KR20150042843A

KR20150042843A - 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치

Info

Publication number: KR20150042843A
Application number: KR1020157006443A
Authority: KR
Inventors: 히로시 무라카미; 가즈히로 이치카와; 요시노리 니시키
Original assignee: 각코호진 아이치가쿠인; 페르메렉덴꾜꾸가부시끼가이샤
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2015-04-21
Also published as: WO2014027595A1; EP2883553B1; EP2883553A1; TW201416493A; CN104582746A; EP2883553A4; JP5616405B2; JP2014036716A

Abstract

생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법, 특히, 치과용 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치.
티탄 또는 티탄 합금으로부터 이루어지고 표면을 조면화한 임플란트 재료를 전해 오존수중에 침지함과 함께, 상기 전해 오존수를 상온으로 유지하는 것에 의해서, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 친수성을 부여한 것을 특징으로 하는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치.

Description

생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치{PROCESSING METHOD AND PROCESSING DEVICE FOR IMPLANT MATERIAL HAVING EXCELLENT BIOCOMPATIBILITY}

본 발명은, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법, 특히, 치과용 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.

치과용 임플란트 수술에 있어서는, 임플란트가 충분히 뼈와 결합(골 유착(osseointegration))하는 것이 중요하다. 뼈 중에의 삽입을 위해서 사용되는 임플란트 재료로서는, 티탄 또는 티탄을 베이스로 한 합금이 사용되며, 그 특징은, 해당 재료의 생체 친화성이 우수하고, 그 뼈와의 일체화 시간을 짧게 할 수 있는 것이다. 그러나, 매끄러운 표면 구조를 가지는 티탄제 임플란트에서는 뼈 중에 충분한 결합이 형성되지 않기 때문에, 표면을 조면화(粗面化)할 필요가 있다. 특허 문헌 1 및 2에는, 최초의 공정에서, 모래 분사(sandblast)에 의해 티탄 또는 티탄을 베이스로 한 합금으로 이루어지는 임플란트 재료 표면에 마크로 조면(粗面)을 형성하고, 계속하여 산욕(酸浴)중에서의 처리에 의해 해당 마크로 조면 상에 미크로 조면을 더 형성하는 것이 제안되어 있다. 이 마이크 조면은, 그 구멍의 크기가 10 μm보다 크고, 바람직하게는, 20 μm 이상으로 하고, 미크로 조면은, 0.5 μm에서 2 μm로 하는 것이 기재되어 있다.

또한, 비 특허 문헌 1에 기재되어 있듯이, 티탄 금속의 표면은, 공기 중 및 수중에서 자연스럽게 산화되고, 물과의 반응에 의해, 가장 외측의 원자층 중에서 수산기나 산소로 이루어지는 층이 형성되는 것으로 추측된다. 그러나, 공기 중에 존재하는 이휘발성(쉽게 휘발하는 성질, 易揮發性)의 탄화수소 및 다른 화합물에 의해 티탄 표면이 오염되어 소수성(물 분자와 쉽게 결합되지 못하는 성질, 疏水性, hydrophobic)이 되기 쉽고, 이러한 오염된 임플란트 재료에서는, 뼈 물질과 융합하여 강고한 유합(뼈가 붙은 상태, 癒合)을 단시간에 형성할 수 없다. 또한, 임플란트 재료가 공기에 노출되는 시간이 길수록, 오염층은 보다 두꺼워진다. 동일하게, 임플란트 재료를 장착하는 시점에 있어서도, 임플란트 재료의 표면을 청정하게, 그리고 그 친수성(물 분자와 쉽게 결합되는 성질, 親水性, hydrophilic)을 유지하는 것이 불가결하다.

친수성을 부여하고 멸균 처리를 실시한 임플란트 재료는, 생물학적 활성에 영향을 주지 않는 기체, 예를 들면, 질소, 산소 또는 아르곤과 같은 희가스가 충전된 밀봉 용기 중에서 보존된다. 해당 밀봉 용기는, 기체 및 액체에 불 투과성(투과하지 않는 성질)인 것이 바람직하다. 상기 기밀성(氣密性) 그리고 수밀성(水密性)의 밀봉 용기는, 유리, 금속, 합성 폴리머(중합체, 重合體, polymer) 또는 다른 기밀성 그리고 수밀성의 재료로부터 제작되거나, 또는 이들 재료의 조합으로 이루어지는 밀봉된 앰플(ampoule)인 것이 바람직하다.

임플란트 재료의 이식 직전에 해당 밀봉 용기를 개봉한다고 해도, 해당 임플란트 재료의 표면과 외부의 대기와는 접촉하고, 임플란트 재료 표면의 친수성에 있어서의 열화를 방지하는 것은 곤란하다. 따라서, 수산화된 친수성 임플란트 표면이, 그 친수성이 장시간에 걸쳐서, 대기와의 접촉에 의해서도 이것이 실질적으로 유지되도록 제조 또는 처리하는 방법의 개발이 기대되고 있다.

임플란트 치료에서 사용되는 인공 치근(치과용 임플란트)은, 상기와 같이, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어져 있는데, 최근의 연구(미국 UCLA 대학 준교수 오가와 타카히로(小川隆廣)씨 등의 그룹에 의한 연구)에 의하면, 티탄은 제조 직후부터 공기중의 탄소가 표면에 부착되어, 세포와의 접착력에 중대한 영향을 미친다. 제조 후 1개월이 경과하면 뼈와 결합하는 능력은 약 절반 감소하고, 그 후에도 감소가 계속되는 것을 알 수 있다. 본 발명자들은, 이것은 다음과 같은 문제를 일으킬 가능성이 있기 때문에, 개선의 필요가 있다고 생각하고 있다.

1) 임플란트 재료는 사용되는 시점에서, 생물학적 노화의 도중 또는 완료된 상태에 있을 가능성이 있고, 최고의 상태에서 이용되지 않을 것이 염려된다.

2) 임플란트 재료를 장착할 때에, 임플란트 재료의 제조 년월일을 아는 것은 극히 곤란하기 때문에, 티탄 표면이 어느 정도 열화(劣化)되어 있는지를 알 수 없다.

3) 이 때문에, 예를 들어, 동일한 브랜드라도, 제품에 의해서 뼈와의 결합 능력에 차이가 생길 가능성이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 특정 파장을 가지는 자외선(UV)을 임플란트에 조사(照射)하고, 부착된 탄소를 제거하여, 티탄의 결합 능력을 회복시킨다고 하는 방법이 개발되고 있다. 이것에 의해서, 임플란트의 뼈와 결합하는 능력은 UV 조사를 하지 않는 경우에 비하여, 매립 초기에서는 3배, 최종적으로는 1.8배로 높아지는 것이 보고되고 있다.

