JP2003190194A - 人工器官のコンポーネントアセンブリおよびその組立て方法 - Google Patents

人工器官のコンポーネントアセンブリおよびその組立て方法

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JP2003190194A
JP2003190194A JP2002332574A JP2002332574A JP2003190194A JP 2003190194 A JP2003190194 A JP 2003190194A JP 2002332574 A JP2002332574 A JP 2002332574A JP 2002332574 A JP2002332574 A JP 2002332574A JP 2003190194 A JP2003190194 A JP 2003190194A
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angle
bearing
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デュアン・ジー・スナイダー
James G Lancaster
ジェームズ・ジー・ランカスター
Leanne A Turner
リーン・エイ・ターナー
Paul P Lewis
ポール・ピー・ルイス
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DePuy Orthopaedics Inc
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    • A61F2002/30316—The prosthesis having different structural features at different locations within the same prosthesis; Connections between prosthetic parts; Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
    • A61F2002/30535—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
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    • A61F2002/30538—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for adjustable for adjusting angular orientation
    • A61F2002/3054—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for adjustable for adjusting angular orientation about a connection axis or implantation axis for selecting any one of a plurality of radial orientations between two modular parts, e.g. Morse taper connections, at discrete positions, angular positions or continuous positions
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    • A61F2002/30682—Means for preventing migration of particles released by the joint, e.g. wear debris or cement particles
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    • 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
    • A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
    • A61F2002/30878—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves with non-sharp protrusions, for instance contacting the bone for anchoring, e.g. keels, pegs, pins, posts, shanks, stems, struts
    • A61F2002/30891—Plurality of protrusions
    • A61F2002/30892—Plurality of protrusions parallel
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    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/34—Acetabular cups
    • A61F2002/3401—Acetabular cups with radial apertures, e.g. radial bores for receiving fixation screws
    • A61F2002/3403—Polar aperture
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    • A61F2002/3412—Acetabular cups with pins or protrusions, e.g. non-sharp pins or protrusions projecting from a shell surface
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    • A61F2/32—Joints for the hip
    • A61F2/34—Acetabular cups
    • A61F2002/3429—Acetabular cups with an integral peripheral collar or flange, e.g. oriented away from the shell centre line
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    • A61F2/32—Joints for the hip
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    • A61F2002/3443—Acetabular cups with an anti-luxation elevated rim portion, e.g. on the inner shell
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    • A61F2002/3445—Acetabular cups having a number of shells different from two
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    • A61F2002/4641—Special tools for implanting artificial joints for connecting or disconnecting two parts of a prosthesis for disconnecting
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    • A61F2/46—Special tools for implanting artificial joints
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    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
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    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加えられる負荷のパターンのシェルに関する
移動がライナーに加えられてライナーの摩滅が生ずる状
態を低減または除去できる人工器官のコンポーネントア
センブリおよびその組立て方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 第１の内側テーパ角を備えた内側テーパ
部６３２を有する内側面を備えて形成されたシェル６２
０と、シェルに受容されるように構成されると共に外側
テーパ部６１４を有する外側面を備えて形成されたライ
ナー６００であって、外側テーパ部が、第１の外側テー
パ角を備えた第１の外側テーパ部分と、第２の外側テー
パ角を備えた第２の外側テーパ部分とを有する、ライナ
ー６００とを有し、第１の外側テーパ角が、内側テーパ
角より小さくまたは内側テーパ角と等しく、第２の外側
テーパ角が、ライナーの前組立状態で、内側テーパ角よ
り大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本出願は、２００１年１１月１６日に出願
された米国仮特許出願第６０／３３３，１８０号の優先
権を主張する出願の優先権を主張するものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、股関節の人工器官
に関連して開示された人工器官カップアセンブリに関す
る。
【０００３】
【従来の技術】自然の臼蓋窩（socket）の代わりに寛骨
臼に取り付けるための金属製のシェルコンポーネント
（シェル）と、シェルに挿入されて人工器官の大腿骨の
ボール要素を受容するためのベアリング面を提供するプ
ラスチック製のベアリングコンポーネントとを含む寛骨
臼のカップアセンブリを提供することが知られている
（例えば、特許文献１参照）。さらに、伝統的なベアリ
ングコンポーネントは、ベアリング面の一部分の周りの
強化リップ部を含んでいる（例えば、特許文献２および
特許文献３参照）。
【０００４】そのような寛骨臼のカップアセンブリのひ
とつの課題は、外側の金属製のシェルとプラスチック製
のベアリングコンポーネント（またはベアリングインサ
ート）との間の動きである。外側の金属製のシェルとプ
ラスチック製のベアリングコンポーネント（またはベア
リングインサート）との間の動きは、摩滅を引き起こ
し、したがって、摩滅による破片の粒子が生ずる可能性
がある。摩滅による破片の粒子は、粒子によって誘発さ
れた骨溶解と関連すると考えられてきた。この観点か
ら、寛骨臼のカップアセンブリの金属製のシェルとプラ
スチック製のベアリングインサートとの間の動きを低減
または除去することが望ましい。
【０００５】従来の寛骨臼のカップアセンブリの設計
は、金属製のシェルとプラスチック製のベアリングイン
サートとの間の巨視的な動きに焦点が合わせられてい
た。他の設計は、金属製のシェルとプラスチック製のベ
アリングインサートとの間の相互に作用する表面の表面
仕上げ（surface finish）を減少させることで、そのよ
うな動き（金属製のシェルとプラスチック製のベアリン
グインサートとの間の動き）によって生じた粒子の量を
減らすよう努めてきた（例えば、特許文献４参照）。さ
らに、寛骨臼のカップアセンブリの設計は、ドーム状の
負荷を保ちながらアセンブリの部品（金属製のシェルと
プラスチック製のベアリングインサート）の巨視的な安
定性を保持するための方法として第３の部材を用いるこ
とに焦点が合わせられてきた。ドーム状の負荷の設計
は、ライナー（ベアリングコンポーネント）のリップ部
の下に隙間を残しながらドーム状の領域で確実に接触す
るように本質的にしている。しかし、これらのドーム状
の負荷の設計は、加えられた負荷の方向に沿ってインサ
ートが配置されるようにする。
【０００６】図２０および図２１を参照すると、符号５
