JPH06125978A - インプラント体の製造方法 - Google Patents
インプラント体の製造方法Info
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- JPH06125978A JPH06125978A JP3308903A JP30890391A JPH06125978A JP H06125978 A JPH06125978 A JP H06125978A JP 3308903 A JP3308903 A JP 3308903A JP 30890391 A JP30890391 A JP 30890391A JP H06125978 A JPH06125978 A JP H06125978A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属チタンを熱処理して結晶制御し、酸また
はアルカリによりエッチング処理して表面凹凸を形成し
た後に、さらに陽極酸化して酸化チタン皮膜を形成する
ことでインプラント体を製造する。 【効果】 骨組織との適合性に優れた固定力の大きな表
面加工チタン・インプラント体が得られる。
はアルカリによりエッチング処理して表面凹凸を形成し
た後に、さらに陽極酸化して酸化チタン皮膜を形成する
ことでインプラント体を製造する。 【効果】 骨組織との適合性に優れた固定力の大きな表
面加工チタン・インプラント体が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、インプラント体の製
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、歯科、整形外科等の分野において有用な、骨組織と
の固定力を増大させることのできる金属インプラント体
の製造方法に関するものである。
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、歯科、整形外科等の分野において有用な、骨組織と
の固定力を増大させることのできる金属インプラント体
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】健康な生活への国民の欲求の高まりとと
もに、医療技術は長足の進歩をとげてきている。医薬品
はもちろんのこと、高度エレクトロニクスを応用した診
断装置や治療装置をはじめ、人工血管、人工骨、皮膚代
替材料等の生体適合材料の開発とその実用化が急速に進
んできている。
もに、医療技術は長足の進歩をとげてきている。医薬品
はもちろんのこと、高度エレクトロニクスを応用した診
断装置や治療装置をはじめ、人工血管、人工骨、皮膚代
替材料等の生体適合材料の開発とその実用化が急速に進
んできている。
【０００３】このような医療技術の発展とともに、生体
適合材料としてのインプラント体は、骨代替材料および
骨補強材料として歯科あるいは整形外科等の諸分野にお
いて使用され、多くの人々の治療と健康増進に寄与して
いる。このようなインプラント体としては金属を用いる
ことが知られており、特に、生体組織への適合性、その
強度および耐久性等の点において金属チタンを芯体、も
しくはその表層部に有するものが注目されてきている。
この金属チタンを用いたインプラント体は、通常、チタ
ン粉末もしくはチタン合金やチタンと他種金属との混合
粉末をプラズマ溶射により金属芯体表面に付着させて表
面に凹凸を付与して使用している。あるいはまた、球形
の金属ビーズを金属芯体表面に焼結させて付着し、凹凸
を形成するか、もしくは酸処理によって金属芯体表面を
エッチングして微小な表面凹凸を形成して使用してきて
いる。
適合材料としてのインプラント体は、骨代替材料および
骨補強材料として歯科あるいは整形外科等の諸分野にお
いて使用され、多くの人々の治療と健康増進に寄与して
いる。このようなインプラント体としては金属を用いる
ことが知られており、特に、生体組織への適合性、その
強度および耐久性等の点において金属チタンを芯体、も
しくはその表層部に有するものが注目されてきている。
この金属チタンを用いたインプラント体は、通常、チタ
ン粉末もしくはチタン合金やチタンと他種金属との混合
粉末をプラズマ溶射により金属芯体表面に付着させて表
面に凹凸を付与して使用している。あるいはまた、球形
の金属ビーズを金属芯体表面に焼結させて付着し、凹凸
を形成するか、もしくは酸処理によって金属芯体表面を
エッチングして微小な表面凹凸を形成して使用してきて
いる。
【０００４】いずれにしても、インプラント体の表面に
は凹凸を形成し、骨組織との固定力を増大させてきてい
る。
は凹凸を形成し、骨組織との固定力を増大させてきてい
る。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、インプ
