JPH072180B2 - 埋設体のコ−ティング - Google Patents

埋設体のコ−ティング

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JPH072180B2
JPH072180B2 JP61502753A JP50275386A JPH072180B2 JP H072180 B2 JPH072180 B2 JP H072180B2 JP 61502753 A JP61502753 A JP 61502753A JP 50275386 A JP50275386 A JP 50275386A JP H072180 B2 JPH072180 B2 JP H072180B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば複雑骨折あるいは骨髄がん後の人工物と
して人体に埋設され骨としての機能を想定される埋設体
の生物学的に両立しうる多孔性のコーテイングに関す
る。
Ti合金製の埋設物のそのようなコーテイングは例えばDE
-A-2313 678 から知られており、これはTi、TiO2また
はAl2O3からなり、例えばフレームスプレーにより埋設
体の特定の部分に単層としてつくられる。
西ドイツだけでも整形外科手術により毎年50000件を越
える腰堆が扱われている。それには主として２つの技術
が埋設体を人骨に接続するために使用された。旧来の接
続技術によれば埋設体は、２つの成分の重合化により短
時間で硬化する一般にペースト状とされた粉末と液体の
混合物である骨用セメントを用いて手術中に直接に挿入
された骨組織中に直接に固着される。実際には、特定時
間の使用後の埋設物の共通したゆるみが生じ、これを解
決するために第２の接続技術の開発が促進されたのであ
り、それを用いて材料と表示形状を適切に選ぶことによ
り骨組織がその埋設体のまわりに直接に成長させること
が出来る。そのようなセメントを用いない相互固定法の
手術的な興味は永い間埋設材料の巨視的な形および機械
的な剛性寿命に集中していた。広範囲の異つた材料が生
物化学的に検討され、特殊な合金、プラスチツクあるい
はセメントで埋設物が製造され、少くとも動物実験がな
された。
埋設物の良好な機能が多くは表面と、それを囲む生物組
織との間の化学的および機能的相互作用に依存するもの
であることが段々わかつてきた。
表面の微視的形態学的品質はこれに対して重要である。
これは、埋設物と骨あるいはペリスチウムとの間の相互
作用に影響し、そしてそれ故継続的な互成長が開始した
かどうかを決定し、あるいはしばしば炎症を起させる抗
体反応が生じこれがその除去を必要とさせる。
表面形態に関しては現代の埋設技術はいまでも２つの面
を有する。一方については人体または骨と両立しうる材
料からなる埋設物を互成長に好結果をおよぼすように特
殊な表面構造をもつように製造することである。このよ
うに例えば金属埋設物を用いる表面構造は埋設物の大型
の芯を芯に向うにつれて密度が高くなる接続支持体を有
する開放孔をもつスポンジ状構造となるように骨に合せ
て変形されていた。このように体液には埋設物と人体組
織間の境界部を通り流れて栄養物質を供給しそしてそれ
により互成長を促進する理想的な可能性が与えられてい
る。
他方、埋設物の表面形態はコーテイング技術により望ま
しい方向に影響を受ける。例えば、表面に直接にTiスプ
レー層を設けて被覆された埋設物は骨と共に成長してセ
メントを用いずに安定性を達成することが知られてい
る。この層の多孔度が高くなり、その表面がより粗くな
りそしてコーテイング材料がより生物学的により活性で
あればそれだけこの内部成長は良好になる。TiO2はこぶ
のない接続組織層が形成されないように骨の成長を促
す。
更に置換プロセスが骨の成分に対する生理学的類似性に
よつて生じるようにするための試みが埋設物の組込みを
促進するための例えばハイドロキシアパタイトのような
燐灰石物質群からなる材料を用いて今日なされている。
たしかに、埋設物の急速で少くとも始めには安定した内
部成長の利点はアパタイト層の分離または不安定反応領
域へのその変換により生じる将来のゆるみの問題という
欠点に対して重みのあることである。
本発明の目的は分離した骨に理想的な互成長を生じさせ
るだけでなく連続した機械的負荷にも拘らず骨組織に長
期間の支持を保証する前述のコーテイングを製造するこ
とである。更にこれは固定用のバルク材料を安定性の理
由から選ぶことが出来そしてそれ自体は特別の組織両立
性を有する必要のないように支持材料から完全に独立し
たすべての埋設物に対し同じ表面形態をもたらすべきで
ある。
この目的は本発明によればまずチタンのベース層を任意
の材料からなる埋設物に与えそしてその上に中間層を設
けそしてその上に生物学的に活性な材料からなる薄い非
常に密度の高いコーテイング層を設けることにより解決
される。このベース層は第１の非常に密度の高い層と第
２の、注意深く調整した多孔度をもつ非常に粗い層から
なる。中間層はチタンのベース層とコーテイング層の材
料の混合物からなる。中間層とコーテイング層はベース
層内の第２層の粗面度と多孔度がコーテイング層の表面
に維持されるように形成される。
しかしながらこの埋設物のコーテイングは特別な応用に
