JPH042341A - インプラント部材及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は人工骨や人工歯根等に代表される生体用インプ
ラント部材及びその製造方法に関し、詳細には生体組織
と強固に接合することのできるインプラント部材及びそ
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 損傷又は欠損した骨、関節、歯根等の修復に際して人工
骨２人工間節２人工歯根等の生体用インプラント部材を
使用することがある。

該インプラント部材は強度的に優れ、且つ生体との適合
性に優れていることの他、術後に成長する新たな生体骨
組織（以下生体新組織と言うことがある）がインプラン
ト部材に対して強い一体性を示す様に構成されているこ
とも重要な要件の一つである。そのための１つの手段と
してインプラント部材表面を粗面化して凹凸を形成し、
そこに形成された凹部内に生体新組織を侵入・成長せし
めてアンカー効果を発揮させ、抜出しに対する強度を高
めることが挙げられる。

インプラント部材の表面を粗面化する方法としては、イ
ンプラント部材の基材表面に微細な粉粒体や線条体等を
溶射又は加圧溶着する方法、或はメツシュやワイヤを貼
着する方法、又は基材表面をショツトブラスト加工して
粗面化する方法等がある。

インプラント部材の基材としては機械的強度の高いステ
ンレス鋼やチタン合金等の金属材料が使用されることが
多く、前記粉粒体や線条体についても基材と同種の金属
材料を使用している。しかしながら金属材料は生体組織
との親和性が低く、インプラント部材の表面を粗面化し
て機械的なアンカー効果を期待するだけでは十分な固着
性を確保することが困難であフた。そこで別の手段とし
て生体組織に対し親和性の高いアパタイトやバイオガラ
ス等の生体活性材料を、インプラント部材の最外層に溶
射したり、或は粉体塗装を施した後に焼成する等の方法
により添設することが行なわれている。

［発明が解決しようとする課題］ 第４図はインプラント部材の一部断面拡大図であり、基
材１に微細な金属粉粒体を溶射や拡散接合して凹凸を有
する表面層２を形成し、さらにヒドロキシアパタイト等
のリン酸カルシウム系化合物や生体活性ガラス等に代表
される生体活性材料層３を、前記表面層２の外面全域に
わたって前記の様な焼成方法によって添設している。

ところがこの様な方法で形成される場合においては、生
体活性材料層３が表面層２の凹部４ｂをかなり埋める様
に形成されてしまうので、せっかくの凹凸部が滑らかに
平均化されることとなり、生体新組織の侵入によるアン
カー効果が期待できなくなり、残存生体骨との接合性が
低くなってしまう。

尚上記３４４図では生体活性材料層３が表面層の凹部４
ｂの内奥部まで入り込む様に示しているが、実際問題と
しては内奥部には十分届かず、凸部４ａを中心とする表
面部のみに生体活性材料がコーティングされる場合が多
く、従って仮に生体新組織が凹部４ｂの内奥まで侵入す
ることがあっても、生体骨との化学的接合が不十分とな
り、結局接合力を飛躍的に向上させることはできなかつ
た。

そこで本発明者らは、表面層の凹凸部を平滑化すること
なく、しかも表面層凹部の内奥まで生体新組織を侵入さ
せて強固な化学的結合を形成すると共に強力なアンカー
効果を発揮することができる桜なインプラント部材を提
供することを第１の目的とし、さらにこの様なインプラ
ント部材を簡単に製造することのできる方法を開発する
ことを第２の目的とし、種々研究を重ねて本発明を完成
した。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成した本発明のインプラント部材は基材表
面に形成された徴細凹凸の凹部内奥表面に生体活性材料
層を形成してなる点に要旨を有し、さらに本発明の製造
方法は、徴細凹凸を形成したインプラント部材の表面に
、生体活性材料の粉末を分散させたスラリー液を塗布し
た後、該インプラント部材の凸部に付着している前記ス
ラリー液を除去し、さらに乾燥して生体活性材料を焼成
する工程を含むことを要旨とするものである。

