JPS6346166A

JPS6346166A - インプラント材料の製造方法

Info

Publication number: JPS6346166A
Application number: JP61189686A
Authority: JP
Inventors: 信行吉岡; 印南　義之
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-08-14
Filing date: 1986-08-14
Publication date: 1988-02-27

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】Ａ　産業上の利用分野本発明は、生体欠損部の機能と形態をＤｌｘするため、
生体内に埋め込む人工材料であるインプラント材料の製
造方法に関する。

Ｂ　発明の概要本発明は、芯材を金属系のインプラント材料にし、プラ
ズマＣＶＤ法又は蒸着法により芯材の表面に均一な膜厚
のアルミナ（人Ｉ□０．）の皮膜を形成し、次いて、そ
の皮膜の上にヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）又はリン
酸三カルシウム（ＴＣＰ）のいずれかがプラズマ溶射さ
れるので、表面にリン酸カルシウムの皮膜の皮膜を形成
し、金属系インプラント材料とリン酸三カルシウム（Ｔ
ＣＰ）又ヒドロキシアバタイｌ−（ＩＩＡＰ）との皮膜
を両者に密着性のよいアルミナ（人１　＊＊＊）の皮膜
を介して強固に接合したインプラント材料にしたもので
ある。

Ｃ従来の技術従来、生体欠損部の機能と形態を修復するため、生体に
埋め込むインプラント材料は、人工関節、人工層、人工
歯根等に臨床的に使用されており、それらを大別すると
金属系とセラミックス系に分類することができる。

金属系のインプラント材料は、生体内で安定性の高い金
属材料が使用可能で、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ
ｌ、ジルコニウム（Ｚｒ）、コパルト−クロム合金（Ｃ
ｏ−Ｃｒ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）等が臨床
的に使われている。又セラミックス系のインプラント材
としては、アルミナ（＾ｌ！Ｏｓ）、単結晶アルミナ（
サファイヤ）、バイオガラス（Ｓｉ０１−ＮａｌＯ−Ｃ
ａＯ−Ｐ、Ｏ，系）、七Ｆ　Ｃ１＊　シフ　ハタイト（
Ｃ１ｔｅ（ＰＯａ）ｓ（ＯＨ）＊）（略称ＨＡＰ）、リ
ン酸三カルシウム（Ｃａ、　（ＰＯ４）　ｔ）（略称Ｔ
ＡＰ）等が臨床的に使われている。時にヒドロキシアパ
タイト（ＨＡＰ）及びリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）は
、生体内に埋植されると、体内に新生骨におきかえられ
る機能があるので、強度はアルミナ（Ａｊ　稟Ｏｓ）よ
り劣るが、臨床的によく使用される。

そして、金属系、セラミックス系のインプラント材料は
原則として、それぞれ独自に使用される。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点従来の金属系のインプラント材料は、機械的強度に浸れ
ているが、単独で使用すると、生体との親和性が無いた
め、生体内で金属イオンが溶出すると、炎症反応、ある
いは異物反応を引起こすという問題があった。又セラミ
ックス系のインプラント材料でも、アルミナ（人１　ｘ
ｉｓ）、サファイヤは、強度が大きり、シかも金属系の
インプラント材料と異なり生体内で安定であるが、生体
と親和性がないため、単独で使用しにくいという問題が
あった。さらに、生体親和性のあるヒドロキシアパタイ
ト（Ｉ（ＡＰ）　、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）と生
体内で安定で、しかもアルミナ材料より生体との親和性
がよく、生体内に埋植されると、容易に新生骨と置きか
えられるが、機械的強度が小さいという問題があった。

Ｅ　問題点を解決するための手段本発明は、金属系のインプラント材料を芯材とし、その
表面にプラズマＣＶＤ法あるいは蒸着法によりアルミナ
（人１　ｘｉｓ）の皮膜を形成し、次いで、その皮膜の
上にヒドロキシアパタイト又はリン酸三カルシウムのい
ずれかのリン酸カルシウムの皮膜をプラズマ溶射により
形成することからなるものである。

