JPH0360274B2 - - Google Patents

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JPH0360274B2
JPH0360274B2 JP61288739A JP28873986A JPH0360274B2 JP H0360274 B2 JPH0360274 B2 JP H0360274B2 JP 61288739 A JP61288739 A JP 61288739A JP 28873986 A JP28873986 A JP 28873986A JP H0360274 B2 JPH0360274 B2 JP H0360274B2
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JP
Japan
Prior art keywords
calcium phosphate
coating layer
implant
layer
layer made
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61288739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63143073A (en
Inventor
Kazuo Kondo
Masaaki Hatsutori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP61288739A priority Critical patent/JPS63143073A/en
Publication of JPS63143073A publication Critical patent/JPS63143073A/en
Publication of JPH0360274B2 publication Critical patent/JPH0360274B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/30767Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth

Landscapes

  • Prostheses (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) この発明は、特に歯科、整形外科における医療
用インプラントの改良に関する。 (従来の技術) 従来、Co−Cr合金、Ti合金、ステンレス製の
インプラントが多数医療分野で使用されている
が、長期間体内に埋設されると体内の組織液や体
液によつて、あるいは体内の組織体との摩擦によ
つてインプラントが腐食し、インプラントの成分
イオンが体内に溶出し、マクロフアージが損傷し
たり、細胞内に侵入して炎症性細胞や巨大細胞の
発生原因となるものである。そこで、インプラン
ト材の表面にコーテイング等の表面処理を施し、
インプラント材の成分イオンの溶出を防止する方
法が種々提案されている。(特公昭49−24429、特
開昭59−82849、特開昭61−176354)。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記発明によつても、未だ耐蝕
性、耐久性、生体親和性が不十分であり、特に長
期間の使用が行なわれる整形外科用としては不完
全であつた。 この発明は上記従来のものの欠点を改良するも
のであり、インプラントの耐蝕性、耐久性、生体
親和性を向上させ、インプラントの長期間にわた
る安全使用を可能とするものである。 (問題点を解決するための手段) Co−Cr合金、ステンレス、Ti合金等の生体金
属よりなるインプラント基体の表面にW、Mo又
はGeよりなる層を介して、リン酸カルシウムガ
ラスやアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フリ
ツトにより第1被覆層を設け、その外方にリン酸
カルシウム塩により第2被覆層を形成したもので
ある。 (作用) 上記の構成をもつので、W、Mo又はGeよりな
る層がバリアー層としてインプラント素材メタル
の腐蝕、溶出を防止し、又第二被覆層である最上
層のリン酸カルシウム塩よりなる被膜が骨との直
接接合を可能として生体親和性を向上させ、さら
に中間層として、第一被覆層のリン酸カルシウム
ガラスやアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フ
リツトが素材メタルと最上層の被膜とを強固に接
着し、各コーテイング層間の剥離や侵蝕をなくし
耐久性を向上させるものである。 (実施例) 図に示す実施例によりこの発明を更に説明す
る。第1図に示す実施例は関節用人工骨であり、
基体2はステム1を形成し、ステム1がこの発明
のインプラントであり、その一端には、ZrO2
アルミナ、Si3N4、SiCよりなる骨頭部6が設け
られ、第2図は、歯科用インプラントの実施例で
あつて、インプラント1の上部には義歯7が固定
され、下部は顎骨9に歯肉部8を通して固定され
ている。 次に各被覆層について説明すると1はこの発明
の被膜層を具えるインプラントであり、2はイン
プラント基体であつて、Co−Cr合金、ステンレ
ス、Ti合金等からなり、3はバリヤー層である。
この製造法をより具体的に説明すれば基体となる
基体金属の上にW、Mo又はGe等を蒸着、溶射等
により被着し、その上に燐酸カルシウムガラスや
アルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フリツトと
リン酸カルシウム塩とを熱によりコーテイングし
て第1被覆層4と第2被覆層5とを形成する。こ
の場合、バリヤー層3の厚さは0.5乃至20μmであ
ることが望ましく、0.5μm以下ではバリヤーの効
果が乏しく、20μm以上では膨脹係数の違いにあ
る歪が大きく経済的にも不利である。又、リン酸
カルシウム塩については特開昭55−56052号「高
強度リン酸カルシウム焼結体の製造方法」におい
て開示したCa/P原子比が1.4乃至1.75のカルシ
ウムのリン酸塩を主体とする粉末に、焼成後のリ
ン酸カルシウム成分に対し0.5乃至15重量%の
Ca/P原子比0.2乃至0.75を有するカルシウム、
リン酸系フリツトを添加混合し、溶融する特に強
度の強いもの、又は上記リン酸カルシウムに0.5
乃至15重量%のアルカリ金属、亜鉛又はアルカリ
土類金属の酸化物−リン酸系フリツトを含有せし
めたもの(特開昭55−140756号「高強度リン酸カ
ルシウム焼結体」)又は、特開昭55−80771号「高
強度リン酸カルシウム焼結体」において開示した
カルシウムのリン酸塩を主体とする粉末と上記リ
ン酸カルシウムガラスやアルカリ土類金属酸化物
−リン酸系フリツトによる第1被覆層は生体親和
性がリン酸カルシウム塩よりは低いため生体中で
骨に転化する性質が少く、従つて第2被覆層が骨
に転化した後も徐々に骨に転化し、少量はガラス
として残るため、骨とW、Mo又はGeとが直接接
触する問題を防ぐ作用があるがむしろこの第1被
覆層の作用は下地のW、Mo又はGeと第2被覆層
のリン酸カルシウム塩との双方に接着力をもち、
中間層として双方を強固に接合し得ることにあ
る。又、リン酸カルシウム塩については、Ca/
P原子比が1.4乃至1.75であるような、例えばア
パタイトグループ(水酸アパタイト、弗素アパタ