특허 문헌 3에서는, 임플란트 재료의 표면에 대해서 고(高)에너지 자외선으로 처리하여 수산화된 친수성 표면을 얻는 방법이 개시되어 있다. 이 처리의 이점은, 해당 임플란트를 한층 더 멸균하는 것이 불필요하다는 것이다. 이 발명에 있어서 이용되는 고에너지 UV선은, 150 nm 내지 300 nm의 범위 내, 바람직하게는 170 nm 내지 260 nm의 범위 내의 파장을 가지는 UV광, 또한, 특히 산소의 흡수 극대의 범위 내, 다시 말하자면, 약 184.9 nm의 파장을 가지는 UV광, 및 오존의 흡수 극대의 범위 내, 다시 말하자면, 약 253.7 nm의 파장을 가지는 UV광을 수반하고, 이 범위 내의 파장은, 오존의 형성 및 분해를 동시에 촉진하며, 그리고 고에너지 화학 결합, 예를 들면 에틸렌(ethylene)성 탄소-탄소 이중 결합을 파괴할 수 있다.

상기 방사선의 강도는 UV 발생원으로부터의 거리와 지수함수적으로 감소하기 때문에, 처리되는 임플란트 표면과 UV 발생원과의 사이의 거리를 짧게, 예를 들면 약 1 ㎜의 범위 내에 유지하는 것이 유리하다. UV 처리의 기간은 오염층의 성상(性狀) 및 두께에 의존하며, 방사 시간은 1분에서 15분이 바람직하다.

인공 치근(齒根) 표면의 유기물을 제거하는 장치로서, 그 밖에도 이하의 공지 기술이 존재한다. 예를 들면, 특허 문헌 4는, 생체 임플란트에 자외선을 조사함과 함께 오존을 접촉시키는 것에 의해서, 상기 생체 임플란트를 세정 처리하는 생체 임플란트용(用) 세정 처리 장치에 관한 것이다.

또한, 특허 문헌 5는, 나선 모양의 돌출부로 이루어지는 나사부를 가지는 스크류 타입의 치과 임플란트에 자외선을 조사하는 치과 임플란트용 빛 조사(照射) 장치에 관한 것이다.

이러한 치과 임플란트에 자외선을 조사하는 빛 조사 장치에 있어서는, 치조골(치아를 감싸고 있는 뼈, 齒槽骨, alveolar bone) 등에 매립되는 나사부에 대해서 확실히 자외선을 조사할 수 있고, 또한, 1회의 치과 플란트(plant) 수술에 있어서는, 통상, 복수의 치과 임플란트가 이용되는 것으로부터 복수의 스크류 타입의 치과 임플란트에 자외선을 조사하기에 적합한 빛 조사 장치가 개발되고 있다.

또한, 특허 문헌 6, 7에서는, 자외광을 방사하는 엑시머 램프(excimer lamp)를 이용한 인공 치근의 유기 오염물 제거 장치에 있어서, 엑시머 램프로부터의 자외광이 작업자에게 조사되지 않고, 또한, 발생하는 오존에 의한 영향을 걱정하지 않고, 인공 치근을 효율적으로 안전하게 자외광 세정할 수 있는 유기 오염물 제거 장치의 구조가 기재되어 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 4 ~ 7의 기재와 같은 자외선에 의한 임플란트 재료의 처리 방법에 있어서, 복잡한 요철(오목볼록, 凹凸)부를 가지는 임플란트 부품에서는, 특히 오목부 표면의 완전한 멸균 및 탄화물의 분해 처리를 충분히 행할 수 없다. 이것은, 자외선이나 이것에 의해 생성하는 오존 등의 활성종은, 조사되는 부위에 한정되기 때문이며, 모양에 따라서는 불완전한 처리가 될 우려가 있다.

또한, 상기 특허 문헌 4 ~ 7의 기재와 같은 자외선에 의한 임플란트 재료의 처리 장치는, 장치가 고가화되어 실용적이지 않음과 함께, 조사 후 1시간 정도는 친수성이 유지된다고 기재되어 있지만, 임플란트 수술 프로세스에 있어서는, 티탄 표면은 용이하게 오염되기 때문에, 이것을 보증할 수 없다.

또한, 임플란트 피 시술자(被施術者)의 수술에 있어서의 적절한 치근의 선정은, 청정한 보존 상태에서는 행할 수 없고, 통상의 생활 공간에서 행하기 때문에, 표면 오염을 피할 수 없다. 또한, 이러한 장치는, 임플란트를 꺼내기 전에, 장치내의 오존을 배기하고, 자외선 조사에 의해서 고온이 된 샘플을 냉각하기 위해서 대기 시간이 필요하므로, 따라서 연속 사용이 곤란하기 때문에 문제였다.

특허 문헌 8에는, 오존수를 이용한 치과용 세정 장치에 대해서 개시되어 있다. 환자의 구강 내에 오존수를 공급하여 세정하기 위한 치과용 오존수 세정 장치로서, 오존수를 생성하는 오존수 생성기와, 튜브에 의해서 상기 오존수 생성기(生成器)에 접속되고 또한 구강 내에 삽입 가능한 치수를 가진 치과용 핸드 피스(hand piece)를 구비하며, 상기 오존수 생성기로부터 공급된 오존수가 상기 치과용 핸드 피스에 마련된 분사 노즐로부터 구강내의 소망 부위를 향하여 분사되도록 되어 있다. 이와 같이 구강내의 소망 부위에 직접 오존을 도달시켜서 살균ㆍ소독을 행할 수 있다면, 종래에는 불충분했던 혐기성(嫌氣性)균에 의한 치주(齒周)병이나 수술 부위로부터의 감염증 등의 예방에 높은 효과를 발휘한다. 또한, 배큠관(vacuum管) 등에 의해서 구강 내로부터 배출되는 배출액에는, 여러가지 미생물이 포함되어 있을 가능성이 있지만, 오존수 세정을 행하면, 배출액 중의 미생물은 구강 내에 분출되는 다량의 오존수에 의해서 불활성화되므로, 배출액을 그대로 폐기하는 것이 가능해진다.

