CN104411271B - 人工关节用柄、人工关节用柄的部件以及人工关节用柄的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供人工关节用柄、人工关节用柄的部件以及人工关节用柄的制造方法,该人工关节用柄能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中而提高强度,并且形状方面的自由度高的。柄(4)具备:柄主体部(6)、以及具有多孔体(21)并与柄主体部(6)结合的多孔部(7)。柄主体部(6)具有用于向股骨(102)的髓腔部(102b)插入的插入部(11)。多孔部(7)是层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成的筒状的单一部分,并配置为包围插入部(11)的近位部。
Description
技术领域
本发明涉及在将患者的关节置换为人工关节的手术中使用的人工关节用柄、人工关节用柄的部件以及人工关节用柄的制造方法。
背景技术
以往,对于认定关节存在异常的患者,进行将关节的一部分或全部置换为人工关节的人工关节置换手术。作为人工关节的人工髋关节具有髋臼侧组件、股骨侧的人工关节用柄(例如,参照专利文献1)。在骨盆的髋臼设置有作为髋臼侧组件的凹陷状的壳体以及内衬。另外,股骨侧的人工关节用柄(stem)形成为长条形状,并插入患者的股骨的髓腔部。
在柄的颈部固定有股骨头。股骨头配置于内衬的内侧。通过上述的构成,股骨头与股骨以及柄的动作对应地相对于内衬滑动。
在进行人工髋关节的置换手术时,例如,在切除了患者的股骨的近位部的骨头后,将柄插入股骨的髓腔部。柄固定于股骨的近位部。
专利文献1所记载的柄具有股骨柄和多孔质体。股骨柄为钛合金制。在该股骨柄的近位部的表面形成有多个凹部。多个凹部在柄的近位部的表面的圆周方向上间隔地排列。在各凹部中分别嵌入有多孔质体。由此,在柄近位部,多个多孔质体在柄主体的圆周方向上间隔地排列。各多孔质体通过层叠形成有多个孔的厚度150μm以下的金属板而制成。各多孔质体构成为嵌入凹部。具体而言,各多孔质体形成为平板状、或者弯曲成弓形的板状。各多孔质体嵌入股骨柄的对应的凹部。
若柄插入股骨的髓腔部并经过一定期间,则股骨的近位部的骨骼组织进入柄的各多孔质体。由此,股骨柄固定于股骨。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平6-7388号公报([权利要求1]、[0093]~[0104]、图36~图43)
如上所述,在专利文献1所记载的结构中,需要在柄主体的近位部的表面形成多个凹部。柄主体为钛合金制,难以进行凹部的形成加工。因此,柄主体的制造花费时间和劳力。另外,凹部构成为供平板状的多孔质体嵌入。因此,凹部的底部的外周部具有棱角形状,容易产生应力集中。因此,在来自股骨的负载经由多孔质体作用于柄主体的凹部的情况等之下,在凹部产生的应力增高。并且,由于在柄主体形成有多个凹部,因此,柄主体中的产生应力集中的位置存在多处。在提高股骨柄的容许负载方面,不希望出现这种应力集中。
另外,需要设置与凹部数量相同的数量的多孔质体,并且需要使多个多孔质体的形状不同。因此,多孔质体的制造花费时间和劳力。并且,需要将多个多孔质体单独向凹部嵌入。因此,结合多孔质体与柄主体的作业花费时间和劳力,股骨柄的制造所花费的时间和劳力多。
另外,多孔质体采用层叠金属板的构造。因此,多孔质体难以形成厚度连续变化的形状等复杂的形状,形状方面的自由度低。
发明内容
发明要解决的课题
鉴于上述实际情况,本发明的目的在于提供一种人工关节用柄、人工关节用柄的部件、以及人工关节用柄的制造方法,该人工关节用柄能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中从而提高强度,并且形状方面的自由度高。
用于解决课题的手段
用于实现上述目的第一方案所涉及的人工关节用柄的特征在于,具备:柄主体部;多孔部,其具有多孔体,并与所述柄主体部结合,所述柄主体部具有用于向生物体的骨骼的髓腔部插入的插入部,所述多孔部是层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成的筒状的单一部分,并配置为包围所述插入部的近位部。
根据该方案,多孔部设置为筒状的单一部分。因此,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部的需要进行用于与多孔部结合的加工的位置为零或较少,从而能够减少加工柄主体部的时间和劳力。特别是,在柄主体部是钛合金制的情况下,能够显著减少用于加工柄主体部的时间和劳力。另外,如上所述,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部的因用于与多孔部结合的形状而产生应力集中的位置为零或较少。这样,抑制了柄主体部的应力集中,其结果是,能够进一步提高人工关节用柄的强度。
另外,多孔部设置为单一部分。因此,使多孔部与柄主体部结合的作业能够通过一次的作业来进行。因此,能够减少人工关节用柄的制造所花费的时间和劳力。
另外,多孔部通过层叠金属粉末而形成。如果采用这种结构,即使在多孔部的形状复杂的情况下,通过改变金属粉末的层叠方式,也能够容易地制造多孔部。因此,能够提高多孔部的形状方面的自由度,其结果是,能够提高人工关节用柄的形状的自由度。
因此,根据本发明,能够提供如下的人工关节用柄,其能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中来提高强度,并且形状方面的自由度高。
第二方案所涉及的人工关节用柄以第一方案的人工关节用柄为基础,其特征在于,所述多孔体的近位部的厚度设定为比所述多孔体的远位部的厚度大。
根据该方案,在将人工关节用柄插入生物体的骨骼的髓腔部的状态下,多孔体的近位部配置在距离孔部的开口较浅的位置。当人工关节用柄远位部固定时,容易产生柄近位部的晃动。通过增大多孔体的近位部的厚度,能够使生物体的骨骼组织较多地进入该近位部。因此,能够充分确保接近骨骼的髓腔部的开口的多孔部的近位部与骨骼的结合力。另外,多孔体的远位部配置在距离髓腔部的开口较深的位置。通过减小该远位部的厚度,能够抑制生物体的骨骼组织过度进入该远位部。由此,能够抑制应力遮挡。即,能够使来自人工关节用柄的负载平衡地向骨骼的近位部中的与多孔部面对的部分传递。其结果是,能够抑制骨骼的近位部处的骨骼的萎缩,因此能够长期维持人工关节用柄与骨骼的牢固的结合状态。
