JP3051852B2 - 生体インプラント用材料の製造法 - Google Patents
生体インプラント用材料の製造法Info
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- JP3051852B2 JP3051852B2 JP5269887A JP26988793A JP3051852B2 JP 3051852 B2 JP3051852 B2 JP 3051852B2 JP 5269887 A JP5269887 A JP 5269887A JP 26988793 A JP26988793 A JP 26988793A JP 3051852 B2 JP3051852 B2 JP 3051852B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，人工骨や人工歯根等の
生体インプラント材料の製造方法に関する。
生体インプラント材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】歯根や骨の代替材料として，ステンレ
ス，ニッケル−クロム合金，クロム−コバルト合金，チ
タン，チタン合金，タンタル等の金属材料や，アルミ
ナ，炭素，アパタイト，バイオガラス等の無機質材料が
知られている。
ス，ニッケル−クロム合金，クロム−コバルト合金，チ
タン，チタン合金，タンタル等の金属材料や，アルミ
ナ，炭素，アパタイト，バイオガラス等の無機質材料が
知られている。
【０００３】これら生体インプラント材料には長時間の
使用に耐え得る十分な機械的強度と生体親和性（無害，
結合性）が要求される。しかし，金属材料は機械的強度
には優れているが生体との親和性に乏しいので，骨など
生体組織との結合性に問題がある。また，金属イオンが
溶出して細胞毒として作用したり，造骨作用を阻害した
りする。
使用に耐え得る十分な機械的強度と生体親和性（無害，
結合性）が要求される。しかし，金属材料は機械的強度
には優れているが生体との親和性に乏しいので，骨など
生体組織との結合性に問題がある。また，金属イオンが
溶出して細胞毒として作用したり，造骨作用を阻害した
りする。
【０００４】生体親和性に優れた材料としてはアパタイ
トが知られており，各種のアパタイトの内でも水酸基を
もつカルシウムの燐酸塩からなるアパタイトが生体親和
性に優れている。だが，その焼結体は強度が弱いという
問題がある。
トが知られており，各種のアパタイトの内でも水酸基を
もつカルシウムの燐酸塩からなるアパタイトが生体親和
性に優れている。だが，その焼結体は強度が弱いという
問題がある。
【０００５】この問題を解決するために，金属や高強度
のセラミックスを芯材として，その表面にアパタイトを
コーティングする方法が提案された。提案されたコーテ
ィング法には，プラズマまたはフレーム溶射法，スパッ
ター法，電気泳動法，スラリー塗布法，化学析出法等が
ある。
のセラミックスを芯材として，その表面にアパタイトを
コーティングする方法が提案された。提案されたコーテ
ィング法には，プラズマまたはフレーム溶射法，スパッ
ター法，電気泳動法，スラリー塗布法，化学析出法等が
ある。
【０００６】これらのコーティング方法のうちアパタイ
トの付着強度の均一性や生体親和性の点から特にプラズ
マ溶射法が期待されている。これまで提案された溶射法
としては，アーク放電を利用した直流プラズマを用いる
ものが一般であり，例えば特開昭５３−７５２０９号公
報，特開昭６２−３４５６６号公報，特開昭６２−５７
５４８号公報，特開昭６３−９３８５１公報には，直流
プラズマにより発生するプラズマジェットフレームを用
いることを開示している。
トの付着強度の均一性や生体親和性の点から特にプラズ
マ溶射法が期待されている。これまで提案された溶射法
としては，アーク放電を利用した直流プラズマを用いる
ものが一般であり，例えば特開昭５３−７５２０９号公
報，特開昭６２−３４５６６号公報，特開昭６２−５７
５４８号公報，特開昭６３−９３８５１公報には，直流
プラズマにより発生するプラズマジェットフレームを用
いることを開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】金属やセラミツクスの
芯材に対して，従来のように直流プラズマ法を適用して
アパタイト溶射した場合，得られるアパタイト溶射膜は
その配向度や不純物濃度において必ずしも所望の特性を
具備したものとはならず，また付着強度や膜厚の均一性
の点においても充分なものを得るのが困難であることを
本発明者らは経験した。その要因には種々の理由が考え
られるが，この点については後記の実施例で明らかにす
る。
芯材に対して，従来のように直流プラズマ法を適用して
