JPH0780014A - 骨内インプラント - Google Patents

骨内インプラント

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JPH0780014A
JPH0780014A JP5229322A JP22932293A JPH0780014A JP H0780014 A JPH0780014 A JP H0780014A JP 5229322 A JP5229322 A JP 5229322A JP 22932293 A JP22932293 A JP 22932293A JP H0780014 A JPH0780014 A JP H0780014A
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JP
Japan
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surface roughness
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bone
intra
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JP5229322A
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Toshio Ushito
敏夫 牛頭
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Publication date
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    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 芯体1の最大表面粗さを20〜40μmにし
た後、該芯体1外周に生体活性材料パウダーを溶射して
最大表面粗さ30〜50μmの被覆層を形成する。ま
た、表面が粗面化された芯体1と、溶射法により該芯体
1外周に設けたチタンまたはチタン酸化物からなる第1
被覆層3と、その外周に設けた生体活性材料の第2被覆
層4とからなる骨内インプラントであって、芯体1の最
大表面粗さを20〜40μmに粗面化した後、該芯体1
外周にチタンまたはチタン酸化物パウダーを溶射して第
1被覆層3を形成し、さらに該第1被覆層3外周に生体
活性材料パウダーを溶射して最大表面粗さを30〜50
μmの第2被覆層4を形成する。 【効果】 生体内に埋植した場合、骨への過度の侵襲を
生じず、骨との親和性に優れ、長期的使用しても強度の
低下が起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、骨内インプラントに
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、歯科
および整形外科の分野で用いられる人工歯根、人工関
節、人工骨、ボーンスクリュー、ボーンプレートおよび
ボーンフレーム等に有用な、骨内インプラントに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】現在、人工歯根、人工関節、
人工骨、ボーンスクリュー、ボーンプレートおよびボー
ンフレーム等の骨内インプラントが、歯科および整形外
科の臨床において広範囲に使用されている。このような
歯科および整形外科に用いられる骨内インプラントに要
求される特性として、骨内インプラント自身の強度に優
れ、骨内インプラントと生体組織との親和性に優れ、さ
らには、新生骨組織とインプラント表面とがオッセオイ
ンテグレーションあるいは結合することで一体性を高め
る機構を備えていることが極めて重要となっている。
【0003】このような高強度性、親和性および一体性
の要求に対して、たとえば、インプラントの芯体の表面
に生体組織との親和性に優れた生体親和性セラミックス
からなる被覆層をプラズマ溶射して親和性を向上させ
て、さらに、表面に凹凸構造を有する溶射皮膜を形成し
て一体性を向上させた骨内インプラントが提案されてい
る(たとえば、特開昭52ー14095号公報参照)。
【0004】しかしながら、このような骨内インプラン
トは、複雑な形状への対応やコスト低減が可能ではある
ものの、プラズマ溶射法により形成した現状の生体親和
性セラミックスの被覆層は、芯体との付着強度が低く、
生体内で長時間使用した場合、芯体と被覆層とがずれた
り剥がれたりする場合があった。さらに、前記の骨内イ
ンプラントにおける表面の凹凸は、骨との一体性を向上
させるものの、その表面の凹凸の度合によっては、骨内
に埋植した際の初期固定力や骨への侵襲が非常に大き
く、親和性を低下させる場合もあった。
【0005】このように、これまでの骨内インプラント
においては、芯体と被覆層との間の付着強度や表面の凹
凸についてほとんど考慮されていないのが実状である。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来技術の問題点を解消し、生体内にインプラン
トを埋植した場合、骨組織を傷つけない程度の被覆層の
表面粗さをもち、骨組織との親和性が高く、また、生体
内で長期間使用しても骨内固定力が低下しない新しい骨
内インプラントを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、表面が粗面化された芯体と溶射
法により該芯体外周に設けた生体活性材料の被覆層とか
らなる骨内インプラントであって、芯体の最大表面粗さ
