JPH0620495Y2 - 人工骨頭 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えば、股関節等に用いられる人工骨頭に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の人工骨頭として、第４図に示すものがあ
った。すなわち、大腿骨（図示省略）の上端部に半内球
１０２及びステム１０４からなる支持部材を骨セメント
で固定すると共に、骨盤（図示省略）に、半内球１０２
を覆いかつ半球面１０６を有する支持部材１０８を固定
し、半内球１０２の外面と半球面１０６との間にインサ
ートベアリング１１０を介在させ、これらの部材間で摺
動させることにより大腿骨と骨盤とを相対的に回動させ
るものであり、上記各部材は、強度や耐摩耗性等を考慮
して、半内球１０２及び支持部材１０８を金属またはセ
ラミックスにより、インサートベアリング１１０を高密
度ポリエチレン等により形成している。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、従来の人工骨頭では、半内球１０２の外面及
び半球面１０６に接するインサートベアリング１１０に
大きな荷重が加わるが、半内球１０２及び支持部材１０
８を金属で形成した場合には、長期間使用すると両球面
が腐食して粗くなり、その結果、インサートベアリング
１１０を削り取って摩耗させ、スムーズな回動が得られ
なくなるという問題があった。

また、半内球１０２及び支持部材１０８をセラミックス
で形成した場合には腐食がないけれど、インサートベア
リング１１０に対する摩擦係数が大きくなって摺動時の
動きがさほどよくない。そのため、長期間使用すると、
半内球１０２と一体になっているステム１０４が大腿骨
に対してガタついたり、これがされに進行すると大腿骨
の端部に損傷を招くことがあった。

本考案は上記従来の技術の問題点を解決することを課題
とし、スムーズな動きで、摩耗の少なく、信頼性の高い
人工骨頭を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためになされた本考案は、 骨の一端部に固定され、半内球を有する第１の支持部材
と、 他の骨に固定され、上記半内球と所定間隔を隔て、かつ
該半内球を覆うように配置された半球面を有する第２の
支持部材と、 第１の支持部材の半内球の外面と第２の支持部材の半球
面との間の全領域にわたって介在し、上記所定間隔を直
径とする多数の球体と、 上記半内球の外面と半球面との間の開口部を閉塞し、該
球体を保持するドーナツ板状の保持部材と、 を備え、 第２の支持部材の半球面の開口縁部に、その周辺に位置
する球体を保持部材の面に沿って移動可能とする円錐状
または曲面状の外開き開口部を設けたことを特徴とす
る。

ここで、各部材の材質は、強度や耐久性等を考慮して選
択されるが、例えば、第１の支持部材、第２の支持部材
及び球体は、セラミックスの場合にはアルミナ、ジルコ
ニア、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン、及びこれを複
合化したものがよく、また、金属の場合にはコバルト−
クロム、ステンレス鋼、チタン合金及び高炭素鋼がよ
い。また、保持部材の材質は、樹脂の場合には高密度ポ
リエチレン、テフロン、ポリアセタール等の摩擦係数の
小さい樹脂がよく、セラミックスの場合にはアルミナ、
ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素及びこれらを複合化し
たものがよく、さらに金属の場合にはチタン合金、ステ
ンレス鋼、コバルト−クロム及び高炭素鋼がよい。

［作用］ 第１の支持部材と第２の支持部材との間に回動力が加わ
ると、その間に介在している球体に自転力と同時に公転
力が作用して球体が移動する。これにより第１の支持部
材と第２の支持部材とが相対的に回動する。したがって
第１の支持部材と第２の支持部材との回動は、多数の球
体の点接触に依拠しているから、これらの部材間におけ
る摩擦力は少ない。

また、半内球と半球面との間の開口部付近で、かつ球体
の移動方向の先端に位置する球体は、当接する球体によ
り押されるが、半球面の開口縁部が円錐状または曲面状
の開口部となっているために、その押される力が球心を
外れて外周方向への移動力となる。したがって、球体
は、保持部材に沿い、かつ球体の少ない方へ、球体の全
体の配置のバランスをとるように移動する。

したがって、球体の移動もスムーズで両支持部材の回動
が円滑に行われる。

［実施例］ 以下本考案の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は本実施例にかかる股関節用の人工骨頭を示す断
面図である。同図において、１は大腿骨（図示省略）の
一端に骨セメントにより固定されたステム３及びその先
端に設けられた半内球５を有する第１の支持部材であ
る。第１の支持部材１の半内球５と所定間隔を隔てた位
置には、骨盤（図示省略）に固定された第２の支持部材
７が設けられており、第２の支持部材７は、半内球５の
外面を覆うように形成された半球面９を有している。

