JPH03146679A - チタンもしくはチタン基合金製生体修復部材及びその表面処理法 - 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） 本発明は歯科、外科等の医療分野に於て用いるチタンも
しくはチタン基合金製生体修復部材、とりわけインブラ
ント部材、例えば人工関節、骨接合部材、人工骨、人工
歯根、義歯等の改良に関する。

（従来の技術） 生体内に埋設される上記生体修復部材の表面と生体組織
との界面に於け・る初期接着は部材表面の性状によって
異なる。即ち、凹凸のない鏡面の場合は骨との結合力が
低く当該組織による部材の支持が不充分である。之に対
して凹凸をもった粗面の場合は骨が細隙内に侵入・増殖
して微少投錨効果（マイクロ−アンカーリング）を得る
ことができ、部材の骨内支持が強力なものとなる。また
比較的早期に必要な初期接着強度が得られる。この意に
於て修復部材の表面に粗面加工を行なう技術は従来より
採用されてきた所である。すなわち、最も一般的な方法
として機械加工による素肌のまＮか部材の表面にプラズ
マ溶射による粗面加工を行なうことがなされてきた。し
かし、前者の場合の欠点としては金属製加工具（切削、
研磨用等）からの異種金属が部材表面に転移して生体組
織を汚染することが挙げられ、後者の場合は加工工程が
複雑で加工費も嵩む。このような点に鑑み特開昭５５−
１２０８６４によって金属製修復部材表面に１０ｎｍ〜
１１０００ｎ　（０，０１μｍ〜１μｍ）の超微細毛孔
を形成する試みが提案されたが、このような超微細毛孔
を形成する加工技術は極めて面倒複雑でコスト高となり
、また細胞との結合力も必ずしも充分ではない、と云う
問題をなお残している。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は凡そ上記問題点の除去に鑑みなされたもので、
チタンもしくはチタン基合金製生体修復部材の表面と骨
組織との微少投錨効果を確立するためには細胞の初期部
材の表面接着が優れた粗面構造を作成する必要がある。

しかもその粗面構造の作成方法は簡易で生産性が良く安
価である上に面粗度をコントロールし易い生体修復部材
並びにその表面処理法をこＮに提供せんとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明はチタンもしくはチタン基合金製生体修復部材の
少なくとも埋入部表面を酸処理によって平均孔径１〜１
０μｍ、平均深さ０．５〜５μｍの不定形の微細な凹み
を設けて成るチタンもしくはチタン基合金製生体修復部
材に関する０本発明はまた、上記酸処理が前、処理とし
て１〜６ｗｔ％濃度のフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液に上
記埋入部表面を３０秒〜３分間浸漬処理をすること、続
いて後処理として１〜６′ｗｔ％濃度のフッ化水素酸水
溶液と１〜１０ｗｔ％濃度の過酸化水素（Ｈ２０２）液
との混合水溶液に１０〜６０秒浸漬処理をすることより
なるチタンもしくはチタン基合金製生体修復部材の表面
処理法に関する。

（作用） 前処理としてのフッ化水素酸（ＨＦ）水溶液はチタンも
しくはチタン基合金製生体修復部材の表面酸化膜はもと
より加工工程中に受けた異種金属の汚染を十分に洗浄化
し得ると共に後記の限定条件のものを用いることによっ
て平均孔径１〜１０μｍ、平均深さ０．５〜５μｍの不
定形の微細な凹みを多設することができる。またＨＦ濃
度、浸漬時間の調整により上記孔径、深さを可変して面
粗度をコントロールすることが可能である。ＨＦの濃度
を１〜６　ｗ　ｔ％の範囲のものとするのは１％未満の
場合は孔径が１μｍに達せず、６％を超えると逆に大き
くなって１０μｍを超えてしまうからである。而して平
均孔径が１μｍ未満の場合は細胞の接着力が低くなり、
１０μｍを超えると組繊細胞（その大きさは１０〜１０
０μｍと云われている）より大きくなる場合があり、こ
の場合は細胞が凹みの谷底に付着して山部を跨がないの
で接着強度が十分に得られないと云う理由による。

平均深さが０．５〜５μｍの範囲である理由は０゜５μ
ｍを下廻る時は骨と部材間における投錨効果が減少し、
５μｍを上廻る場合は投錨力はあがるものの凹みの稜線
部にシャープエツジや尖鋭とげが出来易く、組織刺戟性
（発展的には発癌のトリガーとなる）が出てくるからで
ある。浸漬時間を３０秒〜３分としたのは、３０秒未満
の場合は凹みの深さが浅すぎて処理前の汚染層を十分に
除去しきれない傾向があり、３分を超えると凹みの深さ
が深くなりすぎて前記したようにシャープエツジや尖鋭
とげが多くなるためである。

後処理としてのＨＦ及びＨ２Ｏ，混合水溶液浸漬は前処
理によって形成された微細な凹みに発現するシャープエ
ツジ、尖鋭、とげをなめらかにする作用をなす、後の実
施例でも述べる如くこの混合水溶液に代ってＨ，Ｏ□水
溶液単味の場合はシャープエツジ、尖鋭とげの平滑化に
役立たない。Ｈ２Ｏ２の濃度を１〜１０ｗｔ％としたの
は、１ｗｔ％未満の場合はＨＦ単味と同じ程度の効果、
即ちシャープエツジ、尖鋭とげの除去作用が不充分であ
り、１０ｗｔ％を超えると孔径を大としてしまい新しい
シャープエツジ、尖鋭とげが発現し易い傾向となるから
である。浸漬時間を１０〜６０秒としたのは１０秒に満
たないときは効果が不充分であり、逆に６ｏ秒より長く
なるとシャープエツジ、尖鋭とげが現われてくるからで
ある。

