JPH04221553A - インプラントの基体に骨と一体化する表面を形成する方法及び該表面を有するインプラント - Google Patents
インプラントの基体に骨と一体化する表面を形成する方法及び該表面を有するインプラントInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S623/00—Prosthesis, i.e. artificial body members, parts thereof, or aids and accessories therefor
- Y10S623/901—Method of manufacturing prosthetic device
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属又は合金から成り骨
を固着するインプラント（以下単にインプラントと記す
）に骨と一体化する表面を形成する方法、及び骨と一体
化する表面を有するインプラントに関する。
を固着するインプラント（以下単にインプラントと記す
）に骨と一体化する表面を形成する方法、及び骨と一体
化する表面を有するインプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】インプラントにおいて極めて重要な点は
、剛性が高いこと、及びインプラントが該インプラント
を取り囲む生物学的環境に対して親和性を有することで
ある。本発明に関連する極めて基礎的なことは、金属又
は合金で製造されたインプラントが生物学的環境すなわ
ち生物の一部に長時間埋め込まれると、該インプラント
の表面に自然発生的に酸化物層が生ずるという既知の知
識である。例えば従来チタン製インプラントは、被膜な
しに患者の骨に埋め込まれるが、生物学的環境の中での
反応によって、チタン材料の表面に二酸化チタン層が多
かれ少なかれ自然発生的に形成された。その後陽極酸化
法により埋込みすなわち固着前に、チタン製インプラン
トに二酸化チタン層を形成する実験が行なわれた。その
際、被着された二酸化チタン層の厚さは約４×１０−７
乃至７×１０−７ｍであった。
、剛性が高いこと、及びインプラントが該インプラント
を取り囲む生物学的環境に対して親和性を有することで
ある。本発明に関連する極めて基礎的なことは、金属又
は合金で製造されたインプラントが生物学的環境すなわ
ち生物の一部に長時間埋め込まれると、該インプラント
の表面に自然発生的に酸化物層が生ずるという既知の知
識である。例えば従来チタン製インプラントは、被膜な
しに患者の骨に埋め込まれるが、生物学的環境の中での
反応によって、チタン材料の表面に二酸化チタン層が多
かれ少なかれ自然発生的に形成された。その後陽極酸化
法により埋込みすなわち固着前に、チタン製インプラン
トに二酸化チタン層を形成する実験が行なわれた。その
際、被着された二酸化チタン層の厚さは約４×１０−７
乃至７×１０−７ｍであった。
【０００３】しかし、その後の研究により、生物学的環
境に於て前述のように自然発生的に形成される層は十分
に厚くなく、多孔性を有し、損傷し易いことが明らかと
なった。同様なことは、陽極酸化によって生じた酸化チ
タン層にも言える。すなわち例えば酸化層が傷付けられ
ると、人体内に摩擦腐蝕が生じ、低い酸化段階にあって
通常壊死を発生させるチタン化合物が生ずる。
境に於て前述のように自然発生的に形成される層は十分
に厚くなく、多孔性を有し、損傷し易いことが明らかと
なった。同様なことは、陽極酸化によって生じた酸化チ
タン層にも言える。すなわち例えば酸化層が傷付けられ
ると、人体内に摩擦腐蝕が生じ、低い酸化段階にあって
通常壊死を発生させるチタン化合物が生ずる。
【０００４】公知のインプラントが有する他の問題は、
インプラントと該インプラントを埋め込まれた骨が望み
通りに結合しないことがしばしばあることである。これ
に対してインプラント自体の表面を多孔性に形成して、
インプラントの付着面すなわち骨との融合面を拡大する
ことにより上記の問題を解決する試みがなされたが、こ
の処理は成功に至らず、多くの場合インプラントと骨の
結合力が不十分であることが明らかとなった。
インプラントと該インプラントを埋め込まれた骨が望み
通りに結合しないことがしばしばあることである。これ
に対してインプラント自体の表面を多孔性に形成して、
インプラントの付着面すなわち骨との融合面を拡大する
ことにより上記の問題を解決する試みがなされたが、こ
の処理は成功に至らず、多くの場合インプラントと骨の
結合力が不十分であることが明らかとなった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、生物
学的環境内での良好な一体化特性を有し、均等に構成さ
れ、機械的に強く、しかも、骨と一体化する極めて良好
