JPH08131533A - インプラント表面へのリン酸カルシウム被膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バ
インダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末とを重量比１：１
〜１．３で混合してスラリーを調製し、このスラリーを
インプラント基材に塗布して７００〜７８０℃で加熱処
理することにより焼付ける。別の方法では、β−ＴＣＰ
粉末を１０００〜１１８０℃で予備焼成した後バインダ
ーガラスと混合してスラリーを調製し、このスラリーを
インプラント基材に塗布して焼付ける。 【効果】リン酸カルシウム被膜を１工程で、簡単かつ安
価に基材表面に形成することができる。また、基材がチ
タンもしくはチタン合金製であっても、酸化による表面
の脱落を起こすことなく十分な焼付け強度を得ることが
できる。さらに、形成されたリン酸カルシウム被膜中の
β−ＴＣＰ結晶の割合を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医科や歯科分野で用
いられるインプラントの表面へのリン酸カルシウム被膜
形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミナ単結晶、ジルコニア等の高強度
セラミックス及びチタン、チタン合金は、高強度を有す
るうえに生体に対して毒性がないことから、人工骨・人
工歯根などの生体インプラントの材料として広く用いら
れている。しかしこれらの材料は、生体組織に対して不
活性（バイオイナーティブ（生体不活性））であるため
に新生骨との結合能がなく、また被包化（異物膜の形
成）が生じ易いので長期間にわたって生体内に維持固定
することが容易でない。

【０００３】一方、ハイドロキシアパタイトＣａ₁₀（Ｐ
Ｏ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ （以下、ＨＡＰと称する）やリン酸
三カルシウムＣａ₃ （ＰＯ₄ ）₂ （以下、ＴＣＰと称す
る）等のリン酸カルシウム系セラミックスは、生体組織
に対して活性（バイオアクティブ）で骨との結合性等の
生体親和性に優れており、かつ生体に対して無毒性な材
料として知られている。さらに、β−ＴＣＰは新生骨と
置換することも知られている。しかし、これらリン酸カ
ルシウム系セラミックス焼結体は、単独では十分な強度
を得ることができなかった。

【０００４】そこで、両者の長所を生かすために、チタ
ン，ジルコニア等の高強度基材の表面にＨＡＰ、ＴＣＰ
等のリン酸カルシウム系セラミックスからなる生体活性
層を設けるという試みが数多く行なわれている。

【０００５】例えば、コーティングにより生体活性層を
形成する方法として、プラズマ溶射による被覆法（特公
昭５８−３９５３３号公報）、スパッタリングによる被
覆法（特開昭５８−１０９０４９号公報）、ＰＶＤ及び
ＣＶＤによる被覆法（特開昭５９−１１１７５３号公
報）、電気泳動による被覆法（特開昭５３−１２８１９
０号公報）、塗布被覆法（特開昭５３−１１８４１１号
公報、特開昭６３−１３４６７２号公報）、焼結法（特
開昭５９−４５９７６号公報）、並びに被膜を接着する
方法が提案されている。

【０００６】このうち、特開昭６３−１３４６７２号公
報に開示される方法は、基材表面にＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−
Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ ガラス層を設けた後、メカノケミ
カル法により合成したβ−ＴＣＰ粉末を塗布して焼き付
けることにより基材表面をβ−ＴＣＰで被覆する。すな
わち、この方法は、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ ガラスをバインダー層とし、基材とβ−ＴＣＰ被
膜との密着性を高めて均一な被膜を形成しようとするも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ溶射、スパッタリング等による被覆法の場合、コーテ
ィング材料を高温にする必要が有り、その熱によってコ
ーティング材料の結晶性が劣化することがある。特にβ
−ＴＣＰの場合にはその熱によって結晶構造が変化する
ことが知られている。また装置も高価なものを必要とす
る。

【０００８】また、電気泳動被覆法の場合、基材が非導
電性のものには被覆できないという問題を有している。
さらに、被膜を接着する方法の場合、接着剤がチタンや
セラミックスなどに比べて生体親和性や耐久性に劣るた
め、接着層が表面に露出した場合、良好な骨結合を得る
ことができない。