００が付された従来の寛骨臼のカップアセンブリが示さ
れている。この従来の寛骨臼のカップアセンブリ５００
は典型的なドーム状の負荷のリング状の固定の設計を代
表するものであり、シェル５０２、およびシェル５０２
の内側に配置された（図示せず）ベアリングインサート
（またはライナー）を含む。寛骨臼のカップアセンブリ
５００の縞模様でハッチングで示された部分は、負荷が
中心の開口５０４で画定される軸に対して２０度の角度
でライナーの内側に加えられたときの、寛骨臼のカップ
アセンブリ５００のライナーとシェル５０２とが合致し
ている部分を表している。したがって、寛骨臼アセンブ
リの縞模様でハッチングで示された部分は、負荷のパタ
ーンであるとみなされてよく、符号５０６が付されてい
る。したがって、縞模様でハッチングで示されていない
（格子模様でハッチングされた）寛骨臼のカップアセン
ブリのその他の部分は、ライナーとシェル５０２が合致
していない部分を表している。
【０００７】より詳しく述べると、従来のドーム状の負
荷のリング状の固定の設計は、主として球状の表面へ負
荷を加える。これによって、ライナー（典型的にはポリ
エチレンからなる）は、加えられた負荷の向きに沿って
シェル５０２の内側面に対して配置される。加えられる
負荷がある向きから他の向きに移動すると、負荷のパタ
ーン５０６がシェルに関して移動する。この移動を伴う
動きはライナーに加えられ、続いて、シェルにも加えら
れて、ライナーの摩滅が生ずる。
【０００８】したがって、寛骨臼のカップアセンブリで
の上述された状態の低減および除去のいずれか一方もし
くは両方を行なうことが望ましい。さらに、寛骨臼のカ
ップアセンブリのライナーとシェルの合致する部分が増
加された人工器官のコンポーネントアセンブリを提供す
ることが望ましい。ライナーに加えられた負荷にかかわ
らずライナーとシェルの増加された合致する部分を保持
できる人工器官のコンポーネントアセンブリを提供する
ことも望ましい。さらに、人工器官のコンポーネントア
センブリのライナーとシェルとの間の制御可能な動きを
提供する人工器官のコンポーネントアセンブリを提供す
ることが望ましい。さらに、ライナーとシェルとの間の
均一な制御可能な動きを提供する人工器官のコンポーネ
ンとアセンブリを提供することが望ましい。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，０４９，１５８号明細書
（第４欄、第１図）
【特許文献２】米国特許第５，２８２，８６４号明細書
（第４欄、第５図）
【特許文献３】米国特許第５，４１３，６０３号明細書
（第４−５欄、第５図）
【特許文献４】米国特許第５，３１０，４０８明細書
（第８欄、第１６図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は以上のよ
うに構成されているので、加えられる負荷のパターンの
シェルに関する移動が、ライナーにも加えられて、ライ
ナーの摩滅が生ずるなどの課題があった。
【００１１】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、加えられる負荷のパターンのシェ
ルに関する移動がライナーに加えられてライナーの摩滅
が生ずる状態を低減または除去できる人工器官のコンポ
ーネントアセンブリおよびその組立て方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に基づけば、股関
節などの関節に用いるための人工器官のカップアセンブ
リが提供される。その人工器官のカップアセンブリは、
キャビティを画定するシェルと、シェルのキャビティに
挿入するように適合されたベアリングインサート（また
はライナー）とを含む。シェルのキャビティおよびベア
リングインサートの外側面は共同する（お互いに作用し
あって動作する）テーパ部を備えるように構成されてい
る。共同するテーパ部を用いることにより、シェルとベ
アリングインサートとの間の相対的な動きを制御できる
ようになる。
【００１３】ある実施の形態では、シェルのキャビティ
およびベアリングインサートの外側面の共同するテーパ
部はベアリングインサートおよびシェルの間の締まりば
め（interference fit）を提供する。テーパ部は、ベア
リングインサートがシェルと本質的に合致するようにシ
ェルおよびベアリングインサートに配置されている。
【００１４】他の実施の形態では、共同するシェルのキ
ャビティのテーパ部およびベアリングインサートのテー
パ部の各々は第１の部分および第２の部分を有する。第
１の部分および第２の部分は、各テーパ部のゲージ点
（または移行点）から画定されている。任意的に、各テ
ーパ部の第１の部分は本質的に互いに平行な状態および
合致した状態のいずれか一方または両方であり、各テー
パ部の第２の部分は互いに収斂する（次第に一点に集中
する：convergent）状態である。
【００１５】平行なもしくは合致した部分は、互いの間
の実質的に零の締めしろ（zero interference：以下
「負の締めしろ」という）を画定し、収斂する部分は、
互いの間の非零の締めしろ（non-zero interference）
を画定する。２つの収斂するテーパ部の間の締めしろの
量は、文字通り、その２つの収斂するテーパ部の間の収
斂する角度の量によって定義される。２つの収斂するテ
ーパ部の間の収斂の全体の角度は、その収斂するテーパ
部の間の収斂の全体の量を定義する。締めしろの量は変
化してよい。締めしろの量を変化させることは、収斂す
るテーパ部の各々の角度を変化させることにより達成さ
れる。角度をなしたテーパ部のさまざまな組み合わせ
が、さまざまな締めしろを提供する。締めしろは、ベア
リングインサートが有効にシェルに固定されるようにす
る。ベアリングインサートを有効にシェルに固定するこ
とにより、ベアリングインサートとシェルの間の動きの
制御を有効に制御することができる。
【００１６】収斂する２つのテーパ部の長さもまた、互
いに対する長さも含めて、変化できる。そのように収斂
するテーパ部の長さの変化はテーパ部の収斂の角度の変
化と組合せることができる。このようにして、シェルと
ベアリングインサートとの間の締めしろの量を制御して
よい。このこと（締めしろの量の制御）は、ベアリング
インサートとシェルの間の不動性（固定）の量と解釈で
きる。
【００１７】本発明は、ベアリングインサートがシェル
に対して実質的に完全にドーム状の負荷を加えながら、
かつ周縁領域（テーパ部）に安定性を提供すること（負
荷の分散）を可能にする。ベアリングインサートはテー
パ部およびドーム部の両方に固定されているので、ベア
リングインサートの相対的な位置は負荷がライナー（ベ
アリングインサート）に加えられたときに移動または変
化しない。
【００１８】ある実施の形態では、本発明は骨に固定す
るために用いられる人工器官のコンポーネントアセンブ
リを提供する。その人工器官のコンポーネントアセンブ
リは、シェルおよびライナーを含む。シェルは内側テー
パ部を有する内側面を備えるように構成されている。内
側テーパ部は内側テーパ角を有する。ライナーはシェル
に受容されるように構成されていて、かつ外側テーパ部
を有する外側面を備えるように構成されている。外側テ
ーパ部は、第１の外側テーパ部と第２の外側テーパ部と
を有する。第１の外側テーパ部は第１の外側テーパ角を
有し、第２の外側テーパ部は第２の外側テーパ角を有す
る。第１の外側テーパ角は内側テーパ角より小さくまた
は内側テーパ角と等しい。第２の外側テーパ角は、ライ
ナーの前組立状態では、内側テーパ角よりも大きい。
【００１９】他の実施の形態では、本発明は骨に固定す
るために用いられる人工器官のコンポーネントアセンブ
リを提供する。その人工器官のコンポーネントアセンブ
リは、シェルおよびライナーを含む。シェルは内側テー
パ部を有する内側面を備えるように構成されている。内
側テーパ部は内側テーパ角を有する。ライナーはシェル
に受容されるように構成されていて、かつ外側テーパ部
を有する外側面を備えるように構成されている。外側テ
ーパ部は、第１の外側テーパ部と第２の外側テーパ部と
を有する。第１の外側テーパ部は第１の外側テーパ角を
画定する。第２の外側テーパ部は第２の外側テーパ角を
画定する。第１の外側テーパ角は内側テーパ角より小さ
くまたは内側テーパ角と等しい。第２の外側テーパ角
は、ライナーの前組立状態では、内側テーパ角よりも大
きくまたは内側テーパ角と等しい。
【００２０】さらに他の実施の形態では、本発明は骨に
固定するために用いられる人工器官のコンポーネントア
センブリを提供する。その人工器官のコンポーネントア
センブリは、シェルおよびライナーを含む。シェルは内
側テーパ部を有する内側面を備えるように構成されてい
る。内側テーパ部は第１の内側テーパ部と第２の内側テ
ーパ部とを有する。第１の内側テーパ部は第１の内側テ
ーパ角を有し、第２の内側テーパ部は第２の内側テーパ
角を有する。ライナーは外側テーパ部を有する外側面を
備える。外側テーパ部は、第１の外側テーパ部と第２の
外側テーパ部とを有する。第１の外側テーパ部は第１の
外側テーパ角を有し、第２の外側テーパ部は第２の外側
テーパ角を有する。第１の外側テーパ角は第１の内側テ
ーパ角より小さくまたは第１の内側テーパ角と等しく、
第２の外側テーパ角は、ライナーの前組立状態では、第
２の内側テーパ角よりも大きい。
【００２１】さらに他の実施の形態では、本発明は人工
器官のコンポーネントアセンブリを組立てる方法からな
る。その方法は、（ａ）内側面を備えたキャビティを有
するシェルを提供する過程であって、内側面が内側テー
パ部を有し、内側テーパ部が内側テーパ角を有する、上
記シェルを提供する過程と、（ｂ）外側テーパ部を備え
た外側面を有するライナーを提供する過程であって、外
側テーパ部が第１の外側テーパ部および第２の外側テー
パ部を有し、第１の外側テーパ部が第１の外側テーパ角
を有し、第２の外側テーパ部が第２の外側テーパ角を有
し、第１の外側テーパ角は内側テーパ角と実質的に等し
く、第２の外側テーパ角は内側テーパ角より大きい前組
立テーパ角からなる、上記ライナーを提供する過程と、
（ｃ）第２の外側テーパ部が内側テーパ部と機械的に係
合してライナーがキャビティにさらに挿入されるのが防
止されるまでシェルのキャビティにライナーを挿入する
過程とを含む。
【００２２】さらに他の実施の形態では、本発明は骨に
固定するために用いられる人工器官のコンポーネントア
センブリからなる。その人工器官のコンポーネントアセ
ンブリは、シェルと、ベアリングインサートとを含む。
シェルは、内側面と、内側面に配置された内側テーパ部
とを有する。ベアリングインサートは、外側面と、外側
面に配置された外側テーパ部とを有する。外側テーパ部
は第１の外側テーパ部および第２の外側テーパ部を有す
る。第１の外側テーパ部は、ベアリングインサートがシ
ェルに組立てられたときに内側テーパ部の一部と実質的
に合致するように構成されていて、第２の外側テーパ部
は、ベアリングインサートがシェルに組立てられたとき
に内側テーパ部のその他の部分との間の締まりばめ（in
terference-fit）を提供するように構成されている。
【００２３】本発明のその他の特徴は、現在のところ本
発明を実施する最良のモードであると認められるものを
例示した好ましい実施の形態に関する以下の詳細な説明
を考慮して当業者には明らかとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】全図面を通して対応する符号は対
応する構成要素を示している。
【００２５】本発明の一実施の形態の寛骨臼のカップア
センブリ１０が図１に示されている。カップアセンブリ
１０は、自然の股関節の臼蓋（socket）に代わって寛骨
臼（図示されていない）に取り付けられるように適合さ
れたシェル１２と、シェル１２に結合されるように適合
されたライナー１４と、ライナー１４に結合されるよう
に適合されたベアリング１６とを含む。シェル１２は、
適切に準備された寛骨臼にシェル１２を保持するのを容
易にするために表面模様を有するように加工されて（te
xtured）よい外側面１８を含む。シェル１２は、好まし
くは、チタンから作られるが、コバルト・クロム材料ま
たは他の適切な材料から作られてもよい。シェル１２
は、実質的に半球状の形状の内側面２０をも含む。本明
細書および特許請求の範囲の記載では、「実質的に半球
