JPH09173434A - 生体補綴部材 - Google Patents
生体補綴部材Info
- Publication number
- JPH09173434A JPH09173434A JP7341396A JP34139695A JPH09173434A JP H09173434 A JPH09173434 A JP H09173434A JP 7341396 A JP7341396 A JP 7341396A JP 34139695 A JP34139695 A JP 34139695A JP H09173434 A JPH09173434 A JP H09173434A
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- Japan
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- calcium phosphate
- phosphate material
- micropores
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意に三次元的孔形状をコントロールし、か
つオープンポアを保ったまま、リン酸カルシウム材料を
ポア内に担持して骨の増生進入をより活発なものにす
る。 【解決手段】部材表面に貫通孔が開口する如く、複数の
チタン或いはチタン合金からなる多数の貫通孔を具備し
た薄板を積層するとともにリン酸カルシウム材料を上記
貫通孔の内壁の隅部に担持せしめた。
つオープンポアを保ったまま、リン酸カルシウム材料を
ポア内に担持して骨の増生進入をより活発なものにす
る。 【解決手段】部材表面に貫通孔が開口する如く、複数の
チタン或いはチタン合金からなる多数の貫通孔を具備し
た薄板を積層するとともにリン酸カルシウム材料を上記
貫通孔の内壁の隅部に担持せしめた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、疾病、災害などに
より骨機能や手足の関節、あるいは老齢、疾病などで失
われた歯牙再建のための人工歯根等を構成する生体補綴
部材に関するものである。
より骨機能や手足の関節、あるいは老齢、疾病などで失
われた歯牙再建のための人工歯根等を構成する生体補綴
部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水酸アパタイトやリン酸三カルシウムな
どのリン酸カルシウム材料は、アルミナ、ジルコニアと
いったセラミック材料と比べて強度は弱いが、それらの
材料にはない優れた骨伝導能をもっている。そのため、
アルミナやジルコニア等のセラミック材料を基体とし、
それが骨と接する表面にリン酸カルシウム材料を被覆し
たり或いは多孔内に該材料を充填した優れた骨伝導能お
よび高強度を有する複合セラミック材料が提案されてい
る。
どのリン酸カルシウム材料は、アルミナ、ジルコニアと
いったセラミック材料と比べて強度は弱いが、それらの
材料にはない優れた骨伝導能をもっている。そのため、
アルミナやジルコニア等のセラミック材料を基体とし、
それが骨と接する表面にリン酸カルシウム材料を被覆し
たり或いは多孔内に該材料を充填した優れた骨伝導能お
よび高強度を有する複合セラミック材料が提案されてい
る。
【０００３】また、金属材料の表面を粗面化し、そこに
リン酸カルシウム材料を被覆した複合金属材料も用いら
れている。
リン酸カルシウム材料を被覆した複合金属材料も用いら
れている。
【０００４】これら複合材料の作製方法としては、焼成
前の基体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスリッ
プを塗布し、焼成する方法、多孔質の基体を該スリップ
に浸漬する方法、金属材料の表面にリン酸カルシウム材
料を溶射する方法などが採用されてきた。
前の基体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスリッ
プを塗布し、焼成する方法、多孔質の基体を該スリップ
に浸漬する方法、金属材料の表面にリン酸カルシウム材
料を溶射する方法などが採用されてきた。
【０００５】
【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には以
下のような問題点があった。すなわち、上記焼成前の基
体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスリップを塗
布し、焼成する方法では、リン酸カルシウム材料が塗布
した表面の深さ方向のみでなく、平面方向にも拡散して
いく傾向がある。このため、基体表面部内における上記
リン酸カルシウム材料の濃度が低くなってしまい、被覆
層と基体の界面においてリン酸カルシウム材料どうしの
