JPH06154257A - インプラント部材 - Google Patents
インプラント部材Info
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- JPH06154257A JPH06154257A JP4315142A JP31514292A JPH06154257A JP H06154257 A JPH06154257 A JP H06154257A JP 4315142 A JP4315142 A JP 4315142A JP 31514292 A JP31514292 A JP 31514292A JP H06154257 A JPH06154257 A JP H06154257A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基材層表面に気孔径１５０〜３５０μｍの開
口した気孔を多数含む凹凸皮膜が形成され、かつ該気孔
内面を生体活性物質によって被覆するとともに該被覆量
を２〜１２ｍｇ／ｃｍ2 とし、前記凹凸皮膜の剪断強度
を２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上としてなるインプラント部
材である。 【効果】 生体適合性に優れ、しかも手術時等における
基材表面からの凹凸皮膜の脱落が起こりにくく、新生生
体組織の侵入及び固着が確実に行えるインプラント部材
を提供できるようになった。また本発明のインプラント
部材は、この様に皮膜の脱落が防止できるので、脱落し
た粒子が関節摺動部等に侵入して異常摩耗を引き起こす
こともなくなり、人工股関節等動きの多い部分へも適用
できる。
口した気孔を多数含む凹凸皮膜が形成され、かつ該気孔
内面を生体活性物質によって被覆するとともに該被覆量
を２〜１２ｍｇ／ｃｍ2 とし、前記凹凸皮膜の剪断強度
を２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上としてなるインプラント部
材である。 【効果】 生体適合性に優れ、しかも手術時等における
基材表面からの凹凸皮膜の脱落が起こりにくく、新生生
体組織の侵入及び固着が確実に行えるインプラント部材
を提供できるようになった。また本発明のインプラント
部材は、この様に皮膜の脱落が防止できるので、脱落し
た粒子が関節摺動部等に侵入して異常摩耗を引き起こす
こともなくなり、人工股関節等動きの多い部分へも適用
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は人工骨，人工関節，人工
歯根等として使用される生体用インプラント部材に関
し、詳細には生体骨組織との固着力を強化する目的で表
面に適正な大きさの気孔が形成されると共に、この気孔
が形成した凹凸部が生体との適合性に優れた生体活性物
質で被覆されたインプラント部材に関するものである。
歯根等として使用される生体用インプラント部材に関
し、詳細には生体骨組織との固着力を強化する目的で表
面に適正な大きさの気孔が形成されると共に、この気孔
が形成した凹凸部が生体との適合性に優れた生体活性物
質で被覆されたインプラント部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人工骨等の生体用インプラント部材に
は、生体組織との固着力を高める目的で表面に微細な凹
凸を形成することが行なわれている。この凹凸形成手段
の一例としては、基材表面に微細な粉粒体又は線状体を
付着する手段が挙げられ、粉粒体を付着するに当っては
プラズマ溶射法を利用し、プラズマの熱によって粉粒体
の表面を溶融し、これを基材表面へ衝突させて凹凸皮膜
を形成する。
は、生体組織との固着力を高める目的で表面に微細な凹
凸を形成することが行なわれている。この凹凸形成手段
の一例としては、基材表面に微細な粉粒体又は線状体を
付着する手段が挙げられ、粉粒体を付着するに当っては
プラズマ溶射法を利用し、プラズマの熱によって粉粒体
の表面を溶融し、これを基材表面へ衝突させて凹凸皮膜
を形成する。
【０００３】図２は従来のプラズマ溶射法によって凹凸
皮膜を形成したときのインプラント部材の気孔サイズの
発生頻度と気孔率の一例を示すものである。このグラフ
に示されるように最も多いのは気孔径が５０μｍ以下の
極めて微小なものであり、新生生体組織の侵入及び固着
化に有利な１００〜２００μｍのものは僅か２．１％程
度しかない。また全体の気孔率は合算しても３７．３％
しかなく、生体組織との固着力は必らずしも高いレベル
になるものとは期待できない。
皮膜を形成したときのインプラント部材の気孔サイズの
発生頻度と気孔率の一例を示すものである。このグラフ
に示されるように最も多いのは気孔径が５０μｍ以下の
極めて微小なものであり、新生生体組織の侵入及び固着
化に有利な１００〜２００μｍのものは僅か２．１％程
度しかない。また全体の気孔率は合算しても３７．３％
しかなく、生体組織との固着力は必らずしも高いレベル
になるものとは期待できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