な性質をも有する酸化層をインプラントの基体に被着す
る方法、しかもかなり容易に実行し得る方法を提供する
こと、及び上記の諸性質を有し骨に固着できるインプラ
ントを提供することである。
学的環境内での良好な一体化特性を有し、均等に構成さ
れ、機械的に強く、しかも、骨と一体化する極めて良好
な性質をも有する酸化層をインプラントの基体に被着す
る方法、しかもかなり容易に実行し得る方法を提供する
こと、及び上記の諸性質を有し骨に固着できるインプラ
ントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明の
方法によって、すなわち高真空・プラズマ被覆法によっ
てインプラントの基体に酸化物層を被着してから、該酸
化物層にカルシウム水酸アパタイト層を被着することに
より解決される。又この発明のインプラントは上記基体
に上記両層を被着することによって得られる。
方法によって、すなわち高真空・プラズマ被覆法によっ
てインプラントの基体に酸化物層を被着してから、該酸
化物層にカルシウム水酸アパタイト層を被着することに
より解決される。又この発明のインプラントは上記基体
に上記両層を被着することによって得られる。
【０００７】
【作用及効果】本発明の方法の利点は、高真空・プラズ
マ被覆法で形成されたプラズマ金属の割合が高い層が得
られること、及び酸素との結合の有無に関わらず蒸発し
たプラズマは高いイオンエネルギを有しているので、イ
ンプラントの表面には強くかつ密な被覆層が形成される
こと（第１の層）、上記被覆層を有するため、インプラ
ントの表面に細孔が発生せず、従って従来のインプラン
トの場合生ずる不都合な腐蝕が発生しない。インプラン
トに第２の外側の層を形成するカルシウム水酸アパタイ
トは、人間及び哺乳類の骨及び歯の硬組織の成分である
。従って、カルシウム水酸アパタイトと骨の組織は極め
て良好に融合することができる。カルシウム水酸アパタ
イトは被覆されたとき微孔性となるので、インプラント
が挿入された骨組織は該インプラントの表面から第２の
層であるカルシウム水酸アパタイトを通って、その下に
ある第１の層すなわち後に説明する酸化層と次第に融合
する。従って、本発明によれば、インプラントには挿入
されたとき該インプラントを取り巻く骨と一体的に融合
する表面が形成される。
マ被覆法で形成されたプラズマ金属の割合が高い層が得
られること、及び酸素との結合の有無に関わらず蒸発し
たプラズマは高いイオンエネルギを有しているので、イ
ンプラントの表面には強くかつ密な被覆層が形成される
こと（第１の層）、上記被覆層を有するため、インプラ
ントの表面に細孔が発生せず、従って従来のインプラン
トの場合生ずる不都合な腐蝕が発生しない。インプラン
トに第２の外側の層を形成するカルシウム水酸アパタイ
トは、人間及び哺乳類の骨及び歯の硬組織の成分である
。従って、カルシウム水酸アパタイトと骨の組織は極め
て良好に融合することができる。カルシウム水酸アパタ
イトは被覆されたとき微孔性となるので、インプラント
が挿入された骨組織は該インプラントの表面から第２の
層であるカルシウム水酸アパタイトを通って、その下に
ある第１の層すなわち後に説明する酸化層と次第に融合
する。従って、本発明によれば、インプラントには挿入
されたとき該インプラントを取り巻く骨と一体的に融合
する表面が形成される。
【０００８】上記酸化層を被着するための被覆法として
、ア−ク蒸着法を用いるのが好適である。この方法はプ
ラズマ金属の割合が高い方法である。又同様にプラズマ
金属の割合が高い点で際すぐれているレ−ザ蒸着法やい
わゆるワイヤ・エクスプロ−ジョン法も好適である。
、ア−ク蒸着法を用いるのが好適である。この方法はプ
ラズマ金属の割合が高い方法である。又同様にプラズマ
金属の割合が高い点で際すぐれているレ−ザ蒸着法やい
わゆるワイヤ・エクスプロ−ジョン法も好適である。
【０００９】上記酸化物層を形成するために、耐熱金属
の酸化物を用いることが好まく、この場合、耐熱金属と
してチタン、ジルコニウミム、ハフニウム、ニオブ、タ
ンタル、タングステン又はモリブデンを用いることが好
ましい。他の好適な方法では、多成分の耐熱金属酸化物
系の酸化層が用いられる。この場合、酸化層は例えばチ
タン、酸化ジルコニウムのような多成分系によって形成
される。しかし、多成分系として、チタン・ニオブ酸化
物を用いることも好ましい。その他の好適な方法は、酸
化物層にカルシウム水酸アパタイト層を溶射することで
ある。
の酸化物を用いることが好まく、この場合、耐熱金属と
してチタン、ジルコニウミム、ハフニウム、ニオブ、タ
ンタル、タングステン又はモリブデンを用いることが好
ましい。他の好適な方法では、多成分の耐熱金属酸化物
系の酸化層が用いられる。この場合、酸化層は例えばチ
タン、酸化ジルコニウムのような多成分系によって形成
される。しかし、多成分系として、チタン・ニオブ酸化
