具有包括ADLC的关节表面层的假关节.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 101090743 B (45)授权公告日 2011.12.14 CN 101090743 B *CN101090743B* (21)申请号 200580044930.6 (22)申请日 2005.12.27 2160/04 2004.12.28 CH A61L 27/30(2006.01) A61F 2/30(2006.01) C23C 14/02(2006.01) C23C 14/06(2006.01) (73)专利权人 斯恩蒂斯有限公司 地址 瑞士奥伯多夫 (72)发明人 B莱希曼 T金奇 R弗里格 A阿彭策勒 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利。

2、商标事务所 11038 代理人 蒋旭荣 CN 1301241 A,2001.06.27, 全文 . US 5688557 A,1997.11.18, 全文 . US 2004008052 A1,2004.05.06, 说明书第 0036 段 -0037 段 . (54) 发明名称 具有包括 ADLC 的关节表面层的假关节 (57) 摘要 本发明公开了一种假关节， 该假关节具有至 少两个构件 (2， 3)， 所述两个构件在基底材料上 各有协同工作的关节表面层 (10， 11)。上述关节 表面层的至少其中之一包括无定形金刚石状碳 ； 或者接合到基底材料的粘合层(12， 13)上的TiN。 假关节提。

3、供摩损碎屑数量的减少， 并显示增强的 干操作性能。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2007.06.26 (86)PCT申请的申请数据 PCT/CH2005/000777 2005.12.27 (87)PCT申请的公布数据 WO2006/069465 EN 2006.07.06 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 王暾 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 101090743 B1/1 页 2 1. 一种假关节 (1)， 所述假关节具有至少两个构件 (2， 3)， 所述至少两个构件 (。

4、2， 3) 各在基底材料 (33， 34) 上有一协同工作的关节表面层 (10， 11)， 并且其中所述关节表面层 (10 ； 11) 的至少其中之一包括 ： a) 无定形金刚石状碳 ； 或 b) 粘合层 (12， 13) 上的 TiN， 所述粘合层结合到基底材料 (33， 34) 上， 所述表面层包括 由纯金属制成的几层 ； 并且其中， A) 粘合层设置在所述表面层和所述基底之间 ； B) 所述表面层 (10， 11) 是多层复合物 ； C) 所述基底是金属基底。 2. 按照权利要求 1 所述的假关节， 其中所述无定形金刚石状碳是四面体无定形金刚石 状碳。 3. 按照权利要求 1 或 2 所。

5、述的假关节， 其中所述关节表面层由涂布到金属或陶瓷基底 上的涂层形成， 所述基底是 CoCrMo、 CoCrMoC、 Ti、 TAN、 TAV、 氧化铝或氧化锆。 4. 按照权利要求 1-3 其中之一所述的假关节， 其中所述表面层是在 0.5m 和 800m 之间。 5. 按照权利要求 1 所述的假关节， 其中所述粘合层是在 3nm 和 40m 之间。 6. 按照权利要求 1 或 5 所述的假关节， 其中所述粘合层包括铌、 硅、 钽或金或其它生物 相容的金属。 7. 按照权利要求 1 所述的假关节， 其中所述多层复合物包括下列顺序的单层 ： 基 底 -Ti-TiN-Ti-TiN。 8. 按照权。

6、利要求 1-7 其中之一所述的假关节， 其中关节是内关节假体的一部分或椎 间植入体的一部分， 所述内关节假体用于髋骨、 膝盖骨和肩骨， 所述椎间植入体是椎间盘假 体。 权 利 要 求 书 CN 101090743 B1/3 页 3 具有包括 ADLC 的关节表面层的假关节 技术领域 0001 本发明涉及具有至少两个构件的假关节， 所述两个构件各具有协同工作的关节表 面层， 所述关节表面层的至少其中之一含有无定形金刚石状碳 (ADLC)。 背景技术 0002 矫形关节假体的关节部件的设计通常是基于球窝式关节。 由于关节部件之间的摩 擦， 所以产生磨损碎屑。曾试图用特别硬涂层减少这些磨损碎屑。然而。

