JPH067388A - 人工補綴部材とその製造方法 - Google Patents

人工補綴部材とその製造方法

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JPH067388A
JPH067388A JP5091654A JP9165493A JPH067388A JP H067388 A JPH067388 A JP H067388A JP 5091654 A JP5091654 A JP 5091654A JP 9165493 A JP9165493 A JP 9165493A JP H067388 A JPH067388 A JP H067388A
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昭市 浜本
Hiroichi Amino
博一 網野
Noriyuki Ishida
典之 石田
Yoichi Nishio
洋一 西尾
Yasunori Tamura
保典 田村
Masaru Ichinomiya
優 一宮
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Abstract

(57)【要約】 【構成】人体の骨または関節などの硬組織を置換する人
工補綴部材であって、該人工補綴部材は生体為害性のな
い金属材料よりなり、多数の孔が穿設されてなる厚み１
５０μm 以下の薄板を積層した多孔質体よりなることを
特徴とする人工補綴部材。 【効果】 本発明の人工補綴部材は骨組織と強固に固定
し、もって耐久性が向上し、再置換手術の必要のないこ
とから患者の負担が非常に少ないものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の疾患により機能
が著しく低下もしくは喪失した人体の骨または関節等の
硬組織を置換する人工補綴部材に係り、更に詳細には人
工補綴部材と生体組織との接合における支持固定特性を
高めるべく、骨組織が侵入するための多孔性の表面構造
を有する人工補綴部材とその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】骨組織が侵入するための多孔性の表面構
造を備える従来の人工補綴部材としては、例えば、 ＵＳＰ３８５５６３８号やＵＳＰ４６４４９４２号の
発明の如く、金属製ビーズを表面に焼結固着させた金属
性人工補綴部材、 ＥＰ０１７８６５０号やＵＳＰ４６６０７５５号の発
明の如く、金属製の網状体を圧縮加工し、高温加熱によ
り表面に拡散結合させた金属製人工補綴部材、 ＧＢ２１４２８３０Ａ号の発明の如く、多孔質の金属
製板状体を表面に機械的な方法で固定した人工補綴部
材、 ＵＳＰ４６０８０５２号の発明の如く、レーザ加工に
より細かい孔を表面に設け、多孔質の表面構造を形成し
た人工補綴部材、 特開平３−１２３５４６号公報に記載される如く、鋳
造してなる多孔質体を表面に固定した人工補綴部材、 特開平３−２９６４６号公報に記載される如く、海綿
骨組織とほぼ同等の形状の孔を備えた表面構造を有する
金属製人工補綴部材、 特開平３−４９７６６号公報では、パンチングやエッ
チングにより孔を形設した１５０〜５００μm の厚さの
薄板を積層し、これに圧縮荷重を加えた後、加熱してな
る多孔質体である人工補綴部材、あるいは該多孔質体で
表面の一部、または全部を被覆した人工補綴部材などが
多く提案されている。
【０００３】
【従来技術の課題】しかしながら、上記の人工補綴部材
は以下のような問題を有していた。
【０００４】の人工補綴部材では、空隙が多孔質体に
占める体積比率、即ち体積空隙率は約３５％程度で低率
であった。この体積空隙率が小さい場合には、たとえ骨
組織が空隙内を埋め尽くしたとしてもその相対的体積が
小さく、したがって人工補綴部材と骨の接合強度は十分
大きいとは言えなかった。また、金属製ビーズを表面に
付着せしめてあるが、ビーズを付着せしめる焼結工程
で、高温処理が行われるため人工補綴部材を成す基体の
機械強度が著しく低下することが判明しており、１例と
して、疲労強度が母材強度の約１／５まで低下するとの
報告もあり、焼結工程は人工補綴部材の生体での耐久性
に大きな悪影響を及ぼしていた。さらに、上記ビーズど
うしの接合強度が小さいため焼結後にビーズが脱落し、
関節摺動面などに侵入する恐れがあった。
【０００５】上記の人工補綴部材では、多孔質体の体
積空隙率は約５０％、機械強度で疲労強度が母材強度の
約７０％と上記の人工補綴部材に比して改善されてい
るが、圧縮加工において細孔の大きさや形状を所望の範
囲に制御することが困難であった。その結果、形成され
る細孔の径、形状は骨組織の増生侵入に最適なものとは
ならず、また上記多孔質体を複雑な人工補綴部材の表面
形状に適合させようとする場合、圧縮荷重の差によって
平面と曲面で孔の寸法、形状に大きな差が生じるという
欠点があった。このことにより細孔内への骨組織の侵入
度合いが部位によって異なり、その結果、上記多孔質体
と骨との接合強度が部位によって異なるという不具合が
あった。
【０００６】上記の人工補綴部材では、前記板状体と
本体とが機械的に結合されていたため板状体に微小な動
きが起こり、金属組織の摩耗や溶解を起こしたり、ひど
い時には板状体が離脱してしまったり、複雑な曲面を有
する部位には応用しにくい、あるいは製造コストも安価
でないという不具合があった。
【０００７】上記の人工補綴部材では、３００μm 程
度の孔径の孔を規則正しく配設した表面構造を備えてい
るが、孔が互いに連通するオープンポアではなく連通し
ないクローズドポアとなっているので骨細胞間の生体液
の流通がおこらず、先端の骨細胞が壊死してしまうとい
う不具合があった。
【０００８】上記の人工補綴部材では、前記多孔質を
鋳造によって作製したため複雑な曲面を有する部位には
応用しにくく、また鋳造工程にコストがかかってしまっ
た。
【０００９】上記の人工補綴部材では、海綿骨の寸
法、形状を模した表面構造を有するが、この構造におけ
る孔の寸法、形状は必ずしも骨組織の侵入に最適なもの
ではなく十分な骨組織の侵入が起こらない不具合があっ
た。
【００１０】上記の人工補綴部材では、前記薄板の厚
さが１５０〜５００μm もあるため、上記多孔質体を複
雑な曲面や径の小さい円柱状表面に適用することができ
ないこと及び積層し圧縮荷重を加えることによって孔の
形成、配置等が著しくずれるため骨組織の侵入のために
最適な孔形状にコントロールすることが困難で、骨組織
の侵入が十分でないという不具合があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は人体の骨組織または関節などの硬組織を置
換する人工補綴部材であって、この人工補綴部材は生体
為害性のない材料よりなり、多数の孔を穿設してなる複
数の薄板を含む厚さ１５０μm 以下の薄板を積層した多