物を用いることも好ましい。その他の好適な方法は、酸
化物層にカルシウム水酸アパタイト層を溶射することで
ある。
【００１０】又酸化物層にカルシウム水酸アパタイト層
を焼付けることも好ましい。
を焼付けることも好ましい。
【００１１】カルシウム水酸アパタイト層の下にある酸
化物層に、カルシウム水酸アパタイト層を被着する方法
がどのようなものであっても、酸化物の構造は次のよう
に、すなわち、アパタイトに対する酸化物の化学的付着
が可能であり、インプラントを埋め込んだ生物構造体と
の良好な融合状態が確実に得られるように、選択される
。
化物層に、カルシウム水酸アパタイト層を被着する方法
がどのようなものであっても、酸化物の構造は次のよう
に、すなわち、アパタイトに対する酸化物の化学的付着
が可能であり、インプラントを埋め込んだ生物構造体と
の良好な融合状態が確実に得られるように、選択される
。
【００１２】上述のように、この発明では、金属又は合
金から成り、骨と一体化する表面を有するインプラント
には、少なくとも２つの層から成る被膜が形成され、該
インプラントに形成された第１の層は酸化物層であるこ
と、及びその外側に形成された第２の層はカルシウム水
酸アパタイトから成ることが特徴とされる。
金から成り、骨と一体化する表面を有するインプラント
には、少なくとも２つの層から成る被膜が形成され、該
インプラントに形成された第１の層は酸化物層であるこ
と、及びその外側に形成された第２の層はカルシウム水
酸アパタイトから成ることが特徴とされる。
【００１３】上記の種類のインプラントの利点は、生物
学的環境に対して良好な一体化特性が付与されている一
方、該インプラントには骨と一体化する表面が形成され
、その表面は骨とインプラントの表面との間で、機械的
に剥離されることなく、確実に付着して一体化できるこ
とである。第１の層すなわち酸化物層が、耐熱金属、例
えばチタン、ジルコニウミム、ハフニウム、ニオブ、タ
ンタル、タングステン及びモリブデンの酸化物で形成さ
れることが好適である。
学的環境に対して良好な一体化特性が付与されている一
方、該インプラントには骨と一体化する表面が形成され
、その表面は骨とインプラントの表面との間で、機械的
に剥離されることなく、確実に付着して一体化できるこ
とである。第１の層すなわち酸化物層が、耐熱金属、例
えばチタン、ジルコニウミム、ハフニウム、ニオブ、タ
ンタル、タングステン及びモリブデンの酸化物で形成さ
れることが好適である。
【００１４】
【実施例】次に図１及び図２に従ってこの発明の実施例
を説明する。骨に固着するインプラント１０は例えば、
チタン又はチタン合金、コバルト・臭素・モリブデン合
金若しくは任意のその他の金属又は金属化合物又は合金
をベ−スにして形成されている。この発明の方法を実行
するときには、まず酸化物又は耐火金属で、例えば高真
空・プラズマ被覆法を用いて第１の層１１を形成する。 該第１の層１１に、カルシウム水酸アパタイトＣＡ ５
［（ＯＨ）（ＰＯ ４） ３］から成る第２の層１２を
形成する。上記カルシウム水酸アパタイトの形態でのア
パタイトは、同様に、人間及び哺乳類の骨格（骨、歯の
硬組織）の天然成分として存在する物質である。
を説明する。骨に固着するインプラント１０は例えば、
チタン又はチタン合金、コバルト・臭素・モリブデン合
金若しくは任意のその他の金属又は金属化合物又は合金
をベ−スにして形成されている。この発明の方法を実行
するときには、まず酸化物又は耐火金属で、例えば高真
空・プラズマ被覆法を用いて第１の層１１を形成する。 該第１の層１１に、カルシウム水酸アパタイトＣＡ ５
［（ＯＨ）（ＰＯ ４） ３］から成る第２の層１２を
形成する。上記カルシウム水酸アパタイトの形態でのア
パタイトは、同様に、人間及び哺乳類の骨格（骨、歯の
硬組織）の天然成分として存在する物質である。
【００１５】耐火金属の酸化物から成る第１の層１１と
、カルシウム水酸アパタイトから成る第２の層１２は、
共に上記インプラント１０の外側の被覆１３を形成する
。しかし、第１の層１１は多成分の金属酸化物によって
も形成できる。多成分の金属酸化物系のこれらの酸化物
層は、例えばチタン・ジルコニウム酸化物又はチタン・
ニオブ酸化物であってもよい。換言すれば、第１の層１
１自体を、多層から成る種々の適当な層で形成すること
もできる。
、カルシウム水酸アパタイトから成る第２の層１２は、
共に上記インプラント１０の外側の被覆１３を形成する
。しかし、第１の層１１は多成分の金属酸化物によって
も形成できる。多成分の金属酸化物系のこれらの酸化物
層は、例えばチタン・ジルコニウム酸化物又はチタン・
ニオブ酸化物であってもよい。換言すれば、第１の層１
１自体を、多層から成る種々の適当な層で形成すること
もできる。
【００１６】上記のように形成されたインプラント１０