１５０〜３５０μｍの気孔が多数存在して気孔率が高
く、しかも凹凸皮膜層における脱落発生の恐れが少ない
インプラント部材を提供すべく種々検討した結果、１０
０〜４００μｍの粗粒子を基材表面へ付着することによ
り、基材表面に形成される凹凸皮膜に１５０〜３５０μ
ｍの大きさの気孔を高い比率で形成することができ、生
体組織の侵入及び固着を確実に行なえること、及びこの
凹凸皮膜を形成するに当たっては、１０〜１００μｍの
微粒子をプラズマによって一部又は全部を溶融させるこ
とによって、上記粗粒子を付着させるための接着剤とし
て利用することができ、皮膜が外力によって脱落するの
を防止できることを見出し、先に特許出願を行なった
（特願平３−６５６４０号）。
１５０〜３５０μｍの気孔が多数存在して気孔率が高
く、しかも凹凸皮膜層における脱落発生の恐れが少ない
インプラント部材を提供すべく種々検討した結果、１０
０〜４００μｍの粗粒子を基材表面へ付着することによ
り、基材表面に形成される凹凸皮膜に１５０〜３５０μ
ｍの大きさの気孔を高い比率で形成することができ、生
体組織の侵入及び固着を確実に行なえること、及びこの
凹凸皮膜を形成するに当たっては、１０〜１００μｍの
微粒子をプラズマによって一部又は全部を溶融させるこ
とによって、上記粗粒子を付着させるための接着剤とし
て利用することができ、皮膜が外力によって脱落するの
を防止できることを見出し、先に特許出願を行なった
（特願平３−６５６４０号）。
【０００５】しかしながら、上記した方法で製造したイ
ンプラント部材そのものは、実際に人工骨等として生体
に埋植した場合生体適合性が充分ではなく、新生生体組
織の成長性に劣るという問題があった。
ンプラント部材そのものは、実際に人工骨等として生体
に埋植した場合生体適合性が充分ではなく、新生生体組
織の成長性に劣るという問題があった。
【０００６】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、生体適合性に優れ、生体
埋植時の新生生体組織の侵入及び固着が確実に行なえる
インプラント部材を提供することにある。
たものであって、その目的は、生体適合性に優れ、生体
埋植時の新生生体組織の侵入及び固着が確実に行なえる
インプラント部材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明のインプラント部材は、基材層表面に気
孔径１５０〜３５０μｍの開口した気孔を多数含む凹凸
皮膜が形成され、かつ該気孔内面を生体活性物質によっ
て被覆するとともに該被覆量を２〜１２ｍｇ／ｃｍ2 と
し、前記凹凸皮膜の剪断強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上とすることに要旨を有する。
のできた本発明のインプラント部材は、基材層表面に気
孔径１５０〜３５０μｍの開口した気孔を多数含む凹凸
皮膜が形成され、かつ該気孔内面を生体活性物質によっ
て被覆するとともに該被覆量を２〜１２ｍｇ／ｃｍ2 と
し、前記凹凸皮膜の剪断強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上とすることに要旨を有する。
【０００８】
【作用】本発明のインプラント部材は、まず基材層表面
に気孔径が１５０〜３５０μｍのものが多数を占める開
口した気孔部を有する凹凸皮膜を形成したものである。
即ち、気孔径が１５０〜３５０μｍのものであれば、気
孔内面を後記のように生体活性物質で被覆しても気孔の
開口部が塞がれず、このため新生生体組織の侵入を容易
ならしめるとともに生体活性物質による被覆効果を十分
に発揮させることができる。
に気孔径が１５０〜３５０μｍのものが多数を占める開
口した気孔部を有する凹凸皮膜を形成したものである。
即ち、気孔径が１５０〜３５０μｍのものであれば、気
孔内面を後記のように生体活性物質で被覆しても気孔の
開口部が塞がれず、このため新生生体組織の侵入を容易
ならしめるとともに生体活性物質による被覆効果を十分
に発揮させることができる。
【０００９】本発明において上記気孔の内面を被覆する
生体活性物質の被覆量は２〜１２mg／cm2 である必要が
ある。被覆量が２mg／cm2 未満であると生体活性物質に
よる生体適合性の向上効果が不十分で生体埋込み時に新
生骨の成長が不足する。一方１２mg／cm2 を超えると気
孔内部の生体活性物質が多くなり過ぎてこれが気孔を埋
め、界面が平滑になるので気孔と生体組織との物理的結
合、即ちアンカー効果が消失して充分な固着と強度が得
られなくなる。
生体活性物質の被覆量は２〜１２mg／cm2 である必要が
ある。被覆量が２mg／cm2 未満であると生体活性物質に
よる生体適合性の向上効果が不十分で生体埋込み時に新
生骨の成長が不足する。一方１２mg／cm2 を超えると気
孔内部の生体活性物質が多くなり過ぎてこれが気孔を埋
め、界面が平滑になるので気孔と生体組織との物理的結
合、即ちアンカー効果が消失して充分な固着と強度が得
られなくなる。