孔質体よりなることを特徴とする人工補綴部材、あるい
は上記多孔質体を基体の表面の所要箇所に付着してなる
人工補綴部材とその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【作用】多数の孔を穿設してなる複数の薄板を含む厚さ
１５０μm の薄板を、薄板に穿設した孔の位置を深さ方
向に変位させたりしながら積層し、これを実質的に非荷
重下で加熱して融着結合することによって、上記孔が三
次元的に連がり、かつ連なりが適宜コントロールされた
多孔質体が得られる。この多孔質体はそのまま人工補綴
材となしたり、あるいはこれを人工補綴部材をなす基体
の平面あるいは曲面の表面に固定して人工補綴部材表面
とすることができる。この多孔質体内部において三次元
的構造をなす空隙に増生侵入した骨組織はその立体構造
により生体内の人工補綴部材を強固に支持し、その微小
な動き（Ｍｉｃｒｏ Ｍｏｖｅｍｅｎｔ）を防止するこ
とができる。また、上記多孔質体の外部表面及び／又は
内部表面に生体親和性材料を被覆しておくことによっ
て、人工補綴部材の置換術施行後、さらに早期なる骨細
胞の侵入を促進し、骨との早期固定を可能たらしめる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的
に説明する。
【００１４】（実施例１）図１は人工補綴部材を構成
し、あるいは人工補綴部材表面の一部又は全部を被覆す
る本実施例の多孔質体Ｓの斜視図である。この多孔質体
Ｓは、外形の寸法が１０ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍであ
り、厚みが１００μm で多くの孔Ｈが穿設された薄板
１、２・・・・・・を順次に積み重ねて２０層の積層構
造としたものである。薄板１、２・・の材質は純チタン
で、各薄板１、２・・・を積み重ねながら位置決めし、
軽い重しや接着材で仮固定したあと、真空焼結炉中にお
いて実質的非荷重下でで約９００度程度に加熱し、各薄
板１、２・・・を互いに融着させた。焼結炉はヒータが
モリブデン製のものを使用し、加熱はアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気中で行っても良い。各薄板１、２・・・
同士の融着は金属原子の拡散結合により行われている。
各薄板１、２・・の位置決めは平面視長方形をなす薄板
の各片を利用して行った。
【００１５】真空炉内での工程で孔Ｈはその重なりにわ
ずかの変位を生ずる事があるが、変位量は約２０μm 程
度であって製作上はほとんど無視できる。なお、より精
度良く積み重ねる必要のある場合や、多孔質体Ｓの外形
において基準にできる平面部分のない形状の場合は、位
置決めのための孔（不図示）を各薄板１、２・・・の四
隅に穿設し、ここに位置決め用の棒を挿入しておいても
よい。このようにして薄板１、２・・・を相互に融着し
たが、多孔質体Ｓ１の外観や寸法には特に変化はなく、
変質層も見られなかった。
【００１６】図２は、上記多孔質体Ｓを構成する薄板１
の部分拡大図である。正六角形の孔Ｈは、骨細胞の最小
単位であるオステオンが侵入しやすく、かつ密に増生す
るに適した形状の一つであり、蜂の巣や結晶構造におけ
る如く、最密充填を可能とする形状である。
【００１７】この正六角形の孔Ｈは、エッチング法によ
って形成されており、薄板の表面部分における内接円の
直径は約３５０μm であるが、孔Ｈの断面中央部分が盛
り上がり、その盛り上がり幅が最大な所では、その内接
円直径が、すなわち孔Ｈの有効孔径が３００μm 程度に
なる。
【００１８】なお、上記孔Ｈはエッチング法の他にも、
レーザ加工やパンチングなどによっても形成することが
できる。
【００１９】図２に示すように、多孔質体Ｓにおいて、
横無孔縁の幅Ｐ１＝１．０５ｍｍ、縦無孔縁の幅Ｐ２＝
１．２７ｍｍとし孔と孔の間隙は横方向にＰ１＝５００
μm、縦方向にはＰｍ＝４３３μm として、表面での内
接円直径が３５０μm の孔Ｈが最密に配置されるように
デザインした。なお、孔と孔間の部分の間隙ｔは１５０
μm となる。また、このようにデザインした多孔質体Ｓ
全体の体積に対する、空隙の体積の比率、すなわち、体
積空隙率は５０％である。このように多孔質体の体積空
隙率は孔Ｈの有効径や孔Ｈ間の間隙、積層の組合せなど
を適宜調整することにより容易に制御できる。例えば、
横方向の孔と孔の間隙Ｐ１＝４５０μm、縦方向の孔と
孔の間隙Ｐｍ＝４５０μm とすると上記体積空隙率が約
６０％となり、また、横方向の孔と孔の間隙Ｐ１＝４５
０μm 、縦方向の孔と孔の間隙Ｐｍ＝３８３μm 、孔Ｈ
の有効径を４００μm とすると、体積空隙率は約７５％
となる。
【００２０】図３は、図１のＩ−Ｉ線断面図である。孔
Ｈの分布をデザインするため、第１層のｎ行ｍ列目にあ
る孔Ｈを１Ｈｎｍと記述すると定義すると１Ｈ１１は第
１層の１行１列目の孔となる。厚み１００μm の薄板
１、２・・・・が積み重なり孔１Ｈ１１、２Ｈ１１が連
通している。但し、実際の多孔質体Ｓ１は、前述の通り
各層がわずかにずれていることが多い。
【００２１】孔Ｈを形成すべくエッチング（腐食）液を
シャワーする工程において、薄板を両面から腐食させる
と、その断面は同図に示す如く孔Ｈの中心方向に突出す
る突出部ｈにより菱型に近い形状となり斜面の角度が約
３０度から約４５度の範囲となる。また、エッチングを
片面から行うと、その断面は二等辺三角形に近い形状と
なる。
【００２２】両面側からエッチングをするか、片面から
エッチングをするかは人工補綴部材の形状や置換される
硬組織の部位の生体工学的な条件などを考慮して決定さ
れる。即ち、多孔質体Ｓの表面にどのような応力が残留
するか、その大きさがどれぐらいか等を考察する必要が
ある。また、骨セメントを使用して固定する場合は、骨
セメントが孔Ｈ内に入りやすく重合後は抜けにくいデザ
インの方が良い。
【００２３】このように形成された多孔質体Ｓは、重な
りに若干の変位があるため、例えば孔１Ｈ１１と２Ｈ１
１には多少デザインされた位置とずれが生じるが、図４
の断面図に示すように、薄板１、２・・・の孔Ｈが互い
違いになるように設計しておけば、より多くの骨組織を
誘導する空間ができる。これにより生体補綴部材である
多孔質体Ｓ中に骨組織が多量に侵入することにより生体
内においてこれを強力に支持するものである。
【００２４】本実施例の多孔質体Ｓを構成する金属製の
薄板１、２・・・は、１５０μm 以下の厚みであるた
め、容易に成形でき、これを実質的に非荷重下で加熱し
て融着結合することによって、上記孔が三次元的に連が
り、かつ連なりが適宜コントロールされた多孔質体多孔
質体Ｓを人工補綴材の複雑な表面に合わせて成形し固定
することができる。なお、孔Ｈの平面形状は好ましく正
六角形のように最密充填に効果的な形を選択し、出来る
だけ体積空隙率を増すような形状とし、上下に隣接する
薄板に形成した孔Ｈが垂直方向のみでなく、水平方向に