그러나, 특허 문헌 8에 의한 오존수를 이용한 치과용 세정 장치만으로는, 오존수와 임플란트 재료의 접촉 시간이 수술중에만 한정되어, 임플란트 재료의 표면의 청정화를 유지할 수 있지만, 접촉 시간이 짧고, 시간적으로 불충분하며, 장기간 대기중에서 보존되고, 임플란트 재료의 표면에 다량으로 부착된 탄화물을 저감할 수 없고, 복잡한 표면 형태를 가지는 티탄제 임플란트 표면의 생체 친화성을 유지, 회복할 수는 없다.

또한, 특허 문헌 9는, 전해 방식에 의해 오존수를 제조하는 장치를 나타낸 것으로, 전극으로서 도전성 다이아몬드를 이용하는 것이 개시되고, 특히, 막대 모양의 도전성 다이아몬드 전극에 띠 모양의 격막(diaphragm) 부재를 배치하고, 그 위에 선 모양의 대극(對極)을 배치한 전해셀을 개시하고 있다. 또한, 특허 문헌 10 및 11에 개시되어 있는 막-전극 접합체는, 막대 모양 또는 통 모양의 전극, 통상은 양극(陽極)(이하, 막대 모양 양극이라고도 한다)의 주위에 통 모양의 이온교환막 등의 격막을 설치하고, 해당 막의 주위에 선 모양 대극이나 다공성 대극, 통상은 선 모양 음극이나 다공성 음극을 배치하고, 해당 막과 해당 양극, 및 해당 막과 해당 음극의 적어도 일부가 접하도록, 해당 음극을 이용하여 이것들을 고정하고, 해당 막과 양극의 사이, 더 바람직하게는 복수의 양극 사이에 기액(氣液) 유로를 가지는 양극실(陽極室)을 형성시키는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나, 특허 문헌 9, 10, 11에 있어서는, 전해 방식에 의해 오존수를 제조하는 장치의 일례가 나타나 있고, 본 발명에 의한 임플란트 재료의 표면 처리에 적절한 전해 오존수를 생성할 수 있지만, 임플란트 재료의 표면 처리에 적용할 수 있는지 아닌지에 대해서는, 전혀 개시되어 있지 않다.

일본 공개 특허 공보 평3-47264호(특허 제3047373호) 유럽 특허 공보 제0388576호 일본 공표 특허 공보 2005-505352호 일본 공개 특허 공보 2012-75549호 일본 공개 특허 공보 2012-75548호 일본 공개 특허 공보 2012-119호 일본 공개 특허 공보 2012-120호 일본 공개 특허 공보 2012-5658호 일본 공개 특허 공보 2006-346203호(특허 제4410155호) 일본 공개 특허 공보 2009-138262호(특허 제4723627호) 일본 공개 특허 공보 2008-73604호 (특허 제4980016호)

H. P. Boehm, Acidic and Basic Properties of Hydroxylated Metal Oxide Surfaces, Discussions Faraday Society, Vol. 52, 1971, p264-275

본 발명은, 이들의 문제를 해결하기 위해서, 복잡한 표면 형태를 가지는 티탄제 임플란트 표면의 생체 친화성을 유지, 회복하기 위한 방법에 대해서 검토한 결과, 고농도의 오존수에 의한 표면 산화 처리와 수술중에 있어서의 오존수 공급 기구를 가지는 장치를 고안하고, 장치 내에서 임플란트를 일정시간 오존수에 접촉시키는 것으로, 장기간 대기중에서 보존한 샘플에 대해서도 탄화물의 저감을 할 수 있고, 친화성을 회복시킬 수 있으며, 또한, 수술 부위에 있어서의 세정수로서 살균성을 부여할 수 있는, 경제적으로 우수한 처리 방법이 되는 것을 발견했다. 종래 장치와 비교하여 염가이며, 연속적인 처리가 가능한 장치로서 실용성이 우수하다.

본 발명에 있어서의 제1의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지는 표면을 조면화한 임플란트 재료를, 전해 오존수중에 침지(물속에 담가 적시다, 浸漬)함과 함께, 해당 전해 오존수를 상온으로 유지하는 것에 의해서, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 해당 재료 표면에 친수성을 부여한 것을 특징으로 하는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제2의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지는 표면을 조면화한 임플란트 재료를, 전해 오존수중에 침지함과 함께, 해당 전해 오존수를 상온으로 유지하는 것에 의해서, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 해당 재료 표면에 친수성을 부여하고, 또한 해당 임플란트 재료의 장착을, 임플란트 재료의 표면에 전해 오존수를 공급하면서 행하는 것으로, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하면서, 또한, 해당 재료 표면에 친수성을 부여하는 것을 특징으로 하는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제3의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 처리 후에 있어서의 상기 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량을, 25 원자% 미만으로 한 것을 특징으로 하는 제1 또는 제2의 과제 해결 수단에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제4의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 처리 후에 있어서의 상기 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량을, 20 원자% 미만으로 한 것을 특징으로 하는 제1 또는 제2의 과제 해결 수단에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제5의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 임플란트 재료를 침지하는 전해 오존수로서, 오존 농도가 1 ppm에서 25 ppm의 오존수를 사용하는 것을 특징으로 하는 제1 ~ 제4의 과제 해결 수단의 어느 한 쪽에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제6의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 임플란트 재료의 장착을 행할 때에 임플란트 재료의 표면에 공급하는 상기 전해 오존수로서, 오존 농도가 0.3 ppm에서 5 ppm의 오존수를 사용하는 것을 특징으로 하는 제2 ~ 제5의 과제 해결 수단의 어느 한 쪽에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제7의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 임플란트 재료가 장기간 공기와 접촉하여 생체 친화성을 상실한 임플란트 재료인 것을 특징으로 하는 제1 ~ 제5의 과제 해결 수단의 어느 한 쪽에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제8의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 임플란트 재료가, 치과용 임플란트 재료인 것을 특징으로 하는 제1 ~ 제7의 과제 해결 수단의 어느 한 쪽에 기재된 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제9의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 전해에 의해 전해 오존수를 생성하는 전해식 오존수 생성 장치와, 해당 전해식 오존수 생성 장치에 의해 생성한 전해 오존수를 저장하고, 또한, 해당 오존수중에, 티탄 또는 티탄 합금으로부터 이루어지고 표면을 조면화한 임플란트 재료를 침지함과 함께 상온으로 유지하기 위한 임플란트 재료를 친수화(親水化) 처리하는 임플란트 친수화 처리기로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 해당 재료 표면에 친수성을 부여할 수 있는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 있어서의 제10의 과제 해결 수단은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 전해에 의해 전해 오존수를 생성하는 전해식 오존수 생성 장치와, 해당 전해식 오존수 생성 장치에 의해 생성한 전해 오존수를 저장하고, 또한, 해당 오존수중에, 티탄 또는 티탄 합금으로부터 이루어지고 표면을 조면화한 임플란트 재료를 침지함과 함께 상온으로 유지하기 위한 임플란트 재료를 친수화 처리하는 임플란트 친수화 처리기와, 임플란트 재료의 장착을 행할 때에, 해당 임플란트 재료의 표면에 전해 오존수를 공급하기 위한 오존수 세정 장치로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 해당 재료 표면에 친수성을 부여할 수 있는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 티탄 또는 티탄 합금으로부터 이루어지고, 이식에 적합한 조면을 가지는 임플란트에 있어서, 전해 오존수와 상시 접촉시키는 것에 의해, 수술 전 및 수술 중에 생기는 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 친수성을 부여한 생체 친화성 임플란트 재료를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 장기간 공기와 접촉하여 보관되어, 생체 친화성을 상실한 임플란트를 재활성화(再活性化)할 수 있다.