イト等)特に、水酸アパタイトCa10(PO46
(OH)2やトリカルシウムフオスフエートCa3
(PO42が望ましい。しかしこの発明で定義する
リン酸カルシウムは必ずしもこれにこだわる必要
はなく、一般に呼称されるリン酸カルシウムを多
量に含むものからアパタイトセラミツクと称する
ものまで含むものとする。 カルシウム、リン酸系フリツトを焼結してなる
焼結体において、強化剤としてY2O3を3乃至23
%含有することを特徴とするものがあり、これら
の膨脹係数は90乃至160×10-7/℃の範囲にある
ものが望ましい。 更に第一被覆層には第一表に示す組成のリン酸
を含む生体ガラスと称されるガラスも好適に利用
できる。
(Industrial Application Field) This invention relates to improvements in medical implants, particularly in dentistry and orthopedics. (Prior technology) Conventionally, many implants made of Co-Cr alloy, Ti alloy, and stainless steel have been used in the medical field. Implants corrode due to friction with tissues, and component ions of the implants are eluted into the body, damaging macrophages and penetrating into cells, causing the generation of inflammatory cells and giant cells. Therefore, surface treatments such as coating are applied to the surface of the implant material.
Various methods have been proposed for preventing the elution of component ions of implant materials. (Patent Publication No. 49-24429, No. 59-82849, No. 61-176354). (Problems to be Solved by the Invention) However, even with the above invention, the corrosion resistance, durability, and biocompatibility are still insufficient, and it is not suitable for orthopedics, especially for long-term use. It was hot. The present invention improves the above-mentioned drawbacks of the conventional implants, improves the corrosion resistance, durability, and biocompatibility of the implant, and enables safe use of the implant over a long period of time. (Means for solving the problem) Calcium phosphate glass or alkaline earth metals are applied to the surface of an implant base made of biometal such as Co-Cr alloy, stainless steel, or Ti alloy through a layer made of W, Mo, or Ge. A first coating layer is provided with an oxide-phosphoric acid frit, and a second coating layer is formed with a calcium phosphate salt on the outer side of the first coating layer. (Function) With the above structure, the layer made of W, Mo or Ge acts as a barrier layer to prevent corrosion and elution of the implant material metal, and the second coating layer, which is the top layer made of calcium phosphate salt Furthermore, as an intermediate layer, calcium phosphate glass in the first coating layer and alkaline earth metal oxide-phosphate frit strengthen the material metal and the top layer coating. It adheres to the coating, eliminates peeling and corrosion between each coating layer, and improves durability. (Example) The present invention will be further explained with reference to an example shown in the drawings. The embodiment shown in FIG. 1 is an artificial bone for a joint,
The base body 2 forms a stem 1, which is the implant of the invention, at one end of which ZrO 2 ,
A femoral head 6 made of alumina, Si 3 N 4 or SiC is provided, and FIG. 2 shows an embodiment of the dental implant, in which a denture 7 is fixed to the upper part of the implant 1, and the lower part is attached to the jawbone 9 by the gingiva. It is fixed through part 8. Next, each coating layer will be explained. 1 is an implant provided with the coating layer of the present invention, 2 is an implant base made of Co--Cr alloy, stainless steel, Ti alloy, etc., and 3 is a barrier layer.
