JPH0622503B2 - 透光性生体端子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその外周部がアルミナ、ハイドロキシアパタイ
ト等、皮膚との親和性にすぐれた部材より成り、中心の
一部又は全部が透光性及び生体親和性にすぐれた部材よ
り成る透光性生体端子に関する。

近時、骨、生体内組織に対して為害性のない材料を用
い、人工骨を形成したり、或いは人工臓器の表面に上記
材料を被覆することによって長期間の埋入が具現化され
つつあり、人工材料の生体内依存度が年々高くなりつつ
ある。

しかしながら、これらの人工材料が確かに生体組織に為
害性がないものであることは、現在では実証することが
むずかしく、長期的インプラントの組織反応の経過は未
だ解明されるに至っていない。長期的な組織反応を観察
する方法としては、体内より体液等や組織を取り出す
か、Ｘ線、超音波等によって観察する方法しかなく、体
内から体液や組織を取り出す為には、患者の苦痛等から
連続的観察は不可能に近く、Ｘ線、超音波等において
は、その分解能において細かい部分の観察や組織的反応
の観察は到底不可能である。

このように生体内情報の測定は上記人工材料と生体組織
との反応のみならず、血液組成、体液成分の測定におい
ても同様に連続的には行なえるものではない。

上記に鑑み本発明者らは鋭意研究の結果、生体親和性に
秀れているのみならず、光と透過性が高いリン酸カルシ
ウム系セラミックス材或いはアルミナセラミックス材を
用いて生体内外を光学的に連結した所、長期的に生体内
情報、特に視覚的観察が行なえることを知見し本発明に
到達したものである。

以下、本発明透光性生体端子につき、その材料組成、形
状乃至構造につき詳細に説明する。

材料組成・製法 本発明に於ける“リン酸カルシウム系セラミックス材”
とは、下記のようである。

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂で表わされるハイドロキスアパタイ
ト。Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂で表わされる純粋品のみならず、O
Hイオンのかわりに１〜10％のカーボネート(CO₃)イオン
やフッ素、塩素イオンを含むもの。Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂を
主成分とするも焼結性、強度、細孔度等を向上すべく、
これにCa₃(PO₄)₂,MgO, Na₂O, K₂O, CaF₂, Al₂O₃, SiO₂,
CaO, Fe₂O₃, MnO, MnO₂, ZnO, C, SrO, PbO, BaO, TiO
₂, ZrO₂等々の周知各種添加剤を添加混合したもの。比
較的毒性の少ないポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
メチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、
ＡＢＳ，フッ素、ポリカーボネート、ポリスルホン、エ
ポキシ、シリコーン、ジアリルフタレート、フラン等の
高分子樹脂との複合剤。Ca/Pモル比が1.0〜2.0であるリ
ン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、或いはバイオ
ガラス、リン酸カルシウム系結晶化ガラス等を例示する
ものである。又、アルミナセラミックスは、パイヤー法
等で製造された二次粒子を粉砕しα−アルミナ結晶を生
成、金型プレスス成形後、1600〜1700℃で焼結して成
る。

尚、上記材料組成を主成分とするも焼結性、強度、細孔
度等を向上すべく、これに各種高分子材料の周知各種添
加剤を添加混合したものをも包含する。

ここで、高分子との複合剤とする場合は、比較的毒性の
少ないポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタ
クリレート、ポリウレタン、ボリエステル、ＡＢＳ樹
脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスルホン、エ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
フラン樹脂等の樹脂を選ぶことができる。

透光性部材 本発明に於ける“透光性部材”とは、ガラスファイバ
ー、プラスチックスファイバー等を含む光学的・機械的
接続、更には生体親和性を秀れたバイオガラスセラミッ
クス、リン酸カルシウム系結晶化ガラス、透光性アパタ
イト、単結晶アルミナ、シリコーンゴム、テフロン、ポ
リウレタン等の透光性ポリマーを例示し得る。又、前記
リン酸カルシウム系セラミックス材をガラス化せしたも
のも包含するもので、例えば透光性アパタイトは、ハイ
ドロキシアパタイト粉末を真空度10^-3〜10^-5torrの空間
において、圧力500〜2000kg/cm²で500〜1300℃の焼結を
施すホットプレス法等により生成される。

該透光性アパタイトは、透過性を有するのみならず生体
親和性を供えているものであるから、透光性アパタイト
のみによって成形されたものでも本発明にそぐうもので
ある。更に透光性アパタイトに加え、3CaO・P₂O₅−CaO・S
iO₂−CaO・MgO・2SiO₂系のガラスにCaF₂を添加した組成
のガラスを作成した後結晶化したリン酸カルシウム系結
晶化ガラスについても同様である。