対しては二重層または単層で達成してもよい。
これら層が真空プラズマスプレー（VPS）によるごとく
してプラズマスプレーによつてつくられると好都合であ
る。VPS技術を用いてつくられるコーテイングは衛生的
理由で選ばれるが、周知の改良された付着条件および層
の物質の点でも望ましい。
非常に小さい埋設物についてはチタンのベース層用のス
プレー粉末の粒子寸法は約100μｍからせいぜい約250μ
ｍまでであるとよい。
ベース層の内の第１層のみが溶融スプレー粉末粒子を含
み、第２層は非溶融スプレー粉末粒子を含むようにする
とよい。
中間層はチタンベース層の材料からコーテイング層の材
料まで変化するようにすることが出来る。
TiO2はコーテイング層材料として特に有利である。中間
層はその場合にはTiとTiO2の混合物からなり、コーテイ
ング層は密にスプレーされた純TiO2層である。
コーテイング層の生物学的に活性の材料は好ましくはハ
イドロキシアパタイトである燐灰石群の一つとすること
が出来る。
コーテイング層の厚さは約50μｍ、中間層とコーテイン
グ層の厚さの和が約200μｍであるとよい。
埋設体の表面を好適にはAl2O3でコーテイングをつくる
前なサンドプラストして粗面化するようにするとよい。
金属埋設物の場合にはその表面を移転される電気アーク
によりスパツタリングプロセスでコーテイングをつくる
直前に乾燥させて吸着ガスと薄い酸化膜を除去するよう
にするとよい。
図面には埋設体１が示されており、その表面２は好適に
はAl2O3を用いてサンドブラストにより粗面化され、そ
してそれが金属である場合にはチタンのベース層３でコ
ーテイングする直前に電気アークを用いてスパツタリン
グプロセスによつて乾燥させる。このようにコーテイン
グの適正な付着力が保証されると同時に不活性ガスプラ
ズマフレームにより初期滅菌が行われる。
チタンのベース層３が次に、完全にTiスプレー粉末粒子
が融けて非常に密な第１層31がつくられるようなブラズ
マフレームエネルギーを用いて付着される。このフレー
ムエネルギーはTiスプレー粉末の微小粒子部分のみが融
け、それより大径の粒子33は融けずに非常に多孔度の高
い、極めて粗い面をもつベース層３の第２層32が大きな
孔34とクラツク35をもつてつくられるようにいくつかの
コーテイング層後には低下させることが出来る。融けな
いスプレー粒子粉末33はそれ故下の溶融粒子により安定
して結合される。
埋設物によつてチタンのベース層３の多孔度と粗さは粒
子寸法の分布および選ばれたフレームエネルギーにより
設定出来る。非常に小さい埋設物については約60μｍと
いう粒子寸法の限界が守られるべきであり、一方大きい
埋設物のコーテイングについては、骨が孔とクラツクに
成長して入り込むことが出来るようにかなり大きい粗さ
および大きい孔寸法を、スプレー粉末粒子寸法を100−2
50μｍにすることによりつくるとよい。
次に中間層４がチタンのベース層３につくられるのであ
り、それは例えばハイドロキシルアパタイトのような生
物学的に活性の材料とチタンの混合物からなり、基本的
に純生物学的活性物質からなる次のコーテイング層５の
ための薄い接着層として作用する。中間層４とコーテイ
ング層５はそれ故チタンベース層３の設定された多孔度
と粗さがコーテイング層５の表面51においても維持され
るようにつくられる。その表面形態は次のコーテイング
を通じて生物学的活性材料からなる新しくつくられた表
面51へと移される。
生物学的活性材料からなるこの薄い層は重要である。中
間層４とコーテイング層５の厚さの和は200μｍを越え
ることがなく、コーテイング層５の厚さは約50μｍであ
る。これは中間層４によりチタンのベース層に緊密に結
合する。
本発明による埋設体コーテイングの主な利点は骨と生物
学的活性材料との間の急速で安定した内部成長である。
設定された表面の多孔度と粗さは更に安定性を高め、そ
して体液循環能力により栄養物質の補給を保証する。最
も重要な点は、生物学的活性物質の分解の場合に真空プ
ラズマスプレープロセスでつくられる薄いTiO2の表面不
動態化を含むチタン表面が人体組織に対し反応パートナ
ーとして作用するから高い確率をもつて長期間安定性が
確実に生じるということである。促進した分解により骨
物質は、チタンと生物学的活性材料の混合物としての中
間層４の形成によりTiO2表面との結合を形成するように
強制される。
埋設物の表面の寸法増加は本発明によるコーテイングの
他の利点をもたらすものである。このように支持体の表
面は滑らかとすることが出来、それ故製造が容易にな
る。
層成形材料を選ぶことによりコーテイングされた補綴物
は安全に滅菌されそしてそれは必要な回数だけ行うこと
が出来る。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】適当な材料からなる埋設体（１）上のコー
    テイングのチタンのベース層（３）が第１の非常に密な
    層（31）と注意深く設定された多孔度を有する第２の非
    常に粗い層（32）とから成ること、中間層（４）がチタ
    ンのベース層（３）に続き、そしてその次に生物学的活
    性物質からなる薄い非常に密なコーテイング層（５）に
    続くこと、中間層（４）がチタンのベース層（３）とコ
