JP2023544553A - 多孔質膜を有する骨インプラントおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は多孔質タンタル酸リチウム膜を有する骨インプラントおよび前記骨インプラントを製造する方法に関する。骨インプラントは（１）基材、および（２）基材上に位置する多孔質膜、を含み、前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、かつ、前記多孔質膜は多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択される。本発明の骨インプラントは以下の一項または複数項の有利な効果を有する。（１）前記骨インプラントは優れた耐食性を有する。（２）前記骨インプラントの弾性率はプロセス条件によってコントロールでき、これによって人体または動物骨（例えば歯槽骨および頭蓋骨）の弾性率とより高い生体適合性を有する。（３）前記骨インプラントの白色は骨そのものの色に近く、美的外観を有する。（４）前記骨インプラントは優れた抗菌性を有する。
Description
本発明は多孔質膜を有する骨インプラント（インプラント）および前記骨インプラントを製造する方法に関する。
金属材料は優れた総合的な機械的性質および耐疲労性を有し、整形外科用インプラント材料として特に適している。材料学の常に変化しつつある発展にしたがって、整形外科用インプラント材料は、ステンレス、コバルトクロム合金、チタン合金の発展過程を通じ、そして、比較的に良い結果を得た。しかし、複雑な人体の中の環境は、材料の腐食を引き起こし得、それが有毒な元素の放出につながり、これは、特定の金属材料の生体適合性の低下につながる。さらに、先行技術中の材料、例えばステンレス、コバルトクロム合金、チタン合金の色が濃く、黒まであり、材料の美的性能に影響し、かつ、応用範囲を制限する。上記のような欠点は金属材料の医用生物材料としての応用に対して一定の悪影響を及ぼす。
多孔質タンタルは近年出現した一種の比較的に理想な整形外科用インプラント材料であり、これは耐火金属の一種であり、融点は３０００℃近くあり、外観はダークグレーの色を呈し、表面は滑らかであり、現有の医療用金属材料と比べて、タンタルは主として二つの利点がある。（１）タンタルはより優れた耐食性を有する。（２）タンタルの生体適合性がベターであり、多孔質タンタルの弾性率は比較的に低い。しかし、タンタルはダークグレーの色を呈するため、特にデンタルインプラントに用いる場合、美的外観に影響することがある。
多孔質タンタルは比較的に理想な整形外科用インプラント材料であるが、文献に記載されたタンタルで作製された整形外科材料の弾性率は皮質骨および海綿骨の間にあり、しかし、多孔質タンタルの弾性率は人体の海綿骨の弾性率の方に近いが、皮質骨の弾性率より大幅に低い。一方、人体の負荷に耐える骨組織は主に皮質骨であり、動物実験および臨床応用の効果から言うと、骨インプラントの弾性率は人体の皮質骨により近づけるべきであり、高過ぎると応力遮蔽が発生しやすく、低すぎる場合も力の伝達に向かない。本発明は異なるフィルムコーティング条件下で選択に応じて低い弾性率から高い弾性率まで提供できる。
しかし、デンタルインプラントについては、生体力学の観点から、デンタルインプラントの弾性率は骨界面の応力分布に影響があり、通常デンタルインプラントの弾性率が高いほど、ネック付近の骨の内部応力が小さくなるが、根端付近の骨の内部応力が大きくなる。デンタルインプラント弾性率が低いほど、デンタルインプラントと骨界面の相対変位運動が大きくなる。デンタルインプラントの弾性率が皮質骨、海綿骨に近い場合、生体力学的適合性が比較的に良い。高い弾性率がベターであり、適宜なデンタルインプラントの弾性率は７０～２００ＧＰａにあると提唱する学者もおり、皮質骨の弾性率は約１８ＧＰａであると報道した資料もある。
しかし、頭蓋骨（頭骨）インプラントについては、弾性率に対する要求は異なる場合がある。
デンタルインプラントは、チタン合金またはその他の材料で柱体または錐体を作成し、その後、外表面にネジ山を形成し、その目的は人体の骨がネジ山の中に成長することを可能にし、インプラントと人体の骨とを一体に結合させることにあり、よってインプラントと人体の適合性および強固さを強化する。しかし、ネジ山の深さに限度があり、深すぎるとインプラントの強度に影響することがある。
したがって、一種の美的外観および／またはより高い生体適合性を有する骨インプラント、特にデンタルインプラントおよび頭蓋骨（頭骨）インプラント、を探す必要性がまだある。
（発明の内容）
そのため、本発明は、
（１）基材、および
（２）前記基材上に位置する多孔質膜、
を含み、
前記基材はタンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択される、
骨インプラントまたは複合体を提供する。
そのため、本発明は、
（１）基材、および
（２）前記基材上に位置する多孔質膜、
を含み、
前記基材はタンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択される、
骨インプラントまたは複合体を提供する。
さらに、本発明は、
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、または、前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、骨インプラントまたは複合体を提供する。
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、または、前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、骨インプラントまたは複合体を提供する。
本発明はまた、
（１）基材を提供すること、および
（２）前記基材上に多孔質膜を形成すること、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択される、
前記骨インプラントまたは複合体を製造する方法を提供する。
（１）基材を提供すること、および
（２）前記基材上に多孔質膜を形成すること、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択される、
前記骨インプラントまたは複合体を製造する方法を提供する。
さらに本発明は、
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材を提供すること、および
（２）タンタル基材、ニオブ基材、もしくはタンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、もしくは多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を形成すること、またはチタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を形成すること、
を含み、
前記タンタル酸リチウム膜はタンタル酸化物を含有し、
前記ニオブ酸リチウム膜はニオブ酸化物を含有し、かつ
前記混合物膜はタンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する、
前記骨インプラントまたは複合体を製造する方法を提供する。
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材を提供すること、および
（２）タンタル基材、ニオブ基材、もしくはタンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、もしくは多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を形成すること、またはチタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を形成すること、
を含み、
前記タンタル酸リチウム膜はタンタル酸化物を含有し、
前記ニオブ酸リチウム膜はニオブ酸化物を含有し、かつ
前記混合物膜はタンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する、
前記骨インプラントまたは複合体を製造する方法を提供する。
本発明はまた前記複合体の医療用材料例えばデンタルインプラントにおける用途に関する。
本発明の骨インプラントは以下の一項または複数項の有利な効果を有する。（１）提供される金属化合物膜は多孔質であり、人体の骨の進入を誘導し、インプラントの適合性および強固さを強化することに有利である。同時に、該化合物膜層はセラミック体に近いようであり、絶縁および断熱効果を有し、急な熱が人体に対する刺激を軽減する。（２）前記膜層は溶液中のイオン堆積によって生成されるものではなく、インプラントの金属が電気化学反応に参加して生成されるものであり、かつ、性能推移層を有し、膜層と基材が強固に結合し、前記骨インプラントは優れた耐食性を有する。（３）前記骨インプラントの弾性率はプロセス条件によって制御でき、よって人体または動物骨（例えば、歯槽骨）の弾性率とより高い生体適合性を有することが可能になる。（４）前記骨インプラントの白色は骨そのものの色に近く、美的外観を有する。（５）膜層は高温下（４００℃以上）でのコーティング処理から得られたため、前記骨インプラント優れた抗菌性を有する。
一実施形態において、本発明は、
（１）タンタル基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、
を含む、骨インプラントまたはタンタル複合体を提供する。
（１）タンタル基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、
を含む、骨インプラントまたはタンタル複合体を提供する。
一実施形態において、本発明は、
（１）ニオブ基材、および
（２）前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、
を含む、骨インプラントまたはニオブ複合体を提供する。
（１）ニオブ基材、および
（２）前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、
を含む、骨インプラントまたはニオブ複合体を提供する。
一実施形態において、本発明は、
（１）タンタル－ニオブ合金基材、および