状」という用語は、半球よりも小さい球状の一部および
ある場合には半球よりも大きい球状の一部を含む寛骨臼
および関節窩のシェル、ライナー、およびカップベアリ
ングで通常使用される半球状の範囲を包含することを意
図している。シェル１２はリム２２をさらに含む。リム
２２は内側面２０によって画定されたシェル１２のキャ
ビティ２４にライナー１４およびベアリング１６が入る
ときに通過する平面を画定する。シェル１２の内側面２
０は側壁２６をさらに含み、側壁２６の外側延長部２８
には凹状テーパ部３０が設けられている。凹状テーパ部
３０はリム２２に隣接してキャビティ２４の周縁部全体
に沿って延在する。凹状テーパ部３０のキャビティ２４
内での軸方向の高さは変更できることが理解される。
【００２６】ライナー１４は球状の外側面３２を含み、
外側面３２は凹状テーパ部３０と係合して凹状テーパ部
３０に固定されるような寸法を有する凸状テーパ部４４
を有する。凸状テーパ部４４が凹状テーパ部３０と緊密
に係合する限り、凸状テーパ部４４の長さは変更できる
ことが理解される。ライナー１４は好ましくはチタンか
ら作られるが、コバルト・クロム材料またはその他の適
切な材料から作られてもよい。ライナー１４は内側面３
４を含み、内側面３４は好ましくは、ベアリングコンポ
ーネント１６を受容するような寸法を有するチャンバ３
６を画定する。典型的には、内側面３４は実質的に半球
状の形状を有する。さらに、突出部５３が互いに間隔を
置いて内側面３４から延出してベアリングコンポーネン
ト１６に緊密に係合するようになっている。図２を参照
されたい。典型的には、ライナー１４は、互いに実質的
に９０度の角度をなして配置された４個の突出部５３を
含み、ベアリングコンポーネント１６がチャンバ３６内
で回転するのが防止される。ライナー１４は外側リム４
０をさらに含む。好ましくは、固定タブ４２が外側リム
４０に隣接する内側面３４からチャンバ３６内に延出し
ている。図２を参照されたい。
【００２７】再び図１を参照すると、ベアリング１６は
実質的に半球状の形状を有する外側面５２を含む。ベア
リング１６は人工器官の大腿骨ボール（図示せず）を受
容する寸法の開口５５を画定する内側ベアリング面５４
をも含む。リム５６がベアリング１６の開口５５の周り
に円周状に延在している。ベアリング１６は左右対称的
である。しかし、本発明のベアリング１６は非対称な構
成要素でもよいことが理解される。ベアリング１６は、
リム５６から間隔を置いて配置されると共にライナー１
４の固定タブ４２を受容する寸法の円周状の溝５８をさ
らに含む。ベアリング１６は好ましくは超高分子量ポリ
エチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような高分子材料から作ら
れる。もちろん、ベアリング１６は金属材料またはセラ
ミック材料のようなその他のタイプの移植可能なベアリ
ング材料で作られてもよい。
【００２８】例えば図２に示されているように、ベアリ
ング１６は本発明のキットに基づいてサブアセンブリ６
０を形成するためにライナー１４に選択的に結合されて
よい。利用者は、シェル１２と、例えば図２、図５、お
よび図６に各々示されているような少なくとも２つのベ
アリング・ライナーのサブアセンブリ６０、サブアセン
ブリ１６０、およびサブアセンブリ２６０とを含むキッ
トを入手する。利用者が適切に準備された寛骨臼にシェ
ル１２を取り付けた後に、環境に応じて使用に適切な適
切なサブアセンブリ（サブアセンブリ６０、サブアセン
ブリ１６０、およびサブアセンブリ２６０）が選択され
る。
【００２９】図２を参照すると、本発明のキットのサブ
アセンブリ６０を形成するために、ベアリング１６がラ
イナー１４のチャンバ３６内にプレスばめ（press-fi
t）される。ライナー１４の内側面３４はベアリング１
６の外側面５２の予め決められた半径の公称値６４（図
１）より小さい内径６６を有する。したがって、組立て
る前に、ベアリング１６は、外側面５２が収縮して短縮
された第２の半径になる温度まで冷却される。短縮され
る量は、ベアリング１６を構成する材料およびベアリン
グ１６が冷却される温度に応じて変化することが理解さ
れる。典型的には、ベアリング１６は液体窒素内で冷却
されるが、その他の一般的な冷却方法が用いられてもよ
い。したがって、外側面５２が予め決められた半径の公
称値６４から短縮された第２半径に収縮すると、ベアリ
ング１６はライナー１４のチャンバ３６内にプレスばめ
される。円周状の溝５８はライナー１４の固定タブ４２
に実質的に整合する。円周状の溝５８および固定タブ４
２が整合した後に、ベアリング１６が外側面５２の半径
が予め決められた半径の公称値６４に戻るのに十分な温
度まで暖められる。したがって、ベアリング１６および
ライナー１４は固定された位置で互いに取り付けられ
て、ベアリング・ライナーのサブアセンブリ６０が形成
される。
【００３０】次に、このサブアセンブリ６０がシェル１
２のキャビティ２４内に挿入されて、組立てられた寛骨
臼のカップアセンブリ４０が形成される。図３を参照さ
れたい。ライナー１４がキャビティ２４内に圧入される
と、凹状テーパ部３０および凸状テーパ部４４が共同し
て（お互いに作用しあって動作して）サブアセンブリ６
０を所定の位置に保持する。ライナー１４の凸状テーパ
部４４はシェル１２の凹状テーパ部３０に係合して、テ
ーパ部４４とテーパ部３０との間に金属同士の固定する
機械的な接続が形成される。テーパ部３０およびテーパ
部４４は図２から図７に示すような直線状のテーパ部で
よく、または円、楕円、放物線、双曲線、またはそれら
に類似の形状のような円錐の一部の曲線でもよい。ライ
ナー１４の外側面３２のテーパ部４４が直線状の場合、
シェル１２の側壁２６のテーパ部３０もまた直線状であ
る。
【００３１】図４を参照すると、テーパ部３０およびテ
ーパ部４４は、シェル１２とライナー１４の間で正確な
整合を確立して保持しかつシェル１２およびライナー１
４を修理のためまたは他の部品との交換のために分離で
きるようにする接続を提供するマシンテーパでよい。テ
ーパ部３０およびテーパ部４４は自己保持テーパ（すな
わち自己固定テーパ）または自己解放テーパでよい。本
明細書および特許請求の範囲の記載では、「自己保持」
および「自己固定」という用語は、他の保持するための
手段を必要とせずに、互いに係合したときにテーパ角に
起因して所定の位置に留まる凸状テーパ部および凹状テ
ーパ部として定義される。すなわち、直線状の対称的な
テーパ部の場合には、凸状のテーパ部４４の直径上の向
かい合う点の間の開先角度（included angle）は零度よ
り大きくなり、実質的に１７度と等しいか１７度よりも
小さくなる。対称的なテーパ部３０およびテーパ部４４
を例示した図４に示されているように、凸状テーパ部４
４の直径上の向かい合う点の間の角度４８は零度より大
きく、実質的に７度と等しいか７度よりも小さい。湾曲
した固定テーパは、湾曲した部分の大部分に亘る接線と
リム４０に対する垂線との間の鋭角が零度より大きく実
質的に７度を超過しないときに達成される。凸状テーパ
部は、ドリフトキーまたはその他のホジティブな機構
（positive mechanism）を用いた除去を開始することに
より、凹状のテーパ部から取り外される。
【００３２】本明細書および特許請求の範囲の記載で
は、「自己解放」という用語は、ベアリングコンポーネ
ント１６に対する対応する大腿骨の（人工器官の）ヘッ
ドからの正の圧力のようなホジティブな固定装置に応じ
て凸状テーパ部を凹状テーパ部に保持するようにテーパ
角が十分に大きいことによって、「自己保持」または
「自己固定」という用語と区別される。直線状の対称的
なテーパ部の場合には、凸状テーパ部４４の直径上で向
かい合う点の間の開先角度は実質的に１７度になる。凸
状テーパ部４４および凹状テーパ部３０の間のテーパに
よる嵌め合わせは、整合を保持するようにだけ働く。自
己解放テーパはテーパ部が開放するように働く。
【００３３】寛骨臼カップアセンブリ１１０の他の実施
の形態が図５に示されている。寛骨臼アセンブリ１１０
は、シェル１２と、シェル１２に結合されるライナー１
１４と、ライナー１１４に結合されてライナー・ベアリ
ングのサブアセンブリ１６０を形成するベアリング１６
とを含む。ライナー１１４は、シェル１２の内側面２０
と係合するように形成された外側面１３２と、内側チャ
ンバ１３４と、ライナー１１４の周縁部に沿って延在す
る外側リム１４０とを含む。さらに、固定タブ１４２が
ベアリング１６と係合するように内側チャンバ１３４内
に向けて延在している。図５に示されているように、外
側面１３２はその周縁部に対して角度をなしてライナー
１１４の相対する側面１３３および側面１３５でのテー
パ部の長さを異なるようにしている凸状テーパ部１４４
を含む。この角度をなしたテーパ部１４４は、ライナー
・ベアリングのサブアセンブリ１６０がシェル１２内で
リップ部をなす姿勢になるようにしている。角度は変更
でき、サブアセンブリ１６０のシェル１２内での複数の
姿勢を形成するためのさまざまなテーパ部の長さが形成
されることが理解される。そのようなリップ部をなす姿
勢は、大腿骨の（人工器官の）ボールが脱臼するのを防
止するのを助けるためにある種の環境では有益である。
【００３４】寛骨臼カップアセンブリ２１０のさらに他
の実施の形態が図６に示されている。寛骨臼カップアセ
ンブリ２１０は、シェル１２と、シェル１２に結合され
るライナー２１４と、ライナー２１４に結合されてライ
ナー・ベアリングのサブアセンブリ２６０を形成するベ
アリング１６とを含む。ライナー２１４はリング形であ
り、シェル１２の凸状テーパ部３０と係合するように形
成された外側面２３２と、反対側の内側面２３４とを含
む。さらに、ライナー２１４は、内側リム２３８と、外
側リム２４０と、内側リム２３８および外側リム２４０
の間に延在する内側チャンバ２３５を含む。さらに、固
定タブ２４２がベアリング１６の外側面５２と係合する
ように内側チャンバ２３５内に延在している。図６に示
されているように、外側面２３２は円周状に延在する凸
状テーパ部２４４として形成されている。したがって、
ライナー・ベアリングのサブアセンブリ２６０は、シェ
ル１２と結合されたとき、ベアリング１６をシェル１２
内で位置決めする。
【００３５】本発明のテーパ部の特徴は、２つまたは３
つの部品構成に対する機械的な固定の完全さを提供す
る。この他の設計（実施の形態）は、金属製の固定リン
グの必要をなくし、ライナーの強固な係合を提供して、
金属製のライナーと金属製のシェルとの間の相対的な動
きの可能性を本質的に除去する。この相対的な動きがな
ければ、ベアリングの外側面での研磨による摩滅の可能
性が実質的に除去される。さらに、テーパ部を含むライ
ナーによってベアリングが予め決められた位置に付勢さ
れるのが援助され、摩滅による破片がライナーから患者
の体内に逸脱することが防止される。
【００３６】さらに、本発明のテーパ部の特徴は、多様
な金属製のライナーとプラスチック製のベアリングのサ
ブアセンブリに用いられて、金属製のシェル内でのベア
リングの構成を無限に選択できるようにする。この特徴
は、手術手技の間に大腿骨の（人工器官の）ヘッドに対
して適切な構成のベアリングコンポーネントを選択しな
ければならない外科医に極めて有益である。好ましく
は、各サブアセンブリは対応する大腿骨の（人工器官
の）ヘッドが脱臼するのを防止するために適したさまざ
まな姿勢を生み出すようにシェル内で無限に調節可能で
ある。すなわち、外科医は大腿骨の（人工器官の）ヘッ
ドに対する適切なベアリングの姿勢のみを選択して、対
応するテーパ部にサブアセンブリを係合させるようにサ
ブアセンブリを所定の位置に押し込む。テーパ部が係合
された後は、寛骨臼カップアセンブリは自動的かつ容易
に所定の位置に保持される。
【００３７】さらに、図７乃至図１５は本発明のさらに
他の実施の形態を示している図である。より詳しく述べ
ると、図７乃至図９はシェル３００を示し、図１０乃至
図１５はベアリング３０２を示していて、シェル３００
とベアリング３０２は組立てられたとき、本発明の特徴
を組み込んだ他の寛骨臼カップアセンブリを全体として
形成する。その寛骨臼カップアセンブリは、図７乃至図
１５に示された構成要素から作られ、図１乃至図６に示
された実施の形態に関する上述されたライナーとベアリ
ングのサブアセンブリをシェルのキャビティに挿入する
方法と同じようにシェル３００によって画定されたキャ
