JPH10179719A - Vital implant material and its production - Google Patents

Vital implant material and its production

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JPH10179719A
JPH10179719A JP8357685A JP35768596A JPH10179719A JP H10179719 A JPH10179719 A JP H10179719A JP 8357685 A JP8357685 A JP 8357685A JP 35768596 A JP35768596 A JP 35768596A JP H10179719 A JPH10179719 A JP H10179719A
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JP
Japan
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metal
layer
ions
apatite
surface layer
Prior art date
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Application number
JP8357685A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Gotou
竜哉 後藤
Kiyoyuki Okunaga
清行 奥長
Takehiro Shibuya
武宏 渋谷
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a vital implant material which has high mechanical strength, bonds to bones in a short period and is stable in a living body over a long period and to provide a process for producing the same. SOLUTION: This vital implant material is constituted by forming an intermediate layer consisting of a metal Me or an alloy composed mainly of the metal Me and a surface layer inclusive of the oxide phase of the metal Me and an amorphous phase of the alkaline acid salt of the metal Me. The metal Me is Ti, Ta or Nb. The base material is recommended to be immersed into an alkaline soln. after the film consisting of the metal Me or the alloy composed mainly of the metal Me (the metal Me is Ti, Ta or Nb) is formed on the surface of the base.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は生体インプラント材料及
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological implant material and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、骨の代替材料として種々の生体イ
ンプラント材料が提案されている。例えば、チタン金
属、チタン合金、ステンレス合金、アルミナ、ジルコニ
ア等の高強度材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラ
ス、生体活性結晶化ガラス等の生体活性材料が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various biological implant materials have been proposed as substitutes for bone. For example, high-strength materials such as titanium metal, titanium alloy, stainless alloy, alumina, and zirconia, and bioactive materials such as apatite sintered bodies, bioactive glass, and bioactive crystallized glass are known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】チタン金属等の高強度
材料は、高い機械的強度を有するものの、骨と結合する
のに長期間を要する。またアパタイト焼結体や生体活性
ガラスは骨と短期間で結合するが、機械的強度が低い。
生体活性結晶化ガラスは骨と短期間で結合し、またアパ
タイト焼結体や生体活性ガラスよりは高強度であるが、
荷重部に用いるのに十分な強度とはいえず、適用箇所が
制限される。
High-strength materials such as titanium metal have high mechanical strength, but require a long period of time to bond with bone. Apatite sintered bodies and bioactive glass bond to bone in a short period of time, but have low mechanical strength.
Bioactive crystallized glass bonds with bone in a short period of time, and has higher strength than apatite sintered body and bioactive glass,
The strength is not enough to be used for the load part, and the application location is limited.

【0004】本発明の目的は、機械的強度が高く、短期
間で骨と結合し、しかも生体内で長期にわたって安定な
生体インプラント材料とその製造方法を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a bioimplant material which has high mechanical strength, bonds to bone in a short period of time, and is stable in vivo for a long period of time, and a method for producing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の生体インプラン
ト材料は、基材の表面に、金属Me又は金属Meを主成
分とする合金からなる中間層と、金属Meの酸化物相及
び金属Meのアルカリ酸塩の非晶質相とを含む表面層が
形成されてなり、前記金属MeがTi、Ta又はNbで
あることを特徴とする。
According to the bioimplant material of the present invention, an intermediate layer made of metal Me or an alloy mainly composed of metal Me, an oxide phase of metal Me and a metal Me A surface layer containing an amorphous phase of an alkali salt is formed, and the metal Me is Ti, Ta or Nb.

【0006】また本発明の生体インプラント材料の製造
方法は、基材の表面に金属Me又は金属Meを主成分と
する合金(金属MeはTi、Ta又はNb)からなる被
膜を形成した後、アルカリ溶液中に浸漬することを特徴
とする。
In the method for producing a biological implant material according to the present invention, the method comprises the steps of: forming a film made of metal Me or an alloy containing metal Me as a main component (metal Me is Ti, Ta or Nb) on the surface of the base material; It is characterized by being immersed in a solution.