（２）前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、
を含む、骨インプラントまたはタンタル－ニオブ合金複合体を提供する。
（１）タンタル－ニオブ合金基材、および
（２）前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、
を含む、骨インプラントまたはタンタル－ニオブ合金複合体を提供する。
一実施形態において、本発明は、
（１）チタン基材、および
（２）前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、骨インプラントまたはチタン複合体を提供する。
（１）チタン基材、および
（２）前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、骨インプラントまたはチタン複合体を提供する。
一実施形態において、前記骨インプラントまたはタンタル複合体は、（１）タンタル基材、および（２）タンタル基材の少なくとも一部の表面上に位置する多孔質タンタル酸リチウム膜であって、０．１－１μｍの孔径を有する多孔質タンタル酸リチウム膜、を含む。亀裂状の孔について、その長さは約４０μｍに達することがある。
一実施形態において、前記骨インプラントまたはニオブ複合体は、（１）ニオブ基材、および（２）ニオブ基材の少なくとも一部の表面上に位置する多孔質ニオブ酸リチウム膜であって、０．１－１μｍの孔径を有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、を含む。亀裂状の孔について、その長さは約４０μｍに達することがある。
一実施形態において、前記骨インプラントまたはタンタル－ニオブ合金複合体は、（１）タンタル－ニオブ合金基材、および（２）タンタル－ニオブ合金基材の少なくとも一部の表面上に位置する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜であって、０．１－１μｍの孔径を有する混合物膜、を含む。亀裂状の孔について、その長さは約４０μｍに達することがある。
一実施形態において、前記骨インプラントまたはチタン複合体は、（１）チタン基材、および（２）チタン基材の少なくとも一部の表面上に位置する多孔質チタン酸化物膜であって、０．１－１μｍの孔径を有する多孔質チタン酸化物膜、を含む。亀裂状の孔について、その長さ約４０μｍに達することがある。
本発明の文脈において、前記孔は円孔に限らず、不規則な形状を有する孔、例えば亀裂状の孔、であって良い。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントまたは複合体３０％以上の孔隙率を有し、例えば５０－８０％の孔隙率を有し、または６０－９０％の孔隙率を有する。
本発明の文脈において、骨インプラント、複合体および複合材料は相互に置き替えて使用することができる。
本発明に適用するタンタル基材は、純タンタル基材およびタンタル合金基材を含み、そのうち、タンタル合金基材は好ましくはタンタル－ニオブ合金基材である。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラント、例えばデンタルインプラントは、１５０ＧＰａ以上の弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えばデンタルインプラントは、１７０ＧＰａ以上の弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えばデンタルインプラントは、１５０－２００ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えばデンタルインプラントは、１７０－１９０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される１０－１６０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される２０－１５０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される３０－１４０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される４０－１３０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される５０－１２０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される６０－１１０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される７０－１００ＧＰａの弾性率を有する。
本発明のさらなる一実施形態において、前記骨インプラント、例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントは、ナノインデンテーション法によって測定される８０－９０ＧＰａの弾性率を有する。
本発明の一実施形態において、前記タンタル基材の全体表面がすべて多孔質タンタル酸リチウム膜で覆われている。
本発明の一実施形態において、前記ニオブ基材の全体表面がすべて多孔質ニオブ酸リチウム膜で覆われている。
本発明の一実施形態において、前記タンタル－ニオブ合金基材の全体表面がすべて多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜で覆われている。
本発明の一実施形態において、前記チタン基材の全体表面がすべて多孔質チタン酸化物膜で覆われている。
生体力学の観点から、デンタルインプラントの弾性率は骨界面の応力分布に影響する。通常、デンタルインプラントの弾性率が高いほど、ネック付近の骨の内部応力は小さくなるが、根端付近の骨の内部応力は大きくなる。デンタルインプラント弾性率が低いほど、デンタルインプラントと骨界面の相対変位運動が大きくなる。デンタルインプラントの弾性率は皮質骨、海綿骨に近い場合、生体力学的適合性は比較的に悪い。適切なデンタルインプラント弾性率は７０ＧＰａ以上である。本発明の、デンタルインプラントを含む骨インプラントは、１５０ＧＰａ以上の弾性率を有する。したがって、本発明のデンタルインプラントの非常に適切な弾性率は、優れた生体力学的適合性を有する。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントは、例えば頭蓋骨およびデンタルインプラントである骨プロテーゼを含む。
本発明の一実施形態において、図３３ａに示すタンタル頭蓋骨および図４１に示すニオブ頭蓋骨のように、頭蓋骨は多孔質である。
本発明の一実施形態において、前記デンタルインプラントは義歯基台部、本体部および前記義歯基台部と前記本体部を連接するネック部を含む。デンタルインプラントの製造方法に関しては、当業者に知られており、例えば中国特許出願公開第１０９７５８２４５号明細書、中国特許出願公開第１０９９６５９９６号明細書および中国特許出願公開第１１０６１００４６号明細書を参考できる。
本発明の一つの好ましい実施形態において、前記デンタルインプラントは、義歯基台部、本体部および前記義歯基台部と前記本体部を連接するネック部を含み、そのうち、前記本体部の外表面に歯槽骨と接触する雄ネジ山が設けられている。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントは骨に近い色を有する。本発明の一つの好ましい実施形態において、前記骨インプラント、特に義歯基台部については、白色である。
本発明の一実施形態において、前記基材は多孔質である。多孔質基材は優れた機械的性質および組織適合性を有する。人体組織の再建、骨移植、置換などはすべて多孔質材料を利用して骨欠損部へインプラントすることができ、骨は多孔質孔隙および宿主界面に沿って内部へ成長でき、多孔質材料を十分に骨組織と強固に結合させかつ一体化させる。足場材料として人体にインプラントした後、その優れた組織適合性によって多孔質材料は人体内での分解を必要とせず、よって除去するための再手術の必要もない。多孔質金属のテクスチャーが頑丈であり、耐磨耗性、耐疲労性はともに海綿骨、セラミック製品、フリーズドライ骨チップより優れ、十分な生理的負荷を提供できる。
タンタル、ニオブ、タンタル－ニオブ合金およびチタンは耐火金属に属し、前記多孔質金属は通常耐火金属の製造方法を採用する。例えば、既知の方法を採用して粉末焼結によって多孔質タンタルを製造してもよく、蒸着方法によって多孔質タンタルを製造してもよい。本分野における多孔質タンタルを製造するその他の方法も利用できる。
本発明の一実施形態において、使用されるタンタルは緻密質である。先行技術はすべて多孔質タンタルを医療用整形外科材料として使用するものであり、緻密タンタル金属を医療用整形外科材として使用することに関する言及がない。デンタルインプラントについて、生体力学の観点から、デンタルインプラントの弾性率は骨界面の応力分布に対して影響があり、通常デンタルインプラントの弾性率が高いほど、ネック付近の骨の内部応力が小さくなるが、根端付近の骨の内部応力が大きくなる。デンタルインプラントの弾性率が低いほど、デンタルインプラントと骨界面の相対変位運動が大きくなる。デンタルインプラントの弾性率が皮質骨、海綿骨に近いとき、生体力学的適合性は比較的に悪い。適宜のデンタルインプラントの弾性率は７０ＧＰａ以上である。デンタルインプラントは噛むという機能を頻繁に行うため、負荷が非常に大きく、多孔質タンタルの引張強度および弾性率はこの負荷の要求を満たすことができない。緻密金属タンタルの引張強度および弾性率はともに比較的に大きく、よりデンタルインプラントに用いられることに適する。
本発明の一実施形態は多孔質タンタルデンタルインプラント上に多孔質タンタル酸リチウム膜を一層コーティングすることであり、これによってデンタルインプラントの機械的性質、例えば引張強度および弾性率、を高める。
本発明の一実施形態は多孔質ニオブデンタルインプラント上に多孔質ニオブ酸リチウム膜を一層コーティングすることであり、これによってデンタルインプラントの機械的性質、例えば引張強度および弾性率、を高める。
本発明の一実施形態は多孔質タンタルニオブデンタルインプラント上に多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を一層コーティングすることであり、これによってデンタルインプラントの機械的性質、例えば引張強度および弾性率、を高める。