또한, 지금까지, 오존의 임플란트 재료 표면에의 양호한 작용은 기대되고 있었지만, 적절한 오존수 생성 장치를 입수할 수 없었기 때문에, 실용화에 이르지 않았다. 본 발명에 있어서는, 전기 화학적인 오존수 생성 장치에 의해 생성한 전해 오존수를 이용하면, 소형이며 우수한 촉매와 전해셀 구조를 가지는 전해 오존수 장치를 이용하는 것으로, 고농도 오존수를 간편하게 순식간에 생성시키고, 대상이 되는 임플란트 재료를, 이것에 단시간, 유수(流水)하에 상시 침지시키는 것으로, 임플란트 재료의 거의 모든 표면을 산화, 살균할 수 있다. 또한, 직후에 임플란트 수술을, 오존수를 분출시키면서 실시하는 것으로, 보다 골 유착의 진행을 도모할 수 있다. 오존 가스는 다소 발생하지만, 주로 오존수를 이용한 폐쇄 공간에서의 처리가 가능하고, 작업자로의 안전성을 담보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치를 사용한 임플란트 수술의 한가지 실시 형태를 나타내는 전체 구성 흐름도(flow sheet)이다.
도 2는 본 발명에 의한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치에 사용하는 오존수 세정 장치의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 의한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치에 사용하는 전해식 오존 발생 장치의 한가지 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 임플란트 재료의 오존수에 의한 처리 효과를 나타내는 그래프를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도 1에 근거하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 의한 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치를 사용한 임플란트 수술의 한가지 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 흐름도로, 부호 1은 전해에 의해 전해 오존수를 생성하는 전해식 오존수 생성 장치, 부호 2는 전해식 오존수 생성 장치(1)에 의해 생성된 전해 오존수를 저장하고, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고 표면을 조면화한 임플란트 재료를 임플란트 수술 직전까지 침지하여 상온으로 유지하여, 임플란트 재료를 친수화 처리하는 임플란트 친수화 처리 용기, 부호 3은 상기 임플란트 재료를 임플란트 수술 직전에 상기 임플란트 친수화 처리 용기(2)로부터 취출한 후, 임플란트 수술중에, 상기 전해식 오존수 생성 장치(1)에 의해 생성된 전해 오존수를 임플란트 수술 부위에 세트한 상기 임플란트 재료의 표면에 공급하는 오존수 세정 장치이다.

본 발명에 있어서는, 먼저, 수도물 또는 정제수가 전해식 오존수 생성 장치(1)에 보내지고, 전해식 오존수 생성 장치(1)에 의해 전해 오존수가 생성된다. 생성된 전해 오존수는, 임플란트 친수화 처리 용기(2)에 보내지고, 임플란트 친수화 처리 용기(2)내에 저장되며, 티탄 또는 티탄 합금으로부터 이루어지고 표면을 조면화한 임플란트 재료를 임플란트 수술 직전까지 침지하고, 상온으로 유지하며, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한, 생체 친수성을 부여한다.

상기 임플란트 재료를 침지하는 전해 오존수로서는, 오존수 농도가 1 ppm에서 25 ppm의 오존수를 사용하는 것이 바람직하다.

전해 조건으로서는, 생성된 물질의 안정성, 활성의 관점에서 온도는 5℃에서 40℃가 바람직하고, 전해셀에 흘리는 직류 전류는 양극의 투영면(投影面)에 대한 전류 밀도로서 0.01 ~ 1 A/㎠가 바람직하다. 이때 흘리는 수량(水量)은 목적의 농도가 얻어지도록 조정한다. 오존수 농도는 높을수록, 단시간에 친수화 처리가 가능하고, 바람직한 농도는 1 ppm에서 25 ppm이다. 예를 들면 1 A를 흘릴 수 있는 셀로, 오존수 농도를 1 ppm에서 25 ppm로 하려면, 수량(水量)을 1 L/min에서 50 mL/min으로 변화시키면 좋다.

오존수에 의한 탄화물 제거는, 오존수의 농도가 높으면, 단시간에 제거할 수 있고, 처리 시간은, 5 ~ 10분간이 가장 바람직하다. 또한, 임플란트 재료는, 그대로 구강내에서 사용하는 경우, 너무 차가우면 환자에게 부담이 크기 때문에, 실온(약 25℃) 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량은, 25 원자% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 20 원자% 미만으로 하는 것이 더 바람직하다. 여기서, 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량(원자%)은, 시료 표면의 φ100 μm×3 nm의 용적중의 원소 농도를 XPS(상품명 「XPS-PHI 5000 Versa Probe」, 알박ㆍ파이사(ULVAC-PHI社)제)로 표면 분석하는 것에 의해 구했다.

임플란트 친수화 처리 용기(2)에 있어서 임플란트 재료의 표면을 친수화하기 위한 임플란트 재료와 오존수와의 접촉 시간은, 임플란트 재료의 오염 상태에도 의존하나, 1분에서 60분을 필요로 한다. 처리 시간을 단축하기 위해서 초음파 처리를 병용하는 것은 바람직하다.

또한, 이 임플란트 재료는, 임플란트 수술 직전에 상기 임플란트 친수화 처리 용기(2)로부터 취출한 후, 임플란트 수술중에, 오존수 세정 장치(3)로부터 공급되는 전해 오존수를 임플란트 수술 부위에 세트한 상기 임플란트 재료의 표면에 공급하는 것에 의해, 임플란트 수술중에 있어서도, 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염은 방지되고, 또한, 생체 친수성이 부여된다.