尚、詳しくは特公昭55−11625に記載のリン酸カルシウ
ム系結晶化ガラスの製法を参考とするものである。

形状乃至構造 本発明生体端子形態は使用目的に応じて所望のものとな
し得るが、その典型例につき添付図面を参照して詳説す
れば次に通りである。

すなわち、第１図は本発明生体端子の１例を示す断面図
であり、図中生体端子はハイドロキシアパタイト焼結体
より成るものであり、その中心部に、外部からに透光性
に優れた透光性アパタイト１が埋設されている。

上記構造の生体端子は端子底部を皮下に埋設固定し、端
子頭部２の上端部を皮上に突出配置して使用されるもの
であり、生体内物質の赤外線吸収スペクトル測定や内視
鏡として利用される。

同じく第２図は、透光性アパタイトが端子底部のみに埋
設されていることを除いては前記例と同一構成を有す
る。

又、第３図は、生体端子全体が透光性アパタイトから形
成されている。

第４図は、第３図の生体端子の要部をハイドロキシアパ
タイト焼結被覆材（特開昭52−82893号、同53−75209号
及び同53−118411号公報等参照）で形成したことを示
す。

第５図は、光通信用光ファイバー或いはレーザー光伝送
用の光ファイバー等の透光性部材表面にリン酸カルシウ
ム系セラミックス材を被覆せしめたものである。第６図
は、光通信用光ファイバーの表面にシリコーン樹脂等に
より一次被覆を行なった等の透光性部材にリン酸カルシ
ウム系セラミックス材を被覆或いは設けたものである。

第５図乃至第６図は、光ファイバーによって映像装置と
記憶装置等との光学的連結を行なう等、生体深部の直接
的観察を可能とするものである。

以下、本発明を実験例により詳細に説明する。

実験例１ １．透光性生体端子の製造 ハイドロキシアパタイト粉末は、0.5モル／水酸化カ
ウシウムと0.3モル／リン酸溶液を徐々に滴下し、37
℃で１日反応させて合成し、これを濾過乾燥して得た。
この合成粉末30gを内径30mmの金型に充填し、これを真
空度10^-4torr、圧力900kg/cm²の密閉空間中で1100℃で
１時間焼結処理せしめて、圧縮強度1000kg/cm²、相対密
度99％の透光性を有するハイドロキシアパタイト焼結体
を得た。これを超音波加工機及び歯科用ダイヤモンドバ
ーにより、第３図に示した形状からなる生体端子を得
た。

ここに於いて、端子底部は直径24mm、厚さ３mm、端子頭
部首部分の平均径は６mmである。

２．動物実験 上記生体端子を雑種成犬の側腹部皮膚に埋設し、経時観
察した結果、端子は底部及び首部分に於いて術後２週目
で皮膚組織と強く結合接着して引っ張っても取れない状
態となり、１年経過後でも肉眼的に炎症反応などの異常
所見は何ら認められなかった。

また、通常の組織学的検索でも炎症細胞などは認められ
なかった。

実験例２ アルミナ(Al₂O₃)粉砕機で微粉砕した粉末（粒径５μ
ｍ）を光通信用石英系光ファイバー素線（直径１mm）を
表面にプラズマガン（メテコ社製９MB）を用いてプラズ
マ溶射を施し、添付第５図に図示する形状の端子を得
た。この端子の溶射部分の長さは10mm、最大径１mmであ
った。

次にこれを成犬胸部に所定個数その先端が皮下に位置す
るように刺通埋設した処、約３週後には皮膚組織と完全
に結合、固定された状態となった。

そこで、端子金線を心電計に接続、測定した結果、皮膚
インピーダンスやアーチファクトによる影響が完全に排
除された極めて鮮明な心電図が得られた。

【図面の簡単な説明】

添付第１図乃至第６図は本発明生体端子の模式断面図で
ある。 １……透光性部材、２……端子頭部、 ３……端子底部、４……光ファイバー、 ５……ハイドロキシアパタイト、 ６……アルミナ、７……一次被覆層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも皮膚組織との接触部分がリン酸
   カルシウム系セラミックス部材より成り、且つ生体内外
   を光学的に連結する透光性部材を有することを特徴とす
   る透光性生体端子。
2. 【請求項２】少なくとも皮膚組織との接触部分がアルミ
   ナセラミックス部材より成り、且つ生体内外を光学的に
   連結する透光性部材を有することを特徴とする透光性生
   体端子。