【0007】[0007]

【作用】本発明の生体インプラント材料において、中間
層はTi、Ta又はNbからなる金属Me、若しくはこ
れらの金属Meを主成分とし、生体に対して毒性のない
元素、例えばNa、Mg、P、Zr、Al、Sn、P
t、V等を添加した合金からなる。中間層の厚みは0.
5〜100μmであることが好ましく、これより薄くな
ると表面層を形成し難くなり、厚くなると中間層が剥離
し易くなる。
In the bioimplant material of the present invention, the intermediate layer is made of a metal Me made of Ti, Ta or Nb, or an element containing these metals Me as a main component and having no toxicity to the living body, for example, Na, Mg, P, Zr, Al, Sn, P
It is made of an alloy to which t, V, etc. are added. The thickness of the intermediate layer is 0.
The thickness is preferably 5 to 100 μm. If the thickness is smaller than this, it becomes difficult to form the surface layer, and if the thickness is larger, the intermediate layer is easily peeled.

【0008】表面層は、金属Meの酸化物相と金属Me
のアルカリ酸塩の非晶質相とからなる。またこれらの相
の他に、アルカリ酸塩の結晶質相が存在していても差し
支えない。ここでいう金属Meは、中間層の金属Meと
同一であり、Ti、Ta、Nbの何れかである。なお表
面層中の酸化物相の濃度が外表面に向かって漸減し、ア
ルカリ酸塩の非晶質相の濃度が漸増していると、一種の
傾斜材料となり、表面層と中間層の界面での剥離が生じ
難くなる。また表面層の厚みは0.01〜10μmであ
ることが好ましく、これより薄くなると生体活性を示し
難くなり、厚くなると表面層内で剥離が生じ易くなる。
The surface layer is composed of an oxide phase of metal Me and metal Me
And an amorphous phase of an alkali acid salt. Further, in addition to these phases, a crystalline phase of an alkali salt may be present. The metal Me here is the same as the metal Me of the intermediate layer, and is any of Ti, Ta, and Nb. When the concentration of the oxide phase in the surface layer gradually decreases toward the outer surface, and the concentration of the amorphous phase of the alkali salt gradually increases, the material becomes a kind of graded material, and at the interface between the surface layer and the intermediate layer. Peeling hardly occurs. Further, the thickness of the surface layer is preferably 0.01 to 10 μm. If the thickness is smaller than this, it becomes difficult to exhibit bioactivity, and if the thickness is larger, separation easily occurs in the surface layer.

【0009】基材は、生体為害性がなく、機械的強度が
高いものであれば特に制限されず、加工性、使用部位に
合った形状や機械的強度等の要素を考慮し、金属、セラ
ミックス等から適当な材料を選択することができる。金
属材料としてはチタン金属、チタン合金、ステンレス合
金等が使用でき、セラミックス材料としてはアルミナ、
ジルコニア等が使用可能である。
The base material is not particularly limited as long as it has no harm to the living body and high mechanical strength. Considering factors such as workability, shape and mechanical strength suitable for the site to be used, metals and ceramics are used. An appropriate material can be selected from the above. Titanium metal, titanium alloy, stainless alloy, etc. can be used as the metal material, and alumina,
Zirconia or the like can be used.

【0010】上記構成を有する本発明の生体インプラン
ト材料は、体液と接触すると、表面層中の金属Meのア
ルカリ酸塩(アルカリチタン酸塩、アルカリタンタル酸
塩、アルカリニオブ酸塩)の非晶質相中のアルカリイオ
ンが体液中のヒドロニウムイオンと交換されてゲル状の
水酸化物相になる。またこのイオン交換によってインプ
ラント材料近傍の体液のpHが上昇する。材料近傍の体
液のpHが高いとアパタイトが析出し易くなり、また反
応性に富むゲル状の水酸化物相がインプラント材料表面
に存在すると、これがアパタイト生成のための核とな
る。このため本発明のインプラント材料近傍では、アパ
タイトが非常に析出し易い環境となり、早期に骨類似の
アパタイト層が形成され、この層を介して骨と結合する
ことができる。
When the biological implant material of the present invention having the above-mentioned structure is brought into contact with a body fluid, an amorphous form of an alkali metal salt (alkali titanate, alkali tantalate, alkali niobate) of metal Me in the surface layer is obtained. The alkali ions in the phase are exchanged for hydronium ions in the body fluid to form a gel-like hydroxide phase. In addition, the pH of the body fluid near the implant material increases due to the ion exchange. If the pH of the bodily fluid near the material is high, apatite is likely to precipitate, and if a highly reactive gel-like hydroxide phase is present on the surface of the implant material, it becomes a nucleus for apatite generation. Therefore, in the vicinity of the implant material of the present invention, an environment in which apatite is very easily precipitated is formed, and an apatite layer similar to bone is formed at an early stage, and can be bonded to bone through this layer.