アパタイト溶射した場合，得られるアパタイト溶射膜は
その配向度や不純物濃度において必ずしも所望の特性を
具備したものとはならず，また付着強度や膜厚の均一性
の点においても充分なものを得るのが困難であることを
本発明者らは経験した。その要因には種々の理由が考え
られるが，この点については後記の実施例で明らかにす
る。
【０００８】本発明は，従来技術によるこの問題を解決
し，より高品質のアパタイト系生体インプラント機能材
料を得ることを目的としたものである。
し，より高品質のアパタイト系生体インプラント機能材
料を得ることを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決する手段】本発明によれば，金属またはセ
ラミツクスの芯材表面にアパタイト層を被着ししてなる
生体インプラント用材料を製造するにあたり，高周波プ
ラズマトーチ内に発生させた熱プラズマ反応部にアパタ
イト粉末を供給し，該トーチから発生するアパタイト同
伴の高周波誘導熱プラズマのフレームを該芯材の表面に
溶射することを特徴とする生体インプラント用材料の製
造法を提供する。そのさい，アパタイト粉末は平均粒径
が１００〜２００μｍのものを使用し、熱プラズマ反応
部に該粉末を供給するために流量４〜１５リットル／分
のキャリヤーガスを用い、該芯材の温度が９００〜１２
００℃となるようにプラズマへの電力供給量をコントロ
ールする。
ラミツクスの芯材表面にアパタイト層を被着ししてなる
生体インプラント用材料を製造するにあたり，高周波プ
ラズマトーチ内に発生させた熱プラズマ反応部にアパタ
イト粉末を供給し，該トーチから発生するアパタイト同
伴の高周波誘導熱プラズマのフレームを該芯材の表面に
溶射することを特徴とする生体インプラント用材料の製
造法を提供する。そのさい，アパタイト粉末は平均粒径
が１００〜２００μｍのものを使用し、熱プラズマ反応
部に該粉末を供給するために流量４〜１５リットル／分
のキャリヤーガスを用い、該芯材の温度が９００〜１２
００℃となるようにプラズマへの電力供給量をコントロ
ールする。
【００１０】
【作用】アパタイト層を表面にもつ複合材料を生体内に
挿入した場合，芯材とアパタイト層の付着強度が優れる
ことおよびアパタイト層の生体親和性が良好であること
が必要であるが，本発明によればこの両方の特性が同時
に達成できる。この点で本発明に従う材料は従来材にな
い作用を供する。
挿入した場合，芯材とアパタイト層の付着強度が優れる
ことおよびアパタイト層の生体親和性が良好であること
が必要であるが，本発明によればこの両方の特性が同時
に達成できる。この点で本発明に従う材料は従来材にな
い作用を供する。
【００１１】すなわち，本発明法によって得られるアパ
タイト層はアパタイトの分解生成物が少ない点と不純物
が少ない点で非常に純度が高く，しかも組織的には広範
囲にわたって均質で且つＣ軸配向性も付与される。この
ため，生体親和性と付着強度が良好となり，化学的安定
性と機械的強度を合わせもつ優れた生体材料が得られ
る。
タイト層はアパタイトの分解生成物が少ない点と不純物
が少ない点で非常に純度が高く，しかも組織的には広範
囲にわたって均質で且つＣ軸配向性も付与される。この
ため，生体親和性と付着強度が良好となり，化学的安定
性と機械的強度を合わせもつ優れた生体材料が得られ
る。
【００１２】本発明で使用する芯材（基材）としては，
生体内において安定で且つ害の少ない物質であればよ
く，金属材料としてはステンレス，クロム−コバルト合
金，ニッケル−クロム合金，チタン，チタン合金（但し
アルミニウムやバナジウムを含まないもの）等が適し，
セラミツクスとしてはアルミナやジルコニア等が適する
が，そのほかにも高強度と安定性を有するものであれば
適宜使用できる。
生体内において安定で且つ害の少ない物質であればよ
く，金属材料としてはステンレス，クロム−コバルト合
金，ニッケル−クロム合金，チタン，チタン合金（但し
アルミニウムやバナジウムを含まないもの）等が適し，
セラミツクスとしてはアルミナやジルコニア等が適する
が，そのほかにも高強度と安定性を有するものであれば
適宜使用できる。
【００１３】本発明で適用する高周波プラズマトーチ
は，管の外周に巻いた高周波誘導コイルにより管内を通
流するガスに高周波エネルギーを供給して高温の熱プラ
ズマを発生させる通常の高周波トーチが使用でき，この
トーチの熱プラズマ反応部（高周波の誘導加熱を受けて
ガス流にプラズマが発生する帯域）にアパタイト粉末を
供給することにより，熱プラズマフレーム中にアパタイ
トを同伴させる。
は，管の外周に巻いた高周波誘導コイルにより管内を通
流するガスに高周波エネルギーを供給して高温の熱プラ
ズマを発生させる通常の高周波トーチが使用でき，この
トーチの熱プラズマ反応部（高周波の誘導加熱を受けて
