JP2005027936A - 擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】
酸性溶液を用いた方法によるチタン表面に対する膜厚が５−１０μｍ等のコーティング層による結晶性が低く大量の不純物が発生し、コーティング層とチタンとの密着性が低いという点が避けられ、厚さ１μｍ等の結晶性が高く密着性の良質なハイドロキシアパタイトのコーティング層が形成出来るという処理方法を提供する。
【手段】
容器１中にハンクス擬似体液２を収納し、電源３よりプラチナ陽極５からチタン陰極４に対し通電して液中放電を行い、電気泳動によりチタン４の表面に１μｍ等の結晶性が高くチタンとの密着性が良好なコーティング層を形成することが出来る。
【効果】
インプラントにおいて、表面に密着性を有する１μｍ等の極めて薄い結晶性の高いコーティング層を形成し、密着性を良くし良好な一体化が図れる。
【選択図】 図１
酸性溶液を用いた方法によるチタン表面に対する膜厚が５−１０μｍ等のコーティング層による結晶性が低く大量の不純物が発生し、コーティング層とチタンとの密着性が低いという点が避けられ、厚さ１μｍ等の結晶性が高く密着性の良質なハイドロキシアパタイトのコーティング層が形成出来るという処理方法を提供する。
【手段】
容器１中にハンクス擬似体液２を収納し、電源３よりプラチナ陽極５からチタン陰極４に対し通電して液中放電を行い、電気泳動によりチタン４の表面に１μｍ等の結晶性が高くチタンとの密着性が良好なコーティング層を形成することが出来る。
【効果】
インプラントにおいて、表面に密着性を有する１μｍ等の極めて薄い結晶性の高いコーティング層を形成し、密着性を良くし良好な一体化が図れる。
【選択図】 図１
Description
開示技術は、インプラント等の骨補強材の表面にハイドロキシアパタイト薄膜をチタンに対し密着性を良好にし、耐久性をアップするように形成するようにした技術分野に属する。
当業者に周知の如く、人体には顎の骨等の顎骨等があるが、当該顎骨に歯根のかわりに埋入するチタンを主成分とするインプラントが広く用いられているが該インプラントは既存の骨体に対する固設が埋設手段として用いられているために当該埋設が極めて強固に耐えられるようにならなければならず、特に顎骨は経時的な咬合等を反復するために、経時的に咬合力が加わり経時的にコ−ティング層が剥離するような現象があり、当業界にとっては該種インプラントのチタンとコ−ティング層との密着性が経時的に有効に働き、コーティングの膜厚が薄いことが強く望まれていた。
これに対処するに骨部に一体的に埋設するインプラント等のチタン表面にコーティングを形成し、該種コーティングは既存の骨に対する密着性が良いように特にハイドロキシアパタイトのチタンに対するコーティングが強く望まれるものであった。
例えば、従来技術においてはリン酸カルシウムの過飽和の酸性溶液でチタンに対する陰極放電処理を行い表面の酸化膜中に溶液中に大量に含まれるリンやカルシウムを析出させてハイドロキシアパタイトの合成を試みるような技術がある。
A.K.Lynn他著「Hydroxyapatite-coated Ti-6Al-4V Part1:the effect of coating thickness on mechanical fatigue behaviour」 Biomaterials Volume 23 Issue9 P1937-1946(May 2002) Liling Yan他著「Characterization of chemical inhomogeneity in plasma-sprayed hydroxyapatite coatings」Biomaterials Voiume 24 Issue15 P2585-2592(July 2003） Seiji Ban他著「Effect of electrochemically deposited apatite coating on bonding of bone to the HA-G-Ti composite and titanium」Journal of Biomedical Materials Research,Volume 36 Issue1 P9-15(July 1997） H.Ishizawa他著「Histomorphometric evaluation of the thin hydroxyapatite layer formed through anodization followed by hydrothermal treatment」Jounal of Biomedical Materials Research,Volume 35 Issue2 P199-206(May 1997) J.Takebe他著「Anodic oxidation and hydrothermal treatment of titanium results in a surface that causes increased attachment and altered cytoskeletal morphology of rat bone marrow stromal cells in vitro」 Jounal of Biomedical Materials Research,Volume 51 Issue3 P398-407(June 2000) 岸田 徹著「二段階式電解液中放電処理によりチタン上へハイドロキシアパタイトを薄膜コ−ティングできる」 歯科材料・器械 Volume 20,No.1,2001