第三方案所涉及的人工关节用柄以第一方案或第二方案的人工关节用柄为基础,其特征在于,所述多孔体构成为,随着从所述多孔体的近位部侧朝向所述多孔体的远位部侧,所述多孔体的气孔率变小。
根据该方案,在将人工关节用柄插入生物体的骨骼的髓腔部的状态下,在多孔体的近位部侧,生物体的骨骼组织能够较多地进入。因此,能够充分确保接近骨骼的髓腔部的开口的多孔体近位部与骨骼的结合力。另外,多孔体的远位部配置在距离髓腔部的开口较深的位置。通过减小该远位部侧的气孔率,能够抑制生物体的骨骼组织过度进入该远位部。由此,能够可靠地抑制应力遮挡。
第四方案所涉及的人工关节用柄以第一至第三方案中任一人工关节用柄为基础,其特征在于,所述多孔部的远位端部是致密体。
根据该结构,例如,能够将多孔部的远位端部形成为与柄主体部相同的致密体。由于骨骼组织无法进入致密体,因此致密体不与骨骼结合。由此,能够更容易实现近位部处的负载传递,从而进一步抑制应力遮挡。
第五方案所涉及的人工关节用柄以第一至第四方案中任一人工关节用柄为基础,其特征在于,所述多孔部通过将所述金属粉末依次层叠并使其暂时熔融而以一体化的状态形成。
根据该方案,通过使金属粉末的熔融量不同,能够容易地调节多孔体的气孔率,能够进一步提高多孔部的制造方面的自由度。
第六方案所涉及的人工关节用柄以第一至第五方案中任一人工关节用柄为基础,其特征在于,所述柄主体部和所述多孔部使用相互独立的部件形成,并且相互一体地结合。
根据该方案,能够单独制造柄主体部和多孔部。例如,能够通过铸造形成柄主体部,通过粉末金属的熔融形成多孔部。因此,能够提高人工关节用柄的制造方面的自由度。另外,与一并形成柄主体部和多孔部的情况相比,能够进一步高精度地制造多孔体的气孔部分。
第七方案所涉及的人工关节用柄以第六方案的人工关节用柄为基础,其特征在于,所述柄主体部与多孔部通过使用了料浆的结合、或使用了扩散接合的结合而相互结合。
根据该方案,以更简单的方法使柄主体部与多孔部相互结合。
第八方案所涉及的人工关节用柄以第七方案的人工关节用柄为基础,其特征在于,所述柄主体部与多孔部通过使用了所述料浆的结合而相互结合,所述多孔部具有与所述插入部的所述近位部对置的对置面,在所述对置面形成有多个孔部。
根据该方案,在通过热处理将柄主体部与多孔部结合时,能够使料浆的粘合剂成分通过孔部而散出。由此,能够抑制在柄主体部与多孔部之间产生因上述的粘合剂成分的气体而引起的空洞,从而能够抑制两者的结合力产生偏差的情况。
第九方案所涉及的人工关节用柄以第八方案的人工关节用柄为基础,其特征在于,所述人工关节用柄满足各所述孔部的直径为600μm以下、所述对置面中的多个所述孔部的合计面积率为30%以下、相邻的所述孔部之间的距离为0.5~7.0mm中的至少一个条件。
根据该方案,通过将各上述孔部的直径设为600μm以下,能够抑制料浆的液体成分泄漏而堵塞多孔体的外周面的孔部,因此能够充分确保骨骼与多孔部的结合力。另外,通过满足将上述面积率设为30%以下、以及将相邻的上述孔部之间的距离设为0.5~7.0mm的至少一个条件,能够充分确保柄主体部与多孔部的结合力,并且将料浆的粘合剂成分高效地向人工关节用柄的外部排出。
第十方案所涉及的人工关节用柄以第一至第九方案中任一人工关节用柄为基础,其特征在于,在所述插入部的近位部形成有定位用阶梯部,所述定位用阶梯部用于限定所述多孔部相对于所述柄主体部的位置。
根据该方案,能够更准确地限定多孔部相对于柄主体部的位置。
第十一方案所涉及的人工关节用柄的部件是与插入生物体的骨骼的髓腔部的柄主体部结合的部件,其特征在于,所述人工关节用柄的部件具备多孔部,所述多孔部具有多孔体,并与所述柄主体部结合,所述多孔部是层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成的筒状的单一部件。
根据该方案,多孔部设置为筒状的单一部分。因此,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部的需要进行用于与多孔部结合的加工的位置为零或较少,从而能够减少加工柄主体部的时间和劳力。特别是,在柄主体部是钛合金制的情况下,能够显著减少用于加工柄主体部的时间和劳力。另外,如上所述,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部的因用于与多孔部结合的形状而产生应力集中的位置为零或较少。这样,能够抑制柄主体部的应力集中,其结果是,能够进一步提高人工关节用柄的强度。
另外,多孔部设置为单一部分。因此,使多孔部与柄主体部结合的作业能够通过一次作业来进行。因此,能够减少人工关节用柄的制造所花费的时间和劳力。
另外,多孔部通过层叠金属粉末而形成。通过采用这种结构,即使在多孔部的形状复杂的情况下,通过改变金属粉末的层叠的方式,也能够容易地制造多孔部。因此,能够提高多孔部的形状方面的自由度,其结果是,能够提高人工关节用柄的形状方面的自由度。
因此,根据本发明,能够提供如下的人工关节用柄用的部件,其能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中而提高人工关节用柄的强度,并且形状方面的自由度高。
第十二方案涉及一种人工关节用柄的制造方法,所述人工关节用柄具备:柄主体部,其具有用于向生物体的骨骼的髓腔部插入的插入部;以及多孔部,其具有多孔体,并与所述柄主体部结合,其特征在于,包括以下步骤:形成所述柄主体部的柄主体部形成步骤;形成所述多孔部的多孔部形成步骤;以及将所述柄主体部与所述多孔部结合的结合步骤,在所述多孔部形成步骤中,通过层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成筒状的单一部件,由此形成所述多孔部,在所述结合步骤中,在将所述多孔部嵌合于所述插入部的近位部的状态下,将所述多孔部与所述柄主体部结合。
根据该方案,多孔部设置为筒状的单一部分。因此,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,在柄主体部形成步骤中,需要进行用于与多孔部结合的加工的位置为零或较少,能够减少柄主体部的加工的时间和劳力。特别是,在柄主体部是钛合金制的情况下,能够显著减少用于加工柄主体部的时间和劳力。另外,如上所述,能够将柄主体部的用于与多孔部结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部的因用于与多孔部结合的形状而产生应力集中的位置为零或较少。这样,能够抑制柄主体部的应力集中,其结果是,能够进一步提高人工关节用柄的强度。
