JPH06197947A - Composite organic implant and manufacture thereof - Google Patents

Composite organic implant and manufacture thereof

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JPH06197947A
JPH06197947A JP5297299A JP29729993A JPH06197947A JP H06197947 A JPH06197947 A JP H06197947A JP 5297299 A JP5297299 A JP 5297299A JP 29729993 A JP29729993 A JP 29729993A JP H06197947 A JPH06197947 A JP H06197947A
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JP
Japan
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coating layer
composite
metal substrate
ceramic coating
ceramic
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JP5297299A
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Japanese (ja)
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Chihiro Takahashi
千尋 高橋
Tooru Nonami
野浪  亨
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a composite organic implant which is high both in organic affinity and mechanical strength by covering the surface of a metal substrate by a crystallized glass method with a cover layer containing non-calcium phosphate based ceramics mainly composed of diopside. CONSTITUTION:A composite organic implant has a ceramic cover layer of crystallized glass formed on the surface of a metal substrate. The ceramic cover layer is made of a non-calcium phosphate based composition containing silicon oxide, calcium oxide and magnesium oxide and 50% by volume of the total crystalline region is diopside crystal. A diffusion layer containing oxygen and silicon is formed at a surface layer part of the metal substrate baked and enables the upgrading of adhesion strength between the ceramic cover layer and the metal substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、人工歯根、人工歯冠、
人工骨、人工関節等の生体活性インプラントおよびその
製造方法に関する。
The present invention relates to an artificial tooth root, an artificial tooth crown,
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bioactive implant such as an artificial bone or an artificial joint and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体インプラントは、人工歯根、人工歯
冠、人工骨、人工関節等の他、骨充填材、人工血管等の
生体組織内や体腔内等に移植する生体代替体ないし補充
体として用いられている。
2. Description of the Related Art Bioimplants are used as biosubstitutes or replenishers for implanting in artificial tissues such as artificial tooth roots, artificial dental crowns, artificial bones, artificial joints, bone filling materials, artificial blood vessels, etc. It is used.

【0003】生体インプラントの機械的強度と生体親和
性とを両立させるために、金属基体の表面に生体親和性
セラミックスを被覆した複合インプラントが提案されて
おり、例えば、下記のような様々な提案がなされてい
る。
In order to achieve both mechanical strength and biocompatibility of a bioimplant, a composite implant in which the surface of a metal substrate is coated with biocompatible ceramics has been proposed. For example, various proposals as described below have been proposed. Has been done.

【0004】1)金属にヒドロキシアパタイトをプラズ
マ溶射したもの(特公昭58−39533号公報)。し
かし、この方法では、溶射時に高温となるので、ヒドロ
キシアパタイトが別の物質に変化し、所期の生体親和性
が得られなくなってしまう。
1) Plasma sprayed hydroxyapatite on a metal (Japanese Patent Publication No. 58-39533). However, in this method, since the temperature becomes high during thermal spraying, hydroxyapatite is changed to another substance, and the desired biocompatibility cannot be obtained.

【0005】2)焼き付け法によりヒドロキシアパタイ
トを金属に被覆したもの(特公昭61−40623号公
報)。しかし、ヒドロキシアパタイトが焼き付く温度が
高いため、金属基体としてTiを用いた場合にはTiの
機械的強度の劣化が激しくなってしまう。
2) Metals coated with hydroxyapatite by a baking method (Japanese Patent Publication No. 61-40623). However, since the temperature at which hydroxyapatite seizes is high, when Ti is used as the metal substrate, the mechanical strength of Ti deteriorates significantly.

【0006】3)低融点ガラスフリットを混合したヒド
ロキシアパタイト粉末を焼き付け法により金属に被覆し
たもの(特公昭61−40623号公報)。しかし、こ
の方法ではガラスの混合により生体活性が低下してしま
う。
3) A material in which hydroxyapatite powder mixed with a low-melting glass frit is coated on a metal by a baking method (Japanese Patent Publication No. 61-40623). However, in this method, the bioactivity is decreased by mixing the glass.

【0007】4)結晶化ガラス法によりβ−TCPをT
iに被覆したもの(日本セラミック学会誌1991年1
2月号)。しかし、この方法では、β−TCPの気孔径
が1μm 程度と小さく、生体親和性が不十分である。ま
た、結晶化するためにはTiO2 やNa2 O等の添加物
ないし混合物を加えなければならず、生体活性が低下
し、生体への為害性が問題となる。
4) β-TCP was converted into T by the crystallized glass method.
i coating (Journal of the Ceramic Society of Japan, 1991 1
February issue). However, in this method, the pore diameter of β-TCP is as small as about 1 μm, and biocompatibility is insufficient. Further, in order to crystallize, additives or mixtures such as TiO 2 and Na 2 O must be added, which lowers the bioactivity and poses a problem of harm to the living body.

【0008】5)スパッタリングによりヒドロキシアパ
タイトを金属に被覆する(特公平2−23179号公
報)。しかし、この方法では、ヒドロキシアパタイトと
金属との接着が不十分である。
5) A metal is coated with hydroxyapatite by sputtering (Japanese Patent Publication No. 2-23179). However, in this method, the adhesion between the hydroxyapatite and the metal is insufficient.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生体親和性
と機械的強度とが共に高い複合生体インプラントを提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a composite bioimplant having both high biocompatibility and high mechanical strength.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(17)の本発明により達成される。 (1)金属基体の表面にセラミックス被覆層が形成され
ており、前記セラミックス被覆層が、酸化ケイ素、酸化
カルシウムおよび酸化マグネシウムを含有する非リン酸
カルシウム系組成であり、結晶質全体の50体積%以上
をディオプサイド結晶が占め、前記金属基体の表層に、
酸素およびケイ素を含有する拡散層を有することを特徴
とする複合生体インプラント。 (2)前記セラミックス被覆層が、ガラス質中に結晶質
が分散された構成を有し、結晶質が30体積%以上を占
める上記(1)の複合生体インプラント。 (3)前記金属基体が、融点の70%以下の温度におい
て50%以上の延性を示す金属から構成されている上記
(1)または(2)の複合生体インプラント。 (4)前記金属基体の表層部に、セラミックス粒子が埋
め込まれている埋め込み層が形成されており、この埋め
込み層上に前記セラミックス被覆層が形成されている上
記(1)〜(3)のいずれかの複合生体インプラント。 (5)前記セラミックス被覆層が気孔を有する多孔質体
を含む上記(1)〜(4)のいずれかの複合生体インプ
ラント。 (6)前記セラミックス被覆層に、気孔の平均径が相異
なる領域が存在する上記(5)の複合生体インプラン
ト。 (7)前記セラミックス被覆層に、組成の相異なる領域
が存在する上記(5)または(6)の複合生体インプラ
ント。 (8)前記セラミックス被覆層が、平均径5〜100μ
m の気孔を有する多孔質体を含む上記(5)〜(7)の
いずれかの複合生体インプラント。 (9)前記セラミックス被覆層が、平均径5μm 未満の
気孔を有する多孔質体を含む上記(8)の複合生体イン
プラント。 (10)前記セラミックス被覆層が、TiO2 、Zn
O、B23 、FeO、ZrO2 およびAg2 Oの少な
くとも1種を含む上記(1)〜(9)のいずれかの複合
生体インプラント。 (11)人工歯根である上記(1)〜(10)のいずれか
の複合生体インプラント。 (12)上記(1)〜(11)のいずれかの複合生体インプ
ラントを製造する方法であって、セラミックス粉末を溶
融、冷却した後、粉砕してガラス粉末を得るガラス粉末
製造工程と、前記ガラス粉末を金属基体表面に塗布する
塗布工程と、塗布されたガラス粉末を金属基体表面に焼
き付けてセラミックス被覆層を形成する焼き付け工程と
を有することを特徴とする複合生体インプラントの製造
方法。 (13)前記焼き付け工程における焼成温度が700〜
1000℃である上記(12)の複合生体インプラントの
製造方法。 (14)前記セラミックス粉末を溶融する温度が140
0℃以上である上記(12)または(13)の複合生体イン
プラントの製造方法。 (15)前記ガラス粉末の平均粒径が1〜500μm で
ある上記(12)〜(14)のいずれかの複合生体インプラ
ントの製造方法。 (16)前記塗布工程において、平均粒径の相異なるガ
ラス粉末を含む少なくとも2種のスラリーを前記金属基
体表面に塗布する上記(12)〜(15)のいずれかの複合
生体インプラントの製造方法。 (17)前記塗布工程において、組成の相異なるガラス
粉末を含む少なくとも2種のスラリーを前記金属基体表
面に塗布する上記(12)〜(16)のいずれかの複合生体
インプラントの製造方法。
The above objects are achieved by the present invention described in (1) to (17) below. (1) A ceramic coating layer is formed on the surface of a metal substrate, and the ceramic coating layer is a non-calcium phosphate-based composition containing silicon oxide, calcium oxide and magnesium oxide, and comprises 50% by volume or more of the entire crystalline material. Diopside crystals occupy the surface of the metal substrate,
A composite bioimplant having a diffusion layer containing oxygen and silicon. (2) The composite bioimplant according to (1), wherein the ceramic coating layer has a structure in which a crystalline material is dispersed in a glass material, and the crystalline material accounts for 30% by volume or more. (3) The composite biological implant according to (1) or (2) above, wherein the metal substrate is composed of a metal that exhibits a ductility of 50% or more at a temperature of 70% or less of the melting point. (4) Any one of the above (1) to (3), wherein an embedded layer in which ceramic particles are embedded is formed on the surface layer of the metal substrate, and the ceramic coating layer is formed on the embedded layer. The composite living body implant. (5) The composite bioimplant according to any one of (1) to (4), wherein the ceramic coating layer includes a porous body having pores. (6) The composite biological implant according to (5), wherein the ceramic coating layer has regions having different average pore diameters. (7) The composite bioimplant according to the above (5) or (6), wherein regions having different compositions are present in the ceramic coating layer. (8) The ceramic coating layer has an average diameter of 5 to 100 μm.
The composite biological implant according to any one of (5) to (7) above, which comprises a porous body having m 2 pores. (9) The composite bioimplant according to (8) above, wherein the ceramic coating layer includes a porous body having pores having an average diameter of less than 5 μm. (10) The ceramic coating layer is TiO 2 , Zn
The composite biological implant according to any one of (1) to (9) above, which contains at least one of O, B 2 O 3 , FeO, ZrO 2 and Ag 2 O. (11) The composite biological implant according to any one of (1) to (10) above, which is an artificial tooth root. (12) A method for producing the composite living body implant according to any one of (1) to (11) above, which comprises a step of producing a glass powder by melting a ceramic powder, cooling it, and then pulverizing it to obtain a glass powder, and the glass. A method for producing a composite biological implant, comprising: an applying step of applying the powder to the surface of the metal base; and a baking step of baking the applied glass powder onto the surface of the metal base to form a ceramic coating layer. (13) The baking temperature in the baking step is 700 to
The method for producing a composite biological implant according to the above (12), which is 1000 ° C. (14) The melting temperature of the ceramic powder is 140
The method for producing the composite living body implant according to (12) or (13), which is 0 ° C. or higher. (15) The method for producing a composite biological implant according to any one of (12) to (14), wherein the glass powder has an average particle size of 1 to 500 μm. (16) The method for producing a composite biological implant according to any one of (12) to (15), wherein in the applying step, at least two kinds of slurries containing glass powders having different average particle diameters are applied to the surface of the metal substrate. (17) The method for producing a composite biological implant according to any one of (12) to (16), wherein in the applying step, at least two kinds of slurries containing glass powders having different compositions are applied to the surface of the metal substrate.

【0011】[0011]

【作用および効果】本発明では、ディオプサイドを主体
とする非リン酸カルシウム系セラミックスを含む被覆層
を、結晶化ガラス法により金属基体表面に被覆する。
In the present invention, the surface of the metal substrate is coated with the coating layer containing non-calcium phosphate-based ceramics mainly composed of diopside by the crystallized glass method.

【0012】結晶化ガラス法では、セラミックス粉末を
一旦溶融し、これを冷却してガラス化した後、粉砕して
ガラス粉末とし、このガラス粉末を金属基体の表面に焼
き付け、ガラス質の少なくとも一部を結晶化させてセラ
ミックス被覆層とする。この焼付の際の温度が800℃
前後と低くて済むので、Ti等の金属基体の酸化が少な
く、金属基体の機械的強度の劣化が避けられる。しか
も、金属基体の表層には、セラミックス被覆層中の酸素
およびケイ素が拡散した拡散層が形成されるため、セラ
ミックス被覆層の接着強度が向上する。そして、セラミ
ックス被覆層は良好な生体親和性を有するため、生体親
和性と機械的強度とが共に高い複合生体インプラントが
実現する。
In the crystallized glass method, ceramic powder is once melted, cooled to vitrify, and then crushed into glass powder. This glass powder is baked on the surface of a metal substrate, and at least a part of the vitreous material is obtained. Is crystallized to form a ceramic coating layer. The temperature during this baking is 800 ℃
Since it can be as low as before and after, the oxidation of the metal base such as Ti is little, and the deterioration of the mechanical strength of the metal base can be avoided. Moreover, since a diffusion layer in which oxygen and silicon in the ceramic coating layer are diffused is formed on the surface layer of the metal substrate, the adhesive strength of the ceramic coating layer is improved. Since the ceramic coating layer has good biocompatibility, a composite bioimplant with high biocompatibility and mechanical strength is realized.