結合量が少なくなるので、接合強度に問題点があった。
下のような問題点があった。すなわち、上記焼成前の基
体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスリップを塗
布し、焼成する方法では、リン酸カルシウム材料が塗布
した表面の深さ方向のみでなく、平面方向にも拡散して
いく傾向がある。このため、基体表面部内における上記
リン酸カルシウム材料の濃度が低くなってしまい、被覆
層と基体の界面においてリン酸カルシウム材料どうしの
結合量が少なくなるので、接合強度に問題点があった。
【０００６】また、多孔質の基体を該スリップに浸漬す
る方法では、連通孔がリン酸カルシウム材料で塞がれて
クローズドポアとなり、かえって骨の増生進入が阻害さ
れる弊害があった。
る方法では、連通孔がリン酸カルシウム材料で塞がれて
クローズドポアとなり、かえって骨の増生進入が阻害さ
れる弊害があった。
【０００７】さらに、表面にリン酸カルシウム材料を溶
射する方法では、表面のみに骨が増生してくるのみで、
骨との一体的結合までは期待できなかった。
射する方法では、表面のみに骨が増生してくるのみで、
骨との一体的結合までは期待できなかった。
【０００８】
【発明の目的】骨の増生進入に適するよう三次元的孔形
状を任意にコントロールし、かつオープンポアを保った
まま、リン酸カルシウム材料をポア内に担持して骨の増
生進入をより活発なものにする。
状を任意にコントロールし、かつオープンポアを保った
まま、リン酸カルシウム材料をポア内に担持して骨の増
生進入をより活発なものにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記従来技術の課題を解
決するため、本発明は、部材表面に貫通孔が開口する如
く、複数のチタン或いはチタン合金からなる多数の貫通
孔を具備した薄板を積層するとともにリン酸カルシウム
材料を上記貫通孔内壁の隅部に担持せしめた生体補綴部
材を提供する。
決するため、本発明は、部材表面に貫通孔が開口する如
く、複数のチタン或いはチタン合金からなる多数の貫通
孔を具備した薄板を積層するとともにリン酸カルシウム
材料を上記貫通孔内壁の隅部に担持せしめた生体補綴部
材を提供する。
【００１０】
【作用】本発明の生体補綴部材は、部材表面に貫通孔が
開口する如く多数の貫通孔を具備した複数のチタン或い
はチタン合金からなる薄板を積層したものであり、予め
孔の大きさや配置を立体的にデザインすることで骨の増
生進入に適するよう任意に三次元的孔形状をコントロー
ルできる。
開口する如く多数の貫通孔を具備した複数のチタン或い
はチタン合金からなる薄板を積層したものであり、予め
孔の大きさや配置を立体的にデザインすることで骨の増
生進入に適するよう任意に三次元的孔形状をコントロー
ルできる。
【００１１】また、上記孔の内壁に隅部を設け、該隅部
にリン酸カルシウム材料を担持し且つ担持した状態でも
孔が塞がれずに表面に連通するようにしたので、骨の進
入を阻害せずに活発なる増生進入を誘導する。したがっ
て、早期に骨が部材と一体化し、非常に大きな骨との固
定力を得ることができる。
にリン酸カルシウム材料を担持し且つ担持した状態でも
孔が塞がれずに表面に連通するようにしたので、骨の進
入を阻害せずに活発なる増生進入を誘導する。したがっ
て、早期に骨が部材と一体化し、非常に大きな骨との固
定力を得ることができる。
【００１２】このような構造は、例えば上記多孔質積層
体に対して溶射コーティングを施行することにより可能
となる。この方法を実施する場合、上記貫通孔内にリン
酸カルシウム材料が入りこんでいくために少なくとも３
００μm の孔径が必要である。また、骨が活発に増生進
入するためには孔径が１０００μm 以下であることが重
要である。さらに、孔内の内壁に隅部を設ける方法とし
ては、公知のフォトエッチングにより金属の薄板に断面
テーパー状の孔を形成し、このような薄板を積層するこ
とにより貫通孔の断面形状が鋸形状となって隅部が設け
られる。
体に対して溶射コーティングを施行することにより可能
となる。この方法を実施する場合、上記貫通孔内にリン
酸カルシウム材料が入りこんでいくために少なくとも３
００μm の孔径が必要である。また、骨が活発に増生進
入するためには孔径が１０００μm 以下であることが重
要である。さらに、孔内の内壁に隅部を設ける方法とし
ては、公知のフォトエッチングにより金属の薄板に断面
テーパー状の孔を形成し、このような薄板を積層するこ
とにより貫通孔の断面形状が鋸形状となって隅部が設け
られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態を図
を用いて説明する。図１乃至図２は生体補綴部材として
の多孔質体Ｓを示し、この多孔質体Ｓは、厚みが１００
