JPH08182755A - 生体用材料およびその表面処理方法 - Google Patents
生体用材料およびその表面処理方法Info
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- JPH08182755A JPH08182755A JP6338693A JP33869394A JPH08182755A JP H08182755 A JPH08182755 A JP H08182755A JP 6338693 A JP6338693 A JP 6338693A JP 33869394 A JP33869394 A JP 33869394A JP H08182755 A JPH08182755 A JP H08182755A
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- C23C14/58—After-treatment
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- A61C8/0012—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy
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- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 人工歯根、人工骨等の生体内に埋入される生
体用金属の生体親和性を向上し、容易に作ることができ
るようにする。 【構成】 ナトリウムおよびカリウムの一方または双
方、さらにこれらに酸素、さらにこれらにカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの一種以上を加えた成分で
基材２の表面に、基材原子との１ミクロン以下の厚さの
表面処理層３を形成して生体用材料１を構成するように
したので、従来のインプラント材やチタン合金に無い優
れた骨細胞との親和性のある材料とすることができる。
このため、これらの表面処理層３を、（ａ）イオン注入
による表面処理，（ｂ）スパッタリングないしは真空蒸
着等と，レーザ光照射とを組合せた表面処理を行うよう
にして、生体用材料１を得る。
体用金属の生体親和性を向上し、容易に作ることができ
るようにする。 【構成】 ナトリウムおよびカリウムの一方または双
方、さらにこれらに酸素、さらにこれらにカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの一種以上を加えた成分で
基材２の表面に、基材原子との１ミクロン以下の厚さの
表面処理層３を形成して生体用材料１を構成するように
したので、従来のインプラント材やチタン合金に無い優
れた骨細胞との親和性のある材料とすることができる。
このため、これらの表面処理層３を、（ａ）イオン注入
による表面処理，（ｂ）スパッタリングないしは真空蒸
着等と，レーザ光照射とを組合せた表面処理を行うよう
にして、生体用材料１を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工歯根，人工骨さら
には人口関節等の生体内に埋入されるインプラント用の
生体用材料およびその表面処理方法に関し、生体内にお
ける親和性，表面処理層の基材に対する密着性等を改良
したものである。
には人口関節等の生体内に埋入されるインプラント用の
生体用材料およびその表面処理方法に関し、生体内にお
ける親和性，表面処理層の基材に対する密着性等を改良
したものである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料やセラミックス材料等により構
成される基材により生体の機能を一部代替する生体用材
料は、筋・骨格系のように、動的な荷重を受ける整形外
科用材料や歯科用補綴材として需要が高まっている。例
えば、基材を金属材料により構成する場合には、ステン
レス鋼やコバルト−クロム合金等の他、優れた耐蝕性を
有することからチタンやチタン合金が使用されるように
なってきており、一方、基材をセラミックス材料により
構成する場合にはアルミナ等が使用されるようになって
いる。
成される基材により生体の機能を一部代替する生体用材
料は、筋・骨格系のように、動的な荷重を受ける整形外
科用材料や歯科用補綴材として需要が高まっている。例
えば、基材を金属材料により構成する場合には、ステン
レス鋼やコバルト−クロム合金等の他、優れた耐蝕性を
有することからチタンやチタン合金が使用されるように
なってきており、一方、基材をセラミックス材料により
構成する場合にはアルミナ等が使用されるようになって
いる。
【０００３】これら生体用材料の基材に要求される特性
の一つに、これら基材を骨や歯根等の代替材として使用
するときの骨細胞との親和性がある。
の一つに、これら基材を骨や歯根等の代替材として使用
するときの骨細胞との親和性がある。
【０００４】そこで、従来から生体用材料を構成する基
材の骨細胞との親和性を向上するため、リン酸カルシ
ウム等を基材表面にプラズマ溶射することにより骨の主
成分であるハイドロキシアパタイトを基材表面にコーテ
ィングする方法，基材が金属材料からなる場合にはこ
の基材を陽極としてリン酸イオンを含む溶液中で通電す
ることによりリンと金属基材を構成する原子とからなる
表面処理層を形成する方法，基材をアルカリ溶液に浸
漬して高温酸化を行うことにより基材表面にコーティン
グする方法等がある。
材の骨細胞との親和性を向上するため、リン酸カルシ
ウム等を基材表面にプラズマ溶射することにより骨の主
成分であるハイドロキシアパタイトを基材表面にコーテ
ィングする方法，基材が金属材料からなる場合にはこ
の基材を陽極としてリン酸イオンを含む溶液中で通電す
ることによりリンと金属基材を構成する原子とからなる
表面処理層を形成する方法，基材をアルカリ溶液に浸
漬して高温酸化を行うことにより基材表面にコーティン
グする方法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のに記
載の方法では、得られるコーティング層の密着強度が低
く、生体内に埋設して使用した場合に、基材とハイドロ
キシアパタイトとの溶射界面から剥離してしまうという
問題がある。
載の方法では、得られるコーティング層の密着強度が低
く、生体内に埋設して使用した場合に、基材とハイドロ
キシアパタイトとの溶射界面から剥離してしまうという
問題がある。
【０００６】また、に記載の方法では、得られる生体
用材料の生体親和性が満足できるレベルに達しないとい
う問題がある。
用材料の生体親和性が満足できるレベルに達しないとい
う問題がある。
【０００７】さらに、に記載の方法は、チタンまたは
チタン合金からなる基材にしか適用できないという問題
がある。
チタン合金からなる基材にしか適用できないという問題
がある。
【０００８】本発明はこのような従来の技術が有する課
題に鑑みてなされたものであり、人工歯根，人工骨さら
には人口関節等の生体内に埋入されるインプラント用の
生体用材料およびその表面処理方法を提供しようとする
ものであり、具体的には、金属材料またはセラミックス
材料等のいかなる材料からなる基材であっても剥離など
の強度上の問題がなく、生体親和性に優れた生体用材料
およびその表面処理方法を提供しようとするものであ
る。
題に鑑みてなされたものであり、人工歯根，人工骨さら
には人口関節等の生体内に埋入されるインプラント用の
生体用材料およびその表面処理方法を提供しようとする
ものであり、具体的には、金属材料またはセラミックス
材料等のいかなる材料からなる基材であっても剥離など
の強度上の問題がなく、生体親和性に優れた生体用材料
およびその表面処理方法を提供しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
かかる生体用材料は、基材表面に、ナトリウムおよびカ
リウムの少なくともいずれか一つと前記基材を構成する
原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表面処理層、ある
いはナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一