    ーテイング層（５）の材料の混合物からなること、およ
    び中間層（４）とコーテイング層（５）はチタンのベー
    ス層（３）の第２層（32）の粗さと多孔度がコーテイン
    グ層（５）の表面（51）に維持されるように形成される
    こと、を特徴とする埋設体の多孔性の生物学的に両立し
    うるコーテイング。
  2. 【請求項２】前記層（３、４、５）はプラズマスプレー
    により形成されることを特徴とする請求の範囲第１項の
    コーテイング。
  3. 【請求項３】前記層（３、４、５）が真空プラズマスプ
    レーにより形成されることを特徴とする請求の範囲第１
    項または第２項のコーテイング。
  4. 【請求項４】前記チタンのベース層（３）用のスプレー
    粉末の粒子寸法がせいぜい約60μｍであることを特徴と
    する請求の範囲第２項または第３項のコーテイング。
  5. 【請求項５】前記チタンのベース層（３）用スプレー粉
    末の粒子寸法は100μｍとせいぜい約250μｍとの間であ
    ることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項のコ
    ーテイング。
  6. 【請求項６】前記第１層（31）は溶融スプレー粉末粒子
    からなり、第２層（32）は非溶融スプレー粉末粒子（3
    3）からなることを特徴とする請求の範囲第２項ないし
    第５項の１のコーテイング。
  7. 【請求項７】前記中間層（４）はチタンのベース層
    （３）の材料からコーテイング層（５）の材料まで変化
    する材料からなることを特徴とする請求の範囲第１項な
    いし第６項の１のコーテイング。
  8. 【請求項８】前記コーテイング層（５）の材料がTiO2で
    あることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項の
    １のコーテイング。
  9. 【請求項９】前記コーテイング層（５）の材料は燐灰石
    群からの材料であることを特徴とする請求の範囲第１項
    ないし第８項の１のコーテイング。
  10. 【請求項１０】前記コーテイング層（５）はハイドロキ
    シルアパタイトからなることを特徴とする請求の範囲第
    ９項のコーテイング。
  11. 【請求項１１】前記コーテイング層（５）の厚さは約50
    μｍであり、中間層（４）とコーテイング層（５）の厚
    さの和は約200μｍであることを特徴とする請求の範囲
    第１項ないし第10項の１のコーテイング。
  12. 【請求項１２】前記埋設物（１）の表面（２）はコーテ
    イング（３、４、５）の形成前にAl2O3によりサンドブ
    ラストされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし
    第11項の１のコーテイング。
  13. 【請求項１３】前記埋設物（１）の表面（２）は移転さ
    れた電気アークのもとでスパツタリングプロセスによる
    コーテイング（３、４、５）の形成直前に乾燥されて吸
    収したガスおよび薄い酸化物膜を除かれることを特徴と
    する請求の範囲第２項ないし第12項の１のコーテイン
    グ。
JP61502753A 1985-05-07 1986-05-07 埋設体のコ−ティング Expired - Lifetime JPH072180B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3516411.5 1985-05-07
DE19853516411 DE3516411A1 (de) 1985-05-07 1985-05-07 Beschichtung eines implantatkoerpers
PCT/EP1986/000268 WO1986006617A1 (en) 1985-05-07 1986-05-07 Coating of an implant body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62503011A JPS62503011A (ja) 1987-12-03
JPH072180B2 true JPH072180B2 (ja) 1995-01-18

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ID=6270057

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61502753A Expired - Lifetime JPH072180B2 (ja) 1985-05-07 1986-05-07 埋設体のコ−ティング

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EP (1) EP0222853B1 (ja)
JP (1) JPH072180B2 (ja)
DE (2) DE3516411A1 (ja)
WO (1) WO1986006617A1 (ja)

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