【０００９】スラリー等を塗布後焼き付ける方法は、特
別な設備を必要とせず、簡単で安価にリン酸カルシウム
被膜を形成できる方法である。しかしながら、例えば特
開昭６３−１３４６７２号公報には、基材表面にＣａＯ
−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ バインダー層を設け
た後、メカノケミカル法により合成したβ−ＴＣＰ粉末
を焼き付ける方法が開示されているが、この方法によれ
ば８００℃以上の焼成温度でβ−ＴＣＰを焼成しないと
十分な焼付き強度が得ることができない。このため、チ
タンもしくはチタン合金に応用しようとした場合、大気
中で焼成を行なうとチタンもしくはチタン合金基材が酸
化し、表面が剥がれ落ちてリン酸カルシウム被膜を形成
することができない。チタン基材の酸化を少なくするた
めには焼成温度を８００℃以下まで低下させねばなら
ず、この場合被膜の焼成が不十分となり基材から容易に
脱落してしまう。したがって、従来の方法を用いて、表
面の酸化を抑えつつチタンもしくはチタン合金基材にβ
−ＴＣＰを被覆するためには、高真空中もしくは不活性
ガス中で熱処理する必要があり、装置が大がかりになる
という欠点がある。

【００１０】また、通常バインダーガラスを用いる塗布
被覆法では、スラリー焼成時にリン酸カルシウム結晶と
バインダーガラスが反応し易く、その結果リン酸カルシ
ウムの一部がピロリン酸カルシウムに転移してリン酸カ
ルシウム結晶の構造が崩されてしまうという問題点もあ
る。リン酸カルシウム被膜の中で新生骨と置換する部位
はβ−ＴＣＰ結晶部位であるので、このようにリン酸カ
ルシウム結晶の構造が崩されると骨置換部位が減少し、
骨中でのインプラントの固定が遅れる要因となる。

【００１１】したがって、この発明は、特別な設備を必
要とせず、簡単かつ安価に、生体親和性の優れたリン酸
カルシウム被膜を基材表面に形成することが可能なβ−
ＴＣＰを含むリン酸カルシウム被膜の形成方法を提供す
ることを目的とし、特には、塗布被覆法に基づき、大気
中で焼成を行なってもチタンもしくはチタン合金表面の
酸化による脱落などがなく、かつ被膜の十分な焼付き強
度を得ることが可能な方法を提供することを目的とす
る。

【００１２】また、この発明は、結晶性の優れたリン酸
カルシウム被膜を形成することが可能なβ−ＴＣＰを含
むリン酸カルシウム被膜の形成方法を提供することを目
的する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記事情
に鑑み、鋭意研究の結果、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末
とを特定の配合比で混合することによってより低い温度
で焼成を行なっても被膜の十分な焼付き強度を得ること
が可能であることを見出し、この発明を完成するに至っ
た。

【００１４】すなわち、この発明によるβ−ＴＣＰを含
むリン酸カルシウム被膜の形成方法の特徴は、ＣａＯ−
Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉
末とβ−ＴＣＰ粉末とを重量比１：１〜１．３で混合し
た後水もしくは水と解膠剤との混合溶液を加えてスラリ
ーを調製し、該スラリーをインプラント基材に塗布して
７００〜７８０℃で加熱処理することにより焼付けるこ
とを包含することにある。

【００１５】この発明によるリン酸カルシウム被膜の形
成方法において、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂
Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末との重量
混合比が、β−ＴＣＰ粉末／バインダーガラス粉末＜１
である場合には、β−ＴＣＰが全てピロリン酸カルシウ
ムに転移してしまい、逆にβ−ＴＣＰ粉末／バインダー
ガラス粉末＞１．３である場合には、被膜の付着強度が
弱く、被膜が基材表面から剥離し易くなる。