つと酸素および前記基材を構成する原子とを含む１ミク
ロン以下の厚さの表面処理層を設けたことを特徴とする
ものである。
かかる生体用材料は、基材表面に、ナトリウムおよびカ
リウムの少なくともいずれか一つと前記基材を構成する
原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表面処理層、ある
いはナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一
つと酸素および前記基材を構成する原子とを含む１ミク
ロン以下の厚さの表面処理層を設けたことを特徴とする
ものである。
【００１０】請求項２記載の本発明にかかる生体用材料
は、請求項１記載の生体用材料において、表面処理層
が、カルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なく
ともいずれか一つを含むことを特徴とするものである。
は、請求項１記載の生体用材料において、表面処理層
が、カルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なく
ともいずれか一つを含むことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３記載の本発明にかかる生体用材料
の表面処理方法は、基材表面にイオン注入法により、ナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、ま
たはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウム，マグ
ネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを
イオン注入することにより、１ミクロン以下の厚さの表
面処理層を形成するようにしたことを特徴とするもので
ある。
の表面処理方法は、基材表面にイオン注入法により、ナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、ま
たはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウム，マグ
ネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを
イオン注入することにより、１ミクロン以下の厚さの表
面処理層を形成するようにしたことを特徴とするもので
ある。
【００１２】請求項４記載の本発明にかかる生体用材料
の表面処理方法は、基材表面にスパッタリング法ないし
は真空蒸着法等の表面処理法により、ナトリウムおよび
カリウムの少なくともいずれか一つ、またはこれらと酸
素、あるいはこれらとカルシウム，マグネシウムおよび
バリウムの少なくともいずれか一つとを蒸着した後、レ
ーザ光を照射することにより、１ミクロン以下の厚さの
表面処理層を形成するようにしたことを特徴とするもの
である。
の表面処理方法は、基材表面にスパッタリング法ないし
は真空蒸着法等の表面処理法により、ナトリウムおよび
カリウムの少なくともいずれか一つ、またはこれらと酸
素、あるいはこれらとカルシウム，マグネシウムおよび
バリウムの少なくともいずれか一つとを蒸着した後、レ
ーザ光を照射することにより、１ミクロン以下の厚さの
表面処理層を形成するようにしたことを特徴とするもの
である。
【００１３】
【作用】請求項１記載の本発明にかかる生体用材料は、
ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つと
基材を構成する原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表
面処理層、あるいはナトリウムおよびカリウムの少なく
ともいずれか一つと酸素および基材を構成する原子とを
含む１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設けるように
しており、基材表面を他の成分で覆うことなく、少なく
とも、基材を構成する原子とナトリウムおよびカリウム
の一方または双方とが存在する状態の表面処理層とする
ことにより、体液中において、この表面処理層の表面に
対する生体由来のハイドロキシアパタイトの析出速度を
増加するようにしている。そのため、この生体用材料と
骨細胞との親和性が向上し、生体用材料の生体親和性が
向上するようになる。
ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つと
基材を構成する原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表
面処理層、あるいはナトリウムおよびカリウムの少なく
ともいずれか一つと酸素および基材を構成する原子とを
含む１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設けるように
しており、基材表面を他の成分で覆うことなく、少なく
とも、基材を構成する原子とナトリウムおよびカリウム
の一方または双方とが存在する状態の表面処理層とする
ことにより、体液中において、この表面処理層の表面に
対する生体由来のハイドロキシアパタイトの析出速度を
増加するようにしている。そのため、この生体用材料と
骨細胞との親和性が向上し、生体用材料の生体親和性が
向上するようになる。
【００１４】なお、基材としては、例えばチタンまたは
チタン合金，ないしはコバルト−クロム−モリブデン合
金等の金属材料や、アルミナ等のセラミックス材料等が
例示される。
チタン合金，ないしはコバルト−クロム−モリブデン合
金等の金属材料や、アルミナ等のセラミックス材料等が
例示される。
【００１５】請求項２記載の本発明にかかる生体用材料
は、ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれかと
基材を構成する原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表
面処理層、あるいはナトリウムおよびカリウムの少なく
ともいずれかと酸素および基材を構成する原子とを含む
１ミクロン以下の厚さの表面処理層が、カルシウム、マ
グネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つを
含んでおり、請求項１記載の本発明にかかる生体用材料
と同様に、表面処理層の表面に対する生体由来ハイドロ
キシアパタイトの析出速度を増加させ、その生体親和性
が向上するようになる。
は、ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれかと
基材を構成する原子とを含む１ミクロン以下の厚さの表
面処理層、あるいはナトリウムおよびカリウムの少なく
ともいずれかと酸素および基材を構成する原子とを含む
１ミクロン以下の厚さの表面処理層が、カルシウム、マ
グネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つを
含んでおり、請求項１記載の本発明にかかる生体用材料
と同様に、表面処理層の表面に対する生体由来ハイドロ
キシアパタイトの析出速度を増加させ、その生体親和性
が向上するようになる。
【００１６】そして、これらの表面処理層は、本発明に
かかる生体用材料の表面処理方法によって形成すること
ができる。すなわち、本発明にかかる生体用材料の表面
処理方法では、（ａ）請求項３に記載したように、基材
表面に対してナトリウムおよびカリウムの少なくともい
ずれか一つ、またはこれらと酸素、あるいはこれらとカ
ルシウム、マグネシウムおよびバリウムの少なくともい
ずれか一つとをイオン注入することによる表面処理，
（ｂ）請求項４に記載したように、基材表面に対してナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、ま
たはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウム、マグ
ネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを
