本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域，具體而言，涉及一種假體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
Ti6Al4V合金因為較好的生物相容性、耐蝕性、高強度、彈性模量與骨皮質(zhì)相近等優(yōu)越性能，被廣泛的用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。但是長期用于人體環(huán)境中將會釋放Al、V離子。Al和V離子對人體具有毒性，致癌和致畸的可能。而且Al使Ti表面電位正移，在與血栓液接觸的環(huán)境中會導(dǎo)致纖維蛋白的沉積而形成血栓。這就降低了材料使用的安全性和可靠性。
目前，大部分髖關(guān)節(jié)和有一部分膝關(guān)節(jié)采用的材質(zhì)是Ti6Al4V合金，然后在關(guān)節(jié)面做相應(yīng)的改性處理，增加其耐磨性與硬度。骨界面處對耐磨性要求不高，但Al、V離子析出會導(dǎo)致假體無菌性松動，降低假體壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種假體結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的假體結(jié)構(gòu)的壽命較低的問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種假體結(jié)構(gòu)，包括假體主體，假體結(jié)構(gòu)還包括保護涂層，保護涂層涂覆在假體主體的外表面。
進一步地，保護涂層為濺射沉積鍍膜。
進一步地，保護涂層為合金涂層。
進一步地，保護涂層為鉭鈦鎂合金涂層。
進一步地，保護涂層靠近假體主體一側(cè)的涂層段的鉭含量小于其鈦含量。
進一步地，保護涂層遠離假體主體一側(cè)的涂層段的鉭含量大于其鈦含量。
進一步地，保護涂層包括Ta2O5保護膜。
進一步地，保護涂層包括TiO2保護膜。
進一步地，假體結(jié)構(gòu)為髖關(guān)節(jié)假體，保護涂層涂覆在髖關(guān)節(jié)假體的骨界面上。
進一步地，髖關(guān)節(jié)假體包括股骨柄和與股骨柄連接的股骨頸，保護涂層涂覆在股骨柄上。
本發(fā)明中的假體結(jié)構(gòu)包括假體主體和包覆在假體主體上的保護涂層，由于保護涂層涂覆在假體主體的外表面，這樣，保護涂層便可以包裹住材質(zhì)為Ti6Al4V合金的假體主體的外表面，防止因Al、V離子析出而出現(xiàn)假體無菌性松動的情況出現(xiàn)，提高了假體的壽命，且防止Al離子和V離子對人體的損害，提高假體使用的安全性和可靠性。
附圖說明
構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的假體結(jié)構(gòu)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：
10、假體主體；20、股骨柄；30、股骨頸。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種假體結(jié)構(gòu)，請參考圖1，該假體結(jié)構(gòu)包括假體主體10，假體結(jié)構(gòu)還包括保護涂層，保護涂層涂覆在假體主體10的外表面。
本發(fā)明中的假體結(jié)構(gòu)包括假體主體10和包覆在假體主體10上的保護涂層，由于保護涂層涂覆在假體主體10的外表面，這樣，保護涂層便可以包裹住材質(zhì)為Ti6Al4V合金的假體主體10的外表面，防止因Al、V離子析出而出現(xiàn)假體無菌性松動的情況出現(xiàn)，提高了假體的壽命，且防止Al離子和V離子對人體的損害，提高假體使用的安全性和可靠性。
為了便于形成該保護涂層，本方案采用濺射的方式，即保護涂層為濺射沉積鍍膜。
具體地，保護涂層為合金涂層。
進一步地，保護涂層為鉭鈦鎂合金涂層。鉭、鈦這兩種金屬對人體沒有傷害，具有較高的安全性。
在本實施例中，保護涂層靠近假體主體10一側(cè)的涂層段的鉭含量小于其鈦含量。通過使在靠近假體主體10一側(cè)的涂層段的Ta含量小于Ti含量，使貼近Ti6Al4V基材處，Ti的含量高，可以使涂層與基體的分界線模糊化，也可以增強涂層的粘附性，延長關(guān)節(jié)假體壽命。
在本實施例中，保護涂層遠離假體主體10一側(cè)的涂層段的鉭含量大于其鈦含量。在合金涂層外部，Ta的含量高，可以使涂層真空擴散后Ta充分混合到涂層中，增強固溶強化作用，提高涂層強度，延長關(guān)節(jié)假體壽命。
在本實施例中，保護涂層包括Ta2O5保護膜。
在本實施例中，保護涂層包括TiO2保護膜。
Ta金屬與Ti金屬都可以與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分別生成Ta2O5與TiO2的氧化物薄膜，耐腐蝕性強，遭受人體體液腐蝕破壞的風(fēng)險低。
該合金涂層還包括鎂金屬，鎂金屬的彈性模量為40Gpa，與人體骨的彈性模量(10-30Gpa)相近，可降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)。鎂金屬可以與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成MgO，其耐蝕性能不如Ta2O5與TiO2強，但Mg是人體必需的微量元素，可通過被人體代謝掉，所以對人體不會造成影響。
