人工关节用柄的制作方法

文档序号:33197470发布日期:2023-02-04 14:19阅读:106来源:国知局
人工关节用柄的制作方法

1.本发明涉及一种人工关节用柄。


背景技术:

2.随着运动人口及老人人口的增加,生物体植入物在骨骼的伤害及疾病这两者的治疗中的使用不断地扩大。其中,从抗菌性及对骨骼的固着性等观点出发,已知有施加了涂层的生物体植入物。
3.例如,在专利文献1中记载了一种用于医疗用植入物的涂层,该涂层的一部分含有骨骼结合剂,并且含有包含银的抗菌金属剂。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特表2011-512959号公报


技术实现要素:

7.本发明的人工关节用柄具备:基体,其具有配置于表面的一个以上的槽;以及覆膜,其配置于所述基体的所述表面的一部分,且包含磷酸钙系材料和抗菌材料。在将所述一个以上的槽中的位于配置有所述覆膜的区域的所述槽设为第一槽、将位于所述基体的所述表面露出的区域的所述槽设为第二槽时,所述第一槽的长度的总和小于所述第二槽的长度的总和。
8.或者,本发明的人工关节用柄具备:基体,其具有配置于表面的一个以上的凹陷;以及覆膜,其配置于所述基体的所述表面的一部分,且包含磷酸钙系材料和抗菌材料。在将位于配置有所述覆膜的区域的所述凹陷设为第一凹陷、将位于所述基体的所述表面露出的区域的所述槽设为第二凹陷时,所述第一凹陷的开口面积的总和小于所述第二凹陷的开口面积的总和。
附图说明
9.图1是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
10.图2是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
11.图3是示出一实施方式的人工关节用柄的截面的示意图。
12.图4是示出一实施方式的人工关节用柄的截面的示意图。
13.图5是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
14.图6是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
15.图7是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
16.图8是示出一实施方式的人工关节用柄的截面的示意图。
17.图9是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
18.图10是示出一实施方式的人工关节用柄的制造方法的工序图。
19.图11是示出一实施方式的人工髋关节的示意图。
20.图12是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
21.图13是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
22.图14是示出一实施方式的人工关节用柄的截面的示意图。
23.图15是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
24.图16是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
25.图17是示出一实施方式的人工关节用柄的示意图。
具体实施方式
26.以下,对一实施方式进行详细说明。需要说明的是,本说明书中只要没有特别记载,表示数值范围的“a~b”是指“a以上且b以下”。
27.〔1.人工关节用柄〕
28.首先,参照图1,对一实施方式的人工关节用柄100的结构进行说明。人工关节用柄100具备基体10、以及配置于基体10的表面的一部分的覆膜20。覆膜20含有磷酸钙系材料及抗菌材料。另外,人工关节用柄100具有埋设于骨骼的埋设部40、以及从骨骼露出的露出部50。在图1中,在埋设部40中的靠近露出部50的区域形成有覆膜20,埋设部40中的远离露出部50的区域从覆膜20露出。需要说明的是,磷酸钙系材料具有提高对骨骼的固着性的效果。另外,抗菌材料具有降低细菌的附着及增殖的效果。
29.在此,覆膜20配置于基体10的表面的一部分。即,基体10的表面的另一部分从覆膜20露出。例如,在人工关节用柄100表面全部被含有骨骼结合剂及抗菌金属剂的涂层覆盖的情况下,难以控制人工关节用柄100与骨骼的固着性。在该情况下,在手术后需要拔除人工关节用柄时,有可能难以拔除。例如,有可能埋设部40经由涂层过度地固着于骨骼。如果基体10具有被覆膜20覆盖的区域以及从覆膜20露出的区域,则能够降低对骨骼的过度固着。即,能够兼顾对骨骼的固着性及抗菌性。