蒸着するスパッタリングないしは真空蒸着等と，レーザ
光照射とを行うことによる表面処理を行って、基材表面
を少なくともナトリウムおよびカリウムの一方または双
方で覆うことにより、基材を構成する原子とナトリウム
およびカリウムの一方または双方とが少なくとも存在す
る状態の１ミクロン以下の厚さの表面処理層を形成して
骨細胞との親和性に優れた生体用材料を効果的に作るこ
とができるようにしている。
かかる生体用材料の表面処理方法によって形成すること
ができる。すなわち、本発明にかかる生体用材料の表面
処理方法では、（ａ）請求項３に記載したように、基材
表面に対してナトリウムおよびカリウムの少なくともい
ずれか一つ、またはこれらと酸素、あるいはこれらとカ
ルシウム、マグネシウムおよびバリウムの少なくともい
ずれか一つとをイオン注入することによる表面処理，
（ｂ）請求項４に記載したように、基材表面に対してナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、ま
たはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウム、マグ
ネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを
蒸着するスパッタリングないしは真空蒸着等と，レーザ
光照射とを行うことによる表面処理を行って、基材表面
を少なくともナトリウムおよびカリウムの一方または双
方で覆うことにより、基材を構成する原子とナトリウム
およびカリウムの一方または双方とが少なくとも存在す
る状態の１ミクロン以下の厚さの表面処理層を形成して
骨細胞との親和性に優れた生体用材料を効果的に作るこ
とができるようにしている。
【００１７】
【実施例】以下、本発明にかかる生体用材料およびその
表面処理方法について、具体的に説明する。
表面処理方法について、具体的に説明する。
【００１８】図１にその表面構造を示すように、この生
体用材料１は、母材となる基材２と，この基材２の表面
に形成されるナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）
のいずれか一方または両方、あるいは、これら３種類
（（Ｎａ），（Ｋ），（Ｎａ＋Ｋ））の成分に、カルシ
ウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびバリウム
（Ｂａ）の少なくともいずれか一つ、ないしはこれらに
酸素を加えた成分が基材２を構成する元素とともに存在
する表面処理層３とで構成される。表面処理層３はナト
リウム等により基材２を完全に覆う状態で存在する必要
はなく、最表面にナトリウムが１原子存在するような状
態であってもよい。
体用材料１は、母材となる基材２と，この基材２の表面
に形成されるナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）
のいずれか一方または両方、あるいは、これら３種類
（（Ｎａ），（Ｋ），（Ｎａ＋Ｋ））の成分に、カルシ
ウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびバリウム
（Ｂａ）の少なくともいずれか一つ、ないしはこれらに
酸素を加えた成分が基材２を構成する元素とともに存在
する表面処理層３とで構成される。表面処理層３はナト
リウム等により基材２を完全に覆う状態で存在する必要
はなく、最表面にナトリウムが１原子存在するような状
態であってもよい。
【００１９】ナトリウムおよびカリウムのいずれか一方
または双方、あるいはこれら３種の成分にカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの少なくともいずれかを加
えた成分と，基材２を構成する元素との総量は２０原子
％以上であることが望ましい。これらの原子の総量が２
０原子％未満であると、生体親和性が改善されないこと
がある。
または双方、あるいはこれら３種の成分にカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの少なくともいずれかを加
えた成分と，基材２を構成する元素との総量は２０原子
％以上であることが望ましい。これらの原子の総量が２
０原子％未満であると、生体親和性が改善されないこと
がある。
【００２０】酸素は表面処理層３を形成する際に不可避
的に含まれるのであり、積極的な意味で添加する必要が
あるものではない。ただし、酸素含有量が８０原子％を
越えると生体親和性が劣化することがあり、酸素含有量
は８０原子％以下であることが望ましい。
的に含まれるのであり、積極的な意味で添加する必要が
あるものではない。ただし、酸素含有量が８０原子％を
越えると生体親和性が劣化することがあり、酸素含有量
は８０原子％以下であることが望ましい。
【００２１】基材２としては、従来から生体用材料とし
て使用されている純チタンやチタン合金，ステンレス
鋼，コバルト−クロム合金，コバルト−クロム−モリブ
デン合金さらには形状記憶合金（チタン−ニッケル合金
など）等の金属材料や、アルミナ等のセラミックス材料
を用いることができる。
て使用されている純チタンやチタン合金，ステンレス
鋼，コバルト−クロム合金，コバルト−クロム−モリブ
デン合金さらには形状記憶合金（チタン−ニッケル合金
など）等の金属材料や、アルミナ等のセラミックス材料
を用いることができる。
【００２２】これら基材２の表面に形成するナトリウム
およびカリウムの一方または両方と，基材２を構成する
原子とで形成される表面処理層３は、ナトリウムおよび
カリウムの一方または両方、あるいはこれらに酸素を含
み、ないしはこれらにカルシウム，マグネシウムおよび
バリウムの少なくともいずれか一つを含んだ形で形成さ
れることになり、これによって生体用材料の生体親和性
を向上させるものである。すなわち、表面処理層３がナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つを含
むと、生体内に埋設された生体用材料１からその周囲近
傍の体液へナトリウムイオンおよびカリウムイオンの一
方または双方が溶出し、周囲近傍の体液におけるカルシ
ウムの過飽和度を上昇させるために生体用材料１の表面
処理層３へのカルシウムの析出速度を増加させるため
に、生体親和性が向上するものと考えられる。
およびカリウムの一方または両方と，基材２を構成する
原子とで形成される表面処理層３は、ナトリウムおよび
カリウムの一方または両方、あるいはこれらに酸素を含
み、ないしはこれらにカルシウム，マグネシウムおよび
バリウムの少なくともいずれか一つを含んだ形で形成さ
れることになり、これによって生体用材料の生体親和性
を向上させるものである。すなわち、表面処理層３がナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つを含
むと、生体内に埋設された生体用材料１からその周囲近
傍の体液へナトリウムイオンおよびカリウムイオンの一
方または双方が溶出し、周囲近傍の体液におけるカルシ
ウムの過飽和度を上昇させるために生体用材料１の表面
処理層３へのカルシウムの析出速度を増加させるため
に、生体親和性が向上するものと考えられる。
【００２３】また、表面処理層３がカルシウム，マグネ
シウムおよびバリウムの少なくとも一つをさらに含むこ
とにより、生体用材料１と骨細胞との親和性が向上す
る。
シウムおよびバリウムの少なくとも一つをさらに含むこ
とにより、生体用材料１と骨細胞との親和性が向上す
る。
【００２４】このような表面処理層３を形成すべき厚さ
は基材２によって異なるが、この表面処理層３が形成さ
れても基材２の電子の場の影響が表面近傍に及ぶ状態を
維持する必要があり、通常、表面から１ミクロン以下の
範囲であれば良く、たとえばナトリウム，カリウムおよ
び酸素を含む表面処理層３の場合には５００〜１０００
オングストローム以下である。表面処理層３が１ミクロ
ンを越えて厚くなると、電子の場の影響が表面近傍に及
ばなくなってしまう。
は基材２によって異なるが、この表面処理層３が形成さ
れても基材２の電子の場の影響が表面近傍に及ぶ状態を
維持する必要があり、通常、表面から１ミクロン以下の
範囲であれば良く、たとえばナトリウム，カリウムおよ