임플란트 수술에 사용된 오존수는, 입안에 설치한 배큠 튜브로부터 배출된다. 이때, 구강내의 오존 가스 농도는, 0.1 ppm 이하의 노동기준 이하의 레벨까지 희석되고, 환자가 오존 가스를 잘못하여 흡인하는 것은 피할 수 있다. 이 때문에, 오존수 농도는 0.2 ppm에서 5 ppm로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 상기 임플란트 재료를 임플란트 수술 직전까지 침지하는 전해식 오존수 생성 장치(1)에 의해 생성되는 전해 오존수의 농도는, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하는 관점으로부터, 고농도인 편이 바람직하고, 한편, 임플란트 수술 직전에 상기 임플란트 친수화 처리 용기(2)로부터 취출한 후, 임플란트 수술중에, 임플란트 수술 부위에 세트한 상기 임플란트 재료의 표면에 공급하는 오존수는, 노동안전기준법의 관점으로부터 고농도로 하는 것은 바람직하지 않다.

또한, 전해식 오존수 생성 장치(1)와 오존수 세정 장치(3)는, 생성하는 오존수 농도가 상이하기 때문에, 개별의 장치로서 설명되고 있지만, 오존수 세정 장치(3)의 전해식 오존수 생성 장치로서, 전해식 오존수 생성 장치(1)를 이용할 수도 있다. 이 경우, 제어 장치를 마련하고, 그 목적에 대응하여 오존 발생량을 조절하면 좋다.

도 2는, 오존수 세정 장치(3)의 일례를 나타내는 흐름도를 나타낸 것이다.

본 발명에 있어서는, 임플란트 재료는, 임플란트 수술 직전에 상기 임플란트 친수화 처리 용기(2)로부터 취출한 후, 임플란트 수술할 때, 임플란트 수술 부위에 세트되고, 이 임플란트 재료의 표면에, 오존수 세정 장치(3)에 의해 생성한 전해 오존수가 공급된다. 오존수 세정 장치(3)는, 풋 스위치(foot switch)(14)에 접속하여, 오존수 생성 모듈(12)의 작동을 제어할 수 있게 되어 있는 것이 바람직하다. 풋 스위치(14)를 구비하고 있으면, 핸드 피스(8)를 손에 쥐고 수술을 행하고 있는 사이에도, 수술을 행하면서 풋 스위치(14)를 조작하는 것에 의해서 분사 노즐로부터의 오존수의 생성 및 공급의 개시 및 정지를 행하는 것 등이 가능해진다. 핸드 피스(8)는, 구강내의 소망 부위를 향하여 오존수를 분사하는 분사 노즐을 구비한 이리게이터(세정기, irrigator)라도 좋다. 또한, 핸드 피스(8)가, 튜브를 통하여 오존수가 공급되는 외부 주수형(注水型) 임플란트용 콘트라(contra)이며, 상기 분사 노즐이, 상기 외부 주수형 임플란트용 콘트라(contra)에 공구를 장착하여 뼈의 드릴링(drilling)시에 상기 공구의 선단을 향하여 오존수를 분사하게 되어 있어도 좋다. 이 경우, 공구에 의한 뼈의 드릴링시에 시술 부위에 발생하는 열의 냉각을 위해서 오존수를 이용하면서, 시술 부위의 살균ㆍ소독을 행할 수 있다.

도 2에 있어서, 오존수 생성 모듈(12)은, 전원(9)으로부터 전력의 공급을 받아서, 수도물이나 정제수 등의 물로부터 오존수를 생성하는 기기이다. 오존수 세정 장치(3)는, 물 저류조(貯留槽)(10)와, 펌프(11)와, 오존수 생성 모듈(12)을 포함하고, 물 저류조(10)에 저류된 물이 펌프(11)에 의해서 오존수 생성 모듈(12)에 이송되며, 오존수 생성 모듈(12)이 이송된 물로부터 오존수를 생성한다.

물 저류조(10)는, 물을 저류하기 위한 것이며, 캡(13)에 의해서 개폐 가능한 급수구를 구비하고, 급수구를 통하여 물 저류조(10)에 수도물 등을 보급할 수 있게 되어 있다. 또한, 펌프(11)는, 물 저류조(10)에 저류된 물을 오존수 생성 모듈(12)로 이송하기 위한 것이며, 물을 이송할 수 있다면, 임의의 타입의 것으로 할 수 있다. 그러나, 후술한 바와 같이 오존수의 용존 오존수 농도의 조정을 용이하게 하기 위해서, 펌프(11)의 송수(送水) 능력을 변화시킬 수 있게 되어 있는 것이 바람직하다.

도 3은, 본 발명에 사용하는 전해식 오존수 생성 장치(1)의 일례를 나타낸 것이며, 전해식 오존수 생성 장치(1)내에 마련한 전해 유닛(unit)(4)이 수납되어 있다. 이 전해 유닛(4)은, 도전성 다이아몬드 촉매를 담지한 금속봉인 양극(5)의 주위에, 이온 교환막으로 이루어지는 격막(6)의 띠를 감고, 이 격막(6)의 주위에 금속선으로 이루어지는 음극(7)을 감아서 구성되어 있다.

[전해 조건]

전해 조건으로서는, 생성한 물질의 안정성, 활성의 관점으로부터 온도는 5℃에서 40℃가 바람직하고, 전해셀에 흘리는 직류 전류는 양극의 투영면에 대한 전류 밀도로서 0.01 ~ 1 A/㎠가 바람직하다. 이때 흘리는 수량은 목적의 농도가 얻어지도록 조정한다. 오존수 농도는 높을수록, 단시간에 친수화 처리가 가능하고, 바람직한 농도는 1 ppm에서 25 ppm이다. 예를 들면 1 A를 흘릴 수 있는 셀로, 오존수 농도를 1 ppm에서 25 ppm로 하려면, 수량을 1 L/min에서 50 mL/min으로 변화시키면 좋다.

오존수에 의한 탄화물 제거는, 오존수의 농도가 높으면. 단시간에 제거할 수 있고, 처리 시간은, 5 ~ 10분간이 가장 바람직하다. 임플란트 재료는, 그대로 구강내에서 사용하는 경우, 너무 차가우면 환자의 부담이 크기 때문에, 실온(약 25℃) 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량은, 25 원자% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 20 원자% 미만으로 하는 것이 더 바람직하다. 여기서, 임플란트 재료의 표면에 흡착된 탄화물의 탄소 함유량(원자%)은, 시료 표면의 φ100 μm×3 nm의 용적중의 원소 농도를 XPS(상품명 「XPS-PHI 5000 Versa Probe」, 알박ㆍ파이사제)로 표면 분석하는 것으로 구했다.