本発明のさらなる一実施形態は緻密金属タンタル上に多孔質タンタル酸リチウム膜を一層コーティングすることであり、その引張強度および弾性率をより大きくし、デンタルインプラントの引張強度および弾性率の要件をよりよく満たすのみならず、さらに、タンタル基材の表面上において多孔質タンタル酸リチウム膜を有することにより、当該デンタルインプラントは人体生物組織とよりよく適合でき、これによって人体生物組織は多孔質タンタル酸リチウム膜を通じてタンタル基材と結合でき、これによってタンタル材料を十分に人体組織例えば歯槽骨と強固に結合させかつ一体化させる。
本発明の一実施形態において、骨インプラント例えばデンタルインプラントの露出しない部分について、タンタル酸リチウム膜層をコーティングしなくてもよく、純タンタル材料のみを採用する。義歯基台部およびネック部については、好ましくはタンタル酸リチウム膜をコーティングし、よって美的外観を強化する。
緻密タンタル材料の製造方法は当業者にとって既知であり、例えば鋳造、圧延などの方法によって得ることができる。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントを製造する方法は、（１）タンタル基材を提供すること、および（２）タンタル基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜を一層形成すること、を含む。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントを製造する方法は、（１）ニオブ基材を提供すること、および（２）ニオブ基材上に多孔質ニオブ酸リチウム膜を一層形成すること、を含む。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントを製造する方法は、（１）タンタル－ニオブ合金基材を提供すること、および（２）タンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を一層形成すること、を含む。
本発明の一実施形態において、前記骨インプラントを製造する方法は、（１）チタン基材を提供すること、および（２）チタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を一層形成すること、を含む。
本発明の一実施形態において、前記基材は、骨インプラントに必要な形状、例えばデンタルインプラントおよび頭蓋骨の形状を有する。
本発明の一つの好ましい実施形態において、骨インプラントに必要な形状を有するタンタル基材上において多孔質タンタル酸リチウム膜を一層コーティングする。
本発明のさらなる一実施形態において、骨インプラントに必要な形状を有するタンタル基材上において多孔質タンタル酸リチウム膜を一層コーティングし、そして切削または研削の方法によって骨インプラント上の不要な多孔質タンタル酸リチウム膜を除去し、よって該骨インプラントの部分表面上にのみ多孔質タンタル酸リチウム膜を保留する。具体的に言うと、まずは多数の製造された外観寸法が合格だが内孔はまだ加工されていない連合体に対しタンタル酸リチウム膜コーティング処理を行い、その後内孔を加工する。こうすると内孔がフィルムコーティング処理されないことを保持できる。
本発明の一つの好ましい実施形態において、骨インプラントに必要な形状を有するタンタル基材の部分表面上において多孔質タンタル酸リチウム膜を一層コーティングする。
本発明の一実施形態において、前記多孔質膜は１－２０μｍ、好ましくは２－１０μｍ、より好ましくは３－５μｍの厚さを有する。
工程（２）において、前記多孔質タンタル酸リチウム膜は溶融塩電気化学法によって形成される。
本発明の一実施形態において、工程（２）において、タンタル基材を、２５０℃～６５０℃の酸素含有無機リチウム塩（例えばＬｉＮＯ３）または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、１～１０００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１～６６Ｖの陽極電圧を０．０１～２００時間一定に印加して、多孔質タンタル酸リチウム膜を形成する。
本発明のさらなる一実施形態において、工程（２）において、タンタル基材を４４０℃～６００℃の酸素含有無機リチウム塩（例えばＬｉＮＯ３）または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、１～１０００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～３０Ｖの陽極電圧を５分間～１０時間一定に印加して、多孔質タンタル酸リチウム膜を形成する。
本発明のさらなる一実施形態において、工程（２）において、タンタル基材を５７０℃～５９８℃の酸素含有無機リチウム塩（例えばＬｉＮＯ３）または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、５～２０ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～２０Ｖの陽極電圧を８分間～３０分間一定印加して、多孔質タンタル酸リチウム膜を形成する。
一つの好ましい実施形態において、工程（２）において、超音波発生器を前記混合溶融物または前記混合溶融液中に設置してもよい。
好ましくは、工程（２）において、溶融塩電気化学法は溶融リチウム塩電気化学法である。
工程（２）の前に、タンタル基材に対して陽極酸化の工程を行うことができる。
前記陽極酸化工程において、タンタル基材上にＴａ２Ｏ５膜、例えばアモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する。孔のないものはタンタルキャパシタ上の使用に適する。
Ｔａ２Ｏ５膜は多孔質であってもよく、多孔質タンタル酸リチウム膜の作製により有利である。具体的には、インプラントを濃硫酸中に配置し、１９０℃～２４５℃において（すなわち、９８％の濃硫酸中において多孔質のＴａ２Ｏ５膜を形成する）行う。
本発明の一実施形態において、前記陽極酸化工程において、陽極酸化によってタンタル基材上にアモルファスＴａ２Ｏ５膜を一層形成する。特に、前記陽極酸化工程において、タンタル基材を、室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、一層のアモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する。
前記陽極酸化工程において、溶液の温度が高い場合には、印加する電圧を低くすべきであり、逆の場合は高くしてもよい。例えば、室温下の０．０１％Ｈ３ＰＯ４溶液については、最高で６００Ｖの電圧を印加できる。どんな溶液であっても、加える電圧は該溶液のフラッシュオーバー電圧以下であるべきである。
前記陽極酸化工程において、前記酸素含有電解質溶液は、水溶液、非水溶液、または水溶液電解質と有機化合物の混合物、であってよい。
水溶液酸素含有電解質は、例えば酸、塩基、塩の水溶液であってよい。溶液温度は室温（約２５℃）～９５℃であり、陽極電圧は５～６００Ｖであり、電圧一定時間は６０～９０分間以内である。温度が高すぎると、水分の揮発速度が過剰になる。溶液温度が比較的に高い場合、陽極電圧は比較的に低くあるべきである。
非水溶液酸素含有電解質は無水濃硫酸または溶融塩または溶融塩と塩基類の混合物であってよく、例えば硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム、またはこれらとリチウム、ナトリウム、カリウムなど塩基の混合物。
他の一類の酸素含有電解質溶液は水溶液電解質と有機化合物、例えばエタノール、エチレングリコール、ｎ－ブタノールなどの混合物であってよい。水溶液の温度は９５℃以下であるべきであり、そうでなければ水の揮発は迅速になり、制御は容易でない。
本発明の一実施形態において、本発明の製造方法は予めタンタル基材に対して窒化または浸炭処理を行うことを含む。しかし、窒化または浸炭処理を行わなくてもよい。比較的に高い硬度を得るために、窒化または浸炭処理を採用できる。
一つの好ましい実施形態において、イオン窒化炉を使用し、タンタル基材をカソードとし、炉温度は５００－１０００℃であり、炉圧は２０－２０００Ｐａであり、充填ガスは窒素、水素であり、窒素：水素＝２：１～１：１０、０．５－６時間窒化し、タンタル基材の表面に窒化層を形成させ、かつ、タンタル基材の窒化後の硬度がＨＶ１８０～４８０の間にあるように制御する。
本発明の一実施形態によると、
１）直径サイズが適切なタンタル棒、またはニオブ棒、タンタル－ニオブ合金棒、またはチタン棒を選択すること、
２）加工済みの円柱体または円錐形のインプラント（雄ネジ山および内孔ネジ山等を加工すること、インプラントと配合する連接体および基台を提供することを含む）を提供すること、
３）リチウム含有塩溶融体中に電気化学フィルムコーティング処理を行うこと、
を含み、
タンタル、ニオブ、タンタル－ニオブ合金インプラントの表面に白色のタンタル酸リチウム膜、ニオブ酸リチウム膜、またはタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を生成でき、チタンインプラントの表面に一層の多孔質酸化チタン膜を生成する、
デンタルインプラントを製造する方法を提供する。
１）直径サイズが適切なタンタル棒、またはニオブ棒、タンタル－ニオブ合金棒、またはチタン棒を選択すること、
２）加工済みの円柱体または円錐形のインプラント（雄ネジ山および内孔ネジ山等を加工すること、インプラントと配合する連接体および基台を提供することを含む）を提供すること、
３）リチウム含有塩溶融体中に電気化学フィルムコーティング処理を行うこと、
を含み、
タンタル、ニオブ、タンタル－ニオブ合金インプラントの表面に白色のタンタル酸リチウム膜、ニオブ酸リチウム膜、またはタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を生成でき、チタンインプラントの表面に一層の多孔質酸化チタン膜を生成する、
デンタルインプラントを製造する方法を提供する。
本発明は適切な孔でネジ山を代替することを提案する。この孔はインプラントの内壁まで貫通でき、すなわち穿孔であり、一方インプラントの強度に影響しない。この方案のメリットはインプラントと人体の骨の接触面を増加し、インプラントの適合性および強固さを増加できることにある。