【0011】なお、本発明の生体インプラント材料は、
表面層中にCaイオンを含有させておいてもよい。Ca
イオンを含有させておくと、上記したpHの上昇や核の
形成効果に加え、材料表面層から体液中にCaイオンが
溶出して材料近傍のアパタイトに対する過飽和度が増す
ため、より早期に材料表面にアパタイトが生成し、結果
として骨との結合速度を速めることができる。また表面
層上に予めアパタイト層を形成しておいてもよい。
[0011] The biological implant material of the present invention comprises:
Ca ions may be contained in the surface layer. Ca
When ions are contained, in addition to the above-mentioned effects of increasing the pH and forming nuclei, Ca ions are eluted into the body fluid from the material surface layer and the degree of supersaturation with respect to apatite near the material is increased, so that the material surface can be formed earlier. The apatite is generated in the first step, and as a result, the bonding speed with bone can be increased. Further, an apatite layer may be formed on the surface layer in advance.

【0012】次に本発明の生体インプラント材料を製造
する方法を説明する。
Next, a method for producing the biological implant material of the present invention will be described.

【0013】まず所望の形状に成形した基材を用意す
る。基材としては、生体為害性がなく、機械的強度が高
いものであれば特に材質は制限されず、加工性、使用部
位に合った形状や機械的強度等の要素を考慮し、金属、
セラミックス等から適当な材料を選択することができ
る。金属としてはチタン金属、チタン合金、ステンレス
合金等が使用でき、セラミックスとしてはアルミナ、ジ
ルコニア等が使用可能である。
First, a substrate formed into a desired shape is prepared. As the base material, there is no harm to the living body, the material is not particularly limited as long as it has high mechanical strength, and the workability, taking into account factors such as the shape and mechanical strength suitable for the use site, metal,
An appropriate material can be selected from ceramics and the like. As the metal, titanium metal, titanium alloy, stainless steel alloy or the like can be used, and as ceramics, alumina, zirconia or the like can be used.

【0014】次に、基材の表面に金属Me又は金属Me
を主成分とする合金からなる被膜を形成する。ここで金
属MeはTi、Ta、Nbの何れかから選択されるもの
であり、合金はこれら金属Meを主成分とし、生体に対
して毒性のない元素、例えばNa、Mg、P、Zr、A
l、Sn、Pt、V等を添加したものである。また被膜
を形成する方法としては、スパッタ、溶射、蒸着等、材
料表面に均一な膜を形成できる方法であれば特に限定は
されない。被膜の厚みは1〜100μmが好ましく、こ
れより薄いと後のアルカリ処理で表面層が十分に生成せ
ず、厚くなりすぎると被膜に亀裂が生じたり、剥離し易
くなる。
Next, metal Me or metal Me is applied to the surface of the base material.
Is formed from an alloy mainly composed of Here, the metal Me is selected from any one of Ti, Ta, and Nb, and the alloy contains the metal Me as a main component and has no toxicity to living organisms, for example, Na, Mg, P, Zr, and A.
1, Sn, Pt, V and the like are added. The method for forming the coating is not particularly limited as long as it can form a uniform film on the material surface, such as sputtering, thermal spraying, and vapor deposition. The thickness of the coating is preferably from 1 to 100 μm. If the thickness is smaller than this, the surface layer is not sufficiently formed by the subsequent alkali treatment, and if it is too thick, the coating is easily cracked or peeled.