30.另外,在基体10的表面配置有一个以上的槽。该槽有助于使人工关节用柄100向骨骼的插入容易化。在此,在将所述一个以上的槽中的位于配置有覆膜20的区域的所述槽设为第一槽1、将位于基体10的表面从覆膜20露出的区域的所述槽设为第二槽2时,第一槽1的长度的总和小于第二槽2的长度的总和。
31.在本说明书中,“第一槽1的长度的总和”不一定是指存在多个第一槽1。所述槽可以包括一个第一槽1,也可以包括多个第一槽1。需要说明的是,在第一槽1为曲线槽的情况下,测定沿着该曲线的长度。在第一槽1存在分支的情况下,也对该分支后的槽的长度求和。上述情况对“第二槽2的长度的总和”也是同样的。另外,“第一槽1的长度的总和小于第二槽2的长度的总和”也包含第一槽1的长度的总和为0的情况。即,所述槽既可以包括第一槽1,也可以不包括第一槽1。所述槽至少包括第二槽2即可,也可以仅包括第二槽2。其结果是,能够调整人工关节用柄100对骨骼的固着性等。
32.在图1所示的人工关节用柄100中,基体10具有第一槽1及第二槽2这两者。另外,在图1中,基体10具有多个第一槽1。另外,在图1中,基体10具有一个第二槽2。其结果是,能够使人工关节用柄100向骨骼的插入容易化。图2示出了与图1不同的一例。在图2所示的人工关节用柄100中,基体10不具有第一槽1,仅具有第二槽2。在基体10不具有第一槽1的情况
下,能够进一步减少细菌从配置有覆膜20的区域侧的侵入。
33.换言之,在人工关节用柄100中,所述槽可以包括位于配置有覆膜20的区域的第一槽1、以及位于基体10的表面从覆膜20露出的区域的第二槽2,且第一槽1的长度的总和小于第二槽2的长度的总和。或者,所述槽也可以仅包括位于基体10的表面从覆膜20露出的区域的第二槽2,在配置有覆膜20的区域不形成槽。
34.第一槽1既可以与第二槽2连接,也可以不连接。即,第一槽1和第二槽2也可以形成为连续不间断的槽。换言之,所述槽也可以配置成横跨配置有覆膜20的区域及从覆膜20露出的区域。所述槽也可以延伸至覆膜20的上端部。另外,如图1所示,也可以仅多个第一槽1的一部分与第二槽2连接。在存在多个第二槽2的情况下也同样。如果第一槽1与第二槽2连接,则能够更容易地将人工关节用柄100向骨骼插入。另一方面,如果第一槽1不与第二槽2连接,则能够进一步降低细菌从第一槽1侧的侵入。
35.第一槽1的深度d1和第二槽2的深度d2可以相同,也可以任意一个较大。第一槽1的宽度w1与第二槽2的宽度w2的关系也同样。在此,第一槽1的深度d1可以作为第一槽1的任意几处的深度的平均值而算出。第一槽1的宽度w1也可以用同样的方法算出。另外,关于第二槽2的深度d2及宽度w2也是同样的。需要说明的是,第一槽1的深度d1及宽度w2表示覆膜20上的深度及宽度。图3示出了图1的包含第一槽1的a-a’截面以及包含第二槽2的b-b’截面。在图3中,第一槽1的深度d1小于第二槽2的深度d2。另外,在图3中,第一槽1的宽度w1小于第二槽2的宽度w2。在第一槽1的深度d1小于第二槽2的深度d2的情况下以及/或者第一槽1的宽度w1小于第二槽2的宽度w2的情况下,能够进一步减少细菌从第一槽1侧的侵入。
36.另外,所述槽在所述槽的宽度方向上的两端部的深度可以相同,也可以是一端部的深度小于另一端部的深度。图4是包含图1的第一槽1的a-a’截面,示出了与图3不同的例子。在图4中,在第一槽1的宽度方向上,第一槽1的一端部的深度d1a小于另一端部的深度d1b。
37.也可以将所述槽分解为沿着基体10的宽度方向的分量以及沿着与宽度方向正交的方向的分量。以下,参照图5,对所述槽所具有的分量进行说明。图5所示的基体10具有沿上下方向延伸的形状。也可以说关于基体10的上下方向的上方与人体的近端侧对应,下方与人体的远端侧对应。基体10的宽度方向也可以说是与该上下方向正交的方向。即,与宽度方向正交的方向也可以是基体10的上下方向。在图5中,将基体10的宽度方向表示为x轴方向,将与宽度方向正交的方向表示为y轴方向。
38.在此,对连结第一槽1中距离最大的端部彼此的直线α进行研讨。在直线α与x轴平行的情况下,可以说第一槽1仅具有沿着基体10的宽度方向的分量。在直线α与y轴平行的情况下,可以说第一槽1仅具有沿着与基体10的宽度方向正交的方向的分量。在直线α表示为在xy坐标上具有倾斜度的直线的情况下,可以说第一槽1具有沿着基体10的宽度方向的分量以及沿着与宽度方向正交的方向的分量这两者。
39.图5所示的第一槽1具有沿着基体10的宽度方向的分量以及沿着与宽度方向正交的方向的分量这两者,但也可以仅具有任一方。也可以说第一槽1具有沿着基体10的宽度方向的分量以及沿着与所述宽度方向正交的方向的分量中的至少任一方。换句话来说,第一槽1具有沿着基体10的宽度方向的分量表示第一槽1不与上下方向平行。再换句话来说,表示第一槽1相对于人工关节用柄100向骨骼的插入方向不平行,而是倾斜的。如果第一槽1具