【0013】さらに、高強度と高伸延性を有する高塑性
の金属を基体とし、この表面にセラミックス粒子を金属
塑性加工処理により埋め込んで埋め込み層を形成し、こ
の埋め込み層の上にセラミックス被覆層を形成した態様
も本発明に包含される。金属基体とセラミックス粒子と
は機械的噛み合いにより接合しているため、きわめて高
い接合強度が得られる。そして、埋め込み層形成により
インプラント表面が粗面化されるため、生体硬組織への
移植時にアンカー効果により初期固定強度が向上し、ま
た、新生骨の生成が促進される。また、セラミックス粒
子とセラミックス被覆層の材料とを実質的に同種のもの
とすることにより、金属基体と機械的に接合したセラミ
ックス粒子にセラミックス被覆層が一体化し、セラミッ
クス被覆層の接合強度を極めて高くすることができる。
Furthermore, a highly plastic metal having high strength and high ductility is used as a substrate, and ceramic particles are embedded on the surface by a metal plastic working process to form an embedded layer, and a ceramic coating layer is formed on the embedded layer. The formed mode is also included in the present invention. Since the metal base and the ceramic particles are joined by mechanical meshing, extremely high joining strength can be obtained. Further, since the implant surface is roughened by the formation of the embedding layer, the initial fixing strength is improved by the anchor effect at the time of transplantation into the hard tissue of the living body, and the generation of new bone is promoted. Further, by making the ceramic particles and the material of the ceramic coating layer substantially the same, the ceramic coating layer is integrated with the ceramic particles mechanically bonded to the metal substrate, and the bonding strength of the ceramic coating layer is extremely high. can do.

【0014】なお、非リン酸系セラミックス被覆層を、
結晶化ガラス法を用いずに通常の焼き付け法により形成
した場合には、焼き付け温度が1200℃前後と高くな
るため、金属基体が劣化して機械的強度が著しく低下し
てしまう。また、この場合、金属基体表面に酸化層が生
じ、セラミックス被覆層が酸化層と一緒に剥離する恐れ
がある。また、結晶化ガラス法を用いて非リン酸系セラ
ミックス被覆層を形成した場合であっても、結晶化の際
にウォラストナイトが主体となる組成では、結晶化温度
が高くなりすぎて本発明の効果が実現しない。例えば、
特開平4−36107号公報には、SiO2 、CaOお
よびMgOを主成分とし、ウォラストナイト(CaO・
SiO2 )結晶およびディオプサイド(CaO・MgO
・2SiO2 )結晶がガラス中に分散した構造を有する
結晶化ガラスが開示されており、その実施例として、ウ
ォラストナイト60%およびディオプサイド40%を含
む試料が記載されている。同公報には、この結晶化ガラ
スで金属基体を被覆する旨の記載はないが、もし被覆し
た場合であっても、このように多量のウォラストナイト
結晶を含む場合には、同公報に示されるように1050
℃までの加熱が必要となるので、本発明の効果は実現し
ない。また、この場合に、金属基体に悪影響を与えない
800℃程度の低温で熱処理した場合には、結晶化が不
十分となってガラス質の残存が多くなり、セラミックス
被覆層自体の機械的強度が不十分となる。
The non-phosphoric acid ceramic coating layer is
When the film is formed by a normal baking method without using the crystallized glass method, the baking temperature becomes as high as about 1200 ° C., so that the metal substrate is deteriorated and the mechanical strength is remarkably lowered. Further, in this case, an oxide layer may be formed on the surface of the metal substrate, and the ceramic coating layer may peel off together with the oxide layer. Even when the non-phosphoric acid ceramic coating layer is formed by using the crystallized glass method, the composition mainly composed of wollastonite at the time of crystallization causes the crystallization temperature to be too high. The effect of is not realized. For example,
JP-A-4-36107, a main component SiO 2, CaO and MgO, wollastonite (CaO ·
SiO 2 ) crystal and diopside (CaO ・ MgO
A crystallized glass having a structure in which 2SiO 2 ) crystals are dispersed in glass is disclosed, and as an example thereof, a sample containing 60% wollastonite and 40% diopside is described. The publication does not describe that the metallized substrate is coated with this crystallized glass. However, even if it is coated, if such a large amount of wollastonite crystals are contained, it is disclosed in the publication. 1050
The effect of the present invention cannot be realized because heating up to ℃ is required. Further, in this case, when the heat treatment is performed at a low temperature of about 800 ° C., which does not adversely affect the metal substrate, the crystallization becomes insufficient, and the vitreous remains much, so that the mechanical strength of the ceramic coating layer itself is increased. Will be insufficient.

【0015】なお、酸化層は前記の拡散層に比べ酸素含
有率が著しく高く、また、金属基体表面からの酸素拡散
距離が著しく大きくなるため、拡散層と酸化層との判別
は容易である。
The oxygen content of the oxide layer is remarkably higher than that of the diffusion layer, and the oxygen diffusion distance from the surface of the metal substrate is significantly large, so that the diffusion layer and the oxide layer can be easily distinguished.

【0016】[0016]

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
Specific Structure The specific structure of the present invention will be described in detail below.

【0017】本発明の複合生体インプラントは、金属基
体の表面に結晶化ガラスのセラミックス被覆層が形成さ
れた構成を有する。
The composite biological implant of the present invention has a structure in which a ceramic coating layer of crystallized glass is formed on the surface of a metal substrate.

【0018】[金属基体]金属基体に用いる金属は、生
体に為害性がない金属であれば特に制限なく選択するこ
とができるが、好ましくは、一定以上の強度、例えば5
00MPa以上を有し、”高塑性”のもの、すなわち、
強度が著しく劣化する温度、例えば融点の70%以下で
大きな塑性を示すものが好ましい。特に、後述するよう
に金属基体の表層部にセラミックス粒子を埋め込む場合
には、金属とセラミックス粒子との接合を容易にする点
で、融点の70%以下の温度で、圧力50MPaの条件
で延性が50%以上である高塑性金属材料、より好まし
くは200%以上の超塑性金属材料を使用するのがよ
い。
[Metal Substrate] The metal used for the metal substrate can be selected without particular limitation as long as it is a metal which is harmless to the living body, but preferably has a strength of a certain level or higher, for example, 5 or less.
Having a high plasticity, having a pressure of 00 MPa or more, that is,
It is preferable that the material exhibits large plasticity at a temperature at which strength is significantly deteriorated, for example, 70% or less of the melting point. In particular, when the ceramic particles are embedded in the surface layer of the metal substrate as described later, ductility is maintained at a temperature of 70% or less of the melting point and a pressure of 50 MPa in order to facilitate the bonding between the metal and the ceramic particles. It is preferable to use a highly plastic metal material of 50% or more, more preferably a superplastic metal material of 200% or more.

【0019】このような超塑性金属材料としては、T
i、Ti−6Al−4V(数字は重量%)、Ti−Al
−Sn、Ti−Pd、Ti−Mo、Ti−Zr、Ti−
Fe、Ti−Al−V−Mo−Fe、Ti−Fe−N−
O、Ti−Cr−Si、Ti−Pd−CrのようなA
l、V、Fe、Mo、Cr、Zr、Pd、N、Si、
N、O等の1種以上を総計20重量%以下含有するTi
系合金、Zn−22Al、Zn−21.5Al−0.0
1Mg合金(SPZ)のようなAl系合金、ステンレス
鋼、Ni系合金等が好ましい。しかし、生体適合性の点
では、純Ti(延性約200%程度)、Ti系合金が好
ましい。これらTiあるいはTi系合金は、一般に8×
10-6〜10×10-6-1程度の熱膨張係数α1 をも
つ。
As such a superplastic metal material, T
i, Ti-6Al-4V (numbers are weight%), Ti-Al
-Sn, Ti-Pd, Ti-Mo, Ti-Zr, Ti-
Fe, Ti-Al-V-Mo-Fe, Ti-Fe-N-
A, such as O, Ti-Cr-Si, Ti-Pd-Cr
l, V, Fe, Mo, Cr, Zr, Pd, N, Si,
Ti containing one or more of N, O, etc. in a total amount of 20% by weight or less
System alloy, Zn-22Al, Zn-21.5Al-0.0
Al-based alloys such as 1Mg alloy (SPZ), stainless steel, Ni-based alloys and the like are preferable. However, in terms of biocompatibility, pure Ti (ductility of about 200%) and Ti-based alloys are preferable. These Ti or Ti-based alloys are generally 8 ×
It has a thermal expansion coefficient α 1 of about 10 −6 to 10 × 10 −6 ° C. −1 .

【0020】なお、セラミックス粒子を埋め込む場合、
金属基体は後述の埋め込み加工で変形するため表面は平
坦であってもよいが、予め、その表面を粗面化しておい
てもよい。例えば、JIS B0601に規定された表
面粗さは、測定下限から300μm の範囲であってよ
い。
When embedding ceramic particles,
The surface of the metal substrate may be flat because it is deformed by the embedding process described later, but the surface may be roughened in advance. For example, the surface roughness specified in JIS B0601 may be in the range of the measurement lower limit to 300 μm.

【0021】[セラミックス被覆層]金属基体の表面に
形成されるセラミックス被覆層は、酸化ケイ素、酸化カ
ルシウムおよび酸化マグネシウムを含有する非リン酸カ
ルシウム系組成であり、ディオプサイド結晶を含む。
[Ceramics Coating Layer] The ceramics coating layer formed on the surface of the metal substrate is a non-calcium phosphate type composition containing silicon oxide, calcium oxide and magnesium oxide, and contains diopside crystals.

【0022】インプラントのうち生体代替体ないし補充
体においては、生成した新生骨がインプラント表面材と
直接結合することが好ましい。すなわち、インプラント
表面がいわゆる生体活性を有することが好ましいが、デ
ィオプサイド含有率の高い上記セラミックス被覆層は、
生体活性を有しつつ、強度が高く、しかも組織内に留置
したとき、その表面に骨生成が可能で、材料側および骨
側双方から互いに結合が生じる。そして、この材料は、
燐を含有する水溶液(例えば、体液、凝似体液)と接触
した場合、その接触面において燐酸カルシウム系化合
物、例えば水酸アパタイト(HAP)を生成する。
In the biosubstitute or the supplement of the implant, it is preferable that the generated new bone is directly bonded to the implant surface material. That is, it is preferable that the implant surface has so-called bioactivity, but the ceramic coating layer having a high diopside content is
It has bioactivity, high strength, and when it is placed in a tissue, bone can be formed on its surface, and bonds are formed from both the material side and the bone side. And this material is
When brought into contact with an aqueous solution containing phosphorus (for example, body fluid or simulated body fluid), a calcium phosphate-based compound such as hydroxyapatite (HAP) is produced at the contact surface.

【0023】セラミックス被覆層に含まれるディオプサ
イド(Diopside)の組成は、(Ca,Mg)O−MgO
−2SiO2 、好ましくは2SiO2 −CaO−MgO
である。本発明では、セラミックス被覆層中において、
結晶質全体の50体積%以上、好ましくは70体積%以
上、より好ましくは90体積%以上、さらに好ましくは
100体積%をディオプサイドが占めることが望まし
い。ディオプサイドの比率が低すぎると、セラミックス
被覆層の機械的強度が不十分となる。
The composition of Diopside contained in the ceramic coating layer is (Ca, Mg) O-MgO.
-2SiO 2, preferably 2SiO 2 -CaO-MgO
Is. In the present invention, in the ceramic coating layer,
It is desirable that diopside occupy 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and further preferably 100% by volume of the entire crystalline material. If the ratio of diopside is too low, the mechanical strength of the ceramic coating layer will be insufficient.

