JPS5850737B2 - インプラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインブラントの改良に関するものである。

本発明のインブラントは人体各部の骨に一般的に応用さ
れ得る。

近年、人工臓器、人工血管、人工関節、人工骨、人工歯
根などの人工材料を生体に挿入、置換して失われた生体
の一部や機能を回復させるいわゆるインブラントロジー
が脚光をあびている。

特に最近１０数年の間には、骨や歯根などにおびただし
いインブラントが行なわれ、治療や機能回復に大きな成
果をおさめてきた。

しかし、いまだに生体材料として毒性がなく、為害作用
がなく、生体組織と親和性（なじみ）がよく、強固に結
合しそのうえ耐圧強度や衝撃強度などの機械的強度が優
れ、耐久性のある人工骨や人工歯根はない。

従来、おもに骨や歯根に使われてきた人工材料は金属材
料としてはＣｏ−Ｃｒ系合金、ステンレス鋼、チタン、
タンタルなどがあり、セラミックス材料としてはＴｉＯ
２，Ａｌ２Ｏ３，ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３゜Ａ１２０３−８
ｉＯ２系ガラス、Ｓ ｓ ０２ Ｎ ａ２０ＣａＯ−
Ｐ２０５系ガラス（生体ガラス）、炭素などがあるが、
最近アパタイトを主体とした生体セラミックスが注目さ
れている。

金属材料は機械的強度、特に衝撃強度には優れているが
、生体組織への親和性（こ問題が多い。

例えば金属イオンが溶出してインブラント周辺の骨細胞
の細胞毒として作用する。

また熱伝導が良すぎることに起因すると考えられる遺骨
作用への障害がある。

金属材料の中でも特にタンタルは耐食性が優れており、
頭蓋骨、骨折部の固定プレート、顎骨内インブラントな
どとして使用されているが、加工しにくい欠点をもって
いる。

セラミック材料は一般に骨との親和性が良く、骨組織が
細孔に進入し強固な固定が得られ、組織と反応せず耐久
性に富む（腐食分解に強い）という長所がある反面、衝
撃に弱いという短所がある。

またこれらの人工材料は骨や歯の硬組織の組成とは全く
異質のものであり、毒性こそないものの生体内では死ん
だ材料にしかすぎない。

そこで骨や歯の組成と近似した材料としてアパタイトが
注目されている。

アパタイトの中でも骨や歯の硬組織の無機質の主体であ
るヒドロキシアパタイトは、体内で吸収されながらｈｏ
ｓｔ（移植片をうける人）の新生骨でおきかえられるた
め、特に生体組織との親和性が優れている。

しかし、ヒドロキシアパタイトも該セラミック材料と同
様に衝撃に弱いという欠点をもっている。

本発明は上記のような欠点を考慮して改良したもので、
セラミックスおよびヒドロキシアパタイトの長所を失う
ことなく機械的強度があり、割れにくいインブラントを
提供するものである。

本発明インブラントは機械的強度の優れた金属材料をイ
ンブラットの芯材とし、その外周にセラミック粉末を、
そしてその上にヒドロキシアパタイト粉末を溶射被覆し
たものである。

セラミック粉末の溶射層は若干の気孔を有しその気孔は
金属基材まで達していない未貫通気孔であり生体組織が
直接金属材料に接することはなく、金属材料のもつ生体
組織への為害作用は起らない。

またセラミック溶射層は生体との親和性がよく新生骨細
胞が層表面の気孔に進入し強固な固定が得られる。

ヒドロキシアパタイト粉末の溶射層は該インブラントの
最外層で生体組織と接しており体内で吸収されながら新
生骨でおきかえられる。

ヒドロキシアパタイト溶射層は気孔を有しており、セラ
ミック溶射層と同じように骨組織の進入がある。

セラミック粉末およびヒドロキシアパタイト粉末は溶射
でそれぞれ金属基材およびセラミック溶射層上に被膜を
形成しており、溶射被膜は優れた機械的強度および接着
強度を有する。

