウ素原子が、通常は金属または金属合金の格子構造中に存在する間隙（すなわち、近接する金属原子間の空間）の部分を満たす。当業者であれば、ホウ素添加層の組成が、ホウ素添加層の様々な点（例えば、ホウ素添加層の様々な深さ）で異なり得ることを理解できよう。例えば、本発明に従った医療インプラントまたは医療インプラント部品のホウ素添加層は、金属製本体の表面に最も近接したホウ素添加層の部分は主に、化学式がＭｅＢまたはＭｅＢ2であるホウ化物を含み、金属製本体の表面から最も離れたホウ素添加層の部分は主に、金属または金属合金の格子構造の間隙の部分を満たすホウ素原子または化学式がＭｅ2Ｂであるホウ化物を含む。
【００１７】
金属または金属合金のホウ素添加層は任意の好適な厚みを有することができる。一般に、ホウ素添加層は、約１μｍまたはそれ以上の厚みを有する（すなわち、ホウ素添加層は、金属製本体の表面下、少なくとも約１μｍまで延在する）。ホウ素添加層は、好ましくは約２μｍ以上、より好ましくは約３μｍ以上、最も好ましくは約５μｍ以上（例えば、約６μｍ以上、または約８μｍ以上）の厚みを有する。ホウ素添加層は通常、約７５μｍ以下（例えば、約７０μｍ以下、約６５μｍ以下、約６０μｍ以下、約５０μｍ以下、約４０μｍ以下）の厚みを有する。ある実施形態では、ホウ素添加層は、約５μｍ〜約３０μｍ（例えば、約６μｍ〜約３０μｍ、約８μｍ〜約３０μｍ、または約１５μｍ〜約２５μｍである）の厚みを有するのが好ましい。
【００１８】
金属または金属合金のホウ素添加層は通常、未処理の金属または金属合金（例えば、ホウ素添加する前の金属または金属合金）よりも硬い。金属または金属合金のホウ素添加層は、未処理の金属または金属合金よりも高いヌープ硬さを有するのが好ましい。ホウ素添加層のヌープ硬さは、任意の好適な方法で測定することができる。一般に、ホウ素添加層のヌープ硬さは、ＡＳＴＭ標準Ｅ３８４‐９９ｅ１に記載されている方法で測定される。ある実施形態では、金属または金属合金のホウ素添加層のヌープ硬さは、約１０００ＨＫ50以上、好ましくは約１５００ＨＫ50以上、より好ましくは約１７５０ＨＫ50以上、最も好ましくは約２０００ＨＫ50以上（例えば、約２１００ＨＫ50以上）である。
【００１９】
好適な実施形態では、本発明は、膝関節形成術インプラント（例えば、一区画膝関節形成術インプラントまたは全膝関節形成術インプラント）を提供する。このような実施形態では、医療インプラントは、（ａ）１または複数の患者の大腿骨顆を置換する大腿骨コンポーネントであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面がその金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨コンポーネントと、（ｂ）患者の近位脛骨関節運動面の少なくとも一部を置換する脛骨コンポーネントと、（ｃ）脛骨コンポーネントに配置され、大腿骨コンポーネントの支持面に接触するポリマー支持コンポーネントと、を含むのが好ましい。本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品のこの実施形態の特徴（例えば、金属製本体の組成、ホウ素添加層の組成、ホウ素添加層の厚み、ホウ素添加層の硬度など）は、上記した医療インプラントまたは医療インプラント部品の特徴と同一にすることができる。
【００２０】
別の好適な実施形態では、本発明は股関節形成術インプラントを提供する。このような実施形態では、医療インプラントは、（ａ）そのインプラントを患者の大腿骨内に固着するための大腿骨ステムと、（ｂ）その大腿骨ステムの上端部に取り付けられる大腿骨ヘッドであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面が金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨ヘッドと、（ｃ）患者の寛骨臼を置換する寛骨臼コンポーネントであって、大腿骨ヘッドの支持面に接触するライナーを含む、前記寛骨臼コンポーネントと、を含むのが好ましい。本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品のこの実施形態の特徴（例えば、金属製本体の組成、ホウ素添加層の組成、ホウ素添加層の厚み、ホウ素添加層の硬度など）は、上記した医療インプラントまたは医療インプラント部品の特徴と同一にすることができる。
【００２１】
本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品は任意の好適な方法で用意することができる。例えば、本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品は、ノーテク（Knotek）らによる「ホウ素拡散によってコバルト系合金上に形成された表面層（Surface Layers on Cobalt Base Alloys by Boron Diffusion）」、シン・ソリッド・フィルムズ（Thin Solid Films）、１９７７年、４５：３３１‐３３９に記載されている方法などの他の種類の金属のホウ素添加に用いる方法に類似した方法を用いて用意することができる。
【００２２】