【００１６】この発明において用いられるＣａＯ−Ｎａ
₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末及
びβ−ＴＣＰ粉末は、いずれも特に制限されるものでは
なくどのようなものを用いることもできるが、β−ＴＣ
Ｐ粉末については、メカノケミカル法によって調製され
たものであることが特に好ましい。メカノケミカル法に
より調製されたβ−ＴＣＰ粉末は、微細で、かつ高純度
であって、均質なスラリーを調製することが可能であ
り、ひいてはインプラント基材表面上に薄く均一なリン
酸カルシウム被膜を形成することが可能となる。

【００１７】前記スラリーをインプラント基材に塗布し
た後、７００〜７８０℃の温度で加熱処理を行なう。前
述のように、加熱温度が８００℃を越えると、特に基材
がチタンもしくはチタン合金製である場合に基材が酸化
し、表面が脱落する恐れがあるため好ましくない。ま
た、加熱温度が７００℃未満である場合には、バインダ
ーガラスの付着強度が低下する傾向にある。

【００１８】スラリーの加熱処理時間は特に限定される
ものではないが、加熱処理の間にβ−ＴＣＰの結晶が徐
々にピロリン酸カルシウムに転移すること、並びに基材
がチタンもしくはチタン合金である場合に酸化が進行す
ることを考慮すると短時間で処理を終えることが好まし
く、特には３０秒以内であることが好ましい。

【００１９】この発明によるリン酸カルシウム被膜の形
成方法において、スラリーを調製する際には溶媒として
通常水を用いるが、粉末が凝集することを防止するため
に解膠剤を添加することができる。解膠剤は通常この分
野において用いられるいかなる化合物を用いてもよく、
例えば、アクリル酸アンモニウム系の解膠剤であるセル
ナＤ３０５（中央油脂製）を用いることができる。

【００２０】なお、スラリーを調製する際に、剪断力を
付与することが可能な装置、例えばボールミルのような
混合装置内において各成分を混合することにより、解膠
剤を使用せずに水のみでバインダーガラス粉末とβ−Ｔ
ＣＰ粉末とを十分均一に混合することができ、表面状態
が滑らかでほぼ均一な膜厚のリン酸カルシウム被膜を形
成することができる。

【００２１】この発明によるリン酸カルシウム被膜の形
成方法において、被膜を形成しようとするインプラント
基材としては、チタンもしくはチタン合金製の基材がこ
の発明の効果が十分に発揮されて特に好ましい。しかし
ながら、この発明はこれらの素材に限定されるものでは
なく、医科や歯科等の分野で通常用いられるインプラン
ト基材（ただし、レジンは除く）であればいかなるもの
に対しても適用することができる。

【００２２】この発明によるリン酸カルシウム被膜の形
成方法は、インプラント基材表面上へのリン酸カルシウ
ム被膜の焼付けを大気中で行なうことができるが、減圧
条件下や不活性雰囲気下での焼付けを排除するものでは
ない。逆に、大掛かりな設備を必要とせずに実現可能な
程度の簡単な減圧環境であっても、チタンもしくはチタ
ン合金等のインプラント基材の酸化をさらに抑制するこ
とができ好ましい。

【００２３】前述のように、従来のバインダーガラスを
用いる塗布被覆法では、スラリー焼成時にリン酸カルシ
ウム結晶とバインダーガラスが反応し、その結果リン酸
カルシウムがピロリン酸カルシウムに転移してリン酸カ
ルシウム結晶の構造が崩され易い。これは、スラリー焼
成時のリン酸カルシウムとバインダーガラスとの反応性
を低下させることにより防ぐことが可能である。本発明
者らは、予めβ−ＴＣＰを焼成することにより、バイン
ダーガラスとの反応性が抑制され、リン酸カルシウム被
膜中のβ−ＴＣＰ結晶の割合を大きくすることができる
ことを見出し、この発明による他のβ−ＴＣＰを含むリ
ン酸カルシウム被膜の形成方法を完成した。

【００２４】すなわち、この発明による他のβ−ＴＣＰ
を含むリン酸カルシウム被膜の形成方法は、β−ＴＣＰ
粉末を１０００〜１１８０℃で予備焼成した後にバイン
ダーガラスと混合し、水もしくは水と解膠剤の混合溶液
を加えてスラリーを調製し、該スラリーをインプラント
基材の表面の一部に塗布して焼付けることを包含する。