在本實施例中，假體結(jié)構(gòu)為髖關(guān)節(jié)假體，保護涂層涂覆在髖關(guān)節(jié)假體的骨界面上。
在本實施例中，如圖1所示，髖關(guān)節(jié)假體包括股骨柄20和與股骨柄20連接的股骨頸30，保護涂層涂覆在股骨柄20上。優(yōu)選地，保護涂層涂覆在髖關(guān)節(jié)假體的股骨柄的外周面。
可見，本實施例通過在骨界面處制備涂層，可以提高鈦合金材質(zhì)假體的安全性和使用壽命。
本方案是通過磁控濺射的方法在膝關(guān)節(jié)骨界面處制備TaTiMg梯度合金涂層。
本方案的目的是解決上述髖關(guān)節(jié)假體材料的不足，在人工髖關(guān)節(jié)假體表面制備一種安全、無毒、耐用的梯度合金涂層。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了磁控濺射TaTiMg梯度合金涂層+真空擴散的工藝，工藝原理如下：
磁控濺射即是動能交換的過程，當(dāng)入射粒子以幾十伏的能量入射到靶材表面時，發(fā)生彈性碰撞，能量傳遞給靶表面原子，靶面原子再把這種能量傳遞給內(nèi)部原子，這樣，能量被逐次傳遞。當(dāng)其中一個原子獲得指向靶面向外的動量，同時這種動量足夠克服表面勢壘時，即可以脫離靶面成為濺射原子。被濺射出的原子的能量僅為入射粒子能量的1％左右，大部分能量被消耗在與表層原子的碰撞中。
濺射一般只發(fā)生在表面幾納米的原子中，因此，可認(rèn)為濺射發(fā)生時原子從表面開始剝離。濺射沉積鍍膜即是在高真空條件下，用高能粒子轟擊靶材，被轟擊出來的粒子充斥在真空室氣氛中從而沉積在基體表面生成所需的膜層。濺射涂層技術(shù)具有操作簡單、工藝重復(fù)性好、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。
真空擴散是為了使濺射涂層的粘結(jié)力進一步增加，濺射完成之后再經(jīng)過真空擴散，即置于真空高溫環(huán)境中(不要超過基材的熔點)保溫一定時間，然后切斷電源隨爐冷卻，使涂層原子與基體原子在交界處充分混合，從而增加涂層粘結(jié)力。
本方案采用TaTiMg共同濺射的形式，分別將Ta靶材、Ti靶材和Mg靶材裝在濺射儀中。濺射儀的靶臺采用特殊設(shè)計，靶遮擋板在伺服電機的帶動下可以完成打開與閉合動作。當(dāng)靶遮擋板全部打開，則靶材的全面積發(fā)生濺射作用，那逃逸的靶材原子就多，所以合金涂層中含此金屬的比重就大；反之，合金涂層中含此金屬的比重就小。
除靶材金屬外，其他部件均采用不易發(fā)生濺射作用的材料，可以避免對涂層產(chǎn)生干擾。
設(shè)計此裝置可以在制備TaTiMg梯度合金涂層時，實時控制Ta、Ti和Mg元素的比重，可以制備出貼近基材處Ta含量低Ti含量高Mg含量定值，遠離基材處Ta含量高Ti含量低Mg含量定值的梯度涂層。
本方案是在髖關(guān)節(jié)表面制備的是TaTiMg梯度合金涂層，采用此涂層的優(yōu)點如下：
(1)Ta金屬、Ti金屬和Mg金屬都是生物相容性材料，對人體沒有毒副作用。
(2)Ta金屬、Ti金屬和Mg金屬的彈性模量較低，尤其是Mg金屬，其彈性模量(40Gpa)與人骨的彈性模量(10-30Gpa)非常接近，適合做骨科植入性材料。
(3)Ta金屬與Ti金屬都可以與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分別生成Ta2O5與TiO2的氧化物薄膜，耐腐蝕性強，遭受人體體液腐蝕破壞的風(fēng)險低；Mg金屬與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成MgO，其耐蝕性能不如Ta2O5與TiO2強，但Mg是人體必需的微量元素，可通過被人體代謝掉，所以對人體不會造成影響。
(4)Ta涂層表面改性處理能有效提高鈦合金的抗腐蝕和抗電化學(xué)腐蝕性能，為解決生物醫(yī)用鈦合金植入體無菌性松動的問題提供了保證。
(5)在高溫狀態(tài)下，Ti金屬可與基體材料(Ti6Al4V)中的Ti相互置換，從而提高合金涂層的粘附力，延長髖關(guān)節(jié)假體使用壽命。
(6)合金涂層存在固溶強化作用，即一種金屬元素固溶于另一種金屬中造成一定程度的晶格畸變從而使合金強度提高的現(xiàn)象，這比單質(zhì)涂層力學(xué)性能好，不容易產(chǎn)生涂層開裂的現(xiàn)象。
因此，在TaTi合金涂層中再添加微量的Mg，可以提高合金涂層的固溶強化作用，增加涂層的使用壽命。
(7)在貼近Ti6Al4V基材處，Ti的含量高，可以使涂層與基體的分界線模糊化，也可以增強涂層的粘附性，延長髖關(guān)節(jié)假體壽命；
在合金涂層外部，Ta的含量高，可以使涂層真空擴散后Ta充分混合到涂層中，增強固溶強化作用，提高涂層強度，延長髖關(guān)節(jié)假體壽命。Mg的含量定值，但盡量均勻的分散到涂層中去，提高固溶強化作用，提高涂層強度，延長髖關(guān)節(jié)假體壽命。
從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：
本發(fā)明中的假體結(jié)構(gòu)包括假體主體和包覆在假體主體上的保護涂層，由于保護涂層涂覆在假體主體的外表面，這樣，保護涂層便可以包裹住材質(zhì)為Ti6Al4V合金的假體主體的外表面，防止因Al、V離子析出而出現(xiàn)假體無菌性松動的情況出現(xiàn)，提高了假體的壽命，且防止Al離子和V離子對人體的損害，提高假體使用的安全性和可靠性。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。