［作用及び実施例コ 金属製人工骨Ａに生体活性材料層を形成する方法の一例
を第１図及び第２図によって以下詳述する。人工骨Ａは
第２図（ａ）〜（Ｃ）の左下りハツチング部２として示
す様に基材１の表面に同種の金属粉体を溶射や拡散接合
し、１００〜４００μｍ程度の凹凸部４ａ、４ｂを有す
る表面層が形成されている。ここまでは従来から行なわ
れている方法が全て採用され得る。第１図（ａ）は密閉
容器１０内のスラリー液１２中に人工骨Ａを浸漬した状
態を示す説明図であり、該密閉容器１２には真空ポンプ
１３及び不活性ガス供給源１４が接続される。前記スラ
リー液１２はアパタイト、バイオガラス、β−燐酸三石
灰、セラビタール又は結晶化ガラス等の生体活性材料を
数μｍ以下〜数１００μｍの微粉末に粉砕し、水又はア
ルコール等の媒体中に分散したものであり、スラリー濃
度は１０％以下とすることが望ましい。

まず人工骨Ａは昇降アーム１１に懸吊した状態でスラリ
ー液１２の上部空間位置（破線Ａ゛で示す）に保持し、
真空ポンプ１３を駆動して上部空間を真空にして人工骨
Ａを真空環境に晒す。こうして凹部４ｂ内の空気を脱気
すれば、スラリー液１２中に浸漬させたときに、該凹部
４ｂ内に空気溜りが残留するのが防止される。そして昇
降アーム１１を下降させて人工骨Ａをスラリー液１２中
に浸漬する。次いでガスタンクより空気やＮ２ガス等を
スラリー液１２の上部空間に導入して加圧することが好
ま・しく、これによって表面層凹部４ｂの内奥まで確実
にスラリー液を押し込むことができる。必要に応じ振動
や衝撃を加えて残留気泡の放出を図ることもある。

スラリー液１２の浸漬を完了した人工骨Ａは前記密閉容
器１０より取出す。このときのスラリー液１２の付着状
態は第２図（ａ）に示す様になっており、スラリー液１
２は表面張力によって隣接凸部４ａ同士を連続して覆い
、表面層２の全面にわたって付着されている。

次いで第１図（ｂ）に示す様に、浸漬の終った人工骨Ａ
に向けてブロワ−１５によって空気を吹き付け、第２図
（ｂ）に示す如く表面層２の凸部外表面側に付着してい
るスラリー液１２を吹き飛ばし、凹部４ｂ内のみにスラ
リー液１２が残留する程度（凸部４ａの頂面がｎ８した
該凹部４ａかスラリー液１２に被覆されない程度）とす
る。そしてこの人工骨Ａを加温ないし加熱することによ
り、スラリー液の媒体を蒸発させて乾燥する。その後９
００℃以上の高温に加熱することによって凹部４ｂ内に
付着した生体活性材料を焼成して生体活性材料層３を形
成する。こうして第２図（Ｃ）に示す様に生体活性材料
層３は表面層２における凹部４ｂの内奥表面のみに形成
されることとなり、生体新組織が凹部４ｂの内奥に侵入
し易くなり、生体骨と人工骨を強固に固着できる様にな
フた。なお４０μｍ以下の微小部には生体新組織の侵入
が行なわれないとされているので、生体活性材料層３に
よって埋められても、接合性に大きな影響を及ぼすこと
はない。

（実施例１） １０μｍ以下の結晶化ガラス粉末を１０％のスラリー液
とし、第１図（ａ）　、　（ｂ）　　に示す工程を経て
、Ｔｉ製人工骨の表面凹部にスラリー液を付着させた。

なお真空引きは１０　””Ｔｏｒｒで行ない、不活性ガ
スの加圧は５　Ｋｇ／ｃｍ２で行なった。そして取出し
た人工骨を１１０℃で乾燥した後、１０５０℃で熱処理
をして第２図（ｃ）　に示す様な人工骨を得た。