も連なっていくオープンな三次元構造であることが望ま
しい。
【００２５】また、骨組織の侵入を促進するために、骨
組織に対する親和性を有し、生体活性な生体材料を被覆
することが望まく、被覆する材料はアパタイト、生体ガ
ラスセラミックス、キチン、キトサン、ゼラチン又はそ
れらの誘導体などとともに、生体内で耐蝕性に優れた酸
化チタンや窒化チタンをコーティングを行うことが望ま
しい。また、人工補綴部材を骨セメントにて固定する場
合は、シランカップリング剤などの骨セメントとの接着
力を強化する薬剤を被覆することが望ましい。
【００２６】なお、上記薄板１、２・・・を構成する金
属材料としては純チタン、チタン合金、ＣｏーＣｒ−Ｍ
ｏ合金又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いることが好まし
い。
【００２７】図５、図６、図７に孔Ｈの様々な平面形状
を示すが、孔Ｈの平面形状は骨細胞の侵入に適していな
ければならない。図５は円形の孔Ｈを最密に並べたもの
である。図６は種々の直径を有する円形の孔Ｈを示して
いる。一般的に、７５μm から３５０μm の内接円を有
する空隙が骨細胞の侵入を促すとされているが、図６の
様に一定の面積に様々な径の空隙が分布している平面形
状が効果的であることも考えられる。また、骨細胞の種
類によっては必ずしも円形の孔に反応するのではなく、
先細の形状の方がよいもあるので、図７のように不定型
の孔Ｈ形状が好ましい場合がある。
【００２８】図８、図９、図１０の断面図には、多孔質
体Ｓの異なる断面構造が示している。図８は薄板１、２
・・・に開けられる孔Ｈの有効寸法が、骨組織側Ｂから
人工補綴部材基体Ｉに近づくに連れて小さくなる多孔質
体Ｓの断面構造を示している。図９は図８と逆の断面構
造を示している。特に多孔質体Ｓの表面に垂直方向の引
っ張り応力が発生する場合に効果的な断面構造である。
図１０は上から２つめの薄板２及び４つめの薄板４に形
成した孔Ｈがその他の薄板比べて格段に大きい断面構造
を示している。
【００２９】動物実験１ 図１１は上述のようにして製作した多孔質体Ｓの有効性
を検討するため行った動物実験の模式図である。この実
験に供した多孔質体Ｓは図３に示すような孔Ｈが上下に
真っ直ぐ連通しているもので、孔Ｈの有効孔径は３５０
μm 、体積空隙率は６０％であった。実験方法としては
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（以下、ＪＢＭＲと略
す），Ｖｏｌ，２０，１２９５−１３０７（１９８６）
に記載された方法に準拠して行った。
【００３０】すなわち、家兎の下肢脛骨Ｔの近位端から
約３ｃｍの位置に多孔質体Ｓを埋入した。多孔質体Ｓ
は、洗浄、オートクレーブ滅菌し、さらに抗生剤（ビク
シリン）を溶解した生理食塩水溶液を浸潤させ、予め下
肢脛骨Ｔに形成した溝に槌打し埋入した。骨膜、筋肉、
筋膜、皮膚を通法に従い縫合し、抗生剤を投与した後、
安静に静置した。家兎はケージ（５０ｃｍ×８０ｃｍ×
４０ｃｍ）内で自由に運動させ、食餌は固形食を水と共
に与えた。
【００３１】家兎は術後４週と６週で屠殺し、図１２に
示すように多孔質体Ｓとその周囲の脛骨Ｔの一部を取り
出し、ホルマリン固定なしで約２時間後に、図１３に示
すと如く脛骨ＴにワイヤーＷを通し、インストロン試験
機で接着強度Ｄを測定した。
【００３２】インストロン試験機の荷重条件は前述の方
法に従いクロスヘッドスピード３．５ｃｍ／ｍｉｎで行
った。
【００３３】図１４は接着強度Ｄの測定結果を示す図で
ある。●印は本発明による多孔質体Ｓ１の接着強度を示
す。多孔質体Ｓは５週後に約１０Ｋｇの接着強度を示し
た。
【００３４】多孔質体Ｓは１０週後に約１２Ｋｇの接着
強度であった。単位面積当りの接着強度は、５週後で６
Ｋｇ／ｃｍ2 、１０週後で８Ｋｇ／ｃｍ2 となる。破断
は多孔質体Ｓ１に付着した脛骨Ｔ内で起こり、多孔質体
Ｓ１ともに薄板同士の界面での分離は確認されなかっ
た。
【００３５】○印は前述の文献で報告された生体ガラス
セラミックスの接着強度であり、１０週後で平均７．６
１Ｋｇ、２５週後で平均７．２４Ｋｇであったと報告さ
れている。ＪＢＭＲ，Ｖｏｌ．２３，７８１−８０８
（１９８９）で報告さたようにアパタイトは△印で示す
如く、８週後に平均６．４０Ｋｇの接着強度であり、２
５週後には６．８６Ｋｇの接着強度を示している。
【００３６】□印は骨の強度を示しているが、２５週後
に平均１１・９６Ｋｇの接着強度を示すことがＪＢＭ
Ｒ、Ｖｏｌ．１９，６８５−６９８（１９８５）に報告
されている。これらの実験はどれも同じ方法で行われて
いる比較可能な数値であり、これらの中で本発明の多孔
質体Ｓは、生体ガラスセラミックスやアパタイトと言わ
れる現在の生体材料中最も生体活性であり骨組織との接
合．接着に優れているとされる材料よりすぐれているこ
とが判る。骨の強度と比較すると約１０週という短期間
でほぼ同等の接着強度が獲得できることがわかった。
【００３７】次に、接着強度試験後得られた骨組織と多
孔質体Ｓを通法に従い脱水、樹脂包理を行い、脛骨Ｔの
長軸と垂直な方向に薄切りし、用手的に厚さ約５０μm
までの研摩標本Ｚとした。観察は光学顕微鏡を用いて行
い、通常光視野と蛍光反射観察を行った。
【００３８】図１５、図１６、図１７は接着強度測定試
験に供した多孔質体Ｓの組織学的検索結果を示す写真で
ある。
【００３９】図１５には、５５００倍の倍率による写真
を示し薄板１〜５の領域の孔Ｈ内で骨組織Ａと骨髄組織
Ｂが共存し、写真には明瞭に写らなかったが、血管像と
新生骨細胞の存在が肉眼では確認された。また、図１６
は図１５の蛍光反射像を示す。
【００４０】図１７には薄板１１、薄板１２、薄板１
３、薄板１４、薄板１５付近に相当する領域を示し、骨
組織Ａの量はやや少ないが骨質の石灰化度や接着度には
大きな差はない。
【００４１】図１５乃至図１７が示すように骨組織Ａは
多孔質体Ｓの薄板１から薄板２０までのほとんどの孔Ｈ
に侵入、成長しており、骨髄組織Ｂなどを伴った正常な
骨組織であることが判った。この結果は、本実施例の多
孔質体Ｓが骨との複合体を形成し、更には骨組織を金属
の薄板で強度補強していることを示している。また、接
着強度試験で周囲の脛骨Ｔが破断したことにより、多孔
質体Ｓを構成する薄板相互の融着強度が十分であること
及び骨との接着力は骨単体の破断力にほぼ匹敵すること
がわかった。
【００４２】次に上記の実験に供した上記多孔質体Ｓに
比して、薄板１、２・・・の厚みのみを表１の如く変え
た多孔質体Ｓを前述の方法で作製した。これらの多孔質
体１を上述の動物実験に供し、１０週後の接着強度を測
定した。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】表１から明らかなように、上記厚みが１０
〜１５０μm の時には、接着強度が１２Ｋｇ／ｃｍ2 で