ビティ３０４内にベアリング３０２（図１０から図１
５）を挿入することによって組立てられる。しかし、図
７乃至図１５に関して記載された実施の形態が２つの部
品からなるカップアセンブリであるのに対して、図１乃
至図６に関して記載された各実施の形態は３つの部品か
らなるカップアセンブリであることが注意されなければ
ならない。
【００３８】シェル３００は実質的に半球状の形状を有
し、好ましくはチタン合金のような金属材料から作られ
ている。代わりに、シェル３００はコバルト・クロムの
ような金属材料から作られてもよい。シェル３００は図
７に示されているようにシェル３００の外側面に配置さ
れた多孔性の被膜３０６を有する。多孔性の被膜３０６
は患者の骨のシェルの外側面での生物学的な内殖（biol
ogical ingrowth）を容易にしてシェル３００が患者の
骨に長期間に亘って固定されるようにするためのもので
ある。複数のスパイク（図示せず）がシェルの外側面に
取り付けられて、当業者に知られているように患者の骨
にシェル３００を固定することがさらに容易にされても
よい。頂点開口３０８がシェル３００に画定されてい
る。頂点開口３０８には挿入器具（図示せず）と結合で
きるようにするための複数のねじ山が設けられている。
挿入器具は患者の体に寛骨臼カップアセンブリを挿入す
る間にシェル３００に結合されてよい。
【００３９】シェル３００はシェル３００の上側リム３
１２に配置された複数の突起部３１０を有する。複数の
突起部３１０の各々は図８に示すようにシェル３００の
中心に向けて内向きに延出している。複数の突起部３１
０は図８に示すようにシェル３００の上側リム３１２の
周りに均等に間隔を置いて配置された複数の回転止め凹
部３１３を画定している。シェル３００は複数の突起部
３１０の直下に配置された環状の凹部３１４をも含んで
いる（図８および図９を参照されたい）。
【００４０】シェル３００は図９に示されているように
シェル３００の内側面に画定された凹状テーパ部３１５
をも含む。凹状テーパ部３１５はシェル３００のキャビ
ティ３０４の周縁部全体に沿って延在している。さら
に、凹状テーパ部３１５は図９に示されているように上
側リム３１２の近くから軸方向に距離Ｄ１に亘って延在
している。
【００４１】図１０乃至図１５を参照すると、ベアリン
グ３０２は実質的に半球状の形状を有し、好ましくは超
高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような高分子
材料から作られている。もちろん、ベアリング３０２は
ヒトの体に移植するのに適したその他のタイプの材料で
作られていてもよい。
【００４２】ベアリング３０２は人工器官の大腿骨のボ
ール（図示せず）を受容するように構成されたキャビテ
ィ３１６を画定する。ベアリング３０２は図１１に示さ
れているようにベアリング３０２の上側リム３２０の周
りに等しい間隔を置いて配置された複数の回転止め突出
部３１８を含む。複数の突出部３１８の各々は図１１に
示すようにベアリング３０２の中心から離れるように外
向きに延出している。
【００４３】ベアリング３０２は図１０および図１２乃
至図１５に示されているようにベリング３０２の外側面
に画定された凸状テーパ部３２３をも含む。凸状テーパ
部３２３はベアリング３０２の周縁部全体に沿って延在
している。さらに、凸状テーパ部３２３は図１４に示さ
れているように上側リム３２０の近くから軸方向に距離
Ｄ２に亘って延在している。ベアリング３０２は複数の
突出部３１８の直下に配置された環状の固定部材３２４
をも含む（図８および図９を参照されたい）。環状の固
定部材３２４はベアリング３０２の周縁部全体に沿って
延在している。環状の固定部材３２４は凸状テーパ部３
２３から外向きに延出している。
【００４４】図７乃至図１５に示されたコンポーネント
から作られた寛骨臼カップアセンブリが組立てられてベ
アリング３０２がシェル３００のキャビティ３０４内に
配置されると、シェル３００の凹状テーパ部３１５はベ
アリング３０２の凸状テーパ部３２３と係合して凸状テ
ーパ部３２３に固定されてシェル３００がベアリング３
０２に固定される。さらに、寛骨臼カップアセンブリが
組立てられてベアリング３０２がシェル３００のキャビ
ティ３０４内に配置されると、ベアリング３０２の環状
の固定部材３２４がシェル３００に画定された環状の凹
部３１４内に配置されてシェル３００にベアリング３０
２がさらに固定される。
【００４５】凹状テーパ部３１５および凸状テーパ部３
２３の長さは凹状テーパ部３１５および凸状テーパ部３
２３が互いに緊密に係合するのに十分な大きさである限
り変更できることが適切に理解されなければならない。
さらに、シェル３００の凹状テーパ部３１５およびベア
リング３０２の凸状テーパ部３２３を適切に係合させて
固定するために、凹状テーパ部３１５および凸状テーパ
部３２３の間のテーパ角は自己固定テーパが形成される
範囲の値に選択される。例えば、凹状テーパ部３１５お
よび凸状テーパ部３２３の各々が２度から８度までの範
囲の値のテーパ角（全体のテーパ角が４度乃至１７度の
値）ならば、２つのコンポーネント（シェルおよびベア
リング）の間には適切な係合および固定が達成される。
【００４６】さらに、ベアリング３０２が上述したよう
にシェル３００のキャビティ３０４内に配置されたと
き、複数の突出部３１８は各々複数の凹部３１３内に配
置される。凹部３１３内に配置された突出部３１８によ
ってベアリング３０２のシェル３００に対する回転運動
が禁止される。
【００４７】図１６乃至図１９は本発明の特徴を組み込
んださらに他の寛骨臼カップアセンブリを形成するため
にベアリング３０２に代わって用いられる他のベアリン
グ４００を示している図である。そのような寛骨臼カッ
プアセンブリはベアリング４００のキャビティ４０２が
シェル３００に対して傾くようにし、それはある環境で
は（人工器官の）大腿骨のボールが脱臼するのを防止す
るのに有益である。
【００４８】ベアリング４００は図１６および図１８に
最もよく示されているように半球状に近い形状を有す
る。ベアリング４００は好ましくは超高分子量ポリエチ
レン（ＵＨＭＷＰＥ）のような高分子材料から作られ
る。代わりに、ベアリング４００は金属材料またはセラ
ミック材料のようなヒトの体への移植に適したその他の
タイプの材料で作られてもよい。
【００４９】ベアリング４００は人工器官の大腿骨ボー
ル（図示せず）を受容するように構成されたキャビティ
４０２を画定する。ベアリング４００は図１７に示すよ
うにベアリング４００の周りに等しい間隔で配置された
複数の回転止め突出部４０４を含む。複数の回転止め突
出部４０４の各々は図１７に示すようにベアリング４０
０の中心から離れて外向きに延出している。
【００５０】ベアリング４００は図１６および図１８、
図１９に示されているようにベアリング４００の外側面
に画定された凸状テーパ部４０６をも含む。凸状テーパ
部４０６はベアリング４００の周縁部全体に沿って延在
している。さらに、凸状テーパ部４０６は図１６に示す
ように軸方向に距離Ｄ３に亘って延在している。ベアリ
ング４００は複数の突出部４０４の直下に配置された環
状の固定部材４１０をも含む（図１９を参照された
い）。環状の固定部材４１０はベアリング４００の周縁
部全体に沿って延在している。環状の固定部材４１０は
凸状テーパ部４０６から外向きに延出している。
【００５１】図７乃至図９および図１６乃至図１９に示
されたコンポーネントで作られた寛骨臼カップアセンブ
リが組立てられてベアリング４００がシェル３００のキ
ャビティ３０４内に配置されたとき、シェル３００の凹
状テーパ部３１５はベアリング４００の凸状テーパ部４
０６と係合して凸状テーパ部４０６に固定されて、ベア
リング４００をシェル３００に固定する。さらに、寛骨
臼アセンブリが組立てられてベアリング４００がシェル
３００のキャビティ３０４内に配置されたとき、ベアリ
ング４００の環状の固定部材４１０はシェル３００に画
定された環状の凹部３１４内に配置されて、ベアリング
４００をシェル３００にさらに固定する。
【００５２】凹状テーパ部３１５および凸状テーパ部４
０６の長さは凹状テーパ部３１５および凸状テーパ部４
０６が互いに緊密に係合するのに十分な大きさである限
り変更できることが適切に理解されなければならない。
さらに、シェル３００の凹状テーパ部３１５およびベア
リング４００の凸状テーパ部４０６を適切に係合させて
固定するために、凹状テーパ部３１５および凸状テーパ
部４０６の間のテーパ角は上述されたように自己固定テ
ーパが形成される範囲の値に選択される。
【００５３】さらに、ベアリング４００が上述したよう
にシェル３００のキャビティ３０４内に配置されたと
き、複数の突出部４０４は各々複数の凹部３１３内に配
置される。凹部３１３内に配置された突出部４０４によ
ってベアリング４００のシェル３００に対する回転運動
が禁止される。
【００５４】図２４を参照すると、符号６００が付され
た本発明の原理に基づいたベアリングインサートまたは
ライナー（以下「ライナー」という）の他の例示的な実
施の形態が前組立状態（すなわち、人工器官のアセンブ
リを形成するためのその他のコンポーネントがない状
態）で示されている。ライナー６００は好ましくはプラ
スチックのような高分子材料から作られる。特に、ライ
ナー６００は可塑性ポリエチレンから作られるのが好ま
しい。さらに、ライナー６００は好ましくは超高分子量
ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から作られるのがより好
ましい。しかし、金属材料、セラミック材料、またはポ
リエチレン以外のプラスチックのようなその他の適切な
移植可能な材料がライナー６００を作るのに用いられて
もよいことが適切に理解されなければならない。ライナ
ー６００がひとつの部品として形成されることも好まし
い。
【００５５】ライナー６００は、内部（または、チャン
バ、キャビティ）６０４を画定する本体６０２と内部６
０４の開口を取り囲むリム６０６とによって形成されて
いる。内部６０４は、好ましくは、しかし必ずというわ
けではなく、準半球状から半球状の形状を有する。キャ
ビティ（内部）６０４は全ての形状において人工器官の
ヘッド（図示せず）または骨の骨頭（図示せず）を受容
するように構成されている。内部６０４はリム６０６か
ら内部６０４内に延在する角度をなしたまたは傾斜した
部分６０８を有する。内部６０４は、内部６０４の上部
でまたは内部６０４の開口で環状に延在していることが
好ましい。内部６０４は傾斜した部分６０８の端部から
始まるドーム形のもしくは実質的に半球状の形状の表面
６０９をも有する。
【００５６】リム６０６はリム６０６に沿って環状に間
隔を置いて配置された複数の突出部６１０を含んでよ
い。突出部６１０はリム６０６から実質的に半径方向に
延出していて、ライナー６００が本明細書に記載されて
いるように組立てられたときにライナー６００の回転を
防止する（ライナー６００を安定化する）のを助ける。
ライナー６００は６個の突出部６１０を有するように例
示されているが、突出部６１０の個数は本質的には任意
の数であるが、回転を防止する（安定化する）のに十分
な数である。
【００５７】本体６０２は、先細りのもしくは角度をな
した外側面の部分（または外側テーパ部）６１４を備え
た側壁（または壁）６１８と、外側テーパ部６１４から
延在するドーム形のもしくは実質的に半球状の部分（外
側面）６１６とを有する。外側テーパ部６１４は、外側
のテーパ部もしくは凸状テーパ部とも呼ばれ、好ましく
は、しかし必ずということではなく、壁６１８の周縁部
全体に沿って環状に延在している。ある実施の形態で
は、テーパ部６１４は実質的に半球状の部分６１６とリ
ム６０２との間の環状の帯を形成する。リム６０２とテ
ーパ部６１４の間には帯状の間隔がさらにあってもよ
い。
【００５８】ライナー６００は患者のさまざまな解剖学
的構造を収容するように異なる寸法で製造されてよい。
ある実施の形態では、ライナー６００のキャビティ６０
４は対応する人工器官のさまざまなボールもしくはヘッ
ドを収容するような寸法を有する。他の実施の形態で
は、本体６０２は本明細書に記載されているさまざまな
寸法のシェル内に収容されるような寸法を有する。
【００５９】図２５には、符号６２０が付された本発明
の原理に基づいたシェルの他の例示的な実施の形態が前
組立状態（すなわち、人工器官のアセンブリを形成する
