[发明专利]具有包括ADLC的关节表面层的假关节

说明书

技术领域

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

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，这些努力仅部分成功。

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。

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。

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。

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。

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

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这 种释放的微粒数的结果。

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。

本发明的另一些目的是提供一种假关节，所述假关节具有：

-较高的生物相容性；和

-较低的硬质层与基底脱层的危险。

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。

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，亦即不改变 表面构形，所以不需要最后抛光。

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。

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。

表面层可以具有厚度是在0.5μm和800μm之间，优选的是在2μm 和25μm之间。

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。

粘合层可以具有厚度是在3nm和40μm之间，优选的是在50nm 和9μm之间。

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。

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

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：

图1示出按照本发明的假关节的关键功能构件的透视图；

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；

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；

图4示出图3的假关节的横截面图；

图5示出按照本发明的假关节的实施例的部件分解图；和