[오존수]

본 발명에 있어서, 오존수는, 순수한 물(純水) 또는 수도물 등을, 전해셀을 이용하여 전해하여 얻어진 오존 가스가 주로 용해된 전해 생성물이지만, 오존 가스 외에 OH 라디칼이나 수퍼옥사이드 아니온 등의 산소 라디칼, 과산화수소 및 그 외의 산화성 물질도 함유하는 오존 함유수(含有水)를 의미하는 것이다. 이 오존수의 작용으로서는, 저 pH(산성)에서는 오존 가스 자체가 산화의 주체가 되고, 고 pH(알칼리성)에서는 오존 가스가 분해되고, 이때 생성되는 OH 라디칼에 의한 산화가 주체가 되며, 총 산화 등량(總酸化等量)이 동일한 경우라도 산화 작용은 더 강력해진다.

[오존수 제조 방법과 장치]

일반적인 오존수는, 이하의 특징을 가지고 있다.

(1) 오존(OH 라디칼) 살균 효과는 세포벽의 산화 파괴이며 무차별성이기 때문에 내성균이 존재하지 않는다고 말할 수 있다.

(2) 산소로 분해되고 잔류성이 없다.

오존수는 종래로부터 방전(放電)형의 오존 가스 발생기를 이용하여 제조하는 것이 일반적이고, 수 ppm의 오존수를 용이하게 제조할 수 있으며, 정수 처리, 식품 세정 분야에서 이용되고 있다. 그러나, 방전형의 오존 가스 발생기에서는, 순간 응답성이 우수한 핸디(handy)하며 고농도인 오존수 장치의 발생기로서는 이하의 이유에 의해 부적당했다.

(1) 오존을 일단 가스로서 발생시키고, 그 후, 물에 용해시키는 2개의 공정을 필요로 하는 것.

(2) 후술하는 전해법에 비하여 생성 오존수 농도가 낮기 때문에 고압하에서 수(水)중에 주입하여, 용해시키고, 제조할 필요가 있다.

(3) 발생 전원이 고전압ㆍ고주파이기 때문에, 소형화하기 어렵다.

(4) 방전에 의한 오존수 생성 장치에서는, 오존 가스 발생 능력이 안정될 때까지 시간(수 분간의 대기 시간)을 필요로 하고, 순간적으로 일정 농도의 오존수를 조제하는 것이 곤란하다.

전해셀에서의 양극 반응은, 물만의 경우 하기 (1) 식과 같이, 산소 발생이 진행되지만, 촉매, 전해 조건에 따라서는, 하기 (2) 식과 같이 오존이 생성되고, 이것을 용해한 오존수를 합성할 수 있다.

2H₂O = O₂+4H⁺+4e^- (1)

3H₂O = O₃+6H⁺+6e^- (2)

전해법은, 방전법에 비하여 전력원 단위는 떨어지지만, 고농도의 오존 가스 및 물이 용이하게 얻어지는 특징에 의해, 전자 부품 세정 등의 특수 분야에서 범용되고 있다. 원리적으로 직류 저압 전원을 이용하기 때문에, 순간 응답성, 안전성이 우수하고, 소형의 오존 가스, 오존수 발생기로서의 이용이 기대되고 있다. 또한, 용도에 대응하여 전지 구동, 발전기 구동, 교류 직류 변환 구동을 선택할 수 있다.

[양극ㆍ기체(基體)]

오존 가스를 효율적으로 발생시키려면, 적절한 촉매와 전해질을 선택하는 것이 불가결하다. 전극 재료로서 백금 등의 귀금속, α-이산화납, β-이산화납, 플루오로카본을 함침시킨 글래시카본(glassy carbon), 도전성 다이아몬드가 알려져 있다. 전극 기체로서 사용할 수 있는 재료는, 긴 수명과 처리 표면에의 오염이 일어나지 않도록 내식성을 가지는 것이 바람직하고, Si(단결정, 다결정), Nb, Ta, Zr, Ti나, Mo, W, 흑연 등이 사용 가능하며, 용도에 따라 선택할 수 있다.

[음극ㆍ기체(基體)]

음극 반응은 주로 수소 발생이고, 수소에 대해서 취화(脆化)하지 않는 전극 촉매가 바람직하며, 백금족 금속, 니켈, 스테인리스, 티탄, 지르코늄, 금, 은, 카본, 다이아몬드 등이 바람직하다. 음극 기체로서는 스테인리스, 지르코늄, 카본, 니켈, 티탄 등의 사용이 바람직하다.

[격막 재료]

격막으로서는, 이온 교환막이나 중성막을 사용할 수 있고, 통상은 이온 교환막을 사용한다. 격막은, 양극, 음극에서 생성된 물질이 반대의 전극에서 소비되는 것을 방지함과 함께, 액의 전도도가 낮은 경우라도 전해를 신속하게 진행시키는 기능을 가지기 때문에, 도전성이 부족한 순수(純水) 등을 원료로서 이용하는 경우에 바람직하게 사용할 수 있다. 이온 교환막을 사용하는 경우, 불소 수지(樹脂)계, 탄화수소 수지계의 어느 쪽도 좋지만, 오존이나 과산화물 내식성의 면에서 전자(前者)가 바람직하다. 막의 두께는, 0.1 mm에서 1 mm가 바람직하다.

[막-전극 접합체]

전극으로서는, 도전성 다이아몬드를 이용하는 것이 바람직하고, 막대 모양의 도전성 다이아몬드 전극에 띠 모양의 격막 부재를 배치하고, 그 위에 선 모양의 반대극을 배치한 전해셀을 사용할 수 있다. 또한, 막-전극 접합체는, 막대 모양 또는 통 모양의 전극, 통상은 양극(이하, 막대 모양 양극이라고도 한다)의 주위에 통 모양의 이온 교환막 등의 격막을 설치하고, 해당 막의 주위에 선 모양 대극(對極)이나 다공성 대극(對極), 통상은 선 모양 음극이나 다공성 음극을 배치하고, 해당 막과 해당 양극, 및 해당 막과 해당 음극의 적어도 일부가 접하도록, 해당 음극을 이용하여 이것들을 고정하며, 해당 막과 양극의 사이, 더 바람직하게는 복수의 양극간에 기액 유로를 가지는 양극실(陽極室)을 형성시킬 수도 있으며, 이 막-전극 접합체는, 본 발명에 있어서 적절한 셀 구조이다.

