JPH02252463A - Implant material for living body - Google Patents

Implant material for living body

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JPH02252463A
JPH02252463A JP1074459A JP7445989A JPH02252463A JP H02252463 A JPH02252463 A JP H02252463A JP 1074459 A JP1074459 A JP 1074459A JP 7445989 A JP7445989 A JP 7445989A JP H02252463 A JPH02252463 A JP H02252463A
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JP
Japan
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coating layer
aluminum
thermal spray
living body
sprayed coating
Prior art date
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Pending
Application number
JP1074459A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazusumi Tsutsumi
堤 一純
Seiji Ootori
大島 盛嗣
Hiroshi Aoki
弘 青木
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Abstract

PURPOSE:To improve a bonding force with a tissue of living body and an adhesive strength between a base metal and a sprayed coating layer remarkably by forming a porous flame sprayed coating layer containing specified amount of aluminum and apatite hydroxide on an outer face of the base metal. CONSTITUTION:An implant material for a living body is constructed by forming a porous sprayed coating layer containing 70 to 95wt.% aluminum and 5 to 30wt.% apatite hydroxide on an outer face of a base metal. Aluminum of e.g. 99.98% in purity can be used, and the flame sprayed coating layer can be obtained by flame spraying that aluminum and 5 to 30wt.% apatite hydroxide simultaneously or successively. A porous structure is automatically obtained by this spraying. Apatite hydroxide contributes to a promotion of affinity with a living body and has a property of easily forming a tissue of bone.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は歯科用インプラント材、ヒップジヨイントなど
の生体用インプラント材に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to implant materials for living bodies such as dental implant materials and hip joints.

(従来の技術) 生体用インプラント材として金属母材の外面に金属を溶
射して被覆層を形成したものが実公昭59−31224
号公報に掲載されている。この従来例には、ニッケルク
ロム合金材を母材とし、バイタリウムやチタニウムを被
覆層とするものが開示されている。
(Prior art) A biological implant material in which a coating layer is formed by spraying metal on the outer surface of a metal base material is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 59-31224.
Published in the issue. This conventional example discloses one in which a nickel-chromium alloy material is used as a base material and a covering layer is made of vitalium or titanium.

(発明が解決しようとする課題) ところが上記従来例においては、生体組織に対する結合
力及び母材と被覆層との接着力が不十分であるという問
題があった。そして生体組織との間の結合力が不足する
と、インプラント材の支持が不安定になると共にインプ
ラント部の周辺から感染が生じる危険性があり、父母材
と被覆層との接着力が不足すると被覆層が剥離し易く耐
久性に欠けるという問題があった。本発明は生体組織に
対する結合力にすぐれ、併せて母材と被覆層との間の接
着力がすぐれた生体用インプラント材を提供することを
目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional example described above, there was a problem in that the bonding force to living tissue and the adhesive force between the base material and the coating layer were insufficient. If the bonding force between the parent material and the covering layer is insufficient, the support of the implant material will become unstable and there is a risk of infection occurring around the implant area.If the adhesive strength between the parent material and the covering layer is insufficient, the covering layer There was a problem that it was easy to peel off and lacked durability. An object of the present invention is to provide an implant material for a living body that has excellent bonding strength to living tissue and also has excellent adhesive strength between a base material and a covering layer.

(課題を解決するための手段とその作用)本発明は上記
目的を達成するため、金属母材の外面にアルミニウム7
0〜95wt%、水酸化アパタイト5〜30wt%を含
むポーラス状の溶射被覆層を形成して、生体用インプラ
ント材を構成したものである。
(Means for Solving the Problems and Their Effects) In order to achieve the above object, the present invention provides aluminum 7 on the outer surface of the metal base material.
A porous thermal spray coating layer containing 0 to 95 wt% of hydroxyapatite and 5 to 30 wt% of hydroxyapatite is formed to constitute a biological implant material.

本発明は一見すると被覆層をポーラス状のアルミニウム
及び水酸化アパタイトを含む溶射被覆層とするという筒
車な技術に見えるが、その実用的効果は多大なものがあ
る。それはポーラス状の前記溶射被覆層は生体組織に対
して不活性であると共に、これによって生体組織に対す
る吸着力が抜群のものになり、例えばパイタリウムやチ
タニウムを被覆層とするものとは組織に対する結合力に
格段の差が生じるのである。
At first glance, the present invention appears to be a simple technique in which the coating layer is a thermally sprayed coating layer containing porous aluminum and hydroxide apatite, but its practical effects are significant. The reason is that the porous thermal sprayed coating layer is inert to living tissue, and has excellent adsorption power to living tissue. There is a huge difference in power.