Ｆ　作用本発明においては、芯材を金属系のインプラント材料に
し、プラズマＣＶＤ法又は蒸着法により芯材の表面にア
ルミナ（ＡＩｔ’ｓ）の皮膜を形成するので、芯材の表
面に均一な膜厚のアルミナ（ＡＩ、０、）皮膜を形成す
ることができる。又アルミナ（Ａｊ、Ｏ５）皮膜の上に
ヒドロキシアパタイト（ＩＩ入Ｐ）又はリン酸三カルシ
ウム（ＴＣＰ）のいずれかがプラズマ溶射されるので、
表面にリン酸カルシウムの皮膜の皮膜を形成することが
できる。従って金属系インプラント材料と、リン酸三カ
ルシウムの皮膜は、この両者に密着性のよいアルミナの
皮膜を介して強固に接合される。

Ｇ　実施例第１図は、本発明に使用するプラズマＣＶＤ装置の一実
施例の説明図である。図において、（１）は反応容器（
ペルジャー）　、＋２）は反応容器（１）ののぞき窓、
（４ｍ）　、　（４ｂ）は反応容器（１）の排気孔、（
６ｍ）　。

（６ｂ）は排気孔（４ａ）　、　（４ｂ）に連通ずる排
気用のパイプ、（８）はモータ、叫はモータ（８）によ
り駆動される回転装置、側は回転装置（８）より回転す
る直立の中空軸、（１２ｍ）は反応容器（１１と底部と
中空軸０とのシール手段、Ｏ４１は中空軸（２）の上方
に設けた反応ガス噴出ノズル、０口は中空軸面の上端に
水平方向に設けた石英製の円板、（至）は反応容器（１
）内に立設した芯材の支持装置、（２０ｍ）　、　（２
０ｂ）は支持装置（至）に支持される芯材で、プラズマ
ＣＶＤを行う際は、回転する。（２２ｍ）　、　（２２
ｂ）は芯材（２０ｍ）、（２０ｂ）のヒータで、（２４
ａ）　、　（２４ｂ）はその加熱コイルである。

上記の装置で芯材（２０ｍ）　、　（２０ｂ）にアルミ
ナ（＾１２０、）のＣＶＤ膜を生成するには、以下のよ
うに行なう。先ず、芯材（２０ｍ）　、　（２０ｂ）と
して、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニラ
Ａ　（Ｚｒ）、コバルト−クロム合金、ステンレス鋼（
ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属系のインブラン材料を支持値
ＨＣＢ、　（１８ｍ）に装着する。次いでロータリポン
プ、油拡散ポンプ（図示せず）により排気孔（４ｍ）　
、　（４ｂ）から排気し、反応容器（１）内を５　Ｘ　
１０−”Ｐａ程度の真空度にする。

次いで、ヒータ（２２ｍ）　、　（２２ｂ）により芯材
（２０ａ）　。

（２０ｂ）を所定の温度に上昇させ、回転する中空軸側
の噴出ノズル０滲から反応ガスを容器（１）内に導入し
、容器（１）内を１０〜１０００Ｐａの圧力にｙＪ整す
る。　反応ガスは、塩化アルミニウム（人１ｃＩ、）、
メチルアルミニウム（Ａ　Ｉ　（Ｃ１Ｏｓ）　、イソプ
ロポキシドアルミニウム（人１　（ｉ−ＯＣｓｔｈ）　
ｓ）等のガスを使用する。又反応ガスの芯材（２０ｍ）
　、　（２０ｂ）表面での熱化学反応で生成するアルミ
ナ（人１　ｚＯｓ）により芯材（２０ｍ）　、　（２０
ｂ）の表面が被覆されるが、アルミナ（人ｊ　５ｒｓ）
の生成温度が反応ガスの種類により、次の第１表のよう
に異なる。

第１表したがって、芯材（２０ｍ）　、　（２０ｂ）の加熱温
度は、反応ガスの種類に応じて適宜選択する。そして所
定温度に加熱した芯材（２０ｍ）　、　（２０ｂ）の表
面に反応ガスの熱化学反応によりアルミナ（入１ｉＬ）
を結晶成長させてＣＶＤ膜を生成する。

そのＣＶＤ膜の生成膜厚を変えるには、アルミナ（人１
　ｚＯｓ）の生成温度、生成圧力、混合ガスモル比、原
料ガス流量、反応器（１）内の形状、加熱方法、芯材（
２０ｍ）　、　（２０ｂ）なる金属の表面状態を変えれ
ばよい。