A.K.Lynn他著「Hydroxyapatite-coated Ti-6Al-4V Part1:the effect of coating thickness on mechanical fatigue behaviour」 Biomaterials Volume 23 Issue9 P1937-1946(May 2002) Liling Yan他著「Characterization of chemical inhomogeneity in plasma-sprayed hydroxyapatite coatings」Biomaterials Voiume 24 Issue15 P2585-2592(July 2003） Seiji Ban他著「Effect of electrochemically deposited apatite coating on bonding of bone to the HA-G-Ti composite and titanium」Journal of Biomedical Materials Research,Volume 36 Issue1 P9-15(July 1997） H.Ishizawa他著「Histomorphometric evaluation of the thin hydroxyapatite layer formed through anodization followed by hydrothermal treatment」Jounal of Biomedical Materials Research,Volume 35 Issue2 P199-206(May 1997) J.Takebe他著「Anodic oxidation and hydrothermal treatment of titanium results in a surface that causes increased attachment and altered cytoskeletal morphology of rat bone marrow stromal cells in vitro」 Jounal of Biomedical Materials Research,Volume 51 Issue3 P398-407(June 2000) 岸田 徹著「二段階式電解液中放電処理によりチタン上へハイドロキシアパタイトを薄膜コ−ティングできる」 歯科材料・器械 Volume 20,No.1,2001
さりながら該種従来技術においては、厚さ約５μｍ程度の薄膜なコーティングの達成は得られはするものの、該コーティング層の密着性が不十分であり、又、コーティングの結晶性が低く、ハイドロキシアパタイト以外に大量の不純物が析出するという欠点があり、又、該種技術によるコーティングがコーティングとゆうよりはむしろ塊状の付着物に近いという難点があった。
更に、リン酸カルシウム過飽和溶液中で前処理としてチタン板に陽極酸化処理を行い、つづいて極性を反転し、改良した試作電源にて高電圧の陰極処理を行い、陽極酸化膜に電解液中の成分を拡散させ、アパタイト薄膜（５−１０μｍ）を合成する方法もあるが、コ−ティング層とチタンとの密着性や結晶性の低さをある程度解決することが出来たものの、前処理として陽極酸化膜を成長させるため現在より膜圧を薄くすることが不可能であり、又処理を２段階に分けているため、コ−ティングの品質に誤差が生じやすく、安定供給するには問題があった。
さらに不純物の問題も完全には解決されないという難点があった。
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくリン酸カルシウムの過飽和酸性溶液に代えて無機イオンのみで調整した自家製ハンクス擬似体液中（ＰＨ７．４）でチタン板に陰極処理を行い、高品質の電源により１０ボルト１アンペア等の高電圧電源を用いて液中放電処理を行い、チタンの陰極酸化膜中に擬似体液中の成分を拡散させてチタン板上に薄膜の１μｍ程度の極めて薄い母材と傾斜的な密着性が良好で比較的結晶性の高い良質なハイドロキシアパタイトコ−ティングが出来るようにして医療産業における治療技術利用分野に益する優れた擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法を提供せんとするものである。
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は、前述課題を解決するために、擬似体液でチタンに液中放電により陰極処理を行い該チタンの陰極面に厚さ１μｍ程度の緻密なアパタイトコーティングを形成するようにすることを基幹とし、而して、その際、上記コーティングが１０ボルト１アンペアで５４０秒で行われるようにし、又、上記液中放電処理がインプラント等のチタンの表面コーティングに対して行われるようにした技術的手段を講じたものである。
この出願の発明によれば、在来態様の液中放電による電気泳動を介してのチタンに対するコーティング層形成によればコーティングの結晶性が低くハイドロキシアパタイト以外の大量の不純物の析出による密着性の悪さが解決され、ハンクス擬似体液の溶液中のカルシウム，ナトリウム，リン，塩素，マグネシウム，カリウムイオン等の成分が拡散して、厚さ１μｍ等の結晶性の高いハイドロキシアパタイトのコーティング層が形成され、コーティング層とチタンとの密着性が著しく向上し、経時的な新たな咬合発生による抜け落ち等が防止されて顎骨等の一体化の目的が経時的に充分に保証されるという優れた効果が奏される。