ガス流にプラズマが発生する帯域）にアパタイト粉末を
供給することにより，熱プラズマフレーム中にアパタイ
トを同伴させる。
【００１４】そのさい，アパタイト粉末をプラズマガス
とほぼ同一のキャリヤガスを用いて該反応部に供給する
のが好ましく，アパタイト粉末の粒径は１００〜２００
μｍのものが良い。また，このアパタイト粉末は生体材
料に好適な水酸基含有のカルシウム燐酸塩を使用するこ
とができる。本発明によれば，アパタイトを高周波熱プ
ラズマによって溶射した場合，酸化カルシウムへの分解
を殆んど起こさないで純粋なアパタイトのまま溶射層を
形成できることがわかった。
とほぼ同一のキャリヤガスを用いて該反応部に供給する
のが好ましく，アパタイト粉末の粒径は１００〜２００
μｍのものが良い。また，このアパタイト粉末は生体材
料に好適な水酸基含有のカルシウム燐酸塩を使用するこ
とができる。本発明によれば，アパタイトを高周波熱プ
ラズマによって溶射した場合，酸化カルシウムへの分解
を殆んど起こさないで純粋なアパタイトのまま溶射層を
形成できることがわかった。
【００１５】高周波熱プラズマは，アーク放電を利用し
た直流熱プラズマのように電極からの不純物の混入のお
それがなく，またプラズマのテールフレームが太く長い
という利点をもつ。前者の利点は高純度のアパタイト層
を形成するのに有利に作用し，後者の利点は溶射層の温
度勾配が小さくなるという作用を供し，また溶射温度を
制御することが容易となる。このことが総合的に作用し
あって高純度で分解生成物が少ないアパタイトコーティ
ング層が広範囲に形成でき且つその密着性も高めること
になる。
た直流熱プラズマのように電極からの不純物の混入のお
それがなく，またプラズマのテールフレームが太く長い
という利点をもつ。前者の利点は高純度のアパタイト層
を形成するのに有利に作用し，後者の利点は溶射層の温
度勾配が小さくなるという作用を供し，また溶射温度を
制御することが容易となる。このことが総合的に作用し
あって高純度で分解生成物が少ないアパタイトコーティ
ング層が広範囲に形成でき且つその密着性も高めること
になる。
【００１６】適切なプラズマ溶射条件によって得られる
アパタイト層はＣ軸配向性をもつ組織となるが，天然の
人歯のエナメル質もＣ軸配向をしており，この配向性に
よる表面設計が生体適合性の一要因となることから，Ｃ
軸配向性をもつアパタイト層が得られたことは従来の複
合材にない有利な点である。
アパタイト層はＣ軸配向性をもつ組織となるが，天然の
人歯のエナメル質もＣ軸配向をしており，この配向性に
よる表面設計が生体適合性の一要因となることから，Ｃ
軸配向性をもつアパタイト層が得られたことは従来の複
合材にない有利な点である。
【００１７】本発明者らが使用した高周波プラズマトー
チの例を図１に示した。図１に概略示すように，内径５
１ｍｍで長さ１９６ｍｍの石英製水冷二重管１の外周に
加熱コイル２が巻かれ，この加熱コイル２に２０ｋＷ−
４ＭＨｚの高周波電源が接続される。管１の上部にはプ
ラズマガス導入機構が装着されており，これは，プラズ
マガス３を旋回しながら軸方向に吐出させる内回転ガス
吐出口４と，シースガス５を管内壁に沿って旋回しなが
ら吐出させる外回転ガス吐出口６を備えており，軸芯に
は水冷銅管製のパウダー送り管７を備えている。
チの例を図１に示した。図１に概略示すように，内径５
１ｍｍで長さ１９６ｍｍの石英製水冷二重管１の外周に
加熱コイル２が巻かれ，この加熱コイル２に２０ｋＷ−
４ＭＨｚの高周波電源が接続される。管１の上部にはプ
ラズマガス導入機構が装着されており，これは，プラズ
マガス３を旋回しながら軸方向に吐出させる内回転ガス
吐出口４と，シースガス５を管内壁に沿って旋回しなが
ら吐出させる外回転ガス吐出口６を備えており，軸芯に
は水冷銅管製のパウダー送り管７を備えている。
【００１８】このように構成された高周波プラズマトー
チ８が直径５００ｍｍ×高さ５００ｍｍの円筒型水冷チ
ャンバー９の上部に同軸的に垂直に設置され，該トーチ
８の下端開口から高周波熱プラズマがチヤンバー９内に
下向きに投射される。チヤンバー９内には，トーチ８内
の熱プラズマ発生部（反応部）１０の直下１００〜３０
０ｍｍの範囲に上下動可能で且つ軸回りに回転可能な水
冷試料台１１が設置され，この試料台１１の上に基板
（芯材）１２が置かれる。基板１２は装置稼動中は熱電
対１３によって温度が計測され，その計測値は記録計１
４に記録される。また，チヤンバー９には排ガス導出口
１５が設けられ，装置稼動中の発生ガスは系外に排出さ
れる。
チ８が直径５００ｍｍ×高さ５００ｍｍの円筒型水冷チ
ャンバー９の上部に同軸的に垂直に設置され，該トーチ
８の下端開口から高周波熱プラズマがチヤンバー９内に
下向きに投射される。チヤンバー９内には，トーチ８内