【００２５】この発明による他のリン酸カルシウム被膜
の形成方法において、β−ＴＣＰの予備焼成は１０００
〜１１８０℃で行なわれる。予備焼成温度が１１８０℃
を越えるとβ−ＴＣＰがα−ＴＣＰに転移してしまい、
また１０００℃未満である場合にはバインダーガラスと
の反応抑制の効果を十分得ることができず好ましくな
い。より好ましくは、予備焼成は１１００〜１１８０℃
で行なわれる。

【００２６】β−ＴＣＰを予備焼成した後バインダーガ
ラスと混合し、以下、上述の通りにスラリーの調製及び
インプラント基材表面への焼付けを行なえばよい。バイ
ンダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末との配合比、スラリ
ーの加熱処理温度及び加熱処理時間については上述の方
法と同様である。

【００２７】

【作用】この発明によるβ−ＴＣＰを含むリン酸カルシ
ウム被膜の形成方法では、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末
とを混合して予めスラリーを調製し、このスラリーを基
材表面に塗布した後１回の焼付け操作で基材上にリン酸
カルシウム被膜を形成する。また、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−
Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−Ｔ
ＣＰ粉末との重量比を１：１〜１．３とすることによ
り、７００〜７８０℃という低温での焼付けを可能にす
る。この加熱温度は、チタンもしくはチタン合金基材が
酸化して表面の剥離が発生する温度よりも低く、基材表
面の酸化が発生しにくい。

【００２８】また、この発明による他のβ−ＴＣＰを含
むリン酸カルシウム被膜の形成方法では、β−ＴＣＰ粉
末をバインダーガラス粉末と混合する前に予備焼成す
る。予備焼成したβ−ＴＣＰは結晶安定性が向上してバ
インダーガラスと反応し難くなり、焼付け工程における
加熱処理によっても、バインダーガラスと反応してピロ
リン酸カルシウムに転移することが少ない。その結果、
形成されたリン酸カルシウム被膜中のβ−ＴＣＰ結晶の
割合が高まる。

【００２９】

【実施例】

実施例１ Ａ）バインダーガラス粉末の調製 まず、表１に示すガラス組成となるように、表２に示す
正リン酸を除く原料、すなわち炭酸ナトリウム、炭酸カ
ルシウム及びアルミナを乳鉢で粉砕混合し、その後正リ
ン酸を加えて練和した。次いで、この練和物を２００℃
／時で３５０℃まで昇温して１時間保持し、その後３０
０℃／時で１１００℃まで昇温した。この温度で３０分
間保持した後、カーボン型上に流し出し、冷却後粉砕し
てバインダーガラス粉末を調製した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】 Ｂ）β−ＴＣＰの調製 β−ＴＣＰは、メカノケミカル的な効果を得ることがで
きる、烏山らの湿式粉砕法（窯業協会誌，９４［９］，
１００４−１００８頁：以下、メカノケミカル法と称す
る）により合成した。 Ｃ）リン酸カルシウム被膜の形成 上記Ａ）において調製したバインダーガラス粉末及び上
記Ｂ）において調製したβ−ＴＣＰ粉末を、重量比でβ
−ＰＣＴ粉末／バインダーガラス粉末＝１〜１．３とな
るように秤量して混合した後、蒸留水と解膠剤を加えて
撹拌し、スラリーを調製した。このスラリーをチタン合
金製インプラント基材に塗布して自然乾燥させ、歯科用
ポーセレン炉を用いて昇温スピード３０℃／分で７４０
℃まで昇温した後５秒間保持し、さらに大気中で冷却す
ることによりリン酸カルシウムの被膜を焼付けた。

【００３２】このようにして形成したリン酸カルシウム
被膜のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンの一例として、バイ
ンダーガラスＧ１粉末とβ−ＴＣＰ粉末を重量比で１：
１．３で混合したときのＸＲＤパターンを図１に示す。
このＸＲＤパターンから、被膜中にβ−ＴＣＰとピロリ
ン酸カルシウムの結晶が含まれていることがわかる。