当然、外孔が穿孔しなくてもよく、一定の厚さをキープし、よってインプラント内孔スレッドを加工でき、連接体または基台の固定に有利である。
本発明の一実施形態によると、
１）デンタルインプラントブランクを提供する、およびパンチングパラメーターを設計すること、
すなわち、円柱または円錐インプラントの寸法を確定し、円柱の外直径および内孔の直径を含み、その後、孔を有する円柱体を平面図に展開し、孔の大きさ、孔の間隔または孔の分布、および孔のパンチング深さ、孔の形、すなわちストレートの孔またはテーパー状の孔、を設計し確定すること、
２）孔をパンチングすること、
すなわち、紡糸口金をパンチングする方法またはレーザパンチングを用いて、設計要件に沿ってパンチングすること、
３）研磨すること、
すなわち、パンチングの後に研磨の方法を用いて表面の余分な材料を除去すべきである。例えばレーザパンチングを用いる場合は一般的に孔の周囲に余分な材料はなく、研磨は比較的に容易である、
４）パンチング後研磨済みのタンタル薄板を、アルゴンアークまたはレーザを用いて、もともとの設計した円柱または円錐インプラントになるように溶接し、そして、必要な修理および雌ネジ山の加工などを行うこと、
５）電気化学法を用いて多孔質体インプラントおよび基台において前記表面処理を行い、よってインプラント金属と対応する複合体多孔質膜を生成し、孔を有するフィルムコーティングデンタルインプラントを得ること、
を含む、デンタルインプラントを製造する方法を提供する。
１）デンタルインプラントブランクを提供する、およびパンチングパラメーターを設計すること、
すなわち、円柱または円錐インプラントの寸法を確定し、円柱の外直径および内孔の直径を含み、その後、孔を有する円柱体を平面図に展開し、孔の大きさ、孔の間隔または孔の分布、および孔のパンチング深さ、孔の形、すなわちストレートの孔またはテーパー状の孔、を設計し確定すること、
２）孔をパンチングすること、
すなわち、紡糸口金をパンチングする方法またはレーザパンチングを用いて、設計要件に沿ってパンチングすること、
３）研磨すること、
すなわち、パンチングの後に研磨の方法を用いて表面の余分な材料を除去すべきである。例えばレーザパンチングを用いる場合は一般的に孔の周囲に余分な材料はなく、研磨は比較的に容易である、
４）パンチング後研磨済みのタンタル薄板を、アルゴンアークまたはレーザを用いて、もともとの設計した円柱または円錐インプラントになるように溶接し、そして、必要な修理および雌ネジ山の加工などを行うこと、
５）電気化学法を用いて多孔質体インプラントおよび基台において前記表面処理を行い、よってインプラント金属と対応する複合体多孔質膜を生成し、孔を有するフィルムコーティングデンタルインプラントを得ること、
を含む、デンタルインプラントを製造する方法を提供する。
本発明の一実施形態によると、
１）入口、すなわち人体の骨と接触する予定のある一面の孔を穿孔すること。孔の直径サイズを０．０８～０．３０ｍｍ、好ましくは０．１６～０．２２ｍｍにコントロールする、
２）出口、すなわち孔とインプラント内孔と相互に連接する一端の孔。直径を０．２８～０．０６、好ましくは０．２２～０．１３ｍｍにコントロールする。孔の形状はテーパー状の孔またはストレートな孔であってよい。テーパー状の孔は人体の骨をインプラント内に成長するように誘導することにより有利でありうる、
を含む、インプラントを穿孔する方法を提供する。
１）入口、すなわち人体の骨と接触する予定のある一面の孔を穿孔すること。孔の直径サイズを０．０８～０．３０ｍｍ、好ましくは０．１６～０．２２ｍｍにコントロールする、
２）出口、すなわち孔とインプラント内孔と相互に連接する一端の孔。直径を０．２８～０．０６、好ましくは０．２２～０．１３ｍｍにコントロールする。孔の形状はテーパー状の孔またはストレートな孔であってよい。テーパー状の孔は人体の骨をインプラント内に成長するように誘導することにより有利でありうる、
を含む、インプラントを穿孔する方法を提供する。
本発明の一実施形態によると、穿孔しないインプラントのデザインを提供し、デンタルインプラントの中心孔の内壁の、基台連接体を設置するためにその加工が必要となったネジ山などの加工を保証する、インプラント上の孔を０．６～０．８ｍｍキープし、そうでなければ穿孔しない、これよって内孔のネジ山の加工を容易にする。
在本発明の文脈において、ニオブおよびタンタル－ニオブ合金基材は同様にタンタル基材に関する実施形態に適用できる。
特に明記されない限り、引張強度および弾性率はＧＢ／Ｔ２２３１５-２００８の規格に沿って測定される。
以下に説明する具体的な実施形態は、当業者の本発明を理解することを助けるものであるが、本発明の範囲を限定するものではない。
１．
（１）基材、および
（２）前記基材上に位置する多孔質膜、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
骨インプラント。
（１）基材、および
（２）前記基材上に位置する多孔質膜、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
骨インプラント。
２．
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、または、前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、実施形態１に記載の骨インプラント。
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、または、前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、実施形態１に記載の骨インプラント。
３．前記多孔質タンタル酸リチウム膜、前記多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜または前記多孔質チタン酸化物膜は０．１－１μｍの孔径を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
４．前記多孔質タンタル酸リチウム膜、前記多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜または前記多孔質チタン酸化物膜は１－２０μｍ、好ましくは２－１０μｍ、より好ましくは３－５μｍの厚さを有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント、
５．１５０ＧＰａ以上の弾性率を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
６．１７０ＧＰａ以上の弾性率を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
７．１５０－２００ＧＰａの弾性率を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
８．１７０－１９０ＧＰａの弾性率を有する、実施形態７に記載の骨インプラント。
９．骨に近い色を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
１０．骨プロテーゼ、デンタルインプラントおよび頭蓋骨を含む、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
１１．前記デンタルインプラントは義歯基台部、本体部および前記義歯基台部と前記本体部を連接するネック部を含む、実施形態１０に記載の骨インプラント。
１２．１０－１６０ＧＰａの弾性率、好ましくは２０－１５０ＧＰａの弾性率、より好ましくは３０－１４０ＧＰａの弾性率を有する、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
１３．前記タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材は多孔質である、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
１４．前記タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材は緻密質である、実施形態１または２に記載の骨インプラント。
１５．
（１）基材を提供すること、および
（２）前記基材上に多孔質膜を形成すること、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
実施形態１－１４のいずれか一項に記載の骨インプラントを製造する方法。
（１）基材を提供すること、および
（２）前記基材上に多孔質膜を形成すること、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
実施形態１－１４のいずれか一項に記載の骨インプラントを製造する方法。
１６．
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材を提供すること、および
（２）前記タンタル基材、ニオブ基材、もしくはタンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、もしくは多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を形成すること、またはチタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を形成すること、
を含み、
タンタル酸リチウム膜はタンタル酸化物を含有し、
ニオブ酸リチウム膜はニオブ酸化物を含有し、かつ
混合物膜はタンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する、
実施形態１５に記載の方法。
（１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材を提供すること、および
（２）前記タンタル基材、ニオブ基材、もしくはタンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、もしくは多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を形成すること、またはチタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を形成すること、
を含み、
タンタル酸リチウム膜はタンタル酸化物を含有し、