有沿着基体10的宽度方向的分量,则能够抵抗在人工关节用柄插入后向下方下沉的现象的出现(日文:
シンキング
)。需要说明的是,第二槽2也可以具有沿着基体10的宽度方向的分量以及沿着与宽度方向正交的方向的分量这两者。
40.沿着基体10的宽度方向的分量与沿着与宽度方向正交的方向的分量的大小可以相同,也可以任一方较大。例如,如图5所示,第一槽1的沿着基体10的宽度方向的分量可以小于沿着与宽度方向正交的方向的分量。在此,“沿着基体10的宽度方向的分量小于沿着与宽度方向正交的方向的分量”是指,直线α的倾斜度的绝对值大于1。在该情况下,能够更容易地将人工关节用柄100插入骨骼。第二槽2也同样,沿着基体10的宽度方向的分量可以小于沿着与宽度方向正交的方向的分量。
41.所述槽既可以具有直线部,也可以具有曲线部。例如,第一槽1也可以具有多个直线部。另外,多个直线部可以相互平行,也可以相互垂直地相交,还可以随机地配置。图6示出了第一槽1具有多个直线部、且多个直线部相互垂直地相交的人工关节用柄100。
42.基体10的表面中的配置有覆膜20的区域的面积与基体10的表面从覆膜20露出的区域的面积的比例可以根据用途等适当地决定。配置有覆膜20的区域的面积与基体10的表面从覆膜20露出的区域的面积可以相同,也可以任意一方较大。例如在图1中,配置有覆膜20的区域的面积小于基体10的表面从覆膜20露出的区域的面积。在该情况下,能够更容易地将人工关节用柄100插入骨骼。另一方面,图7示出了配置有覆膜20的区域的面积大于基体10的表面从覆膜20露出的区域的面积的人工关节用柄100。在该情况下,能够提高抗菌性。
43.基体10的表面中的配置有覆膜20的区域的沿着与基体10的宽度方向正交的正交方向的长度l1与基体10的表面从覆膜20露出的区域的沿着正交方向的长度l2的比例也可以根据用途等适当地决定。长度l1和长度l2可以相同,也可以任意一方较大。例如在图5中,长度l1小于长度l2。在该情况下,能够更容易地将人工关节用柄100插入骨骼。在此,长度l1表示配置有覆膜20的区域的沿着y轴方向的长度的最大值。即,长度l1表示配置有覆膜20的区域中的y坐标最大的点与y坐标最小的点之间的y坐标之差。另外,长度l2也表示基体10的表面从覆膜20露出的区域的沿着y轴方向的长度的最大值。即,长度l2表示基体10的表面从覆膜20露出的区域中的y坐标最大的点与y坐标最小的点之间的y坐标之差。
44.基体10可以使用金属、陶瓷或塑料。作为金属,可以举出不锈钢合金、钴-铬合金、钛及钛合金等。作为钛合金,可以使用在钛中添加了铝、锡、锆、钼、镍、钯、钽、铌、钒及铂等中的至少一种的合金。另外,作为陶瓷,例如可以举出氧化铝、氧化锆及氧化铝-氧化锆复合陶瓷等。另外,作为塑料,可以举出聚乙烯、氟系树脂、环氧树脂、聚醚醚酮(peek)树脂及酚醛树脂等。需要说明的是,在本实施方式中,基体10由钛合金形成。
45.基体10的形状例如可以是大致棒状,但也可以根据所应用的人工关节的形状而适当地变更。
46.覆膜20包含磷酸钙系材料及抗菌材料。作为磷酸钙系材料,例如可以使用选自由羟基磷灰石、α-第三磷酸钙、β-第三磷酸钙、第四磷酸钙、磷酸八钙、及磷酸钙系玻璃组成的组中的一种或两种以上的混合物。作为抗菌材料,可以使用天然系抗菌剂、有机系抗菌剂、无机系抗菌剂。作为天然系抗菌剂,例如可以使用扁柏酚,作为有机系抗菌剂,例如可以使用苯扎氯铵,作为无机系抗菌剂,可以使用金属,作为金属,例如可以使用银、铜、锌等。覆膜
20除了磷酸钙系材料及抗菌材料以外,也可以含有玻璃陶瓷,还可以含有青霉素、万古霉素这样的抗菌药。
47.覆膜20中的抗菌材料的浓度例如可以是0.05重量%~3.00重量%、0.05重量%~2.50重量%、0.05重量%~1.00重量%、或者0.1重量%~1.00重量%。如果抗菌材料的浓度为0.05重量%以上,则可以得到充分的抗菌性。另外,如果抗菌材料的浓度为3.00重量%以下,则可以降低对生物体组织的负担。
48.在覆膜20中,也可以存在抗菌材料的浓度梯度。例如覆膜20的上端部所包含的抗菌材料的浓度也可以大于覆膜的下端部所包含的抗菌材料的浓度。由此,能够更有效地减少细菌从覆膜20的上端部侧的侵入。抗菌材料也可以仅包含在覆膜20的上端部。
49.在基体10上可以存在根据覆膜20的有无而定义的边界线。该边界线绕基体10一周的长度可以大于位于该边界线的上下的基体10的一部分的周围的长度。例如该边界线存在的部分也可以在基体10上呈节状隆起。