【0024】ディオプサイド以外の結晶質としては、図
1の3成分組成図に示されるようなウォラストナイト
{Wollastonite: β−(Ca、Mg)O−SiO2 特に
CaO−SiO2 }、エーライト(alite:3CaO−S
iO)、ベライト(belite: 2CaO−SiO2 )、ア
ーケルマナイト(Akermanite: 2CaO−MgO−2S
iO2 )、モンチセライト(Monti-cellite:CaO−M
gO−SiO2 )、ホルステライト{Forsterite: 2
(Mg、Ca)O−SiO2 }、プロトエンスタタイト
(Protoenstatite{(Mg、Ca)O−SiO2 }、ト
リジマイト(Tridymite:SiO2 )などが出現すること
がある。
The crystalline substances other than diopside include wollastonite {Wollastonite: β- (Ca, Mg) O-SiO 2 particularly CaO-SiO 2 }, a as shown in the three-component composition diagram of FIG. Light (alite: 3CaO-S
iO), belite (belite: 2CaO-SiO 2 ), akermanite (Akermanite: 2CaO-MgO-2S)
iO 2), Monch Celite (Monti-cellite: CaO-M
gO-SiO 2 ), forsterite {Forsterite: 2
(Mg, Ca) O-SiO 2}, proto enstatite (Protoenstatite {(Mg, Ca) O-SiO 2}, tridymite (Tridymite: sometimes SiO 2), etc. appear.

【0025】セラミックス被覆層は、通常、ディオプサ
イドを主体とする結晶質がガラス質マトリックス中に分
散された構成を有する。被覆層中における結晶質の比率
は、好ましくは30体積%以上、より好ましくは50体
積%以上、さらに好ましくは90体積%以上である。結
晶質の比率が小さすぎるとセラミックス被覆層の機械的
強度が不十分となる。
The ceramic coating layer usually has a structure in which a crystalline material mainly composed of diopside is dispersed in a glassy matrix. The crystalline ratio in the coating layer is preferably 30% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, still more preferably 90% by volume or more. If the crystal ratio is too small, the mechanical strength of the ceramic coating layer will be insufficient.

【0026】なお、セラミックス被覆層中の結晶質の比
率および結晶質中のディオプサイド結晶の比率は、X線
回折チャートを用いたピーク分離法により求めることが
できる。ガラス質中に結晶質が分散している結晶化ガラ
スのX線回折チャートには、ガラス質の存在を示すハロ
ーと、結晶質の種類に応じた特有のピークとが存在す
る。ピーク分離法では、ピークの面積だけを合計した積
分強度と、ハローとピークとを合わせた全体の積分強度
とを求め、前者を後者で除して結晶化率を求める。
The crystalline ratio in the ceramic coating layer and the diopside crystal ratio in the crystalline can be determined by the peak separation method using an X-ray diffraction chart. In the X-ray diffraction chart of crystallized glass in which the crystalline substance is dispersed in the vitreous substance, there are halos indicating the presence of the vitreous substance and peculiar peaks depending on the type of the crystalline substance. In the peak separation method, an integrated intensity obtained by summing only peak areas and an overall integrated intensity obtained by combining halos and peaks are obtained, and the former is divided by the latter to obtain a crystallization rate.

【0027】また、結晶質中のディオプサイドの比率
は、ディオプサイドのピークの積分強度を求め、これを
ピーク全ての積分強度で除して算出する。
The ratio of diopside in the crystal is calculated by obtaining the integrated intensity of the diopside peak and dividing this by the integrated intensity of all the peaks.

【0028】本発明で用いるセラミックスには、前記し
た成分の他に、必要に応じて所望の物性を損なわない程
度の量、通常は5重量%以下の範囲で任意成分、例えば
TiO2 、ZnO、B23 、FeO、ZrO2 、Ag
2 O等の少なくとも1種を配合することができる。特に
TiO2 等金属基体材料の酸化物をセラミックス中に含
有させることにより、金属基体との接合強度の向上を図
ることもできる。また、Ag2 Oは結晶化を促進するた
め、均質で強度の高い結晶化ガラスが得られる。なお、
Al23 の含有は生体活性を低下させる傾向があるの
で余り好ましくない。
In the ceramics used in the present invention, in addition to the above-mentioned components, if necessary, optional components such as TiO 2 , ZnO, etc. are added in an amount that does not impair desired physical properties, usually within a range of 5% by weight or less. B 2 O 3 , FeO, ZrO 2 , Ag
At least one type such as 2 O can be blended. In particular, by including an oxide of a metal base material such as TiO 2 in the ceramic, it is possible to improve the bonding strength with the metal base. Moreover, since Ag 2 O promotes crystallization, a homogeneous and high-strength crystallized glass can be obtained. In addition,
The inclusion of Al 2 O 3 is not preferable because it tends to reduce bioactivity.

【0029】{セラミックス被覆層の形成方法} (セラミックス材料の合成方法)被覆層形成に用いるセ
ラミックス材料の粉末は、各種の乾式合成法や湿式合成
法等により合成することができるが、微細で均一な粉末
を生成する為には、噴霧熱分解法、共沈法や沈澱法等の
液相合成法、アルコキシド法、ゾルゲル法等を用いるこ
とが好ましい。
{Ceramic coating layer forming method} (Ceramic material synthesizing method) The ceramic material powder used for forming the coating layer can be synthesized by various dry synthesizing methods or wet synthesizing methods, but is fine and uniform. In order to produce such a powder, it is preferable to use a spray pyrolysis method, a liquid phase synthesis method such as a coprecipitation method or a precipitation method, an alkoxide method, a sol-gel method or the like.

【0030】噴霧熱分解法は、所望組成に調整したセラ
ミックス成分イオンを含む水溶液をガスまたは超音波振
動子により霧化し、これを加熱し合成を行なうものであ
り、球状、中空の微細粒子を得ることができる。また、
得られた中空粒子を更に粉砕し、BET値を高めること
も好ましい。
In the spray pyrolysis method, an aqueous solution containing ceramic component ions adjusted to a desired composition is atomized by a gas or an ultrasonic vibrator, and this is heated for synthesis to obtain spherical or hollow fine particles. be able to. Also,
It is also preferable to further pulverize the obtained hollow particles to increase the BET value.

【0031】共沈法は、各セラミックス成分イオンを水
溶液状態で均一混合した後、溶解度の差を利用して化学
的に混合成分を同時に固相として析出させるものであ
り、成分純度が高く、60m2/g以上の微粒子を得ること
ができる。
The coprecipitation method is to uniformly mix the respective ceramic component ions in an aqueous solution state, and then chemically deposit the mixed components simultaneously as a solid phase by utilizing the difference in solubility. Fine particles of 2 / g or more can be obtained.

【0032】アルコキシド法は、CaアルコキシドやS
iアルコキシド等を混合し、各セラミックス成分を含む
アルコキシド溶液を用意し、これを加水分解反応させて
合成するものであり、高純度でBET値の大きい微細粒
子を得ることができる。
The alkoxide method includes Ca alkoxide and S
The i alkoxide and the like are mixed, an alkoxide solution containing each ceramic component is prepared, and this is hydrolyzed and synthesized, and fine particles having a high purity and a large BET value can be obtained.

【0033】ゾルゲル法は、所望成分を水溶液で混合し
てゾル状態とし、それを脱水してゲル化し、仮焼きして
酸化物とするものである。
The sol-gel method is a method in which desired components are mixed with an aqueous solution to give a sol state, which is dehydrated to gel and calcined to give an oxide.

【0034】本発明では、上記した構成を有するセラミ
ックス被覆層が形成されるように原料組成を選択すれば
よいが、好ましくは図1の3成分組成図に示されるディ
オプサイド領域の組成を有する原料を用いる。
In the present invention, the raw material composition may be selected so that the ceramic coating layer having the above-mentioned structure is formed, but preferably the composition of the diopside region shown in the three-component composition diagram of FIG. Use raw materials.

【0035】(ガラス粉末製造工程)この工程では、セ
ラミックス材料を溶融、冷却した後、粉砕してガラス粉
末を得る。
(Glass Powder Manufacturing Step) In this step, the ceramic material is melted, cooled, and then ground to obtain glass powder.

【0036】セラミックス材料を溶融する温度は、組成
に応じて適宜決定すればよいが、通常、1400℃以上
である。なお、セラミックス材料は、予めディオプサイ
ド等の結晶構造を有している必要はなく、目的とする組
成の各成分の酸化物や、溶融時にこれらの酸化物を生成
し得る物質、例えば炭酸塩、重炭酸塩、水酸化物などの
混合物を用いてもよい。このような場合、加熱時に原料
同士の反応により複合酸化物が形成される。なお、溶融
は、通常、空気中で行なう。
The temperature for melting the ceramic material may be appropriately determined according to the composition, but is usually 1400 ° C. or higher. The ceramic material does not have to have a crystal structure such as diopside in advance, and the oxide of each component of the intended composition or a substance capable of forming these oxides when melted, for example, a carbonate , A mixture of bicarbonate, hydroxide and the like may be used. In such a case, a composite oxide is formed by the reaction between the raw materials during heating. The melting is usually performed in air.

【0037】溶融したセラミックス材料の冷却方法は、
冷却後に非晶質ガラスとできる方法であれば特に制限は
ない。例えば、溶融物を水中に投入して冷却してもよ
く、金属等の冷却基体に溶融物を接触させて冷却しても
よく、空気中で放冷してもよい。
The method for cooling the molten ceramic material is
There is no particular limitation as long as it is a method capable of forming an amorphous glass after cooling. For example, the melt may be put into water to be cooled, the melt may be brought into contact with a cooling substrate such as a metal to be cooled, or may be left to cool in air.

【0038】冷却により得られた非晶質ガラスは、粉砕
され、ガラス粉末とされる。ガラス粉末の寸法は特に限
定されず、目的とするセラミックス被覆層の厚さや被覆
層中の空孔の寸法などに応じて適宜決定すればよいが、
平均粒径を、好ましくは1〜500μm 、より好ましく
は1〜50μm 程度とする。特に、後述する気孔をセラ
ミックス被覆層中に好ましい寸法および分布で設けるた
めには、ガラス粉末の平均粒径を2〜30μm とするこ
とが好ましい。
The amorphous glass obtained by cooling is pulverized into glass powder. The size of the glass powder is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the thickness of the target ceramic coating layer and the size of the pores in the coating layer.
The average particle size is preferably 1 to 500 μm, more preferably 1 to 50 μm. In particular, in order to provide the pores described below with a preferable size and distribution in the ceramic coating layer, it is preferable that the average particle diameter of the glass powder be 2 to 30 μm.

【0039】(塗布工程)塗布工程では、ガラス粉末製
造工程で得られたガラス粉末に、有機樹脂等のバインダ
成分やアルコール類等の溶媒成分を混合してスラリーと
し、このスラリーを金属基体上に塗布する。
(Coating Step) In the coating step, the glass powder obtained in the glass powder manufacturing step is mixed with a binder component such as an organic resin or a solvent component such as alcohol to prepare a slurry, and the slurry is applied onto a metal substrate. Apply.

【0040】スラリー中のガラス粉末の濃度は、通常、
30〜80重量%とすることが好ましい。濃度が前記範
囲未満であると焼成時にセラミックス被覆層にクラック
が発生しやすく、前記範囲を超えていると塗布が困難で
ある。
The concentration of glass powder in the slurry is usually
It is preferably 30 to 80% by weight. If the concentration is less than the above range, cracks are likely to occur in the ceramic coating layer during firing, and if it exceeds the above range, coating is difficult.

【0041】スラリーの塗布方法は特に限定されず、デ
ィッピングや刷毛塗り等のいずれであってもよい。好ま
しい塗布方法の例を、図5〜7に示す。
The method of applying the slurry is not particularly limited, and any method such as dipping or brush coating may be used. Examples of preferred coating methods are shown in FIGS.

【0042】図5に示す方法は通常のディッピング法で
あり、容器内のスラリー101中に金属基体2(図示例
は人工歯根用金属基体)を浸漬して引き上げ、金属基体
表面にスラリーの塗膜を形成する。この方法において、
スラリー101から金属基体2を引き上げる速度の好ま
しい範囲は、スラリーの濃度や目的とする塗膜厚さによ
っても異なるが、通常、0.1〜10mm/sである。引き
上げ速度が遅すぎると塗膜が厚くなりすぎる傾向があ
り、速すぎると塗膜が薄くなりすぎる傾向がある。
The method shown in FIG. 5 is an ordinary dipping method, in which a metal substrate 2 (a metal substrate for artificial tooth root in the illustrated example) is dipped in a slurry 101 in a container and pulled up to form a coating film of the slurry on the surface of the metal substrate. To form. In this way,
The preferable range of the rate of pulling up the metal substrate 2 from the slurry 101 is usually 0.1 to 10 mm / s, although it varies depending on the concentration of the slurry and the target coating film thickness. If the pulling rate is too slow, the coating film tends to be too thick, and if too fast, the coating film tends to be too thin.