の熱プラズマ発生部（反応部）１０の直下１００〜３０
０ｍｍの範囲に上下動可能で且つ軸回りに回転可能な水
冷試料台１１が設置され，この試料台１１の上に基板
（芯材）１２が置かれる。基板１２は装置稼動中は熱電
対１３によって温度が計測され，その計測値は記録計１
４に記録される。また，チヤンバー９には排ガス導出口
１５が設けられ，装置稼動中の発生ガスは系外に排出さ
れる。
【００１９】この高周波プラズマ発生装置のパウダー送
り管７に水酸化アパタイトまたはアパタイトの粉末１６
をキャリヤーガス１７によって導入することによって，
金属またはセラミツクスの基板１２の表面にアパタイト
を溶射することができる。その粒度は既述のように１０
０〜２００μｍのものを使用する。１００μｍより細か
い粉末を用いると酸化カルシウムへの分解が顕著とな
り，２００μｍより粗い粉末を用いると粉末の溶融が不
十分で基板１２との付着不良を起こすことがわかった。
り管７に水酸化アパタイトまたはアパタイトの粉末１６
をキャリヤーガス１７によって導入することによって，
金属またはセラミツクスの基板１２の表面にアパタイト
を溶射することができる。その粒度は既述のように１０
０〜２００μｍのものを使用する。１００μｍより細か
い粉末を用いると酸化カルシウムへの分解が顕著とな
り，２００μｍより粗い粉末を用いると粉末の溶融が不
十分で基板１２との付着不良を起こすことがわかった。
【００２０】稼動中の基板１２の温度は９００〜１２０
０℃に設定するのが好ましい。この温度制御は，熱電対
１３の計測値に基づきプラズマへの入力をコントロール
することによって行なうことができる。その際のプラズ
マへの入力値は４〜１２ｋＷの範囲となる。基板温度が
９００℃未満では溶射膜が付着不良となり剥がれが生
じ，１２００℃を超えると原料粉末が酸化カルシウムに
分解する量が多くなる。
０℃に設定するのが好ましい。この温度制御は，熱電対
１３の計測値に基づきプラズマへの入力をコントロール
することによって行なうことができる。その際のプラズ
マへの入力値は４〜１２ｋＷの範囲となる。基板温度が
９００℃未満では溶射膜が付着不良となり剥がれが生
じ，１２００℃を超えると原料粉末が酸化カルシウムに
分解する量が多くなる。
【００２１】アパタイト粉末１６を搬送するためのキャ
リヤーガス１７の流量は４〜１５リットル／分（Ａｒ内
Ｏ：１リットル／分）が適当である。４リットル／分未
満では粉末のプラズマ中での滞留時間が長くなり酸化カ
ルシウムに分解する。１５リットル／分を超えると逆に
滞留時間が短くなり溶融が不十分で付着不良を起こすよ
うになる。
リヤーガス１７の流量は４〜１５リットル／分（Ａｒ内
Ｏ：１リットル／分）が適当である。４リットル／分未
満では粉末のプラズマ中での滞留時間が長くなり酸化カ
ルシウムに分解する。１５リットル／分を超えると逆に
滞留時間が短くなり溶融が不十分で付着不良を起こすよ
うになる。
【００２２】内回転ガス吐出口４から吐出するプラズマ
ガス３の流量は，プラズマがまっすぐ安定して発生する
よにプラズマフレーム１８の状態を観察しながら調節す
る。このためその流量は他の条件の変化により多少変動
するが標準的には５０リットル／分（Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分）程度とする。
ガス３の流量は，プラズマがまっすぐ安定して発生する
よにプラズマフレーム１８の状態を観察しながら調節す
る。このためその流量は他の条件の変化により多少変動
するが標準的には５０リットル／分（Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分）程度とする。
【００２３】以上の装置及び稼動条件で良好なアパタイ
トコーティング材料が作製できるが付着不良および原料
分解を起こさない条件をまとめると表１のとおりであ
る。
トコーティング材料が作製できるが付着不良および原料
分解を起こさない条件をまとめると表１のとおりであ
る。
【００２４】
【表１】
【００２５】なおＣ軸配向性については，表１に示した
ようなプラズマ溶射条件，すなわち粉末の粒度，基板温
度，キャリヤーガスの流量が適性な範囲内において，粉
末が溶融し易い条件とすればするほど配向度が高くな
る。すなわち粉末の粒度は細かい程，基板温度は高い
程，キャリヤーガス流量は少ない程Ｃ軸配向度が高くな
ることがわかった。その結果については次の実施例で示
す。
ようなプラズマ溶射条件，すなわち粉末の粒度，基板温
度，キャリヤーガスの流量が適性な範囲内において，粉
末が溶融し易い条件とすればするほど配向度が高くな
る。すなわち粉末の粒度は細かい程，基板温度は高い
程，キャリヤーガス流量は少ない程Ｃ軸配向度が高くな
ることがわかった。その結果については次の実施例で示