び酸素を含む表面処理層３の場合には５００〜１０００
オングストローム以下である。表面処理層３が１ミクロ
ンを越えて厚くなると、電子の場の影響が表面近傍に及
ばなくなってしまう。
【００２５】この本発明にかかる生体用材料１では、基
材２とナトリウム等を含む表面処理層３との密着性や強
度等がその特性に大きく影響することから、その表面処
理方法が重要となる。ハイドロキシアパタイトコーティ
ングを用いる溶射法では、基材とコーティング層の剥離
が生じ易いこと、また、通常の熱処理炉による加熱で
は、Ｎａ，Ｋ，などの金属材料（基材）中への熱拡散が
期待できない。
材２とナトリウム等を含む表面処理層３との密着性や強
度等がその特性に大きく影響することから、その表面処
理方法が重要となる。ハイドロキシアパタイトコーティ
ングを用いる溶射法では、基材とコーティング層の剥離
が生じ易いこと、また、通常の熱処理炉による加熱で
は、Ｎａ，Ｋ，などの金属材料（基材）中への熱拡散が
期待できない。
【００２６】そこで、生体用材料１の表面処理層３の形
成に適した本発明にかかる表面処理方法について、具体
的に説明する。
成に適した本発明にかかる表面処理方法について、具体
的に説明する。
【００２７】この表面処理方法が行われる基材２として
は、金属材料やセラミックス材料等のインプラント用基
材として公知のあらゆる材料が使用でき、特定の材料に
限定する必要はない。前述した金属製の通常のインプラ
ント材料、たとえば純チタン、ステンレス鋼、コバルト
−クロム−モリブデン合金、形状記憶合金（チタン−ニ
ッケル合金など）等や、さらにはセラミックス材料とし
てはアルミナ等が使用できる。さらに、骨細胞との親和
性に優れた生体用のチタン合金を用いることもできるた
め、まず、このチタン合金の組成について例示的に説明
しておく。
は、金属材料やセラミックス材料等のインプラント用基
材として公知のあらゆる材料が使用でき、特定の材料に
限定する必要はない。前述した金属製の通常のインプラ
ント材料、たとえば純チタン、ステンレス鋼、コバルト
−クロム−モリブデン合金、形状記憶合金（チタン−ニ
ッケル合金など）等や、さらにはセラミックス材料とし
てはアルミナ等が使用できる。さらに、骨細胞との親和
性に優れた生体用のチタン合金を用いることもできるた
め、まず、このチタン合金の組成について例示的に説明
しておく。
【００２８】この生体用チタン合金は、チタンにカルシ
ウムを１０原子％以下、リンを０．００５〜６．０原子
％さらに酸素を２４原子％以下添加してなるものであ
る。この生体用チタン合金を構成するために添加される
各元素の添加量の限定理由を説明する。
ウムを１０原子％以下、リンを０．００５〜６．０原子
％さらに酸素を２４原子％以下添加してなるものであ
る。この生体用チタン合金を構成するために添加される
各元素の添加量の限定理由を説明する。
【００２９】 カルシウム：Ｃａ カルシウムはチタンに対してほとんど溶解度を持たない
元素であり、元素単独での添加は難しいが、元素単独で
なくカルシウムの化合物として添加することは可能であ
る。カルシウム化合物のうち、機械的強度および金属組
織学的に好ましいのは、リン酸カルシウムの形での添加
である。
元素であり、元素単独での添加は難しいが、元素単独で
なくカルシウムの化合物として添加することは可能であ
る。カルシウム化合物のうち、機械的強度および金属組
織学的に好ましいのは、リン酸カルシウムの形での添加
である。
【００３０】一方、このカルシウムを添加しなくとも、
後述するリンの添加によってチタン合金の生体親和性を
向上することは期待できる。しかし、カルシウムは骨の
主成分として不可欠なものであり、生体親和性の一層の
向上のためには添加することが望ましい。
後述するリンの添加によってチタン合金の生体親和性を
向上することは期待できる。しかし、カルシウムは骨の
主成分として不可欠なものであり、生体親和性の一層の
向上のためには添加することが望ましい。
【００３１】どのようなリン酸カルシウムの形で添加し
ても生体親和性は向上されるが、最大量はリン酸カルシ
ウム（Ｃａ10( ＰＯ4 ) 6 ）を添加した場合のカルシウ
ムの１．６７倍、すなわち１０原子％である。
ても生体親和性は向上されるが、最大量はリン酸カルシ
ウム（Ｃａ10( ＰＯ4 ) 6 ）を添加した場合のカルシウ
ムの１．６７倍、すなわち１０原子％である。
【００３２】そこで、カルシウムの添加量は１０原子％
以下と限定することが望ましい。
以下と限定することが望ましい。
【００３３】 リン：Ｐ リンはチタンに単独で添加してもチタン合金の生体親和
性を向上させることが期待される元素であり、チタンに
リンを添加する場合、固溶する原子％は、高温（約１２
００℃以上）で約０．２原子％、またそれ以下の温度で
はほとんど０％である。これ以上の量のリンをチタンに
添加させると、ＴｉＰという相が現れ、このＴｉＰが少
量であればチタン合金の硬度を上昇させる効果がある
が、多量に存在すると、チタン合金を脆くさせる。
性を向上させることが期待される元素であり、チタンに
リンを添加する場合、固溶する原子％は、高温（約１２
００℃以上）で約０．２原子％、またそれ以下の温度で
はほとんど０％である。これ以上の量のリンをチタンに
添加させると、ＴｉＰという相が現れ、このＴｉＰが少
量であればチタン合金の硬度を上昇させる効果がある
が、多量に存在すると、チタン合金を脆くさせる。
【００３４】チタン合金として期待されるべき機械的性
質を損なわない程度に添加可能なリンの最大量は６．０
原子％である。一方、リンの添加によって生体親和性の
向上の効果がみられる最低量は０．００５原子％であ
る。
質を損なわない程度に添加可能なリンの最大量は６．０
原子％である。一方、リンの添加によって生体親和性の
向上の効果がみられる最低量は０．００５原子％であ
る。
【００３５】そこで、リンの添加量は、０．００５原子
％以上６．０原子％以下と限定することが望ましい。
％以上６．０原子％以下と限定することが望ましい。
【００３６】 酸素：Ｏ 酸素は、カルシウムまたはリンを化合物としてチタンに
添加する際に必要であるが、必ずしも意図的に添加する
必要はない。
添加する際に必要であるが、必ずしも意図的に添加する
必要はない。
【００３７】したがって、最大の添加量はリン酸カルシ
ウム（Ｃａ10( ＰＯ4 ) 6 ）を添加した場合の２４原子
％以下と限定することが望ましい。
ウム（Ｃａ10( ＰＯ4 ) 6 ）を添加した場合の２４原子
％以下と限定することが望ましい。
【００３８】 アルミニウム：Ａｌ アルミニウムは、リンの添加をＡｌＰＯ4 として行う場
合に必要に応じて添加される任意添加元素である。した
がって、アルミニウムの添加量の最低量は０原子％，最
大量は６原子％と限定することが望ましい。
合に必要に応じて添加される任意添加元素である。した
がって、アルミニウムの添加量の最低量は０原子％，最
大量は６原子％と限定することが望ましい。
【００３９】生体用チタン合金の上記以外の組成は、通
常、チタンと不可避的不純物である。
常、チタンと不可避的不純物である。
【００４０】このような骨細胞を構成する元素を添加し
た生体用チタン合金は、例えば粉末冶金法によって製造
される。
た生体用チタン合金は、例えば粉末冶金法によって製造
される。
【００４１】基材２となるこのような生体用チタン合金
によれば、生体用チタン合金の成分として骨の主成分で
あるリン、カルシウム、酸素などが添加してあるため、
従来、骨細胞とチタン合金インプラント材との間には、
ほとんど存在しなかった化学的な結合が期待され、化学
的な結合が生じない場合にもより優れた接着性が期待さ
れる。
によれば、生体用チタン合金の成分として骨の主成分で
あるリン、カルシウム、酸素などが添加してあるため、
従来、骨細胞とチタン合金インプラント材との間には、
ほとんど存在しなかった化学的な結合が期待され、化学
的な結合が生じない場合にもより優れた接着性が期待さ
れる。
【００４２】次に、上記の生体用チタン合金等の金属材
料，ないしはアルミナ等のセラミックス材料等のインプ
ラント材を基材２として行われる表面処理は、請求項３
または請求項４に記載した二つの表面処理方法により行
われる。
料，ないしはアルミナ等のセラミックス材料等のインプ