ニオブ酸リチウム膜はニオブ酸化物を含有し、かつ
混合物膜はタンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する、
実施形態１５に記載の方法。
１７．工程（２）において、溶融塩電気化学法によって多孔質膜を形成する、実施形態１５または１６に記載の方法。
１８．工程（２）の前に、タンタル基材上にＴａ２Ｏ５膜を形成する、実施形態１５または１６に記載の方法。
１９．陽極酸化によってタンタル基材上にアモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する、実施形態１８に記載の方法。
２０．タンタル基材上にＴａ２Ｏ５膜を形成する工程において、タンタル基材を、室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する、実施形態１９に記載の方法。
２１．工程（２）の前に、ニオブ基材上にＮｂ２Ｏ５膜を形成する、実施形態１５または１６に記載の方法。
２２．陽極酸化によってニオブ基材上にアモルファスＮｂ２Ｏ５膜を形成する、実施形態２１に記載の方法。
２３．ニオブ基材上にＮｂ２Ｏ５膜を形成する工程において、ニオブ基材を、室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＮｂ２Ｏ５膜を形成する、実施形態２２に記載の方法。
２４．工程（２）の前に、タンタル－ニオブ合金基材上にＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、実施形態１５または１６に記載の方法。
２５．陽極酸化によってタンタル－ニオブ合金基材上にアモルファスＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、実施形態２４に記載の方法。
２６．タンタル－ニオブ合金基材上にＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する工程において、タンタル－ニオブ合金基材を、室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、実施形態２５に記載の方法。
２７．前記酸素含有電解質溶液は水溶液、非水溶液、または水溶液電解質と有機化合物の混合物である、実施形態２０、２３および２６のいずれか一項に記載の方法。
２８．前記溶融塩電気化学法は溶融リチウム塩電気化学法である、実施形態２７に記載の方法。
２９．タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、２５０℃～６５０℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、１～１０００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１～６６Ｖの陽極電圧を０．０１～２００時間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、実施形態１５または１６に記載の方法。
３０．工程（２）において、タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、４４０℃～６００℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、５～２０ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～３０Ｖの陽極電圧を５分間～１０時間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、実施形態２９に記載の方法。
３１．工程（２）において、タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、５７０℃～５９８℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、５～２０ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～２０Ｖの陽極電圧を８分間～３０分間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、実施形態２９に記載の方法。
３２．前記酸素含有無機リチウム塩はＬｉＮＯ３である、実施形態２９に記載の方法。
３３．工程（ｃ）において、超音波発生器を前記混合溶融物または前記混合溶融液中に設置する、実施形態２９に記載の方法。
３４．タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材に対して、窒化処理または浸炭処理を行う、実施形態１５または１６に記載の方法。
３５．医療用材料における骨インプラント用途であって、そのうち、前記骨インプラントは実施形態１－１４のいずれか一項に記載されたものであり、または実施形態１５－３４のいずれか一項に記載の方法によって製造される、用途。
３６．前記医療用材料はデンタルインプラントまたは頭蓋骨である、実施形態３５に記載の用途。
本発明の性質および目的は、実施形態によって、および添付の図面と併せて以下にさらに理解されるが、これらの実施形態は例示的な目的のためだけであり、本発明の範囲を限定することを意図しないことが理解される。
実施例１
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、５７０℃の溶融硝酸リチウム溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図２ａ－２ｄは実施例１のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
図９は実施例１のサンプルの外観写真を示す。
実施例２
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、５８０℃の溶融硝酸リチウム溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、２５分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図３ａ－３ｃは実施例２のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
図１０は実施例２のサンプルの外観写真を示す。
実施例３
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、５９８℃の溶融硝酸リチウム溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、１０分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図４ａ－４ｃは実施例３のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
図１１は実施例３のサンプルの外観写真を示す。
実施例４
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、体積比がエチレングリコール：０．０１％Ｈ３ＰＯ４＝２：１である溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、３時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。
工程３：工程（２）で得たタンタル薄板に対して、５９８℃の溶融硝酸リチウム溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、８分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図５ａ－５ｃは実施例４のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
図１２は実施例４のサンプルの外観写真を示す。
実施例５
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、体積比がエチレングリコール：０．０１％Ｈ３ＰＯ４＝２：１である溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、１４３Ｖの陽極電圧を印加し、３時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。
工程３：工程（２）で得たタンタル薄板に対して、４８２℃の溶融硝酸リチウム溶液中において２８Ｖの陽極電圧を印加し、６．５時間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図６ａ－６ｃは実施例５のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例６
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、４４０℃の溶融硝酸リチウム溶液中において３３Ｖの陽極電圧を印加し、１２時間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図７ａ－７ｄは実施例６のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例７
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程１：金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工した。
工程２：該タンタル薄板に対して、体積比がエチレングリコール：０．０１％Ｈ３ＰＯ４＝２：１である溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、３時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。
工程３：工程（２）で得たタンタル薄板に対して、５９８℃の溶融硝酸リチウム溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、１０分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図８ａ－８ｃは実施例７のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例８