本発明は、金属または金属合金のホウ素添加層を含む医療インプラントまたは医療インプラント部品の好適な製造方法も提供する。具体的には、この製造方法は、（ａ）金属製本体を有する医療インプラントまたは医療インプラント部品を用意するステップと、（ｂ）加熱されるとホウ素を産生するホウ素添加剤を用意するステップと、（ｃ）ホウ素添加剤がホウ素を産生する温度にこのホウ素添加剤を加熱するステップと、（ｄ）金属製本体の少なくとも一部をホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させるステップと、（ｅ）ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、医療インプラントまたは医療インプラント部品を高温に加熱するステップと、を含む。
【００２３】
本発明の製造方法に用いる医療インプラントまたは医療インプラント部品は、任意の好適な金属製医療インプラントまたは医療インプラント部品とすることができる。好適なインプラントまたはインプラント部品の例として、限定するものではないが、一区画膝関節形成術または全膝関節形成術の大腿骨コンポーネント（例えば、１または複数の患者の大腿骨顆を置換するコンポーネント）、一区画膝関節形成術または全膝関節形成術の脛骨コンポーネント（例えば、患者の近位脛骨関節面または脛骨プラトーの少なくとも一部を置換するコンポーネント）、股関節形成術の大腿骨ヘッド、股関節形成術の寛骨臼カップまたはライナー、肩関節形成術の上腕骨ヘッド、肘関節形成術の上腕骨または尺骨コンポーネント、手関節形成術の中手骨または橈骨ステム、椎間板形成術（例えば、頚部の椎間板形成術）の椎体終板コンポーネント、及び足関節形成術の脛骨または距骨コンポーネントを挙げることができる。
【００２４】
本発明の製造方法は、加熱されたときにホウ素を産生するホウ素添加剤を利用する。ある種のホウ素添加材は、加熱されると元素ホウ素（例えば、気体元素ホウ素）を産生することができる。他のホウ素添加剤は、加熱されると、高温の金属製本体に接触した時にその金属または金属合金内に１または複数のホウ素原子を放出可能なホウ素組成物を産生することができる。従って、ホウ素添加剤はホウ素源を含む。ホウ素源は、加熱時にホウ素（例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体内に拡散可能なホウ素）を産生できる任意の好適なホウ素源とすることができる。好適なホウ素源の例として、限定するものではないが、非晶質ホウ素、結晶性ホウ素、三フッ化ホウ素（ＢＦ3）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、ホウ化トリメチル（（ＣＨ3）3Ｂ）、ホウ化トリエチル（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）、炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）、ホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2ＯまたはＮａ2Ｂ4Ｏ7）、メタホウ酸（ＨＢＯ2）、フッ化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＦ4）、無水ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）、フェロボロン、金属ホウ化物、及びこれらの組合せを挙げることができる。
【００２５】
ホウ素添加剤はまた、ホウ素添加工程においてホウ素を産生するホウ素添加剤の能力を改善する他の物質、またはホウ素添加剤の取扱いを容易にする他の物質も含むことができる。例えば、ホウ素添加剤は、カーボンブラック、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、ケイ酸塩、非ホウ化金属、及びこれらの組合せなどの任意の好適な充填剤を含むことができる。ホウ素添加剤はまた、フルオロホウ化物（fluoroboride）（例えば、テトラフルオロホウ酸塩（tetrafluoroborate））などの任意の好適な活性化剤を含むことができる。本発明の製造方法は、通常はホウ素源、充填剤、及び活性化剤を組合せたものを含む市販のホウ素添加剤を利用することができる。好適な市販のホウ素添加剤の例として、限定するものではないが、ボーテック社（BorTec GmbH）が販売するＥＫＡＢＯＲ（商標）ホウ素添加剤を挙げることができる。
【００２６】
任意の好適な量のホウ素添加剤を本発明の製造方法に用いることができる。例えば、ホウ素添加剤を粉末の形態で用意する場合、医療インプラントまたは医療インプラント部品は、ホウ素添加剤が金属製本体のホウ素添加部分のみに接触するように、過剰なホウ素添加剤の中にパックすることができる。製造方法に用いられるホウ素添加剤の量は通常、ホウ素添加層を所望の厚みに形成するのに必要な量を上回る量である。
【００２７】
医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体の任意の好適な部分を、ホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させることができる。ホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させる金属製本体の部分は、医療インプラントまたは医療インプラント部品の本体の外面に位置する支持面に一致するのが好ましい。しかしながら、ある実施形態では、金属製本体の外面の全てまたは実質的に全てを、ホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させることができる。
