JPH01238869A - アパタイト系骨内インプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人工歯根、人工骨などの骨内インプラントに
関するものである。

〔従来の技術〕

骨内インプラントとしてアパタイト系焼結体を使用する
試みが提案されて久しい。

アパタイト系焼結体は骨の無機成分と組成のは−等しい
ヒドロキシアパタイト：　Ｃａｔ・（ＰＯ４）＆　　（
ＯＨ）！又はそのＯＨ基をフッ素で置換したフルオロア
パタイトを棒状に焼結したもので、骨内に埋設して所定
期間（一般に３０〜６０日）放置しておくと、骨ｍｓａ
と一体に融合すると言われている。これが金属製骨内イ
ンプラントに比べて好ましい理由である。

しかしながら、アパタイト系焼結体は、機械的強度が弱
く、細くした場合には、実用に耐えない。

そのため、金属芯体を用い、これに外皮としてアパタイ
ト系焼結体を被せた骨内インプラントが提案された。こ
の場合、金属芯体とアパタイト系焼結体とは接着剤で接
着されるが、接着剤には大きく分けて樹脂系と合金系の
２種がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

樹脂系の接着剤で接着された骨内インプラントは、生体
内で長期間埋設されて使用された場合に、この接着剤が
生体溶液によって劣化し、アパタイト系焼結体外皮と金
属芯体との接合層の接着強度が次第に低下してしまうと
いう問題点があった。

それに対して、合金系の接着剤は、板状のものを両者の
間に挟み、その上で全体を加熱して接着剤を溶かすこと
により両者を接着する（置きろう付けとも呼ばれる）訳
であるが、接着強度の低下は少ないものの、■アパタイ
ト系焼結体（外皮）の接着面を予めメタライジングする
必要がある、■生体内で長期間埋設されて使用された場
合に、接着剤から金属イオンが溶出し、健康上好ましく
ないという問題点があった。

そのため、接着剤なしで単に両者を加熱下に圧着して骨
内インプラントを製造する試みもあるが、この場合には
実用的な接着強度が得られない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、鋭意研究の結果、アパタイト系焼結体（外
皮）に予め生体活性ガラスを添加しておくことにより、
接着剤なしに加熱下に圧着しても著しく大きな接着強度
が得られ、しかも健康上の問題もなく、骨との結合強度
の低下のない骨内インプラントが得られることを見い出
し、本発明を成すに至った。

よって、本発明は、生体活性ガラスを含有させたアパタ
イト系焼結体外皮と金属芯体とを加熱下に圧着してなる
骨内インプラントを徒供する。

〔作用〕

化体活性ガラスそれ自体は、既に知られており、−例を
挙げれば、その組成は次の通りである。

ＳｉＯエ　　　　４０〜６２重量％ Ｎａｇ　０　　　　１０〜３２重量％ ＣａＯ１０〜３２重量％ ＰｚＯｓ　　　　　　３〜９重量％ Ｃａ　Ｆ　ｚ　　　　　　Ｏ〜１８重量％Ｂｔｕｓ　　
　　　　Ｏ〜　７．５重層％また、別の組成は次の通り
である。

ＳｉＯ□　　　　　３５〜６０モル％ Ｂｚ　０３　　　　　　　ｏ〜１５モル％Ｎ　ａｘ　Ｏ
１０〜３０モル％ ＣａＯ５〜４０モル％ Ｔｉｏｔ　　　　　　Ｏ〜１０モル％ ＰｚＯｓ　　　　　　　０〜１５モル％によＯＯ〜２０
モル％ ｔ、ｔｚｏ　　　　　　Ｏ〜１０モル％ＭｇＯＱ〜　５
モル％ Ａ１．ｘ　０３　＋ｚ　ｒｏｔ　＋Ｎｂ、Ｏ５θ〜　８
モル％ １、　ａｍ　０３　＋Ｔａｔ　Ｏ５＋Ｙ１０ｓＯ〜　８
モル％ Ｆ、　　　　　　　　　０〜２０モル％また・フッ素含
有生体活性ガラスの組成例は次の通りである。

Ｓ　ｉＯｘ　　　　　４０〜６２重量％Ｎａｇ　Ｏ１ｏ
〜３２重量％ Ｃａ０　　　　　１０〜３２重量％ Ｐ友Ｏｓ　　　　　　３〜９重量％ Ｃａ　Ｆ　ｚ　　　　　　３〜１８重量％ガラス原料を
例えば、上述の如き組成で混合し、溶解してガラス化す
れば生体活性ガラスが得られる。ガラスは予め一般に２
００〜５００メツシュ程度に粉砕しておく。