あり、これは前述のように骨の強度にほぼ等しい。ま
た、破断が脛骨Ｔでおこったことが確認された。一方、
１５０μm より大きければ、接着強度が１０Ｋｇ／ｃｍ
2 以下であり、しかも破断が多孔質体Ｓ内でおこったこ
とが確認された。
【００４５】これは、上記厚みが１０〜１５０μm であ
るときには、上記孔Ｈ内に増生侵入する骨細胞が図３の
断面図が示すような孔Ｈの中心方向に突出した薄板１、
２・・・突出部ｈにより強くアンカーされるのに対し、
１０μm より小さいときには上記突出部ｈの突出量が少
なすぎるため骨細胞の引っ掛かりが十分でなく、強いア
ンカリングを得ることができず、また１５０μm より大
きいときは、前記突出部３の突出量が多くなり、孔Ｈの
厚み方向での孔径１０μm 程度になってしまい、この部
分で骨組織が破断してしまったためと推測される。
【００４６】また、上記厚みが１０μm より小さけれ
ば、重ねる薄板１、２・・・の数が非常に多くなければ
いかず製作上、非常に面倒である。
【００４７】次に、図４に示すような各薄板１、２・・
・の孔Ｈが互い違いになっていて、薄板１、２・・・の
厚みが表２に示す如くである上記多孔質体Ｓを前述の方
法で作製した。なお、この多孔質体Ｓの孔Ｈの形状は六
角形であり、その有効孔径は３００μm で、また上記多
孔質体Ｓの体積空隙率は６０％であった。これらの多孔
質体３を上述の動物実験に供し、１０週後の接着強度を
測定した。その結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】表２から明らかなように、上記厚みが１０
〜１５０μm 以下の時には、接着強度が１２Ｋｇ／ｃｍ
2 であり、これは前述のように骨の強度にほぼ等しい。
また、破断が脛骨Ｔ内で起こったことが確認された。一
方、１０μm より小さい場合、１５０μm より大きい場
合は、接着強度が１０Ｋｇ／ｃｍ2 以下であり、しかも
破断が多孔質体Ｓ１内でおこったことが確認された。
【００５０】次に、薄板１、２・・・の厚みが１００μ
m であり、その孔Ｈの有効孔径が表３に示す如くである
多孔質体Ｓを前述の方法で作製した。なお、この多孔質
体Ｓの断面形状は図４に示すような各薄板１、２・・・
の孔Ｈを互い違いにし、体積空隙率の６０％とした。こ
れらの多孔質体Ｓを上述の動物実験に供し、１０週後の
接着強度を測定した。その結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】表３から明らかなように、上記有効孔径が
１００〜４００μm の時には、接着強度が１２ｋｇ／ｃ
ｍ2 であり、これは前述のように骨の強度にほぼ等し
い。また、破断が脛骨Ｔ内で起こったことが確認され
た。一方、１００μm より小さい場合、あるいは４００
μm より大きい場合には接着強度が１０Ｋｇ／ｃｍ2 以
下であり、しかも破断が多孔質体Ｓ１内で起こったこと
が確認された。
【００５３】次に、薄板１、２・・・の厚みが１００μ
m であり、その孔Ｈの有効孔径が３００μm であり、体
積空隙率が表４に示す如くである多孔質体Ｓを前述の方
法で作製した。なお、この多孔質体Ｓの断面形状は図４
に示すような各薄板１、２・・・の孔Ｈを互い違いにし
た。
【００５４】
【表４】
【００５５】表４から明らかなように、上記体積空隙率
が４５％以上の時には、接着強度が１２Ｋｇ／ｃｍ2 で
あり、これは前述のように骨の強度にほぼ等しい。ま
た、破断が脛骨Ｔ内で起こったことが確認された。一
方、４５％より小さければ、接着強度が１０Ｋｇ／ｃｍ
2 以下であり、しかも破断が多孔質体Ｓ内で起こったこ
とが確認された。なお、上記多孔質体Ｓの強度を考える
と上記体積空隙率は最大で８５％であることが好まし
い。
【００５６】以上から、薄板１、２・・・の厚みは１５
０μm 以下、特に１０〜１５０μmの範囲、その孔Ｈの
有効孔径は１００〜４００μm の範囲、また多孔質体Ｓ
の体積空隙率は４５％以上であることが好ましいことが
判った。
【００５７】（実施例２）図１に示すような外観を有
し、図１８の断面図に示す如く、強度補強のため中心に
稠密体薄板ＮＰを２枚積層するとともに、その両側それ
ぞれには小さめの孔Ｈ1 を多数穿設してなる薄板ｎ（ｎ
＝奇数）、及び大きめの孔Ｈ2 を多数穿設してなる薄板
ｎ＋１を交互に９枚積層した、人工補綴部材を構成する
本実施例の純チタン製多孔質体Ｓ１を作製した。この多
孔質体Ｓ１を構成する上記薄板ＮＰ、ｎ、ｎ＋１はすべ
て厚み１００μm であり、多孔質体Ｓ１の作製方法は実
施例１の方法に準じた。
【００５８】図１９には、上下に重なりあった２枚の薄
板ｎ、ｎ＋１の平面図を示し、同図に示すように、平面
視において大きめの孔Ｈ2 は、小さめの孔Ｈ1 ３つを包
含しているとともに、この３つの孔Ｈ1 を含めて小さめ
の孔Ｈ1 １１個に連通している。なお、ここで包含する
というのは上記大きめの孔Ｈ2 が上記小さめの孔Ｈ1に
対して完全に開口していることを意味している。また、
小さめの孔Ｈ1 は平面視で正六角形で、その直径は３５
０μm であり、他方、大きめの孔Ｈ2 はその内接円の直
径が１，０００μm である。また、上記多孔質体Ｓ１の
体積空隙率は７０％であった。
【００５９】次に、上記多孔質体Ｓ１とほぼ同一である
が、図２０に示すように上下に隣接する２枚の薄板ｎ、
ｎ＋１には直径３５０μm の正六角形で同一の孔Ｈがそ
れぞれ設けられとともに、一方の薄板ｎに設けられた１
つの孔Ｈが他方の薄板ｎ−１に設けられた３つの孔Ｈに
均等に連通するようにデザインされた本実施例の多孔質
体Ｓ２（体積空隙率＝約６０％）：及び、図２１に示す
ように上下に隣接する２枚の薄板ｎ、ｎ＋１に設けられ
た直径３５０μm の正六角形で同一の孔Ｈが平面視にお
いてほぼ完全に重なり合うようになした本実施例の多孔
質体Ｓ３（体積空隙率＝約６０％）を作製した。
【００６０】比較例 上記実施例２に対する比較例として、図２２に示すよう
な外径が上記実施例２の多孔質体Ｓ１〜Ｓ３にほぼ等し
く、チタン−６アルミニウム−４バナディウム合金製の
基体ＢＰの上下に設けられた凹部ＢＰ1 に、直径約５０
０μm の純チタン製ビーズＢを敷き詰め、これを高温で
融着し、比較例の多孔質体Ｓ４（体積空隙率＝約４０
％）とした。この多孔質体Ｓ４に形成されるビーズ間ポ
アは最も狭いところで約１００μm であった。
【００６１】動物実験２ 上記実施例２の多孔質体Ｓ１〜Ｓ３と上記比較例の多孔
質体Ｓ４を用い、上記動物実験１と同様の実験を行っ
た。
【００６２】図２３の接着強度Ｔの測定結果に示すよう
に、各多孔質体Ｓ１〜４はいずれも６週後には約７ｋｇ
／ｃｍ2 に達し、有意差を示さなかったが、２週後には
多孔質体Ｓ１がＳ２〜４に対し、有意差を示した。
【００６３】表５には、各多孔質体２群間のそれぞれ２
週後、６週後での接着強度の有意差検定値ｐを示し
〔ｐ：Ｚ標本ｔ検定（パラメトリック法）にて求め
た）、この表２の判定欄には、０．０１≦ｐ＜０．０