50.可以通过各区域的表面的元素分析来识别配置有覆膜20的区域和从覆膜20露出的区域。元素分析的方法例如可以通过利用通常的扫描电子显微镜(sem)的附属装置即能量分散型x射线分析(edx)装置的表面元素的映射来实施。另外,也可以使用x射线光电子能谱法、俄歇电子能谱法、二次离子质量分析法等表面分析法。另外,也可以对机械地削掉各区域的表面而得到的试样进行化学分析来确认元素。例如,在配置有覆膜20的区域中检测出磷、钙、抗菌分量等。在从覆膜20露出的区域的表面中检测出构成基体10的元素,而未检测出磷、钙、抗菌分量等,或者为噪声电平以下。
51.基体10也可以具有位于表面的粗糙面。粗糙面可以被覆膜20覆盖,也可以从覆膜20露出。另外,也可以仅粗糙面的一部分被覆膜20覆盖,粗糙面的其他部分从覆膜20露出。所述槽可以位于粗糙面,也可以不位于粗糙面。例如,也可以仅第一槽1位于粗糙面。位于粗糙面的槽的内表面的表面粗糙度也可以小于基体10的粗糙面的表面粗糙度。
52.作为粗糙面的表面粗糙度的指标,例如可以举出算术平均粗糙度sa(iso25178)。粗糙面的表面粗糙度(sa)例如可以设定为10~80μm,也可以设定为20~80μm,还可以设定为30~70μm。需要说明的是,粗糙面的表面粗糙度(sa)例如可以通过切断人工关节用柄100并利用sem等观察其切断面来测定。
53.表面粗糙度(sa)例如只要以触针式或光学式的形式测定即可。另外,表面粗糙度(sa)例如只要按照“iso25178”测定即可。需要说明的是,表面粗糙度(sa)的测定不限于上述的方法。
54.人工关节用柄100还可以具备层状构件30。在本说明书中,“层状构件”是指层叠在基体10上的与覆膜20不同的构件。例如,也可以使层状构件30的表面为粗糙面。由此,能够使主要与骨骼接触的区域为粗糙面。也可以如后述那样通过喷镀法形成层状构件30。或者,也可以将层状构件30形成为多孔质结构。
55.图8是包含第一槽1的a-a’截面,示出了与图3及图4不同的例子。在图8中,作为粗糙面配置有层状构件30。由此,设置有层状构件30的区域高于未设置层状构件30的区域。因此,在将人工关节用柄100埋设于骨骼时,能够主要使层状构件30与骨骼接触。在图8中,在该层状构件30上形成覆膜20,并且作为所述槽仅配置有第一槽1。
56.需要说明的是,层状构件30的高度例如下限只要设定为100μm以上即可,也可以设
定为300μm以上。另外,上限例如只要设定为1000μm以下即可,也可以设定为700μm以下。另外,层状构件30的表面粗糙度例如可以设定为10~80μm,也可以设定为20~80μm,还可以设定为30~70μm。
57.作为层状构件30的材料,可以使用作为基体10的材料而例示的材料。例如,层状构件30也可以由金属构成。由此,能够确保充分的强度。层状构件30的材料和基材10的材料可以使用相同的材料,也可以不同。需要说明的是,在本实施方式中,层状构件30由钛合金形成。
58.层状构件30的高度可以大于覆膜20的厚度。由此,形成有层状构件30的区域高于仅形成有覆膜20的区域,因此能够主要使形成有层状构件30的区域与骨骼接触。覆膜20的厚度例如只要设定为小于100μm即可,也可以设定为小于50μm。另外,覆膜20的厚度例如只要设定为5μm以上即可。
59.以上,对具有所述槽的人工关节用柄100进行了说明,但所述槽的形状没有特别限定。例如,也可以代替槽而形成圆形、多边形或不定形的凹陷。形成有这样的凹陷的人工关节用柄100也包含在本发明中。例如,本发明的人工关节用柄100具备:具有配置于表面的一个以上的凹陷的基体10、以及配置于基体10的所述表面的一部分的包含磷酸钙系材料和抗菌材料的覆膜20。在将位于配置有覆膜20的区域的所述凹陷设为第一凹陷、将位于基体10的所述表面从覆膜20露出的区域的所述凹陷设为第二凹陷时,所述第一凹陷的开口面积的总和可以小于所述第二凹陷的开口面积的总和。第一凹陷及第二凹陷的关系可以与上述的第一槽1及第二槽2的关系相同。另外,第一凹陷及第二凹陷的开口面积可以通过图像分析软件等来算出。
60.另外,如上述那样,基体10可以具有埋设于骨骼的埋设部40以及从骨骼露出的露出部50。作为骨骼,例如可以举出大腿骨。也可以在埋设部40的周壁的一部分形成覆膜20。由此,在实际能够与骨骼接触的埋设部40中,能够发挥期望的固着性及抗菌性。
61.例如,如图9所示,覆膜20的至少一部分也可以配置于包含埋设部40与露出部50的边界的边界区域60。即,也可以在埋设部40的靠近露出部50的一侧的区域配置覆膜20。由此,能够更有效地减少细菌从露出部50侧的侵入。
62.配置于边界区域60的覆膜20也可以仅配置于埋设部40。即,覆膜20也可以不配置于露出部50。由此,能够降低对露出部50可能接触的软组织的刺激。
63.需要说明的是,第一槽1也可以不到达埋设部40与露出部50的边界。换言之,第一槽1的端部也可以位于埋设部40。在该情况下,能够进一步减少细菌的侵入。
64.另外,如图9所示,基体10也可以具备主体部40