另外,多孔部设置为单一部分。因此,在结合步骤中,使多孔部与柄主体部结合的作业能够通过一次作业来进行。因此,能够减少人工关节用柄的制造所花费的时间和劳力。
另外,在多孔部形成步骤中,多孔部通过层叠金属粉末而形成。通过采用这种结构,即使在多孔部的形状复杂的情况下,通过改变金属粉末的层叠的方式,也能够容易地制造多孔部。因此,能够提高多孔部的形状方面的自由度,其结果是,能够提高人工关节用柄的形状方面的自由度。
因此,根据本发明,能够提供针对如下人工关节用柄的制造方法,所述人工关节用柄能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中而提高强度,并且形状方面的自由度高。
第十三方案所涉及的人工关节用柄的制造方法以第十二方案的人工关节用柄的制造方法为基础,其特征在于,在所述结合步骤中,所述多孔部与所述插入部结合,以便将所述插入部的所述近位部紧固。
根据该方案,能够以过盈配合的方式将多孔部与插入部结合。由此,能够进一步提高多孔部与插入部的结合力。另外,在进行使多孔部与插入部结合的作业时,能够抑制多孔部从插入部脱离。
第十四方案所涉及的人工关节用柄的制造方法以第十二方案或第十三方案的人工关节用柄的制造方法为基础,其特征在于,在所述结合步骤中,通过将料浆夹装在所述多孔部与所述插入部之间并对该料浆进行加热、或通过对所述多孔部与所述插入部进行扩散接合,从而将所述多孔部与所述插入部结合。
根据该方案,能够以简单的方法将柄主体部与多孔部相互结合。
发明效果
根据本发明,能够提供能够减少制造所花费的时间和劳力且能够通过抑制应力集中从而提高强度、并且形状的自由度高的人工关节用柄、人工关节用柄的部件以及人工关节用柄的制造方法。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的包含人工髋关节组件在内的人工髋关节的局部剖视图。
图2是柄的侧视图。
图3是柄的多孔部的剖视图,且示出从侧方观察柄时的状态。
图4是多孔部单体的剖视图。
图5的(a)是将多孔部的内周面的一部分放大后的示意性的侧视图,图5的(b)是将多孔部的外周面的一部分放大后的示意性的侧视图。
图6是用于对柄的制造工序进行说明的流程图。
图7是用于对柄的制造的要点进行说明的图。
图8是示出本发明的变形例的主要部分的剖视图。
图9是示出本发明的另一变形例的主要部分的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。需要说明的是,本发明能够广泛用作在将患者的关节置换为人工关节的手术中使用的人工关节用组件。
[人工髋关节的简要结构]
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的包含人工关节用组件在内的人工髋关节1的局部剖视图。在图1中,与骨盆101的一部分以及股骨102的一部分一并示出了人工髋关节1设置于患者的状态。如图1所示,人工髋关节1设置为用于容许股骨102相对于骨盆101的髋臼101a方式相对位移的人工关节。需要说明的是,以下,只要没特别说明,以人工髋关节1设置于骨盆101以及股骨102的状态为基准进行说明。
人工髋关节1构成为具备设置于骨盆101的髋臼101a的壳体2以及内衬3、以及设置于股骨102的柄4以及股骨头5。
壳体2以及内衬3保持于骨盆101,并且与股骨头5协作而形成球面接头,从而允许股骨102相对于骨盆101的运动。壳体2是形成为杯状且具有凹陷的构件,并固定于骨盆101的髋臼101a。在壳体2中固定有内衬3。
内衬3使用合成树脂、金属、陶瓷等形成。内衬3是形成为杯状且具有凹陷的构件。股骨头5以能够滑动的方式与内衬3的内侧面接触。
股骨头5形成为大致球状。作为股骨头5的材料,能够例示出作为医疗设备准许用于生物体移植的钴铬合金、不锈钢等金属材料、聚乙烯等高分子材料、以及氧化铝、氧化锆等陶瓷材料。在股骨头5上形成有插穿孔5a。插穿孔5a从股骨头5的表面向该股骨头5的内部延伸,并被柄4的后述的颈部12插穿。
需要说明的是,在本实施方式中,虽然列举股骨头5与柄4连结的结构为例对人工髋关节进行说明,但也可以并不如此。例如,股骨头5也可以与柄4形成为一体。另外,也可以省略壳体2。
柄4设置为对股骨头5进行支承并且固定于患者的股骨102的部分。
根据上述结构,通过股骨头5相对于内衬3的内侧面滑动,由此股骨102相对于髋臼101a进行位移。
[柄的详细结构]
图2是柄4的侧视图。图3是柄4的多孔部的剖视图,且示出从侧方观察柄4时的状态。如图1、图2、以及图3所示,柄4设置为人工关节用柄。作为柄4的材料,能够例示处作为医疗设备准许用于生物体移植的钛、钛合金(例如,Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Nb-1Ta)、钴合金(例如钴铬合金)、以及不锈钢等具有生物体亲和性的金属材料。柄4的材料既可以是上述例示的金属材料中的一种,也可以是多种,还可以是除上述例示以外的具有生物体亲和性的一种或多种金属材料。
在本实施方式中,柄4构成为一个部件。柄4形成为细长的板状(柄状),并具有该柄4的中途部弯曲的形状。
柄4具备柄主体部6、多孔部7以及结合层8。在本实施方式中,柄主体部6与多孔部7由彼此不同的构件形成。另外,柄主体部6和多孔部7经由结合层8彼此一体地结合。
在本实施方式中,柄主体部6是以上述金属材料作为材料而形成的致密体。在本实施方式中,致密体是指内部实际上未设置有气孔的部分、例如气孔率不足数%(包括0%)的部分。即,在本实施方式中,在柄主体部6中未设置有多孔构造。
柄主体部6设置为占据柄4的大部分的部分。在本实施方式中,柄主体部6通过铸造而形成。具体而言,通过使作为柄4的材料而例示的上述金属材料等材料以熔融的状态流入模具,从而形成柄主体部6。
需要说明的是,柄主体部6也可以通过对上述金属材料的块实施切削加工等机械加工而形成。另外,柄主体部6也可以通过对上述金属材料的块实施锻造加工之后实施切削加工等机械加工而形成。另外,柄主体部6既可以通过后述的层叠造形法而形成,也可以通过烧结而形成。柄主体部6的表面形成为平滑的面。作为用于形成这种面的加工方法,能够例示出磨削加工、研磨加工等机械加工。
柄主体部6具有插入部11和颈部12。
插入部11构成为插入股骨102的髓腔部102b。需要说明的是,插入部11只需至少一部分插入髓腔部102b即可,无需插入部11全部插入髓腔部102b。
在本实施方式中,柄主体部6的厚度(在图1~图3的各个图中是与纸面正交的方向上的柄主体部6的长度)设定为大致恒定。需要说明的是,柄主体部6的厚度也可以随着从插入部11的近位部11a朝向远位部11b而连续或阶段性地缩小。