５：＊、０．００５≦ｐ＜０．０１：＊＊、０．００１
≦ｐ＜０．００５：＊＊＊、Ｐ＜０．００１：＊＊＊
＊、及び統計的有意差が顕著でない場合、すなわちｐ≧
０．０５の場合：ｎｓで判定を記載した。
【００６４】
【表５】
【００６５】次に、ホルマリン固定した骨／多孔質体の
非脱灰切刃標本をトルイジンブルーで染色し、染色した
石灰化組織の面積を求めることによって、空隙に対する
侵入骨の侵入深さ率ＢＩ及び体積比率ＢＶを求めた。こ
れらの結果をそれぞれ図２４と図２５に示す。
【００６６】図２４から明らかなように、多孔質体Ｓ１
〜Ｓ４はいずれも８０％以上の侵入深さ率を示し、２週
後においては特に実施例６の２つの多孔質体Ｓ１、Ｓ３
の値が大きかった。
【００６７】また、図２５から明らかなように、多孔質
体Ｓ１〜４はいずれも体積比率が４０％を超え、多量の
骨が侵入していたことが判った。
【００６８】次に、上記骨／多孔質体の研磨標本を作
り、これを５０倍の拡大率で観察した。その結果、実施
例２の多孔質体Ｓ１〜Ｓ３及び比較例の多孔質体Ｓ４は
は、内部に骨組織と骨髄組織が共存し、特に多孔質体Ｓ
１については血管像も存在しており、健全な骨組織が維
持される永続性が期待できることが判った。なお、多孔
質体Ｓ２については侵入度合いが浅く、多孔質体Ｓ３、
Ｓ４については横方向の連続性に欠けており、十分な栄
養補給を行いにくいことを示唆していた。
【００６９】上記の結果から、多孔質体内部における健
全な骨組織の維持には血管などの組織の侵入に伴う栄養
補給が重要であることが推測できる。
【００７０】（実施例３）図２６は本実施例による人工
補綴部材としての人工椎体ＡＬを示す。立方体状チタン
合金製の人工椎体本体ＡＬ１の両端側に端面と同形状で
厚さ１００μm のチタン薄板１、２・・・を１０枚積層
し約１ｍｍの厚みの多孔質体ＡＬ２を接合した。孔Ｈの
有効孔径は３００μm とし、その他のデザインは実施例
１に準じた。
【００７１】真空炉の中に図２６の如く人工椎体本体Ａ
Ｌ１と前記薄板１、２・・・からなる多孔質体ＡＬ２を
積み重ねて約９００℃まで加温した。真空炉の雰囲気は
不活性気体（アルゴン）とした。その後、該人工椎体Ａ
Ｌの表面に火炎溶射によるアパタイト被覆を行い、次に
アパタイトをペースト状にして塗布し熱処理で再結晶さ
せ、続いて生体ガラスセラミックスの被覆を行った。
【００７２】また、上記多孔質体ＡＬ２の孔Ｈの内壁面
にアパタイトを被覆するため、以下のように人工椎体Ａ
Ｌを作製した。
【００７３】まず、人工椎体本体ＡＬ１の両端面にアパ
タイトを被覆した後、多孔質体ＡＬ２を積み重ねて上述
の如く真空炉内で加熱して多孔質体ＡＬ２と人工椎体本
体ＡＬ１の境界面付近の孔Ｈの内壁面のみにアパタイト
を被覆した。
【００７４】また、実施例１の方法で多孔質体ＡＬ２を
予め作製しておき、一端面に火炎溶射によるアパタイト
の被覆を行った。この溶射面を人工椎体本体ＡＬ１に突
き合わせて真空炉で加熱すると、多孔質体ＡＬ２の中間
層のみで孔Ｈの内壁面がアパタイトで被覆された人工椎
体ＡＬを作製した。
【００７５】以上のような方法で、多孔質体の断面にお
ける被覆範囲を制御することができた。
【００７６】図２７は、上述の人工椎体ＡＬで腰椎ＬＢ
と椎間板ＬＤを置換した状態を示す側面図である。
【００７７】なお、本実施例は人工椎体以外にも、突起
間スペーサ、腸骨スペーサ、後頭蓋下プレート、人工膝
関節脛骨側コンポーネントなどのさまざまな人工補綴部
材に適用できる。
【００７８】（実施例４）図２８は本実施例による人工
歯根ＡＲを示す斜視図である。人工歯根ＡＲは、ほぼ円
筒状をなし、生体為害性のない金属材料やセラミックス
材料より構成された人工歯根本体ＡＲ１と凹状の円筒部
分の表面に形設された人工歯根多孔質体ＡＲ２からなっ
ている。
【００７９】図２９には人工歯根多孔質体ＡＲ２を構成
する薄板ＡＲ４の平面図を示し、該薄板ＡＲ４は厚さ５
０μm 、幅７．９ｍｍ、長さ１０００ｍｍの帯状をな
し、外縁に約１ｍｍ程度の無孔縁ＡＲ５を残して有効径
約３００μm の孔Ｈを多数開口している。また、上記薄
板ＡＲ４の先端付近には固定用孔ＡＲ６を２か所に設け
てある。
【００８０】図３０の断面図には上述の人工歯根本体Ａ
Ｒ１の多孔質受け部ＡＲ９に帯状の人工歯根多孔質体Ａ
Ｒ２を積層する方法を示し、人工歯根本体ＡＲ１をその
軸芯で固定し、図３０に示す人工歯根本体ＡＲ１の多孔
質体受け部ＡＲ９に設けた薄板固定穴ＡＲ１０に直径
０．８５ｍｍのチタン製のロッドＡＲ１１を打ち込み、
該ロッドＡＲ１１に薄板ＡＲ４の上記固定穴ＡＲ６を嵌
め込む。しかる後、ロッドＡＲ１１に突出した部分をや
すりがけした。このような処理を行った後、薄板ＡＲ４
が撓まない程度に引っ張りながら人工歯根本体ＡＲ１を
回転させ、薄板ＡＲ４を巻き付ける。
【００８１】薄板ＡＲ４の厚みは５０μm であるので、
約２０回転させると人工歯根多孔質体ＡＲ２の厚みは上
記多孔質体受け部の深さに等しく１ｍｍとなる。その
後、薄板ＡＲ４を適当なところで切断し、後端を接着材
で仮固定して、真空炉にて約９００℃に加温する。
【００８２】図３１は人工歯根本体ＡＲ１の側面図であ
る。人工歯根本体ＡＲ１は全長１２ｍｍの円筒体で、そ
の端部にある直径４ｍｍの本体端部ＡＲ７と、先端に位
置し先端が円く加工されている本体先端部ＡＲ８と、本
体端部ＡＲ７と本体先端部ＡＲ８の中間にあって長さが
約８ｍｍで直径が３ｍｍの円筒状をなした多孔質体受け
部ＡＲ９を備え、上記多孔質体受け部ＡＲ９には直径
０．８ｍｍの薄板固定穴ＡＲ１０を２か所設けている。
【００８３】なお、厚みが７５、１００、１２５、１５
０μm の上記薄板ＡＲ４を用いて同様に多孔質体４を備
える人工歯根ＡＲを作製することができが、１７５μm
の薄板ＡＲ４では、これを上記多孔質体受け部ＡＲ９の
周囲に巻き付ける際に、かなり強く引っ張らなければな
らず、上記固定用穴ＡＲ６が破れてしまった。そこで、
引っ張り力を小さくして試みたが、上記多孔質体受け部
ＡＲ９の曲率に合わせて正確に巻き付けることができ
ず、一応巻き付けてはみたものの真空炉で加温しても部
分的にしか融着せず、実用可能な人工歯根ＡＲを作製す
ることができなかった。
【００８４】また、上記厚みとしては５０μm 〜１００
μm の範囲が最も作製し易かった。
【００８５】なお、図３２には本実施例の別の態様を示
し、大腿骨補綴部材ＡＲｆでは骨埋入部ＡＲｆ１の周囲
に多孔質体ＡＲｆ２を備え、この多孔質体ＡＲｆ２は上
述の人工歯根ＡＲの多孔質体ＡＲ２同様に、薄板ＡＲ４
を巻き付ける工程により作製した。
【００８６】（実施例４）図３３は本実施例による人工
歯根ＡＲｎを示し、この人工歯根ＡＲｎは短径で六角柱
状の柱部ＡＲｎ１を備えた本体部ＡＲｎ２と、該柱部Ａ
Ｒｎ１の周囲に装着される全体としてほぼ円筒状の多孔
質体ＡＲｎ３及び上記柱部ＡＲｎ１上に螺結するよう構
成された截頭円柱状のヘッド部ＡＲｎ４から構成され
る。
【００８７】図３４の平面図には、上記多孔質体ＡＲｎ