【００２８】
本発明の製造方法は、ホウ素添加剤がホウ素を産生する温度にホウ素添加剤を加熱するステップを含む。本発明の製造方法はまた、ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、医療インプラントまたは医療インプラント部品を高温に加熱するステップも含む。ホウ素添加剤及び医療インプラントまたは医療インプラント部品を異なった温度に加熱することができるが、ホウ素添加剤及び医療インプラントまたは医療インプラント部品は、通常は実質的に同じ温度に加熱する。例えば、ホウ素添加剤を液体、ペースト、または固体で用意する場合、ホウ素添加剤は通常、インプラントまたはインプラント部品のホウ素添加する表面に適用し、ホウ素添加剤がホウ素を産生する温度にホウ素添加剤及び医療インプラントまたは医療インプラント部品を共に加熱する。別法では、ホウ素添加剤を医療インプラントまたは医療インプラント部品とは別に加熱することができる。このような方法では、通常はキャリヤーガス（例えば、窒素などの不活性キャリヤーガス）を用いて、ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部を金属製本体の表面に送達して、ホウ素が金属製本体内に拡散できるようにする。例えば、米国特許第４，４０４，０４５号に、ホウ素添加する物品とは別にホウ素添加剤を加熱する方法が記載されている。
【００２９】
医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、任意の好適な温度に加熱することができる。当業者には明らかなように、製造方法の各ステップに適した温度は、金属製本体に存在する金属または金属合金の種類及び使用するホウ素添加剤の種類に少なくとも部分的に左右される。医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、好ましくは約５００℃以上、より好ましくは約５５０℃以上、最も好ましくは約５８０℃以上に加熱する。通常は、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、その金属または金属合金の固相線（すなわち、金属または金属合金が溶解し始めて、固相と液相の両方を含むようになる温度）よりも低い温度に加熱する。医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、約１３００℃以下の温度（例えば、約１２５０℃以下、または約１２４０℃以下）に加熱するのが好ましい。
【００３０】
当業者には明らかなように、所定の温度に医療インプラントまたは医療インプラント部品を加熱すると、その医療インプラントまたは医療インプラント部品を構成する金属または金属合金の安定性が低下する。例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品がＣｏ２８Ｃｒ６Ｍｏ合金を含む場合、このインプラントまたはインプラント部品を約６５０℃〜約１１７０℃に加熱すると、高温で炭化物が微小構造として沈降可能となる多相固体領域がインプラントまたはインプラント部品に形成されることがある。このような炭化物の沈降は金属合金の降伏強さや硬度を増大させ得るが、金属合金の延性及び靭性を低下させ得る。これは、インプラントまたはインプラント部品が約８００℃〜約１１７０℃の温度に加熱すると顕著になる。このような合金の機械特性の変化は、多くの用途（例えば、大腿骨ヘッド）で許容されるが、比較的薄い断面を有し、定期的に引張り荷重がかかるインプラントまたはインプラント部品（例えば、膝関節形成術の大腿骨コンポーネント）では問題である。従って、医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体がＣｏ２８Ｃｒ６Ｍｏ合金を含む場合などのある実施形態では、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、好ましくは約５５０℃〜約８００℃、より好ましくは約６５０℃〜約８００℃の温度に加熱する。別法では、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、約１１８０℃〜約１２５０℃、好ましくは約１２００℃〜約１２４０℃の温度に加熱することができる。
【００３１】
医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体がコバルトクロム合金を含み、特に問題となるコバルトクロム合金基板の延性を維持するような別の実施形態では、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤を、約８００℃〜約１１７０℃の温度に加熱することができる。このような範囲の温度において、コバルトクロム合金を含むインプラントまたはインプラント部品で炭化物の沈降が起こる場合、この医療インプラントまたは医療インプラント部品に、その延性及び靭性に著しい悪影響が出ないように更なる処理を施すことができる。このような一実施形態では、医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体がコバルトクロム合金（例えば、Ｃｏ２８Ｃｒ６Ｍｏ）を含むような場合、本発明の製造方法はさらに、（ｆ）ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体内に拡散した後に医療インプラントまたは医療インプラント部品を約１２００℃〜約１２４０℃の温度に加熱するステップと、（ｇ）医療インプラントまたは医療インプラント部品を約８００℃以下に急速に冷却するステップを含む。どの特定の理論にも執着するものではないが、医療インプラントまたは医療インプラント部品を約１２００℃〜約１２４０℃の温度に加熱することにより、医療インプラントまたは医療インプラント部品を約８００℃〜約１１７０℃の温度に加熱する場合の炭化物の沈降の問題が解消されると考えられる。さらに、インプラントまたはインプラント部品を約８００℃以下に急速に冷却すると、インプラントまたはインプラント部品における炭化物のさらなる顕著な沈降を回避できると考えられる。
