JPS6365871A - インプラントの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインプラントの改良に関するものである。本発
明は人体各部の骨に一般に応用され得る。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
材料を生体内に挿入、置換して、失われた生体の一部や
機能を回復させるインプラントが脚光を浴びている。特
に骨や歯根等のインプラントも治療や機能回復に大きな
成果をおさめてきた。しかし、いまだ生体材料として積
極的に治療修復するような生体活性かあり、安全かつ耐
久性に富むという必要十分な条件を満足する人工骨、人
工関節、人工歯根はない。

従来主に骨や歯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、ステンレス綱、チタン、タンタ
ルなどがある。セラミックス（材料としてはＴ！０２．
　Ａ（！２０３．　ｃａｏ−ＡＬｏ３．　ＡＬｏ３−５
ｉＯｚ系ガラス、Ｓ！０２−Ｎａ２０−Ｃａ０−Ｐ　２
０５系ガラス（生体ガラス）炭素などがあるが、リン酸
力ルノウム系材料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に問題が多い。例え
ば金属イオンが溶出してインプラント周辺の骨細胞の細
胞毒性として作用する。又、熱伝導度が良すぎることに
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蝕性に優れており、頭蓋骨
、骨折部の固定プレート顎骨内インプラントなどとして
使用されているが、加工しにくい欠点を持っている。セ
ラミックス材料は一般に骨との親和性が良く組織と反応
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。又、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すぎな
い。そこで骨や歯の組成と近似した材料としてリン酸カ
ルシウム系材料の中でもリン酸三カルシウム及び／又は
リン酸四カルシウムは、骨や歯の無機成分に近似したヒ
ドロキノアパタイト前駆体であり、組織内で溶解吸収さ
れ生体代謝に取り入れられて硬組織誘導し新生骨で置換
されるため、特に生体親和性、生体活性に優れている。

本発明は上記のような欠点を考慮して改良したもので、
セラミックス及びリン酸三カルシウム及び／又はリン酸
四カルシウムの長所を失うことなく、機械的強度があり
割れにくいインプラントを提供するものである。本発明
のインプラントは機械的強度に浸れた金属材料をインプ
ラント芯材とし、その外周に、■）リン酸三カルシウム
粉末及び／又はリン酸四カルシウム粉末、及びそれを含
む組成物（セラミックス粉末等）粉末、２）セラミック
ス粉末で次いでリン酸三カルシウム粉末及び／又はリン
酸四カルンウム粉末で溶射被覆したものである。

セラミックス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ずろことはなく、金属材料の持つ
生体組織への為害作用は起こらない。又、セラミックス
溶射層は生体との親和性が良く、新生骨細胞か層表面の
気孔に進入し強固な固定が得られる。リン酸三カルシウ
ム粉末及び／又はリン酸四カルシウム粉末の溶射層はイ
ンプ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置き換えられる。リン酸三カルシ
ウム及び／又はリン酸四カルシウム層は気孔を有してお
り。

セラミックス溶射層と同じように骨組織の進入がある。

セラミックス粉末及び／又はリン酸三カルシウム粉末は
溶射で、それぞれ金属基材及びセラミックス溶射層上に
被膜を形成しており、溶射波膜は優れた機械強度及び接
着強度を有する。該インプラントはリン酸三カルシウム
及び／又はリン酸四カルシウムが生体組織と非常に浸れ
た親和性を持つだけでなく、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図及び第２図は本発明に係るインプラントの例に示
すもので、第１図は歯科用インプラント、第２図は人工
関節である。図中１は金属基材を示し、機械的強度のあ
る金属材料をインプ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はセラミックス粉末
、あるいはリン酸三カルシウム粉末及び／又はリン酸四
カルシウム粉末、又はそれを含む組成物粉末、第２図に
於ける４はリン酸三カルシウム粉末及び／又はリン酸四
カルンウム粉末の溶射層である。本発明で用いる金属基
材としては、すべて金属及び合金が使用できるが、望ま
しくは（：ｏ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系
合金、ステンレスｊｌ！１８−８．３１６Ｌ、チタン、
タンタルなどの生体組織に為害性が極めて少なく、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。