【００３３】なお、β−ＴＣＰ粉末／バインダーガラス
粉末＜１とした場合にはβ−ＴＣＰは全てピロリン酸カ
ルシウムに転移しており、また、β−ＴＣＰ粉末／バイ
ンダーガラス粉末＞１．３とした場合には被膜の付着強
度が弱く基材からぼろぼろ落ちてしまった。 実施例２ この実施例で用いるバインダーガラス粉末は、上記実施
例１と同様の方法で、下記表３に示すガラス組成となる
よう下記表４に示す原料組成比で調製した。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】また、β−ＴＣＰ粉末としては、メカノケ
ミカル法によって調製したβ−ＴＣＰ粉末を７５０℃、
１１００℃及び１１５０℃で各々１時間予備焼成した３
種類の粉末を用いた。

【００３７】上記バインダーガラスＧ３と上記３種類の
β−ＴＣＰ粉末のうちの１種とを重量比で１：１．１と
なるように秤量して混合した後、更に適量の蒸留水を加
えて撹拌しスラリーを調製した。次いで、このスラリー
をチタン製インプラント基材に塗布し、歯科用ポーセレ
ン炉を用いて昇温スピード３０℃／分で７５０℃、７６
０℃及び７７０℃までそれぞれ昇温した後５秒間保持
し、さらに大気中で冷却することによりリン酸カルシウ
ムの被膜を焼付けた。

【００３８】それぞれの試料についてＸ線回折分析を行
なった結果、β−ＴＣＰとピロリン酸カルシウムが共存
する被膜が形成されていた。予備焼成温度の異なる３種
類のβ−ＴＣＰの各々について、焼付け温度（スラリー
加熱温度）と、β−ＴＣＰの第１ピーク強度とピロリン
酸カルシウムの第１ピーク強度との比（β−ＴＣＰ／ピ
ロリン酸カルシウム）との関係を図２に示した。このグ
ラフから、スラリー焼成温度が低いほど、またβ−ＴＣ
Ｐの予備焼成温度が高いほどβ−ＴＣＰとピロリン酸カ
ルシウムとの比が大きい被膜を形成できることがわか
る。 実施例３ この実施例で用いるバインダーガラス粉末は、上記実施
例１と同様の方法で、下記表５に示すガラス組成となる
よう下記表６に示す原料組成比で調製した。

【００３９】

【表５】

【００４０】

【表６】

【００４１】また、β−ＴＣＰ粉末としては、メカノケ
ミカル法によって調製したβ−ＴＣＰ粉末を１１５０℃
で１時間予備焼成したものを用いた。上記バインダーガ
ラスＧ４と上記β−ＴＣＰとを重量比で１：１．１とな
るように秤量し、蒸留水と共にポットミル中で粉砕、撹
拌してスラリーを調製した。このスラリーをチタン基材
に塗布し、歯科用ポーセレン炉を用いて、減圧下におい
て昇温スピード３０℃／分で７００℃まで昇温した後３
０秒間保持し、さらに大気中で冷却することによりリン
酸カルシウムの被膜を焼付けた。

【００４２】それぞれの試料についてＸ線回折分析を行
なった結果、β−ＴＣＰとピロリン酸カルシウムが共存
する被膜が形成されていた。形成された膜の表面状態は
滑らかで、ほぼ均一な膜厚のβ−ＴＣＰを含むリン酸カ
ルシウム被膜であった。

【００４３】以上、実施例に基づいてこの発明を説明し
たが、この発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能
である。ここで、この発明の要旨を以下に列挙する。

【００４４】（１）ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末とを重
量比１：１〜１．３で混合した後水もしくは水と解膠剤
との混合溶液を加えてスラリーを調製し、該スラリーを
インプラント基材に塗布して７００〜７８０℃で加熱処
理することにより焼付けることを包含するβ−ＴＣＰを
含むリン酸カルシウム被膜の形成方法。