막-전극 접합체의 막대 모양 양극의 길이 및 지름은 요구되는 오존의 양으로부터 선택된다. 통상, 길이는 10 mm에서 300 mm, 지름은 0.5 mm에서 10 mm가 바람직하다. 해당 접합체의 격막의 직경은, 안에 수납하는 막대 모양 양극의 직경(대표적으로는 원기둥을 상정)보다, 0.1 mm에서 5 mm 정도 크게 설정한다. 다공성 음극의 개구율(開口率)은 20%에서 80%가 바람직하고, 두께는, 0.1 mm에서 2 mm가 바람직하다.

선 모양 음극(급전선)을 이용하는 경우, 그 지름은 0.1 mm에서 2 mm의 범위인 것이 바람직하다. 이것보다 가늘면 전기 저항에 의한 전압 손실을 무시할 수 없게 되고, 감기 작업에 있어서, 물리 강도가 부족하기 때문에 절단되기 쉬워진다. 또한, 너무 굵으면 전해 원료나 생성물의 양극실로부터의 물질 이동이 억제되고, 전압의 증가나 전류 효율의 저하를 초래하며, 또한, 감기 작업이 곤란해진다. 선 모양 음극, 또는 급전선을, 양극과 막의 외측에 나선 모양으로 감는 경우, 음극선 간격은 0.1 mm에서 10 mm정도가 적절하다. 해당 막은 보강 섬유에 의해 기계적 강도를 크게 한 막을 이용하는 것이 바람직하다.

통 모양의 격막이 필요한 경우는 먼저 성형해 두는 것이 적절하다. 이것은 열가소성을 가지는 전구 물질(前驅物質, precursor) 수지를 이용하여, 공지의 튜브 성형 가공에 의해 간편하게 행할 수 있다. 격막으로서 보강 섬유가 이용되고 있는 것이 바람직하다. 시트 모양인 채로, 통 모양으로 한 후, 접착시켜도 좋다. 불소 수지계 이온 교환막의 경우, 단부(端部)를 중첩하여, 열 융착시키거나, 접착제로 고정할 수 있다. 열 융착의 처리 온도는, 200℃에서 350℃, 면압은 2 kg/㎠에서 20 kg/㎠, 시간은 1초에서 1분의 범위가 적절하다. 접합 강도를 올리고, 보다 완전한 접합을 달성하기 위해서, 보강 섬유를 포함하지 않는 불소 수지계 막의 가는 띠를 협지(끼우다, 挾持)하여 접착하면 적절하다. 막 표면에 요철을 마련하는 것은, 기액 투과성을 높일 수 있어 적절하다.

이상의 치수는, 도전성이 작은 원료수에 있어서도, 적어도 전극과 막의 일부가 나선 모양으로 밀착하여, 전해가 원활히 진행될 수 있고, 또한, 양극과 막으로 이루어지는 양극실에 있어서, 공급하는 원료수, 발생하는 기체 성분의 조속한 유동이 가능한 용적을 가지는 필요성의 관점으로부터, 선택, 설계된다.

[전해셀]

상기 막-전극 접합체 중, 양극과 격막으로 이루어지는 양극실의 적어도 한 쪽의 개구부는, 원료수의 경로에 접속하는 튜브에 고정되어 있다. 해당 튜브는, 통 모양의 격막과 동일한 정도의 지름을 가지고, 격막과 튜브를 접착제로 고정하고, 또한, 막대 모양 양극의 급전 단자를 해당 튜브내의 양극에 접속시킨다.

최초로 전해셀로부터 유출하는 물은, 충분히 전해되어 있지 않은 원료수가 있기 때문에, 전해셀 내에 존재하는 수량(水量)이나 그 이외의 배관부의 용적은 작은 것이 바람직하다. 가스화된 오존의 원료수로의 용해가 진행되고, 오존수의 생성 효율이 증대된다. 이 때문에, 막대 모양 양극의 최적의 길이로서는, 접촉 시간이 0.1초부터 10초의 범위가 되도록 설정하는 것이 적절하다.

[원료수와 생성 전해수]

정제수, 순수, 수도물, 우물물 등을 원료수로서 사용할 수 있다. 뒤의 2가지와 같이, Ca, Mg 등의 금속 이온을 많이 포함하는 처리 대상에서는, 음극 표면에 수산화물 혹은 탄산화물이 침전하여 반응이 저해될 우려가 있다. 또한, 양극 표면에는 실리카 등의 산화물이 석출된다. 이것을 방지하기 위한 대책으로서, 적당한 시간(1분에서 1시간)마다 역전류를 공급하면, 음극에서는 산성화되고, 양극에서는 알칼리화되기 때문에, 발생 가스 및 공급수의 유동에 의해, 석출물의 이탈 반응이 용이하게 진행된다.

본 발명에서는, 임플란트 재료에 오염이 생기지 않도록 순수(純水) 원료로 하는 것이 바람직하다. 순수를 이용하면, 전해 성능이 안정되고 장기간에 걸쳐서 장치를 이용할 수 있다.

[장치 전체 재질]

원료수를 저류하는 용기의 탱크, 배관의 재질은 원료수에 의해 침식되지 않는 재료를 선택한다. 특별히 문제가 없으면 PE 수지이면 좋다. 순수 제조 장치로부터 직접 펌프를 개재하여 원료수를 공급하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하에 본 발명의 실시예를 나타낸다.

<실시예 1>

양극으로서 도전성 다이아몬드 촉매(붕소 도핑 농도 2500 ppm)를 형성한 니오브제의 봉(직경 2 mm)을, 통 모양의 이온 교환막(Nafion 350, 두께 0.35 mm, 직경 3 mm)(Nafion는, 듀퐁사의 등록상표이다)의 띠를 양극에 나선 모양으로 감고, 백금선을 상기 격막 상에 감아, 양극-막-음극 접합체로 했다. 이 막-전극 접합체를 장착한 전해셀의 하부로부터 순수(純水)를 매분 40 mL 흘렸다. 0.5 A의 전류를 흘린 바, 나선 모양의 격막이기 때문에, 양극에서 발생하는 산소, 오존, 음극으로부터 발생하는 수소 가스는 혼합되고, 그것들을 용해한 전해수가 생성되며, 이때의 셀 전압은 10 V, 오존수 농도는 4 ppm였다.