と、これに挿入された骨の組織が極めて良好に融合する
ように、第２の外側の層１２を形成するカルシウム水酸
アパタイトは微孔性に形成されている。上記の骨組織は
、第２の層１２の下にある第１の酸化物層１１とも融合
する。それは第２の層１２が微孔性だからである。
と、これに挿入された骨の組織が極めて良好に融合する
ように、第２の外側の層１２を形成するカルシウム水酸
アパタイトは微孔性に形成されている。上記の骨組織は
、第２の層１２の下にある第１の酸化物層１１とも融合
する。それは第２の層１２が微孔性だからである。
【００１７】本発明の方法と、この発明に基づいて製造
されたインプラント１０から得られる大きな利点は、イ
ンプラント１０の基体を形成する金属、例えばＣｏＣｒ
Ｍｏの鋳物がが第１及び第２の層によってカプセルのよ
うに取巻かれており、表面に化学的な微小な孔が形成さ
れても、該微孔はインプラント１０の基体とシ−ルされ
た状態にあるので、インプラント１０とこれを取巻く骨
との間に高い生物学的適合性が得られることである。
されたインプラント１０から得られる大きな利点は、イ
ンプラント１０の基体を形成する金属、例えばＣｏＣｒ
Ｍｏの鋳物がが第１及び第２の層によってカプセルのよ
うに取巻かれており、表面に化学的な微小な孔が形成さ
れても、該微孔はインプラント１０の基体とシ−ルされ
た状態にあるので、インプラント１０とこれを取巻く骨
との間に高い生物学的適合性が得られることである。
【図１】は人間の大腿骨に固着するように植え込まれる
インプラントの側面図である。
インプラントの側面図である。
【図２】は図１に示したインプラントの表面の部分図で
ある。
ある。
１０…インプラント、１１…第１の層、１２…第２の層
、１３…被覆。
、１３…被覆。
Claims (8)
- 【請求項１】 金属又は合金から成り骨を固着するイ
ンプラントの基体に骨と一体化する表面を形成する方法
において、高真空・プラズマ被覆法によって前記基体に
酸化物層を被着してから、該酸化物層にカルシウム水酸
アパタイト層を被着すること、を特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記酸化物層を形成するために酸化物
として耐熱金属の酸化物を用いること、を特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記耐熱金属はチタン、ジルコニウミ
ム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、タングステン又は
モリブデンであること、を特徴とする請求項２に記載の
方法。 - 【請求項４】 溶射によって前記酸化物層に前記カル
シウム水酸アパタイト層を被着すること、を特徴とする
請求項１乃至３のいずれかの１に記載の方法。 - 【請求項５】 焼成によって前記酸化物層に前記カル
シウム水酸アパタイト層を被着すること、を特徴とする
請求項１乃至４のいずれかの１に記載の方法。 - 【請求項６】 骨と一体化する表面を有し、金属又は
合金から成るインプラントの基体において、少なくとも
２つの層（１１，１２）から成る被膜（１３）がインプ
ラント（１０）に形成され、該インプラント（１０）に
形成された第１の前記層（１１）は酸化物層であり、そ
の外側に形成された第２の前記層（１２）はカルシウム
水酸アパタイトから成ること、を特徴とするインプラン
ト。 - 【請求項７】 前記第１の層（１１）を形成する酸化
物層は耐熱金属の酸化物により形成されていること、を
特徴とする請求項６に記載のインプラント。 - 【請求項８】 前記耐熱金属はチタン、ジルコニウミ
ム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、タングステン又は
モリブデンであること、を特徴とする請求項７に記載の
インプラント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4009337:9 | 1990-03-23 | ||
| DE4009337A DE4009337A1 (de) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Verfahren zur herstellung von osteointegrierenden oberflaechen auf skelettimplantaten sowie skelettimplantat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221553A true JPH04221553A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=6402884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082972A Pending JPH04221553A (ja) | 1990-03-23 | 1991-03-25 | インプラントの基体に骨と一体化する表面を形成する方法及び該表面を有するインプラント |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5314475A (ja) |
