JPH04220261A - ダイヤモンド被覆生体用部材 - Google Patents
ダイヤモンド被覆生体用部材Info
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- JPH04220261A JPH04220261A JP2412205A JP41220590A JPH04220261A JP H04220261 A JPH04220261 A JP H04220261A JP 2412205 A JP2412205 A JP 2412205A JP 41220590 A JP41220590 A JP 41220590A JP H04220261 A JPH04220261 A JP H04220261A
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Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体に良く適合し、耐
摩耗性に優れると共に加わる荷重による障害がなく、長
期間の使用に耐え得る人工関節等の生体用部材に関する
。
摩耗性に優れると共に加わる荷重による障害がなく、長
期間の使用に耐え得る人工関節等の生体用部材に関する
。
【０００２】
【従来の技術】人工関節、人工心臓弁、人工歯根、人工
骨等の生体用部材は、生体内で使用されるため耐食性を
有し、生体からの拒絶反応を生じないこと、腫瘍の発生
原因とならないこと等の条件を満たす必要がある。
骨等の生体用部材は、生体内で使用されるため耐食性を
有し、生体からの拒絶反応を生じないこと、腫瘍の発生
原因とならないこと等の条件を満たす必要がある。
【０００３】これらの条件を満たす材料として、従来か
らステライトやチタン等の金属が多く用いられて来たが
、これらの金属にも幾つかの欠点がある。例えば、ステ
ライトを人工関節として使用した場合、摩擦する部分の
摩耗が意外に早いため比較的短期間で関節としての機能
を果さなくなるばかりか、摩耗の屑が摩擦する部分に蓄
積されて炎症の原因となること等が報告されており、数
十年という長期的な使用は不可能であつた。又、一部の
金属材料については、僅かづつではあるが腐食の進行や
表面で血液凝固が起こることも知られている。
らステライトやチタン等の金属が多く用いられて来たが
、これらの金属にも幾つかの欠点がある。例えば、ステ
ライトを人工関節として使用した場合、摩擦する部分の
摩耗が意外に早いため比較的短期間で関節としての機能
を果さなくなるばかりか、摩耗の屑が摩擦する部分に蓄
積されて炎症の原因となること等が報告されており、数
十年という長期的な使用は不可能であつた。又、一部の
金属材料については、僅かづつではあるが腐食の進行や
表面で血液凝固が起こることも知られている。
【０００４】又、セラミックを用いた生体用部材も既に
実用化されているが、セラミックは耐摩耗性や耐食性に
優れている反面、強度が低いことや脆く薄い部材が作れ
ない等の欠点があるため、人工歯根のような用途に限ら
れていた。
実用化されているが、セラミックは耐摩耗性や耐食性に
優れている反面、強度が低いことや脆く薄い部材が作れ
ない等の欠点があるため、人工歯根のような用途に限ら
れていた。
【０００５】そこで、上記金属材料からなる生体用部材
の問題点を解決するため、例えば特公昭５９−１９２３
６６号公報に示されるように、ステライトやチタン等の
金属の表面にダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素を被
覆した生体用部材が提案されている。ダイヤモンドは殆
どの気体及び液体に耐食性があり、硬度が高く、しかも
生体への適合性が高い。又、ダイヤモンド状炭素もダイ
ヤモンドとほぼ同様の性質を有している。
の問題点を解決するため、例えば特公昭５９−１９２３
６６号公報に示されるように、ステライトやチタン等の
金属の表面にダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素を被
覆した生体用部材が提案されている。ダイヤモンドは殆
どの気体及び液体に耐食性があり、硬度が高く、しかも
生体への適合性が高い。又、ダイヤモンド状炭素もダイ
ヤモンドとほぼ同様の性質を有している。
【０００６】しかしながら、ダイヤモンド又はダイヤモ
ンド状炭素からなる被覆層の形成には、原料ガスとして
水素とメタン等の炭化水素を使用する通常のＣＶＤ法等
の気相合成法を用いるため、ステライトやチタン等の金
属基材の温度を一般的に９００℃を超える温度に加熱し
なければならず、そのため基材が高温に耐える金属に限
定される欠点があった。
ンド状炭素からなる被覆層の形成には、原料ガスとして
水素とメタン等の炭化水素を使用する通常のＣＶＤ法等
の気相合成法を用いるため、ステライトやチタン等の金
属基材の温度を一般的に９００℃を超える温度に加熱し
なければならず、そのため基材が高温に耐える金属に限