【００４５】（２）ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末の組成が、 ＣａＯ ２０〜４０モル％ Ｎａ₂ Ｏ １０〜２０モル％ Ｐ₂ Ｏ₅ ４５〜６０モル％ Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜１０モル％ であることを特徴とする上記（１）に記載のβ−ＴＣＰ
を含むリン酸カルシウム被膜の形成方法。

【００４６】（３）β−ＴＣＰ粉末を１０００〜１１８
０℃で予備焼成した後にバインダーガラスと混合し、水
もしくは水と解膠剤の混合溶液を加えてスラリーを調製
し、該スラリーをインプラント基材の表面の一部に塗布
して焼付けることを包含するβ−ＴＣＰを含むリン酸カ
ルシウム被膜の形成方法。

【００４７】（４）β−ＴＣＰ粉末を１０００〜１１８
０℃で予備焼成した後、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −
Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末と予備焼成した該β
−ＴＣＰ粉末とを重量比１：１〜１．３で混合し、水も
しくは水と解膠剤との混合溶液を加えてスラリーを調製
した後、該スラリーをインプラント基材に塗布して７０
０〜７８０℃で０〜３０秒間加熱処理することにより焼
付けることを包含するβ−ＴＣＰを含むリン酸カルシウ
ム被膜の形成方法。

【００４８】（５）β−ＴＣＰ粉末がメカノケミカル法
によって調製されたものであることを特徴とする上記
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載のβ−ＴＣＰ
を含むリン酸カルシウム被膜の形成方法。

【００４９】（６）インプラント基材がチタンもしくは
チタン合金であることを特徴とする上記（１）ないし
（４）のいずれか１つに記載のβ−ＴＣＰを含むリン酸
カルシウム被膜の形成方法。

【００５０】（７）焼付け工程を減圧下で行なうことを
特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記
載のβ−ＴＣＰを含むリン酸カルシウム被膜の形成方
法。前記（１）及び（２）に記載の方法は実施例１に対
応する。これらの方法では、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ
₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉
末とを予め混合してスラリーとし、このスラリーをイン
プラント基材表面に塗布することにより、１回の焼付け
操作で基材上にリン酸カルシウム被膜を形成することを
可能にする。また、バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ
粉末との重量比を１：１〜１．３とすることにより、７
００〜７８０℃という低温での加熱処理によるインプラ
ント基材表面へのリン酸カルシウム被膜の形成を可能に
する。この加熱温度は、チタンもしくはチタン合金基材
が酸化して表面の剥離が発生する温度よりも低く、基材
表面の酸化が発生しにくい。

【００５１】前記（３）及び（４）に記載の方法は実施
例２に対応する。これらの方法では、β−ＴＣＰ粉末を
１０００〜１１８０℃で予備焼成した後バインダーガラ
ス粉末と混合してスラリーを調製し、このスラリーを基
材表面に塗布した後焼付ける。予備焼成したβ−ＴＣＰ
粉末は結晶安定性が向上してバインダーガラスとの反応
性が低下する。その結果、焼付けの際の加熱処理によっ
てもバインダーガラスと反応して結晶構造が崩れること
が少なくなり、β−ＴＣＰ結晶の割合の高いリン酸カル
シウム被膜を得ることができる。

【００５２】前記（５）に記載の方法は実施例１〜３に
対応する。この方法においては、β−ＴＣＰ粉末として
メカノケミカル法によって調製された粉末を用いる。メ
カノケミカル法によって調製されたβ−ＴＣＰ粉末は粒
子が細かく、かつ高純度であるため、均質なスラリーを
調製することができ、ひいては薄く均一な被膜を形成す
ることが可能となる。

【００５３】前記（６）に記載の方法は実施例１〜３に
対応する。この方法では、リン酸カルシウム被膜を形成
する基材としてチタンもしくはチタン合金製の基材が用
いられる。チタンもしくはチタン合金は、生体に対する
毒性がない上強度が非常に高いので人工骨、人工歯根と
して最適である。しかしながら、リン酸カルシウム被膜
を焼付ける際の加熱温度が８００℃を越えると酸化によ
り表面が脱落してしまう。この方法では、リン酸カルシ
ウム被膜の焼付け温度が７００〜７８０℃であるため、
このような酸化が抑制され、表面が脱落することなく被
膜を形成することができる。