一方、主成分のヒドロキシアパタイト又はフルオロアパ
タイトも当然のことながら知られている。

ヒドロキシアパタイトは、天然物（Ｃａ、。（Ｆ０４）
ｈ　　（ＯＨ）＊と同一か又はそれに類似のもの）でも
合成物でもよく、合成物は、例えばＣａイオンとリン酸
イオンとを水溶液中で反応させ、Ｃａ　／　Ｐの原子数
比が１．５〜１．６７のリン酸カルシウム沈澱物を得、
この沈澱物を濾別後乾燥させて粉末とし、その後８００
℃で焼成（ｃａｌｃｉｎｅ　）して製造される。

フルオロアパタイトは、ヒドロキシアパタイト：　Ｃａ
ｔｓ　（ＰＯ４）＆　　（ＯＨ）ｘの水酸イオンがフッ
素イオンに置換した構造：　Ｃａｔｓ　（ｐｏ。

）、Ｆ２を持つ、このフルオロアパタイトは、例えばＣ
ａイオンとフッ素イオンとリン酸イオンとを水溶液中で
反応させ、Ｃａ　／　Ｐの原子数比が１゜５〜１．６７
のリン酸カルシウム沈澱物を得、この沈澱物を濾別後乾
燥させて粉末とし、その後８００℃で焼成して製造され
る。

アパタイトは予め２００〜５００メツシュ程度に粉砕し
て粉末にしておく。

生体活性ガラスを含有させたアパタイト系焼結体を得る
には、両者を粉末どおしで混合した後、■棒状に圧縮成
形し、次いで７００〜１２００℃で焼成するか、又は■
棒状に圧縮成形し、次いでプレスしながら７００〜１２
００°Ｃで焼成すればよい。

尚、出発原料としてヒドロキシアパタイトを用い、生体
活性ガラスとしてフッ素含有ガラスを用い、焼結条件を
適当に設定すると、ガラス中のフッ素がヒドロキシアパ
タイトの水酸イオンと置換し、その結果、フルオロアパ
タイトと生体活性ガラスとからなる焼結体が得られる。

冷間静水圧プレスを用いれば、焼結後にそのまま外皮と
なる形状のものを得ることができるが、−ａには棒状の
焼結体を作り、必要に応じて整形の上、これに貫通孔又
は非貫通孔を開けて外皮とする。

生体活性ガラスの添加量は、全体の焼結体を基準にして
１〜９９重量％程度、好ましくは１０〜８０重量％特に
好ましくは４０〜７０重量％とする。

以上のようにして得られた外皮と金属芯体とは、８００
−１０００℃程度に加熱し、加熱下に圧着すると本発明
の骨内インプラントが得られる。

圧着の方法としては、上下２方向から加圧するホットプ
レス法、全方向から加圧するホット・アイソスタティッ
ク・プレス法などがある。この場合、金属芯体には５０
ｋｇ／ｃｄ〜２ｔ／ｃｄ程度の圧力が加わることが好ま
しい。

こうして得られた骨内インプラントは、必要に応じて研
削、研磨、整形などが施される。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限られるものではない。

〔実施例〕

（１）ヒドロキシアパタイト粉末（Ａ）の調製：０．５
モル／２のＣａ（○Ｈ）ｚ懸濁液１０１中に０．３モル
／２リン酸水溶液ｌＯ２を加え、温度２０℃で撹拌しな
がら１時間反応させた０反応後、撹拌をやめ、同じ温度
で４８時間熟成した。熟成後、反応生成物を水洗、口過
した００別された含水生成物を噴霧乾燥法を用いて瞬時
に乾燥と約１００メツシユの造粒を行なった。得られた
粉末を粉末Ｘ線回折法と化学分析法で調べると、カルシ
ウムとリンの比（Ｃａ　／　Ｐ　）が約１．６の値をも
ち、天然物の構造に類似した微結晶質リン酸カルシウム
であった。このリン酸カルシウムを粉砕し、２００メツ
シユのふるいに通してそれより粗いものを除去した。

（２）生体活性ガラス粉末（Ｂ）の調整：５ｉＯｚ４６
．１モル％、Ｎａｚ０２４．４モル％、Ｃａ　Ｏ１３，
５モル％、ＣａＦｔ１３．４モル％及びＰ−Ｏｓ２．６
モル％からなる粉末原料を白金るつぼで加熱溶解し、清
澄し、徐冷して生体活性ガラス（融点約１０５０℃）を
得た。