ためのその他のコンポーネントがない状態）で示されて
いる。シェル６２０は自然の股関節の臼蓋窩の代わりに
患者（図示せず）の寛骨臼に取り付けるように適合さて
いる。シェル６２０は実質的に準半球状から半球状の形
状を有する外側面６３６を含む。外側面６３６は適切に
準備された寛骨臼（図示せず）内の所定の位置に保持す
るのを容易にするために表面模様を有するように加工さ
れて（textured）よい。シェル６２０は、好ましくはチ
タンのような金属から作られるが、コバルト・クロム材
料、その他の金属材料、または他の適切な材料から作ら
れてもよい。シェル６２０は複数のぺグ（または支柱も
しくはそれらの類似物）６３８をも含んでいてよく、ぺ
グ６３８は適切に準備された寛骨臼に配置されたシェル
６２０を保持するのを助けるように適合されている。ぺ
グ６３８は所望に応じて設けられるもので、したがって
設けられていても設けられなくてもよい。
【００６０】シェル６２０は、先細りのもしくは角度を
なした内側面（または内側テーパ部）６３２を備えた内
部（または、チャンバ、キャビティ）６３０を有し、内
側テーパ部６３２は内側テーパ部６３２の終端点から延
在する実質的に半球状の形状を有する内側面６３４に接
続されている。内側テーパ部６３２は、凹状のテーパ
部、内側のテーパ部、または内側テーパ部と呼ばれ、好
ましくは、しかし必ずということではなく、キャビティ
６３０の周縁部全体に沿って環状に延在する。シェル６
２０はリム６２６をも有する。リム６２６は、人工器官
のコンポーネント（この場合、シェル６２０およびライ
ナー６００からなる）が組立てられたときにライナー６
２０がキャビティ６３０内に入るときに通過する平面を
画定する。リム６２６はリム６２６に沿って環状に間隔
をおいて配置された複数のノッチ（または切り欠き）６
２８を有する。ノッチ６２８はライナー６００の突出部
６１０に対応する形状を有し、突出部６１０よりもわず
かに大きい寸法（幅および長さ）を有する。したがっ
て、突出部６１０は、このようにして、組立てられたと
きにノッチ６２８に受容されるように適合されている。
【００６１】例えば図２６に示されているように、ライ
ナー６００はシェル６２０内に受容されて人工器官のコ
ンポーネントアセンブリ（人工器官アセンブリ）６５０
が形成される。人工器官アセンブリ６５０はキットとし
て供給されてよい。使用者（典型的には医者）は、シェ
ル６２０およびライナー６００を含むキットを入手す
る。しかし、シェルおよびライナーのアセンブリはヒト
の解剖学的構造のさまざまな相違に適応する（さまざま
な相違を収容する）ためにさまざまな寸法のものが供給
されている。ライナー６００は組立プロセスのある段階
でシェル６２０に挿入される。
【００６２】より詳しく述べると、図２６はライナー６
００がシェル６２０に嵌め合わされるもしくは受容され
る（組立てられる）様子を示した分解斜視図である。図
２６の分解斜視図はシェル６２０およびライナー６００
に関するものであり、したがってシェル６２０が患者の
骨に取り付けられていることは省略されていることが適
切に理解されなければならない。
【００６３】より詳しく述べると、ライナー６００はシ
ェル６２０のキャビティ６３０内に受容される。ライナ
ー６００の外側テーパ部６１４がシェル６２０の内側テ
ーパ部６３２と共同して（お互いに作用しあって動作し
て）ライナー６００がシェル６２０に対して軸線方向に
沿ってさらに動くのが妨げられるまで、ライナー６００
は軸線方向に沿ってキャビティ６３０内に向けて受容さ
れる。ライナー６００の外側テーパ部６１４がシェル６
２０の内側テーパ部６３２と共同することにより、ライ
ナー６００のシェル６２０に対する回転運動（微視的な
動き）も妨げられる。ノッチ６２８および突出部６１０
もライナー６００のシェル６２０に対する回転運動（巨
視的な動き）を妨げる。そのような外側テーパ部６１４
および内側テーパ部６３２の共同は、ライナー６００を
シェル６２０に（好ましくは解除可能に）固定する。こ
の段階で、ライナー６００の外側面６１６はシェル６２
０の内側面６３４と実質的に合致する。さらに、ライナ
ー６００およびシェル６２０に突出部６１０およびノッ
チ６２８が設けられている場合には、突出部６１０がノ
ッチ６２８に受容される。
【００６４】図２７を参照すると、ライナー６００の外
側テーパ部６１４がライナー（またはベアリングインサ
ート）６００の側壁（または壁）６１８の一部に関する
断面図で示されている。外側テーパ部６１４は開始点６
６６と終了点６７６との間で画定されている。開始点６
６６および終了点６７６は任意の指定であり、点６７６
を開始点と指定し点６６６を終了点と指定してもよいこ
とが適切に理解されなければならない。開始点６６６は
表面６１６の開始点をも画定している。
【００６５】壁６１８の厚みは、壁６１８の全長に沿っ
たその他の部分と同様に外側テーパ部６１４（壁６１８
の一部）の全長に沿って実質的に一定でよい。代わり
に、壁６１８の厚みは外側テーパ部６１４の全長に沿っ
て変化してもよい。壁６１８のその他の部分の厚みも変
化してもよい。さらに、ライナー６００の壁６１８は厚
みの変化可能な部分と厚みの一定の部分とから形成され
てもよい。変化可能な厚みの壁６１８の例示的な実施の
形態では、外側テーパ部６１４は開始点６６６に比べて
終了点６７６の厚みが大きくてよい。このような厚みは
ある点から他の点までの漸進的なものであってよく、し
たがって壁６１８の厚みの勾配を画定する。
【００６６】本発明のある実施の形態に基づけば、外側
テーパ部６１４は第１の（または下側）部分６６０（第
１の外側テーパ部分６６０）および第２の（または上
側）部分６７０（第２の外側テーパ部分６７０）を有す
る。再び、第１および第２の指定は任意的なものであ
り、第１の部分および第２の部分は指定されたものと逆
であってもよいことが適切に理解されなければならな
い。移行点６６８が第１の部分６６０および第２の部分
６７０を画定する。より詳しく述べると、第１の部分６
６０は開始点６６６と移行点６６８の間で画定され、第
２の部分６７０は移行点６６８と終了点６７６との間で
画定される。第１の部分６６０および第２の部分６７０
の長さは本明細書に記載されている任意の制約の範囲内
で変更可能である。しかし、本発明のある実施の形態に
基づけば、第１の部分６６０および第２の部分６７０の
長さ（外側テーパ部６１４内の移行点（またはゲージ
点）６６８によって画定される）は、好ましくは、外側
テーパ部６１４の全体の長さに対する予め決められた比
率を満たす。さらに、厚みに関しては、第１の部分６６
０および第２の部分６７０はそれぞれ独自に一定の厚み
または変化可能な厚みを有してよく、変化可能な厚みに
は厚みの勾配を画定するものが含まれる。
【００６７】人工器官アセンブリ６５０の最小材料条件
（ＬＭＣ）および人工器官の最大材料条件（ＭＭＣ）
（以下により詳しく記載される）から、好ましいベンチ
マーク（基準）または基準の移行点は終了点６７６から
外側テーパ部６１４の全長の実質的に２／３の長さであ
ることが見出された。この実施の形態に基づけば、第１
の部分６６０の長さは好ましくは外側テーパ部６１４の
全長の実質的に１／３の長さであり、第２の部分６７０
の長さは好ましくは外側テーパ部６１４の全長の実質的
に２／３の長さである。これは、その他の長さの第１の
部分６６０および第２の部分６７０と外側テーパ部６１
４の全長とが考慮されるときの基準または基準の位置と
みなされてもよい。
【００６８】外側テーパ部６１４の全長、および第１の
部分６６０および第２の部分６７０の長さに関係なく、
第１の部分６６０の第１の外側面６６２は垂線６６４に
対して角度φL をなし、第２の部分６７０の第２の外側
面６７２は垂線６７４に対して角度θL をなす。垂線６
６４および垂線６７４は平行で、角度φL および角度θ
L が共通の（移動可能な）垂線から定義されるようにし
ている。角度φL および角度θL は零ではなく（非零で
あり）、ここで零の角度とは垂線６６４および垂線６７
４と平行なまたは合致した角度として定義される。
【００６９】開始点６６６と移行点６６８の間の第１の
外側面６６２は垂線６６４からの角度φL を画定する。
角度φL は内部６０４から半径方向外向きに向かってい
る。角度φL は好ましくは０度以上２２．５度以下（０
°≦φL ≦２２．５°）である。移行点６６８と終了点
６７６の間の第２の外側面６７２は垂線６７４からの角
度θL を画定する。角度θL は内部６０４から半径方向
外向きに向かっている。角度θL は好ましくは０度以上
２２．５度以下（０°≦θL ≦２２．５°）である。角
度φL および角度θL は、好ましくは、角度θL が角度
φL と等しいか角度φL より大きいという関係（φL ≦
θL ）を有する。第２の外側面６７２（外側テーパ部６
１４の第２の部分６７０の外側面）は好ましくは第１の
外側面６６２（外側テーパ部６１４の第１の部分６６０
の外側面）の角度φL よりも大きい角度θL をなす。
【００７０】図２８に示されているように、第１の部分
６６０の第１の外側面６６２が第１の部分６６０の第１
の外側面６６２のさまざまな点の外径に関しても記載さ
れる。第１の外側面６６２は、ライナー６００の片側の
開始点６６６およびライナー６００の反対側（片側の開
始点６６６から１８０°の角度）の開始点６６６から画
定される外径ＯＤL1と、ライナー６００の片側の移行点
６６８およびライナー６００の反対側（片側の移行点６
６８から１８０°の角度）の移行点６６８から画定され
る外径ＯＤL2とを有する。外径ＯＤL1および外径ＯＤL2
は、ＯＤL1＜ＯＤL2という関係を有する。外径の正のス
ロープもしくは勾配７００が外径ＯＤL1と外径ＯＤL2の
間で画定される。
【００７１】第１の部分６６０は、円錐に交わり円錐の
底面に平行な２つの互いに平行な平面（一方の平面は開
始点６６６を通るように画定され、もう一方の平面は移
行点６６８を通るように画定されている）によって画定
される第１の円錐の一部（円錐台）としても考えること
ができる。円錐は第１の外側面６６２の角度φL に対応
する角度をなした側面を有する。
【００７２】第２の部分６７０の第２の外側面６７２
は、第２の部分６７０の第２の外側面６７２のさまざま
な点の外径に関しても記載される。第２の外側面６７２
は、ライナー６００の片側の移行点６６８およびライナ
ー６００の反対側（片側の移行点６６８から１８０°の
角度）の移行点６６８から画定される外径ＯＤL2と、ラ
イナー６００の片側の終了点６７６およびライナー６０
０の反対側（片側の終了点６７６から１８０°の角度）
の終了点６７６から画定される外径ＯＤL3とを有する。
外径ＯＤL2および外径ＯＤL3は、ＯＤL2＜ＯＤL3という
関係を有する。外径の正のスロープもしくは勾配７０２
が外径ＯＤL2と外径ＯＤL3の間で画定される。
【００７３】第２の部分６７０は、円錐に交わり円錐の
底面に平行な２つの互いに平行な平面（一方の平面は移
行点６６８を通るように画定され、もう一方の平面は終
了点６７６を通るように画定されている）によって画定
される第２の円錐の一部（円錐台）としても考えること
ができる。円錐は第２の外側面６７２の角度θL に対応
する角度をなした側面を有する。
【００７４】全体的に見れば、外側テーパ部６１４は外
側テーパ部６１４のさまざまな点の外径に関して記載さ
れる。より詳しく述べると、外側テーパ部６１４は外径
ＯＤ L1と外径ＯＤL3の間の外側面６６２の点からのさま
ざまな外径として画定される。外径ＯＤL1から外径ＯＤ
L3は、ＯＤL1＜ＯＤL3の関係を有し、外径の間の正のス
ロープまたは勾配７０４を画定する。外径のスロープ
は、角度θL が角度φLよりも大きい（θL ＞φL ）場
合には、移行点６６８で変化してもよい（より大きくな
ってもよい）。
【００７５】図２９を参照すると、シェル６２０の内側
テーパ部６３２がシェル６２０の側壁（または壁）６４
２の一部に関して断面で示されている。内側テーパ部６
３２は開始点６８６と終了点６９６の間で画定されてい
る。開始点６８６および終了点６９６は任意に指定され
ていて、点６９６を開始点として指定し点６８６を終了
点として指定するというように逆に指定してもよいこと
が適切に理解されなければならない。開始点６８６は外
側面６３６および内側面６３４の開始点をも画定してい
る。
【００７６】壁６４２の厚みは、壁６４２の全長に沿っ
たその他の部分と同様に内側テーパ部６３２（壁６４２