| EP (1) | EP0447744B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04221553A (ja) |
| AT (1) | ATE149817T1 (ja) |
| DE (2) | DE4009337A1 (ja) |
| DK (1) | DK0447744T3 (ja) |
| ES (1) | ES2098278T3 (ja) |
| GR (1) | GR3023713T3 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100473867B1 (ko) * | 2002-01-24 | 2005-03-08 | 김상복 | 칼슘 포스페이트 유도능을 보유한 지르코니아/스테인레스강 구조의 제조 |
| JP2005143861A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-06-09 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 骨代替材料及びその製造方法 |
| KR100714244B1 (ko) * | 2004-04-26 | 2007-05-02 | 한국기계연구원 | 생체용 골유도성 금속 임플란트 및 그 제조방법 |
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| US5282861A (en) * | 1992-03-11 | 1994-02-01 | Ultramet | Open cell tantalum structures for cancellous bone implants and cell and tissue receptors |
| JPH06105900A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-19 | Mitsubishi Materials Corp | 生体活性セラミックス被覆インプラント |
| DE4411974C2 (de) * | 1994-04-07 | 1999-05-20 | Elektrometallurgie Gmbh | Implantate aus Titanwerkstoffen mit beschleunigtem Einwachsen des Knochens und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US5628630A (en) * | 1994-12-15 | 1997-05-13 | Univ. Of Alabama At Birmingham | Design process for skeletal implants to optimize cellular response |
| US5980974A (en) * | 1996-01-19 | 1999-11-09 | Implant Sciences Corporation | Coated orthopaedic implant components |
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| US6033582A (en) | 1996-01-22 | 2000-03-07 | Etex Corporation | Surface modification of medical implants |
| ES2113834B1 (es) * | 1996-11-12 | 1999-01-01 | Univ Vigo | Metodo de mejora de la osteointegracion de implantes de fijacion osea. |
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| US7157096B2 (en) | 2001-10-12 | 2007-01-02 | Inframat Corporation | Coatings, coated articles and methods of manufacture thereof |
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