JPS62503011A - 埋設体のコ−ティング - Google Patents
埋設体のコ−ティングInfo
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- JPS62503011A JPS62503011A JP61502753A JP50275386A JPS62503011A JP S62503011 A JPS62503011 A JP S62503011A JP 61502753 A JP61502753 A JP 61502753A JP 50275386 A JP50275386 A JP 50275386A JP S62503011 A JPS62503011 A JP S62503011A
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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。
Description
【発明の詳細な説明】
埋設体のコーティング
本発明は例えば複雑骨折あるいは骨組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ィングに
関する。
T1合金製の埋設物のそのようなコーティングViテ」えばDE−A−2513
678から昶られており、これはT1、Tie、またはA、1.O,かもなり、
例えばフレームスプレーによ)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件を越える腰椎が扱われて
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シ短時間で硬化す
る一般にペースト法とされた粉末と液体の混訃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さ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M2の接続技術の
開発が促進されたのであシ、」それを用いて材料と表示形状を適切に選ぶことに
よシ骨組識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果申して区だ。広a、囲の異った材料が生呉的に検討さ
れ、特殊fx会金、プラスチッ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1目が多くは表面と、それを囲む生物組鐘との間の化学的およ
び機能的相互作用に依序するのであることが段々わかってきた。
表面の微視的形態学的品質はこれに対して重要でおる。
これは、埋設物と骨あるいはべり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
うに物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儲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礪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シ流れて栄養吻質を供給
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ィング技術により望ましい方向に影Vを受ける
。例えば、表面に直接にT1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
度が高くなシ、その表面がよシ徂くなりそしてコーティ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。Tie、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d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って生じるようにする
だめの試みが埋設物の組込みを促進するだめの例えばハイトロキシルアパタイト
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V=により生じる給米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、する前述のコーティング
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識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ペ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ィング層を設けることによシ解決される。
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
もつ非常に狙い層からなる。中間層はチタンのベース層とコーティング層の材料
の混合物からなる。中間層とコーティング層はペース層内の第2層の徂面度と多
孔度がコーティ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ィングは特別な応用に対しては二重層または単
層で構成してもよい。
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
ーによっ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ィ
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250μm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ィング層の材料まで変化するようにす
ることが出来る。
Tie、はコーティ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T
1とTie、の混合物からなり、コーティングM!′i′密にスプレーされたj
4TiO,層である。
コーティング層の生物学的に活性の材料は好ましくはハイトロキシルアパタイト
である燐灰石群の一つとすることが出来る。
コーティング層の厚さは約50μ扉、中間層とコーティング層の厚さの和が約2
00μ扉でちるとよい。
埋設体の表面を好適にはAI、O,でコーティングをつくる前にサンドブラスト
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ッタリングプ
ロセスでコーティ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Al 、O、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でコーティングする直前に電気アークを用いてスパッタリングプロセス
によって乾燥させる。このようにコーティ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υ初期滅菌が行われる。
チタンのベース層6が次に、完全にT1スプレー粉末粒子が融けて非常に密な第
1層61がつくられるようなプ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T1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66は融けずに非常に多孔度の高い、極めて粗い面をもつペース層
乙の第2層62が大きな孔64とクランク35をもってつくられるようにいくつ
かのコーティング層後には低下させることが出来る。融けないスプレー粉末粒子
63はそれ放下の溶融粒子によシ安定して結合される。
埋設物によってチタンのベース層6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6
0μmという粒子寸法の限界が守られるべきでちり、−万大きい埋設物のコーテ
ィングについては、骨が孔とクラックに成長して入シ込むことが出来るようにか
なり大きい祖さおよび大きい孔寸法を、スプレー粉末な子寸法を100−250
μm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6につくられるのであシ、それは例えばハイト
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シ、
基本的に純生物学的活性物質からなる次のコーティング層5のだめの薄い接着層
として作用する。中間層4とコーティング層5はそれ故チタンベース層6の設定
された多孔度と粗さがコーティング層5の表面51においで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ィ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へど移される。
生物学的活性材料からなるこの薄い層は貫装でらる。中間N4とコーティング層
5の厚さの和は200μmを越えることがなく、コーティング層5の厚さは約5
0μm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ィ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、1.11さけ更に安
定性を高め、そして体液循壇罷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T10.の表面不M11!7悪化を含むチタン表面が人体組成に対し反
応パートナ−として作用するから高い確率をもっ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吻質は、チタンと生物学的活性材料の
混合物としての中間層4の形成によシT103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ィングの池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。
層形成材料を選ぶことによりコーティングされた補綴慄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。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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)がチタンのベース屑(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.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.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.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60 μm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.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.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(33)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.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.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.前記コーテイング層(5)の材料は隣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.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.前記コーテイング層(5)の厚さは約50μm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.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よによりサンドプ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.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。
Applications Claiming Priority (3)
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JPH072180B2 JPH072180B2 (ja) | 1995-01-18 |
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Family Applications (1)
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Country Status (4)
Country | Link |
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EP (1) | EP0222853B1 (ja) |
JP (1) | JPH072180B2 (ja) |
DE (2) | DE3516411A1 (ja) |
WO (1) | WO1986006617A1 (ja) |
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