μで孔径が３００〜１０００μの多くの細孔Ｈが設けら
れた薄板１，２．．．．を順次に積み重ねて積層構造と
し、上記細孔Ｈが部材表面に開口するようにしたもので
ある。また、この多孔質体Ｓは、図３の拡大図に示すよ
うに、各細孔Ｈの垂直断面は中央が盛り上がった形状で
あって連通した細孔Ｈの垂直断面は鋸状であり、さら
に、部材表面にはハイドロキシアパタイトなどのリン酸
カルシウム材料Ｃが被着せしめてあるとともに、上記細
孔Ｈの内壁の隅部Ｂにも、該孔Ｈを塞がないように、上
記リン酸カルシウム材料Ｃが担持せしめてある。
を用いて説明する。図１乃至図２は生体補綴部材として
の多孔質体Ｓを示し、この多孔質体Ｓは、厚みが１００
μで孔径が３００〜１０００μの多くの細孔Ｈが設けら
れた薄板１，２．．．．を順次に積み重ねて積層構造と
し、上記細孔Ｈが部材表面に開口するようにしたもので
ある。また、この多孔質体Ｓは、図３の拡大図に示すよ
うに、各細孔Ｈの垂直断面は中央が盛り上がった形状で
あって連通した細孔Ｈの垂直断面は鋸状であり、さら
に、部材表面にはハイドロキシアパタイトなどのリン酸
カルシウム材料Ｃが被着せしめてあるとともに、上記細
孔Ｈの内壁の隅部Ｂにも、該孔Ｈを塞がないように、上
記リン酸カルシウム材料Ｃが担持せしめてある。
【００１４】上記薄板１、２．．．の材質は純チタンあ
るいはチタン合金で、各薄板１、２．．．を積み重ねな
がら位置決めし、軽い重しや接着剤で仮固定したあと、
真空焼結炉において約９００°程度に加熱し、各薄板
１、２．．．を互いに融着は金属原子の拡散結合により
行われている。なお、各薄板１、２．．．の位置決めは
薄板１、２．．．の各辺を利用して行った。
るいはチタン合金で、各薄板１、２．．．を積み重ねな
がら位置決めし、軽い重しや接着剤で仮固定したあと、
真空焼結炉において約９００°程度に加熱し、各薄板
１、２．．．を互いに融着は金属原子の拡散結合により
行われている。なお、各薄板１、２．．．の位置決めは
薄板１、２．．．の各辺を利用して行った。
【００１５】また、上記細孔Ｈは、エッチング法によっ
て形成されており、その方法においてエッチング（腐
食）液をシャワーする際に、薄板の両面から腐食させる
と、その断面は図３に示すように細孔Ｈの中心方向に突
出する突出部ｈを有し且つ突出部ｈの斜面角度が約３０
°〜４５°の範囲となる。また、エッチングを片面から
行うと、その垂直断面は図４に示すように逆台形状とな
る。細孔Ｈを形成する手段としては、この他、レーザー
加工やパンチングなどもあるが、前記隅部Ｂを発現させ
るためには、図４のように細孔Ｈの形状が台形状となる
ようにすることが望ましい。
て形成されており、その方法においてエッチング（腐
食）液をシャワーする際に、薄板の両面から腐食させる
と、その断面は図３に示すように細孔Ｈの中心方向に突
出する突出部ｈを有し且つ突出部ｈの斜面角度が約３０
°〜４５°の範囲となる。また、エッチングを片面から
行うと、その垂直断面は図４に示すように逆台形状とな
る。細孔Ｈを形成する手段としては、この他、レーザー
加工やパンチングなどもあるが、前記隅部Ｂを発現させ
るためには、図４のように細孔Ｈの形状が台形状となる
ようにすることが望ましい。
【００１６】また、図５に示すように、多孔質体Ｓにお
いて、上記細孔Ｈを水平方向に変位させて連通させたも
ので、図６に示すように細孔Ｈ内の隅部Ｂにリン酸カル
シウム材料Ｃを担持せしめ易くなっている。
いて、上記細孔Ｈを水平方向に変位させて連通させたも
ので、図６に示すように細孔Ｈ内の隅部Ｂにリン酸カル
シウム材料Ｃを担持せしめ易くなっている。
【００１７】次に、リン酸カルシウム材料Ｃを部材の表
面および上記細孔Ｈの隅部Ｂに被着せしめる方法につい
て説明する。上記多孔質体Ｓの表面よりフレーム溶射法
にて、リン酸カルシウム材料Ｃが表面に２０μ程堆積す
るように溶射する。溶射時間は概ね５〜３０秒程度で完
了させることが望ましい。あまり長時間溶射を行うと、
多孔質体Ｓの表面部分で細孔Ｈを塞いでしまうこともあ
る。
面および上記細孔Ｈの隅部Ｂに被着せしめる方法につい
て説明する。上記多孔質体Ｓの表面よりフレーム溶射法
にて、リン酸カルシウム材料Ｃが表面に２０μ程堆積す
るように溶射する。溶射時間は概ね５〜３０秒程度で完
了させることが望ましい。あまり長時間溶射を行うと、
多孔質体Ｓの表面部分で細孔Ｈを塞いでしまうこともあ
る。
【００１８】なお、溶射作業中は、溶射ガン又は、被溶
射物を上下左右に揺り動かしながら行い。確実に隅部Ｂ
にリン酸カルシウム材料Ｃを被着せしめる。
射物を上下左右に揺り動かしながら行い。確実に隅部Ｂ
にリン酸カルシウム材料Ｃを被着せしめる。
【００１９】また、前記細孔Ｈは、孔径が３００μ〜１
０００μの範囲にあるので、十分な量の骨が内部に進入