ラント体についての従来の技術では、その製造方法には
改善すべき課題が残されていた。たとえばブラズマ溶射
を用いる従来の製造法の場合には、ブラズマ溶射装置と
比較的高価な金属粉末とを必要とし、インプラント体の
製造コストを低減することが困難であった。また、イン
プラント体は、一般的に複雑な形状をしていることが多
く、そのような金属芯体表面に均一に金属粉末をコーテ
ィングすることは容易ではないという問題があった。
ラント体についての従来の技術では、その製造方法には
改善すべき課題が残されていた。たとえばブラズマ溶射
を用いる従来の製造法の場合には、ブラズマ溶射装置と
比較的高価な金属粉末とを必要とし、インプラント体の
製造コストを低減することが困難であった。また、イン
プラント体は、一般的に複雑な形状をしていることが多
く、そのような金属芯体表面に均一に金属粉末をコーテ
ィングすることは容易ではないという問題があった。
【０００６】また、金属ビーズを芯体表面に焼結付着す
る製造法の場合にも、同様に金属ビーズの使用によるコ
スト増の問題と、芯体表面への均一な付着が難しいとい
う問題があった。さらに、酸を用いるエッチング法によ
る製造方法の場合には、コスト増への要因は比較的小さ
いものの、金属芯体に形成される凹凸は微小で、骨組織
との固定力が弱く実用的にどうしても問題があった。
る製造法の場合にも、同様に金属ビーズの使用によるコ
スト増の問題と、芯体表面への均一な付着が難しいとい
う問題があった。さらに、酸を用いるエッチング法によ
る製造方法の場合には、コスト増への要因は比較的小さ
いものの、金属芯体に形成される凹凸は微小で、骨組織
との固定力が弱く実用的にどうしても問題があった。
【０００７】このため、従来方法のように特殊な装置を
必要とせずに、簡便な方法で複雑な形状であっても、そ
の表面全体にわたって均一に、かつ、充分な固定力の得
られる凹凸が形成された新しいインプラント体の製造方
法の実現が望まれていた。
必要とせずに、簡便な方法で複雑な形状であっても、そ
の表面全体にわたって均一に、かつ、充分な固定力の得
られる凹凸が形成された新しいインプラント体の製造方
法の実現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、金属チタン芯体を熱処理して結
晶制御し、酸またはアルカリによりエッチング処理して
表面に凹凸を形成した後にさらに、陽極酸化して表面に
酸化チタン皮膜を形成することを特徴とするインプラン
ト体の製造方法を提供する。
を解決するものとして、金属チタン芯体を熱処理して結
晶制御し、酸またはアルカリによりエッチング処理して
表面に凹凸を形成した後にさらに、陽極酸化して表面に
酸化チタン皮膜を形成することを特徴とするインプラン
ト体の製造方法を提供する。
【０００９】
【作用】すなわち、この発明においては、インプラント
体を構成する金属チタン芯体に対して酸またはアルカリ
によるエッチング処理を施す前にあらかじめ熱処理を施
し、金属チタンの結晶を制御しておく。この熱処理によ
る結晶制御は、エッチングによって形成される表面の凹
凸を骨組織との固定力を増大させるのに適した大きさと
するためのものであり、金属チタンの結晶粒の粒子径と
結晶性を制御するためのものである。
体を構成する金属チタン芯体に対して酸またはアルカリ
によるエッチング処理を施す前にあらかじめ熱処理を施
し、金属チタンの結晶を制御しておく。この熱処理によ
る結晶制御は、エッチングによって形成される表面の凹
凸を骨組織との固定力を増大させるのに適した大きさと
するためのものであり、金属チタンの結晶粒の粒子径と
結晶性を制御するためのものである。
【００１０】熱処理は、通常、約400 〜1000°Ｃの温度
で行うのが好ましく、400 °Ｃ未満では十分に結晶化と
粒成長が起こらないので期待された表面粗さが得られな
い。また、1000°Ｃを越えると結晶粒子が粗大になり過
ぎて、強度や耐久性が低下する。熱処理時間は、インプ
ラント体の表面だけに凹凸が形成されていればよいの
で、内部まで粒成長しないような時間に設定する。加熱
方法は、通常の電気炉あるいは真空炉によるものでもよ
いが、高周波加熱、レーザー加熱などでもよい。この熱
処理工程は、インプラント体の形状に機械加工する前に
行ってもよいが、複雑な形状に大きく加工してしまう場
合には、粒成長させた層を削除してしまうので、加工後
に行ってもよい。
で行うのが好ましく、400 °Ｃ未満では十分に結晶化と
粒成長が起こらないので期待された表面粗さが得られな
い。また、1000°Ｃを越えると結晶粒子が粗大になり過
ぎて、強度や耐久性が低下する。熱処理時間は、インプ
ラント体の表面だけに凹凸が形成されていればよいの