工程１：金属タンタルをそれぞれ、緻密なタンタル薄板およびタンタルデンタルインプラントに加工した。
工程１：金属タンタルをそれぞれ、緻密なタンタル薄板およびタンタルデンタルインプラントに加工した。
工程２：該タンタル薄板およびタンタルデンタルインプラント（直径が６ｍｍであるネジ山付きタンタル棒、直径２ｍｍの孔を有する）のそれぞれに対して、５８０℃の溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板およびタンタルデンタルインプラント上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図１３は実施例８のサンプルの外観写真を示す。
実施例９
工程１：金属タンタルをそれぞれ、緻密なタンタル薄板およびタンタルデンタルインプラント（直径が６ｍｍであるネジ山付きタンタル棒、直径２ｍｍの孔を有する）に加工した。
工程１：金属タンタルをそれぞれ、緻密なタンタル薄板およびタンタルデンタルインプラント（直径が６ｍｍであるネジ山付きタンタル棒、直径２ｍｍの孔を有する）に加工した。
工程２：該タンタル薄板およびタンタルデンタルインプラントのそれぞれに対して、まず、９０℃下で０．０５重量％Ｈ３ＰＯ４水溶液中において６０Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。
工程３：工程（２）で得たタンタル薄板およびタンタルデンタルインプラントに対して、５９８℃の溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、８分間にわたって電圧を一定にして反応し、タンタル薄板およびタンタルデンタルインプラント上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成した。
図１４は実施例９のサンプルの外観写真を示す。
実施例９ａ
多孔質のタンタルデンタルインプラント上において、５８０℃の溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、２５分間にわたって電圧を一定にして反応した。
多孔質のタンタルデンタルインプラント上において、５８０℃の溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）中において１０Ｖの陽極電圧を印加し、２５分間にわたって電圧を一定にして反応した。
図１４ａは実施例９ａのサンプルの外観写真を示す。
比較例１
金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工したが、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成する工程を行わなかった。
金属タンタルを緻密なタンタル薄板に加工したが、タンタル薄板上に多孔質タンタル酸リチウム膜層を形成する工程を行わなかった。
図１ａ－１ｃは比較例１のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
表１および表２のデータから、以下のことがわかる。多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板は多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされていないタンタル薄板と比べて、その引張強度、弾性率が共に大きく向上でき、特にその弾性率は、デンタルインプラントの作製に必要な７０ＧＰａである弾性率より遥かに大きく、これは非常に有利である。
多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板と多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされていないタンタル薄板のＳＥＭ画像を比較することによって、以下のことがわかる。本発明の多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板は、孔径が約１－３０マイクロメートルの範囲にある開孔を多く有し、そして表面が粗く、これらの孔隙および凸凹して平らでない粗い表面は、細胞の付着および組織の嵌合に有利であり、骨インプラント例えばデンタルインプラントと骨組織の連結強度を強化でき、これによって骨インプラントは人体生物組織と、多孔質タンタル酸リチウム膜とタンタル基材を介してより良く結合でき、タンタル基材が十分に人体組織例えば歯槽骨、とより強固に結合できかつ一体化できる。一方、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされていないタンタル薄板は相対的に非常に少ない孔を有し、表面が滑らかであって平坦であり、タンタル基材と人体組織例えば歯槽骨が一緒に強固に結合することに不利である。
加えて、ＳＥＭ画像から見ると、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板の孔隙の最小ディメンションにおける寸法は約１０ナノメートル～１マイクロメートルの範囲にあり、該寸法は細菌の寸法（通常は５マイクロメートルより大である）より遥かに小さい。よって、本発明の多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされた骨インプラントは細菌の侵入をとても良く抑制でき、一定な抗菌作用を有する。
図９－１２から、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板は白色を呈し、美的外観を有し、特別にデンタルインプラントの作製に適することがわかる。
実施例１０
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成するプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成するプロセス条件は表３に示す。
図１５ａは実施例１０のサンプルの外観写真を示す。
図１６ａ－１６ｂは実施例１０のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１１
タンタル薄板およびタンタル頭蓋骨基材のそれぞれの上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板およびタンタル頭蓋骨基材のそれぞれの上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図１５ｂ（タンタル薄板）、図３３ａ（頭蓋骨）は実施例１１のサンプルの外観写真を示す。
図１７ａ－１７ｂは実施例１１のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１２
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図１５ｃは実施例１２のサンプルの外観写真を示す。
図１８ａ－１８ｂは実施例１２のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１３
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図１５ｄは実施例１３のサンプルの外観写真を示す。
図１９ａ－１９ｂは実施例１３のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１４
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、６０Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図１５ｅは実施例１４のサンプルの外観写真を示す。
図２０ａ－２０ｂは実施例１４のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１５
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１である溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、１４３Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１である溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、１４３Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図１５ｆは実施例１５のサンプルの外観写真を示す。
図２１ａ－２２ｂは実施例１５のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１６
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。プロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。プロセス条件は表３に示す。
図１５ｇは実施例１６のサンプルの外観写真を示す。
図２２ａ－２２ｂは実施例１６のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１７
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ａは実施例１７のサンプルの外観写真を示す。
図２４ａ－２４ｂは実施例１７のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１８
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｂは実施例１８のサンプルの外観写真を示す。
図２５ａ－２５ｂは実施例１８のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例１９
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｃは実施例１９のサンプルの外観写真を示す。
図２６ａ－２６ｂは実施例１９のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２０