定される欠点があった。
【０００７】更に、上記金属又はダイヤモンド被覆した
金属、若しくはセラミックからなる従来の生体用部材は
、いずれも剛性が大きいため、大きな荷重のかかる人工
関節や人工歯根等に用いると、衝撃荷重がこれら部材の
固定部位に直接加わることになり、固定部位に障害をお
こすという欠点があった。
金属、若しくはセラミックからなる従来の生体用部材は
、いずれも剛性が大きいため、大きな荷重のかかる人工
関節や人工歯根等に用いると、衝撃荷重がこれら部材の
固定部位に直接加わることになり、固定部位に障害をお
こすという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、生体適合性に優れ、固定部位に障害をおこ
さず、且つ摩耗や腐食が殆ど無く、長期的な使用に充分
耐え得るダイヤモンド被覆生体用部材を提供することを
目的とする。
事情に鑑み、生体適合性に優れ、固定部位に障害をおこ
さず、且つ摩耗や腐食が殆ど無く、長期的な使用に充分
耐え得るダイヤモンド被覆生体用部材を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のダイヤモンド被覆生体用部材においては、金
属又はセラミックスとその一部に接合し若しくはその全
部を覆った溶融温度の高い高分子化合物とからなるか、
或は前記高分子化合物のみからなる基材と、当該基材の
表面の全部又は一部に設けたダイヤモンド又はダイヤモ
ンド状炭素からなる被覆層とを備えたことを特徴とする
。
、本発明のダイヤモンド被覆生体用部材においては、金
属又はセラミックスとその一部に接合し若しくはその全
部を覆った溶融温度の高い高分子化合物とからなるか、
或は前記高分子化合物のみからなる基材と、当該基材の
表面の全部又は一部に設けたダイヤモンド又はダイヤモ
ンド状炭素からなる被覆層とを備えたことを特徴とする
。
【００１０】
【作用】本発明の生体用部材では、ダイヤモンド又はダ
イヤモンド状炭素の被覆層を形成すべき基材の全部又は
一部に、従来使用されていた金属やセラミックスよりも
剛性が小さい高分子化合物を用いているので、部材に加
えられる衝撃荷重が分散され、固定部位への過大な荷重
の負荷を防止できる。
イヤモンド状炭素の被覆層を形成すべき基材の全部又は
一部に、従来使用されていた金属やセラミックスよりも
剛性が小さい高分子化合物を用いているので、部材に加
えられる衝撃荷重が分散され、固定部位への過大な荷重
の負荷を防止できる。
【００１１】使用する高分子化合物としては、衝撃荷重
の分散のため剛性の小さいものが好ましいほか、全表面
をダイヤモンド等の被覆層で覆わない場合は生体への適
合性に優れていることが必要である。又、ＣＶＤ法等の
気相合成法により表面にダイヤモンド等の被覆層を形成
する必要から、その成膜温度に耐え得る材料でなければ
ならず、これらの点から溶融温度の高いシリコーンゴム
又はフッ素ゴム等が好ましい。
の分散のため剛性の小さいものが好ましいほか、全表面
をダイヤモンド等の被覆層で覆わない場合は生体への適
合性に優れていることが必要である。又、ＣＶＤ法等の
気相合成法により表面にダイヤモンド等の被覆層を形成
する必要から、その成膜温度に耐え得る材料でなければ
ならず、これらの点から溶融温度の高いシリコーンゴム
又はフッ素ゴム等が好ましい。
【００１２】ダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素から
なる被覆層の形成には、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等の従来公
知の気相合成法を用い、反応室内のガスをプラズマ化す
る手段としては高周波等によるグロー放電法、アーク放
電法等の各種放電法を用いることが好ましい。特に、低
温で被覆層を形成し得る点ではプラズマＣＶＤ法、或は
イオンビーム蒸着法が適切であると思われる。
なる被覆層の形成には、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等の従来公
知の気相合成法を用い、反応室内のガスをプラズマ化す
る手段としては高周波等によるグロー放電法、アーク放
電法等の各種放電法を用いることが好ましい。特に、低
温で被覆層を形成し得る点ではプラズマＣＶＤ法、或は
イオンビーム蒸着法が適切であると思われる。
【００１３】特に本発明においては、気相合成法の原料
ガスとして炭素原子及び水素原子を供給し得るガスと共
に、ハロゲン原子を供給し得るガスを用いることによつ
て成膜温度を下げ、２００〜９００℃の基材温度でダイ
ヤモンド又はダイヤモンド状炭素を被覆できる。従って
、下地となる基材に溶融温度が２００℃以上のシリコー
ンゴムやフッ素ゴムのような高分子化合物を用いること
が可能となり、又基材の一部となる金属やセラミックス
も２００℃以上の温度に耐えるものであれば良く、ステ
ライトやチタン等のほか、高い比強度を有するにも拘ら