ラント材を基材２として行われる表面処理は、請求項３
または請求項４に記載した二つの表面処理方法により行
われる。
【００４３】まず、それぞれの表面処理方法について説
明する。 （１）請求項３記載の方法（Ｎａ，Ｋ等のイオン注入） この表面処理方法は、イオン注入法を用い、ナトリウム
およびカリウムを単独あるいは複合して、さらにこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
もいずれか一つを基材２の表面に注入するようにし、こ
のとき酸素（Ｏ）を同時に注入する場合も含む表面処理
方法である。
明する。 （１）請求項３記載の方法（Ｎａ，Ｋ等のイオン注入） この表面処理方法は、イオン注入法を用い、ナトリウム
およびカリウムを単独あるいは複合して、さらにこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
もいずれか一つを基材２の表面に注入するようにし、こ
のとき酸素（Ｏ）を同時に注入する場合も含む表面処理
方法である。
【００４４】すなわち、この場合の表面処理層に用いる
成分は、ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双
方、これらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウム
の少なくともいずれか一つとの組合わせに加え、これら
に酸素を組合わせたものである。
成分は、ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双
方、これらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウム
の少なくともいずれか一つとの組合わせに加え、これら
に酸素を組合わせたものである。
【００４５】たとえば、イオン注入法によれば、ナトリ
ウムイオンまたはカリウムイオン等が基材表面に打ち込
まれた状態となって基材の原子と結合して密着性が高
く、従来の溶射法により溶融材料の被膜により基材表面
を覆うように形成する場合より、密着強度が高い表面処
理層３を得ることができるとともに、基材２の表面の温
度も溶射法に比べて低く、基材２からの有害成分の溶出
を防止することもできる。 （２）請求項４記載の方法（Ｎａ，Ｋ等のスパッタリン
グまたは蒸着＋レーザ照射） この表面処理方法は、スパッタリングによってナトリウ
ムまたはカリウム等で形成したターゲットから飛散した
ＮａまたはＫを基材２の表面に打ち込んでから、または
蒸着によりＮａまたはＫを基材２の表面に蒸着してか
ら、レーザ照射を行うことにより同様に基材２の成分と
の密着性が高いＮａ，Ｋ等を含む表面処理層３を形成す
ることができる。
ウムイオンまたはカリウムイオン等が基材表面に打ち込
まれた状態となって基材の原子と結合して密着性が高
く、従来の溶射法により溶融材料の被膜により基材表面
を覆うように形成する場合より、密着強度が高い表面処
理層３を得ることができるとともに、基材２の表面の温
度も溶射法に比べて低く、基材２からの有害成分の溶出
を防止することもできる。 （２）請求項４記載の方法（Ｎａ，Ｋ等のスパッタリン
グまたは蒸着＋レーザ照射） この表面処理方法は、スパッタリングによってナトリウ
ムまたはカリウム等で形成したターゲットから飛散した
ＮａまたはＫを基材２の表面に打ち込んでから、または
蒸着によりＮａまたはＫを基材２の表面に蒸着してか
ら、レーザ照射を行うことにより同様に基材２の成分と
の密着性が高いＮａ，Ｋ等を含む表面処理層３を形成す
ることができる。
【００４６】本実施例では、純チタンからなる基材，コ
バルト−クロム−モリブデン合金（Ｃｏ：６２原子％，
Ｃｒ：３２原子％，Ｍｏ：４．５原子％，Ｓｉ：１．５
原子％）からなる基材ないしはアルミナ（Al2 Ｏ3 ）か
らなる基材を基材２とし、（Ｉ）イオン注入，または
（ＩＩ）蒸着＋レーザ照射によるナトリウムおよびカリ
ウムの一方または双方，ないしはこれらとカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの一方または双方とを組合
せた表面処理層３を形成した。 （Ｉ）イオン注入 イオン注入法におけるイオン注入条件は、１０ＫＶ、５
０μＡ／cm2 で、注入量は１０15〜18個／cm2 である。
バルト−クロム−モリブデン合金（Ｃｏ：６２原子％，
Ｃｒ：３２原子％，Ｍｏ：４．５原子％，Ｓｉ：１．５
原子％）からなる基材ないしはアルミナ（Al2 Ｏ3 ）か
らなる基材を基材２とし、（Ｉ）イオン注入，または
（ＩＩ）蒸着＋レーザ照射によるナトリウムおよびカリ
ウムの一方または双方，ないしはこれらとカルシウム，
マグネシウムおよびバリウムの一方または双方とを組合
せた表面処理層３を形成した。 （Ｉ）イオン注入 イオン注入法におけるイオン注入条件は、１０ＫＶ、５
０μＡ／cm2 で、注入量は１０15〜18個／cm2 である。
【００４７】こうして、純チタンからなる基材，コバル
ト−クロム−モリブデン合金からなる基材ないしはアル
ミナ（Al2 Ｏ3 ）からなる基材に、ナトリウムおよびカ
リウムの一方ないしは双方、またはこれらと酸素、ない
しはこれらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウム
の少なくともいずれか一つとを組合わせてイオン注入し
た生体用材料は、既に説明した図１に示す生体用材料１
に相当し、基材２の最表面から１０〜１００オングスト
ロームの範囲では、イオン注入にともなって注入される
酸素とナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双方と
が各基材２中に存在し、表面から５０〜５００オングス
トロームの範囲では、ナトリウムおよびカリウムの一方
ないしは双方が所定個数注入された状態となって基材構
成元素および酸素とともに表面処理層３を形成する。さ
らに、深さ１０００オングストロームを越える部分は、
基材２としての基材構成元素のみとなっている。
ト−クロム−モリブデン合金からなる基材ないしはアル
ミナ（Al2 Ｏ3 ）からなる基材に、ナトリウムおよびカ
リウムの一方ないしは双方、またはこれらと酸素、ない
しはこれらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウム
の少なくともいずれか一つとを組合わせてイオン注入し
た生体用材料は、既に説明した図１に示す生体用材料１
に相当し、基材２の最表面から１０〜１００オングスト
ロームの範囲では、イオン注入にともなって注入される
酸素とナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双方と
が各基材２中に存在し、表面から５０〜５００オングス
トロームの範囲では、ナトリウムおよびカリウムの一方
ないしは双方が所定個数注入された状態となって基材構
成元素および酸素とともに表面処理層３を形成する。さ
らに、深さ１０００オングストロームを越える部分は、
基材２としての基材構成元素のみとなっている。
【００４８】このようなナトリウムおよびカリウムの一
方ないしは双方を含む表面処理層３が形成された純チタ
ン，コバルト−クロム−モリブデン合金ないしはアルミ
ナを基材２とした生体用材料１の生体親和性を確かめる
ため、以下に示す内容の実験を行った。
方ないしは双方を含む表面処理層３が形成された純チタ
ン，コバルト−クロム−モリブデン合金ないしはアルミ
ナを基材２とした生体用材料１の生体親和性を確かめる
ため、以下に示す内容の実験を行った。
【００４９】得られた生体用材料１と表面処理層３を形
成されていない基材とを、それぞれ３７℃のHanks'溶液
中に１ケ月間浸漬した後、これらの表面の生成物におけ
るハイドロキシアパタイトの膜厚をＡＥＳ（オージェ電
子分光分析装置）により測定した。測定結果を表１ない
し表３にそれぞれ示す。
成されていない基材とを、それぞれ３７℃のHanks'溶液
中に１ケ月間浸漬した後、これらの表面の生成物におけ
るハイドロキシアパタイトの膜厚をＡＥＳ（オージェ電
子分光分析装置）により測定した。測定結果を表１ない
し表３にそれぞれ示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】表１ないし表３から明らかなように、純チ