その理由は次のように考えられる。すなわち、溶射被覆
層の主成分(70〜95wt%)であるアルミニウムは
、一種の電解液である生体の体液と接触するが、表面に
酸化膜を有しているので、金属陽イオンは体液に溶出し
ない。従って電子e−が移動して界面にある酸素に入り
、O2゛イオンとなる。このo2°イオンが体液の陽イ
オン(Ca2−イオン、プロテオグリカン、コラーゲン
など)を吸着する。この吸着力は遊離電子e−が多いほ
ど大となるので、卑の電位が高いアルミニウムは生体組
織に対し強い吸着性、すなわち強力な結合力を有するの
である。実験によれば、アルミニウムと生体との間には
約−1100mVのガルバニ−電位を認めることができ
、チタニウムの場合に約−100mV、ニッケル合金の
場合に約−300mVであることと比較すると、アルミ
ニウムの前記ガルバニ−電位が非常に大きなことが分る
The reason may be as follows. In other words, aluminum, which is the main component (70 to 95 wt%) of the thermal spray coating layer, comes into contact with biological body fluids, which are a type of electrolyte, but since it has an oxide film on its surface, metal cations do not enter the body fluids. Does not elute. Therefore, the electron e- moves and enters the oxygen at the interface, becoming an O2' ion. These o2° ions adsorb cations (Ca2- ions, proteoglycans, collagen, etc.) in body fluids. This adsorption force increases as the number of free electrons e- increases, so aluminum with a high base potential has a strong adsorption ability, that is, a strong binding force, to living tissues. According to experiments, a galvanic potential of approximately -1100 mV can be observed between aluminum and living organisms, which is approximately -100 mV in the case of titanium and approximately -300 mV in the case of nickel alloy. It can be seen that the galvanic potential of is very large.

前記アルミニウムは例えば純度99.98%のアルミニ
ウムを用いることができ、これと水酸化アパタイト(5
〜30wt%)とを、同時に又は相前後して溶射するこ
とにより、本発明の溶射被覆層を得ることができるが、
この溶射により自動的にポーラス状組織が得られる。水
酸化アパタイトは生体との親和性を高めるのに寄与し、
骨の組織(コラーゲン繊維)を導き易いという特性を有
している。従ってポーラス状組織そのものが、界面面積
を飛躍的に増大させることができると共に、生体組織の
コラーゲン繊維束の侵入増殖に有利であることと相俟っ
て、本発明の生体用インプラント材は生体組織との結合
が確固たるものになる。
As the aluminum, for example, aluminum with a purity of 99.98% can be used, and this and apatite hydroxide (5
~30 wt%) at the same time or one after another, the thermal spray coating layer of the present invention can be obtained.
A porous structure is automatically obtained by this thermal spraying. Hydroxylated apatite contributes to increasing compatibility with living organisms,
It has the property of easily guiding bone tissue (collagen fibers). Therefore, the porous tissue itself can dramatically increase the interfacial area and is advantageous for the invasion and proliferation of collagen fiber bundles of living tissues. The bond becomes firm.

父母材として金属母材を用いているので、充分な強度を
インプラント材に付与できると共に、溶射被覆層との間
に生ずる電位差による吸着力で両者の接着力を高めるこ
とができる。これはアルミニウムが体液との間に最も大
きな電位差を生ずることに起因する。
Since a metal base material is used as the parent material, sufficient strength can be imparted to the implant material, and the adhesive force between the two can be increased by the adhesion force due to the potential difference generated between the implant material and the thermally sprayed coating layer. This is due to the fact that aluminum produces the largest potential difference with body fluids.

特に金属母材として、チタニウム又はチタニウム合金(
例えばTi−6Aj!−4V)を用いると、それ自身の
すぐれた性質に加え、アルミニウムとの間に10100
O近くの電位差が生じ、母材と溶着被覆層との接着力は
非常に強固なものとなる。
In particular, titanium or titanium alloys (
For example, Ti-6Aj! -4V), in addition to its own excellent properties, the 10100
A potential difference near O is generated, and the adhesive force between the base material and the welded coating layer becomes extremely strong.

(実施例) チタニウムを鋳造により中実所定形状に形成して母材1
を得る。この母材1の外面に下記の組成からなる溶射材
を溶射してポーラス状の溶射被覆層2を形成する。
(Example) Titanium is formed into a solid predetermined shape by casting to form base material 1.
get. A thermal spray material having the following composition is thermally sprayed onto the outer surface of this base material 1 to form a porous thermal spray coating layer 2.

溶射材の組成 アルミニウム(純度99.98%)   85wt%水
酸化アパタイト         13wt%タングス
テン          1wt%モリブテン    
       1wt%アルミニウム、タングステン、
モリブテンは粉末状のものを混合し、第1溶射粉末とす
る。
Composition of thermal spraying material Aluminum (purity 99.98%) 85wt% hydroxide apatite 13wt% tungsten 1wt% molybdenum
1wt% aluminum, tungsten,
Molybdenum is mixed in powder form to form a first thermal spray powder.