插入部11沿规定的长度方向Z1延伸,该规定的长度方向Z1沿着股骨102的长度方向。在本实施方式中,插入部11具有随着从该插入部11的近位部11a朝向远位部11b而尖端变细的长条形状。需要说明的是,插入部11也可以不是尖端变细形状。另外,在本实施方式中,柄4的长度方向Z1也是插入部11的长度方向。
插入部11的近位部11a设为与颈部12连续的部分。另外,近位部11a设置为经由多孔部7承载来自股骨102的近位部102a的负载的部分。近位部11a形成插入部11的长度方向Z1上的一部分。近位部11a中的近位端部11c被髓腔部102b的开口102c包围。近位部11a具有随着沿长度方向Z1向远位部11b侧前进而与长度方向Z1正交的宽度方向W1的长度连续变小的形状。
更具体而言,近位部11a具有在宽度方向X1上面对的一对侧部13、14。一方的侧部13形成为朝向另一方的侧部14侧凹的弯曲形状。另一方的侧部14与长度方向Z1大致平行地延伸。由此,近位部11a形成为随着向颈部12侧前进而宽度变宽的形状。需要说明的是,另一方的侧部14既可以与一方的侧部13相同地形成为弯曲状,也可以在侧视观察时以相对于长度方向Z1倾斜的方式延伸。
近位部11a具有嵌合部15。嵌合部15设为与多孔部7嵌合的部分。嵌合部15配置在近位部11a的大致整个区域。嵌合部15在与长度方向Z1正交的剖面(未图示)内,形成为在宽度方向W1上细长的形状。嵌合部15在周向C1(沿长度方向Z1延伸的绕轴方向)上形成于近位部11a的整个区域。
嵌合部15的表面设为实施了磨削加工或研磨加工等表面处理加工后的平滑的面。嵌合部15的近位端部15a以及远位端部15b分别以随着从一方的侧部13向另一方的侧部14前进而接近颈部12的方式,朝向长度方向Z1的一侧。定位用阶梯部16与嵌合部15的近位端部15a连续。
定位用阶梯部16设置为用于限定多孔部7相对于柄主体部6的位置。通过在定位用阶梯部16承接多孔部7,从而确定多孔部7的位置。定位用阶梯部16以从嵌合部15朝向柄主体部6的外部突出的方式延伸。在本实施方式中,定位用阶梯部16形成在柄主体部6的周向C1的整个区域。定位用阶梯部16距离嵌合部15的突出量设定为与多孔部7的近位端部7a处的多孔部7的厚度Ta相同的程度。在嵌合部15与长度方向Z1的延长方向上配置有插入部11的远位部11b。
插入部11的远位部11b设置为虽然插入髓腔部102b但没有固定于股骨102的部分。通过将插入部11的远位部11b插入髓腔部102b,能够确保较多的插入部11向髓腔部102b插入的插入量。由此,柄4向髓腔部102b插入至更理想的位置。插入部11的远位部11b与髓腔部102b直接面对。然而,如上所述,插入部11的表面设为平滑的面,不与髓腔部102b的骨骼组织结合。在本实施方式中,长度方向Z1上的插入部11的远位部11b的长度设定为比插入部11的近位部11a的长度大。颈部12从具有上述结构的插入部11延伸。
颈部12被设置为从插入部11的近位部11a朝向内衬3突出的部分。颈部12从髓腔部102b突出。颈部12以相对于长度方向Z1倾斜的方式延伸。颈部12形成为尖端变细形状。颈部12插穿股骨头5的插穿孔5a。颈部12与股骨头5例如被压入固定,从而使股骨头5不从颈部12脱离。具有上述结构的柄主体部6与多孔部7结合。
图4是多孔部7单体的剖视图。如图1~图4所示,多孔部7设置为用于与患者的股骨102的近位部102a的髓腔部102b机械性地结合(固定)。如上所述,多孔部7使用与柄主体部6不同的部件形成,以单体的状态作为筒状的单一部分而存在。在本实施方式中,多孔部7通过层叠造形法而形成。在层叠造形法中,通过将柄4的材料即上述金属粉末每次层叠规定的厚度,并且在每次进行层叠作业时使层叠的该金属粉末暂时熔融而形成多孔部7。该多孔部7通过结合层8与柄主体部6结合,从而形成柄4。
多孔部7形成为在长度方向Z1上细长的圆筒状,并与柄主体部6的嵌合部15嵌合。即,多孔部7设置于插入部11的近位部11a。根据该结构,多孔部7配置为将插入部11的近位部11a包围。多孔部7的至少一部分插入髓腔部102b。在本实施方式中,多孔部7整体插入髓腔部102b。
多孔部7形成柄4的外表面的一部分,并与股骨102的近位部102a直接接触。在本实施方式中,多孔部7形成为随着从插入部11的一方的侧部13朝向另一方的侧部14而长度方向Z1的长度变小。需要说明的是,多孔部7的长度方向Z1上的长度也可以在周向C1的整个区域内是恒定的。
多孔部7具有多孔体21和致密体22。
多孔体21构成多孔部7中的、除该多孔部7的远位端部7b以外的部分。多孔体21设置为表面改性部,用于与股骨102的近位部102a牢固地结合。具体而言,多孔体21具备具有规定的气孔率的多孔结构。多孔体21通过使多孔部7的材料即金属粉末的熔融量达到规定量以下而形成,且具有多个气孔25。在本实施方式中,气孔率定义为将单位体积A中的气孔(空间)的体积B除以单位体积A后的值乘以100而得到的值。即,可以表示为气孔率=(B/A)×100。
在本实施方式中,多孔体21的气孔率随着从多孔体21的近位部21a朝向远位部21b侧而变小。多孔体21中的气孔率既可以随着朝向多孔部7的远位端部7b侧而连续地变小,也可以阶段性地变小。
另外,多孔部7的近位端部7a处的多孔部7的厚度(壁厚)Ta设定为比该多孔部7的远位端部7b处的多孔部7的厚度Tb大(Ta>Tb)。在本实施方式中,多孔部7的厚度随着从多孔部7的近位端部7a朝向远位端部7b侧而连续地变小。由此,多孔体21的远位部21b的厚度比多孔体21的近位部21a的厚度小。
股骨102的近位部102a的骨骼组织能够进入多孔体21的各气孔25。由此,多孔体21与近位部102a结合,从而与股骨102牢固地结合。另外,该各部的厚度越大,则近位部102a的骨骼组织向多孔体21进入的进入量、即多孔体21的各部分与股骨102的结合力越大。另外,优选多孔体21的气孔率为30~60%,以及孔径为100~300μm。通过使多孔体21的气孔率以及孔径最佳化,能够使多孔体21的各部分与股骨102的结合力最大。
多孔体21中的与柄主体部6的定位用阶梯部16邻接的部分、即近位端部7a被该定位用阶梯部16承接。由此,规定多孔部7相对于柄主体部6的位置。在本实施方式中,近位端部7a在周向C1的整个区域内被该定位用阶梯部16承接。致密体22配置为与具有上述结构的多孔体21连续。