7、， 这些努力仅部分成 功。 0003 像这样的硬涂层在下列技术中众所周知， 在所述技术中摩擦和磨损碎屑必须减 少， 如汽车工业、 发电站 ( 涡轮机和发电机设计 ) 或汽车发动机中的阀控制。 0004 从POPE等人申请的US 6398815B1中已知假关节具有由多晶金刚石状碳组成的超 硬关节表面。 0005 多晶金刚石的缺点是它在高温下生产， 在该高温下各基底的机械整体性不再能得 到保证。另外， 多晶金刚石的开始表面粗糙， 需要最后抛光加工步骤。 0006 从 KUMAR 等人申请的美国专利 US 6447295 中已知涂有 ADLC 的牙齿固定螺钉。 KUMAR公开了涂布ADLC防止钛植入。

8、体之间的冷焊接。 在基本上更有弹性的基底上涂布硬质 层具有剥落的危险， 即硬质层破坏的危险。KUMAR 的涂层不适宜用于关节表面。 0007 在 DESPRES III 等人申请的美国专利 US 2005/0016635 中还已知， 将 ADLC 用于膝 关节内用假体 ； 然而， ADLC 表面明确地作为涂层用来促进组织向内生长或向上生长到该表 面上， 并且不用于内用关节假体的关节表面。 发明内容 0008 在内用关节假体中的金属在金属上的关节产生磨损碎屑， 尤其是铬、 钴和钼的小 的微粒， 上述这些微料将从表面释放出。因此， 本发明的目的是提供具有关节表面的假关 节， 所述关节表面可带来减少。

9、这种释放的微粒数的结果。 0009 本发明的另一个目的是提供具有加强的干操作性能的假关节。 0010 本发明的另一些目的是提供一种假关节， 所述假关节具有 ： 0011 - 较高的生物相容性 ； 和 0012 - 较低的硬质层与基底脱层的危险。 0013 具有按照本发明的 ADLC 表面层的假关节尤其是在干操作条件下显示极好的性 能。摩擦系数也减小， 这样得到较小体积的磨损碎屑。 0014 ADLC 在 150 和 250之间的温度下进行处理。在这些温度下， 常用的基底 CoCrMo 和 CoCrMoC 不改变它的材料结构， 并保持处于完好的状态。由于 ADLC 及其粘合层真正是逐 原子施加，。

10、 亦即不改变表面构形， 所以不需要最后抛光。 0015 在一特定实施例中， 上述无定形金刚石状碳是四面体无定形金刚石状碳。这种构 造的优点是它是最硬的材料之一。 说 明 书 CN 101090743 B2/3 页 4 0016 关节表面层可以通过涂布到金属或陶瓷基底上的涂层形成， 上述金属或陶瓷基底 优选的是 CoCrMo， CoCrMoC， Ti， TAN， TAV， 氧化铝或氧化锆。 0017 表面层可以具有厚度是在0.5m和800m之间， 优选的是在2m和25m之间。 0018 在另一个实施例中， 在表面层和基底之间设置一粘合层。因为 ADLC 硬度比基底大 得多， 所以在它们之间可能产。

11、生表面张力。 现已发现， 表面张力可以通过把粘合层放在基底 和表面层 (ADLC) 之间来减小。粘合层可以是金属或金属合金， 尤其是粘合层可以包括铌、 硅、 钽或金或其它生物相容的金属。 0019 粘合层可以具有厚度是在 3nm 和 40m 之间， 优选的是在 50nm 和 9m 之间。 0020 在另一实施例中， 表面层可以是多层复合物。这种设计的优点是通过由纯金属 制成的几个 “更有弹性的” 层减小表面张力。多层复合物可以包括下列顺序的单层 ： ( 基 底 )-Ti-TiN-Ti-TiN。 0021 按照本发明的关节可以是内部关节假体的一部分或椎间植入体的一部分， 该内部 关节假体优选的是。

12、用于髋关节、 膝关节和肩关节的内部关节假体， 该椎间植入体优选的是 椎间盘假体。 附图说明 0022 下面将作为例子和参照附图说明本发明的几个实施例， 其中 ： 0023 图 1 示出按照本发明的假关节的关键功能构件的透视图 ； 0024 图 2 示出按照本发明的另一种假关节的关键功能构件的透视图 ； 0025 图 3 示出按照本发明所述的另一种假关节的关键功能构件的透视图 ； 0026 图 4 示出图 3 的假关节的横截面图 ； 0027 图 5 示出按照本发明的假关节的实施例的部件分解图 ； 和 0028 图 6 示出图 5 的实施例的横截面图。 具体实施方式 0029 图 1 示意性地示。