【0043】図6に示す方法はディッピング法の変形例
であり、塗膜形成と塗膜厚さの調整とを同時に行なう方
法である。スラリー101を収容する容器102には、
対向する2つの側面に孔が設けてある。金属基体2は、
一方の孔から容器内へ挿入され、他方の孔から容器外へ
取り出される。金属基体2の通過を可能にすると共にス
ラリーの流出を抑えるために、各孔には金属基体に押さ
れると開口する蓋103を設けてある。この蓋103の
構造は特に限定されないが、例えば、図示例のように放
射状に切れ目を設けたゴム膜などが好ましい。金属基体
2が孔を通過して容器外へ出るときに、金属基体2表面
に付着したスラリーは、開口したゴム膜によりしごき取
られて厚さが規制される。ゴム膜の厚さや孔の寸法など
を適宜設定することにより、所望の厚さの塗膜が得られ
る。この方法において、スラリー101から金属基体2
を取り出す速度の好ましい範囲は、スラリーの濃度など
によっても異なるが、通常、1〜10mm/sである。この
速度が遅すぎても速すぎても、塗膜の厚さが不均一とな
る傾向がある。なお、図示例の他、容器の側面に1つだ
け孔を設け、金属基体の挿入口と取り出し口とを兼ねさ
せる構成としてもよい。
The method shown in FIG. 6 is a modified example of the dipping method, and is a method of simultaneously performing coating film formation and coating film thickness adjustment. The container 102 containing the slurry 101 includes
Holes are provided on two opposite side surfaces. The metal base 2 is
It is inserted into the container through one hole and taken out of the container through the other hole. In order to allow the metal base 2 to pass through and to prevent the slurry from flowing out, each hole is provided with a lid 103 that opens when pushed by the metal base. The structure of the lid 103 is not particularly limited, but for example, a rubber film having radial cuts as shown in the drawing is preferable. When the metal substrate 2 passes through the hole and goes out of the container, the slurry adhered to the surface of the metal substrate 2 is wicked off by the opened rubber film to regulate the thickness. By appropriately setting the thickness of the rubber film, the size of the holes, etc., a coating film having a desired thickness can be obtained. In this method, from the slurry 101 to the metal substrate 2
The preferable range of the speed for taking out is, although it varies depending on the concentration of the slurry and the like, it is usually 1 to 10 mm / s. If this speed is too slow or too fast, the thickness of the coating film tends to be non-uniform. In addition to the illustrated example, only one hole may be provided on the side surface of the container so that it serves as both the insertion port and the ejection port of the metal base.

【0044】図7に示す方法でも、塗膜形成と塗膜厚さ
の調整とを同時に行なう。この方法では、図6に示す方
法に比べ、塗膜厚さの制御がより精密にできる。この方
法では、金属基体2を軸を中心にして回転させながら、
金属基体2の周側面と回転体104の周側面との間にノ
ズル105からスラリーを吐出する。吐出されたスラリ
ーの一部は、金属基体2の周側面で塗膜を形成し、塗膜
表面の不要な凸部は回転体104の周側面によって掻き
取られる。回転体104の周側面は、金属基体2の周側
面との間に所定の間隙が形成され得る形状とする。この
間隙がスラリーの塗膜の厚さを決定することになる。な
お、この間隙の大きさは、対向する両周側面のすべての
領域において同じとする必要はない。例えば、厚さが部
分的に異なる塗膜を形成するためには、一部で間隙の大
きさを変化させる。この方法では、回転体104も軸を
中心にして回転させることが好ましい。図示例では、金
属基体2と回転体104とは逆方向に回転しているが、
同方向に回転させる構成としてもよい。この方法におい
て金属基体2や回転体104の回転速度の好ましい範囲
は、スラリー濃度、金属基体の径、回転体の径等の各種
条件によっても異なるが、通常、6〜60rpm 程度であ
る。回転速度が遅すぎると塗膜の乾燥により厚さが不均
一となりやすく、速すぎると振動などにより塗膜厚さの
制御が難しくなる。回転体104の材質は特に限定され
ないが、通常、ゴムなどから構成することが好ましい。
Also in the method shown in FIG. 7, the coating film formation and the coating film thickness adjustment are performed at the same time. This method allows more precise control of the coating thickness than the method shown in FIG. In this method, while rotating the metal substrate 2 around the axis,
The slurry is discharged from the nozzle 105 between the peripheral side surface of the metal base 2 and the peripheral side surface of the rotating body 104. A part of the discharged slurry forms a coating film on the peripheral side surface of the metal substrate 2, and unnecessary convex portions on the coating film surface are scraped off by the peripheral side surface of the rotating body 104. The peripheral side surface of the rotating body 104 has a shape capable of forming a predetermined gap with the peripheral side surface of the metal base 2. This gap will determine the thickness of the slurry coating. It should be noted that the size of this gap does not have to be the same in all the regions on both side surfaces facing each other. For example, in order to form a coating film having a partially different thickness, the size of the gap is partially changed. In this method, the rotating body 104 is also preferably rotated about the axis. In the illustrated example, the metal base 2 and the rotating body 104 rotate in opposite directions,
It may be configured to rotate in the same direction. In this method, the preferable range of the rotation speed of the metal substrate 2 and the rotating body 104 is usually about 6 to 60 rpm, though it varies depending on various conditions such as the slurry concentration, the diameter of the metal substrate, and the diameter of the rotating body. If the rotation speed is too slow, the thickness of the coating tends to become non-uniform due to drying, and if it is too fast, it becomes difficult to control the thickness of the coating due to vibration. Although the material of the rotating body 104 is not particularly limited, it is usually preferable to be composed of rubber or the like.

【0045】なお、ディッピングなどにより塗膜を形成
した後、図7に示す回転体104を用いて塗膜厚さを調
整することもできる。
After forming the coating film by dipping or the like, the coating film thickness can be adjusted by using the rotating body 104 shown in FIG.

【0046】金属基体表面の一部にだけ塗膜を形成した
いときには、塗膜を形成しない領域をマスク材で被覆し
てディッピングを行なえばよい。マスク材は特に限定さ
れないが、ワックスなど、後述する焼き付け工程におい
て燃焼してしまうものを用いれば、除去が容易である。
なお、拭き取りや前述した掻き取りなどによりマスク材
を除去してもよい。
When it is desired to form the coating film only on a part of the surface of the metal substrate, the region where the coating film is not formed may be covered with a mask material and dipping may be performed. The mask material is not particularly limited, but it can be easily removed by using a material such as wax that burns in the baking step described later.
Note that the mask material may be removed by wiping or the above-mentioned scraping.

【0047】マスク材で被覆することにより塗膜を部分
的に形成する方法は、相異なるガラス粉末を含有する2
種以上のスラリーを塗り分ける際にも適用できる。塗り
分ける場合、まず、マスキングした後、第一のスラリー
を塗布し、第一の塗膜を形成する。次に、熱処理や拭き
取り、掻き取り等によりマスク材を除去する。次に、第
一の塗膜を形成しなかった領域に第二のスラリーを塗布
して、第二の塗膜を形成する。このような方法の他、第
二の塗膜を、未塗工領域だけでなく第一の塗膜上にも形
成し、第一の塗膜上の第二の塗膜を拭き取りや掻き取り
等により除去する方法を用いてもよい。この場合、第二
の塗膜の形成が第一の塗膜の乾燥後であれば、第二の塗
膜の選択的な除去が容易に行なえる。3種以上のスラリ
ーを塗り分ける場合にも、同様にすればよい。
A method of partially forming a coating film by coating with a mask material is a method of containing different glass powders.
It can also be applied when different types of slurries are applied. In case of separately coating, first, after masking, the first slurry is applied to form a first coating film. Next, the mask material is removed by heat treatment, wiping, scraping, or the like. Next, the second slurry is applied to the area where the first coating film was not formed to form the second coating film. In addition to this method, the second coating film is formed not only on the uncoated area but also on the first coating film, and the second coating film on the first coating film is wiped or scraped off. You may use the method of removing by. In this case, if the formation of the second coating film is performed after the drying of the first coating film, the selective removal of the second coating film can be easily performed. The same applies to the case of coating three or more slurries separately.

【0048】(焼き付け工程)焼き付け工程では、金属
基体表面に塗布されたガラス粉末を焼成してガラスを結
晶化させ、セラミックス被覆層を形成する。
(Baking Step) In the baking step, the glass powder applied to the surface of the metal substrate is baked to crystallize the glass to form a ceramic coating layer.

【0049】焼成条件は、ガラス粉末の結晶化が可能
で、しかも、金属基体の劣化や、金属基体表面に剥離し
やすい酸化層が生じないように適宜決定すればよいが、
焼成温度は700〜900℃、特に750〜850℃と
することが好ましい。焼成温度が前記範囲未満となる
と、ガラス粉末の結晶化が十分に行なわれず、前記範囲
を超えると金属基体の表面に剥離しやすい酸化層が形成
される傾向にあり、また、金属基体の劣化が生じ、強度
が低下する傾向にある。温度保持時間は、0.5〜2時
間、特に0.5〜1時間とすることが好ましい。焼成時
間が前記範囲未満となるとガラス粉末の結晶化が不十分
となる傾向にあり、前記範囲を超えると金属基体の表面
に剥離しやすい酸化層が形成される傾向にある。
The firing conditions may be appropriately determined so that the glass powder can be crystallized, and further, the deterioration of the metal substrate and the formation of an easily peelable oxide layer on the surface of the metal substrate do not occur.
The firing temperature is preferably 700 to 900 ° C, particularly preferably 750 to 850 ° C. If the firing temperature is less than the above range, crystallization of the glass powder is not sufficiently carried out, and if it exceeds the above range, an easily peelable oxide layer tends to be formed on the surface of the metal substrate, and the metal substrate is deteriorated. Occurs and the strength tends to decrease. The temperature holding time is preferably 0.5 to 2 hours, particularly preferably 0.5 to 1 hour. If the firing time is less than the above range, the crystallization of the glass powder tends to be insufficient, and if it exceeds the above range, an easily peelable oxide layer tends to be formed on the surface of the metal substrate.

【0050】なお、後述する空孔をセラミックス被覆層
中に好ましい寸法および分布で設けるためには、昇温速
度を2〜30℃/分間とすることが好ましい。
In order to provide pores, which will be described later, in the ceramic coating layer with a preferable size and distribution, it is preferable to set the rate of temperature rise to 2 to 30 ° C./minute.

【0051】焼成時の雰囲気は、通常、空気中ないしこ
れに類する酸素分圧雰囲気中とすることが好ましい。真
空中等の非酸化性雰囲気中で焼成すると、後述する拡散
層の形成が不十分となり、セラミックス被覆層の接着強
度が不十分となる。ただし、必要に応じて酸素分圧を制
御した雰囲気を用いてもよい。例えば、真空ではなく空
気よりも酸素分圧の低い雰囲気を用いる場合には、焼成
温度を前記範囲より上げても良好な拡散層が形成され得
る。ただし、1000℃を超えた場合には、金属基体の
強度が著しく低下するので、焼成温度は1000℃以下
とすることが好ましい。
The atmosphere during firing is usually preferably in the air or an oxygen partial pressure atmosphere similar thereto. When firing in a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum, the formation of a diffusion layer described below becomes insufficient and the adhesive strength of the ceramic coating layer becomes insufficient. However, an atmosphere in which the oxygen partial pressure is controlled may be used if necessary. For example, when an atmosphere having an oxygen partial pressure lower than that of air is used instead of vacuum, a good diffusion layer can be formed even if the firing temperature is raised above the range. However, when the temperature exceeds 1000 ° C., the strength of the metal substrate is remarkably reduced, so the firing temperature is preferably 1000 ° C. or lower.

【0052】このようにして形成されたセラミックス被
覆層では、通常、平均結晶粒径は0.001〜100μ
m であるが、好ましくは1μm 以下、より好ましくは
0.1μm 以下である。前記範囲より小さな結晶粒径と
することは困難であり、一方、結晶粒径が大きすぎると
強度が低下する。なお、結晶粒径は、走査型電子顕微鏡
(SEM)により測定した結晶粒子面積から、これを円
と仮定してその平均直径を求めて測定できる。
In the ceramic coating layer thus formed, the average crystal grain size is usually 0.001 to 100 μm.
m 2 is preferably 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. It is difficult to make the crystal grain size smaller than the above range. On the other hand, if the crystal grain size is too large, the strength decreases. The crystal grain size can be measured by determining the average diameter of the crystal grain area, which is assumed to be a circle, from the crystal grain area measured by a scanning electron microscope (SEM).