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２２０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２２０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｄは実施例２０のサンプルの外観写真を示す。
図２７ａ－２７ｂは実施例２０のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２１
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｅは実施例２１のサンプルの外観写真を示す。
図２８ａ－２８ｂは実施例２１のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２２
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｆは実施例２２のサンプルの外観写真を示す。
図２９ａ－２９ｂは実施例２２のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２３
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル薄板上において、まず、９８％濃Ｈ２ＳＯ４溶液中において、温度は２１０℃であり、８２Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄し乾燥した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム膜層を形成した。タンタル酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｇは実施例２３のサンプルの外観写真を示す。
図３０ａ－３０ｂは実施例２３のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２４
タンタル薄板上において、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において陽極酸化を行い、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にした。表３に示す。
タンタル薄板上において、９８％濃Ｈ２ＳＯ４の溶液中において陽極酸化を行い、温度は２２０℃であり、１５０Ｖの陽極電圧を印加し、３０分間にわたって電圧を一定にした。表３に示す。
図２３ｈは実施例２４のサンプルの外観写真を示す。
図３１ａ－３１ｂは実施例２４のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２５
チタン薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中において陽極酸化を行いチタン酸化物膜層を形成した。チタン酸化物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
チタン薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中において陽極酸化を行いチタン酸化物膜層を形成した。チタン酸化物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図２３ｉは実施例２５のサンプルの外観写真を示す。
図３２ａ－３２ｂは実施例２５のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
表３のデータから、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル複合体は適切な弾性率を有し、それは例えば作製頭蓋骨（頭骨）インプラントの作製に適することがわかる。
多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板と多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされていないタンタル薄板のＳＥＭ画像を比較することによって、以下のことがわかる。本発明の多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板は、孔径が約０．１－３０マイクロメートルの範囲にある開孔、さらにはハニカム状の開孔、を多く有し、そして表面が粗く、これらの孔隙および凸凹した平でない粗い表面は、細胞の付着および組織の嵌合に有利であり、骨インプラント例えばデンタルインプラントと骨組織例えば頭蓋骨（頭骨）の連結強度を強化でき、よって骨インプラントが人体生物組織とは多孔質タンタル酸リチウム膜とタンタル基材を介してより良く結合でき、タンタル基材が十分に人体組織とより強固に結合できかつ一体化できる。一方、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされていないタンタル薄板は比較的にとても少ない孔を有し、表面は滑らかであり、タンタル基材と人体組織例えば歯槽骨および頭蓋骨（頭骨）などが一緒に強固に結合することに不利である。
実施例２５製造したチタン酸化物膜層を有するチタン薄板は適切な弾性率を示し、かつそのＳＥＭ画像は、膜層が繊維状の多孔質インタラクティブネットワークを有することを示し（図３２ｂ参照）、細胞の付着および組織の嵌合に有利であり、骨インプラント例えば骨組織（例えば頭蓋骨（頭骨））の連結強度を強化でき、これによって骨インプラントは人体生物組織とは多孔質チタン酸化物膜層とチタン基材を介してより良く結合でき、チタン基材が十分に人体組織とより強固に結合できかつ一体化できる。
加えて、ＳＥＭ画像から見ると、多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされたタンタル薄板の孔隙は最小ディメンションにおける寸法が約１０ナノメートル～１マイクロメートルの範囲にあり、該寸法は細菌の寸法（通常、５マイクロメートルより大きいである）より遥かに小さい。したがって、本発明多孔質タンタル酸リチウム膜でコーティングされた骨インプラントは細菌の侵入を非常に良く抑制でき、一定な抗菌作用を有する。
実施例２６
タンタル－ニオブ合金薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成した。タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル－ニオブ合金薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成した。タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図３４は実施例２６のサンプルの外観写真を示す。
図３５ａ－３５ｂは実施例２６のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２７
タンタル－ニオブ合金薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、１４３Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成した。タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
タンタル－ニオブ合金薄板上において、まず、体積比がエチレングリコール：０．０１重量％Ｈ３ＰＯ４＝２：１の溶液を採用し、溶液温度は９０℃であり、１４３Ｖの陽極電圧を印加し、１．５時間にわたって電圧を一定にし、その後洗浄した。その後、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてタンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成した。タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図３６は実施例２７のサンプルの外観写真を示す。
図３７ａ－３７ｂは実施例２７のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２８
ニオブ薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
ニオブ薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図３８は実施例２８のサンプルの外観写真を示す。
図３９ａ－３９ｂは実施例２８のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例２９
ニオブ薄板およびニオブ頭蓋骨基材上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
ニオブ薄板およびニオブ頭蓋骨基材上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図４０（ニオブ薄板）および図４１（ニオブ頭蓋骨）は実施例２９のサンプルの外観写真を示す。
図４２ａ－４２ｂは実施例２９のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
実施例３０
ニオブ薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
ニオブ薄板上において、溶融硝酸リチウム：硝酸カリウム（重量比１：１）溶液中においてニオブ酸リチウム膜層を形成した。ニオブ酸リチウム膜層を形成したプロセス条件は表３に示す。
図４３は実施例３０のサンプルの外観写真を示す。
図４４ａ－４４ｂは実施例３１のサンプルのＳＥＭ画像を示す。
表３ サンプルの製造および弾性率（ナノインデンターＴＩ－９５０、ＮＨＴ、Ｈｙｓｉｔｒｏｎ、ＵＳから、によって測定）
表３中の弾性率はＵＳ、ＨｙｓｉｔｒｏｎのナノインデンターＴＩ－９５０、ＮＨＴによって測定した。
表３のデータから、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜でコーティングされた複合体、および多孔質ニオブ酸リチウム膜を有する複合体は、適切な弾性率を有し、それは例えば頭蓋骨（頭骨）インプラントの作製に適する、ことがわかる。