ず従来使用できなかつたアルミニウム又はアルミニウム
合金等を使用することもできる。
ガスとして炭素原子及び水素原子を供給し得るガスと共
に、ハロゲン原子を供給し得るガスを用いることによつ
て成膜温度を下げ、２００〜９００℃の基材温度でダイ
ヤモンド又はダイヤモンド状炭素を被覆できる。従って
、下地となる基材に溶融温度が２００℃以上のシリコー
ンゴムやフッ素ゴムのような高分子化合物を用いること
が可能となり、又基材の一部となる金属やセラミックス
も２００℃以上の温度に耐えるものであれば良く、ステ
ライトやチタン等のほか、高い比強度を有するにも拘ら
ず従来使用できなかつたアルミニウム又はアルミニウム
合金等を使用することもできる。
【００１４】ハロゲン原子を供給し得るガスは、ハロゲ
ン分子のほかハロゲン原子を分子内に含む化合物、例え
ばフッ化メタン、フッ化エタン、トリフッ化メタン、フ
ッ化エチレン等のパラフィン系、オレフィン系、脂環式
又は芳香族等のハロゲン化有機化合物、或はフッ化シラ
ン等のようなハロゲン化無機化合物等であっても良い。 これらの化合物のなかでは、水素原子との結合力が大き
く原子半径の小さいものが好ましく、特に低圧で安定な
被覆層を形成するためにはフッ素化合物が好ましい。
ン分子のほかハロゲン原子を分子内に含む化合物、例え
ばフッ化メタン、フッ化エタン、トリフッ化メタン、フ
ッ化エチレン等のパラフィン系、オレフィン系、脂環式
又は芳香族等のハロゲン化有機化合物、或はフッ化シラ
ン等のようなハロゲン化無機化合物等であっても良い。 これらの化合物のなかでは、水素原子との結合力が大き
く原子半径の小さいものが好ましく、特に低圧で安定な
被覆層を形成するためにはフッ素化合物が好ましい。
【００１５】炭素原子を供給し得るガスとしては、メタ
ン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン等の脂肪
族炭化水素、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素
、或はアンモニア、ヒドラジン等のヘテロ原子を有する
有機化合物などがある。又、水素原子を供給し得るガス
としては、水素ガス以外に、上記メタンのような各種炭
化水素等の分子内に水素原子を含む化合物がある。従っ
て、これら炭素原子と水素原子を共に分子内に含む化合
物を、炭素原子及び水素原子を供給し得るガスとして用
いることが出来る。
ン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン等の脂肪
族炭化水素、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素
、或はアンモニア、ヒドラジン等のヘテロ原子を有する
有機化合物などがある。又、水素原子を供給し得るガス
としては、水素ガス以外に、上記メタンのような各種炭
化水素等の分子内に水素原子を含む化合物がある。従っ
て、これら炭素原子と水素原子を共に分子内に含む化合
物を、炭素原子及び水素原子を供給し得るガスとして用
いることが出来る。
【００１６】ダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素の被
覆層の厚さは０．０５〜１５μｍの範囲とする。この厚
さが０．０５μｍ未満では耐摩耗性の向上等の効果がな
く、又１５μｍを越えると内部歪みにより被覆層が剥離
する恐れがあるからである。尚、上記被覆層は高分子化
合物を含む基材の表面全体に形成しても良いし、特に摩
擦がおこる部位にのみ形成することも出来る。
覆層の厚さは０．０５〜１５μｍの範囲とする。この厚
さが０．０５μｍ未満では耐摩耗性の向上等の効果がな
く、又１５μｍを越えると内部歪みにより被覆層が剥離
する恐れがあるからである。尚、上記被覆層は高分子化
合物を含む基材の表面全体に形成しても良いし、特に摩
擦がおこる部位にのみ形成することも出来る。
【００１７】
【実施例】基材としてチタンからなる人工関節の関節部
にシリコーンゴムを接合したものを用意し、この基材の
全表面にプラズマＣＶＤ法を用いてダイヤモンド被覆層
を１μｍの厚さに形成した。即ち、成膜室に原料ガスと
してＣＨ４とＳｉＦ４との１：８の混合ガスをＣＨ４と
ＳｉＦ４の全流量２０ｓｃｃｍで導入し、成膜室内のガ
ス圧力を約０．１５Ｔｏｒｒに維持しながら、電力密度
０．８Ｗ／ｃｍ２で放電させてプラズマ状態とし、約２
５０℃に保持した上記シリコーンゴムとチタンからなる
基材の表面にダイヤモンドを被覆した。
にシリコーンゴムを接合したものを用意し、この基材の
全表面にプラズマＣＶＤ法を用いてダイヤモンド被覆層
を１μｍの厚さに形成した。即ち、成膜室に原料ガスと
してＣＨ４とＳｉＦ４との１：８の混合ガスをＣＨ４と
ＳｉＦ４の全流量２０ｓｃｃｍで導入し、成膜室内のガ
ス圧力を約０．１５Ｔｏｒｒに維持しながら、電力密度
０．８Ｗ／ｃｍ２で放電させてプラズマ状態とし、約２
５０℃に保持した上記シリコーンゴムとチタンからなる