又、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に平滑な基材表面
に微視的に結合する溶射材料、例えばＭｏ、　Ｔａ、　
Ｎｂ、　Ｎ１−Ｃｏ−Ａｆ２．　Ｎ１−ＡＣ粉末が使用
できる。又、セラミックスとしては従来より金属の射食
、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ＡＱ０３．　Ｔ！Ｏｔ、　１ｎｏｔ、　５ｊ
Ｏｔ、　５ｎＯｔ、　ｐｔｏ６．　Ｃａｂ、　Ｂ２Ｏ３
などが挙げられる。又、本発明に於けるリン酸三カルシ
ウムは、カルシウム源としてＣａＣＯ３゜ＣａＯ，Ｃａ
（Ｏｌｌ）２．　　リン酸源としてｐｔｏ、　Ｈ，ＰＯ
，。

Ｎ１１．Ｈ２ＰＯ，、（ＮＨ，）、ｌ１ＰＯ，、及びカ
ルシウムとリン酸の両者を含有するＣａＨＰＯ，、Ｃａ
（ＨａＰＯ４）を等を使用し、常法により調整されＣａ
３（ＰＯａ）ｘで表わされる。又、本発明でのリン酸三
カルシウムの製造方法はα型、β型もしくはα、β混合
物でもさしつかえないが、特に生体内活性及び溶射等の
条件で次の製造方法が好ましい。その製造方法は、特に
限定されるものではないが乾熱法等で合成のα型リン酸
三カルシウムを粉砕した好ましくは７０μｍ以下の粉体
を出発原料とし、これを通常ｐＨ７〜８の水で湿潤させ
１〜１０気圧程度の加圧下、圧縮成型し、８００〜１３
００℃で１〜１０時間焼成処理し、好ましい粒径１００
μｍ程度以下に調整してなる粉末等が好適に使用され得
る。

リン酸三カルシウム溶射層の気孔を制御するために、上
記セラミックス粉末等をリン酸三カルシウム粉末と混合
することもできる。又、本発明に於けるリン酸四カルシ
ウムは、カルシウム源としてはＣａＣ０＝　、　ＣａＯ
、Ｃａ　（Ｏｆｆ）　２　、　リン酸源としてｈｏ５．
　Ｈ３ＰＯ４，ＮＨ−ｔ！２Ｐｏ４．　（Ｎｌ＋４）２
１１ＰＯ−。

及びカルシウムとリン酸の両者を含有するＣａｆｉＰ　
Ｏ４、Ｃａ　（ｔｌ　ｔ　Ｐ　Ｏ４）　２等を使用し、
常法により調整されＣａ　４　（Ｐ　Ｏ４）　２０て表
イつされる。又、本発明でのリン酸四カルシウムの製造
方法は、■リン酸水素カルシウム（ＣａｌｌＰＯ４）、
あるいはγ−ピロリン酸カルシウム（ｃａｔｐ２ｏ７）
等と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を混合した後、１０
００〜１５００℃で焼成し、以下の化学式で示されるが
、空気中で急冷するか窒素ガス雰囲気で焼成するのが好
ましい。

■２ＣａＣＯ＊　＋　２ＣａＨＰＯ，→Ｃａ４（ＰＯ４
）２０＋　ｌ１ａＯ＋２ＣＯ２■　７　Ｃａ！Ｐ２Ｏ７
＋　２ＣａＣＯ＋→Ｃａ、（ＰＯ４）２０−１−２ＣＯ
。

その製造方法は、特に限定されるものではないが乾熱法
等で合成のリン酸四カルシウムを粉砕した。好ましくは
粒径１００μｍ程度以下に調整してなる粉末等が好適に
使用され得る。リン酸四カルシウム溶射層の気孔を制御
するために、上記セラミックス粉末等をリン酸四カルシ
ウム粉末と混合することもできる。

本発明のインプラントの適応個所は、特に規定しないが
虜囚、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。該インプラントに於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
など含まれる。