するとともに、リン酸カルシウム材料Ｃを溶射する場
合、該材料を上記細孔Ｈ内にも溶射し易い。なお、上記
孔径が５００μ以下であると、多孔質体Ｓ表面の細孔Ｈ
の開口部分で骨が破断する恐れが若干あるので、５００
μ以上であることが好ましく、他方、１０００μより大
きいと骨の増生進入には適さない過大な孔となってしま
う。
０００μの範囲にあるので、十分な量の骨が内部に進入
するとともに、リン酸カルシウム材料Ｃを溶射する場
合、該材料を上記細孔Ｈ内にも溶射し易い。なお、上記
孔径が５００μ以下であると、多孔質体Ｓ表面の細孔Ｈ
の開口部分で骨が破断する恐れが若干あるので、５００
μ以上であることが好ましく、他方、１０００μより大
きいと骨の増生進入には適さない過大な孔となってしま
う。
【００２０】また、リン酸カルシウム材料Ｃを上記細孔
Ｈの内壁の隅部Ｂに被着せしめる方法としては以下のよ
うなものがある。 ・リン酸カルシウム材料Ｃを含むスラリーに多孔質体Ｓ
を浸漬せしめ、これを引き上げた後、余剰のスラリーを
エアー等で吹き飛ばす。なお、この後、多孔質体Ｓを真
空炉中で焼成しても良い。
Ｈの内壁の隅部Ｂに被着せしめる方法としては以下のよ
うなものがある。 ・リン酸カルシウム材料Ｃを含むスラリーに多孔質体Ｓ
を浸漬せしめ、これを引き上げた後、余剰のスラリーを
エアー等で吹き飛ばす。なお、この後、多孔質体Ｓを真
空炉中で焼成しても良い。
【００２１】・フィブリン糊等の接着剤をスラリー状に
し多孔質体Ｓを浸漬せしめ、これを引き上げた後、余剰
のスラリーをエアー等で吹き飛ばす。そして、焼成した
リン酸カルシウム顆粒もしくは粉末を細孔Ｈ内に詰め込
んだ後、余剰分をエアー等で吹き飛ばす。
し多孔質体Ｓを浸漬せしめ、これを引き上げた後、余剰
のスラリーをエアー等で吹き飛ばす。そして、焼成した
リン酸カルシウム顆粒もしくは粉末を細孔Ｈ内に詰め込
んだ後、余剰分をエアー等で吹き飛ばす。
【００２２】・生理食塩水などにより適度に粘性を持た
せたリン酸カルシウム材料のスラリーあるいはゾル状の
ものを細孔Ｈ内に噴霧する。
せたリン酸カルシウム材料のスラリーあるいはゾル状の
ものを細孔Ｈ内に噴霧する。
【００２３】・Ｃａ，Ｐを含む電解溶液中で多孔質体Ｓ
を陽極酸化し、その後、水熱処理する。
を陽極酸化し、その後、水熱処理する。
【００２４】このように構成される上記生体補綴部材
は、骨の増生進入に適するよう任意に三次元的孔形状を
コントロールできるのみでなく、細孔Ｈの内壁に隅部Ｂ
を設け、該隅部Ｂにリン酸カルシウム材料Ｃを担持し且
つ担持した状態でも孔Ｈが塞がれずに表面に連通するよ
うにしたので、骨の進入を阻害せずに活発なる増生進入
を誘導する。
は、骨の増生進入に適するよう任意に三次元的孔形状を
コントロールできるのみでなく、細孔Ｈの内壁に隅部Ｂ
を設け、該隅部Ｂにリン酸カルシウム材料Ｃを担持し且
つ担持した状態でも孔Ｈが塞がれずに表面に連通するよ
うにしたので、骨の進入を阻害せずに活発なる増生進入
を誘導する。
【００２５】
【発明の効果】叙上のように、本発明によれば、生体補
綴部材を部材表面に貫通孔が開口する如く、複数のチタ
ン或いはチタン合金からなる多数の貫通孔を具備した薄
板を積層する構造としたので、予め孔の大きさや配置を
立体的にデザインすることで骨の増生進入に適するよう
任意に三次元的孔形状をコントロールできる。
綴部材を部材表面に貫通孔が開口する如く、複数のチタ
ン或いはチタン合金からなる多数の貫通孔を具備した薄
板を積層する構造としたので、予め孔の大きさや配置を
立体的にデザインすることで骨の増生進入に適するよう
任意に三次元的孔形状をコントロールできる。
【００２６】また、上記孔内の内壁に隅部を設け、該隅
部にリン酸カルシウム材料を担持せしめてオープンポア
状としたので、骨の進入を阻害せずに活発なる増生進入
を誘導する。したがって、早期に骨が部材と一体化し、
非常に大きな骨との固定力を得ることができる、という
優れた効果を奏するものである。
部にリン酸カルシウム材料を担持せしめてオープンポア
状としたので、骨の進入を阻害せずに活発なる増生進入
を誘導する。したがって、早期に骨が部材と一体化し、
非常に大きな骨との固定力を得ることができる、という
優れた効果を奏するものである。
【図１】本発明の生体補綴部材の斜視図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】図２の領域Ａの拡大図である。
【図４】本発明の別形態を示す、図３に対応する拡大図
である。
である。
【図５】本発明の他形態を示す、図２に対応する図であ
る。
る。
【図６】図５の生体補綴部材を示し、図３に対応する拡
大図である。
大図である。
１、２ 薄板 Ｓ 多孔質体 Ｈ 細孔 Ｂ 隅部 Ｃ リン酸カルシウム材料 ｈ 突出部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】これら複合材料の作製方法としては、焼成