和与主体部40

的上端部连接的颈部50

。主体部40

可埋设于大腿骨。颈部50

可从大腿骨露出。在颈部50

上可以设置骨头。骨头可嵌入人工关节用柄的成对的髋臼杯。
65.主体部40

具有:下部40

a,其具有沿着上下方向延伸的中心轴c;以及上部40

b,其从下部40

a连续地沿上下方向延伸,并且具有以随着朝向上方向而中心远离中心轴c的方式弯曲的形状。另外,上部40

b具有偏离中心轴c而配置的上端面,在上端面连接有颈部50

。颈部50

的宽度比主体部40

的上端面的宽度小。换言之,颈部50

也可以说是向从主体部40

的中心轴c倾斜的倾斜方向突出的凸部50


66.另外,基体10还可以具有设置于主体部40

与颈部50

的连接部的套环60

。套环
60

是朝向上端面的面方向从上述连接部突出的突出部。套环60

在将人工关节用柄插入骨骼的手术时,能够减少主体部40

过度进入骨骼的情况。
67.图12所示的人工关节用柄101也包含在本发明的人工关节用柄中。例如,基体10也可以具有弯曲成凹状的内侧部13以及弯曲成凸状的外侧部14。第一槽1的上端部也可以位于内侧部侧的弯曲部。在此,第一槽1的上端部也可以向内侧部13侧弯折。换言之,第一槽1也可以具有沿基体10的上下方向延伸的第一部1a、以及与第一部1a连接并具有沿着基体10的宽度方向的分量的第二部1b。第二槽2的深度也可以小于第一槽1的深度。
68.另外,基体10也可以具备第一槽1与第二槽2连接的第一槽组15、以及第一槽1与第二槽2连接且相比于第一槽组15而第一槽1向覆膜20的上端部延伸的第二槽组16。
69.进而,基体10也可以具备多个第一槽组15。多个第一槽组15也可以在基体10的宽度方向上排列。在多个第一槽组15之中,位于外侧部14侧的第一槽组15也可以位于比位于内侧部13侧的第一槽组15靠上方的位置。
70.图13所示的人工关节用柄102也包含在本发明的人工关节用柄中。例如,基体10也可以具备多个槽,位于基体10的上部的槽的宽度大于位于基体10的下部的槽的宽度。该槽也可以具有沿着基体10的宽度方向的分量。图14示出了图13的c-c’截面。如图14所示,沿着基体10的宽度方向的槽(第一槽1的第二部1b)也可以朝向上方而变浅。
71.由覆膜20的有无规定的边界线可以包括相对于覆膜20位于基体10的下方侧的第一边界线21。另外,该边界线可以包括相对于覆膜20位于基体10的上方侧的第二边界线22。第一边界线21也可以与所述槽的直线部交叉。在此,第一边界线21也可以与所述槽的直线部倾斜地交叉。即,第一边界线21也可以不与所述槽的直线部正交。
72.所述边界线的沿着上下方向的分量也可以大于沿着基体10的宽度方向的分量。即,在从与图13的xy平面垂直的方向俯视观察的情况下,连结所述边界线的两端的直线在xy坐标上的倾斜度也可以超过1。在图13中,连结第一边界线1的两端的直线β的xy坐标上的倾斜度超过1。
73.另外,第一边界线21也可以具有在与所述槽交叉的方向上延伸的第一部21a、以及在沿着所述槽的方向上延伸的第二部21b。第一边界线21的第二部21b也可以与所述槽分开配置。即,第一边界线21的第二部21b也可以不与所述槽接触。第二边界线22也同样。
74.第一槽1与第二槽2连接,并且第一槽1也可以具有在基体10的上下方向上延伸的第一部1a、以及与第一部1a连接并具有沿着基体10的宽度方向的分量的第二部1b。如图13所示,第二边界线22也可以在沿着第一槽1的第二部1b的方向上延伸。
75.另外,如图13所示,第二边界线22也可以从内侧部13朝向外侧部14向上方倾斜配置。另外,如图13所示,第一边界线21也可以在内侧部13中位于比凹部的顶点13a靠下方的位置。第一边界线21也可以在外侧部14中位于比凸部的顶点14a靠下方的位置。或者,第一边界线21也可以在外侧部14中位于比凸部的顶点14a靠上方的位置。
76.图15所示的人工关节用柄103也包含在本发明的人工关节用柄中。例如,所述边界线与所述槽也可以以锐角相交。在图15中,第一边界线21与第二槽2所成的角中的内侧部13侧的角γ为锐角。
77.图16所示的人工关节用柄104也包含在本发明的人工关节用柄中。例如,基体10从上方依次具备粗糙面区域70、非粗糙面区域80、槽区域90。在粗糙面区域70配置有粗糙面。
非粗糙面区域80是未配置粗糙面的区域。在槽区域90中配置有槽。例如,粗糙面区域70可以是配置有粗糙面但未配置槽的区域,非粗糙面区域80可以是未配置粗糙面及槽中任一个的区域,槽区域90可以是未配置粗糙面而配置有槽的区域。覆膜20可以覆盖粗糙面区域70、非粗糙面区域80及槽区域90中的至少任一个。粗糙面区域70的面积可以小于非粗糙面区域80的面积。在基体10的宽度方向上,粗糙面区域70的长度可以大于非粗糙面区域80的长度。粗糙面区域70与非粗糙面区域80的边界线23也可以从内侧部13朝向外侧部14向上方倾斜。粗糙面区域70的内侧部13侧的长度l3也可以小于粗糙面区域70的外侧部14侧的长度l4。在此,在从与图16的xy平面垂直的方向俯视观察的情况下,长度l3表示在粗糙面区域70的内侧部13侧y坐标最大的点与y坐标最小的点之间的y坐标之差。长度l4表示在粗糙面区域70的外侧部14侧y坐标最大的点与y坐标最小的点之间的y坐标之差。