タンからなる基材、コバルト−クロム−モリブデン合金
からなる基材，アルミナからなる基材それぞれに対して
ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双方，または
これらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少
なくとも一つ以上を打ち込んで表面処理した３種の本発
明にかかる生体用材料１は、表面に骨の主成分であるハ
イドロキシアパタイトが表面処理層３を形成されていな
い基材に対して１０〜１１０倍も生成していることが確
認された。
タンからなる基材、コバルト−クロム−モリブデン合金
からなる基材，アルミナからなる基材それぞれに対して
ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは双方，または
これらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少
なくとも一つ以上を打ち込んで表面処理した３種の本発
明にかかる生体用材料１は、表面に骨の主成分であるハ
イドロキシアパタイトが表面処理層３を形成されていな
い基材に対して１０〜１１０倍も生成していることが確
認された。
【００５４】したがって、生体内に本発明にかかる生体
用材料１を埋入した場合の骨形成能は、従来の生体用材
料よりも格段に向上されることが期待され、生体内にお
ける優れた親和性が確認された。
用材料１を埋入した場合の骨形成能は、従来の生体用材
料よりも格段に向上されることが期待され、生体内にお
ける優れた親和性が確認された。
【００５５】また、イオン注入条件を変え、表面処理層
３の厚さを３〜５０００オングストロームまで種々変化
させた試料を製作し、同様に浸漬試験を行ったが、１０
００オングストロームを越える厚さの表面処理層３を有
する試料では、従来の生体用材料を越えたハイドロキシ
アパタイトの生成は確認できなかった。
３の厚さを３〜５０００オングストロームまで種々変化
させた試料を製作し、同様に浸漬試験を行ったが、１０
００オングストロームを越える厚さの表面処理層３を有
する試料では、従来の生体用材料を越えたハイドロキシ
アパタイトの生成は確認できなかった。
【００５６】こうして基材２の表面にナトリウムおよび
カリウムの一方ないしは双方，またはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくとも一つ以上
を含む表面処理層３を形成することで、基材２はナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上と基材構成原子とで覆われた状態となり、生
体内において、表面処理層３に骨の主成分を含むことか
ら生体内において、骨等との親和性が向上する。
カリウムの一方ないしは双方，またはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくとも一つ以上
を含む表面処理層３を形成することで、基材２はナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上と基材構成原子とで覆われた状態となり、生
体内において、表面処理層３に骨の主成分を含むことか
ら生体内において、骨等との親和性が向上する。
【００５７】また、基材２と表面処理層３との間に境界
面がなく連続した状態となっているので、表面処理層３
の剥離が生じることもなく、強度的にも優れる。
面がなく連続した状態となっているので、表面処理層３
の剥離が生じることもなく、強度的にも優れる。
【００５８】したがって、生体内にこの生体用材料を埋
入した場合の骨形成能は、従来の生体用材料よりも格段
に向上されることが期待され、生体内における優れた親
和性が確認された。 （ＩＩ）スパッタリングまたは蒸着＋レーザ照射 スパッタリング法によってナトリウムまたはカリウム等
で形成したターゲットから飛散したＮａまたはＫを基材
２に打ち込んでからレーザ照射を行うことにより同様に
基材２の成分との密着性が高く、溶射法による場合のよ
うに高温化による基材２からの有害成分の溶出を招くこ
となく、ナトリウム，カリウム等を含む表面処理層３を
形成した。
入した場合の骨形成能は、従来の生体用材料よりも格段
に向上されることが期待され、生体内における優れた親
和性が確認された。 （ＩＩ）スパッタリングまたは蒸着＋レーザ照射 スパッタリング法によってナトリウムまたはカリウム等
で形成したターゲットから飛散したＮａまたはＫを基材
２に打ち込んでからレーザ照射を行うことにより同様に
基材２の成分との密着性が高く、溶射法による場合のよ
うに高温化による基材２からの有害成分の溶出を招くこ
となく、ナトリウム，カリウム等を含む表面処理層３を
形成した。
【００５９】スパッタリング法における条件は、スパッ
タアシストガス：Ａｒ，ガス圧：１０-4Torr，付加エネ
ルギ：１０ｅＶで、注入量は１０15〜18個／cm2 であ
る。また、レーザ照射条件は炭酸ガスレーザ（波長１
０．６nm），強度：５０ nW/cm２，圧力：１．０Torr，
大気中）である。
タアシストガス：Ａｒ，ガス圧：１０-4Torr，付加エネ
ルギ：１０ｅＶで、注入量は１０15〜18個／cm2 であ
る。また、レーザ照射条件は炭酸ガスレーザ（波長１
０．６nm），強度：５０ nW/cm２，圧力：１．０Torr，
大気中）である。
【００６０】こうして純チタンからなる基材，コバルト
−クロム−モリブデン合金からなる基材ないしはアルミ
ナ（Al2 Ｏ3 ）からなる基材に、ナトリウムおよびカリ
ウムの一方ないしは双方、またはこれらと酸素、ないし
はこれらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの
少なくともいずれか一つとを組合わせてスパッタリング
した後にレーザビームを照射することにより、既に説明
した図１に示す生体用材料１を製作した。
−クロム−モリブデン合金からなる基材ないしはアルミ
ナ（Al2 Ｏ3 ）からなる基材に、ナトリウムおよびカリ
ウムの一方ないしは双方、またはこれらと酸素、ないし
はこれらとカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの
少なくともいずれか一つとを組合わせてスパッタリング
した後にレーザビームを照射することにより、既に説明
した図１に示す生体用材料１を製作した。
【００６１】この生体用材料１は、基材２の最表面から
１０〜１００オングストロームの範囲では、スパッタリ
ングおよびレーザ照射にともなって注入された酸素とナ
トリウムおよびカリウムの一方ないしは双方とが各基材
２中に存在し、表面から５０〜５００オングストローム
の範囲では、ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは
双方が所定個数注入された状態となって基材構成原子お
よび酸素とともに表面処理層３を形成する。さらに、深
さ１０００オングストローム以上の部分は、基材２とし
ての基材構成元素のみとなっている。
１０〜１００オングストロームの範囲では、スパッタリ
ングおよびレーザ照射にともなって注入された酸素とナ
トリウムおよびカリウムの一方ないしは双方とが各基材
２中に存在し、表面から５０〜５００オングストローム
の範囲では、ナトリウムおよびカリウムの一方ないしは
双方が所定個数注入された状態となって基材構成原子お
よび酸素とともに表面処理層３を形成する。さらに、深
さ１０００オングストローム以上の部分は、基材２とし
ての基材構成元素のみとなっている。
【００６２】このようなナトリウムおよびカリウムの一
方ないしは双方を含む表面処理層３が形成された純チタ
ン，コバルト−クロム−モリブデン合金ないしはアルミ
ナを基材２とした生体用材料１の生体親和性を確かめる
ため、以下に示す内容の実験を行った。
方ないしは双方を含む表面処理層３が形成された純チタ
ン，コバルト−クロム−モリブデン合金ないしはアルミ
ナを基材２とした生体用材料１の生体親和性を確かめる
ため、以下に示す内容の実験を行った。
【００６３】得られた生体用材料１と表面処理層３を形
成されていない基材とを、それぞれ３７℃のHanks'溶液