の一部）の全長に亘って実質的に一定でよい。代わり
に、内側テーパ部６３２の全長に沿った壁６４２の厚み
が変化してもよい。壁６４２のその他の部分の厚みも同
様に変化してよい。さらに、シェル６２０の壁６４２は
変化可能な壁の厚みの部分と一定の壁の厚みの部分とで
形成されてもよい。変化可能な厚みの壁６４２の例示的
な実施の形態では、内側テーパ部６３２は開始点６８６
に比べて終了点６９６での厚みが大きくてよい。これ
は、ある点から他の点へ漸進的でよく、したがって壁の
厚みの勾配を画定する。
【００７７】本発明のある実施の形態に基づけば、内側
テーパ部６３２は第１の部分（または下側部分）６８０
（第１の内側テーパ部分６８０）と第２の部分（または
上側部分）６９０（第２の内側テーパ部分６９０）とを
有する。再び、第１および第２の指定は任意的なもので
あり、第１の部分および第２の部分は指定されたものと
逆であってもよいことが適切に理解されなければならな
い。移行点６８８は第１の部分６８０および第２の部分
６９０を画定する。より詳しく述べると、第１の部分６
８０は開始点６８６および移行点６８８の間で画定さ
れ、第２の部分６９０は移行点６８８および終了点６９
６の間で画定される。第１の部分６８０および第２の部
分６９０の長さは、本明細書に記載された任意の制約の
範囲内で変更可能である。しかし、本発明のある実施の
形態に基づけば、第１の部分６８０および第２の部分６
９０の各々の長さ（内側テーパ部６３２での移行点（ま
たはゲージ点）６８８の位置によって画定される）は、
好ましくは、内側テーパ部６３２の全長に対する予め決
められた比率の範囲内である。さらに、厚みに関して
は、第１の部分６８０および第２の部分６９０はそれぞ
れ独自に一定の厚みまたは変化可能な厚みを有してよ
く、変化可能な厚みには厚みの勾配を画定するものが含
まれる。
【００７８】人工器官アセンブリ６５０の最小材料条件
（ＬＭＣ）および人工器官の最大材料条件（ＭＭＣ）
（以下により詳しく記載される）から、好ましいベンチ
マーク（基準）または基準の移行点は終了点６９６から
内側テーパ部６３２の全長の実質的に２／３の長さであ
ることが見出された。この実施の形態に基づけば、第１
の部分６８０の長さは好ましくは内側テーパ部６３２の
全長の実質的に１／３の長さであり、第２の部分６９０
の長さは好ましくは内側テーパ部６３２の全長の実質的
に２／３の長さである。これは、その他の長さの第１の
部分６８０および第２の部分６９０と内側テーパ部６３
２の全長とが考慮されるときの基準または基準の位置と
みなされてもよい。これは、ライナー６００の外側テー
パ部６１４の寸法にも当てはまる。
【００７９】内側テーパ部６３２の全長、および第１の
部分６８０および第２の部分６９０の長さに関係なく、
第１の部分６８０の第１の内側面６８２は垂線６８４に
対して角度φS をなし、第２の部分６９０の第２の内側
面６９２は垂線６９４に対して角度θS をなす。垂線６
８４および垂線６９４は平行で、角度φS および角度θ
S が共通の（移動可能な）垂線から定義されるようにし
ている。角度φS および角度θS は零ではなく（非零で
あり）、ここで零の角度とは垂線６８４および垂線６９
４と平行なまたは合致した角度として定義される。
【００８０】開始点６８６と移行点６８８の間の第１の
内側面６８２は垂線６８４からの角度φS を画定する。
角度φS はキャビティ６３０から半径方向内向きに向か
っている。角度φS は好ましくは０度以上２２．５度以
下（０°≦φS ≦２２．５°）である。移行点６８８と
終了点６９６の間の第２の内側面６９２は垂線６９４か
らの角度θS を画定する。角度θS はキャビティ６３０
から半径方向内向きに向かっている。角度θS は好まし
くは０度以上２２．５度以下（０°≦θS ≦２２．５
°）である。角度φS および角度θS は、好ましくは、
角度θS が角度φ S と等しいか角度φS より大きいとい
う関係（θS ≧φS ）を有するが、角度θ S が角度φS
より小さくてもよい。第２の内側面６９２（内側テーパ
部６３２の第２の部分６９０の内側面）は好ましくは第
１の内側面６８２（内側テーパ部６３２の第１の部分６
８０の外側面）の角度φS と等しい角度θS をなす。
【００８１】図３０に示されているように、第１の部分
６８０の第１の内側面６８２が第１の部分６８０の第１
の内側面６８２のさまざまな点の内径に関しても記載さ
れる。第１の内側面６８２は、シェル６２０の片側の開
始点６８６およびシェル６２０の反対側（片側の開始点
６８６から１８０°の角度）の開始点６８６から画定さ
れる内径ＩＤS1と、シェル６２０の片側の移行点６８８
およびシェル６２０の反対側（片側の移行点６８８から
１８０°の角度）の移行点６８８から画定される内径Ｉ
ＤS2とを有する。内径ＩＤS1および内径ＩＤS2は、ＩＤ
S1＜ＩＤS2という関係を有する。内径の正のスロープも
しくは勾配７１０が内径ＩＤS1と内径ＩＤS2の間で画定
される。
【００８２】第１の部分６８０は、円錐に交わり円錐の
底面に平行な２つの互いに平行な平面（一方の平面は開
始点６８６を通るように画定され、もう一方の平面は移
行点６８８を通るように画定されている）によって画定
される第１の円錐の一部（円錐台）としても考えること
ができる。円錐は第１の内側面６８２の角度φS に対応
する角度をなした側面を有する。
【００８３】第２の部分６９０の第２の内側面６９２
は、第２の部分６９０の第２の内側面６９２のさまざま
な点の内径に関しても記載される。第２の内側面６９２
は、シェル６２０の片側の移行点６８８およびシェル６
２０の反対側（片側の移行点６８８から１８０°の角
度）の移行点６８８から画定される内径ＩＤS2と、シェ
ル６２０の片側の終了点６９６およびシェル６２０の反
対側（片側の終了点６９６から１８０°の角度）の終了
点６９６から画定される内径ＩＤS3とを有する。内径Ｉ
ＤS2および内径ＩＤS3は、ＩＤS2＜ＩＤS3という関係を
有する。内径の正のスロープもしくは勾配７１２が内径
ＩＤS2と内径ＩＤS3の間で画定される。
【００８４】第２の部分６９０は、円錐に交わり円錐の
底面に平行な２つの互いに平行な平面（一方の平面は移
行点６８８を通るように画定され、もう一方の平面は終
了点６９６を通るように画定されている）によって画定
される第２の円錐の一部（円錐台）としても考えること
ができる。円錐は第２の内側面６９２の角度θS に対応
する角度をなした側面を有する。
【００８５】全体的に見れば、内側テーパ部６３２は内
側テーパ部６３２のさまざまな点の内径に関して記載さ
れる。より詳しく述べると、内側テーパ部６３２は内径
ＩＤ S1と内径ＩＤS3の間の内側面６８２の点からのさま
ざまな内径として画定される。内径ＩＤS1から内径ＩＤ
S3は、ＩＤS1＜ＩＤS3の関係を有し、内径の間の正のス
ロープまたは勾配７１４を画定する。内径のスロープ
は、移行点６８８で変化しても変化しなくてもよい。角
度φS および角度θS が等しい場合には、内側テーパ部
６３２は連続しているとみなされ、したがって２つの部
分を有しない。
【００８６】ライナー６００の移行点（またはゲージ
点）６６８およびシェル６２０の移行点（またはゲージ
点）６８８は、組立てられたとき、ライナー６００の移
行点６６８での外側面およびシェル６２０の移行点６８
８での内側面の間に実質的に零の締めしろ（interferen
ce）または締まりばめ（interference fit）を提供す
る。ライナー６００の第１の外側面６６２（第１の部分
６６０）は、シェル６２０内に組立てられたとき、第１
の内側面６８２（第１の部分６８０）と実質的に合致す
るか、第１の外側面６６２と第１の内側面６８２の間に
空隙または公差（負の締めしろ（negative interferenc
e））を画定する。第１の外側面６６２と第１の内側面
６８２の間に空隙または公差は一定であっても増加して
もよい。したがって、第１の部分６６０の角度φL は、
第１の部分６８０の角度φS と等しいか角度φS よりも
小さい（即ち、φL ≦φS ）。さらに、第１の部分６６
０の外径ＯＤL1および外径ＯＤL2は、各々、第１の部分
６８０の内径ＩＤS1および内径ＩＤS2と実質的に等しい
か内径ＩＤS1および内径ＩＤS2よりも小さい。
【００８７】ライナー６００の第２の外側面６７２（第
２の部分６７０）は、シェル６２０内に組立てられたと
き、シェル６２０の第２の内側面６９２に対して締まり
ばめを提供する。締まりばめはライナー６００の移行点
６６８およびシェル６２０の移行点６８８の各々で始ま
る。締まりばめは、角度θL および角度θS の角度的な
関係にも依存している。締まりばめの量は、第２の外側
面６７２および第２の内側面６９２の各々の角度（角度
θL および角度θS ）に依存している。したがって、第
２の部分６７２の角度θL は第２の部分６９２の角度θ
S と等しいか角度θS よりも大きい（即ち、θL ≧θ
S ）。さらに、第１の部分６６０の外径ＯＤL1および外
径ＯＤL2は、各々、第１の部分６８０の内径ＩＤS1およ
び内径ＩＤ S2と実質的に等しいか内径ＩＤS1および内径
ＩＤS2より小さい。
【００８８】シェルのテーパ部６３２はその全長に亘っ
て一定の角度を有してもよいことが適切に理解されなけ
ればならない。そのような場合、シェルのテーパ部６３
２は２つの部分（第１の部分６８０および第２の部分６
９０）に分割（もしくは分離）されなくてもよい。しか
し、シェルのテーパ部６３２の移行点（またはゲージ
点）６８８は、締まりばめが変化する点であるライナー
６００およびシェル６２０に対する零の締めしろについ
ての締めしろのベンチマークもしくは基準の位置を提供
する。したがって、シェル６２０の移行点６８８はこの
ような特定の実施の形態においても組立てられたときに
ライナー６００の移行点（またはゲージ点）６６８との
整合を提供する。
【００８９】図３１乃至図３６を参照すると、符号６５
０’が付された、組立てられた人工器官のコンポーネン
トアセンブリの例示的な実施の形態が示されている。本
発明の原理に基づく、組立てられた人工器官のコンポー
ネントを示しているのに加えて、図３１乃至図３６は最
大材料条件（ＭＭＣ）およびＭＭＣを原因とするライナ
ーおよびシェルのテーパ部の間の付随する締まりばめの
関係を示している図である。ＭＭＣは、最大量の許容さ
れる締まりばめを提供する。ＭＭＣはライナー６００’
の外径に対する最大量の材料をも提供する（即ち、テー
パ部が最大で、それによってテーパ部の外径が最大とな
る）。より詳しく述べると、ＭＭＣの人工器官のコンポ
ーネントアセンブリ６５０’は外径が４８ｍｍのシェル
６２０’と、外径が４８ｍｍで内径が２８ｍｍのライナ
ー（またはベアリングインサート）６００’とを含む。
【００９０】図３３に最も良く示されているように、Ｍ
ＭＣの人工器官のコンポーネントアセンブリ６５０’
は、組立てられたときに、シェルのゲージ点での内径Ｉ
ＤS2がライナーのゲージ点での外径ＯＤL2よりわずかに
小さくなっている。シェル６２０’の溝の直径７２０
は、ライナー６００’の戻り部の直径７２２より大き
い。
【００９１】図３４に最も良く示されているように、ラ
イナーの角度θL （この実施の形態では５．３５°）は
シェルの角度θS （この実施の形態では４．９５°）よ
りも大きい。この角度は、組立てられたときにテーパ部
６１４’およびテーパ部６３２’の間に締まりばめを提
供する。前組立状態のとき、ライナー６００’はシェル
６２０’の内径（ＩＤS3）よりも大きい外径（ＯＤL3）
を有する。
【００９２】そのような締まりばめが図３５に示されて
いる。ライナー面での締まりばめは図示するためにライ
ナー６００’の外側に投影して示されている。さらに、
図３５には、ライナー６００’およびシェル６２０’の
球面の半径の合致、同一直線上のゲージ点、ゲージ点で
のライナーとシェルの間の締まりばめ、テーパ部のドー
ムの端部での隙間、および、ライナーおよびシェルのゲ
ージ点の位置が示されている。
【００９３】図３６には、シェル６２０’の内側面の溝
７２４が示されている。ライナー６００’はライナー６
００’がシェル６２０’内に組立てられたときに溝７２
４内に配置される戻り部７２６を含んでよい。
【００９４】図３７乃至図４２を参照すると、符号１５
０’’が付された、組立てられた人工器官のコンポーネ
ントアセンブリの例示的な実施の形態が示されている。
本発明の原理に基づく、組立てられた人工器官のコンポ