78.图17所示的人工关节用柄105、106、107也包含在本发明的人工关节用柄中。例如,也可以如人工关节用柄105那样,仅第二槽2沿着第一边界线21的一部分。也可以如人工关节用柄106那样,在基体10的前端部沿周向配列配置有多个第二槽2。另外,覆膜20与第二槽2也可以不接触。也可以如人工关节用柄107那样,槽靠近内侧部13及外侧部14中的任一方。在图17中,人工关节用柄107的第一槽1及第二槽2靠近外侧部14。
79.〔2.人工关节用柄的制造方法〕
80.一实施方式的人工关节用柄的制造方法例如包括准备工序、槽形成工序、以及覆膜形成工序。在准备工序中,准备具有包含第一区域及第二区域的表面的基体10。槽形成工序是在基体10的表面形成一个以上的槽的工序。覆膜形成工序是在基体10的表面的一部分(第一区域)形成含有磷酸钙系材料和抗菌材料的覆膜20的工序。
81.在本发明的人工关节用柄中,位于配置有覆膜20的区域的所述槽为第一槽1,位于基体10的表面从覆膜20露出的区域的所述槽为第二槽2。即,在槽形成工序中,形成于第一区域的槽成为第一槽1,形成于第二区域的槽成为第二槽。在槽形成工序中,以第一槽1的长度的总和小于第二槽2的长度的总和的方式来形成槽。在覆膜形成工序中,在形成有第一槽1的基体10的表面的第一区域形成覆膜20。由此,能够得到上述的人工关节用柄100。
82.在准备工序中,能够通过模具、层叠造型法等将金属材料成形为所期望的形状而准备基体10。
83.在槽形成工序中,能够通过切削加工法、轧制加工法及冲压加工法中的至少任一个方法来形成槽。需要说明的是,在本实施方式中,例如,进行作为切削加工法的一种的铣削加工而形成槽。另外,在人工关节用柄具有上述的凹陷的情况下,通过与槽形成工序相同的方法,代替槽形成工序而具有凹陷形成工序即可。
84.可以在槽形成工序之后进行覆膜形成工序。覆膜20的形成例如可以通过火焰喷镀、高速火焰喷镀及等离子体喷镀等喷镀法、溅射、离子镀、离子束蒸镀及离子混合法等物理蒸镀法或化学蒸镀法、溶胶凝胶法等湿式涂布法来进行。需要说明的是,也将构成覆膜的材料称为被覆材料。
85.为了仅在第一区域形成覆膜20,也可以使用第一保护材料。在该情况下,在覆膜形成工序之前,还可以包括以在使第一区域露出的同时保护第二区域的方式配置第一保护材料以使得在第二区域不形成覆膜的工序。作为第一保护材料,例如可以使用遮蔽胶带或隔板。或者,作为第一保护材料,也可以使用覆盖基体10的夹具。作为这些第一保护材料的材
料,可以举出金属、玻璃、树脂及它们的复合材料等。需要说明的是,第一保护材料可以与基体10接触,也可以不接触。例如,在使用遮蔽胶带作为第一保护材料的情况下,只要将第一保护材料配置成第二区域状即可。在使用覆盖基体10的夹具的情况下,该夹具的形状没有特别限定,例如可以是筒状。筒状的夹具的截面可以是多边形,也可以是圆形。
86.在配置隔板的情况下,通过将隔板设置在规定的位置,能够在特定的区域形成覆膜20。在使用夹具的情况下,通过将夹具设置在规定的位置,能够在特定的区域形成覆膜20。在该情况下,例如,也可以通过调整喷出喷镀材料、层叠造型材料、化学蚀刻材料、喷射材料或被覆材料的喷出嘴与隔板的位置关系,仅在所期望的区域选择性地形成覆膜20。在该情况下,喷出嘴前端例如与所期望的区域的表面不隔着隔板而配置在一条直线上即可。另外,以下,也将从喷出嘴喷出的喷镀材料、层叠造型材料、化学蚀刻材料、喷射材料或被覆材料称为喷出材料。不限定于这些,也可以在固定了基体10、隔板及喷出嘴的状态下形成覆膜20,还可以一边移动它们中的至少一个一边形成覆膜20。另外,喷出嘴的角度可以固定,也可以一边变化一边形成覆膜20。
87.需要说明的是,也可以不使用保护材料而仅在所期望的区域形成覆膜20。例如,也可以通过调整将喷出材料喷出的喷出嘴的形状、角度或位置等,仅在所期望的区域选择性地形成覆膜20。例如,也可以在喷出嘴位于比所期望的区域的表面靠上方向的位置的状态下,使喷出材料喷出。在该情况下,可以固定基体10,一边移动喷出嘴的位置及角度一边形成覆膜20,也可以固定喷出嘴,一边移动基体10的位置及角度一边形成覆膜20。喷出嘴可以以恒定速度移动,也可以使速度变化而移动。另外,喷出材料的喷出方向可以与从喷出嘴的前端朝向相对于喷出嘴的前端处于最短距离的基体10或粗糙面的表面延伸的矢量形成90
°
的角度,也可以形成小于90
°
的角度。
88.也可以在槽形成工序之前进行粗糙化工序。粗糙化工序是在基体10上形成粗糙面的工序。具体而言,在准备工序中,准备具有除了包含第一区域及第二区域之外还包含粗糙化区域的表面的基体10,在粗糙化工序中,在基体10的粗糙化区域形成粗糙面。