中に１ケ月間浸析した後、これらの表面の生成物におけ
るハイドロキシアパタイトの膜厚をＡＥＳ（オージェ電
子分光分析装置）により測定した。測定結果を表４ない
し表６にそれぞれ示す。
成されていない基材とを、それぞれ３７℃のHanks'溶液
中に１ケ月間浸析した後、これらの表面の生成物におけ
るハイドロキシアパタイトの膜厚をＡＥＳ（オージェ電
子分光分析装置）により測定した。測定結果を表４ない
し表６にそれぞれ示す。
【００６４】
【表４】
【００６５】
【表５】
【００６６】
【表６】
【００６７】表４ないし表６から明らかなように、純チ
タンからなる基材，コバルト−クロム−モリブデン合金
からなる基材，アルミナからなる基材に対して、ナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上を形成して表面処理した３種の本発明にかか
る生体用材料１は、表面に骨の主成分であるハイドロキ
シアパタイトが表面処理層３を形成されていない基材に
対して数１０〜１１０倍も生成していることが確認され
た。
タンからなる基材，コバルト−クロム−モリブデン合金
からなる基材，アルミナからなる基材に対して、ナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上を形成して表面処理した３種の本発明にかか
る生体用材料１は、表面に骨の主成分であるハイドロキ
シアパタイトが表面処理層３を形成されていない基材に
対して数１０〜１１０倍も生成していることが確認され
た。
【００６８】したがって、生体内に本発明にかかる生体
用材料１を埋入した場合の骨形成能は、従来の生体用材
料よりも格段に向上されることが期待され、生体内にお
ける優れた親和性が確認された。
用材料１を埋入した場合の骨形成能は、従来の生体用材
料よりも格段に向上されることが期待され、生体内にお
ける優れた親和性が確認された。
【００６９】また、スパッタリング条件を変え、表面処
理層３の厚さを３〜５０００オングストロームの範囲で
種々変化させた試料を製作し、同様に浸漬試験を行った
が、１０００オングストロームを越える厚さの表面処理
層３を有する試料では、従来の生体用材料以上のハイド
ロキシアパタイトの生成は確認できなかった。
理層３の厚さを３〜５０００オングストロームの範囲で
種々変化させた試料を製作し、同様に浸漬試験を行った
が、１０００オングストロームを越える厚さの表面処理
層３を有する試料では、従来の生体用材料以上のハイド
ロキシアパタイトの生成は確認できなかった。
【００７０】こうして基材２の表面にナトリウムおよび
カリウムの一方ないしは双方，またはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくとも一つ以上
を含む表面処理層３を形成することで、基材２はナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上と基材成分とで覆われた状態となり、生体内
において、骨等との親和性が向上する。
カリウムの一方ないしは双方，またはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくとも一つ以上
を含む表面処理層３を形成することで、基材２はナトリ
ウムおよびカリウムの一方ないしは双方，またはこれら
とカルシウム，マグネシウムおよびバリウムの少なくと
も一つ以上と基材成分とで覆われた状態となり、生体内
において、骨等との親和性が向上する。
【００７１】また、基材２と表面処理層３との間に境界
面がなく連続した状態となっているので、表面処理層３
の剥離が生じることもなく、強度的に優れた生体用材料
となる。
面がなく連続した状態となっているので、表面処理層３
の剥離が生じることもなく、強度的に優れた生体用材料
となる。
【００７２】したがって、生体内にこの生体用材料を埋
入した場合の骨形成能は、従来の生体用材料よりも格段
に向上されることが期待され、生体内における優れた親
和性が確認された。
入した場合の骨形成能は、従来の生体用材料よりも格段
に向上されることが期待され、生体内における優れた親
和性が確認された。
【００７３】このようにして表面処理を施された本発明
にかかる生体用材料では、従来のインプラント用の生体
用材料にない優れた生体親和性が付与される。すなわ
ち、基材２の最表面にナトリウムまたはカリウムのいず
れか一方あるいは両方、さらにこれらに酸素を組み合わ
せたもの、さらにはこれらにカルシウム，マグネシウム
およびバリウムの一つ以上を組合せた成分と、金属基材
を構成する原子とを含んだ表面処理層が形成されるた
め、生体内に埋設されると、生体用材料１からその周囲
近傍の体液へナトリウムイオンおよびカリウムイオンの
一方または双方が溶出し、周囲近傍の体液におけるカル
シウムの過飽和度を上昇させるために生体用材料１の表
面処理層３へのカルシウムの析出速度を増加させて、ハ
イドロキシアパタイトの生成能が向上するとともに、骨
細胞との化学的な結合が生じたり、化学的な結合にまで
至らなくても接着性が向上し、生体親和性が向上する。
にかかる生体用材料では、従来のインプラント用の生体
用材料にない優れた生体親和性が付与される。すなわ
ち、基材２の最表面にナトリウムまたはカリウムのいず
れか一方あるいは両方、さらにこれらに酸素を組み合わ
せたもの、さらにはこれらにカルシウム，マグネシウム
およびバリウムの一つ以上を組合せた成分と、金属基材
を構成する原子とを含んだ表面処理層が形成されるた
め、生体内に埋設されると、生体用材料１からその周囲
近傍の体液へナトリウムイオンおよびカリウムイオンの
一方または双方が溶出し、周囲近傍の体液におけるカル
シウムの過飽和度を上昇させるために生体用材料１の表
面処理層３へのカルシウムの析出速度を増加させて、ハ
イドロキシアパタイトの生成能が向上するとともに、骨
細胞との化学的な結合が生じたり、化学的な結合にまで
至らなくても接着性が向上し、生体親和性が向上する。
【００７４】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、請求項１記載の本発明にかかる生体用材料によれ
ば、ナトリウムおよびカリウムの一方または双方、さら
にこれらに酸素を加えた成分で基材の表面に、基材原子
との１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設けるように
したので、従来のインプラント材やチタン合金に無い優
れた骨細胞との親和性のある材料とすることができる。
うに、請求項１記載の本発明にかかる生体用材料によれ
ば、ナトリウムおよびカリウムの一方または双方、さら
にこれらに酸素を加えた成分で基材の表面に、基材原子
との１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設けるように
したので、従来のインプラント材やチタン合金に無い優
れた骨細胞との親和性のある材料とすることができる。
【００７５】また、請求項２記載の本発明にかかる生体
用材料によれば、前記表面処理層がカルシウム，マグネ
シウムおよびバリウムの一種以上を含むため、請求項１
記載の生体用材料と同様に、生体親和性を向上すること
ができる。
用材料によれば、前記表面処理層がカルシウム，マグネ
シウムおよびバリウムの一種以上を含むため、請求項１
記載の生体用材料と同様に、生体親和性を向上すること
ができる。
【００７６】そして、請求項１または請求項２記載の本
発明にかかる生体用材料は、請求項３または請求項４記
載の表面処理法により得られる。
発明にかかる生体用材料は、請求項３または請求項４記
載の表面処理法により得られる。
【００７７】すなわち、本発明にかかる生体用材料の表
面処理方法によれば、（ａ）請求項３に記載したよう
に、ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一
つ、またはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか
一つとを複合して組み合わせたイオン注入による表面処
理，または（ｂ）請求項４に記載したように、ナトリウ
ムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、またはこ