で、内部まで粒成長しないような時間に設定する。加熱
方法は、通常の電気炉あるいは真空炉によるものでもよ
いが、高周波加熱、レーザー加熱などでもよい。この熱
処理工程は、インプラント体の形状に機械加工する前に
行ってもよいが、複雑な形状に大きく加工してしまう場
合には、粒成長させた層を削除してしまうので、加工後
に行ってもよい。
【００１１】もちろん、このような熱処理による結晶制
御の度合は、エッチング処理の条件や、インプラント体
の特性、骨組織への適用部位やその条件等によって所定
の凹凸をどの程度のものにするかによっても相違してく
る。一般的に骨組織が侵入するのに充分な穴の大きさは
約100 μｍと言われているが、この程度の大きさの穴が
エッチング工程以後の処理において形成されるように、
上記の熱処理によって結晶制御する。通常、結晶粒の大
きさが100 〜200 μｍとなるようにする。
御の度合は、エッチング処理の条件や、インプラント体
の特性、骨組織への適用部位やその条件等によって所定
の凹凸をどの程度のものにするかによっても相違してく
る。一般的に骨組織が侵入するのに充分な穴の大きさは
約100 μｍと言われているが、この程度の大きさの穴が
エッチング工程以後の処理において形成されるように、
上記の熱処理によって結晶制御する。通常、結晶粒の大
きさが100 〜200 μｍとなるようにする。
【００１２】約400 〜1000°Ｃの温度は、変態温度（88
2 °Ｃ）と同等もしくはそれ以下に相当する。この時、
チタンは、α−チタンの最密六方晶構造を持っている。
個々の粒子の方位はランダムであり、表面には酸やアル
カリによる浸食を受けやすい方位を外側に向けた粒子と
そうでない粒子が混在しているため、粒子による浸食速
度の差によって粒子径に応じた凸凹が形成される。
2 °Ｃ）と同等もしくはそれ以下に相当する。この時、
チタンは、α−チタンの最密六方晶構造を持っている。
個々の粒子の方位はランダムであり、表面には酸やアル
カリによる浸食を受けやすい方位を外側に向けた粒子と
そうでない粒子が混在しているため、粒子による浸食速
度の差によって粒子径に応じた凸凹が形成される。
【００１３】このような結晶制御された金属チタン芯体
のインプラント体は酸あるいはアルカリによってエッチ
ング処理するが、この場合は、通常、酸またはアルカリ
の水溶液にインプラント体を浸漬してエッチングし、表
面に凹凸を形成させる。エッチングには弗酸が最も好適
であるが、これに限定されることはなく、塩酸、硝酸、
硫酸、燐酸、ギ酸、シュウ酸等を単独で、あるいはこれ
らの混合液として室温または沸騰状態で使用することが
でる。また、水酸化カリウム、塩化アルミニウム等のア
ルカリの水溶液を用いてもよい。
のインプラント体は酸あるいはアルカリによってエッチ
ング処理するが、この場合は、通常、酸またはアルカリ
の水溶液にインプラント体を浸漬してエッチングし、表
面に凹凸を形成させる。エッチングには弗酸が最も好適
であるが、これに限定されることはなく、塩酸、硝酸、
硫酸、燐酸、ギ酸、シュウ酸等を単独で、あるいはこれ
らの混合液として室温または沸騰状態で使用することが
でる。また、水酸化カリウム、塩化アルミニウム等のア
ルカリの水溶液を用いてもよい。
【００１４】エッチングが終了した段階では、浸食され
た金属結晶粒子の鋭利なエッジが残っており、そのまま
では骨組織を刺激して炎症を引き起こす等の不都合を生
じる可能性があるので、陽極酸化によりその表面に酸化
チタンの皮膜を形成して、鋭利なエッジを丸めることと
する。また、酸化チタン皮膜の存在は、チタンイオンの
溶出防止、チタン芯体の劣化防止等も可能とする。酸化
チタン皮膜の厚さは、一般的には１μｍ以上の厚さとす
る。１μｍ未満では、このようなエッジを丸める効果は
充分に得られない。なお、陽極酸化での膜厚は印可電圧
によってほぼ決まるので、たとえば燐酸−硫酸混合液を
用いる場合には、最低150 ｖの直流電流を与え、燐酸ま
たは硫酸単独の場合では、最低300 ｖと170 ｖを加えれ
ばよい。
た金属結晶粒子の鋭利なエッジが残っており、そのまま
では骨組織を刺激して炎症を引き起こす等の不都合を生
じる可能性があるので、陽極酸化によりその表面に酸化
チタンの皮膜を形成して、鋭利なエッジを丸めることと
する。また、酸化チタン皮膜の存在は、チタンイオンの
溶出防止、チタン芯体の劣化防止等も可能とする。酸化
チタン皮膜の厚さは、一般的には１μｍ以上の厚さとす
る。１μｍ未満では、このようなエッジを丸める効果は
充分に得られない。なお、陽極酸化での膜厚は印可電圧
によってほぼ決まるので、たとえば燐酸−硫酸混合液を
用いる場合には、最低150 ｖの直流電流を与え、燐酸ま
たは硫酸単独の場合では、最低300 ｖと170 ｖを加えれ
ばよい。
