JP2582949B2 - インプラント部材の製造方法 - Google Patents
インプラント部材の製造方法Info
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- JP2582949B2 JP2582949B2 JP3065640A JP6564091A JP2582949B2 JP 2582949 B2 JP2582949 B2 JP 2582949B2 JP 3065640 A JP3065640 A JP 3065640A JP 6564091 A JP6564091 A JP 6564091A JP 2582949 B2 JP2582949 B2 JP 2582949B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は人工骨，人工関節，人工
歯根等として使用される生体用インプラント部材に関
し、詳細には生体骨組織との固着力を強化する目的で表
面に適正な大きさの気孔が形成されると共に、この気孔
を形成する凹凸部が脱落し難いインプラント部材に関す
るものである。
歯根等として使用される生体用インプラント部材に関
し、詳細には生体骨組織との固着力を強化する目的で表
面に適正な大きさの気孔が形成されると共に、この気孔
を形成する凹凸部が脱落し難いインプラント部材に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】人工骨等の生体用インプラント部材に
は、生体組織との固着力を高める目的で表面に微細な凹
凸を形成することが行なわれている。この凹凸形成手段
の一例としては、基材表面に微細な粉粒体又は線状体を
付着する手段が挙げられ、粉粒体を付着するに当たって
はプラズマ溶射法を利用し、プラズマの熱によって粉粒
体の表面を溶融し、これを基材表面へ衝突させて凹凸皮
膜を形成する。
は、生体組織との固着力を高める目的で表面に微細な凹
凸を形成することが行なわれている。この凹凸形成手段
の一例としては、基材表面に微細な粉粒体又は線状体を
付着する手段が挙げられ、粉粒体を付着するに当たって
はプラズマ溶射法を利用し、プラズマの熱によって粉粒
体の表面を溶融し、これを基材表面へ衝突させて凹凸皮
膜を形成する。
【０００３】図６はプラズマ溶射法によって凹凸皮膜を
形成したときのインプラント部材の気孔サイズの発生頻
度と気孔率の一例を示すものである。このグラフに示さ
れる様に最も多いのは気孔径が５０μm 以下のきわめて
微小なものであり、新生々体組織の侵入及び固着化に有
利な１００−２００μm のものは僅か2.1 ％程度しかな
い。
形成したときのインプラント部材の気孔サイズの発生頻
度と気孔率の一例を示すものである。このグラフに示さ
れる様に最も多いのは気孔径が５０μm 以下のきわめて
微小なものであり、新生々体組織の侵入及び固着化に有
利な１００−２００μm のものは僅か2.1 ％程度しかな
い。
【０００４】また全体の気孔率は合算しても37.3％しか
なく、生体組織との固着力は必らずしも高いレベルにな
るものとは期待できない。
なく、生体組織との固着力は必らずしも高いレベルにな
るものとは期待できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
１５０−３５０μm の気孔を多数有し、且つ気孔率の高
い凹凸皮膜を有するインプラント部材を提供するには、
粉粒体の粒径が１００−４００μm のものをプラズマ溶
射により基材表面へ付着させればよいのではないかと考
えた。
１５０−３５０μm の気孔を多数有し、且つ気孔率の高
い凹凸皮膜を有するインプラント部材を提供するには、
粉粒体の粒径が１００−４００μm のものをプラズマ溶
射により基材表面へ付着させればよいのではないかと考
えた。
【０００６】この様にすれば凹凸皮膜の表面部に１５０
−３５０μm の気孔を多数形成することについて一応の
達成を見ることができた。しかし次に詳述する様な新た
な問題が派生した。すなわち気孔率が高く且つ気孔サイ
ズが大きなものとなるにしたがって皮膜の凹凸部が外力
によって簡単に脱落し易くなり、搬送や手術の過程で凹
凸部が脱落して所期の目的が達成できなくなった。また
基材表面に凹凸皮膜が残存して生体組織が凹凸部に固着
されても、凹凸皮膜自体が剥離し易いため生体組織との
固着力が不十分となるという問題があった。
−３５０μm の気孔を多数形成することについて一応の
達成を見ることができた。しかし次に詳述する様な新た
な問題が派生した。すなわち気孔率が高く且つ気孔サイ
ズが大きなものとなるにしたがって皮膜の凹凸部が外力
によって簡単に脱落し易くなり、搬送や手術の過程で凹
凸部が脱落して所期の目的が達成できなくなった。また
基材表面に凹凸皮膜が残存して生体組織が凹凸部に固着
されても、凹凸皮膜自体が剥離し易いため生体組織との
固着力が不十分となるという問題があった。
【０００７】すなわち図７は気孔径と凹凸部のせん断強
さの関係を示すグラフであり、気孔径が２００μm を超
えると、せん断強さが著しく劣化している。
さの関係を示すグラフであり、気孔径が２００μm を超
えると、せん断強さが著しく劣化している。
【０００８】そこで本発明者らは、１５０−３５０μm
の気孔が多数存在して気孔率が高く、しかも凹凸皮膜層
における脱落発生の恐れが少ないインプラント部材の製