致密体22形成多孔部7的远位端部7b。即,远位端部7b由致密体构成。致密体22与柄主体部6的表面同样是实际上未形成有气孔的部分。致密体22是在柄4的周向C1的整个区域内延伸的、环状的部分。股骨102的骨骼组织不进入致密体22,该致密体22不与该骨骼组织接合。致密体22的外周面与柄主体部6的远位部6b的表面平滑地连续。
多孔部7的内周面7c以及外周面7d均由多孔体21和致密体22形成。然而,由于多孔部7的大部分(除远位端部7b以外的部分)由多孔体21形成,因此,内周面7c以及外周面7d实际上均由多孔体21形成。
多孔部7的内周面7c设置为与嵌合部15对置的对置面。该内周面7c嵌合于柄主体部6的嵌合部15。该内周面7c以将嵌合部15紧固的方式嵌合于嵌合部15。另外,内周面7c通过使用料浆而形成的结合层8固定于嵌合部15。
结合层8是通过对涂敷有料浆且嵌合有多孔部7的嵌合部15实施热处理而形成的金属层。
料浆作为将金属粉混入液体中而得到的泥状的结合材料而使用。料浆中的金属粉包含金属和合金中的至少一方。作为该金属粉的材料,能够使用纯Ti、Ti合金(例如,Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Nb-1Ta等)、Co合金(例如,Co-Cr合金)等。即,结合层8设置为金属层。
料浆中的金属粉的大小不特别限定,例如能够例示出平均颗粒直径为20~150μm左右的大小。作为料浆的粘合剂成分,能够例示出淀粉、琼脂糖等糖类、聚乙烯醇(PVA)等乙醇类。料浆中的金属粉的含有比率例如为75~95质量%左右。另外,料浆中的粘合剂成分的含有比率例如约为1质量%左右。结合层8形成在嵌合部15的整个区域,并且形成在定位用阶梯部16的整个区域。
图5(a)是将多孔部7的内周面7c的一部分放大后的示意性的侧视图。图5(b)是将多孔部7的外周面7d的一部分放大后的示意性的侧视图。图5(a)以及图5(b)示出长度方向Z1的位置彼此相同的位置。
如图3、图4、图5(a)以及图5(b)所示,在多孔部7的内周面7c形成有多个开孔(开口)18a。另外,在多孔部7的外周面7d形成多个开孔(开口)18b。开孔18a、18b作为气孔25的一部分而构成。各开孔18a构成为,在将多孔部7与柄主体部6结合时能够使料浆的粘合剂成分扩散。另外,各开孔18b构成为能够使上述粘合剂成分扩散,并且构成为股骨102的近位部102a的骨骼组织能够进入。
内周面7c中的多个开孔18a的合计面积率Pa比外周面7d中的多个开孔18b的合计面积率Pb小(Pa<Pb)。开孔18a的面积率Pa是指全部开孔18a的合计面积相对于多孔部7的内周面7c的面积的比率。另外,开孔18b的面积率Pb是指全部开孔18b的合计面积相对于多孔部7的外周面7d的面积的比率。
多个开孔18a中的至少一部分开孔18a与一个或多个开孔18b连通,由此,与多孔部7的外周面7d侧的空间S1连通。如果是这种结构,则在通过料浆而使多孔部7与柄主体部6结合的热处理时,料浆中的粘合剂成分能够成为气体,通过气孔25的开孔18a以及开孔18b向多孔部7的外周面7d侧的空间扩散。由此,能够抑制在多孔部7与柄主体部6的接合部分产生空洞,因此,能够确保更多的多孔部7与柄主体部6接合的部分的面积。
另外,通过设定为面积率Pb>面积率Pa,能够充分确保多孔部7与柄主体部6相互接合的面积。因此,通过构成为开孔18a与开孔18b连通,且设定为面积率Pb>面积率Pa,能够充分确保多孔部7与柄主体部6的接合强度。
开孔18a的面积率Pa优选为30%以下,更优选为0.4~30%。通过将面积率Pa设为0.4%以上,在进行料浆的热处理时,能够使料浆中的粘合剂成分高效地向柄主体部6的外侧的空间S1扩散。另外,通过将开孔18a的面积率Pa设为30%以下,能够充分确保多孔部7与柄主体部6的接合面积,因此能够充分确保两者的接合强度。开孔18a的面积率Pa的下限更优选为0.5%,进一步优选为1%,尤其优选为1.5%。另外,开孔18a的面积率Pa的上限更优选为27%,进一步优选为25%,尤其优选为20%。
若开孔18a的孔径Ra过大,存在料浆通过开孔18a向开孔18b泄漏并堵塞开孔18b的可能性。若开孔18b被堵塞,则股骨102的骨骼组织无法向该开孔18b进入,难以充分确保股骨102的近位部102a与多孔部7的接合强度。
这种料浆的泄漏能够通过根据开孔18a的孔径Ra调节料浆的粘度而避免,孔径Ra优选为600μm以下。在设定这种孔径Ra的情况下,抑制料浆向开孔18b泄漏,从而抑制堵塞开孔18b的情况。孔径Ra优选为500μm以下,更优选为400μm以下。从抑制料浆的泄漏的观点出发,孔径Ra越小越优选。孔径Ra例如设定为100μm。
开孔18a的形状不特别限定。在开孔18a例如是圆形的情况下,孔径Ra是指开孔18a圆的直径,另外,在开孔18a的形状是圆形以外的形状的情况下,是指当量圆直径(与开孔18a的面积相同的面积的圆的直径)。需要说明的是,在图5(a)以及图5(b)中,例示了开孔18a、18b均是圆形的方式,然而也可以是圆形以外的形状。
另外,优选为,开孔18a在内周面7c均匀地存在。另外,优选多个开口18a的形状设定为相互大致相等的形状。另外,优选内周面7c上的相邻的开孔18a彼此的距离Wa设定为0.5~7.0mm。通过如此设定距离Wa,在热处理时,能够使料浆中的粘合剂成分高效地向空间S1扩散。需要说明的是,距离Wa是指相邻的开孔18a各自的中心之间的距离。距离Wa的下限优选为1.0mm,更优选为1.3mm,尤其优选为1.5mm。距离Wa的上限优选为6.5mm,更优选为6.0mm。
在多孔部7的厚度方向上,从充分确保用于发挥生物体亲和性的开孔18b的大小的观点出发,优选开孔18a的长度尽可能薄。上述开孔18a的长度的范围优选为0.5mm以下,更优选为0.4mm以下,进一步优选为0.3mm以下。开孔18a的上述长度的下限不特别限定,例如是0.1mm左右。需要说明的是,在本实施方式中,虽然开孔18a与最接近该开孔18a的开孔18b连续,但也可以并不如此。相互远离的开孔18a、18b彼此也可以连续。
特别是,优选满足上述开孔18a的面积率Pa、孔径Ra、以及开孔18a彼此的距离Wa的全部条件。通过采用这种方式,在进行料浆的热处理时,能够使料浆中的粘合剂成分从开孔18a向空间S1侧扩散。因此,能够抑制多孔部7与柄主体部6的接合部分处的空洞的产生,并且能够充分确保多孔部7与柄主体部6的接合面积。因此,能够提高多孔部7与柄主体部6的接合强度。另外,能够抑制因料浆而堵塞开孔18b,因此,能够使股骨102的骨骼组织可靠地向开孔18b进入,能够进一步提高股骨102的近位部102a与多孔部7的接合强度。