【0053】なお、強度を損なわない範囲で、セラミッ
クス被覆層の一部または全部を独立気孔や連続気孔を有
する多孔質体にすることが好ましい。連続気孔とは2つ
以上の気孔がセラミックス被覆層内部で連通したもので
あり、セラミックス被覆層表面に2つ以上の開口を有す
る気孔である。なお、予め焼き付けた緻密質セラミック
ス層の上に多孔質層を形成してもよい。セラミックス被
覆層中に気孔を設けることにより、骨芽細胞の保持およ
び骨芽細胞、血液等の流通が促進され、新生骨の生成、
結合を促進することができる。
It is preferable that a part or the whole of the ceramic coating layer is a porous body having independent pores or continuous pores as long as the strength is not impaired. The continuous pores are pores in which two or more pores communicate with each other inside the ceramic coating layer and have two or more openings on the surface of the ceramic coating layer. In addition, you may form a porous layer on the dense ceramics layer baked beforehand. By providing pores in the ceramic coating layer, the retention of osteoblasts and the distribution of osteoblasts, blood, etc. are promoted, and the formation of new bone,
Binding can be facilitated.

【0054】このような効果を得るための気孔の平均径
は、好ましくは5〜100μm 、より好ましくは10〜
80μm である。気孔率は10〜70%が好ましく、よ
り好ましくは20〜60%の範囲である。平均径が小さ
すぎると、孔内に細胞が入れなくなり、治癒の早期化が
できなくなる。大きすぎると、強度が低下する他、細胞
にとって空隙が大きくなりすぎ、その効果が低下する。
また気孔率が小さすぎると、生体親和性の向上が充分図
られず、大きすぎると、強度が低下する。なお、気孔
径、気孔率は光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で観察
して算出する。
The average diameter of the pores for obtaining such an effect is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to
It is 80 μm. The porosity is preferably 10 to 70%, more preferably 20 to 60%. If the average diameter is too small, cells cannot enter the pores, and the healing cannot be accelerated. If it is too large, the strength will be reduced, and in addition, the voids will become too large for cells, and the effect will be reduced.
Further, if the porosity is too small, the biocompatibility cannot be sufficiently improved, and if it is too large, the strength is lowered. The pore diameter and the porosity are calculated by observing with an optical microscope or a scanning electron microscope.

【0055】セラミックス被覆層に気孔を形成する方法
としては、従来知られた種々の方法を用いることができ
る。例えば、ガラス粉末に、所望の孔径・気孔率に対応
したセルロース粒子や樹脂粒子等の熱分解物質を混合
し、さらに溶剤、樹脂バインダーを混合してスラリーを
調製し、これを、インプラント上に塗布、焼成する方法
がある。スラリーの焼成時に、熱分解性物質粒子が分解
消失し、当該粒子に対応した気孔が形成される。ここで
形成される気孔の構造は、混合する熱分解物質の種類に
より種々のものが得られる。例えば、樹脂粒子の場合に
は、粒子形状のままの比較的大きな気孔部分と、分解消
失時に出る分解ガスが形成する細孔通路を形成すること
ができる。また、結晶性セルロース等を用いる場合に
は、全体に連通する不定形の気孔通路を形成することが
できる。ここで用いられる熱分解性物質の粒子は、通
常、平均粒径10〜100μm 、好ましくは20〜80
μm 、混合量はスラリー中10〜70重量%、好ましく
は30〜60重量%の範囲で用いられる。
As a method of forming pores in the ceramic coating layer, various conventionally known methods can be used. For example, glass powder is mixed with pyrolyzed substances such as cellulose particles and resin particles corresponding to the desired pore size and porosity, and then a solvent and resin binder are mixed to prepare a slurry, which is applied to the implant. , There is a method of firing. During firing of the slurry, the particles of the thermally decomposable substance decompose and disappear, and pores corresponding to the particles are formed. The structure of the pores formed here can be various depending on the kind of the pyrolysis material to be mixed. For example, in the case of resin particles, it is possible to form a relatively large pore portion in the shape of the particle and a pore passage formed by the decomposition gas generated when the decomposition gas disappears. Further, when crystalline cellulose or the like is used, it is possible to form an amorphous pore passage that communicates with the whole. The particles of the thermally decomposable substance used here have an average particle size of usually 10 to 100 μm, preferably 20 to 80 μm.
The mixing amount is 10 to 70% by weight, preferably 30 to 60% by weight in the slurry.

【0056】ただし、熱分解物質を用いる方法では、径
の揃った気孔を均等に分布させることが難しいので、上
記したようにガラス粉末の粒径や焼成時の昇温速度など
を制御する方法を用いることが好ましい。
However, since it is difficult to evenly distribute pores of uniform diameter in the method using a pyrolyzed substance, a method of controlling the particle diameter of glass powder, the temperature rising rate during firing, etc., is used as described above. It is preferable to use.

【0057】気孔径や気孔率は、セラミックス被覆層全
体にわたって均一である必要はない。例えば、気孔径が
大きければ生体親和性は良好となるが、セラミックス被
覆層の機械的強度が低くなる。また、気孔径が大きい
と、セラミックス被覆層の表面性が低くなる。したがっ
て、強度や平滑性が要求される部位だけ気孔径を小さく
する構成とすることが好ましい。なお、気孔径を大きく
すれば、一般に気孔率も高くなる。本発明の適用対象と
しては、例えば、図8に示す人工歯根、図9に示す人工
関節、図10に示す人工椎体、図11に示す人工椎間
板、図12に示す人工腸管、図13に示す人工骨ネジな
どが挙げられるが、これらのうち例えば人工歯根では、
気孔の平均径が相異なる領域を設けることが好ましい。
人工歯根は、通常、図示されるように歯根上部201、
歯根テーパ部202、歯根下部203から構成される。
歯根上部201付近では、食品滓等の異物が付着して骨
に対するセラミックス被覆層の親和性が低下することが
ある。このため、歯根上部201付近のセラミックス被
覆層では、表面を平滑にして異物の付着を防ぐために、
気孔径を小さくするか、あるいは気孔を設けないことが
好ましい。なお、このような領域の気孔の平均径は、5
μm 未満であることが好ましい。
The pore diameter and porosity do not have to be uniform over the entire ceramic coating layer. For example, if the pore size is large, the biocompatibility is good, but the mechanical strength of the ceramic coating layer is low. Moreover, when the pore size is large, the surface property of the ceramic coating layer is lowered. Therefore, it is preferable to reduce the pore diameter only in the region where strength and smoothness are required. In addition, when the pore diameter is increased, the porosity is generally increased. The target of application of the present invention is, for example, the artificial tooth root shown in FIG. 8, the artificial joint shown in FIG. 9, the artificial vertebral body shown in FIG. 10, the artificial intervertebral disc shown in FIG. 11, the artificial intestinal tract shown in FIG. 12, and the artificial intestine shown in FIG. There are artificial bone screws and the like, but of these, for example, in artificial tooth roots,
It is preferable to provide regions having different average pore diameters.
The artificial root typically has an upper root 201, as shown.
It is composed of a tooth root taper portion 202 and a tooth root lower portion 203.
In the vicinity of the upper part 201 of the tooth root, foreign matter such as food waste may be attached to reduce the affinity of the ceramic coating layer for bone. Therefore, in the ceramic coating layer near the tooth root upper portion 201, in order to smooth the surface and prevent foreign matter from adhering,
It is preferable to reduce the pore diameter or not provide the pores. The average diameter of the pores in such a region is 5
It is preferably less than μm.

【0058】セラミックス被覆層に気孔の平均径が相異
なる領域を形成するための方法は特に限定されないが、
平均粒径および/または組成が相異なるガラス粉末を含
む2種以上のスラリーを用いる方法が好ましい。これら
のスラリーを金属基体表面で塗り分けた後、焼成すれ
ば、各ガラス粉末の平均粒径や組成に応じた径の気孔を
形成できるので、任意の領域において気孔の平均径を所
望の値とすることができる。
The method for forming the regions having different average pore diameters in the ceramic coating layer is not particularly limited,
A method of using two or more kinds of slurries containing glass powders having different average particle diameters and / or compositions is preferable. If these slurries are applied separately on the surface of the metal substrate and then fired, pores having a diameter corresponding to the average particle diameter and composition of each glass powder can be formed, so that the average diameter of the pores can be set to a desired value in any region. can do.

【0059】セラミックス被覆層の厚さは、通常、1〜
5000μm 、好ましくは10〜2000μm 、より好
ましくは50〜1000μm とする。セラミックス被覆
層が薄すぎると新生骨の生成が不十分となりやすく、厚
すぎると剥離強度が低下しやすい。なお、この厚さは、
金属基体の表層凸部の包絡線からセラミックス被覆層の
表面包絡線までの厚さとして計測される。
The thickness of the ceramic coating layer is usually 1 to
The thickness is 5000 μm, preferably 10 to 2000 μm, more preferably 50 to 1000 μm. If the ceramic coating layer is too thin, the formation of new bone tends to be insufficient, and if it is too thick, the peel strength tends to decrease. In addition, this thickness is
It is measured as the thickness from the envelope of the surface convex portion of the metal substrate to the surface envelope of the ceramic coating layer.

【0060】(拡散層)本発明では、焼成後の金属基体
の表層部には、酸素およびケイ素を含有する拡散層が形
成されている。この拡散層は、セラミックス被覆層と金
属基体との接着強度を向上させる。
(Diffusion Layer) In the present invention, a diffusion layer containing oxygen and silicon is formed on the surface layer portion of the metal substrate after firing. This diffusion layer improves the adhesive strength between the ceramic coating layer and the metal substrate.

【0061】金属基体中の酸素およびケイ素の濃度は、
金属基体表面から中央に向かって減少するが、上記拡散
層と、前述した剥離しやすい酸化層との違いは、酸素の
元素強度分布を調べることにより確認することができ
る。元素強度は元素の拡散量に対応し、EPMAのカウ
ント量などから求められる。拡散層だけが形成されてい
る場合には、金属基体表面からの距離の増加にほぼ比例
して酸素の元素強度が急激に減少する。一方、TiO2
等の酸化物が生成している酸化層が形成されている場合
には、金属基体表面から数十μm の位置まで酸素の元素
強度がほぼ一定であり、この領域が剥離しやすい酸化層
に対応する。そして、酸化層からさらに金属基体中心側
に進むにしたがって酸素の元素強度は急激に低下する。
すなわち、この場合、金属基体表層に酸化層が存在し、
その内側に拡散層が存在することになる。
The concentrations of oxygen and silicon in the metal substrate are
Although it decreases from the surface of the metal substrate toward the center, the difference between the diffusion layer and the above-mentioned easy-to-peel oxide layer can be confirmed by examining the elemental strength distribution of oxygen. The element strength corresponds to the diffusion amount of the element and is obtained from the EPMA count amount and the like. When only the diffusion layer is formed, the elemental strength of oxygen sharply decreases almost in proportion to the increase in the distance from the surface of the metal substrate. On the other hand, TiO 2
When an oxide layer such as oxide is formed, the elemental strength of oxygen is almost constant from the surface of the metal substrate to a position of several tens of μm, and this region corresponds to the oxide layer that is easily peeled off. To do. Then, the elemental strength of oxygen sharply decreases as it goes further from the oxide layer toward the center side of the metal substrate.
That is, in this case, an oxide layer is present on the surface of the metal substrate,
There will be a diffusion layer inside it.

【0062】EPMA等により酸素が実質的に検出され
なくなった位置の金属基体表面からの距離を酸素の拡散
距離とすると、本発明では拡散距離が2〜20μm 、特
に3〜10μm であることが好ましい。拡散距離が前記
範囲未満となるとセラミックス被覆層の接着強度が不十
分となり、前記範囲を超えると酸化層が形成されること
がある。
Assuming that the oxygen diffusion distance is the distance from the surface of the metal substrate where oxygen is not substantially detected by EPMA or the like, in the present invention, the diffusion distance is preferably 2 to 20 μm, particularly 3 to 10 μm. . If the diffusion distance is less than the above range, the adhesive strength of the ceramic coating layer becomes insufficient, and if it exceeds the above range, an oxide layer may be formed.

【0063】酸素が含有されている領域の存在は、金属
基体断面の2次電子像からも検出可能である。
The presence of the region containing oxygen can be detected from the secondary electron image of the cross section of the metal substrate.

【0064】[埋め込み加工]金属基体の表層部にセラ
ミックス粒子を埋め込んで埋め込み層を形成し、この埋
め込み層上に前記セラミックス被覆層を形成した態様も
本発明に包含される。埋め込み層の形成には、金属基体
とセラミックス粒子とを接触させた状態で加熱・加圧
し、金属の塑性変形を利用して埋め込み接合させる「金
属塑性加工処理」を用いることができ、特に、塑性(超
塑性)加工処理を用いることが好ましい。
[Embedding Processing] The present invention also includes a mode in which ceramic particles are embedded in the surface layer of a metal substrate to form an embedded layer, and the ceramic coating layer is formed on the embedded layer. To form the embedding layer, a “metal plastic working process” can be used, in which the metal base and the ceramic particles are heated and pressed in contact with each other, and the metal is plastically deformed to be embedded and joined. It is preferred to use a (superplastic) working process.