該インブラントはヒドロキシアパタイトが生体組織と非
常に優れた親和性をもつだけでなく溶射層表面が凹凸状
をなしており骨組織が凹凸部に増殖してアンカー効果を
示すため従来から人工歯根、人工骨、人工関節に用いら
れているボーンセメントを必要としない。

次に図面に従って本発明を説明する。

第１図および第２図は本発明に係るインブラントの例を
示すもので、第１図は顎骨肉インブラント、第２図ば人
工股関節である。

図中１は金属基材を示し、機械的強度のある金属材料を
インブラントの芯材として用いるものである。

２はボンディング剤の溶射層であり、金属とセラミック
スの接着強度が向上される。

３はセラミック粉末、４はヒドロキシアパタイト粉末の
溶射層である。

本発明めインブラントは衝撃強度などの機械的強度のあ
る金属材料を芯材としてその外周に生体と親和性をもつ
セラミックをコーティングして、さらにその上に生体と
非常に優れた親和性をもつヒドロキシアパタイトをコー
ティングすることｆｉ：％徴とするものである。

４のヒドロキシアパタイト溶射層は生体内で新生骨に置
換され、置換された新生骨は３のセラミック溶射層の細
孔に進入して強固な固定が得られる。

不発明で用いる金属基材としては、すべての金属および
合金が使用できるが、望ましくはＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ系合
金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、ステンレス鋼１８−８，
３１６Ｌ、チタン、タンタルなどの生体組織に為害作用
が極めて少なく、かつ充分な機械的強度を有し、従来よ
り骨や歯根の人工材料として使用されてきたものが用い
られる。

またボンディング剤としては、自己結合型のもの、即ち
基材を特に加熱することなくとも比較的平滑な再材表面
に微視的に結合する溶射材料、例えばＭｏ ＋Ｔａ ＋
Ｎｂ ＋Ｎｉ −Ｃｒ−Ａ７ ＋Ｎｉ −Ａｌ粉末など
が使用できる。

またセラミックとしては、従来より金属の耐食、耐摩耗
、表面処理に使用されている金属酸化物がそのまま、あ
るいは混合物として使用できる。

例えば金属酸化物としてはＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｚｒ
０２Ｓｉ０２．ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，Ｃａ０２Ｂ２０３
などが挙げられる。

またヒドロキシアパタイトとしては合成ヒドロキシアパ
タイトおよび生体ヒドロキシアパタイトが使用できる。

例えば、合成ヒドロキシアパタイトは９００℃〜１３０
０℃の高温下の水蒸気気流中でＣａ２ＰＯ４と過剰のＣ
ａＯを反応させる乾式合成法あるいは生体温度３７℃、
生理的ｐＨ７，１〜７．４の条件下で０．５モル／ｌの
カルシウムと燐酸水溶肢を反応させる湿式合成法などに
より合成したちのを用いる。

また、生体ヒドロキシアパタイトは牛、馬、犬、鶏、ウ
サギなどの動物の骨や歯を原料として、これらの硬組織
を（４）空気中、８００℃前後で加熱し、有機物を燃焼
除去、■エチレンジアミンの沸騰液中で有機物を溶解除
去、■低温灰化装置により、低温度でプラズマ化された
酸素により有機物の燃焼除去などの方法で有機物除去の
処理をして調整したものを用いる。

ヒドロキシアパタイト溶射層の気孔を制御するために上
記セラミック粉末等をヒドロキシアパタイト粉末に混合
して使用することもできる。

本発明のインブラントの適応箇所は特に規定しないが、
歯肉、骨内、骨膜下、粘膜内などに使用されることは言
うまでもない。

該インブラントにおいて金属製芯材の形状は特に限定さ
れるものではなく、ピン型、スクリュー型、ブレード型
、アンカー型、プレート型、メツシュ型、なども含まれ
る。

本発明のインブラントを得る方法としては、金属材料を
成形、焼結あるいは切削加工、望ましくは鋳造を行ない
、試適研摩して得た芯材の表面をグリッドブラストし、
続いて■ボンディング剤、■セラミック粉末、■ヒドロ
キシアパタイト粉末をそれぞれ市販の溶射装置、好まし
くはプラズマ溶射装置を用いて溶射する。