本発明の特定の実施形態が示され、説明されているが、他の改良、代替、およびオプションが当業者に知られていることを理解されたい。そのような改良、代替およびオプションの実施形態は、添付の請求項によって決定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われ得る。本発明の様々な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
Claims (36)
- （１）基材、および
（２）前記基材上に位置する多孔質膜、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
骨インプラント。 - （１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材、および
（２）前記タンタル基材上に位置し、タンタル酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム膜、前記ニオブ基材上に位置し、ニオブ酸化物を含有する多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記タンタル－ニオブ合金基材上に位置し、タンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜、または前記チタン基材上に位置する多孔質チタン酸化物膜、
を含む、請求項１に記載の骨インプラント。 - 前記多孔質タンタル酸リチウム膜、前記多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜または前記多孔質チタン酸化物膜は０．１－１μｍの孔径を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- 前記多孔質タンタル酸リチウム膜、前記多孔質ニオブ酸リチウム膜、前記多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜または前記多孔質チタン酸化物膜は１－２０μｍ、好ましくは２－１０μｍ、より好ましくは３－５μｍの厚さを有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- １５０ＧＰａ以上の弾性率を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- １７０ＧＰａ以上の弾性率を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- １５０－２００ＧＰａの弾性率を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- １７０－１９０ＧＰａの弾性率を有する、請求項７に記載の骨インプラント。
- 骨に近い色を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- 骨プロテーゼ、デンタルインプラントおよび頭蓋骨を含む、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- 前記デンタルインプラントは義歯基台部、本体部および前記義歯基台部と前記本体部を連接するネック部を含む、請求項１０に記載の骨インプラント。
- １０－１６０ＧＰａの弾性率、好ましくは２０－１５０ＧＰａの弾性率、より好ましくは３０－１４０ＧＰａの弾性率を有する、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- 前記タンタル基材、前記ニオブ基材または前記タンタル－ニオブ合金基材は多孔質である、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- 前記タンタル基材、前記ニオブ基材または前記タンタル－ニオブ合金基材は緻密質である、請求項１または２に記載の骨インプラント。
- （１）基材を提供すること、および
（２）前記基材上に多孔質膜を形成すること、
を含み、
前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材およびチタン基材から選択され、好ましくは前記基材は、タンタル基材、ニオブ基材およびタンタル－ニオブ合金基材から選択され、かつ
前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜および多孔質チタン酸化物膜から選択され、好ましくは前記多孔質膜は、多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜および多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜から選択される、
請求項１～１４のいずれか一項に記載の骨インプラントを製造する方法。 - （１）タンタル基材、ニオブ基材、タンタル－ニオブ合金基材、またはチタン基材を提供すること、および
（２）前記タンタル基材、ニオブ基材、もしくはタンタル－ニオブ合金基材上に多孔質タンタル酸リチウム膜、多孔質ニオブ酸リチウム膜、もしくは多孔質タンタル酸リチウム－ニオブ酸リチウム混合物膜を形成すること、または前記チタン基材上に多孔質チタン酸化物膜を形成すること、
を含み、
前記タンタル酸リチウム膜はタンタル酸化物を含有し、
前記ニオブ酸リチウム膜はニオブ酸化物を含有し、かつ
前記混合物膜はタンタル酸化物およびニオブ酸化物を含有する、
請求項１５に記載の方法。 - 工程（２）において、溶融塩電気化学法によって多孔質膜を形成する、請求項１５または１６に記載の方法。
- 工程（２）の前に、タンタル基材上にＴａ２Ｏ５膜を形成する、請求項１５または１６に記載の方法。
- 陽極酸化によって、タンタル基材上にアモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する、請求項１８に記載の方法。
- タンタル基材上にＴａ２Ｏ５膜を形成する工程において、タンタル基材を室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＴａ２Ｏ５膜を形成する、請求項１９に記載の方法。
- 工程（２）の前に、ニオブ基材上にＮｂ２Ｏ５膜を形成する、請求項１５または１６に記載の方法。
- 陽極酸化によってニオブ基材上にアモルファスＮｂ２Ｏ５膜を形成する、請求項２１に記載の方法。
- ニオブ基材上にＮｂ２Ｏ５膜を形成する工程において、ニオブ基材を室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＮｂ２Ｏ５膜を形成する、請求項２２に記載の方法。
- 工程（２）の前に、タンタル－ニオブ合金基材上にＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、請求項１５または１６に記載の方法。
- 陽極酸化によってタンタル－ニオブ合金基材上にアモルファスＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、請求項２４に記載の方法。
- タンタル－ニオブ合金基材上にＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する工程において、タンタル－ニオブ合金基材を室温から３８０℃、好ましくは室温から３００℃の酸素含有電解質溶液中に配置し、１～２００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、３～８００Ｖの陽極電圧を０．０１～２時間一定に印加して、アモルファスＴａ２Ｏ５－Ｎｂ２Ｏ５混合物膜を形成する、請求項２５に記載の方法。
- 前記酸素含有電解質溶液は水溶液、非水溶液、または水溶液電解質と有機化合物の混合物である、請求項２０、２３および２６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記溶融塩電気化学法は溶融リチウム塩電気化学法である、請求項２７に記載の方法。
- タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、２５０℃～６５０℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、１～１０００ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１～６６Ｖの陽極電圧を０．０１～２００時間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、請求項１５または１６に記載の方法。
- 工程（２）において、タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、４４０℃～６００℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、５～２０ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～３０Ｖの陽極電圧を５分間～１０時間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、請求項２９に記載の方法。
- 工程（２）において、タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材を、５７０℃～５９８℃の酸素含有無機リチウム塩または酸素含有無機リチウム塩と水酸化リチウムの混合溶融物中、または塩と水酸化リチウムの混合溶融液またはリチウム塩と酸素含有塩の混合溶融液中、に配置し、５～２０ｍＡ／ｃｍ２の昇圧電流密度で、１０～２０Ｖの陽極電圧を８分間～３０分間一定に印加して、リチウム含有化合物を含む膜層を形成する、請求項２９に記載の方法。
- 前記酸素含有無機リチウム塩はＬｉＮＯ３である、請求項２９に記載の方法。
- 工程（ｃ）において、超音波発生器を前記混合溶融物または前記混合溶融液中に設置する、請求項２９に記載の方法。
- タンタル基材、ニオブ基材またはタンタル－ニオブ合金基材に対して、窒化処理または浸炭処理を行う、請求項１５または１６に記載の方法。
- 医療用材料における骨インプラントの用途であって、前記骨インプラントは請求項１～１４のいずれか一項記載されたものであり、または請求項１５～３４のいずれか一項に記載の方法によって製造される、用途。
- 前記医療用材料はデンタルインプラントまたは頭蓋骨である、請求項３５に記載の用途。
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