第２図は、本発明に使用する蒸着装置の一実施例の説明
図である。図において、（イ）は真空容器（ペルジャー
）　、（３２）は真空容器（イ）の排気孔、（３４）は
真空容器（至）内に設けた蒸発用ルツボ、（３６）はビ
ームガン、（３８）はビームガン（３６）のフィラメン
ト、（４０）はビームガン（３６）のコイル、（４２ｍ
）〜（４２ｃ）は吊設装置ａ　（４４ｍ）　〜（４４ｃ
）により吊り下げた状態で真空容器（至）内に設けた芯
材である。この蒸着装置により、芯材（４２ｍ）〜（４
２ｅ）に蒸着するには、芯材（４２ｍ）〜（４２ｃ）を
吊設装置に吊設し、かつ蒸発用ルツボ（３４）にアルミ
ナ（入１　ｚＯｓ）粉末をチャージして、真空容＠Ｂ（
至）を排気孔（３２）から排気し、５×１０−’Ｐａ程
度の真空度にする。次いで、ビームガン（３６）から電
子ビームを蒸発用ルツボ（３４）に放射し、アルミナ（
ｋｌ　ｚＯｓ）を加熱して蒸発させ、芯材（４２ｍ）〜
（４２ｅ）を回転させながら、その表面にアルミナ（人
１　ｚＯｓ）の皮膜を形成させる。

なお、チャージしたアルミナ（Ａ＃　ｚＯｓ）粉末がチ
ャージアップして蒸発用ルツボ（３４）から逃げ出すと
きは、アルミナ（人１　ｚＯｓ）を結晶化させたルビー
を用いるとよい。又上記第２図を示す実施例では、アル
ミナ（入１　ｍ１ｓ）を蒸発させるのに電子ビームを使
用したが、抵抗加熱、イオンビーム加熱、レーザ加熱、
高周波加熱によってもよい。しかし抵抗加熱、電子ビー
ム加熱が望ましい。このようにして、プラズマＣＶＤ法
又は蒸着法によりアルミナ（入１　＊０．）の皮膜を表
面に形成されたコバルト−クロム合金、チタン（Ｔｉ）
、タルク（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｎ）、ステンレス
鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属系のインプラント材料（
芯材）は、次にヒドロキシアパタイト（Ｈ人Ｐ）又はリ
ン酸三カルシウム（ＴＣＰ）のいずれかのリン酸カルシ
ウムがプラズマ溶射されて、アルミナ（Ａｌｉｏｓ）の
皮膜上にリン酸カルシウムの皮膜が形成される。

Ｈ発明の効果本発明は、金属系インプラント材料の表面に、プラズマ
ＣＶＤ法又は蒸着法によりアルミナ（人ｌ５Ｏ５）の皮
膜を形成させ、次いでアルミナ（人ｊ　１ｏｓ）皮膜の
上にヒドロキシアパタイト（ＩＩＡＰ）又リン酸三カル
シウム（ＴＣＰ）のいずれからの皮膜をプラズマ溶射に
より形成したので、 ■　金属系インプラント材料、アルミナ、゛リン酸カル
シウムが強固に結合した複合系のインプラント材料を得
ることができる。

■　得られた複合系のインプラント材料は、芯材が機械
的強度の大きい金属系のインプラント材料で、生体に接
触する表面が生体親和性のあるリン酸カルシウムになっ
ているので、骨内インプラント材、人工歯根材として有
効である。

■　得られた複合系のインプラント材料のアルミす（＾
ｌ　ｇｏｓ）皮膜及びリン酸カルシウムの皮膜は、強固
でヒータに形成されているので、芯材が金属であっても
、金属イオンが溶出することがなく、生体に全く無害で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマＣＶＤ装置の説明図、第２図は蒸着
装置の説明図である。図において、（１）は反応容器、ααは回転装置、（２
）は中空軸、圓は噴出ノズル、αｅは石英の円板、（ト
）は支持装置、（２０ａ）　、　（２０ｂｌは芯材、（
２２ａ）　、　（２２ｂ）はヒータ、（至）は真空容器
、（３４）は蒸発用ルツボ、（３６）はビームガン、（
４２龜）〜（４２ｃ）は芯材、（４４ｍｌ〜（４４ｅ）
は吊設装置である。

Claims

【特許請求の範囲】

金属系インプラント材料の表面にプラズマＣＶＤ法ある
いは蒸着法によりアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）皮膜を形
成し、次いで、上記皮膜の上にヒドロキシアパタイト又
はリン酸三カルシウムのいずれかのリン酸カルシウムの
皮膜をプラズマ溶射により形成することからなるインプ
ラント材料の製造方法。