溶射不要の箇所はグリッドプラストする前にマスキング
しておく。

溶射されたセラミックおよびヒドロキシアパタイトの被
膜はそのまま使用されるが、使用部位によっては表面を
研摩して使用することもある。

また空気中あるいは真空中において９００６Ｃ〜１３０
０℃の温度で焼成を行ない使用することもある。

以下実施例により本発明の詳細な説明するが、これに限
定されるものではない。

実施例 Ｉ Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金（ノビリアム社製Ｎｏｂ ｉ
ｌ ｉ ｕｍ）を用いて、インブラント芯材を作製した
。

即ちＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金を高周波溶解し遠心鋳造を
行なって得た鋳造体を試適研摩し、インブラント芯材（
重量０．７９）を得た。

この金属製インブラント芯材をブラスト装置（英国メテ
コ社製ペンチブラスト装置マンモス型）を用いてグリッ
ドプラスト（ブラスト材はメチコライト■Ｆ１圧力３０
ｐｓｉ）を行なった。

続いてプラズマ溶射装置（メテコ社製６ＭＲ−６３０型
電源供給装置つき）により、アルゴン、水素プラズマジ
ェットフレーム（ＡＲＣ電流５００ Ａｍｐ ）を発生
させ、まず第１層として自己結合性のボンディング剤で
あるニッケルーアルミニウム粉末（メテコ粉末番号４５
０）を溶射し、芯材の全面に厚さ約８０μの被膜を形成
した。

第２層には酸化アルミニウム粉末（メテコ粉末番号１０
５）を平均約２００μ厚になるように溶射した。

次に第３層にはヒドロキシアパタイト粉末（乾式合成法
比重３．２、粒径１００μ以下の白色粉末）を平均約１
５０μ厚になるように溶射した。

真空電気炉中１１００℃で１０分間焼成を行ない所期の
インブラントを得た。

本品を豚脛骨中に埋入し、３ケ月を経過した時点でＸ線
透視観察を行なった結果、該インブラントに直接する新
生骨の骨梁構造がみられ該インブラント周辺の遺骨作用
が認められた。

実施例 ２ 実施例１と同様にして、第１層にニッケルーアルミニウ
ム粉末を溶射し、第２層に酸化アルミニウム粉末を溶射
し、次に第３層に牛骨粉（牛の骨を原料として空気中８
００℃で加熱して有機物を燃焼除去し粉砕したｉｏｏμ
以下の粉末）を溶射して焼成を行ない所期のインブラン
トを得た。

本品を豚脛骨中に埋入し、３ケ月を経過した時点でＸ線
透視観察を行なった結果、該インブラント周辺に緻密質
の遺骨作用が認められた。

実施例 ３ チタン系合金をインブラント芯材として用いた他は実施
例１と同様な材料、手順で芯材の外）’］！；、１を被
覆した顎骨内インブラント（１例として第１図参照）を
作製した。

本品をイヌ下顎骨に埋没し３力月を経過した時点でＸ線
透視観察を行なった結果、該インブラント周辺に新生骨
梁構造が認められた。

また肉眼観察によっても歯周組織に全く異状が起ってい
ない。

実施例 ４ Ｃｏ−Ｃｒ系合金をインブラント芯材として用いた他は
、実施例１と同様な材料、手順で芯材の外周を被覆した
人工股関節の人工骨頭脚（■例として第２図参照）を作
成した。

本品をイヌ股関節に埋没し３ケ月を経過した時点で全く
異状は認められない。

【図面の簡単な説明】

第１図は顎骨内インブラントの１例を示すものでＡはそ
の正面図、Ｂはその側面図である。 第２図は人工股関節に用いる人工骨頭脚の１例を示すも
ので、Ａはその斜視図、Ｂはその側面図である。 図中、１は金属製インブラント芯材、２はポンディング
剤のプラズマ溶射層、３はセラミック粉末のプラズマ溶
射層、４はヒドロキシアパタイト粉末のプラズマ溶射層
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属基材の外周に■セラミック粉末の溶射層とその
   上に■ヒドロキシアパタイト粉末の溶射層を有すること
   を特徴とするインブラント。