外周面7d的开孔18b根据确保与生物体的亲和性的观点而设置,开孔18b的面积率Pb在某种程度上设定为较大。由此,能够使股骨102的骨骼组织在开孔18b内充分生长,其结果是,能够充分确保多孔部7与股骨102的近位部102a的接合力。
开孔18b的面积率Pb不特别限定,可以考虑与生物体的亲和性而适当地设定。面积率Pb例如设定为50~85%左右。另外,在多孔部7的多孔体21中,内周面7c以外的部分的气孔率不特别限定,例如设定为50~85%左右。
[柄的制造工序]
图6是用于对柄的制造工序进行说明的流程图。柄4按照图6所示的流程制造。具体而言,首先,形成图7所示的柄主体部6(步骤S1)。另外,在形成柄主体部6的同时,准备用于通过层叠造形法形成多孔部7的金属的粉末材料(步骤S2)。该粉末材料的材质如上所述。在层叠造形中使用的材料的粉末能够通过雾化法(水雾化法或气雾化法)、旋转电极法、球磨法等来调制。通过上述方法调制的粉末优选根据需要进行筛选等。由此,能够得到平均颗粒直径为20~150μm左右的金属粉末。需要说明的是,金属粉末的平均颗粒直径优选为30~60μm左右。
接下来,使用上述粉末材料形成图7所示的多孔部7(步骤S3)。在本实施方式中,多孔部7通过层叠造形法制造。在层叠造形法中,将柄4的材料即上述金属粉末每次层叠规定的厚度,并且在每次层叠作业中使层叠的该金属粉末熔融并凝固。
在使金属粉末熔融时,按照确定多孔部7的形状的三维图像数据,照射激光束等电磁辐射线、电子束等微粒辐射线。通过该造形法,能够使金属粉末熔融/凝固从而得到多孔部7。单体状态的多孔部7的内周面7c的各部分的与长度方向Z1正交的剖面的大小(直径)大于或等于柄主体部6的与嵌合部15对应的位置的剖面的大小(直径)。
层叠造形时的条件根据所使用的粉末材料的种类、多孔部7的形状(多孔部7的多孔体21的气孔率、开孔18a的直径Ra、开孔18a间的距离Wa等)而适当地设定。例如,能够将向粉末材料照射的放射线的剖面(圆)的直径设定为50~200μm左右,将放射线源与粉末的距离设定为40~80cm左右,将粉末的一层的厚度设定为20~200μm左右。另外,层叠造形时的环境不特别限定,但优选在真空环境下进行层叠造形。另外,上述环境气也可以是氩气、氮气等非活性气体环境。
在柄主体部6以及多孔部7完成后,准备料浆(步骤S4)。料浆的材料如上所述。接下来,将料浆涂敷于柄主体部6的嵌合部15(步骤S5)。作为将料浆向嵌合部15涂覆的方法,能够例示出刷涂、辊涂、喷涂、浸涂等。另外,也可以向多孔部7的内周面7c涂敷料浆。
接下来,通过沿图7的箭头D1使多孔部7向嵌合部15侧位移,从而将多孔部7向嵌合部15嵌合(步骤S6)。此时,多孔部7从柄主体部6的远位部6b侧向柄主体部6的嵌合部15插入。而且,多孔部7的内周面7c嵌合于嵌合部15,将嵌合部15紧固。另外,多孔部7的近位端部7a被柄主体部6的定位用阶梯部16承接。
接下来,进行用于使多孔部7与柄主体部6结合的热处理(步骤S7)。此时的热处理温度以及时间考虑料浆所包含的金属粉的种类、烧结的程度、料浆中的粘合剂成分能够充分气化等条件而适当地设定。热处理温度在例如钛类金属的情况下设定为800~1100℃,优选设定为900~1000℃左右。另外,热处理时间设定为1~5个小时左右,优选设定为2~4个小时左右。通过该热处理,料浆的粘合剂成分扩散,其结果是,形成结合层8。
如以上所说明地那样,根据柄4,多孔部7设置为筒状的单一部分。因此,能够将柄主体部6中的用于与多孔部7结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部6中的需要进行用于与多孔部7结合的加工的位置较少,能够减少柄主体部6的加工的时间和劳力。特别是,在柄主体部6为钛合金制的情况下,能够显著减少用于加工柄主体部6的时间和劳力。另外,如上所述,能够将柄主体部6中的用于与多孔部7结合的形状设为简单的形状。因此,柄主体部6中的因用于与多孔部7结合的形状而导致产生应力集中的位置较少。这样,抑制了柄主体部6中的应力集中,其结果是,能够进一步提高柄4的强度。
另外,多孔部7设置为单一部分。因此,使多孔部7与柄主体部6结合的作业能够仅通过一次作业来进行。因此,能够减少柄4的制造所花费的时间和劳力。
另外,多孔部7通过层叠金属粉末而形成。如果采用这种结构,即使在多孔部7的形状复杂的情况下,通过改变金属粉末的层叠方式,也能够容易地制造多孔部7。因此,能够提高多孔部7的形状方面的自由度,其结果是,能够提高柄4的形状方面的自由度。
因此,能够减少制造所花费的时间和劳力,能够通过抑制应力集中而提高强度,并且能够提供形状方面的自由度高的柄4。
另外,根据柄4,多孔体21的近位部21a的厚度Ta设定为比多孔体21的远位部21b的厚度Tb大。因此,在柄4插入股骨102的髓腔部102b的状态下,多孔体21的近位部21a配置在距离髓腔部102b的开口102c较浅的位置。当柄4的远位部(远位部6b)固定于股骨102时,容易产生柄4的近位部(近位部6a)的晃动。通过增大多孔体的近位部21a的厚度,能够使股骨102的骨骼组织较多地进入该近位部21a。因此,能够充分确保接近髓腔部102b的开口102c的近位部21a与股骨102的结合力。另外,多孔体21的远位部21b配置在距离髓腔部102b的开口102c较深的位置。通过减小该远位部21b的厚度,能够抑制股骨102的骨骼组织过度进入该远位部21b。由此,能够抑制应力遮挡(stress shielding)。即,能够将来自柄4的负载平衡地向股骨102的近位部102a中的与多孔部7面对的部分传递。其结果是,在近位部102a处,能够抑制骨的萎缩,因此能够长期维持柄4与股骨102的牢固的结合状态。
另外,根据柄4,多孔体21构成为,随着从多孔体21的近位部21a侧朝向远位部21b侧而气孔率变小。
根据该结构,在多孔体21的近位部21a侧,股骨102的骨骼组织能够较多地进入。因此,能够充分确保接近股骨102的开口102c的近位部21a与股骨102的结合力。另外,多孔体21的远位部21b配置在距髓腔部102b的开口102c比较深的位置。通过减小该远位部21b的气孔率,能够抑制股骨102的骨骼组织过度进入该远位部21b。由此,能够更可靠地抑制应力遮挡。
另外,根据柄4,多孔部7的远位端部7b通过与柄主体部6相同的致密体形成。由于股骨102的骨骼组织无法进入致密体,因此远位端部7b与股骨102不结合。由此,能够更容易地实现近位部21a处的负载传递,从而进一步抑制应力遮挡。