３を構成するループ状の薄板ＡＲｎ５を示し、この薄板
ＡＲｎ５の一方の半周側には外側に開いた複数の切欠Ａ
Ｒｎ６を、他方の半周側には貫通孔ＡＲｎ７を形成する
とともに、上記柱部ＡＲｎ１の側面に対応するよう直線
となった回転防止用の内側辺縁ＡＲｎ８が一部に形成し
てある。
【００８８】なお、上記薄板ＡＲｎ５を相互に固着させ
るため人工歯根ＡＲｎを真空炉にて加温してもよい。
【００８９】このような薄板ＡＲｎ５を内側辺縁ＡＲｎ
８と上記柱部ＡＲｎ１の側面を利用して高さ方向に任意
に変位させながら積層することによって上下に隣接する
任意の２枚の薄板ＡＲｎ５において、切欠ＡＲｎ６と貫
通孔ＡＲｎ７が上下に重なりあった多孔質立体構造の多
孔質体ＡＲｎ３を構成することができる。
【００９０】すなわち、上記切欠ＡＲｎ６によって多孔
質体ＡＲｎ３の側面より侵入した骨は、上又は下に位置
する上記貫通孔ＡＲｎ７内に侵入する。これにより侵入
骨は立体的空隙構造内に増生、成長してゆき、よってよ
り強固なる骨と人工歯根ＡＲｎの結合が実現する。
【００９１】（実施例５）図３５（ａ）の斜視図には本
実施例のブレード型人工歯根ＡＲｍを示し、この人工歯
根ＡＲｍは金属製でほぼ円筒状をなすポスト部ＡＲｍ１
と、該ポスト部ＡＲｍ１の下端部分の直径方向に形成さ
れた嵌合溝ＡＲｍ２に嵌合した金属製の多孔質体ＡＲｍ
３より構成される。
【００９２】上記多孔質体ＡＲｍ３は、図３５（ｂ）の
平面図に示すように多数の貫通孔Ｈを形成した薄板ＡＲ
ｍ４を積層した後、真空炉にて焼結・固定してなるもの
である。
【００９３】（実施例６）図３６には人工股関節ＡＨを
示し、この人工股関節ＡＨは、ほぼ半球状をなし骨盤に
固定される臼蓋殻本体ＡＨ１と棒状で大腿骨髄腔内に挿
入される大腿骨ステムＡＨ２と、該大腿骨ステムＡＨ２
の一端から約４５°の角度で延びる棒状部材ＡＨ３の先
端に嵌着されるほぼ半球状のボール部材ＡＨ４、及び臼
蓋殻本体ＡＨ１に嵌着されて該ボール部材ＡＨ４ととも
に球関節を形成するベアリング部材ＡＨ５から構成され
る。
【００９４】また、臼蓋殻本体ＡＨ１および大腿骨ステ
ムＡＨ２の表面には臼蓋多孔質体ＡＨ６、大腿骨ステム
多孔質体ＡＨ７が形設されている。
【００９５】このうち、 臼蓋多孔質体ＡＨ６は骨盤と
直接接触する領域の大部分に設置され、他方、大腿骨ス
テム多孔質体ＡＨ７は重荷大腿骨髄腔の近位部領域のほ
ぼ全周に形成されている。
【００９６】なお、上記人工股関節ＡＨを構成する各部
材の構成材料は、ベアリング部材ＡＨ５が高分子材料、
ボール部材ＡＨ４がセラミック材料、臼蓋殻ＡＨ１及び
大腿骨ステムＡＨ２はチタン合金製であり、臼蓋多孔質
体ＡＨ６と大腿骨ステム多孔質体ＡＨ７はチタン合金製
であり、棒状部材ＡＨ３と大腿骨ステム多孔質体ＡＨ７
は純チタン製である。
【００９７】図３７は、臼蓋多孔質体ＡＨ６を構成する
薄板ＡＨ７の展開平面図であり、薄板ＡＨ７は厚み１０
０μm で、全周に幅１ｍｍの無孔縁ＡＨ８を備え、その
他の部分には有効孔径約３００μm の孔Ｈを多数開孔し
てある。薄板ＡＨ７は底辺と該底辺より長さの短い上片
を曲線で結んだ概略二等辺三角形を底辺の延長線上に数
個並べた形状をしており各概略二等辺三角形は互いに底
辺で連続している。該薄板ＡＨ７の形状は球体の表面を
展開した図にほぼ等しい。
【００９８】図３８は、上記臼蓋殻本体ＡＨ１の側面図
である。臼蓋殻本体ＡＨ１は直径５０ｍｍの概略半球体
であり、下端面及び頂点からそれぞれ５ｍｍの位置の間
の領域に深さ２ｍｍで球面が形成してある臼蓋多孔質体
受け部ＡＨ９が形成されている。他方、その内部にはベ
アリング部材ＡＨ５が当接する内球面ＡＨ１０を有した
直径４５ｍｍの内球空間となっている。
【００９９】図３９の平面図は、臼蓋殻本体ＡＨ１の臼
蓋多孔質受け部ＡＨ９に臼蓋多孔質体ＡＨ６を形成する
状態を示し、臼蓋殻ＡＨ１を金型Ｏ１と金型Ｏ２で囲圧
することによって、図４０の断面図に示すように、上述
の如く展開され（図３７参照）且つ臼蓋多孔質受け部Ａ
Ｈ９の周囲に幾重にも重なるように巻かれていた各薄板
ＡＨ７を上記臼蓋多孔質受け部ＡＨ９に適合するよう成
形した。
【０１００】これら金型Ｏ１、Ｏ２は外形７０ｍｍ高さ
５０ｍｍの円筒を、直径方向に二分割した外形をなすと
ともに、その内部には直径５０．５ｍｍの半球Ｏ３が掘
削されており、両者をその分割面で当接させるには、不
図示のネジを用いて引きつけるようにしても良い。
【０１０１】また、予め薄板ＡＨ６′を直径５０ｍｍを
不図示の半球体に押しつけて曲げておいて良く、このよ
うに曲げておいたものを上記臼蓋多孔質受け部ＡＨ９に
巻き付けてか上記金型Ｏ１、Ｏ２で囲圧することができ
る。
【０１０２】このように、上記薄板ＡＨ６′を積層した
臼蓋殻ＡＨ１を金型Ｏ１、Ｏ２とともに真空炉に入れ約
９００℃に加温し、臼蓋殻ＡＨ１の表面に臼蓋多孔質体
受け部ＡＨ９が融着させた。
【０１０３】図４１は、図３６のIII-III線図であり、
その断面は対称形であって、ステム本体ＡＨ２の周囲に
は、幅約１８ｍｍの平面と、曲率半径がぞれぞれ６ｍｍ
と２５ｍｍで幅が１０ｍｍと１４ｍｍの曲面を有する凹
部と、それらを仕切る堤状突起ＡＨ１３からなる多孔質
受け部ＡＨ１２が形成されている。また、図４２の平面
図には、大腿骨ステム多孔質体受け部ＡＨ１２の平面部
位に固定される多孔質体ＡＨ７を構成する上記薄板ＡＨ
７′を示しており、その厚みは１００μm で、全周に無
孔縁ＡＨ１が約１ｍｍの幅で設けてあり、また他の部分
には有効孔径約３００μm の孔Ｈを多数開孔してある。
【０１０４】図４３の断面図は、大腿骨ステムＡＨ２に
大腿骨ステム多孔質体ＡＨ１６を形設している状態を示
し、金型Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６は、それぞれ大腿骨ステム多
孔質体受け部ＡＨ１２に対応した当接面を有している。
その後、金型Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６とともに大腿骨ステムＡ
Ｈ２を真空炉に入れ約９００℃に加温すると大腿骨ステ
ムＡＨ２に大腿骨ステム多孔質体ＡＨ７が形設した。
【０１０５】なお、上記多孔質体ＡＨ７としては、図１
に示すような多孔質体Ｓ１或いは予め所望の曲率に成形
した薄板を積層し、焼結固着したものを、レーザ加工に
より切断したものを用いても良い。
【０１０６】図４４には、本実施例の人工股関節ＡＨを
構成するステムＡＨ２の他の態様を示し、本態様によれ
ば上記多孔質体ＡＨ７を固定する手段としてリベットも
しくはアンカーボルトなどの固定素子ＡＨ１３を用い、
そのため図４５の側面図に示すようにステムＡＨ２の多
孔質受け部ＡＨ１２に固定孔ＡＨ１４を形成したもので
ある。
【０１０７】また、図４６及び図４７には更に上記ステ
ムＡＨ２の他の態様を示し、ＡＨ２の中間部分に穿設さ
れた左右方向に貫通孔である多孔質受け部ＡＨ１２内に
