JP3026074B2 - インプラント及びその製造方法 - Google Patents
インプラント及びその製造方法Info
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Description
トや歯科用インプラント等のインプラント及びその製造
方法に関する。
ンプラントの材料としてチタンやチタン合金(Ti)が
使用されている。その理由として、骨と直接結合するオ
ッセオインテグレ−ションという結合形態を持つためで
ある。オッセオインテグレ−ションとは、骨とインプラ
ント体の間に結合組織がない状態をいい、他の材料では
これが実現されずに繊維性結合組織が介在するようにな
る。その為最終的にはインプラント全体を結合組織が覆
うようになり、動揺が始まり抜去しなければならなくな
る。オッセオインテグレ−ションの効果をさらに増大さ
せるため、その表面性状を粗くすることが考えられる。
その方法の一つとしては、金属Tiのビ−ズをプラズマ
照射し、表面積を増やすと共に、顕微鏡レベルのインプ
ラント表面を半球形のTiとしたことである。この技術
は骨細胞との親和性をも高めることができる。もう一つ
の方法はアルミナ等の砥粒を用いたサンドブラスト法で
ある。砥粒の大きさが反映されたインプラント表面は表
面積が増大すると共に、凹部に骨が入りこむことでアン
カ−効果が得られることになる。
P)をコ−ティングしたインプラントも市販されてい
る。このようなインプラントは骨とHAPの間の結合形
態がバイオインテグレ−ションと呼ばれ、化学的に接着
するといわれており、オッセオインテグレ−ションより
も結合強度が高いといわれている。HAPのコ−ティン
グ方法はHAPの粉末をプラズマ溶射法などにより、イ
ンプラントの表面に付着させる技術で、その表面は粉末
の集合体であるため、微細な凹凸面となりアンカ−効果
をも有する。
ンプラントは次のような問題や課題がある。Tiのビ−
ズをプラズマ照射した表面を持つインプラントは、プラ
ズマ照射の行程が非常に高度で高価な技術であるため、
最終的なインプラントの価格がかなり高額になってしま
うということ。またアルミナ砥粒でサンドブラスト処理
された表面を持つインプラントは、安価に製造可能では
あるものの、付着したアルミナ砥粒の除去が困難で、最
終的には生体不活性なアルミナが残留してしまうといっ
た問題がある。
ントは、市販品として少ないのが現状である。その理由
として、HAPコ−ティングに高度の技術を要し高価で
あると共に、HAPコ−ティング層の剥離による骨結合
の破壊があるために、最終的にはTi表面を持つインプ
ラントの方が優れているといわれている。
し適当な粗さをもつたオッセオインテグレ−ションを実
現できるインプラント表面に関し、種々の研究、実験を
行った。その結果、Ti表面を持つインプラントの良さ
と、HAPをコ−ティングしたインプラントの良さを加
味し、かつ簡単で安価な方法により、アルミナ等の生体
不活性な不純物が検出されることなく、骨伝導能を持つ
リン酸カルシウムや生体活性ガラス粒子を含み且つ安定
なインプラントの表面を形成する処理法を見出した。
は、チタンまたはチタン合金で形成した芯部材の表面
を、アルミナセラミックスやシリカ等の堅い材料で形成
した粒子でブラスト処理を行うことで、所定の表面粗さ
に粗した後、生体活性ガラスまたは焼結した水酸アパタ
イトやリン酸三カルシウムあるいはこれらを混合したも
ので形成したブラスト粒子で、再度ブラスト処理を施し
たものである。これによりリン酸カルシウムセラミック
ス等のブラスト粒子だけではなかなか粗面にすることの
できないチタンやチタン合金(チタンとニッケルやアル
ミニウム、バナジウム等との合金)も効率よく粗面にす
ることが出来る。又、リン酸カルシウムセラミックス等
のブラスト粒子でのブラスト処理の際、最初のアルミナ
セラミックス等の粒子によるブラスト処理よりも細かい
粒子でブラスト処理を行い、長時間処理することで、ア
ルミナセラミックス等の粒子を除去できると共に、骨伝
導能を持つリン酸カルシウムセラミックス等の粒子をT
iの表面に食い込ませることで、植立初期の骨形成を促
進させうるインプラントを提供する。
ウムセラミックスや生体活性ガラス等により粗面にされ
たチタン表面を、各種疑似体液やリン酸三カルシウム飽
和水溶液、またはこれらの混合溶液中にて約60〜200 ℃
で水熱処理を施すことで、ブラストしたTi表面に酸化
膜層の安定層を設けると同時に、残留したリン酸カルシ
ウムセラミックスブラスト粒子(研掃材)表面に水酸ア
パタイト層を形成させることにある。これにより主に酸
化チタンから成るチタン表面にできた薄い安定層はオッ
セオインテグレ−ションを促進させる働きを持つと共
に、チタン表面に残留したリン酸カルシウムセラミック
スはその表面が安定な水酸アパタイト層となり、より早
い段階で骨と接合するインプラントが提供される。
