JPH0341962A - 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、人工骨などとして使用する骨内イン
プラントに関し、特に生体親和性セラミックス表皮材を
金属芯体で複合強化して靭性を高めた骨内インプラント
に関するものである。

［従来の技術］ セラミックスは生体溶液に対する耐食性が高いので人工
歯根、人工骨などの骨内インプラントの材料として広く
使用されている。骨内インプラントの材料は骨内に埋設
後、骨組織と一体に融合する性質（生体親和性）のある
ものが好ましいので、骨内インプラントの材料としては
生体親和性セラ主ツクスが使用されていた。

生体親和性セラミックスにはアパタイト系焼結体と生体
活性ガラスの２種がある。

アパタイト系焼結体には、骨の無機成分の組成と、はぼ
等しい組成のヒドロキシアパタイト：Ｃａ１ｏ（ＰＯｎ
）ａ（ＯＨ）２又はそのＯＨ基をフッ素で置換したフル
オロアパタイト、あるいはこれらのアパタイトに焼結助
剤、例えば各種金属酸化物、ガラス、生体活性ガラス等
を混合して焼結したものなどがある。

しかし、この生体親和性セラミックスは靭性が不足して
いるので、大きな力の加わる前歯等には使用できなかっ
た。そこで、本発明者は、特開昭６４−８０３６６号（
以下、従来と略称する）において、金属芯体と生体親和
性セラくツクス表皮材とからなる骨内インプラントとし
て、前記表皮材の芯体側表面に予めメタライジング層を
形威し、かつ前記芯体と表皮材をＳｎ−Ａｇ系合金接合
材で接合した骨内インプラントを提案した。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の骨内インプラントは、生体内で長期間埋設さ
れて使用されても生体溶液によって接合層が劣化せず、
セラミックスと金属芯体との接合部の信頼性（接合強度
〉が低下しない骨肉インプラントであるが、金属芯体が
特にチタンの場合には、この接合層に劣化があり、セラ
ミックスと金属芯体との接合部の信頼性（接合強度）が
低下するという問題があることがわかった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもの
で、セラミックスと金属芯体とで、接合強度の低下が少
ない骨内インプラントを得ることを目的とし、特に金属
芯体としてのチタン又はチタンを主成分とする合金とセ
ラミックスとの接合部の信頼性（接合強度）が低下し難
い骨内インプラントを得ることを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る骨内インプラントでは、金属芯体と生体親
和性セラミックス表皮材とからなる骨内インプラントに
おいて、 前記金属芯体表面に形成されたＰｄとＡｌよりなる層と
、前記生体親和性セラ主ツクス表皮材の芯体側表面に形
成されたメタライジング層と、前記ＰｄとＡｌよりなる
層と前記メタライジング層とを接合するＳｎ−Ａｇ系合
金接合材層とを備えたものである。

ここで、前記金属芯体は、通常の金属であれば、より強
固な接合強度が得られるが、特に金属芯体がチタン又は
チタンを主成分とする合金である場合（は、ＰｄとＡｌ
よりなる層を介さない従来の接合では得られなかったよ
うな耐久性のある接合強度を有する骨内インプラントが
得られる。

ここで金属芯体側表面にＰｄとＡｌとの層を形成したこ
と、及び生体親和性セラくツクスの金属芯体制表面にメ
タライジング層を形成させたことは、Ｓｎ−Ａｇ系合金
接合材層と金属芯体及び生体親和性セラミックスとの接
合を良好ならしめるためである。

ＰｄとＡｌよりなる層の積層順は、どちらが内側にあっ
てもよいが、金属芯体制からＰｄそしてＡｌの順がより
好ましい。また、ＰｄとＡｌよりなる層は、純Ｐｄと純
Ａ１だけでなく、Ｐｄ合金やＡ１合金を使用することも
できる。

また、メタライジング層は活性金属又はその化合物で形
成するのが好ましく、活性金属又はその化合物としては
Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、窒
化チタン又は炭化チタンのうちの一種又はそれ以上より
選ばれたものが、より好ましい。

Ｐｄ、Ａｌの層及びメタライジング層を形成する手段と
してはイオンブレーティング法、スパッタリング法、金
属ペーストを塗布して焼き付ける方法などを使用するこ
とができる。