【００１５】また、エッチングと陽極酸化を施す必要の
ない部分、すなわち、金属チタンの表面をそのまま残し
たい場合には、所要の部位に適当なマスキング剤を塗布
してエッチングや陽極酸化から守ることもできる。もち
ろん、陽極酸化については、エッチング処理とともに従
来公知の方法や装置等が適宜に採用されることは言うま
までもない。
ない部分、すなわち、金属チタンの表面をそのまま残し
たい場合には、所要の部位に適当なマスキング剤を塗布
してエッチングや陽極酸化から守ることもできる。もち
ろん、陽極酸化については、エッチング処理とともに従
来公知の方法や装置等が適宜に採用されることは言うま
までもない。
【００１６】なお、この発明では、いわゆる溶液処理に
より凹凸を形成させているので、インプラント体の形状
はネジ付きスクリュータイブやブレードタイプ等の複雑
な形状であっても、自在に対応できるという特徴があ
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の製造
方法について説明する。
より凹凸を形成させているので、インプラント体の形状
はネジ付きスクリュータイブやブレードタイプ等の複雑
な形状であっても、自在に対応できるという特徴があ
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の製造
方法について説明する。
【００１７】
【実施例】まず、700 °Ｃの温度において、インプラン
ト体の芯体となるチタン材（ＪＩＳ２種、直径６mm）を
２時間加熱処理した。処理後のチタン材を観察したとこ
ろ、図１に示したように表面から800 μｍの深さまでは
結晶粒子は約200 μｍの大きさに成長し、それよりも内
部の粒子は約５０μｍであって、加熱前とほぼ同じ粒子
径のままであることが確認された。次にチタン材を弗酸
２５％、硝酸３％の混合液中に数分間浸漬し、穴径が10
0 〜150 μｍの大きさの凹凸を形成した。さらに、燐酸
−硫酸混合液中で印可電圧170 ｖのもとで陽極酸化し、
チタン材表面の凹凸に沿って約７〜８μｍの厚さの酸化
チタン皮膜を形成した。その結果、酸によるエッチング
により形成されたチタン粒子の鋭利なエッジは、厚い酸
化チタン皮膜に覆われて丸められていた。図２は、得ら
れたインプラント体の表面構造を示した拡大写真（175
倍）図である。
ト体の芯体となるチタン材（ＪＩＳ２種、直径６mm）を
２時間加熱処理した。処理後のチタン材を観察したとこ
ろ、図１に示したように表面から800 μｍの深さまでは
結晶粒子は約200 μｍの大きさに成長し、それよりも内
部の粒子は約５０μｍであって、加熱前とほぼ同じ粒子
径のままであることが確認された。次にチタン材を弗酸
２５％、硝酸３％の混合液中に数分間浸漬し、穴径が10
0 〜150 μｍの大きさの凹凸を形成した。さらに、燐酸
−硫酸混合液中で印可電圧170 ｖのもとで陽極酸化し、
チタン材表面の凹凸に沿って約７〜８μｍの厚さの酸化
チタン皮膜を形成した。その結果、酸によるエッチング
により形成されたチタン粒子の鋭利なエッジは、厚い酸
化チタン皮膜に覆われて丸められていた。図２は、得ら
れたインプラント体の表面構造を示した拡大写真（175
倍）図である。
【００１８】このようにして得られたインプラント体の
固定力は大きく、骨組織との適合性も良好であった。
固定力は大きく、骨組織との適合性も良好であった。
【００１９】
【発明の効果】この発明によると、インプラント体と骨
組織が力学的に強固に維持されるのに必要とされる充分
な表面凹凸を、任意の複雑形状のインプラント体であっ
ても均一に形成することがでる。従来のブラズマ溶射法
のように特別な装置は必要でなく、コスト増となること
もない。
組織が力学的に強固に維持されるのに必要とされる充分
な表面凹凸を、任意の複雑形状のインプラント体であっ
ても均一に形成することがでる。従来のブラズマ溶射法
のように特別な装置は必要でなく、コスト増となること
もない。
【００２０】また、陽極酸化により形成される酸化チタ
ン皮膜は、それ自体が芯体からのチタンイオンの溶出を
防ぐ保護膜の役割をはたし、金属アレルギー反応を起こ
す可能性を著しく低下させる効果がある。さらに、チタ
ン芯体の劣化に対してはもこの皮膜は保護膜として作用
し、芯体を生体内の腐食から守る。また、酸化チタンの
表面には、直径が0.5 〜５μｍの小孔および高さが１〜
１０μｍの微小な突起が無数に存在しており、小孔に骨
を構成するコラーゲンが侵入したり、微小突起が骨組織
とからみ合いマイクロアンカーリング効果を生起した
り、体液中のＣａとＰイオンが酸化チタン表面に吸着し
て、微小な領域においても骨組織との結合が起こり結合
力が増大する効果がある。
ン皮膜は、それ自体が芯体からのチタンイオンの溶出を