To explain this manufacturing method more specifically, W, Mo, Ge, etc. are deposited on a base metal by vapor deposition, thermal spraying, etc., and then calcium phosphate glass or alkaline earth metal oxides are deposited on top of the base metal. A first coating layer 4 and a second coating layer 5 are formed by thermally coating the phosphoric acid frit and calcium phosphate salt. In this case, the thickness of the barrier layer 3 is preferably 0.5 to 20 μm; if it is less than 0.5 μm, the barrier effect will be poor, and if it is more than 20 μm, distortion due to the difference in expansion coefficient will be large and it is economically disadvantageous. Regarding calcium phosphate salt, powder mainly composed of calcium phosphate with a Ca/P atomic ratio of 1.4 to 1.75, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-56052, ``Method for producing high-strength calcium phosphate sintered body,'' is calcined. 0.5 to 15% by weight of the subsequent calcium phosphate component
Calcium with a Ca/P atomic ratio of 0.2 to 0.75,
A particularly strong material that is melted by adding phosphoric acid frit, or 0.5% to the above calcium phosphate.
or those containing 15% by weight of alkali metal, zinc or alkaline earth metal oxide-phosphoric acid frits (JP-A-55-140756 "High-strength calcium phosphate sintered body") or JP-A-55 -80771 "High Strength Calcium Phosphate Sintered Body" The first coating layer consisting of powder mainly composed of calcium phosphate and the above-mentioned calcium phosphate glass or alkaline earth metal oxide-phosphate frit has biocompatibility. Since it is lower than calcium phosphate salt, it has less property of converting into bone in the living body. Therefore, even after the second coating layer converts into bone, it gradually converts into bone, and a small amount remains as glass. This first coating layer has the effect of preventing the problem of direct contact with Ge, but rather the effect of this first coating layer is to have adhesive strength to both the underlying W, Mo or Ge and the calcium phosphate salt of the second coating layer.
The purpose is that both can be firmly bonded together as an intermediate layer. In addition, for calcium phosphate salt, Ca/
For example, apatite groups (hydroxyapatite, fluoroapatite, etc.) with a P atomic ratio of 1.4 to 1.75, especially hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6
(OH) 2 or Tricalcium Phosphate Ca3
(PO 4 ) 2 is preferred. However, the calcium phosphate defined in this invention does not necessarily have to be limited to this, and includes everything from what is commonly called a material containing a large amount of calcium phosphate to what is called apatite ceramic. In the sintered body formed by sintering calcium and phosphate frits, 3 to 23% of Y 2 O 3 is added as a reinforcing agent.
%, and their expansion coefficients are preferably in the range of 90 to 160×10 -7 /°C. Furthermore, a glass called biological glass containing phosphoric acid having the composition shown in Table 1 can also be suitably used for the first coating layer.

【表】 ここでこの発明にかかるアパタイト複合インプ
ラントの製造法の一例を述べればステンレス合金
よりなる3mmφ×20mmの形状のインプラント基
体テストピースを旋削により製作し、例えばWを
真空蒸着によつて10μmの厚さに形成する。次に
表1のAに示す組成のガラス原料を粘土製のルツ
ボに入れて1300℃で溶融し、内容物を水中に注入
してフリツトを作る。このフリツトに対して約15
%の粘土と約50%の水を加えて微粉砕してスリツ
プとしたものに前記真空蒸着した基体を浸漬して
表面に付着させ、乾燥後800℃に保持した焼成炉
に入れて5〜10分間焼き付けてWの表面に融着さ
せる。 次に市販の試薬1級のCaCO3とP2O5をCa/P
の原子比が1.5になるように配合し1200℃に焼成
した後冷却の上微粉砕しトリカルシウムフオスフ
エートの微粉末を得てから、これを1%の有機質
結合剤と共に50%の水を入れ撹拌して燐酸カルシ
ウム塩のスリツプとし前記第1被覆層の上にスプ
レーにて付着し大気中750℃にて焼きつけテスト
ピースとした。これを成兎の大腿骨に埋入したと
ころ後1カ月で第2被覆層は骨に転化することに
よりテストピースは大腿骨にしつかり固定され、
かつ第1被覆層は徐々にしかも一部が骨に転化す
るが、大部分はそのまゝ燐酸カルシウムガラスと
して残り、1年後も骨と金属は接触することがな
かつた。 尚この実施例では一例として上記トリカルシウ
ムフオスフエートについて述べたが、この発明は
これにこだわることなく特開称55−56062号「高
強度リン酸カルシウム焼結体の製造方法」に述べ
られた「カルシウム/リン原子比1.4〜1.75のカ
ルシウムのリン酸塩を主体とする粉末に、焼成後
のリン酸カルシウム成分に対し、0.5〜15重量%
のカルシウム/リン原子比0.2〜0.75を有するカ
ルシウム・リン酸系フリツトを添加混合したも
の、又は特開昭55−140756号「高強度リン酸カル
シウム焼結体」に述べられたカルシウム/リン原
子比1.4〜1.75のカルシウムのリン酸塩を主体と
する粉末に、焼成後のリン酸カルシウム焼結体に
対し0.5〜15重量%のアルカリ金属、亜鉛及び/
又はアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フリツ
トを含有せしめたものを用いてもよい。 (発明の効果) 以上のとおり、この発明は構成されるので、バ
リヤー層により素材金属イオンの溶出を防止して
インプラントの安全性を向上させ、かつ第1被覆
層によりインプラント素材金属と第2被覆層とを
強固に密着させてインプラント自体の耐久性をも
向上させるものであり、しかも、第2被覆層によ
りインプラントと骨との直接接合を可能として生
体親和性を向上させ、これらにより、インプラン
トの長期間かつ安全使用を可能とする優れた効果
をもつものである。
[Table] Here, an example of the manufacturing method of the apatite composite implant according to the present invention is described. An implant base test piece made of stainless steel with a shape of 3 mmφ x 20 mm is manufactured by turning, and a 10 μm thick Form into a thick layer. Next, a glass raw material having the composition shown in A in Table 1 is placed in a clay crucible and melted at 1300°C, and the contents are poured into water to make a frit. Approximately 15 for this frit
% of clay and about 50% of water were added and pulverized to form a slip.The vacuum-deposited substrate was immersed in the slurry to make it adhere to the surface, and after drying, it was placed in a firing furnace kept at 800℃ for 5 to 10 minutes. Bake for a minute to fuse it to the surface of the W. Next, commercially available reagents grade 1 CaCO 3 and P 2 O 5 were mixed into Ca/P.