また、生体親和性セラミックス表皮材の材料としてはア
パタイトコンポジットセラ【ツクスを使用することがで
きる。メタライズ金属、接合材層などは生体溶液に対し
て耐溶液性心優れ、かつ有害イオンの溶出があってはな
らないので、トリスＩｌ′ａ溶液や生理食塩水での耐食
（溶出）テスト及び重金属溶出試験を行い良好なものを
使用するのが好ましい。

［作　用］ 本発明においては、金属芯体表面に形成されたＰｄとＡ
１よりなる層と、生体親和性セラミックス表皮材の芯体
側表面に形成されたメタライジング層と、前記ＰｄとＡ
１よりなる層と前記メタライジング層とを接合するＳｎ
−Ａｇ系合金接合材層とを備えたものであるため、各層
を作製する際、即ち接合材層を生体親和性セラミックス
と金属芯体で挟んだ状態で加熱押圧した際には、接合材
層が溶融し、接合材層とメタライジング層及び接合材層
とＰｄとＡｌよりなる層とが、その界面で合金層を作っ
て濡れ、また冷却した際には接合材層がこの合金層とと
もに固化し、生体親和性セラミックス、メタライジング
層、接合材層、Ａ１とＰｄよりなる層及び金属芯体が接
合一体化することとなる。

尚、接合条件は、従来と同一条件で行うことができ、か
つ従来よりも良好な接合状態を得ることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成を示す説明図であり、
図において、小さな砲弾状の形状をした金属芯体１があ
り、この金属芯体１を被覆する生体親和性セラミックス
表皮材２がある。この金属芯体１の外表面上には、予め
形成された５〜１５μｍ程度のＰｄ５とＡ１６よりなる
各層が形成されている。また、生体親和性セラミックス
表皮材２の芯体側表面に予め形成された厚さ１〜２μｍ
程度のＴｉのメタライジング層３があり、金属芯体１上
のＰｄ５とＡ１６の層と生体親和性セラミックス表皮材
２のメタライジング層３との間には両者を接合する接合
材層４がある。

例えば、金属芯体１が純チタン又はチタン合金の場合に
は、その表面にスパッタリング法によってＰｄ５及びＡ
１６の層を形成することができ、例えば、生体親和性セ
ラミックス表皮材２はアパタイトコンポジットセラミッ
クスからなり、メタライジング層３はスパッタリング法
によって形成したＴｉの薄層からなり、具体的な接合材
層４は、例えばＡｇ２Ｏ重量％、残部Ｓｎの合金からな
る。

この骨肉インプラントは次のようにして作製することが
できる。

即ち例えば、第２図は本発明の骨内インプラントの作製
方法の一実施例を示す工程図であり、図において、金属
芯体１側表面にスパッタリング法によりＰｄ層５とＡ１
層６とを形成した部材と、生体親和性セラミックス２の
穴の内面にスパッタリング法によりメタライジング層３
を形成した部材を用意する０次に接合材層（粉末）４を
生体親和性セラミックスの大向に所定量を入れ、その中
に前記Ｐｄ層５とＡ１層６を形成した金属芯体１を挿入
し、真空雰囲気下（１Ｇ−４〜１０−’　Ｔｏｒｒ　）
において、温度５００℃〜７００℃、圧力的０．１ｋｇ
ｆ／ｍｓ＋２で１５分間加熱押圧する。そして接合後、
生体親和性セラミックス２の外形を加工して骨内インプ
ラントができる。

また、ここで使用した接合材層はＡｇ−Ｓｎ合金からな
るので、生体親和性セラミックス表皮材と金属芯体とを
低温度で接合することができる。

接合材層は芯体となる金属にあらかじめコート又は接合
させておくことができるが、接合材層を介在させる場合
には、その形態は粉末がいちばんやりやすいが、リボン
、ペースト及びワイヤーでも問題はない。

更に、アパタイトコンポジットセラミックＪと金属とい
うように異種材料を接合させる場合には、熱応力による
アパタイトコンポジットセラミックスの割れ発生が問題
となるが、この金属接合材層は、Ｓｎがベースであるた
め融点が低く、かつ軟らかいので、アパタイトコンポジ
ットセラミックスと金属との熱膨張差はかなり緩和でき
、熱応力が極力抑えられ、その結果、熱応力による割れ
発生が防止されるという効果がある。