造方法を提供する目的で研究を重ね、本発明を完成し
た。なおいずれの場合においても拡散焼鈍をかね後熱処
理を実施した。
の気孔が多数存在して気孔率が高く、しかも凹凸皮膜層
における脱落発生の恐れが少ないインプラント部材の製
造方法を提供する目的で研究を重ね、本発明を完成し
た。なおいずれの場合においても拡散焼鈍をかね後熱処
理を実施した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明は、基材表面に粉粒体を溶射・付着させて、該基材表
面に凹凸皮膜を形成する方法であって、粒径１００−４
００μm の粗粒子と、粒径１０−１００μm の微粒子
を、別々の容器から溶射し、該微粒子の表面の一部又は
全部が溶融することによって前記粉粒体が相互に付着し
合った状態の前記凹凸皮膜を形成することを要旨とする
ものである。更に、粗粒子と微粒子の溶射を交互に行う
ことが好ましい。
明は、基材表面に粉粒体を溶射・付着させて、該基材表
面に凹凸皮膜を形成する方法であって、粒径１００−４
００μm の粗粒子と、粒径１０−１００μm の微粒子
を、別々の容器から溶射し、該微粒子の表面の一部又は
全部が溶融することによって前記粉粒体が相互に付着し
合った状態の前記凹凸皮膜を形成することを要旨とする
ものである。更に、粗粒子と微粒子の溶射を交互に行う
ことが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明のインプラント部材の製造方法は、１０
０−４００μm の粗粒子を基材表面へ付着することによ
り、基材外面に形成される凹凸皮膜に１５０−３５０μ
m の大きさの気孔を高い比率で形成することができ、生
体組織の侵入及び固着を確実に行なえる。
０−４００μm の粗粒子を基材表面へ付着することによ
り、基材外面に形成される凹凸皮膜に１５０−３５０μ
m の大きさの気孔を高い比率で形成することができ、生
体組織の侵入及び固着を確実に行なえる。
【００１１】またこの凹凸皮膜を形成するに当たって
は、１０−１００μm の微粒子をプラズマによって一部
または全部を溶融させ、上記粗粒子を付着させるための
接着剤として利用でき、基材と粗粒子又は粗粒子同士の
結合を強固に行なえるため、皮膜が外力によって簡単に
脱落するのを防止する。
は、１０−１００μm の微粒子をプラズマによって一部
または全部を溶融させ、上記粗粒子を付着させるための
接着剤として利用でき、基材と粗粒子又は粗粒子同士の
結合を強固に行なえるため、皮膜が外力によって簡単に
脱落するのを防止する。
【００１２】なお上記微粒子の粒径は５０μm 以下とす
ることが好ましく、これにより該微粒子は完全に溶解さ
れて接合剤としての機能を確実に果たすことができる。
ることが好ましく、これにより該微粒子は完全に溶解さ
れて接合剤としての機能を確実に果たすことができる。
【００１３】
【実施例】２つのパウダーポート（容器）を有するプラ
ズマガンを準備し、１つのポートからは平均粒径３５０
μm のスポンジチタン粗粒子を吐出し、他のポートから
は粒径４４μm 以下のチタン微粒子を吐出した。そして
チタン合金製のインプラント基材表面に向けて、各ポー
トから交互にプラズマ溶射を行ない、基材表面に１５０
−３５０μm の気孔径サイズを有する凹凸皮膜を形成し
た。該皮膜の厚さを１mm程度とするには、上記微粒子と
粗粒子の交互溶射を２−８回程度繰返せば良い。
ズマガンを準備し、１つのポートからは平均粒径３５０
μm のスポンジチタン粗粒子を吐出し、他のポートから
は粒径４４μm 以下のチタン微粒子を吐出した。そして
チタン合金製のインプラント基材表面に向けて、各ポー
トから交互にプラズマ溶射を行ない、基材表面に１５０
−３５０μm の気孔径サイズを有する凹凸皮膜を形成し
た。該皮膜の厚さを１mm程度とするには、上記微粒子と
粗粒子の交互溶射を２−８回程度繰返せば良い。
【００１４】図１は微粒子の溶射比率と気孔率の関係を
示すグラフであり、微粒子の溶射比率が低いときには気
孔率は高くなることが分かる。
示すグラフであり、微粒子の溶射比率が低いときには気
孔率は高くなることが分かる。
【００１５】また図２は微粒子の溶射比率と粒子結合力
の関係を示すグラフであり、微粒子の比率と結合力の間
には逆比例関係があり、微粒子の溶射比率が高くなれば
なるほど、結合力が強くなって皮膜の脱落の可能性が低
くなることが分かる。
の関係を示すグラフであり、微粒子の比率と結合力の間
には逆比例関係があり、微粒子の溶射比率が高くなれば
なるほど、結合力が強くなって皮膜の脱落の可能性が低
くなることが分かる。
【００１６】これらのグラフから明らかな様に、高い気
孔率と強力な結合力を共に得るためには、微粒子の溶射
比率は５−５０％とすることが好ましく、さらに好まし
くは１０−４０％とすることが推奨される。
孔率と強力な結合力を共に得るためには、微粒子の溶射
比率は５−５０％とすることが好ましく、さらに好まし
くは１０−４０％とすることが推奨される。
【００１７】図３は上記粗粒子のみをプラズマ溶射した
単独溶射のインプラント部材（従来品）と、微粒子比率
２０％として粗粒子溶射を交互に行なったものについて
粒子結合力を比較したものである。これらを比較する
と、交互溶射によって凹凸皮膜を形成したものは、従来
品の約７倍以上の結合力を発揮できることが分かった。
なお図中の交互溶射(1) は粗粒子と微粒子の交互溶射を
