JPH0347264A - 金属製移植片 - Google Patents

金属製移植片

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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】 ［発明の利用分野１ 本発明は金属製移植片並びにその製造方法に関する。
Ｉ従来技術及び発明が解決しようとする課題１骨に差し
込むのに使用される非常に色々な移植片が既に公知に成
っている。大きなものには股関節用人工補整器が属し、
小さなものには人造歯を形成する為に顎にねじ込む鋲が
属する。
このような移植片は非常にしばしばチタンより成るかま
たはジルコニウムから成るかまたはニオブから成るかま
たはタンタルより成るかまたは、主要成分がこれらの元
素の一つである組織親和性のある合金より成る。これら
全ての移植片の場合には、骨物質が移植片表面と迅速に
且つ耐久的に結合することを可能とする必要な手段を講
するという問題がある。これは、移植片の固定、また骨
の同化と呼ばれている。
材料試験に関するドイツ国協会の移植片部会の研究の、
１９８７年１１月１７日にベルリンで報告された概要に
は、以下のことが記載されている：“引張強度試験およ
び組織形成学的研究の組合せにおいて、滑らかなチタン
移植片を骨の中に張力の掛り得る界面に配置できないこ
とが判った。機械的固定によって引張強度のある骨−移
植片−結合を生ぜしめる為に、２０μ僧より大きい表面
の粗面化が必要とされる。−様な幾何学的表面模型およ
び一様でない多孔質構造は骨とチタンとの界面の引張強
度が特に追加的に砂吹き処理した場合に改善され得る。
骨と一緒に成長すべき移植片の表面をチタン／血漿層で
被覆するかまたは砂吹き処理または細かいネジ山を切る
ことによって粗面化を達成するのが一般的である。この
ように処理された表面の欠点についての知見は、骨と移
植片との良好な結合を得る為にこの種の表面の粗面化が
必要であるのだが、被覆する場合と同様に広く知られて
いる。この欠点は実質的に、機械的に脆弱な血漿層が剥
離または破裂する傾向を有することおよび吹付剤で粗面
化されている表面が吹付材（大抵は鋼玉）によって汚さ
れることである。表面を殺菌剤、例えばＨＦ＋１ｌＮＯ
３で続いて浄化しそして明るくする試みは、移植片の表
面での成長および骨物質の固定に非常に悪いという結果
がでている。
［発明の構成］ 本発明者は、多孔質の表面を持つ移植片が、表面が２μ
難以下の大きさの孔大きさのミクロ粗孔を有する場合に
、迅速で且つ耐久性のある成長を保証する前提条件を示
すことを見出した。
本発明はこのような移植片に関する。本発明の移植片は
、組織親和性の材料、例えばチタンまたはチタンを基礎
とする合金より成る移植片を還元性酸、例えばＨＦ、　
ＨＣｆまたはＩＩｃ　ｆ　＋ＨｚＳＯ４にて処理するこ
とによって製造される。骨物質と耐久的に結合するよう
に該骨物質が充分に迅速に成長する表面が生じる。実験
によって、このことが中でも２μｍ以下の大きさの孔の
ミクロ構造が原因と成っていることが判った。還元性の
酸中でのこのエツチング処理は吹付は処理後に実施例し
てもよい。従って表面に吹き付けられる剤の粒子を落と
しそしてその表面が、１０μｍ以上の孔の大きさを持１
マクロ粗面に重なり合っているミクロ粗面を持つ。この
様にこの特別な表面構造は金属の集塊状態で成形されそ
して被覆を有していない。
以下に、本発明で達成される進歩性を明らかにする種々
の実験の結果を示す： 移植片として、表面が以下の様に処理されているチタン
製ネジ４．５Ｘ１２　ｍｍ（骨用ネジ）それぞれ６個を
用いる： ■　電気研磨 ■　標準的な処理：細かく吹付は処理し、次いでＨＦ　
＋　ＨＮＯ３でエツチング処理し、最後に陽極処理する ■　血漿で被覆する ■　千位の細かさ（０，１２〜０．２５　ｍｍ）の鋼玉
を吹付け、ＨＦ　＋　ＨＮＯ３でエツチングするＶ　粗
粒（０，２５〜０．５０　＋＊ｍ）（７）ｍ玉ヲ吹付ケ
、肛＋ＨＮ（ｈせエツチングする ■　粗粒（０，２５〜０．５０　ｖｙ）の鋼玉を吹付け
、ＨＦ十Ｈ２ＳＯ４でエツチングする。
標準的試験装置での粗面の測定の結果を以下に示す： ＲＺ　　　　　　　　　　ＲＡ　　　　　　　　　　Ｒ
Ｔ８．４／６．５　　０．９７／１．０１５３／３０　
　　５．９１５．１ ６．７１５．５　　０．８４１０．７９１７／１６　　
　２．３／２．６ ２３／１９　　　３．０／３．Ｉ ＲＺ・平均した粗面深さ ＲＡ　＝平均粗面値 ＲＴ・最大粗面深さ １０．３／９．０ ７６／４１ ７．７／６．３ ２０／２１ ２８／２２ この目的の為には、試験装置の解析能力がテスターのダ