このガラスを常法により粉砕し、５００メツシユのふる
いを通してそれより粗いものを除去した。

ＣＢ）焼結体の製造： 前記粉末（Ｂ）を下記第１表記載の含有率となるように
前記粉末（Ａ）に混合した後、２００ｇの混合物を分取
し、これに２００　ｃｃのエタノールを加えてボットミ
ルを用いて２時間混合した。混合物をろ別し、１１０”
Ｃの乾燥機で残留エタノールを蒸発させた。

第１表 得られた粉末混合物を金属製プレス型に充填し、１．５
ｔ／ｃｊの圧力でコールドプレスした。

プレス成形物を大気中で２００℃／ｈｏｕｒの速度で９
００″Ｃに昇温し、９００℃で２時間焼成し、その後５
００℃／ｈｏｕｒの速度で冷却し、得られた予備焼結体
をグラファイト類のプレス型内にＢＮ粉末と共に入れた
。

次いで、プレス型をＮ２ガス雰囲気中で２００°（／ｈ
ｏｕｒの速度で９００°Ｃに加熱した。９００℃に於い
て、型内のサンプルにパンチ棒を通じて１２０ｋｇ／ｃ
＋ｉの圧力を加えながら、９００℃に２時間保持した。

その後、６０　ｋｇ　／　ｃｊ−ｈｏｕｒの割合で降圧
しながら、５００°（／ｈｏｕｒの速度で常温まで冷却
することにより、アパタイト系焼結体を製造した。

（Ｃ）骨内インプラントの製造： まず、前項（Ｂ）で製造した焼結体を研削して直径６■
長さ１５■の円柱を作製した。

この円柱に上面から上面直径４謹底面直径２．６論深さ
１３■テ一パー度１／２０の円錐台形状の非貫通孔をあ
けた。これが外皮（２）の原形となる。

一方、前記非貫通孔と同−又はやや小さいサイズ金属芯
体（１）をチタン系合金で製作した。芯体には中心に直
径２■ポスト孔（非貫通孔）をあけた、ポスト孔（ｌａ
）は、上部構造（歯冠）を取付けるときにポストコアを
嵌合させる（立てる）孔である。

次に前記金属芯体（１）に外皮（２）の原形を被せ、９
６０℃に加熱したカーボン型内でホットプレスすること
により両者を圧着し、冷却後、外周を研削することによ
り外皮（２）とした、こうして第１図の骨内インプラン
トを製造した。

〔試験例〕

金属芯体（１）と外皮（２）との接着強度を測定するた
め、実施例の（Ｂ）項で製造した焼結体を研削して直径
３■長さ３閤のタブレフト状サンプルＳ２を作成した。

一方、芯体（１）の代りに、同じ金属で直径５１長さ３
−のタブレット状サンプルＳ１を作成した。

サンプルＳ、　、Ｓ、を上下に重ね合わせ、９６０℃に
加熱したカーボン型に入れて、上下２方向から１００ｋ
ｇ／ｃｊの圧力でホットプレスすることにより両者を圧
着した。

次に第３図に示す圧着したものを、第４図に示す治具Ａ
、Ｂのくぼみ（Ｃ）の中に嵌め込み、第５図に示すよう
に治具Ａ、Ｂを合わせ、引張試験機で治具Ａ、Ｂを上下
方向（矢印方向）に引張った。

そして、サンプルＳ、　、Ｓ、が剥れたときの引張力（
最大値）を測定し、この値を接着面の面積（１９，６■
２）で割って得られた商（せん断破壊応力）を接着強度
として求めた。

以上の結果を次の第２表に示す。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、アパタイト系焼結体に予
め焼結の際にアパタイトに生体活性ガラスを添加するこ
とにより、アパタイト系焼結体外皮と金属芯体を単に加
熱下に圧着するだけで、両者の接着強度の極めて高いア
パタイト系骨内インプラントが得られる。

また、生体活性ガラスを添加するので、アパタイト系焼
結体外皮の生体親和性又は生体活性を低下させることが
な（、都合が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる骨内インプラント
の概略斜視図であり、第２図はその垂直断面を示す概略
断面図である。 第３図は、サンプルＳ＋　、Ｓｘを接着したものの垂直
断面図である。 第４図は、引張試験機の治具Ａ、Ｂの部分垂直断面図で
ある。 第５図は、接着強度を求めるための引張試験の様子を説
明する部分垂直断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・・・・金属芯体　　１ａ・・・・・・ポスト孔
２・・・・・・外皮 出願人　　日本光学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属芯体とアパタイト系焼結体外皮とを加熱下に圧着し
   てなるアパタイト系骨内インプラントにおいて、 前記焼結体が生体活性ガラスを含有することを特徴とす
   るアパタイト系骨内インプラント。