另外,根据柄4,多孔部7通过依次层叠金属粉末并暂时使其熔融从而以一体化的状态形成。根据该结构,通过使金属粉末的熔融量不同,能够容易地调节多孔体21的气孔率,从而能够进一步提高多孔部7的制造方面的自由度。
另外,根据柄4,柄主体部6和多孔部7使用相互不同的部件形成,并且相互一体地结合。根据该结构,能够独立地制造柄主体部6和多孔部7。例如,能够通过铸造形成柄主体部6,通过粉末金属的熔融而形成多孔部7。因此,能够提高柄4的制造方面的自由度。另外,与一并形成柄主体部6和多孔部7的情况相比,能够更均匀地制造多孔体21的开孔18a、18b。
另外,根据柄4,柄主体部6与多孔部7通过使用了料浆的结合而相互结合。这样,能够通过简单的方法将柄主体部6和多孔部7相互结合。
另外,根据柄4,在多孔部7的内周面7c形成有多个开孔18a。根据该结构,在通过热处理将柄主体部6与多孔部7结合时,能够使料浆的粘合剂成分通过开孔18a而散出。由此,能够抑制在柄主体部6与多孔部7之间产生因上述粘合剂成分的气体而引起的空洞,从而能够抑制两者的结合力产生偏差的情况。
另外,根据柄4,各开孔18a的直径为600μm以下。由此,能够抑制料浆的液体成分泄漏并堵塞多孔部7的开孔18b,因此,能够充分确保股骨102与多孔部7的结合力。另外,内周面7c的多个开孔18a的合计面积率为30%以下,相连的开孔18a间的距离为0.5~7.0mm。由此,能够充分确保柄主体部6与多孔部7的结合力,并且将料浆的粘合剂成分高效地向柄4的外部排出。
另外,根据柄4,在柄主体部6的插入部11的近位部11a形成有定位用阶梯部16。由此,能够通过定位用阶梯部16更准确地限定多孔部7相对于柄主体部6的位置。
另外,在制造柄4时,多孔部7与插入部11结合,以便将柄主体部6的插入部11的近位部11a紧固。即,能够以形成过盈配合的方式将多孔部7与插入部11结合。由此,能够进一步提高多孔部7与插入部11的结合力。另外,在进行使多孔部7与插入部11结合的作业时,能够抑制多孔部7从插入部11脱离。
然而,在前述的专利文献1所记载的结构中,考虑到因柄主体的尺寸公差、板状的多孔质体的尺寸公差而使得多孔质体的边缘部从柄主体的凹部突出的情况。在多孔质体的边缘部从凹部突出的情况下,在将柄向股骨的髓腔部插入时,存在多孔质体中的、仅柄的远位部侧的一部分以卡在股骨的孔部的内面的方式接触的情况。即,存在具有较大表面积的多孔质体中的、仅远位部侧的一部分以边缘接触的状态与股骨的骨骼组织结合的可能性。如果是这种方式的结合,负载没有作用于股骨中的、应当与多孔质体结合的位置与股骨柄之间,其结果是,在股骨上产生应力遮挡。由此,无法维持股骨柄与股骨的稳定的结合状态,股骨柄相对于股骨摇动。在产生这种晃动的情况下,需要进行将股骨柄牢固地向股骨的近位部安装的手术(再次手术),花费时间和劳力。
并且,在专利文献1所记载的结构中,在将股骨柄向股骨的髓腔部插入时,多孔质体中的从凹部突出的部分会在股骨的内部卡住,从而存在无法将股骨柄插入至所希望的深度的可能性。在该情况下,与上述情况相同,负载没有作用于股骨中的原本应当与多孔质体结合的位置与股骨柄之间。
并且,在专利文献1所记载的结构中,在将股骨柄向股骨的髓腔部插入时,存在多孔质体被股骨的内壁部卡住而导致多孔质体从柄主体剥离的可能性。在对多孔质体实施磷灰石涂敷的情况下,还存在该涂层剥离的可能性。
与此相对,根据柄4,柄主体部6的外周面与多孔部7的外周面7d以平滑地连续的方式连接,能够抑制多孔部7在髓腔部102b内被股骨102卡住。由此,能够充分确保多孔部7与股骨102的接触面积。因此,能够使股骨102中的应当与多孔部7结合的位置可靠地与多孔部7接触。因此,能够抑制上述这种应力遮挡。另外,由于能够抑制柄4在股骨102的髓腔部102b中卡主的情况,因此,能够可靠地将柄4插入至髓腔部102b中的所希望的深度,并且能够抑制多孔部7的外周面7d的破损。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,然而本发明并不限定于上述实施方式,在权利要求书所记载的范围内能够进行各种变更。例如,也可以如下变更后实施。
[变形例]
(1)在前述的实施方式中,以使用料浆将多孔部7与柄主体部6结合的方式为例进行了说明,但也可以并不如此。例如,也可以不使用料浆将多孔部7与柄主体部6结合。更具体而言,可以通过扩散接合将多孔部7与柄主体部6结合。扩散接合(固层扩散接合)是指,通过使多孔部7与柄主体部6紧贴并进行加压,利用在多孔部7与柄主体部6的相互对置的面之间产生的原子扩散来接合两者的接合。
在进行扩散接合的情况下,在前述的实施方式中,多孔部7的内周面7c形成为致密体。另外,省略准备料浆的步骤(步骤S4)。另外,在前述的热处理的步骤(步骤S7)中,例如在钛类金属的情况下,以900~1100℃的温度进行热处理。此时,多孔部7向柄主体部6被加压。作为此时的加压法,能够例示出热等静压加压加工(HIP)。通过扩散接合,能够容易地将多孔部7与柄主体部6结合。
(2)另外,在前述的实施方式中,以在柄主体部6上设置有定位用阶梯部16的方式为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,如图8所示,也可以不在柄主体部6A的近位端部6cA形成定位用阶梯部16。需要说明的是,以下,对与上述实施方式不同的结构进行说明,对与上述实施方式相同的结构在图中标注相同的附图标记并省略说明。
在该情况下,在柄主体部6A上不产生阶梯差,平滑的面从柄主体部6A的近位部6a到远位部6b是连续的。即,柄主体部6A的外周部由平滑的面形成。在该情况下,不需要进行在柄主体6A上形成定位阶梯部的加工。因此,能够减少加工柄主体部6A的时间和劳力。另外,能够将柄主体部6A的用于与多孔部7结合的形状设为更为简单的形状。因此,能够进一步减少柄主体部6A中的因用于与多孔部7结合的形状而产生应力集中的位置。这样,抑制了柄主体部6A的应力集中,其结果是,能够进一步提高柄的强度。
(3)另外,在前述的实施方式中,以通过层叠造形法形成多孔部的方式为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,也可以通过烧结而形成多孔部。
(4)另外,在前述的实施方式中,以多孔部为无端的筒状的方式为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,也可以在多孔部的周向的一个位置形成有狭缝。该狭缝沿长度方向贯穿多孔部,多孔部形成为大致C字的筒状。在该情况,能够容易地通过加压使多孔部与柄主体部6的嵌合部更加紧贴,因此容易进一步提高多孔部与柄主体部的结合力。