【0065】この金属塑性加工処理は、通常のホットプ
レス(HP)、熱間静水圧プレス(HIP)、温間静水
圧プレス(WIP)等により行なうことができる。イン
プラントが単純形状の場合には、製造の容易さからHP
を用いることが好ましく、複雑形状の場合にはHIPや
WIPを用いる。
This metal plastic working process can be carried out by an ordinary hot press (HP), hot isostatic press (HIP), warm isostatic press (WIP) or the like. If the implant has a simple shape, HP
Is preferably used, and HIP or WIP is used for a complicated shape.

【0066】プレス温度は、通常200〜1200℃の
範囲であり、金属基体を構成する金属材料の融点以下と
する。プレスは、金属基体の酸化を防ぐために真空等の
非酸化性雰囲気中で行なうことが好ましい。プレス圧力
は、通常、1〜500MPa、より好ましくは5〜30
0MPa、さらに好ましくは5〜100MPaの範囲と
する。処理時間は、通常、1〜600分とすることが好
ましい。変形量は埋め込む粒子の寸法にもよるが、一般
に金属基体全体の真ひずみで0.1以上、好ましくは1
〜3程度である。
The pressing temperature is usually in the range of 200 to 1200 ° C. and is not higher than the melting point of the metal material forming the metal substrate. The pressing is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum in order to prevent the metal substrate from being oxidized. The pressing pressure is usually 1 to 500 MPa, more preferably 5 to 30 MPa.
The pressure is 0 MPa, and more preferably 5 to 100 MPa. The treatment time is usually preferably 1 to 600 minutes. The amount of deformation depends on the size of the particles to be embedded, but generally the true strain of the entire metal substrate is 0.1 or more, preferably 1
It is about 3.

【0067】所定の形状に加工した金属基体に、例えば
グリス等を塗布し、この金属基体の必要箇所にセラミッ
クス粒子を密に付着させ、前記加工処理を施せばよい。
For example, grease or the like may be applied to a metal substrate processed into a predetermined shape, the ceramic particles may be densely adhered to necessary portions of the metal substrate, and the above-described processing may be performed.

【0068】[セラミックス粒子]ここで用いられるセ
ラミックス粒子は、通常、平均粒径1〜5000μm 、
好ましくは10〜2000μm 、さらに好ましくは、3
0〜300μm の範囲のものを用いる。この範囲である
と塑性埋め込みが容易となる。粒径が大きすぎると、塑
性埋め込みが困難となりやすく、また粒子同士の隙間が
大きくなり、粒子自体が大きいので、インプラント自体
も大きいものになってしまう。粒径が小さすぎると、埋
め込み加工が困難となる。そして、上記粒径範囲のセラ
ミックス粒子を用いると、後述の好ましい表面粗度を有
するインプラントを作ることができる。
[Ceramic Particles] The ceramic particles used here usually have an average particle size of 1 to 5000 μm,
Preferably 10 to 2000 μm, more preferably 3
The one having a range of 0 to 300 μm is used. Within this range, plastic embedding becomes easy. If the particle size is too large, plastic embedding tends to be difficult, the gaps between the particles become large, and the particles themselves are large, so that the implant itself also becomes large. If the particle size is too small, embedding becomes difficult. Then, by using the ceramic particles in the above particle size range, an implant having a preferable surface roughness described later can be produced.

【0069】セラミックス粒子の粒度分布は、できるだ
け均一であることが好ましい。セラミックス粒子の粒径
が均一な場合は、各粒子の埋め込み深さ(埋め込み率)
の均一性が図られ、接合強度の均一性が図られるからで
ある。但し、比較的大きな粒子を用いる場合には、同時
に小さな粒子を併用し、2つ以上の粒度分布を持つ粒子
を使用することもできる。この場合には、大きな粒子間
の隙間に小さな粒子が入って埋め込まれ、埋め込み層の
面方向での均一性が図られる。
The particle size distribution of the ceramic particles is preferably as uniform as possible. When the particle size of ceramic particles is uniform, the embedding depth of each particle (embedding ratio)
This is because the uniformity of the bonding strength is achieved and the bonding strength is uniform. However, when relatively large particles are used, it is also possible to simultaneously use small particles and use particles having two or more particle size distributions. In this case, small particles enter the gaps between the large particles and are embedded, so that the uniformity of the embedded layer in the plane direction is achieved.

【0070】また、セラミックス粒子の形状としては、
平均形状係数が2以下、好ましくは1.5以下であるも
のが好ましい。形状係数が大きくなるほど、形状が不定
型で、金属基体上にセラミックス粒子が偏在しやすく、
隙間が生じやすい。このため、形状係数は1に近いほう
が好ましい。なお、形状係数は粒子の最短径で最長径を
除した値である。平均形状係数は、無作為に抽出した1
00個程度の粒子から算出すればよい。
The shape of the ceramic particles is
Those having an average shape factor of 2 or less, preferably 1.5 or less are preferable. The larger the shape factor, the more irregular the shape, and the more likely the ceramic particles are unevenly distributed on the metal substrate,
A gap is likely to occur. Therefore, the shape factor is preferably close to 1. The shape factor is a value obtained by dividing the longest diameter by the shortest diameter of the particles. Average shape factor is 1 randomly selected
It may be calculated from about 00 particles.

【0071】さらに、セラミックス粒子が球形である
と、プレス時に粒子同士が滑り合い、むらがなく、面方
向に均一な埋め込み層を形成しやすくなるので好まし
い。また、生体組織へのインプラントの移植後において
も、セラミックス被覆層に極端な鋭角部分が生じないた
め、生体に無用な刺激を与えず、骨の吸収が生じにく
い。逆に、骨等の生体硬組織へのインプラントのアンカ
ー効果を高め、より一層強い固定化を図る場合には、セ
ラミックス粒子に鋭角部を有する粒子を用いる方が好ま
しい。
Further, it is preferable that the ceramic particles have a spherical shape, because the particles slip with each other at the time of pressing, there is no unevenness, and it becomes easy to form a uniform embedded layer in the surface direction. Further, even after the implantation of the implant into the living tissue, an extremely acute angle portion is not formed in the ceramic coating layer, so that unnecessary stimulation is not given to the living body and bone resorption hardly occurs. On the contrary, in the case of enhancing the anchoring effect of the implant to the hard tissue such as bone and further immobilizing it, it is preferable to use particles having an acute angle portion as the ceramic particles.

【0072】さらに、セラミックス粒子の熱膨張係数α
1 は、金属基体の熱膨張係数α1 の0.5〜1.5倍で
あることが好ましい。これにより、埋め込み加工時のセ
ラミックス粒子の破損や脱落が防止される。
Furthermore, the coefficient of thermal expansion α of the ceramic particles is
1 is preferably 0.5 to 1.5 times the thermal expansion coefficient α 1 of the metal substrate. This prevents the ceramic particles from being damaged or falling off during the embedding process.

【0073】セラミックス粒子の組成は、セラミックス
被覆層と結合一体化させて接合強度を高めるために、セ
ラミックス被覆層と実質的に同種のセラミックス材料
(主要成分が同一のセラミックス材料)を用いることが
好ましく、より好ましくは同一組成の材料を用いる。こ
の場合、主要成分が同一であるとは、30重量%以上、
特に20重量%以上、さらには10重量%以上含まれる
成分が含まれており、その成分の量比が1/3〜3、特
に1/2〜2程度のものを包含する。
As for the composition of the ceramic particles, it is preferable to use a ceramic material of substantially the same kind as the ceramic coating layer (ceramic material having the same main components) in order to increase the bonding strength by combining with the ceramic coating layer. , And more preferably, materials having the same composition are used. In this case, the main components being the same means 30% by weight or more,
In particular, it contains a component contained in an amount of 20% by weight or more, and further 10% by weight or more, and the amount ratio of the components is 1/3 to 3, particularly about 1/2 to 2.

【0074】なお、セラミックス粒子は、機械的なかし
め構造により金属基体に強固に接合する他、界面では固
相接合も生じていると考えられる。
It is considered that the ceramic particles are firmly bonded to the metal substrate by the mechanical caulking structure and solid-phase bonding is also generated at the interface.

【0075】セラミックス粒子は、焼結体を粉砕した
り、噴霧熱分解法や転動造粒法や流動層で造粒したのち
焼結したり、溶液等の液相合成法で得た粒子を焼結した
り、噴霧焙焼焼結、転動層、流動層焼結を行なったりし
て製造すればよい。
Ceramic particles are obtained by pulverizing a sintered body, spray pyrolysis method, tumbling granulation method, granulation in a fluidized bed and then sintering, or liquid phase synthesis method such as solution. It may be manufactured by sintering, spray roasting sintering, rolling bed or fluidized bed sintering.

【0076】[埋め込み層]セラミックス粒子の埋め込
み深さ、すなわち埋め込み率は、粒径の10〜100%
の範囲が好ましく、より好ましくは40〜70%の範囲
である。人工歯根等のインプラントは移植後継続的に応
力が加わるため、埋め込み率が小さいと、粒子の欠落の
恐れがあり、埋め込み率が大きすぎると、インプラント
のアンカー効果の低下が生じる。なお、埋め込み率は、
顕微鏡視野下、断面を観察し、無作為に抽出した例えば
100個の埋め込み粒子の埋め込み長の金属基体法線方
向の粒子長に対する比から算出すればよい。
[Embedding Layer] The embedding depth of ceramic particles, that is, the embedding rate is 10 to 100% of the particle diameter.
Is preferable, and more preferably 40 to 70%. Since implants such as artificial tooth roots are continuously stressed after transplantation, if the implanting rate is small, particles may be missing, and if the implanting rate is too large, the anchor effect of the implant is reduced. The embedding rate is
It may be calculated from the ratio of the embedding length of, for example, 100 randomly embedded particles to the particle length in the normal direction to the metal substrate, by observing the cross section under the microscope field.

【0077】また、セラミックス被覆層を介して生体硬
組織等に接する金属基体表面のうち、セラミックス粒子
で被覆されている面積の比率(セラミックス粒子の被覆
率)は、好ましくは20%以上、より好ましくは40%
以上、さらに好ましくは70%〜100%であることが
好ましい。
The ratio of the area covered with the ceramic particles (coverage of the ceramic particles) on the surface of the metal substrate contacting the hard tissue of the living body through the ceramic coating layer is preferably 20% or more, more preferably. Is 40%
As described above, it is more preferably 70% to 100%.

【0078】なお、埋め込み加工によりセラミックス粒
子は実質的に変形せず、金属基体に変形が生じる。金属
基体表層での変形量は前記の埋め込み率に対応し、粒径
の10%程度以上である。なお、セラミックス粒子は、
埋め込み加工により実質的に変形しないので、通常、埋
め込まれた粒子一層分から埋め込み層が形成されること
になる。
The ceramic particles are not substantially deformed by the embedding process, and the metal substrate is deformed. The amount of deformation in the surface layer of the metal substrate corresponds to the above-mentioned embedding rate, and is about 10% or more of the grain size. The ceramic particles are
Since the embedding process does not substantially deform, the embedding layer is usually formed from one layer of embedded particles.

【0079】また、セラミックス粒子の埋め込み層の厚
さは、通常1〜500μm 、好ましくは5〜120μm
の範囲とする。埋め込まれたセラミックス粒子の形成す
る層(埋め込み層)の厚さは、顕微鏡写真から、凹凸表
層をもつ金属基体の凸部の包絡線と、埋め込んだ粒子の
上部の包絡線との差から算出すればよい。埋め込み層が
薄すぎるとアンカー効果が小さくなり、セラミックス被
覆層の剥離強度が低下する。また厚すぎると剥離しやす
くなってくる。
The thickness of the ceramic particle embedding layer is usually 1 to 500 μm, preferably 5 to 120 μm.
The range is. The thickness of the layer formed by the embedded ceramic particles (embedded layer) can be calculated from the difference between the envelope curve of the convex part of the metal substrate with the uneven surface layer and the envelope curve of the upper part of the embedded particles from the micrograph. Good. If the burying layer is too thin, the anchoring effect becomes small, and the peel strength of the ceramic coating layer decreases. Also, if it is too thick, it becomes easy to peel off.

【0080】埋め込み層の表面粗さ(JIS B 06
01のRa)は1〜2000μm が好ましく、特に10
〜300μm が好ましい。平滑すぎると、表面が滑りや
すくなってアンカー効果が得られにくく、また粗すぎる
と骨との接触面が少なくなり、結合速度が遅くなる。
Surface Roughness of Buried Layer (JIS B 06
Ra of 01 is preferably 1 to 2000 μm, particularly 10
˜300 μm is preferred. If it is too smooth, the surface will be slippery and the anchor effect will be difficult to obtain. If it is too rough, the contact surface with the bone will be small and the bonding speed will be slow.