ーネントアセンブリの例示に加えて、図３７乃至図４２
は最小材料条件（ＬＭＣ）およびＬＭＣに起因するライ
ナーおよびシェルのテーパ部の間の付随する締まりばめ
の関係を示している図である。ＬＭＣは最小の量の許容
される締まりばめを提供する。ＬＭＣはライナー６０
０’’の外径に対する最小の量の材料をも提供する（即
ち、テーパ部は最小であり、これによってテーパ部での
最小の外径が生み出される）。より詳しく述べると、Ｌ
ＭＣの人工器官のコンポーネントアセンブリ６５０’’
は４８ｍｍの外径のシェル６２０’’と、４８ｍｍの外
径で２８ｍｍの内径のライナー（またはベアリングイン
サート）６００’’とを含む。
【００９５】図３９に示されているように、ＬＭＣの人
工器官のコンポーネントアセンブリ６５０’’は、組立
てられたときにシェルのゲージ点で内径ＩＤS2がライナ
ーのゲージ点での外径ＯＤL2よりもわずかに小さい。シ
ェル６２０’’の溝の直径７２０’はライナー６０
０’’の戻り部の直径７２２’よりも大きい。
【００９６】図４０に最も良く示されているように、ラ
イナーの角度θL （この実施の形態では５．３５°）
は、シェルの角度θS （この実施の形態では４．９５
°）よりも大きい。この角度は、組立てられたときにテ
ーパ部６１４’’およびテーパ部６３２’’の間に締ま
りばめを生み出す。前組み立て状態では、ライナー６０
０’’はシェル６２０’’の内径（ＩＤS3）よりも大き
い外径（ＯＤL3）を有する。
【００９７】そのような締まりばめが図４１に示されて
いる。ライナー面での締まりばめは図示するためにライ
ナー６００’’の外側に投影して示されている。さらに
図４２には、ライナー６００’’およびシェル６２
０’’の球面の半径の合致、同一直線上のゲージ点、ゲ
ージ点でのライナーとシェルの間の締まりばめ、テーパ
部のドームの端部での隙間、ライナーおよびシェルのゲ
ージ点の位置、およびその他の点が示されている。
【００９８】図４２には、シェル６２０’’の内側面の
溝７２４’が示されている。ライナー６００’’はライ
ナー６００’’がシェル６２０’’内に組立てられたと
きに溝７２４’内に配置される戻り部７２６’を含んで
よい。
【００９９】図２２および図２３を参照すると、図２４
乃至図４２のコンポーネントによって画定された、符号
６２０が付された人工器官のコンポーネントアセンブリ
に対する負荷のパターンが示されている。縞模様でハッ
チングされた人工器官のコンポーネントアセンブリ６２
０の部分は、負荷が中心の開口６３４から画定される軸
に対して２０度の角度でライナー６００の内側に加えら
れたときの、ライナー６００およびシェル６２０の合致
を表している。したがって、シェル６２０の縞模様でハ
ッチングされた部分６３６は負荷のパターンであるとみ
なされる。したがって、シェル６２０の縞模様でハッチ
ングされていない（格子模様でハッチングされた）その
他の部分６２２はライナー６００とシェル６２０が合致
していないことを示している。
【０１００】本発明がある好ましい実施の形態について
説明されたが、変形および変更が特許請求の範囲に記載
され定義された本発明の範囲および真髄を逸脱せずに存
在する。例えば、人工器官のカップアセンブリが股関節
の人工器官について説明されたが、人工器官のカップア
センブリは患者のその他の部位で使用されても良い。さ
らに、図示されたさまざまな実施の形態のテーパ部は各
々が直線状のテーパとして示されたが、それらのテーパ
部は、円、楕円、放物線、双曲線、またはそれらに類似
の形状のような円錐の一部の曲線のような構成でもよ
い。しかし、テーパ部が非直線状の構成を有する場合に
は、そのテーパ部と嵌め合わされるテーパ部は相補的な
構成を有しなければならないことが適切に理解されなけ
ればならない。
【０１０１】この発明の具体的な実施態様は以下の通り
である。 （１）第１の外側テーパ部分および第２の外側テーパ部
分が、外側の移行点によって分離されていて、上記外側
の移行点は、ライナーおよびシェルが組立てられたとき
に、上記外側の移行点と内側テーパ部の間に実質的に零
の締まりばめを画定する、請求項１記載の人工器官のコ
ンポーネントアセンブリ。 （２）外側の移行点が、外側テーパ部の終了点から上記
外側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置され
ている、実施態様（１）記載の人工器官のコンポーネン
トアセンブリ。 （３）外側テーパ部の終了点が、第２の外側テーパ部分
の終了点に相当する、実施態様（２）記載の人工器官の
コンポーネントアセンブリ。 （４）ライナーがポリエチレンから形成され、シェルが
金属から形成されている、請求項１記載の人工器官のコ
ンポーネントアセンブリ。 （５）金属が、チタンまたはコバルト・クロムからな
る、実施態様（４）記載の人工器官のコンポーネントア
センブリ。
【０１０２】（６）第１の外側テーパ部分および第２の
外側テーパ部分が、外側の移行点によって分離されてい
て、上記外側の移行点は、ライナーおよびシェルが組立
てられたときに、上記外側の移行点と内側テーパ部の間
に実質的に零の締まりばめを画定する、請求項２記載の
人工器官のコンポーネントアセンブリ。 （７）外側の移行点が、外側テーパ部の終了点から上記
外側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置され
ている、実施態様（６）記載の人工器官のコンポーネン
トアセンブリ。 （８）外側テーパ部の終了点が、第２の外側テーパ部分
の終了点に相当する、実施態様（７）記載の人工器官の
コンポーネントアセンブリ。 （９）ライナーがポリエチレンから形成され、シェルが
金属から形成されている、請求項２記載の人工器官のコ
ンポーネントアセンブリ。 （１０）金属が、チタンまたはコバルト・クロムからな
る、実施態様（９）記載の人工器官のコンポーネントア
センブリ。
【０１０３】（１１）ライナーが、外側テーパ部の終了
点から開始される半球状の形状の外側面を備えるように
形成され、シェルが、内側テーパ部の終了点から開始さ
れると共に上記ライナーを受容するための寸法を有する
半球状の形状のキャビティを備えるように形成されてい
る、請求項１記載の人工器官のコンポーネントアセンブ
リ。 （１２）ライナーの半球状の形状の外側面が、上記ライ
ナーがシェルに組立てられたときに、半球状の形状のキ
ャビティと実質的に合致する、実施態様（１１）記載の
人工器官のコンポーネントアセンブリ。 （１３）第１の外側テーパ部分および第２の外側テーパ
部分が、外側の移行点によって分離され、第１の内側テ
ーパ部分および第２の内側テーパ部分が、内側の移行点
によって分離され、上記外側の移行点が、ライナーおよ
びシェルが組立てられたときに、上記外側の移行点と上
記内側の移行点との間に実質的に零の締まりばめを画定
する、請求項３記載の人工器官のコンポーネントアセン
ブリ。 （１４）外側の移行点が、外側テーパ部の終了点から上
記外側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置さ
れ、内側の移行点が、内側テーパ部の終了点から上記内
側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置され
た、実施態様（１３）記載の人工器官のコンポーネント
アセンブリ。 （１５）外側テーパ部の終了点が、第２の外側テーパ部
分の終了点に相当し、内側テーパ部の終了点が、第２の
内側テーパ部分の終了点に相当する、実施態様（１４）
記載の人工器官のコンポーネントアセンブリ。
【０１０４】（１６）ライナーがポリエチレンから形成
され、シェルが金属から形成されている、請求項３記載
の人工器官のコンポーネントアセンブリ。 （１７）金属が、チタンまたはコバルト・クロムからな
る、実施態様（１６）記載の人工器官のコンポーネント
アセンブリ。 （１８）ライナーを挿入する過程が、キャビティにライ
ナーを軸方向に沿って挿入しながら第２の外側テーパ部
分を内側テーパ部に対して半径方向内向きに圧縮する過
程を含む、請求項４記載の人工器官のコンポーネントア
センブリを組立てる方法。 （１９）内側テーパ部が内側テーパ角を備え、第１の内
側テーパ部分が上記内側テーパ角と実質的に等しい第１
の内側テーパ角を備え、第２の内側テーパ部分が上記内
側テーパ角よりも大きい第２の内側テーパ角を備える、
請求項５記載の人工器官のコンポーネントアセンブリ。 （２０）内側テーパ部が内側テーパ角を備え、第１の内
側テーパ部分が上記内側テーパ角と実質的に等しい第１
の内側テーパ角を備え、第２の内側テーパ部分が上記内
側テーパ角よりも大きいまたは上記内側テーパ角と等し
い第２の内側テーパ角を備える、請求項５記載の人工器
官のコンポーネントアセンブリ。
【０１０５】（２１）内側テーパ部が、第１の内側テー
パ部分および第２の内側テーパ部分を有し、第１の外側
テーパ部分が、ベアリングインサートがシェルに組立て
られたときに、上記第１の内側テーパ部分と実質的に合
致するように構成されていて、第２の外側テーパ部分
が、上記ベアリングインサートが上記シェルに組立てら
れたときに、上記第２の内側テーパ部分との締まりばめ
を提供するように構成されている、請求項５記載の人工
器官のコンポーネントアセンブリ。 （２２）内側テーパ部が、第１の内側テーパ部分および
第２の内側テーパ部分を分離する内側の移行点を有し、
外側テーパ部が、第１の外側テーパ部分および第２の外
側テーパ部分を分離する外側の移行点を有し、上記外側
の移行点が、ライナーおよびシェルが組立てられた状態
で、上記外側の移行点および上記内側の移行点の間に実
質的に零の締まりばめを提供する、実施態様（２１）記
載の人工器官のコンポーネントアセンブリ。 （２３）外側の移行点が、外側テーパ部の終了点から上
記外側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置さ
れ、内側の移行点が、内側テーパ部の終了点から上記内
側テーパ部の全長の実質的に２／３の位置に配置され
た、実施態様（２２）記載の人工器官のコンポーネント
アセンブリ。 （２４）外側テーパ部の終了点が、第２の外側テーパ部
分の終了点に相当し、内側テーパ部の終了点が、第２の
内側テーパ部分の終了点に相当する、実施態様（２３）
記載の人工器官のコンポーネントアセンブリ。
【０１０６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金属製
のライナーと金属製のシェルとの間の相対的な動きの可
能性を本質的に除去して、ベアリングの外側面での研磨
による摩滅の可能性が実質的に除去される効果がある。
【０１０７】本発明によれば、テーパ部を含むライナー
によってベアリングが予め決められた位置に付勢される
のが援助され、摩滅による破片がライナーから患者の体
内に逸脱することが防止される効果がある。
【０１０８】本発明によれば、多様な金属製のライナー
とプラスチック製のベアリングのサブアセンブリに用い
られて、金属製のシェル内でのベアリングの構成を無限
に選択できるようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に基づく寛骨臼カップア
センブリの分解斜視図である。
【図２】ベアリングコンポーネントがライナー内に取り
付けられた状態を示す図１の寛骨臼カップアセンブリの
ライナーおよびベアリングコンポーネントの断面図であ
る。
【図３】図１の組立てられた寛骨臼カップアセンブリの
断面図である。
【図４】図２の寛骨臼カップアセンブリの一部の拡大断
面図である。
【図５】本発明に基づく寛骨臼カップアセンブリの他の
実施の形態の断面図である。
【図６】本発明に基づく寛骨臼カップアセンブリの他の
実施の形態の断面図である。
【図７】図１０乃至図１５または図１６乃至図１９のベ
アリングコンポーネントと共に組立てられて、本発明の
特徴を組み込んだ他の寛骨臼カップアセンブリを形成す
るシェルの正面図である。
【図８】図７の矢印８−８の向きから見た図７のシェル
の正面図である。
【図９】図８の矢印９−９の向きから見た図８のシェル
の断面図である。
【図１０】図７乃至図９のシェルと共に組立てられて、
本発明の特徴を組み込んだ寛骨臼カップアセンブリを形
成するベアリングコンポーネントの正面図である。
【図１１】図１０の矢印１１−１１の向きから見た図１
０のベアリングコンポーネントの正面図である。