(5)另外,在前述的实施方式中,以将一个多孔部与柄主体部结合的方式为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,也可以将多个多孔部与柄主体部结合。在该情况下,多个多孔部沿长度方向排列。
(6)在前述的实施方式中,列举多孔体的厚度以及气孔率分别连续变化的方式为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,多孔体的厚度以及气孔率的形态均可以是上述实施方式以外的形态。
(7)另外,在前述的实施方式中,作为人工关节用柄,列举在人工髋关节中使用的柄为例进行了说明,然而也可以并不如此。例如,也可以将本发明的人工关节用组件应用于人工肘关节以及人工肩关节的至少一方。图9是示出作为在人工肩关节中使用的人工关节用柄的柄4B的剖视图。柄4B构成为插入于生物体的肱骨(未图示)。在柄4B的柄主体部6B的插入部11B一体地设置有用于固定大致半椭圆球状的头(未图示)的凸部23。多孔部7B与柄4B的嵌合部15B结合。
工业实用性
本发明能够作为在将患者的关节置换为人工关节的手术中使用的人工关节用柄、人工关节用柄的部件以及人工关节用柄的制造方法而广泛应用。
附图标记说明
4 柄(人工关节用柄)
6 柄主体部
7 多孔部
11 插入部
11a 插入部的近位部
21 多孔体
102 股骨(骨)
102b 髓腔部
Claims (13)
1.一种人工关节用柄,其特征在于,具备:
柄主体部;
多孔部,其具有多孔体,并与所述柄主体部结合,
所述柄主体部具有用于向生物体的骨骼的髓腔部插入的插入部,
所述多孔部是层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成的筒状的单一部分,并配置为包围所述插入部的近位部,
所述多孔体构成为,随着从所述多孔体的近位部侧朝向所述多孔体的远位部侧,所述多孔体的气孔率变小,
所述多孔部具有与所述插入部的所述近位部对置的内周面和相对于所述插入部的所述近位部而位于该内周面的相反侧的外周面,
在所述内周面和所述外周面分别形成有多个孔部,
所述内周面中的多个孔部的合计面积率比所述外周面中的多个孔部的合计面积率小。
2.根据权利要求1所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述多孔体的近位部的厚度设定为比所述多孔体的远位部的厚度大。
3.根据权利要求1所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述多孔部的远位端部是致密体。
4.根据权利要求1所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述多孔部通过将所述金属粉末依次层叠并使其暂时熔融而以一体化的状态形成。
5.根据权利要求1所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述柄主体部和所述多孔部使用相互独立的部件形成,并且相互一体地结合。
6.根据权利要求5所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述柄主体部与多孔部通过使用了料浆的结合、或使用了扩散接合的结合而相互结合。
7.根据权利要求6所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述柄主体部与多孔部通过使用了所述料浆的结合而相互结合。
8.根据权利要求7所述的人工关节用柄,其特征在于,
所述人工关节用柄满足所述内周面中的各所述孔部的直径为600μm以下、所述内周面中的多个所述孔部的合计面积率为30%以下、所述内周面中的相邻的所述孔部之间的距离为0.5~7.0mm中的至少一个条件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的人工关节用柄,其特征在于,
在所述插入部的近位部形成有定位用阶梯部,所述定位用阶梯部用于限定所述多孔部相对于所述柄主体部的位置。
10.一种人工关节用柄的部件,其是与插入生物体的骨骼的髓腔部的柄主体部结合的部件,
其特征在于,
所述人工关节用柄的部件具备多孔部,所述多孔部具有多孔体,并与所述柄主体部结合,
所述柄主体部具有用于向生物体的骨骼的髓腔部插入的插入部,
所述多孔部是层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成的筒状的单一部件,并配置为包围所述插入部的近位部,
所述多孔体构成为,随着从所述多孔体的近位部侧朝向所述多孔体的远位部侧,所述多孔体的气孔率变小,
所述多孔部具有与所述插入部的所述近位部对置的内周面和相对于所述插入部的所述近位部而位于该内周面的相反侧的外周面,
在所述内周面和所述外周面分别形成有多个孔部,
所述内周面中的多个孔部的合计面积率比所述外周面中的多个孔部的合计面积率小。
11.一种人工关节用柄的制造方法,所述人工关节用柄具备:柄主体部,其具有用于向生物体的骨骼的髓腔部插入的插入部;以及多孔部,其具有多孔体,并与所述柄主体部结合,
其特征在于,包括以下步骤:
形成所述柄主体部的柄主体部形成步骤;
形成所述多孔部的多孔部形成步骤;以及
将所述柄主体部与所述多孔部结合的结合步骤,
在所述多孔部形成步骤中,通过层叠具有生物体亲和性的金属粉末而形成筒状的单一部件,由此形成所述多孔部,
在所述结合步骤中,在将所述多孔部嵌合于所述插入部的近位部的状态下,将所述多孔部与所述柄主体部结合,
所述多孔体构成为,随着从所述多孔体的近位部侧朝向所述多孔体的远位部侧,所述多孔体的气孔率变小,
所述多孔部具有与所述插入部的所述近位部对置的内周面和相对于所述插入部的所述近位部而位于该内周面的相反侧的外周面,
在所述内周面和所述外周面分别形成有多个孔部,
所述内周面中的多个孔部的合计面积率比所述外周面中的多个孔部的合计面积率小。
12.根据权利要求11所述的人工关节用柄的制造方法,其特征在于,
在所述结合步骤中,所述多孔部与所述插入部结合,以便将所述插入部的所述近位部紧固。
13.根据权利要求11或12所述的人工关节用柄的制造方法,其特征在于,
在所述结合步骤中,通过将料浆夹装在所述多孔部与所述插入部之间并对该料浆进行加热、或通过对所述多孔部与所述插入部进行扩散接合,从而将所述多孔部与所述插入部结合。
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