【0081】埋め込み層を設ける場合、セラミックス被
覆層の厚さを調整し、セラミックス粒子埋め込み層が形
成する凹凸の表面性を残すことが好ましい。セラミック
ス被覆層の凹凸状の表面は、生体硬組織への移植時に生
体硬組織に対しアンカー効果を示し、強固な初期固定を
行なうことができる。また、生体親和性セラミックス材
料からなるこの凹凸形状は、新生骨の誘導を促進し、か
つ新生骨が当該凹凸間に入り込み一体化することによっ
て、強固な最終固定を達成する。この場合のセラミック
ス被覆層表面の平均表面粗さRa(JIS B 060
1)は、1〜2000μm 、特に5〜100μm の範囲
であることが好ましい。
When the burying layer is provided, it is preferable to adjust the thickness of the ceramic coating layer to leave the surface properties of the irregularities formed by the ceramic particle burying layer. The concavo-convex surface of the ceramic coating layer exhibits an anchoring effect on the living body hard tissue when transplanted to the living body hard tissue, and enables firm initial fixation. In addition, this uneven shape made of a biocompatible ceramic material promotes the induction of new bones, and the new bones intervene between the unevenness and integrate, thereby achieving a strong final fixation. The average surface roughness Ra (JIS B 060) of the surface of the ceramic coating layer in this case
1) is preferably in the range of 1 to 2000 μm, particularly 5 to 100 μm.

【0082】[0082]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0083】実施例1 <セラミックス被覆層を有する人工歯根>超塑性金属材
料として、融点の70%の温度(1000℃)での延性
が200%以上をしめす金属純Tiを用い、成形して人
工歯根基体とした。人工歯根基体の寸法は、長さ13.
5mm、歯根部直径(下部直径)2.7mm、歯頚部直径
(上部直径)3.7mmとし、基体表面をブラスト処理に
より粗面化した(Ra35μm )。
Example 1 <Artificial Root with Ceramics Coating Layer> As a superplastic metal material, pure metal Ti having a ductility of 200% or more at a temperature of 70% of the melting point (1000 ° C.) was used and artificially molded. It was used as a root base. The dimension of the artificial tooth root base has a length of 13.
5 mm, root diameter (lower diameter) 2.7 mm, tooth neck diameter (upper diameter) 3.7 mm, and the surface of the substrate was roughened by blasting (Ra 35 μm).

【0084】SiO2 、CaCO3 およびMgOをボー
ルミルで1時間混合後、白金合金のルツボに入れて14
00℃で1時間加熱して溶融した。溶融物を水中に投下
して急冷し、非晶質のガラスフリットとした。このガラ
スフリットを振動ミルとサンドミルで2時間粉砕し、平
均粒径5μm のガラス粉末とした。このガラス粉末と3
重量%メトローズ水溶液とを重量比1:1の割合で混合
し、スラリーとした。このスラリーを、図5に示す方法
により、人工歯根基体表面に塗布した。次いで、下記表
1に示される温度および時間で空気中において焼成し、
厚さ約5μm のセラミックス被覆層を形成して、人工歯
根サンプルを得た。なお、昇温速度は10℃/分間とし
た。セラミックス被覆層の厚さは断面の顕微鏡写真から
求めた。セラミックス被覆層の組成、結晶化率、析出し
た結晶の種類を下記表1に示す。なお、結晶化率は、前
述したピーク分離法により求めた。
SiO 2 , CaCO 3 and MgO were mixed in a ball mill for 1 hour and then put in a platinum alloy crucible for 14 hours.
It was melted by heating at 00 ° C for 1 hour. The melt was dropped into water and rapidly cooled to obtain an amorphous glass frit. This glass frit was ground for 2 hours with a vibration mill and a sand mill to obtain glass powder having an average particle size of 5 μm. This glass powder and 3
A weight% metrolose aqueous solution was mixed at a weight ratio of 1: 1 to form a slurry. This slurry was applied to the surface of the artificial dental root substrate by the method shown in FIG. Then, calcined in air at the temperature and time shown in Table 1 below,
An artificial dental root sample was obtained by forming a ceramic coating layer having a thickness of about 5 μm. The heating rate was 10 ° C./minute. The thickness of the ceramic coating layer was determined from the micrograph of the cross section. Table 1 below shows the composition of the ceramic coating layer, the crystallization rate, and the type of precipitated crystals. The crystallization rate was determined by the peak separation method described above.

【0085】また、比較のために、Ti基体表面に、H
AP、アルミナ、β−TCP、ジルコニアの被覆層をそ
れぞれ有する人工歯根サンプルを作製した。
For comparison, H was added to the surface of the Ti substrate.
An artificial tooth root sample having a coating layer of AP, alumina, β-TCP, and zirconia was prepared.

【0086】得られた人工歯根サンプルについて、基体
表面からの酸素の拡散距離および酸化層の有無、セラミ
ックス被覆層の接着強度、セラミックス被覆層中の気孔
の平均径、生体活性を測定した。気孔の平均径は走査型
電子顕微鏡により測定した。なお、サンプルNo. 1のセ
ラミックス被覆層表面の走査型電子顕微鏡写真を図4に
示す。
With respect to the obtained artificial tooth root sample, the diffusion distance of oxygen from the surface of the substrate, the presence or absence of an oxide layer, the adhesive strength of the ceramic coating layer, the average diameter of the pores in the ceramic coating layer, and the bioactivity were measured. The average diameter of the pores was measured by a scanning electron microscope. A scanning electron micrograph of the surface of the ceramic coating layer of Sample No. 1 is shown in FIG.

【0087】酸素の拡散距離および酸化層の有無は、E
PMAを用いて前述した方法で判定した。本発明サンプ
ル(No. 1〜6)では元素強度が急激に減少する拡散層
だけが形成されていたが、比較サンプル(No. 7、8、
10)では、元素強度がほぼ一定である酸化層が形成さ
れており、そこから中心部に向かって元素強度が急激に
減少していた。
The oxygen diffusion distance and the presence / absence of an oxide layer are determined by E
It judged by the method mentioned above using PMA. In the samples of the present invention (Nos. 1 to 6), only the diffusion layer in which the element strength sharply decreased was formed, but the comparative samples (Nos. 7, 8 and
In 10), an oxide layer having a substantially constant elemental strength was formed, and the elemental strength drastically decreased from there to the central portion.

【0088】接着強度は下記の方法で測定した。まず、
基体に用いたものと同材質のTi板(直径30mm、厚さ
5mm)を2枚用意し、一方のTi板の主面に、セラミッ
クス被覆層形成に用いたスラリーを塗布して乾燥し、塗
膜を形成した。この塗膜上に他方のTi板を重ね、人工
歯根サンプル作製のときと同じ温度および時間で焼成し
て、塗膜をセラミックス膜とした。次いで、両Ti板を
治具で固定し、主面に垂直な方向にTi板を引っ張り、
セラミックス膜がTi板から剥離を開始したときの力を
測定し、これを接着強度とした。
The adhesive strength was measured by the following method. First,
Prepare two Ti plates (diameter 30 mm, thickness 5 mm) of the same material as that used for the substrate, and apply the slurry used for forming the ceramic coating layer to the main surface of one Ti plate, dry it, and apply it. A film was formed. The other Ti plate was overlaid on this coating film and fired at the same temperature and time as in the preparation of the artificial tooth root sample to give a coating film as a ceramic film. Next, fix both Ti plates with a jig, pull the Ti plates in a direction perpendicular to the main surface,
The force when the ceramic film started to peel from the Ti plate was measured, and this was taken as the adhesive strength.

【0089】生体活性試験は下記の方法で行なった。家
兎の下顎骨下縁に骨欠損を作り、この欠損中に人工歯根
サンプルを埋め込んだ。そして、24週間後および48
週間後にサンプルを切り出し、サンプルを覆う新生骨を
観察して、下記基準で評価した。
The bioactivity test was carried out by the following method. A bone defect was made in the lower edge of the mandible of a rabbit, and an artificial root sample was embedded in this defect. And after 24 weeks and 48
After a week, the sample was cut out, and new bone covering the sample was observed and evaluated according to the following criteria.

【0090】 ○:24週間後には新生骨が完全に成熟していた △:24週間後には新生骨が成熟していなかったが、4
8週間後には完全に成熟していた ×:48週間後でも新生骨の成熟がみられなかった
◯: New bone was completely matured after 24 weeks Δ: New bone was not matured after 24 weeks, but 4
It was completely mature after 8 weeks. ×: New bone was not matured even after 48 weeks.

【0091】また、各サンプルのセラミックス被覆層と
それぞれ同様な条件で作製したセラミックス試験片につ
いて、ヤング率を測定した。ヤング率が高い場合、セラ
ミックス被覆層は剥離しやすい。
The Young's modulus of the ceramic test pieces prepared under the same conditions as the ceramic coating layer of each sample was measured. When the Young's modulus is high, the ceramic coating layer is easily peeled off.

【0092】また、基体に用いたものと同材質のTiか
らなる試験片(JIS Z 2201の2号試験片)を用意し、上
記各サンプルの焼成条件とそれぞれ同様な条件で熱処理
を加えた後、JIS Z 2241に従って引っ張り強度試験を行
なった。
Further, after preparing a test piece (JIS Z 2201 No. 2 test piece) made of Ti of the same material as that used for the substrate, after performing heat treatment under the same firing conditions as those of the above samples, respectively. A tensile strength test was conducted according to JIS Z 2241.

【0093】これらの結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【0094】[0094]

【表1】 [Table 1]

【0095】サンプルNo. 7、8、10では、焼成後に
セラミックス膜がTi板から剥離しており、接着強度が
測定不能であった。
In Sample Nos. 7, 8 and 10, the ceramic film was peeled off from the Ti plate after firing, and the adhesive strength could not be measured.

【0096】<埋め込み層およびセラミックス被覆層を
有する人工歯根>人工歯根基体表面にセラミックス粒子
を埋め込んで埋め込み層を形成した後、その上にセラミ
ックス被覆層を形成した。セラミックス粒子は、次のよ
うにして得た。CaCO3 、SiO2 およびMgOを、
常法により混合し、1000℃で仮焼したのち、粉砕、
成形し、次いで1280℃で焼成した。このものをアル
ミナ乳鉢で粉砕しふるいにより分級して平均粒径250
〜300μm の緻密なディオプサイド(CaO・2Si
2 ・MgO)粒子を得た。ここで得られたディオプサ
イド粒子の圧縮強度は200MPaであり、熱膨張率は
10×10-6-1であった。Ti基体の熱膨張率は9.
7×10-6-1であるので、その1.0倍である。
<Artificial Dental Root Having Embedding Layer and Ceramics Coating Layer> Ceramic particles were embedded on the surface of an artificial dental root substrate to form an embedding layer, and then a ceramics coating layer was formed thereon. The ceramic particles were obtained as follows. CaCO 3 , SiO 2 and MgO,
After mixing by a conventional method and calcining at 1000 ° C, crushing,
Molded and then fired at 1280 ° C. This product was crushed in an alumina mortar and classified by a sieve to obtain an average particle size of 250.
Precise diopside of ~ 300μm (CaO ・ 2Si
O 2 .MgO) particles were obtained. The compressive strength of the diopside particles obtained here was 200 MPa, and the coefficient of thermal expansion was 10 × 10 −6 ° C. −1 . The coefficient of thermal expansion of the Ti substrate is 9.
Since it is 7 × 10 -6 ° C -1, it is 1.0 times that.

【0097】次に、図2に示されるように、Ti製の金
属基体2表面に高真空用グリスを塗布し、これによりセ
ラミックス粒子30を側部および底部の全面に密に付着
させ、真空中でアルミナ製の金型により一軸方向にホッ
トプレスを行ない、金属基体を半径方向に展延させるこ
とにより塑性加工を行なった。金型は、図2および図3
に示されるように、筒状体5内に配置した割型4の上下
に、上パンチ61、下パンチ65を配置し、これをプレ
ス手段67により押圧する構成である。プレスは、まず
サンプル10を金型内に固定し950℃で1時間加熱
し、次いで、加熱状態のまま15MPaで30分間加圧
した。これにより、セラミックス粒子が金属基体の表層
に埋め込まれ、埋め込み層が形成された。
Next, as shown in FIG. 2, high vacuum grease was applied to the surface of the metal base 2 made of Ti, whereby the ceramic particles 30 were adhered tightly to the entire side surface and bottom surface, and the ceramic particles 30 were placed in vacuum. Then, hot pressing was performed in a uniaxial direction using a mold made of alumina, and the metal base was radially expanded to perform plastic working. The mold is as shown in FIG. 2 and FIG.
As shown in FIG. 2, the upper punch 61 and the lower punch 65 are arranged above and below the split mold 4 arranged in the tubular body 5, and the pressing means 67 presses the upper punch 61 and the lower punch 65. In the press, the sample 10 was first fixed in a mold and heated at 950 ° C. for 1 hour, and then, while being heated, it was pressed at 15 MPa for 30 minutes. As a result, the ceramic particles were embedded in the surface layer of the metal substrate, and the embedded layer was formed.