【００１０】本発明で用いる生体活性物質とは、生体親
和性が高く、部材表面において生体硬組織と化学結合を
生じるか、或いは生体硬組織に吸収置換されるものが好
ましく、バイオガラス，バイオ結晶化ガラス，ヒドロキ
シアパタイト，トリカルシウムフォスフェート等が例示
される。
和性が高く、部材表面において生体硬組織と化学結合を
生じるか、或いは生体硬組織に吸収置換されるものが好
ましく、バイオガラス，バイオ結晶化ガラス，ヒドロキ
シアパタイト，トリカルシウムフォスフェート等が例示
される。
【００１１】本発明においては、生体活性物質で被覆さ
れた気孔を有する凹凸皮膜の剪断強度は２００kgf/cm2
以上とする。これは剪断強度が２００kgf/cm2 未満の場
合、生体への埋植時に外力等によって凹凸皮膜の脱落が
生じて気孔部が消失してしまうので、その本来の効果で
ある生体組織との物理的結合性及び生体親和性が望めな
いからである。
れた気孔を有する凹凸皮膜の剪断強度は２００kgf/cm2
以上とする。これは剪断強度が２００kgf/cm2 未満の場
合、生体への埋植時に外力等によって凹凸皮膜の脱落が
生じて気孔部が消失してしまうので、その本来の効果で
ある生体組織との物理的結合性及び生体親和性が望めな
いからである。
【００１２】本発明のインプラント部材の製造方法は特
に限定されるものではないが、望ましくはプラズマ溶射
法によって粒径が１００〜４００μｍの粉粒体を基材表
面に付着させるとともに、粒径が１０〜１００μｍの微
粒子をプラズマによって溶融させて上記粗粒子を付着さ
せるための接着剤として利用して、粗粒子相互を結合さ
せ、その後この様にして形成された気孔の内面を生体活
性物質で被覆する方法が推奨される。尚この方法で本発
明のインプラント部材を形成するのに用いられる粉粒体
は、スポンジチタン粒，純チタン粒，チタン合金粒（好
ましくはα合金又はα＋β合金）及びその他金属又はセ
ラミックスのいずれであってもよく、またインプラント
基材はＴｉ，Ｔｉ合金はもとより、Ｚｒ，Ｚｒ合金，Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｎｉ合金，Ｔ
ａ，ステンレス鋼等の金属材料が使用できる他、ヒドロ
キシアパタイトやアルミナ等のセラミックスも使用でき
る。
に限定されるものではないが、望ましくはプラズマ溶射
法によって粒径が１００〜４００μｍの粉粒体を基材表
面に付着させるとともに、粒径が１０〜１００μｍの微
粒子をプラズマによって溶融させて上記粗粒子を付着さ
せるための接着剤として利用して、粗粒子相互を結合さ
せ、その後この様にして形成された気孔の内面を生体活
性物質で被覆する方法が推奨される。尚この方法で本発
明のインプラント部材を形成するのに用いられる粉粒体
は、スポンジチタン粒，純チタン粒，チタン合金粒（好
ましくはα合金又はα＋β合金）及びその他金属又はセ
ラミックスのいずれであってもよく、またインプラント
基材はＴｉ，Ｔｉ合金はもとより、Ｚｒ，Ｚｒ合金，Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｎｉ合金，Ｔ
ａ，ステンレス鋼等の金属材料が使用できる他、ヒドロ
キシアパタイトやアルミナ等のセラミックスも使用でき
る。
【００１３】以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。
明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。
【００１４】
（１）２つのパウダーポートを有するプラズマガンを準
備し、１つのポートからは平均粒径３５０μｍのスポン
ジチタン粗粒子を吐出し、他のポートからは粒径４４μ
ｍ以下のチタン微粒子を吐出した。そしてチタン合金製
のインプラント基材表面に向けて各ポートから交互にプ
ラズマ溶射を行ない、基材表面に１５０〜３５０μｍの
気孔径サイズを有する凹凸皮膜を形成した。図１に形成
した皮膜の気孔径サイズ毎の発生頻度を示す。
備し、１つのポートからは平均粒径３５０μｍのスポン
ジチタン粗粒子を吐出し、他のポートからは粒径４４μ
ｍ以下のチタン微粒子を吐出した。そしてチタン合金製
のインプラント基材表面に向けて各ポートから交互にプ
ラズマ溶射を行ない、基材表面に１５０〜３５０μｍの
気孔径サイズを有する凹凸皮膜を形成した。図１に形成
した皮膜の気孔径サイズ毎の発生頻度を示す。
【００１５】尚該皮膜の厚さを１mm程度にするには、上
記微粒子と粗粒子の交互溶射を２〜８回繰り返せばよ
い。また、高い気孔率と強力な結合力を共に得るために
は、微粒子の溶射比率は５〜５０％とすることが好まし
く、より好ましくは１０〜４０％とすることが推奨され
る。
記微粒子と粗粒子の交互溶射を２〜８回繰り返せばよ
い。また、高い気孔率と強力な結合力を共に得るために
は、微粒子の溶射比率は５〜５０％とすることが好まし
く、より好ましくは１０〜４０％とすることが推奨され
る。
【００１６】（２）上記で形成した気孔部の全体の形状
を出すために調整加工した後熱処理し、引き続いて生体