89.在粗糙化工序中,可以通过喷镀法、层叠造型法、化学蚀刻法及喷射法中的至少任一个方法形成粗糙面。与喷射法相比,喷镀法、层叠造型法或化学蚀刻法能够增大表面粗糙度。需要说明的是,在喷镀法中,将朝向基体10喷出的材料称为喷镀材料。同样地,在层叠造型法中,将朝向基体10喷出的材料称为层叠造型材料。另外,在利用化学蚀刻法进行加工的情况下,将朝向基体10喷出的材料称为化学蚀刻材料。同样地,在利用喷射法进行加工的情况下,将朝向基体10喷出的材料称为喷射材料。作为喷镀材料、层叠造型材料,可以使用作为基体10的材料而例示的材料。也可以通过喷镀法、层叠造型法形成上述的层状构件。作为化学蚀刻法,可以举出碱处理等。作为喷射法,可以举出喷砂等。
90.为了仅在所期望的区域形成粗糙面,也可以使用第二保护材料。在该情况下,在粗糙化工序之前,还可以包括以在使粗糙化区域露的同时保护其他区域的方式配置第二保护材料以使得不在粗糙化区域以外形成粗糙面的工序。需要说明的是,粗糙化区域可以位于第一区域的内侧,也可以位于横跨第一区域及第二区域的位置。即,第二保护材料只要配置成保护第一区域的一部分及第二区域、或者第二区域即可。
91.作为第二保护材料,例如可以使用遮蔽胶带或隔板。或者,作为第二保护材料,也可以使用覆盖基体10的夹具。作为这些第二保护材料的材料,可以举出金属、玻璃、树脂及
它们的复合材料等。需要说明的是,保护材料可以与基体10接触,也可以不接触。在使用覆盖基体10的夹具作为第二保护材料的情况下,该夹具的形状没有特别限定,例如可以是筒状。筒状的夹具的截面可以是多边形,也可以是圆形。
92.在配置隔板的情况下,通过将隔板设置在规定的位置,能够在特定的区域形成粗糙面。在使用夹具的情况下,通过将夹具设置在规定的位置,能够在特定的区域形成粗糙面。在该情况下,例如,也可以通过调整喷出喷镀材料、层叠造型材料、化学蚀刻材料、喷射材料或被覆材料的喷出嘴与隔板的位置关系,仅在所期望的区域选择性地形成粗糙面。在该情况下,喷出嘴前端例如只要与所期望的区域的表面不隔着隔板而配置在一条直线上即可。另外,以下,也将从喷出嘴喷出的喷镀材料、层叠造型材料、化学蚀刻材料、喷射材料或被覆材料称为喷出材料。不限定于这些,也可以在固定了基体10、隔板及喷出嘴的状态下形成粗糙面,还可以一边移动它们中的至少一个一边形成粗糙面。另外,喷出嘴的角度可以固定,也可以一边变化一边形成粗糙面。需要说明的是,与覆膜20同样地,也可以不使用保护材料而仅在所期望的区域形成粗糙面。
93.如上所述,在本发明的人工关节用柄具有粗糙面的情况下,例如,在粗糙化工序中,也可以相对于基体10,以在使基体10的一部分的表面露出的同时保护基体10的另一部分的方式配置第二保护材料,并在露出的一部分的表面形成粗糙面。另外,本发明的制造方法还可以在粗糙化工序之后且槽形成工序之前,包括去除第二保护材料的工序。
94.另外,也可以在去除第二保护材料之后,进行削去粗糙面的边缘、例如层状构件30的边缘的工序。由此,能够避免层状构件30的边缘的应力集中,降低对生物体组织的刺激。
95.作为第二保护材料,也可以使用第二遮蔽胶带。在该情况下,本发明的制造方法还可以在粗糙化工序之前,包括在使基体10的一部分的表面露出的同时在基体10的另一部分粘贴第二遮蔽胶带的工序。
96.另外,在覆膜形成工序中,也可以针对基体10,以在使基体10的一部分的表面露出的同时保护基体10的另一部分的方式配置第一保护材料,在露出的一部分的表面上形成覆膜20。第一保护材料可以在覆膜形成工序之后去除。在此,作为第一保护材料,也可以使用第一遮蔽胶带。在该情况下,本发明的制造方法也可以在覆膜形成工序之前还包括在使基体10的一部分的表面露出的同时在基体10的另一部分粘贴第一遮蔽胶带的工序。
97.作为第二保护材料,可以使用耐热性比第一保护材料高的材料。例如,也可以使用在8000℃的喷镀条件下1分钟内不溶解或不热分解的材料作为第二保护材料,使用在3000℃的喷镀条件1分钟内不溶解或不热分解的材料作为第一保护材料。作为这样的材料,具体而言,可以举出玻璃与树脂的复合材料。
98.另外,在粗糙化工序中进行基于喷射法的加工的情况下,作为第二保护材料,也可以使用在室温下不溶解或不热分解的材料。作为这样的材料,具体而言,可以举出树脂。
99.另外,在本发明的制造方法的形成粗糙面或覆膜20的工序中,除了上述的第一保护材料、第二保护材料之外,还可以配置保护材料。例如,在形成粗糙面或覆膜20的工序中,也可以在露出部50的一部分或全部配置保护材料。由此,能够适当控制露出部50中的粗糙面或覆膜20的形成的有无。例如,通过在露出部50的远离埋设部40的一侧的区域配置保护材料,并在露出的区域形成覆膜20,能够在露出部50的靠近埋设部40的一侧的区域上形成覆膜20。
100.总结以上的事项,例如可以按照图10所示的顺序进行各工序。图10是示出一实施方式的人工关节用柄100的制造方法的工序图。首先,可以配置第二保护材料,接着进行粗糙化工序,之后去除第二保护材料。然后,可以进行槽形成工序。然后,可以配置第一保护材料,接着进行覆膜形成工序。