（実施例２） 予め結晶化処理した結晶化ガラスとこの原ガラス粉末を
１＝１の割合で混合したものを分散してスラリー液とし
、実施例１と同条件で人工骨表面にこのスラリー液を付
着・乾燥させた後、９００℃で熱処理して凹部に結晶化
ガラス層を形成した人工骨を得た。

（実施例３） 予め１０００℃以上で熱処理したヒドロキシアパタイト
微粉末を非水溶性溶媒に分散させ、熱処理後のコーティ
ング層中のＳｉｏ２含有率が４０％以下となる様にＳｉ
アルコキシド（例えばエチルシリケート）及び酢酸を添
加し、さらに水を加えてゾル−ゲルスラリーとした。こ
れを人工骨に含浸させ、第１図（ｂ）の工程を経て乾燥
・熱処理して生体活性材料層を第２図（Ｃ）の如く形成
した。

上記実施例１．２．３によって製造された人工骨を成人
の膝関節部に埋め込み、所定期間経過毎に引抜き試験を
行ない、第３図の実線（イ）に示す結果を得た。なお（
ロ）〜（へ）に示す比較例は次の表面形状のものである
。

（ロ）徴細凹凸を有する不均整な表面層２を形成し、該
表面層の全面を覆いつくす様に結晶化ガラス層を形成し
たもの。

（Ａ）上記と同様に不均整な表面層２を形成するが、生
体活性材料層を形成しないもの。

（：）基材１にビーズ状の粒子を添着しただけのもの。

（ホ）平らな基材表面に結晶化ガラスを均一にコーティ
ングしたもの。

（へ）平な基材だけのもの（アルミナ製）。

第３図より明らかな様に本発明実施例の人工骨は比較例
に示した従来品と比較して引抜き強度が向上しており、
（イ）は（八）より１０にｇ／ｃｍ”以上高い値を示し
た。

表面層２に生体活性材料をコーティングする方法として
は、上記の例に限定されず、アルコキシドを用いるゾル
−ゲル方法により、結晶化ガラスやＮａを主体とする生
体活性ガラス又はヒドロキシアパタイト等を表面層２の
凹部４ｂに付着させる方法でありても良い。

他方表面層２上のスラリー液１２を取り除いて第２図の
（ａ）の状態より第２図（ｂ）に示す状態へ変化させる
方法としては、上記した空気吹き付は法に替えて、ブラ
シや布等によってこすり取る方法であフても良い。

［発明の効果］ 本発明のインプラント部材は以上の様に構成されている
ので、生体新組織と化学的に強固に接合されると共にア
ンカー効果も発揮されるので、長期にわたって安定した
人工骨として利用することができる様になった。また本
発明によって上記インプラント部材が簡単に製造できる
様になフた。

図面０簡嘱な簀

【図面の簡単な説明】

第１図（δ）　、　ｆｂ）は本発明方法の工程例を示す
説明図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明方法によって製
造される人工骨の工程毎の断面形状を示す拡大説明図、
第３図は本発明実施例と比較例の引抜き強度の相違を示
すグラフ、第４図は従来の人工骨の２・・・表面層　　
　　　３・・・生体活性材料層４ａ・・・凸部　　　　
　４ｂ−・・凹部１０・・・密封容器　　　１１・・・
昇降アーム１２・・・スラリー液　　１３・・・真空ポ
ンプ１４・・・不活性ガス供給源 １５・・・ブロワ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材の表面上に生体組織との親和性の高い生体活
   性材料を添着させてなるインプラント部材であって、基
   材表面に形成された徴細凹凸の凹部内奥表面に生体活性
   材料層を形成してなることを特徴とするインプラント部
   材。
2. （２）請求項（１）に記載のインプラント部材を製造す
   るに当たり、徴細凹凸を形成したインプラント部材の表
   面に、生体活性材料の粉末を分散させたスラリー液を塗
   布した後、該インプラント部材の凸部に付着している前
   記スラリー液を除去し、さらに乾燥して生体活性材料を
   焼成する工程を含むことを特徴とするインプラント部材
   の製造方法。