防ぐ保護膜の役割をはたし、金属アレルギー反応を起こ
す可能性を著しく低下させる効果がある。さらに、チタ
ン芯体の劣化に対してはもこの皮膜は保護膜として作用
し、芯体を生体内の腐食から守る。また、酸化チタンの
表面には、直径が0.5 〜５μｍの小孔および高さが１〜
１０μｍの微小な突起が無数に存在しており、小孔に骨
を構成するコラーゲンが侵入したり、微小突起が骨組織
とからみ合いマイクロアンカーリング効果を生起した
り、体液中のＣａとＰイオンが酸化チタン表面に吸着し
て、微小な領域においても骨組織との結合が起こり結合
力が増大する効果がある。
【図１】この発明の実施例に係わる熱処理による作用を
示した模式断面図である。
示した模式断面図である。
【図２】この発明の実施例で得られたインプラント体の
表面構造を示した拡大写真図である。
表面構造を示した拡大写真図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係わる熱処理による作用を
示した模式断面図である。
示した模式断面図である。
【図２】この発明の実施例で得られたインプラント体表
面の酸化チタン皮膜からなる表面薄膜を表した図面に代
わる写真である。
面の酸化チタン皮膜からなる表面薄膜を表した図面に代
わる写真である。
Claims (3)
- 【請求項１】 金属チタン芯体を熱処理して結晶制御
し、酸またはアルカリによりエッチング処理して表面に
凹凸を形成した後に、さらに陽極酸化して表面に酸化チ
タン皮膜を形成することを特徴とするインプラント体の
製造方法。 - 【請求項２】 約400 〜1000°Ｃの温度で熱処理して金
属チタン芯体の結晶粒子径と結晶性を制御する請求項１
の製造方法。 - 【請求項３】 厚さ１μｍ以上の酸化チタン皮膜を形成
する請求項１または２の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308903A JPH06125978A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | インプラント体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308903A JPH06125978A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | インプラント体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06125978A true JPH06125978A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17986659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3308903A Withdrawn JPH06125978A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | インプラント体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06125978A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6366185B1 (en) | 2000-01-12 | 2002-04-02 | Raytheon Company | Vertical interconnect between coaxial or GCPW circuits and airline via compressible center conductors |
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| JP2006238937A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 体着具 |
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| KR100775537B1 (ko) * | 2007-07-19 | 2007-11-28 | (주)오스테오필 | 표면이 개질된 임플란트 제조 방법 및 그에 의해 제조된임플란트 |
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-
1991
- 1991-11-25 JP JP3308903A patent/JPH06125978A/ja not_active Withdrawn
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