【0015】その後、基材をアルカリ溶液中に浸漬す
る。通常、金属の表面には薄い酸化膜が存在しており、
基材をアルカリ溶液中に浸漬すると、被膜表面に存在す
る酸化膜とアルカリが反応して金属Meのアルカリ酸塩
の非晶質相が生成する。このようにして金属Meの酸化
物相やアルカリ酸塩の非晶質相を有する表面層と、金属
Me又は金属Meを主成分とする合金からなる中間層が
基材表面に一体的に形成される。なお、アルカリ溶液と
しては、Naイオン、Kイオン、Caイオン等を含む水
溶液、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化カルシウム等の水溶液、又はそれらを混合した水溶液
を使用する。アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等の
条件は、材料表面の被膜の形成具合によって決定すれば
よいが、アルカリイオンの濃度は0.1〜10M、溶液
の温度は25〜90℃、浸漬時間は6〜48時間が適当
である。
Thereafter, the substrate is immersed in an alkaline solution. Usually, there is a thin oxide film on the surface of the metal,
When the substrate is immersed in an alkaline solution, the oxide film present on the surface of the film reacts with the alkali to form an amorphous phase of an alkali metal salt of Me. In this way, a surface layer having an oxide phase of metal Me or an amorphous phase of alkali metal salt and an intermediate layer made of metal Me or an alloy containing metal Me as a main component are integrally formed on the substrate surface. You. As the alkaline solution, an aqueous solution containing Na ions, K ions, Ca ions, and the like, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, or the like, or an aqueous solution obtained by mixing them is used. Conditions such as the concentration of the alkaline solution, the temperature, and the immersion time may be determined according to the degree of formation of the film on the material surface. The concentration of the alkali ion is 0.1 to 10 M, the temperature of the solution is 25 to 90 ° C., and the immersion time is 6 to 48 hours is appropriate.

【0016】なお上記アルカリ処理を行った後、さらに
材料表面(表面層)にCaイオンを含有させてもよい。
Caイオンを含有させる方法としては、例えばCaイオ
ンを含む溶液又は溶融塩中に浸漬する方法や、Caイオ
ンをイオン注入する方法を採用することができる。Ca
イオンを含む溶液を使用する場合、溶液として塩化カル
シウム、硝酸カルシウム等のCaイオンを含む水溶液を
使用することができる。Caイオンを含む溶融塩を使用
する場合、比較的低温で溶融するカルシウム塩、例えば
硝酸カルシウム、塩化カルシウム等を使用することがで
きる。Caイオンを注入する場合は、注入エネルギーや
注入量は、基材の組成や被膜の状態によって異なり、被
膜にヒビや割れが生じない範囲で最も優れた生体活性を
示す条件を選定する必要がある。
After the alkali treatment, the material surface (surface layer) may further contain Ca ions.
As a method for containing Ca ions, for example, a method of immersing in a solution or a molten salt containing Ca ions or a method of ion-implanting Ca ions can be adopted. Ca
When a solution containing ions is used, an aqueous solution containing Ca ions such as calcium chloride and calcium nitrate can be used as the solution. When a molten salt containing Ca ions is used, a calcium salt that melts at a relatively low temperature, such as calcium nitrate or calcium chloride, can be used. When Ca ions are implanted, the implantation energy and implantation amount vary depending on the composition of the base material and the state of the film, and it is necessary to select conditions that exhibit the most excellent bioactivity within a range that does not cause cracks or cracks in the film. .

【0017】また上記アルカリ処理を行った後、或いは
表面層中にCaイオンを含有させた後に、表面層の安定
性を高めるために熱処理を行い、アルカリ酸塩の非晶質
相の一部をアルカリ酸塩の結晶質相に変質させてもよ
い。この場合、熱処理温度は200〜800℃であるこ
とが好ましい。熱処理温度が200℃より低いと効果が
なく、800℃より高いと非晶質相の割合が少なくなり
すぎてアパタイト形成能が著しく低下する。また熱処理
時間は0.5〜2時間が適当である。
After the above alkali treatment or after Ca ions are contained in the surface layer, a heat treatment is performed to enhance the stability of the surface layer, and a part of the amorphous phase of the alkali salt is removed. It may be changed to a crystalline phase of an alkali salt. In this case, the heat treatment temperature is preferably from 200 to 800 ° C. If the heat treatment temperature is lower than 200 ° C., there is no effect. If the heat treatment temperature is higher than 800 ° C., the proportion of the amorphous phase becomes too small, and the apatite forming ability is remarkably reduced. The heat treatment time is preferably 0.5 to 2 hours.