【００３２】
医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、任意の好適な雰囲気で加熱することができる。インプラントまたはインプラント部品に含まれる金属または金属合金の酸化の可能性を低くするために、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤を、真空すなわち減圧雰囲気、不活性雰囲気、または還元性雰囲気で加熱するのが好ましい。例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、アルゴン、窒素、または任意の好適な不活性ガスの組合せを含む雰囲気などの不活性ガス雰囲気で加熱することができる。別法では、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤は、水素、解離アンモニア、フォーミングガス（例えば、約５％〜約３０％の水素と約７０％〜約９５％の窒素を含むガス）、炭化水素、上記した還元ガスの少なくとも２種類の混合物、または少なくとも１種類の還元ガスと少なくとも１種類の不活性ガスの混合物を含む雰囲気などの還元ガス雰囲気で加熱することができる。
【００３３】
医療インプラントまたは医療インプラント部品は、ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が医療インプラントまたは医療インプラント部品の金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、高温に維持する。当業者には明らかなように、ホウ素がインプラントまたはインプラント部品の金属製本体の中に拡散するのに必要な時間は、金属製本体に存在する金属または金属合金の種類、ホウ素添加剤及び医療インプラントまたは医療インプラント部品を加熱する温度、及び得られるホウ素添加層の所望の厚みなどの幾つかの因子によって異なる。通常は、医療インプラントまたは医療インプラント部品は、約３０分以上、好ましくは約６０分以上、より好ましくは約１２０分以上の間、高温（例えば、医療インプラントまたは医療インプラント部品及びホウ素添加剤が熱せられて、ホウ素添加剤がホウ素を産生して医療インプラントまたは医療インプラント部品の中にそのホウ素が拡散する温度）に維持する。通常は、医療インプラントまたは医療インプラント部品は、約７２０分以下（例えば、約６６０分以下）、好ましくは約６００分以下、より好ましくは約５４０分以下（例えば、約５００分以下、または約４８０分以下）の間、高温に維持する。しかしながら、当業者には容易に理解できるであろうが、比較的低い温度（例えば、約８５０度以下）が使用されたり、比較的厚い（例えば、約８μｍ以上）ホウ素添加層が望まれる場合は、ホウ素添加層を所望の厚みに形成するのに必要な時間が長くなる。
【００３４】
本発明の製造方法に従って形成される医療インプラントまたは医療インプラント部品の特徴（例えば、金属製本体の組成、ホウ素添加層の組成、ホウ素添加層の厚み、ホウ素添加層の硬度など）は、本発明の医療インプラントまたは医療インプラント部品に対して記載した特徴と同一にすることができる。
【００３５】
ここに記載した刊行物、特許出願、及び特許を含む全ての参考文献は、各参考文献に言及することでそれぞれが個々に本明細書に含まれ、それらの全てが完全に本明細書に記載されたとして、言及することを以って本明細書の一部とする。
【００３６】
本発明を説明する文脈に用いる語「１つの」及び「その」並びに類似の指示語は、特段の記載がないまたは文脈に明らかに反しない限り、単数及び複数の両方をカバーすると解釈すべきである。ここで用いる語「含む」、「有する」、「備える」、及び「具備する」は、広く解釈する語（open-ended terms）（すなわち、限定するものではないが〜を含むという意味）と解釈すべきである。詳細な値の範囲は、特段の記載がない限り、範囲内に含まれる個々の値に対して個別に言及した単なる速記法であり、それぞれの個々の値は、個別に言及したとして本明細書に含まれるものとする。ここに記載した全ての方法は、特段の記載がないまたは文脈に明らかに反しない限り、任意の好適な順序で行うことができる。ここに記載したありとあらゆる例または例示的な語（例えば、「など」）は、単に本発明をより明確にすることが目的であり、請求の範囲に記載がない限り本発明の範囲を限定するものではない。本明細書のいかなる言語も、本発明の実施に不可欠な請求していない要素を示すと解釈すべきではない。
【００３７】