基材の表面にダイヤモンドを被覆した。
【００１８】得られた人工関節のダイヤモンド被覆層か
らフッ素原子は検出されなかった。このダイヤモンド被
覆人工関節を兎の大腿骨として埋め込み、１年後に取り
出してみたが、関節部の摩耗はなく、固定部での障害も
発生せず、生体に腫瘍等の変化も見られなかった。
らフッ素原子は検出されなかった。このダイヤモンド被
覆人工関節を兎の大腿骨として埋め込み、１年後に取り
出してみたが、関節部の摩耗はなく、固定部での障害も
発生せず、生体に腫瘍等の変化も見られなかった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、金属やセラミックより
も剛性の小さい高分子化合物を基材の一部又は全部とす
るので、加えられる衝撃荷重を分散させることができ、
固定部位に障害を起こすことのないダイヤモンド被覆生
体用部材を提供できる。
も剛性の小さい高分子化合物を基材の一部又は全部とす
るので、加えられる衝撃荷重を分散させることができ、
固定部位に障害を起こすことのないダイヤモンド被覆生
体用部材を提供できる。
【００２０】従って、本発明のダイヤモンド被覆生体用
部材は、生体適合性に優れ、摩耗や腐食が殆ど無く、長
期的な使用に充分耐え得るものであり、特に人工関節や
人工歯根等の衝撃荷重の加わる生体用部材として好適で
ある。
部材は、生体適合性に優れ、摩耗や腐食が殆ど無く、長
期的な使用に充分耐え得るものであり、特に人工関節や
人工歯根等の衝撃荷重の加わる生体用部材として好適で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属又はセラミックスとその一部に接
合し若しくはその全部を覆った溶融温度の高い高分子化
合物とからなるか、或は前記高分子化合物のみからなる
基材と、当該基材の表面の全部又は一部に設けたダイヤ
モンド又はダイヤモンド状炭素からなる被覆層とを備え
たことを特徴とするダイヤモンド被覆生体用部材。 - 【請求項２】 上記被覆層の厚さが０．０５〜１５μ
ｍであることを特徴とする、請求項１記載のダイヤモン
ド被覆生体用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2412205A JPH04220261A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | ダイヤモンド被覆生体用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2412205A JPH04220261A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | ダイヤモンド被覆生体用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04220261A true JPH04220261A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18521076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2412205A Pending JPH04220261A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | ダイヤモンド被覆生体用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04220261A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1030679A (ja) * | 1996-07-13 | 1998-02-03 | Nissin Electric Co Ltd | 自動車用部品及びそれらの製造方法 |
| JP2007502184A (ja) * | 2003-05-28 | 2007-02-08 | ブルー メンブレーンス ゲーエムベーハー | 機能化カーボン表面を有するインプラント |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP2412205A patent/JPH04220261A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1030679A (ja) * | 1996-07-13 | 1998-02-03 | Nissin Electric Co Ltd | 自動車用部品及びそれらの製造方法 |
| JP2007502184A (ja) * | 2003-05-28 | 2007-02-08 | ブルー メンブレーンス ゲーエムベーハー | 機能化カーボン表面を有するインプラント |
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