직경 8 mm, 두께 1 mm의 티탄 원반 표면을 산(酸) 에칭(etching) 처리하고, 유리 샬레(schale)중에 보관하여, 실온에서 9개월간 경과시켰다. 산(酸)에칭 처리는 60℃, 48% 황산 용액 중에서, 10분간 침지하여 행했다. 그 직후, 충분한 양의 순수한 물에서 초음파 세정을 2회 행한 것이다. 이 9개월간 경과시킨 시료를 XPS에서 표면 분석했다. XPS에는 알박ㆍ파이사제 XPS-PHI 5000 Versa Probe를 사용했다. XPS로 표면 분석하고, 시료 표면의 φ100 μm×3 nm의 용적중의 원소 농도를 비교했다. 그 표면을 상기의 4 ppm의 오존수로 흐르는 물에서 10분간 세정한 후, 충분히 건조하여 재분석했다. 그 결과를 표 1, 도 4에 나타냈다.

New, New-2는 티탄 표면 처리 후 4일 후의 시료, Old는 9개월 후 방치 후의 시료, 그것을 오존 세정한 시료가 Old + Clean이지만, 처리에 의해 표면의 탄소 량은, 거의 4일 후의 시료 상태로 돌아오고 있다. C-C 결합, C(=O)-O 결합은 감소했지만, C-O 결합은 증가하고 있었다. 탄소화합물 전체적으로는 약 30% 감소하고 있었다. 탄소화합물 전체적으로는 약 30% 감소하고, 그 내역은 C-C 결합, C(=O)-O 결합은 감소하고, C-O 결합은 증가했다. 이것은 오존수중의 활성종(active species)에 의해 C-C 결합, C(=O)-O 결합은 감소했지만, 활성종과 탄소화합물과의 결합에 의해 C-O 결합은 증가했다고 생각된다. 그러나, 탄소화합물 전체적으로는 약 30% 감소하고, 25 원자% 미만의 탄소 함량을 가지는 표면이 얻어지며, 오존수(O₃水)에 의한 세정 효과가 있는 것이 시사되었다. 래트(rat)를 사용한 효과 확인 시험을 행하고, 접합 강도에 대한 차이가 정량적으로 확인되었다.

<실시예 2>

양극으로서 도전성 다이아몬드 촉매(붕소 도핑 농도 2500 ppm)를 형성한 니오브제의 봉(직경 2 mm)을, 통 모양의 이온 교환 막(듀퐁제 Nafion 350, 두께 0.35 mm, 직경 3 mm)에 넣고, 음극으로서 시판의 백금선(직경 0.4 mm)를 막 상에 나선 모양으로 감아, 양극-막-음극 접합체로 했다. 나선의 간격은 4 mm였다. 접합체의 상하에 튜브(직경 4 mm)를 접착하고, 직류 전원으로부터 각각의 전극의 급전선을 접속하여 전해셀(電解cell)로 하고, 양극실의 하부로부터 순수를 매분 40 mL 흘렸다. 1A의 전류를 흘린 바, 이때의 셀 전압은 19 V, 오존수 농도는 21 ppm였다.

실시예 1와 동일한 시험을 행한 바, 티탄 표면의 탄소화합물이 50% 감소하고, 20 원자% 미만의 탄소 함량을 가지는 표면이 얻어지며, 오존수에 의한 세정 효과가 있는 것이 시사되었다. 래트를 사용한 효과 확인 시험을 행하고, 접합 강도에 대한 차이가 정량적으로 확인할 수 있었다.

본 발명은, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법, 특히, 치과용 임플란트 재료의 처리 방법 및 처리 장치에 적용할 수 있다.

1 : 전해식 오존수 생성 장치 2 : 임플란트 친수화 처리 용기
3 : 오존수 세정 장치 4 : 전해 유닛
5 : 양극 6 : 격막
7 : 음극 8: 핸드 피스
9 : 전원 10 : 물 저류조
11 : 펌프 12 : 오존수 생성 모듈
13 : 캡 14 : 풋 스위치

Claims

티탄 또는 티탄 합금으로 이루어진 표면을 조면화한 임플란트 재료를 전해 오존수에 침지함과 함께 상기 전해 오존수를 상온으로 유지함으로써, 상기 임플란트 재료 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한 상기 재료 표면에 친수성을 부여한 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
티탄 또는 티탄 합금으로 이루어진 표면을 조면화한 임플란트 재료를 전해 오존수에 침지함과 함께 상기 전해 오존수를 상온으로 유지함으로써, 상기 임플란트 재료 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한 상기 재료 표면에 친수성을 부여하며, 또한 상기 임플란트 재료의 장착을, 임플란트 재료 표면에 전해 오존수를 공급하면서 행함으로써, 상기 임플란트 재료의 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지함과 아울러, 상기 재료 표면에 친수성을 부여하는 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
처리 후의 상기 임플란트 재료의 표면에 흡착되어 있는 탄화물의 탄소 함유량을 25 원자% 미만으로 한 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
처리 후의 상기 임플란트 재료의 표면에 흡착되어 있는 탄화물의 탄소 함유량을, 20 원자% 미만으로 한 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임플란트 재료를 침지하는 전해 오존수로서, 오존 농도가 1 ppm에서 25 ppm의 오존수를 사용하는 것을 특징으로 하는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임플란트 재료를 장착할 때에 임플란트 재료의 표면에 공급하는 상기 전해 오존수로서, 오존 농도가 0.3 ppm에서 5 ppm의 오존수를 사용하는 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
임플란트 재료가 장기간 공기와 접촉하여 생체 친화성을 상실한 임플란트 재료인 것을 특징으로 하는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임플란트 재료가, 치과용 임플란트 재료인 것을 특징으로 하는 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 방법.
전해에 의해 전해 오존수를 생성하는 전해식 오존수 생성 장치와, 상기 전해식 오존수 생성 장치에 의해 생성된 전해 오존수를 저장하고, 또한 상기 오존수에 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 표면을 조면화한 임플란트 재료를 침지함과 함께 상온으로 유지하기 위한 임플란트 재료를 친수화 처리하는 임플란트 친수화 처리기로 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 임플란트 재료 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한 상기 재료 표면에 친수성을 부여할 수 있는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 장치.
전해에 의해 전해 오존수를 생성하는 전해식 오존수 생성 장치와, 상기 전해식 오존수 생성 장치에 의해 생성된 전해 오존수를 저장하고, 또한 상기 오존수에 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 표면을 조면화한 임플란트 재료를 침지함과 함께 상온으로 유지하기 위한 임플란트 재료를 친수화 처리하는 임플란트 친수화 처리기와, 임플란트 재료를 장착할 때 상기 임플란트 재료의 표면에 전해 오존수를 공급하기 위한 오존수 세정 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 임플란트 재료 표면의 탄화물 흡착에 의한 오염을 방지하고, 또한 상기 재료 표면에 친수성을 부여할 수 있는, 생체 친화성이 우수한 임플란트 재료의 처리 장치.