13、出按照本发明的假关节 1 的关键功能件。假关节 1 构造为单轴式 关节， 所述单轴式关节具有旋转轴线 4， 同时示意性地表示比如铰接式膝关节假体。假关节 1主要包括第一构件2和第二构件3， 上述第一构件2具有通道7， 所述通道7同轴地穿过第 一构件 2， 而上述第二构件 3 构造为关节轴 9。第一和第二构件 2、 3 各具有关节表面层 10、 11 和粘合层 12、 13， 所述粘合层 12、 13 分别在关节表面层 10 和通道 7 的周边壁 8 之间以及 关节表面层 11 与关节轴 9 的圆筒形表面之间。假关节 1 在关节轴 9 处有一凸起的滑动表 面29和在通道7的周边壁8处有一凹下的滑。

14、动表面30的构造仅允许在第一和第二构件2、 3 之间相对滑动运动。 0030 图2-4示意性地示出按照本发明的例如表面置换式膝关节假体的另一假关节1的 关键功能件。图 2-4 中的实施例与图 1 所示的实施例的不同仅是第一构件 2 的凹下式滑动 表面 30 的各自的平面 ( 图 4) 和凹面 ( 图 5 和 6) 的构造， 并且关节 9 具有圆形横截面， 因 而第一构件 2 的凹式滑动表面 30 的曲率半径大于关节轴 9 的凸式滑动表面 29 的半径。第 一和第二构件 2、 3 的这种构造允许第一和第二构件 2、 3 相对彼此叠加的滑动和滚动运动。 0031 图5和6示出假关节1取椎间植入体1。

15、4， 尤其是椎间盘假体形式的实施例， 所述椎 说 明 书 CN 101090743 B3/3 页 5 间盘假体包括上接合件 15、 下接合件 16 和球窝式关节 22， 球窝式关节 22 关节式地连接上 述上和下接合件 15、 16。与球窝式关节 22 相对， 上和下接合件 15、 16 分别包括上终端表面 17 和下终端表面 18， 从而上述上终端表面 17 构造成用于抵靠在顶部接触椎间植入体 14 的 第一椎间体的底板， 而上述下终端表面 18 构造成用于抵靠在底部接触椎间植入体 14 的第 二椎间体的盖板。球窝式关节 22 是两件式的构件， 所述构件具有一球形凸起的关节件 23， 其凸起。

16、的滑动表面 29 构造成球形帽， 同时椎间植入体 14 的中心轴线 19 在其顶点处与球形 帽相交。在凸起的关节件 23 的后端 25 处， 设置第一圆柱形部分 31， 凸起的关节件 23 通过 上述第一圆柱形部分可以装配到下接合件 16 的中间表面 21 的相应第一凹槽 27 中， 所述中 间表面 21 布置成与下终端表面 18 相对。类似的是， 凹下的关节件 24 的后端 26 包括第二 圆柱形部分32， 凹下的关节件24通过上述第二圆柱形部分32装配到上接合件15的中间表 面 20 的相应第二凹槽 28 中， 所述中间表面 20 布置成与上终端表面 17 相对。 0032 在这个示例性实。

17、施例中， 第一和第二粘合层12、 13是金属的， 具有厚度是在3纳米 和 6 微米之间， 并通过化学汽相淀积技术固定在相应的凸起和凹下的关节件 23、 24 的各自 第一和第二基底 33、 34 处， 而第一和第二关节表面 10、 11 具有厚度是在 2 和 30 微米之间， 并通过等离子体帮助的化学汽相淀积法涂布。 0033 凸起的滑动表面 29 和凹下的滑动表面 30 有相同半径， 这在球窝式关节 22 弯曲或 伸展时能使凸起的滑动表面 29 相对于凹下的滑动表面 30 进行滑动运动。类似的是， 当假 关节的第一和第二构件 2、 3 绕中心轴线 19 彼此相对旋转时， 中凸和中凹的滑动表面 29、 30 之间可以进行滑动运动。 说 明 书 CN 101090743 B1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 101090743 B2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 101090743 B3/3 页 8 图 5 图 6 说 明 书 附 图 。