す。
【００２６】
【実施例】 〔実施例１〕先に説明した図１の高周波熱プラズマ発生
装置（日本高周波株式会社製：周波数４ＭＨｚ，最大出
力２０ｋＷ）により，溶射する原料粉末１６として１０
０〜２００μｍの粒度分布を持った水酸化アパタイトの
球状粉を使用し，基板１２として２２×２２ｍｍで厚さ
２ｍｍの部分安定化ジルコニア（イットリア３モル％）
を使用して本発明法を実施した。
装置（日本高周波株式会社製：周波数４ＭＨｚ，最大出
力２０ｋＷ）により，溶射する原料粉末１６として１０
０〜２００μｍの粒度分布を持った水酸化アパタイトの
球状粉を使用し，基板１２として２２×２２ｍｍで厚さ
２ｍｍの部分安定化ジルコニア（イットリア３モル％）
を使用して本発明法を実施した。
【００２７】装置の稼動条件は次のとおりであった。 プラズマ入力：周波数４ＭＨｚで６ｋＷ， キャリヤーガス流量：７リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：１
リットル／分), プラズマガス流量：５０リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分), 溶射距離：２５ｃｍ， 基板温度：１０００℃， 水酸化アパタイト供給量：0.2ｇ／分
リットル／分), プラズマガス流量：５０リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分), 溶射距離：２５ｃｍ， 基板温度：１０００℃， 水酸化アパタイト供給量：0.2ｇ／分
【００２８】この条件での実施により，水酸化アパタイ
トは酸化カルシウムへの分解を起こすことなく，付着強
度が１４ＭＰａでＣ軸配向性を持った良好な溶射層が得
られた。被覆アパタイト層の特性を表２に示した。
トは酸化カルシウムへの分解を起こすことなく，付着強
度が１４ＭＰａでＣ軸配向性を持った良好な溶射層が得
られた。被覆アパタイト層の特性を表２に示した。
【００２９】〔比較例１〕比較のために，直流プラズマ
トーチを用いて同様の試験を行った。そのさい直流プラ
ズマは電流３００Ａ，電圧４０Ｖ，ガス流量５０リット
ル／分（Ａｒ）の条件とし，実施例と同様に部分安定化
ジルコニアに水酸化アパタイトをコーティングした。得
られた被覆アパタイト層の特性を表２に併記した。
トーチを用いて同様の試験を行った。そのさい直流プラ
ズマは電流３００Ａ，電圧４０Ｖ，ガス流量５０リット
ル／分（Ａｒ）の条件とし，実施例と同様に部分安定化
ジルコニアに水酸化アパタイトをコーティングした。得
られた被覆アパタイト層の特性を表２に併記した。
【００３０】
【表２】
【００３１】表２の結果にみられるように，直流プラズ
マ法では電極の構成成分である銅とタングステンが不純
物として混入した。銅はトーチの陽極ノズルから溶融し
て飛散微粒子となって混入し，またタングステンは陰極
がプラズマガスに含まれる少量の酸素と反応して酸化タ
ングステンとなって混入したものと思われる。タングス
テンは高融点金属で溶損し難いはずであるが酸化すると
蒸気圧が大きくなり蒸発し易くなるからである。また，
直流プラズマ法では配向度が低く，均一性および付着強
度の点でも本発明法には及ばない。
マ法では電極の構成成分である銅とタングステンが不純
物として混入した。銅はトーチの陽極ノズルから溶融し
て飛散微粒子となって混入し，またタングステンは陰極
がプラズマガスに含まれる少量の酸素と反応して酸化タ
ングステンとなって混入したものと思われる。タングス
テンは高融点金属で溶損し難いはずであるが酸化すると
蒸気圧が大きくなり蒸発し易くなるからである。また，
直流プラズマ法では配向度が低く，均一性および付着強
度の点でも本発明法には及ばない。
【００３２】〔実施例２〕実施例１と同じ装置により，
基板１２として２０×２７ｍｍ，厚さ２ｍｍのアルミナ
を使用し，実施例１と同じアパタイト原料粉末１６を用
いて本発明法を実施した。装置の稼動条件は次のとおり
であった。
基板１２として２０×２７ｍｍ，厚さ２ｍｍのアルミナ
を使用し，実施例１と同じアパタイト原料粉末１６を用
いて本発明法を実施した。装置の稼動条件は次のとおり
であった。
【００３３】プラズマ入力：周波数４ＭＨｚで６ｋＷ， キャリヤーガス流量：４リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：１
リットル／分), プラズマガス流量：５０リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分), 溶射距離：２５ｃｍ， 基板温度：９００℃， 水酸化アパタイト供給量：0.2ｇ／分
リットル／分), プラズマガス流量：５０リットル／分 (Ａｒ内Ｏ2：1.5