が20〜40μmに粗面化された後、該芯体外周に生体
活性材料パウダーが溶射されて最大表面粗さが30〜5
0μmの被覆層が形成されていることを特徴とする骨内
インプラントを提供する。
【0007】さらにこの発明においては、表面が粗面化
された芯体と、溶射法により該芯体外周に設けたチタン
またはチタン酸化物からなる第1被覆層と、該第1被覆
層外周に設けた生体活性材料の第2被覆層とからなる骨
内インプラントであって、芯体の最大表面粗さが20〜
40μmに粗面化された後、該芯体外周にチタンまたは
チタン酸化物パウダーが溶射されて第1被覆層が形成さ
れ、さらに該第1被覆層外周に生体活性材料パウダーが
溶射されて最大表面粗さ30〜50μmの第2被覆層が
形成されていることを特徴とする骨内インプラントをも
提供する。
【0008】
【作用】この発明の骨内インプラントにおける芯体の材
料としては、チタン、チタン合金、コバルト−クロム系
合金等の金属が好ましいが、酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウム等の結晶やセラミックスでもかまわない。芯
体は第1被覆層を設ける前処理として、たとえばブラス
ト処理等の物理的処理によって表面を洗浄粗面化してお
くことが望ましい。この場合、酸エッチングや陽極酸化
処理等の化学処理により表面を粗面化したり、物理的処
理と化学的処理を組み合わせてもかまわないが、最大表
面粗さを20〜40μmにする。つまり、この芯体表面
の粗面化により、芯体と第1被覆層の接触面積が増大す
るので、芯体と第1被覆層との付着強度が増大する。こ
の最大表面粗さの値より粗くても細かくても、芯体と第
1被覆層との付着強度は低下する。
【0009】さらに、芯体の表面粗さは第1被覆層の表
面粗さに影響を与え、また、第1被覆層の表面粗さは第
2被覆層の表面粗さおよび付着強度に影響を与えるた
め、芯体の表面粗さは、前述の範囲に限定される。芯体
外周に設ける第1被覆層は、たとえば、プラズマ溶射法
やフレーム溶射法等の溶射法により設ける。その溶射法
は、骨との結合に適した粗面化および接触面積の増大が
効果的になされ、骨との強固な結合を可能にする。
【0010】チタンまたはチタン酸化物からなる第1被
覆層は、生体親和性セラミックス等の生体材料よりも強
度が高く、また、芯体との付着強度も大きく、しかも生
体内で安定である。このチタン酸化物はたとえば二酸化
チタンが好ましいが、これに限定されるものではない。
第1被覆層の厚さは、芯体との付着強度に悪影響がない
範囲で決めればよいがインプラントの形状寸法仕様や生
産性を考慮すると、30〜50μmが好ましい。もちろ
ん、この厚さに限定されるものではない。
【0011】この発明においては、第1被覆層外周に、
たとえば、生体親和性セラミックス等の生体活性材料か
らなる第2被覆層を設けると、生体活性材料の骨伝導効
果により、第2被覆層を設けない時よりもインプラント
の骨に対する初期固定の迅速化が可能となる。つまり、
骨とインプラントの結合が早くおき、さらに骨とインプ
ラントが接触する面積の増大がはかれる。
【0012】この第2被覆層の最大表面粗さは、骨との
親和性と埋植時の初期固定力および骨への侵襲を考慮し
た場合、30〜50μmが好ましい。この範囲以下では
骨との親和性および初期固定力に劣り、この範囲以上で
は骨へ過度の侵襲を与える。この発明においては、芯体
外周あるいはチタンまたはチタン酸化物からなる第1被
覆層外周に設けられた生体親和性セラミックス等の生体
活性材料の厚さは、1〜15μmにすることが好ましい
が、もちろん、この厚さに限定されるものではないし、
また、第2被覆層が第1被覆層上に斑状に点在していて
もよい。
【0013】芯体外周あるいはチタンまたはチタン酸化
物からなる第1被覆層外周に設けられた生体親和性セラ
ミックス等の生体活性材料による被覆層は、プラズマ溶
射やフレーム溶射等の溶射法のほか、スパッタリングや
イオンプレーティング等のPVD法で形成することが可
能であるが、もちろん、これらの方法に限定されるもの
ではない。
【0014】生体活性材料としては、たとえば水酸化ア
パタイト(HAp)、リン酸三カルシウム、アパタイト
コンポジットセラミックス(ABC:窯業協会誌、95
(8)、798−805(1987))等のセラミック
ス、生体活性ガラスや結晶化ガラスセラミックス等が使
用できるが、もちろん、これらに限定されるものではな
い。
【0015】以下、さらに詳しくこの発明の骨内インプ
ラントについて、具体例を示しつつ説明する。
【0016】
【実施例】実施例1 図1に例示したように、直径4mm、長さ10mmの砲
弾形状であり、チタンからなる芯体(1)の表面を、ブ
ラスト処理により最大表面粗さ20〜40μmに清浄粗
面化し、この芯体(1)外周に粒径が80μm以下のA
BCパウダーをプラズマ溶射装置を用いて、アルゴンと
ヘリウム、窒素または水素によるプラズマガス中で溶射
して被覆層(2)(厚さ5μm)を形成し、骨内インプ
ラントとした。
【0017】また別に、図2に例示したように、直径4
mm、長さ10mmの砲弾形状であり、チタンからなる
芯体(1)の表面を、ブラスト処理により最大表面粗さ
20〜40μmに清浄粗面化し、この芯体(1)外周に
粒径が5〜45μmのチタンパウダーをプラズマ溶射装
置を用いて、アルゴンとヘリウム、窒素または水素によ
るプラズマガス中で溶射して第1被覆層(3)(厚さ4
5μm)を形成し、さらにこの第1被覆層(3)の外周
に粒径が80μm以下のABCパウダーを第1被覆層と
同じ方法で溶射して第2被覆層(4)(厚さ5μm)を