（実施例） 以下に本発明の実施例を比較例及び実験例ともども表１
に示す。

（ｙん′Ｆ絞ω） 表１の結果を添付図面代用の電子顕微鏡写真（以下単に
写真と略す）を参照しながら表１の順について説明する
； （１）鏡面仕上げのまＮの無処理の比較例１のものは写
真１の如くショット打痕、フレバス（この他写真外であ
るが隠蔽穴）があり、結合組織の接着を考慮した際不適
である。

（２）比較例１のものをＨＦ処理をしたものは写真２の
如く酸蝕による、多くのピットが発現するが、孔縁がシ
ャープエツジ（白い稜線部）をなしており組織への刺戟
性を考慮する時、望ましくない。

（３）実施例１の如く比較例２のＨＦ処理時間を１７２
とし、これに続いてＨＦ＋Ｈ２０，の混合液に浸漬した
ものは写真３のようにシャープエツジが大部分とれて（
白い稜線部がホヤけできている）尖鋭とげはない。

（４）実施例２の如く比較例２のＨＦ処理と同一条件と
し続いて上記混合液処理を行なったものは写真４の如く
シャープエツジ、尖鋭とげは不在でベストモードを示し
ている。

（５）ＨＦ処理を実施例２の２倍時間かけて実施例２と
同一の混合液処理を行なった実施例３のものは写真５の
如くピット孔径が約２倍に増大すると共に大きなピット
の中に小さな（１〜３μｍ）のピットが認められシャー
プエツジ、尖鋭とげが殆どない。

（６）ＨＦの濃度を前実施例の１７２とし同じ混合液処
理をした実施例４のものは写真６に示す如く孔径の変化
は小さい。シャープエツジ、尖鋭とげは若干あるがこの
程度では心配に値しない。

（７）ＨＦの濃度を実施例１〜３の２倍にし混合液処理
を同じにした実施例５のものは写真７の如く概ね実施例
４のものと同じ所見である。

（８）後処理液としてＨ，Ｏ，水溶液単独を用い後処理
時間を１分とした実験例１のものは写真８の如く孔径が
減少しこれと共に多くのシャープエツジ、尖鋭とげの発
現がみられる。

（９）実験例１の後処理液を用い後処理時間を１５秒と
した実験例２のものは写真９より明らかなように実験例
１とはゾ同様な所見となっている。

（１０）実施例１〜５に於て、ＨＦの濃度もしくは浸漬
時間を変えることによってピットの孔径（面粗度）を変
えることが出来る。

以上を更にまとめると； ａ）ＨＦ処理によって平滑な表面が酸蝕されて多数のピ
ットが形成され、続いてＨＦとＨ，Ｏ，との混合液によ
る後処理によって上記ピットの稜縁が平滑にされるも、
ＨＦの濃度が低過ぎてもくシャープエツジ、尖鋭とげが
復元する傾向にある。

ｂ）後処理液としてＨＦを含まずＨ，０２単独の場合は
何故かシャープエツジ、尖鋭とげの消去に役立たない。

Ｃ）前処理のＨＦの濃度、処理時間の調整により、ピッ
トの孔径を変えられる。

ｄ）本発明法の後処理液を用いた場合、銀灰色の素地色
は全て銀白色に輝いて見ばえが良好である。

（発明の効果） 本発明は叙述より理解されたように、チタンもしくはチ
タン基合金製生体修復部材の埋入部表面に酸処理による
平均孔径１〜１０μｍ、平均深さ０．５〜５μｍの不定
形の微細な凹みを多設することによって、結合組織の当
該表面に対する接着強度が優れ且つ見ばえの良い特徴を
付与し得たものであり、またその酸処理も前処理として
通常のフッ化水素酸による酸蝕を行ない、これに後続し
て後処理として同フッ化水素酸と過酸化水素との混合液
による処理をすればよいので方法的にも簡易で生産性が
よく且つ前処理としてのＨＦの濃度もしくは処理時間を
変えることにより表面粗さを変えることが出来る・・・
等の優れた利益がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面代用写真１〜９は表１の試料の順に対応する生
体修復部材の表面性状を示す電子顕微鏡写真を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．チタンもしくはチタン基合金製生体修復部材の少な
   くとも埋入部表面を酸処理によって平均孔径１〜１０μ
   ｍ、平均深さ０．５〜５μｍの不定形の微細な凹みを設
   けて成るチタンもしくはチタン基合金製生体修復部材。
2. ２．上記酸処理が前処理として１〜６ｗｔ％濃度のフッ
   化水素酸（ＨＦ）水溶液に上記埋入部表面を３０秒〜３
   分間浸漬処理をすること、続いて後処理として１〜６ｗ
   ｔ％濃度のフッ化水素酸水溶液と１〜１０ｗｔ％濃度の
   過酸化水素（Ｈ＿２Ｏ＿２）液との混合水溶液に１０〜
   ６０秒浸漬処理をすることよりなる請求項１記載のチタ
   ンもしくはチタン基合金製生体修復部材の表面処理法。