７回繰返したものを示し、交互溶射(2) は３回繰返した
ものを示す。
単独溶射のインプラント部材（従来品）と、微粒子比率
２０％として粗粒子溶射を交互に行なったものについて
粒子結合力を比較したものである。これらを比較する
と、交互溶射によって凹凸皮膜を形成したものは、従来
品の約７倍以上の結合力を発揮できることが分かった。
なお図中の交互溶射(1) は粗粒子と微粒子の交互溶射を
７回繰返したものを示し、交互溶射(2) は３回繰返した
ものを示す。
【００１８】本発明インプラント部材の製造手段は上記
製造例に限定されるものではなく、粗粒子と微粒子を同
時にプラズマ溶射しても、上記交互溶射によって製造さ
れたインプラント部材と同等の気孔径（気孔率）及び結
合力を有するインプラント部材を提供することができ
る。
製造例に限定されるものではなく、粗粒子と微粒子を同
時にプラズマ溶射しても、上記交互溶射によって製造さ
れたインプラント部材と同等の気孔径（気孔率）及び結
合力を有するインプラント部材を提供することができ
る。
【００１９】（実験例） 溶射条件を下記の通りとし、基材表面に同時溶射を行な
い凹凸皮膜を形成した後、ＪＩＳ Ｈ８６６４−４．６
によるブラストエロージョン法により凹凸皮膜のはく離
試験を行ない、その結果を図４及び図５に示す。
い凹凸皮膜を形成した後、ＪＩＳ Ｈ８６６４−４．６
によるブラストエロージョン法により凹凸皮膜のはく離
試験を行ない、その結果を図４及び図５に示す。
【００２０】 ［溶射条件］ 電流：７００Ａ 電圧：６４Ｖ 溶射距離：３００−３５０mm プラズマガス：Ａｒ＝２５リットル/min，Ｈ 2 ＝9.5 リットル/min 雰囲気：Ａｒ圧＝６０ミリバール 基材：Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩまたはＴｉ−６Ａｌ−２Ｎｂ−１Ｔａ 微粒子：純チタン粉（１０−４４μm ） 粗粒子：スポンジチタン（１００−４００μm ） 同時溶射する場合の条件：微粒子と粗粒子の体積比率２：８（図５） 基材 Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ 同時溶射する場合の条件：微粒子と粗粒子の体積比率２：８（図４） 基材 Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｎｂ−１Ｔａ
【００２１】図４及び図５に示される棒グラフは３回の
ブラスト試験を行なったときの各エロージョン量を示
し、グラフ中の１，２，３の数字は何回目のブラスト試
験であるかを示す。これらの図から明らかな様に微粒子
の溶射を併用したものは、粗粒子だけの場合に比較して
エロージョン量は大幅に改善され、さらに微粒子の溶射
比率が高くなるとエロージョン量は減少し、手術時等に
おける基材表面からの凹凸皮膜の脱落が防止でき、イン
プラント部材は生体に対して強固に固着できる様になっ
た。またこの様に皮膜の脱落が防止できるので、脱落し
た粒子が関節摺動部等に侵入して異常摩耗を引き起こす
様なこともなくなった。
ブラスト試験を行なったときの各エロージョン量を示
し、グラフ中の１，２，３の数字は何回目のブラスト試
験であるかを示す。これらの図から明らかな様に微粒子
の溶射を併用したものは、粗粒子だけの場合に比較して
エロージョン量は大幅に改善され、さらに微粒子の溶射
比率が高くなるとエロージョン量は減少し、手術時等に
おける基材表面からの凹凸皮膜の脱落が防止でき、イン
プラント部材は生体に対して強固に固着できる様になっ
た。またこの様に皮膜の脱落が防止できるので、脱落し
た粒子が関節摺動部等に侵入して異常摩耗を引き起こす
様なこともなくなった。
【００２２】本発明インプラント部材を形成するのに用
いられる粉粒体は、スポンジチタン粒，純チタン粒，チ
タン合金粒（好ましくはα合金又はα＋β合金）、及び
その他金属又はセラミックスのいずれであっても良く、
またインプラント基材はＴｉ，Ｔｉ合金はもとより、Ｚ
ｒ，Ｚｒ合金，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ
−Ｎｉ合金，Ｔａ，ステンレス鋼等の金属材料が使用で
きる他、水酸化アパタイトやアルミナ等のセラミックス
類も使用できる。
いられる粉粒体は、スポンジチタン粒，純チタン粒，チ
タン合金粒（好ましくはα合金又はα＋β合金）、及び
その他金属又はセラミックスのいずれであっても良く、
またインプラント基材はＴｉ，Ｔｉ合金はもとより、Ｚ
ｒ，Ｚｒ合金，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ
−Ｎｉ合金，Ｔａ，ステンレス鋼等の金属材料が使用で
きる他、水酸化アパタイトやアルミナ等のセラミックス
類も使用できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、凹凸皮膜外面部分においては１５０−３５０μm の
大きさの気孔が、高い比率で形成され、新生々体組織の
侵入及び固着を確実に行なえる様になった。
で、凹凸皮膜外面部分においては１５０−３５０μm の
大きさの気孔が、高い比率で形成され、新生々体組織の
侵入及び固着を確実に行なえる様になった。
【００２４】また手術時等における外力によって上記凹
凸皮膜の一部が簡単に脱落してしまう様なことがなくな
り、インプラント部材と生体の結合を確実に保持できる