また、第１の支持部材１の半内球５の外面と第２の支持
部材７の半球面９との間には、その全領域にわたって多
数の球体１１が収められている。上記各部材の寸法は、
半内球５の直径は２０ｍｍ、第２の支持部材７の外径は
４０ｍｍであり、球体１１の直径は３ｍｍである。さら
に、半内球５と半球面９との間の開口には、ドーナツ板
状の保持部材１３が設けられており、この保持部材１３
は、第２の支持部材７の内周面に形成された環状凹所１
５に嵌合したスナップリング１７により止められてい
る。

また、第２の支持部材７の開口縁部には、第２図に示す
ように、円錐状の外開き開口部１９が形成されている。
この開口部１９の寸法は、円錐の高さｈが３．５ｍｍ、
間隙ｔが３．８ｍｍに形成されている。

なお、第１の支持部材１及び第２の支持部材７、さらに
球体１１の材質は、ジルコニアセラミックスであり、保
持部材１３の材質は高密度ポリエチレンであり、さらに
スナップリング１７の材質は、ステンレス鋼である。

次に本実施例の動作について説明する。

骨盤と大腿骨との間の回動力が加わると、第１の支持部
材１の半内球５と第２の支持部材７の半球面９との間に
介在している球体１１に自転力と同時に公転力が作用す
る。このような力を受ける球体１１のうち、移動方向の
先端の開口部１９に位置する球体１１は、円錐または曲
面状の開口部１９に移動するから、球心を外れた外周方
向への移動力を受けることになる。したがって、球体１
１は、保持部材１３に沿い、かつ球体１１の少ない方
へ、全体の配置のバランスをとるように無限に移動す
る。

したがって第１の支持部材１と第２の支持部材７との回
動は、多数の球体１１の点接触による転動に依拠してい
るから、これらの部材間における摩擦力は少なく、しか
も、球体１１が無限に移動するから、球体１１の移動も
スムーズで円滑な回動を得ることができる。しかも、本
人工骨頭には、方向性がないから、人体の股関節の揺動
と捩りが同時に加わる複雑な動きにも対応する。

なお、上記開口部１９の寸法は、保持部材１１に沿った
球体１１の水平方向への移動を妨げない範囲で設定され
ており、つまり、円錐の長さ（ｈ）は球体１１の外径に
対して１／３〜２倍に、幅ｔは１．１〜１．９倍に設計
されている。すなわち、このような寸法範囲に設定した
のは、これ以下では間隙が充分とれないので効果がな
く、また、これ以上大きいと、球体１１の遊びが多くな
り、荷重を受ける球体１１がこの部分に集まりすぎて、
水平方向への荷重を受ける球体１１が少なくなり逆効果
となるからである。

また、上記実施例では、開口部１６を円錐形に形成した
が、これに限らず、第３図に示すように末広がり状の曲
面に形成しても同様な効果を得ることができる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、第１の支持部材の
半内球の外面と第２の支持部材の半球面との間に多数の
球体を介在させ、球体の転動により両支持部材を相対的
に回動させているために、これらの部材間の摩擦力が少
ない。しかも半球面の開口縁部が円錐状または曲面状に
形成されているので、この開口周辺に位置する球体は、
外周方向への移動力を受け、球体の少ない方へ、球体の
全体の配置のバランスをとるように移動することから球
体の移動もスムーズで円滑な回動を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による人工骨頭を示す断面
図、第２図は第１図の要部を示す拡大断面図、第３図は
他の実施例を示す断面図、第４図は従来の人工骨頭を示
す断面図である。 １……第１の支持部材、３……ステム、５……半内球、
７……第２の支持部材、９……半球面、１３……保持部
材、１５……環状凹所、１７……スナップリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】骨の一端部に固定され、半内球を有する第
   １の支持部材と、 他の骨に固定され、上記半内球と所定間隔を隔て、かつ
   該半内球を覆うように配置された半球面を有する第２の
   支持部材と、 第１の支持部材の半内球の外面と第２の支持部材の半球
   面との間の全領域にわたって介在し、上記所定間隔を直
   径とする多数の球体と、 上記半内球の外面と半球面との間の開口部を閉塞し、該
   球体を保持するドーナツ板状の保持部材と、 を備え、 第２の支持部材の半球面の開口縁部に、その周辺に位置
   する球体を保持部材の面に沿って移動可能とする円錐状
   または曲面状の外開き開口部を設けたことを特徴とする
   人工骨頭。