活性物質としてバイオガラス（ＡＷガラス）を８mg／cm
2 の被覆量で浸漬法によってコーティングした。その後
結晶化処理したものを被験動物（成犬）の股関節部に埋
植し、経時的に周辺組織とともに摘出して、新生骨組織
の成長度合いを評価した。表１に供試インプラント部材
の埋植前の皮膜の剪断強度と骨の成長度合いを示す。
を出すために調整加工した後熱処理し、引き続いて生体
活性物質としてバイオガラス（ＡＷガラス）を８mg／cm
2 の被覆量で浸漬法によってコーティングした。その後
結晶化処理したものを被験動物（成犬）の股関節部に埋
植し、経時的に周辺組織とともに摘出して、新生骨組織
の成長度合いを評価した。表１に供試インプラント部材
の埋植前の皮膜の剪断強度と骨の成長度合いを示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように本発明の規定要件
を満足する本発明材（Ｎｏ．１〜５）は埋植後の生体骨
の侵入・成長が速く、インプラント部材として優れてい
ることが分かる。比較材Ｎｏ．６は皮膜強度は高いが生
体活性物質の被覆量が少ないために生体骨の侵入・成長
性に劣ることが分かる。比較材Ｎｏ．７は生体活性物質
の被覆量が過多で皮膜強度が弱くなっており、埋植の過
程で外力によって凹凸皮膜が脱落してしまい所望の効果
が得られなかった。
を満足する本発明材（Ｎｏ．１〜５）は埋植後の生体骨
の侵入・成長が速く、インプラント部材として優れてい
ることが分かる。比較材Ｎｏ．６は皮膜強度は高いが生
体活性物質の被覆量が少ないために生体骨の侵入・成長
性に劣ることが分かる。比較材Ｎｏ．７は生体活性物質
の被覆量が過多で皮膜強度が弱くなっており、埋植の過
程で外力によって凹凸皮膜が脱落してしまい所望の効果
が得られなかった。
【００１９】尚本発明のインプラント部材の製造手段は
上記製造例に限定されるものではなく、粗粒子と微粒子
を同時にプラズマ溶射して、その後生体活性物質で被覆
しても、上記交互溶射によって製造されたインプラント
部材と同等の気孔径及び結合力を有するインプラント部
材を提供することができる。
上記製造例に限定されるものではなく、粗粒子と微粒子
を同時にプラズマ溶射して、その後生体活性物質で被覆
しても、上記交互溶射によって製造されたインプラント
部材と同等の気孔径及び結合力を有するインプラント部
材を提供することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、生
体適合性に優れ、しかも手術時等における基材表面から
の凹凸皮膜の脱落が起こりにくく、新生生体組織の侵入
及び固着が確実に行えるインプラント部材を実現した。
また本発明のインプラント部材は、この様に皮膜の脱落
が防止できるので、脱落した粒子が関節摺動部等に侵入
して異常摩耗を引き起こすこともなくなり、人工股関節
等動きの多い部分へも適用できる。
体適合性に優れ、しかも手術時等における基材表面から
の凹凸皮膜の脱落が起こりにくく、新生生体組織の侵入
及び固着が確実に行えるインプラント部材を実現した。
また本発明のインプラント部材は、この様に皮膜の脱落
が防止できるので、脱落した粒子が関節摺動部等に侵入
して異常摩耗を引き起こすこともなくなり、人工股関節
等動きの多い部分へも適用できる。
【図１】本発明のインプラント部材の凹凸皮膜における
気孔径サイズ毎の発生頻度の一例を示すグラフである。
気孔径サイズ毎の発生頻度の一例を示すグラフである。
【図２】従来のインプラント部材の凹凸皮膜における気
孔径サイズ毎の発生頻度の一例を示すグラフである。
孔径サイズ毎の発生頻度の一例を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 基材層表面に気孔径１５０〜３５０μｍ
の開口した気孔を多数含む凹凸皮膜が形成され、かつ該
気孔内面を生体活性物質によって被覆するとともに該被
覆量を２〜１２ｍｇ／ｃｍ2 とし、前記凹凸皮膜の剪断
強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上とすることを特徴とす
るインプラント部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31514292A JP3166352B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | インプラント部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31514292A JP3166352B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | インプラント部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154257A true JPH06154257A (ja) | 1994-06-03 |