同様に水酸化アパタイトも粉末状のものを用い、第2溶
射粉末とする。そして、酸素アセレンガスを用いた1台
の粉末溶射ガンによるフレーム溶射法により、第1溶射
粉末と第2溶射粉末とをミキシングしながら前記溶射被
覆層2を形成する。前記溶射被覆N2の厚みは30〜1
50μmとし、ポーラスの空孔径は150〜200μm
、気孔率は高くなるようにすると好適である。
Similarly, hydroxide apatite is also used in powder form, and is used as the second thermal spray powder. Then, the thermal spray coating layer 2 is formed while mixing the first thermal spray powder and the second thermal spray powder by a flame spray method using one powder thermal spray gun using oxygen acelene gas. The thickness of the thermal spray coating N2 is 30-1
50 μm, and the porous pore diameter is 150 to 200 μm.
It is preferable that the porosity is high.

前記溶射被覆N2の形成方法としては、2台の粉末溶射
ガンを用いて、これらを同時に作動させ、第1溶射粉末
と第2溶射粉末とを同一箇所に向は溶射する方法や、ア
ルミニウム線材と粉末状水酸化アパタイトとを組合わせ
て溶射材とする方法がある。
The thermal spray coating N2 can be formed by using two powder spray guns, operating them simultaneously, and spraying the first thermal spray powder and the second thermal spray powder at the same location, or by spraying the first thermal spray powder and the second thermal spray powder onto the same location, or by spraying the first thermal spray powder and the second thermal spray powder onto the same location. There is a method of combining it with powdered hydroxide apatite to make a thermal spray material.

更に他の溶射被覆層2の形成方法として、先ずアルミニ
ウムないしアルミニウムを主とする溶射材を溶射して第
1層を形成し、この第1層の上に水酸化アパタイトない
し水酸化アパタイトを主とする溶射材を溶射して第2層
を形成し、2層構造の溶射被覆層2を形成する方法があ
る。なお、フレーム溶射法の外に、ブラズム溶射法を採
用してもよい。
Furthermore, as another method for forming the thermal spray coating layer 2, first, a first layer is formed by spraying aluminum or a thermal spray material mainly consisting of aluminum, and on this first layer, hydroxide apatite or mainly hydroxide apatite is formed. There is a method of forming a second layer by thermally spraying a thermal spraying material to form a two-layer thermal spray coating layer 2. Note that, in addition to the flame spraying method, a plasma spraying method may be employed.

本発明は、溶射材の主成分をアルミニウム(70〜95
w t%)とし、次に重要な成分として水酸化アパタイ
ト(5〜30w t%)を用いているところにポイント
があり、他の成分は適宜選択することができる。又金属
母材1としては、チタニウム又はチタニウム合金を用い
ることが好ましいが、これに限定されない。
In the present invention, the main component of the thermal spray material is aluminum (70 to 95
The key point is that hydroxyapatite (5 to 30 wt%) is used as the next most important component, and other components can be selected as appropriate. Further, as the metal base material 1, it is preferable to use titanium or a titanium alloy, but the metal base material 1 is not limited thereto.

図面は上記のようにして形成した歯科用インプラント材
を歯槽骨3に植設した状態を示す一部拡大図であるが、
コラーゲン繊維束4が歯槽骨3とインプラント材とを結
合していることが分かる。なお、溶射被覆層2のポーラ
ス内にコラーゲンを埋入させると好適である。
The drawing is a partially enlarged view showing the state in which the dental implant material formed as described above is implanted in the alveolar bone 3.
It can be seen that the collagen fiber bundle 4 connects the alveolar bone 3 and the implant material. Note that it is preferable to embed collagen in the pores of the thermal spray coating layer 2.

本発明はヒップジヨイント等の生体用インプラント材に
も適用できる。
The present invention can also be applied to biomedical implant materials such as hip joints.

(発明の効果) 本発明によれば、生体組織に対する結合力及び母材と溶
射被覆層との接着力が格段に向上し、且つ生体組織とな
じみやすい生体用インプラント材を提供することができ
る。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to provide an implant material for living bodies that has significantly improved bonding strength to living tissue and adhesive strength between the base material and the sprayed coating layer, and is easily compatible with living tissue.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例の一部拡大断面図である。 金属母材 溶射被覆層 The drawing is a partially enlarged sectional view of an embodiment of the present invention. metal base material Thermal spray coating layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属母材の外面にアルミニウム70〜95wt%
、水酸化アパタイト5〜30wt%を含むポーラス状の
溶射被覆層を形成してなる生体用インプラント材。
(1) 70 to 95 wt% aluminum on the outer surface of the metal base material
, a biological implant material formed with a porous sprayed coating layer containing 5 to 30 wt% of hydroxyapatite.
(2)金属母材がチタニウム又はチタニウム合金である
請求項1記載の生体用インプラント材。
(2) The biological implant material according to claim 1, wherein the metal base material is titanium or a titanium alloy.
JP1074459A 1989-03-27 1989-03-27 Implant material for living body Pending JPH02252463A (en)

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