101.并且,本发明的制造方法可以在各工序之间包括清洗工序,也可以不包括清洗工序。例如,本发明的制造方法还可以在粗糙化工序之后,包括对基体10、或基体10及层状构件30进行清洗的工序。清洗方法没有特别限定,例如可以是浸渍于水或醇等有机溶剂等液体的方法,也可以是使用该液体的喷淋等。或者,也可以是吹送空气、氮气或氩气等气体的方法。由此,能够去除由于粗糙化工序产生的多余的喷镀材料等以及/或者切削残渣等。
102.以上,对具有所述槽的人工关节用柄100的制造方法进行了说明,但本发明的制造方法并不特别限定于上述的工序。例如,在上述的制造方法中,记载了在对基体10的表面进行粗糙化的粗糙化工序之后,进行形成槽的槽形成工序,接着进行形成覆膜的覆膜形成工序的例子,但也可以在槽形成工序之后,进行粗糙化工序,接着进行覆膜形成工序。
103.另外,粗糙化工序也可以依次包括通过喷镀法形成第一粗糙面的第一粗糙化工序、以及通过化学蚀刻法或喷射法形成第二粗糙面的第二粗糙化工序。在此,将通过喷镀法形成第一粗糙面的区域称为第一粗糙化区域,将通过化学蚀刻法或喷射法形成第二粗糙面的区域称为第二粗糙化区域,将未形成粗糙面的区域称为非粗糙化区域。
104.在第一粗糙化工序中,也可以针对基体10,以在使第一粗糙化区域露出的同时保护第二粗糙化区域及非粗糙化区域的方式配置第三保护材料(上述的第二保护材料),并在露出的第一粗糙化区域形成第一粗糙面。另外,本发明的制造方法还可以在第一粗糙化工序之后且第二粗糙化工序之前,包括去除第三保护材料的工序。在第二粗糙化工序中,也可以针对基体10,以在使第二粗糙化区域露出的同时保护非粗糙化区域的方式配置第四保护材料,并在露出的第二粗糙化区域形成第二粗糙面。也可以以在第二粗糙化工序中形成的第二粗糙面的表面的表面粗糙度小于第一粗糙化区域中的第一粗糙面的表面的表面粗糙度的方式进行第二粗糙化工序。另外,本发明的制造方法还可以在第二粗糙化工序之后且覆膜形成工序之前,包括去除第四保护材料的工序。作为第四保护材料,例如也可以使用第四遮蔽胶带。在该情况下,本发明的制造方法还可以在第二粗糙化工序之前,包括在使第一粗糙化区域及第二粗糙化区域露出的同时在非粗糙化区域粘贴第四遮蔽胶带的工序。作为第四保护材料,也可以使用耐热性比上述的第三保护材料低的材料。例如,可以使用在室温下不溶解或不热分解的材料作为第四保护材料。具体而言,也可以使用树脂作为第四保护材料。
105.在第二粗糙化工序中,非粗糙化区域可以被保护材料覆盖,也可以不被覆盖。也可以保护第一粗糙化区域及非粗糙化区域,仅对第二粗糙化区域进行基于化学蚀刻法的加工及基于喷射法的加工中的至少任一方。或者,也可以以使第一粗糙化区域露出的方式配置第四保护材料,并对露出的第一粗糙化区域的粗糙面及第二粗糙化区域进行基于化学蚀刻法的加工及基于喷射法的加工中的至少任一方。由此,也能够去除残留于第一粗糙化区域的粗糙面的多余的喷镀材料等,并且能够在第二粗糙化区域形成粗糙面。
106.另外,人工关节用柄100的制造方法也可以最初包括准备依次存在第一粗糙化区域、第二粗糙化区域、非粗糙化区域的基体10的工序。
107.〔3.人工关节用柄的利用〕
108.图1所示的人工关节用柄100是主要假定人工髋关节用柄的形状,但应用本发明的人工关节用柄的人工关节并不限定于人工髋关节。作为人工关节,例如可以举出人工髋关节、人工膝关节、人工踝关节、人工肩关节、人工肘关节及人工指关节等。
109.以下,参照图11对将人工关节用柄100用作人工髋关节1000的一部分的例子进行说明。人工髋关节1000除了人工关节用柄100之外,还可以具备骨头110及髋臼杯120。骨头110及髋臼杯120可以由与人工关节用柄100的基体10相同的材料形成,也可以由不同的材料形成。人工关节用柄100埋设于大腿骨91。骨头110配置于人工关节用柄100的露出部50。髋臼杯120固定于髋骨93的髋臼94。通过将骨头110嵌入髋臼杯120的凹部并使其滑动,从而作为髋关节发挥功能。
110.以上,基于各附图及实施例对本公开的发明进行了说明。但是,本公开的发明并不限定于上述的各实施方式。即,本公开的发明能够在本公开所示的范围内进行各种变更,将分别在不同的实施方式中公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本公开的发明的技术范围内。即,应当注意的是,只要是本领域技术人员,就容易基于本公开进行各种变形或修正。另外,应当注意的是,这些变形或修正包含在本公开的范围内。
111.附图标记说明:
112.1...第一槽;
113.2...第二槽;
114.10...基体;
115.20...覆膜;
116.100...人工关节用柄;
117.1000...人工髋关节。
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