発明者が本発明を実施するのに最適と考える実施形態を含む好適な実施形態をここに開示した。当業者であれば、本開示を読めば、これらの好適な実施形態の変更形態が明らかになるであろう。発明者は、当業者がこのような変更形態を必要に応じて利用することを予期し、ここに具体的に記載した方法以外の方法で本発明が実施されることを意図する。従って、本発明は、該当する法律によって許容される、添付の特許請求の範囲で規定された対象の全ての変更形態及び等価物を含む。さらに、本発明の全ての可能な変更形態における上記した要素のあらゆる組合せは、特段の記載がないまたは文脈に明らかに反しない限り本発明の範囲内である。
【００３８】
〔実施の態様〕
（１）医療インプラントまたは医療インプラント部品であって、
（ａ）金属または金属合金を含む金属製本体と、
（ｂ）前記金属製本体に設けられた、前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む支持面と、を含む、医療インプラントまたは医療インプラント部品。
（２）患者に移植するための医療インプラントであって、
（ａ）前記患者の１または複数の大腿骨顆を置換するための大腿骨コンポーネントであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその金属製本体に設けられた支持面を含み、その支持面が前記金属または金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨コンポーネントと、
（ｂ）前記患者の近位脛骨関節運動面の少なくとも一部を置換するための脛骨コンポーネントと、
（ｃ）前記脛骨コンポーネントに配置され、前記大腿骨コンポーネントの前記支持面に接触するポリマー支持コンポーネントと、を含む、医療インプラント。
（３）患者に移植するための医療インプラントであって、
（ａ）前記インプラントを前記患者の大腿骨内に固着するための大腿骨ステムと、
（ｂ）前記大腿骨ステムの上端部に取り付けられる大腿骨ヘッドであって、金属または金属合金を含む金属製本体、及びその本体に設けられた支持面を含み、その支持面が前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む、前記大腿骨ヘッドと、
（ｃ）前記患者の寛骨臼を置換するための寛骨臼コンポーネントであって、前記大腿骨ヘッドの前記支持面に接触するライナーを含む、前記寛骨臼コンポーネントと、を含む、医療インプラント。
（４）実施態様（３）に記載の医療インプラントであって、
前記ライナーが金属または金属合金からなる、医療インプラント。
（５）実施態様（４）に記載の医療インプラントであって、
前記大腿骨ヘッドの前記支持面に接触する前記ライナーの部分が、前記ライナーを構成する前記金属または前記金属合金のホウ素添加層を含む、医療インプラント。
【００３９】
（６）医療インプラントまたは医療インプラント部品の製造方法であって、
（ａ）金属製本体を有する医療インプラントまたは医療インプラント部品を用意するステップと、
（ｂ）加熱されるとホウ素を産生するホウ素添加剤を用意するステップと、
（ｃ）前記ホウ素添加剤がホウ素を産生する温度まで前記ホウ素添加剤を加熱するステップと、
（ｄ）前記金属製本体の少なくとも一部を、前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素に接触させるステップと、
（ｅ）前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品の前記金属製本体の少なくとも一部の中に拡散するのに十分な時間、前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を高温に加熱するステップと、を含む、製造方法。
（７）実施態様（１）ないし（６）のいずれかに記載の医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法であって、
前記金属製本体が、コバルト、コバルト合金、チタン、チタン合金、及びこれらの混合物からなる群から選択される金属または金属合金を含む、医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法。
（８）実施態様（７）に記載の医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法であって、
前記金属または前記金属合金が、コバルト、コバルトクロム合金、チタン、チタンアルミニウム合金、及びこれらの混合物からなる群から選択される、医療インプラント、医療インプラント部品、または製造方法。
（９）実施態様（６）に記載の製造方法であって、
前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品及び前記ホウ素添加剤を約５５０℃〜約１３００℃の温度に加熱する、製造方法。
（１０）実施態様（６）に記載の製造方法であって、
（ｆ）前記ホウ素添加剤によって産生されたホウ素の少なくとも一部が前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品の金属製本体の中に拡散した後に、前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を約１２００℃〜約１２４０℃の温度に加熱するステップと、
（ｇ）前記医療インプラントまたは前記医療インプラント部品を約８００℃以下の温度に急速に冷却するステップと、をさらに含む、製造方法。
【外国語明細書】
2006102500000001.pdf