【0018】また上記各種の処理を行った後に、基材を
Caイオン及びPイオンを含む溶液中に浸漬し、表面層
上に予めアパタイト層を形成しておいてもよい。
After the above-mentioned various treatments, the substrate may be immersed in a solution containing Ca ions and P ions to form an apatite layer on the surface layer in advance.

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments.

【0020】(実施例1)まず基材として10×10×
1mmの大きさのアルミナ板を用意し、その表面にスパ
ッタにて金属チタンからなる被膜を形成した。この試料
を1個当たり10MのNaOH水溶液(60℃)5ml
に24時間浸漬し、蒸留水で洗浄後、乾燥させた。この
ようにして得られた試料は、基材表面に、金属チタンか
らなる厚さ約20μmの中間層と、酸化チタン相とナト
リウムチタン酸塩の非晶質相からなる厚さ約1μmの表
面層を有していた。
(Example 1) First, 10 × 10 ×
An alumina plate having a size of 1 mm was prepared, and a coating made of titanium metal was formed on the surface thereof by sputtering. 5 ml of a 10 M NaOH aqueous solution (60 ° C.) per sample
For 24 hours, washed with distilled water, and dried. The sample thus obtained is provided on the surface of the base material with an intermediate layer of about 20 μm of titanium metal and a surface layer of about 1 μm of a titanium oxide phase and an amorphous phase of sodium titanate. Had.

【0021】この試料について、体液と同じイオン濃度
に調製した疑似体液中に浸漬し、アパタイト層の形成に
要する期間を調査し、骨との結合速度を評価した。
This sample was immersed in a simulated body fluid adjusted to the same ion concentration as the body fluid, the period required for forming an apatite layer was investigated, and the bonding speed with the bone was evaluated.

【0022】その結果、疑似体液への浸漬後10日以内
にアパタイト層が試料表面の全面に形成されているのが
確認された。
As a result, it was confirmed that an apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 10 days after immersion in the simulated body fluid.

【0023】(実施例2)まず基材として10×10×
1mmの大きさのアルミナ板を用意し、その表面にスパ
ッタにて金属タンタルからなる被膜を形成した。次に
0.5MのNaOH水溶液を用い、実施例1と同様にし
てアルカリ処理を行った。このようにして得られた試料
は、基材表面に金属タンタルからなる厚さ約20μmの
中間層と、酸化タンタル相とナトリウムタンタル酸塩の
非晶質相からなる厚さ約1μmの表面層を有していた。
(Example 2) First, 10 × 10 ×
An alumina plate having a size of 1 mm was prepared, and a film made of metal tantalum was formed on the surface thereof by sputtering. Next, alkali treatment was performed in the same manner as in Example 1 using a 0.5 M NaOH aqueous solution. The thus obtained sample has an intermediate layer of about 20 μm of metal tantalum and a surface layer of about 1 μm of a tantalum oxide phase and an amorphous phase of sodium tantalate on the substrate surface. Had.

【0024】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後10日以内にアパタイト層が試
料表面の全面に形成されているのが確認された。
When the time required for forming an apatite layer was examined for the obtained sample in the same manner as in Example 1, the apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 10 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0025】(実施例3)まず基材として10×10×
1mmの大きさのステンレス合金板を用意し、その表面
にスパッタにて金属ニオブからなる被膜を形成した。次
に実施例2と同様にしてアルカリ処理を行った。このよ
うにして得られた試料は、基材表面に金属ニオブからな
る厚さ約20μmの中間層と、酸化ニオブ相とナトリウ
ムニオブ酸塩の非晶質相からなる厚さ約1μmの表面層
を有していた。
Example 3 First, 10 × 10 ×
A stainless steel alloy plate having a size of 1 mm was prepared, and a film made of metallic niobium was formed on the surface thereof by sputtering. Next, an alkali treatment was performed in the same manner as in Example 2. The sample obtained in this manner has an intermediate layer made of metallic niobium having a thickness of about 20 μm and a surface layer having a thickness of about 1 μm made of a niobium oxide phase and an amorphous phase of sodium niobate on the substrate surface. Had.