図４８に示すように、図４２の薄板ＡＨ７′を多数積層
してなる多孔質体ＡＨ１５や図４９に示すように、同様
に上記薄板ＡＨ７′を金属のバルクからなる中間体ＡＨ
１６の両側に積層してなる多孔質体ＡＨ１５を嵌合固定
したものである。なお、図４７に示す上記ステムＡＨ２
においては、上記多孔質受け部ＡＨ１２と上記多孔質体
ＡＨ１５の平面形状が異なるデザインとなっている。
【０１０８】（実施例７）図５０は、本発明の大腿骨頭
カップＡＣの斜視図である。大腿骨頭カップＡＣは外形
は直径３８ｍｍから６０ｍｍの概略半球状体で、外側に
は厚さ２ｍｍのＰＶＡ（ポリビニールアルコール）製の
摺動体ＡＣ１が、また内側には厚さ２ｍｍ下述の３重構
造体ＡＣ２を形成してなる、肉厚が４ｍｍのカップで、
大腿骨頭を置換後、臼蓋との摺動部材として機能する。
【０１０９】図５１は、図５０のIV−IV線図で、上記３
重構造体ＡＣ２の外側が、有効孔径約３ｍｍで孔Ｈを全
体に備えた厚さ１００μm の純チタン製薄板を５枚積層
してなり、且つ上記孔Ｈの内部にＰＶＡが侵入したＰＶ
Ａ接合部ＡＣ４、また内部空間Ｅの側には有効孔径３０
０μm の孔Ｈを全体に備えた厚さ５０μm の純チタン製
薄板を１０枚積層してなる骨当接部ＡＣ５、そして上記
ＰＶＡ接合部ＡＣ４と骨当接部ＡＣ５の間には厚さ１ｍ
ｍの無孔性純チタン製カップ体ＡＣ３を介装させた構造
となっている。
【０１１０】次に、上記の大腿骨頭キャップＡＣの作製
方法を説明する。
【０１１１】まず、実施例６で説明した球面の展開方法
を用いて有効孔径３００μm の孔Ｈを穿設した厚さ５０
μm の薄板と有効孔径３ｍｍの孔Ｈを穿設した厚さ１０
０μm の薄板を作製し、これらを上記カップ体ＡＣ３の
両側に５枚と１０枚それぞれ積層し、これを仮固定し不
図示の金型に入れ、それを真空炉にいれて約９００℃に
加温し互いに融着させ上記多孔質体ＡＣ２を作製した。
【０１１２】次に調整したＰＶＡ溶液を適量不図示の金
型に流し込み、その上から上記の多孔質体ＡＣ２を上記
内部空間Ｅ側を上にして置き、これをしばらくの間冷却
してＰＶＡを上記多孔質体ＡＣ２の周囲に固定した。し
かる後、これを温度１４０℃のシリコーンオイル中にい
れて１時間熱処理し低含水率ＰＶＡゲルよりなる摺動体
ＡＣ１を外部に形成して上記の大腿骨頭キャップＡＣを
得た。
【０１１３】なお、上記のＰＶＡ溶液の調整方法は、特
開平２−８６６０６及び特開平３−１４１９５７に開示
された方法に準じて行い、重合度５０００、ケン化度９
９、９モル％のＰＶＡ１０ｇを９０ｇのジメチルスルホ
キシド／水混合溶媒に加えて１３０℃で２時間攪拌しな
がら溶解して上記ＰＶＡ溶液を調整した。
【０１１４】図５２の側面図は、大腿骨頭カップＡＣを
大腿骨ＦＢに装着した状態を示すものである。
【０１１５】以上のように、人工補綴部材の表面を被覆
する多孔質体は、上述のＰＶＡ以外にも人工補綴部材の
摺動部の構成部材や衝撃荷重の吸収部材あるいは弾性変
形体として採用される超高分子量ポリエチレンやシリコ
ンなどの有機材料と一体化することができ、有機材料よ
りなる部材の強度補強とこれに接する骨組織との結合に
優れている。
【０１１６】（実施例８）図５３の側面図は、本実施例
による人工補綴部材としての人工椎体ＣＥを示し、この
人工椎体の本体ＣＥ１はアルミナセラミックス製の立方
体で、その寸法は１０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍで、その
端面に厚さ１ｍｍのチタン製の多孔質体ＣＥ２が一体化
されてなる。この多孔質体ＣＥ２は厚さ１００μm の薄
板が１０枚積層した構造をなしている。
【０１１７】上記人工椎体ＣＥは図５４の上面図に示す
ように、多孔質体ＣＥ２に有効径３００μm の孔Ｈが最
密に穿孔され、図５５の断面図に示すように多孔質体Ｃ
Ｅ２には三次元的な空隙が形成されている。
【０１１８】また、上記本体ＣＥ１の端面のほぼ中央に
は高さ０．９８ｍｍ、直径２ｍｍの接合用円柱ＣＥ３が
突出しており、他方上記多孔質体ＣＥ２のその周囲の部
分には接合用円柱ＣＥ３を取り囲むように変形吸収用溝
ＣＥ４を８個設けた。なお、接合用円柱ＣＥ３に当接す
る圧入面ＣＥ５は直径２．３ｍｍの内接円が当接する球
面をなし、各チタン製薄板を上記本体ＣＥ１の端面ＣＥ
４上に設置する際には、該圧入面ＣＥ５が接合用円柱Ｃ
Ｅ３に強固に固着するようにした。
【０１１９】上記人工椎体をこのように組み立てた後、
真空炉で約９００℃に加温しチタンを融着させるが、上
記本体ＣＥ１の端面ＣＥ４にチタン粒子を含むペースト
を塗布すると、チタン粒子が多孔質体ＣＥ２に金属原子
結合し、一方溶融したチタンが上記本体ＣＥ１の端面Ｃ
Ｅ４のアルミナセラミックスの微細な孔に侵入しアンカ
リングを得ることによってさらに効果的に結合する。
【０１２０】なお、本実施例による人工補綴部材は例え
ばセラミック製の人工膝関節の大腿骨コンポーネントや
脛骨コンポーネント、腸骨スペーサ、頭蓋骨補綴材、肋
骨接合ピンなどにおける骨組織との接触面の構成に広く
適用できるものである。
【０１２１】
【発明の効果】本発明の人工補綴部材は、 （１）圧縮をせずに多孔質の薄板を積層しているため細
孔の径、大きさのコントロールが容易であり；かつ、 （２）薄板相互を拡散結合（融着）させたので生体内で
の微小な移動がなく； （３）１５０μm 以下の厚みの薄板を用いたので、多孔
質体の曲面加工が容易にでき、よって基体の任意の表面
に上記多孔質体を固定することができ； （４）細孔を厚み方向に連通する際、孔の中心位置等を
ズラしたりすることによって空隙の３次元的立体構造を
任意にデザインすることができ、骨組織を迅速かつ多量
に増生、侵入させるようにすることができる； 等の特徴により、骨組織と強固に固定する。もって耐久
性が向上し、再置換手術の必要のないことから患者の負
担が非常に少ないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の生体補綴部材としての多孔質体
の斜視図である。
【図２】図１の多孔質体を構成する薄板の部分平面図で
ある。
【図３】図１の多孔質体のＩ−Ｉ線図である。
【図４】図１の多孔質体のＩ−Ｉ線図である。
【図５】図１の多孔質体を構成する薄板の部分平面図で
ある。
【図６】図１の多孔質体を構成する薄板の部分平面図で
ある。
【図７】図１の多孔質体を構成する薄板の部分平面図で
ある。
【図８】図１の多孔質体の垂直断面図である。
【図９】図１の多孔質体の垂直断面図である。
【図１０】図１の多孔質体の垂直断面図である。
【図１１】動物実験１の模式図である。
【図１２】動物実験１の模式図である。
【図１３】動物実験１の模式図である。
【図１４】動物実験１の接着強度測定結果を示すグラフ
である。
【図１５】動物実験１に供した多孔質体の組織的検索結
果を示す写真である。
【図１６】図１５の蛍光反射像である。
【図１７】動物実験１に供した多孔質体の組織的検索結