無機イオンのみで調整したＰＨ７．４程度の自家製ハンクス擬似体液中で液中放電を行いチタン陰極に対し、液中放電を行って１μｍ程度の結晶性の高い良質なハイドロキシアパタイトコーティングを現出し、チタンとコーティング層との密着性も極めて高いようにしたものであり、又、而して、従来の電解液中での電気泳動を利用したコーティング処理に比して後処理をすることなくコーティング層とチタンとの密着性が極めて良好であるようにするものである。
次にこの出願の発明の実施形態を実施例の態様として図面を参照して説明すれば以下の通りである。
インプラント４としてはチタンを主成分とする人口歯根のハイドロキシアパタイト薄膜のコーティングに際しては表１の右縦列のＨＢＳＳの擬似体液２を用いて（当該体液はハンクスの擬似体液と称する）容器の内部に表１の右縦列・右端の擬似体液２を用いてインプラント４のチタン（但し、モデル実験の場合にはチタン箔体パネル）の表面にコーティングする際に、この場合には電解液として従来ではリン酸カルシウム過飽和の酸性溶液中に含まれるリンやカルシウムを析出し、ハイドロキシアパタイトの合成を試みていたが、在来態様ではコーティング層が一応形成されはするが、該コーティング層の結晶性が悪く、又、ハイドロキシアパタイト以外の大量の不純物が析出し、コーティング層というよりも、固まり状の付着物に近いものであり、結晶性が低くチタンとの吸着性と付着性が不十分であった。
而しながら、この出願の発明によれば、チタン４の酸化膜１中に電源３により１Ａ，１０Ｖ処理時間５４０秒で液中放電を行い、カルシウム，ナトリウム，リン，マグネシウム，カリウムイオン等が析出して１μｍのハイドロキシアパタイトのコーティング層が形成出来、極めて結晶性の高い、又、それによりチタンとの密着性が強いコーティング膜が得られた。
又、このコ−ティング膜の良好な生体適合性はラットを用いた動物実験においても充分に確認されたものである。
そして、コーティング層に形成される不純物による密着性の低さも完全に解決される。
この出願の発明は薄膜のみを取り上げても過去に例の無い薄膜であり、又、従来の如く２段階の処理が不必要になり、コスト的にも著しく安くなるという効果が奏され、安定的に供給出来る実用性の高い独創的なコ−ティング法である。
１ 酸化膜
２ 擬似体液
３ 電源
４ インプラント（チタン）
５ 陽極
２ 擬似体液
３ 電源
４ インプラント（チタン）
５ 陽極
Claims (3)
- 擬似体液でチタンに液中放電により陰極処理を行い該チタンの陰極面に厚さ１μｍ程度の緻密なアパタイトコーティングを形成することを特徴とする擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法。
- 上記コーティングが１０ボルト１アンペアで５４０秒で行われることを特徴とする請求項１記載の擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法。
- 上記液中放電処理がインプラントの表面コーティングに対して行われることを特徴とする請求項１記載のコーティングを利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003271896A JP2005027936A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003271896A JP2005027936A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2005027936A true JP2005027936A (ja) | 2005-02-03 |
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ID=34209613
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| JP2003271896A Pending JP2005027936A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 擬似体液を利用した液中放電によるチタンのハイドロキシアパタイト薄膜コーティング処理方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005027936A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100453123C (zh) * | 2007-02-01 | 2009-01-21 | 厦门大学 | 一种羟基磷灰石与氧化铝复合涂层的制备方法 |
| CN111347038A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种表面具有活性梯度复合膜层的3d打印钛植入体的制备方法 |
-
2003
- 2003-07-08 JP JP2003271896A patent/JP2005027936A/ja active Pending
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