4に記載の処理後に更にその表面に生体活性ガラスまた
は焼結した水酸アパタイトやリン酸三カルシウムあるい
はこれらを混合した材料で形成した粒子でブラスト処理
し、表面全体を更に粗面にすると共に酸化膜層にその粒
子を食い込ませて十分な骨形成を促進させるインプラン
トを提供する。
して説明すると、図1に示すように芯部材(1)は、チ
タンまたはチタン合金で形成され、顎骨(2)に埋入さ
れる骨埋入部(3)と、歯肉(4)に位置する歯肉貫通
部(5)と、その上部にある支台部(6)を備えてい
る。
次処理として平均粒径 0.2mmのアルミナセラミックスや
シリカ、ガラスビ−ズ等の粒子でサンドブラスト処理を
行う。その後超音波洗浄を行い、出来るだけアルミナ砥
粒を除去する。次に二次処理としてアルミナセラミック
ス粒子よりも小さいリン酸カルシウムセラミックス、例
えば平均粒径 0.05mm のα−リン酸三カルシウムセラミ
ックス粒子でサンドブラスト処理を行い表面のアルミナ
粒子を洗い流す。その際チタン表面にはα−リン酸三カ
ルシウムセラミックスが残留した任意の表面粗さの粗面
を持つチタン表面が得られる。さらにα−リン酸三カル
シウム懸濁液中で 130℃、60Hrの水熱処理を行うことに
より、チタン表面は酸化チタン表面となり、一方α−リ
ン酸三カルシウムセラミックスが残留した部分は水酸ア
パタイトに変換され、金属アレルギ−を極力抑え、生体
親和性の高い表面を持つ歯科用インプラントが得られ
る。なお、上記アルミナセラミックス粒子やα−リン酸
三カルシウムセラミックス粒子の径は種々の大きさ(例
えば一次処理の場合は約0.1 〜0.5 mm、二次処理の場合
は約0.01〜0.1 mm等)にすることができ、又上記水熱処
理の温度や時間は条件に応じて適当な数値を選ぶことが
できる。
うな硬い材料の場合は非常に有効である。また一次処理
を約30秒〜1分間行った後の二次処理は生体不活性であ
るアルミナ残留物を完全に除去するため、条件にもよる
が一次処理の約2倍の時間(約1〜2分)をかけると良
い。この二次処理の材料として水酸アパタイトやα−リ
ン酸三カルシウム、β−リン酸三カルシウム、リン酸4
カルシウム等の焼結したもの、非晶質リン酸カルシウ
ム、モネタイト、ブルッシャイト、45S4ガラスその
他の生体活性化ガラスなどの単一物質やこれらの混合物
が挙げられる。
理材の残留効果を考慮すると、骨伝導能を持ち、生体内
で完全に吸収されるα−リン酸三カルシウムやβ−リン
酸三カルシウム、45S5ガラスなどの生体活性ガラス
が好ましい。ただしこれらの単一相は硬いものを作るの
が比較的難しいため、一次処理を行うか、或いは水酸ア
パタイトとの協晶物とするか或いは、水酸アパタイトと
の混合物とすることなどが考えられる。
して、ハンクス液等の各種疑似体液や各種リン酸カルシ
ウムの懸濁液、飽和水溶液、及びこれらの混合液が挙げ
られる。処理温度や処理時間及び水溶液の種類により、
表面の酸化チタン層の形成に差異が生じるが、処理温度
を約60〜200 ℃とし、処理時間を約24Hr〜48Hrにするの
が適当である。またブラスト処理により表面に残留した
リン酸カルシウムセラミックス等は、これらの処理条件
下では粒子の全体またはその表面が水酸アパタイトに変
換され、安定なリン酸カルシウムセラミックスとなる。
更にこれらの工程を行った後、骨伝導能の高い特性を持
つα−リン酸三カルシウムやβ−リン酸三カルシウム、
及び生体活性化ガラス等の二次処理材を表面に残留させ
る目的で、約0.2 〜0.3 Paの低いブラスト圧で再度ブラ
スト処理を行う場合もある。
すが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
部材(1)を100rpmで回転させ、平均粒径0.2mmのアル
ミナセラミックス粒子により、0.4Paのブラスト圧で骨
埋入部(3)のブラスト処理を行う。この際、歯肉貫通
部(5)より上部はマスキングし、これにアルミナ粒子
(ブラスト粒子)が当たらないよう工夫する。超音波洗
浄、乾燥後、平均粒径0.05mmの、45S5ガラスとβ−
リン酸三カルシウムセラミックス、及び焼結した水酸ア
パタイトを1:1:1で混ぜ合わせた混合粒子により、
0.7Paのブラスト圧にてサンドブラスト処理を行った。
これにより図1に示したような、骨に対し適当な表面粗
さの粗面(8)を持ち、骨伝導能を持つと共に、最終的
には生体内で完全に吸収される生体活性ガラスとリン酸
カルシウムセラミックス(9)を表面に残留させたTi
製のインプラントが得られた。
ンプラントの骨埋入部分を、平均粒径0.2mmのアルミナ
セラミックス粒子により、0.4Paのブラスト圧で一次の
サンドブラスト処理を行う。この際、歯肉貫通部(5)
より上部はマスキングし、ブラスト粒子が当たらないよ
う工夫する。超音波洗浄、乾燥後、平均粒径0.05mmのα
−リン酸三カルシウムセラミックス(10)粒子により、0.