| JP3166352B2 JP3166352B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=18061918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31514292A Expired - Lifetime JP3166352B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | インプラント部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166352B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002526375A (ja) * | 1998-10-05 | 2002-08-20 | アボネティックス・リミテッド | 発泡セラミック |
| JP2005000519A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 生体インプラント材及びその作製方法 |
| WO2006109461A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Japan Science And Technology Agency | 人工骨及びその製造方法 |
| WO2007069532A1 (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-21 | Nakashima Propeller Co., Ltd. | 骨親和性インプラント及びその製造方法 |
| CN109848407A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-07 | 上海海事大学 | 一种钴铬钨合金包覆碳化钽粉体及其制备方法 |
| WO2019146012A1 (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | オリンパス株式会社 | 骨補填材及び骨補填材の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP31514292A patent/JP3166352B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002526375A (ja) * | 1998-10-05 | 2002-08-20 | アボネティックス・リミテッド | 発泡セラミック |
| JP4693992B2 (ja) * | 1998-10-05 | 2011-06-01 | アパテック リミテッド | 発泡セラミック |
| JP2005000519A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 生体インプラント材及びその作製方法 |
| WO2006109461A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Japan Science And Technology Agency | 人工骨及びその製造方法 |
| JP5052336B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-10-17 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 人工骨及びその製造方法 |
| WO2007069532A1 (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-21 | Nakashima Propeller Co., Ltd. | 骨親和性インプラント及びその製造方法 |
| JP2007159685A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Okayama Univ | 骨親和性インプラント及びその製造方法 |
| US8257445B2 (en) | 2005-12-12 | 2012-09-04 | Nakashima Medical Co., Ltd. | Bone-compatible implant and method of producing the same |
| WO2019146012A1 (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | オリンパス株式会社 | 骨補填材及び骨補填材の製造方法 |
| CN109848407A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-07 | 上海海事大学 | 一种钴铬钨合金包覆碳化钽粉体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3166352B2 (ja) | 2001-05-14 |
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