【００５４】前記（７）に記載の方法は実施例３に対応
する。この方法では、基材表面へのリン酸カルシウム被
膜の焼付けを減圧条件下で行なう。これにより、雰囲気
中に存在して基材と反応する酸素の分圧が減少し、焼付
け工程における基材の酸化をさらに抑制することが可能
となる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、この発明のβ−ＴＣＰを
含むリン酸カルシウム被膜の形成方法によると、予めバ
インダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末とを混合してスラ
リーを調製し、このスラリーを基材に塗布して焼付ける
ことにより、従来バインダー層を設ける工程とβ−ＴＣ
Ｐを焼付ける工程の２工程で行なっていたリン酸カルシ
ウム被膜の形成を１工程で行なうことができ、基材表面
でのリン酸カルシウム被膜の形成を簡単かつ安価に行な
うことができる。また、ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅ −
Ａｌ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末と
の重量比を１：１〜１．３とすることにより、リン酸カ
ルシウム被膜の焼付けを７００〜７８０℃という低温で
行なうことが可能となり、特に基材がチタンもしくはチ
タン合金製である場合には、基材表面の酸化による脱落
を抑制することが可能となる。

【００５６】さらに、この発明による他のβ−ＴＣＰを
含むリン酸カルシウム被膜の形成方法によると、β−Ｔ
ＣＰ粉末を予め１０００〜１１８０℃で予備焼成して結
晶安定性を高めた後、バインダーガラス粉末と混合して
スラリーを調製することにより、スラリー加熱時のβ−
ＴＣＰ粉末とバインダーガラス粉末との反応を抑制し、
形成後のリン酸カルシウム被膜におけるβ−ＴＣＰ結晶
の割合を高めることができる。β−ＴＣＰ結晶部位は新
生骨と置換する部位なので、このようにβ−ＴＣＰ結晶
の割合が高いリン酸カルシウム被膜を有するインプラン
ト基材は、骨中での固定が早まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１において、バインダーガラ
スＧ１粉末とβ−ＴＣＰ粉末とを１：１．３の重量比で
用いて形成したリン酸カルシウム被膜のＸ線回折パター
ンを示すグラフ。

【図２】スラリー焼成温度と、形成されたリン酸カルシ
ウム被膜のＸ線回折におけるβ−ＴＣＰの第１ピーク強
度とピロリン酸カルシウムの第１ピーク強度との比との
相関を、β−ＴＣＰ粉末の予備焼成温度ごとに示すグラ
フ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ
   ₃ 系バインダーガラス粉末とβ−ＴＣＰ粉末とを重量比
   １：１〜１．３で混合した後水もしくは水と解膠剤との
   混合溶液を加えてスラリーを調製し、該スラリーをイン
   プラント基材に塗布して７００〜７８０℃で加熱処理す
   ることにより焼付けることを包含するβ−ＴＣＰを含む
   リン酸カルシウム被膜の形成方法。
2. 【請求項２】 前記ＣａＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ
   ₂ Ｏ₃ 系バインダーガラス粉末の組成が、 ＣａＯ ２０〜４０モル％ Ｎａ₂ Ｏ １０〜２０モル％ Ｐ₂ Ｏ₅ ４５〜６０モル％ Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜１０モル％ であることを特徴とする請求項１記載のβ−ＴＣＰを含
   むリン酸カルシウム被膜の形成方法。
3. 【請求項３】 β−ＴＣＰ粉末を１０００〜１１８０℃
   で予備焼成した後にバインダーガラスと混合し、水もし
   くは水と解膠剤の混合溶液を加えてスラリーを調製し、
   該スラリーをインプラント基材の表面の一部に塗布して
   焼付けることを包含するβ−ＴＣＰを含むリン酸カルシ
   ウム被膜の形成方法。