【0026】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後10日以内にアパタイト層が試
料表面の全面に形成されているのが確認された。
When the time required for forming the apatite layer was examined for the obtained sample in the same manner as in Example 1, the apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 10 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0027】(実施例4)まず基材として10×10×
1mmの大きさのステンレス合金板を用意し、その表面
にスパッタにて金属チタンからなる被膜を形成した。次
に実施例1と同様にしてアルカリ処理を行った。このよ
うにして得られた試料は、基材表面に金属チタンからな
る厚さ約20μmの中間層と、酸化チタン相とナトリウ
ムチタン酸塩の非晶質相からなる厚さ約1μmの表面層
を有していた。
Example 4 First, 10 × 10 ×
A stainless steel plate having a size of 1 mm was prepared, and a coating made of titanium metal was formed on the surface thereof by sputtering. Next, an alkali treatment was performed in the same manner as in Example 1. The sample obtained in this manner has an intermediate layer of about 20 μm of metallic titanium and a surface layer of about 1 μm of an amorphous phase of titanium titanate and sodium titanate on the surface of the substrate. Had.

【0028】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後10日以内にアパタイト層が試
料表面の全面に形成されているのが確認された。
When the time required for forming the apatite layer was examined for the obtained sample in the same manner as in Example 1, the apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 10 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0029】(実施例5)実施例1と同様にして、基材
表面に金属チタンからなる厚さ約20μmの中間層と、
酸化チタン相とナトリウムチタン酸塩の非晶質相からな
る厚さ約1μmの表面層を形成した。
Example 5 In the same manner as in Example 1, an intermediate layer made of titanium metal and having a thickness of about 20 μm was formed on the surface of the substrate.
A surface layer having a thickness of about 1 μm comprising a titanium oxide phase and an amorphous phase of sodium titanate was formed.

【0030】その後、試料を600℃で1時間熱処理
し、ナトリウムチタン酸塩の非晶質相の一部を結晶質相
に変質させて表面層を安定させた。
Thereafter, the sample was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour to transform a part of the amorphous phase of sodium titanate into a crystalline phase to stabilize the surface layer.

【0031】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後10日以内にアパタイト層が試
料表面の全面に形成されているのが確認された。
When the time required for forming the apatite layer was examined for the obtained sample in the same manner as in Example 1, the apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 10 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0032】(実施例6)実施例1と同様にして、基材
表面に金属チタンからなる厚さ約20μmの中間層と、
酸化チタン相とナトリウムチタン酸塩の非晶質相からな
る厚さ約1μmの表面層を形成した。
Example 6 In the same manner as in Example 1, an intermediate layer made of metallic titanium and having a thickness of about 20 μm was formed on the surface of the base material.
A surface layer having a thickness of about 1 μm comprising a titanium oxide phase and an amorphous phase of sodium titanate was formed.

【0033】次に、600℃のCa(NO32 溶融塩
中に1時間浸漬し、表面層中にCaイオンを含有させ
た。その後、蒸留水で洗浄し、乾燥させて試料を得た。
Next, it was immersed in a Ca (NO 3 ) 2 molten salt at 600 ° C. for 1 hour to contain Ca ions in the surface layer. Thereafter, the sample was washed with distilled water and dried to obtain a sample.

【0034】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後7日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
The obtained sample was examined for the period required for forming an apatite layer in the same manner as in Example 1. The apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 7 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0035】(実施例7)実施例1と同様にして、基材
表面に金属チタンからなる厚さ約20μmの中間層と、
酸化チタン相とナトリウムチタン酸塩の非晶質相からな
る厚さ約1μmの表面層を形成した。
Example 7 In the same manner as in Example 1, an intermediate layer made of titanium metal and having a thickness of about 20 μm was formed on the surface of the base material.
A surface layer having a thickness of about 1 μm comprising a titanium oxide phase and an amorphous phase of sodium titanate was formed.

【0036】次に、イオン注入法により1018ion/
cm2 の量のCaイオンを材料の表面層に注入した。そ
の後、試料を600℃で1時間熱処理し、表面層を安定
させた。
Next, 10 18 ion /
A quantity of cm 2 Ca ions was implanted into the surface layer of the material. Thereafter, the sample was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour to stabilize the surface layer.

【0037】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後7日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
When the time required for forming an apatite layer was examined for the obtained sample in the same manner as in Example 1, the apatite layer was formed on the entire surface of the sample within 7 days after immersion in the simulated body fluid. Was confirmed.