7Paのブラスト圧にて二次のサンドブラスト処理を行な
い、その後α−リン酸三カルシウム懸濁液中 130℃で水
熱処理を行い、チタン表面にチタン酸化膜(11)を形成す
ると共に残留するリン酸三カルシウム粒子面を水酸アパ
タイト(12)に形成させる。さらに0.3Paのブラスト圧に
よりα−リン酸三カルシウムセラミックス粒子で三次の
サンドブラスト処理を行うことで、図2に示すように骨
に対し適当な表面粗さを持ち、チタン表面が安定な酸化
チタンで、表面の残留物として生体親和性の高い水酸ア
パタイトと骨伝導能を持つα−リン酸三カルシウムから
なるチタン−ニッケル合金製ブレ−ドインプラントが得
られた。
や種類等に応じて種々の値にすることができる。
と接するTiの部分を、アルミナセラミックス等の堅い
粒子による一次とリン酸カルシウムセラミックス等の粒
子による二次のサンドブラスト処理をしたり、水熱処理
によりTi表面を酸化チタンにすると共にリン酸カルシ
ウムセラミックス部分を水酸アパタイトにしたり、その
酸化チタン表面を更に二次ブラスト材でサンドブラスト
処理したりすることによって、生体親和性が高く、骨形
成に寄与する粒子を表面に含んだTi表面を持つインプ
ラントを得ることができ、またこの方法により安価で、
安定かつ安全なTiインプラントの提供が可能になっ
た。
大正面図である。
断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 チタンまたはチタン合金で形成した芯部
材を有し、該芯部材の少くも骨に埋入される部分の表面
をアルミナセラミックスやシリカ等の堅い粒子でサンド
ブラスト処理して粗面にし、その粗面に焼結した水酸ア
パタイトやリン酸三カルシウムまたは生体活性ガラスあ
るいはこれらを混合した材料で形成した上記の堅い粒子
より細かい粒子でその材料を含むようサンドブラスト処
理した面を設けたインプラント。 - 【請求項2】 チタンまたはチタン合金で形成した芯部
材の少くも骨に埋入される部分の表面にアルミナセラミ
ックスやシリカ等の堅い粒子でサンドブラスト処理して
粗面にし、その粗面に付着した粒子を除去すると共にそ
の除去した表面に焼結した水酸アパタイトやリン酸三カ
ルシウムまたは生体活性ガラスあるいはこれらを混合し
た材料を含ませるようその除去した表面を上記材料で形
成した上記の堅い粒子より細かい粒子でサンドブラスト
処理したインプラントの製造方法。 - 【請求項3】 上記材料を含む面に水酸アパタイト層を
設けると共に上記材料を含まないチタンまたはチタン合
金の面に酸化膜層を設けた請求項1記載のインプラン
ト。 - 【請求項4】 サンドブラスト処理して粗面にした芯部
材をハンクス液等の疑似体液やリン酸三カルシウム飽和
水溶液、またはこれらの混合溶液中で60〜200℃で水熱
処理を施し、上記材料を含む面に水酸アパタイト層を形
成すると共に上記材料を含まないチタンまたはチタン合
金の面に酸化膜層を形成した請求項2記載のインプラン
トの製造方法。 - 【請求項5】 少くも上記酸化膜層に生体活性ガラスま
たは該生体活性ガラスに焼結した水酸アパタイトやリン
酸三カルシウムを混合した材料で形成した粒子でサンド
ブラスト処理してその材料を含む酸化膜層を設けた請求
項3記載のインプラント。 - 【請求項6】 少くも上記酸化膜層に生体活性ガラスま
たは該生体活性ガラスに焼結した水酸アパタイトやリン
酸三カルシウムを混合した材料を含むようその材料で形
成した粒子でサンドブラスト処理した請求項4記載のイ
ンプラントの製造方法。
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JP9190752A Expired - Lifetime JP3026074B2 (ja) | 1996-09-30 | 1997-07-02 | インプラント及びその製造方法 |
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1997
- 1997-07-02 JP JP9190752A patent/JP3026074B2/ja not_active Expired - Lifetime
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