イアモンド尖端の幾何学的構造によって制限されること
に注意すべきである。この先端は以下の寸法を有してい
る： 円錐角：８５゜ 丸められた尖端の半径：５μｌ それ故にか−る装置では確かに粗面が測定できるがミク
ロ粗面は測定できない。それ故に表面を試験し評価する
為に走査電子顕微鏡で撮影する。
第１図（写真）は■に従って処理したネジの表面を示し
ている。
第２図（写真）は■に従って処理したネジの表面を示し
ており（両方が同じ目盛りである）そして　第３図は六
個の異なるネジを用いて実施した実験の結果を示してい
る。
これらのネジは実験動物（ｍ羊）の脛骨にｌＮ、ｍ、の
回転モーメントでネジ込む。３．８または９週問および
更に長い１１．１６および２１週間の放置期間の後に、
ネジを骨から弛めるのに必要とされた回転モーメントを
測定した。第３図から、■、■、■およびＶに従って処
理したネジが２１週間後には３週間後よりも骨に有意な
より良好な結合がないことが判る。これに相違して、移
植の際に既に用いられている自体公知の血漿被覆物は長
期間の間に該層中での骨の成長を、結合の品質が少なく
とも２１週間の観察期間の終わりまで段階的に増加する
ように進行させることが判る。血漿層の体系的実験のこ
れらの結果は、実行家の経験的知識にも一敗している。
しかしながらエツチングによって生じたミクロ粗面（状
態■）にて達成される結果は全く新規なものであり且つ
予期できなかった驚くべきものである。即ち、固定は７
倍の回転モーメントまでであり、血漿層のそれより約３
０χ多い。
結合もいわゆる連続的に、実質的に途切れることなく増
加する。これは、この結果が移植片と骨が最適に結合し
得る為には、２０μｍより多い表面粗さが存在していな
ければならないという、文献に従来から記載されている
意見と全く反対であったので予期できなかったことであ
る。ミクロ構造の存在は電子顕微鏡なしに確かめること
もできる二表面が黒ずんでいるかまたは黒く見える場合
には、ミクロ粗面が可視光線の波長より小さいかまたは
その波長（約０．５μｍ）の程度である。還元性の酸で
エツチングした骨用ネジは黒色の外観を有している。歯
科外科用移植片の為には一般にチタンまたはタンタルが
使用される。これらの金属は耐食性があり且つ生きた組
織において不活性の挙動を示す。即ち、異物反応が生じ
ない。ジルコニウムおよびニオブが同様に組織との親和
性があることも公知である。整形外科用移植片は高い機
械的強度の金属を使用する。この目的の為の新規の材料
は、スイス国特許第５３９．１１８号明細書に記載され
ているような組成を有している。特に有利な合金は例え
ばＴｉ７Ｎｂ６Ａ　１、Ｔｉ５Ａｊ！２．５Ｆｅ　、　
　Ｔｉ１５Ｍｏ５Ｚｒ３Ａ！（数字は合金成分の重量％
を示している）である。これら金属全てにとって、表面
のミクロ粗面化は還元性酸中で造ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（写真）は従来技術により処理された金属製移植
片の電子写真であり、第２図は本発明に従って処理され
た金属製移植片の電子写真でありそして第３図は比較用
実験も含めた各実施形態の粗面化度を示すグラフである
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）多孔質の表面を持つ、骨中に差し込む特定の移植片
    において、表面が２μｍ以下の大きさの孔を持つミクロ
    粗面を持つことを特徴とする、上記移植片。 ２）チタンまたはチタン−ベースの合金より成る請求項
    １に記載の移植片。 ３）ジルコニウム、ニオブ、タンタルまたはこれらの元
    素の一種類を主成分とする合金で形成されている請求項
    １に記載の移植片。 ４）２μｍ以下のミクロ粗面が１０μｍより大きい、殊
    に２０μｍより大きい表面孔を持つマクロ粗面と重なり
    合っている請求項１〜３の何れか一つに記載の移植片。 ５）請求項１に記載の移植片を製造するに当たって、移
    植片を形成する為に用いる金属製物体に、ミクロ粗面を
    形成するために還元性酸を作用させることを特徴とする
    、上記移植片の製造方法。 ６）還元性酸としてＨＣｌまたは肝または、ＨＣｌとＨ
    ＿２ＳＯ＿４との混合物を用いる請求項４に記載の方法
    。 ７）還元性酸を煮沸状態で用いる請求項５または６項に
    記載の方法。
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