前の基体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスラリ
ーを塗布し、焼成する方法、多孔質の基体を該スラリー
に浸漬する方法、金属材料の表面にリン酸カルシウム材
料を溶射する方法などが採用されてきた。
前の基体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスラリ
ーを塗布し、焼成する方法、多孔質の基体を該スラリー
に浸漬する方法、金属材料の表面にリン酸カルシウム材
料を溶射する方法などが採用されてきた。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には以
下のような問題点があった。すなわち、上記焼成前の基
体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスラリーを塗
布し、焼成する方法では、リン酸カルシウム材料が塗布
した表面の深さ方向のみでなく、平面方向にも拡散して
いく傾向がある。このため、基体表面部内における上記
リン酸カルシウム材料の濃度が低くなってしまい、被覆
層と基体の界面においてリン酸カルシウム材料どうしの
結合量が少なくなるので、接合強度に問題点があった。
下のような問題点があった。すなわち、上記焼成前の基
体の表面にリン酸カルシウム材料よりなるスラリーを塗
布し、焼成する方法では、リン酸カルシウム材料が塗布
した表面の深さ方向のみでなく、平面方向にも拡散して
いく傾向がある。このため、基体表面部内における上記
リン酸カルシウム材料の濃度が低くなってしまい、被覆
層と基体の界面においてリン酸カルシウム材料どうしの
結合量が少なくなるので、接合強度に問題点があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】・フィブリン糊、ゼラチン等の生体高分子
の接着剤をゾル状にし多孔質体Ｓを浸漬せしめ、これを
引き上げた後、余剰のゾルをエアー等で吹き飛ばす。そ
して、焼成したリン酸カルシウム顆粒もしくは粉末を細
孔Ｈ内に詰め込んだ後、余剰分をエアー等で吹き飛ば
す。
の接着剤をゾル状にし多孔質体Ｓを浸漬せしめ、これを
引き上げた後、余剰のゾルをエアー等で吹き飛ばす。そ
して、焼成したリン酸カルシウム顆粒もしくは粉末を細
孔Ｈ内に詰め込んだ後、余剰分をエアー等で吹き飛ば
す。
Claims (1)
- 【請求項１】 部材表面に貫通孔が開口する如く、複数
のチタン或いはチタン合金からなる多数の貫通孔を具備
した薄板を積層するとともにリン酸カルシウム材料を上
記貫通孔内壁の隅部に担持せしめた生体補綴部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34139695A JP3261030B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 生体補綴部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34139695A JP3261030B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 生体補綴部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09173434A true JPH09173434A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3261030B2 JP3261030B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=18345749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34139695A Expired - Fee Related JP3261030B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 生体補綴部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261030B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34139695A patent/JP3261030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3261030B2 (ja) | 2002-02-25 |
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