The mixture was blended so that the atomic ratio of The mixture was poured and stirred to form a slip of calcium phosphate salt, which was sprayed onto the first coating layer and baked at 750° C. in the atmosphere to form a test piece. When this was implanted into the femur of an adult rabbit, the second coating layer converted into bone within a month, and the test piece was firmly fixed to the femur.
Although a portion of the first coating layer gradually converted into bone, most of it remained as calcium phosphate glass, and the bone and metal did not come into contact even after one year. In this embodiment, the above-mentioned tricalcium phosphate was described as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, but is based on the calcium / Powder mainly composed of calcium phosphate with a phosphorus atomic ratio of 1.4 to 1.75, and 0.5 to 15% by weight of the calcium phosphate component after firing.
A mixture of calcium and phosphate frits having a calcium/phosphorus atomic ratio of 0.2 to 0.75, or a calcium/phosphorus atomic ratio of 1.4 to 1.4 as described in JP-A-55-140756 "High Strength Calcium Phosphate Sintered Body" 1.75% calcium phosphate as the main powder, 0.5 to 15% by weight of alkali metals, zinc and/or
Alternatively, a material containing an alkaline earth metal oxide-phosphoric acid frit may be used. (Effects of the Invention) As described above, since the present invention is configured, the barrier layer prevents the elution of material metal ions to improve the safety of the implant, and the first coating layer allows the implant material metal to be mixed with the second coating. The second covering layer improves the durability of the implant itself by firmly adhering it to the bone, and the second covering layer enables direct bonding between the implant and the bone, improving biocompatibility. It has excellent effects that enable long-term and safe use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の人工骨インプラントの断面
図、第2図は歯に用いるインプラントの断面図、
第3図は被覆層の断面を示す。 1……インプラント、2……インプラント基
体、3……バリヤー層、4……第1被覆層、5…
…第2被覆層。
Fig. 1 is a sectional view of the artificial bone implant of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the implant used for teeth,
FIG. 3 shows a cross section of the coating layer. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Implant, 2... Implant base, 3... Barrier layer, 4... First coating layer, 5...
...Second coating layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 Co−Cr合金、ステンレス、Ti合金等の生体
金属よりなるインプラント基体の表面にW、Mo
又はGeよりなる層を介して、リン酸カルシウム
ガラスやアルカリ土類金属の酸化物−リン酸系フ
リツトによる第1被覆層を設け、その外方に、リ
ン酸カルシウム塩により第2被覆層を設けてなる
アパタイト複合インプラント。 2 上記W、Mo又はGeよりなる層は、その厚み
が、0.5〜20μmであり、基体表面にイオンプレー
テイング、溶射法、メツキ法により施されてなる
特許請求の範囲第1項に記載のアパタイト複合イ
ンプラント。
[Claims] 1. W, Mo on the surface of an implant base made of biometal such as Co-Cr alloy, stainless steel, Ti alloy, etc.
Or an apatite composite in which a first coating layer made of calcium phosphate glass or alkaline earth metal oxide-phosphoric acid frit is provided through a layer made of Ge, and a second coating layer made of calcium phosphate salt is provided on the outside of the first coating layer. implant. 2. The apatite according to claim 1, wherein the layer made of W, Mo, or Ge has a thickness of 0.5 to 20 μm and is applied to the surface of the substrate by ion plating, thermal spraying, or plating. Composite implant.
JP61288739A 1986-12-05 1986-12-05 Apatite composite implant Granted JPS63143073A (en)

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