JP6438048B2 - 骨接合用インプラントとその製造方法 - Google Patents
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Description
このようにすることで、外表面に水滴が付着すると、気孔の分布によって、ミクロ的に凹凸が多く粗い外表面と液面がとがみかけ上、広い面積で接するために高い親水性を有する一方で、水滴が入り込めない多数の気孔の存在によって水滴と外表面とが点接触している状態が支配的となる。これにより、気孔内への水滴の侵入を防止して、炭化物の残留を防止し、骨伝導能を向上することができる。
このようにすることで、陽極酸化皮膜の外表面においてカシー・バクスターモデルを支配的にすることができる。
また、上記態様においては、前記陽極酸化皮膜の前記外表面における前記気孔の開口面積と、それ以外の部分の面積との比率が1以下であってもよい。
このようにすることで、気孔内への水滴の侵入をより確実に防止することができる。
このようにすることで、陽極酸化皮膜の厚さが1〜5μmの場合に、カシー・バクスターモデルとワンゼルモデルとが共存することになり、気孔内への水分の残留を防止して、炭化物の混入を防止することができる。
このようにすることで、陽極酸化皮膜の外表面における見かけ上の濡れ性を低下させることができる。
本実施形態に係る骨接合用インプラント1は、図1に示されるように、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる基材2と、該基材2の表面に形成された多孔性の陽極酸化皮膜3とを備えている。
具体的には、陽極酸化処理において生成される陽極酸化皮膜3のマクロ構造を平滑化している。すなわち、陽極酸化皮膜3は、マクロ粗さを1μm以下に抑えた外表面を有している。
ここで、マクロ粗さとは、陽極酸化に伴う気孔よりも低い周波数をもち、被陽極酸化品の幾何偏差よりも高い周波数をもつ幾何形状である。
本実施形態に係る骨接合用インプラント1の陽極酸化皮膜3の外表面は、該外表面に開口する気孔3aの開口面積と、それ以外の部分の面積との比率が1.81以下となるように設定されているので、図2Aに示される、いわゆるウェンゼル(Wenzel)モデルよりも図2Bに示される、カシー・バクスター(Cassie−Baxter)モデルが支配的となる。
このため、骨接合用インプラント1の外表面の気孔3a内には水分が入り込み難いので、生体内に埋植するまでの保存期間において、空気中の炭素が取り込まれ難く、水分と炭素との結合による炭化物の生成を防止することができる。
ここで、Yは埋植後3週間の時点での骨結合率、Xは炭素質量濃度である。
上式(1)により、埋植後3週間の時点での骨結合率が90%の場合には、炭素質量濃度が約5.26%、すなわち6%以下となる。したがって、表面の炭素質量濃度が6%以下の場合に、早期リハビリを開始できるような表面の骨伝導能を保持することができる。
したがって、陽極酸化皮膜3の厚さが1〜5μm、より好ましくは2〜5μmであり、かつ、気孔3aの開口径が5μm以下、より好ましくは1μm以下であれば、条件が満たされて、ウェンゼルモデルとカシー・バクスターモデルとを共存させることができ、気孔3a内に水分を入り込み難くすることができる。また、皮膜の厚みにばらつきが生じても、より確実に気孔3a内への水滴の進入を防止することができる。
本実施形態に係る骨接合用インプラント1を製造するには、0.0001mol/L以上、5mol/L以下、好ましくは、0.1mol/L以下のリン酸またはリン酸根を含有し、アンモニアまたはアンモニウムイオンが0.01mol/L以上、5mol/L以下、好ましくは、0.2mol/L含有し、フッ素および塩素を含有せず、pH9〜13である電解液にマグネシウムまたはマグネシウム合金からなる基材2を浸漬して通電する陽極酸化を施す。
使用される電源は特に限定されるものではなく、直流電源でも交流電源でも使用可能であるが、直流電源を使用することが好ましい。
このようにすることで、単一の工程の陽極酸化処理により、上記構造の陽極酸化皮膜3を有する骨接合用インプラント1を製造することができる。
第1の実施例は、リン酸の濃度を0.05mol/Lとし、基材2の表面における電流密度を20A/dm2、通電を終了する際の印加電圧の最終到達電圧を400Vとして製造されたものである。
これによれば、陽極酸化皮膜3の外表面における炭素原子の質量濃度は5.05%であった。
第2の実施例は、リン酸の濃度を0.05mol/Lとし、基材2の表面における電流密度を30A/dm2、通電を終了する際の印加電圧の最終到達電圧を350Vとして製造されたものである。
これによれば、陽極酸化皮膜3の外表面における炭素原子の質量濃度は4.19%であった。
2 基材
3 陽極酸化皮膜
3a 気孔
Claims (9)
- マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる基材と、
該基材の表面に形成された多孔性の陽極酸化皮膜とを備え、
該陽極酸化皮膜は、陽極酸化処理による該陽極酸化皮膜の生成時に形成された気孔の寸法および分布により、構造的に、親水性を維持しながら前記気孔内への水の侵入を防止する外表面を有する骨接合用インプラント。 - 前記陽極酸化皮膜の前記外表面が、ウェンゼルモデルよりもカシー・バクスターモデル優位な表面構造を有する請求項1に記載の骨接合用インプラント。
- 前記陽極酸化皮膜の前記外表面における前記気孔の開口面積と、それ以外の部分の面積との比率が1.81以下である請求項2に記載の骨接合用インプラント。
- 前記陽極酸化皮膜の前記外表面における前記気孔の開口面積と、それ以外の部分の面積との比率が1以下である請求項3に記載の骨接合用インプラント。
- 前記陽極酸化皮膜の膜厚が1〜5μmであり、かつ前記外表面に開口する前記気孔の平均気孔径が5μm以下である請求項1から請求項4のいずれかに記載の骨接合用インプラント。
- 前記陽極酸化皮膜の膜厚が1〜5μmであり、かつ前記外表面に開口する前記気孔の平均気孔径が1μm以下である請求項5に記載の骨接合用インプラント。
- 前記陽極酸化皮膜の前記外表面のマクロな表面粗さが1μm以下である請求項1から請求項6のいずれかに記載の骨接合用インプラント。
- 0.1mol/L以下のリン酸を含有し、アンモニアまたはアンモニウムイオンを0.2mol/L含有し、フッ素、塩素を含有せず、かつ、pH9〜13である電解液にマグネシウムまたはマグネシウム合金からなる前記基材を浸漬して通電する陽極酸化処理により、前記陽極酸化皮膜を形成してなる請求項1から請求項7のいずれかに記載の骨接合用インプラント。
- 0.1mol/L以下のリン酸を含有し、アンモニアまたはアンモニウムイオンを0.2mol/L含有し、フッ素、塩素を含有せず、かつ、pH9〜13である電解液にマグネシウムまたはマグネシウム合金からなる基材を浸漬して通電する陽極酸化処理を施す骨接合用インプラントの製造方法。
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