形成し、骨内インプラントとした。なお、図1および図
2の骨内インプラントのABC被覆層の最大表面粗さを
タリサーフS5型表面形状・粗さ測定機を用いて測定し
たところ、30〜50μmであった。実施例2 次にこの発明の骨内インプラントの効果を確認するため
に以下に示すサンプルを作製し、埋植試験を行った。そ
のサンプルは次のように作製した。
【0018】先ず、直径1.6mm×長さ10mm、テ
ーパ2.5°(半角)の円錐形状を有するチタン芯体を
用意した。この芯体表面をブラスト処理により清浄粗面
化して、最大表面粗さ20〜40μmの範囲にした。こ
の芯体のブラスト処理面に、粒径が5〜45μmのチタ
ンパウダーをプラズマ溶射装置を用いてアルゴン+ヘリ
ウム、窒素、または水素によるプラズマガス中で溶射し
て、45μm厚の第1被覆層を形成した。
【0019】次に、この第1被覆層外周に粒径が80μ
m以下のABCパウダーを第1被覆層と同じ方法で溶射
して5μm厚の第2被覆層を形成し、サンプルS1を作
製した。このサンプルS1を家兎の大腿骨に埋植した。
また、比較のため、ブラスト処理条件やチタンパウダー
の粒径を変えて、第1被覆層の最大表面粗さを変え、さ
らに、第1被覆層と同じ方法で粒径80μm以下のAB
Cパウダーを溶射して5μm厚の第2被覆層を形成し、
第1被覆層および第2被覆層の表面粗さを変えたサンプ
ルを作製した。ABCからなる第2被覆層の表面粗さが
30μm以下のサンプルS2と、ABCからなる第2被
覆層の表面粗さが50μm以上のサンプルS3とした。
【0020】これらのサンプルを、家兎の大腿骨に埋植
した。さらに、ABCからなる第2被覆層の効果を確認
するために、この発明のサンプルS1と同じ方法でチタ
ン芯体(1)外周に粒径が5〜45μmのチタンパウダ
ーを50μmの厚さに被覆した参考サンプルSR1を作
成した。これを同じく家兎の大腿骨に埋植した。
【0021】3ヶ月経過後、サンプルS1S2S3
およびSR1を摘出し、押し出し試験(プッシュアウト
試験)および病理組織標本観察を行った。押し出し試験
の結果、この発明のサンプルS1は参考サンプルSR1
と同程度の高い押し出し強度を有し、骨との結合強度の
低下がないことが確認できた。また、S1の押し出し強
度はサンプルS2よりも高かった。
【0022】病理組織標本観察により、この発明のサン
プルS1は、参考サンプルSR1およびサンプルS2
りも骨の寄りが良い(骨伝導効果に優れている)ことが
確認できた。さらに、サンプルS3では、骨への過度の
侵襲が生じていることが確認できた。
【0023】
【発明の効果】以上詳しく述べた通り、この発明の骨内
インプラントは、生体内に埋植した場合、骨への過度の
侵襲を生じず、骨との親和性に優れ、長期的使用しても
強度の低下が起こらず、より安全で安定な骨内インプラ
ントの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例において、骨内インプラント
の概略を示す断面図である。
【図2】この発明の実施例において、骨内インプラント
の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
1 芯体 2 被覆層 3 第1被覆層 4 第2被覆層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が粗面化された芯体と溶射法により
    該芯体外周に設けた生体活性材料の被覆層とからなる骨
    内インプラントであって、芯体の最大表面粗さが20〜
    40μmに粗面化された後、該芯体外周に生体活性材料
    パウダーが溶射されて最大表面粗さ30〜50μmの被
    覆層が形成されていることを特徴とする骨内インプラン
    ト。
  2. 【請求項2】 表面が粗面化された芯体と、溶射法によ
    り該芯体外周に設けたチタンまたはチタン酸化物からな
    る第1被覆層と、該第1被覆層外周に設けた生体活性材
    料の第2被覆層とからなる骨内インプラントであって、
    芯体の最大表面粗さが20〜40μmに粗面化された
    後、該芯体外周にチタンまたはチタン酸化物パウダーが
    溶射されて第1被覆層が形成され、さらに該第1被覆層
    外周に生体活性材料パウダーが溶射されて最大表面粗さ
    30〜50μmの第2被覆層が形成されていることを特
    徴とする骨内インプラント。
JP5229322A 1993-09-14 1993-09-14 骨内インプラント Withdrawn JPH0780014A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002065709A (ja) * 2000-08-23 2002-03-05 Tokyo Bio Ceramics Kenkyusho:Kk 歯もしくは骨の固定具
KR100714244B1 (ko) * 2004-04-26 2007-05-02 한국기계연구원 생체용 골유도성 금속 임플란트 및 그 제조방법
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WO2019082160A1 (pt) * 2017-10-26 2019-05-02 Universidade Do Minho Implante dentário com gradiente funcional e respetivo processo para sua obtenção

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