【0038】(参考例)実施例1と同様にして、基材表
面に金属チタンからなる被膜(膜厚20μm)を形成し
た。
REFERENCE EXAMPLE In the same manner as in Example 1, a film (thickness: 20 μm) made of metallic titanium was formed on the surface of the substrate.

【0039】得られた試料について、実施例1と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液に浸漬後4週間経過してもアパタイト層の
形成は認められなかった。
The obtained sample was examined for the period required for forming an apatite layer in the same manner as in Example 1. As a result, no formation of an apatite layer was observed even after 4 weeks from immersion in the simulated body fluid.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の生体インプラント材料は、表面
層上に早期に骨類似のアパタイト層が形成されるため、
短期間で骨と結合する。また中間層や表面層が基材と一
体的に形成されており、生体内で長期間にわたって安定
である。しかも基材として高強度材料を選択することに
より、十分に高い機械的強度が確保できる。
According to the bioimplant material of the present invention, an apatite layer similar to bone is formed on the surface layer at an early stage.
Combines with bone in a short time. Further, the intermediate layer and the surface layer are formed integrally with the base material, and are stable in vivo for a long period of time. Moreover, by selecting a high-strength material as the base material, a sufficiently high mechanical strength can be secured.

【0041】また本発明の製造方法によれば、上記した
生体インプラント材料を容易に作製することが可能であ
る。
Further, according to the production method of the present invention, the above-mentioned biological implant material can be easily produced.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材の表面に、金属Me又は金属Meを
主成分とする合金からなる中間層と、金属Meの酸化物
相及び金属Meのアルカリ酸塩の非晶質相とを含む表面
層が形成されてなり、前記金属MeがTi、Ta又はN
bであることを特徴とする生体インプラント材料。
1. A surface including, on a surface of a base material, an intermediate layer made of metal Me or an alloy containing metal Me as a main component, an oxide phase of metal Me, and an amorphous phase of an alkali metal salt of metal Me. A layer is formed, and the metal Me is Ti, Ta or N
b. a biological implant material characterized by being b.
【請求項2】 基材が、金属又はセラミックスからなる
ことを特徴とする請求項1の生体インプラント材料。
2. The bioimplant material according to claim 1, wherein the base material is made of metal or ceramic.
【請求項3】 表面層が、Caイオンを含有しているこ
とを特徴とする請求項1の生体インプラント材料。
3. The bioimplant material according to claim 1, wherein the surface layer contains Ca ions.
【請求項4】 基材の表面に金属Me又は金属Meを主
成分とする合金(金属MeはTi、Ta又はNb)から
なる被膜を形成した後、アルカリ溶液中に浸漬すること
を特徴とする生体インプラント材料の製造方法。
4. A method comprising forming a film made of metal Me or an alloy containing metal Me as a main component (metal Me is Ti, Ta or Nb) on the surface of the base material, and then immersing the film in an alkaline solution. A method for producing a biological implant material.
【請求項5】 基材が、金属又はセラミックスからなる
ことを特徴とする請求項5の生体インプラント材料の製
造方法。
5. The method according to claim 5, wherein the substrate is made of metal or ceramic.
【請求項6】 アルカリ溶液中に浸漬した後、材料表面
にCaイオンを含有させることを特徴とする請求項5の
生体インプラント材料の製造方法。
6. The method for producing a biological implant material according to claim 5, wherein the material surface contains Ca ions after being immersed in an alkaline solution.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007526777A (en) * 2003-11-13 2007-09-20 ライフノバ バイオメディカル ソシエダッド アノニマ Method of manufacturing intraosseous implant or medical prosthesis by ion implantation, and intraosseous implant or medical prosthesis manufactured thereby
JP2010501212A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 トーメン メディカル アーゲー Implants, especially dental implants
JP2016508778A (en) * 2013-02-05 2016-03-24 シュレー、マルクスSCHLEE, Markus Ceramic body, especially for use as a dental implant

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JP2007526777A (en) * 2003-11-13 2007-09-20 ライフノバ バイオメディカル ソシエダッド アノニマ Method of manufacturing intraosseous implant or medical prosthesis by ion implantation, and intraosseous implant or medical prosthesis manufactured thereby
JP2010501212A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 トーメン メディカル アーゲー Implants, especially dental implants
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