果を示す写真である。
【図１８】本発明実施例の生体補綴部材としての多孔質
体の斜視図である。
【図１９】本発明実施例の生体補綴部材を構成する上下
に隣接する２枚の薄板の部分平面図である。
【図２０】本発明実施例の生体補綴部材を構成する上下
に隣接する２枚の薄板の部分平面図である。
【図２１】本発明実施例の生体補綴部材を構成する上下
に隣接する２枚の薄板の部分平面図である。
【図２２】比較例の生体補綴部材の斜視図である。
【図２３】動物実験２の接着強度測定結果を示すグラフ
である。
【図２４】動物実験２による侵入深さ率の測定結果を示
すグラフである。
【図２５】動物実験２による体積比率の測定結果を示す
グラフである。
【図２６】本発明実施例の人工椎体の斜視図である。
【図２７】本発明実施例の人工椎体の側面図である。
【図２８】本発明実施例の人工歯根の斜視図である。
【図２９】図２８の人工歯根に形成された多孔質体を構
成する薄板の平面図である。
【図３０】図２８の人工歯根を構成する人工歯根本体の
水平断面図である。
【図３１】図２８の人工歯根を構成する人工歯根本体の
側面図である。
【図３２】本発明実施例の大腿骨補綴部材の斜視図であ
る。
【図３３】本発明実施例の人工歯根の分解斜視図であ
る。
【図３４】図３３の人工歯根に形成された多孔質体を構
成する薄板の平面図である。
【図３５】（ａ）は、本発明実施例の人工歯根の斜視図
であり、（ｂ）はこの人工歯根に形成された多孔質体を
構成する薄板の平面図である。
【図３６】本発明実施例の人工股関節の側面図である。
【図３７】図３６の人工股関節を構成する臼蓋殻に形成
された多孔質体を構成する薄板の展開平面図である。
【図３８】図３６の人工股関節を構成する臼蓋殻本体の
側面図である。
【図３９】図３６の人工股関節を構成する臼蓋殻に、多
孔質体を構成するための金型の平面図である。
【図４０】図３９の金型と図３６の人工股関節を構成す
る臼蓋殻を示す部分断面図である。
【図４１】図３６のIII-III線図である。
【図４２】図３６の人工股関節を構成するステムに形成
された多孔質体を構成する薄板の平面図である。
【図４３】図３６の人工股関節を構成するステムと多孔
質体を形成するための金型を示す水平断面図である。
【図４４】本発明実施例の人工股関節を構成するステム
の斜視図である。
【図４５】図４４のステムを構成するステム本体の側面
図である。
【図４６】本発明実施例の人工股関節を構成するステム
の斜視図である。
【図４７】本発明実施例の人工股関節を構成するステム
の側面図である。
【図４８】図４６或いは図４７のステムを構成する多孔
質体の斜視図である。
【図４９】図４６或いは図４７のステムを構成する多孔
質体の斜視図である。
【図５０】本発明実施例の大腿骨頭カップの斜視図であ
る。
【図５１】図５０のIV-IV線図である。
【図５２】本発明実施例の大腿骨頭カップの斜視図であ
る。
【図５３】本発明実施例の人工椎体の側面図である。
【図５４】本発明実施例の人工椎体の上面図である。
【図５５】本発明実施例の人工椎体の垂直断面図であ
る。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ１〜Ｓ３ 多孔質体 Ｓ４ 生体補綴部材 １〜２０ 薄板 Ｈ 孔 Ｂ 骨組織、骨髄組織 Ｔ 脛骨 Ｆ 大腿骨 Ｗ ワイヤー Ｄ 接着強度 Ａ 骨組織 ＮＰ 稠密体薄板 ＡＬ 人工椎体 ＬＢ 腰椎 ＬＤ 椎間板 ＡＲ 人工歯根 ＡＲｎ 人工歯根 ＡＲｍ ブレード型人工歯根 ＡＨ 人工股関節 ＡＣ 大腿骨頭カップ Ｏ 金型 ＦＢ 大腿骨 ＣＥ 人工椎体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ６１Ｌ 31/00 Ｚ 7167−4Ｃ (72)発明者 石田 典之 京都府京都市山科区竹鼻堂ノ前町46番地の １三井生命京都山科ビル７Ｆ 京セラ株式 会社内 (72)発明者 西尾 洋一 京都府京都市山科区竹鼻堂ノ前町46番地の １三井生命京都山科ビル７Ｆ 京セラ株式 会社内 (72)発明者 田村 保典 滋賀県蒲生郡蒲生町川合10番地の１ 京セ ラ株式会社滋賀工場内 (72)発明者 一宮 優 滋賀県蒲生郡蒲生町川合10番地の１ 京セ ラ株式会社滋賀工場内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人体の骨または関節などの硬組織を置換
    する人工補綴部材であって、該人工補綴部材は生体為害
    性のない金属材料よりなり、多数の孔が穿設されてなる
    厚み１５０μm 以下の薄板を積層した多孔質体よりなる
    ことを特徴とする人工補綴部材。
  2. 【請求項２】 人体の骨または関節などの硬組織を置換
    する人工補綴部材であって、該人工補綴部材を構成する
    金属材料、無機材料、あるいは有機材料よりなる基体の
    表面の所要箇所に、生体為害性のない金属材料よりな
    り、多数の孔が穿設されてなる厚さ１５０μm 以下の多
    孔性の薄板を積層した多孔質体を付着してなる人工補綴
    部材。
  3. 【請求項３】 上記生体為害性のない金属材料が純チタ
    ン、チタン合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＦｅ−Ｎｉ
    −Ｃｒ合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項
    ２の人工補綴部材。
  4. 【請求項４】 生体組織に対する親和性及び生体内での
    耐蝕性に優れた材料、あるいは他の人工物との固着性に
    優れた材料を多孔質体の外部表面及び／又は内部表面の
    所要箇所に付着してなる請求項１乃至請求項３記載の人
    工補綴部材。
  5. 【請求項５】 上記多数の孔の有効孔径が１００〜４０
    ０μm であることを特徴とする請求項１乃至請求項４記
    載の人工補綴部材。
  6. 【請求項６】 体積空隙率が４５〜８５％であることを
    特徴とする請求項１乃至請求項５記載の人工補綴部材。
  7. 【請求項７】 隣接する少なくとも１組の前記薄板の一
    方に形成されたある１つの孔が平面視において他方に形
    成された複数個の孔を包含することを特徴とする請求項
    １乃至請求項６の人工補綴部材。
  8. 【請求項８】 生体為害性のない金属材料よりなる薄板
    に多数の孔を穿設した厚さ１５０μm 以下の薄板を重ね
    合わせ、これを実質的に非荷重下で加熱し融着する工程
    を含む人工補綴部材の製造方法。
  9. 【請求項９】 人工骨、人工関節などの基体の表面の所
    要箇所に前記薄板を重ね合わせて加熱することによって
    付着せしめる請求項８の人工補綴部材の製造方法。
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