様になった。
凸皮膜の一部が簡単に脱落してしまう様なことがなくな
り、インプラント部材と生体の結合を確実に保持できる
様になった。
【図１】微粒子の溶射比率と気孔率との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図２】微粒子の溶射比率と結合力との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図３】本発明実施例と従来品との結合力を比較するグ
ラフである。
ラフである。
【図４】本発明実施例のエロージョン試験結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】本発明実施例のエロージョン試験結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】インプラント部材従来品における気孔サイズ発
生頻度と気孔率を示すグラフである。
生頻度と気孔率を示すグラフである。
【図７】気孔径とせん断強さの関係を示すグラフであ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 純一 兵庫県神戸市東灘区本庄町２−５−12− 705 (72)発明者 水津 竜夫 兵庫県神戸市東灘区深江本町１−１−17 −201 (56)参考文献 特開 平２−149269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−161150（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 基材表面に粉粒体を溶射・付着させて、
該基材表面に凹凸皮膜を形成する方法であって、 粒径１００−４００μm の粗粒子と、粒径１０−１００
μm の微粒子を、別々の容器から溶射し、該微粒子の表
面の一部又は全部が溶融することによって前記粉粒体が
相互に付着し合った状態の前記凹凸皮膜を形成すること
を特徴とするインプラント部材の製造方法。 - 【請求項２】 粗粒子と微粒子の溶射を交互に行う請求
項１に記載のインプラント部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065640A JP2582949B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | インプラント部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065640A JP2582949B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | インプラント部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0556990A JPH0556990A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2582949B2 true JP2582949B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=13292825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065640A Expired - Lifetime JP2582949B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | インプラント部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582949B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004062705A1 (ja) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | Kansai Technology Licensing Organization Co., Ltd. | 生体骨誘導性の人工骨とその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726187B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1995-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 断熱溶射層の形成方法 |
| JPH072170B2 (ja) * | 1988-11-30 | 1995-01-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 複合インプラント部材及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3065640A patent/JP2582949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556990A (ja) | 1993-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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