【0098】この埋め込み層上に、表1のサンプルNo.
1と同様にしてセラミックス被覆層を形成し、人工歯根
サンプルとした。
On the buried layer, sample No. 1 in Table 1 was obtained.
A ceramic coating layer was formed in the same manner as in 1 to obtain an artificial tooth root sample.

【0099】この場合について、上記と同様な測定を行
なったところ、接着強度がサンプルNo. 1の18.5kg
f/cm2 から20.5kgf/cm2 まで向上していた。
In this case, the same measurement as above was carried out, and it was found that the adhesive strength was 18.5 kg of Sample No. 1.
It was improved from f / cm 2 to 20.5 kgf / cm 2 .

【0100】実施例2 表2に示すガラス粉末を含むスラリーを、実施例1と同
様にして調製した。ガラス粉末の組成は、実施例1のサ
ンプルNo. 1〜6と同じとし、各組成について平均粒径
の異なる2〜3種のガラス粉末を用意した。組成が同じ
で平均粒径の異なるガラス粉末、あるいは平均粒径が同
じで組成の異なるガラス粉末をそれぞれ含む2種のスラ
リーを、基体表面に塗り分けた後、サンプルNo. 1〜6
と同じ条件で焼成し、セラミックス被覆層を形成した。
基体には、図8に示す構造の人工歯根基体を用いた。ス
ラリーの塗布は図5に示す方法により行なった。スラリ
ーの塗り分けは、まず、歯根下部203と歯根テーパ部
202とをスラリーに浸漬して塗膜を形成し、これを乾
燥した後、歯根上部201をスラリーに浸漬することに
より行なった。スラリーの濃度は、セラミックス被覆層
の厚さが20μm となるように、ガラス粉末の平均粒径
に応じて30〜80重量%の範囲から選択した。具体的
には、平均粒径の大きなガラス粉末ではスラリー濃度を
低くし、平均粒径の小さなガラス粉末ではスラリー濃度
を高くした。
Example 2 A slurry containing the glass powder shown in Table 2 was prepared in the same manner as in Example 1. The composition of the glass powder was the same as that of sample Nos. 1 to 6 of Example 1, and 2-3 kinds of glass powders having different average particle diameters were prepared for each composition. After coating two kinds of slurries containing glass powders having the same composition but different average particle diameters or glass powders having the same average particle diameter but different compositions, respectively on the surface of the substrate, sample Nos. 1 to 6 were used.
It was fired under the same conditions as above to form a ceramic coating layer.
An artificial dental root substrate having the structure shown in FIG. 8 was used as the substrate. The slurry was applied by the method shown in FIG. The coating of the slurries was performed by first immersing the lower root 203 and the tapered root portion 202 in the slurry to form a coating film, drying the coating, and then immersing the upper root 201 in the slurry. The concentration of the slurry was selected from the range of 30 to 80% by weight according to the average particle diameter of the glass powder so that the thickness of the ceramic coating layer was 20 μm. Specifically, the glass powder having a large average particle diameter has a low slurry concentration, and the glass powder having a small average particle diameter has a high slurry concentration.

【0101】セラミックス被覆層の気孔径を測定し、各
スラリーの塗布領域におけるそれぞれの平均を求めた。
ガラス粉末の組成および平均粒径と、セラミックス被覆
層の気孔の平均径との関係を、表2に示す。
The pore diameter of the ceramic coating layer was measured, and the average of the respective coating areas of each slurry was obtained.
Table 2 shows the relationship between the composition and average particle diameter of the glass powder and the average diameter of the pores of the ceramic coating layer.

【0102】[0102]

【表2】 [Table 2]

【0103】表2から、ガラス粉末の組成や平均粒径を
変更することにより、気孔径を大幅に変えられることが
わかる。
It can be seen from Table 2 that the pore diameter can be greatly changed by changing the composition and average particle diameter of the glass powder.

【0104】なお、上記各実施例において、セラミック
ス被覆層に、TiO2 、ZnO、B23 、FeO、Z
rO2 、Ag2 Oの1種以上を合計で5重量%以下含有
させた場合でも、上記と同等以上の特性が得られた。
In each of the above examples, the ceramic coating layer was formed with TiO 2 , ZnO, B 2 O 3 , FeO, Z.
Even when one or more kinds of rO 2 and Ag 2 O were contained in a total amount of 5% by weight or less, the characteristics equal to or more than the above were obtained.

【0105】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。
The effects of the present invention are clear from the results of the above examples.

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

【図1】好ましいセラミックス材料の組成を説明するた
めのSiO2 −CaO−MgO3成分組成図である。
FIG. 1 is a SiO 2 —CaO—MgO 3 component composition diagram for explaining a preferable composition of a ceramic material.

【図2】本発明の複合生体インプラントの製造方法を説
明するための分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining the method for manufacturing the composite biological implant of the present invention.

【図3】本発明の複合生体インプラントの製造方法を説
明するための一部を切断して示す正面図である。
FIG. 3 is a partially cutaway front view for explaining the method for manufacturing the composite biological implant of the present invention.

【図4】結晶の構造を表わす図面代用写真であって、セ
ラミックス被覆層の走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 4 is a drawing-substitute photograph showing a crystal structure, which is a scanning electron microscope photograph of a ceramic coating layer.

【図5】ガラス粉末スラリーの塗布方法の一例を示す断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a glass powder slurry coating method.

【図6】ガラス粉末スラリーの塗布方法の一例を示す斜
視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a method for applying a glass powder slurry.

【図7】ガラス粉末スラリーの塗布方法の一例を示す側
面図である。
FIG. 7 is a side view showing an example of a method for applying a glass powder slurry.

【図8】人工歯根の一例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an example of an artificial tooth root.

【図9】人工関節の一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of an artificial joint.

【図10】人工椎体の一例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of an artificial vertebral body.

【図11】人工椎間板の一例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an example of an artificial intervertebral disc.

【図12】人工腸管の一例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an example of an artificial intestinal tract.

【図13】人工骨ネジの一例を示す側面図である。FIG. 13 is a side view showing an example of an artificial bone screw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 金属基体 4 割型 5 筒状体 10 サンプル 30 セラミックス粒子 61 上パンチ 65 下パンチ 67 プレス手段 101 スラリー 102 容器 103 蓋 104 回転体 105 ノズル 201 歯根上部 202 歯根テーパ部 203 歯根下部 2 Metal Substrate 40 Split Type 5 Cylindrical Body 10 Sample 30 Ceramic Particle 61 Upper Punch 65 Lower Punch 67 Pressing Means 101 Slurry 102 Container 103 Lid 104 Rotating Body 105 Nozzle 201 Top Root 202 Top Root Taper 203 Bottom Root

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属基体の表面にセラミックス被覆層が
形成されており、前記セラミックス被覆層が、酸化ケイ
素、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを含有する
非リン酸カルシウム系組成であり、結晶質全体の50体
積%以上をディオプサイド結晶が占め、 前記金属基体の表層に、酸素およびケイ素を含有する拡
散層を有することを特徴とする複合生体インプラント。
1. A ceramic coating layer is formed on the surface of a metal substrate, and the ceramic coating layer is a non-calcium phosphate-based composition containing silicon oxide, calcium oxide and magnesium oxide, and 50% by volume of the entire crystalline material. A diopside crystal occupies the above, and a composite bioimplant having a diffusion layer containing oxygen and silicon on the surface layer of the metal substrate.
【請求項2】 前記セラミックス被覆層が、ガラス質中
に結晶質が分散された構成を有し、結晶質が30体積%
以上を占める請求項1の複合生体インプラント。
2. The ceramic coating layer has a structure in which a crystalline material is dispersed in a glass material, and the crystalline material is 30% by volume.
The composite bioimplant according to claim 1, occupying the above.
【請求項3】 前記金属基体が、融点の70%以下の温
度において50%以上の延性を示す金属から構成されて
いる請求項1または2の複合生体インプラント。
3. The composite bioimplant according to claim 1, wherein the metal substrate is composed of a metal exhibiting a ductility of 50% or more at a temperature of 70% or less of a melting point.
【請求項4】 前記金属基体の表層部に、セラミックス
粒子が埋め込まれている埋め込み層が形成されており、
この埋め込み層上に前記セラミックス被覆層が形成され
ている請求項1〜3のいずれかの複合生体インプラン
ト。
4. An embedded layer in which ceramic particles are embedded is formed on the surface layer of the metal substrate,
The composite biological implant according to claim 1, wherein the ceramic coating layer is formed on the embedded layer.
【請求項5】 前記セラミックス被覆層が気孔を有する
多孔質体を含む請求項1〜4のいずれかの複合生体イン
プラント。
5. The composite bioimplant according to claim 1, wherein the ceramic coating layer includes a porous body having pores.
【請求項6】 前記セラミックス被覆層に、気孔の平均
径が相異なる領域が存在する請求項5の複合生体インプ
ラント。
6. The composite bioimplant according to claim 5, wherein the ceramic coating layer has regions having different average pore diameters.
【請求項7】 前記セラミックス被覆層に、組成の相異
なる領域が存在する請求項5または6の複合生体インプ
ラント。
7. The composite bioimplant according to claim 5, wherein the ceramic coating layer has regions having different compositions.
【請求項8】 前記セラミックス被覆層が、平均径5〜
100μm の気孔を有する多孔質体を含む請求項5〜7
のいずれかの複合生体インプラント。
8. The ceramic coating layer has an average diameter of 5 to 5.
7. A porous body having pores of 100 .mu.m.
A composite bioimplant of any of.
【請求項9】 前記セラミックス被覆層が、平均径5μ
m 未満の気孔を有する多孔質体を含む請求項8の複合生
体インプラント。
9. The ceramic coating layer has an average diameter of 5 μm.
9. The composite bioimplant of claim 8, comprising a porous body having pores less than m 2.
【請求項10】 前記セラミックス被覆層が、TiO
2 、ZnO、B23、FeO、ZrO2 およびAg2
Oの少なくとも1種を含む請求項1〜9のいずれかの複
合生体インプラント。
10. The ceramic coating layer is TiO 2.
2 , ZnO, B 2 O 3 , FeO, ZrO 2 and Ag 2
The composite bioimplant according to any one of claims 1 to 9, containing at least one of O.
【請求項11】 人工歯根である請求項1〜10のいず
れかの複合生体インプラント。
11. The composite bioimplant according to claim 1, which is an artificial tooth root.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれかの複合生体
インプラントを製造する方法であって、セラミックス粉
末を溶融、冷却した後、粉砕してガラス粉末を得るガラ
ス粉末製造工程と、前記ガラス粉末を金属基体表面に塗
布する塗布工程と、塗布されたガラス粉末を金属基体表
面に焼き付けてセラミックス被覆層を形成する焼き付け
工程とを有することを特徴とする複合生体インプラント
の製造方法。
12. A method for producing a composite living body implant according to claim 1, wherein a glass powder producing step of melting and cooling a ceramic powder and then pulverizing it to obtain a glass powder, and the glass powder. And a baking step of baking the applied glass powder on the surface of the metal substrate to form a ceramic coating layer.
【請求項13】 前記焼き付け工程における焼成温度が
700〜1000℃である請求項12の複合生体インプ
ラントの製造方法。
13. The method for producing a composite biological implant according to claim 12, wherein the firing temperature in the baking step is 700 to 1000 ° C.
【請求項14】 前記セラミックス粉末を溶融する温度
が1400℃以上である請求項12または13の複合生
体インプラントの製造方法。
14. The method for producing a composite biological implant according to claim 12, wherein the temperature at which the ceramic powder is melted is 1400 ° C. or higher.
【請求項15】 前記ガラス粉末の平均粒径が1〜50
0μm である請求項12〜14のいずれかの複合生体イ
ンプラントの製造方法。
15. The average particle diameter of the glass powder is 1 to 50.
The method for producing a composite living body implant according to any one of claims 12 to 14, which has a diameter of 0 µm.
【請求項16】 前記塗布工程において、平均粒径の相
異なるガラス粉末を含む少なくとも2種のスラリーを前
記金属基体表面に塗布する請求項12〜15のいずれか
の複合生体インプラントの製造方法。
16. The method for producing a composite biological implant according to claim 12, wherein in the applying step, at least two kinds of slurries containing glass powders having different average particle diameters are applied to the surface of the metal substrate.
【請求項17】 前記塗布工程において、組成の相異な
るガラス粉末を含む少なくとも2種のスラリーを前記金
属基体表面に塗布する請求項12〜16のいずれかの複
合生体インプラントの製造方法。
17. The method for producing a composite biological implant according to claim 12, wherein in the applying step, at least two kinds of slurries containing glass powders having different compositions are applied to the surface of the metal substrate.
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