れらと酸素、あるいはこれらとカルシウム，マグネシウ
ムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを複合し
て組み合わせたスパッタリングないしは真空蒸着等と，
レーザ光照射とを組合せた表面処理を基材に対して行っ
てその表面に１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設け
るようにしたため、骨細胞との生体親和性に優れた表面
処理層を効果的に作ることができる。
面処理方法によれば、（ａ）請求項３に記載したよう
に、ナトリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一
つ、またはこれらと酸素、あるいはこれらとカルシウ
ム，マグネシウムおよびバリウムの少なくともいずれか
一つとを複合して組み合わせたイオン注入による表面処
理，または（ｂ）請求項４に記載したように、ナトリウ
ムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、またはこ
れらと酸素、あるいはこれらとカルシウム，マグネシウ
ムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとを複合し
て組み合わせたスパッタリングないしは真空蒸着等と，
レーザ光照射とを組合せた表面処理を基材に対して行っ
てその表面に１ミクロン以下の厚さの表面処理層を設け
るようにしたため、骨細胞との生体親和性に優れた表面
処理層を効果的に作ることができる。
【００７８】このような生体用材料によれば、従来骨細
胞とインプラント材との間では、ほとんど存在しなかっ
た化学的な結合が期待される。
胞とインプラント材との間では、ほとんど存在しなかっ
た化学的な結合が期待される。
【００７９】また、化学的な結合が起こらない場合でも
より優れた接着性が期待される。
より優れた接着性が期待される。
【図１】本発明にかかる生体用材料の構造を示す説明図
である。
である。
１ 生体用材料 ２ 基材 ３ 表面処理層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 14/08 Ｋ 14/48 Ｚ 14/58 Ｃ
Claims (4)
- 【請求項１】 基材表面に、ナトリウムおよびカリウム
の少なくともいずれか一つと前記基材を構成する原子と
を含む１ミクロン以下の厚さの表面処理層、あるいはナ
トリウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つと酸
素および前記基材を構成する原子とを含む１ミクロン以
下の厚さの表面処理層を設けたことを特徴とする生体用
材料。 - 【請求項２】 前記表面処理層は、カルシウム，マグネ
シウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つを含む
ことを特徴とする請求項１記載の生体用材料。 - 【請求項３】 基材表面にイオン注入法により、ナトリ
ウムおよびカリウムの少なくともいずれか一つ、または
これらと酸素、あるいはこれらとカルシウム，マグネシ
ウムおよびバリウムの少なくともいずれか一つとをイオ
ン注入することにより、１ミクロン以下の厚さの表面処
理層を形成するようにしたことを特徴とする生体用材料
の表面処理方法。 - 【請求項４】 基材表面にスパッタリング法ないしは真
空蒸着法等の表面処理法により、ナトリウムおよびカリ
ウムの少なくともいずれか一つ、またはこれらと酸素、
あるいはこれらとカルシウム，マグネシウムおよびバリ
ウムの少なくともいずれか一つとを蒸着した後レーザ光
を照射することにより、１ミクロン以下の厚さの表面処
理層を形成するようにしたことを特徴とする生体用材料
の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338693A JPH08182755A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 生体用材料およびその表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338693A JPH08182755A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 生体用材料およびその表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08182755A true JPH08182755A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18320577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338693A Pending JPH08182755A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 生体用材料およびその表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08182755A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532202A (ja) * | 1998-12-18 | 2002-10-02 | クリストファー ニードハルト | 生物活性インプラント及びその製造方法 |
| EP1975277A1 (en) | 2007-03-27 | 2008-10-01 | GC Corporation | Surface treatment method of titanium or titanium alloy |
| WO2013145198A1 (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社Ｋ・Ｓ・Ａ | 生体インプラントの製造方法及び生体インプラント |
| JP2014519933A (ja) * | 2011-06-24 | 2014-08-21 | ストラウマン ホールディング アーゲー | セラミック材料から作られる本体 |
| WO2023032948A1 (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社丸ヱム製作所 | 生体適合性膜、及び該膜を有する生体適合性材料 |
-
1994
- 1994-12-29 JP JP6338693A patent/JPH08182755A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532202A (ja) * | 1998-12-18 | 2002-10-02 | クリストファー ニードハルト | 生物活性インプラント及びその製造方法 |
| EP1975277A1 (en) | 2007-03-27 | 2008-10-01 | GC Corporation | Surface treatment method of titanium or titanium alloy |
| JP2014519933A (ja) * | 2011-06-24 | 2014-08-21 | ストラウマン ホールディング アーゲー | セラミック材料から作られる本体 |
| US9724274B2 (en) | 2011-06-24 | 2017-08-08 | Straumann Holding Ag | Body made of ceramic material |
| WO2013145198A1 (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社Ｋ・Ｓ・Ａ | 生体インプラントの製造方法及び生体インプラント |
| WO2023032948A1 (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社丸ヱム製作所 | 生体適合性膜、及び該膜を有する生体適合性材料 |
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