リットル／分), 溶射距離：２５ｃｍ， 基板温度：９００℃， 水酸化アパタイト供給量：0.2ｇ／分
【００３４】得られた溶射層をＸ線回折した。その同定
結果を図２に示した。図２の結果に見られるように，生
成相の大半が水酸化アパタイトであり，一部はリン酸カ
ルシウムに分解しているが酸化カルシウムは検出されな
かった。また図３に，得られた複合材料の表面部断面の
ＳＥＭ写真を示した。図３において，横方向に見える線
は溶射層と基板との界面であり，この界面上部の層が溶
射層である。図３に見られるように界面の剥離は見られ
ず，基板の上に厚さ７０〜８０μｍの多孔質の膜が形成
されているのがわかる。
結果を図２に示した。図２の結果に見られるように，生
成相の大半が水酸化アパタイトであり，一部はリン酸カ
ルシウムに分解しているが酸化カルシウムは検出されな
かった。また図３に，得られた複合材料の表面部断面の
ＳＥＭ写真を示した。図３において，横方向に見える線
は溶射層と基板との界面であり，この界面上部の層が溶
射層である。図３に見られるように界面の剥離は見られ
ず，基板の上に厚さ７０〜８０μｍの多孔質の膜が形成
されているのがわかる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば生
体インプラント材料として強度的にも生体親和性の点で
も好適な複合材料が得られる。とくに，芯材表面に形成
されるアパタイト層は不純物の混入がなく且つアパタイ
トの分解生成物が少ない高純度のアパタイトからなり，
その層は広範囲に渡って均質でＣ軸配向性を持つという
組織的な特徴がある。したがって，生体インプラント材
料に要求される化学的安定性と機械的強度を合わせ持つ
材料が得られ，この分野に大きく貢献できる。
体インプラント材料として強度的にも生体親和性の点で
も好適な複合材料が得られる。とくに，芯材表面に形成
されるアパタイト層は不純物の混入がなく且つアパタイ
トの分解生成物が少ない高純度のアパタイトからなり，
その層は広範囲に渡って均質でＣ軸配向性を持つという
組織的な特徴がある。したがって，生体インプラント材
料に要求される化学的安定性と機械的強度を合わせ持つ
材料が得られ，この分野に大きく貢献できる。
【図１】本発明法を実施するのに好適な高周波誘導熱プ
ラズマ発生装置の例を示す略断面図である。
ラズマ発生装置の例を示す略断面図である。
【図２】本発明法によって得られたアパタイト溶射層の
Ｘ線回折結果を示す同定図である。
Ｘ線回折結果を示す同定図である。
【図３】本発明によって得られた複合材料の断面組織を
示すＳＥＭ写真である。
示すＳＥＭ写真である。
１ 石英製水冷二重管 ２ 加熱コイル ３ プラズマガス ４ 内回転ガス吐出口 ５ シースガス ６ 外回転ガス吐出口 ７ パウダー送り管 ８ 高周波プラズマトーチ ９ チヤンバー １０ 熱プラズマ発生部（反応部） １１ 上下動可能の回転式水冷試料台 １２ 基板（芯材） １３ 熱電対 １４ 記録計 １５ 排ガス導出口 １６ アパタイト粉末 １７ キャリヤーガス １８ 熱プラズマフレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 勝久 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新 製鋼株式会社新材料研究所内 (72)発明者 岩崎 邦彦 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新 製鋼株式会社新材料研究所内 (72)発明者 谷崎 裕則 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新 製鋼株式会社新材料研究所内 (72)発明者 本江 秋弘 茨城県つくば市観音台１─５─１ 審査官 井上 典之 (56)参考文献 特開 平４−36455（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−44009（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−6262（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−287754（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−166356（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−52471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−75209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−34566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−57548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−93851（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−114099（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61L 27/00 A61C 8/00 A61F 2/28 C23C 4/10 - 4/12