【図１２】図１１の矢印１２−１２の向きから見た図１
１のベアリングコンポーネントの断面図である。
【図１３】図１０の図１３として示された円で囲まれた
ベアリングコンポーネントの部分の拡大図である。
【図１４】図１１の矢印１４−１４の向きから見たベア
リングコンポーネントの断面図である。
【図１５】図１４の図１５として示された円で囲まれた
ベアリングコンポーネントの部分の拡大図である。
【図１６】図７乃至図９のシェルと共に組立てられて、
本発明の特徴を組み込んだ寛骨臼カップアセンブリを形
成する他のベアリングコンポーネントの正面図である。
【図１７】図１６の矢印１７−１７の向きから見たベア
リングコンポーネントの正面図である。
【図１８】図１７の矢印１８−１８の向きから見たベア
リングコンポーネントの断面図である。
【図１９】図１６の図１９として示された円で囲まれた
ベアリングコンポーネントの部分の拡大図である。
【図２０】負荷のパターンを示す従来の寛骨臼カップア
センブリの上面図である。
【図２１】負荷のパターンを示す図２０の従来の寛骨臼
カップアセンブリの斜視図である。
【図２２】負荷のパターンを示す本発明の原理に基づく
寛骨臼カップアセンブリの実施の形態の上面図である。
【図２３】負荷のパターンを示す図２２の寛骨臼カップ
アセンブリの斜視図である。
【図２４】図２２および図２３に示された負荷のパター
ンを提供する寛骨臼カップアセンブリのベアリングイン
サート（またはライナー）の実施の形態の斜視図であ
る。
【図２５】図２４のベアリングインサート（またはライ
ナー）と共に用いられて図２２および図２３の負荷のパ
ターンを提供する寛骨臼カップアセンブリのシェルの実
施の形態の斜視図である。
【図２６】図２４のベアリングインサート（またはライ
ナー）および図２５のシェルを有する寛骨臼カップアセ
ンブリの分解斜視図である。
【図２７】図２４および図１６のライナーの壁の一部分
の特にテーパ部を示す拡大一部断面図である。
【図２８】ライナーの断面図である。
【図２９】図２５および図２６のシェルの壁の一部分の
特にテーパ部を示す拡大一部断面図である。
【図３０】シェルの断面図である。
【図３１】本発明の原理に基づく人工器官のコンポーネ
ントアセンブリの最大材料条件の実施の形態の拡大正面
図である。
【図３２】図３１の人工器官のコンポーネントアセンブ
リの底面図である。
【図３３】図３２の線３３Ａ−３３Ａに沿った人工器官
のコンポーネントアセンブリの断面図である。
【図３４】図３２の線３４Ｂ−３４Ｂに沿った人工器官
のコンポーネントアセンブリの断面図である。
【図３５】本発明の原理に基づくベアリングインサート
とシェルの最大材料条件の締まりばめを特に示した図３
３および図３４の人工器官のコンポーネントアセンブリ
の一部分の拡大一部断面図である。
【図３６】ベアリングインサートの戻り部のシェルの溝
に対する位置決めを特に示した図３３および図３４の人
工器官のコンポーネントアセンブリの一部分の拡大一部
断面図である。
【図３７】本発明の原理に基づく人工器官のコンポーネ
ントアセンブリの最小材料条件の実施の形態の拡大正面
図である。
【図３８】図３７の人工器官コンポーネントアセンブリ
の底面図である。
【図３９】図３８の線３９Ａ−３９Ａに沿った人工器官
コンポーネントアセンブリの断面図である。
【図４０】図３８に線４０Ｂ−４０Ｂに沿った人工器官
コンポーネントアセンブリの断面図である。
【図４１】本発明の原理に基づくベアリングインサート
とシェルの最小材料条件の締まりばめを特に示した図３
９および図４０の人工器官コンポーネントアセンブリの
一部分の拡大一部断面図である。
【図４２】ベアリングインサートの戻り部のシェルの溝
に対する位置決めを特に示した図３９および図４０の人
工器官コンポーネントアセンブリの一部分の拡大一部断
面図である。
【符号の説明】
１０ カップアセンブリ １２ シェル １４ ライナー １６ ベアリング １８ 外側面 ２０ 内側面 ２２ リム ２４ キャビティ ２６ 側壁 ２８ 外側延長部 ３０ 凹状テーパ部 ３２ 外側面 ３４ 内側面 ３６ チャンバ ４０ 外側リム ４２ 固定タブ ４４ 凸状テーパ部 ４８ 角度 ５２ 外側面 ５３ 突出部 ５４ 内側ベアリング面 ５５ 開口 ５６ リム ５８ 溝 ６０ サブアセンブリ ６４ 半径の公称値 ６６ 内径 １１０ 寛骨臼カップアセンブリ １１４ ライナー １３２ 外側面 １３３ 側面 １３４ 内側チャンバ １３５ 側面 １４０ 外側リム １４２ 固定タブ １４４ テーパ部 １６０ サブアセンブリ ２１０ 寛骨臼カップアセンブリ ２１４ ライナー ２３２ 外側面 ２３４ 内側面 ２３５ 内側チャンバ ２３８ 内側リム ２４０ 外側リム ２４２ 固定タブ ２４４ テーパ部 ２６０ サブアセンブリ ３００ シェル ３０２ ベアリング ３０４ キャビティ ３０６ 多孔性の被膜 ３０８ 頂点開口 ３１０ 突起部 ３１２ 上側リム ３１３ 回転止め凹部 ３１４ 環状の凹部 ３１５ 凹状のテーパ部 ３１６ キャビティ ３１８ 回転止め突出部 ３２０ 上側リム ３２３ 凸状のテーパ部 ３２４ 環状の固定部材 ４００ ベアリング ４０２ キャビティ ４０４ 回転止め突出部 ４０６ 凸状のテーパ部 ４１０ 固定部材 ５００ カップアセンブリ ５０２ シェル ５０４ 開口 ５０６ 負荷のパターン ６００ ライナー ６００’ ライナー ６００’’ ライナー ６０２ 本体 ６０４ 内部 ６０４’ 内部 ６０４’’ 内部 ６０６ リム ６０８ 傾斜した部分 ６０８’ 傾斜した部分 ６０８’’ 傾斜した部分 ６０９ 表面 ６０９’ 表面 ６０９’’ 表面 ６１０ 突出部 ６１０’ 突出部 ６１０’’ 突出部 ６１４ 外側テーパ部 ６１４’ 外側テーパ部 ６１４’’ 外側テーパ部 ６１６ 実質的に半球状の部分 ６１８ 壁 ６２０ シェル ６２０’ シェル ６２０’’ シェル ６２２ その他の部分 ６２６ リム ６２６’ リム ６２６’’ リム ６２８ ノッチ ６２８’ ノッチ ６２８’’ ノッチ ６３０ 内部 ６３２ 内側テーパ部 ６３２’ 内側テーパ部 ６３２’’ 内側テーパ部 ６３４ 内側面 ６３６ 外側面 ６３６’ 外側面 ６３６’’ 外側面 ６３８ ぺグ ６５０ 人工器官アセンブリ ６５０’ 人工器官アセンブリ ６５０’’ 人工器官アセンブリ ６６０ 第１の部分 ６６２ 第１の外側面 ６６４ 垂線 ６６６ 開始点 ６６８ 移行点 ６６８’ 移行点 ６６８’’ 移行点 ６７０ 第２の部分 ６７２ 第２の外側面 ６７４ 垂線 ６７６ 終了点 ６８０ 第１の部分 ６８４ 垂線 ６８６ 開始点 ６８８ 移行点 ６８８’ 移行点 ６８８’’ 移行点 ６９０ 第２の部分 ６９４ 垂線 ６９６ 終了点 ７０２ 勾配 ７０４ 勾配 ７１０ 勾配 ７１２ 勾配 ７２０ 直径 ７２０’ 直径 ７２２ 直径 ７２２’ 直径 ７２４ 溝 ７２４’ 溝 ７２６ 戻り部 ７２６’ 戻り部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599134034 700 Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｄｒｉｖ ｅ， Ｗａｒｓａｗ， ＩＮ 46581， Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デュアン・ジー・スナイダー アメリカ合衆国、85260 アリゾナ州、ス コッツデール、ノース・ナインティーナイ ンス・ストリート 14561 (72)発明者 ジェームズ・ジー・ランカスター アメリカ合衆国、46582 インディアナ州、 ワーソー、エヌ・アッシュフォー・コート 3215 (72)発明者 リーン・エイ・ターナー アメリカ合衆国、46555 インディアナ州、 ノース・ウェブスター、ボイドストン・ミ ル・ドライブ 702 (72)発明者 ポール・ピー・ルイス アメリカ合衆国、46580 インディアナ州、 ワーソー、マイナー・ドライブ 830 Ｆターム(参考） 4C097 AA06 BB04 CC12 CC16 MM06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の内側テーパ角を備えた内側テーパ
    部を有する内側面を備えて形成されたシェルと、 上記シェルに受容されるように構成されると共に外側テ
    ーパ部を有する外側面を備えて形成されたライナーであ
    って、上記外側テーパ部が、第１の外側テーパ角を備え
    た第１の外側テーパ部分と、第２の外側テーパ角を備え
    た第２の外側テーパ部分とを有する、上記ライナーと、 を有し、 上記第１の外側テーパ角が、上記内側テーパ角より小さ
    くまたは上記内側テーパ角と等しく、 上記第２の外側テーパ角が、上記ライナーの前組立状態
    で、上記内側テーパ角より大きい、 骨に固定するために用いられる人工器官のコンポーネン
    トアセンブリ。
  2. 【請求項２】 第１の内側テーパ角を備えた内側テーパ
    部を有する内側面を備えて形成されたシェルと、 上記シェルに受容されるように構成されると共に外側テ
    ーパ部を有する外側面を備えて形成されたライナーであ
    って、上記外側テーパ部が、第１の外側テーパ角を画定
    する第１の外側テーパ部分と、第２の外側テーパ角を画
    定する第２の外側テーパ部分とを有する、上記ライナー
    と、 を有し、 上記第１の外側テーパ角が、上記内側テーパ角より小さ
    くまたは上記内側テーパ角と等しく、 上記第２の外側テーパ角が、上記ライナーの前組立状態
    で、上記内側テーパ角より大きいまたは上記内側テーパ
    角と等しい、 骨に固定するために用いられる人工器官のコンポーネン
    トアセンブリ。
  3. 【請求項３】 第１の内側テーパ角を備えた第１の内側
    テーパ部分および第２の内側テーパ角を備えた第２の内
    側テーパ部分を有する内側テーパ部を有する内側面を備
    えて形成されたシェルと、 第１の外側テーパ角を備えた第１の外側テーパ部分およ
    び第２の外側テーパ角を備えた第２の外側テーパ部分を
    有する外側テーパ部を有する外側面を備えて形成された
    ライナーと、 を有し、 上記第１の外側テーパ角が、上記第１の内側テーパ角よ
    り小さくまたは上記第１の内側テーパ角と等しく、 上記第２の外側テーパ角が、上記ライナーの前組立状態
    で、上記第２の内側テーパ角より大きい、 骨に固定するために用いられる人工器官のコンポーネン
    トアセンブリ。
  4. 【請求項４】 内側テーパ角を備えた内側テーパ部を有
    する内側面を備えたキャビティを有するシェルを提供す
    る過程と、 第１の外側テーパ角を備えた第１の外側テーパ部分およ
    び第２の外側テーパ角を備えた第２の外側テーパ部分を
    有する外側テーパ部を備えた外側面を有するライナーを
    提供する過程であって、上記第１の外側テーパ角は上記
    内側テーパ角と実質的に等しく、上記第２の外側テーパ
    角は、上記内側テーパ角よりも大きい前組立テーパ角か
    らなる、上記ライナーを提供する過程と、 上記第２の外側テーパ部分が上記内側テーパ部と機械的
    に係合して上記ライナーが上記キャビティに挿入される
    のが妨げられるまで上記シェルの上記キャビティに上記
    ライナーを挿入する過程とを有する人工器官のコンポー
    ネントアセンブリの組立て方法。
  5. 【請求項５】 内側面および上記内側面に配置された内
    側テーパ部を備えたシェルと、 外側面、および上記外側面に配置されると共に第１の外
    側テーパ部分および第２の外側テーパ部分を有する外側
    テーパ部を備えたベアリングインサートであって、上記
    第１の外側テーパ部分は、上記ベアリングインサートが
    上記シェルに組立てられたときに上記内側テーパ部の一
    部分と実質的に合致するように構成され、上記第２の外
    側テーパ部分は、上記ベアリングインサートが上記シェ
    ルに組立てられたときに上記内側テーパ部のその他の部
    分との締まりばめを提供するように構成された、上記ベ
    アリングインサートとを有する、骨に固定するために用
    いられる人工器官のコンポーネントアセンブリ。
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