また、金属芯体側表面のＰｄ、Ａ１層もこの効果に寄与
していると考えられる。

このように接合されている骨内インプラントは、その接
合部の接合強度及び耐溶液性（耐久性）は、従来の骨内
インプラントの場合よりも優れている。

この骨内インプラントの接合強度は次の実験により良好
であることが確認できた。

第３図は強度試験及び耐久性試験用サンプルを示す説明
図である。

まず、次の条件で生体親和性セラミックスと金属芯体と
を接合した。即ち、第３図に示すようにｓ　ｍｍｘ　ｓ
　ｍｍｘ厚さ３）のアパタイトコンポジットセラミック
ス（ＡＢＣ）２の接合面にスパッタリング法によりＴｉ
を１〜２μｍコートしてメタライジング層３を形成した
。

次に被接合金属１として１０ｍ１φ×長さ１０ＩＩＩＩ
１１の純チタンを用意し、この接合面の上に約１５μｍ
厚のＰｄ箔５と約１０．ｃ＋＋厚のＡｌ箔６及びＡ３２
０重量％、残部Ｓｎの合金からなる約６０μｍ厚の接合
材層４を所定の形状に切断してのせ、次にこの上に前記
セラミックス２をのせ、真空雰囲気下（１０−’　〜１
０−’丁ｏｒｒ　）で接合温度５００℃〜７００℃、接
合圧力約０．１　ｋｇｆ／ｍｍ’で１５分間加熱保持し
た。

次にこの接合体の接合部の剪断強度を測定した。比較の
ために金属芯体をＴｉとした従来の骨内インプラント接
合体及び種々の金属による接合体を作製し、同様の試験
を行った。結果を次の第１表に示す。

また、骨内インプラントの接合部の耐溶液性は次の試験
により確認した。（耐久試験）接合体を生理食塩水中で
１２１℃、ｌｈｒの処理及びトリス緩衝溶液中で３７℃
、　２０日間の処理を行ったものについて前記と同様の
接合強度試験を行った。比較のために金属芯体なＴｉと
した従来の骨内インプラント接合体及び種々の金属によ
る接合体を作製し、同様の試験を行っｋ。結果を同様に
下記の第１表に示す。

試験の結果、本発明の接合体の方は接合強度に変化は見
られなかったが、従来法による接合体の方には明らかな
接合強度の劣化が認められた。

これらの試験の結果、本発明の接合体の方が従来法によ
る接合体よりも高い強度が得られることがわかった。

（以下、余白） ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、金属芯体表面に形成され
たＰｄとＡ１よりなる層と、生体親和性セラミックス表
皮材の芯体側表面に形成されたメタライジング層と、前
記ＰｄとＡｌよりなる層と前記メタライジング層とを接
合するＳｎ−Ａｇ系合金接合材層とを備えたものである
ため、各層を作製する際、即ち接合材層を生体親和性セ
ラミックスと金属芯体で挟んだ状態で加熱押圧した際に
は、接合材層が溶融し、接合材層とメタライジング層及
び接合材層とＰｄとＡｌよりなる層とが、その界面で合
金層を作って濡れ、また冷却した際には接合材層がこの
合金層とともに固化し、生体親和性セラミックス、メタ
ライジング層、接合材層、ＡｌとＰｄよりなる層及び金
属芯体が接合−体化し、従来の骨内インプラントよりも
生体親和性セラミックスとの接合強度が向上するととも
に接合部の耐食性を高め、接合部の耐久性を向上させる
ことができるので、信頼性の高いチタン芯体による骨内
インプラントを得ることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第２図
は本発明の骨内インプラントの作製方法の一実施例を示
す工程図、第３図は強度試験及び耐久性試験用サンプル
を示す説明図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・金属芯体、２・・・生体親和性セラよツクス、
３・・・メタライジング層、４・・・接合材層、５・・
・Ｐｄ層、６・・・Ａ１層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属芯体と生体親和性セラミックス表皮材とからなる骨
   内インプラントにおいて、 前記金属芯体表面に形成されたＰｄとＡｌよりなる層と
   、 前記生体親和性セラミックス表皮材の芯体側表面に形成
   されたメタライジング層と、 前記ＰｄとＡｌよりなる層と前記メタライジング層とを
   接合するＳｎ−Ａｇ系合金接合材層とを備えたことを特
   徴とする骨内インプラント。