Claims (1)
- 【請求項１】 金属またはセラミツクスの芯材表面にア
パタイト層を被着ししてなる生体インプラント用材料を
製造するにあたり，高周波プラズマトーチ内に発生させ
た熱プラズマ反応部に平均粒径１００〜２００μｍのア
パタイト粉末を流量４〜１５リットル／分のキャリヤー
ガスを用いて供給し，該芯材の温度が９００〜１２００
℃となるようにプラズマへの電力供給量をコントロール
して該トーチから発生するアパタイト同伴の高周波誘導
熱プラズマのフレームを該芯材の表面に溶射することを
特徴とする生体インプラント用材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5269887A JP3051852B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 生体インプラント用材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5269887A JP3051852B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 生体インプラント用材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100158A JPH07100158A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3051852B2 true JP3051852B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=17478602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5269887A Expired - Lifetime JP3051852B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 生体インプラント用材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051852B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2257582A1 (en) * | 1996-06-06 | 1997-12-11 | 1179568 Ontario Inc. | Apparatus and procedure for depositing materials |
| KR101930617B1 (ko) * | 2016-08-02 | 2018-12-18 | 주식회사 피글 | 임플란트 처리 장치 |
| US11225708B2 (en) | 2016-12-08 | 2022-01-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma spraying device and method for manufacturing battery electrode |
| CN108588626B (zh) * | 2017-03-07 | 2020-12-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种具有优良生物相容性的微米/纳米多级结构二氧化钛涂层及其制备方法 |
| CN109640504B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-09-05 | 四川大学 | 一种多孔射流种植体活化亲水装置 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5269887A patent/JP3051852B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07100158A (ja) | 1995-04-18 |
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