本発明のインプラントを得る方法としては、金属材料を
成型、焼結あるいは切削加工、望ましくは鋳造を行い試
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、■セラミックス粉末、■リン酸三
カルシウム粉末及び／又はリン酸四カルシウム粉末をそ
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。溶射不要の個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ス及びリン酸三カルシウム及び／
又はリン酸四カルシウムの被膜はそのまま使用されるが
、部位によっては表面を研摩して使用することらある。

又、空気中あるいは真空中、不活性ガス中に於いて８０
０〜１７００℃の温度で焼成を行い使用することもある
。

以下に実施例により本発明の詳細な説明するが限定され
るものではない。

実施例Ｉ Ｃｏ　−Ｃｒ　−Ｎ　ｉ系合金（ノビリアム社製Ｎｏｂ
ｉｌｉｕｍ）を用いて高周波溶解し、遠心鋳造を行って
得た鋳造体を研摩しインプラント芯材（Ｉｇ）を得た。

この金属芯材をブラスト装置（英国製メデュ社製ブレチ
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ＶＦ。

圧力３０ｐｓｉ）を行った。続いて、プラズマ溶射装置
（メテコ社製６ＭＲ−６３０型電供給装置つき）により
、アルゴン、水素、プラズマジェットフレーム（Ａ！？
Ｃ電流５００Ａ［））を発生させ、まず第１層として自
己結合性ボンディング剤であるニッケルーアルミニウム
合金粉末（メテコ粉末番号４５０）を溶解し、芯材の全
面に厚さ約８０μ但の被膜を形成した。第２層にはリン
酸三カルシウム粉末（上記製造方法で合成した粒径１０
０μｍ以下の白色粉末）を平均的２００μｍ厚になるよ
うに溶射した。

真空電気炉中１２００℃で１０分間焼成を行いインプラ
ントを得た氷晶を家兎の脛骨中に埋入し２力月経過した
時点でＸ線透視観察を行った結果、インプラントの周辺
に緻密質の造管作用が認められた。

実施例２ 実施例１とすべて同様に第１層をニッケルーアルミニウ
ム合金粉末を用い、第２層にリン酸三カルシウム５０重
Ｍ％にアルミナ（メテコ扮末番号１０５）５０重１％の
混合粉末を溶射してインプラントを得た。氷晶をヤギの
下顎骨に埋没し２力月経過しＸ線透視観察を行った結果
、インプラント周辺に造管作用が認められた。又、肉眼
観察によってら歯周組織に異常が全く起こっていなかっ
た。

ｘｌ［鮭上 Ｃｏ−Ｃｒ系合金をインプラント芯材として用いた他は
実施例１と同様な手頃で人工関節の人工骨頭囲を作成し
た。氷晶をイヌの股関節に埋没し３力月経過した時点で
全く異常は認められなかった。

実施例４ 酸化アルミニウムを用いてインプラント芯材を作成した
。プラズマ溶射装置を用いてセラミックス製インプラン
ト芯材にリン酸四カルシウム粉末を溶射し、平均２００
μｍのリン酸四カルシウム層を得た。氷晶を家兎の脛骨
中に埋入し２力月経過した時点でＸ線透視観察を行った
結果、インプラントの周辺に緻密質の造管作用が認めら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、歯科用インプラントとして本発明を用いた場
合の実施例を示す断面図。 第２図は人工股関節として本発明を用いた場合の実施例
を示す斜視図である。 ■　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・芯
部２　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
セラミックス層３．４　・・・・・・・・・・・・・リ
ン酸三カルシウム粉ム／又はリン酸四カルシウ１、の溶
射層 特許出願人　株式会辻アドバンス開発研究所第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製インプラントの芯材の外周にリン酸三カル
   シウム及び／又はリン酸四カルシウムの粉末又はそれを
   含む組成物粉末で溶射被覆することを特徴とするインプ
   ラントの製造方法。
2. （２）金属製インプラントの芯材の外周にセラミックス
   の粉末で溶射被覆し、次いでリン酸三カルシウム及び／
   又はリン酸四カルシウムで溶射被覆することを特徴とす
   るインプラントの製造方法。